JP3283930B2 - 磁気質検知方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気質検知方法に係
り、特に紙幣等の印刷インクに含まれる磁性体の磁気質
の検出に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、複写技術の進歩は目覚ましく、紙
幣、小切手等の有価証券が複写により、悪用されるとい
う問題が生じてきている。

【０００３】そこで、このような紙葉類の識別のための
研究が急速に進められている。

【０００４】例えば、紙幣の識別には、光による識別と
磁気による識別との２つが用いられている。

【０００５】これらのうち、磁気による識別は、紙幣に
はなんらかの形で磁性インクが用いられていることを利
用し、この磁性インクの分布を検出することにより紙幣
識別を行うものである。

【０００６】例えば、従来は、あらかじめ磁石を用いて
紙幣に磁界を与え、その磁界を取り去った後の残留磁束
密度により、真性な磁性体であるか磁気鉛筆あるいは磁
気コピーなどを使用したものであるかを判別するという
方法がある。（特開昭５２−１５２７９３号）しかしな
がら、上述したような方法では、単に残留磁束密度しか
みていないため、磁気鉛筆で淡く塗られた場合などは残
留磁束密度が磁気インクと同程度となり、確実な識別が
できないという問題があった。

【０００７】また、一般に、磁性体の測定装置によれ
ば、残留磁束密度、保磁力等を測定することができる
が、被測定物は静止させておかねばならず、また測定に
ある程度時間がかかり、特定の磁気質を有するか否かの
みを判断したい場合には、操作が複雑である上、ある程
度の質量がないと測定することができず、紙幣の磁気イ
ンクなどの磁性体の磁気質は測定できないという問題が
あった。

【０００８】そこで、本発明者らは、簡単な装置で容易
に磁性体の磁気質を検出する方法を提供すべく、磁束分
布の変化を測定する磁気センサと、磁気センサよりも上
流側に配設されかつ、検出しようとする磁性体にその保
磁力よりも絶対値の大きな飽和磁界を印加する第１の磁
石と、磁気センサの近傍に配設され、第１の磁石と反対
の極性であって検出しようとする磁性体のその保磁力に
等しい値の磁界を印加する第２の磁石とを具備し、目的
とする磁性体が通過するときには、磁気センサからの出
力が出ないようにすることにより、所望の磁気質をもつ
磁性体であるか否かを検出する方法を提案している。

【０００９】しかしながら、紙幣の飽和磁界強度は約３
０００Ｇ程度と大きく、また被検体と離間しているた
め、この値を確保するには更に強い磁石が必要であり、
検知用磁気センサにかかるバイアス磁界が強いため、感
度が低くなり、詳細な磁気パターンは検知できないとい
う問題がある。

【００１０】また、紙幣のように真券はいかなる保磁力
をもつものであるかがあらかじめ分かっている場合はよ
いが、まったく分からない場合は、この方法は用いるこ
とができない。

【００１１】さらに保磁力が小さいのに大きすぎる磁界
を印加する必要はなく、大きい磁界をかけると、感度が
低下するという問題もある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の磁気
質検知装置では、感度が低いため、磁気パターンの有無
すなわち磁気印刷が施されているか否かを検出できるの
みであり、またいかなる磁気パターンをもつものである
か、いかなる保磁力をもつものであるか分からない場合
についてはまったく検出することができないという問題
があった。

【００１３】本発明は前記実情に鑑みてなされたもの
で、磁気質を精度よくかつ高感度に検出することがで
き、またいかなる程度の保磁力をもつものであるかを検
知することのできる磁気質検知方法を提供することを目
的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の方法は、
検出しようとする磁性体が飽和するのに必要な第１の磁
界を、被検出体に印加する飽和磁界印加工程と、前記検
出しようとする磁性体の磁気質に応じて設定され、前記
第１の磁界とは反対極性の第２の磁界を、バイアス磁界
として、磁気センサに印加した状態で、前記第１の磁界
を印加された被検出体を通過せしめ、磁気センサの出力
変化を検出する第１の検出工程と、前記出力変化に基づ
いて、前記被検出体が、自身の保磁力が前記第２の磁界
よりも大であるか否かを判断する判断工程と、前記判断
工程の判断結果に基づいて被検出体の保磁力により近い
第３の磁界を、バイアス磁界として、磁気センサに印加
した状態で、前記被検出体を通過せしめ、磁気センサの
出力変化を検出する第２の検出工程とを含み、被検出体
がいかなる磁気質をもつ磁性体であるかを検知するよう
にしている。

【００１５】本発明の第２の方法は、検出しようとする
磁性体が飽和するのに必要な第１の磁界を、被検出体に
印加する飽和磁界印加工程と、前記検出しようとする磁
性体の磁気質に応じて設定され、前記第１の磁界とは反
対極性の第２の磁界を、バイアス磁界として、磁気セン
サに印加した状態で、前記第１の磁界を印加された被検
出体を通過せしめ、磁気センサの出力変化を検出する第
１の検出工程と、前記第２の磁界とは異なる第３の磁界
を、バイアス磁界として、磁気センサに印加した状態
で、被検出体を通過せしめ、磁気センサの出力変化を検
出する第２の検出工程と、前記第１および第２の検出工
程の出力に基づいて、前記被検出体の保磁力の範囲を算
出し、被検出体がいかなる磁気質をもつ磁性体であるか
を検知するようにしている。

【００１６】ここで用いられる装置は、例えば、前述し
た改良型の磁気質検出装置に加え、検出しようとする磁
性体に絶対値の十分に大きな飽和磁界を印加する飽和着
磁専用の第１の磁石を配設し、磁束分布の変化を測定す
る磁気センサとこの磁気センサの近傍に配設される第２
の磁石との対を複数対用意し、出力のピーク高さの比あ
るいは符号によって、保持力の範囲を検知し、磁気セン
サに最適な強度のバイアス磁界を与える程度の大きさと
したことを特徴とするものである。

【００１７】

【作用】磁性体の保磁力Ｈc とは、図７(a) に示すよう
に、磁束密度−磁界強度（Ｂ−Ｈ）曲線において、Ｈ軸
とループとの交点であり、正と負の値をとる。このとき
すなわち、磁界強度ＨがＨc または−Ｈc であるとき、
磁性体内部を通る磁束密度はゼロである。残留磁束密度
が−Ｂr の磁性体が＋Ｈc の磁界の中に入るとき、磁性
体の残留磁束密度の絶対値は減少し、０となる。

【００１８】このＢr ＝０の状態のものが図７(b) に示
すような差動型磁気抵抗素子の上を移動しても、磁界に
変化は表れず、差動出力に変化はない。

【００１９】逆に、＋Ｂr の磁性体が＋Ｈc の磁界の中
に入ると、Ｂr ´の残留磁束密度があるため、磁束分布
を変化させ、差動出力に変化が表れる。

【００２０】これは−Ｈc の磁束分布の場合でも同様で
ある。

【００２１】そして差動型磁気抵抗素子を用いて磁気検
知を行うとき、その信号の出力形態が検知する磁性体の
残留磁化の方向とＭＲ素子に印加するバイアス磁界の方
向に相関関係があることに着目し、複数のバイアス磁界
を与えそれぞれＭＲ素子の出力を検出し、図８(a) に示
すように残留磁化の方向とバイアス磁石の磁化方向が同
じ場合、ＭＲ素子の出力は図８(b) に示すように変化す
る。また図９(a) に示すように残留磁化の方向とバイア
ス磁石の磁化方向が反対である場合、ＭＲ素子の出力は
図９(b) に示すように反転して変化する。

【００２２】例えば図１０に示すように飽和磁化曲線に
沿って磁性体の磁化状態を変化させる場合、正方向の印
加バイアス磁界中では、保磁力Ｈc を境に図８および図
９のような現象があらわれる。したがって出力信号の形
態を識別することによって保磁力の値の範囲を検知する
ことができる。さらにまた、ＭＲ素子とバイアス磁石の
数を増設することによって、保磁力の値の細かな範囲限
定が可能となる。 上記方法によれば、また保磁力の大
きさの程度に応じてバイアス磁石を変化させるようにす
ればよいため、高感度の磁気質の検出と同時に磁気パタ
ーンについても、磁気センサに最適な強度のバイアス磁
界を設定することができるため、高精度の検出が可能と
なる。

【００２３】なお、異なる磁界強度のもとで磁気検知を
行い判別するようにしてもよいし、１つの磁界強度のも
とで磁気検知を行い判別したのち、より近く適切な磁界
強度を付与しその中で磁気検知を行うようにしてもよ
い。

【００２４】また、磁性体側を動かすようにしてもよい
し、検出装置側を動かすようにしても良く、つまるとこ
ろ測定装置に対して磁性体が相対的に動くように構成す
ればよい。

【００２５】

【実施例】以下本発明の実施例について図面を参照しつ
つ詳細に説明する。

【００２６】実施例１ 図１は、本発明実施例の保磁力検知方法を実現するため
の装置の概要説明図である。図２は各素子位置における
磁性体の飽和磁化曲線を示す図である。

【００２７】この装置は、前述した改良型の磁気質検出
装置に加え、検出しようとする磁性体にその保磁力より
も絶対値の大きな飽和磁界Ｈm を印加する飽和着磁専用
の第１の磁石１０を配設し、磁束分布の変化を測定する
磁気センサとしての第１の差動型磁気抵抗素子２０の近
傍に配設される第２の磁石３０と、同様に磁束分布の変
化を測定する磁気センサとしての第２の差動型磁気抵抗
素子４０の近傍に配設される第３の磁石５０とを具備
し、これらの出力を図３に示すような信号処理回路を介
してとりだすようにしたものである。この信号処理回路
は第１および第２の差動型磁気抵抗素子２０，４０にそ
れぞれ接続されたコンデンサ６０と、抵抗６１〜６３
と、オペアンプ６４とから構成されている。

【００２８】紙幣１の走行方向ａに対して、最も上流側
に設置された飽和着磁専用の第１の磁石１０と、更に走
行方向ａに対して所定の間隔を隔てて順次配列され、検
出しようとする磁性体が通過する位置にて負の磁界−Ｈ
1 （図１のＡ位置）を発する第１の磁石１０と、この第
１の磁石の反転の極性の磁界である正の磁界Ｈ2 （図１
のＢ位置）を発する第２の磁石３０と、この第２の磁石
３０の近傍に配設され、第２の磁石３０によって正の磁
界Ｈ2 にバイアスされた差動型磁気抵抗素子２０と、第
２の磁石３０の下流側に配設され、第３の磁石５０によ
って正の磁界Ｈ3 （図１のＣ位置）にバイアスされた第
２の差動型磁気抵抗素子４０とから構成され、紙幣１は
検出装置本体の非磁性のトップメタルＧ上を移送手段
（図示せず）により走行するように構成されている。ま
た第１および第２の磁石は、トップメタルＧの下方にこ
れと平行となるように設置される支持基板６０の裏面に
配設され、第１および第２の差動型磁気抵抗素子３０，
５０はこの支持基板６０の表面に配設されている。これ
ら第１および第２の差動型磁気抵抗素子は、絶縁性基板
の表面に配設された薄膜磁気抵抗素子で構成されてい
る。ここで正の磁界Ｈcが紙幣の磁気インクの保磁力で
あるとする。また負の磁界−Ｈ1 はその絶対値が、正の
磁界Ｈc の絶対値よりも十分に大きい飽和磁界とする。

【００２９】次に、この装置を用い、第１の磁性体Ｆ1
１００Ｏe ，第２の磁性体Ｆ2 ５００Ｏe ，第３の磁性
体Ｆ3 ９００Ｏe の３種類の磁性体を判別する方法につ
いて説明する。

【００３０】紙幣１を矢印ａの方向に走行させ、図２に
示すように、まず位置Ａで第１の磁石で測定すべき磁性
体を負に飽和させた後、位置Ｂで第２の磁石によってバ
イアスされた第１の差動型磁気抵抗素子によって保磁力
を検出すると共に、位置Ｃで第３の磁石によってバイア
スされた磁気抵抗素子によって、保磁力を検出する。こ
こでは第１の磁石は−３０００Ｇ，第２の磁石は３００
Ｇ，第３の磁石は７００Ｇとする。

【００３１】この第１の磁石は−３０００Ｇであるた
め、いずれの磁性体も十分飽和磁化する。このときの各
磁性体Ｆ1 〜Ｆ3 の飽和磁化曲線は図４に示すようにな
り、各差動型磁気抵抗素子信号の形態は図５(a) 〜(c)
に示すようになった。磁性体Ｆ1 は、ＢおよびＣの位置
で共に＋方向の磁化となるため、第１および第２の差動
型磁気抵抗素子からの出力信号はともに図５(a) に示す
ような形態となり、磁性体Ｆ1 の飽和磁化曲線がＢでの
磁界強度３００Ｇより小さい値のところで横軸と交わ
る、すなわち保磁力が０〜３００Ｏe の範囲に存在する
ことがわかる。

【００３２】一方、磁性体Ｆ3 は、ＢおよびＣの位置で
−方向の磁化となるため、その出力信号は図５(c) に示
すようにＦ1 の場合とは逆になり、その飽和磁化曲線は
Ｃでの磁界強度７００Ｇより大きい値の所で横軸と交わ
り、保磁力が７００Ｏｅ以上でであると分かる。

【００３３】また磁性体Ｆ2 の場合にはＢとＣとで磁化
方向が異なるため、第１および第２の差動型磁気抵抗素
子からの出力信号の形態は図５(b) に示すように異なっ
て現れる。これよりその飽和磁化曲線が、磁界強度３０
０〜７００Ｇの間で横軸と交わる。すなわち、その保磁
力が３００〜７００Ｇの間にあることがわかる。

【００３４】したがって、未知の保磁力の磁性体からの
出力信号の形態が、図５(a) 〜(c)のいずれにあてはま
るかを判定すれば、その保磁力が０〜３００，３００〜
７００，７００Ｏｅ以上のどの範囲内の値をもつかを容
易に判定することができる。さらに磁石と差動型磁気抵
抗素子の対を増設して、横軸を細かく分割するようにす
れば、さらに細かい保磁力の値の範囲を限定することが
できる。

【００３５】このようにして、本発明の方法によれば、
検知前の残留磁化状態の影響を受けることなく磁気質を
検知することが可能である。

【００３６】また磁気パターンと磁気質とにより識別が
なされるため、高度の真偽判定を行うことができる。ま
た各部品が小さいため、小型・薄型化が容易である。

【００３７】さらに帳票類の磁気インクや磁気トナーだ
けでなく、磁気カードや磁性をもつ板材・棒材等にも適
用可能である。

【００３８】実施例２ 次に、本発明の第２の実施例について説明する。

【００３９】この方法でも、図１の前記第１の実施例で
示した装置と同様の装置を用いる。ここでは第２および
第３の磁石の磁界強度を検知したい特性に応じて設定す
るようにすればよい。図６は被検体の磁化曲線を示す図
である。

【００４０】例えばＢおよびＣで得られた出力がそれぞ
れ(a) および(b) に示すようになった場合、ピーク高さ
の比によって点Ａ−Ｂ間の疑似的な傾きがわかる。

【００４１】また(b) および(c) のように反転していれ
ば、磁界ＣとＤとの間に保磁力をもつ被検体であること
がわかる。またそのピーク高さの比によってＣまたはＤ
のどちらによっているかがわかる。

【００４２】また、さらに１組以上の差動型磁気抵抗素
子とバイアス磁石の組を加え、計３組以上を具備し、磁
性体の磁化曲線上での測定点を増し、その曲線の特徴、
すなわち保持力の他に角形性等の固有の特性を検知する
ようにすればさらに詳しい値を得ることができる。

【００４３】なお、バイアス磁石としては、永久磁石を
用いたが、第２および第３の磁石は電磁石で構成し、検
出する磁性体を変えるときはコイル電流を変更すること
によりバイアス磁界の強度を調節すればよい。

【００４４】また、第１の磁石とこの第１の磁石によっ
て磁化されるヨークとで構成し、ヨークを必要に応じて
取り替えるようにしてもよい。また磁石は１個でその着
磁強度や面積、極数を工夫するようにしてもよい。また
磁気抵抗素子も１チップ化したり、さらに磁気抵抗素子
チップに信号処理回路を搭載するなどの方法をとるよう
にしてもよい。これにより小形化および組み立ての簡略
化をはかることができる。また、一度飽和磁化させたも
のは飽和磁化曲線に沿った磁気質検知のみならず、マイ
ナーループに沿って検知を行うようにしてもよい。

【００４５】さらに、第１〜第３の磁石ともに永久磁石
を用いるが、第２および第３の磁石に位置調整手段をと
りつけ、高さを調整することにより、バイアス磁界を変
化するようにしてもよい。

【００４６】この方法は未知の磁性体の保磁力の値の範
囲を簡便に検知する装置、磁気カードに用いられている
磁性体の保磁力を変化させても容易に検知することがで
きるため、磁気カードの読取り装置、磁気カードやフロ
ッピーディスクなどの書こうラインにおける磁気質判別
用インラインセンサなどに適用可能である。

【００４７】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、未知の磁気質の範囲の判別を容易に行うことが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の磁気質検知装置を示す図

【図２】同装置における磁性体の飽和磁化曲線を示す図

【図３】同装置における信号処理回路を示す図

【図４】本発明実施例の方法における各磁性体の飽和磁
化曲線を示す図

【図５】同方法における出力を示す図

【図６】本発明の第２の実施例の方法を示す図

【図７】本発明の原理説明図

【図８】本発明の原理説明図

【図９】本発明の原理説明図

【図１０】本発明の原理説明図

【符号の説明】

１０ 第１の磁石 ２０ 第１の差動型磁気抵抗素子 ３０ 第２の磁石 ４０ 第２の差動型磁気抵抗素子 ５０ 第３の磁石 ６０ 基板

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検出しようとする磁性体が飽和するのに
   必要な第１の磁界を、被検出体に印加する飽和磁界印加
   工程と、 前記検出しようとする磁性体の磁気質に応じて設定さ
   れ、前記第１の磁界とは反対極性の第２の磁界を、バイ
   アス磁界として、磁気センサに印加した状態で、前記第
   １の磁界を印加された被検出体を通過せしめ、磁気セン
   サの出力変化を検出する第１の検出工程と、 前記出力変化に基づいて、前記被検出体の保磁力が前記
   第２の磁界よりも大であるか否かを判断する判断工程
   と、 前記判断工程の判断結果に基づいて被検出体の保磁力に
   より近い第３の磁界を、バイアス磁界として、磁気セン
   サに印加した状態で、前記被検出体を通過せしめ、磁気
   センサの出力変化を検出する第２の検出工程と、 を含み、被検出体がいかなる磁気質をもつ磁性体である
   かを検知する磁気質検知方法。
2. 【請求項２】 検出しようとする磁性体が飽和するのに
   必要な第１の磁界を、被検出体に印加する飽和磁界印加
   工程と、 前記検出しようとする磁性体の磁気質に応じて設定さ
   れ、前記第１の磁界とは反対極性の第２の磁界を、バイ
   アス磁界として、磁気センサに印加した状態で、前記第
   １の磁界を印加された被検出体を通過せしめ、磁気セン
   サの出力変化を検出する第１の検出工程と、 前記第２の磁界とは異なる第３の磁界を、バイアス磁界
   として、磁気センサに印加した状態で、前記被検出体を
   通過せしめ、磁気センサの出力変化を検出する第２の検
   出工程と、 前記第１および第２の検出工程の検出結果に基づいて、
   前記被検出体の保磁力が前記第２および第３の磁界より
   も大であるか否かを判断する判断工程と、 を含み、被検出体がいかなる磁気質をもつ磁性体である
   かを検知する磁気質検知方法。