JP2016503891A - 自身の周辺の磁気的な特性を測定するための測定装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、ライン方向に延在する少なくとも二つのセンサエレメントを有するラインセンサを備えている、自身の周辺の磁気的な特性を測定するための測定装置であって、ラインセンサを用いて、測定装置の周辺の磁気的な特性が測定される、測定装置に関する。測定装置には磁化装置が設けられており、この磁化装置は、ラインセンサの領域において実質的に均一であり、且つ、ラインセンサの領域において、ライン方向に対して０?より大きく且つ９０?より小さい角度を示す磁場方向を有している磁場を形成する。

Description

本発明は、ライン方向に延在する少なくとも二つのセンサエレメントを有するラインセンサを備えている、自身の周辺の磁気的な特性を測定するための測定装置に関する。更に本発明は、その種の測定装置の使用に関する。

本発明を使用できる分野は、紙片又はシートの、特に銀行券、小切手又は他のペーパーシートの、磁気的な特徴の存在についての検査、殊に、紙片又はシートが特に、事前に定められた磁気的な特徴を有しているか否かの検査である。有価文書には、軟磁性及び／又は硬磁性の偽造防止特徴乃至セキュリティ特徴を設けることができる。硬磁性の偽造防止特徴を、残留磁気及び保磁力のいずれも高い材料から作製することができる。軟磁性の偽造防止特徴を、残留磁気は高いが、しかしながら保磁力は低い材料から作製することができる。永久磁石は特に硬磁性材料から製造されている。軟磁性材料は、磁場において容易に磁化される強磁性材料である。それに関連する磁気分極（磁化）を、例えば、電流が流れるコイル内の電流によって、又は、永久磁石を設けることによって生じさせることができる。そのようにして生じた分極によって、軟磁性の材料には、外部から作用する大気中の磁場よりも何倍も高い磁束密度が生じる。軟磁性の材料は、通常の場合、１，０００Ａ／ｍよりも低い保持力を有している。もっとも軟磁性の材料は、硬磁性の材料に十分に匹敵する飽和磁化値を有しているので、その結果、飽和状態では軟磁性の材料と硬磁性の材料は区別されない。

従って、有価文書において軟磁性の偽造防止特徴を検査するためには、軟磁性の材料を最大限に飽和させる外部の磁場が存在していなければならない。実際に知られている測定装置においては、大きい磁石が組み込まれており、それらの磁石は、軟磁性の偽造防止特徴及び硬磁性の偽造防止特徴を磁化させるには十分な強さの磁場を形成するが、しかしながらその種の測定装置の構造を複雑にもしてしまう。独国における欧州特許公報の翻訳文６９６０８１３７号（DE 696 08 137 T2）からは、自身に供給される磁束に依存する可変抵抗を有している少なくとも一つの磁気抵抗エレメント及び磁化手段を有している読み取りヘッドを提供することが公知である。この刊行物に開示されている読み取りヘッドは、識別すべき各有価文書が読み取りヘッドに対して相対運動している間に、その有価文書が先ず磁化手段を通過し、続いて前述の磁気抵抗エレメントを通過するように使用される。この場合、センサエレメントに常に磁束が印加されるように、磁化手段を設計することができる。

硬磁性の材料が事前に完全且つ一義的に磁化されていた場合、磁場は外部の磁場の存在を必要とせずに、従って自発的に、硬磁性の偽造防止特徴から生じる。またそのような磁場は比較的長い時間にわたり存在し続ける。しかしながら、そのような長い時間の経過において、統計的なプロセスによって硬磁性の材料が消磁する可能性がある。例えば、銀行券はその取り扱いの際に乱雑に扱われ、しわが付く。このことは、硬磁性の材料の消磁に繋がる虞がある。従って、硬磁性の偽造防止特徴を測定するためには、予め磁化された磁石によって、硬磁性の偽造防止特徴に新たな（一義的且つ永続的な）磁化を生じさせることが好適である。新たに生じたそのような磁化は、硬磁性の偽造防止特徴を比較的長き期間にわたり維持することができ、少なくとも測定の期間にわたり維持することができる。

銀行券上の特別な偽造防止特徴は強磁性のセキュリティスレッド（安全線）である（独国特許出願公開第１６９６２４５号明細書（DE 16 96 245 A1）を参照されたい）。実際には、セキュリティスレッドを形成するために、例えば強磁性の材料が使用されるが、しかしながら、強磁性材料は、低い保磁力も高い保磁力も有することが考えられる。従って、その種の銀行券を検査するための測定装置は、特に有利な実施の形態では、保磁力が低い材料から成るセキュリティスレッドも、保磁力が高い材料から成るセキュリティスレッドも識別できるように設計されている。

この使用分野において、欧州特許出願第０９７７０１５号（EP 0 977 015 A2）からは、自身の周辺の磁気的な特性を測定するための測定装置に、ライン方向に延在する二つのセンサエレメントを有するラインセンサを設けることが公知である。ラインセンサは、自身の周辺の磁気的な特性を測定することができる。この刊行物に開示されている測定装置は、予め磁化された磁石を有しており、この予め磁化された磁石によってセンサエレメントには、実質的に均一であり、且つ、ラインセンサの領域においてライン方向に向けられている磁場方向を有している磁場が形成される。更に、この刊行物に開示されている測定装置には予め磁化された磁石が設けられている。この予め磁化された磁石は、硬磁性の偽造防止特徴を起点とする磁場が強められるようにして、検査すべき文書の硬磁性の偽造防止特徴を強化する。予め磁化された磁石は、ラインセンサから距離を置いて配置されており、また、予め磁化された磁石によって形成された磁場がラインセンサのセンサエレメントに作用しないように、ラインセンサに関して遮蔽されるべきである。更に、欧州特許出願第０９７７０１５号（EP 0 977 015 A2）においては、センサエレメントを形成するために使用すべき磁気抵抗エレメントに対して、ライン方向に向けられている外部の磁場の変化に関して、インピーダンス変化がＶ字形の特性を示すものを使用することが開示されている。

欧州特許出願第１７０１１７６号（EP 1 701 176 A1）からは、ライン方向に延在する少なくとも二つのセンサエレメントを有するラインセンサを備えている、自身の周辺の磁気的な特性を測定するための測定装置が公知であり、この測定装置においては、ラインセンサが自身の周辺の磁気的な特性を測定することができる。この欧州特許出願第１７０１１７６号から公知の構造では、一つの磁気抵抗エレメントにそれぞれ二つの磁気抵抗セクションが設けられている。個々の磁気抵抗エレメントは一列に配置されており、且つ、ラインセンサを形成している。各磁気抵抗エレメントは支持磁場磁石を有している。欧州特許出願第１７０１１７６号の図９ａ及び図９ｂに示されている実施の形態によれば、支持磁場磁石によって、実質的に均一な磁場が形成される。ラインセンサの領域における磁場方向は、ライン方向に対して９０°の角度で整列されている。図３ａ，図３ｂ、図４ａ，図４ｂ、図５ａ，５ｂ及び図６に示されている実施例によれば、支持磁場磁石がラインセンサの領域において不均一な磁場を形成している。

同様に国際公開第２０１０／００６８０１号（WO 2010/006801 A1）からは、ライン方向に延在する少なくとも二つのセンサエレメントを有するラインセンサを備えている測定装置を、自身の周辺の磁気的な特性を測定するために構成することが公知であり、この測定装置においては、ラインセンサが自身の周辺の磁気的な特性を測定することができる。この国際公開第２０１０／００６８０１号の図面には、複数の個別磁石から成り、且つ、ラインセンサの領域において不均一な磁場を形成する、支持磁場装置が示されている。また国際公開第２０１０／００６８０１号には、ライン方向における磁場経過を、センサエレメントに関して特別なやり方で調整することが開示されている。

独国特許出願公開第１０２０１１１１０１３８号（DE 10 2011 110 138）からは、ライン方向に延在する少なくとも二つのセンサエレメントを有するラインセンサを備えている、自身の周辺の磁気的な特性を測定するための測定装置が公知である。ラインセンサを用いて、ラインセンサの周辺の磁気的な特性を測定することができる。この刊行物に開示されている測定装置は、支持磁場装置を有しており、この支持磁場装置は、ラインセンサが延在する領域において支持磁場を形成する。更に、この従来から公知の測定装置は、予め磁化された一つ又は複数の磁石を有する、予め磁化された装置を備えており、少なくとも一つの予め磁化された磁石は、ライン方向に対して垂直な方向において、ラインセンサから距離を置いて配置されており、且つ、ライン方向に平行な方向に延在している。また、この従来から公知の測定装置では、予め磁化された装置を支持磁場装置に合わせて特別に調整することが提案されており、それによって、予め磁化された装置によって形成された磁場と支持磁場とが重畳された特別な重畳磁場が生じ、ライン方向に向けられた磁場成分の強度は、少なくともラインセンサにおける一つの個所では、ライン方向に対して垂直であり且つセンサエレメントの高さ方向には示されていない磁場成分の強度よりも高い。

国際公開第２０１０／００６８０１号、独国特許出願公開第１０２０１１１１０１３８号及び欧州特許出願第０９７７０１５号から公知の測定装置においては、予め磁化された装置及び支持磁場装置が開示されている。欧州特許出願第０９７７０１５号から公知の構造では、予め磁化された装置が、支持磁場装置とは別個に形成されており、支持磁場装置は、Ｎ極及びＳ極を有している単一の磁石によって形成されている。国際公開第２０１０／００６８０１号から公知の測定装置では、支持磁場装置が、センサエレメントのライン方向に並んで配置されている複数の磁石から成るラインを有している。このラインの磁石の磁化を交番的なものにすることができるか、又は、択一的な実施の形態においては、ラインの磁石の磁化を、支持磁場装置の個々の磁石の磁化が同一の方向を示すように生じさせることができる。

独国特許出願公開第１０２０１１１１０１３８号から公知の測定装置では、支持磁場装置とは別個に形成されている予め磁化された装置が設けられている。支持磁場装置を、一つ又は複数の構成部材、例えば永久磁石から形成することができ、また例えば、局所的に変化する磁化分布を有する単一磁石によって形成することができる。

従来技術から公知の測定装置は、特に複数の永久磁石が使用されるべき場合には、使用すべき個々の構成要素の数が多数に上ることから構造が複雑であるか、又は、比較的大きい空間を必要とする。測定装置の周辺の磁気的な特性を測定するために、自身の周辺の磁気的な特性を確実に測定しなければならないが、しかしながら、小型及び／又は簡潔に構成されるべき測定装置が使用されるべき用途も公知である。従って、本発明の課題は、まさしくそのような測定装置を提案することである。

この課題は、請求項１に記載されている測定装置によって、又は、請求項１２に記載されている、その種の測定装置の使用によって解決される。有利な実施の形態は、従属請求項に記載されており、また下記においても説明する。

本発明が基礎とする着想は、ラインセンサの領域において実質的に均一であり、且つ、ラインセンサの領域において、ライン方向に対して０°より大きく且つ９０°より小さい角度を示す磁場方向を有している磁場を磁化装置によって形成することである。

このことは、例えば、予め磁化された磁石としても、また支持磁場磁石としても機能する単一の磁石によって本発明を実施できるという利点を有している。ライン方向に対して垂直に方向付けられている磁場成分は、ライン方向に対して斜めに延びる、磁化装置の磁場の磁場方向から、事前磁化を、即ち、軟磁性構造体の飽和を引き継ぐ。磁化装置によって形成された磁場の、ライン方向に向けられた磁場成分は、支持磁場磁石の機能を引き継ぐことができる。本発明は、予め磁化された磁石の機能及び支持磁場磁石の機能を一つの磁石によって実現することができるので、本発明による実施の形態を、少数の構成素子でもって、特に少数の磁石でもって小型に実施することができる。

本発明が基礎とする着想は、ラインセンサの領域において実質的に均一な磁場を形成することである。ここでラインセンサの領域とは、特に、まさしくラインセンサのセンサエレメントだけを取り囲んでいる立体的な領域であると解される。

本発明による測定装置は、自身の周辺の磁気的な特性の測定に適している。測定装置の周辺の磁気的な特性とは、特に、測定装置の周辺における磁場の磁場強度、又は、測定装置の周辺における磁場の磁場方向であると解されるが、しかしながらまた、測定装置の周辺の磁場の磁場強度又は磁場方向の変化とも解される。例えば、銀行券の磁気的なパターンによって形成される磁場が重畳されることによって、測定装置を取り囲む磁場が変化した場合には、その測定装置を取り囲む磁場の磁場強度及び磁場方向の変化が、周辺の磁気的な特性であると解される。一つの有利な実施の形態においては、ラインセンサが測定装置の周辺の磁気的な特性の空間的及び／又は時間的な変化のみを検出するように、ラインセンサは設計される。

一つの有利な実施の形態においては、一つのセンサエレメント又は相互接続された複数のセンサエレメントが、定義上は磁場強度の変化も含む、測定装置の周辺の磁気的な特性を、直交座標系の測定方向と称される方向においてのみ測定できるか、又は、択一的な実施の形態においては、センサ測定面と称される平面内にある、直交座標系の二つの方向においてのみ測定できるように構成されている。

一つの有利な実施の形態においては、本発明による測定装置が、紙片又はシート、特に銀行券又は小切手の磁気的な構造を測定するために構成されており、また、少なくとも測定平面内のラインセンサの近傍の領域において紙片又はシートがラインセンサを通過するための適切な手段を有している。紙片又はシートが移動する方向は、読み込み方向と称される。特に有利には、測定方向が読み込み方向に対応するように、センサエレメントは構成されている。つまりセンサエレメントは、読み込み方向における自身の周辺の磁気的な特性のみを測定することができる。一つのセンサエレメント又は相互接続された複数のセンサエレメントが、測定装置の周辺の磁気的な特性を、センサ測定面と称される平面内にある、直交座標系の二つの方向においてのみ測定できるように構成されている場合、紙片又はシートがラインセンサの前を通過する際に位置する測定平面は、特に有利にはセンサ測定面に平行に配置されている。

本発明による測定装置においては、ラインセンサに、ライン方向に延在する少なくとも二つの磁気抵抗性のセンサエレメントが設けられている。自身の周辺の磁気的な特性を測定するために、センサエレメントが特に、「異方性の」磁気抵抗効果（ＡＭＲ効果）又は「巨大磁気抵抗」効果（ＧＭＲ効果）を示すように、センサエレメントを構成することができる。もっとも、センサエレメントは、例えば巨大磁気インピーダンス（ＧＭＩ）効果、トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）効果又はホール効果のような他の効果も示すことができる。

センサエレメントは特に有利には、一緒に接続されて一つのホイートストンブリッジを形成する、四つ以上の個別のブリッジ抵抗、又は、一緒に接続されて一つのハーフホイートストンブリッジを形成する、二つ以上の個別のブリッジ抵抗を有している。しかしながらまた、センサエレメントを単一の抵抗によって形成することもでき、その種の実施の形態においては、有利には複数のセンサエレメント（複数の個別の抵抗）が一緒に接続されて、一つのホイートストンブリッジ又は一つのハーフホイートストンブリッジを形成している。

一つのセンサエレメント又は相互接続された複数のセンサエレメントを、一つの有利な実施の形態においては、勾配原理に応じたセンサを形成するために使用することができる。勾配センサにおいては、隣接する二つのセンサエレメント間の局所的な磁場差によって測定信号が形成されるが、それら二つのセンサエレメントに均一に作用する磁場では信号変化が生じないように、隣接する二つのセンサエレメントが接続されている。一つの択一的な実施の形態においては、一つのセンサエレメント又は相互接続された複数のセンサエレメントが、一つの均一磁場センサを形成するように構成されている。均一磁場センサにおいては、形成された信号が一次近似で、個々のセンサに作用する磁場の強度の平均値に比例するが、個々のセンサエレメント間の局所的な磁場差によってはセンサ信号が形成されないように、複数のセンサエレメントが接続されている。均一磁場センサは勾配センサに比べて、運動方向においては著しく小さい寸法を有することができ、また感応面の寸法が分解能の性能を決定するので、均一磁場センサでもって、通常の場合、運動方向において細部にわたり比較的高い分解能を実現することができる。

センサエレメントは、幅、長さ及び高さを有しており、有利には、高さは幅よりも短く、また高さは有利には長さよりも短く、有利にはライン方向は、センサエレメントの幅の方向又は長さの方向に向けられている。

ラインセンサは、ライン方向において並んで配置されている、少なくとも二つのセンサエレメントを有している。ラインセンサの長さ、従って、使用される磁気抵抗性のセンサエレメントの個数は、実施すべき測定に依存する。ユーロ銀行券を測定するためには、ラインセンサは例えば１０個より多い、特に有利には２０個より多い、例えば３１個より多い、有利には９０個のセンサエレメントを有することができ、特に、短辺側を測定装置に相対的に測定方向に移動させてユーロ銀行券を測定するために装置が使用される場合には、そのような個数のラインセンサを有することができる。しかしながら、一つの有利な実施の形態においては、ラインセンサの方向に１０個だけ、又は１０個未満、特に有利には９個のセンサエレメントが設けられている。これによって、ライン方向において短い測定装置を構成することができる。測定装置の前を移動する測定対象物が、所定の個所に、予め定められた磁気的な特性を有しているか否かが検査されるべき使用分野も公知である。この使用分野においては、検出されるべき磁気的な特性を惹起する測定対象物の部分セグメントが、明確に規定されている領域内で測定装置の前を通過できるように、測定対象物を測定装置の前を通過させることができる。これによって、測定装置を幅細に実施することができる。例えば、ライン方向における広がりは許容差領域に相当し、その許容差領域内で、検査すべき特性を惹起する、測定対象物の部分セグメントは完全に案内される。測定装置が、その種の部分セグメントの通過に相当する、その部分セグメントの周辺の磁気的な特性の変化を識別しなかった場合には、検査すべき測定対象物は、検査すべき磁気的な特性を有していないことが確認される。特に、その種の使用ケースに関しては、小型で簡単に製造できる、従って多くの場合は廉価である測定装置が特に適している。

ラインセンサを形成するために、存在する限りは、複数のセンサエレメントが一つの列に配置されている。特に有利には、センサエレメントは一つの線上に設けられている。しかしながらまた、個々の列の複数のセンサエレメントが、ライン方向に向けられた軸に関して異なる位置に配置されていることも考えられ、その場合には、もはや個々のセンサの長手方向の全ての中心軸が一つの線上に位置することはない。しかしながら、そのように配置されているセンサエレメントは、特に有利には、ライン方向に見て部分的に重畳するように配置されている。

一つの有利な実施の形態においては、複数のセンサエレメントが統合されて一つの構造群を成して、例えば、共通の支持体構造上に、典型的には一つのチップ上に配置されている。直接的に一つの回路基板上に実装される限りにおいてはその種の構造群を、又は択一的に、チップが組み込まれている、はんだ付け可能な電子装置ケーシングを、以下ではセンサと称する。一つの実施の形態においては、センサが磁石に直接的に配置されている。例えば、チップが複数のセンサエレメントを有することによって、センサを形成することができる。センサは例えば、２つ、３つ、４つ又はそれ以上の個数のセンサエレメントを有することができる。しかしながらまた、センサを単一のセンサエレメントによって形成することも可能である。

本発明の基本的な着想は、ラインセンサの領域において実質的に均一であり、且つ、ラインセンサの領域において、ライン方向に対して０°より大きく且つ９０°より小さい角度を示す磁場方向を有している磁場を磁化装置によって形成することを基礎としている。磁化装置によって形成された磁場は、常に作用する自然磁場を除いて、別の磁場がラインセンサに作用しない際に、つまりラインセンサが未だ測定位置に存在しない際に、ラインセンサに作用する磁場である。例えば検査すべき有価文書がラインセンサの前を通過する場合には、磁化装置によって形成されたその磁場には、測定位置において別の磁場が重畳される。二つの磁場のこの重畳は例えば、上記において周辺の磁気的な特性として規定した、磁場強度又は磁場方向の所定の変化を意味する。

一つの有利な実施の形態においては、磁化装置によって形成された磁場の磁場方向が、磁場方向に対して平行ではなく、より垂直方向に方向付けられており、従って、ライン方向に対して４５°よりも大きい角度を有している。多くの使用ケースにおいては、センサエレメントを支持するために必要な磁場成分、即ち、ライン方向に向けられた、磁場の磁場成分は、予め磁化を行うために必要とされる、特に軟磁性構造体の飽和に必要とされる磁場強度よりも小さく、従って、ライン方向に対して垂直に向けられた、磁化装置の磁場の磁場成分の磁場強度よりも小さい。従って、一つの有利な実施の形態においては、ラインセンサの領域における磁化装置の磁場の磁場方向がライン方向に対して成す角度は４５°よりも大きい。特に有利には、磁場角度は６５°から８５°の間の範囲にある。ＡＭＲセンサが使用される場合には、ライン方向における支持磁場強度は感度にとって決定的な作用を及ぼすので、角度が過度に急な場合には、センサ感度は、構造及び製造技術に起因する、残存する磁場角度変動に非常に強く依存し、それに対し、角度が過度に平坦である場合には、センサ感度が過度に低くなる。

磁化装置によって形成された磁場は、軟磁性の構造体を飽和させるために、またそれと共に、検査すべき測定対象物における軟磁性の構造体の存在をラインセンサによって検出できるようにするために使用することができる。しかしながら、比較的早期の磁化に依存しないセンサ信号を形成するために、磁化装置の磁場を、硬磁性の構造体を所期のように飽和させるために使用することもできる。

一つの有利な実施の形態においては、ラインセンサが、長さ、幅及び高さを有しており、その際、高さは幅よりも短く、且つ、高さは長さよりも短く、また、磁化装置によって形成された磁場が、ラインセンサの領域において、実質的に、ラインセンサの長さの方向における磁場成分と、ラインセンサの高さの方向における磁場成分とだけを有しているが、しかしながらラインセンサの領域において、実質的に、ラインセンサの幅の方向における磁場成分は有していない。この有利な実施の形態においては、特に、磁気抵抗効果を基礎とし、且つ、一つの測定方向においてのみ磁場成分を検出し、有利にはライン方向に対して垂直であり且つ高さの方向には示されていない方向において磁場成分を検出する、一つのセンサエレメント又は相互接続された複数のセンサエレメントが使用される。例えば、平坦薄層技術によって製造されており、またチップ平面に対して垂直な磁場成分にはほぼ反応しない磁気抵抗センサを使用することができる。磁化装置の磁場が、実質的にラインセンサの幅の方向における磁場成分を有していないように調整されると、この測定方向（ラインセンサの幅の方向）においてのみ感度を有するセンサを、磁化装置の磁場によって妨害されないように使用することができる。

一つの有利な実施の形態においては、ラインセンサを形成するセンサエレメントが、実質的にライン方向においてのみ、周辺の磁気的な特性を測定できるように配置及び構成されている。一つの択一的な実施の形態では、ラインセンサを形成するセンサエレメントが、実質的に、ライン方向ではなく且つラインセンサの高さの方向ではない方向においてのみ、周辺の磁気的な特性を測定できるように配置及び構成されている。一つの別の択一的な実施の形態においては、ラインセンサを形成するセンサエレメントが、実質的に、直交座標系において直交している、ライン方向に等しい一方の測定方向と、ラインセンサの幅の方向に等しい他方の測定方向とによって張られるセンサ面と称される平面においてのみ、自身の周辺の磁気的な特性を測定することができるように配置及び構成されている。

一つの有利な実施の形態においては、磁化装置が、ライン方向においてラインセンサの一方の端部の領域に配置されている第１の磁石と、ライン方向においてラインセンサの他方の端部の領域に配置されている第２の磁石と、を有している。この実施の形態においては、第１の磁石においても、第２の磁石においても、Ｎ極とＳ極を結ぶ線がライン方向に対して０°より大きく且つ９０°より小さい角度に方向付けられている。ラインの長手方向を横断する方向における磁場の均一性を改善するために、前述の二つの磁石の各磁石を、それぞれ距離を置いて設けられている二つの磁石に分割することが好適であると考えられる。

一つの択一的な実施の形態においては、磁化装置が単一の磁石を有している。つまり磁化装置は磁石を一つだけ有している。一つの特に有利な実施の形態においては、磁石がライン方向において少なくともラインセンサの全長にわたり延在している。磁石は有利には、そのＮ極とＳ極を結ぶ線が、ライン方向に対して０°より大きく且つ９０°より小さい角度で延びるように配置されている。その場合、Ｎ極とＳ極を結ぶ線を必ずしも、ラインセンサの領域における、磁化装置によって形成された磁場の磁場方向の角度と同じ角度で、ライン方向に相対的に配置する必要はない。磁化装置が磁石を一つだけ有している実施の形態は、測定装置の非常に小型で非常に簡単な構造を実現する。

一つの有利な実施の形態においては、ラインセンサに対向する、磁化装置の磁石の表面には、ラインセンサに向けて開かれた凹部が設けられている。磁化装置の磁石の、一つの有利な実施の形態に即して使用することができる平行六面体とは異なる形状においても、ラインセンサの領域においてラインセンサに対して０°より大きく且つ９０°より小さい角度に方向付けられている磁場方向を有している実質的に均一な磁場を、ラインセンサの領域において非常に良好に形成できることが分かった。この実施の形態は、特に有利には、磁石を一つだけ有している磁化装置において使用される。しかしながらこの実施の形態は、複数の磁石を有している磁化装置においても多くの利点を提供することができる。一つの有利な実施の形態においては、ラインセンサに向けて開かれた凹部の開口部が、ラインセンサをそのセンサエレメントと共に収容する面積よりも大きくなるように実施されている。

一つの有利な実施の形態においては、ラインセンサに向けて開かれている凹部の開口部が矩形に実施されている。特に有利には、開口部の長さは、ライン方向に延びており、且つ、ライン方向に対して垂直に延びる開口部の幅より大きい。その種の凹部を用いることによって、ラインセンサの領域において実質的に均一な磁場を非常に良好に形成することができ、またその磁場の磁場方向は、ラインセンサの領域において、ライン方向に対して０°より大きく且つ９０°より小さい角度を示すことが分かった。一つの有利な実施の形態においては、凹部が種々の深さを有している。その種の凹部を用いることによって、ラインセンサの領域において実質的に均一な磁場を非常に良好に形成することができ、またその磁場の磁場方向は、ラインセンサの領域において、ライン方向に対して０°より大きく且つ９０°より小さい角度を示すことが分かった。一つの有利な実施の形態においては、凹部が、比較的深い深さを有している中央領域と、ライン方向においてその中央領域に隣接して配置されており、且つ、比較的浅い深さを有している側方領域と、を備えている。

一つの有利な実施の形態においては、凹部が開口部に対向する底面を有しており、この底面が特に有利には、開口部の平面に平行な平面に配置されている。一つの特に有利な実施の形態においては、凹部の各底面が矩形に実施されている。凹部を種々の深さで実施するために、個々の底面を開口部の平面から種々異なる距離に配置することができる。一つの有利な実施の形態においては、凹部が、開口部の平面から比較的遠い距離に位置する中央の底面と、ライン方向の一方の方向とそれとは逆の方向の各方向において、中央の底面に隣接してそれぞれ配置されており、且つ、開口部の平面から比較的近い距離に位置する底面と、を有している。一つの有利な実施の形態では、凹部の断面が、ライン方向及び開口部の平面に対して垂直な方向を含んでいる平面について鏡面対称である。凹部をそのように形成することによって、ラインセンサの領域において実質的に均一な磁場を非常に良好に形成することができ、またその磁場方向は、ラインセンサの領域において、ライン方向に対して０°より大きく且つ９０°より小さい角度を示すことができる。

一つの有利な実施の形態においては、センサエレメントが直接的に回路基板の一方の面に固定されているか、若しくは、センサエレメントを担持するチップが、又はチップを含むケーシングが、回路基板の一方の面に固定されており、また測定装置が、回路基板の反対側の面に配置されており、特に有利には回路基板に固定されている。この実施の形態により、センサエレメントを種々の測定対象物、特に有価文書に非常に接近させることができるか、又は、一つの有利な実施の形態においては、検査すべき対象物が移動する測定平面をセンサエレメントの表面に接近させることができる。

一つの有利な実施の形態においては、自身の周辺の磁気的な特性を測定することができるが、ラインセンサに配置されていない別のセンサエレメントを設けることができる。この別のセンサエレメントは特に有利には、磁化装置とラインセンサとの間に配置されているか、又は、磁化装置のラインセンサ側とは反対側に配置されている。相応の一つの実施の形態においては、別のセンサエレメントを、磁化装置の凹部を有している磁石の凹部内に配置することもできる。別のセンサを設けることによって、ラインセンサによって測定すべき、ラインセンサの周辺の磁気的な特性に起因せず、特に有利には、一つの有利な実施の形態において検査すべき有価文書によっては形成されない妨害磁場を測定することができる。その種の別のセンサエレメントを使用することによって、ラインセンサによって形成された信号から、妨害磁場に部類することができる成分を除去することができる。

一つの有利な実施の形態においては、測定装置が評価装置を有している。特に有利には、差し当たり二つのセンサエレメント、特に有利には全てのセンサエレメントが、出力信号線を有している。この有利な実施の形態においては、センサエレメントの出力信号線を評価装置に接続することができる。一つの特に有利な実施の形態においては、評価装置が、全てのセンサエレメントの出力信号線の信号から単位時間当たりの平均値を形成することができる。この実施の形態は、例えば測定対象物における、磁気的な特性を惹起する部分領域の具体的な位置を特定する必要なく、検査すべき測定対象物に磁気的な特性は存在するか否かだけが検査されるべき、本発明による測定装置の使用ケースに特に適している。

一つの有利な実施の形態においては、センサエレメントがライン方向において等間隔に配置されている。一つの特に有利な実施の形態においては、第１のセンサエレメントから隣接するセンサエレメントまでの距離は、二つのセンサエレメントの中心点間の距離を基準にして、１ｍｍから１０ｍｍの間、有利には２ｍｍから５ｍｍの間、特に有利には３．５ｍｍである。一つの特に有利な実施の形態においては、チップがライン方向において並んで配置されている二つのセンサエレメントを有しており、また、ケーシングを含めずに、ライン方向において１．５ｍｍから９ｍｍまでの長さ、有利には２ｍｍから３ｍｍまでの長さ、特に有利には２．５ｍｍの長さを有している。一つの有利な実施の形態においては、チップの縁部から、隣接するチップの縁部までの距離は１．５ｍｍを下回り、特に有利には１．１ｍｍを下回る。

一つの択一的な実施の形態においては、一つのチップ上に配置されている隣接する二つのセンサエレメントの二つの縁間の距離が、一つのチップ上に配置されていない隣接する二つのセンサエレメントの二つの縁間の距離よりも短くなるように、センサエレメントは配置されている。二つのチップ間の距離は、通常の場合、チップを回路基板に接続させることができる技術に応じて決められている。それらの技術は通常の場合、二つの磁気抵抗性のセンサエレメントを一つのチップ上に配置するために必要とされる空間よりも広い空間を必要とする。従って、センサエレメントのチップへの取り付けも、チップのボードへの取り付けも、その都度使用される技術に即して可能な限り密に行われることによって、測定装置の感度を高めることができる。

チップにおけるセンサエレメントの製造は、有利には、平坦化技術、半導体技術又はマイクロシステム技術の方式を用いて行われる。

一つの特に有利な実施の形態においては、測定装置が、紙片又はシート、特に銀行の磁気的な構造を検出するために構成されており、また、測定平面における少なくともラインセンサに隣接する領域において、紙片又はシートがラインセンサを通過するための適切な手段を有している。これに適した手段は、特に、紙片又はシートを保持することができるローラ間隙を形成するローラである。その種のローラの二つのグループが使用され、また各グループのローラ間に形成されるローラ間隙が相互に相応に整列されると、紙片又はシートを二つのローラグループ間では、一つの平面においてラインセンサの前を通過させることができる。同様に、紙片又はシートを搬送ベルト、例えば、ゴム表面を有している搬送ベルト、又は、フリースから成る搬送ベルト上においてラインセンサの前を移動させることができる。

一つの有利な実施の形態においては、測定装置が二つの回路基板を有している。二つの回路基板は特に有利には相互に平行に配置されている。この有利な実施の形態においては、第１の回路基板がセンサエレメントを直接的に担持しているか、又は、センサエレメントを担持しているチップを担持している。特に有利には第１の回路基板に平行に配置されている第２の回路基板には、ラインセンサには配置されていない別のセンサエレメントを設けることができる。更に、この第２の回路基板上には、評価装置のコンポーネント、例えばセンサエレメントの出力信号用の前置増幅器を設けることもできる。一つの有利な実施の形態においては、第１の回路基板と第２の回路基板との間に磁化装置が配置されており、特に有利には、一つの有利な実施の形態において設けられている、磁化装置の単一の磁石が配置されている。相応に構成されている一つの有利な実施の形態においては、磁石に設けられている凹部が、ラインセンサに向けて開かれた開口部を有している。各回路基板上に設けられている構成素子を、フレキシブルな接続部によって相互に接続させることができる。その結果、この有利な実施の形態においては、小型で、ほぼ平行六面体の測定装置が得られる。

本発明を使用できる分野は、紙片又はシートの、特に銀行券、小切手又は他のペーパーシートの、磁気的な特徴の存在についての検査、殊に、紙片又はシートが特に、事前に定められた磁気的な特徴を有しているか否かの検査である。

本発明による測定装置を、軟磁性のパターン及び／又は硬磁性のパターンが設けられていることが多い有価文書、例えば銀行券、小切手におけるパターン認識に使用することができる。同様に、本発明による装置を、いわゆるタグの識別、又は磁気バーコードの識別に使用することができる。同様に、本発明による測定装置を、材料検査、例えば強磁性材料又は導電性材料における欠陥個所、穴又は亀裂の特定に使用することができる。同様に、本発明による測定装置を、バイオチップにおける磁気アレイ又はいわゆる「Lab-on-a-Chip」技術に使用することができ、例えば、磁気ビーズの検出、又はアレイの感度分布の均一化に使用することができる。特に、本発明による測定装置を誘導ヘッドの代替品として使用することができる。

以下では、単に本発明の複数の実施例を示している図面に基づき本発明を詳細に説明する。

本発明による測定装置の、単一の磁石によって形成されている磁化装置とラインセンサとを、ライン方向に対して垂直な断面として示した概略的な側面図。 本発明による測定装置の図１に示した構成要素を、ライン方向に対して垂直な断面として示した概略的な前面図。 図１及び図２の実施の形態の磁化装置における磁石の概略的な斜視図。 本発明による測定装置を上から見た概略的な斜視図。 本発明による測定装置を下から見た概略的な斜視図。 本発明による測定装置の概略的な側面図。 本発明による測定装置のラインセンサの概略図。 離隔された二つの磁石によって構成されている、本発明による測定装置の概略的な側面図。 ４個の個別磁石から構成されている、本発明による測定装置の概略的な斜視図。

図面に示されている、自身の周辺の磁気的な特性を測定するための本発明による測定装置の実施の形態は、ライン方向Ｚに延在する少なくとも二つのセンサエレメント７を有するラインセンサ２を備えている。ラインセンサ２を用いることによって、測定装置の周辺の磁気的な特性を測定することができる。本発明による測定装置は、磁石１を一つだけ有しているか（図１から図６を参照されたい）、又は二つの磁石１１を有しているか（図８を参照されたい）、又は四つの磁石１１を有している磁化装置を備えている。図２からは、磁化装置によって形成された磁場が、ラインセンサの領域においては実質的に均一であり、また、そのような磁場のラインセンサの領域における磁場方向は、ライン方向Ｚに対してα＝６５°〜８５°の角度を示していることが見て取れる。図１からは、磁化装置によって形成された磁場が、センサエレメントの幅Ｂの方向においてライン方向に対して垂直な方向を示す磁場成分を実質的に有していないことが見て取れる。

図１から図６には、磁化装置が磁石１を一つだけ有していることが示されている。図２には、磁石１の長さがラインセンサの長さよりも長いことが示されている。

磁化装置の単一の磁石１の、ラインセンサ２に対向する表面には、ラインセンサに向けて開かれた凹部１４が設けられている（図３を参照されたい）。凹部１４は実質的に矩形の開口部を有している。更に、凹部１４は、中央に配置されている底面６と、ライン方向においてその底面６に隣接してそれぞれ配置されている、二つの別の底面１２，１３と、を有している（図３を参照されたい）。また図３の斜視図からは、中央の底面６の領域における凹部の深さは、その底面６に隣接して配置されている底面１２，１３の領域における凹部の深さよりも深いことが見て取れる。

更に図３からは、凹部の平面に対して垂直であり、またライン方向Ｚも一緒に示されている平面Ｅ１における凹部１４の断面は鏡面対称であることも見て取れる。

図４，５，６には、本発明による測定装置が、フレキシブルなセクション１７によって接続されている二つの硬質の回路基板部を有していることが示されている。図５には、ラインセンサ２として複数のセンサエレメントを含んでいるセンサケーシングが、第１の回路基板部１５に固定されていることが示されている。図４には、ラインセンサ２には配置されていない別のセンサエレメントを含む別のセンサ３ａが、第２の回路基板部１６に固定されていることが示されている。更に図４，５及び６からは、磁化装置の単一の磁石１が、平行に配置されている回路基板部１５，１６間に配置されていることが見て取れる。また、図４，５及び６には、フレキシブルな接続部１７を介して、第１の回路基板部１５が第２の回路基板部１６と接続されていることも示されている。第２のフレキシブルな接続部１８によって、第２の回路基板１６は接続プラグ１９と接続されている。

図１及び図２には、自身の周辺の磁気的な特性を測定することができるが、ラインセンサには配置されていない別のセンサエレメント３ａ，３ｂを設けることも可能であることが示されている。別のセンサエレメント３ｂは、磁石１の空所に配置されている。別のセンサエレメント３ａは、磁化装置の、ラインセンサ側とは反対側の面に配置されている。また、別のセンサエレメント３ａ，３ｂを相互に交番的に設けることもできるが、しかしながら本発明の別の実施の形態においては、それらの別のセンサエレメント３ａ，３ｂを省略することも可能である。

回路基板１６上に、評価装置の別の構成素子を設けることができる。フレキシブルな接続部１７を介して、センサエレメントの出力信号線を、評価装置のそれらの構成素子に接続することができる。評価装置は、ラインセンサの複数のセンサエレメントの出力信号線の信号から単位時間当たりの平均値を形成することができる、及び／又は、信号を事前増幅することができる、及び／又は、信号のディジタル化を行うことができる。

図７には、磁場感応性の複数のセンサエレメント７の支持体であるチップ８をそれぞれ一つずつ含んでいる複数のセンサケーシング９が回路基板１０にはんだ付けされたものから成る、本発明によるラインセンサ２の一般的な構造が示されている。

図８には、ラインセンサ２の領域において、特にラインの長さ方向に均一な支持磁場及び事前磁化された磁場を形成するために、単一の磁石の代わりに、斜めに磁化された二つの磁石１１が使用される、本発明による実施の形態が示されている。

図９には、図８に示した二つの磁石を更に分割することによって、全部で四つの磁石１１が、ラインの長さ方向を横断する方向で、ラインの領域における磁場の更なる均一化を達成する別の実施の形態が示されている。

Claims (13)

1. ライン方向（Ｚ）に延在する少なくとも二つのセンサエレメント（７）を有するラインセンサ（２）を備えている、自身の周辺の磁気的な特性を測定するための測定装置であって、
   前記ラインセンサを用いて、前記測定装置の周辺の前記磁気的な特性が測定される、測定装置において、
   磁化装置が設けられており、該磁化装置は、前記ラインセンサ（２）の領域において実質的に均一であり、且つ、前記ラインセンサ（２）の領域において、前記ライン方向（Ｚ）に対して０°より大きく且つ９０°より小さい角度を示す磁場方向を有している磁場を形成することを特徴とする、測定装置。
2. 前記ラインセンサ（２）は、長さ、幅及び高さを有しており、
   前記高さは前記幅よりも短く、且つ、前記高さは前記長さよりも短く、
   前記磁化装置によって形成された前記磁場は、前記ラインセンサ（２）の領域において、実質的に、前記ラインセンサ（２）の前記長さの方向における磁場成分と、前記ラインセンサの前記高さの方向における磁場成分とだけを有しているが、しかしながら前記ラインセンサ（２）の領域において、実質的に、前記ラインセンサ（２）の前記幅の方向における磁場成分は有していない、請求項１に記載の測定装置。
3. 前記磁化装置は、ライン方向において前記ラインセンサの一方の端部の領域に配置されている第１の磁石と、ライン方向において前記ラインセンサの他方の端部の領域に配置されている第２の磁石と、を有しており、前記第１の磁石においても、前記第２の磁石においても、磁化方向はライン方向に対して０°より大きく且つ９０°より小さい角度で延びている、請求項１又は２に記載の測定装置。
4. 前記第１の磁石は、中間空間によって離隔されている二つの個別磁石によって形成され、
   前記第２の磁石は、中間空間によって離隔されている二つの個別磁石によって形成される、請求項３に記載の測定装置。
5. 前記磁化装置は単一の磁石（１）を有しており、該磁石（１）は、ライン方向において少なくとも前記ラインセンサの全長にわたり延在しており、且つ、該磁石（１）のＮ極とＳ極を結ぶ線が前記ライン方向（Ｚ）に対して０°より大きく且つ９０°より小さい角度で延びるように配置されている、請求項１又は２に記載の測定装置。
6. 前記磁石の、前記ラインセンサ（２）側の表面には、前記ラインセンサに向けて開かれた凹部（１４）が設けられている、請求項５に記載の測定装置。
7. 前記凹部（１４）の、前記ラインセンサ（２）に向けて開かれている開口部は矩形であり、
   ライン方向（Ｚ）に延びている、前記開口部の長さは、前記ライン方向（Ｚ）に対して垂直に延びている、前記開口部の幅よりも長い、請求項６に記載の測定装置。
8. 前記凹部（１４）は種々の深さを有している、請求項６又は７に記載の測定装置。
9. 前記凹部（１４）の断面は、前記ライン方向（Ｚ）を含む平面（Ｅ１）について鏡面対称である、請求項６乃至８のいずれか一項に記載の測定装置。
10. 前記センサエレメント（７）は直接的に回路基板（１５）の一方の面に固定されているか、若しくは、前記センサエレメントを担持するチップ（８）が、又は該センサチップを含むケーシング（９）が、回路基板（１５）の一方の面に固定されており、
    前記測定装置は、前記回路基板（１５）の反対側の面に配置されており、特に有利には前記回路基板（１５）に固定されている、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の測定装置。
11. 自身の周辺の磁気的な特性を測定できる別のセンサエレメント（３ａ，３ｂ）が設けられており、
    前記別のセンサエレメント（３ａ，３ｂ）は、前記ラインセンサには配置されておらず、前記磁化装置と前記ラインセンサとの間に配置されているか、又は、前記磁化装置の前記ラインセンサ側とは反対側に配置されているか、又は、前記磁化装置の磁石（１）が凹部（１４）を有している場合には、該凹部（１４）に配置されている、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の測定装置。
12. 評価装置が設けられており、前記ラインセンサの少なくとも二つのセンサエレメントは出力信号線を有しており、
    前記ラインセンサの前記センサエレメントの前記出力信号線は前記評価装置に接続され、
    前記評価装置は、前記ラインセンサの前記センサエレメントの前記出力信号線の信号から単位時間当たりの平均値を形成する、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の測定装置。
13. 紙片又はシートの、特に銀行券、小切手又は他のペーパーシートの磁気的な特徴の存在を検査するための、殊に、紙片又はシートが特に、事前に定められた磁気的な特徴を有しているか否かを検査するための、前記測定装置の使用。

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