KR101427543B1

KR101427543B1 - 자성체 검출 장치

Info

Publication number: KR101427543B1
Application number: KR1020137002497A
Authority: KR
Inventors: 다케시 무샤; 진 이노우에; 히로시 니시자와; 하지메 나카지마; 도모카즈 오고미
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2010-07-30
Filing date: 2011-05-12
Publication date: 2014-08-07
Also published as: WO2012014546A1; JPWO2012014546A1; US20130127457A1; JP5474195B2; US9222993B2; CN103038659A; CN103038659B; EP2600163A1; KR20130032379A

Abstract

본 발명에 따른 자성체 검출 장치는, 자성체의 이동 경로 도중에 배치된 자기 저항 센서와, 자성체의 이동 방향을 따라 S극 및 N극이 배열된 하측 자석과, 자성체의 이동 방향을 따라 N극 및 S극이 배열된 상측 자석 등을 구비한다. 하측 자석 및 상측 자석은, 자성체의 이동 경로를 사이에 두고, 하측 자석의 S극과 상측 자석의 N극이 대향하고, 하측 자석의 N극과 상측 자석의 S극이 대향하도록 배치되어 있다. 이러한 구성에 의해, 자성체를 고정밀도로 검출할 수 있다.

Description

자성체 검출 장치{MAGNETIC SUBSTANCE DETECTION DEVICE}

본 발명은 자기(磁氣) 잉크 인쇄물, 자기 기록 매체, 자기 슬릿 스케일 등의 자성체를 검출하는 자성체 검출 장치에 관한 것이다.

종래의 자성체 검출 장치로서, 자기 저항 소자와 바이어스 자계를 발생시키는 영구 자석을 조합하여, 지폐 중에 포함되어 있는 자기 잉크 등의 자성체를 검출하는 기술이 일반적으로 알려져 있다. 지폐에 포함되어 있는 자성체의 양은 미소하기 때문에, 자기 저항 소자와 영구 자석을 조합한 자기 센서 헤드에 대해 지폐를 접촉시킨 상태에서 판독하는 것이 일반적이다.

한편, 특허문헌 1(도 7, 도 8)에서는, 한 쌍의 자기 센서 헤드를 대향 배치하고, 양 헤드의 간극에 지폐 등의 피검출물을 통과시킴으로써, 비접촉 판독을 행하고 있다. 또한, 특허문헌 1에서는, 자계의 강도를 검출하는 자기 저항 소자로서, 반도체 자기 저항(SMR) 소자를 사용하고 있다. 반도체 자기 저항 소자가 자계를 검지하는 방향(감자(感磁) 방향)은, 소자의 검출면에 대해 수직 방향이기 때문에, 특허문헌 1에서는, 영구 자석의 착자 방향을 서로 다른 극이 마주보도록 하여, 소자의 검출면에 대해 수직 방향으로 바이어스 자계를 인가하고 있다.

또한, 특허문헌 1에서는, 2개의 반도체 자기 저항 소자(MR1, MR2)는, 하프 브리지 회로를 구성하고, 그 중점 전위를 출력 신호로서 취출함으로써, 온도 변화에 의한 반도체 자기 저항 소자의 저항값 변화, 즉 출력 오프셋 변동을 캔슬시키고 있다.

일본 특허 공개 제 2001-21631호 공보 일본 실용 신안 공개 소 62-41266호 공보 일본 특허 공개 소 58-2994호 공보 일본 특허 공개 평 6-231336호 공보 일본 특허 공개 평 7-12908호 공보 일본 특허 공개 제 2005-129009호 공보 일본 특허 공개 평 5-332703호 공보 일본 특허 공개 평 8-178937호 공보 일본 특허 공개 평 10-19601호 공보 일본 특허 공개 평 8-249602호 공보 일본 특허 공개 평 4-282481호 공보 일본 특허 공개 평 9-152303호 공보 일본 특허 공개 평 6-167302호 공보 일본 특허 공개 평 2-298802호 공보 일본 특허 공개 제 2006-317203호 공보

반도체 자기 저항 소자는, 사용하는 재료 및 프로세스의 제약 상, 온도 상승에 따른 저항값 및 저항 변화율의 변동이 크고, 더욱이 소자 자체의 저항값이 작다고 하는 특성이 있다.

소자의 저항값이 작으면, 정전압 구동의 경우에 소자의 소비 전류가 커지고, 또한 전류량의 증대에 따라 주울열의 자기 발열에 의해서 소자 온도가 상승하며, 그 결과, 저항 변화율이 감소하여, 출력이 저하되어 버린다. 또한, 센서 헤드 케이스와의 조립 상태에 기인한 방열 불균일이 있는 경우, 하프 브리지 상하의 자기 저항 소자(특허문헌 1의 MR1, MR2)의 저항값이 온도 변화되어, 센서 출력의 오프셋 변동(중점 전위 변동)이 발생되어 버린다.

본 발명의 목적은, 자성체를 고정밀도로 검출할 수 있는 자성체 검출 장치를 제공하는 것이다.

삭제

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 측면은, 자성체를 검출하는 자성체 검출 장치로서,
자성체의 이동 경로 도중에 배치된 자기 저항 센서와,
자성체의 이동 방향을 따라, 제 1 자극 및, 상기 제 1 자극과는 반대 극성의 제 2 자극이 배열된 바이어스 자석과,

자성체의 이동 방향을 따라, 제 2 자극 및 제 1 자극이 배열된 제 2 바이어스 자석

을 구비하고,

제 1 바이어스 자석 및 제 2 바이어스 자석은, 자성체의 이동 경로를 사이에 두고, 제 1 바이어스 자석의 제 1 자극과 제 2 바이어스 자석의 제 2 자극이 자기 저항 센서 및 검출 대상인 자성체를 사이에 위치시키도록 대향하고, 제 1 바이어스 자석의 제 2 자극과 제 2 바이어스 자석의 제 1 자극이 대향하도록 배치되며, 자기 저항 센서에 대해 자성체의 이동 방향에 따른 바이어스 자계를 인가하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 측면에 있어서, 자기 저항 센서는, 이방성 자기 저항 소자를 포함하고, 바이어스 자석에 의해 형성된 바이어스 자계 분포의 제로점 부근에 위치 결정되는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 측면에 있어서, 자기 저항 센서는, 이방성 자기 저항 소자를 포함하고, 자성체의 이동 방향에 대해 제 1 자극과 제 2 자극의 중간 부근에 배치되며, 제 1 바이어스 자석, 또는 제 1 바이어스 자석과 제 2 바이어스 자석의 세트에 의해 자기 저항 소자에 인가되는 자성체 이동 방향의 바이어스 자계가 자성체의 통과에 의해 증감되며, 그 자계 변화를 자기 저항 센서에 의해 출력으로 변환하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 측면에 있어서, 자기 저항 센서는, 이방성 자기 저항 소자를 포함하고, 자성체의 이동 방향에 대해 제 1 자극의 앞쪽 부근 또는 제 2 자극의 뒤쪽 부근에 배치되고, 제 1 바이어스 자석, 또는 제 1 바이어스 자석과 제 2 바이어스 자석의 세트에 의해 자기 저항 소자에 인가되는 바이어스 자계의 관통 방향 성분이 자성체의 통과에 의해 회전되며, 그 자계 변화를 자기 저항 센서에 의해 출력으로 변환하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 측면에 있어서, 자기 저항 센서는, 자성체의 이동 방향과 평행한 감자 방향을 갖는 제 1 이방성 자기 저항 소자, 및 자성체의 이동 방향과 수직인 감자 방향을 갖는 제 2 이방성 자기 저항 소자로 구성된 하프 브리지 회로를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 측면에 있어서, 자기 저항 센서는, 자성체의 이동 방향과 수직 방향으로 복수 배치하여 라인 센서로서 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 측면에 있어서, 자성체 검출 장치는 제 1 바이어스 자석 및 제 2 바이어스 자석의 자성체 이동 방향의 상류측 및 하류측의 측면에 마련된 자성체 요크를 더 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 측면에 있어서, 자성체 요크는, 제 1 바이어스 자석 또는 제 2 바이어스 자석의 대향면으로부터 자기 저항 센서측으로 돌출되어 마련되는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 측면에 있어서, 제 1 바이어스 자석 및 제 2 바이어스 자석은, 양면 4극 착자 패턴의 각기둥 형상 자석인 것이 바람직하다.

본 발명의 일 측면에 있어서, 상기 바이어스 자석은, 자기 저항 센서의 배열 방향을 따라 복수의 자극으로 분할되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 측면에 있어서, 자성체 검출 장치는 각 자기 저항 센서로부터의 출력 신호를 처리하기 위한 처리 회로와,

자성체의 이동 경로밖에 배치된 보상용 자기 저항 센서를 더 구비하고,

처리 회로는, 보상용 자기 저항 센서로부터의 신호를 이용해서 상기 출력 신호를 보상하는 것이 바람직하다.

이동 경로에 있어서의 자성체의 유무를 나타내는 검지 신호를 상기 처리 회로에 공급하기 위한 자성체 검지부를 더 구비하고,

처리 회로는, 자성체가 존재하지 않을 때의 출력 신호를 이용하여 자성체가 존재할 때의 출력 신호를 보상하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 측면에 있어서, 자성체 검출 장치는 복수의 자기 저항 센서가 매트릭스 형상으로 배열된 자기 이미지 센서와,

자기 저항 센서의 배열 방향과 평행한 자계 성분을 발생시키는 자계 발생 수단을 구비하고,

각 자기 저항 센서는, 복수의 이방성 자기 저항 소자로 구성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 측면에 있어서, 자성체 검출 장치는 직선 형상 또는 매트릭스 형상으로 배열된 복수의 자기 저항 센서를 구비하고,

각 자기 저항 센서는, 기판 상에 강자성체의 박막 패턴으로서 형성된 복수의 이방성 자기 저항 소자로 구성되며,

각 이방성 자기 저항 소자는, 기판 주면에 대해 평행하고, 서로 평행 또는 수직인 감자 방향을 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 측면에 있어서, 검출 대상인 자성체는, 이동 방향을 따라 일정한 피치로 형성된 슬릿 형상을 갖고 있고,

자성체 검출 장치는 자기 저항 센서로부터의 신호에 기초해서, 자성체의 이동량 및 이동 방향을 연산하는 처리 회로를 더 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 각 자극의 중간 부근에는 자계가 제로가 되는 점이 존재하게 되고, 이 제로점 주위에서 강한 자장 구배가 형성된다. 이 때문에, 사용하는 자기 저항 센서의 설치 위치에 따라서, 센서에 인가되는 바이어스 자계를 원하는 값으로 설정할 수 있다. 그 결과, 자성체의 이동에 따른 자계 변화를 고정밀도로 검출할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 1을 나타내는 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예 1을 나타내는 측면도,
도 3은 일반적인 SMR 소자 및 AMR 소자에 대해 외부 인가 자계에 대한 저항 변화율의 관계를 나타내는 그래프,
도 4는 자기 저항 센서 및 하측 자석의 대향면을 나타내는 평면도,
도 5는 자계의 X 성분(Bx)에 대해 자계 제로점을 지나는 Z축 방향을 따라 플롯한 그래프,
도 6은 본 발명의 실시예 2를 나타내는 평면도,
도 7은 본 발명의 실시예 3을 나타내는 측면도,
도 8은 본 발명의 실시예 1에서의 자력선 분포를 나타내는 측면도,
도 9는 본 발명의 실시예 3에서의 자력선 분포를 나타내는 측면도,
도 10은 자계의 X 성분(Bx)에 대해서 자계 제로점을 지나는 Z축 방향을 따라 플롯한 그래프,
도 11은 자계의 X 성분(Bx)에 대해서 자계 제로점을 지나는 Z축 방향을 따라 플롯한 그래프,
도 12는 본 발명의 실시예 4을 나타내는 사시도,
도 13은 본 발명의 실시예 5를 나타내는 사시도,
도 14는 본 발명의 실시예 5를 나타내는 측면도,
도 15는 자계의 X 성분(Bx)에 대해서 자계 제로점을 지나는 Z축 방향을 따라 플롯한 그래프,
도 16은 본 발명의 실시예 6를 나타내는 사시도,
도 17은 본 발명의 실시예 6를 나타내는 평면도,
도 18은 본 발명의 실시예 7을 나타내는 사시도,
도 19는 본 발명의 실시예 7을 나타내는 측면도,
도 20은 하측 자석에 하측 요크를 부착한 예를 나타내는 측면도,
도 21은 자성체의 자기 패턴의 각종 예를 나타내는 평면도로, 도 21(a)는 가로 줄무늬 자기 패턴의 일례를 나타내고, 도 21(b)는 세로의 줄무늬 자기 패턴의 일례를 나타내는 도면,
도 22는 자기 패턴의 판독 위치와 자기 저항 센서의 중점 전위(potential) 출력의 관계를 나타내는 설명도,
도 23은 자기 이미지 센서의 배치의 다른 예를 나타내는 측면도,
도 24는 하측 자석의 양 측면에 하측 요크를 부착한 다른 예를 나타내는 측면도,
도 25는 하측 자석의 자극 배치의 다른 예를 나타내는 사시도,
도 26는 하측 자석의 자극 배치의 또 다른 예를 나타내는 사시도,
도 27은 도 26에 나타내는 구성에 있어서, 하측 자석의 양 측면에 자극마다 하측 요크를 부착한 경우의 평면도,
도 28은 하측 자석의 자극 배치의 또 다른 예를 나타내는 사시도,
도 29는 도 28에 나타내는 구성에 있어서, 하측 자석의 양 측면에 자극마다 하측 요크를 부착한 경우의 평면도,
도 30는 본 발명의 실시예 8을 나타내는 사시도,
도 31은 자기 저항 센서의 다른 구성을 나타내는 평면도,
도 32(a)는 자기 이미지 센서의 평면도이고, 도 32(b)는 그레데이션 자기 패턴의 일례를 나타내며, 도 32(c)는 삼각형상 자기 패턴의 일례를 나타내는 도면,
도 33은 자기 패턴의 판독 위치와 자기 저항 센서의 중점 전위 출력의 관계를 나타내는 설명도,
도 34는 본 발명의 실시예 9를 나타내는 사시도,
도 35는 본 발명의 실시예 9를 나타내는 측면도,
도 36은 도 35에 나타내는 구성에 있어서, 하측 자석 및 상측 자석의 양 측면에 하측 요크 및 상측 요크를 각각 부착한 예를 나타내는 측면도,
도 37은 자석의 착자 배치의 다른 예를 나타내는 측면도,
도 38은 도 37에 나타내는 구성에 있어서, 하측 자석 및 상측 자석의 양 측면에 하측 요크 및 상측 요크를 각각 부착한 예를 나타내는 측면도,
도 39는 본 발명의 실시예 10을 나타내는 평면도,
도 40은 본 발명의 실시예 11을 나타내는 구성도,
도 41은 본 발명의 실시예 12를 나타내는 구성도,
도 42는 본 발명의 실시예 13을 나타내는 사시도,
도 43는 본 발명의 실시예 13을 나타내는 측면도,
도 44는 본 발명의 실시예 1에서의 자력선 분포를 나타내는 측면도,
도 45는 본 발명의 실시예 13에서의 자력선 분포를 나타내는 측면도,
도 46은, 도 45의 A부의 확대도로, 도 46(a)는 자성체가 없는 경우의 자력선 분포를 나타내고, 도 46(b)는 자성체가 존재하는 경우의 자력선 분포를 나타낸다.

이하, 본 발명의 실시예인 자성체 검출 장치에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.

한편, 각 도면에 있어서 동일 또는 같은 구성 부분에 대해서는 같은 부호를 붙이고 있다.

(실시예 1)

도 1은 본 발명의 실시예 1에 의한 자성체 검출 장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 그 측면도이다. 자성체 검출 장치는, 하측 자석(11a)과, 상측 자석(11b)과, 스페이서(13)와, 자기 저항 센서(20) 등을 구비한다. 여기서 이해를 용이하게 하기 위해서, 피검출물인 자성체(1)의 이동 방향을 X 방향으로 하고, 하측 자석(11a)으로부터 상측 자석(11b)을 향하는 방향을 Z 방향으로 하며, X 방향 및 Z 방향에 수직 방향을 Y 방향으로 한다.

하측 자석(11a) 및 상측 자석(11b)은, 일정한 갭 G의 간격을 유지하면서, 자성체(1)의 이동 경로의 하측 및 상측에 대향 배치된다. 하측 자석(11a) 및 상측 자석(11b)의 위치 및 갭 G을 정확하게 유지하기 위해서, 하우징(도시 생략) 등에 고정되어 있다.

자기 저항 센서(20)는, 자성체(1)의 이동 경로 도중에서, 하측 자석(11a)의 대향면과 상측 자석(11b)의 대향면의 거의 중간 부근, 즉 하측 자석(11a)으로부터의 거리 G/2+α의 위치에 배치된다. 자기 저항 센서(20)를 정확하게 위치 결정하기 위해서, 판 형상의 스페이서(13)를 하측 자석(11a)의 대향면에 설치하고 있다. 스페이서(13)는, 자계에 영향을 미치지 않는 비자성 재료로 형성되어 있고, 하측 자석(11), 스페이서(13) 및 자기 저항 센서(20)를 접착 등으로 고정함으로써 자기 저항 센서(20)의 위치가 안정화된다.

자석의 착자 방향에 관해서, 하측 자석(11a)은, 그 대향면에서 X 방향을 따라 S극, N극의 순서로 배열하도록 착자되어 있다. 한편, 상측 자석(11b)은, 그 대향면에서 X 방향을 따라 N극, S극의 순서로 배열하도록 착자되어 있다. 그리고, 하측 자석(11a)의 S극과 상측 자석(11b)의 N극이 서로 대향하고, 하측 자석(11a)의 N극과 상측 자석(11b)의 S극이 서로 대향하고 있다. 한편, 상술한 바와는 반대 극성의 배치, 즉, 하측 자석(11a)에서는 N극, S극의 순서로 배열하고, 상측 자석(11b)에서는 S극, N극의 순서로 배열한 배치여도 상관없다.

이러한 4중 극 배치에서는, 한쪽의 대각에 위치하는 2개의 N극으로부터 다른쪽의 대각에 위치하는 2개의 S극을 향하는 자력선을 가진 바이어스 자계 분포가 형성된다. 이 때 4개의 자극의 중간 부근에는 자계가 제로가 되는 점이 존재하게 되어, 이 제로점 주위에 강한 자장 구배를 형성할 수 있다.

자성체(1)는, 주지된 반송 기구(도시 생략)에 의해서 반송되고, 자기 저항 센서(20)와 상측 자석(11b)의 대향면 사이에 형성된 공간을 통과한다.

자기 저항 센서(20)는, 반도체 자기 저항(SMR) 소자로 구성해도 되고, 고감도의 자계 검출이 가능한 거대 자기 저항(GMR) 소자, 터널 자기 저항(TMR) 소자, 이방성 자기 저항(AMR) 소자 등으로 구성하는 것이 보다 바람직하다. AMR 소자는, 일반적으로, 강자성 박막으로서 작성되어 소자의 저항값을 크게 하거나, 온도 특성을 작게 할 수 있어, 센서로서의 신뢰성을 높일 수 있다. 또한, AMR 소자는, 반도체 자기 저항(SMR) 소자에 비해서 자기 포화 레벨이 낮지만, 비포화 영역에서 보다 고감도를 나타내는 특성을 갖는다.

도 3은, 일반적인 SMR 소자 및 AMR 소자에 대해서 외부 인가 자계에 대한 저항 변화율의 관계를 나타내는 그래프이다. 점선이 SMR 소자를 나타내고, 실선이 AMR 소자를 나타낸다. 인가 자계의 변화량 ΔB에 대한 저항 변화율의 변화량 ΔR의 비율(ΔR/ΔB)이 클수록, 센서 출력 변화가 커지기 때문에, 감도라는 점에서는 저항 변화율 곡선의 경사는 큰 쪽이 바람직하다. 그래프를 보면, 인가 자계가 작은 영역에서, AMR 소자는, SMR 소자에 비해서 저항 변화율 곡선의 경사가 크기 때문에, 센서의 고출력화 및 S/N비 향상에 의한 신호 안정성의 향상을 도모할 수 있다.

한편, 인가 자계가 큰 영역에서는, AMR 소자의 경우, 감도의 포화 영역이 존재하고 있기 때문에, 일정 이상의 외부 자계가 인가되면, 저항 변화율, 즉 센서 출력이 거의 변화되지 않게 된다는 특성을 나타낸다. 이러한 포화 특성에 의해, 바이어스 자석의 바로 가까이에 AMR 소자를 배치하면, 바이어스 자계가 지나치게 강해서 센서 출력이 포화 상태가 되고, 자성체가 통과하더라도 센서 출력이 변화되지 않게 된다. 또한, AMR 소자가 포화 영역에 이르지 않도록 약한 바이어스 자계를 인가한 경우, 자성체에 인가되는 자계도 극단적으로 작아져서, 자성체의 유무에 따른 자계 변화가 작아지기 때문에, 센서 출력이 저하된다고 하는 특성을 나타낸다.

도 4는 자기 저항 센서(20) 및 하측 자석(11a)의 대향면을 나타내는 평면도이다. 여기서는, 자기 저항 센서(20)를 2개의 AMR 소자(21a, 21b)로 구성한 경우를 예시한다. AMR 소자(21a, 21b)는, 기판 상에 강자성체의 박막 패턴으로서 형성되고, 도시된 바와 같이 가늘고 긴 스트립 형상으로 형성한 경우, 길이 방향에 대해 수직, 또한 기판 주면에 대해 평행한 방향이 감자 방향이 된다. 본 실시예에서는, AMR 소자(21a, 21b)의 감자 방향은 자성체(1)의 이동 방향(X 방향)과 평행하게 되도록 설정되어 있고, X 방향의 자계(Bx)의 변화에 따라 소자의 저항값이 변화되게 된다.

AMR 소자(21a, 21b)는, 전원 라인(Vcc)과 접지 라인(GND) 사이에 직렬 접속되어 하프 브리지 회로를 구성하고 있다. 그 중점 전위가 출력 신호로서 후단의 처리 회로(14)에 공급되어, 증폭 및 각종 신호 처리가 행해진다.

도 5는, 자계의 X 성분(Bx)에 대해서 자계 제로점을 지나는 Z축 방향을 따라 플롯한 그래프이다. 자석(11a, 11b)에 의해 형성되는 바이어스 자계 분포를 2차원 시뮬레이션으로 계산하고 있다. 가로축은 하측 자석(11a)의 대향면으로부터의 Z 방향 거리이고, 세로축은 발생 자계의 X 성분(Bx)를 나타낸다. 자석(11a, 11b)의 치수는, 도 2를 참조하여, A=10mm, B=5mm, G=5mm이며, 재질로서 일반적인 네오디움 소결 자석을 이용하고 있다.

그래프를 보면, 양 자석의 중간점(Z=2.5mm)에서 자계(Bx)가 0가 된다는 것을 알 수 있다. 자기 저항 소자는, 선폭이나 막 두께를 적절하게 선택함으로써, 감도 기울기나 포화 자계를 변경할 수 있다. 예컨대, 도 3의 실선에 나타낸 바와 같이, 일반적인 값으로서 포화 자계가 5mT인 자기 저항 소자를 이용한 경우, Z=2.55mm 부근에서 Bx가 5mT가 된다. 즉, 자기 저항 센서(20)의 오프셋 위치 α를 0<α<0.05mm로 설정하는 것이 바람직하며, 자기 저항 소자의 출력이 포화시키는 일없이 적절한 바이어스 자계를 인가할 수 있다. 보다 바람직하게는, 자기 저항 소자의 감도 경사가 가장 큰 Bx=2.5mT 정도인 바이어스 자계가 인가되는 상태로, 자기 저항 센서(20)를 α=0.025mm 부근으로 위치 결정함으로써 가장 높은 출력이 얻어진다.

다음으로 동작을 설명한다. 자기 저항 센서(20)(예컨대, 도 4의 AMR 소자(21a, 21b))에 대해 바이어스 자계(Bx)가 항상 인가된 상태로, 자성체(1)가 X 방향으로 반송된다.

자성체(1)가 상류측의 AMR 소자(21a)에 접근하면, AMR 소자(21a) 부근의 자계(Bx)가 변화되지만, 하류측의 AMR 소자(21b) 부근의 자계(Bx)는 변화되지 않기 때문에, AMR 소자(21a)의 저항값만이 변화되어 중점 전위가 변화된다. 계속해서, 자성체(1)가 X 방향으로 더욱 이동하여 하류측의 AMR 소자(21b)에 접근하면, AMR 소자(21b) 부근의 자계(Bx)도 변화되게 되어, 각 소자의 저항값이 모두 변화되며, 중점 전위는 자성체가 없을 때와 같은 전위로 돌아간다. 계속해서, 자성체(1)가 X 방향으로 더욱 이동하면, 하류측의 AMR 소자(21b)의 저항값만이 변화되고, 이번에는 중점 전위가 조금전과 반대 방향으로 변화된다. 계속해서, 자성체(1)가 AMR 소자(21b)으로부터 멀어지면, 중점 전위는 자성체가 없을 때와 같은 전위로 돌아간다.

이렇게 해서 중점 전위는, 정상값→양(正)측(또는 음(負)측)으로 변화→정상값→ 음측(또는 양측)으로 변화→정상값과 같이 변화되기 때문에, 동작으로서는 자성체의 에지를 검출하는 것에 상당한다. 자성체(1)가 AMR 소자를 통과할 때의 자계 변화는, 자성체(1) 주변의 자계(즉, 자성체(1)의 인가 자계)에 비례하고, 그 자계 변화를 AMR 소자로 검출하고 있기 때문에, 고출력화를 위해서는 자성체(1)에 의해 큰 자계를 인가할 필요가 있다.

본 실시예에서는, 예컨대, 자성체(1)가 Z=3mm 부근을 통과하는 경우, 도 5의 그래프로부터 자성체(1)의 인가 자계는 Bx=약 77mT가 된다. 한편, 자성체(1)가 Z=4mm 부근을 통과하는 경우, 자성체(1)의 인가 자계는 Bx=약 240mT가 되어, Z=3mm의 약 3배의 자계가 자성체(1)에 인가되게 된다.

일반적으로, 자성체가 균일 자장 내를 통과하여, 자성체에 의한 자계 변화가 자성체의 위치에 의존하지 않고 일정한 경우, 자성체가 자기 저항 소자에 가까울수록, 자성체에 의한 자계 변화와 자기 저항 소자 근방에서의 자계 변화가 가까운 값이 되어, 큰 출력이 얻어진다. 반대로, 자성체가 자기 저항 소자로부터 멀어질수록, 자성체의 자계 변화에 비해 자기 저항 소자 근방에서의 자계 변화가 작아져서, 출력이 저하된다.

이에 반해서 본 실시예에서는, 제로점 주위에 강한 자장 구배를 형성하고 있기 때문에, 자성체(1)가 자기 저항 센서(20)로부터 멀어질수록, 큰 자계가 자성체(1)에 인가되게 된다. 이 때문에, 자성체(1)가 자기 저항 센서(20)로부터 멀어지는 것에 의한 출력 저하를, 인가 자계의 증대에 의해 억제할 수 있다. 그 결과, 자성체(1)와 자기 저항 센서(20)의 거리가 변동했다고 해도, 안정된 출력 신호를 얻을 수 있다.

이와 같이 본 실시예에 의하면, 자계 제로점 주위에 강한 자장 구배를 형성함으로써, 자기 저항 센서(20)에의 인가 자계의 강도를 조정할 수 있다. 따라서, 사용하는 자기 저항 센서의 특성에 따라, 원하는 바이어스 자계를 용이하게 설정할 수 있다. 예컨대, 자기 저항 센서(20)로서 이방성 자기 저항(AMR) 소자를 사용한 경우, 제로점 부근에 위치 결정함으로써, 감도 포화를 억제하면서, 고감도의 자계 검출을 실현할 수 있다.

또한, 자성체(1)가 자석(11a, 11b) 사이를 통과할 때, 제로점으로부터 멀어질수록 자성체(1)에 인가되는 자계의 강도가 커져서, 자성체의 이동에 따른 자계 변화량도 증가한다. 이 때문에 자성체(1)와 자기 저항 센서(20) 사이의 거리가 변동했다고 해도, 거리 변동을 보상하도록 자계 변화량이 변화된다. 그 결과, 자기 저항 센서(20)의 출력 신호가 안정화되어, 비접촉으로 고감도의 자성체 검출이 가능하게 된다.

또한, 특허문헌 1에서는, 비접촉 검출을 위해서는 2개의 영구 자석과 2개의 자기 저항 소자를 대향시킬 필요가 있었지만, 본 실시예에 의하면, 하나의 자기 저항 센서(20)를 이용한 비접촉 검출이 가능하게 된다. 특히, 비교적 고가인 자기 저항 센서의 수를 저감시킬 수 있기 때문에, 장치 전체의 비용 삭감이 도모된다.

(실시예 2)

도 6은 본 발명의 실시예 2를 나타내는 평면도이다. 장치 전체의 구성은 실시예 1과 마찬가지로, 자성체 검출 장치는 도 1에 나타낸 바와 같이, 하측 자석(11a)과, 상측 자석(11b)과, 스페이서(13)와, 자기 저항 센서(20) 등을 구비한다. 여기서는, 도 4와 마찬가지로, 자기 저항 센서(20)를 2개의 AMR 소자(21a, 21b)로 구성한 경우를 예시하지만, 반도체 자기 저항(SMR) 소자, 거대 자기 저항(GMR) 소자, 터널 자기 저항(TMR) 소자 등으로 구성해도 상관없다.

본 실시예에서는, AMR 소자(21a, 21b)의 배치에 대해서 실시예 1과 다르다. AMR 소자(21a, 21b)는, 기판 상에 형성된 강자성체의 박막 패턴으로서 형성되고, 도시된 바와 같이 가늘고 긴 스트립 형상으로 형성한 경우, 길이 방향에 대해서 수직, 또한 기판 주면에 대해서 평행한 방향이 감자 방향이 된다.

본 실시예에서는, AMR 소자(21a)의 감자 방향은 자성체(1)의 이동 방향(X 방향)과 평행하게 되도록 설정되고, X 방향의 자계(Bx)의 변화에 따라 소자의 저항값이 변화되게 된다. 한편, AMR 소자(21b)의 감자 방향은 자성체(1)의 이동 방향과 수직 방향(Y 방향)으로 설정되어, 자계(Bx)의 변화에 대해 소자의 저항값이 변화되지 않도록 배치된다.

AMR 소자(21a, 21b)는, 전원 라인(Vcc)과 접지 라인(GND) 사이에 직렬 접속되어 하프 브리지 회로를 구성하고 있다. 그 중점 전위가 출력 신호로서 후단의 처리 회로(14)에 공급되고, 증폭 및 각종 신호 처리가 행해진다.

이러한 소자 배치에 의해, 바이어스 자계가 X 방향으로 인가되는 경우, AMR 소자(21a)에 대해서는 바이어스 자계(Bx)가 인가되지만, AMR 소자(21b)에 대해서는 감자 방향과 수직이기 때문에, 바이어스 자계가 인가되지 않는다. 이 상태에서 자성체(1)가 X 방향으로 이동하여 AMR 소자(21a)에 접근했을 때, AMR 소자(21a) 부근의 자계(Bx)가 변화되어 소자의 저항값이 변화된다. 한편, 자성체(1)가 AMR 소자(21b)에 접근했을 때, AMR 소자(21b) 부근의 자계(Bx)가 변화되어도, 그 자계 변화를 검출할 수 없어서, AMR 소자(21b)의 저항값은 일정하다. 이 때 중점 전위는, 자성체(1)가 자기 저항 센서(20) 상에 있는 경우에는 변화되고, 없는 경우에는 변화되지 않는다. 즉, 동작으로서는, 실시예 1과 같은 자성체의 에지 검출이 아니라, 자성체의 존재 그 자체를 검출하게 된다.

자성체의 에지 검출의 경우, 에지 형상이 불안정하면, 에지에서의 파형이 나오지 않을 가능성이나, 전자 노이즈 등의 영향에 의해서 에지 부분을 건너뛰고 판독해 버리면 자성체의 판별이 곤란하게 될 가능성이 있다. 이에 반해서 본 실시예에서는, 자성체의 에지를 검출하는 것이 아니고, 자성체의 존재 그 자체를 검출함으로써 자성체의 에지 형상에 의존하는 일없이, 안정되게 자성체를 검출할 수 있어, 외래 노이즈에 강한 안정한 자성체 검출 신호를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 실시예 1과 마찬가지로, 자계 제로점 주위에 강한 자장 구배를 형성함으로써, 자기 저항 센서(20)에 대한 인가 자계의 강도를 조정 가능하고, 사용하는 자기 저항 센서의 특성에 따라, 원하는 바이어스 자계를 용이하게 설정할 수 있다. 또한, 자성체(1)와 자기 저항 센서(20) 사이의 거리가 변동되어도, 안정된 출력 신호가 얻어지기 때문에, 비접촉으로 고감도의 자성체 검출이 가능하게 된다.

(실시예 3)

도 7은 본 발명의 실시예 3을 나타내는 측면도이다. 장치 전체의 구성은 실시예 1 및 2와 거의 같지만, 자성체 검출 장치는, 하측 자석(11a)과, 상측 자석(11b)과, 스페이서(13)와, 자기 저항 센서(20) 이외에, 하측 요크(15a), 상측 요크(15b)를 구비한다. 자기 저항 센서(20)는 실시예 1, 실시예 2 중 어느 형태의 경우에도 본 실시예는 유효하다.

하측 요크(15a)는, 두께 P를 가지는 판 형상의 자성체(예컨대, 철 등)에 의해 형성되고, 하측 자석(11a)의 양 측면, 즉 자성체(1)가 이동하는 X 방향의 상류 측면 및 하류 측면에 접착, 일체 성형, 자력에 의한 흡인 등의 방법으로 부착된다. 하측 요크(15a)의 상단은, 하측 자석(11a)의 상측 대향면을 기준으로 해서 +Z 방향으로 소정의 돌출량 Q만큼 돌출되어 있는 것이 바람직하다. 상측 요크(15b)도 마찬가지로, 두께 P를 가지는 판 형상의 자성체로 형성되고, 상측 자석(11b)의 양 측면, 즉 자성체(1)가 이동하는 X 방향의 상류 측면 및 하류 측면에 접착, 일체 성형, 자력에 의한 흡인 등의 방법으로 부착된다. 상측 요크(15b)의 하단은, 상측 자석(11b)의 하측 대향면을 기준으로 해서 -Z 방향으로 소정의 돌출량 Q만큼 돌출되어 있는 것이 바람직하다.

다음으로 본 실시예에 있어서의 효과에 대해서 도 8~도 11을 이용해서 설명한다. 실시예 1 및 2와 같이, 자석을 상하로 대향시켜 배치한 경우, 그 자력선은 도 8과 같이 자석의 N극의 자석면 전체로부터 발생하여, S극의 면 전체를 향하는 루프를 그린다. 이에 반해서, 본 실시예와 같이 상하 자석에 요크를 부착한 경우, 그 자력선은 도 9과 같이 자석의 N극측 요크단으로부터 발생하여, S극의 요크단을 향하는 루프를 그린다.

이러한 요크의 설치에 의해, 자력선을 검출 대상인 자성체(1)가 통과하는 영역에 집중시킬 수 있게 되어, 자석만을 대향시킨 경우에 비해서 더 큰 인가 자계를 자성체(1)에 인가할 수 있다. 그 결과, 자성체(1)와 자기 저항 센서(20) 사이의 거리가 변동된 경우의 출력 신호가 더 안정화되기 때문에, 비접촉으로 보다 고감도의 자성체 검출이 가능하게 된다.

도 10은 자계의 X 성분(Bx)에 대해서 자계 제로점을 지나는 Z축 방향을 따라 플롯한 그래프이다. 자석(11a, 11b) 및 요크(15a, 15b)에 의해 형성되는 바이어스 자계 분포를 2차원 시뮬레이션으로 계산하고 있다. 가로축은 하측 요크(15a)의 대향면에서의 Z 방향 거리이고, 세로축은 발생 자계의 X 성분(Bx)을 나타낸다. 자석(11a, 11b)의 치수는, 도 7을 참조하여, A=10mm, B=3mm, G=7mm, 요크의 치수는 P=1mm, Q=1mm이며, 재질로서 자석은 일반적인 네오디움 소결 자석을, 요크는 일반적인 철재를 이용하고 있다.

실선은 본 실시예의 요크 설치에 의한 자계 분포를 나타내고, 파선은 비교를 위해, 실시예 1의 자석 배치에 의한 자계 분포(도 5)를 나타낸다.

실선 및 파선의 그래프를 보면, 양 자석의 중간점(Z=2.5mm)에서 자계(Bx)가 0가 된다는 점에서는 공통이지만, 실선은 S자 커브를 나타내는 경향이 있고, 자계 제로점 부근에서의 Bx 성분은 파선과 점선으로 거의 동등하지만, 자성체가 통과하는 영역즉 자석으로부터 멀어진 지점에서의 Bx 성분이 대폭 증대되었다는 것을 알 수 있다. 이것은, 조금전에 설명한 바와 같이 요크 부근에 자력선이 집중되어 있기 때문이다.

본 실시예에서는, 예컨대, 자성체(1)가 Z=3mm 부근을 통과하는 경우, 도 10의 그래프로부터 자성체(1)의 인가 자계는 Bx=약 80mT에서 실시예 1과 거의 동등하게 된다. 한편, 자성체(1)가 Z=4mm 부근을 통과하는 경우, 자성체(1)의 인가 자계는 Bx=약 420mT가 되어, 실시예 1보다 큰 자계를 자성체(1)에 인가할 수 있게 된다.

또한, 본 실시예에서는, 자석이 가지는 자력(잔류 자속 밀도) 등을 적절하게 선택함으로써, 도 11에 나타낸 바와 같은 자계 분포를 만드는 것도 가능하다. 도 11은, 도 10과 같은 형상으로 잔류 자속 밀도를 40% 저감시킨 자석 재질을 가정한 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 실시예 1의 경우는 0<α<0.05mm의 사이에서 α를 취할 수 있지만, 이는 반대로 말하면 하측 자석(11a)과 자기 저항 센서(20) 사이의 Z 방향에서의 부착 오차를 0.05mm 이하로 억제할 필요가 있다는 것을 의미하고 있다. α의 값이 작으면, 스페이서(13)의 두께 공차이나, 자기 저항 센서(20)의 두께, 조립시의 공차 등을 엄밀하게 관리할 필요가 있어서, 제품으로서의 수율, 비용이나 품질의 면에서 그다지 바람직하지 못하다. 한편, 도 11과 같이 자계 제로점 부근에서의 Bx의 경사를 작게 하면, 자기 저항 센서(20)가 Z 방향으로 어느 정도의 공차를 갖고 배치되어도, 자기 저항 센서에 걸리는 바이어스 자계의 변화가 적어서, α의 값을 실시예 1에 비해서 크게 취할 수 있다. 도 11에서는 Z=2.58mm 부근에서 Bx가 5mT가 된다. 즉, 자기 저항 센서(20)의 오프셋 위치 α를, 0<α<0.08mm로 설정할 수 있어, 도 10에 비해서 조립 정밀도의 완화에 의한 비용 절감이나 품질 향상이 기대된다.

한편, 자성체가 통과하는 영역을 Z=4mm 이상으로 설정하면, 실시예 1에 비해서 보다 큰 자계를 자성체(1)에 인가할 수 있어, 자성체 거리가 변동된 경우의 출력 신호의 안정화를 한층 더 도모하여, 비접촉으로 고감도의 자성체 검출이 가능하게 된다.

(실시예 4)

도 12는 본 발명의 실시예 4를 나타내는 사시도이다. 자성체 검출 장치는, 하측 자석(11a)과, 상측 자석(11b)과, 스페이서(13)와, 자기 저항 센서(20) 등을 구비한다. 본 실시예에 있어서, 자석(11a, 11b)의 배치 및 이 배치에 의해 형성되는 자계 분포는 실시예 1과 마찬가지이지만, 자기 저항 센서(20)를 라인 센서로서 구성하고 있다. 여기서는, 도 4와 같이, 자기 저항 센서(20)를 다수의 AMR 소자로 구성한 경우를 예시하지만, 반도체 자기 저항(SMR) 소자, 거대 자기 저항(GMR) 소자, 터널 자기 저항(TMR) 소자 등으로 구성해도 상관없다.

자기 저항 센서(20)는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 2개의 AMR 소자(21a, 21b)가 서로 수직인 감자 방향을 갖도록 배치된 수직 패턴 배치를 하나의 어레이 유닛으로 해서, 복수의 어레이 유닛을 직선 형상으로 배열함으로써 라인 센서를 구성하고 있다.

다른 방안으로, 자기 저항 센서(20)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 2개의 AMR 소자(21a, 21b)가 서로 평행한 감자 방향을 갖도록 배치된 평행 패턴 배치를 하나의 어레이 유닛으로 해서, 복수의 어레이 유닛을 직선 형상으로 배열함으로써 라인 센서를 구성해도 된다.

이러한 라인 센서화한 자기 저항 센서(20)를 사용함으로써, 자성체(1)의 이동에 따른 자계 변화를 라인 형상으로 검출할 수 있기 때문에, 높은 공간 분해능으로 고속의 자기 판독을 실현할 수 있다.

또한, 본 실시예에 있어서도, 실시예 3과 마찬가지로 상하 자석(11a, 11b)의 양 측면에 자성체의 요크를 부착하는 것이 가능하다. 이로써 자성체 거리가 변동된 경우의 출력 신호의 안정화를 한층 더 도모하여, 비접촉으로 고감도의 자성체 검출이 가능하게 된다. 또한, 자기 저항 센서(20)의 오프셋 위치 α의 확대에 의한 조립 정밀도의 완화에 의한 비용 절감이나 품질 향상을 도모하는 것이 가능하다.

특히, 본 실시예에 있어서는, 상하의 자석(11a, 11b)이 Y축 방향으로 가늘고 긴 형상이 되기 때문에, 자석의 균일성이 유지되기 어려워서, 출력 단자마다의 편차가 발생할 가능성이 있지만, 자성체 요크를 상하 자석(11a, 11b)의 양 측면에 부착함으로써, 자석의 자력 편차에 관계없이 안정된 자계 분포를 형성하는 것이 가능해진다. 그 결과, 자석의 수율 향상에 의한 비용 절감이나 품질의 향상을 도모할 수 있다.

(실시예 5)

도 13은 본 발명의 실시예 5를 나타내는 사시도이고, 도 14는 그 측면도이다. 자성체 검출 장치는, 하측 자석(11a)과, 상측 자석(11b)과, 스페이서(13)와, 자기 저항 센서(20) 등을 구비한다. 장치 전체의 구성은 실시예 1과 마찬가지이지만, 본 실시예에서는, 자석(11a, 11b)의 착자 방향이 다르다.

하측 자석(11a) 및 상측 자석(11b)은, 일정한 갭 G의 간격을 유지하면서, 자성체(1)의 이동 경로의 하측 및 상측에 대향 배치된다. 하측 자석(11a)은, 이른바 양면 4극 착자라고 불리는 착자 패턴을 갖고, 그 대향면에서 X 방향을 따라 S극, N극의 순서로 배열하여, 그 이면에서는 X 방향을 따라 N극, S극의 순서로 배열하도록 착자되어 있다. 상측 자석(11b)도 마찬가지로, 양면 4극 착자라고 불리는 착자 패턴을 갖고, 그 대향면에서 X 방향을 따라 N극, S극의 순서로 배열하며, 그 이면에서는 X 방향을 따라 S극, N극의 순서로 배열하도록 착자되어 있다. 그리고, 하측 자석(11a)의 대향면에서의 S극과 상측 자석(11b)의 대향면에서의 N극이 서로 대향하고, 하측 자석(11a)의 대향면에서의 N극과 상측 자석(11b)의 대향면에서의 S극이 서로 대향하고 있다.

이러한 자극 배치에서도, 실시예 1과 마찬가지로, 양 대향면에 있어서 한쪽의 대각에 위치하는 2개의 N극으로부터 다른쪽의 대각에 위치하는 2개의 S극을 향하는 자력선을 갖는 바이어스 자계 분포가 형성된다. 이 때 4개의 자극의 중간 부근에는 자계가 제로가 되는 점이 존재하게 되고, 이 제로점 주위에 강한 자장 구배를 형성할 수 있다.

도 15는, 자계의 X 성분(Bx)에 대해서 자계 제로점을 지나는 Z축 방향을 따라 플롯한 그래프이다. 자석(11a, 11b)에 의해서 형성되는 바이어스 자계 분포를 2차원 시뮬레이션으로 계산하고 있다. 가로축은 하측 자석(11a)의 대향면에서의 Z 방향 거리이고, 세로축은 발생 자계의 X 성분(Bx)을 나타낸다.

실선은 본 실시예의 자극 배치에 의한 자계 분포를 나타내고, 파선은 비교를 위해, 실시예 1의 자극 배치에 의한 자계 분포(도 5)를 나타낸다. 자석(11a, 11b)의 치수는, 실시예 1과 마찬가지로, A=10mm, B=5mm, G=5mm이고, 재질로서 일반적인 네오디움 소결 자석을 이용하고 있다.

실선 및 파선의 그래프를 보면, 양 자석의 중간점(Z=2.5mm)에서 자계(Bx)가 0이 된다는 점에서는 공통이지만, 실선은 S자 커브를 나타내는 경향이 있어 자계 제로점 부근에서의 자장 구배가 파선보다 커진다는 것을 알 수 있다. 이는 자석의 자화 방향이 X 방향뿐만 아니라 Z 방향의 성분도 존재하기 때문에, 자력선 루프가 Z 방향으로 멀리까지 연장된다는 점에 기인한다. 그 결과, 자석의 대향면 근방에서의 Bx 성분은 실시예 1에 비해서 작아지는 데 반해서, 자석으로부터 떨어진 지점에서의 Bx 성분이 실시예 1보다 커진다.

본 실시예에서는, 예컨대, 자성체(1)가 Z=3mm 부근을 통과하는 경우, 도 15의 그래프로부터 자성체(1)의 인가 자계는 Bx=약 100mT가 된다. 한편, 자성체(1)가 Z=4mm 부근을 통과하는 경우, 자성체(1)의 인가 자계는 Bx=약 340mT가 되어, 실시예 1보다 큰 자계를 자성체(1)에 인가할 수 있게 된다.

또한, 본 실시예에서는, 실시예 3에 비해서 자계 제로점 부근에서의 자장 구배가 커져 있기 때문에, 자기 저항 센서(20)의 조립 정밀도가 약간 엄격하게 되지만, 자성체(1)의 통과 영역을 자기 저항 센서(20)의 비교적 바로 가까이에 설정하는 경우에는, 보다 큰 자계를 자성체에 인가할 수 있다는 점에서 바람직하다.

또한, 본 실시예에서는, 실시예 1과 마찬가지로, 자계 제로점 주위에 강한 자장 구배를 형성함으로써, 자기 저항 센서(20)에 대한 인가 자계의 강도를 조정 가능하여, 사용하는 자기 저항 센서의 특성에 따라, 원하는 바이어스 자계를 용이하게 설정할 수 있다.

또한, 자성체(1)와 자기 저항 센서(20) 사이의 거리가 변동되어도, 안정된 출력 신호가 얻어지기 때문에, 비접촉으로 고감도의 자성체 검출이 가능하게 된다.

또한, 본 실시예에 있어서도, 실시예 3과 마찬가지로 상하 자석(11a, 11b)의 양 측면에 자성체의 요크를 부착하는 것이 가능하다. 이로써 자성체 거리가 변동된 경우의 출력 신호의 안정화를 한층 더 도모하여, 비접촉으로 고감도의 자성체 검출이 가능하게 된다. 또한, 자기 저항 센서(20)의 오프셋 위치 α 확대에 의한 조립 정밀도의 완화에 의한 비용 절감이나 품질 향상을 도모하는 것이 가능하다.

(실시예 6)

도 16은 본 발명의 실시예 6를 나타내는 사시도이고, 도 17은 자성체의 이동 경로로부터 아래쪽으로 보았을 때의 평면도이다. 장치 전체의 구성은 실시예 1과 마찬가지이고, 자성체 검출 장치는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 하측 자석(11a)과, 상측 자석(11b)과, 스페이서(13)와, 자기 저항 센서(20) 등을 구비한다.

본 실시예에 있어서, 자석(11a, 11b)의 배치 및 이 배치에 의해 형성되는 자계 분포는 실시예 1과 마찬가지이지만, 검출 대상인 자성체(1)로서, 자성체의 판에 슬릿 형상의 관통 구멍(1a)을 소정 피치로 다수 형성한 자성체 스케일을 채용하고 있다.

자성체 스케일은, 예컨대, 공작 기계 등의 직동 장치의 구동 부분에 부착되어 일체적으로 이동하는 것으로, 자성체 스케일의 전장은 직동 장치의 스트로크로 규정된다. 또한, 관통 구멍(1a)은 일정한 피치 P로 형성되며, 관통 구멍(1a)의 유무에 의한 자계 변화를 자기 저항 센서(20)를 이용해서 검출하여, 출력 신호를 카운트함으로써 자성체 스케일의 이동량, 즉 직동 장치의 구동량을 계측할 수 있다.

여기서는, 자기 저항 센서(20)를 4개의 AMR 소자(21d~21g)로 구성한 경우를 예시하지만, 반도체 자기 저항(SMR) 소자, 거대 자기 저항(GMR) 소자, 터널 자기 저항(TMR) 소자 등으로 구성해도 상관없다. 한편, 도 17에서는, 소자(21d~21g)의 배치를 설명하기 위해서, 일부 관통 구멍에 대해 도시를 생략했다.

AMR 소자(21d~21g)는, 기판 상에 형성된 강자성체의 박막 패턴으로 형성되고, 도시된 바와 같이 가늘고 긴 스트립 형상으로 형성한 경우, 길이 방향에 대해서 수직, 또한 기판 주면에 대해서 평행한 방향이 감자 방향이 된다. AMR 소자(21d~21g)의 감자 방향은 자성체(1)의 이동 방향(X 방향)과 평행하게 되도록 설정되고, 어느 것이나 X 방향의 자계(Bx)의 변화에 따라 소자의 저항값이 변화된다.

AMR 소자(21d, 21f)는, P/2의 간격으로 배치되어 있으며, 전원 라인(Vcc)과 접지 라인(GND) 사이에 직렬 접속되어 제 1 하프 브리지 회로를 구성하고 있다. 마찬가지로, AMR 소자(21e, 21g)는, P/2의 간격으로 배치되어 있고, 전원 라인(Vcc)과 접지 라인(GND) 사이에 직렬 접속되어 제 2 하프 브리지 회로를 구성하고 있다. 또한, 자성체(1)의 이동 방향을 판별하기 위해서, AMR 소자(21d)와 AMR 소자(21e)의 간격은, P/4로 설정된다. 각 하프 브리지 회로의 중점 전위가 출력 신호로서 후단의 처리 회로(14)에 공급되어, 증폭 및 각종 신호 처리가 행해진다.

자성체(1)는, X 방향으로 전후 이동하더라도 Z 위치가 일정하게 되도록 지그(jig) 등에 의해서 고정된다. 그 Z 위치가 자기 저항 센서(20)에 접근하고 있는 경우, 중점 전위로부터 출력 신호는 자성체(1)의 이동을 따라 직사각형 펄스 형상으로 변화되기 때문에, 그 펄스 출력을 처리 회로(14)로 카운트함으로써, 스케일의 이동량 및 이동 방향이 계측된다.

한편, 자성체(1)의 Z 위치가 자기 저항 센서(20)로부터 먼 경우, 중점 전위로부터 출력 신호는 자성체(1)의 이동에 따라 정현파상으로 변화된다. 이 때 제 1 하프 브리지 회로의 출력 신호는 정현파 출력이 되고, 제 2 하프 브리지 회로의 출력 신호는 위상이 90도 어긋난 여현파 출력이 된다. 그래서, 정현파 출력과 여현파 출력의 반대 정접을 연산함으로써, 스케일의 이동량을 고분해능으로 계측할 수 있다.

또한, 본 실시예에 있어서도, 실시예 3과 마찬가지로 상하 자석(11a, 11b)의 양 측면에 자성체의 요크를 부착하는 것이 가능하다. 이로써 자성체 거리가 변동된 경우의 출력 신호의 안정화를 한층 더 도모하여, 비접촉으로 고정밀도인 자성체 검출이 가능하게 된다. 또한, 자기 저항 센서(20)의 오프셋 위치 α 확대에 의해서 조립 정밀도의 완화에 의한 비용 절감이나 품질 향상을 도모하는 것이 가능하다.

본 실시예에서는, 자성체 스케일이 직동 장치의 구동부와 함께 이동하는 구성을 예시했지만, 자성체 스케일이 정지된 상태에서, 자성체 검출 장치가 직동 장치의 구동부와 함께 X 방향으로 이동 가능하도록 구성하는 것도 가능하다.

또한 본 실시예에서는, 자석(11a, 11b)의 착자 방향이 실시예 1과 같은 예에 대해서 나타내었지만, 실시예 3과 같은 착자 방향이어도 상관없다. 또한, 자기 저항 센서(20)를 구성하는 AMR 소자(21d~21g)의 배치는, 여기서 설명한 것으로 한정되지 않고, 자성체 스케일의 관통 구멍의 유무에 의한 자계 변화를 검출할 수 있는 것이라면, 어느 소자 배치이더라도 상관없다.

또한 본 실시예에서는, 다수의 관통 구멍이 소정 피치로 배열된 인크리먼트형 인코더를 예시했지만, 스케일의 절대 위치를 검출하기 위한 절대값 트랙을 구비한 앱솔루트형 인코더이어도 상관없다.

또한 본 실시예에서는, 자성체 스케일이 직선 이동하는 리니어 인코더를 예시했지만, 자성체 스케일이 회전 변위하는 로터리 인코더이어도 상관없다.

또한, 본 실시예에서는 자성체 스케일은 자성체의 판에 슬릿 형상의 관통 구멍(1a)을 소정 피치로 다수 형성한 예를 나타내고 있지만, 본 실시예에 있어서의 자성체 스케일은 이 구성으로 한정되지 않고, 자성체부와 비자성체부가 소정의 피치로 나열되어 있으면 된다. 예컨대, 비자성체의 판(1)에 인쇄나 증착, 도금 등의 방법에 의해 자성체의 슬릿(1a)을 마련하는 구성이어도 된다.

(실시예 7)

도 18은 본 발명의 실시예 7을 나타내는 사시도이고, 도 19는 그 측면도이다. 자기 이미지 검출 장치는, 자기 이미지 센서(25)와, 바이어스용 하측 자석(11a)과, 처리 회로(50) 등을 구비한다. 여기서 이해를 용이하게 하기 위해서, 피검출물인 자성체(1)의 이동 방향을 X 방향으로 하고, 자성체(1)의 이동 방향과 수직 방향을 Y 방향으로 하며, X 방향 및 Y 방향에 수직 방향을 Z 방향으로 한다.

자기 이미지 센서(25)는, 복수의 자기 저항 센서(20)가 직선 형상으로 배열되어 있다. 각 자기 저항 센서(20)로부터의 출력 신호가 동시 또는 시계열로 처리 회로(50)에 공급되고, 1차원 화상 신호로서 처리 회로(50)에 저장된다. 이러한 판독 동작을, 자성체(1)가 소정 피치로 이동할 때마다 행함으로써, 자성체(1)의 자기분포, 즉 2차원의 자기 패턴 화상을 취득할 수 있다. 이 때 자기 저항 센서(20)의 배열 방향이 주(主)주사 방향(Y 방향)이 되고, 자성체(1)의 이동 방향이 부(副)주사 방향(X 방향)이 된다.

각 자기 저항 센서(20)는, 2개의 이방성 자기 저항(AMR) 소자(21a, 21b)로 구성된다. AMR 소자(21a, 21b)는, 기판 상에 강자성체의 박막 패턴으로서 형성되며, 도시된 바와 같이 가늘고 긴 스트립 형상으로 형성한 경우, 길이 방향에 대해서 수직, 또한 기판 주면에 대해서 평행한 방향이 감자 방향이 된다. 본 실시예에서는, AMR 소자(21a, 21b)의 감자 방향은 자성체(1)의 이동 방향(X 방향)과 평행하게 되도록 설정되어 있고, X 방향의 자계(Bx)의 변화에 따라 소자의 저항값이 변화되게 된다.

AMR 소자(21a, 21b)는, 전원 라인(Vcc)과 접지 라인(GND) 사이에 직렬 접속되어 하프 브리지 회로를 구성하고 있다. 그 중점 전위가 출력 신호로서 후단의 처리 회로(50)에 공급되어, 증폭 및 각종 신호 처리가 행해진다.

한편, 자기 저항 소자로서, 이방성 자기 저항(AMR) 소자 이외에, 거대 자기 저항(GMR) 소자, 터널 자기 저항(TMR) 소자 등도 사용할 수 있다.

본 실시예에서는, 자기 저항 센서(20)로서, 단일의 기판에 2개의 AMR 소자(21a, 21b)로 이루어지는 하프 브리지 회로를 탑재하여, 복수의 기판을 직선 형상으로 배치한 경우를 예시하지만, 단일 기판에 복수의 하프 브리지 회로를 집적화할 수도 있고, 이로써 실장 비용의 삭감이 도모된다.

하측 자석(11a)은, 자성체(1)의 이동 방향과 평행한 자계 성분을 발생시키는 기능을 갖는다. 하측 자석(11a)은 각기둥 형상 자석으로서 구성되어, 착자 방향에 대해서, 자기 이미지 센서(25)와의 대향면에서 X 방향을 따라 S극, N극의 순서로 배열하도록 착자되어 있다. 이로써 N극으로부터 S극을 향한 자력선을 가진 바이어스 자계 분포가 형성되고, 하측 자석(11a)의 중심을 지나는 수직인 YZ 면으로부터 X 방향과 평행한 자계가 형성된다. 이 YZ 면에 자기 이미지 센서(25)를 위치 결정함으로써, 자기 저항 센서(20)에 대해 X 방향의 바이어스 자계가 인가된다. 한편, 하측 자석(11a)은, 상술한 바와는 반대 극성의 배치, 즉, X 방향을 따라 N극, S극의 순서로 배열해도 상관없다.

도 20은 하측 자석(11a)에 하측 요크(15a)를 부착한 예를 나타내는 측면도이다. 이와 같이, 연자성체로 이루어지는 하측 요크(15a)를, 하측 자석(11a)의 양 측면, 즉 자성체(1)가 이동하는 X 방향의 상류 측면 및 하류 측면에 부착하여 설치해도 된다. 이 경우, 하측 요크(15a)의 치수(예컨대, 요크 두께, 바이어스 자석으로부터의 돌출량 등)을 조절함으로써, 자성체(1)의 이동 방향과 평행한 자계 성분을 보다 정확하게 설정할 수 있다. 또한, 본 실시예에 있어서는, 하측 자석(11a)이 Y축 방향으로 가늘고 긴 형상이 되기 때문에, 자석의 균일성이 유지되기 어렵고, 출력 단자마다의 편차가 발생할 가능성이 있지만, 하측 요크(15a)를 하측 자석(11a)의 양 측면에 부착함으로써, 자석의 자력 편차에 관계없이 안정된 자계 분포를 형성하는 것이 가능해진다. 결과적으로 자석의 수율 향상에 의한 비용 절감이나 품질의 향상을 도모할 수 있다.

자기 이미지 센서(25)는, 하측 자석(11a)의 상면에 직접 설치해도 되고, 또는 비자성 재료로 이루어지는 판 형상의 스페이서를 통해서 설치해도 된다. 이 경우, 스페이서 두께를 조정함으로써, 자기 저항 센서(20)에 인가되는 바이어스 자계의 크기를 정확하게 설정할 수 있다.

자성체(1)는, 주지된 반송 기구(도시 생략)에 의해서 반송되어, 자기 이미지 센서(25)의 상면과 접촉한 상태, 또는 상면으로부터 소정의 거리를 유지한 상태로 X 방향으로 이동한다.

도 21은, 자성체(1)의 자기 패턴의 각종 예를 나타내는 평면도로, 도 21(a)는 가로 줄무늬 자기 패턴의 일례를 나타내고, 도 21(b)는 세로의 줄무늬 자기 패턴의 일례를 나타낸다. 도 21(a)에 나타내는 가로 줄무늬 자기 패턴(PA)은, Y 방향으로 가늘고 긴 직사각형 형상의 자기 패턴(MP)이 X 방향을 따라 주기적으로 배열되어 있다. 한편, 도 21(b)에 나타내는 세로의 줄무늬 자기 패턴(PB)은, X 방향으로 가늘고 긴 직사각형 형상의 자기 패턴(MP)이 Y 방향을 따라 주기적으로 배열되어 있다.

자기 판독시에, 가로 줄무늬 자기 패턴(PA)이 X 방향으로 이동하여, 특정한 자기 패턴(MP)이 상류측의 AMR 소자(21a)에 접근하면, AMR 소자(21a) 부근의 자계(Bx)가 변화되지만, 하류측의 AMR 소자(21b) 부근의 자계(Bx)는 변화되지 않기 때문에, AMR 소자(21a)의 저항값만이 변화되어, 중점 전위가 변화된다. 계속해서, 자기 패턴(MP)이 X 방향으로 더욱 이동하여 하류측의 AMR 소자(21b)에 접근하면, AMR 소자(21b) 부근의 자계(Bx)도 변화되게 되어, 각 소자의 저항값이 함계 변화되고, 중점 전위는 자성체가 없을 때와 같은 전위로 돌아간다. 계속해서, 상기 자기 패턴이 X 방향으로 더욱 이동하면, 하류측의 AMR 소자(21b)의 저항값만이 변화되고, 이번에는 중점 전위가 조금전과 반대 방향으로 변화된다. 계속해서, 자기 패턴(MP)이 AMR 소자(21b)로부터 멀어지면, 중점 전위는 자성체가 없을 때와 같은 전위로 돌아간다.

도 22는, 자기 패턴의 판독 위치와 자기 저항 센서(20)의 중점 전위 출력의 관계를 나타내는 설명도이다. 도 22의 실선으로 나타낸 바와 같이, 하프 브리지 회로의 중점 전위는, 정상값→음펄스→정상값→양펄스→정상값과 같이 변화되기 때문에, 동작으로서는 자기 패턴(MP)의 X 방향 에지를 검출하는 것에 상당한다.

한편, 도 21(b)에 나타내는 세로의 줄무늬 자기 패턴(PB)을 판독하는 경우, 자기 패턴(MP)이 통과하는 영역에 위치하는 자기 저항 센서(20)는, 도 22의 실선으로 나타내는 것 같은 신호를 출력하지만, 자기 패턴(MP)의 통과 영역 밖에 위치하는 자기 저항 센서(20)는 정상값을 출력할 뿐이어서, 에지 검출 펄스는 나타나지 않는다.

처리 회로(50)는, 각 자기 저항 센서(20)로부터의 출력 신호를 처리하여, 에지 검출 펄스의 유무 및 펄 스위치를 해석함으로써, 자기 패턴(MP)의 2차원 화상을 복원할 수 있다.

도 23은, 자기 이미지 센서(25)의 배치의 다른 예를 나타내는 측면도이다. 여기서는, 자기 이미지 센서(25)의 상하면을 반전시켜서, 자기 이미지 센서(25)와 하측 자석(11a) 사이에 공간을 확보하고, 자성체(1)가 양자간을 통과 가능하도록 구성하고 있다. 이러한 구성이더라도, 도 19와 같이, 자기 판독이 가능하다. 또한, 도 24는 도 23에 나타내는 구성에 있어서, 도 20과 같이, 하측 자석(11a)의 양 측면에 하측 요크(15a)를 부착한 예를 나타내는 측면도이다. 이러한 하측 요크(15a)의 설치에 의해, 안정된 자계 분포를 형성할 수 있게 된다.

도 25는 하측 자석(11a)의 자극 배치의 다른 예를 나타내는 사시도이다. 여기서는 하측 자석(11a)이, 이른바 양면 4극 착자라고 불리는 착자 패턴을 갖는 각기둥 형상 자석으로서 구성되고, 자기 이미지 센서(25)와의 대향면에서는 X 방향을 따라 S극, N극의 순서로 배열하여, 그 이면에서는 X 방향을 따라 N극, S극의 순서로 배열하도록 착자되어 있다.

이러한 자극 배치에서는, 자석의 자화 방향이 X 방향뿐만 아니라 Z 방향의 성분도 존재하기 때문에, 자력선 루프가 Z 방향으로 멀리까지 연장되게 되어서, 자기 이미지 센서(25)의 검출 에어리어를 확대할 수 있다.

도 26은, 하측 자석(11a)의 자극 배치의 또 다른 예를 나타내는 사시도이다. 하측 자석(11a)은, 자기 저항 센서(20)의 배열 방향을 따라 복수의 자극으로 분할되어 있고, 예컨대 S극과 N극을 갖는 단위 자석을, 동극끼리가 인접하도록 다수 배열하고 있다. 이러한 구성에서는, 개개의 자석 크기를 작게 할 수 있기 때문에, 자석 전체의 비용 삭감이 도모된다.

도 27은, 도 26에 나타내는 구성에 있어서, 하측 자석(11a)의 양 측면에 자극마다 하측 요크(15a)를 부착한 경우의 평면도이다. 이러한 구성에서는, 하측 요크(15a)를 복수 준비하는, 또는 하측 요크(15a)의 부착 위치를 자극마다 어긋나게 함으로서, 각 자극의 편차를 하측 요크(15a)에 의해 조정하여, 바이어스 자계를 정확하게 설정할 수 있다. 다른 방안으로, 인접하는 각 하측 요크(15a) 사이에 간극을 두지 않고 밀착 배치해도 된다. 또한, 단일 하측 요크(15a)를 복수의 자극과 연접하도록 부착해도 되고, 이 경우, 자성체 요크, 부착의 비용 삭감이 도모된다.

도 28은, 하측 자석(11a)의 자극 배치의 또 다른 예를 나타내는 사시도이다. 하측 자석(11a)은, 자기 저항 센서(20)의 배열 방향을 따라 복수의 자극으로 분할되어 있고, 예컨대, S극과 N극을 갖는 단위 자석을, 다른 극끼리가 인접하도록 다수 배열하고 있다. 이러한 구성에서는, 개개의 자석 크기를 작게 할 수 있기 때문에, 자석 전체의 비용 삭감이 도모된다.

도 29는, 도 28에 나타내는 구성에 있어서, 하측 자석(11a)의 양 측면에 자극마다 하측 요크(15a)를 부착한 경우의 평면도이다. 이러한 구성에서는, 하측 요크(15a)의 치수를 복수 준비하는, 또는 하측 요크(15a)의 부착 위치를 자극마다 어긋나게 함으로써, 각 자극의 편차를 자성체 요크에 의해 조정하여, 바이어스 자계를 정확하게 설정할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에서는, 자기 저항 센서(20)로서, 단위 길이당 저항값이 큰 AMR 소자(21a, 21b)를 사용함으로써, 소자를 소형화한 경우에도 소자 자체의 소비 전류를 작게 할 수 있다. 그 결과, 양호한 온도 특성으로 높은 신뢰성의 자기 이미지 센서(25)를 실현할 수 있다. 또한, 이러한 자기 이미지 센서(25)를 이용함으로써, 광학 이미지 센서를 이용해서 취득할 수 있는 광학 화상에 대한 화상 처리와 마찬가지의 화상 처리가 적용 가능하여, 보다 고정밀도의 자기 패턴 판독을 실현할 수 있다.

(실시예 8)

도 30은 본 발명의 실시예 8을 나타내는 사시도이다. 도 31은 자기 저항 센서(20)의 다른 구성을 나타내는 평면도이다. 자기 이미지 검출 장치는, 실시예 7과 같이, 자기 이미지 센서(25)와, 하측 자석(11a)과, 처리 회로(50) 등을 구비한다.

본 실시예에서는, AMR 소자(21a, 21b)의 배치에 대해서 실시예 7과 다르다. AMR 소자(21a, 21b)는, 기판(24) 상에 형성된 강자성체의 박막 패턴으로서 형성되어, 도시된 바와 같이 가늘고 긴 스트립 형상으로 형성한 경우, 길이 방향에 대해서 수직, 또한 기판 주면에 대해 평행한 방향이 감자 방향이 된다.

도 31에 나타낸 바와 같이, AMR 소자(21a)의 감자 방향은 자성체(1)의 이동 방향(X 방향)과 평행하게 되도록 설정되고, X 방향의 자계(Bx)의 변화에 따라 소자의 저항값이 변화되게 된다. 한편, AMR 소자(21b)의 감자 방향은 자성체(1)의 이동 방향과 수직 방향(Y 방향)으로 설정되고, 자계(Bx)의 변화에 대해 소자의 저항값이 변화되지 않도록 배치된다. 한편, 도 31에서는, 고감도화를 위해 AMR 소자(21a, 21b)를 각각 접혀진 형상으로 형성한 예를 나타내고 있지만, 단일 스트립 형상으로 형성해도 상관없다.

이러한 소자 배치에 의해, 바이어스 자계가 X 방향으로 인가되는 경우, AMR 소자(21a)에 대해서는 바이어스 자계(Bx)가 인가되지만, AMR 소자(21b)에 대해서는 감자 방향과 수직이기 때문에, 바이어스 자계가 인가되지 않는다. 이 상태로 자성체(1)가 X 방향으로 이동하여, 자기 패턴이 AMR 소자(21a)에 접근했을 때, AMR 소자(21a) 부근의 자계(Bx)가 변화되어 소자의 저항값이 변화된다. 한편, 자기 패턴이 AMR 소자(21b)에 접근했을 때, AMR 소자(21b) 부근의 자계(Bx)가 변화되어도, 그 자계 변화를 검출할 수 없어서, AMR 소자(21b)의 저항값은 일정하다. 이 때 중점 전위는, 자기 패턴이 자기 저항 센서(12) 상에 있는 경우에는 변화되고, 없는 경우에는 변화되지 않는다. 즉, 동작으로서는, 실시예 7과 같은 자성체의 에지 검출이 아니라, 자성체의 존재 그 자체를 검출하게 된다. 예컨대, 도 22에 나타내는 자기 패턴을 검출하는 경우, 도 22의 파선으로 나타내는 것 같은 신호가 얻어진다.

도 32(a)는 자기 이미지 센서(25)의 평면도이고, 도 32(b)는 그레데이션 자기 패턴의 일례를 나타내며, 도 32(c)는 삼각형상 자기 패턴의 일례를 나타낸다. 도 32(a)에 나타낸 바와 같이, 복수의 자기 저항 센서(20)가 직선 형상으로 배열된 자기 이미지 센서(25)는, 하측 자석(11a)의 상면 또는 상방으로 위치 결정된다. 여기서, 각 자기 저항 센서(20)는, 도 18에 나타낸 바와 같이, AMR 소자(21a, 21b)의 감자 방향이 모두 X 방향이 되도록 배치한 예를 나타내고 있지만, 도 31에 나타낸 바와 같이, AMR 소자(21a)의 감자 방향이 X 방향, AMR 소자(21b)의 감자 방향이 Y 방향이 되도록 배치해도 된다. 자성체(1)는 X 방향으로 이동하여, 자기 이미지 센서(25)를 통과한다.

도 32(b)에 나타내는 그레데이션 자기 패턴(PC)은, X 방향으로 가늘고 긴 직사각형 형상의 자기 패턴(MP)이 Y 방향을 따라 주기적으로 배열되어 있고, 각 자기 패턴(MP)에서는 자화의 강도가 -X 방향으로 거의 리니어하게 증가하고 있다. 한편, 도 32(c)에 나타내는 삼각형상 자기 패턴(PD)은 X 방향으로 가늘고 긴 삼각형상의 자기 패턴(MP)이 Y 방향을 따라 주기적으로 배열되어 있다.

도 33은, 자기 패턴의 판독 위치와 자기 저항 센서(20)의 중점 전위 출력의 관계를 나타내는 설명도이다. 그레데이션 자기 패턴(PC) 및 삼각형상 자기 패턴(PD)에서는, 자기 저항 센서(20)에 인가되는 자계의 강도가 서서히 변화되고 있다. 이 때문에, 도 18에 나타내는 소자 패턴 배치로 자기 판독을 행한 경우, 도 33의 실선에 나타낸 바와 같이, 하프 브리지 회로의 중점 전위의 변화가 작아져서, 자기 패턴의 후(後) 에지로 펄스 형상의 신호가 얻어질 뿐이다. 따라서, 자기 패턴의 전(前) 에지에서의 검출 감도가 작고, 외래 노이즈에도 약해지기 때문에, 자기 패턴 이미지의 검출이 비교적 불안정하게 된다.

이에 반해서 도 31에 나타내는 소자 패턴 배치로 자기 판독을 행한 경우, 도 33의 파선에 나타낸 바와 같이, 자기 저항 센서(20)에 인가되는 자계의 강도와 거의 비례하도록, 하프 브리지 회로의 중점 전위가 연속적으로 변화되고 있어, 자기 패턴의 후 에지에서 정상값으로 돌아간다. 따라서, 자기 패턴의 형상 및 자화의 강도를 아날로그 신호로서 검출 가능하게 되기 때문에, 외래 노이즈에 강하고, 자기 패턴 이미지를 안정되게 검출할 수 있다.

한편, 자기 이미지 센서(25)의 배치, 하측 자석(11a)의 자극 배치에 대해서, 여기서는, 도 18과 마찬가지의 구성에 대해서 설명했지만, 도 20, 도 23, 도 24, 도 25, 도 26, 도 27, 도 28, 도 29에 나타낸 바와 같은 구성도 채용할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에서는, 자기 저항 센서(20)로서, 단위 길이당 저항값이 큰 AMR 소자(21a, 21b)를 사용함으로써, 양호한 온도 특성으로 높은 신뢰성의 자기 이미지 센서(25)를 실현할 수 있다.

또한, 자성체의 에지 검출이 아니라, 자성체의 존재 그 자체를 검출하는 소자 패턴 배치를 채용함으로써, 외래 노이즈에 강하고, 자기 패턴 이미지를 안정되게 검출할 수 있다.

(실시예 9)

도 34는 본 발명의 실시예 9를 나타내는 사시도이고, 도 35는 그 측면도이다. 자기 이미지 검출 장치는, 실시예 7과 같이, 자기 이미지 센서(25)와, 하측 자석(11a)과, 처리 회로(50) 등을 구비하고, 더 추가의 바이어스용 상측 자석(11b)를 설치함으로써, 자성체(1)에 대한 인가 자계를 증가시키고 있다.

자석(11a, 11b)은, 자성체(1)의 이동 경로의 하측 및 상측에 대향 배치되고, 일정한 갭을 유지하기 위해서 하우징(도시 생략) 등에 고정된다.

자기 이미지 센서(25)는, 자성체(1)의 이동 경로 도중에서, 하측 자석(11a)의 대향면과 바이어스 자석(11b)의 대향면의 거의 중간 부근에 위치 결정된다. 자기 저항 센서(20)를 정확하게 위치 결정하기 위해서, 판 형상의 스페이서(도시 생략)를 하측 자석(11a)의 대향면에 개재시켜도 된다. 한편, 각 자기 저항 센서(20)는, 도 30과 같이, AMR 소자(21a)의 감자 방향이 X 방향, AMR 소자(21b)의 감자 방향이 Y 방향이 되도록 배치한 예를 나타내고 있지만, 도 18에 나타낸 바와 같이, AMR 소자(21a, 21b)의 감자 방향이 모두 X 방향이 되도록 배치해도 된다.

자석의 착자 방향에 관해서, 하측 자석(11a)은, 그 대향면에서 X 방향을 따라 S극, N극의 순서로 배열하도록 착자되어 있다. 한편, 상측 자석(11b)은, 그 대향면에서 X 방향을 따라 N극, S극의 순서로 배열하도록 착자되어 있다. 그리고, 하측 자석(11a)의 S극과 바이어스 자석(11b)의 N극이 서로 대향하고, 하측 자석(11a)의 N극과 바이어스 자석(11b)의 S극이 서로 대향하고 있다. 한편, 상술한 바와는 반대 극성의 배치, 즉 하측 자석(11a)에서는 N극, S극의 순서로 배열하고, 바이어스 자석(11b)에서는 S극, N극의 순서로 배열한 배치이어도 상관없다.

이러한 4중극 배치에서는, 한쪽의 대각에 위치하는 2개의 N극으로부터 다른쪽의 대각에 위치하는 2개의 S극을 향하는 자력선을 갖는 바이어스 자계 분포가 형성되어, 자성체(1)의 이동 방향과 평행한 자계 성분을 발생시킬 수 있다. 이 때 4개의 자극의 중간 부근에는 자계가 제로가 되는 점이 존재하게 되고, 이 제로점 주위에 강한 자장 구배를 형성할 수 있다.

이 때문에 자기 이미지 센서(25)의 위치 조정에 의해서, AMR 소자(21a, 21b)가 자기 포화되지 않도록, 바이어스 자계의 크기를 용이하게 설정할 수 있다. 또한, 자성체(1)가 자석(11a, 11b) 사이를 통과할 때, 제로점으로부터 멀어질수록 자성체(1)에 인가되는 자계의 강도가 커진다. 이 때문에 자성체(1)와 자기 이미지 센서(25) 사이의 거리가 변동되었다고 해도, 거리 변동을 보상하도록 자계 변화량이 변화된다. 그 결과, 자기 이미지 센서(25)의 출력 신호가 안정화되어, 비접촉으로 고감도의 자기 검출이 가능하게 된다.

도 37은, 자석(11a, 11b)의 착자 배치의 다른 예를 나타내는 측면도이다. 하측 자석(11a)은 그 대향면에서 X 방향을 따라 N극, S극의 순서로 배열하도록 착자되어 있다. 상측 자석(11b)도 그 대향면에서 X 방향을 따라 N극, S극의 순서로 배열하도록 착자되어 있다. 그리고, 하측 자석(11a)의 N극과 상측 자석(11b)의 N극이 서로 대향하고, 하측 자석(11a)의 S극과 상측 자석(11b)의 S극이 서로 대향하고 있다. 한편, 상술한 바와는 반대 극성의 배치, 즉 하측 자석(11a)에서 S극, N극의 순서로 배열하고, 상측 자석(11b)에서 S극, N극의 순서로 배열한 배치이어도 상관없다.

이러한 자극 배치이더라도, 자석(11a, 11b)의 중심을 지나는 수직인 YZ 면에서 X 방향과 평행한 자계를 형성할 수 있다.

도 36은 도 35에 나타내는 구성에 있어서, 도 38은 도 37에 나타내는 구성에 있어서, 하측 자석(11a) 및 상측 자석(11b)의 양 측면에 하측 요크(15a) 및 상측 요크(15b)를 각각 부착한 예를 나타내는 측면도이다. 이와 같이, 연자성체로 이루어지는 요크(15a, 15b)를 자석(11a, 11b)의 자극면에 부착하여 설치함으로써, 안정된 자계 분포를 형성할 수 있게 된다. 이 경우, 요크(15a, 15b)의 치수를 조절함으로써, 자성체(1)의 이동 방향과 평행한 자계 성분을 보다 정확하게 설정할 수 있다.

(실시예 10)

도 39는, 본 발명의 실시예 10를 나타내는 평면도이다. 자기 이미지 검출 장치는, 실시예 7과 같이, 자기 이미지 센서(25)와, 바이어스 자석(도시 생략)과, 처리 회로(도시 생략) 등을 구비한다.

자기 이미지 센서(25)는, 복수의 자기 저항 센서(20)가 매트릭스 형상으로 배열되어 있다. 각 자기 저항 센서(20)로부터의 출력 신호가 동시 또는 시계열로 처리 회로에 공급되어, 2차원의 화상 신호로서 처리 회로에 저장된다.

각 자기 저항 센서(20)는, 2개의 이방성 자기 저항(AMR) 소자(21a, 21b)로 구성된다. AMR 소자(21a, 21b)는, 기판 상에 강자성체의 박막 패턴으로서 형성되고, 도시된 바와 같이 가늘고 긴 스트립 형상으로 형성한 경우, 길이 방향에 대해 수직, 또한 기판 주면에 대해 평행한 방향이 감자 방향이 된다. 본 실시예에서는, AMR 소자(21a)의 감자 방향은 X 방향으로 설정되고, 한편, AMR 소자(21b)의 감자 방향은 Y 방향으로 설정된다.

AMR 소자(21a, 21b)는, 전원 라인(Vcc)과 접지 라인(GND) 사이에 직렬 접속되어 하프 브리지 회로를 구성하고 있다. 그 중점 전위가 출력 신호로서 처리 회로에 공급되어, 증폭 및 각종 신호 처리가 행해진다.

바이어스 자석은, 도 18, 도 25, 도 26, 도 28, 도 34와 마찬가지로, X 방향과 평행한 자계 성분을 발생시킨다. 또한, 도 20, 도 24, 도 27, 도 29, 도 38과 마찬가지로, 이 바이어스 자석의 양 측면, 즉, 자성체(1)가 이동하는 X 방향의 상류 측면 및 하류 측면에 자성체 요크를 부착해도 된다.

본 실시예에서는, 복수의 자기 저항 센서(20)가 매트릭스 형상으로 배열되어 있기 때문에, 자기 판독시에, 피검출물인 자성체를 이동시키는 일없이, 자기 패턴의 2차원 화상을 높은 분해능으로 고속으로 취득할 수 있다. 이 때문에, 자성체의 속도 변동에 의한 영향을 배제할 수 있어서, 자성체의 반송 기구의 간략화, 저비용화가 도모된다.

또한, 자기 이미지 센서(25)는, 광학 에어리어 센서의 출력 신호와 마찬가지인 2차원 화상을 출력하기 때문에, 광학 화상에 관한 화상 처리와 마찬가지의 화상 처리가 적용 가능하여, 보다 고정밀도의 자기 패턴 판독을 실현할 수 있다.

(실시예 11)

도 40은 본 발명의 실시예 11을 나타내는 구성도이다. 자기 이미지 검출 장치는, 실시예 7과 같이, 자기 이미지 센서(25)와, 바이어스 자석(도시 생략)과, 처리 회로(50) 등을 구비한다.

자기 이미지 센서(25)는, 복수의 자기 저항 센서(20)가 직선 형상으로 배열되어 있고, 나아가 자성체(1)의 이동 경로 밖에는, 보상용 자기 저항 센서(23)가 설치된다. 각 자기 저항 센서(20)는, 2개의 이방성 자기 저항(AMR) 소자(21a, 21b)로 구성된다. 여기서는, 도 30과 같이, AMR 소자(21a)의 감자 방향이 X 방향, AMR 소자(21b)의 감자 방향이 Y 방향이 되도록 배치한 예를 나타내고 있지만, 도 18에 나타낸 바와 같이, AMR 소자(21a, 21b)의 감자 방향이 모두 X 방향이 되도록 배치해도 된다.

보상용 자기 저항 센서(23)도, 자기 저항 센서(20)와 마찬가지로, 2개의 이방성 자기 저항(AMR) 소자(22a, 22b)로 구성되고, 소자 패턴 배치도 자기 저항 센서(20)의 것과 일치하고 있다. AMR 소자(22a, 22b)는, 전원 라인(Vcc)과 접지 라인(GND) 사이에 직렬 접속되어 하프 브리지 회로를 구성하고 있고, 그 중점 전위가 보상 신호로서 처리 회로(50)에 공급된다.

처리 회로(50)는, 복수의 차동 증폭기(51)와, A/D 변환기, 연산기, 메모리 등을 가진 마이크로컴퓨터(55) 등을 구비한다. 차동 증폭기(51)는, 연산 증폭기 등으로 구성되고, 그 비반전 입력에는 각 자기 저항 센서(20)로부터의 출력 신호가 입력되며, 반전 입력에는 보상용 자기 저항 센서(23)로부터의 보상 신호가 입력되어, 양 신호의 차분을 증폭한다. 마이크로컴퓨터(55)는, 그 차분 신호를 디지털값으로 변환하여 메모리에 저장함과 아울러, 각 종 신호 처리를 실행한다.

동작에 관해서, 자성체(1)가 X 방향으로 이동할 때, 각 자기 저항 센서(20)는, 자성체(1)의 자기 패턴(MP)을 판독한다. 이 때 자성체(1)의 이동 경로 밖에 배치된 보상용 자기 저항 센서(23)는, 자기 패턴(MP)을 판독하지 않지만, 바이어스 자석이나 AMR 소자, 부착 위치 등의 경시 열화나 온도 변화에 기인한 출력 변동을 출력한다. 이러한 출력 변동은, 자기 저항 센서(20)의 출력 신호에도 중첩되어 있다. 그래서, 차동 증폭기(51)는, 이러한 출력 변동을 각 자기 저항 센서(20)로부터의 출력 신호로부터 감산함으로써, 출력 신호를 보상할 수 있다. 그 결과, 고정밀도의 자기 패턴 화상을 취득할 수 있다.

(실시예 12)

도 41은 본 발명의 실시예 12를 나타내는 구성도이다. 자기 이미지 검출 장치는 실시예 7과 같이, 자기 이미지 센서(25)와, 바이어스 자석(도시 생략)과, 처리 회로(50) 등을 구비한다.

본 실시예에서는, 자성체(1)의 유무를 검지하는 자성체 검지부(18)를 설치하고 있다. 자성체 검지부(18)는, 예컨대, 포토인터럽터, 포토리플렉터, 그 외의 각 종 근접 센서 등으로 구성되어, 자성체(1)가 이동 경로를 따라 이동하여, 자기 이미지 센서(25)에 진입하기 직전에 검지 신호를 처리 회로(50)에 출력한다. 검지 신호는, 자성체의 존재를 검지하면 제 1 논리값(예컨대, 하이 레벨)이 되고, 검지하지 않으면 제 2 논리값(예컨대, 로우 레벨)이다.

자기 이미지 센서(25)는, 복수의 자기 저항 센서(20)가 직선 형상으로 배열되어 있다. 각 자기 저항 센서(20)는, 2개의 이방성 자기 저항(AMR) 소자(21a, 21b)로 구성된다. 여기서는, 도 30과 같이, AMR 소자(21a)의 감자 방향이 X 방향, AMR 소자(21b)의 감자 방향이 Y 방향이 되도록 배치한 예를 나타내고 있지만, 도 18에 나타낸 바와 같이, AMR 소자(21a, 21b)의 감자 방향이 모두 X 방향이 되도록 배치해도 된다.

바이어스 자석은, 도 18, 도 25, 도 26, 도 28, 도 34와 마찬가지로, X 방향과 평행한 자계 성분을 발생시킨다. 또한, 도 20, 도 24, 도 27, 도 29, 도 38과 마찬가지로, 이 바이어스 자석의 양 측면, 즉 자성체(1)가 이동하는 X 방향의 상류 측면 및 하류 측면에 자성체 요크를 부착해도 된다.

처리 회로(50)는, 복수의 증폭기(52)와, A/D 변환기, 연산기, 메모리 등을 가진 마이크로컴퓨터(55) 등을 구비한다. 증폭기(52)는, 각 자기 저항 센서(20)로부터의 출력 신호를 증폭하는 기능을 갖고, 필요에 따라 필터 처리나 오프셋 처리 등을 행한다. 마이크로컴퓨터(55)는, 증폭기(52)로부터의 신호를 디지털값으로 변환하여 메모리에 저장함과 아울러, 각 종 신호 처리를 실행한다.

동작에 관해서, 자성체(1)가 X 방향으로 이동하면, 최초로 자성체 검지부(18)가 자성체(1)을 검지한다. 처리 회로(50)는, 검지 신호의 반전을 검출하면, 자기 이미지 센서(25)로부터의 출력 신호를 자성체(1)가 존재하지 않을 때의 출력 신호 S0로서 메모리에 저장한다. 이 출력 신호 S0는, 바이어스 자석이나 AMR 소자, 부착 위치 등의 경시 열화나 온도 변화에 기인한 출력 변동을 포함하고 있다.

계속해서, 자성체(1)가 이동하여, 자기 이미지 센서(25)는 자성체(1)의 자기 패턴(MP)을 판독한다. 이 때 처리 회로(50)는, 자기 이미지 센서(25)로부터의 출력 신호를 자성체(1)가 존재할 때의 출력 신호 S1로서 메모리에 저장한다. 이 출력 신호 S1에도, 상술한 바와 같이 출력 변동이 중첩되어 있다.

그래서, 자기 판독이 종료된 시점에서, 출력 신호 S1로부터 출력 신호 S0를 감산함으로써, 출력 신호 S1을 보상할 수 있다. 그 결과, 고정밀도의 자기 패턴 화상을 취득할 수 있다.

(실시예 13)

도 42는 본 발명의 실시예 13을 나타내는 사시도, 도 43은 측면도이다. 장치 전체의 구성은 실시예 1과 마찬가지로, 자성체 검출 장치는 도 42에 나타낸 바와 같이, 하측 자석(11a)과, 상측 자석(11b)과, 스페이서(13)와, 자기 저항 센서(20) 등을 구비한다.

본 실시예에서는, 자기 저항 센서(20)의 위치가 실시예 1과 다르다. 실시예 1에서는 하측 자석(11a) 및 상측 자석(11b)의 면내(XY면 내) 중앙 부근에 자기 저항 센서(20)가 배치되어 있었던 것에 반해서, 본 실시예에서는 자기 저항 센서(20)는 자성체(1)의 이동 방향 뒤쪽(X 방향)으로 배치되어 있다.

여기서 실시예 1과 본 실시예의 기능의 차이에 대해서 설명한다. 실시예 1에서는 도 44에 나타낸 바와 같이 자계 제로점으로부터 약간 Z 방향 상방으로 자기 저항 센서를 배치함으로써, 자성체(1)가 자기 저항 센서(20)와 상측 자석(11b) 사이를 통과할 때의 자성체 이동 방향(X 방향)의 자계의 증감을 자기 저항 센서(20) 상의 AMR 소자(21a)로 검출한다. 본 실시예에서는, 도 45에 나타낸 바와 같이 자기 저항 센서(20)가 자성체(1)의 이동 방향 뒤쪽(X 방향)에 배치되어 있고, 이로써 자기 저항 센서(20)에는 관통 방향(Z 방향)으로부터 약간 X 방향으로 기울어진 자계가 인가되고 있다. 도 46(a)는, 도 45의 A부를 확대한 것을 나타낸다. 자성체가 없는 경우, 자기 저항 센서(20)에는 관통 방향(Z 방향)으로부터 약간 X 방향으로 기울어진 자계가 인가되어 있고, 자기 저항 센서(20) 상의 AMR 소자(21a)에는 이 자성체 이동 방향(X 방향) 성분이 바이어스 자계로서 인가되어 있다.

이 때, 자성체(1)가 자기 저항 센서(20)와 상측 자석(11b)의 사이를 통과하면, 자성체의 끝의 부분에서 도 46(b)에 나타낸 바와 같이 자력선의 변형이 발생하며, 이에 따른 자기 저항 센서 상의 AMR 소자(21a)에 인가되는 자계의 X 방향 성분이 변화된다. 특히 자성체(1)가 자기 저항 센서(20)의 근방을 통과하는 경우에는, 자기 저항 센서(20)에 인가되는 자력선의 방향 변화가 커져서, X 방향 성분의 변화가 커진다. 관통 방향(Z 방향)으로부터 약간 X 방향에 기울어진 자계를 바이어스 자계로서 자기 저항 센서(20)에 인가함으로써 자성체 통과시에, X 방향으로 감자 방향을 가지는 AMR 소자(21a)의 X 방향 자계 변화가 커지는, 즉 신호 출력이 증대되어, 안정된 출력 신호를 얻을 수 있다. 여기서는, 자기 저항 센서(20)를 AMR 소자로 구성한 경우를 예시하지만, 반도체 자기 저항(SMR) 소자, 거대 자기 저항(GMR) 소자, 터널 자기 저항(TMR) 소자 등으로 구성해도 상관없다.

한편, 자기 저항 센서(20)에 관통 방향(Z 방향)으로부터 약간 X 방향으로 기울어진 자계를 인가하는 방법으로서는, 본 실시예에 의한 방법 이외에, Z 방향으로 S극/N극이 착자된 자석을 1개 또는 2개 대향하여 배치하는 형태가 상정되지만, Z방향으로 S극/N극이 착자된 자석을 이용하는 경우에는 비교적 균일하게 Z 방향 자계가 강한 속을 자성체가 반송되는 데 반해서, 본 실시예에서는 하측 자석(11a) 및 상측 자석(11b)의 면 내(XY 면 내) 중앙 부근은 X 방향 자계 성분이 강하고, 이동 방향 뒤쪽(X 방향)의 자기 저항 센서(20)가 배치되어 있는 부근은 Z 방향 자계 성분이 강하기 때문에, 자성체의 반송에 대해 자기 저항 센서(20)의 감자 방향(X 방향)의 자계 변화가 보다 커져서, 보다 고출력으로 안정된 자성체 검출을 실현할 수 있게 된다.

본 실시예에서는, 실시예 1과의 차이에 대하여 설명했지만, 본 실시예는 다른 모든 실시예(실시예 1~12)에 대해, 자기 저항 센서(20)를 자성체(1)의 이동 방향 뒤쪽(X 방향)에 배치함으로써, 마찬가지의 효과를 낸다.

1 : 자성체 1a : 관통 구멍
11a : 하측 자석 11b : 상측 자석
13 : 스페이서 14 : 처리 회로
15a : 하측 요크 15b : 상측 요크
18 : 자성체 검지부 20 : 자기 저항 센서
21a~21f), 22a, 22b : AMR 소자 23 : 보상용 자기 저항 센서
25 : 자기 이미지 센서 50 : 처리 회로
51 : 차동 증폭기 52 : 증폭기
55 : 마이크로컴퓨터 MP : 자기 패턴
PA : 가로 줄무늬 자기 패턴 PB : 세로의 줄무늬 자기 패턴
PC : 그레데이션 자기 패턴 PD : 삼각형상 자기 패턴

Claims

자성체를 검출하는 자성체 검출 장치로서,
자성체의 이동 경로 도중에 배치된 자기 저항 센서와,
자성체의 이동 방향을 따라, 제 1 자극 및, 상기 제 1 자극과는 반대 극성의 제 2 자극이 배열된 제 1 바이어스 자석과,
자성체의 이동 방향을 따라, 제 2 자극 및 제 1 자극이 배열된 제 2 바이어스 자석
을 구비하고,
제 1 바이어스 자석 및 제 2 바이어스 자석은, 자성체의 이동 경로를 사이에 두고, 제 1 바이어스 자석의 제 1 자극과 제 2 바이어스 자석의 제 2 자극이 자기 저항 센서 및 검출 대상인 자성체를 사이에 위치시키도록 대향하고, 제 1 바이어스 자석의 제 2 자극과 제 2 바이어스 자석의 제 1 자극이 대향하도록 배치되며, 자기 저항 센서에 대해 자성체의 이동 방향에 따른 바이어스 자계를 인가하는 것
을 특징으로 하는 자성체 검출 장치.
제 1 항에 있어서,
자기 저항 센서는 이방성 자기 저항 소자를 포함하고, 상기 제 1 바이어스 자석 및 상기 제 2 바이어스 자석에 의해서 형성된 바이어스 자계 분포의 제로점 부근에 위치 결정되는 것을 특징으로 하는 자성체 검출 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
자기 저항 센서는, 이방성 자기 저항 소자를 포함하고, 자성체의 이동 방향에 대해 제 1 자극과 제 2 자극의 중간 부근에 배치되며, 제 1 바이어스 자석, 또는 제 1 바이어스 자석과 제 2 바이어스 자석의 세트에 의해 자기 저항 소자에 인가되는 자성체 이동 방향의 바이어스 자계가 자성체의 통과에 의해 증감되며, 그 자계 변화를 자기 저항 센서에 의해 출력으로 변환하는 것을 특징으로 하는 자성체 검출 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
자기 저항 센서는, 이방성 자기 저항 소자를 포함하고, 자성체의 이동 방향에 대해 제 1 자극의 앞쪽 부근 또는 제 2 자극의 뒤쪽 부근에 배치되며, 제 1 바이어스 자석, 또는 제 1 바이어스 자석과 제 2 바이어스 자석의 세트에 의해 자기 저항 소자에 인가되는 바이어스 자계의 관통 방향 성분이 자성체의 통과에 의해 회전되며, 그 자계 변화를 자기 저항 센서에 의해 출력으로 변환하는 것을 특징으로 하는 자성체 검출 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
자기 저항 센서는, 자성체의 이동 방향과 평행한 감자(感磁) 방향을 갖는 제 1 이방성 자기 저항 소자, 및 자성체의 이동 방향과 수직인 감자 방향을 갖는 제 2 이방성 자기 저항 소자로 구성된 하프 브리지 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성체 검출 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
자기 저항 센서는, 자성체의 이동 방향과 수직 방향으로 복수 배치하여 라인 센서로서 구성되는 것을 특징으로 하는 자성체 검출 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
제 1 바이어스 자석 및 제 2 바이어스 자석의 자성체 이동 방향의 상류측 및 하류측의 측면에 마련된 자성체 요크를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자성체 검출 장치.
제 7 항에 있어서,
자성체 요크는, 제 1 바이어스 자석 또는 제 2 바이어스 자석의 대향면으로부터 자기 저항 센서측으로 돌출하여 마련되는 것을 특징으로 하는 자성체 검출 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
제 1 바이어스 자석 및 제 2 바이어스 자석은, 양면 4극 착자 패턴의 각기둥 형상 자석인 것을 특징으로 하는 자성체 검출 장치.
삭제
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
각 자기 저항 센서로부터의 출력 신호를 처리하기 위한 처리 회로와,
자성체의 이동 경로 밖에 배치된 보상용 자기 저항 센서
를 더 구비하고,
처리 회로는, 보상용 자기 저항 센서로부터의 신호를 이용해서 상기 출력 신호를 보상하는 것을 특징으로 하는 자성체 검출 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
각 자기 저항 센서로부터의 출력 신호를 처리하기 위한 처리 회로와,
이동 경로에 있어서의 자성체의 유무를 나타내는 검지 신호를 상기 처리 회로에 공급하기 위한 자성체 검지부
를 더 구비하고,
처리 회로는, 자성체가 존재하지 않을 때의 출력 신호를 이용해서, 자성체가 존재할 때의 출력 신호를 보상하는 것
을 특징으로 하는 자성체 검출 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
복수의 자기 저항 센서가 매트릭스 형상으로 배열된 자기 이미지 센서와,
자기 저항 센서의 배열 방향과 평행한 자계 성분을 발생시키는 자계 발생 수단
을 구비하고,
각 자기 저항 센서는, 복수의 이방성 자기 저항 소자로 구성되어 있는 것
을 특징으로 하는 자성체 검출 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
직선 형상 또는 매트릭스 형상으로 배열된 복수의 자기 저항 센서를 구비하고,
각 자기 저항 센서는, 기판 상에 강자성체의 박막 패턴으로서 형성된 복수의 이방성 자기 저항 소자로 구성되며,
각 이방성 자기 저항 소자는, 기판 주면에 대해 평행하고, 서로 평행 또는 수직인 감자 방향을 갖는 것
을 특징으로 하는 자성체 검출 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
검출 대상인 자성체는, 이동 방향을 따라 일정한 피치로 형성된 슬릿 형상을 갖고 있고,
자기 저항 센서로부터의 신호에 기초해서, 자성체의 이동량 및 이동 방향을 연산하는 처리 회로를 더 구비하는 것
을 특징으로 하는 자성체 검출 장치.
삭제