JP2004108955A - 磁気読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気インクが印刷された紙葉の磁気信号は微弱なものであって、センサと紙葉類の搬送時のギャップ、センサ自身の製造時のばらつきや経時変化等によって信号の値がばらつく。また、センサ自身の問題として磁気抵抗素子は磁気の絶対値が不明である。本発明は、紙葉類の磁気読取りを行なう装置として特に磁気読取りにおける精度および信頼性を向上するに最適な手段および方法を提供することにある。
【解決手段】本発明の第一の達成手段は、前記紙葉に近接して設置され該紙葉の磁気信号を読取る磁気インピーダンス素子を備え、搬送方向に略平行にかつ、磁気インピーダンス素子の紙葉搬送面と反対側に近接して導線を配置し、前記導線に電流を流して磁気インピーダンス素子上の磁気量を読み取れることを特徴とする。
本発明の第二の達成手段は、前記増幅器からの信号値を入力とし演算する演算手段、前記読取り信号の値および演算結果を記憶する手段、およびセンサの読み取り値および演算結果によりセンサの状態を判断する判断手段を有していることを特徴とする。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気インクが印刷された紙葉を搬送しながら紙葉に印刷された磁気インクの磁気信号を読取る書類の磁気読取装置、センサに係り、特に磁気読取りにおける精度および信頼性を向上するに最適な手段および方法を提供する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の従来技術として、センサ個々の検出感度の検出レベルの確認及び調整が容易な磁気センサを開示するものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
また、人手による調整を頻繁に行なうことなく簡単且つ正確に磁気センサの感度調整を行なうことができる紙葉類識別装置を開示するものがある（例えば特許文献２参照）。
【０００４】
また、印刷媒体に印刷された磁気インクの量に応じた磁界を正確に検出できる磁気インク検知用磁気センサを開示するものがある（例えば特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−２０１４９３号公報
【特許文献２】
特開平８−２５５２７６号公報
【特許文献３】
特開２０００−１０５８４７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
磁気インクが印刷された紙葉の磁気信号は微弱なものであって、いろいろな条件によって読み取れる信号の値が変動する。その原因は、センサと紙葉類の搬送時のギャップ、センサ自身の製造時のばらつきや経時変化等である。センサ自身の原理的な問題として磁気抵抗素子では磁気の変化の値しか読み取れず、絶対値が不明であり、上述した従来技術では考慮されていなかった。
【０００７】
本発明は、紙葉類の磁気読取りを行なう装置として特に磁気読取りにおける精度および信頼性を向上するに最適な手段および方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の達成手段は、磁気インクが印刷された紙葉を搬送しながら磁気信号を読取る装置において、前記紙葉に近接して設置され該紙葉の磁気信号を読取るセンサ素子として磁気インピーダンス素子を備え、搬送方向に略平行にかつ、磁気インピーダンス素子の紙葉搬送面と反対側に近接して導線を配置し、前記導線に電流を流して磁気インピーダンス素子上に前記導線による磁界を発生せしめ、その磁気量を読取ることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第二の達成手段は、磁気インクが印刷された紙葉を搬送しながら前記紙葉に近接して設置され該紙葉の磁気信号を読む電磁変換素子を備えた装置において、前記電磁変換素子に近接して導線を配置し、該導線に電流を流して該導線が発生する磁界変化を電気信号として読取り、前記増幅器からの信号値を時系列的に複数回に渡って演算する演算手段、前記読取り信号の値および演算結果を記憶する手段、およびセンサの読み取り値および演算結果によりセンサの状態を判断する判断手段を有していることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の磁気読取装置（又は磁気読取センサともいう）の一実施例について説明する。図１および図２は、本発明の一実施例で、図１は本発明の主要部を斜視図で示したもの図２はその側面図である。
【００１１】
１は、磁気インクが印刷された紙葉であり、ローラ９０によって矢印Ａ方向に搬送される。この紙葉は少なくとも磁気インクが印刷されていれば良く、例えば紙幣など代表的なものがある。これらを纏めて紙葉類とも言う。
【００１２】
３ａおよび３ｂは、磁気センサであって、搬送方向に直角に一列に配置されている。磁気センサは複数存在して、一つの磁気センサを構成する。尚、図面では２個用いた例を示している。磁気センサ３ａ、および３ｂのそれぞれには、磁気を電気信号に変換する素子として一対の磁気抵抗素子（磁気インピーダンス素子とも言う）４１と４２が搬送方向と直角に配置されていて、その表面に近傍して搬送路のトップカバー２が配置されている。バイアス磁石５は、磁気抵抗素子４１と４２素子にバイアス磁界を与えるものである。着磁磁石７は、図に示す矢印Ｆのように磁界を発生し、紙葉１の磁気インクを磁化させて、磁化された磁気インクをローラ９０によって磁気インピーダンス素子の上面まで搬送し、磁気インピーダンス素子のインピーダンス変化を電気信号の変化として計測する。シールド板６は、着磁磁石７やその他の外乱磁界が磁気インピーダンス素子に影響を及ぼさないようにするものである。
【００１３】
そして導線８は、本発明の主要部を構成するものであり、磁気インピーダンス素子の反搬送面側に搬送方向と略平行に配置されており、また、１対の磁気抵抗素子とバイアス磁石５の間に配置されている。後述するように、この導線８に電流を流すことで、各磁気抵抗素子などのバラツキなどを検出でき、更に、複数の磁気抵抗素子が並んだ磁気センサを１つのセンサと見なして制御手段にて全体の測定を行なうことができる。
【００１４】
図２に示すように、導線８に電流を流すと、アンペアの定理のように矢印Ｇのような磁界が発生する。磁気インピーダンス素子の磁気に対する方向性は、図の矢印Ｅ１，Ｅ２のように互いに逆向きに設定されているので、磁界Ｇに対して一対の磁気抵抗素子４１と４２のインピーダンスが同時に増減して、磁気の変化を検出出来る。導線８に流す電流は、交流またはパルス状のものが好ましい。紙葉１から発せられる磁気は微弱であり、素子から離れると磁気が弱くなるので、紙葉類１を搬送するときは、なるべく磁気インピーダンス素子に近接して搬送するのが測定誤差を少なくする方法であって、そのためにローラ９０を一対の磁気抵抗素子４１と４２の近傍に配置して、トップカバー２から紙葉１を浮き上がらないようにする。
【００１５】
以上の実施例において紙葉に印刷されている微弱な磁気を読取るときの第一の誤差は、着磁磁石による紙葉類に印刷されているインクを磁化させる磁化の強さのばらつきであって、その要因は、着磁磁石の強さのばらつき、紙葉１の搬送時の着磁磁石近傍でのトップカバーからの浮き上がり、紙葉自身にできている折れなどの理由によって発生する。
【００１６】
第二の誤差要因は、磁化された紙葉を読取るときに発生する誤差であって、センサ素子４１、４２の感度のばらつき、紙葉１の搬送時のセンサ近傍でのトップカバーからの浮き上がりおよび紙葉の折れ等である。
【００１７】
第三の誤差要因は、信号処理に起因するものであって、磁気抵抗素子のように磁気の変化分を検出するのと異なり、本実施例では磁気の絶対値を読取る事が出来るので、信号処理での誤差を小さく出来、高精度で信号を読取る事が出来る。
【００１８】
本実施例では、特に第２の誤差成分について軽減する事ができる。つまり、センサ素子自身の感度のばらつきや経時変化については、導線８に所定の電流を流すことによって、所定の電流値が作る所定の磁界の強さを、素子を通して検出することで、素子の感度の変化を求められる。
【００１９】
図３は、発明の主要部を上面から示した図である。センサは図では２個用いた例であって、紙葉の搬送方向は矢印Ａで示してある。本実施例では、複数のセンサの導線８ａ、８ｂを線材９ａ、９ｂ、９ｃで直列に配線しており、複数のセンサに同じ電流ｊを流すことが出来る。これによって個々のセンサの測定のばらつきを無くす事ができる。
【００２０】
図４は、紙葉類を用いて発明の主要部を上面から示した図である。センサは図では２個以上用いた例であって、紙葉１の搬送方向は矢印Ａで示してある。紙葉１には、基準となる磁気インク１１がストライプ状に印刷されている。この紙葉１を図示されていないローラの回転によって矢印Ａ方向に搬送する。ストライプ１１が着磁磁石７の上に搬送されると、着磁磁石７によって磁気インク７は着磁される。さらに磁気インピーダンス素子４１、４２の上に搬送されたときに、磁気信号を読取る事が出来る。このような紙葉１は、一定の磁気インクが印刷されたものであり、紙葉の搬送条件、着磁特性、センサの感度などのばらつきを全て含んだもので、センサの総合的な特性を調べる事が出来る。
【００２１】
図５は、本発明の測定回路を示したもので、三つのセンサが並べた例である。これら各センサの信号を増幅する増幅器６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、これらの複数アナログ信号を入力し、希望の信号を順次一つづつ選択するマルチプレキサ６１、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器６２、マイクロコンピュータからなる制御手段６３から、各１対のセンサ４１、４２の信号は処理される。
【００２２】
制御手段の内部には、本信号処理に関して、記憶手段６４、演算手段６５、および判断手段６６が備えられている。
【００２３】
図６は、横軸は時間を示しており、例えば、テスト紙葉１を搬送してときに各増幅回路６０（図５参照）から得られる出力値、信号値を示している。図４に示すテスト紙葉１、具体的には、基準となる磁気インク１１がストライプ状に印刷されていて、この紙葉１はストライプ１１が着磁磁石７の上に搬送され、さらに磁気インピーダンス素子４１、４２の上を搬送される。このセンサ上を搬送されたときのタイミングを信号１１として示した。図に示すａ，ｂ，ｃはそれぞれ４１ａと４２ａ、４１ｂと４２ｂ、４１ｃと４２ｃの増幅器６０の出力としてのアナログの検出信号を示す。この図に示すように増幅器の出力波形の絶対値Ｓａ１１、Ｓｂ１１，Ｓｃ１１には、望ましくは一定値になるべきところが、先に述べた理由、着磁磁石による紙葉類に印刷されているインクを磁化させる磁化の強さのばらつきによる第一の誤差、磁化された紙葉を読取るときに発生する第二の誤差に依るばらつきが含まれている。このばらつきを小さくするためには、紙葉の搬送状態の誤差を均一にすることが重要であり、このため折れ癖のない紙葉を用い、複数回の測定を行って平均値を用いることで、搬送条件の影響を極力少なく出来る。
【００２４】
図７は、三つのセンサの導線８を例えば図３に示すように直列に繋いで導線に交流の電流Ｊを流したときに観察される増幅器６０の出力である読取り信号であり、横軸は時間軸である。この例では特にテスト紙葉を搬送したものではない。
【００２５】
図に示すａ，ｂ，ｃはそれぞれ４１ａと４２ａ、４１ｂと４２ｂ、４１ｃと４２ｃの増幅器６０の出力としてのアナログの検出信号を示す。この図に示すように増幅器の出力波形の絶対値Ｓａｊ、Ｓｂｊ，Ｓｃｊは、望ましくは一定値になるべきところが、先に述べた理由、磁化された紙葉を読取るときに発生する第二の誤差に依るばらつきが含まれている。
【００２６】
上記の測定を行なってその結果は、マイクロコンピュータからなる制御手段６３によって図８のように処理されるのが望ましい。図８は、制御手段６３の内部を示すもので、本信号処理に関して、記憶手段６４、演算手段６５、および判断手段６６が備えられており、その役割を示す図である。また、上述したテスト紙葉を搬送するときと、搬送しないときとの両態様に合わせて処理される。
【００２７】
図４に示すテストシート（紙葉１）を読取らせる場合は、主として工場でセンサを組み立て製品の調整をするときである。テストシートで読取った値は、記憶手段６４に記憶する。テストシートを読取ったときにセンサとして望ましい出力値をＳｎとする。個々のセンサの増幅率は、個々のセンサのテストシートを読取ったときの値で望ましい出力値Ｓｎを割った値となり、演算手段６５によってその数値を求める。このセンサの増幅率はこの値を、実際の紙葉を読んだ値に乗算する事で得る事によって読取った値を校正出来るので精度の高い測定が出来る。
【００２８】
次に図７に示したように既定の電流をセンサの導線８に流し、その時の読み取り値を測定する。この処理も、初めて行われる初回は、主として工場でセンサを組み立て製品の調整をするときであり、この測定結果Ｓａｊ０、Ｓｂｊ０、Ｓｃｊ０は、記憶手段６４に記憶される。製品を出荷した後、図７に示したように既定の電流をセンサの導線に流し、その時の読み取り値を測定する。この処理は、紙葉が装置を通過しないときの任意の時間で好いが、１時間から一日の範囲に一回程度の頻度で実施すれば良いものである。この測定を行った回数を初回から数えてｎ回目のときの測定結果をそれぞれＳａｊｎ、Ｓｂｊｎ、Ｓｃｊｎとすると、初回の測定結果Ｓａｊ０、Ｓｂｊ０、Ｓｃｊ０との差は、センサ自身の経時変化を表しており、初回に求めたセンサの増幅率を個々のセンサの変化具合、例えばａセンサの場合、Ｓａｊ０／Ｓａｊｎを乗算することで、センサ素子の経時的な変化を補正でき、信頼性の高い測定が可能となる。また変化した量が前もって決めた値よりも大きいときは、故障と判断して上位の装置に報告する事が可能である。
【００２９】
ここで複数回に渡ってセンサの出力値を測定する意義について説明する。上述した様に、センサ固有のバラツキによって出力値が変化することは既に述べた。しかしながら、紙葉類を搬送する搬送路、搬送手段は、絶対的に固定されていないため、例えば、磁気センサを通過する際の搬送路間でも紙葉類の搬送状態がばらばらである。実験によれば磁気特徴を有した紙葉類が磁気センサを通過する際に上下方向にミクロンオーダでずれるだけでもセンサ出力値は異なる。そのため、センサ（各センサ又は複数のセンサを１つと見なしたときも含む）の出力値が予め決められた値と比較して正しいか否かを判断するには、複数回、テスト紙葉を搬送してそれらの出力値を吸収した値と、理想値とを付き合わせる方が良い。そのため、増幅器６０（増幅手段ともいう）からの信号を演算手段６５によって複数回演算して記憶手段６４に初回の初期値（吸収された値）を記憶し、テスト時にはセンサ出力値（吸収された値）と初期値を比較して、予め定めた初期値の範囲内か否かを判断して測定する。尚、複数回には１枚のテスト紙葉を通過させて、異なるポイントで複数のセンサ出力値を得る例も含む。
【００３０】
上記の実施例で、紙葉を着磁する工程でのばらつきが小さい場合は、テストシートによる調整を省く事も可能である。この場合、前に述べたテストシートによる増幅率の決定は行なわずに、最初に導線に電流印加を行い、検出された磁気量の検出値に反比例するように、基準の信号読み取り値Ｓｊを設定し、その基準の信号読み取り値をそれぞれの測定された読み取り値Ｓａｊ０、Ｓｂｊ０、Ｓｃｊ０で割り、基準の増幅率を乗算する事で初回の増幅率Ｓｊ／Ｓａｊ０、Ｓｊ／Ｓｂｊ０、Ｓｊ／Ｓｃｊ０を設定する。経時変化については、前の例と同様にｎ回目の測定結果Ｓａｊｎ、Ｓｂｊｎ、Ｓｃｊｎより、再設定するべき増幅率Ｓｊ／Ｓａｊｎ、Ｓｊ／Ｓｂｊｎ、Ｓｊ／Ｓｃｊｎを求める事が出来る。
【００３１】
このように本発明によれば、磁気インクが印刷された紙葉に近接して設置され該紙葉の磁気信号を読取るセンサ素子として磁気インピーダンス素子を備え、磁気インピーダンス素子の紙葉搬送面と反対側に近接して導線を配置し、前記導線に電流を流して磁気インピーダンス素子のインピーダンス経時的な変化を読み取れるのでセンサの感度を即座に校正出来る効果を有する。
【００３２】
またセンサ素子自身に特性のばらつきのみならず、着磁工程によるばらつきについてもその影響を排除出来、紙葉類の真贋性の検定精度を従来に比べ一段と向上出来る特徴を有するものである。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、紙葉に印刷されている磁気インクの微少な特性の絶対値を正しく測定でき、経時的な変化に対しても簡単に補正できるので、紙葉類の真贋性の検定精度を従来に比べ一段と向上出来る特徴を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁気読取装置の斜視図である。
【図２】磁気読取装置の主要部を側面より見た図面である。
【図３】磁気読取装置の主要部を上面より見た図面である。
【図４】磁気読取装置の主要部を上面より見た図面である。
【図５】磁気読取装置の回路のブロック線図である。
【図６】図４に示す信号の処理例を示したものである。
【図７】信号の処理例を示したものである。
【図８】図５に示した制御手段の処理例を示す。
【符号の説明】
１…紙葉、２…トップカバー、３…センサ、３１…バイアス磁石、６…シールド板、７…着磁磁石、８…導線、４１…磁気インピーダンス素子、４２…磁気インピーダンス素子、６０…増幅器、６３…制御手段、６４…記憶手段、６５…演算手段

Claims (4)

1. 磁気インクが印刷された紙葉を搬送する手段と、紙葉に近接して設置され紙葉の磁気信号を読取る磁気インピーダンス素子を備えたセンサとを有する磁気読取装置において、
   搬送方向に略平行に且つ磁気インピーダンス素子の紙葉搬送面と反対側に近接して導線を配置し、前記導線に電流を流して前記センサが発生する磁気量を読み取ることを特徴とする磁気読取装置。
2. 磁気インクが印刷された紙葉を搬送する手段、前記紙葉に近接して設置され該紙葉の磁気信号を読取る磁気インピーダンス素子あるいは磁気抵抗素子などの磁気により電気特性が変化する電磁変換素子を備えた複数のセンサを有する磁気読取装置において、
   前記電磁変換素子に近接して導線を配置し、前記複数のセンサの前記導線を直列に配線して、該導線に電流を流して前記センサが発生する磁気量を読み取ることを特徴とする磁気読取装置。
3. 磁気インクが印刷された紙葉を搬送する手段と、前記紙葉に近接して設置され該紙葉の磁気信号を電気特性の変化として読む電磁変換素子を備えた磁気読取装置において、
   前記電磁変換素子に近接して導線を配置し、該導線に電流を流して前記電磁変換素子の発生する磁気量を電気信号として読取るための増幅手段と、
   前記増幅手段から出力結果に基づいて前記センサの状態を判断する判断手段とを有していることを特徴とする磁気読取装置。
4. 磁気インクによって所定の磁気特性が得られるテスト紙を搬送する搬送手段と、テスト紙に近接して設置されテスト紙の磁気信号を測定する電磁変換素子を備えた装置において、
   前記電磁変換素子の近傍に設けられ電流を流したとき前記電磁変換素子上に磁界変化を発生させる導線と、
   前記導線に電流を流すことで前記前記電磁変換素子により検出された信号値を前記テスト紙の搬送に応じて時系列的に複数回に渡って演算する演算手段と、
   前記演算手段によって得られた演算結果と、予め記憶された値とに基づいて前記電磁変換素子の状態を判断する判断手段とを有することを特徴とする磁気読取装置。

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