磁気センサ装置
【課題】磁気センサ装置において媒体の移動方向と直交する媒体幅方向での検出範囲を広げることのできる磁気センサ装置を提供すること。
【解決手段】磁気センサ装置２０において、磁気センサ素子４０のセンサコア４１では、幅方向Ｗ４０に延在する胴部４２から媒体移動路１１の側に向けて突出した複数の集磁用突部４３（集磁用突部４３１、４３２）が幅方向Ｗ４０で互い離間しており、かかる複数の集磁用突部４３には検出コイル４９（検出コイル４９１、４９２）が巻回され、胴部４２には励磁コイル４８が巻回されている。磁気センサ素子４０は、幅方向Ｗ４０および集磁用突部４３の突出方向（高さ方向Ｖ４０）の双方に対して直交する厚さ方向Ｔ４０が媒体１の移動方向Ｘに向くように配置されており、集磁用突部４３はおよび検出コイル４９は、媒体１の移動方向Ｘに対して直交する媒体幅方向Ｙで離間する位置に設けられている。
【解決手段】磁気センサ装置２０において、磁気センサ素子４０のセンサコア４１では、幅方向Ｗ４０に延在する胴部４２から媒体移動路１１の側に向けて突出した複数の集磁用突部４３（集磁用突部４３１、４３２）が幅方向Ｗ４０で互い離間しており、かかる複数の集磁用突部４３には検出コイル４９（検出コイル４９１、４９２）が巻回され、胴部４２には励磁コイル４８が巻回されている。磁気センサ素子４０は、幅方向Ｗ４０および集磁用突部４３の突出方向（高さ方向Ｖ４０）の双方に対して直交する厚さ方向Ｔ４０が媒体１の移動方向Ｘに向くように配置されており、集磁用突部４３はおよび検出コイル４９は、媒体１の移動方向Ｘに対して直交する媒体幅方向Ｙで離間する位置に設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性体が取り付けられた物体や磁気インクで印刷が施された紙幣等といった媒体の磁気特性等を検出するための磁気センサ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁性体が取り付けられたカード等の物体や、磁気インクで印刷が施された紙幣等の磁気特性を検出するにあたっては、媒体の搬送路の途中位置に磁気センサ装置が設けられており、かかる磁気センサ装置は磁気センサ素子を備えている（特許文献１参照）。
【０００３】
かかる特許文献１に記載の磁気センサ装置において、磁気センサ素子は、図１１（ａ）に示すように、センサコア９１に対してコイル９３、９４が巻回された構造を有している。センサコア９１では、磁気センサ素子９０の幅方向Ｗ９０に延在する胴部９１０から複数の突部９１１〜９１６が媒体１の媒体移動路１１の側およびその反対側に向けて突出しており、媒体１の媒体移動路１１側に向けて突出した３枚の突部９１１〜９１３のうち、幅方向Ｗ９０の中央に位置する突部９１２にコイル９３が励磁用コイルとして巻回されている。また、媒体１の媒体移動路１１側とは反対側に向けて突出した３枚の突部９１４〜９１６のうち、幅方向Ｗ９０の中央に位置する突部９１５にコイル９４が差動検出用コイルとして巻回されている。ここで、磁気センサ素子９０は、幅方向Ｗ９０を媒体１の移動方向Ｘに向けて配置されており、幅方向Ｗ９０および突部９１１〜９１６が突出する高さ方向Ｖ９０の双方に対して直交する厚さ方向Ｔ９０は、媒体１の移動方向Ｘに対して直交する媒体幅方向Ｙに向いている。また、磁気センサ素子９０は、媒体幅方向Ｙに複数配列されており、媒体１の移動に伴って媒体１の全体から磁気特性を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２４１６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の磁気センサ素子９０では、幅方向Ｗ９０の両端（媒体１の移動方向Ｘの両端）に位置する突部９１１、９１３の間に生成した磁束の変化を幅方向Ｗ９０の中央に位置する突部９１２、９１５に巻回したコイル９３、９４で検出するため、厚さ方向Ｔ９０（媒体１の移動方向Ｘに対して直交する媒体幅方向Ｙ）における感度分布では、図１１（ｂ）に示すように、センサコア９１が存在する領域では高いが、磁気センサ素子９０から厚さ方向Ｔ９０（媒体幅方向Ｙ）にわずかにずれただけでも感度が急激に低下することになる。このため、磁気センサ素子９０を媒体１の移動方向Ｘに対して直交する媒体幅方向Ｙに複数配列すると、２つの磁気センサ素子９０で挟まれた領域では、感度が急激に低下してしまう。それ故、媒体１に付した磁性領域１ａの幅が狭い場合、媒体１が媒体幅方向Ｙにずれて磁気センサ素子９０の間を通過すると、媒体１の磁気特性を検出できなくなる等の問題点がある。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、磁気センサ装置において媒体の移動方向と直交する媒体幅方向での検出範囲を広げることのできる磁気センサ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、相対移動する媒体の磁気特性を検出する磁気センサ素子を備えた磁気センサ装置であって、前記磁気センサ素子は、該磁気センサ素子の幅方向に延在する胴部から前記媒体の媒体移動路の側に向けて突出して前記幅方向で互いに離間する複数の集磁用突部を備えたセンサコアと、前記胴部に巻回された励磁コイルと、前記複数の集磁用突部の各々に巻回された検出コイルと、を備え、前記磁気センサ素子は、前記幅方向および前記集磁用突部の突出方向の双方に対して直交する厚さ方向が前記媒体の移動方向に向くように配置されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明において、磁気センサ素子のセンサコアでは、幅方向に延在する胴部から媒体の媒体移動路の側に向けて突出した複数の集磁用突部が幅方向で互いに離間しており、かかる複数の集磁用突部には検出コイルが巻回され、胴部には励磁コイルが巻回されている。このため、励磁コイルに通電すると、集磁用突部周辺に磁束が形成されるので、かかる磁束の変化を、集磁用突部に巻回された検出コイルを介して検出すれば、媒体の透磁率等の磁気特性を検出することができる。ここで、磁気センサ素子は、厚さ方向が媒体の移動方向に向くように配置されており、集磁用突部および検出コイルは、媒体の移動方向に対して直交する媒体幅方向で離間する位置に設けられている。このため、磁気センサ素子は、センサコアが存在する領域、およびセンサコアが存在する領域から幅方向（媒体の移動方向に対して直交する媒体幅方向）にずれた位置にかけて略同等の感度を有し、媒体の移動方向と直交する媒体幅方向での検出範囲が広い。
【０００９】
本発明は、前記センサコアの前記幅方向の寸法が前記厚さ方向の寸法より大である場合に適用すると、より効果的である。本発明によれば、センサコアの幅方向は、媒体の移動方向に対して直交する媒体幅方向であるため、センサコアの厚さ方向の寸法が小さくなっても、媒体の移動方向と直交する媒体幅方向での検出範囲が広い。
【００１０】
本発明において、前記磁気センサ素子は、前記媒体の移動方向に対して交差する方向に複数配列されていることが好ましい。このように構成すると、媒体幅方向において、集磁用突部および検出コイルが複数配列された構造になるので、媒体幅方向全体にわたって同等の感度を実現することができる。
【００１１】
本発明において、前記複数の突部の各々に巻回された前記検出コイルは、直列に電気的に接続されていることが好ましい。このように構成すると、複数の集磁用突部の各々に巻回された検出コイルでの検出結果が合計された出力を得ることができるので、感度を向上することができる。
【００１２】
本発明において、前記励磁コイルは、前記幅方向で隣り合う２つの前記集磁用突部で挟まれた部分に巻回されていることが好ましい。このように構成すると、集磁用突部の数が幾つであっても、幅方向で隣り合う２つの集磁用突部の間に磁束を形成することができる。
【００１３】
本発明において、前記集磁用突部は、３つ以上形成されており、当該３つ以上の集磁用突部のうち、前記幅方向の両端部に位置する集磁用突部に巻回された前記検出コイルは、他の集磁用突部に巻回された前記検出コイルに比して巻回数が多いことが好ましい。このように構成すると、幅方向の両端部といった磁束密度が低い部分での感度を高めることができるので、磁気センサ素子の幅方向における検出感度を同等とすることができる。
【００１４】
この場合、前記３つ以上の集磁用突部のうち、前記幅方向の両端部に位置する集磁用突部は、他の集磁用突部に比して細いことが好ましい。このように構成すると、幅方向の両端部に位置する集磁用突部に巻回された検出コイルについては、他の集磁用突部に巻回された検出コイルに比して巻回数を多くことができる。
【００１５】
本発明において、前記センサコアは、前記胴部から前記集磁用突部とは反対側に突出した突部を備えていることが好ましい。このように構成すると、励磁コイルから見たときの磁気抵抗を低減することができる。従って、同じ電流を流した時に発生する磁束を増大させることができるので、感度を向上することができる。また、センサコアを飽和させるフラックスゲート方式を採用した際、駆動電流が少なく済むので、消費電流や発熱を低減することができる。また、突部に差動用コイルを巻回しておけば、検出コイルでの検出結果と差動用コイルでの検出結果との差動を用いて、媒体の磁気特性を検出することができる。従って、温度変化等といった外乱を補償することができる。
【００１６】
本発明において、前記センサコアは、アモルファス磁性材料層と、該アモルファス磁性材料層を両面側で挟む非磁性の基板と、を備えている構成を採用することができる。このようなセンサコアを用いれば、薄いセンサコアを提供できるので、媒体の移動方向における解像度を向上することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明において、磁気センサ素子のセンサコアでは、幅方向に延在する胴部から媒体の媒体移動路の側に向けて突出した複数の集磁用突部が幅方向で互いに離間しており、かかる複数の集磁用突部には検出コイルが巻回され、胴部には励磁コイルが巻回されている。このため、励磁コイルに通電すると、集磁用突部周辺に磁束が形成されるので、かかる磁束の変化を、集磁用突部に巻回された検出コイルを介して検出すれば、媒体の透磁率等の磁気特性を検出することができる。ここで、磁気センサ素子は、厚さ方向が媒体の移動方向に向くように配置されており、集磁用突部および検出コイルは、媒体の移動方向に対して直交する媒体幅方向で離間する位置に設けられている。このため、磁気センサ素子は、センサコアが存在する領域から幅方向（媒体の移動方向に対して直交する媒体幅方向）にずれた位置にかけても略同等の感度を有し、媒体の移動方向と直交する媒体幅方向での検出範囲が広い。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明を適用した磁気センサ装置を備えた磁気パターン検出装置の構成を示す説明図である。
【図２】本発明を適用した磁気センサ装置の説明図である。
【図３】本発明を適用した磁気センサ装置に用いた磁気センサ素子の説明図である。
【図４】本発明を適用した磁気センサ装置の磁気センサ素子に用いたセンサコアの構成例を示す説明図である。
【図５】本発明を適用した磁気センサ装置の信号処理系の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明を適用した磁気センサ装置において磁気が検出される媒体に形成される各種磁気インクの特性等を示す説明図である。
【図７】本発明を適用した磁気パターン検出装置において種類の異なる磁気パターンが形成された媒体から磁気パターンの有無を検出する原理を示す説明図である。
【図８】本発明を適用した磁気パターン検出装置を用いて、種類の異なる媒体から磁気パターンを検出した結果を示す説明図である。
【図９】本発明を適用した別の実施の形態に係る磁気センサ装置に用いた磁気センサ素子の説明図である。
【図１０】本発明を適用したさらに別の実施の形態に係る磁気センサ装置に用いた磁気センサ素子の説明図である。
【図１１】従来の磁気センサ装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明では、磁気センサ素子４０において、センサコア４１の胴部４２が延在している方向および集磁用突部４３が離間している方向を磁気センサ素子４０およびセンサコア４１の幅方向Ｗ４０とし、集磁用突部４３が突出している方向を磁気センサ素子４０およびセンサコア４１の高さ方向Ｖ４０とし、幅方向Ｗ４０および高さ方向Ｖ４０の双方に対して直交する方向を磁気センサ素子４０およびセンサコア４１の厚さ方向Ｔ４０としている。また、媒体１の移動方向Ｘに直交する２方向のうち、媒体１の幅方向を媒体１の移動方向Ｘに直交する媒体幅方向Ｙとしている。
【００２０】
（全体構成）
図１は、本発明を適用した磁気センサ装置を備えた磁気パターン検出装置の構成を示す説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）は、磁気パターン検出装置の要部構成を模式的に示す説明図、および断面構成を模式的に示す説明図である。
【００２１】
図１に示す磁気パターン検出装置１００は、銀行券、有価証券等の媒体１から磁気を検知して真偽判別や種類の判別を行なう装置であり、ローラやガイド（図示せず）等によってシート状の媒体１を媒体移動路１１に沿って移動させる搬送装置１０と、この搬送装置１０による媒体移動路１１の途中位置で媒体１から磁気を検出する磁気センサ装置２０とを有している。本形態において、ローラやガイドは、アルミニウム等といった非磁性材料から構成されている。本形態において、磁気センサ装置２０は、媒体移動路１１の下方に配置されているが、媒体移動路１１の上方に配置されることもある。いずれの場合も、磁気センサ装置２０は、センサ面２１を媒体移動路１１に向けるように配置される。
【００２２】
本形態において、媒体１には、媒体１の移動方向Ｘに延在する細幅の磁性領域１ａに磁気インクによって磁気パターンが付されており、かかる磁気パターンは、残留磁束密度Ｂｒおよび透磁率μが異なる複数種類の磁気インクにより形成されている。例えば、媒体１には、ハード材を含む磁気インキにより印刷された第１の磁気パターンと、ソフト材を含む磁気インキにより印刷された第２の磁気パターンとが形成されている。そこで、本形態の磁気パターン検出装置１００は、媒体１における磁気パターン毎の有無を残留磁束密度レベルおよび透磁率レベルの双方に基づいて検出する。また、本形態において、かかる２種類の磁気パターンの検出を行なうための磁気センサ装置２０は共通である。従って、本形態の磁気パターン検出装置１００は、以下の構成を有している。なお、ハード材とは、マグネットに用いる磁性材料のように、外部より磁界を印加すると、ヒステリシスが大きくて残留磁束密度が高く、容易に磁化される磁性材料である。これに対して、ソフト材とは、モータや磁気ヘッドのコア材のように、ヒステリシスが小さくて残留磁束密度が低く、容易に磁化されない磁性材料である。
【００２３】
（磁気センサ装置２０の構成）
図２は、本発明を適用した磁気センサ装置２０の説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、磁気センサ装置２０における磁気センサ素子の等のレイアウトを示す説明図、磁気センサ素子の向きを示す説明図、および２つの磁気センサ素子を幅方向に配列した場合の媒体１の移動方向Ｘに直交する媒体幅方向Ｙにおける感度分布を示す説明図である。
【００２４】
図１および図２（ａ）に示すように、本形態の磁気パターン検出装置１００において、磁気センサ装置２０は、媒体１に磁界を印加する磁界印加用磁石３０と、磁界を印加した後の媒体１にバイアス磁界を印加した状態における磁束を検出する磁気センサ素子４０と、磁界印加用磁石３０および磁気センサ素子４０を覆う非磁性のケース２５とを備えている。磁気センサ装置２０は、媒体移動路１１と略同一平面を構成するセンサ面２１と、センサ面２１に対して媒体１の移動方向の両側に連接する斜面部２２、２３とを備えており、かかる形状は、ケース２５の形状によって規定されている。本形態では、斜面部２２、２３を設けてあるので、媒体１が引っ掛かりにくいという利点がある。
【００２５】
磁気センサ装置２０は、媒体１の移動方向Ｘと交差する方向に延在しており、磁界印加用磁石３０および磁気センサ素子４０は、媒体１の移動方向Ｘと交差する方向に複数、配列されている。本形態において、磁気センサ装置２０は、媒体１の移動方向Ｘと交差する方向のうち、移動方向Ｘと直交する媒体幅方向Ｙに延在しており、磁界印加用磁石３０および磁気センサ素子４０は、移動方向Ｘと直交する媒体幅方向Ｙに複数、配列されている。
【００２６】
本形態において、磁界印加用磁石３０は、磁気センサ素子４０に対して媒体１の移動方向の両側に磁界印加用第１磁石３１と磁界印加用第２磁石３２として配置されており、矢印Ｘ１で示す媒体１の移動方向に沿って、磁界印加用第１磁石３１、磁気センサ素子４０および磁界印加用第２磁石３２がこの順に配置されている。また、矢印Ｘ２で示す媒体１の移動方向に沿って、磁界印加用第２磁石３２、磁気センサ素子４０および磁界印加用第１磁石３１がこの順に配置されており、媒体１が矢印Ｘ１で示す方向および矢印Ｘ２で示す方向のいずれの方向に移動した場合でも、媒体１の磁気特性を検出することができる。ここで、磁気センサ素子４０は、磁界印加用第１磁石３１と磁界印加用第２磁石３２との中間位置に配置されており、磁界印加用第１磁石３１との磁気センサ素子４０との離間距離と、磁界印加用第２磁石３２と磁気センサ素子４０との離間距離が等しい。なお、磁界印加用第１磁石３１、磁気センサ素子４０および磁界印加用第２磁石３２はいずれも、磁気センサ装置２０のセンサ面２１に対向するように配置されている。
【００２７】
本形態において、磁界印加用磁石３０（磁界印加用第１磁石３１および磁界印加用第２磁石３２）は、フェライトやネオジウム磁石等の永久磁石３５を備えている。磁界印加用第１磁石３１および磁界印加用第２磁石３２のいずれにおいても、永久磁石３５は、センサ面２１に位置する側と、センサ面２１が位置する側とは反対側とが異なる極に着磁されている。このため、永久磁石３５において、センサ面２１の側に位置する面が媒体１に対する着磁面３５０として機能する。すなわち、本形態の磁気パターン検出装置１００においては、後述するように、矢印Ｘ１で示すように移動する媒体１が磁気センサ装置２０を通過する際、まず、磁界印加用第１磁石３１から媒体１に磁界が印加され、かかる磁界によって着磁された後の媒体１が磁気センサ素子４０を通過する。また、矢印Ｘ２で示すように移動する媒体１が磁気センサ装置２０を通過する際、まず、磁界印加用第２磁石３２から媒体１に磁界が印加され、かかる磁界によって着磁された後の媒体１が磁気センサ素子４０を通過することになる。
【００２８】
磁界印加用磁石３０に用いた複数の永久磁石３５はいずれも、サイズや形状は同一であるが、各々は、以下の向きに配置されている。まず、磁界印加用第１磁石３１および磁界印加用第２磁石３２のいずれにおいても、媒体１の移動方向Ｘと直交する媒体幅方向Ｙで隣り合う永久磁石３５同士は、互いに反対の向きに着磁されている。すなわち、媒体１の移動方向Ｘと直交する媒体幅方向Ｙに配列された複数の永久磁石３５のうち、１つの永久磁石３５は、媒体移動路１１側に位置する端部がＮ極に着磁され、媒体移動路１１側とは反対側に位置する端部はＳ極に着磁されているが、この永久磁石３５に対して媒体１の移動方向Ｘと直交する方向Ｙで隣り合う永久磁石３５は、媒体移動路１１側に位置する端部がＳ極に着磁され、媒体移動路１１側とは反対側に位置する端部はＮ極に着磁されている。なお、本形態では、媒体１の移動方向で対向する磁界印加用第１磁石３１の永久磁石３５と磁界印加用第２磁石３２の永久磁石３５とは、磁気センサ素子４０を挟んで異なる極が対向している。但し、媒体１の移動方向で対向する磁界印加用第１磁石３１の永久磁石３５と磁界印加用第２磁石３２の永久磁石３５とは、磁気センサ素子４０を挟んで同じ極が対向するように配置されることもある。
【００２９】
（磁気センサ素子４０の構成）
図３は、本発明を適用した磁気センサ装置２０に用いた磁気センサ素子４０の説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、磁気センサ素子４０の正面図、この磁気センサ素子４０に対する励磁波形の説明図、および磁気センサ素子４０からの出力信号の説明図である。なお、図３（ａ）では、図面に対して垂直な方向で媒体１が移動する状態を示してある。
【００３０】
図１（ｂ）および図２（ａ）、（ｂ）に示すように、磁気センサ素子４０はいずれも、薄板状であり、幅方向Ｗ４０のサイズは厚さ方向Ｔ４０の寸法に比して大である。例えば、磁気センサ素子４０は、図１（ｂ）に示す非磁性部材４６を除くと、厚さ方向Ｔ４０における寸法が５〜５０［μｍ]、幅方向Ｗ４０における寸法が８〜１０［ｍｍ]、高さ方向Ｖ４０における寸法が５〜１５［ｍｍ]である。かかる磁気センサ素子４０は、媒体１の移動方向Ｘに厚さ方向Ｔ４０を向けて配置されており、媒体１の移動方向Ｘと直交する媒体幅方向Ｙには幅方向Ｗ４０が向いている。
【００３１】
磁気センサ素子４０は、両面がセラミック等からなる厚さ０．３mm〜１mm程度の薄板状の非磁性部材４６により覆われている。かかる磁気センサ素子４０は、磁気シールドケース（図示せず）に収納されていることもある。この場合、磁気シールドケースは、媒体移動路が位置する上方が開口しており、磁気センサ素子４０は、媒体移動路１１に向けて磁気シールドケースから露出した状態にある。
【００３２】
図１（ｂ）、図２（ａ）、（ｂ）、および図３（ａ）に示すように、磁気センサ素子４０は、センサコア４１と、センサコア４１に巻回された励磁コイル４８と、センサコア４１に巻回された検出コイル４９とを備えている。本形態において、センサコア４１は、磁気センサ素子４０の幅方向Ｗ４０に延在する胴部４２と、胴部４２から媒体１の媒体移動路１１の側に向けて突出する集磁用突部４３とを備えている。ここで、集磁用突部４３は、胴部４２の幅方向Ｗ４０の両端部から媒体１の媒体移動路１１の側に向けて突出した２つの集磁用突部４３１、４３２として構成されており、２つの集磁用突部４３１、４３２は、幅方向Ｗ４０で離間している。また、センサコア４１は、胴部４２から集磁用突部４３とは反対側に突出した突部４４を備えており、本形態において、突部４４は、胴部４２の幅方向Ｗ４０の両端部から媒体１の媒体移動路１１の側とは反対側に向けて突出した２つの突部４４１、４４２として構成されている。
【００３３】
このように構成したセンサコア４１に対して、励磁コイル４８は、胴部４２において集磁用突部４３１、４３２および突部４４１、４４２で挟まれた部分に巻回されている。また、検出コイル４９は、集磁用突部４３に巻回されており、本形態において、検出コイル４９は、センサコア４１の２つの集磁用突部４３（集磁用突部４３１、４３２）のうち、集磁用突部４３１に巻回された検出コイル４９１と、集磁用突部４３２に巻回された検出コイル４９２とからなる。ここで、２つの検出コイル４９１、４９２は、集磁用突部４３１、４３２に対して互いに逆方向に巻回されている。また、２つの検出コイル４９１、４９２は、１本のコイル線を集磁用突部４３１、４３２に対して連続して巻回してなるため、２つの検出コイル４９１、４９２は、直列に電気的に接続されている。なお、２つの検出コイル４９１、４９２を各々集磁用突部４３１、４３２に巻回した後、直列に電気的に接続してもよい。
【００３４】
このように構成した磁気センサ素子４０は、幅方向Ｗ４０および集磁用突部４３の突出方向(高さ方向Ｖ４０)の双方に対して直交する厚さ方向Ｔ４０が媒体１の移動方向Ｘに向くように配置されており、磁気センサ素子４０において集磁用突部４３（集磁用突部４３１、４３２）および検出コイル４９（検出コイル４９１、４９２）が離間する幅方向Ｗ４０は、媒体１の移動方向Ｘに対して直交する媒体幅方向Ｙに向いている。
【００３５】
磁気センサ素子４０において、励磁コイル４８には、図５を参照して後述する励磁回路５０から交番電流（図３（ｂ）参照）が定電流で印加される。このため、図３（ａ）に示すように、センサコア４１の周りには、バイアス磁界が形成され、検出コイル４９からは、図３（ｃ）に示す検出波形の信号が出力されることになる。ここで、図３（ｃ）に示す検出波形は、バイアス磁界および時間に対する微分的な信号である。
【００３６】
また、磁気センサ素子４０は、媒体幅方向Ｙに複数配置されている。かかる複数の磁気センサ素子４０において、励磁コイル４８および検出コイル４９の巻回方向が同一である。このため、複数の磁気センサ素子４０の各々の励磁コイル４８に対して共通の励磁電流を供給した場合でも、隣り合う磁気センサ素子４０の間において互いに隣り合う集磁用突部４３の磁極が逆になるので、隣り合う磁気センサ素子４０の間に磁束を発生させることができる。
【００３７】
（磁気センサ素子４０の構成例）
図４は、本発明を適用した磁気センサ装置２０の磁気センサ素子４０に用いたセンサコア４１の構成例を示す説明図であり、図４（ａ）、（ｂ）は、センサコア４１の斜視図および分解斜視図である。
【００３８】
図２（ｂ）および図３（ａ）等を参照して説明した磁気センサ素子４０のセンサコア４１は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、非磁性の第１基板４１ａと非磁性の第２基板４１ｂとの間に磁性材料層４１ｃが挟まれた構造になっている。本形態において、磁性材料層４０ｃは、第１基板４１ａの一方面に接着層（図示せず）によって接着されたアモルファス（非晶質）金属の磁性材料からなる薄板状のアモルファス金属箔からなり、かかる第１基板４１ａの一方面には、磁性材料層４１ｃを間に挟むように第２基板４１ｂが接着層によって接合されている。かかる接着層はいずれも、ガラスクロス、炭素繊維、アラミド繊維等の繊維補強材に樹脂材料を含浸してなるプリプレグを固化させてなる層であり、樹脂材料としては、エポキシ樹脂系やフェノール樹脂系、ポリエステル樹脂系等の熱硬化性樹脂が用いられる。磁性材料層４１ｃとして用いたアモルファス金属箔は、ロールによる圧延によって形成されたものであり、コバルト系としては、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｂ−Ｓｉ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｂ−Ｓｉ等のアモルファス合金、鉄系としては、Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ−Ｃ、Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｂ等のアモルファス合金を例示することができる。
【００３９】
ここで、第１基板４１ａと第２基板４１ｂは、同一形状を有しており、センサコア４１の外形形状を規定している。本形態において、第１基板４１ａおよび第２基板４１ｂに用いられる非磁性の基板としては、アルミナ基板等のセラミック基板や、ガラス基板等を例示でき、十分な剛性を得られるのであれば、プラスチック基板を用いてもよい。第１基板４１ａおよび第２基板４１ｂのうちの少なくとも一方は、切断等の工程の際に磁性材料層４１ｃを確認できるように透光性基板であることが好ましい。なお、磁性材料層４１ｃは、第１基板４１ａおよび第２基板４１ｂより小さい。従って、磁性材料層４１ｃは、第１基板４１ａおよび第２基板４１ｂの外周縁よりもわずかに内側に位置しており、磁性材料層４１ｃの外周縁（第１基板４１ａおよび第２基板４１ｂの外周縁）は封止部になっている。
【００４０】
かかる構成のセンサコア４１を製造するには、第１基板４１ａに対して接着層を介して接合された磁性材料層４１ｃをフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングした後、第１基板４１ａの一方面に対して、磁性材料層４１ｃを間に挟むように第２基板４１ｂを接着層によって接合する。その際、第１基板４１ａとして大型基板を用い、かかる大型基板上で複数の磁性材料層４１ｃをパターニング形成した後、大型の第２基板４１ｂを貼り合わせ、しかる後に、所定のサイズに切断する方法を採用すれば、センサコア４１を効率よく製造することができる。
【００４１】
（信号処理部６０の構成）
図５は、本発明を適用した磁気センサ装置２０の信号処理系の構成を示すブロック図である。本形態において、図５に示す回路は、図３（ｂ）に示す交番電流を励磁コイル４８に印加する励磁回路５０と、検出コイル４９に電気的に接続された信号処理部６０とを備えている。信号処理部６０は、磁気センサ装置２０の検出コイル４９から出力される信号から、残留磁束密度レベルに対応する第１信号Ｓ１、および透磁率レベルに対応する第２信号Ｓ２を抽出し、かかる信号の抽出結果と、媒体１と磁気センサ装置２０との相対位置情報に基づいて、媒体１における複数種類の磁気パターンの有無および形成位置を検出する。より具体的には、信号処理部６０は、磁気センサ装置２０から出力された信号を増幅するアンプ６１と、このアンプ６１から出力された信号のピーク値およびボトム値を保持するピークホールド回路６２およびボトムホールド回路６３と、ピーク値とボトム値とを加算して第１信号Ｓ１を抽出する加算回路６４と、ピーク値とボトム値とを減算して第２信号Ｓ２を抽出する減算回路６５とを備えている。さらに、信号処理部６０は、加算回路６４および減算回路６５から出力された各信号を磁気センサ装置２０と媒体１との相対位置情報に関係づけて、記録部６６１に予め記録されている比較パターンとの照合を行って媒体１の真偽を判定する判定部６６も備えている。かかる判定部６６は、マイクロコンピュータ等により構成されており、ＲＯＭあるいはＲＡＭ等といった記録部（図示せず）に予め記録されているプログラムに基づいて所定の処理を行い、媒体１の真偽を判定する。
【００４２】
（検出原理）
図６は、本発明を適用した磁気センサ装置２０において磁気が検出される媒体１に形成される各種磁気インクの特性等を示す説明図である。図７は、本発明を適用した磁気パターン検出装置１００において種類の異なる磁気パターンが形成された媒体１から磁気パターンの有無を検出する原理を示す説明図である。
【００４３】
まず、図１および図２に示す矢印Ｘ１の方向に媒体１が移動する際に媒体１の真偽を判定する原理を説明する。本形態において、媒体１の磁性領域１ａには、残留磁束密度Ｂｒおよび透磁率μが異なる複数種類の磁気パターンが形成されている。より具体的には、媒体１には、ハード材を含む磁気インキにより印刷された第１の磁気パターンと、ソフト材を含む磁気インキにより印刷された第２の磁気パターンとが形成されている。ここで、ハード材を含む磁気インキは、図６（ｂ１）にヒステリシスループによって、残留磁束密度Ｂｒや透磁率μ等を示すように、磁界を印加したときの残留磁束密度Ｂｒのレベルは高いが、透磁率μは低い。これに対して、ソフト材を含む磁気インキは、図６（ｃ１）にそのヒステリシスループを示すように、磁界を印加したときの残留磁束密度Ｂｒのレベルは低いが、透磁率μは高い。
【００４４】
従って、以下に説明するように、残留磁束密度Ｂｒと透磁率μとを測定すれば、磁気インキの材質の判別を行なうことができる。より具体的には、透磁率μは保持力Ｈｃと相関性を有しているので、本形態では、残留磁束密度Ｂｒと保持力Ｈｃとを測定していることになり、かかる残留磁束密度Ｂｒと保持力Ｈｃとの比は、磁気インキ（磁性材料）によって相違する。それ故、磁気インキの材質の判別を行なうことができる。また、残留磁束密度Ｂｒおよび透磁率μ（保持力Ｈｃ）の測定値は、インキの濃淡や、媒体１と磁気センサ装置２０との距離により変動するが、本形態では、磁気センサ装置２０が同一位置で残留磁束密度Ｂｒおよび透磁率μ（保持力Ｈｃ）を測定するため、残留磁束密度Ｂｒと保持力Ｈｃとの比によれば、磁気インキの材質を確実に判別することができる。
【００４５】
本形態の磁気パターン検出装置１００において、媒体１が矢印Ｘ１で示す方向に移動して磁気センサ装置２０を通過する際、まず、磁界印加用第１磁石３１から媒体１に磁界が印加され、磁界が印加された後の媒体１が磁気センサ素子４０を通過する。それまでの間、検出コイル４９からは、図６（ａ３）に示すように、図６（ａ２）に示すセンサコア４１のＢ−Ｈカーブに対応する信号が出力される。従って、図５に示す加算回路６４および減算回路６５から出力される信号は各々、図６（ａ４）に示す通りである。
【００４６】
ここで、フェライト粉等のハード材を含む磁気インキにより第１の磁気パターンが媒体１に形成されていると、かかる第１の磁気パターンは、図６（ｂ１）に示すように、高レベルの残留磁束密度Ｂｒを有する。このため、図７（ａ１）に示すように、磁界印加用磁石３０を媒体１が通過した際、第１の磁気パターンは、磁界印加用磁石３０からの磁界により、磁石となる。このため、検出コイル４９から出力される信号は、図６（ｂ２）に示すように、第１の磁気パターンから直流的なバイアスを受けて、図６（ｂ３）および図７（ａ２）に示す波形に変化する。すなわち、信号Ｓ０のピーク電圧およびボトム電圧が矢印Ａ１、Ａ２で示すように、同一の方向にシフトするとともに、ピーク電圧のシフト量とボトム電圧のシフト量が相違する。しかも、かかる信号Ｓ０は、媒体１の移動に伴って変化する。従って、図５に示す加算回路６４から出力される第１信号Ｓ１は、図６（ｂ４）に示す通りであり、磁気センサ素子４０を媒体１の第１の磁気パターンが通過するたびに変動する。ここで、ハード材を含む磁気インクにより形成された第１の磁気パターンは、透磁率μが低いため、信号Ｓ０のピーク電圧およびボトム電圧のシフトに影響しているのは、第１の磁気パターンの残留磁束密度Ｂｒだけと見做すことができる。それ故、図５に示す減算回路６５から出力される第２信号Ｓ２は、磁気センサ素子４０を媒体１の第１の磁気パターンが通過しても変動せず、図６（ｂ４）に示す信号と同様である。
【００４７】
これに対して、軟磁性ステンレス紛等のソフト材を含む磁気インキにより第２の磁気パターンが媒体１に形成されていると、かかる第２の磁気パターンのヒステリシスループは、図６（ｃ１）に示すように、図６（ｂ１）に示すハード材を含む磁気インクによる第１の磁気パターンのヒステリシスカーブの内側を通り、残留磁束密度Ｂｒのレベルが低い。このため、磁界印加用磁石３０を媒体１が通過した後も、第２の磁気パターンは、残留磁束密度Ｂｒのレベルが低い。但し、第２の磁気パターンは透磁率μが高いため、図７（ｂ１）に示すように、磁性体として機能する。このため、検出コイル４９から出力される信号は、図６（ｃ２）に示すように、第２の磁気パターンの存在によって透磁率μが高くなっている分、図６（ｃ３）および図７（ｂ２）に示す波形に変化する。すなわち、信号Ｓ０のピーク電圧は矢印Ａ３で示すように高い方にシフトする一方、ボトム電圧は、矢印Ａ４で示すように低い方にシフトする。その際、ピーク電圧のシフト量とボトム電圧のシフト量は絶対値が略等しい。しかも、かかる信号Ｓ０は、媒体１の移動に伴って変化する。従って、図５に示す減算回路６５から出力される第２信号Ｓ２は、図６（ｃ４）に示す通りであり、磁気センサ素子４０を媒体１の第２の磁気パターンが通過するたびに変動する。ここで、ソフト材を含む磁気インクにより形成された第２の磁気パターンは、残留磁束密度Ｂｒが低いため、信号のピーク電圧およびボトム電圧のシフトに影響しているのは、第２の磁気パターンの透磁率μだけと見做すことができる。それ故、図５に示す加算回路６４から出力される第１信号Ｓ１は、磁気センサ素子４０を媒体１の第２の磁気パターンが通過しても変動せず、図６（ｃ４）に示す信号と同様である。
【００４８】
（具体的な検出結果）
図８は、本発明を適用した磁気パターン検出装置１００を用いて、種類の異なる媒体１から磁気パターンを検出した結果を示す説明図である。
【００４９】
本形態の磁気パターン検出装置１００では、加算回路６４において磁気センサ素子４０から出力される信号のピーク値とボトム値とを加算した第１信号Ｓ１は、磁気パターンの残留磁束密度レベルに対応する信号であり、かかる第１信号Ｓ１を監視すれば、ハード材を含む磁気インキにより形成された第１の磁気パターンの有無および形成位置を検出することができる。また、減算回路６５において磁気センサ素子４０から出力される信号のピーク値とボトム値とを減算した第２信号Ｓ２は、磁気パターンの透磁率μに対応する信号であり、かかる第２信号Ｓ２を監視すれば、ソフト材を含む磁気インキにより形成された第２の磁気パターンの有無および形成位置を検出することができる。それ故、磁界を印加したときの残留磁束密度Ｂｒおよび透磁率μが異なる複数種類の磁気パターンの媒体１における磁気パターン毎の有無および形成位置を残留磁束密度レベルおよび透磁率レベルの双方に基づいて識別することができる。
【００５０】
それ故、ハード材を含む磁気インキにより第１の磁気パターンが形成されている媒体１、およびソフト材を含む磁気インキにより第２の磁気パターンが形成されている媒体１を検査すると、図８（ａ）、（ｂ）に示す結果を得ることができ、かかる信号パターンを照合すれば、磁気パターンの有無、種別、形成位置、さらには濃淡を検出することができ、媒体１の真偽を判定することができる。また、第１の磁気パターンおよび第２の磁気パターンの双方が形成されている２つの媒体１を検査すると、図８（ｃ）に示す結果を得ることができ、かかる信号パターンを照合すれば、磁気パターンの有無、種別、形成位置、さらには濃淡を検出することができ、かかる媒体１についても真偽を判定することができる。
【００５１】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の磁気センサ装置２０において、磁気センサ素子４０のセンサコア４１では、幅方向Ｗ４０に延在する胴部４２から媒体移動路１１の側に向けて突出した複数の集磁用突部４３（集磁用突部４３１、４３２）が幅方向Ｗ４０で互いに離間しており、かかる複数の集磁用突部４３には検出コイル４９（検出コイル４９１、４９２）が巻回され、胴部４２には励磁コイル４８が巻回されている。このため、励磁コイル４８に通電すると、集磁用突部４３周辺に磁束が形成されるので、かかる磁束の変化を、集磁用突部４３に巻回された検出コイル４９を介して検出すれば、媒体１の透磁率等の磁気特性を検出することができる。
【００５２】
ここで、磁気センサ素子４０は、厚さ方向Ｔ４０が媒体１の移動方向Ｘに向くように配置されており、集磁用突部４３および検出コイル４９は、媒体１の移動方向Ｘに対して直交する媒体幅方向Ｙで離間する位置に設けられている。このため、磁気センサ素子４０では、図２（ｃ）に示すように、センサコア４１が存在する領域、およびセンサコア４１が存在する領域から幅方向Ｗ４０（媒体１の移動方向Ｘに対して直交する媒体幅方向Ｙ）にわずかにずれた位置にかけて略同等の感度を有し、媒体１の移動方向Ｘと直交する媒体幅方向Ｙでの検出範囲が広い。
【００５３】
また、磁気センサ素子４０は、媒体幅方向Ｙに複数配列されているため、媒体１の媒体幅方向Ｙ全体から磁気特性を検出することができる。しかも、本形態の磁気センサ素子４０では、磁気センサ素子４０から幅方向Ｗ４０（媒体１の移動方向Ｘに対して直交する媒体幅方向Ｙ）にずれた位置でも比較的高い感度を有しており、図２（ｃ）に示すように、媒体幅方向Ｙで隣り合う２つの磁気センサ素子４０の間に相当する領域でも検出感度が著しく低下するということがない。それ故、本形態の磁気センサ装置２０は、媒体幅方向Ｙでの検出範囲が広く、かつ、かかる広い範囲にわたって検出感度が同等である。ここで、媒体幅方向Ｙにおいて磁気センサ素子４０の間に相当する部分の感度は、隣り合う磁気センサ素子４０の距離の影響を受けるが、本形態では、磁気センサ素子４０において寸法が大である幅方向Ｗ４０を媒体幅方向Ｙに向けているので、厚さ方向Ｔ４０を媒体幅方向Ｙに向けた場合と比して少ない数の磁気センサ素子４０によって、媒体幅方向Ｙにおいて磁気センサ素子４０の間に相当する部分の感度が安定した磁気センサ装置２を実現することができる。
【００５４】
また、本形態では、磁気センサ素子４０の厚さ方向Ｔ４０における寸法が小さい。このため、磁気センサ装置２０の移動方向Ｘにおけるサイズを小さくすることができるとともに、移動方向Ｘにおける分解能を向上することができる。
【００５５】
また、本形態において、複数の集磁用突部４３（集磁用突部４３１、４３２）の各々に巻回された検出コイル４９（検出コイル４９１、４９２）は、直列に電気的に接続されている。このため、２つの検出コイル４９１、４９２での検出結果が合計された出力を得ることができる。
【００５６】
さらに、励磁コイル４８は、幅方向Ｗ４０で隣り合う２つの集磁用突部４３（集磁用突部４３１、４３２）で挟まれた部分に巻回されているため、本形態のように、集磁用突部４３の数が２つの場合、および後述する形態のように集磁用突部４３の数が３つ以上の場合のいずれであっても、幅方向Ｗ４０で隣り合う２つの集磁用突部４３の間に磁束を形成することができる。
【００５７】
さらに、センサコア４１は、胴部４２から集磁用突部４３とは反対側に突出した突部４４を備えているため、励磁コイル４８から見たときの磁気抵抗を低減することができる。従って、同じ電流を流した時に発生する磁束を増大させることができるので、感度を向上することができる。また、本形態のように、センサコア４１を飽和させるフラックスゲート方式を採用した際、駆動電流が少なく済むので、消費電流や発熱を低減することができる。また、突部４４に差動用コイルを巻回しておけば、検出コイル４９での検出結果と差動用コイルでの検出結果との差動を用いて、媒体１の磁気特性を検出することができる。従って、温度変化等といった外乱を補償することができる。
【００５８】
さらにまた、センサコア４１は、アモルファスの薄い磁性材料層４１ｃと、アモルファス磁性材料層４１ｃを両面側で挟む非磁性の第１および第２基板４１ａ、４１ｂとを備えているため、磁気センサ素子４０の厚さ方向Ｔ４０における寸法がかなり小さい。このため、磁気センサ装置２０の移動方向Ｘにおけるサイズを小さくすることができるとともに、移動方向Ｘにおける分解能を向上することができる。
【００５９】
また、本形態の磁気センサ装置２０において、磁界印加用磁石３０は、磁気センサ素子４０に対して媒体１の移動方向の両側に磁界印加用第１磁石３１と磁界印加用第２磁石３２として配置されている。このため、磁気センサ素子４０に上下方向で重なった位置には磁界印加用磁石３０が配置されていない。従って、磁界印加用磁石３０（磁界印加用第１磁石３１と磁界印加用第２磁石３２）に磁性粉が吸着された場合でも、かかる磁性粉が磁気センサ素子４０に付着することを防止することができる。また、磁気センサ素子４０に対して媒体１の移動方向の両側に磁界印加用第１磁石３１と磁界印加用第２磁石３２とが配置されているため、磁気センサ素子４０に対しては、媒体１の移動方向の両側に磁界印加用第１磁石３１の磁界と磁界印加用第２磁石３２の磁界とが形成されるので、磁気センサ素子４０に対する磁界印加用第１磁石３１の影響と、磁気センサ素子４０に対する磁界印加用第２磁石３２の影響とを相殺することができる。さらに、図１に示すように、矢印Ｘ１で示す方向に移動する媒体１を磁界印加用第１磁石３１によって着磁し、その後、磁気センサ素子４０によって、着磁した後の媒体１にバイアス磁界を印加した状態における磁束を検出することができるとともに、矢印Ｘ２で示す方向に移動する媒体１を磁界印加用第２磁石３２によって着磁し、その後、磁気センサ素子４０によって、着磁した後の媒体１にバイアス磁界を印加した状態における磁束を検出することができる。それ故、本形態の磁気パターン検出装置１００を入出金機に用いれば、入金された媒体１の真偽を判定することができるとともに、出金される媒体１の真偽を判定することもできる。
【００６０】
また、本形態の磁気パターン検出装置１００では、共通の磁気センサ装置２０によって、磁気パターン毎の有無および形成位置を残留磁束密度レベルおよび透磁率レベルの双方に基づいて検出するため、残留磁束密度レベルの測定と、透磁率レベルの測定との間に時間差が発生しない。それ故、磁気センサ装置２０と媒体１とを移動させながら計測する場合でも、信号処理部６０は、簡素な構成で高い精度の検出を行なうができる。また、搬送装置１０についても、磁気センサ装置２０を通過する箇所のみに走行安定性が求められるだけなので、構成の簡素化を図ることができる。
【００６１】
さらに、本形態の磁気パターン検出装置１００によれば、ハード材およびソフト材の双方を含む磁気インキにより磁気パターンが形成されている媒体１や、ハード材とソフト材の中間に位置する材料を含む磁気インキにより磁気パターンが形成されている媒体１についても、磁気パターンの検出を行なうことができる。すなわち、磁気特性が第１の磁気パターンと第２の磁気パターンの中間に位置するような磁気パターンについては、図６（ｄ１）に示すように、ヒステリシスループが、図６（ｂ１）に示すハード材の磁気パターンのヒステリシスループと図６（ｃ１）に示すソフト材の磁気パターンのヒステリシスループとの中間に位置するので、図６（ｄ４）に示す信号パターンを得ることができ、かかる磁気パターンについても、有無や形成位置を検出することができる。
【００６２】
［別の実施の形態］
図９は、本発明を適用した別の実施の形態に係る磁気センサ装置２０に用いた磁気センサ素子４０の説明図であり、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、集磁用突部４３の数が３つの場合の説明図、集磁用突部４３の数が４つの場合の説明図、および集磁用突部４３の数が５つの場合の説明図である。
【００６３】
図１〜図８を参照して説明した磁気センサ素子４０では、センサコア４１に２つの集磁用突部４３が構成されていたが、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、センサコア４１の胴部４２から集磁用突部４３が３以上突出している構成を採用してもよい。このような構成の場合も、上記実施の形態と同様、集磁用突部４３の各々に検出コイル４９が巻回され、胴部４２において幅方向Ｗ４０で隣り合う集磁用突部４３で挟まれた部分に励磁コイル４８が巻回されている。このため、集磁用突部４３、検出コイル４９および励磁コイル４８の数は、以下の関係
集磁用突部４３の数＝検出コイル４９の数
励磁コイル４８の数＝集磁用突部４３の数−１＝検出コイル４９の数−１
になっている。
【００６４】
図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す形態のうち、図９（ａ）に示す磁気センサ素子４０では、３つの集磁用突部４３（集磁用突部４３１〜４３３）の各々に検出コイル４９（検出コイル４９１〜４９３）が巻回され、胴部４２において幅方向Ｗ４０で隣り合う集磁用突部４３で挟まれた２箇所に励磁コイル４８（励磁コイル４８１、４８２）が巻回されている。さらに、胴部４２からは３つの集磁用突部４３（集磁用突部４３１〜４３３）とは反対側に突部４４（突部４４１〜４４３）が突出している。
【００６５】
また、図９（ｂ）に示す磁気センサ素子４０では、４つの集磁用突部４３（集磁用突部４３１〜４３４）の各々に検出コイル４９（検出コイル４９１〜４９４）が巻回され、胴部４２において幅方向Ｗ４０で隣り合う集磁用突部４３で挟まれた３箇所に励磁コイル４８（励磁コイル４８１〜４８３）が巻回されている。さらに、胴部４２からは４つの集磁用突部４３（集磁用突部４３１〜４３４）とは反対側に突部４４（突部４４１〜４４４）が突出している。
【００６６】
また、図９（ｃ）に示す磁気センサ素子４０では、５つの集磁用突部４３（集磁用突部４３１〜４３４）の各々に検出コイル４９（検出コイル４９１〜４９４）が巻回され、胴部４２において幅方向Ｗ４０で隣り合う集磁用突部４３で挟まれた４箇所に励磁コイル４８（励磁コイル４８１〜４８３）が巻回されている。さらに、胴部４２からは５つの集磁用突部４３（集磁用突部４３１〜４３５）とは反対側に突部４４（突部４４１〜４４５）が突出している。
【００６７】
このような構成の磁気センサ素子４０においても、上記実施の形態と同様、幅方向Ｗ４０で隣り合う検出コイル４９は互いに逆向きに巻回され、複数の検出コイル４９は直列に電気的に接続されている。また、磁気センサ素子４０において、幅方向Ｗ４０で隣り合う励磁コイル４８は互いに逆向きに巻回され、複数の励磁コイル４３は直列あるいは並列に電気的に接続されている。
【００６８】
また、図２（ａ）、（ｂ）を参照して説明したように、磁気センサ素子４０は、媒体幅方向Ｙに複数配置されている。その際、複数の磁気センサ素子４０の間では、検出コイル４９の巻回方向が一致している。また、複数の磁気センサ素子４０の各々の励磁コイル４８に対して共通の励磁電流を供給する場合、図１０（ｂ）に示すように、集磁用突部４３が４つの場合（励磁コイル４８が奇数の場合）、隣り合う磁気センサ素子４０の間において、励磁コイル４８の巻回方向を一致させてある。これに対して、図１０（ａ）、（ｃ）に示すように、集磁用突部４３が３つあるいは５つの場合（励磁コイル４８が偶数の場合）、隣り合う磁気センサ素子４０の間において、励磁コイル４８の巻回方向を逆にしてある。このように構成すると、隣り合う磁気センサ素子４０の間において互いに隣り合う集磁用突部４３の磁極が逆になるので、隣り合う磁気センサ素子４０の間に磁束を発生させることができる。
【００６９】
このように構成した磁気センサ装置２０でも、磁気センサ素子４０は、図１に示す磁気パターン検出装置１００において、厚さ方向Ｔ４０が媒体１の移動方向Ｘに向くように配置されるため、集磁用突部４３および検出コイル４９は、媒体１の移動方向Ｘに対して直交する媒体幅方向Ｙで離間する位置に設けられている。このため、磁気センサ素子４０では、センサコア４１が存在する領域、およびセンサコア４１が存在する領域から幅方向Ｗ４０（媒体１の移動方向Ｘに対して直交する媒体幅方向Ｙ）にわずかにずれた位置にかけて略同等の感度を有し、媒体１の移動方向Ｘと直交する媒体幅方向Ｙでの検出範囲が広い等、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【００７０】
［さらに別の実施の形態］
図１０は、本発明を適用したさらに別の実施の形態に係る磁気センサ装置２０に用いた磁気センサ素子４０の説明図であり、図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、集磁用突部４３の数が３つの場合の説明図、集磁用突部４３の数が４つの場合の説明図、および集磁用突部４３の数が５つの場合の説明図である。図１０は、本発明を適用したさらに別の実施の形態に係る磁気センサ装置２０に用いた磁気センサ素子４０の説明図であり、図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、集磁用突部４３の数が３つの場合の説明図、集磁用突部４３の数が４つの場合の説明図、および集磁用突部４３の数が５つの場合の説明図である。
【００７１】
図９に示す形態では、幅方向Ｗ４０の両端部では、幅方向Ｗ４０に比して磁束密度が低い。このような場合、検出コイル４９の巻回数を、以下の関係
図９（ａ）に示す形態（検出コイル４９の数＝３）の場合
検出コイル４９１、４９３の巻回数＞検出コイル４９２の巻回数
図９（ｂ）に示す形態（検出コイル４９の数＝４）の場合
検出コイル４９１、４９４の巻回数＞検出コイル４９２、４９３の巻回数
図９（ｃ）に示す形態（検出コイル４９の数＝５）の場合
検出コイル４９１、４９５の巻回数＞検出コイル４９２、４９３、４９４の巻回数
あるいは
検出コイル４９１、４９５の巻回数
＞検出コイル４９２、４９４の巻回数
＞検出コイル４９３の巻回数
に示すように、両端の検出コイル４９の巻回数を他の検出コイル４９の巻回数よりも多くすれば、幅方向Ｗ４０における感度を均等化することができる。
【００７２】
その際、図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、集磁用突部４３の太さを以下の関係
図１０（ａ）に示す形態（検出コイル４９の数＝３）の場合
集磁用突部４３１、４３３の太さ＜集磁用突部４３２の太さ
図１０（ｂ）に示す形態（検出コイル４９の数＝４）の場合
集磁用突部４３１、４３４の太さ＜集磁用突部４３２、４３３の太さ
図１０（ｃ）に示す形態（検出コイル４９の数＝５）の場合
集磁用突部４３１、４３５の太さ＜集磁用突部４３２、４３３、４３４の太さ
あるいは
集磁用突部４３１、４３５の太さ
＜集磁用突部４３２、４３４の太さ
＜集磁用突部４３３の太さ
に示すように、両端の集磁用突部４３の太さを他の集磁用突部４３の太さよりも大にすれば、両端の検出コイル４９の巻回数を他の検出コイル４９の巻回数よりも多く巻回するのに支障がない。
【００７３】
（その他の実施の形態）
上記形態では、媒体１と磁気センサ装置２０とを相対移動させるにあたって、媒体１の方を移動させたが、媒体１が固定で磁気センサ装置２０が移動する構成を採用してもよい。また、上記形態では、磁界印加用磁石３０に永久磁石を用いたが、電磁石を用いてもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１ 媒体
１１ 媒体移動路
２０ 磁気センサ装置
３０ 磁界印加用磁石
４０ 磁気センサ素子
４１ センサコア
４２ センサコアの胴部
４３ センサコアの集磁用突部
４８ 励磁コイル
４９ 検出コイル
１００ 磁気パターン検出装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性体が取り付けられた物体や磁気インクで印刷が施された紙幣等といった媒体の磁気特性等を検出するための磁気センサ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁性体が取り付けられたカード等の物体や、磁気インクで印刷が施された紙幣等の磁気特性を検出するにあたっては、媒体の搬送路の途中位置に磁気センサ装置が設けられており、かかる磁気センサ装置は磁気センサ素子を備えている（特許文献１参照）。
【０００３】
かかる特許文献１に記載の磁気センサ装置において、磁気センサ素子は、図１１（ａ）に示すように、センサコア９１に対してコイル９３、９４が巻回された構造を有している。センサコア９１では、磁気センサ素子９０の幅方向Ｗ９０に延在する胴部９１０から複数の突部９１１〜９１６が媒体１の媒体移動路１１の側およびその反対側に向けて突出しており、媒体１の媒体移動路１１側に向けて突出した３枚の突部９１１〜９１３のうち、幅方向Ｗ９０の中央に位置する突部９１２にコイル９３が励磁用コイルとして巻回されている。また、媒体１の媒体移動路１１側とは反対側に向けて突出した３枚の突部９１４〜９１６のうち、幅方向Ｗ９０の中央に位置する突部９１５にコイル９４が差動検出用コイルとして巻回されている。ここで、磁気センサ素子９０は、幅方向Ｗ９０を媒体１の移動方向Ｘに向けて配置されており、幅方向Ｗ９０および突部９１１〜９１６が突出する高さ方向Ｖ９０の双方に対して直交する厚さ方向Ｔ９０は、媒体１の移動方向Ｘに対して直交する媒体幅方向Ｙに向いている。また、磁気センサ素子９０は、媒体幅方向Ｙに複数配列されており、媒体１の移動に伴って媒体１の全体から磁気特性を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２４１６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の磁気センサ素子９０では、幅方向Ｗ９０の両端（媒体１の移動方向Ｘの両端）に位置する突部９１１、９１３の間に生成した磁束の変化を幅方向Ｗ９０の中央に位置する突部９１２、９１５に巻回したコイル９３、９４で検出するため、厚さ方向Ｔ９０（媒体１の移動方向Ｘに対して直交する媒体幅方向Ｙ）における感度分布では、図１１（ｂ）に示すように、センサコア９１が存在する領域では高いが、磁気センサ素子９０から厚さ方向Ｔ９０（媒体幅方向Ｙ）にわずかにずれただけでも感度が急激に低下することになる。このため、磁気センサ素子９０を媒体１の移動方向Ｘに対して直交する媒体幅方向Ｙに複数配列すると、２つの磁気センサ素子９０で挟まれた領域では、感度が急激に低下してしまう。それ故、媒体１に付した磁性領域１ａの幅が狭い場合、媒体１が媒体幅方向Ｙにずれて磁気センサ素子９０の間を通過すると、媒体１の磁気特性を検出できなくなる等の問題点がある。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、磁気センサ装置において媒体の移動方向と直交する媒体幅方向での検出範囲を広げることのできる磁気センサ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、相対移動する媒体の磁気特性を検出する磁気センサ素子を備えた磁気センサ装置であって、前記磁気センサ素子は、該磁気センサ素子の幅方向に延在する胴部から前記媒体の媒体移動路の側に向けて突出して前記幅方向で互いに離間する複数の集磁用突部を備えたセンサコアと、前記胴部に巻回された励磁コイルと、前記複数の集磁用突部の各々に巻回された検出コイルと、を備え、前記磁気センサ素子は、前記幅方向および前記集磁用突部の突出方向の双方に対して直交する厚さ方向が前記媒体の移動方向に向くように配置されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明において、磁気センサ素子のセンサコアでは、幅方向に延在する胴部から媒体の媒体移動路の側に向けて突出した複数の集磁用突部が幅方向で互いに離間しており、かかる複数の集磁用突部には検出コイルが巻回され、胴部には励磁コイルが巻回されている。このため、励磁コイルに通電すると、集磁用突部周辺に磁束が形成されるので、かかる磁束の変化を、集磁用突部に巻回された検出コイルを介して検出すれば、媒体の透磁率等の磁気特性を検出することができる。ここで、磁気センサ素子は、厚さ方向が媒体の移動方向に向くように配置されており、集磁用突部および検出コイルは、媒体の移動方向に対して直交する媒体幅方向で離間する位置に設けられている。このため、磁気センサ素子は、センサコアが存在する領域、およびセンサコアが存在する領域から幅方向（媒体の移動方向に対して直交する媒体幅方向）にずれた位置にかけて略同等の感度を有し、媒体の移動方向と直交する媒体幅方向での検出範囲が広い。
【０００９】
本発明は、前記センサコアの前記幅方向の寸法が前記厚さ方向の寸法より大である場合に適用すると、より効果的である。本発明によれば、センサコアの幅方向は、媒体の移動方向に対して直交する媒体幅方向であるため、センサコアの厚さ方向の寸法が小さくなっても、媒体の移動方向と直交する媒体幅方向での検出範囲が広い。
【００１０】
本発明において、前記磁気センサ素子は、前記媒体の移動方向に対して交差する方向に複数配列されていることが好ましい。このように構成すると、媒体幅方向において、集磁用突部および検出コイルが複数配列された構造になるので、媒体幅方向全体にわたって同等の感度を実現することができる。
【００１１】
本発明において、前記複数の突部の各々に巻回された前記検出コイルは、直列に電気的に接続されていることが好ましい。このように構成すると、複数の集磁用突部の各々に巻回された検出コイルでの検出結果が合計された出力を得ることができるので、感度を向上することができる。
【００１２】
本発明において、前記励磁コイルは、前記幅方向で隣り合う２つの前記集磁用突部で挟まれた部分に巻回されていることが好ましい。このように構成すると、集磁用突部の数が幾つであっても、幅方向で隣り合う２つの集磁用突部の間に磁束を形成することができる。
【００１３】
本発明において、前記集磁用突部は、３つ以上形成されており、当該３つ以上の集磁用突部のうち、前記幅方向の両端部に位置する集磁用突部に巻回された前記検出コイルは、他の集磁用突部に巻回された前記検出コイルに比して巻回数が多いことが好ましい。このように構成すると、幅方向の両端部といった磁束密度が低い部分での感度を高めることができるので、磁気センサ素子の幅方向における検出感度を同等とすることができる。
【００１４】
この場合、前記３つ以上の集磁用突部のうち、前記幅方向の両端部に位置する集磁用突部は、他の集磁用突部に比して細いことが好ましい。このように構成すると、幅方向の両端部に位置する集磁用突部に巻回された検出コイルについては、他の集磁用突部に巻回された検出コイルに比して巻回数を多くことができる。
【００１５】
本発明において、前記センサコアは、前記胴部から前記集磁用突部とは反対側に突出した突部を備えていることが好ましい。このように構成すると、励磁コイルから見たときの磁気抵抗を低減することができる。従って、同じ電流を流した時に発生する磁束を増大させることができるので、感度を向上することができる。また、センサコアを飽和させるフラックスゲート方式を採用した際、駆動電流が少なく済むので、消費電流や発熱を低減することができる。また、突部に差動用コイルを巻回しておけば、検出コイルでの検出結果と差動用コイルでの検出結果との差動を用いて、媒体の磁気特性を検出することができる。従って、温度変化等といった外乱を補償することができる。
【００１６】
本発明において、前記センサコアは、アモルファス磁性材料層と、該アモルファス磁性材料層を両面側で挟む非磁性の基板と、を備えている構成を採用することができる。このようなセンサコアを用いれば、薄いセンサコアを提供できるので、媒体の移動方向における解像度を向上することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明において、磁気センサ素子のセンサコアでは、幅方向に延在する胴部から媒体の媒体移動路の側に向けて突出した複数の集磁用突部が幅方向で互いに離間しており、かかる複数の集磁用突部には検出コイルが巻回され、胴部には励磁コイルが巻回されている。このため、励磁コイルに通電すると、集磁用突部周辺に磁束が形成されるので、かかる磁束の変化を、集磁用突部に巻回された検出コイルを介して検出すれば、媒体の透磁率等の磁気特性を検出することができる。ここで、磁気センサ素子は、厚さ方向が媒体の移動方向に向くように配置されており、集磁用突部および検出コイルは、媒体の移動方向に対して直交する媒体幅方向で離間する位置に設けられている。このため、磁気センサ素子は、センサコアが存在する領域から幅方向（媒体の移動方向に対して直交する媒体幅方向）にずれた位置にかけても略同等の感度を有し、媒体の移動方向と直交する媒体幅方向での検出範囲が広い。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明を適用した磁気センサ装置を備えた磁気パターン検出装置の構成を示す説明図である。
【図２】本発明を適用した磁気センサ装置の説明図である。
【図３】本発明を適用した磁気センサ装置に用いた磁気センサ素子の説明図である。
【図４】本発明を適用した磁気センサ装置の磁気センサ素子に用いたセンサコアの構成例を示す説明図である。
【図５】本発明を適用した磁気センサ装置の信号処理系の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明を適用した磁気センサ装置において磁気が検出される媒体に形成される各種磁気インクの特性等を示す説明図である。
【図７】本発明を適用した磁気パターン検出装置において種類の異なる磁気パターンが形成された媒体から磁気パターンの有無を検出する原理を示す説明図である。
【図８】本発明を適用した磁気パターン検出装置を用いて、種類の異なる媒体から磁気パターンを検出した結果を示す説明図である。
【図９】本発明を適用した別の実施の形態に係る磁気センサ装置に用いた磁気センサ素子の説明図である。
【図１０】本発明を適用したさらに別の実施の形態に係る磁気センサ装置に用いた磁気センサ素子の説明図である。
【図１１】従来の磁気センサ装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明では、磁気センサ素子４０において、センサコア４１の胴部４２が延在している方向および集磁用突部４３が離間している方向を磁気センサ素子４０およびセンサコア４１の幅方向Ｗ４０とし、集磁用突部４３が突出している方向を磁気センサ素子４０およびセンサコア４１の高さ方向Ｖ４０とし、幅方向Ｗ４０および高さ方向Ｖ４０の双方に対して直交する方向を磁気センサ素子４０およびセンサコア４１の厚さ方向Ｔ４０としている。また、媒体１の移動方向Ｘに直交する２方向のうち、媒体１の幅方向を媒体１の移動方向Ｘに直交する媒体幅方向Ｙとしている。
【００２０】
（全体構成）
図１は、本発明を適用した磁気センサ装置を備えた磁気パターン検出装置の構成を示す説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）は、磁気パターン検出装置の要部構成を模式的に示す説明図、および断面構成を模式的に示す説明図である。
【００２１】
図１に示す磁気パターン検出装置１００は、銀行券、有価証券等の媒体１から磁気を検知して真偽判別や種類の判別を行なう装置であり、ローラやガイド（図示せず）等によってシート状の媒体１を媒体移動路１１に沿って移動させる搬送装置１０と、この搬送装置１０による媒体移動路１１の途中位置で媒体１から磁気を検出する磁気センサ装置２０とを有している。本形態において、ローラやガイドは、アルミニウム等といった非磁性材料から構成されている。本形態において、磁気センサ装置２０は、媒体移動路１１の下方に配置されているが、媒体移動路１１の上方に配置されることもある。いずれの場合も、磁気センサ装置２０は、センサ面２１を媒体移動路１１に向けるように配置される。
【００２２】
本形態において、媒体１には、媒体１の移動方向Ｘに延在する細幅の磁性領域１ａに磁気インクによって磁気パターンが付されており、かかる磁気パターンは、残留磁束密度Ｂｒおよび透磁率μが異なる複数種類の磁気インクにより形成されている。例えば、媒体１には、ハード材を含む磁気インキにより印刷された第１の磁気パターンと、ソフト材を含む磁気インキにより印刷された第２の磁気パターンとが形成されている。そこで、本形態の磁気パターン検出装置１００は、媒体１における磁気パターン毎の有無を残留磁束密度レベルおよび透磁率レベルの双方に基づいて検出する。また、本形態において、かかる２種類の磁気パターンの検出を行なうための磁気センサ装置２０は共通である。従って、本形態の磁気パターン検出装置１００は、以下の構成を有している。なお、ハード材とは、マグネットに用いる磁性材料のように、外部より磁界を印加すると、ヒステリシスが大きくて残留磁束密度が高く、容易に磁化される磁性材料である。これに対して、ソフト材とは、モータや磁気ヘッドのコア材のように、ヒステリシスが小さくて残留磁束密度が低く、容易に磁化されない磁性材料である。
【００２３】
（磁気センサ装置２０の構成）
図２は、本発明を適用した磁気センサ装置２０の説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、磁気センサ装置２０における磁気センサ素子の等のレイアウトを示す説明図、磁気センサ素子の向きを示す説明図、および２つの磁気センサ素子を幅方向に配列した場合の媒体１の移動方向Ｘに直交する媒体幅方向Ｙにおける感度分布を示す説明図である。
【００２４】
図１および図２（ａ）に示すように、本形態の磁気パターン検出装置１００において、磁気センサ装置２０は、媒体１に磁界を印加する磁界印加用磁石３０と、磁界を印加した後の媒体１にバイアス磁界を印加した状態における磁束を検出する磁気センサ素子４０と、磁界印加用磁石３０および磁気センサ素子４０を覆う非磁性のケース２５とを備えている。磁気センサ装置２０は、媒体移動路１１と略同一平面を構成するセンサ面２１と、センサ面２１に対して媒体１の移動方向の両側に連接する斜面部２２、２３とを備えており、かかる形状は、ケース２５の形状によって規定されている。本形態では、斜面部２２、２３を設けてあるので、媒体１が引っ掛かりにくいという利点がある。
【００２５】
磁気センサ装置２０は、媒体１の移動方向Ｘと交差する方向に延在しており、磁界印加用磁石３０および磁気センサ素子４０は、媒体１の移動方向Ｘと交差する方向に複数、配列されている。本形態において、磁気センサ装置２０は、媒体１の移動方向Ｘと交差する方向のうち、移動方向Ｘと直交する媒体幅方向Ｙに延在しており、磁界印加用磁石３０および磁気センサ素子４０は、移動方向Ｘと直交する媒体幅方向Ｙに複数、配列されている。
【００２６】
本形態において、磁界印加用磁石３０は、磁気センサ素子４０に対して媒体１の移動方向の両側に磁界印加用第１磁石３１と磁界印加用第２磁石３２として配置されており、矢印Ｘ１で示す媒体１の移動方向に沿って、磁界印加用第１磁石３１、磁気センサ素子４０および磁界印加用第２磁石３２がこの順に配置されている。また、矢印Ｘ２で示す媒体１の移動方向に沿って、磁界印加用第２磁石３２、磁気センサ素子４０および磁界印加用第１磁石３１がこの順に配置されており、媒体１が矢印Ｘ１で示す方向および矢印Ｘ２で示す方向のいずれの方向に移動した場合でも、媒体１の磁気特性を検出することができる。ここで、磁気センサ素子４０は、磁界印加用第１磁石３１と磁界印加用第２磁石３２との中間位置に配置されており、磁界印加用第１磁石３１との磁気センサ素子４０との離間距離と、磁界印加用第２磁石３２と磁気センサ素子４０との離間距離が等しい。なお、磁界印加用第１磁石３１、磁気センサ素子４０および磁界印加用第２磁石３２はいずれも、磁気センサ装置２０のセンサ面２１に対向するように配置されている。
【００２７】
本形態において、磁界印加用磁石３０（磁界印加用第１磁石３１および磁界印加用第２磁石３２）は、フェライトやネオジウム磁石等の永久磁石３５を備えている。磁界印加用第１磁石３１および磁界印加用第２磁石３２のいずれにおいても、永久磁石３５は、センサ面２１に位置する側と、センサ面２１が位置する側とは反対側とが異なる極に着磁されている。このため、永久磁石３５において、センサ面２１の側に位置する面が媒体１に対する着磁面３５０として機能する。すなわち、本形態の磁気パターン検出装置１００においては、後述するように、矢印Ｘ１で示すように移動する媒体１が磁気センサ装置２０を通過する際、まず、磁界印加用第１磁石３１から媒体１に磁界が印加され、かかる磁界によって着磁された後の媒体１が磁気センサ素子４０を通過する。また、矢印Ｘ２で示すように移動する媒体１が磁気センサ装置２０を通過する際、まず、磁界印加用第２磁石３２から媒体１に磁界が印加され、かかる磁界によって着磁された後の媒体１が磁気センサ素子４０を通過することになる。
【００２８】
磁界印加用磁石３０に用いた複数の永久磁石３５はいずれも、サイズや形状は同一であるが、各々は、以下の向きに配置されている。まず、磁界印加用第１磁石３１および磁界印加用第２磁石３２のいずれにおいても、媒体１の移動方向Ｘと直交する媒体幅方向Ｙで隣り合う永久磁石３５同士は、互いに反対の向きに着磁されている。すなわち、媒体１の移動方向Ｘと直交する媒体幅方向Ｙに配列された複数の永久磁石３５のうち、１つの永久磁石３５は、媒体移動路１１側に位置する端部がＮ極に着磁され、媒体移動路１１側とは反対側に位置する端部はＳ極に着磁されているが、この永久磁石３５に対して媒体１の移動方向Ｘと直交する方向Ｙで隣り合う永久磁石３５は、媒体移動路１１側に位置する端部がＳ極に着磁され、媒体移動路１１側とは反対側に位置する端部はＮ極に着磁されている。なお、本形態では、媒体１の移動方向で対向する磁界印加用第１磁石３１の永久磁石３５と磁界印加用第２磁石３２の永久磁石３５とは、磁気センサ素子４０を挟んで異なる極が対向している。但し、媒体１の移動方向で対向する磁界印加用第１磁石３１の永久磁石３５と磁界印加用第２磁石３２の永久磁石３５とは、磁気センサ素子４０を挟んで同じ極が対向するように配置されることもある。
【００２９】
（磁気センサ素子４０の構成）
図３は、本発明を適用した磁気センサ装置２０に用いた磁気センサ素子４０の説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、磁気センサ素子４０の正面図、この磁気センサ素子４０に対する励磁波形の説明図、および磁気センサ素子４０からの出力信号の説明図である。なお、図３（ａ）では、図面に対して垂直な方向で媒体１が移動する状態を示してある。
【００３０】
図１（ｂ）および図２（ａ）、（ｂ）に示すように、磁気センサ素子４０はいずれも、薄板状であり、幅方向Ｗ４０のサイズは厚さ方向Ｔ４０の寸法に比して大である。例えば、磁気センサ素子４０は、図１（ｂ）に示す非磁性部材４６を除くと、厚さ方向Ｔ４０における寸法が５〜５０［μｍ]、幅方向Ｗ４０における寸法が８〜１０［ｍｍ]、高さ方向Ｖ４０における寸法が５〜１５［ｍｍ]である。かかる磁気センサ素子４０は、媒体１の移動方向Ｘに厚さ方向Ｔ４０を向けて配置されており、媒体１の移動方向Ｘと直交する媒体幅方向Ｙには幅方向Ｗ４０が向いている。
【００３１】
磁気センサ素子４０は、両面がセラミック等からなる厚さ０．３mm〜１mm程度の薄板状の非磁性部材４６により覆われている。かかる磁気センサ素子４０は、磁気シールドケース（図示せず）に収納されていることもある。この場合、磁気シールドケースは、媒体移動路が位置する上方が開口しており、磁気センサ素子４０は、媒体移動路１１に向けて磁気シールドケースから露出した状態にある。
【００３２】
図１（ｂ）、図２（ａ）、（ｂ）、および図３（ａ）に示すように、磁気センサ素子４０は、センサコア４１と、センサコア４１に巻回された励磁コイル４８と、センサコア４１に巻回された検出コイル４９とを備えている。本形態において、センサコア４１は、磁気センサ素子４０の幅方向Ｗ４０に延在する胴部４２と、胴部４２から媒体１の媒体移動路１１の側に向けて突出する集磁用突部４３とを備えている。ここで、集磁用突部４３は、胴部４２の幅方向Ｗ４０の両端部から媒体１の媒体移動路１１の側に向けて突出した２つの集磁用突部４３１、４３２として構成されており、２つの集磁用突部４３１、４３２は、幅方向Ｗ４０で離間している。また、センサコア４１は、胴部４２から集磁用突部４３とは反対側に突出した突部４４を備えており、本形態において、突部４４は、胴部４２の幅方向Ｗ４０の両端部から媒体１の媒体移動路１１の側とは反対側に向けて突出した２つの突部４４１、４４２として構成されている。
【００３３】
このように構成したセンサコア４１に対して、励磁コイル４８は、胴部４２において集磁用突部４３１、４３２および突部４４１、４４２で挟まれた部分に巻回されている。また、検出コイル４９は、集磁用突部４３に巻回されており、本形態において、検出コイル４９は、センサコア４１の２つの集磁用突部４３（集磁用突部４３１、４３２）のうち、集磁用突部４３１に巻回された検出コイル４９１と、集磁用突部４３２に巻回された検出コイル４９２とからなる。ここで、２つの検出コイル４９１、４９２は、集磁用突部４３１、４３２に対して互いに逆方向に巻回されている。また、２つの検出コイル４９１、４９２は、１本のコイル線を集磁用突部４３１、４３２に対して連続して巻回してなるため、２つの検出コイル４９１、４９２は、直列に電気的に接続されている。なお、２つの検出コイル４９１、４９２を各々集磁用突部４３１、４３２に巻回した後、直列に電気的に接続してもよい。
【００３４】
このように構成した磁気センサ素子４０は、幅方向Ｗ４０および集磁用突部４３の突出方向(高さ方向Ｖ４０)の双方に対して直交する厚さ方向Ｔ４０が媒体１の移動方向Ｘに向くように配置されており、磁気センサ素子４０において集磁用突部４３（集磁用突部４３１、４３２）および検出コイル４９（検出コイル４９１、４９２）が離間する幅方向Ｗ４０は、媒体１の移動方向Ｘに対して直交する媒体幅方向Ｙに向いている。
【００３５】
磁気センサ素子４０において、励磁コイル４８には、図５を参照して後述する励磁回路５０から交番電流（図３（ｂ）参照）が定電流で印加される。このため、図３（ａ）に示すように、センサコア４１の周りには、バイアス磁界が形成され、検出コイル４９からは、図３（ｃ）に示す検出波形の信号が出力されることになる。ここで、図３（ｃ）に示す検出波形は、バイアス磁界および時間に対する微分的な信号である。
【００３６】
また、磁気センサ素子４０は、媒体幅方向Ｙに複数配置されている。かかる複数の磁気センサ素子４０において、励磁コイル４８および検出コイル４９の巻回方向が同一である。このため、複数の磁気センサ素子４０の各々の励磁コイル４８に対して共通の励磁電流を供給した場合でも、隣り合う磁気センサ素子４０の間において互いに隣り合う集磁用突部４３の磁極が逆になるので、隣り合う磁気センサ素子４０の間に磁束を発生させることができる。
【００３７】
（磁気センサ素子４０の構成例）
図４は、本発明を適用した磁気センサ装置２０の磁気センサ素子４０に用いたセンサコア４１の構成例を示す説明図であり、図４（ａ）、（ｂ）は、センサコア４１の斜視図および分解斜視図である。
【００３８】
図２（ｂ）および図３（ａ）等を参照して説明した磁気センサ素子４０のセンサコア４１は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、非磁性の第１基板４１ａと非磁性の第２基板４１ｂとの間に磁性材料層４１ｃが挟まれた構造になっている。本形態において、磁性材料層４０ｃは、第１基板４１ａの一方面に接着層（図示せず）によって接着されたアモルファス（非晶質）金属の磁性材料からなる薄板状のアモルファス金属箔からなり、かかる第１基板４１ａの一方面には、磁性材料層４１ｃを間に挟むように第２基板４１ｂが接着層によって接合されている。かかる接着層はいずれも、ガラスクロス、炭素繊維、アラミド繊維等の繊維補強材に樹脂材料を含浸してなるプリプレグを固化させてなる層であり、樹脂材料としては、エポキシ樹脂系やフェノール樹脂系、ポリエステル樹脂系等の熱硬化性樹脂が用いられる。磁性材料層４１ｃとして用いたアモルファス金属箔は、ロールによる圧延によって形成されたものであり、コバルト系としては、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｂ−Ｓｉ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｂ−Ｓｉ等のアモルファス合金、鉄系としては、Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ−Ｃ、Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｂ等のアモルファス合金を例示することができる。
【００３９】
ここで、第１基板４１ａと第２基板４１ｂは、同一形状を有しており、センサコア４１の外形形状を規定している。本形態において、第１基板４１ａおよび第２基板４１ｂに用いられる非磁性の基板としては、アルミナ基板等のセラミック基板や、ガラス基板等を例示でき、十分な剛性を得られるのであれば、プラスチック基板を用いてもよい。第１基板４１ａおよび第２基板４１ｂのうちの少なくとも一方は、切断等の工程の際に磁性材料層４１ｃを確認できるように透光性基板であることが好ましい。なお、磁性材料層４１ｃは、第１基板４１ａおよび第２基板４１ｂより小さい。従って、磁性材料層４１ｃは、第１基板４１ａおよび第２基板４１ｂの外周縁よりもわずかに内側に位置しており、磁性材料層４１ｃの外周縁（第１基板４１ａおよび第２基板４１ｂの外周縁）は封止部になっている。
【００４０】
かかる構成のセンサコア４１を製造するには、第１基板４１ａに対して接着層を介して接合された磁性材料層４１ｃをフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングした後、第１基板４１ａの一方面に対して、磁性材料層４１ｃを間に挟むように第２基板４１ｂを接着層によって接合する。その際、第１基板４１ａとして大型基板を用い、かかる大型基板上で複数の磁性材料層４１ｃをパターニング形成した後、大型の第２基板４１ｂを貼り合わせ、しかる後に、所定のサイズに切断する方法を採用すれば、センサコア４１を効率よく製造することができる。
【００４１】
（信号処理部６０の構成）
図５は、本発明を適用した磁気センサ装置２０の信号処理系の構成を示すブロック図である。本形態において、図５に示す回路は、図３（ｂ）に示す交番電流を励磁コイル４８に印加する励磁回路５０と、検出コイル４９に電気的に接続された信号処理部６０とを備えている。信号処理部６０は、磁気センサ装置２０の検出コイル４９から出力される信号から、残留磁束密度レベルに対応する第１信号Ｓ１、および透磁率レベルに対応する第２信号Ｓ２を抽出し、かかる信号の抽出結果と、媒体１と磁気センサ装置２０との相対位置情報に基づいて、媒体１における複数種類の磁気パターンの有無および形成位置を検出する。より具体的には、信号処理部６０は、磁気センサ装置２０から出力された信号を増幅するアンプ６１と、このアンプ６１から出力された信号のピーク値およびボトム値を保持するピークホールド回路６２およびボトムホールド回路６３と、ピーク値とボトム値とを加算して第１信号Ｓ１を抽出する加算回路６４と、ピーク値とボトム値とを減算して第２信号Ｓ２を抽出する減算回路６５とを備えている。さらに、信号処理部６０は、加算回路６４および減算回路６５から出力された各信号を磁気センサ装置２０と媒体１との相対位置情報に関係づけて、記録部６６１に予め記録されている比較パターンとの照合を行って媒体１の真偽を判定する判定部６６も備えている。かかる判定部６６は、マイクロコンピュータ等により構成されており、ＲＯＭあるいはＲＡＭ等といった記録部（図示せず）に予め記録されているプログラムに基づいて所定の処理を行い、媒体１の真偽を判定する。
【００４２】
（検出原理）
図６は、本発明を適用した磁気センサ装置２０において磁気が検出される媒体１に形成される各種磁気インクの特性等を示す説明図である。図７は、本発明を適用した磁気パターン検出装置１００において種類の異なる磁気パターンが形成された媒体１から磁気パターンの有無を検出する原理を示す説明図である。
【００４３】
まず、図１および図２に示す矢印Ｘ１の方向に媒体１が移動する際に媒体１の真偽を判定する原理を説明する。本形態において、媒体１の磁性領域１ａには、残留磁束密度Ｂｒおよび透磁率μが異なる複数種類の磁気パターンが形成されている。より具体的には、媒体１には、ハード材を含む磁気インキにより印刷された第１の磁気パターンと、ソフト材を含む磁気インキにより印刷された第２の磁気パターンとが形成されている。ここで、ハード材を含む磁気インキは、図６（ｂ１）にヒステリシスループによって、残留磁束密度Ｂｒや透磁率μ等を示すように、磁界を印加したときの残留磁束密度Ｂｒのレベルは高いが、透磁率μは低い。これに対して、ソフト材を含む磁気インキは、図６（ｃ１）にそのヒステリシスループを示すように、磁界を印加したときの残留磁束密度Ｂｒのレベルは低いが、透磁率μは高い。
【００４４】
従って、以下に説明するように、残留磁束密度Ｂｒと透磁率μとを測定すれば、磁気インキの材質の判別を行なうことができる。より具体的には、透磁率μは保持力Ｈｃと相関性を有しているので、本形態では、残留磁束密度Ｂｒと保持力Ｈｃとを測定していることになり、かかる残留磁束密度Ｂｒと保持力Ｈｃとの比は、磁気インキ（磁性材料）によって相違する。それ故、磁気インキの材質の判別を行なうことができる。また、残留磁束密度Ｂｒおよび透磁率μ（保持力Ｈｃ）の測定値は、インキの濃淡や、媒体１と磁気センサ装置２０との距離により変動するが、本形態では、磁気センサ装置２０が同一位置で残留磁束密度Ｂｒおよび透磁率μ（保持力Ｈｃ）を測定するため、残留磁束密度Ｂｒと保持力Ｈｃとの比によれば、磁気インキの材質を確実に判別することができる。
【００４５】
本形態の磁気パターン検出装置１００において、媒体１が矢印Ｘ１で示す方向に移動して磁気センサ装置２０を通過する際、まず、磁界印加用第１磁石３１から媒体１に磁界が印加され、磁界が印加された後の媒体１が磁気センサ素子４０を通過する。それまでの間、検出コイル４９からは、図６（ａ３）に示すように、図６（ａ２）に示すセンサコア４１のＢ−Ｈカーブに対応する信号が出力される。従って、図５に示す加算回路６４および減算回路６５から出力される信号は各々、図６（ａ４）に示す通りである。
【００４６】
ここで、フェライト粉等のハード材を含む磁気インキにより第１の磁気パターンが媒体１に形成されていると、かかる第１の磁気パターンは、図６（ｂ１）に示すように、高レベルの残留磁束密度Ｂｒを有する。このため、図７（ａ１）に示すように、磁界印加用磁石３０を媒体１が通過した際、第１の磁気パターンは、磁界印加用磁石３０からの磁界により、磁石となる。このため、検出コイル４９から出力される信号は、図６（ｂ２）に示すように、第１の磁気パターンから直流的なバイアスを受けて、図６（ｂ３）および図７（ａ２）に示す波形に変化する。すなわち、信号Ｓ０のピーク電圧およびボトム電圧が矢印Ａ１、Ａ２で示すように、同一の方向にシフトするとともに、ピーク電圧のシフト量とボトム電圧のシフト量が相違する。しかも、かかる信号Ｓ０は、媒体１の移動に伴って変化する。従って、図５に示す加算回路６４から出力される第１信号Ｓ１は、図６（ｂ４）に示す通りであり、磁気センサ素子４０を媒体１の第１の磁気パターンが通過するたびに変動する。ここで、ハード材を含む磁気インクにより形成された第１の磁気パターンは、透磁率μが低いため、信号Ｓ０のピーク電圧およびボトム電圧のシフトに影響しているのは、第１の磁気パターンの残留磁束密度Ｂｒだけと見做すことができる。それ故、図５に示す減算回路６５から出力される第２信号Ｓ２は、磁気センサ素子４０を媒体１の第１の磁気パターンが通過しても変動せず、図６（ｂ４）に示す信号と同様である。
【００４７】
これに対して、軟磁性ステンレス紛等のソフト材を含む磁気インキにより第２の磁気パターンが媒体１に形成されていると、かかる第２の磁気パターンのヒステリシスループは、図６（ｃ１）に示すように、図６（ｂ１）に示すハード材を含む磁気インクによる第１の磁気パターンのヒステリシスカーブの内側を通り、残留磁束密度Ｂｒのレベルが低い。このため、磁界印加用磁石３０を媒体１が通過した後も、第２の磁気パターンは、残留磁束密度Ｂｒのレベルが低い。但し、第２の磁気パターンは透磁率μが高いため、図７（ｂ１）に示すように、磁性体として機能する。このため、検出コイル４９から出力される信号は、図６（ｃ２）に示すように、第２の磁気パターンの存在によって透磁率μが高くなっている分、図６（ｃ３）および図７（ｂ２）に示す波形に変化する。すなわち、信号Ｓ０のピーク電圧は矢印Ａ３で示すように高い方にシフトする一方、ボトム電圧は、矢印Ａ４で示すように低い方にシフトする。その際、ピーク電圧のシフト量とボトム電圧のシフト量は絶対値が略等しい。しかも、かかる信号Ｓ０は、媒体１の移動に伴って変化する。従って、図５に示す減算回路６５から出力される第２信号Ｓ２は、図６（ｃ４）に示す通りであり、磁気センサ素子４０を媒体１の第２の磁気パターンが通過するたびに変動する。ここで、ソフト材を含む磁気インクにより形成された第２の磁気パターンは、残留磁束密度Ｂｒが低いため、信号のピーク電圧およびボトム電圧のシフトに影響しているのは、第２の磁気パターンの透磁率μだけと見做すことができる。それ故、図５に示す加算回路６４から出力される第１信号Ｓ１は、磁気センサ素子４０を媒体１の第２の磁気パターンが通過しても変動せず、図６（ｃ４）に示す信号と同様である。
【００４８】
（具体的な検出結果）
図８は、本発明を適用した磁気パターン検出装置１００を用いて、種類の異なる媒体１から磁気パターンを検出した結果を示す説明図である。
【００４９】
本形態の磁気パターン検出装置１００では、加算回路６４において磁気センサ素子４０から出力される信号のピーク値とボトム値とを加算した第１信号Ｓ１は、磁気パターンの残留磁束密度レベルに対応する信号であり、かかる第１信号Ｓ１を監視すれば、ハード材を含む磁気インキにより形成された第１の磁気パターンの有無および形成位置を検出することができる。また、減算回路６５において磁気センサ素子４０から出力される信号のピーク値とボトム値とを減算した第２信号Ｓ２は、磁気パターンの透磁率μに対応する信号であり、かかる第２信号Ｓ２を監視すれば、ソフト材を含む磁気インキにより形成された第２の磁気パターンの有無および形成位置を検出することができる。それ故、磁界を印加したときの残留磁束密度Ｂｒおよび透磁率μが異なる複数種類の磁気パターンの媒体１における磁気パターン毎の有無および形成位置を残留磁束密度レベルおよび透磁率レベルの双方に基づいて識別することができる。
【００５０】
それ故、ハード材を含む磁気インキにより第１の磁気パターンが形成されている媒体１、およびソフト材を含む磁気インキにより第２の磁気パターンが形成されている媒体１を検査すると、図８（ａ）、（ｂ）に示す結果を得ることができ、かかる信号パターンを照合すれば、磁気パターンの有無、種別、形成位置、さらには濃淡を検出することができ、媒体１の真偽を判定することができる。また、第１の磁気パターンおよび第２の磁気パターンの双方が形成されている２つの媒体１を検査すると、図８（ｃ）に示す結果を得ることができ、かかる信号パターンを照合すれば、磁気パターンの有無、種別、形成位置、さらには濃淡を検出することができ、かかる媒体１についても真偽を判定することができる。
【００５１】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の磁気センサ装置２０において、磁気センサ素子４０のセンサコア４１では、幅方向Ｗ４０に延在する胴部４２から媒体移動路１１の側に向けて突出した複数の集磁用突部４３（集磁用突部４３１、４３２）が幅方向Ｗ４０で互いに離間しており、かかる複数の集磁用突部４３には検出コイル４９（検出コイル４９１、４９２）が巻回され、胴部４２には励磁コイル４８が巻回されている。このため、励磁コイル４８に通電すると、集磁用突部４３周辺に磁束が形成されるので、かかる磁束の変化を、集磁用突部４３に巻回された検出コイル４９を介して検出すれば、媒体１の透磁率等の磁気特性を検出することができる。
【００５２】
ここで、磁気センサ素子４０は、厚さ方向Ｔ４０が媒体１の移動方向Ｘに向くように配置されており、集磁用突部４３および検出コイル４９は、媒体１の移動方向Ｘに対して直交する媒体幅方向Ｙで離間する位置に設けられている。このため、磁気センサ素子４０では、図２（ｃ）に示すように、センサコア４１が存在する領域、およびセンサコア４１が存在する領域から幅方向Ｗ４０（媒体１の移動方向Ｘに対して直交する媒体幅方向Ｙ）にわずかにずれた位置にかけて略同等の感度を有し、媒体１の移動方向Ｘと直交する媒体幅方向Ｙでの検出範囲が広い。
【００５３】
また、磁気センサ素子４０は、媒体幅方向Ｙに複数配列されているため、媒体１の媒体幅方向Ｙ全体から磁気特性を検出することができる。しかも、本形態の磁気センサ素子４０では、磁気センサ素子４０から幅方向Ｗ４０（媒体１の移動方向Ｘに対して直交する媒体幅方向Ｙ）にずれた位置でも比較的高い感度を有しており、図２（ｃ）に示すように、媒体幅方向Ｙで隣り合う２つの磁気センサ素子４０の間に相当する領域でも検出感度が著しく低下するということがない。それ故、本形態の磁気センサ装置２０は、媒体幅方向Ｙでの検出範囲が広く、かつ、かかる広い範囲にわたって検出感度が同等である。ここで、媒体幅方向Ｙにおいて磁気センサ素子４０の間に相当する部分の感度は、隣り合う磁気センサ素子４０の距離の影響を受けるが、本形態では、磁気センサ素子４０において寸法が大である幅方向Ｗ４０を媒体幅方向Ｙに向けているので、厚さ方向Ｔ４０を媒体幅方向Ｙに向けた場合と比して少ない数の磁気センサ素子４０によって、媒体幅方向Ｙにおいて磁気センサ素子４０の間に相当する部分の感度が安定した磁気センサ装置２を実現することができる。
【００５４】
また、本形態では、磁気センサ素子４０の厚さ方向Ｔ４０における寸法が小さい。このため、磁気センサ装置２０の移動方向Ｘにおけるサイズを小さくすることができるとともに、移動方向Ｘにおける分解能を向上することができる。
【００５５】
また、本形態において、複数の集磁用突部４３（集磁用突部４３１、４３２）の各々に巻回された検出コイル４９（検出コイル４９１、４９２）は、直列に電気的に接続されている。このため、２つの検出コイル４９１、４９２での検出結果が合計された出力を得ることができる。
【００５６】
さらに、励磁コイル４８は、幅方向Ｗ４０で隣り合う２つの集磁用突部４３（集磁用突部４３１、４３２）で挟まれた部分に巻回されているため、本形態のように、集磁用突部４３の数が２つの場合、および後述する形態のように集磁用突部４３の数が３つ以上の場合のいずれであっても、幅方向Ｗ４０で隣り合う２つの集磁用突部４３の間に磁束を形成することができる。
【００５７】
さらに、センサコア４１は、胴部４２から集磁用突部４３とは反対側に突出した突部４４を備えているため、励磁コイル４８から見たときの磁気抵抗を低減することができる。従って、同じ電流を流した時に発生する磁束を増大させることができるので、感度を向上することができる。また、本形態のように、センサコア４１を飽和させるフラックスゲート方式を採用した際、駆動電流が少なく済むので、消費電流や発熱を低減することができる。また、突部４４に差動用コイルを巻回しておけば、検出コイル４９での検出結果と差動用コイルでの検出結果との差動を用いて、媒体１の磁気特性を検出することができる。従って、温度変化等といった外乱を補償することができる。
【００５８】
さらにまた、センサコア４１は、アモルファスの薄い磁性材料層４１ｃと、アモルファス磁性材料層４１ｃを両面側で挟む非磁性の第１および第２基板４１ａ、４１ｂとを備えているため、磁気センサ素子４０の厚さ方向Ｔ４０における寸法がかなり小さい。このため、磁気センサ装置２０の移動方向Ｘにおけるサイズを小さくすることができるとともに、移動方向Ｘにおける分解能を向上することができる。
【００５９】
また、本形態の磁気センサ装置２０において、磁界印加用磁石３０は、磁気センサ素子４０に対して媒体１の移動方向の両側に磁界印加用第１磁石３１と磁界印加用第２磁石３２として配置されている。このため、磁気センサ素子４０に上下方向で重なった位置には磁界印加用磁石３０が配置されていない。従って、磁界印加用磁石３０（磁界印加用第１磁石３１と磁界印加用第２磁石３２）に磁性粉が吸着された場合でも、かかる磁性粉が磁気センサ素子４０に付着することを防止することができる。また、磁気センサ素子４０に対して媒体１の移動方向の両側に磁界印加用第１磁石３１と磁界印加用第２磁石３２とが配置されているため、磁気センサ素子４０に対しては、媒体１の移動方向の両側に磁界印加用第１磁石３１の磁界と磁界印加用第２磁石３２の磁界とが形成されるので、磁気センサ素子４０に対する磁界印加用第１磁石３１の影響と、磁気センサ素子４０に対する磁界印加用第２磁石３２の影響とを相殺することができる。さらに、図１に示すように、矢印Ｘ１で示す方向に移動する媒体１を磁界印加用第１磁石３１によって着磁し、その後、磁気センサ素子４０によって、着磁した後の媒体１にバイアス磁界を印加した状態における磁束を検出することができるとともに、矢印Ｘ２で示す方向に移動する媒体１を磁界印加用第２磁石３２によって着磁し、その後、磁気センサ素子４０によって、着磁した後の媒体１にバイアス磁界を印加した状態における磁束を検出することができる。それ故、本形態の磁気パターン検出装置１００を入出金機に用いれば、入金された媒体１の真偽を判定することができるとともに、出金される媒体１の真偽を判定することもできる。
【００６０】
また、本形態の磁気パターン検出装置１００では、共通の磁気センサ装置２０によって、磁気パターン毎の有無および形成位置を残留磁束密度レベルおよび透磁率レベルの双方に基づいて検出するため、残留磁束密度レベルの測定と、透磁率レベルの測定との間に時間差が発生しない。それ故、磁気センサ装置２０と媒体１とを移動させながら計測する場合でも、信号処理部６０は、簡素な構成で高い精度の検出を行なうができる。また、搬送装置１０についても、磁気センサ装置２０を通過する箇所のみに走行安定性が求められるだけなので、構成の簡素化を図ることができる。
【００６１】
さらに、本形態の磁気パターン検出装置１００によれば、ハード材およびソフト材の双方を含む磁気インキにより磁気パターンが形成されている媒体１や、ハード材とソフト材の中間に位置する材料を含む磁気インキにより磁気パターンが形成されている媒体１についても、磁気パターンの検出を行なうことができる。すなわち、磁気特性が第１の磁気パターンと第２の磁気パターンの中間に位置するような磁気パターンについては、図６（ｄ１）に示すように、ヒステリシスループが、図６（ｂ１）に示すハード材の磁気パターンのヒステリシスループと図６（ｃ１）に示すソフト材の磁気パターンのヒステリシスループとの中間に位置するので、図６（ｄ４）に示す信号パターンを得ることができ、かかる磁気パターンについても、有無や形成位置を検出することができる。
【００６２】
［別の実施の形態］
図９は、本発明を適用した別の実施の形態に係る磁気センサ装置２０に用いた磁気センサ素子４０の説明図であり、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、集磁用突部４３の数が３つの場合の説明図、集磁用突部４３の数が４つの場合の説明図、および集磁用突部４３の数が５つの場合の説明図である。
【００６３】
図１〜図８を参照して説明した磁気センサ素子４０では、センサコア４１に２つの集磁用突部４３が構成されていたが、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、センサコア４１の胴部４２から集磁用突部４３が３以上突出している構成を採用してもよい。このような構成の場合も、上記実施の形態と同様、集磁用突部４３の各々に検出コイル４９が巻回され、胴部４２において幅方向Ｗ４０で隣り合う集磁用突部４３で挟まれた部分に励磁コイル４８が巻回されている。このため、集磁用突部４３、検出コイル４９および励磁コイル４８の数は、以下の関係
集磁用突部４３の数＝検出コイル４９の数
励磁コイル４８の数＝集磁用突部４３の数−１＝検出コイル４９の数−１
になっている。
【００６４】
図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す形態のうち、図９（ａ）に示す磁気センサ素子４０では、３つの集磁用突部４３（集磁用突部４３１〜４３３）の各々に検出コイル４９（検出コイル４９１〜４９３）が巻回され、胴部４２において幅方向Ｗ４０で隣り合う集磁用突部４３で挟まれた２箇所に励磁コイル４８（励磁コイル４８１、４８２）が巻回されている。さらに、胴部４２からは３つの集磁用突部４３（集磁用突部４３１〜４３３）とは反対側に突部４４（突部４４１〜４４３）が突出している。
【００６５】
また、図９（ｂ）に示す磁気センサ素子４０では、４つの集磁用突部４３（集磁用突部４３１〜４３４）の各々に検出コイル４９（検出コイル４９１〜４９４）が巻回され、胴部４２において幅方向Ｗ４０で隣り合う集磁用突部４３で挟まれた３箇所に励磁コイル４８（励磁コイル４８１〜４８３）が巻回されている。さらに、胴部４２からは４つの集磁用突部４３（集磁用突部４３１〜４３４）とは反対側に突部４４（突部４４１〜４４４）が突出している。
【００６６】
また、図９（ｃ）に示す磁気センサ素子４０では、５つの集磁用突部４３（集磁用突部４３１〜４３４）の各々に検出コイル４９（検出コイル４９１〜４９４）が巻回され、胴部４２において幅方向Ｗ４０で隣り合う集磁用突部４３で挟まれた４箇所に励磁コイル４８（励磁コイル４８１〜４８３）が巻回されている。さらに、胴部４２からは５つの集磁用突部４３（集磁用突部４３１〜４３５）とは反対側に突部４４（突部４４１〜４４５）が突出している。
【００６７】
このような構成の磁気センサ素子４０においても、上記実施の形態と同様、幅方向Ｗ４０で隣り合う検出コイル４９は互いに逆向きに巻回され、複数の検出コイル４９は直列に電気的に接続されている。また、磁気センサ素子４０において、幅方向Ｗ４０で隣り合う励磁コイル４８は互いに逆向きに巻回され、複数の励磁コイル４３は直列あるいは並列に電気的に接続されている。
【００６８】
また、図２（ａ）、（ｂ）を参照して説明したように、磁気センサ素子４０は、媒体幅方向Ｙに複数配置されている。その際、複数の磁気センサ素子４０の間では、検出コイル４９の巻回方向が一致している。また、複数の磁気センサ素子４０の各々の励磁コイル４８に対して共通の励磁電流を供給する場合、図１０（ｂ）に示すように、集磁用突部４３が４つの場合（励磁コイル４８が奇数の場合）、隣り合う磁気センサ素子４０の間において、励磁コイル４８の巻回方向を一致させてある。これに対して、図１０（ａ）、（ｃ）に示すように、集磁用突部４３が３つあるいは５つの場合（励磁コイル４８が偶数の場合）、隣り合う磁気センサ素子４０の間において、励磁コイル４８の巻回方向を逆にしてある。このように構成すると、隣り合う磁気センサ素子４０の間において互いに隣り合う集磁用突部４３の磁極が逆になるので、隣り合う磁気センサ素子４０の間に磁束を発生させることができる。
【００６９】
このように構成した磁気センサ装置２０でも、磁気センサ素子４０は、図１に示す磁気パターン検出装置１００において、厚さ方向Ｔ４０が媒体１の移動方向Ｘに向くように配置されるため、集磁用突部４３および検出コイル４９は、媒体１の移動方向Ｘに対して直交する媒体幅方向Ｙで離間する位置に設けられている。このため、磁気センサ素子４０では、センサコア４１が存在する領域、およびセンサコア４１が存在する領域から幅方向Ｗ４０（媒体１の移動方向Ｘに対して直交する媒体幅方向Ｙ）にわずかにずれた位置にかけて略同等の感度を有し、媒体１の移動方向Ｘと直交する媒体幅方向Ｙでの検出範囲が広い等、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【００７０】
［さらに別の実施の形態］
図１０は、本発明を適用したさらに別の実施の形態に係る磁気センサ装置２０に用いた磁気センサ素子４０の説明図であり、図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、集磁用突部４３の数が３つの場合の説明図、集磁用突部４３の数が４つの場合の説明図、および集磁用突部４３の数が５つの場合の説明図である。図１０は、本発明を適用したさらに別の実施の形態に係る磁気センサ装置２０に用いた磁気センサ素子４０の説明図であり、図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、集磁用突部４３の数が３つの場合の説明図、集磁用突部４３の数が４つの場合の説明図、および集磁用突部４３の数が５つの場合の説明図である。
【００７１】
図９に示す形態では、幅方向Ｗ４０の両端部では、幅方向Ｗ４０に比して磁束密度が低い。このような場合、検出コイル４９の巻回数を、以下の関係
図９（ａ）に示す形態（検出コイル４９の数＝３）の場合
検出コイル４９１、４９３の巻回数＞検出コイル４９２の巻回数
図９（ｂ）に示す形態（検出コイル４９の数＝４）の場合
検出コイル４９１、４９４の巻回数＞検出コイル４９２、４９３の巻回数
図９（ｃ）に示す形態（検出コイル４９の数＝５）の場合
検出コイル４９１、４９５の巻回数＞検出コイル４９２、４９３、４９４の巻回数
あるいは
検出コイル４９１、４９５の巻回数
＞検出コイル４９２、４９４の巻回数
＞検出コイル４９３の巻回数
に示すように、両端の検出コイル４９の巻回数を他の検出コイル４９の巻回数よりも多くすれば、幅方向Ｗ４０における感度を均等化することができる。
【００７２】
その際、図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、集磁用突部４３の太さを以下の関係
図１０（ａ）に示す形態（検出コイル４９の数＝３）の場合
集磁用突部４３１、４３３の太さ＜集磁用突部４３２の太さ
図１０（ｂ）に示す形態（検出コイル４９の数＝４）の場合
集磁用突部４３１、４３４の太さ＜集磁用突部４３２、４３３の太さ
図１０（ｃ）に示す形態（検出コイル４９の数＝５）の場合
集磁用突部４３１、４３５の太さ＜集磁用突部４３２、４３３、４３４の太さ
あるいは
集磁用突部４３１、４３５の太さ
＜集磁用突部４３２、４３４の太さ
＜集磁用突部４３３の太さ
に示すように、両端の集磁用突部４３の太さを他の集磁用突部４３の太さよりも大にすれば、両端の検出コイル４９の巻回数を他の検出コイル４９の巻回数よりも多く巻回するのに支障がない。
【００７３】
（その他の実施の形態）
上記形態では、媒体１と磁気センサ装置２０とを相対移動させるにあたって、媒体１の方を移動させたが、媒体１が固定で磁気センサ装置２０が移動する構成を採用してもよい。また、上記形態では、磁界印加用磁石３０に永久磁石を用いたが、電磁石を用いてもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１ 媒体
１１ 媒体移動路
２０ 磁気センサ装置
３０ 磁界印加用磁石
４０ 磁気センサ素子
４１ センサコア
４２ センサコアの胴部
４３ センサコアの集磁用突部
４８ 励磁コイル
４９ 検出コイル
１００ 磁気パターン検出装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対移動する媒体の磁気特性を検出する磁気センサ素子を備えた磁気センサ装置であって、
前記磁気センサ素子は、該磁気センサ素子の幅方向に延在する胴部から前記媒体の媒体移動路の側に向けて突出して前記幅方向で互い離間する複数の集磁用突部を備えたセンサコアと、前記胴部に巻回された励磁コイルと、前記複数の集磁用突部の各々に巻回された検出コイルと、を備え、
前記磁気センサ素子は、前記幅方向および前記集磁用突部の突出方向の双方に対して直交する厚さ方向が前記媒体の移動方向に向くように配置されていることを特徴とする磁気センサ装置。
【請求項２】
前記センサコアの前記幅方向の寸法は、前記厚さ方向の寸法より大であることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ装置。
【請求項３】
前記磁気センサ素子は、前記媒体の移動方向に対して交差する方向に複数配列されていることを特徴とする請求項２に記載の磁気センサ装置。
【請求項４】
前記複数の集磁用突部の各々に巻回された前記検出コイルは、直列に電気的に接続されていることを特徴とする請求項２または３に記載の磁気センサ装置。
【請求項５】
前記励磁コイルは、前記幅方向で隣り合う２つの前記集磁用突部で挟まれた部分に巻回されていることを特徴とする請求項２乃至４の何れか一項に記載の磁気センサ装置。
【請求項６】
前記集磁用突部は、３つ以上形成されており、
当該３つ以上の集磁用突部のうち、前記幅方向の両端部に位置する集磁用突部に巻回された前記検出コイルは、他の集磁用突部に巻回された前記検出コイルに比して巻回数が多いことを特徴とする請求項５に記載の磁気センサ装置。
【請求項７】
前記３つ以上の集磁用突部のうち、前記幅方向の両端部に位置する集磁用突部は、他の集磁用突部に比して細いことを特徴とする請求項６に記載の磁気センサ装置。
【請求項８】
前記センサコアは、前記胴部から前記集磁用突部とは反対側に突出した突部を備えていることを特徴とする請求項２乃至７の何れか一項に記載の磁気センサ装置。
【請求項９】
前記センサコアは、アモルファス磁性材料層と、該アモルファス磁性材料層を両面側で挟む非磁性の基板と、を備えていることを特徴とする請求項２乃至８の何れか一項に記載の磁気センサ装置。
【請求項１】
相対移動する媒体の磁気特性を検出する磁気センサ素子を備えた磁気センサ装置であって、
前記磁気センサ素子は、該磁気センサ素子の幅方向に延在する胴部から前記媒体の媒体移動路の側に向けて突出して前記幅方向で互い離間する複数の集磁用突部を備えたセンサコアと、前記胴部に巻回された励磁コイルと、前記複数の集磁用突部の各々に巻回された検出コイルと、を備え、
前記磁気センサ素子は、前記幅方向および前記集磁用突部の突出方向の双方に対して直交する厚さ方向が前記媒体の移動方向に向くように配置されていることを特徴とする磁気センサ装置。
【請求項２】
前記センサコアの前記幅方向の寸法は、前記厚さ方向の寸法より大であることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ装置。
【請求項３】
前記磁気センサ素子は、前記媒体の移動方向に対して交差する方向に複数配列されていることを特徴とする請求項２に記載の磁気センサ装置。
【請求項４】
前記複数の集磁用突部の各々に巻回された前記検出コイルは、直列に電気的に接続されていることを特徴とする請求項２または３に記載の磁気センサ装置。
【請求項５】
前記励磁コイルは、前記幅方向で隣り合う２つの前記集磁用突部で挟まれた部分に巻回されていることを特徴とする請求項２乃至４の何れか一項に記載の磁気センサ装置。
【請求項６】
前記集磁用突部は、３つ以上形成されており、
当該３つ以上の集磁用突部のうち、前記幅方向の両端部に位置する集磁用突部に巻回された前記検出コイルは、他の集磁用突部に巻回された前記検出コイルに比して巻回数が多いことを特徴とする請求項５に記載の磁気センサ装置。
【請求項７】
前記３つ以上の集磁用突部のうち、前記幅方向の両端部に位置する集磁用突部は、他の集磁用突部に比して細いことを特徴とする請求項６に記載の磁気センサ装置。
【請求項８】
前記センサコアは、前記胴部から前記集磁用突部とは反対側に突出した突部を備えていることを特徴とする請求項２乃至７の何れか一項に記載の磁気センサ装置。
【請求項９】
前記センサコアは、アモルファス磁性材料層と、該アモルファス磁性材料層を両面側で挟む非磁性の基板と、を備えていることを特徴とする請求項２乃至８の何れか一項に記載の磁気センサ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１６３８３２（Ｐ２０１１−１６３８３２Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４７９０（Ｐ２０１０−２４７９０）
【出願日】平成２２年２月５日（２０１０．２．５）
【出願人】（０００００２２３３）日本電産サンキョー株式会社 (1,337)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月５日（２０１０．２．５）
【出願人】（０００００２２３３）日本電産サンキョー株式会社 (1,337)
【Ｆターム（参考）】
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