JPH08201493A - 磁気センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 センサの個々の検出感度の検出レベルの確認
及び調整が容易な磁気センサを得る。 【構成】 素子基板１２上に一対の磁気抵抗素子１４
ａ，１４ｂを平行に配置し、その間に導体層２２ａを形
成する。導体層２２ａには直列に抵抗４が接続されてい
る。抵抗４の抵抗値は、導体層２２ａから磁気抵抗素子
１４ａ，１４ｂに与えられる交流磁界が基準の値となる
ように調整されている。

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た
磁気センサに関し、特にセンサの出力感度の検出回路を
備えた磁気センサの構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、磁性インクによる印刷物の識別装
置や磁気カードリーダーなどに対し、磁気抵抗素子を利
用した磁気センサが用いられている。従来の一例による
磁気センサの構成を図９（ａ）に示し、その結線状態を
図９（ｂ）に示す。従来の磁気センサ１０は、素子基板
１２上に一対の感磁部１４ａ，１４ｂを被着形成した磁
気抵抗素子を備えている。感磁部１４ａ，１４ｂは、例
えばＩｎＳｂなどの材料から形成されており、素子基板
１２上に蒸着等により被着形成されている。磁気抵抗素
子は、感磁部１４ａ，１４ｂに加わる磁界の変化に応じ
て信号を出力する。

【０００３】素子基板１２の下方には、磁気抵抗素子を
磁気バイアスする磁石１６が設けられている。この磁石
１６は、磁気抵抗素子に磁気バイアスを加え、磁気動作
点を移動させて、微小な磁界の変化に対して磁気抵抗素
子からの出力信号のレベルを大きく取れるように設けら
れている。

【０００４】さらに、磁気抵抗素子及び磁石１６などは
ケース１８の内部に収納されている。ケース１８の上部
は、メタルカバー２０によって覆われている。そして、
このメタルカバー２０の表面が検知面として機能する。

【０００５】このように構成された磁気センサ１０の動
作について図９（ｂ）に示す結線図を参照して説明す
る。２つの磁気抵抗素子の感磁部１４ａ，１４ｂの各々
は互いに等しい形状でかつ等しい抵抗値を持つように形
成されている。そして、非動作時には磁石１６からの均
一な磁界の影響を受け、各々等しい抵抗値を持つ抵抗体
として機能している。従って、直列に接続された磁気抵
抗素子の一対の感磁部１４ａ，１４ｂの両端に所定の電
圧Ｖinを印加すると、感磁部１４ａ，１４ｂの間から引
き出された出力端子からの出力電圧Ｖout はＶin／２の
電圧となる。

【０００６】次に、例えば磁気インクなどにより印刷さ
れた印刷物（磁性体）がメタルカバー２０の検知面に沿
って通過すると、この磁性体から磁気抵抗素子の一対の
感磁部１４ａ，１４ｂに対して磁界が与えられる。この
磁性体からの磁界は、磁性体の移動に従って変化するた
め、各々の磁気抵抗素子の感磁部１４ａ，１４ｂに加わ
る磁界の強さが変化し、これに伴って各々の抵抗値が変
化する。このため、出力端子からの出力電圧Ｖout も変
動することになる。従って、この出力電圧の変動を検知
することにより、磁性体の通過を検知することができ
る。

【０００７】このような磁気センサ１０において、磁気
抵抗素子は経時変化は少ないが、経時変化等を呈した場
合、装置が正常に作動せず影響が大きいため、磁気抵抗
素子の特性変化や故障の有無を診断する必要が有る。こ
のため、従来では、図９（ａ）に示すような導体線２２
を用いて特性変化などの診断を行っていた。その診断方
法は、まずメタルカバー２０の検知面に導体線 ２２を
磁気抵抗素子の一対の感磁部１４ａ，１４ｂに対して等
距離にかつ平行に設置する。そして、この導体線２２に
交流電流を流し、導体線２２から一定のレベルの基準交
流磁界を発生させ、磁気抵抗素子の感磁部１４ａ，１４
ｂに印加する。そして、出力端子からの出力電圧Ｖout
の変動分を検出する。例えば、導体層２２に周波数ｆ_a
（Ｈｚ）の交流電流を流し、これにより発生する磁界を
基準交流磁界と設定する。そして、この基準交流磁界の
影響を受けて出力される出力電圧Ｖout は周波数ｆ
_a （Ｈｚ）の模擬電圧出力となる。この基準交流磁界に
対する模擬電圧出力を検出しておけば、その後の使用時
の種々のタイミングにおいて、同様に基準交流磁界を与
え、その出力電圧を検出し、当初の模擬電圧出力と比較
することにより特性劣化や故障の有無を診断することが
できる。

【０００８】しかしながら、上記の磁気センサ１０で
は、診断を行う度に導体線２２の取りつけや診断回路の
設定を行わなければならず、余分な工数や治具を必要と
するといった作業上の煩雑さを伴うものであった。ま
た、診断の度に導体線２２をメタルカバー２０の同じ位
置に取り付けることが困難なため、磁気抵抗素子の感磁
部１４ａ，１４ｂとの位置関係が診断の度に異なること
によって診断結果の精度が低下するという問題があっ
た。

【０００９】このような問題点に鑑みて、図１０に示す
ような磁気センサが考案された。この従来の他の例によ
る磁気センサ１０は、図１０（ａ）〜図１０（ｃ）に示
すように、素子基板１２の表面に形成された磁気抵抗素
子の一対の感磁部１４ａ，１４ｂの間に導体層２２ａが
設けられている。この導体層２２ａは、ＩｎＳｂ、Ａ
ｌ，Ｃｕなどの導体材料を素子基板１２表面上に被着し
て形成されている。さらに、導体層２２ａの両端は交流
発生回路Ｎなどとの接続を行うための端子に接続されて
いる。この導体層２２ａは、上述した図９に示す従来の
磁気センサ１０の導体線２２と同様の機能を持つもので
ある。そして、この導体層２２ａを利用した特性診断は
以下のように行われる。

【００１０】すなわち、図１０（ａ），（ｄ）に示すよ
うに、導体層２２ａの両端に交流発生回路Ｎを接続し、
導体層２２ａに一定の交流電流を流す。これにより、導
体層２２ａの回りに交流磁界を発生させ、出力端子から
出力電圧Ｖout を取り出す。そして、取り出された出力
電圧Ｖout を検査することにより特性劣化や故障の有無
を検出する。

【００１１】このような導体層２２ａを備えた磁気セン
サ１０では、導体層２２ａと一対の感磁部１４ａ，１４
ｂとの位置関係が固定されているため、診断の度に一定
の交流磁界を磁気抵抗素子の感磁部１４ａ，１４ｂに対
して及ぼすことができる。また、導体層２２ａは磁気セ
ンサ１０の内部に組み込まれているため、診断の度に導
体層２２ａを磁気センサ１０に取り付ける必要がなく、
診断操作を容易に行うことが出来る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１０
に示す従来の磁気センサ１０においては、導体層２２ａ
から与えられる交流磁界は、メタルカバー２０の検知面
上の基準となる位置から与えられるべき基準交流磁界を
基に、素子基板１２の表面上において想定したものであ
る。すなわち、検知面上の所定位置から一定のギャップ
を隔てた位置において、そのギャップ分を考慮した磁界
が得られるように導体層２２ａに接続した交流発生回路
から一定の交流電流を流している。しかしながら、磁気
センサの組み立て工程においては、メタルカバー２０と
素子基板１２との間のギャップは各センサ毎にある程度
のばらつきが生じることは避けられない。このため、検
知面上での基準交流磁界の代わりに、素子基板１２表面
上に形成した導体層２２ａによって得られる交流磁界を
用いるためには、ギャップのばらつきに応じて各センサ
毎に異ならせる必要が有る。しかし、図１０に示す磁気
センサ１０で、導体層２２ａに流れる交流電流は導体層
２２ａに接続される交流発生装置により一定の値に固定
されているため、導体層２２ａから与えられる交流磁界
は、各センサに与えるべき基準交流磁界と異なるものと
なっている。このため、故障の有無の確認は可能であっ
ても、本来の基準交流磁界に対する各磁気センサ毎の出
力電圧レベルを確認することができないという問題があ
った。このため、個々の磁気センサの出力電圧を一定の
検出レベルとなるようにゲイン調整を行った場合でも、
本来の検出レベルに調整されていることが保証されない
という問題があった。

【００１３】本発明の目的は、基準交流磁界に対するセ
ンサ出力のレベルの確認及び調整が容易な磁気センサを
提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明による磁気センサ
は、基板と、基板上に一定の間隔を持って互いに平行に
配置された一対の感磁部とを有する磁気抵抗素子と、一
対の感磁部の各々に対して等距離となる位置に配置され
た導体層と、導体層に対して電気的に直列に接続された
抵抗とを備えたことを特徴とする。そして、抵抗は、導
体層を流れる電流によって一対の感磁部に印加される磁
界が、磁気センサの検知面における基準となる磁界と等
しくなるように、導体層を流れる電流の値を設定し得る
抵抗値を有している。

【００１５】

【作用】本発明による磁気センサにおいては、導体層と
抵抗とは直列に接続されている。そして、この抵抗の値
を適当に調整することによって、導体層の両端に接続さ
れた交流電源から与えられる交流電流の値を制御するこ
とができる。導体を流れる交流電流の値を制御できれ
ば、導体層から発生する磁界の強さを制御することがで
きる。従って、各磁気センサに応じて正規の基準交流磁
界を磁気抵抗素子に対して印加することができる。これ
により、磁気センサからの出力電圧のレベルの確認及び
検出レベルの調整を容易に行うことが可能となる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
つつ説明することにより、本発明を明らかにする。

【００１７】図１は、本発明の実施例による磁気センサ
の正面断面構造図であり、図２は、その平面断面構造図
である。図１及び図２に示すように、磁気センサ１は、
フェライトなどからなる素子基板１２の表面上に磁気抵
抗素子の一対の感磁部１４ａ，１４ｂが形成されてい
る。磁気抵抗素子の感磁部１４ａ，１４ｂは、ＩｎＳｂ
などで形成されており、その形状及び抵抗値は等しく設
定されている。一対の感磁部１４ａ，１４ｂの間には導
体層２２ａが形成されている。導体層２２ａは、例えば
ＩｎＳｂ，Ａｌ，Ｃｕなどを素子基板１２上に被着して
形成されている。また、素子基板１２の下部には磁気抵
抗素子に磁気バイアスを与えるための磁石１６が設けら
れている。

【００１８】これらの磁気抵抗素子、素子基板１２、磁
石１６などはメタルカバー２０の内部に収納されてい
る。そして、メタルカバー２０の上面（検知面）と磁気
抵抗素子１４ａ，１４ｂとの間のギャップが一定の値と
なるように両者の位置関係が定められている。メタルカ
バー２０の内部の下方にはプリント配線基板２が設けら
れており、プリント配線基板２の下方表面上には抵抗４
が半田付けされている。

【００１９】図１及び図２に示す磁気センサ１の結線状
態の一例を図３に示す。磁気抵抗素子の一対の感磁部１
４ａ，１４ｂは互いに直列に接続され、その一方端に電
圧Ｖinを入力するための入力端子６ａが接続され、他方
の端部に接地電位に接続するための接地端子６ｂが接続
されている。また、一対の感磁部１４ａ，１４ｂの間に
は出力電圧Ｖout を取り出すための出力端子６ｃが接続
されている。また、導体層２２ａの両端にはこの導体層
２２ａに所定の交流電流を与えるための接続端子６ｄ，
６ｅが接続されている。さらに、この導体層２２ａに対
して抵抗Ｒ１（４）が直列に接続されている。この抵抗
Ｒ１は、導体層２２ａを流れる交流電流の値を調整し、
導体層２２ａから生じる交流磁界が、基準交流磁界とな
るように調整するために設けられている。この抵抗Ｒ１
の抵抗値の設定方法について以下に説明する。

【００２０】図４を参照して、まず、既に図９を用いて
説明したように、導体線２２をメタルカバー２０の検知
面上に、一対の感磁部１４ａ，１４ｂに平行に、かつ等
距離となる基準位置に取り付ける。そして、この導体線
２２に所定の交流電流を流し、導体線２２から基準交流
磁界を発生させる。さらに、印加電圧の入力端子６ａか
ら印加電圧Ｖinを印加する。この場合、出力端子からの
出力電圧Ｖout は、基準交流磁界に応じた出力電圧が検
出される。

【００２１】この状態で、導体層２２ａの両端６ｄ，６
ｅに発振器などの交流発生装置８を接続し、交流電流Ｉ
を導体層２２ａに流す。この交流電流Ｉの電流方向は導
体線２２と逆方向となるように、すなわち、導体線２２
によって発生する基準交流磁界を打ち消す方向に磁界が
生じる向きに設定する。そして、出力電圧Ｖout の基準
交流磁界による出力分を相殺するように抵抗Ｒ１の大き
さを決定する。このように抵抗Ｒ１の大きさを設定すれ
ば、導体線２２を取り外した状態で、導体層２２ａに交
流電流を流せば、その電流値は抵抗Ｒ１によって制御さ
れ、基準交流磁界を発生させる電流値となっている。従
って、抵抗Ｒ１が磁気センサ１０内に組み込まれた後
は、常に導体層２２ａから基準交流磁界を磁気抵抗素子
の感磁部１４ａ，１４ｂに対して与えることができる。

【００２２】このように、常に出力端子６ｃから基準交
流磁界に応じた出力電圧Ｖout が得られることになれ
ば、その出力電圧のゲイン調整を正確に行うことができ
る。図５は、ゲイン調整に用いる調整回路３０を磁気抵
抗素子に接続した状態の回路図である。すなわち、磁気
抵抗素子の一対の感磁部１４ａ，１４ｂの間から引き出
された端子６ｃに図示のようなゲイン調整回路３０を接
続し、可変抵抗Ｒｃの値を調整することにより出力電圧
Ｖout のゲインを調整することができる。なお、このゲ
イン調整回路を磁気センサ１の内部に組み込んでもよ
い。

【００２３】また、上記実施例の磁気センサ１０につい
ては図６に示すような変形例が考えられる。図６は、導
体層２２ａの両端に２つの抵抗Ｒ１，Ｒ２を直列に接続
設けた場合の結線図を示している。この場合において
も、抵抗Ｒ１，Ｒ２の値を適当に設定することによって
導体層２２ａから基準交流磁界を発生させることができ
る。

【００２４】さらに、図７に示すように、導体層２２ａ
は、磁気抵抗素子の一対の感磁部１４ａ，１４ｂの間に
一箇所設けるのみならず、各々の感磁部１４ａ，１４ｂ
の外側に平行に設けるように構成してもよい。

【００２５】さらに、図８に示すように、素子基板１２
の裏面側に設けるように構成してもよい。さらに、導体
層２２ａに接続される抵抗は、個々の抵抗素子を配線中
に接続してもよく、あるいは、導体層２２ａの接続端子
６ｄ，６ｅを抵抗で構成してもよい。

【００２６】

【発明の効果】このように、本発明による磁気センサ
は、基板上に磁気抵抗素子の一対の感磁部と平行に設け
た導体層に対して直列に接続される抵抗を設けるように
構成したことにより、この抵抗値を調整することによっ
て、磁気抵抗素子に対して出力感度の基準とすべき基準
交流磁界を与えることが可能となり、検知面と感磁部と
のギャップにばらつきが生じた場合でも、各磁気センサ
の検知面に対する出力感度を一定に設定でき、さらには
出力感度の確認並びにセンサの検出レベルの調整が正確
にかつ容易に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による磁気センサの正面断面構
造図。

【図２】図１に示す磁気センサの平面断面構造図。

【図３】図１に示す磁気センサの結線図。

【図４】本実施例による磁気センサの抵抗値調整の調整
動作を説明するための説明図。

【図５】本実施例の磁気センサのゲイン調整回路の接続
状態を示す回路図。

【図６】図１に示す磁気センサの変形例の一例を示す結
線図。

【図７】図１に示す磁気センサの変形例の一例を示す要
部断面構造図。

【図８】図１に示す磁気センサの変形例の他の例を示す
要部断面構造図。

【図９】従来の一例による磁気センサの正面断面構造図
（ａ）及びその結線図（ｂ）。

【図１０】従来の他の例による磁気センサの平面構造図
（ａ）、正面要部断面構造図（ｂ）、正面断面構造図
（ｃ）及び結線図（ｄ）。

【符号の説明】

１…磁気センサ ２…プリント回路基板 ４…抵抗 ６…出力 １２…素子基板 １４ａ，１４ｂ…磁気抵抗素子 １６…磁石 ２０…メタルカバー ２２ａ…導体層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、該基板上に一定の間隔を持って
   互いに平行に配置された一対の感磁部とを有する磁気抵
   抗素子と、 一対の前記感磁部の各々に対して等距離となる位置に配
   置された導体層と、 前記導体層に対して電気的に直列に接続された抵抗とを
   備えたことを特徴とする、磁気センサ。