JP4827437B2 - 磁気センサおよび紙葉類識別装置 - Google Patents

Description

本発明は、紙幣、小切手その他の有価証券等の紙葉類の真贋や種類などを識別するための磁気センサおよび紙葉類識別装置に関するものである。

従来、紙幣などの識別装置では、紙幣に磁気インクにより印刷されたパターンをＭＲセンサ（磁気抵抗センサ）などによって検出し、紙幣の真贋や種類を識別するという方法が採用されている（例えば、特許文献１参照）。

これらいずれの方法で紙幣を識別する場合でも、センサ面に開口があると、紙幣が引っ掛かるという問題点がある。このため、センサ面と紙幣との間に耐磨耗板を配置するなどの対策が施されている。
特開２００１−９２９１５号公報

しかしながら、センサ面と紙幣との間に耐磨耗板を配置すると、センサ面と紙幣との間に大きな隙間が発生し、感度が低下してしまう。特に、印刷技術の向上に伴い、印刷パターンの高密度化やグラデーションの採用が進んだ場合には、より高い感度が求められることになるが、このような要求に従来技術では対応できないという問題点がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、紙幣などの媒体が引っ掛かることを防止でき、かつ、高感度化にも対応可能な磁気センサを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、空隙が開口するセンサ面を備えたコア体と、前記空隙内に配置された励磁コイルとを備えた磁気センサにおいて、前記空隙内には、当該空隙内の前記励磁コイルよりも前記センサ面側に、導電性を備えた非磁性の耐磨耗部材が配置されていることを特徴とする。

このような磁気センサを備えた識別装置では、紙幣、小切手その他の紙葉類など、識別対象の紙葉類が搬送される搬送路に前記センサ面を向けて前記磁気センサが配置され、前記励磁コイルに交流電流を供給し、前記紙葉類が前記搬送路を搬送される際の磁界変化の検出結果に基づいて前記紙葉類を識別する。

本発明では、空隙内に耐磨耗部材が配置されているため、紙幣などの媒体がセンサ面の開口に引っ掛かることがない。また、センサ面と媒体との間に耐磨耗板を配置する必要がないので、センサ面と媒体との隙間を狭めることができ、さらには、媒体がセンサ面を摺動する構成を採用することもできるので、感度を向上することができる。さらに、耐磨耗部材は、導電性を備えているため、パターンの高密度化やグラデーション化に対応するために励磁コイルを高い周波数で励磁させた場合でも、磁界分布を最適化することができるので、分解能を高めることができる。それ故、本発明によれば、紙幣などの媒体が引っ掛かることを防止でき、かつ、高感度化にも対応できる。

本発明において、前記耐磨耗部材としては、全体が導電性を備えた非磁性の耐磨耗材料からなるものを採用できる。例えば、前記耐磨耗部材としては、アルミニウムあるいはステンレスからなるものを採用することができる。

本発明において、前記耐磨耗部材としては、非磁性の導電性材料の少なくとも前記センサ面側に耐磨耗材料を配置してなるものを採用してもよい。この場合、非磁性の導電性材料からなる部材と、耐磨耗材料からなる部材とを重ねて配置した構成、あるいは非磁性の導電性材料の少なくとも前記センサ面側に耐磨耗材料の層を形成した構成を採用できる。このような耐磨耗材料は、例えば、セラミックス材料である。非磁性の導電性材料の少なくともセンサ面側に耐磨耗材料の層を形成した耐磨耗部材については、アルミニウムやステンレスなどの非磁性の導電材料の少なくともセンサ面側にセラミックス材料を溶射するなどの方法や、セラミックス粉体を含む塗膜を形成する方法などで構成でき、さらには、非磁性の導電材料の少なくともセンサ面側にめっきを施すことによっても構成することができる。

本発明では、空隙内に耐磨耗部材が配置されているため、紙幣などの媒体がセンサ面の開口に引っ掛かることがない。また、センサ面と媒体との間に耐磨耗板を配置する必要がないので、センサ面と媒体との隙間を狭めることができ、さらには、媒体がセンサ面を摺動する構成を採用することもできるので、感度を向上することができる。さらに、耐磨耗部材は、導電性を備えているため、パターンの高密度化やグラデーション化に対応するために励磁コイルを高い周波数で励磁させた場合でも、磁界分布を最適化することができるので、分解能を高めることができる。それ故、本発明によれば、紙幣などの媒体が引っ掛かることを防止でき、かつ、高感度化にも対応できる。

以下に、図面を参照して、本発明を適用した磁気センサ、およびこの磁気センサを用いた紙葉類識別装置を説明する。

［実施の形態１］
（全体構成）
図１は、本発明を適用した紙葉類識別装置の要部構成を示す構成図である。図１において、本形態の紙葉類識別装置１は、紙幣や小切手などの紙葉２（媒体）の紙面に形成されているパターンを検出して、その真贋や種類を識別するため装置であり、紙葉２に磁気インクなどの磁性材料により形成された印刷パターン２１が形成されている。

本形態の紙葉類識別装置１は、紙葉２を伏せた状態のまま搬送路３に沿って搬送する搬送機構（図示せず）、搬送路３の途中位置に配置された磁気センサ１０、この磁気センサ１０に交流電流を供給する電源回路（図示せず）、磁気センサ１０からの出力を処理する検出回路（図示せず）などを備えている。ここで、磁気センサ１０は、搬送路３の幅方向（紙葉２の搬送方向に交差する方向）に向かって複数、配置され、搬送される紙葉２のうち、その下方位置を通る部位のパターンを時系列に検出する。なお、紙葉２の搬送方向は矢印Ｗで示してある。

（磁気センサの構成）
図２（ａ）、（ｂ）は、本発明を適用した紙葉類識別装置に使用される自励式の磁気センサの説明図、およびこの磁気センサを用いたときの駆動回路の説明図である。図３（ａ）、（ｂ）は、本発明を適用した紙葉類識別装置に使用される自励式の磁気センサの断面図、およびそのセンサ面周辺の拡大断面図である。

本発明を適用した紙葉類識別装置１では、例えば、図２（ａ）に示す自励式の磁気センサ１０を用いることができる。この磁気センサ１０は、空隙１６が開口するセンサ面１１０を備えたコア体１１と、空隙１６内に配置されたパターン検出用の励磁コイル１２とを備えている。より具体的に説明すると、コア体１１は、水平板部１１１と、その中央、一方の端部、および他方の端部から搬送路３およびその反対側に向けて延びた計６枚の垂直板部１１２、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７とを備えており、垂直板部１１２、１１３、１１４の下端面によってセンサ面１１０が構成されている。このため、コア体１１には、垂直板部１１２、１１３の間、および垂直板部１１２、１１４の間には、センサ面１１０で開口する空隙１６が形成され、この空隙１６内には、垂直板部１１２を巻回するように、ボイスコイルからなるパターン検出用の励磁コイル１２が配置されている。また、コア体１１には、垂直板部１１５、１１６の間、および垂直板部１１５、１１７の間にも、センサ面１１０とは反対側で開口する空隙１７が形成され、この空隙１７内には、垂直板部１１５を巻回するように、ボイスコイルからなる差動検出用のコイル１５が配置されている。ここで、パターン検出用の励磁コイル１２と差動検出用のコイル１５とは直列に接続されており、その両端に交流電流に供給され、かつ、パターン検出用の励磁コイル１２と差動検出用のコイル１５との接続点から信号が出力される。

このような磁気センサ１０を用いて、差動検出法により信号検出を行う場合には、図２（ｂ）に示す駆動回路が用いられる。この駆動回路は、複数の磁気センサ１０の各パターン検出用の励磁コイル１２、および各差動検出用のコイル１５に交流電流を供給する共通の電源回路４０と、各磁気センサ１０に対応する複数のセンサ信号処理回路３０とを有している。センサ信号処理回路３０は、差動アンプ３１、半波整流回路あるいは全波整流回路などの整流回路３２、ローパスフィルタ３３、増幅アンプ３４などから構成されており、各磁気センサ１０からの出力信号を増幅する。また、各センサ信号処理回路３０から出力される出力パターンを照合することにより、紙葉２の真贋や種類を識別する。

このように構成した磁気センサ１０において、本形態では、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、空隙１６内には、パターン検出用の励磁コイル１２よりもセンサ面１１０側に、導電性を備えた非磁性の耐磨耗部材１８が配置され、この耐摩耗部材１８の下面はセンサ面１１０と同一面を構成している。このような耐磨耗部材１８として、本形態では、全体が導電性を備えた非磁性の耐磨耗材料からなるもの、例えば、アルミニウム板あるいはステンレス板が接着剤などで固定されている。

（本形態の主な効果）
図４（ａ）、（ｂ）は、本発明を適用した紙葉類識別装置に試験用の紙葉を仕掛けた場合に得られる出力の説明図、および参考例に係る紙葉類識別装置に試験用の紙葉を仕掛けた場合に得られる出力の説明図である。図５（ａ）、（ｂ）は、本発明を適用した紙葉類識別装置に仕掛けられる紙葉類の一例を示す説明図、およびこの紙葉を仕掛けたときのセンサ出力を示す説明図である
本形態の磁気センサ１０および紙葉類識別装置１では、空隙１６内に耐磨耗部材１８が配置されているため、紙幣などの紙葉２がセンサ面１１０の開口に引っ掛かることがない。また、センサ面１１０と搬送路３との間、すなわち、センサ面１０と紙葉２との間に耐磨耗板を配置する必要がないので、センサ面１０と紙葉２との隙間を狭めることができ、さらには、紙葉２がセンサ面１１０を摺動する構成を採用することもできるので、感度を向上することができる。さらに、耐磨耗部材１８は、導電性を備えているため、パターンの高密度化やグラデーション化に対応するためにパターン検出用の励磁コイル１２を高い周波数で励磁させた場合でも、磁界分布を最適化することができるので、分解能を高めることができる。

例えば、本形態の磁気センサ１０を備えた紙葉類識別装置１において、所定のピッチでストライプ状の印刷パターン２１が形成された試験用の紙葉２を搬送路３に流したとき、その変位に伴う信号出力として、図４（ａ）に示す結果が得られた。これに対して、空隙１６に耐磨耗部材１８を配置しない比較例に係る磁気センサを備えた紙葉類識別装置において、上記の試験用の紙葉２を搬送路３に流したとき、その変位に伴う信号出力として、図４（ｂ）に示す結果が得られた。

図４（ａ）、（ｂ）を比較すると分かるように、本発明を適用した磁気センサ１０を備えた紙葉類識別装置１では、比較例に係る磁気センサを備えた紙葉類識別装置と比較して、印刷パターン２１に対応するピークのベースラインが低く、分解能が高い。

さらに、本形態に係る本形態の磁気センサ１０を備えた紙葉類識別装置１では、ＭＲ素子を用いた場合と違って、図１に示すように、アルミニウムなどの非磁性の導電性材料により形成されたホログラムパターン２２についても検出できる。すなわち、図５（ａ）に示すように、紙面に磁気インクで形成された印刷パターン２１と、ホログラムパターン２２とが形成された紙葉２を仕掛けると、図５（ａ）に矢印Ｌで示す位置を測定する磁気センサ１０からは、図５（ｂ）に示す出力が得られる。

図５（ｂ）に示す出力において、まず、紙葉２において印刷パターン２１が形成されている領域Ｌ１が磁気センサ１０の下方を通過する期間ｔ１では、印刷パターン２１によって透磁率が上昇するため、出力がハイレベルとなる。次に、紙葉２において印刷パターン２１が形成されている領域Ｌ１とホログラムパターン２２が形成されている領域Ｌ３の間の領域Ｌ２が磁気センサ１０の下方を通過する期間ｔ２では、印刷パターン２１およびホログラムパターン２２のいずれもが形成されていないため、出力が中間レベルとなる。紙葉２においてホログラムパターン２２が形成されている領域Ｌ３が磁気センサ１０の下方を通過する期間ｔ３では、ホログラムパターン２２に渦電流が発生するため、出力がローレベルとなる。そして、紙葉２においてホログラムパターン２２が形成されている領域Ｌ３が磁気センサ１０の下方を通り過ぎた後、領域Ｌ４が磁気センサ１０の下方を通過する期間ｔ４では、領域Ｌ４には、印刷パターン２１およびホログラムパターン２２のいずれもが形成されていないため、出力が中間レベルとなる。それ故、本形態によれば、共通の磁気センサ１０によって、磁性材料により形成されたパターン２１と、非磁性の導電性材料により形成されたパターン２２とを検出できるので、装置構成を簡素化できる。よって、紙葉類識別装置１の小型化、および低コスト化を実現できる。

また、信号を検出するにあたって、差動検出法を採用したため、温度などの環境変化の影響を相殺することができるので、紙葉２を高い精度で識別することができる。

［実施の形態２］
図６は、本発明を適用した紙葉類識別装置に使用される自励式の磁気センサの断面図、およびそのセンサ面周辺の拡大断面図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの詳細な説明を省略する。

図６（ａ）に示す自励式の磁気センサ１０も、実施の形態１と同様、空隙１６が開口するセンサ面１１０を備えたコア体１１と、空隙１６内に配置されたパターン検出用の励磁コイル１２とを備えている。より具体的に説明すると、コア体１１は、水平板部１１１と、その中央、一方の端部、および他方の端部から搬送路３およびその反対側に向けて延びた計６枚の垂直板部１１２、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７とを備えており、垂直板部１１２、１１３、１１４の下端面によってセンサ面１１０が構成されている。このため、コア体１１には、垂直板部１１２、１１３の間、および垂直板部１１２、１１４の間には、センサ面１１０で開口する空隙１６が形成され、この空隙１６内には、垂直板部１１２を巻回するように、ボイスコイルからなるパターン検出用の励磁コイル１２が配置されている。また、コア体１１には、垂直板部１１５、１１６の間、および垂直板部１１５、１１７の間にも、センサ面１１０とは反対側で開口する空隙１７が形成され、この空隙１７内には、垂直板部１１５を巻回するように、ボイスコイルからなる差動検出用のコイル１５が配置されている。ここで、パターン検出用の励磁コイル１２と差動検出用のコイル１５とは直列に接続されており、その両端に交流電流に供給され、かつ、パターン検出用の励磁コイル１２と差動検出用のコイル１５との接続点から信号が出力される。

このように構成した磁気センサ１０において、本形態では、空隙１６内には、パターン検出用の励磁コイル１２よりもセンサ面１１０側に、導電性を備えた非磁性の耐磨耗部材１９が接着剤などで固定され、この耐摩耗部材１９の下面はセンサ面１１０と同一面を構成している。このような耐磨耗部材１９として、本形態では、耐磨耗部材１９は、センサ面１１０側が非磁性の耐磨耗材料１９１からなり、この耐磨耗材料１９に対してパターン検出用の励磁コイル１２側に導電材料１９２が配置されてなる。本形態において、耐磨耗材料１９１は、例えば、アルミナ、チタン酸バリウム、ジルコニアなどのセラミックス材料からなり、導電材料１９２は、例えば、アルミニウムやステンレンスからなる。

このように構成した磁気センサ１０および紙葉類識別装置１でも、実施の形態１と同様、空隙１６内に耐磨耗部材１８が配置されているため、紙幣などの紙葉２がセンサ面１１０の開口に引っ掛かることがない。また、センサ面１１０と搬送路３との間、すなわち、センサ面１０と紙葉２との間に耐磨耗板を配置する必要がないので、センサ面１０と紙葉２との隙間を狭めることができ、さらには、紙葉２がセンサ面１１０を摺動する構成を採用することもできるので、感度を向上することができる。さらに、耐磨耗部材１８は、導電性を備えているため、パターンの高密度化やグラデーション化に対応するためにパターン検出用の励磁コイル１２を高い周波数で励磁させた場合でも、磁界分布を最適化することができるので、分解能を高めることができる。

［その他の実施の形態］
耐磨耗部材を複数の材料から構成するにあたって、実施の形態２では、非磁性の導電性材料からなる部材と、耐磨耗材料からなる部材とを重ねて配置したが、非磁性の導電性材料の少なくともセンサ面側に耐磨耗材料の層を形成した構成を採用してもよい。このような耐磨耗部材については、例えば、アルミニウムやステンレスなどの非磁性の導電材料の少なくともセンサ面側にセラミックス材料を溶射するなどの方法や、セラミックス粉体を含む塗膜を形成する方法などで構成でき、さらには、ステンレスなどの非磁性の導電材料の少なくともセンサ面側にＮｉ（ニッケル）−Ｐ（リン）などをめっきすることによっても構成することができる。なお、Ｎｉ‐Ｐは、Ｐ組成が１０−１２％で非磁性のメッキ膜を形成することが可能である。耐磨耗性も高く、耐磨耗塗膜としては好適である。

本発明を適用した紙葉類識別装置の要部構成を示す構成図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明を適用した紙葉類識別装置に使用される自励式の磁気センサの説明図、およびこの磁気センサを用いたときの駆動回路の説明図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る紙葉類識別装置に使用される自励式の磁気センサの断面図、およびそのセンサ面周辺の拡大断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明を適用した紙葉類識別装置に試験用の紙葉を仕掛けた場合に得られる出力の説明図、および参考例に係る紙葉類識別装置に試験用の紙葉を仕掛けた場合に得られる出力の説明図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明を適用した紙葉類識別装置に仕掛けられる紙葉類の一例を示す説明図、およびこの紙葉を仕掛けたときのセンサ出力を示す説明図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態２に係る紙葉類識別装置に使用される自励式の磁気センサの断面図、およびそのセンサ面周辺の拡大断面図である。

符号の説明

１ 紙葉類識別装置
２ 紙葉（媒体）
３ 搬送路
１０ 磁気センサ（紙葉類識別用磁気センサ）
１１ コア体
１２ パターン検出用の励磁コイル
１５ 差動検出用のコイル
１６、１７ 空隙
１８、１９ 耐摩耗部材
１１０ センサ面
１９１ 耐磨耗材料
１９２ 導電材料

Claims (6)

1. 空隙が開口するセンサ面を備えたコア体と、前記空隙内に配置された励磁コイルとを備えた磁気センサにおいて、
   前記空隙内には、当該空隙内の前記励磁コイルよりも前記センサ面側に、導電性を備えた非磁性の耐磨耗部材が配置されていることを特徴とする磁気センサ。
2. 請求項１において、前記耐磨耗部材は、全体が導電性を備えた非磁性の耐磨耗材料からなることを特徴とする磁気センサ。
3. 請求項２において、前記耐磨耗材料は、アルミニウムあるいはステンレスからなることを特徴とする磁気センサ。
4. 請求項１において、前記耐磨耗部材は、非磁性の導電性材料の少なくとも前記センサ面側に耐磨耗材料を配置してなることを特徴とする磁気センサ。
5. 請求項４において、前記耐磨耗材料はセラミックス材料からなることを特徴とする磁気センサ。
6. 請求項１ないし５のいずれかに規定する磁気センサを備えた紙葉類識別装置であって、
   識別対象の紙葉類が搬送される搬送路に前記センサ面を向けて前記磁気センサが配置され、
   前記励磁コイルに交流電流を供給し、前記紙葉類が前記搬送路を搬送される際の磁界変化の検出結果に基づいて前記紙葉類を識別することを特徴とする紙葉類識別装置。

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