(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送路を搬送される紙葉類に含まれる磁性体を検出する磁気センサ装置において、
前記搬送路の一方の側に設けられた磁束発生部材と、
前記搬送路を挟んで前記磁束発生部材と対向して設けられ、前記搬送路を搬送される前記紙葉類の磁性体成分による前記磁束発生部材からの磁束の変化を電気信号に変換する磁電変換素子と、を有し、
前記磁束発生部材は、少なくとも２個の第１の永久磁石と第２の永久磁石とからなり、前記第１の永久磁石の磁気分極の向きと、前記第２の永久磁石の磁気分極の向きとが互いに逆向きであることを特徴とする磁気センサ装置。
【請求項２】
前記第１の永久磁石の磁気分極の方向と、前記第２の永久磁石の磁気分極の方向とが、搬送路の搬送方向に平行である、請求項１記載の磁気センサ装置。
【請求項３】
前記第１の永久磁石の磁気分極の方向と、前記第２の永久磁石の磁気分極の方向とが、搬送路の搬送方向に垂直である、請求項１記載の磁気センサ装置。
【請求項４】
前記磁束発生部材は、少なくとも３個の第１の永久磁石と第２の永久磁石と第３の永久磁石とからなり、
前記第２の永久磁石は、前記第１の永久磁石と前記第３の永久磁石との間に介在され、
前記第１の永久磁石の磁気分極の向きと前記第３の永久磁石の磁気分極の向きとは同一であり、前記第２の永久磁石の磁気分極の向きは、前記第１及び第３の永久磁石の磁気分極の向きと逆向きである、請求項１記載の磁気センサ装置。
【請求項５】
前記第１、第２、第３の永久磁石の磁気分極の方向が、前記紙葉類が搬送される面に対して垂直である、請求項４記載の磁気センサ装置。
【請求項６】
第１の永久磁石の磁気分極Ｐ１の大きさと、第２の永久磁石の磁気分極Ｐ２の大きさとの関係が｜Ｐ１｜≦｜Ｐ２｜であり、第３の永久磁石の磁気分極Ｐ３の大きさと、第２の永久磁石の磁気分極Ｐ２の大きさとの関係が｜Ｐ３｜≦｜Ｐ２｜である、請求項４又は請求項５記載の磁気センサ装置。
【請求項７】
前記紙葉類が搬送される面に垂直であり、かつ搬送方向を含む断面で前記磁束発生部材を断面視したときに、前記磁束発生部材の先端の中央部が、その周辺部と比べて、前記磁電変換素子に向かって細くなる形状である、請求項１から請求項６のいずれかに記載の磁気センサ装置。
【請求項８】
前記磁電変換素子は、前記紙葉類が搬送される面内で、搬送方向に垂直な方向（搬送路の幅方向という）について、１個又はアレイ状に複数個配列され、
前記磁束発生部材は、前記搬送路の幅方向について、前記磁電変換素子の幅よりも大きな幅を有する、請求項１から請求項７のいずれかに記載の磁気センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気インクを使用して印刷された紙幣や証券などの紙葉類を識別する磁気センサ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁性体を含有した磁気インクなどを使用して印刷した、紙幣や証券などの紙葉類の真偽や種類を識別するための磁気センサ装置が実用化されている。
一般的な磁気センサ装置は、磁気により電位差を生じるホール素子もしくは抵抗値が変化する磁気抵抗素子などの磁電変換素子と、磁束を発生させる永久磁石とを備え、紙葉類が搬送路を通過する際に、紙葉類に含まれる磁性体が磁束を変動させる現象を電気信号に変換して検出している。
【０００３】
従来の磁気センサ装置は、紙葉類の搬送路として、紙葉類を通過するための隙間を設けており、搬送路の一方の側に磁電変換素子と永久磁石を設け、搬送路を挟んで対向した位置に、押圧回転ローラーを設けている。押圧回転ローラーにより、搬送路内で紙葉類を磁電変換素子側に押圧しながら搬送することで、紙葉類と磁電変換素子との距離が離れることによる検出感度の低下を抑えている。
【０００４】
しかし、紙葉類を搬送路内で磁電変換素子側に完全に密着させた状態で高速で搬送することは難しく、磁電変換素子側から紙葉類が少し離れてしまう。また、押圧ローラーを設けることにより、折れた紙葉類やよれた紙葉類の搬送性能が悪くなり、搬送ジャムを発生させる懸念がある。高速で搬送しようとすれば、紙葉類を磁電変換素子と非接触の状態で搬送することが必要となる。
【０００５】
非接触の状態で搬送する際、紙葉類が磁電変換素子側から大きく離れてしまい、検出感度が大きく低下してしまうという問題がある。
その問題を解決するため、従来から、永久磁石を磁気センサ側に配置するだけでなく、永久磁石を磁電変換素子に対向する搬送路の反対側に配置するなど様々な方法が試みられてきた（特許文献１，２）。
【０００６】
図５、図６において、紙葉類が搬送される搬送路８はｘ−ｙ平面にあり、紙葉類はｘ方向に搬送されるものとする。磁電変換素子を”５”で表す。
図５は、特許文献１記載の磁気センサ装置における、搬送路の両側に設けられた磁束発生部材（永久磁石）１００，１０１の配置を示す図であり、図６は、特許文献２記載の磁気センサ装置における、搬送路の両側に設けられた磁束発生部材（永久磁石）１０２，１０３の配置を示す図である。Ｎ，Ｓは永久磁石の極性を示す。
【０００７】
これらの配置により、搬送路内で、搬送路に垂直なｚ方向にほぼ均一な磁界を与えることができ、紙葉類が磁電変換素子から離れても磁束密度が弱くならない磁束を与えることができる。したがって、紙葉類を高速で搬送する際に、磁電変換素子から紙葉類が離れることによる検出感度の低下を抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開2001-21631号公報
【特許文献２】特開2012-255770号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述したような永久磁石を搬送路の両側に配置する構成では、永久磁石が上下で最低１組必要となるため、磁気センサ装置全体が大きくなり、高価になる。    
特に特許文献２の請求項1には、磁電変換素子と搬送路を挟んで、一方のみに磁石を配置する構成の記載があるが、具体的な構成は明細書に明示されていない。特許文献２の明細書の実施例の記載では、搬送路を挟んで上下に永久磁石、あるいは、上側に永久磁石と下側に磁性体を設けており、特許文献1と同様、磁気センサ装置は大きくなり、高価になる。
【００１０】
また、特許文献１、２ともに、搬送路に垂直なｚ方向にほぼ均一な磁束にて紙葉類が磁電変換素子から離れた際の検出感度の低下を抑えることができるが、搬送路に垂直なz軸方向に磁電変換素子から近い場所に比べ、遠い場所の磁束をより強くすることとすれば、検出感度の低下量をさらに抑えることができる。
そこで、本発明が解決すべき課題は、より小型で安価な磁束発生部材にて、紙葉類が搬送路の任意の上下位置を搬送されても、紙葉類に含まれる磁性体の信号出力の低下量を抑えることができる磁気センサ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の磁気センサ装置は、搬送路の一方の側に設けられた磁束発生部材と、搬送路を挟んで磁束発生部材と対向して設けられ、搬送路を搬送される紙葉類の磁性体成分による磁束発生部材からの磁束の変化を電気信号に変換する磁電変換素子とを有し、磁束発生部材は、少なくとも２個の第１の永久磁石と第２の永久磁石とからなり、第１の永久磁石の磁気分極の向きと、第２の永久磁石の磁気分極の向きとが互いに逆向きであることを特徴とする。
【００１２】
磁気センサ装置によれば、以下のような作用が得られる。紙葉類が磁電変換素子から離れるとともに急激に低下する検出感度を補うために、磁電変換素子近傍の搬送路内において、紙葉類が磁電変換素子の近くを通過する場合、磁束発生部材から発生する磁束を弱く、磁電変換素子の遠くを通過する場合、磁束発生部材から発生する磁束を強くし、従来技術に比べ、紙葉類が素子から離れても、紙葉類の検出感度が低下しないようにすることができる。
【００１３】
第１の永久磁石の磁気分極の方向と、第２の永久磁石の磁気分極の方向とが、搬送路の搬送方向に対して平行であれば、搬送路内における磁束を、紙葉類が搬送される面に垂直な方向に磁電変換素子から遠くなるほど、急激に増加させることができる。
第１の永久磁石の磁気分極の方向と、第２の永久磁石の磁気分極の方向とが、搬送路の搬送方向に対して垂直であってもよい。
【００１４】
磁束発生部材は、少なくとも３個の第１の永久磁石と第２の永久磁石と第３の永久磁石とからなり、第２の永久磁石は、第１の永久磁石と第３の永久磁石との間に介在され、第１の永久磁石の磁気分極の向きと第３の永久磁石の磁気分極の向きとは同一であり、第２の永久磁石の磁気分極の向きは、第１及び第３の永久磁石の磁気分極の向きと逆向きであってもよい。
【００１５】
この場合、第１、第２、第３の永久磁石の磁気分極の方向が、搬送路の搬送方向に対して垂直であることが好ましい。
紙葉類が搬送される面に垂直、かつ搬送方向を含む断面で磁束発生部材を断面視したときに、磁束発生部材の先端の中央部が、その周辺部と比べて、磁電変換素子に向かって細くなる形状であることが望ましい。このような形状を採用することによって、紙葉類が磁電変換素子から離れた位置の磁束の集中度を高め、磁束密度を大きくすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、（１）磁気センサ装置を小型化し、（２）紙葉類の搬送路に一定の空隙を設けている状態で、紙葉類が磁電変換素子に近い側を搬送されるときに比べ、遠い側を搬送されるときの、磁電変換素子の出力低下を抑えるという、二つの両立が難しかった課題を同時に解決することができる。したがって、小型の磁気センサ装置において、磁性インクなどを使用して印刷した紙幣や証券などの精密な識別が可能となる、という優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の永久磁石２１と第２の永久磁石２２とを、第１の永久磁石２１の磁気分極Ｐ１の向きと、第２の永久磁石２２の磁気分極Ｐ２の向きとを互いに逆向きにして、当接させた磁束発生部材２を採用した磁気センサ装置を示す側断面図である。
【図２】第１の永久磁石２１と第２の永久磁石２２と第３の永久磁石２３とからなり、第２の永久磁石２２は、第１の永久磁石２１と第３の永久磁石２３との間に介在され、第１の永久磁石２１の磁気分極の向きと第３の永久磁石２３の磁気分極の向きとは同一であり、第２の永久磁石２２の磁気分極の向きを、第１及びの永久磁石の磁気分極の向きと逆向きにして当接させた磁束発生部材２を採用した磁気センサ装置を示す側断面図である。
【図３】磁束φを検出する回路の概要を示すブロック図である。
【図４】第１の永久磁石２１の磁気分極Ｐ１の方向と、第２の永久磁石２２の磁気分極Ｐ２の方向とが、互いに逆向き、かつ搬送路の搬送方向ｘに垂直となるように、磁束発生部材２を配置した側断面図である。
【図５】従来の磁気センサ装置を示す側断面図である。
【図６】従来の磁気センサ装置を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図されている。
＜磁気センサ装置＞
図１及び図２は、有価証券や紙幣などの紙葉類Ｓに形成された磁気パターンＦを検出する磁気センサ装置１の要部を示す側断面図である。
【００１９】
図１及び図２において、紙葉類Ｓが搬送される搬送路８はｘ−ｙ平面にあり、紙葉類Ｓの搬送方向をｘ方向とする。搬送路８は、搬送路８に垂直なｚ軸に垂直に配置された平板状の下ガイド板６と、下ガイド板６に平行に間隔Ｄをおいて設置された平板状の上ガイド板７とによって形成される。紙葉類Ｓの搬送路８への挿入と搬送路８からの離脱を円滑にするために、下ガイド板６の搬送下流側にある端辺と搬送上流側にある端辺とは下向きに折り曲げられ、上ガイド板７の搬送下流側にある端辺と搬送上流側にある端辺とは上向きに折り曲げられている。
【００２０】
上ガイド板７と下ガイド板６は、磁電変換素子５が磁束φを正確に検出することを妨げないように、樹脂などの非磁性体で形成されていることが望ましい。非磁性体の材質は何でも良く、合成樹脂板でも良いが、紙幣との耐摩耗性を考慮すると、表面強度が硬いものが望ましい。特に黄銅や銅等の金属が望ましく、これら金属でも表面処理やメッキにより表面強度を高くすることがさらに望ましい。また、合成樹脂板の場合でもメッキを施し、表面硬度を高くすれば、装置筐体との一体化が可能となるので、コスト的に有利となる。
【００２１】
下ガイド板６の下部には、基板３が下ガイド板６に対して固定されている。基板３には、磁電変換素子５と、磁電変換素子５を駆動するための電源回路(図示せず)と、磁電変換素子５からの信号を処理する電子部品２４とが実装されている。
磁電変換素子５は、磁束φを検出して電気信号を出力する素子である。そのタイプは限定されない。例えば磁束φにより電位差を生じるホール素子もしくは抵抗値が変化する磁気抵抗素子などを使用することができる。電源回路は、磁電変換素子５が最適な感度で動作することができるように、磁電変換素子５にバイアス電圧又はバイアス電流を与える回路素子である。電子部品２４は、磁電変換素子５の信号を増幅して、紙葉類による磁束変動分の信号を抽出するＩＣ等から構成される。
【００２２】
＜磁束発生部材＞
図１は、搬送路８を挟んで磁電変換素子５に対向する位置に設置された第１の永久磁石２１と第２の永久磁石２２とからなる磁束発生部材２を示す。
第１の永久磁石２１と第２の永久磁石２２との材質は限定されないが、小さな体積で大きな磁気分極が得られ、かつ安価な材質が望ましい。例えば、形状が容易に加工できる、ナイロン樹脂にNdFeB磁粉を含有させた樹脂磁石（プラマグ）や、アルニコ等の金属合金磁石やフェライト系磁石、Sm系磁石、Nd系磁石、などの焼結磁石を用いることができる。中でも温度特性の良いものが望ましい。
【００２３】
図１は断面を示しているので図示できないが、磁束発生部材２は、幅方向について長く伸びている。磁電変換素子５は、紙葉類が搬送される面内で、1個、あるいは、幅方向について、一次元アレイ状に複数個配列されている。
磁束発生部材２は、幅方向についてできるだけ均一な磁束φを発生するために、磁電変換素子５の幅よりも大きな幅を有することが好ましい。
【００２４】
磁束発生部材２は、ｘ−ｚ面で断面視して、その先端の中央部が、その周辺部と比べて、磁電変換素子５に向かって細くなるような面取り形状を有している。この面取り形状により、紙葉類が磁電変換素子５から離れた位置にあっても、磁束を集中し、強めることができる。また、図１に示す面取りの幅ｗや角度θを変えることで、使用する磁電変換素子に合わせた磁束の分布を微調整することができる。
【００２５】
第１の永久磁石２１のＳ極からＮ極への磁気分極をＰ１で示し、第２の永久磁石２２のＳ極からＮ極への磁気分極をＰ２で示す。Ｐ１，Ｐ２は、大きさと向きを持つベクトルである。磁気分極Ｐ１の方向と、磁気分極Ｐ２の方向とはともにｘ方向を向いている。
磁気分極Ｐ１と磁気分極Ｐ２は互いに逆向きである。
この実施例によれば、第１の永久磁石２１と第２の永久磁石２２とは、Ｎ極面どうしを互いに当接させている。これとは逆に、第１の永久磁石２１と第２の永久磁石２２とは、Ｓ極面どうしを互いに当接させていてもよい。要するに、磁気分極Ｐ１と磁気分極Ｐ２は互いに逆向きであればよい。
【００２６】
このような磁束発生部材２の構成であれば、磁気分極Ｐ１のＮ極から出た磁束φは、搬送路８内をＰ１のＳ極側に曲がりながら−ｚ方向に進み、向きを変えてｚ方向に進み、磁気分極Ｐ１のＳ極に戻ってくる。また磁気分極Ｐ２のＮ極から出た磁束φは、搬送路８内をＰ２のＳ極側に曲がりながら−ｚ方向に進み、向きを変えてｚ方向に進み、磁気分極Ｐ２のＳ極側に戻ってくる。
【００２７】
磁束発生部材２の先端の中央部は、その周辺部と比べて、磁電変換素子５に向かって細くなるような形状を有しているので、第１の永久磁石２１と第２の永久磁石２２のＮ極から出た磁束φはＮ極近傍で集中しており、その密度が高い。
したがって、このような磁束発生部材２の構成により、磁電変換素子５の付近で、ｚ方向に沿って、磁束φを紙葉類が磁電変換素子５の近くを通過する場合を弱く、磁電変換素子５の遠くを通過する場合を強くし、紙葉類が磁電変換素子から離れるほど、磁束密度を急激に増加させることができる。
【００２８】
この結果、搬送中の紙葉類Ｓが搬送路８内を下ガイド板６と上ガイド板７との間で、z方向の磁電変換素子５から任意に離れた位置を通過した場合でも、磁電変換素子５の検出感度の低下を抑えることができる。
図２は、磁電変換素子５に対向する位置に設置された第１の永久磁石２１と第２の永久磁石２２と第３の永久磁石２３とからなる磁束発生部材２を示す。第２の永久磁石２２は、第１の永久磁石２１と第３の永久磁石２３との間に介在されている。
【００２９】
磁束発生部材２は、図１と同様に、その先端の中央部が、その周辺部と比べて、磁電変換素子５に向かって細くなるような形状を有している。
第１の永久磁石２１のＳ極からＮ極への磁気分極をＰ１で示し、第２の永久磁石２２のＳ極からＮ極への磁気分極をＰ２で示し、第３の永久磁石２３のＳ極からＮ極への磁気分極をＰ３で示す。Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は、大きさと向きを持つベクトルである。磁気分極Ｐ１の方向と、磁気分極Ｐ２の方向と、磁気分極Ｐ３の方向とはともに、搬送路８に対して垂直なｚ方向を向いている。
【００３０】
第１の永久磁石２１の磁気分極Ｐ１の向きと第３の永久磁石２３の磁気分極Ｐ３の向きとは同一であり、第２の永久磁石２２の磁気分極Ｐ２の向きは、第１、及び第３の永久磁石２３の磁気分極の向きＰ１，Ｐ３と逆向きとなっている。図２では磁気分極Ｐ２の向きは、ｚ方向の端がＳ極、−ｚ方向の端がＮ極となっているが、これと逆にｚ方向の端がＮ極、−ｚ方向の端がＳ極となっていてもよい。
【００３１】
このような磁束発生部材２の構成であれば、磁気分極Ｐ２のＮ極から出た磁束φは、搬送路８内をＰ１とＰ３のＳ極側に左右に曲がりながら−ｚ方向に進み、向きを変えてｚ方向に進み、それぞれ、磁気分極Ｐ１とＰ３のＳ極に戻ってくる。
磁束発生部材２の先端の中央部は、その周辺部と比べて、磁電変換素子５に向かって細くなるような形状を有しているので、第２の永久磁石２２のＮ極から出る磁束φはＮ極近傍で集中しており、その密度が高い。
【００３２】
好ましくは、第１の永久磁石２１の磁気分極Ｐ１の大きさと、第２の永久磁石２２の磁気分極Ｐ２の大きさとの関係が｜Ｐ１｜≦｜Ｐ２｜であり、第３の永久磁石２３の磁気分極Ｐ３の大きさと、第２の永久磁石２２の磁気分極Ｐ２の大きさとの関係が｜Ｐ３｜≦｜Ｐ２｜である。すなわち、中央の第２の永久磁石２２の磁気分極Ｐ２の大きさが、最大であることが好ましい。
【００３３】
このような関係を満たすことにより、磁電変換素子５の近傍に比べ、磁気分極Ｐ２のＮ極近傍の磁場をより集中させることができる。
したがって、このような磁束発生部材２の構成により、磁電変換素子５の付近で、ｚ方向に沿って紙葉類が搬送される近い位置から遠い位置にかけて急激に増加する磁束φが得られる。
【００３４】
＜検出回路＞
図３は、磁電変換素子５にホール素子を使用した場合の磁束φを検出する回路の概要を示すブロック図である。ホール素子により検出された磁束に対応する信号がプリアンプ２４aにより増幅され、プリアンプ２４aの出力は、ハイパスフィルタ２４ｂを通過して高周波成分のみ取り出され、パワーアンプ２４cにて大振幅信号が取り出される。この大振幅信号に基づいて、後続の回路（図示せず）にて処理をすることにより、紙葉類Ｓに形成された磁気パターンＦを検出することができる。
【００３５】
以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記形態に限定されるものではない。例えば図４に示すように、第１の永久磁石２１の磁気分極Ｐ１の方向と、第２の永久磁石２２の磁気分極Ｐ２の方向とが、互いに逆向き、かつ搬送路の搬送方向ｘに垂直となるようにし、磁電変換素子５を、第１の永久磁石２１の真下（”５ａ”で表示）又は第２の永久磁石２２の真下（”５ｂ”で表示）、に設置するようにする。あるいは磁電変換素子５を、第１の永久磁石２１の真下及び第２の永久磁石２２の真下に設置するようにしてもよい。このような配置を採用すれば、紙葉類が磁電変換素子５ａ及び／又は５ｂに近い側を搬送されるときに比べ、遠い側を搬送されるときの磁束の密度を向上させて、磁電変換素子５ａ及び／又は５ｂの出力低下を抑えることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１  磁気センサ装置
２  磁束発生部材
３  基板
５，５ａ，５ｂ  磁電変換素子
６  下ガイド板
７  上ガイド板
２１，２２，２３  永久磁石
２４，２４a、２４b、２４c  電子部品
【図１】
0006315802.tif 000002
【図２】
0006315802.tif 000003
【図３】
0006315802.tif 000004
【図４】
0006315802.tif 000005
【図５】
0006315802.tif 000006
【図６】
0006315802.tif 000007