JPS5826071B2 - 符号化された磁気情報を検出するための磁気変換装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は符号化された磁気情報を検出するための磁気
変換装置および該装置を製造する方法に関する。

本発明は小切手もしくはチェック読取り装置および磁気
テープ装置のような符号化された磁気情報を読取するた
めの装置に特に適用可能である。

説明の便宜上本発明は小切手もしくはチェック読取り装
置に適用された事例について述べるがしかしながら本発
明は符号化された磁気情報を読取るための他の装置にも
同様に適用可能である。

周知のように現在用いられているデータ処理システムの
多くには符号化された磁気情報を担持するスリップを用
いたデータ供給装置が設けられている。

これ等のスリップは例えば銀行小切手、郵便小切手、ま
たはクレジットカード等である。

情報一般はスリップ上に印刷された一連の英数文字から
形成されている。

即ちアルファベット、数字、区切りマーク等の一連の文
字または記号から形成されておってそして例えばスリッ
プが小切手である場合には小切手の番号または振出人の
口座番号を表わす。

各文字は磁性インクからなる１組の線分によって形成さ
れている。

線分の数、線分間の距離および線分の相対位置は各文字
に対してそれぞれ特殊性がありそして例えばＣＭＣ７コ
ードのような既知のコードに従うものである。

例として小切手ならびに「チェック・リーグ」と称され
る対応のデータ供給装置について考察してみる。

チェック・リーグは小切手上に印刷された文字によって
表わされる符号化された磁気情報を一連の電気信号に変
換する。

この電気信号は電子整形回路に供給されて一連の矩形波
電気パルスに変換されそしてこれ等パルスは小切手に印
刷された文字を認識もしくは識別するための電子回路に
送られる。

この矩形波パルス列に対応する文字が識別されると直ち
にチェック・リーグが属しているデータ処理システム内
の計算装置をして借り方、貸し方、振出人の勘定の更新
のような小切手に関連する演算を行なわせることができ
る。

本発明の対象の理解を明確にするために、磁気に関する
次のような事項について考察しておく必要があろう。

成る磁気材料を磁化するにはまず、この磁気材料にそれ
を飽和するのに充分な強さの正の磁場、言い換えるなら
ば磁場の強さが成る値Ｈに達したならば直ちに材料内の
磁気誘導が限界値Ｂ に達するのに充分な強さを有する
正の磁場が加えられる。

次いでこの磁場を取り去る。しかる後には零以外の値で
あって、材料の特性によって決まる残留誘導もしくは残
留磁気（＋Ｍｌ）と称される磁気誘導が残る。

言い換えるらなば、磁気材料を磁化すると最終的には磁
気材料は磁気飽和状態になる。

磁化された磁気材料はその表面の極く近傍に漏洩磁場Ｈ
を発生する。

面積Ｓを通る磁場Ｈの磁束は面積の大きさにこの磁場の
強さをかけた積に等しい。

一般にチェック・リーグは次のような装置を一方では備
えている。

即ち小切手に印刷された文字を形成している線分を磁化
して全ての線分に同じ磁気誘導の値および方向を発生す
るための磁化装置を備えるもので文字を小切手もしくは
チェック上に印刷する場合には線分の誘導は零であるか
、あるいはまた磁気誘導の値および方向が全ての線分に
おいて線分毎に変動するためにこの磁化装置が設けられ
ているのである。

従って線分における磁気誘導は磁化装置の磁場に曝され
なくなった時には磁性インクの残留誘導もしくは残留磁
気に等しい。

他方ではチェック・リーグには上記磁化装置によって磁
化された後に線分によって発生される漏洩磁場を感知し
てこの漏洩磁場に応じ電気信号を発生する磁気変換装置
が設けられている。

この電気信号は電子整形回路に送られる。

換言するならば磁気変換装置によって線分の存在の検出
が可能になる。

小切手は機械的搬送装置によって動かされ、全ての線分
が磁化装置の前部および磁気変換装置の前部をそれに近
接して連続的に通るように上記機械的搬送装置に位置付
けられている。

機械的小切手搬送装置は手動かまたは電動機によって動
かされる。

現在の実施例においては磁気変換装置は一般に広い空隙
および多数の巻回を有する巻線を備えた磁気回路から戊
るヘッドによって形成されている。

線分はエア・空隙を該空隙から非常に短い距離で通過し
、その結果線分の漏洩磁場によって発生される磁束の大
きな部分はヘッドの磁気回路によってピック・アップさ
れる。

そこで巻線の端子には電気信号が現われ、その電圧の絶
対値は磁気回路によって拾われる磁束の単位時間当りの
変動に等゛しい。

この電圧はエア・ギャップを通る線分の運動速度に比例
するものであることは理解できよう。

従ってこの電圧は（例えば手動で動かされる小切手搬送
装置の場合）小切手の運動速度ならびに速度変化による
影響を受け、線分の検出を不正確にする。

このような磁気ヘッドは製作時に注意が必要であり、比
較的高価でかさばったものである。

少くとも１つの磁気抵抗器を備えた磁気変換装置によれ
ば上のような欠点は克服される。

ここで磁気抵抗器とは非常に薄い層の形態または非常に
浅い深さのフィルムの形態（数百オングストロームない
し２〜３ミクロン厚さ）で絶縁材料から作られた基板上
に付着されておって、磁界の磁束を受けた時にその抵抗
値を変える電気抵抗器である。

この種の測定用磁気抵抗器Ｒは電流■を出力する発生器
の端子に接続されている。

線分が磁気抵抗器の前を通ると漏洩磁場Ｈの磁束によっ
てその抵抗値に変化△Ｒが生じ、その結果電圧にも△Ｖ
−■△Ｒの変化が生ずる。

従って ｌｓ’Ｊ＝会旦であＲ す、△Ｒ／Ｒは磁気抵抗係数と称される。

この係数は一般に２〜３φでありそして負である場合が
非常に多い。

対応の電気信号は増幅された後に上述の整形回路に伝送
される。

この信号は線分の運動速度によって影響を受けることは
ない。

現在一般に用いられている磁気抵抗型磁気変換装置は単
一の絶縁基板上に付着されて互いに短い距離ｄだけ離れ
て配置されている線分の存在を検出するための２つの磁
気抵抗器を備えておって、線分はこれら磁気抵抗器の各
々の前を連続的に通過せしめられる。

この場合距離ｄは特に線分の幅ならびに線分間の最大お
よび最小間隔に依存する。

このような装置は例えば１９７６年１１月発行の雑誌ｒ
ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｍａｇｎｅ
ｔｉｃｓ Ｊに掲載されているジーイー・モア・ジュニ
アおよびリジュコートの論文ｒＤｎａｌ ５ｔｒｉｐｅ
ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ ｒｅａｄｈｅａ
ｄｓ ｆｏｒ ５ｐｅｅｄ −１ｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅ
ｔａｐｓ ｒｅａｄｅｒｓ Ｊに記述されている。

このような磁気抵抗装置は線分の漏洩磁場以外の磁場や
電磁場に対し極めて敏感であるという欠点を有している
。

そしてこのような漏洩磁場以外の磁場は以後妨害磁場と
称することにする。

これ等妨害磁場にはあらゆる種類の電気装置によって発
生される磁場や地球磁場が含まれる。

これ等の磁場が弱くそして線分の漏洩磁場Ｈよりも小さ
くても線分の存在を検出するための磁気抵抗器に対する
影響で磁場Ｈにより抵抗器から発生される電気出力信号
が乱され、「雑音」信号と称される無視できない電気信
号が発生する。

言い換えるならば磁気抵抗器から出力される電気信号全
体は線分の漏洩磁場Ｈに由る信号に重畳された妨害磁場
による電気「雑音」信号によって形成されていると言え
る。

従って線分の存在の検出に生ずる誤りの危険性はかなり
高い。

本発明の目的は上記のような欠点を克服することにあり
、この目的で補償用磁気抵抗器が線分の存在を検出する
ための磁気抵抗器に近接し、ただし線分が磁気抵抗器の
前部を通過する時に線分が辿る路からはずれて設けられ
る。

このようにすれば補償用磁気抵抗器は検出用磁気抵抗器
と同じ妨害磁場を受ける。

従って補償用磁気抵抗器からの出力信号を各検出用磁気
抵抗器からの出力から減算すれζよ、妨害磁場によって
影響されていない線分検出信号が各検出用磁気抵抗器か
ら得られる。

このようにして線分の存在の検出における信頼性が従来
知られている変換装置の信頼性よりも高い符号化された
磁気情報を検出するための単純で廉価な磁気変換装置が
得られる。

極端な場合にはただ１つの補償用磁気抵抗器で上述の効
果を達成することが可能である。

本発明によれば、絶縁基板上に設けられた符号化された
磁気情報を検出するための少くとも１つの磁気抵抗素子
を備え、上記情報が該素子の前部を該素子の表面に平行
に通される型式の符号化された磁気情報を検出するため
の磁気変換装置において、上記検出用磁気抵抗素子に近
接して設けられて情報の漏洩磁場は受けないが、検出素
子と同じ妨害磁場を受けるように配置された補償用磁気
抵抗素子を備え、該検出用および補償用素子に上記妨害
磁場の作用で発生される電気出力信号の電圧が実質的に
同じになるようにした磁気変換装置が提案される。

本発明の他の特徴や利点は添付図面を参照しての以下の
詳細な説明から明らかになるであろう。

第１図には横断面でチェック・リーダＬＣ上方を速度■
でＯに沿って（第１ａ図では左から右にそして第１ｂ図
では上から下に）移動する銀行小切手のようなスリップ
Ｃが示されている。

このスリップは例えば手動で動かされる機械的小切手搬
送装置により搬送される（なお第１図には図示を簡略に
するためにこの装置は示されていない）。

スリップＣは小切手上に印刷された文字の１部を形成す
る磁性インクの線分ＢＡ１ＢＡ２、ＢＡ３、ＢＡ４・・
・・・・ＢＡｎを有している。

文字がチェック・リーダＬＣ上方を移動する時に文字が
辿る路は幅ｔの読取りトラックもしくは軌跡ＰＬを画定
する。

チェック・リーダＬＣは第１図に矩形ブロックで表わし
た磁化装置ＤＡを備えている。

この磁化装置は線分が検出用磁気変換装置ＤＴＭの前部
を通過する以前に線分を磁化する。

現在一般にはこの磁気変換装置は線分の存在を検出する
ための磁気抵抗素子ＭＲ１、ＭＲ２、・・・・・・ＭＲ
ｎから形成されておって、この場合ｎは通常は２に等し
い。

２つの磁気抵抗素子を用いたＤＴＭに類似のデバイスは
先に述べた刊行物に記述されている。

磁気抵抗素子ＭＲ１、ＭＲ２、・・・・・・ＭＲは電気
絶縁材料の同一の基板Ｓ上に付着されている。

これ等素子の長さＬは読取りトラックＰＩの幅ｔよりも
太きい。

素子ＭＲ１、ＭＲ２、・・・・・・ＭＲｎ間の距離はｄ
に等しい。

これ等素子は好ましくは同一の抵抗値Ｒを有しかつ同じ
磁気抵抗係数△Ｒ／Ｒを有している。

素子の端部は同じ電流発生器（第１図には図示せず）に
接続されておって、電流■が長さＬの方向にこれ等素子
を流れる（第１ｂ図参照）。

第１ａ図および第１ｂ図から明らかなように、素子ＭＲ
，、ＭＲ２、・・・・・・ＭＲｎは線分の漏洩磁場Ｈを
受ける。

この磁場の主たる磁力線は第１ａ図に破線で示されてい
る。

この漏洩磁場は素子ＭＲ１、ＭＲ２、・・・・・・ＭＲ
の長さＬに対して垂直であって、各素子の端子に電圧△
■の電気信号を発生せしめる。

ここで△Ｖ＝ＩＡＲである。

まず単一の検出用磁気抵抗素子１だけを有している磁気
変換装置ＤＴＭ１について考察してみる。

本発明によれば、第２図に示すように検出用磁気抵抗素
子１には読取りトラックＰＬから離れて、素子１に近接
して設けられた補償用磁気抵抗素子２が組合わさってい
る。

技術上の理由から素子１および２は同じものとするのが
好ましい。

即ち同じ長さＬおよび同じ抵抗値Ｒを有し、しかも同じ
磁気抵抗係数△Ｒ／Ｒを有しておって、同一の基板上に
付着するのが好ましい。

これ等素子は同一の電流発生器（第２図には図示せず）
の端子に接続されておって、同じ電流■を通す。

検出用磁気抵抗素子１は線分の漏洩磁場Ｈならびに周囲
に存在する妨害磁場および妨害電磁場のの和Σ１Ｈｐを
受ける。

補償用磁気抵抗素子２は周囲の磁場Ｈ以外の妨害磁場の
和Σ２ＨＩ）を受ける。

そして実際上はΣ１Ｈｐ−Σ２Ｈｐである。

変換装置ＤＴＭ１上を通る各線分に対し磁気抵抗素子１
の端子３および４には電圧△■１−△■８＋△１Ｖｐの
電気信号が発生する。

ここで△■３は線分の漏洩磁場Ｈによって線分の存在が
検出されたことを表わす信号であり、△１ｖｐは素子１
に対する妨害磁場ΣＨｐの影響による信号である。

補償用磁気抵抗素子２の端子５および６にはこの素子に
対する妨害磁場の影響に帰因する電圧△３■、が現われ
る。

△、■ｐは（２〜３％の誤差範囲内で）△２ＶＩ）
にほぼ等しい。

素子１および２には差動増幅器（図示せず）が接続さへ
この差動増幅器はその入力端に電圧△■１ および△
２ＶＩ）を受けてその出力端に△■８に直接比例する出
力電圧を発生する。

このようにして本発明による磁気変換装置は妨害磁場が
線分の存在を検出する信号に影響を与えることを実質的
に阻止する。

第３図には材料厚さおよび磁気抵抗係数が同じである２
つの同一の磁気抵抗素子１１および１２ならびに補償用
磁気抵抗素子１３を備えている。

但し補償用磁気抵抗素子１３の長さは前者の１／２であ
り、従ってその抵抗値も１／２である。

なお素子１１および１２の抵抗値はＲで表わし、その長
さはＬである。

上記の３つの磁気抵抗素子は同一の電流発生器（第３図
には図示せず）の端子に並列に接続されている。

従って端子１３に電流■が流れるとすれば、素子１１お
よび１２には電流し２が流れる。

素子１１および１２の前部を線分が通る時にはこれ等素
子は線分の漏洩磁場ならびに妨害磁場ΣＥｐを受ける。

これに対して素子１３は妨害磁場ΣＨｐだけを受ける。

素子１１ないし１３の磁気抵抗係数が例えば２俤に等し
いと仮定すると、素子１１の端子１４および１５、素子
１２の端子１６および１７、ならびに素子１３の端子１
８および１９に現われる妨害磁場ΣＨｐの影響による電
圧△■ｐ１、△■山、△■ｐ３は次のように表わされる
。

△Ｖｐ、 ＝△■ｐ２−埠・Ｒ・１／２−Ｒ１／１００
△■ｐ３−２咎・旦・にＲ１・１００ 従って△Ｖｐ３−△Ｖｐｔ＝△Ｖｌ）２ 従って変換装置ＤＴＭ１の場合と同様に電圧△Ｖｐ３お
よび△■ｐ１をそしてまた電圧△Ｖｐｓおよび△■ｐ２
をそれぞれ２つの差動増幅器の入力端に接続してその出
力端に妨害磁場の影響による雑音信号が除去された線分
検出電圧△■ｓ１および△■ｓ２を得ることができる。

目明なように本発明の範囲から逸脱することなく素子ｌ
Ｌ１２および１３は異なった特性（例えば単位長当りの
抵抗値、磁気抵抗係数、長り等）を有することができる
。

ただ重要な点は素子１１゜１２および１３が同一の妨害
磁場を受けしかも次式が常に成立することである。

△■ｐ３：△Ｖｐ１−△Ｖｐ２ 変換装置ＤＴＭ、に関して上に述べたのと同一の事が線
分の存在を検出するための３個、４個およびｎ個の磁気
抵抗素子を有する装置ＤＴＭ３、ＤＴＭ４、ＤＴＭｎに
も当て嵌まる。

例えば抵抗値Ｒ１長さＬおよび磁気抵抗係数△Ｒ／Ｒを
有する装置ＤＴＭ３の場合には補償磁気抵抗素子の抵抗
値および長さは（△Ｒ／Ｒに等しい磁気抵抗係数を得る
場合）それぞれＲ／３およびＬ／３である。

本発明による装置ＤＴＭ２の製作は単なる例として第４
図および第５図に示した製造過程に関する以下の説明か
ら明瞭に理解できよう。

■ 第１工程 一酸化シリコン（Ｓｉｏ）の第１の層２１が例えばガラ
ス、セラミックまたはアルミナのような良熱伝導体であ
って、電気的絶縁性の材料から作られた基板２０上に付
着される。

これによって電気的に絶縁性の表面が得られ、この表面
はまた次にこの表面上に付着される層の良好な接合もし
くは接着を可能にする。

２ 第２工程 次に層２１上に真空蒸着のような周知の方法によって磁
気抵抗素子ｌＬ１２および１３を付着する。

これ等３つの素子はその幾何学的、電気的および磁気的
性質（特にその長さＬ、厚さ、抵抗値Ｒおよび磁気抵抗
係数）が同じになるように同時に真空蒸着される。

素子１１．１２および１３を形成するように選ばれる材
料はニッケルー鉄合金（１８φの鉄と８２係ニツケル）
とするのが好ましい。

その厚さは約１０００オングストロームである。

本発明の好ましい具体例においては長さＬは６ｕ素子１
３の長さは３胴とした。

距離ｄは０．５ｍ＋＋＋に等しく他方素子１３の端子１
９と素子１１および１２の端子１４および１６の間の間
隔は１ｍ仇とした。

３ 第３工程 第４図に示すように、基板２０に２つの斜切面ＣＨ，お
よびＣＨ２を形成する。

この場合これ等２つの斜切面は基板の上面と４５°以下
の角度を形成する。

４ 第４工程 （例えば銅とすることができる）導電性の層、厚さ約１
ミクロンを種々な磁気抵抗素子間に接続を形成するよう
にして層２１上に設ける。

この結未接続２２，２３，２４および２５が形成され、
接続２２は磁気抵抗素子１３の端子１８に接続され、接
続２３は素子１１の端子１４、素子１３の端子１９およ
び素子１２の端子１６に接続される。

接続２４は素子１１の端子１５に接続され、接続２５は
素子１２の端子１７に接続される。

接続２２．２３．２４および２５は各斜切面ＣＨ１およ
びＣＨ２上まで延び、それぞれ大きな面積の接点２６，
２７．２８および２９で終末している。

５ 第５工程 例えばスズ、ろう竹材によって接点２６．２７．２８お
よび２９にそれぞれたわみ性のワイヤ３０．３１．３２
および３３を取付ける。

接点２６および２９が位置する箇所で取られた基板の断
面図である第５図に見られるように、ろう竹材パッド３
４．３５は小切手もしくはスリップＣが磁気抵抗素子１
１ないし１３上を通過する時にこれ等パッドと接触する
のを防ぐために基板２０の上面Ｐのレベルよりも上に突
出しないようにする。

６ 第６エ程 （第４図および第５図には図示を簡略にするために矢印
で記号的に示した）Ｓ ｉ０２の保護層３６を基板６の
上面Ｐ上に付着する。

この層の厚さは１〜３０ミクロンである。

この層３６はあらゆる種類の化学的または機械的攻撃に
対して磁気抵抗素子１１ないし１３に保護を与える。

以上に述べた本発明による磁気変換装置の具体例は小切
手もしくはチェック上に磁性文字を形成する線分の存在
を検出するのに使用されているがしかしながら当業者に
は明らかなように本発明はあらゆる種類の符号化された
磁気情報、特に磁気テープまたはストリップに記録され
た磁気情報の検出に適用することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は従来の線分検出用磁気抵抗型磁気変換装置と、
磁性インクの線分を担持する小切手の相対位置関係を示
し、そのうち第１ａ図は側面図であって、第１ｂ図は斜
視図である。 第２図は線分の存在を検出するための単一の磁気抵抗器
を有する本発明による磁気変換装置のブロック・ダイヤ
グラム、第３図は線分の存在を検出するための２つの磁
気抵抗器を有する本発明による磁気変換装置のブロック
・ダイヤグラム、そして第４図および第５図は本発明に
よる好ましい磁気変換装置の製造方法を図解する斜視図
および断面図である。 １・・・・・・検出用磁気抵抗素子、２・・・・・・補
償用磁気抵抗素子、１１．１２・・・・・・検出用磁気
抵抗素子、１３・・・・・・補償用磁気抵抗素子、２０
・・・・・・基板、３４．３５・・・・・・ろう付パッ
ド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基板と、前記基板上に配置された相互に平行な少く
   とも２つの検出用磁気抵抗素子と実質的に平行である基
   板面並びに搬送体面と、検出用磁気抵抗素子の長さに垂
   直な方向に動くトラックとを備えた変換装置の前面を通
   過するに適した搬送体に磁気的に符号化され少くとも１
   トラツクに含まれた情報を検出するための磁気変換装置
   で、補償用磁気抵抗素子は前記検出用磁気抵抗素子の前
   面を通過する時に前記トラックの符号化された情報の漏
   洩磁場の影響を受けず前記検出用並びに補償用磁気抵抗
   素子における妨害磁場の影響に応じて前記検出用並びに
   補償用磁気抵抗素子に現われる電圧が同じであるように
   検出用磁気抵抗素子と同じ妨害磁場の影響を受けるよう
   に前記検出用磁気抵抗素子に平行でトラックから離れて
   配置される補償用磁気抵抗素子を設けることを特徴とす
   る符号化された磁気情報を検出するための磁気変換装置
   。 ２ 前記検出用および補償用磁気抵抗素子が同一の材料
   から作られている特許請求の範囲第１項に記載の符号化
   された磁気情報を検出するための磁気変換装置。 ３ 前記検出用および補償用磁気抵抗素子の単位長さ当
   りの抵抗値が同一である特許請求の範囲第１項に記載の
   符号化された磁気情報を検出するための磁気変換装置。 ４ 前記検出用および補償用磁気抵抗素子が同一の磁気
   抵抗係数を有している特許請求の範囲第１項または第３
   項に記載の符号化された磁気情報を検出するための磁気
   変換装置。 ５ ｎ個の検出用磁気抵抗素子が同一である特許請求の
   範囲第４項に記載の符号化された磁気情報を検出するた
   めの磁気変換装置。 ６ 前記ｎ個の検出用素子のそれぞれの抵抗値および長
   さをＲおよびＬで表わした場合に、前記補償用磁気抵抗
   素子の抵抗値および長さがそれぞれＲ／ ｎおよびＬ／
   ｎに等しい特許請求の範囲第５項に記載の符号化された
   磁気情報を検出するための磁気変換装置。 ７ 前記検出および補償用磁気抵抗素子が同一の基板上
   に設けられている特許請求の範囲第１項ないし第６項の
   いずれかに記載の符号化された磁気情報を検出するため
   の磁気変換装置。 ８ 絶縁基板上に設けられた情報を検出するための少く
   とも１つの磁気抵抗素子を備え、該情報は該磁気抵抗素
   子の前部を該素子の表面に平行に通される型式の符号化
   された磁気情報を検出するための磁気変換装置において
   、前記情報の漏洩磁場には曝されないが前記検出用磁気
   抵抗素子と同じ妨害磁場を受けるように前記検出用磁気
   抵抗素子の近傍に配置された補償用磁気抵抗素子を設け
   、前記検出用および補償用磁気抵抗素子により前記妨害
   磁場の影響で発生される電気出力信号の電圧が同一にな
   るようにした磁気変換装置を製造する場合に、続いて付
   着される層に対し良好な接着を可能にする電気絶縁材料
   の層を電気的に絶縁性の基板上に付着し、前記電気絶縁
   材料層上に検出用および補償用磁気抵抗素子を付着し、
   前記基板に２つの斜切面を形成し、前記検出用および補
   償用磁気抵抗素子間に接続を形成するために導電性材料
   層を付着し、これ等接続を前記斜切面上で大きな面積の
   接点として終末させ、前記接点にたわみ性のワイヤを取
   付けそして前記基板補償および検出用の磁気抵抗素子お
   よびその接続上に絶縁保護層を設けることを特徴とする
   符号化された磁気情報を検出するための磁気変換装置の
   製造方法。