JP6276283B2 - 磁気通貨検証ヘッド - Google Patents
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Description
磁気抵抗センサチップを備え、前記磁気抵抗センサチップがブリッジ回路を含み、ブリッジアームが磁気センサ素子であり、磁気センサ素子の感知方向が磁気通貨検証ヘッド検出面と平行であり、および、
磁気抵抗センサチップは、磁気通貨検証ヘッド検出面から離れて位置されるとともに、磁気バイアスユニットとは別個に配置され、前記磁気バイアスユニットが凹状構造を有し、凹状構造は、磁気通貨検証ヘッド検出面と平行な方向で磁気バイアスユニットにより発生されるバイアス磁界が小さくなるように配置され、それにより、磁気センサ素子がそれらの線形範囲内で動作できる。
図1は、磁気通貨検証ヘッドの第1の例の図面を示す。磁気通貨検証ヘッドは、センサチップ11と、プリント回路基板(PCB)12と、入力/出力ピン13と、金属ケース14と、永久磁石15と、射出成形体とを金属シェル本体(図示せず)の内側に含む。金属ケーシング14は、組み立てのために使用される検査面とは反対側の開口と、入力/出力接続ピンとを有する。磁気抵抗センサチップ11は、検出面を備える金属ケース14の部分の近傍に位置され、検出面に対して垂直な磁化率は小さい。センサチップ11および永久磁石15はPCB12の両側にそれぞれ位置される。永久磁石15の磁化方向は図1の右側に示される。PCB12は永久磁石15と直接に接触している必要がない。センサチップ11の入力および出力はそれぞれPCB12上の対応する端子と接続され、PCB12はセンサチップ11を支持できる。入力・出力ピン13は、入力・出力ピン13を磁気抵抗センサチップ11の対応する入力接続部および出力接続部に接続するようにPCB12に電気的に接続される。入力・出力ピン13の他端は、磁気通貨検証ヘッドのインタフェースとしての機能を果たす。InSbホール素子センサチップ11を使用すると、感知方向は、磁気通貨検証ヘッドの検出面17に対して垂直である。金属ケーシング14は接地ピン16を有する。接地ピン16および金属ケーシング14は、金属ケース14の外側からの電磁妨害を遮蔽するために使用されるとともに、静電放電を防ぐ。永久磁石15の形状は矩形であってもよい。射出成形体は、それがPCB12と共に金属ケーシング14内に嵌合できるようにするとともに永久磁石15の形状およびサイズと適合してそれらを金属ケーシング14内に固定できるサイズおよび形状を有し、また、射出成形体は、永久磁石15とPCB12との間の電気的な絶縁を行なう。
これらの問題を解決するための効果的な方法は、検出素子に対してバイアス磁石サイズを増大させることである。図3(A)および図3(B)は、第2の例の従来技術構造の矩形永久磁石の磁界分布および磁界強度分布を示す。図3(A)と図2(A)との比較から、バイアス磁石35が隣接するセンサ素子41よりもかなり大きいことが分かる。図3(A)に示されるように、永久磁石35は、線AAによって示される検出面40に対して垂直な方向で磁化21される。磁気センサチップ41は、BB41として示される線に沿って検出面40よりも下側に位置される。永久磁石35は、B場等高線23によって表わされる磁界をもたらす。図3(B)は、検出面に対して接線28および法線27であるB場23を示す。プロットの水平軸29は、線AAに沿う検出面に沿った距離を示す。先の例と比べると、磁界28の平行成分が明らかに小さい。
図4は、本発明に従う磁気通貨ヘッドの想定し得る実施形態の概略図を示す。この特定の実施形態は、検出面40の下側に設置される、磁気抵抗センサチップ41と、プリント回路基板42と、出力リードピン43と、金属シェル44と、溝形状磁気バイアスユニット45と、フレキシブルプリント回路基板(FPC)46と、第1の射出成形体47と、第2の射出成形体50とを含む。磁気バイアスユニットには該ユニットの側部に凹部が形成され、例えば、矩形永久磁石が一方側に矩形の溝または窪みを有する。金属ケーシング44は、非磁性耐摩耗材料から構成されるとともに、検出面40から離れたその側に開口を有する。磁気抵抗センサチップ41は、検出面40に近接して金属ハウジング44内に装着される。ハウジングの外側検出面40と磁気抵抗センサチップとの間の距離は0.2mm以下である。磁気抵抗センサチップ41および磁気バイアスユニット45はPCB42の両側に位置され、また、磁気バイアスユニット45の凹部はPCB42の方へ向く。図4に示されるように、磁気バイアスユニット45の磁化方向は検出面40に対して垂直である。第2の射出成形体50は、PCB42を磁気バイアスユニット45から絶縁するために、PCB42と磁気バイアスユニット45との間に位置される。センサチップ41の入力端子および出力端子はそれぞれ、例えば、PCB42上の対応する端子と接続され、それにより、PCB42はセンサチップ41を強固に支持することができる。第1の射出成形体47は、陥凹部を有する磁気バイアスユニット45の側と反対側にある。入力および出力リードピン43は、第1の成形体47内に固定されて第1の成形体47を貫通する。FPC46の一端は、PCB42の対応する電気端子と接続され、また、FPC46の他端は入力および出力リードピン43と電気的に接続され、それにより、入力および出力リードピン43は、磁気抵抗センサチップ41とのインタフェースを形成する。入力/出力ピン43の他端は、磁気通貨検証ヘッドの端子としての機能を果たす。磁気抵抗センサチップ41は少なくとも1つのブリッジ回路を含み、ブリッジ回路は少なくとも1つのブリッジアームを備え、好ましくは、それぞれの脚は、トンネル磁気抵抗TMR素子、巨大磁気抵抗GMR素子、または、異方性磁気抵抗AMR素子などの少なくとも1つの素子を備えてもよい。好ましくは、前記TMR、GMR、AMR磁気センサ素子は、直列に、並列に、あるいは、直列と並列との組み合わせで接続される。本実施形態では、磁気抵抗センサチップ41がフルブリッジ形態を有し、その場合、各アームが少なくとも1つの磁気検出素子を備える。磁気通貨検証ヘッド49の磁性部品の感知方向は検出面と平行であり、また、磁気検出素子49の感知方向は、磁気バイアスユニット45の磁気凹部の方向に対して垂直である。好ましくは、金属ケーシング44は接地リードピン48上に設けられ、それにより、接地された金属筐体は、金属ハウジング44の外側からの電磁妨害を遮蔽するとともに、ESD問題を排除する。第2の成形体50は、PCB42と磁気バイアスユニット45との間で金属ケーシング44内に嵌め込まれ、それにより、PCB42と磁気バイアスユニット45とを金属ハウジング44の内側に強固に固定する。好ましくは、第1の射出成形体47と第2の射出成形体50とがスナップ嵌合できる。
図6(A)は、凹状矩形永久磁石に関する本発明の例1に係る磁界の分布を示す。図6(A)の永久磁石55は、検出面40に最も近い表面に切り込まれるスロットを含み、該スロットは、永久磁石55の表面に対して垂直な方向でカットされる。永久磁石55の磁化51は、検出面40に対して垂直に設定される。検出面40の中心において、溝52の影響に起因する磁界53は、検出面40に対して垂直であり、したがって、TMR素子41などの磁気抵抗センサチップの近傍の水平磁界成分が排除される。
図7(A)は、例2の磁気通貨検証ヘッドにおける磁力線の分布を示す。図7(A)は、検出面40と平行な磁界成分を調整するために使用される“磁極片”64とも称される軟強磁性合金シートから構成されるトップカバーを伴う矩形断面を有する永久磁石65を示す。磁極片64は、通常、パーマロイなどの軟強磁性合金から形成される。永久磁石65の磁化方向61は検出面40に対して垂直であり、また、検出面での磁界分布を決定する磁極片64の磁化方向は、永久磁石の磁化方向によって決定される。磁極片の凹状スロット62は、検出面40と平行な方向の磁界を減らす役目を果たす。
図8(A)は、本発明の磁気バイアスユニットによってもたらされる磁界の分布の第3の例を示す。図8(A)は、永久磁石によってもたらされる検出面40と平行な方向の磁界を調整するために使用される磁極片74とも称される軟強磁性合金シートによって覆われる矩形永久磁石75を示す。磁極片74は、通常、パーマロイなどの軟強磁性合金から形成される。永久磁石75の磁化方向71は検出面40に対して垂直であり、また、検出面での磁界分布を決定する磁極片74の磁化方向は、永久磁石75の磁化方向によって決定される。磁極片74の開口72は、検出面40と平行な磁界を減らす役目を果たす。
図9(A)は、バイアスユニットによってもたらされる例4の磁気ヘッドにおける磁界分布の磁力線を示す。この構造では、2つの矩形永久磁石85間にスペーサ層84があり、また、スペーサ層84のための材料は、非磁性金属材料、プラスチック非磁性材料、非磁性セラミック材料、または、鉄などの軟強磁性材料であってもよい。永久磁石85の磁化方向は検出面40に対して垂直である。スペーサ層84よりも上側の領域では、検出面40と平行な磁界の成分がゼロである。
Claims (9)
- 磁気抵抗センサチップと、磁気通貨検証ヘッド検出面から離れる前記磁気抵抗センサチップの側に配置される別個の磁気バイアスユニットとを備える磁気通貨検証ヘッドであって、前記磁気抵抗センサチップがブリッジ回路を備え、ブリッジアームが磁気センサ素子であり、前記磁気センサ素子の感知方向が磁気通貨検証ヘッド検出面と平行であり、前記磁気バイアスユニットが凹状構造を有し、前記凹状構造は、磁気通貨検証ヘッド検出面と平行な方向で前記磁気バイアスユニットにより発生されるバイアス磁界が小さくなるように配置され、それにより、前記磁気センサ素子がそれらの線形範囲内で動作でき、
前記磁気バイアスユニットが矩形永久磁石と高透磁率磁性材料から構成される矩形リング形状磁極片とを備えることを特徴とする磁気通貨検証ヘッド。 - 磁気抵抗センサチップと、磁気通貨検証ヘッド検出面から離れる前記磁気抵抗センサチップの側に配置される別個の磁気バイアスユニットとを備える磁気通貨検証ヘッドであって、前記磁気抵抗センサチップがブリッジ回路を備え、ブリッジアームが磁気センサ素子であり、前記磁気センサ素子の感知方向が磁気通貨検証ヘッド検出面と平行であり、前記磁気バイアスユニットが凹状構造を有し、前記凹状構造は、磁気通貨検証ヘッド検出面と平行な方向で前記磁気バイアスユニットにより発生されるバイアス磁界が小さくなるように配置され、それにより、前記磁気センサ素子がそれらの線形範囲内で動作でき、
前記磁気バイアスユニットが矩形永久磁石と高透磁率磁性材料から構成される磁極片とを備え、前記磁極片の表面が凹状矩形キャビティを有することを特徴とする磁気通貨検証ヘッド。 - 磁気抵抗センサチップと、磁気通貨検証ヘッド検出面から離れる前記磁気抵抗センサチップの側に配置される別個の磁気バイアスユニットとを備える磁気通貨検証ヘッドであって、前記磁気抵抗センサチップがブリッジ回路を備え、ブリッジアームが磁気センサ素子であり、前記磁気センサ素子の感知方向が磁気通貨検証ヘッド検出面と平行であり、前記磁気バイアスユニットが凹状構造を有し、前記凹状構造は、磁気通貨検証ヘッド検出面と平行な方向で前記磁気バイアスユニットにより発生されるバイアス磁界が小さくなるように配置され、それにより、前記磁気センサ素子がそれらの線形範囲内で動作でき、
前記磁気バイアスユニットが2つの別個に配置される矩形永久磁石を備え、非磁性材料または軟強磁性材料が前記矩形永久磁石間に配置されることを特徴とする磁気通貨検証ヘッド。 - 前記磁気センサ素子の検出方向と平行な方向で前記磁気バイアスユニットにより発生される磁界が25ガウス未満であることを更に特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の磁気通貨検証ヘッド。
- 前記磁気センサ素子は、磁気トンネル接合TMR素子、巨大磁気抵抗GMR素子、または、異方性磁気抵抗AMR素子であることを更に特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の磁気通貨検証ヘッド。
- 前記磁気トンネル接合TMR素子、巨大磁気抵抗GMR素子、または、異方性磁気抵抗AMR素子は、直列に、並列に、あるいは、直列と並列との組み合わせで接続されることを更に特徴とする請求項5に記載の磁気通貨検証ヘッド。
- 前記磁気抵抗センサチップおよび前記磁気バイアスユニットを収容するための金属ケーシングを更に備え、前記金属ケーシングは、前記磁気通貨検証ヘッド検出面と反対の側に開口を有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の磁気通貨検証ヘッド。
- 前記磁気抵抗センサチップおよび前記磁気バイアスユニットを収容するための金属ケーシングを更に備え、前記金属ケーシングには接地端子が設けられる請求項1〜3のいずれか1項に記載の磁気通貨検証ヘッド。
- 前記金属ケーシングは、構成部品を固定するために射出成形材料で満たされることを更に特徴とする請求項7および請求項8に記載の磁気通貨検証ヘッド。
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