(57)【要約】【課題】渦電流の発生を防ぎながら、より強い磁場を印加して検出感度を向上させることが可能で、被検査物の大きさや搬送速度に応じて強磁場を印加する検査領域の大きさを適宜調節できる磁場発生機構および異物検査装置を提供する。【解決手段】少なくとも１つの磁場発生手段と、磁場発生手段に近接して、磁場発生手段の磁極面よりも大きい面積を有する軟磁性板を配し、軟磁性板の磁場発生手段に対向する面と逆の面側に磁気センサを配し、磁気センサの検出指向性が軟磁性板の表面の接線方向に一致し、磁場発生手段は軟磁性板の表面と接するか、所定の距離を設けて固定するよう調整可能に配する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの磁場発生手段と、前記磁場発生手段に近接して、前記磁場発生手段の磁極面よりも大きい面積を有する軟磁性板を配し、前記軟磁性板の前記磁場発生手段に対向する面と逆の面側に磁気センサを配し、前記磁気センサの検出指向性が前記軟磁性板の表面の接線方向に一致し、前記磁場発生手段は前記軟磁性板の表面と接するか、所定の距離を設けて固定するよう調整可能に配することを特徴とする磁場発生機構。
【請求項２】
前記磁場発生手段を複数備え、前記磁場発生手段の少なくとも１つは前記軟磁性板の表面に接し、他の前記磁場発生手段は前記軟磁性板の表面から所定の距離を設けて配することを特徴とする、請求項１に記載の磁場発生機構。
【請求項３】
前記磁場発生手段を奇数個備えて左右対称に配置し、前記磁場発生手段の少なくとも中央の１つは前記軟磁性板の表面に接し、他の前記磁場発生手段は前記軟磁性板の表面から所定の距離を設けて配することを特徴とする、請求項１または２に記載の磁場発生機構。
【請求項４】
複数の前記磁場発生手段と、前記磁場発生手段が前記軟磁性板に対向する面と逆の面側に、複数の前記磁場発生手段を連結する、軟磁性体からなる固定板を配置し、前記磁場発生手段と、前記軟磁性板と、前記固定板を磁気的に一体化することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の磁場発生機構。
【請求項５】
発生する磁場が異極となるような前記磁場発生機構を２つ用い、前記磁場発生機構を所定の距離をおいて対向配置することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の磁場発生機構。
【請求項６】
軟磁性体よりなる閉磁路の内側に前記磁場発生機構を配し、前記閉磁路の内側の領域を検査領域とすることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の磁場発生機構。
【請求項７】
前記軟磁性板の端部に軟磁性材料からなる拡張板を接続することで、前記軟磁性板の実質的な面積を拡大し、前記磁場発生機構が配される側の前記面積を拡大した部位に、間隔をあけて前記磁場発生機構を追加配置することを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の磁場発生機構。
【請求項８】
非磁性体の表面または内部に混入する磁性異物を検出する、請求項１乃至７のいずれかに記載の磁場発生機構を用いた異物検査装置。
【請求項９】
前記磁気センサを正のバイアス点と負のバイアス点にそれぞれ配置し、前記磁気センサを差動化することを特徴とする、請求項８に記載の異物検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非磁性の物品、粒状体、粉体、液体等に混入している、磁性を有する異物の検出に好適な磁場発生機構および異物検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
非磁性の物品、粒状体、粉体、液体等において、磁性を有する不純物、設備の金属部品、微小な金属片、摩耗粉などの磁性異物が表面や内部に混入しているか否かを検査するために、異物検査装置が用いられる。
【０００３】
このような磁性を有する異物の検査装置として、特許文献１には、磁界検出方向に指向性を有する磁界検出手段と、磁界検出手段の磁界検出方向に対して垂直方向から磁界検出手段へ向けて磁界を印加する垂直磁界印加手段と、磁界検出手段の磁界検出範囲に検査対象物を投入して磁界検出手段により検出された信号に基づき、検査対象物における磁性異物の存在を判定する判定手段とを具備する磁性異物検査装置が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、磁場発生手段、板状の軟磁性部材、磁界検出方向に指向性を有する磁気センサを備え、磁場発生手段は被検査物が存在する検査領域に磁場を印加し、軟磁性部材は一方の主面を磁場発生手段に接して配置し、磁気センサは軟磁性部材の他方の主面の側に配するとともに、他方の主面の接線方向に指向性を有するよう構成した、異物検査装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１５９９８４号公報
【特許文献２】特開２０１８−１４６３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されているような、磁性を有する異物を検査する装置では、高感度の検出手段を備える必要があり、そのような検出手段として薄膜磁気センサを用いる場合がある。薄膜磁気センサを用いた磁性異物検査装置では、永久磁石などの磁場発生手段からの磁界に、軟磁性部材を介して表面接線方向に薄膜磁気センサの検出指向性を合わせて配置することで、被検査物中の微小な磁性異物を検出することができる。
【０００７】
また、特許文献２に記載されているような、薄膜磁気センサと磁場発生手段の間に軟磁性部材を配置して、薄膜磁気センサを軟磁性部材の表面接線方向に検出指向性を有するように構成した装置では、磁気シールドが不要で、製造工程でコンベヤ等を流れる製品の全数検査が可能であり、磁気センサから被検査物まで距離のある大型部品等の内部に包含される磁性異物であっても高感度に検出できる特徴を備える。
【０００８】
磁性異物検査装置の被検査物として、非磁性金属板や電気配線等の導電体を含有する部材に混入する磁性異物を検出する場合がある。しかしながら、導電体を含有する部材が非磁性であっても、被検査物が磁場発生手段の磁界中を通過すると、渦電流が生じて磁気ノイズが発生し、著しい検出感度の低下の原因となり得るという課題がある。特に、検出感度を高めるために磁場発生手段の磁場強度を高めると、渦電流による磁気ノイズの作用がより大きくなるという課題がある。
【０００９】
また、被検査物の大きさや、検査時の搬送速度が大きく異なる場合、同一構成の検査装置において高精度に検査可能な条件範囲に限界があることから、別の構成の検査装置を準備しなければならないという課題がある。
【００１０】
本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、渦電流の発生を防ぎながら、より強い磁場を被検査物に印加して異物の検出感度を向上させることが可能な磁場機構および異物検査装置の提供を目的とする。さらに、被検査物の大きさや搬送速度に応じて強磁場を印加する検査領域の大きさを、適宜調節可能として、製造工程の製品種類や搬送速度に応じた異物検査に適応可能な磁場機構および異物検査装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の磁場発生機構は、少なくとも１つの磁場発生手段と、前記磁場発生手段に近接して、前記磁場発生手段の磁極面よりも大きい面積を有する軟磁性板を配し、前記軟磁性板の前記磁場発生手段に対向する面と逆の面側に磁気センサを配し、前記磁気センサの検出指向性が前記軟磁性板の表面の接線方向に一致し、前記磁場発生手段は前記軟磁性板の表面と接するか、所定の距離を設けて固定するよう調整可能に配することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の磁場発生機構は、前記磁場発生手段を複数備え、前記磁場発生手段の少なくとも１つは前記軟磁性板の表面に接し、他の前記磁場発生手段は前記軟磁性板の表面から所定の距離を設けて配しても良い。
【００１３】
また、本発明の磁場発生機構は、前記磁場発生手段を奇数個備えて左右対称に配置し、前記磁場発生手段の少なくとも中央の１つは前記軟磁性板の表面に接し、他の前記磁場発生手段は前記軟磁性板の表面から所定の距離を設けて配することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の磁場発生機構は、複数の前記磁場発生手段と、前記磁場発生手段が前記軟磁性板に対向する面と逆の面側に、複数の前記磁場発生手段を連結する、軟磁性体からなる固定板を配置し、前記磁場発生手段と、前記軟磁性板と、前記固定板を磁気的に一体化しても良い。
【００１５】
また、本発明の磁場発生機構は、発生する磁場が異極となるような前記磁場発生機構を２つ用い、前記磁場発生機構を所定の距離をおいて対向配置しても良い。
【００１６】
また、本発明の磁場発生機構は、軟磁性体よりなる閉磁路の内側に前記磁場発生機構を配し、前記閉磁路の内側の領域を検査領域としても良い。
【００１７】
また、本発明の磁場発生機構は、前記軟磁性板の端部に軟磁性材料からなる拡張板を接続することで、前記軟磁性板の実質的な面積を拡大し、前記磁場発生機構が配される側の前記面積を拡大した部位に、間隔をあけて前記磁場発生機構を追加配置してもよい。
【００１８】
また、本発明の磁場発生機構を用いて、非磁性体の表面または内部に混入する磁性異物を検出する異物検査装置を構成することができる。
【００１９】
また、本発明の磁場発生機構は、前記磁気センサを正のバイアス点と負のバイアス点にそれぞれ配置し、前記磁気センサを差動化することが好ましい。
【００２０】
従来の異物検査装置において、被検査物に含有される導電性部材に渦電流が発生する原因は、被検査物が検査領域に搬送されて来る際の移動速度と検査領域に印加される磁場の空間磁場分布の兼ね合いから導電性部材に磁束の時間変化（ｄΦ／ｄｔ）が発生してこれが渦電流を発生させるものである。ここで、Φは導電体を貫く磁束（Φ［Ｗｂ］＝Ｂ［Ｔ］×Ｓ［ｍ２］）、ｔは時間である。
【００２１】
この起電力（ｄΦ／ｄｔ）の原因になる磁束密度Ｂの空間分布が発生する最も大きな原因は、検査領域に局部的な強磁場を印加するという先願発明の検出原理に起因するものと、検査領域に強磁場を印加する磁場生成構造に起因する部分的な空間的磁束ムラの２点が主要な原因として考えられる。
【００２２】
前者の原因である、検査領域に局部的な強磁場を印加することに起因する問題については、被検査物の大きさより広い均一磁場領域を形成してこの内部に被検査物が完全に入ったタイミングで異物検出を実施できるように、均一磁場範囲の大きな検出機構にすることで解決できる。また、後者の原因である、検査領域に印加された強磁場の空間的ムラに関しては、前者の解決方法でもある広い均一磁場領域を実現する磁場発生機構でムラのない均一磁場が実現することにより解決する。
【００２３】
本発明は、異物検査装置を設置する製造工程の被検査物のサイズに応じて適した大きさを持つ検査領域の内部に均一な磁場を形成する磁場発生機構を提案するものである。本発明の均一な磁場を発生する機構は、被検査物のサイズに応じて磁場印加領域の拡大縮小の変更が容易な構造である。
【００２４】
本発明の均一な磁場を発生する機構には、異物の磁場を検出する磁気センサの種類によって、センサ感度を確保するためにセンサの検出方向に所定の定常バイアス磁場を印加する、あるいはバイアス磁場がゼロになるよう調整するというバイアス磁場調整の必要がある。このバイアス磁場を上記の均一磁場発生機構により発生させることが出来れば、磁場発生コイルを追加したり、これに電流を通電する電流制御回路を追加することが不要になるという利点がある。
【００２５】
特許文献２では、このバイアス磁場を最適に調整するために、センサ素子を、検出指向性方向と一致している磁場均一化用の軟磁性板の接線方向にスライドさせてバイアス点を調整する方法が示されている。この調整方法が有効に機能するためには、センサ素子の設置部である軟磁性板上部において、接線方向磁場がゆるく変化した磁場構造を形成する必要がある。
【００２６】
磁気センサとして、薄膜磁気インピーダンスセンサや薄膜ＭＲセンサを用いる場合は、おおよそ５〜２０［Ｏｅ］の範囲でバイアス磁場を制御できることが求められ、本発明はこの必要条件を満たしながら検査領域に均一磁場を形成する構造である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の磁場発生機構および異物検査装置によれば、渦電流の発生を防ぎながら、より強い磁場を被検査物に印加して異物の検出感度を向上させることが可能な磁場機構および異物検査装置の提供を目的とする。さらに、被検査物の大きさや搬送速度に応じて強磁場を印加する検査領域の大きさを、適宜調節可能として、製造工程の製品種類や搬送速度に応じた異物検査に適応可能な磁場機構および異物検査装置の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】引用文献２の手法を用いた均一法線磁場発生機構の例（磁場発生装置が単一で大型の場合）
【図２】引用文献２の手法を用いた均一法線磁場発生機構の例（磁場発生装置が小型複数の場合）
【図３】図１の磁場発生機構が生成する磁場ベクトル図（横方向から見た図）
【図４】図１の磁場発生機構が生成する磁場ベクトル図（正面方向から見た図）
【図５】図２の磁場発生機構が生成する磁場ベクトル図（横方向から見た図）
【図６】図３の磁場発生機構が生成する磁場ベクトル図（正面方向から見た図）
【図７】先願の手法を用いた均一法線磁場発生機構を対向配置した場合の例
【図８】本発明の磁場発生機構の磁石配置の例
【図９】図７（先願）の磁場発生機構が生成する磁場ベクトル図（横方向から見た図）
【図１０】図７（先願）の磁場発生機構が生成する磁場ベクトル図（正面方向から見た図）
【図１１】図８（本発明）の磁場発生機構が生成する磁場ベクトル図（横方向から見た図）
【図１２】図９（本発明）の磁場発生機構が生成する磁場ベクトル図（正面方向から見た図）
【図１３】本発明の磁場発生機構で磁場発生装置が単一で大型の場合
【図１４】本発明の磁場発生機構で磁場発生装置が小型複数の場合
【図１５】磁場発生装置を5段にした場合の磁場発生機構の磁石配置の例（横方向から見た図）
【図１６】磁場発生装置を5段にした場合の磁場発生機構の磁石配置の例（上方向から見た図）
【図１７】磁場発生装置群に軟磁性固定板を用いた構造の例
【図１８】磁場発生装置群に軟磁性固定板を用いた構造を用いて構成した本発明の磁場発生機構
【図１９】閉磁路を形成するために有効な軟磁性固定板の構造
【図２０】閉磁路を形成する端部軟磁性板を有した磁場発生機構の構造例（斜視図）
【図２１】閉磁路を形成する端部軟磁性板を有した磁場発生機構の構造例（正面図）
【図２２】閉磁路を形成する端部軟磁性板にスリットを導入した磁場発生機構の構造例（正面図）
【図２３】閉磁路の形成を示す磁場強度分布図（左）と磁場ベクトル図
【図２４】閉磁路を形成する端部軟磁性板にスリットを導入した磁場発生機構のセンサバイアス点調整原理を示す模式図（矢印がセンサ位置調整範囲）
【図２５】センサ素子のスライド位置に対するセンサバイアス磁界強度の関係
【図２６】均一な法線磁場を形成するための軟磁性体拡張板配置と磁場発生機構群の配置例
【図２７】均一な法線磁場を形成するための軟磁性体拡張板と磁場発生機構群を配置した磁場発生機構群の構造（斜視図）
【図２８】本発明の実施例による測定方法の構成を示す図
【図２９】本発明の実施例による測定方法の詳細を示す図
【図３０】測定した磁場分布結果を示す図。図３０（ａ）は条件Ｘ＝０、図３０（ｂ）は条件Ｘ＝１００、図３０（ｃ）はＸ＝２００、図３０（ｄ）はＸ＝３００
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。本発明の磁場発生機構の基本構造を示す。図１、図２は、検査領域である均一磁場領域より若干大きめに作製した軟磁性板を主構造にしたものであり、この軟磁性体は、先願特許の磁場均一化構造体である。この軟磁性体面上の中央線近傍にセンサアレイを配置して異物の発生する磁場を検出する。このセンサアレイ設置部の反対側の軟磁性体面上に磁場発生手段を接触させて配置する。この際の磁場発生手段は、センサ設置線の対面側にセンサ配置軸と磁場発生手段の軸をほぼ一致させた配置とする。磁場発生手段の形状は、一体構造（図１）、あるいは、間隔をあけて複数の磁場発生手段を配置（図２）してもよい。
【００３０】
図１、図２の磁場発生機構が発生する磁場の磁場ベクトル図を図３から図６に示す。いずれの場合も、軟磁性板から概垂直方向に磁力線が発生していることがわかる。この構造体２体を一対として、センサアレイ設置部を対向させて配置させた構造を図７に示す。これが発生する磁場は、センサ設置面側において磁場発生手段が接触設置している部分から弱く広がる方向ベクトル成分を有し、且つ法線方向に強くて均一性の良い磁場分布となる。この弱く広がる磁場ベクトル分布は、上記センサのバイアス磁場制御に有効な磁場構造である。この領域内でセンサを軟磁性体の表面接線方向に移動させることでバイアス点の最適点を設定することができる。図７の構造は、先願特許の範囲内であるが、広い均一磁場領域を実現して、且つ、センサバイアス点の制御も可能な磁場分布をも実現する構造である。
【００３１】
しかしながら、図７の構造では、２つの主構造の間の空間に発生する磁場の強度を強くすることができない。磁場発生手段から発生した磁力線は、磁場均一化の効果を有する軟磁性体で均一に広げられてから対向面に放出される。このため、軟磁性板の面積を広くして磁場領域を広げようとすると、対向面の面積におおよそ反比例して弱まった磁場強度になる。
【００３２】
これを防ぐために、磁場発生手段を軟磁性板全面に広く配置すると、磁場強度は増加するものの、バイアス磁場調整用の弱く広がった磁場構造が消失してしまう。これは、小型の磁場発生手段を軟磁性体全面に複数個配置した場合も同じである。更に、上記のように単純に、磁場発生手段を大面積化したり個数を増やしたりした場合、特に強力な磁石等を磁場発生手段に用いる場合などにおいては、磁石を脱着したり配置変更したりする際に磁石間に非常に大きな磁力が発生するため、構造体が変形したり、作業者に危険が生じたりする。本発明では、大型軟磁性板を磁場均一化構造に用いた場合に、バイアス磁場調整が可能で、且つ、強い磁場を発生させ、更に、構造変更が容易な磁場発生機構を提供するものである。
【００３３】
図８に本発明の磁場発生構造を示す。主構造は図７と同じものであるが、磁場強度を増加させるために配置する付加的な磁場発生手段は軟磁性板から所定の距離を離して配置している。これら付加的磁場発生手段は軟磁性板に接触していないものの、その効果は軟磁性板に接触したものと同様であり、ここから発生した磁力線は軟磁性板に吸い込まれ均一化されてから検査領域である対向空間に放出される。このため、この付加的な磁場発生手段の大きさや個数に応じて検査領域の磁場を強くすることができる。
【００３４】
図７、図８に構造を示した磁場発生機構が発生する磁力線ベクトルを図９〜図１２に示す。図７の構造では、開口部の中心で１００［Ｏｅ］程度の磁場であったものが、本発明の図８の構造にすることで約３倍の３００［Ｏｅ］程度まで増加させ得ることが分かる。
【００３５】
図８の構造において、軟磁性板に接触した主構造の磁場発生手段と付加的な磁場発生手段は軟磁性板側に磁極の同極を配置する。この場合、軟磁性板と付加的磁場発生手段との間の磁力は、２０ｍｍ程度の距離をあけることで、互いに弱く反発し合うようになるため、付加的磁場発生手段を脱着することが容易になる。
【００３６】
また、この距離の効果で、図７で形成されたセンサ設置ラインの前後にバイアス点制御が可能な接線方向の弱い磁場分布が図８の構造でも消えずに残る。この効果は以下のように説明できる、センサアレイの設置ラインの裏側には軟磁性板に接した磁場発生手段が有り、一方で、これ以外の部位の磁場発生手段は軟磁性板に接しないで所定の距離をあけて設置されている。このことは、センサアレイ設置部近傍に周りより強い起磁力があることに相当するため、ここから生じる磁力線には図７より効果が弱まるものであるが類似の構造を有する。すなわち、センサ設置面側において接触配置された磁場発生手段の設置部から弱く広がる方向ベクトル成分を有した軟磁性板から概法線方向に主成分が向いた磁場ベクトルを有した磁場分布になるものである。
【００３７】
図８では、均一磁場効果を有する軟磁性板１枚に対して３群の磁場発生手段を配置して１組として、これを２組対向させたものであるが、この際に使う磁場発生手段は、図１３にように一体型の大きな磁石を用いても良いし、図１４のように分割された小型の磁場発生手段を組み合わせて構成しても良い。また、軟磁性板１枚に対して配置する磁場発生手段は、３群に限られるものではなく、図１５、図１６のように５群またはそれ以上にすることも可能であり、磁場発生手段群を密に配置すれば、より強力な均一磁場の形成が可能にもなり、軟磁性板を広くして磁場発生手段群を疎に配置すればより広い検査領域で均一磁場が形成できる。
【００３８】
なお、各シミュレーションの条件は以下の通りである。磁場発生手段としての磁石寸法は、短辺１００ｍｍ、厚さ１０ｍｍ、軟磁性板の寸法は短辺４５０ｍｍ、長辺７００ｍｍ、図６の磁石長は２００ｍｍで、５０ｍｍ間隔で３個配置する。図１０、図１２の軟磁性板の上下間隔は２１５ｍｍ、図１１の磁石間の間隔は５０ｍｍ、上下のずれは２５ｍｍである。この条件での各部の磁場強度は、図４の軟磁性板直上で６５［Ｇ］、２００ｍｍ離間すると２７［Ｇ］であり、図６の軟磁性板直上で６０［Ｇ］、２００ｍｍ離間すると２４［Ｇ］である。図１０の軟磁性板直上で１７０［Ｇ］、軟磁性板の上下間隔２１５ｍｍの中央である１０７ｍｍでは１３０［Ｇ］であり、図１２の軟磁性板直上で２９０［Ｇ］、軟磁性板上下の中央である１０７ｍｍでは２８０［Ｇ］である。
【００３９】
本発明の構造である図８、図１５において、磁場発生手段を大型の一体構造にする場合と小型のものを複数使い一群の磁場発生手段とする場合のいずれでも可能であることを図１３、図１４に示した。ここで、図１４のように小型複数の磁場発生手段を使用する場合には、装置の組上げや磁場発生手段の脱着の際に部材の個数分の手間がかかる。磁場発生手段に強力磁石を使用した場合には、磁石の吸引力や反発力を考慮して個々の磁石を組上げなければいけないため設計、作製の手間が非常に大きくなる。
【００４０】
この問題を解決するために、図１７に示すような磁場発生手段群の固定板を活用することが有効である。この固定板は鉄鋼等の軟磁性体で構成されることが望ましく、この場合、磁場発生手段は自身の磁力でこの軟磁性固定板に吸着する。この吸着効果を利用することで個々の磁場発生手段を所定の設置位置に固定することが容易になるとともに、固定用の構造を別に設計する必要が無くなる。図１８には、磁場発生手段群の固定板を使用した場合における図８の磁場発生手段群が３群のタイプの本発明の構造を示す。図の構造においては、センサアレイの設置方向に平行に配置されている磁場発生手段群の組に対して軟磁性固定板を設置している。この構造において、磁場均一効果を目的とする軟磁性体と固定板に固定された磁石群が直接に接触していないものは、この間には強力な吸引力が生じない。このため、この磁石群ユニットを一体として装置から脱着することが可能となり装置の組付け、ユニット取り外しの作業性が大きく改善する。
【００４１】
図２０に、本発明の均一磁場発生装置の磁場強度を大きくするのに有効な構造となる端部板を付加した構造を示す。この端部板は前に示した固定板（図１９）構造と併せて使うことが有効である。この原理としては、異物の検査領域を通過した均一磁場の磁力線の戻り側の磁路を閉磁路構造にして磁気効率を向上させたことにある（図２１）。原理的にも端部板の材質は鉄鋼材等の軟磁性体であることが望ましい。戻り側の磁力線の経路は、磁場発生機構⇒軟磁性固定板⇒端部板⇒対向側の軟磁性固定板⇒対向側の磁場発生機構となる。この端部板には縦方向あるいは横方向のスリットを導入して軽量化したり、上下分離可能な構造にして被検査物の通過する領域の高さを可変にしたりすることもできる（図２２）。端部板がある場合の磁力線が閉磁路構造になっている模式図を図２３に示す。
【００４２】
図２４、図２５に図２２に示すスリット入り軟磁性端部板を有して閉磁路構造を構成した本発明の磁場発生機構におけるセンサバイアス点の調整原理を示す。先に述べたように、センサ設置ライン直近に配置した磁場発生機構以外の磁場発生機構群は、軟磁性磁場均一化板から離れた配置になっていることに起因して、軟磁性磁場均一化板の接線方向に検出指向性を有している薄膜磁気センサの動作点を決める目的で行われるバイアス磁場調整を、図２４の矢印方向にセンサ素子の位置をスライドさせることで調整できる。これは、磁場発生機構の固定板と端部板を有した構造でも有効である。図２５にセンサ素子をスライドさせた位置（横軸）に対するセンサの磁場検出方向のバイアス磁場強度（縦軸）の関係を示す。本実施例では、一般的な薄膜磁気インピーダンスセンサのバイアス点である７［Ｏｅ］に調整するために、センサ素子は中央位置から約12mmずらすことでバイアス調整が可能であれことが本図から分かる。この場合、センサの特性に応じてバイアス点を適宜調整することが可能であり、この磁場発生機構の場合には、０〜２０［Ｏｅ］程度の範囲であればセンサ設置位置を調整することでバイアス点調整が可能である。
【００４３】
センサ素子の使い方によっては，センサ特性の対称性からバイアス点を−７［Ｏｅ］に調整して使うこともあるため、この場合にはセンサ設置位置を図２５の横軸７２ｍｍとすることも可能である。センサアレイを配置する際に、＋７［Ｏｅ］の位置（横軸４８ｍｍのセンサ設置位置１）と−７［Ｏｅ］（横軸７２ｍｍのセンサ設置位置２）の位置を交互に配置することで素子間の距離を離すことで電磁的な干渉を抑えたり、これらセンサを差動化することで外乱ノイズの影響を低減化したり差動センサの不感領域を無くすることができる。
【００４４】
図２６は、磁場均一化機能を有する軟磁性体のサイズを拡張する本発明の構造である。本発明の均一磁場発生装置では、異物検査を行う検査領域を包含する大きさの軟磁性均一化板を設置して、これに所定の配置方法で磁場発生機構を設置する。本発明の配置方法は、センサアレイを設置するラインの裏面側に軟磁性体に接触させた状態で磁場発生手段を設置し、これ以外の磁場発生手段は、磁場均一化用軟磁性板から任意の距離をおいて配置した構造である。この構造では、センサアレイの設置位置が均一磁場領域の中央にあり、この均一磁場領域内部に被検査物があるときに渦電流の影響が発生しない状態で異物検査ができる。ここで製造工程が変更されて被検査物のサイズが大きくなった場合には、均一磁場領域の容積をこれに合わせて拡大しなければならない。
【００４５】
本発明の磁場発生装置では、この容積拡張が容易に可能である。図２６に示すように、軟磁性均一化板を拡張可能であり、磁場発生手段と軟磁性均一化板が離れていることから磁力による応力がかからず、軟磁性均一化板が磁力で変形することが無い。更に、磁場発生手段の取り付け数を追加して、軟磁性均一化板の拡張に伴う磁場の低下を補う際にも、磁場発生手段と軟磁性均一化板が離れていることから、固定板上に配置した一体の磁場発生機構群という一組になったユニットで随時追加取り付けが可能であるため拡張が容易である。
【００４６】
逆に、拡張した均一磁場領域を縮小する場合も、上記で付加した磁場発生手段群と軟磁性均一化板の拡張部分を取り外せばよいために、容易にサイズ変更が可能なメリットがある。
【００４７】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００４８】
本発明の均一磁場発生装置の実施例を示す。磁石は、ネオジム磁石で寸法１００×１００×ｔ２０ｍｍであり板の厚さ方向の上下面にＮ極・Ｓ極を持つ磁石を６枚を図１７の磁場発生手段群の１組として利用した。固定板には厚さ１０ｍｍの軟鋼板（Ｓ４５Ｃ）を用いて上記磁石を固定板の中央部に２０ｍｍ間隔で吸着させて磁場発生手段群として、これを下側３組、上側３組で図２０の均一磁場発生装置を構成した。
【００４９】
磁場を均一化させる軟磁性板（Ｓ４５Ｃ）は幅７４０ｍｍ×奥行き４５０ｍｍ×厚さ１０ｍｍとした。図１８の軟磁性板から離れた両側の磁場発生手段群は、均一板からの距離を２５ｍｍとした。磁場発生手段群間の磁石間隔は４５ｍｍであった。
【００５０】
この構造を均一磁場板の磁極が逆になるようにして２ユニット作製して磁場均一化の軟磁性板が対向するように配置した。上下ユニットの軟磁性板の間隔は２２５ｍｍとした。装置にはスリットの入った端部磁性板を設置して閉磁路を形成させた。この端部磁性板を用いた３連磁石構造の均一磁場発生装置が作り出す磁場分布を実施例として示す。
【００５１】
磁場はホールセンサ式ガウスメータで測定した。ホールセンサの測定方向を鉛直方向（Z方向）に向け、装置開口面の中央をＸ＝０、右側を＋、左側を−方向とする。ホールセンサのＸ、Ｚ座標を固定した状態で端部磁性板に平行な方向をＹ方向として、ホールセンサをＹ方向に一定速度で走査して装置内の磁場分布を測定した。この走査方向は、実際の被測定物が装置内を通過する方向に一致する。
【００５２】
以下の実施例ではセンサが移動するＹ方向を送り方向と呼ぶ。本実施例の測定は、磁場分布の均一性を実証するものである。測定は、Ｘ方向で、−３００ｍｍ、−２００ｍｍ、−１００ｍｍ、０、＋１００ｍｍ、＋２００ｍｍ、＋３００ｍｍ。Ｚ方向では下側の均一化軟磁性板の表面をＺ＝０として、Ｚが＋３８ｍｍ、＋６５．５ｍｍ、＋９３ｍｍ、＋１２０ｍｍ、＋１４８ｍｍ、＋１７４ｍｍとした。
【００５３】
図３０（ａ）〜（ｄ）に測定した磁場分布の結果を示す。図３０（ａ）は条件Ｘ＝０、図３０（ｂ）は条件Ｘ＝１００、図３０（ｃ）はＸ＝２００、図３０（ｄ）はＸ＝３００である。装置構造の対称性から、Ｘが−の側はこれら＋側と対称な結果になる。これら実測図から開口面中央のＸ＝０から２００ｍｍの範囲でＺ位置にも均一な磁場分布が得られていることが分かる。均一板のＸ方向幅が７４０ｍｍ、送り方向長さ（Ｙ）が４５０ｍｍであることを考慮すると、均一板上面領域でＺ方向に均一度が高い磁場分布が形成されていることが分かる。均一磁場領域は、磁場発生手段群の組の数、その幅、そして磁場均一化軟磁性体の面積を対象に合わせて設計することで必要な容積の均一磁場領域を作り出すことができるため、本発明は設計自由度の高い均一磁場発生装置になっている。
【００５４】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は実施例の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の変更や修正が可能である。すなわち、当業者であればなし得るであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００５５】
１      磁場発生手段
２      軟磁性板
３      磁気センサ
４      固定板
５      端部板
６      連結部材
７      拡張板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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