JPH09236642A - 磁性体検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コアと磁性体との距離が変動しても検出信号の
変動が少なく、磁性体の量に比例した検出信号が得ら
れ、場所の特定が可能で、温度変化にも安定な磁性体検
出装置の提供を目的とする。 【解決手段】Ｊ字形をなすコア2,5 は、それぞれ長さの
異なる開放端2a,5a と2b,5b とが所定間隙をもって対向
するように配置されている。長い開放端2a,5a にそれぞ
れ巻回されたコイル3,6 は、直列に接続されてコイル10
0 を形成している。また、短い開放端2b,5b にそれぞれ
巻回されたコイル4,7 は、直列に接続されてコイル200
を形成している。これらのコイル100,200 からの検出信
号は信号処理回路に導かれ、紙葉類8 上の磁性体による
インピーダンスの変化が検出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は紙葉類等の印刷に使
用されるインキに含まれる微量の磁性体を検知する磁性
体検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】紙葉類の印刷に使用されるインキに含ま
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
れた磁性体の検知装置には、Ｓ字型のコアの中央部に一
次巻線を設け、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次巻線を巻いて一方の開口部上に紙葉類
を通過させ、２つの２次巻線の誘起電圧の差を出力とす
る差動巻線形トランス方式や、巻線を設けた環状のコア
の一部に微小な間隙を設けて間隙上を磁性体が通過する
際の環状コアのインピーダンスの変化を検出する方式等
がある。

【０００３】また、磁性体に対して非接触な状態で検知
する方式としては、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間隙をもっ
て対向させ、各々のコアに巻線を巻いて直列に接続し
て、間隙間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】

【発明が解決しようとする課題】差動巻線型トランス方
式や環状コアインピーダンス方式では、コアの間隙上を
磁性体が接触しながら通過する時に検出信号が最大とな
り、コアと磁性体の距離が離れると信号出力は急激に減
少する。従って磁性体が揺動しながら通過すると検出信
号も変動してしまう。また、コアの間隙以上にコアと磁
性体の距離が離れてしまうと検出信号はほとんど零にな
ってしまう。

【０００５】このように、コアと磁性体との距離の影響
を受け易く、また紙葉類を高速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出信号を得ることが
困難である。

【０００６】また上述した特開昭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
対向部のどちらか或は両方に磁性体がある場合に検出信
号が得られる。しかし磁性体の量が同じ場合、対向部の
両方に磁性体があるときの検出信号は対向部の片方にの
み磁性体がある場合の倍の大きさとなるなど、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
らかにあっても検出信号が得られるため場所の特定は出
来なかった。さらには周波温度の変化によりコアの透磁
率が変わるため検出信号が変動しやすかった。

【０００７】そこで本発明では、コアと磁性体との距離
が変動しても検出信号の変動が少なく、磁性体の量に比
例した検出信号が得られ、場所の特定が可能で、温度変
化にも安定な磁性体検出装置の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明においては、２つの異なる長さの開放端を有
し、その長い開放端同志および短い開放端同志を所定間
隙をもって対向させてなる一対のコアと、前記長い開放
端同志を直列に接続してなる第１のコイルと、前記短い
開放端同志を直列に接続してなる第２のコイルと、前記
第１のコイルからの検出信号と前記第２のコイルからの
検出信号とを処理する処理回路とを具備してなる磁性体
検出装置とした。

【０００９】なお、前記コアはアモルファス箔を積層し
て構成されていることが好ましい。また、前記コアの前
記開放端間の距離ｗを前記コアの厚さの２倍以上に設定
すること、前記コアの前記開放端の長さの差Ｐを前記長
い開放端同志の隙間Ｇの１／３以上に設定すること、前
記コアの前記開放端の間隔ｄを前記長い開放端同志の間
隙Ｇの１／２以上に設定することがそれぞれ好ましい。

【００１０】また、上記のように構成された磁性体検出
装置を、その各コアの開放端を結ぶ線が略平行となるよ
うに複数個並設して磁性体検出装置を形成してもよい。
その際、前記コア同志の間隔ｓを、前記長い開放端同志
の間隔Ｇ以上に設定することが好ましい。

【００１１】このように構成された本発明によれば、コ
アの開放端を対向させて各々の開放端のコイルを直列に
接続しているため、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
可能である。また、コアの長い開放端を対向させた間隙
部は磁性体に感応して検出信号を出力するが、短い開放
端を対向させた間隙部は間隔が大きいため磁性体にはわ
ずかしか感応しない。したがって、対向するコイル同志
のインピーダンスの差を検出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。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例に係
る磁性体検出装置の構成図である。1 は検出部で、この
検出部1 はＪ字形のコア2,5 と、コイル3,4,6,7 とから
構成されている。また8 は磁性体粉末等を含んだ磁性イ
ンキで印刷された紙葉類である。

【００１３】コア2,5 は、本実施例ではアモルファス箔
を積層して構成されている。コア2の長い開放端2aには
コイル3 が、短い開放端2bにはコイル4 がそれぞれ巻回
されており、もう一方のコア5 の長い開放端5a付近には
コイル6 が、短い開放端5b付近にはコイル7 がそれそれ
巻回されている。

【００１４】コア2 とコア3 の長い開放端2a,5a 同志
と、短い開放端2b,5b 同志とは、所定間隙をもって対向
配置されており、長い開放端2a,5a に巻装したコイル3,
6 を直列に接続してコイル100 が構成され、短い開放端
2b,5b に巻装したコイル4,7 を直列に接続してコイル20
0 が構成される。

【００１５】コイル100 を付勢した際にコイル3,4 に発
生する磁力線は、コア2,5 の対向する間隙内では例えば
矢印Ａの方向に一致させてある。コイル200 においても
同様に、コア2 の開放端2bとコア5 の開放端5b間の磁力
線の方向は矢印Ｂの方向に一致させてある。また、矢印
Ａと矢印Ｂが反対向きになるようにして、コア2 とコア
5 で構成する２箇所の間隙を含む環状磁路内で磁力線の
方向が同一となるように設定する。

【００１６】コア2 とコア5 の間隙内に磁性体粉等を含
む磁性インキで印刷された紙葉類８が挿入されると、間
隙内の磁力線の分布が変化するためコイル100 およびコ
イル200 のインピーダンスが変化する。但し、開放端2
b,5b の間隙は開放端2a,5a 間の間隙Ｇに比して広いた
め、紙葉類8 による磁力線の変化量は少なく、コイル20
0 のインピーダンスの変化も小さい。したがって、紙葉
類8 の磁気インキは開放端2a,5a の間隙Ｇ内にある部分
がコイル100 によって検知される。

【００１７】もし、紙葉類8 が矢印Ｃ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開放端
2a,5a の間隙内での磁気インキ量の変化に伴うコイル10
0 のインピーダンスの変化として検知できる。

【００１８】一方、検出部1 の周囲温度が変化するとコ
ア2 およびコア5 の透磁率が変化し、コイル100 および
コイル200 のインピーダンスが変化する。コイル100 と
コイル200 と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増減の方向も同じであ
る。従ってコイル100 とコイル200 のインピーダンスの
差をとれば、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り出
すことができる。

【００１９】次に、開放端2a,5a 間の間隙Ｇ内で紙葉類
8 の位置変化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3 とコイル6 のインピー
ダンスの変化量が同じであるが紙葉類8 が開放端2aに近
づくとコイル3 のインピーダンスは増大しコイル6 のイ
ンピーダンスは減少する。また紙葉類8 が開放端5aに近
づくとコイル6 のインピーダンスは増大しコイル3 のイ
ンピーダンスは減少する。しかしコイル100 はコイル3
とコイル6 を直列に接続しているため、２つのコイル3,
6 のインピーダンスの増加量と減少量とが打ち消し合
い、結果として変化量は小さくなる。従って、紙葉類8
が開放端2a,5a の間隙Ｇ間内で揺動しても検出信号への
影響は小さい。

【００２０】以上、検出部1 の構成とその動作について
述べたが、開放端2b,5b の間隙内の磁力線の方向が矢印
Ｂと反対の場合や、開放端2a,5a の間隙Ｇ内でのコイル
3,6の磁力線の方向と開放端2b,5b の間隙内でのコイル
4,7 の磁力線の方向とが互いに反対向きの場合でも、本
発明の効果が維持されることは言うまでもない。

【００２１】また、コア2,5 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開放部の対向間隙Ｇを大
きくすることができる。

【００２２】図２はコア2 の外形を示す斜視図である。
コア2 の幅ｗは厚さｔの２倍以上に大きく設定して紙葉
類8 の移動方向と直交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移動方向の磁性
体の分布の変化を精度良く検出するものである。コイル
3,4 は開放端2a,2b に近い位置に設置されており、開放
端部の磁力線の変動を感度よく検出することができるよ
うになっている。開放端2a,2b の間隔ｄは図１の開放端
2a,5a の間隙距離Ｇ以上にすることが開放端2bの影響を
小さくできるため望ましいが、実験の結果では間隔ｄ＝
Ｇ／２でも磁性体の検知が可能であった。紙葉類8 が開
放端2a上にあっても開放端2bのコイル4は紙葉類8 の磁
性体に感応しないのが望ましいため、コア2 の開放端2
a,2b の差Ｐは間隙Ｇ以上が好ましいが、実験の結果で
はＰ＝Ｇ／３としてもコイル4 の影響は見られなかっ
た。

【００２３】図３は、図１に示した検出部1 の信号処理
回路を示すブロック図である。13は検出部1 のコイル10
0,200 を構成要素としたブリッジ回路で、R1,R2 はブリ
ッジ回路構成用の辺抵抗、VR1,VR2 はブリッジ回路のバ
ランス調整用の可変抵抗器である。また、14は発振回路
でブリッジ回路を付勢する15は差動アンプ、16は位相同
期検波回路、17は位相設定回路、18はフィルタ回路であ
る。

【００２４】ブリッジ回路13では、差動アンプ15の出力
波形の振幅が出来るだけ小さくなるようにVR1,VR2 を調
整しておく。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からの信号を検波整流する。位相設定回路17
は発振回路14から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、設定
位相は、例えば検出部1 内に検出対象が置かれたときに
ブリッジ回路13の出力が最大になるように設定する。ま
た、この位相設定においては、検出信号に対し有害とな
る雑音成分が最小となるようにしてもよい。低域通過用
のフィルタ回路18は位相同期検波回路16で検波された信
号を高周波成分を除去する。また、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。

【００２５】図４は検出部1 の信号処理回路の他の実施
例を示すブロック図である。19は検出部1 のコイル100,
200 を構成要素とするブリッジ回路でR1,R2 はブリッジ
回路構成用の辺抵抗、VR1 はブリッジ回路のバランス調
整用の可変抵抗器である。20は矩形波発振回路、21は差
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はフィルタ回路である。
矩形発振回路20の出力波形を周波数低減回路24で例えば
１／100 の周波数の矩形波に低減してブリッジ回路19を
付勢する。ブリッジ回路19はVR1 により差動アンプ21の
出力振幅が最適な状態になるよう調整しておく。周波数
低減回路24は例えば10進カウンタ回路等により構成し
て、低減波形を発生すると共にカウントパルス結果を出
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。差動
アンプ21の正側の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
ホールドする。負側の波形のサンプリングはサンプルホ
ールド回路23で行い同様にサンプリングした電圧をホー
ルドする。差動アンプ25で正側、負側のサンプル電圧を
例えば正側にのみ極性変換し、低減通過用のフィルタ回
路26により高周波成分を除去して信号を出力する。ま
た、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良い。

【００２６】図５は、図１に示した検出部1 を複数個並
べてなる磁性体検出装置を示す側面図である。なお、上
述した実施例と同一構成要素には同一符号を付して重複
する説明を省略する。

【００２７】本実施例において10はコア2,5 を支える支
持具で非磁性体から構成される。検出部1 の間隔Ｓは、
隣接する検出部1 同志の干渉を小さくするため、コア2
とコア5 との間隙Ｇに対し同じかそれ以上に設定するこ
とが望ましい。

【００２８】図６は図５に示した磁性体検出装置の斜視
図で、支持具9 は検出部支持端11に固定されるものであ
る。なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、その主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。例えば、コアはＪ字形の場合につい
て説明したが、コアの開放端の磁性体の差を検出信号と
するのであれば、コアをＵ字形としても良い。また、図
１に示した検出部1 の実施例において、コア2,5 それぞ
れに励磁用コイルを設けて直列に接続してコイル3 と
し、このコイル3 を付勢してコイル100 とコイル200 の
出力の差を差動アンプにより得るか、コイル100 とコイ
ル200 とを差動接続して誘起電圧の差として位相同期検
波することによっても同様な結果が得られる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれは、コ
アと磁性体との距離が変動しても検出信号の変動が少な
く、磁性体の量に比例した検出信号が得られ、場所の特
定が可能で、温度変化にも安定な磁性体検出装置が提供
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る磁性体検出装置の構成
図。

【図２】コアの外形を示す斜視図。

【図３】検出部の信号処理回路を示すブロック図。

【図４】検出部の信号処理回路の他の実施例を示すブロ
ック図。

【図５】図１に示した検出部を複数個並べてなる磁性体
検出装置を示す側面図。

【図６】図５に示した磁性体検出装置の斜視図。

【符号の説明】

1 …検出部 2,5 …コア 3,4,6,7,100,200 …コイル 8 …紙葉類 9,10…支持具 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

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２つの異なる長さの開放端を有し、その長
   い開放端同志および短い開放端同志を所定間隙をもって
   対向させてなる一対のコアと、 前記長い開放端同志を直列に接続してなる第１のコイル
   と、 前記短い開放端同志を直列に接続してなる第２のコイル
   と、 前記第１のコイルからの検出信号と前記第２のコイルか
   らの検出信号とを処理する処理回路と、 を具備してなることを特徴とする磁性体検出装置。
2. 【請求項２】前記コアはアモルファス箔を積層して構成
   されていることを特徴とする請求項１記載の磁性体検出
   装置。
3. 【請求項３】前記コアの前記開放端間の距離ｗを前記コ
   アの厚さの２倍以上に設定してなることを特徴とする請
   求項１記載の磁性体検出装置。
4. 【請求項４】前記コアの前記開放端の長さの差Ｐを、前
   記長い開放端同志の隙間Ｇの１／３以上に設定してなる
   ことを特徴とする請求項１記載の磁性体検出装置。
5. 【請求項５】前記コアの前記開放端の間隔ｄを、前記長
   い開放端同志の間隙Ｇの１／２以上に設定してなること
   を特徴とする請求項１記載の磁性体検出装置。
6. 【請求項６】請求項１記載の磁性体検出装置を、その各
   コアの開放端を結ぶ線が略平行と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出装置。
7. 【請求項７】前記コア同志の間隔ｓを、前記長い開放端
   同志の間隔Ｇ以上に設定してなることを特徴とする請求
   項６記載の磁性体検出装置。