(57)【要約】【課題】  １次巻線と２次巻線をもつ１つの磁気ヘッド、励磁回路、及び処理回路により磁性体量に比例した磁気信号を検出することができる安価な磁性体量検出装置を提供する。【解決手段】  被検出媒体１の磁性体を検出する磁性体検出方式であって、1次巻線１１と２次巻線１２を備えた磁気ヘッド１０と、この磁気ヘッド１０の１次巻線１１に交流電流を供給する手段２０と、前記1次巻線１１の電流を検出する手段３０とを有し、この検出した信号の振幅、位相を２次巻線１２の出力信号の位相に合わせ、交流電流による交流成分を差動増幅器４２で除去する。【選択図】  図１
2005181173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出媒体の磁性体を検出する磁性体検出装置であって、
1次巻線と２次巻線を備えた磁気ヘッドと、
この磁気ヘッドの1次巻線に交流電流を供給するための交流電流供給手段と、
前記磁気ヘッドの２次巻線から交流出力信号を得る第１の手段と、
前記磁気ヘッドの１次巻線から交流出力信号を得る第２の手段と、
前記第１の手段からの交流出力信号と前記第２の手段からの交流出力信号との差を求める差動増幅手段と、
前記第２の手段と前記差動増幅手段との間に設けられ、前記磁気ヘッドに磁性体が無いときの前記差動増幅手段の出力信号が最小になるように前記第２の手段の出力信号の振幅と位相とを調整する調整手段と
を有することを特徴とする磁性体量検出装置。
【請求項２】
前記調整手段は、
前記第２の手段からの交流出力信号を増幅する振幅調整回路と、
この振幅調整回路の出力信号の位相を調整する位相調整回路と
を有し、前記第２の手段からの交流出力信号の振幅及び位相を調整することを特徴とする請求項１記載の磁性体量検出装置。
【請求項３】
前記差動増幅手段の出力信号を整流する整流回路と、
この整流回路の出力信号を平滑するための低域通過フィルタと
を更に有することを特徴とする請求項１記載の磁性体量検出装置。
【請求項４】
被検出媒体の磁性体を検出する磁性体検出装置であって、
1次巻線と２次巻線を備えた磁気ヘッドと、
この磁気ヘッドの1次巻線に交流電流を供給するための交流電流供給手段と、
前記磁気ヘッドの２次巻線から交流出力信号を得る第１の手段と、
前記磁気ヘッドの１次巻線から交流出力信号を得る第２の手段と、
前記第１の手段からの交流出力信号と前記第２の手段からの交流出力信号との差を求める差動増幅手段と、
前記第２の手段と前記差動増幅手段との間に設けられ、前記磁気ヘッドに磁性体が無いときの前記差動増幅手段の出力信号が最小になるように前記第２の手段からの出力信号の振幅と位相とを調整する第１の調整手段と、
前記第２の手段または前記交流電流供給手段からの信号が供給され、前記磁気ヘッドに磁性体があるときの前記差動増幅手段の交流出力に位相が同期した出力信号を出力する第２の調整手段と、
この第２の調整手段からの出力信号に同期して前記差動増幅手段の出力信号を選択的に出力する位相検波手段と
を有することを特徴とする磁性体量検出装置。
【請求項５】
前記第１の手段は、
前記磁気ヘッドの２次巻線から出力される交流出力信号を増幅する増幅器によって構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項４記載の磁性体量検出装置。
【請求項６】
前記第２の手段は、
前記磁気ヘッドの１次巻線に直列接続した抵抗器で構成され、この抵抗器の電圧降下から前記１次巻線の交流信号を検出することを特徴とする請求項１又は請求項４記載の磁性体量検出装置。
【請求項７】
前記第１の調整手段は、
前記第２の手段からの交流出力信号を増幅する振幅調整回路と、
この振幅調整回路の出力信号の位相を調整する位相調整回路と
を有し、前記第２の手段からの交流出力信号の振幅及び位相を調整できるようにしたことを特徴とする請求項４記載の磁性体量検出装置。
【請求項８】
前記第２の調整手段は、
前記第２の手段又は前記交流電流供給手段からの信号を増幅する振幅調整回路と、
この振幅調整回路の出力信号の位相を調整する位相調整回路と
で構成され、前記位相調整回路の出力信号の位相を、前記磁気ヘッドに磁性体があるときの前記差動増幅手段の交流出力の位相に同期させることを特徴とする請求項４記載の磁性体量検出装置。
【請求項９】
前記位相検波手段の出力信号を平滑するための低域通過フィルタを更に有することを特徴とする請求項４記載の磁性体量検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、有価証券などの紙葉類の印刷に使用される磁気インキなどに含まれる微量の磁性体量を検出する磁性体量検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、紙幣や有価証券類の偽造防止策として、磁気インクによる印刷を施したものや、用紙に細長い帯状の磁性体を漉き込んだものを使用して、流通段階でこれらの磁気インクや帯状の磁性体を検知して真偽判定の手段としていることは広くしられている。
【０００３】
そして、紙葉類の磁性体を検出する磁気ヘッドには、差動巻線型トランス方式や、直流励磁方式や、インピーダンス方式がある。
【０００４】
差動巻線型トランス方式は、Ｓ字型のコアの中央部に１次巻線を設け、微小な間隙に設定した２ヵ所の開口部側のそれぞれに２次巻線を巻いて一方の開口部上に近接して紙葉類を通過させ、２つの２次巻線による誘導電圧の差を検出する方式である。
【０００５】
また、直流励磁方式は、１次巻線と２次巻線を設けた環状コアの一部に微小な間隙を設けて１次巻線に直流電流を印加し、間隙上を磁性体が通過する際の環状コア内の磁束変化を２次巻線の誘起電圧から検知する方式である。
【０００６】
さらに、インピーダンス方式は、環状コアの一部に微小な間隙を設けて間劇上を磁性体が通過する際の環状コア内の磁束の変化をコアに巻いた巻線のインピーダンス変化として交流ブリッジ回路で検出する方式である。また、磁気抵抗素子に永久磁石により磁界のバイアスをかけ、磁性体の接近有無による磁界の変化を抵抗値の変化として検知する方法がある。
【０００７】
しかしながら、差動巻線型トランス方式は、温度によるコアの透磁率の変動を補償しながら磁性体量に比例した信号を得るもので、コアや巻線が複数となることや、検出側と補償側のインピーダンスの調整をするなどから価格が高くなる欠点がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
また、インピーダンス方式では、コアの温度補償をするために磁気ヘッドを２個組み合わせることが必要であり、差動巻線方式と同様価格が高くなる欠点がある。
【０００９】
また、直流励磁方式では、磁性体による出力信号が磁性体の移動速度に比例するため必ずしも磁性体量に比例した信号値とはならない。
【００１０】
さらに、磁気抵抗素子方式では、温度ドリフトの影響を減らすため同一平面上に２個の磁気抵抗素子を並べ、２個の素子間の磁界強度差を信号として出力する構造のため、得られる信号はセンサ上の磁性体量ではなく、２個の素子上の空間的な磁性体量の差であり、正確な磁性体量信号ではない。
【特許文献１】特公昭６２−３６５４０号公報  （第５頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来の磁性体検知方式では、磁性体の量に比例した信号を検出するには交流励磁電流方式による差動巻線型トランス方式が用いられているが、コアと巻線が複雑で磁気ヘッドの価格が高くなる欠点があった。
【００１２】
そこでこの発明は、１次巻線と２次巻線をもつ１つの磁気ヘッド、励磁回路、及び処理回路により磁性体量に比例した磁気信号を検出することができる安価な磁性体量検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の磁性体量検出装置は、被検出媒体の磁性体を検出する磁性体検出装置であって、1次巻線と２次巻線を備えた磁気ヘッドと、この磁気ヘッドの1次巻線に交流電流を供給するための交流電流供給手段と、前記磁気ヘッドの２次巻線から交流出力信号を得る第１の手段と、前記磁気ヘッドの１次巻線から交流出力信号を得る第２の手段と、前記第１の手段からの交流出力信号と前記第２の手段からの交流出力信号との差を求める差動増幅手段と、前記第２の手段と前記差動増幅手段との間に設けられ、前記磁気ヘッドに磁性体が無いときの前記差動増幅手段の出力信号が最小になるように前記第２の手段の出力信号の振幅と位相とを調整する調整手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、１次巻線と２次巻線をもつ１つの磁気ヘッド、励磁回路、及び処理回路により磁性体量に比例した磁気信号を検出できる安価な磁性体量検出装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明の実施例１による磁性体量検出装置の構成図である。
【００１７】
本実施例１の磁性体量検出装置は、1次巻線１１と２次巻線１２を有する磁気ヘッド１０と、この磁気ヘッド１０の1次巻線１１に交流電流を供給する交流電流発生回路２０と、1次巻線１１に流れる交流電流を検出する交流電流検出部３０と、被検出媒体の磁性体を検出する２次巻線１２の出力信号を処理する処理回路４０と、整流回路４３と、低域通過フィルタ４４とで構成される。
【００１８】
交流電流発生回路２０は、正弦波発生回路２１とパワーアンプ２２で構成される。この正弦波発生回路２１の出力信号は、パワーアンプ２２に入力され、このパワーアンプ２２の出力信号は、磁気ヘッド１０の１次巻線１１の一方の端子に供給される。また、上記磁気ヘッド１０の１次巻線１１の他方の端子は交流電流検出抵抗３１に接続される。
【００１９】
交流電流検出抵抗３１の一方の端子は、磁気ヘッド１０の１次巻線１１に接続され、他方の端子は、基準電位（０Ｖ）に接続される。
【００２０】
１次巻線１１の交流電流を検出する交流電流検出部３０は、交流電流検出抵抗３１と、この交流電流検出抵抗３１によって検出された検出信号を増幅する振幅調整回路３２と、この振幅調整回路３２の出力信号の位相を調整する位相調整回路３３とで構成される。
【００２１】
処理回路４０は、磁気ヘッド１０の２次巻線１２から出力される磁気信号を増幅する増幅器４１と、この増幅器４１の出力信号と、上記位相調整回路３３の出力信号との差を増幅する差動増幅器４２とで構成される。
【００２２】
整流回路４３は、全波整流回路又は半波整流回路等の整流回路で構成される。
【００２３】
低域通過フィルタ４４は、整流回路４３の出力信号を平滑し直流信号にするために、正弦波発生回路２１の正弦波発振周波数より低い周波数のカットオフ周波数を有するフィルタからなる平滑回路で構成される。
【００２４】
次に、以上のように構成された磁性体量検出装置の動作を説明する。磁気ヘッド１１の読み取り部１３に磁性体が無い状態では、磁気ヘッド１０の１次巻線１１がパワーアンプ２２からの交流励磁電流で励磁されているため、磁気ヘッド１０の２次巻線１２から交流電流が出力される。
【００２５】
この状態で、２次巻線１２の出力信号を増幅した増幅器４１の出力信号４１ａと、位相調整回路３３の出力信号３３ａの振幅及び位相を合わせて差動増幅器４２の出力振幅が小さくなるように調整する。すなわち、交流電流検出抵抗３１で検出した１次巻線１１の電流信号を振幅調整回路３２で増幅し、その振幅を増幅器４１の出力信号信号４１ａの振幅に合わせ、さらに、位相調整回路３３によって、振幅調整回路３２の出力信号の位相を増幅器４１の出力信号４１ａの位相に合わせる。この結果、増幅器４１の出力信号４１ａ及び位相調整回路３３の出力信号３３ａは、ほぼ同一振幅で同一位相になる。
【００２６】
そして、増幅器４１の出力信号４１ａは差動増幅器４２の一方の端子（例えば、＋入力端子）に入力され、位相調整回路３３の出力信号３３ａは差動増幅器４２の他方の端子（例えば、−入力端子）に入力される。差動増幅器４２は、入力された信号４１ａと３３ａの差を増幅する増幅器であり、この場合は、入力信号がほぼ同一であるため差動増幅器４２の出力信号はほぼゼロになる。
【００２７】
次に、磁気ヘッド１０の読み取り部１３に磁性体が近接した場合の動作を説明する。磁気ヘッド１０の１次巻線１１がパワーアンプ２２からの交流励磁電流で励磁されているため、磁気ヘッド１０の読み取り部１３には交流磁界が発生している。
【００２８】
この状態で磁性体が近接すると、読み取り部１３に発生している交流磁界は磁気インピーダンスが低い磁性体に引寄せられ磁気ヘッド１０の内部に発生している交流磁界強度が変化する。この交流磁界強度の変化は磁気ヘッド１０の２次巻線１２の出力変化となって現れる。そして、前述したように増幅器４１で増幅され、差動増幅器４２で出力変化が検出される。
【００２９】
差動増幅器４２で出力変化が検出される理由は、磁気ヘッド１０の１次巻線１１が交流励磁電流で励磁され、２次巻線１２に発生する交流信号は、被検出媒体１の磁性体が読み取り部１３に近接したことにより磁気ヘッド１０の２次巻線１２に発生する磁気信号より十分大きい。即ち２次巻線１２に発生する磁気信号は、交流励磁による交流信号の上に磁性体による磁気信号が重畳した状態となる。
【００３０】
従って、増幅器４１の出力信号４１ａに含まれる交流励磁信号成分を除去する必要があり、この交流励磁信号成分を含む位相調整回路３３の出力信号３３ａを差動増幅器４２で減算する。このようにして、差動増幅器４２の出力信号４２ａは、被検出媒体１の磁性体による磁気信号の出力変化が位相調整回路３３の出力信号３３ａを基準レベルとして正、負の信号振幅を有する磁気信号となって検出される。
【００３１】
このようにして検出された正、負の信号振幅を有する磁気信号は整流回路４３で全波整流される。
【００３２】
全波整流された磁気信号は、低域通過フィルタ４４で平滑され直流信号となる。
【００３３】
このように、本発明の実施例１によれば、例えば使用環境温度によって磁気ヘッドの透磁率や交流電流発振回路が変化した場合であっても、それに伴って変化する磁気ヘッドの１次側の電流を検出する交流電流検出部を設けて磁気ヘッドの２次側の出力信号から減算することによって、磁気信号の安定した磁性体量の検出装置を提供できる。
【実施例２】
【００３４】
図２は、本発明の実施例２による磁性体量検出装置の構成図である。この実施例２の各部について、図１の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。本実施例２は、図１に示した実施例１の差動増幅回路４２の出力信号４２ａの後続処理に位相検波回路５０及び低域通過フィルタ７０を追加して構成される。
【００３５】
図３は、位相検波回路５０の構成図である。位相検波回路５０は、差動増幅器４２の出力信号４２ａを反転する反転増幅器５２と、この反転増幅器５２の出力信号５２ａと基準電圧（０Ｖ）の何れかを位相調整回路５１の出力信号５１ａの位相により選択する選択スイッチ５６と、コンパレータ５５と、出力信号４２ａと選択スイッチ５６からの出力信号とを加算する反転増幅器５９とで構成される。
【００３６】
図４は、位相検波回路５０の動作を説明するタイミングチャートである。
【００３７】
図４（Ａ）は、位相検波回路５０の参照信号となる差動増幅器４２の出力信号４２ａであり、磁気ヘッド１０で磁性体が検出された場合の波形の一例である。
【００３８】
図４（Ｂ）は、差動増幅器４２の出力信号４２ａを反転増幅器５２で反転した波形を示す。
【００３９】
図４（Ｃ）は、コンパレータ５５の出力信号５５ａで、選択スイッチ５６の入力端子５６ａ、５６ｂを選択するための制御信号である。コンパレータ５５の入力信号である位相調整回路５１の出力信号５１ａは、振幅調整回路３２の出力信号を位相調整回路５１を用いて、差動増幅器４２の出力信号４２ａと位相が同じになるように調整されたものである。従って、出力信号５１ａは、図４（Ａ）とほぼ同様の波形となりコンパレータ５５に入力される。即ち、位相調整回路５１の出力信号５１ａは、被検出媒体１の磁性体が読み取り部１３に近接して得られる磁気信号と同じ位相となってコンパレータ５５に入力される。
【００４０】
コンパレータ５５は、位相調整回路５１の出力信号５１ａを基準電圧（この場合０Ｖ）と比較し、この出力信号５１ａが基準電圧以上の場合“１”を出力し、出力信号５１ａが基準電圧以下の場合“０”を出力する。この結果、コンパレータ５５の出力信号５５ａは図４（Ｃ）に示す波形となり、選択スイッチ５６の切り換え信号として入力される。
【００４１】
図４（Ｄ）は、選択スイッチ５６の出力端子５６ｄの波形を示す。即ち、選択スイッチ５６は、コンパレータ５５の出力信号５５ａが“１”の場合には、端子ａと端子ｄを接続し、コンパレータ５５の出力信号５５ａが“０”の場合には、端子ｂと端子ｄを接続する。従って、その出力信号５６ｄは、図４（Ｄ）の波形で示すように、コンパレータ５５の出力信号５５ａが“１”の場合に図４（Ａ）の正電圧の部分が反転して出力される。
【００４２】
図４（Ｅ）は、反転増幅器５９の抵抗５７及び抵抗５８に入力される入力信号がそれぞれ増幅される様子を説明する図である。
【００４３】
信号Ｅ１は、抵抗５７に入力される差動増幅器４２の出力信号４２ａを示し、信号Ｅ２は、抵抗５８に入力される選択スイッチ５６の出力信号５６ｄが２倍された波形で示してある。この２倍にして示した理由は、反転増幅器５９の一方の入力抵抗５７は抵抗値Ｒであるのに対し、他方の入力抵抗５８は抵抗値がＲ／２となっているためである。
【００４４】
図４（Ｆ）は、反転増幅器５９の出力信号５９ａの波形を示す。この波形は、図４（Ｅ）に示した信号Ｅ１信号Ｅ２を加算した波形となっており、磁性体を検出した磁気信号として差動増幅器４２の出力信号４２ａが全波整流されて出力されたものである。
【００４５】
このようにして全波整流された位相検波回路５０の出力信号５９ａは、低域通過フィルタ７０で平滑され直流信号となる。
【００４６】
このように、本実施例２によれば、被検出媒体１の磁性体による磁気信号が最大になるように、位相入力信号５５ａの位相を設定することができる。
【実施例３】
【００４７】
図５は、本発明の実施例３による磁性体量検出装置の構成図である。この実施例３の各部について、図２の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。本実施例３は、図２に示した実施例２に、交流電流検出抵抗３１によって検出された検出信号を増幅する振幅調整回路６１を追加し、その出力信号を位相調整回路５１に入力するように構成してある。この位相調整回路５１の出力信号５１ａは、位相検波回路５０の位相入力信号５５ａ（図３参照）を生成するためのコンパレータ５５に入力される。
【００４８】
この実施例３は、振幅調整回路６１を別に設けたことにより、位相検波回路５０に入力する位相調整回路５１の出力信号５１ａと、差動増幅器４２に入力する位相調整回路３３の出力信号３３ａとを別個に振幅及び位相を調整できる特徴がある。
【実施例４】
【００４９】
図６は、本発明の実施例４による磁性体量検出装置の構成図である。この実施例４の各部について、図２又は図５の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。本実施例４は、図５に示した実施例３の変形で、交流電流発生回路２０のパワーアンプ２２の出力信号を振幅調整回路６１の入力信号にしている。
【００５０】
この場合の効果は、図５に示す実施例３と同様である。
【００５１】
以上説明したように、上記各実施の形態によれば、１次巻線と２次巻線をもつ１つの磁気ヘッド、励磁回路、及び処理回路により磁性体量に比例した信号を検出することができる。従って、磁性体の量に比例した信号を検出するために従来から行われてきた交流励磁電流方式による差動巻線型トランス方式を用いる必要がないため、安価な磁性体量検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施例１による磁性体量検出装置の構成図。
【図２】本発明の実施例２による磁性体量検出装置の構成図。
【図３】位相検波回路５０の構成図。
【図４】位相検波回路５０の動作を説明するタイミングチャート。
【図５】本発明の実施例３による磁性体量検出装置の構成図。
【図６】本発明の実施例４による磁性体量検出装置の構成図。
【符号の説明】
【００５３】
１  被検出媒体
２  搬送路
１０  磁気ヘッド
１１  １次巻線
１２  ２次巻線
１３  読み取り部
２０  交流電流発生回路
２１  正弦波発生回路
２２  パワーアンプ
３０  交流電流検出部
３１  交流電流検出抵抗
３２  振幅調整回路
３３  位相調整回路
４０  処理回路
４１  増幅器
４２  差動増幅器
４３  整流回路
４４  低域通過フィルタ
５０  位相検波回路
５１  位相調整回路
５２、５９  反転増幅器
５３、５４、５７、５８、６０  抵抗
５５  コンパレータ
５６  選択スイッチ
６１  振幅調整回路
７０  低域通過フィルタ
【図１】
2005181173.tif 000003
【図２】
2005181173.tif 000004
【図３】
2005181173.tif 000005
【図４】
2005181173.tif 000006
【図５】
2005181173.tif 000007
【図６】
2005181173.tif 000008