JP4675704B2 - 磁性体検知装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えば紙葉類等の印刷に使用するインキに含まれる微量の磁性体を非接触で検知する磁性体検知装置に関する。

例えば、紙葉類の印刷に使用する印刷インキに含まれる磁性体を検知することにより、紙葉類を識別する方法は広く知られている。従来、印刷インキに含まれる磁性体の検知方法として差動コイル形トランス方式が知られている。この方式によれば、Ｓ字形のコアの中央部に１次コイルを巻装し、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次コイルを巻装して、一方の開口部上に紙葉類を通過させて２つの２次コイルによる誘起電圧の差を出力する。また、コイルを設けた環状のコアの一部に微小な間隙を設けて、その間隙を紙葉類が通過する際の環状コアの誘起電圧の変化を検知する方式などがある。

特許文献１に開示された磁性体検知装置は、長手方向両端部にそれぞれコイルが巻回された一対のＩ字型コアを備え、これらのコアは一端同士が間隙をもって対向した状態で配置されている。一対のコアの対向側端部に設けられたコイル同士、および一対のコアの反対側端部に設けられたコイル同士を直列に接続して、２つのコイルが形成されている。そして、これらのコイルの誘起電圧の差を検出して、コア間を通過する磁性体を非接触で検出している。

特許文献２に開示された磁性体検知装置は、Ｉ字型コアを備え、これらのコアは一端同士が間隙をもって対向した状態で配置されている。各コアの中央部に一次巻き線が設けられ、対向側端部と反対側端部の各々に２次巻き線が設けられている。対向側、反対側それぞれの端部のコイルは直列に接続されている。差動演算回路により、お互いの端部コイル信号の差信号から磁気信号を求めている。これにより、複数並べたコア対の隣接コア間の影響を小さくしている。
特開２００２−４２２０３号公報 特開２００４−５４９１１号公報

上述した従来の磁性体検知装置によれば、対向配置された磁気コア間の間隙に紙葉類を通過させ、磁性体を検知している。このような構成では、紙葉類が通過する間隙内の位置によって磁性体の検出感度が変化し、一定とならない。すなわち、間隙の中央部付近では検出感度は安定しているが、紙葉類が一方の磁気コアに近付くにつれて検出感度が高くなる。

特許文献１および特許文献２に開示された磁性体検知装置では、紙葉類が間隙中央部を通過する際の信号出力に対して、磁性コア端面に近い位置を通過する際の信号出力が約５０％大きくなる傾向にあった。

そこで、この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、磁性コアの間隙内の位置による検出感度の変化が少ない非接触式の磁性体検知装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、この発明の態様に係る磁性体検知装置は、第１端部、およびこれと反対の第２端部をそれぞれ有しているとともに、被検知媒体が通過する間隙を持って前記第１端部同士が相対向して配置された一対のコアと、前記各コアの第１端部に巻装されているとともに互いに直列に接続された一対のコイルを有した第１コイルと、前記一対のコアおよび前記間隙を通る検出磁界を発生させる励起手段と、前記一対のコアに対して、前記被検知媒体の通過方向の前後にそれぞれ設けられ、前記検出磁界を、前記一対のコアの第１端部同士を結ぶ方向と直交する方向に収束させる収束磁界を前記間隙に発生させる収束磁界発生部と、前記第１コイルからの検出信号を処理する信号処理回路と、を備えている。

この発明の他の態様に係る磁性体検知装置は、被検体媒体の搬送方向と直交する方向に並設された複数の検出部を備え、
前記各検出部は、第１端部、およびこれと反対の第２端部をそれぞれ有しているとともに、被検知媒体が通過する間隙を持って前記第１端部同士が相対向して配置された一対のコアと、前記各コアの第１端部に巻装されているとともに互いに直列に接続された一対のコイルを有した第１コイルと、前記一対のコアおよび前記間隙を通る検出磁界を発生させる励起手段と、前記一対のコアに対して、前記被検知媒体の通過方向の前後にそれぞれ設けられ、前記検出磁界を、前記一対のコアの第１端部同士を結ぶ方向と直交する方向に収束させる収束磁界を前記間隙に発生させる収束磁界発生部と、前記第１コイルからの検出信号を処理する信号処理回路と、を具備し、前記複数の検出部は、各検出部の一対のコアの第１端部を結ぶ線がほぼ平行になるように並設されている。

以上のように、この発明の態様によれば、対向したコア端の間隙内に各位置おいて検出感度の変化が少ない非接触式の磁性体検出装置が得られる。

以下、図面を参照してこの発明の実施形態に係る非接触式の磁性体検知装置について詳細に説明する。
図１および図２に示すように、この発明の第１の実施形態に係る磁性体検知装置は、例えば、印刷物などの紙葉類の印刷に使用する印刷インキに含まれる微量の磁性体を非接触で検知する磁性体検知装置として構成されている。磁性体検知装置は検知部１を備え、この検知部１は、一対のコア２、３、コアに巻装されたコイル４ａ、４ｂ、コイル５ａ、５ｂ、コイル６ａ、６ｂ、コイル７ａ、７ｂ、および磁気カバー９ａ、９ｂを有している。被検知媒体として、例えば、磁性体粉末を含有した印刷インキで印刷された印刷物、有価証券などの紙葉類１０は、搬送機構４０により、搬送路Ｍを通り移動方向Ｅに沿って搬送されるものとする。

搬送機構４０は、複数の搬送ベルト４２、これらのベルトを駆動する複数の搬送プーリ４４、および搬送プーリを駆動する図示しない駆動部等を有している。搬送ベルト４２は、紙葉類１０の長手方向両端部をそれぞれ両面側から挟持した状態で走行し、紙葉類１０を移動方向Ｅに搬送する。

コア２、３は、それぞれ３枚の板状のコアおよびコア間に位置した板状の絶縁体を互いに平行に重ねて構成されている。すなわち、コア２は、中央に位置した検出コア２ａ、および検出コアの両側に位置した２つの収束コア２ｂ、２ｃを有している。検出コア２ａ、および収束コア２ｂ、２ｃは、同一寸法の細長い矩形板状に形成されている。本実施形態において、検出コア２ａ、および収束コア２ｂ、２ｃは、例えば、鉄・コバルト合金のような軟磁性体のアモルファス箔を積層して構成され、長さＬ、幅ｍ、厚さｔの矩形板状に形成されている。

検出コア２ａと収束コア２ｂとの間、および検出コア２ａと収束コア２ｃとの間には、それぞれ絶縁体２ｄが挟持されている。これにより、検出コア２ａ、収束コア２ｂ、２ｃは、互いに隙間を置いて平行に並んでいる。各絶縁体２ｄは細長い矩形板状に形成されているとともに、その長さは検出コアおよび収束コアよりも短く形成されている。検出コア２ａの両端部および収束コア２ｂ、２ｃの両端部は、それぞれ絶縁体２ｄを超えて延出し、隙間を置いて互いに対向している。
コア３は、コア２と同様に構成され、それぞれ矩形板状の検出コア３ａ、収束コア３ｂ、３ｃ、および２つの絶縁体３ｄを有している。

コア２において、検出コア２ａ、収束コア２ｂ、２ｃは長手方向の一端側に位置した第１端部１２ａ、この第１端部と反対側に位置した第２端部１２ｂをそれぞれ有している。コア３において、検出コア３ａ、収束コア３ｂ、３ｃは長手方向の一端側に位置した第１端部１３ａ、この第１端部と反対側に位置した第２端部１３ｂをそれぞれ有している。

コア２、３は、検出コア２ａ、収束コア２ｂ、２ｃの第１端部１２ａ、および検出コア３ａ、収束コア３ｂ、３ｃの第１端部１３ａ同士が搬送路Ｍを挟んで対向した状態で、つまり、紙葉類１０が通過する間隙Ｇを持って対向した状態で配設されている。コア２、３は、それぞれ紙葉類１０の表面と直交する方向に沿って、ここでは、鉛直方向に沿って配置されている。同時に、コア２、３は、その幅方向Ｙが紙葉類１０の移動方向Ｅと直交し、かつ紙葉類の表面と平行に位置するように配設されている。これにより、一対のコア２、３は、互いに平行に整列している。

中央の検出コア２ａ、３ａの第１端部には、コイル４ａ、４ｂがそれぞれ巻装されているとともに、検出コア２ａ、３ａの第２端部には、コイル５ａ、５ｂがそれぞれ巻装されている。図３に示すように、第１端部のコイル４ａ、４ｂは直列に接続され第１コイル１００を構成し、第２端部側のコイル５ａ、５ｂは直列に接続され第２コイル２００を構成している。

図１および図２に示すように、コア２において、収束コア２ｃ、２ｂの第１端部にはコイル７ａが巻装され、収束コア２ｃ、２ｂの第２端部にはコイル８ａが巻装されている。コア３において、収束コア３ｃ、３ｂの第１端部にはコイル７ｂが巻装され、収束コア３ｃ、３ｂの第２端部にはコイル８ｂが巻装されている。図３に示すように、コイル７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂは直列に接続され、励起手段として機能する励磁コイル３００を構成している。

磁気カバー９ａ、９ｂは、それぞれ磁性体によって構成され、少なくともコア２、３の第２端部側、コイル５ａ、５ｂ、およびコイル８ａ、８ｂをそれぞれ包囲して設けられている。これにより、磁気カバー９ａ、９ｂは、外部からの磁力線の影響を防止している。

コア２と磁気カバー９ａとの間、およびコア３と磁気カバー９ｂとの間には、コアを支持する支持具１１ａ、１１ｂが設けられている。これらの支持具１１ａ、１１ｂは非磁性体で形成されている。支持具１１ａ、１１ｂは、それぞれ凸部を有し、これらの凸部によりコア２、３を両側から挟持することによりコアを支持している。支持具１１ａ、１１ｂの凸部とコア２、３との間に樹脂などを充填して固定してもよい。

励磁コイル３００構成しているコイル７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂを付勢した場合、磁界が発生し、その磁力線はコア２、３、および磁気カバー９ａ、９ｂを通る。コイル７ａ、７ｂに発生する磁力線は、コア２、３が相対向する間隙Ｇでは、例えば、図１に矢印Ａで示すように、間隙Ｇおよび紙葉類１０を横切る方向に一致されている。同様に、コイル８ａ、８ｂに発生する磁力線は、矢印Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２で示す方向に一致されている。

従って、励磁コイル３００を付勢することにより、矢印Ａ、コア３、矢印Ｃ１、磁気カバー９ｂ、矢印Ｄ１、更に、磁気カバー９ａ、矢印Ｂ１、コア２に沿って通る磁性経路と、矢印Ａ、コア３、矢印Ｃ２、磁気カバー９ｂ、図示矢印Ｄ２、磁気カバー９ａ、矢印Ｂ２、コア２を通る磁性経路とにより、磁力線が通る環状磁路が形成される。そして、磁力線がコア２、３の検出コア２ａ、３ａを通ることにより、第１コイル１００および第２コイル２００に誘起電圧が発生する。

コア２、３の間隙Ｇ内に磁気インキで印刷された紙葉類１０が挿入されると、間隙Ｇ内の磁力線の分布が変化する。そのため、第１コイル１００および第２コイル２００の誘起電圧が変化する。磁力線Ｄ１、Ｄ２の磁路の間隙、つまり、磁気カバー９ａ、９ｂ間の間隙は、コア２、３間の間隙Ｇよりも広く、磁束の漏洩が大きい。そのため、環状磁束の磁力線Ｄ１、Ｄ２の量が減少し、紙葉類１０による磁力線への変化は少なく、第２コイル２００の誘起電圧変化も小さい。紙葉類１０の磁気インキ内の磁性粉は、検出コア２ａ、３ａの第１端部間の間隙Ｇ内にある部分が第１コイル１００によって検知される。

紙葉類１０が矢印Ｅの方向に移動すると、この移動方向Ｅに沿って分布する磁気インキは、間隙Ｇ内での磁気インキ量の変化に伴う第１コイル１００の誘起電圧変化として検知される。

一方、検知部１の周囲温度が変化すると、コア２およびコア３の透磁率が変化し、第１コイル１００および第２コイル２００の誘起電圧が変化する。第１コイル１００および第２コイル２００は、その周囲温度が概略同一であることから、温度変化による誘起電圧変化も同じとなる。したがって、第１コイル１００と第２コイル２００との誘起電圧の差を取れば、温度による誘起電圧の変化分は消去され、磁性体による誘起電圧の変化分のみを取出すことができる。

次に、コア２、３間の間隙Ｇ内における紙葉類１０の位置変動による検出感度の影響について述べる。図４は、コア２、３の第１端部１２ａ、１３ａの間隙Ｇ付近における磁力線分布状態を示すシミュレーション図である。検出コア２ａ、３ａの両側には、収束コア２ｂ、３ｂおよび収束コア２ｃ、３ｃが配置されている。そのため、間隙Ｇ内において、検出コア２ａ、３ａを通る磁力線Ａ１は、収束コア２ｂ、３ｂを通る磁力線Ａ２、および収束コア２ｃ、３ｃを通る磁力線Ａ３によって、紙葉類１０の搬送方向Ｅと平行な方向に沿った広がり、つまり、検出コア、収束コアの積層方向と平行な方向に沿った広がりが拘束される。これにより、検出コア２ａ、３ａを通る磁力線Ａ１は、ほぼ並行であり、間隙Ｇにおいて磁束密度が一定であることを示す。従って、間隙Ｇ内のどこの位置でも磁性体による磁力線の影響は同じであり、第１コイル１００によって検出する信号、検出感度も位置による影響を受けない。

上記のように、収束コア２ｂ、３ｂ、収束コア２ｃ、３ｃ、励磁コイル３００は、検出コア２ａ、２ｂ間の検出磁界、つまり、磁力線Ａ１の広がりを規制し、中心に向かって収束する収束磁界を発生させる収束磁界発生部を構成している。

図５は、比較例として、従来の検出装置におけるコアの対向間隙部の磁力線分布シミュレーションを示している。間隙内の磁力線は、外側に向かって円弧状に広がり、磁束密度は間隙内の位置により相違している。そのため、間隙内にある磁性体の影響も、間隙内における磁性体の位置によって異なる。従って、コア端に設けられた検出コイルによる検出信号および検出感度は、磁性体の位置により異なる。間隙内において、コア端に近い位置では、磁力線が密であり磁性体の影響も大きく検出感度も高い。中央部では、磁力線が疎となり磁束密度が低いため、磁性体の影響は小さく検出感度も低くなる。

以上、検知部１の構成とその動作について述べたが、磁路内での磁力線の方向Ａ、Ｄ１、Ｄ２およびＢ１、Ｂ２とＣ１、Ｃ２とが反対であっても、また、磁力線Ａ、Ｄ１、Ｄ２の向きに対して磁力線Ｂ１、Ｂ２とＣ１、Ｃ２との両方あるいは片方が反対の向きであっても、上述した実施形態と同様の効果は維持される。

コア２、３は、アモルファス箔以外の磁性材料で構成することも可能であるが、アモルファス箔のような高透磁率の材料を用いることにより、磁力線の広がりを小さくでき、コア２、３の間隙Ｇを大きく取ることができる。また、励磁コイル３０は、収束コアの両端部に巻装されたコイル７ａ、８ａ、７ｂ、８ｂを備えた構成としたが、収束コアの中間部のみに巻装したコイルによって構成してもよい。

コア２、３の間隙Ｇ内における磁性体の検知感度を妨げないためには、コア２、３と磁気カバー９ａ、９ｂとの間隙ｗを間隙Ｇ以上とすること、また、コア２、３の第１端部１２ａ、１３ａと磁気カバー９ａ、９ｂの端部との間隔Ｑを間隙Ｇ以上とすること、更に、上下の磁気カバー９ａ、９ｂの端部間の間隔ｋを間隙Ｇ以上とすることが好ましい。

図２に示すように、コア２、３の横幅ｍは、厚さｔの２倍以上に設定されている。コア２、３に、紙葉類１０の移動方向Ｅと直行する方向に一定の幅を持たせ、厚さｔを薄くしている。これにより、磁力線の厚みを小さくし、磁性体の移動方向分布の変化を精度よく検知することができる。検出用のコイル４ａ、４ｂは、コア２、３の第１端部近傍に設置され、第１端部内の磁力線Ａ１の変動を感度よく検出する事が出来る。コア２、３の第２端部１２ｂ、１３ｂでの磁界の影響を小さくするため、コア２、３の長さＬは間隙Ｇ以上にすることが望ましい。

磁性体検知装置は、検知部１の信号を処理する信号処理回路を備えている。図６に示すように、信号処理回路は、励磁コイル３００を付勢するための信号を発生する発振回路１５を備え、この発振回路は位相設定回路２２を介して位相同期検波回路２１に接続されている。第２コイル２００は、アンプ１６、位相調整回路１７および振幅調整回路１８を介して差動アンプ２０の一方の入力端に接続されている。第１コイル１００は、アンプ１９を介して差動アンプ２０の他方の入力端に接続されている。差動アンプ２０の出力端は位相同期検波回路２１、低域通過用のフィルタ回路２３を通して回路出力２４に接続されている。

発振回路１５により第３コイル３００を交流付勢すると、コア２、３を介して第１コイル１００および第２コイル２００に誘起電圧が生じる。コア２、３の第１端部１２ａ、１３ａ間の間隙Ｇに紙葉類１０等が無い状態において以下の調整を行う。

第１コイル１００の検出信号をアンプ１９で増幅して差動アンプ２０の一方の入力とし、第２コイル２００の検出信号をアンプ１６で増幅した後に位相調整回路１７により第１コイル１００の増幅信号であるアンプ１９の出力信号に位相を合わせる。位相調整回路１７は電圧信号を制御入力として入力信号の位相を調整するものでフォトカプラによる可変抵抗器とキャパシタおよびオペアンプ等で構成する。フォトカプラに代えて可変容量ダイオードと固定抵抗器でも同様の機能を持たせることが出来る。

更に振幅調整回路１８でアンプ１９の出力信号に振幅をあわせて差動アンプ２０の他方の入力とする。振幅調整回路１８は電圧信号を制御入力としてアンプの増幅度を変えて入力信号の振幅を調整する作用をするものでフォトカプラによる可変抵抗器と固定抵抗器およびオペアンプ等で構成し、あるいは、市販品の可変ゲインオペアンプ等を使用する。両端子の入力信号は同相、同振幅のため、差動アンプ２０の出力信号はほぼゼロとなる。

上記のような調整後、コア２、３の第１端部１２ａ、１３ａ間の間隙Ｇに磁性インク等の磁性体が挿入されると、第１コイル１００の誘起電圧が増加する。そのため、差動アンプ２０の出力信号は変化して交流波形を出力する。平滑手段として機能する位相同期検波回路２１は、位相設定回路２２で設定された位相のもとで、差動アンプ２０の出力信号を検波、整流する。

位相設定回路２２は、発振回路１５の入力波形に対して設定された位相だけずれた信号を位相同期検波回路２１に送る。その設定位相は、例えば、検知部１内に被検知媒体が置かれたときに、付勢交流信号の位相を磁性体による信号に対して位相同期検波回路２１の出力信号が最大となるように設定する。なお、この位相設定においては、検知信号に対して有害となる雑音成分信号が最小になるようにしてもよい。フィルタ回路２３は、位相同期検波回路２１で検波、整流された交流検波信号を平滑化して直流信号とする。なお、このフィルタ回路２３には、出力信号の電圧レベルを変える機能を持たせてもよい。

振幅調整回路１８と回路出力２４との間に接続されたローパスフィルタ２８は、温度ドリフトのような周期の遅い周波数を出力する。発振回路１５に対して位相設定回路２２と並列に接続された他の位相設定回路２５は、位相設定回路２２の位相設定値より９０度位相をずらしてある。位相設定回路２５は位相検波回路２６を介して差動アンプ２０の出力側に接続されている。この位相検波回路２６は、差動アンプ２０の出力信号から磁性体に対して最小の感度の信号を検出する。

位相検波回路２６はローパスフィルタ２７を介して位相調整回路１７ａに接続されている。ローパスフィルタ２７は、ローパスフィルタ２８と同様に周期の遅い周波数を出力する。位相調整回路１７、振幅調整回路１８に対して、磁性体に最大感度を持つ位相検波信号と９０度位相をずらした位相検波信号をフィードバックすることにより、差動アンプ２０の出力は低い周波数に対してゼロになるように作用する。これにより、回路出力２４が温度変化等によって遅い周期で変動することを補償する。

図７は図１の検出部と図６の回路構成を組み合わせて得た、検出信号と間隙Ｇ内を通過する磁気インキを印刷した紙葉の通過位置の関係を示す。間隙Ｇ内の位置は、間隙の中央を０とし、下側を（−）、上側を（＋）として、通過位置における検知部１の出力信号（Ｖ）を縦軸に示したものである。実線は本実施形態に係る検出装置の検出出力信号、破線は図５に示したコアを有した従来の検出部の検出信号を示している。

従来の検出部によれば、間隙Ｇ内の位置による検出信号は、間隙の中心に対して、コア端に近い位置では、約５０％増加している。これに対して、本実施形態に係る磁性体検知装置によれば、間隙Ｇ内の位置による検出部の検出信号の変動は１０％以下であり、検出信号は、間隙内のいずれの位置でもほぼ一定となる。

以上のように構成された磁性体検知装置によれば、２つのコア２、３の第１端部同士を対向させ、コアの外周に設けたコイルを交流付勢することによりコア間の間隙内に磁界を発生させている。真ん中の検出コア間の検出磁界は、外側に設けられた収束コア間に発生する磁界により収束され、広がりが抑えられている。そのため、間隙内の位置に関係なく、検出磁界はほぼ一定の磁束密度となる。従って、検出コアに巻かれた第１コイルの検出信号は、間隙内における磁性***置に起因する変動は小さい。これにより、非接触で一定の検出感度での磁性体検知が可能となる。

コアを対向させた間隙部は磁性体に感応して検出信号を出力するが、反対側の端部は磁性体から距離が離れるためほとんど感応しない。従って、それぞれのコイル同士の誘起電圧の差をとることにより温度による変動が相殺され、磁性体の量に比例した信号を得ることが出来る。

次に、この発明の第２の実施形態に係る磁性体検出装置ついて説明する。
図８に示すように、本実施形態に係る磁性体検知装置は、図１に示した検知部１を複数個、例えば、５個、並設して構成されている。各検知部１は一対のコア２、３を有している。複数の検知部１は、コア２、３の第１端部１２ａ、１３ａを結ぶ線が、互いに平行となるように、紙葉類１０の長手方向に並んで設けられている。また、複数の検知部１は、紙葉類１０の搬送方向と直交する方向に並んで配設され、コア間の間隙は連続して延びている。各検知部１の構成は前述した実施形態と同一であり、同一の部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。

すなわち、各コア２は、検出コア２ａ、および検出コアの両側に位置した収束コア２ｂ、２ｃを重ねて構成され、検出コアの両端部にコイル４ａ、５ａが巻装されている。収束コア２ｂ、２ｃの両端部の外側に、コイル７ａ、８ａが巻装されている。同様に、各コア３は、検出コア３ａ、および検出コアの両側に位置した収束コア３ｂ、３ｃを重ねて構成され、検出コアの両端部にコイル４ｂ、５ｂが巻装されている。収束コア３ｂ、３ｃの両端部の外側に、コイル７ｂ、８ｂが巻装されている。そして、コア２、３は、間隙Ｇを置いて対向している。

磁気カバー９ａは５つのコア２にそれぞれ巻装されたコイル５ａ、８ａを包囲するように設けられている。磁気カバー９ｂは５つのコア３にそれぞれ巻装されたコイル５ｂ、８ｂを包囲するように設けられている。コア２、３と磁気カバー９ａ、９ｂとの間には、コアを支持する支持具１１ａ、１１ｂが設けられている。これらの支持具は非磁性体で形成されている。支持具１１ａ、１１ｂは、それぞれ複数の凸部を有し、これらの凸部によりコア２、３を両側から挟持することによりコアを支持している。支持具１１ａ、１１ｂの凸部とコア２、３との間に樹脂などを充填して固定してもよい。

隣合う検知部１間の間隔、特に、隣合うコア２間の間隔ｐおよび隣合うコア３間の間隔ｐは、隣接する検知部１同士の干渉を小さくするため、コア２、３の第１端部１２ａ、１３ａの間隙Ｇに対し、同じかそれ以上に設定されていることが好ましい。コア２、３と磁気カバー９ａ、９ｂとの距離ｗは、間隙Ｇよりも大きいことが望ましい。

被検知媒体としての紙葉類１０は、その長手方向両端部が搬送ベルト４２によってそれぞれ両面側から挟持された状態で保持され、間隙Ｇを通して紙面と直交する方向に搬送される。

図９に示すように、磁性体検知装置は、ｎ対のコア２、３に券回したコイル７ａ、８ａ、７ｂ、８ｂをそれぞれ直列に接続して構成されたｎ個の励磁コイル３００−１、３００−２、３００−３、３００−４、…、３００−ｎを有している。磁性体検知装置の信号処理回路は、第３コイル３００−１、３００−２、３００−３、３００−４、…、３００−ｎを並列に接続して付勢する。

信号処理回路は、ｎ対のコア２、３に対応して設けられたｎ個の回路部５０−１、５０−２、５０−３、５０−４、…、５０−ｎを備えている。各回路部は、図３に示した信号処理回路の２点鎖線で囲んだ回路部５０と同一の構成を有している。信号処理回路は、励磁コイル３００を付勢するための信号を発生する発振回路１５を備え、この発振回路１５は、第３コイル３００−１、３００−２、３００−３、３００−４、…、３００−ｎに並列に接続されている。また、発振回路１５は位相設定回路２２、２５に接続されている。位相設定回路２２の出力ａおよび位相設定回路２５の出力ｂは、回路部５０−１、５０−２、５０−３、５０−４、…、５０−ｎの各位相検波回路２６、位相同期検波回路２１に接続されている。このように構成することにより、コア対ごとに検知信号を得ることができる。

次に、この発明の第３の実施形態に係る磁性体検知装置について説明する。
図１０および図１１に示すように、本実施形態によれば、コア２、３において、検出コアおよび収束コアは、磁性フェライト等により一体に形成されている。すなわち、コア２は、細長い直方体形状に形成され、第１端部１２ａおよび反対側の第２端部１２ｂを有している。コア２の第１端部１２ａは、２本の切り込みが入れられ、櫛状に形成されている。これにより、第１端部１２ａは、隙間を置いて平行に延びた３個の板状の端部を形成し、中央の端部は検出コア２ａ、両側の端部はそれぞれ収束コア２ｂ、２ｃを構成している。コア２の第２端部１２ｂも同様に、隙間を置いて平行に延びた３個の板状の端部を形成し、中央の端部は検出コア２ａ、両側の端部はそれぞれ収束コア２ｂ、２ｃを構成している。

コア３もコア２と同様に形成されている。コア３の第１端部１３ａは、隙間を置いて平行に延びた３個の板状の端部を形成し、中央の端部は検出コア３ａ、両側の端部はそれぞれ収束コア３ｂ、３ｃを構成している。コア３の第２端部１３ｂは、隙間を置いて平行に延びた３個の板状の端部を形成し、中央の端部は検出コア３ａ、両側の端部はそれぞれ収束コア３ｂ、３ｃを構成している。

図１０に示すように、コア２、３の第１端部１２ａ、１３ａにおいて、中央の検出コア２ａ、３ａには、コイル４ａ、４ｂがそれぞれ巻装されている。コア２、３の第２端部１２ｂ、１３ｂにおいて、中央の検出コア２ａ、３ａには、コイル５ａ、５ｂがそれぞれ巻装されている。第１端部のコイル４ａ、４ｂは直列に接続され第１コイル１００を構成し、第２端部側のコイル５ａ、５ｂは直列に接続され第２コイル２００を構成している。

コア２、３の第１端部１２ａ、１３ａにおいて、収束コア２ｃ、２ｂにはコイル７ａ、７ｂが巻装されている。コア２、３の第２端部１２ｂ、１３ｂにおいて、収束コア２ｃ、２ｂにはコイル８ａ、８ｂが巻装されている。コイル７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂは直列に接続され、励起手段として機能する励磁コイル３００を構成している。

磁気カバー９ａ、９ｂは、それぞれ磁性体によって構成され、少なくともコア２、３の第２端部側、コイル５ａ、５ｂ、およびコイル８ａ、８ｂをそれぞれ包囲して設けられている。これにより、磁気カバー９ａ、９ｂは、外部からの磁力線の影響を防止している。

コア２と磁気カバー９ａとの間、およびコア３と磁気カバー９ｂとの間には、コアを支持する支持具１１ａ、１１ｂが設けられている。これらの支持具１１ａ、１１ｂは非磁性体で形成されている。支持具１１ａ、１１ｂは、それぞれ凸部を有し、これらの凸部によりコア２、３を両側から挟持することによりコアを支持している。支持具１１ａ、１１ｂの凸部とコア２、３との間に樹脂などを充填して固定してもよい。

励磁コイル３００構成しているコイル７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂを付勢した場合、磁界が発生し、その磁力線はコア２、３、および磁気カバー９ａ、９ｂを通る。コイル７ａ、７ｂに発生する磁力線は、コア２、３が相対向する間隙Ｇでは、例えば、図１０に矢印Ａで示すように、間隙Ｇおよび紙葉類１０を横切る方向に一致されている。同様に、コイル８ａ、８ｂに発生する磁力線は、矢印Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２で示す方向に一致されている。

従って、励磁コイル３００を付勢することにより、矢印Ａ、コア３、矢印Ｃ１、磁気カバー９ｂ、矢印Ｄ１、更に、磁気カバー９ａ、矢印Ｂ１、コア２に沿って通る磁性経路と、矢印Ａ、コア３、矢印Ｃ２、磁気カバー９ｂ、図示矢印Ｄ２、磁気カバー９ａ、矢印Ｂ２、コア２を通る磁性経路とにより、磁力線が通る環状磁路が形成される。そして、磁力線がコア２、３の検出コア２ａ、３ａを通ることにより、第１コイル１００および第２コイル２００に誘起電圧が発生する。

コア２、３の間隙Ｇ内に磁気インキで印刷された紙葉類１０が挿入されると、間隙Ｇ内の磁力線の分布が変化する。そのため、第１コイル１００および第２コイル２００の誘起電圧が変化する。磁力線Ｄ１、Ｄ２の磁路の間隙、つまり、磁気カバー９ａ、９ｂ間の間隙は、コア２、３間の間隙Ｇよりも広く、磁束の漏洩が大きい。そのため、環状磁束の磁力線Ｄ１、Ｄ２の量が減少し、紙葉類１０による磁力線への変化は少なく、第２コイル２００の誘起電圧変化も小さい。紙葉類１０の磁気インキ内の磁性粉は、検出コア２ａ、３ａの第１端部間の間隙Ｇ内にある部分が第１コイル１００によって検知される。

紙葉類１０が矢印Ｅの方向に移動すると、この移動方向Ｅに沿って分布する磁気インキは、間隙Ｇ内での磁気インキ量の変化に伴う第１コイル１００の誘起電圧変化として検知される。
第３の実施形態において、他の構成は前述した第１の実施形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。

図１２は、コア２、３の第１端部１２ａ、１３ａの間隙Ｇ付近における磁力線分布状態を示すシミュレーション図である。検出コア２ａ、３ａの両側には、収束コア２ｂ、３ｂおよび収束コア２ｃ、３ｃが配置されている。そのため、間隙Ｇ内において、検出コア２ａ、３ａを通る磁力線Ａ１は、収束コア２ｂ、３ｂを通る磁力線Ａ２、および収束コア２ｃ、３ｃを通る磁力線Ａ３によって、紙葉類１０の搬送方向Ｅと平行な方向に沿った広がり、つまり、検出コア、収束コアの積層方向と平行な方向に沿った広がりが拘束される。これにより、検出コア２ａ、３ａを通る磁力線Ａ１は、ほぼ並行であり、間隙Ｇにおいて磁束密度が一定であることを示す。従って、間隙Ｇ内のどこの位置でも磁性体による磁力線の影響は同じであり、第１コイル１００によって検出する信号、検出感度も位置による影響を受けない。

上記のように、収束コア２ｂ、３ｂ、収束コア２ｃ、３ｃ、励磁コイル３００は、検出コア２ａ、２ｂ間の検出磁界、つまり、磁力線Ａ１の広がりを規制し、中心に向かって収束する収束磁界を発生させる収束磁界発生部を構成している。

以上のように構成された第３の実施形態においても、前述した第１の実施形態同様の作用効果を得ることができる。コアを磁性フェライト等で形成した場合、検出感度が多少劣るものの、間隙Ｇ内の均一な検出感度を有する効果は変わらない。また、一体構造のコア２、３を用いた場合、製造コストの低減を図ることが可能となる。

次に、この発明の他の実施形態に係る磁性体検知装置のコアについて説明する。図１３および図１４（ａ）に示すように、本実施形態によれば、検出部を構成するコア２、３の各々は、細長い円柱形状の検出コア２ａおよび円筒状の収束コア２ｂを有している。収束コア２ｂは、検出コア２ａの外周側に検出コアと同軸的に、かつ、両端を合わせて配置されている。検出コア２ａと収束コア２ｂとの間には、円筒状の絶縁体２ｄが挟まれ、検出コアを支持している。検出コア２ａの両端部にはそれぞれコイル４ａ、５ａが巻装され、同様に、収束コア２ｂの両端部１２ａ、１２ｂにはそれぞれコイル７ａ、８ａが巻装されている。

図１４（ｂ）に示す実施形態によれば、検出部を構成するコア２、３の各々は、両端部が小径に形成された段付きの円柱形状の検出コア２ａおよび円筒状の収束コア２ｂを有している。収束コア２ｂは、検出コア２ａの外周側に嵌合され、検出コアと同軸的に配置されている。検出コア２ａの両端部は、それぞれ隙間を置いて収束コア２ｂと対向している。検出コア２ａの両端部にはそれぞれコイル４ａ、５ａが巻装され、同様に、収束コアの両端部にコイル７ａ，８ａが巻装されている。

図１３および図１４に示したコアを用いた場合でも、対向するコア間の間隙Ｇにおける磁力線分布は前述した第１の実施形態と同様であり、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
第１の実施形態において、各収束コアは検出コアの両側に１つずつ設ける構成としたが、検出コアの両側に複数ずつ収束コアを設けたても良い。この場合、収束コアによって形成する収束磁界により、検出磁界の広がりを一層拘束し、検出感度の均一化を促進することが可能となる。

また、前述した実施形態において、各収束コアの両端部に励磁用のコイルをそれぞれ巻装する構成としたが、これに限らず、励磁用のコイルは、少なくとも１つ、収束コアに巻装されていればよい。
被検知媒体は、磁性材が塗布あるいは含有されている媒体であればよく、紙葉類に限らず、帯状のフィルム等としてもよい。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る磁性体検知装置を概略的に示す断面図。 図２は、前記磁性体検知装置の検知部を構成したコアの外形を示す斜視図。 図３は、前記検出部におけるコイルの接続関係を模式的に示す図。 図４は、上記検出部における磁力線の分布を示す図。 図５は、従来の検出部における磁力線の分布を示す図。 図６は、前記検知部の信号処理回路を概略的に示すブロック図。 図７は、前記検出部の検出特性を従来の検出部の検出特性と比較してします図。 図８は、本発明の第２の実施形態に係る磁性体検知装置の構成を一部省略して模式的に示す正面図。 図９は、前記第２の実施形態に係る磁性体検知装置の信号処理回路を概略的に示すブロック図。 図１０は、本発明の第３の実施形態に係る磁性体検知装置の構成を示す断面図。 図１１は、前記第３の実施形態に係る磁性体検知装置の検知部を構成したコアの外形を示す斜視図。 図１２は、上記検出部における磁力線の分布を示す図。 図１３は、本発明の他の実施形態に係る磁性体検知装置の検知部を構成したコアの外形を示す斜視図。 図１４は、本発明の他の実施形態に係る磁性体検知装置のコアを示す断面図。

符号の説明

１…検知部、 ２、３……コア、 ２ａ、３ａ…検出コア、
２ｂ、２ｃ、３ｂ、３ｃ…収束コア、 １２ａ、１３ａ…第１端部、
１２ｂ、１３ｂ…第２端部、 ４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ、６、７…コイル、
９ａ、９ｂ…磁気カバー、 １０…紙葉類（被検知媒体）、
１００…第１コイル、 ２００…第２コイル、 ３００…励磁コイル

Claims (13)

1. 第１端部、およびこれと反対の第２端部をそれぞれ有しているとともに、被検知媒体が通過する間隙を持って前記第１端部同士が相対向して配置された一対のコアと、
   前記各コアの第１端部に巻装されているとともに互いに直列に接続された一対のコイルを有した第１コイルと、
   前記一対のコアおよび前記間隙を通る検出磁界を発生させる励起手段と、
   前記一対のコアに対して、前記被検知媒体の通過方向の前後にそれぞれ設けられ、前記検出磁界を、前記一対のコアの第１端部同士を結ぶ方向と直交する方向に収束させる収束磁界を前記間隙に発生させる収束磁界発生部と、
   前記第１コイルからの検出信号を処理する信号処理回路と、
   を具備した磁性体検知装置。
2. 第１端部、およびこれと反対の第２端部をそれぞれ有しているとともに、被検知媒体が通過する間隙を持って前記第１端部同士が相対向して配置された一対のコアと、
   前記各コアの第１端部に巻装されているとともに互いに直列に接続された一対のコイルを有した第１コイルと、
   前記一対のコアおよび前記間隙を通る検出磁界を発生させる励起手段と、
   前記検出磁界を、前記一対のコアの第１端部同士を結ぶ方向と直交する方向に収束させる収束磁界を前記間隙に発生させる収束磁界発生部と、
   前記第１コイルからの検出信号を処理する信号処理回路と、を具備し、
   前記各コアの第１端部は、検出コアと、この検出コアの両側に配置されているとともに前記収束磁界発生部を構成した２つの収束コアと、を有し、
   前記第１コイルの一対のコイルは前記各コアの第１端部において前記検出コアに巻装されている磁性体検知装置。
3. 前記検出コアおよび２つの収束コアは板状に形成され、互いに隙間を置いて対向配置されている請求項２に記載の磁性体検知装置。
4. 前記検出コアおよび２つの収束コアは、それぞれ磁性体のアモルファス箔を積層して形成されている請求項３に記載の磁性体検知装置。
5. 前記検出コアおよび２つの収束コアは磁性体により一体に成形されている請求項２に記載の磁性体検知装置。
6. 第１端部、およびこれと反対の第２端部をそれぞれ有しているとともに、被検知媒体が通過する間隙を持って前記第１端部同士が相対向して配置された一対のコアと、
   前記各コアの第１端部に巻装されているとともに互いに直列に接続された一対のコイルを有した第１コイルと、
   前記一対のコアおよび前記間隙を通る検出磁界を発生させる励起手段と、
   前記検出磁界を、前記一対のコアの第１端部同士を結ぶ方向と直交する方向に収束させる収束磁界を前記間隙に発生させる収束磁界発生部と、
   前記第１コイルからの検出信号を処理する信号処理回路と、を具備し
   前記各コアの第１端部は、検出コアと、この検出コアの周囲に配置されているとともに前記収束磁界発生部を構成した収束コアと、を有し、
   前記第１コイルの一対のコイルは前記各コアの第１端部において前記検出コアに巻装されている磁性体検知装置。
7. 前記検出コアは円柱状に形成され、前記収束コアは筒状に形成され前記検出コアと隙間を置いて同軸的に配置されている請求項６に記載の磁性体検知装置。
8. 前記検出コアおよび収束コアは磁性体のアモルファス箔を積層して形成されている請求項７に記載の磁性体検知装置。
9. 前記検出コアおよび収束コアはフェライトにより形成されている請求項６に記載の磁性体検知装置。
10. 前記励起手段および収束磁界発生部は、前記収束コアに巻装され前記収束磁界および検出磁界を発生させるコイルを備えている請求項２ないし９のいずれか１項に記載の磁性体検知装置。
11. 前記一対のコアの第２端部側をそれぞれ囲繞しているとともに磁性体で形成された磁気カバーを更に備えている請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の磁性体検知装置。
12. 被検知媒体の搬送方向と直交する方向に並設された複数の検出部を備え、
    前記各検出部は、
    第１端部、およびこれと反対の第２端部をそれぞれ有しているとともに、被検知媒体が通過する間隙を持って前記第１端部同士が相対向して配置された一対のコアと、
    前記各コアの第１端部に巻装されているとともに互いに直列に接続された一対のコイルを有した第１コイルと、
    前記一対のコアおよび前記間隙を通る検出磁界を発生させる励起手段と、
    前記一対のコアに対して、前記被検知媒体の通過方向の前後にそれぞれ設けられ、前記検出磁界を、前記一対のコアの第１端部同士を結ぶ方向と直交する方向に収束させる収束磁界を前記間隙に発生させる収束磁界発生部と、
    前記第１コイルからの検出信号を処理する信号処理回路と、を具備し、
    前記複数の検出部は、各検出部の一対のコアの第１端部を結ぶ線がほぼ平行になるように並設されている磁性体検知装置。
13. 前記各コアの第２端部に巻装されているとともに互いに直列に接続された一対のコイルを有した第２コイルを更に備え、
    前記信号処理回路は、前記第１コイルからの検出信号と前記第２コイルからの検出信号とを処理して磁性体検知信号を出力する請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の磁性体検知装置。

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