己司
。
コ 20ハUハU
•
. . . ︑
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•
•
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︐a‑
‑‑
‑ea‑
‑‑
・2.
︐ .
10
50 100 150 200 250 Exciting cu汀ent(mA)
図3‑3 磁 性 イ ン キ 特 性
‑43‑
に 磁 化 容 易 軸 を 持 つ 、 巨 視 的 な 磁 性 体 と も 見 な せ る。そ の た め 、 検 出 素 子 に 対 し て パ ー が 傾 い て い る と 、 局 所 的 な 磁 気 異 方 性 ( +4 5 0 で 与 え ら れ る 本 来 の 異 方 性 ) と 巨 視 的 な 異 方 性 ( 検 出 素 子 に 対 す る パ ー の 相 対 的 傾 き に よ り 与 え ら れ る も の ) の 両 方 が 存 在 す る こ と に な り 、 こ れ が 出 力 波 形 に 大 き く 関 わ っ て く る と 考 え られる。
検 出 素 子 に は 図3‑4に 示 す よ う な 検 出 出 力 分 布 が あ り 、 図 中 の 白 い 領 域 に 磁 性 体 が 存 在 す る と 正 出 力 、 黒 い 領 域 に 存 在 す る と 負 出 力 を 生 じ 、 素 子 の 出 力 は 、 そ の 総 和 に よ り 与 え ら れ る 。 検 出 素 子 と パ ー の 相 対 的 な 位 置 関 係 は 図3‑5に 示 す 4 つ が 考 え ら れ る 。 こ の う ち 、 (a)、(c)は lつ の ピ ー ク し か 存 在 し な い 出 力 波 形 を 与え、 (b)、(d)は3つ ピ ー ク の 存 在 す る 出 力 波 形 を 与 え る 位 置 関 係 に な っ て い る 。 例えば、図3‑5 (a)において、検出素子がパー上をスキャンしていく場合を考える。
最 初 に パ ー に か か る 検 出 素 子 の 領 域 は 右 上 ( 白 ) で 出 力 は 正 、 中 央 付 近 で は 局 所 的 な 異 方 性 ( 正 傾 き ) に よ り 出 力 は 正 、 最 後 ま で パ ー に か か る 検 出 素 子 の 領 域 は 左 下 ( 白 ) で 出 力 は 正 と な り 、 こ の 一 連 の 流 れ を 模 式 的 に 示 す と 、 図3‑6のよう
に ピ ー ク が lつ し か 存 在 し な い 出 力 波 形 に な る と 考 え ら れ る 。 逆 に パ ー の み 逆 方 向 に 置 き 換 わ っ た 図3‑5(b)を 考 え る と 、 最 初 に パ ー に か か る の は 検 出 素 子 の 右 上
( 白 ) で 正 出 力 、 中 央 付 近 で は 局 所 的 な 異 方 性 ( 負 傾 き ) に よ り 負 出 力 、 最 後 ま で バ ー に か か る の は 検 出 素 子 の 左 下 ( 白 ) で 正 出 力 と な り 、 こ の 模 式 図 は 図3‑7 の よ う に ピ ー ク が
3
つ 存 在 す る 出 力 波 形 と な る。 し た が っ て、 検 出 素 子 と バ ー と の 聞 に 相 対 的 な 傾 き が 存 在 す る 場 合 、 パ ー の 傾 き の 正 負 に よ り 得 ら れ る そ れ ぞ れ の 出 力 波 形 は 単 に 極 性 が 反 転 す る わ け で な く 、 そ の パ タ ー ン に 違 い が 見 ら れ る こ と が わ か る 。 し た が っ て 、 図3‑2で 出 力 波 形 パ タ ー ン が 異 な る の は 、 パ ー に 対 し て 検 出 素 子 が 僅 か に 傾 い て ス キ ャ ン さ れ た こ と に よ る も の だ と 考 え ら れ る。因子4 微小磁性体片に対する検出麦平の検出出力分布模式図
( 1 3
性ヂ片が図中の白い部分にあれば正出力を、黒い首
E
分にあれば負出力を生じることを示す)‑45‑
(a)
(c)
図
3 ‑ 5
検出素子とバーとの相対的傾きの種類︑ ︑ ︐ ︐ ︐
︐hu
〆 ' 目 ︑ ︑
(d)
図3‑6 相対的傾きがあるときの出力波形模式図 (図3‑5(a)の場合)
図3‑7 相対的傾きがあるときの出力波形模式図 (図3‑S(b)の場合)
3 . 5 バ ー コ ー ド 読 み 取 り 特 性
3 . 3 .2節 の イ ン キ 特 性 か ら 最 も 高 出 力 で あ っ た 鉄 系 合 金 を 磁 性 イ ン キ に 用 い
て図3‑8に 示 す よ う な 1
0
ビ ッ ト を 表 す バ ー コ ー ド を 構 成 し 、 ス キ ャ ン を 行 っ た 結 果 を 図3‑9に 示 す 。 測 定 条 件 は 、 励 磁 周 波 数100kH z、 励 磁 電 流 100n1A、 リ フ ト オフ O.lmmと し 、 検 出 素 子
E
を 用 い た 。 隣 接 す る パ ー の 間 隔 が2.0mm、4.0mm、 6.0mmの 3つ の 場 合 の そ れ ぞ れ に つ い て 測 定 を 行 っ た。こ の パ タ ー ン は 、 隣 接 す る パ ー の す べ て の 組 み 合 わ せ を 含 ん で お り 、 こ の 結 果 か ら 、 バ ー コ ー ド 構 成 に つ い て 議 論 で き る 。 こ れ よ り 、 間 隔 が6.0mm、4.0mmの場合、それぞ、れパー lつに 対 す る 出 力 が 独 立 に 存 在 し て お り 、 各 パ ー に よ る 出 力 の 干 渉 は な く 、 バ ー コ ー ド に 対 応 し た 出 力 波 形 が 得 ら れ て い る 。 間 隔 が2.0mmの 場 合 は 、 若 干 の 干 渉 に よ り 出 力 ピ ー ク 値 が 小 さ く な る 現 象 が 見 ら れ る が 、 識 別 は か ろ う じ て 可 能 で あ る 。 基 本 特 性 の 出 力 波 形 か ら 、 パ ー l本 に 対 す る ビ ッ ト 長 は 約2.0mmで あ り 、 バ ー コ ー ド 検 出 波 形 の 出 力 分 離 可 能 な ビ ッ ト 長 に 等 し い こ と が わ か る 。 ま た 、 3.4節 で 考 察 し た パ ー に よ る 出 力 波 形 の 違 い が こ の 結 果 か ら も 確 認 で き 、 特 に 間 隔6.0mmの 出 力 波 形 に お い て は 顕 著 で あ る 。 こ の バ ー コ ー ド パ タ ー ン は 、 印 刷 に よ り 各 ノ く 一 間 の 平 行 が 正 確 に 保 た れ て お り 、 こ の 測 定 の 際 、 検 出 素 子 は バ ー コ ー ド に 対 し て 若 干 負 側 に 傾 い て い た と 考 え ら れ る 。3 .6 高 出 力 化 の た め の 検 出 素 子 構 造 の 改 良
バ ー コ ー ド 製 作 に 印 刷 技 術 を 導 入 す る こ と で 、 低 コ ス ト 、 量 産 性 向 上 と い っ た 利 点 が あ る 一 方 、 出 力 の 低 下 と い っ た マ イ ナ ス の 面 も 存 在 す る 。 そ こ で 、 検 出 素 子 構 造 に お け る 高 出 力 化 に つ い て 述 べ る 。
本 方 式 バ ー コ ー ド シ ス テ ム の 検 出 原 理 は 、 励 磁 磁 束 の 検 出 コ イ ル 鎖 交 成 分 を 検 出 す る こ と に ほ か な ら な く 、 こ の 鎖 交 磁 束 が 電 圧 に 変 換 さ れ 出 力 と な っ て い る 。 高 出 力 化 に は 、 パ ー と な る 磁 性 イ ン キ 材 料 の 高 透 磁 率 化 、 リ フ ト オ フ の 縮 小 等 の
‑49‑
0.3
1 0 1 1 0 1 0 0 1 0
' ‑ ‑ 1
f、
ノて一間隔: 2.0mm 、 4.0mm 、 6.0mm
図3 ‑ 8 ノてーコードランダム 1 0 ピット配列パターン
ハU
'aEA ハU
0.05
ハUハUハU ( ﹀
g )
︼コ
ハ220
ー0.05
0 5 噌EEA ハU 20 25 30 Scan path(mm)
2.0mm (a)パ一間隔
0.10 一一一一4.0mm
0.05
0.00
( ﹀
E )
吉 会コO
40 50 20 30
Scan path(mm)
ハU
唱EEA
‑0.05 0
4.0mm (b)パ一間隔
一一一‑6.0mm 0.10
0.05
0.00
( ﹀
E )
吉 会口︒
70 60 20 30 50
Scan path(mm)
ハU 40
噌EEA
時0.05
0
6.0mm (c)パ一間隔
ノて一間隔に対する 1
0
ビット配列パターンの読み取り特性 図3‑9‑51‑
方 法 が 考 え ら れ る が 、 こ こ で は 鎖 交 磁 束 の 増 加 に よ る 高 出 力 化 法 と し て 、 検 出 素 子 の 構 造 の 改 良 を 考 え る 。 直 交
8
の 字 型 コ イ ル 対 で は 、 励 磁 コ イ ル と 検 出 コ イ ル が 直 交 に 重 ね て 配 置 さ れ て お り 、 基 本 的 に 励 磁 コ イ ル に よ る 励 磁 磁 束 は 検 出 コ イ ル に は 鎖 交 し な い 。 パ 一 等 の 磁 気 異 方 性 が 存 在 す る と 、 コ イ ル 対 の 十 字 部 で 検 出 コ イ ル に 鎖 交 す る 磁 束 成 分 が 生 じ て 出 力 と な る。 し た が っ て 、 コ イ ル 対 の 十 字 部 が 多 く 存 在 す る と 出 力 は 大 き く な り 、 図3‑10に 示 す よ う な 検 出 コ イ ル の 巻 方 で は 、 原 理 的 に 十 字 部 の 個 数 倍 の 出 力 が 得 ら れ る [37]。特 に 、 ス キ ャ ン 垂 直 方 向 に 菱 形 状 磁 性 領 域 が 多 数 平 行 配 置 さ れ て い る 図3‑1の パ ー パ タ ー ン に 対 し て は 効 果 的 で あ る 。 実 際 に 、 図3‑11に 示 す よ う な 十 字 部 を 2つ に し た 検 出 素 子 を 製 作 し 、 パ ー と して1.5mm長 の 122μm併 ア モ ル フ ァ ス ワ イ ヤ を 4 5 0 傾 け て 配 置 し た も の を 平 面 ス キ ャ ン し た 結 果 が 図3‑12で あ る 。 こ の 出 力 結 果 は 検 出 素 子 の パ ー に 対 す る 感 度 分 布 を 示 し て お り 、 図 中 の 黒 い 領 域 が 正 出 力 、 白 い 領 域 が 負 出 力 を 示 し て い る。 l本 の パ ー に 対 す る 感 度 領 域 ( こ の 場 合 は 中 央 の 黒 い 領 域 ) が 、 こ の 巻 方 に よ り 縦 長 に な り 、 図3‑1の バ ー パ タ ー ン に 対 し て は 高 出 力 化 に 効 果 的 で あ る こ と が わ か る。3 .7 3
値 化 の 可 能 性本 方 式 は 、 光 学 式 や 従 来 の 磁 気 式 と の 親 和 性 を 考 慮 し て 、 出 力 の
2
値 化 を 考 え て き た が 、 出 力 は 正 負 で 与 え ら れ る た め 、 従 来 の シ ス テ ム に 当 て は め る と 、 正 、 負 、 ゼ ロ を 用 い た デ ー タ の3
値 化 が 可 能 と な る [38]0 こ の 場 合 、 パ ー の 位 置 決 定 の た め に サ ン プ リ ン グ が 必 要 な こ と や 、 デ ー タ 処 理 が 3ビ ッ ト と な る た め 従 来 の2
ビ ッ ト で 行 わ れ る 情 報 処 理 と の 親 和 性 が な い 等 の 問 題 が で て く る が 、 情 報 密 度 の 点 だ け を 考 慮 し た 場 合 は 、 こ の 磁 気 ノ て ー コ ー ド シ ス テ ム に は3
値 化 が 実 現 で き る 可 能 性 を 有 し て い る こ と が わ か る 。多数にしても
基本的な巻き方は同じ
励磁コイル
• •
図3‑10 高出力化のための検出コイルの改良
‑53‑
T v 一
2.4mm
図3‑11 高出力化のための検出素子のサイズ
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3.8
本 章 の ま と め本 章 で は 、 前 章 で 述 べ た 情 報 の 高 密 度 化 の た め の バ ー パ タ ー ン を 、 実 用 性 を 考 慮 し て 磁 性 イ ン キ 印 刷 に よ り 製 作 し 、 そ れ を 用 い た 基 本 特 性 を 調 べ 、 バ ー コ ー ド シ ス テ ム と し て 十 分 用 い る こ と が 可 能 で あ る こ と が わ か っ た 。 単 一 バ ー の 出 力 特 性 か ら 、 バ ー の 傾 き の 正 負 に よ り 出 力 波 形 パ タ ー ン に 違 い が 見 ら れ た が 、 こ れ は 検 出 素 子 と パ ー と の 相 対 的 な 傾 き に よ り 生 じ る と 考 え ら れ 、 そ の メ カ ニ ズ ム を 解 析 し た 。 ま た 、 ラ ン ダ ム に
10
ビ ッ ト 配 列 さ れ た バ ー コ ー ド パ タ ー ン の 読 み 取 り 特 性 を 調 べ た 結 果 、 バ ー コ ー ド に 対 応 し た 出 力 が 得 ら れ 、 約2.0mm/bit
の バ ー コ ード 構 成 が 可 能 で あ る こ と が わ か っ た 。 さ ら に 、 高 出 力 化 の た め の 検 出 素 子 構 造 を 示 し 、 高 出 力 化 の 可 能 性 を 確 か め た 。