JP2012128683A - 磁気パターン検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】個体差や温度に起因して磁気センサ装置のセンサ出力信号の出力レベルが変化しても磁気パターンの検出精度の低下を回避できる磁気パターン検出装置を提案すること。
【解決手段】磁気パターン検出装置１は、磁気センサ装置２０からの整流信号に加算信号を加算した補正出力信号を生成する第１オフセット調整回路８３１と、媒体２が磁気センサ装置２０を通過する際の補正出力信号に基づいて媒体２の磁気パターンを検出する磁気パターン検出部１００と、媒体２の磁気パターンを検出する毎に加算信号の出力レベルを調整することによって補正出力信号の出力レベルを目標出力レベルとするオフセット調整処理を行う加算信号調整部９７を有する。オフセット調整処理によって磁気センサ素子４０の個体差や発熱などに起因するセンサ出力信号の出力レベルのばらつきが是正されるので、磁気パターンの検出精度の低下を回避あるいは抑制できる。
【選択図】図６

Description

本発明は、磁気センサからのセンサ出力信号によって磁性体が取り付けられた物体や磁気インクで印刷が施された紙幣等といった媒体の磁気パターンを検出する磁気パターン検出装置に関するものである。

磁気パターン検出装置は、着磁された媒体が磁気センサを通過する際の磁束変化を検出し、磁気センサから出力されるアナログのセンサ出力信号を信号処理部で増幅した後にデジタル信号化処理し、しかる後に、予め記憶保持しているパターンと照合して媒体の種類などを判別している。このような磁気パターン検出装置は特許文献１に記載されている。

ここで、磁気センサは個体毎にセンサ出力信号の出力レベルが異なっている場合があり、磁気センサの出力レベルが個体毎にばらついていると磁気パターン検出装置毎に磁気パターンの検出精度がばらついてしまうという問題が発生する。このような問題を解消するために、特許文献１の磁気パターン検出装置の信号処理部は、増幅回路とＡ／Ｄ変換回路の間にセンサ出力信号のオフセット調整処理を行うオフセット調整回路を搭載している。

特開２００７−２４１６５３号公報

オフセット調整処理は、待機時における磁気センサからのセンサ出力信号の出力レベルを所定の出力レベルに調整することによって行われる。このようなオフセット調整処理を磁気パターン検出装置の電源投入時に行えば、磁気センサの個体差に起因したセンサ出力信号の出力レベルのばらつきを是正できるので、磁気センサの個体差に起因した磁気パターンの検出精度のばらつきを回避できる。しかし、センサ出力信号の出力レベルは、磁気センサ自体の発熱によっても変化するので、複数の媒体の磁気パターンの検出が連続して行われる場合には、最初の媒体の磁気パターンを検出する時点と最後の媒体の磁気パターンを検出する時点との間でセンサ出力信号の出力レベルが変化してしまい、磁気パターンの検出精度が低下するという問題がある。

本発明の課題は、上記の問題点に鑑みて、磁気センサの個体差および磁気センサの温度条件に起因してセンサ出力信号の出力レベルがばらついた場合でも磁気パターンの検出精度を低下させることがない磁気パターン検出装置のオフセット調整処理方法および磁気パターン検出装置を提案することにある。

上記課題を解決するために、本発明の磁気パターン検出装置は、
磁気センサからのアナログのセンサ出力信号に加算信号を加算した補正センサ出力信号を生成する出力補正部と、
媒体が前記磁気センサを通過する際の前記補正センサ出力信号に基づいて当該媒体の磁気パターンを検出する磁気パターン検出部と、
前記媒体が前記磁気センサを所定枚数通過した後であって次の前記媒体が当該磁気センサを通過するまでの間に、前記加算信号の出力レベルを調整することによって前記補正センサ出力信号の出力レベルを予め定めた目標出力レベルとする第１加算信号調整部とを有することを特徴とする。

本発明によれば、複数の媒体の磁気パターンを連続して検出する際には、媒体が磁気センサを所定枚数通過した後であって次の媒体が当該磁気センサを通過するまでの間に、補正センサ出力信号の出力レベルを目標出力レベルに設定するオフセット調整処理が行われる。この結果、磁気センサの個体差や発熱などに起因するセンサ出力信号の出力レベルのばらつきが是正されるので、磁気パターンの検出精度の低下を回避あるいは抑制できる。

本発明において、電源投入時および再起動時に、前記加算信号の出力レベルを調整することによって前記補正センサ出力信号の出力レベルを前記目標出力レベルとする第２加算信号調整部を有し、前記第１加算信号調整部が前記補正センサ出力信号の出力レベルを前記目標出力レベルとする処理速度は、前記第２加算信号調整部が前記補正センサ出力信号の出力レベルを前記目標出力レベルとする処理速度よりも高速であることが望ましい。このようにすれば、電源投入時および再起動時に、補正センサ出力信号の出力レベルを予め定めた目標出力レベルに設定するオフセット調整が行われるので、磁気センサの個体差に起因したセンサ出力信号の出力レベルのばらつきが是正される。また、第１加算信号調整部が補正センサ出力信号の出力レベルを目標出力レベルに設定する処理が第１加算信号調整部よりも高速であれば、媒体が磁気センサを所定枚数通過した後であって次の媒体が当該磁気センサを通過するまでの短い間に、オフセット調整処理を行うことが容易となる。ここで、再起動時とは、装置のリセットスイッチなどが操作されることによってそれ以前の加算信号の出力レベルが失われ、加算信号の出力レベルが調整されていない状態に戻った時点をいう。

本発明において、前記出力補正部は、前記加算信号を出力するＤ／Ａ変換回路と、前記センサ出力信号と前記加算信号とを加算する加算器とを備えており、前記第１加算信号調整部は、前記加算信号の出力レベルを調整するためのデジタルの指令値を前記Ｄ／Ａ変換回路へ出力する第１指令値出力部と、前記補正センサ出力信号のダイナミックレンジ内で待機時における前記補正センサ出力信号の出力レベルと前記指令値との間で成立している比例関係を予め記憶保持している比例関係記憶保持部と、前記補正センサ出力信号の出力レベルと前記目標出力レベルとの差分を算出する差分算出部と、前記指令値出力部が出力している前記指令値、前記差分、および、前記比例関係に基づいて、前記補正センサ出力信号の出力レベルを前記目標出力レベルとするための前記指令値の適正値を算出する適正値算出部と、前記適正値が算出されると、前記第１指令値出力部から出力される前記指令値を前記適正値に設定する第１設定部とを備えていることが望ましい。すなわち、媒体が磁気センサを所定枚数通過した後であって次の媒体が当該磁気センサを通過するまでの間に行われるオフセット調整処理では、電源投入時或いは再起動時に行われたオフセット調整処理によって補正センサ出力信号の出力レベルが、一旦、目標出力レベルとされているので、その後にセンサ出力信号の出力レベルが変化しても、オフセット調整処理の開始時点における補正センサ出力信号の出力レベルはダイナミックレンジ内にある。また、ダイナミックレンジ内では、指令値と補正センサ出力信号の間に比例関係が成立しているので、指令値、差分、および、比例関係に基づいて、補正センサ出力信号の出力レベルを目標出力レベルとするための指令値の適正値を算出できる。この結果、補正センサ出力信号の出力レベルを予め定めた目標出力レベルに設定するオフセット調整処理を高速に行うことができるので、媒体が磁気センサを所定枚数通過した後であって次の媒体が当該磁気センサを通過するまでの間が短くても、オフセット調整処理が可能となる。

この場合において、前記第２加算信号調整部は、前記加算信号の出力レベルを調整するためのデジタルの指令値を前記Ｄ／Ａ変換回路へ出力する第２指令値出力部と、前記指令値の上限値と下限値の間を最初の探索範囲として、二分探索法に則って前記第２指令値出力部から出力される前記指令値を変化させる処理および前記補正センサ出力信号の出力レベルと前記目標出力レベルを比較する処理をこの順番で繰り返し、前記補正センサ出力信号の出力レベルが前記目標出力レベルとなったときの前記指令値を前記適正値として取得する二分探索部と、前記適正値が取得されると、前記第２指令値出力部から出力される前記指令値を前記適正値に維持する第２設定部とを備えていることが望ましい。すなわち、電源投入時或いは再起動時に行われるオフセット調整処理では、オフセット調整処理の開始時点における補正センサ出力信号の出力レベルがダイナミックレンジ内にあるか否かが不明なので、指令値と補正センサ出力信号の間に比例関係が成立しているか否かも不明である。従って、二分探索法に則って、補正センサ出力信号の出力レベルが目標出力レベルとなるまで指令値を探索すれば、比較的短い時間で指令値の適正値を求めることができる。

また、この場合において、前記第２加算信号調整部は、前記加算信号の出力レベルを調整するためのデジタルの指令値を前記Ｄ／Ａ変換回路へ出力する第２指令値出力部と、前記第２指令値出力部の前記オフセット指令値を上限値に設定し、しかる後に、前記補正センサ出力信号の出力レベルが前記目標出力レベルとなるまで、前記第２指令値出力部から出力される前記指令値を所定の値だけ減少させる処理および前記補正センサ出力信号の出力レベルと前記目標出力レベルと比較する処理をこの順番で繰り返すか、または、前記オフセット第２指令値出力部の前記指令値を下限値に設定し、しかる後に、前記補正センサ出力信号の出力レベルが前記目標出力レベルとなるまで、前記第２指令値出力部から出力される前記指令値を所定の値だけ増加させる処理および前記補正センサ出力信号の出力レベルと前記目標出力レベルと比較する処理をこの順番で繰り返し、前記補正センサ出力信号の出力レベルが前記目標出力レベルとなったときの前記指令値を適正値として取得する逐次探索部と、前記適正値が取得されると、前記第２指令値出力部から出力される前記指令値を前記適正値に維持する第２設定部とを備えているものとすることができる。このような逐次探索によれば、指令値の適正値を確実に求めることができる。

本発明において、前記磁気センサとして、複数の磁気センサを備えており、前記センサ出力信号は、当該センサ出力信号が出力される前記磁気センサが前記複数の磁気センサのうちから一定のタイミングで順次に切り替わる信号であり、前記第１加算信号調整部および前記第２加算信号調整部は、前記一定のタイミングで前記磁気センサが切り替わる毎に、前記加算信号の出力レベルを調整することによって前記補正センサ出力信号の出力レベルを前記目標出力レベルに設定することが望ましい。すなわち、複数の磁気センサを搭載する多チャンネル型の磁気パターン検出装置では各磁気センサからのセンサ出力信号の出力レベルがばらついていると磁気パターンの検出精度が低下するという問題が発生する。従って、チャンネルが切り替えられる毎に各磁気センサの補正センサ出力信号の出力レベルを目標出力レベルに設定するオフセット調整処理を行えば、各磁気センサの個体差によるセンサ出力信号の出力レベルのばらつきに起因して磁気パターン検出精度が低下することを回避できる。ここで、媒体が磁気センサを所定枚数通過した後であって次の媒体が当該磁気センサを通過するまでの間に複数の磁気センサのオフセット調整処理を行う場合には、各磁気センサのオフセット調整処理を短時間で完了させなければならないが、本発明によれば、複数の媒体の磁気パターンを連続して検出する際にその途中で行われるオフセット調整では、第１加算信号調整部が補正センサ出力信号の出力レベルを目標出力レベルとするための指令値の適正値を算出しているので、僅かな時間で補正センサ出力信号の出力レベルを目標出力レベルに設定することができる。

本発明において、前記所定枚数は１枚であることが望ましい。このようにすれば、媒体の磁気パターンを検出する毎にオフセット調整処理が行われるので、個体差や温度条件に起因する磁気センサのセンサ出力信号の出力レベルのばらつきを確実に是正できる。よって、磁気パターンの検出精度が低下することを回避できる。

本発明によれば、連続して複数の媒体の磁気パターンの検出が行われる場合には、媒体が磁気センサを所定枚数通過した後であって次の媒体が当該磁気センサを通過するまでの間に、補正センサ出力信号の出力レベルが目標出力レベルに設定される。従って、温度等に起因したセンサ出力信号の出力レベルのばらつきによって磁気パターンの検出精度が低下することを回避あるいは抑制できる。

本発明の磁気パターン検出装置の構成を示す説明図である。 磁気パターン検出装置が搭載する磁気センサ装置の説明図である。 磁気センサ装置に用いた磁気センサ素子の説明図である。 磁気パターン検出装置の電気的構成を示すブロック図である。 第１オフセット調整処理の説明図である。 第２オフセット調整処理の説明図である。 媒体に形成される各種磁気インクの特性等を示す説明図である。 磁気パターン検出装置において種類の異なる磁気パターンが形成された媒体から磁気パターンの有無を検出する原理を示す説明図である。 変形例の第１オフセット調整処理の説明図である。

図面を参照して、本発明の実施の形態に係る磁気パターン検出装置を説明する。

（全体構成）
図１は本発明に係る磁気パターン検出装置の構成を示す説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）は磁気パターン検出装置の要部構成を模式的に示す説明図、および断面構成を模式的に示す説明図である。

図１に示す磁気パターン検出装置１は、銀行券、有価証券等の媒体２から磁気を検知して真偽判別や種類の判別を行なう装置であり、ローラやガイド（図示せず）等によってシート状の媒体２を媒体移動路１１に沿って移動させる搬送装置１０と、この搬送装置１０による媒体移動路１１の途中位置で媒体２から磁気を検出する磁気センサ装置２０とを有している。本例において、ローラやガイドは、アルミニウム等といった非磁性材料から構成されている。本例において、磁気センサ装置（磁気検出部）２０は、媒体移動路１１の下方に配置されているが、媒体移動路１１の上方に配置されることもある。いずれの場合も、磁気センサ装置２０は、センサ面２１を媒体移動路１１に向けるように配置される。

媒体２には、媒体２の移動方向Ｘに延在する細幅の磁性領域２ａに磁気インクによって磁気パターンが付されており、かかる磁気パターンは、残留磁束密度Ｂｒおよび透磁率μが異なる複数種類の磁気インクによる形成されている。例えば、媒体２には、ハード材を含む磁気インキにより印刷された第１の磁気パターンと、ソフト材を含む磁気インキにより印刷された第２の磁気パターンとが形成されている。そこで、本形態の磁気パターン検出装置１は、媒体２における磁気パターン毎の有無を残留磁束密度レベルおよび透磁率レベルの双方に基づいて検出する。また、本例において、かかる２種類の磁気パターンの検出を行なうための磁気センサ装置２０は共通である。

（磁気センサ装置の構成）
図２は、本発明に係る磁気センサ装置２０の説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）は、磁気センサ装置２０における磁気センサ素子の等のレイアウトを示す説明図、および磁気センサ素子の向きを示す説明図である。

図１および図２（ａ）に示すように、磁気センサ装置２０は、媒体２に磁界を印加する磁界印加用磁石３０と、磁界を印加した後の媒体２にバイアス磁界を印加した状態における磁束を検出する磁気センサ素子（磁気センサ）４０と、磁界印加用磁石３０および磁気センサ素子４０を覆う非磁性のケース２５とを備えている。磁気センサ装置２０は、媒体移動路１１と略同一平面を構成するセンサ面２１と、センサ面２１に対して媒体２の移動方向の両側に連接する斜面部２２、２３とを備えており、かかる形状は、ケース２５の形状によって規定されている。

磁気センサ装置２０は、媒体２の移動方向Ｘと交差する方向に延在しており、磁界印加用磁石３０および磁気センサ素子４０は、媒体２の移動方向Ｘと交差する方向に複数、配列されている。本例において、磁気センサ装置２０は、媒体２の移動方向Ｘと交差する方向のうち、移動方向Ｘと直交する媒体２幅方向Ｙに延在しており、磁界印加用磁石３０および磁気センサ素子４０は、移動方向Ｘと直交する媒体２幅方向Ｙに複数、配列されている。

本例において、磁界印加用磁石３０は、磁気センサ素子４０に対して媒体２の移動方向の両側に磁界印加用第１磁石３１と磁界印加用第２磁石３２として配置されており、矢印Ｘ１で示す媒体２の移動方向に沿って、磁界印加用第１磁石３１、磁気センサ素子４０および磁界印加用第２磁石３２がこの順に配置されている。また、矢印Ｘ２で示す媒体２の移動方向に沿って、磁界印加用第２磁石３２、磁気センサ素子４０および磁界印加用第１磁石３１がこの順に配置されており、媒体２が矢印Ｘ１で示す方向および矢印Ｘ２で示す方向のいずれの方向に移動した場合でも、媒体２の磁気特性を検出することができる。ここで、磁気センサ素子４０は、磁界印加用第１磁石３１と磁界印加用第２磁石３２との中間位置に配置されており、磁界印加用第１磁石３１との磁気センサ素子４０との離間距離と、磁界印加用第２磁石３２と磁気センサ素子４０との離間距離が等しい。なお、磁界印加用第１磁石３１、磁気センサ素子４０および磁界印加用第２磁石３２はいずれも、媒体２の移動方向で重なる位置に配置されている。

本例において、磁界印加用磁石３０（磁界印加用第１磁石３１および磁界印加用第２磁石３２）は、フェライトやネオジウム磁石等の永久磁石３５を備えている。磁界印加用第１磁石３１および磁界印加用第２磁石３２のいずれにおいても、永久磁石３５は、センサ面２１に位置する側と、センサ面２１が位置する側とは反対側とが異なる極に着磁されている。永久磁石３５において、センサ面２１の側に位置する面が媒体２に対する着磁面３５０として機能する。

磁界印加用磁石３０に用いた複数の永久磁石３５はいずれも、サイズや形状は同一であるが、各々は、以下の向きに配置されている。まず、磁界印加用第１磁石３１および磁界印加用第２磁石３２のいずれにおいても、媒体２の移動方向Ｘと直交する媒体２幅方向Ｙで隣り合う永久磁石３５同士は、互いに反対の向きに着磁されている。すなわち、媒体２の移動方向Ｘと直交する媒体２幅方向Ｙに配列された複数の永久磁石３５のうち、１つの永久磁石３５は、媒体移動路１１側に位置する端部がＮ極に着磁され、媒体移動路１１側とは反対側に位置する端部はＳ極に着磁されているが、この永久磁石３５に対して媒体２の移動方向Ｘと直交する媒体２幅方向Ｙで隣り合う永久磁石３５は、媒体移動路１１側に位置する端部がＳ極に着磁され、媒体移動路１１側とは反対側に位置する端部はＮ極に着磁されている。なお、本形態では、媒体２の移動方向で対向する磁界印加用第１磁石３１の永久磁石３５と磁界印加用第２磁石３２の永久磁石３５とは、磁気センサ素子４０を挟んで異なる極が対向している。但し、媒体２の移動方向で対向する磁界印加用第１磁石３１の永久磁石３５と磁界印加用第２磁石３２の永久磁石３５とは、磁気センサ素子４０を挟んで同じ極が対向するように配置されることもある。

（磁気センサ素子の構成）
図３は、本発明に係る磁気センサ装置２０に用いた磁気センサ素子４０の説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、磁気センサ素子４０の正面図、この磁気センサ素子４０に対する励磁波形の説明図、および磁気センサ素子４０からの出力信号の説明図である。なお、図３（ａ）では、図面に対して垂直な方向で媒体２が移動する状態を示してある。

図１（ｂ）に示すように、磁気センサ素子４０はいずれも、薄板状であり、幅方向Ｗ４０のサイズは厚さ方向Ｔ４０の寸法に比して大である。かかる磁気センサ素子４０は、媒体２の移動方向Ｘに厚さ方向Ｔ４０を向けて配置されており、媒体２の移動方向Ｘと直交する媒体２幅方向Ｙには幅方向Ｗ４０が向いている。

磁気センサ素子４０は、両面がセラミック等からなる厚さ０．３mm〜１mm程度の薄板状の非磁性部材４７により覆われている。かかる磁気センサ素子４０は、磁気シールドケース（図示せず）に収納されていることもある。この場合、磁気シールドケースは、媒体２移動路が位置する上方が開口しており、磁気センサ素子４０は、媒体移動路１１に向けて磁気シールドケースから露出した状態にある。

図１（ｂ）、図２（ａ）、（ｂ）、および図３（ａ）に示すように、磁気センサ素子４０は、センサコア４１と、センサコア４１に巻回された励磁コイル４８と、センサコア４１に巻回された検出コイル４９とを備えている。本例において、センサコア４１は、磁気センサ素子４０の幅方向Ｗ４０に延在する胴部４２と、胴部４２から媒体２の媒体移動路１１の側に向けて突出する集磁用突部４３とを備えている。ここで、集磁用突部４３は、胴部４２の幅方向Ｗ４０の両端部から媒体２の媒体移動路１１の側に向けて突出した２つの集磁用突部４３１、４３２として構成されており、２つの集磁用突部４３１、４３２は、幅方向Ｗ４０で離間している。また、センサコア４１は、胴部４２から集磁用突部４３とは反対側に突出した突部４４を備えており、本例において、突部４４は、胴部４２の幅方向Ｗ４０の両端部から媒体２の媒体移動路１１の側とは反対側に向けて突出した２つの突部４４１、４４２として構成されている。

このように構成したセンサコア４１に対して、励磁コイル４８は、胴部４２において集磁用突部４３１、４３２で挟まれた部分に巻回されている。また、検出コイル４９は、集磁用突部４３に巻回されており、本例において、検出コイル４９は、センサコア４１の２つの集磁用突部４３（集磁用突部４３１、４３２）のうち、集磁用突部４３１に巻回された検出コイル４９１と、集磁用突部４３２に巻回された検出コイル４９２とからなる。ここで、２つの検出コイル４９１、４９２は、集磁用突部４３１、４３２に対して互いに逆方向に巻回されている。また、２つの検出コイル４９１、４９２は、１本のコイル線を集磁用突部４３１、４３２に対して連続して巻回してなるため、２つの検出コイル４９１、４９２は、直列に電気的に接続されている。なお、２つの検出コイル４９１、４９２を各々集磁用突部４３１、４３２に巻回した後、直列に電気的に接続してもよい。

このように構成した磁気センサ素子４０は、幅方向Ｗ４０および集磁用突部４３の突出方向(高さ方向Ｖ４０)の双方に対して直交する厚さ方向Ｔ４０が媒体２の移動方向Ｘに向くように配置されており、磁気センサ素子４０において集磁用突部４３（集磁用突部４３１、４３２）および検出コイル４９（検出コイル４９１、４９２）が離間する幅方向Ｗ４０は、媒体２の移動方向Ｘに対して直交する媒体２幅方向Ｙに向いている。

磁気センサ素子４０において、励磁コイル４８には、図４を参照して後述する励磁回路５０から交番電流（図３（ｂ）参照）からなる励磁信号が印加される。このため、図３（ａ）に示すように、センサコア４１の周りには、バイアス磁界が形成されるとともに、検出コイル４９からは、検出信号として、図３（ｃ）に示す検出波形の信号が出力されることになる。ここで、図３（ｃ）に示す検出波形は、励磁信号により発生する磁束の時間的な微分信号であり、励磁信号の時間的な微分信号に近いものとなる。

本例において、磁気センサ素子４０のセンサコア４１は、図１（ｂ）に示すように、非磁性の第１基板４１ａと非磁性の第２基板４１ｂとの間に磁性材料層４１ｃが挟まれた構造になっている。本例において、磁性材料層４１ｃは、第１基板４１ａの一方面に接着層（図示せず）によって接着されたアモルファス（非晶質）金属の磁性材料からなる薄板状のアモルファス金属箔からなり、かかる第１基板４１ａの一方面には、磁性材料層４１ｃを間に挟むように第２基板４１ｂが接着層によって接合されている。

（信号処理部の構成）
図４は、本発明に係る磁気パターン検出装置１の電気的構成を示すブロック図である。図４に示す回路部５は、図３（ｂ）に示す交番電流を各磁気センサ素子４０の励磁コイル４８に励磁信号として印加する励磁回路５０と、検出コイル４９に電気的に接続された信号処理部６０とを備えている。信号処理部６０は検出コイル４９から出力される検出信号から、残留磁束密度レベルに対応する第１信号Ｓ１、および透磁率レベルに対応する第２信号Ｓ２を生成する。信号処理部６０は、磁気センサ素子４０から出力された検出信号を増幅する増幅部７０と、増幅部７０から出力された信号からピーク値およびボトム値を抽出する抽出部８０と、Ａ／Ｄコンバータ９１を備えたデジタル信号処理部９０とを有している。抽出部８０およびデジタル信号処理部９０は媒体２の磁気パターンを検出する磁気パターン検出部１００を構成しており、増幅部７０と磁気パターン検出部１００はアナログスイッチ１０１およびゼロクランプ部１０２を介して接続されている。

励磁回路５０は、励磁信号の供給を受ける１つの励磁用ドライバアンプ５１と、励磁用ドライバアンプ５１の後段に接続されたマルチプレクサ５２を備えている。励磁回路５０は、単一チャンネルの励磁信号を増幅し、しかる後に、一定のタイミングおよび一定の順次で切り替わる多チャンネルの時分割励磁信号に分割する。すなわち、マルチプレクサ５２は、切替信号に基づいて、増幅された増幅励磁信号を時分割して各磁気センサ素子４０の励磁コイル４８に一定のタイミングおよび一定の順次で供給する。切替信号は、デジタル信号処理部９０からフリップフロップ５３を介してマルチプレクサ５２に入力される。

増幅部７０は、複数の磁気センサ素子４０に接続されたマルチプレクサ７１と、マルチプレクサ７１の後段に接続されたアンプ７２を備えている。増幅部７０は、磁気センサ装置２０の各磁気センサ素子４０の検出コイル４９から出力される多チャンネルの検出信号を、一定のタイミングおよび一定の順次に切り替えながら合成し、しかる後に増幅して、単一チャンネルの時系列検出信号を出力する。すなわち、マルチプレクサ７１は、切替信号に基づいて、検出信号が出力される磁気センサ素子４０を、複数の磁気センサ素子４０の中から一定のタイミングおよび一定の順次でアンプ７２に接続する。切替信号は、フリップフロップ５３からマルチプレクサ７１に入力される。

アナログスイッチ１０１は、増幅部７０から磁気パターン検出部１００に対する時系列検出信号の供給路１０１ａを所定の時間遮断するためのものである。アナログスイッチ１０１は、スイッチ制御信号に基づいて制御され、時分割励磁信号による各磁気センサ素子４０の励磁コイル４８の励磁開始時点において、この励磁開始時点を含む所定時間オフに切り替えられて供給路１０１ａを電気的に遮断する。これにより、増幅部７０から出力される時系列検出信号は、磁気センサ素子４０の切り替えに起因して生じるノイズが含まれている可能性が高い期間、すなわち、磁気センサ素子４０の励磁開始時点を含む所定の時間がアナログスイッチ１０１のオフ状態によってマスクされる。この結果、磁気センサ素子４０の切り替え時に発生するノイズの乗った時系列検出信号が、磁気パターン検出部１００に入力されることを回避或いは低減できるので、媒体２の磁気パターンを精度よく検出できる。スイッチ切替信号は、フリップフロップ５３およびタイミング調整部５４を介してアナログスイッチ１０１に入力されている。

ゼロクランプ部１０２は、接地されたアナログスイッチ１０３を備えている。アナログスイッチ１０３は、スイッチ制御信号に基づいて制御され、アナログスイッチ１０１がオフ状態となる所定期間、供給路１０１ａの電位を０にクランプする。スイッチ切替信号は、フリップフロップ５３およびタイミング調整部５４を介してアナログスイッチ１０３に入力される。

抽出部８０は、クランプ回路８２と、クランプ回路８２から出力された整流信号（磁気センサからのアナログのセンサ出力信号）のオフセット調整処理を行なうオフセット調整回路（出力補正部）８３を備えている。より詳細には、クランプ回路８２は、増幅部７０から出力された時系列検出信号を整流する第１ダイオード８２１と、増幅部７０から出力された時系列検出信号の極性反転を行なう極性反転回路８２２と、極性反転回路８２２において極性反転された信号を整流する第２ダイオード８２３とを備えている。従って、オフセット調整回路８３は、第１ダイオード８２１からの整流信号に対する第１オフセット調整回路８３１と、第２ダイオード８２３からの整流信号に対する第２オフセット調整回路８３２を有している。

ここで、第１オフセット調整回路８３１および第２オフセット調整回路８３２は、同一の構成を有しており、それぞれ、オフセット調整用基準電圧生成回路（Ｄ／Ａ変換回路）８３１ａ、８３２ａと、オフセット調整用基準電圧生成回路８３１ａ、８３２ａの後段に接続されたオペアンプ（加算器）８３１ｂ、８３２ｂを備えている。オフセット調整用基準電圧生成回路８３１ａ、８３２ａには、デジタル信号処理部９０からのタイマ信号およびオフセット指令値（指令値）が入力される。オフセット指令値が入力されると、オフセット調整用基準電圧生成回路８３１ａ、８３２ａからは当該オフセット指令値に対応するアナログの加算信号が出力される。加算信号はオペアンプ８３１ｂ、８３２ｂによって整流信号と加算されて補正出力信号（補正センサ出力信号）として出力される。オフセット調整処理とは、加算信号の出力レベルを調整することにより、待機時における補正出力信号の出力レベルを予め定めた目標出力レベルとするものであり、検出信号が出力される磁気センサ素子４０が複数の磁気センサ素子４０の中から一定のタイミングおよび一定の順次で切り替えられる毎に行われる。

また、抽出部８０は、オフセット調整回路８３の後段にホールド回路８４を備えており、ホールド回路８４の後段にゲイン設定部８５を備えている。ホールド回路８４は、第１オフセット調整回路８３１からのオフセット調整処理された補正出力信号のピーク値をホールドする第１ピークホールド回路８４１と、第２オフセット調整回路８３２からのオフセット調整処理された補正出力信号のピーク値をホールドする第２ピークホールド回路８４２とを備えている。ここで、第２オフセット調整回路８３２には、増幅部７０から出力された信号を極性反転回路８２２で極性反転した後、第２ダイオード８２３で整流した後の信号が入力されている。このため、第２ピークホールド回路８４２は、増幅部７０から出力された増幅信号のボトム値をホールドするボトムホールド回路に相当する。

ゲイン設定部８５は、第１ピークホールド回路８４１でホールドされた値のゲインを設定するゲイン設定用第１アンプ８５１（メインアンプ）と、第２ピークホールド回路８４２（ボトムホールド回路）でホールドされた値のゲインを設定するゲイン設定用第２アンプ８５２（メインアンプ）とを備えており、第１ピークホールド回路８４１および第２ピークホールド回路８４２でホールドされた値を所定のゲインに設定してデジタル信号処理部９０のＡ／Ｄコンバータ９１に出力する。ゲイン設定部８５には、デジタル信号処理部９０からのタイマ信号およびゲイン指令値が入力される。ゲイン設定部８５は、タイマ信号およびゲイン指令値に基づいて、磁気センサ素子４０が切り替えられる毎に、ゲインを更新する。

デジタル信号処理部９０は、第１ピークホールド回路８４１でホールドされた値と、第２ピークホールド回路８４２でホールドされた値とを加算して第１信号Ｓ１を生成する加算回路９２と、第１ピークホールド回路８４１でホールドされた値と、第２ピークホールド回路８４２でホールドされた値とを減算して第２信号Ｓ２を生成する減算回路９３とを備えている。また、デジタル信号処理部９０は、制御信号出力部９４、タイマ信号を出力するハードタイマ９５、および、加算信号調整部９６、９７を備えている。

制御信号出力部９４は、ゲイン指令値をゲイン設定部８５に出力する。また、制御信号出力部９４は、ソフトウエア割り込みにより定期的に生成される切替制御信号をフリップフロップ５３に出力する。フリップフロップ５３にはハードタイマ９５のタイマ信号が入力されており、フリップフロップ５３はこの切替制御信号を、タイマ信号に同期させた切替信号としてマルチプレクサ５２およびマルチプレクサ７１に出力する。

ここで、切替制御信号をタイマ信号に同期させた切替信号は、タイミング調整部５４を介することにより、スイッチ切替信号としてアナログスイッチ１０１およびアナログスイッチ１０３に入力される。タイミング調整部５４は、アナログスイッチ１０１をオフ状態に維持するとともに、アナログスイッチ１０３をオン状態に維持する所定時間を設定している。すなわち、制御信号出力部９４、ハードタイマ９５、フリップフロップ５３、およびタイミング調整部５４によって、アナログスイッチ１０１およびアナログスイッチ１０３を制御するスイッチ制御部が構成されている。

加算信号調整部（第２加算信号調整回路）９６は、電源投入時、再起動時にオフセット調整用基準電圧生成回路８３１ａ、８３２ａへオフセット指令値を出力してオフセット調整処理を行う。再起動時とは、装置のリセットスイッチなどが操作されることによってそれ以前の加算信号の出力レベルが失われ、加算信号の出力レベルが調整されていない状態に戻った時点をいう。加算信号調整部（第１加算信号調整回路）９７は、媒体２が磁気センサ装置２０を通過した後であって次の媒体２が磁気センサ装置２０を通過するまでの間に、オフセット調整用基準電圧生成回路８３１ａ、８３２ａへオフセット指令値を出力してオフセット調整処理を行う。

このように構成したデジタル信号処理部９０からは、上位の制御部(図示せず)に対して第１信号Ｓ１および第２信号Ｓ２が出力され、上位の制御部では、第１信号Ｓ１および第２信号Ｓ２に基づいて媒体２の真偽を判定する。より具体的には、上位の制御部には、第１信号Ｓ１および第２信号Ｓ２を磁気センサ素子４０と媒体２との相対位置情報に関係づけて、記録部に予め記録されている比較パターンとの照合を行って媒体２の真偽を判定する判定部を備えており、かかる判定部は、ＲＯＭ或いはＲＡＭ等といった記録部（図示せず）に予め記録されているプログラムに基づいて所定の処理を行い、媒体２の真偽を判定する。

（オフセット調整処理）
次に図４〜図６を参照してオフセット調整処理を詳細に説明する。なお、第１オフセット調整回路８３１を介して行われるオフセット調整処理および第２オフセット調整回路８３２を介して行われるオフセット調整処理は同一なので、第１オフセット調整回路８３１を介して行われるオフセット調整処理を説明して、第２オフセット調整回路８３２を介して行われるオフセット調整処理の説明は省略する。

（電源投入時および再起動時のオフセット調整処理）
電源投入時および再起動時にオフセット調整処理を行う加算信号調整部９６は、図４に示すように、指令値出力部９６１、二分探索部９６２および設定部９６３を備えている。

指令値出力部９６１は、加算信号の出力レベルを調整するためのデジタルの指令値をオフセット調整用基準電圧生成回路８３１ａへ出力する。二分探索部９６２は、オフセット指令値の上限値と下限値の間を最初の探索範囲として、二分探索法に則ってオフセット指令値を変化させる処理および補正出力信号の出力レベルと目標出力レベルを比較する処理をこの順番で繰り返し、出力レベルが目標出力レベルとなったときのオフセット指令値を適正値として取得する。設定部９６３は、二分探索部９６２によって適正値が取得されると、指令値出力部９６１から出力されるオフセット指令値を適正値に維持する。

図５（ａ）は加算信号調整部９６によるオフセット調整処理のフローチャートであり、図５（ｂ）は二分探索法による適正値の探索例を示すグラフである。図５（ｂ）のグラフの縦軸は補正出力信号の出力レベルであり、横軸はオフセット指令値である。図５（ａ）に示すように、磁気パターン検出装置１に電源が投入されると、或いは、磁気パターン検出装置１が再起動されると、二分探索部９６２は、オフセット指令値の上限値と下限値の間を最初の探索範囲として、二分探索法に則ってオフセット指令値を変化させる処理および補正出力信号の出力レベルと目標出力レベルを比較する処理をこの順番で繰り返して（ステップＳＴ１１）、出力レベルが目標出力レベルとなったときのオフセット指令値を適正値として取得する（ステップＳＴ１２）。適正値が取得されると、設定部９６３は指令値出力部９６１からオフセット調整用基準電圧生成回路８３１ａへ出力されるオフセット指令値を適正値に維持する（ステップＳＴ１３）。ステップＳＴ１１〜ＳＴ１３は磁気センサ素子４０が一定のタイミングおよび一定の順次で切り替えられる毎に行われる。そして、全ての磁気センサ素子４０からの調整出力信号について、これらステップＳＴ１１〜ＳＴ１３が行われることにより、オフセット調整処理が完了する。

図５（ｂ）に示す例では、電源投入時または再起動時に、指令値出力部９６１からオフセット指令値の上限値と下限値の第１中央値Ｃ１をオフセット調整用基準電圧生成回路８３１ａへ出力して、補正出力信号の出力レベルＶ１と目標出力レベルＶ０を比較している。本例では、補正出力信号の出力レベルＶ１が目標出力レベルＶ０よりも大きくなっており、補正出力信号の出力レベルを目標出力レベルＶ０とするためには第１中央値よりも図５（ｂ）のグラフの右側の領域の二分探索が必要となる。よって、第１中央値と上限値との間の第２中央値Ｃ２を新たなオフセット指令値に設定して指令値出力部９６１からオフセット調整用基準電圧生成回路８３１ａへ出力して、補正出力信号の出力レベルＶ２と目標出力レベルＶ０を比較する。

この時点では、補正出力信号の出力レベルＶ２が目標出力レベルＶ０よりも小さくなっているので、補正出力信号の出力レベルを目標出力レベルＶ０とするためには第１中央値Ｃ１よりも図５（ｂ）のグラフの右側の領域であって、第２中央値Ｃ２よりも図５（ｂ）のグラフの左側の領域の二分探索が必要となる。従って、第１中央値Ｃ１と第２中央値Ｃ２との間の第３中央値Ｃ３を新たなオフセット指令値に設定して指令値出力部９６１からオフセット調整用基準電圧生成回路８３１ａへ出力して、補正出力信号の出力レベルＶ３と目標出力レベルＶ０を比較する。

この時点では、補正出力信号の出力レベルＶ３が目標出力レベルＶ０よりも大きくなっているので、補正出力信号の出力レベルを目標出力レベルＶ０とするためには第３中央値Ｃ３よりも図５（ｂ）のグラフの右側の領域であって、第２中央値Ｃ２よりも図５（ｂ）のグラフの左側の領域の二分探索が必要となる。従って、第３中央値Ｃ３と第２中央値Ｃ２との間の第４中央値Ｃ４を新たなオフセット指令値に設定して指令値出力部９６１からオフセット調整用基準電圧生成回路８３１ａへ出力して、補正出力信号の出力レベルＶ４と目標出力レベルＶ０を比較する。

本例では、第４中央値Ｃ４を新たなオフセット指令値に設定して指令値出力部９６１からオフセット調整用基準電圧生成回路８３１ａへ出力すると、補正出力信号の出力レベルＶ４が目標出力レベルＶ０となる。従って、この時点のオフセット指令値Ｃ４を適正値として取得し、指令値出力部９６１からのオフセット指令値を適正値に維持する。

電源投入時或いは再起動時に行われるオフセット調整処理では、オフセット調整処理の開始時点における補正出力信号の出力レベルがダイナミックレンジ内にあるか否かが不明なので、オフセット指令値と補正出力信号の間に比例関係が成立しているか否かも不明である。従って、二分探索法に則って、補正出力信号の出力レベルが目標出力レベルとなるまでオフセット指令値を探索すれば、比較的短い時間でオフセット指令値の適正値を求めることができる。

（媒体の磁気パターンを検出する毎に行われるオフセット調整処理）
媒体２の磁気パターンを検出する毎にオフセット調整処理を行う加算信号調整部９７は、図４に示すように、指令値出力部９７１、比例関係記憶保持部９７２、差分算出部９７３、適正値算出部９７４および設定部９７５を備えている。

指令値出力部９７１は、加算信号の出力レベルを調整するためのデジタルの指令値をオフセット調整用基準電圧生成回路８３１ａへ出力する。比例関係記憶保持部９７２は、補正出力信号のダイナミックレンジ内における待機時の補正出力信号の出力レベルとオフセット指令値の間に成立している比例関係を記憶保持している。差分算出部９７３は、補正出力信号の出力レベルと目標出力レベルとの差分を算出する。適正値算出部９７４は、指令値出力部９７１が出力しているオフセット指令値、差分、および、比例関係に基づいて、出力レベルを目標出力レベルとするためのオフセット指令値の適正値を算出する。設定部９７５は、適正値が算出されると、指令値出力部９７１から出力されるオフセット指令値を適正値に設定する。ここで、加算信号調整部９７の指令値出力部９７１と加算信号調整部９６の指令値出力部９６１とは同一の機能を備えているので、これらを一つの指令値出力部９７１として、加算信号調整部９６と加算信号調整部９７とが共用するように構成することもできる。

図６（ａ）は加算信号調整部９７によるオフセット調整処理のフローチャートであり、図６（ｂ）は適正値の算出例を示すグラフである。図６（ｂ）のグラフの縦軸は補正出力信号の出力レベルであり、横軸はオフセット指令値である。図６（ａ）に示すように、媒体２の磁気パターンが検出されると、差分算出部９７３は補正出力信号の出力レベルと目標出力レベルの差分を算出する（ステップＳＴ２１）。次に、適正値算出部９７４は、この時点におけるオフセット指令値と、算出された差分と、比例関係記憶保持部９７２が記憶保持している比例関係に基づいて適正値を算出する（ステップＳＴ２２）。適正値が算出されると、設定部９７５は指令値出力部９７１からオフセット調整用基準電圧生成回路８３１ａへ出力されるオフセット指令値を適正値に設定する（ステップＳＴ２３）。ステップＳＴ２１〜ＳＴ２３は磁気センサ素子４０が一定のタイミングおよび一定の順次で切り替えられる毎に行われる。そして、全ての磁気センサ素子４０からの調整出力信号について、これらステップＳＴ２１〜ＳＴ２３が行われることにより、オフセット調整処理が完了する。

図６（ｂ）に示す例では、第２オフセット調整処理開始時点の補正出力信号の出力レベルＶ１と目標出力レベルＶ０の差分としてΔＶが算出されている。また、比例関係の比例定数はａとなっている。従って、差分ΔＶに対応する分だけ出力レベルを変更するためのオフセット指令値の変化量ΔＣはΔＶ／ａとなる。よって、適正値は、現時点のオフセット指令値Ｃ１にΔＶ／ａを加算することにより算出される。適正値が算出されると、指令値出力部９７１から出力されるオフセット指令値を適正値に設定する。

媒体２が磁気センサ装置２０を通過した後であって次の媒体２が磁気センサ装置２０を通過するまでの間のオフセット調整処理では、電源投入時或いは再起動時に行われたオフセット調整処理によって補正出力信号の出力レベルが、一旦、目標出力レベルとされているので、オフセット調整処理の開始時点における補正出力信号はダイナミックレンジ内にある。また、ダイナミックレンジ内では、オフセット指令値と補正出力信号の間に比例関係が成立しているので、補正出力信号の出力レベルを目標出力レベルとするためのオフセット指令値の適正値を算出できる。この結果、僅かな時間で補正出力信号の出力レベルを目標出力レベルに設定することができるので、媒体２が磁気センサ装置２０を通過した後であって次の媒体２が磁気センサ装置２０を通過するまでの短い時間の間に、複数の磁気センサ素子４０からの調整出力信号の全てについてのオフセット調整処理が可能となる。

（検出原理）
図７は、本発明に係る磁気パターン検出装置１において媒体２に形成される各種磁気インクの特性等を示す説明図である。図８は、本発明に係る磁気パターン検出装置１において種類の異なる磁気パターンが形成された媒体２から磁気パターンの有無を検出する原理を示す説明図である。

まず、図１および図２に示す矢印Ｘ１の方向に媒体２が移動する際に媒体２の真偽を判定する原理を説明する。本例において、媒体２の磁性領域２ａには、残留磁束密度Ｂｒおよび透磁率μが異なる複数種類の磁気パターンが形成されている。より具体的には、媒体２には、ハード材を含む磁気インキにより印刷された第１の磁気パターンと、ソフト材を含む磁気インキにより印刷された第２の磁気パターンとが形成されている。ここで、ハード材を含む磁気インキは、図７（ｂ１）にヒステリシスループによって、残留磁束密度Ｂｒや透磁率μ等を示すように、磁界を印加したときの残留磁束密度Ｂｒのレベルは高いが、透磁率μは低い。これに対して、ソフト材を含む磁気インキは、図７（ｃ１）にそのヒステリシスループを示すように、磁界を印加したときの残留磁束密度Ｂｒのレベルは低いが、透磁率μは高い。

従って、以下に説明するように、残留磁束密度Ｂｒと透磁率μとを測定すれば、磁気インキの材質の判別を行なうことができる。より具体的には、透磁率μは保磁力Ｈｃと相関性を有しているので、本形態では、残留磁束密度Ｂｒと保磁力Ｈｃとを測定していることになり、かかる残留磁束密度Ｂｒと保磁力Ｈｃとの比は、磁気インキ（磁性材料）によって相違する。それ故、磁気インキの材質の判別を行なうことができる。また、残留磁束密度Ｂｒおよび透磁率μ（保磁力Ｈｃ）の測定値は、インキの濃淡や、媒体２と磁気センサ装置２０との距離により変動するが、本形態では、磁気センサ装置２０が同一位置で残留磁束密度Ｂｒおよび透磁率μ（保磁力Ｈｃ）を測定するため、残留磁束密度Ｂｒと保磁力Ｈｃとの比によれば、磁気インキの材質を確実に判別することができる。

本形態の磁気パターン検出装置１において、媒体２が矢印Ｘ１で示す方向に移動して磁気センサ装置２０を通過する際、まず、磁界印加用第１磁石３１から媒体２に磁界が印加され、磁界が印加された後の媒体２が磁気センサ素子４０を通過する。それまでの間、磁気センサ素子４０の検出コイル４９からは、図７（ａ３）に示すように、図７（ａ２）に示すセンサコア４１のＢ−Ｈカーブに対応する信号が出力される。従って、図４に示す加算回路９２から出力される第１信号Ｓ１、および減算回路９３から出力される第２信号Ｓ２は各々、図７（ａ４）に示す通りである。

ここで、フェライト粉等のハード材を含む磁気インキにより第１の磁気パターンが媒体２に形成されていると、かかる第１の磁気パターンは、図７（ｂ１）に示すように、高レベルの残留磁束密度Ｂｒを有する。このため、図８（ａ１）に示すように、磁界印加用磁石３０を媒体２が通過した際、第１の磁気パターンは、磁界印加用磁石３０からの磁界により、磁石となる。このため、磁気センサ素子４０の検出コイル４９から出力される信号は、図７（ｂ２）に示すように、第１の磁気パターンから直流的なバイアスを受けて、図７（ｂ３）および図８（ａ２）に示す波形に変化する。すなわち、信号Ｓ０のピーク電圧およびボトム電圧が矢印Ａ１、Ａ２で示すように、同一の方向にシフトするとともに、ピーク電圧のシフト量とボトム電圧のシフト量が相違する。しかも、かかる信号Ｓ０は、媒体２の移動に伴って変化する。従って、図４に示す減算回路９３から出力される第１信号Ｓ１は、図７（ｂ４）に示す通りであり、磁気センサ素子４０を媒体２の第１の磁気パターンが通過するたびに変動する。ここで、ハード材を含む磁気インクにより形成された第１の磁気パターンは、透磁率μが低いため、信号Ｓ０のピーク電圧およびボトム電圧のシフトに影響しているのは、第１の磁気パターンの残留磁束密度Ｂｒだけと見做すことができる。それ故、図４に示す加算回路９２から出力される第２信号Ｓ２は、磁気センサ素子４０を媒体２の第１の磁気パターンが通過しても変動せず、図７（ｂ４）に示す信号と同様である。

これに対して、軟磁性ステンレス紛等のソフト材を含む磁気インキにより第２の磁気パターンが媒体２に形成されていると、かかる第２の磁気パターンのヒステリシスループは、図７（ｃ１）に示すように、図７（ｂ１）に示すハード材を含む磁気インクによる第１の磁気パターンのヒステリシスカーブの内側を通り、残留磁束密度Ｂｒのレベルが低い。このため、磁界印加用磁石３０を媒体２が通過した後も、第２の磁気パターンは、残留磁束密度Ｂｒのレベルが低い。但し、第２の磁気パターンは透磁率μが高いため、図８（ｂ１）に示すように、磁性体として機能する。このため、磁気センサ素子４０の検出コイル４９から出力される信号は、図７（ｃ２）に示すように、第２の磁気パターンの存在によって透磁率μが高くなっている分、図７（ｃ３）および図８（ｂ２）に示す波形に変化する。すなわち、信号Ｓ０のピーク電圧は矢印Ａ３で示すように高い方にシフトする一方、ボトム電圧は、矢印Ａ４で示すように低い方にシフトする。その際、ピーク電圧のシフト量とボトム電圧のシフト量は絶対値が略等しい。しかも、かかる信号Ｓ０は、媒体２の移動に伴って変化する。従って、図４に示す加算回路９２から出力される第２信号Ｓ２は、図７（ｃ４）に示す通りであり、磁気センサ素子４０を媒体２の第２の磁気パターンが通過するたびに変動する。ここで、ソフト材を含む磁気インクにより形成された第２の磁気パターンは、残留磁束密度Ｂｒが低いため、信号のピーク電圧およびボトム電圧のシフトに影響しているのは、第２の磁気パターンの透磁率μだけと見做すことができる。それ故、図４に示す減算回路９３から出力される第１信号Ｓ１は、磁気センサ素子４０を媒体２の第２の磁気パターンが通過しても変動せず、図７（ｃ４）に示す信号と同様である。

このように、本形態の磁気パターン検出装置１では、減算回路９３において磁気センサ素子４０から出力される信号のピーク値とボトム値とを減算した第１信号Ｓ１は、磁気パターンの残留磁束密度レベルに対応する信号であり、かかる第１信号Ｓ１を監視すれば、ハード材を含む磁気インキにより形成された第１の磁気パターンの有無および形成位置を検出することができる。また、加算回路９２において磁気センサ素子４０から出力される信号のピーク値とボトム値とを加算した第２信号Ｓ２は、磁気パターンの透磁率μに対応する信号であり、かかる第２信号Ｓ２を監視すれば、ソフト材を含む磁気インキにより形成された第２の磁気パターンの有無および形成位置を検出することができる。それ故、磁界を印加したときの残留磁束密度Ｂｒおよび透磁率μが異なる複数種類の磁気パターンの媒体２における磁気パターン毎の有無および形成位置を残留磁束密度レベルおよび透磁率レベルの双方に基づいて識別することができる。

また、磁気特性が第１の磁気パターンと第２の磁気パターンの中間に位置するような磁気パターンについては、図７（ｄ１）に示すように、ヒステリシスループが、図７（ｂ１）に示すハード材の磁気パターンのヒステリシスループと図７（ｃ１）に示すソフト材の磁気パターンのヒステリシスループとの中間に位置するので、図７（ｄ４）に示す信号パターンを得ることができ、かかる磁気パターンについても、有無や形成位置を検出することができる。

（作用効果）
本例によれば、電源投入時および再起動時のオフセット調整処理により、磁気センサ装置２０の個体差に起因した補正出力信号の出力レベルのばらつきが是正される。また、連続して複数の媒体２の磁気パターンを検出する場合には、媒体２の磁気パターンを検出する毎にオフセット調整処理が行われるので、温度等に起因した補正出力信号の出力レベルのばらつきによって磁気パターンの検出精度が低下することを回避或いは抑制できる。

さらに、複数の磁気センサ素子４０を搭載する多チャンネル型の磁気パターン検出装置１では各磁気センサ素子４０からの検出信号の出力レベルがばらついていると磁気パターンの検出精度が低下するという問題が発生するが、本例によれば、チャンネルが切り替えられる毎に、各磁気センサ素子４０からの補正出力信号の出力レベルを目標出力レベルに設定しているので、各磁気センサ素子４０の個体差によるセンサ出力信号の出力レベルのばらつきに起因して磁気パターン検出精度が低下することを回避できる。

（その他の実施の形態）
上記の例では、媒体２の磁気パターンを検出する毎にオフセット調整処理を行っているが、複数枚の媒体２の磁気パターンを検出する毎にオフセット調整処理を行ってもよい。

また、上記の例では、電源投入時および再起動時にオフセット調整処理を行う加算信号調整部９６は、二分探索法を用いてオフセット指令値の適正値を探索しているが、逐次探索によってオフセット指令値の適正値を探索してもよい。図９（ａ）はオフセット指令値を逐次探索するオフセット調整処理のフローチャートであり、図９（ｂ）は逐次探索による適正値の探索例を示すグラフである。図９（ｂ）のグラフの縦軸は補正出力信号の出力レベルであり、横軸はオフセット指令値である。本例の加算信号調整部９６Ａは、二分探索部９６２に代えて逐次探索部９６２Ａを備える。

ここで、逐次探索部９６２Ａは、指令値出力部９６１からオフセット調整用基準電圧生成回路８３１ａへ出力されるオフセット指令値を上限値に設定し、しかる後に、出力レベルが目標出力レベルとなるまで、指令値出力部９６１からのオフセット指令値を所定の値だけ減少させる処理および補正出力信号の出力レベルと目標出力レベルと比較する処理をこの順番で繰り返し、出力レベルが目標出力レベルとなったときのオフセット指令値を適正値として取得するものとすることができる。或いは、逐次探索部９６２Ａは、指令値出力部９６１からオフセット調整用基準電圧生成回路８３１ａへ出力されるオフセット指令値を下限値に設定し、しかる後に、出力レベルが目標出力レベルとなるまで、指令値出力部９６１からのオフセット指令値を所定の値だけ増加させる処理および補正出力信号の出力レベルと目標出力レベルと比較する処理をこの順番で繰り返し、出力レベルが目標出力レベルとなったときのオフセット指令値を適正値として取得するものとすることができる。

本例では、逐次探索部９６２Ａは、電源投入時または再起動時に、指令値出力部９６１からオフセット調整用基準電圧生成回路８３１ａへ出力されるオフセット指令値を当該オフセット指令値の下限値に設定する（ステップＳＴ３１）。次に、オフセット指令値を所定の値だけ加算して増加させる処理および補正出力信号の出力レベルと目標出力レベルと比較する処理をこの順番で繰り返して（ステップＳＴ３２）、出力レベルが目標出力レベルとなったときのオフセット指令値を適正値として取得する（ステップＳＴ３３）。適正値が取得されると、指令値出力部９６１から出力されるオフセット指令値を適正値に維持する（ステップＳＴ３４）。ステップＳＴ３１〜ＳＴ３４は磁気センサ素子４０が一定のタイミングおよび一定の順次で切り替えられる毎に行われる。そして、全ての磁気センサ素子４０からの調整出力信号について、これらステップＳＴ３１〜ＳＴ３４が行われることにより、オフセット調整処理が完了する。

図９（ｂ）に示す例では、電源投入時または再起動時に、オフセット指令値として下限値Ｃ１を指令値出力部９６１からオフセット調整用基準電圧生成回路８３１ａへ出力し、補正出力信号の出力レベルＶ１と目標出力レベルＶ０を比較している。この時点で補正出力信号の出力レベルＶ１と目標出力レベルＶ０は相違しているので、次にＣ１に所定の値を加算したＣ２を新たなオフセット指令値として指令値出力部９６１からオフセット調整用基準電圧生成回路８３１ａへ出力し、補正出力信号の出力レベルＶ２と目標出力レベルＶ０を比較する。

本例では、このような逐次探索を１１回行っており、オフセット指令値としてＣ１２を指令値出力部９６１からオフセット調整用基準電圧生成回路８３１ａへ出力したときの補正出力信号の出力レベルＶ１２が目標出力レベルＶ０となっている。従って、この時点のオフセット指令値Ｃ１２を適正値として取得して、指令値出力部９６１からのオフセット指令値を適正値に維持する。このような逐次探索によれば、オフセット指令値の適正値を確実に求めることができる。

１・磁気パターン検出装置、２・媒体、２ａ・磁性領域、５・回路部、１０・搬送装置、１１・媒体移動路、２０・磁気センサ装置、２１・センサ面、２２・斜面部、２５・ケース、３０・磁界印加用磁石、３１・磁界印加用第１磁石、３２・磁界印加用第２磁石、３５・永久磁石、４０・磁気センサ素子、４１・センサコア、４１ａ・第１基板、４１ｂ・第２基板、４１ｃ・磁性材料層、４２・胴部、４３・集磁用突部、４４・突部、４７・非磁性部材、４８・励磁コイル、４９・検出コイル、５０・励磁回路、５１・励磁用ドライバアンプ、５２・マルチプレクサ、５３・フリップフロップ、５４・タイミング調整部、６０・信号処理部、７０・増幅部、７１・マルチプレクサ、７２・アンプ、８０・抽出部、８２・クランプ回路、８３・オフセット調整回路、８４・ホールド回路、８５・ゲイン設定部、９０・デジタル信号処理部、９１・コンバータ、９２・加算回路、９３・減算回路、９４・制御信号出力部、９５・ハードタイマ、９６・加算信号調整部（第２加算信号調整部）、９６Ａ・加算信号調整部、９７・加算信号調整部（第１加算信号調整部）、１００・磁気パターン検出部、１０１・アナログスイッチ、１０１ａ・供給路、１０２・ゼロクランプ部、１０３・アナログスイッチ、３５０・着磁面、４３１・４３２・集磁用突部、４４１・４４２・突部、４９１・検出コイル、４９２・検出コイル、８２１・第１ダイオード、８２２・極性反転回路、８２３・第２ダイオード、８３１・第１オフセット調整回路、８３１ａ・８３２ａ・オフセット調整用基準電圧生成回路（Ｄ／Ａ変換回路）、８３１ｂ・８３２ｂ・オペアンプ（加算器）、８３２・第２オフセット調整回路、８４１・第１ピークホールド回路、８４２・第２ピークホールド回路、８５１・ゲイン設定用第１アンプ、８５２・ゲイン設定用第２アンプ、９６１・指令値出力部、９６２・二分探索部、９６２Ａ・逐次探索部、９６３・設定部、９７１・指令値出力部、９７２・比例関係記憶保持部、９７３・差分算出部、９７４・適正値算出部、９７５・設定部

Claims (7)

1. 磁気センサからのアナログのセンサ出力信号に加算信号を加算した補正センサ出力信号を生成する出力補正部と、
   媒体が前記磁気センサを通過する際の前記補正センサ出力信号に基づいて当該媒体の磁気パターンを検出する磁気パターン検出部と、
   前記媒体が前記磁気センサを所定枚数通過した後であって次の前記媒体が当該磁気センサを通過するまでの間に、前記加算信号の出力レベルを調整することによって前記補正センサ出力信号の出力レベルを予め定めた目標出力レベルとする第１加算信号調整部とを有することを特徴とする磁気パターン検出装置。
2. 請求項１において、
   電源投入時および再起動時に、前記加算信号の出力レベルを調整することによって前記補正センサ出力信号の出力レベルを前記目標出力レベルとする第２加算信号調整部を有し、
   前記第１加算信号調整部が前記補正センサ出力信号の出力レベルを前記目標出力レベルとする処理速度は、前記第２加算信号調整部が前記補正センサ出力信号の出力レベルを前記目標出力レベルとする処理速度よりも高速であることを特徴とする磁気パターン検出装置。
3. 請求項２において、
   前記出力補正部は、前記加算信号を出力するＤ／Ａ変換回路と、前記センサ出力信号と前記加算信号とを加算する加算器とを備えており、
   前記第１加算信号調整部は、
   前記加算信号の出力レベルを調整するためのデジタルの指令値を前記Ｄ／Ａ変換回路へ出力する第１指令値出力部と、
   前記補正センサ出力信号のダイナミックレンジ内で待機時における前記補正センサ出力信号の出力レベルと前記指令値との間で成立している比例関係を予め記憶保持している比例関係記憶保持部と、
   前記補正センサ出力信号の出力レベルと前記目標出力レベルとの差分を算出する差分算出部と、
   前記指令値出力部が出力している前記指令値、前記差分、および、前記比例関係に基づいて、前記補正センサ出力信号の出力レベルを前記目標出力レベルとするための前記指令値の適正値を算出する適正値算出部と、
   前記適正値が算出されると、前記第１指令値出力部から出力される前記指令値を前記適正値に設定する第１設定部とを備えていることを特徴とする磁気パターン検出装置。
4. 請求項３において、
   前記第２加算信号調整部は、
   前記加算信号の出力レベルを調整するためのデジタルの指令値を前記Ｄ／Ａ変換回路へ出力する第２指令値出力部と、
   前記指令値の上限値と下限値の間を最初の探索範囲として、二分探索法に則って前記第２指令値出力部から出力される前記指令値を変化させる処理および前記補正センサ出力信号の出力レベルと前記目標出力レベルを比較する処理をこの順番で繰り返し、前記補正センサ出力信号の出力レベルが前記目標出力レベルとなったときの前記指令値を前記適正値として取得する二分探索部と、
   前記適正値が取得されると、前記第２指令値出力部から出力される前記指令値を前記適正値に維持する第２設定部とを備えていることを特徴とする磁気パターン検出装置。
5. 請求項３において、
   前記第２加算信号調整部は、
   前記加算信号の出力レベルを調整するためのデジタルの指令値を前記Ｄ／Ａ変換回路へ出力する第２指令値出力部と、
   前記第２指令値出力部の前記オフセット指令値を上限値に設定し、しかる後に、前記補正センサ出力信号の出力レベルが前記目標出力レベルとなるまで、前記第２指令値出力部から出力される前記指令値を所定の値だけ減少させる処理および前記補正センサ出力信号の出力レベルと前記目標出力レベルと比較する処理をこの順番で繰り返すか、または、前記オフセット第２指令値出力部の前記指令値を下限値に設定し、しかる後に、前記補正センサ出力信号の出力レベルが前記目標出力レベルとなるまで、前記第２指令値出力部から出力される前記指令値を所定の値だけ増加させる処理および前記補正センサ出力信号の出力レベルと前記目標出力レベルと比較する処理をこの順番で繰り返し、前記補正センサ出力信号の出力レベルが前記目標出力レベルとなったときの前記指令値を適正値として取得する逐次探索部と、
   前記適正値が取得されると、前記第２指令値出力部から出力される前記指令値を前記適正値に維持する第２設定部とを備えていることを特徴とする磁気パターン検出装置。
6. 請求項３ないし５のうちのいずれかの項において、
   前記磁気センサとして、複数の磁気センサを備えており、
   前記センサ出力信号は、当該センサ出力信号が出力される前記磁気センサが前記複数の磁気センサのうちから一定のタイミングで順次に切り替わる信号であり、
   前記第１加算信号調整部および前記第２加算信号調整部は、前記一定のタイミングで前記磁気センサが切り替わる毎に、前記加算信号の出力レベルを調整することによって前記補正センサ出力信号の出力レベルを前記目標出力レベルに設定することを特徴とする磁気パターン検出装置。
7. 請求項１ないし６のうちのいずれかの項において、
   前記所定枚数は１枚であることを特徴とする磁気パターン検出装置。

Images