JP2015201083A - 磁気質判別装置及び磁気質判別方法 - Google Patents

Abstract

【課題】保磁力の異なる複数種類の磁性体を判別する。
【解決手段】搬送路を搬送される紙葉類に含まれる磁性体の磁気質を検知して判別する磁気質判別装置を、磁界強度及び磁界方向が異なる搬送路上の第１磁界領域及び第２磁界領域を含む着磁磁界を発生させて、磁性体の保磁力に応じて磁性体を異なる磁化方向に着磁する着磁ユニットと、着磁ユニットより搬送方向下流側で搬送路上にバイアス磁界を発生させて、バイアス磁界の変化を検出することにより磁性体の磁気量を検知する磁気検知ユニットとによって構成する。
【選択図】図１０

Description

この発明は、紙葉類の磁気を検知する磁気質判別装置及び磁気質判別方法に関し、特に、保磁力の異なる複数種類の磁性体を判別することができる磁気質判別装置及び磁気質判別方法に関する。

従来、偽造防止の観点から、小切手や商品券等の紙葉類の印刷に磁性体を含んだ磁気インクが用いられている。磁気を利用したセキュリティ技術は年々高度化しており、最近の紙葉類では、１枚の紙葉類に磁気特性の異なる複数種類の磁性体が含まれる場合もある。このような紙葉類の真偽判定を行うためには、紙葉類に含まれるそれぞれの磁性体を判別する必要がある。

紙葉類に含まれる複数種類の磁性体を判別する装置として、例えば、特許文献１には、保磁力が異なる磁性体を判別する装置が開示されている。この装置では、高保磁力の磁性体及び低保磁力の磁性体を高磁力の第１磁石によって同一の磁化方向に磁化してから第１センサによって両磁性体の磁気による検出信号を得る。その後、低磁力の第２磁石によって低保磁力の磁性体の磁化方向を変更してから、第２センサによって高保磁力の磁性体の磁気のみによる検出信号を得る。そして、高保磁力の磁性体及び低保磁力の磁性体から得られた第１センサによる検出信号と、高保磁力の磁性体から得られた第２センサによる検出信号との差分として低保磁力の磁性体のみから得られる検出信号を得るものである。

米国特許出願公開第２０１０／０３２７０６２号明細書

しかしながら、上記従来技術によれば、高磁力及び低磁力の２つの磁石と２つの磁気センサとが必要となるため、部品点数が増えて製造コストが増加するという問題があった。また、構造が複雑である上に磁気質判別装置のサイズが大きくなるという問題もあった。

本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたもので、装置の小型化を実現しながら、保磁力の異なる複数種類の磁性体を判別することができる磁気質判別装置及び磁気質判別方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、搬送路を搬送される紙葉類に含まれる磁性体の磁気質を検知して判別する磁気質判別装置であって、磁界強度及び磁界方向が異なる前記搬送路上の第１磁界領域及び第２磁界領域を含む着磁磁界を発生させて、磁性体の保磁力に応じて前記磁性体を異なる磁化方向に着磁する着磁ユニットと、前記着磁ユニットより搬送方向下流側で前記搬送路上にバイアス磁界を発生させて、前記バイアス磁界の変化を検出することにより前記磁性体の磁気量を検知する磁気検知ユニットとを備えることを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記第１磁界領域は、磁界方向が搬送方向を０度として−１００度〜−１７０度の範囲に設定され、磁界強度が判別対象とする磁性体のうち最大の保磁力を有する高保磁力磁性体の保磁力の１．５倍以上に設定されることを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記第２磁界領域は、磁界方向が搬送方向を０度として１００度〜１８０度の範囲に設定され、磁界強度が前記高保磁力磁性体よりも保磁力の小さい中保磁力磁性体の保磁力の１．５倍以上かつ前記高保磁力磁性体の保磁力の１倍以下に設定されることを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記着磁ユニットは、前記搬送路の上側に配置された磁石と、前記搬送路の下側に配置された磁石とを含むことを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記着磁ユニットは、さらに、前記搬送路の上側に配置された導磁体と、前記搬送路の下側に配置された導磁体とを含むことを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記搬送路の上側に配置された磁石と前記搬送路の下側に配置された磁石とを搬送方向にずらして配置することにより前記第１磁界領域を形成すると共に、前記搬送路の上側に配置された導磁体と前記搬送路の下側に配置された導磁体とを搬送方向にずらして配置することにより前記第２磁界領域を形成することを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記着磁ユニットは、前記搬送路に対向する側に、搬送面に略平行な磁極面と、前記搬送面からの距離が前記磁極面よりも離れた磁極面とを含むことを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記第１磁界領域と前記第２磁界領域の間の磁界強度は前記第１磁界領域の磁界強度より弱くかつ前記第２磁界領域の磁界強度より強く、前記第２磁界領域と前記バイアス磁界の間の磁界強度は前記第２磁界領域の磁界強度より弱く設定されることを特徴とする。

また、本発明は、搬送路を搬送される紙葉類に含まれる磁性体の磁気質を検知して判別する磁気質判別方法であって、磁界強度及び磁界方向が異なる前記搬送路上の第１磁界領域及び第２磁界領域を含む着磁磁界を発生させて、磁性体の保磁力に応じて前記磁性体を異なる磁化方向に着磁する着磁工程と、前記着磁工程による着磁位置より搬送方向下流側で前記搬送路上にバイアス磁界を発生させて、前記バイアス磁界の変化を検出することにより前記磁性体の磁気量を検知する磁気検知ユニットにより、前記着磁工程で着磁された前記磁性体の磁気量を検出する検出工程とを含んだことを特徴とする。

本発明によれば、磁性体を含む紙葉類が搬送される搬送面と所定角度を成す磁界方向にバイアス磁界を発生して該バイアス磁界の変化に基づいて磁気を検知する磁気量検知型の磁気検知ユニットと、搬送方向上流側でバイアス磁界の磁界方向と異なる方向の着磁磁界で磁性体を磁化する着磁ユニットとによって、磁気検知ユニットによる磁気検知時には、磁性体が保磁力に応じて異なる磁化方向に磁化されているので、磁性体の保磁力に応じて異なる検知波形を得て各磁性体を判別することができる。

図１は、実施例１に係る磁気質判別装置によって行う磁気質判別方法を説明する図である。 図２は、着磁磁界及びバイアス磁界の磁界強度を説明する図である。 図３は、磁性体の磁気検知時の磁化状態を説明する図である。 図４は、磁化状態と磁気センサによる検知信号との関係について説明する図である。 図５は、磁気質判別装置によって得られる磁性体の検知信号について説明する図である。 図６は、着磁磁界の磁界方向とバイアス磁界の磁界方向とが異なる磁気質判別装置について説明する図である。 図７は、図６に示す磁気質判別装置で判別対象とする磁性体が異なる場合の着磁磁界の磁界方向について説明する図である。 図８は、逆方向搬送の磁気質判別装置によって行う磁気質判別方法を説明する図である。 図９は、逆方向搬送の磁気質判別装置によって得られる磁気検知信号について説明する図である。 図１０は、実施例２に係る磁気質判別装置によって行う磁気質判別方法を説明する図である。 図１１は、実施例２に係る着磁ユニットの構成概略を示す斜視図である。 図１２は、磁性体の磁化方向を所定角度とした場合の高保磁力磁性体及び中保磁力磁性体の磁化状態を説明する図である。 図１３は、実施例２に係る逆方向搬送時の磁気質判別方法を説明する図である。 図１４は、搬送路上側の着磁磁石及び導磁体の例を示す図である。 図１５は、搬送路下側の着磁磁石及び導磁体の例を示す図である。

以下に添付図面を参照して、この発明に係る磁気質判別装置及び磁気質判別方法の好適な実施形態を詳細に説明する。本実施形態に係る磁気質判別装置は、小切手、商品券、有価証券等の紙葉類で利用される様々な磁性体による磁気を検知して磁性体の種類を判別する機能を有する。磁気質判別装置は、例えば紙葉類処理装置内で、紙葉類に含まれる磁性体の種類を判別して真の紙葉類であるか否かを判定するために利用される。

本実施形態に係る磁気質判別装置は、磁性体を検知した信号から、磁性体が高保磁力磁性体、中保磁力磁性体及び低保磁力磁性体のいずれであるかを判別することができる。判別対象とする磁性体は、保磁力が大きい順に、高保磁力磁性体、中保磁力磁性体、低保磁力磁性体となる。また、高保磁力磁性体、中保磁力磁性体及び低保磁力磁性体とは、高保磁力磁性体と中保磁力磁性体の保磁力の比、中保磁力磁性体と低保磁力磁性体の保磁力の比がそれぞれ２倍以上あるものを言うが、保磁力の比は１０倍以上あることが好ましい。具体的には、例えば、磁気質判別装置１は、５０Ｏｅの磁性体を低保磁力磁性体、３００Ｏｅの磁性体を中保磁力磁性体、３０００Ｏｅの磁性体を高保磁力磁性体として判別を行うが、以下では、それぞれの磁性体を低保磁力磁性体、中保磁力磁性体、高保磁力磁性体と記載する。

図１は、本実施例に係る磁気質判別装置１による磁気質判別方法を説明するための模式図である。図１（ｂ）は磁気質判別装置１の概要を示し、同図（ａ）は保磁力が異なる３種類の磁性体の磁化状態を示している。

図１（ｂ）に示すように、磁気質判別装置１は、装置上方を搬送される紙葉類１００に含まれる磁性体を着磁するための着磁ユニット３と、紙葉類１００に含まれる磁性体の磁気を検知するための磁気検知ユニット２とを有している。

紙葉類１００は、図示しない搬送機構によって、搬送路を図１（ｂ）に示す矢印４００の方向へ搬送される。磁気質判別装置１は搬送路の下方に設置され、磁気質判別装置１内では、着磁ユニット３が磁気検知ユニット２より搬送方向上流側に配置されている。紙葉類１００に含まれる磁性体は着磁ユニット３の上方を通過する際に着磁される。そして、その後、紙葉類１００がさらに搬送されて、磁気検知ユニット２の上方を通過する際に磁性体を検知する信号が取得され、得られた検知信号から磁性体の種類が判別される。

着磁ユニット３は着磁磁石２０を含み、磁界の方向が図１（ｂ）に破線矢印で示す方向となるように着磁磁界を発生させる。着磁磁界は、判別対象とする磁性体の全てを飽和磁化状態に着磁する磁界強度を有している。具体的には、判別対象とする磁性体のうち最大の保磁力を有する高保磁力磁性体を飽和磁化状態に着磁するため、着磁磁界の磁界強度を、高保磁力磁性体の保磁力の１．５倍以上とする。ただし、完全に飽和磁化状態とするためには、着磁磁界の磁界強度は、高保磁力磁性体の保磁力の３倍以上とすることが好ましい。

なお、磁性体検知時に、保磁力の異なる各磁性体の磁化方向を異なる方向とすることができれば、高保磁力磁性体を完全な飽和磁化状態に着磁する必要はなく、飽和磁化状態に近い状態に着磁できればよい。詳細については後述する。

磁気検知ユニット２は、バイアス磁界を発生させるためのバイアス磁石３０と、バイアス磁界内を通過する磁性体を検知して信号を出力する磁気センサ１０とを有している。バイアス磁石３０は、その周囲に図１（ｂ）に破線矢印で示すようにバイアス磁界を発生させる。磁気検知ユニット２では、磁気センサ１０が、紙葉類１００が搬送される搬送面（ＸＹ平面）と角度を成すように傾いた状態で配置されることを特徴としている。このような構成を有することにより、磁気センサ１０からは、磁性体の磁気量に応じた検知信号が出力される。なお、本実施例では、磁気センサ１０が１つの磁気検出素子を含む場合を示すが、磁気センサ１０が２つの磁気検出素子を含む態様であっても構わない。磁気センサ１０は、磁性体が通過することにより、図１（ｂ）で上下方向に揺らぐバイアス磁界の変化量を検出するように設置されている。例えば、磁気検出素子として磁気抵抗素子を利用して、この磁気抵抗素子の抵抗値の変化を電圧値の変化として出力し、この電圧値を磁性体の検出信号として利用する。このような磁気量検知型の磁気検知ユニット２の構成、機能及び動作については、例えば、日本特許第４８９４０４０号公報に開示されているので詳細な説明は省略する。

磁気検知ユニット２で発生させるバイアス磁界の磁界強度についても、着磁磁界の磁界強度と同様に、判別対象とする磁性体の保磁力に応じて設定される。図２は、磁気質判別装置１が判別対象とする低保磁力磁性体、中保磁力磁性体及び高保磁力磁性体の３種類の磁性体の飽和磁化曲線（Ｂ−Ｈ曲線）を模式的に示したものである。バイアス磁界の磁界強度は、中保磁力磁性体の保磁力６０２と高保磁力磁性体の保磁力６０３との間で、低保磁力磁性体を飽和磁化状態に着磁しながら中保磁力磁性体を飽和磁化状態に着磁することのないように設定される。例えば、中保磁力磁性体の保磁力６０２の１．５倍となるように設定する。なお、上述した着磁ユニット３による着磁磁界の磁界強度は、図２の点６０１に対応する。

次に、図１（ｂ）に示す磁気質判別装置１によって、高保磁力磁性体、中保磁力磁性体、及び低保磁力磁性体の各磁性体を判別する方法について説明する。なお、以下では、磁界の方向を図中矢印と角度によって説明する。角度については、図１（ａ）右図に示すように、搬送方向４００と一致するＹ軸正方向を０度として、搬送路上方となるＺ軸正方向を９０度、搬送方向４００の逆方向となるＹ軸負方向を１８０度として表す。また、同じくＹ軸正方向を０度として、搬送路下方となるＺ軸負方向を−９０度、Ｙ軸負方向を−１８０度として表すこととする。

着磁ユニット３による着磁磁界の磁界強度は、例えば、図１（ｂ）に示す着磁磁石２０のＳ極側かつ搬送方向側のエッジに対応する搬送路上の位置Ｐ１で、高保磁力磁性体の保磁力（３０００Ｏｅ）の１．５倍の強度（４５００Ｇ）であるものとする。また、例えば、磁気検知ユニット２におけるバイアス磁界の磁界強度は、磁気センサ１０により各磁性体の磁気を検知する搬送路上の位置Ｐ４で、中保磁力磁性体の保磁力（３００Ｏｅ）の１．５倍（４５０Ｇ）であるものとする。

磁気センサ１０により磁性体の磁気を検知する位置Ｐ４では、バイアス磁界の磁界方向３０２が３０〜６０度の間に設定される。位置Ｐ１の着磁磁界の磁界方向２０１は判別対象とする磁性体の保磁力に基づいて設定されるが、例えば、高保磁力磁性体を判別対象とする場合には−１００〜−１７０度の範囲内となるように設定される。以下では、位置Ｐ１の磁界方向が−１６０度であるものとして説明する。

紙葉類１００に含まれる磁性体が高保磁力磁性体（３０００Ｏｅ）である場合には、着磁ユニット３の上方を搬送方向４００へ搬送されると、着磁磁界の磁界強度（４５００Ｇ）が強力であるため、図１（ｂ）に示す位置Ｐ１を通過する際に、飽和磁化状態又は飽和磁化状態に近い状態に着磁される。このとき、図１（ａ）に示すように、高保磁力磁性体の磁化方向５０１ａは、位置Ｐ１における着磁磁界の磁界方向２０１と同じ方向（−１６０度付近）となる。高保磁力磁性体は、その磁化方向が−１５０〜−１７０度の間で飽和磁化状態となる。

紙葉類１００は、図１（ｂ）に示す位置Ｐ１を通過して、さらに搬送方向４００へ搬送されるが、着磁磁界の磁界強度は徐々に弱まるため、この影響を受けることはない。このため、高保磁力磁性体の磁化状態は変化せず、位置Ｐ２を通過する際の高保磁力磁性体の磁化方向５０２ａは、着磁位置Ｐ１での磁化方向５０１ａを保った方向となる。

紙葉類１００がさらに搬送されて、バイアス磁界に進入しても、バイアス磁界の磁界強度（４５０Ｇ）が高保磁力磁性体の保磁力（３０００Ｏｅ）の１／６以下と弱いため影響を受けることはない。このため、位置Ｐ３を通過する際の磁化方向５０３ａ及び位置Ｐ４を通過する際の磁化方向５０４ａについても、着磁時と同じ磁化方向５０１ａ（−１６０度付近）を保った方向となる。

紙葉類１００に含まれる磁性体が中保磁力磁性体である場合には、図１（ｂ）に示すように、着磁ユニット３の上方を搬送方向４００へ搬送されると、高保磁力磁性体の場合と同様に位置Ｐ１で飽和磁化状態に着磁される。このときの中保磁力磁性体の磁化方向５０１ｂは、高保磁力磁性体の場合と同様に、位置Ｐ１での着磁磁界の磁界方向２０１と同じ方向となる。ところが、中保磁力磁性体では、高保磁力磁性体に比べて保磁力が小さいために、搬送方向４００へ搬送される間、着磁磁界による影響を受け続け、磁化方向は着磁磁界の方向に応じて変化する。そして、位置Ｐ２を通過するときには、中保磁力磁性体の磁化方向５０２ｂは着磁磁界の磁界方向２０２と同じ方向（１８０度付近）となる。更に、搬送されると着磁磁界の磁界方向が１８０度から１７０度の方向に変化しながら磁界強度は減衰し、中保磁力磁性体の磁化への作用は無くなる。

紙葉類１００がさらに搬送されて、バイアス磁界に進入すると、ここでもバイアス磁界による影響を受ける。位置Ｐ３では、位置Ｐ３のバイアス磁界の磁界方向３０１と一致する方向へ向けて、位置Ｐ２での磁化方向５０２ｂから僅かに回転した磁化方向５０３ｂとなる。そして、位置Ｐ４でも該位置でのバイアス磁界の方向３０２と一致する方向へ向けて、位置Ｐ３の磁化方向５０３ｂから僅かに回転した磁化方向５０４ｂとなる。ただし、バイアス磁界の磁界強度（４５０Ｇ）は、中保磁力磁性体の保磁力（３００Ｏｅ）を飽和磁化状態にする磁界強度より小さいために、中保磁力磁性体の最終的な磁化方向は、着磁磁界を抜けるときの磁化方向５０２ｂ（１８０度付近）と位置Ｐ４でのバイアス磁界の磁界方向３０２（３０〜６０度）との間の磁化方向５０４ｂとなる。例えば、位置Ｐ４での中保磁力磁性体の磁化方向５０４ｂは１２０度付近となる。

紙葉類１００に含まれる磁性体が低保磁力磁性体である場合には、図１（ｂ）に示すように、着磁ユニット３の上方を搬送方向４００へ搬送されると、他の磁性体の場合と同様に位置Ｐ１で飽和磁化状態に着磁される。このときの低保磁力磁性体の磁化方向５０１ｃは、他の磁性体と同様に、位置Ｐ１での着磁磁界の磁界方向２０１と同じ方向となる。ところが、低保磁力磁性体は保磁力が小さいために、搬送方向４００へ搬送される間、着磁磁界による影響を受け続け、磁化方向は着磁磁界の磁界方向に応じて変化する。このため、中保磁力磁性体と同様に、位置Ｐ２を通過するときの磁化方向５０２ｃは、着磁磁界の磁界方向２０２と同じ方向（１８０度付近）となる。

紙葉類１００がさらに搬送されて、バイアス磁界に進入すると、ここでもバイアス磁界による影響を受ける。位置Ｐ３では、低保磁力磁性体の磁化方向５０２ｃは該位置でのバイアス磁界の磁界方向３０１と同じ磁化方向５０３ｃとなり、位置Ｐ４でもバイアス磁界の磁界方向３０２と同じ磁化方向５０４ｃとなる。バイアス磁界の磁界強度（４５０Ｇ）が低保磁力磁性体の保磁力（５０Ｏｅ）より十分に大きく、低保磁力磁性体が各位置で飽和磁化状態となるために、各位置での低保磁力磁性体の磁化方向は、各位置でのバイアス磁界の方向と一致する方向となる。

磁性体を飽和磁化状態とするためには、保磁力の３倍の磁界強度が必要とされている。このため、磁気質判別装置１では、磁気センサ１０による磁気を検知する位置Ｐ４でのバイアス磁界の磁界強度を、判別対象とする低保磁力磁性体の保磁力の３倍以上かつ中保磁力磁性体の保磁力の２倍以下としている。ただし、中保磁力磁性体の保磁力に相当する磁界の近傍を除く。このバイアス磁界では中保磁力の磁性体の出力が０となる為である。例えば、保磁力５０Ｏｅの低保磁力磁性体を飽和磁化状態としながら、保磁力３００Ｏｅの中保磁力磁性体を飽和磁化状態に着磁することがないように、磁界強度を４５０Ｏｅに設定する。これにより、低保磁力磁性体の位置Ｐ４での磁化方向５０４ｃを、位置Ｐ４でのバイアス磁界方向３０２と同じ方向とすることができる。これに対して、中保磁力磁性体の磁化方向はバイアス磁界内で変化するが、変化後もバイアス磁界の磁化方向３０２と一致しない方向となるように着磁磁界が設定されている。このため、位置Ｐ４での中保磁力磁性体の磁化方向５０４ｂと低保磁力磁性体の磁化方向５０４ｃとを異なる方向とすることができる。

また、高保磁力磁性体では、バイアス磁界による影響を受けることなく着磁磁界の磁界方向２０１と同じ磁化方向５０１ａを維持するが、着磁磁界の磁界方向２０１が、位置Ｐ４での中保磁力磁性体の磁化方向５０４ｂ及び低保磁力磁性体の磁化方向５０４ｃと異なる方向となるように設定されているので、位置Ｐ４での高保磁力磁性体の磁化方向５０４ａを、他の磁性体の磁化方向５０４ｂ及び５０４ｃと異なる方向とすることができる。なお、高保磁力磁性体の磁化方向５０４ａを、中保磁力磁性体及び低保磁力磁性体の磁化方向５０４ｂ、５０４ｃと異なる方向とすることができれば、高保磁力磁性体を飽和着磁磁化状態に着磁する必要はなく、飽和着磁状態に近い状態に着磁する態様であっても構わない。

このように、磁気質判別装置１では、磁気検知ユニット２によって磁気を検知する搬送路上の位置Ｐ４で、高保磁力磁性体の磁化方向５０４ａ、中保磁力磁性体の磁化方向５０４ｂ及び低保磁力磁性体の磁化方向５０４ｃが全て異なる方向となる点を１つの特徴としている。

図１に示す磁気質判別装置１では、着磁ユニット３による着磁磁界の磁界強度を、高保磁力磁性体を飽和磁化状態に着磁可能な磁界強度として、バイアス磁界の磁界強度を高保磁力磁性体の磁化状態に影響しない磁界強度としている。また、高保磁力磁性体を飽和磁化状態に着磁する位置Ｐ１の着磁磁界の磁界方向２０１と、磁性体を検知する位置Ｐ４でのバイアス磁界の磁界方向３０２とを、これらの方向が原点に対して対向する象限内にある様に設定している。さらに、位置Ｐ４でのバイアス磁界の磁界強度を、低保磁力磁性体を飽和磁化状態に磁化する強度かつ中保磁力磁性体を飽和磁化状態に磁化しない強度としている。以上の通り設定することにより、位置Ｐ４において、高保磁力磁性体の磁化方向５０４ａを着磁磁界の磁界方向２０１と同じ方向として、低保磁力磁性体の磁化方向５０４ｃをバイアス磁界の磁界方向３０２として、中保磁力磁性体の磁化方向５０４ｂを高保磁力磁性体の磁化方向５０４ａと低保磁力磁性体の磁化方向５０４ｃとの間の方向とすることができる。なお、上述した着磁磁界の磁界方向及び磁界強度を実現することができれば、着磁ユニット３に含まれる磁石２０の種類、数及び形状等は特に限定されない。

次に、このように、それぞれ異なる磁化方向に磁化された高保磁力磁性体、中保磁力磁性体及び低保磁力磁性体を、磁気検知ユニット２の磁気センサ１０で検知した際に得られる検知信号について説明する。

図３は、磁化方向５０７〜５１０に磁化された磁性体の直下近傍（約０．５ｍｍ位置）におけるＺ軸方向の磁界分布を示している。磁化方向が上向き５０７のときにはＺ軸方向の磁界分布は図３（ａ）の様になり、磁化方向が左向き５０８のときにはＺ軸方向の磁界分布は図３（ｂ）の様になり、磁化方向が斜め方向５０９、５１０の場合には図３（ｃ）、（ｄ）の様になる。バイアス磁石３０によって発生するバイアス磁界中を、図３に示すように磁化された磁性体が通過するとバイアス磁界の方向及び密度に変化が生ずる。磁気センサ１０は、このバイアス磁界の変化を検知信号として出力する。なお、図３の左方向が図１の１８０度方向、図３の上方向が図１の９０度方向に対応している。

図４は、バイアス磁界の変化と磁気センサ１０による検知信号との関係を説明する図である。図４では、通過する磁性体の磁化方向を上部に示し、バイアス磁界の磁力線の変化を下部に示している。図４（ａ）に示すように、磁気センサ１０が磁性体を検知する位置Ｐ４を磁化方向５０５の磁性体が通過すると、磁力線は破線で示した初期状態から実線で示すように上方向に変化する。このとき、磁気センサ１０からはバイアス磁界の磁界方向の変化及び磁束密度の変化に応じた正出力の検知信号が得られるように設定されている。これに対して、図４（ｂ）に示すように、磁気センサ１０が磁性体を検知する位置Ｐ４を磁化方向５０６の磁性体が通過すると、磁力線は破線で示した初期状態から実線で示したように下方向に変化する。このとき、磁気センサ１０からはバイアス磁界の磁界方向の変化及び磁束密度の変化に応じた負出力の検知信号が得られるように設定されている。

図５は、図１（ｂ）に示す磁気質判別装置１で、高保磁力磁性体１０１、中保磁力磁性体１０２、低保磁力磁性体１０３及び積層磁性体１０４、１０５を磁気検知ユニット２で検知した際の検知信号の波形を示している。縦軸が磁気センサ１０からの出力、横軸が時間を示しており、各磁性体を含む紙葉類１００が位置Ｐ４を通過した際に磁気センサ１０から出力される検知信号が図５に示す波形となる。図５では、各図の上部に各検知信号に対応する各磁性体１０１〜１０５を示している。

図５（ｃ）に示す低保磁力磁性体１０３では、略全域で正の出力を示し、波形はピーク位置に対して略左右対称な波形となる。低保磁力磁性体１０３については、バイアス磁界により飽和磁化される状態にあるため、磁気センサ１０による検知信号の波形は、低保磁力磁性体が発する磁界によるものとはならない。低保磁力磁性体は透磁率が高く磁力線を集めるように作用することから、低保磁力磁性体が位置Ｐ４に近づくほど磁気センサ１０から出力される検知信号の振幅が大きくなる。このため、低保磁力磁性体を検知して得られる検知信号は、位置Ｐ４近傍を通過する際に最大値を示して、その前後で略対称な波形を示す。なお、中保磁力磁性体及び高保磁力磁性体に関しては、着磁方向が上向き方向（８０〜１００度）以外であれば発生磁界が非対称であるため、検知信号は必ず最大値の前後にて非対称となる。

図５（ｂ）は、中保磁力磁性体１０２の検知信号を示している。図１（ｂ）に示す磁気質判別装置１の位置Ｐ４では、中保磁力磁性体の磁化方向は左斜め上方を向いている。このときの中保磁力磁性体の直下近傍でのＺ軸方向の磁界分布は図３（ｄ）のようになっており、この磁界分布の形を右からたどるように磁気信号が検知される。その結果、図５（ｂ）に示すように、正の出力を示した後に負の出力を示す検知信号となる。このように、中保磁力磁性体１０２の検知信号では正の出力の割合が大きくなる。低保磁力磁性体１０３と同様に略全域で正の出力となるが、正の出力の波形はピーク位置に対して左右非対称な波形となることから、中保磁力磁性体１０２の検知信号と低保磁力磁性体１０３の検知信号とを区別することができる。

図５（ａ）は、高保磁力磁性体１０１の検知信号を示している。図１（ｂ）に示す磁気質判別装置１の位置Ｐ４では、高保磁力磁性体の磁化方向は左斜め下方を向いている。このときの高保磁力磁性体の直下近傍でのＺ軸方向の磁界分布は図３（ｃ）のようになっており、この磁界分布の形を右からたどるように磁気信号が検知される。その結果、図５（ａ）に示すように、正の出力を示した後に負の出力を示す検知信号となる。中保磁力磁性体１０２と同様に正の出力で左右非対称の波形を示すが、高保磁力磁性体１０１の検知信号では図５（ｂ）に示す中保磁力磁性体１０２の検知信号に比べて負の出力の割合が大きくなることから、高保磁力磁性体１０１の検知信号と、低保磁力磁性体１０３及び中保磁力磁性体１０２の検知信号とを区別することができる。

図５（ｄ）に示す高保磁力磁性体１０１と中保磁力磁性体１０２からなる積層磁性体１０４では、正の出力を示した後に負の出力を示す。積層磁性体１０４では、高保磁力磁性体１０１の検知信号と中保磁力磁性体１０２の検知信号を加算した波形となる。積層磁性体１０４の検知信号は、図５（ａ）に示す高保磁力磁性体１０１と同様に正負両方に振れる出力を示す。しかし、積層磁性体１０４の検知信号では高保磁力磁性体１０１の検知信号と異なり、正負の振幅が略同じ大きさとなることから、積層磁性体１０４の検知信号と高保磁力磁性体１０１の検知信号とを区別することができる。判別対象に含まれる積層磁性体が１種類のみで、高保磁力磁性体１０１と中保磁力磁性体１０２からなる積層磁性体１０４である場合は、この判別方法により当該積層磁性体１０４が紙葉類１００上の所定の場所に存在していることを認識できる。

図５（ｅ）に示す高保磁力磁性体１０１と低保磁力磁性体１０３からなる積層磁性体１０５では、正の出力を示した後に負の出力を示す。積層磁性体１０５では、高保磁力磁性体１０１の検知信号と低保磁力磁性体１０３の検知信号を加算した波形となる。積層磁性体１０５の検知信号は、図５（ａ）に示す高保磁力磁性体１０１と同様に正負両方に振れる出力を示す。しかし、積層磁性体１０５の検知信号では高保磁力磁性体１０１の検知信号と異なり、正負の振幅が略同じ大きさとなることから、積層磁性体１０５の検知信号と高保磁力磁性体１０１の検知信号とを区別することができる。判別対象に含まれる積層磁性体が１種類のみで、高保磁力磁性体１０１と低保磁力磁性体１０３からなる積層磁性体１０５である場合は、この判別方法により当該積層磁性体１０５が紙葉類１００上の所定の場所に存在していることを認識できる。

この積層磁性体の判別方法において、判別すべき積層磁性体が、高保磁力磁性体１０１と中保磁力磁性体１０２との組合せ、又は高保磁力磁性体１０１と低保磁力磁性体１０３との組合せのうち、両組合せが共存する場合を除き、検知された積層磁性体の信号は、積層磁性体が高保磁力磁性体１０１と中保磁力磁性体１０２からなる積層磁性体１０４、又は高保磁力磁性体１０１と低保磁力磁性体１０３からなる積層磁性体１０５であると判断できる。

図５の（ｄ）および（ｅ）での積層磁性体の検知信号の説明では、共に高保磁力磁性体１０１が上層にある場合について説明したが、高保磁力磁性体１０１が下層にある積層磁性体の検知信号もそれぞれ同様となり、積層の位置関係には影響されない。

なお、図５に示すように、高保磁力磁性体１０１、中保磁力磁性体１０２、低保磁力磁性体１０３、積層磁性体（１０４又は１０５）間で区別可能な波形を有する検知信号を得るためには、例えば、図１に示すように、着磁磁石２０のエッジ部分で着磁磁界の方向２０１を−１６０度付近として、磁気センサ１０に対応する位置Ｐ４のバイアス磁界の方向３０２を３０〜６０度とする。

ただし、着磁位置Ｐ１における着磁磁界の方向２０１、磁気を検知する検知位置Ｐ４におけるバイアス磁界方向３０２及び搬送方向４００の関係については、図１に示す関係に限定されるものではない。図６は、着磁磁界の磁界方向、バイアス磁界の磁界方向及び搬送方向が異なる磁気質判別装置１について説明する図である。図６（ａ）及び（ｃ）は紙葉類１００を順方向搬送する場合の関係を示し、同図（ｂ）及び（ｄ）は紙葉類１００を逆方向搬送する場合の関係を示している。ここで、順方向搬送とは搬送方向４００とバイアス磁界の磁界方向３０１、３０５との間の角度が９０度以下となる場合を言い、逆方向搬送とは搬送方向４００とバイアス磁界の磁界方向３０３、３０６との間の角度が９０度以上となる場合を言う。

図６（ａ）に示す順方向搬送は、図１に対応するもので、搬送方向４００を０度方向、検知位置Ｐ４のバイアス磁界の方向３０１を３０〜６０度とする場合である。順方向搬送では、図６（ａ）左図に示すように、着磁磁界の方向２０１を−１００〜−１７０度の間に設定する。

図６（ｂ）に示す逆方向搬送の磁気検知ユニット２は、同図（ａ）に示す順方向搬送の磁気検知ユニット２をＺ軸周りに１８０度反転して設置した状態にある。図６（ｂ）に示す逆方向搬送の場合には、検知位置Ｐ４のバイアス磁界の磁界方向３０３が、順方向搬送の場合の磁界方向３０１をＺ軸に対して反転した方向、すなわち１２０〜１５０度の方向となる。そして、着磁位置Ｐ１での着磁磁界の磁界方向２０３についても、同様に、順方向搬送の場合の磁界方向２０１をＺ軸に対して反転した方向、すなわち−１０〜−８０度となる。このような着磁磁界の磁界方向２０３を実現するため、着磁ユニット３に含まれる着磁磁石２０を搬送路の上方に設置している。

図６（ｃ）に示す順方向搬送の磁気検知ユニット２では、着磁磁界の磁界方向２０１は同図（ａ）に示す磁気検知ユニット２と同じ方向（−１００〜−１７０度）であるが、バイアス磁界の磁界方向３０５が、同図（ａ）に示す磁気検知ユニット２のバイアス磁界の磁界方向３０１をＹ軸に対して反転した方向、すなわち−３０〜−６０度となっている。また、図６（ｄ）に示す逆方向搬送の磁気検知ユニット２では、着磁磁界の磁界方向２０３は同図（ｂ）に示す磁気検知ユニット２と同じ方向（−１０〜−８０度）であるが、バイアス磁界の磁界方向３０６が、同図（ｂ）に示す磁気検知ユニット２のバイアス磁界の磁界方向３０３をＹ軸に対して反転した方向、すなわち−１２０〜−１５０度となっている。

このように、搬送方向４００を０度として、バイアス磁界の磁界方向と着磁磁界の磁界方向の組み合わせを、図６（ａ）に示す３０〜６０度と−１００〜−１７０度、同図（ｂ）に示す１２０〜１５０度と−１０〜−８０度、同図（ｃ）に示す−３０〜−６０度と−１００〜−１７０度、又は同図（ｄ）に示す−１２０〜−１５０度と−１０〜−８０度に設定すれば、図５に示すように、高保磁力磁性体１０１、中保磁力磁性体１０２、低保磁力磁性体１０３、積層磁性体（１０４又は１０５）間で区別可能な波形を有する検知信号を得ることができる。

また、図６では、高保磁力磁性体１０１、中保磁力磁性体１０２及び低保磁力磁性体１０３をそれぞれ判別する場合を示したが、例えば、低保磁力磁性体１０３と、その他の磁性体とを判別できればよい場合には、着磁磁界の磁界方向として設定可能な角度範囲が緩和される。図７は、図６に示す磁気質判別装置１で、低保磁力磁性体１０３と、その他の磁性体、すなわち高保磁力磁性体１０１、中保磁力磁性体１０２及び積層磁性体１０４とを判別する場合の着磁磁界の磁界方向とバイアス磁界の磁界方向との関係を説明する図である。図７（ａ）〜（ｄ）が、それぞれ図６（ａ）〜（ｄ）に対応している。

具体的には、図６（ａ）に示す順方向搬送の磁気質判別装置１で、低保磁力磁性体１０３とその他の磁性体とを判別する場合には、 図７（ａ）に示すように、着磁磁界の磁界方向を８０〜１００度以外の方向に設定すればよい。同様に、図６（ｂ）〜（ｄ）に示す磁気質判別装置１でも、低保磁力磁性体１０３とその他の磁性体とを判別する場合には、図７（ｂ）〜（ｄ）に示すように、着磁磁界の磁界方向を８０〜１００度以外の方向に設定すればよい。このように設定することで、図５に示すように、低保磁力磁性体１０３では正出力のみを示し、その他の磁性体では一部又は全部が負出力となるので、これらを判別することが可能となる。

すなわち、搬送方向４００を０度として、バイアス磁界の磁界方向を３０〜６０度（図７（ａ））又は１２０〜１５０度（図７（ｂ））に設定して、着磁磁界の磁界方向を８０〜１００度を除く角度範囲に設定するか、又はバイアス磁界の磁界方向を−３０〜−６０度（図７（ｃ））又は−１２０〜−１５０度（図７（ｄ））に設定して着磁磁界の磁界方向を８０〜１００度を除く角度範囲に設定すれば、低保磁力磁性体１０３とその他の磁性体とを判別することができる。

図８は、図６（ｂ）に示す逆方向搬送の場合の磁気質判別方法を説明するための模式図である。図８（ｂ）は、磁気質判別装置１の概要を示し、同図（ａ）には、保磁力が異なる３種類の磁性体の磁化状態を示している。装置構成としては、着磁磁石２０を含む着磁ユニット３が搬送路の上方に配置される点と、磁気センサ１０及びバイアス磁石３０を含む磁気検知ユニット２がＺ軸周りに反転した形で配置される点とが、図１に示す磁気質判別装置１と異なっている。図８（ｂ）に示す磁気質判別装置１では、着磁磁界の磁界方向２０３及びバイアス磁界の磁界方向３０３が、図１（ｂ）に示す方向２０１及び３０２をＺ軸に対して反転した方向となる。

紙葉類１００に含まれる磁性体が高保磁力磁性体である場合には、着磁ユニット３の下方を搬送方向４００へ搬送されると、着磁磁界の磁界強度（４５００Ｇ）が強力であるため、図８（ｂ）に示す位置Ｐ１を通過する際に、飽和磁化状態又は飽和磁化状態に近い磁化状態に着磁される。このとき、図８（ａ）に示すように、高保磁力磁性体の磁化方向５１１ａは、位置Ｐ１における着磁磁界の方向２０３と同じ方向（−２０度付近）となる。紙葉類１００が搬送方向４００へ搬送されても、これ以降は、高保磁力磁性体の磁化状態を変えるほどの磁界が存在しないため、その後の磁化方向５１２ａ、５１３ａ及び５１４ａは、着磁時の磁化方向５１１ａ、すなわち着磁磁界の磁界方向２０３と同じ方向のままとなる。

紙葉類１００に含まれる磁性体が中保磁力磁性体である場合には、位置Ｐ１で飽和磁化状態に着磁される。ところが、高保磁力磁性体に比べて保磁力が小さいために、搬送方向４００へ搬送される間に、着磁磁界及びバイアス磁界による影響を受け続けて、位置Ｐ２での磁化方向５１２ｂ、位置Ｐ３での磁化方向５１３ｂが変化する。具体的には、位置Ｐ２での磁化方向５１２ｂは位置Ｐ２の磁界方向２０４となり、位置Ｐ３での磁化方向５１３ｂは位置Ｐ２の磁界方向２０４と位置Ｐ３のバイアス磁界の磁界方向３０４との間の方向となる。そして、最終的な磁化方向５１４ｂは、位置Ｐ３での磁化方向５１３ｂと、その後の位置Ｐ４のバイアス磁界の磁界方向３０３との間の方向となる。なお、図８では磁化の強度は示さず方向のみを示しているが、位置Ｐ４の磁界方向３０３と位置Ｐ３での磁化方向５１３ｂとが逆向きであるために中保磁力磁性体の保磁力が弱められ、図９（ｂ）に示すように中保磁力磁性体の検知波形は振幅が小さくなる。

紙葉類１００に含まれる磁性体が低保磁力磁性体である場合には、保磁力が小さいために、搬送方向４００へ搬送される間、着磁磁界及びバイアス磁界による影響を受け続け、各位置Ｐ１〜Ｐ４での磁化方向５１１ｃ〜５１４ｃは、その位置での磁界方向２０３、２０４、３０４及び３０３と同じ方向となる。

このように、逆方向搬送の場合も、図１に示す順方向搬送の場合と同様に、磁性体を検知する検知位置Ｐ４で、高保磁力磁性体の磁化方向５１４ａ、中保磁力磁性体の磁化方向５１４ｂ及び低保磁力磁性体の磁化方向５１４ｃを全て異なる方向とすることができる。これにより、図５に示す順方向搬送の検知信号と同様に、高保磁力磁性体１０１、中保磁力磁性体１０２、低保磁力磁性体１０３、積層磁性体（１０４又は１０５）間で異なる波形の検知信号を得ることができる。

図９は、図８（ｂ）に示す逆方向搬送の磁気質判別装置１で、高保磁力磁性体１０１、中保磁力磁性体１０２、低保磁力磁性体１０３及び積層磁性体１０４、１０５を磁気検知ユニット２で検知した際の検知信号の波形を示している。縦軸が磁気センサ１０の出力、横軸が時間を示しており、各磁性体を含む紙葉類１００が位置Ｐ４を通過した際に磁気センサ１０から出力される検知信号が図９に示す波形となる。なお、図９でも、図５と同様に、各図の上部に検知信号に対応する各磁性体１０１〜１０５を示している。

図９（ｃ）に示す低保磁力磁性体１０３の検知信号の波形は、逆方向搬送の場合でも、順方向搬送の場合と同様に、略全域で正の出力を示し、波形はピーク位置に対して略左右対称な波形となる。

図９（ｂ）に示す中保磁力磁性体１０２の検知信号では、略全域で正の出力を示す。この検知信号は、低保磁力磁性体１０３と同様に正の出力を示すが、ピーク位置に対して左右非対称な波形となることから、低保磁力磁性体１０３の検知信号と区別することができる。

図９（ａ）に示す高保磁力磁性体１０１の検知信号では、負の出力を示した後に正の出力を示す。この検知信号は、検知信号の大半で負の出力を示すことから、低保磁力磁性体１０３及び中保磁力磁性体１０２の検知信号と区別することができる。

図９（ｄ）及び（ｅ）に示す積層磁性体１０４、１０５では、負の出力を示した後に正の出力を示す。図９（ｄ）の積層磁性体１０４では、高保磁力磁性体１０１の出力と中保磁力磁性体１０２の波形を加算した波形となり、同図（ｅ）の積層磁性体１０５では、高保磁力磁性体１０１と低保磁力磁性体１０３の波形を加算した波形となる。積層磁性体１０４、１０５の検知信号は、図９（ａ）に示す高保磁力磁性体１０１と同様に正負両方の出力を示す。しかし、積層磁性体１０４、１０５の検知信号では高保磁力磁性体１０１の検知信号と異なり正負の振幅が略同じ大きさとなることから、積層磁性体１０４、１０５の検知信号と高保磁力磁性体１０１の検知信号とを区別することができる。

順方向搬送ではバイアス磁界内に進入してすぐに磁気を検知する位置Ｐ４に到達するが、逆方向搬送では、位置Ｐ４に至るまでの間に中保磁力磁性体１０２に対するバイアス磁界の影響が大きくなる。具体的には、バイアス磁界の影響を受けて中保磁力磁性体１０２の磁化量が減少し、図５（ｂ）及び図９（ｂ）の検知信号の比較から分かるように、逆方向搬送の検知信号は順方向搬送の検知信号より振幅が小さい波形となる。なお、高保磁力磁性体１０１については、保磁力に比べてバイアス磁界の磁界強度が小さいために、バイアス磁界の影響を受けることはない。

このように、順方向搬送と逆方向搬送とで磁性体の検知信号波形が異なるが、いずれの場合でも、高保磁力磁性体１０１、中保磁力磁性体１０２、低保磁力磁性体１０３、積層磁性体（１０４又は１０５）で異なる検知信号を示すため、検知信号に基づいて、各磁性体１０１〜１０３のそれぞれ及び、１０４又は１０５を判別することができる。

検知信号に基づく高保磁力磁性体１０１、中保磁力磁性体１０２、低保磁力磁性体１０３のそれぞれ及び、積層磁性体（１０４又は、１０５）の判別は、検知信号の振幅とピーク位置に対する信号波形の対称性とに基づいて判定する。例えば、負側のピーク位置の振幅が所定値より大きい場合は、負の出力が得られた時間と正の出力が得られた時間との割合から、検知信号の大半が負の出力であれば高保磁力磁性体１０１と判定し、そうでなければ積層磁性体１０４と判定する。また、負側のピーク位置の振幅が所定値より小さい場合は、正側の波形がピーク位置に対して略対称な波形であれば低保磁力磁性体１０３と判定し、非対称な波形であれば中保磁力磁性体１０２と判定する。なお、信号波形の対称性を判定する方法は特に限定されないが、例えば、ピーク位置から、両方向で振幅が０（ゼロ）となる位置までの横軸方向の距離を比較して対称性を判定してもよいし、元波形とピーク位置を軸として左右反転した波形との相関性から対称性を判定しても構わない。

本実施例に係る磁気質判別装置１によれば、高保磁力磁性体、中保磁力磁性体、低保磁力磁性体及び積層磁性体を判別できるので、紙葉類１００の種類によって、含まれる磁性体が異なる場合でも、各紙葉類１００に含まれる磁性体の種類を判別して、紙葉類１００の真偽判定を行うことができる。また、紙葉類１００に、各磁性体によりパターンが描かれている場合でもこれを認識することができる。また、各磁性体の組み合わせによりコードが形成されている場合でも、各磁性体を正確に判別してコードを認識することができる。

上述してきたように、本実施例によれば、着磁ユニット３による着磁磁界の磁界強度及び磁界方向と、磁気検知ユニット２によるバイアス磁界の磁界強度及び磁界方向とを適切に設定することにより、磁気検知ユニット２により磁気を検知する位置で、各磁性体の磁化方向を異なる方向とすることができるので、磁気を検知した検知信号の特徴から各磁性体を判別することができる。

例えば、着磁磁界の磁界強度を、高保磁力磁性体を飽和磁化状態にする磁界強度として、バイアス磁界の磁界強度を、低保磁力磁性体を飽和磁化状態としてかつ中保磁力磁性体を飽和磁化状態に磁化することのない磁界強度にすると共に、磁気検知ユニット２によって磁性体を検知する位置のバイアス磁界の方向を、各磁性体を着磁する磁界の方向と異なる方向に設定することにより、検知信号の振幅及び波形から高保磁力磁性体、中保磁力磁性体、低保磁力磁性体及び積層磁性体を判別することができる。

また、例えば、１つの着磁磁石２０のみで上述した着磁磁界を実現して、１つの磁気センサ１０により検知信号を得て各磁性体を判別することができるので、磁気質判別装置１を小型かつ安価な装置とすることができる。

次に、実施例１と同様の原理で保磁力の異なる磁性体を検出する磁気質判別装置１の他の例について説明する。図１０は、本実施例に係る磁気質判別装置１による磁気質判別方法を説明するための模式図である。図１０（ｂ）は磁気質判別装置１の概要を示し、同図（ａ）は保磁力が異なる３種類の磁性体の磁化状態を示し、同図（ｃ）は着磁ユニット３の構成及び着磁ユニット３による着磁磁界の磁界分布を示している。また、図１１は、着磁ユニット３の構成概略を示す斜視図である。

図１０（ｃ）及び図１１に示すように、着磁ユニット３は、紙葉類１００を搬送方向４００に搬送する搬送路を挟んで、第１磁石（着磁磁石）１２１及び２つの導磁体（ヨーク）１３１、１３２が上側に配置され、第２磁石（着磁磁石）１２２及び１つの導磁体（ヨーク）１３３が下側に配置されている。例えば鉄板等、透磁率の高い材料を導磁体１３１〜１３３として利用する。

第１磁石１２１は、紙葉類１００の搬送方向４００に垂直な側方（Ｘ軸方向）から見た側面形状が、搬送路に対向する底面側の搬送方向下流側端部（図面右下隅部）を矩形に切り欠いた形状を有している。これにより、第１磁石１２１の底面側には、搬送面（ＸＹ平面）と平行な搬送方向上流側の磁極面と、搬送面と平行な搬送方向下流側の磁極面とが形成される。第１磁石１２１の切り欠かれた部分と僅かな隙間をあけてＬ字を反転した側面形状を有する反転Ｌ字形の導磁体１３２が配置されている。第１磁石１２１及び反転Ｌ字形の導磁体１３２は、それぞれの底面が搬送面と平行な同一平面を形成するように配置されている。また、第１磁石１２１の上面側には、搬送方向に長い矩形の側面形状を有する導磁体１３１が、搬送方向下流側の底面を第１磁石１２１の上面と接する形で配置されている。

第２磁石１２２は、側方（Ｘ軸方向）から見た形状が、搬送路に対向する上面側の搬送方向上流側端部（図面左上隅部）を矩形に切り欠いた形状を有している。これにより、第２磁石１２２には、搬送面（ＸＹ平面）と平行な搬送方向下流側の磁極面と、搬送面と平行な搬送方向上流側の磁極面とが形成される。第２磁石１２２の底面側には、縦部と下横部から成る反転Ｌ字形の導磁体１３３が、下横部の上面を第２磁石１２２の底面と接する形で配置されている。反転Ｌ字形の導磁体１３３の下横部の搬送方向上流側の面は、第２磁石１２２の搬送方向上流側の面と同一平面を形成している。反転Ｌ字形の導磁体１３３は、搬送路に垂直な縦部の上面が、第２磁石１２２の搬送方向下流側の磁極面よりも例えば１ｍｍ程度低い位置にある。

第１磁石１２１と第２磁石１２２は搬送方向にずらして配置されている。具体的には、第２磁石１２２で搬送路との距離が最も近い上面側の磁極面と、第１磁石１２１で搬送路との距離が最も近い底面側の磁極面とが、一部の領域のみで搬送路を介して対向する位置関係となるように、第２磁石１２２が第１磁石１２１よりも搬送方向上流側にずらして配置されている。第２磁石１２２で搬送路との距離が最も近い上面側の磁極面と、第１磁石１２１で搬送路との距離が最も近い底面側の磁極面との間で、図１０（ｃ）に示す第１磁界領域１５１が形成される。

また、搬送路の上側にある縦部と下横部から成る反転Ｌ字形の導磁体１３２は、縦部が、搬送路の下側にある反転Ｌ字形の導磁体１３３の縦部よりも、搬送方向上流側となるように配置されている。搬送路の上側にある導磁体１３２の縦部の底面と、搬送路の下側にある導磁体１３３の縦部の上面との間で、図１０（ｃ）に示す第２磁界領域１５２が形成される。

なお、第１磁界領域１５１及び第２磁界領域１５２は、着磁ユニット３によって形成される着磁磁界の一部である。また、図１０（ａ）に示す磁界方向１２０１が同図（ｃ）に示す第１磁界領域１５１に対応し、図１０（ａ）に示す磁界方向１２０２が同図（ｃ）に示す第２磁界領域１５２に対応している。

第１磁石１２１及び２つの導磁体１３１、１３２と、第２磁石１２２及び導磁体１３３とによって、着磁磁界の磁界分布は、図１０（ｃ）に曲線で示したようになる。紙葉類１００は、第１磁石１２１と第２磁石１２２との間で、第２磁石１２２の上面から距離ｄ＝２ｍｍ程度の搬送路を搬送方向４００へ向けて搬送される。図１０（ｃ）に示すように、紙葉類１００の搬送は、例えば樹脂製の、上側の搬送ガイド４０１ａと、下側の搬送ガイド４０１ｂとによって規制される。紙葉類１００が搬送ガイド４０１ａ、４０１ｂによって規制された空間を通過するので、搬送路でのジャム（紙葉類詰まり）の発生を減らすことができる。

このように、本実施例では、着磁ユニット３が、搬送路を挟むように上下に配置された複数の磁石１２１、１２２と複数の導磁体１３１〜１３３とによって構成されている点が実施例１と異なっている。そして、本実施例では、複数の磁石１２１、１２２によって実施例１の磁界方向２０１に対応する第１磁界領域１５１を形成して、複数の導磁体１３２、１３３によって実施例１の磁界方向２０２に対応する第２磁界領域１５２を形成する。なお、以下では、実施例１と重複する説明は省略して、本実施例に係る特徴について説明する。

着磁ユニット３は、図１０（ｂ）に示す位置Ｐ１、すなわち同図（ｃ）に示す第１磁界領域１５１で着磁磁界の強度が最大となるように構成されている。具体的には、搬送路上の位置Ｐ１の磁界強度が高保磁力磁性体の保磁力（３０００Ｏｅ）の１．５倍以上（４５００Ｇ以上）となるように設定されている。また、着磁ユニット３は、図１０（ｂ）に示す位置Ｐ２、すなわち同図（ｃ）に示す第２磁界領域１５２の磁界強度が、中保磁力磁性体の保磁力（３００Ｏｅ）の１．５倍以上かつ高保磁力磁性体の保磁力の１倍以下（４５０〜３０００Ｇ）となるように設定されている。

また、着磁ユニット３では、位置Ｐ１での着磁磁界の磁界方向１２０１が−１００〜−１７０度、位置Ｐ２での着磁磁界の磁界方向１２０２が１００〜１８０度の間となるように着磁磁界を発生させる。例えば、位置Ｐ１での磁界方向１２０１が−１２０度近傍、位置Ｐ２での磁界方向１２０２が１２０度近傍であることが好ましい。以下では、位置Ｐ１での磁界方向１２０１を−１２０度、位置Ｐ２での磁界方向１２０２を１２０度であるものとして説明を続ける。

本実施例では、着磁ユニット３によって発生させた着磁磁界が、搬送路上の位置Ｐ１の第１磁界領域１５１と、位置Ｐ１よりも搬送方向下流側の搬送路上の位置Ｐ２の第２磁界領域１５２とを含み、第１磁界領域１５１及び第２磁界領域１５２で磁界強度及び磁界方向が異なる点を１つの特徴としている。

この結果、図１０（ａ）に示すように、紙葉類１００に含まれる磁性体が高保磁力磁性体である場合には、位置Ｐ１での高保磁力磁性体の磁化方向１５０１ａが、位置Ｐ１における第１磁界領域１５１の磁界方向１２０１と同じ方向（−１２０度付近）となる。紙葉類１００はさらに搬送方向４００へ搬送されるが、着磁磁界の磁界強度は徐々に弱まるため、高保磁力磁性体の磁化状態は変化せず、位置Ｐ２〜Ｐ４でも、高保磁力磁性体の磁化方向１５０２ａ、１５０３ａ、１５０４ａは、位置Ｐ１での磁化方向１５０１ａと同じ方向となる。

紙葉類１００に含まれる磁性体が中保磁力磁性体である場合には、高保磁力磁性体の場合と同様に位置Ｐ１で飽和磁化状態に着磁されるため、磁化方向１５０１ｂは、第１磁界領域１５１の磁界方向１２０１と同じ方向（−１２０度付近）となる。ところが、中保磁力磁性体は、高保磁力磁性体に比べて保磁力が小さいために、搬送方向４００へ搬送される間、着磁磁界による影響を受け続ける。このため、位置Ｐ２を通過するときには、中保磁力磁性体の磁化方向１５０２ｂは第２磁界領域１５２の磁界方向１２０２と同じ方向（１２０度付近）となる。紙葉類１００がさらに搬送されるとバイアス磁界による影響を受けて、位置Ｐ３では、位置Ｐ３のバイアス磁界の磁界方向３０１の方向へ向けて、位置Ｐ２での磁化方向１５０２ｂから僅かに回転した磁化方向１５０３ｂとなる。そして、位置Ｐ４でも該位置でのバイアス磁界の磁界方向３０２へ向けて、位置Ｐ３の磁化方向１５０３ｂから僅かに回転した磁化方向１５０４ｂとなる。ただし、バイアス磁界の磁界強度（４５０Ｇ）は、中保磁力磁性体の保磁力（３００Ｏｅ）を飽和磁化状態にする磁界強度より小さいために、中保磁力磁性体の最終的な磁化方向は、第２磁界領域１５２の位置Ｐ２での磁化方向１５０２ｂ（１２０度付近）と位置Ｐ４でのバイアス磁界の磁界方向３０２（３０〜６０度）との間の磁化方向１５０４ｂとなる。

紙葉類１００に含まれる磁性体が低保磁力磁性体である場合には、他の磁性体の場合と同様に位置Ｐ１で飽和磁化状態に着磁され、磁化方向１５０１ｃは、第１磁界領域１５１の磁界方向１２０１と同じ方向（−１２０度付近）となる。ところが、低保磁力磁性体は保磁力が小さいために、搬送方向４００へ搬送される間、着磁磁界による影響を受け続ける。このため、中保磁力磁性体と同様に、位置Ｐ２を通過するときの磁化方向１５０２ｃは、第２磁界領域１５２流域の磁界方向１２０２と同じ方向（１２０度付近）となる。紙葉類１００がさらに搬送されるとバイアス磁界による影響を受けて、位置Ｐ３では、バイアス磁界の磁界方向３０１と同じ磁化方向１５０３ｃとなる。そして、位置Ｐ４でもバイアス磁界の磁界方向３０２と同じ磁化方向１５０４ｃとなる。バイアス磁界の磁界強度（４５０Ｇ）が低保磁力磁性体の保磁力（５０Ｏｅ）より十分に大きく、低保磁力磁性体が各位置で飽和磁化状態となるために、各位置での低保磁力磁性体の磁化方向は、各位置でのバイアス磁界の方向と一致する方向となる。

このように、本実施例でも、実施例１の場合と同様に磁気検知ユニット２による磁性体の検知位置Ｐ４で、各磁性体をそれぞれの保磁力に応じた磁化方向とすることができる。そして、実施例１で説明したように、搬送路を通過する磁性体を検知する信号から磁性体の種類を判別することができる。

次に、位置Ｐ１での着磁磁界の磁界方向１２０１が−１２０度近傍、磁界方向１２０２が１２０度近傍であることが好ましいことの理由について説明する。図１０（ａ）に示したように、磁気検知ユニット２によって紙葉類１００に含まれる磁性体を検知する位置Ｐ４では、高保磁力磁性体の磁化方向１５０４ａは位置Ｐ１での第１磁界領域１５１の磁界方向１２０１と同じ方向となり、中保磁力磁性体の磁化方向１５０４ｂは位置Ｐ２での第２磁界領域１５２の磁界方向１２０２から僅かにバイアス磁界の磁界方向３０２の方向へ回転した方向となる。

図１２は、（ａ）〜（ｄ）が高保磁力磁性体をそれぞれ磁化方向１５０７〜１５１０に磁化した際の磁性体の直下近傍（約０．５ｍｍ位置）におけるＺ軸方向の磁界分布を示し、（ｅ）〜（ｈ）は中保磁力磁性体をそれぞれ磁化方向１５１１〜１５１４に磁化した際の磁性体の直下近傍（約０．５ｍｍ位置）におけるＺ軸方向の磁界分布を示している。具体的には、図１２（ａ）の磁化方向１５０７が−１８０度、同図（ｂ）の磁化方向１５０８が−１６０度、同図（ｃ）の磁化方向１５０９が−１２０度、同図（ｄ）の磁化方向１５１０が−９０度である。また、図１２（ｅ）の磁化方向１５１１が１８０度、同図（ｆ）の磁化方向１５１２が１６０度、同図（ｇ）の磁化方向１５１３が１２０度、同図（ｈ）の磁化方向１５１４が９０度である。位置Ｐ１での磁界方向１２０１を−１８０度、−１６０度、−１２０度、−９０度とした場合に、位置Ｐ４で高保磁力磁性体の磁界分布が図１２（ａ）〜（ｄ）に示す分布となり、位置Ｐ２での磁界方向１２０２を１８０度、１６０度、１２０度、９０度とした場合に、位置Ｐ４での中保磁力磁性体の磁界分布が同図（ｅ）〜（ｈ）に示す分布と略同じ分布となる。そして、この磁界分布が磁気検知ユニット２によって検知されることになる。

磁気検知ユニット２では、図１２（ａ）〜（ｄ）に示す磁界分布の分布形状を左から右へたどるように、磁気信号が検知される。図１２（ｂ）に示すように−１６０度の磁化方向１５０８に磁化された高保磁力磁性体では、負側の磁界分布に対応する磁気信号が検知された後に、正側の磁界分布に対応するオーバーシュートの磁気信号が検知される。このオーバーシュート分の磁気信号は、−１６０度の磁化方向１５０８に磁化した図１２（ｂ）に示す磁界分布よりも、−１２０度の磁化方向１５０９に磁化した同図（ｃ）に示す磁界分布の方が小さくなるので、磁化方向は−１６０度よりも−１２０度とする方が好ましい。

同様に、磁気検知ユニット２では、図１２（ｅ）〜（ｈ）に示す磁界分布の分布形状を右から左へたどるように、磁気信号が検知される。図１２（ｆ）に示すように１６０度の磁化方向１５１２に磁化された中保磁力磁性体では、正側の磁界分布に対応する磁気信号が検知された後に、負側の磁界分布に対応するオーバーシュートの磁気信号が検知される。このオーバーシュート分の磁気信号は、１６０度の磁化方向１５１２に磁化した図１２（ｆ）に示す磁界分布よりも、１２０度の磁化方向１５１３に磁化した同図（ｇ）に示す磁界分布の方が小さくなるので、磁化方向は１６０度よりも１２０度付近とする方が好ましい。

なお、オーバーシュートのみを考慮した場合には、高保磁力磁性体では、磁化方向１５０９が−１２０度の図１２（ｃ）よりも、磁化方向１５１０が−９０度の同図（ｄ）の方が好ましい。同様に、中保磁力磁性体では、磁化方向１５１３が１２０度の同図（ｇ）よりも、磁化方向１５１４が９０度の同図（ｈ）の方が好ましい。しかし、第１磁界領域１５１の磁界方向１２０１を−９０度、第２磁界領域１５２の磁界方向１２０２を９０度に設定すると、高保磁力磁性体と中保磁力磁性体とを積層した積層磁性体を検知しようとした場合に、図１２（ｄ）と同図（ｈ）に示す磁界分布を加算した検知波形となるため、磁界分布が相殺され、積層磁性体を検知できなくなる。このため、本実施例では、高保磁力磁性体、中保磁力磁性体、高保磁力磁性体と中保磁力磁性体の積層磁性体のそれぞれを位置Ｐ４の検知信号に基づいて判別するために、位置Ｐ１での磁界方向１２０１を−１２０度付近、位置Ｐ２での磁界方向１２０２を１２０度付近としている。

実施例１で図１及び図８を参照しながら説明したように、本実施例に係る着磁磁界の磁界方向１２０１、１２０２、磁気を検知する検知位置Ｐ４におけるバイアス磁界の磁界方向３０２及び搬送方向４００の関係についても、図１０に示す順方向搬送に限定されるものではなく、逆方向搬送の関係であっても構わない。

図１３は、逆搬送方向の場合の磁気質判別方法を説明するための模式図である。図１３（ｂ）は磁気質判別装置１の概要を示し、同図（ａ）は保磁力が異なる３種類の磁性体の磁化状態を示し、同図（ｃ）は着磁ユニット３の構成及び着磁ユニット３による着磁磁界の磁界分布を示している。装置構成としては、着磁ユニット３が搬送路に対してＹ軸周りに反転した形で配置され、磁気検知ユニット２がＺ軸周りに反転した形で配置される点とが、図１０に示す磁気質判別装置１と異なっている。図１３（ｂ）に示す磁気質判別装置１では、着磁磁界の磁界方向１２０３、１２０４及びバイアス磁界の磁界方向３０３が、図１０（ｂ）に示す着磁磁界の磁界方向１２０１、１２０２及びバイアス磁界の磁界方向３０２をそれぞれＺ軸に対して反転した方向となる。

紙葉類１００に含まれる磁性体が高保磁力磁性体である場合には、紙葉類１００が搬送方向４００へ搬送されると、着磁磁界の磁界強度（４５００Ｇ）が強力であるため、図１３（ｂ）に示す位置Ｐ１を通過する際に、飽和磁化状態又は飽和磁化状態に近い磁化状態に着磁される。このとき、図１３（ａ）に示すように、高保磁力磁性体の磁化方向１５１１ａは、位置Ｐ１における着磁磁界の磁界方向１２０３と同じ方向（−６０度付近）となる。紙葉類１００が搬送方向４００へ搬送されても、これ以降は、高保磁力磁性体の磁化状態を変えるほどの磁界が存在しないため、その後の磁化方向１５１２ａ、１５１３ａ及び１５１４ａは、着磁時の磁化方向１５１１ａ、すなわち着磁磁界の磁界方向１２０３と同じ方向のままとなる。

紙葉類１００に含まれる磁性体が中保磁力磁性体である場合には、位置Ｐ１で飽和磁化状態に着磁される。ところが、高保磁力磁性体に比べて保磁力が小さいために、搬送方向４００へ搬送される間に、着磁磁界及びバイアス磁界による影響を受け続けて、位置Ｐ２での磁化方向１５１２ｂ、位置Ｐ３での磁化方向１５１３ｂが変化する。具体的には、位置Ｐ２での磁化方向１５１２ｂは位置Ｐ２の磁界方向１２０４（６０度付近）となり、位置Ｐ３での磁化方向１５１３ｂは位置Ｐ２の磁界方向１２０４と位置Ｐ３のバイアス磁界の磁界方向３０４との間の方向となる。そして、最終的な磁化方向１５１４ｂは、位置Ｐ３での磁化方向１５１３ｂと、その後の位置Ｐ４のバイアス磁界の磁界方向３０３との間の方向となる。なお、位置Ｐ４の磁界方向３０３と位置Ｐ３での磁化方向１５１３ｂとが逆向きであるために中保磁力磁性体の保磁力が弱められ、中保磁力磁性体の検知波形は順方向搬送の場合に比べて振幅が小さくなる。

紙葉類１００に含まれる磁性体が低保磁力磁性体である場合には、保磁力が小さいために、搬送方向４００へ搬送される間、着磁磁界及びバイアス磁界による影響を受け続け、各位置Ｐ１〜Ｐ４での磁化方向１５１１ｃ〜１５１４ｃは、その位置での磁界方向１２０３、１２０４、３０４及び３０３と同じ方向となる。

このように、逆方向搬送の場合も、図１０に示す順方向搬送の場合と同様に、磁性体を検知する検知位置Ｐ４で、高保磁力磁性体の磁化方向１５１４ａ、中保磁力磁性体の磁化方向１５１４ｂ及び低保磁力磁性体の磁化方向１５１４ｃを全て異なる方向とすることができる。これにより、高保磁力磁性体、中保磁力磁性体、低保磁力磁性体、積層磁性体の間で異なる波形の検知信号を得ることができる。

なお、着磁ユニット３を構成する磁石１２１、１２２及び導磁体１３１〜１３３については、第１磁界領域１５１及び第２磁界領域１５２でそれぞれ上述した磁界強度及び磁界方向を実現できれば、図１０及び図１１に示す構成に限定されるものではない。図１４は、図１０及び図１１で搬送路上側に示した第１磁石１２１を含む構成の例を示す図である。また、図１５は、図１０及び図１１で搬送路下側に示した第２磁石１２２を含む構成の例を示す図である。図１０及び図１１では、図１４（ａ）に示す構成と図１５（ａ）に示す構成との組合せによって着磁ユニット３を実現する態様を示したが、図１４（ａ）〜（ｄ）から選択した構成と、図１５（ａ）〜（ｄ）から選択した構成とを任意に組み合わせて着磁ユニット３を実現することができる。

なお、図１４及び図１５では、紙葉類１００の搬送方向４００が図面水平方向右側となるようにして各構成の側面形状を示している。図１４（ｂ）は、導磁体１３２が第１磁石１２１と接触している点が同図（ａ）と異なっている。図１４（ｃ）は同図（ｂ）の構成から第１磁石１２１の上面側の導磁体１３１を取り除いた構成であり、同様に、同図（ｄ）は同図（ａ）の構成から導磁体１３１を取り除いた構成である。また、図１５（ｂ）は、導磁体１３４が、同図（ａ）に示す導磁体１３３の下側部分がないＩ字形形状である点が同図（ａ）と異なっている。図１５（ｃ）はＬ字形の導磁体１３５を逆向きにして配置した構成であり、同図（ｄ）はＳ字形の導磁体１３６が第２磁石１２２の底面と接するように配置された構成である。

上述してきたように、本実施例によれば、搬送方向４００上流側の位置Ｐ１の第１磁界領域１５１と、この位置Ｐ１よりも下流側にある位置Ｐ２の第２磁界領域１５２とで、それぞれの磁界方向１２０１、１２０２が所定角度となるように、かつ、第１磁界領域１５１の磁界強度及び第２磁界領域１５２の磁界強度がそれぞれ適切な磁界強度となるように、磁石１２１、１２２の磁界強度、形状、導磁体１３１〜１３６の形状、磁石１２１、１２２及び導磁体１３１〜１３６の配置関係等を適切に設定することにより、磁気検知ユニット２により磁気を検知する位置Ｐ４で、各磁性体の磁化方向を保磁力に応じて異なる方向とすることができるので、磁気を検知した検知信号の特徴から保磁力の異なる磁性体の種類を判別することができる。

以上のように、本発明は、小型の磁気質判別装置により保磁力の異なる複数の磁性体を検知して判別するために有用な技術である。

１ 磁気質判別装置
２ 磁気検知ユニット
３ 着磁ユニット
１０ 磁気センサ
２０、１２１、１２２ 着磁磁石
３０ バイアス磁石
１００ 紙葉類
１３１〜１３６ 導磁体

Claims (9)

1. 搬送路を搬送される紙葉類に含まれる磁性体の磁気質を検知して判別する磁気質判別装置であって、
   磁界強度及び磁界方向が異なる前記搬送路上の第１磁界領域及び第２磁界領域を含む着磁磁界を発生させて、磁性体の保磁力に応じて前記磁性体を異なる磁化方向に着磁する着磁ユニットと、
   前記着磁ユニットより搬送方向下流側で前記搬送路上にバイアス磁界を発生させて、前記バイアス磁界の変化を検出することにより前記磁性体の磁気量を検知する磁気検知ユニットと
   を備えることを特徴とする磁気質判別装置。
2. 前記第１磁界領域は、磁界方向が搬送方向を０度として−１００度〜−１７０度の範囲に設定され、磁界強度が判別対象とする磁性体のうち最大の保磁力を有する高保磁力磁性体の保磁力の１．５倍以上に設定されることを特徴とする請求項１に記載の磁気質判別装置。
3. 前記第２磁界領域は、磁界方向が搬送方向を０度として１００度〜１８０度の範囲に設定され、磁界強度が前記高保磁力磁性体よりも保磁力の小さい中保磁力磁性体の保磁力の１．５倍以上かつ前記高保磁力磁性体の保磁力の１倍以下に設定されることを特徴とする請求項２に記載の磁気質判別装置。
4. 前記着磁ユニットは、前記搬送路の上側に配置された磁石と、前記搬送路の下側に配置された磁石とを含むことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の磁気質判別装置。
5. 前記着磁ユニットは、さらに、前記搬送路の上側に配置された導磁体と、前記搬送路の下側に配置された導磁体とを含むことを特徴とする請求項４に記載の磁気質判別装置。
6. 前記搬送路の上側に配置された磁石と前記搬送路の下側に配置された磁石とを搬送方向にずらして配置することにより前記第１磁界領域を形成すると共に、前記搬送路の上側に配置された導磁体と前記搬送路の下側に配置された導磁体とを搬送方向にずらして配置することにより前記第２磁界領域を形成することを特徴とする請求項５に記載の磁気質判別装置。
7. 前記着磁ユニットは、前記搬送路に対向する側に、搬送面に略平行な磁極面と、前記搬送面からの距離が前記磁極面よりも離れた磁極面とを含むことを特徴とする請求項５又は６に記載の磁気質判別装置。
8. 前記第１磁界領域と前記第２磁界領域の間の磁界強度は前記第１磁界領域の磁界強度より弱くかつ前記第２磁界領域の磁界強度より強く、前記第２磁界領域と前記バイアス磁界の間の磁界強度は前記第２磁界領域の磁界強度より弱く設定されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の磁気質判別装置。
9. 搬送路を搬送される紙葉類に含まれる磁性体の磁気質を検知して判別する磁気質判別方法であって、
   磁界強度及び磁界方向が異なる前記搬送路上の第１磁界領域及び第２磁界領域を含む着磁磁界を発生させて、磁性体の保磁力に応じて前記磁性体を異なる磁化方向に着磁する着磁工程と、
   前記着磁工程による着磁位置より搬送方向下流側で前記搬送路上にバイアス磁界を発生させて、前記バイアス磁界の変化を検出することにより前記磁性体の磁気量を検知する磁気検知ユニットにより、前記着磁工程で着磁された前記磁性体の磁気量を検出する検出工程と
   を含んだことを特徴とする磁気質判別方法。

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