紙葉類識別センサ
【課題】着磁体の磁界が磁気検出素子へ及ぼす影響を抑制し、着磁体の磁界強度を任意に設定できる小型の紙幣識別センサを提供すること。
【解決手段】紙幣を搬送する搬送路の上流に配設し、紙幣に磁気を着磁する第１着磁体２と、第１着磁体２により着磁された紙幣の残留磁気を検出する磁気検出素子３と、搬送路の下流に配設し、磁気検出素子３において第１着磁体２の磁気と相殺する態様で、第１着磁体２の磁気と反対極性となる磁気を着磁する第２着磁体４とを備えるようにした。
【解決手段】紙幣を搬送する搬送路の上流に配設し、紙幣に磁気を着磁する第１着磁体２と、第１着磁体２により着磁された紙幣の残留磁気を検出する磁気検出素子３と、搬送路の下流に配設し、磁気検出素子３において第１着磁体２の磁気と相殺する態様で、第１着磁体２の磁気と反対極性となる磁気を着磁する第２着磁体４とを備えるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、着磁した紙葉類の残留磁気を検出して識別する紙葉類識別センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁気インキを用いて印刷された紙幣等の紙葉類を識別する識別センサとして、図６〜図８に示す紙葉類識別センサが知られている。なお、図６は公知の紙葉類識別センサの構成を示す斜視図、図７は図６に示した着磁体と磁気検出素子との位置関係を説明するための説明図、図８は図６に示した着磁体の構成を示す側面図である。
【０００３】
図６に示すように、紙葉類識別センサ１０１は、挿入された紙葉類Ｂの残留磁気を検出することにより、紙葉類Ｂを識別するものであって、着磁体１０２、磁気検出素子１０３、これら着磁体１０２および磁気検出素子１０３を収納したホルダ１０５により構成してある。
【０００４】
着磁体１０２は、挿入された紙葉類Ｂを搬送する搬送路の上流側に配設してあり、紙葉類Ｂの搬送中に紙葉類Ｂに磁気を着磁可能である。着磁体１０２は、ホルダ１０５の下面となる検出面Ｓｄに対して垂直となる態様で取り付けてある。着磁体１０２は、永久磁石１２１と軟磁性体１２２とから構成してある。永久磁石１２１は、四角柱形状のものであり、検出面Ｓｄ側となる矩形形状の端面がＳ極となるように配設してある。軟磁性体１２２は、側面視コの字状であって、断面が矩形形状を有するものであり、たとえば、パーマロイ、フェライト等の軟磁性材料によって構成してある。この軟磁性体１２２は、永久磁石１２１の検出面と反対側となる磁極側（Ｎ極側）を跨ぐように、永久磁石１２１と組み合わせてある。したがって、着磁体１０２は、永久磁石１２１を中央に配設した略Ｅの字形を構成し、軟磁性体１２２の検出面Ｓｄ側となる二つの矩形形状の端面はＮ極を構成する。そして、軟磁性体１２２の端面（Ｎ極）から永久磁石１２１の端面（Ｓ極）に磁束が流れることになる。この結果、着磁体１０２は、永久磁石１２１の端面と軟磁性体１２２の開放端面とを相互に結ぶ方向（搬送方向Ｙに直交する方向）に磁束が集中することになる。したがって、図７に示すように、搬送方向Ｙに直交する方向の磁界成分Ｈ１，Ｈ２は強化され、搬送方向Ｙに流れる磁界成分は抑制される。
【０００５】
このように構成した着磁体１０２の開放端面、すなわち、永久磁石１２１の端面、軟磁性体１２２の二つの端面は、検出面Ｓｄに表出し、図８に示すように、搬送路上を搬送される紙葉類Ｂの表面に対して接触または近接可能である。したがって、磁気インキにより印刷等された紙葉類の永久磁石１２１に近い側はＮ極に、軟磁性体１２２に近い側はＳ極に磁化される。
【０００６】
磁気検出素子１０３は、紙葉類Ｂに残留した残留磁気が構成する磁界のうち、搬送方向に直交する方向の磁界成分Ｈ１およびＨ２を検出可能である（図７参照）。磁気検出素子１０３は、検出面Ｓｄに対して垂直となる態様で取り付けてある。磁気検出素子１０３は、たとえば、二つの磁気インピーダンス素子１３１Ａ，１３１Ｂを電気的に直列に接続して構成してある。磁気インピーダンス素子１３１Ａ，１３１Ｂは、高周波電流を印加すると外部磁界に応じてインピーダンスが変化することを利用して磁界を検出可能である。磁気インピーダンス素子１３１Ａ，１３１Ｂは、ガラス、セラミック等からなる非磁性基板上に、アルファモス、パーマロイ等の高透磁率磁性薄膜からなるつづら折りの線状のパターンを形成することにより、構成してある。
【０００７】
磁気検出素子１０３は、磁気インピーダンス素子１３１Ａ，１３１Ｂの上方に、バイアス磁石１３２を有している。バイアス磁石１３２は、永久磁石で構成してあり、磁気インピーダンス素子１３１Ａ，１３１Ｂに磁界（バイアス磁界Ｈｂ）を付与する。
【０００８】
この磁気検出素子１０３は、紙葉類Ｂの残留磁気の量に応じて構成された外部磁界を二つの磁気インピーダンス素子１３１Ａ，１３１Ｂによって差動検出可能である。すなわち、紙葉類Ｂの残留磁界Ｈ１，Ｈ２がバイアス磁界Ｈｂに重畳するので、一方の磁気インピーダンス素子１３１Ａ，１３１ＢがＨｂ−Ｈ１の磁界の影響を受け、他方の磁気インピーダンス素子がＨｂ＋Ｈ２の磁界の影響を受ける。そして、外部磁界が存在しない状態のインピーダンスを基準にすると、一方の磁気インピーダンス素子１３１Ａのインピーダンスは−Ｈ１に比例した量が変化し（本例では減少）、他方の磁気インピーダンス素子１３１Ｂのインビーダンスは＋Ｈ２に比例した量が変化する（本例では増加）。したがって、一方の磁気インピーダンス素子１３１Ａと他方の磁気インピーダンス素子１３１Ｂの一端（たとえば一方の磁気インピーダンス素子１３１Ａ側）を接地し、他端（たとえば、他方の磁気インピーダンス素子１３１Ｂ側）に所定の電圧を印加すると、この直列接続の中点の電圧は、外部磁界が存在しない場合の電圧（基準電圧という）に対し、外部磁界（Ｈ１＋Ｈ２）に比例した電圧分の変化をする。
【０００９】
この原理を用い、直列接続に加える電圧を高周波電圧とし、直列接続の中点の電圧の横波出力（Ｖｓとする）の波形中のベースラインを示す電圧（比較電圧Ｖｒｅｆとする）が外部磁界の存在しない場合の前記基準電圧に相当することから、ピークホールド回路（又はミニマムホールド回路）を介して検波出力Ｖｓから比較電圧Ｖｒｅｆを取り出し、さらに直流差動増幅回路を介して比較電圧Ｖｒｅｆと検波出力Ｖｓとの差電圧を取り出す方法等によって外部磁界（Ｈ１＋Ｈ２）に比例した電圧分、つまり紙葉類の残留磁気により構成された磁界を検出可能である。
【００１０】
なお、上述した磁気検出素子１０３は外乱磁界がバイアス磁界Ｈｂの変化を伴い、一方の磁気インピーダンス素子１３１Ａと他方の磁気インピーダンス素子１３１Ｂとに影響するが、一方の磁気インピーダンス素子１３１Ａと他方の磁気インピーダンス素子１３１Ｂとを接続する直列接続の中点から取り出される外部磁界（Ｈ１＋Ｈ２）に比例した電圧分はほとんど変わらず、微小な外乱磁界の影響は相殺される。
【００１１】
この外部磁界（Ｈ１＋Ｈ２）の検出は、原理的に一方の磁気インピーダンス素子１３１Ａと他方の磁気インピーダンス素子１３１Ｂの両端電圧の差を求める、いわゆる差動検出である。このような差動検出としては、ほかに、一方の磁気インピーダンス素子１３１Ａと他方の磁気インピーダンス素子１３１Ｂとを接続する直列接続の中点を接地して、この直列接続の両端から磁気インピーダンス素子１３１Ａ，１３１Ｂのそれぞれに等しい高周波電流を流し、一方の磁気インピーダンス素子１３１Ａと他方の磁気インピーダンス素子１３１Ｂとに発生する電圧をそれぞれ検波した後、この検波電圧同士を直流差動増幅するものがある。
【００１２】
また、着磁体１０２から磁気検出素子１０３への磁界波及をさらに押さえる必要がある場合は、たとえば、図６に示すように衝立状のパーマロイ、アモルファス等の磁気シールド部材１０６を着磁体１０２と磁気検出素子１０３との間に配置する（たとえば、特許文献１参照）。
【００１３】
また、紙葉類識別センサは、図９に示すように、永久磁石１２１に代えて電磁石１２３を採用して着磁体１０２を構成してもよい。また、バイアス磁石１３２を永久磁石に代えて電磁石１３３を採用してもよい。なお、永久磁石１２１に代えて電磁石１２３，１３３を採用して着磁体１０２およびバイアス磁石１３２を構成した場合には、別途紙葉類検出センサを設け、紙葉類Ｂを検出したときにのみ電磁石１２３，１３３を稼働させることが好ましい（たとえば、特許文献２参照）。
【００１４】
【特許文献１】特開２０００−１０５８４７号公報
【特許文献２】特開２００４−２０６３１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上述した紙葉類識別センサは、紙葉類に磁気を印加する着磁体の磁界が、磁気検出素子へ及ぼす悪影響を抑えるため、図６に示すように衝立状のパーマロイ、アモルフアス等の磁気シールド部材１０６を着磁体１０２と磁気検出素子１０３との間に配置してある。この磁気シールド部材１０６は磁気検出素子１０３の全方位を取り囲むことはできないため、着磁体１０２の磁界を完全にシールドすることができず、漏れ磁界が生じる。この漏れ磁界の大きさが磁気検出素子１０３の磁界検出範囲内、かつ、検出対象となる磁界（残留磁気により構成される磁界）に比べて非常に小さい場合には問題にならない。しかしながら、検出対象となる磁界に比べて無視できない大きさを有する場合には検出誤差となり、磁界検出範囲を越える場合には、検出自体が不可能となる。
【００１６】
したがって、磁気検出素子１０３と紙葉類とのスペーシング特性を向上させたい場合等、着磁体１０２の着磁磁界を大きくする際には、磁気検出素子１０３への漏れ磁界が制約となり、所望の着磁力を持たせることができなかった。
【００１７】
また、上述したように、永久磁石に代えて電磁石を採用して着磁体１０２を構成した場合には、紙葉類Ｂに磁気を印加した後、紙葉類Ｂの残留磁気を検出する際に、電磁石１２３への電力供給を遮断することにより、着磁体１０２の磁気検出素子１０３への磁界波及をなくすことができる。しかしながら、電磁石１２３は１ｋガウス程度の着磁能力を有する必要があり、紙葉類Ｂの残留磁気により構成される磁界を安定に検出するためには、電磁石１２３が大型なものとなってしまう。
【００１８】
本発明は、上記実情に鑑みて、着磁体の磁界が磁気検出素子へ及ぼす影響を抑制し、着磁体の磁界強度を任意に設定できる小型の紙葉類識別センサ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】
【００１９】
上記の目的を達成するために、本発明の請求項１にかかる紙葉類識別センサは、紙葉類を搬送する搬送路の上流に配設し、紙葉類に磁気を着磁する第１着磁手段と、前記第１着磁手段により着磁された紙葉類の残留磁気を検出する磁気検出手段と、前記搬送路の下流に配設し、前記磁気検出手段において前記第１着磁手段の磁気と相殺する態様で、前記第１着磁手段の磁気と反対極性となる磁気を着磁する第２着磁手段とを備えたことを特徴とする。
【００２０】
第２着磁手段の磁力が第１着磁手段の磁力と反対極性を有するので、磁気検出手段において第１着磁手段の磁力と第２着磁手段の磁力とが互いに相殺し、第１着磁手段および第２着磁手段が磁気検出手段に及ぼす磁力の影響を抑制できる。
【００２１】
また、上流側に第１着磁手段を備え、下流側に第２着磁手段を備えたので、搬送路に紙葉類を挿入した場合には第１着磁手段が紙葉類に磁気を着磁し、搬送路から紙葉類を返却する場合には第２着磁手段が紙葉類に磁気を着磁する。このため、紙葉類の挿入時と返却時のいずれの場合にも紙葉類に残留した残留磁気を検出できる。この結果、紙葉類の挿入時と返却時のいずれの場合にも紙葉類を識別できる。
【００２２】
また、本発明の請求項２にかかる紙葉類識別センサは、上記請求項１において、前記第１着磁手段と前記第２着磁手段とを少なくとも識別対象となる紙葉類の保磁力以上の磁界強度を有する永久磁石で構成したことを特徴とする。
【００２３】
第１着磁手段と第２着磁手段とを永久磁石で構成したので、第１着磁手段と第２着磁手段とを電磁石で構成する場合よりも小型化できる。たとえば、磁気インクにより印刷された紙幣などの紙葉類を識別対象とする場合には、第１着磁手段と第２着磁手段とを１ｋガウス以上の磁界強度を有する永久磁石で構成する。
【００２４】
また、本発明の請求項３にかかる紙葉類識別センサは、上記請求項１または２において、前記磁気検出手段が、薄膜フラックスゲート型磁気検出素子または磁気インピーダンス素子であることを特徴とする。
【００２５】
なお、磁気インピーダンス素子は、高周波電流を印加すると外部磁界に応じてインピーダンスが変化することを利用したもので、紙葉類に残留した残留磁気を検出可能である。
【００２６】
また、本発明の請求項４にかかる紙葉類識別センサは、上記請求項１〜３のいずれか一つにおいて、前記第１着磁手段と前記磁気検出手段との間および前記磁気検出手段と前記第２着磁手段との間に磁気シールド部材を配設したことを特徴とする。
【００２７】
第１着磁手段と第２着磁手段とが完全に等しい磁界強度で反対極性を有することが好ましいが、現実には、磁石の発生磁界の個体バラツキや取付誤差を考慮すると、第１着磁手段の磁力と第２着磁手段の磁力とを相殺できない場合が想定される。この場合には、上述したように、第１着磁手段と磁気検出手段との間および磁気検出手段と第２着磁手段との間に磁気シールド部材を配設したので、漏れ磁界の影響を抑制できる。
【００２８】
また、本発明の請求項５にかかる紙葉類識別センサは、上記請求項１〜３のいずれか一つにおいて、前記磁気検出手段を磁気シールド部材で包囲したことを特徴とする。
【００２９】
磁気検出手段を磁気シールド部材で包囲したので、第１着磁手段の磁力と第２着磁手段の磁力とを相殺できない場合であっても、漏れ磁界の影響を抑制可能である。
【００３０】
また、本発明の請求項６にかかる紙葉類識別センサは、上記請求項４または５において、前記第１着磁手段、前記磁気検出手段、前記第２着磁手段、前記シールド部材の全てをホルダに取り付けたことを特徴とする。
【００３１】
第１着磁手段、磁気検出手段、第２着磁手段、磁気シールド部材の全てを同一のホルダに取り付けたので、紙葉類識別センサの取扱いを向上できる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明にかかる紙葉類識別センサは、第２着磁手段の磁力が第１着磁手段の磁力と反対極性を有するので、磁気検出手段において第１着磁手段の磁力と第２着磁手段の磁力とが互いに相殺し、第１着磁手段および第２着磁手段が磁気検出手段に及ぼす磁力の影響を抑制できる。
【００３３】
また、上流側に第１着磁手段を備え、下流側に第２着磁手段を備えたので、搬送路に紙葉類を挿入した場合には第１着磁手段が紙葉類に磁気を着磁し、搬送路から紙葉類を返却する場合には第２着磁手段が紙葉類に磁気を着磁する。このため、紙葉類の挿入時と返却時のいずれの場合にも紙葉類に残留した残留磁気を検出できる。この結果、紙葉類の挿入時と返却時のいずれの場合にも紙葉類を識別できる。
【００３４】
また、本発明にかかる紙葉類識別センサは、第１着磁手段と第２着磁手段とを永久磁石で構成したので、第１着磁手段と第２着磁手段とを電磁石で構成する場合よりも小型化できる。
【００３５】
また、第１着磁手段と磁気検出手段との間および磁気検出手段と第２着磁手段との間に磁気シールド部材を配設すれば、漏れ磁界（ノイズ磁界）の影響をさらに抑制できる。また、磁気検出手段を磁気シールド部材で包囲しても、漏れ磁界（ノイズ磁界）の影響をさらに抑制できる。
【００３６】
また、第１着磁手段、磁気検出手段、第２着磁手段、磁気シールド部材の全てを同一のホルダに取り付けたので、紙葉類識別センサの取扱いを向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる紙葉類識別センサの好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００３８】
（実施の形態）
本実施の形態では、紙葉類として磁気インキにより印刷された紙幣を識別する紙幣識別センサを例に挙げ、本発明にかかる紙葉類識別センサを説明する。なお、図１は本発明の実施の形態にかかる紙幣識別センサの構成を示す概念斜視図、図２は図１に示した紙幣識別センサの構成を説明する概念平面図、図３は図１に示した第１着磁体による紙幣の着磁状態を示す概念図である。また、図４は第１着磁体が紙幣に構成する磁界を示す概念図であって、磁界の水平方向成分を等高線で表したものであり、図５は第１着磁体と第２着磁体とが紙幣に構成する磁界を示す概念図であって、磁界の水平方向成分を等高線で表したものである。
【００３９】
紙幣識別センサ１は、図１に示すように、第１着磁体２、磁気検出素子３、第２着磁体４を一つのホルダ５に収納してある。
【００４０】
第１着磁体２は、挿入された紙幣Ｂを搬送する搬送路の上流側（挿入側）に配設してあり、紙幣Ｂの搬送中に紙幣Ｂに磁気を着磁可能である。第１着磁体２は、ホルダ５の下面となる検出面Ｓｄに対して垂直となる態様で取り付けてある。第１着磁体２は、永久磁石２１と軟磁性体２２とから構成してある。永久磁石２１は、四角柱形状のものであり、検出面Ｓｄ側となる矩形形状の端面がＳ極となるように配設してある。永久磁石２１は、識別対象である紙幣の保持力以上の磁界強度、すなわち、１ｋガウス以上の磁界強度を有している。軟磁性体２２は、側面視コの字状であって、断面が矩形形状を有するものある。軟磁性体２２は、たとえば、パーマロイ、フェライト等の軟磁性材料によって構成してある。この軟磁性体２２は、永久磁石２１の検出面と反対側となる磁極側（Ｎ極側）を跨ぐように、永久磁石２１と組み合わせてある。したがって、第１着磁体２は、永久磁石２１を中央に配設した略Ｅの字形を構成し、軟磁性体２２の検出面側となる二つの矩形形状の端面はＮ極を構成する。そして、軟磁性体２２の端面（Ｎ極）から永久磁石の端面（Ｓ極）に磁束が流れることになる。この結果、第１着磁体２は、永久磁石２１の端面と軟磁性体２２の開放端面とを相互に結ぶ方向（搬送方向Ｙ１，Ｙ２に直交する方向）に磁束が集中することになる。したがって、搬送方向Ｙ１−Ｙ２に直交する方向の磁界成分は強化され、搬送方向Ｙ１−Ｙ２の磁界成分は抑制される。
【００４１】
このように構成した第１着磁体２の開放端面、すなわち、永久磁石２１の端面、軟磁性体２２の二つの端面は、検出面Ｓｄに表出し、搬送路上を搬送される紙幣Ｂの表面に対して接触または近接可能である。したがって、図３に示すように、磁気インキにより印刷された紙幣Ｂの永久磁石２１に近い側はＮ極に、軟磁性体２２に近い側はＳ極に磁化される。そして、紙幣Ｂの磁気インキにより印刷された部分（以下「着磁部」という。）に残留した磁気により、図４に示すように、磁界が構成される。すなわち、永久磁石２１の中心を通り、搬送方向Ｙ１−Ｙ２に延在する仮想軸（以下「搬送方向軸Ｏ」という。）を境として着磁部の両側に相互に反対方向（搬送方向軸から離反する方向）に磁束が流れる磁界が構成される。
【００４２】
磁気検出素子３は、紙幣Ｂに残留した残留磁気が構成する磁界のうち、搬送方向Ｙ１
−Ｙ２に直交する方向の磁界成分Ｈ１１およびＨ１２を検出可能である（図２参照）。磁気検出素子３は、図１に示すように、検出面Ｓｄに対して垂直となる態様で取り付けてある。磁気検出素子３は、たとえば、二つの磁気インピーダンス素子３１Ａ，３１Ｂを電気的に直列に接続して構成してある。磁気インピーダンス素子３１Ａ，３１Ｂは、高周波電流を印加すると外部磁界に応じてインピーダンスが変化することを利用して磁界を検出可能である。磁気インピーダンス素子３１Ａ，３１Ｂは、ガラス、セラミック等からなる非磁性基板上に、アルファモス、パーマロイ等の高透磁率磁性薄膜からなるつづら折りの線状のパターンを形成することにより、構成してある。
【００４３】
磁気検出素子１０３は、磁気インピーダンス素子３１Ａ，３１Ｂの上方にバイアス磁石（図示せず）を有している。バイアス磁石は、永久磁石で構成してあり、磁気インピーダンス素子３１Ａ，３１Ｂに磁界（バイアス磁界Ｈｂ）を付与する。
【００４４】
したがって、この磁気検出素子３は、紙幣Ｂの残留磁気の量に応じて構成された外部磁界を二つの磁気インピーダンス素子３１Ａ，３１Ｂによって差動検出可能である。すなわち、紙幣の残留磁界Ｈ１１，Ｈ１２がバイアス磁界Ｈｂに重畳するので、一方の磁気インピーダンス素子３１ＡがＨｂ−Ｈ１１の磁界の影響を受け、他方の磁気インピーダンス素子３１ＢがＨｂ＋Ｈ１２の磁界の影響を受ける。そして、外部磁界が存在しない状態のインピーダンスを基準にすると、一方の磁気インピーダンス素子３１Ａのインピーダンスは−Ｈ１１に比例した量が変化し（本例では減少）、他方の磁気インピーダンス素子３１Ｂのインビーダンスは＋Ｈ１２に比例した量が変化する（本例では増加）。したがって、一方の磁気インピーダンス素子３１Ａと他方の磁気インピーダンス素子３１Ｂの一端（たとえば、一方の磁気インピーダンス素子３１Ａ側）を接地し、他端（たとえば、他方の磁気インピーダンス素子３１Ｂ側）に所定の電圧を印加すると、この直列接続の中点の電圧は、外部磁界が存在しない場合の電圧（基準電圧という）に対し、外部磁界（Ｈ１１＋Ｈ１２）に比例した電圧分の変化をする。
【００４５】
この原理を用い、直列接続に加える電圧を高周波電圧とし、直列接続の中点の電圧の横波出力（Ｖｓとする）の波形中のベースラインを示す電圧（比較電圧Ｖｒｅｆとする）が外部磁界の存在しない場合の前記基準電圧に相当することから、ピークホールド回路（又はミニマムホールド回路）を介して検波出力Ｖｓから比較電圧Ｖｒｅｆを取り出し、さらに直流差動増幅回路を介して比較電圧Ｖｒｅｆと検波出力Ｖｓとの差電圧を取り出す方法等によって外部磁界（Ｈ１１＋Ｈ１２）に比例した電圧分、つまり紙幣Ｂの残留磁気により構成された磁界を検出可能である。
【００４６】
この外部磁界（Ｈ１ｌ＋Ｈ１２）の検出は、原理的に一方の磁気インピーダンス素子３１Ａと他方の磁気インピーダンス素子３１Ｂの両端電圧の差を求める、いわゆる差動検出である。このような差動検出としては、ほかに、一方の磁気インピーダンス素子３１Ａと他方の磁気インピーダンス素子３１Ｂとを接続する直列接続の中点を接地して、この直列接続の両端から磁気インピーダンス素子３１Ａ，３１Ｂのそれぞれに等しい高周波電流を流し、一方の磁気インピーダンス素子３１Ａと他方の磁気インピーダンス素子３１Ｂとに発生する電圧をそれぞれ検波した後、この検波電圧同士を直流差動増幅するものがある。
【００４７】
磁気検出素子３は外乱磁界がバイアス磁界Ｈｂの変化を伴い、一方の磁気インピーダンス素子３１Ａと他方の磁気インピーダンス素子３１Ｂとに影響するが、一方の磁気インピーダンス素子３１Ａと他方の磁気インピーダンス素子３１Ｂとを接続する直列接続の中点から取り出される外部磁界（Ｈ１１＋Ｈ１２）に比例した電圧分はほとんど変わらず、微小な外乱磁界の影響を相殺可能である。
【００４８】
しかしながら、このような差動増幅で相殺できる外乱磁界は、磁気検出素子３に対して同一方向、同一強度の外乱磁界のみである。したがって、第１着磁体２の磁界が磁気検出素子３に与える漏れ磁界は搬送方向軸を境にして反対方向であるため、差動増幅のみでは外乱磁界を相殺不能である。このため、図４に示すように、第１着磁体２の磁界が磁気検出素子３にまで影響する。
【００４９】
そこで、図１に示すように、搬送路の下流側（返却側）に第２着磁体４が配設してある。第２着磁体４は、磁気検出素子３において第１着磁体の磁気を相殺するものであり、本実施の形態にかかる第２着磁体４は、磁気検出素子３を中心として第１着磁体２の配設位置と対称となる位置に配設してある。第２着磁体４は、第１着磁体２の磁力と反対極性であって、かつ同一の磁界強度を有している。このことは、第１着磁体２の磁力と第２着磁体４の磁力とが相殺する位置に磁気検出素子３を配設したことを意味する。
【００５０】
第２着磁体４は、上述した第１着磁体２と同様に、紙幣Ｂの搬送中に紙幣に磁気を着磁可能である。第２着磁体４は、上述した第１着磁体２と同様に、ホルダ５の下面となる検出面Ｓｄに対して垂直となる態様で取り付けてある。第２着磁体４は、永久磁石４１と軟磁性体４２とから構成してあり、永久磁石４１は、上述した第１着磁体２に用いた永久磁石２１と同一の磁界強度を有したものである。したがって、永久磁石４１は、識別対象である紙幣の保持力以上の磁界強度、すなわち、１ｋガウス以上の磁界強度を有している。永久磁石４１は、上述した第１着磁体２に用いた永久磁石２１と同一形状（四角柱形状）を有し、検出面Ｓｄ側となる矩形形状の端面がＮ極となるように配設してある。軟磁性体４２は、上述した第１着磁体２に用いた軟磁性体２２と同様に、側面視コの字状であって、断面が矩形形状を有するものある。軟磁性体４２は、上述した第１着磁体２に用いた軟磁性体２２と同様に、たとえば、パーマロイ、フェライト等の軟磁性材料によって構成してある。この軟磁性体４２は、永久磁石４１の検出面Ｓｄと反対側となる磁極側（Ｓ極側）を跨ぐように、永久磁石４１と組み合わせてある。したがって、第２着磁体４は、永久磁石４１を中央に配設した略Ｅの字形を構成し、軟磁性体４２の検出面Ｓｄ側となる二つの矩形形状の端面はＳ極を構成する。そして、永久磁石４１の端面（Ｎ極）から軟磁性体４２の端面（Ｓ極）に磁束が流れることになる。この結果、第２着磁体４は、永久磁石４１の端面と軟磁性体４２の開放端面とを相互に結ぶ方向（搬送方向Ｙに直交する方向）に磁束が集中することになる。したがって、搬送方向Ｙに直交する方向の磁界成分は強化され、搬送方向Ｙの磁界成分は抑制される。
【００５１】
このように構成した第２着磁体４の開放端面、すなわち、永久磁石４１の端面、軟磁性体４２の二つの端面は、検出面Ｓｄに表出し、搬送路上を搬送される紙幣Ｂの表面に対して接触または近接可能である。したがって、磁気インキにより印刷等された紙幣の永久磁石４１に近い側はＳ極に、軟磁性体４２に近い側はＮ極に磁化される。そして、着磁部に残留した磁気により、図５に示すように、磁界が構成される。すなわち、永久磁石４１の中心を通り、搬送方向軸Ｏを境として着磁部の両側に相互に反対方向（搬送方向軸に近接する方向）に磁束が流れる磁界が構成される。
【００５２】
そして、図５に示すように、第１着磁体２の磁力と第２着磁体４の磁力とが相殺され、磁気検出素子３の配設位置において、第１着磁体２の磁界の影響と、第２着磁体４の磁界の影響とが排除される。
【００５３】
ここで、第１着磁体２の永久磁石２１、第２着磁体４の永久磁石４１の磁気特性のばらつきや、取付誤差等により、磁気検出素子３の配設位置において、第１着磁体２の磁界の影響と第２着磁体４の磁界の影響とを相殺できない場合が想定される。このため、図１に示すように、衝立状のパーマロイ、アモルファス等の磁気シールド部材６を、第１着磁体２と磁気検出素子３との間、磁気検出素子３と第２着磁体４との間に配設することが好ましい。
【００５４】
上述した紙幣識別センサ１に紙幣Ｂが挿入された場合には、紙幣Ｂは搬送路を矢印Ｙ１方向に搬送される。そして、紙幣Ｂが第１着磁体２に臨む位置に至ると、紙幣Ｂは第１着磁体２により着磁される。したがって、紙幣Ｂの着磁部が順次着磁され、図２に示すように、紙幣Ｂは帯状に着磁される。
【００５５】
紙幣Ｂの着磁部は、図３に示すように、紙幣Ｂに対して鉛直となる方向に着磁され、着磁された磁気により構成される磁界は、図５に示すように、搬送方向に対して直角に交差するＨ１１方向の成分とＨ１２方向の成分とを有している。
【００５６】
したがって、その後、紙幣Ｂが磁気検出素子３に臨む位置に至ると、磁気検出素子３が紙幣Ｂの着磁部に残留する残留磁気により構成された磁界を差動検出し、紙幣Ｂが識別可能となる。
【００５７】
一方、紙幣識別センサ１からから紙幣Ｂが返却される場合には、紙幣Ｂは搬送路を矢印Ｙ２方向に搬送される。そして、紙幣Ｂが第２着磁体４に臨む位置に至ると、紙幣Ｂは第２着磁体４により着磁される。したがって、紙幣Ｂの着磁部が順次着磁され、紙幣Ｂが挿入された場合と同様に、紙幣Ｂは帯状に着磁される。
【００５８】
紙幣Ｂの着磁部は、紙幣Ｂが挿入された場合と同様に、紙幣Ｂに対して鉛直となる方向に着磁され、着磁された磁気により構成される磁界は、搬送方向に対して直角に交差するＨ２２方向の成分とＨ２２方向の成分とを有している。
【００５９】
したがって、その後、紙幣Ｂが磁気検出素子３に臨む位置に至ると、磁気検出素子３が紙幣Ｂの着磁部に残留する残留磁気により構成された磁界を差動検出し、紙幣Ｂが識別可能となる。
【００６０】
上述した本実施の形態にかかる紙幣識別センサ１は、第２着磁体４の磁力が第１着磁体２の磁力と反対極性を有するので、磁気検出素子３において第１着磁体２の磁力と第２着磁体４の磁力とが互いに相殺し、第１着磁体２および第２着磁体４が磁気検出素子３に及ぼす磁力の影響を抑制できる。
【００６１】
また、上流側に第１着磁体２を備え、下流側に第２着磁体４を備えたので、搬送路に紙幣Ｂを挿入した場合に第１着磁体２が紙幣Ｂに磁気を着磁し、搬送路から紙幣Ｂを返却する場合に第２着磁体４が紙幣Ｂに磁気を着磁する。このため、紙幣Ｂの挿入時と返却時のいずれの場合にも紙幣Ｂに残留した残留磁気を検出できる。この結果、紙幣Ｂの挿入時と返却時のいずれの場合にも紙幣Ｂを識別できる。
【００６２】
また、第１着磁体２の磁石と第２着磁体４の磁石とを永久磁石２１，４１で構成したので、第１着磁体２の磁石と第２着磁体４の磁石とを電磁石で構成する場合よりも小型化できる。
【００６３】
また、第１着磁体２と磁気検出素子３との間および磁気検出素子３と第２着磁体４との間に磁気シールド部材６を配設すれば、漏れ磁界（ノイズ磁界）の影響をさらに抑制できる。
【００６４】
また、第１着磁体２、磁気検出素子３、第２着磁体４、磁気シールド部材６の全てを同一のホルダ５に取り付けたので、紙幣識別センサ１の取扱いを向上できる。
【００６５】
なお、上述した実施の形態では、紙幣Ｂを識別する紙幣識別センサ１を例に紙葉類識別センサについて説明したが、紙葉類は、紙幣に限られるものではなく、たとえば、商品券、手形、小切手のように、磁気インキで印刷等された紙葉類を対象とするものであれば含まれる。
【００６６】
また、磁気検出素子３の例として、磁気インピーダンス素子３１Ａ，３１Ｂを利用したものを説明したが、磁気インピーダンス素子３１Ａ、３１Ｂに代えて、薄膜フラックスゲート型磁気検出素子を利用してもよい。
【００６７】
さらに、第１着磁体２と磁気検出素子３との間、磁気検出素子３と第２着磁体４との間に衝立状のパーマロイ、アモルファス等の磁気シールド部材６を配設するものとしたが、磁気シールド部材６を筒状に形成し、磁気検出素子３を包囲するように配設してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
以上のように、本発明にかかる紙葉類識別センサは、着磁した紙葉類の残留磁気を検出して識別する紙葉類識別センサに有用であり、たとえば、磁気インキで印刷された紙幣等の紙葉類を識別する紙葉類識別センサに適している。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施の形態にかかる紙幣識別センサの構成を示す概念斜視図である。
【図２】図１に示した紙幣識別センサの構成を説明する概念平面図である。
【図３】図１に示した第１着磁体による紙幣の着磁状態を示す概念図である。
【図４】図１に示した第１着磁体が紙幣に構成する磁界を示す概念平面図である。
【図５】図１に示した第１着磁体と第２着磁体とが紙幣に構成する磁界を示す概念図である。
【図６】公知の紙葉類識別センサの構成を示す斜視図である。
【図７】図６に示した着磁体と磁気検出素子との位置関係を説明するための説明図である。
【図８】図６に示した着磁体の構成を示す側面図である。
【図９】公知の紙葉類識別センサの構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７０】
１ 紙幣識別センサ
２ 第１着磁体
２１ 永久磁石
２２ 軟磁性体
３ 磁気検出素子
３１Ａ，３１Ｂ 磁気インピーダンス素子
４ 第２着磁体
４１ 永久磁石
４２ 軟磁性体
５ ホルダ
６ 磁気シールド部材
Ｂ 紙幣
【技術分野】
【０００１】
本発明は、着磁した紙葉類の残留磁気を検出して識別する紙葉類識別センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁気インキを用いて印刷された紙幣等の紙葉類を識別する識別センサとして、図６〜図８に示す紙葉類識別センサが知られている。なお、図６は公知の紙葉類識別センサの構成を示す斜視図、図７は図６に示した着磁体と磁気検出素子との位置関係を説明するための説明図、図８は図６に示した着磁体の構成を示す側面図である。
【０００３】
図６に示すように、紙葉類識別センサ１０１は、挿入された紙葉類Ｂの残留磁気を検出することにより、紙葉類Ｂを識別するものであって、着磁体１０２、磁気検出素子１０３、これら着磁体１０２および磁気検出素子１０３を収納したホルダ１０５により構成してある。
【０００４】
着磁体１０２は、挿入された紙葉類Ｂを搬送する搬送路の上流側に配設してあり、紙葉類Ｂの搬送中に紙葉類Ｂに磁気を着磁可能である。着磁体１０２は、ホルダ１０５の下面となる検出面Ｓｄに対して垂直となる態様で取り付けてある。着磁体１０２は、永久磁石１２１と軟磁性体１２２とから構成してある。永久磁石１２１は、四角柱形状のものであり、検出面Ｓｄ側となる矩形形状の端面がＳ極となるように配設してある。軟磁性体１２２は、側面視コの字状であって、断面が矩形形状を有するものであり、たとえば、パーマロイ、フェライト等の軟磁性材料によって構成してある。この軟磁性体１２２は、永久磁石１２１の検出面と反対側となる磁極側（Ｎ極側）を跨ぐように、永久磁石１２１と組み合わせてある。したがって、着磁体１０２は、永久磁石１２１を中央に配設した略Ｅの字形を構成し、軟磁性体１２２の検出面Ｓｄ側となる二つの矩形形状の端面はＮ極を構成する。そして、軟磁性体１２２の端面（Ｎ極）から永久磁石１２１の端面（Ｓ極）に磁束が流れることになる。この結果、着磁体１０２は、永久磁石１２１の端面と軟磁性体１２２の開放端面とを相互に結ぶ方向（搬送方向Ｙに直交する方向）に磁束が集中することになる。したがって、図７に示すように、搬送方向Ｙに直交する方向の磁界成分Ｈ１，Ｈ２は強化され、搬送方向Ｙに流れる磁界成分は抑制される。
【０００５】
このように構成した着磁体１０２の開放端面、すなわち、永久磁石１２１の端面、軟磁性体１２２の二つの端面は、検出面Ｓｄに表出し、図８に示すように、搬送路上を搬送される紙葉類Ｂの表面に対して接触または近接可能である。したがって、磁気インキにより印刷等された紙葉類の永久磁石１２１に近い側はＮ極に、軟磁性体１２２に近い側はＳ極に磁化される。
【０００６】
磁気検出素子１０３は、紙葉類Ｂに残留した残留磁気が構成する磁界のうち、搬送方向に直交する方向の磁界成分Ｈ１およびＨ２を検出可能である（図７参照）。磁気検出素子１０３は、検出面Ｓｄに対して垂直となる態様で取り付けてある。磁気検出素子１０３は、たとえば、二つの磁気インピーダンス素子１３１Ａ，１３１Ｂを電気的に直列に接続して構成してある。磁気インピーダンス素子１３１Ａ，１３１Ｂは、高周波電流を印加すると外部磁界に応じてインピーダンスが変化することを利用して磁界を検出可能である。磁気インピーダンス素子１３１Ａ，１３１Ｂは、ガラス、セラミック等からなる非磁性基板上に、アルファモス、パーマロイ等の高透磁率磁性薄膜からなるつづら折りの線状のパターンを形成することにより、構成してある。
【０００７】
磁気検出素子１０３は、磁気インピーダンス素子１３１Ａ，１３１Ｂの上方に、バイアス磁石１３２を有している。バイアス磁石１３２は、永久磁石で構成してあり、磁気インピーダンス素子１３１Ａ，１３１Ｂに磁界（バイアス磁界Ｈｂ）を付与する。
【０００８】
この磁気検出素子１０３は、紙葉類Ｂの残留磁気の量に応じて構成された外部磁界を二つの磁気インピーダンス素子１３１Ａ，１３１Ｂによって差動検出可能である。すなわち、紙葉類Ｂの残留磁界Ｈ１，Ｈ２がバイアス磁界Ｈｂに重畳するので、一方の磁気インピーダンス素子１３１Ａ，１３１ＢがＨｂ−Ｈ１の磁界の影響を受け、他方の磁気インピーダンス素子がＨｂ＋Ｈ２の磁界の影響を受ける。そして、外部磁界が存在しない状態のインピーダンスを基準にすると、一方の磁気インピーダンス素子１３１Ａのインピーダンスは−Ｈ１に比例した量が変化し（本例では減少）、他方の磁気インピーダンス素子１３１Ｂのインビーダンスは＋Ｈ２に比例した量が変化する（本例では増加）。したがって、一方の磁気インピーダンス素子１３１Ａと他方の磁気インピーダンス素子１３１Ｂの一端（たとえば一方の磁気インピーダンス素子１３１Ａ側）を接地し、他端（たとえば、他方の磁気インピーダンス素子１３１Ｂ側）に所定の電圧を印加すると、この直列接続の中点の電圧は、外部磁界が存在しない場合の電圧（基準電圧という）に対し、外部磁界（Ｈ１＋Ｈ２）に比例した電圧分の変化をする。
【０００９】
この原理を用い、直列接続に加える電圧を高周波電圧とし、直列接続の中点の電圧の横波出力（Ｖｓとする）の波形中のベースラインを示す電圧（比較電圧Ｖｒｅｆとする）が外部磁界の存在しない場合の前記基準電圧に相当することから、ピークホールド回路（又はミニマムホールド回路）を介して検波出力Ｖｓから比較電圧Ｖｒｅｆを取り出し、さらに直流差動増幅回路を介して比較電圧Ｖｒｅｆと検波出力Ｖｓとの差電圧を取り出す方法等によって外部磁界（Ｈ１＋Ｈ２）に比例した電圧分、つまり紙葉類の残留磁気により構成された磁界を検出可能である。
【００１０】
なお、上述した磁気検出素子１０３は外乱磁界がバイアス磁界Ｈｂの変化を伴い、一方の磁気インピーダンス素子１３１Ａと他方の磁気インピーダンス素子１３１Ｂとに影響するが、一方の磁気インピーダンス素子１３１Ａと他方の磁気インピーダンス素子１３１Ｂとを接続する直列接続の中点から取り出される外部磁界（Ｈ１＋Ｈ２）に比例した電圧分はほとんど変わらず、微小な外乱磁界の影響は相殺される。
【００１１】
この外部磁界（Ｈ１＋Ｈ２）の検出は、原理的に一方の磁気インピーダンス素子１３１Ａと他方の磁気インピーダンス素子１３１Ｂの両端電圧の差を求める、いわゆる差動検出である。このような差動検出としては、ほかに、一方の磁気インピーダンス素子１３１Ａと他方の磁気インピーダンス素子１３１Ｂとを接続する直列接続の中点を接地して、この直列接続の両端から磁気インピーダンス素子１３１Ａ，１３１Ｂのそれぞれに等しい高周波電流を流し、一方の磁気インピーダンス素子１３１Ａと他方の磁気インピーダンス素子１３１Ｂとに発生する電圧をそれぞれ検波した後、この検波電圧同士を直流差動増幅するものがある。
【００１２】
また、着磁体１０２から磁気検出素子１０３への磁界波及をさらに押さえる必要がある場合は、たとえば、図６に示すように衝立状のパーマロイ、アモルファス等の磁気シールド部材１０６を着磁体１０２と磁気検出素子１０３との間に配置する（たとえば、特許文献１参照）。
【００１３】
また、紙葉類識別センサは、図９に示すように、永久磁石１２１に代えて電磁石１２３を採用して着磁体１０２を構成してもよい。また、バイアス磁石１３２を永久磁石に代えて電磁石１３３を採用してもよい。なお、永久磁石１２１に代えて電磁石１２３，１３３を採用して着磁体１０２およびバイアス磁石１３２を構成した場合には、別途紙葉類検出センサを設け、紙葉類Ｂを検出したときにのみ電磁石１２３，１３３を稼働させることが好ましい（たとえば、特許文献２参照）。
【００１４】
【特許文献１】特開２０００−１０５８４７号公報
【特許文献２】特開２００４−２０６３１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上述した紙葉類識別センサは、紙葉類に磁気を印加する着磁体の磁界が、磁気検出素子へ及ぼす悪影響を抑えるため、図６に示すように衝立状のパーマロイ、アモルフアス等の磁気シールド部材１０６を着磁体１０２と磁気検出素子１０３との間に配置してある。この磁気シールド部材１０６は磁気検出素子１０３の全方位を取り囲むことはできないため、着磁体１０２の磁界を完全にシールドすることができず、漏れ磁界が生じる。この漏れ磁界の大きさが磁気検出素子１０３の磁界検出範囲内、かつ、検出対象となる磁界（残留磁気により構成される磁界）に比べて非常に小さい場合には問題にならない。しかしながら、検出対象となる磁界に比べて無視できない大きさを有する場合には検出誤差となり、磁界検出範囲を越える場合には、検出自体が不可能となる。
【００１６】
したがって、磁気検出素子１０３と紙葉類とのスペーシング特性を向上させたい場合等、着磁体１０２の着磁磁界を大きくする際には、磁気検出素子１０３への漏れ磁界が制約となり、所望の着磁力を持たせることができなかった。
【００１７】
また、上述したように、永久磁石に代えて電磁石を採用して着磁体１０２を構成した場合には、紙葉類Ｂに磁気を印加した後、紙葉類Ｂの残留磁気を検出する際に、電磁石１２３への電力供給を遮断することにより、着磁体１０２の磁気検出素子１０３への磁界波及をなくすことができる。しかしながら、電磁石１２３は１ｋガウス程度の着磁能力を有する必要があり、紙葉類Ｂの残留磁気により構成される磁界を安定に検出するためには、電磁石１２３が大型なものとなってしまう。
【００１８】
本発明は、上記実情に鑑みて、着磁体の磁界が磁気検出素子へ及ぼす影響を抑制し、着磁体の磁界強度を任意に設定できる小型の紙葉類識別センサ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】
【００１９】
上記の目的を達成するために、本発明の請求項１にかかる紙葉類識別センサは、紙葉類を搬送する搬送路の上流に配設し、紙葉類に磁気を着磁する第１着磁手段と、前記第１着磁手段により着磁された紙葉類の残留磁気を検出する磁気検出手段と、前記搬送路の下流に配設し、前記磁気検出手段において前記第１着磁手段の磁気と相殺する態様で、前記第１着磁手段の磁気と反対極性となる磁気を着磁する第２着磁手段とを備えたことを特徴とする。
【００２０】
第２着磁手段の磁力が第１着磁手段の磁力と反対極性を有するので、磁気検出手段において第１着磁手段の磁力と第２着磁手段の磁力とが互いに相殺し、第１着磁手段および第２着磁手段が磁気検出手段に及ぼす磁力の影響を抑制できる。
【００２１】
また、上流側に第１着磁手段を備え、下流側に第２着磁手段を備えたので、搬送路に紙葉類を挿入した場合には第１着磁手段が紙葉類に磁気を着磁し、搬送路から紙葉類を返却する場合には第２着磁手段が紙葉類に磁気を着磁する。このため、紙葉類の挿入時と返却時のいずれの場合にも紙葉類に残留した残留磁気を検出できる。この結果、紙葉類の挿入時と返却時のいずれの場合にも紙葉類を識別できる。
【００２２】
また、本発明の請求項２にかかる紙葉類識別センサは、上記請求項１において、前記第１着磁手段と前記第２着磁手段とを少なくとも識別対象となる紙葉類の保磁力以上の磁界強度を有する永久磁石で構成したことを特徴とする。
【００２３】
第１着磁手段と第２着磁手段とを永久磁石で構成したので、第１着磁手段と第２着磁手段とを電磁石で構成する場合よりも小型化できる。たとえば、磁気インクにより印刷された紙幣などの紙葉類を識別対象とする場合には、第１着磁手段と第２着磁手段とを１ｋガウス以上の磁界強度を有する永久磁石で構成する。
【００２４】
また、本発明の請求項３にかかる紙葉類識別センサは、上記請求項１または２において、前記磁気検出手段が、薄膜フラックスゲート型磁気検出素子または磁気インピーダンス素子であることを特徴とする。
【００２５】
なお、磁気インピーダンス素子は、高周波電流を印加すると外部磁界に応じてインピーダンスが変化することを利用したもので、紙葉類に残留した残留磁気を検出可能である。
【００２６】
また、本発明の請求項４にかかる紙葉類識別センサは、上記請求項１〜３のいずれか一つにおいて、前記第１着磁手段と前記磁気検出手段との間および前記磁気検出手段と前記第２着磁手段との間に磁気シールド部材を配設したことを特徴とする。
【００２７】
第１着磁手段と第２着磁手段とが完全に等しい磁界強度で反対極性を有することが好ましいが、現実には、磁石の発生磁界の個体バラツキや取付誤差を考慮すると、第１着磁手段の磁力と第２着磁手段の磁力とを相殺できない場合が想定される。この場合には、上述したように、第１着磁手段と磁気検出手段との間および磁気検出手段と第２着磁手段との間に磁気シールド部材を配設したので、漏れ磁界の影響を抑制できる。
【００２８】
また、本発明の請求項５にかかる紙葉類識別センサは、上記請求項１〜３のいずれか一つにおいて、前記磁気検出手段を磁気シールド部材で包囲したことを特徴とする。
【００２９】
磁気検出手段を磁気シールド部材で包囲したので、第１着磁手段の磁力と第２着磁手段の磁力とを相殺できない場合であっても、漏れ磁界の影響を抑制可能である。
【００３０】
また、本発明の請求項６にかかる紙葉類識別センサは、上記請求項４または５において、前記第１着磁手段、前記磁気検出手段、前記第２着磁手段、前記シールド部材の全てをホルダに取り付けたことを特徴とする。
【００３１】
第１着磁手段、磁気検出手段、第２着磁手段、磁気シールド部材の全てを同一のホルダに取り付けたので、紙葉類識別センサの取扱いを向上できる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明にかかる紙葉類識別センサは、第２着磁手段の磁力が第１着磁手段の磁力と反対極性を有するので、磁気検出手段において第１着磁手段の磁力と第２着磁手段の磁力とが互いに相殺し、第１着磁手段および第２着磁手段が磁気検出手段に及ぼす磁力の影響を抑制できる。
【００３３】
また、上流側に第１着磁手段を備え、下流側に第２着磁手段を備えたので、搬送路に紙葉類を挿入した場合には第１着磁手段が紙葉類に磁気を着磁し、搬送路から紙葉類を返却する場合には第２着磁手段が紙葉類に磁気を着磁する。このため、紙葉類の挿入時と返却時のいずれの場合にも紙葉類に残留した残留磁気を検出できる。この結果、紙葉類の挿入時と返却時のいずれの場合にも紙葉類を識別できる。
【００３４】
また、本発明にかかる紙葉類識別センサは、第１着磁手段と第２着磁手段とを永久磁石で構成したので、第１着磁手段と第２着磁手段とを電磁石で構成する場合よりも小型化できる。
【００３５】
また、第１着磁手段と磁気検出手段との間および磁気検出手段と第２着磁手段との間に磁気シールド部材を配設すれば、漏れ磁界（ノイズ磁界）の影響をさらに抑制できる。また、磁気検出手段を磁気シールド部材で包囲しても、漏れ磁界（ノイズ磁界）の影響をさらに抑制できる。
【００３６】
また、第１着磁手段、磁気検出手段、第２着磁手段、磁気シールド部材の全てを同一のホルダに取り付けたので、紙葉類識別センサの取扱いを向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる紙葉類識別センサの好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００３８】
（実施の形態）
本実施の形態では、紙葉類として磁気インキにより印刷された紙幣を識別する紙幣識別センサを例に挙げ、本発明にかかる紙葉類識別センサを説明する。なお、図１は本発明の実施の形態にかかる紙幣識別センサの構成を示す概念斜視図、図２は図１に示した紙幣識別センサの構成を説明する概念平面図、図３は図１に示した第１着磁体による紙幣の着磁状態を示す概念図である。また、図４は第１着磁体が紙幣に構成する磁界を示す概念図であって、磁界の水平方向成分を等高線で表したものであり、図５は第１着磁体と第２着磁体とが紙幣に構成する磁界を示す概念図であって、磁界の水平方向成分を等高線で表したものである。
【００３９】
紙幣識別センサ１は、図１に示すように、第１着磁体２、磁気検出素子３、第２着磁体４を一つのホルダ５に収納してある。
【００４０】
第１着磁体２は、挿入された紙幣Ｂを搬送する搬送路の上流側（挿入側）に配設してあり、紙幣Ｂの搬送中に紙幣Ｂに磁気を着磁可能である。第１着磁体２は、ホルダ５の下面となる検出面Ｓｄに対して垂直となる態様で取り付けてある。第１着磁体２は、永久磁石２１と軟磁性体２２とから構成してある。永久磁石２１は、四角柱形状のものであり、検出面Ｓｄ側となる矩形形状の端面がＳ極となるように配設してある。永久磁石２１は、識別対象である紙幣の保持力以上の磁界強度、すなわち、１ｋガウス以上の磁界強度を有している。軟磁性体２２は、側面視コの字状であって、断面が矩形形状を有するものある。軟磁性体２２は、たとえば、パーマロイ、フェライト等の軟磁性材料によって構成してある。この軟磁性体２２は、永久磁石２１の検出面と反対側となる磁極側（Ｎ極側）を跨ぐように、永久磁石２１と組み合わせてある。したがって、第１着磁体２は、永久磁石２１を中央に配設した略Ｅの字形を構成し、軟磁性体２２の検出面側となる二つの矩形形状の端面はＮ極を構成する。そして、軟磁性体２２の端面（Ｎ極）から永久磁石の端面（Ｓ極）に磁束が流れることになる。この結果、第１着磁体２は、永久磁石２１の端面と軟磁性体２２の開放端面とを相互に結ぶ方向（搬送方向Ｙ１，Ｙ２に直交する方向）に磁束が集中することになる。したがって、搬送方向Ｙ１−Ｙ２に直交する方向の磁界成分は強化され、搬送方向Ｙ１−Ｙ２の磁界成分は抑制される。
【００４１】
このように構成した第１着磁体２の開放端面、すなわち、永久磁石２１の端面、軟磁性体２２の二つの端面は、検出面Ｓｄに表出し、搬送路上を搬送される紙幣Ｂの表面に対して接触または近接可能である。したがって、図３に示すように、磁気インキにより印刷された紙幣Ｂの永久磁石２１に近い側はＮ極に、軟磁性体２２に近い側はＳ極に磁化される。そして、紙幣Ｂの磁気インキにより印刷された部分（以下「着磁部」という。）に残留した磁気により、図４に示すように、磁界が構成される。すなわち、永久磁石２１の中心を通り、搬送方向Ｙ１−Ｙ２に延在する仮想軸（以下「搬送方向軸Ｏ」という。）を境として着磁部の両側に相互に反対方向（搬送方向軸から離反する方向）に磁束が流れる磁界が構成される。
【００４２】
磁気検出素子３は、紙幣Ｂに残留した残留磁気が構成する磁界のうち、搬送方向Ｙ１
−Ｙ２に直交する方向の磁界成分Ｈ１１およびＨ１２を検出可能である（図２参照）。磁気検出素子３は、図１に示すように、検出面Ｓｄに対して垂直となる態様で取り付けてある。磁気検出素子３は、たとえば、二つの磁気インピーダンス素子３１Ａ，３１Ｂを電気的に直列に接続して構成してある。磁気インピーダンス素子３１Ａ，３１Ｂは、高周波電流を印加すると外部磁界に応じてインピーダンスが変化することを利用して磁界を検出可能である。磁気インピーダンス素子３１Ａ，３１Ｂは、ガラス、セラミック等からなる非磁性基板上に、アルファモス、パーマロイ等の高透磁率磁性薄膜からなるつづら折りの線状のパターンを形成することにより、構成してある。
【００４３】
磁気検出素子１０３は、磁気インピーダンス素子３１Ａ，３１Ｂの上方にバイアス磁石（図示せず）を有している。バイアス磁石は、永久磁石で構成してあり、磁気インピーダンス素子３１Ａ，３１Ｂに磁界（バイアス磁界Ｈｂ）を付与する。
【００４４】
したがって、この磁気検出素子３は、紙幣Ｂの残留磁気の量に応じて構成された外部磁界を二つの磁気インピーダンス素子３１Ａ，３１Ｂによって差動検出可能である。すなわち、紙幣の残留磁界Ｈ１１，Ｈ１２がバイアス磁界Ｈｂに重畳するので、一方の磁気インピーダンス素子３１ＡがＨｂ−Ｈ１１の磁界の影響を受け、他方の磁気インピーダンス素子３１ＢがＨｂ＋Ｈ１２の磁界の影響を受ける。そして、外部磁界が存在しない状態のインピーダンスを基準にすると、一方の磁気インピーダンス素子３１Ａのインピーダンスは−Ｈ１１に比例した量が変化し（本例では減少）、他方の磁気インピーダンス素子３１Ｂのインビーダンスは＋Ｈ１２に比例した量が変化する（本例では増加）。したがって、一方の磁気インピーダンス素子３１Ａと他方の磁気インピーダンス素子３１Ｂの一端（たとえば、一方の磁気インピーダンス素子３１Ａ側）を接地し、他端（たとえば、他方の磁気インピーダンス素子３１Ｂ側）に所定の電圧を印加すると、この直列接続の中点の電圧は、外部磁界が存在しない場合の電圧（基準電圧という）に対し、外部磁界（Ｈ１１＋Ｈ１２）に比例した電圧分の変化をする。
【００４５】
この原理を用い、直列接続に加える電圧を高周波電圧とし、直列接続の中点の電圧の横波出力（Ｖｓとする）の波形中のベースラインを示す電圧（比較電圧Ｖｒｅｆとする）が外部磁界の存在しない場合の前記基準電圧に相当することから、ピークホールド回路（又はミニマムホールド回路）を介して検波出力Ｖｓから比較電圧Ｖｒｅｆを取り出し、さらに直流差動増幅回路を介して比較電圧Ｖｒｅｆと検波出力Ｖｓとの差電圧を取り出す方法等によって外部磁界（Ｈ１１＋Ｈ１２）に比例した電圧分、つまり紙幣Ｂの残留磁気により構成された磁界を検出可能である。
【００４６】
この外部磁界（Ｈ１ｌ＋Ｈ１２）の検出は、原理的に一方の磁気インピーダンス素子３１Ａと他方の磁気インピーダンス素子３１Ｂの両端電圧の差を求める、いわゆる差動検出である。このような差動検出としては、ほかに、一方の磁気インピーダンス素子３１Ａと他方の磁気インピーダンス素子３１Ｂとを接続する直列接続の中点を接地して、この直列接続の両端から磁気インピーダンス素子３１Ａ，３１Ｂのそれぞれに等しい高周波電流を流し、一方の磁気インピーダンス素子３１Ａと他方の磁気インピーダンス素子３１Ｂとに発生する電圧をそれぞれ検波した後、この検波電圧同士を直流差動増幅するものがある。
【００４７】
磁気検出素子３は外乱磁界がバイアス磁界Ｈｂの変化を伴い、一方の磁気インピーダンス素子３１Ａと他方の磁気インピーダンス素子３１Ｂとに影響するが、一方の磁気インピーダンス素子３１Ａと他方の磁気インピーダンス素子３１Ｂとを接続する直列接続の中点から取り出される外部磁界（Ｈ１１＋Ｈ１２）に比例した電圧分はほとんど変わらず、微小な外乱磁界の影響を相殺可能である。
【００４８】
しかしながら、このような差動増幅で相殺できる外乱磁界は、磁気検出素子３に対して同一方向、同一強度の外乱磁界のみである。したがって、第１着磁体２の磁界が磁気検出素子３に与える漏れ磁界は搬送方向軸を境にして反対方向であるため、差動増幅のみでは外乱磁界を相殺不能である。このため、図４に示すように、第１着磁体２の磁界が磁気検出素子３にまで影響する。
【００４９】
そこで、図１に示すように、搬送路の下流側（返却側）に第２着磁体４が配設してある。第２着磁体４は、磁気検出素子３において第１着磁体の磁気を相殺するものであり、本実施の形態にかかる第２着磁体４は、磁気検出素子３を中心として第１着磁体２の配設位置と対称となる位置に配設してある。第２着磁体４は、第１着磁体２の磁力と反対極性であって、かつ同一の磁界強度を有している。このことは、第１着磁体２の磁力と第２着磁体４の磁力とが相殺する位置に磁気検出素子３を配設したことを意味する。
【００５０】
第２着磁体４は、上述した第１着磁体２と同様に、紙幣Ｂの搬送中に紙幣に磁気を着磁可能である。第２着磁体４は、上述した第１着磁体２と同様に、ホルダ５の下面となる検出面Ｓｄに対して垂直となる態様で取り付けてある。第２着磁体４は、永久磁石４１と軟磁性体４２とから構成してあり、永久磁石４１は、上述した第１着磁体２に用いた永久磁石２１と同一の磁界強度を有したものである。したがって、永久磁石４１は、識別対象である紙幣の保持力以上の磁界強度、すなわち、１ｋガウス以上の磁界強度を有している。永久磁石４１は、上述した第１着磁体２に用いた永久磁石２１と同一形状（四角柱形状）を有し、検出面Ｓｄ側となる矩形形状の端面がＮ極となるように配設してある。軟磁性体４２は、上述した第１着磁体２に用いた軟磁性体２２と同様に、側面視コの字状であって、断面が矩形形状を有するものある。軟磁性体４２は、上述した第１着磁体２に用いた軟磁性体２２と同様に、たとえば、パーマロイ、フェライト等の軟磁性材料によって構成してある。この軟磁性体４２は、永久磁石４１の検出面Ｓｄと反対側となる磁極側（Ｓ極側）を跨ぐように、永久磁石４１と組み合わせてある。したがって、第２着磁体４は、永久磁石４１を中央に配設した略Ｅの字形を構成し、軟磁性体４２の検出面Ｓｄ側となる二つの矩形形状の端面はＳ極を構成する。そして、永久磁石４１の端面（Ｎ極）から軟磁性体４２の端面（Ｓ極）に磁束が流れることになる。この結果、第２着磁体４は、永久磁石４１の端面と軟磁性体４２の開放端面とを相互に結ぶ方向（搬送方向Ｙに直交する方向）に磁束が集中することになる。したがって、搬送方向Ｙに直交する方向の磁界成分は強化され、搬送方向Ｙの磁界成分は抑制される。
【００５１】
このように構成した第２着磁体４の開放端面、すなわち、永久磁石４１の端面、軟磁性体４２の二つの端面は、検出面Ｓｄに表出し、搬送路上を搬送される紙幣Ｂの表面に対して接触または近接可能である。したがって、磁気インキにより印刷等された紙幣の永久磁石４１に近い側はＳ極に、軟磁性体４２に近い側はＮ極に磁化される。そして、着磁部に残留した磁気により、図５に示すように、磁界が構成される。すなわち、永久磁石４１の中心を通り、搬送方向軸Ｏを境として着磁部の両側に相互に反対方向（搬送方向軸に近接する方向）に磁束が流れる磁界が構成される。
【００５２】
そして、図５に示すように、第１着磁体２の磁力と第２着磁体４の磁力とが相殺され、磁気検出素子３の配設位置において、第１着磁体２の磁界の影響と、第２着磁体４の磁界の影響とが排除される。
【００５３】
ここで、第１着磁体２の永久磁石２１、第２着磁体４の永久磁石４１の磁気特性のばらつきや、取付誤差等により、磁気検出素子３の配設位置において、第１着磁体２の磁界の影響と第２着磁体４の磁界の影響とを相殺できない場合が想定される。このため、図１に示すように、衝立状のパーマロイ、アモルファス等の磁気シールド部材６を、第１着磁体２と磁気検出素子３との間、磁気検出素子３と第２着磁体４との間に配設することが好ましい。
【００５４】
上述した紙幣識別センサ１に紙幣Ｂが挿入された場合には、紙幣Ｂは搬送路を矢印Ｙ１方向に搬送される。そして、紙幣Ｂが第１着磁体２に臨む位置に至ると、紙幣Ｂは第１着磁体２により着磁される。したがって、紙幣Ｂの着磁部が順次着磁され、図２に示すように、紙幣Ｂは帯状に着磁される。
【００５５】
紙幣Ｂの着磁部は、図３に示すように、紙幣Ｂに対して鉛直となる方向に着磁され、着磁された磁気により構成される磁界は、図５に示すように、搬送方向に対して直角に交差するＨ１１方向の成分とＨ１２方向の成分とを有している。
【００５６】
したがって、その後、紙幣Ｂが磁気検出素子３に臨む位置に至ると、磁気検出素子３が紙幣Ｂの着磁部に残留する残留磁気により構成された磁界を差動検出し、紙幣Ｂが識別可能となる。
【００５７】
一方、紙幣識別センサ１からから紙幣Ｂが返却される場合には、紙幣Ｂは搬送路を矢印Ｙ２方向に搬送される。そして、紙幣Ｂが第２着磁体４に臨む位置に至ると、紙幣Ｂは第２着磁体４により着磁される。したがって、紙幣Ｂの着磁部が順次着磁され、紙幣Ｂが挿入された場合と同様に、紙幣Ｂは帯状に着磁される。
【００５８】
紙幣Ｂの着磁部は、紙幣Ｂが挿入された場合と同様に、紙幣Ｂに対して鉛直となる方向に着磁され、着磁された磁気により構成される磁界は、搬送方向に対して直角に交差するＨ２２方向の成分とＨ２２方向の成分とを有している。
【００５９】
したがって、その後、紙幣Ｂが磁気検出素子３に臨む位置に至ると、磁気検出素子３が紙幣Ｂの着磁部に残留する残留磁気により構成された磁界を差動検出し、紙幣Ｂが識別可能となる。
【００６０】
上述した本実施の形態にかかる紙幣識別センサ１は、第２着磁体４の磁力が第１着磁体２の磁力と反対極性を有するので、磁気検出素子３において第１着磁体２の磁力と第２着磁体４の磁力とが互いに相殺し、第１着磁体２および第２着磁体４が磁気検出素子３に及ぼす磁力の影響を抑制できる。
【００６１】
また、上流側に第１着磁体２を備え、下流側に第２着磁体４を備えたので、搬送路に紙幣Ｂを挿入した場合に第１着磁体２が紙幣Ｂに磁気を着磁し、搬送路から紙幣Ｂを返却する場合に第２着磁体４が紙幣Ｂに磁気を着磁する。このため、紙幣Ｂの挿入時と返却時のいずれの場合にも紙幣Ｂに残留した残留磁気を検出できる。この結果、紙幣Ｂの挿入時と返却時のいずれの場合にも紙幣Ｂを識別できる。
【００６２】
また、第１着磁体２の磁石と第２着磁体４の磁石とを永久磁石２１，４１で構成したので、第１着磁体２の磁石と第２着磁体４の磁石とを電磁石で構成する場合よりも小型化できる。
【００６３】
また、第１着磁体２と磁気検出素子３との間および磁気検出素子３と第２着磁体４との間に磁気シールド部材６を配設すれば、漏れ磁界（ノイズ磁界）の影響をさらに抑制できる。
【００６４】
また、第１着磁体２、磁気検出素子３、第２着磁体４、磁気シールド部材６の全てを同一のホルダ５に取り付けたので、紙幣識別センサ１の取扱いを向上できる。
【００６５】
なお、上述した実施の形態では、紙幣Ｂを識別する紙幣識別センサ１を例に紙葉類識別センサについて説明したが、紙葉類は、紙幣に限られるものではなく、たとえば、商品券、手形、小切手のように、磁気インキで印刷等された紙葉類を対象とするものであれば含まれる。
【００６６】
また、磁気検出素子３の例として、磁気インピーダンス素子３１Ａ，３１Ｂを利用したものを説明したが、磁気インピーダンス素子３１Ａ、３１Ｂに代えて、薄膜フラックスゲート型磁気検出素子を利用してもよい。
【００６７】
さらに、第１着磁体２と磁気検出素子３との間、磁気検出素子３と第２着磁体４との間に衝立状のパーマロイ、アモルファス等の磁気シールド部材６を配設するものとしたが、磁気シールド部材６を筒状に形成し、磁気検出素子３を包囲するように配設してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
以上のように、本発明にかかる紙葉類識別センサは、着磁した紙葉類の残留磁気を検出して識別する紙葉類識別センサに有用であり、たとえば、磁気インキで印刷された紙幣等の紙葉類を識別する紙葉類識別センサに適している。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施の形態にかかる紙幣識別センサの構成を示す概念斜視図である。
【図２】図１に示した紙幣識別センサの構成を説明する概念平面図である。
【図３】図１に示した第１着磁体による紙幣の着磁状態を示す概念図である。
【図４】図１に示した第１着磁体が紙幣に構成する磁界を示す概念平面図である。
【図５】図１に示した第１着磁体と第２着磁体とが紙幣に構成する磁界を示す概念図である。
【図６】公知の紙葉類識別センサの構成を示す斜視図である。
【図７】図６に示した着磁体と磁気検出素子との位置関係を説明するための説明図である。
【図８】図６に示した着磁体の構成を示す側面図である。
【図９】公知の紙葉類識別センサの構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７０】
１ 紙幣識別センサ
２ 第１着磁体
２１ 永久磁石
２２ 軟磁性体
３ 磁気検出素子
３１Ａ，３１Ｂ 磁気インピーダンス素子
４ 第２着磁体
４１ 永久磁石
４２ 軟磁性体
５ ホルダ
６ 磁気シールド部材
Ｂ 紙幣
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紙葉類を搬送する搬送路の上流に配設し、紙葉類に磁気を着磁する第１着磁手段と、
前記第１着磁手段により着磁された紙葉類の残留磁気を検出する磁気検出手段と、
前記搬送路の下流に配設し、前記磁気検出手段において前記第１着磁手段の磁気と相殺する態様で、前記第１着磁手段の磁気と反対極性となる磁気を着磁する第２着磁手段と
を備えたことを特徴とする紙葉類識別センサ。
【請求項２】
前記第１着磁手段と前記第２着磁手段とを少なくとも識別対象となる紙葉類の保磁力以上の磁界強度を有する永久磁石で構成したことを特徴とする請求項１に記載の紙葉類識別センサ。
【請求項３】
前記磁気検出手段が、薄膜フラックスゲート型磁気検出素子または磁気インピーダンス素子であることを特徴とする請求項１または２に記載の紙葉類識別センサ。
【請求項４】
前記第１着磁手段と前記磁気検出手段との間および前記磁気検出手段と前記第２着磁手段との間に磁気シールド部材を配設したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の紙葉類識別センサ。
【請求項５】
前記磁気検出手段を磁気シールド部材で包囲したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の紙葉類識別センサ。
【請求項６】
前記第１着磁手段、前記磁気検出手段、前記第２着磁手段、前記シールド部材の全てをホルダに取り付けたことを特徴とする請求項４または５に記載の紙葉類識別センサ。
【請求項１】
紙葉類を搬送する搬送路の上流に配設し、紙葉類に磁気を着磁する第１着磁手段と、
前記第１着磁手段により着磁された紙葉類の残留磁気を検出する磁気検出手段と、
前記搬送路の下流に配設し、前記磁気検出手段において前記第１着磁手段の磁気と相殺する態様で、前記第１着磁手段の磁気と反対極性となる磁気を着磁する第２着磁手段と
を備えたことを特徴とする紙葉類識別センサ。
【請求項２】
前記第１着磁手段と前記第２着磁手段とを少なくとも識別対象となる紙葉類の保磁力以上の磁界強度を有する永久磁石で構成したことを特徴とする請求項１に記載の紙葉類識別センサ。
【請求項３】
前記磁気検出手段が、薄膜フラックスゲート型磁気検出素子または磁気インピーダンス素子であることを特徴とする請求項１または２に記載の紙葉類識別センサ。
【請求項４】
前記第１着磁手段と前記磁気検出手段との間および前記磁気検出手段と前記第２着磁手段との間に磁気シールド部材を配設したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の紙葉類識別センサ。
【請求項５】
前記磁気検出手段を磁気シールド部材で包囲したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の紙葉類識別センサ。
【請求項６】
前記第１着磁手段、前記磁気検出手段、前記第２着磁手段、前記シールド部材の全てをホルダに取り付けたことを特徴とする請求項４または５に記載の紙葉類識別センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−２２６６７４（Ｐ２００７−２２６６７４Ａ）
【公開日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−４９０００（Ｐ２００６−４９０００）
【出願日】平成１８年２月２４日（２００６．２．２４）
【出願人】（０００２３７７１０）富士電機リテイルシステムズ株式会社 (1,851)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月２４日（２００６．２．２４）
【出願人】（０００２３７７１０）富士電機リテイルシステムズ株式会社 (1,851)
【Ｆターム（参考）】
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