JPH0618278A - 磁気センサ - Google Patents

磁気センサ

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JPH0618278A
JPH0618278A JP17137592A JP17137592A JPH0618278A JP H0618278 A JPH0618278 A JP H0618278A JP 17137592 A JP17137592 A JP 17137592A JP 17137592 A JP17137592 A JP 17137592A JP H0618278 A JPH0618278 A JP H0618278A
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JP
Japan
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magnetic
magnet
medium
yoke
resolution
Prior art date
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Pending
Application number
JP17137592A
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English (en)
Inventor
Noboru Masuda
昇 増田
Tetsuo Osawa
哲夫 大澤
Kenji Tomaki
建治 戸蒔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication of JPH0618278A publication Critical patent/JPH0618278A/ja
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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁気抵抗素子を有する磁気センサの分解能を
高め、小型化する。 【構成】 対向ヨーク20をマグネット10上方に配置
する。対向ヨーク20の厚みは分解能と等しいかやや小
さい値であり、対向ヨーク20はマグネット10の磁束
の発散を抑制する形状磁気異方性を有する。 【効果】 媒体16と磁気抵抗素子MR1及びMR2の
距離Lによる分解能の低下がなくなると共に、マグネッ
ト10の小型化が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気抵抗素子を用いて
媒体上の磁気パタンを読み取る磁気センサに関する。
【0002】
【従来の技術】従来から磁気抵抗素子を用いた磁気セン
サが知られている。磁気抵抗素子は磁束密度の変化に応
じて抵抗値が変化する素子であり、例えばInSb、I
nAs、GaAs等の半導体から形成される素子であ
る。図9には、一従来例に係り磁気抵抗素子を用いた磁
気センサの概略構成が示されている。
【0003】この従来例は、2個の磁気抵抗素子MR
1、MR2、マグネット10、ホルダ12及びケース1
4を備えている。磁気抵抗素子MR1及びMR2は、通
常は図示しない基板上に配置され、この基板上において
図10(a)に示されるような回路を構成するよう接続
される。また、磁気抵抗素子MR1及びMR2(実際に
はその基板)は、マグネット10とともにホルダ12に
よって保持される。ホルダ10には図示しない端子が埋
め込まれており、この端子により磁気抵抗素子MR1及
びMR2に直流電圧が印加され、又は出力電圧が取り出
される。
【0004】この従来例の装置は、例えば紙幣上に形成
された微小磁性体や、紙葉状媒体上に形成された微小磁
性体等を検出する装置である。すなわち、図10(a)
に示されるように結線され両端に直流電圧Vinが印加
されている状態で、磁気パタンを有する媒体16が磁気
抵抗素子MR1及びMR2上方の空間を走行すると、図
10(b)に示されるような電圧Voutが磁気抵抗素
子MR1とMR2の接続点から出力される。
【0005】この電圧Voutは、磁気抵抗素子MR1
及びMR2によって定まる直流電位である中性電位を中
心に変化する電圧であり、この変化は磁気抵抗素子MR
1及びMR2の抵抗値変化により生じる。表面に磁性体
が形成された媒体16が磁気抵抗素子MR1及びMR2
上を走行すると、これにより磁束密度が変化し磁気抵抗
素子MR1及びMR2の抵抗値が変化する。従って、こ
の従来例の装置は、紙幣等のように磁気インクで印刷さ
れた磁性体を有する媒体16を、磁気抵抗素子MR1及
びMR2の抵抗値変化による電圧Voutの変化とし
て、検出することができる。マグネット10は、磁気パ
タンの検出にあたって磁気抵抗素子MR1及びMR2を
磁気バイアスする手段であり、これを用いることにより
十分な検出感度等を得ることができる。
【0006】ところで、この装置の分解能は、磁気抵抗
素子MR1とMR2の間隔や、磁気抵抗素子MR1及び
MR2と媒体16の距離Lによって定まる。マグネット
10の磁束が発散していなければ、分解能は磁気抵抗素
子MR1とMR2の間隔となるが、実際にはマグネット
10による磁束は発散しており、分解能は磁気抵抗素子
MR1とMR2の間隔より低くなる。
【0007】また、この装置の検出感度は、磁気抵抗素
子MR1及びMR2と媒体16の距離Lによって左右さ
れる。すなわち、距離Lが大きいと磁気抵抗素子MR1
及びMR2による磁性体の検出感度は低下し、距離Lが
一定でないと読取り信頼性が低下する。
【0008】従って、分解能及び検出感度を保ちかつ読
取り信頼性を確保するためには、磁気抵抗素子MR1及
びMR2と媒体16の距離Lを一定に保持する手段が必
要である。ケース14、具体的にはその上部の空隙は、
この手段として機能する。すなわち、ケース14の上部
は磁気抵抗素子MR1及びMR2の表面と一定間隔で配
置されており、媒体16をケース14の上部表面に沿っ
て走行させることにより、距離Lはほぼ一定となる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成では分解能の向上が困難であり、また装置構成
の小型化も困難である。すなわち、分解能は距離Lによ
って制限されており、できるだけ発散の影響を受けない
ようマグネットを大きくする必要があるため装置構成が
大きくなっている。さらに、分解能や検出感度のばらつ
きも生じやすい。本発明は、このような問題点を解決す
ることを課題としてなされたものであり、小型かつ高分
解能で特性のばらつきが生じにくい磁気センサを提供す
ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、媒体の走行空間の上方に配置さ
れ、当該空間におけるマグネットの磁束の発散を抑制す
るよう形状磁気異方性を有する磁性片を備えることを特
徴とする。
【0011】
【作用】本発明においては、媒体の走行空間の上方に形
状磁気異方性を有する磁性片が配置される。形状磁気異
方性とは、磁束の方向に沿った長さと当該方向に垂直な
断面の面積の比によって、反磁場係数の値が変化する性
質である。本発明に係る磁性片が有する形状磁気異方性
は、媒体の走行空間におけるマグネットによる磁束の発
散を抑制するような異方性である。すなわち、少なくと
も走行空間近傍の部分において、マグネットの磁束の方
向に沿った長さlと当該方向に垂直な断面の面積Aの
比A/lが小さく、走行空間における磁束を平行磁束
又は収束磁束とする異方性である。したがって、分解能
や検出感度が、磁気抵抗素子と媒体の距離に対して概ね
依存しなくなるため、分解能・検出感度の向上・一定化
が実現される。また、マグネットを小さくできるため、
装置構成が小型化される。
【0012】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に
基づき説明する。なお、図9及び図10に示される従来
例と同様の構成には同一の符号を付し、説明を省略す
る。図1には、本発明の第1実施例に係る磁気センサの
概略構成が示されている。また、図2には、この実施例
の磁気回路が示されている。これらの図に示される磁気
センサは、2個の磁気抵抗素子MR1及びMR2を前述
の図10(a)のように結線し、これをマグネット10
とともにホルダ18により保持した構成である。磁気抵
抗素子MR1及びMR2は図示しない基板上に配置さ
れ、また、その表面には、媒体16との接触による雑音
等を防ぐべく、非磁性金属板等が配置される。なお、図
中22は磁気抵抗素子MR1とMR2の素子間結線、2
4は電源・接地結線である。
【0013】この実施例が特徴とするところは、平板状
の対向ヨーク20を媒体16の走行空間上方に配置した
点である。対向ヨーク20は、パーマロイ、純鉄、ケイ
素鋼板等の軟磁性材料から形成され、その端面が特性変
異点、すなわち磁気抵抗素子MR1とMR2のほぼ中間
線上に位置し、長手方向が図中上下方向となるよう配置
されている。ホルダー18は、このような配置となるよ
う、磁気抵抗素子MR1及びMR2から空隙gを隔てて
対向ヨーク20を保持する。
【0014】対向ヨーク20の主な機能は、マグネット
10による磁束を空隙gにおいてやや収束気味の磁束と
することにより、分解能の向上等を実現するところにあ
る。すなわち、マグネット10による磁束は対向ヨーク
20の形状磁気異方性により発散を抑制される。このよ
うな形状磁気異方性を得るべく、対向ヨーク20は前述
したように図中上下方向に長く、左右方向に狭い(断面
積が小さい)形状を有している。
【0015】本実施例の装置を実際に設計する場合、対
向ヨーク20の寸法を飽和磁束密度や反磁場係数等に鑑
みて決定する。飽和磁束密度は対向ヨーク20に使用す
る磁性材料の種類や形状により決まり、その値が大きい
ほど磁束の収束の効果は大きい。また、反磁場係数は形
状、具体的にはA/l(図3参照)で決まる。対向ヨ
ーク20の厚みtは、分解能と同じか、やや小さくす
る。これにより、空隙gにおける磁束を収束気味とす
る。
【0016】いま、図4(b)に示されるような条件で
図4(c)の試料を読み取らせた場合、従来例の構成で
は図4(a)に示されるようなスペーシング特性、第1
実施例の構成では図5に示されるようなスペーシング特
性が得られる。媒体16上の磁性体のパタンのピッチが
磁気センサの分解能より大きい場合には図10(b)に
示されるような出力波形が得られるところ、図4(a)
の特性では、ピッチ大の部分(図4(c)中右寄りの部
分)を読み取ったときしか、そのような波形は得られて
いない。これに対し、図5の特性では、ピッチ小の部分
(図4(c)中左寄りの部分)を読み取ったときにも、
そのような波形が得られている。すなわち、本実施例に
よれば、より高い分解能が得られることがわかる。
【0017】また、本実施例によれば、磁束の発散の抑
制により、検出感度を上げることができ、出力電圧Vo
utを増幅する回路の構成を簡素化・安価化できる。ま
た、分解能や検出感度が距離Lに概ね依存しなくなるた
め、特性のばらつきも抑制される。さらに、マグネット
10としてより小型のものを使用でき、磁気センサの小
型化を実現できる。
【0018】なお、本発明は、上記実施例の構成に限定
されるものではない。例えば磁気抵抗素子の配列や、マ
グネットの形状・寸法等に限定されるものではない。た
だし、分解能を高めようとすると磁気抵抗素子に対する
対向ヨークの位置合せが困難になるから、そのような場
合には方形のマグネットを用いるほうが好ましい。
【0019】また、本発明は、マグネットによる磁束の
媒体走行空間での発散を抑制するものであるから、対向
ヨークは、これを実現する形状磁気異方性を有していれ
ば足りる。したがって、対向ヨークの部分形状を第1実
施例と異なる形状とすることもできる。図6乃至図8に
は、本発明の第2乃至第4実施例、特にその対向ヨーク
の形状が示されている。
【0020】第2実施例に係る対向ヨーク26は、その
上部を厚くし、リラクタンスを低下させた構成である。
また、第3実施例に係る対向ヨーク28は、その上部の
幅を大きくし、やはりリラクタンスを低下させた構成で
ある。第4実施例に係る対向ヨーク30はE字形状であ
り、マグネット10の磁束のリターン回路を有するもの
である。これらいずれの構成によっても、第1実施例と
同様の効果を得ることができる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
媒体の走行空間の上方に磁性片を配置し、この磁性片の
形状を、媒体の走行空間におけるマグネットによる磁束
の発散を抑制するような形状磁気異方性を生じさせる形
状としたため、分解能や検出感度が磁気抵抗素子と媒体
の距離に対して概ね依存しなくなり、分解能・検出感度
の向上・一定化を実現できる。また、マグネットを小さ
くできるため、装置構成を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る磁気センサの概略構
成を示す断面図である。
【図2】この実施例の磁気回路を示す斜視図である。
【図3】この実施例における対向ヨークの形状を示す斜
視図である。
【図4】(a)は対向ヨーク“なし”の場合の特性を、
(b)はその測定条件を、(c)は測定試料を、それぞ
れ示す図である。
【図5】対向ヨーク“あり”の場合の特性を示す図であ
る。
【図6】本発明の第2実施例に係る磁気センサにおける
対向ヨークの形状を示す斜視図である。
【図7】本発明の第3実施例に係る磁気センサにおける
対向ヨークの形状を示す斜視図である。
【図8】本発明の第4実施例に係る磁気センサにおける
対向ヨークの形状を示す斜視図である。
【図9】一従来例に係る磁気センサの概略構成を示す断
面図である。
【図10】(a)は従来例の回路構成を、(b)は出力
波形を、それぞれ示す図である。
【符号の説明】
10 マグネット 16 媒体 20,26,28,30 対向ヨーク MR1,MR2 磁気抵抗素子 L 媒体と磁気抵抗素子の距離 g 媒体が走行する空隙

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平面上に配置され加わる磁束の変化によ
    り抵抗値が変化する磁気抵抗素子と、この磁気抵抗素子
    を磁気バイアスするマグネットと、を備え、マグネット
    から見て磁気抵抗素子の配置面上方空間を走行する媒体
    上の磁性体を磁気抵抗素子の抵抗値変化により検出する
    磁気センサにおいて、 媒体の走行空間の上方に配置され、当該空間におけるマ
    グネットの磁束の発散を抑制するよう形状磁気異方性を
    有する磁性片を備えることを特徴とする磁気センサ。
JP17137592A 1992-06-30 1992-06-30 磁気センサ Pending JPH0618278A (ja)

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