KR20100094992A

KR20100094992A - 자기 패턴 검출 장치

Info

Publication number: KR20100094992A
Application number: KR1020107012664A
Authority: KR
Inventors: 쇼고 모모세
Original assignee: 니혼 덴산 산쿄 가부시키가이샤
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2010-08-27
Also published as: KR20140036045A; CN101911133A; CN101911133B; JP5127440B2; JP2009163336A; US20100308113A1; WO2009084174A1; KR101413952B1; KR101487145B1; US8581578B2

Abstract

간소한 구성으로 각종 매체로부터 자기 패턴의 유무나 종별을 확실하게 검출할 수 있는 자기 패턴 검출 장치를 제공한다. 매체 (1) 로부터 자기 패턴을 검출하는 자기 패턴 검출 장치 (100) 에 있어서, 잔류 자속 밀도 및 투자율이 상이한 복수 종류의 자기 패턴의, 매체 (1) 에서의 자기 패턴마다의 유무를 잔류 자속 밀도 레벨 및 투자율 레벨의 쌍방에 기초하여 검출하기 위한 공통의 센서부 (20) 를 갖고 있다. 이러한 센서부 (20) 는, 매체 (1) 에 자계를 인가하는 자계 인가부 (30) 와, 자계를 인가한 후의 매체 (1) 에 바이어스 자계를 인가한 상태에서의 자속을 검출하는 자속 검출부 (40) 를 구비하고 있다.

Description

자기 패턴 검출 장치{MAGNETIC PATTERN DETECTING APPARATUS}

본 발명은 은행권, 유가 증권 등의 매체로부터 자기 (磁氣) 를 검지하여 진위 판별이나 종류의 판별을 실시하는 자기 패턴 검출 장치에 관한 것이다.

최근, 은행권, 유가 증권 등의 귀중 인쇄물의 위조를 판별하는 기술이 필요시되고 있으며, 인쇄물의 진위를 체크하는 각종 기술이 제안되어 있다. 그 하나로서, 자기 잉크로 종이에 소정의 자기 패턴을 형성하고, 이러한 자기 패턴이 형성된 매체로부터 자기 패턴의 유무나 형성 위치를 검지하는 기술이 채용되고 있다 (예를 들어, 특허문헌 1, 2 참조).

이와 같은 식별 방법은, 대체로 3 가지 방법으로 분류할 수 있다. 먼저, 제 1 방법은, 매체 (자기 잉크) 의 투자율의 차이를 이용하여 차동 트랜스형 센서에 의해 자기 잉크의 유무나 형성 위치를 검출하는 방법이다. 제 2 방법은, 자기 잉크를 자화한 후, 그 누설 자속을 MR 센서, MI 센서, 자기 헤드에 의해 계측하는 방법으로서, 이러한 방법에서는 자기 잉크의 잔류 자속 밀도를 측정한다. 제 3 방법은, 자기 잉크를 마그넷으로 자화할 때, 마그넷 자속의 변화를 MR 센서에 의해 측정하는 방법으로서, 이러한 방법에서는 자기 잉크의 투자율을 측정하고 있다.

일본 특허 제3799448호 일본 특허 제3814692호

그러나, 지폐 등에 있어서는, 나라마다 혹은 지폐마다 사용하는 자기 잉크의 종류가 상이한 경우가 있으며, 이러한 경우, 이하의 이유로부터 1 개의 장치로 모든 지폐를 식별하기는 곤란하다. 자기 잉크는 대체로, 하드재를 함유하는 자기 잉크와, 소프트재를 함유하는 자기 잉크로 대별된다. 여기서 하드재란, 마그넷에 사용하는 자성 재료와 같이, 외부로부터 자계를 인가하면, 히스테리시스가 크고 잔류 자속 밀도가 높으며, 용이하게 자화되는 자성 재료이다. 이에 반해, 소프트재란, 모터나 자기 헤드의 코어재와 같이, 히스테리시스가 작고 잔류 자속 밀도가 낮으며, 용이하게 자화되지 않는 자성 재료이다. 따라서, 상기한 제 1 방법이나 제 3 방법에서는, 용이하게 자화되지 않는 편의 자기종이라도, 매우 저레벨의 출력밖에 얻을 수 없기 때문에 자기 잉크의 종별을 판정하기 곤란하다. 또, 용이하게 자화되는 하드재의 자기 잉크라도 농담에 따라 출력 레벨이 다르므로, 옅은 자기 잉크에서는 출력이 작고, 그 부분에서는 소프트재인지 하드재인지가 불명하다. 그러므로, 지폐의 진위나 종류를 보다 높은 정밀도로 식별하기 위해서는, 자기 잉크가 하드재 및 소프트재 중 어느 것을 함유하는지를 판정한 후, 그에 적합한 방법으로 식별할 필요가 있으므로, 1 개의 장치로 모든 지폐를 식별하기 곤란하다. 또한, 특허문헌 1, 2 에 기재된 장치에서도, 잔류 자속 밀도가 상이한 복수 종류의 자기 패턴을 검출하고 있는데, 이러한 장치에 의해서도, 실질적으로는 자기 잉크의 잔류 자속 밀도를 측정하고 있을 뿐이다.

그래서, 지폐의 반송 경로의 상류측에 투자율을 측정하는 타입의 검출 장치를 배치하고, 지폐의 반송 경로의 하류측에 잔류 자속 밀도를 측정하는 타입의 검출 장치를 배치하는 것을 생각할 수 있는데, 이러한 구성의 경우, 2 개의 검출 장치의 각각의 오차가 판정에 영향을 미치기 때문에 정확한 식별이 곤란해진다. 또, 2 개의 검출 장치를 형성한 경우, 그것만으로도 비용이 증대할 뿐만 아니라, 기구적으로 안정적인 주행 부분을 2 개소에 필요로 하게 되기 때문에, 복잡한 기구가 필요해지며, 그 만큼 비용이 증대되어 실용적이지 않다.

이상의 문제점을 감안하여, 본 발명의 과제는, 간소한 구성으로 각종 매체로부터 자기 패턴의 유무나 자기 잉크의 종별을 확실하게 검출할 수 있는 자기 패턴 검출 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는, 매체로부터 자기 패턴을 검출하는 자기 패턴 검출 장치로서, 잔류 자속 밀도 및 투자율이 상이한 복수 종류의 자기 패턴의, 상기 매체에서의 자기 패턴마다의 유무를 잔류 자속 밀도 레벨 및 투자율 레벨의 쌍방에 기초하여 검출하기 위한 공통의 센서부와, 상기 센서부로부터 출력되는 신호로부터, 잔류 자속 밀도 레벨에 대응하는 제 1 신호, 및 투자율 레벨에 대응하는 제 2 신호를 추출하는 신호 처리부를 갖고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는, 잔류 자속 밀도 및 투자율이 상이한 복수 종류의 자기 패턴의, 매체에서의 자기 패턴마다의 유무를 잔류 자속 밀도 레벨 및 투자율 레벨의 쌍방에 기초하여 검출하기 때문에, 자기 패턴의 종류를 확실하게 식별할 수 있으며, 자기 패턴의 종별을 검출할 수도 있다. 또, 2 개의 검출을 실시하기 위한 센서부가 공통되기 때문에, 잔류 자속 밀도 레벨의 측정과 투자율 레벨의 측정 사이에 시간차가 발생하지 않으므로, 신호 처리부는 간소한 구성으로 높은 정밀도의 검출을 실시할 수 있다. 또, 센서부와 매체를 이동시키면서 계측하는 경우에도, 반송 기구를 간소화할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 센서부와 상기 매체를 상대 이동시키는 반송 수단을 갖는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 상기 매체로부터의 자기 패턴의 검출을 연속하여 실시할 수 있다. 이 경우, 상기 신호 처리부는, 상기 제 1 신호, 상기 제 2 신호, 및 상기 매체와 상기 센서부의 상대 위치 정보에 기초하여, 상기 매체에서의 상기 복수 종류의 자기 패턴의 유무 및 형성 위치를 검출하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 상기 센서부와 상기 매체를 상대 이동시키면서 매체로부터 자기 패턴의 유무를 검출하면, 그 이동 방향에서의 형성 위치를 검출할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 센서부는, 상기 매체에 자계를 인가하는 자계 인가부와, 상기 자계를 인가한 후의 상기 매체에 바이어스 자계를 인가한 상태에서의 자속을 검출하는 자속 검출부를 구비하고 있는 구성을 채용할 수 있으며, 자기 패턴 검출 장치의 소형화를 도모할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 자속 검출부는, 센서 코어, 그 센서 코어에 권회된 바이어스 자계 발생용 여자 코일, 및 상기 센서 코어에 권회된 검출 코일을 구비한 자기 센서 소자를 갖고 있는 구성을 채용할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 자기 센서 소자는, 상기 센서 코어에 상기 바이어스 자계 발생용 여자 코일과는 역방향으로 권회된 차동용 자계 발생용 여자 코일을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 자기적인 차동에 있어서, 환경에서 기인하는 측정 오차를 해소할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 바이어스 자계 발생용 여자 코일은 교번 자계를 발생시키는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 신호 처리부는, 상기 자기 센서 소자로부터 출력되는 신호의 피크값과 보텀값을 가산하여 상기 자기 패턴의 잔류 자속 밀도 레벨에 대응하는 상기 제 1 신호를 추출하는 가산 회로와, 상기 피크값과 상기 보텀값을 감산하여 상기 자기 패턴의 투자율 레벨에 대응하는 제 2 신호를 추출하는 감산 회로를 구비하고 있는 구성을 채용할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 센서 코어는, 상기 검출 코일이 권회된 동체부와, 그 동체부로부터 상기 매체가 위치하는 측으로 돌출된 돌기부를 구비하고, 상기 돌기부에 상기 바이어스 자계 발생용 여자 코일이 권회되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 매체를 향하여 바이어스 자계를 효율적으로 발생시킬 수 있다. 또, 바이어스 자계 발생용 여자 코일을 매체에 접근시킬 수 있다. 그러므로, 감도를 향상시킬 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 돌기부의 단면적은 상기 동체부의 단면적에 비해 작은 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 자기 효율을 높일 수 있으므로, 센서 감도를 향상시킬 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 센서 코어는, 박판 형상인 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 매체 상의 좁은 범위를 검출 대상으로 할 수 있으므로, 미세한 자기 패턴에 충분히 대응할 수 있다. 또, 센서 코어를 포화시키는 경우, 단면적을 작게 하면 소비 전류를 저감시킬 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 자기 센서 소자는, 그 양면이 비자성 부재에 의해 덮여 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 자기 센서 소자를 얇게 구성한 경우에도, 매체와의 슬라이딩에 의한 마모를 저감시킬 수 있는 등, 자기 센서 소자를 보강할 수 있다.

본 발명을 적용한 자기 패턴 검출 장치는, 상기 매체로서, 상기 복수 종류의 자기 패턴 중 어느 하나가 형성된 제 1 매체, 및 상기 복수 종류의 자기 패턴이 형성된 제 2 매체 중 적어도 일방에 대하여 자기 패턴을 식별하기 위하여 사용된다.

본 발명에 있어서, 상기 자기 패턴은, 예를 들어 강철이나 하드 페라이트 등의 하드재 (경자성 재료) 를 함유하는 자기 잉크, 또는/및 규소강이나 소프트 페라이트 등의 소프트재 (연자성 재료) 를 함유하는 자기 잉크를 사용하여 인쇄되어 이루어진다. 본 발명에 의하면, 시큐리티의 관점에서 매체에 형성되는 자기 패턴이 복잡화된 경우에도, 1 대의 자기 패턴 검출 장치로 대응할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 센서부는, 상기 매체의 반송 방향과 교차하는 방향으로 복수 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 반송되는 매체의 폭 방향에서의 자기 패턴의 유무를 검출할 수 있으며, 그 폭 방향에서의 형성 위치를 검출할 수 있다.

도 1 은 본 발명을 적용한 자기 패턴 검출 장치의 주요부를 나타내는 설명도, 및 그 블록도이다.
도 2 는 본 발명을 적용한 자기 패턴 검출 장치의 블록도이다.
도 3 은 본 발명을 적용한 자기 패턴 검출 장치의 원리를 나타내는 설명도이다.
도 4 의 (a), (b), (c), (d) 는, 본 발명을 적용한 자기 패턴 검출 장치에 있어서 자속 검출부를 구성하는 자기 센서 소자의 정면도, 이 자기 센서 소자에 대한 여자 파형의 설명도, 자기 센서 소자로부터의 출력 신호의 설명도, 및 다른 자기 센서 소자의 정면도이다.
도 5 는 본 발명을 적용한 자기 패턴 검출 장치에 있어서, 종류가 상이한 자기 패턴이 형성된 매체로부터 자기 패턴의 유무를 검출하는 원리를 나타내는 설명도이다.
도 6 은 본 발명을 적용한 자기 패턴 검출 장치를 사용하여, 종류가 상이한 매체로부터 자기 패턴을 검출한 결과를 나타내는 설명도이다.
부호의 설명
1 매체
10 반송 장치
20 센서부
30 자계 인가부
40 자속 검출부
41 센서 코어
42 검출 코일
43 바이어스 자계 발생용 여자 코일
44 차동용 자계 발생용 여자 코일
45 자기 센서 소자
60 신호 처리부
100 자기 패턴 검출 장치
410 센서 코어의 동체부
411, 412, 413 센서 코어의 돌기부

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태를 설명한다.

(전체 구성)

도 1 및 도 2 는, 본 발명을 적용한 자기 패턴 검출 장치의 주요부를 나타내는 설명도, 및 그 블록도이다. 도 3 은, 본 발명을 적용한 자기 패턴 검출 장치의 원리를 나타내는 설명도이다.

도 1 에 나타내는 자기 패턴 검출 장치 (100) 는, 은행권, 유가 증권 등의 매체 (1) 로부터 자기를 검지하여 진위 판별이나 종류의 판별을 실시하는 장치로서, 롤러나 가이드 (도시 생략) 등에 의해 시트 형상의 매체 (1) 를 반송하는 반송 장치 (10) 와, 이 반송 장치 (10) 에 의한 매체 반송 경로의 도중 위치에서 매체 (1) 로부터 자기를 검출하는 센서부 (20) 와, 도 2 를 참조하여 후술하는 신호 처리부 (60) 를 갖고 있다. 본 형태에 있어서, 롤러나 가이드는, 알루미늄 등과 같은 비자성 재료로 구성되어 있다. 센서부 (20) 는, 매체 반송 경로의 상방에 배치되어 있는데, 매체 반송 경로의 하방에 배치되는 경우도 있다. 어느 경우에도, 센서부 (20) 는, 검출면이 매체 반송 경로를 향하도록 배치된다.

본 형태에 있어서, 매체 (1) 에는, 잔류 자속 밀도 (Br) 및 투자율 (μ) 이 상이한 복수 종류의 자기 패턴 (2) 이 형성되어 있다. 예를 들어, 매체 (1) 에는, 하드재를 함유하는 자기 잉크에 의해 인쇄된 제 1 자기 패턴과, 소프트재를 함유하는 자기 잉크에 의해 인쇄된 제 2 자기 패턴이 형성되어 있다. 여기서, 하드재를 함유하는 자기 잉크는, 도 3(b1) 에 히스테리시스 루프에 의해, 잔류 자속 밀도 (Br) 나 투자율 (μ) 등을 나타내는 바와 같이, 자계를 인가했을 때의 잔류 자속 밀도 (Br) 의 레벨은 높지만 투자율 (μ) 은 낮다. 이에 반해, 소프트재를 함유하는 자기 잉크는, 도 3(c1) 에 그 히스테리시스 루프를 나타내는 바와 같이, 자계를 인가했을 때의 잔류 자속 밀도 (Br) 의 레벨은 낮지만 투자율 (μ) 은 높다.

그래서, 본 형태에 있어서 센서부 (20) 는, 매체 (1) 에서의 자기 패턴 (2) 마다의 유무를 잔류 자속 밀도 레벨 및 투자율 레벨의 쌍방에 기초하여 검출한다. 단, 본 형태에서는, 이러한 2 종류의 자기 패턴 (2) 의 검출을 실시하기 위한 센서부 (20) 는 공통된다.

이 때문에, 도 2 에 나타내는 신호 처리부 (60) 는, 센서부 (20) 로부터 출력되는 신호로부터, 잔류 자속 밀도 레벨에 대응하는 제 1 신호 (S1), 및 투자율 레벨에 대응하는 제 2 신호 (S2) 를 추출하고, 이러한 신호의 추출 결과와, 매체 (1) 와 센서부 (20) 의 상대 위치 정보에 기초하여, 매체 (1) 에서의 복수 종류의 자기 패턴의 유무 및 형성 위치를 검출한다. 보다 구체적으로는, 신호 처리부 (60) 는, 센서부 (20) 로부터 출력된 신호를 증폭하는 앰프 (61) 와, 이 앰프 (61) 로부터 출력된 신호의 피크값 및 보텀값을 유지하는 피크 홀드 회로 (62) 및 보텀 홀드 회로 (63) 와, 피크값과 보텀값을 가산하여 제 1 신호 (S1) 를 추출하는 가산 회로 (64) 와, 피크값과 보텀값을 감산하여 제 2 신호 (S2) 를 추출하는 감산 회로 (65) 를 구비하고 있다. 또한, 신호 처리부 (60) 는, 가산 회로 (64) 및 감산 회로 (65) 로부터 출력된 각 신호를 센서부 (20) 와 매체 (1) 의 상대 위치 정보로 관계짓고, 기록부 (661) 에 미리 기록되어 있는 비교 패턴과 대조하여 매체 (1) 의 진위를 판정하는 판정부 (66) 도 구비하고 있다. 이러한 판정부 (66) 는, 마이크로 컴퓨터 등에 의해 구성되어 있으며, ROM 혹은 RAM 등과 같은 기록부 (도시 생략) 에 미리 기록되어 있는 프로그램에 기초하여 소정 처리를 실시하여 매체 (1) 의 진위를 판정한다.

다시 도 1 에 있어서, 센서부 (20) 는, 매체 (1) 의 반송 방향과 교차하는 방향으로 복수 배치되어 있으며, 이러한 복수의 센서부 (20) 는 개별 혹은 공통의 커버 (28) 내에 배치되어 있다. 센서부 (20) 는, 매체 (1) 에 자계를 인가하는 자계 인가부 (30) 와, 자계를 인가한 후의 매체 (1) 에 바이어스 자계를 인가한 상태에서의 자속을 검출하는 자속 검출부 (40) 를 구비하고 있다.

자계 인가부 (30) 는, 페라이트나 네오디뮴 자석 등의 영구 자석으로 구성되어 있으며, 커버 (28) 의 하면에 유지되어 있다. 자속 검출부 (40) 는 박판 형상의 자기 센서 소자 (45) 를 구비하고 있으며, 매체 (1) 의 반송 방향으로 두께 방향을 향하여 배치되어 있다. 자기 센서 소자 (45) 는, 양면이 세라믹 등으로 이루어지는 두께 0.3 ㎜ ∼ 1 ㎜ 정도의 박판 형상의 비자성 부재 (48) 에 의해 덮이고, 이 상태에서 자기 실드 케이스 (21) 에 수납되어 있다. 자기 실드 케이스 (21) 는, 매체 반송 경로가 위치하는 하방이 개구되어 있으며, 자기 센서 소자 (45) 는, 매체 반송 경로를 향하여 노출된 상태에 있다. 자기 실드 케이스 (21) 는, 회로 기판 (22) 의 지지체로서도 이용되고 있으며, 자기 실드 케이스 (21) 의 측면에는 회로 기판 (22) 이 배치되어 있다. 또, 커버 (28) 내에는, 다른 복수의 회로 기판 (23, 24) 이 유지되어 있다. 회로 기판 (22, 23, 24) 은 서로 배선 접속되어 있으며, 이러한 회로 기판 (23, 24) 상에, 도 2 에 나타내는 신호 처리부 (60) 가 구성되어 있다.

(센서부 (20) 의 상세 구성)

도 4 의 (a), (b), (c), (d) 는, 본 발명을 적용한 자기 패턴 검출 장치 (100) 에 있어서 자속 검출부를 구성하는 자기 센서 소자 (45) 의 정면도, 이 자기 센서 소자 (45) 에 대한 여자 파형의 설명도, 자기 센서 소자 (45) 로부터의 출력 신호의 설명도, 및 다른 자기 센서 소자 (45) 의 정면도이다. 도 5 는, 본 발명을 적용한 자기 패턴 검출 장치 (100) 에 있어서, 종류가 상이한 자기 패턴 (2) 이 형성된 매체 (1) 로부터 자기 패턴 (2) 의 유무를 검출하는 원리를 나타내는 설명도이다. 또한, 도 4(a) 에서는, 도면에 대하여 수직인 방향으로 매체 (1) 가 이동하는 상태를 나타내고 있다.

도 4(a) 에 나타내는 바와 같이, 센서부 (20) 에 있어서, 자속 검출부 (40) 에 사용한 자기 센서 소자 (45) 는, 아모르퍼스 혹은 퍼멀로이로 이루어지는 박판 형상의 센서 코어 (41), 이 센서 코어 (41) 에 권회된 바이어스 자계 발생용 여자 코일 (43), 및 센서 코어 (41) 에 권회된 검출 코일 (42) 을 구비하고 있다. 또한, 자기 센서 소자 (45) 는, 센서 코어 (41) 에 바이어스 자계 발생용 여자 코일 (43) 과는 역방향으로 권회된 차동용 자계 발생용 여자 코일 (44) 을 구비하고 있다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 바이어스 자계 발생용 여자 코일 (43) 과 차동용 자계 발생용 여자 코일 (44) 은 직렬로 접속되며, 그 중점이 그라운드 전위로 유지되어 있다. 또, 바이어스 자계 발생용 여자 코일 (43) 및 차동용 자계 발생용 여자 코일 (44) 은, 여자 회로 (50) 로부터 동일 위상의 교번 전류 (도 4(b) 참조) 가 정전류로 인가된다. 이 때문에, 도 4(a) 에 나타내는 바와 같이, 센서 코어 (41) 의 주위에는, 바이어스 자계와, 이 바이어스 자계에 대하여 반대 방향의 차동용 자계가 형성되며, 검출 코일 (42) 로부터는, 도 4(c) 에 나타내는 검출 파형의 신호가 출력되게 된다. 여기서, 도 4(c) 에 나타내는 검출 파형은, 바이어스 자계 및 시간에 대한 미분적인 신호로서, 또한 차동용 자계 발생용 여자 코일 (44) 에 의해 형성된 차동용 자계와의 자기적인 차동에 기초하는 신호이다.

다시 도 4(a) 에 있어서, 센서 코어 (41) 는, 검출 코일 (42) 이 권회된 동체부 (410) 와, 동체부 (410) 의 하단부의 중앙 부분으로부터 매체 (1) 가 위치하는 하방으로 돌출된 제 1 돌기부 (411) 와, 제 1 돌기부 (411) 와는 반대측으로 동체부 (410) 의 상단부의 중앙 부분으로부터 상방으로 돌출된 제 2 돌기부 (412) 를 구비하고 있다. 검출 코일 (42) 은 센서 코어 (41) 의 동체부 (410) 에 권회되고, 바이어스 자계 발생용 여자 코일 (43) 은 제 1 돌기부 (411) 에 권회되며, 차동용 자계 발생용 여자 코일 (44) 은 제 2 돌기부 (412) 에 권회되어 있다. 여기서, 제 1 돌기부 (411) 및 제 2 돌기부 (412) 의 단면적은, 동체부 (410) 의 단면적에 비해 작다. 이 때문에, 검출 코일 (42) 은, 바이어스 자계 발생용 여자 코일 (43) 및 차동용 자계 발생용 여자 코일 (44) 보다 단면적이 큰 구성으로 되어 있다.

(검출 원리)

이와 같이 구성한 센서부 (20) 에서는, 자계 인가부 (30) 를 매체 (1) 가 통과할 때, 자계 인가부 (30) 로부터 자계가 인가되고, 자계가 인가된 후의 매체 (1) 는, 자속 검출부 (40) 를 통과한다. 그 사이, 검출 코일 (42) 로부터는, 도 3(a3) 에 나타내는 바와 같이, 도 3(a2) 에 나타내는 센서 코어 (41) 의 B-H 커브에 대응하는 신호가 출력된다. 따라서, 도 2 에 나타내는 가산 회로 (64) 및 감산 회로 (65) 로부터 출력되는 신호는 각각, 도 3(a4) 에 나타내는 바와 같다.

여기서, 페라이트 가루 등의 하드재를 함유하는 자기 잉크에 의해 제 1 자기 패턴이 매체 (1) 에 형성되어 있으면, 이러한 제 1 자기 패턴은 도 3(b1) 에 나타내는 바와 같이, 고레벨의 잔류 자속 밀도 (Br) 를 갖는다. 이 때문에, 도 5(a1) 에 나타내는 바와 같이, 자계 인가부 (30) 를 매체 (1) 가 통과했을 때, 제 1 자기 패턴은 자계 인가부 (30) 로부터의 자계에 의해 마그넷이 된다. 이 때문에, 검출 코일 (42) 로부터 출력되는 신호는, 도 3(b2) 에 나타내는 바와 같이, 제 1 자기 패턴으로부터 직류적인 바이어스를 받아, 도 3(b3) 및 도 5 (a2) 에 나타내는 파형으로 변화된다. 즉, 신호 (S0) 의 피크 전압 및 보텀 전압이 화살표 A1, A2 로 나타내는 바와 같이, 동일한 방향으로 시프트함과 함께, 피크 전압의 시프트량과 보텀 전압의 시프트량이 상이하다. 또한, 이러한 신호 (S0) 는, 매체 (1) 의 이동에 수반하여 변화된다. 따라서, 도 2 에 나타내는 가산 회로 (64) 로부터 출력되는 제 1 신호 (S1) 는, 도 3(b4) 에 나타내는 바와 같으며, 자속 검출부 (40) 를 매체 (1) 의 제 1 자기 패턴이 통과할 때마다 변동된다. 여기서, 하드재를 함유하는 자기 잉크에 의해 형성된 제 1 자기 패턴은 투자율 (μ) 이 낮기 때문에, 신호 (S0) 의 피크 전압 및 보텀 전압의 시프트에 영향을 미치고 있는 것은, 제 1 자기 패턴의 잔류 자속 밀도 (Br) 만이라고 볼 수 있다. 그러므로, 도 2 에 나타내는 감산 회로 (65) 로부터 출력되는 제 2 신호 (S2) 는, 자속 검출부 (40) 를 매체 (1) 의 제 1 자기 패턴이 통과해도 변동되지 않아, 도 3(b4) 에 나타내는 신호와 동일하다.

이에 반해, 연자성 스테인리스 가루 등의 소프트재를 함유하는 자기 잉크에 의해 제 2 자기 패턴이 매체 (1) 에 형성되어 있으면, 이러한 제 2 자기 패턴의 히스테리시스 루프는, 도 3(c1) 에 나타내는 바와 같이, 도 3(b1) 에 나타내는 하드재를 함유하는 자기 잉크에 의한 제 1 자기 패턴의 히스테리시스 커브의 내측을 통과하며 잔류 자속 밀도 (Br) 의 레벨이 낮다. 이 때문에, 자계 인가부 (30) 를 매체 (1) 가 통과한 후에도, 제 2 자기 패턴은 잔류 자속 밀도 (Br) 의 레벨이 낮다. 단, 제 2 자기 패턴은 투자율 (μ) 이 높기 때문에 자성체로서 기능한다. 이 때문에, 검출 코일 (42) 로부터 출력되는 신호는, 도 3(c2) 에 나타내는 바와 같이, 제 2 자기 패턴의 존재에 의해 투자율 (μ) 이 높아져 있는 만큼, 도 3(c3) 및 도 5(b2) 에 나타내는 파형으로 변화된다. 즉, 신호 (S0) 의 피크 전압은 화살표 A3 으로 나타내는 바와 같이 높은 쪽으로 시프트하는 한편, 보텀 전압은 화살표 A4 로 나타내는 바와 같이 낮은 쪽으로 시프트한다. 그 때, 피크 전압의 시프트량과 보텀 전압의 시프트량은 절대값이 대략 동등하다. 또한, 이러한 신호 (S0) 는, 매체 (1) 의 이동에 수반하여 변화된다. 따라서, 도 2 에 나타내는 감산 회로 (65) 로부터 출력되는 제 2 신호 (S2) 는, 도 3(c4) 에 나타내는 바와 같으며, 자속 검출부 (40) 를 매체 (1) 의 제 2 자기 패턴이 통과할 때마다 변동된다. 여기서, 소프트재를 함유하는 자기 잉크에 의해 형성된 제 2 자기 패턴은, 잔류 자속 밀도 (Br) 가 낮기 때문에, 신호의 피크 전압 및 보텀 전압의 시프트에 영향을 미치고 있는 것은, 제 2 자기 패턴의 투자율 (μ) 만이라고 볼 수 있다. 그러므로, 도 2 에 나타내는 가산 회로 (64) 로부터 출력되는 제 1 신호 (S1) 는, 자속 검출부 (40) 를 매체 (1) 의 제 2 자기 패턴이 통과해도 변동되지 않아, 도 3(c4) 에 나타내는 신호와 동일하다.

(본 형태의 주된 효과)

도 6 은, 본 발명을 적용한 자기 패턴 검출 장치 (100) 를 사용하여, 종류가 상이한 매체 (1) 로부터 자기 패턴을 검출한 결과를 나타내는 설명도이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 형태의 자기 패턴 검출 장치 (100) 에서는, 가산 회로 (64) 에 있어서 자기 센서 소자 (45) 로부터 출력되는 신호의 피크값과 보텀값을 가산한 제 1 신호 (S1) 는, 자기 패턴 (2) 의 잔류 자속 밀도 레벨에 대응하는 신호로서, 이러한 제 1 신호 (S1) 를 감시하면, 하드재를 함유하는 자기 잉크에 의해 형성된 제 1 자기 패턴의 유무 및 형성 위치를 검출할 수 있다. 또, 감산 회로 (65) 에 있어서 자기 센서 소자 (45) 로부터 출력되는 신호의 피크값과 보텀값을 감산한 제 2 신호 (S2) 는, 자기 패턴 (2) 의 투자율 (μ) 에 대응하는 신호로서, 이러한 제 2 신호 (S2) 를 감시하면, 소프트재를 함유하는 자기 잉크에 의해 형성된 제 2 자기 패턴의 유무 및 형성 위치를 검출할 수 있다. 그러므로, 자계를 인가했을 때의 잔류 자속 밀도 (Br) 및 투자율 (μ) 이 상이한 복수 종류의 자기 패턴의 매체 (1) 에서의 자기 패턴 (2) 마다의 유무 및 형성 위치를 잔류 자속 밀도 레벨 및 투자율 레벨의 쌍방에 기초하여 식별할 수 있다.

그러므로, 하드재를 함유하는 자기 잉크에 의해 제 1 자기 패턴이 형성되어 있는 매체 (1), 및 소프트재를 함유하는 자기 잉크에 의해 제 2 자기 패턴이 형성되어 있는 매체 (1) 를 검사하면, 도 6(a), 도 6(b) 에 나타내는 결과를 얻을 수 있고, 이러한 신호 패턴을 대조하면, 자기 패턴 (2) 의 유무, 종별, 형성 위치, 나아가서는 농담을 검출할 수 있으며, 매체 (1) 의 진위를 판정할 수 있다. 또, 제 1 자기 패턴 및 제 2 자기 패턴의 쌍방이 형성되어 있는 2 개의 매체 (1) 를 검사하면, 도 6(c) 에 나타내는 결과를 얻을 수 있고, 이러한 신호 패턴을 대조하면, 자기 패턴 (2) 의 유무, 종별, 형성 위치, 나아가서는 농담을 검출할 수 있으며, 이러한 매체 (1) 에 대해서도 진위를 판정할 수 있다.

또, 본 형태에서는, 공통의 센서부 (20) 에 의해, 자기 패턴 (2) 마다의 유무 및 형성 위치를 잔류 자속 밀도 레벨 및 투자율 레벨의 쌍방에 기초하여 검출하기 때문에, 잔류 자속 밀도 레벨의 측정과 투자율 레벨의 측정 사이에 시간차가 발생하지 않는다. 그러므로, 센서부 (20) 와 매체 (1) 를 이동시키면서 계측하는 경우에도, 신호 처리부 (60) 는, 간소한 구성으로 높은 정밀도의 검출을 실시할 수 있다. 또, 반송 장치 (10) 에 대해서도, 센서부 (20) 를 통과하는 지점에만 주행 안정성이 요구될 뿐이므로, 구성의 간소화를 도모할 수 있다.

또한, 본 형태의 자기 패턴 검출 장치 (100) 에 의하면, 하드재 및 소프트재의 쌍방을 함유하는 자기 잉크에 의해 자기 패턴 (2) 이 형성되어 있는 매체 (1) 나, 하드재와 소프트재의 중간에 위치하는 재료를 함유하는 자기 잉크에 의해 자기 패턴 (2) 이 형성되어 있는 매체 (1) 에 대해서도 자기 패턴 (2) 을 검출할 수 있다. 즉, 자기 특성이 제 1 자기 패턴과 제 2 자기 패턴의 중간에 위치하는 자기 패턴 (2) 에 대해서는, 도 3(d1) 에 나타내는 바와 같이, 히스테리시스 루프가, 도 3(b1) 에 나타내는 하드재의 자기 패턴의 히스테리시스 루프와 도 3(c1) 에 나타내는 소프트재의 자기 패턴의 히스테리시스 루프의 중간에 위치하므로, 도 3(d4) 에 나타내는 신호 패턴을 얻을 수 있으며, 이러한 자기 패턴 (2) 에 대해서도 유무나 형성 위치를 검출할 수 있다.

또, 본 형태에 있어서, 자기 센서 소자 (45) 는, 바이어스 자계 발생용 여자 코일 (43) 및 차동용 자계 발생용 여자 코일 (44) 을 구비하고 있기 때문에, 자기적인 차동에 있어서, 환경에서 기인하는 측정 오차를 해소할 수 있으며 신호 처리가 용이하다. 또한, 센서 코어 (41) 에 있어서, 동체부 (410) 로부터 돌출되는 제 1 돌기부 (411) 및 제 2 돌기부 (412) 에 바이어스 자계 발생용 여자 코일 (43) 및 차동용 자계 발생용 여자 코일 (44) 이 권회되어 있다. 이 때문에, 매체 (1) 를 향하여 바이어스 자계를 효율적으로 발생시킬 수 있음과 함께, 센서 코어 (41) 를 매체 (1) 에 접근시킬 수 있으므로, 감도를 향상시킬 수 있다. 또한, 제 1 돌기부 (411) 및 제 2 돌기부 (412) 의 단면적은 동체부 (410) 의 단면적에 비해 작기 때문에, 고효율인 자기 회로에 의해 감도가 높다.

또한, 센서 코어 (41) 가 박판 형상이기 때문에, 매체 (1) 상의 좁은 범위를 검출 대상으로 할 수 있으므로, 미세한 자기 패턴에 충분히 대응할 수 있다. 또한, 자기 센서 소자 (45) 는, 그 양면이 박판 형상인 비자성 부재 (48) 에 의해 덮여 있기 때문에, 자기 센서 소자 (45) 를 얇게 구성한 경우에도, 매체 (1) 와의 슬라이딩에 의한 마모를 방지할 수 있는 등, 자기 센서 소자 (45) 를 보강할 수 있다. 또, 자기 센서 소자 (45) 를 제조할 때, 혹은 자기 센서 소자 (45) 를 자기 패턴 검출 장치 (100) 에 탑재할 때의 작업성을 향상시킬 수 있다.

또, 센서부 (20) 와 매체 (1) 를 상대 이동시키면서 매체 (1) 로부터 자기 패턴 (2) 의 유무를 검출하므로, 매체 (1) 의 반송 방향의 전체에 걸쳐서 자기 패턴 (2) 을 효율적으로 검출할 수 있다. 또한, 센서부 (20) 는, 매체 (1) 의 반송 방향과 교차하는 방향으로 복수 배치되어 있으므로, 반송되는 매체 (1) 의 폭 방향에서의 자기 패턴 (2) 의 유무 및 형성 위치를 효율적으로 검출할 수 있다. 또한, 센서부 (20) 는, 매체 (1) 의 반송 방향과 교차하는 방향으로 복수 배치할 때에는, 자계 인가부 (30) 에 대해서는, 자계 검출부 (40) 에 1 대 1 로 대응하도록 폭 방향으로 분할되어 있는 구성, 및 복수의 자계 검출부 (40) 에 대응하도록 폭 방향으로 일체로 연장되어 있는 구성 중 어느 것을 채용해도 된다.

(그 밖의 구성)

상기 형태에 있어서 사용한 자기 센서 소자 (45) 에 있어서, 센서 코어 (41) 는, 도 4(a) 에 나타내는 바와 같이, 동체부 (410) 의 상하 양단의 중앙 부분으로부터 제 1 돌기부 (411) 및 제 2 돌기부 (412) 가 돌출되고, 이러한 제 1 돌기부 (411) 및 제 2 돌기부 (412) 에 바이어스 자계 발생용 여자 코일 (43) 및 차동용 자계 발생용 여자 코일 (44) 이 형성되어 있는 구성이었는데, 도 4(d) 에 나타내는 바와 같이, 동체부 (410) 의 상하 양단의 양측으로, 제 1 돌기부 (411) 및 제 2 돌기부 (412) 를 각각 사이에 두도록 합계 4 개의 제 3 돌기부 (413) 가 형성되어 있는 구성을 채용해도 된다. 이와 같이 구성하면, 폐자로가 되는 만큼, 투자율이 낮은 공기 중을 지나는 자속이 줄어들기 때문에 감도를 향상시킬 수 있다.

또, 상기 형태에서는, 매체 (1) 와 센서부 (20) 를 상대 이동시킬 때에 매체 (1) 쪽을 이동시켰는데, 매체 (1) 가 고정이고 센서부 (20) 가 이동하는 구성을 채용해도 된다.

또한, 상기 형태에서는, 자계 인가부 (30) 에 영구 자석을 사용하였는데, 전자석을 사용해도 된다.

Claims

매체로부터 자기 패턴을 검출하는 자기 패턴 검출 장치로서,
잔류 자속 밀도 및 투자율이 상이한 복수 종류의 자기 패턴의, 상기 매체에서의 자기 패턴마다의 유무를 잔류 자속 밀도 레벨 및 투자율 레벨의 쌍방에 기초하여 검출하기 위한 공통의 센서부와,
상기 센서부로부터 출력되는 신호로부터, 잔류 자속 밀도 레벨에 대응하는 제 1 신호, 및 투자율 레벨에 대응하는 제 2 신호를 추출하는 신호 처리부를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 자기 패턴 검출 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 센서부와 상기 매체를 상대 이동시키는 반송 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 자기 패턴 검출 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 신호 처리부는, 상기 제 1 신호, 상기 제 2 신호, 및 상기 매체와 상기 센서부의 상대 위치 정보에 기초하여, 상기 매체에서의 상기 복수 종류의 자기 패턴의 유무 및 형성 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 자기 패턴 검출 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 센서부는, 상기 매체에 자계를 인가하는 자계 인가부와, 상기 자계를 인가한 후의 상기 매체에 바이어스 자계를 인가한 상태에서의 자속을 검출하는 자속 검출부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 자기 패턴 검출 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 자속 검출부는, 센서 코어, 그 센서 코어에 권회된 바이어스 자계 발생용 여자 코일, 및 상기 센서 코어에 권회된 검출 코일을 구비한 자기 센서 소자를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 자기 패턴 검출 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 자기 센서 소자는, 상기 센서 코어에 상기 바이어스 자계 발생용 여자 코일과는 역방향으로 권회된 차동용 자계 발생용 여자 코일을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 자기 패턴 검출 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 바이어스 자계 발생용 여자 코일은 교번 자계를 발생시키는 것을 특징으로 하는 자기 패턴 검출 장치.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 신호 처리부는, 상기 자기 센서 소자로부터 출력되는 신호의 피크값과 보텀값을 가산하여 상기 자기 패턴의 잔류 자속 밀도 레벨에 대응하는 상기 제 1 신호를 추출하는 가산 회로와, 상기 피크값과 상기 보텀값을 감산하여 상기 자기 패턴의 투자율 레벨에 대응하는 제 2 신호를 추출하는 감산 회로를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 자기 패턴 검출 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 센서 코어는, 상기 검출 코일이 권회된 동체부와, 그 동체부로부터 상기 매체가 위치하는 측으로 돌출된 돌기부를 구비하고,
상기 돌기부에 상기 바이어스 자계 발생용 여자 코일이 권회되어 있는 것을 특징으로 하는 자기 패턴 검출 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 돌기부의 단면적은 상기 동체부의 단면적에 비해 작은 것을 특징으로 하는 자기 패턴 검출 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 센서 코어는, 박판 형상인 것을 특징으로 하는 자기 패턴 검출 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 자기 센서 소자는, 그 양면이 비자성 부재에 의해 덮여 있는 것을 특징으로 하는 자기 패턴 검출 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 자기 패턴은, 하드재를 함유하는 자기 잉크 또는/및 소프트재를 함유하는 자기 잉크를 사용하여 인쇄되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기 패턴 검출 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 센서부는, 상기 매체의 반송 방향과 교차하는 방향으로 복수 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 자기 패턴 검출 장치.