JP2006228033A - 磁性体検知装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
交番磁界中に置かれた磁性体が発する信号を検出して磁性体を検知する磁性体検知装置および方法において、交番磁界を送信する送信コイル及び磁性体が発する信号を受信する受信コイルの近傍に金属の構造物が存在する場合であっても金属の構造物による影響を除去し、磁性体が発する信号を確実に検知可能とする信頼性の高い磁性体検知装置および方法を提供する。
【解決手段】
励磁コイルから磁性体に交番磁界を与え、該交番磁界により磁性体が大バルグハウゼン効果により発する信号を受信コイルで受信することで磁性体を検知する磁性体検知装置において、受信コイルで受信された受信信号から交番磁界を反射する媒体もしくは構造物の影響によるノイズ信号を除去するノイズ信号除去手段と、ノイズ信号除去手段で除去されたノイズ信号除去信号から磁性体が大バルグハウゼン効果により発する信号を検知する検知手段とを具備する。
【選択図】 図３

Description

この発明は、交番磁界中に置かれた磁性体が発する信号を検出して磁性体を検知する磁性体検知装置および方法に関し、特に、交番磁界を送信する送信コイル及び磁性体が発する信号を受信する受信コイルの近傍に金属の構造物が存在する場合であっても金属の構造物による影響を除去し、磁性体が発する信号を確実に検知可能とする信頼性の高い磁性体検知装置および方法に関する。

近年、機密情報や個人情報等の漏洩防止、有価証券等の偽造防止、商品等の盗難防止等、セキュリティ強化を目的とする種々の方法や装置が提供されている。

例えば、物品等の商品を扱う店舗においては、商品の盗難防止を目的として商品にタグを貼付し、店舗の出入口付近にゲート状に設置されたタグ検知装置をタグが貼付された商品が通過した際に、タグ の状態を１ビットのＯＮ／ＯＦＦで検知することで、当該商品が清算済みか否かを判別して商品の盗難を防止するシステムが提供されている。

タグの種類としては、ＲＦＩＤ（＝Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｉｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグや磁性材を使用した磁性材タグ等が用いられており、これらのタグをタグの近傍もしくは遠隔で正確に検知できるようなタグ検知装置も各種提供されている。

磁性材からなるタグを検知する装置としては、例えば、所定の励磁信号が印加される送信コイルと、磁界を検出する受信コイルとを対向して設け、この２つのコイルの間を、磁性材を有してなるタグが移動する際に、送信コイルからの磁界によってこのタグに生じる磁束密度の変化を、受信コイルにより検出し、所定の条件の下で、タグからの磁界であると判定することで、タグの移動すなわち、タグが貼付された商品の移動と判断して、商店等における商品等の盗難防止が行えるようにしたものが公知・周知となっている。

ところで、このような磁気を利用した装置においては、所定のタグ以外の磁性体の移動によっても、受信コイルにより信号が検出されるため、所定のタグから生じた磁界による信号と、それ以外の磁性体から生じた磁界による信号とを如何に識別するかが、誤識別の確率が低く、しかも、高い正確な検出確率を有する信頼性の高い装置を提供する上で重要な要素となる。

特許文献１には、磁性部材で形成されたタグに対して所定の磁性部材の磁気特性に起因して生ずる信号のみを確実に抽出できるようにしてタグの誤識別の確率が低く、高い正確な検出確率を有する信頼性の高いタグ検出方法及び物品監視装置が提案されている。
特開平１１−０２５３６９号公報

ところで、上記特許文献１に提案のタグ検出方法及び物品監視装置は、受信コイルに発生する外来性の雑音を信号から除去するために受信コイルの両端を差動アンプの入力として同相成分の雑音を除去している。

また、検出信号の精度を上げるために検出信号を所定回数繰り返し加算することでＳ／Ｎ比を上げ、また、不規則なタイミングで検出される目標以外の信号を小さくする効果を繰り返し演算で得ている。

繰り返し演算は、検出信号をデジタル化して行うため、ＡＤＣ（＝Ａｎａｌｏｇ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）、ＭＥＭＯＲＹ、ＣＰＵ（＝Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などを必要とする。

しかし、金属の構造物や接地されていない金属がアンテナ近傍に存在する場合は、アンテナと金属構造物間で多重反射が発生し、タグが発する信号を検知することが困難となる。

また、接地されていない金属がアンテナ近傍に存在する場合でも、タグが発する信号を検知するためには、信号処理を施す必要がある。

そこで、本発明は、交番磁界を送信する送信コイル及び磁性体が発する信号を受信する受信コイルの近傍に金属の構造物が存在する場合であっても金属の構造物による影響を除去し、磁性体が発する信号を確実に検知可能とする信頼性の高い磁性体検知装置および方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、励磁コイルから磁性体に交番磁界を与え、該交番磁界により前記磁性体が大バルグハウゼン効果により発する信号を受信コイルで受信することで前記磁性体を検知する磁性体検知装置であって、前記受信コイルで受信された受信信号から前記交番磁界を反射する媒体もしくは構造物の影響によるノイズ信号を除去するノイズ信号除去手段と、前記ノイズ信号除去手段で除去されたノイズ信号除去信号から前記磁性体が大バルグハウゼン効果により発する信号を検知する検知手段とを具備することを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記ノイズ信号除去手段は、前記受信コイルで受信された受信信号を検波する検波手段と、前記検波手段で検波された検波出力信号から直流信号を除去する直流信号除去手段とを具備することを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記ノイズ信号除去手段は、前記受信コイルで受信された受信信号を検波する検波手段と、前記検波手段で検波された検波出力信号から直流信号を抽出する直流信号抽出手段と、前記直流信号抽出手段で抽出した直流信号と前記検波手段で検波された検波出力信号とを差動増幅することで前記検波手段で検波された検波出力信号に含まれる直流信号を相殺する直流信号除去手段とを具備することを特徴とする。

また、請求項４の発明は、請求項２の発明において、前記検知手段は、前記直流信号除去手段により前記検波出力信号から直流信号が除去された直流信号除去信号のうちの所定の検出出力を超える信号に基づき前記磁性体が大バルグハウゼン効果により発する信号を検知することを特徴とする。

また、請求項５の発明は、請求項３の発明において、前記検知手段は、前記直流信号除去手段により前記直流信号抽出手段で抽出した直流信号と前記検波手段で検波された検波出力信号とが差動増幅されて前記検波出力信号に含まれる直流信号が相殺された直流信号除去信号のうちの所定の検出出力を超える信号に基づき前記磁性体が大バルグハウゼン効果により発する信号を検知することを特徴とする。

また、請求項６の発明は、励磁コイルから磁性体に交番磁界を与え、該交番磁界により前記磁性体が大バルグハウゼン効果により発する信号を受信コイルで受信することで前記磁性体を検知する磁性体検知方法において、前記受信コイルで受信された受信信号から前記交番磁界を反射する媒体もしくは構造物の影響によるノイズ信号をノイズ信号除去手段で除去し、前記ノイズ信号除去手段で除去されたノイズ信号除去信号から前記磁性体が大バルグハウゼン効果により発する信号を検知手段で検知することを特徴とする。

また、請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記ノイズ信号除去手段は、前記受信コイルで受信された受信信号を検波手段で検波し、前記検波手段で検波された検波出力信号から直流信号を直流信号除去手段で除去することを特徴とする。

また、請求項８の発明は、請求項６の発明において、前記ノイズ信号除去手段は、前記受信コイルで受信された受信信号を検波手段で検波し、前記検波手段で検波された検波出力信号から直流信号を直流信号抽出手段で抽出し、前記直流信号抽出手段で抽出した直流信号と前記検波手段で検波された検波出力信号とを直流信号除去手段で差動増幅して前記検波出力信号に含まれる直流信号を相殺して除去することを特徴とする。

また、請求項９の発明は、請求項７または８の発明において、前記検知手段は、前記直流信号除去手段により前記検波出力信号から直流信号が除去された直流信号除去信号のうちの所定の検出出力を超える信号に基づき前記磁性体が大バルグハウゼン効果により発する信号を検知することを特徴とする。

この発明の磁性体検知装置および方法によれば、励磁コイルから磁性体に交番磁界を与え、該交番磁界により磁性体が大バルグハウゼン効果により発する信号を受信コイルで受信することで磁性体を検知する磁性体検知装置において、受信コイルで受信された受信信号から交番磁界を反射する媒体もしくは構造物の影響によるノイズ信号を除去するノイズ信号除去手段と、ノイズ信号除去手段で除去されたノイズ信号除去信号から磁性体が大バルグハウゼン効果により発する信号を検知する検知手段とを具備するように構成したので交番磁界を送信する送信コイル及び磁性体が発する信号を検出する受信コイルの近傍に金属の構造物が存在する場合であっても磁性体が発する信号を確実に検知することができる。

また、ノイズ信号除去手段は、受信コイルで受信された受信信号を検波する検波手段と、検波手段で検波された検波出力信号から直流信号を除去する直流信号除去手段とを具備するので簡単な回路構成で広範囲の外部からの影響を除去することができるという効果を奏する。

以下、本発明に係わる磁性体検知装置および方法を適用した装置の一例について添付図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係わる磁性体検知装置および方法を複写機に適用した場合の複写機１０の概略図である。

図１（ａ）は、複写機１０の概略的な構成を示したブロック図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）で示した複写機１０の概略的な斜視図である。

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、複写機１０は、原稿を複写する際に、複写機１０のプラテンガラス１４上に置かれた原稿１に複写不可を示す磁性体１１０が付与されているか否かを検知し、検知結果を信号出力する本発明に係わる磁性体検知装置である磁性体検知部１００と、複写機１０の全体を統括制御し、磁性体検知部１００が原稿１に付与された磁性体１１０を検知した場合は、複写機１０の複写動作を禁止する制御を行う制御部１１と、プラテンガラス１４上に置かれた原稿１に対して光を投光し、該投光した光が原稿１で反射した反射光を図示せぬ光電変換素子（例えば、ＣＣＤ＝Ｃｈａｒｇｅ Ｃｕｏｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ等）で受光して電気信号に変換し、光電変換素子で変換された電気信号に基づき原稿１に記録された画情報を読み取る画像読取処理部１２と、画像読取処理部１２で読み取られた画情報を用紙トレイ１６から給紙された図示せぬ用紙上へ印刷し、排紙トレイ１７へ排紙する画像生成処理部１３を備えている。

また、複写機１０のプラテンカバー１５の裏面には、原稿１に付与された磁性体１１０を磁化するための所定の交番磁界を送信する送信コイル１０１が配設され、プラテンガラス１４と磁性体検知部１００との間に、プラテンカバー１５を閉じた際に送信コイル１０１と対向するように受信コイル１０２が配設されている。

受信コイル１０２は、送信コイル１０１から送信された交番磁界を磁性体１１０が受けることで磁性体１１０が磁化され、磁化反転時に磁性体１１０が発する急峻な磁気パルスと、送信コイル１０１から送信された交番磁界の信号とを受信する。

このように構成された複写機１０がプラテンガラス１４上に置かれた原稿１の磁性体１１０の検知結果に基づき複写または複写禁止の処理を行う動作について簡単に説明する。

複写機１０のプラテンガラス１４上に原稿１が置かれ、プラテンカバー１５が閉じられると（図中の矢印方向）、複写機１０の制御部１１は、原稿１の画情報を読み取って印刷出力する複写動作に先立ち、磁性体検知部１００を起動し動作させる。

磁性体検知部１００の起動により磁性体検知部１００の送信コイル１０１から所定の交番磁界がプラテンガラス１４上の平面内に送信され、プラテンガラス１４上に配置された原稿１に付与された磁性体１１０が交番磁界を受けて磁化し、磁化反転時に急峻な磁気パルスを発する。

磁性体１１０から発せられる磁気パルスは、送信コイル１０１から送信された交番磁界と共に受信コイル１０２により受信され、受信された受信信号に所定の信号処理を行い磁性体１１０から発せられる磁気パルスに対応したパルス信号を検出することで原稿１に付与された磁性体１１０が検知される。

複写機１０の制御部１１は、磁性体検知部１００による原稿１の磁性体１１０の検知結果に基づき、磁性体１１０が検知された場合は、複写処理動作を禁止する制御を行い、磁性体１１０が検知されない場合は、プラテンガラス１４上に置かれた原稿１の画情報を読み取り、読み取った画情報を用紙トレイ１６から給紙される用紙上に印刷し、排紙トレイ１７へ排紙する複写処理動作を行う。

このように、複写機１０は、プラテンガラス１４上に置かれた原稿の複写処理動作を行う前に、原稿１が複写可または複写不可のいずれの原稿であるかを原稿１に磁性体１１０が付与されているか否かにより判別し、複写不可の原稿であると判別した場合は、複写処理動作を禁止する制御を行うので機密情報等の複写不可とする原稿が不用意に複写されたり、不正複写されることを防止すると共に、不要な複写処理動作を抑えて複写機１０の省電力化を図ることができる。

なお、プラテンガラス１４上に置かれた原稿１が複写可または複写不可の何れであるかの磁性体検知部１００による判別は、原稿１がプラテンガラス１４上に置かれプラテンカバー１５が閉じられた後、または複写機１０に対して複写開始指示後、もしくは複写開始指示前のどちらでもよく、特に限定されるものではない。

ところで、図１で示した複写機１０は、プラテンガラス１４上の任意位置に任意方向で置かれた原稿を複写する際に、機密情報等の原稿に対して付与された複写禁止を示す所定の磁気特性を有する磁性体を検知し、磁性体を検知した場合は、原稿の複写動作を禁止する制御動作を行う機能を備えている。

図２は、機密情報等の原稿に対して付与される所定の磁気特性を有する磁性体１１０の特性を示す図であり、図２において、図２（ａ）は、複写不可を示す磁性体１１０が付与された原稿１の一例を示す図、図２（ｂ）は、磁性体１１０の磁気特性を示す図、図２（ｃ）は、磁性体１１０が所定の交番磁界を受けることで磁化反転時に発する急峻な磁気パルスに対応して検出されるパルス信号を示す図である。

図２（ａ）に示すように、原稿１には、複写不可を示す磁性体１１０が付与されており、原稿１に所定の交番磁界を与えることで磁性体１１０が磁化され、磁化された磁性体１１０は、磁化反転時に急峻な磁気パルスを発する。

磁性体１１０は、図２（ｂ）に示すような長方形状の磁化曲線（Ｂ−Ｈ曲線）の磁気特性を有するアモルファス磁性ワイヤーであり、このような磁化曲線を有する磁性体１１０が交番磁界を受けると、磁性体１１０が有する固有の保磁力Ｈ１（図２（ｂ）参照）を超える磁界強度の交番磁界を受けることで磁化反転し、その際に急峻な磁気パルスを発する、所謂大バルクハウゼン効果の特性を示す。

なお、一般に、アモルファス磁性ワイヤーの磁性体が有する固有の保磁力は、磁性体の大きさや形状等により異なり、磁性体が有する固有の保磁力に応じて磁化反転時に発する磁気パルスの強度やタイミングが異なる。

このようなアモルファス磁性ワイヤーの磁性体の特性を用いて、例えば、保磁力の異なる形状や大きさ等の複数種類の複数の磁性体を組み合わせて原稿１に付与すれば、原稿１固有の識別情報として検知することも可能である。

このように原稿１には、複写不可を示す磁性体１１０が付与されており、原稿１が複写機１０のプラテンガラス１４上に置かれて、プラテンカバー１５が閉じられると、送信コイル１０１から送信される交番磁界を受けて原稿１に付与された磁性体１１０が磁化反転し、その際に大バルクハウゼン効果による磁気パルスを発する。

例えば、図２（ｃ）の検出信号波形２０２に示すように、保磁力Ｈ１を有する磁性体１１０は、交番磁界２０１が送信コイル１０１から送信され、所定のタイミングで出力される基準信号からの時間ｔ１で磁界強度が略Ｈ１になった時に磁化反転し、その際に急峻な磁気パルスＡを発する。

また、時間ｔ２で交番磁界２０１の磁界強度が−Ｈ１になった時に磁性体１１０は、正の磁化から負の磁化へ磁化反転し、その際に急峻な磁気パルス信号Ｂを発する。

このような磁気特性を有する磁性体を機密情報等の原稿に付与し、原稿に付与された磁性体を検知して複写処理動作を禁止する制御を行うことで不用意に機密情報が複写され流出することを防止することができるようになる。

しかしながら、磁性体に所定の交番磁界を与え、交番磁界を受けた磁性体が磁化反転時に発する磁気パルスを検知する方法においては、磁性体が発する磁気パルスに対応した信号を受信コイルで受信し検出するため、原稿に付与される所定の磁性体以外の金属や金属構造物から生じた磁界による信号の影響を受けやすい。

例えば、送信コイルや受信コイルの近傍に金属や金属の構造物が存在する場合は、各コイルと金属や金属の構造物との間で交番磁界や磁気パルスの多重反射が発生し、所定の磁性体が発する信号を検知することが困難となる場合がある。

したがって、送信コイルや受信コイルの近傍に存在する金属や金属の構造物の外部環境の影響を如何に除去して所定の磁性体が発する信号を検知するかが重要となる。

このように、複写機１０が機密情報等の原稿に対して複写処理動作を禁止する制御を確実に行うためには、磁性体検知部１００が原稿に付与された磁性体を確実に検知する必要があり、磁性体検知部１００が外部環境の影響を除去して磁性体を高精度で検知することが要求される。

ところで、図１で示した複写機１０は、プラテンガラス１４上の任意位置に任意方向で置かれた原稿に付与された磁性体を非接触で検知する磁性体検知部１００を備えており、この磁性体検知部１００は、交番磁界を送信する送信コイル及び送信コイルから送信された交番磁界を磁性体が受けて磁化反転時に発する磁気パルスの信号を受信する受信コイルの近傍に電磁波を反射するような金属や金属の構造物が存在する場合であっても、これらの外部環境の影響を除去し、原稿に付与された磁性体が発する信号を確実に検知できるように構成されている。

図３は、磁性体検知部１００の要部の構成を示すブロック図である。

図３に示すように、磁性体検知部１００は、交流正弦波を生成し、所定の交番磁界を送信コイル１０１を介して送信させるための制御を行う送信回路１２０と、送信回路１２０で生成された交流正弦波に基づき所定の交番磁界を送信する送信コイル１０１と、送信コイル１０１から送信された交番磁界と、この交番磁界を受けた原稿１に付与された磁性体１１０が磁化され、磁化反転時に発する急峻な磁気パルスとを受信する受信コイル１０２と、受信コイル１０２で受信された受信信号を増幅する受信増幅器１２１と、受信増幅器１２１で増幅された受信信号を濾波して同相ノイズ成分を除去する帯域制限回路１２２と、帯域制限回路１２２で濾波された信号から原稿１に付与された磁性体１１０が磁化反転時に発した磁気パルスに対応したパルス信号を抽出し増幅する検波回路１２３と、検波回路１２３で抽出され増幅されたパルス信号から電磁波を反射する金属や金属の構造物等の外部環境による影響の信号を除去するための直流分除去回路１２４と、直流分除去回路１２４で外部環境による影響の信号が除去された直流成分除去出力信号に基づき磁性体１１０の存在有無を検知する検知回路１２５と、検知回路１２５が検知した磁性体１１０の存在有無の検知結果に基づき警報を発する警報信号発生器１２６とを備えている。

送信コイル１０１から送信される交番磁界と受信コイルを介して受信される磁性体が発する磁気パルスや交番磁界の受信信号の検出タイミングは、例えば送信回路１２０が周波数１ｋＨｚの電流を送信コイル１０１へ流す制御を行うことにより、周波数１ｋＨｚの交番磁界が送信コイル１０１から送信され、送信コイル１０１から送信された交番磁界を原稿１に付与された磁性体１１０が受けて磁性材１１０が磁化反転時に発する急峻な磁気パルスと交番磁界とが受信コイル１０２で受信されるが、送信回路１２０で生成された周波数１ｋＨｚの電流の立ち上がり方向で電流値が０になる時間、すなわち電流の向きが負から正へ逆転する時の時間を検出し、この検出した時間に交番磁界の一周期に一回のタイミングで出力される基準信号に基づき検出する。

なお、検知回路１２５は、磁性体１１０を検知した場合は、磁性体１１０が検知された旨の検知信号を複写機１０の制御部１１と警報信号発生器１２６へ転送すると共に、警報信号発生器１２６は、検知回路１２５から出力される磁性体１１０が検知された旨の検知信号に基づき「この原稿は複写不可です」等の複写禁止を示すメッセージまたは警告音等を出力し、複写機１０の制御部１１は、複写処理動作を禁止する制御を行う。

このように構成された磁性体検知部１００が、磁性体検知部１００の送信コイル及び受信コイルの近傍に電磁波を反射する金属や金属の構造物が存在する場合であっても原稿１に付与された磁性体１１０を確実に検知する検知方法と、磁性体検知部１００の制御動作の詳細を図４乃至図９を参照し説明する。

図４は、磁性体検知部１００が送信コイル及び受信コイルの近傍に電磁波を反射する金属や金属の構造物が存在する場合であっても原稿１に付与された磁性体１１０を確実に検知する方法を示したフローチャートである。

図４に示すように、複写機１０のプラテンガラス１４上に原稿１が置かれ、磁性体検知部１００を起動し動作すると、磁性体検知部１００の送信コイル１０１から所定の交番磁界が送信される（ステップＳ４０１）。

具体的には、磁性体検知部１００の送信回路１２０が図示せぬ電圧制御発振器（ＶＣＯ＝Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）へ作動電圧を供与して交流正弦波を生成し、生成された交流正弦波が図示せぬ送信機及び送信コイル１０１を介して図５（ａ）に示すような送信波形５００の交番磁界（以下、「交番磁界５００」という。）が送信コイル１０１からプラテンガラス１４上の平面内に送信される。

プラテンガラス１４上に配置された原稿１に付与された磁性体１１０は、交番磁界５００を受けて磁化し、磁化反転時に急峻な磁気パルスを発する。

交番磁界５００及び磁性体１１０が発した磁気パルスは、受信コイル１０２によって受信され、受信増幅器１２１によって所定のレベルまで増幅されて図５（ｂ）に示すような波形の受信信号５１０が検出される（ステップＳ４０２）。

受信信号５１０には、交番磁界５００に対応した波形信号５１１と、磁性体１１０が発した磁気パルスに対応したパルス信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、・・・が含まれている。

受信増幅器１２１によって増幅された受信信号５１０は、帯域制限回路１２２によって濾波され、交番磁界５００に対応した波形信号５１１とその他のノイズ信号とが除去され、パルス信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、・・・が増幅されて出力される（ステップＳ４０３）。

帯域制限回路１２２は、図示せぬローパスフィルタとハイパスフィルタとを備えており、ローパスフィルタ及びハイパスフィルタにより送信コイル１０１から送信される交番磁界５００の送信周波数に対応して送信周波数近傍の高周波ノイズ成分および低周波ノイズ成分の信号を除去し増幅することで図６（ａ）または図６（ｂ）に示すような波形信号６００、６１０の帯域制限回路出力信号が検出される。

なお、図６（ａ）は、磁性体検知部１００の送信コイル及び受信コイルの近傍に金属や金属の構造物が存在しない場合の帯域制限回路１２２から出力された帯域制限回路出力信号６００の波形を示す図であり、図６（ｂ）は、磁性体検知部１００の送信コイル及び受信コイルの近傍に金属や金属の構造物が存在する場合の帯域制限回路１２２から出力された帯域制限回路出力信号６１０の波形を示す図である。

帯域制限回路１２２からの出力信号は、金属や金属構造物が近傍に存在するか否かにより帯域制限回路出力信号６００（図６（ａ））と６１０（図６（ｂ））に示すような出力信号の差異が表れる。

具体的には、図６（ａ）の帯域制限回路出力信号６００に示すように、各コイル１０１、１０２の近傍に金属や金属構造物が存在しない場合は、帯域制限回路１２２により交番磁界５００に対応した波形信号５１０やその他のノイズ信号とが除去されてパルス信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、・・・を検出することが可能であるが、図６（ｂ）の帯域制限回路出力信号６１０に示すように、送信回路１２０や送信コイル１０１の近傍に金属や金属構造物が存在する場合は、送信コイル１０１から送信された交番磁界が送信コイル１０１と金属構造物との間で多重反射する等の金属構造物等による影響を受けるため、交番磁界５００に対応した波形信号５１０や特定周波数のみのノイズ信号を除去するだけでは、パルス信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、・・・以外に送信コイル１０１と金属構造物との間での多重反射によるノイズ成分の信号６１１が除去されずに検出されるためパルス信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、・・・を検出することが困難となる。

また、ノイズ信号の周波数は、帯域制限回路１２２の特性に依存し、かつ送信コイル１０１の近傍に金属構造物が存在するか否かにより変化するので帯域制限回路１２２により特定周波数のみのノイズ信号を除去するだけでは、パルス信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、・・・以外のノイズ信号を除去することは困難である。

そこで、帯域制限回路１２２で濾波されて同相ノイズ成分が除去された帯域制限回路出力信号６００または６１０を検波回路１２３で検波し増幅すると図７（ａ）または図７（ｂ）に示すような波形信号７００、７１０の検波回路出力信号が検出される（ステップＳ４０４）。

図７（ａ）は、磁性体検知部１００の送信コイル及び受信コイルの近傍に金属や金属構造物が存在しない場合の帯域制限回路出力信号６００を検波回路１２３で検波することで出力される検波回路出力信号７００の波形を示す図であり、図６（ｂ）は、磁性体検知部１００の送信コイル及び受信コイルの近傍に金属や金属構造物が存在する場合の帯域制限回路出力信号６１０を検波回路１２３で検波することで出力される検波回路出力信号７１０の波形を示す図である。

検波回路１２３からの出力信号は、金属や金属構造物が近傍に存在するか否かにより検波回路出力信号７００（図７（ａ））と７１０（図７（ｂ））に示すような出力信号の差異が表れる。

具体的には、図７（ａ）の検波回路出力信号７００に示すように、各コイル１０１、１０２の近傍に金属や金属構造物が存在しない場合は、パルス信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、・・・以外のノイズ信号が除去されてパルス信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、・・・が検出されるが、図７（ｂ）の検波回路出力信号７１０に示すように、送信回路１２０や送信コイル１０１の近傍に金属や金属構造物が存在する場合は、金属や金属構造物の影響によるノイズ成分に対応した信号が直流信号として検出され、この直流信号にパルス信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、・・・が合成された出力波形の検波回路出力信号７１０が検出される。

検波回路１２３で検波された検波回路出力信号７００（図７（ａ））または７１０（図７（ｂ））を直流分除去回路１２４へ入力することで検波回路出力信号７００は、検波回路出力信号７００に対応した波形信号で出力され、検波回路出力信号７１０は、金属や金属構造物の影響によるノイズ成分の直流信号が除去された波形信号で出力される（ステップＳ４０５）。

図８は、直流分除去回路１２４の回路構成及び直流分除去回路１２４の入出力波形信号を示す図であり、図８（ａ）は、検波回路１２３と検知回路１２５との間に接続される直流分除去回路１２４の要部の回路構成を示す図、図８（ｂ）は、検波回路出力信号７００が直流分除去回路１２４により信号処理されて出力される直流分除去回路出力信号８００の各波形信号を示す図、図８（ｃ）は、検波回路出力信号７１０が直流分除去回路１２４により信号処理されて出力される直流分除去回路出力信号８１０の各波形信号を示す図である。

図８（ａ）に示すように、直流分除去回路１２４は、所定の静電容量を有するコンデンサーＣ１と所定の抵抗値を有する抵抗Ｒ１とで構成されており、図８（ｂ）に示すように、検波回路１２３から出力された検波回路出力信号７００が直流分除去回路１２４に入力されると、検波回路出力信号７００は、直流信号を含んでいないので検波回路出力信号７００に対応した波形信号で直流分除去回路１２４から直流除去回路出力信号８００として出力され、図８（ｃ）に示すように、検波回路１２３から出力された検波回路出力信号７１０が直流分除去回路１２４に入力されると、検波回路出力信号７１０に含まれる金属や金属構造物の影響によるノイズ成分の直流信号が直流分除去回路１２４のコンデンサーＣ１により除去されて直流除去回路出力信号８１０の波形信号で出力される。
直流分除去回路１２４から出力された直流除去回路出力信号８００（図８（ｂ））または８１０（図８（ｃ））は、検知回路１２５へ入力され、検知回路１２５が原稿１に付与された磁性体１１０が発した磁気パルスに対応したパルス信号を検出し、磁性体１１０の存在を検知する（ステップＳ４０６）。

図９は、検知回路１２５において入力された直流除去回路出力信号８００または８１０から磁性体１１０が発した磁気パルスに対応したパルス信号を検出するための信号処理動作を示す図である。

図９（ａ）は、直流除去回路出力信号８００または８１０の波形信号を示す図、図９（ｂ）は、直流除去回路出力信号８００または８１０から磁性体１１０が発した磁気パルスに対応したパルス信号を示す図である。

図９（ａ）に示すように、直流除去回路出力信号８００または８１０は、送信コイル１０１から送信された交番磁界の周波数に対応して磁性体１１０が磁化反転時に発する磁気パルスに対応したパルス信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、・・・が各パルス信号の立ち上がりの検出出力は急峻な立ち上がりの出力で検出され、時間と共にパルス信号の検出出力がなだらかに減衰する波形信号として表れる。

そこで、図９（ｂ）に示すように、直流除去回路出力信号８００または８１０の検出出力に所定の閾値を設定し、各パルス信号の検出出力が閾値を超えている期間を「ＯＮ」、閾値を超えない期間を「ＯＦＦ」に信号制御することで磁性体１１０が発したパルス信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、・・・に対応した「ＯＮ」、「ＯＦＦ」信号９００が生成され、「ＯＮ」信号が検出された場合は、磁性体１１０を検知したと判別する。

検知回路１２５で原稿１に付与された磁性体１１０が検知されると、磁性体１１０が検知された旨の検知信号が複写機１０の制御部１１と警報信号発生器１２６へ転送し、警報信号発生器１２６が「この原稿は複写不可です」等の複写禁止を示すメッセージまたは警告音等を出力し（ステップＳ４０７）、複写機１０の制御部１１が複写処理動作を禁止する制御を行う。
このように、本発明に係わる磁性体検知部１００は、受信コイル１０２及び受信増幅器１２１により受信され増幅された交番磁界５００及び磁性体１１０が発した磁気パルスの信号を帯域制限回路１２２で濾波し、検波回路１２３で検波後、直流分除去回路１２４で金属や金属構造物等の外部環境による影響のノイズ成分の信号を直流信号として除去するので送信コイルや受信コイルの近傍に電磁波を反射するような金属や金属の構造物が存在する場合であっても原稿に付与された磁性体が発する信号を確実に検知することができる。

なお、磁性体検知部１００の直流分除去回路１２４を図１０に示すような回路構成の直流再生回路１３０と置き換えても前述と同様な効果を得ることができる。

図１０は、直流再生回路１３０の回路構成及び直流再生回路１２４の入出力波形信号を示す図であり、図１０（ａ）は、検波回路１２３と検知回路１２５との間に接続される直流再生回路１３０の要部の回路構成を示す図、図１０（ｂ）は、検波回路出力信号７００が直流再生回路１３０により信号処理されて出力される直流再生回路出力信号１０００と検波回路出力信号７００との各波形信号を示す図、図１０（ｃ）は、検波回路出力信号７１０が直流再生回路１３０により信号処理されて出力される直流再生回路出力信号１０１０と検波回路出力信号７１０との各波形信号を示す図である。

図１０（ａ）に示すように、直流再生回路１３０は、オペアンプ（＝ＯＰ）Ｘ１の入力側（＋）に抵抗Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４及びコンデンサーＣ２で構成された回路を接続して検波回路１２３から出力された検波回路出力信号７００または７１０の直流成分の信号のみを入力させ、オペアンプＸ１の入力側（−）に抵抗Ｒ６、Ｒ５で構成された回路を接続して検波回路１２３から出力された検波回路出力信号７００または７１０を入力させて、検波回路出力信号７００または７１０から直流成分の信号を差分するように構成されている。

図１０（ｂ）に示すように、検波回路１２３から検波回路出力信７００が出力された場合は、検波回路出力信号７００には、金属や金属構造物の影響によるノイズ信号に対応した直流信号が含まれていないので直流再生回路１３０のオペアンプＸ１の入力側（＋）の入力値が略零、オペアンプＸ１の入力側（−）には、検波回路出力信号７００が入力されるのでオペアンプＸ１からは検波回路出力信号７００に対応した波形信号が出力され、直流再生回路１３０から図８（ｂ）で示した直流除去回路出力信号８００と同様な波形信号の直流再生回路出力信号１０００が出力される。

また、図１０（ｃ）に示すように、検波回路１２３から検波回路出力信号７１０が出力された場合は、検波回路出力信号７１０には、金属や金属構造物の影響によるノイズ信号に対応した直流信号（図中のΔＶに対応する信号）が含まれているので直流再生回路１３０のオペアンプＸ１の入力側（＋）には金属や金属構造物の影響によるノイズ信号に対応したΔＶの出力の直流信号が入力され、オペアンプＸ１の入力側（−）には、検波回路出力信号７１０が入力されて、オペアンプＸ１からは検波回路出力信号７１０から金属や金属構造物の影響によるノイズ信号に対応したΔＶの直流信号分が除去されて図８（ｃ）で示した直流除去回路出力信号８１０と同様な波形信号の直流再生回路出力信号１０１０が出力される。

本発明に係わる磁性体検知装置および方法を適用した複写機１０の概略図 原稿に付与される磁性体１１０の磁気特性を示す図 磁性体検知部１００の要部の構成を示すブロック図 磁性体検知部１００が原稿１に付与された磁性体１１０を検知する方法を示すフローチャート 送信される交番磁界の波形信号４００及び磁性体が発する磁気パルスに対応したパルス信号を示す図 帯域制限回路１２２から出力された帯域制限回路出力信号６００及び６１０を示す図 検波回路１２３から出力された検波回路出力信号７００及び７１０を示す図 直流分除去回路１２４の回路構成図及び直流分除去回路１２４の入出力波形信号を示す図 検知回路１２５により直流除去回路出力信号７００から磁性体１１０が発した磁気パルスに対応したパルス信号を検出する信号処理動作を示す図 直流再生回路１３０の回路構成とその入出力波形信号を示す図

符号の説明

１ 原稿
１０ 複写機
１１ 制御部
１２ 画像読取処理部
１３ 画像生成処理部
１４ プラテンガラス
１５ プラテンカバー
１６ 用紙トレイ
１７ 排紙トレイ
１００ 磁性体検知部
１０１ 送信コイル
１０２ 受信コイル
１１０ 磁性体
１２０ 送信回路
１２１ 受信増幅器
１２２ 帯域制限回路
１２３ 検波回路
１２４ 直流分除去回路
１２５ 検知回路
１２６ 警報信号発生器
１３０ 直流再生回路

Claims (9)

1. 励磁コイルから磁性体に交番磁界を与え、該交番磁界により前記磁性体が大バルグハウゼン効果により発する信号を受信コイルで受信することで前記磁性体を検知する磁性体検知装置であって、
   前記受信コイルで受信された受信信号から前記交番磁界を反射する媒体もしくは構造物の影響によるノイズ信号を除去するノイズ信号除去手段と、
   前記ノイズ信号除去手段で除去されたノイズ信号除去信号から前記磁性体が大バルグハウゼン効果により発する信号を検知する検知手段とを具備すること
   を特徴とする磁性体検知装置。
2. 前記ノイズ信号除去手段は、
   前記受信コイルで受信された受信信号を検波する検波手段と、
   前記検波手段で検波された検波出力信号から直流信号を除去する直流信号除去手段とを具備すること
   を特徴とする請求項１記載の磁性体検知装置。
3. 前記ノイズ信号除去手段は、
   前記受信コイルで受信された受信信号を検波する検波手段と、
   前記検波手段で検波された検波出力信号から直流信号を抽出する直流信号抽出手段と、 前記直流信号抽出手段で抽出した直流信号と前記検波手段で検波された検波出力信号とを差動増幅することで前記検波手段で検波された検波出力信号に含まれる直流信号を相殺する直流信号除去手段とを具備することを特徴とする請求項１記載の磁性体検知装置。
4. 前記検知手段は、
   前記直流信号除去手段により前記検波出力信号から直流信号が除去された直流信号除去信号のうちの所定の検出出力を超える信号に基づき前記磁性体が大バルグハウゼン効果により発する信号を検知すること
   を特徴とする請求項２記載の磁性体検知装置。
5. 前記検知手段は、
   前記直流信号除去手段により前記直流信号抽出手段で抽出した直流信号と前記検波手段で検波された検波出力信号とが差動増幅されて前記検波出力信号に含まれる直流信号が相殺された直流信号除去信号のうちの所定の検出出力を超える信号に基づき前記磁性体が大バルグハウゼン効果により発する信号を検知すること
   を特徴とする請求項３記載の磁性体検知装置。
6. 励磁コイルから磁性体に交番磁界を与え、該交番磁界により前記磁性体が大バルグハウゼン効果により発する信号を受信コイルで受信することで前記磁性体を検知する磁性体検知方法において、
   前記受信コイルで受信された受信信号から前記交番磁界を反射する媒体もしくは構造物の影響によるノイズ信号をノイズ信号除去手段で除去し、
   前記ノイズ信号除去手段で除去されたノイズ信号除去信号から前記磁性体が大バルグハウゼン効果により発する信号を検知手段で検知する
   ことを特徴とする磁性体検知方法。
7. 前記ノイズ信号除去手段は、
   前記受信コイルで受信された受信信号を検波手段で検波し、
   前記検波手段で検波された検波出力信号から直流信号を直流信号除去手段で除去する
   ことを特徴とする請求項６記載の磁性体検知方法。
8. 前記ノイズ信号除去手段は、
   前記受信コイルで受信された受信信号を検波手段で検波し、
   前記検波手段で検波された検波出力信号から直流信号を直流信号抽出手段で抽出し、
   前記直流信号抽出手段で抽出した直流信号と前記検波手段で検波された検波出力信号とを直流信号除去手段で差動増幅して前記検波出力信号に含まれる直流信号を相殺して除去する
   ことを特徴とする請求項６記載の磁性体検知方法。
9. 前記検知手段は、
   前記直流信号除去手段により前記検波出力信号から直流信号が除去された直流信号除去信号のうちの所定の検出出力を超える信号に基づき前記磁性体が大バルグハウゼン効果により発する信号を検知すること
   を特徴とする請求項７または８記載の磁性体検知方法。

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