JP2002042203A - 磁性体検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コアと磁性体との距離が変化しても検知信号の
変動が少なく、磁性体の量に比例した検知信号が得ら
れ、場所の特定が可能で、温度変化に対しても安定で製
作が容易な磁性体検知装置を提供する。 【解決手段】板状の一対のコア２，３は、一方の各端部
を紙葉類８が通過するための所定間隙Ｇを持って相対向
させて配設されている。コア２，３の対向部に巻装され
たコイル４ａ，４ｂは直列接続されて第１のコイル１０
０を構成し、対向部と反対側に巻装されたコイル５ａ，
５ｂは直列接続されて第２のコイル２００を構成し、こ
れら第１，第２のコイル１００，２００からの検知信号
は信号処理回路に導かれ、紙葉類８上の磁性体の有無が
検知される。また、少なくともコア２，３の対向部と反
対側のコイル５ａ，５ｂの部分を囲繞するように磁気カ
バー６，７が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば、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に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、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、この紙葉類
の印刷に使用された印刷インキに含まれる磁性体の検知
には、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差動
コイル形トランス方式や、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、その間隙上を通過する際の
環状コアのインピーダンスの変化を検知する方式などが
ある。

【０００３】また、磁性体に対して非接触式の状態で検
知する方法としては、たとえば、特開昭５９−１４１０
５８号公報に開示されたように、２個のコの字形のコア
を所定間隙をもって対向させるとともに、それぞれのコ
アにコイルを巻装して、その各コイルを直列に接続する
ことにより、上記間隙上を磁性体が通過する際のインピ
ーダンスの変化を検出する方法がある。

【０００４】また、たとえば、特開平９−２３６６４２
号公報に開示されたように、解放端のそれぞれにコイル
を巻装した一対のＪ字形コアを、それぞれのコアの長い
解放端同士、短い解放端同士を所定間隙をもって対向さ
せ、解放端同士のそれぞれのコイルを直列に接続したコ
イル１、２のインピーダンスの差を検出して、間隙を通
過する磁性体を検知する方法がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、差動コイル
形トランス方式や環状コア・インピーダンス方式では、
磁性体がコアの間隙上を接触しながら通過するときに検
知信号が最大となり、コアと磁性体との距離が離れると
信号は急激に減少する。したがって、磁性体が揺動しな
がら通過すると、それに伴って検知信号も変動してしま
う。また、コアの間隙以上に磁性体の距離が離れると、
検知信号はほとんど零になってしまう。

【０００６】このように、コアと磁性体との間隙の影響
を受け易く、また、紙葉類を高速で搬送する場合には、
紙葉類の振動も激しくなるため、安定した検知信号を得
ることが困難である。

【０００７】また、前述した特開昭５９−１４１０５８
号公報に開示された非接触検知方式では、コの字形コア
の対向部のどちらか、あるいは両方に磁性体がある場合
に検知信号が得られる。しかし、磁性体の量が均一の場
合、対向部の両方に磁性体があるときの検知信号は、対
向部の片方にのみある場合の倍の大きさになるなど、磁
性体の量の特定は困難であった。また、磁性体が対向部
のどちらにあっても検知信号が得られるため、場所の特
定はできなかった。さらには、周囲温度の変化によりコ
アの透磁率が変わるため、検知信号が変化し易かった。

【０００８】また、前述した特開平９−２３６６４２号
公報に開示された磁性体検知装置においては、Ｊ字形コ
アの製作工程が複雑なことや、Ｊ字形コアの固定方法に
特殊な加工を必要とするため、製作費用が嵩むなどの問
題があった。

【０００９】そこで、本発明は、コアと磁性体との距離
が変化しても検知信号の変動が少なく、磁性体の量に比
例した検知信号が得られ、場所の特定が可能で、温度変
化に対しても安定で、製作が容易な磁性体検知装置を提
供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の磁性体検知装置
は、一方の各端部を被検知物が通過するための所定間隙
を持って相対向させた板状の一対のコアと、この一対の
コアの相対向する各端部にそれぞれ巻装された各コイル
を直列接続してなる第１のコイルと、前記一対のコアの
相対向する各端部とは反対側の各端部にそれぞれ巻装さ
れた各コイルを直列接続してなる第２のコイルと、前記
一対のコアの相対向する各端部とは反対側の各端部側を
それぞれ囲繞する磁性体で形成された磁気カバーと、前
記第１のコイルからの検知信号と前記第２のコイルから
の検知信号を処理する処理回路とを具備している。

【００１１】なお、前記一対のコアはアモルファス箔を
積層して構成することが好ましい。また、前記コアと前
記磁気カバーとの間隔は、前記一対のコアの相対向する
端部間の間隙よりも大に設定すること、前記一対のコア
の相対向する端部の面と前記磁気カバーの開口端との間
隔は、前記一対のコアの相対向する端部間の間隙よりも
大に設定すること、前記板状の一対のコアは、その長手
方向の幅が前記被検知物の通過方向と直交する方向に平
行となるように配設することがそれぞれ好ましい。

【００１２】また、上記のように構成された磁性体検知
装置を、その各コアの相対向する端部を結ぶ線がほぼ平
行になるように複数個並設して磁性体検知装置を構成し
てもよい。その際、前記複数の磁性体検知装置の各コア
同士の間隔を、前記一対のコアの相対向する端部間の間
隙よりも大に設定すること、前記板状の一対のコアは、
その長手方向の幅が前記被検知物の通過方向と直交する
方向に平行となるように配設することが好ましい。

【００１３】このように構成された本発明によれば、一
対のコアの各一端を対向させ、その対向部と反対側の各
端部にそれぞれ設けたコイルを直列に接続しているた
め、対向間隙内での磁性体の位置によるコイルのインピ
ーダンス値の変動は小さく、非接触での検知が可能とな
る。

【００１４】また、一対のコアを対向させた間隙部は、
磁性体に感応して検知信号を出力するが、反対側の各端
部は磁性体から距離が離れるため、ほとんど感応しな
い。したがって、それぞれのコイル同士のインピーダン
スの差を検知することにより、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できる。

【００１５】また、コアの形状が単純なため、コアの製
作が容易となり、装置への組込みも単純な構成にするこ
とができ、製作費も安くすることができる。

【００１６】

【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。

【００１７】まず、第１の実施の形態について説明す
る。

【００１８】図１は、第１の実施の形態に係る、たとえ
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
置の構成を概略的に示すものである。図１において、１
は検知部で、板状の一対のコア２，３、コイル４ａ，４
ｂ、コイル５ａ，５ｂおよび磁気カバー６，７から構成
されている。８は磁性体粉末を含有した印刷インキで印
刷された印刷物（たとえば、有価証券）などの紙葉類で
あり、図示矢印Ｅ方向に搬送されるものとする。

【００１９】コア２，３は、たとえば、アモルファス箔
を積層して構成されていて、一方の各端部を紙葉類８が
通過するための所定間隙Ｇを持って相対向配設されてい
る。この場合、コア２，３は、その長手方向の幅ｂ（図
２参照）が紙葉類８の通過方向Ｅと直交する方向に平行
となるように配設される。

【００２０】コア２，３の対向部には、それぞれコイル
４ａ，４ｂが巻装されているとともに、その対向部と反
対側には、それぞれコイル５ａ，５ｂが巻装されてい
る。そして、対向部のコイル４ａ，４ｂを直列に接続し
て第１のコイル１００が構成され、対向部と反対側のコ
イル５ａ，５ｂを直列に接続して第２のコイル２００が
構成されている。

【００２１】磁気カバー６，７は、磁性体によって構成
されていて、少なくともコア２，３の対向部と反対側の
コイル５ａ，５ｂの部分を囲繞するように設けられてお
り、これにより外部からの磁力線の影響を受けないよう
になっている。

【００２２】第１のコイル１００を付勢した際にコイル
４ａ，４ｂに発生する磁力線は、コア２，３が相対向す
る間隙Ｇでは、たとえば、図示矢印Ａの方向に一致させ
いてる。第２のコイル２００においても同様にして、コ
イル５ａでは図示矢印Ｂ１，Ｂ２、コイル５ｂでは図示
矢印Ｃ１，Ｃ２の方向に一致させ、第１のコイル１００
および第２のコイル２００を付勢することにより、矢印
Ａ、矢印Ｃ１、磁気カバー７を通って図示矢印Ｄ１、さ
らに磁気カバー６を通って矢印Ｂ１の経路と、矢印Ａ、
矢印Ｃ２、磁気カバー７、図示矢印Ｄ２、磁気カバー６
を通って矢印Ｂ２の経路で磁力線が通る環状磁路を形成
する。

【００２３】コア２，３の対向間隙Ｇ内に磁性粉などを
含む磁気インキで印刷された紙葉類８が挿入されると、
間隙Ｇ内の磁力線の分布が変化するため、第１のコイル
１００および第２のコイル２００のインピーダンスが変
化する。ただし、磁力線Ｄ１，Ｄ２の磁路の間隙は、コ
ア２，３の対向部よりも広いため、磁束の漏洩が大き
く、環状磁束の磁力線Ｄ１，Ｄ２の量が減少し、紙葉類
８による磁力線の変化は少なく、第２のコイル２００の
インピーダンス変化も小さい。したがって、紙葉類８の
印刷インキ内の磁性粉は、コア２，３の対向部２ａ，３
ａの間隙Ｇ内にある部分が第１のコイル１００によって
検知される。

【００２４】もし、紙葉類８が矢印Ｅの方向に移動すれ
ば、紙葉類８の移動方向に分布する磁気インキは、対向
部２ａ，３ａの間隙Ｇ内で磁気インキ量の変化に伴う第
１のコイル１００のインピーダンス変化として検知でき
る。

【００２５】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のコイル１
００および第２のコイル２００のインピーダンスが変化
する。第１のコイル１００と第２のコイル２００の周囲
温度は概略同一であることから、温度変化によるインピ
ーダンスの変化の増減も同じである。したがって、第１
のコイル１００と第２のコイル２００のインピーダンス
の差を取れば、温度によるインピーダンスの変化分は消
去され、磁性体によるインピーダンスの変化分のみを取
出すことができる。

【００２６】次に、コア２，３の対向部２ａ，３ａの間
隙Ｇ内で紙葉類８の位置変動による影響について述べ
る。紙葉類８が間隙Ｇの中間にある場合は、コイル４ａ
とコイル４ｂのインピーダンスの変化量は同じである
が、紙葉類８がコア２の対向部２ａに近づくと、コイル
４ａのインピーダンスは増大し、コイル４ｂのインピー
ダンスは減少する。また、紙葉類８がコア３の対向部３
ａに近づくと、コイル４ｂのインピーダンスは増大し、
コイル４ａのインピーダンスは減少する。

【００２７】しかし、第１のコイル１００はコイル４ａ
とコイル４ｂとを直列に接続しているために、２つのコ
イル４ａと４ｂのインピーダンスの増加量と減少量が打
ち消し合い、結果として変化量は小さくなる。したがっ
て、紙葉類８がコア２，３の対向部２ａ，３ａの間隙Ｇ
内で揺動しても、検知信号への影響は小さい。

【００２８】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の両方あるいは片方が反対の向きであって
も、本発明の効果は維持される。

【００２９】また、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るため、コア対向部２ａ，３ａ
の間隙Ｇを大きく取ることができる。

【００３０】なお、コア２，３と磁気カバー６，７との
間隙ｗは、コア対向部２ａ，３ａの間隙Ｇ以上とするこ
と、また、コア２，３の対向部２ａ，３ａと磁気カバー
６，７の端部との間隔ｐは、コア対向部２ａ，３ａの間
隙Ｇ以上とすること、さらには、上下の磁気カバー６，
７の端部間の間隔ｋは、コア対向部２ａ，３ａの間隙Ｇ
以上であることが、コア対向部２ａ，３ａの間隙Ｇ内の
磁性体の検知感度を妨げないために好ましい。

【００３１】図２は、コア２，３の外形を詳細に示すも
のである。コア２，３の横幅（長手方向の幅）ｂは、厚
さ（短手方向の幅）ｔの２倍以上の大きさに設定して、
紙葉類８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ものである。

【００３２】コイル４ａ，４ｂは、コア対向部２ａ，３
ａに近い位置に巻装されており、これによりコア対向部
２ａ，３ａの間隙Ｇ内の磁力線の変動を感度よく検知す
ることができるようになっている。コア対向部２ａ，３
ａとコア解放部２ｂ，３ｂとの間隙、すなわち、コア
２，３の長さＬは間隙Ｇ以上にすることがコア解放部２
ｂ，３ｂの影響を小さくできるため好ましい。

【００３３】図３は、図１に示した検知部１の信号処理
回路を概略的に示すものである。図３において、１３は
検知部１の第１のコイル１００および第２のコイル２０
０を構成要素としたブリッジ回路で、Ｒ１，Ｒ２はブリ
ッジ回路１３構成用の辺抵抗、ＶＲ１，ＶＲ２はブリッ
ジ回路１３のバランス調整用の可変抵抗器である。ま
た、１４は発振回路で、ブリッジ回路１３を付勢するた
めの信号を発生する。１５はブリッジ回路１３の出力を
差動増幅する差動アンプ、１６は位相同期検波回路、１
７は位相設定回路、１８は低域通過用のフィルタ回路で
ある。

【００３４】ブリッジ回路１３では、差動アンプ１５の
出力波形の振幅ができるだけ小さくなるように、可変抵
抗器ＶＲ１，ＶＲ２を調整しておく。第１のコイル１０
０のインピーダンスが変化すると、差動アンプ１５の出
力波形と振幅が変化する。位相同期検波回路１６は、位
相設定回路１７で設定された位相のもとで、差動アンプ
１５の出力信号を検波、整流する。

【００３５】位相設定回路１７は、発振回路１４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１６に送るもので、その設定位相は、たとえ
ば、検知部１内に被検知物が置かれたときに検波、整流
された出力信号が最大に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。

【００３６】低域通過用のフィルタ回路１８は、位相同
期検波回路１６で検波、整流された信号から高周波成分
を除去して、検知信号を出力する。なお、このフィルタ
回路１８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。

【００３７】図４は、図１に示した検知部１の信号処理
回路の他の実施の形態を概略的に示すものである。図４
において、１９は検知部１の第１のコイル１００および
第２のコイル２００を構成要素としたブリッジ回路で、
Ｒ１，Ｒ２はブリッジ回路１９構成用の辺抵抗、ＶＲ
１，ＶＲ２はブリッジ回路１９のバランス調整用の可変
抵抗器である。２０は矩形波を発生する矩形波発振回
路、２１はブリッジ回路１９の出力を差動増幅する差動
アンプ、２２，２３はサンプルホールド回路、２４は周
波数低減回路、２５は差動アンプ、２６は低域通過用の
フィルタ回路である。

【００３８】周波数低減回路２４は、矩形波発振回路２
０の出力波形を例えば１／１００の周波数の矩形波に低
減し、その低減した矩形波によりブリッジ回路１９を付
勢する。ブリッジ回路１９では、差動アンプ２１の出力
波形の振幅が最適な状態になるように、可変抵抗器ＶＲ
１，ＶＲ２を調整しておく。

【００３９】周波数低減回路２４は、たとえば、１０進
カウンタ回路などにより構成して、低減波形を発生する
とともにパルスカウント結果を出力する機能を利用し
て、位相設定をパルスのカウント数で行ない、設定位相
に相当するタイミングで、サンプリングパルスをサンプ
ルホールド回路２２，２３に出力する。

【００４０】差動アンプ２１の正側の出力波形をサンプ
ルホールド回路２２でサンプルし、次のサンプリングパ
ルスまでサンプルした電圧を保持する。差動アンプ２１
の負側の出力波形のサンプリングは、サンプルホールド
回路２３で行ない、同様にサンプルした電圧を保持す
る。

【００４１】差動アンプ２５は、サンプルホールド回路
２２，２３から得られる正側、負側のサンプル電圧の差
を求めて、共通のバイアス電圧成分を取り除き、低域通
過用のフィルタ回路２６により高周波成分を除去して、
検知信号を出力する。なお、このフィルタ回路２６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。

【００４２】次に、第２の実施の形態について説明す
る。

【００４３】図５は、第２の実施の形態に係る磁性体検
知装置の構成を模式的に示すものである。第２の実施の
形態に係る磁性体検知装置は、図１に示した検知部１
を、その各コアの相対向する端部を結ぶ線がほぼ平行に
なるように、紙葉類８の幅方向に複数個（本例では５
個）並設してなるものであり、前述した第１の実施の形
態と同一部分には同一符号を付して重複する説明を省略
する。

【００４４】図５において、９，１０はコア２，３を挟
持して支える支持具で、非磁性体から構成されている。
各検知部１のコア２，３同士の間隔ｓは、隣接する検知
部１同士の干渉を小さくするために、コア２，３の対向
部間隙Ｇに対し、同じかそれ以上が好ましい。

【００４５】図６は、図５における矢印Ｊ−Ｊに沿う断
面を模式的に示している。図６において、支持具９，１
０は、それぞれ凹部９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂが設け
らていて、この凹部９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂ内にコ
イル４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂの部分を収納した状態でコ
ア２，３を挟持支持している。なお、支持具９，１０の
凹部９ａ，９ｂ，１０ａ，１０ｂとコア２，３との隙間
には、樹脂などを充填することにより固定してもよい。

【００４６】上記第２の実施の形態によれば、紙葉類８
の幅方向（搬送方向と直交方向）のほぼ全面にわたって
検知することができるとともに、検知場所の特定が可能
となる。

【００４７】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形
して実施することが可能である。

【００４８】たとえば、図１に示した検知部１におい
て、コア２，３にそれぞれ励磁コイルを設けて、それら
を直列に接続し、この直列接続した励磁コイルを付勢し
て、第１のコイル１００と第２のコイル２００の出力の
差を差動アンプで得るか、第１のコイル１００と第２の
コイル２００を差動接続して誘起電圧の差として位相同
期検波することにより、同様の作用効果が得られる。

【００４９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、コ
アと磁性体との距離が変化しても検知信号の変動が少な
く、磁性体の量に比例した検知信号が得られ、場所の特
定が可能で、温度変化に対しても安定で製作が容易な磁
性体検知装置を提供できる。

【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知装
置の構成を概略的に示す側面図。

【図２】コアの外形を示す斜視図。

【図３】検知部の信号処理回路を概略的に示す構成図。

【図４】検知部の信号処理回路の他の実施の形態を概略
的に示す構成図。

【図５】本発明の第２の実施の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６】図５における矢印Ｊ−Ｊに沿う断面を模式的に
示す断面図。

【符号の説明】

１……検知部 ２，３……コア ４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ……コイル １００……第１のコイル ２００……第２のコイル ６，７……磁気カバー ８……紙葉類（印刷物） １３，１９……ブリッジ回路 １４……発振回路 １５，２１，２５……差動アンプ １６……位相同期検波回路 １７……位相設定回路 １８，２６……フィルタ回路 ２０……矩形波発振回路 ２２，２３……サンプルホールド回路 ２４……周波数低減回路

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方の各端部を被検知物が通過するため
   の所定間隙を持って相対向させた板状の一対のコアと、 この一対のコアの相対向する各端部にそれぞれ巻装され
   た各コイルを直列接続してなる第１のコイルと、 前記一対のコアの相対向する各端部とは反対側の各端部
   にそれぞれ巻装された各コイルを直列接続してなる第２
   のコイルと、 前記一対のコアの相対向する各端部とは反対側の各端部
   側をそれぞれ囲繞する磁性体で形成された磁気カバー
   と、 前記第１のコイルからの検知信号と前記第２のコイルか
   らの検知信号を処理する処理回路と、 を具備したことを特徴とする磁性体検知装置。
2. 【請求項２】 前記一対のコアはアモルファス箔を積層
   してなることを特徴とする請求項１記載の磁性体検知装
   置。
3. 【請求項３】 前記コアと前記磁気カバーとの間隔は、
   前記一対のコアの相対向する端部間の間隙よりも大に設
   定してなることを特徴とする請求項１記載の磁性体検知
   装置。
4. 【請求項４】 前記一対のコアの相対向する端部の面と
   前記磁気カバーの開口端との間隔は、前記一対のコアの
   相対向する端部間の間隙よりも大に設定してなることを
   特徴とする請求項１記載の磁性体検知装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の磁性体検知装置を、その
   各コアの相対向する端部を結ぶ線がほぼ平行になるよう
   に複数個並設してなることを特徴とする磁性体検知装
   置。
6. 【請求項６】 前記複数の磁性体検知装置の各コア同士
   の間隔を、前記一対のコアの相対向する端部間の間隙よ
   りも大に設定してなることを特徴とする請求項５記載の
   磁性体検知装置。
7. 【請求項７】 前記板状の一対のコアは、その長手方向
   の幅が前記被検知物の通過方向と直交する方向に平行と
   なるように配設されることを特徴とする請求項１または
   請求項５記載の磁性体検知装置。