(57)【要約】  出来る限り筐体を大きくすることなく、さらには設置が容易で、被検出体の磁気パターンを構成する帯磁部の長さや幅を確実且つ高精度に検出できる磁気センサを実現する。  磁気センサ（１’）は、平面視した状態で長方形状の筐体（１１’）を有し、当該筐体（１１’）の長さ方向に沿って複数の磁気検出回路素子（１０）が配列設置されている。各磁気検出回路素子（１０）は、長尺状の磁気抵抗素子（ＭＲ１）と定抵抗素子（Ｒ１）とが平行に配置された構造からなり、各磁気検出回路素子（１０）の長さ方向が平行になるように配置されている。また、筐体（１１’）の長さ方向と各磁気検出回路素子（１０）の長尺方向とが平行または直交しない所定角θになるように、各磁気検出回路素子（１０）は筐体（１１’）に対して配置されている。そして、この磁気センサ（１’）は筐体（１１’）の長尺方向が被検出体（９００）の搬送方向に直交するように配置される。
2010035860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出体の搬送方向に対して直交する方向を長さ方向とし、前記搬送方向に平行な方向を幅方向とする筐体と、
それぞれが長尺形状からなり一方が通過磁束に応じて抵抗値が変化する磁気抵抗素子であり、他方が前記通過磁束で実質的に抵抗値が変化しない定抵抗素子である組を有する磁気検出部と、を備え、
該磁気検出部は、前記素子対の長尺方向が、前記筐体の長さ方向に対して平行もしくは直交しないように、前記筐体内に配置されている、磁気センサ。
【請求項２】
前記磁気検出部は複数設置されており、
該複数の磁気検出部は、前記筐体の長さ方向に沿って平行に配列されるとともに、各磁気検出部の素子対同士は、長尺方向が一致するように配置されている、請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記複数の磁気検出部は、
各素子対を前記筐体の長さ方向に射影したそれぞれ領域が、該筐体の長さ方向に沿って連続している、請求項２に記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記素子対の長尺方向と前記筐体の長さ方向の成す角が４５°である、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の磁気センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被検出体に備えられた磁気パターン等の磁気情報を検出する磁気センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、紙幣等の薄型の被検出体に組み込まれた磁気パターンや磁気情報を検出する磁気センサが各種考案されている。【０００３】
例えば、特許文献１の磁気センサは、長尺状からなる磁気抵抗素子をそれぞれに有する磁気検出部を、長方形状の筐体内に当該筐体の長尺方向に沿って配列設置している。この際、各磁気検出部の磁気抵抗素子は、自素子の長尺方向が筐体の長さ方向と平行になるように配置されている。そして、特許文献１の磁気センサでは、薄型の被検出体が、筐体の長さ方向に対して直交する方向に沿って搬送される。【０００４】
また、磁気センサの長さ方向と被検出体の搬送方向との関係として、特許文献２には、長方形状の筐体を有する一つもしくは複数の磁気センサを、当該筐体の長さ方向が被検出体の搬送方向に対して直交しない所定角となるような構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２５１８５０号公報
【特許文献２】特開平３−９７０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に示したような磁気センサの長さ方向と被検出体の搬送方向とが直交するような構造では、長尺形状の磁気抵抗素子も被検出体の搬送方向に対して直交する。このため、被検出体の搬送方向と磁気抵抗素子の短尺方向（長尺方向に直交する幅方向）とが平行になり、薄型の被検出体に設けられた磁気パターンの帯磁部による通過磁束の変化を感磁する時間長が短くなる。このため、単に帯磁部が存在するかどうかを検出する程度であれば問題は少ないが、帯磁部の長さを検出する場合には、当該長さを高精度に検出することが難しい。特に、被検出体の帯磁部の検出対象となる長さが搬送方向に平行であって短い場合には、高精度な検出はより難しくなる。また、このような構造の場合、帯磁部の搬送方向に直交する方向、すなわち磁気抵抗素子の長尺方向に沿った帯磁部の長さを測定することができない。【０００７】
一方、特許文献２の場合、複数の磁気センサを、被検出体の搬送方向に対して所定の角度をもって配置し、被検出体の搬送方向およびそれに直交する方向に相互に偏位して配置している。その上で、特許文献２の場合、それぞれの磁気センサから得られた信号を後に一体化することで、帯磁部を表す出力を発生させている。【０００８】
このように、複数の磁気センサを用いる場合、各磁気センサの長さ方向が正確に平行になるように配置しなければならない。また、被検出体の搬送方向に沿った複数の磁気センサの配置位置も正確に一致させなければならない。さらに、磁気センサの検出電圧信号は、磁気抵抗素子と被検出体とのギャップ（間隔）に大きく影響されるので、複数の磁気センサは、高さ位置も高精度に一致させなければならない。【０００９】
このような各種の問題点を鑑みて、本発明の目的は、出来る限り筐体を大きくすることなく、さらには設置が容易で、被検出体の磁気パターンを構成する帯磁部の寸法を確実且つ高精度に検出できる磁気センサを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明の磁気センサは、被検出体の搬送方向に対して直交する方向を長さ方向とし、搬送方向に平行な方向を幅方向とする筐体と、それぞれが長尺形状からなり一方が通過磁束に応じて抵抗値が変化する磁気抵抗素子であり、他方が通過磁束で実質的に抵抗値が変化しない定抵抗素子とを有する磁気検出部と、を備える。そして、この磁気検出部は、素子対の長尺方向が、筐体の長さ方向に対して平行もしくは直交しないように筐体内に配置されている。【００１１】
この構成では、磁気検出部の磁気抵抗素子の短尺方向が、帯磁部を備える被検出体の搬送方向に対して平行にならないので、帯磁部の検出時間が長くなり、帯磁部の計測対象となる長さが、搬送方向に対して平行であっても直交していても、図２や図３に示すように確実に検出される。例えば、この構成において帯磁部の検出対象となる長さが搬送方向に平行な場合、磁気抵抗素子が帯磁部による通過磁束を感磁して抵抗値変化する時間長は、磁気抵抗素子の短尺方向と搬送方向とが平行な場合よりも長くなる。【００１２】
そして、定抵抗素子が被検出体の帯磁部で実施的に抵抗値変化せず、磁気抵抗素子のみが帯磁部により抵抗値変化するので、検出電圧信号のレベル変化が磁気抵抗素子の抵抗値変化に正確に追随する。これにより、磁気抵抗素子の帯磁部の通過に伴い帯磁部の検出対象となる長さに応じた正確な検出電圧信号が得られる。また、磁気検出部の長尺方向を筐体の長さ方向と平行にして、筐体を搬送方向に対して所定の角度で配置する場合よりも、筐体の長さ方向の寸法が小さくなる。【００１３】
また、この発明の磁気センサは、一つの筐体内に磁気検出部が複数設置されている。これら複数の磁気検出部は、筐体の長さ方向に沿って平行に配列されるとともに、各磁気検出部の素子対同士は、長尺方向が一致するように配置されている。【００１４】
この構成では、上述のように帯磁部を検出できる磁気検出部が複数配列されている。この際、配列方向が筐体の長さ方向、すなわち被検出体の搬送方向に直交する方向であるので、当該被検出体の搬送方向の直交方向に沿った複数の位置で帯磁部の検出が可能となる。例えば、被検出体の搬送方向の直交方向に沿った両端間に連続的に複数の磁気検出部を配列設置すれば、被検出体の搬送方向の直交方向に対して、どの位置に帯磁部が存在しても、当該帯磁部の検出が可能になる。すなわち、帯磁部が搬送方向に沿って配列されていても、搬送方向に直交する方向に配列されていても、確実に帯磁部を検出するとともに、各帯磁部の検出対象の長さを検出することができる。また、一つの筐体に複数の磁気検出部が備えられているので、磁気検出部毎に筐体を設けるよりも、構造が簡素化されるとともに被検出体の搬送路に対する設置が高精度且つ容易になる。【００１５】
また、この発明の磁気センサの複数の磁気検出部は、各素子対を筐体の長さ方向に射影したそれぞれ領域が、該筐体の長さ方向に沿って連続している。【００１６】
この構成では、被検出体の搬送方向の直交方向に沿って、複数の磁気検出部のいずれかが検出できる領域が連続する。これにより、被検出体の搬送方向の直交方向に沿って、帯磁部の検出をより確実に行うことができる。【００１７】
また、この発明の磁気センサは、素子対の長尺方向と筐体の長さ方向の成す角が４５°である。【００１８】
この構成では、被検出体の搬送方向と磁気抵抗素子との成す角が４５°であることにより、帯磁部の検出対象の長さが搬送方向に平行であっても、直交していても、同じ時間長で検出電圧信号を出力することができる。これにより、被検出体の搬送方向が直交する二方向のいずれであっても、同等に帯磁部を検出することができる。また、４５°とすることで、被検出体の搬送に角度誤差があっても、磁気抵抗素子の長尺方向と帯磁部の検出対象の長さ方向とが平行になる可能性が大幅に低減される。これにより、確実に帯磁部の検出対象の長さが検出される。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、被検出体に備えられた帯磁部の検出対象の長さが当該被検出体の搬送方向に対して平行であっても直交していても、帯磁部の検出対象の長さを確実且つ高精度に検出できる磁気センサを実現することができる。この際、被検出体の搬送方向に直交する方向の長さに応じて磁気センサの筐体を可能な限り小さくすることができる。さらに、複数の磁気検出部を被検出体の搬送路に対して個別の筐体で設置する場合と比較して、複数の磁気検出部を被検出体の搬送路に対して高精度に設置することが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施形態の磁気センサ１の平面図、側面図、および磁気センサ１の磁気検出部の等価回路図である。
【図２】第１の実施形態の構成からなる磁気センサ１による帯磁部９０１の検出動作を説明する図である。
【図３】第１の実施形態の構成からなる磁気センサ１による帯磁部９０１の検出動作を説明する図である。
【図４】本実施形態の磁気センサで検出電圧信号ＳＶｏｕｔから判定用信号を生成する場合の作用効果を示す図である。
【図５】本実施形態の磁気センサに対する比較対象となる従来の磁気センサで検出電圧信号ＳＶｏｕｔから判定用信号を生成する場合の作用効果を示す図である。
【図６】第２の実施形態に係る磁気センサの構成を示す平面概略図である。
【図７】第２の実施形態の構成からなる磁気センサ１’による複数の帯磁部９０１Ａ，９０１Ｂの検出動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の第１の実施形態に係る磁気センサについて、図を参照して説明する。
【００２２】
図１（Ａ）は本実施形態の磁気センサ１の平面図であり、図１（Ｂ）は磁気センサ１の側面図であり、図１（Ｃ）は磁気検出回路素子１０の概略的構成を示す図であり、図１（Ｄ）は磁気センサ１の磁気検出部の等価回路図である。なお、図１（Ａ）では、カバー１５を外した状態を示す図である。
【００２３】
磁気センサ１は、絶縁性材料からなる略直方体形状の筐体１１を備え、当該筐体１１内に永久磁石１２が設置されている。永久磁石１２の被検出体９００側には、磁気検出回路素子１０が配置されている。筐体１１は、被検出体９００の搬送方向に直交する方向が長さとなり平行な方向が幅となる長方形状や方形状に形成されている。
【００２４】
磁気検出回路素子１０は、Ｓｉ等を材質とする長尺で且つ平板状の絶縁性基板１０１を備える。絶縁性基板１０１の表面には、通過磁束により抵抗値が変化する磁気抵抗素子ＭＲ１と、通過磁束による抵抗値変化が無い定抵抗素子Ｒ１とが形成されている。ここで、図１（Ｃ）に示すように、例えば、磁気抵抗素子ＭＲ１は、ＩｎＳｂ等の半導体材料を長尺状に形成した半導体膜１１０からなる。そして、当該長尺方向に沿って、導電性材料による短絡電極１２０を半導体膜１１０上に所定パターンで配列して形成することにより実現される。また、定抵抗素子Ｒ１は、磁気抵抗素子ＭＲ１と同じ材料を用いた半導体膜１１０上に短絡電極１２０を形成しないことにより実現される。なお、定抵抗素子Ｒ１は、通過磁束により抵抗値が変化しなければ他の材質であってもよい。これら磁気抵抗素子ＭＲ１と定抵抗素子Ｒ１とは、それぞれの長尺方向が平行になるように、且つ、当該長尺方向に直交する短尺方向に沿って配列されている。
【００２５】
そして、図１（Ｃ）に示すように、このような材料及び構造で形成された磁気抵抗素子ＭＲ１と定抵抗素子Ｒ１との一方端が導電性パターンからなる出力電圧用電極Ｖｏｕｔに接続されている。また、磁気抵抗素子ＭＲ１の他方端は導電性パターンからなるグランド接続用電極に接続され、定抵抗素子Ｒ１の他方端は導電性パターンからなる入力電圧用電極Ｖｉｎに接続されている。
【００２６】
さらに、磁気検出回路素子１０の絶縁性基板１０１には、図１（Ｄ）に示すような回路構成となるような電極パターンが形成されている。すなわち、入力電圧用電極Ｖｉｎ、出力電圧用電極Ｖｏｕｔ、およびグランド接続用電極ＧＮＤを実現するランド電極が形成されている。また、入力電圧用電極Ｖｉｎとグランド接続用電極ＧＮＤとの間に上記定抵抗素子Ｒ１を接続する配線パターン電極と、グランド接続用電極ＧＮＤと出力電圧用電極Ｖｏｕｔとの間に上記磁気抵抗素子ＭＲ１を接続する配線パターン電極とが、形成されている。
【００２７】
磁気センサ１の筐体１１内には、これら磁気検出回路素子１０の入力電圧用電極Ｖｉｎ、出力電圧用電極Ｖｏｕｔ、およびグランド接続用電極ＧＮＤを実現する各ランド電極に接続する接続導体１４Ａ〜１４Ｃが設置されている。各接続導体１４Ａ〜１４Ｃは、一方端が筐体１１の底面から突出する導体により形成された外部接続用導体１３Ａ〜１３Ｃへそれぞれ接続されている。
【００２８】
筐体１１における磁気検出回路素子１０の被検出体９００の搬送路側には絶縁層が存在し、さらに筐体１１の表面にカバー１５が設置されている。このカバー１５表面が被検出体９００の搬送路となる。
【００２９】
このような構成において、磁気検出回路素子１０は、自身の長尺方向が被検出体９００の搬送方向に対して直交もしくは平行にならない角度となるように筐体１１に設置されている。言い換えれば、筐体１１における被検出体９００の搬送方向に直交する長さ方向の軸Ｌｍと、磁気検出回路素子１０の長尺方向に沿う軸Ｌｃとの成す角θが、０°でも９０°でもない所定角となるように、磁気検出回路素子１０は筐体１１へ設置されている。この際、具体的には、筐体１１の長さ方向の軸Ｌｍと磁気検出回路素子１０の長尺方向の軸Ｌｃとの成す角θは、４５°であるとよい。
【００３０】
このような構成の磁気センサ１に対して、上述の搬送路に沿って、帯磁部９０１を備える被検出体９００が搬送されると、次に示すように、帯磁部９０１の検出対象となる長さＬＬが検出される。
【００３１】
図２、図３は本実施形態の構成からなる磁気センサ１による帯磁部９１１の検出動作を説明する図であり、図２は、検出対象となる長さＬＬが被検出体９００の搬送方向に対して直交する場合を示し、図３は、検出対象となる長さＬＬが被検出体９００の搬送方向に対して平行な場合を示す。なお、図２、図３では、軸Ｌｍと軸Ｌｃとの成す角θが４５°の場合を示す。また、図２、図３では、タイミングＴａのみ長さＬＬを示したが、他のタイミングＴｂ，Ｔｃ，Ｔｄでは省略している。
【００３２】
図２に示すように、磁気パターン９０１における帯磁部９１１の検出対象の長さＬＬが被検出体９００の搬送方向（図２における黒太矢印）に対して直交する場合、次のような動作により検出対象の長さＬＬが検出される。
【００３３】
まず、長尺状の磁気検出回路素子１０における搬送方向上手側の端部に近い側に位置する帯磁部９１１の検出対象となる長さＬＬ方向の一方端が、磁気検出回路素子１０の磁気抵抗素子ＭＲ１上に差し掛かることで、検出電圧信号ＳＶｏｕｔの値が基準電圧Ｖｓｔｄから上昇し始める（タイミングＴａ）。このまま、被検出体９００が搬送されると、検出電圧信号ＳＶｏｕｔの値が上昇し続けて、帯磁部９１１と磁気抵抗素子ＭＲ１とが重なり合う面積が搬送中において最大となる時点で一定となる（タイミングＴｂ）。このような変化の際、帯磁部９１１と定抵抗素子Ｒ１とが重なり合うが、定抵抗素子Ｒ１は抵抗値が変化しないので、帯磁部９１１と磁気抵抗素子ＭＲ１とが重なり合う面積に応じて検出電圧信号ＳＶｏｕｔの値が決定される。このような重なり合いが継続する間は、検出電圧信号ＳＶｏｕｔの値は変化しない。
【００３４】
そして、上述の帯磁部９１１の一方端に対向する他方端が磁気抵抗素子ＭＲ１上から離れると、徐々に検出電圧信号ＳＶｏｕｔの値は基準電圧Ｖｓｔｄへと下降していく（タイミングＴｃ）。そして、帯磁部９１１が完全に磁気抵抗素子ＭＲ１上から離れると検出電圧信号ＳＶｏｕｔの値は基準電圧Ｖｓｔｄとなる（タイミングＴｄ）。
【００３５】
このように、帯磁部９１１が磁気抵抗素子ＭＲ１上に存在しながら搬送方向に沿って直線状に移動する間は、帯磁部９１１の検出対象となる長さＬＬが搬送方向に直交しても、検出電圧信号ＳＶｏｕｔの値が基準電圧Ｖｓｔｄとは異なる値となる。したがって、当該検出電圧信号ＳＶｏｕｔの値が基準電圧Ｖｓｔｄと異なる時間長ＴＤ１を検出することで、帯磁部９１１の検出対象の長さＬＬを測定することができる。なお、厳密には、この時間長ＴＤ１は、長方形状の帯磁部９１１の対向する角間の距離に相当するが、帯磁部９１１のパターン幅（検出対象の長さＬＬに直交する磁気パターン９０１の幅）は、通常予め決まっているので、この幅を加味して長さＬＬを測定することができる。また、検出電圧信号ＳＶｏｕｔの値が上昇もしくは下降する時間長は、この磁気パターン９０１の幅に依存するので、当該上昇時間もしく下降時間を用いて幅を検出した上で長さＬＬを測定することもできる。
【００３６】
一方、図３に示すように、帯磁部９１１の検出対象の長さＬＬが被検出体９００の搬送方向（図３における黒太矢印）に平行な場合、次のような動作により検出対象の長さＬＬが検出される。
【００３７】
まず、帯磁部９１１の搬送方向下手側となる一方端が、磁気検出回路素子１の磁気抵抗素子ＭＲ１上に差し掛かることで、検出電圧信号ＳＶｏｕｔの値が基準電圧Ｖｓｔｄから上昇し始める（タイミングＴａ’）。
【００３８】
このまま、被検出体９００が搬送されると、検出電圧信号ＳＶｏｕｔの値が上昇し続けて、帯磁部９１１と磁気抵抗素子ＭＲ１とが重なり合う面積が搬送中において最大となる時点で一定となる（タイミングＴｂ’）。このような重なり合いが継続する間は、検出電圧信号ＳＶｏｕｔの値は変化しない。
【００３９】
そして、上述の帯磁部９１１の搬送方向上手側となる他方端が磁気抵抗素子ＭＲ１上から離れると、徐々に検出電圧信号ＳＶｏｕｔの値は基準電圧Ｖｓｔｄへと下降していく（タイミングＴｃ’）。そして、帯磁部９１１が完全に磁気抵抗素子ＭＲ１上から離れると検出電圧信号ＳＶｏｕｔの値は基準電圧Ｖｓｔｄとなる（タイミングＴｄ’）。
【００４０】
このように、帯磁部９１１が磁気抵抗素子ＭＲ１上に存在しながら搬送方向に沿って直線状に移動する間は、帯磁部９１１の検出対象の長さＬＬが搬送方向と平行でも、検出電圧信号ＳＶｏｕｔの値が基準電圧Ｖｓｔｄとは異なる値となる。したがって、当該検出電圧信号ＳＶｏｕｔの値が基準電圧Ｖｓｔｄと異なる時間長ＴＤ２を検出することで、帯磁部９１１の検出対象の長さＬＬを測定することができる。なお、厳密には、この時間長ＴＤ２も、長方形状の帯磁部９１１の対向する角間の距離に相当するが、帯磁部９１１のパターン幅（検出対象の長さＬＬに直交する磁気パターン９０１の幅）は、通常予め決まっているので、この幅を加味して長さＬＬを測定することができる。また、検出電圧信号ＳＶｏｕｔの値が上昇もしくは下降する時間長は、この磁気パターン９０１の幅に依存するので、当該上昇時間もしく下降時間を用いて幅を検出した上で長さＬＬを測定することもできる。
【００４１】
このように本実施形態の構成を用いることで、被検出体９００の搬送方向に対して、帯磁部９１１の検出対象の長さＬＬが平行であっても直交であっても、帯磁部９１１の有無を確実に検出することができる。さらに、長さＬＬを検出するための時間長を、いずれの場合であっても或程度以上長く取ることができるので、長さＬＬを高精度に検出することができる。
【００４２】
この際、上述の成す角θを４５°にすることで、上述の時間長ＴＤ１、ＴＤ２は等しくなるので、搬送方向対する帯磁部９１１の検出対象の長さＬＬの方向が平行であっても直交であっても、一つの測定時間長で長さＬＬを測定することができる。なお、ここで、成す角θは４５°であることが望ましいが、±５°や±１０°程度の誤差があっても良い。この場合、搬送方向に対する帯磁部９１１の検出対象の長さＬＬの方向が平行である場合と直交する場合とで時間長は異なるが、長さＬＬの方向と磁気抵抗素子ＭＲ１の長尺方向とが一致することがないので、確実に長さＬＬを検出することができる。
【００４３】
ところで、このような検出電圧信号ＳＶｏｕｔによる帯磁部９１１の長さＬＬの測定を行う場合、検出電圧信号ＳＶｏｕｔに基づく判定用信号を生成し、長さＬＬの測定に用いることもできる。このような判定用信号としては、例えば、検出電圧信号ＳＶｏｕｔを微分処理して増幅した信号等が用いられ、この判定用信号を用いる場合には、次に示すような更なる効果が得られる。
【００４４】
図４は本実施形態の磁気センサで検出電圧信号ＳＶｏｕｔから判定用信号を生成する場合の作用効果を示す図である。図４（Ａ）は当該判定用信号を生成する回路構成の等価回路図であり、図４（Ｂ）は検出電圧信号ＳＶｏｕｔの検出動作を説明する図であり、図４（Ｃ）は帯磁体の検出と判定用信号との時間的関係を示す図である。
【００４５】
図４（Ａ）の回路は、図１（Ｄ）に示した磁気センサ１の回路の出力電圧用電極Ｖｏｕｔに判定用信号生成部が接続されたものである。したがって検出電圧信号ＳＶｏｕｔは、上述の図３と同様の電圧特性となる。
【００４６】
判定用信号生成部は、検出電圧信号ＳＶｏｕｔを微分処理し、所定増幅率で増幅することで、判定用信号ＳＶｊを出力する。判定用信号ＳＶｊは、検出電圧信号ＳＶｏｕｔの微分信号である。したがって、帯磁体９１１が磁気抵抗素子ＭＲ１に掛かり、帯磁体９１１が磁気抵抗素子ＭＲ１に掛かる面積が徐々に増加していき、検出電圧信号ＳＶｏｕｔが基準電位Ｖｓｔｄから上昇する期間で且つ電圧上昇率が上昇する期間においては、判定用信号ＳＶｊは増加する特性となり、所定の極大値（例えば図４（Ｃ）のＰ１１，Ｐ２１，Ｐ３１，Ｐ４１）に達する。そして、検出電圧信号ＳＶｏｕｔの電圧上昇率が低下する期間では、判定用信号ＳＶｊは前記極大値から基準電位ＶＳに低下する。そして、さらに、帯磁体９１１が磁気抵抗素子ＭＲ１に掛かる面積が一定になると、検出電圧ＳＶｏｕｔが一定になり、判定用信号ＳＶｊは基準電位ＶＳで一定となる。この際、定抵抗素子Ｒ１にも帯磁体９１１は掛かるが、定抵抗素子Ｒ１は実質的に抵抗値変化しないので、判定用信号ＳＶｊの電圧変動に対しても寄与しない。したがって、本実施形態の構成を用いれば、帯磁体９１１の先頭を検出する場合には、極大値を一つ有する特性となる。
【００４７】
一方、判定用信号ＳＶｊは、帯磁体９１１の最後端が磁気抵抗素子ＭＲ１上に掛かり、帯磁体９１１が磁気抵抗素子ＭＲ１に掛かる面積が低下していき、検出電圧信号ＳＶｏｕｔが基準電位Ｖｓｔｄに向かって低下する期間で且つ電圧低下率が増加する期間においては、判定用信号ＳＶｊは基準電位ＶＳから低下する特性となり、所定の極小値（例えば図４（Ｃ）のＰ１２，Ｐ２２，Ｐ３２，Ｐ４２）に達する。
【００４８】
そして、検出電圧信号ＳＶｏｕｔの電圧低下率が低下する期間では、判定用信号ＳＶｊは前記極小値から基準電位ＶＳに向かって上昇する。そして、さらに、帯磁体９１１が磁気抵抗素子ＭＲ１から離れると、検出電圧ＳＶｏｕｔが一定になり、判定用信号ＳＶｊは基準電位ＶＳで一定となる。この際、定抵抗素子Ｒ１にも帯磁体９１１は掛かるが、定抵抗素子Ｒ１は実質的に抵抗値変化しないので、判定用信号ＳＶｊの電圧変動に対しても寄与しない。したがって、本実施形態の構成を用いれば、帯磁体９１１の後端を検出する場合には、極小値を一つ有する特性となる。
【００４９】
このような特性となるので、帯磁体９１１の長さを測定しようとする場合、一つの帯磁体に対して、時間的に連続する一対の極大値と極小値とを検出すればよい。なお、実際には、基準電位ＶＳを基準の「０」電位として絶対値処理し、一対の極大値（極大値と、極小値を、基準電位ＶＳを基準にして判定した極大値）を検出するものとしてもよい。いずれにしても、帯磁体の先頭と後端とのそれぞれに対して一つずつしか存在しない極大値（極小値）から帯磁体９１１の長さを検出することができる。例えば、図４（Ｃ）の例であれば、長さＬＬ１の帯磁体に対して、極大値Ｐ１１と極大値Ｐ１２とを検出し、検出時間の差から長さＬＬＤ１を検出できる。また、長さＬＬ２の帯磁体に対して、極大値Ｐ２１と極大値Ｐ２２とを検出し、検出時間の差から長さＬＬＤ２を検出できる。また、長さＬＬ３の帯磁体に対して、極大値Ｐ３１と極大値Ｐ３２とを検出し、検出時間の差から長さＬＬＤ３を検出できる。また、長さＬＬ４の帯磁体に対して、極大値Ｐ４１と極大値Ｐ４２とを検出し、検出時間の差から長さＬＬＤ４を検出できる。
【００５０】
このように、本実施形態の構成を用いれば、帯磁体９１１の長さを高精度に検出することができる。
【００５１】
次に、本実施形態の構成の対比として、図５に示すような従来の構成の場合の帯磁体の測定精度について説明する。なお、ここで示す従来の構成とは、特許文献２に示すように、二つの磁気抵抗素子ＭＲ１，ＭＲ２を平行に配置した構成であり、本実施形態の構成における定抵抗素子Ｒ１が磁気抵抗素子ＭＲ２に置き換わったものである。
【００５２】
図５は本実施形態の磁気センサに対する比較対象となる従来の磁気センサでの検出電圧信号ＳＶｏｕｔから判定用信号を生成する場合の作用効果を示す図である。図５（Ａ）は当該判定用信号を生成する回路構成の等価回路図であり、図５（Ｂ）は検出電圧信号ＳＶｏｕｔの検出動作を説明する図であり、図５（Ｃ）は帯磁体の検出と判定用信号との時間的関係を示す図である。
【００５３】
図５（Ａ）の回路は、図４（Ａ）に示した本実施形態の磁気検出回路素子１０Ｐの定抵抗素子Ｒ１を磁気抵抗素子ＭＲ２に置き換えたものである。
【００５４】
このような構成の場合、検出電圧信号ＳＶｏｕｔ’は次の特性を示す。まず、帯磁体９１１が磁気抵抗素子ＭＲ１に掛かり、帯磁体９１１が磁気抵抗素子ＭＲ１に掛かる面積が最大になり極大値となるまでは、上述の図４（Ａ）と同じである。
【００５５】
次に、磁気抵抗素子ＭＲ１に掛かった状態で、帯磁体９１１の先頭が磁気抵抗素子ＭＲ２に掛かり、帯磁体９１１が磁気抵抗素子ＭＲ２に掛かる面積が増加すると、磁気抵抗素子ＭＲ２の抵抗値が増加する。このため、検出電圧信号ＳＶｏｕｔ’は低下する。そして、帯磁体９１１が磁気抵抗素子ＭＲ１に掛かる面積と、磁気抵抗素子ＭＲ２に掛かる面積とが同じになると、検出電圧信号ＳＶｏｕｔ’は基準電位Ｖｓｔｄに戻る。
【００５６】
ここで、帯磁体９１１が磁気抵抗素子ＭＲ１に掛かる面積と、磁気抵抗素子ＭＲ２に掛かる面積とが同じとなる期間中は、検出電圧信号ＳＶｏｕｔ’は、基準電位Ｖｓｔｄで一定になる。
【００５７】
次に、帯磁体９１１の後端が磁気抵抗素子ＭＲ１に掛かり、帯磁体９１１が磁気抵抗素子ＭＲ１に掛かる面積が低下すると、磁気抵抗素子ＭＲ１の抵抗値が低下する。このため、検出電圧信号ＳＶｏｕｔ’は、基準電位Ｖｓｔｄから低下する。そして、帯磁体９１１が磁気抵抗素子ＭＲ１に掛からなくなり、磁気抵抗素子ＭＲ２にのみ掛かる状態となると極小値となる。そして、帯磁体９１１の後端が磁気抵抗素子ＭＲ２に掛かり、帯磁体９１１が磁気抵抗素子ＭＲ２に掛かる面積が低下すると、検出電圧信号ＳＶｏｕｔ’は基準電位Ｖｓｔｄに戻る。
【００５８】
このような場合、判定用信号ＳＶｊ’は次に示す特性となる。
【００５９】
まず、帯磁体９１１が磁気抵抗素子ＭＲ１に掛かり、帯磁体９１１が磁気抵抗素子ＭＲ１に掛かる面積が最大になるまでの期間では、判定用信号ＳＶｊ’は一旦増加して、所定の極大値（例えば図５（Ｃ）のＰ１１１，Ｐ２１１，Ｐ３１１，Ｐ４１１）に達した後に、低下して基準電位ＶＳに戻る特性となる。そして、帯磁体９１１が磁気抵抗素子ＭＲ２にも掛かり、帯磁体９１１が磁気抵抗素子ＭＲ２に掛かる面積が最大になるまでの期間では、判定用信号ＳＶｊ’は一旦低下して、所定の極小値（例えば図５（Ｃ）のＰ１１２，Ｐ２１２，Ｐ３１２，Ｐ４１２）に達した後に、上昇して基準電位ＶＳに戻る特性となる。
【００６０】
一方、帯磁体９１１が磁気抵抗素子ＭＲ１に掛かる面積が低下し、帯磁体９１１が磁気抵抗素子ＭＲ１に掛からなくなるまでの期間では、判定用信号ＳＶｊ’は一旦低下して、所定の極小値（例えば図５（Ｃ）のＰ１２１，Ｐ２２１，Ｐ３２１，Ｐ４２１）に達した後に、上昇して基準電位ＶＳに戻る特性となる。そして、帯磁体９１１が磁気抵抗素子ＭＲ２に掛かる面積が低下し、帯磁体９１１が磁気抵抗素子ＭＲ２に掛からなくなる期間では、判定用信号ＳＶｊ’は一旦上昇して、所定の極大値（例えば図５（Ｃ）のＰ１２２，Ｐ２２２，Ｐ３２２，Ｐ４２２）に達した後に、低下して基準電位ＶＳに戻る特性となる。
【００６１】
このような特性となるので、帯磁体９１１の長さを測定しようとする場合、一つの帯磁体の先頭に対して、時間的に極近い連続する一対の極大値と極小値とが存在し（例えば図５（Ｃ）のＰ１１１とＰ１１２）、当該帯磁体の後端に対しても、時間的に極近い連続する一対の極大値と極小値とが存在する（例えば図５（Ｃ）のＰ１２１とＰ１２２）。
【００６２】
ここで、高精度に帯磁体９１１の長さを算出しようとするならば、帯磁体９１１の先頭側の極大値と後端側の極小値とを組み合わせるか、帯磁体９１１の先頭側の極小値と後端側の極大値とを組み合わせなければならない。
【００６３】
具体的に、図５（Ｃ）の長さＬＬ１の帯磁体の場合で示せば、帯磁体の先頭側のＰ１１１と後端側のＰ１２１とを組み合わせて長さＬＬＤ１Ａを算出するか、帯磁体の先頭側のＰ１１２と後端側のＰ１２２を組み合わせて長さＬＬＤ１Ｄを算出しなければならない。
【００６４】
しかしながら、先頭側の極大値Ｐ１１１と極小値Ｐ１１２は時間的近接しており、これらのいずれか一方を意図的に検出することは難しい。同様に、後端側の極小値Ｐ１２１と極大値Ｐ１２２も時間的近接しており、これらのいずれか一方を意図的に検出することは難しい。したがって、確実に正しい組合せの極大値と極小値を選ぶことは実質的にかなり困難な処理となる。特に、上述の絶対値化処理を行うと、時間的に極大値が近接するので、より誤検出となる可能性が高くなる。
【００６５】
このため、従来の構成では、帯磁体の先頭側の検出タイミングと、後端側の検出タイミングとのそれぞれに誤差を有することとなり、本実施形態の構成のように、帯磁体の長さを確実且つ高精度に検出することはできない。
【００６６】
このように、本実施形態の構成を用いれば、従来の構成では除去できない検出誤差要因を無くすことができ、帯磁体９１１の長さを高精度に検出することができる。
【００６７】
次に、第２の実施形態に係る磁気センサについて、図を参照して説明する。
【００６８】
図６は、第２の実施形態に係る磁気センサの構成を示す平面概略図である。
【００６９】
図６に示すように、本実施形態の磁気センサ１’は、平面視した形状が長方形状の筐体１１’に対して複数の磁気検出回路素子１０が配列設置されている。また、図示していないが、筐体１１’には、第１の実施形態に示したような永久磁石、接続導体、外部接続用導体が設置されており、カバーで搬送路側が覆われている。なお、筐体１１’は、被検出体９００の搬送方向に直交する方向の長さと略同じ長さで形成されている。
【００７０】
複数の磁気検出回路素子１０は、それぞれが第１の実施形態に示したものと同じ構成であり、筐体１１’の長さ方向に沿って配置される。この際、各磁気検出回路素子１０は、磁気抵抗素子ＭＲ１が搬送方向の上手側になるように配置される。
【００７１】
また、各磁気検出回路素子１０は、全ての磁気検出回路素子１０の長尺方向の軸Ｌｃが、筐体１１’の長さ方向の軸Ｌｍに対して同じ成す角となるように配置される。
【００７２】
また、各磁気検出回路素子１０は、それぞれに形成された磁気抵抗素子ＭＲ１の搬送方向上手側の角が、搬送方向における同じ位置となるように配置されている。さらに、各磁気検出回路素子１０は、それぞれの磁気抵抗素子ＭＲ１の設置領域を筐体１１’の長さ方向に射影した場合に、当該各磁気抵抗素子ＭＲ１の射影領域が連続するように配置されている。
【００７３】
このような構造とすることで、被検出体９００の帯磁部９１１が搬送方向に直交する方向のどの位置に存在しても帯磁部９１１を検出することができる。また、当該搬送方向に直交する方向に沿って磁気パターン９０１が形成され、当該方向に沿って複数の帯磁部９１１が存在する場合であっても、当該複数の帯磁部９１１をそれぞれに検出することができる。
【００７４】
図７は、本実施形態の構成からなる磁気センサ１’による複数の帯磁部９１１Ａ，９１１Ｂの検出動作を説明する図であり、検出対象となる長さＬＬａ，ＬＬｂが被検出体９００の搬送方向に対して直交する場合を示す。なお、図７では、筐体１１’の長さ方向の軸Ｌｍと各磁気検出回路素子１０の長尺方向の軸Ｌｃとの成す角θが４５°の場合を示す。また、図７では、各磁気検出回路素子１０を説明上識別するためにＳｅ１，Ｓｅ２，Ｓｅ３と記す。また、図７は、検出対象の長さＬＬａが磁気検出回路素子１０を筐体１１’の長尺方向へ射影した長さよりも長い帯磁部９１１Ａと、検出対象の長さＬＬｂが磁気検出回路素子１０を筐体１１’の長尺方向へ射影した長さよりも短い帯磁部９１１Ｂとが、配列された場合について示す。また、図７では、タイミングＴ１のみ符号を付しており、他のタイミングでは符号を省略している。
【００７５】
図７に示した帯磁部９１１Ａ，９１１Ｂを有する配列パターンの場合、まず、帯磁部９１１Ａの長さＬＬ１ａ向の中間部分が、磁気検出回路素子Ｓｅ２上にかかり、磁気検出回路素子Ｓｅ２の検出電圧信号ＳＶｏｕｔの値が上昇する（タイミングＴ１）。
【００７６】
次に、帯磁部９１１Ａの長さＬＬａ方向の一方端が、磁気検出回路素子Ｓｅ１上にかかり、磁気検出回路素子Ｓｅ１の検出電圧信号ＳＶｏｕｔの値が上昇する（タイミングＴ２）。
【００７７】
次に、帯磁部９１１Ｂの長さＬＬｂ方向の一方端が、磁気検出回路素子Ｓｅ３上にかかり、磁気検出回路素子Ｓｅ３の検出電圧信号ＳＶｏｕｔの値が上昇する（タイミングＴ３）。
【００７８】
このまま、被検出体９００が搬送され、帯磁部９１１Ａと磁気検出回路素子Ｓｅ２との重なり合う面積が搬送中において最大となる時点で、磁気検出回路素子Ｓｅ２の検出電圧信号ＳＶｏｕｔの値が最大値で一定となる（タイミングＴ４）。同様に、被検出体９００が搬送され、帯磁部９１１Ａと磁気検出回路素子Ｓｅ１との重なり合う面積が搬送中において最大となる時点で、磁気検出回路素子Ｓｅ１の検出電圧信号ＳＶｏｕｔの値が最大値で一定となり（タイミングＴ５）、帯磁部９１１Ｂと磁気検出回路素子Ｓｅ３との重なり合う面積が搬送中において最大となる時点で、磁気検出回路素子Ｓｅ３の検出電圧信号ＳＶｏｕｔの値が最大値で一定となる（タイミングＴ６）。このような重なり合いが継続する間は、検出電圧信号ＳＶｏｕｔの値は変化しない。
【００７９】
そして、上述の帯磁部９１１Ａが磁気検出回路素子Ｓｅ２上から離れると、磁気検出回路素子Ｓｅ２の検出電圧信号ＳＶｏｕｔの値は徐々に基準電圧Ｖｓｔｄへと下降していく（タイミングＴ７→Ｔ８）。同様に、帯磁部９１１Ａが磁気検出回路素子Ｓｅ１上から離れると、磁気検出回路素子Ｓｅ１の検出電圧信号ＳＶｏｕｔの値は徐々に基準電圧Ｖｓｔｄへと下降していき（タイミングＴ１０→Ｔ１１）、帯磁部９１１Ｂが磁気検出回路素子Ｓｅ３上から離れると、磁気検出回路素子Ｓｅ３の検出電圧信号ＳＶｏｕｔの値は徐々に基準電圧Ｖｓｔｄへと下降していく（タイミングＴ９→Ｔ１１）。
【００８０】
このように、複数の帯磁部９１１（９１１Ａや９１１Ｂ）が被検出体９００の搬送方向に直交する方向に沿って配列形成されていても、各帯磁部９１１を検出することができる。この際、帯磁部９１１の検出対象の長さＬＬが磁気検出回路素子１０（Ｓｅ）を筐体１１’の長さ方向へ射影した長さよりも短ければ、上述の第１の実施形態と同様の方法で、長さＬＬを検出することができる。
【００８１】
さらに、本実施形態では、帯磁部９１１の検出対象の長さＬＬが磁気検出回路素子１０（Ｓｅ）を筐体１１’の長さ方向へ射影した長さよりも長い場合や、帯磁部９１１が複数の磁気検出回路素子１０（Ｓｅ）に対して跨るような場合でも、長さＬＬを検出することができる。
【００８２】
この検出は、例えば、上述の帯磁部９１１Ａにおける磁気検出回路素子Ｓｅ１によって検出される時間長と、磁気検出回路素子Ｓｅ２によって検出される時間長との和によって可能となる。以下、図７に示す帯磁部９１１Ａを例に説明する。
【００８３】
図７に示すように、磁気検出回路素子Ｓｅ１，Ｓｅ２は、帯磁部９１１Ａにおける検出すべき長さＬＬａ方向に沿って連続するように配置されている。このため、帯磁部９１１Ａは長さＬＬａ方向に沿って、磁気検出回路素子Ｓｅ１上を通過する部分と磁気検出回路素子Ｓｅ２上を通過する部分とが繋がった形状に同等であると考えることができる。この考えを用いて、帯磁部９１１Ａの長さを磁気検出回路素子Ｓｅ１により測定される長さと、磁気検出回路素子Ｓｅ２により測定される長さに分け、これらを加算することで帯磁部９１１Ａの全長ＬＬａを測定する。ここで、磁気検出回路素子Ｓｅ１により測定される帯磁部９１１Ａの部分長さは、磁気検出回路素子Ｓｅ１が帯磁部９１１Ａの通過により基準電圧Ｖｓｔｄと異なるレベルの検出電圧信号ＳＶｏｕｔを観測している期間に相当する。したがって、図７に示すように、磁気検出回路素子Ｓｅ１により測定される帯磁部９１１Ａの部分長さは、タイミングＴ１１とタイミングＴ２との時間差により算出することができる。同様に、磁気検出回路素子Ｓｅ２により測定される帯磁部９１１Ａの部分長さは、磁気検出回路素子Ｓｅ２が帯磁部９１１Ａの通過により基準電圧Ｖｓｔｄと異なるレベルの検出電圧信号ＳＶｏｕｔを観測している期間に相当し、タイミングＴ８とタイミングＴ１との時間差により算出することができる。そして、これら、タイミングＴ１１とタイミングＴ２との時間差による長さと、タイミングＴ８とタイミングＴ１との時間差による長さとを加算することで、帯磁部９１１Ａの全体の長さＬＬａを検出することができる。
【００８４】
このように、本実施形態の構成を用いることで、帯磁部９１１が被検出体９００の搬送方向に直交する方向のどの位置にあっても帯磁部９１１の検出対象の長さＬＬを確実且つ高精度に検出することができる。また、被検出体９００の搬送方向に直交する方向に複数の帯磁部が配列形成されていても、各帯磁部９１１の検出対象の長さを確実且つ高精度に検出し、さらには帯磁部の配列パターンをも検出することができる。
【００８５】
なお、本実施形態の構成では、帯磁部の検出対象の長さが搬送方向に平行な場合は、第１の実施形態と同様に、帯磁部の検出対象の長さを確実に検出することができる。
【００８６】
また、このような帯磁部が搬送方向に沿って複数配列形成されていても、時間軸上で各帯磁部に対する検出は独立するので、複数の帯磁部を確実且つ高精度に検出することができ、帯磁部のパターンをも検出することができる。
【００８７】
そして、本実施形態の構成を用いることで、筐体１１’は少なくとも被検出体９００の搬送方向に直交する方向の長ささえあれば、上述のような帯磁部の検出に対する効果を奏する磁気センサを実現できる。すなわち、被検出体９００の形状に応じて可能な限り小型に形成することができる。さらに、複数の磁気検出回路素子１０が、一つの筐体１１’に配置されているので、当該筐体１１’の被検出体９００側表面を被検出体９００の搬送路に対して平行になるように、筐体１１’を設置するだけで、複数の磁気検出回路素子１０と被検出体９００の搬送路との距離を同じにすることができる。ここで、本発明のような磁気センサでは、例えば、被検出体９００と筐体１１’とのギャップが０．１ｍｍ程度存在しているだけでも、出力特性は３０％低下するほどギャップ特性はシビアな特性である。そこで、上述の実施形態の構成を用いることで、被検出体９００と複数の磁気検出回路素子との距離を０．１ｍｍ未満の精度で設置することができ、検出領域が広く高精度な磁気センサを容易に設置することができる。
【符号の説明】
【００８８】
１，１’−磁気センサ、１０，１０Ｐ−磁気検出回路素子、１１，１１’−筐体、１２−永久磁石、１３，１３Ａ〜１３Ｃ−外部接続導体、１４，１４Ａ〜１４Ｃ−接続導体、１５−カバー、１０１−絶縁性基板、９００-被検出体、９０１−帯磁部、ＭＲ１，ＭＲ２−磁気抵抗素子、Ｒ１−定抵抗素子
【図１】
2010035860.tif 000003
【図２】
2010035860.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010035860.tif 000009
【国際調査報告】
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