図面を参照して、本発明の実施の形態を� ��明する。

 (全体構成)
 図1および図2は、本発明を適用した磁気パ� �ーン検出装置の要部を示す説明図、および� �のブロック図である。図3は、本発明を適用� ��た磁気パターン検出装置の原理を示す説明� ��である。

 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� �て真偽判別や種類の判別を行なう装置であ� �、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� ��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� ��。本形態において、ローラやガイドは、ア� ��ミニウムなどといった非磁性材料から構成� ��れている。センサ部20は、媒体搬送経路の� �方に配置されているが、媒体搬送経路の下� �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。

 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� �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� �気インキにより印刷された第2の磁気パター� ��とが形成されている。ここで、ハード材を� ��む磁気インキは、図3(b1)にヒステリシスル� �プによって、残留磁束密度Brや透磁率μなど� ��示すように、磁界を印加したときの残留磁� ��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� ��に、磁界を印加したときの残留磁束密度Br� �レベルは低いが、透磁率μは高い。

 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� ��センサ部20は共通である。

 このため、図2に示す信号処理部60は、セ� ��サ部20から出力される信号から、残留磁束� �度レベルに対応する第1信号S1、および透磁� �レベルに対応する第2信号S2を抽出し、かか� �信号の抽出結果と、媒体1とセンサ部20との� �対位置情報に基づいて、媒体1における複数� ��類の磁気パターンの有無および形成位置を� ��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� �ピーク値およびボトム値を保持するピーク� �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� ��抽出する加算回路64と、ピーク値とボトム� �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、� ��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� �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� ��されており、ROMあるいはRAMなどといった記� ��部(図示せず)に予め記録されているプログ� �ムに基づいて所定の処理を行い、媒体1の真� ��を判定する。

 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� ��共通のカバー28内に配置されている。セン� �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� �を印加した状態における磁束を検出する磁� �検出部40とを備えている。

 磁界印加部30は、フェライトやネオジウ� �磁石などの永久磁石から構成されており、� �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� ��ている。磁気センサ素子45は、両面がセラ� �ックなどからなる厚さ0.3mm~1mm程度の薄板状� �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� ��ールドケース21は、媒体搬送経路が位置す� �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� �としても利用されており、磁気シールドケ� �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� �23、24が保持されている。回路基板22、23、24� ��互いに配線接続されており、かかる回路基� ��23、24上に、図2に示す信号処理部60が構成さ れている。

 (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� ��センサ素子45に対する励磁波形の説明図、� �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。� ��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� �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� ��する状態を示してある。

 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� �されたバイアス磁界発生用励磁コイル43、お よびセンサコア41に巻回された検出コイル42� �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� ��43とは逆方向に巻回された差動用磁界発生� �励磁コイル44を備えている。

 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� �は直列に接続され、その中点がグランド電� �に保持されている。また、バイアス磁界発� �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� �流(図4(b)参照)が定電流で印加される。この� �め、図4(a)に示すように、センサコア41の周� �には、バイアス磁界と、このバイアス磁界� �対して逆向きの差動用磁界が形成され、検� �コイル42からは、図4(c)に示す検出波形の信� �が出力されることになる。ここで、図4(c)に� ��す検出波形は、バイアス磁界および時間に� ��する微分的な信号であり、かつ、差動用磁� ��発生用励磁コイル44によって形成された差� �用磁界との磁気的な差動に基づく信号であ� �。

 再び図4(a)において、センサコア41は、検� ��コイル42が巻回された胴部410と、胴部410の� �端部の中央部分から媒体1が位置する下方に� ��出した第1突部411と、第1突部411とは反対側� �胴部410の上端部の中央部分から上方に突出� �た第2突部412とを備えている。検出コイル42� �、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41 1および第2突部412の断面積は、胴部410の断面� ��に比して小さい。このため、検出コイル42� �、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� ��い構成になっている。

 (検出原理)
 このように構成したセンサ部20では、磁界� �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� �、図3(a2)に示すセンサコア41のB-Hカーブに対� ��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� �号は各々、図3(a4)に示す通りである。

 ここで、フェライト粉などのハード材を� ��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� ��ーンは、図3(b1)に示すように、高レベルの� �留磁束密度Brを有する。このため、図5(a1)に� ��すように、磁界印加部30を媒体1が通過した� ��、第1の磁気パターンは、磁界印加部30から� ��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� �なバイアスを受けて、図3(b3)および図5(a2)に� ��す波形に変化する。すなわち、信号S0のピ� �ク電圧およびボトム電圧が矢印A1、A2で示す� ��うに、同一の方向にシフトするとともに、� ��ーク電圧のシフト量とボトム電圧のシフト� ��が相違する。しかも、かかる信号S0は、媒� �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� �第1の磁気パターンが通過するたびに変動す� ��。ここで、ハード材を含む磁気インクによ� ��形成された第1の磁気パターンは、透磁率μ� ��低いため、信号S0のピーク電圧およびボト� �電圧のシフトに影響しているのは、第1の磁� ��パターンの残留磁束密度Brだけと見做すこ� �ができる。それ故、図2に示す減算回路65か� �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。

 これに対して、軟磁性ステンレス紛など� ��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� �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� �ヒステリシスカーブの内側を通り、残留磁� �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� �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(c2)に示すよ� �に、第2の磁気パターンの存在によって透磁� ��μが高くなっている分、図3(c3)および図5(b2)� ��示す波形に変化する。すなわち、信号S0の� �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� ��に低い方にシフトする。その際、ピーク電� ��のシフト量とボトム電圧のシフト量は絶対� ��が略等しい。しかも、かかる信号S0は、媒� �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� �第2の磁気パターンが通過するたびに変動す� ��。ここで、ソフト材を含む磁気インクによ� ��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� ��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� ��できる。それ故、図2に示す加算回路64から� ��力される第1信号S1は、磁束検出部40を媒体1� ��第2の磁気パターンが通過しても変動せず、 図3(c4)に示す信号と同様である。

 (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� �パターンを検出した結果を示す説明図であ� �。

 以上説明したように、本形態の磁気パタ� ��ン検出装置100では、加算回路64において磁� �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� �であり、かかる第1信号S1を監視すれば、ハ� �ド材を含む磁気インキにより形成された第1� ��磁気パターンの有無および形成位置を検出� ��ることができる。また、減算回路65におい� �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� �ターンの有無および形成位置を検出するこ� �ができる。それ故、磁界を印加したときの� �留磁束密度Brおよび透磁率μが異なる複数種� ��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� �ベルおよび透磁率レベルの双方に基づいて� �別することができる。

 それ故、ハード材を含む磁気インキによ� ��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� ��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� �き、かかる信号パターンを照合すれば、磁� �パターン2の有無、種別、形成位置、さらに� ��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� �ーンおよび第2の磁気パターンの双方が形成� ��れている2つの媒体1を検査すると、図6(c)に� ��す結果を得ることができ、かかる信号パタ� ��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� �ることができる。

 また、本形態では、共通のセンサ部20に� �って、磁気パターン2毎の有無および形成位� ��を残留磁束密度レベルおよび透磁率レベル� ��双方に基づいて検出するため、残留磁束密� ��レベルの測定と、透磁率レベルの測定との� ��に時間差が発生しない。それ故、センサ部2 0と媒体1とを移動させながら計測する場合で� ��、信号処理部60は、簡素な構成で高い精度� �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� ��行安定性が求められるだけなので、構成の� ��素化を図ることができる。

 さらに、本形態の磁気パターン検出装置1 00によれば、ハード材およびソフト材の双方� ��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� �間に位置する材料を含む磁気インキにより� �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� �る。すなわち、磁気特性が第1の磁気パター� ��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� ��ード材の磁気パターンのヒステリシスルー� ��と図3(c1)に示すソフト材の磁気パターンの� �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� �成位置を検出することができる。

 また、本形態において、磁気センサ素子4 5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� ��め、磁気的な差動におり、環境に起因する� ��定誤差を解消することができ、信号処理が� ��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� ��動用磁界発生用励磁コイル44が巻回されて� �る。このため、媒体1に向けてバイアス磁界� ��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� ��るので、感度を向上することができる。し� ��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� �な磁気回路により感度が高い。

 さらに、センサコア41が薄板状であるた� �、媒体1上の狭い範囲を検出対象とすること� ��できるので、微細な磁気パターンに十分、� ��応することができる。しかも、磁気センサ� ��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� ��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� �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 。

 また、センサ部20と媒体1とを相対移動さ� ��ながら媒体1から磁気パターン2の有無を検� �するので、媒体1の搬送方向の全体にわたっ� ��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� ��および形成位置を効率よく検出することが� ��きる。なお、センサ部20は、媒体1の搬送方� ��と交差する方向に複数配置するにあたって� ��、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� ��構成、および複数の磁界検出部40に対応す� �ように幅方向に一体に延在している構成の� �ずれを採用してもよい。

 (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� �おいて、センサコア41は、図4(a)に示すよう� �、胴部410の上下両端の中央部分から第1突部4 11および第2突部412が突出し、かかる第1突部41 1および第2突部412にバイアス磁界発生用励磁� ��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� �すように、胴部410の上下両端の両側に、第1� ��部411および第2突部412を各々挟むように計4� �の第3突部413が形成されている構成を採用し� ��もよい。このように構成すると、閉磁路に� ��る分、透磁率の低い空気中を通る磁束が減� ��ので、感度を向上することができる。

 また、上記形態では、媒体1とセンサ部20� ��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。

 さらに、上記形態では、磁界印加部30に� �久磁石を用いたが、電磁石を用いてもよい� �