(57)【特許請求の範囲】
【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同一形状でかつ直線状の一対のコアと、
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もので、互いに相対向する部分の間隔が当該一対のコアの相対向する端部間の間隙よりも大に設定されている磁性体で形成された一対の磁気カバーと、
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。
【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。
【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。
【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。
【請求項５】
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同一形状でかつ直線状の一対のコアと、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のコイルとを有して構成された検知部を、各コアの相対向する端部を結ぶ線が前記被検知物の通過方向と直交する方向に一直線に複数並設した検知部群と、
この検知部群の各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もので、互いに相対向する部分の間隔が当該一対のコアの相対向する端部間の間隙よりも大に設定されている磁性体で形成された一対の磁気カバーと、
前記検知部群の各第１のコイルからの検知信号と各第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。
【請求項６】
前記検知部群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。
【請求項７】
前記板状の同一形状でかつ直線状の一対のコアは、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。
【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５９−１４１０５８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同一形状でかつ直線状の一対のコアと、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もので、互いに相対向する部分の間隔が当該一対のコアの相対向する端部間の間隙よりも大に設定されている磁性体で形成された一対の磁気カバーと、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。
また、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同一形状でかつ直線状の一対のコアと、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のコイルとを有して構成された検知部群を、各コアの相対向する端部を結ぶ線が前記被検知物の通過方向と直交する方向に一直線に複数並設した検知部群と、この検知部群の各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もので、互いに相対向する部分の間隔が当該一対のコアの相対向する端部間の間隙よりも大に設定されている磁性体で形成された一対の磁気カバーと、前記検知部群の各第１のコイルからの検知信号と各第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検知部を、その各コアの相対向する端部を結ぶ線が被検知物の通過方向と直交する方向に一直線に複数並設して磁性体検知装置を構成する場合、前記複数の検知部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、前記板状の同一形状でかつ直線状の一対のコアは、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，４ｂ、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，３ａ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１００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３ａ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，３ａ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，３ａ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２ｂ，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、１７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１００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、ＶＲ１，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２０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ＶＲ１，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９，１０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
【図１】
0003971091.tif 000002
【図２】
0003971091.tif 000003
【図３】
0003971091.tif 000004
【図４】
0003971091.tif 000005
【図５】
0003971091.tif 000006
【図６】
0003971091.tif 000007