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Die
Erfindung betrifft einen Magnetsensor sowie eine Vorrichtung und
ein Verfahren zur Prüfung von
Wertdokumenten. Bei dem Wertdokument kann es sich um Banknoten,
Ausweisdokumente, Scheckkarten, Kreditkarten Aktien, Urkunden, Briefmarken, Schecks,
Eintrittskarten, Fahrkarten, Flugscheine, Ausweise, Visasticker,
Etiketten, Siegel, Verpackungen oder andere derartige Elemente handeln.
Die vereinfachende Benennung Wertdokument schließt deshalb im Folgenden stets
Dokumente der genannten Art ein.
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Aus
dem Stand der Technik ist es bekannt, Wertdokumente mit Sicherheitselementen,
etwa Sicherheitsstreifen oder auch Sicherheitsfäden, auszustatten, die magnetisches
Material enthalten. Das magnetische Material kann dabei entweder
durchgehend oder nur bereichsweise, zum Beispiel in Form einer Kodierung
auf das Sicherheitselement aufgebracht sein. Zur magnetischen Kodierung
eines Sicherheitselements dient beispielsweise eine bestimmte Abfolge
von magnetischen und nichtmagnetischen Bereichen, die charakteristisch
für Art
des zu sichernden Wertdokuments ist. Außerdem ist es bekannt, verschiedene
magnetische Materialien für eine
Magnetkodierung zu verwenden, beispielsweise mit unterschiedlichen
Koerzitivfeldstärken.
Bei den bisher bekannten magnetischen Kodierungen werden beispielsweise
zwei verschieden koerzitive magnetische Materialien eingesetzt,
aus welchen zwei Sorten von Magnetbereichen gebildet werden, die nebeneinander
oder auch übereinander
angeordnet sein können.
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Des
Weiteren ist es bekannt, Banknoten mit Sicherheitsfäden, die
eine Magnetkodierung aus verschieden koerzitiven Materialien aufweisen,
maschinell zu prüfen.
Dabei werden die Banknoten parallel zum Verlauf des Sicherheitselements
transportiert und durchlaufen nacheinander zuerst ein starkes Magnetfeld
parallel zur Transportrichtung, das sowohl die hoch- als auch die
niederkoerzitiven Magnetbereiche entlang der Transportrichtung magnetisiert. Die
verbleibende Magnetisierung wird mittels eines induktiven Magnetkopfs,
der ausschließlich
parallel zur Transportrichtung empfindlich ist, geprüft. Anschließend durchlaufen
die Banknoten ein schwächeres
Magnetfeld senkrecht zur Transportrichtung, das nur die niederkoerzitiven
Magnetbereiche senkrecht zur Transportrichtung ausrichtet, während die hochkoerzitiven
Magnetbereiche in Transportrichtung magnetisiert bleiben. Wiederum
wird die verbleibende Magnetisierung mittels eines induktiven Magnetkopfs,
der ausschließlich
parallel zur Transportrichtung empfindlich ist, geprüft. Mit
dem ersten induktiven Magnetkopf werden dabei die hoch- und die niederkoerzitiven
Magnetbereiche detektiert und mit dem zweiten induktiven Magnetkopf
werden nur die hochkoerzitiven Magnetbereiche detektiert. Falls
jedoch verschieden koerzitive Magnetbereiche zugleich in den Detektionsbereich
des Magnetsensors gelangen, detektiert dieser Magnetsensor eine Überlagerung
der Magnetsignale der verschieden koerzitiven Magnetbereiche. Nachteilig
ist bei diesem Verfahren, dass Magnetbereiche, die sowohl hoch-
als auch niederkoerzitives Magnetmaterial enthalten, nur schwer
von einzelnen hochkoerzitiven oder niederkoerzitiven Magnetbereichen
unterschieden werden können.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Magnetsensor anzugeben,
mit dem Wertdokumente, die verschieden koerzitive Magnetbereiche
aufweisen, insbesondere Wertdokumente mit Magnetkodierungen aus
verschieden koerzitiven Magnetmaterialien, zuverlässig erkannt
und voneinander unterschieden werden können.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird durch den Magnetsensor sowie die Vorrichtung
und das Verfahren der unabhängigen
Ansprüche
gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
weist ein Transportsystem auf, mittels dem ein Wertdokument, das
in der Vorrichtung geprüft
wird, entlang eines Transportwegs in der Vorrichtung transportiert
wird. Entlang des Transportwegs des Wertdokuments sind ein erster
und ein zweiter Magnetisierungsabschnitt zur Magnetisierung des
Wertdokuments angeordnet, die beispielsweise durch eine Magnetisierungseinrichtung
bereit gestellt werden, und ein Magnetsensor, der Magnetsignale
des Wertdokuments detektiert, um die Magnetisierung des Wertdokuments
zu bestimmen. Die Magnetisierungseinrichtung ist dabei entlang des
Transportwegs vor dem Magnetsensor angeordnet.
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Der
erfindungsgemäße Magnetsensor
weist eine erste und eine zweite Sensorzeile auf, die jeweils mehrere
magnetosensitive Elemente enthalten, insbesondere eine Zeile gleichartiger
magnetosensitiver Elemente, die entlang einer Linie quer, insbesondere
senkrecht, zur Transportrichtung des Wertdokuments angeordnet sind.
Die magnetosensitiven Elemente der ersten Sensorzeile besitzen jeweils dieselbe
Hauptempfindlichkeitsrichtung. Auch die magnetosensitiven Elemente
der zweiten Sensorzeile besitzen jeweils dieselbe Hauptempfindlichkeitsrichtung.
Die magnetosensitiven Elemente der ersten Sensorzeile weisen eine
erste Hauptempfindlichkeitsrichtung auf und die magnetosensitiven
Elemente der zweiten Sensorzeile weisen eine zweite Hauptempfindlichkeitsrichtung
auf, die von der ersten Hauptempfindlichkeitsrichtung verschieden
ist. Beispielsweise sind die erste und die zweite Hauptempfindlichkeitsrichtung
senkrecht zueinander orientiert und liegen in der Transportebene
des Wertdokuments. Im Wesentlichen detektierten die magnetosensitiven
Elemente nur Magnetfelder, deren Richtung entlang der Hauptempfindlichkeitsrichtung
des jeweiligen magnetosensitiven Elements weist. Senkrecht dazu
orientierte Magnetfelder liefern kein Magnetsignal bzw. nur ein
schwaches Magnetsignal, dessen Höhe
unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwerts liegt. Die magnetosensitiven
Elemente detektieren also im Wesentlichen Magnetsignale von Magnetbereichen,
deren Magnetisierung parallel oder antiparallel zur Hauptempfindlichkeitsrichtung
des jeweiligen magnetosensitiven Elements orientiert ist.
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Die
magnetosensitiven Elemente sind vorzugsweise jeweils so entlang
der ersten bzw. zweiten Sensorzeile angeordnet, dass möglichst
keine oder möglichst
kleine Lücken
dazwischen verbleiben. Außerdem
sind die magnetosensitiven Elemente der beiden Sensorzeilen bevorzugt
so zueinander angeordnet, dass jeweils ein magnetosensitives Element der
ersten Sensorzeile mit einem magnetosensitiven Element der zweiten
Sensorzeile korrespondiert, d. h. dass an diesen beiden magnetosensitiven
Elemente im Wesentlichen derselben Teilbereich des Wertdokuments
vorbeitransportiert wird. Die jeweils zwei miteinander korrespondierenden
magnetosensitiven Elemente definieren eine Messspur. Für die erste
und zweite Sensorzeile können
als magnetosensitive Elemente beispielsweise magnetoresistive Elemente,
induktive Elemente oder Hall-Elemente verwendet werden.
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Vorzugsweise
sind die magnetosensitiven Elemente der ersten und zweiten Sensorzeile
als magnetoresistive Elemente ausgebildet. Die magnetoresistiven
Elemente können
durch ein Vorspannungsmagnetfeld magnetisch vorgespannt sein, um
einen geeigneten Arbeitspunkt auf deren Widerstandskennlinie einzustellen.
Zumindest eine Richtungskomponente des Vorspannungsmagnetfelds ist
dabei parallel oder antiparallel zur Hauptempfindlichkeitsrichtung
des jeweils magnetisch vorzuspannenden magnetoresistiven Elements
orientiert. Zur Realisierung der geringfügigen magnetischen Vorspannung kann
ein Permanentmagnet oder ein stromdurchflossener elektrischer Leiter
so in der Nähe
des jeweiligen magnetoresistiven Elements angeordnet werden, dass
durch den Permanentmagnet bzw. bei Stromfluss durch den Leiter,
ein Vorspannungsmagnetfeld erzeugt wird, das die magnetoresistiven
Elemente magnetisch vorspannt. Beispielsweise sind die magnetoresistiven
Elemente der ersten und zweiten Sensorzeile als GMR-Elemente (GMR:
giant magneto resistance) ausgebildet, sie können aber auch als AMR-Elemente (AMR: anisotropic
magneto resistance), TMR-Elemente (tunneling magneto resistance),
SdT-Elemente (Spin-dependent-tunneling), Spinventil-Elemente oder als
konventionelle Magnetowiderstandselemente ausgebildet sein, die
auf Basis des allgemeinen Magnetowiderstands (ordinary magnetoresistance)
funktionieren, oder als sonstige magnetoresistive Elemente. Falls
als magnetoresistive Elemente der ersten und zweiten Sensorzeile GMR-,
AMR-, TMR-, SdT- oder Spinventil-Elemente, verwendet werden, werden
diese vorzugsweise geringfügig
magnetisch vorgespannt, wobei die Magnetfeldstärke der geringfügigen magnetischen
Vorspannung kleiner als 8 kA/m, insbesondere kleiner als 5 kA/m
ist. GMR-Elemente können
z. B. ein Schichtsystem aus ferromagnetischen und nicht-magnetischen
Metallschichten aufweisen, das mäanderförmig strukturiert
ist. Die Hauptempfindlichkeitsrichtung der GMR-Elemente ist dabei
durch die Längsrichtung
der mäanderförmigen Struktur
definiert. Bei konventionellen Magnetowiderstandselementen ist die
Hauptempfindlichkeitsrichtung beispielsweise senkrecht zur Ebene
der Magnetowiderstandsschicht orientiert.
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Der
Magnetsensor kann, entlang des Transportwegs betrachtet, an einer
beliebigen Stelle nach der Magnetisierungseinrichtung angeordnet
werden. In einigen Ausführungsbeispielen
sind der Magnetsensor und die Magnetisierungseinrichtung entlang des
Transportwegs räumlich
getrennt voneinander angeordnet, wobei der Magnetsensor und die
Magnetisierungseinrichtung z. B. räumlich voneinander getrennt
in die Vorrichtung eingebaut sind. Bei begrenztem Platzangebot in
der Vorrichtung kann es vorteilhaft sein, die Magnetisierungseinrichtung
und den Magnetsensor nicht unmittelbar nach einander anzuordnen,
sondern jeweils dort, wo entsprechend Platz innerhalb der Vorrichtung
vorhanden ist. Die räumlich
getrennte Anordnung erlaubt mehr Flexibilität bei der Anordnung der beiden
Komponenten innerhalb der Vorrichtung. Außerdem kann die Magnetisierungseinrichtung
dann unabhängig
von dem Magnetsensor eingebaut werden. Bei entsprechend viel Platz
in der Vorrichtung können
die Magnetisierungseinrichtung und der Magnetsensor aber auch unmittelbar
nacheinander entlang des Transportwegs angeordnet werden. Auch dabei
können
sie als zwei voneinander getrennte Komponenten eingebaut sein oder,
alternativ, innerhalb derselben Komponente, insbesondere in einem
gemeinsamen Gehäuse.
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Das
Wertdokument wird entlang des Transportwegs in eine Transportrichtung
transportiert, die an verschiedenen Positionen entlang des Transportwegs
in verschiedene Raumrichtungen weisen kann. Beim Transportieren
des Wertdokuments spannt das Wertdokument eine Transportebene auf,
die an verschiedenen Positionen entlang des Transportwegs verschiedene
räumliche
Lagen annehmen kann, so z. B. im Fall von Umlenkungen des Transportwegs.
In dieser Anmeldung beziehen sich Richtungsangaben, die die Hauptempfindlichkeitsrichtung
der magnetosensitiven Elemente der Sensorzeilen bzw. die Magnetisierungsrichtungen
der Magnetisierungsabschnitte betreffen und die in Bezug auf die
Transportrichtung bzw. auf die Transportebene angegeben sind, stets
auf die jeweilige Transportrichtung bzw. auf die jeweilige Transportebene
des Wertdokuments am Ort der jeweiligen Sensorzeile bzw. am Ort
des jeweiligen Magnetisierungsabschnitts.
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Nachdem
das Wertdokument durch die Magnetisierungsabschnitte magnetisiert
wurde, kann sich entlang des Transportwegs, aufgrund von Änderungen
der Transportrichtung, die Lage der Magnetisierungsrichtung im Raum
verändern.
Da die Magnetisierung eine physikalische Eigenschaft des mag netisierten
Wertdokuments ist, bleibt jedoch die Orientierung der Magnetisierung
bezüglich
des Wertdokuments auch bei Umlenkungen des Transportwegs bestehen.
An der Position der jeweiligen Sensorzeile ist daher ist die Richtung
der Magnetisierung, die ein herantransportiertes Wertdokument mit
sich bringt, durch die Transportlage des herantransportierten Wertdokuments
definiert. Wenn im Folgenden die Hauptempfindlichkeitsrichtung einer
Sensorzeile in Bezug zur Magnetisierungsrichtung gesetzt wird, z. B.
dass diese parallel zueinander sind, so bedeutet dies, dass die
Hauptempfindlichkeitsrichtung in Bezug zu der Richtung der Magnetisierung
des Wertdokuments an der Position der jeweiligen Sensorzeile gesetzt
wird.
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Zur
Magnetisierung des Wertdokuments wird das Wertdokument entlang des
Transportwegs nacheinander durch zwei Magnetisierungsabschnitte transportiert.
Zunächst
wird das Wertdokument durch einen ersten Magnetisierungsabschnitt
transportiert, der zur Magnetisierung des Wertdokuments in eine erste
Magnetisierungsrichtung ausgebildet ist, und danach durch einen
zweiten Magnetisierungsabschnitt, der zur Magnetisierung des Wertdokuments in
eine zweite Magnetisierungsrichtung ausgebildet ist und der nach
dem ersten Magnetisierungsabschnitt angeordnet ist. In einigen Ausführungsbeispielen
ist der zweite Magnetisierungsabschnitt unmittelbar nach dem ersten
Magnetisierungsabschnitt angeordnet. Die Magnetfeldstärke des
ersten Magnetisierungsabschnitts, die als erste Magnetfeldstärke bezeichnet
wird, ist größer als
die Magnetfeldstärke
des zweiten Magnetisierungsabschnitts, die als zweite Magnetfeldstärke bezeichnet
wird. Die erste Magnetfeldstärke
ist vorzugsweise um mindestens einen Faktor 1,5, bevorzugt um mindestens
einen Faktor 5, insbesondere um mindestens einen Faktor 10, größer als
die zweite Magnetfeldstärke.
Die erste Magnetisierungsrichtung ist vorzugsweise senkrecht zu
der zweiten Magnetisierungsrich tung orientiert. Außerdem liegen
die Magnetisierungsrichtungen des ersten und zweiten Magnetisierungsabschnitts
bevorzugt in der Transportebene des Wertdokuments. Beispielsweise
ist die erste Magnetisierungsrichtung parallel zur Transportrichtung
des Wertdokuments und die zweite Magnetisierungsrichtung senkrecht zur
Transportrichtung orientiert. Alternativ kann die erste Magnetisierungsrichtung
senkrecht zur Transportrichtung des Wertdokuments und die zweite
Magnetisierungsrichtung parallel zur Transportrichtung orientiert
sein.
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Bevorzugt
ist zumindest die erste oder die zweite Hauptempfindlichkeitsrichtung
parallel oder antiparallel zur ersten oder zur zweiten Magnetisierungsrichtung
orientiert. In einigen Ausführungsbeispielen
ist die erste Hauptempfindlichkeitsrichtung parallel oder antiparallel
zur ersten oder zur zweiten Magnetisierungsrichtung orientiert und
die zweite Hauptempfindlichkeitsrichtung ist parallel oder antiparallel
zur anderen dieser Magnetisierungsrichtungen orientiert. D.h. die
erste Hauptempfindlichkeitsrichtung ist parallel oder antiparallel
zur ersten Magnetisierungsrichtung und die zweite Hauptempfindlichkeitsrichtung
ist parallel oder antiparallel zu der zweiten Magnetisierungsrichtung
orientiert oder umgekehrt. In anderen Ausführungsbeispielen ist die erste
Hauptempfindlichkeitsrichtung parallel oder antiparallel zur ersten
oder zweiten Magnetisierungsrichtung orientiert und die zweite Hauptempfindlichkeitsrichtung
ist senkrecht zur ersten und senkrecht zur zweiten Magnetisierungsrichtung
orientiert. Wie bereits oben erwähnt,
ist die erste und zweite Magnetisierungsrichtung eine physikalische
Eigenschaft des Wertdokuments. Die räumliche Lage der ersten und
zweiten Magnetisierungsrichtung ist an der Position der Sensorzeilen
daher durch die räumliche
Lage des Wertdokuments definiert.
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Beispielsweise
ist die erste bzw. zweite Hauptempfindlichkeitsrichtung parallel
zur Transportebene und senkrecht zur Transportrichtung orientiert,
während
die zweite bzw. erste Hauptempfindlichkeitsrichtung parallel zur
Transportrichtung oder senkrecht zur Transportebene orientiert ist.
Alternativ dazu kann die erste bzw. zweite Hauptempfindlichkeitsrichtung
parallel zur Transportrichtung oder senkrecht zur Transportebene
orientiert sein, während
die zweite bzw. erste Hauptempfindlichkeitsrichtung parallel zur
Transportebene und senkrecht zur Transportrichtung orientiert sein
kann.
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In
einigen Ausführungsbeispielen
weist der Magnetsensor, zusätzlich
zur ersten und zweiten Sensorzeile, eine dritte Sensorzeile auf,
die mehrere magnetosensitive Elemente mit einer dritten Hauptempfindlichkeitsrichtung
aufweist. Die dritte Hauptempfindlichkeitsrichtung kann parallel
zu der ersten oder parallel zu der zweiten Hauptempfindlichkeitsrichtung
orientiert sein. Alternativ kann die dritte Hauptempfindlichkeitsrichtung
auch senkrecht zur ersten und senkrecht zur zweiten Hauptempfindlichkeitsrichtung
orientiert sein.
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Des
Weiteren kann die erfindungsgemäße Vorrichtung
einen weiteren Magnetisierungsabschnitt aufweisen, der ein weiteres
Magnetfeld zur Magnetisierung des Wertdokuments bereit stellt. Insbesondere
wird der weitere Magnetisierungsabschnitt durch den Magnetsensor
bereit gestellt. Der weitere Magnetisierungsabschnitt ist in unmittelbarer
Nähe zur ersten,
zur zweiten oder zur dritten Sensorzeile angeordnet und dazu ausgebildet,
das vorbeitransportierte Wertdokument, zum Zeitpunkt der Detektion
durch die jeweilige (erste, zweite oder dritte) Sensorzeile, zu
magnetisieren. Beispielsweise sind in dem weiteren Magnetisierungsabschnitt
nicht nur das vorbeitransportierte Wertdokument, sondern auch die
magnetosensitiven Elemente der jeweiligen (ersten, zweiten oder
dritten) Sensorzeile angeordnet. Die jeweilige (erste, zweite oder
dritte) Sensorzeile kann die Magnetisierung des Wertdokuments daher
unter dem Einfluss des weiteren Magnetfelds detektieren. Auf diese
Weise kann die jeweilige (erste, zweite oder dritte) Sensorzeile
auch magnetisches Material geringer Remanenz detektieren, wie z.
B. weichmagnetisches Material des vorbeitransportierten Wertdokuments.
Vorzugsweise ist die Magnetisierungsrichtung des weiteren Magnetisierungsabschnitts
parallel zur ersten oder zur zweiten Magnetisierungsrichtung orientiert
oder senkrecht zur ersten und zur zweiten Magnetisierungsrichtung
orientiert.
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Der
weitere Magnetisierungsabschnitt ist beispielsweise in unmittelbarer
Nähe zur
dritten Sensorzeile angeordnet und dazu ausgebildet, das vorbeitransportierte
Wertdokument, während
der Detektion durch die dritte Sensorzeile, zu magnetisieren. Zur
Magnetisierung des Wertdokuments wird dabei beispielsweise eine
Magnetfeldstärke
des weiteren Magnetisierungsabschnitts von mindestens 16 kA/m verwendet.
In einigen Ausführungsbeispielen
werden als magnetosensitive Elemente der dritten Sensorzeile, die
das Wertdokument unter dem Einfluss des weiteren Magnetfelds detektiert,
magnetoresistive Elemente verwendet, die als GMR-, AMR-, TMR-, SdT- oder Spinventil-Elemente
ausgebildet sind. In diesem Fall ist die Magnetisierungsrichtung
des weiteren Magnetisierungsabschnitts vorzugsweise senkrecht zur
Hauptempfindlichkeitsrichtung der magnetoresistiven Elemente der
dritten Sensorzeile orientiert. In anderen Ausführungsbeispielen werden als magnetosensitive
Elemente der dritten Sensorzeile, die das Wertdokument unter dem
Einfluss des weiteren Magnetfelds detektiert, magnetoresistive Elemente
verwendet, die als konventionelle Magnetowiderstandselemente ausgebildet
sind. In diesem Fall ist die Magnetisierungsrichtung des weiteren
Magnetisierungsabschnitts vorzugsweise parallel zur Hauptempfindlichkeitsrichtung
der magnetoresistiven Elemente der dritten Sen sorzeile, d. h. der
konventionelle Magnetowiderstandselemente, orientiert. In diesen
Ausführungsbeispielen
wird durch das weitere Magnetfeld des weiteren Magnetisierungsabschnitts
sowohl das Wertdokument magnetisiert als auch eine magnetische Vorspannung
der konventionellen Magnetowiderstandselemente der dritten Sensorzeile
parallel zu ihrer Hauptempfindlichkeitsrichtung erzeugt. Zur Magnetisierung
des Wertdokuments und zur Vorspannung der konventionellen Magnetowiderstandselemente
wird vorzugsweise eine Magnetfeldstärke des weiteren Magnetisierungsabschnitts
von mindestens 16 kA/m verwendet.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
ist bereits die erste oder die zweite Sensorzeile in dem zweiten
Magnetisierungsabschnitt angeordnet. Beispielsweise kann entlang
der Transportstrecke zuerst eine Magnetisierungseinrichtung angeordnet
sein, die den ersten Magnetisierungsabschnitt bereit stellt, und
danach der Magnetsensor, in dem sowohl der zweite Magnetisierungsabschnitt
als auch die beiden Sensorzeilen untergebracht sind. In dem zweiten
Magnetisierungsabschnitt ist diejenige erste oder zweite Sensorzeile
angeordnet, an der das Wertdokument entlang des Transportwegs zuerst
vorbeitransportiert wird. Das Magnetfeld des zweiten Magnetisierungsabschnitts
bewirkt eine Magnetisierung des vorbeitransportierten Wertdokuments,
während
das Wertdokument durch diese erste bzw. zweite Sensorzeile detektiert
wird. Insbesondere weist diese erste bzw. zweite Sensorzeile magnetoresistive
Elemente auf, die als GMR-, AMR-, TMR-, SdT- oder Spinventil-Elemente
ausgebildet sind und deren Hauptempfindlichkeitsrichtung senkrecht
zur zweiten Magnetisierungsrichtung des zweiten Magnetisierungsabschnitts
orientiert ist.
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Der
erfindungsgemäße Magnetsensor
und die erfindungsgemäße Vorrichtung
können
dazu verwendet werden, ein Wertdokument zu prüfen, das zwei Magnetmaterialien
verschiedener Koerzitivfeldstärke
enthält,
insbesondere ein Wertdokument, das ein Sicherheitselement mit verschieden
koerzitiven Magnetbereichen aufweist. Beispielsweise weist das Wertdokument,
insbesondere das Sicherheitselement, zumindest einen ersten Magnetbereich
mit einer ersten Koerzitivfeldstärke
und zumindest einen zweiten Magnetbereich mit einer zweiten Koerzitivfeldstärke auf,
wobei die erste Koerzitivfeldstärke größer ist
als die zweite Koerzitivfeldstärke.
Bevorzugt unterscheiden sich die erste und zweite Koerzitivfeldstärke um mindestens
einen Faktor 1,5, vorzugsweise um mindestens einen Faktor 5, besonders bevorzugt
um mindestens Faktor 10. Im Folgenden werden die ersten Magnetbereiche
auch als hochkoerzitive Magnetbereiche und die zweiten Magnetbereiche
als niederkoerzitive Magnetbereiche bezeichnet. In der vorliegenden
Anmeldung wird mit den Begriffen hochkoerzitives bzw. niederkoerzitives
Magnetmaterial stets hochkoerzitives bzw. niederkoerzitives Magnetmaterial
bezeichnet, welches – ohne äußeres Magnetfeld – eine deutliche
remanente Magnetisierung aufweist, die mit Magnetsensoren zur Wertdokumentprüfung üblicherweise
detektiert werden kann. Insbesondere sind die genannten hochkoerzitiven
bzw. niederkoerzitiven Magnetmaterialien hartmagnetische Magnetmaterialien
mit relativ hoher bzw. relativ niedriger Koerzitivfeldstärke.
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In
einer speziellen Ausführungsform
weisen der erste und zweite Magnetbereich etwa die gleiche remanente
Magnetisierung auf. Die verschieden koerzitiven Magnetbereiche enthalten
insbesondere verschiedene Magnetpigmente, z. B. verschiedene Eisenverbindungen,
z. B. Eisenoxide, Magnetit oder Bariumferrit. Der oder die ersten
und zweiten Magnetbereiche können
auf dem Wertdokument, insbesondere auf dem Sicherheitselement, voneinander beabstandet
angeordnet sein, sie können
aber auch aneinander angrenzend, einander überlappend oder auch übereinander
angeordnet sein. Die ver schieden koerzitiven Magnetbereiche bilden
beispielsweise zwei voneinander unabhängige magnetische Kodierungen.
Außerdem
kann das Wertdokument weichmagnetische Bereiche aufweisen, die z.
B. mittels magnetischer Druckfarbe auf das Wertdokument aufgebracht
sein können
oder die in das Substrat des Wertdokuments eingebracht sind.
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Zur
Prüfung
des Wertdokuments wird das Wertdokument entlang eines Transportwegs
transportiert, insbesondere in einer Vorrichtung zur Wertdokumentbearbeitung,
wobei folgende Schritte durchgeführt
werden:
- – Das
Wertdokument wird zunächst
durch einen ersten Magnetisierungsabschnitt mit einer ersten Magnetfeldstärke transportiert,
die größer als
die Koerzitivfeldstärken
der beiden verschieden koerzitiven Magnetbereiche des Wertdokuments
ist, also größer als
die erste und als die zweite Koerzitivfeldstärke. Die erste Magnetisierungsrichtung des
ersten Magnetisierungsabschnitts ist beliebig wählbar, liegt jedoch vorzugsweise
in der Transportebene des Wertdokuments. Das Magnetfeld des ersten
Magnetisierungsabschnitts magnetisiert sowohl die hochkoerzitiven
als auch die niederkoerzitiven Magnetbereiche in die erste Magnetisierungsrichtung.
- – Danach
wird das Wertdokument durch einen zweiten Magnetisierungsabschnitt
mit einer zweiten Magnetfeldstärke
transportiert, die zwischen den Koerzitivfeldstärken der beiden verschieden koerzitiven
Magnetbereichen liegt. Die zweite Magnetfeldstärke ist also kleiner als die
erste Koerzitivfeldstärke,
aber größer als
die zweite Koerzitivfeldstärke.
Die zweite Magnetisierungsrichtung des zweiten Magnetisierungsabschnitts
ist senkrecht zu der ersten Magnetisierungsrichtung orientiert und
liegt vorzugsweise ebenfalls in der Transportebene des Wertdokuments.
Das Magnetfeld des zweiten Magnetisierungsabschnitts dreht nur die
Magnetisierung der niederkoerzitiven Magnetbereiche von der ersten
Magnetisierungsrichtung in die zweite Magnetisierungsrichtung, während die Magnetisierung
der hochkoerzitiven Magnetbereiche durch das Magnetfeld des zweiten
Magnetisierungsabschnitts nicht verändert wird, so dass die hochkoerzitiven
Magnetbereiche in der ersten Magnetisierungsrichtung magnetisiert
bleiben.
- – Im
weiteren Verlauf der Wertdokumentbearbeitung wird das Wertdokument
an dem erfindungsgemäßen Magnetsensor
vorbeitransportiert, der zur Detektion der Magnetisierung des Wertdokuments
ausgebildet ist und der zumindest eine erste und eine zweite Sensorzeile
mit verschiedenen, insbesondere senkrecht zueinander orientierten, Hauptempfindlichkeitsrichtungen
aufweist. Die Detektion der Magnetisierung des Wertdokuments mit
Hilfe des Magnetsensors kann unmittelbar nach der Magnetisierung
des Wertdokuments oder später,
im weiteren Verlauf der Wertdokumentbearbeitung erfolgen. Die Reihenfolge
der ersten und zweiten Sensorzeile entlang des Transportwegs ist
dabei beliebig wählbar.
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Die
erste Koerzitivfeldstärke
beträgt
beispielsweise mindestens 40 kA/m, die zweite Koerzitivfeldstärke beispielsweise
mindestens 20 kA/m, wobei sie aber stets unterhalb der ersten Koerzitivfeldstärke liegt.
Die erste Magnetfeldstärke
des ersten Magnetisierungsabschnitts ist vorzugsweise mindestens
Faktor 1,5 größer als
die erste und als die zweite Koerzitivfeldstärke, d. h. mindestens 1,5 mal
größer als
die Koerzitivfeldstärken
der hoch- und der niederkoerzitiven Magnetbereiche. Die zweite Magnetfeldstärke des
zweiten Magnetisierungsabschnitts ist kleiner als die erste Koerzitivfeldstärke, d.
h. als die Koerzitivfeldstärke
der hochkoerzitiven Magnetbereiche, aber vorzugsweise mindestens
Faktor 1,5 größer als
die zweite Koerzitivfeldstärke,
d. h. als die Koerzitivfeldstärke
der niederkoerzitiven Magnetbereiche. Außerdem sind die erste und zweite
Koerzitivfeldstärke
so gewählt,
dass diese, falls für
die magnetoresistiven Elemente der ersten und zweiten Sen sorzeile
ein Vorspannungsmagnetfeld verwendet wird, größer sind als die Magnetfeldstärke dieses Vorspannungsmagnetfelds.
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Die
erste oder die zweite Sensorzeile detektiert selektiv die Magnetsignale
der ersten Magnetbereiche mit der ersten Koerzitivfeldstärke (hochkoerzitive
Magnetbereiche), die andere Sensorzeile, d. h. die zweite oder erste
Sensorzeile, detektiert selektiv die Magnetsignale der zweiten Magnetbereiche
mit der zweiten Koerzitivfeldstärke
(niederkoerzitive Magnetbereiche). Die Magnetsignale der ersten
und die Magnetsignale der zweiten Sensorzeile liefern Informationen über die
Anordnung der hochkoerzitiven bzw. über die Anordnung die niederkoerzitiven
Magnetbereiche auf dem Wertdokument, insbesondere auf dem Sicherheitselement.
Da die hochkoerzitiven und niederkoerzitiven Magnetbereiche selektiv
und damit unabhängig
voneinander detektiert werden, können
mit Hilfe der Erfindung zwei Magnetkodierungen aus verschieden koerzitiven
Magnetbereichen, die auf demselben Wertdokument, insbesondere auf demselben
Sicherheitselement, angeordnet sind, unabhängig voneinander ermittelt
werden. Insbesondere können
damit eine erste Magnetkodierung, die durch hochkoerzitive Magnetbereiche
gebildet wird und eine zweite Magnetkodierung, die durch niederkoerzitive
Magnetbereiche gebildet wird, unabhängig voneinander detektiert
und erkannt werden. Aus den Magnetsignalen des Magnetsensors können also eine
oder mehrere Magnetkodierungen des Wertdokuments ermittelt werden.
Die Magnetkodierungen können
insbesondere zur Bestimmung der Art des Wertdokuments, z. B. der
Denomination, und/oder der Echtheit des Wertdokuments vorgesehen
sein.
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Außerdem können durch
den erfindungsgemäßen Magnetsensor
auch kombinierte Magnetbereiche des Wertdokuments, die sowohl hoch-
als auch niederkoerzitives Magnetmaterial aufweisen, erkannt und
zuverlässig
von den hoch- und niederkoerzitiven Magnetbereichen unterschieden
werden. In dem kombinierten Magnetbereich können das hoch- und das niederkoerzitive
Magnetmaterial beispielsweise gemischt enthalten sein. Alternativ
können
in dem kombinierten Magnetbereich hoch- und niederkoerzitive Magnetbereiche übereinander
angeordnet sein. Diese kombinierten Magnetbereiche können von
den übrigen
Magnetbereichen, die entweder hochkoerzitives oder niederkoerzitives
Magnetmaterial aufweisen, dadurch unterschieden werden, dass in
diesem Fall die beiden miteinander korrespondierenden magnetosensitiven
Elemente der jeweiligen Messspur Magnetsignale detektieren, während bei den
einzelnen hoch- oder niederkoerzitiven Magnetbereichen jeweils nur
eines der der beiden korrespondierenden magnetosensitiven Elemente
der beiden Sensorzeilen Magnetsignale detektiert. Da die hochkoerzitiven
und die niederkoerzitiven Magnetbereiche selektiv mit jeweils nur
einer der Sensorzeilen detektiert werden und die kombinierten Magnetbereiche
durch beide Sensorzeilen detektiert werden, können diese verschiedenen Magnetbereiche
zuverlässig
voneinander unterschieden werden. Mit Hilfe der Magnetsignale der
ersten Sensorzeile und der zweiten Sensorzeile wird das Vorhandensein
und/oder die Anordnung der ersten (hochkoerzitiven) Magnetbereiche
und der zweiten (niederkoerzitiven) Magnetbereiche und gegebenenfalls
der kombinierten Magnetbereiche auf dem Wertdokument geprüft.
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Die
Sensorzeilen weisen bevorzugt eine Vielzahl von Messspuren auf,
mit denen die Anordnung der verschieden koerzitiven Magnetbereiche senkrecht
zur Transportrichtung räumlich
aufgelöst detektiert
werden kann. Damit lässt
sich beispielsweise eine quer zur Transportrichtung verlaufende magnetische
Kodierung eines Sicherheitselement erkennen, wie z. B. die magnetische
Kodierung eines Sicherheitsfadens im Fall einer Transportrichtung des
Wertdokuments entlang seiner Längsrichtung. Die
räumliche
Auf lösung
liegt z. B. im Bereich eines oder mehrerer Millimeter. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
kann aber auch dazu verwendet werden, die Anordnung der verschieden
koerzitiven Magnetbereiche auf dem Wertdokument parallel zur Transportrichtung
zu detektieren. In diesem Fall erzeugen die verschieden koerzitiven
Magnetbereiche an den Sensorzeilen zeitlich nacheinander Magnetsignale, aus
denen, mit Hilfe der Transportgeschwindigkeit des Wertdokuments,
die räumliche
Anordnung der verschieden koerzitiven Magnetbereiche entlang der Transportrichtung
bestimmt werden kann. Damit lässt
sich beispielsweise eine parallel zur Transportrichtung verlaufende
magnetische Kodierung eines Sicherheitselements, wie z. B. eines
Sicherheitsfadens, erkennen, insbesondere wenn das Wertdokument
entlang seiner kürzeren
Seite transportiert wird.
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Optional
kann das Wertdokument, nach der Detektion der Magnetsignale durch
die Sensorzeilen des Magnetsensors, ein Deaktivierungsmagnetfeld durchlaufen,
durch welches die Magnetisierung der Magnetbereiche gelöscht oder
nochmals verändert wird.
Zu diesem Zweck kann in der Vorrichtung zur Wertdokumentbearbeitung
nach den Sensorzeilen z. B. ein Entmagnetisierungseinrichtung vorgesehen sein,
die das Wertdokument mit einem elektromagnetischen Wechselfeld beaufschlagt,
oder ein Deaktivierungsmagnet großer Magnetfeldstärke, der
die Magnetisierung aller Magnetbereiche des Wertdokuments in eine
bestimmt Richtung ausrichtet.
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Beispiele
für das
Sicherheitselement, das die verschieden koerzitiven Magnetbereiche
enthält, sind
ein Sicherheitselement, eine Planchette oder ein Etikett, die auf
bzw. in das Wertdokument auf- bzw. eingebracht sind. Alternativ
können
die ersten und/oder zweiten und/oder kombinierten Magnetbereiche
auch unabhängig
von einem Sicherheitselement auf oder in dem Wertdokument enthalten
sein, z. B. können
die ersten und/oder zweiten und/oder kombinierten Magnetbereiche
auf das Wertdokument aufgedruckt oder im Substrat des Wertdokuments enthalten
sein.
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Die
Vorrichtung kann z. B. eine Sortiervorrichtung für Wertdokumente sein, oder
auch eine Bezahlstation, ein Verkaufsautomat, eine Eingabevorrichtung,
eine Ausgabevorrichtung oder eine Ein- und Ausgabevorrichtung für Wertdokumente,
insbesondere eine Recyclingvorrichtung für Wertdokumente, etc..
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Weitere
Ausführungsformen
und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden anhand der Figuren sowie
deren Beschreibung erläutert.
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Es
zeigen:
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1 Ein
erstes Ausführungsbeispiel
der Erfindung mit einer Magnetisierungseinrichtung, die räumlich getrennt
von dem Magnetsensor angeordnet ist,
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2a–c schematische
Darstellung dreier weiterer Ausführungsbeispiele
in Draufsicht auf die Transportebene des Wertdokuments,
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2d–e schematische
Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels,
magnetisch kodiertes Sicherheitselement und Tabelle zur Ermittlung der
Magnetkodierung,
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3a–b schematische
Darstellung zweier weiterer Ausführungsbeispiele,
bei denen zusätzlich eine
dritte Sensorzeile verwendet wird,
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4 schematische
Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels
mit einem zusätzlichen Magnetisierungsabschnitt
im Detektionsbereich einer der beiden Sensorzeilen,
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5 schematische
Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels,
bei dem der Detektionsbereich einer Sensorzeile im zweiten Magnetisierungsabschnitt
liegt.
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1 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel, bei
dem ein Wertdokument 1 entlang eines Transportwegs S zuerst
an einer Magnetisierungseinrichtung 20 mit zwei Magnetisierungsabschnitten
A, B und danach an einem Magnetsensor 10 mit zwei Sensorzeilen 12, 14 vorbei
transportiert wird. Die Magnetisierungsabschnitte A, B werden bei
diesem Ausführungsbeispiel
jeweils durch zwei einander gegenüberliegende Magnete 3, 4 bzw. 5, 6 bereit
gestellt, zwischen denen das Wertdokument 1 hindurch transportiert
wird. Die Pole der Magnete 3, 4 sind so ausgerichtet,
dass sich im Magnetisierungsabschnitt A ein Magnetfeld parallel
zur Transportrichtung T ergibt. Zu Beginn des Magnetisierungsabschnitts
A kann sich bei dieser Anordnung der Magnete 3, 4 ein antiparalleles
Magnetfeld ausbilden, das zu einer vorausgehenden, zusätzlichen
Ummagnetisierung des Wertdokuments führen kann, was jedoch auf die nach
dem Magnetisierungsabschnitt A resultierende Magnetisierung keinen
Einfluss hat. Die Pole der Magnete 5, 6 sind so
ausgerichtet, dass sich im Magnetisierungsabschnitt B ein Magnetfeld
senkrecht zur Transportrichtung T ergibt. Aufgrund des geringeren Abstands
der Magnete 3, 4 im Vergleich zu den Magneten 5, 6 ist
die Magnetfeldstärke
des Magnetisierungsabschnitts A größer als die Magnetfeldstärke des
Magnetisierungsabschnitts B, beispielsweise um mindestens einen
Faktor 1,5. Alternativ können
die Abstände
der Magnete 3, 4 und der Magnete 5, 6 auch
gleich groß gewählt sein
und die Stärke
der Magnete 3, 4 und 5, 6 entsprechend
der jeweils gewünschten
Magnetfeldstärke
der Magnetisierungsabschnitte A, B gewählt werden. Die Magnetfelder der
Magnetisierungsabschnitte A, B können
alternativ natürlich
auch mit Hilfe andersartiger Magnete oder mit Hilfe von stromdurchflossenen
elektrischen Leitern erzeugt werden. An Stelle zweier gegenüberliegender
Magnete kann zur Bereitstellung eines Magnetisierungsabschnitts
z. B. auch ein einzelner Magnet verwendet werden, der nur auf einer
Seite des vorbeitransportierten Wertdokuments 1 angeordnet ist.
Die gezeigte Anordnung ist in einer Vorrichtung 100 zur
Wertdokumentbearbeitung enthalten, in die die Wertdokumente 1 einzeln
oder stapelweise eingegeben werden, anschließend geprüft, sortiert und in der Vorrichtung 100 abgespeichert
oder wieder ausgegeben werden. Das in 1 gezeigte
Wertdokument 1 weist ein Sicherheitselement 2 mit
einer Magnetkodierung auf, die durch Magnetbereiche eines hochkoerzitiven
Magnetmaterials und Magnetbereiche eines niederkoerzitiven Magnetmaterials
gebildet wird. Beispielhaft ist in 1 jeweils
nur ein hochkoerzitiver Magnetbereich h und ein niederkoerzitiver
Magnetbereich l dargestellt.
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Der
erste Magnetisierungsabschnitt A weist ein parallel zur Transportrichtung
T des Wertdokuments 1 orientiertes Magnetfeld mit großer Magnetfeldstärke auf,
die so gewählt
ist, dass sie größer als die
Koerzitivfeldstärken
beider magnetischer Materialien des Sicherheitselements 2 ist.
Durch den ersten Magnetisierungsabschnitt A werden sowohl die hochkoerzitiven
Magnetbereiche als auch die niederkoerzitiven Magnetbereiche des
Sicherheitselements 2 magnetisiert, wobei die (erste) Magnetisierungsrichtung
parallel zur Transportrichtung T des Wertdokuments 1 orientiert
ist. Der zweite Magnetisierungsabschnitt B der Magnetisierungseinrichtung 20 weist eine
senkrecht zur Transportrichtung T des Wertdokuments 1 orientiertes
Magnetfeld mit geringerer Magnetfeldstärke auf, die so gewählt ist,
dass sie zwischen den Koerzitivfeldstärken der beiden magnetischen
Materialien des Sicherheitselements 2 liegt. Das Magnetfeld
des zweiten Magnetisierungsabschnitts B magnetisiert nur die niederkoerzitiven
Magnetbereiche um, und zwar in eine (zweite) Magnetisierungsrichtung
senkrecht zur Transportrich tung T, während die Magnetisierung der
hochkoerzitiven Magnetbereiche parallel zur Transportrichtung orientiert bleibt.
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Im
weiteren Verlauf der Wertdokumentbearbeitung in der Vorrichtung 100 wird
das Wertdokument 1 an dem Magnetsensor 10 vorbeitransportiert, der
in diesem Ausführungsbeispiel
räumlich
getrennt von der Magnetisierungseinrichtung 20 in der Vorrichtung 100 eingebaut
ist. Dazwischen können
z. B. Verzweigungen oder Umlenkungen des Transportwegs S vorgesehen
sein. Der Magnetsensor 10 enthält zwei Sensorzeilen 12, 14,
die jeweils eine Vielzahl gleichartiger magnetosensitiver Elemente 13, 15 aufweisen,
die in einer Zeile angeordnet sind. In diesem Beispiel sind die
magnetosensitiven Elemente als magnetoresistive Elemente 13, 15 ausgebildet, es
können
stattdessen aber auch induktive Elemente, Hallelemente etc. verwendet
werden. Die Sensorzeilen 12, 14 sind in unmittelbarer
Nähe zur
Transportebene des Wertdokuments 1 angeordnet. Es kann
vorgesehen sein, dass die vorbeitransportierten Wertdokumente 1 die
Oberfläche
der Sensorzeilen 12, 14 berühren, es kann aber auch ein
geringer Abstand zwischen der Oberfläche der Sensorzeilen 12, 14 und
dem vorbeitransportierten Wertdokument 1 vorgesehen sein,
z. B. ein Abstand im mm-Bereich. Die magnetoresistiven Elemente 13 der
ersten Sensorzeile 12 weisen eine Hauptempfindlichkeitsrichtung
H1 auf, die parallel zur Transportrichtung T und damit parallel
zur Magnetisierungsrichtung des Magnetisierungsabschnitts A orientiert
ist, während
die magnetoresistiven Elemente 15 der zweiten Sensorzeile 14 eine
Hauptempfindlichkeitsrichtung H2 aufweisen, die senkrecht zur Transportrichtung
T und damit parallel zur Magnetisierungsrichtung des Magnetisierungsabschnitts
B orientiert ist. Die Hauptempfindlichkeitsrichtungen H1 und H2
sind in 1 durch Pfeile auf den jeweiligen
magnetoresistiven Elementen 13 bzw. 15 eingezeichnet.
Entlang des Transportwegs S kann die erste Sensorzeile 12,
wie in 1 gezeigt, vor der zweiten Sensorzeile 14 angeordnet sein,
alternativ kann die erste Sensorzeile 12 aber auch nach
der zweiten Sensorzeile 14 angeordnet sein.
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Das
Sicherheitselement 2 des Wertdokuments 1, das
auf die oben beschriebene Weise durch die Magnetisierungseinrichtung 20 magnetisiert
wurde, wird anschließend
an den beiden Sensorzeilen 12, 14 vorbeitransportiert,
die Magnetsignale aufnehmen, um die Magnetisierung des Sicherheitselements 2 zu
detektieren. Die magnetoresistiven Elemente 13, deren Hauptempfindlichkeitsrichtung
H1 parallel zum Magnetfeld des Magnetisierungsabschnitts A orientiert
ist, detektieren Magnetsignale der parallel zu H1 magnetisierten
hochkoerzitiven Magnetbereiche h. Die niederkoerzitiven Magnetbereiche
l, die senkrecht zu H1 magnetisiert sind, erzeugen an den magnetoresistiven
Elementen 13 nur ein vernachlässigbar geringes Magnetsignal.
Die magnetoresistiven Elemente 15, deren Hauptempfindlichkeitsrichtung
H2 parallel zum Magnetfeld des Magnetisierungsabschnitts B orientiert
ist, detektieren Magnetsignale der parallel zu H2 magnetisierten
niederkoerzitiven Magnetbereiche 1. Die hochkoerzitiven
Magnetbereiche h, die senkrecht zu H2 magnetisiert sind, erzeugen
an den magnetoresistiven Elementen 15 nur ein vernachlässigbar
geringes Magnetsignal. Mit der ersten Sensorzeile 12 werden
also selektiv die Magnetsignale der hochkoerzitiven Magnetbereiche
detektiert und mit der zweiten Sensorzeile 14 werden selektiv
die Magnetsignale der niederkoerzitiven Magnetbereiche detektiert.
Mit Hilfe der Magnetsignale der ersten Sensorzeile 12 kann
die Anordnung der hochkoerzitiven Magnetbereiche auf dem Sicherheitselement 2 ermittelt
werden und, unabhängig
davon, mit Hilfe der Magnetsignale der zweiten Sensorzeile 14 die
Anordnung die niederkoerzitiven Magnetbereiche auf dem Sicherheitselement 2.
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In
den 2a–c
sind drei weitere Ausführungsbeispiele
gezeigt, wobei jeweils schematisch die Magnetisierungsabschnitte
A und B der Magnetisie rungseinrichtung 20 und die beiden
Sensorzeilen 12 und 14 des Magnetsensors 10 in
Draufsicht auf die Transportebene des Wertdokuments 1 dargestellt sind
und deren Lage in Bezug auf den Transportweg S. Entlang des Transportwegs
S wird ein Wertdokument 1 transportiert, das jeweils einen
oder mehrere hochkoerzitive und niederkoerzitive Magnetbereiche aufweist,
die auf dem Wertdokument 1 z. B. nebeneinander und/oder übereinander
angeordnet sein können.
Von den Magnetisierungsabschnitten A, B ist jeweils nur der in der
Transportebene des Wertdokuments 1 liegende Ausschnitt
gezeigt, wobei die jeweilige Magnetisierungsrichtung und die jeweilige
Magnetfeldstärke
anhand von Magnetfeldlinien verdeutlicht ist. Dabei zeigt eine höhere Dichte
der eingezeichneten Magnetfeldlinien qualitativ eine größere Magnetfeldstärke an.
Die in den 2a–c gewählte Darstellungsweise wird
analog auch für
die folgenden Ausführungsbeispiele
verwendet.
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In
dem Ausführungsbeispiel
der 2a ist die Hauptempfindlichkeitsrichtung H1 der
magnetoresistiven Elemente 13 der ersten Sensorzeile 12, wie
beim Ausführungsbeispiel
aus 1, parallel zur Transportrichtung T orientiert
und die Hauptempfindlichkeitsrichtung H2 der magnetoresistiven Elemente 15 der
zweiten Sensorzeile 14 senkrecht zur Transportrichtung
T, aber parallel zur Transportebene des Wertdokuments 1.
Die Magnetisierungsrichtungen der beiden Magnetisierungsabschnitte
A, B sind umgekehrt zu denen aus 1. Der erste
Magnetisierungsabschnitt A, dessen Magnetfeldstärke wiederum größer als
die Koerzitivfeldstärken
der hochkoerzitiven Magnetbereiche und der niederkoerzitiven Magnetbereiche
ist, magnetisiert die hoch- und niederkoerzitiven in eine Magnetisierungsrichtung
senkrecht zur Transportrichtung T, aber parallel zur Transportebene.
Der zweite Magnetisierungsabschnitt B, dessen Magnetfeldstärke zwischen
den beiden Koerzitivfeldstärken
liegt, magnetisiert die niederkoerzitiven Magnetberei che in eine
Magnetisierungsrichtung parallel zur Transportrichtung T. Von einem
entsprechend 2a magnetisierten Wertdokument 1 detektieren
die magnetoresistiven Elemente 13 der ersten Sensorzeile 12 selektiv
die niederkoerzitiven Magnetbereiche, während die magnetoresistiven
Elemente 15 der zweiten Sensorzeile 14 selektiv
die hochkoerzitiven Magnetbereiche detektieren. Die Reihenfolge
der beiden Sensorzeilen 12, 14 entlang des Transportwegs
S ist beliebig vertauschbar.
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An
Stelle der magnetoresistiven Elemente mit Hauptempfindlichkeitsrichtung
parallel zur Transportrichtung T können alternativ magnetoresistive Elemente
mit einer Hauptempfindlichkeitsrichtung verwendet werden, die senkrecht
zur Transportebene des Wertdokuments 1 orientiert ist.
Da die Magnetisierung eines Magnetbereichs auch zu einem magnetischen
Feld in der unmittelbaren Umgebung des jeweiligen Magnetbereichs
führt,
lässt sich
die Magnetisierung eines parallel zur Transportrichtung T magnetisierten
Magnetbereichs auch anhand des durch ihn in seiner unmittelbaren
Umgebung, senkrecht zur Transportebene verursachten Magnetfelds detektieren.
Ausgehend von dem Ausführungsbeispiel
aus 2a kann die Sensorzeile 12 daher alternativ
magnetoresistive Elemente 13 aufweisen, deren Hauptempfindlichkeitsrichtung
senkrecht zur Transportebene orientiert ist, so wie es in dem Ausführungsbeispiel
aus 2b gezeigt ist. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel
sind sowohl die Reihenfolge der beiden Sensorzeilen 12, 14 entlang
des Transportwegs S beliebig vertauschbar als auch die Magnetisierungsrichtungen
der Magnetisierungsabschnitte A und B. Auch in diesem Fall detektieren
die magnetoresistiven Elemente 13 der ersten Sensorzeile 12 von
einem entsprechend 2b magnetisierten Sicherheitselement 2,
selektiv die hochkoerzitiven Magnetbereiche, während die magnetoresistiven
Elemente 15 der zweiten Sensorzeile 14 selektiv die
niederkoerzitiven Magnetbereiche detektieren.
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In
dem Ausführungsbeispiel
der 2c verlaufen sowohl die Magnetisierungsrichtungen
der Magnetisierungsabschnitte A und B als auch die Hauptempfindlichkeitsrichtungen
H1, H2 der magnetoresistiven Elemente 13, 15 der
Sensorzeilen 12, 14 schräg zur Transportrichtung T.
Die Magnetisierungsrichtung des ersten Magnetisierungsabschnitts
A, dessen Magnetfeldstärke
wiederum größer als
die Koerzitivfeldstärken
der hochkoerzitiven Magnetbereiche und der niederkoerzitiven Magnetbereiche
ist, ist parallel zur Hauptempfindlichkeitsrichtung H1 der magnetoresistiven
Elemente 13 der ersten Sensorzeile 12 orientiert.
Die Magnetisierungsrichtung des zweiten Magnetisierungsabschnitts
B ist so gewählt, dass
sie senkrecht zur Magnetisierungsrichtung des ersten Magnetisierungsabschnitt
A verläuft,
wobei die Magnetfeldstärke
des zweiten Magnetisierungsabschnitts B wiederum zwischen den beiden
Koerzitivfeldstärken
liegt. Die Hauptempfindlichkeitsrichtung H2 der magnetoresistiven
Elemente 15 der zweiten Sensorzeile 14 ist so
gewählt,
dass sie parallel zur Magnetisierungsrichtung des zweiten Magnetisierungsabschnitts
B orientiert ist, und damit senkrecht zur Hauptempfindlichkeitsrichtung
H1. Die magnetoresistiven Elemente 13 der ersten Sensorzeile 12 detektieren
selektiv die hochkoerzitiven Magnetbereiche, während die magnetoresistiven
Elemente 15 der zweiten Sensorzeile 14 selektiv
die niederkoerzitiven Magnetbereiche detektieren. Der Winkel, den
das Magnetfeld eines der beiden Magnetisierungsabschnitte A, B mit
der Transportrichtung T des Wertdokuments 1 einschließt, kann
beliebig gewählt werden.
Der Winkel des Magnetfelds des anderen der beiden Magnetisierungsabschnitte
A, B wird senkrecht dazu gewählt,
wobei beide Magnetisierungsrichtungen vorzugsweise in der Transportebene
des Wertdokuments 1 liegen. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel
ist die Reihenfolge der beiden Sensorzeilen 12, 14 entlang
des Transportwegs S beliebig vertauschbar.
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In
dem Ausführungsbeispiel
der 2d stellen der erste und zweite Magnetisierungsabschnitt
A, B Magnetfelder analog zum Ausführungsbeispiel der 1 bereit.
Anders als in 1 verläuft die Hauptempfindlichkeitsrichtung
H1 der magnetoresistiven Elemente 13 der ersten Sensorzeile 12 in
diesem Ausführungsbeispiel
senkrecht zur Transportrichtung T und die Hauptempfindlichkeitsrichtung
H2 der magnetoresistiven Elemente 15 der zweiten Sensorzeile 14 parallel
zur Transportrichtung T. Die magnetoresistiven Elemente 13 der
ersten Sensorzeile 12 detektieren selektiv die niederkoerzitiven
Magnetbereiche, während
die magnetoresistiven Elemente 15 der zweiten Sensorzeile 14 selektiv
die hochkoerzitiven Magnetbereiche detektieren. Insgesamt sind bei
dem gezeigten Magnetsensor 10 zwölf Messspuren L1–L12 vorgesehen,
für die
in jeder der beiden Sensorzeilen 12, 14 jeweils
ein magnetoresistives Element 13, 15 zur Verfügung steht.
In dem gezeigten Beispiel wird ein Wertdokument 1 mit einem
Sicherheitselement 2 geprüft, das einen einzelnen hochkoerzitiven
Magnetbereiche h, einen einzelnen niederkoerzitiven Magnetbereich
l und einen kombinierten Magnetbereich cb enthält, in dem ein hochkoerzitiver Magnetbereich
h und ein niederkoerzitiver Magnetbereich l im selben Bereich auf
dem Sicherheitselement 2 angeordnet sind. In dem kombinierten
Magnetbereich können
der hochkoerzitive und der niederkoerzitive Magnetbereich z. B. übereinander
angeordnet sein oder es kann eine Mischung der verschieden koerzitiven
Magnetmaterialien darin enthalten sein. Von diesem Sicherheitselement 2 detektieren
von der Sensorzeile 12 nur die magnetoresistiven Elemente 13 der
Messspuren L5, L8 und L9 ein Magnetsignal, das über einem vorgegebenen Schwellenwert
liegt. Von der zweiten Sensorzeile 14 detektieren nur die
magnetoresistiven Elemente 15 der Messspuren L2, L8 und
L9 ein Magnetsignal, das über
einem vorgegebenen Schwellenwert liegt.
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In 2e ist
eine Tabelle mit den Ergebnissen einer Signalauswertung gezeigt,
der die Magnetsignale der einzelnen Messspuren L1–L12 der
Sensorzeilen 12, 14 unterzogen wurden. Dabei repräsentiert „0” ein Magnetsignal,
das unterhalb des vorgegebenen Schwellenwerts liegt und „1” ein Magnetsignal,
das den vorgegebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet.
Alternativ zum Vergleich mit vorgegebenen Schwellenwerten können die
Magnetsignale natürlich
auch mit Hilfe anderer Auswerteverfahren verarbeitet werden. In
der Messspur L2 zeigt nur das magnetoresistive Element 13 der
ersten Sensorzeile 12 das Vorhandensein eines (h-)Magnetbereichs
an (Signatur „0,
1”). In
der Messspur L5 zeigt nur das magnetoresistive Element 15 der
zweiten Sensorzeile 14 das Vorhandensein eines (l-)Magnetbereichs
an (Signatur „1,
0”). Dagegen
zeigen in den Messspuren L8 und L9 jeweils die korrespondierenden
magnetoresistiven Elemente 13, 15 beider Sensorzeilen 12, 14 das
Vorhandensein eines h- bzw. l-Magnetbereichs an. Die Messspuren
L8 und L9 weisen also eine Signatur „1, 1” auf, die das Vorhandensein
eines kombinierten Magnetbereichs cb anzeigt, der sowohl hochkoerzitives
als auch niederkoerzitives Magnetmaterial enthält.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
aus 3a weist der Magnetsensor 10, außer den
beiden Sensorzeilen 12, 14, zusätzlich eine
dritte Sensorzeile 16 mit mehreren magnetoresistiven Elementen 17 einer dritten
Hauptempfindlichkeitsrichtung H3 auf, die in dem gezeigten Beispiel
parallel zur Hauptempfindlichkeitsrichtung H1 der magnetoresistiven
Elemente 13 der ersten Sensorzeile 12 orientiert
ist. Die dritte Sensorzeile 16 ist in einem weiteren Magnetisierungsabschnitt
C angeordnet, der das vorbeitransportierte Wertdokument 1 zum Zeitpunkt
der Detektion durch die Sensorzeile 16 magnetisiert. Die
Magnetisierungsrichtung des dritten Magnetisierungsabschnitts C
ist senkrecht zur Hauptempfindlichkeitsrichtung der magnetoresistiven
Elemente 17 orientiert, die als GMR-, AMR-, TMR-, SdT-
oder Spinventil-Elemente aus gebildet sind. Der weitere Magnetisierungsabschnitt
C kann z. B. durch einen weiteren Magneten oder durch einen stromdurchflossenen Leiter
erzeugt werden, der in unmittelbarer Nähe zur Sensorzeile 16 angeordnet
ist. Die Sensorzeilen 12, 14 liegen außerhalb
des weiteren Magnetisierungsabschnitts C. Bei dem in 3a gezeigten
Beispiel ist die Magnetisierungsrichtung des weiteren Magnetisierungsabschnitts
C senkrecht zur den Magnetisierungsrichtungen der Magnetisierungsabschnitte
A und B orientiert. Da das Wertdokument 1, während der
Detektion durch die Sensorzeile 16, dem Magnetfeld des
weiteren Magnetisierungsabschnitts C ausgesetzt ist, ermöglicht der
weitere Magnetisierungsabschnitt C, dass mit Hilfe der dritten Sensorzeile auch
magnetisches Material geringer Remanenz detektiert werden kann,
z. B. weichmagnetisches Material. Der Magnetsensor 10 aus 3 kann daher vorteilhaft sowohl permanent
magnetisierte, z. B. hartmagnetische, Materialien, detektieren (mit
Hilfe der Sensorzeilen 12, 14 und 16)
als auch Materialien geringer Remanenz, wie z. B. weichmagnetisches
Material (mit Hilfe der Sensorzeile 16). Zur Magnetisierung
des weichmagnetischen Materials wird für den dritten Magnetisierungsabschnitt
C beispielsweise eine weitere Magnetfeldstärke von mindestens 16 kA/m
verwendet: Ausgehend von 3a kann
alternativ die dritte Hauptempfindlichkeitsrichtung H3 der magnetoresistiven
Elemente 17 der Sensorzeile 16 senkrecht zur Transportebene
gewählt
werden und die weitere Magnetisierungsrichtung des weiteren Magnetisierungsabschnitts
C parallel zur Transportrichtung T, so dass die weitere Magnetisierungsrichtung
parallel zur ersten Magnetisierungsrichtung des ersten Magnetisierungsabschnitts
A orientiert ist.
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3b zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel,
bei dem, im Unterschied zu dem in 3a dargestellten
Ausführungsbeispiel,
die dritte Sensorzeile 16 konventionelle Magnetowiderstandselemente 17 aufweist,
die auf Basis des allgemeinen Magnetowiderstands funktionieren.
Die Sensorzeilen 13, 15 können z. B. GMR-, AMR-, TMR-,
SdT- oder Spinventil-Elemente aufweisen. Die Magnetisierungsrichtung
des weiteren Magnetisierungsabschnitts C wird bei konventionellen
Magnetowiderstandselementen 17 bevorzugt parallel zu deren
Hauptempfindlichkeitsrichtung H3 gewählt. In dem gezeigten Beispiel ist
die Magnetisierungsrichtung des weiteren Magnetisierungsabschnitts
C parallel zur Transportrichtung T orientiert. Alternativ können die
Magnetisierungsrichtung des weiteren Magnetisierungsabschnitts C und
die dritte Hauptempfindlichkeitsrichtung H3 der magnetoresistiven
Elemente 17 auch senkrecht zur Transportebene gewählt werden.
Bei allen zu den 3a, 3b genannten
Ausführungsbeispielen kann
die Hauptempfindlichkeitsrichtung H1 der magnetoresistiven Elemente 13 alternativ
senkrecht zur Transportebene gewählt
werden. Außerdem
ist bei all diesen Ausführungsbeispielen
auch die Reihenfolge der Sensorzeilen 12, 14, 16 entlang
des Transportwegs S beliebig und die Magnetisierungsrichtungen der
Magnetisierungsabschnitte A und B können vertauscht sein. Für den weiteren
Magnetisierungsabschnitt C wird beispielsweise eine weitere Magnetfeldstärke von
mindestens 16 kA/m verwendet, durch die das weichmagnetische Material
magnetisiert und die konventionellen Magnetowiderstandselemente magnetisch
vorgespannt werden.
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Im
Unterschied zu den Ausführungsbeispielen
der 2a–d
und 3a–b
ist beim Ausführungsbeispiel
der 4 nun in unmittelbarer Nähe zur zweiten Sensorzeile 14 ein
weiterer Magnetisierungsabschnitt C vorgesehen, der das vorbeitransportierte
Wertdokument 1, zum Zeitpunkt der Detektion durch die zweite
Sensorzeile 14, magnetisiert. Die Magnetisierungsrichtung
des weiteren Magnetisierungsabschnitts C ist in diesem Beispiel
senkrecht zur Transportebene, und damit auch senkrecht zur Hauptempfindlichkeitsrichtung
H2 der magnetoresistiven Elemente 15 orientiert, die in
diesem Bei spiel als GMR-, AMR-, TMR-, SdT- oder Spinventil-Elemente
ausgebildet sind. Analog zu den vorangegangenen Beispielen weist
die Sensorzeile 12 selektiv niederkoerzitive Magnetbereiche
nach, während
die Sensorzeile 14 selektiv hochkoerzitive Magnetbereiche
nachweist. Das Magnetfeld des dritten Magnetisierungsabschnitts
C führt
außerdem
zur Magnetisierung von weichmagnetischem Magnetmaterial, das auf
bzw. in dem vorbeitransportierten Wertdokument 1 enthalten
sein kann. Mit Hilfe der Sensorzeile 14 kann daher auch
die Magnetisierung von weichmagnetischem Material des Wertdokuments 1 im
Magnetfeld detektiert werden. Die Sensorzeile 14 liefert
also sowohl Magnetsignale der hartmagnetischen, hochkoerzitiven
Magnetbereiche als auch Magnetsignale von weichmagnetischem Magnetmaterial,
soweit das jeweilige Wertdokument 1 solches aufweist. Falls
das Wertdokument hart- und weichmagnetische Magnetmaterialien aufweist,
so sind diese jedoch üblicherweise
in verschiedenen Bereichen des Wertdokuments 1 angeordnet,
so z. B. hartmagnetisches Material in einem Sicherheitsfaden und
weichmagnetisches Material in der Druckfarbe. Die Magnetsignale der
Sensorzeile 14 können
dann anhand ihres jeweiligen Detektionsorts auf dem Wertdokument
dem hart- bzw. dem weichmagnetischen Magnetmaterial zugeordnet werden.
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Im
Beispiel der 4 ist die weitere Magnetfeldstärke des
weiteren Magnetisierungsabschnitts C so gewählt, dass sie unterhalb der
Koerzitivfeldstärke der
niederkoerzitiven Magnetbereiche des Wertdokuments 1 liegt.
Daher bewirkt der Magnetisierungsabschnitt C in diesem Beispiel
keine Ummagnetisierung der niederkoerzitiven Magnetbereiche. Alternativ
zu 4 kann die Hauptempfindlichkeitsrichtung der zweiten
Sensorzeile 14 auch senkrecht zur Transportebene orientiert
sein und die Magnetisierungsrichtung des dritten Magnetisierungsabschnitts
C, in dem die zweite Sensorzeile angeordnet ist, parallel zur Transportrichtung
T orientiert sein. Auch bei den zu 4 genannten
Ausführungsbeispielen
kann die Reihenfolge der Sensorzeilen 12 und 14 entlang
des Transportwegs S beliebig gewählt
werden und die Magnetisierungsrichtungen der Magnetisierungsabschnitte
A und B können
miteinander vertauscht sein.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
der 5 stellt die Magnetisierungseinrichtung 20 nur
den ersten Magnetisierungsabschnitt A bereit, während der zweite Magnetisierungsabschnitt
B erst im Magnetsensor 10, im Bereich der ersten Sensorzeile 12 bereit
gestellt wird, die in dem zweiten Magnetisierungsabschnitt B angeordnet
ist. Der zweite Magnetisierungsabschnitt B bewirkt eine Magnetisierung
des vorbeitransportierten Wertdokuments 1. Die Magnetisierung
der niederkoerzitiven Magnetbereiche, die durch den ersten Magnetisierungsabschnitt
A ausgerichtet wurden, wird durch den zweiten Magnetisierungsabschnitt
B parallel zur Transportrichtung T ausgerichtet. Die Drehung der
Magnetisierung erfolgt dabei auf einer relativ kurzen Zeitskala,
so dass die niederkoerzitiven Magnetbereiche zum Zeitpunkt ihrer
Detektion durch die erste Sensorzeile 12 bereits im Wesentlichen
ummagnetisiert sind. Die erste Sensorzeile 12 detektiert
daher selektiv die niederkoerzitiven Magnetbereiche, während die
zweite Sensorzeile 14 selektiv die hochkoerzitiven Magnetbereich detektiert,
deren Magnetisierung durch das Magnetfeld des zweiten Magnetisierungsabschnitts
B unverändert
bleibt. Das Magnetfeld des zweiten Magnetisierungsabschnitts B führt außerdem zur
Magnetisierung von weichmagnetischem Magnetmaterial, das auf bzw.
in dem vorbeitransportierten Wertdokument 1 enthalten sein
kann. Mit Hilfe der Sensorzeile 12 kann daher auch die
Magnetisierung von weichmagnetischem Material des Wertdokuments 1 im
Magnetfeld detektiert werden.