磁気パターン検出装置
【課題】簡素な構成で各種の媒体から磁気パターンの有無や種別を確実に検出することのできる磁気パターン検出装置を提供すること。
【解決手段】媒体１から磁気パターンを検出する磁気パターン検出装置１００において、残留磁束密度および透磁率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の共通のセンサ部２０を有している。かかるセンサ部２０は、媒体１に磁界を印加する磁界印加部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束検出部４０とを備えている。
【解決手段】媒体１から磁気パターンを検出する磁気パターン検出装置１００において、残留磁束密度および透磁率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の共通のセンサ部２０を有している。かかるセンサ部２０は、媒体１に磁界を印加する磁界印加部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束検出部４０とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銀行券、有価証券などの媒体から磁気を検知して真偽判別や種類の判別を行なう磁気パターン検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、銀行券、有価証券などの貴重印刷物の偽造を判別する技術が必要とされており、印刷物の真偽をチェックする各種の技術が提案されている。その１つとして、磁気インクで紙に所定の磁気パターンを形成し、かか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や形成位置を検知する技術が採用されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
このような識別方法は、概ね、３つの方法に分類できる。まず、第１の方法は、媒体（磁気インキ）の透磁率の違いを利用して差動トランス型センサにより磁気インクの有無や形成位置を検出する方法である。第２の方法は、磁気インクを磁化した後、その漏れ磁束をＭＲセンサ、ＭＩセンサ、磁気ヘッドにより計測する方法であり、かかる方法では、磁気インクの残留磁束密度を測定する。第３の方法は、磁気インクをマグネットで磁化する際、マグネットの磁束の変化をＭＲセンサにより測定する方法であり、かかる方法では、磁気インクの透磁率を測定している。
【特許文献１】特許第３７９９４４８号公報
【特許文献２】特許第３８１４６９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、紙幣などにおいては、国毎あるいは紙幣毎に使用する磁気インクの種類が異なる場合があり、かかる場合、以下の理由から、１つの装置で全ての紙幣を識別するのが困難である。磁気インクは概ね、ハード材を含む磁気インキと、ソフト材を含む磁気インキとに大別される。ここで、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。従って、前記の第１の方法や第３の方法では、不得意側の磁気種でも、極めて低レベルの出力しか得ることはできないので、磁気インクの種別を判定することが困難である。また、得意のハード材の磁気インクでも濃淡によって出力レベルが違うので、薄い磁気インクでは出力は小さく、その部分ではソフト材なのかハード材なのかが不明である。それ故、紙幣の真偽や種類をより高い精度で識別するには、磁気インクがハード材およびソフト材のいずれを含むかを判定した後、それに適した方法で識別する必要があるので、１つの装置で全ての紙幣を識別するのが困難である。なお、特許文献１、２に記載の装置でも、残留磁束密度が異なる複数種類の磁気パターンの検出を行なっているが、かかる装置でも、実質的には、磁気インクの残留磁束密度を測定しているだけである。
【０００５】
そこで、紙幣の搬送経路の上流側に透磁率を測定するタイプの検出装置を配置し、紙幣の搬送経路の下流側に残留磁束密度を測定するタイプの検出装置を配置することが考えられるが、かかる構成の場合、２つの検出装置の各々の誤差が判定に影響を及ぼすため、正確な識別が困難となる。また、２つの検出装置を設けた場合、それだけでもコストが増大する上に、機構的に安定した走行部分を２個所に必要になるため、複雑な機構が必要となり、その分、コストが増大し、実用的でない。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、簡素な構成で各種の媒体から磁気パターンの有無や磁気インクの種別を確実に検出することのできる磁気パターン検出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、本発明では、媒体から磁気パターンを検出する磁気パターン検出装置であって、残留磁束密度および透磁率が異なる複数種類の磁気パターンの前記媒体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ための共通のセンサ部と、前記センサ部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信号および透磁率レベルに対応する第２信号を抽出する信号処理部と、を有していることを特徴とする。
【０００８】
本発明では、残留磁束密度および透磁率が異なる複数種類の磁気パターンの媒体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ため、磁気パターンの種類を確実に識別することができ、磁気パターンの種別を検出することもできる。また、２つの検出を行なうためのセンサ部が共通であるため、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ので、信号処理部は、簡素な構成で高い精度の検出を行なうことができる。また、センサ部と媒体とを移動させながら計測する場合でも、搬送機構を簡素化することができる。
【０００９】
本発明において、前記センサ部と前記媒体とを相対移動させる搬送手段を有することが好ましい。このように構成すると、前記媒体からの磁気パターンの検出を連続して行なうことができる。この場合、前記信号処理部は、前記第１信号、前記第２信号、および前記媒体と前記センサ部との相対位置情報に基づいて、前記媒体における前記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ことが好ましい。このように構成すると、前記センサ部と前記媒体とを相対移動させながら媒体から磁気パターンの有無を検出すれば、その移動方向における形成位置を検出することができる。
【００１０】
本発明において、前記センサ部は、前記媒体に磁界を印加する磁界印加部と、前記磁界を印加した後の前記媒体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束検出部とを備えている構成を採用することができ、磁気パターン検出装置の小型化を図ることができる。
【００１１】
本発明において、前記磁束検出部は、センサコア、該センサコアに巻回されたバイアス磁界発生用励磁コイル、および前記コア体に巻回された検出コイルを備えた磁気センサ素子を有している構成を採用することができる。
【００１２】
本発明において、前記磁気センサ素子は、前記センサコアに前記バイアス磁界発生用励磁コイルとは逆方向に巻回された差動用磁界発生用励磁コイルを備えていることが好ましい。このように構成すると、磁気的な差動におり、環境に起因する測定誤差を解消することができる。
【００１３】
本発明において、前記バイアス磁界発生用励磁コイルは交番磁界を発生させることが好ましい。この場合、前記信号処理部は、前記磁気センサ素子から出力される信号のピーク値とボトム値とを加算して前記磁気パターンの残留磁束密度レベルに対応する前記第１信号を抽出する加算回路と、前記ピーク値と前記ボトム値とを減算して前記磁気パターンの透磁率レベルに対応する第２信号を抽出する減算回路とを備えている構成を採用することができる。
【００１４】
本発明において、前記センサコアは、前記検出コイルが巻回された胴部と、該胴部から前記媒体が位置する側に突出した突部とを備え、前記突部に前記バイアス磁界発生用励磁コイルが巻回されていることが好ましい。このように構成すると、媒体に向けてバイアス磁界を効率よく発生させることができる。また、バイアス磁界発生用励磁コイルを媒体に接近させることができる。それ故、感度を向上することができる。
【００１５】
本発明において、前記突部の断面積は前記胴部の断面積に比して小さいことが好ましい。このように構成すると、磁気効率を高めることができるので、センサ感度を向上することができる。
【００１６】
本発明において、前記センサコアは、薄板状であることが好ましい。このように構成すると、媒体上の狭い範囲を検出対象とすることができるので、微細な磁気パターンに十分、対応することができる。また、センサコアを飽和させる場合、断面積を小さければ、消費電流を低減することができる。
【００１７】
本発明において、前記磁気センサ素子は、その両面が非磁性部材により覆われていることが好ましい。このように構成すると、磁気センサ素子を薄く構成した場合でも、媒体との摺動による摩耗を低減することができるなど、磁気センサ素子を補強することができる。
【００１８】
本発明を適用した磁気パターン検出装置は、前記媒体として、前記複数種類の磁気パターンのうちのいずれか一つが形成された第１媒体、および前記複数種類の磁気パターンが形成された第２媒体のうちの少なくとも一方について磁気パターンの識別を行なうために用いられる。
【００１９】
本発明において、前記磁気パターンは、例えば、鋼やハードフェライトなどのハード材（硬磁性材料）を含む磁気インキ、または／および珪素鋼やソフトフェライトなどのソフト材（軟磁性材料）を含む磁気インキを用いて印刷されてなる。本発明によれば、セキュリティの観点から媒体に形成される磁気パターンが複雑化した場合でも、１台の磁気パターン検出装置で対応することができる。
【００２０】
本発明において、前記センサ部は、前記媒体の搬送方向と交差する方向に複数配置されていることが好ましい。このように構成すると、搬送される媒体の幅方向における磁気パターンの有無を検出でき、その幅方向における形成位置を検出することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明では、残留磁束密度および透磁率が異なる複数種類の磁気パターンの媒体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ため、磁気パターンの種類を確実に識別することができ、磁気パターンの種別を検出することもできる。また、２つの検出を行なうためのセンサ部が共通であるため、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ので、信号処理部は、簡素な構成で高い精度の検出を行なうことができる。また、センサ部と媒体とを移動させながら計測する場合でも、搬送機構を簡素することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００２３】
（全体構成）
図１および図２は、本発明を適用した磁気パターン検出装置の要部を示す説明図、およびそのブロック図である。図３は、本発明を適用した磁気パターン検出装置の原理を示す説明図である。
【００２４】
図１に示す磁気パターン検出装置１００は、銀行券、有価証券などの媒体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）などによってシート状の媒体１を搬送する搬送装置１０と、この搬送装置１０による媒体搬送経路の途中位置で媒体１から磁気を検出するセンサ部２０と、図２を参照して後述する信号処理部６０とを有している。本形態において、ローラやガイドは、アルミニウムなどといった非磁性材料から構成されている。センサ部２０は、媒体搬送経路の上方に配置されているが、媒体搬送経路の下方に配置されることもある。いずれの場合も、センサ部２０は、検出面を媒体搬送経路に向けるように配置される。
【００２５】
本形態において、媒体１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２が形成されている。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。ここで、ハード材を含む磁気インキは、図３（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などを示すように、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３（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。
【００２６】
そこで、本形態において、センサ部２０は、媒体１における磁気パターン２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。但し、本形態では、かかる２種類の磁気パターン２の検出を行なうためのセンサ部２０は共通である。
【００２７】
このため、図２に示す信号処理部６０は、センサ部２０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とセンサ部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、センサ部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センサ部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などにより構成されており、ＲＯＭあるいはＲＡＭなどといった記録部（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。
【００２８】
再び図１において、センサ部２０は、媒体１の搬送方向と交差する方向に複数配置されており、かかる複数のセンサ部２０は、個別あるいは共通のカバー２８内に配置されている。センサ部２０は、媒体１に磁界を印加する磁界印加部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束検出部４０とを備えている。
【００２９】
磁界印加部３０は、フェライトやネオジウム磁石などの永久磁石から構成されており、カバー２８の下面に保持されている。磁束検出部４０は薄板状の磁気センサ素子４５を備えており、媒体１の搬送方向に厚さ方向を向けて配置されている。磁気センサ素子４５は、両面がセラミックなどからなる厚さ０．３mm〜１mm程度の薄板状の非磁性部材４８により覆われ、この状態で、磁気シールドケース２１に収納されている。磁気シールドケース２１は、媒体搬送経路が位置する下方が開口しており、磁気センサ素子４５は、媒体搬送経路に向けて露出した状態にある。磁気シールドケース２１は、回路基板２２の支持体としても利用されており、磁気シールドケース２１の側面には回路基板２２が配置されている。また、カバー２８内には、他に複数の回路基板２３、２４が保持されている。回路基板２２、２３、２４は互いに配線接続されており、かかる回路基板２３、２４上に、図２に示す信号処理部６０が構成されている。
【００３０】
（センサ部２０の詳細構成）
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本発明を適用した磁気パターン検出装置１００において磁束検出部を構成する磁気センサ素子４５の正面図、この磁気センサ素子４５に対する励磁波形の説明図、磁気センサ素子４５からの出力信号の説明図、および別の磁気センサ素子４５の正面図である。図５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２が形成された媒体１から磁気パターン２の有無を検出する原理を示す説明図である。なお、図４（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。
【００３１】
図４（ａ）に示すように、センサ部２０において、磁束検出部４０に用いた磁気センサ素子４５は、アモルファスあるいはパーマロイからなる薄板状のセンサコア４１、このセンサコア４１に巻回されたバイアス磁界発生用励磁コイル４３、およびコア体に巻回された検出コイル４２を備えている。さらに、磁気センサ素子４５は、センサコア４１にバイアス磁界発生用励磁コイル４３とは逆方向に巻回された差動用磁界発生用励磁コイル４４を備えている。
【００３２】
図２に示すように、バイアス磁界発生用励磁コイル４３と差動用磁界発生用励磁コイル４４とは直列に接続され、その中点がグランド電位に保持されている。また、バイアス磁界発生用励磁コイル４３および差動用磁界発生用励磁コイル４４は、励磁回路５０から同一位相の交番電流（図４（ｂ）参照）が定電流で印加される。このため、図４（ａ）に示すように、センサコア４１の周りには、バイアス磁界と、このバイアス磁界に対して逆向きの差動用磁界が形成され、検出コイル４２からは、図４（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４（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り、かつ、差動用磁界発生用励磁コイル４４によって形成された差動用磁界との磁気的な差動に基づく信号である。
【００３３】
再び図４（ａ）において、センサコア４１は、検出コイル４２が巻回された胴部４１０と、胴部４１０の下端部の中央部分から媒体１が位置する下方に突出した第１突部４１１と、第１突部４１１とは反対側で胴部４１０の上端部の中央部分から上方に突出した第２突部４１２とを備えている。検出コイル４２は、センサコア４１の胴部４１０に巻回され、バイアス磁界発生用励磁コイル４３は第１突部４１１に巻回され、差動用磁界発生用励磁コイル４４は、第２突部４１２に巻回されている。ここで、第１突部４１１および第２突部４１２の断面積は、胴部４１０の断面積に比して小さい。このため、検出コイル４２は、バイアス磁界発生用励磁コイル４３および差動用磁界発生用励磁コイル４４より断面積が大きい構成になっている。
【００３４】
（検出原理）
このように構成したセンサ部２０では、磁界印加部３０を媒体１が通過する際、磁界印加部３０から磁界が印加され、磁界が印加された後の媒体１は、磁束検出部４０を通過する。それまでの間、検出コイル４２からは、図３（ａ３）に示すように、図３（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２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３（ａ４）に示す通りである。
【００３５】
ここで、フェライト粉など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３（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５（ａ１）に示すように、磁界印加部３０を媒体１が通過した際、第１の磁気パターンは、磁界印加部３０からの磁界により、マグネットとなる。このため、検出コイル４２から出力される信号は、図３（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３（ｂ３）および図５（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２に示す加算回路６４から出力される第１信号Ｓ１は、図３（ｂ４）に示す通りであり、磁束検出部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２に示す減算回路６５から出力される第２信号Ｓ２は、磁束検出部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３（ｂ４）に示す信号と同様である。
【００３６】
これに対して、軟磁性ステンレス紛など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３（ｃ１）に示すように、図３（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、磁界印加部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、磁性体として機能する。このため、検出コイル４２から出力される信号は、図３（ｃ）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３（ｃ３）および図５（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２に示す減算回路６５から出力される第２信号Ｓ２は、図３（ｃ４）に示す通りであり、磁束検出部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２に示す加算回路６４から出力される第１信号Ｓ１は、磁束検出部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３（ａ４）に示す信号と同様である。
【００３７】
（本形態の主な効果）
図６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。
【００３８】
以上説明したように、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４５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２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４５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２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２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。
【００３９】
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６（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２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６（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２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。
【００４０】
また、本形態では、共通のセンサ部２０によって、磁気パターン２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、センサ部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、センサ部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。
【００４１】
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２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２が形成されている媒体１についても、磁気パターン２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２については、図３（ｄ１）に示すように、ヒステリシスループが、図３（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３（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３（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２についても、有無や形成位置を検出することができる。
【００４２】
また、本形態において、磁気センサ素子４５は、バイアス磁界発生用励磁コイル４３および差動用磁界発生用励磁コイル４４を備えているため、磁気的な差動におり、環境に起因する測定誤差を解消することができ、信号処理が容易である。さらに、センサコア４１において、胴部４１０から突出する第１突部４１１および第２突部４１２にバイアス磁界発生用励磁コイル４３および差動用磁界発生用励磁コイル４４が巻回されている。このため、媒体１に向けてバイアス磁界を効率よく発生させることができるとともに、センサコア４１を媒体１に接近させることができるので、感度を向上することができる。しかも、第１突部４１１および第２突部４１２の断面積は、胴部４１０の断面積に比して小さいため、高効率な磁気回路により感度が高い。
【００４３】
さらに、センサコア４１が薄板状であるため、媒体１上の狭い範囲を検出対象とすることができるので、微細な磁気パターンに十分、対応することができる。しかも、磁気センサ素子４５は、その両面が薄板状の非磁性部材４８により覆われているため、磁気センサ素子４５を薄く構成した場合でも、媒体１との摺動による磨耗を防止することができるなど、磁気センサ素子４５の補強を行なうことができる。また、磁気センサ素子４５を製造する際、あるいは磁気センサ素子４５を磁気パターン検出装置１００に搭載する際の作業性を向上することができる。
【００４４】
また、センサ部２０と媒体１とを相対移動させながら媒体１から磁気パターン２の有無を検出するので、媒体１の搬送方向の全体にわたって磁気パターン２を効率よく検出できる。しかも、センサ部２０は、媒体１の搬送方向と交差する方向に複数配置されているので、搬送される媒体１の幅方向における磁気パターン２の有無および形成位置を効率よく検出することができる。なお、センサ部２０は、媒体１の搬送方向と交差する方向に複数配置するにあたっては、磁界印加部３０については、磁界検出部４０に１対１で対応するように幅方向で分割されている構成、および複数の磁界検出部４０に対応するように幅方向に一体に延在している構成のいずれを採用してもよい。
【００４５】
（その他の構成）
上記形態において用いた磁気センサ素子４５において、センサコア４１は、図４（ａ）に示すように、胴部４１０の上下両端の中央部分から第１突部４１１および第２突部４１２が突出し、かかる第１突部４１１および第２突部４１２にバイアス磁界発生用励磁コイル４３および差動用磁界発生用励磁コイル４４が形成されている構成であったが、図４（ｄ）に示すように、胴部４１０の上下両端の両側に、第１突部４１１および第２突部４１２を各々挟むように計４つの第３突部４１３が形成されている構成を採用してもよい。このように構成すると、閉磁路になる分、透磁率の低い空気中を通る磁束が減るので、感度を向上することができる。
【００４６】
また、上記形態では、媒体１とセンサ部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が固定でセンサ部２０が移動する構成を採用してもよい。
【００４７】
さらに、上記形態では、磁界印加部３０に永久磁石を用いたが、電磁石を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明を適用した磁気パターン検出装置の要部を示す説明図、およびそのブロック図である。
【図２】本発明を適用した磁気パターン検出装置のブロック図である。
【図３】本発明を適用した磁気パターン検出装置の原理を示す説明図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本発明を適用した磁気パターン検出装置において磁束検出部を構成する磁気センサ素子の正面図、この磁気センサ素子に対する励磁波形の説明図、磁気センサ素子からの出力信号の説明図、および別の磁気センサ素子の正面図である。
【図５】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６】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。
【符号の説明】
【００４９】
１ 媒体
１０ 搬送装置
２０ センサ部
３０ 磁界印加部
４０ 磁束検出部
４１ センサコア
４３ バイアス磁界発生用励磁コイル
４２ 検出コイル
４４ 差動用磁界発生用励磁コイル
４５ 磁気センサ素子
６０ 信号処理部
１００ 磁気パターン検出装置
４１０ センサコアの胴部
４１１、４１２、４１３ センサコアの突部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銀行券、有価証券などの媒体から磁気を検知して真偽判別や種類の判別を行なう磁気パターン検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、銀行券、有価証券などの貴重印刷物の偽造を判別する技術が必要とされており、印刷物の真偽をチェックする各種の技術が提案されている。その１つとして、磁気インクで紙に所定の磁気パターンを形成し、かか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や形成位置を検知する技術が採用されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
このような識別方法は、概ね、３つの方法に分類できる。まず、第１の方法は、媒体（磁気インキ）の透磁率の違いを利用して差動トランス型センサにより磁気インクの有無や形成位置を検出する方法である。第２の方法は、磁気インクを磁化した後、その漏れ磁束をＭＲセンサ、ＭＩセンサ、磁気ヘッドにより計測する方法であり、かかる方法では、磁気インクの残留磁束密度を測定する。第３の方法は、磁気インクをマグネットで磁化する際、マグネットの磁束の変化をＭＲセンサにより測定する方法であり、かかる方法では、磁気インクの透磁率を測定している。
【特許文献１】特許第３７９９４４８号公報
【特許文献２】特許第３８１４６９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、紙幣などにおいては、国毎あるいは紙幣毎に使用する磁気インクの種類が異なる場合があり、かかる場合、以下の理由から、１つの装置で全ての紙幣を識別するのが困難である。磁気インクは概ね、ハード材を含む磁気インキと、ソフト材を含む磁気インキとに大別される。ここで、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。従って、前記の第１の方法や第３の方法では、不得意側の磁気種でも、極めて低レベルの出力しか得ることはできないので、磁気インクの種別を判定することが困難である。また、得意のハード材の磁気インクでも濃淡によって出力レベルが違うので、薄い磁気インクでは出力は小さく、その部分ではソフト材なのかハード材なのかが不明である。それ故、紙幣の真偽や種類をより高い精度で識別するには、磁気インクがハード材およびソフト材のいずれを含むかを判定した後、それに適した方法で識別する必要があるので、１つの装置で全ての紙幣を識別するのが困難である。なお、特許文献１、２に記載の装置でも、残留磁束密度が異なる複数種類の磁気パターンの検出を行なっているが、かかる装置でも、実質的には、磁気インクの残留磁束密度を測定しているだけである。
【０００５】
そこで、紙幣の搬送経路の上流側に透磁率を測定するタイプの検出装置を配置し、紙幣の搬送経路の下流側に残留磁束密度を測定するタイプの検出装置を配置することが考えられるが、かかる構成の場合、２つの検出装置の各々の誤差が判定に影響を及ぼすため、正確な識別が困難となる。また、２つの検出装置を設けた場合、それだけでもコストが増大する上に、機構的に安定した走行部分を２個所に必要になるため、複雑な機構が必要となり、その分、コストが増大し、実用的でない。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、簡素な構成で各種の媒体から磁気パターンの有無や磁気インクの種別を確実に検出することのできる磁気パターン検出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、本発明では、媒体から磁気パターンを検出する磁気パターン検出装置であって、残留磁束密度および透磁率が異なる複数種類の磁気パターンの前記媒体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ための共通のセンサ部と、前記センサ部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信号および透磁率レベルに対応する第２信号を抽出する信号処理部と、を有していることを特徴とする。
【０００８】
本発明では、残留磁束密度および透磁率が異なる複数種類の磁気パターンの媒体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ため、磁気パターンの種類を確実に識別することができ、磁気パターンの種別を検出することもできる。また、２つの検出を行なうためのセンサ部が共通であるため、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ので、信号処理部は、簡素な構成で高い精度の検出を行なうことができる。また、センサ部と媒体とを移動させながら計測する場合でも、搬送機構を簡素化することができる。
【０００９】
本発明において、前記センサ部と前記媒体とを相対移動させる搬送手段を有することが好ましい。このように構成すると、前記媒体からの磁気パターンの検出を連続して行なうことができる。この場合、前記信号処理部は、前記第１信号、前記第２信号、および前記媒体と前記センサ部との相対位置情報に基づいて、前記媒体における前記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ことが好ましい。このように構成すると、前記センサ部と前記媒体とを相対移動させながら媒体から磁気パターンの有無を検出すれば、その移動方向における形成位置を検出することができる。
【００１０】
本発明において、前記センサ部は、前記媒体に磁界を印加する磁界印加部と、前記磁界を印加した後の前記媒体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束検出部とを備えている構成を採用することができ、磁気パターン検出装置の小型化を図ることができる。
【００１１】
本発明において、前記磁束検出部は、センサコア、該センサコアに巻回されたバイアス磁界発生用励磁コイル、および前記コア体に巻回された検出コイルを備えた磁気センサ素子を有している構成を採用することができる。
【００１２】
本発明において、前記磁気センサ素子は、前記センサコアに前記バイアス磁界発生用励磁コイルとは逆方向に巻回された差動用磁界発生用励磁コイルを備えていることが好ましい。このように構成すると、磁気的な差動におり、環境に起因する測定誤差を解消することができる。
【００１３】
本発明において、前記バイアス磁界発生用励磁コイルは交番磁界を発生させることが好ましい。この場合、前記信号処理部は、前記磁気センサ素子から出力される信号のピーク値とボトム値とを加算して前記磁気パターンの残留磁束密度レベルに対応する前記第１信号を抽出する加算回路と、前記ピーク値と前記ボトム値とを減算して前記磁気パターンの透磁率レベルに対応する第２信号を抽出する減算回路とを備えている構成を採用することができる。
【００１４】
本発明において、前記センサコアは、前記検出コイルが巻回された胴部と、該胴部から前記媒体が位置する側に突出した突部とを備え、前記突部に前記バイアス磁界発生用励磁コイルが巻回されていることが好ましい。このように構成すると、媒体に向けてバイアス磁界を効率よく発生させることができる。また、バイアス磁界発生用励磁コイルを媒体に接近させることができる。それ故、感度を向上することができる。
【００１５】
本発明において、前記突部の断面積は前記胴部の断面積に比して小さいことが好ましい。このように構成すると、磁気効率を高めることができるので、センサ感度を向上することができる。
【００１６】
本発明において、前記センサコアは、薄板状であることが好ましい。このように構成すると、媒体上の狭い範囲を検出対象とすることができるので、微細な磁気パターンに十分、対応することができる。また、センサコアを飽和させる場合、断面積を小さければ、消費電流を低減することができる。
【００１７】
本発明において、前記磁気センサ素子は、その両面が非磁性部材により覆われていることが好ましい。このように構成すると、磁気センサ素子を薄く構成した場合でも、媒体との摺動による摩耗を低減することができるなど、磁気センサ素子を補強することができる。
【００１８】
本発明を適用した磁気パターン検出装置は、前記媒体として、前記複数種類の磁気パターンのうちのいずれか一つが形成された第１媒体、および前記複数種類の磁気パターンが形成された第２媒体のうちの少なくとも一方について磁気パターンの識別を行なうために用いられる。
【００１９】
本発明において、前記磁気パターンは、例えば、鋼やハードフェライトなどのハード材（硬磁性材料）を含む磁気インキ、または／および珪素鋼やソフトフェライトなどのソフト材（軟磁性材料）を含む磁気インキを用いて印刷されてなる。本発明によれば、セキュリティの観点から媒体に形成される磁気パターンが複雑化した場合でも、１台の磁気パターン検出装置で対応することができる。
【００２０】
本発明において、前記センサ部は、前記媒体の搬送方向と交差する方向に複数配置されていることが好ましい。このように構成すると、搬送される媒体の幅方向における磁気パターンの有無を検出でき、その幅方向における形成位置を検出することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明では、残留磁束密度および透磁率が異なる複数種類の磁気パターンの媒体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ため、磁気パターンの種類を確実に識別することができ、磁気パターンの種別を検出することもできる。また、２つの検出を行なうためのセンサ部が共通であるため、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ので、信号処理部は、簡素な構成で高い精度の検出を行なうことができる。また、センサ部と媒体とを移動させながら計測する場合でも、搬送機構を簡素することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００２３】
（全体構成）
図１および図２は、本発明を適用した磁気パターン検出装置の要部を示す説明図、およびそのブロック図である。図３は、本発明を適用した磁気パターン検出装置の原理を示す説明図である。
【００２４】
図１に示す磁気パターン検出装置１００は、銀行券、有価証券などの媒体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）などによってシート状の媒体１を搬送する搬送装置１０と、この搬送装置１０による媒体搬送経路の途中位置で媒体１から磁気を検出するセンサ部２０と、図２を参照して後述する信号処理部６０とを有している。本形態において、ローラやガイドは、アルミニウムなどといった非磁性材料から構成されている。センサ部２０は、媒体搬送経路の上方に配置されているが、媒体搬送経路の下方に配置されることもある。いずれの場合も、センサ部２０は、検出面を媒体搬送経路に向けるように配置される。
【００２５】
本形態において、媒体１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２が形成されている。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。ここで、ハード材を含む磁気インキは、図３（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などを示すように、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３（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。
【００２６】
そこで、本形態において、センサ部２０は、媒体１における磁気パターン２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。但し、本形態では、かかる２種類の磁気パターン２の検出を行なうためのセンサ部２０は共通である。
【００２７】
このため、図２に示す信号処理部６０は、センサ部２０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とセンサ部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、センサ部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センサ部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などにより構成されており、ＲＯＭあるいはＲＡＭなどといった記録部（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。
【００２８】
再び図１において、センサ部２０は、媒体１の搬送方向と交差する方向に複数配置されており、かかる複数のセンサ部２０は、個別あるいは共通のカバー２８内に配置されている。センサ部２０は、媒体１に磁界を印加する磁界印加部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束検出部４０とを備えている。
【００２９】
磁界印加部３０は、フェライトやネオジウム磁石などの永久磁石から構成されており、カバー２８の下面に保持されている。磁束検出部４０は薄板状の磁気センサ素子４５を備えており、媒体１の搬送方向に厚さ方向を向けて配置されている。磁気センサ素子４５は、両面がセラミックなどからなる厚さ０．３mm〜１mm程度の薄板状の非磁性部材４８により覆われ、この状態で、磁気シールドケース２１に収納されている。磁気シールドケース２１は、媒体搬送経路が位置する下方が開口しており、磁気センサ素子４５は、媒体搬送経路に向けて露出した状態にある。磁気シールドケース２１は、回路基板２２の支持体としても利用されており、磁気シールドケース２１の側面には回路基板２２が配置されている。また、カバー２８内には、他に複数の回路基板２３、２４が保持されている。回路基板２２、２３、２４は互いに配線接続されており、かかる回路基板２３、２４上に、図２に示す信号処理部６０が構成されている。
【００３０】
（センサ部２０の詳細構成）
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本発明を適用した磁気パターン検出装置１００において磁束検出部を構成する磁気センサ素子４５の正面図、この磁気センサ素子４５に対する励磁波形の説明図、磁気センサ素子４５からの出力信号の説明図、および別の磁気センサ素子４５の正面図である。図５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２が形成された媒体１から磁気パターン２の有無を検出する原理を示す説明図である。なお、図４（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。
【００３１】
図４（ａ）に示すように、センサ部２０において、磁束検出部４０に用いた磁気センサ素子４５は、アモルファスあるいはパーマロイからなる薄板状のセンサコア４１、このセンサコア４１に巻回されたバイアス磁界発生用励磁コイル４３、およびコア体に巻回された検出コイル４２を備えている。さらに、磁気センサ素子４５は、センサコア４１にバイアス磁界発生用励磁コイル４３とは逆方向に巻回された差動用磁界発生用励磁コイル４４を備えている。
【００３２】
図２に示すように、バイアス磁界発生用励磁コイル４３と差動用磁界発生用励磁コイル４４とは直列に接続され、その中点がグランド電位に保持されている。また、バイアス磁界発生用励磁コイル４３および差動用磁界発生用励磁コイル４４は、励磁回路５０から同一位相の交番電流（図４（ｂ）参照）が定電流で印加される。このため、図４（ａ）に示すように、センサコア４１の周りには、バイアス磁界と、このバイアス磁界に対して逆向きの差動用磁界が形成され、検出コイル４２からは、図４（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４（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り、かつ、差動用磁界発生用励磁コイル４４によって形成された差動用磁界との磁気的な差動に基づく信号である。
【００３３】
再び図４（ａ）において、センサコア４１は、検出コイル４２が巻回された胴部４１０と、胴部４１０の下端部の中央部分から媒体１が位置する下方に突出した第１突部４１１と、第１突部４１１とは反対側で胴部４１０の上端部の中央部分から上方に突出した第２突部４１２とを備えている。検出コイル４２は、センサコア４１の胴部４１０に巻回され、バイアス磁界発生用励磁コイル４３は第１突部４１１に巻回され、差動用磁界発生用励磁コイル４４は、第２突部４１２に巻回されている。ここで、第１突部４１１および第２突部４１２の断面積は、胴部４１０の断面積に比して小さい。このため、検出コイル４２は、バイアス磁界発生用励磁コイル４３および差動用磁界発生用励磁コイル４４より断面積が大きい構成になっている。
【００３４】
（検出原理）
このように構成したセンサ部２０では、磁界印加部３０を媒体１が通過する際、磁界印加部３０から磁界が印加され、磁界が印加された後の媒体１は、磁束検出部４０を通過する。それまでの間、検出コイル４２からは、図３（ａ３）に示すように、図３（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２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３（ａ４）に示す通りである。
【００３５】
ここで、フェライト粉など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３（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５（ａ１）に示すように、磁界印加部３０を媒体１が通過した際、第１の磁気パターンは、磁界印加部３０からの磁界により、マグネットとなる。このため、検出コイル４２から出力される信号は、図３（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３（ｂ３）および図５（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２に示す加算回路６４から出力される第１信号Ｓ１は、図３（ｂ４）に示す通りであり、磁束検出部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２に示す減算回路６５から出力される第２信号Ｓ２は、磁束検出部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３（ｂ４）に示す信号と同様である。
【００３６】
これに対して、軟磁性ステンレス紛など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３（ｃ１）に示すように、図３（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、磁界印加部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、磁性体として機能する。このため、検出コイル４２から出力される信号は、図３（ｃ）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３（ｃ３）および図５（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２に示す減算回路６５から出力される第２信号Ｓ２は、図３（ｃ４）に示す通りであり、磁束検出部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２に示す加算回路６４から出力される第１信号Ｓ１は、磁束検出部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３（ａ４）に示す信号と同様である。
【００３７】
（本形態の主な効果）
図６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。
【００３８】
以上説明したように、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４５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２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４５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２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２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。
【００３９】
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６（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２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６（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２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。
【００４０】
また、本形態では、共通のセンサ部２０によって、磁気パターン２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、センサ部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、センサ部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。
【００４１】
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２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２が形成されている媒体１についても、磁気パターン２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２については、図３（ｄ１）に示すように、ヒステリシスループが、図３（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３（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３（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２についても、有無や形成位置を検出することができる。
【００４２】
また、本形態において、磁気センサ素子４５は、バイアス磁界発生用励磁コイル４３および差動用磁界発生用励磁コイル４４を備えているため、磁気的な差動におり、環境に起因する測定誤差を解消することができ、信号処理が容易である。さらに、センサコア４１において、胴部４１０から突出する第１突部４１１および第２突部４１２にバイアス磁界発生用励磁コイル４３および差動用磁界発生用励磁コイル４４が巻回されている。このため、媒体１に向けてバイアス磁界を効率よく発生させることができるとともに、センサコア４１を媒体１に接近させることができるので、感度を向上することができる。しかも、第１突部４１１および第２突部４１２の断面積は、胴部４１０の断面積に比して小さいため、高効率な磁気回路により感度が高い。
【００４３】
さらに、センサコア４１が薄板状であるため、媒体１上の狭い範囲を検出対象とすることができるので、微細な磁気パターンに十分、対応することができる。しかも、磁気センサ素子４５は、その両面が薄板状の非磁性部材４８により覆われているため、磁気センサ素子４５を薄く構成した場合でも、媒体１との摺動による磨耗を防止することができるなど、磁気センサ素子４５の補強を行なうことができる。また、磁気センサ素子４５を製造する際、あるいは磁気センサ素子４５を磁気パターン検出装置１００に搭載する際の作業性を向上することができる。
【００４４】
また、センサ部２０と媒体１とを相対移動させながら媒体１から磁気パターン２の有無を検出するので、媒体１の搬送方向の全体にわたって磁気パターン２を効率よく検出できる。しかも、センサ部２０は、媒体１の搬送方向と交差する方向に複数配置されているので、搬送される媒体１の幅方向における磁気パターン２の有無および形成位置を効率よく検出することができる。なお、センサ部２０は、媒体１の搬送方向と交差する方向に複数配置するにあたっては、磁界印加部３０については、磁界検出部４０に１対１で対応するように幅方向で分割されている構成、および複数の磁界検出部４０に対応するように幅方向に一体に延在している構成のいずれを採用してもよい。
【００４５】
（その他の構成）
上記形態において用いた磁気センサ素子４５において、センサコア４１は、図４（ａ）に示すように、胴部４１０の上下両端の中央部分から第１突部４１１および第２突部４１２が突出し、かかる第１突部４１１および第２突部４１２にバイアス磁界発生用励磁コイル４３および差動用磁界発生用励磁コイル４４が形成されている構成であったが、図４（ｄ）に示すように、胴部４１０の上下両端の両側に、第１突部４１１および第２突部４１２を各々挟むように計４つの第３突部４１３が形成されている構成を採用してもよい。このように構成すると、閉磁路になる分、透磁率の低い空気中を通る磁束が減るので、感度を向上することができる。
【００４６】
また、上記形態では、媒体１とセンサ部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が固定でセンサ部２０が移動する構成を採用してもよい。
【００４７】
さらに、上記形態では、磁界印加部３０に永久磁石を用いたが、電磁石を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明を適用した磁気パターン検出装置の要部を示す説明図、およびそのブロック図である。
【図２】本発明を適用した磁気パターン検出装置のブロック図である。
【図３】本発明を適用した磁気パターン検出装置の原理を示す説明図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本発明を適用した磁気パターン検出装置において磁束検出部を構成する磁気センサ素子の正面図、この磁気センサ素子に対する励磁波形の説明図、磁気センサ素子からの出力信号の説明図、および別の磁気センサ素子の正面図である。
【図５】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６】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。
【符号の説明】
【００４９】
１ 媒体
１０ 搬送装置
２０ センサ部
３０ 磁界印加部
４０ 磁束検出部
４１ センサコア
４３ バイアス磁界発生用励磁コイル
４２ 検出コイル
４４ 差動用磁界発生用励磁コイル
４５ 磁気センサ素子
６０ 信号処理部
１００ 磁気パターン検出装置
４１０ センサコアの胴部
４１１、４１２、４１３ センサコアの突部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体から磁気パターンを検出する磁気パターン検出装置であって、
残留磁束密度および透磁率が異なる複数種類の磁気パターンの前記媒体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ための共通のセンサ部と、
前記センサ部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、および透磁率レベルに対応する第２信号を抽出する信号処理部と、
を有していることを特徴とする磁気パターン検出装置。
【請求項２】
前記センサ部と前記媒体とを相対移動させる搬送手段を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気パターン検出装置。
【請求項３】
前記信号処理部は、前記第１信号、前記第２信号、および前記媒体と前記センサ部との相対位置情報に基づいて、前記媒体における前記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ことを特徴とする請求項２に記載の磁気パターン検出装置。
【請求項４】
前記センサ部は、前記媒体に磁界を印加する磁界印加部と、前記磁界を印加した後の前記媒体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束検出部とを備えていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の磁気パターン検出装置。
【請求項５】
前記磁束検出部は、センサコア、該センサコアに巻回されたバイアス磁界発生用励磁コイル、および前記コア体に巻回された検出コイルを備えた磁気センサ素子を有していることを特徴とする請求項４に記載の磁気パターン検出装置。
【請求項６】
前記磁気センサ素子は、前記センサコアに前記バイアス磁界発生用励磁コイルとは逆方向に巻回された差動用磁界発生用励磁コイルを備えていることを特徴とする請求項５に記載の磁気パターン検出装置。
【請求項７】
前記バイアス磁界発生用励磁コイルは交番磁界を発生させることを特徴とする請求項５または６に記載の磁気パターン検出装置。
【請求項８】
前記信号処理部は、前記磁気センサ素子から出力される信号のピーク値とボトム値とを加算して前記磁気パターンの残留磁束密度レベルに対応する前記第１信号を抽出する加算回路と、前記ピーク値と前記ボトム値とを減算して前記磁気パターンの透磁率レベルに対応する第２信号を抽出する減算回路とを備えていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の磁気パターン検出装置。
【請求項９】
前記センサコアは、前記検出コイルが巻回された胴部と、該胴部から前記媒体が位置する側に突出した突部とを備え、
前記突部に前記バイアス磁界発生用励磁コイルが巻回されていることを特徴とする請求項５乃至８の何れか一項に記載の磁気パターン検出装置。
【請求項１０】
前記突部の断面積は前記胴部の断面積に比して小さいことを特徴とする請求項９に記載の磁気パターン検出装置。
【請求項１１】
前記センサコアは、薄板状であることを特徴とする請求項５乃至１０の何れか一項に記載の磁気パターン検出装置。
【請求項１２】
前記磁気センサ素子は、その両面が非磁性部材により覆われていることを特徴とする請求項１１に記載の磁気パターン検出装置。
【請求項１３】
前記磁気パターンは、ハード材を含む磁気インキまたは／およびソフト材を含む磁気インキを用いて印刷されてなることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載の磁磁気パターン検出装置。
【請求項１４】
前記センサ部は、前記媒体の搬送方向と交差する方向に複数配置されていることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項に記載の磁気パターン検出装置。
【請求項１】
媒体から磁気パターンを検出する磁気パターン検出装置であって、
残留磁束密度および透磁率が異なる複数種類の磁気パターンの前記媒体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ための共通のセンサ部と、
前記センサ部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、および透磁率レベルに対応する第２信号を抽出する信号処理部と、
を有していることを特徴とする磁気パターン検出装置。
【請求項２】
前記センサ部と前記媒体とを相対移動させる搬送手段を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気パターン検出装置。
【請求項３】
前記信号処理部は、前記第１信号、前記第２信号、および前記媒体と前記センサ部との相対位置情報に基づいて、前記媒体における前記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ことを特徴とする請求項２に記載の磁気パターン検出装置。
【請求項４】
前記センサ部は、前記媒体に磁界を印加する磁界印加部と、前記磁界を印加した後の前記媒体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束検出部とを備えていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の磁気パターン検出装置。
【請求項５】
前記磁束検出部は、センサコア、該センサコアに巻回されたバイアス磁界発生用励磁コイル、および前記コア体に巻回された検出コイルを備えた磁気センサ素子を有していることを特徴とする請求項４に記載の磁気パターン検出装置。
【請求項６】
前記磁気センサ素子は、前記センサコアに前記バイアス磁界発生用励磁コイルとは逆方向に巻回された差動用磁界発生用励磁コイルを備えていることを特徴とする請求項５に記載の磁気パターン検出装置。
【請求項７】
前記バイアス磁界発生用励磁コイルは交番磁界を発生させることを特徴とする請求項５または６に記載の磁気パターン検出装置。
【請求項８】
前記信号処理部は、前記磁気センサ素子から出力される信号のピーク値とボトム値とを加算して前記磁気パターンの残留磁束密度レベルに対応する前記第１信号を抽出する加算回路と、前記ピーク値と前記ボトム値とを減算して前記磁気パターンの透磁率レベルに対応する第２信号を抽出する減算回路とを備えていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の磁気パターン検出装置。
【請求項９】
前記センサコアは、前記検出コイルが巻回された胴部と、該胴部から前記媒体が位置する側に突出した突部とを備え、
前記突部に前記バイアス磁界発生用励磁コイルが巻回されていることを特徴とする請求項５乃至８の何れか一項に記載の磁気パターン検出装置。
【請求項１０】
前記突部の断面積は前記胴部の断面積に比して小さいことを特徴とする請求項９に記載の磁気パターン検出装置。
【請求項１１】
前記センサコアは、薄板状であることを特徴とする請求項５乃至１０の何れか一項に記載の磁気パターン検出装置。
【請求項１２】
前記磁気センサ素子は、その両面が非磁性部材により覆われていることを特徴とする請求項１１に記載の磁気パターン検出装置。
【請求項１３】
前記磁気パターンは、ハード材を含む磁気インキまたは／およびソフト材を含む磁気インキを用いて印刷されてなることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載の磁磁気パターン検出装置。
【請求項１４】
前記センサ部は、前記媒体の搬送方向と交差する方向に複数配置されていることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項に記載の磁気パターン検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−１６３３３６（Ｐ２００９−１６３３３６Ａ）
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３４００３１（Ｐ２００７−３４００３１）
【出願日】平成１９年１２月２８日（２００７．１２．２８）
【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２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２８日（２００７．１２．２８）
【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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