JP2002505487A - 誘導センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、磁気ストリップ又は他の透磁性セキュリティ構造体を検知する誘導ヘッド(2)に関する。誘導ヘッドは、導電性コンセントレータ(4)と結び付けられている励磁コイル(18)を備えており、この励磁コイルは、１次界を生成し且つコンセントレータ内に応答２次界を誘導する。コンセントレータは、中央キャビティを画成している端壁(8)及び側壁(6)を有している。端壁は、この端壁を２つの対向させられているセクションに分割している狭い測定ギャップを有している。側壁も、２次界の集中させられた電流を測定ギャップ(10)に沿って通過させるべく、そのギャップに隣接して中断されている。その集中させられた電流は、測定ギャップを通過させられる細長い磁気ストリップ又は他の透磁性セキュリティ構造体の存在に起因する、誘導における変化に関して監視され得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の分野】

本発明は、誘導ヘッドに近接して通過させられる磁気層又は導電エレメントの
検出に使用される誘電ヘッドに向けられている。この誘導ヘッドは、照合装置及
びセキュリティ装置との関連における使用に関する具体的な用途を有しており、
それらの照合装置及びセキュリティ装置において、支持体が、ヘッドの下を通過
させられると共に、この支持体と結び付けられている電磁導電エレメントであっ
て、検出されることを必要としているものを有している。

【０００２】

【発明の背景】

紙幣のようなある文書は、セキュリティ細線で作られており、これらのセキュ
リティ細線は、検出され得且つコピーが困難な導電性の金属被膜を、それらの上
に有している。これらのセキュリティ細線の存在を、それらを磁気ヘッドの下を
通過させることによって検出し得る、種々のセキュリティ装置が、存在する。セ
キュリティ細線のような、高い透磁率によって特徴付けられている材料が、磁気
ヘッドの磁界内に且つ磁気ヘッドに近接して置かれると、磁気ヘッドの誘導が、
変化する。誘導ヘッドは、電気回路の一部であり、もって、その誘導におけるあ
らゆる変化は、回路の動作特性にそれぞれの変化を生ぜしめる。セキュリティ細
線の検出に使用される大部分の磁気ヘッドは、紙幣の通路に近接している磁界を
強めるべく使用される、強磁性コアを含んでいる。

【０００３】 強磁性体は、磁界を強め且つ磁界の集中を可能にするが、その強まりは、周囲
温度、大気圧及び湿度の関数として変化する。これらの因子は、強磁性コアの透
磁率に影響を及ぼし、このため、回路の信号における幾らかの変化が、高い透磁
率を有している材料の存在に対立するものとしての、それらの因子における変化 により、引き起こされ得る。

【０００４】 本発明は、従来の技術に共通している、磁界を強めるための強磁性体を使用す
る、受け入れられているアプローチから、外れている。その構造体は、部品の組
合せと、独特のコンセントレータとを使用しており、このコンセントレータは、
セキュリティ細線又は他の透磁性セキュリティ構造体を検出すべく、紙幣に近接
して位置させられ得る２次磁界を生成する。

【０００５】

【発明の概要】

本発明に係る、磁気ストリップ又は他の透磁性セキュリティ構造体を検知する
誘導ヘッドは、導電性コンセントレータと結び付けられている励磁コイルを具備
している。この励磁コイルは、前記コンセントレータ内に応答２次界を誘導する
１次界を生成する。コンセントレータは、中央キャビティを画成している端壁及
び側壁を有している。コンセントレータの端壁は、この端壁を２つの対向させら
れているセクションに分割している狭い測定ギャップを有している。コンセント
レータの側壁も、前記２次磁界の電流を集中させて測定ギャップに沿って通過さ
せ且つ測定界を前記ギャップにおいて生成する態様で、測定ギャップに隣接して
中断されており、その電流は、測定ギャップを通過させられる細長い磁気ストリ
ップ又は他の透磁性セキュリティ構造体の存在に起因する、誘導における変化に
関して監視され得る。

【０００６】 本発明の一の側面によると、励磁コイルは、コンセントレータの中央キャビテ
ィ内に位置させられている丸いコイルであり、且つ、コンセントレータは、全体
的にチューブ状である。

【０００７】 本発明の別の側面によると、コンセントレータの側壁は、円筒状であると共に、
測定ギャップの一方の端部における垂直のスリットであって、側壁に中断部を生
成しているものを備えている。

【０００８】 本発明の更に別の側面によると、測定ギャップ及び側壁におけるスリットは、コ
ンセントレータの大部分を通る分割部を生成していると共に、前記測定ギャップ
に沿う、２次電流の所望されている方向転換及び集中を引き起こす。

【０００９】 本発明の更に別の側面によると、コンセントレータは、アルミニウム材で作られ
ている。

【００１０】 本発明の更に別の側面によると、測定界は、励磁コイルによって生成される磁
界の軸に垂直な軸を有している。

【００１１】 コンセントレータの側壁の厚さは、励磁コイルに近接している側壁の表皮内に２
次電流が集中させられるようなものである。

【００１２】

【好適な実施例の詳細な説明】

図１に示されている誘導ヘッド２は、アルミニウム、銅又は銀のような、高い
透磁率を有する材料で作られているコンセントレータ４を備えている。コンセン
トレータは、側壁６と端壁８とを有しており、その端壁８は、この端壁８の中断
部として形成されている測定ギャップ１０を有している。コンセントレータの反
対側の端部は、１２で指示されているように開放しており、中央キャビティ１１
を画成している。側壁は、中断部１４によって指示されているように、中断され
ており即ち不連続であり、その中断部は、測定ギャップ１０と整合させられてい
る。中断部１２及び１４は、２次磁界の所望の電流集中を引き起こす。

【００１３】 絶縁ワイヤで作られている捲回コイル１８は、コンセントレータ内に置かれて
いると共に、コンセントレータの側壁６と当接している。コイルの個々の巻線は
、絶縁されている。

【００１４】 好適に高周波信号である、２０で指示されている励磁電流が、捲回コイルを励
磁すべく用いられ、そうすることにより、捲回コイル１８と直接結び付いている
１次界を生成する。この１次界は、図２に示されているように、２次電流を生成
する。コンセントレータ４の側壁６の厚さと励磁信号２０の周波数とが、コンセ
ントレータ４の内側表面上に２次電流３０を生成する。これらの２次電流は、コ
ンセントレータの薄い表皮層内の、コンセントレータの表面上にある。コンセン
トレータは、この表皮層よりも何倍も厚い。図２から認識され得るように、コン
セントレータの表面上の２次電流は、側壁６に設けられている中断部１４の直ぐ
隣で、３２で指示されているように、方向転換させられる。この２次電流の方向
転換は、３４で指示されているように、測定ギャップ１０のいずれかの側で、２
次電流の集中を引き起こす。これは、電流が、コンセントレータを横切り、次い
で、測定ギャップ１０の反対側に沿って戻ることを、引き起こす。それが測定ギ
ャップの遠い方の側に達すると、２次電流は、コンセントレータの内側表面に沿
って再分布させられて回路を完成する。この構成により、コンセントレータは、
側壁における中断部による２次電流の方向転換と、電流の集中とを、測定ギャッ
プのいずれかの側で生じさせる。認識され得るように、電流は、今や、９０°回
転させられており、１次界の軸に垂直な軸を有している。測定ギャップのいずれ
の側の電流も、逆方向を有しており、このため、２つの磁界が、測定ギャップに
形成される。導電性のストリップが、測定ギャップの近くを通過させられ且つ測
定ギャップとほぼ整合していると、それは、先ず、第１の界を遮断して変化させ
、次いで、それは、第２の界を遮断して変化させる。これは、容易に検出され得
る即時遷移をもたらす。

【００１５】 図３、図４及び図５は、誘導ヘッド２の別の詳細を示している。この場合、コ
ンセントレータ４は、電気絶縁材料のフレーム４０によって支持されている。こ
れは、コンセントレータが他の支持構造体から電気的に絶縁されることを可能に
する。捲回コイル１８は、依然としてコンセントレータ４と結び付けられている
と共に、端子７及び端子８の周りの部分巻線によって固定されている。コンセン
トレータは、また、電気端子９を有しており、この電気端子９は、コンセントレ
ータが静電スクリーンとして使用されることを可能にすべく、使用される。

【００１６】 コイル１８は、誘導ヘッド用の、回路の能動部分である。それは、好ましくは
銅絶縁ワイヤで、標準的な方法で作られる。ワイヤの太さを選択する場合、誘導
ヘッドの所定の全寸法及び動作周波数に対して、ワイヤの最適な太さが存在する
、という事実から進めることが、必要である。細すぎるワイヤが選択されると、
それは、誘導ヘッドの品質を低下させ、誘導における僅かな変化を記録する能力
に悪影響を与える。太すぎるワイヤが選択されると、それは、コイルとコンセン
トレータとの間の不十分な相互作用又は受け入れることのできないヘッド誘導を
引き起こし得る。

【００１７】 コンセントレータ２は、最大可能比電気伝導度を有する材料で作られる。例え
ば、それは、アルミニウム、銅、銀等で作られ得る。その壁は、２次電流が動作
周波数で表皮層内にあるように、比較的厚い。測定ギャップにおける電流の軸方
向密度を高めるべく、ギャップの高さ即ちギャップに近接しているコンセントレ
ータの底部の厚さは、実用的な程度にまで減少させられる。これは、ギャップ領
域に正しい厚さの底部を選択することにより、達成され得る。底部の厚さは、依
然として、動作周波数における表皮層の厚さよりもずっと厚い。

【００１８】 測定ギャップにおける表面仕上げは、所望されている集中を測定ギャップにも
たらすべく、高品質のものである。測定ギャップの実際の形状並びに長さ及び幅
は、誘導ヘッドの動作領域のパラメータ及び形状に対する要求に基づいて選択さ
れる、ということが、留意されるべきである。

【００１９】 コンセントレータの主要な目的は、既に記載されており、そして、それは、誘
導ヘッドの磁界の構成を形成する。更に、この部品は、また、それがヘッド用の
静電スクリーンを提供することを可能にする。これは、高周波信号が励磁信号の
部分としてヘッドで使用される際に、重要である。この高周波信号は、表皮層の
厚さとコンセントレータの底部との間の要求されている比率を保証する。それは
、また、動作周波数における誘導ヘッドの検知感度に影響を与える。誘導ヘッド
及びその電気回路部品の静電容量は、小さく、そして、コイルとヘッドの下を移
動する紙幣との間の、付加的な部分静電容量は、測定の間、誘導ヘッドのインピ
ーダンスを変化させ得、セキュリティ細線によるものではない、その変化は、変
化の評価を困難にする。他方、コイルは、かなりの電圧で電力を供給され、そし
て、その静電容量であって、高い周波数において装置の他の部品と結合するもの
は、これらの部品と干渉して周囲への放射を引き起こし得、これにより、電磁適
合性が、低下させられる。

【００２０】 図６は、誘導ヘッドと共に使用される電気回路を示している。この回路におけ
る誘導ヘッド電流(?)は、自励発振器の周波数へ変換され、この場合、その共振回
路に、誘導ヘッドが、接続される。この形は、電流の変成と強磁性コアの欠如と
により、低品質のものである。それはそれとして、自励発振器は、非インピーダ
ンス周波数不安定化因子には敏感である。更に、この回路は、回路の能動部品が
周波数応答に影響を及ぼす程度にまで回路のインピーダンスが増大させられるよ
うに、ヘッドと自励発振器の能動部品との間の結合係数(k)が増大させられるべ きである、ということを要求する。この回路においては、自励発振器回路の回路
（例えば、電源の電圧を安定化させる回路、自励発振器の能動部品をシールドす
る回路等）からの外乱を除去すべく、隔離測定が、なされるべきである。更に別
の周波数応答データ処理が、種々の標準的な技術（デジタル周波数計、周波数変
調信号検出器等を用いる）の適用で行われ得る。

【００２１】 誘導ヘッド回路が比較的高い動作周波数で動作する場合、その周波数で生成さ
れる電界は、誘導ヘッドの作業領域からシールドされなければならない。更に、
その作業領域を通って移動する紙幣は、可変の誘電特性（誘電率、誘電損係数、
厚さ及び通路内位置における変化に起因する）を有している。作業領域内の電界
の存在下でのそれらの変化は、発振器の周波数の変調を起こし（従って、センサ
との干渉を起こし）得る。高い周波数及び誘電変化の影響を抑えるべく、コンセ
ントレータの底部におけるギャップの幅のサイズは、最小にされるべきである。
コンセントレータの、静電スクリーンとしての使用も、作業領域を外部の影響か
ら隔離するのに役立つ。正しく働くために、コンセントレータの電気端子は、他
の電圧に対して一定の電圧を有する回路の位置に接続されなければならない。コ
ンセントレータの底部の近くまで引かれているコイルの端部（即ち端子７）が他
の全ての電位に対して一定の電位を有することを可能にする処理回路に、コイル
を接続することも、望ましい。図３に与えられている変形例においては、コンセ
ントレータは、アルミニウムで作られている。その外径は、８mmであり、その高
さは、５mmであり、ギャップの幅は、０.４mmであり、側壁の厚さは、０.５mmで
あり、そして、底部の厚さは、０.２mmである。耐磨耗性及び適切な絶縁を向上 させるべく、コンセントレータの作業領域は、酸化させられている。コイルは、
１層設計のものであり、そして、それは、ワニスで絶縁されている０.１５mmの 直径の銅線からなる、２０ターンを有している。コイルの端部は、フレーム内に
圧入されている端子に接続されている。コンセントレータは、フレーム内に圧入
されている端子に接続されている。コンセントレータは、同様の端子に接続され
ている。

【００２２】 別の可能な変形例は、２つの半体からなるコンセントレータを有しており、こ
のことは、ギャップが円筒状の表面の両側部に沿って進むということを意味する
。この場合、フーコー電流の方向は、図２に示されているものとは幾分異なって
いるが、それも、磁界の所望されている集中を達成する。

【００２３】 誘導ヘッドは、コルピッツ発振器（図５参照）として設計されている発振器内
で使用される。誘導ヘッドは、コンセントレータの底部に近い方のコイルの端部
が電源の共通端子に接続されることを可能にする態様で、発振器に接続されてい
る。

【００２４】 概して、コルピッツ発振器は、出力歪み特性を弱める。回路５０は、電源５４
によって電力を供給されているコルピッツ発振器を示している。コンセントレー
タ２は、接地６２への端子７及び９並びに結合コンデンサ６６への端子８におい
て、回路に接続されている。トランジスタ５２が、回路を駆動する。同調コンデ
ンサ５８及び６８が、回路の共振周波数を決定するのに役立つ。出力は、端子５
６から取り出される。抵抗器６４及び７０並びにコンデンサ６０も、回路を同調
させるのに役立つ。

【００２５】 本発明の種々の好適な実施例が本明細書において詳細に記載されているが、本
発明の精神又は添付されている請求項の範囲から逸脱することなく、それらへの
変更がなされ得る、ということは、当業者によって認識されよう。

【図面の簡単な説明】

【図１】 誘導ヘッドとその種々の部品とを示している部分欠切斜視図である。

【図２】 励磁コイルが除去されており且つ２次電流がコンセントレータの表面上に示さ
れている、図１と同様の斜視図である。

【図３】 コンセントレータの平面図である。

【図４】 誘導ヘッドの部分断面図である。

【図５】 誘導ヘッドの底面図である。

【図６】 誘導ヘッドの一の応用を示しているブロック図である。

【図７】 誘導ヘッドの使用を示している回路図である。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気ストリップ又は他の透磁性セキュリティ構造体を検知す
   る誘導ヘッドであって、前記誘導ヘッドは、導電性コンセントレータと結び付け
   られている励磁コイルを具備しており、前記励磁コイルは、前記コンセントレー
   タ内に応答２次界を誘導する１次界を生成し、前記コンセントレータは、中央キ
   ャビティを画成している端壁及び側壁を有しており、前記端壁は、前記端壁を２
   つの対向させられているセクションに分割している狭い測定ギャップを有してお
   り、前記側壁も、前記２次界の集中させられた電流を前記ギャップに沿って通過
   させるべく、前記測定ギャップに隣接して中断されており、前記集中させられた
   電流は、前記測定ギャップを通過させられる細長い磁気ストリップ又は他の透磁
   性セキュリティ構造体の存在に起因する、誘導における変化に関して監視され得
   る、 誘導ヘッド。
2. 【請求項２】 前記励磁コイルが、前記コンセントレータの前記中央キャビ
   ティの空洞内に位置させられている捲回コイルであり、且つ、前記コンセントレ
   ータが、チューブ状である請求項１の誘導ヘッド。
3. 【請求項３】 前記側壁が、円筒状であると共に、前記測定ギャップの一方
   の端部における垂直のスリットであって、前記側壁に前記中断部を生成している
   ものを備えている請求項２の誘導ヘッド。
4. 【請求項４】 前記測定ギャップと前記側壁における前記スリットとが、前
   記コンセントレータの大部分を通る分割部を生成していると共に、前記測定ギャ
   ップに沿う、前記２次電流の所望されている方向転換及び集中を引き起こす請求
   項３の誘導ヘッド。
5. 【請求項５】 前記コンセントレータが、アルミニウム材で作られている請
   求項３の誘導ヘッド。
6. 【請求項６】 前記測定界が、前記励磁コイルによって生成される磁界の軸
   に垂直な軸を有している請求項５の誘導ヘッド。
7. 【請求項７】 前記ヘッドが、前記コンセントレータの厚さに起因する前記
   コンセントレータの表皮層内に２次電流を生成する高周波信号によって励磁され
   る請求項１の誘導ヘッド。
8. 【請求項８】 前記コンセントレータが、アルミニウム、銅、又は銀を基材
   とする材料で作られている請求項７の誘導ヘッド。