JPH0285982A

JPH0285982A - 磁気パターン認識方法及び磁気パターン認識装置

Info

Publication number: JPH0285982A
Application number: JP63312797A
Authority: JP
Inventors: Shigemi Kurashima; 茂美倉島; Michiko Endou; みち子遠藤; Noboru Wakatsuki; 昇若月; Tadashi Kamioka; 正上岡; Kyoji Fujimura; 藤村　恭司; Tsutomu Matsumoto; 勉松本
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1988-05-12
Filing date: 1988-12-13
Publication date: 1990-03-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［概　要〕磁気インクを使用した印刷パターンの新規認識方法及び
認識装置に関し、特に、広範囲に印刷された磁気パターンを高精度に認識
することおよび、該磁気パターンの高密度化に対応する
ことを目的とし、磁気パターンをその形成面とほぼ平行方向に磁化したの
ち、強磁性体の磁気検出パターンの形成された磁気抵抗
素子にて該磁気パターンの磁界を検知する、並びに、磁気パターンをその形成面とほぼ垂直方向に磁
化したのち、前記磁気抵抗素子にて該磁気パターンの磁
界を検知することを特徴とし構成する。

さらに記録媒体上の磁気パターンを着磁する着磁手段と
、該着磁手段により着磁された磁気パターンの磁界を検
出する磁気センサと、該磁気センサからの信号を処理す
る信号処理回路と、上記記録媒体を搬送する搬送手段と
を具備して構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、磁気インクを使用した印刷パターンの新規認
識方法及び認識装置に関する。

磁気インクを使用した印刷パターン（磁気パターン）は
種々のものに使われているが、該磁気パターンを正確に
認識することは、模造品の識別等において重要である。

そこで、多くの認識情報を該磁気パターンから得ようと
すれば、従来よりも広範囲に渡って磁気パターンの印刷
を行う必要が生じ、複数個の磁気検出器をアレイ状に並
べ該磁気パターンを正確に検知する認識装置が要求され
ると共に、該装置の認識可能な分解能の向上（磁気パタ
ーンの高密度化）が要望されるようになった。

〔従来の技術〕

従来、印刷された磁気パターンの認識は、認識用のバイ
アス磁界（永久磁石）と磁気検出器とを組み合わせて使
用しており、永久磁石からの磁束密度が磁気パターンに
よって揺らぐ現象を利用し、該揺らぎを磁気検出器によ
って検知する方法であった。

第１３図は一般に使用される従来の磁気パターン検出器
の主要構成を示す図、第１４図は該検出器の原理図であ
る。

第１３図において検出器１は、磁気抵抗素子２と永久磁
石３を基板４に搭載し、それらをリード端子５，６の導
出されたパッケージ７に収容してなる。検出器１の外に
バイアス磁界を出射する永久磁石３は、検出素子２を挟
んでパッケージ７の記録媒体接触面７ａと対向し、半導
体磁気抵抗素子２・は、一対の半導体チップ２ａを基板
２ｂに形成または搭載してなる。

第１４図において、永久磁石３からのバイアス磁界Ｈは
、記録媒体５の磁気パ゛ターン８が近接すると、磁気パ
ターン８に引かれる揺れ現象が発生し、該揺れを検出素
子２が検知することになる。

そして、半導体磁気抵抗素子２を使用した検出器１は、
数百０ｅ以上のバイアス磁界Ｈを発生する永久磁石３を
必要とし、一般に半導体チップ２ａは、アンチモン化イ
ンジウム等の結晶を薄片化し使用している。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上説明したように、半導体磁気抵抗素子２と永久磁石
３を使用した従来の検出器１は、半導体磁気抵抗素子２
の感度を高くできない、一般に結晶を薄片化して作成さ
れる半導体チップ２ａは、量産性に乏しく抵抗値のばら
つきが大きい、数百０ｅ以上の強いバイアス磁界Ｉ］を
発生する必要がある永久磁石３は、磁性粉、磁気を帯び
易い塵、ごみ等を吸着し、あたかも集塵器のようになっ
て望ましくないという問題点があった。

さらに、広範囲に渡って印刷された磁気パターンの認識
を行うため、複数個の検出器１をアレイ状に並べたとき
、検出器１は永久磁石３によって２１１程度以下に小型
化できず、従って分解能を２１■以下にすることおよび
、出力特性（抵抗値）の揃った磁気抵抗素子２を揃える
ことが困難であるという問題点があった。

本発明の目的は、小型で量産可能な強磁性体パターンを
利用した磁気抵抗素子を使用し、広範囲に渡る磁気印刷
パターンを高精度、かつ、従来のものより分解能が高い
新規磁気パターンの認識方法及び磁気パターン認識装置
を、提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

第１図および第２図は本発明方法の原理説明図である。

第１図（イ）において、磁気インクを使用した印刷パタ
ーン（磁気パターン）１１は、記録媒体１２の印刷面１
３と平行方向（図は左右方向）に、永久磁石等を利用し
て磁化させる。

すると、各磁気パターン１１の外には第１図（ロ）に示
すように、印刷面１３と平行に流れる磁界Ｈ′が形成さ
れ、磁気パターン１１に接近した磁気抵抗素子１４が磁
界Ｈ’を検出する。

その結果、磁気抵抗素子１４から第１図（ハ）に示すよ
うに、各磁気パターン１１と対応し最大ピークの出現す
る出力特性Ａが得られ、出力特性Ａより磁気パターン１
１が認識される。

第２図（イ）において、磁気インクを使用した印刷パタ
ーン（磁気パターン）１５は、記録媒体１２の印刷面１
３と垂直方向（図は上下方向）に、永久磁石等を利用し
て磁化させる。

すると、各印刷パターン１５の外には第２図（ロ）に示
すように、印刷面１３に向かって垂直に流れる磁界Ｈ＃
が形成され、磁気パターン１５に接近した磁気抵抗素子
１４が磁界Ｈ″を検出する。

その結果、磁気抵抗素子１４から第２図（ハ）に示すよ
うに、各磁気パターン１５の配設間に対応し最大ピーク
の出現する出力特性Ｂが得られ、出力特性Ｂより磁気パ
ターン１５が認識される。

〔作　用〕

縦軸を出力、横軸を外部磁界とした第３図は、強磁性体
の磁気抵抗を利用した磁気抵抗素子の出力特性図である
。

パーマロイ等の強磁性体の磁気抵抗を利用した磁気抵抗
素子の出力特性Ｃは、コイル等による誘導磁界を検出す
るもの、半導体のホール効果または磁気抵抗等を利用す
る他の磁気検出素子より、温度変化に対し安定であり、
微小磁界の検出能力に優れると共に、小型化、量産性に
優れるという特徴がある。

そこで、磁気パターンをその検出に先立って磁化せしめ
、該磁化によって磁気印刷パターンからの磁界を、強磁
性体の磁気抵抗を利用した磁気抵抗素子で検出すれば、
第１図および第２図に示す出力が得られる。かかる認識
方法は、永久磁石等のバイアス磁界を直接使用すること
なく磁気パターンの認識を可能とし、複数個をアレイ状
に整列させたとき、磁気抵抗素子が小型に構成できるた
め、従来のものより分解能に優れるという効果が得られ
る。

〔実施例〕

以下に、図面を用いて本発明の実施例について説明する
。

第４図は本発明の実施例に使用した磁気抵抗素子の抵抗
体パターンの一例を示す平面図であり、例えば酸化膜を
成長させたシリコン基板に形成した抵抗体パターン２１
は、各複数本の磁気検出部（磁気検出パターン）　２２
　、２３と、外部接続端子２４゜２５　、２６を一体に
接続した構成である。

複数本（図は４本）の磁気検出部２２はつづら折り形状
に接続した抵抗部２７は、一端が端子２４に接続される
。抵抗部２７の他端は、端子２５および、複数本（図は
４本）の磁気検出部２３をつづら折り形状に接続した抵
抗体２８の一端と接続し、抵抗体２８の他端には端子２
６が接続されてなる。

パーマロイ等の強磁性体薄膜に導電体（例えば金）の薄
膜を積層し、それらを選択除去してなる抵抗体パターン
２１は、磁気検出器２２　、２３に強磁性体パターンの
一部分２２ａ、２３ａが傾斜する縞状に表呈し、各磁気
検出部２２　、２３はその長さ方向（図の右方向または
左方向）に、内部磁化Ｍｉを形成してなる。

なお、前記導電体のパターンは、磁性体パターン２２ａ
、２３ａにバイアス電流ｉを流すためであり、第４図の
如く磁性体パターン２２ａと２３ａの傾斜を逆向きの４
５度としたとき、磁気検出部２２に流れる電流ｉの方向
と、磁気検出部２３に流れる電流ｉの方向とが９０度異
なることによって抵抗体パターン２１は、磁気検出部２
２と２３の出力が逆向きのハーフブリッジ構成となる。

また第５図の如く磁性体パターン２２ａと２３ａの傾斜
を同方向としたときは、磁気検出部２２に流れる電流ｉ
の方向と、磁気検出部２３に流れる電流ｉの方向とが同
方向になることによって抵抗体パターン２１は、磁気検
出部２２と２３の出力が同方向のハーフブリッジ構成と
なる。この磁気抵抗素子では磁気抵抗素子部２７と２８
に均一な磁界が印加されると出力はなく、印加される磁
界が磁気抵抗素子部２７と２８で異なる場合に出力が得
られる。なお第５図において第４図と同一部分は同一符
号を付して示した。

一般に、かかる導電体パターンを具えた抵抗体パターン
２１は、バーバーポール型と呼ばれており、所定の電流
を端子２４と２６に印加し、磁気検出部２２　、２３の
長さ方向と直交する外部磁界Ｈｅｘを付加すると、外部
磁界Ｈｅｘによる磁気検出部２２゜２３の抵抗値変化が
端子２５より検出され、該抵抗値変化より外部磁界Ｈｅ
ｘの有無が検出可能であり、第１図および第２図におい
て抵抗体パターン２１を具えた磁気検出器１４は、予め
磁化された磁気パターン１１または１５の磁界Ｈ′また
はＨ＃を検出し、磁気パターン１１　、１５が認識され
ることになる。なお第５図の磁気抵抗素子の場合は、磁
気パターン１１　、１５により磁気抵抗素子部２７と２
８に異なった磁界が印加されたときのみ磁気パターン１
１　、１５を認識する。

第６図は代表的な各種抵抗体パターンの回路図である。

第６図（イ）において、抵抗体パターン３１は構成が最
も簡易な回路であり、複数本の磁気検出部２２（または
２３）をつづら折り形状に接続した抵抗部２７　（また
は２８）は、その両端を端子３２　、３３に接続してな
る。かかる抵抗体パターン３１は、端子３２　、３３の
一方より外部磁界による抵抗部２７の抵抗変化を検出す
る。第１図および第２図において抵抗体パターン３１を
具えた磁気抵抗素子１４は、予め磁化させたことで磁界
Ｈ′またはＨ”（外部磁界Ｈｅｘ）を出射する磁気パタ
ーン１１　、１５の有無を認識する。

第６図（ロ）は第４図に示す抵抗体パターン２１の回路
図であり、複数本の磁気検出部２２をつづら折り形状に
接続した抵抗部２７と、複数本の磁気検出部２３をつづ
ら折り形状に接続した抵抗部２８を具え、抵抗部２７内
のバイアス電流ｉと抵抗部２８内のバイアス電流ｉを逆
向きの４５度としたハーフブリッジ構成である。第１図
および第２図において抵抗体パターン２１を具えた磁気
抵抗素子１４は、予め磁化させたことで磁界Ｈ′または
Ｈ″　（外部磁界Ｈｅｘ）を出射する磁気パターン１１
　、１５の有無を、抵抗体パターン３１を使用したもの
より高精度に認識可能である。

第６図（ハ）は第５図に示す抵抗体パターン２１の回路
図であり、一対の抵抗部２７（または２８）および、外
部接続端子４２　、４３　、４４を具えたハーフブリッ
ジ構成である抵抗体パターン４１は、一方の抵抗部２７
に外部磁界が付与されたときに該外部磁界Ｈｅｘを検知
する。そのため、第１図および第２図において抵抗体パ
ターン４１を具えた磁気抵抗素子１４は、ノイズ源とな
る外乱磁界は検知することなく、予め磁化させたことで
磁界Ｈ′またはＨ′（外部磁界Ｈｅｘ）を出射する各磁
気パターン１１　、１５を、それぞれ２回ずつ認識する
のでＳ／Ｎの良好な検知が可能となるという特徴を有す
る。

第６図（ニ）において、抵抗体パターン５１は抵抗部２
７　、２８を２個ずつ具えたフルブリジジ構成であり、
端子５２　、５３に定電流を印加したとき、端子５４　
、５５が外部磁界による抵抗変化を出力する。

そのため、第１図および第２図において抵抗体パターン
５１を具えた磁気抵抗素子１４は、予め磁化させたこと
で磁界Ｈ′またはＨ’（外部磁界Ｈｅｘ）を出射する各
磁気パターン１１　、１５を、抵抗体パターン２１　、
３１　、４１より高精度に認識する。

第７図は、本発明による複数個の磁気抵抗素子をアレイ
状に配設した磁気パターン認識装置の第１の実施例に係
わる要部を示す斜視図、第８図は本発明による複数個の
磁気抵抗素子をアレイ状に配設した磁気パターン認識装
置の第２の実施例に係わる要部を示す斜視図である。

第７図において、上面６１ａの広範囲に渡って磁気パタ
ーンを印刷し、上面６１ａと平行方向がっ前後方面に磁
気パターンを磁化させることで磁気パターンに磁界Ｈ′
を生成させてなる記録媒体６１は、適当なガイドおよび
送り手段によって磁気バタ・−ン検出ヘッド６２に向け
た矢印方向に送られるようになる。記録媒体６１の上方
に配設された磁気パターン検出ヘッド６２の下面には、
複数個（図は１０個）の磁気抵抗素子１４が固着されて
おり、前述の抵抗体パターン２１　（または３１　、４
１゜５１）を下面に具えた磁気抵抗素子１４は、記録媒
体６１の送り方向に対し直交する方向に長さを有する抵
抗体２７（または抵抗体２７と２８）を形成してなる。

このような装置は、記録媒体６１の上面６１ａの広範囲
に渡って印刷した磁気パターンの認識が可能であり、磁
気抵抗素子１４の抵抗体パターン幅Ｗが１龍であるとき
、該磁気パターンはＩＨ間隔で認識可能となる。

第８図において、上面６１ａに磁気パターンを印刷し、
上面６１ａと垂直方向に磁化させた磁界Ｈ″の出射する
磁気パターンを認識する装置は、磁気パターン検出ヘッ
ド６２の前面の下部に、複数個（図は１０個）の磁気抵
抗素子１４が固着されており、磁気抵抗素子１４の前面
には前述の抵抗体パターン２１　（または３１　、４１
　、５１）を形成してなる。

このような装置は、記録媒体６１の上面６１ａの広範囲
に渡って印刷した磁気パターンの認識が可能であり、磁
気抵抗素子１４の抵抗体パターン幅Ｗが１鰭であるとき
、該磁気パターンは１鰭間隔で認識可能となる。

第９図乃至第１２図は磁気パターン認識装置の第３の実
施例を示す図であり、第９図は斜視図、第１０図は着磁
手段を示す図、第１１図は磁気センサを示す図、第１２
図は信号処理回路のブロック図である。

本実施例は、第９図に示すように、記録媒体６１を搬送
する複数個のローラ６３よりなる搬送手段６４と、記録
媒体上に印刷された磁気パターンを着磁する着磁手段６
５と、着磁された磁気パターンを検出する磁気センサ６
６と、該磁気センサ６６からの信号を処理する信号処理
回路６７とを具備して構成される。第１０図は前記着磁
手段６５であり、該着磁手段は記録媒体６Ｉの搬送方向
に対し垂直方向に磁化された永久磁石６８よりなり、そ
の磁力線６８ａにより記録媒体６１上の磁気パターン６
９に着磁する。第１１図は前記磁気センサ６６であり、
該磁気センサは表面に絶縁層を形成したＡｌ基板７０の
端部側面に複数個のバーバーポール型磁気抵抗素子７１
をアレイ状に搭載している。なお基板７０の表面には信
号処理回路６７を設け、その端子６７ａと磁気抵抗素子
７１の端子間を銀ペースト又はワイヤボンディング７２
で電気的に接続している。第１２図は前記信号処理回路
６７であり、該信号処理回路は、磁気センサ６６に増幅
器７３、アナログ・デジタル変換器７４　、ＣＰＵ　７
５が順次接続され、ＣＰＵ　７５には所定の磁気パター
ンを記憶しているＲＯＭ　７６が接続されている。

このように構成された本実施例は、ローラ６３により搬
送される記録媒体６１の磁気パターン６９に永久磁石６
８により着磁し、それを磁気センサ６６により読み出し
、その読み取った信号を信号処理回路６７に送り、そこ
で１２０Ｍ　Ｔ６に記憶されている磁気パターンと比較
して記録媒体６１（例えば紙幣）の真偽を判定すること
ができる。

本実施例によれば信号処理回路６７と磁気抵抗素子７１
を同一基板に設けたことにより小型化が可能であり、磁
気抵抗素子にバーバーポール型磁気抵抗素子を用いるこ
とにより薄膜技術を用いて特性が揃った量産可能な磁気
抵抗素子ができ、それをアレイ状に並べることにより正
確な磁気パターン検出が可能となる。また着磁部と磁気
検出部が分離しているため、ゴミの付着による誤動作も
防止できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明方法及び装置は、磁気パター
ンをそのＰ！識に先立って磁化せしめ、強磁性体の磁気
抵抗を利用した磁気抵抗素子を使用して該磁気パターン
を認識することによって、従来の磁気パターン検出器に
必要とした強力なバイアス磁界（永久磁石）が不要とな
り、磁気パターンの認識精度が向上し、特に広範囲に渡
って印刷された磁気パターンの認識に対し、従来の検出
器より２倍以上の高精度に整列可能であるため、認識の
分解能を向上し得た効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の第１の原理説明図、第２図は本発
明方法の第２の原理説明図、第３図は強磁性体の磁気抵
抗を利用した磁気抵抗素子の出力特性図、第４図及び第５図は本発明の実施例に使用した磁気抵抗
素子の抵抗体パターンの平面図、第６図は代表的な各種
抵抗体パターンの回路図、第７図は本発明の磁気パター
ン認識装置の第１の実施例の要部の斜視図、第８図は本発明の磁気パターン認識装置の第２の実施例
の要部の斜視図、第９図は本発明の磁気パターン認識装置の第３の実施例
の斜視図、第１０図は本発明の磁気パターン認識装置の第３の実施
例の着磁手段を示す図、第１１図は本発明の磁気パターン認識装置の第３の実施
例の磁気センサを示す図、第１２図は本発明の磁気パターン認識装置の第３の実施
例の信号処理回路を示すブロック図、第１３図は従来の
磁気パターン検出器の主要構成図、第１４図は第１３図に示す検出器の原理図、である。図中において、１１．１５は磁気パターン、１２は記録媒体、１３は磁気パターン形成面、１４は磁気抵抗素子、２１　、３１　、４１　、５１は磁気抵抗体パターン、
２２　、２３は磁気検出部（磁気検出パターン）、Ｈ’
　、Ｈ’は磁気パターンの磁界、を示す。

Claims

【特許請求の範囲】１、磁気パターン（１１）をその形成面（１３）とほぼ
平行方向に磁化したのち、強磁性体の磁気検出パターン
（２２、２３）の形成された磁気抵抗素子（１４）にて
該磁気パターン（１１）の磁界を検知することを特徴と
した磁気パターンの認識方法。２、磁気パターン（１５）をその形成面（１３）とほぼ
垂直方向に磁化したのち、前記磁気抵抗素子（１４）に
て該磁気パターン（１５）の磁界を検知することを特徴
とした磁気パターンの認識方法。３、記録媒体（６１）上の磁気パターン（６９）を着磁
する着磁手段（６５）と、該着磁手段により着磁された
磁気パターン（６９）の磁界を検出する磁気センサ（６
６）と、該磁気センサ（６６）からの信号を処理する信
号処理回路（６７）と、上記記録媒体（６１）を搬送す
る搬送手段（６４）とを具備して構成されたことを特徴
とする磁気パターン認識装置。４、上記磁気センサ（６６）と信号処理回路（６７）を
同一基板（７０）に形成したことを特徴とする請求項３
記載の磁気パターン認識装置。５、磁気センサ（６６）が磁気抵抗素子（７１）を複数
個アレイ状に並べたことを特徴とする請求項３記載の磁
気パターン認識装置。６、上記磁気センサ（６６）が磁気抵抗素子部（２７）
（２８）に均一磁界印加の場合は出力がなく、印加され
ている磁界が（２７）と（２８）で異なる場合のみ出力
を得るような構造であることを特徴とする請求項３記載
の磁気パターン認識装置。