特許 6276283 磁気通貨検証ヘッド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6276283

(24)【登録日】2018年1月19日

(45)【発行日】2018年2月7日

(54)【発明の名称】磁気通貨検証ヘッド

(51)【国際特許分類】

   G01R 33/09 20060101AFI20180129BHJP

   H01L 43/08 20060101ALI20180129BHJP

   G01N 27/72 20060101ALI20180129BHJP

   G07D 7/04 20160101ALI20180129BHJP

   G07D 7/00 20160101ALI20180129BHJP

【ＦＩ】

   G01R33/09

   H01L43/08 Z

   G01N27/72

   G07D7/04

   G07D7/00 D

【請求項の数】9

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-538279(P2015-538279)

(86)(22)【出願日】2013年10月30日

(65)【公表番号】特表2015-535339(P2015-535339A)

(43)【公表日】2015年12月10日

(86)【国際出願番号】CN2013086245

(87)【国際公開番号】WO2014067462

(87)【国際公開日】20140508

【審査請求日】2016年7月19日

(31)【優先権主張番号】201210424954.6

(32)【優先日】2012年10月31日

(33)【優先権主張国】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】514116947

【氏名又は名称】江▲蘇▼多▲維▼科技有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＭＵＬＴＩＤＩＭＥＮＳＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＣＯ．， ＬＴＤ．

(74)【代理人】

【識別番号】110000729

【氏名又は名称】特許業務法人 ユニアス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ディーク、ジェイムズ ゲーザ

(72)【発明者】

【氏名】リウ、ミンフォン

(72)【発明者】

【氏名】バイ、チエンミン

(72)【発明者】

【氏名】チュー、ミン

【審査官】 永井 皓喜

(56)【参考文献】

【文献】 中国特許出願公開第１０２７２２９３２（ＣＮ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２２１１１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平４−１３９２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平８−１８９９３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 独国特許出願公開第１０２０１００３５４６９（ＤＥ，Ａ１）

【文献】 特開２００６−０１０５９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ ３３／０９

Ｇ０７Ｄ ７／００

Ｇ０７Ｄ ７／０４

Ｇ０１Ｎ ２７／７２

Ｈ０１Ｌ ４３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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。

【請求項2】

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。

【請求項3】

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。

【請求項4】

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。

【請求項5】

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。

【請求項6】

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。

【請求項7】

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。

【請求項8】

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。

【請求項9】

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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、磁気抵抗センサ技術に関し、特に、磁気通貨検証ヘッドに関する。

【背景技術】

【0002】

通貨検証ヘッドは、自動販売機、銀行券計数、および、偽造検出などの用途では日常生活で一般に使用される。一般に、銀行券は、非常に弱い磁気信号をもたらす磁気インクおよび他の磁気セキュリティ機能部とを使用する。したがって、通貨検証ヘッドで使用されるセンサは、高い感度、低いノイズ、および、高い信号対雑音比を有する必要がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

図１は、紙幣上の磁気インクによってもたらされる磁界の垂直成分を検出する既存の通貨検証ヘッド技術を示す。一般に、使用される材料はアンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）である。このタイプのセンサは以下の不都合を有する。

【0004】

（１）低い感度および低い信号対雑音比。

【0005】

（２）ＩｎＳｂホール効果センサは温度に大きく依存し、それにより、補償するための複雑な回路を必要とする。

【0006】

（３）磁気バイアスデバイスは、ホール効果センサの信号対雑音限界を克服するべく、センサに固有のノイズよりも大きい大きさを有する信号を発生させるのに十分な磁界を生み出すように選択されなければならない。したがって、ホール効果センサを使用するときには、磁気通貨検証ヘッドが大きくなる傾向がある。

【0007】

（４）平坦な前面上に１つの磁極を有するモノリシック磁気バイアスデバイスによってもたらされる磁界は、紙幣によりもたらされる磁界の検出を困難にする面内成分を有する。

【0008】

したがって、紙幣によってもたらされるこの磁界を正確に測定するための通貨検証ヘッドを開発する必要性が存在する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前述した課題を解決するために、本発明は、媒体によってもたらされる磁界の面内成分を検出する磁気抵抗センサを使用できる磁気通貨検証ヘッドを提供しようとする。これらのセンサは、磁気トンネル接合センサであることが好ましいが、巨大磁気抵抗センサまたは異方性磁気抵抗センサを含んでもよい。

【0010】

本発明の１つの態様によれば、磁気通貨検証ヘッドは、
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。

【0011】

好ましくは、磁気バイアスユニットが永久磁石を更に備え、磁気抵抗センサチップに面する永久磁石の側が凹部を有する。

【0012】

好ましくは、磁気バイアスユニットが矩形永久磁石であり、前記矩形永久磁石は、磁気抵抗センサチップに面する側に、磁気通貨検証ヘッド検出面に対して垂直にカットされる凹状溝または窪みを含む。

【0013】

好ましくは、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、磁極片の表面が凹状矩形キャビティを有する。

【0014】

好ましくは、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。

【0015】

好ましくは、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る。

【0016】

また、非磁性材料または軟強磁性材料が２つの矩形永久磁石間に配置される。

【0017】

好ましくは、磁気センサ素子の検出方向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磁界が２５ガウス未満である。

【0018】

好ましくは、磁気センサ素子は、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）素子である。

【0019】

好ましくは、前記ＴＭＲ、ＧＭＲ、または、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。

【0020】

好ましくは、磁気通貨検証ヘッドは、磁気抵抗センサチップおよび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、磁気通貨検証ヘッド検出面と反対の側に開口を有する。

【0021】

好ましくは、磁気通貨検証ヘッドは、磁気抵抗センサチップおよび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。

【0022】

好ましくは、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。

【発明の効果】

【0023】

本発明は以下の有益な効果を有する。

【0024】

（１）本発明の磁気通貨検証ヘッドは、硬質または軟質の強磁性材料を含む通貨の検出に適する。

【0025】

（２）本発明の磁気通貨検証ヘッドは、磁気抵抗センサとしてＴＭＲ、ＧＭＲ、または、ＡＭＲ素子を含むとともに、ＩｎＳｂホール素子と比べて高い感度および高い信号対雑音比を有し、それにより、より高い感度とより高い信号対雑音比とを有する磁気通貨検証ヘッドがもたらされる。

【0026】

（３）磁気抵抗素子製造プロセスは比較的簡単であり、また、材料は、温度および応力の影響に対する感受性が殆どなく、高い歩留まりをもって製造することができ、それにより、磁気通貨検証ヘッド製造プロセスは比較的簡単で低コストである。

【0027】

（４）陥凹部を有する磁気バイアスユニットの使用は、磁気抵抗センサ素子の検出方向と平行な方向で小さい或いはゼロである磁界成分をもたらし、それにより、磁気センサがその線形範囲内で動作でき、磁気通貨検証ヘッドの最適な動作が保証される。

【0028】

（５）磁気通貨検証ヘッドセンサチップがグラジオメーターセンサブリッジ回路を組み込むため、磁気通貨検証ヘッドはコモンモード磁界または外部磁気干渉に影響されにくい。

【0029】

（７）結果として得られる磁気通貨検証ヘッドは、偽造検出のため或いはレジ型装置においても使用され得る。

【0030】

（８）開示された磁気通貨検証ヘッドは、ＰＣＢを出力ピンに接続するためにフレキシブルプリント回路基板を使用し、前記フレキシブル回路基板は、永久磁石の形状を制限せず、したがって、永久磁石の設計に役立つ。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】従来技術例１に記載される磁気通貨検証ヘッドの従来技術型の実施を示す。

【図2(A)】図１に示される矩形永久磁石における磁界分布の図を示す。

【図2(B)】図１に示される磁気通貨検証ヘッドの検出面における磁界成分を示す。

【図3(A)】従来技術例２に記載される矩形永久磁石における磁界分布の図を示す。

【図3(B)】従来技術例２に記載される磁気通貨検証ヘッドの検出面における磁界成分を示す。

【図4】本発明の一実施形態に係る磁気通貨検証ヘッドの概略図である。

【図5】本発明の一実施形態で使用されるセンサシップの平面図を示す。

【図6(A)】本発明の好ましい実施形態における磁界分布を示す。

【図6(B)】本発明の好ましい実施形態における磁気通貨検証ヘッドの検出面での磁界成分を示す。

【図7(A)】本発明の好ましい実施形態２の磁気バイアスユニットの周囲の磁界分布を示す。

【図7(B)】本発明の好ましい実施形態２における磁気通貨検証ヘッドの検出面での磁界成分を示す。

【図7(C)】好ましい実施形態２で使用される磁極片の斜視図を示す。

【図8(A)】本発明の好ましい実施形態３の磁気バイアスユニットの周囲の磁界分布を示す。

【図8(B)】本発明の好ましい実施形態３における磁気通貨検証ヘッドの検出面での磁界成分を示す。

【図8(C)】好ましい実施形態３で使用される磁極片の斜視図を示す。

【図9(A)】本発明の好ましい実施形態４の磁気バイアスユニットの周囲の磁界分布を示す。

【図9(B)】本発明の好ましい実施形態４における磁気通貨検証ヘッドの検出面での磁界成分を示す。

【発明を実施するための形態】

【0032】

添付図面と関連して以下に記載される実施形態は、本発明の詳細な実施を与える。特定の実施形態において、同様の参照数字は、同様の特徴または要素を特定する。

【0033】

従来技術例１：
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。

【0034】

例１に示される磁気通貨検証ヘッドがＩｎＳｂホール効果センサチップを使用すると、磁気通貨検証ヘッドは、感度が低くなり、ＳＮＲが悪化する。ＩｎＳｂホール素子のための製造プロセスは複雑であり、また、ＩｎＳｂホール素子は温度および応力の影響に晒されるため、製造プロセスの歩留まりは低く、それにより、非常に複雑で高価な磁気通貨検証ヘッドがもたらされる。更なる面倒な事態は、出力ピンがＰＣＢに対して直接に接続されるからであり、また、出力リードピンが永久磁石を直接に通り抜けることができず、出力ピンの位置が永久磁石のサイズを制限し、設計上の困難が増大する。更に、磁気通貨検証ヘッドの比較例１で使用される永久磁石は矩形であるため、ＴＭＲセンサチップを使用すると、矩形永久磁石がＭＴＪ素子の感知方向に沿って大きな磁界成分をもたらし、それにより、ＭＴＪ素子がその線形応答領域から逸脱し、また、矩形永久磁石がＭＴＪ素子を飽和状態へともたらす場合さえあり、したがって、磁気通貨検証ヘッドの性能に影響を及ぼすとともに、場合により、機能し得ない磁気通貨検証ヘッドをもたらすことさえある。

【0035】

従来技術の通貨検証ヘッドにおけるタイプの矩形磁石により生み出される磁界の分布が図２（Ａ）に詳しく示される。ここで、矩形断面を有する永久磁石１５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される。磁気センサ４１は、ＢＢ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１５は、一定のＢ場２３の等高線によって表わされる磁界をもたらす。図２（Ｂ）は、検出面に対して接線２８および法線２７である線のＢ場２３成分を示す。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。ホールセンサを利用する従来の通貨検証ヘッドでは、法線成分２７のみが信号をもたらし、したがって、Ｂ場の接線成分２８は信号を誘発せず、そのため、大きな接線Ｂ場の存在は、通貨検証ヘッドの性能を低下させない。

【0036】

磁気センサセンシングが４０の面と平行な方向で磁界を検出する場合、バイアス磁石構造は、磁界センサの近傍で永久磁石によって引き起こされる平行磁界成分を減少させることを目的として改良されなければならない。

【0037】

従来技術例２
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。

【0038】

残念ながら、ケース２に伴う問題があり、すなわち、磁気通貨検証ヘッドのサイズが大きく、それにより、ヘッドをシステムに組み込む困難性が増大する。また、更に大きい永久磁石および磁気通貨ヘッドは製品コストを増大させる。

【0039】

本発明の実施形態
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。

【0040】

図５は、磁気通貨検証ヘッドの好ましい実施のためのフルブリッジ磁気抵抗センサチップの概略平面図を示す。図示のように、磁気抵抗センサチップ４１は、磁気バイアスユニット４５の凹状側よりも上側に位置される。この領域９０では、永久磁石４５によって生み出される磁界の成分が磁気抵抗センサチップ４１と平行であり、永久磁石４５は２５ガウス未満を発生させ、この領域の磁気バイアスユニット４５内で、検出面４０における磁束密度は磁気センサ素子９１を飽和させない。したがって、我々は、検出領域内において磁気素子がその線形領域内で動作するようにすることができる。磁気検出素子４９の感知方向と平行な方向で、検出領域９０のサイズ範囲はおおよそ１ｍｍ〜１０ｍｍである。

【0041】

磁気通貨検証ヘッドを使用すると、紙幣が検出面上にわたって移動し、結果として、磁気抵抗センサチップが紙幣の磁性特徴を検出し、それにより、出力ピンで信号が形成されて、紙幣の磁気識別が可能となる。

【0042】

本発明の好ましい実施形態にしたがって実施される磁気通貨検証ヘッドは、硬質または軟質の磁性材料から構成される銀行券識別マークを識別するために使用されてもよい。磁気通貨検証ヘッドにおいては、磁気通貨ヘッド検出面と平行な方向で磁界を検出することが好ましく、したがって、ＴＭＲ、ＧＭＲ、または、ＡＭＲ検出素子が好ましい。ＩｎＳｂホール素子と比べて、これらの磁気抵抗部品のより高い感度およびＳＮＲは、より高い感度および信号対雑音比を有する磁気通貨検証ヘッドの実現を可能にする。これらの磁性部品は、温度および応力の影響に対する低い感受性をもって製造するのが比較的簡単であり、それにより、高い歩留まりがもたらされ、結果として、磁気抵抗磁気通貨検証ヘッド製造プロセスが比較的簡単で低コストである。磁気抵抗磁気通貨検証ヘッドは、ＰＣＢと出力ピンとを相互接続するためにＦＰＣを使用するため、フレキシブル回路基板の形状が永久磁石の形状を制限せず、また、これは永久磁石の設計を簡略化する。磁気通貨検証ヘッドの永久磁石は陥凹構造を有するため、磁気抵抗の近傍でのそれらの検出方向に沿う永久磁石の磁界は非常に小さく或いはゼロに近く、それにより、磁気抵抗素子はそれらの線形領域内で動作し、その結果、磁気抵抗磁気通貨検証ヘッドが最適に動作できることが確保される。磁気抵抗磁気通貨検証ヘッドは、グラジオメーターブリッジ回路形態を成す磁性素子から構成される磁気抵抗センサチップを使用し、それにより、磁気通貨検証ヘッドの外側から発する電磁信号に起因する紙からのコモンモード磁界干渉が効果的に抑制される。磁気抵抗ヘッドは、紙幣検出器で使用され得るが、販売システムのポイントでも使用され得る。

【0043】

磁気バイアスユニット４５を実施するための幾つかの手段がある。そのような手段は、前述したような凹構造を有する永久磁石、または、永久磁石＋磁極片、または、幾つかの矩形永久磁石の組み合わせであってもよい。これらの磁気バイアスユニット構造は有利であり、それらは容易で低コストである。以下、磁気バイアスユニットの好ましい実施の幾つかの例について説明する。

【0044】

例１
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。

【0045】

図６（Ｂ）は、図中の検出面４０に沿う磁界強度を示し、この場合、破線５７は、検出面４０における磁界強度の垂直成分であり、細い実線５８は、磁界強度成分の検出面４０と平行であり、垂直軸５６は磁界強度であり、また、水平軸は、検出面４０の中心からの距離である。図から分かるように、磁界強度５５の平行成分は、スロットの真上の検出面４０の部分で小さく、また、この方向での磁界の値は、図２および図３に示される従来技術構造よりもかなり小さい。

【0046】

言うまでもなく、窪みの使用によることを含むこのスロット付き特徴の目的を達成するための他の方法がある。

【0047】

例２
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。

【0048】

図７（Ｂ）は、例２に記載される実施のための検出面４０に沿う磁界成分を示し、この場合、破線６７は、検出面４０に対して垂直な磁界成分を示し、細い実線６８は、検出面４０と平行な磁界成分を示し、垂直軸６６は磁束密度であり、また、水平軸は、検出面の中心からのオフセット距離４０を表わす。図から分かるように、検出面４０と平行な磁界強度は、磁極片６４のスロットよりも上側の領域で小さく、また、磁界の平行成分の値は、図２および図３に示される従来技術ケースに例示される値よりもかなり小さい。

【0049】

図７（Ｃ）は、例２に記載される磁極片６４の斜視図であり、この場合、溝構造６２は、鋳造、スタンピング加工、切断、および、他の方法によって実現され得る。

【0050】

例３
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。

【0051】

図８（Ｂ）は、図中の検出面４０に沿う磁界分布を示し、この場合、破線７７は、検出面４０上の磁界の垂直成分であり、細い実線７８は、検出面４０上の磁界の平行成分であり、垂直軸７６は磁気誘導であり、また、水平軸は、検出面４０の中心からの距離である。図から分かるように、検出面４０と平行な磁界強度は、磁極片７４の穴よりも上側の領域で小さく、また、磁界の平行成分の値は、図２および図３に示される従来技術ケースに例示される値よりもかなり小さい。

【0052】

図８（Ｃ）は、例３に記載される磁極片７４の斜視図であり、この場合、穴７２は、鋳造、スタンピング加工、切断、および、他の方法によって実現され得る。

【0053】

例４
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。

【0054】

図９（Ｂ）は、図中の検出面４０に沿う磁界分布を示し、この場合、破線８７は、検出面４０上の磁界の垂直成分であり、細い実線８８は、検出面４０上の磁界の平行成分であり、垂直軸８６は磁気誘導であり、また、水平軸は、検出面４０の中心からの距離である。図から分かるように、検出面４０と平行な磁界強度は、スペーサ層８４よりも上側の領域で小さく、また、磁界の平行成分の値は、図２および図３に示される従来技術ケースに例示される値よりもかなり小さい。

【0055】

本発明の好ましい実施形態の実施は、先に挙げられた特定の例に範囲が制限されない。当業者において、本発明は、特定の例の様々な変更および変形によって達成されてもよい。本明細書中に記載される本発明の思想および原理の範囲内の任意の変更は、本発明の範囲内と見なされる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】