JP7059080B2 - 磁気識別装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁石を近傍に配した磁気検出素子を用いて、磁性体を含んだ磁気インクの印刷物等媒体に対して種類判別や真贋判定を行う磁気識別装置に関する。

従来の紙幣の識別方法としては、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た。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、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磁気検出素子を配置し、多チャンネル化に適応し、且つ、不感帯のない磁気識別センサが提案されている。

特開２０１５－２００５２３号公報 特開２０１８－０１７６９６号公報

特許文献１に記載の磁気識別センサの求められる基本性能（感度・分解能・出力ムラ）は、磁気検出素子と磁石の相対位置関係に強く依存する。高い感度・高い分解能・ムラの無い出力を実現するためには、磁気検出素子と磁石の相対位置関係ができるだけ精密であることが求められる。特許文献２では、この要求に対応するために、磁気検出素子と磁石の相対位置関係を精密に定める方法について開示している。しかし、本構成では各部品の寸法精度だけでなく、磁石の着磁の精度も求められることが想定される。つまり磁石の結晶粒の配向などにより、必ずしも形状と磁化方向が完全に一致せず各方向に僅かな磁化方向の傾きが生じ、この磁化方向の傾きは一律とならないため、磁石を所定の位置に調整する際にその調整の難易度が著しく上がってしまう。

従って、磁気識別装置の基本性能を容易に引き出すためには、この磁石の形状と磁化方向の傾きを吸収できる磁気検出素子と磁石の相対位置関係を定める構成が求められる。

本発明は、上記課題を鑑み、
回路基板に対し間隔をあけて配置された複数の磁石および磁石に取り付けられた保持部材によって構成される磁石ユニットと、磁石同士の間に配置され、回路基板上に実装される複数の磁気検出素子と、磁石ユニットおよび回路基板を取り付けるガイド部材とを備え、ガイド部材は、磁石ユニットに設けられた当接面と当接し、磁石ユニットの移動または回動を制限する制限部を有し、制限部は、当接面に対して垂直に第１の抗力を及ぼすことで、磁石ユニットの当接面に垂直な方向への移動または回動を制限する第１の制限部と、磁石ユニットに対して第１の抗力とは垂直な第２の抗力を及ぼすことで、磁石ユニットの移動を制限する第２の制限部とを有し、磁石ユニットにおける磁石側では、制限部によって第１の抗力および第２の抗力の両方に垂直な回路基板の法線方向における磁気検出素子に対する相対位置が調整可能に規制されているとともに、磁石ユニットにおける磁石とは反対側には第２の制限部が設けられておらず、回路基板の法線方向に対し傾くように第１の制限部に沿って磁石ユニットが回動させられて、磁石の磁極の傾きが調整されていることを特徴とする磁気識別装置を提供する。

本発明によれば、ガイド部材の制限部に磁石ユニットの当接面を当接させることによって磁石ユニットの回路基板に対する傾きを抑えて、磁気識別装置の感度低下や感度のバラつきを抑え、精度良く磁気検出素子と磁石の相対位置を決めることができる。

本発明の第一実施形態に係る磁気識別装置の概念図。 本発明の第一実施形態に係る磁気検出素子と磁石の位置関係の磁界検知特性を示す図。 本発明の第一実施形態に係る磁気識別装置の磁界分布を示す概念図。 本発明の第一実施形態に係る磁気識別装置の他の磁界分布を示す概念図。 磁石の磁界分布を示す概念図。 本発明の第一実施形態に係る磁気識別装置の他の磁界分布を示す概念図。 本発明の第一実施形態に係る磁気識別装置の他の磁界分布を示す概念図。 本発明の第一実施形態に係る磁気検出素子と磁石の相対位置を示す概念図。 本発明の第一実施形態に係る磁気検出素子の配置の拡大図。 本発明の第一実施形態に係る磁石ユニットの概念図。 本発明の第一実施形態に係るガイド部材の斜視図。 本発明の第一実施形態に係る磁気識別装置の要部拡大図。 本発明の第一実施形態に係る磁石位置調整の概念図。 本発明の第一実施形態に係る磁石位置調整の概念図。 本発明の他の実施形態に係るガイド部材の斜視図。 本発明に係る磁気識別装置の他の例を示す斜視図。 本発明に係る磁気識別装置の他の例を示す斜視図。 本発明に係る磁気識別装置を搭載した現金自動取引装置の概念図。 本発明に係る磁気識別装置を搭載した現金自動取引装置の構成例。

以下、本発明に係る磁気識別装置を図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。
（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態に係る磁気識別装置の動作原理を説明するための図である。図１（Ａ）は、実施形態に係る磁気識別装置の一例及び一部を示す外観斜視図である。本実施形態の磁気識別装置が、被検知媒体としての磁気媒体３を識別する際の様子を示している。

磁気媒体３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３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３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体であっても、ほとんど保磁力を持たない軟磁性体であってもよい。例えば、本実施形態では、複数の磁石２ａ、２ｂ、２ｃと、複数の磁気検出素子１ａ、１ｂとを有する磁気識別装置の一例を示しており、それらの磁気媒体３を検出可能である。複数の磁石２ａ、２ｂ、２ｃと複数の磁気検出素子１ａ、１ｂとが、交互に並んで構成されている。なお、以下の説明では、磁石２ａ、２ｂ、２ｃをまとめて磁石２、磁気検出素子１ａ、１ｂをまとめて磁気検出素子１と呼ぶことがある。

詳細には、磁石２ａ、２ｂの間に磁気検出素子１ａが配置され、磁石２ｂ、２ｃの間に磁気検出素子１ｂが配置され、各々が磁気媒体３の移動方向と直交する幅方向に略一直線上に配置されている。後述するように、これらの上部（Ｚ軸の正方向）に搬送面を形成する搬送カバーが設けられ、磁石２や磁気検出素子１が配置される直線上でカバーに対向するように搬送ローラや搬送ガイド等が設けられることによって磁気媒体３が移動される。

また、各磁石２ａ、２ｂ、２ｃは、Ｎ極とＳ極とが磁極を逆転して交互（磁化方向が反平行）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磁気検出素子１ａとで１つの磁界検出モジュール（磁気センサ）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並べられる。図１（Ａ）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、磁石２ａ、２ｂ、２ｃの順にＳ極、Ｎ極、Ｓ極が見えるように並べられている。

また、磁石２ａ、２ｂ、２ｃは、媒体搬送方向（Ｙ軸方向）と垂直な幅方向（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磁気検出素子１ａ、１ｂは、それぞれの検知面１１ａ、１１ｂが、磁石２ａ、２ｂ、２ｃのＮＳ極の概ね中点を通り、磁石２のＮＳ方向を法線とする平面と略同一となるように配置されている。

図１（Ｂ）は、磁気検出素子１ａ、１ｂの検知面１１の拡大図の一例を示す図である。なお、磁気検出素子１の検知面１１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１２と、銅やアルミ等の導電性金属薄膜による平面コイル１３とが不図示の絶縁膜を介して積層され、それぞれ電極１４に引き出されている。本実施形態に用いられている磁気検出素子１ａ、１ｂは、直交フラックスゲート素子である。

また、磁気検出素子１は、磁性薄膜１２に高周波電流を印加し、磁性薄膜１２内の磁束変化を、平面コイル１３から電圧に変換した電圧信号として取り出す。磁界検知方向は磁性薄膜１２の長手方向であり、図１（Ａ）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磁気検出素子１ａ、１ｂが配置される。なお、この磁気検出素子１にはバイアス磁界が不要であり、磁界ゼロ近傍でも感度を有しており、本実施形態の磁気識別装置に好適である。当然、この検出方法は一例であり、他の磁気検出方法を用いてもよい。

図２は、磁気検出素子１の磁界検知特性の一例を示す図である。図２の例によれば、本実施形態の磁気検出素子１等では、低磁界（例えば４５ａ）での線形領域（例えば４６ａ）と、高磁界（例えば４５ｂ）での非線形領域（例えば４６ｂ）を持ち、高磁界領域では所定の磁界（本実施形態で用いる磁気検出素子の場合、およそ±１０ガウス）を印加されたところで出力が飽和する。

磁気識別装置の磁気センサとして高い感度を引き出すためには、上記線形領域を用いることで実現できる。すなわち、低磁界側で任意の磁界範囲４５ａを印加したときの出力範囲４６ａと、高磁界側で４５ａと概ね同じ幅の範囲である磁界範囲４５ｂを印加したときの出力範囲４６ｂとを比較すると、低磁界側で直線領域を用いた出力範囲４６ａが大きくなり、すなわち感度良く磁気媒体３の通過に伴う磁界変化を検出することができることが分かる。

上記をさらに詳細に説明する。図３（Ａ）は、磁気検出素子１ａ、１ｂのそれぞれの検知面１１ａ、１１ｂ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と略同一となるように配置されたときの磁界分布の様子を示している。例えば検知面１１ａには磁石２ａ、２ｂの磁界が印加されており、磁極中点に配置された検知面１１ａでは、Ｙ方向の磁界が印加されるが、検知方向であるＸ方向には磁界成分が存在しないため、検知面１１に印加される磁界は概ねゼロとなる。（図２における点４１の状態）。

さらに図３（Ｂ）では、磁気媒体３が磁気検知素子１及び磁石２上に存在し、磁気媒体３による磁界変化を検出する様子を示している。磁気媒体３が磁気検知素子１及び磁石２上に存在するとき、磁気媒体３によって磁石２のつくる磁界分布が変化し、磁気検出素子の検出方向であるＸ方向の磁界成分が生じる（図２における点４２の状態）。その結果として、出力範囲４６ａに対応する出力差を得ることができる。

しかし、図４（Ａ）に示すように、磁石２ｂの中点が他の磁石２ａ、２ｃの中点から大きく外れている場合など、検知面１１ａ、１１ｂ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上にないとき、検知面１１上では、Ｘ方向の磁界成分が生じる（（図２における点４３の状態）。さらに、図４（Ｂ）のように磁気媒体３が通過すると、さらにＸ方向の磁界成分が生じ、図２における点４４の状態になる。結果として、磁気媒体３のない初期状態である点４１あるいは点４３の状態から、磁気媒体３が存在する状態である点４２あるいは点４４の状態になった場合に、概ね同じ磁界変化である４５ａあるいは４５ｂに対して、出力範囲４６ａ、４６ｂでは、大きな差が生じ、出力範囲４６ｂの状態では十分に磁気媒体３の通過に伴う磁界変化を検出することが難しくなる。

さらに図６（特に図６（Ａ））では、磁石の磁化方向が実質的に磁石の形状に対して傾いている状態で、図３同様に磁気検出素子１ａ、１ｂのそれぞれの検知面１１ａ、１１ｂ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と略同一となるように配置されたときの磁界分布の様子を示している。

図５では、磁石の磁化方向が概ね形状Ｚ方向と一致しているときの磁化分布の様子を示している。これまでの説明の通り、磁石のＮＳ中点を通りＮＳ方向を法線とする方向（Ｘ方向）のベクトル成分はなく、図３（Ａ）同様に磁石２と磁気検出素子１を配置した場合、図２の磁界検知特性のゼロ磁界近傍（図２における点４１）を使用することができる。

図６（Ａ）では、磁化方向がＺ方向に対して傾いた磁石の磁界分布を示している。ＮＳ面の形状上の中点を通り該ＮＳ方向（Ｚ方向）を法線とする方向（Ｘ方向）の磁界成分が現れる。

図６（Ｂ）は、図３（Ａ）同様に磁石２ａ、２ｂ、２ｃと磁気検出素子１ａ、１ｂを配置し、磁石２ｂの磁化方向が図６（Ａ）のように傾いているときを示している。磁気検出素子１ａ、１ｂ上に矢印で示すように、磁石の磁化方向の傾きに応じたＸ方向の磁界が検知面１１ａ、１１ｂに印加される。

さらに図７（Ａ）では、図６（Ａ）の磁石を、磁化方向の傾きの分だけ逆方向に回転（図６（Ｂ）ではＸＺ平面内で左回転）させたときの磁界分布の様子を示している。当然磁化の傾きと逆の角度だけ磁石を回転させると、磁界分布は実質的に図３（Ａ）と同様になり、図７（Ｂ）の磁気検出素子１ａ、１ｂでは図２における点４１のゼロ磁界近傍の直線領域を用いてセンサを動作させることができる。

従って、本発明において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、ゼロ磁界近傍に精度良く磁石の磁界を設定することが求められる。図８は、磁気検出素子１と磁石２の相対位置関係と、センサの感度を十分に引き出すために要求される位置精度を表した概念図である。

検出チャンネルを多数化するためには、図６、図７のように磁石２の間隔Ｐを小さくし、多くの磁気検出素子が配置できるようにすることが１つの方法である。図８（Ａ）と図８（Ｂ）では、磁石を配置するピッチＰ１とピッチＰ２とが異なり、ピッチＰ１が小さく、より多チャンネル化に対応した配置となる。しかし、ピッチＰ１を小さくし、磁石２と磁気検出素子１の距離が近くなることで、検知面１１に印加される磁界変化が大きくなり、例えば磁石２と磁気検出素子１の相対位置がずれた場合に、図１で示したように、十分な感度を引き出すことができなくなる可能性が生じる。

従って、図８（Ａ）のように、磁気検出素子１と磁石２の距離が近接している場合、磁気検出素子１同士を密に配置することが出来るためセンサ全体（磁気センサが配列される方向）の分解能の向上が可能となるが、センサの感度を十分に引き出す磁気検出素子１と磁石２の位置関係に高い精度が必要となる。

センサとして求められる性能「高い感度・高い分解能・ムラの無い出力」を実現するためには、磁気検出素子１と磁石２の距離が近接している状態で、高精度に磁気検出素子１と磁石２の相対位置を決めなければならない。

図９は、磁気検出素子１を実装した回路基板５の図である。回路基板５はＦＰＣまたはリジット基板またはリジットフレキシブル基板で構成されている。図９（Ａ）に示すように、磁気検出素子１は、磁石２を設置するための複数の開口部５１を備えた回路基板５に電気的に接続（実装）される。

また、磁気検出素子１は、その検知面１１が回路基板５側を向いて接続されている。開口部５１同士の間に磁気検出素子１が配置され、磁石２がその両脇の開口部５１の位置に配置されることによって、磁気検出素子１に及ぼす磁界を形成する。図９（Ａ）においては、基板５への実装面に検知面１１が向いている。また、図９（Ｂ）に示すように、磁石２によって発生する磁界におけるゼロ磁界が基板５の実装面となるように配置される。詳しい配置等については後述する。

図１０は、磁石２と磁石２に取り付けられた保持部材６とで構成される磁石ユニット２１を表した図である。保持部材６には、調整方向に対して角度が保証された１辺以上、あるいは１面以上がガイドとして設けられ、後述のガイド部材８と組み合わされることで磁石の調整方向を除く各種移動・回転を制限出来るようになっている。以下の説明においては、調整方向に対して角度が保証された部分を面として形成した場合の一例を当接面として説明している。

図１０（Ａ）には調整方向からの投影形状を磁石２と同一とした保持部材６ａを示している。これにより、磁石ユニット２１における調整方向以外の４辺および４面がガイドとして使用可能となる。但し、保持部材６には調整方向に対して角度が保証された１辺以上、あるいは１面以上が設けられていれば構わないため、図１０（Ｂ）や図１０（Ｃ）に示す円柱型保持部材６ｂやＤ型保持部材６ｃでも構わない。

図１１にガイド部材８の概念図を示す。ガイド部材８は、磁石ユニット２１と当接する第１の制限部８１と、磁石ユニット２１を取り付けるためのガイドとなる第２の制限部８２からなる。

第１の制限部８１は、磁石ユニット２１と当接する支持面８１１を有し、支持面８１１で磁石ユニット２１に当接することによって、当接面に垂直に効力（第１の抗力）を及ぼし、磁石ユニット２１の移動や回転を規制する。

さらに、第２の制限部８２では、前記第１の制限部である当接面に対して垂直な柱状体で、磁石ユニット２１を挟持するように対向した第１の支持部８２１ａ及び第２の支持部８２１ｂとで構成される。第２の制限部８２では、第１の制限部による第１の抗力の方向（当接面の法線方向）と垂直な第２の抗力を磁石ユニット２１に与える。

図１１（Ａ）では、第１及び第２の支持部（８２１ａ～８２１ｄ）は円柱状で示されているが、角柱でもよく、磁石ユニット２１に対して垂直に効力を与え、回動や移動が制限できる形状であれば良い。

上記のようにすることにより、第１及び第２の抗力の方向の移動が制限され、第１及び第２の抗力の方向の移動を制限でき、結果的に当接面内で第１及び第２の抗力と垂直な方向への移動と回転を可能とし、前記調整時の調整方向および調整回転可能な平面を規定することができる。

つまり、磁石ユニット２１の移動及び回転可能な面が一意に規定され、調整のコントロールが容易となり、磁気識別装置の優れた量産性に寄与する。図１１（Ｂ）では、ガイド部材の構成の一例を示している。精度の保証された少なくとも１面を持ちその一面を支持面８１１とした第１の制限部８１と、第１及び第２の支持部を連続的に備え櫛歯状の支持部が設けられた第２の制限部８２とをそれぞれ別体に形成し、それらを組み合わせてガイド部材８としている。分割して別々に設けることで、支持面と制限部による保証精度を高めることができる。

より具体的には、図１１（Ｂ）において、第１の制限部８１は、第２の制限部８２における櫛歯状の支持部８２１とそれと対向する壁部８２２との間に設けられた空間に挿入される。第１の制限部８１の支持面８１１は、櫛歯状の支持部８２１の一部よりも上部に位置するような位置関係となっており、ガイド部材８としては、第１の制限部８１の支持面８１１と第２の制限部８２における櫛歯状の支持部８２１の櫛歯同士の間隙によって櫛歯同士の間隙に磁石２を保持可能となっている。

図１２は、保持部材６を取り付けた磁石２を、磁気検出素子１を実装した回路基板５の近傍に配したガイド部材８に組み込んだ外観斜視図である。保持部材６がガイド部材８と組み合わされ、その当接面で支持面８１１と櫛歯状の支持部８２１とに当接することにより、前述のように磁石２の２方向の平行移動および２軸方向の回転移動を制限することが出来、残された１軸の平行移動及び１軸の回転の位置調整のみで十分なセンサの感度を得ることが可能となる。

すなわち、磁石ユニット２１がガイド部材８と当接面において当接することで、磁石ユニット２１のＸ軸方向およびＹ軸方向の平行移動及び、Ｘ軸およびＺ軸中心の回転を制限し、Ｚ軸方向の平行移動及びＹ軸方向に所定の角度回転させることで位置調整することによって、磁石ユニット２１のガイド部材８に対する相対位置を調整することができる。これによって、磁気検出素子１に対して磁石２が及ぼす磁界を調整し、磁気検出素子１の初期出力値を所望の範囲に調整することが出来る。

図１３、図１４は、本発明において、保持部材６を取り付けた磁石２を、調整する様子を示した概念図である。図１３（Ａ）では、磁気検出素子１を実装した回路基板５にガイド部材８が取付けられ、磁石ユニット２１が取り付けられる様子を示している。磁石ユニット２１は磁石ユニット２１に設けた当接面とガイド部材８の第１の制限部８１が当接して磁石ユニット２１のＹ方向の移動及び傾き（ＹＺ平面での回転）が抑制されている。

さらに、回路基板５の開口部５１の開口幅と概ね同じ幅の間隔で設けられた櫛歯状の第２の制限部８２の空隙に対して、磁石ユニット２１を磁石２が取り付けられている側を先端として挿入し、Ｚ軸方向の位置調整を行う。図１３（Ａ）においては磁石ユニット２１ａを第２の制限部８２の空隙に対して挿通させようとしている状態を示しており、この位置において磁石ユニット２１ａの当接面がガイド部材８の第１の制限部８１である規制面に摺接しながら開口部５１に向けて移動されている。

このとき、第２の制限部８２に櫛歯状に設けられた支持部８２１の支持面８２１ａの間隔は、上記のように開口部５１と同一でも良いが、磁石ユニット２１のＸ方向の幅よりも大きい条件で開口部５１よりも小さい方が、磁石ユニット２１と当接しやすくなり、より調整方向以外の移動・回動を制限できるため好ましい。

実際の調整は、大きく分けて２ステップで行う。まず、第１のステップとして磁石ユニット２１を平行移動させて調整を行うステップについて説明する。

図１３（Ａ）の磁石ユニット２１ｂをＺ軸方向に進行させて反対側まで挿通させたとすると、磁気検出素子１ｂの検知面１１ｂでは図１３（Ｂ）のような磁界変化を受け、磁気検出素子及び不図示の磁電変換回路を通した出力は概ね図１３（Ｂ）同様の出力変化となる。ここでは、まず、Ｚ軸方向に磁石ユニット２１ａを進行させ、図１３（Ｂ）に示す４９０から、ピークまたはボトム４９１を通過後、ゼロ点４９２付近になるように調整する。

このとき磁石ユニット２１の保持としては、保持部材６を担持し、当接面方向に力を加えながら、磁石２の方向に押す機構であれば良い。当接面が確保され且つ第２の制限部８２がリードの役目を果たすため、磁石ユニット２１の進退をスムーズに行うことができ、好適である。

次に第２のステップについて説明する。前述のように磁石２の磁化方向にずれが生じない理想的な磁石であればステップ１だけで調整は可能となるが、実際には前述のように磁石の磁化方向には傾きが生じることがあるため、図７のように磁石の角度を回転させその磁化の傾き分を調整するステップとなる。

図１４は、磁石の磁化がＺ軸方向に対して時計回りに任意の角度だけずれた磁石２を調整する様子と送り量に対する、検知面１１ａと検知面１ｂとのそれぞれの位置での磁界の様子を示す。ＸＺ平面において、磁石２ｂに対してＸ方向に概ね対称な位置に配置され、感磁方向が共にＸ軸正方向を向いた検知面１１ａと１１ｂでは、磁石２ｂの移動に対する磁界が逆の変化となる。

また、図６（Ａ）及び図１４のように磁化方向が傾いた磁石を調整方向（Ｚ軸方向）に変位させると、図１４の実線で示した磁界から点線で示した磁界への変化が生じる。つまり、磁石２のＮＳの形状の中点が磁気検出素子１の検知面１１上にあるときに点４９５ａ、点４９５ｂの磁界がそれぞれ検知面１１ａ及び１１ｂに印加される。

このとき、例えば磁気検出素子１ａの磁界検知特性のゼロ点を狙い、ゼロ点付近である点４９４ａ付近で調整を止めると、磁気検出素子１ｂでは点４９４ｂの磁界が検知面１１ｂに印加されることになり、ゼロ点から離れた位置に調整がされてしまい、最悪は図２における直線性の悪いピーク付近に磁石の磁界が調整されてしまう。

反対に磁気検出素子１ｂのゼロ点付近である点４９６ｂを狙うと、磁気検出素子１ａでは点４９６ａの位置となり、磁界変化のピークに近い位置となってしまう。従って、ステップ１の段階では点４９５ａ及び点４９５ｂの位置に磁石が来るように出力を見ながら調整を行うことになる。

具体的には、図１４で説明すると、磁石２をＺ軸方向に進行させた際に、磁気検出素子１ａの検出結果からなる出力が極小（極大）となった点からゼロ点に到達した時点における磁気検出素子１ｂの検出結果からなる出力の値に対し、概ね半値となる程度に磁石２をさらに近づけた位置が点４９５ａ（４９５ｂ）付近である。

次に、ステップ２として、その位置において磁気検出素子１ａと磁気検出素子１ｂとの出力がゼロ点付近である点４９７ａ、４９７ｂになるように磁石２をＸＺ平面内で回転させることで調整を行う。

なお、図１４の例では、Ｚ軸方向に磁石２を進行させた際に、磁気検出素子１ａ側に先に磁界変化が生じる磁石２の磁化状態における例である。磁化方向のずれによっては逆に磁気検出素子１ｂの検出結果からなる出力が先に大きくなることがある。従って、先に出力が現れる一方の磁気検出素子の出力がゼロ点を通過した時点における他方の磁気検出素子の出力が半値となる程度にさらに磁石２を近づけ、その位置において磁石２をＸＺ平面内で回転させることによって磁石の位置調整を行って良い。

また、点線で示した磁界変化は磁石２の磁化方向がＺ軸方向を向いているとき、つまり磁化方向の傾きに対して磁石をＹ軸で回転させたときと同義の磁界変化を示している。従ってステップ２では、点４９５の位置にある磁石をＹ軸方向に回転させ、ゼロ点付近である点４９７ａ及び４９７ｂの出力を得るステップとなる。回転量は出力を見ながら適宜判定すれば良く、回転方向は磁極の向きと出力の極性を基に判定すれば良く、一意に決めることができる。

このような構成とすることで、磁石の磁化方向にばらつきのある磁石を用いてでも容易に磁石の調整が可能となり生産性が向上する。さらに、磁石の磁化方向がＺ軸方向を向くため、磁気媒体に対しても効率良く磁界を印加することができ、磁気識別装置の性能の向上に寄与する。

以上説明した磁石２の位置調整については、ロボットを用いて行っても良い。その場合、以上説明した位置調整の流れを、ロボットを操作することで実施しても良く、予めプログラムされた制御部によってロボット自動機を制御することによって位置調整を行っても良い。また、図１３（Ａ）に示すように、本実施形態に係る磁気識別装置においては、直線状に配置された磁気検出素子の間に配置される磁石ユニット２１を複数個備えており、それぞれの磁石ユニット２１の位置調整を個別に行う。さらに、磁石ユニット２１と開口部５１および第２の制限部８２との間を埋めるように、接着剤を塗布することによってガイド部材８に対して各磁石ユニット２１を固定することができる。

なお、接着剤を塗布して固定した上で、第１の制限部８１との間に各磁石ユニット２１が挟持されるような対向部材８３を更に備えても良い。対向部材８３は、ガイド部材８に固定される各磁石ユニット２１すべてを挟持可能なように一体に設けられた板状金属部材でも良く、シリコンやゴム、板バネ等の弾性部材であっても良い。この弾性部材によって第１の制限部８１側に対向部材８３が付勢されて磁石ユニット２１を第１の制限部８２側との間に挟持するようにすることが好ましい。対向部材８３は、第１の制限部８１を始めとするガイド部材８に対して固定されるようにしても良いし、他の部材に対して固定されても良い。例えば、後述する磁気識別装置２００や、磁気識別装置が搭載される紙葉類識別装置１０１や紙葉類取引装置の一部に対して固定されても良い。また、対向部材８３自体がゴムなどの磁石ユニット２１に沿って変形可能な弾性体によって形成されていると、位置を調整された各磁石ユニット２１の角度によらずに容易に挟持することが可能となる。このような構成とすることで、調整を行った磁石ユニットを保護することができ、製品の信頼性に寄与し好適である。

（他の実施形態）
図１５はガイド部材８を一体で形成した場合の斜視図である。第１の制限部８１となる支持面８１１ａを形成する支持部８１１と、第２の制限部８２となる支持面８２１ａを形成する支持部８２１が１つの板金で形成された板状部材であり、曲げ加工をすることによってガイド部材８を形成している。この構成によれば、部品点数の削減、組立時間の削減ができ、生産性に寄与する。また、第１の制限部８１と第の制限部８２との間に曲げ溝８４ができるため、磁石ユニット２１を固定する際に、曲げ溝８４が接着剤の溜まりとなり、固定が容易となり有益である。

図１６には、以上説明した実施形態に係る磁気識別装置の他の例を示す。本例においては、上述した磁気識別装置に加えて周辺構造を設けることで磁気識別装置２００を構成している。図１６（Ａ）は磁気識別装置２００の斜視図であり、一部を切り欠いて内部構造を示している。その内部には、上記実施形態で説明した磁気識別装置２００が配置されている。

上記実施形態で説明した通り、回路基板５に対して磁石２と磁気検出素子１とが交互に並んで配置されており、その上部には磁気識別対象となる磁気媒体３を有する紙葉を搬送するための搬送路を形成する搬送カバー９が設けられている。搬送カバー９と対向する位置に設けられたローラなどによって磁気媒体３を有する紙葉が搬送カバー９上に形成された搬送路をＹ軸正方向に搬送される。搬送カバー９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。

搬送カバー９は、搬送カバー支持部材１０が当接することによって支持されている。搬送カバー支持部材１０の上面は搬送カバー９に当接しており、下面は回路基板５が当接している。従って、回路基板５に対してガイド部材８を介して位置決めされた磁石２や磁気検出素子１と搬送カバー９との位置（距離）を搬送カバー支持部材１０によって決めている。
搬送カバー支持部材１０は、剛性のあるアルミダイキャストやプラスチック材料などで成形された部材を用いる。

図１６（Ｂ）には、磁気識別装置２００のＹＺ平面での断面図を示している。この図に示すように、上面が搬送面と平行となるように位置、角度が調整された磁石２と搬送カバー９との間には僅かに隙間が空くように搬送カバー支持部材１０の高さが設定されている。このように構成することによって、上述した磁石の磁界の調整を行う際に、Ｙ軸方向に回転させることで磁石２の上面が傾き、搬送カバー９と磁石２との距離が変化した場合においても、搬送カバー９と磁石２とが接触することがなく、磁石２などに負荷がかかることがない。従って、磁界を調整した磁石２やそれに固定される回路基板５や磁気検出素子１の相対位置を保証することができる。

但し、搬送カバー９と磁石２や磁気検出素子１との間隔は、できるだけ小さい方が、磁気検出感度が向上するため、できるだけ近接させることが好ましい。上述した磁界の調整は、磁石２のＺ方向の位置調整と、Ｙ軸方向の回転によって行うが、特に磁石２の磁化方向の傾きをＹ軸方向の回転によって調整することを想定する場合には、例えば磁石２における搬送カバー９側の頂部にＲ形状（好ましくはＹ軸方向の回転中心を中心とする円弧形状）などにすることで、磁石２のＹ軸方向への回転による磁界調整を行った場合でも、磁石２と搬送カバー９との距離の変動を抑えることができるため、磁石２や磁気検出素子１と搬送カバー９との距離を短くすることができる。

一例としては、磁石２が磁気検出素子１よりも搬送カバー９側に突出するようにしつつ、磁石２の形状や磁化方向の精度などによっては搬送カバー９と磁石２との距離を０に設計することができる。

また、図１６（Ｂ）に示すように、回路基板５と接続される接続部１１を示しており、後述する制御基板７と接続され、磁気検出素子１の駆動電流や、磁気検出素子１の磁気検出による物理変化らが制御基板７との間で入出力される。接続部１１は金属などの導体ピンや、ケーブル、フレキシブルフラットケーブルなどが適宜選択され得る。

図１７には、図１６（Ａ）に示した磁気識別装置２００の全体図を示しつつ、Ｘ方向における一部を省略して示している。磁気識別装置２００のＸ方向の長さは磁気媒体３の向きによって適宜選択し得る。例えば、紙幣の短手方向を搬送方向（Ｙ軸方向）として搬送する紙葉類識別装置に組み込む場合は、磁気識別装置２００のＸ方向の長さはその磁気検知能を有する長さ、すなわち磁石２が直線上に配置される部分の長さが少なくとも紙幣の長手形状以上になるようにすれば良い。

図１７に示すように、回路基板５の下方には、ガイド部材８の下方に当接する位置に、制御基板７が設けられている。この制御基板７は、磁気検出素子１の検出結果に対する検波回路や増幅回路、マイコンなどが搭載されている。この制御基板７やガイド部材８や回路基板５などを下側から覆うように本体カバー１２が設けられており、その上部に搬送カバー９が搭載されている。

本体カバー１２の一端側からは、制御基板７から引き出される、磁気識別装置２００などの上位装置との接続線１５が引き出され、磁気識別装置２００の磁気検出結果等の情報をやり取りする。

（紙葉類識別装置に磁気識別装置を搭載した例）
図１８には、以上説明した磁気識別装置を紙葉類取引装置へ搭載した例の概略図を示す。本発明の磁気識別装置２００は、このような紙葉類取引装置への組込が想定され、紙葉類取引装置の具体的な例としては銀行等金融機関やコンビニエンスストア等に設置される現金自動取引装置（ＡＴＭ）がある。以下の説明としては、本発明に係る磁気識別装置２００を搭載した現金自動取引装置１００を例に挙げて説明する。

現金自動取引装置１００は、顧客の操作を受け付けるタッチパネル部１０４が入力手段として装置表面に設置され、その近くの紙幣投入口１０３より振り込みの場合に紙幣を投入する。

紙幣投入口１０３から投入された紙葉の一例としての紙幣は、搬送路１０５上をローラー１０６により搬送されていき、先ず紙葉類識別装置１０１で金種判別や真偽判別を行う。紙葉類識別装置１０１は、光学センサ３１及び磁気識別装置２００等の複数のセンサを搭載したメカユニットとなっている。メカやセンサの制御及び信号の受け取りは制御ユニット１０２で行い、金種や真偽判別を経て搬送路１０５下流で振り分けをし、各金種がそれぞれの金種別収納庫１０８Ａ～１０８Ｄに入れられる。偽造券については、スイッチバックでもとに戻すか、リジェクト収納箱１０７に入れられる。

図１９に、現金自動取引装置１００の制御ユニット１０２の構成例を示す。ＣＰＵ２０１は、ＲＯＭ２０２にある鑑別装置制御、金種判定制御、真偽判定制御、閾値設定等のプログラムを利用して、紙葉類識別装置１０１を制御する。各種センサのデータはＲＡＭ２０３に格納され、それぞれの閾値に照らし合わせて判定を行う。本発明の磁気識別装置２００から出力された出力波形も、真偽判定のプログラムに読み込まれ、金種毎に予め記録された磁気波形と照合することによる真偽判定を行うことになる。ＣＰＵ２０１は、通信部２０４を介してホストコンピュータ３００とデータの送受信が可能にされている。

このように、現金自動取引装置１００の紙葉類識別装置１０１に本発明の磁気識別装置２００を組み込むことで、金種判定や真偽判定の精度を向上することができ、好適である。

以上に述べた内容は、本発明の好ましい実施態様に過ぎず、本発明を限定するものではない。本発明の思想及び原則内になされたあらゆる修正、均等置換、改良等は、いずれも本発明の保護範囲内に含まれるものとする。

例えば、上記各実施形態においては、ローラー等の搬送手段によって紙葉類を搬送カバー上の搬送路に沿って搬送する形態を説明したが、磁気識別装置を移動させることで、紙葉類等の磁気媒体による磁界の変化を検知するようにしても良い。すなわち、磁気識別装置に対して紙葉類を相対的に移動させることができれば良く、紙葉類も移動させつつ、磁気識別装置も移動させるようにしても良い。

１ 磁気検出素子
２ 磁石
２１ 磁石ユニット
３ 磁気媒体
５ 回路基板
６ 保持部材
８ ガイド部材
２００ 磁気識別装置

Claims (10)

1. 回路基板に対し間隔をあけて配置された複数の磁石および前記磁石に取り付けられた保持部材によって構成される磁石ユニットと、
   前記磁石同士の間に配置され、前記回路基板上に実装される複数の磁気検出素子と、
   前記磁石ユニットおよび前記回路基板を取り付けるガイド部材と
   を備え、
   前記ガイド部材は、前記磁石ユニットに設けられた当接面と当接し、前記磁石ユニットの移動または回動を制限する制限部を有し、
   前記制限部は、前記当接面に対して垂直に第１の抗力を及ぼすことで、前記磁石ユニットの前記当接面に垂直な方向への移動または回動を制限する第１の制限部と、
   前記磁石ユニットに対して前記第１の抗力とは垂直な第２の抗力を及ぼすことで、前記磁石ユニットの移動を制限する第２の制限部とを有し、
   前記磁石ユニットにおける前記磁石側では、前記制限部によって前記第１の抗力および前記第２の抗力の両方に垂直な前記回路基板の法線方向における前記磁気検出素子に対する相対位置が調整可能に規制されているとともに、
   前記磁石ユニットにおける前記磁石とは反対側には前記第２の制限部が設けられておらず、前記回路基板の法線方向に対し傾くように前記第１の制限部に沿って前記磁石ユニットが回動させられて、前記磁石の磁極の傾きが調整されている
   ことを特徴とする磁気識別装置。
2. 前記磁石ユニットは、前記当接面と、前記回路基板とが、概ね直交するように配置された
   ことを特徴とする請求項１に記載の磁気識別装置。
3. 前記磁石ユニットは、
   前記当接面の法線方向を軸とし、
   前記磁石の磁化方向の中点を中心に当接面内で所定の角度回転させられた状態で、前記回路基板または前記ガイド部材に固定された
   ことを特徴とする請求項２に記載の磁気識別装置。
4. 前記磁石ユニットは、前記回路基板と垂直な方向に磁化方向を有する
   ことを特徴とする請求項３に記載の磁気識別装置。
5. 前記磁石ユニットは、隣り合う複数の磁石の磁化方向が、互いに反平行である
   ことを特徴とする請求項４に記載の磁気識別装置。
6. 前記第２の制限部は、前記磁石ユニットを挟持するように対向して設けられた第１の支持部と第２の支持部とにより構成される
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の磁気識別装置。
7. 前記ガイド部材は、
   前記第１の制限部が設けられる第１部材と、
   前記第２の制限部が設けられる第２部材とで構成され、
   前記第２部材は、前記第１部材とは別体に設けられている
   ことを特徴とする請求項５または６に記載の磁気識別装置。
8. 前記ガイド部材は、
   板状の材料を曲げて形成された板状部材である
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の磁気識別装置。
9. 前記ガイド部材は、
   前記板状部材で前記第１の制限部をなしている
   ことを特徴とする請求項８に記載の磁気識別装置。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の磁気識別装置を備えた
    紙葉類識別装置。

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