JP6974897B2 - 磁気識別装置 - Google Patents

Description

本発明は、紙幣等のような磁性体を含んだ磁気インクの印刷物もしくは磁性の箔帯を組み込んだ紙状の媒体に対して磁気の検知を行い、種類判別や真贋判定を行う磁気識別技術に関する。

従来、紙幣に印刷された磁気インクを磁気センサ内の磁石等の磁界印加手段により磁化して、周囲への磁場の変化を磁気検出素子により検知し、磁気パターンを認識することで、紙幣の種類判別や真贋判定を行っている。このような従来の紙幣の識別方法においては、光学ラインセンサから読み取った光学パターンと、磁気センサから読み取った磁気パターンとを照合する上で、磁気センサの出力がベースラインから一方向に振れるような波形となることが望ましい。このような磁界検出を行う装置として例えば特許文献１が開示されている。特許文献１では、磁石の一方の極を検出対象である媒体に当てて、Ｎ極とＳ極の中点を通りＮＳ方向を法線とする平面に磁気検出素子を配置する磁気センサが提案されている。さらに、特許文献２では、特許文献１に対してより多チャンネル化に適応し、且つ、不感帯をなくすため、複数の磁石を磁極逆転して交互に並べて配置し、隣り合う磁石の間には、隣り合う各磁石でそれぞれ形成される磁場変化と、隣り合う磁石間で形成される磁場変化とをそれぞれ受ける感磁素子が配置された磁気センサが提案されている。

また、同紙幣の磁気識別では、紙幣全域にわたり高精度な検出を行うため、紙幣の搬送方向と直交する方向に配列された複数のセンサの感度が概ね同等であることが望まれる。特許文献３では、磁気抵抗素子を用いた紙葉類処理装置であって、複数の感磁部の感度調整を行うために、複数の感磁部と検知媒体との間に磁界発生部が配置された構造が開示されている。全ての感磁部に所定の磁界を印加し、所定磁界に対するセンサ出力を基に感度の補正を行っている。

特開２００６−１８４２０１号公報 特開２０１５−２００５２３号公報 特開２０１５−１７５６４７号公報

従来の紙幣や紙葉類等の磁気媒体の磁気識別を行う磁気識別装置に比べて各チャンネルの感磁部の感度調整を容易に行えるようにすることが望まれている。

本発明はこのような点に鑑み、磁性体を含んだ検出対象面を有する磁気媒体を相対的に移動させ、前記磁気媒体の移動による磁場の変化を検知する磁気識別装置であって、複数の磁石と複数の感磁素子とが直線上に交互に配置され、前記複数の磁石は、そのＮＳ方向が前記検出対象面に対して垂直となるように、且つ前記磁気媒体の移動方向と前記ＮＳ方向との両方に直交する方向に対し等間隔に配置されるとともに、隣り合う磁石の前記磁気媒体に対向する側の磁極が交互に入れ替わるように配列され、前記複数の感磁素子は、磁界検知方向が前記直線と平行に配置されるとともに、導電体からなる磁界発生部が、前記複数の感磁素子のそれぞれに対して前記磁気媒体が相対的に移動する側とは反対側であって、前記磁界検知方向と直交して前記検出対象面と平行に配置され、前記複数の感磁素子は、隣り合う感磁素子の前記磁界検知方向が交互に入れ替わるように配列され、前記磁界発生部は、隣り合う感磁素子に対し、感磁素子と対向する感磁素子対向部分に通電される電流の通電方向が互い違いになるように構成された単一の電流路であることを特徴とする。

本発明によれば、各チャンネルの感度調整を容易に行うことができる。

本発明の第１の実施形態に係る磁気センサ部の斜視外観図の一例を示す図。 本発明の第１の実施形態に係る磁気センサ部における感磁素子の検知面の拡大図の一例を示す図。 本発明の第１の実施形態に係る磁気センサ部における感磁素子（磁気検出素子）の磁界検知特性の一例を示す図。 検知面に印加される磁界を説明する図。 本発明の第１の実施形態に係る磁石と、感磁素子と、磁界発生部の位置関係を示す斜視分解図。 本発明の第１の実施形態に係る磁石と、感磁素子と、磁界発生部の位置関係を説明する平面図。 本発明の第１の実施形態に係る磁界発生部を説明する図。 本発明の第１の実施形態に係る磁石と、感磁素子と、磁界発生部の位置関係を説明する平面図。 本発明の第１の実施形態に係る磁気識別装置のマルチチャンネルセンサを駆動する場合に用いる回路のブロック図。 本発明の第１の実施形態に係る磁界発生部と、通電部を説明する図。 磁界発生部への通電時の磁気識別装置の出力と、補正方法を説明する図。 本発明の第２の実施形態に係る磁界発生部を説明する図。 本発明の第３の実施形態に係る磁界発生部への通電時の磁気識別装置の出力と、補正方法を説明する図。 本発明の第５の実施形態に係る磁気識別装置を自動預け払い機へ搭載して紙幣識別装置を実現した場合の構成を示す図。 本発明の第５の実施形態に係る磁気識別装置を紙幣識別装置に適用した場合の一例を示す図。 本発明の第５の実施形態に係る磁気識別装置を用いて紙幣識別装置を実現したときの、感度補正等を行う方法を説明する図。 本発明の第５の実施形態に係る磁気識別装置の通電制御部と、磁界発生部と、通電部とを説明する図。

以下、本発明の実施形態に係る磁気識別装置を、図面を参照して説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、実施形態に係る磁気識別装置の一例及び一部を示す斜視外観図である。図１は、本実施形態の磁気センサ部１０が、被検知媒体としての磁気媒体１を識別する際の様子を示している。

磁気媒体１は、一例として、磁性体を含む紙状の媒体である。より具体的には、例えば、磁気媒体１は、紙幣のように紙に磁性体を含んだインクを印刷したものである。また、磁気媒体１は、磁性体の箔帯を織り込んだものであってもよい。また、磁性体は、保磁力が大きい硬磁性のものが好ましいが、ほとんど保磁力を持たない軟磁性のものであってもよい。

ここで、図１に示される例では、磁気媒体１は磁気インクが印刷された磁気印刷部１１を有し、磁気印刷部１１は矢印で示す媒体搬送方向（Ｙ方向とする）に幅ｗが狭く、搬送方向と垂直な方向（Ｘ方向とする）に延びた直線状である。

（磁気検知部）
例えば、本実施形態では、磁気識別装置となる磁気センサ部１０は、複数の磁石２ａ，２ｂ，２ｃ（以下まとめて表す場合には磁石２とする。）と、複数の感磁素子の一例である感磁素子３ａ，３ｂ（以下まとめて表す場合には感磁素子３とする。）と、が交互に並ぶことによって構成されている。

詳細には、磁石２ａ，２ｂの間に感磁素子３ａが配置され、磁石２ｂ，２ｃの間に感磁素子３ｂが配置され、各々が略一直線上に配置されている。また、各磁石２ａ，２ｂ，２ｃは、Ｎ極とＳ極とが磁極逆転して交互に並んで配置されている。すなわち、隣り合う一組の磁石２ａ，２ｂとその間に配置される感磁素子３ａとで１つの磁界検出モジュール（磁気識別装置）が実質的に構成され、この磁界検出モジュールを直線的に配置することで、帯状の磁界検出領域が形成される。

なお、これら各磁石２ａ，２ｂ，２ｃは、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系やＳｍ−Ｃｏ系の希土類の磁石や酸化鉄系のフェライト磁石等であり、直方体状に成形されたものである。

また、磁石２ａ等のＮＳ方向は、媒体搬送面（ＸＹ面）に垂直であり、自身と隣接する磁石とは逆の極性を取るようにして、媒体搬送面に対向するように並べられる。図１では、一例として、媒体搬送面上方（Ｚ軸の正方向側）から見て、Ｓ，Ｎ，Ｓの順で並べられている。また、磁石２ａ，２ｂ，２ｃは、媒体搬送方向（Ｙ方向）と垂直なＸ軸方向にピッチｐで配置されている。

さらに、本実施形態における感磁素子３ａ，３ｂは、それぞれの検知面３１ａ，３１ｂ（以下まとめて表す場合には検知面３１とする。）が、磁石２ａ，２ｂ，２ｃのＮＳ極の概ね中点を通り、磁石２ａ等のＮＳ方向を法線とする平面４と略同一となるように配置されている（この点については後に詳述する）。なお、３つの磁石２ａ，２ｂ，２ｃで平面４を共有するためには、磁石のサイズや材質を同じにしておくのが好ましい。

図２は、感磁素子３ａ、３ｂの検知面３１の拡大図の一例を示す図である。なお、感磁素子３の検知面３１は、パーマロイ、アモルファス、微結晶構造等の高透磁率の細長い磁性薄膜部３２と、銅やアルミ等の導電性金属薄膜による平面コイル３３とが不図示の絶縁膜を介して積層され、それぞれ電極３４に引き出されている。

本実施形態の感磁素子３ａ、３ｂは、直交フラックスゲートである。また、感磁素子３は、励磁電極３７を介して磁性薄膜部３２に高周波電流を印加し、磁性薄膜部３２内の磁束変化を、平面コイル３３から電圧に変換したセンサ信号として電極３４から取り出す。他方向よりも感磁感度の高い磁界検知方向は磁性薄膜部３２の長手方向であり、図１に示されるセンサ構成ではこれがＸ軸方向となるように感磁素子３ａ，３ｂが配置される。なお、この感磁素子３ａ，３ｂはバイアス磁界が不要であり、磁界ゼロで感度を有しており、本実施形態の磁気センサ部１０に好適である。

図３は、感磁素子３ａ、３ｂの磁界検知特性の一例を示す図である。図３の例によれば、本例の感磁素子３ａ等は１０ガウスを超えたところで飽和する。よって、本例では、ゼロ磁界に近いところでセンサを動作させることが好ましく、そのためには先に述べたように、図１の平面４に感磁素子３ａ、３ｂの検知面を置くことが好ましい。但し、使用する感磁素子によっては平面４に配置するよりも、僅かにＮＳ方向のいずれかにずらして配置することでより好適になることがあるが、その場合でも本発明が適用できる。

（磁界発生部）
図１に戻り、感磁素子３に対して媒体搬送面とは反対側に、磁界発生部５が配置される。磁界発生部５は、銅やアルミニウム等の非磁性の導電体からなる電流パターン５１を形成し、電流パターン５１は、感磁素子３の磁界検知方向、すなわち磁性薄膜部３２の長手方向（Ｘ方向）と直交する方向に延びるように配置され、不図示の電流を通電するための接続部を用いて、通電手段と接続される。図１では、感磁素子３ａ，３ｂの下面側（Ｚ軸の負方向側）に配置された各検知面３１ａ，３１ｂに対向して磁界発生部５ａ，５ｂが設置されている。このような位置に配置するため、感磁素子３と磁気媒体１の間に検知対象物以外のものを配置することがなくなり、感磁素子と磁気媒体との距離が
短い構成を可能とするため、磁気媒体通過に伴う磁界変化感度が向上する。（つまりスペーシング特性に優れる。）このとき、磁界発生部５ａ，５ｂは少なくとも、各検知面３１ａ，３１ｂの対面において電流パターン５１ａ，５１ｂ（以下まとめて表す場合には電流パターン５１とする。）が平行（電流の通電方向が平行）で、且つ、Ｘ方向に等幅であることが望ましい。上記のようにすることで、後に記述する通電により発生する磁界を、概ね同じ大きさ、方向に揃えることができる。

図４は、本実施形態の感磁素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、磁石２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、電流パターン５１ａ，５１ｂ、５１ｃ、５１ｄを一例とする磁界発生部５をＺ軸の正方向とＹ軸の負方向から見た概念図を上下の図でそれぞれ表している。磁石２が磁極を逆転させてＺ軸の正方向側にＳ，Ｎ，Ｓ・・・と並ぶように等間隔に配置され、磁石２の間には、感磁素子３が磁石２と同じ間隔で配置されている。さらに言えば、感磁素子３の磁界検知部である磁性薄膜部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ（以下まとめて表す場合には磁性薄膜部３２とする。）が等間隔に配置されている。電流パターン５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄは、それぞれ感磁素子３の対面に配置され、複数の感磁素子３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに対応して、電流パターン５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄも等間隔に、平行に配置されている。すなわち、電流パターン５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄに対する通電方向が平行であり、電流パターン５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄの感磁素子３のＺ軸の負方向側（感磁素子対向部分）における通電方向における中心線が等間隔に配置されている。
このとき、電流パターン５１の幅は、磁性薄膜部３２の幅よりも大きいと、磁性薄膜全域に均一に磁界を印加することができ、好適である。

電流パターン５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄに通電される電流の向きは、互い違いに逆向きあるいは全て同方向とするのが好ましい。まず、各電流パターン５１の電流の向きが互い違いに逆向きであるときを説明する。

図４の下側の図では、電流パターン５１ａ，５１ｃの電流の向きが紙面奥方向（Ｙ軸の正方向）、電流パターン５１ｂ、５１ｄの電流の向きが紙面手前方向（Ｙ軸の負方向）となるように磁界発生部５を形成する。電流の印加がないとき、感磁素子３ａの検知面では検知方向の磁界成分Ｈｘは生じていない。磁気印刷部１１が通過した際に感磁素子３ａの検知面に生じる感磁結果としての磁界変化は、磁石２ａ，２ｂの形成する磁界が、磁気媒体１に印刷された磁気印刷部１１により変化を受け、＋ｘ方向成分が生じ、感磁素子３ａで磁界変化として検出することができる。電流パターン５１に通電した場合、電流パター
ン５１ａでは、概ね時計回りの磁界が発生し、検知面３１ａでは＋ｘ方向の磁界成分が生じる。同様に検知面３１ｂでは磁気媒体１の通過に伴い、−ｘ方向の磁界成分が生じ、電流パターン５１への通電時にも、電流パターン５１ｂから発生する磁界によって、−ｘ方向の磁界が印加される。すなわち、電流パターン５１に互い違いに電流を通電することによって、磁気媒体１が通過したときと同様の磁界変化を生じさせることが可能である。このような、互い違いに電流を通電するための磁界発生部５は、つづら折り形状が一例として挙げられる。

また、電流パターン５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄの同方向に電流を通電した場合でも、電流による磁界で感磁素子３に磁界が印加され、磁界に応じた出力が得られるため、後に記載する感度補正に用いることができる。同方向に電流を印加するための磁界発生部５としては、はしご形状が一例として挙げられる。

（感磁素子、磁石、磁界発生部の配置について）
図５に、感磁素子３と、磁界発生部５と、磁石２と、が組み付けられる様子を示した分解斜視図を示す。説明の簡略化のために感磁素子３は４個の場合を示すが、任意の複数個でも趣旨は同じである。感磁素子３は、磁石を設置するための開口部を備えた回路基板６に接続（実装）される。また、感磁素子３は、検知面３１が回路基板６側を向き、接続されている。磁界発生部５は、銅箔で形成された電流パターン５１であり、感磁素子３を接続した基板６とは異なる回路基板５３の外層に形成されている。回路基板５３には、回路基板６と同様に磁石２を設置するための開口が空いている。このとき、回路基板６及び回路基板５３に設けた磁石設置のための開口は両者間で同じ形状である必要はない。磁石２が設置できれば、例えば回路基板６は長方形の形状、回路基板５３に設けた空間が長穴、といったように異なる形状でも良い。感磁素子３を接続する回路基板６と、磁界発生部５を設けた回路基板５３は、接着などによって物理的に取り付けられ、それらの相対位置が変動しないようになっている。

図６は、感磁素子３と、回路基板６ａ、６ｂ（以下まとめて表す場合には回路基板６とする。）と、回路基板５３ａ、５３ｂ（以下まとめて表す場合には回路基板５３とする。）と、磁石２と、が取り付けられた状態の平面図をそれぞれ示している。ここで、回路基板６ａ、６ｂおよび回路基板５３ａ、５３ｂはそれぞれ、感磁素子３ａ、３ｂの下部の部分を示しており、基板全体としては回路基板６や回路基板５３として単一の基板であっても良く、図７においては回路基板５３が単一の基板である例を示している。磁石２は、回路基板６に接続された感磁素子３の検知面３１を含む平面（ＸＹ平面）が、磁石２のＮＳ
の中点に来るように、回路基板６及び回路基板５３に設けた磁石設置のための開口を貫通して設置される。

感磁素子３の検知面３１をＺ軸の負方向側に向けて配置し、回路基板５３の外層のうちＺ軸の正方向側に磁界発生部５を形成し、磁界発生部５側を回路基板６との接続面に使用することで、検知面３１と磁界発生部５とを回路基板６を挟んで隣接させ、効率的に磁界発生部５からの磁界を検知面３１に印加することができ好適である。回路基板６を絶縁部として検知面３１と磁界発生部５との間に配置することによって、検知面３１の磁性薄膜部３２と電流パターン５１との短絡も防ぐことが出来る。回路基板６を絶縁部として検知面３１と磁界発生部５との間に配置するための他の例として、磁界発生部５を回路基板６
の外装のうちＺ軸の負方向側に設けてもよく、回路基板６の中間層などに代表される内部に設けてもよい。磁界発生部５と検知面３１とが同一とならなければ短絡を防ぐことができ、好適である。

なお、回路基板５３上に設けた電流パターン５１が回路基板６に隣接するようにして回路基板６に回路基板５３が取り付けられる際には、それぞれの回路基板に設けた磁石設置のための開口の位置を揃えて回路基板６と回路基板５３とが対向するようにして配置される。

磁界発生部５は、つづら折り状に形成された電流パターン５１と、電流を外部から通電するための外部入力端子である接続部５２ａ、５２ｂからなる。回路基板５３には磁石２を設置するための開口が設けられているため、電流パターン５１がつづら折り状であることは、磁石２を設置するための開口を避け、上述の実条件と同じく、隣り合う検知面３１間で互いに逆方向の磁界変化を誘起させる構造のために好適である。

接続部５２ａ、５２ｂは、回路基板５３の両端部まで延び、回路基板５３と回路基板６とを接続する際に回路基板６の両端部に位置するように設けられる。なお、必ずしも両端に接続部５２ａ、５２ｂを設ける必要はなく、一端側にまとめて接続部５２ａ、５２ｂの両者が配置されるように引き回してもよい。

なお、磁石２を感磁素子３側から回路基板５３に実装するようにして、磁石２を設置するための開口の下部が閉じられた空間を形成してもよい。

また、図５では、回路基板５３上に磁界発生部５がパターンニングされているが、空いている回路基板５３上のスペースに同様に銅箔でベタパターンを形成しても良い。このようにすることで、回路基板６を取り付ける際に平面度を保つことができる。また、新たに接続部を設けることで、回路のグランドなどにも利用することができる。

図７に回路基板５３及び磁界発生部５の平面図を示す。また説明のため、図７には感磁素子３の外形を表示している。図７（Ａ）では、各感磁素子１個に対して、電流パターン５１が１つ設置される１：１の構造になっている。図７（Ｂ）では、電流パターン５１は、１個の感磁素子に対向して２つずつ形成されており、感磁素子３に対して電流パターン５１が１：２の関係になっている。図７（Ｂ）のとき、接続部５２ａと５２ｂの間は、一筆書きのパターンであり、ひとつの感磁素子３の対面では、同方向の電流が通電される。このような構成とすることで、磁界発生部５で発生する磁界を増強することができ、より少ない電流印加で、感度補正等の機能を満たすことができる。加えて、電流パターン５１は、感磁素子３の磁界検知方向に対して垂直に延びており、垂直に延びた部分が感磁素子３の幅（Ｙ軸方向）よりも大きく、より好ましくは、感磁素子３の幅よりも大きい磁石２の幅を超えるような長さになっている。こうすることによって、電流パターン５１の通電時に感磁素子３に対して及ぼす磁界の向きを揃えることができ、各感磁素子３に対して同様の強度で磁界を分布させることができる。それによって、後述の感度補正の精度を向上することが出来る。

また、図５では、磁界発生部５を回路基板６とは異なる基板５３に設けた構成について説明を行ったが、本発明は上記の構成に限定されない。例えば、図８に示すように、感磁素子３を接続（実装）する回路基板６における感磁素子３とは反対側の外層に対し、上記実施形態で説明した銅箔の電流パターン５１を形成しても良い。こうすることによって、部品貼りあわせ手番、部品点数の削減が可能となる。

また、電流パターン５１を回路基板６の内層に形成しても良い。

（磁気識別装置の構成）
図９は、本実施形態に係るマルチチャンネルセンサの回路構成の一例を示す図である。本実施形態のマルチチャンネルセンサでは、図５に示される構成を有するセンサ駆動部が、センサ接続部６２ａ、６２ｂ（以下まとめて表す場合にはセンサ接続部６２とする。）を介してフラックスゲートの動作のために磁性薄膜部３２に高周波電流を印加する発振回路７１と接続されるとともに、磁気センサ部１０を構成する各感磁素子３の平面コイル３３（図２参照）から出力信号（センサ電圧）を取り出すための検波回路７２（センサ電圧取得部）と接続されている。その後、検波回路７２で取り出された出力信号は、増幅回路
７３で増幅され、アナログ―デジタルコンバータ（以下ＡＤＣ）を通してデジタル変換され、演算処理部７４で所定の処理を行う。所定の処理とは、ＡＤ変換を行ったデジタル値を基に加算や減算などの演算を行うことなどが含まれる。また、磁界発生部５と、磁界発生部５に接続端子を介して電流を通電するための通電回路７５と、通電回路の電流通電を制御するための通電制御部７６（電流印加部）を有する。通電制御部７６は、演算処理部７４がその機能を兼ねても良いし、演算処理部７４とは別のＩＣ等により構成しても良い。

本実施形態の磁気識別装置では、隣り合う各感磁素子３同士では、逆極性の出力がなされる。そのため、隣り合う感磁素子３の出力で差動検出を行うことが有効である。図９では、各感磁素子３の出力が、演算処理部７４に設けられたＡＤＣでデジタル値に変換され、演算処理部７４内部で差動、すなわち減算処理を行う構成になっているが、ＡＤＣの前に回路的に差動増幅しておいても良い。

また、図９では、全ての感磁素子３の出力が増幅回路７３の後段に設けられたＡＤＣに接続されているが、ＡＤＣの前にマルチプレクサを設け、任意の出力のみをＡＤＣでＡＤ変換しても良い。演算処理部７４のＡＤＣ端子数に合わせて適宜選択されるのが良い。

（感度補正方法）
次に感度補正の方法について説明する。感度補正は、全ての感磁素子３に対して、同じ大きさの磁界（基準磁界）を印加し、基準磁界に対する各感磁素子３の出力を取得して、種々の方法で出力差をなくす補正を施すことである。以下、一例について説明する。

図１０は、図７（Ａ）の磁界発生部５と、電流印加部を接続した図である。図１０（Ａ）の接続部５２ａ、５２ｂと、電流印加部が図１０（Ｂ）のように接続される。図１０（Ｂ）では、ＯＰアンプと、磁界発生部５と、抵抗Ｒ１を用いて定電流回路を形成している。また、電流印加部は、図９に示す通電制御部７６と接続され、任意のタイミングで磁界発生部５に電流が通電される。例えば、感度補正以外のタイミングでは、通電制御部７６からＬｏｗ信号（０Ｖ）が出力され、磁界発生部５両端（接続部５２ａ、５２ｂ間）の電位差がなく、電流が通電されず、磁界発生部５に磁界が発生しない。感度補正を行うタイミングでは、Ｈｉｇｈ（任意の電圧）が通電制御部７６から出力され、磁界発生部５の両端に電位差が生じ、電流が通電され、磁界が発生する。このとき、図４のように感磁素子３に対して磁界が印加される。全ての感磁素子３に対して同じ電流に起因する磁界が印加され、感磁素子３の検知部に印加される磁界の検知方向成分の絶対値は同じとなるため、基準磁界となり得る。

図１１は、図１０の磁界発生部５に電流を通電し、感磁素子３ａ〜３ｄ各々の出力を同じ時間間隔で検出した場合の出力（電圧）を示した図である。磁界発生部５に通電した場合、理想的な感磁素子を用いた場合、図１１（Ａ）のように、出力の基準電圧（ベース電圧）に対して、同じ変化量を示す。しかし現実には、図１１（Ｂ）のように、感磁素子や、検出回路の個々の個体差の影響を受けて、出力変化量にバラつきが生じる。

上記バラつきの補正は以下のように実施する。まず、磁界発生部に通電する以前のタイミングで、各感磁素子３の検出出力を取得し、基準電圧Ｖｒｅｆ（例えば感磁素子３ａの出力をＶｒｅｆ１,感磁素子３ｂの出力をＶｒｅｆ２・・・とする）とする。次に、磁界発生部５に通電した場合に、順次あるいは任意の順番で各感磁素子３から取得した磁界検出結果に基づく出力をＶｍとする。（同じく感磁素子３ａの出力はＶｍ１、感磁素子３ｂの出力はＶｍ２・・・とする）。各感磁素子３の磁界発生部５からの磁界の有無の出力差
の絶対値｜Ｖｍ−Ｖｒｅｆ｜を演算する。これらの絶対値の値が同じになるように感度補正係数αを決定する。感度補正係数αは、任意の感磁素子の出力を基準にしても良いし、特定の値を基準にしても良い。例えば、感磁素子３ａの出力差の絶対値に対して、感磁素子３ｂの出力差の絶対値の比を計算した結果、１.１倍だった場合、感磁素子３ｂは、感磁素子３ａに対して感度が１.１倍高いことになるため、１／１．１つまり、感磁素子３ｂの出力結果に０．９１倍すると感磁素子３ａと概ね同じ感度となる。すなわち、本実施形態においては、出力差の絶対値｜Ｖｍ−Ｖｒｅｆ｜の比の逆数を感度補正係数αとしている。

上記実施形態では、無磁界時の出力の測定を行い、その後、磁界発生部５への通電時の各出力を測定しているが、これらはこの順番である必要はない。例えば、先に磁界発生部５に通電して、各出力の測定を行い、その後に、通電を停止し、基準電圧の取得を行っても良い。また、各感磁素子３毎に通電の有無を切り替えても良い。すなわち、感磁素子３ａの磁界有無時の出力を取得し、次に感磁素子３ｂの磁界有無時の各出力を取得するように切り替えながら感度の補正を行っても良い。

上記の補正は、例えば磁気識別装置が出荷される前に行うことによって、出力の工程確認と、感度の補正を同時に行うことができ、安定した性能の磁気識別装置を提供することができる。

また、感度の調整としては、上述した感度の補正以外にも、上述したような感度測定を行い、磁石２、感磁素子３の相対位置を変更する感度調整工程を行ってもよい。

また、感磁素子３としては、経年劣化に伴い、検出感度が低下してくる。そのため、感度の補正を磁気媒体の識別を行う前に毎回行うことが好ましく、その場合、磁気識別装置の識別精度を保つことが出来る。なお、必ずしも毎回行う必要はなく、一例としては、所定の磁界検出パターンであっても、そのピーク値が以前同様のパターンを検出したときよりも低下した、あるいは所定の値よりも低下したことを検知すると、磁気識別動作の終了時や次の磁気識別動作の開始時に感度の補正を行うようにしてもよい。

また、感度の補正を行う際に、感度補正係数αが第一の所定値を超える際には、感磁素子３の寿命だと判断して、ユーザに対する報知を行ってもよいし、特定の感磁素子３ｘの感度補正係数αが第二の所定値を超える際には、感磁素子３ｘ以外の感磁素子に対する感度補正係数αの値に、さらに感度補正係数βを乗算することによって、各感磁素子３同士の相対的な感度を所望の値に保つように制御してもよい。

＜第２の実施形態＞
本実施形態では、磁界発生部として図１２のような、はしご状の電流パターン１５１を備えた磁界発生部１０５を用いた場合について説明する。図１２の場合、各感磁素子３の検知面３１の対面側に設置された電流パターン１５１に流れる電流の向きは、各感磁素子３の対面側において同一になる。さらには、各感磁素子３の検知面３１に印加される磁界も同じ向きとなり、出力も同じ方向（増える、あるいは減る方向）に変化する。出力が同じ方向に変化するため、第１の実施形態のように、絶対値を認識する必要がなく、単純に磁界有無での出力差を検出し、感度補正に利用することができるため、感度補正のためのアルゴリズムが簡単となり、有益である。

＜第３の実施形態＞
これまでの実施形態では、磁界発生部５に通電することで、一定磁界が存在するときの出力と、無通電時の出力の２つの出力差から感度補正を行う方法について説明を行ってきた。しかし、無通電時において、磁気識別装置が取り付けられた環境の磁界に影響されて、出力が安定しないことが懸念される。演算処理部７４にデジタル−アナログ変換器（以下ＤＡＣ）を備え、あるいは接続し、任意の電圧を用いることで、上記の課題を解決する方法を本実施形態では説明する。さらに、本実施形態では例示的に図９における通電制御部７６が、ＤＡＣである場合を説明する。すなわち、ＤＡＣを用いて、印加電圧Ｖａと、Ｖａよりも小さい印加電圧Ｖｂとを入力したときの動作を説明する。

図１３は、Ｖａ及びＶｂの電圧を交互に切り替えたときの、各感磁素子３ａ及び３ｂの検出出力を示している。感磁素子３ａでは、対面の電流パターン５１ａに通電された場合、プラスの磁界が発生するため、Ｖａ及びＶｂの通電の間に検出される電圧は、基準電圧よりもともに大きくなり、常にＶａ通電時に検出される電圧が大きくなる。すなわち、Ｖａ印加時の検出電圧Ｖｍ１ａと、Ｖｂ印加時の検出電圧Ｖｍ１ｂの差は、常に正となる。

基準電圧が変動している場合でも、Ｖｍ１ａとＶｍ１ｂは、基準電圧に磁界変動分の電圧が加わっているため、両者をＣＰＵ上などで減算すると、基準電圧の影響分をキャンセルすることができる。

上記のように、基準電圧の変化の影響を受けることなく、感度補正を行うことができ、より高精度な磁気識別装置を実現できる。

＜第４の実施形態＞
これまでの実施形態では、感度補正を行う機能を有した磁気識別装置について種々説明を行ってきた。本実施形態では、感度補正に加え、自己診断を行うことが可能な磁気識別装置について説明を行う。

演算処理部７４は、前回の感度補正係数αや、磁界有無時の出力差など、感度補正に使用したデータを保存しておく。任意のタイミングで感度補正を行ったとき、各感磁素子３間での感度出力の比較を行っていると、全体の検知チャンネルの感度低下を認識できず、故障等の発見が遅れる可能性がある。

本実施形態では、各感磁素子３同士の比較だけでなく、各感磁素子３、例えば感磁素子３ａの前回の感度補正時のデータと、最新の感度補正時のデータを比較する機能を有する。さらに、上記２つのデータを比較し、一定の割合以上の変化をしていた場合、上位装置に警告を示す機能を有するのが好ましい。

＜第５の実施形態＞
図１４は、本実施形態に係る磁気識別装置を自動預け払い機（ＡＴＭ機）へ搭載して紙幣識別装置を実現した場合の構成例を示す図である。図１４（Ａ）では、本実施形態の磁気センサ部１０の上面図を上部に、上面図における破線Ｄで切断した場合の断面図を下部に示している。本体１４は剛性のあるアルミダイキャストやプラスチック材料で成形され、感磁素子３の電極３４が回路基板６に対して接続できるように、媒体搬送面とは反対側に検知面３１を向けて回路基板６に接続される。磁石２や感磁素子３の上部には媒体搬送面を形成するための摺動板１２が配置される。摺動板１２は、磁石２との間に所定の距離を空けるようにして設けられてもよく、磁石２によって形成される磁界における感磁素子３の感度に合わせて距離を調整することが好ましい。摺動板１２にはリン青銅や洋白等の非磁性の銅合金の薄板を用いることができる。必要により耐摩耗のめっきを施しても良い。感磁素子３を備えた回路基板６は、接続線１３を通して発振回路７１や検波回路７２と接続される。接続線１３はワイヤーでも良いし、端子ピンやフレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）等でも良い。

図１４（Ｂ）の紙幣識別装置８は、紙幣９の搬送メカ８１が組み込まれており、ローラー８２等で規制される搬送面に図１に示される本実施形態の磁気センサ部１０と、光学ラインセンサ８３ａ，８３ｂとが配置されている。紙幣識別装置８は、そのセンサ出力を照合して、紙幣９の真贋判定や金種判別を行う。

紙幣９の長手方向に全域、隙間なく磁気パターンを検出したい場合、図１４（Ａ）のように、長手方向に感磁素子３、磁石２を、紙幣の長手方向の長さと同じか、それ以上の長さになるように配置するのが好ましい。

図１５では、感磁素子３と磁石２を直線上に並べた構成を示しており、図１５（Ａ）にその全体構成を示し、図１５（Ｂ）にはその端部の拡大図を示している。この例では、６５個の磁石２と、隣接する磁石の間には、６４個の感磁素子３を配置している。また、すべての感磁素子３の検知面の対面側には、磁界発生部５が配置され、これまで開示してきたように、感度補正や、自己診断の機能を発揮することが可能になっている。

ここで、感磁素子３が設けられる回路基板６の両端部には、切り欠き６１が設けられている。すなわち、磁界発生部５が設けられる回路基板５３の両端部に設けられた接続部５２ａ、５２ｂが、回路基板６に設けた切り欠き６１から露出するようになっている。

したがって、回路基板６と回路基板５３とが取り付けられたときに、回路基板６に設けられたセンサ接続部６２と回路基板５３に設けられた接続部５２とが、Ｙ軸方向に並んで配置されることとなる。

この構成により、磁界発生部５に対して外部からの通電を容易に行うことができる。また、接続部５２とセンサ接続部６２とが並んで配置されていることにより、通電のための配線等の取り付け作業性も向上できる。

なお、接続部５２とセンサ接続部６２は、磁気媒体を搬送する領域すなわち感磁素子３が配置された領域から十分に離れていることが好ましく、本実施形態においては、磁石２の外側に電流パターン５１の一部を設けた更に搬送幅方向外側に設けている。

この構成によれば、接続部に対する取り付け構造等を設けるためのスペースを媒体搬送面よりも外側の領域に設けることができる。この場合、接続部に対する通電を行うための配線からの磁界が感磁素子３に及ぼす影響も抑えることができるため、好適である。

なお、以上説明した実施形態においては、媒体を媒体搬送面に沿って搬送し、その結果磁石２が形成する磁界へ及ぼす影響を感磁素子３で検出する構成を説明したがそれに限られず、媒体が配置される媒体載置面（媒体対向面）に対して感磁素子３、磁石２を含む構造を相対的に移動させてもよい。

また、磁石２と感磁素子３とを直線上に配置したが、必ずしもそうではなくてもよい。例えば、磁石２と感磁素子３とを結ぶ直線が、磁石２を頂点として折れ曲がるようにジグザグに配置してもよい。磁石２と感磁素子３と他の磁石２との３つが直線上に並ぶ磁界検出モジュールの組が複数配置されていればよく、その場合、磁石２の形状としては、ＸＹ面上において、線対称となるようにするのが好ましく、その一例としては円形や正方形である。その他、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更を行うことが可能である。

さらに、図１６は、本発明の磁気識別装置を自動預け払い機（ＡＴＭ機）へ搭載して実現した紙幣識別装置における、感度補正方法及び感度異常のフローチャートである。ただし、図１６における上位装置とは、例えば図９における上位装置であり、図１４（Ｂ）の紙幣識別装置８内に搭載されて、紙幣の真贋判定や金種判別を行うコンピュータ等を指す。以下、図１６に沿って感度補正及び感度異常判定の方法の一例を説明する。

本実施形態の磁気識別装置では、図１７に示す通電制御部７６と、通電回路７５と、磁界発生部５を用いて説明を行う。通電制御部７６は、演算処理部７４のデジタルＩ/Ｏ（７６ａ）と、インバータ７６ｂ等のロジック回路によって構成され、感度補正を行わないときには、デジタルＩ/ＯでＨｉを出力する。通電回路７５では、通電制御部７６のインバータ７６ｂの出力信号をＯＰアンプ７５ａで受けており、感度補正を行わないとき（信号がＨｉのとき）では、インバータ７６ｂの出力はＬｏｗになり、接続されるＯＰアンプ７５ａの出力と磁界発生部５にはグランドとの間に電位差がなく電流が通電されず、磁界は発生しない。

まず、上位装置側でステップＳ１０１に示すアイドル状態からステップＳ１０２に進み、取引の有無を確認する。上位装置は、紙幣等の取引がないと判定しているときにステップＳ１０３に進み、磁気識別装置側に感度補正及び感度異常判定の開始コマンドを送信する。次いで、下位装置の一例としての磁気識別装置では、ステップＳ２０１におけるアイドル状態の際に、ステップＳ２０２で開始コマンドを上位装置から受信すると、ステップＳ２０３に進み、各ＣＨ（チャンネル）のベース電圧を取得する。

次に、ステップＳ２０４に進み、通電制御部７６からＨｉの信号が出力され、先に説明した通り、磁界発生部５に基準磁界が発生し、ステップＳ２０５で各ＣＨの出力を取得する。各ＣＨの出力の取得・保存が完了するとステップＳ２０６に進み、通電制御部７６の出力をＬｏｗとし、通電を終了する。

ステップＳ２０５で各ＣＨの出力の取得を行うとき、図１１（Ｂ）に示すような出力が得られており、ステップＳ２０７では、先に説明した方法等を用いて各ＣＨの感度を演算子、ステップＳ２０８にて感度補正係数αをＣＨ毎に決定する。次いで、ステップＳ２０９に進み、感度補正係数αの閾値判定を行う。この閾値は、任意に設定され、ある範囲内（第１の値以上で第２の値以下）であると設定しても良いし、ある所定の値以下であれば正常であると設定することもできる。また、このときに異常と判定する条件の一例としては、各ＣＨの出力を所定の感度まで持ち上げるための感度補正係数が所定の値より大きいときに異常と判定するようにしても良い。これは、各ＣＨの出力が小さい程、感度補正係数は大きな値となるためである。

ステップＳ２０９における判定によって、上記感度補正係数αが正常であるとき、ステップＳ２１０に進み、各感度補正係数αを演算処理部７４内に保存（ＲＡＭ等に格納）する。保存の終了後、ステップＳ２１１に進み、正常・異常の判定結果を上位装置に送信する。上位装置では、ステップＳ１０４で判定結果を受信し、ステップＳ１０５で、磁気識別装置に感度補正・判定の終了のコマンドを送信する。尚、ステップＳ２０９における磁気識別装置からの判定結果が異常であった場合、ステップＳ１０４で判定結果が異常だったことを受信した上位装置ではさらに使用者（整備者等、取引者）に警告を示す信号或は画面表示等を行うことができる。

ステップＳ１０５で終了コマンドを送信した上位装置はステップＳ１０６に進み、アイドル状態に戻る。一方、ステップＳ２１２で上位装置から終了コマンドを受信した磁気識別装置は、ステップＳ２１３に進み、アイドル状態に戻ることで、一連の制御を終了する。

上記では、演算処理部のデジタルＩ/Ｏ出力の２点（ＨｉもしくはＬｏｗ）に基づいて感度補正係数を決定する方法について説明したが、感度補正係数の決定については上述の方法に限らない。例えば、通電制御部７６は、ＤＡＣと、ＯＰアンプ等を用いたバッファ回路によって構成されても良い。このとき、第３の実施形態に開示したように２点電位を印加した際の各出力の差分で感度補正係数の演算あるいは自己診断を行っても良いが、ＤＡＣを用いて３点の出力を用いて同様の機能を実現しても良い。３点の電位（すなわち３点の磁界の大きさ）を用いることで出力特性の傾きをより正確に得ることができ、より詳しい異常状態の判別を行うことができる。ひいては、メンテナンス等の際に、異常原因の特定が容易になり、メンテナンス作業時間の短縮化が図れる。

また、３種類の電位を用いる方法として、演算処理部７４の内部あるいは演算処理部と分離されて接続されたＤＡＣから３種類の電圧を時間軸でシリアルに出力する方法とは異なる方法で実現しても良い。例えば、図１７で磁界発生部５とグランド間に直列に接続された抵抗Ｒ１をデジタルポテンショメータにし、演算処理部７４でＲ１の抵抗値を制御しても良い。ＤＡＣよりも分解能が小さく、より高精度に電流を磁界発生部に印加したい場合に有益であり、より高精度に感度補正機能を実現することができる。

１ 磁気媒体
２ 磁石
３ 感磁素子
４ 磁石２ａ等のＮＳ極の概ね中点を通り、ＮＳ方向を法線とする平面
５ 磁界発生部
６ 回路基板
８ 紙幣識別装置
９ 紙幣
５２ 接続部

Claims (10)

1. 磁性体を含んだ検出対象面を有する磁気媒体を相対的に移動させ、前記磁気媒体の移動による磁場の変化を検知する磁気識別装置であって、
   複数の磁石と複数の感磁素子とが直線上に交互に配置され、
   前記複数の磁石は、そのＮＳ方向が前記検出対象面に対して垂直となるように、且つ前記磁気媒体の移動方向と前記ＮＳ方向との両方に直交する方向に対し等間隔に配置されるとともに、隣り合う磁石の前記磁気媒体に対向する側の磁極が交互に入れ替わるように配列され、
   前記複数の感磁素子は、磁界検知方向が前記直線と平行に配置されるとともに、
   導電体からなる磁界発生部が、前記複数の感磁素子のそれぞれに対して前記磁気媒体が相対的に移動する側とは反対側であって、前記磁界検知方向と直交して前記検出対象面と平行に配置され、
   前記複数の感磁素子は、隣り合う感磁素子の前記磁界検知方向が交互に入れ替わるように配列され、
   前記磁界発生部は、隣り合う感磁素子に対し、感磁素子と対向する感磁素子対向部分に通電される電流の通電方向が互い違いになるように構成された単一の電流路であることを特徴とする磁気識別装置。
2. 前記磁界発生部は、前記複数の感磁素子に対し、前記単一の電流路の前記感磁素子対向部分が複数個ずつ配置されることを特徴とする請求項１に記載の磁気識別装置。
3. 前記複数の感磁素子と対向する複数の前記感磁素子対向部分が、それぞれ平行で且つ等幅であることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気識別装置。
4. 前記磁界発生部は、前記感磁素子対向部分の前記通電方向における中心線が等間隔に表れるように配置されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の磁気識別装置。
5. 前記感磁素子は、前記複数の磁石を設置するための穴もしくは空間が等間隔に設けられた回路基板に配置され、
   前記磁界発生部は、前記回路基板に取り付けられることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の磁気識別装置。
6. 前記磁界発生部は、
   前記感磁素子が設けられた前記回路基板の一方面とは反対の他方面あるいは、前記回路基板の内部に設けられることを特徴とする請求項５に記載の磁気識別装置。
7. 前記感磁素子は、前記複数の磁石を設置するための穴もしくは空間が等間隔に設けられた回路基板に配置され、
   前記磁界発生部は、前記回路基板とは別基板に設けられ、
   前記感磁素子が設けられた前記回路基板の一方面とは反対の他方面に対向して前記別基板が配置されることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の磁気識別装置。
8. 前記磁界発生部には、前記磁界発生部に電流を通電するための一対の外部入力端子が設けられたことを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の磁気識別装置。
9. 前記磁界発生部は、電流を通電するための接続部を備えることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の磁気識別装置。
10. 前記複数の感磁素子の磁界検知部に高周波電流を印加するセンサ駆動部と、
    前記複数の感磁素子の感磁結果を基にセンサ電圧を取り出すセンサ電圧取得部と、
    前記センサ電圧を増幅する増幅回路と、
    前記磁界発生部に前記接続部を介して通電する電流印加部と、
    前記センサ電圧の処理を行う処理部と
    を備えることを特徴とする請求項９に記載の磁気識別装置。

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