JPH09231301A - 磁気マーカおよびその読取方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気マーカを、非接触で読み取り、かつ、そ
の記録可能な情報量を多くする。 【解決手段】 磁気パターン１１、１２は、その磁化容
易方向が走査方向とは＋４５度および−４５度の角度を
なすように形成され、励起コイル２３が、これら磁気パ
ターン１１、１２を磁気励起すると、検出コイル２２に
は、磁気励起された磁束のうち、磁気パターン１１ある
いは１２によって曲げられた成分であって、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
じる。この誘導起電力は、また、磁気パターンの磁気方
向と走査方向との角度に依存する。したがって、この検
出コイル２２に生じる誘導起電力の極性と電圧とにより
符号の取得を行なうことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【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Ｂ
Ｃ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６３−１３３
３２１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１−２３３６
７５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、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ま
たは２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４に記載の発
明にあっては、請求項１または２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５に記載の発明
にあっては、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１
２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、１
２、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２
０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、−４
５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１
１、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１
１、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１
０１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

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ１１Ｂ 5/80 Ｇ０６Ｋ 19/00 Ｂ (72)発明者 黒岩 政夫 東京都台東区台東１丁目５番１号 凸版印 刷株式会社内 (72)発明者 笹田 一郎 福岡県福岡市西区愛宕浜１丁目11番13号 (72)発明者 渡邊 直幸 福岡県宗像郡福間町大字小竹19番地22号

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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てい
   ることを特徴とする磁気マーカ。
2. 【請求項２】 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したことを特
   徴とする請求項１記載の磁気マーカ。
3. 【請求項３】 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または２記載の磁気マーカ。
4. 【請求項４】 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または２記載の磁
   気マーカ。
5. 【請求項５】 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。