(57)【要約】【課題】磁気抵抗効果素子を飽和させることなく、被検知物へ掛かる磁界強度が強化され、検知感度を向上させる磁気センサ装置を得る。【解決手段】筐体の中空部を搬送される被検知物の一方の面に搬送方向に沿って磁極が反転するように配置した第１の磁石と、前記被検知物の他方の面に前記第１の磁石の磁極と異なる磁極を対向して配置し前記第１の磁石との間で搬送方向に連続的な勾配磁界を形成する第２の磁石と、前記第１の磁石の磁極の反転部に第１の間隙を備えた第１のヨークと、前記第２の磁石の磁極の反転部に前記第１の間隙より長い第２の間隙を備えた第２のヨークと、前記被検知物と前記第１のヨークとの間の前記勾配磁界の弱磁界強度領域に設けられ、前記勾配磁界の強磁界強度領域を搬送される前記被検知物による磁界変化を検知する磁気抵抗効果素子とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
この筐体の一方の側壁に読取り幅に亘って被検知物を挿入する細長の第１の開口部と、
この第１の開口部に対向する前記筐体の他方の側壁に前記第１の開口部に平行して配置した前記被検知物を排出する第２の開口部と、
前記第１の開口部と前記第２の開口部と接続され前記被検知物が搬送される中空部と、
前記中空部を搬送される前記被検知物の一方の面側に搬送方向に沿って磁極が反転するように配置した第１の磁石と、
前記中空部を搬送される前記被検知物の他方の面側に搬送方向に沿って前記第１の磁石の磁極と異なる磁極が対向して配置され、前記第１の磁石との間で搬送方向に連続的な勾配磁界を形成する第２の磁石と、
前記第１の磁石の前記被検知物側の面と側面に設けられ、前記被検知物側の前記第１の磁石の磁極の反転部に前記搬送方向に所定の間隙長を有する第１の間隙を備えた第１のヨークと、
前記第２の磁石の前記被検知物側の面と側面に設けられ、前記被検知物側の前記第２の磁石の磁極の反転部に前記搬送方向に前記第１の間隙の間隙長よりも長い間隙長を有する第２の間隙を備えた第２のヨークと、
前記被検知物と前記第１のヨークとの間の前記勾配磁界の磁界強度の弱磁界強度領域に設けられ、出力端子を有し、前記勾配磁界内の前記弱磁界強度領域より磁界強度が強い強磁界強度領域を搬送される前記被検知物の磁気成分を検知することにより抵抗値が変化する磁気抵抗効果素子と、
この磁気抵抗効果素子の出力端子からの抵抗値変化を接続パッドから外部に出力する多層基板と、
この多層基板の接続パッドと前記磁気抵抗効果素子の出力端子とを電気接続する電気接続手段とを備えた磁気センサ装置。
【請求項２】
前記第１及び前記第２のヨークの側壁は、前記搬送方向の法線方向に延伸するに従い厚さが漸減する請求項１に記載の磁気センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紙幣等の紙葉状媒体上に形成された微小磁性パターンを検知する非接触型磁気センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気センサ装置は、磁界を印加した時に抵抗値が変化するという性質を有した磁気抵抗効果素子を使用したセンサ装置である。
紙幣等の被検知物に含まれる微小磁性パターンによる磁界変化を検知することで磁性パターンを検知する磁気センサ装置において、紙幣等に使用されている磁性パターンの磁化量は微小であるため、検知感度を向上させるためには、被検知物に磁気抵抗効果素子などの磁気検知部を極力近づけて、被検知物による微弱な磁界変化を検知する必要がある。非接触型においては、被検知物と磁気検知部とは離間しているため、被検知物による磁気検知部での磁界変化が小さく、磁性パターンの検知感度が低くなる問題があった。
【０００３】
このような問題を解決するため、特開平７−２１０８３３号公報（特許文献１）では１つの磁石とそれに対向する位置に磁気検出素子を実装した磁性体ヨークを配置し、磁石により発生する磁界をヨークによって収束させることにより磁束密度を大きくすることによって、磁気検出効果素子に掛かる磁界強度を大きくする磁気センサ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２１０８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の磁気センサ装置では、被検知物と磁気抵抗効果素子に掛かる磁界強度は等しく大きくなるが、磁気抵抗効果素子には飽和磁界強度を有するものがあり、飽和磁界強度以上の磁界強度が磁気抵抗効果素子に掛かると抵抗値が変化しなくなる。すなわち、被検知物と磁気抵抗効果素子への磁界強度が等しい磁場では、磁界強度を大きくするにつれ、被検知物に掛かる磁界強度は強くなるが、所定以上の大きさの磁界強度では磁気抵抗効果素子が飽和して抵抗値が変化しない状態となり、被検知物による磁界変化を検知できなくなるという課題がある。
【０００６】
この発明は上述のような課題を解決するためになされたものであり、被検知物には磁気抵抗効果素子が飽和するような大きさの磁界強度を掛け、磁気抵抗効果素子には磁気抵抗効果素子が飽和しない磁界強度を提供することにより、被検知物へ掛けられる磁界強度を強化させ、検知感度を向上させる磁気センサ装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る磁気センサ装置は、筐体と、
この筐体の一方の側壁に読取り幅に亘って被検知物を挿入する細長の第１の開口部と、
この第１の開口部に対向する前記筐体の他方の側壁に前記第１の開口部に平行して配置した前記被検知物を排出する第２の開口部と、
前記第１の開口部と前記第２の開口部と接続され前記被検知物が搬送される中空部と、
前記中空部を搬送される前記被検知物の一方の面側に搬送方向に沿って磁極が反転するように配置した第１の磁石と、
前記中空部を搬送される前記被検知物の他方の面側に搬送方向に沿って前記第１の磁石の磁極と異なる磁極が対向して配置され、前記第１の磁石との間で搬送方向に連続的な勾配磁界を形成する第２の磁石と、
前記第１の磁石の前記被検知物側の面と側面に設けられ、前記被検知物側の前記第１の磁石の磁極の反転部に前記搬送方向に所定の間隙長を有する第１の間隙を備えた第１のヨークと、
前記第２の磁石の前記被検知物側の面と側面に設けられ、前記被検知物側の前記第２の磁石の磁極の反転部に前記搬送方向に前記第１の間隙の間隙長よりも長い間隙長を有する第２の間隙を備えた第２のヨークと、
前記被検知物と前記第１のヨークとの間の前記勾配磁界の磁界強度の弱磁界強度領域に設けられ、出力端子を有し、前記勾配磁界内の前記弱磁界強度領域より磁界強度が強い強磁界強度領域を搬送される前記被検知物の磁気成分を検知することにより抵抗値が変化する磁気抵抗効果素子と、
この磁気抵抗効果素子の出力端子からの抵抗値変化を接続パッドから外部に出力する多層基板と、
この多層基板の接続パッドと前記磁気抵抗効果素子の出力端子とを電気接続する電気接続手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、飽和磁界強度を有する磁気抵抗効果素子を磁気検知部へ用いた磁気センサ装置において、検知感度が向上され、さらには磁気検知部と被検知物との距離を大きくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１における磁気センサ装置の構成図である。
【図２】図２は、図１において磁気回路を構成している第１の磁石６、第２の磁石７、第１のヨーク８１、第２のヨーク８２、第１の間隙８１ａ、第２の間隙８２ａ及び中空部２を抽出した図である。
【図３】図３は、図２における磁気回路に形成される磁界分布を示した図である。
【図４】図４は、図２における磁気回路において第１の間隙８１ａと第２の間隙８２ａとの間の中空部２に形成される磁界の磁界強度のＸ軸方向成分ＨｘとＺ軸方向成分Ｈｚを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における磁気センサ装置の構成図である。図１において、非磁性体で形成された筐体１は内部に中空部２を有し、筐体１の一方の側面（側壁）に読取り幅（被検知物の搬送方向と直交する方向）に亘って第１のスリット部（開口部）３を備え、他方の側面（側壁）に第１のスリット部３に平行に第２のスリット部（開口部）４を備え、中空部２を介して第１のスリット部３と第２のスリット部４とが接続されており、例えば、被検知物である磁性パターンを含んだ紙幣５は第１のスリット部３から挿入され、中空部２を搬送経路として搬送され、第２のスリット部４から排出される。
【００１１】
中空部２において、紙幣５の一方の面側に搬送方向に沿ってＮ極Ｓ極を有する第１の磁石６が筐体１に設置され、紙幣５の他方の面側に搬送方向に沿ってＮ極Ｓ極が第１の磁石６と異極対向配置となるように第２の磁石７が筐体１に設置されている。
【００１２】
第１の磁石６には、第１の磁石６の紙幣５側の面と側面を覆うように、磁性体による第１のヨーク８１が設けられ、第１のヨーク８１の紙幣５側は第１の磁石６の磁極がＮ極からＳ極へと反転する位置に第１の間隙８１ａが設けられている。第１のヨーク８１の側壁は紙幣５側から反対の方向へ延伸するにつれて厚みが薄くなるテーパ形状をしている。
【００１３】
第２の磁石７には、第２の磁石７の紙幣５側の面と側面を覆うように、磁性体による第２のヨーク８２が設けられ、第２のヨーク８２の紙幣５側は第２の磁石７の磁極がＮ極からＳ極へと反転する位置に第１の間隙よりも間隙長が長い第２の間隙８２ａが設けられている。第１のヨーク８２の側壁は紙幣５側から反対の方向へ延伸するにつれて厚みが薄くなるテーパ形状をしている。
【００１４】
第１の間隙８１ａと第２の間隙８２ａとは、紙幣５の搬送経路を介して対向するように設けられている。
【００１５】
第１のヨーク８１の紙幣５側にガラスエポキシ等の樹脂で形成された多層基板９が設けられ、この多層基板９の凹み部に異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ素子）１０が実装されている。このＡＭＲ素子１０は基板表面に抵抗体を備え、この抵抗体に流れる電流の方向に直交する磁界の変化に対応して抵抗値が変化する特性を有している。
【００１６】
ＡＭＲ素子１０のパッドと信号取り出し用の多層基板９との間はワイヤ１２で接続されており、ワイヤ１２及びＡＭＲ素子１０の保護用としてポッティング剤１３が多層基板９の凹み部に充填されている。
【００１７】
紙幣５は、中空部２を第２のヨーク及びＡＭＲ素子１０と非接触の状態で、第１のスリット部３から第２のスリット部４へと搬送される。
【００１８】
なお、図１においては、搬送方向をＸ軸、搬送方向の法線方向をＺ軸としている。
【００１９】
図２は、図１において磁気回路を構成している第１の磁石６、第２の磁石７、第１のヨーク８１、第２のヨーク８２、第１の間隙８１ａ、第２の間隙８２ａ及び中空部２を抽出した図である。図３は、図２における磁気回路に形成される磁界分布を示した図である。図３において、１７は磁力線を示す。図４は、図２における磁気回路において、第１の間隙８１ａと第２の間隙８２ａとの間の中空部２に形成される磁界の磁界強度のＸ軸方向成分ＨｘとＺ軸方向成分Ｈｚを示す図である。なお、図３及び図４は、第１の磁石６、第２の磁石７、第１のヨーク８１、第２のヨーク８２、第１の間隙８１ａ、第２の間隙８２ａ及び中空部２を図２に示す寸法でシミュレーションした例である。
【００２０】
図２において、第２の間隙８２ａの間隙長を第１の間隙８１ａの間隙長より長くすることにより、図３に示すように、第２の間隙８２ａから中空部２側にはみ出す磁力線は、第１の間隙８１ａから中空部２側にはみ出す磁力線より多くなり、図４に示すようにＺ軸方向に対してＸ軸方向の磁界強度がゼロとなる付近を境にＸ軸方向の磁界強度の勾配が変化され、ＡＭＲ素子１０の近傍ではＺ軸方向に対するＸ軸方向の磁界強度の変化の勾配は小さくなり、ＡＭＲ素子１０の近傍から紙幣５が通過するところにかけて磁界強度の変化の勾配が大きくなることにより、紙幣５が通過するところではＸ軸方向の磁界強度が大きくなる。
【００２１】
従って、ＡＭＲ素子１０のＺ軸方向の位置が実装ばらつき等によって変化しても磁界強度の変化が小さいため、ＡＭＲ素子１０が磁界飽和せず磁気検知可能なＸ軸方向の磁界強度が掛かる状態となるＺ軸方向の範囲が広がり、ＡＭＲ素子１０と第１の磁石６と第２の磁石７との組付け精度が緩和される。また、紙幣５が通過する箇所の磁界強度が強くなるため磁気センサ装置の磁気検知感度が高くなる。
【００２２】
第１のヨーク８１及び第２のヨーク８２のそれぞれの内部の磁界分布は、図３に示すよう磁力線に粗密がある。第１のヨーク８１及び第２のヨーク８２のそれぞれの中空部２側は磁力線が密の状態であるため、ヨークの磁気飽和を防ぐため所定の厚みが必要であるが、第１のヨーク８１及び第２のヨーク８２のそれぞれの側壁は、中空部２側から中空部２の反対側へ延伸するにつれて磁力線が粗の状態になっていくので、第１のヨーク８１及び第２のヨーク８２のそれぞれの側壁は、中空部２側から中空部２の反対側へ延伸するにつれて、テーパ状に厚みを薄くしてもよい。これにより、ヨークが軽量化される効果がある。
【００２３】
また、第１のヨーク８１及び第２のヨーク８２のそれぞれの側壁をテーパ状に厚みを変化させ、中空部２側を磁気飽和に至らない所定の厚みとすることにより、中空部２以外の空間に形成される第１の磁石６及び第２の磁石７からの磁界を中空部２側へと誘導する効果がある。
【００２４】
なお、この発明の実施の形態１では、磁気抵抗効果素子１０は、ＡＭＲ素子を用いたが、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子やトンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）素子を用いても良い。
【符号の説明】
【００２５】
１      筐体
２      中空部
３      第１のスリット部（第１の開口部）
４      第２のスリット部（第２の開口部）
５      紙幣（被検知物）
６      第１の磁石
７      第２の磁石
９      多層基板
１０    ＡＭＲ素子（磁気抵抗効果素子）
１２    金属ワイヤ（電気接続手段）
１３    樹脂
１７    磁力線
８１    第１のヨーク
８１ａ  第１の間隙
８２    第２のヨーク
８２ａ  第２の間隙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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