(57)【要約】【課題】  磁気記録媒体から磁気情報を読み取る際の磁気ヘッドにおけるスペーシングロスを低減し、また、磁気ヘッドの出力波形を単純にして磁気情報の検出処理を簡単に行えるようにする。【解決手段】  磁気ヘッド２１は、読み取り面２３ｃ、２３ｃ’を構成する先端を有したヨーク２３、２３’と、ヨークに巻回されたコイル２５、２５’と、磁軸が読み取り面に沿って延在するような向きでヨークの先端に配されたマグネット２４とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨークと、
前記ヨークに巻回されたコイルと、
磁軸が読み取り面に沿って延在するような向きで前記ヨークの先端付近に配されたマグネットと
を備えることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２】
前記ヨークが、磁気ヘッド幅方向に延びる中央部と、この中央部の両端から磁気ヘッド高さ方向にそれぞれ延びる脚部と、両前記脚部の上端からそれぞれ延びる先端部とを有し、両前記先端部が前記読み取り面を構成することを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
【請求項３】
前記マグネットが前記ヨークの両前記先端部の間またはその直上に配されるように前記マグネットを配置したことを特徴とする請求項２記載の磁気ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気ヘッドに関し、特に、磁気記録媒体から磁気情報を読み取る際のスペーシングロスを低減できると共に出力波形を単純にして、出力波形に基づく磁気情報検出処理を簡単に行えるようにした磁気ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録媒体の磁気ストライプに記録された磁気情報の読み取りには、磁気ヘッドが広く使用されている。図６に例示した磁気ヘッド１は、磁気記録媒体としての紙幣の真偽識別に用いられるものであって、先端部にギャップｇが形成されたヨーク３と、ヨーク３の後端部に配されたマグネット４と、ヨーク３に巻回されたコイル５、５’とをケース２内に収容してなり、ケース２内には樹脂が充填されている。マグネット４は、その磁軸がヨーク３の先端部外面（紙幣３０が摺接可能な読み取り面すなわち検査面）３ａに沿うような向きに配置されている。紙幣３０が磁気ヘッド１の検査面３ａ上で矢印方向に移動して紙幣３０に磁気情報として設けられた磁気ストライプ３１がギャップｇを横切るとき、ギャップｇでの漏洩磁束ひいてはヨーク３を通る磁束が変化し、この磁束変化に伴ってコイル５、５’に発生する誘導電流に基づいて紙幣３０の真偽識別が行われる。ここで、磁気ストライプ３１がギャップｇ近傍を通過するときの漏洩磁束の変化（検出感度）は、ギャップｇの幅が狭くなるほど大きくなるが、ギャップ幅が狭いほど検査面３ａからの漏洩磁束の到達距離は小さくなってスペーシングロスが大きくなる。そこで、紙幣識別装置では、ローラやパッドにより検査面３ａに紙幣３０を押し付けて検査面と紙幣間の距離ひいてはスペーシングロスを低減するようにしており、このため、検査面が摩耗し易くなるなどの問題が生じる。
【０００３】
この問題を解消するため、本出願人は、図７に示すように、コイル１５、１５’が巻回されたヨーク１３と、このヨーク１３のギャップ内に磁軸が検査面１３ａを横断する方向に延在するような向きで配されたマグネット１４とを備える磁気ヘッド１１を提案した（特許文献１を参照）。この磁気ヘッド１１は、磁軸が検査面１３ａを横断する方向に延在するようにマグネット１４を配置して磁束Φ１、Φ２（図８〜図１１を参照）の到達距離を増大させることによりスペーシングロスを低減させるようにしている。
【特許文献１】特開２００２−３１２９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
磁気記録媒体からの磁気情報の読み取りのため、図７の磁気ヘッド１１は、例えば図１３に示す磁気情報検出回路と共に用いられる。紙幣などの磁気記録媒体３０に記録された磁気情報は、磁気ストライプ３１を構成する磁性体の磁化方向に対応しており、磁気記録媒体３０を磁気ヘッド１１の読み取り面（検査面）１３ａに沿って摺動させたときに磁気ヘッド１１から出力される出力電圧（コイル１５、１５’に生じる誘起電流に対応）ひいては図１３の差動増幅器３２’の出力は、磁化方向が反転する位置でピークをとる。差動増幅器３２’に接続されたピーク検出回路３３’は増幅器出力がピークをとったときにピークパルス信号を出力する。そして、ピーク検出回路３３’から出力されるピークパルス信号に基づき磁気情報が検出される。
【０００５】
図７の磁気ヘッド１１のマグネット１４はヨーク先端部のギャップ内に縦方向に配置されており、マグネット１４のＮ極からＳ極に至る磁束は、磁気記録媒体３０の移動方向にみて進入側の磁束Φ１と離脱側の磁束Φ２とから構成される（図８〜図１１参照）。図８に示すように磁気記録媒体３０がヨーク１３の読み取り面１３ａに沿って磁気ヘッド１１に進入して磁束Φ１に近づくと、進入側のヨークを通る磁束Φ１が増加方向に変化すると共に離脱側のヨークを通る磁束Φ２が減少方向に変化してコイル１５、１５’に流れる誘起電流がそれぞれ発生し、差動増幅器３２’の負入力端子および正入力端子にコイル１５、１５’から電圧が印加され、この場合、図１２に示すように差動増幅器３２’の出力が負になる。次に、図９に示すように磁気記録媒体３０が磁束Φ２に近づくと、ヨーク１３を通る磁束Φ１の減少方向への変化および磁束Φ２の増加方向への変化により、磁気記録媒体３０が磁束Φ１に近づく場合に発生する誘導電流とは逆方向の誘導電流がコイル１５、１５’に発生して増幅器出力が正になる。また、図１０に示すように磁気記録媒体３０が磁束Φ１を抜けると、ヨーク１３を通る磁束Φ１の減少方向への変化および磁束Φ２の増加方向への変化によりコイル１５、１５’に誘起電流が発生して増幅器出力が正になる。そして、図１１に示すように磁気記録媒体３０が磁束Φ２を抜けると、ヨーク１３を通る磁束Φ１の増加方向への変化および磁束Φ２の減少方向への変化によりコイル１５、１５’に誘起電流が発生して差動増幅器３２’の出力が負になる。
【０００６】
この様に、図７の磁気ヘッド１１は、磁気ストライプ３１における磁性体の磁化方向の反転位置毎に正負２つのピーク電圧を出力するものになっており、磁気情報を検出するための各磁化方向反転位置の判定は、図１２に例示したように、２つのピーク電圧に対応する２つのピークパルス信号（増幅器出力）に基づいて行われる。
本発明の目的は、磁気記録媒体から磁気情報を読み取る際のスペーシングロスを低減できると共に出力波形をより単純にして磁気情報検出処理をより簡単に行えるようにした磁気ヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明に係る磁気ヘッドは、ヨークと、ヨークに巻回されたコイルと、磁軸が読み取り面に沿って延在するような向きでヨークの先端付近に配されたマグネットとを備えることを特徴とする。
本発明の磁気ヘッドは、ヨーク先端付近にマグネットを配置して磁束を形成するので、ヨーク後端に配置したマグネットによりヨーク先端のギャップに漏洩磁束を発生させるようにした従来の磁気ヘッドに比べて磁束の到達距離が増大し、スペーシングロスが低減する。このため、典型的にはヨーク先端によって形成される読み取り面に磁気記録媒体を押しつけなくとも磁気記録媒体からの磁気情報の読み取りが精度良く行われる。また、本発明の磁気ヘッドはマグネットをその磁軸が読み取り面に沿って延在するように配置したので、読み取り面を横断する方向に延在する磁軸を有した従来の磁気ヘッドに比べて、磁気ヘッドと磁気記録媒体との相対移動に伴って発生する磁気ヘッドの出力波形が単純になり、磁気情報検出処理が簡単になる。
【０００８】
すなわち、図３に示すように、磁気記録媒体３０が磁気ヘッド２１の磁束Φに近づくと、磁気記録媒体３０側で磁束Φが増大方向に変化してヨーク２３、２３’を通る磁束Φが減少方向に変化するので、コイル２５、２５’に誘起電流が発生する。本例では、この誘起電流の発生により磁気ヘッド２１の出力電圧が減少して図２に示す増幅器３２の出力が負になる。その後、図４に示すように、磁気記録媒体３０が磁気ヘッド２１の磁束Φから離れて行くと、磁気記録媒体３０側で磁束Φが減少方向に変化してヨーク２３、２３’を通る磁束Φが増大方向に変化する。このため、磁気記録媒体３０が磁束Φに近づく際に発生する誘起電流とは逆方向の誘起電流がコイル２５、２５’に発生し、磁気ヘッド２１の出力電圧が増大して増幅器３２の出力が正になる。つまり、図５に例示するように、磁気ストライプ３１における磁性体の磁化方向の反転位置毎に一つのピーク出力が発生する。
【０００９】
本発明の磁気ヘッドの出力波形は単純であり、磁気ヘッド出力に基づく磁気情報検出処理がその分簡単になる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の磁気ヘッドは、ヨーク先端にマグネットを配置して磁束を形成するので磁束の到達距離が増大し、スペーシングロスを低減することができる。しかも、本発明の磁気ヘッドはマグネットをその磁軸が読み取り面に沿って延在するように配置したので、磁気ヘッドの出力波形を単純にすることができ、出力波形に基づく磁気情報検出処理を簡単に行えるようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る磁気ヘッドを説明する。
本実施形態の磁気ヘッド２１は、例えば紙幣識別装置（図示略）に搭載される識別センサとして用いられ、磁気記録媒体としての紙幣３０の磁気ストライプ３１が有する磁気情報を表す出力を発生するものになっている。
磁気ヘッド２１は、ヨーク２３、マグネット２４、検出コイル２５、２５’ならびに支持台２６、２９を、接続端子２７、２７’の内方端部と共にケース２２内に収納して樹脂２８でモールドしたものである。接続端子２７、２７’の外方端部は、例えば図２に例示した磁気情報検出回路を介して、紙幣識別装置の識別回路部（図示略）に接続されている。
【００１２】
ヨーク２３は、支持台２６の上面に固定されて磁気ヘッド幅方向に延びる中央部２３ｃと、中央部２３ｃの両端から磁気ヘッド高さ方向にそれぞれ延びる脚部２３ｂ、２３ｂ’と、両脚部２３ｂ、２３ｂ’の上端から磁気ヘッド高さ方向にそれぞれ延びる先端部２３ａ、２３ａ’とを備え、全体として正面視Ｕ字状に形成されている。
ヨーク２３の先端部２３ａ、２３ａ’の間には棒状のマグネット２４が嵌合するギャップが形成されている。なお、ヨーク先端部２３ａ、２３ａ’のギャップ形成面（内方側面）は段付面に形成され、ヨーク先端部２３ａ、２３ａ’の外面は、紙幣３０の磁気ストライプ３１からの磁気情報の読み取りのための読み取り面（検査面）２３ｄを構成している。
【００１３】
マグネット２４は、その磁軸（Ｎ極とＳ極とを結ぶ線）が検査面２３ｄに沿って延在するような向きでヨーク先端部２３ａ、２３ａ’間のギャップ内に配され、非磁性の支持台２９によって支持されている。マグネット２４の上面は、検査面２３ｄ及びケース２２の上面から僅かに突出している。また、マグネット２４の両端面は、ヨーク先端部２３ａ、２３ａ’の段付面にそれぞれ当接している。つまり、マグネット２４は、その長さがヨーク先端部２３ａ、２３ａ’の対向面間の離隔距離よりも大きく、磁気ヘッド２１の幅方向寸法を増大させることなしにマグネット長を長くして強い磁力を得るようにしている。
【００１４】
磁気ヘッド２１のヨーク２３は、その先端部２３ａ、２３ａ’を脚部２３ｂ、２３ｂ’から磁気ヘッド高さ方向に延在させたものになっており、ヨーク先端部２３ａ、２３ａ’およびヨーク脚部２３ｂ、２３ｂ’がマグネット２４に近接している。このため、磁気ストライプ３１の通過に伴うヨークにおける磁束変化が大きくなって検出感度が高くなる。また、ヨーク２３の形状が極めて簡単であるので、組付性の向上およびコスト低減が図られる。
【００１５】
ヨーク２３の脚部２３ｂ、２３ｂ’にはコイル２５、２５’がそれぞれ巻回されており、両コイル２５、２５’は互いに直列接続され、このコイル直列接続体は、第２接続端子２７、２７’および磁気情報検出回路を介して紙幣識別装置の識別回路部に接続されている。
図２に示した例では、コイル２５、２５’からなるコイル直列接続体の一端は、磁気情報検出回路の増幅器３２の入力端に接続され、コイル直列接続体の他端は接地されている。図２の磁気情報検出回路は、磁気ヘッド２１と紙幣３０との相対移動に伴って変化する磁気ヘッド２１の出力（コイル２５、２５’における誘起電圧）を増幅器３２で増幅し、磁気ヘッド２１のピーク出力をピーク検出回路３３で検出し、検出したピーク出力に基づいて紙幣３０の磁気ストライプ３１に記録された磁気情報を検出するものになっている。検出された磁気情報は紙幣の真偽識別に供される。
【００１６】
以下、上記構成の磁気ヘッド２１の作用を説明する。
マグネット２４は、その磁軸が検査面２３ｄを横断する方向に延在するような向きで配されており、図３及び図４に示すように、マグネット２４のＮ極からＳ極に至る磁束Φをマグネット２４の回りに発生させる。従来の磁気ヘッド１（図６）での漏洩磁束に比べて、磁気ヘッド２１の磁束Φの到達距離は非常に大きいので、検査面２３ｄからの紙幣３０の許容最大距離が非常に大きくなる。このため、スペーシングロスが同一であるという条件下では紙幣３０と検査面２３ｄ間距離を大きくすることができ、検査面２３ｄに紙幣３０を押し付けることなく紙幣識別を行える。よって、磁気ヘッド２１を用いた検査では、磁気ヘッド２１の検査面２３ｄに紙幣３０を軽く接触させた状態あるいは検査面２３ｄと非接触の状態で、紙幣３０を検査面２３ｄに沿って移動させることが好ましい。
【００１７】
そして、紙幣３０の磁気ストライプ３１がマグネット２４を通過する際、磁気ヘッド２１の外部で均一に分布していた磁束Φの大部分が磁気ストライプ３１を通るので、ヨーク２３を通る磁束が大きく変化し、この磁束変化に伴ってコイル２５、２５’に大きい起電電圧が発生する。
すなわち、図３に示すように、磁気記録媒体としての紙幣３０が磁気ヘッド２１の磁束Φに近づくと、紙幣３０側で磁束Φが増大方向に変化してヨーク２３、２３’を通る磁束Φが減少方向に変化するので、コイル２５、２５’に誘起電圧が発生し、磁気ヘッド２１の出力電圧が例えば減少して図２に示す増幅器３２の出力が負になる。その後、図４に示すように、紙幣３０が磁気ヘッド２１の磁束Φから離れて行くと、紙幣３０側で磁束Φが減少方向に変化してヨーク２３、２３’を通る磁束Φが増大方向に変化するので、紙幣３０が磁束Φに近づく場合とは逆方向の誘起電圧がコイル２５、２５’に発生し、磁気ヘッド２１の出力電圧が増大して増幅器３２の出力が正になる。つまり、図５に示すように、磁気ストライプ３１における磁性体の磁化方向の反転位置毎に一つのピーク出力が発生する。
【００１８】
図７の磁気ヘッド１１の場合には２つのピーク出力に基づいて磁化方向反転位置を判定して磁気情報を検出する必要があるが、この点、本実施形態の磁気ヘッド２１は各磁化方向反転位置で一つのピーク電圧を発生するものとなっており、その出力波形が単純であるので、磁気ヘッド出力に基づく磁気情報検出処理がその分簡単になる。
上述のように、本実施形態の磁気ヘッド２１によれば、検査面２３ｄに紙幣３０を押し付けることなしに検査を高精度で行えるので検査面２３ｄの摩耗を大幅に低減でき、しかも、磁気ヘッド２１の出力波形が単純であるので出力波形に基づく紙幣識別のための磁気情報検出処理を簡単に行える。
【００１９】
本発明の磁気ヘッドは、上記実施形態のものに限定されず、種々に変形可能である。
例えば、実施形態では、紙幣に設けられた磁気ストライプを検出する紙幣識別センサとして機能する磁気ヘッドについて説明したが、本発明は、その他の磁気インク検知センサ、MICR（Magnetic Ink Character Reader）読み取りセンサ、近接センサ、磁性識別センサ等に適用することができる。
【００２０】
また、上記実施形態では、磁気ヘッドの幅寸法の低減および検出感度の向上のために、ヨーク脚部２３ｂ、２３ｂ’にコイル２５、２５’を巻回すると共にヨーク脚部２３ｂ、２３ｂ’から磁気ヘッド高さ方向に延在させたヨーク先端部２３ａ、２３ａ’の段付のギャップ形成面にマグネット２４の両端を嵌合させるようにしたが、ヨーク先端部のギャップ形成面を段付面に形成することは必須ではなく、図１４に示すように、ヨーク先端部２３ａ、２３ａ’の真っ直ぐな内方側面からなるギャップ形成面にマグネット２４の端面を単に当接させても良い。また、ギャップ形成面とマグネット端面との間に空隙や非磁性体を介在させても良い。
【００２１】
更に、ヨーク先端部２３ａ、２３ａ’をヨーク脚部２３ｂ、２３ｂ’から磁気ヘッド高さ方向に延在させずに、図６及び図７に示した従来のものと同様、ヨーク先端部２３ａ、２３ａ’を磁気ヘッド幅方向に延在させるようにしても良い。また、ヨーク脚部のコイル２５、２５’に代えてヨーク中央部２３ｃに一つのコイルを巻回しても良い。
また、マグネット２４の上面を検査面２３ｄから僅かに突出させることも必須ではなく、図１４に示すように、マグネット上面が検査面２３ｄと面一をなすようにマグネット２４を配置しても良い。或いは、図１５に示すように、マグネット２４全体がヨーク先端部２３ａ、２３ａ’間のギャップの外方に配されるようにマグネット２４を配置しても良い。この場合、磁気ヘッドの読み取り面（検査面）を、ヨーク先端面（マグネット２４の内方面）またはマグネット２４の外方面により形成することができる。
【００２２】
マグネット２４の長さは、図１４及び図１５に示すようにヨーク先端部２３ａ、２３ａ’間のギャップ幅と同一または略同一で良く、また、図１６に示すようにギャップ幅より短くても良く、更には図１７に示すようにギャップ幅より長くすることもできる。マグネット２４をヨーク先端部２３ａ、２３ａ’のギャップ内に配置する場合にもマグネット２４の長さを適宜設定することができる。そして、この様にマグネット２４の長さを変えることにより、磁気ヘッドによる磁気ストライプの読み取り分解能を調整することができる。すなわち、細かい分解能が欲しいときはマグネット２４の長さを短くし、大きい分解能が欲しいときにはマグネット２４の長さを長くすれば良い。
【００２３】
図２に示した磁気情報検出回路は例示であり、その回路構成は図２に示したものに限定されない。その他の点についても種々に変形可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態による磁気ヘッドの断面図である。
【図２】図１に示した磁気ヘッドの出力から磁気情報を検出する磁気情報検出回路の一例を示す概略ブロック図である。
【図３】図１の磁気ヘッドが形成する磁束Φに接近する方向に磁気記録媒体としての紙幣が移動する様子を示す概略部分図である。
【図４】図１の磁気ヘッドが形成する磁束Φから離反する方向に紙幣が移動する様子を示す概略部分図である。
【図５】磁気ストライプが形成された紙幣の移動に伴う図２に示した増幅器の出力の変化を示す図である。
【図６】従来公知の磁気ヘッドの断面図である。
【図７】図６に示した磁気ヘッドにおけるスペーシングロスを低減するために創案された磁気ヘッドの断面図である。
【図８】図７の磁気ヘッドが形成する進入側の磁束Φ１に紙幣が接近したときの様子を示す概略部分図である。
【図９】図７の磁気ヘッドが形成する離脱側の磁束Φ２に紙幣が接近したときの様子を示す概略部分図である。
【図１０】磁束Φ１から紙幣が離脱するときの様子を示す概略部分図である。
【図１１】磁束Φ２から紙幣が離脱するときの様子を示す概略部分図である。
【図１２】磁気ストライプが形成された紙幣の移動に伴う増幅器出力の変化を示す図である。
【図１３】図７の磁気ヘッドと共に用いられる磁気情報検出回路の一例を示す概略ブロック図である。
【図１４】ヨーク先端部の内方側面にマグネットの端面を当接させた本発明の変形例による磁気ヘッドの概略部分図である。
【図１５】マグネット全体をヨーク先端部間のギャップの外方に配置した別の変形例による磁気ヘッドの概略部分図である。
【図１６】マグネットの長さをギャップ幅より短くした別の変形例による磁気ヘッドの概略部分図である。
【図１７】マグネットの長さをギャップ幅より長くした更に別の変形例による磁気ヘッドの概略部分図である。
【符号の説明】
【００２５】
２１  磁気ヘッド
２３  ヨーク
２３ａ、２３ａ’  ヨーク先端部
２３ｂ、２３ｂ’  ヨーク脚部
２３ｃ  ヨーク中央部
２３ｄ  読み取り面（検査面）
２４  マグネット
２５、２５’  検出コイル
３０  紙幣（磁気記録媒体）
３１  磁気ストライプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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