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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024172979
(43)【公開日】2024-12-12
(54)【発明の名称】異物検出装置
(51)【国際特許分類】
G01N 27/72 20060101AFI20241205BHJP
G01R 33/02 20060101ALI20241205BHJP
G01V 3/10 20060101ALI20241205BHJP
【ＦＩ】
G01N27/72
G01R33/02 Q
G01V3/10 F
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023091070
(22)【出願日】2023-06-01
(71)【出願人】
【識別番号】000004455
【氏名又は名称】株式会社レゾナック
(74)【代理人】
【識別番号】100104880
【弁理士】
【氏名又は名称】古部 次郎
(74)【代理人】
【識別番号】100173598
【弁理士】
【氏名又は名称】高梨 桜子
(72)【発明者】
【氏名】遠藤 大三
【テーマコード（参考）】
2G017
2G053
2G105
【Ｆターム（参考）】
2G017AA02
2G017AA03
2G017AC07
2G017AC09
2G017AD55
2G017BA03
2G017BA09
2G053AA13
2G053AB01
2G053BA03
2G053BB03
2G053BC10
2G053BC20
2G053CA04
2G053CA17
2G053CB05
2G053CB24
2G053DA01
2G105AA01
2G105BB05
2G105DD02
2G105EE02
2G105HH05
(57)【要約】
【課題】磁気センサから出力される信号に基づいて異物を検出する異物検出装置において、出力される信号の強度を大きくする。
【解決手段】異物検出装置は、第１方向に一軸磁気異方性を有し第１方向と交差する第２方向に向かうバイアス磁界が印加され磁気インピーダンス効果により磁界を感受する第１感受素子を含む第１磁気センサと、第１磁気センサに対し第１方向に交差する方向に並んで配置され、第２方向に向かう当該第１磁気センサと同じ向きのバイアス磁界が印加され磁気インピーダンス効果により磁界を感受する第２感受素子を含む第２磁気センサとを有し、第１磁気センサおよび第２磁気センサから出力された信号の差分に基づいて、第１磁気センサと第２磁気センサとが並ぶ方向に移動する対象物に含まれる異物を検出する。
【選択図】図５
【解決手段】異物検出装置は、第１方向に一軸磁気異方性を有し第１方向と交差する第２方向に向かうバイアス磁界が印加され磁気インピーダンス効果により磁界を感受する第１感受素子を含む第１磁気センサと、第１磁気センサに対し第１方向に交差する方向に並んで配置され、第２方向に向かう当該第１磁気センサと同じ向きのバイアス磁界が印加され磁気インピーダンス効果により磁界を感受する第２感受素子を含む第２磁気センサとを有し、第１磁気センサおよび第２磁気センサから出力された信号の差分に基づいて、第１磁気センサと第２磁気センサとが並ぶ方向に移動する対象物に含まれる異物を検出する。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１方向に一軸磁気異方性を有し当該第１方向と交差する第２方向に向かうバイアス磁界が印加され磁気インピーダンス効果により磁界を感受する第１感受素子を含む第１磁気センサと、
前記第１磁気センサに対し前記第１方向に交差する方向に並んで配置され、前記第２方向に向かう当該第１磁気センサと同じ向きのバイアス磁界が印加され磁気インピーダンス効果により磁界を感受する第２感受素子を含む第２磁気センサとを有し、
前記第１磁気センサおよび前記第２磁気センサから出力された信号の差分に基づいて、当該第１磁気センサと当該第２磁気センサとが並ぶ方向に移動する対象物に含まれる異物を検出する異物検出装置。
前記第１磁気センサに対し前記第１方向に交差する方向に並んで配置され、前記第２方向に向かう当該第１磁気センサと同じ向きのバイアス磁界が印加され磁気インピーダンス効果により磁界を感受する第２感受素子を含む第２磁気センサとを有し、
前記第１磁気センサおよび前記第２磁気センサから出力された信号の差分に基づいて、当該第１磁気センサと当該第２磁気センサとが並ぶ方向に移動する対象物に含まれる異物を検出する異物検出装置。
【請求項2】
前記第１磁気センサと前記第２磁気センサとは、予め定められた距離を介して並んで配置され、
前記第１磁気センサおよび前記第２磁気センサから出力された信号の差分に基づいて、前記距離に対して１０分の１以下の外径を有する微小な異物を検出する請求項１に記載の異物検出装置。
前記第１磁気センサおよび前記第２磁気センサから出力された信号の差分に基づいて、前記距離に対して１０分の１以下の外径を有する微小な異物を検出する請求項１に記載の異物検出装置。
【請求項3】
前記第１磁気センサと前記第２磁気センサとの距離が、１ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲である請求項２に記載の異物検出装置。
【請求項4】
前記第１磁気センサは、前記第１感受素子に対向し、当該第１感受素子に外部からの磁力線を集束させる第１集束部材をさらに含み、当該第１集束部材を介して当該第１感受素子にバイアス磁界が印加されており、
前記第２磁気センサは、前記第２感受素子に対向し、当該第２感受素子に外部からの磁力線を集束させる第２集束部材をさらに含み、当該第２集束部材を介して当該第２感受素子にバイアス磁界が印加されている請求項１に記載の異物検出装置。
前記第２磁気センサは、前記第２感受素子に対向し、当該第２感受素子に外部からの磁力線を集束させる第２集束部材をさらに含み、当該第２集束部材を介して当該第２感受素子にバイアス磁界が印加されている請求項１に記載の異物検出装置。
【請求項5】
前記第１磁気センサは、前記第１感受素子に対向し、当該第１感受素子を透過した磁力線を外部に発散させる第１発散部材をさらに含み、前記第１集束部材および当該第１発散部材を介して当該第１感受素子にバイアス磁界が印加されており、
前記第２磁気センサは、前記第２感受素子に対向し、当該第２感受素子を透過した磁力線を外部に発散させる第２発散部材をさらに含み、前記第２集束部材および当該第２発散部材を介して当該第２感受素子にバイアス磁界が印加されている請求項４に記載の異物検出装置。
前記第２磁気センサは、前記第２感受素子に対向し、当該第２感受素子を透過した磁力線を外部に発散させる第２発散部材をさらに含み、前記第２集束部材および当該第２発散部材を介して当該第２感受素子にバイアス磁界が印加されている請求項４に記載の異物検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、異物検出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来技術として、特許文献１には、基体の表面あるいは内部に存在する金属異物に由来する交流磁界の磁気変動を、磁気センサにより検出する金属異物検出装置が開示されている。この金属異物検出装置は、キャンセルコイルにより交流磁界に対し所定の磁界を発生させることで、金属異物に由来する磁気変動以外のノイズ成分を打ち消している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１５－１０２５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
磁気センサから出力される信号に基づいて異物を検出する異物検出装置では、微小な異物の検出精度を高めるために、出力される信号の信号強度を大きくすることが好ましい。
本発明は、磁気センサから出力される信号に基づいて異物を検出する異物検出装置において、出力される信号の強度を大きくすることを目的とする。
本発明は、磁気センサから出力される信号に基づいて異物を検出する異物検出装置において、出力される信号の強度を大きくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明によれば、下記（１）～（５）に係る発明が提供される。
（１）第１方向に一軸磁気異方性を有し当該第１方向と交差する第２方向に向かうバイアス磁界が印加され磁気インピーダンス効果により磁界を感受する第１感受素子（感受素子５０）を含む第１磁気センサ（第１磁気センサ４０Ａ）と、
前記第１磁気センサに対し前記第１方向に交差する方向に並んで配置され、前記第２方向に向かう当該第１磁気センサと同じ向きのバイアス磁界が印加され磁気インピーダンス効果により磁界を感受する第２感受素子（感受素子５０）を含む第２磁気センサ（第２磁気センサ４０Ｂ）とを有し、
前記第１磁気センサおよび前記第２磁気センサから出力された信号の差分に基づいて、当該第１磁気センサと当該第２磁気センサとが並ぶ方向に移動する対象物（対象物９）に含まれる異物（異物９１）を検出する異物検出装置。
（２）前記第１磁気センサと前記第２磁気センサとは、予め定められた距離（距離Ｄ）を介して並んで配置され、
前記第１磁気センサおよび前記第２磁気センサから出力された信号の差分に基づいて、前記距離に対して１０分の１以下の外径を有する微小な異物を検出する（１）に記載の異物検出装置。
（３）前記第１磁気センサと前記第２磁気センサとの距離が、１ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲である（２）に記載の異物検出装置。
（４）前記第１磁気センサは、前記第１感受素子に対向し、当該第１感受素子に外部からの磁力線を集束させる第１集束部材（集束部材４１）をさらに含み、当該第１集束部材を介して当該第１感受素子にバイアス磁界が印加されており、
前記第２磁気センサは、前記第２感受素子に対向し、当該第２感受素子に外部からの磁力線を集束させる第２集束部材（集束部材４１）をさらに含み、当該第２集束部材を介して当該第２感受素子にバイアス磁界が印加されている（１）～（３）に記載の異物検出装置。
（５）前記第１磁気センサは、前記第１感受素子に対向し、当該第１感受素子を透過した磁力線を外部に発散させる第１発散部材（発散部材４２）をさらに含み、前記第１集束部材および当該第１発散部材を介して当該第１感受素子にバイアス磁界が印加されており、
前記第２磁気センサは、前記第２感受素子に対向し、当該第２感受素子を透過した磁力線を外部に発散させる第２発散部材（発散部材４２）をさらに含み、前記第２集束部材および当該第２発散部材を介して当該第２感受素子にバイアス磁界が印加されている（４）に記載の異物検出装置。
（１）第１方向に一軸磁気異方性を有し当該第１方向と交差する第２方向に向かうバイアス磁界が印加され磁気インピーダンス効果により磁界を感受する第１感受素子（感受素子５０）を含む第１磁気センサ（第１磁気センサ４０Ａ）と、
前記第１磁気センサに対し前記第１方向に交差する方向に並んで配置され、前記第２方向に向かう当該第１磁気センサと同じ向きのバイアス磁界が印加され磁気インピーダンス効果により磁界を感受する第２感受素子（感受素子５０）を含む第２磁気センサ（第２磁気センサ４０Ｂ）とを有し、
前記第１磁気センサおよび前記第２磁気センサから出力された信号の差分に基づいて、当該第１磁気センサと当該第２磁気センサとが並ぶ方向に移動する対象物（対象物９）に含まれる異物（異物９１）を検出する異物検出装置。
（２）前記第１磁気センサと前記第２磁気センサとは、予め定められた距離（距離Ｄ）を介して並んで配置され、
前記第１磁気センサおよび前記第２磁気センサから出力された信号の差分に基づいて、前記距離に対して１０分の１以下の外径を有する微小な異物を検出する（１）に記載の異物検出装置。
（３）前記第１磁気センサと前記第２磁気センサとの距離が、１ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲である（２）に記載の異物検出装置。
（４）前記第１磁気センサは、前記第１感受素子に対向し、当該第１感受素子に外部からの磁力線を集束させる第１集束部材（集束部材４１）をさらに含み、当該第１集束部材を介して当該第１感受素子にバイアス磁界が印加されており、
前記第２磁気センサは、前記第２感受素子に対向し、当該第２感受素子に外部からの磁力線を集束させる第２集束部材（集束部材４１）をさらに含み、当該第２集束部材を介して当該第２感受素子にバイアス磁界が印加されている（１）～（３）に記載の異物検出装置。
（５）前記第１磁気センサは、前記第１感受素子に対向し、当該第１感受素子を透過した磁力線を外部に発散させる第１発散部材（発散部材４２）をさらに含み、前記第１集束部材および当該第１発散部材を介して当該第１感受素子にバイアス磁界が印加されており、
前記第２磁気センサは、前記第２感受素子に対向し、当該第２感受素子を透過した磁力線を外部に発散させる第２発散部材（発散部材４２）をさらに含み、前記第２集束部材および当該第２発散部材を介して当該第２感受素子にバイアス磁界が印加されている（４）に記載の異物検出装置。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、磁気センサから出力される信号に基づいて磁性体からなる異物を検出する異物検出装置において、出力される信号の強度を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本実施形態が適用される異物検出装置を説明する概略図である。
【図4】（ａ）～（ｂ）は、本実施形態が適用される感受素子の一例を説明する図である。
【図5】（ａ）～（ｂ）は、第１磁気センサおよび第２磁気センサにおいて、第１磁石～第４磁石によって発生する磁力線の状態を示した図である。
【図6】第１磁気センサおよび第２磁気センサの感受素子における感受部の長手方向に印加された磁界と感受素子のインピーダンスＺとの関係を示す図である。
【図7】本実施形態の磁気センサ部の回路構成の一例を示した図である。
【図8】本実施形態が適用される磁気センサ部のブリッジ回路部から出力される出力信号Ｖａｂの時間変化の一例を示したグラフである。
【図9】（ａ）～（ｂ）は、第１磁気センサおよび第２磁気センサと、移動機構により移動される対象物に含まれる異物との位置関係の一例を説明する図である。
【図10】第１磁気センサの感受素子と第２磁気センサの感受素子とに対して、反対向きのバイアス磁界が印加されている場合に、磁気センサ部のブリッジ回路部から出力される出力信号Ｖａｂの時間変化の一例を示したグラフである。
【図11】（ａ）～（ｂ）は、出力信号Ｖａｂにおけるノイズの大きさを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
（異物検出装置１の構成）
図１は、本実施形態が適用される異物検出装置１を説明する概略図である。本実施形態の異物検出装置１は、予め定められた移動方向に沿って移動する対象物９に含まれる、磁性体からなる異物９１を検出する。なお、以下では、対象物９に含まれる、磁性体からなる異物９１を、単に異物９１と表記する場合がある。
異物検出装置１は、対象物９を予め定められた移動方向に沿って移動させる移動機構１０と、対象物９に含まれる異物９１を着磁する着磁部２０と、着磁部２０により着磁された異物９１を検出する検出部３０とを備えている。本実施形態の異物検出装置１では、着磁部２０と検出部３０とは、移動機構１０による対象物９の移動方向に並んで配置されている。
（異物検出装置１の構成）
図１は、本実施形態が適用される異物検出装置１を説明する概略図である。本実施形態の異物検出装置１は、予め定められた移動方向に沿って移動する対象物９に含まれる、磁性体からなる異物９１を検出する。なお、以下では、対象物９に含まれる、磁性体からなる異物９１を、単に異物９１と表記する場合がある。
異物検出装置１は、対象物９を予め定められた移動方向に沿って移動させる移動機構１０と、対象物９に含まれる異物９１を着磁する着磁部２０と、着磁部２０により着磁された異物９１を検出する検出部３０とを備えている。本実施形態の異物検出装置１では、着磁部２０と検出部３０とは、移動機構１０による対象物９の移動方向に並んで配置されている。
【0009】
移動機構１０は、所謂ベルトコンベアにより構成されている。移動機構１０は、一対のローラ１１、１２と、ローラ１１、１２に巻き回されるベルト１５とを含む。移動機構１０では、一方のローラ１１が不図示の駆動手段により予め定められた回転速度で回転駆動される。これにより、ベルト１５が、図１に示す矢印Ａ方向に循環移動する。
移動機構１０は、循環移動するベルト１５により、ベルト１５上に載せられた対象物９を、図１における左側から右側に向けて予め定められた移動速度で移動させる。これにより、対象物９は、着磁部２０および検出部３０に順に案内される。
移動機構１０は、循環移動するベルト１５により、ベルト１５上に載せられた対象物９を、図１における左側から右側に向けて予め定められた移動速度で移動させる。これにより、対象物９は、着磁部２０および検出部３０に順に案内される。
【0010】
移動機構１０による対象物９の移動速度（すなわち、対象物９に含まれる異物９１の移動速度）は、検出部３０の後述する磁気センサ部３１の構成等によっても異なるが、例えば、３０ｍｍ／秒以上５００ｍｍ／秒以下の範囲とすることができる。
【0011】
着磁部２０は、移動機構１０により移動される対象物９に含まれる異物９１を着磁する。
着磁部２０は、移動機構１０のベルト１５を挟んで対向して配置される一対の永久磁石２１、２２を含む。着磁部２０は、移動機構１０により移動される対象物９が一対の永久磁石２１、２２の間を通過する際に、対象物９に含まれる異物９１を着磁する。
具体的には、図１に示すように、一対の永久磁石２１、２２は、Ｎ極（例えば、永久磁石２１のＮ極）とＳ極（例えば、永久磁石２２のＳ極）とが、移動機構１０のベルト１５を挟んで対向するように配置される。そして、着磁部２０では、永久磁石２１と永久磁石２２との間に、ベルト１５を厚さ方向に横切る磁力線が発生する。これにより、着磁部２０では、ベルト１５に載せられて移動する対象物９に含まれる異物９１が、磁力線によって着磁される。
なお、着磁部２０は、対象物９に含まれる異物９１を着磁するための磁力線を発生させるものであれば、永久磁石２１、２２の配置は図１に示したものに限られない。また、永久磁石２１、２２に変えて電磁石を用いてもよい。
着磁部２０は、移動機構１０のベルト１５を挟んで対向して配置される一対の永久磁石２１、２２を含む。着磁部２０は、移動機構１０により移動される対象物９が一対の永久磁石２１、２２の間を通過する際に、対象物９に含まれる異物９１を着磁する。
具体的には、図１に示すように、一対の永久磁石２１、２２は、Ｎ極（例えば、永久磁石２１のＮ極）とＳ極（例えば、永久磁石２２のＳ極）とが、移動機構１０のベルト１５を挟んで対向するように配置される。そして、着磁部２０では、永久磁石２１と永久磁石２２との間に、ベルト１５を厚さ方向に横切る磁力線が発生する。これにより、着磁部２０では、ベルト１５に載せられて移動する対象物９に含まれる異物９１が、磁力線によって着磁される。
なお、着磁部２０は、対象物９に含まれる異物９１を着磁するための磁力線を発生させるものであれば、永久磁石２１、２２の配置は図１に示したものに限られない。また、永久磁石２１、２２に変えて電磁石を用いてもよい。
【0012】
検出部３０は、移動機構１０により移動される対象物９に含まれている異物９１であって、着磁部２０により着磁された異物９１を検出する。
なお、本実施形態の検出部３０により検出可能な異物９１の大きさは、後述する磁気センサ部３１の構成や異物９１の材質等によっても異なるが、１０μｍ以上の範囲である。
なお、本実施形態の検出部３０により検出可能な異物９１の大きさは、後述する磁気センサ部３１の構成や異物９１の材質等によっても異なるが、１０μｍ以上の範囲である。
【0013】
本実施形態の検出部３０は、複数の磁気センサ（後述する第１磁気センサ４０Ａ、第２磁気センサ４０Ｂ）により対象物９に含まれる異物９１に応じた電気信号を出力する磁気センサ部３１を含む。また、検出部３０は、磁気センサ部３１および、磁気センサ部３１と対向する部分のベルト１５を被覆し、外部から遮蔽する遮蔽部３３を備えている。さらに、検出部３０は、磁気センサ部３１の制御を行う制御部３５を備えている。
【0014】
遮蔽部３３は、箱状の形状を有しており、その内部に磁気センサ部３１およびベルト１５の一部を収容する。また、遮蔽部３３には、磁気センサ部３１に対向するベルト１５の移動方向における上流側および下流側に、ベルト１５およびベルト１５に載せられた対象物９が通過するための開口３３１、３３２が設けられている。
遮蔽部３３は、例えば、鉄やステンレス鋼等の磁気シールド材料により構成される。そして、遮蔽部３３は、遮蔽部３３の内部空間および遮蔽部３３に収容される磁気センサ部３１等を、外部磁界から遮蔽する。
遮蔽部３３は、例えば、鉄やステンレス鋼等の磁気シールド材料により構成される。そして、遮蔽部３３は、遮蔽部３３の内部空間および遮蔽部３３に収容される磁気センサ部３１等を、外部磁界から遮蔽する。
【0015】
制御部３５は、磁気センサ部３１の第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂから出力された電気信号に基づいて、対象物９に異物９１が存在するか否かを判断する。詳細については後述するが、本実施形態の制御部３５は、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂから出力された電気信号の差分（後述するブリッジ回路部７０の出力信号Ｖａｂ）に基づいて、対象物９に異物９１が存在するか否かを判断する。
【0016】
制御部３５は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）（不図示）、ＲＯＭ（Read Only Memory）（不図示）、ＲＡＭ（Random Access Memory）（不図示）等を有している。ＲＯＭには、ＣＰＵにより実行される基本プログラム（オペレーションシステム）や各種の設定等が記憶されている。ＣＰＵは、ＲＡＭを作業エリアに使用し、ＲＯＭや、半導体メモリやＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の記憶部（不図示）から読み出したアプリケーションプログラムを実行する。
【0017】
（磁気センサ部３１の構成）
続いて、検出部３０が備える磁気センサ部３１の構成について説明する。
図２は、磁気センサ部３１の構成を説明する概略図であって、図１に示した検出部３０における磁気センサ部３１の拡大図である。図２において、紙面の奥行き方向（奥から手前に向かう方向）をｘ方向、紙面の上下方向（下から上に向かう方向）をｙ方向、紙面の横方向（左から右に向かう方向）をｚ方向と表記する。
続いて、検出部３０が備える磁気センサ部３１の構成について説明する。
図２は、磁気センサ部３１の構成を説明する概略図であって、図１に示した検出部３０における磁気センサ部３１の拡大図である。図２において、紙面の奥行き方向（奥から手前に向かう方向）をｘ方向、紙面の上下方向（下から上に向かう方向）をｙ方向、紙面の横方向（左から右に向かう方向）をｚ方向と表記する。
【0018】
図３（ａ）～（ｂ）は、それぞれ、図２に示した磁気センサ部３１における第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０ＢをIII方向から見た図である。付言すると、図３（ａ）～（ｂ）は、磁気センサ部３１における第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂを、移動機構１０による対象物９の移動方向の上流側から見た図に対応する。なお、図３では、紙面の上下方向（下から上に向かう方向）がｘ方向、紙面の横方向（右から左に向かう方向）がｙ方向、紙面の奥行き方向（手前から奥に向かう方向）がｚ方向となるように、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂを示している。また、図３（ａ）～（ｂ）には、後述する第１磁石６１～第４磁石６４により発生する磁力線を矢印で示している。
なお、本実施形態の磁気センサ部３１において、ｘ方向が第１方向の一例であり、第２方向がｙ方向の一例である。
なお、本実施形態の磁気センサ部３１において、ｘ方向が第１方向の一例であり、第２方向がｙ方向の一例である。
【0019】
磁気センサ部３１は、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂを備える。第１磁気センサ４０Ａと第２磁気センサ４０Ｂとは、ｚ方向に並んで配置されている。付言すると、第１磁気センサ４０Ａと第２磁気センサ４０Ｂとは、移動機構１０（図１参照）による対象物９（図１参照）の移動方向に並んで配置されている。本実施形態では、ｚ方向が、第１磁気センサ４０Ａと第２磁気センサ４０Ｂとが並ぶ方向の一例である。
本実施形態の磁気センサ部３１では、第１磁気センサ４０Ａと第２磁気センサ４０Ｂとは、同じ構造を有している。以下では、第１磁気センサ４０Ａと第２磁気センサ４０Ｂとが共通して有する構成については、同じ符号を用いて説明する。
本実施形態の磁気センサ部３１では、第１磁気センサ４０Ａと第２磁気センサ４０Ｂとは、同じ構造を有している。以下では、第１磁気センサ４０Ａと第２磁気センサ４０Ｂとが共通して有する構成については、同じ符号を用いて説明する。
【0020】
なお、図示は省略するが、検出部３０は、移動機構１０により移動される対象物９がｘ方向に長い形状を有している場合や、複数の対象物９がｘ方向に複数並んでいる場合には、第１磁気センサ４０Ａと第２磁気センサ４０Ｂとを含む磁気センサ部３１を、ｘ方向に複数並べて配置してもよい。このような構成を採用することで、検出部３０では、複数の磁気センサ部３１によって、ｘ方向に長い形状を有する対象物９に含まれる異物９１や、ｘ方向に並ぶ複数の対象物９に含まれる異物９１を検出することが可能となる。
【0021】
第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂは、感受素子５０と、外部空間からの磁力線を感受素子５０に集束する集束部材４１と、感受素子５０を透過した磁力線を発散させる発散部材４２とを備えている。そして、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂでは、集束部材４１、感受素子５０および発散部材４２がこの順に配列されている。この例では、集束部材４１、感受素子５０および発散部材４２は、ｙ方向に並んで配列されている。
さらにまた、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂは、感受素子５０に対して予め定められたバイアス磁界Ｈｂを印加する４個の磁石（第１磁石６１、第２磁石６２、第３磁石６３、第４磁石６４）を有している。
ここでは、第１磁気センサ４０Ａは、図３（ａ）に示す一点鎖線で囲んだ部分をいい、第２磁気センサ４０Ｂは、図３（ｂ）に示す一点鎖線で囲んだ部分をいい、それら以外の部分を外部空間または外部と表記する場合がある。
さらにまた、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂは、感受素子５０に対して予め定められたバイアス磁界Ｈｂを印加する４個の磁石（第１磁石６１、第２磁石６２、第３磁石６３、第４磁石６４）を有している。
ここでは、第１磁気センサ４０Ａは、図３（ａ）に示す一点鎖線で囲んだ部分をいい、第２磁気センサ４０Ｂは、図３（ｂ）に示す一点鎖線で囲んだ部分をいい、それら以外の部分を外部空間または外部と表記する場合がある。
【0022】
磁気センサ部３１において、第１磁気センサ４０Ａの感受素子５０が第１感受素子の一例であり、第１磁気センサ４０Ａの集束部材４１が第１集束部材の一例であり、第１磁気センサ４０Ａの発散部材４２が第１発散部材の一例である。
また、磁気センサ部３１において、第２磁気センサ４０Ｂの感受素子５０が第２感受素子の一例であり、第２磁気センサ４０Ｂの集束部材４１が第２集束部材の一例であり、第２磁気センサ４０Ｂの発散部材４２が第２発散部材の一例である。
また、磁気センサ部３１において、第２磁気センサ４０Ｂの感受素子５０が第２感受素子の一例であり、第２磁気センサ４０Ｂの集束部材４１が第２集束部材の一例であり、第２磁気センサ４０Ｂの発散部材４２が第２発散部材の一例である。
【0023】
感受素子５０は、磁気インピーダンス効果によって、ｙ方向における磁界または磁界の変化を感受する。感受素子５０の構成については、後段にて詳細に説明する。
【0024】
集束部材４１は、感受素子５０に対向する対向部４１１と、対向部４１１よりｘ方向の幅が広い幅広部４１２とを備えている。つまり、集束部材４１は、平面形状において、対向部４１１が縦棒、幅広部４１２が横棒となるＴ字状である。
そして、集束部材４１は、ｚ方向において予め定められた一定の厚さを有している。集束部材４１のｚ方向の厚さは、１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲とすることができる。
そして、集束部材４１は、ｚ方向において予め定められた一定の厚さを有している。集束部材４１のｚ方向の厚さは、１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲とすることができる。
【0025】
集束部材４１において、対向部４１１の感受素子５０に対向する部分のｘ方向の幅は、感受素子５０のｘ方向の幅と同程度とすることができ、例えば４．２ｍｍである。また、集束部材４１において、対向部４１１のｙ方向の長さは、例えば４．５ｍｍである。
さらに、集束部材４１において、幅広部４１２のｘ方向の幅は、例えば、１３ｍｍであり、ｙ方向の長さは、例えば２ｍｍである。
なお、これらの値は一例であって、他の値であってもよい。
さらに、集束部材４１において、幅広部４１２のｘ方向の幅は、例えば、１３ｍｍであり、ｙ方向の長さは、例えば２ｍｍである。
なお、これらの値は一例であって、他の値であってもよい。
【0026】
発散部材４２は、感受素子５０に対向する対向部４２１と、対向部４２１よりｘ方向の幅が広い幅広部４２２とを備えている。つまり、発散部材４２は、平面形状において、集束部材４１と同様に、平面形状がＴ字状である。
そして、発散部材４２は、ｚ方向において予め定められた一定の厚さを有している。発散部材４２のｚ方向の厚さは、１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲とすることができる。
そして、発散部材４２は、ｚ方向において予め定められた一定の厚さを有している。発散部材４２のｚ方向の厚さは、１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲とすることができる。
【0027】
発散部材４２において、対向部４２１の感受素子５０に対向する部分のｘ方向の幅は、感受素子５０のｘ方向の幅と同程度とすることができ、例えば４．２ｍｍである。また、発散部材４２において、対向部４２１のｙ方向の長さは、例えば４．５ｍｍである。
さらに、発散部材４２において、幅広部４２２のｘ方向の幅は、例えば、１３ｍｍであり、ｙ方向の長さは、例えば２ｍｍである。
なお、これらの値は一例であって、他の値であってもよい。
さらに、発散部材４２において、幅広部４２２のｘ方向の幅は、例えば、１３ｍｍであり、ｙ方向の長さは、例えば２ｍｍである。
なお、これらの値は一例であって、他の値であってもよい。
【0028】
付言すれば、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂでは、ｙ方向において、集束部材４１の幅広部４１２、対向部４１１、感受素子５０、発散部材４２の対向部４２１、幅広部４２２が、この順で配列されている。そして、集束部材４１と発散部材４２とは、平面形状が同じＴ字状で、ｙ方向において感受素子５０を挟んで対称となるように配置されている。
【0029】
なお、図３に示す集束部材４１では、対向部４１１は、幅広部４１２におけるｘ方向の中心部に設けられている。しかし、対向部４１１は、幅広部４１２の中心部に設けられなくてもよく、幅広部４１２のｙ方向における一端または他端に設けられてもよい。すなわち、集束部材４１は、平面形状がＬ字型であってもよい。発散部材４２も同様である。
【0030】
集束部材４１および発散部材４２は、軟磁性体で構成されている。軟磁性体とは、磁界によって容易に磁化されるが、磁界を取り除くと速やかに磁化がないか、または磁化が小さい状態に戻る、いわゆる保磁力が小さい材料である。ここでは、集束部材４１および発散部材４２は、一例としてフェライトで構成されている。このようなフェライトとしては、材質がＭｎＺｎで、初透磁率が２５００±２５％、飽和磁束密度Ｂｓが４２０ｍＴのものが挙げられる。
また、集束部材４１の対向部４１１と幅広部４１２とは、一体で構成され、発散部材４２の対向部４２１と幅広部４２２とは、一体で構成されている。
また、集束部材４１の対向部４１１と幅広部４１２とは、一体で構成され、発散部材４２の対向部４２１と幅広部４２２とは、一体で構成されている。
【0031】
図３に示すように、外部空間からの磁力線は、図３における右側（－ｙ方向側）から集束部材４１の幅広部４１２に入り、幅広部４１２から対向部４１１に進むにつれて集束され、対向部４１１から出る。そして、感受素子５０を透過した磁力線は、発散部材４２の対向部４２１に入る。そして、磁力線は、対向部４２１から幅広部４２２に進むにつれて発散し、幅広部４２２から、外部空間に出る。つまり、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂでは、外部空間からの磁力線が、集束部材４１により集束され、磁力線の密度である磁束密度が大きくなって感受素子５０を透過するようにしている。なお、図３には、外部空間の磁界（以下、外部磁界と表記する。）を符号Ｈで示している。
【0032】
そして、発散部材４２は、集束部材４１と同じ平面形状を有し、ｙ方向において感受素子５０を挟んで対称に配置されている。発散部材４２は、集束部材４１で集束された磁力線が、集束された状態で感受素子５０を透過するようにするために設けられている。つまり、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂでは、発散部材４２を設けることで、磁力線が、感受素子５０を並行に透過しやすくなる。
なお、磁気センサ部３１において必要な感度が得られれば、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂは、発散部材４２を備えなくてもよい。
なお、磁気センサ部３１において必要な感度が得られれば、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂは、発散部材４２を備えなくてもよい。
【0033】
本実施形態の磁気センサ部３１では、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂは、磁気センサ部３１と移動機構１０のベルト１５との間の空間のうち、集束部材４１における幅広部４１２が対向する領域の磁界を主に感受する。
付言すると、本実施形態の磁気センサ部３１では、第１磁気センサ４０Ａは、第１磁気センサ４０Ａの集束部材４１における幅広部４１２が対向する領域の磁界を主に感受する一方で、第２磁気センサ４０Ｂの集束部材４１における幅広部４１２が対向する領域の磁界はほとんど感受しない。同様に、第２磁気センサ４０Ｂは、第２磁気センサ４０Ｂの集束部材４１における幅広部４１２が対向する領域の磁界を主に感受する一方で、第１磁気センサ４０Ａの集束部材４１における幅広部４１２が対向する領域の磁界はほとんど感受しない。
以下では、磁気センサ部３１と移動機構１０のベルト１５との間の空間のうち、第１磁気センサ４０Ａが主に磁界を感受する領域を、第１磁気センサ４０Ａによる感受領域Ｓ１と表記し、第２磁気センサ４０Ｂが主に磁界を感受する領域を、第２磁気センサ４０Ｂによる感受領域Ｓ２と表記する場合がある。
付言すると、本実施形態の磁気センサ部３１では、第１磁気センサ４０Ａは、第１磁気センサ４０Ａの集束部材４１における幅広部４１２が対向する領域の磁界を主に感受する一方で、第２磁気センサ４０Ｂの集束部材４１における幅広部４１２が対向する領域の磁界はほとんど感受しない。同様に、第２磁気センサ４０Ｂは、第２磁気センサ４０Ｂの集束部材４１における幅広部４１２が対向する領域の磁界を主に感受する一方で、第１磁気センサ４０Ａの集束部材４１における幅広部４１２が対向する領域の磁界はほとんど感受しない。
以下では、磁気センサ部３１と移動機構１０のベルト１５との間の空間のうち、第１磁気センサ４０Ａが主に磁界を感受する領域を、第１磁気センサ４０Ａによる感受領域Ｓ１と表記し、第２磁気センサ４０Ｂが主に磁界を感受する領域を、第２磁気センサ４０Ｂによる感受領域Ｓ２と表記する場合がある。
【0034】
本実施形態の磁気センサ部３１では、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂからベルト１５までの距離が、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂからベルト１５までの距離が過度に長い場合、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂが、ベルト１５により移動する対象物９に含まれる異物９１による磁界の変化を感受しにくくなる場合がある。また、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂからベルト１５までの距離が過度に短い場合、異物９１を検出可能な対象物９の大きさに制限が生じやすい。
なお、本実施形態において、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂからベルト１５までの距離とは、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂの集束部材４１における幅広部４１２からベルト１５の表面までのｙ方向に沿った距離である。
なお、本実施形態において、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂからベルト１５までの距離とは、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂの集束部材４１における幅広部４１２からベルト１５の表面までのｙ方向に沿った距離である。
【0035】
（第１磁気センサ４０Ａと第２磁気センサ４０Ｂとの関係）
図２に戻り、第１磁気センサ４０Ａと第２磁気センサ４０Ｂとの関係について説明する。
本実施形態の磁気センサ部３１では、ｚ方向（すなわち、移動機構１０による対象物９の移動方向）に沿った第１磁気センサ４０Ａと第２磁気センサ４０Ｂとの距離Ｄ（以下、単に第１磁気センサ４０Ａと第２磁気センサ４０Ｂとの距離Ｄと表記する。）は、検出部３０により検出することが想定される異物９１の外径に対して、十分に大きいことが好ましい。
図２に戻り、第１磁気センサ４０Ａと第２磁気センサ４０Ｂとの関係について説明する。
本実施形態の磁気センサ部３１では、ｚ方向（すなわち、移動機構１０による対象物９の移動方向）に沿った第１磁気センサ４０Ａと第２磁気センサ４０Ｂとの距離Ｄ（以下、単に第１磁気センサ４０Ａと第２磁気センサ４０Ｂとの距離Ｄと表記する。）は、検出部３０により検出することが想定される異物９１の外径に対して、十分に大きいことが好ましい。
【0036】
より具体的には、第１磁気センサ４０Ａと第２磁気センサ４０Ｂとの距離Ｄは、検出部３０により検出することが想定される異物９１の外径に対し、１０倍以上であることが好ましく、３０倍以上であることがより好ましい。
これにより、移動機構１０により移動される対象物９に含まれる異物９１が、第１磁気センサ４０Ａによる感受領域Ｓ１と、第２磁気センサ４０Ｂによる感受領域Ｓ２とに跨って存在しにくくなる。そして、検出部３０において、移動機構１０により移動される対象物９に含まれる異物９１による磁界の変化を、第１磁気センサ４０Ａと第２磁気センサ４０Ｂとで同時に感受しにくくなる。
この場合、異物検出装置１では、第１磁気センサ４０Ａと第２磁気センサ４０Ｂとの距離Ｄに対し、１０分の１以下、より好ましくは３０分の１以下の外径を有する微小な異物９１を検出することが可能となる。
これにより、移動機構１０により移動される対象物９に含まれる異物９１が、第１磁気センサ４０Ａによる感受領域Ｓ１と、第２磁気センサ４０Ｂによる感受領域Ｓ２とに跨って存在しにくくなる。そして、検出部３０において、移動機構１０により移動される対象物９に含まれる異物９１による磁界の変化を、第１磁気センサ４０Ａと第２磁気センサ４０Ｂとで同時に感受しにくくなる。
この場合、異物検出装置１では、第１磁気センサ４０Ａと第２磁気センサ４０Ｂとの距離Ｄに対し、１０分の１以下、より好ましくは３０分の１以下の外径を有する微小な異物９１を検出することが可能となる。
【0037】
また、第１磁気センサ４０Ａと第２磁気センサ４０Ｂとの距離Ｄは、検出部３０により検出することが想定される異物９１の外径に対し、４００倍以下であることが好ましく、２００倍以下であることがより好ましく、１００倍以下であることがさらに好ましい。
第１磁気センサ４０Ａと第２磁気センサ４０Ｂとの距離Ｄが過度に大きい場合には、磁気センサ部３１が大型化しやすくなる。
第１磁気センサ４０Ａと第２磁気センサ４０Ｂとの距離Ｄが過度に大きい場合には、磁気センサ部３１が大型化しやすくなる。
【0038】
例えば、検出部３０により外径が３０μｍ程度の異物９１を検出することを想定する場合、第１磁気センサ４０Ａと第２磁気センサ４０Ｂとの距離Ｄは、１ｍｍ以上２０ｍｍ以下とすることが好ましく、５ｍｍ以上１５ｍｍ以下とすることがより好ましい。
【0039】
なお、本実施形態において、第１磁気センサ４０Ａと第２磁気センサ４０Ｂとの距離Ｄとは、図２に示すように、第１磁気センサ４０Ａの集束部材４１と第２磁気センサ４０Ｂの集束部材４１とのｚ方向に沿った距離（間隔）を意味する。言い換えると、第１磁気センサ４０Ａと第２磁気センサ４０Ｂとの距離Ｄとは、移動機構１０による対象物９の移動方向に沿った距離（間隔）を意味する。
【0040】
（感受素子５０）
続いて、磁気センサ部３１の第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂが備える感受素子５０について説明する。図４（ａ）～（ｂ）は、本実施形態が適用される感受素子５０の一例を説明する図である。図４（ａ）は、感受素子５０の平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＩＶＢ－ＩＶＢ線での断面図である。図４（ａ）において、紙面の上下方向（下から上に向かう方向）がｘ方向、紙面の横方向（右から左に向かう方向）がｙ方向、紙面の奥行き方向（手前側から奥側に向かう方向）がｚ方向である。
続いて、磁気センサ部３１の第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂが備える感受素子５０について説明する。図４（ａ）～（ｂ）は、本実施形態が適用される感受素子５０の一例を説明する図である。図４（ａ）は、感受素子５０の平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＩＶＢ－ＩＶＢ線での断面図である。図４（ａ）において、紙面の上下方向（下から上に向かう方向）がｘ方向、紙面の横方向（右から左に向かう方向）がｙ方向、紙面の奥行き方向（手前側から奥側に向かう方向）がｚ方向である。
【0041】
図４（ｂ）に示すように、感受素子５０は、非磁性の基板５０５上に、軟磁性体（軟磁性体層）で構成される感受回路５００が積層された構造を有している。本実施形態の感受素子５０では、基板５０５と感受回路５００とがｚ方向に積層されている。付言すると、ｚ方向が感受素子５０の厚さ方向である。
基板５０５は、例えばガラス、サファイアといった酸化物基板やシリコン等の半導体基板、あるいは、アルミニウム、ステンレススティール、ニッケルリンメッキを施した金属等の金属基板等が挙げられる。
なお、例えば基板５０５として金属基板等の感受回路５００と比べて電気抵抗が低い材料を用いる場合には、感受回路５００が設けられる側の基板５０５の表面に、基板５０５と感受回路５００とを絶縁する絶縁層を設けることが好ましい。
基板５０５は、例えばガラス、サファイアといった酸化物基板やシリコン等の半導体基板、あるいは、アルミニウム、ステンレススティール、ニッケルリンメッキを施した金属等の金属基板等が挙げられる。
なお、例えば基板５０５として金属基板等の感受回路５００と比べて電気抵抗が低い材料を用いる場合には、感受回路５００が設けられる側の基板５０５の表面に、基板５０５と感受回路５００とを絶縁する絶縁層を設けることが好ましい。
【0042】
感受回路５００は、複数の感受部５１と、隣接する感受部５１をつづら折りに直列接続する接続部５２と、直列接続された感受部５１の一方の端部と他方の端部とに設けられた端子部５３とを備えている。
【0043】
感受部５１は、平面形状が長手方向と短手方向とを有する矩形状である。図４（ａ）に示すように、感受部５１は、ｙ方向を長手方向、ｘ方向を短手方向とする。また、この例では、６個の感受部５１が、ｘ方向に並列に配置されている。
それぞれの感受部５１は、長手方向の長さが１ｍｍ～２ｍｍ、短手方向の幅が５０μｍ～１５０μｍである。また、隣接する感受部５１同士の間隔は、５０μｍ～１５０μｍである。
なお、感受部５１の長さおよび幅、並列させる個数等の上記した数値は一例であって、感受する磁界の値や用いる軟磁性体材料等によって変更してもよい。
それぞれの感受部５１は、長手方向の長さが１ｍｍ～２ｍｍ、短手方向の幅が５０μｍ～１５０μｍである。また、隣接する感受部５１同士の間隔は、５０μｍ～１５０μｍである。
なお、感受部５１の長さおよび幅、並列させる個数等の上記した数値は一例であって、感受する磁界の値や用いる軟磁性体材料等によって変更してもよい。
【0044】
それぞれの感受部５１は、長手方向に交差する方向、例えば長手方向に直交する短手方向に一軸磁気異方性が付与されている。なお、長手方向に交差する方向とは、長手方向に対して４５°を越えた角度を有すればよい。これにより、感受部５１が磁気インピーダンス効果を示す。すなわち、感受部５１が磁気インピーダンス効果素子である。
また、詳細については後述するが、それぞれの感受部５１には、第１磁石６１～第４磁石６４によって予め定められた大きさのバイアス磁界Ｈｂが印加されている。
また、詳細については後述するが、それぞれの感受部５１には、第１磁石６１～第４磁石６４によって予め定められた大きさのバイアス磁界Ｈｂが印加されている。
【0045】
接続部５２は、隣接する感受部５１の端部間に設けられ、隣接する感受部５１をつづら折りに直列接続する。図４（ａ）に示す感受回路５００では、６個の感受部５１が並列に配置されているため、接続部５２は５個である。接続部５２の数は、感受部５１の数によって異なる。例えば、感受部５１が３個であれば、接続部５２は２個である。
【0046】
端子部５３は、接続部５２で接続されていない感受部５１の端部にそれぞれ設けられている。端子部５３は、電線等を接続しうる大きさであればよい。なお、本実施形態の感受回路５００は、感受部５１が６個であるため、２個の端子部５３はともに、図４（ａ）において左側に設けられている。感受部５１の数が奇数の場合には、２個の端子部５３を左右に分けて設ければよい。
【0047】
感受回路５００の感受部５１、接続部５２および端子部５３を構成する軟磁性体としては、Ｃｏを主成分とした合金に高融点金属Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ等を添加したアモルファス合金（以下では、感受回路５００を構成するＣｏ合金と表記する。）を用いるのがよい。感受回路５００を構成するＣｏ合金としては、ＣｏＮｂＺｒ、ＣｏＦｅＴａ、ＣｏＷＺｒ等が挙げられる。このような感受回路５００を構成するＣｏ合金は、例えば、スパッタリング法により形成することができる。
【0048】
そして、感受回路５００の感受部５１、接続部５２および端子部５３は、一層の軟磁性体で一体に構成されている。軟磁性体は、導電性であるので、一方の端子部５３から他方の端子部５３に、電流を流すことができる。
なお、接続部５２および端子部５３の一方または両方を、導電体で構成してもよい。このような接続部５２、端子部５３を構成する導電体としては、例えば、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ等が挙げられる。また、接続部５２と端子部５３とを異なる導電体で構成してもよい。
なお、接続部５２および端子部５３の一方または両方を、導電体で構成してもよい。このような接続部５２、端子部５３を構成する導電体としては、例えば、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ等が挙げられる。また、接続部５２と端子部５３とを異なる導電体で構成してもよい。
【0049】
（第１磁石６１～第４磁石６４）
図３（ａ）～（ｂ）に戻り、磁気センサ部３１の第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂが備える第１磁石６１～第４磁石６４について説明する。
第１磁石６１～第４磁石６４は、例えば、ネオジム磁石やフェライト磁石等の永久磁石により構成される。ここで、永久磁石とは、外部から磁界や電流の供給を受けることなく磁化を発生させる材料である。
第１磁石６１～第４磁石６４を構成する永久磁石の磁束密度は、感受素子５０に印加するバイアス磁界Ｈｂの大きさ等によっても異なるが、例えば、２０ｍＴ～５００ｍＴ程度とすることができる。
図３（ａ）～（ｂ）に戻り、磁気センサ部３１の第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂが備える第１磁石６１～第４磁石６４について説明する。
第１磁石６１～第４磁石６４は、例えば、ネオジム磁石やフェライト磁石等の永久磁石により構成される。ここで、永久磁石とは、外部から磁界や電流の供給を受けることなく磁化を発生させる材料である。
第１磁石６１～第４磁石６４を構成する永久磁石の磁束密度は、感受素子５０に印加するバイアス磁界Ｈｂの大きさ等によっても異なるが、例えば、２０ｍＴ～５００ｍＴ程度とすることができる。
【0050】
第１磁石６１～第４磁石６４は、集束部材４１の幅広部４１２におけるｘ方向の両端部、および、発散部材４２の幅広部４２２におけるｘ方向の両端部に、それぞれ設けられている。
具体的には、第１磁石６１は、集束部材４１の幅広部４１２におけるｘ方向の端部において、感受素子５０側に接触して設けられている。また、第１磁石６１は、Ｎ極が集束部材４１の幅広部４１２に接触するように配置されている。
第２磁石６２は、集束部材４１の幅広部４１２における－ｘ方向の端部において、感受素子５０側に接触して設けられている。また、第２磁石６２は、Ｎ極が集束部材４１の幅広部４１２に接触するように配置されている。
具体的には、第１磁石６１は、集束部材４１の幅広部４１２におけるｘ方向の端部において、感受素子５０側に接触して設けられている。また、第１磁石６１は、Ｎ極が集束部材４１の幅広部４１２に接触するように配置されている。
第２磁石６２は、集束部材４１の幅広部４１２における－ｘ方向の端部において、感受素子５０側に接触して設けられている。また、第２磁石６２は、Ｎ極が集束部材４１の幅広部４１２に接触するように配置されている。
【0051】
第３磁石６３は、発散部材４２の幅広部４２２におけるｘ方向の端部において、感受素子５０側に接触して設けられている。また、第３磁石６３は、Ｓ極が発散部材４２の幅広部４２２に接触するように配置されている。
第４磁石６４は、発散部材４２の幅広部４２２における－ｘ方向の端部において、感受素子５０側に接触して設けられている。また、第４磁石６４は、Ｓ極が発散部材４２の幅広部４２２に接触するように配置されている。
第４磁石６４は、発散部材４２の幅広部４２２における－ｘ方向の端部において、感受素子５０側に接触して設けられている。また、第４磁石６４は、Ｓ極が発散部材４２の幅広部４２２に接触するように配置されている。
【0052】
付言すると、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂでは、第１磁石６１のＳ極と第３磁石６３のＮ極とが、集束部材４１の幅広部４１２と発散部材４２の幅広部４２２との間隙を介して、ｙ方向に対向している。
同様に、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂでは、第２磁石６２のＳ極と第４磁石６４のＮ極とが、集束部材４１の幅広部４１２と発散部材４２の幅広部４２２との間隙を介して、ｙ方向に対向している。
同様に、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂでは、第２磁石６２のＳ極と第４磁石６４のＮ極とが、集束部材４１の幅広部４１２と発散部材４２の幅広部４２２との間隙を介して、ｙ方向に対向している。
【0053】
ここで、本実施形態の磁気センサ部３１では、第１磁気センサ４０Ａと第２磁気センサ４０Ｂとで、第１磁石６１～第４磁石６４が設けられる位置、および第１磁石６１～第４磁石６４における磁極（Ｓ極、Ｎ極）が向く方向が互いに等しくなっている。
【0054】
第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂでは、第１磁石６１～第４磁石６４のＮ極からＳ極へ向かう磁力線が生じる。これにより、第１磁気センサ４０Ａの感受素子５０および第２磁気センサ４０Ｂの感受素子５０に対して、予め定められたバイアス磁界Ｈｂが印加される。
図５（ａ）～（ｂ）は、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂにおいて、第１磁石６１～第４磁石６４によって発生する磁力線の状態を示した図である。
図５（ａ）～（ｂ）は、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂにおいて、第１磁石６１～第４磁石６４によって発生する磁力線の状態を示した図である。
【0055】
図５（ａ）～（ｂ）に示すように、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂでは、第１磁石６１のＮ極から出た磁力線が、集束部材４１の幅広部４１２から対向部４１１を経て、感受素子５０を透過する。同様に、第２磁石６２のＮ極から出た磁力線が、集束部材４１の幅広部４１２から対向部４１１を経て、感受素子５０を透過する。
そして、感受素子５０を透過した磁力線は、発散部材４２の対向部４２１から幅広部４２２を経て、第３磁石６３および第４磁石６４のＳ極に到達する。
また、第３磁石６３のＮ極から出た磁力線は、発散部材４２の幅広部４２２と集束部材４１の幅広部４１２との間隙を経て、第１磁石６１のＳ極に到達する。同様に、第４磁石６４のＮ極から出た磁力線は、発散部材４２の幅広部４２２と集束部材４１の幅広部４１２との間隙を経て、第２磁石６２のＳ極に到達する。
そして、感受素子５０を透過した磁力線は、発散部材４２の対向部４２１から幅広部４２２を経て、第３磁石６３および第４磁石６４のＳ極に到達する。
また、第３磁石６３のＮ極から出た磁力線は、発散部材４２の幅広部４２２と集束部材４１の幅広部４１２との間隙を経て、第１磁石６１のＳ極に到達する。同様に、第４磁石６４のＮ極から出た磁力線は、発散部材４２の幅広部４２２と集束部材４１の幅広部４１２との間隙を経て、第２磁石６２のＳ極に到達する。
【0056】
以上により、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂでは、第１磁石６１～６４からの磁力線が、集束部材４１および発散部材４２を経由して、感受素子５０を透過する。より具体的には、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂでは、ｙ方向に向かう磁力線が感受素子５０のそれぞれの感受部５１を通過する。
これにより、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂでは、感受素子５０のそれぞれの感受部５１に対して、予め定められた大きさのバイアス磁界Ｈｂが印加される。付言すると、本実施形態の磁気センサ部３１では、第１磁気センサ４０Ａの感受素子５０と第２磁気センサ４０Ｂの感受素子５０とに、同じ向きのバイアス磁界Ｈｂが印加されている。この例では、図５（ａ）～（ｂ）に示すように、第１磁気センサ４０Ａの感受素子５０と第２磁気センサ４０Ｂの感受素子５０とに、ｙ方向に向かうバイアス磁界Ｈｂが印加されている。
これにより、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂでは、感受素子５０のそれぞれの感受部５１に対して、予め定められた大きさのバイアス磁界Ｈｂが印加される。付言すると、本実施形態の磁気センサ部３１では、第１磁気センサ４０Ａの感受素子５０と第２磁気センサ４０Ｂの感受素子５０とに、同じ向きのバイアス磁界Ｈｂが印加されている。この例では、図５（ａ）～（ｂ）に示すように、第１磁気センサ４０Ａの感受素子５０と第２磁気センサ４０Ｂの感受素子５０とに、ｙ方向に向かうバイアス磁界Ｈｂが印加されている。
【0057】
（第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂの作用）
続いて、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂの作用について説明する。上述したように、第１磁気センサ４０Ａと第２磁気センサ４０Ｂとは、互いに等しい構成を有することから、第１磁気センサ４０Ａと第２磁気センサ４０Ｂとは同様の作用を奏する。
図６は、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂの感受素子５０における感受部５１の長手方向（ｙ方向）に印加された磁界と感受素子５０のインピーダンスＺとの関係を示す図である。図６において、横軸が磁界Ｈ、縦軸がインピーダンスＺである。感受素子５０のインピーダンスＺは、２個の端子部５３間に高周波電流を流すことにより測定される。
続いて、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂの作用について説明する。上述したように、第１磁気センサ４０Ａと第２磁気センサ４０Ｂとは、互いに等しい構成を有することから、第１磁気センサ４０Ａと第２磁気センサ４０Ｂとは同様の作用を奏する。
図６は、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂの感受素子５０における感受部５１の長手方向（ｙ方向）に印加された磁界と感受素子５０のインピーダンスＺとの関係を示す図である。図６において、横軸が磁界Ｈ、縦軸がインピーダンスＺである。感受素子５０のインピーダンスＺは、２個の端子部５３間に高周波電流を流すことにより測定される。
【0058】
図６に示すように、感受素子５０のインピーダンスＺは、磁界Ｈが０の場合（Ｈ＝０）を境界としてプラス方向またはマイナス方向に磁界Ｈの絶対値が大きくなるに従い、増加、減少と変化している。また、磁界Ｈの変化に対するインピーダンスＺの変化量（すなわち、グラフの傾き）は、磁界Ｈの大きさによって異なっている。
したがって、印加される磁界Ｈの変化量ΔＨに対してインピーダンスＺの変化量ΔＺが急峻な部分（すなわち、ΔＺ／ΔＨが大きい部分）を用いれば、磁界Ｈの微弱な変化をインピーダンスＺの変化量ΔＺとして取り出すことができる。図６では、磁界Ｈがプラスの領域において、磁界Ｈの変化量ΔＨに対するインピーダンスの変化量ΔＺ（ΔＺ／ΔＨ）が最も大きくなる磁界Ｈを、磁界Ｈｂとして示している。
したがって、印加される磁界Ｈの変化量ΔＨに対してインピーダンスＺの変化量ΔＺが急峻な部分（すなわち、ΔＺ／ΔＨが大きい部分）を用いれば、磁界Ｈの微弱な変化をインピーダンスＺの変化量ΔＺとして取り出すことができる。図６では、磁界Ｈがプラスの領域において、磁界Ｈの変化量ΔＨに対するインピーダンスの変化量ΔＺ（ΔＺ／ΔＨ）が最も大きくなる磁界Ｈを、磁界Ｈｂとして示している。
【0059】
このように、第１磁気センサ４０Ａ、第２磁気センサ４０Ｂでは、磁界Ｈｂの近傍における磁界Ｈの変化量ΔＨが高精度に測定できる。
したがって、本実施形態の第１磁気センサ４０Ａ、第２磁気センサ４０Ｂでは、第１磁石６１～第４磁石６４を用いて、感受素子５０の感受部５１に対してバイアス磁界として、磁界Ｈｂ（バイアス磁界Ｈｂと表記する場合がある。）を印加している。
したがって、本実施形態の第１磁気センサ４０Ａ、第２磁気センサ４０Ｂでは、第１磁石６１～第４磁石６４を用いて、感受素子５０の感受部５１に対してバイアス磁界として、磁界Ｈｂ（バイアス磁界Ｈｂと表記する場合がある。）を印加している。
【0060】
（磁気センサ部３１の回路構成）
図７は、本実施形態の磁気センサ部３１の回路構成の一例を示した図である。
図７に示すように、磁気センサ部３１は、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂを含むブリッジ回路部７０を有する。
ブリッジ回路部７０は、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂに加えて、第１磁気センサ４０Ａに直列接続される第１コンデンサ７１、および第２磁気センサ４０Ｂに直列接続される第２コンデンサ７２を備えている。具体的には、ブリッジ回路部７０は、第１磁気センサ４０Ａと第１コンデンサ７１とが第１接続点７３を介して直列接続されている第１直列回路部８１を有している。また、ブリッジ回路部７０は、第２磁気センサ４０Ｂと第２コンデンサ７２とが第２接続点７４を介して直列接続されている第２直列回路部８２を有している。
図７は、本実施形態の磁気センサ部３１の回路構成の一例を示した図である。
図７に示すように、磁気センサ部３１は、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂを含むブリッジ回路部７０を有する。
ブリッジ回路部７０は、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂに加えて、第１磁気センサ４０Ａに直列接続される第１コンデンサ７１、および第２磁気センサ４０Ｂに直列接続される第２コンデンサ７２を備えている。具体的には、ブリッジ回路部７０は、第１磁気センサ４０Ａと第１コンデンサ７１とが第１接続点７３を介して直列接続されている第１直列回路部８１を有している。また、ブリッジ回路部７０は、第２磁気センサ４０Ｂと第２コンデンサ７２とが第２接続点７４を介して直列接続されている第２直列回路部８２を有している。
【0061】
さらに、ブリッジ回路部７０は、第１直列回路部８１の第１磁気センサ４０Ａ側の端部と、第２直列回路部８２の第２磁気センサ４０Ｂ側の端部とが、第３接続点７５を介して接続されている。さらにまた、ブリッジ回路部７０は、第１直列回路部８１の第１コンデンサ７１側の端部と、第２直列回路部８２の第２コンデンサ７２側の端部とが、第４接続点７６を介して接続されている。これにより、ブリッジ回路部７０では、第１直列回路部８１と第２直列回路部８２とが並列接続され、第１磁気センサ４０Ａ、第２磁気センサ４０Ｂ、第１コンデンサ７１および第２コンデンサ７２によりブリッジ回路が構成されている。
【0062】
また、ブリッジ回路部７０は、第３接続点７５と第４接続点７６との間に、電圧印加部８３が接続されている。そして、ブリッジ回路部７０には、第３接続点７５および第４接続点７６を介して、電圧印加部８３によって予め定められた周波数を有する高周波電圧が印加される。
具体的には、電圧印加部８３は、ブリッジ回路部７０に対して、予め定められた振幅および周波数を有する高周波電圧を印加する。電圧印加部８３が印加する高周波電圧の大きさ（振幅）は、例えば、０．１Ｖ以上１０Ｖ以下の範囲とすることができる。なお、電圧印加部８３がブリッジ回路部７０に対して印加する高周波電圧の各条件は、例えば、ブリッジ回路部７０の回路構成、想定される異物９１の大きさや材質等に応じて設定することができ、上記範囲に限定されるものではない。
具体的には、電圧印加部８３は、ブリッジ回路部７０に対して、予め定められた振幅および周波数を有する高周波電圧を印加する。電圧印加部８３が印加する高周波電圧の大きさ（振幅）は、例えば、０．１Ｖ以上１０Ｖ以下の範囲とすることができる。なお、電圧印加部８３がブリッジ回路部７０に対して印加する高周波電圧の各条件は、例えば、ブリッジ回路部７０の回路構成、想定される異物９１の大きさや材質等に応じて設定することができ、上記範囲に限定されるものではない。
【0063】
また、ブリッジ回路部７０は、第１接続点７３および第２接続点７４に、電圧測定部８５が接続されている。本実施形態の電圧測定部８５は、第１接続点７３の電圧Ｖａおよび第２接続点７４の電圧Ｖｂを測定し、第１接続点７３の電圧Ｖａと第２接続点７４の電圧Ｖｂの差分（Ｖａ－Ｖｂ）を出力する。以下、電圧測定部８５により出力される、第１接続点７３の電圧Ｖａと第２接続点７４の電圧Ｖｂの差分を、出力信号Ｖａｂと表記する場合がある。
詳細については後述するが、本実施形態の磁気センサ部３１では、制御部３５（図１参照）が、電圧測定部８５から出力される出力信号Ｖａｂに基づいて、対象物９（図１参照）における異物９１を検出する。
詳細については後述するが、本実施形態の磁気センサ部３１では、制御部３５（図１参照）が、電圧測定部８５から出力される出力信号Ｖａｂに基づいて、対象物９（図１参照）における異物９１を検出する。
【0064】
（磁気センサ部３１における出力信号Ｖａｂについて）
続いて、磁気センサ部３１のブリッジ回路部７０において、電圧測定部８５により出力される出力信号Ｖａｂについて説明する。以下では、第１磁気センサ４０ＡのインピーダンスをＺ１、第２磁気センサ４０ＢのインピーダンスをＺ２、第１コンデンサ７１のインピーダンスをＺ３、第２コンデンサ７２のインピーダンスをＺ４と表記する。なお、本実施形態では、第１コンデンサ７１のインピーダンスＺ３と第２コンデンサ７２のインピーダンスＺ４とは等しくなっている（Ｚ３＝Ｚ４）。
本実施形態が適用される磁気センサ部３１のブリッジ回路部７０では、電圧印加部８３により印加される高周波電圧をＶｉｎとした場合、第１接続点７３の電圧Ｖａと第２接続点７４の電圧Ｖｂとの差分である出力信号Ｖａｂは、以下の式（１）により表される。
Ｖａｂ＝｛（Ｚ１＊Ｚ４－Ｚ２＊Ｚ３）／（Ｚ１＋Ｚ２）＊（Ｚ３＋Ｚ４）｝Ｖｉｎ…（１）
続いて、磁気センサ部３１のブリッジ回路部７０において、電圧測定部８５により出力される出力信号Ｖａｂについて説明する。以下では、第１磁気センサ４０ＡのインピーダンスをＺ１、第２磁気センサ４０ＢのインピーダンスをＺ２、第１コンデンサ７１のインピーダンスをＺ３、第２コンデンサ７２のインピーダンスをＺ４と表記する。なお、本実施形態では、第１コンデンサ７１のインピーダンスＺ３と第２コンデンサ７２のインピーダンスＺ４とは等しくなっている（Ｚ３＝Ｚ４）。
本実施形態が適用される磁気センサ部３１のブリッジ回路部７０では、電圧印加部８３により印加される高周波電圧をＶｉｎとした場合、第１接続点７３の電圧Ｖａと第２接続点７４の電圧Ｖｂとの差分である出力信号Ｖａｂは、以下の式（１）により表される。
Ｖａｂ＝｛（Ｚ１＊Ｚ４－Ｚ２＊Ｚ３）／（Ｚ１＋Ｚ２）＊（Ｚ３＋Ｚ４）｝Ｖｉｎ…（１）
【0065】
また、ブリッジ回路部７０は、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂが感受する磁界が予め定められた基準値である場合（例えば、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂが感受する磁界が０Ｈである場合）に、平衡条件を満たす。
具体的には、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂが予め定められた基準値である場合に、第１磁気センサ４０ＡのインピーダンスＺ１と第２コンデンサ７２のインピーダンスＺ４との積と、第２磁気センサ２０ＢのインピーダンスＺ２と第１コンデンサ７１のインピーダンスＺ３との積とが、等しくなっている（Ｚ１＊Ｚ４＝Ｚ２＊Ｚ３）。
具体的には、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂが予め定められた基準値である場合に、第１磁気センサ４０ＡのインピーダンスＺ１と第２コンデンサ７２のインピーダンスＺ４との積と、第２磁気センサ２０ＢのインピーダンスＺ２と第１コンデンサ７１のインピーダンスＺ３との積とが、等しくなっている（Ｚ１＊Ｚ４＝Ｚ２＊Ｚ３）。
【0066】
したがって、磁気センサ部３１のブリッジ回路部７０では、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂが感受する磁界が予め定められた基準値（例えば０Ｈ）である場合、出力信号Ｖａｂは０となる。
言い換えると、本実施形態の異物検出装置１では、第１磁気センサ４０Ａによる感受領域Ｓ１および第２磁気センサ４０Ｂによる感受領域Ｓ２に対象物９の異物９１が存在しない場合に、ブリッジ回路部７０における出力信号Ｖａｂは０となる。
言い換えると、本実施形態の異物検出装置１では、第１磁気センサ４０Ａによる感受領域Ｓ１および第２磁気センサ４０Ｂによる感受領域Ｓ２に対象物９の異物９１が存在しない場合に、ブリッジ回路部７０における出力信号Ｖａｂは０となる。
【0067】
そして、磁気センサ部３１のブリッジ回路部７０では、第１磁気センサ４０Ａで感受される磁界が基準値から変化した場合、第１磁気センサ４０ＡのインピーダンスＺ１が変化する。付言すると、第１磁気センサ４０Ａによる感受領域Ｓ１に対象物９の異物９１が存在する場合、感受領域Ｓ１の磁界が基準値から変化し、第１磁気センサ４０ＡのインピーダンスＺ１が変化する。
同様に、第２磁気センサ４０Ｂで感受される磁界が基準値から変化した場合、第２磁気センサ４０ＢのインピーダンスＺ２が変化する。付言すると、第２磁気センサ４０Ｂによる感受領域Ｓ２に対象物９の異物９１が存在する場合、感受領域Ｓ２の磁界が基準値から変化し、第２磁気センサ４０ＢのインピーダンスＺ２が変化する。
なお、上述したように、第１磁気センサ４０Ａと第２磁気センサ４０Ｂとは互いに等しい構成を有している。そして、第１磁気センサ４０Ａの感受素子５０と第２磁気センサ４０Ｂの感受素子５０とに対して、同じ大きさのバイアス磁界Ｈｂが印加されている。したがって、本実施形態の磁気センサ部３１では、感受される磁界Ｈの変化量に対するインピーダンスＺの変化量は、第１磁気センサ４０Ａと第２磁気センサ４０Ｂとで等しい。
同様に、第２磁気センサ４０Ｂで感受される磁界が基準値から変化した場合、第２磁気センサ４０ＢのインピーダンスＺ２が変化する。付言すると、第２磁気センサ４０Ｂによる感受領域Ｓ２に対象物９の異物９１が存在する場合、感受領域Ｓ２の磁界が基準値から変化し、第２磁気センサ４０ＢのインピーダンスＺ２が変化する。
なお、上述したように、第１磁気センサ４０Ａと第２磁気センサ４０Ｂとは互いに等しい構成を有している。そして、第１磁気センサ４０Ａの感受素子５０と第２磁気センサ４０Ｂの感受素子５０とに対して、同じ大きさのバイアス磁界Ｈｂが印加されている。したがって、本実施形態の磁気センサ部３１では、感受される磁界Ｈの変化量に対するインピーダンスＺの変化量は、第１磁気センサ４０Ａと第２磁気センサ４０Ｂとで等しい。
【0068】
一方、ブリッジ回路部７０では、第１コンデンサ７１のインピーダンスＺ３および第２コンデンサ７２のインピーダンスＺ４は、磁界の変化によっては変化しない。
以上により、本実施形態の磁気センサ部３１では、ブリッジ回路部７０の出力信号Ｖａｂが、第１磁気センサ４０ＡのインピーダンスＺ１の変化、または、第２磁気センサ４０ＢのインピーダンスＺ２の変化に応じて変化する。すなわち、ブリッジ回路部７０の出力信号Ｖａｂは、第１磁気センサ４０ＡのインピーダンスＺ１と第２磁気センサ４０ＢのインピーダンスＺ２との差分（Ｚ１－Ｚ２）に応じた大きさとなる。
以上により、本実施形態の磁気センサ部３１では、ブリッジ回路部７０の出力信号Ｖａｂが、第１磁気センサ４０ＡのインピーダンスＺ１の変化、または、第２磁気センサ４０ＢのインピーダンスＺ２の変化に応じて変化する。すなわち、ブリッジ回路部７０の出力信号Ｖａｂは、第１磁気センサ４０ＡのインピーダンスＺ１と第２磁気センサ４０ＢのインピーダンスＺ２との差分（Ｚ１－Ｚ２）に応じた大きさとなる。
【0069】
図８は、本実施形態が適用される磁気センサ部３１のブリッジ回路部７０から出力される出力信号Ｖａｂの時間変化の一例を示したグラフである。図８では、横軸が時間経過を表し、縦軸が出力信号Ｖａｂの大きさを表している。また、図８では、ブリッジ回路部７０に対し、電圧印加部８３により周波数５０ＭＨｚ、振幅１Ｖの高周波電圧を印加した場合の出力信号Ｖａｂの時間変化を示している。
図９（ａ）～（ｂ）は、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂと、移動機構１０により移動される対象物９に含まれる異物９１との位置関係の一例を説明する図である。
図９（ａ）～（ｂ）は、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂと、移動機構１０により移動される対象物９に含まれる異物９１との位置関係の一例を説明する図である。
【0070】
図９（ａ）に示すように、移動機構１０による対象物９の移動に伴って対象物９に含まれる異物９１が第１磁気センサ４０Ａによる感受領域Ｓ１に到達すると、異物９１によって感受領域Ｓ１の磁界が大きくなる。この結果、第１磁気センサ４０ＡのインピーダンスＺ１が上昇する。その一方で、第２磁気センサ４０Ｂによる感受領域Ｓ２には異物９１が存在しないため、感受領域Ｓ２の磁界は変化せず、第２磁気センサ４０ＢのインピーダンスＺ２は変化しない。
この場合、第１磁気センサ４０ＡのインピーダンスＺ１が第２磁気センサ４０ＢのインピーダンスＺ２よりも大きくなり（Ｚ１＞Ｚ２）、出力信号Ｖａｂは、正の値となる。
図８では、Ｔ１で示す時間が、対象物９に含まれる異物９１が第１磁気センサ４０Ａによる感受領域Ｓ１に存在する時間に相当する。図８に示すように、異物９１が感受領域Ｓ１に存在する時間では、出力信号Ｖａｂは、プラス方向に突出するピーク（以下、第１ピークＰ１と表記する。）を含む波形となる。
この場合、第１磁気センサ４０ＡのインピーダンスＺ１が第２磁気センサ４０ＢのインピーダンスＺ２よりも大きくなり（Ｚ１＞Ｚ２）、出力信号Ｖａｂは、正の値となる。
図８では、Ｔ１で示す時間が、対象物９に含まれる異物９１が第１磁気センサ４０Ａによる感受領域Ｓ１に存在する時間に相当する。図８に示すように、異物９１が感受領域Ｓ１に存在する時間では、出力信号Ｖａｂは、プラス方向に突出するピーク（以下、第１ピークＰ１と表記する。）を含む波形となる。
【0071】
図９（ｂ）に示すように、移動機構１０による対象物９の移動に伴って対象物９に含まれる異物９１が第１磁気センサ４０Ａによる感受領域Ｓ１から第２磁気センサ４０Ｂによる感受領域Ｓ２まで移動すると、異物９１による影響が無くなることで、感受領域Ｓ１の磁界が予め定められた基準値（例えば０Ｈ）に戻る。これに伴い、第１磁気センサ４０ＡのインピーダンスＺ１が元の値まで低下する。また、第２磁気センサ４０Ｂによる感受領域Ｓ２まで移動した異物９１によって、感受領域Ｓ２の磁界が大きくなる。この結果、第２磁気センサ４０ＢのインピーダンスＺ２が上昇する。
この場合、第２磁気センサ４０ＢのインピーダンスＺ２が第１磁気センサ４０ＡのインピーダンスＺ１よりも大きくなり（Ｚ１＜Ｚ２）、出力信号Ｖａｂは、負の値となる。
図８では、Ｔ２で示す時間が、対象物９に含まれる異物９１が第２磁気センサ４０Ｂによる感受領域Ｓ２に存在する時間に相当する。図８に示すように、異物９１が感受領域Ｓ２に存在する時間では、出力信号Ｖａｂは、マイナス方向に突出するピーク（以下、第２ピークＰ２と表記する。）を含む波形となる。
この場合、第２磁気センサ４０ＢのインピーダンスＺ２が第１磁気センサ４０ＡのインピーダンスＺ１よりも大きくなり（Ｚ１＜Ｚ２）、出力信号Ｖａｂは、負の値となる。
図８では、Ｔ２で示す時間が、対象物９に含まれる異物９１が第２磁気センサ４０Ｂによる感受領域Ｓ２に存在する時間に相当する。図８に示すように、異物９１が感受領域Ｓ２に存在する時間では、出力信号Ｖａｂは、マイナス方向に突出するピーク（以下、第２ピークＰ２と表記する。）を含む波形となる。
【0072】
このように、本実施形態の磁気センサ部３１では、移動機構１０により移動される対象物９に異物９１が存在する場合、対象物９が感受領域Ｓ１から感受領域Ｓ２へ移動するのに伴って、出力信号Ｖａｂに、第１磁気センサ４０ＡのインピーダンスＺ１が変化することによる第１ピークＰ１と、第２磁気センサ４０ＢのインピーダンスＺ２が変化することによる第２ピークＰ２とが続いて表れる。
【0073】
検出部３０では、制御部３５は、出力信号Ｖａｂにおけるピークの信号値を予め定められた閾値と比較することで、対象物９における異物９１の存在を検出する。すなわち、制御部３５は、出力信号Ｖａｂにおけるピークの信号値の絶対値が、閾値の絶対値を超える場合、対象物９に異物９１が存在すると判断することができる。
例えば、本実施形態の制御部３５は、出力信号Ｖａｂにおける第１ピークＰ１の信号値を予め定められた第１の閾値Ｖ１と比較する。これにより、対象物９が第１磁気センサ４０Ａによる感受領域Ｓ１を通過するタイミングで、対象物９における異物９１の存在を検出することができる。
同様に、制御部３５は、出力信号Ｖａｂにおける第２ピークＰ２の信号値を予め定められた第２の閾値Ｖ２と比較する。これにより、対象物９が第２磁気センサ４０Ｂによる感受領域Ｓ２を通過するタイミングで、対象物９における異物９１の存在を検出することができる。
例えば、本実施形態の制御部３５は、出力信号Ｖａｂにおける第１ピークＰ１の信号値を予め定められた第１の閾値Ｖ１と比較する。これにより、対象物９が第１磁気センサ４０Ａによる感受領域Ｓ１を通過するタイミングで、対象物９における異物９１の存在を検出することができる。
同様に、制御部３５は、出力信号Ｖａｂにおける第２ピークＰ２の信号値を予め定められた第２の閾値Ｖ２と比較する。これにより、対象物９が第２磁気センサ４０Ｂによる感受領域Ｓ２を通過するタイミングで、対象物９における異物９１の存在を検出することができる。
【0074】
上述したように、本実施形態の検出部３０では、磁気センサ部３１において、第１磁気センサ４０Ａの感受素子５０と第２磁気センサ４０Ｂの感受素子５０とに対して、同じ向きのバイアス磁界Ｈｂが印加されている。
そして、本実施形態の検出部３０では、ブリッジ回路部７０が、出力信号Ｖａｂとして、第１磁気センサ４０Ａが接続される第１接続点７３の電圧Ｖａと、第２磁気センサ４０Ｂが接続される第２接続点７４の電圧Ｖｂとの差分を出力する。
これにより、対象物９に異物９１が存在する場合に、出力信号Ｖａｂに、プラス方向に突出する第１ピークＰ１と、マイナス方向に突出する第２ピークＰ２とが続いて表れる。
そして、本実施形態の検出部３０では、ブリッジ回路部７０が、出力信号Ｖａｂとして、第１磁気センサ４０Ａが接続される第１接続点７３の電圧Ｖａと、第２磁気センサ４０Ｂが接続される第２接続点７４の電圧Ｖｂとの差分を出力する。
これにより、対象物９に異物９１が存在する場合に、出力信号Ｖａｂに、プラス方向に突出する第１ピークＰ１と、マイナス方向に突出する第２ピークＰ２とが続いて表れる。
【0075】
ここで、磁気センサ部３１において、本実施形態とは異なり、第１磁気センサ４０Ａの感受素子５０と第２磁気センサ４０Ｂの感受素子５０とに対して、反対向きのバイアス磁界が印加されている場合を考える。例えば、第１磁気センサ４０Ａの感受素子５０に対して、図５（ａ）に示すように、ｙ方向に向かうバイアス磁界Ｈｂが印加され、第２磁気センサ４０Ｂの感受素子５０に対して、図５（ｂ）に示す例とは反対に、－ｙ方向に向かうバイアス磁界（図６に示す磁界Ｈｂ´）が印加されている場合を考える。
図１０は、第１磁気センサ４０Ａの感受素子５０と第２磁気センサ４０Ｂの感受素子５０とに対して、反対向きのバイアス磁界が印加されている場合に、磁気センサ部３１のブリッジ回路部７０から出力される出力信号Ｖａｂの時間変化の一例を示したグラフである。図１０では、図８と同様に、ブリッジ回路部７０に対し、電圧印加部８３により周波数５０ＭＨｚ、振幅１Ｖの高周波電圧を印加した場合の出力信号Ｖａｂの時間変化を示している。
図１０は、第１磁気センサ４０Ａの感受素子５０と第２磁気センサ４０Ｂの感受素子５０とに対して、反対向きのバイアス磁界が印加されている場合に、磁気センサ部３１のブリッジ回路部７０から出力される出力信号Ｖａｂの時間変化の一例を示したグラフである。図１０では、図８と同様に、ブリッジ回路部７０に対し、電圧印加部８３により周波数５０ＭＨｚ、振幅１Ｖの高周波電圧を印加した場合の出力信号Ｖａｂの時間変化を示している。
【0076】
図９（ａ）に示すように、対象物９に含まれる異物９１が第１磁気センサ４０Ａによる感受領域Ｓ１に到達すると、異物９１によって感受領域Ｓ１の磁界が大きくなる。この場合、上述した例と同様に、第１磁気センサ４０ＡのインピーダンスＺ１が上昇する一方で、第２磁気センサ４０ＢのインピーダンスＺ２は変化しない。この結果、第１磁気センサ４０ＡのインピーダンスＺ１が第２磁気センサ４０ＢのインピーダンスＺ２よりも大きくなり（Ｚ１＞Ｚ２）、出力信号Ｖａｂは、正の値となる。
図１０では、Ｔ１で示す時間が、対象物９に含まれる異物９１が第１磁気センサ４０Ａによる感受領域Ｓ１に存在する時間に相当する。図１０に示すように、異物９１が感受領域Ｓ１に存在する時間では、出力信号Ｖａｂは、プラス方向に突出するピーク（以下、第１ピークＰ１´と表記する。）を含む波形となる。
図１０では、Ｔ１で示す時間が、対象物９に含まれる異物９１が第１磁気センサ４０Ａによる感受領域Ｓ１に存在する時間に相当する。図１０に示すように、異物９１が感受領域Ｓ１に存在する時間では、出力信号Ｖａｂは、プラス方向に突出するピーク（以下、第１ピークＰ１´と表記する。）を含む波形となる。
【0077】
その後、図９（ｂ）に示すように、対象物９に含まれる異物９１が第２磁気センサ４０Ｂによる感受領域Ｓ２まで移動すると、感受領域Ｓ１の磁界が基準値（例えば０Ｈ）に戻り、第１磁気センサ４０ＡのインピーダンスＺ１が元の値まで低下する。また、第２磁気センサ４０Ｂによる感受領域Ｓ２にまで移動した異物９１によって、感受領域Ｓ２の磁界が大きくなる。ここでは、第２磁気センサ４０Ｂの感受素子５０に対して、第１磁気センサ４０Ａの感受素子５０とは反対向きのバイアス磁界Ｈｂ´が印加されている。このため、感受領域Ｓ２の磁界が大きくなることにより、第２磁気センサ４０ＢのインピーダンスＺ２が低下する。
この場合、第２磁気センサ４０ＢのインピーダンスＺ２が第１磁気センサ４０ＡのインピーダンスＺ１よりも小さくなり（Ｚ１＞Ｚ２）、出力信号Ｖａｂは、正の値となる。
図１０では、Ｔ２で示す時間が、対象物９に含まれる異物９１が第２磁気センサ４０Ｂによる感受領域Ｓ２に存在する時間に相当する。図１０に示すように、異物９１が感受領域Ｓ２に存在する時間では、出力信号Ｖａｂは、プラス方向に突出するピーク（以下、第２ピークＰ２´と表記する。）を含む波形となる。
この場合、第２磁気センサ４０ＢのインピーダンスＺ２が第１磁気センサ４０ＡのインピーダンスＺ１よりも小さくなり（Ｚ１＞Ｚ２）、出力信号Ｖａｂは、正の値となる。
図１０では、Ｔ２で示す時間が、対象物９に含まれる異物９１が第２磁気センサ４０Ｂによる感受領域Ｓ２に存在する時間に相当する。図１０に示すように、異物９１が感受領域Ｓ２に存在する時間では、出力信号Ｖａｂは、プラス方向に突出するピーク（以下、第２ピークＰ２´と表記する。）を含む波形となる。
【0078】
このように、第１磁気センサ４０Ａの感受素子５０と第２磁気センサ４０Ｂの感受素子５０とに対して反対向きのバイアス磁界が印加されている場合、対象物９が感受領域Ｓ１から感受領域Ｓ２へ移動するのに伴って、出力信号Ｖａｂに、プラス方向に突出する第１ピークＰ１´と、プラス方向に突出する第２ピークＰ２´とが続いて表れる。
この場合、制御部３５は、出力信号Ｖａｂにおける第１ピークＰ１´および第２ピークＰ２´の信号値を予め定められた閾値と比較することで、対象物９における異物９１の存在を検出する。
この場合、制御部３５は、出力信号Ｖａｂにおける第１ピークＰ１´および第２ピークＰ２´の信号値を予め定められた閾値と比較することで、対象物９における異物９１の存在を検出する。
【0079】
ここで、検出部３０では、異物９１の検出精度を向上させる観点から、出力信号Ｖａｂにおけるピークの信号値の絶対値（以下、信号強度と表記する。）が大きいことが好ましい。
本実施形態では、第１磁気センサ４０Ａの感受素子５０と第２磁気センサ４０Ｂの感受素子５０とに同じ向きのバイアス磁界Ｈｂを印加することで、第１磁気センサ４０Ａの感受素子５０と第２磁気センサ４０Ｂの感受素子５０とに反対向きのバイアス磁界を印加する場合と比べて、出力信号Ｖａｂにおけるピークの信号強度が大きくなる。付言すると、本実施形態の検出部３０では、出力信号Ｖａｂにおける第１ピークＰ１および第２ピークＰ２の信号強度が、第１磁気センサ４０Ａの感受素子５０と第２磁気センサ４０Ｂの感受素子５０とに反対向きのバイアス磁界を印加する場合の出力信号Ｖａｂにおける第１ピークＰ１´および第２ピークＰ２´の信号強度と比べて大きくなる。
これにより、本実施形態の異物検出装置１では、検出部３０による異物９１の検出精度を向上させることが可能となる。付言すると、本実施形態の異物検出装置１では、対象物９に外径が数十μｍ程度の微小な異物９１が含まれる場合であっても、異物９１を検出しやすくなる。
本実施形態では、第１磁気センサ４０Ａの感受素子５０と第２磁気センサ４０Ｂの感受素子５０とに同じ向きのバイアス磁界Ｈｂを印加することで、第１磁気センサ４０Ａの感受素子５０と第２磁気センサ４０Ｂの感受素子５０とに反対向きのバイアス磁界を印加する場合と比べて、出力信号Ｖａｂにおけるピークの信号強度が大きくなる。付言すると、本実施形態の検出部３０では、出力信号Ｖａｂにおける第１ピークＰ１および第２ピークＰ２の信号強度が、第１磁気センサ４０Ａの感受素子５０と第２磁気センサ４０Ｂの感受素子５０とに反対向きのバイアス磁界を印加する場合の出力信号Ｖａｂにおける第１ピークＰ１´および第２ピークＰ２´の信号強度と比べて大きくなる。
これにより、本実施形態の異物検出装置１では、検出部３０による異物９１の検出精度を向上させることが可能となる。付言すると、本実施形態の異物検出装置１では、対象物９に外径が数十μｍ程度の微小な異物９１が含まれる場合であっても、異物９１を検出しやすくなる。
【0080】
また、検出部３０では、異物９１の検出精度を向上させる観点から、出力信号Ｖａｂにおけるピークの信号値（Signal）とノイズ（Noise）との比であるＳＮ比が大きいことが好ましい。
本実施形態では、第１磁気センサ４０Ａの感受素子５０と第２磁気センサ４０Ｂの感受素子５０とに同じ向きのバイアス磁界Ｈｂを印加することで、第１磁気センサ４０Ａの感受素子５０と第２磁気センサ４０Ｂの感受素子５０とに反対向きのバイアス磁界を印加する場合と比べて、出力信号Ｖａｂにおけるノイズを低減することができる。
本実施形態では、第１磁気センサ４０Ａの感受素子５０と第２磁気センサ４０Ｂの感受素子５０とに同じ向きのバイアス磁界Ｈｂを印加することで、第１磁気センサ４０Ａの感受素子５０と第２磁気センサ４０Ｂの感受素子５０とに反対向きのバイアス磁界を印加する場合と比べて、出力信号Ｖａｂにおけるノイズを低減することができる。
【0081】
図１１（ａ）～（ｂ）は、出力信号Ｖａｂにおけるノイズの大きさを説明する図であって、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂが感受する磁界が予め定められた基準値（例えば０Ｈ）である場合の出力信号Ｖａｂの時間変化を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）したＦＦＴデータの一例である。図１１（ａ）～（ｂ）において、横軸が周波数（Ｈｚ）、縦軸がＦＦＴデータ（ｍＶ／√Ｈｚ）である。
図１１（ａ）は、本実施形態の磁気センサ部３１による出力信号Ｖａｂであって、第１磁気センサ４０Ａの感受素子５０と第２磁気センサ４０Ｂの感受素子５０とに同じ向きのバイアス磁界Ｈｂが印加されている場合の出力信号ＶａｂのＦＦＴデータを示している。また、図１１（ｂ）は、第１磁気センサ４０Ａの感受素子５０と第２磁気センサ４０Ｂの感受素子５０とに反対向きのバイアス磁界が印加されている場合の出力信号ＶａｂのＦＦＴデータを示している。
図１１（ａ）は、本実施形態の磁気センサ部３１による出力信号Ｖａｂであって、第１磁気センサ４０Ａの感受素子５０と第２磁気センサ４０Ｂの感受素子５０とに同じ向きのバイアス磁界Ｈｂが印加されている場合の出力信号ＶａｂのＦＦＴデータを示している。また、図１１（ｂ）は、第１磁気センサ４０Ａの感受素子５０と第２磁気センサ４０Ｂの感受素子５０とに反対向きのバイアス磁界が印加されている場合の出力信号ＶａｂのＦＦＴデータを示している。
【0082】
ここで、対象物９の異物９１ではなく外部磁界に由来するノイズは、通常、対象物９における異物９１の位置によらず、第１磁気センサ４０Ａと第２磁気センサ４０Ｂとに同時に感受される。
そして、本実施形態では、第１磁気センサ４０Ａの感受素子５０と第２磁気センサ４０Ｂの感受素子５０とに同じ向きのバイアス磁界Ｈｂを印加していることから、ノイズを感受することによる第１磁気センサ４０ＡのインピーダンスＺ１の変化量と第２磁気センサ４０ＢのインピーダンスＺ２の変化量とは、互いに等しくなる。
この結果、第１接続点７３の電圧Ｖａと第２接続点７４の電圧Ｖｂとの差分である出力信号Ｖａｂでは、第１磁気センサ４０Ａにより感受されるノイズと第２磁気センサ４０Ｂにより感受されるノイズとが相殺される。これにより、出力信号Ｖａｂにおけるノイズを低減することができる。
そして、本実施形態では、第１磁気センサ４０Ａの感受素子５０と第２磁気センサ４０Ｂの感受素子５０とに同じ向きのバイアス磁界Ｈｂを印加していることから、ノイズを感受することによる第１磁気センサ４０ＡのインピーダンスＺ１の変化量と第２磁気センサ４０ＢのインピーダンスＺ２の変化量とは、互いに等しくなる。
この結果、第１接続点７３の電圧Ｖａと第２接続点７４の電圧Ｖｂとの差分である出力信号Ｖａｂでは、第１磁気センサ４０Ａにより感受されるノイズと第２磁気センサ４０Ｂにより感受されるノイズとが相殺される。これにより、出力信号Ｖａｂにおけるノイズを低減することができる。
【0083】
例えば、図１１（ａ）に示す出力信号Ｖａｂでは、第１磁気センサ４０Ａの感受素子５０と第２磁気センサ４０Ｂの感受素子５０とに反対向きのバイアス磁界が印加されている図１１（ｂ）の出力信号Ｖａｂと比較して、周波数５０Ｈｚ、１５０Ｈｚ近傍のノイズが低減している。
このように、本実施形態では、第１磁気センサ４０Ａの感受素子５０と第２磁気センサ４０Ｂの感受素子５０とに同じ向きのバイアス磁界Ｈｂを印加することで、出力信号Ｖａｂにおけるノイズを低減することができ、出力信号Ｖａｂにおけるピークの信号値（Signal）とノイズ（Noise）との比であるＳＮ比を大きくすることが可能となる。これにより、本実施形態の異物検出装置１では、検出部３０による異物９１の検出精度を向上させることが可能となる。
このように、本実施形態では、第１磁気センサ４０Ａの感受素子５０と第２磁気センサ４０Ｂの感受素子５０とに同じ向きのバイアス磁界Ｈｂを印加することで、出力信号Ｖａｂにおけるノイズを低減することができ、出力信号Ｖａｂにおけるピークの信号値（Signal）とノイズ（Noise）との比であるＳＮ比を大きくすることが可能となる。これにより、本実施形態の異物検出装置１では、検出部３０による異物９１の検出精度を向上させることが可能となる。
【0084】
以上、本発明の実施形態および実施例について説明したが、本発明は本実施形態に限定されるものではない。本発明の趣旨に反しない限りにおいては様々な変形や組み合わせを行っても構わない。
【0085】
例えば、本実施形態の磁気センサ部３１では、感受素子５０の厚さ方向が移動機構１０による対象物９の移動方向であるｚ方向と一致するように、第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂを配置しているが、これに限られない。磁気センサ部３１では、第１磁気センサ４０Ａと第２磁気センサ４０Ｂとが移動機構１０による対象物９の移動方向であるｚ方向に並んでいれば、例えば、感受素子５０の厚さ方向がｘ方向となるように、第１磁気センサ４０Ａと第２磁気センサ４０Ｂとを配置してもよい。
【0086】
また、本実施形態の磁気センサ部３１における第１磁気センサ４０Ａおよび第２磁気センサ４０Ｂでは、４個の永久磁石である第１磁石６１～第４磁石６４を用いて感受素子５０にバイアス磁界Ｈｂを印加しているが、これに限られない。磁気センサ部３１では、第１磁気センサ４０Ａの感受素子５０および第２磁気センサ４０Ｂの感受素子５０に同じ方向を向くバイアス磁界Ｈｂを印加することができれば、４個以外の単数または複数の永久磁石を用いてもよく、第１磁石６１～第４磁石６４に変えて電磁石を用いてもよい。
【符号の説明】
【0087】
１…異物検出装置、１０…移動機構、２０…着磁部、３０…検出部、３１…磁気センサ部、３５…制御部、４０Ａ…第１磁気センサ、４０Ｂ…第２磁気センサ、４１…集束部材、４２…発散部材、５０…感受素子、６１…第１磁石、６２…第２磁石、６３…第３磁石、６４…第４磁石、７０…ブリッジ回路部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
