(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体から磁気特性を検出する磁気センサ素子と、該磁気センサ素子に対して前記媒体を相対的に移動させる搬送機構と、を有する磁気パターン検出装置であって、
前記磁気センサ素子は、前記媒体の移動方向に対して直交する列方向に複数配列され、
前記搬送機構による前記媒体の移動速度をｖ（ｍｍ／μｓｅｃ）とし、
前記磁気センサ素子の前記移動方向における寸法をＴ（ｍｍ）とし、
前記列方向における前記磁気センサ素子の単位時間ｔa（μｓｅｃ）当たりのスキャン回数をＮ回としたとき、
前記移動速度ｖ、前記単位時間ｔa、前記寸法Ｔおよび前記スキャン回数Ｎは、以下の条件式
（ｖ×ｔa）≦（Ｔ×Ｎ）
但し、Ｎは２以上の整数
を満た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】
前記単位時間ｔaは、前記媒体の１列分の磁気パターンを検出するための１走査期間であり、
当該１走査期間中に行なったスキャンにより前記磁気センサ素子で得られたデータに基づいて前記媒体の１列分の磁気パターンが検出され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１走査期間中に行なったＮ回のスキャンのうちの、１回のスキャンあるいは複数回のスキャンにより前記磁気センサ素子で得られたデータに基づいて前記媒体の１列分の磁気パターンが検出され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１走査期間中に行なったＮ回のスキャンのうちの、複数回のスキャンにより前記磁気センサ素子で得られたデータに基づいて前記媒体の１列分の磁気パターンが検出されることを特徴とする請求項３に記載の磁気パターン検出装置。
【請求項５】
前記１走査期間中に行なったＮ回のスキャンにより前記磁気センサ素子で得られた全データに基づいて前記媒体の１列分の磁気パターンが検出され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１走査期間中に行なったＮ回のスキャンのうち、前記媒体に対して前記磁気センサ素子を等倍投影した領域が今回のスキャンと次回のスキャンとで前記移動方向で部分的に重なる２回以上かつＮ回未満のスキャンにより前記磁気センサ素子で得られた複数のデータ、あるいは前記媒体に対して前記磁気センサ素子を等倍投影した領域が今回のスキャンと次回のスキャンとで前記移動方向で重ならずに接する２回以上かつＮ回未満のスキャンにより前記磁気センサ素子で得られた複数のデータに基づいて前記媒体の１列分の磁気パターンが検出され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７】
前記１走査期間中に行なったＮ回のスキャンのうち、前記媒体に対して前記磁気センサ素子を等倍投影した領域が今回のスキャンと次回のスキャンとで前記移動方向で部分的に重なる２回以上かつＮ回未満のスキャンにより前記磁気センサ素子で得られた複数のデータに基づいて前記媒体の１列分の磁気パターンが検出されることを特徴とする請求項６に記載の磁気パターン検出装置。
【請求項８】
前記磁気センサ素子の前記移動方向におけるセンシング範囲は、前記磁気センサ素子の前記移動方向における寸法Ｔより大であり、
前記１走査期間中に行なったＮ回のスキャンのうち、前記センシング範囲が今回のスキャンと次回のスキャンとで前記移動方向で部分的に重なる２回以上かつＮ回未満のスキャンにより前記磁気センサ素子で得られた複数のデータ、あるいは前記センシング範囲が今回のスキャンと次回のスキャンとで前記移動方向で重ならずに接する２回以上かつＮ回未満のスキャンにより前記磁気センサ素子で得られた複数のデータに基づいて、前記媒体の１列分の磁気パターンが検出され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９】
前記１走査期間中に行なったＮ回のスキャンのうち、前記センシング範囲が今回のスキャンと次回のスキャンとで前記移動方向で部分的に重なる２回以上かつＮ回未満のスキャンにより前記磁気センサ素子で得られた複数のデータに基づいて前記媒体の１列分の磁気パターンが検出されることを特徴とする請求項８に記載の磁気パターン検出装置。
【請求項１０】
前記１走査期間中に前記磁気センサ素子で得られた複数のデータに基づいて前記媒体の１列分の磁気パターンを検出するにあたっては、当該複数のデータに平均化処理が行なわれることを特徴とする請求項４乃至９の何れか一項に記載の磁気パターン検出装置。
【請求項１１】
前記１走査期間中に行なったＮ回のスキャンのうち、いずれのスキャンの際の前記磁気センサ素子で得られたデータに基づいて前記媒体の１列分の磁気パターンを検出するかは、可変であることを特徴とする請求項３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、励磁信号により励磁されて信号を出力し、
当該励磁信号は、１回のスキャン中に前記複数の磁気センサ素子の各々が出力する信号に複数周期分の前記励磁信号による信号成分が含まれる周波数を有していることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一項に記載の磁気パターン検出装置。
【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パターンを検出する磁気パターン検出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は、媒体が通過した際の磁束変化を磁気センサ素子で検出し、磁気センサ素子から出力された信号に基づいて磁気パターンを検出する。ここで、磁気センサ素子は、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、媒体１の移動方向Ｘ（行方向）に対して直交する列方向Ｙ（媒体幅方向）に、例えば、チャンネルＣＨ１〜ＣＨ２０用として２０個配列されており、かかる２０個の磁気センサ素子４０を列方向にスキャンすることにより、媒体１の幅方向全体から磁気パターンを検出するようになっている(特許文献１〜３参照)。
【０００３】
すなわち、図１１（ａ）、（ｂ）に示す複数の磁気センサ素子４０を１回スキャンすれば、チャンネルＣＨ１〜ＣＨ２０の２０個の磁気センサ素子４０の各々でデータが検出されるので、図１１（ｄ）に示すように、磁気センサ素子４０がオン状態にあるタイミングに同期させてＡ／Ｄコンバータで磁気センサ素子４０での検出データデジタル信号に変換すれば、媒体１の１列分の磁気パターンを検出することができる。ここで、磁気センサ素子４０は、周波数が５００ｋＨｚの励磁信号により励磁される。
【０００４】
また、媒体１は行方向に移動する。このため、磁気センサ素子４０がオン状態で位置していた領域を斜線領域として図１１（ｃ）に示すように、媒体１において今回のスキャンの際に磁気センサ素子４０がオン状態で位置していた領域（右上がりの斜線を付した領域）に対して移動方向Ｘとは反対側で隣り合う領域（右下がりの斜線を付した領域）に次回の磁気センサ素子４０がオン状態で位置することになる。従って、媒体１全体から磁気パターンを検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２４１６５３号公報
【特許文献２】特開２００７−２４１６５４号公報
【特許文献３】特開２００９−１６３３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、列方向に配列した複数の磁気センサ素子４０をスキャンするとともに、媒体１を移動させる方式の磁気パターン検出装置では、媒体１の移動速度、媒体１の移動方向Ｘにおける磁気センサ素子４０の寸法、スキャン速度によっては、図１１（ｃ）に示すように、今回のスキャンの際に磁気センサ素子４０がオン状態で位置していた領域（右上がりの斜線を付した領域）と、次回のスキャンの際に磁気センサ素子４０がオン状態で位置していた領域（右下がりの斜線を付した領域）との間に隙間Ｇが発生する。例えば、媒体１の移動速度が０．００１６ｍｍ／μｓｅｃ、列方向における磁気センサ素子のスキャン時間が２００μｓｅｃである場合、１回のスキャンが完了するうちに媒体１が０．３２ｍｍ移動するが、かかる場合に磁気センサ素子１の移動方向における寸法が０．３ｍｍであると、今回のスキャンの際に磁気センサ素子４０がオン状態で位置していた領域と、次回のスキャンの際に磁気センサ素子４０がオン状態で位置していた領域との間には、０．０２ｍｍの隙間Ｇが発生してしまう。このため、媒体１において隙間Ｇに相当する領域は、磁気センサ素子４０による磁気特性の検出が行なえず、媒体１の全面から磁気パターンを精度よく検出することが困難である。
【０００７】
一方、磁気センサ素子４０は、通常、媒体１に対する磁気センサ素子４０の等倍投影面積以上のセンシング範囲を備えているので、かかるセンシング範囲で隙間Ｇをカバーできれば、媒体１の全面から磁気パターンを検出することができるが、このような場合でも、媒体１の移動速度、媒体１の移動方向Ｘにおける磁気センサ素子４０のセンシング範囲の寸法、スキャン速度によっては、今回のスキャンの際のセンシング範囲と、次回のスキャンの際のセンシング範囲との間に隙間Ｇが発生することを避けることは困難である。
【０００８】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、列方向に配列した複数の磁気センサ素子をスキャンするとともに、磁気センサに対して媒体を相対移動させる方式を採用した場合でも、媒体の全面から確実に磁気パターンを検出することが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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、媒体から磁気特性を検出する磁気センサ素子と、該磁気センサ素子に対して前記媒体を相対的に移動させる搬送機構と、を有する磁気パターン検出装置であって、前記磁気センサ素子は、前記媒体の移動方向に対して直交する列方向に複数配列され、前記搬送機構による前記媒体の移動速度をｖ（ｍｍ／μｓｅｃ）とし、前記磁気センサ素子の前記移動方向における寸法をＴ（ｍｍ）とし、前記列方向における前記磁気センサ素子の単位時間ｔa（μｓｅｃ）当たりのスキャン回数をＮ回としたとき、前記移動速度ｖ、前記単位時間ｔa、前記寸法Ｔおよび前記スキャン回数Ｎは、以下の条件式
（ｖ×ｔa）≦（Ｔ×Ｎ）
但し、Ｎは２以上の整数
を満たしていることを特徴とする。
【００１０】
本発明では、媒体の移動速度ｖ、磁気センサ素子の移動方向における寸法Ｔ、列方向における磁気センサ素子の単位時間ｔa当たりのスキャン回数Ｎが上記の条件式を満たすように設定されているため、今回のスキャンの際に磁気センサ素子がオン状態で位置していた領域と、次回のスキャンの際に磁気センサ素子がオン状態で位置していた領域との間に隙間が発生しない。従って、列方向に配列した複数の磁気センサ素子をスキャンするとともに、磁気センサに対して媒体を相対移動させる方式を採用した場合でも、媒体の全面から確実に磁気パターンを検出することができる。
【００１１】
本発明において、前記単位時間ｔaは、前記媒体の１列分の磁気パターンを検出するための１走査期間であり、当該１走査期間中に行なったスキャンにより前記磁気センサ素子で得られたデータに基づいて前記媒体の１列分の磁気パターンが検出される構成を採用することができる。すなわち、１列分の磁気パターンを検出するための１走査期間中に複数のスキャンを行なう。このため、複数回のスキャンにより得られたデータに基づいて１列分の磁気パターンを検出する構成を採用でき、かかる構成によれば、磁気センサ素子で得られたデータのいずれかにノイズ等の影響が含まれている場合でも、かかるノイズの影響を緩和することができる。
【００１２】
本発明において、前記１走査期間中に行なったＮ回のスキャンのうちの、１回のスキャンあるいは複数回のスキャンにより前記磁気センサ素子で得られたデータに基づいて前記媒体の１列分の磁気パターンが検出される構成を採用することができる。このように構成すると、媒体の種類や磁気パターン検出装置に求められる検出精度等に応じて最適な動作を実現することができる。
【００１３】
本発明において、前記１走査期間中に行なったＮ回のスキャンのうちの、複数回のスキャンにより前記磁気センサ素子で得られたデータに基づいて前記媒体の１列分の磁気パターンが検出されることが好ましい。このように構成すると、媒体の磁気特性を高い精度で検出することができる。また、磁気センサ素子で得られたデータのいずれかにノイズ等の影響が含まれている場合でも、かかるノイズの影響を緩和することができる。
【００１４】
本発明において、前記１走査期間中に行なったＮ回のスキャンにより前記磁気センサ素子で得られた全データに基づいて前記媒体の１列分の磁気パターンが検出される構成を採用することができる。このように構成すると、媒体に対して磁気センサ素子を等倍投影した領域が今回のスキャンと次回のスキャンとで部分的に重なっているので、媒体の磁気特性を高い精度で検出することができる。また、磁気センサ素子で得られたデータのいずれかにノイズ等の影響が含まれている場合でも、かかるノイズの影響を緩和することができる。
【００１５】
本発明では、１走査期間中に行なったＮ回のスキャンのうちの一部のスキャンにより磁気センサ素子で得られたデータに基づいて媒体の１列分の磁気パターンが検出される構成を採用してもよい。
【００１６】
例えば、前記１走査期間中に行なったＮ回のスキャンのうち、前記媒体に対して前記磁気センサ素子を等倍投影した領域が今回のスキャンと次回のスキャンとで前記移動方向で部分的に重なる２回以上かつＮ回未満のスキャンにより前記磁気センサ素子で得られた複数のデータ、あるいは前記媒体に対して前記磁気センサ素子を等倍投影した領域が今回のスキャンと次回のスキャンとで前記移動方向で重ならずに接する２回以上かつＮ回未満のスキャンにより前記磁気センサ素子で得られた複数のデータに基づいて前記媒体の１列分の磁気パターンが検出される構成を採用してもよい。
【００１７】
この場合、前記１走査期間中に行なったＮ回のスキャンのうち、前記媒体に対して前記磁気センサ素子を等倍投影した領域が今回のスキャンと次回のスキャンとで前記移動方向で部分的に重なる２回以上かつＮ回未満のスキャンにより前記磁気センサ素子で得られた複数のデータに基づいて前記媒体の１列分の磁気パターンが検出されることが好ましい。このように構成すると、媒体に対して磁気センサ素子を等倍投影した領域が今回のスキャンと次回のスキャンとで部分的に重なっているので、媒体の磁気特性を高い精度で検出することができる。また、磁気センサ素子で得られたデータのいずれかにノイズ等の影響が含まれている場合でも、かかるノイズの影響を緩和することができる。
【００１８】
また、前記磁気センサ素子の前記移動方向におけるセンシング範囲が前記磁気センサ素子の前記移動方向における寸法Ｔより大である場合、前記１走査期間中に行なったＮ回のスキャンのうち、前記センシング範囲が今回のスキャンと次回のスキャンとで前記移動方向で部分的に重なる２回以上かつＮ回未満のスキャンにより前記磁気センサ素子で得られた複数のデータ、あるいは前記センシング範囲が今回のスキャンと次回のスキャンとで前記移動方向で重ならずに接する２回以上かつＮ回未満のスキャンにより前記磁気センサ素子で得られた複数のデータに基づいて前記媒体の１列分の磁気パターンが検出される構成を採用してもよい。
【００１９】
この場合、前記１走査期間中に行なったＮ回のスキャンのうち、前記センシング範囲が今回のスキャンと次回のスキャンとで前記移動方向で部分的に重なる２回以上かつＮ回未満のスキャンにより前記磁気センサ素子で得られた複数のデータに基づいて前記媒体の１列分の磁気パターンが検出されることが好ましい。このように構成すると、センシング範囲が今回のスキャンと次回のスキャンとで部分的に重なっているので、媒体の磁気特性を高い精度で検出することができる。また、磁気センサ素子で得られたデータのいずれかにノイズ等の影響が含まれている場合でも、かかるノイズの影響を緩和することができる。
【００２０】
本発明において、前記１走査期間中に前記磁気センサ素子で得られた複数のデータに基づいて前記媒体の１列分の磁気パターンを検出するにあたっては、当該複数のデータに平均化処理が行なわれることが好ましい。このように構成すると、複数のデータから媒体の１列分の磁気パターンを検出する場合でも簡素な処理で済む。また、複数のデータを平均化処理すれば、磁気センサ素子で得られたデータのいずれかにノイズ等の影響が含まれている場合でも、かかるノイズの影響を緩和することができる。
【００２１】
本発明において、前記１走査期間中に行なったＮ回のスキャンのうち、いずれのスキャンの際の前記磁気センサ素子で得られたデータに基づいて前記媒体の１列分の磁気パターンを検出するかは、可変であることが好ましい。このように構成すると、媒体の種類や磁気パターン検出装置に求められる検出精度等に応じて最適な動作を実現することができる。
【００２２】
本発明において、前記磁気センサ素子は、励磁信号により励磁されて信号を出力する場合、当該励磁信号は、１回のスキャン中に前記複数の磁気センサ素子の各々が出力する信号に複数周期分の前記励磁信号による信号成分が含まれる周波数を有していることが好ましい。このように構成すると、１回のスキャン中に複数の磁気センサ素子の各々が出力する信号１つ１つに複数周期分の励磁信号による信号成分が含まれるので、媒体の磁気特性を高い精度で検出することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明では、媒体の移動速度ｖ、磁気センサ素子の移動方向における寸法Ｔ、列方向における磁気センサ素子の単位時間ｔa当たりのスキャン回数Ｎが以下の条件式
（ｖ×ｔa）≦（Ｔ×Ｎ）
但し、Ｎは２以上の整数
を満たすように設定されているため、今回のスキャンの際に磁気センサ素子がオン状態で位置していた領域と、次回のスキャンの際に磁気センサ素子がオン状態で位置していた領域との間に隙間が発生しない。従って、列方向に配列した複数の磁気センサ素子をスキャンするとともに、磁気センサに対して媒体を相対移動させる方式を採用した場合でも、媒体の全面から確実に磁気パターンを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る磁気パターン検出装置の構成を示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る磁気パターン検出装置に用いた磁気センサ装置の説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１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４】本発明の実施の形態１に係る磁気パターン検出装置の電気的構成を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る磁気パターン検出装置のスキャン動作等を示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る磁気パターン検出装置における回路部の動作条件を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る磁気パターン検出装置において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８】本発明の実施の形態１に係る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９】本発明の実施の形態２に係る磁気パターン検出装置でのスキャン毎の磁気センサ素子の位置を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る磁気パターン検出装置でのスキャン毎の磁気センサ素子およびそのセンシング範囲の位置を示す説明図である。
【図１１】従来の磁気パターン検出装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００２６】
［実施の形態１］
（全体構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る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。
【００２７】
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。
【００２８】
本形態において、媒体１には、磁気インクによって磁性領域１ａに付されており、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る形成されている。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。
【００２９】
（磁気センサ装置２０の構成）
図２は、本発明の実施の形態１に係る磁気パターン検出装置１００に用いた磁気センサ装置２０の説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）は、磁気センサ装置２０における磁気センサ素子や磁界印加用磁石の等のレイアウトを示す説明図、および磁気センサ素子の向きを示す説明図である。
【００３０】
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。
【００３１】
磁気センサ装置２０は、媒体１の移動方向Ｘ(行方向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と直交する列方向Ｙ（媒体幅方向）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、移動方向Ｘと直交する列方向Ｙに複数、一列に等間隔で配列されている。従って、列方向Ｙに配列された複数の磁気センサ素子４０をスキャンして順次、オン状態にすれば、媒体１の列方向Ｙの磁気パターンを検出することができる。また、かかるスキャンに並行して媒体１を移動方向Ｘに移動させれば、媒体１全体の磁気パターンを検出することができる。なお、ここでいう「オン状態」とは、磁気センサ素子４０に後述する励磁信号が印加されるとともに、磁気センサ素子４０から出力された信号に信号処理が行なわれるアクティブ状態を意味する。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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と直交する列方向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と直交する列方向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と直交する列方向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。
【００３５】
（磁気センサ素子４０の構成）
図３は、本発明の実施の形態１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。
【００３６】
図１（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。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と直交する列方向Ｙには幅方向Ｗ４０が向いている。
【００３７】
磁気センサ素子４０は、両面がセラミック等からなる薄板状の非磁性部材４７により覆われており、非磁性部材４７も含めた磁気センサ素子４０の厚さ方向全体が磁気センサ素子４０の厚さ寸法（後述する寸法Ｔ）である。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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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に対して直交する列方向Ｙに向いている。
【００４１】
磁気センサ素子４０において、励磁コイル４８には、図４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）からなる励磁信号が印加される。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るとともに、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、励磁信号により発生する磁束の時間的な微分信号であり、励磁信号の時間的な微分信号に近いものとなる。
【００４２】
本形態において、磁気センサ素子４０のセンサコア４１は、図１（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４１ｃ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。第１基板４１ａおよび第２基板４１ｂ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。
【００４３】
（信号処理部６０の構成）
図４は、本発明の実施の形態１に係る磁気パターン検出装置１００の電気的構成を示す説明図であり、図４（ａ）、（ｂ）は、回路部の要部全体の構成を示す説明図、および複数の磁気センサ素子がスキャンされて順次オン状態となる様子を示す説明図である。
【００４４】
本形態において、図４（ａ）に示す回路部５は、概ね、図３（ｂ）に示す交番電流を励磁コイル４８に励磁信号として印加する励磁回路５０と、磁気センサ素子４０の検出コイル４９（図２（ｂ）および図３（ａ）参照）に電気的に接続された信号処理部６０とを備えている。励磁回路５０は、図２に示す複数の磁気センサ素子４０の各々に対応する複数の励磁用ドライバアンプ５１と、複数の励磁用ドライバアンプ５１に対して励磁信号を順次供給するためのマルチプレクサ５２と、励磁指令信号から励磁信号を生成するアンプ５３とを備えており、複数の磁気センサ素子４０の励磁コイル４８（図２（ｂ）および図３（ａ）参照）には、励磁用ドライバアンプ５１で増幅された後の励磁信号が順次供給される。なお、マルチプレクサ５２の後段に複数の磁気センサ素子４０に対して共通の励磁用ドライバアンプ５１が配置されることもある。
【００４５】
信号処理部６０は、磁気センサ装置２０の検出コイル４９から出力されるセンサ出力信号から、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を生成し、上位の制御部（図示せず）に出力する。
【００４６】
より具体的には、信号処理部６０は、磁気センサ素子４０から出力されたセンサ出力信号を増幅するアンプ７１を備えた増幅部７０と、増幅部７０から出力された信号からピーク値およびボトム値を抽出する抽出部８０と、Ａ／Ｄコンバータ９１を備えたデジタル信号処理部９０とを有している。抽出部８０は、増幅部７０から出力された増幅信号を順次、後段に出力するマルチプレクサ８１と、クランプ回路８２と、クランプ回路８２から出力された信号のオフセット調整を行なうオフセット調整回路８３とを備えている。クランプ回路８２は、増幅部７０から出力された増幅後のセンサ出力信号を整流する第１ダイオード８２１と、増幅部７０から出力された増幅後のセンサ出力信号の極性反転を行なう極性反転回路８２２と、極性反転回路８２２において極性反転された信号を整流する第２ダイオード８２３とを備えている。従って、オフセット調整回路８３は、第１ダイオード８２１からの出力に対する第１オフセット調整回路８３１と、第２ダイオード８２３からの出力に対する第２オフセット調整回路８３２とを備えており、第１オフセット調整回路８３１および第２オフセット調整回路８３２は、オフセット調整用基準電圧生成回路８３１ａ、８３２ａと、オペアンプ８３１ｂ、８３２ｂとを備えている。なお、マルチプレクサ８１の後段に複数の磁気センサ素子４０に対して共通のアンプ７１が配置されることもある。
【００４７】
また、抽出部８０は、オフセット調整回路８３の後段にホールド回路８４を備えており、ホールド回路８４の後段にゲイン設定部８５を備えている。ホールド回路８４は、第１オフセット調整回路８３１からの出力信号のピーク値をホールドする第１ピークホールド回路８４１と、第２オフセット調整回路８３２からの出力信号のピーク値をホールドする第２ピークホールド回路８４２とを備えている。ここで、第２オフセット調整回路８３２には、増幅部７０から出力された信号を極性反転回路８２２で極性反転した後、第２ダイオード８２３で整流した後の信号が入力されている。このため、第２ピークホールド回路８４２は、増幅部７０から出力された増幅信号のボトム値をホールドするボトムホールド回路に相当する。
【００４８】
ゲイン設定部８５は、第１ピークホールド回路８４１でホールドされた値のゲインを設定するゲイン設定用第１アンプ８５１と、第２ピークホールド回路８４２（ボトムホールド回路）でホールドされた値のゲインを設定するゲイン設定用第２アンプ８５２とを備えており、第１ピークホールド回路８４１および第２ピークホールド回路８４２でホールドされた値を所定のゲインに設定してデジタル信号処理部９０のＡ／Ｄコンバータ９１に出力する。
【００４９】
デジタル信号処理部９０は、Ａ／Ｄコンバータ９１と、第１ピークホールド回路８４１でホールドされた値と、第２ピークホールド回路８４２でホールドされた値とを加算して第１信号Ｓ１を生成する加算回路９２と、第１ピークホールド回路８４１でホールドされた値と、第２ピークホールド回路８４２でホールドされた値とを減算して第２信号Ｓ２を生成する減算回路９３とを備えている。
【００５０】
ここで、磁気センサ素子４０は、後述するように、媒体１上の１つの領域の磁気特性を確定するのに複数の信号（本形態では４つの信号）を１走査期間中に出力する。従って、デジタル信号処理部９０は、Ａ／Ｄコンバータ９１の後段に平均化処理部９６を備えている。このため、加算回路９２は、第１ピークホールド回路８４１および第２ピークホールド回路８４２でホールドされた４つの値をＡ／Ｄコンバータ９１でデジタル信号した後、４つの値を平均化処理部９６で平均化処理した値を用いて加算処理を行なう。また、減算回路９３は、第１ピークホールド回路８４１および第２ピークホールド回路８４２でホールドされた４つの値をＡ／Ｄコンバータ９１でデジタル信号した後、４つの値を平均化処理部９６で平均化処理した値を用いて減算処理を行なう。
【００５１】
また、デジタル信号処理部９０は、切替制御信号、励磁指令信号、オフセット制御信号等を出力する制御信号出力部９４を備えており、切替制御信号は、マルチプレクサ５２、８１を制御するとともに、図２（ａ）、（ｂ）および図３（ａ）に示すように列方向Ｙに複数配列された磁気センサ素子４０のスキャン動作や、他の回路が動作するタイミングを制御する。
【００５２】
このように構成したデジタル信号処理部９０からは、上位の制御部(図示せず)に対して第１信号Ｓ１および第２信号Ｓ２が出力され、上記の制御部では、第１信号Ｓ１および第２信号Ｓ２に基づいて媒体１の真偽を判定する。より具体的には、上位の制御部には、第１信号Ｓ１および第２信号Ｓ２を磁気センサ素子４０と媒体１との相対位置情報に関係づけて、記録部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を備えており、かかる判定部は、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。
【００５３】
（磁気センサ素子４０のスキャン動作）
図５は、本発明の実施の形態１に係る磁気パターン検出装置１００のスキャン動作等を示す説明図であり、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、列方向Ｙに磁気センサ素子４０が配列されている様子を平面に示す説明図、磁気センサ素子のレイアウトを拡大して示す説明図、１走査期間中にオン状態の磁気センサ素子がスキャン毎に位置する箇所が媒体１上で移動する様子を示す説明図、および１走査期間中にオン状態の磁気センサ素子がスキャン毎に位置する箇所が媒体１上で移動する様子をさらに拡大して示す説明図である。図６は、本発明の実施の形態１に係る磁気パターン検出装置１００における回路部の動作条件を示す説明図であり、図６（ａ）、（ｂ）は検出信号の周波数とサンプルホールド動作との関係を示す説明図、およびＡ／Ｄコンバータ９１と図４(ａ)に示す平均化処理部９６との周波数特性を示す説明図である。
【００５４】
図５（ａ）、（ｂ）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、磁気センサ素子４０は、媒体１の移動方向Ｘに対して直交する列方向Ｙ（媒体幅方向）にチャンネルＣＨ１〜ＣＨ２０用として２０個配列されており、かかる２０個の磁気センサ素子４０を列方向にスキャンすることにより、媒体１の幅方向全体から磁気パターンを検出する。すなわち、複数の磁気センサ素子４０を列方向でスキャンすれば、チャンネルＣＨ１〜ＣＨ２０の２０個の磁気センサ素子４０の各々でデータが検出される。また、媒体１は、行方向（移動方向Ｘ）に移動する。このため、媒体１全体から磁気パターンを検出することができる。
【００５５】
このように構成した磁気パターン検出装置１００において、本形態では、搬送機構１０による媒体１の移動速度をｖ（ｍｍ／μｓｅｃ）とし、磁気センサ素子４０の移動方向Ｘにおける寸法をＴ（ｍｍ）とし、列方向Ｙにおける磁気センサ素子４０の単位時間ｔa（μｓｅｃ）当たりのスキャン回数をＮ回としたとき、移動速度ｖ、単位時間ｔa、寸法Ｔおよびスキャン回数Ｎは、以下の条件式
（ｖ×ｔa）≦（Ｔ×Ｎ）
但し、Ｎは２以上の整数
を満たしている。ここで、単位時間ｔaは、媒体１の１列分の磁気パターンを検出するための１走査期間である。従って、本形態では、１走査期間中に、列方向Ｙでの磁気センサ素子４０のスキャンをＮ回行ない、かかるＮ回のスキャンにより磁気センサ素子４０で得られた全データに基づいて、１列分の磁気パターンを検出する。
【００５６】
より具体的には、本形態の磁気パターン検出装置１００において、移動速度ｖ、単位時間ｔa、寸法Ｔおよびスキャン回数Ｎ等は、例えば、以下の条件
媒体の移動速度ｖ＝０．００１６ｍｍ／μｓｅｃ
単位時間ｔa（１走査期間）＝２００μｓｅｃ（５ｋＨｚ）
媒体１の移動方向Ｘにおける磁気センサ素子４０の寸法Ｔ（厚さ寸法）＝０．３ｍｍ
単位時間ｔa（１走査期間）におけるスキャン回数Ｎ＝４
に設定されている。従って、１走査期間中の媒体１の移動距離等は、以下の条件
１走査期間中の媒体１の移動距離＝０．３２ｍｍ
１回のスキャン中の媒体１の移動距離＝０．０８ｍｍ
１スキャン当たりの時間＝５０μｓｅｃ（２０ｋＨｚ）
１回のスキャンでの磁気センサ素子４０のオン時間＝２．５μｓｅｃ
となる。このような条件であれば、以下の設定値
（ｖ×ｔa）＝０．３２ｍｍ
（Ｔ×Ｎ）＝１．２ｍｍ
になるので、以下条件
（ｖ×ｔa）≦（Ｔ×Ｎ）
但し、Ｎは２以上の整数
を十分満たしている。
【００５７】
従って、上記の条件で磁気センサ素子４０を列方向にスキャンすると、１回のスキャンが完了するうちに媒体１が０．０８ｍｍ移動するが、磁気センサ素子１の移動方向における寸法は０．３ｍｍである。このため、媒体１に対して磁気センサ素子４０を等倍投影した領域は、今回のスキャンと次回のスキャンとで移動方向Ｘで部分的に重なる。
【００５８】
より具体的には、図５（ｃ）、（ｄ）に示すようになる。図５（ｃ）、（ｄ）には、ｎ回目の走査期間において第１回目のスキャンの際にチャンネルＣＨ１用の磁気センサ素子４０がオン状態で位置する領域（媒体１に対してオン状態のチャンネルＣＨ１用の磁気センサ素子４０を等倍投影した領域）を実線ＳＣＨ（ｎ，１）で示してある。また、今回の走査期間(ｎ回目)において第２回目のスキャンの際にチャンネルＣＨ１用の磁気センサ素子４０がオン状態で位置する領域を一点鎖線ＳＣＨ（ｎ，２）で示してある。また、今回の走査期間(ｎ回目)において第３回目のスキャンの際にチャンネルＣＨ１用の磁気センサ素子４０がオン状態で位置する領域を点線ＳＣＨ（ｎ，３）で示してある。今回の走査期間(ｎ回目)において第４回目のスキャンの際にチャンネルＣＨ１用の磁気センサ素子４０がオン状態で位置する領域を二点鎖線ＳＣＨ（ｎ，４）で示してある。なお、各スキャンの際に、磁気センサ素子４０がオン状態で位置する領域は、列方向Ｙで同一の位置を移動するが、図５（ｃ）、（ｄ）には、各領域の位置がわかりやすいように、列方向Ｙでわずかにずらしてある。また、図５（ｃ）、（ｄ）には、ｎ＋１回目の走査期間の際に磁気センサ素子４０がオン状態で位置する領域として、ｎ＋１回目の走査期間の際にチャンネルＣＨ１用の磁気センサ素子４０が１回目のスキャン時に位置する領域のみを示してある。
【００５９】
本形態では、上記の条件式を満たしていることから、１回の走査期間において、第１回目のスキャンの際に磁気センサ素子４０が位置する領域と、第２回目のスキャンの際に磁気センサ素子４０が位置する領域とが移動方向Ｘで部分的に重なっている。第２回目のスキャン時と第３回目のスキャン時との間や、第３回目のスキャン時と第４回目のスキャン時との間でも同様であり、今回のスキャンの際に磁気センサ素子４０が位置する領域と、次回のスキャンの際に磁気センサ素子４０が位置する領域とが移動方向Ｘで部分的に重なる。従って、今回のスキャンと次回のスキャンとでは、今回のスキャン時に磁気センサ素子４０がオンとなった位置を媒体１に等倍投影した領域と、次回のスキャン時に磁気センサ素子４０がオンとなった位置を媒体１に等倍投影した領域との間には隙間が発生しない。なお、他のチャンネル用の磁気センサ素子４０についても同様である。
【００６０】
また、今回の走査期間(ｎ回目)において第１回目〜第４回目のスキャンの際にチャンネルＣＨ１用の磁気センサ素子４０がオン状態で位置する領域を合算した領域ＳＣＨ１（ｎ）は、実線ＳＣＨ（ｎ，１）で示す領域、一点鎖線ＳＣＨ（ｎ，２）で示す領域、点線ＳＣＨ（ｎ，３）で示す領域、二点鎖線ＳＣＨ（ｎ，２）で示す領域を合算した領域であり、領域ＳＣＨ１（ｎ）は、次の走査期間（ｎ＋１回目の走査期間）において第１回目のスキャンの際に磁気センサ素子４０がオン状態で位置する領域（実線ＣＨ１（ｎ＋１，１）で示す領域）と移動方向で部分的に重なっている。従って、今回の走査期間において最後にスキャンした際に磁気センサ素子４０がオンとなった位置を媒体１に等倍投影した領域と、次回の走査期間において最初にスキャンした際に磁気センサ素子４０がオンとなった位置を媒体１に等倍投影した領域との間には隙間が発生しない。なお、他のチャンネル用の磁気センサ素子４０についても同様である。
【００６１】
このようなスキャン動作は、図４（ｂ）に示すように表され、１回の走査期間中において、各チャンネルＣＨ１〜ＣＨ２０の磁気センサ素子４０が順次オンになるスキャンが計４回実行され、かかる動作に連動して、図４（ａ）に示すＡ／Ｄコンバータ９１は、各磁気センサ素子４０がオンになるタイミングに合わせて、５０μｓｅｃのサンプリング周期（サンプリング周波数＝２０ｋＨｚ）で磁気センサ素子４０が出力した信号を各ＣＨ毎にデジタル信号に変換する。
【００６２】
ここで、本形態では、各ＣＨ毎の磁気センサ素子４０のオン時間を２．５μｓｅｃまで短縮した分、図３（ｂ）に示す励磁信号については、周波数を２ＭＨｚに設定してある。このため、磁気センサ素子４０は、図６（ａ）に示すように、１回のオン時間（２．５μｓｅｃ）中に、図３（ｃ）に示す信号成分（センサ出力信号）が複数（本形態では３つ）、図４（ａ）に示す抽出部８０に出力される。すなわち、励磁信号は、１回のスキャン中に複数の磁気センサ素子４０の各々が出力する信号に複数周期分の励磁信号による信号成分が含まれる周波数を有しており、それ故、１回のスキャン中に複数の磁気センサ素子４０の各々が出力する検出信号の１つ１つに複数の信号成分が含まれている。従って、磁気センサ素子４０のオン時間が短くても、図４（ａ）に示すホールド回路８４において、第１ピークホールド回路８４１および第２ピークホールド回路８４２は、３回のホールドを行なうことができるので、ピークホールドを確実に行なうことができる。
【００６３】
また、本形態では、図４（ａ）に示すＡ／Ｄコンバータ９１に入力される信号のうち、必要な帯域は、比較的低周波帯域であることから、図６（ｂ）に実線で示すように、Ａ／Ｄコンバータ９１のサンプリング周波数は、各ＣＨ毎に２０ｋＨｚに設定されており、比較的低周波数に設定されている。このため、磁気センサ素子４０が出力した信号をデジタル信号に適正に変換することができる。すなわち、図１１を参照して説明した構成のままで、図６（ｂ）に点線で参考例として示すように、Ａ／Ｄコンバータ９１のサンプリング周波数を１ＭＨｚに設定して、１回のオン時間中（図６(ａ)ホールド後の信号の平坦部）に４回サンプリングして平均処理しても、信号帯域（５ｋＨｚ）より高い周波数成分のノイズ低減の効果は小さいという問題がある。しかるに本形態では、Ａ／Ｄコンバータ９１のサンプリング周波数が２０ｋＨｚに設定されているため、同じ４回平均処理であっても、５ｋＨｚより高い周波数成分のノイズを低減することができる。
【００６４】
（検出原理）
図７は、本発明の実施の形態１に係る磁気パターン検出装置１００において媒体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８は、本発明の実施の形態１に係る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。
【００６５】
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７（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７（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。
【００６６】
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。
【００６７】
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、磁気センサ素子４０の検出コイル４９からは、図７（ａ３）に示すように、図７（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４に示す加算回路９２から出力される第１信号Ｓ１、および減算回路９３から出力される第２信号Ｓ２は各々、図７（ａ４）に示す通りである。
【００６８】
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７（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８（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、磁気センサ素子４０の検出コイル４９から出力される信号は、図７（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７（ｂ３）および図８（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４に示す加算回路９２から出力される第１信号Ｓ１は、図７（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４に示す減算回路９３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７（ｂ４）に示す信号と同様である。
【００６９】
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７（ｃ１）に示すように、図７（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、磁気センサ素子４０の検出コイル４９から出力される信号は、図８（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７（ｃ３）および図８（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４に示す減算回路９３から出力される第２信号Ｓ２は、図８（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３に示す加算回路９２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７（ｃ４）に示す信号と同様である。
【００７０】
このように、本形態の磁気パターン検出装置１００では、加算回路９２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９３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。
【００７１】
（本形態の主な効果）
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、媒体１の移動速度ｖ（ｍｍ／μｓｅｃ）、磁気センサ素子４０の移動方向Ｘにおける寸法Ｔ（ｍｍ）、列方向Ｙにおける磁気センサ素子４０の単位時間ｔa（μｓｅｃ）当たりのスキャン回数Ｎは、以下の条件式
（ｖ×ｔa）≦（Ｔ×Ｎ）
但し、Ｎは２以上の整数
を満たしているため、今回のスキャンの際に磁気センサ素子４０がオン状態で位置していた領域と、次回のスキャンの際に磁気センサ素子４０がオン状態で位置していた領域との間に隙間が発生しない。従って、列方向Ｙに配列した複数の磁気センサ素子４０をスキャンするとともに、磁気センサ４０に対して媒体１を相対移動させる方式を採用した場合でも、媒体１の全面から確実に磁気パターンを検出することができる。
【００７２】
また、本形態において、単位時間ｔaは、媒体１の１列分の磁気パターンを検出するための１走査期間であり、かかる１走査期間中に行なったスキャンにより磁気センサ素子４０で得られたデータに基づいて媒体１の１列分の磁気パターンが検出される。すなわち、１列分の磁気パターンを検出するための１走査期間中にＮ回のスキャン（本形態では４回のスキャン）を行なう。このため、複数のスキャンにより得られた複数のデータに基づいて１列分の磁気パターンを検出できるので、磁気センサ素子４０で得られたデータのいずれかにノイズ等の影響が含まれている場合でも、かかるノイズの影響を緩和することができる。
【００７３】
また、本形態では、１走査期間中に行なったＮ回のスキャンにより磁気センサ素子４０で得られた全データに基づいて媒体１の１列分の磁気パターンを検出するため、媒体１に対して磁気センサ素子４０を等倍投影した領域が今回のスキャンと次回のスキャンとで部分的に重なっている。それ故、媒体１の磁気特性を高い精度で検出することができる。
【００７４】
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。
【００７５】
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７（ｄ１）に示すように、ヒステリシスループが、図７（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７（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７（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。
【００７６】
しかも、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、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。
【００７７】
［実施の形態２］
図９は、本発明の実施の形態２に係る磁気パターン検出装置１００でのスキャン毎の磁気センサ素子４０の位置を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１同様である。従って、以下の説明では、共通する部分については同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００７８】
本形態の磁気パターン検出装置１００でも実施の形態１と同様、媒体１の移動速度ｖ（ｍｍ／μｓｅｃ）、磁気センサ素子４０の移動方向Ｘにおける寸法Ｔ（ｍｍ）、列方向Ｙにおける磁気センサ素子４０の単位時間ｔa（μｓｅｃ）当たりのスキャン回数Ｎは、以下の条件式
（ｖ×ｔa）≦（Ｔ×Ｎ）
但し、Ｎは２以上の整数
を満たしている。このため、図９に示すように、第１回目〜第４回目のスキャンのうち、連続して行なう２回のスキャンでは、磁気センサ素子４０がオン状態で位置する領域が移動方向で部分的に重なっている。ここで、実施の形態１では、１走査期間中に行なった４回のスキャンにより磁気センサ素子４０で得られた全データに基づいて媒体１の１列分の磁気パターンを検出したが、本形態では、１走査期間中に行なったＮ回のスキャンのうちの一部のスキャンにより磁気センサ素子４０で得られたデータに基づいて媒体１の１列分の磁気パターンを検出する。
【００７９】
より具体的には、本形態では、１走査期間中に行なったＮ回のスキャンのうち、媒体１に対して磁気センサ素子４０を等倍投影した領域が今回のスキャンと次回のスキャンとで媒体１の移動方向Ｘで部分的に重なる２回以上かつＮ回未満のスキャンにより磁気センサ素子４０で得られた複数のデータに基づいて媒体１の１列分の磁気パターンを検出する。
【００８０】
例えば、図９に示すように、第１回目のスキャンの際にチャンネルＣＨ１用の磁気センサ素子４０がオン状態で位置する領域は、第３回目のスキャンの際にチャンネルＣＨ１用の磁気センサ素子４０がオン状態で位置する領域と移動方向Ｘで部分的に重なっている。従って、本形態では、第１回目のスキャンの際により磁気センサ素子４０で得られたデータと、第３回目のスキャンの際により磁気センサ素子４０で得られたデータとに平均化処理を行い、かかる処理結果に基づいて、媒体１の１列分の磁気パターンを検出する。
【００８１】
このような構成を採用した場合も、実施の形態１と同様、今回のスキャン(第１回目のスキャン)と次回のスキャン(第３回目のスキャン)とにおいて、磁気センサ素子４０がオン状態で位置する領域が移動方向Ｘで部分的に重なっているので、媒体１の磁気特性を高い精度で検出することができる。また、２回のスキャンにより得られたデータに基づいて１列分の磁気パターンを検出できるので、磁気センサ素子４０で得られたデータのいずれかにノイズ等の影響が含まれている場合でも、かかるノイズの影響を緩和することができる等の効果を奏する。
【００８２】
なお、媒体１の移動速度ｖ、磁気センサ素子４０の移動方向Ｘにおける寸法Ｔ、列方向Ｙにおける磁気センサ素子４０の単位時間ｔa（μｓｅｃ）当たりのスキャン回数Ｎ等によっては、１走査期間中に行なったＮ回のスキャンのうち、媒体１に対して磁気センサ素子４０を等倍投影した領域が今回のスキャンと次回のスキャンとで媒体１移動方向Ｘで重ならずに接している２回以上かつＮ回未満のスキャンにより磁気センサ素子４０で得られた複数のデータに基づいて媒体１の１列分の磁気パターンを検出してもよい。
【００８３】
［実施の形態３］
図１０は、本発明の実施の形態３に係る磁気パターン検出装置１００でのスキャン毎の磁気センサ素子４０およびそのセンシング範囲の位置を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様である。従って、以下の説明では、共通する部分については同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００８４】
本形態の磁気パターン検出装置１００でも実施の形態１と同様、媒体１の移動速度ｖ（ｍｍ／μｓｅｃ）、磁気センサ素子４０の移動方向Ｘにおける寸法Ｔ（ｍｍ）、列方向Ｙにおける磁気センサ素子４０の単位時間ｔa（μｓｅｃ）当たりのスキャン回数Ｎは、以下の条件式
（ｖ×ｔa）≦（Ｔ×Ｎ）
但し、Ｎは２以上の整数
を満たしている。このため、図１０に示すように、第１回目〜第４回目のスキャンのうち、連続して行なう２回のスキャンでは、磁気センサ素子４０がオン状態で位置する領域が移動方向で部分的に重なっている。ここで、実施の形態１では、１走査期間中に行なった４回のスキャンにより磁気センサ素子４０で得られた全データに基づいて媒体１の１列分の磁気パターンを検出したが、本形態では、１走査期間中に行なったＮ回のスキャンのうちの一部のスキャンにより磁気センサ素子４０で得られたデータに基づいて媒体１の１列分の磁気パターンを検出する。
【００８５】
より具体的には、図１０に示すように、磁気センサ素子４０は、媒体１に等倍投影した領域よりも実際のセンシング範囲が広く、媒体１の移動方向Ｘにおける磁気センサ素子４０のセンシング範囲は、移動方向Ｘにおける寸法Ｔより大きな寸法Ｓ（ｍｍ）を有している。そこで、本形態では、１走査期間中に行なったＮ回のスキャンのうち、センシング範囲が今回のスキャンと次回のスキャンとで媒体１の移動方向Ｘで部分的に重なる２回以上かつＮ回未満のスキャンにより磁気センサ素子で得られた複数のデータに基づいて媒体１の１列分の磁気パターンを検出する。
【００８６】
例えば、図１０に示すように、第１回目のスキャンの際にチャンネルＣＨ１用の磁気センサ素子４０がオン状態になったときのセンシング範囲は、第３回目のスキャンの際にチャンネルＣＨ１用の磁気センサ素子４０がオン状態になったときのセンシング範囲と部分的に重なっている。従って、本形態では、第１回目のスキャンの際により磁気センサ素子４０で得られたデータと、第３回目のスキャンの際により磁気センサ素子４０で得られたデータとに平均化処理を行い、かかる処理結果に基づいて、媒体１の１列分の磁気パターンを検出する。
【００８７】
このような構成を採用した場合も、実施の形態１と同様、今回のスキャン(第１回目のスキャン)と次回のスキャン(第３回目のスキャン)とにおいて、磁気センサ素子４０によるセンシング範囲が移動方向Ｘで部分的に重なっているので、媒体１の磁気特性を高い精度で検出することができる。また、２回のスキャンにより得られたデータに基づいて１列分の磁気パターンを検出できるので、磁気センサ素子４０で得られたデータのいずれかにノイズ等の影響が含まれている場合でも、かかるノイズの影響を緩和することができる等の効果を奏する。
【００８８】
なお、媒体１の移動速度ｖ、磁気センサ素子４０の移動方向Ｘにおける寸法Ｔ、列方向Ｙにおける磁気センサ素子４０の単位時間ｔa（μｓｅｃ）当たりのスキャン回数Ｎ等によっては、１走査期間中に行なったＮ回のスキャンのうち、１走査期間中に行なったＮ回のスキャンのうち、センシング範囲が今回のスキャンと次回のスキャンとで媒体１の移動方向Ｘで重ならずに接する２回以上かつＮ回未満のスキャンにより磁気センサ素子４０で得られた複数のデータに基づいて媒体１の１列分の磁気パターンを検出してもよい。
【００８９】
（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。
【００９０】
上記実施の形態では、１走査期間中に行なったＮ回のスキャンのうちの、４回あるいは２回のスキャンにより磁気センサ素子４０で得られたデータに基づいて媒体１の１列分の磁気パターンを検出する例を説明したが、１走査期間中に行なったＮ回のスキャンのうちの、１回あるいは３回のスキャンにより磁気センサ素子４０で得られたデータに基づいて媒体１の１列分の磁気パターンを検出してもよい等、１走査期間中に行なったＮ回のスキャンのうちの、１回のスキャンあるいは複数回のスキャンにより磁気センサ素子４０で得られたデータに基づいて媒体１の１列分の磁気パターンを検出すればよい。より具体的には、１走査期間中にＮ回のスキャンを実施し、そのスキャン毎に磁気センサ素子４０を介してデータを取得するが、媒体１の１列分の磁気パターンを確定するにあたっては、１走査期間中に行なったＮ回のスキャンのうちの、１回のスキャンあるいは複数回のスキャンにより磁気センサ素子４０で得られたデータを用いればよい。
【００９１】
また、上記実施の形態では、１走査期間中に行なったＮ回のスキャンのうちの、今回のスキャンと次回のスキャンにおいて磁気センサ素子４０でのセンシング範囲が繋がった複数回のスキャンにより得られたデータに基づいて媒体１の１列分の磁気パターンを検出する例を説明したが、１走査期間中に行なったＮ回のスキャンのうちの、今回のスキャンと次回のスキャンとにおいて磁気センサ素子４０でのセンシング範囲が繋がらず離間した複数回のスキャンにより得られたデータに基づいて媒体１の１列分の磁気パターンを検出してもよい。また、今回のスキャンと次回のスキャンにおいて磁気センサ素子４０でのセンシング範囲が繋がったスキャンにより得られたデータと、今回のスキャンと次回のスキャンとにおいて磁気センサ素子４０でのセンシング範囲が繋がらず離間したスキャンにより得られたデータとに基づいて媒体１の１列分の磁気パターンを検出してもよい。
【００９２】
さらに、１走査期間中に行なったＮ回のスキャンのうち、いずれのスキャンの際に磁気センサ素子４０で得られたデータに基づいて媒体１の１列分の磁気パターンを検出するかは、可変になっており、上位の制御部や外部からデジタル信号処理部９０への指令により任意に設定されるように構成してもよい。このように構成すると、媒体１の種類や磁気パターン検出装置１００に求められる検出精度等に応じて最適な動作を実現することができる。
【符号の説明】
【００９３】
１  媒体
１１  媒体移動路
２０  磁気センサ装置
４０  磁気センサ素子
４８  励磁コイル
４９  検出コイル
６０  信号処理部
１００  磁気パターン検出装置
【図１】
0005534843.tif 000002
【図２】
0005534843.tif 000003
【図３】
0005534843.tif 000004
【図４】
0005534843.tif 000005
【図５】
0005534843.tif 000006
【図６】
0005534843.tif 000007
【図７】
0005534843.tif 000008
【図８】
0005534843.tif 000009
【図９】
0005534843.tif 000010
【図１１】
0005534843.tif 000011
【図１０】
0005534843.tif 000012