CN108885808A - 磁性线传感器以及使用该磁性线传感器的鉴别装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种磁性线传感器，其设有在与介质的移动方向(搬运方向(D1))正交的方向(宽度方向(D2))上排列多个霍尔元件(4)而成的霍尔元件阵列(传感器部(40))、以及在霍尔元件阵列的正下方连续的棒状的塑料磁体(磁场产生部(3))，检测霍尔元件阵列的正上方的磁性信息。霍尔元件(4)通过在基板上成膜的由铟‑锑化合物半导体构成的单晶薄膜来构成。各霍尔元件(4)的霍尔灵敏度为6mV/mT以上且直流电阻为70Ω以上，并且各霍尔元件(4)的排列间距为0.5个/mm以上。

Description

磁性线传感器以及使用该磁性线传感器的鉴别装置

技术领域

本发明提供一种准确地检测在纸币等纸张类上印刷的磁性体的二维磁性图像的磁性线传感器装置，进一步通过比较由线传感器获得的输出而能够辨别磁性体的种类(硬磁性体与软磁性体)以及磁化状态。

背景技术

本发明涉及纸币、有价证券等有价物的真伪判断。

伴随着最近的印刷技术、复印技术的显著的性能提高，纸币、有价证券、信用卡等的伪造愈发变得精巧，为了维持社会秩序，确切地辨别并排除这些伪造品受到重视。尤其是在ATM、纸币处理机等处理纸币的设备(以下简称为金融设备)中，强烈要求更高速且高性能的真伪判断目的的鉴别系统。

作为上述纸币、有价证券的鉴别方法，使用基于光学线传感器装置的图案识别以及基于磁性线传感器的磁性墨水的识别。本发明涉及一种用于纸币以及有价物的真伪判断的磁性线传感器。

在纸币以及有价证券等有价物(以下简称为介质)中，以防止伪造为目的而在打印部、插入于介质内部的纤维或细丝中使用含有磁性体的磁性墨水，对特定的部位赋予磁性特性，获得防止伪造的对策手段。

为了检测该磁性体而在各种金融设备内搭载磁性线传感器，作为磁性线传感器，使用相对于介质的移动方向而正交地排列有各种磁阻元件(磁阻元件：MR；各向异性磁阻元件：AMR；巨磁阻元件：SMR；隧道型磁阻元件：TMR元件等)、磁阻抗元件、差动线圈以及霍尔元件等的传感器，利用各个元件来检测由磁性墨水引起的电力变化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本发明专利第4267271号公报

发明内容

发明所要解决的问题

然而，认为在基于上述现有的磁性线传感器的检测方法中对磁性墨水的检测能力仍旧不足，从而谋求一种新型的高性能的磁性线传感器。例如，使用了现有的磁阻元件的磁性线传感器中，元件的形状较大，为10mm左右，尚称不上能够准确地获取介质的必要磁性信息。

根据该状况，最近还进一步地进行了将小型的AMR、SMR、TMR元件高密度地排列成一条线来检测介质的磁性图像的尝试。在基于上述磁阻元件的方法中，输出介质通过时的动态的磁量的变动(以下简称为微分输出)，所装配的磁铁的磁场也被设置为相对于介质的移动方向而平行。该方式也存在由介质的移动速度引起的输出变动，存在无法准确检测出介质正上方的磁性信息的问题点。

进一步，微分输出方式存在如下难题：仅将扫描到的介质的磁性图案的周边作为信号输出，在磁性墨水的面积较大的部位、间距较细的部位，由于是微分输出而难以辨别出介质的磁性图案的整体图像。即，存在无法准确地检测出处于传感器部正上方的介质的磁性信息的问题点。

磁阻抗元件(以下简称为MI元件)既很容易小型化且灵敏度高，能够直接检测出介质的磁性强度，但存在相对于赋予的磁场的磁滞、动态范围较小而引起输出的饱和等问题点。

本发明是鉴于上述实际情况而作出的，其目的在于，提供能够高分辨率且高精度地检测出含有在纸张类上印刷的磁性体的二维图像的磁性线传感器以及使用该磁性线传感器的鉴别装置。

用于解决课题的手段

通过对上述磁性线传感器的课题的解决对策进行研究，并以开发直接读取介质的磁性图案以及磁化强度的磁性线传感器为目的而反复进行研究，其结果是，发现了直接且准确地读取介质的磁性图案、进而还能够辨别磁化强度的磁性线传感器结构，从而实现本发明。

即，本发明涉及一种磁性线传感器，该磁性线传感器直接检测出与含有在纸币等纸张类上印刷的磁性体的介质的磁化强度相应的二维的磁化浓度图案。在本发明中，通过使用直接读取介质的磁化强度的特别的霍尔元件且将其高密度地排列并以在其正下方连续的方式装填长条(棒状)的塑料磁体的构造，构成在上下赋予磁场而直接读取介质的磁化图案的新型的磁性线传感器。通过将该磁性线传感器装配于金融设备等，能够进一步增强的防伪对策。

霍尔元件在运用霍尔效应而测量磁场的传感器等中使用，该霍尔效应是指若对电流垂直地施加磁场时则在与电流和磁场的双方的方向正交的方向上产生电动势的现象。霍尔元件优选霍尔电动势较大且其温度依赖性较小的材料，使用锗、硅、铟-锑、砷化铟、砷化镓等。

然而，虽然霍尔元件的动态范围较大、线性度(linearity)优异，但在另一方面，灵敏度比上述磁阻元件、MI元件小。因此，在用于本发明的目的时，存在若不将从介质获得的信号输出放大数千倍则无法检测的问题点，为了获得S/N较大的信号而无法使用上述全部的霍尔元件。

更进一步，在本发明中，为了读出磁性图像而以0.5个/mm以上、优选为1个/mm以上的间距(排列间距)搭载多个霍尔元件。因此，能够实现小型化进而尽可能减少每一个霍尔元件的消耗电流。磁性线传感器整体的发热、消耗电流不得超出实用性的范围。

本发明的发明人对适用于本目的的霍尔元件进行了潜心研究，其结果是，着眼于电子移动度较高、由此灵敏度最高的铟-锑化合物半导体(以下简写为InSb)，发现尤其是使用了其单晶薄膜的霍尔元件适用于本发明。即，本发明中的霍尔元件通过由在基板上成膜的铟-锑化合物半导体构成的单晶薄膜构成。

InSb是电子移动度较大且最适于霍尔元件的材料，广泛应用于马达的旋转检测、开闭传感器、以及地磁传感器等。但是，在像本发明这样检测精密的磁力的情况下，需要适当选择InSb的微细构造，例如在多晶材料中发现晶界的影响变大而线性度变差、因磁滞的产生、振动等冲击在信号输出中混入噪声的缺点。虽然当使用单晶的元件时可以解决上述的课题，但由于块体(bulk)的电阻较小，因此霍尔元件自身的阻抗变小，传感器相对于磁场的输出电压降低。为了增大输出电压而需要增加对元件外加的外加电流，但在作为元件数较多的使用方法的本发明的情况下，传感器的动作电流极端增大而使发热、电源容量这样的实际应用上的课题变得显著。

从上述理由出发，对最合适的霍尔元件进行了探索，其结果是，已判明：通过使用InSb单晶薄膜而使得灵敏度与电阻的平衡适合于本发明的目的。详细来说，采用由在砷化镓单晶基板上外延成长而成的InSb单晶薄膜构成的霍尔元件，并考虑其膜厚以及掺杂物等添加物的效果，其中，通过选择霍尔灵敏度为6mV/mT以上、优选为8mV/mT以上且元件的电阻值(各霍尔元件的直流电阻)至少为70Ω以上、优选为100Ω以上的霍尔元件，发现能够构成在确保灵敏度和S/N的同时发热较小的磁性线传感器。

在通过印刷等涂敷在介质上的磁性墨水的磁性成分中，存在被磁化的永磁铁类型(以下简称为硬磁性体)和在周围的磁力的作用下磁化的高导磁率磁性体(以下简称为软磁性体)这两个种类，要求能够对这两个种类进行辨别。

已经实施了为了解决上述课题的各种尝试，例如作为使用了霍尔元件的磁性线传感器，如上述专利文献1(日本发明专利第4267271号公报)所记载的那样提出了将霍尔元件阵列化而检测有价物的磁性图案的方法。根据上述专利，提出了如下方法：将外加有磁偏置(在传感器部的下部配置永磁铁)的霍尔元件阵列和未赋予磁偏置的霍尔元件阵列相对于介质的移动方向成直角地配置为两列，通过读取各个霍尔元件传感器阵列的输出的差值而区分磁性墨水所包含的硬磁性体与软磁性体。为了将霍尔元件阵列设为两列，相对于现在使用的磁性线传感器而言，构造变大，并且变得昂贵。于是，公开了对磁铁进行设计而以较少的霍尔元件来消除盲区的内容。进一步地，内含了对于高密度地配置霍尔元件来检测磁性图像而言两列配置缺乏实用性这样的课题。

相对于此，本发明采用仅使用一列高灵敏度的霍尔元件而将其高密度地配置、并通过塑料磁体对介质的通过部外加偏置磁场来检测霍尔元件阵列的正上方的磁性信息的构造。由此，通过利用各霍尔元件直接检测介质的磁性墨水等磁性体的磁量，并将各霍尔元件的输出信号取出为线信号，由此能够将介质的磁性图案读取为与磁量对应的浓度图案。本发明的性能方面的效果以及经济上的优点极大。

更进一步地，已确认：有时会在细丝的部分配置在面内方向上分极的各向异性磁性体，当利用本发明的磁性线传感器读取时，正上方部示出与外加磁场相反的磁性，能够检测为负的磁量。

作为在纸币、有价物所使用的磁性墨水中用于防伪的磁性体，大多根据情况而分别使用磁铁矿(Fe₃O₄)、γ-氧化鉄、钡或锶铁氧体等永磁铁类型(硬磁性体)的磁性粉末、以及镍锌铁氧体、锰锌铁氧体及镍锌/铜铁氧体等高导磁率的软磁性体。

本发明的发明人着眼于上述硬磁性体的饱和磁通密度比软磁性体的饱和磁通密度小的事实，假定在适当的磁场中会体现出磁性线传感器的输出差而进行了深入研究。其结果是，发现如下内容：通过将磁性线传感器上的表面磁通密度设为100mT以上、更优选为150mT以上、特别优选为180mT以上，传感器的输出差体现得较大，通过在该输出中设置分支点，能够明确区分硬磁性体与软磁性体。这样，通过适当地设定霍尔元件上部的与介质接触的界面的磁通密度，能够辨别介质的磁性体的磁化强度。

磁性墨水所包含的硬磁性体的饱和磁通密度处于100mT～200mT的范围内，并且软磁性体在搭载于磁性线传感器的磁铁的作用下被磁化为远大于硬磁性体，因此能够容易确认出磁性线传感器的输出差值。

由此，在硬磁性体的情况下，由于材料自身的饱和磁通密度比软磁性体小，因此显示出磁灵敏度饱和的趋势。另外，在软磁性体的情况下，与偏置磁场的强度对应地磁灵敏度呈比例增大，因此通过使用本发明的灵敏度较高且线性度优异的霍尔元件，能够区分为明确的输出差。

根据本发明的磁性线传感器的结构，具体来说能够发挥以下的新效果。

1.能够容易地缩窄磁性线传感器的间距，能够将磁性图案直接读取为图像。

2.由于不是微分输出方式，因此作为课题的介质移动时的移动速度所引起的输出变动较小，能够容易进行精密的修正，从而提高磁信号的S/N比。

3.霍尔元件具有动态范围较大并且磁量的线性度优异的特点，由此能够精密地测定磁性墨水的磁性特性，其结果是，通过区别在磁场的作用下磁化的墨水的强度，能够区别含有永磁铁以及软磁性体的墨水。

可以通过电磁铁以及永磁铁来外加偏置磁场，但出于消耗电力、磁场的稳定化以及减小温度依赖性的目的，优选为永磁铁、特别优选为磁力随温度变化较小的铝镍钴以及稀土类系的磁体。

稀土类系的磁体能够产生较强的磁场，熟知有钐-钴、铁-钕-硼等合金系。但是，在将它们用作本发明的磁性线传感器用途的塑料磁体时，虽然可获得较强磁力的塑料磁体，但存在因大气中的氧、水分容易氧化而难以处理、并且由此磁力的变动较大、进一步地为了通过粉碎来制作成为原料的粉末而使得粒度的偏差变大而容易引起塑料磁体的磁性分布的变动等问题点。从上述问题点出发，通过氮化反应而直接获得均质的微粉末的稀土类钴氮化物在大气中也极其稳定，容易给予较强的磁场和均匀的磁场，进一步地，与铁氧体系磁石相比而温度依赖性较小，因此判明最适于作为本发明的目的的塑料磁体。

即，本发明的塑料磁体优选含有由稀土类钴合金氮化物粉末构成的磁性粉末，该磁性粉末进一步优选为氮化钐钴粉末。

通过一边将上述的稀土类钴氮化物粉体与作为粘合剂的塑料混炼并施加磁场一边进行注塑成形或者挤出成形等，由此能够成形为期望的形状。另外，为了产生期望的磁力而需要混入成形品的重量中的至少70重量％以上的磁性粉末，也可以出于削减成本的目的而在不产生性能方面的影响的范围内混合氧化物铁氧体等其他的磁性体粉。可以根据填充性、成形性、耐热性适宜选择用作粘合剂的塑料，没有特别限定，通常优选为聚丙烯、尼龙6或者尼龙12、聚缩醛、聚苯硫醚等。

对于塑料磁体所含有的磁性粉末的粉末颗粒，在成形工序中进行使其各自的磁化轴沿一定方向取向的处理，从而成为具有较强磁力的磁体。关于磁铁的形状，若对每个霍尔元件分别进行配置，则位置精度以及磁场的偏差增大，在成本方面上也较为不利而不优选，通过使用混合有稀土类化合物的磁性体的长条的塑料磁体，磁性分布的稳定化以及修正变得容易而特别优选。

能够获取与在直线上排列的多个霍尔元件的磁场相应的输出电压，作为使用集成电路而连续的线上的磁输出，通过在介质移动的方向上依次重复该磁输出，能够获得介质的磁像。

在所检测的介质与传感器的距离尽可能接近的情况下，能够较大地获得输出，因此通过利用具有磨损强度且由非磁性材料构成的薄板覆盖阵列化的霍尔元件的上表面，并使介质在该薄板上移动，能够获得理想的磁输出。作为薄板的材料，优选为黄铜、非磁性的不锈钢材料等金属、陶瓷材料、碳纤维复合材料等，但只要是非磁性的材料即可，没有特别限定。

以下，利用实施例进一步对本发明进行详细说明，当然本发明并不仅限于实施例。

发明效果

根据本发明，以高分辨率且高精度地检测含有在纸张类上印刷的磁性体的二维的图像。另外，提供一种用于该目的的装置。这样的磁性图像能够成为进一步提高纸张类的防伪对策所需的技术之一是不容置疑的。因而，本发明可对纸张类的防伪对策的更大进歩做出贡献。

附图说明

图1是将本发明的磁性线传感器的输出例与现有传感器的输出进行对比的图。

图2是具备本发明的第一实施方式所涉及的磁性线传感器1的鉴别装置的概要剖视图。

图3是概要性地示出本发明的第一实施方式所涉及的磁性线传感器1的结构与其中产生的磁场的样子的剖视图。

图4是表示本发明的第一实施方式所涉及的磁性线传感器1的一部分的概要立体图。

图5A是局部地放大表示保持基板的概要俯视图。

图5B是图5A的保持基板的概要仰视图。

具体实施方式

图1是以与现有技术作对比的方式而示出本发明的磁性线传感器的输出例的图。

制作依次印刷有分别含有镍锌铁氧体软磁性体、钡铁氧体硬磁性体以及矫顽力较大的稀土类磁性粉末的磁性墨水的介质，举例示出利用磁性线传感器沿箭头的方向扫描上述介质时的各个传感器输出。

如在本文中说明的那样，在比较例的磁阻传感器的微分输出中，获得磁性墨水的边缘的磁性变动作为输出，其结果是，尤其是在印刷部的间距变细时，难以辨别印刷部的整体图像。

与之相对，如实施例所示那样，本发明的传感器输出是检测出传感器上部的磁性墨水的磁性强度并直接作为输出，因此在较细间距的磁性墨水处也可以遵照图案进行输出，并且在矫顽力较大的磁性体的情况下，也能够以不被磁性线传感器的磁力磁化的方式直接检测为负的输出。

然后，仅通过与光学线传感器同样的方式使本发明的磁性线传感器的输出与线信号结合，便能够容易地输出为二维的磁性图案像。

图2是具备本发明的第一实施方式所涉及的磁性线传感器1的鉴别装置的概要剖视图。该鉴别装置是用于鉴别介质S的装置，该介质S包含在纸币等纸张类上印刷的磁性体(磁性图像M)。在介质S上，例如使用磁性墨水、磁性细丝等而印刷有磁性图像M，该磁性线传感器1对包含在介质S中的磁性图像M进行检测。

以间隔G且以比介质S的宽度稍大的宽度朝向搬运方向D1形成有搬运路2。介质S被上游搬运辊21送入搬运路2之中，且被与磁性线传感器1对置的传感器对置辊23朝向下游搬运辊22进一步搬运。传感器对置辊23还具有将介质S朝向与D3相反的方向按下以使其接近磁性线传感器1的功能。这样一来，在介质S通过磁性线传感器1之上的期间内对介质S的磁性体进行检测。接下来，介质S被下游搬运辊22从搬运路排出。

图3是概要性地示出磁性线传感器1的结构与在其中产生的磁场的样子的剖视图。另外，图4是表示磁性线传感器1的概要立体图。磁场产生部3通常由永磁铁构成，形成偏置磁场。在该例中，以使N极成为上侧、S极成为下侧的方式将磁场产生部3设置在霍尔元件4之下。在磁场产生部3的周围，形成有图3所示那样的环状的磁通，尤其是在霍尔元件4的附近，形成有相对于介质S的搬运方向D1(参照图2)垂直的偏置磁场。通常，偏置磁场越强，霍尔元件的输出变得越大，灵敏度变得越高，因此作为永磁铁而使用了混入有具有高磁性、高保持率的氮化钐钴粉末作为磁性粉末的塑料磁体。为了在高温下也保持磁性特性而需要高保持率。在塑料磁体中含有70重量％以上的氮化钐钴粉末，该粉末颗粒各自的磁化轴(易磁化轴)被取向为一定方向。但是，氮化钐钴粉末不过是磁性粉末的一个例子，也可以使用其他的稀土类钴合金氮化物粉末作为磁性粉末。

霍尔元件4处于该偏置磁场之中，并具备多个霍尔元件4以便检测出在与介质S正交的方向D3上形成的磁通。各霍尔元件4通过在基板上成膜的由铱-锑化合物半导体构成的单晶薄膜来构成，其霍尔灵敏度需要为6mV/mT以上、且直流电阻需要为70Ω以上。多个霍尔元件4沿与介质S的搬运方向(移动方向)D1正交的方向(宽度方向)D2排列。多个霍尔元件4构成传感器部(霍尔元件阵列)40，将由磁场产生部3产生的偏置磁场的强度转换为电信号。构成磁场产生部3的塑料磁体呈棒状(长条)，并在传感器部40的正下方沿与搬运方向D1平行的方向连续。上述传感器部(霍尔元件阵列)40以及磁场产生部3(塑料磁体)构成对传感器部40的正上方的磁性信息进行的构造。即，在介质S通过霍尔元件4之上时，在包含在介质S中的磁性体的作用下，该偏置磁场发生变化。霍尔元件4检测该发生变化的偏置磁场。霍尔元件给出与偏置磁场的强度呈比例的电信号，因此还能够检测出磁性图像M的浓淡。通过一边沿搬运方向D1搬运介质S，一边获取来自在宽度方向D2上排列的多个霍尔元件4的电信号，能够直接检测出与介质S的磁化强度相应的二维的磁化浓度图案(磁性图像M)。

在本实施方式中，沿着宽度方向D2的各霍尔元件4的排列间距被设定为0.5个/mm以上，优选为1个/mm以上。在本实施方式中，各霍尔元件4的排列间距例如被设定为0.5个/mm～2个/mm。该间距被设定为该霍尔元件4的D2方向上的磁场检测范围以下。由此，在搬运介质S时，能够无间隙地检测出介质S整面的磁场变化。各霍尔元件4的霍尔灵敏度为6mV/mT以上，优选为8mV/mT，并且直流电阻为70Ω以上，优选为100Ω以上。

多个霍尔元件4被保持基板5保持。保持基板5例如是在由玻璃环氧树脂等绝缘性树脂形成的刚性基板的表面上利用铜箔等导体箔印刷电路图案而成的印刷基板。在本实施方式中的保持基板5的表面安装有多个霍尔元件4以及用于将该保持基板5与其他构件电连接的连接器51。

在保持基板5上经由柔性基板6连接有检测部7。即，在安装于保持基板5的连接器51上能够装卸地连接有柔性基板6的一个端部，并且在安装于构成检测部7的驱动基板的连接器71上能够装卸地连接有柔性基板6的另一端部，由此将保持基板5上的电路与检测部7电连接。

在各霍尔元件4上从检测部7经由柔性基板6而外加有驱动电压，来自各霍尔元件4的输出信号经由柔性基板6输入至检测部7。检测部7从霍尔元件4的输出中仅取出由包含在介质S中的磁性体引起的偏置磁场的变化量，从而高精度地对介质S的磁性体进行检测。

柔性基板6是具有挠性的印刷基板，成为铜箔等导体箔被作为薄膜状的绝缘体的聚酰亚胺材料覆盖的结构。柔性基板6构成将传感器部40(霍尔元件4)和检测部7连接的连接部60。在本实施方式中，利用一个柔性基板6，将多个霍尔元件4相对于检测部7集中连接。由此，与通过独立布线将各霍尔元件4相对于检测部7连接的结构相比较，能够排列多个霍尔元件4而与检测部7连接。

通过这样的构成，相对于检测部7分离地设置多个霍尔元件4，因此能够将上述霍尔元件4设置在搬运路2与磁场产生部3之间的比较狭窄的空间内。

另外，柔性基板6中的检测部7侧的端部形成有切入或者切下部分，由此被分割成多个连接片61。各连接片61分别经由独立的连接器71与检测部7连接。即，通过将多个连接片61分别与检测部7连接，能够使用一个柔性基板6而将多个霍尔元件4相对于检测部7集中连接。进一步，若将柔性基板6中的检测部7侧的端部分割，与未进行分割的情况相比，不易产生由热膨胀引起的变形。由此，能够抑制该端部的变形对相反侧(霍尔元件4侧)的端部带来的影响，因此不易产生由柔性基板6的变形引起的各霍尔元件4的位置偏移。在该例中，将柔性基板6的端部分割成三个连接片61，但不限于此，可以分割成两个连接片61，也可以分割成四个以上的连接片61。

保持壳体8是对磁场产生部3、霍尔元件4、保持基板5以及柔性基板6进行保持的框体。磁场产生部3、霍尔元件4以及保持基板5在几乎密闭的状态下被保持壳体8固定为相互的位置关系不变动。柔性基板6粘结固定于与磁场产生部3、霍尔元件4以及保持基板5固定的保持壳体68。该粘结固定通过使用例如像环氧系粘结剂等那样包含环氧系树脂的材料来进行。

通过保持壳体8将磁场产生部3与保持基板5连结起来。在该例中，在磁场产生部3的宽度方向D2的两端部装备连结构件81，利用该连结构件81将保持壳体8与保持基板5在宽度方向D2的两端部连结起来。具体来说，连结构件81是从保持壳体8向保持基板5侧突出的突起，在保持基板5的两端部，在与各突起对置的位置形成有定位孔52。

由此，仅通过向形成于保持基板5的定位孔52插入连结构件81，就能够容易地使保持基板5相对于磁场产生部3定位。尤其是，在采用如本实施方式这样通过保持基板5保持多个霍尔元件4的结构的情况下，仅通过对保持基板5进行定位，就能够容易且高精度地进行各霍尔元件4的定位，因此能够简化组装作业。

此外，连结构件81不限于两个，也可以设置三个以上。另外，连结构件81不限于在保持基板6的一个端部的宽度方向D2的两个端部处与连结构件81连结的结构，也可以是在宽度方向D2的中央部等其他位置将保持基板5与连结构件81连结的结构。进一步，连结构件81不限于设置在保持壳体8的结构，例如可以设于磁场产生部3，也可以设于其他构件。

保护罩9是保护霍尔元件4免受在搬运路2内搬运的介质S等的影响的罩，由非磁性体(例如磷青铜)构成。由用于防止保护罩9因在搬运路2内搬运的介质S而发生变形的非磁性体构成隔离件10、附件11。隔离件10构成为比霍尔元件4高，以免由于在搬运路2内搬运的介质S而使霍尔元件4与保护罩9接触，并且利用具有弹性的双面胶带将隔离件10与保持基板5固定，以免受到由介质S的搬运引起的振动。在此，具有弹性的双面胶带不过是弹力构件的一个例子，也可以使用其他的弹力构件。进一步地，利用保持壳体8和附件11夹持并固定柔性基板6。各霍尔元件4的上部的保护罩9和介质S接触的界面的磁通密度为100mT以上，优选为150mT以上。由此，能够辨别介质S的磁性体(磁性图像M)的磁化强度。

图5A是局部地放大表示保持基板5的概要俯视图。图5B是图5A的保持基板5的概要仰视图。如图5A、图5B所示，在保持基板5上，在正面、背面均形成有电路图案53、54。在保持基板5的正面，在各霍尔元件4的安装位置形成有电路图案53、54，在该电路图案53、54上安装有霍尔元件4。电路图案53是来自霍尔元件4的信号图案，从各霍尔元件4的输出部延伸至在保持基板5上安装的连接器51，在该连接器51安装柔性基板6。

电路图案54是对霍尔元件4给予恒定的电压的电源图案，其从安装在保持基板5上的连接器51通过背面的电路图案54来进行引线，并经由保持基板5的通孔55与表面的电路图案54连接。全部的各霍尔元件4的电源并联连接。

在该例中，成为正面以信号图案连接、背面以电源图案连接的结构，但不限于这样的结构，也可以分割成多个电路图案54。另外，在本实施例中，霍尔元件4以恒定电压并联连接，但也可以设置给予恒定电流的电源，以串联的方式连接各霍尔元件4的电源图案。

在以上的说明中，对由保持基板5对多个霍尔元件4进行保持的结构进行了说明，但也容易想到将保持基板5与柔性基板6设为一体的变形。柔性基板6通常利用由聚酰亚胺覆盖的结构构成，但在该情况下，例如对于各霍尔元件4的周围，也可以利用热膨胀较小的阻焊剂形成而不是聚酰亚胺。通过利用阻焊剂来形成霍尔元件4周边，不易产生由温度变化引起的霍尔元件4周边的位置偏移。这样容易想到的变形也应包含于本发明。

通过以上的说明，能够高精度且以较细的间距排列多个较小的霍尔元件4，并且即便增加霍尔元件4与检测部7的输入输出端子也能够紧凑地连接，因此能够制造尽可能地缩短了磁场产生部3与搬运路2以及霍尔元件4的距离的磁性线传感器1。由此，霍尔元件4的灵敏度提高，能够高分辨率且高精度地检测出介质S所包含的磁性图像M。

＜磁性图像的检测方法＞

作为用于检测二维的磁性图像M的基本要件，为了无间隙地检测与介质S的搬运方向D1正交的方向上的磁场变化，需要在与搬运方向D1正交的方向上以与该方向的霍尔元件4的磁场检测范围几乎相等的间距配置多个霍尔元件4。上述的本发明的磁性线传感器1已经满足了该条件。

进一步，为了无间隙地检测介质S的搬运方向D1的磁场变化，需要以介质S通过霍尔元件4的搬运方向D1的磁场检测范围的时间为周期，并以大致该周期或该周期的整数分之一的周期连续地重复基于霍尔元件4的拍摄操作。对于这样的电路，与检测连续的光学图像的现有的光学图像检测装置中的电路基本相同，因此被本领域技术人员所熟知，省略详细说明。

为了提高磁性图像M的分辨率，需要将霍尔元件4的搬运方向D1及其正交方向(主扫描方向)D2的磁场检测范围均设定得较小，但通常来说，磁场检测范围变得越小，霍尔元件4的灵敏度与S/N比越降低，因此若酌量磁性线传感器1的成本与获得的输出，则认为25dpi～50dpi(0.5元件/mm～2元件/mm)为适当间距。

使用以上说明的磁性线传感器1与磁性图像M的检测方法，以1600mm/秒和4000mm/秒的搬运速度来检测美元、卢布、人民币、欧元等纸币的磁性图像M。其结果是，分辨率几乎不会因搬运速度而改变，例如能够连续地例如以大约25dpi的分辨率清晰地检测磁性细丝中的微小的圆形标识的分布、以磁性墨水印刷的数字、文字以及构造物等的设计及其浓淡等。

附图标记说明

1 磁性线传感器

2 搬运路

21 上游搬运辊

22 下游搬运辊

23 传感器对置辊

3 磁场产生部

4 霍尔元件

5 保持基板

6 柔性基板

7 检测部

8 保持壳体

9 保护罩

10 隔离件

11 附件

40 传感器部(霍尔元件阵列)

51 连接器

52 定位孔

53 信号图案

54 电源图案

60 连接部

61 连接片

71 连接器

81 连结构件

Claims (8)

1.一种磁性线传感器，其直接检测出与含有在纸张类上印刷的磁性体的介质的磁化强度相应的二维的磁化浓度图案，

所述磁性线传感器的特征在于，

所述磁性线传感器具备如下构造：具有在与所述介质的移动方向正交的方向上排列多个霍尔元件而成的霍尔元件阵列、以及在所述霍尔元件阵列的正下方连续的棒状的塑料磁体，检测所述霍尔元件阵列的正上方的磁性信息，

所述霍尔元件由单晶薄膜构成，该单晶薄膜由在基板上成膜的铟-锑化合物半导体构成，

各霍尔元件的霍尔灵敏度为6mV/mT以上，并且直流电阻为70Ω以上，而且各霍尔元件的排列间距为0.5个/mm以上。

2.根据权利要求1所述的磁性线传感器，其特征在于，

各霍尔元件的霍尔灵敏度为8mV/mT以上。

3.根据权利要求1或2所述的磁性线传感器，其特征在于，

各霍尔元件的直流电阻为100Ω以上。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的磁性线传感器，其特征在于，

所述霍尔元件阵列的所述霍尔元件上部的与介质接触的界面的磁通密度为100mT以上，能够辨别介质的磁性体的磁化强度。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的磁性线传感器，其特征在于，

所述塑料磁体的磁性粉末是稀土类钴合金氮化物粉末。

6.根据权利要求5所述的磁性线传感器，其特征在于，

所述塑料磁体的磁性粉末是氮化钐钴粉末。

7.根据权利要求5或6所述的磁性线传感器，其特征在于，

在所述塑料磁体中含有70重量％以上的磁性粉末，该粉末颗粒各自的磁化轴被取向为一定方向。

8.一种鉴别装置，其特征在于，

所述鉴别装置具备：

权利要求1至7中任一项所述的磁性线传感器；以及

在所述霍尔元件阵列的正上方搬运介质的搬运路。