JP2002074446A

JP2002074446A - 磁性体識別装置

Info

Publication number: JP2002074446A
Application number: JP2000267531A
Authority: JP
Inventors: Kenji Miyazaki; 賢二宮▲崎▼; Masao Kohama; 政夫小浜
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-09-04
Filing date: 2000-09-04
Publication date: 2002-03-15

Abstract

(57)【要約】【課題】磁気ヘッドと識別対象物との距離の依存性を著
しく小さくでき、常に安定した出力が得られる磁性体識
別装置を提供する。【解決手段】互いの磁気ギャップを識別対象物Ｐを間に
相対向させて配設された一対の磁気ヘッドＡ，Ｂから構
成される。磁気ヘッドＡは、識別対象物Ｐに相対向され
る磁気ギャップＧａを有するコア部材101と、このコア
部材101に巻装された励磁用コイル102および検出用コイ
ル103とを有する検出用ヘッド104、および、磁気ギャッ
プＧｂを有するコア部材201と、このコア部材201に巻装
された励磁用コイル202および補正量検出用コイル203と
を有する補正用ヘッド204から構成される。励磁用コイ
ル102と励磁用コイル202は直列に接続され、検出用コイ
ル103および補正量検出用コイル203はそれらが差動にな
るように接続される。磁気ヘッドＢは磁気ヘッドＡと同
一に構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば、有価証
券などの印刷物の印刷インクに含まれる微量の磁性体の
有無および磁性体の種類を非接触で識別する磁性体識別
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の磁性体識別装置として、
たとえば、特開２０００−９９７８８号公報に開示され
た技術がある。特開２０００−９９７８８号公報では、
磁性体の検出において励磁側、検出側と２つ設けていた
磁気ヘッドを、同等の機能を維持しながら１つにまとめ
ることを可能にしたもので、以下にその概略を説明す
る。

【０００３】検出部は磁気ヘッド形の構造をしており、
励磁用コイルと検出用コイルを有している。補正部は検
出部と同じ構造をしており、励磁用コイルと補正量検出
用コイルを有している。検出部と補正部の励磁用コイル
は直列に接続され、交流電圧で励磁された同一の磁路を
形成する。検出用コイルと補正量検出用コイルは差動回
路に接続され、両コイルによって検出された信号に差が
あった場合、信号が検出される。

【０００４】検出部のみに識別対象物が接触する構造と
なっていて、識別対象物に磁束を乱す物質（磁性体）が
含まれている場合、検出部分へのヘッドギャップ付近の
漏れ磁束が変化し、信号が検出される。励磁磁界と出力
信号との関係を見ると、識別対象物に含まれる磁性体の
ヒステリシスループを表わすことになり、その残留磁気
量を取出して認識することで、識別対象物にどんな磁性
体が含まれているのかを識別する原理であり、この識別
方式により、励磁、検出機能を１つの磁気ヘッドで実現
可能となっている。

【０００５】装置構成は、識別対象物が搬送され、搬送
される識別対象物に接触する状態で磁気ヘッドの検出部
分が設けられている。磁気ヘッドは、検出部と識別対象
物との距離（接触状態）により大きく出力を変化させる
ため、データのばらつきをなくすには距離の維持が重要
となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、特開２００
０−９９７８８号公報では、上述したように、識別対象
物に対して片側のみに配置される構造のため、磁気ヘッ
ドの出力は識別対象物との距離に依存して変化する。た
とえば、磁気ヘッドのギャップと同等、または、それ以
上の距離に識別対象物が位置する場合、出力変化は期待
できない。識別対象物の２次元の磁性体データを取得す
る場合、磁気ヘッドに接触させた状態で識別対象物を搬
送する方法が取られる。このとき、識別対象物と磁気ヘ
ッドとの距離は一定に保たれることが望ましいが、搬送
速度が速くなった場合など、条件を保つことは難しい。

【０００７】以上の理由により、この装置での測定デー
タは、磁気ヘッドと識別対象物との距離に伴うばらつき
を常に含み、データ再現性の点で大きな問題となる。

【０００８】そこで、本発明は、磁気ヘッドと識別対象
物との距離の依存性を著しく小さくでき、常に安定した
出力が得られる磁性体識別装置を提供することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の磁性体識別装置
は、互いの磁気ギャップを磁性体を含む識別対象物が通
過するための所定間隙をもって相対向させて配設され
た、磁気ギャップを有するコア部材、このコア部材に巻
装された励磁用コイルおよび検出用コイルを有する一対
の磁気ヘッドと、これら一対の磁気ヘッドの各励磁用コ
イルに交流電圧を印加することにより交流磁界を発生さ
せる磁界発生手段と、この磁界発生手段により発生され
て前記一対の磁気ヘッドの各磁気ギャップを介して前記
識別対象物に干渉された交流磁界に応じた電磁誘導によ
って前記一対の磁気ヘッドの各検出用コイルに生じる誘
導電圧を処理することにより、前記識別対象物に含まれ
る磁性体の情報を取得する処理手段とを具備している。

【００１０】また、本発明の磁性体識別装置は、前記処
理手段は、前記一対の磁気ヘッドの各検出用コイルに生
じる誘導電圧を処理することにより、前記識別対象物に
含まれる磁性体の残留磁気量および前記交流磁界に応じ
た磁気量を検出することを特徴とする。

【００１１】また、本発明の磁性体識別装置は、互いの
磁気ギャップを磁性体を含む識別対象物が通過するため
の所定間隙をもって相対向させて配設された、磁気ギャ
ップを有するコア部材、このコア部材に巻装された励磁
用コイル、検出用コイルおよび補正量検出用コイルを有
する一対の磁気ヘッドと、これら一対の磁気ヘッドの各
励磁用コイルに交流電圧を印加することにより交流磁界
を発生させる磁界発生手段と、前記一対の磁気ヘッドの
各検出用コイルと補正量検出用コイルが差動になるよう
にそれぞれ接続して、その各差動出力を加算する差動出
力加算手段と、この差動出力加算手段から得られる加算
結果を処理することにより、前記識別対象物に含まれる
磁性体の情報を取得する処理手段とを具備している。

【００１２】また、本発明の磁性体識別装置は、互いの
磁気ギャップを磁性体を含む識別対象物が通過するため
の所定間隙をもって相対向させて配設された、磁気ギャ
ップを有するコア部材、このコア部材に巻装された励磁
用コイル、検出用コイルおよび補正量検出用コイルを有
する一対の磁気ヘッドと、これら一対の磁気ヘッドの各
励磁用コイルに交流電圧を印加することにより交流磁界
を発生させる磁界発生手段と、前記一対の磁気ヘッドの
各検出用コイルの出力と補正量検出用コイルの出力との
各差動出力をそれぞれ得る一対の差動回路と、これら一
対の差動回路の各出力を加算する差動出力加算手段と、
この差動出力加算手段から得られる加算結果を処理する
ことにより、前記識別対象物に含まれる磁性体の情報を
取得する処理手段とを具備している。

【００１３】また、本発明の磁性体識別装置は、前記磁
界発生手段は、前記一対の磁気ヘッドの各励磁用コイル
に同相、同周期の交流電圧を印加することにより交流磁
界を発生させることを特徴とする。

【００１４】また、本発明の磁性体識別装置は、前記処
理手段は、前記差動出力加算手段から得られる加算結果
を処理することにより、前記識別対象物に含まれる磁性
体の残留磁気量および前記交流磁界に応じた磁気量を検
出することを特徴とする。

【００１５】さらに、本発明の磁性体識別装置は、前記
一対の磁気ヘッドの１つは、識別対象物に相対向される
磁気ギャップを有する第１のコア部材と、この第１のコ
ア部材に巻装された第１の励磁用コイルおよび検出用コ
イルとを有する検出用ヘッドと、この検出用ヘッドの近
傍に設けられ、前記第１のコア部材と同形状の第２のコ
ア部材と、この第２のコア部材に巻装された第２の励磁
用コイルおよび補正量検出用コイルとを有する補正用ヘ
ッドとから構成されていることを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１７】図１は、本実施の形態に係る磁性体識別装
置の検出部分である磁気ヘッドの構成を模式的に示すも
のである。図１において、本磁気ヘッドは、互いの磁気
ギャップを磁性体を含む識別対象物（有価証券等）Ｐが
通過するための所定間隙をもって相対向させて配設され
た一対の磁気ヘッドＡ，Ｂによって構成されている。

【００１８】磁気ヘッドＡは、識別対象物Ｐに相対向さ
れる磁気ギャップＧａを有するコア部材１０１と、この
コア部材１０１に巻装された励磁用コイル１０２および
検出用コイル１０３とを有する検出用ヘッド１０４、お
よび、磁気ギャップＧｂを有するコア部材２０１と、こ
のコア部材２０１に巻装された励磁用コイル２０２およ
び補正量検出用コイル２０３とを有する補正用ヘッド２
０４から構成されている。検出用ヘッド１０４と補正用
ヘッド２０４は、図１からも明らかなように、同一の形
状で、かつ、同一の材料を用いて構成される。

【００１９】補正用ヘッド２０４は、温度変化などに対
する信号の基準となるので、検出用ヘッド１０４の近
傍、この例では、検出用ヘッド１０４のコア部材１０１
の背面に補正用ヘッド２０４のコア部材２０１の背面を
密着させた状態に配置されている。

【００２０】同一の励磁を行なって両ヘッド１０４，２
０４の磁束を一定にするため、励磁用コイル１０２と励
磁用コイル２０２とを直列に接続している。また、検出
用コイル１０３および補正量検出用コイル２０３は、そ
れらが差動になるように各コイルの向きを調整して接続
されている。

【００２１】磁気ヘッドＢは、上述した磁気ヘッドＡと
同一構造に構成されている。したがって、同一部分に同
一符号を付して説明は省略する。なお、励磁の同期を取
るため、磁気ヘッドＢの直列接続された励磁用コイル１
０２と励磁用コイル２０２は、さらに磁気ヘッドＡの直
列接続された励磁用コイル１０２と励磁用コイル２０２
と直列に接続される。

【００２２】図２は、図１のように構成された磁気ヘッ
ドの出力信号を処理する信号処理回路を示すものであ
る。図２において、交流磁界発生回路３０１は、直列接
続された磁気ヘッドＡ，Ｂの各励磁用コイル１０２，２
０２に対し所定の振幅および周波数を有する交流電圧を
印加することにより、交流磁界を発生させる。

【００２３】磁気ヘッドＡ，Ｂの各差動接続された検出
用コイル１０３および補正量検出用コイル２０３は、そ
れぞれ差動出力加算回路３０２に接続されている。差動
出力加算回路３０２は、磁気ヘッドＡから得られる差動
出力と磁気ヘッドＢから得られる差動出力とを加算する
ものである。

【００２４】磁気ヘッドＡ，Ｂから得られる各差動出力
は、それぞれタイミング発生回路３０３に送られる。タ
イミング発生回路３０３は、入力される各差動出力に基
づき、励磁用コイル１０２，２０２に発生される交流磁
界が零となるタイミングを取得して、そのタイミング信
号を出力するものである。

【００２５】差動出力加算回路３０２の出力は、交流磁
界に応じた磁気量検出回路３０４、正の残留磁気量検出
回路３０６、および、負の残留磁気量検出回路３０７に
それぞれ送られる。磁気量検出回路３０４は、差動出力
加算回路３０２の出力により、交流磁界に応じた磁気量
を検出するものである。

【００２６】正の残留磁気量検出回路３０６は、タイミ
ング発生回路３０３からのタイミング信号のタイミング
で、差動出力加算回路３０２の出力により、励磁磁界波
形が零のときの正の残留磁気量を検出するものである。

【００２７】負の残留磁気量検出回路３０７は、タイミ
ング発生回路３０３からのタイミング信号のタイミング
で、差動出力加算回路３０２の出力により、励磁磁界波
形が零のときの負の残留磁気量を検出するものである。

【００２８】残留磁気量検出回路３０６，３０７の各出
力は、それぞれ残留磁気合成回路３０８に送られる。残
留磁気合成回路３０８は、残留磁気量検出回路３０６，
３０７の各出力を合成することにより、識別対象物Ｐに
含まれる磁性体の残留磁気量を求めるものである。

【００２９】ところで、識別対象物Ｐに含まれる磁性体
には、残留磁気を有するものと残留磁気を持たないもの
とがあることから、この残留磁気の有無を判別して磁性
体の種類を識別することができる。図３に残留磁気を有
する磁性体の磁気特性を表わすＭ−Ｈ曲線を示し、図４
に残留磁気を持たない磁性体の磁気特性を表わすＭ−Ｈ
曲線を示してある。

【００３０】これによると、図３の残留磁気を有する磁
性体では、磁界Ｈが零の状態でも、図中Ａ点およびＢ点
に示すように、磁性体が磁化されており、図４の残留磁
気を持たない磁性体では、磁界Ｈが零のときには磁性体
が磁化されていないことがわかる。したがって、この磁
界Ｈが零の状態における磁化Ｍの有無を判別することに
より、当該磁性体の残留磁気の有無を判別できる。

【００３１】たとえば、残留磁気を有する磁性体を含む
識別対象物Ｐを搬送させて、交流磁界発生回路３０１か
ら励磁コイル１０２，２０２に所定の交流電圧を印加す
ると、図５に示すような交流磁界Ｈに応じた磁化Ｍの曲
線が出力される。すなわち、残留磁気を有する磁性体に
交流磁界Ｈを作用させると、磁化曲線に位相遅れを生じ
る。そして、励磁コイル１０２，２０２に印加する交流
電圧が零になる図中矢印の各点における磁化Ｍの値を検
出して、磁化Ｍが零でなければ残留磁気があることが判
別できる。また、この交流磁界Ｈが零の点での磁化Ｍの
値が残留磁気量として検出される。

【００３２】なお、図６に、残留磁気を持たない磁性体
に対する交流磁界Ｈおよび磁化Ｍの関係を示し、この場
合は磁化曲線に位相遅れを生じないことがわかる。

【００３３】次に、上記のような構成において動作を説
明する。まず、交流磁界発生回路３０１と励磁用コイル
１０２，２０２によって、検出用ヘッド１０４と補正用
ヘッド２０４を交流励磁する。このとき、それぞれの磁
路は、ヘッドの形状が同一のため同じ磁路を形成する。
磁気ギャップＧａの付近に磁性体が存在しない場合、磁
束の時間変化に対して検出用コイル１０３および補正量
検出用コイル２０３では同一の出力波形が観測される。
図１の構成では、検出用コイル１０３と補正量検出用コ
イル２０３が差動接続されているので、上記のような磁
性体が存在しない場合、出力波形の変化は見られない。

【００３４】検出用ヘッド１０４の磁気ギャップＧａの
付近に磁性体が存在する場合、磁気ギャップＧａ付近の
漏れ磁束は磁性体により乱され、差動出力は磁性体の磁
化状態を示すことになる。この磁化状態に比例する出力
と励磁磁界との関係をグラフにまとめると、図３あるい
は図４に示すようなヒステリシスループを示す。

【００３５】このような情報から、磁気量検出回路３０
４において、交流磁界に応じた磁気量、たとえば、交流
磁界Ｈ＝ａ（図３、図４参照）のときの出力を検出する
ことで、この検出した交流磁界の磁気量から、識別対象
物Ｐに磁性体が存在するか否か、すなわち、磁性体／非
磁性体を識別することが可能となる。

【００３６】さらに、正負の残留磁気量検出回路３０
６，３０７で、励磁磁界の波形が零（図５中矢印の各
点）のときの正負の残留磁気量をそれぞれ検出し、残留
磁気合成回路３０８で合成して残留磁気量を得ること
で、磁性体の種類（ハードかソフトか）を識別すること
が可能となる。

【００３７】ここで、磁性体の有無と磁性体の種類の識
別処理を図７に示すフローチャートを参照して説明す
る。まず、ステップＳ１にて、交流磁界に応じた磁気量
があるか否かを判断し、交流磁界に応じた磁気量がない
場合、非磁性体である（磁性体なし）と識別する。交流
磁界に応じた磁気量がある場合、磁性体である（磁性体
あり）と識別し、次にステップＳ２にて、残留磁気量が
あるか否かを判断し、残留磁気量がない場合、「磁性体
２：ソフト」であると識別し、残留磁気量がある場合、
「磁性体１：ハード」であると識別する。

【００３８】本実施の形態では、磁気ヘッドと識別対象
物との距離による出力変化をできる限り小さくするた
め、前述したような機能を有する磁気ヘッドＡ，Ｂを相
対向させて磁性体の検出を行なう構成とした。識別対象
物Ｐに含まれる磁性体が磁気ヘッドＡと磁気ヘッドＢと
の間にあり、磁気ヘッドＡに近い場合は、磁気ヘッドＡ
の出力が磁気ヘッドＢの出力よりも大きくなり、磁気ヘ
ッドＢに近い場合はその逆となる。

【００３９】このような性質を利用して、磁気ヘッド
Ａ，Ｂがそれぞれ出力を補うように差動出力加算回路３
０２で両ヘッドＡ，Ｂの差動出力を加算することによ
り、磁気ヘッドと識別対象物との距離による出力変化を
著しく小さくする系を構築することができる。このよう
な構成により、磁気ヘッドＡ，Ｂ間にある磁性体に関し
ては磁気ヘッドとの距離の依存性は著しく小さくなる。

【００４０】なお、磁気ヘッドＡの励磁磁界を磁気ヘッ
ドＢが検出してしまう場合、磁気ヘッドＡ，Ｂの各励磁
用コイル１０２，２０２に印加する交流電圧を同相、同
周期として磁束の反発を利用することにより、それを防
止している。

【００４１】また、前記実施の形態では、磁気ヘッド
Ａ，Ｂの各差動出力を得るために、それぞれの検出用コ
イル１０３と補正量検出用コイル２０３とを差動接続す
ることで実現したが、これに限らず、後段の回路で各差
動出力を得るようにしてもよい。すなわち、図８に示す
ように、磁気ヘッドＡ，Ｂの各検出用コイル１０３およ
び補正量検出用コイル２０３は、図１のように接続する
ことなく、それぞれ単独の状態にしておく。

【００４２】そして、図９に示すように、磁気ヘッドＡ
の検出用コイル１０３および補正量検出用コイル２０３
は差動回路３０９に接続するとともに、磁気ヘッドＢの
検出用コイル１０３および補正量検出用コイル２０３は
差動回路３１０に接続し、これら差動回路３０９，３１
０から得られる各差動出力を差動出力加算回路３０２に
送る。このようにしても、前記実施の形態と同様な作用
効果が期待できる。

【００４３】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、磁
気ヘッドと識別対象物との距離の依存性を著しく小さく
でき、常に安定した出力が得られる磁性体識別装置を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る磁性体識別装置の検
出部分である磁気ヘッドの構成を模式的に示す構成図。

【図２】磁気ヘッドの出力信号を処理する信号処理回路
の構成を示すブロック図。

【図３】残留磁気を有する磁性体の磁気特性を表わすＭ
−Ｈ曲線を示すグラフ。

【図４】残留磁気を持たない磁性体の磁気特性を表わす
Ｍ−Ｈ曲線を示すグラフ。

【図５】残留磁気を有する磁性体に対する交流磁界およ
び磁化の関係を示すグラフ。

【図６】残留磁気を持たない磁性体に対する交流磁界お
よび磁化の関係を示すグラフ。

【図７】要部の動作を説明するためのフローチャート。

【図８】本発明の他の実施の形態に係る磁性体識別装置
の検出部分である磁気ヘッドの構成を模式的に示す構成
図。

【図９】本発明の他の実施の形態に係る磁気ヘッドの出
力信号を処理する信号処理回路の構成を示すブロック
図。

【符号の説明】

Ｐ……識別対象物Ａ，Ｂ……磁気ヘッドＧａ，Ｇｂ……磁気ギャップ１０１，２０１……コア部材１０２，２０２……励磁用コイル１０３……検出用コイル２０３……補正量検出用コイル１０４……検出用ヘッド２０４……補正用ヘッド２０３……補正量検出用コイル３０１……交流磁界発生回路３０２……差動出力加算回路３０３……タイミング発生回路３０４……磁気量検出回路３０６，３０７……残留磁気量検出回路３０８……残留磁気合成回路３０９，３１０……差動回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いの磁気ギャップを磁性体を含む識別
対象物が通過するための所定間隙をもって相対向させて
配設された、磁気ギャップを有するコア部材、このコア
部材に巻装された励磁用コイルおよび検出用コイルを有
する一対の磁気ヘッドと、これら一対の磁気ヘッドの各励磁用コイルに交流電圧を
印加することにより交流磁界を発生させる磁界発生手段
と、この磁界発生手段により発生されて前記一対の磁気ヘッ
ドの各磁気ギャップを介して前記識別対象物に干渉され
た交流磁界に応じた電磁誘導によって前記一対の磁気ヘ
ッドの各検出用コイルに生じる誘導電圧を処理すること
により、前記識別対象物に含まれる磁性体の情報を取得
する処理手段と、を具備したことを特徴とする磁性体識別装置。
【請求項２】前記処理手段は、前記一対の磁気ヘッド
の各検出用コイルに生じる誘導電圧を処理することによ
り、前記識別対象物に含まれる磁性体の残留磁気量およ
び前記交流磁界に応じた磁気量を検出することを特徴と
する請求項１記載の磁性体識別装置。
【請求項３】互いの磁気ギャップを磁性体を含む識別
対象物が通過するための所定間隙をもって相対向させて
配設された、磁気ギャップを有するコア部材、このコア
部材に巻装された励磁用コイル、検出用コイルおよび補
正量検出用コイルを有する一対の磁気ヘッドと、これら一対の磁気ヘッドの各励磁用コイルに交流電圧を
印加することにより交流磁界を発生させる磁界発生手段
と、前記一対の磁気ヘッドの各検出用コイルと補正量検出用
コイルが差動になるようにそれぞれ接続して、その各差
動出力を加算する差動出力加算手段と、この差動出力加算手段から得られる加算結果を処理する
ことにより、前記識別対象物に含まれる磁性体の情報を
取得する処理手段と、を具備したことを特徴とする磁性体識別装置。
【請求項４】互いの磁気ギャップを磁性体を含む識別
対象物が通過するための所定間隙をもって相対向させて
配設された、磁気ギャップを有するコア部材、このコア
部材に巻装された励磁用コイル、検出用コイルおよび補
正量検出用コイルを有する一対の磁気ヘッドと、これら一対の磁気ヘッドの各励磁用コイルに交流電圧を
印加することにより交流磁界を発生させる磁界発生手段
と、前記一対の磁気ヘッドの各検出用コイルの出力と補正量
検出用コイルの出力との各差動出力をそれぞれ得る一対
の差動回路と、これら一対の差動回路の各出力を加算する差動出力加算
手段と、この差動出力加算手段から得られる加算結果を処理する
ことにより、前記識別対象物に含まれる磁性体の情報を
取得する処理手段と、を具備したことを特徴とする磁性体識別装置。
【請求項５】前記磁界発生手段は、前記一対の磁気ヘ
ッドの各励磁用コイルに同相、同周期の交流電圧を印加
することにより交流磁界を発生させることを特徴とする
請求項１、請求項３、請求項４のいずれか１つに記載の
磁性体識別装置。
【請求項６】前記処理手段は、前記差動出力加算手段
から得られる加算結果を処理することにより、前記識別
対象物に含まれる磁性体の残留磁気量および前記交流磁
界に応じた磁気量を検出することを特徴とする請求項３
または請求項４記載の磁性体識別装置。
【請求項７】前記一対の磁気ヘッドの１つは、識別対象物に相対向される磁気ギャップを有する第１の
コア部材と、この第１のコア部材に巻装された第１の励
磁用コイルおよび検出用コイルとを有する検出用ヘッド
と、この検出用ヘッドの近傍に設けられ、前記第１のコア部
材と同形状の第２のコア部材と、この第２のコア部材に
巻装された第２の励磁用コイルおよび補正量検出用コイ
ルとを有する補正用ヘッドと、から構成されていることを特徴とする請求項１、請求項
３、請求項４のいずれか１つに記載の磁性体識別装置。