KR101485229B1 - 자기 패턴 검출 장치 - Google Patents

Abstract

비용을 대폭 증대시키지 않고, 게인을 향상시킬 수 있는 자기 패턴 검출 장치를 제공하는 것. 구체적으로는, 자기 패턴 검출 장치 (100) 에서는, 신호 처리부 (60) 의 증폭부 (70) 에 있어서, 여자 신호에 의해 여자된 자기 센서 소자 (40) 로부터 출력된 센서 출력 신호와, 기준 전압을 앰프 (71) 에 입력할 때에, 기준 전압 생성부 (72) 에 있어서, 여자 신호에 연동하여 변화되는 신호를 생성하고, 이러한 신호를 기준 전압으로서 앰프 (71) 에 입력한다. 기준 전압 생성부 (72) 는, 여자 신호를 미분하여 기준 전압을 생성하는 CR 미분 회로 (73) 를 구비하고 있고, 이러한 기준 전압이면, 자기 센서 소자 (40) 로부터 출력된 센서 출력 신호와의 차가 작기 때문에, 앰프 게인을 크게 할 수 있다.

Description

자기 패턴 검출 장치{MAGNETIC PATTERN DETECTION DEVICE}

본 발명은, 자성체가 장착된 물체나 자기 잉크로 인쇄된 지폐 등과 같은 매체의 자기 패턴을 검출하는 자기 패턴 검출 장치에 관한 것이다.

자성체가 장착된 카드 등의 물체나, 자기 잉크로 인쇄된 지폐 등의 매체로부터 자기 패턴을 검출하는 자기 패턴 검출 장치에서는, 매체가 통과했을 때의 자속 변화를 자기 센서 소자에서 검출하고, 자기 센서 소자로부터 출력된 센서 출력 신호에 대해 신호 처리부에서의 신호 처리를 실시하고 있다. 여기서, 신호 처리부에는, 센서 출력 신호와, 정전압으로 이루어지는 기준 전압이 입력되는 앰프에 의해 증폭부가 구성되어 있고, 센서 출력 신호를 증폭부에서 증폭시킨 후, 각종 신호 처리를 실시하고 있다 (특허문헌 1∼3 참조).

또, 이와 같은 자기 패턴 검출 장치에서는, 매체가 통과했을 때의 자속 변화를 자기 센서 소자에서 검출하고, 자기 센서 소자로부터 출력된 신호에 기초하여 자기 패턴을 검출한다. 여기서, 자기 센서 소자는, 도 18(a), 도 18(b) 에 나타내는 바와 같이, 매체 (1) 의 이동 방향 (X) (행 방향) 에 대해 직교하는 열 방향 (Y) (매체 폭 방향) 으로, 예를 들어, 채널 CH1∼CH20 용으로서 20 개 배열되어 있고, 이러한 20 개의 자기 센서 소자 (40) 를 열 방향 (Y) 으로 스캔함으로써, 매체 (1) 의 폭 방향 전체로부터 자기 패턴을 검출하도록 되어 있다.

즉, 도 18(a), 도 18(b) 에 나타내는 복수의 자기 센서 소자 (40) 를 1 회 스캔하면, 채널 CH1∼CH20 의 20 개의 자기 센서 소자 (40) 의 각각에서 데이터가 검출되므로, 도 18(d) 에 나타내는 바와 같이, 자기 센서 소자 (40) 가 온 상태에 있는 타이밍에 동기시켜 A/D 컨버터에서 자기 센서 소자 (40) 에서의 검출 데이터 디지털 신호로 변환되면, 매체 (1) 의 1 열분의 자기 패턴을 검출할 수 있다. 여기서, 자기 센서 소자 (40) 는, 주파수가 500 ㎑ 의 여자 (勵磁) 신호에 의해 여자된다.

또, 매체 (1) 는 행 방향 (X) 으로 이동한다. 이 때문에, 자기 센서 소자 (40) 가 온 상태로 위치하고 있던 영역을 사선 영역으로서 도 18(c) 에 나타내는 바와 같이, 매체 (1) 에 있어서 금회 (今回) 의 스캔시에 자기 센서 소자 (40) 가 온 상태로 위치하고 있던 영역 (우측으로 상승하는 사선을 그은 영역) 에 대해 이동 방향 (X) 과는 반대측에서 이웃하는 영역 (우측으로 하강하는 사선을 그은 영역) 에 차회 (次回) 의 자기 센서 소자 (40) 가 온 상태로 위치하게 된다. 따라서, 매체 (1) 전체로부터 자기 패턴을 검출할 수 있다.

일본 공개특허공보 2007-241653호 일본 공개특허공보 2007-241654호 일본 공개특허공보 2009-163336호

그러나, 특허문헌 1∼3 에 기재된 구성에서는, 센서 출력 신호를 증폭시킬 때에 앰프의 기준 전압으로서 정전압을 이용하고 있기 때문에, 센서 출력 신호와 기준 전압의 차가 크다. 이 때문에, 앰프로부터 출력되는 신호가 포화되지 않도록 앰프 게인 (gain) 을 낮게 억제할 필요가 있기 때문에, 검출 게인을 높일 수 없다는 문제점이 있다. 한편, 브릿지 회로를 이용하여 자기 센서 소자로부터의 출력 신호를 차동 증폭시키면, 대폭적인 비용의 증대를 초래한다는 문제점이 있다.

또, 열 방향 (Y) 으로 배열한 복수의 자기 센서 소자 (40) 를 스캔함과 함께, 매체 (1) 를 이동시키는 방식의 자기 패턴 검출 장치에서는, 매체 (1) 의 이동 속도, 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 에 있어서의 자기 센서 소자 (40) 의 치수, 스캔 속도에 따라서는, 도 18(c) 에 나타내는 바와 같이, 금회의 스캔시에 자기 센서 소자 (40) 가 온 상태로 위치하고 있던 영역 (우측으로 상승하는 사선을 그은 영역) 과 차회의 스캔시에 자기 센서 소자 (40) 가 온 상태로 위치하고 있던 영역 (우측으로 하강하는 사선을 그은 영역) 사이에 간극 (G) 이 발생한다. 예를 들어, 매체 (1) 의 이동 속도가 0.0016 ㎜/μsec, 열 방향 (Y) 에 있어서의 자기 센서 소자의 스캔 시간이 200 μsec 인 경우, 1 회의 스캔이 완료되는 동안에 매체 (1) 가 0.32 ㎜ 이동하는데, 이러한 경우에 자기 센서 소자 (1) 의 이동 방향에 있어서의 치수가 0.3 ㎜ 이면, 금회의 스캔시에 자기 센서 소자 (40) 가 온 상태로 위치하고 있던 영역과, 차회의 스캔시에 자기 센서 소자 (40) 가 온 상태로 위치하고 있던 영역 사이에는, 0.02 ㎜ 의 간극 (G) 이 발생한다. 이 때문에, 매체 (1) 에 있어서 간극 (G) 에 상당하는 영역은, 자기 센서 소자 (40) 에 의한 자기 특성의 검출을 실시할 수 없고, 매체 (1) 의 전체면으로부터 자기 패턴을 양호한 정밀도로 검출하는 것이 곤란하다.

한편, 자기 센서 소자 (40) 는, 통상, 매체 (1) 에 대한 자기 센서 소자 (40) 의 등배 투영 면적 이상의 센싱 범위를 구비하고 있으므로, 이러한 센싱 범위에서 간극 (G) 을 커버할 수 있으면, 매체 (1) 의 전체면으로부터 자기 패턴을 검출할 수 있는데, 이와 같은 경우에도, 매체 (1) 의 이동 속도, 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 에 있어서의 자기 센서 소자 (40) 의 센싱 범위의 치수, 스캔 속도에 따라서는, 금회의 스캔시의 센싱 범위와 차회의 스캔시의 센싱 범위 사이에 간극 (G) 이 발생하는 것을 피하는 것은 곤란하다.

이상의 문제점을 감안하여, 본 발명의 제 1 과제는, 비용을 대폭 증대시키지 않고, 게인을 향상시킬 수 있는 자기 패턴 검출 장치를 제공하는 것에 있다.

또, 본 발명의 제 2 과제는, 열 방향으로 배열한 복수의 자기 센서 소자를 스캔함과 함께, 자기 센서에 대해 매체를 상대 이동시키는 방식을 채용한 경우에도, 매체의 전체면으로부터 확실하게 자기 패턴을 검출할 수 있는 자기 패턴 검출 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 제 1 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은, 매체의 자기 특성을 검출하는 자기 센서 소자와, 그 자기 센서 소자에서의 검출 결과에 기초하여 상기 매체의 자기 패턴을 검출하는 신호 처리부를 갖는 자기 패턴 검출 장치로서, 상기 신호 처리부는, 여자 신호에 의해 여자된 상기 자기 센서 소자로부터 출력된 센서 출력 신호를 증폭시키는 증폭부를 구비하고, 당해 증폭부는, 상기 센서 출력 신호 및 기준 전압이 입력되는 앰프와, 상기 여자 신호에 연동하여 변화되는 신호를 상기 기준 전압으로서 생성하는 기준 전압 생성부를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는, 센서 출력 신호를 앰프로 증폭시킬 때, 여자 신호에 연동하여 변화되는 기준 전압을 이용하고 있기 때문에, 자기 센서 소자로부터 출력되는 센서 출력 신호와 기준 전압의 차가 작다. 따라서, 브릿지 회로 등과 같은 비용이 증대되는 회로를 추가하지 않아도, 앰프 게인을 높일 수 있어, S/N 비를 높일 수 있다. 또, 기준 전압은, 여자 신호에 연동하여 변화되고, 센서 출력 신호와 동기하고 있으므로, 센서 출력 신호를 적정하게 증폭시킬 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 기준 전압은, 상기 여자 신호를 미분한 파형을 구비한 신호인 것이 바람직하다. 센서 출력 신호는, 여자 신호에 의해 발생하는 자속의 시간 미분에 상당하기 때문에, 여자 신호를 미분한 파형의 신호를 앰프의 기준 전압으로서 이용하면, 센서 출력 신호와 기준 전압의 차가 작기 때문에, 게인을 높일 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 기준 전압 생성부는, 상기 여자 신호를 미분하여 상기 기준 전압을 생성하는 CR 미분 회로를 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 캐패시터나 저항과 같은 저렴한 전기 소자를 이용하여, 여자 신호를 미분하여 기준 전압을 생성하는 미분 회로를 구성할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 기준 전압 생성부는, 상기 여자 신호에 의해 여자되어 당해 여자 신호를 미분하여 이루어지는 신호를 상기 기준 전압으로서 출력하는 더미용 자기 센서 소자를 구비하고 있는 구성을 채용해도 된다. 더미용 자기 센서 소자로부터의 출력 신호는, 여자 신호에 의해 발생하는 자속의 시간 미분에 상당하고, 여자 신호를 미분한 파형의 신호를 기준 전압으로서 생성할 수 있다. 또, 이러한 기준 전압이면, 센서 출력 신호와의 차가 매우 작기 때문에, 게인을 높일 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 신호 처리부는, 상기 앰프로부터 출력된 신호 중, 극성이 정 (正) 인 신호 성분을 적분하는 제 1 적분 회로와, 극성이 부 (負) 인 신호 성분을 적분하는 제 2 적분 회로를 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 앰프로부터 출력된 신호의 펄스 폭이 좁은 경우에도, 극성이 정인 신호 성분 및 극성이 부인 신호 성분을 각각, 적분하여 진폭 변화를 면적 변화로 변환시킬 수 있으므로, 간소한 구성으로 겉보기 게인을 높일 수 있다.

본 발명의 다른 형태는, 매체의 자기 특성을 검출하는 자기 센서 소자와, 그 자기 센서 소자에서의 검출 결과에 기초하여 상기 매체의 자기 패턴을 검출하는 신호 처리부를 갖는 자기 패턴 검출 장치로서, 상기 신호 처리부는, 상기 센서 출력 중, 극성이 정인 신호 성분을 적분하는 제 1 적분 회로와, 극성이 부인 신호 성분을 적분하는 제 2 적분 회로를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는, 센서 출력 신호의 펄스 폭이 좁은 경우에도, 극성이 정인 신호 성분 및 극성이 부인 신호 성분을 각각, 적분하여 진폭 변화를 면적 변화로 변환시킬 수 있으므로, 간소한 구성으로 겉보기 게인을 높일 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 자기 센서 소자는, 상기 센서 출력 신호를 차동 출력으로서 출력하기 위한 복수의 코일을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 외란의 영향을 잘 받지 않는다는 이점이 있다.

또, 상기 제 2 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은, 매체로부터 자기 특성을 검출하는 자기 센서 소자와, 그 자기 센서 소자에 대해 상기 매체를 상대적으로 이동시키는 반송 기구를 갖는 자기 패턴 검출 장치로서, 상기 자기 센서 소자는, 상기 매체의 이동 방향에 대해 직교하는 열 방향으로 복수 배열되고, 상기 반송 기구 에 의한 상기 매체의 이동 속도를 v (㎜/μsec) 로 하고, 상기 자기 센서 소자의 상기 이동 방향에 있어서의 치수를 T (㎜) 로 하고, 상기 열 방향에 있어서의 상기 자기 센서 소자의 단위 시간 ta (μsec) 당의 스캔 횟수를 N 회로 했을 때, 상기 이동 속도 v, 상기 단위 시간 ta, 상기 치수 T 및 상기 스캔 횟수 N 은, 이하의 조건식

(v×ta)≤(T×N)

단, N 은 2 이상의 정수

를 만족하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는, 매체의 이동 속도 v, 자기 센서 소자의 이동 방향에 있어서의 치수 T, 열 방향에 있어서의 자기 센서 소자의 단위 시간 ta 당의 스캔 횟수 N 이 상기의 조건식을 만족하도록 설정되어 있기 때문에, 금회의 스캔시에 자기 센서 소자가 온 상태로 위치하고 있던 영역과, 차회의 스캔시에 자기 센서 소자가 온 상태로 위치하고 있던 영역 사이에 간극이 발생하지 않는다. 따라서, 열 방향으로 배열한 복수의 자기 센서 소자를 스캔함과 함께, 자기 센서에 대해 매체를 상대 이동시키는 방식을 채용한 경우에도, 매체의 전체면으로부터 확실하게 자기 패턴을 검출할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 단위 시간 ta 는, 상기 매체의 1 열분의 자기 패턴을 검출하기 위한 1 주사 기간이고, 당해 1 주사 기간 중에 실시한 스캔에 의해 상기 자기 센서 소자에서 얻어진 데이터에 기초하여 상기 매체의 1 열분의 자기 패턴이 검출되는 구성을 채용할 수 있다. 즉, 1 열분의 자기 패턴을 검출하기 위한 1 주사 기간 중에 복수의 스캔을 실시한다. 이 때문에, 복수 회의 스캔에 의해 얻어진 데이터에 기초하여 1 열분의 자기 패턴을 검출하는 구성을 채용할 수 있고, 이러한 구성에 의하면, 자기 센서 소자에서 얻어진 데이터 중 어느 것에 노이즈 등의 영향이 포함되어 있는 경우에도, 이러한 노이즈의 영향을 완화시킬 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 1 주사 기간 중에 실시한 N 회의 스캔 중의, 1 회의 스캔 혹은 복수 회의 스캔에 의해 상기 자기 센서 소자에서 얻어진 데이터에 기초하여 상기 매체의 1 열분의 자기 패턴이 검출되는 구성을 채용할 수 있다. 이와 같이 구성하면, 매체의 종류나 자기 패턴 검출 장치에 요구되는 검출 정밀도 등에 따라 최적의 동작을 실현할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 1 주사 기간 중에 실시한 N 회의 스캔 중의, 복수 회의 스캔에 의해 상기 자기 센서 소자에서 얻어진 데이터에 기초하여 상기 매체의 1 열분의 자기 패턴이 검출되는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 매체의 자기 특성을 높은 정밀도로 검출할 수 있다. 또, 자기 센서 소자에서 얻어진 데이터 중 어느 것에 노이즈 등의 영향이 포함되어 있는 경우에도, 이러한 노이즈의 영향을 완화시킬 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 1 주사 기간 중에 실시한 N 회의 스캔에 의해 상기 자기 센서 소자에서 얻어진 전체 데이터에 기초하여 상기 매체의 1 열분의 자기 패턴이 검출되는 구성을 채용할 수 있다. 이와 같이 구성하면, 매체에 대해 자기 센서 소자를 등배 투영한 영역이 금회의 스캔과 차회의 스캔에서 부분적으로 겹쳐져 있으므로, 매체의 자기 특성을 높은 정밀도로 검출할 수 있다. 또, 자기 센서 소자에서 얻어진 데이터 중 어느 것에 노이즈 등의 영향이 포함되어 있는 경우에도, 이러한 노이즈의 영향을 완화시킬 수 있다.

본 발명에서는, 1 주사 기간 중에 실시한 N 회의 스캔 중의 일부의 스캔에 의해 자기 센서 소자에서 얻어진 데이터에 기초하여 매체의 1 열분의 자기 패턴이 검출되는 구성을 채용해도 된다.

예를 들어, 상기 1 주사 기간 중에 실시한 N 회의 스캔 중, 상기 매체에 대해 상기 자기 센서 소자를 등배 투영한 영역이 금회의 스캔과 차회의 스캔에서 상기 이동 방향으로 부분적으로 겹쳐지는 2 회 이상 또한 N 회 미만의 스캔에 의해 상기 자기 센서 소자에서 얻어진 복수의 데이터, 혹은 상기 매체에 대해 상기 자기 센서 소자를 등배 투영한 영역이 금회의 스캔과 차회의 스캔에서 상기 이동 방향으로 겹치지 않고 접하는 2 회 이상 또한 N 회 미만의 스캔에 의해 상기 자기 센서 소자에서 얻어진 복수의 데이터에 기초하여 상기 매체의 1 열분의 자기 패턴이 검출되는 구성을 채용해도 된다.

이 경우, 상기 1 주사 기간 중에 실시한 N 회의 스캔 중, 상기 매체에 대해 상기 자기 센서 소자를 등배 투영한 영역이 금회의 스캔과 차회의 스캔에서 상기 이동 방향에서 부분적으로 겹쳐지는 2 회 이상 또한 N 회 미만의 스캔에 의해 상기 자기 센서 소자에서 얻어진 복수의 데이터에 기초하여 상기 매체의 1 열분의 자기 패턴이 검출되는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 매체에 대해 자기 센서 소자를 등배 투영한 영역이 금회의 스캔과 차회의 스캔에서 부분적으로 겹쳐져 있으므로, 매체의 자기 특성을 높은 정밀도로 검출할 수 있다. 또, 자기 센서 소자에서 얻어진 데이터 중 어느 것에 노이즈 등의 영향이 포함되어 있는 경우에도, 이러한 노이즈의 영향을 완화시킬 수 있다.

또, 상기 자기 센서 소자의 상기 이동 방향에 있어서의 센싱 범위가 상기 자기 센서 소자의 상기 이동 방향에 있어서의 치수 T 보다 큰 경우, 상기 1 주사 기간 중에 실시한 N 회의 스캔 중, 상기 센싱 범위가 금회의 스캔과 차회의 스캔에서 상기 이동 방향에서 부분적으로 겹쳐지는 2 회 이상 또한 N 회 미만의 스캔에 의해 상기 자기 센서 소자에서 얻어진 복수의 데이터, 혹은 상기 센싱 범위가 금회의 스캔과 차회의 스캔에서 상기 이동 방향으로 겹치지 않고 접하는 2 회 이상 또한 N 회 미만의 스캔에 의해 상기 자기 센서 소자에서 얻어진 복수의 데이터에 기초하여 상기 매체의 1 열분의 자기 패턴이 검출되는 구성을 채용해도 된다.

이 경우, 상기 1 주사 기간 중에 실시한 N 회의 스캔 중, 상기 센싱 범위가 금회의 스캔과 차회의 스캔에서 상기 이동 방향에서 부분적으로 겹쳐지는 2 회 이상 또한 N 회 미만의 스캔에 의해 상기 자기 센서 소자에서 얻어진 복수의 데이터에 기초하여 상기 매체의 1 열분의 자기 패턴이 검출되는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 센싱 범위가 금회의 스캔과 차회의 스캔에서 부분적으로 겹쳐져 있으므로, 매체의 자기 특성을 높은 정밀도로 검출할 수 있다. 또, 자기 센서 소자에서 얻어진 데이터 중 어느 것에 노이즈 등의 영향이 포함되어 있는 경우에도, 이러한 노이즈의 영향을 완화시킬 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 1 주사 기간 중에 상기 자기 센서 소자에서 얻어진 복수의 데이터에 기초하여 상기 매체의 1 열분의 자기 패턴을 검출하는 데에 있어서는, 당해 복수의 데이터에 평균화 처리가 실시되는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 복수의 데이터로부터 매체의 1 열분의 자기 패턴을 검출하는 경우에도 간소한 처리로 끝난다. 또, 복수의 데이터를 평균화 처리하면, 자기 센서 소자에서 얻어진 데이터 중 어느 것에 노이즈 등의 영향이 포함되어 있는 경우에도, 이러한 노이즈의 영향을 완화시킬 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 1 주사 기간 중에 실시한 N 회의 스캔 중, 어느 스캔시의 상기 자기 센서 소자에서 얻어진 데이터에 기초하여 상기 매체의 1 열분의 자기 패턴을 검출할지는, 가변인 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 매체의 종류나 자기 패턴 검출 장치에 요구되는 검출 정밀도 등에 따라 최적인 동작을 실현할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 자기 센서 소자는, 여자 신호에 의해 여자되어 신호를 출력하는 경우, 당해 여자 신호는, 1 회의 스캔 중에 상기 복수의 자기 센서 소자의 각각이 출력하는 신호에 복수 주기분의 상기 여자 신호에 의한 신호 성분이 포함되는 주파수를 가지고 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 1 회의 스캔 중에 복수의 자기 센서 소자의 각각이 출력하는 신호 하나하나에 복수 주기분의 여자 신호에 의한 신호 성분이 포함되므로, 매체의 자기 특성을 높은 정밀도로 검출할 수 있다.

제 1 발명에 관련된 자기 패턴 검출 장치에 있어서는, 센서 출력 신호를 앰프로 증폭시킬 때, 여자 신호에 연동하여 변화되는 기준 전압을 이용하고 있기 때문에, 자기 센서로부터 출력되는 신호와 기준 전압의 차가 작다. 따라서, 브릿지 회로 등과 같은 비용이 증대되는 회로를 추가하지 않아도, 앰프 게인을 높일 수 있어, S/N 비를 높일 수 있다. 또, 기준 전압은, 여자 신호에 연동하여 변화되기 때문에, 센서 출력 신호와 기준 전압은 동기하고 있으므로, 센서 출력 신호를 적정하게 증폭시킬 수 있다.

또, 제 1 발명의 다른 형태에 관련된 자기 패턴 검출 장치에 있어서, 신호 처리부는, 센서 출력 중, 극성이 정인 신호 성분을 적분하는 제 1 적분 회로와, 극성이 부인 신호 성분을 적분하는 제 2 적분 회로를 구비하고 있으므로, 센서 출력 신호의 펄스 폭이 좁은 경우에도, 극성이 정인 신호 성분 및 극성이 부인 신호 성분을 각각, 적분하여 진폭 변화를 면적 변화로 변환시킬 수 있다. 그러므로, 간소한 구성으로 겉보기 게인을 높일 수 있다.

또, 제 2 발명에 관련된 자기 패턴 검출 장치에서는, 매체의 이동 속도 v, 자기 센서 소자의 이동 방향에 있어서의 치수 T, 열 방향에 있어서의 자기 센서 소자의 단위 시간 ta 당의 스캔 횟수 N 이 이하의 조건식

(v×ta)≤(T×N)

단, N 은 2 이상의 정수

를 만족하도록 설정되어 있기 때문에, 금회의 스캔시에 자기 센서 소자가 온 상태로 위치하고 있던 영역과, 차회의 스캔시에 자기 센서 소자가 온 상태로 위치하고 있던 영역 사이에 간극이 발생하지 않는다. 따라서, 열 방향으로 배열한 복수의 자기 센서 소자를 스캔함과 함께, 자기 센서에 대해 매체를 상대 이동시키는 방식을 채용한 경우에도, 매체의 전체면으로부터 확실하게 자기 패턴을 검출할 수 있다.

도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태 1 에 관련된 자기 센서 장치를 구비한 자기 패턴 검출 장치의 구성을 나타내는 설명도이다.
도 2 는, 본 발명의 제 1 실시형태 1 에 관련된 자기 센서 장치의 설명도이다.
도 3 은, 본 발명의 제 1 실시형태 1 에 관련된 자기 센서 장치에 사용한 자기 센서 소자의 설명도이다.
도 4 는, 본 발명의 제 1 실시형태 1 에 관련된 자기 패턴 검출 장치의 전기적 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5 는, 본 발명의 제 1 실시형태 1 에 관련된 자기 패턴 검출 장치의 증폭부에 있어서 앰프에 입력되는 신호 등의 설명도이다.
도 6 은, 본 발명의 제 1 실시형태 1 에 관련된 자기 패턴 검출 장치에 있어서 매체에 형성되는 각종 자기 잉크의 특성 등을 나타내는 설명도이다.
도 7 은, 본 발명의 제 1 실시형태 1 에 관련된 자기 패턴 검출 장치에 있어서 종류가 상이한 자기 패턴이 형성된 매체로부터 자기 패턴의 유무를 검출하는 원리를 나타내는 설명도이다.
도 8 은, 본 발명의 제 1 실시형태 2 에 관련된 자기 패턴 검출 장치의 회로부 중, 증폭부 주변의 구성을 나타내는 설명도이다.
도 9 는, 본 발명의 제 1 실시형태 3 에 관련된 자기 패턴 검출 장치의 증폭부의 구성을 나타내는 설명도이다.
도 10 은, 본 발명의 제 1 실시형태 4 에 관련된 자기 패턴 검출 장치의 증폭부 주변의 구성을 나타내는 설명도이다.
도 11 은, 본 발명의 제 1 실시형태 5 에 관련된 자기 패턴 검출 장치의 오프셋 조정부 주변의 구성을 나타내는 설명도이다.
도 12 는, 본 발명의 제 1 실시형태 6 에 관련된 자기 패턴 검출 장치에 사용한 자기 센서 소자의 설명도이다.
도 13 은, 본 발명의 제 2 실시형태 1 에 관련된 자기 패턴 검출 장치의 전기적 구성을 나타내는 설명도이다.
도 14 는, 본 발명의 제 2 실시형태 1 에 관련된 자기 패턴 검출 장치의 스캔 동작 등을 나타내는 설명도이다.
도 15 는, 본 발명의 제 2 실시형태 1 에 관련된 자기 패턴 검출 장치에 있어서의 회로부의 동작 조건을 나타내는 설명도이다.
도 16 은, 본 발명의 제 2 실시형태 2 에 관련된 자기 패턴 검출 장치에서의 스캔마다의 자기 센서 소자의 위치를 나타내는 설명도이다.
도 17 은, 본 발명의 제 2 실시형태 3 에 관련된 자기 패턴 검출 장치에서의 스캔마다의 자기 센서 소자 및 그 센싱 범위의 위치를 나타내는 설명도이다.
도 18 은, 종래의 자기 패턴 검출 장치의 설명도이다.

[제 1 실시형태]

도면을 참조하여, 본 발명의 제 1 실시형태를 설명한다. 또한, 제 1 실시형태는, 제 1 발명에 대해 설명하는 것이다.

[제 1 실시형태 1]

(전체 구성)

도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태 1 에 관련된 자기 센서 장치를 구비한 자기 패턴 검출 장치의 구성을 나타내는 설명도이고, 도 1(a), 도 1(b) 는, 자기 패턴 검출 장치의 주요부 구성을 모식적으로 나타내는 설명도, 및 단면 구성을 모식적으로 나타내는 설명도이다.

도 1 에 나타내는 자기 패턴 검출 장치 (100) 는, 은행권, 유가 증권 등의 매체 (1) 로부터 자기를 검지하여 진위 판별이나 종류의 판별을 실시하는 장치이고, 롤러나 가이드 (도시 생략) 등에 의해 시트상의 매체 (1) 를 매체 이동로 (11) 를 따라 이동시키는 반송 장치 (10) 와, 이 반송 장치 (10) 에 의한 매체 이동로 (11) 의 도중 위치에서 매체 (1) 로부터 자기를 검출하는 자기 센서 장치 (20) 를 가지고 있다. 본 형태에 있어서, 롤러나 가이드는, 알루미늄 등과 같은 비자성 재료로 구성되어 있다. 본 형태에 있어서, 자기 센서 장치 (20) 는, 매체 이동로 (11) 의 하방에 배치되어 있지만, 매체 이동로 (11) 의 상방에 배치되는 경우도 있다. 어느 경우도, 자기 센서 장치 (20) 는, 센서면 (21) 을 매체 이동로 (11) 를 향하도록 배치된다.

본 형태에 있어서, 매체 (1) 에는, 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 으로 연장되는 미세폭 (細幅) 의 자성 영역 (1a) 에 자기 잉크에 의해 자기 패턴이 형성되어 있고, 이러한 자기 패턴은, 잔류 자속 밀도 (Br) 및 투자율 (透磁率) (μ) 이 상이한 복수 종류의 자기 잉크에 의해 형성되어 있다. 예를 들어, 매체 (1) 에는, 하드재를 포함하는 자기 잉크에 의해 인쇄된 제 1 자기 패턴과, 소프트재를 포함하는 자기 잉크에 의해 인쇄된 제 2 자기 패턴이 형성되어 있다. 그래서, 본 형태의 자기 패턴 검출 장치 (100) 는, 매체 (1) 에 있어서의 자기 패턴마다의 유무를 잔류 자속 밀도 레벨 및 투자율 레벨의 쌍방에 기초하여 검출한다. 또, 본 형태에 있어서, 이러한 2 종류의 자기 패턴의 검출을 실시하기 위한 자기 센서 장치 (20) 는 공통된다. 따라서, 본 형태의 자기 패턴 검출 장치 (100) 는, 이하의 구성을 가지고 있다.

(자기 센서 장치 (20) 의 구성)

도 2 는, 본 발명의 제 1 실시형태 1 에 관련된 자기 센서 장치 (20) 의 설명도이고, 도 2(a), 도 2(b) 는, 자기 센서 장치 (20) 에 있어서의 자기 센서 소자 등의 레이아웃을 나타내는 설명도, 및 자기 센서 소자의 방향을 나타내는 설명도이다.

도 1 및 도 2(a) 에 나타내는 바와 같이, 본 형태의 자기 패턴 검출 장치 (100) 에 있어서, 자기 센서 장치 (20) 는, 매체 (1) 에 자계를 인가하는 자계 인가용 자석 (30) 과, 자계를 인가한 후의 매체 (1) 에 바이어스 자계를 인가한 상태에 있어서의 자속을 검출하는 자기 센서 소자 (40) 와, 자계 인가용 자석 (30) 및 자기 센서 소자 (40) 를 덮는 비자성의 케이스 (25) 를 구비하고 있다. 자기 센서 장치 (20) 는, 매체 이동로 (11) 와 대략 동일 평면을 구성하는 센서면 (21) 과, 센서면 (21) 에 대해 매체 (1) 의 이동 방향의 양측에 연접 (連接) 하는 경사면부 (22, 23) 를 구비하고 있고, 이러한 형상은, 케이스 (25) 의 형상에 의해 규정되어 있다.

자기 센서 장치 (20) 는, 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 과 교차하는 방향으로 연장되어 있고, 자계 인가용 자석 (30) 및 자기 센서 소자 (40) 는, 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 과 교차하는 방향으로 복수 배열되어 있다. 본 형태에 있어서, 자기 센서 장치 (20) 는, 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 과 교차하는 방향 중, 이동 방향 (X) 과 직교하는 매체 폭 방향 (Y) 으로 연장되어 있고, 자계 인가용 자석 (30) 및 자기 센서 소자 (40) 는, 이동 방향 (X) 과 직교하는 매체 폭 방향 (Y) (열 방향) 으로 복수, 일렬로 등간격으로 배열되어 있다. 따라서, 매체 폭 방향 (Y) 으로 배열된 복수의 자기 센서 소자 (40) 를 스캔하여 순차적으로, 온 상태로 하면, 매체 (1) 의 매체 폭 방향 (Y) 의 자기 패턴을 검출할 수 있다. 또, 이러한 스캔에 병행하여 매체 (1) 를 이동 방향 (X) 으로 이동시키면, 매체 (1) 전체의 자기 패턴을 검출할 수 있다. 또한, 여기서 말하는 「온 상태」란, 자기 센서 소자 (40) 에 후술하는 여자 신호가 인가됨과 함께, 자기 센서 소자 (40) 로부터 출력된 신호에 신호 처리가 실시되는 액티브 상태를 의미한다.

본 형태에 있어서, 자계 인가용 자석 (30) 은, 자기 센서 소자 (40) 에 대해 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 의 양측에 자계 인가용 제 1 자석 (31) 과 자계 인가용 제 2 자석 (32) 으로서 배치되어 있고, 화살표 X1 로 나타내는 매체 (1) 의 이동 방향을 따라, 자계 인가용 제 1 자석 (31), 자기 센서 소자 (40) 및 자계 인가용 제 2 자석 (32) 이 이 순서로 배치되어 있다. 또, 화살표 X2 로 나타내는 매체 (1) 의 이동 방향을 따라, 자계 인가용 제 2 자석 (32), 자기 센서 소자 (40) 및 자계 인가용 제 1 자석 (31) 이 이 순서로 배치되어 있고, 매체 (1) 가 화살표 X1 로 나타내는 방향 및 화살표 X2 로 나타내는 방향의 어느 방향으로 이동했을 경우에도, 매체 (1) 의 자기 특성을 검출할 수 있다. 여기서, 자기 센서 소자 (40) 는, 자계 인가용 제 1 자석 (31) 과 자계 인가용 제 2 자석 (32) 의 중간 위치에 배치되어 있고, 자계 인가용 제 1 자석 (31) 과 자기 센서 소자 (40) 의 이간 거리와, 자계 인가용 제 2 자석 (32) 과 자기 센서 소자 (40) 의 이간 거리가 동일하다. 또한, 자계 인가용 제 1 자석 (31), 자기 센서 소자 (40) 및 자계 인가용 제 2 자석 (32) 은 모두, 자기 센서 장치 (20) 의 센서면 (21) 에 대향하도록 배치되어 있다.

본 형태에 있어서, 자계 인가용 자석 (30) (자계 인가용 제 1 자석 (31) 및 자계 인가용 제 2 자석 (32)) 은, 페라이트나 네오듐 자석 등의 영구 자석 (35) 을 구비하고 있다. 자계 인가용 제 1 자석 (31) 및 자계 인가용 제 2 자석 (32) 중 어느 것에 있어서도, 영구 자석 (35) 은, 센서면 (21) 에 위치하는 측과, 센서면 (21) 이 위치하는 측과는 반대측이 상이한 극으로 착자 (着磁) 되어 있다. 이 때문에, 영구 자석 (35) 에 있어서, 센서면 (21) 측에 위치하는 면이 매체 (1) 에 대한 착자면 (350) 으로서 기능한다. 즉, 본 형태의 자기 패턴 검출 장치 (100) 에 있어서는, 후술하는 바와 같이, 화살표 X1 로 나타내는 바와 같이 이동하는 매체 (1) 가 자기 센서 장치 (20) 를 통과할 때, 먼저, 자계 인가용 제 1 자석 (31) 으로부터 매체 (1) 에 자계가 인가되고, 이러한 자계에 의해 착자된 후의 매체 (1) 가 자기 센서 소자 (40) 를 통과한다. 또, 화살표 X2 로 나타내는 바와 같이 이동하는 매체 (1) 가 자기 센서 장치 (20) 를 통과할 때, 먼저, 자계 인가용 제 2 자석 (32) 으로부터 매체 (1) 에 자계가 인가되고, 이러한 자계에 의해 착자된 후의 매체 (1) 가 자기 센서 소자 (40) 를 통과하게 된다.

자계 인가용 자석 (30) 에 사용한 복수의 영구 자석 (35) 은 모두, 사이즈나 형상은 동일하지만, 각각은, 이하의 방향으로 배치되어 있다. 먼저, 자계 인가용 제 1 자석 (31) 및 자계 인가용 제 2 자석 (32) 중 어느 것에 있어서도, 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 과 직교하는 매체 폭 방향 (열 방향) (Y) 으로 이웃하는 영구 자석 (35) 끼리는, 서로 반대 방향으로 착자되어 있다. 즉, 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 과 직교하는 매체 폭 방향 (Y) 으로 배열된 복수의 영구 자석 (35) 중, 1 개의 영구 자석 (35) 은, 매체 이동로 (11) 측에 위치하는 단부가 N 극으로 착자되고, 매체 이동로 (11) 측과는 반대측에 위치하는 단부는 S 극으로 착자되어 있는데, 이 영구 자석 (35) 에 대해 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 과 직교하는 매체 폭 방향 (Y) 으로 이웃하는 영구 자석 (35) 은, 매체 이동로 (11) 측에 위치하는 단부가 S 극으로 착자되고, 매체 이동로 (11) 측과는 반대측에 위치하는 단부는 N 극으로 착자되어 있다. 또한, 본 형태에서는, 매체 (1) 의 이동 방향에 대향하는 자계 인가용 제 1 자석 (31) 의 영구 자석 (35) 과 자계 인가용 제 2 자석 (32) 의 영구 자석 (35) 은, 자기 센서 소자 (40) 를 협지하여 상이한 극이 대향하고 있다. 단, 매체 (1) 의 이동 방향에 대향하는 자계 인가용 제 1 자석 (31) 의 영구 자석 (35) 과 자계 인가용 제 2 자석 (32) 의 영구 자석 (35) 은, 자기 센서 소자 (40) 를 협지하여 동일한 극이 대향하도록 배치되는 경우도 있다.

(자기 센서 소자 (40) 의 구성)

도 3 은, 본 발명의 제 1 실시형태 1 에 관련된 자기 센서 장치 (20) 에 사용한 자기 센서 소자 (40) 의 설명도이고, 도 3(a), 도 3(b), 도 3(c) 는, 자기 센서 소자 (40) 의 정면도, 이 자기 센서 소자 (40) 에 대한 여자 파형의 설명도, 및 자기 센서 소자 (40) 로부터의 출력 신호의 설명도이다. 또한, 도 3(a) 에서는, 도면에 대해 수직인 방향으로 매체 (1) 가 이동하는 상태를 나타내고 있다.

도 1(b) 에 나타내는 바와 같이, 자기 센서 소자 (40) 는 모두 박판상이고, 폭 방향 (W40) 의 사이즈는 두께 방향 (T40) 의 치수에 비해 크다. 이러한 자기 센서 소자 (40) 는, 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 으로 두께 방향 (T40) 을 향하여 배치되어 있고, 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 과 직교하는 매체 폭 방향 (열 방향) (Y) 은 폭 방향 (W40) 을 향하고 있다.

자기 센서 소자 (40) 는, 양면이 세라믹 등으로 이루어지는 두께 0.3 ㎜∼1.0 ㎜ 정도의 박판상의 비자성 부재 (47) 에 의해 덮여 있고, 비자성 부재 (47) 도 포함한 자기 센서 소자 (40) 의 두께 방향 전체가 자기 센서 소자 (40) 의 두께 치수 (치수 T) 이다. 이러한 자기 센서 소자 (40) 는, 자기 실드 케이스 (도시 생략) 에 수납되어 있는 경우도 있다. 이 경우, 자기 실드 케이스는, 매체 이동로가 위치하는 상방이 개구되어 있고, 자기 센서 소자 (40) 는, 매체 이동로 (11) 를 향하여 자기 실드 케이스로부터 노출된 상태에 있다.

도 1(b), 도 2(a), 도 2(b), 및 도 3(a) 에 나타내는 바와 같이, 자기 센서 소자 (40) 는, 센서 코어 (41) 와, 센서 코어 (41) 에 감겨진 여자 코일 (48) 과, 센서 코어 (41) 에 감겨진 검출 코일 (49) 을 구비하고 있다. 본 형태에 있어서, 센서 코어 (41) 는, 자기 센서 소자 (40) 의 폭 방향 (W40) 으로 연장되는 동체부 (42) 와, 동체부 (42) 로부터 매체 (1) 의 매체 이동로 (11) 측을 향하여 돌출되는 집자 (集磁) 용 돌기부 (43) 를 구비하고 있다. 여기서, 집자용 돌기부 (43) 는, 동체부 (42) 의 폭 방향 (W40) 의 양 단부로부터 매체 (1) 의 매체 이동로 (11) 측을 향하여 돌출된 2 개의 집자용 돌기부 (431, 432) 로서 구성되어 있고, 2 개의 집자용 돌기부 (431, 432) 는, 폭 방향 (W40) 으로 이간되어 있다. 또, 센서 코어 (41) 는, 동체부 (42) 로부터 집자용 돌기부 (43) 와는 반대측으로 돌출된 돌기부 (44) 를 구비하고 있고, 본 형태에 있어서, 돌기부 (44) 는, 동체부 (42) 의 폭 방향 (W40) 의 양 단부로부터 매체 (1) 의 매체 이동로 (11) 측과는 반대측을 향하여 돌출된 2 개의 돌기부 (441, 442) 로서 구성되어 있다.

이와 같이 구성한 센서 코어 (41) 에 대해, 여자 코일 (48) 은, 동체부 (42)에 있어서 집자용 돌기부 (431, 432) 로 협지된 부분에 감겨져 있다. 또, 검출 코일 (49) 은, 집자용 돌기부 (43) 에 감겨져 있고, 본 형태에 있어서, 검출 코일 (49) 은, 센서 코어 (41) 의 2 개의 집자용 돌기부 (43) (집자용 돌기부 (431, 432)) 중, 집자용 돌기부 (431) 에 감겨진 검출 코일 (491) 과, 집자용 돌기부 (432) 에 감겨진 검출 코일 (492) 로 이루어진다. 여기서, 2 개의 검출 코일 (491, 492) 은, 집자용 돌기부 (431, 432) 에 대해 서로 반대 방향으로 감겨져 있다. 또, 2 개의 검출 코일 (491, 492) 은, 1 개의 코일선을 집자용 돌기부 (431, 432) 에 대해 연속하여 감겨져 이루어지기 때문에, 2 개의 검출 코일 (491, 492) 은, 직렬로 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 2 개의 검출 코일 (491, 492) 을 각각 집자용 돌기부 (431, 432) 에 감은 후, 직렬로 전기적으로 접속해도 된다.

이와 같이 구성한 자기 센서 소자 (40) 는, 폭 방향 (W40) 및 집자용 돌기부 (43) 의 돌출 방향 (높이 방향 (V40)) 의 쌍방에 대해 직교하는 두께 방향 (T40) 이 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 을 향하도록 배치되어 있고, 자기 센서 소자 (40) 에 있어서 집자용 돌기부 (43) (집자용 돌기부 (431, 432)) 및 검출 코일 (49) (검출 코일 (491, 492)) 이 이간되는 폭 방향 (W40) 은, 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 에 대해 직교하는 매체 폭 방향 (열 방향) (Y) 을 향하고 있다.

자기 센서 소자 (40) 에 있어서, 여자 코일 (48) 에는, 도 4 를 참조하여 후술하는 여자 회로 (50) 로부터 교번 전류 (도 3(b) 참조) 로 이루어지는 여자 신호가 인가된다. 이 때문에, 도 3(a) 에 나타내는 바와 같이, 센서 코어 (41) 의 둘레에는, 바이어스 자계가 형성됨과 함께, 검출 코일 (49) 로부터는, 도 3(c) 에 나타내는 검출 파형의 신호가 출력되게 된다. 여기서, 도 3(c) 에 나타내는 검출 파형은, 여자 신호에 의해 발생하는 자속의 시간적인 미분 신호이고, 여자 신호의 시간적인 미분 신호에 가까운 것이 된다.

본 형태에 있어서, 자기 센서 소자 (40) 의 센서 코어 (41) 는, 도 1(b) 에 나타내는 바와 같이, 비자성의 제 1 기판 (41a) 과 비자성의 제 2 기판 (41b) 사이에 자성 재료층 (41c) 이 협지된 구조로 되어 있다. 본 형태에 있어서, 자성 재료층 (41c) 은, 제 1 기판 (41a) 의 일방면에 접착층 (도시 생략) 에 의해 접착된 아모르퍼스 (비정질) 금속의 자성 재료로 이루어지는 박판상의 아모르퍼스 금속 박으로 이루어지고, 이러한 제 1 기판 (41a) 의 일방면에는, 자성 재료층 (41c) 을 협지하도록 제 2 기판 (41b) 이 접착층에 의해 접합되어 있다. 이러한 접착층은 모두, 유리 크로스, 탄소 섬유, 아라미드 섬유 등의 섬유 보강재에 수지 재료를 함침하여 이루어지는 프리프레그를 고화시켜 이루어지는 층이고, 수지 재료로는, 에폭시 수지계나 페놀 수지계, 폴리에스테르 수지계 등의 열경화성 수지가 사용된다. 자성 재료층 (41c) 으로서 사용한 아모르퍼스 금속박은, 롤에 의한 압연에 의해 형성된 것이고, 코발트계로는, Co-Fe-Ni-Mo-B-Si, Co-Fe-Ni-B-Si 등의 아모르퍼스 합금, 철계로는, Fe-B-Si, Fe-B-Si-C, Fe-B-Si-Cr, Fe-Co-B-Si, Fe-Ni-Mo-B 등의 아모르퍼스 합금을 예시할 수 있다. 제 1 기판 (41a) 및 제 2 기판 (41b) 으로는, 알루미나 기판 등의 세라믹 기판이나, 유리 기판 등을 예시할 수 있고, 충분한 강성을 얻을 수 있는 것이면, 플라스틱 기판을 사용해도 된다.

(신호 처리부 (60) 의 구성)

도 4 는, 본 발명의 제 1 실시형태 1 에 관련된 자기 패턴 검출 장치 (100) 의 전기적 구성을 나타내는 블록도이고, 도 4(a), 도 4(b) 는, 회로부의 주요부 전체의 구성을 나타내는 설명도, 및 회로부 중, 증폭부 주변의 구성을 나타내는 설명도이다.

본 형태에 있어서, 도 4(a), 도 4(b) 에 나타내는 회로부 (5) 는, 대체로, 도 3(b) 에 나타내는 교번 전류를 여자 코일 (48) 에 여자 신호로서 인가하는 여자 회로 (50) 와, 검출 코일 (49) 에 전기적으로 접속된 신호 처리부 (60) 를 구비하고 있다. 여자 회로 (50) 는, 도 2 에 나타내는 복수의 자기 센서 소자 (40) 의 각각에 대응하는 복수의 여자용 드라이버 앰프 (51) 와, 복수의 여자용 드라이버 앰프 (51) 에 대해 여자 신호를 순차 공급하기 위한 멀티플렉서 (52) 와, 여자 지령 신호로부터 여자 신호를 생성하는 앰프 (53) 를 구비하고 있고, 복수의 자기 센서 소자 (40) 의 여자 코일 (48) 에 대해, 여자용 드라이버 앰프 (51) 로 증폭된 후의 여자 신호를 순차 공급한다.

신호 처리부 (60) 는, 자기 센서 장치 (20) 의 검출 코일 (49) 로부터 출력되는 센서 출력 신호로부터, 잔류 자속 밀도 레벨에 대응하는 제 1 신호 (S1), 및 투자율 레벨에 대응하는 제 2 신호 (S2) 를 생성하고, 상기 제어부 (도시 생략) 는, 이러한 제 1 신호 (S1) 및 제 2 신호 (S2) 와, 매체 (1) 와 자기 센서 소자 (40) 의 상대 위치 정보에 기초하여, 매체 (1) 에 있어서의 복수 종류의 자기 패턴의 유무 및 형성 위치를 검출한다.

보다 구체적으로는, 신호 처리부 (60) 는, 자기 센서 소자 (40) 로부터 출력된 센서 출력 신호를 증폭시키는 증폭부 (70) 와, 증폭부 (70) 로부터 출력된 신호로부터 피크치 및 보텀치를 추출하는 추출부 (80) 와, A/D 컨버터 (91) 를 구비한 디지털 신호 처리부 (90) 를 가지고 있다. 추출부 (80) 는, 증폭부 (70) 로부터 출력된 증폭 신호를 순차적으로, 후단에 출력하는 멀티플렉서 (81) 와, 클램프 회로 (82) 와, 클램프 회로 (82) 로부터 출력된 신호의 오프셋 조정을 실시하는 오프셋 조정부 (83) 를 구비하고 있다. 클램프 회로 (82) 는, 증폭부 (70) 로부터 출력된 증폭 후의 센서 출력 신호를 정류하는 제 1 다이오드 (821) 와, 증폭부 (70) 로부터 출력된 증폭 후의 센서 출력 신호의 극성 반전을 실시하는 극성 반전 회로 (822) 와, 극성 반전 회로 (822) 에 있어서 극성 반전된 신호를 정류하는 제 2 다이오드 (823) 를 구비하고 있다. 따라서, 오프셋 조정부 (83) 는, 제 1 다이오드 (821) 로부터의 출력에 대한 제 1 오프셋 조정 회로 (831) 와, 제 2 다이오드 (823) 로부터의 출력에 대한 제 2 오프셋 조정 회로 (832) 를 구비하고 있고, 제 1 오프셋 조정 회로 (831) 및 제 2 오프셋 조정 회로 (832) 는, 오프셋 조정용 기준 전압 생성 회로 (831a, 832a) 와, 오피 앰프 (OP Amp; 831b, 832b) 를 구비하고 있다.

또, 추출부 (80) 는, 오프셋 조정부 (83) 의 후단에 홀드 회로 (84) 를 구비하고 있고, 홀드 회로 (84) 의 후단에 게인 설정부 (85) 를 구비하고 있다. 홀드 회로 (84) 는, 제 1 오프셋 조정 회로 (831) 로부터의 출력 신호의 피크치를 홀드하는 제 1 피크 홀드 (peak hold) 회로 (841) 와, 제 2 오프셋 조정 회로 (832) 로부터의 출력 신호의 피크치를 홀드하는 제 2 피크 홀드 회로 (842) 를 구비하고 있다. 여기서, 제 2 오프셋 조정 회로 (832) 에는, 증폭부 (70) 로부터 출력된 신호를 극성 반전 회로 (822) 에서 극성 반전시킨 후, 제 2 다이오드 (823) 에서 정류된 후의 신호가 입력되어 있다. 이 때문에, 제 2 피크 홀드 회로 (842) 는, 증폭부 (70) 로부터 출력된 증폭 신호의 보텀치를 홀드하는 보텀 홀드 회로에 상당한다.

게인 설정부 (85) 는, 제 1 피크 홀드 회로 (841) 에서 홀드된 값의 게인을 설정하는 게인 설정용 제 1 앰프 (851) (메인 앰프) 와, 제 2 피크 홀드 회로 (842) (보텀 홀드 회로) 에서 홀드된 값의 게인을 설정하는 게인 설정용 제 2 앰프 (852) (메인 앰프) 를 구비하고 있고, 제 1 피크 홀드 회로 (841) 및 제 2 피크 홀드 회로 (842) 에서 홀드된 값을 소정의 게인으로 설정하여 디지털 신호 처리부 (90) 의 A/D 컨버터 (91) 에 출력한다.

디지털 신호 처리부 (90) 는, 제 1 피크 홀드 회로 (841) 에서 홀드된 값과 제 2 피크 홀드 회로 (842) 에서 홀드된 값을 가산하여 제 1 신호 (S1) 를 생성하는 가산 회로 (92) 와, 제 1 피크 홀드 회로 (841) 에서 홀드된 값과 제 2 피크 홀드 회로 (842) 에서 홀드된 값을 감산하여 제 2 신호 (S2) 를 생성하는 감산 회로 (93) 를 구비하고 있다. 또, 디지털 신호 처리부 (90) 는, 전환 제어 신호, 여자 지령 신호, 오프셋 제어 신호 등을 출력하는 제어 신호 출력부 (94) 를 구비하고 있다. 이와 같이 구성한 디지털 신호 처리부 (90) 로부터는, 상위의 제어부 (도시 생략) 에 대해 제 1 신호 (S1) 및 제 2 신호 (S2) 가 출력되고, 상기 제어부에서는, 제 1 신호 (S1) 및 제 2 신호 (S2) 에 기초하여 매체 (1) 의 진위를 판정한다. 보다 구체적으로는, 상위의 제어부에는, 제 1 신호 (S1) 및 제 2 신호 (S2) 를 자기 센서 소자 (40) 와 매체 (1) 의 상대 위치 정보에 관련지어, 기록부에 미리 기록되어 있는 비교 패턴과의 조합을 실시하여 매체 (1) 의 진위를 판정하는 판정부를 구비하고 있고, 이러한 판정부는, ROM 혹은 RAM 등과 같은 기록부 (도시 생략) 에 미리 기록되어 있는 프로그램에 기초하여 소정의 처리를 실시하여, 매체 (1) 의 진위를 판정한다.

(증폭부 (70) 의 상세 구성)

도 5 는, 본 발명의 제 1 실시형태 1 에 관련된 자기 패턴 검출 장치 (100) 의 증폭부 (70) 에 있어서 앰프에 입력되는 신호 등의 설명도이고, 도 5(a), 도 5(b) 는, 여자 신호, 센서 출력 신호 및 기준 전압의 파형을 나타내는 설명도, 및 센서 출력 신호와 기준 전압의 차를 앰프로 증폭시킨 후의 파형을 나타내는 설명도이다. 또한, 도 5(a), 도 5(b) 에는, 여자 신호를 실선 L1 로 나타내고, 센서 출력 신호를 실선 L2 로 나타내며, 기준 전압을 실선 L3 으로 나타내고, 센서 출력 신호와 기준 전압의 차를 앰프로 증폭시킨 후의 신호를 실선 L4 로 나타내고 있다.

본 형태의 자기 패턴 검출 장치 (100) 에 있어서, 증폭부 (70) 는, 도 4(b) 에 나타내는 바와 같이, 복수의 자기 센서 소자 (40) 의 각각에 대응하는 복수의 앰프 (71) (프리 앰프) 를 구비하고 있고, 이러한 앰프 (71) 에는, 자기 센서 소자 (40) 로부터 출력된 센서 출력 신호와 기준 전압이 입력되어 있다. 여기에서, 증폭부 (70) 는, 여자 신호에 연동하여 변화되는 신호를 기준 전압으로서 생성하는 기준 전압 생성부 (72) 를 구비하고 있고, 본 형태에 있어서, 앰프 (71) 에는, 기준 전압 생성부 (72) 에 의해 생성된 신호가 기준 전압으로서 입력되어 있다.

본 형태에 있어서는, 기준 전압은, 도 5(a), 도 5(b) 에 실선 L3 으로 나타내는 파형을 구비하고 있고, 이러한 파형은, 도 5(a) 에 실선 L1 로 나타내는 여자 신호를 미분한 파형에 상당한다. 따라서, 기준 전압은, 여자 신호에 연동하여 변화되고 있다. 보다 구체적으로는, 본 형태에 있어서, 기준 전압 생성부 (72) 는, 캐패시터 (C) 와 저항 (R) 으로 이루어지는 CR 미분 회로 (73) 이고, 이러한 CR 미분 회로 (73) 는, 여자 신호를 미분한 신호를 기준 전압으로서 생성한다. 여기서, 도 5(a), (b)에 실선 L2 로 나타내는 센서 출력 신호는, 여자 신호에 의해 발생하는 자속 (磁束) 의 시간 미분에 상당하기 때문에, 여자 신호를 미분하여 이루어지는 기준 전압은, 센서 출력 신호에 동기하고 있다. 이러한 기준 전압이면, 도 5(b) 에 나타내는 바와 같이, 센서 출력 신호와의 차가 작기 때문에, 앰프 (71) 의 게인을 높여도, 도 5(b) 에 실선 L4 로 나타내는 바와 같이, 앰프 (71) 로부터의 출력 신호는 포화되는 경우가 없다.

(검출 원리)

도 6 은, 본 발명의 제 1 실시형태 1 에 관련된 자기 패턴 검출 장치 (100) 에 있어서 매체 (1) 에 형성되는 각종 자기 잉크의 특성 등을 나타내는 설명도이다. 도 7 은, 본 발명의 제 1 실시형태 1 에 관련된 자기 패턴 검출 장치 (100) 에 있어서 종류가 상이한 자기 패턴이 형성된 매체 (1) 로부터 자기 패턴의 유무를 검출하는 원리를 나타내는 설명도이다.

먼저, 도 1 및 도 2 에 나타내는 화살표 X1 의 방향으로 매체 (1) 가 이동할 때에 매체 (1) 의 진위를 판정하는 원리를 설명한다. 본 형태에 있어서, 매체 (1) 의 자성 영역 (1a) 에는, 잔류 자속 밀도 (Br) 및 투자율 (μ) 이 상이한 복수 종류의 자기 패턴이 형성되어 있다. 보다 구체적으로는, 매체 (1) 에는, 하드재를 포함하는 자기 잉크에 의해 인쇄된 제 1 자기 패턴과, 소프트재를 포함하는 자기 잉크에 의해 인쇄된 제 2 자기 패턴이 형성되어 있다. 여기서, 하드재를 포함하는 자기 잉크는, 도 6(b1) 에 히스테리시스 루프에 의해, 잔류 자속 밀도 (Br) 나 투자율 (μ) 등을 나타내는 바와 같이, 자계를 인가했을 때의 잔류 자속 밀도 (Br) 의 레벨은 높지만, 투자율 (μ) 은 낮다. 이에 대하여, 소프트재를 포함하는 자기 잉크는, 도 6(c1) 에 그 히스테리시스 루프를 나타내는 바와 같이, 자계를 인가했을 때의 잔류 자속 밀도 (Br) 의 레벨은 낮지만, 투자율 (μ) 은 높다.

따라서, 이하에 설명하는 바와 같이, 잔류 자속 밀도 (Br) 와 투자율 (μ) 을 측정하면, 자기 잉크 재질의 판별을 실시할 수 있다. 보다 구체적으로는, 투자율 (μ) 은 유지력 (Hc) 과 상관성을 가지고 있으므로, 본 형태에서는, 잔류 자속 밀도 (Br) 와 유지력 (Hc) 을 측정하고 있는 것이 되고, 이러한 잔류 자속 밀도 (Br) 와 유지력 (Hc) 의 비는, 자기 잉크 (자성 재료) 에 따라 상이하다. 그러므로, 자기 잉크 재질의 판별을 실시할 수 있다. 또, 잔류 자속 밀도 (Br) 및 투자율 (μ) (유지력 (Hc)) 의 측정치는, 잉크의 농담이나, 매체 (1) 와 자기 센서 장치 (20) 의 거리에 따라 변동하지만, 본 형태에서는, 자기 센서 장치 (20) 가 동일 위치에서 잔류 자속 밀도 (Br) 및 투자율 (μ) (유지력 (Hc)) 을 측정하기 때문에, 잔류 자속 밀도 (Br) 와 유지력 (Hc) 의 비에 의하면, 자기 잉크의 재질을 확실하게 판별할 수 있다.

본 형태의 자기 패턴 검출 장치 (100) 에 있어서, 매체 (1) 가 화살표 X1 로 나타내는 방향으로 이동하여 자기 센서 장치 (20) 를 통과할 때, 먼저, 자계 인가용 제 1 자석 (31) 으로부터 매체 (1) 에 자계가 인가되고, 자계가 인가된 후의 매체 (1) 가 자기 센서 소자 (40) 를 통과한다. 지금까지의 동안, 자기 센서 소자 (40) 의 검출 코일 (49) 로부터는, 도 6(a3) 에 나타내는 바와 같이, 도 6(a2) 에 나타내는 센서 코어 (41) 의 B-H 커브에 대응하는 신호가 출력된다. 따라서, 도 4 에 나타내는 가산 회로 (92) 로부터 출력되는 제 1 신호 (S1), 및 감산 회로 (93) 로부터 출력되는 제 2 신호 (S2) 는 각각, 도 6(a4) 에 나타내는 바와 같다.

여기서, 페라이트 분말 등의 하드재를 포함하는 자기 잉크에 의해 제 1 자기 패턴이 매체 (1) 에 형성되어 있으면, 이러한 제 1 자기 패턴은, 도 6(b1) 에 나타내는 바와 같이, 고레벨의 잔류 자속 밀도 (Br) 를 갖는다. 이 때문에, 도 7(a1) 에 나타내는 바와 같이, 자계 인가용 자석 (30) 을 매체 (1) 가 통과했을 때, 제 1 자기 패턴은, 자계 인가용 자석 (30) 으로부터의 자계에 의해 자석이 된다. 이 때문에, 자기 센서 소자 (40) 의 검출 코일 (49) 로부터 출력되는 신호는, 도 6(b2) 에 나타내는 바와 같이, 제 1 자기 패턴으로부터 직류적인 바이어스를 받아, 도 6(b3) 및 도 7(a2) 에 나타내는 파형으로 변화된다. 즉, 신호 (S0) 의 피크 전압 및 보텀 전압이 화살표 A1, A2 로 나타내는 바와 같이, 동일한 방향으로 시프트됨과 함께, 피크 전압의 시프트 양과 보텀 전압의 시프트 양이 상이하다. 게다가, 이러한 신호 (S0) 는, 매체 (1) 의 이동에 수반하여 변화된다. 따라서, 도 4 에 나타내는 가산 회로 (92) 로부터 출력되는 제 1 신호 (S1) 는, 도 6(b4) 에 나타내는 바와 같고, 자기 센서 소자 (40) 를 매체 (1) 의 제 1 자기 패턴이 통과할 때마다 변동된다. 여기서, 하드재를 포함하는 자기 잉크에 의해 형성된 제 1 자기 패턴은, 투자율 (μ) 이 낮기 때문에, 신호 (S0) 의 피크 전압 및 보텀 전압의 시프트에 영향을 미치고 있는 것은, 제 1 자기 패턴의 잔류 자속 밀도 (Br) 뿐인 것으로 간주할 수 있다. 그러므로, 도 4 에 나타내는 감산 회로 (93) 로부터 출력되는 제 2 신호 (S2) 는, 자기 센서 소자 (40) 를 매체 (1) 의 제 1 자기 패턴이 통과해도 변동하지 않고, 도 6(b4) 에 나타내는 신호와 동일하다.

이에 대하여, 연 (軟) 자성 스테인리스 분말 등의 소프트재를 포함하는 자기 잉크에 의해 제 2 자기 패턴이 매체 (1) 에 형성되어 있으면, 이러한 제 2 자기 패턴의 히스테리시스 루프는, 도 6(c1) 에 나타내는 바와 같이, 도 6(b1) 에 나타내는 하드재를 포함하는 자기 잉크에 의한 제 1 자기 패턴의 히스테리시스 커브의 내측을 통과하여, 잔류 자속 밀도 (Br) 의 레벨이 낮다. 이 때문에, 자계 인가용 자석 (30) 을 매체 (1) 가 통과한 후에도, 제 2 자기 패턴은, 잔류 자속 밀도 (Br) 의 레벨이 낮다. 단, 제 2 자기 패턴은 투자율 (μ) 이 높기 때문에, 도 7(b1) 에 나타내는 바와 같이, 자성체로서 기능한다. 이 때문에, 자기 센서 소자 (40) 의 검출 코일 (49) 로부터 출력되는 신호는, 도 6(c2) 에 나타내는 바와 같이, 제 2 자기 패턴의 존재에 의해 투자율 (μ) 이 높아지고 있는 만큼, 도 6(c3) 및 도 7(b2) 에 나타내는 파형으로 변화된다. 즉, 신호 (S0) 의 피크 전압은 화살표 A3 으로 나타내는 바와 같이 높은 쪽으로 시프트되는 한편, 보텀 전압은, 화살표 A4 로 나타내는 바와 같이 낮은 쪽으로 시프트된다. 그 때, 피크 전압의 시프트 양과 보텀 전압의 시프트 양은 절대치가 거의 동일하다. 게다가, 이러한 신호 (S0) 는, 매체 (1) 의 이동에 수반하여 변화된다. 따라서, 도 4 에 나타내는 감산 회로 (93) 로부터 출력되는 제 2 신호 (S2) 는, 도 6(c4) 에 나타내는 바와 같고, 자기 센서 소자 (40) 를 매체 (1) 의 제 2 자기 패턴이 통과시킬 때마다 변동된다. 여기서, 소프트재를 포함하는 자기 잉크에 의해 형성된 제 2 자기 패턴은, 잔류 자속 밀도 (Br) 가 낮기 때문에, 신호의 피크 전압 및 보텀 전압의 시프트에 영향을 미치고 있는 것으로, 제 2 자기 패턴의 투자율 (μ) 뿐인 것으로 간주할 수 있다. 그러므로, 도 4 에 나타내는 가산 회로 (92) 로부터 출력되는 제 1 신호 (S1) 는, 자기 센서 소자 (40) 를 매체 (1) 의 제 2 자기 패턴이 통과해도 변동되지 않고, 도 6(c4) 에 나타내는 신호와 동일하다.

이와 같이, 본 형태의 자기 패턴 검출 장치 (100) 에서는, 가산 회로 (92) 에 있어서 자기 센서 소자 (40) 로부터 출력되는 신호의 피크치와 보텀치를 가산한 제 1 신호 (S1) 는, 자기 패턴의 잔류 자속 밀도 레벨에 대응하는 신호이고, 이러한 제 1 신호 (S1) 를 감시하면, 하드재를 포함하는 자기 잉크에 의해 형성된 제 1 자기 패턴의 유무 및 형성 위치를 검출할 수 있다. 또, 감산 회로 (93) 에 있어서 자기 센서 소자 (40) 로부터 출력되는 신호의 피크치와 보텀치를 감산한 제 2 신호 (S2) 는, 자기 패턴의 투자율 (μ) 에 대응하는 신호이며, 이러한 제 2 신호 (S2) 를 감시하면, 소프트재를 포함하는 자기 잉크에 의해 형성된 제 2 자기 패턴의 유무 및 형성 위치를 검출할 수 있다. 그러므로, 자계를 인가했을 때의 잔류 자속 밀도 (Br) 및 투자율 (μ) 이 상이한 복수 종류의 자기 패턴의 매체 (1) 에 있어서의 자기 패턴마다의 유무 및 형성 위치를 잔류 자속 밀도 레벨 및 투자율 레벨의 쌍방에 기초하여 식별할 수 있다.

(제 1 실시형태 1 의 주된 효과)

이상 설명한 바와 같이, 본 형태의 자기 패턴 검출 장치 (100) 에서는, 신호 처리부 (60) 의 증폭부 (70) 에 있어서, 여자 신호에 의해 여자된 자기 센서 소자 (40) 로부터 출력된 센서 출력 신호와, 기준 전압을 앰프 (71) 에 입력할 때에, 기준 전압 생성부 (72) 에 있어서, 여자 신호에 연동하여 변화되는 신호를 생성하고, 이러한 신호를 기준 전압으로서 앰프 (71) 에 입력한다. 이 때문에, 자기 센서 소자 (40) 로부터 출력되는 센서 출력 신호와 기준 전압의 차가 작다. 따라서, 브릿지 회로 등과 같은 비용이 증대되는 회로를 추가하지 않아도, 앰프 (71) 의 게인을 높일 수 있어, S/N 비를 높일 수 있다. 또, 기준 전압은, 여자 신호에 연동하여 변화되기 때문에, 센서 출력 신호와 기준 전압은 동기하고 있고, 센서 출력 신호를 적정하게 증폭시킬 수 있다.

또, 기준 전압 생성부 (72) 는, 기준 전압으로서, 여자 신호를 미분한 파형을 구비한 신호를 생성하기 때문에, 센서 출력 신호와 기준 전압의 차를 작게 할 수 있다. 즉, 센서 출력 신호는, 여자 신호에 의해 발생하는 자속의 시간 미분에 상당하기 때문에, 여자 신호를 미분한 파형의 신호를 앰프 (71) 의 기준 전압으로서 이용하면, 센서 출력 신호와 기준 전압의 차가 작기 때문에, 게인을 높일 수 있다.

또, 기준 전압 생성부 (72) 는, 여자 신호를 미분하여 기준 전압을 생성하는 CR 미분 회로 (73) 를 구비하고 있으므로, 캐패시터 (C) 나 저항 (R) 과 같은 저렴한 전기 소자를 이용하여, 여자 신호를 미분하여 기준 전압을 생성할 수 있다.

또, 본 형태의 자기 패턴 검출 장치 (100) 에서는, 공통되는 자기 센서 장치 (20) 에 의해, 자기 패턴마다의 유무 및 형성 위치를 잔류 자속 밀도 레벨 및 투자율 레벨의 쌍방에 기초하여 검출하기 때문에, 잔류 자속 밀도 레벨의 측정과 투자율 레벨의 측정 사이에 시간 차가 발생하지 않는다. 그러므로, 자기 센서 장치 (20) 와 매체 (1) 를 이동시키면서 계측하는 경우에도, 신호 처리부 (60) 는, 간소한 구성으로 높은 정밀도의 검출을 실시할 수 있다. 또, 반송 장치 (10) 에 대해서도, 자기 센서 장치 (20) 를 통과하는 지점에만 주행 안정성이 요구될 뿐이므로, 구성의 간소화를 도모할 수 있다.

또한, 본 형태의 자기 패턴 검출 장치 (100) 에 의하면, 하드재 및 소프트재의 쌍방을 포함하는 자기 잉크에 의해 자기 패턴이 형성되어 있는 매체 (1) 나, 하드재와 소프트재의 중간에 위치하는 재료를 포함하는 자기 잉크에 의해 자기 패턴이 형성되어 있는 매체 (1) 에 대해서도, 자기 패턴의 검출을 실시할 수 있다. 즉, 자기 특성이 제 1 자기 패턴과 제 2 자기 패턴의 중간에 위치하는 자기 패턴 에대해서는, 도 6(d1) 에 나타내는 바와 같이, 히스테리시스 루프가, 도 6(b1) 에 나타내는 하드재의 자기 패턴의 히스테리시스 루프와 도 6(c1) 에 나타내는 소프트재의 자기 패턴의 히스테리시스 루프의 중간에 위치하므로, 도 6(d4) 에 나타내는 신호 패턴을 얻을 수 있고, 이러한 자기 패턴에 대해서도, 유무나 형성 위치를 검출할 수 있다.

또한, 본 형태의 자기 센서 장치 (20) 에 있어서, 자계 인가용 자석 (30) 은, 자기 센서 소자 (40) 에 대해 매체 (1) 의 이동 방향의 양측에 자계 인가용 제 1 자석 (31) 과 자계 인가용 제 2 자석 (32) 으로서 배치되어 있다. 이 때문에, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 화살표 X1 로 나타내는 방향으로 이동하는 매체 (1) 를 자계 인가용 제 1 자석 (31) 에 의해 착자하고, 그 후, 자기 센서 소자 (40) 에 의해, 착자한 후의 매체 (1) 에 바이어스 자계를 인가한 상태에 있어서의 자속을 검출할 수 있음과 함께, 화살표 X2 로 나타내는 방향으로 이동하는 매체 (1) 를 자계 인가용 제 2 자석 (32) 에 의해 착자하고, 그 후, 자기 센서 소자 (40) 에 의해, 착자한 후의 매체 (1) 에 바이어스 자계를 인가한 상태에 있어서의 자속을 검출할 수 있다. 그러므로, 본 형태의 자기 패턴 검출 장치 (100) 를 입출금기에 이용하면, 입금된 매체 (1) 의 진위를 판정할 수 있음과 함께, 출금되는 매체 (1) 의 진위를 판정할 수도 있다.

[제 1 실시형태 2]

도 8 은, 본 발명의 제 1 실시형태 2 에 관련된 자기 패턴 검출 장치 (100) 의 회로부 중, 증폭부 (70) 주변의 구성을 나타내는 설명도이다. 또한, 본 형태의 기본적인 구성은, 실시형태 1 과 동일하기 때문에, 공통되는 부분에는 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.

제 1 실시형태 1 에서는, 증폭부 (70) 는, 복수의 자기 센서 소자 (40) 의 각각에 대응하는 복수의 앰프 (71) 가 형성되어 있었지만, 본 형태에서는, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 복수의 자기 센서 소자 (40) 의 후단에 멀티플렉서 (77) 가 형성되고, 멀티플렉서 (77) 의 후단에 앰프 (71) 가 형성되어 있다. 이 때문에, 복수의 자기 센서 소자 (40) 로부터 출력된 센서 출력 신호는, 멀티플렉서 (77) 에 의해 앰프 (71) 에 순차 출력된다. 이 때문에, 복수의 자기 센서 소자 (40) 로부터 출력된 센서 출력 신호를 1 개의 앰프 (71) 로 증폭시킬 수 있다는 이점이 있다.

또, 본 형태에서도, 제 1 실시형태 1 과 동일하게, 증폭부 (70) 에서는, CR 미분 회로 (73) 를 구비한 기준 전압 생성부 (72) 에 있어서, 여자 신호에 연동하여 변화되는 신호를 생성하고, 이러한 신호를 기준 전압으로서 앰프 (71) 에 입력 한다. 이 때문에, 자기 센서 소자 (40) 로부터 출력되는 센서 출력 신호와 기준 전압의 차가 작기 때문에, 브릿지 회로 등과 같은 비용이 증대되는 회로를 추가하지 않아도, 앰프 (71) 의 게인을 높일 수 있는 등, 실시형태 1 과 동일한 효과를 발휘한다.

또, 제 1 실시형태 1 에서는, 복수의 자기 센서 소자 (40) 의 각각에 대응하는 복수의 여자용 드라이버 앰프 (51) 가 형성되어 있었지만, 본 형태에서는, 여자용 드라이버 앰프 (51) 의 후단에 멀티플렉서 (54) 가 형성되고, 멀티플렉서 (54) 의 후단에 복수의 자기 센서 소자 (40) 가 형성되어 있다. 이 때문에, 여자용 드라이버 앰프 (51) 로부터 출력된 여자 신호는, 멀티플렉서 (54) 에 의해 복수의 자기 센서 소자 (40) 에 순차 출력된다. 이 때문에, 1 개의 여자용 드라이버 앰프 (51) 로 복수의 자기 센서 소자 (40) 에 여자 신호를 공급할 수 있다는 이점이 있다.

또한, 멀티플렉서 (77) 의 전환시에 본래 필요하지 않는 신호, 예를 들어, 검출 신호를 멀티플렉서 (77) 로 전환시에 발생하는 노이즈 등을 후단에 통과시키지 않는 것을 목적으로, 멀티플렉서 (77) 의 전환 타이밍을 미세 조정해도 되는데, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 앰프 (71) 의 출력단에 아날로그 스위치 (79) 를 추가하여, 노이즈 등을 후단에 통과시키지 않도록 해도 된다.

[제 1 실시형태 3]

도 9 는, 본 발명의 제 1 실시형태 3 에 관련된 자기 패턴 검출 장치 (100) 의 증폭부 (70) 의 구성을 나타내는 설명도이고, 도 9(a), 도 9(b) 는, 증폭부 (70) 주변의 구성을 나타내는 설명도, 및 더미용 자기 센서 소자의 설명도이다. 또한, 본 형태의 기본적인 구성은, 제 1 실시형태 1, 2 와 동일하기 때문에, 공통되는 부분에는 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.

제 1 실시형태 1, 2 에서는, CR 미분 회로 (73) 를 구비한 기준 전압 생성부 (72) 를 사용했는데, 본 형태에서는, 도 9(a) 에 나타내는 바와 같이, 더미용 자기 센서 소자 (74) 를 구비한 기준 전압 생성부 (72) 를 형성하고 있다. 따라서, 더미용 자기 센서 소자 (74) 에 의해, 여자 신호에 연동하여 변화되는 신호를 생성하고, 이러한 신호를 기준 전압으로서 앰프 (71) 에 입력할 수 있다. 여기서, 더미용 자기 센서 소자 (74) 는, 도 1 에 나타내는 매체 이동로 (11) 로부터 이간된 위치에 형성되어 있어, 매체 (1) 가 자기 센서 소자 (40) 로부터 자기적인 영향을 받는 경우가 없다.

이러한 더미용 자기 센서 소자 (74) 는, 도 9(b) 에 나타내는 바와 같이, 도 2(b) 및 도 3(b) 를 참조하여 설명한 자기 센서 소자 (40) 와 동일한 구성을 가지고 있고, 센서 코어 (41) 에 여자 코일 (48) 및 검출 코일 (49) 이 감겨진 구조를 가지고 있다. 또, 더미용 자기 센서 소자 (74) 의 여자 코일 (48) 에는, 더미의 여자용 드라이버 앰프 (510) 를 개재하여 여자 신호가 공급되고, 더미용 자기 센서 소자 (74) 의 검출 코일 (49) 로부터의 출력이 기준 전압으로서 앰프 (71) 에 공급되고 있다.

이와 같이 구성한 증폭부 (70) 에서는, 더미용 자기 센서 소자 (74) 는, 여자 신호에 의해 여자되어 여자 신호를 미분하여 이루어지는 신호를 검출 코일 (49) 로부터 출력한다. 여기서, 더미용 자기 센서 소자 (74) 로부터의 출력 신호는, 여자 신호에 의해 발생하는 자속의 시간 미분에 상당하여, 여자 신호를 미분한 파형의 신호이다. 이 때문에, 기준 전압과 센서 출력 신호의 차를 매우 작게 할 수 있으므로, 게인을 높일 수 있다.

또한, 본 형태에서는, 제 1 실시형태 2 를 베이스로 하여, 더미용 자기 센서 소자 (74) 를 구비한 기준 전압 생성부 (72) 를 형성했는데, 실시형태 1 에 대해, 더미용 자기 센서 소자 (74) 를 구비한 기준 전압 생성부 (72) 를 형성해도 된다.

[제 1 실시형태 4]

도 10 은, 본 발명의 제 1 실시형태 4 에 관련된 자기 패턴 검출 장치 (100) 의 증폭부 (70) 주변의 구성을 나타내는 설명도이다. 또한, 본 형태의 기본적인 구성은, 제 1 실시형태 1∼3 과 동일하기 때문에, 공통되는 부분에는 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.

제 1 실시형태 1∼3 에서는, 클램프 회로 (82) 의 후단에 오프셋 조정부 (83) 를 형성했는데, 본 형태에서는, 도 10 에 나타내는 바와 같이, 오프셋 조정부 (83) 에 있어서, 제 1 오프셋 조정 회로 (831) 의 오피 앰프 (831b), 및 제 2 오프셋 조정 회로 (832) 의 오피 앰프 (832b) 에 캐패시터가 형성되어 있고, 제 1 오프셋 조정 회로 (831) 및 제 2 오프셋 조정 회로 (832) 는, 제 1 적분 회로 (835) 및 제 2 적분 회로 (836) 로서 구성되어 있다.

이 때문에, 제 1 적분 회로 (835) 는, 앰프 (71) 로부터 출력된 신호 중, 극성이 정인 신호 성분을 적분하고, 제 2 적분 회로 (836) 는, 극성이 부인 신호 성분을 적분한다. 따라서, 앰프 (71) 로부터 출력된 신호의 펄스 폭이 좁은 경우에도, 극성이 정인 신호 성분 및 극성이 부인 신호 성분을 각각, 적분하여 진폭 변화를 면적 변화로 변환시킬 수 있으므로, 간소한 구성으로 겉보기 게인을 높일 수 있다.

또, 본 형태에서도, 제 1 실시형태 1 과 동일하게, 증폭부 (70) 에서는, CR 미분 회로 (73) 를 구비한 기준 전압 생성부 (72) 에 있어서, 여자 신호에 연동하여 변화되는 신호를 생성하고, 이러한 신호를 기준 전압으로서 앰프 (71) 에 입력한다. 이 때문에, 자기 센서 소자 (40) 로부터 출력되는 센서 출력 신호와 기준 전압의 차가 작기 때문에, 브릿지 회로 등과 같은 비용이 증대되는 회로를 추가하지 않아도, 앰프 (71) 의 게인을 높일 수 있는 등, 실시형태 1 과 동일한 효과를 발휘한다.

또한, 본 형태는, 제 1 실시형태 1 을 베이스로 적분 회로를 형성한 구성을 적용했는데, 제 1 실시형태 2, 3 에 적분 회로를 형성한 구성을 적용해도 된다.

[제 1 실시형태 5]

도 11 은, 본 발명의 제 1 실시형태 5 에 관련된 자기 패턴 검출 장치 (100) 의 오프셋 조정부 (83) 주변의 구성을 나타내는 설명도이다. 또한, 본 형태의 기본적인 구성은, 제 1 실시형태 1∼4 와 동일하기 때문에, 공통되는 부분에는 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.

제 1 실시형태 1∼4 에서는, 증폭부 (70) 에 기준 전압 생성부 (72) 를 형성했는데, 본 형태에서는, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 증폭부 (70) 에 기준 전압 생성부 (72) 가 형성되어 있지 않고, 앰프 (71) 의 기준 전압은 그랜드 전위 등의 정전위이다.

단, 본 형태에서는, 제 1 실시형태 4 와 동일하게, 오프셋 조정부 (83) 에 있어서, 제 1 오프셋 조정 회로 (831) 의 오피 앰프 (831b), 및 제 2 오프셋 조정 회로 (832) 의 오피 앰프 (832b) 에 캐패시터가 형성되어 있고, 제 1 오프셋 조정 회로 (831) 및 제 2 오프셋 조정 회로 (832) 는, 제 1 적분 회로 (835) 및 제 2 적분 회로 (836) 로서 구성되어 있다. 이 때문에, 제 1 적분 회로 (835) 는, 자기 센서 소자 (40) 로부터 출력된 신호 중, 극성이 정인 신호 성분을 적분하고, 제 2 적분 회로 (836) 는, 극성이 부인 신호 성분을 적분한다. 따라서, 앰프 (71) 로부터 출력된 신호의 펄스 폭이 좁은 경우에도, 극성이 정인 신호 성분 및 극성이 부인 신호 성분을 각각, 적분하여 진폭 변화를 면적 변화로 변환시킬 수 있으므로, 간소한 구성으로 겉보기 게인을 높일 수 있다.

[제 1 실시형태 6]

도 12 는, 본 발명의 제 1 실시형태 6 에 관련된 자기 패턴 검출 장치 (100) 에 사용한 자기 센서 소자 (40) 의 설명도이다. 또한, 본 형태의 기본적인 구성은, 제 1 실시형태 1∼5 와 동일하기 때문에, 공통되는 부분에는 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.

제 1 실시형태 1∼5 에서는, 자기 센서 소자 (40) 및 검출 코일 (49) 중, 여자 코일 (48) 에만 여자 신호가 인가되는 구성이었지만, 본 형태에서는, 도 12 에 나타내는 바와 같이, 여자 코일 (48) 과 검출 코일 (49) 이 직렬로 접속되어 있고, 여자 코일 (48) 및 검출 코일 (49) 에 여자 신호가 인가된다. 또, 여자 코일 (48) 과 검출 코일 (49) 의 접속 부분에 앰프 (71) 가 접속되어 있고, 여자 코일 (48) 과 검출 코일 (49) 의 접속 부분으로부터 앰프 (71) 에 신호가 차동 출력된다.

이와 같이 본 형태에서는, 센서 출력 신호를 차동 출력으로서 출력하기 위한 2 개의 코일 (여자 코일 (48) 및 검출 코일 (49)) 을 구비하고 있고, 차동 출력이 앰프 (71) 에 출력된다. 이 때문에, 온도 변화 등의 외란을 흡수할 수 있거나 하는 이점이 있다.

또, 본 형태에서도, 제 1 실시형태 1 과 동일하게, 증폭부 (70) 에서는, CR 미분 회로 (73) 를 구비한 기준 전압 생성부 (72) 에 있어서, 여자 신호에 연동하여 변화되는 신호를 생성하고, 이러한 신호를 기준 전압으로서 앰프 (71) 에 입력 한다. 이 때문에, 자기 센서 소자 (40) 로부터 출력되는 센서 출력 신호와 기준 전압의 차가 작기 때문에, 브릿지 회로 등과 같은 비용이 증대되는 회로를 추가하지 않아도, 앰프 (71) 의 게인을 높일 수 있는 등, 제 1 실시형태 1 과 동일한 효과를 발휘한다.

또한, 본 형태는, 제 1 실시형태 1 을 베이스로 적분 회로를 형성한 구성을 적용했는데, 제 1 실시형태 2∼5 에 자기 센서 소자 (40) 의 차동 출력을 이용한 구성을 적용해도 된다.

(제 1 실시형태의 그 밖의 실시형태)

상기 형태에서는, 매체 (1) 와 자기 센서 장치 (20) 를 상대 이동시킬 때에, 매체 (1) 쪽을 이동시켰지만, 매체 (1) 가 고정이고 자기 센서 장치 (20) 가 이동하는 구성을 채용해도 된다. 또, 상기 형태에서는, 자계 인가용 자석 (30) 에 영구 자석을 사용했는데, 전자석을 사용해도 된다.

[제 2 실시형태]

도면을 참조하여, 본 발명의 제 2 실시형태를 설명한다. 또, 제 2 실시형태는, 제 2 발명에 대해 설명하는 것이다. 또한, 제 2 실시형태에 있어서의 자기 패턴 검출 장치의 구성, 자기 패턴 검출 장치에 사용한 자기 센서 장치의 구성, 자기 센서 장치에 사용한 자기 센서 소자의 구성, 매체에 형성되는 각종 자기 잉크의 특성 등, 자기 패턴 검출 장치에 있어서 종류가 상이한 자기 패턴이 형성된 매체로부터 자기 패턴의 유무를 검출하는 원리는, 제 1 실시형태의 도 1, 도 2, 도 3, 도 6, 도 7 에 기재된 자기 패턴 검출 장치, 자기 센서 장치, 자기 센서 소자, 자기 잉크의 특성 등, 자기 패턴의 유무를 검출하는 원리와 동일한 구성, 특성 등, 원리를 사용할 수 있으므로, 동일한 구성에 대해서는 여기에서의 상세한 설명에 대해서는 생략한다.

[제 2 실시형태 1]

(신호 처리부 (60) 의 구성)

도 13 은, 본 발명의 제 2 실시형태 1 에 관련된 자기 패턴 검출 장치 (100) 의 전기적 구성을 나타내는 설명도이고, 도 13(a), 13(b) 는, 회로부의 주요부 전체의 구성을 나타내는 설명도, 및 복수의 자기 센서 소자가 스캔되어 순차적으로 온 상태가 되는 모습을 나타내는 설명도이다. 또한, 도 13(a) 에 나타내는 본 형태의 회로부의 기본적인 구성은, 도 4(a) 기재된 제 1 실시형태 1 의 회로부의 구성과 동일하기 때문에, 공통되는 부분에는 동일한 부호를 붙여 설명한다.

본 형태에 있어서, 도 13(a) 에 나타내는 회로부 (5) 는, 대체로, 도 3(b) 에 나타내는 교번 전류를 여자 코일 (48) 에 여자 신호로서 인가하는 여자 회로 (50) 와, 자기 센서 소자 (40) 의 검출 코일 (49) (도 2(b) 및 도 3(a) 참조) 에 전기적으로 접속된 신호 처리부 (60) 를 구비하고 있다. 여자 회로 (50) 는, 도 2 에 나타내는 복수의 자기 센서 소자 (40) 의 각각에 대응하는 복수의 여자용 드라이버 앰프 (51) 와, 복수의 여자용 드라이버 앰프 (51) 에 대해 여자 신호를 순차 공급하기 위한 멀티플렉서 (52) 와, 여자 지령 신호로부터 여자 신호를 생성하는 앰프 (53) 를 구비하고 있고, 복수의 자기 센서 소자 (40) 의 여자 코일 (48) (도 2(b) 및 도 3(a) 참조) 에는, 여자용 드라이버 앰프 (51) 로 증폭된 후의 여자 신호가 순차 공급된다. 또한, 멀티플렉서 (52) 의 후단에 복수의 자기 센서 소자 (40) 에 대해 공통되는 여자용 드라이버 앰프 (51) 가 배치되는 경우도 있다.

신호 처리부 (60) 는, 자기 센서 장치 (20) 의 검출 코일 (49) 로부터 출력되는 센서 출력 신호로부터, 잔류 자속 밀도 레벨에 대응하는 제 1 신호 (S1), 및 투자율 레벨에 대응하는 제 2 신호 (S2) 를 생성하여, 상위의 제어부 (도시 생략) 에 출력한다.

보다 구체적으로는, 신호 처리부 (60) 는, 자기 센서 소자 (40) 로부터 출력된 센서 출력 신호를 증폭시키는 앰프 (71) 를 구비한 증폭부 (70) 와, 증폭부 (70) 로부터 출력된 신호로부터 피크치 및 보텀치를 추출하는 추출부 (80) 와, A/D 컨버터 (91) 를 구비한 디지털 신호 처리부 (90) 를 가지고 있다. 추출부 (80) 는, 증폭부 (70) 로부터 출력된 증폭 신호를 순차적으로, 후단에 출력하는 멀티플렉서 (81) 와, 클램프 회로 (82) 와, 클램프 회로 (82) 로부터 출력된 신호의 오프셋 조정을 실시하는 오프셋 조정 회로 (83) 를 구비하고 있다. 클램프 회로 (82) 는, 증폭부 (70) 로부터 출력된 증폭 후의 센서 출력 신호를 정류하는 제 1 다이오드 (821) 와, 증폭부 (70) 로부터 출력된 증폭 후의 센서 출력 신호의 극성 반전을 실시하는 극성 반전 회로 (822) 와, 극성 반전 회로 (822) 에 있어서 극성 반전된 신호를 정류하는 제 2 다이오드 (823) 를 구비하고 있다. 따라서, 오프셋 조정 회로 (83) 는, 제 1 다이오드 (821) 로부터의 출력에 대한 제 1 오프셋 조정 회로 (831) 와, 제 2 다이오드 (823) 로부터의 출력에 대한 제 2 오프셋 조정 회로 (832) 를 구비하고 있고, 제 1 오프셋 조정 회로 (831) 및 제 2 오프셋 조정 회로 (832) 는, 오프셋 조정용 기준 전압 생성 회로 (831a, 832a) 와, 오피 앰프 (831b, 832b) 를 구비하고 있다. 또한, 멀티플렉서 (81) 의 후단에 복수의 자기 센서 소자 (40) 에 대해 공통되는 앰프 (71) 가 배치되는 경우도 있다.

또, 추출부 (80) 는, 오프셋 조정 회로 (83) 의 후단에 홀드 회로 (84) 를 구비하고 있고, 홀드 회로 (84) 의 후단에 게인 설정부 (85) 를 구비하고 있다. 홀드 회로 (84) 는, 제 1 오프셋 조정 회로 (831) 로부터의 출력 신호의 피크치를 홀드하는 제 1 피크 홀드 회로 (841) 와, 제 2 오프셋 조정 회로 (832) 로부터의 출력 신호의 피크치를 홀드하는 제 2 피크 홀드 회로 (842) 를 구비하고 있다. 여기서, 제 2 오프셋 조정 회로 (832) 에는, 증폭부 (70) 로부터 출력된 신호를 극성 반전 회로 (822) 에서 극성 반전시킨 후, 제 2 다이오드 (823) 에서 정류한 후의 신호가 입력되고 있다. 이 때문에, 제 2 피크 홀드 회로 (842) 는, 증폭부 (70) 로부터 출력된 증폭 신호의 보텀치를 홀드하는 보텀 홀드 회로에 상당한다.

게인 설정부 (85) 는, 제 1 피크 홀드 회로 (841) 에서 홀드된 값의 게인을 설정하는 게인 설정용 제 1 앰프 (851) 와, 제 2 피크 홀드 회로 (842) (보텀 홀드회로) 에서 홀드된 값의 게인을 설정하는 게인 설정용 제 2 앰프 (852) 를 구비하고 있고, 제 1 피크 홀드 회로 (841) 및 제 2 피크 홀드 회로 (842) 에서 홀드된 값을 소정의 게인으로 설정하여 디지털 신호 처리부 (90) 의 A/D 컨버터 (91) 에 출력한다.

디지털 신호 처리부 (90) 는, A/D 컨버터 (91) 와, 제 1 피크 홀드 회로 (841) 에서 홀드된 값과, 제 2 피크 홀드 회로 (842) 에서 홀드된 값을 가산하여 제 1 신호 (S1) 를 생성하는 가산 회로 (92) 와, 제 1 피크 홀드 회로 (841) 에서 홀드된 값과, 제 2 피크 홀드 회로 (842) 에서 홀드된 값을 감산하여 제 2 신호 (S2) 를 생성하는 감산 회로 (93) 를 구비하고 있다.

여기서, 자기 센서 소자 (40) 는, 후술하는 바와 같이, 매체 (1) 상의 하나의 영역의 자기 특성을 확정하는 데에 복수의 신호 (본 형태에서는 4 개의 신호) 를 1 주사 기간 중에 출력한다. 따라서, 디지털 신호 처리부 (90) 는, A/D 컨버터 (91) 의 후단에 평균화 처리부 (96) 를 구비하고 있다. 이 때문에, 가산 회로 (92) 는, 제 1 피크 홀드 회로 (841) 및 제 2 피크 홀드 회로 (842) 에서 홀드된 4 개의 값을 A/D 컨버터 (91) 에서 디지털 신호한 후, 4 개의 값을 평균화 처리부 (96) 에서 평균화 처리한 값을 이용하여 가산 처리를 실시한다. 또, 감산 회로 (93) 는, 제 1 피크 홀드 회로 (841) 및 제 2 피크 홀드 회로 (842) 에서 홀드된 4 개의 값을 A/D 컨버터 (91) 에서 디지털 신호한 후, 4 개의 값을 평균화 처리부 (96) 에서 평균화 처리한 값을 이용하여 감산 처리를 실시한다.

또, 디지털 신호 처리부 (90) 는, 전환 제어 신호, 여자 지령 신호, 오프셋 제어 신호 등을 출력하는 제어 신호 출력부 (94) 를 구비하고 있고, 전환 제어 신호는, 멀티플렉서 (52, 81) 를 제어함과 함께, 도 2(a), 2(b) 및 도 3(a) 에 나타내는 바와 같이 매체 폭 방향, 즉, 매체 (1) 의 이동 방향인 행 방향 (X) 에 대해 직교하는 열 방향 (Y) 으로 복수 배열된 자기 센서 소자 (40) 의 스캔 동작이나, 다른 회로가 동작하는 타이밍을 제어한다.

이와 같이 구성한 디지털 신호 처리부 (90) 로부터는, 상위의 제어부 (도시 생략) 에 대해 제 1 신호 (S1) 및 제 2 신호 (S2) 가 출력되고, 상기 제어부에서는, 제 1 신호 (S1) 및 제 2 신호 (S2) 에 기초하여 매체 (1) 의 진위를 판정한다. 보다 구체적으로는, 상위의 제어부에는, 제 1 신호 (S1) 및 제 2 신호 (S2) 를 자기 센서 소자 (40) 와 매체 (1) 의 상대 위치 정보에 관련지어, 기록부에 미리 기록되어 있는 비교 패턴과의 조합을 실시하여 매체 (1) 의 진위를 판정하는 판정부를 구비하고 있고, 이러한 판정부는, ROM 혹은 RAM 등과 같은 기록부 (도시 생략) 에 미리 기록되어 있는 프로그램에 기초하여 소정의 처리를 실시하여, 매체 (1) 의 진위를 판정한다.

(자기 센서 소자 (40) 의 스캔 동작)

도 14 는, 본 발명의 제 2 실시형태 1 에 관련된 자기 패턴 검출 장치 (100) 의 스캔 동작 등을 나타내는 설명도이고, 도 14(a), 도 14(b), 도 14(c), 도 14(d) 는, 열 방향 (Y) 으로 자기 센서 소자 (40) 가 배열되어 있는 모습을 평면에 나타내는 설명도, 자기 센서 소자의 레이아웃을 확대하여 나타내는 설명도, 1 주사 기간 중에 온 상태의 자기 센서 소자가 스캔마다 위치하는 지점이 매체 (1) 상에서 이동하는 모습을 나타내는 설명도, 및 1 주사 기간 중에 온 상태의 자기 센서 소자가 스캔마다 위치하는 지점이 매체 (1) 상에서 이동하는 모습을 더욱 확대하여 나타내는 설명도이다. 도 15 는, 본 발명의 제 2 실시형태 1 에 관련된 자기 패턴 검출 장치 (100) 에 있어서의 회로부의 동작 조건을 나타내는 설명도이고, 도 15(a), 도 15(b) 는 검출 신호의 주파수와 샘플 홀드 동작의 관계를 나타내는 설명도, 및 A/D 컨버터 (91) 와 도 13(a) 에 나타내는 평균화 처리부 (96) 의 주파수 특성을 나타내는 설명도이다.

도 14(a), 도 14(b) 에 나타내는 바와 같이, 본 형태의 자기 패턴 검출 장치 (100) 에 있어서, 자기 센서 소자 (40) 는, 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 에 대해 직교하는 열 방향 (Y) (매체 폭 방향) 으로 채널 CH1∼CH20 용으로서 20 개 배열되어 있고, 이러한 20 개의 자기 센서 소자 (40) 를 열 방향으로 스캔함으로써, 매체 (1) 의 폭 방향 전체로부터 자기 패턴을 검출한다. 즉, 복수의 자기 센서 소자 (40) 를 열 방향으로 스캔하면, 채널 CH1∼CH20 의 20 개의 자기 센서 소자 (40) 의 각각에서 데이터가 검출된다. 또, 매체 (1) 는, 행 방향 (이동 방향 (X)) 으로 이동한다. 이 때문에, 매체 (1) 전체로부터 자기 패턴을 검출할 수 있다.

이와 같이 구성한 자기 패턴 검출 장치 (100) 에 있어서, 본 형태에서는, 반송 기구 (10) 에 의한 매체 (1) 의 이동 속도를 v (㎜/μsec) 로 하고, 자기 센서 소자 (40) 의 이동 방향 (X) 에 있어서의 치수를 T (㎜) 로 하고, 열 방향 (Y) 에 있어서의 자기 센서 소자 (40) 의 단위 시간 ta (μsec) 당의 스캔 횟수를 N 회로 했을 때, 이동 속도 v, 단위 시간 ta, 치수 T 및 스캔 횟수 N 은, 이하의 조건식

(v×ta)≤(T×N)

단, N 은 2 이상의 정수

를 만족하고 있다. 여기서, 단위 시간 ta 는, 매체 (1) 의 1 열분의 자기 패턴을 검출하기 위한 1 주사 기간이다. 따라서, 본 형태에서는, 1 주사 기간 중에, 열 방향 (Y) 으로의 자기 센서 소자 (40) 의 스캔을 N 회 실시하고, 이러한 N 회의 스캔에 의해 자기 센서 소자 (40) 에서 얻어진 전체 데이터에 기초하여, 1 열분의 자기 패턴을 검출한다.

보다 구체적으로는, 본 형태의 자기 패턴 검출 장치 (100) 에 있어서, 이동 속도 v, 단위 시간 ta, 치수 T 및 스캔 횟수 N 등은, 예를 들어, 이하의 조건

매체의 이동 속도 v=0.0016 ㎜/μsec

단위 시간 ta (1 주사 기간)=200 μsec (5 ㎑)

매체 (1) 의 이동 방향 (X) 에 있어서의 자기 센서 소자 (40) 의 치수 T (두께 치수)=0.3 ㎜

단위 시간 ta (1 주사 기간) 에 있어서의 스캔 횟수 N=4

로 설정되어 있다. 따라서, 1 주사 기간 중의 매체 (1) 의 이동 거리 등은, 이하의 조건

1 주사 기간 중의 매체 (1) 의 이동 거리=0.32 ㎜

1 회의 스캔 중의 매체 (1) 의 이동 거리=0.08 ㎜

1 스캔 당의 시간=50 μsec (20 ㎑)

1 회의 스캔에서의 자기 센서 소자 (40) 의 온 시간=2.5 μsec

가 된다. 이와 같은 조건이면, 이하의 설정치

(v×ta)=0.32 ㎜

(T×N)=1.2 ㎜

가 되므로, 이하의 조건

(v×ta)≤(T×N)

단, N 은 2 이상의 정수

를 충분히 만족하고 있다.

따라서, 상기의 조건으로 자기 센서 소자 (40) 를 열 방향 (Y) 으로 스캔하면, 1 회의 스캔이 완료되는 동안에 매체 (1) 가 0.08 ㎜ 이동하지만, 자기 센서 소자 (1) 의 이동 방향에 있어서의 치수는 0.3 ㎜ 이다. 이 때문에, 매체 (1) 에 대해 자기 센서 소자 (40) 를 등배 투영한 영역은, 금회의 스캔과 차회의 스캔에서 이동 방향 (X) 과 부분적으로 겹쳐진다.

보다 구체적으로는, 도 14(c), 도 14(d) 에 나타내는 바와 같이 된다. 도 14(c), 도 14(d) 에는, n 회째의 주사 기간에 있어서 제 1 회째의 스캔시에 채널 CH1 용의 자기 센서 소자 (40) 가 온 상태로 위치하는 영역 (매체 (1) 에 대해 온 상태의 채널 CH1 용의 자기 센서 소자 (40) 를 등배 투영한 영역) 을 실선 SCH (n, 1) 로 나타내고 있다. 또, 금회의 주사 기간 (n 회째) 에 있어서 제 2 회째의 스캔시에 채널 CH1 용의 자기 센서 소자 (40) 가 온 상태로 위치하는 영역을 일점 쇄선 SCH (n, 2) 로 나타내고 있다. 또, 금회의 주사 기간 (n 회째) 에 있어서 제 3 회째의 스캔시에 채널 CH1 용의 자기 센서 소자 (40) 가 온 상태로 위치하는 영역을 점선 SCH (n, 3) 으로 나타내고 있다. 금회의 주사 기간 (n 회째) 에 있어서 제 4 회째의 스캔시에 채널 CH1 용의 자기 센서 소자 (40) 가 온 상태로 위치하는 영역을 2 점 쇄선 SCH (n, 4) 로 나타내고 있다. 또한, 각 스캔시에, 자기 센서 소자 (40) 가 온 상태로 위치하는 영역은, 매체 폭 방향, 즉, 열 방향 (Y) 으로 동일한 위치를 이동하지만, 도 14(c), 도 14(d) 에는, 각 영역의 위치가 알기 쉽도록, 열 방향 (Y) 으로 약간 어긋나 있다. 또, 도 14(c), 도 14(d) 에는, n＋1 회째의 주사 기간시에 자기 센서 소자 (40) 가 온 상태로 위치하는 영역으로서, n＋1 회째의 주사 기간시에 채널 CH1 용의 자기 센서 소자 (40) 가 1 회째의 스캔시에 위치하는 영역만을 나타내고 있다.

본 형태에서는, 상기의 조건식을 만족하고 있는 점에서, 1 회의 주사 기간에 있어서, 제 1 회째의 스캔시에 자기 센서 소자 (40) 가 위치하는 영역과, 제 2 회째의 스캔시에 자기 센서 소자 (40) 가 위치하는 영역이 이동 방향 (X) 에서 부분적으로 겹쳐져 있다. 제 2 회째의 스캔시와 제 3 회째의 스캔시 사이나, 제 3 회째의 스캔시와 제 4 회째 스캔시 사이에서 동일하고, 금회의 스캔시에 자기 센서 소자 (40) 가 위치하는 영역과 차회의 스캔시에 자기 센서 소자 (40) 가 위치하는 영역이 이동 방향 (X) 에서 부분적으로 겹쳐진다. 따라서, 금회의 스캔과 차회의 스캔은, 금회의 스캔시에 자기 센서 소자 (40) 가 온이 된 위치를 매체 (1) 에 등배 투영한 영역과, 차회의 스캔시에 자기 센서 소자 (40) 가 온이 된 위치를 매체 (1) 에 등배 투영한 영역 사이에는 간극이 발생하지 않는다. 또한, 다른 채널용의 자기 센서 소자 (40) 에 대해서도 동일하다.

또, 금회의 주사 기간 (n 회째) 에 있어서 제 1 회째∼제 4 회째의 스캔시에 채널 CH1 용의 자기 센서 소자 (40) 가 온 상태로 위치하는 영역을 합산한 영역 SCH1 (n) 은, 실선 SCH (n, 1) 로 나타내는 영역, 일점 쇄선 SCH (n, 2) 로 나타내는 영역, 점선 SCH (n, 3) 으로 나타내는 영역, 2 점 쇄선 SCH (n, 2) 로 나타내는 영역을 합산한 영역이고, 영역 SCH1 (n) 은, 다음의 주사 기간 (n＋1 회째의 주사 기간) 에 있어서 제 1 회째의 스캔시에 자기 센서 소자 (40) 가 온 상태로 위치하는 영역 (실선 CH1 (n＋1, 1) 로 나타내는 영역) 과 이동 방향에서 부분적으로 겹쳐져 있다. 따라서, 금회의 주사 기간에 있어서 마지막으로 스캔했을 때에 자기 센서 소자 (40) 가 온이 된 위치를 매체 (1) 에 등배 투영한 영역과, 차회의 주사 기간에 있어서 처음으로 스캔했을 때에 자기 센서 소자 (40) 가 온이 된 위치를 매체 (1) 에 등배 투영한 영역 사이에는 간극이 발생하지 않는다. 또한, 다른 채널용의 자기 센서 소자 (40) 에 대해서도 동일하다.

이와 같은 스캔 동작은, 도 13(b) 에 나타내는 바와 같이 나타내고, 1 회의 주사 기간 중에 있어서, 각 채널 CH1∼CH20 의 자기 센서 소자 (40) 가 순차 온이 되는 스캔이 합계 4 회 실행되고, 이러한 동작에 연동하여, 도 13(a) 에 나타내는 A/D 컨버터 (91) 는, 각 자기 센서 소자 (40) 가 온이 되는 타이밍에 맞추어, 50 μsec 의 샘플링 주기 (샘플링 주파수=20 ㎑) 로 자기 센서 소자 (40) 가 출력한 신호를 각 CH 마다 디지털 신호로 변환시킨다.

여기서, 본 형태에서는, 각 CH 마다의 자기 센서 소자 (40) 의 온 시간을 2.5 μsec 까지 단축한 만큼, 도 3(b) 에 나타내는 여자 신호에 대해서는, 주파수를 2 MHz 로 설정해 둔다. 이 때문에, 자기 센서 소자 (40) 는, 도 15(a) 에 나타내는 바와 같이, 1 회의 온 시간 (2.5 μsec) 안에, 도 3(c) 에 나타내는 신호 성분 (센서 출력 신호) 이 복수 (본 형태에서는 3 개), 도 13(a) 에 나타내는 추출부 (80) 에 출력된다. 즉, 여자 신호는, 1 회의 스캔 중에 복수의 자기 센서 소자 (40) 의 각각이 출력하는 신호에 복수 주기분의 여자 신호에 의한 신호 성분이 포함되는 주파수를 가지고 있고, 그러므로, 1 회의 스캔 중에 복수의 자기 센서 소자 (40) 의 각각이 출력하는 검출 신호의 하나하나에 복수의 신호 성분이 포함되어 있다. 따라서, 자기 센서 소자 (40) 의 온 시간이 짧아도, 도 13(a) 에 나타내는 홀드 회로 (84) 에 있어서, 제 1 피크 홀드 회로 (841) 및 제 2 피크 홀드 회로 (842) 는, 3 회의 홀드를 실시할 수 있으므로, 피크 홀드를 확실하게 실시할 수 있다.

또, 본 형태에서는, 도 13(a) 에 나타내는 A/D 컨버터 (91) 에 입력되는 신호 중, 필요한 대역은, 비교적 저주파 대역인 점에서, 도 15(b) 에 실선으로 나타내는 바와 같이, A/D 컨버터 (91) 의 샘플링 주파수는, 각 CH 마다 20 ㎑ 로 설정 되어 있어, 비교적 저주파수로 설정되어 있다. 이 때문에, 자기 센서 소자 (40) 가 출력한 신호를 디지털 신호로 적정하게 변환시킬 수 있다. 즉, 도 18 을 참조하여 설명한 구성인 상태로, 도 15(b) 에 점선으로 참고예로서 나타내는 바와 같이, A/D 컨버터 (91) 의 샘플링 주파수를 1 MHz 로 설정하여, 1 회의 온 시간 중 (도 15(a) 홀드 후의 신호의 평탄부) 에 4 회 샘플링하여 평균 처리해도, 신호 대역 (5 ㎑) 보다 높은 주파수 성분의 노이즈 저감의 효과는 작다는 문제가 있다. 그런데 본 형태에서는, A/D 컨버터 (91) 의 샘플링 주파수가 20 ㎑ 로 설정되어 있기 때문에, 동일한 4 회 평균 처리여도, 5 ㎑ 보다 높은 주파수 성분의 노이즈를 저감시킬 수 있다.

(제 2 실시형태 1 의 주된 효과)

이상 설명한 바와 같이, 본 형태의 자기 패턴 검출 장치 (100) 에서는, 매체 (1) 의 이동 속도 v (㎜/μsec), 자기 센서 소자 (40) 의 이동 방향 (X) 에 있어서의 치수 T (㎜), 매체 폭 방향인 열 방향 (Y) 에 있어서의 자기 센서 소자 (40) 의 단위 시간 ta (μsec) 당의 스캔 횟수 N 은, 이하의 조건식

(v×ta)≤(T×N)

단, N 은 2 이상의 정수

를 만족하고 있기 때문에, 금회의 스캔시에 자기 센서 소자 (40) 가 온 상태로 위치하고 있던 영역과, 차회의 스캔시에 자기 센서 소자 (40) 가 온 상태로 위치하고 있던 영역 사이에 간극이 발생하지 않는다. 따라서, 열 방향 (Y) 으로 배열한 복수의 자기 센서 소자 (40) 를 스캔함과 함께, 자기 센서 (40) 에 대해 매체 (1) 를 상대 이동시키는 방식을 채용한 경우에도, 매체 (1) 의 전체면으로부터 확실하게 자기 패턴을 검출할 수 있다.

또, 본 형태에 있어서, 단위 시간 ta 는, 매체 (1) 의 1 열분의 자기 패턴을 검출하기 위한 1 주사 기간이고, 이러한 1 주사 기간 중에 실시한 스캔에 의해 자기 센서 소자 (40) 에서 얻어진 데이터에 기초하여 매체 (1) 의 1 열분의 자기 패턴이 검출된다. 즉, 1 열분의 자기 패턴을 검출하기 위한 1 주사 기간 중에 N 회의 스캔 (본 형태에서는 4 회의 스캔) 을 실시한다. 이 때문에, 복수의 스캔에 의해 얻어진 복수의 데이터에 기초하여 1 열분의 자기 패턴을 검출할 수 있으므로, 자기 센서 소자 (40) 에서 얻어진 데이터 중 어느 것에 노이즈 등의 영향이 포함되어 있는 경우에도, 이러한 노이즈의 영향을 완화시킬 수 있다.

또, 본 형태에서는, 1 주사 기간 중에 실시한 N 회의 스캔에 의해 자기 센서 소자 (40) 에서 얻어진 전체 데이터에 기초하여 매체 (1) 의 1 열분의 자기 패턴을 검출하기 때문에, 매체 (1) 에 대해 자기 센서 소자 (40) 를 등배 투영한 영역이 금회의 스캔과 차회의 스캔에서 부분적으로 겹쳐져 있다. 그러므로, 매체 (1) 의 자기 특성을 높은 정밀도로 검출할 수 있다.

또, 본 형태의 자기 패턴 검출 장치 (100) 에서는, 공통되는 자기 센서 장치 (20) 에 의해, 자기 패턴마다의 유무 및 형성 위치를 잔류 자속 밀도 레벨 및 투자율 레벨의 쌍방에 기초하여 검출하기 때문에, 잔류 자속 밀도 레벨의 측정과 투자율 레벨의 측정 사이에 시간 차가 발생하지 않는다. 그러므로, 자기 센서 장치 (20) 와 매체 (1) 를 이동시키면서 계측하는 경우에도, 신호 처리부 (60) 는, 간소한 구성으로 높은 정밀도의 검출을 실시할 수 있다. 또, 반송 장치 (10) 에 대해서도, 자기 센서 장치 (20) 를 통과하는 지점에만 주행 안정성이 요구될 뿐이므로, 구성의 간소화를 도모할 수 있다.

또한, 본 형태의 자기 패턴 검출 장치 (100) 에 의하면, 하드재 및 소프트재의 쌍방을 포함하는 자기 잉크에 의해 자기 패턴이 형성되어 있는 매체 (1) 나, 하드재와 소프트재의 중간에 위치하는 재료를 포함하는 자기 잉크에 의해 자기 패턴이 형성되어 있는 매체 (1) 에 대해서도, 자기 패턴의 검출을 실시할 수 있다. 즉, 자기 특성이 제 1 자기 패턴과 제 2 자기 패턴의 중간에 위치하는 자기 패턴에 대해서는, 도 6(d1) 에 나타내는 바와 같이, 히스테리시스 루프가, 도 6(b1) 에 나타내는 하드재의 자기 패턴의 히스테리시스 루프와 도 6(c1) 에 나타내는 소프트재의 자기 패턴의 히스테리시스 루프의 중간에 위치하므로, 도 6(d4) 에 나타내는 신호 패턴을 얻을 수 있고, 이러한 자기 패턴에 대해서도, 유무나 형성 위치를 검출할 수 있다.

게다가, 본 형태의 자기 센서 장치 (20) 에 있어서, 자계 인가용 자석 (30) 은, 자기 센서 소자 (40) 에 대해 매체 (1) 의 이동 방향의 양측에 자계 인가용 제 1 자석 (31) 과 자계 인가용 제 2 자석 (32) 으로서 배치되어 있다. 이 때문에, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 화살표 X1 로 나타내는 방향으로 이동하는 매체 (1) 를 자계 인가용 제 1 자석 (31) 에 의해 착자하고, 그 후, 자기 센서 소자 (40) 에 의해, 착자한 후의 매체 (1) 에 바이어스 자계를 인가한 상태에 있어서의 자속을 검출할 수 있음과 함께, 화살표 X2 로 나타내는 방향으로 이동하는 매체 (1) 를 자계 인가용 제 2 자석 (32) 에 의해 착자하고, 그 후, 자기 센서 소자 (40) 에 의해, 착자한 후의 매체 (1) 에 바이어스 자계를 인가한 상태에 있어서의 자속을 검출할 수 있다. 그러므로, 본 형태의 자기 패턴 검출 장치 (100) 를 입출금기에 이용하면, 입금된 매체 (1) 의 진위를 판정할 수 있음과 함께, 출금되는 매체 (1) 의 진위를 판정할 수도 있다.

[제 2 실시형태 2]

도 16 은, 본 발명의 제 2 실시형태 2 에 관련된 자기 패턴 검출 장치 (100) 에서의 스캔마다의 자기 센서 소자 (40) 의 위치를 나타내는 설명도이다. 또한, 본 형태의 기본적인 구성은, 제 2 실시형태 1 과 동일하다. 따라서, 이하의 설명에서는, 공통되는 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.

본 형태의 자기 패턴 검출 장치 (100) 에서도 제 2 실시형태 1 과 동일하게, 매체 (1) 의 이동 속도 v (㎜/μsec), 자기 센서 소자 (40) 의 이동 방향 (X) 에 있어서의 치수 T (㎜), 열 방향 (Y) 에 있어서의 자기 센서 소자 (40) 의 단위 시간 ta (μsec) 당의 스캔 횟수 N 은, 이하의 조건식

(v×ta)≤(T×N)

단, N 은 2 이상의 정수

를 만족하고 있다. 이 때문에, 도 16 에 나타내는 바와 같이, 제 1 회째∼ 제 4 회째의 스캔 중, 연속하여 실시하는 2 회의 스캔에서는, 자기 센서 소자 (40) 가 온 상태로 위치하는 영역이 이동 방향에서 부분적으로 겹쳐져 있다. 여기서, 실시형태 1 에서는, 1 주사 기간 중에 실시한 4 회의 스캔에 의해 자기 센서 소자 (40) 에서 얻어진 전체 데이터에 기초하여 매체 (1) 의 1 열분의 자기 패턴을 검출했는데, 본 형태에서는, 1 주사 기간 중에 실시한 N 회의 스캔 중 일부의 스캔에 의해 자기 센서 소자 (40) 에서 얻어진 데이터에 기초하여 매체 (1) 의 1 열분의 자기 패턴을 검출한다.

보다 구체적으로는, 본 형태에서는, 1 주사 기간 중에 실시한 N 회의 스캔 중, 매체 (1) 에 대해 자기 센서 소자 (40) 를 등배 투영한 영역이 금회의 스캔과 차회의 스캔에서 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 에서 부분적으로 겹쳐지는 2 회 이상 또한 N 회 미만의 스캔에 의해 자기 센서 소자 (40) 에서 얻어진 복수의 데이터에 기초하여 매체 (1) 의 1 열분의 자기 패턴을 검출한다.

예를 들어, 도 16 에 나타내는 바와 같이, 제 1 회째의 스캔시에 채널 CH1 용의 자기 센서 소자 (40) 가 온 상태로 위치하는 영역은, 제 3 회째의 스캔시에 채널 CH1 용의 자기 센서 소자 (40) 가 온 상태로 위치하는 영역과 이동 방향 (X) 에서 부분적으로 겹쳐져 있다. 따라서, 본 형태에서는, 제 1 회째의 스캔시에 의해 자기 센서 소자 (40) 에서 얻어진 데이터와 제 3 회째의 스캔시에 의해 자기 센서 소자 (40) 에서 얻어진 데이터에 평균화 처리를 실시하고, 이러한 처리 결과에 기초하여, 매체 (1) 의 1 열분의 자기 패턴을 검출한다.

이와 같은 구성을 채용한 경우도, 실시형태 1 과 동일하게, 금회의 스캔 (제 1 회째의 스캔) 과 차회의 스캔 (제 3 회째의 스캔) 에 있어서, 자기 센서 소자 (40) 가 온 상태로 위치하는 영역이 이동 방향 (X) 에서 부분적으로 겹쳐져 있으므로, 매체 (1) 의 자기 특성을 높은 정밀도로 검출할 수 있다. 또, 2 회의 스캔에 의해 얻어진 데이터에 기초하여 1 열분의 자기 패턴을 검출할 수 있으므로, 자기 센서 소자 (40) 에서 얻어진 데이터 중 어느 것에 노이즈 등의 영향이 포함되어 있는 경우에도, 이러한 노이즈의 영향을 완화시킬 수 있거나 하는 효과를 발휘한다.

또한, 매체 (1) 의 이동 속도 v, 자기 센서 소자 (40) 의 이동 방향 (X) 에 있어서의 치수 T, 열 방향 (Y) 에 있어서의 자기 센서 소자 (40) 의 단위 시간 ta (μsec) 당의 스캔 횟수 N 등에 따라서는, 1 주사 기간 중에 실시한 N 회의 스캔 중, 매체 (1) 에 대해 자기 센서 소자 (40) 를 등배 투영한 영역이 금회의 스캔과 차회의 스캔에서 매체 (1) 가동 방향 (X) 과 겹치지 않고 접하고 있는 2 회 이상 또한 N 회 미만의 스캔에 의해 자기 센서 소자 (40) 에서 얻어진 복수의 데이터에 기초하여 매체 (1) 의 1 열분의 자기 패턴을 검출해도 된다.

[제 2 실시형태 3]

도 17 은, 본 발명의 제 2 실시형태 3 에 관련된 자기 패턴 검출 장치 (100) 에서의 스캔마다의 자기 센서 소자 (40) 및 그 센싱 범위의 위치를 나타내는 설명도이다. 또한, 본 형태의 기본적인 구성은, 제 2 실시형태 1 과 동일하다. 따라서, 이하의 설명에서는, 공통되는 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.

본 형태의 자기 패턴 검출 장치 (100) 에서도 제 2 실시형태 1 과 동일하게, 매체 (1) 의 이동 속도 v (㎜/μsec), 자기 센서 소자 (40) 의 이동 방향 (X) 에 있어서의 치수 T (㎜), 열 방향 (Y) 에 있어서의 자기 센서 소자 (40) 의 단위 시간 ta (μsec) 당의 스캔 횟수 N 은, 이하의 조건식

(v×ta)≤(T×N)

단, N 은 2 이상의 정수

를 만족하고 있다. 이 때문에, 도 17 에 나타내는 바와 같이, 제 1 회째∼제 4 회째의 스캔 중, 연속하여 실시하는 2 회의 스캔에서는, 자기 센서 소자 (40) 가 온 상태로 위치하는 영역이 이동 방향에서 부분적으로 겹쳐져 있다. 여기서, 실시형태 1 에서는, 1 주사 기간 중에 실시한 4 회의 스캔에 의해 자기 센서 소자 (40) 에서 얻어진 전체 데이터에 기초하여 매체 (1) 의 1 열분의 자기 패턴을 검출했는데, 본 형태에서는, 1 주사 기간 중에 실시한 N 회의 스캔 중 일부의 스캔에 의해 자기 센서 소자 (40) 에서 얻어진 데이터에 기초하여 매체 (1) 의 1 열분의 자기 패턴을 검출한다.

보다 구체적으로는, 도 17 에 나타내는 바와 같이, 자기 센서 소자 (40) 는, 매체 (1) 에 등배 투영한 영역보다 실제의 센싱 범위가 넓고, 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 에 있어서의 자기 센서 소자 (40) 의 센싱 범위는, 이동 방향 (X) 에 있어서의 치수 T 보다 큰 치수 S (㎜) 를 가지고 있다. 그래서, 본 형태에서는, 1 주사 기간 중에 실시한 N 회의 스캔 중, 센싱 범위가 금회의 스캔과 차회의 스캔에서 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 에서 부분적으로 겹쳐지는 2 회 이상 또한 N 회 미만의 스캔에 의해 자기 센서 소자에서 얻어진 복수의 데이터에 기초하여 매체 (1) 의 1 열분의 자기 패턴을 검출한다.

예를 들어, 도 17 에 나타내는 바와 같이, 제 1 회째의 스캔시에 채널 CH1 용의 자기 센서 소자 (40) 가 온 상태가 되었을 때의 센싱 범위는, 제 3 회째의 스캔시에 채널 CH1 용의 자기 센서 소자 (40) 가 온 상태가 되었을 때의 센싱 범위와 부분적으로 겹쳐져 있다. 따라서, 본 형태에서는, 제 1 회째의 스캔시에 의해 자기 센서 소자 (40) 에서 얻어진 데이터와 제 3 회째의 스캔시에 의해 자기 센서 소자 (40) 에서 얻어진 데이터에 평균화 처리를 실시하고, 이러한 처리 결과에 기초하여, 매체 (1) 의 1 열분의 자기 패턴을 검출한다.

이와 같은 구성을 채용한 경우에도, 제 2 실시형태 1 과 동일하게, 금회의 스캔 (제 1 회째의 스캔) 과 차회의 스캔 (제 3 회째의 스캔) 에 있어서, 자기 센서 소자 (40) 에 의한 센싱 범위가 이동 방향 (X) 에서 부분적으로 겹쳐져 있으므로, 매체 (1) 의 자기 특성을 높은 정밀도로 검출할 수 있다. 또, 2 회의 스캔에 의해 얻어진 데이터에 기초하여 1 열분의 자기 패턴을 검출할 수 있으므로, 자기 센서 소자 (40) 에서 얻어진 데이터 중 어느 것에 노이즈 등의 영향이 포함되어 있는 경우에도, 이러한 노이즈의 영향을 완화시킬 수 있거나 하는 효과를 발휘한다.

또한, 매체 (1) 의 이동 속도 v, 자기 센서 소자 (40) 의 이동 방향 (X) 에 있어서의 치수 T, 열 방향 (Y) 에 있어서의 자기 센서 소자 (40) 의 단위 시간 ta (μsec) 당의 스캔 횟수 N 등에 따라서는, 1 주사 기간 중에 실시한 N 회의 스캔 중, 1 주사 기간 중에 실시한 N 회의 스캔 중, 센싱 범위가 금회의 스캔과 차회의 스캔에서 매체 (1) 의 이동 방향 (X) 에서 겹치지 않고 접하는 2 회 이상 또한 N 회 미만의 스캔에 의해 자기 센서 소자 (40) 에서 얻어진 복수의 데이터에 기초하여 매체 (1) 의 1 열분의 자기 패턴을 검출해도 된다.

(제 2 실시형태의 그 밖의 실시형태)

상기 형태에서는, 매체 (1) 와 자기 센서 장치 (20) 를 상대 이동시킬 때에는, 매체 (1) 쪽을 이동시켰지만, 매체 (1) 가 고정이고 자기 센서 장치 (20) 가 이동하는 구성을 채용해도 된다. 또, 상기 형태에서는, 자계 인가용 자석 (30) 에 영구 자석을 사용했는데, 전자석을 사용해도 된다.

상기 실시형태에서는, 1 주사 기간 중에 실시한 N 회의 스캔 중, 4 회 혹은 2 회의 스캔에 의해 자기 센서 소자 (40) 에서 얻어진 데이터에 기초하여 매체 (1) 의 1 열분의 자기 패턴을 검출하는 예를 설명했는데, 1 주사 기간 중에 실시한 N 회의 스캔 중, 1 회 혹은 3 회의 스캔에 의해 자기 센서 소자 (40) 에서 얻어진 데이터에 기초하여 매체 (1) 의 1 열분의 자기 패턴을 검출해도 되는 등, 1 주사 기간 중에 실시한 N 회의 스캔 중의, 1 회의 스캔 혹은 복수 회의 스캔에 의해 자기 센서 소자 (40) 에서 얻어진 데이터에 기초하여 매체 (1) 의 1 열분의 자기 패턴을 검출하면 된다. 보다 구체적으로는, 1 주사 기간 중에 N 회의 스캔을 실시하고, 그 스캔마다 자기 센서 소자 (40) 를 개재하여 데이터를 취득하는데, 매체 (1) 의 1 열분의 자기 패턴을 확정할 때에는, 1 주사 기간 중에 실시한 N 회의 스캔 중의, 1 회의 스캔 혹은 복수 회의 스캔에 의해 자기 센서 소자 (40) 에서 얻어진 데이터를 이용하면 된다.

또, 상기 실시형태에서는, 1 주사 기간 중에 실시한 N 회의 스캔 중, 금회의 스캔과 차회의 스캔에 있어서 자기 센서 소자 (40) 에서의 센싱 범위가 연결된 복수 회의 스캔에 의해 얻어진 데이터에 기초하여 매체 (1) 의 1 열분의 자기 패턴을 검출하는 예를 설명했는데, 1 주사 기간 중에 실시한 N 회의 스캔 중의, 금회의 스캔과, 차회의 스캔에 있어서 자기 센서 소자 (40) 에서의 센싱 범위가 연결되지 않고 이간된 복수 회의 스캔에 의해 얻어진 데이터에 기초하여 매체 (1) 의 1 열분의 자기 패턴을 검출해도 된다. 또, 금회의 스캔과 차회의 스캔에 있어서 자기 센서 소자 (40) 에서의 센싱 범위가 연결된 스캔에 의해 얻어진 데이터와 금회의 스캔과 차회의 스캔에 있어서 자기 센서 소자 (40) 에서의 센싱 범위가 연결되지 않고 이간된 스캔에 의해 얻어진 데이터에 기초하여 매체 (1) 의 1 열분의 자기 패턴을 검출해도 된다.

또한, 1 주사 기간 중에 실시한 N 회의 스캔 중, 어느 스캔시에 자기 센서 소자 (40) 에서 얻어진 데이터에 기초하여 매체 (1) 의 1 열분의 자기 패턴을 검출할지는, 가변으로 되어 있고, 상위의 제어부나 외부로부터 디지털 신호 처리부 (90) 에 대한 지령에 의해 임의로 설정되도록 구성해도 된다. 이와 같이 구성하면, 매체 (1) 의 종류나 자기 패턴 검출 장치 (100) 에 요구되는 검출 정밀도 등에 따라 최적의 동작을 실현할 수 있다.

1 : 매체
11 : 매체 이동로
20 : 자기 센서 장치
40 : 자기 센서 소자
48 : 여자 코일
49 : 검출 코일
60 : 신호 처리부
70 : 증폭부
71 : 앰프
72 : 기준 전압 생성부
73 : CR 미분 회로
74 : 더미용 자기 센서 소자
83 : 오프셋 조정부
100 : 자기 패턴 검출 장치
835 : 제 1 적분 회로
836 : 제 2 적분 회로

Claims (20)

1. 매체의 자기 특성을 검출하는 자기 센서 소자와, 그 자기 센서 소자에서의 검출 결과에 기초하여 상기 매체의 자기 패턴을 검출하는 신호 처리부를 갖는 자기 패턴 검출 장치로서,
   상기 신호 처리부는, 여자 신호에 의해 여자된 상기 자기 센서 소자로부터 출력된 센서 출력 신호를 증폭시키는 증폭부를 구비하고,
   당해 증폭부는, 상기 센서 출력 신호 및 기준 전압이 입력되는 앰프와, 상기 여자 신호에 연동하여 변화되는 신호를 상기 기준 전압으로서 생성하는 기준 전압 생성부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 자기 패턴 검출 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 기준 전압은, 상기 여자 신호를 미분한 파형을 구비한 신호인 것을 특징으로 하는 자기 패턴 검출 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 기준 전압 생성부는, 상기 여자 신호를 미분하여 상기 기준 전압을 생성하는 CR 미분 회로를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 자기 패턴 검출 장치.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 기준 전압 생성부는, 상기 여자 신호에 의해 여자되어 당해 여자 신호를 미분하여 이루어지는 신호를 상기 기준 전압으로서 출력하는 더미용 자기 센서 소자를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 자기 패턴 검출 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 신호 처리부는, 상기 앰프로부터 출력된 신호 중, 극성이 정 (正) 인 신호 성분을 적분하는 제 1 적분 회로와, 극성이 부 (負) 인 신호 성분을 적분하는 제 2 적분 회로를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 자기 패턴 검출 장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 자기 센서 소자는, 상기 센서 출력 신호를 차동 출력으로서 출력하기 위한 복수의 코일을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 자기 패턴 검출 장치.
7. 매체의 자기 특성을 검출하는 자기 센서 소자와, 그 자기 센서 소자에서의 검출 결과에 기초하여 상기 매체의 자기 패턴을 검출하는 신호 처리부를 갖는 자기 패턴 검출 장치로서,
   상기 신호 처리부는, 상기 자기 센서 소자의 센서 출력 신호 중, 극성이 정인 신호 성분을 적분하는 제 1 적분 회로와, 극성이 부인 신호 성분을 적분하는 제 2 적분 회로를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 자기 패턴 검출 장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 자기 센서 소자는, 상기 센서 출력 신호를 차동 출력으로서 출력하기 위한 복수의 코일을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 자기 패턴 검출 장치.
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