JP3774501B2

JP3774501B2 - 磁気マーカおよびその読取方法

Info

Publication number: JP3774501B2
Application number: JP04170496A
Authority: JP
Inventors: 尚志足助; 美江新井; 政夫黒岩; 一郎笹田; 直幸渡邊
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1996-02-28
Filing date: 1996-02-28
Publication date: 2006-05-17
Anticipated expiration: 2016-02-28
Also published as: JPH09231301A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録媒体の表面に形成された磁気パターンからなる磁気マーカに関し、特に、非接触で読み取ることが可能であって、磁気パターンに多くの情報を持たせた磁気マーカおよびその読取方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気パターンからなる磁気マーカに多くの情報が記録された記録媒体が広く普及しつつある。このような記録媒体には、例えば、磁気カードや、磁気切符、磁気定期券、磁気回数券、磁気シートなどがある。かかる磁気マーカは、その媒体に関する種々の情報を示すものであり、光学式バーコードを用いた方式と比べると、泥等の汚れに強いことから、ＦＡや、物流等の分野への利用も図られている。
【０００３】
このような記録媒体のうち、例えば、磁気カードは、通常、厚さ１００〜２００μｍ程度の非磁性基板上に、厚さ１０〜１５μｍ程度の磁気記録層を塗布などすることにより形成され、さらに、磁気記録層から表面保護層までは、磁気マーカとして、磁気によるバーコードが設けられる層や、隠蔽層、感熱印字層などの各層が積層される。これら各層の層数、層の種類等は、磁気カードに要求される出力や、特性等に適するように設定される。
ここで、バーコードは、磁気記録層において、磁性体が含有された磁性部分と、磁性体が含有されていない非磁性部分との組み合わせにより構成され、カードに固定情報（たとえば、使用者ＩＤや、金額、発行機関などに関するパターン情報）を持たせている。これにより、記録媒体においてはセキュリティが確保されている。このようなバーコードＢＣは、磁気カードの表面上に対し、例えば図１１に示すような位置で形成される。なお、図においては、説明の便宜上、バーコードＢＣにおける磁性部分および非磁性部分の両者を図示したが、実際には、後述するようにマグネットビュワー等を用いない限り、肉眼で判別することはできない。
【０００４】
図１２は、図１１のＡ−Ａ’線の拡大断面図である。この図に示すように、磁気カード７０は、非磁性の基板７１の上に磁気記録層７２が形成され、ここに、磁気記録層７２に使用されている磁性体よりも低保磁力の磁性粉からなる磁気バーコード部７３と、非磁性粉からなるダミーバーコード部７４とが、オフセット印刷や、スクリーン印刷等により形成される。さらに、一般の磁気カードにおいて、これら磁性・非磁性のバーコード部を隠蔽する隠蔽層７５や、表面を保護するための保護層７６等が、同様な印刷等により形成される。
【０００５】
ところで、この種の磁気カードにおいては、磁気バーコード部７３を構成する磁気材料として、従来より主に２タイプが使用されており、このため、その読み取り方法も次のように異なっていた。
すなわち、第１のタイプは、磁気バーコード部７３を、磁気記録層７２の保磁力に影響を与えない程度の保磁力であって、かつ、記録も十分に行なえる保磁力を有する磁性材料を用いて形成した後、磁気記録層に用いるのと同様な方法で、記録の書込・読取を行なうものである。この場合に用いられる磁性材料としては、例えば、マグネタイト（Ｆｅ₃Ｏ₄）や、γ酸化鉄（γ−Ｆｅ₂Ｏ₃）等が考えられる。
しかしながら、この第１のタイプでは、磁気記録された磁気バーコード部７３は、一般に市販されている、いわゆるマグネットビュワー等を用いると、磁気バーコード部７３とダミーバーコード部７４とを見極めることができてしまう。これを防止するためには、磁気バーコード部７３に記録された情報を読み取った後、消磁するなどの策を講じる必要があるが、読取にかかる構成が複雑かつ肥大する、という欠点があった。
【０００６】
そこで、このような問題を解決するために、案出されたのが、次に説明する第２のタイプである。すなわち、かかる第２のタイプは、磁気バーコード部７３の磁性材料として、マグネットビュワー等で感知されないような、保磁力が３０Ｏｅ以下の低保磁力を有するカルボニル鉄粉や、Ｍｎ−Ｚｎフェライト等を用いたものである（例えば、特開平１−１０９５２４号公報参照）。
【０００７】
そして、第２のタイプにより形成された磁気バーコード部７３は、次のような方法で読み取られる。
すなわち、まず、読取用磁気ヘッドにバイアスとして直流電流を流し、磁気バーコード部７３に、磁気記録に影響を与えない程度の弱い直流磁界を印加する。すると、かかる直流磁界によって、低保磁力の磁性材料により形成された磁気バーコード部７３は磁化され、これを読取用磁気ヘッドで同時に読み込むことで、図１３に示すような出力信号波形を得る。この場合において、ダミーバーコード部７４は磁化されないので、これに対応する出力はない。したがって、磁気バーコード部７３とダミーバーコード部７４との組み合わせにより、特定パターンにかかる出力信号波形を得ることができ、この波形を後段の解析回路によって解析することで、特定パターンで符号化された情報を得ることができる。
【０００８】
また、上記第１および第２のタイプ以外でも、セキュリティを確保するために、保磁力の異なる磁性材料を組み合わせた方法（例えば特開昭６３−１３３３２１号公報や、特開昭６３−３０８７２４号公報参照）や、磁化量の異なる磁気バーコードを組み合わせた方法（例えば特開昭６３−２２３８９２号公報参照）、キュリー点の異なる磁性体を用いた方法（例えば実開昭６２−１４７１９１号公報参照）など、種々の方法がある。これらの方法によるバーコードが示す情報は、通常の磁気記録方法とは異なる固定情報であり、一般に磁気カード上に磁気バーコードを設けるのは、セキュリティの確保にほかならない。
【０００９】
一方、磁気マーカは、カードに用いる用途以外でも実用化されている（例えば特開平１−２３３６７５号公報や、特開平１−２３３６８８号公報参照）。このような磁気マーカからなるバーコードは、棒状金属の配列によりデータを記録するものであり、直流磁界を発生させる永久磁石と、磁束量を検出するＭＲ（磁気抵抗）センサとによって、磁気マーカを非接触で読み取ることができる。これにより、磁気マーカが泥等により汚れても十分機能するので、一般的な光学式バーコードを用いた場合の欠点が解消された。
【００１０】
このように、現在数多くの磁気マーカが用いられ、その大部分が磁気バーコードとして利用されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の磁気マーカは、接触式で読み取る方法がほとんどであるため、磁気マーカにゴミの付着や汚れ等などが発生すると、その読取性能が悪化する、といった欠点を有していた。また、ＭＲセンサにより非接触で読み取るにしても、結局は磁束の有無と符号の２値とを対応させているに過ぎないため、記録可能な情報量は極めて少ない、という欠点があった。
本発明は、上述した背景に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、非接触で読取が可能であって、かつ、記録可能な情報量を多くすることが可能な磁気マーカおよびその読取方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明にあっては、磁化容易方向が走査方向に対して所定の角度をなすように形成された磁気パターンからなる磁気マーカであって、前記角度により符号化が行なわれ、前記磁気パターンは、１つの符号に対し、走査方向とは略垂直方向に複数列形成されていることを特徴としている。
請求項２に記載の発明にあっては、請求項１に記載の発明において、導体基板に略平行四辺形形状の孔を前記走査方向とは所定の角度をなして形成した後、前記導体基板に磁性板を貼着して、前記磁気パターンとしたことを特徴としている。
請求項３に記載の発明にあっては、請求項１に記載の発明において、基板に、磁性材からなるワイヤを、前記走査方向とは所定の角度をなして並べて、前記磁気パターンとしたことを特徴としている。
さらに、請求項４に記載の発明にあっては、磁気マーカの読取方法であって、磁化容易方向が走査方向とは所定の角度をなすように形成された磁気パターンを磁気励起する過程と、磁気励起された磁束のうち、前記磁気パターンによって曲げられた成分であって、前記走査方向とは同方向あるいは逆方向の成分によって誘導起電力を生じさせる過程と、前記誘導起電力により符号の取得を行なう過程とを備えることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、この実施形態の磁気マーカを適用した磁気記録媒体の構成を示す平面図である。この図に示す磁気記録媒体１０には、その上面に、磁気パターン１１、１２の５本からなるバーコードＢＣ、すなわち磁気マーカが形成される。かかる磁気パターン１１および１２は、それぞれ符号の「０」、「１」に対応するものであり、高透磁率を有する磁性体小片の多数配列により構成されるものである。各磁性体小片のストリップ方向（磁化容易方向）と走査方向となす角度は、図において時計回りを正とした場合、磁気パターン１１については＋４５度であり、磁気パターン１２については−４５度となっている。
【００１４】
次に、上述した磁気記録媒体１０に形成されたバーコードＢＣを読み取るための構成について図２を参照して説明する。この図に示すように、読取時において磁気記録媒体１０は、検出素子２０により間隔ｄを置いて非接触で走査され、その際、バーコードＢＣが読み取られる。この場合、磁気記録媒体１０が搬送されて、固定された検出素子２０が読み取る構成としても、反対に、磁気記録媒体１０を固定として、検出素子２０が走査する構成としても良い。すなわち、磁気記録媒体１０と検出素子２０とにおいて、図に示す走査方向の相対移動が発生すれば、本実施形態では、いずれの構成でもよい。
【００１５】
ここで、検出素子２０は、図に示すように、コア２１、検出コイル２２および励起コイル２３から構成される。検出コイル２２および励起コイル２３は、図３に示すように、それぞれ矩形８字状に形成されるものであり、互いに直交し、図では説明のため離れているが、その形成平面は略同一である。
なお、検出コイル２２の検出磁束および励起コイル２３の発生磁束をそれぞれ高めるため、図２に示すようにコア２１には十字状の溝が形成され、かかる溝により形成される突起部分に検出コイル２２および励起コイル２３がそれぞれ巻回されるとともに、コア２１の材質にはフェライトなど高透磁率磁性体が用いられる。また、検出コイル２２および励起コイル２３は、図では説明のため、１ターンであるが、やはり磁束を高めるため、通常では複数ターンである。
【００１６】
次に、かかる読取構成において、いかにしてバーコードＢＣの情報が得られるかについて説明する。
はじめに、励起コイル２３に対し、図３に示した方向に電流を流したとすると、この電流で発生する磁界により、励起コイル２３の下面には、図に示すような磁束φ_Pが発生する。この際、磁気記録媒体１０の上面において磁気マーカが形成されていない箇所では、同一の磁束φ_Pが、磁気記録媒体１０を上からみると図４（ａ）に示すように、走査方向と垂直方向に発生する。
これに対し、例えば、磁気パターン１１が形成されている箇所では、図４（ｂ）に示すように、発生磁界が磁気パターン１１のストリップ方向にしたがって曲げられ、この曲げ磁界にかかる磁束φ_Aが発生する。かかる磁束φ_Aは、走査方向とは垂直方向に成分を有する磁束φ_P’と、走査方向とは逆方向の成分を有する磁束φ_Bとに分解することができる。このため、走査方向に成分を有する磁束が、励起コイル２３による磁気励起によって新たに発生することになる。一方、磁気パターン１２が形成されている箇所では、同様な理由から、磁束φ_Bとは逆向き磁束が生じる。
なお、磁気マーカが形成されていない箇所では、磁束φ_Pが走査方向とは垂直方向に直進するため（図４（ａ）参照）、走査方向に成分を有する磁束は生じない。
【００１７】
さて、磁気パターン１１によって磁束φ_Bが発生すると、この磁束φ_Bによって、図５に示すように、走査方向とは垂直方向に磁界が発生し、なおかつ、この磁界に対し検出コイル２２が走査方向に相対移動しているので、検出コイル２２には、誘導起電力が同図に示す方向に生じる。また、磁気パターン１２については、磁界の向きが同図に示す方向と反対となるので、逆向きの誘導起電力が生じる。
なお、磁気マーカが形成されていない箇所では、励起コイル２３による磁界によっては、走査方向成分を有する磁束が存在しないため、検出コイル２２に誘導起電力が生じない。
【００１８】
したがって、励起コイル２３に電流を流し、検出素子２０を磁気記録媒体１０に対し相対移動させて、検出コイル２２に発生する誘導起電力の有無、さらに有のときには、その電圧（および極性）を検出することにより、バーコードＢＣに対応する情報を取得することができる。
【００１９】
ところで、励起コイル２２に直流電流を流し続けることは、周辺部の着磁現象を招くので好ましくなく、また、出力電圧も小さい。そこで、本実施形態にあっては、励起コイル２２に交流電流を励起信号とし、これにより交流磁界を発生させることとしている。このような構成例を図６に示す。この例では、励起信号の周波数を１００ｋＨｚとし、ロックインアンプ３０によって、検出コイル２２の出力を、励起信号と同期して整流した電圧Ｖ_outを得ることとしている。
【００２０】
かかる出力電圧Ｖ_outと検出素子２０の位置との関係を図７に示す。この図に示すように、励起コイル２３に交流を流す構成としても、Ｖ_out信号の有無、さらに有のときには、その極性を検出することにより、バーコードＢＣに対応する情報を得ることができる。この図に示す例では、磁気パターン１１、１２、１２、１２、１１に対応する電圧Ｖ_outによって、符号「０」、「１」、「１」、「１」、「０」を取得することができるのである。
【００２１】
さて、上述した実施形態において、磁気マーカを構成する磁性体のストリップ方向は、検出素子２０の走査方向に対して＋４５度および−４５度に設定した。ここで、図８（ａ）において、走査方向に対する磁性体ストリップの方向の角度θを、−９０度から＋９０度まで変化させた場合における電圧Ｖ_outの特性を同図（ｂ）に示す。この図に示すように、出力電圧Ｖ_outは、角度θが＋４５度および−４５度のとき最大となる。このため、本実施形態においても、角度θを、磁気パターン１１、１２についてそれぞれ＋４５度、−４５度と設定したのである。
【００２２】
また、逆に言えば、図８（ｂ）をみても判るように、角度θが変化すると、電圧Ｖ_outも連続的に変化する。特に、−４５≦θ≦４５では、電圧Ｖ_outが定まれば、角度θも一義的に定まる。このため、角度θと電圧Ｖ_outとの対応付けを予め行なうことにより、符号「０」、「１」のディジタルデータのみならず、連続的なアナログデータや、多値のデータも取り扱うことが可能となる。
例えば、角度θが−４５度、−３０度、＋３０度および＋４５度を、それぞれ符号の「００」、「０１」、「１０」および「１１」に対応させる。ここで、角度θが＋４５度のときの電圧Ｖ_outを正規化して「１」とした場合、出力された電圧Ｖ_outが「−１」、「−０．５」、「０．５」および「＋１」のときに、符号の「００」、「０１」、「１０」および「１１」とすることで、１つバーに対して２ビットの情報を割り当てることができる。
【００２３】
したがって、このような磁気マーカによれば、非接触で読み取ることのみならず、１本のバーでアナログデータや、多値データも示すことができる。このため、記録可能な情報量を飛躍的に増加させることが可能となる。
【００２４】
くわえて、本実施形態にかかる磁気マーカにおいては、読み取りの際の励起磁化を交流としたことによって、バーコードの幅が符号に対応した従来のバーコードシステムと比べて、走査速度に依存しないで、安定してバーコードを読み取ることができる。
【００２５】
【実施例】
次に、磁気記録媒体の具体的な実施例のいくつかについて説明する。
はじめに、第１の実施例について説明する。図９は、この実施例に係る磁気記録媒体の構成を示す斜視図である。この実施例に係る磁気記録媒体１０は、次のようにして形成される。まず、基板となる厚さ５０μｍの銅箔１０１に対し、磁気パターン１１、１２の磁性体ストリップに相当する孔をエッチングにより形成する。次に、かかる銅箔１０１の背面に、厚さ２５μｍのアモルファスリボン１０２を接着して磁気記録媒体１０とする。すなわち、この実施例は、背面に接着されたアモルファスリボン１０２を磁気パターン１１、１２における磁性体小片の１つとして作用させるものである。
この実施例によれば、非磁性導体板の銅箔１０１と高透磁率磁性体のアモルファスリボン１０２とにおける透磁率の差が顕著となるため、出力電圧Ｖ_outを極めて高くすることができる。
【００２６】
次に、第２の実施例について説明する。図１０は、この実施例に係る磁気記録媒体の構成を示す斜視図である。この実施例に係る磁気記録媒体１０は、次のようにして形成される。まず、直径３０μｍ程度のアモルファスワイヤ１１２を６本、それぞれ＋４５度あるいは−４５度傾け平行に並べて粘着シート１１３に貼着させ、１本のバー（磁気マーカ）とする。これを、５本並べて基板となるＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）１１１に貼着させて、磁気記録媒体１０とする。すなわち、この実施例は、貼着されたアモルファスワイヤの６本により磁気パターン１１、１２を構成させ、アモルファスワイヤの１本１本を磁性体小片の１つとして作用させるものである。
【００２７】
いずれの実施例においても、磁性材料が、基板上に走査方向とは略垂直方向に複数列平行に形成され、かつ、走査方向に複数行形成される。この際、磁性材料のストリップ方向と走査方向とのなす角度は、記録すべき符号に対応して、−４５度あるいは＋４５度に設定される。
また、１本のバーに多値あるいはアナログデータを対応させる場合には、−４５度〜＋４５度の範囲の角度と多値あるいはアナログデータとの対応を予め定めておき、磁性材料のストリップ方向と走査方向とのなす角度を設定する必要がある。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、非接触で読取が可能であって、かつ、記録可能な情報量を多くすることが可能な磁気マーカおよびその読取方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る磁気記録媒体の構成を示す平面図である。
【図２】同磁気記録媒体を読み取るための構成を示す斜視図である。
【図３】同磁気記録媒体を読み取るための構成における励起コイルおよび検出コイルの構成を示す斜視図であって、読取原理を示すための図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ同磁気記録媒体の読取原理を示すための図である。
【図５】同磁気記録媒体における読取原理を示すための図である。
【図６】同磁気記録媒体を読み取るための電気的構成を示すブロック図である。
【図７】同電気的構成における出力信号と、磁気パターンの位置関係とを示す特性図である。
【図８】（ａ）は走査方向に対する磁性体小片の位置関係を示す図であり、（ｂ）は同電気的構成における出力電圧と磁性体小片が走査方向となす角度との関係を示す特性図である。
【図９】本発明の第１実施例に係る磁気記録媒体の構成を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第２実施例に係る磁気記録媒体の構成を示す斜視図である。
【図１１】従来の磁気記録媒体の構成の一例を示す平面図である。
【図１２】従来の磁気記録媒体の構成の一例を示す断面図である。
【図１３】従来の磁気記録媒体において、磁気パターンによる検出信号と、磁気パターンの位置関係とを示す特性図である。
【符号の説明】
１０……磁気記録媒体、１１、１２……磁気パターン、２２……検出コイル、２３……励起コイル

Claims

磁化容易方向が走査方向に対して所定の角度をなすように形成された磁気パターンからなる磁気マーカであって、
前記角度により符号化が行なわれ、
前記磁気パターンは、１つの符号に対し、走査方向とは略垂直方向に複数列形成されていることを特徴とする磁気マーカ。
導体基板に略平行四辺形形状の孔を前記走査方向とは所定の角度をなして形成した後、前記導体基板に磁性板を貼着して、前記磁気パターンとしたことを特徴とする請求項１記載の磁気マーカ。
基板に、磁性材からなるワイヤを、前記走査方向とは所定の角度をなして並べて、前記磁気パターンとしたことを特徴とする請求項１記載の磁気マーカ。
磁化容易方向が走査方向とは所定の角度をなすように形成された磁気パターンを磁気励起する過程と、
磁気励起された磁束のうち、前記磁気パターンによって曲げられた成分であって、前記走査方向とは同方向あるいは逆方向の成分によって誘導起電力を生じさせる過程と、
前記誘導起電力により符号の取得を行なう過程と
を備えることを特徴とする磁気マーカの読取方法。