JPWO2010052797A1 - 磁気質検出装置 - Google Patents

Abstract

紙葉類の搬送ラインについて対称位置に上部ユニットと、下部ユニットとを配置し、上部ユニットおよび下部ユニットとで閉磁路を構成することで、搬送ラインにおける磁力線が、搬送される紙葉類と直交するように磁気質検出装置を構成する。また、下部ユニットの搬送路側に１枚板の導磁板を配置することで、磁力線の変曲点の位置を下部ユニットの上面に近づけるとともに、導磁板の厚みや導磁率を変更することで、磁力線の変曲点の位置を調整するように磁気質検出装置を構成する。また、上部ユニットの搬送路側に複数の分割導磁板を配置するとともに、下部ユニットの搬送路側に複数の分割導磁板を配置するように磁気質検出装置を構成する。

Description

本発明は、磁気インクで印刷された紙葉類を搬送面に沿って搬送することで紙葉類の磁気を検出する磁気質検出装置に関し、特に、磁気インクの保磁力特性の差異を精度良く検出することができる磁気質検出装置に関する。

従来から、紙幣や商品券といった紙葉類の印刷インクには、偽造防止の観点から磁性体を含んだ磁気インクが用いられている。ここで、磁気インクとしては、保磁力が大きい硬磁性インクや、保磁力が小さい軟磁性インクが併用して用いられており、磁気インクごとの保磁力の特性の差異を磁気質検出装置で検出することで、紙葉類の真偽判別が行われる。

たとえば、特許文献１には、硬磁性インクおよび軟磁性インクで印刷された紙葉類の磁気質を検出する磁気質検出装置が開示されている。かかる磁気質検出装置では、磁気インクを飽和磁化させたうえで適度なバイアス磁界を印加することで、硬磁性インクおよび軟磁性インクの硬軟混合磁気パターンを検出する。

そして、硬磁性インクの保磁力に相当するバイアス磁界を印加することで、硬磁性インクの磁化消去を行い、軟磁性インクの磁化のみを残留させる。この場合、真正な紙葉類において硬磁性インクの残留磁化が０となるようにバイアス磁界の強度を調整すると、真正な紙葉類では、軟磁性インクの磁気パターンのみが検出されることになる。そして、先に取得した硬軟混合磁気パターンと、あらたに取得した軟磁気パターンとを用いることで、紙葉類の真偽を判別することができる。

ところで、特許文献１の磁気質検出装置では、紙葉類の搬送路の片面に磁石などを設け、かかる磁石に発散磁界型の磁界を発生させたうえで紙葉類を通過させることで、紙葉類の真偽判別を行っている。

特許第３２８３９３１号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、搬送路における搬送面の垂線の向き（以下、「Ｙ方向」と記載する）について、硬磁性インクの残留磁化が０となるようにバイアス磁界の強度が調整されており、搬送路における搬送方向（以下、「Ｘ方向」と記載する）の残留磁化については考慮されていない。

ところが、発散磁界型の磁界を用いる場合、磁力線の向きは、必ずしもＹ方向と平行とはならず、磁力線は、所定の角度をもって紙葉類を通過することになる。すなわち、発散磁界型の磁界における磁力線には、Ｘ方向成分が存在する。

このため、Ｙ方向における硬磁性インクの残留磁化を０としても、Ｘ方向における硬磁性インクの残留磁化は必ずしも０とはならない。したがって、Ｘ方向およびＹ方向の合成残留磁化を精度良く０にすることができず、真偽判別精度を十分に高めることができないという問題があった。

これらのことから、磁気インクの保磁力特性の差異を精度良く検出することができる磁気質検出装置をいかにして実現するかが大きな課題となっている。なお、かかる課題は、磁気質検出装置による検出結果を用いて紙葉類の真偽を判別する紙葉類判別装置についても同様に発生する課題である。

本発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、磁気インクの保磁力特性の差異を精度良く検出することができる磁気質検出装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、磁気インクで印刷された紙葉類を搬送面に沿って搬送することで前記紙葉類の磁気を検出する磁気質検出装置であって、磁石の異極間をヨークで連結した磁石ユニットを、前記搬送面を挟んで対向する位置にそれぞれ配置しており、前記搬送面における磁気検出区間において磁気ベクトルの向きが前記搬送面と垂直であり、かつ、磁界強度が前記磁気検出区間における搬送向きについて非減少（単調増加）または非増加（単調減少）となるように調整された磁界発生手段と、前記磁気検出区間に設けられた磁気質検出手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明は、上記の発明において、前記磁界発生手段の各磁石ユニットは、前記搬送面を挟んで対向する前記磁石の磁極が異極同士となるように配置されていることを特徴とする。

また、本発明は、上記の発明において、前記磁界発生手段は、各磁石ユニットの前記搬送面側に搬送方向について分断された複数の分割導磁板をさらに備えており、前記磁気質検出手段は、前記分割導磁板に対応する位置であって、前記分割導磁板よりも前記搬送面寄りに設けられていることを特徴とする。

また、本発明は、上記の発明において、前記磁界発生手段は、前記分割導磁板の搬送方向における位置を調整する位置調整機構をさらに備えたことを特徴とする。

また、本発明は、上記の発明において、前記磁界発生手段は、一方の前記磁石ユニットの前記搬送面側に１つの導磁板をさらに備えており、前記磁気質検出手段は、前記導磁板よりも前記搬送面寄りに設けられていることを特徴とする。

また、本発明は、上記の発明において、前記磁界発生手段は、導磁率および／または板厚が異なる前記導磁板を用いることで前記搬送面と前記一方の磁石ユニットとの距離を調整することを特徴とする。

本発明によれば、磁石の異極間をヨークで連結した磁石ユニットを、搬送面を挟んで対向する位置にそれぞれ配置しており、搬送面における磁気検出区間において磁気ベクトルの向きが搬送面と垂直であり、かつ、磁界強度が磁気検出区間における搬送向きについて非減少または非増加となるように調整された磁界発生手段と、検出区間に設けられた磁気質検出手段とを備えることとしたので、紙葉類を磁力線の向きが紙葉類の垂線方向となる位置で搬送することによって、磁気インクの保磁力特性の差異を精度良く検出することができるという効果を奏する。

また、本発明によれば、磁界発生手段の各磁石ユニットは、搬送面を挟んで対向する磁石の磁極が異極同士となるように配置されていることとしたので、磁石ユニット間に閉磁路を構成することで、磁力線の向きを紙葉類の垂線方向にすることができるという効果を奏する。

また、本発明によれば、磁界発生手段は、各磁石ユニットの搬送面側に搬送方向について分断された複数の分割導磁板をさらに備えており、磁気質検出手段は、分割導磁板に対応する位置であって、分割導磁板よりも搬送面寄りに設けられていることとしたので、分割導磁板を用いることで、磁石ユニット間の磁界強度をステップ状に変化させることができ、これにより、磁気質検出手段の設置ずれの許容範囲を広げることができるという効果を奏する。

また、本発明によれば、磁界発生手段は、分割導磁板の搬送方向における位置を調整する位置調整機構をさらに備えることとしたので、磁石ユニット間の磁界強度を調整することができるという効果を奏する。

また、本発明によれば、磁界発生手段は、一方の磁石ユニットの搬送面側に１つの導磁板をさらに備えており、磁気質検出手段は、導磁板よりも搬送面寄りに設けられていることとしたので、一方の磁石ユニットに１枚板の導磁板を用いることで、磁力線の向きが紙葉類の垂線方向となる位置を、かかる磁石ユニット寄りに変更することができるという効果を奏する。

また、本発明によれば、磁界発生手段は、導磁率および／または板厚が異なる導磁板を用いることで搬送面と一方の磁石ユニットとの距離を調整することとしたので、磁力線の向きが紙葉類の垂線方向となる位置を詳細に調整することができるという効果を奏する。

図１は、実施例１に係る磁気質検出装置の概要を示す図である。 図２は、実施例１に係る磁気質検出装置が発生する磁力線および磁界強度分布を示す図である。 図３は、硬磁性インクおよび軟磁性インクの飽和磁化曲線およびＭＲセンサによる検出値を示す図である。 図４は、実施例２に係る磁気質検出装置の概要を示す図である。 図５は、実施例２に係る磁気質検出装置の磁力線分布を示す図である。 図６は、導磁板の厚みおよび導磁率と磁力線変曲点の位置との関係を示す図である。 図７は、実施例２に係る磁気質検出装置の変形例を示す図である。 図８は、実施例３に係る磁気質検出装置の概要を示す図である。 図９は、実施例３に係る磁気質検出装置が発生する磁力線および磁界強度分布を示す図である。 図１０は、最上流側の分割導磁板を移動した場合における磁界強度分布の変化を示す図である。 図１１は、最下流側の分割導磁板を移動した場合における磁界強度分布の変化を示す図である。 図１２は、分割導磁板配置の変形例を示す図である。 図１３は、双方向搬送に対応した磁気質検出装置その１の構成および磁界強度分布を示す図である。 図１４は、双方向搬送に対応した磁気質検出装置その２の構成および磁界強度分布を示す図である。 図１５は、紙葉類押さえ機構のバリエーションを示す図である。

符号の説明

１００ 磁気質検出装置
１０１ 搬送方向
１１０ 上部ユニット
１１１ ヨーク
１１２、１１３ 磁石
１２０ 下部ユニット
１２１ ヨーク
１２２、１２３ 磁石
１２４ 基板
１２５ ＭＲセンサ（ＭＲ１）
１２６ ＭＲセンサ（ＭＲ２）
２００ 磁気質検出装置
２１０ 上部ユニット
２１１ ヨーク
２１２、２１３ 磁石
２２０ 下部ユニット
２２１ ヨーク
２２２、２２３ 磁石
２２４ 基板
２２５ ＭＲセンサ（ＭＲ１）
２２６ ＭＲセンサ（ＭＲ２）
２２７ 導磁板
３００ 磁気質検出装置
３１０ 上部ユニット
３１１ ヨーク
３１２、３１３ 磁石
３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃ、３１４ｄ 分割導磁板
３２０ 下部ニット
３２１ ヨーク
３２２、３２３ 磁石
３２４ａ、３２４ｂ、３２４ｃ、３２４ｄ 分割導磁板
３２５ 基板
３２６ ＭＲセンサ（ＭＲ１）
３２７ ＭＲセンサ（ＭＲ２）

以下に、添付図面を参照して、本発明に係る磁気質検出装置の好適な実施例を詳細に説明する。なお、実施例１では、搬送路を挟んで対称な位置に磁石ユニットをそれぞれ配置する場合について、実施例２では、一方の磁石ユニットの搬送路側に１枚板の導磁板を配置する場合について、実施例３では、双方の磁石ユニットの搬送路側に搬送方向について分断された複数の分割導磁板をそれぞれ配置する場合について、それぞれ説明することとする。

図１は、実施例１に係る磁気質検出装置１００の概要を示す図である。なお、同図に示すように、実施例１に係る磁気質検出装置１００は、搬送路の上方に設けられた上部ユニット１１０と、搬送路の下方に設けられた下部ユニット１２０とから構成される。

上部ユニット１１０は、搬送路側に耐摩耗性素材を付与したハウジング内に、磁石１１２と磁石１１３とをヨーク１１１で連結した磁界発生部（磁界発生手段）を有している。ここで、ヨーク１１１は、たとえば、パーマロイのような導磁率が高い素材で構成された部材である。

また、同図に示すように、上部ユニット１１０内の磁石１１２および磁石１１３は、ハウジングの下面に沿って設けられており、搬送方向１０１の上流側には磁石１１２が、下流側には磁石１１３が、それぞれ配置されている。なお、磁石１１２および磁石１１３については、永久磁石で構成することとしてもよいし、電磁石として構成することとしてもよい。

下部ユニット１２０は、搬送路側に耐摩耗性素材を付与したハウジング内に、磁石１２２と磁石１２３とをヨーク１２１で連結した磁界発生部（磁界発生手段）を有している。また、同図に示すように、下部ユニット１２０内の磁石１２２および磁石１２３は、ハウジングの上面に向かって設けられており、搬送方向１０１の上流側には磁石１２２が、下流側には磁石１２３が、それぞれ配置されている。なお、磁石１２２および磁石１２３についても、磁石１１２および磁石１１３と同様に、永久磁石で構成することとしてもよいし、電磁石として構成することとしてもよい。

また、下部ユニット１２０の内部には、ハウジングの上面に沿って磁気質検出部（磁気質検出手段）が設けられている。この磁気質検出部は、同図に示すように、基板１２４上に、ＭＲ（MagnetoResistive）センサ（ＭＲ１）１２５と、ＭＲセンサ（ＭＲ２）１２６とを設けることで構成されている。ここでＭＲセンサとは、磁界強度に応じて抵抗値が変化するセンサのことを指す。なお、本実施例１では、ＭＲセンサを用いる場合について説明するが、ホールセンサ、磁気インピーダンスセンサ、フラックスゲートセンサ等を用いることとしてもよい。

同図に示したように、上部ユニット１１０の磁石１１２と、下部ユニット１２０の磁石１２２とは、搬送路を挟んで対向している。また、上部ユニット１１０の磁石１１３と、下部ユニット１２０の磁石１２３とは、搬送路を挟んで対向している。このように、上部ユニット１１０と、下部ユニット１２０とは、搬送路をエアギャップとして閉磁路を形成している。以下では、かかる閉磁路についてさらに詳細に説明する。

図２は、実施例１に係る磁気質検出装置１００が発生する磁力線および磁界強度分布を示す図である。なお、同図の（Ａ）には、磁気質検出装置１００が発生する磁力線を、同図の（Ｂ）には、磁界強度分布を、それぞれ示している。

図２の（Ａ）に示したように、上部ユニット１１０の磁石１１２は、搬送路側がＳ極でヨーク１１１側がＮ極であり、下部ユニット１２０の磁石１２２は、搬送路側がＮ極でヨーク１２１側がＳ極となっている。また、上部ユニット１１０の磁石１１３は、搬送路側がＮ極でヨーク１１１側がＳ極であり、下部ユニット１２０の磁石１２３は、搬送路側がＳ極でヨーク１２１側がＮ極となっている。

このように、各磁石ユニット（上部ユニット１１０および下部ユニット１２０）は、対向する磁石ユニットの磁石と異極同士が向き合うように設けられているので、各磁力線は、対向する上部ユニット１１０および下部ユニット１２０の中間点で搬送ライン２１と垂直となる。ここで、搬送ライン２１とは、搬送される紙葉類が通過する位置を指しており、搬送ライン２１の矢印の向きは、搬送方向をあらわしている。

すなわち、同図に示す搬送ライン２１上では、磁力線のＸ方向成分は０となり、Ｙ方向成分のみとなるので、紙葉類をＹ方向についてのみ磁化させることができる。したがって、被検体（紙葉類）の磁化コントロールを確実に行うことが可能となり、保磁力検知の精度を向上させることができる。

なお、ＭＲセンサ（ＭＲ１）１２５およびＭＲセンサ（ＭＲ２）１２６は、同図に示すように、上部ユニット１１０と下部ユニット１２０とで挟まれた搬送路の搬送ライン２１近辺に配置される。このようにすることで、Ｙ方向成分のみで磁化された紙葉類の残留磁化を高精度に取得することができる。

また、同図の（Ｂ）に示したように、上部ユニット１１０と下部ユニット１２０とで形成される閉磁路における磁界強度は、同図に示す位置２３／位置２６間で、変曲点のない非減少の曲線２２としてあらわされる。

具体的には、曲線２２は、点２２ａから点２２ｄにおいて変曲点を有しておらず、単調に増加している。このように、飽和磁化曲線に沿って非減少となるように磁界強度を変化させることで、点２２ａで飽和磁化させた紙葉類の残留磁化を精度良く検出することが可能となる。

ここで、ＭＲセンサ（ＭＲ１）１２５およびＭＲセンサ（ＭＲ２）１２６は、同図に示す位置２４および位置２５にそれぞれ配置されているので、非減少区間（点２２ａ／点２２ｄ間）に含まれる点２２ｂおよび点２２ｃの残留磁化を検出することになる。

なお、ＭＲセンサ（ＭＲ１）１２５の位置２４およびＭＲセンサ（ＭＲ２）１２６の位置２５は、点２２ａ／点２２ｄ間の任意の位置とすることができる。また、同図では、２つのＭＲセンサで２点の残留磁化を検出する場合について示しているが、ＭＲセンサの数量を３つ以上とすることとしてもよい。

次に、ＭＲセンサ（ＭＲ１）１２５による検出値と、ＭＲセンサ（ＭＲ２）１２６による検出値との比較による紙葉類の真偽判定例について図３を用いて説明する。図３は、硬磁性インクおよび軟磁性インクの飽和磁化曲線およびＭＲセンサによる検出値を示す図である。なお、同図の（Ａ）には、飽和磁化曲線を、同図の（Ｂ）には、ＭＲセンサによる検出値を、それぞれ示している。

図３の（Ａ）に示したように、たとえば、位置２３の点３２ａで飽和磁化状態となった軟磁性インクは、位置２４（ＭＲセンサ（ＭＲ１）１２５の取付位置）の点３２ｂで、ＭＲセンサ（ＭＲ１）１２５によって残留磁化を検出され、位置２５（ＭＲセンサ（ＭＲ２）１２６の取付位置）の点３２ｃで、ＭＲセンサ（ＭＲ２）１２６によって残留磁化を検出される。

また、位置２３の点３１ａで飽和磁化状態となった硬磁性インクは、位置２４（ＭＲセンサ（ＭＲ１）１２５の取付位置）の点３１ｂで、ＭＲセンサ（ＭＲ１）１２５によって残留磁化を検出され、位置２５（ＭＲセンサ（ＭＲ２）１２６の取付位置）の点３１ｃで、ＭＲセンサ（ＭＲ２）１２６によって残留磁化を検出される。ここで、位置２５（ＭＲセンサ（ＭＲ２）１２６の取付位置）は、真正な紙葉類の場合に、点３１ｃにおける磁化強度が０となる位置に調整されている。

したがって、ＭＲセンサ（ＭＲ２）１２６は、真正な紙葉類の場合には、硬磁性インクの磁気パターンを検出せず、真正ではない紙葉類の場合には、硬磁性インクの磁気パターンを検出することになる。

たとえば、同図の（Ｂ）に示したように、真正な紙葉類の磁性インクパターンが、搬送ライン２１と交わるように、軟磁性インクのラインが３つ、硬磁性インクのラインが２つとなるように、紙葉類に付されているとする。

この場合、位置２４に配置されたＭＲセンサ（ＭＲ１）１２５の検出値は、同図の曲線３３のようになる。すなわち、ＭＲセンサ（ＭＲ１）１２５では、軟磁性インクによる残留磁化と、硬磁性インクによる残留磁化（同図の３３ａ参照）とを双方とも検出する。

一方、位置２５に配置されたＭＲセンサ（ＭＲ２）１２６の検出値は、同図の曲線３４のようになる。すなわち、ＭＲセンサ（ＭＲ２）１２６では、軟磁性インクによる残留磁化については検出するものの、硬磁性インクによる残留磁化（同図の３４ａ参照）については検出しない。

このように、真正な紙葉類については、硬磁性インクの残留磁化が０となる位置にＭＲセンサ（ＭＲ２）１２６を配置することで、紙葉類の真偽を判別することができる。ここで、本実施例１に係る磁気質検出装置１００は、紙葉類の搬送ラインにおいて、磁力線のＸ成分が０となるように、すなわち、磁力線が搬送ラインと直交するように、上部ユニット１１０と下部ユニット１２０とで閉磁路を形成することとしているので、硬磁性インクの残留磁化が０となる位置を正確に見積もることができる。

上述してきたように、実施例１では、紙葉類の搬送ラインについて対称位置に上部ユニットと、下部ユニットとを配置し、上部ユニットおよび下部ユニットとで閉磁路を構成することで、搬送ラインにおける磁力線が、搬送される紙葉類と直交するようにした。したがって、紙葉類と平行向きの磁力線成分を排除して紙葉類と直交向きの磁力線成分のみで紙葉類の磁化を行うので、異なる磁性特性を有するインクの残留磁化を正確に取得することができる。これにより、紙葉類の真偽判別を高精度に行うことが可能となる。

なお、実施例１では、異なる磁性特定を有するインクの残留磁化を検出し、検出した残留磁化に基づいて紙葉類の真偽を判別する場合について示したが、図３に示したように、実施例１に係る磁気質検出装置では、飽和磁化曲線に沿って磁化強度を変化させているので、絶対的な磁気量を検出することもできる。したがって、絶対的な磁気量に基づく真偽判別を行うことも可能である。

ところで、上述した実施例１では、紙葉類の搬送ラインについて対称位置に磁石ユニットをそれぞれ配置した場合について示したが、一方の磁石ユニットの搬送路側に１枚板の導磁板を配置することで、搬送ラインと磁石ユニットとの距離を調整することとしてもよい。そこで、以下に示す実施例２では、一方の磁石ユニットの搬送路側に１枚板の導磁板を配置する場合について説明することとする。

図４は、実施例２に係る磁気質検出装置２００の概要を示す図である。同図に示すように、実施例２に係る磁気質検出装置２００は、搬送路の上方に設けられた上部ユニット２１０と、搬送路の下方に設けられた下部ユニット２２０とから構成されるが、下部ユニット２２０が導磁板２２７を備える点で、実施例１に係る磁気質検出装置１００とは異なる。

なお、上部ユニット２１０は、実施例１に係る磁気質検出装置１００と同様に、搬送路側に耐摩耗性素材を付与したハウジング内に、ヨーク２１１と、磁石２１２と、磁石２１３とを有している。また、下部ユニット２２０は、搬送路側に耐摩耗性素材を付与したハウジング内に、ヨーク２２１と、磁石２２２と、磁石２２３とを有しており、ＭＲセンサ（ＭＲ１）２２５およびＭＲセンサ（ＭＲ２）２２６を設けた基板２２４と、磁石２２２および磁石２２３との間に、上記した導磁板２２７を備えている。

ここで、導磁板２２７は、下部ユニット２２０の磁石２２２あるいは磁石２２３と接触しないように取り付けられる。その理由は、導磁板２２７と磁石（磁石２２２または磁石２２３）とを接触させると、これらの部材間で閉じた磁気回路が形成されてしまい、上部ユニット２１０／下部ユニット２２０間の磁界が形成されなくなってしまうためである。

実施例２に係る磁気質検出装置２００は、かかる導磁板２２７を備えることによって、磁力線が被検体（紙葉類）と直交するラインの位置を、下部ユニット２２０側に引き寄せることができる。すなわち、実施例２に係る磁気質検出装置２００によれば、磁力線がＹ軸成分のみとなる搬送ラインの位置を、上部ユニット２１０と下部ユニット２２０との中間点とする必要がない。

次に、実施例２に係る磁気質検出装置２００の磁力線分布について、図５を用いて説明する。図５は、実施例２に係る磁気質検出装置２００の磁力線分布を示す図である。なお、同図の（Ａ）には、実施例２に係る磁気質検出装置２００の磁力線分布を、同図の（Ｂ）には、参考のため、実施例１に係る磁気質検出装置１００の磁力線分布を、それぞれ示している。

図５の（Ａ）に示したように、実施例２に係る磁気質検出装置２００では、各磁力線は、下部ユニット２２０寄りの位置で、Ｙ軸成分のみ（Ｙ軸と平行）となる。したがって、搬送ライン５１を、下部ユニット２２０寄りの位置に設定することができる。ここで、搬送ライン５１とは、搬送される紙葉類が通過する位置を指しており、搬送ライン５１の矢印の向きは、搬送方向をあらわしている。

図５の（Ｂ）に示したように、実施例１に係る磁気質検出装置１００における搬送ライン２１は、上部ユニット１１０と下部ユニット１２０との中間点に設ける必要があったが、実施例２に係る磁気質検出装置２００における搬送ライン５１は、ＭＲセンサを有する下部ユニット２２０の表面に設けることができる。したがって、ＭＲセンサによる残留磁化の計測精度を向上させることができる。

ここで、実施例２に係る磁気質検出装置２００では、導磁板２２７の厚み（Ｔ）や、導磁率（μ）を変更することで、磁力線がＹ軸成分のみ（Ｙ軸と平行）となる位置を変更することが可能である。

図６は、導磁板２２７の厚みおよび導磁率と磁力線変曲点の位置との関係を示す図である。ここで、磁力線変曲点とは、磁力線がＹ軸成分のみ（Ｙ軸と平行）となる磁力線上の点のことを指し、磁力線変曲点の位置とは、各磁力線について磁力線変曲点を結んだ線と、搬送面（ここでは、下部ユニット２２０の上面）との距離をあらわすものとする。なお、下部ユニット２２０の上面には耐摩耗性素材が付与されているものとする。

なお、同図の（Ａ）には、上部ユニット２１０と、下部ユニット２２０との距離（クリアランス）を８．０ｍｍとし、導磁板２２７と、磁石（磁石２２２および磁石２２３）との距離を０．５ｍｍとし、導磁板２２７と下部ユニット２２０の上面との距離を１ｍｍとした場合の磁力線を示している。また、同図の（Ｂ）には、磁力線変曲点と搬送面との距離（ｄ）と、導磁板２２７の厚み（Ｔ）との関係を示すグラフを、導磁板の導磁率（μ）ごとに示している。

具体的には、距離（ｄ）と厚み（Ｔ）との関係をあらわすグラフは、導磁率（μ）が５０の場合については曲線６１となり、導磁率（μ）が１００の場合については曲線６２となり、導磁率（μ）が２００の場合については曲線６３となる。また、導磁率（μ）が５００の場合については曲線６４となり、導磁率（μ）が１０００の場合については曲線６５となる。

図６の（Ｂ）に示したように、距離（ｄ）は、導磁率（μ）が大きいほど、また、厚み（Ｔ）が厚いほど、小さくなる傾向にある。言い換えれば、導磁率（μ）が小さく、厚み（Ｔ）が薄いほど、距離（ｄ）は大きくなる傾向にある。

このように、紙葉類の搬送面と、磁力線の変曲点とを一致させる導磁率（μ）と厚み（Ｔ）との組み合わせは多くあるが、実際には、導磁板２２７の薄化による割れや、厚化によるユニットサイズの増大を避けるために、導磁板２２７の厚み（Ｔ）を、０．３ｍｍ〜２．０ｍｍ程度とすることが好ましい。

したがって、図６の（Ｂ）に示したグラフを参照すると、導磁率（μ）については、１００〜５００程度で距離（ｄ）が０となるように、導磁率（μ）および厚み（Ｔ）を選定することとすればよいことがわかる。このように、実施例２に係る磁気質検出装置２００を用いると、磁力線の変曲点の位置を、下部ユニット２２０の上面付近に調整することができる。

ところで、図４等では、ヨーク２１１と、磁石２１２と、磁石２１３とで上部ユニット２１０とを構成し、搬送路側には、磁石２１２および磁石２１３を配置する場合について示したが、搬送路側にさらにヨークを設けることで、次に例を示すように搬送路における磁界強度を強めることとしてもよい。

図７は、実施例２に係る磁気質検出装置２００の変形例を示す図である。同図に示すように、上部ユニット２１０における磁石２１２の搬送路側には、ヨーク８１がさらに設けられている。このように、ヨーク８１を設けることで、下部ユニット２２０の磁石２２２との間の磁界強度を強めることができる。これにより、紙葉類５００を飽和磁化させるための磁気を増強することが可能となる。ここで、搬送ライン８２は、搬送される紙葉類が通過する位置を指しており、搬送ライン８１の矢印の向きは、搬送方向をあらわしている。

上述してきたように、実施例２では、下部ユニットの搬送路側に１枚板の導磁板を配置することで、磁力線の変曲点の位置を下部ユニットの上面に近づけることとした。また、導磁板の厚みや導磁率を変更することで、磁力線の変曲点の位置を調整することとした。したがって、下部ユニットのＭＲセンサは、紙葉類の残留磁化を高精度に検出することができる。また、磁気質検出装置の装置サイズをコンパクト化することができる。

ところで、上述した実施例２では、１枚板の導磁板を用いる場合について示したが、搬送方向について分断された複数の分割導磁板を用いることとしてもよい。そこで、以下に示す実施例３では、複数の分割導磁板を用いる場合について説明することとする。

図８は、実施例３に係る磁気質検出装置３００の概要を示す図である。同図に示すように、実施例３に係る磁気質検出装置３００は、搬送路の上方に設けられた上部ユニット３１０と、搬送路の下方に設けられた下部ユニット３２０とから構成されるが、上部ユニット３１０が複数の分割導磁板（３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃおよび３１４ｄ）を備え、下部ユニット３２０も複数の分割導磁板（３２４ａ、３２４ｂ、３２４ｃおよび３２４ｄ）を備える点で、実施例１に係る磁気質検出装置１００とは異なる。

ここで、上部ユニット３１０の分割導磁板３１４ａは、下部ユニット３２０の分割導磁板３２４ａと搬送路を挟んで対向しており、以下同様に、分割導磁板３１４ｂと分割導磁板３２４ｂ、分割導磁板３１４ｃと分割導磁板３２４ｃ、分割導磁板３１４ｄと分割導磁板３２４ｄが、それぞれ対向している。

このように、複数の分割された導磁板を用いることで、上部ユニット３１０／下部ユニット３２０間の磁界強度をステップ状に変化させることができ、ＭＲセンサの設置位置ずれの許容範囲を広げることが可能となる。

なお、上部ユニット３１０は、搬送路側に耐摩耗性素材を付与したハウジング内に、ヨーク３１１と、磁石３１２と、磁石３１３とを有しており、磁石３１２の搬送路側には分割導磁板３１４ａを、磁石３１３の搬送路側には分割導磁板３１４ｄを、それぞれ有している。また、磁石３１２と磁石３１３との間には、分割導磁板３１４ａおよび分割導磁板３１４ｄと平行となるように、分割導磁板３１４ｂおよび分割導磁板３１４ｃを有している。

また、下部ユニット３２０は、搬送路側に耐摩耗性素材を付与したハウジング内に、ヨーク３２１と、磁石３２２と、磁石３２３とを有しており、磁石３２２の搬送路側には分割導磁板３２４ａを、磁石３２３の搬送路側には分割導磁板３２４ｄを、それぞれ有している。また、磁石３２２と磁石３２３との間には、分割導磁板３２４ａおよび分割導磁板３２４ｄと平行となるように、分割導磁板３２４ｂおよび分割導磁板３２４ｃを有している。そして、下部ユニット３２０内の上面付近には、ＭＲセンサ（ＭＲ１）３２６およびＭＲセンサ（ＭＲ２）３２７を設けた基板３２５を有している。

なお、分割導磁板を用いる場合には、１枚板の導磁板を用いる場合と異なり、分割導磁板を各磁石と接触させて設置することが許容される。

図９は、実施例３に係る磁気質検出装置３００が発生する磁力線および磁界強度分布を示す図である。なお、同図の（Ａ）には、磁気質検出装置３００が発生する磁力線を、同図の（Ｂ）には、磁界強度分布を、それぞれ示している。

図９の（Ａ）に示したように、上部ユニット３１０の磁石３１２は、搬送路側がＳ極でヨーク３１１側がＮ極であり、下部ユニット３２０の磁石３２２は、搬送路側がＮ極でヨーク３２１側がＳ極となっている。また、上部ユニット３１０の磁石３１３は、搬送路側がＮ極でヨーク３１１側がＳ極であり、下部ユニット３２０の磁石３２３は、搬送路側がＳ極でヨーク３２１側がＮ極となっている。

このように、各磁石ユニット（上部ユニット３１０および下部ユニット３２０）は、対向する磁石ユニットの磁石と異極同士が向き合うように設けられているので、各磁力線は、対向する上部ユニット３１０および下部ユニット３２０の中間点で搬送ライン５０１と垂直となる。ここで、搬送ライン５０１とは、搬送される紙葉類が通過する位置を指しており、搬送ライン５０１の矢印の向きは、搬送方向をあらわしている。

すなわち、同図に示す搬送ライン５０１上では、磁力線のＸ方向成分は０となり、Ｙ方向成分のみとなるので、紙葉類をＹ方向についてのみ磁化させることができる。したがって、被検体（紙葉類）の磁化コントロールを確実に行うことが可能となり、保磁力検知の精度を向上させることができる。

ここで、ＭＲセンサ（ＭＲ１）３２６は、分割導磁板３１４ｂ／分割導磁板３２４ｂ間の領域に、ＭＲセンサ（ＭＲ２）３２７は、分割導磁板３１４ｃ／分割導磁板３２４ｃ間の領域に、それぞれ配置されている。これは、対向する分割導磁板で挟まれた領域においては、磁界強度の変化が緩やかになるためである。この点について、同図の（Ｂ）を用いてさらに詳細に説明する。

図９の（Ｂ）に示したように、上部ユニット３１０と下部ユニット３２０とで形成される閉磁路における磁界強度は、位置５０３よりも下流側で、変曲点のない曲線５０２としてあらわされる。また、位置５０４および位置５０５近辺においては、磁界強度の変化が停滞している（ステップ状となっている）。

このように、分割導磁板を用いると、各分割導磁板に対応する位置において磁界強度の変化を停滞させることができる。したがって、各ＭＲセンサの設置位置ずれの許容範囲を広げることができる。

たとえば、同図において、ＭＲセンサ（ＭＲ１）３２６は、位置５０４に取り付けられており、点５０２ｂにおける磁界強度を取得する。しかし、ＭＲセンサ（ＭＲ１）３２６の取付位置が同図の左右に多少ずれた場合であっても、磁界強度はほとんど変化しない。したがって、ＭＲセンサ（ＭＲ１）３２６の取付位置を正確に位置５０４としなくても、位置５０４に設置した場合と同等の磁界強度を検出することができる。

また、同図において、ＭＲセンサ（ＭＲ２）３２７は、位置５０５に取り付けられており、点５０２ｃにおける磁界強度を取得するが、ＭＲセンサ（ＭＲ２）３２７の取付ずれも、ＭＲセンサ（ＭＲ１）３２６の場合と同様の理由から許容されることになる。

ところで、分割導磁板を用いる場合、分割導磁板の位置を、搬送方向について上流側あるいは下流側にずらすことで、上部ユニット３１０／下部ユニット３２０間の磁界強度分布を変更することができる。そこで、以下では、図１０および図１１を用いて分割導磁板の移動に伴う磁界強度分布の変化について説明することとする。

図１０は、最上流側の分割導磁板（分割導磁板３１４ａおよび分割導磁板３２４ａ）を移動した場合における磁界強度分布の変化を示す図である。なお、図１０の（Ｂ）に示した場合が既定位置であり、この場合、各分割導磁板間の距離は、同図の左から、０．５ｍｍ、１．５ｍｍ、０．５ｍｍとなる。

ここで、同図に示すように、分割導磁板３１４ａおよび分割導磁板３２４ａには、それぞれ位置調整機構１１１が取り付けられている。位置調整機構１１１は、たとえば、ネジ１１１ｂと、ネジ１１１ｂの回転を許容しつつネジ１１１ｂの位置を固定する固定板１１１ａと、分割導磁板３１４ａまたは分割導磁板３２４ａに接続されておりネジ１１１ｂの回転によって固定板１１１ａとの相対距離を変更可能な連結部材１１１ｃとから構成される。

また、同図の（Ａ）では、分割導磁板３１４ａと分割導磁板３１４ｂとの間隔および分割導磁板３２４ａと分割導磁板３２４ｂとの間隔を、１．０ｍｍとした場合を、同図の（Ｃ）では、同じく０．２ｍｍとした場合を、同図の（Ｄ）では、同じく０．０ｍｍとした場合を、それぞれ示している。

そして、同図の（Ｅ）には、（Ａ）〜（Ｄ）にそれぞれ対応する磁界強度の変化を示す曲線を示している。ここで、曲線５１１は（Ａ）に、曲線５１２は（Ｂ）に、曲線５１３は（Ｃ）に、曲線５１４は（Ｄ）に、それぞれ対応している。このように、分割導磁板の間隔を変更することで、磁界強度分布を調整することができる。

図１１は、最下流側の分割導磁板（分割導磁板３１４ｄおよび分割導磁板３２４ｄ）を移動した場合における磁界強度分布の変化を示す図である。なお、図１１の（Ｃ）に示した場合が既定位置であり、この場合、各分割導磁板間の距離は、同図の左から、０．５ｍｍ、１．５ｍｍ、０．５ｍｍとなる。なお、分割導磁板３１４ｄおよび分割導磁板３２４ｄには、図１０に示した位置調整機構１１１が接続されている。

また、同図の（Ａ）では、分割導磁板３１４ｃと分割導磁板３１４ｄとの間隔および分割導磁板３２４ｃと分割導磁板３２４ｄとの間隔を、０．０ｍｍとした場合を、同図の（Ｂ）では、同じく０．２ｍｍとした場合を、同図の（Ｄ）では、同じく１．０ｍｍとした場合を、それぞれ示している。

そして、同図の（Ｅ）には、（Ａ）〜（Ｄ）にそれぞれ対応する磁界強度の変化を示す曲線を示している。ここで、曲線５２１は（Ａ）に、曲線５２２は（Ｂ）に、曲線５２３は（Ｃ）に、曲線５２４は（Ｄ）に、それぞれ対応している。このように、分割導磁板の間隔を変更することで、磁界強度分布を調整することができる。

なお、図１０および図１１では、最上流および最下流の分割導磁板をそれぞれ移動する場合について示したが、他の分割導磁板を移動することとしてもよい。また、各分割導磁板を取り外し可能に固定する個数調整機構を用いることとしたうえで、分割導磁板の個数を調整することとしてもよい。

ところで、これまでは、それぞれが搬送方向と平行な分割導磁板を用いる場合について説明してきたが、分割導磁板を必ずしも搬送方向と平行にする必要はない。図１２は、分割導磁板配置の変形例を示す図である。同図に示すように、分割導磁板を搬送方向と非平行となるように配置しても、各磁力線がＹ軸と平行になる搬送ライン（同図の矢印参照）を得ることができる。

また、これまでは、搬送方向が固定された磁気質検出装置３００について説明してきたが、双方向の搬送に対応した磁気質検出装置３００を構成することとしてもよい。そこで以下では、図１３および図１４を用いて双方向搬送に対応した磁気質検出装置３００について、それぞれ説明することとする。

図１３は、双方向搬送に対応した磁気質検出装置その１の構成および磁界強度分布を示す図である。なお、同図の（Ａ）には、磁気質検出装置３００ａが発生する磁力線を、同図の（Ｂ）には、磁界強度分布を、それぞれ示している。

図１３の（Ａ）に示したように、磁気質検出装置３００ａは、図９に示した磁気質検出装置３００を、同図に示す位置５４２について反転させて接続した形状を有している。なお、同図に示すように、磁気質検出装置３００ａは、上部ユニット３１０ａと、下部ユニット３２０ａとから構成される。また、搬送ラインは、同図に示す両矢印の位置となり、この搬送ライン上では、各磁力線の向きがＹ軸と平行となる。

また、同図の（Ｂ）に示したように、磁界強度の変化を示す曲線５４４は、位置５４１〜位置５４２の区間では、変曲点がない非減少グラフとしてあらわされる。また、曲線５４４は、位置５４２〜位置５４３の区間では、変曲点がない非増加グラフとしてあらわされる。このように、磁気質検出装置３００ａは、位置５４２について対称な形状を有しているので、双方向搬送に対応することができる。

この場合、紙葉類を同図の左から右へ搬送する場合には、同図に示す「ＭＲ１」および「ＭＲ２」のＭＲセンサを用い、紙葉類を同図の右から左へ搬送する場合には、同図に示す「ＭＲ１´」および「ＭＲ２´」のＭＲセンサを用いる。

図１４は、双方向搬送に対応した磁気質検出装置その２の構成および磁界強度分布を示す図である。なお、同図の（Ａ）には、磁気質検出装置３００ｂが発生する磁力線を、同図の（Ｂ）には、磁界強度分布を、それぞれ示している。

図１４の（Ａ）に示したように、磁気質検出装置３００ｂは、図１０に示した磁気質検出装置３００ａから中央部分における壁を取り除いた形状を有している。なお、同図に示すように、磁気質検出装置３００ａは、上部ユニット３１０ｂと、下部ユニット３２０ｂとから構成される。また、搬送ラインは、同図に示す両矢印の位置となり、この搬送ライン上では、各磁力線の方向がＹ軸と平行となる。

また、同図の（Ｂ）に示したように、磁界強度の変化を示す曲線５５４は、位置５５１〜位置５５２の区間では、変曲点がない非減少グラフとしてあらわされ、位置５５２〜位置５５３の区間では、変曲点がない非増加グラフとしてあらわされる。このように、磁気質検出装置３００ｂは、位置５５２について対称な形状を有しているので、双方向搬送に対応することができる。

この場合、紙葉類を同図の左から右へ搬送する場合には、同図に示す「ＭＲ１」および「ＭＲ２」のＭＲセンサを用い、紙葉類を同図の右から左へ搬送する場合には、同図に示す「ＭＲ１´」および「ＭＲ２」のＭＲセンサを用いる。

上述してきたように、実施例３では、上部ユニットの搬送路側に複数の分割導磁板を配置するとともに、下部ユニットの搬送路側に複数の分割導磁板を配置することとしたので、上部ユニット／下部ユニット間の磁界強度の変化をステップ状にすることができる。したがって、ＭＲセンサの取付ずれの許容範囲を広げることができる。また、分割導磁板の位置を変更したり、分割導磁板の数を変更したりすることで、磁界強度分布を調整することができる。

次に、上述した実施例２に係る磁気質検出装置２００あるいは実施例３に係る磁気質検出装置３００に対して紙葉類押さえ機構を付加した場合について図１５を用いて説明する。図１５は、紙葉類押さえ機構のバリエーションを示す図である。

なお、同図の（Ａ）には、実施例３に係る磁気質検出装置３００に対して付加する紙葉類押さえ機構について、同図の（Ｂ）および同図の（Ｃ）には、実施例２に係る磁気質検出装置２００に対して付加する紙葉類押さえ機構について、それぞれ示している。また、同図には、紙葉類５００、紙葉類５００の搬送方向５０１、下部ユニット３２０あるいは下部ユニット２２０の上面（搬送路側）に付与された耐摩耗性素材の耐摩耗板５０２を併せて示している。

図１５の（Ａ）に示したように、実施例３に係る磁気質検出装置３００の場合、上部ユニット３１０と下部ユニット３２０との間隔は、実施例２に係る磁気質検出装置２００の場合よりも狭くする必要がある。これは、上部ユニット３１０と下部ユニット３２０との中間位置に磁力線変曲点が存在するので、紙葉類５００の搬送位置を磁力線変曲点位置付近とする必要があるためである。

このように、実施例３に係る磁気質検出装置３００では、上部ユニット３１０／下部ユニット３２０間の間隔が小さいので、同図に示すように、紙葉類押さえ機構として押さえばね７１を使用する。

具体的には、押さえばね７１は、ピン７２で固定されており、搬送される紙葉類５００を、下部ユニット２２０の上面に押さえつける。しかしながら、押さえばね７１のような板ばねによる押さえでは、紙葉類の高速搬送時にジャム（紙葉類詰まり）が発生しやすい。

このため、図１５の（Ｂ）や（Ｃ）に示したように、実施例２に係る磁気質検出装置２００を使用することとすれば、磁力線変曲点位置を下部ユニットの上面付近に調整することができるので、上部ユニット２１０／下部ユニット２２０間の間隔を大きくとることが可能となる。これにより、紙葉類５００に対する押さえ効果が高いローラ付きアームを紙葉類押さえ機構として用いることができる。

同図の（Ｂ）に示したように、ローラ付きアームは、アーム７３にローラ７５を取り付けることで構成されている。具体的には、ローラ７５をローラ軸７６で支持するアーム７３は、アーム軸７４まわりに回動するように取り付けられており、アーム７３の一端は、ばね７８経由でピン７７に固定されている。

かかるローラ付きアームを用いた場合、同図に破線で示した位置（同図の７３ａ参照）まで、ローラ付きアームは移動することがある。したがって、同図の（Ｂ）に示したように、上部ユニット２１０は、ローラ付きアームと接触しない位置に設ける必要がある。このため、同図の（Ｂ）に示したように、上部ユニット２１０／下部ユニット２２０間の間隔を、同図の（Ａ）に示した場合よりも大きくする必要がある。

そこで、同図の（Ｃ）に示したように、上部ユニット２１０の下面を下側が凹んだ形としてローラ付きアームとの接触を避けたうえで、上部ユニット２１０の取付位置を、図１５の（Ｂ）における上部ユニット２１０の取付位置（同図の７９参照）よりも搬送路側に近づけることとしてもよい。このようにすることで、ローラ付きアームを用いつつ磁気質検出装置２００の装置サイズをコンパクト化することができる。

以上のように、本発明に係る磁気質検出装置は、磁気インクの保磁力特性の差異を精度良く検出したい場合に有用である。

Claims (6)

1. 磁気インクで印刷された紙葉類を搬送面に沿って搬送することで前記紙葉類の磁気を検出する磁気質検出装置であって、
   磁石の異極間をヨークで連結した磁石ユニットを、前記搬送面を挟んで対向する位置にそれぞれ配置しており、前記搬送面における磁気検出区間において磁気ベクトルの向きが前記搬送面と垂直であり、かつ、磁界強度が前記磁気検出区間における搬送向きについて非減少または非増加となるように調整された磁界発生手段と、
   前記磁気検出区間に設けられた磁気質検出手段と
   を備えたことを特徴とする磁気質検出装置。
2. 前記磁界発生手段の各磁石ユニットは、
   前記搬送面を挟んで対向する前記磁石の磁極が異極同士となるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気質検出装置。
3. 前記磁界発生手段は、
   各磁石ユニットの前記搬送面側に搬送方向について分断された複数の分割導磁板をさらに備えており、
   前記磁気質検出手段は、
   前記分割導磁板に対応する位置であって、前記分割導磁板よりも前記搬送面寄りに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の磁気質検出装置。
4. 前記磁界発生手段は、
   前記分割導磁板の搬送方向における位置を調整する位置調整機構をさらに備えたことを特徴とする請求項３に記載の磁気質検出装置。
5. 前記磁界発生手段は、
   一方の前記磁石ユニットの前記搬送面側に１つの導磁板をさらに備えており、
   前記磁気質検出手段は、
   前記導磁板よりも前記搬送面寄りに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の磁気質検出装置。
6. 前記磁界発生手段は、
   導磁率および／または板厚が異なる前記導磁板を用いることで前記搬送面と前記一方の磁石ユニットとの距離を調整することを特徴とする請求項５に記載の磁気質検出装置。

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