DE69223721T2 - Magnetoresistive Vorrichtung und Verfahren zum Lesen von Zeichen aus magnetischer Tinte - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und Verfahren zum Lesen von Zeichen aus magnetischer Tinte (MICR- Zeichen).
• Zur Zeit haben MICR-Zeichen oder solche, die beispielsweise mit Magnettinte gemäß dem E13B- oder CMC7-Font auf Dokumente gedruckt sind&sub1; eine magnetische Feldstärke, die äußerst schwach ist. Zum Beispiel hat ein schlecht gedruckter Einzeldruckstrich im CMC7-Font oder -Kodierung vielleicht eine magnetische Feldstärke von ungefähr 0,06 Gauss. Eine derartig schwache magnetische Feldstärke kann nur zuverlässig erfaßt werden, wenn ein Lesekopf mit Induktionstechnologie verwendet wird.
• Es gibt jedoch mehrere Nachteile bei der Verwendung eines Lesekopfes des Induktionstyps zum Ablesen von MICR-Daten auf Dokumenten; diese sind:
• 1. In dem Lesekopf befindet sich eine große Anzahl von Spulenwindungen, die den Lesekopf voluminös und aufgrund der komplizierten manuellen oder bestenfalls halbautomatischen Verfahren teuer in der Herstellung machen.
• 2. Um eine ausreichende Signalstärke zu erhalten, ist es notwendig, daß eine hohe Relativdrehzahl oder -geschwindigkeit zwischen dem Lesekopf und den zugeordneten MICR-Zeichen auf dem Dokument vorhanden ist. Mit anderen Worten, die Stärke des Ausgangssignals ist von der erwähnten Relativgeschwindigkeit abhängig. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt sind ca. 400 Zoll (10,16 m) pro Sekunde ungefähr die maximal machbare Geschwindigkeit, um ein Dokument an einem stationären Lesekopf vorbeizubewegen. Am langsamen Ende sind mindestens ca. 45 Zoll (1,14 m) pro Sekunde erforderlich, um eine ausreichende Ausgabe für das Ablesen zu erhalten. Bei ca. 20 Zoll (50,8 cm) pro Sekunde erzeugt der Lesekopf des Induktionstyps keine Ausgabe, obwohl eine praktisch machbare Anzahl von Windungen verwendet wird.
• 3. Die körperliche Größe des Lesekopfes ist voluminös.
• 4. Zur Erzielung eines guten Störabstands ist es erforderlich, daß die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Lesekopf und dem MICR-Zeichen auf einem hohen Wert gehalten wird.
• Die französische Patentanmeldung FR-A-2 389 810 offenbart eine MICR-Vorrichtung mit zwei magnetoresistiven (MR)-Sensoren, die im Hinblick auf ihren Verweis auf die Abhandlungen über Magnetismus der Vereinigung der amerikanischen Elektro- und Elektronik-Ingenieure (IEEE Transactions on Magnetics), Band 12, Nr. 6, Nr. Al, "Magnetoresistive Doppelstreifen-Leseköpfe für geschwindigkeitsunempfindliche Bandlesegeräte" (Dual Strip Magnetoresistive Read Heads for Speed Insensitive Tape Readers) eine Vorrichtung offenbart, bei der die MR-Sensoren aus parallelen Meßfühlerstreifen bestehen.
• Ferner nimmt das amerikanische Patent US-A-3,860,965 Bezug auf eine Magnetlesekopfanordnung, die zwei MR-Elemente aufweist und zur Verbindung mit dem eine Leseschaltung umfassenden Brückenwiderstand angeordnet ist.
• In Bezug auf Leseköpfe des Standes der Technik, bei denen magnetoresistive Technologie verwendet wurde, wurde keine ausreichende Signalstärke zum Ablesen von MICR-Daten oder -Zeichen von einem Dokument entwickelt.
• Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten magnetoresistiven Lesekopf, der zur Verwendung mit MICR-Zeichen geeignet ist, sowie ein verbessertes Verfahren zum Lesen solcher Zeichen zu schaffen.
• Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine magnetoresistive Vorrichtung zum Lesen von Zeichen aus magnetischer Tinte geschaffen, mit einem Lesekopf aufweisend ein Substrat mit einem ersten und einem zweiten magnetoresistiven Meßfühler darauf, wobei die Meßfühler als benachbart nebeneinander beabstandete parallele Streifen ausgebildet sind, und einer Kopplungsvorrichtung, die den ersten und zweiten magnetoresistiven Meßfühler zu einer Leseschaltung in Form einer Vollbrückenschaltung zusammenschalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Leseschaltung aufweist: einen ersten Widerstand (R1), der zwischen einer Spannungsquelle und Erde mit dem ersten Meßfühler in Reihe geschaltet ist und einen ersten Knoten dazwischen aufweist, einen zweiten Widerstand (R2), der zwischen die Spannungsquelle und Erde mit dem zweiten Meßfühler in Reihe geschaltet ist und einen zweiten Knoten dazwischen aufweist, einen Differentialverstärker mit einem ersten und einem zweiten Eingang, wobei eine erste Kopplungsvorrichtung den ersten Knoten mit dem ersten Eingang verbindet und eine zweite Kopplungsvorrichtung den zweiten Knoten mit dem zweiten Eingang verbindet und wobei einer der ersten und zweiten Meßfühler an die Spannungsquelle angeschlossen ist und der andere der Meßfühler an Masse angeschlossen ist.
• Die vorliegende Erfindung sieht in vorteilhafter Weise einen Lesekopf vor, der als Dünnfilmvorrichtung hergestellt ist, was den Lesekopf preiswert in der Herstellung und klein in seinen Abmessungen macht.
• Es ist ein weiterer Vorteil, daß die Signalstärke oder -ausgabe des Lesekopfes von der Relativgeschwindigkeit zwischen den Zeichen auf dem Dokument und dem Lesekopf unabhängig ist.
• Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Lesen von Magnettintenzeichen durch Vorbeilaufen an einem Lesekopf bereitgestellt, der ein Substrat aufweist, das einen ersten und einen zweiten magnetoresistiven Meßfühler in Form von parallelen Streifen aufweist, die benachbart nebeneinander hinter den Zeichen beabstandet sind, wobei die Breite der zwei Streifen und der Abstand dazwischen zusammengenommen gleich oder kleiner der Breite eines Einzelstrichs eines Zeichens ist, Lesen des erzeugten Signals mittels einer Leseschaltung in Form einer Vollbrückenschaltung und gekennzeichnet durch Lesen des Signals mittels einer Schaltung aufweisend einen ersten Widerstand (R1), der zwischen einer Spannungsquelle und Erde mit dem ersten Meßfühler in Reihe geschaltet ist und einen ersten Knoten dazwischen aufweist, einen zweiten Widerstand (R2), der zwischen der Spannungsquelle und Erde mit dem zweiten Meßfühler in Reihe geschaltet ist und einen zweiten Knoten dazwischen aufweist, einen Differentialverstärker mit einem ersten und einem zweiten Eingang, wobei eine erste Kopplungsvorrichtung den ersten Knoten mit dem ersten Eingang verbindet und eine zweite Kopplungsvorrichtung den zweiten Knoten mit dem zweiten Eingang verbindet und wobei einer der ersten und zweiten Meßfühler an die Spannungsquelle angeschlossen ist und der andere der Meßfühler an Masse angeschlossen ist.
• Die Erfindung wird nachfolgend lediglich beispielhaft mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen weiter beschrieben, wobei:
• Fig. 1 ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines Dokumentes mit MICR-Zeichen darauf in Lesebeziehung zu einem die vorliegende Erfindung verkörpernden Lesekopf ist;
• Fig. 2 eine Illustration des im CMC7-Font gedruckten Zeichens "0" oder Null ist;
• Fig. 3 eine Magnetwellenform des in Fig. 2 dargestellten Zeichens ist;
• Fig. 4 eine Illustration des im CMC7-Font gedruckten Zeichens "1" ist;
• Fig. 5 eine Magnetwellenform des in Fig. 4 dargestellten Zeichens ist;
• Fig. 6 eine Illustration des im E13B-Font gedruckten Zeichens "0" oder Null ist;
• Fig. 7 eine Magnetwellenform des in Fig. 6 dargestellten Zeichens ist;
• Fig. 8 eine Illustration des im E13B-Font gedruckten Zeichens "1" ist;
• Fig. 9 eine Magnetwellenform des in Fig. 8 dargestellten Zeichens ist;
• Fig. 10 ein vergrößertes schematisches Diagramm zur Darstellung des Verhältnisses zwischen magnetoresistiven Meßfühlern oder Abtastelementen in dem in Fig. 1 gezeigten Lesekopf und einem im CMC7- Font gedruckten MICR-Zeichen ist;
• Fig. 11 ein schematisches Diagramm des Lesekopfes in seiner Ausbildung auf einem Substrat ist;
• Fig. 12 eine schematische Darstellung einer Wellenform des Standes der Technik in Verbindung mit dem Ablesen eines Abschnitts eines gemäß einem CMC7-Font gedruckten Zeichens ist;
• Fig. 13 eine Wellenform ist, die beim Ablesen des Abschnitts des in Fig. 12 dargestellten Zeichens auftritt;
• Fig. 14 ein schematisches Diagramm zur Darstellung einer von der Art her ähnlichen Leseschaltung wie die der vorliegenden Erfindung ist, aber eine unterschiedliche Anordnung der Vollbrücke vorstellt, die beim Ablesen der Ausgabe von den in Fig. 10 dargestellten magnetoresistiven Abtastelementen verwendet wird;
• Fig. 15 ein schematisches Diagramm zur Darstellung einer Ausführungsform der in Fig. 1 gezeigten Leseschaltung ist;
• Fig. 16 (auf dem Blatt dargestellt, das Fig. 11 enthält) ein schematisches Blockdiagramm zur Darstellung eines zusätzlichen Operationsverstärkers ist, der den in Fig. 14 und 15 gezeigten Leseschaltungen hinzugefügt ist;
• Fig. 17 ein Diagramm ist, das zeigt, auf welche Weise den in Fig. 11 dargestellten Abtastelementen magnetische Kraftlinien zugeordnet sind; und
• Fig. 18 eine Illustration in Richtung des in Fig. 17 dargestellten Pfeils B ist, um zusätzliche Einzelheiten der magnetischen Kraftlinien zu zeigen.
• Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm, das eine Vorrichtung 10 zeigt, in der ein gemäß dieser Erfindung hergestellter Lesekopf verwendet werden kann. Die Vorrichtung 10 weist eine Dokumentenspur 14 auf, die ein zu lesendes Dokument 16 aufnimmt. Das Dokument 16 weist nahe an seinem unteren Rand eine MICR- Zeile oder -Zone 16-1 auf, wie aus Fig. 1 ersichtlich, wobei die zu lesenden MICR-Zeichen 16-2 in der Zone 16-1 angeordnet sind. Die Vorrichtung 10 weist auch einen Dokumententransport 18 auf, der das zu lesende Dokument 16 an einem Schreibkopf 20 vorbeibewegt, um die Magnettinte auf dem Dokument für die abzulesenden Zeichen zu magnetisieren. Danach bewegt der Dokumententransport 18 das Dokument 16 in Arbeitsbeziehung zu einem Lesekopf 22, der der Gegenstand dieser Erfindung ist. Die Ausgabe des Lesekopfes 22 wird an eine Leseschaltung 24 gerichtet, deren Ausgabe einer Steuereinheit 26 zugeführt wird.
• Bevor der Lesekopf 22 näher diskutiert wird, erscheint es zweckmäßig, zwei unterschiedliche, mit Magnettinte gedruckte Zeichentypen oder -Fonts zu erläutern. Fig. 2 zeigt ein Zeichen 28, das eine im CMC7-Font gedruckte "0" oder Null ist, und Fig. 3 zeigt die zugehörige Wellenform 30, die herauskommt, wenn das Zeichen 28 bezüglich des Lesekopfes 22 bewegt wird. Dementsprechend zeigt Fig. 4 ein Zeichen 32, das eine im CMC7- Font gedruckte "1" ist, und Fig. 5 zeigt die zugehörige Wellenform 34. Fig. 6 zeigt ein Zeichen 36, das eine im E13B- Font gedruckte "0" oder Null ist, und Fig. 7 zeigt die zugehörige Wellenform 38, die herauskommt, wenn das Zeichen 28 bezüglich des Lesekopfes 22 bewegt wird. Dementsprechend zeigt Fig. 8 ein Zeichen 40, das eine im E13B-Font gedruckte "1" ist, und Fig. 9 zeigt die zugehörige Wellenform 42. Zwar wird diese Erfindung in Bezug auf diese beiden Fonts beschrieben, die Prinzipien dieser Erfindung können jedoch auf andere mit Magnettinte gedruckte Zeichen oder Daten ausgedehnt werden.
• Der in Fig. 1 gezeigte Lesekopf 22 ist in Fig. 10 und 11 näher dargestellt. Der Lesekopf 22 weist ein erstes und ein zweites magnetoresistives Element 22-1 und 22-2 auf, die auf einem Siliciumsubstrat 22-3 angeordnet oder abgelagert (Fig. 11) und auf einer Basis 22-31, wie Glas, befestigt sind. Zum Anschließen des ersten magnetoresistiven Elementes 22-1 an eine Außenleitung werden Verbindungsmittel, wie Anschlußstifte 22-4 und 22-5, verwendet, und in ähnlicher Weise werden zum Anschließen des zweiten magnetoresistiven Elementes 22-2 an eine Außenleitung Anschlußstifte 22-6 und 22-7 verwendet. Bei der beschriebenen Ausführungsform bestehen das erste und zweite magnetoresistive Element 22-1 und 22-2 aus NiFe-Permalloy und sind auf dem Substrat 22-3 abgelagert und auf der Glasbasis 22-31 befestigt.
• Die Beziehung des Lesekopfes 22 zu dem abzulesenden MICR-Zeichen ist am besten in Fig. 10 dargestellt. Der obere Abschnitt von Fig. 10 zeigt das Zeichen 28, welches eine "0" ist, wie sie im CMC7-Font gedruckt wird&sub1; wie in Verbindung mit Fig. 2 erläutert. Das Zeichen 28 ist in Fig. 10 allgemein vergrößert und vertikal komprimiert; die Breite der Balken bzw. Streifen und Zwischenräume, aus denen das Zeichen aufgebaut ist, sind jedoch im richtigen Maßstab zur Breite des ersten und zweiten magnetoresistiven Elementes 22-1 und 22-2 gezeigt, die auch in Fig. 10 dargestellt sind. Die Breite des ersten magnetoresistiven Elementes 22-1 ist als Wl dargestellt, und dementsprechend ist die Breite des zweiten Elementes 22-2 gleich W2, wobei W1 = W2. Der Spalt oder Abstand zwischen den magnetoresistiven Elementen 22-1 und 22-2 ist G1. Die Breite aller Balken, wie 28-1, eines Zeichens in CMC7-Verschlüsselung oder -Font ist gleich W3, und dieser spezielle Font weist zwei unterschiedliche Zwischenräume zwischen den Balken auf. Die Zwischenräume haben eine schmale Breite W4 und eine große Breite W5, wobei W5 = 2 (W4). Die Abmessungen von W3, W4 und W5 in verschiedenen Kombinationen werden von dem speziell verwendeten Font vorgegeben. Wie aus Fig. 10 ersichtlich, ist W gleich W1 + W2 + G1 oder 2W1 + G1. Für eine bevorzugte Form des Ausführungsbeispiels gilt:
• W ist kleiner als oder gleich 1/2 W3, und G1 ist kleiner als oder gleich 0,3 x W1.
• Die obigen Parameter sorgen für eine optimale Leistung des Lesekopfes 22 selbst im schlimmsten Fall, wie z. B. in einer Situation, in der die Streifenbreite für ein Zeichen im CMC7- Font ein Maximum ist und der Abstand zwischen den Strichen ein Minimum ist.
• In der beschriebenen Ausführungsform hat der Lesekopf 22 folgende Abmessungen: W1 = W2 = 0,0013 Zoll (33,02 um), und der Spalt G1 dazwischen entspricht 0,0003 Zoll (7,62 um), was eine Gesamtbreite W von 0,0029 Zoll (73,66 um) ergibt, wie in Fig. 10 gezeigt. Die Breite (W3) eines Balkens, wie 28-1 in Fig. 10, entspricht 0,006 Zoll (0,15 mm), und die Breite des schmalen Zwischenraums (W4) beträgt ebenfalls 0,006 Zoll (0,15 mm). Man beachte, daß die Gesamtbreite W (0,0029 Zoll) (73,66 um) des Lesekopfes 22 geringer ist als die Breite W3 (0,006 Zoll) (0,125 mm) eines Streifens 28-1 im CMC7-Font; dies ist in Fig. 10 gezeigt.
• Eines der Probleme bei magnetoresistiven Leseköpfen des Standes der Technik war, daß die Breite des Sensors im allgemeinen größer war als die Breite des Streifens, wie 28-1. Fig. 12 zeigt einen Lesekopf 44 des Standes der Technik mit einer Breite von ca. 0,010 Zoll (0,25 mm); man beachte, daß diese Breite größer ist als die Breite eines Streifens, wie 28-1, eines Zeichens 28. Die resultierende Magnetwellenform 46 war nicht in der Lage, zwischen den beiden Streifen 28-1 und 28-2 zu unterscheiden, aus denen der Abschnitt des gezeigten Zeichens bestand. Mit dem Lesekopf 22 wird eine Magnetwellenform 48 erzeugt (Fig. 13), wobei die Wellenform 48 unter der Wellenform 46 angeordnet ist, um den Vergleich beim Ablesen desselben Abschnitts des Zeichens 28 zu zeigen.
• Die Breite (W) des Lesekopfes 22 (Fig. 10) ist geringer als die Breite eines Streifens 28-1 im CMC7-Font. Eines der Probleme bei Lesegeräten des Standes der Technik war, daß sie nicht in der Lage waren, den erforderlichen Verstärkungsgrad zum Ablesen der schwachen Signale aufzubieten, die von den MICR-Zeichen auf einem Dokument oder Scheck bereitgestellt werden. umIn der beschriebenen Ausführungsform bestehen die magnetoresistiven Elemente 22-1 und 22-2 des Lesekopfes 22 aus Nickel-Eisen-Permalloy und sind auf dem Substrat 22-3 abgelagert, wie in Verbindung mit Fig. 11 erörtert. Der Gesamtwiderstand jedes magnetoresistiven Elements 22-1 und 22-2 beträgt 1,6 kΩ. Ein anderes wesentliches Merkmal ist, daß beim Herstellen der magnetoresistiven Elemente 22-1 und 22-2 das maximale Magnetfeld, dem ein Element ausgesetzt wird, in einer Ausführungsform ca. 200 Gauss aufweist. Eines der Probleme bei Lesegeräten des beschriebenen Typs besteht darin, daß die magnetoresistiven Elemente eine Ablesung erzeugen, wenn sie einem Feld mit hoher Dichte ausgesetzt werden; sie behalten jedoch den geänderten Widerstand eine lange Zeit bei, bevor sie zum Ausgangszustand zurückkehren. Aus diesem Grund wird ein Feldstärkenmaximum bestimmt. Falls der Lesekopf 22 in einer Umgebung eingesetzt werden soll, die ein starkes Magnetfeld aufweist, sollte eine ausreichende magnetische Abschirmung vorgesehen werden, um das erwähnte maximale Magnetfeld zu vermeiden.
• Fig. 14 ist ein schematisches Diagramm einer Leseschaltung 24, die von der Art her der der vorliegenden Erfindung ähnlich ist, aber eine unterschiedliche Anordnung der Vollbrücke darstellt. Zur Ausrichtung des Lesers entsprechen magnetoresistive Elemente MR1 und MR2, die in Fig. 14 dargestellt sind, dem ersten und zweiten magnetoresistiven Element 22-1 und 22-2, die beispielsweise in Fig. 10 gezeigt sind. Wenn ein Dokument 16 von dem in Fig. 1 dargestellten Dokumententransport nach rechts bewegt wird, treffen die MICR-Zeichen auf dem Dokument 16 zuerst auf das magnetoresistive Element MR2. In der beschriebenen Ausführungsform weisen die magnetoresistiven Elemente MR1 und MR2 jeweils einen Widerstand von 1,6 kΩ auf, und die Widerstände R1 und R2 weisen jeweils einen Widerstand von 1,6 kΩ auf. Die Widerstände R1 und R2 sind in Fig. 10 und 11 strichliert dargestellt.
• Der Betrieb der Leseschaltung 24 (Fig. 14) geht folgendermaßen vor sich: Wenn kein Dokument 16 oder keine Bewegung eines Dokumentes 16 vor dem Lesekopf 22 vorhanden ist, beträgt die Spannung an den Knoten 50 und 52 bei der gezeigten Schaltung 2,5 Volt. Die Knoten 50 und 52 sind über Kondensatoren C1 und C2 an die Eingänge (+) und (-) eines Differentialverstärkers 54 angeschlossen, wie dargestellt. Bei 2,5 V an den Knoten 50 und 52 hat der Differentialverstärker 54 einen Ausgang von 0 Volt. Die Leseschaltung 24 weist den allgemeinen Aufbau einer Vollbrückenschaltung auf, während die Schaltungen des Standes der Technik im allgemeinen Halbbrückenschaltungen zum Anschließen eines einzigen Abtastelementes sind, wie in Bezug auf Fig. 12 erörtert.
• Wenn ein Dokument 16 von links nach rechts bewegt wird (wie in Fig. 1 veranschaulicht), werden die MICR-Zeichen vom Schreibkopf 20 magnetisch aktiviert, wie dies üblicherweise geschieht. Danach wird das Dokument 16 in Arbeitsbeziehung zum Lesekopf 22 bewegt (wie in Fig. 1 veranschaulicht), und das magnetoresistive Element MR2 ist das erste, auf das die MICR- Daten auf dem Dokument 16 treffen. Wenn die Feldlinien von einem Zeichen auf dem Dokument 16 auf das magnetoresistive Element MR2 treffen, wird der Widerstand dieses Elementes erhöht und läßt den Spannungspegel am Knoten 52 unter den Wert von 2,5 V sinken, der in dem beschriebenen Beispiel auftritt, wenn kein Dokument vorhanden ist. Aufgrund dieses Spannungsunterschieds zwischen den Knoten 50 und 52 gibt es dann eine Ausgabe aus dem Differentialverstärker 54.
• Wenn das Dokument 16 in dem erörterten Beispiel weiter nach rechts bewegt wird (wie in Fig. 1 veranschaulicht), dann wirken die Kraftfluß- bzw. Feldlinien von dem MICR-Zeichen, das das magnetoresistive Element MR2 beeinflußt hat, auch auf das magnetoresistive Element MR1 ein. Im allgemeinen sind die Kraftfluß- bzw. Feldlinien, die das magnetoresistive Element MR2 beeinflussen, dieselben, die auf das magnetoresistive Element MRI einwirken, obwohl sie nicht immer gleich sind. Wenn die Kraftfluß- bzw. Feldlinien auf dem magnetoresistiven Element MR1 auftreffen, neigt dessen Widerstand zum Ansteigen und läßt die Spannung am Knoten 50 fallen. Da der Spannungspegel am Knoten 52 gefallen ist und kurz danach auch der Spannungspegel am Knoten 50 fällt, bedeutet dies, daß, wenn überhaupt, nur ein geringes Spannungsdifferential zwischen den Knoten 50 und 52 vorhanden ist. Folglich heißt dies, daß es eine sehr geringe Ausgabe vom Differentialverstärker 54 gibt. Eine Steigerung der von einem Lesekopf ausgehenden Ausgabe kann in vorteilhafter Weise folgendermaßen erzielt werden:
• Fig. 15 stellt eine Ausführungsform der in Fig. 1 gezeigten Leseschaltung 24 dar und wird als Leseschaltung 24-2 bezeichnet. Die Leseschaltung 24-2 weist dieselben Bauteile auf, wie in Verbindung mit Fig. 14 erläutert; sie sind jedoch so angeordnet, daß sie eine größere Signalstärke vom Lesekopf 22 aus bereitstellen als es die Leseschaltung 24 tut. Diesbezüglich sind die Positionen des magnetoresistiven Elementes MR1 und seines zugeordneten Widerstands vertauscht, wie in Fig. 15 gezeigt. Unter der Voraussetzung, daß der Lesekopf 22 dieselbe krperliche Gestaltung aufweist, gelangen im wesentlichen dieselben Kraftfluß- bzw. Feldlinien zuerst in Kopplungsbeziehung mit dem magnetoresistiven Element MR2, und kurz danach treffen die Feldlinien auf das magnetoresistive Element MR1. Wenn die Feldlinien auf das magnetoresistive Element MR2 treffen, fällt die Spannung am Knoten 52, wie zuvor erläutert, und wenn die Feldlinien auf das magnetoresistive Element MR1 treffen, steigt die Spannung am Knoten 50. Als Beispiel, wenn die Spannung am Knoten 52 (Fig. 15) von 2,5 V auf ca. 2 V abfällt, und die Spannung am Knoten 50 von 2,5 V auf ca. 3 V ansteigt, dann wird ein Spannungsdifferential von 1 V an den Operationsverstärker 54 geliefert.
• Die Leseschaltung 24-2 (Fig. 15) ist doppelt so empfindlich wie die in Fig. 14 dargestellte Leseschaltung 24. Die Spannungsänderungen an den Knoten 50 und 52 belaufen sich auf ca. 100 Mikrovolt. Die Widerstände Rl und R2, die in den Schaltungen 24 und 24-2 erscheinen, neigen im Gebrauch zur Erhitzung und haben einen ihnen zugeordneten Wärmekoeffizienten. Die Kondensatoren C1 und C2 sind zu dem Zweck da, schleichende Gleichstromänderungen abzuschirmen, die auftreten, wenn diese Widerstände R1 und R2 gerade ruhen und Strom durch sie hindurchfließt. Mit anderen Worten, die Wechselstromänderungen, die auftreten, wenn ein Zeichen auf einem Dokument den Lesekopf 22 passiert, sind die Änderungen, nach denen gesucht wird.
• Im Rückblick auf die Leseschaltung 24-2 wechselt z. B. aufgrund ihrer Bauart der Spannungswert am Knoten 52 von V/2 auf (V/2 - e&sub1;). Der Spannungspegel am Knoten 50 ändert sich von V/2 auf (V/2 + e&sub1;). Die Werte e&sub1; und e&sub1; stellen die Spannungsänderungen an den Knoten 50 und 52 dar. Deshalb liegt an den Eingängen zum Operationsverstärker 54, wobei es sich um ein Vorverstärkerstufe handelt, eine Differenz von (V/2 - e&sub1;) - (V/2 + e&sub1;) = -2e&sub1; an. Diese Differenz ist zweimal so groß wie die Differenz in der Leseschaltung 24 und macht die Leseschaltung 24-2 doppelt so empfindlich wie die Leseschaltung 24.
• In den beschriebenen Ausführungsformen liefert der in Fig. 14, 15 und 16 dargestellte Differentialverstärker 54 eine Verstärkung von 180 am Knoten 56 (Fig. 16). Rückblickend sei nochmals gesagt, daß der Signalpegel von der Leseschaltung 24-2 zweimal so hoch ist wie der der Leseschaltung 24. Ein Operations- oder OP-Verstärker 58 liefert eine zusätzliche Verstärkung von 10. Die Ausgabe des OP-Verstärkers 58 wird in die Steuereinheit 26 eingespeist, was für das Verständnis dieser Erfindung nicht wesentlich ist.
• Es wurde hier weiter oben festgestellt, daß der Widerstand der magnetoresistiven Elemente 22-1 und 22-2 sich ändert, wenn sie Magnetfeldern ausgesetzt werden. Diesbezüglich zeigt Fig. 17 die magnetoresistiven Elemente 22-1 und 22-2 bei Positionierung bezüglich der Vorderseite des Dokumentes 16 zum Ablesen der den MICR-Zeichen 16-2 zugeordneten Magnetwellenformen. Für ein magnetoresistives Element gilt:
• Widerstand R = R&sub0; + Delta R Cos² Theta,
• wobei: Ro = Isotroper Widerstand (Werte sind unter allen Meßwinkeln gleich);
• Delta R = Magnetischer Widerstand (anisotrop - Werte variieren abhängig vom Meßwinkel); und
• Theta = Winkel zwischen Strom und Magnetisierung.
• Fig. 17 zeigt das erste und zweite magnetoresistive Element 22-1 und 22-2, wie sie in Arbeitsbeziehung zu den auf der Vorderseite des Dokumentes 16 stehenden MICR-Zeichen 16-2 erscheinen. Fig. 18 zeigt die Magnetfelder, wie die Magnetisierungslinien 62 und 64, wenn sie in Arbeitsbeziehung zum ersten magnetoresistiven Element 22-1 sind. Der Winkel Theta, auf den in der obigen Gleichung Bezug genommen wurde, ist in Fig. 18 dargestellt, und sein scheitelgleicher Punkt 60 ist ein Tangentialpunkt der als Linien 64 dargestellten Magnetisierungslinien. Eine Seite des Winkels Theta wird durch eine Gerade 66 gebildet, die lotrecht zu dem magnetoresistiven Element 22-1 ist und durch den Punkt 60 verläuft, und die andere Seite, wie die Gerade 68, ist eine Tangente der Magnetfeldlinien 64 am Punkt 60. Es sei angemerkt, daß das magnetoresistive Element 22-1 den höchsten Signalpegel erzeugt, wenn der zugehörige Winkel Theta gleich Null ist, was an Punkt 70 in Fig. 18 der Fall ist. Der Cosinus von 0º ist gleich "1", was bedeutet, daß der Widerstand R des magnetoresistiven Elementes 22-1 gleich seinem isotropen Widerstand R&sub0; ist. Wenn der Winkel Theta 180º beträgt, ist der zugeordnete Cosinus gleich -1. Aus der obigen Gleichung geht hervor, daß der Widerstand R des magnetoresistiven Elementes 22-1 kleiner ist als sein Widerstand Ro.
• in weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung im Vergleich zur weiter oben hierin erwähnten Induktionstechnologie bezieht sich auf den Abstand zwischen dem gerade gelesenen Dokument und der Oberfläche des zugeordneten Lesekopfes. Der höchstzulässige Zwischenraum zwischen dem gerade gelesenen Dokument und der Oberfläche des Lesekopfes selbst ist bei der erwähnten Induktionstechnologie ca. 0,001 Zoll (25,4 um). Manchmal kann ein Signal erfaßt werden, wenn der Abstand etwa 0,002 Zoll (50,8 um) ist; das erhaltene Signal kann jedoch nicht zuverlässig als genau angesehen werden. Mit dem Lesekopf 22 der vorliegenden Erfindung kann das gerade gelesene Dokument ungefähr 0,008 Zoll (0,20 mm) von der Oberfläche des Lesekopfes 22 beabstandet sein und immer noch eine bearbeitungsfähige Ablesung liefern. Dieses Merkmal macht die Kosten des Lesekopfes 22 billiger als beim Lesekopf des Induktionstyps und setzt den Lesekopf 22 im Vergleich zu einem induktiven Lesekopf auch weniger Verschleiß aus.
• Ein weiteres Merkmal des Lesekopfes 22 ist, daß er nicht geschwindigkeitsabhängig ist, wie es beim induktiven Lesekopf der Fall ist. Das Dokument 16 kann z. B. mit Geschwindigkeiten am Lesekopf 22 vorbeibewegt werden, die von praktisch Null bis 1.000 Zoll (25,4 m) pro Sekunde reichen. Die tatsächliche Obergrenze ist bis jetzt noch nicht bestimmt worden. Wenn ein Dokument z. B. mit 100 Zoll (2,54 m) pro Sekunde an einem Leser vorbeibewegt wird, entwickelt sich eine maximale Signalfrequenz von ca. 7 kHz für die CMC7-Verschlüsselung. Wenn die Dokumentengeschwindigkeit auf 200 Zoll (5,08 m) pro Sekunde erhöht wird, wird die maximale Signalfrequenz 14 kHz etc.. Der Frequenzgang für E13B ist niedriger als für CMC7. Wenn die Dokumentengeschwindigkeit auf 1.000 Zoll (25,4 m) pro Sekunde erhöht würde, wäre die maximale Signalfrequenz 70 kHz Bei einer Dokumentengeschwindigkeit von 3.000 Zoll (76,2 m) pro Sekunde wäre der maximale Signalgang 210 kHz. Der maximale Frequenzgang für das System 10 liegt bei ca. 200 kHz, so daß knapp 3.000 Zoll (76,2 m) pro Sekunde für das System 10 als Grenze anzusehen wären. Der springende Punkt ist, daß es so gut wie unmöglich ist, ein Dokument mit 1.000 Zoll (25,4 m) pro Sekunde anzutreiben; tatsächlich scheinen ca. 400 Zoll (10,16 m) pro Sekunde die Höchstgeschwindigkeit für das gesteuerte Bewegen eines Dokumentes zu sein.

Claims (6)

1. Magnetoresistive Vorrichtung zum Lesen von Zeichen aus magnetischer Tinte, mit einem Lesekopf (22) aufweisend ein Substrat (22-3) mit einem ersten (22-1) und einem zweiten (22-2) magnetoresistiven Meßfühler darauf, wobei die Meßfühler als benachbart nebeneinander beabstandete parallele Streifen ausgebildet sind, und einer Kopplungsvorrichtung, die den ersten (22-1) und zweiten (22-2) magnetoresistiven Meßfühler zu einer Leseschaltung (24-2) in Form einer Vollbrückenschaltung zusammenschalten, dadurch gekennzeichnet, daß

die Leseschaltung (24-2) aufweist:

einen ersten Widerstand (R1), der zwischen einer Spannungsquelle und Erde mit dem ersten Meßfühler (22-1) in Reihe geschaltet ist und einen ersten Knoten (50) dazwischen aufweist,

einen zweiten Widerstand (R2), der zwischen die Spannungsquelle und Erde mit dem zweiten Meßfühler (22-2) in Reihe geschaltet ist und einen zweiten Knoten (52) dazwischen aufweist,

einen Differentialverstärker (54) mit einem ersten und einem zweiten Eingang, wobei eine erste Kopplungsvorrichtung den ersten Knoten (50) mit dem ersten Eingang verbindet und eine zweite Kopplungsvorrichtung den zweiten Knoten (52) mit dem zweiten Eingang verbindet und wobei einer der ersten und zweiten Meßfühler an die Spannungsquelle angeschlossen ist und der andere der Meßfühler an Masse angeschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Meßfühlern (22-1, 22-2) ungefähr 0,3 mal so breit ist wie jeder Meßfühler.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite jedes Meßfühlers (22-1, 22-2) ungefähr 0,5 mal so groß wie ein einzelner Balken oder ein einzelner Zwischenraum in einer CMC7-Magnettintenzeichen-Kodierung ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand ungefähr 7,6 um oder weniger beträgt, die Breite jedes Meßfühlers (22-1, 22-2) ungefähr 33,0 um beträgt, und die Länge jedes der Meßfühler (22-1, 22-2) ungefähr 152,4 mm beträgt.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Meßfühler (22-1, 22-2) aus einem ersten bzw. zweiten durchgehenden Element bestehen.

6. Verfahren zum Lesen von Magnettintenzeichen (16-2) durch Vorbeilaufen an einem Lesekopf (22), der ein Substrat (22-3) aufweist, das einen ersten (22-1) und einen zweiten (22-2) magnetoresistiven Meßfühler in Form von parallelen Streifen aufweist, die benachbart nebeneinander hinter den Zeichen (16-2) beabstandet sind, wobei die Breite der zwei Streifen und der Abstand dazwischen zusammengenommen gleich oder kleiner der Breite eines Einzelstrichs eines Zeichens ist, Lesen des erzeugten Signals mittels einer Leseschaltung (24-2) in Form einer Vollbrückenschaltung und gekennzeichnet durch Lesen des Signals mittels einer Schaltung aufweisend einen ersten Widerstand (R1), der zwischen einer Spannungsquelle und Erde mit dem ersten Meßfühler in Reihe geschaltet ist und einen ersten Knoten (50) dazwischen aufweist, einen zweiten Widerstand (R2), der zwischen der Spannungsquelle und Erde mit dem zweiten Meßfühler (22-2) in Reihe geschaltet ist und einen zweiten Knoten (52) dazwischen aufweist, einen Differentialverstärker (54) mit einem ersten und einem zweiten Eingang, wobei eine erste Kopplungsvorrichtung den ersten Knoten (50) mit dem ersten Eingang verbindet und eine zweite Kopplungsvorrichtung den zweiten Knoten (52) mit dem zweiten Eingang verbindet und wobei einer der ersten und zweiten Meßfühler (22-1, 22-2) an die Spannungsquelle angeschlossen ist und der andere der Meßfühler an Masse angeschlossen ist.