長尺型磁気センサ
【課題】隣接する磁石同士の間隙部に生じる感度低下を抑制する。
【解決手段】磁気抵抗素子の感磁部２０は、磁気抵抗層の上面に電極材料からなる複数のショートバーが形成されたものである。磁気抵抗部はショートバー２２で覆われていない部分である。紙幣に印刷された磁性体が通過する際、その通過位置によって磁気抵抗素子の抵抗値の変化率（素子感度）が異なる。磁気抵抗素子の抵抗値の変化率は、感磁部における磁気抵抗部の密度が高いほど大きい。そのため、隣接する磁石同士の間隙部上または隣接する磁気抵抗素子の間隙部付近に位置する感磁部２０の磁気抵抗部の密度をその他の領域に比べて相対的に高めることにより、磁石同士の間隙部での感度低下が抑制される。
【解決手段】磁気抵抗素子の感磁部２０は、磁気抵抗層の上面に電極材料からなる複数のショートバーが形成されたものである。磁気抵抗部はショートバー２２で覆われていない部分である。紙幣に印刷された磁性体が通過する際、その通過位置によって磁気抵抗素子の抵抗値の変化率（素子感度）が異なる。磁気抵抗素子の抵抗値の変化率は、感磁部における磁気抵抗部の密度が高いほど大きい。そのため、隣接する磁石同士の間隙部上または隣接する磁気抵抗素子の間隙部付近に位置する感磁部２０の磁気抵抗部の密度をその他の領域に比べて相対的に高めることにより、磁石同士の間隙部での感度低下が抑制される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば紙幣などに印刷されている磁気パターンを検出する長尺型磁気センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被検知物の移動方向に対して略直交する方向を長手方向とする感磁部を表面に形成した複数の磁気抵抗素子と、この磁気抵抗素子の感磁部に対して磁界を印加する複数の磁石とを有する長尺型磁気センサが例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
ここで、特許文献１に開示されている長尺型磁気センサの構造例を図１に示す。図１の例では、磁石５ａ−５ｂを橋渡しするように、感磁部２０ａｂを備えた磁気抵抗素子２ａｂが配置され、磁石５ｂ−５ｃを橋渡しするように、感磁部２０ｂｃを備えた磁気抵抗素子２ｂｃが配置されている。そして互いに隣接する磁石の磁極が互いに逆方向となるように磁石５ａ，５ｂ，５ｃが配置されている。
【０００４】
このような構造によれば、互いに隣接する２つの磁気抵抗素子の感磁部間の間隙部分Ｇｈに磁石の中央部が位置することになる。磁石の中央部は端部付近に比べて磁束密度が高く安定しているので、隣接する感磁部間の磁束密度が、他の領域に比べて高まることになる。これにより、間隙部分Ｇｈの検出レベルの低下を補償することができ、長手方向の全体にフラットな検出レベル特性が得られるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８７９７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、一般的な磁気抵抗素子の素子感度特性の例を図２に示す。図２において横軸は磁気抵抗素子の長手方向位置、縦軸は磁気抵抗素子の素子感度である。ここでの素子感度（Ｋ）は、磁気抵抗素子に磁界を加えたときの素子抵抗値が磁気抵抗素子に磁界を加えなかったときの磁気抵抗値の何倍になるのかを示しており、Ｋ＝ＲＢ／Ｒ０（ＲＢ：磁気抵抗素子に磁界を加えているときの磁気抵抗素子の素子抵抗値、Ｒ０：磁気抵抗素子に磁界を加えていないときの磁気抵抗素子の素子抵抗値）で示される。また、この横軸に合わせて感磁部２０を表している。このように、感磁部２０は検出幅方向（被検知物の移動方向に対して直交する長手方向）に均等な感度を有している。
【０００７】
しかし特許文献１のように、磁気抵抗素子が複数の磁石に対して橋渡しする位置関係に配置されている場合であっても、例えば隣接する磁石同士の間隙が所定値よりも大きくなると、感磁部の中央部分に加わる磁束密度は、両端部に加わる磁束密度よりも若干低くなる。このため、隣接する磁石同士の間隙となる位置、例えば、磁気抵抗素子の中央部分で磁気センサの出力感度が落ち込む可能性がある。図３はこのことを表している。図３（Ａ）は長尺型磁気センサの出力感度を示す図、図３（Ｂ）は長尺型磁気センサの磁気抵抗素子の感磁部２０ａｂ，２０ｂｃと磁石５ａ，５ｂ，５ｃとの位置関係を示す図である。図３において、隣接する磁石同士の間隙となる位置で、すなわち感磁部２０ａｂ，２０ｂｃの中央部分で出力感度（センサが媒体を検出した時の出力電圧）の低下Ｄｍが現れる。
【０００８】
また、磁石の配置とは直接関係なく、磁気抵抗素子の感磁部２０ａｂと、それに隣接する磁気抵抗素子の感磁部２０ｂｃとの間には間隙が生じる。この間隙位置に感度低下Ｄｓが現れる。
【０００９】
本発明は、隣接する磁石同士の間隙部または隣接する磁気抵抗素子の感磁部同士の間隙部付近に生じる感度低下をより小さくできる長尺型磁気センサを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の長尺型磁気センサは、被検知物の移動方向に対して直交する方向を長手方向とする感磁部を表面に形成した複数の磁気抵抗素子と、該磁気抵抗素子の感磁部に対して磁界を印加する複数の磁石とを有し、
前記複数の磁気抵抗素子の感磁部および前記複数の磁石は、被検知物の移動方向に対して直交する直線に沿ってそれぞれ配列され、
前記磁気抵抗素子は、前記感磁部における磁気抵抗部の密度が、隣接する前記磁石同士の間隙部上または隣接する前記磁気抵抗素子の間隙部付近で相対的に高い、もしくは隣接する前記磁石同士の間隙部上および隣接する前記磁気抵抗素子の間隙部付近で相対的に高いことを特徴としている。なおここでいう「磁気抵抗部の密度」とは、単位面積あたりに占める磁気抵抗部の面積の割合をいう。
【００１１】
例えば、前記磁気抵抗素子は、前記複数の磁石のうち隣接する磁石同士を橋渡しする位置関係で配置される。
【００１２】
また、例えば前記磁気抵抗素子は、長手方向の両端部（すなわち隣接する磁気抵抗素子の感磁部同士の間隙部の付近）での前記感磁部における前記磁気抵抗部の密度が相対的に高い。
【００１３】
前記複数の磁石は、前記複数の磁気抵抗素子の感磁部に対する磁極の向きが、隣接する磁石同士で互いに逆となるように配置されてもよい。または、前記複数の磁気抵抗素子の感磁部に対する磁極の向きが同一となるように配置されてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、磁気抵抗素子は、感磁部の磁気抵抗部のうち、隣接する磁石同士の間隙部上の密度または隣接する磁気抵抗素子の間隙部付近における密度がその他の領域の密度に比べて相対的に高く形成されることにより、隣接する磁石同士の間隙部に生じる感度低下または隣接する磁気抵抗素子の間隙部（より具体的には、感磁部同士の間隙部）付近に生じる感度低下をより小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は特許文献１に開示されている長尺型磁気センサの構造例を示す図である。
【図２】図２は一般的な磁気抵抗素子の素子感度特性の例を示す図である。
【図３】図３は隣接する磁石同士の間隙部および隣接する感磁部同士の間隙部で磁気センサの出力感度が落ち込む特性の例を示す図である。
【図４】図４は第１の実施形態の長尺型磁気センサの外観斜視図であり、図４（Ａ）はカバーの取り付け途中の状態、図４（Ｂ）は取り付け状態を示している。
【図５】図５（Ａ）は、図４に示した第１の実施形態の長尺型磁気センサのカバーを取り除いた状態での平面図である。図５（Ｂ）は感磁部形成面に垂直で且つ複数の磁気抵抗素子と複数の磁石部分を通る面での断面図である。
【図６】図６（Ａ）は図５に示した第１の実施形態の磁気抵抗素子２ａ〜２ｄ等のうち一つの磁気抵抗素子の平面図、図６（Ｂ）は磁気抵抗素子の素子感度特性を示す図である。
【図７】図７（Ａ）は第１の実施形態の長尺型磁気センサの出力感度特性を示す図、図７（Ｂ）は長尺型磁気センサの磁気抵抗素子の感磁部２０と磁石５ａ，５ｂ，５ｃとの位置関係を示す図である。図７（Ｃ）は長尺型磁気センサ３０１の主要部の部分平面図である。
【図８】図８（Ａ）は第２の実施形態に係る磁気抵抗素子２０２の平面図、図８（Ｂ）はその磁気抵抗素子２０２の素子感度特性を示す図である。
【図９】図９（Ａ）は感磁部２０の部分拡大斜視図、図９（Ｂ）は図９（Ａ）におけるＡ−Ａ部分の断面図である。
【図１０】図１０は第２の実施形態の長尺型磁気センサの感度特性を示す図である。図１０（Ａ）は長尺型磁気センサの出力感度特性を示す図、図１０（Ｂ）は長尺型磁気センサの磁気抵抗素子の感磁部２０と磁石５ａ，５ｂ，５ｃとの位置関係を示す図である。
【図１１】図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）は第３の実施形態を説明するためのもので、図１１（Ａ）は複数の磁石５ａ〜５ｄ等のうち隣接する磁石の極性が逆極性である場合の感磁部２０を通過する磁束の概念図である。図１１（Ｂ）は、複数の磁石５ａ〜５ｄ等のうち隣接する磁石の極性が同極性である場合の感磁部２０を通過する磁束の概念図である。
【図１２】図１２（Ａ）は、図８に示した磁気抵抗素子と従来構造の磁気抵抗素子を用いた場合について、隣接する磁石の極性が逆極性である場合の磁気センサの出力電圧変動率の違いを示す図である。図１２（Ｂ）は、図８に示した磁気抵抗素子と従来構造の磁気抵抗素子を用いた場合について、隣接する磁石の極性が同極性である場合の磁気センサの出力電圧変動率の違いを示す図である。
【図１３】図１３は、磁気抵抗素子の感磁部の中央部の磁気抵抗部の密度の比率を変化させたときの磁気センサの出力電圧変動率の変化について示す図である。
【図１４】図１４（Ａ）は第４の実施形態に係る磁気抵抗素子２０４の平面図、図１４（Ｂ）はその磁気抵抗素子２０４の素子感度特性を示す図である。
【図１５】図１５（Ａ）は第４の実施形態の長尺型磁気センサの出力感度特性を示す図、図１５（Ｂ）は長尺型磁気センサの磁気抵抗素子の感磁部２０と磁石５ｂ，５ｃとの位置関係を示す図である。図１５（Ｃ）は長尺型磁気センサ３０５の主要部の部分平面図である。
【図１６】図１６（Ａ）は第５の実施形態に係る磁気抵抗素子２０５の平面図、図１６（Ｂ）はその磁気抵抗素子２０５の素子感度特性を示す図である。
【図１７】図１７は第６の実施形態に係る磁気抵抗素子の感磁部形成面の磁気抵抗部および電極のパターンを示す図である。
【図１８】図１８は第７の実施形態に係る別の磁気抵抗素子の感磁部形成面の磁気抵抗部および電極のパターンを示す図である。
【図１９】図１９は第８の実施形態に係るさらに別の磁気抵抗素子の感磁部形成面の磁気抵抗部および電極のパターンを示す図である。
【図２０】図２０は第９の実施形態に係るさらに別の磁気抵抗素子の感磁部形成面の磁気抵抗部および電極のパターンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
《第１の実施形態》
第１の実施形態に係る長尺型磁気センサの構成を図４〜図７を参照して説明する。
【００１７】
図４は第１の実施形態の長尺型磁気センサの外観斜視図であり、（Ａ）はカバーの取り付け途中の状態、（Ｂ）は取り付け状態を示している。樹脂製のケース１にはその上部に磁気抵抗素子を収納するための凹部が複数形成されており、該凹部に磁気抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ・・・が収納されている。また、ケース１の下部には、複数の磁石を収納するための磁石収納凹部（図示せず）がケース長手方向に直線に沿って並んで形成されており、該磁石収納凹部にそれぞれの磁石が収納されている。これらの複数の磁石は厳密に直線に沿って配列されていなくてもよく、多少のずれがあってもよい。例えば、ケース短手方向に多少ずらして千鳥状に配置されていてもよい。
【００１８】
ケース１の下部には、複数の磁気抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ・・・に電気的に接続された端子ピン６が引き出されている。ケース１の両側部には長手方向に沿って爪部係合溝３が設けられている。
【００１９】
金属製のカバー４には、ケースの爪部係合溝３に係合するカバー固定爪部が設けられていて、両者の係合状態で長手方向にスライドさせることによって、図４（Ｂ）に示すようにケース１の上部をカバー４が覆う。被検知物１００は図中矢印で示すように長尺型磁気センサ３０１の長手方向に直交する向きに搬送される。この長尺型磁気センサ３０１の長手方向に対する被検知物１００の搬送方向は、厳密に９０度ではなくて多少の角度のずれがあってもよい。
【００２０】
なお、カバー４には回路基板に対して電気的にアース接続するためのカバー端子１１が設けられている。
【００２１】
図５（Ａ）は、図４に示した第１の実施形態の長尺型磁気センサのカバーを取り除いた状態での平面図である。図５（Ｂ）は感磁部形成面に垂直で且つ複数の磁気抵抗素子と複数の磁石部分を通る面での模式断面図である。但し、ここでは磁気抵抗素子２ａ〜２ｄ部分についてのみ示している。また、図５（Ｂ）ではケース１および端子ピン６についても図示を省略している。
【００２２】
磁気抵抗素子２ａ〜２ｄの下部には磁石５ａ〜５ｄが配置されている。磁気抵抗素子２ａ〜２ｄにはそれぞれ感磁部２０ａ〜２０ｄが形成されている。図４に示した被検知物１００が紙幣等の紙葉類である場合、それが長尺型磁気センサ３０１の長手方向に対して直交する向きに搬送される。感磁部２０ａ〜２０ｄは、被検知物の移動方向に対して直交する方向を長手方向として磁気抵抗素子２ａ〜２ｄの表面に形成されている。
【００２３】
各磁石５ａ〜５ｄは磁気抵抗素子２ａ〜２ｄのそれぞれを磁束が垂直に貫くように磁極（Ｎ極とＳ極）の方向が定められていて、且つ隣接する磁石の磁極の方向が互いに逆方向となるように配置されている。すなわち、磁石５ａは磁気抵抗素子２ａ側がＮ極、それに隣接する磁石５ｂは磁気抵抗素子２ｂ側がＳ極である。さらにそれに隣接する磁石５ｃは磁気抵抗素子２ｃ側がＮ極である。以降同様に隣接する磁石の磁極の方向が互いに逆方向となるように配置されている。
【００２４】
図６（Ａ）は図５に示した第１の実施形態の磁気抵抗素子２ａ〜２ｄ等のうち一つの磁気抵抗素子の平面図、図６（Ｂ）は磁気抵抗素子の素子感度特性を示す図である。
【００２５】
磁気抵抗素子２０１の感磁部２０は、磁気抵抗層の上面に複数の電極材料からなるショートバー２２が形成されたものである。磁気抵抗部２１はショートバー２２で覆われていない部分である。ショートバー２２が存在する箇所はショートバー２２に電流が流れ、ショートバー２２が存在しない箇所は磁気抵抗部２１に電流が流れる。
【００２６】
紙幣に印刷された磁性体（磁性インク）１０１が図６（Ａ）に示す矢印方向に通過する際、その通過位置によって磁気抵抗素子２０１の抵抗値の変化率（素子感度）が異なる。この磁気抵抗素子２０１の抵抗値の変化率は、磁気抵抗部２１の密度が高いほど大きい。図６（Ａ）に示した例では、感磁部２０の長手方向中央部分の磁気抵抗部２１の密度が、その他の領域の密度に比べて高いので、図６（Ｂ）に示すように、感磁部２０の中央部分の感度が高くなる。
【００２７】
図７（Ａ）は第１の実施形態の長尺型磁気センサの出力感度特性を示す図、図７（Ｂ）は長尺型磁気センサの磁気抵抗素子２０１の感磁部２０と磁石５ａ，５ｂ，５ｃとの位置関係を示す模式図である。図７（Ｃ）は長尺型磁気センサ３０１の主要部の部分平面図であり、紙幣などの被検知物１００に印刷されている磁性体１０１の通過位置の例を示している。図７（Ａ）において、破線は従来構造の長尺型磁気センサの特性（図３（Ａ）に示した特性）、実線は第１の実施形態に係る長尺型磁気センサの特性である。磁気抵抗素子の感磁部２０の中央（隣接する磁石同士５ａ，５ｂの間隙および磁石５ｂ，５ｃの間隙となる位置）での磁気センサ３０１の感度低下Ｄｍは従来構造のものに比べて小さい。
【００２８】
第１の実施形態によれば、隣接する磁石５ａ，５ｂの間隙および磁石５ｂ，５ｃの間隙となる領域上に位置する磁気抵抗素子２０１の磁気抵抗部２１の密度を、その他の領域と比べて相対的に高くすることによって、磁気抵抗部２１の密度が高い領域の磁気抵抗素子２０１の感度が上昇するため、磁石５ａ，５ｂおよび５ｂ，５ｃの間隙部に生じる磁気センサとしての感度低下Ｄｍを緩和できる。
【００２９】
なお、図７（Ａ）に示した感度低下Ｄｓは感磁部同士を近づけることによって、その度合いを比較的容易に抑制できるが、感度低下Ｄｍは抑制しにくい。その理由を具体的に説明すると、磁石５ａ，５ｂ，５ｃと、これらの磁石を収納する樹脂製のケース１（図４参照）とは一般的に線膨張係数が大きく異なるため、製造条件・外的環境によってはケースが伸縮する。このケースの伸縮を吸収するために隣接する磁石同士にある程度の間隙を設けざるを得ず、その結果、感度低下Ｄｍが生じる、という事情がある。第１の実施形態で示したように、隣接する磁石同士の間隙部上の領域に位置する磁気抵抗部の密度を高めることによって、前記感度低下Ｄｍを効果的に低減できる。
【００３０】
《第２の実施形態》
第２の実施形態では、複数の磁気抵抗素子の感磁部２０のパターンが第１の実施形態と異なる例について示す。
【００３１】
図８（Ａ）は第２の実施形態に係る磁気抵抗素子２０２の平面図、図８（Ｂ）はその磁気抵抗素子２０２の素子感度特性を示す図である。磁気抵抗素子２０２は二列の感磁部２０を備えている。感磁部の両端は引出電極２３に接続されている。
【００３２】
図９（Ａ）は第２の実施形態の感磁部２０の部分拡大斜視図、図９（Ｂ）は図９（Ａ）におけるＡ−Ａ部分の断面図である。磁気抵抗層２１Ｌはミアンダライン状に形成されていて、その表面に電極材料からなるショートバー（電極）２２が形成されている。ショートバー２２が存在しない箇所は磁気抵抗部２１である。図９（Ｂ）に矢印で示すように、ショートバー２２が存在する箇所はショートバー２２に電流が流れ、ショートバー２２が存在しない箇所は磁気抵抗層２１Ｌに電流が流れる。
【００３３】
図８（Ａ）に示すように、感磁部２０の両端から中央にかけて磁気抵抗部の密度を次第に相対的に高くしている。そのため、図８（Ｂ）に示すように、感磁部２０の両端から中央にかけて感度が次第に増大する感度特性が得られる。
【００３４】
図１０は第２の実施形態の長尺型磁気センサの感度特性を示す図である。図１０（Ａ）は長尺型磁気センサの出力感度特性を示す図、図１０（Ｂ）は長尺型磁気センサの磁気抵抗素子の感磁部２０と磁石５ａ，５ｂ，５ｃとの位置関係を示す図である。図１０（Ａ）において、破線は従来構造の長尺型磁気センサの特性（図３（Ａ）に示した特性）、実線は第２の実施形態に係る長尺型磁気センサの特性である。磁気抵抗素子の感磁部２０の中央（隣接する磁石同士５ａ，５ｂの間隙および磁石５ｂ，５ｃの間隙となる位置）での磁気センサの感度低下Ｄｍは従来構造のものに比べて小さい。
【００３５】
第２の実施形態によれば隣接する磁石５ａ，５ｂの上に位置する磁気抵抗素子２０２の磁気抵抗部２１の密度を、その他の領域と比べて相対的に高くすることによって、磁気抵抗部２１の密度が高い領域の磁気抵抗素子２０２の感度が上昇するため、磁石５ａ，５ｂおよび５ｂ，５ｃの間隙部に生じる磁気センサとしての出力感度低下Ｄｍを緩和できる。
【００３６】
《第３の実施形態》
第３の実施形態では、複数の磁石の極性が第１・第２の実施形態と異なる例について示す。
【００３７】
図１１は、複数の磁石５ａ〜５ｄ等の極性と感磁部２０を通過する磁束の概念図である。図１１（Ａ）の例では、複数の磁石５ａ〜５ｄ等のうち隣接する磁石の極性が逆極性である。この配置を以下、「逆極性配置」という。図１１（Ｂ）の例では、すべての磁石５ａ〜５ｄ等について極性が一致している。この配置を以下、「同極性配置」という。
【００３８】
図１１（Ａ）のように、複数の磁石５ａ〜５ｄ等のうち隣接する磁石の極性が異なる配置であると、磁石による磁束は隣接する磁石間でループを描く。このため磁気抵抗素子の感磁部２０を通る磁束は、感磁部の両端部分（磁石中央部）では感磁部２０に対してほぼ垂直であるが、感磁部２０の中央部分（磁石同士の間隙部）は殆ど水平成分となる。
【００３９】
磁気抵抗素子の抵抗値は磁気抵抗素子の感磁部２０に垂直に通過する磁束によって変化するので、感磁部２０の中央部の感度は低下することになる。
【００４０】
一方、図１１（Ｂ）のように、すべての磁石５ａ〜５ｄ等の極性が一致していると、磁束は磁気抵抗素子の感磁部２０に対して垂直に通り、磁束密度はほぼ均等である。磁石同士の間隙部では磁束密度が少し低いので、感磁部２０の中央部の感度は若干低下するだけである。
【００４１】
図１２は、図８に示した磁気抵抗素子（第２の実施形態で示したもの）と従来構造の磁気抵抗素子（検知幅の全体にわたって磁気抵抗部の密度が均一なもの）を用いた場合について、磁石の二つの配置構造での磁気センサの出力電圧変動率を示す図である。図１２（Ａ）は磁石を逆極性配置した場合の特性、図１２（Ｂ）は磁石を同極性配置した場合の特性である。いずれも、二つの磁石と一つの磁気抵抗素子との組み合わせについて示している。図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）において、特性Ｐは本実施形態の磁気センサの出力電圧変動率、特性Ｃは従来構造の磁気抵抗素子を備えた磁気センサの出力電圧変動率をそれぞれ表している。
【００４２】
図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）において、縦軸のセンサ出力電圧変動率は、磁気センサを接続した検出回路の出力電圧の変動率で測定したものである。具体的には、例えば磁気抵抗素子に含まれる二つの感磁部を抵抗ブリッジ回路に接続し、被検知対象である磁性体の通過前後での前記抵抗ブリッジ回路の出力電圧の変動率に相当する。この変動率は出力電圧の最大値に対する比率をパーセントで表している。実線は図８に示した磁気抵抗素子の特性、破線は従来構造の磁気抵抗素子の特性である。いずれも、磁気抵抗素子の感磁部の長さは１０ｍｍ、磁石同士の間隙部の間隔は０．７ｍｍ、磁気抵抗部の密度が高い領域における隣接する
磁気抵抗部間の最小距離は０．１７ｍｍ、その他の領域における隣接する磁気抵抗部間の距離は０．３５ｍｍである。
【００４３】
逆極性配置の場合、感磁部の両端から中央にかけて広範囲に亘って感度が低下していて、中央部での大きく感度が低下している。これに対し、同極性配置の場合、感磁部の中央部の比較的狭い範囲で感度が低下している。また、感度の低下量も全体に少ない。この感度低下の度合いは隣接する磁石同士の間隙によっても変わる。さらには、検出対象（磁性インク等）の大きさ（感磁部を通過する幅など）によっても変わる。
【００４４】
このような感度低下の度合いは磁石の極性、磁石同士の間隙、検出対象の大きさに応じて異なるが、その感度低下のパターンに応じてその感度低下を抑制するように、磁気抵抗素子の磁気抵抗部の密度を定めればよい。具体的には、隣接する磁石同士の間隙部の影響を極力小さくして、よりフラットな出力特性を得たい場合には磁石を同極性配置にすることが好ましい。一方、フラットな出力特性を多少犠牲にしたとしても、隣接する磁石同士の配置しやすさ等を求める場合には磁石を異極性配置にすることが好ましい。
【００４５】
ここでは、磁気抵抗素子の感磁部の中央部の磁気抵抗部の密度の比率を変化させたときの磁気抵抗素子の感度特性の変化を示す。図１３は、磁気抵抗素子の感磁部の中央部の磁気抵抗部の密度の比率を変化させたときの磁気センサの出力電圧変動率の変化について示す図である。図１３において、横軸は磁気センサの長手方向（検知幅方向）の位置であり、横軸の０は所定の磁気抵抗素子の中央（隣接する磁石同士の間隙部の中央となる位置）である。なお、ここでは磁石間に間隙を設けずに、磁気抵抗部の密度の違いによる差を確認した。図１３の縦軸のセンサ出力電圧変動率は、磁気センサを接続した検出回路の出力電圧の変動率である。具体的には、例えば磁気抵抗素子に含まれる二つの感磁部を抵抗ブリッジ回路に接続し、被検知対象である磁性体の通過前後での前記抵抗ブリッジ回路の出力電圧の変動率に相当する。
【００４６】
図１３に示した磁気抵抗素子の感度特性Ａ〜Ｄと磁気抵抗素子の感磁部の中央部の磁気抵抗部の密度の比率との関係と測定条件は次のとおりである。なお、磁気センサとしては、図８に示される磁気抵抗素子を用い、磁石は同極性配置とした。また、磁気抵抗部の密度は、磁気抵抗素子の中央部幅Ｗｃに位置するミアンダライン状のパターンの数を他の領域に比べて増やすことによって変化させた。
【００４７】
検出対象：幅１ｍｍの磁性インク
磁気抵抗素子の検出幅Ｗｔ：１０ｍｍ
磁気抵抗素子の中央部幅Ｗｃ：１ｍｍ
検出幅Ｗｔに対する中央部幅Ｗｃの磁気抵抗部の存在割合
特性Ａ：１０％
特性Ｂ：１３％
特性Ｃ：１５％
特性Ｄ：２０％
図１３から明らかなように、この例では、磁石を同極性配置し、且つ磁石間の間隙を無くしているので、感度特性Ａのように感磁部の中央での感度低下はもともと小さいが、磁気抵抗素子の感磁部の中央部の磁気抵抗部の密度の比率を高めるほど、感磁部の中央部での感度増大効果が高まることがわかる。
【００４８】
《第４の実施形態》
図１４（Ａ）は第４の実施形態に係る磁気抵抗素子２０４の平面図、図１４（Ｂ）はその磁気抵抗素子２０４の素子感度特性を示す図である。磁気抵抗素子２０４は二列の感磁部２０を備えている。感磁部の両端は引出電極２３に接続されている。
【００４９】
第４の実施形態では、図１４（Ａ）に示すように、感磁部２０の長手方向中央から両端にかけて磁気抵抗部の密度を次第に高くしている。すなわち隣接する磁気抵抗素子の感磁部同士の間隙部の付近に位置する磁気抵抗部の密度を高くしている。そのため、図１４（Ｂ）に表れているように、感磁部２０の中央部分から両端部分にかけて素子感度が次第に高くなる素子感度特性が得られる。そのため、隣接する磁気抵抗素子の間隙部付近での出力感度低下Ｄｓ（図７（Ａ）参照。）を緩和できる。なお、「隣接する磁気抵抗素子の間隙部付近」とは、隣接する磁気抵抗素子の間隙部の周辺領域を意図しており、実質的には磁気抵抗素子の端部分の領域を示すものである。
【００５０】
図１５（Ａ）は長尺型磁気センサの出力感度特性を示す図、図１５（Ｂ）は長尺型磁気センサの磁気抵抗素子の感磁部２０と磁石５ｂ，５ｃとの位置関係を示す図である。図１５（Ｃ）は長尺型磁気センサ３０４の主要部の部分平面図であり、紙幣などの被検知物１００に印刷されている磁性体１０１の通過位置の例を示している。図１５（Ａ）において、破線は従来構造の長尺型磁気センサの特性、実線は第５の実施形態に係る長尺型磁気センサの特性である。磁気抵抗素子の感磁部２０の両端、且つ隣接する磁石同士の間隙部となる位置、での感度低下Ｄｓは従来構造のものに比べて小さい。
【００５１】
第４の実施形態によれば、磁気抵抗素子２０４を配列した状態で、隣接する磁気抵抗素子２０４の感磁部２０同士の間隙部の付近に位置する磁気抵抗部の密度が高くなることによって、磁気抵抗部の密度が高い領域のセンサ出力感度が上昇する。そのため、隣接する感磁部２０同士の間隙部となる位置での磁気センサ３０４としての出力感度低下Ｄｓを緩和できる。
【００５２】
《第５の実施形態》
図１６（Ａ）は第５の実施形態に係る磁気抵抗素子２０５の平面図、図１６（Ｂ）はその磁気抵抗素子２０５の素子感度特性を示す図である。磁気抵抗素子２０５は二列の感磁部２０を備えている。感磁部の両端は引出電極２３に接続されている。
【００５３】
第５の実施形態では、図１６（Ａ）に示すように、感磁部２０の長手方向中央部分の磁気抵抗部２１の密度をその他の領域の密度に比べて高くした上、感磁部２０の中央から両端にかけて磁気抵抗部の密度を次第に高くしている。すなわち、隣接する磁石の上に位置する磁気抵抗素子２０５の磁気抵抗部２１の密度を、その他の領域と比べて相対的に高くしつつ、隣接する磁気抵抗素子２０５の感磁部同士の間隙部の付近に位置する磁気抵抗部の密度を高くしている。そのため、図１６（Ｂ）に表れているように、感磁部２０の中央部分、及び中央部分から両端部分にかけて素子感度が次第に高くなる素子感度特性が得られる。そのため、磁気センサ同士の隣接位置での出力感度低下Ｄｓ（図７（Ａ）参照。）および隣接する磁石同士の間隙部での磁気センサとしての出力感度低下Ｄｍ（図７（Ａ）参照。）を緩和できる。
【００５４】
《第６の実施形態》
第６の実施形態では、磁気抵抗素子の感磁部のうちの磁気抵抗部の密度を長手方向の位置で異ならせるための別の構造（第１〜第５の実施形態で示したものとは異なる構造）を示す。
【００５５】
図１７は、第６の実施形態の磁気抵抗素子２０６の感磁部形成面の磁気抵抗部および電極のパターンをそれぞれ示す図である。磁気抵抗素子２０６は二列の感磁部２０を備えている。感磁部２０の両端は引出電極２３に接続されている。
【００５６】
図１７の例では、感磁部２０は、ミアンダライン状に形成された磁気抵抗層と、この磁気抵抗層上に形成されたショートバー（電極）２２とで構成されている。ショートバー２２が存在しない箇所は磁気抵抗部２１である。この例では、感磁部２０の長手方向での中央ほど磁気抵抗部２１の密度が高い。そのため、感磁部２０の長手方向での中央ほど磁気センサの感度が高くなる。
【００５７】
《第７の実施形態》
第７の実施形態では、磁気抵抗素子の感磁部のうちの磁気抵抗部の密度を長手方向の位置で異ならせるためのさらに別の構造を示す。
【００５８】
図１８は、第７の実施形態の磁気抵抗素子２０７の感磁部形成面の磁気抵抗部および電極のパターンをそれぞれ示す図である。磁気抵抗素子２０７は二列の感磁部２０を備えている。感磁部２０の両端は引出電極２３に接続されている。
【００５９】
図１８の例では、感磁部２０は、ミアンダライン状に形成された磁気抵抗層と、この磁気抵抗層上に形成されたショートバー２２とで構成されている。この例では、感磁部２０の長手方向での中央ほど磁気抵抗層の線幅が太い。そのため、感磁部２０の長手方向での中央ほど磁気センサの出力感度が高くなる。
【００６０】
《第８の実施形態》
第８の実施形態では、磁気抵抗素子の感磁部のうちの磁気抵抗部の密度を長手方向の位置で異ならせるためのさらに別の構造を示す。
【００６１】
図１９は、第８の実施形態の磁気抵抗素子２０８の感磁部形成面の磁気抵抗部および電極のパターンをそれぞれ示す図である。磁気抵抗素子２０８は二列の感磁部２０を備えている。感磁部２０の両端は引出電極２３に接続されている。
【００６２】
図１９の例では、感磁部２０は、直線状に形成された磁気抵抗層と、この磁気抵抗層上に形成されたショートバー２２とで構成されている。この例では、感磁部２０の長手方向での中央ほど磁気抵抗部の密度が高い。そのため、感磁部２０の長手方向での中央ほど磁気センサの出力感度が高くなる。
【００６３】
《第９の実施形態》
第９の実施形態では、磁気抵抗素子の感磁部のうちの磁気抵抗部の密度を長手方向の位置で異ならせるためのさらに別の構造を示す。
【００６４】
図２０は、第９の実施形態の磁気抵抗素子２０９の感磁部形成面の磁気抵抗部および電極のパターンをそれぞれ示す図である。磁気抵抗素子２０９は二列の感磁部２０を備えている。感磁部２０の両端は引出電極２３に接続されている。
【００６５】
図２０の例では、感磁部２０は、線状に形成された磁気抵抗層と、この磁気抵抗層上に形成されたショートバー２２とで構成されている。この例では、感磁部２０の長手方向での中央ほど磁気抵抗層の線幅が太い。そのため、感磁部２０の長手方向での中央ほど磁気センサの出力感度が高くなる。
【符号の説明】
【００６６】
１…ケース
３…爪部係合溝
４…カバー
５ａ，５ｂ，５ｃ…磁石
６…端子ピン
１１…カバー端子
２０…感磁部
２０ａ…感磁部
２０ａｂ…感磁部
２０ｂｃ…感磁部
２１…磁気抵抗部
２１Ｌ…磁気抵抗層
２２…ショートバー
２３…引出電極
１００…被検知物
１０１…磁性体
２０１，２０２，２０４〜２０９…磁気抵抗素子
３０１，３０４…長尺型磁気センサ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば紙幣などに印刷されている磁気パターンを検出する長尺型磁気センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被検知物の移動方向に対して略直交する方向を長手方向とする感磁部を表面に形成した複数の磁気抵抗素子と、この磁気抵抗素子の感磁部に対して磁界を印加する複数の磁石とを有する長尺型磁気センサが例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
ここで、特許文献１に開示されている長尺型磁気センサの構造例を図１に示す。図１の例では、磁石５ａ−５ｂを橋渡しするように、感磁部２０ａｂを備えた磁気抵抗素子２ａｂが配置され、磁石５ｂ−５ｃを橋渡しするように、感磁部２０ｂｃを備えた磁気抵抗素子２ｂｃが配置されている。そして互いに隣接する磁石の磁極が互いに逆方向となるように磁石５ａ，５ｂ，５ｃが配置されている。
【０００４】
このような構造によれば、互いに隣接する２つの磁気抵抗素子の感磁部間の間隙部分Ｇｈに磁石の中央部が位置することになる。磁石の中央部は端部付近に比べて磁束密度が高く安定しているので、隣接する感磁部間の磁束密度が、他の領域に比べて高まることになる。これにより、間隙部分Ｇｈの検出レベルの低下を補償することができ、長手方向の全体にフラットな検出レベル特性が得られるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８７９７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、一般的な磁気抵抗素子の素子感度特性の例を図２に示す。図２において横軸は磁気抵抗素子の長手方向位置、縦軸は磁気抵抗素子の素子感度である。ここでの素子感度（Ｋ）は、磁気抵抗素子に磁界を加えたときの素子抵抗値が磁気抵抗素子に磁界を加えなかったときの磁気抵抗値の何倍になるのかを示しており、Ｋ＝ＲＢ／Ｒ０（ＲＢ：磁気抵抗素子に磁界を加えているときの磁気抵抗素子の素子抵抗値、Ｒ０：磁気抵抗素子に磁界を加えていないときの磁気抵抗素子の素子抵抗値）で示される。また、この横軸に合わせて感磁部２０を表している。このように、感磁部２０は検出幅方向（被検知物の移動方向に対して直交する長手方向）に均等な感度を有している。
【０００７】
しかし特許文献１のように、磁気抵抗素子が複数の磁石に対して橋渡しする位置関係に配置されている場合であっても、例えば隣接する磁石同士の間隙が所定値よりも大きくなると、感磁部の中央部分に加わる磁束密度は、両端部に加わる磁束密度よりも若干低くなる。このため、隣接する磁石同士の間隙となる位置、例えば、磁気抵抗素子の中央部分で磁気センサの出力感度が落ち込む可能性がある。図３はこのことを表している。図３（Ａ）は長尺型磁気センサの出力感度を示す図、図３（Ｂ）は長尺型磁気センサの磁気抵抗素子の感磁部２０ａｂ，２０ｂｃと磁石５ａ，５ｂ，５ｃとの位置関係を示す図である。図３において、隣接する磁石同士の間隙となる位置で、すなわち感磁部２０ａｂ，２０ｂｃの中央部分で出力感度（センサが媒体を検出した時の出力電圧）の低下Ｄｍが現れる。
【０００８】
また、磁石の配置とは直接関係なく、磁気抵抗素子の感磁部２０ａｂと、それに隣接する磁気抵抗素子の感磁部２０ｂｃとの間には間隙が生じる。この間隙位置に感度低下Ｄｓが現れる。
【０００９】
本発明は、隣接する磁石同士の間隙部または隣接する磁気抵抗素子の感磁部同士の間隙部付近に生じる感度低下をより小さくできる長尺型磁気センサを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の長尺型磁気センサは、被検知物の移動方向に対して直交する方向を長手方向とする感磁部を表面に形成した複数の磁気抵抗素子と、該磁気抵抗素子の感磁部に対して磁界を印加する複数の磁石とを有し、
前記複数の磁気抵抗素子の感磁部および前記複数の磁石は、被検知物の移動方向に対して直交する直線に沿ってそれぞれ配列され、
前記磁気抵抗素子は、前記感磁部における磁気抵抗部の密度が、隣接する前記磁石同士の間隙部上または隣接する前記磁気抵抗素子の間隙部付近で相対的に高い、もしくは隣接する前記磁石同士の間隙部上および隣接する前記磁気抵抗素子の間隙部付近で相対的に高いことを特徴としている。なおここでいう「磁気抵抗部の密度」とは、単位面積あたりに占める磁気抵抗部の面積の割合をいう。
【００１１】
例えば、前記磁気抵抗素子は、前記複数の磁石のうち隣接する磁石同士を橋渡しする位置関係で配置される。
【００１２】
また、例えば前記磁気抵抗素子は、長手方向の両端部（すなわち隣接する磁気抵抗素子の感磁部同士の間隙部の付近）での前記感磁部における前記磁気抵抗部の密度が相対的に高い。
【００１３】
前記複数の磁石は、前記複数の磁気抵抗素子の感磁部に対する磁極の向きが、隣接する磁石同士で互いに逆となるように配置されてもよい。または、前記複数の磁気抵抗素子の感磁部に対する磁極の向きが同一となるように配置されてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、磁気抵抗素子は、感磁部の磁気抵抗部のうち、隣接する磁石同士の間隙部上の密度または隣接する磁気抵抗素子の間隙部付近における密度がその他の領域の密度に比べて相対的に高く形成されることにより、隣接する磁石同士の間隙部に生じる感度低下または隣接する磁気抵抗素子の間隙部（より具体的には、感磁部同士の間隙部）付近に生じる感度低下をより小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は特許文献１に開示されている長尺型磁気センサの構造例を示す図である。
【図２】図２は一般的な磁気抵抗素子の素子感度特性の例を示す図である。
【図３】図３は隣接する磁石同士の間隙部および隣接する感磁部同士の間隙部で磁気センサの出力感度が落ち込む特性の例を示す図である。
【図４】図４は第１の実施形態の長尺型磁気センサの外観斜視図であり、図４（Ａ）はカバーの取り付け途中の状態、図４（Ｂ）は取り付け状態を示している。
【図５】図５（Ａ）は、図４に示した第１の実施形態の長尺型磁気センサのカバーを取り除いた状態での平面図である。図５（Ｂ）は感磁部形成面に垂直で且つ複数の磁気抵抗素子と複数の磁石部分を通る面での断面図である。
【図６】図６（Ａ）は図５に示した第１の実施形態の磁気抵抗素子２ａ〜２ｄ等のうち一つの磁気抵抗素子の平面図、図６（Ｂ）は磁気抵抗素子の素子感度特性を示す図である。
【図７】図７（Ａ）は第１の実施形態の長尺型磁気センサの出力感度特性を示す図、図７（Ｂ）は長尺型磁気センサの磁気抵抗素子の感磁部２０と磁石５ａ，５ｂ，５ｃとの位置関係を示す図である。図７（Ｃ）は長尺型磁気センサ３０１の主要部の部分平面図である。
【図８】図８（Ａ）は第２の実施形態に係る磁気抵抗素子２０２の平面図、図８（Ｂ）はその磁気抵抗素子２０２の素子感度特性を示す図である。
【図９】図９（Ａ）は感磁部２０の部分拡大斜視図、図９（Ｂ）は図９（Ａ）におけるＡ−Ａ部分の断面図である。
【図１０】図１０は第２の実施形態の長尺型磁気センサの感度特性を示す図である。図１０（Ａ）は長尺型磁気センサの出力感度特性を示す図、図１０（Ｂ）は長尺型磁気センサの磁気抵抗素子の感磁部２０と磁石５ａ，５ｂ，５ｃとの位置関係を示す図である。
【図１１】図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）は第３の実施形態を説明するためのもので、図１１（Ａ）は複数の磁石５ａ〜５ｄ等のうち隣接する磁石の極性が逆極性である場合の感磁部２０を通過する磁束の概念図である。図１１（Ｂ）は、複数の磁石５ａ〜５ｄ等のうち隣接する磁石の極性が同極性である場合の感磁部２０を通過する磁束の概念図である。
【図１２】図１２（Ａ）は、図８に示した磁気抵抗素子と従来構造の磁気抵抗素子を用いた場合について、隣接する磁石の極性が逆極性である場合の磁気センサの出力電圧変動率の違いを示す図である。図１２（Ｂ）は、図８に示した磁気抵抗素子と従来構造の磁気抵抗素子を用いた場合について、隣接する磁石の極性が同極性である場合の磁気センサの出力電圧変動率の違いを示す図である。
【図１３】図１３は、磁気抵抗素子の感磁部の中央部の磁気抵抗部の密度の比率を変化させたときの磁気センサの出力電圧変動率の変化について示す図である。
【図１４】図１４（Ａ）は第４の実施形態に係る磁気抵抗素子２０４の平面図、図１４（Ｂ）はその磁気抵抗素子２０４の素子感度特性を示す図である。
【図１５】図１５（Ａ）は第４の実施形態の長尺型磁気センサの出力感度特性を示す図、図１５（Ｂ）は長尺型磁気センサの磁気抵抗素子の感磁部２０と磁石５ｂ，５ｃとの位置関係を示す図である。図１５（Ｃ）は長尺型磁気センサ３０５の主要部の部分平面図である。
【図１６】図１６（Ａ）は第５の実施形態に係る磁気抵抗素子２０５の平面図、図１６（Ｂ）はその磁気抵抗素子２０５の素子感度特性を示す図である。
【図１７】図１７は第６の実施形態に係る磁気抵抗素子の感磁部形成面の磁気抵抗部および電極のパターンを示す図である。
【図１８】図１８は第７の実施形態に係る別の磁気抵抗素子の感磁部形成面の磁気抵抗部および電極のパターンを示す図である。
【図１９】図１９は第８の実施形態に係るさらに別の磁気抵抗素子の感磁部形成面の磁気抵抗部および電極のパターンを示す図である。
【図２０】図２０は第９の実施形態に係るさらに別の磁気抵抗素子の感磁部形成面の磁気抵抗部および電極のパターンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
《第１の実施形態》
第１の実施形態に係る長尺型磁気センサの構成を図４〜図７を参照して説明する。
【００１７】
図４は第１の実施形態の長尺型磁気センサの外観斜視図であり、（Ａ）はカバーの取り付け途中の状態、（Ｂ）は取り付け状態を示している。樹脂製のケース１にはその上部に磁気抵抗素子を収納するための凹部が複数形成されており、該凹部に磁気抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ・・・が収納されている。また、ケース１の下部には、複数の磁石を収納するための磁石収納凹部（図示せず）がケース長手方向に直線に沿って並んで形成されており、該磁石収納凹部にそれぞれの磁石が収納されている。これらの複数の磁石は厳密に直線に沿って配列されていなくてもよく、多少のずれがあってもよい。例えば、ケース短手方向に多少ずらして千鳥状に配置されていてもよい。
【００１８】
ケース１の下部には、複数の磁気抵抗素子２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ・・・に電気的に接続された端子ピン６が引き出されている。ケース１の両側部には長手方向に沿って爪部係合溝３が設けられている。
【００１９】
金属製のカバー４には、ケースの爪部係合溝３に係合するカバー固定爪部が設けられていて、両者の係合状態で長手方向にスライドさせることによって、図４（Ｂ）に示すようにケース１の上部をカバー４が覆う。被検知物１００は図中矢印で示すように長尺型磁気センサ３０１の長手方向に直交する向きに搬送される。この長尺型磁気センサ３０１の長手方向に対する被検知物１００の搬送方向は、厳密に９０度ではなくて多少の角度のずれがあってもよい。
【００２０】
なお、カバー４には回路基板に対して電気的にアース接続するためのカバー端子１１が設けられている。
【００２１】
図５（Ａ）は、図４に示した第１の実施形態の長尺型磁気センサのカバーを取り除いた状態での平面図である。図５（Ｂ）は感磁部形成面に垂直で且つ複数の磁気抵抗素子と複数の磁石部分を通る面での模式断面図である。但し、ここでは磁気抵抗素子２ａ〜２ｄ部分についてのみ示している。また、図５（Ｂ）ではケース１および端子ピン６についても図示を省略している。
【００２２】
磁気抵抗素子２ａ〜２ｄの下部には磁石５ａ〜５ｄが配置されている。磁気抵抗素子２ａ〜２ｄにはそれぞれ感磁部２０ａ〜２０ｄが形成されている。図４に示した被検知物１００が紙幣等の紙葉類である場合、それが長尺型磁気センサ３０１の長手方向に対して直交する向きに搬送される。感磁部２０ａ〜２０ｄは、被検知物の移動方向に対して直交する方向を長手方向として磁気抵抗素子２ａ〜２ｄの表面に形成されている。
【００２３】
各磁石５ａ〜５ｄは磁気抵抗素子２ａ〜２ｄのそれぞれを磁束が垂直に貫くように磁極（Ｎ極とＳ極）の方向が定められていて、且つ隣接する磁石の磁極の方向が互いに逆方向となるように配置されている。すなわち、磁石５ａは磁気抵抗素子２ａ側がＮ極、それに隣接する磁石５ｂは磁気抵抗素子２ｂ側がＳ極である。さらにそれに隣接する磁石５ｃは磁気抵抗素子２ｃ側がＮ極である。以降同様に隣接する磁石の磁極の方向が互いに逆方向となるように配置されている。
【００２４】
図６（Ａ）は図５に示した第１の実施形態の磁気抵抗素子２ａ〜２ｄ等のうち一つの磁気抵抗素子の平面図、図６（Ｂ）は磁気抵抗素子の素子感度特性を示す図である。
【００２５】
磁気抵抗素子２０１の感磁部２０は、磁気抵抗層の上面に複数の電極材料からなるショートバー２２が形成されたものである。磁気抵抗部２１はショートバー２２で覆われていない部分である。ショートバー２２が存在する箇所はショートバー２２に電流が流れ、ショートバー２２が存在しない箇所は磁気抵抗部２１に電流が流れる。
【００２６】
紙幣に印刷された磁性体（磁性インク）１０１が図６（Ａ）に示す矢印方向に通過する際、その通過位置によって磁気抵抗素子２０１の抵抗値の変化率（素子感度）が異なる。この磁気抵抗素子２０１の抵抗値の変化率は、磁気抵抗部２１の密度が高いほど大きい。図６（Ａ）に示した例では、感磁部２０の長手方向中央部分の磁気抵抗部２１の密度が、その他の領域の密度に比べて高いので、図６（Ｂ）に示すように、感磁部２０の中央部分の感度が高くなる。
【００２７】
図７（Ａ）は第１の実施形態の長尺型磁気センサの出力感度特性を示す図、図７（Ｂ）は長尺型磁気センサの磁気抵抗素子２０１の感磁部２０と磁石５ａ，５ｂ，５ｃとの位置関係を示す模式図である。図７（Ｃ）は長尺型磁気センサ３０１の主要部の部分平面図であり、紙幣などの被検知物１００に印刷されている磁性体１０１の通過位置の例を示している。図７（Ａ）において、破線は従来構造の長尺型磁気センサの特性（図３（Ａ）に示した特性）、実線は第１の実施形態に係る長尺型磁気センサの特性である。磁気抵抗素子の感磁部２０の中央（隣接する磁石同士５ａ，５ｂの間隙および磁石５ｂ，５ｃの間隙となる位置）での磁気センサ３０１の感度低下Ｄｍは従来構造のものに比べて小さい。
【００２８】
第１の実施形態によれば、隣接する磁石５ａ，５ｂの間隙および磁石５ｂ，５ｃの間隙となる領域上に位置する磁気抵抗素子２０１の磁気抵抗部２１の密度を、その他の領域と比べて相対的に高くすることによって、磁気抵抗部２１の密度が高い領域の磁気抵抗素子２０１の感度が上昇するため、磁石５ａ，５ｂおよび５ｂ，５ｃの間隙部に生じる磁気センサとしての感度低下Ｄｍを緩和できる。
【００２９】
なお、図７（Ａ）に示した感度低下Ｄｓは感磁部同士を近づけることによって、その度合いを比較的容易に抑制できるが、感度低下Ｄｍは抑制しにくい。その理由を具体的に説明すると、磁石５ａ，５ｂ，５ｃと、これらの磁石を収納する樹脂製のケース１（図４参照）とは一般的に線膨張係数が大きく異なるため、製造条件・外的環境によってはケースが伸縮する。このケースの伸縮を吸収するために隣接する磁石同士にある程度の間隙を設けざるを得ず、その結果、感度低下Ｄｍが生じる、という事情がある。第１の実施形態で示したように、隣接する磁石同士の間隙部上の領域に位置する磁気抵抗部の密度を高めることによって、前記感度低下Ｄｍを効果的に低減できる。
【００３０】
《第２の実施形態》
第２の実施形態では、複数の磁気抵抗素子の感磁部２０のパターンが第１の実施形態と異なる例について示す。
【００３１】
図８（Ａ）は第２の実施形態に係る磁気抵抗素子２０２の平面図、図８（Ｂ）はその磁気抵抗素子２０２の素子感度特性を示す図である。磁気抵抗素子２０２は二列の感磁部２０を備えている。感磁部の両端は引出電極２３に接続されている。
【００３２】
図９（Ａ）は第２の実施形態の感磁部２０の部分拡大斜視図、図９（Ｂ）は図９（Ａ）におけるＡ−Ａ部分の断面図である。磁気抵抗層２１Ｌはミアンダライン状に形成されていて、その表面に電極材料からなるショートバー（電極）２２が形成されている。ショートバー２２が存在しない箇所は磁気抵抗部２１である。図９（Ｂ）に矢印で示すように、ショートバー２２が存在する箇所はショートバー２２に電流が流れ、ショートバー２２が存在しない箇所は磁気抵抗層２１Ｌに電流が流れる。
【００３３】
図８（Ａ）に示すように、感磁部２０の両端から中央にかけて磁気抵抗部の密度を次第に相対的に高くしている。そのため、図８（Ｂ）に示すように、感磁部２０の両端から中央にかけて感度が次第に増大する感度特性が得られる。
【００３４】
図１０は第２の実施形態の長尺型磁気センサの感度特性を示す図である。図１０（Ａ）は長尺型磁気センサの出力感度特性を示す図、図１０（Ｂ）は長尺型磁気センサの磁気抵抗素子の感磁部２０と磁石５ａ，５ｂ，５ｃとの位置関係を示す図である。図１０（Ａ）において、破線は従来構造の長尺型磁気センサの特性（図３（Ａ）に示した特性）、実線は第２の実施形態に係る長尺型磁気センサの特性である。磁気抵抗素子の感磁部２０の中央（隣接する磁石同士５ａ，５ｂの間隙および磁石５ｂ，５ｃの間隙となる位置）での磁気センサの感度低下Ｄｍは従来構造のものに比べて小さい。
【００３５】
第２の実施形態によれば隣接する磁石５ａ，５ｂの上に位置する磁気抵抗素子２０２の磁気抵抗部２１の密度を、その他の領域と比べて相対的に高くすることによって、磁気抵抗部２１の密度が高い領域の磁気抵抗素子２０２の感度が上昇するため、磁石５ａ，５ｂおよび５ｂ，５ｃの間隙部に生じる磁気センサとしての出力感度低下Ｄｍを緩和できる。
【００３６】
《第３の実施形態》
第３の実施形態では、複数の磁石の極性が第１・第２の実施形態と異なる例について示す。
【００３７】
図１１は、複数の磁石５ａ〜５ｄ等の極性と感磁部２０を通過する磁束の概念図である。図１１（Ａ）の例では、複数の磁石５ａ〜５ｄ等のうち隣接する磁石の極性が逆極性である。この配置を以下、「逆極性配置」という。図１１（Ｂ）の例では、すべての磁石５ａ〜５ｄ等について極性が一致している。この配置を以下、「同極性配置」という。
【００３８】
図１１（Ａ）のように、複数の磁石５ａ〜５ｄ等のうち隣接する磁石の極性が異なる配置であると、磁石による磁束は隣接する磁石間でループを描く。このため磁気抵抗素子の感磁部２０を通る磁束は、感磁部の両端部分（磁石中央部）では感磁部２０に対してほぼ垂直であるが、感磁部２０の中央部分（磁石同士の間隙部）は殆ど水平成分となる。
【００３９】
磁気抵抗素子の抵抗値は磁気抵抗素子の感磁部２０に垂直に通過する磁束によって変化するので、感磁部２０の中央部の感度は低下することになる。
【００４０】
一方、図１１（Ｂ）のように、すべての磁石５ａ〜５ｄ等の極性が一致していると、磁束は磁気抵抗素子の感磁部２０に対して垂直に通り、磁束密度はほぼ均等である。磁石同士の間隙部では磁束密度が少し低いので、感磁部２０の中央部の感度は若干低下するだけである。
【００４１】
図１２は、図８に示した磁気抵抗素子（第２の実施形態で示したもの）と従来構造の磁気抵抗素子（検知幅の全体にわたって磁気抵抗部の密度が均一なもの）を用いた場合について、磁石の二つの配置構造での磁気センサの出力電圧変動率を示す図である。図１２（Ａ）は磁石を逆極性配置した場合の特性、図１２（Ｂ）は磁石を同極性配置した場合の特性である。いずれも、二つの磁石と一つの磁気抵抗素子との組み合わせについて示している。図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）において、特性Ｐは本実施形態の磁気センサの出力電圧変動率、特性Ｃは従来構造の磁気抵抗素子を備えた磁気センサの出力電圧変動率をそれぞれ表している。
【００４２】
図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）において、縦軸のセンサ出力電圧変動率は、磁気センサを接続した検出回路の出力電圧の変動率で測定したものである。具体的には、例えば磁気抵抗素子に含まれる二つの感磁部を抵抗ブリッジ回路に接続し、被検知対象である磁性体の通過前後での前記抵抗ブリッジ回路の出力電圧の変動率に相当する。この変動率は出力電圧の最大値に対する比率をパーセントで表している。実線は図８に示した磁気抵抗素子の特性、破線は従来構造の磁気抵抗素子の特性である。いずれも、磁気抵抗素子の感磁部の長さは１０ｍｍ、磁石同士の間隙部の間隔は０．７ｍｍ、磁気抵抗部の密度が高い領域における隣接する
磁気抵抗部間の最小距離は０．１７ｍｍ、その他の領域における隣接する磁気抵抗部間の距離は０．３５ｍｍである。
【００４３】
逆極性配置の場合、感磁部の両端から中央にかけて広範囲に亘って感度が低下していて、中央部での大きく感度が低下している。これに対し、同極性配置の場合、感磁部の中央部の比較的狭い範囲で感度が低下している。また、感度の低下量も全体に少ない。この感度低下の度合いは隣接する磁石同士の間隙によっても変わる。さらには、検出対象（磁性インク等）の大きさ（感磁部を通過する幅など）によっても変わる。
【００４４】
このような感度低下の度合いは磁石の極性、磁石同士の間隙、検出対象の大きさに応じて異なるが、その感度低下のパターンに応じてその感度低下を抑制するように、磁気抵抗素子の磁気抵抗部の密度を定めればよい。具体的には、隣接する磁石同士の間隙部の影響を極力小さくして、よりフラットな出力特性を得たい場合には磁石を同極性配置にすることが好ましい。一方、フラットな出力特性を多少犠牲にしたとしても、隣接する磁石同士の配置しやすさ等を求める場合には磁石を異極性配置にすることが好ましい。
【００４５】
ここでは、磁気抵抗素子の感磁部の中央部の磁気抵抗部の密度の比率を変化させたときの磁気抵抗素子の感度特性の変化を示す。図１３は、磁気抵抗素子の感磁部の中央部の磁気抵抗部の密度の比率を変化させたときの磁気センサの出力電圧変動率の変化について示す図である。図１３において、横軸は磁気センサの長手方向（検知幅方向）の位置であり、横軸の０は所定の磁気抵抗素子の中央（隣接する磁石同士の間隙部の中央となる位置）である。なお、ここでは磁石間に間隙を設けずに、磁気抵抗部の密度の違いによる差を確認した。図１３の縦軸のセンサ出力電圧変動率は、磁気センサを接続した検出回路の出力電圧の変動率である。具体的には、例えば磁気抵抗素子に含まれる二つの感磁部を抵抗ブリッジ回路に接続し、被検知対象である磁性体の通過前後での前記抵抗ブリッジ回路の出力電圧の変動率に相当する。
【００４６】
図１３に示した磁気抵抗素子の感度特性Ａ〜Ｄと磁気抵抗素子の感磁部の中央部の磁気抵抗部の密度の比率との関係と測定条件は次のとおりである。なお、磁気センサとしては、図８に示される磁気抵抗素子を用い、磁石は同極性配置とした。また、磁気抵抗部の密度は、磁気抵抗素子の中央部幅Ｗｃに位置するミアンダライン状のパターンの数を他の領域に比べて増やすことによって変化させた。
【００４７】
検出対象：幅１ｍｍの磁性インク
磁気抵抗素子の検出幅Ｗｔ：１０ｍｍ
磁気抵抗素子の中央部幅Ｗｃ：１ｍｍ
検出幅Ｗｔに対する中央部幅Ｗｃの磁気抵抗部の存在割合
特性Ａ：１０％
特性Ｂ：１３％
特性Ｃ：１５％
特性Ｄ：２０％
図１３から明らかなように、この例では、磁石を同極性配置し、且つ磁石間の間隙を無くしているので、感度特性Ａのように感磁部の中央での感度低下はもともと小さいが、磁気抵抗素子の感磁部の中央部の磁気抵抗部の密度の比率を高めるほど、感磁部の中央部での感度増大効果が高まることがわかる。
【００４８】
《第４の実施形態》
図１４（Ａ）は第４の実施形態に係る磁気抵抗素子２０４の平面図、図１４（Ｂ）はその磁気抵抗素子２０４の素子感度特性を示す図である。磁気抵抗素子２０４は二列の感磁部２０を備えている。感磁部の両端は引出電極２３に接続されている。
【００４９】
第４の実施形態では、図１４（Ａ）に示すように、感磁部２０の長手方向中央から両端にかけて磁気抵抗部の密度を次第に高くしている。すなわち隣接する磁気抵抗素子の感磁部同士の間隙部の付近に位置する磁気抵抗部の密度を高くしている。そのため、図１４（Ｂ）に表れているように、感磁部２０の中央部分から両端部分にかけて素子感度が次第に高くなる素子感度特性が得られる。そのため、隣接する磁気抵抗素子の間隙部付近での出力感度低下Ｄｓ（図７（Ａ）参照。）を緩和できる。なお、「隣接する磁気抵抗素子の間隙部付近」とは、隣接する磁気抵抗素子の間隙部の周辺領域を意図しており、実質的には磁気抵抗素子の端部分の領域を示すものである。
【００５０】
図１５（Ａ）は長尺型磁気センサの出力感度特性を示す図、図１５（Ｂ）は長尺型磁気センサの磁気抵抗素子の感磁部２０と磁石５ｂ，５ｃとの位置関係を示す図である。図１５（Ｃ）は長尺型磁気センサ３０４の主要部の部分平面図であり、紙幣などの被検知物１００に印刷されている磁性体１０１の通過位置の例を示している。図１５（Ａ）において、破線は従来構造の長尺型磁気センサの特性、実線は第５の実施形態に係る長尺型磁気センサの特性である。磁気抵抗素子の感磁部２０の両端、且つ隣接する磁石同士の間隙部となる位置、での感度低下Ｄｓは従来構造のものに比べて小さい。
【００５１】
第４の実施形態によれば、磁気抵抗素子２０４を配列した状態で、隣接する磁気抵抗素子２０４の感磁部２０同士の間隙部の付近に位置する磁気抵抗部の密度が高くなることによって、磁気抵抗部の密度が高い領域のセンサ出力感度が上昇する。そのため、隣接する感磁部２０同士の間隙部となる位置での磁気センサ３０４としての出力感度低下Ｄｓを緩和できる。
【００５２】
《第５の実施形態》
図１６（Ａ）は第５の実施形態に係る磁気抵抗素子２０５の平面図、図１６（Ｂ）はその磁気抵抗素子２０５の素子感度特性を示す図である。磁気抵抗素子２０５は二列の感磁部２０を備えている。感磁部の両端は引出電極２３に接続されている。
【００５３】
第５の実施形態では、図１６（Ａ）に示すように、感磁部２０の長手方向中央部分の磁気抵抗部２１の密度をその他の領域の密度に比べて高くした上、感磁部２０の中央から両端にかけて磁気抵抗部の密度を次第に高くしている。すなわち、隣接する磁石の上に位置する磁気抵抗素子２０５の磁気抵抗部２１の密度を、その他の領域と比べて相対的に高くしつつ、隣接する磁気抵抗素子２０５の感磁部同士の間隙部の付近に位置する磁気抵抗部の密度を高くしている。そのため、図１６（Ｂ）に表れているように、感磁部２０の中央部分、及び中央部分から両端部分にかけて素子感度が次第に高くなる素子感度特性が得られる。そのため、磁気センサ同士の隣接位置での出力感度低下Ｄｓ（図７（Ａ）参照。）および隣接する磁石同士の間隙部での磁気センサとしての出力感度低下Ｄｍ（図７（Ａ）参照。）を緩和できる。
【００５４】
《第６の実施形態》
第６の実施形態では、磁気抵抗素子の感磁部のうちの磁気抵抗部の密度を長手方向の位置で異ならせるための別の構造（第１〜第５の実施形態で示したものとは異なる構造）を示す。
【００５５】
図１７は、第６の実施形態の磁気抵抗素子２０６の感磁部形成面の磁気抵抗部および電極のパターンをそれぞれ示す図である。磁気抵抗素子２０６は二列の感磁部２０を備えている。感磁部２０の両端は引出電極２３に接続されている。
【００５６】
図１７の例では、感磁部２０は、ミアンダライン状に形成された磁気抵抗層と、この磁気抵抗層上に形成されたショートバー（電極）２２とで構成されている。ショートバー２２が存在しない箇所は磁気抵抗部２１である。この例では、感磁部２０の長手方向での中央ほど磁気抵抗部２１の密度が高い。そのため、感磁部２０の長手方向での中央ほど磁気センサの感度が高くなる。
【００５７】
《第７の実施形態》
第７の実施形態では、磁気抵抗素子の感磁部のうちの磁気抵抗部の密度を長手方向の位置で異ならせるためのさらに別の構造を示す。
【００５８】
図１８は、第７の実施形態の磁気抵抗素子２０７の感磁部形成面の磁気抵抗部および電極のパターンをそれぞれ示す図である。磁気抵抗素子２０７は二列の感磁部２０を備えている。感磁部２０の両端は引出電極２３に接続されている。
【００５９】
図１８の例では、感磁部２０は、ミアンダライン状に形成された磁気抵抗層と、この磁気抵抗層上に形成されたショートバー２２とで構成されている。この例では、感磁部２０の長手方向での中央ほど磁気抵抗層の線幅が太い。そのため、感磁部２０の長手方向での中央ほど磁気センサの出力感度が高くなる。
【００６０】
《第８の実施形態》
第８の実施形態では、磁気抵抗素子の感磁部のうちの磁気抵抗部の密度を長手方向の位置で異ならせるためのさらに別の構造を示す。
【００６１】
図１９は、第８の実施形態の磁気抵抗素子２０８の感磁部形成面の磁気抵抗部および電極のパターンをそれぞれ示す図である。磁気抵抗素子２０８は二列の感磁部２０を備えている。感磁部２０の両端は引出電極２３に接続されている。
【００６２】
図１９の例では、感磁部２０は、直線状に形成された磁気抵抗層と、この磁気抵抗層上に形成されたショートバー２２とで構成されている。この例では、感磁部２０の長手方向での中央ほど磁気抵抗部の密度が高い。そのため、感磁部２０の長手方向での中央ほど磁気センサの出力感度が高くなる。
【００６３】
《第９の実施形態》
第９の実施形態では、磁気抵抗素子の感磁部のうちの磁気抵抗部の密度を長手方向の位置で異ならせるためのさらに別の構造を示す。
【００６４】
図２０は、第９の実施形態の磁気抵抗素子２０９の感磁部形成面の磁気抵抗部および電極のパターンをそれぞれ示す図である。磁気抵抗素子２０９は二列の感磁部２０を備えている。感磁部２０の両端は引出電極２３に接続されている。
【００６５】
図２０の例では、感磁部２０は、線状に形成された磁気抵抗層と、この磁気抵抗層上に形成されたショートバー２２とで構成されている。この例では、感磁部２０の長手方向での中央ほど磁気抵抗層の線幅が太い。そのため、感磁部２０の長手方向での中央ほど磁気センサの出力感度が高くなる。
【符号の説明】
【００６６】
１…ケース
３…爪部係合溝
４…カバー
５ａ，５ｂ，５ｃ…磁石
６…端子ピン
１１…カバー端子
２０…感磁部
２０ａ…感磁部
２０ａｂ…感磁部
２０ｂｃ…感磁部
２１…磁気抵抗部
２１Ｌ…磁気抵抗層
２２…ショートバー
２３…引出電極
１００…被検知物
１０１…磁性体
２０１，２０２，２０４〜２０９…磁気抵抗素子
３０１，３０４…長尺型磁気センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検知物の移動方向に対して直交する方向を長手方向とする感磁部を表面に形成した複数の磁気抵抗素子と、該磁気抵抗素子の感磁部に対して磁界を印加する複数の磁石とを有し、
前記複数の磁気抵抗素子の感磁部および前記複数の磁石は、被検知物の移動方向に対して直交する直線に沿ってそれぞれ配列され、
前記磁気抵抗素子は、前記感磁部における磁気抵抗部の密度が、隣接する前記磁石同士の間隙部上または隣接する前記磁気抵抗素子の間隙部付近で相対的に高い、もしくは隣接する前記磁石同士の間隙部上および隣接する前記磁気抵抗素子の間隙部付近で相対的に高いことを特徴とする長尺型磁気センサ。
【請求項２】
前記磁気抵抗素子は、前記複数の磁石のうち隣接する磁石同士を橋渡しする位置関係で配置された、請求項１に記載の長尺型磁気センサ。
【請求項３】
前記磁気抵抗素子は、長手方向の両端部での前記感磁部における前記磁気抵抗部の密度が相対的に高い、請求項１または２に記載の長尺型磁気センサ。
【請求項４】
前記複数の磁石は、前記複数の磁気抵抗素子の感磁部に対する磁極の向きが、隣接する磁石同士で互いに逆となるように配置された、請求項１〜３のいずれかに記載の長尺型磁気センサ。
【請求項５】
前記複数の磁石は、前記複数の磁気抵抗素子の感磁部に対する磁極の向きが同一となるように配置された、請求項１〜３のいずれかに記載の長尺型磁気センサ。
【請求項１】
被検知物の移動方向に対して直交する方向を長手方向とする感磁部を表面に形成した複数の磁気抵抗素子と、該磁気抵抗素子の感磁部に対して磁界を印加する複数の磁石とを有し、
前記複数の磁気抵抗素子の感磁部および前記複数の磁石は、被検知物の移動方向に対して直交する直線に沿ってそれぞれ配列され、
前記磁気抵抗素子は、前記感磁部における磁気抵抗部の密度が、隣接する前記磁石同士の間隙部上または隣接する前記磁気抵抗素子の間隙部付近で相対的に高い、もしくは隣接する前記磁石同士の間隙部上および隣接する前記磁気抵抗素子の間隙部付近で相対的に高いことを特徴とする長尺型磁気センサ。
【請求項２】
前記磁気抵抗素子は、前記複数の磁石のうち隣接する磁石同士を橋渡しする位置関係で配置された、請求項１に記載の長尺型磁気センサ。
【請求項３】
前記磁気抵抗素子は、長手方向の両端部での前記感磁部における前記磁気抵抗部の密度が相対的に高い、請求項１または２に記載の長尺型磁気センサ。
【請求項４】
前記複数の磁石は、前記複数の磁気抵抗素子の感磁部に対する磁極の向きが、隣接する磁石同士で互いに逆となるように配置された、請求項１〜３のいずれかに記載の長尺型磁気センサ。
【請求項５】
前記複数の磁石は、前記複数の磁気抵抗素子の感磁部に対する磁極の向きが同一となるように配置された、請求項１〜３のいずれかに記載の長尺型磁気センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１２−９３３４２（Ｐ２０１２−９３３４２Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７６４６４（Ｐ２０１１−１７６４６４）
【出願日】平成２３年８月１２日（２０１１．８．１２）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１２日（２０１１．８．１２）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
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