JP4267271B2 - 磁性体検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば、有価証券などの紙葉類の印刷に使用されるインキに含まれる微量の磁性体を磁気的に検出する磁性体検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、紙幣などの有価証券の偽造防止対策として、磁気インキによる印刷や、有価証券の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キや帯状の磁性体を検出することにより、有価証券の真偽判定の手段として用いることは広く知られている。
【０００３】
従来、このような有価証券の印刷に使用される印刷インキに含まれる磁性体の検出には、たとえば、Ｓ字形のコアの中央部に１次巻線を巻装し、微小な間隙に設定した２箇所の開口部側のそれぞれに２次巻線を巻装して、一方の開口部上に近接して有価証券を通過させて、２つの２次巻線による誘起電圧の差を出力とする差動巻線形トランス方式や、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の変化を２次巻線の誘導電圧から検出する直流励磁方式や、巻線を設けた環状コアの一部に微小な間隙を設けて、その間隙上を磁性体が通過する際の環状コア内の磁束の変化を、環状コア巻線のインピーダンス変化として検出するインピーダンス方式などの、磁性体に接触して検出する磁気ヘッドによる方法や、さらには、磁気抵抗素子に永久磁石により磁界のバイアスをかけておき、磁気抵抗素子に対する磁性体の近接有無による磁界の変化を、磁気抵抗素子の抵抗値の変化として検出する方法などがある。
【０００４】
また、残留磁性体を検出する従来例として、特開２０００−９９７８８号公報記載の技術が知られている。この磁気ヘッド装置および識別装置は、１個の磁気ヘッドの１次側を励磁コイル、２次側を検出コイルで構成している。１次側の励磁コイルには、交流電圧を印加して交流磁界を発生させ、電磁誘導によって２次側に誘起する誘導電圧を２次側の検出コイルで検出するようにした磁気ヘッドを用いて、交流磁界がゼロのときに２次側の検出コイルにて検出された誘導電圧の有無に基づいて、被検出媒体に使用された磁性材料に残留磁性体が有るか否かを判断している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
有価証券などの紙葉類を鑑査する紙葉類鑑査装置には、磁性体検出装置として前述したように種々の方法があるが、差動巻線型トランス方式やインピーダンス方式では、交流電流による励磁をするために交流発振回路を必要とするため回路が複雑になり、直流励磁方式では、回路は差動巻線型トランス方式に比べて簡単になるが、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。
【０００６】
また、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個の磁気抵抗素子間の磁界強度差を信号として出力する構造のため、得られる信号は磁気抵抗素子上の磁性体量ではなく、２個の磁気抵抗素子上の空間的な磁性体量差であり、正確な磁性体量信号ではない。
【０００７】
このように、従来の方法では、有価証券の印刷インキに含まれる磁性体の量に比例した検出信号を得るには、交流励磁電流を必要とし、回路が複雑になるという欠点がある。また、製造や加工上の制約から、安価に製作することに限界がある。
【０００８】
そこで、本発明は、交流励磁電流を必要としない簡単な手段で磁性体の量に比例した検出信号を得ることができる安価な磁性体検出装置を提供することを目的とする。
【０００９】
また、この発明は、残留磁性体と非残留磁性体を識別する磁性体検出装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁性体検出装置は、永久磁石と、この永久磁石の一方の極に設置され、搬送される被検出物と相対向される検出用の第１のホール素子と、前記永久磁石の他方の極に設置された補償用の第２のホール素子と、これら第１、第２のホール素子をそれぞれ付勢する付勢手段と、前記第１のホール素子の出力信号と前記第２のホール素子の出力信号との差を求める信号処理手段とを具備している。
【００１１】
また、本発明の磁性体検出装置は、搬送される被検出物の搬送方向と直行する方向に平行に配設され、長方形の短辺方向に着磁された永久磁石と、この永久磁石の一方の極の長辺方向に所定間隔あけて配列され、前記被検出物と相対向される複数個の検出用の第１のホール素子と、前記永久磁石の他方の極の長辺方向に前記複数個の第１のホール素子とそれぞれ相対向して互いに対をなすように配列された複数個の補償用の第２のホール素子と、これら複数個の第１、第２のホール素子をそれぞれ付勢する付勢手段と、前記複数個の第１のホール素子の各出力信号と前記複数個の第２のホール素子の各出力信号との差を各ホール素子対ごとにそれぞれ求める信号処理手段とを具備している。
【００１３】
さらに、本発明の請求項１０記載の磁性体検出装置は、永久磁石と、この永久磁石の一方の極に配設され、搬送される被検出物と相対向される検出用の第1のホール素子と、前記永久磁石の他方の極に配設された補償用の第２のホール素子とで構成された第１の検出部と、この第１の検出部に対して前記被検出物の搬送方向下流に配置され、前記第１の検出部の永久磁石とほぼ同形状の絶縁体と、この絶縁体の一方に配設され、搬送される被検出物と相対向される検出用の第３のホール素子と、前記絶縁体の他方に配設された補償用の第４のホール素子とで構成された第２の検出部と、前記第１、第２ホール素子の出力信号の差、及び第３、第４のホール素子の出力信号の差を求めるとともに、これら２つの差を比較をする信号処理手段とを具備したことを特徴としている。
【００１４】
また、本発明の請求項１３記載の磁性体検出装置は、搬送される被検出物の搬送方向と直行する方向に平行に配設され、前記被検出物を検出する検出面に垂直方向に着磁された永久磁石と、この永久磁石の一方の極の長辺方向に所定のピッチで配列され、前記被検出物と相対向される複数個の検出用の第1のホール素子と、前記永久磁石の他方の極の長辺方向に前記複数個の第1のホール素子とそれぞれ相対向して互いに対をなすように配列された複数個の補償用の第２のホール素子とで構成された第１の検出部と、この第１の検出部に対して前記被検出物の搬送方向下流に配置され、前記第１の検出部の永久磁石とほぼ同形状の絶縁体と、この絶縁体の一方に、長辺方向に所定のピッチで配列され、前記被検出物と相対向される複数個の検出用の第３のホール素子と、前記絶縁体の他方に配設され長辺方向に前記複数個の第３のホール素子とそれぞれ相対向して互いに対をなすように配列された複数個の補償用の第４のホール素子とで構成された第２の検出部と、前記複数個の第1のホール素子の各出力信号と、前記複数個の第２のホール素子の各出力信号との差を各ホール素子対ごとにそれぞれ求めるとともに、前記複数個の第３のホール素子の各出力信号と、前記複数個の第４のホール素子の各出力信号との差を各ホール素子対毎にそれぞれ求める信号処理手段とを具備したことを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
まず、第１の実施の形態について説明する。
【００１７】
図１は、第１の実施の形態に係る、たとえば、有価証券の印刷に使用されるインキに含まれる微量の磁性体を検出する磁性体検出装置の構成を概略的に示すものである。図１において、１は被検出物としての有価証券で、その表面に印刷された磁気インクなどの磁性体１ａを有し、図示しない搬送ベルトなどにより挟持されて図示矢印Ａ方向に搬送されるものとする。
【００１８】
搬送される有価証券１の表面に相対向して検出部２が配設されている。検出部２は、一方の極（たとえば、Ｎ極）が有価証券１の表面と相対向するように配設された永久磁石３、永久磁石３の一方の極（たとえば、Ｎ極）上に密着固定された検出用ホール素子（第１のホール素子）４、永久磁石３の他方の極（たとえば、Ｓ極）上に密着固定された補償用ホール素子（第２のホール素子）５、永久磁石３のＳ極側を固定するベース６、および、検出用ホール素子４および永久磁石３側を囲繞してベース６に固定された保護用ケース７により構成されている。
【００１９】
保護用ケース７は、検出用ホール素子４を保護するとともに、埃や磁性粉などが永久磁石３やホール素子４上に直接付着するのを防止するためのもので、非磁性体（たとえば、リン青銅など）で構成されている。
【００２０】
このような構成において、永久磁石３のＮ極から出力された磁力線はＳ極に戻るが、その磁力線の一部はホール素子４，５をそれぞれ貫通する。この際、ホール素子４，５の各電源端子に概略同等の電圧あるいは電流を印加することにより、ホール素子４，５の各信号端子に磁力線の密度に比例した電圧が出力される。
【００２１】
図１の場合、検出用ホール素子４と補償用ホール素子５は、永久磁石３のＮ極、Ｓ極の対称位置に配設して概略同等の磁束密度下にあるため、概略等しい電圧が出力される。
【００２２】
永久磁石３は、ホール素子４，５に一定のバイアス磁界を付与するもので、このバイアス磁界が有価証券１上の磁性体１ａにより乱されて検出用ホール素子４を貫通する磁束密度が増減する。この磁束密度の増減が検出用ホール素子４の出力信号の増減となる。
【００２３】
いま、有価証券１が搬送されて、検出部２の検出面（保護用ケース７の上面）２ａ上に磁性体１ａが接近すると、磁力線の一部は磁性体１ａに引き寄せられるため、検出用ホール素子４を貫通する磁力線の密度が変化し、磁性体１ａが検出用ホール素子４上にくると、検出用ホール素子４を貫通する磁束密度は最大となる。
【００２４】
一方、補償用ホール素子５の磁力線の密度は、磁性体１ａから距離が離れているため変化しない。結果として、検出用ホール素子４と補償用ホール素子５の出力電圧に差が生じる。この電圧の差を取出せば、磁性体によって変化した検出信号を取出すことができる。
【００２５】
また、有価証券１上の磁性体１ａによって検出用ホール素子４を貫通する磁束密度は変化するが、その変化量は磁性体の量あるいいは磁性体の透磁率の大小に比例する。一般に、有価証券１に印刷する磁性インクに混合される磁性体は均一の特性であるため、磁束密度の変化量は磁性体量に比例したものと見ることができる。したがって、検出用ホール素子４と補償用ホール素子５の出力信号差が磁性体の量に比例した信号となる。
【００２６】
磁気特性の異なる、たとえば、透磁率が違う磁性体を持つ２種類の磁気インクが印刷された有価証券を検出した場合、その検出信号は等価的に磁性体量に差がある信号とみなす。
【００２７】
ホール素子４，５は、周囲の温度変化によっても出力電圧が変化するが、それぞれ検出部２のケース７内に収納されているため、ほぼ同一温度となる。したがって、周囲温度が変化しても２つのホール素子４，５の出力信号の差をとることで温度による信号の変動を打ち消すことができ、安定した磁性体量の検出ができる。
【００２８】
図２は、ホール素子４，５の付勢手段およびホール素子４，５の出力信号を処理する信号処理回路を示すものである。図２において、付勢手段としての直流電源部１０は、定電流あるいは定電圧を発生し、ホール素子４，５の各一方の電源端子４ａ，５ａに供給することにより、ホール素子４，５を付勢する。ホール素子４，５の各他方の電源端子４ｂ，５ｂは接地されている。
【００２９】
ホール素子４の両信号端子４ｃ，４ｄは、差動増幅器１１の両入力端子に接続されるとともに、ホール素子５の両信号端子５ｃ，５ｄは、差動増幅器１２の両入力端子に接続される。そして、差動増幅器１１，１２の各出力端子は、それぞれの信号出力の極性が反対になるようにして可変抵抗器１３の両端に接続されている。可変抵抗器１３の可動端子は、直流増幅器１４の入力端子に接続されている。この場合、検出部２の検出面２ａ上に磁性体１ａが存在しない状態で、直流増幅器１４の出力信号が０Ｖになるように、可変抵抗器１３の可動端子を動かして設定する（ゼロ点調整）。
【００３０】
この状態で、検出部２の検出面２ａ上に磁性体１ａがくると、検出用ホール素子４の信号出力が増加するため、零点のバランスが崩れて検出用ホール素子４の出力信号が変化する。
【００３１】
次に、第２の実施の形態について説明する。
【００３２】
図３は、第２の実施の形態に係る磁性体検出装置の構成を概略的に示すものである。なお、第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付してその説明は省略し、異なる部分についてだけ説明する。
【００３３】
第２の実施の形態は、永久磁石３を棒状に形成するとともに、この棒状の永久磁石３をセンサホルダ８に装着する。そして、永久磁石３のホール素子４，５が密着される面の面積がホール素子４，５の面積よりも小さくなるように設定して、検出用ホール素子４が磁束密度変化をより感度よく検出できるようにしたものである。
【００３４】
図１では、永久磁石３とホール素子４，５が対面する部分の面積は、永久磁石３の方がホール素子４，５よりも大きいため、ホール素子４，５の永久磁石３に対面する面内の磁束の密度分布はほぼ均一である。したがって、検出用ホール素子４から少し離れた場所に磁性体が近づくか微少な磁性体により、磁界に小さな変化を生じても検出用ホール素子４の面内の磁束密度が均一のため平均化されて磁束の変化として感知され難い。
【００３５】
これに対し、図３の場合は、永久磁石３とホール素子４，５が対面する部分の面積は、永久磁石３の方がホール素子４，５よりも小さいため、ホール素子４，５の永久磁石３に対面する面内の磁束の密度分布は中心で大きく、周辺で小さくなる不均等分布となる。このため、検出用ホール素子４の面内で磁束密度の変化が生じ易く、小さな磁界変化に対して感度よく反応する。
【００３６】
次に、第３の実施の形態について説明する。
【００３７】
図４は、第３の実施の形態に係る磁性体検出装置の構成を概略的に示すものである。なお、第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付してその説明は省略し、異なる部分についてだけ説明する。
【００３８】
前述したように、図１と同様に永久磁石３とホール素子４，５とが対面する部分の面積は、永久磁石３の方がホール素子４，５よりも大きいため、ホール素子４，５の永久磁石３に対面する面内の磁束の密度分布はほぼ均一となる。第３の実施の形態は、この均一な磁束密度分布を崩すために、永久磁石３の近傍に板状の磁性材９，１０を配設したものである。磁性材９，１０は、永久磁石３の磁束を磁性材９，１０側に分散させるため、ホール素子４，５の永久磁石３との対向面内の磁束密度分布は不均等になり、磁性体の検出感度を向上させる。
【００３９】
なお、本実施の形態では、有価証券１の搬送方向Ａに対して、磁性材９を永久磁石３の搬送方向上流側に配設するとともに、磁性材１０は永久磁石３の搬送方向下流側に配置し、かつ、磁性材９，１０と永久磁石３の側面との間隔ｂは、永久磁石３の上面とケース７との間隔ａに等しいか大きくすることが望ましい。
【００４０】
次に、第４の実施の形態について説明する。
【００４１】
図５（ａ）（ｂ）は、第４の実施の形態に係る磁性体検出装置の構成を概略的に示すものである。なお、第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して説明する。
【００４２】
第４の実施の形態は、有価証券１の搬送方向Ａと直交する方向に対して一対のホール素子からなる検出ユニットを複数個配列して、有価証券１の幅方向に分布する磁性体の検出を可能にしたものである。
【００４３】
図５（ａ）（ｂ）において、搬送される有価証券１の表面に相対向して検出部２０が配設されている。検出部２０は、一方の極（たとえば、Ｎ極）が有価証券１の表面と相対向するように、有価証券１の搬送方向Ａと直行する方向に平行に配設され、長方形の短辺方向に着磁された永久磁石２１、永久磁石２１の一方の極（たとえば、Ｎ極）上の長辺方向に所定間隔あけて一列に密着固定された複数個の検出用ホール素子（第１のホール素子）２２1 〜２２ｎ、永久磁石２１の他方の極（たとえば、Ｓ極）上の長辺方向に検出用ホール素子２２1 〜２２ｎとそれぞれ相対向して互いに対をなすように一列に密着固定された複数個の補償用ホール素子（第２のホール素子）２３1 〜２３ｎ、永久磁石２１のＳ極側を固定するベース２４、および、検出用ホール素子２２1 〜２２ｎおよび永久磁石２１側を囲繞してベース２４に固定された保護用ケース２５により構成されている。
【００４４】
保護用ケース２５は、検出用ホール素子２２1 〜２２ｎを保護するとともに、埃や磁性粉などが永久磁石２１やホール素子２２1 〜２２ｎ上に直接付着するのを防止するためのもので、非磁性体（たとえば、リン青銅など）で構成されている。
【００４５】
本実施の形態の場合、ホール素子の付勢手段および信号処理回路は、ホール素子が複数対（ｎ対）あることから、図２に示した回路を複数個（ｎ個）使用するものとする。
【００４６】
なお、図５では、複数個のホール素子２２1 〜２２ｎ、２３1 〜２３ｎを永久磁石２１の長辺方向に一列に配設したが、これに限定されるものではなく、たとえば、図６に示すように、永久磁石２１の長辺方向に千鳥状に配設してもよい。
【００４７】
また、図５におけるＸ−Ｘ矢視方向の断面図は図１と同様である。
【００４８】
次に、第５の実施の形態について説明する。
【００４９】
図７は、第５の実施の形態に係る磁性体検出装置の構成を概略的に示すものである。第５の実施の形態は、第４の実施の形態に対して、第３の実施の形態と同様に、永久磁石２１の近傍に板状の磁性材２６，２７を配設したものである。この場合、有価証券１の搬送方向Ａに対して、磁性材２６を永久磁石２１の上流側に配設するとともに、磁性材２７は永久磁石２１の下流側に配置している。これにより、磁性材２６，２７は、永久磁石２１の磁束を磁性材２６，２７側に分散させるため、ホール素子２２1 〜２２ｎ、２３1 〜２３ｎの永久磁石２１との対向面内の磁束密度分布は不均等になり、磁性体の検出感度を向上させる。
【００５０】
なお、その他の構成は、第４の実施の形態と同一であるので、同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。また、図７におけるＹ−Ｙ矢視方向の断面図は図４と同様である。
【００５１】
なお、図７では、複数個のホール素子２２1 〜２２ｎ、２３1 〜２３ｎを永久磁石２１の長辺方向に一列に配設したが、これに限定されるものではなく、たとえば、図８に示すように、永久磁石２１の長辺方向に千鳥状に配設してもよい。
【００５２】
次に、第６の実施の形態について説明する。
【００５３】
図９（ａ）（ｂ）は、第６の実施の形態に係る磁性体検出装置の構成を概略的に示すものである。第６の実施の形態は、第４の実施の形態に対して、検出用ホール素子２２1 〜２２ｎと永久磁石２１との間に、検出用ホール素子２２1 〜２２ｎの永久磁石２１と密着する面よりも小さい面を有する磁性材２８1 〜２８ｎを配設して、これら磁性材２８1 〜２８ｎをホルダ２９で保持固定したものである。
【００５４】
このように構成することにより、検出用ホール素子２２1 〜２２ｎ内における永久磁石２１のバイアス磁界の磁束密度は不均質となり、有価証券１に印刷されたインク内の磁性体の検出感度を上げることができる。
【００５５】
なお、その他の構成は、第４の実施の形態と同一であるので、同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００５６】
次に、第７の実施の形態について説明する。
【００５７】
図１０は、第７の実施の形態に係る、前述した第１〜第６の実施の形態におけるホール素子として用いるのに適したホール素子の構成を概略的に示すものである。図１０において、ホール素子４０は、長方形のベース４１の上に長方形の絶縁体４２を形成し、この絶縁体４２上の長辺方向に複数個の半導体ホール素子チップ４３1 〜４３ｎを所定の間隔で一列に配設して構成されている。
【００５８】
複数個の半導体ホール素子チップ４３1 〜４３ｎは、たとえば、一辺が約０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの四角形に形成されていて、図１１に示すように、それぞれの各電源端子を直列に接続して当該ホール素子４０の電源端子４５，４６とするとともに、それぞれの各信号端子も同様に直列に接続して当該ホール素子４０の信号端子４７，４８としている。
【００５９】
このように構成されたホール素子４０は、半導体ホール素子チップ単体の検出幅よりも大きな検出幅を有することとなり、最終的な検出信号は複数個の半導体ホール素子チップ４３1 〜４３ｎの各出力電圧の加算電圧となる。実際の使用時は、電源端子４５と４６との間に抵抗器Ｒを介して直流電源部を接続することにより、所定の直流電圧あるいは電流を印加する。
【００６０】
このように構成されたホール素子４０を、前述した第１〜第６の実施の形態におけるホール素子４，５あるいは２２1 〜２２ｎ，２３1 〜２３ｎとして用いることにより、１個のホール素子の検出幅を広くすることができ、有価証券１の幅方向の磁性体量検出に極めて好適である。
【００６１】
なお、複数個の半導体ホール素子チップの接続方法は、上記したような直列接続に限らず、それぞれの電源端子を並列あるいは直列と並列との組合せで接続して当該ホール素子の電源端子とするとともに、それぞれの信号端子を並列あるいは直列と並列との組合せで接続して当該ホール素子の信号端子としてもよい。
【００６２】
なお、図１０では、複数個の半導体ホール素子チップ４３1 〜４３ｎを絶縁体４２上の長辺方向に一列に配設したが、これに限定されるものではなく、たとえば、図１２に示すように、絶縁体４２上の長辺方向に千鳥状に配設してもよい。
【００６３】
以上説明したように、上記実施の形態によれば、検出素子として磁気ヘッドや磁気抵抗素子に比して安価なホール素子を２個使用し、一方のホール素子を検出用、他方のホール素子を検出用ホール素子の近傍に設けて補償用とした検出部を構成し、両ホール素子の出力信号の差を求めることにより、温度ドリフトの影響を除去して磁性体量に比例した検出信号を得ることが可能になるとともに、回路に交流励磁電流を必要としない信号処理回路を備えた安価な磁性体検出装置を実現することができる。
【００６４】
また、有価証券の搬送方向と直交する方向に対して、一対のホール素子からなる検出ユニットを複数個配列して検出部を構成することにより、有価証券の幅方向の磁性体量分布を検出することが可能となり、かつ、安価に実現できる。
【００６５】
さらに、ホール素子は、通常、一辺が約０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの四角形に形成された半導体ホール素子チップからなっているが、有価証券の磁性体量検出に用いるには幅が狭い。そこで、複数個の半導体ホール素子チップを列状に配設して、３ｍｍ〜３０ｍｍ程度の検出幅を持つ１個のホール素子を構成することにより、１個のホール素子の検出幅を広くすることができ、有価証券の幅方向の磁性体量検出に極めて好適である。
【００６６】
次に、第８の実施の形態について説明する。
【００６７】
図１３は、第８の実施の形態に係る、たとえば、被検出物１０１の印刷に使用される残留磁性体１０２ａと非残留磁性体１０２ｂを識別する磁性体検出装置を概念的に示すものである。図１３において、被検出物１０１は、残留磁性体１０２ａおよび非残留磁性体１０２ｂを有する磁気インクで印刷された有価証券で、図示しない搬送ベルトなどにより挟持されて図示矢印Ａ方向に搬送されるものとする。
【００６８】
搬送される被検出物１０１の表面に相対向して第1の検出部１１０が配設されている。この第1の検出部１１０は、一方の極（例えば、Ｎ極）が被検出物１０１の表面と相対向するように配設された永久磁石１１１、この永久磁石１１１の一方の極（例えば、Ｎ極）上に密着固定された検出用ホール素子（第1のホール素子）１１２、上記永久磁石１１１の他方の極（例えば、Ｓ極）上に密着固定された補償用ホール素子（第２のホール素子）１１３、上記永久磁石１１１を固定するベース１１５、および、検出用ホール素子１１２および永久磁石１１１を囲繞してベース１１５に固定された保護用ケース１１４により構成されている。
【００６９】
保護用ケース１１４は、検出用ホール素子１１２を保護するとともに、埃や磁製粉などが永久磁石１１１やホール素子１１２上に直接付着するのを防止するためのもので、非磁性体（例えば、リン青銅など）で構成されている。
【００７０】
次に媒体の搬送方向に対し、前述の第1の検出部１１０の下流側に第２の検出部１２０を配置する。第２の検出部１２０は第1の検出部１１０の永久磁石１１１を、ほぼ同形状の絶縁体１２１で置き換えたもので、永久磁石による励磁磁界のない空間（磁界ゼロ状態）に第1の検出部１１０と同様にホール素子１２２、１２３を配設している。
【００７１】
図１４は、第１の検出部１１０および第２の検出部１２０の信号処理手段を示す。図１４（ａ）は、第１の検出部１１０のホール素子１１２、１１３の付勢手段およびホール素子１１２、１１３の出力信号を処理する第１の信号処理回路である。
【００７２】
直流電源部１１９ｅは、定電流あるいは低電圧を発生し、ホール素子１１２、１１３の各一方の電源端子１１２ａ、１１３ａに接続され、これらホール素子１１２、１１３の各他方の電源端子1１２ｂ、1１３ｂは接地される。
【００７３】
このようにして、これらのホール素子１１２、１１３を付勢する。
【００７４】
ホール素子１１２の両信号端子１１２ｃ、１１２ｄは、差動増幅器１１９ａの両入力端子に接続される。
【００７５】
ホール素子１１３の両信号端子１１３ｃ、１１３ｄは、差動増幅器１１９ｂの両入力端子に接続される。
【００７６】
上記差動増幅器１１９ａ、１１９ｂの各出力端子は、これら差動増幅器１１９ａ、１１９ｂの信号出力の極性が反対になるようにして可変抵抗器１１９ｃの両端に接続される。この可変抵抗器の可動端子は、直流増幅器１１９ｄの入力端子に接続される。
【００７７】
図１４（ｂ）は、第２の検出部１２０のホール素子１２２、１２３の付勢手段およびホール素子１２２、１２３の出力信号を処理する第２の信号処理回路である。この信号処理回路は上記図１４（ａ）と同様の構成をしている。
【００７８】
ここで、上記第1の信号処理回路および第２の信号処理回路のゼロ点調整について説明する。ゼロ点調整とは、これら第１の信号処理回路の出力信号１および第２の信号処理回路の出力信号２が磁性体を検出していない状態で０Ｖになるように設定することをいう。
【００７９】
具体的には、第1の検出部１１０および第２の検出部１２０の検出面１１４ａ，１２４ａ上に磁性体１０２が存在しない状態で、直流増幅器１１９ｄの出力信号１、１２９ｄの出力信号２がそれぞれ０Ｖになるように、可変抵抗器１１９ｃ、１２９ｃの可動端子を動かして設定する。
【００８０】
このような構成において、図１３の永久磁石１１１のＮ極から出力された磁力線はＳ極に戻るが、その磁力線の一部はホール素子１１２、１１３をそれぞれ貫通する。この際、ホール素子１１２、１１３の各電源端子に概略同等の電圧あるいは電流を印加することにより、ホール素子１１２、１１３の各信号端子に磁束密度に比例した電圧が出力される。
【００８１】
検出用ホール素子１１２と補償用ホール素子１１３は、永久磁石１１１のＮ極、Ｓ極の対称位置に配設して概略同等の磁束密度下にあるため、磁気的な外乱がないときは概略等しい電圧が出力される。
【００８２】
永久磁石１１１は、ホール素子１１２、１１３に一定のバイアス磁界を付与しており、このバイアス磁界は、被検出物１０１上の磁性体１０２（残留磁性体１０２ａおよび非残留磁性体１０２ｂの総称）によって乱され、検出用ホール素子１１２を貫通する磁束密度が増減する。この磁束密度の増減が検出用ホール素子１１２の出力信号の増減となる。
【００８３】
いま、被検出物１０１が搬送されて、第1の検出部１１０の検出面（保護用ケース１１４の上面）１１４ａ上に磁性体１０２が接近すると、磁力線の一部は磁性体１０２に引寄せられるため、検出用ホール素子１１２を貫通する磁束密度が変化し、磁性体１０２が検出用ホール素子１１２上にくると、検出用ホール素子１１２を貫通する磁束密度は最大となる。
【００８４】
一方、補償用ホール素子１１３の磁束密度は、磁性体１０２から距離が離れているため変化しない。結果として、検出用ホール素子１１２と補償用ホール素子１１３の出力電圧に差が生じる。この電圧の差を取り出せば、磁性体によって変化した検出信号を取り出すことができる。
【００８５】
この検出信号は、磁性体の量あるいは磁性体の透磁率の大小に比例する。一般に、被検出物１０１に印刷する磁性インクに混合される磁性体は均一の特性であるため、磁束密度の変化量は磁性体量に比例したものと見ることができる。したがって、検出用ホール素子１１２と補償用ホール素子１１３の出力信号差が磁性体の量に比例した信号となる。
【００８６】
磁気特性の異なる、例えば、透磁率が違う磁性体を持つ２種類の磁気インクが印刷された有価証券を検出した場合、その検出信号は等価的に磁性体量に差がある信号となる。
【００８７】
ホール素子１１２、１１３は、周囲温度変化によっても出力電圧が変化するが、それぞれ第1の検出部１１０のケース１１４に収納されているため、ほぼ同一温度となる。したがって、周囲温度が変化しても２つのホール素子１１２、１１３の出力信号の差をとることで温度による信号の変動を打ち消すことができ、安定した磁性体量の検出ができる。
【００８８】
ここで、残留性の磁気インク（残留磁性体）と非残留性の磁気インク（非残留磁性体）の特性を図１５（ａ）乃至（ｂ）を用いて説明する。
【００８９】
図１５（ａ）は、残留磁性体の磁気特性を示す図である。残留磁性体は、ある磁界中において図に示すようなヒステリシス特性を持ち、磁界ゼロ（Ｈ＝０）において、図中のＡ点、Ｂ点値の磁気量が残留磁性体に残留する。
【００９０】
図１５（ｂ）は、非残留磁性体の磁気特性を示す図である。非残留磁性体は、図に示すように磁界ゼロ（Ｈ＝０）において、残留した磁気量はゼロとなる。
【００９１】
図１３の第1の検出部１１０では、残留磁性体１０２ａ、非残留磁性体１０２ｂ共、永久磁石１１１の磁界の大きさに応じた磁性体量が検出される。すなわち、残留性、非残留性に関わらず磁気インクの磁性体量が検出される。
【００９２】
また、第２の検出部１２０では、残留磁性体１０２ａは、第1の検出部１１０の永久磁石１１１の磁界の大きさに応じた残留磁気による残留磁性体量が検出される。一方、非残留磁性体１０２ｂは、磁界ゼロ（Ｈ＝０）のため、磁気出力は検出されない。これらの信号を比較することにより残留磁性体と非残留磁性体が識別される。
【００９３】
次に、残留磁性体と非残留磁性体を識別する方法を示す。
【００９４】
図１６は、被検出物１０１が図示矢印Ａ方向に搬送されるときの、第１の検出部の出力信号と第２の検出部の出力信号から、残留磁性体と非残留磁性体を識別する方法を示した図である。
【００９５】
図１６（ａ）は、残留磁性体１０２ａ及び非残留磁性体１０２ｂを有する被検出物１０１が図示矢印Ａ方向に搬送されている状態を示す。
【００９６】
図１６（ｂ）は、第１の検出部１１０の出力信号であり、第１の検出部のホール素子１１２の出力信号とホール素子１１３の出力信号の差信号である。この信号は、永久磁石１１１によるバイアス磁界によって、残留磁性体１０２ａ及び非残留磁性体１０２ｂの何れの場合も磁気信号が出力される（出力信号１）。
【００９７】
図１６（ｃ）は、第２の検出部１２０の出力信号であり、第２の検出部のホール素子１２２の出力信号とホール素子１２３の出力信号の差信号である。この信号は、バイアス磁界がないため、残留磁性体１０２ａの場合のみ磁気信号が出力される（出力信号２）。
【００９８】
図１６（ｄ）は、図１６（ｂ）の出力信号１と図１６（ｃ）の出力信号２の差によって得られた差信号を示す。差信号が出力された磁性体１０２ｂは、非残留磁性体であり、差信号が出力されない磁性体１０２ａは、残留磁性体であることを示す。
【００９９】
ここで、図１７を用いて本実施の形態の磁束分布および磁束密度分布の説明をする。
【０１００】
図１７は、第８の実施の形態に係る磁性体識別装置の磁束分布および磁束密度分布である。図１７（ａ）は磁束分布で、図１７（ｂ）は磁束密度分布である。
【０１０１】
永久磁石１１１と、ホール素子１１２および図示していないホール素子１１３とが対面する部分の面積は、永久磁石１１１の方がホール素子１１２、１１３よりも大きいため、ホール素子１１２、１１３の永久磁石１１１に対面する面内の磁束の密度分布はほぼ均一になる。したがって、検出用ホール素子１１２から少し離れた場所に磁性体が近づくか、微小な磁性体により磁界に小さな変化を生じても検出用ホール素子１１２の面内の磁束密度が均一のため平均化されて磁束の変化として検出され難い。
【０１０２】
このように、第８の実施の形態に係る磁性体識別装置は、微小な磁性体を高感度に検出するのには適さないが、透磁率が大きく広い範囲の印刷に使用された磁気インクの磁性体の検出の場合は、磁気的外乱にも強く安定した検出ができる。
【０１０３】
次に、第９の実施の形態について説明する。
【０１０４】
図１８は第９の実施の形態に係る磁性体検出装置の構成を概略的に示すものである。なお、第８の実施の形態と同一部分には同一符号を付してその説明は省略し、異なる部分について説明する。第９の実施の形態は、永久磁石１３１が棒状に形成されており、この棒状の永久磁石１３１をセンサホルダ１３６に装着する。また、永久磁石１３１のホール素子１３２、１３３が密着される面の面積がホール素子１３２、１３３の面積よりも小さくなるように設定して、検出用ホール素子１３２が磁束密度変化をより感度良く検出できるようにしたものである。
【０１０５】
ここで、図１９を用いて本実施の形態の磁束分布および磁束密度分布の説明をする。図１９は、第９の実施の形態に係る磁性体識別装置の磁束分布および磁束密度分布である。図１９（ａ）は磁束分布で、図１９（ｂ）は磁束密度分布である。
【０１０６】
永久磁石１３１と、ホール素子１３２および図示していないホール素子１３３とが対面する部分の面積は、永久磁石１３１の方がホール素子１３２、１３３よりも小さいため、ホール素子１３２、１３３の永久磁石１３１に対面する面内の磁束密度分布は中心で大きく、周辺で小さくなる不均等分布となる。このため、検出用ホール素子１３２の面内で磁束密度の変化が生じ易く、小さな磁束密度変化に対して感度良く反応する。
【０１０７】
図１８に示すように、被検出物１０１に対し第1の検出部１３０の搬送方向下流に第２の検出部１２０を配設することにより残留磁性体と非残留磁性体を識別することができる。
【０１０８】
次に、第１０の実施の形態について説明する。
【０１０９】
図２０は、第１０の実施の形態に係る磁性体検出装置の構成を概略的に示すものである。なお、第８の実施の形態と同一部分には同一符号を付してその説明は省略し、異なる部分について説明する。
【０１１０】
永久磁石１１１とホール素子１１２、１１３が対面する部分の面積は、永久磁石１１１の方がホール素子１１２、１１３よりも大きいため、ホール素子１１２、１１３が永久磁石１１１に対面する面内の磁束の密度分布はほぼ均一となる。第１０の実施の形態は、この均一な磁束密度分布を崩すために、永久磁石１１１の近傍に板状の磁性材１１７、１１８を配設したものである。
【０１１１】
なお、本実施の形態では、被検出物１０１の搬送方向Ａに対して、磁性材１１７を永久磁石１１１の搬送方向上流側に配設するとともに、磁性材１１８は永久磁石１１１の搬送方向下流側に配置し、かつ、磁性材１１７、１１８と永久磁石１１１の側面との間隔ｂは、永久磁石１１１の上面とケース１１４ａとの間隔ａに等しいか大きくすることが望ましい。
【０１１２】
以上の構成により、磁性材１１７、１１８は永久磁石１１１の磁束を磁性材１１７、１１８側に分散させるため、ホール素子１１２、１１３の永久磁石１１１との対向面内の磁束密度分布は不均等分布になり、磁性体の検出感度を向上させる。
【０１１３】
ここで、図２１を用いて本実施の形態の磁束分布および磁束密度分布の説明をする。
【０１１４】
図２１は、第１０の実施の形態に係る磁性体識別装置の磁束分布および磁束密度分布である。図２１（ａ）は磁束分布で、図２１（ｂ）は磁束密度分布である。ホール素子１１２と磁石１１１が対面する部分の概略中心の磁束密度分布は、図１７（ｂ）に比べて対向面内の磁束分布は不均等分布になっており、高感度になっていることを示している。
【０１１５】
図２０において、被検出物１０１に対し、第1の検出部１１０Ａの搬送方向下流に第２の検出部１２０を配設することにより残留磁性体と非残留磁性体を識別することができる。
【０１１６】
次に、第１１の実施の形態について説明する。
【０１１７】
図２２は、第１１の実施の形態に係る磁性体検出装置の構成を概略的に示すものである。図２２（ａ）は、被検出物１０１がＡ方向に搬送されるときの第１の検出部１５０および第２の検出部１６０を上から見た断面図である。図２２（ｂ）は、図２２（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
【０１１８】
第１１の実施の形態は、被検出物１０１の搬送方向Ａと直行する方向に対して一対のホール素子からなる検出ユニットを複数個配列して構成される。
【０１１９】
図２２（ａ）、（ｂ）において、搬送される被検出物１０１の表面に対向して第１の検出部１５０が配設されている。第１の検出部１５０は、一方の極（例えば、Ｎ極）が被検出物１０１の表面と相対向するように、被検出物１０１の搬送方向Ａと直行する方向に平行に配設され、長方形の短辺方向に着磁された永久磁石１５１、永久磁石１５１の一方の極（例えば、Ｎ極）上の長辺方向に所定間隔あけて一列に密着固定された複数個の検出用ホール素子（第1のホール素子）１５２１〜１５２ｎ、永久磁石１５１の他方の極（例えば、Ｓ極）上の長辺方向に検出用ホール素子１５２１〜１５２ｎとそれぞれ相対向して互いに対をなすように密着固定された複数個の補償用ホール素子（第２のホール素子）１５３１〜１５３ｎ、永久磁石１５１のＳ極側を固定するベース１５５、および、検出用ホール素子１５２１〜１５２ｎおよび永久磁石１５１側を囲繞してベース１５５に固定された保護用ケース１５４により構成されている。
【０１２０】
保護用ケース１５４は、検出用ホール素子１５２１〜１５２ｎを保護するとともに、埃や磁性紛などが永久磁石１５１やホール素子１５２１〜１５２ｎ上に直接付着するのを防止するためのもので、非磁性体（例えば、リン青銅など）で構成されている。
【０１２１】
次に、本実施の形態のホール素子の付勢手段および信号処理回路の説明をする。
【０１２２】
図２３は、第１１の実施の形態を示す図２２のホール素子の付勢手段およびホール素子の出力信号を処理する信号処理回路を示す図である。図２３（ａ）は、第1の検出部の信号処理回路を示し、図２３（ｂ）は、第２の検出部の信号処理回路を示す。
【０１２３】
図２３（ａ）に示す直流電源部２２０は、定電流あるいは低電圧を発生し、ホール素子１５２１〜１５２ｎのそれぞれの一方の電源端子ａに接続され、これらホール素子１５２１〜１５２ｎのそれぞれの他方の電源端子ｂは接地される。このようにして、これらのホール素子１５２１〜１５２ｎを付勢する。
【０１２４】
ホール素子１５２１〜１５２ｎは、第1の検出部の検出用ホール素子で、それぞれの出力端子は、差動増幅器２０１〜２０ｎに接続され、増幅される。この増幅器の出力信号は差動増幅器２１１〜２１ｎの一方の入力端子に接続される。
【０１２５】
また、第1の検出部の補償用ホール素子の出力１５３１ＯＵＴ〜１５３ｎＯＵＴは、それぞれ差動増幅器２１１〜２１ｎの他方の入力端に接続され、磁気出力信号１５２１ＯＵＴ〜１５２ｎＯＵＴが得られる。
【０１２６】
この場合、図１４ではゼロ点調整を行ったが、ホール素子の個数が増えた場合は、個々に可変抵抗器を用いて設定することは、可変抵抗器の取り付けスペースが必要であること及び個々にゼロ点調整が必要になることから、別の手法がとられる。例えば、磁気出力信号１５２１ＯＵＴ〜１５２ｎＯＵＴを図示していないＡ／Ｄ変換（アナログ デジタル 変換）処理により、デジタルデータにし、このデータを上位のＣＰＵが取り込む。このとき、被検出物を読み取ったときの各ホール素子毎のデータと被検出物を読み取る前の各ホール素子毎のデータとを各ホール素子の出力毎に比較することにより、ノイズ成分が除去され、上記可変抵抗器を用いたときと同等の性能がえられる。
【０１２７】
図２３（ｂ）は、第２の検出部の信号処理回路である。
【０１２８】
図２３（ｂ）に示す直流電源部２２０は、定電流あるいは低電圧を発生し、ホール素子１６２１〜１６２ｎのそれぞれの一方の電源端子ａに接続され、これらホール素子１６２１〜１６２ｎのそれぞれの他方の電源端子ｂは接地される。このようにして、これらのホール素子１６２１〜１６２ｎを付勢する。
【０１２９】
図に示すホール素子１６２１〜１６２ｎは、第２の検出部の検出用ホール素子で、それぞれの出力端子は、差動増幅器２２１〜２２ｎに接続され、増幅される。この増幅器の出力信号は差動増幅器２３１〜２３ｎの一方の入力端子に接続される。
【０１３０】
また、第２の検出部の補償用ホール素子の出力１６３１ＯＵＴ〜１６３ｎＯＵＴは、それぞれ差動増幅器２３１〜２３ｎの他方の入力端に接続され、磁気出力信号１６２１ＯＵＴ〜１６２ｎＯＵＴが得られる。この磁気出力信号１６２１ＯＵＴ〜１６２ｎＯＵＴは、第１の検出部の出力信号をＡ／Ｄ変換（アナログ デジタル 変換）処理により、デジタルデータにし、上位のＣＰＵで取り込み演算処理したのと同様の処理により磁気信号を検出することができる。
【０１３１】
被検出物１０１の搬送方向に対し、第1の検出部１５０の下流側に第２の検出部１６０を配設することにより残留磁性体と非残留磁性体を識別することができる。
【０１３２】
なお、図２２では、複数個のホール素子１５２１〜１５２ｎ、１５３１〜１５３ｎを永久磁石１５１の長辺方向に一列に配設したが、これに限定されるものではない。例えば、図２４は、第１１の実施の形態であるホール素子配列方法の変形例を示す図である。この変形例では、永久磁石１７１の長辺方向にホール素子を千鳥状に配設している。また、残留磁性体１０２ａと非残留磁性体１０２ｂを識別するために、搬送方向下流側に永久磁石部分を絶縁体にしたもので構成した第２の検出部１８０を配設する。
【０１３３】
以上の構成により、被検出物１０１の幅方向に分布する磁性体の検出ができる。
【０１３４】
次に第１２の実施の形態について説明する。
【０１３５】
図２５は、第１２の実施の形態に係る磁性体検出装置の構成を概略的に示すものである。なお、第１１の実施の形態と同一部分には同一符号を付してその説明は省略し、異なる部分について説明する。
【０１３６】
第１２の実施の形態は、第１０の実施の形態と同様に、永久磁石１５１の近傍に板状の磁性材１５７、１５８を配設したものである。この場合、被検出物１０１の搬送方向Ａに対して、磁性材１５７を永久磁石１５１の搬送方向上流側に配設するとともに、磁性材１５８は永久磁石１５１の搬送方向下流側に配置している。
【０１３７】
これにより、磁性材１５７、１５８は、永久磁石１５１の磁束を磁性材１５７、１５８側に分散させる。検出用ホール素子１５２１〜１５２ｎ、およびこの検出用ホール素子１５２１〜１５２ｎとそれぞれ相対向して互いに対をなすように密着固定された図示していない補償用ホール素子１５３１〜１５３ｎ、の永久磁石１５１に対面する面内の磁束密度分布は、不均等になり磁性体の検出感度が向上する。
【０１３８】
なお、その他の構成は、第１１の実施の形態と同一である。
【０１３９】
残留磁性体１０２ａおよび非残留磁性体１０２ｂを識別するために、搬送方向下流側に永久磁石部分を絶縁体にしたもので構成した第２の検出部１６０を配設する。
【０１４０】
図２５では、複数個のホール素子１５２１〜１５２ｎ、１５３１〜１５３ｎを永久磁石１５１の長辺方向に一列に配設したが、これに限定されるものではない。例えば、図２６は、第１２の実施の形態であるホール素子配列方法の変形例を示す図である。この変形例では、永久磁石１７１の長辺方向にホール素子を千鳥状に配設、搬送方向下流側に永久磁石部分を絶縁体にしたもので構成した第２の検出部１８０を配設することにより残留磁性体と非残留磁性体を識別する。
【０１４１】
次に、第１３の実施の形態について説明する。
【０１４２】
図２７は、第１３の実施の形態に係る磁性体検出装置の構成を概略的に示すものである。図２７（ａ）、（ｃ）は、被検出物１０１、第１の検出部１９０および第２の検出部１６０の側断面図である。図２７（ｂ）、（ｄ）は、図２７（ａ）、（ｂ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。なお、第１１の実施の形態と同一部分には同一符号を付してその説明は省略し、異なる部分について説明する。
【０１４３】
第１３の実施の形態は、第１１の実施の形態に対して、検出用ホール素子１９２１〜１９２ｎと永久磁石１９１との間に、検出用ホール素子１９２１〜１９２ｎの永久磁石１９１と密着する面よりも小さい面を有する磁性材１９６１〜１９６ｎを配設して、これら磁性材１９６１〜１９６ｎをホルダ１９７で保持固定したものである。
【０１４４】
このような構成にすることにより、検出用ホール素子１９２１〜１９２ｎ内における永久磁石１９１のバイアス磁界の磁束密度は不均質となり、被検出物１０１に印刷されたインク内の磁性体の検出感度を上げることができる。同様に、被検出物１０１の搬送方向下流側に永久磁石部分を絶縁体のホルダにしたもので構成した第２の検出部１６０を配設することにより残留磁性体と非残留磁性体を識別する。なお、その他の構成は、第１１の実施の形態と同一である。
【０１４５】
以上説明したように、上記実施の形態によれば、検出素子として磁気ヘッドや磁気抵抗素子に比して安価なホール素子を複数個使用し、永久磁石の一方に検出用ホール素子を配置し、他方に補償用ホール素子を配置した検出部を搬送方向の上流側に配設し、前記永久磁石を絶縁体で構成した検出部を搬送方向の下流に配設して構成し、両検出器の出力信号の差を用いることにより、温度ドリフトの影響を除去して磁性体量に比例した検出信号を得ることが可能になるとともに、残留磁性体と非残留磁性体を識別する磁性体検出装置を実現することができる。また回路に交流励磁電流を必要としない信号処理回路を備えた安価な磁性体検出装置を実現することができる。
【０１４６】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、交流励磁電流を必要としない簡単な手段で磁性体の量に比例した検出信号を得ることができる安価な磁性体検出装置およびホール素子を提供できる。また、残留磁性体と非残留磁性体を識別する磁性体識別装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態に係る磁性体検出装置の構成を概略的に示す縦断側面図。
【図２】 ホール素子の付勢手段およびホール素子の出力信号を処理する信号処理回路を示す構成図。
【図３】 本発明の第２の実施の形態に係る磁性体検出装置の構成を概略的に示す縦断側面図。
【図４】 本発明の第３の実施の形態に係る磁性体検出装置の構成を概略的に示す縦断側面図。
【図５】 本発明の第４の実施の形態に係る磁性体検出装置の構成を概略的に示すもので、（ａ）図は上から見た断面図、（ｂ）図は横から見た断面図。
【図６】 第４の実施の形態におけるホール素子配設方法の変形例を説明する図。
【図７】 本発明の第５の実施の形態に係る磁性体検出装置の構成を概略的に示す上から見た断面図。
【図８】 第５の実施の形態におけるホール素子配設方法の変形例を説明する図。
【図９】 本発明の第６の実施の形態に係る磁性体検出装置の構成を概略的に示すもので、（ａ）図は横から見た断面図、（ｂ）図は（ａ）図におけるＺ−Ｚ矢視断面図。
【図１０】 本発明の第７の実施の形態に係るホール素子の構成を概略的に示す構成図。
【図１１】 図１０における複数個の半導体ホール素子チップの接続方法の一例を示す接続図。
【図１２】 第７の実施の形態における半導体ホール素子チップ配設方法の変形例を説明する図。
【図１３】 本発明の第８の実施の形態に係る磁性体識別装置の構成を概略的に示す縦断側面図。
【図１４】 ホール素子の付勢手段およびホール素子の出力信号を処理する信号処理回路を示す図。
【図１５】 残留磁性体の磁気特性を示す図。
【図１６】 残留磁性体と非残留磁性体を識別する方法を示す図。
【図１７】 本発明の第８の実施の形態に係る磁性体識別装置の磁束分布および磁束密度分布図
【図１８】 本発明の第９の実施の形態に係る磁性体識別装置の構成を概略的に示す縦断側面図。
【図１９】 本発明の第９の実施の形態に係る磁性体識別装置の磁束分布および磁束密度分布図。
【図２０】 本発明の第１０の実施の形態に係る磁性体識別装置の構成を概略的に示す縦断側面図。
【図２１】 本発明の第１０の実施の形態に係る磁性体識別装置の磁束分布および磁束密度分布図
【図２２】 本発明の第１１の実施の形態に係る磁性体識別装置の構成を概略的に示す図。
【図２３】 図２２の場合のホール素子の付勢手段およびホール素子の出力信号を処理する信号処理回路を示す図。
【図２４】 第１１の実施の形態におけるホール素子配列方法の変形例を説明する図。
【図２５】 本発明の第１２の実施の形態に係る磁性体識別装置の構成を概略的に示す図。
【図２６】 本発明の第１２の実施の形態におけるホール素子配列方法の変形例を説明する図。
【図２７】 本発明の第１３の実施の形態に係る磁性体識別装置の構成を概略的に示す図。
【符号の説明】
１ 有価証券（被検出物）
１ａ 磁性体
２、２０ 検出部
３、２１ 永久磁石
４、５、２２1〜２２ｎ、２３1〜２３ｎ ホール素子
６、２４ ベース
７、２５ 保護用ケース
８ センサホルダ
９、１０、２６、２７、２８1〜２８ｎ…磁性材
２９ ホルダ
１０ 直流電源部（付勢手段）
１１，１２ 差動増幅器
１３ 可変抵抗器
１４ 直流増幅器
４０ ホール素子
４１ ベース
４２ 絶縁体
４３1〜４３ｎ 半導体ホール素子チップ
４５、４６ 電源端子
４７、４８ 信号端子
１０１ 被検出物
１０２ａ 残留磁性体
１０２ｂ 非残留磁性体
１１０、１１０Ａ，１３０、１５０、１５０Ａ，１７０、１７０Ａ，１９０ 第1の検出部
１２０、１６０、１８０ 第２の検出部
１１１、１２１、１３１、１５１、１６１、１７１、１８１、１９１ 永久磁石
１１２、１１３、１２２、１２３、１３２、１３３ ホール素子
１１４、１２４、１３４、１５４、１６４、１７４、１８４、９４ 保護用ケース
１１５、１２５、１３５、１５５、１６５、１７５、１８５、１９５ ベース
１１７、１１８ 磁性材
１２１、１６１、１８１ 絶縁体
１３６、１９７ センサホルダ
１５２１〜１５２ｎ、１６２１〜１６２ｎ、１６３１〜１６３ｎ ホール素子
１７２１〜１７２ｎ、１８２１〜１８２ｎ、１９２１〜１９２ｎ ホール素子
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば、有価証券などの紙葉類の印刷に使用されるインキに含まれる微量の磁性体を磁気的に検出する磁性体検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、紙幣などの有価証券の偽造防止対策として、磁気インキによる印刷や、有価証券の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キや帯状の磁性体を検出することにより、有価証券の真偽判定の手段として用いることは広く知られている。
【０００３】
従来、このような有価証券の印刷に使用される印刷インキに含まれる磁性体の検出には、たとえば、Ｓ字形のコアの中央部に１次巻線を巻装し、微小な間隙に設定した２箇所の開口部側のそれぞれに２次巻線を巻装して、一方の開口部上に近接して有価証券を通過させて、２つの２次巻線による誘起電圧の差を出力とする差動巻線形トランス方式や、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の変化を２次巻線の誘導電圧から検出する直流励磁方式や、巻線を設けた環状コアの一部に微小な間隙を設けて、その間隙上を磁性体が通過する際の環状コア内の磁束の変化を、環状コア巻線のインピーダンス変化として検出するインピーダンス方式などの、磁性体に接触して検出する磁気ヘッドによる方法や、さらには、磁気抵抗素子に永久磁石により磁界のバイアスをかけておき、磁気抵抗素子に対する磁性体の近接有無による磁界の変化を、磁気抵抗素子の抵抗値の変化として検出する方法などがある。
【０００４】
また、残留磁性体を検出する従来例として、特開２０００−９９７８８号公報記載の技術が知られている。この磁気ヘッド装置および識別装置は、１個の磁気ヘッドの１次側を励磁コイル、２次側を検出コイルで構成している。１次側の励磁コイルには、交流電圧を印加して交流磁界を発生させ、電磁誘導によって２次側に誘起する誘導電圧を２次側の検出コイルで検出するようにした磁気ヘッドを用いて、交流磁界がゼロのときに２次側の検出コイルにて検出された誘導電圧の有無に基づいて、被検出媒体に使用された磁性材料に残留磁性体が有るか否かを判断している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
有価証券などの紙葉類を鑑査する紙葉類鑑査装置には、磁性体検出装置として前述したように種々の方法があるが、差動巻線型トランス方式やインピーダンス方式では、交流電流による励磁をするために交流発振回路を必要とするため回路が複雑になり、直流励磁方式では、回路は差動巻線型トランス方式に比べて簡単になるが、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。
【０００６】
また、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個の磁気抵抗素子間の磁界強度差を信号として出力する構造のため、得られる信号は磁気抵抗素子上の磁性体量ではなく、２個の磁気抵抗素子上の空間的な磁性体量差であり、正確な磁性体量信号ではない。
【０００７】
このように、従来の方法では、有価証券の印刷インキに含まれる磁性体の量に比例した検出信号を得るには、交流励磁電流を必要とし、回路が複雑になるという欠点がある。また、製造や加工上の制約から、安価に製作することに限界がある。
【０００８】
そこで、本発明は、交流励磁電流を必要としない簡単な手段で磁性体の量に比例した検出信号を得ることができる安価な磁性体検出装置を提供することを目的とする。
【０００９】
また、この発明は、残留磁性体と非残留磁性体を識別する磁性体検出装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁性体検出装置は、永久磁石と、この永久磁石の一方の極に設置され、搬送される被検出物と相対向される検出用の第１のホール素子と、前記永久磁石の他方の極に設置された補償用の第２のホール素子と、これら第１、第２のホール素子をそれぞれ付勢する付勢手段と、前記第１のホール素子の出力信号と前記第２のホール素子の出力信号との差を求める信号処理手段とを具備している。
【００１１】
また、本発明の磁性体検出装置は、搬送される被検出物の搬送方向と直行する方向に平行に配設され、長方形の短辺方向に着磁された永久磁石と、この永久磁石の一方の極の長辺方向に所定間隔あけて配列され、前記被検出物と相対向される複数個の検出用の第１のホール素子と、前記永久磁石の他方の極の長辺方向に前記複数個の第１のホール素子とそれぞれ相対向して互いに対をなすように配列された複数個の補償用の第２のホール素子と、これら複数個の第１、第２のホール素子をそれぞれ付勢する付勢手段と、前記複数個の第１のホール素子の各出力信号と前記複数個の第２のホール素子の各出力信号との差を各ホール素子対ごとにそれぞれ求める信号処理手段とを具備している。
【００１３】
さらに、本発明の請求項１０記載の磁性体検出装置は、永久磁石と、この永久磁石の一方の極に配設され、搬送される被検出物と相対向される検出用の第1のホール素子と、前記永久磁石の他方の極に配設された補償用の第２のホール素子とで構成された第１の検出部と、この第１の検出部に対して前記被検出物の搬送方向下流に配置され、前記第１の検出部の永久磁石とほぼ同形状の絶縁体と、この絶縁体の一方に配設され、搬送される被検出物と相対向される検出用の第３のホール素子と、前記絶縁体の他方に配設された補償用の第４のホール素子とで構成された第２の検出部と、前記第１、第２ホール素子の出力信号の差、及び第３、第４のホール素子の出力信号の差を求めるとともに、これら２つの差を比較をする信号処理手段とを具備したことを特徴としている。
【００１４】
また、本発明の請求項１３記載の磁性体検出装置は、搬送される被検出物の搬送方向と直行する方向に平行に配設され、前記被検出物を検出する検出面に垂直方向に着磁された永久磁石と、この永久磁石の一方の極の長辺方向に所定のピッチで配列され、前記被検出物と相対向される複数個の検出用の第1のホール素子と、前記永久磁石の他方の極の長辺方向に前記複数個の第1のホール素子とそれぞれ相対向して互いに対をなすように配列された複数個の補償用の第２のホール素子とで構成された第１の検出部と、この第１の検出部に対して前記被検出物の搬送方向下流に配置され、前記第１の検出部の永久磁石とほぼ同形状の絶縁体と、この絶縁体の一方に、長辺方向に所定のピッチで配列され、前記被検出物と相対向される複数個の検出用の第３のホール素子と、前記絶縁体の他方に配設され長辺方向に前記複数個の第３のホール素子とそれぞれ相対向して互いに対をなすように配列された複数個の補償用の第４のホール素子とで構成された第２の検出部と、前記複数個の第1のホール素子の各出力信号と、前記複数個の第２のホール素子の各出力信号との差を各ホール素子対ごとにそれぞれ求めるとともに、前記複数個の第３のホール素子の各出力信号と、前記複数個の第４のホール素子の各出力信号との差を各ホール素子対毎にそれぞれ求める信号処理手段とを具備したことを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
まず、第１の実施の形態について説明する。
【００１７】
図１は、第１の実施の形態に係る、たとえば、有価証券の印刷に使用されるインキに含まれる微量の磁性体を検出する磁性体検出装置の構成を概略的に示すものである。図１において、１は被検出物としての有価証券で、その表面に印刷された磁気インクなどの磁性体１ａを有し、図示しない搬送ベルトなどにより挟持されて図示矢印Ａ方向に搬送されるものとする。
【００１８】
搬送される有価証券１の表面に相対向して検出部２が配設されている。検出部２は、一方の極（たとえば、Ｎ極）が有価証券１の表面と相対向するように配設された永久磁石３、永久磁石３の一方の極（たとえば、Ｎ極）上に密着固定された検出用ホール素子（第１のホール素子）４、永久磁石３の他方の極（たとえば、Ｓ極）上に密着固定された補償用ホール素子（第２のホール素子）５、永久磁石３のＳ極側を固定するベース６、および、検出用ホール素子４および永久磁石３側を囲繞してベース６に固定された保護用ケース７により構成されている。
【００１９】
保護用ケース７は、検出用ホール素子４を保護するとともに、埃や磁性粉などが永久磁石３やホール素子４上に直接付着するのを防止するためのもので、非磁性体（たとえば、リン青銅など）で構成されている。
【００２０】
このような構成において、永久磁石３のＮ極から出力された磁力線はＳ極に戻るが、その磁力線の一部はホール素子４，５をそれぞれ貫通する。この際、ホール素子４，５の各電源端子に概略同等の電圧あるいは電流を印加することにより、ホール素子４，５の各信号端子に磁力線の密度に比例した電圧が出力される。
【００２１】
図１の場合、検出用ホール素子４と補償用ホール素子５は、永久磁石３のＮ極、Ｓ極の対称位置に配設して概略同等の磁束密度下にあるため、概略等しい電圧が出力される。
【００２２】
永久磁石３は、ホール素子４，５に一定のバイアス磁界を付与するもので、このバイアス磁界が有価証券１上の磁性体１ａにより乱されて検出用ホール素子４を貫通する磁束密度が増減する。この磁束密度の増減が検出用ホール素子４の出力信号の増減となる。
【００２３】
いま、有価証券１が搬送されて、検出部２の検出面（保護用ケース７の上面）２ａ上に磁性体１ａが接近すると、磁力線の一部は磁性体１ａに引き寄せられるため、検出用ホール素子４を貫通する磁力線の密度が変化し、磁性体１ａが検出用ホール素子４上にくると、検出用ホール素子４を貫通する磁束密度は最大となる。
【００２４】
一方、補償用ホール素子５の磁力線の密度は、磁性体１ａから距離が離れているため変化しない。結果として、検出用ホール素子４と補償用ホール素子５の出力電圧に差が生じる。この電圧の差を取出せば、磁性体によって変化した検出信号を取出すことができる。
【００２５】
また、有価証券１上の磁性体１ａによって検出用ホール素子４を貫通する磁束密度は変化するが、その変化量は磁性体の量あるいいは磁性体の透磁率の大小に比例する。一般に、有価証券１に印刷する磁性インクに混合される磁性体は均一の特性であるため、磁束密度の変化量は磁性体量に比例したものと見ることができる。したがって、検出用ホール素子４と補償用ホール素子５の出力信号差が磁性体の量に比例した信号となる。
【００２６】
磁気特性の異なる、たとえば、透磁率が違う磁性体を持つ２種類の磁気インクが印刷された有価証券を検出した場合、その検出信号は等価的に磁性体量に差がある信号とみなす。
【００２７】
ホール素子４，５は、周囲の温度変化によっても出力電圧が変化するが、それぞれ検出部２のケース７内に収納されているため、ほぼ同一温度となる。したがって、周囲温度が変化しても２つのホール素子４，５の出力信号の差をとることで温度による信号の変動を打ち消すことができ、安定した磁性体量の検出ができる。
【００２８】
図２は、ホール素子４，５の付勢手段およびホール素子４，５の出力信号を処理する信号処理回路を示すものである。図２において、付勢手段としての直流電源部１０は、定電流あるいは定電圧を発生し、ホール素子４，５の各一方の電源端子４ａ，５ａに供給することにより、ホール素子４，５を付勢する。ホール素子４，５の各他方の電源端子４ｂ，５ｂは接地されている。
【００２９】
ホール素子４の両信号端子４ｃ，４ｄは、差動増幅器１１の両入力端子に接続されるとともに、ホール素子５の両信号端子５ｃ，５ｄは、差動増幅器１２の両入力端子に接続される。そして、差動増幅器１１，１２の各出力端子は、それぞれの信号出力の極性が反対になるようにして可変抵抗器１３の両端に接続されている。可変抵抗器１３の可動端子は、直流増幅器１４の入力端子に接続されている。この場合、検出部２の検出面２ａ上に磁性体１ａが存在しない状態で、直流増幅器１４の出力信号が０Ｖになるように、可変抵抗器１３の可動端子を動かして設定する（ゼロ点調整）。
【００３０】
この状態で、検出部２の検出面２ａ上に磁性体１ａがくると、検出用ホール素子４の信号出力が増加するため、零点のバランスが崩れて検出用ホール素子４の出力信号が変化する。
【００３１】
次に、第２の実施の形態について説明する。
【００３２】
図３は、第２の実施の形態に係る磁性体検出装置の構成を概略的に示すものである。なお、第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付してその説明は省略し、異なる部分についてだけ説明する。
【００３３】
第２の実施の形態は、永久磁石３を棒状に形成するとともに、この棒状の永久磁石３をセンサホルダ８に装着する。そして、永久磁石３のホール素子４，５が密着される面の面積がホール素子４，５の面積よりも小さくなるように設定して、検出用ホール素子４が磁束密度変化をより感度よく検出できるようにしたものである。
【００３４】
図１では、永久磁石３とホール素子４，５が対面する部分の面積は、永久磁石３の方がホール素子４，５よりも大きいため、ホール素子４，５の永久磁石３に対面する面内の磁束の密度分布はほぼ均一である。したがって、検出用ホール素子４から少し離れた場所に磁性体が近づくか微少な磁性体により、磁界に小さな変化を生じても検出用ホール素子４の面内の磁束密度が均一のため平均化されて磁束の変化として感知され難い。
【００３５】
これに対し、図３の場合は、永久磁石３とホール素子４，５が対面する部分の面積は、永久磁石３の方がホール素子４，５よりも小さいため、ホール素子４，５の永久磁石３に対面する面内の磁束の密度分布は中心で大きく、周辺で小さくなる不均等分布となる。このため、検出用ホール素子４の面内で磁束密度の変化が生じ易く、小さな磁界変化に対して感度よく反応する。
【００３６】
次に、第３の実施の形態について説明する。
【００３７】
図４は、第３の実施の形態に係る磁性体検出装置の構成を概略的に示すものである。なお、第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付してその説明は省略し、異なる部分についてだけ説明する。
【００３８】
前述したように、図１と同様に永久磁石３とホール素子４，５とが対面する部分の面積は、永久磁石３の方がホール素子４，５よりも大きいため、ホール素子４，５の永久磁石３に対面する面内の磁束の密度分布はほぼ均一となる。第３の実施の形態は、この均一な磁束密度分布を崩すために、永久磁石３の近傍に板状の磁性材９，１０を配設したものである。磁性材９，１０は、永久磁石３の磁束を磁性材９，１０側に分散させるため、ホール素子４，５の永久磁石３との対向面内の磁束密度分布は不均等になり、磁性体の検出感度を向上させる。
【００３９】
なお、本実施の形態では、有価証券１の搬送方向Ａに対して、磁性材９を永久磁石３の搬送方向上流側に配設するとともに、磁性材１０は永久磁石３の搬送方向下流側に配置し、かつ、磁性材９，１０と永久磁石３の側面との間隔ｂは、永久磁石３の上面とケース７との間隔ａに等しいか大きくすることが望ましい。
【００４０】
次に、第４の実施の形態について説明する。
【００４１】
図５（ａ）（ｂ）は、第４の実施の形態に係る磁性体検出装置の構成を概略的に示すものである。なお、第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して説明する。
【００４２】
第４の実施の形態は、有価証券１の搬送方向Ａと直交する方向に対して一対のホール素子からなる検出ユニットを複数個配列して、有価証券１の幅方向に分布する磁性体の検出を可能にしたものである。
【００４３】
図５（ａ）（ｂ）において、搬送される有価証券１の表面に相対向して検出部２０が配設されている。検出部２０は、一方の極（たとえば、Ｎ極）が有価証券１の表面と相対向するように、有価証券１の搬送方向Ａと直行する方向に平行に配設され、長方形の短辺方向に着磁された永久磁石２１、永久磁石２１の一方の極（たとえば、Ｎ極）上の長辺方向に所定間隔あけて一列に密着固定された複数個の検出用ホール素子（第１のホール素子）２２1 〜２２ｎ、永久磁石２１の他方の極（たとえば、Ｓ極）上の長辺方向に検出用ホール素子２２1 〜２２ｎとそれぞれ相対向して互いに対をなすように一列に密着固定された複数個の補償用ホール素子（第２のホール素子）２３1 〜２３ｎ、永久磁石２１のＳ極側を固定するベース２４、および、検出用ホール素子２２1 〜２２ｎおよび永久磁石２１側を囲繞してベース２４に固定された保護用ケース２５により構成されている。
【００４４】
保護用ケース２５は、検出用ホール素子２２1 〜２２ｎを保護するとともに、埃や磁性粉などが永久磁石２１やホール素子２２1 〜２２ｎ上に直接付着するのを防止するためのもので、非磁性体（たとえば、リン青銅など）で構成されている。
【００４５】
本実施の形態の場合、ホール素子の付勢手段および信号処理回路は、ホール素子が複数対（ｎ対）あることから、図２に示した回路を複数個（ｎ個）使用するものとする。
【００４６】
なお、図５では、複数個のホール素子２２1 〜２２ｎ、２３1 〜２３ｎを永久磁石２１の長辺方向に一列に配設したが、これに限定されるものではなく、たとえば、図６に示すように、永久磁石２１の長辺方向に千鳥状に配設してもよい。
【００４７】
また、図５におけるＸ−Ｘ矢視方向の断面図は図１と同様である。
【００４８】
次に、第５の実施の形態について説明する。
【００４９】
図７は、第５の実施の形態に係る磁性体検出装置の構成を概略的に示すものである。第５の実施の形態は、第４の実施の形態に対して、第３の実施の形態と同様に、永久磁石２１の近傍に板状の磁性材２６，２７を配設したものである。この場合、有価証券１の搬送方向Ａに対して、磁性材２６を永久磁石２１の上流側に配設するとともに、磁性材２７は永久磁石２１の下流側に配置している。これにより、磁性材２６，２７は、永久磁石２１の磁束を磁性材２６，２７側に分散させるため、ホール素子２２1 〜２２ｎ、２３1 〜２３ｎの永久磁石２１との対向面内の磁束密度分布は不均等になり、磁性体の検出感度を向上させる。
【００５０】
なお、その他の構成は、第４の実施の形態と同一であるので、同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。また、図７におけるＹ−Ｙ矢視方向の断面図は図４と同様である。
【００５１】
なお、図７では、複数個のホール素子２２1 〜２２ｎ、２３1 〜２３ｎを永久磁石２１の長辺方向に一列に配設したが、これに限定されるものではなく、たとえば、図８に示すように、永久磁石２１の長辺方向に千鳥状に配設してもよい。
【００５２】
次に、第６の実施の形態について説明する。
【００５３】
図９（ａ）（ｂ）は、第６の実施の形態に係る磁性体検出装置の構成を概略的に示すものである。第６の実施の形態は、第４の実施の形態に対して、検出用ホール素子２２1 〜２２ｎと永久磁石２１との間に、検出用ホール素子２２1 〜２２ｎの永久磁石２１と密着する面よりも小さい面を有する磁性材２８1 〜２８ｎを配設して、これら磁性材２８1 〜２８ｎをホルダ２９で保持固定したものである。
【００５４】
このように構成することにより、検出用ホール素子２２1 〜２２ｎ内における永久磁石２１のバイアス磁界の磁束密度は不均質となり、有価証券１に印刷されたインク内の磁性体の検出感度を上げることができる。
【００５５】
なお、その他の構成は、第４の実施の形態と同一であるので、同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００５６】
次に、第７の実施の形態について説明する。
【００５７】
図１０は、第７の実施の形態に係る、前述した第１〜第６の実施の形態におけるホール素子として用いるのに適したホール素子の構成を概略的に示すものである。図１０において、ホール素子４０は、長方形のベース４１の上に長方形の絶縁体４２を形成し、この絶縁体４２上の長辺方向に複数個の半導体ホール素子チップ４３1 〜４３ｎを所定の間隔で一列に配設して構成されている。
【００５８】
複数個の半導体ホール素子チップ４３1 〜４３ｎは、たとえば、一辺が約０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの四角形に形成されていて、図１１に示すように、それぞれの各電源端子を直列に接続して当該ホール素子４０の電源端子４５，４６とするとともに、それぞれの各信号端子も同様に直列に接続して当該ホール素子４０の信号端子４７，４８としている。
【００５９】
このように構成されたホール素子４０は、半導体ホール素子チップ単体の検出幅よりも大きな検出幅を有することとなり、最終的な検出信号は複数個の半導体ホール素子チップ４３1 〜４３ｎの各出力電圧の加算電圧となる。実際の使用時は、電源端子４５と４６との間に抵抗器Ｒを介して直流電源部を接続することにより、所定の直流電圧あるいは電流を印加する。
【００６０】
このように構成されたホール素子４０を、前述した第１〜第６の実施の形態におけるホール素子４，５あるいは２２1 〜２２ｎ，２３1 〜２３ｎとして用いることにより、１個のホール素子の検出幅を広くすることができ、有価証券１の幅方向の磁性体量検出に極めて好適である。
【００６１】
なお、複数個の半導体ホール素子チップの接続方法は、上記したような直列接続に限らず、それぞれの電源端子を並列あるいは直列と並列との組合せで接続して当該ホール素子の電源端子とするとともに、それぞれの信号端子を並列あるいは直列と並列との組合せで接続して当該ホール素子の信号端子としてもよい。
【００６２】
なお、図１０では、複数個の半導体ホール素子チップ４３1 〜４３ｎを絶縁体４２上の長辺方向に一列に配設したが、これに限定されるものではなく、たとえば、図１２に示すように、絶縁体４２上の長辺方向に千鳥状に配設してもよい。
【００６３】
以上説明したように、上記実施の形態によれば、検出素子として磁気ヘッドや磁気抵抗素子に比して安価なホール素子を２個使用し、一方のホール素子を検出用、他方のホール素子を検出用ホール素子の近傍に設けて補償用とした検出部を構成し、両ホール素子の出力信号の差を求めることにより、温度ドリフトの影響を除去して磁性体量に比例した検出信号を得ることが可能になるとともに、回路に交流励磁電流を必要としない信号処理回路を備えた安価な磁性体検出装置を実現することができる。
【００６４】
また、有価証券の搬送方向と直交する方向に対して、一対のホール素子からなる検出ユニットを複数個配列して検出部を構成することにより、有価証券の幅方向の磁性体量分布を検出することが可能となり、かつ、安価に実現できる。
【００６５】
さらに、ホール素子は、通常、一辺が約０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの四角形に形成された半導体ホール素子チップからなっているが、有価証券の磁性体量検出に用いるには幅が狭い。そこで、複数個の半導体ホール素子チップを列状に配設して、３ｍｍ〜３０ｍｍ程度の検出幅を持つ１個のホール素子を構成することにより、１個のホール素子の検出幅を広くすることができ、有価証券の幅方向の磁性体量検出に極めて好適である。
【００６６】
次に、第８の実施の形態について説明する。
【００６７】
図１３は、第８の実施の形態に係る、たとえば、被検出物１０１の印刷に使用される残留磁性体１０２ａと非残留磁性体１０２ｂを識別する磁性体検出装置を概念的に示すものである。図１３において、被検出物１０１は、残留磁性体１０２ａおよび非残留磁性体１０２ｂを有する磁気インクで印刷された有価証券で、図示しない搬送ベルトなどにより挟持されて図示矢印Ａ方向に搬送されるものとする。
【００６８】
搬送される被検出物１０１の表面に相対向して第1の検出部１１０が配設されている。この第1の検出部１１０は、一方の極（例えば、Ｎ極）が被検出物１０１の表面と相対向するように配設された永久磁石１１１、この永久磁石１１１の一方の極（例えば、Ｎ極）上に密着固定された検出用ホール素子（第1のホール素子）１１２、上記永久磁石１１１の他方の極（例えば、Ｓ極）上に密着固定された補償用ホール素子（第２のホール素子）１１３、上記永久磁石１１１を固定するベース１１５、および、検出用ホール素子１１２および永久磁石１１１を囲繞してベース１１５に固定された保護用ケース１１４により構成されている。
【００６９】
保護用ケース１１４は、検出用ホール素子１１２を保護するとともに、埃や磁製粉などが永久磁石１１１やホール素子１１２上に直接付着するのを防止するためのもので、非磁性体（例えば、リン青銅など）で構成されている。
【００７０】
次に媒体の搬送方向に対し、前述の第1の検出部１１０の下流側に第２の検出部１２０を配置する。第２の検出部１２０は第1の検出部１１０の永久磁石１１１を、ほぼ同形状の絶縁体１２１で置き換えたもので、永久磁石による励磁磁界のない空間（磁界ゼロ状態）に第1の検出部１１０と同様にホール素子１２２、１２３を配設している。
【００７１】
図１４は、第１の検出部１１０および第２の検出部１２０の信号処理手段を示す。図１４（ａ）は、第１の検出部１１０のホール素子１１２、１１３の付勢手段およびホール素子１１２、１１３の出力信号を処理する第１の信号処理回路である。
【００７２】
直流電源部１１９ｅは、定電流あるいは低電圧を発生し、ホール素子１１２、１１３の各一方の電源端子１１２ａ、１１３ａに接続され、これらホール素子１１２、１１３の各他方の電源端子1１２ｂ、1１３ｂは接地される。
【００７３】
このようにして、これらのホール素子１１２、１１３を付勢する。
【００７４】
ホール素子１１２の両信号端子１１２ｃ、１１２ｄは、差動増幅器１１９ａの両入力端子に接続される。
【００７５】
ホール素子１１３の両信号端子１１３ｃ、１１３ｄは、差動増幅器１１９ｂの両入力端子に接続される。
【００７６】
上記差動増幅器１１９ａ、１１９ｂの各出力端子は、これら差動増幅器１１９ａ、１１９ｂの信号出力の極性が反対になるようにして可変抵抗器１１９ｃの両端に接続される。この可変抵抗器の可動端子は、直流増幅器１１９ｄの入力端子に接続される。
【００７７】
図１４（ｂ）は、第２の検出部１２０のホール素子１２２、１２３の付勢手段およびホール素子１２２、１２３の出力信号を処理する第２の信号処理回路である。この信号処理回路は上記図１４（ａ）と同様の構成をしている。
【００７８】
ここで、上記第1の信号処理回路および第２の信号処理回路のゼロ点調整について説明する。ゼロ点調整とは、これら第１の信号処理回路の出力信号１および第２の信号処理回路の出力信号２が磁性体を検出していない状態で０Ｖになるように設定することをいう。
【００７９】
具体的には、第1の検出部１１０および第２の検出部１２０の検出面１１４ａ，１２４ａ上に磁性体１０２が存在しない状態で、直流増幅器１１９ｄの出力信号１、１２９ｄの出力信号２がそれぞれ０Ｖになるように、可変抵抗器１１９ｃ、１２９ｃの可動端子を動かして設定する。
【００８０】
このような構成において、図１３の永久磁石１１１のＮ極から出力された磁力線はＳ極に戻るが、その磁力線の一部はホール素子１１２、１１３をそれぞれ貫通する。この際、ホール素子１１２、１１３の各電源端子に概略同等の電圧あるいは電流を印加することにより、ホール素子１１２、１１３の各信号端子に磁束密度に比例した電圧が出力される。
【００８１】
検出用ホール素子１１２と補償用ホール素子１１３は、永久磁石１１１のＮ極、Ｓ極の対称位置に配設して概略同等の磁束密度下にあるため、磁気的な外乱がないときは概略等しい電圧が出力される。
【００８２】
永久磁石１１１は、ホール素子１１２、１１３に一定のバイアス磁界を付与しており、このバイアス磁界は、被検出物１０１上の磁性体１０２（残留磁性体１０２ａおよび非残留磁性体１０２ｂの総称）によって乱され、検出用ホール素子１１２を貫通する磁束密度が増減する。この磁束密度の増減が検出用ホール素子１１２の出力信号の増減となる。
【００８３】
いま、被検出物１０１が搬送されて、第1の検出部１１０の検出面（保護用ケース１１４の上面）１１４ａ上に磁性体１０２が接近すると、磁力線の一部は磁性体１０２に引寄せられるため、検出用ホール素子１１２を貫通する磁束密度が変化し、磁性体１０２が検出用ホール素子１１２上にくると、検出用ホール素子１１２を貫通する磁束密度は最大となる。
【００８４】
一方、補償用ホール素子１１３の磁束密度は、磁性体１０２から距離が離れているため変化しない。結果として、検出用ホール素子１１２と補償用ホール素子１１３の出力電圧に差が生じる。この電圧の差を取り出せば、磁性体によって変化した検出信号を取り出すことができる。
【００８５】
この検出信号は、磁性体の量あるいは磁性体の透磁率の大小に比例する。一般に、被検出物１０１に印刷する磁性インクに混合される磁性体は均一の特性であるため、磁束密度の変化量は磁性体量に比例したものと見ることができる。したがって、検出用ホール素子１１２と補償用ホール素子１１３の出力信号差が磁性体の量に比例した信号となる。
【００８６】
磁気特性の異なる、例えば、透磁率が違う磁性体を持つ２種類の磁気インクが印刷された有価証券を検出した場合、その検出信号は等価的に磁性体量に差がある信号となる。
【００８７】
ホール素子１１２、１１３は、周囲温度変化によっても出力電圧が変化するが、それぞれ第1の検出部１１０のケース１１４に収納されているため、ほぼ同一温度となる。したがって、周囲温度が変化しても２つのホール素子１１２、１１３の出力信号の差をとることで温度による信号の変動を打ち消すことができ、安定した磁性体量の検出ができる。
【００８８】
ここで、残留性の磁気インク（残留磁性体）と非残留性の磁気インク（非残留磁性体）の特性を図１５（ａ）乃至（ｂ）を用いて説明する。
【００８９】
図１５（ａ）は、残留磁性体の磁気特性を示す図である。残留磁性体は、ある磁界中において図に示すようなヒステリシス特性を持ち、磁界ゼロ（Ｈ＝０）において、図中のＡ点、Ｂ点値の磁気量が残留磁性体に残留する。
【００９０】
図１５（ｂ）は、非残留磁性体の磁気特性を示す図である。非残留磁性体は、図に示すように磁界ゼロ（Ｈ＝０）において、残留した磁気量はゼロとなる。
【００９１】
図１３の第1の検出部１１０では、残留磁性体１０２ａ、非残留磁性体１０２ｂ共、永久磁石１１１の磁界の大きさに応じた磁性体量が検出される。すなわち、残留性、非残留性に関わらず磁気インクの磁性体量が検出される。
【００９２】
また、第２の検出部１２０では、残留磁性体１０２ａは、第1の検出部１１０の永久磁石１１１の磁界の大きさに応じた残留磁気による残留磁性体量が検出される。一方、非残留磁性体１０２ｂは、磁界ゼロ（Ｈ＝０）のため、磁気出力は検出されない。これらの信号を比較することにより残留磁性体と非残留磁性体が識別される。
【００９３】
次に、残留磁性体と非残留磁性体を識別する方法を示す。
【００９４】
図１６は、被検出物１０１が図示矢印Ａ方向に搬送されるときの、第１の検出部の出力信号と第２の検出部の出力信号から、残留磁性体と非残留磁性体を識別する方法を示した図である。
【００９５】
図１６（ａ）は、残留磁性体１０２ａ及び非残留磁性体１０２ｂを有する被検出物１０１が図示矢印Ａ方向に搬送されている状態を示す。
【００９６】
図１６（ｂ）は、第１の検出部１１０の出力信号であり、第１の検出部のホール素子１１２の出力信号とホール素子１１３の出力信号の差信号である。この信号は、永久磁石１１１によるバイアス磁界によって、残留磁性体１０２ａ及び非残留磁性体１０２ｂの何れの場合も磁気信号が出力される（出力信号１）。
【００９７】
図１６（ｃ）は、第２の検出部１２０の出力信号であり、第２の検出部のホール素子１２２の出力信号とホール素子１２３の出力信号の差信号である。この信号は、バイアス磁界がないため、残留磁性体１０２ａの場合のみ磁気信号が出力される（出力信号２）。
【００９８】
図１６（ｄ）は、図１６（ｂ）の出力信号１と図１６（ｃ）の出力信号２の差によって得られた差信号を示す。差信号が出力された磁性体１０２ｂは、非残留磁性体であり、差信号が出力されない磁性体１０２ａは、残留磁性体であることを示す。
【００９９】
ここで、図１７を用いて本実施の形態の磁束分布および磁束密度分布の説明をする。
【０１００】
図１７は、第８の実施の形態に係る磁性体識別装置の磁束分布および磁束密度分布である。図１７（ａ）は磁束分布で、図１７（ｂ）は磁束密度分布である。
【０１０１】
永久磁石１１１と、ホール素子１１２および図示していないホール素子１１３とが対面する部分の面積は、永久磁石１１１の方がホール素子１１２、１１３よりも大きいため、ホール素子１１２、１１３の永久磁石１１１に対面する面内の磁束の密度分布はほぼ均一になる。したがって、検出用ホール素子１１２から少し離れた場所に磁性体が近づくか、微小な磁性体により磁界に小さな変化を生じても検出用ホール素子１１２の面内の磁束密度が均一のため平均化されて磁束の変化として検出され難い。
【０１０２】
このように、第８の実施の形態に係る磁性体識別装置は、微小な磁性体を高感度に検出するのには適さないが、透磁率が大きく広い範囲の印刷に使用された磁気インクの磁性体の検出の場合は、磁気的外乱にも強く安定した検出ができる。
【０１０３】
次に、第９の実施の形態について説明する。
【０１０４】
図１８は第９の実施の形態に係る磁性体検出装置の構成を概略的に示すものである。なお、第８の実施の形態と同一部分には同一符号を付してその説明は省略し、異なる部分について説明する。第９の実施の形態は、永久磁石１３１が棒状に形成されており、この棒状の永久磁石１３１をセンサホルダ１３６に装着する。また、永久磁石１３１のホール素子１３２、１３３が密着される面の面積がホール素子１３２、１３３の面積よりも小さくなるように設定して、検出用ホール素子１３２が磁束密度変化をより感度良く検出できるようにしたものである。
【０１０５】
ここで、図１９を用いて本実施の形態の磁束分布および磁束密度分布の説明をする。図１９は、第９の実施の形態に係る磁性体識別装置の磁束分布および磁束密度分布である。図１９（ａ）は磁束分布で、図１９（ｂ）は磁束密度分布である。
【０１０６】
永久磁石１３１と、ホール素子１３２および図示していないホール素子１３３とが対面する部分の面積は、永久磁石１３１の方がホール素子１３２、１３３よりも小さいため、ホール素子１３２、１３３の永久磁石１３１に対面する面内の磁束密度分布は中心で大きく、周辺で小さくなる不均等分布となる。このため、検出用ホール素子１３２の面内で磁束密度の変化が生じ易く、小さな磁束密度変化に対して感度良く反応する。
【０１０７】
図１８に示すように、被検出物１０１に対し第1の検出部１３０の搬送方向下流に第２の検出部１２０を配設することにより残留磁性体と非残留磁性体を識別することができる。
【０１０８】
次に、第１０の実施の形態について説明する。
【０１０９】
図２０は、第１０の実施の形態に係る磁性体検出装置の構成を概略的に示すものである。なお、第８の実施の形態と同一部分には同一符号を付してその説明は省略し、異なる部分について説明する。
【０１１０】
永久磁石１１１とホール素子１１２、１１３が対面する部分の面積は、永久磁石１１１の方がホール素子１１２、１１３よりも大きいため、ホール素子１１２、１１３が永久磁石１１１に対面する面内の磁束の密度分布はほぼ均一となる。第１０の実施の形態は、この均一な磁束密度分布を崩すために、永久磁石１１１の近傍に板状の磁性材１１７、１１８を配設したものである。
【０１１１】
なお、本実施の形態では、被検出物１０１の搬送方向Ａに対して、磁性材１１７を永久磁石１１１の搬送方向上流側に配設するとともに、磁性材１１８は永久磁石１１１の搬送方向下流側に配置し、かつ、磁性材１１７、１１８と永久磁石１１１の側面との間隔ｂは、永久磁石１１１の上面とケース１１４ａとの間隔ａに等しいか大きくすることが望ましい。
【０１１２】
以上の構成により、磁性材１１７、１１８は永久磁石１１１の磁束を磁性材１１７、１１８側に分散させるため、ホール素子１１２、１１３の永久磁石１１１との対向面内の磁束密度分布は不均等分布になり、磁性体の検出感度を向上させる。
【０１１３】
ここで、図２１を用いて本実施の形態の磁束分布および磁束密度分布の説明をする。
【０１１４】
図２１は、第１０の実施の形態に係る磁性体識別装置の磁束分布および磁束密度分布である。図２１（ａ）は磁束分布で、図２１（ｂ）は磁束密度分布である。ホール素子１１２と磁石１１１が対面する部分の概略中心の磁束密度分布は、図１７（ｂ）に比べて対向面内の磁束分布は不均等分布になっており、高感度になっていることを示している。
【０１１５】
図２０において、被検出物１０１に対し、第1の検出部１１０Ａの搬送方向下流に第２の検出部１２０を配設することにより残留磁性体と非残留磁性体を識別することができる。
【０１１６】
次に、第１１の実施の形態について説明する。
【０１１７】
図２２は、第１１の実施の形態に係る磁性体検出装置の構成を概略的に示すものである。図２２（ａ）は、被検出物１０１がＡ方向に搬送されるときの第１の検出部１５０および第２の検出部１６０を上から見た断面図である。図２２（ｂ）は、図２２（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
【０１１８】
第１１の実施の形態は、被検出物１０１の搬送方向Ａと直行する方向に対して一対のホール素子からなる検出ユニットを複数個配列して構成される。
【０１１９】
図２２（ａ）、（ｂ）において、搬送される被検出物１０１の表面に対向して第１の検出部１５０が配設されている。第１の検出部１５０は、一方の極（例えば、Ｎ極）が被検出物１０１の表面と相対向するように、被検出物１０１の搬送方向Ａと直行する方向に平行に配設され、長方形の短辺方向に着磁された永久磁石１５１、永久磁石１５１の一方の極（例えば、Ｎ極）上の長辺方向に所定間隔あけて一列に密着固定された複数個の検出用ホール素子（第1のホール素子）１５２１〜１５２ｎ、永久磁石１５１の他方の極（例えば、Ｓ極）上の長辺方向に検出用ホール素子１５２１〜１５２ｎとそれぞれ相対向して互いに対をなすように密着固定された複数個の補償用ホール素子（第２のホール素子）１５３１〜１５３ｎ、永久磁石１５１のＳ極側を固定するベース１５５、および、検出用ホール素子１５２１〜１５２ｎおよび永久磁石１５１側を囲繞してベース１５５に固定された保護用ケース１５４により構成されている。
【０１２０】
保護用ケース１５４は、検出用ホール素子１５２１〜１５２ｎを保護するとともに、埃や磁性紛などが永久磁石１５１やホール素子１５２１〜１５２ｎ上に直接付着するのを防止するためのもので、非磁性体（例えば、リン青銅など）で構成されている。
【０１２１】
次に、本実施の形態のホール素子の付勢手段および信号処理回路の説明をする。
【０１２２】
図２３は、第１１の実施の形態を示す図２２のホール素子の付勢手段およびホール素子の出力信号を処理する信号処理回路を示す図である。図２３（ａ）は、第1の検出部の信号処理回路を示し、図２３（ｂ）は、第２の検出部の信号処理回路を示す。
【０１２３】
図２３（ａ）に示す直流電源部２２０は、定電流あるいは低電圧を発生し、ホール素子１５２１〜１５２ｎのそれぞれの一方の電源端子ａに接続され、これらホール素子１５２１〜１５２ｎのそれぞれの他方の電源端子ｂは接地される。このようにして、これらのホール素子１５２１〜１５２ｎを付勢する。
【０１２４】
ホール素子１５２１〜１５２ｎは、第1の検出部の検出用ホール素子で、それぞれの出力端子は、差動増幅器２０１〜２０ｎに接続され、増幅される。この増幅器の出力信号は差動増幅器２１１〜２１ｎの一方の入力端子に接続される。
【０１２５】
また、第1の検出部の補償用ホール素子の出力１５３１ＯＵＴ〜１５３ｎＯＵＴは、それぞれ差動増幅器２１１〜２１ｎの他方の入力端に接続され、磁気出力信号１５２１ＯＵＴ〜１５２ｎＯＵＴが得られる。
【０１２６】
この場合、図１４ではゼロ点調整を行ったが、ホール素子の個数が増えた場合は、個々に可変抵抗器を用いて設定することは、可変抵抗器の取り付けスペースが必要であること及び個々にゼロ点調整が必要になることから、別の手法がとられる。例えば、磁気出力信号１５２１ＯＵＴ〜１５２ｎＯＵＴを図示していないＡ／Ｄ変換（アナログ デジタル 変換）処理により、デジタルデータにし、このデータを上位のＣＰＵが取り込む。このとき、被検出物を読み取ったときの各ホール素子毎のデータと被検出物を読み取る前の各ホール素子毎のデータとを各ホール素子の出力毎に比較することにより、ノイズ成分が除去され、上記可変抵抗器を用いたときと同等の性能がえられる。
【０１２７】
図２３（ｂ）は、第２の検出部の信号処理回路である。
【０１２８】
図２３（ｂ）に示す直流電源部２２０は、定電流あるいは低電圧を発生し、ホール素子１６２１〜１６２ｎのそれぞれの一方の電源端子ａに接続され、これらホール素子１６２１〜１６２ｎのそれぞれの他方の電源端子ｂは接地される。このようにして、これらのホール素子１６２１〜１６２ｎを付勢する。
【０１２９】
図に示すホール素子１６２１〜１６２ｎは、第２の検出部の検出用ホール素子で、それぞれの出力端子は、差動増幅器２２１〜２２ｎに接続され、増幅される。この増幅器の出力信号は差動増幅器２３１〜２３ｎの一方の入力端子に接続される。
【０１３０】
また、第２の検出部の補償用ホール素子の出力１６３１ＯＵＴ〜１６３ｎＯＵＴは、それぞれ差動増幅器２３１〜２３ｎの他方の入力端に接続され、磁気出力信号１６２１ＯＵＴ〜１６２ｎＯＵＴが得られる。この磁気出力信号１６２１ＯＵＴ〜１６２ｎＯＵＴは、第１の検出部の出力信号をＡ／Ｄ変換（アナログ デジタル 変換）処理により、デジタルデータにし、上位のＣＰＵで取り込み演算処理したのと同様の処理により磁気信号を検出することができる。
【０１３１】
被検出物１０１の搬送方向に対し、第1の検出部１５０の下流側に第２の検出部１６０を配設することにより残留磁性体と非残留磁性体を識別することができる。
【０１３２】
なお、図２２では、複数個のホール素子１５２１〜１５２ｎ、１５３１〜１５３ｎを永久磁石１５１の長辺方向に一列に配設したが、これに限定されるものではない。例えば、図２４は、第１１の実施の形態であるホール素子配列方法の変形例を示す図である。この変形例では、永久磁石１７１の長辺方向にホール素子を千鳥状に配設している。また、残留磁性体１０２ａと非残留磁性体１０２ｂを識別するために、搬送方向下流側に永久磁石部分を絶縁体にしたもので構成した第２の検出部１８０を配設する。
【０１３３】
以上の構成により、被検出物１０１の幅方向に分布する磁性体の検出ができる。
【０１３４】
次に第１２の実施の形態について説明する。
【０１３５】
図２５は、第１２の実施の形態に係る磁性体検出装置の構成を概略的に示すものである。なお、第１１の実施の形態と同一部分には同一符号を付してその説明は省略し、異なる部分について説明する。
【０１３６】
第１２の実施の形態は、第１０の実施の形態と同様に、永久磁石１５１の近傍に板状の磁性材１５７、１５８を配設したものである。この場合、被検出物１０１の搬送方向Ａに対して、磁性材１５７を永久磁石１５１の搬送方向上流側に配設するとともに、磁性材１５８は永久磁石１５１の搬送方向下流側に配置している。
【０１３７】
これにより、磁性材１５７、１５８は、永久磁石１５１の磁束を磁性材１５７、１５８側に分散させる。検出用ホール素子１５２１〜１５２ｎ、およびこの検出用ホール素子１５２１〜１５２ｎとそれぞれ相対向して互いに対をなすように密着固定された図示していない補償用ホール素子１５３１〜１５３ｎ、の永久磁石１５１に対面する面内の磁束密度分布は、不均等になり磁性体の検出感度が向上する。
【０１３８】
なお、その他の構成は、第１１の実施の形態と同一である。
【０１３９】
残留磁性体１０２ａおよび非残留磁性体１０２ｂを識別するために、搬送方向下流側に永久磁石部分を絶縁体にしたもので構成した第２の検出部１６０を配設する。
【０１４０】
図２５では、複数個のホール素子１５２１〜１５２ｎ、１５３１〜１５３ｎを永久磁石１５１の長辺方向に一列に配設したが、これに限定されるものではない。例えば、図２６は、第１２の実施の形態であるホール素子配列方法の変形例を示す図である。この変形例では、永久磁石１７１の長辺方向にホール素子を千鳥状に配設、搬送方向下流側に永久磁石部分を絶縁体にしたもので構成した第２の検出部１８０を配設することにより残留磁性体と非残留磁性体を識別する。
【０１４１】
次に、第１３の実施の形態について説明する。
【０１４２】
図２７は、第１３の実施の形態に係る磁性体検出装置の構成を概略的に示すものである。図２７（ａ）、（ｃ）は、被検出物１０１、第１の検出部１９０および第２の検出部１６０の側断面図である。図２７（ｂ）、（ｄ）は、図２７（ａ）、（ｂ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。なお、第１１の実施の形態と同一部分には同一符号を付してその説明は省略し、異なる部分について説明する。
【０１４３】
第１３の実施の形態は、第１１の実施の形態に対して、検出用ホール素子１９２１〜１９２ｎと永久磁石１９１との間に、検出用ホール素子１９２１〜１９２ｎの永久磁石１９１と密着する面よりも小さい面を有する磁性材１９６１〜１９６ｎを配設して、これら磁性材１９６１〜１９６ｎをホルダ１９７で保持固定したものである。
【０１４４】
このような構成にすることにより、検出用ホール素子１９２１〜１９２ｎ内における永久磁石１９１のバイアス磁界の磁束密度は不均質となり、被検出物１０１に印刷されたインク内の磁性体の検出感度を上げることができる。同様に、被検出物１０１の搬送方向下流側に永久磁石部分を絶縁体のホルダにしたもので構成した第２の検出部１６０を配設することにより残留磁性体と非残留磁性体を識別する。なお、その他の構成は、第１１の実施の形態と同一である。
【０１４５】
以上説明したように、上記実施の形態によれば、検出素子として磁気ヘッドや磁気抵抗素子に比して安価なホール素子を複数個使用し、永久磁石の一方に検出用ホール素子を配置し、他方に補償用ホール素子を配置した検出部を搬送方向の上流側に配設し、前記永久磁石を絶縁体で構成した検出部を搬送方向の下流に配設して構成し、両検出器の出力信号の差を用いることにより、温度ドリフトの影響を除去して磁性体量に比例した検出信号を得ることが可能になるとともに、残留磁性体と非残留磁性体を識別する磁性体検出装置を実現することができる。また回路に交流励磁電流を必要としない信号処理回路を備えた安価な磁性体検出装置を実現することができる。
【０１４６】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、交流励磁電流を必要としない簡単な手段で磁性体の量に比例した検出信号を得ることができる安価な磁性体検出装置およびホール素子を提供できる。また、残留磁性体と非残留磁性体を識別する磁性体識別装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態に係る磁性体検出装置の構成を概略的に示す縦断側面図。
【図２】 ホール素子の付勢手段およびホール素子の出力信号を処理する信号処理回路を示す構成図。
【図３】 本発明の第２の実施の形態に係る磁性体検出装置の構成を概略的に示す縦断側面図。
【図４】 本発明の第３の実施の形態に係る磁性体検出装置の構成を概略的に示す縦断側面図。
【図５】 本発明の第４の実施の形態に係る磁性体検出装置の構成を概略的に示すもので、（ａ）図は上から見た断面図、（ｂ）図は横から見た断面図。
【図６】 第４の実施の形態におけるホール素子配設方法の変形例を説明する図。
【図７】 本発明の第５の実施の形態に係る磁性体検出装置の構成を概略的に示す上から見た断面図。
【図８】 第５の実施の形態におけるホール素子配設方法の変形例を説明する図。
【図９】 本発明の第６の実施の形態に係る磁性体検出装置の構成を概略的に示すもので、（ａ）図は横から見た断面図、（ｂ）図は（ａ）図におけるＺ−Ｚ矢視断面図。
【図１０】 本発明の第７の実施の形態に係るホール素子の構成を概略的に示す構成図。
【図１１】 図１０における複数個の半導体ホール素子チップの接続方法の一例を示す接続図。
【図１２】 第７の実施の形態における半導体ホール素子チップ配設方法の変形例を説明する図。
【図１３】 本発明の第８の実施の形態に係る磁性体識別装置の構成を概略的に示す縦断側面図。
【図１４】 ホール素子の付勢手段およびホール素子の出力信号を処理する信号処理回路を示す図。
【図１５】 残留磁性体の磁気特性を示す図。
【図１６】 残留磁性体と非残留磁性体を識別する方法を示す図。
【図１７】 本発明の第８の実施の形態に係る磁性体識別装置の磁束分布および磁束密度分布図
【図１８】 本発明の第９の実施の形態に係る磁性体識別装置の構成を概略的に示す縦断側面図。
【図１９】 本発明の第９の実施の形態に係る磁性体識別装置の磁束分布および磁束密度分布図。
【図２０】 本発明の第１０の実施の形態に係る磁性体識別装置の構成を概略的に示す縦断側面図。
【図２１】 本発明の第１０の実施の形態に係る磁性体識別装置の磁束分布および磁束密度分布図
【図２２】 本発明の第１１の実施の形態に係る磁性体識別装置の構成を概略的に示す図。
【図２３】 図２２の場合のホール素子の付勢手段およびホール素子の出力信号を処理する信号処理回路を示す図。
【図２４】 第１１の実施の形態におけるホール素子配列方法の変形例を説明する図。
【図２５】 本発明の第１２の実施の形態に係る磁性体識別装置の構成を概略的に示す図。
【図２６】 本発明の第１２の実施の形態におけるホール素子配列方法の変形例を説明する図。
【図２７】 本発明の第１３の実施の形態に係る磁性体識別装置の構成を概略的に示す図。
【符号の説明】
１ 有価証券（被検出物）
１ａ 磁性体
２、２０ 検出部
３、２１ 永久磁石
４、５、２２1〜２２ｎ、２３1〜２３ｎ ホール素子
６、２４ ベース
７、２５ 保護用ケース
８ センサホルダ
９、１０、２６、２７、２８1〜２８ｎ…磁性材
２９ ホルダ
１０ 直流電源部（付勢手段）
１１，１２ 差動増幅器
１３ 可変抵抗器
１４ 直流増幅器
４０ ホール素子
４１ ベース
４２ 絶縁体
４３1〜４３ｎ 半導体ホール素子チップ
４５、４６ 電源端子
４７、４８ 信号端子
１０１ 被検出物
１０２ａ 残留磁性体
１０２ｂ 非残留磁性体
１１０、１１０Ａ，１３０、１５０、１５０Ａ，１７０、１７０Ａ，１９０ 第1の検出部
１２０、１６０、１８０ 第２の検出部
１１１、１２１、１３１、１５１、１６１、１７１、１８１、１９１ 永久磁石
１１２、１１３、１２２、１２３、１３２、１３３ ホール素子
１１４、１２４、１３４、１５４、１６４、１７４、１８４、９４ 保護用ケース
１１５、１２５、１３５、１５５、１６５、１７５、１８５、１９５ ベース
１１７、１１８ 磁性材
１２１、１６１、１８１ 絶縁体
１３６、１９７ センサホルダ
１５２１〜１５２ｎ、１６２１〜１６２ｎ、１６３１〜１６３ｎ ホール素子
１７２１〜１７２ｎ、１８２１〜１８２ｎ、１９２１〜１９２ｎ ホール素子
Claims (18)
- 永久磁石と、
この永久磁石の一方の極に設置され、搬送される被検出物と相対向される検出用の第１のホール素子と、
前記永久磁石の他方の極に設置された補償用の第２のホール素子と、
これら第１、第２のホール素子をそれぞれ付勢する付勢手段と、
前記第１のホール素子の出力信号と前記第２のホール素子の出力信号との差を求める信号処理手段と、
を具備したことを特徴とする磁性体検出装置。 - 前記永久磁石の各極と前記第１、第２のホール素子とが相対向する面において、永久磁石の面積がホール素子の面積よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の磁性体検出装置。
- 前記永久磁石の前記被検出物の搬送方向に対する上流側および下流側の近傍にそれぞれ配設された磁性材をさらに具備したことを特徴とする請求項１記載の磁性体検出装置。
- 搬送される被検出物の搬送方向と直行する方向に平行に配設され、長方形の短辺方向に着磁された永久磁石と、
この永久磁石の一方の極の長辺方向に所定間隔あけて配列され、前記被検出物と相対向される複数個の検出用の第１のホール素子と、
前記永久磁石の他方の極の長辺方向に前記複数個の第１のホール素子とそれぞれ相対向して互いに対をなすように配列された複数個の補償用の第２のホール素子と、
これら複数個の第１、第２のホール素子をそれぞれ付勢する付勢手段と、
前記複数個の第１のホール素子の各出力信号と前記複数個の第２のホール素子の各出力信号との差を各ホール素子対ごとにそれぞれ求める信号処理手段と、
を具備したことを特徴とする磁性体検出装置。 - 前記永久磁石の前記被検出物の搬送方向に対する上流側および下流側の近傍にそれぞれ配設された磁性材をさらに具備したことを特徴とする請求項４記載の磁性体検出装置。
- 前記複数個の第１のホール素子と前記永久磁石の一方の極との間に各ホール素子ごとにそれぞれ配設された複数個の磁性材をさらに具備したことを特徴とする請求項４記載の磁性体検出装置。
- 前記複数個の第１のホール素子と前記複数個の磁性材とが相対向する各面において、複数個の磁性材の面積が第１のホール素子の面積よりも小さいことを特徴とする請求項６記載の磁性体検出装置。
- 前記複数個の第１のホール素子および第２のホール素子は永久磁石の長辺方向に一列に配設されていることを特徴とする請求項４記載の磁性体検出装置。
- 前記複数個の第１のホール素子および第２のホール素子は永久磁石の長辺方向に千鳥状に配設されていることを特徴とする請求項４記載の磁性体検出装置。
- 永久磁石と、この永久磁石の一方の極に配設され、搬送される被検出物と相対向される検出用の第 1 のホール素子と、前記永久磁石の他方の極に配設された補償用の第２のホール素子とで構成された第１の検出部と、
この第１の検出部に対して前記被検出物の搬送方向下流に配置され、前記第１の検出部の永久磁石とほぼ同形状の絶縁体と、この絶縁体の一方に配設され、搬送される被検出物と相対向される検出用の第３のホール素子と、前記絶縁体の他方に配設された補償用の第４のホール素子とで構成された第２の検出部と、
前記第１、第２ホール素子の出力信号の差、及び第３、第４のホール素子の出力信号の差を求めるとともに、これら２つの差を比較をする信号処理手段と、
を具備したことを特徴とする磁性体検出装置。 - 前記第１の検出部の永久磁石の各極と前記第１、第２のホール素子とが相対向する面において、永久磁石の面積がホール素子の面積よりも小さいことを特徴とす る請求項１０記載の磁性体検出装置。
- 前記第１の検出部の永久磁石の前記被検出物の搬送方向に対する上流側及び下流側の近傍にそれぞれ磁性材を配設したことを特徴とする請求項１０記載の磁性体検出装置。
- 搬送される被検出物の搬送方向と直行する方向に平行に配設され、前記被検出物を検出する検出面に垂直方向に着磁された永久磁石と、この永久磁石の一方の極の長辺方向に所定のピッチで配列され、前記被検出物と相対向される複数個の検出用の第 1 のホール素子と、前記永久磁石の他方の極の長辺方向に前記複数個の第 1 のホール素子とそれぞれ相対向して互いに対をなすように配列された複数個の補償用の第２のホール素子とで構成された第１の検出部と、
この第１の検出部に対して前記被検出物の搬送方向下流に配置され、前記第１の検出部の永久磁石とほぼ同形状の絶縁体と、この絶縁体の一方に、長辺方向に所定のピッチで配列され、前記被検出物と相対向される複数個の検出用の第３のホール素子と、前記絶縁体の他方に配設され長辺方向に前記複数個の第３のホール素子とそれぞれ相対向して互いに対をなすように配列された複数個の補償用の第４のホール素子とで構成された第２の検出部と、
前記複数個の第 1 のホール素子の各出力信号と、前記複数個の第２のホール素子の各出力信号との差を各ホール素子対ごとにそれぞれ求めるとともに、前記複数個の第３のホール素子の各出力信号と、前記複数個の第４のホール素子の各出力信号との差を各ホール素子対毎にそれぞれ求める信号処理手段と、
を具備したことを特徴とする磁性体検出装置。 - 前記永久磁石の前記被検出物の搬送方向に対する上流側及び下流側の近傍にそれぞれ磁性材を配設したことを特徴とする請求項１３記載の磁性体検出装置。
- 前記第１の検出部の複数個の第 1 のホール素子と、前記第１の検出部の永久磁石の一方の極との間に、各ホール素子ごとにそれぞれ配設された複数の磁性材を具備したことを特徴とする請求項１３記載の磁性体検出装置。
- 前記第 1 の検出部の複数個の第 1 のホール素子と、前記第 1 の検出部の複数個の磁性材とが相対向する各面において、複数個の磁性材それぞれの面積が第 1 のホール素子の面積よりも小さく構成したことを特徴とする請求項１５記載の磁性体検出装置。
- 前記第 1 の検出部の複数の第 1 のホール素子及び第２のホール素子は、永久磁石の長辺方向に一列に配設されていることを特徴とする請求項１３乃至請求項１６のいずれかに記載の磁性体検出装置。
- 前記第 1 の検出部の複数の第 1 のホール素子及び第２のホール素子は、永久磁石の長辺方向に千鳥状に配設されていることを特徴とする請求項１３乃至請求項１６のいずれかに記載の磁性体検出装置。
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