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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-07-14
(45)【発行日】2022-07-25
(54)【発明の名称】磁性金属異物検出装置
(51)【国際特許分類】
G01N 27/72 20060101AFI20220715BHJP
【ＦＩ】
G01N27/72
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2018160699
(22)【出願日】2018-08-29
(65)【公開番号】P2020034400
(43)【公開日】2020-03-05
【審査請求日】2021-06-15
(73)【特許権者】
【識別番号】304027349
【氏名又は名称】国立大学法人豊橋技術科学大学
(73)【特許権者】
【識別番号】000105062
【氏名又は名称】グラフテック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088580
【弁理士】
【氏名又は名称】秋山 敦
(74)【代理人】
【識別番号】100111109
【氏名又は名称】城田 百合子
(72)【発明者】
【氏名】田中 三郎
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 周一
(72)【発明者】
【氏名】岡村 静致
【審査官】村田 顕一郎
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１１－２３７１８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－０９１６６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－１５１０６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－００４４２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－０３５７０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－２６５６１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】田中 三郎ほか，高温超電導 RF-SQUIDを用いた微小金属異物検出技術，日本AEM学会誌，日本，2014年12月10日，第２２巻第４号，ｐ．４５３－４５７
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ２７／７２－２７／９０９３
Ｇ０１Ｖ １／００－９９／００
ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
一方向に搬送されるシート状またはフィルム状の被検査物に含まれる磁性金属異物を検出する磁性金属異物検出装置であって、前記磁性金属異物を帯磁させる帯磁部と、
該帯磁部で帯磁された前記磁性金属異物からの磁気を測定する磁気センサと、
前記被検査物を前記一方向とは異なる方向に案内する案内部材と、を有し、
前記磁気センサは、前記異なる方向に案内された前記被検査物に含まれる前記磁性金属異物の磁気を測定 し、
前記磁気センサを磁気ノイズから遮断する磁気シールド部と、
該磁気シールド部の内部において前記被検査物を前記磁気センサと対向する位置に支持する支持部と、を備え、
前記磁気シールド部は、前記被検査物が通過する開口を有し、
該開口から離間した位置に前記磁気センサ及び前記支持部が配置されており、
前記磁気シールド部は、外壁と内壁とが間隙を有するように配置された中空のボックス本体を備え、
前記開口は、前記外壁および前記内壁の底部に設けられてい ることを特徴とする磁性金属異物検出装置。
【請求項2】
一方向に搬送されるシート状またはフィルム状の被検査物に含まれる磁性金属異物を検出する磁性金属異物検出装置であって、
前記磁性金属異物を帯磁させる帯磁部と、
該帯磁部で帯磁された前記磁性金属異物からの磁気を測定する磁気センサと、
前記被検査物を前記一方向とは異なる方向に案内する案内部材と、を有し、
前記磁気センサは、前記異なる方向に案内された前記被検査物に含まれる前記磁性金属異物の磁気を測定し、
前記磁気センサを磁気ノイズから遮断する磁気シールド部と、
該磁気シールド部の内部において前記被検査物を前記磁気センサと対向する位置に支持する支持部と、を備え、
前記磁気シールド部は、前記被検査物が通過する開口を有し、
該開口から離間した位置に前記磁気センサ及び前記支持部が配置されており、
前記磁気シールド部を、前記磁気センサ及び前記支持部が露出する位置まで移動させる昇降機構を備えることを特徴とする磁性金属異物検出装置。
【請求項3】
前記磁気シールド部は、外壁と内壁とが間隙を有するように配置された中空のボックス本体を備え、前記開口は、前記外壁および前記内壁の底部に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の磁性金属異物検出装置。
【請求項4】
前記支持部は、回動軸を備えるローラ部材を備え、該ローラ部材は、前記被検査物を前記磁気センサから５ｍｍ以下の距離に支持することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の磁性金属異物検出装置。
【請求項5】
前記磁気センサは、前記支持部との間の距離を調整可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の磁性金属異物検出装置。
【請求項6】
前記回動軸は、非磁性軸受によって回動可能に支持されていることを特徴とする請求項４に記載の磁性金属異物検出装置。
【請求項7】
前記非磁性軸受は、軸受用磁気シールドによって磁気的に遮蔽されていることを特徴とする請求項６に記載の磁性金属異物検出装置。
【請求項8】
前記回動軸は、軸受によって回動可能に支持されており、前記軸受は、前記磁気シールド部の外部に配置されていることを特徴とする請求項４、６、７のいずれか一項に記載の磁性金属異物検出装置。
【請求項9】
前記磁気センサは、コアを備えたフラックスゲートセンサであり、前記帯磁部は、前記磁性金属異物を前記コアの延在方向に帯磁させることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の磁性金属異物検出装置。
【請求項10】
前記磁気センサは、前記磁性金属異物の検出周波数が１Ｈｚで分解能が１０ｐＴ／Ｈｚ１／２以下であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の磁性金属異物検出装置。
【請求項11】
前記磁気シールド部を、前記磁気センサ及び前記支持部が露出する位置まで移動させる昇降機構を備えることを特徴とする請求項１に記載の磁性金属異物検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、磁性金属異物検出装置に係り、特に、シートやフィルムなどの被検査物に含まれる微小磁性金属異物を検出するための磁性金属異物検出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
電気自動車や、コンピュータ等の分野において、急速に技術革新が進み、電池や各種情報機器が複雑化、且つ、小型化している中で、磁性金属異物の混入防止が課題となっている。
【0003】
食の安全や安心の観点から、食品分野などで用いられている金属異物検査装置として、Ｘ線式検査装置や、カメラ式検査装置がある。Ｘ線式検査装置や、カメラ式検査装置では、検出可能な磁性金属異物のサイズは、感度を上げると金属以外の異物まで検出されてしまい、歩留りの低下を招くので、高性能なものであってもφ０．５ｍｍ（５００μｍ）が限界であり、微細な磁性金属異物に適用することが出来なかった。
【0004】
特許文献１に記載されているようなＸ線式検査装置では、高速搬送されるフィルムやシート状の被検査物には適用できなかった。Ｘ線式検査装置は、被検査物が静止しているか、極めて低速で搬送される場合には適用が可能であるが、Ｘ線が被検査物を通過した直後に、ラインセンサで濃淡な画像を処理するコンピュータ技術が追付かないため、高速搬送されるフィルムやシートには適用できない。
【0005】
また、カメラ式検査装置は、高感度カメラが広く普及し、多くの分野で利用され、稼働しているが、被検査物の内部や着色したフィルム等に混在する金属異物を検出することは困難である。また、光の透過度を改善し、カメラで微細かつ鮮明な画像を得る技術が実用化され普及しつつあるが、検出感度が改善することで、フィルムに散在する皺や汚れ等が検出されてしまう。皺や汚れ等が異物として扱われてしまうと、シートやフィルムの歩留まりを極端に悪化させてしまうため、検出感度を抑えて大きな異物のみを検出する必要がある。
【0006】
ハイブリット車や、電気自動車など、次世代の自動車に用いられる自動車用リチウムイオン２次電池に使用されるセパレータは、幅が広く、製造ラインの速度が１００～２００ｍ／分と高速である。セパレータ内の磁性金属異物を、Ｘ線式検査装置や、カメラ式検査装置で評価をする場合、高速で移動するセパレータ内のφ１００μｍ以下の微細な金属異物を検出することはできなかった。
【0007】
例えば、特許文献２に記載のフィルム検査装置では、被検査物Ｆであるフィルムが水平に高速で走行し、入口側及び出口側に、それぞれフィルム支持ローラが配置され、両方の支持ローラの中間部に磁気センサ等の異物検出部が設置されている。このようなフィルムの走行状況では、フィルムが振動することで、異物検出部とフィルムとの間の距離が常に変動することになり、距離が離れた場合には異物由来の信号が小さくなり、異物を検出できないことがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【文献】特開２００２－２１９４２０号公報
【文献】特開２０１８－４４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
上述の通り、従来の磁性金属異物検査装置では、近年の工業分野で求められている、リチウムイオン２次電池に使用されるセパレータなど、フィルムやシートの形態の被検査物に含まれる超微細磁性金属異物を検出して排除することには対応できなかった。
【0010】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、フィルムやシートの形態の被検査物に含まれる微細な磁性金属異物を、高速かつ、確実に検出して排除可能な磁性金属異物検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
前記課題は、本発明の磁性金属異物検出装置によれば、一方向に搬送されるシート状またはフィルム状の被検査物に含まれる磁性金属異物を検出する磁性金属異物検出装置であって、前記磁性金属異物を帯磁させる帯磁部と、該帯磁部で帯磁された前記磁性金属異物からの磁気を測定する磁気センサと、前記被検査物を前記一方向とは異なる方向に案内する案内部材と、を有し、前記磁気センサは、前記異なる方向に案内された前記被検査物に含まれる前記磁性金属異物の磁気を測定し、前記磁気センサを磁気ノイズから遮断する磁気シールド部と、該磁気シールド部の内部において前記被検査物を前記磁気センサと対向する位置に支持する支持部と、を備え、前記磁気シールド部は、前記被検査物が通過する開口を有し、該開口から離間した位置に前記磁気センサ及び前記支持部が配置されており、前記磁気シールド部は、外壁と内壁とが間隙を有するように配置された中空のボックス本体を備え、前記開口は、前記外壁および前記内壁の底部に設けられていることにより解決される。
【0012】
以上のように構成された本発明の磁性金属異物検出装置では、一方向（搬送方向）に搬送されるシート状またはフィルム状の被検査物が、異なる方向に案内され、磁性金属異物の検出が行われる。シート状またはフィルム状の被検査物が搬送方向とは異なる方向に案内されることで、被検査物が一方向に搬送された場合と比較して、被検査物が振動することが抑制された状態で検出が行われるため、微細な磁性金属異物を確実に検出することが可能となる。
また、上記の構成では、磁気シールド部の開口から離間した位置において、シート状またはフィルム状の被検査物が支持部によって磁気センサと対向する位置に支持された状態で磁性金属異物の検出が行われる。したがって、外部磁気ノイズが低減された空間において、被検査物が振動することが抑制された状態で検出が行われるため、微細な磁性金属異物を確実に検出することが可能となる。
また、上記の構成では、磁気シールド部の開口から離間した位置において、シート状またはフィルム状の被検査物が支持部によって磁気センサと対向する位置に支持された状態で磁性金属異物の検出が行われる。したがって、外部磁気ノイズが低減された空間において、被検査物が振動することが抑制された状態で検出が行われるため、微細な磁性金属異物を確実に検出することが可能となる。
【0013】
前記課題は、本発明の磁性金属異物検出装置によれば、一方向に搬送されるシート状またはフィルム状の被検査物に含まれる磁性金属異物を検出する磁性金属異物検出装置であって、前記磁性金属異物を帯磁させる帯磁部と、該帯磁部で帯磁された前記磁性金属異物からの磁気を測定する磁気センサと、前記被検査物を前記一方向とは異なる方向に案内する案内部材と、を有し、前記磁気センサは、前記異なる方向に案内された前記被検査物に含まれる前記磁性金属異物の磁気を測定し、前記磁気センサを磁気ノイズから遮断する磁気シールド部と、該磁気シールド部の内部において前記被検査物を前記磁気センサと対向する位置に支持する支持部と、を備え、前記磁気シールド部は、前記被検査物が通過する開口を有し、該開口から離間した位置に前記磁気センサ及び前記支持部が配置されており、前記磁気シールド部を、前記磁気センサ及び前記支持部が露出する位置まで移動させる昇降機構を備えることにより解決される。
上記の構成では、検査の開始前や部品交換などのメンテナンス作業時に、磁気センサと支持部を露出させることで、シート状またはフィルム状の被検査物を磁気センサと支持部との間に通紙する作業やメンテナンス作業が容易なものとなる。
上記の構成では、検査の開始前や部品交換などのメンテナンス作業時に、磁気センサと支持部を露出させることで、シート状またはフィルム状の被検査物を磁気センサと支持部との間に通紙する作業やメンテナンス作業が容易なものとなる。
【0014】
また、上記の磁性金属異物検出装置において、前記磁気シールド部は、外壁と内壁とが間隙を有するように配置された中空のボックス本体を備え、前記開口は、前記外壁および前記内壁の底部に設けられていると、好適である。
上記の構成では、磁気シールド部を構成する磁気シールドボックスが内壁と外壁の２層で構成されており、被検査物が通過する開口が底部に設けられているため、磁気シールドボックスにおいて開口から離間した上方の空間に磁気センサ及び支持部を配置することが可能となる。したがって、磁気シールド部は、磁気シールドボックスの底部の開口から上方に向かうにつれて外部の磁気から遮蔽された磁気の希薄な空間が形成され、微小な磁性金属異物を検出可能な環境を得ることができる。
上記の構成では、磁気シールド部を構成する磁気シールドボックスが内壁と外壁の２層で構成されており、被検査物が通過する開口が底部に設けられているため、磁気シールドボックスにおいて開口から離間した上方の空間に磁気センサ及び支持部を配置することが可能となる。したがって、磁気シールド部は、磁気シールドボックスの底部の開口から上方に向かうにつれて外部の磁気から遮蔽された磁気の希薄な空間が形成され、微小な磁性金属異物を検出可能な環境を得ることができる。
【0015】
また、上記の磁性金属異物検出装置において、前記支持部は、回動軸を備えるローラ部材を備え、該ローラ部材は、前記被検査物を前記磁気センサから５ｍｍ以下の距離に支持すると、好適である。
上記の構成では、ローラ部材に支持されることで、被検査物が振動することが抑制された状態で磁気センサと近接した位置に支持されるため、微細な磁性金属異物を安定かつ確実に検出することが可能となる。
上記の構成では、ローラ部材に支持されることで、被検査物が振動することが抑制された状態で磁気センサと近接した位置に支持されるため、微細な磁性金属異物を安定かつ確実に検出することが可能となる。
【0016】
また、上記の磁性金属異物検出装置において、前記磁気センサは、前記支持部との間の距離を調整可能に構成されていると、好適である。
上記の構成では、検査の開始前に、磁気センサと支持部との間の距離を広げることで、シート状またはフィルム状の被検査物を、磁気センサと支持部との間に通紙する作業が容易なものとなる。
上記の構成では、検査の開始前に、磁気センサと支持部との間の距離を広げることで、シート状またはフィルム状の被検査物を、磁気センサと支持部との間に通紙する作業が容易なものとなる。
【0017】
また、上記の磁性金属異物検出装置において、前記回動軸は、非磁性軸受によって回動可能に支持されていると、好適である。
上記の構成では、支持部を構成するローラ部材が非磁性の軸受によって回動可能に支持されるため、軸受由来の磁気ノイズを低減することが可能となる。
上記の構成では、支持部を構成するローラ部材が非磁性の軸受によって回動可能に支持されるため、軸受由来の磁気ノイズを低減することが可能となる。
【0018】
また、上記の磁性金属異物検出装置において、前記非磁性軸受は、軸受用磁気シールドによって磁気的に遮蔽されていると、好適である。
上記の構成では、非磁性の軸受から生じ得る微かな磁気ノイズの影響も低減することが可能となる。
上記の構成では、非磁性の軸受から生じ得る微かな磁気ノイズの影響も低減することが可能となる。
【0019】
また、上記の磁性金属異物検出装置において、前記回動軸は、軸受によって回動可能に支持されており、前記軸受は、前記磁気シールド部の外部に配置されていると、好適である。
上記の構成では、ローラ部材の回動軸を支持する軸受が磁気シールド部の外側に配置されているため、軸受から生じる磁気ノイズの影響を排除することが可能となる。
上記の構成では、ローラ部材の回動軸を支持する軸受が磁気シールド部の外側に配置されているため、軸受から生じる磁気ノイズの影響を排除することが可能となる。
【0020】
また、上記の磁性金属異物検出装置において、前記磁気センサは、コアを備えたフラックスゲートセンサであり、前記帯磁部は、前記磁性金属異物を前記コアの延在方向に帯磁させると、好適である。
上記の構成では、高感度な磁気センサであるフラックスゲートセンサの磁気検出が行われる方向に磁性金属異物が帯磁されるため、微細な磁性金属異物をより一層、安定かつ確実に検出することが可能となる。
上記の構成では、高感度な磁気センサであるフラックスゲートセンサの磁気検出が行われる方向に磁性金属異物が帯磁されるため、微細な磁性金属異物をより一層、安定かつ確実に検出することが可能となる。
【0021】
また、上記の磁性金属異物検出装置において、前記磁気センサは、前記磁性金属異物の検出周波数が１Ｈｚで分解能が１０ｐＴ／Ｈｚ１／２以下であると、好適である。
上記の構成では、超高感度な磁気センサを用いることで、微細な磁性金属異物をより一層、安定かつ確実に検出することが可能となる。
上記の構成では、超高感度な磁気センサを用いることで、微細な磁性金属異物をより一層、安定かつ確実に検出することが可能となる。
【0022】
また、上記の磁性金属異物検出装置において、前記磁気シールド部を、前記磁気センサ及び前記支持部が露出する位置まで移動させる昇降機構を備えると、好適である。
上記の構成では、検査の開始前や部品交換などのメンテナンス作業時に、磁気センサと支持部を露出させることで、シート状またはフィルム状の被検査物を磁気センサと支持部との間に通紙する作業やメンテナンス作業が容易なものとなる。
上記の構成では、検査の開始前や部品交換などのメンテナンス作業時に、磁気センサと支持部を露出させることで、シート状またはフィルム状の被検査物を磁気センサと支持部との間に通紙する作業やメンテナンス作業が容易なものとなる。
【発明の効果】
【0023】
本発明によれば、フィルムやシートの形態の被検査物に含まれる微細な磁性金属異物であっても、高速かつ、確実に検出して排除することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本発明の一実施形態に係る磁性金属異物検出装置の側面図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る磁性金属異物検出装置の磁気シールドボックスを上昇させた状態の側面図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る磁性金属異物検出装置の正面図である。
【図4】本発明の一実施形態に係る磁性金属異物検出装置の帯磁部の構成を示す説明図である。
【図6】本発明の一実施形態に係る磁性金属異物検出装置の磁気検出部の構成を示す説明図である。
【図7】本発明の一実施形態に係る磁性金属異物検出装置が備えるフラックスゲートセンサの構成を示す説明図である。
【図8】本発明の一実施形態に係る磁性金属異物検出装置の磁気検出部の構成を示す模式的断面図である。
【図9】本発明の一実施形態に係る磁性金属異物検出装置の磁気検出部の位置調整機構を示す模式図である。
【図10】本発明の一実施形態に係る磁性金属異物検出装置の制御部の構成を示す模式図である。
【図11】変形例に係る磁性金属異物検出装置を示す模式的断面図である。
【図12】変形例に係る磁性金属異物検出装置の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
【0026】
（磁性金属異物）
本実施形態において、検出の対象となる金属異物としては、検出原理の観点から考えると、磁性金属異物又は非磁性金属異物が想定される。ここで、磁性金属異物としては、鉄（Ｆｅ）、ステンレス（ＳＵＳ－３０４、ＳＵＳ－３１６等）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）などが例として挙げられ、非磁性金属異物としては、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）などが例として挙げられるが、これらの物質に限定されるものではない。
本実施形態において、検出の対象となる金属異物としては、検出原理の観点から考えると、磁性金属異物又は非磁性金属異物が想定される。ここで、磁性金属異物としては、鉄（Ｆｅ）、ステンレス（ＳＵＳ－３０４、ＳＵＳ－３１６等）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）などが例として挙げられ、非磁性金属異物としては、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）などが例として挙げられるが、これらの物質に限定されるものではない。
【0027】
非磁性金属異物を検出する代表的な技術として、外部から交流又はパルス電流を放ち、異物表面で渦電流を発生させて、逆磁界を検出するという渦電流を利用した方法が知られている。渦電流を利用した方法では、異物のサイズが大きくないと異物表面における渦電流が発生し難いため、非磁性金属の検出は異物サイズが大きなものしか対象にならない。本実施形態において検出対象となる異物は磁性金属異物である。
【0028】
（被検査物）
本実施形態において、検査の対象となる被検査物は、シート状またはフィルム状の被検査物である。具体的には、被検査物として、樹脂製のフィルムやシート、不織布、フェルト、紙などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。被検査物の具体例として、リチウムイオン２次電池などの２次電池に使用されるセパレータ用のフィルムなどがある。
本実施形態において、検査の対象となる被検査物は、シート状またはフィルム状の被検査物である。具体的には、被検査物として、樹脂製のフィルムやシート、不織布、フェルト、紙などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。被検査物の具体例として、リチウムイオン２次電池などの２次電池に使用されるセパレータ用のフィルムなどがある。
【0029】
＜磁性金属異物検出装置１の概要＞
図１乃至図３は、本実施形態に係る磁性金属異物検出装置１の構成を説明するための図である。図１は、磁性金属異物検出装置１の側面図であり、図２は、磁気シールドボックス４０を上昇させた状態の側面図であり、図３は、磁性金属異物検出装置１の正面図である。
図１乃至図３は、本実施形態に係る磁性金属異物検出装置１の構成を説明するための図である。図１は、磁性金属異物検出装置１の側面図であり、図２は、磁気シールドボックス４０を上昇させた状態の側面図であり、図３は、磁性金属異物検出装置１の正面図である。
【0030】
磁性金属異物検出装置１は、一方向に搬送されるフィルムやシート形状の被検査物Ｆに含まれる磁性金属異物Ｘを検出するための装置である。図１乃至図３に示すように、磁性金属異物検出装置１は、主構成要素として、導入ローラ１０と、帯磁部２０と、上昇ローラ３０と、磁気シールドボックス４０と、磁気検出部５０と、排出ローラ６０と、を備えている。
【0031】
磁性金属異物検出装置１は、磁性金属異物Ｘを帯磁させる帯磁部２０と、帯磁部２０で帯磁された磁性金属異物Ｘからの磁気を測定する磁気センサＦＧと、被検査物Ｆを一方向（装置の入口から出口へと向かう方向、例えば水平方向）とは異なる方向（例えば、鉛直方向）に案内する案内部材（導入ローラ１０、帯磁ローラ２２、上昇ローラ３０）と、を有し、磁気センサＦＧは、異なる方向に案内された被検査物Ｆに含まれる磁性金属異物Ｘの磁気を測定する。
以下、フィルムＦを被検査物とした場合を例に説明を行う。
以下、フィルムＦを被検査物とした場合を例に説明を行う。
【0032】
（導入ローラ１０）
導入ローラ１０は、磁性金属異物検出装置１の入口に設けられており、磁性金属異物検出装置１の内部へと被検査物Ｆを送出（搬送）する。導入ローラ１０は、不図示の駆動手段（駆動モータ）に連結されており、回動可能に構成されている。導入ローラ１０が駆動手段によって回動することで、被検査物Ｆが磁性金属異物検出装置１の内部へと送出される。
導入ローラ１０は、磁性金属異物検出装置１の入口に設けられており、磁性金属異物検出装置１の内部へと被検査物Ｆを送出（搬送）する。導入ローラ１０は、不図示の駆動手段（駆動モータ）に連結されており、回動可能に構成されている。導入ローラ１０が駆動手段によって回動することで、被検査物Ｆが磁性金属異物検出装置１の内部へと送出される。
【0033】
（帯磁部２０）
帯磁部（帯磁装置）２０は、フィルムＦに磁性金属異物Ｘとして含まれ得る金属粒子を磁化する役割を果たすものであり、図４に示すように、鉄製の帯磁ローラ２２と、ブラケット２４と、帯磁用磁石２６と、を備えている。帯磁用磁石２６は、ブラケット２４によって、帯磁ローラ２２に相対する位置に配置され、固定されている。
帯磁部（帯磁装置）２０は、フィルムＦに磁性金属異物Ｘとして含まれ得る金属粒子を磁化する役割を果たすものであり、図４に示すように、鉄製の帯磁ローラ２２と、ブラケット２４と、帯磁用磁石２６と、を備えている。帯磁用磁石２６は、ブラケット２４によって、帯磁ローラ２２に相対する位置に配置され、固定されている。
【0034】
帯磁用磁石２６は、磁性金属異物検出装置１に入る前に、フィルムＦに混入した微細な磁性金属を帯磁し、且つ、帯磁部２０の出口において、帯磁用磁石２６から放出される磁力線を、後述するフラックスゲートセンサＦＧのコア５５ａの延在方向に帯磁させる。このように、被検査物Ｆに混入した磁性金属異物が帯磁された直後に、磁力線の向きを磁気センサであるフラックスゲートセンサＦＧのコア５５ａの延在方向に集中させることで、磁気センサにおいて大きな信号が得られるようになっている。
【0035】
帯磁部２０では、帯磁用磁石２６が、ブラケット２４によって、上下方向に対して傾斜して配置されており、被検査物Ｆに対して直交する方向、即ち、後述するフラックスゲートセンサＦＧのコア５５ａの延在方向の磁力線のみを利用し、被検査物Ｆに混在した微細な磁性金属異物が発生する磁力を強化し、フラックスゲートセンサＦＧのコア５５ａの延在方向の成分を選択的に帯磁強化するように構成されている。
【0036】
（上昇ローラ３０）
図１及び図２に示すように、帯磁部２０において帯磁されたシートまたはフィルム状の被検査物Ｆは、上昇ローラ３０によって、磁気シールドボックス４０の内部へと送出される。上昇ローラ３０は、不図示の駆動手段（駆動モータ）に連結されており、回動可能に構成されている。上昇ローラ３０が駆動手段によって回動することで、被検査物Ｆが磁性金属異物検出装置１の上方、磁気シールドボックス４０の内部へと送出される。このようにして、被検査物Ｆは、導入ローラ１０、帯磁ローラ２２、上昇ローラ３０などの案内部材によって、一方向（図１及び２で示す例では、磁性金属異物検出装置１の入口から出口へと向かう方向、具体的には水平方向）とは異なる方向（例えば、磁気シールドボックス４０の内部へと向かう鉛直方向における上方）に案内される。
図１及び図２に示すように、帯磁部２０において帯磁されたシートまたはフィルム状の被検査物Ｆは、上昇ローラ３０によって、磁気シールドボックス４０の内部へと送出される。上昇ローラ３０は、不図示の駆動手段（駆動モータ）に連結されており、回動可能に構成されている。上昇ローラ３０が駆動手段によって回動することで、被検査物Ｆが磁性金属異物検出装置１の上方、磁気シールドボックス４０の内部へと送出される。このようにして、被検査物Ｆは、導入ローラ１０、帯磁ローラ２２、上昇ローラ３０などの案内部材によって、一方向（図１及び２で示す例では、磁性金属異物検出装置１の入口から出口へと向かう方向、具体的には水平方向）とは異なる方向（例えば、磁気シールドボックス４０の内部へと向かう鉛直方向における上方）に案内される。
【0037】
（磁気シールドボックス４０）
超微細な磁性金属異物Ｘを検出するためには、磁性金属異物Ｘの放つ磁気レベル、換言すると、微弱な信号波形よりも、磁気検出部５０における環境磁気ノイズを低下させる必要がある。もし、環境磁気ノイズが検出すべき磁気レベルよりも高い場合、磁性金属異物Ｘに起因する信号が、ノイズに埋もれてしまい、検出することが不可能となる。
超微細な磁性金属異物Ｘを検出するためには、磁性金属異物Ｘの放つ磁気レベル、換言すると、微弱な信号波形よりも、磁気検出部５０における環境磁気ノイズを低下させる必要がある。もし、環境磁気ノイズが検出すべき磁気レベルよりも高い場合、磁性金属異物Ｘに起因する信号が、ノイズに埋もれてしまい、検出することが不可能となる。
【0038】
本実施形態の磁性金属異物検出装置１では、超微細な磁性金属異物Ｘを検出することを目的として、環境ノイズを低減するために、磁気シールドボックス４０を設置している。磁気シールドボックス４０によって、磁性金属異物検出装置１周辺の環境ノイズを遮蔽するとともに、被検査物（フィルム）Ｆが磁気シールドボックス４０に出入りする開口を限定することで、開口から離間した空間部において磁性金属異物Ｘの検出を行う。
【0039】
図５は、磁気シールドボックス４０の断面を示す、図１のＡ－Ａ断面図である。磁気シールドボックス４０は、シールド効果を高めるために、内側ボックス４２と外側ボックス４４とからなる二重構造を有している。内側ボックス４２と外側ボックス４４は、例えば、板厚１．０ｍｍ～１．５ｍｍのＰＣパーマロイ等の高透磁性材料で形成されている。磁気シールドボックス４０の底部には、内側ボックス４２と外側ボックス４４とに共通の開口として出入口４６が形成されている。内側ボックス４２の内部において、出入口４６から離間した位置には、後述する磁気検出部５０が配置されている。なお、出入口４６は、被検査物Ｆの入口と出口を兼ねている。
【0040】
磁気シールドボックス４０は、空気圧式又は機械式の昇降機構４８によって上下位置を調整することが可能となっている。具体的には、磁気シールドボックス４０は、不図示の操作部を操作する（例えば、ボタンを押す操作）ことにより、上昇させたり、下降させたりすることが可能となっている。磁気シールドボックス４０を上昇させることで、後述する磁気検出部５０が露出するため、被検査物Ｆを初期配置する際や、機器点検、磁気検出部５０の修理や部品交換を行うことが容易なものとなる。
【0041】
（磁気検出部５０）
図６に示すように、磁気検出部５０は、鉛直方向に立設された支持枠５０ａと、被検査物Ｆを下方から支持する支持部としての異物検出ローラ５１と、４つのフラックスゲートセンサＦＧ１～ＦＧ４が被検査物Ｆの幅方向に配列されたセンサアレイＳａとを含んでいる。
図６に示すように、磁気検出部５０は、鉛直方向に立設された支持枠５０ａと、被検査物Ｆを下方から支持する支持部としての異物検出ローラ５１と、４つのフラックスゲートセンサＦＧ１～ＦＧ４が被検査物Ｆの幅方向に配列されたセンサアレイＳａとを含んでいる。
【0042】
（磁気センサの分解能について）
超微細な磁性金属異物を検出するためには、磁性金属異物の周囲の極めて限定された小空間において微かな磁力線を捉える必要がある。したがって、磁気センサを被検査物に最近接させることが必要である。また、超微細な磁性金属異物の磁力線を捕捉するためには、磁性金属異物が放つ磁力線と比較して遥かに希薄な磁気環境を作り、磁性金属異物が通過する瞬間の磁気変化を捉えることが必須の条件となる。以上のことから、用いる磁気センサの分解能がｐＴ（ピコテスラ）のレベルであり、かつ、外部環境の磁気ノイズを１／５００以下に磁気遮蔽が可能な高度な磁気シールドボックス４０を用いると好適である。
超微細な磁性金属異物を検出するためには、磁性金属異物の周囲の極めて限定された小空間において微かな磁力線を捉える必要がある。したがって、磁気センサを被検査物に最近接させることが必要である。また、超微細な磁性金属異物の磁力線を捕捉するためには、磁性金属異物が放つ磁力線と比較して遥かに希薄な磁気環境を作り、磁性金属異物が通過する瞬間の磁気変化を捉えることが必須の条件となる。以上のことから、用いる磁気センサの分解能がｐＴ（ピコテスラ）のレベルであり、かつ、外部環境の磁気ノイズを１／５００以下に磁気遮蔽が可能な高度な磁気シールドボックス４０を用いると好適である。
【0043】
微細な磁性金属異物は、異物ボリュームが小さく、帯磁部（帯磁装置）で帯磁した場合であっても、微弱な磁力線しか放出しない。微細な磁性金属異物が放つ微かな磁力線を捉えるためには、超高感度な磁気センサを、被検査物に含まれる磁性金属異物に限りなく接近させる必要がある。
【0044】
高感度な磁気センサとしては、磁気センサ自体が放つ磁力線（分解能）をＦＦＴ処理した波形が、異物の検出波長数領域（例えば、１Ｈｚ）で、１０ｐＴ／Ｈｚ１／２以下であるものを用いると好適である。ここで、被検査物Ｆの走行速度が低速から高速になるにつれて、異物信号は大きくなり、検出し易くなるが、被検査物Ｆの高速走行に伴う商業周波数及び整数倍のノイズ等の影響が出る場合には、バンドフイルターやローパスフィルタでノイズカットをすると好適である。
【0045】
磁性金属異物から放出される磁力線は、打ち上げ花火の様に拡散するため、磁性金属異物に磁気センサを限りなく接近させることが微細な磁性金属異物Ｘの検出のために必要となる。
【0046】
（フラックスゲートセンサＦＧ）
本実施形態の磁性金属異物検出装置１では、磁気センサとして、高感度なフラックスゲートセンサＦＧを複数用い、検出コイルを被検査物Ｆ（フィルム）の搬送方向と直行する方向に複数配置してセンサアレイＳａとして構成する。図６に示すように、本実施形態の磁気検出部５０では、第１フラックスゲートセンサＦＧ１，第２フラックスゲートセンサＦＧ２，第３フラックスゲートセンサＦＧ３，第４フラックスゲートセンサＦＧ４が４つ配置されたセンサアレイＳａを用いて、後述する制御部８０（信号処理回路）と組み合わせることで、幅が広い被検査物Ｆにも対応することが可能となっている。なお、フラックスゲートセンサＦＧの数は、４つに限定されるものではなく、被検査物Ｆの幅などに応じて、適宜選択すればよく、３つ以下としてもよく、５つ以上としてもよい。
本実施形態の磁性金属異物検出装置１では、磁気センサとして、高感度なフラックスゲートセンサＦＧを複数用い、検出コイルを被検査物Ｆ（フィルム）の搬送方向と直行する方向に複数配置してセンサアレイＳａとして構成する。図６に示すように、本実施形態の磁気検出部５０では、第１フラックスゲートセンサＦＧ１，第２フラックスゲートセンサＦＧ２，第３フラックスゲートセンサＦＧ３，第４フラックスゲートセンサＦＧ４が４つ配置されたセンサアレイＳａを用いて、後述する制御部８０（信号処理回路）と組み合わせることで、幅が広い被検査物Ｆにも対応することが可能となっている。なお、フラックスゲートセンサＦＧの数は、４つに限定されるものではなく、被検査物Ｆの幅などに応じて、適宜選択すればよく、３つ以下としてもよく、５つ以上としてもよい。
【0047】
図７は、フラックスゲートセンサＦＧの拡大図である。このフラックスゲートセンサＦＧにおけるコア５５ａは、アモルファスで形成された長円形のもので、上下方向へ直状に延びる直状部５５ｂと、コア５５ａの頂部と底部を形成するように直状部どうしをつないで弧を描く端部５５ｃ，５５ｄを有している。直状部５５ｂが上下方向へ延びるフラックスゲートセンサＦＧにおいて、端部５５ｃは上方端部であり、端部５５ｄは下方端部である。また、フラックスゲートセンサＦＧのコア５５ａが直状に延びる棒状のものである場合、そのコア５５ａの端部は、棒状部分の両端部である。
【0048】
それぞれのフラックスゲートセンサＦＧ１，ＦＧ２，ＦＧ３，ＦＧ４において検出した磁力に基づく信号が後述する制御部８０に向かって出力される。制御部８０では、各フラックスゲートセンサＦＧ１，ＦＧ２，ＦＧ３，ＦＧ４の出力を加算し、その結果を予め設定してある閾値と比較して、磁性金属異物の存否を判断する。このような磁気検出部５０では、磁性金属異物Ｘが被検査物Ｆの幅向において第１フラックスゲートセンサＦＧ１から遠く離れた位置にあってその検出が困難であっても、その磁性金属異物Ｘを第２フラックスゲートセンサＦＧ２，第３フラックスゲートセンサＦＧ３，第４フラックスゲートセンサＦＧ４によって検出することができる。
【0049】
ここで、図６に示すように、支持枠５０ａに回動可能に支持されたローラ部材としての異物検出ローラ５１によって、被検査物ＦがセンサアレイＳａと対向する位置に支持されている。図８に示すように、異物検出ローラ５１は、回動軸としての軸部材５１ａを備えており、軸部材５１ａは、非磁性軸受５２によって支持枠５０ａに対して回動可能に支持されている。異物検出ローラ５１は、例えば、アルミニウム製のローラであり、アルマイト加工のみとし、ローラ表面に、異物の付着混入がないようにすると好ましい。
【0050】
被検査物Ｆは、上昇ローラ３０から、磁気シールドボックス４０の底部の中央に設けられた出入口４６を垂直に上昇して、磁気の極めて希薄な環境領域まで搬送される。被検査物Ｆを下方から支持する異物検出ローラ５１には、強制的な駆動力がないため、被検査物Ｆの走行に伴って回転するが、異物検出ローラ５１の周速度と被検査物Ｆの走行速度は全く同じとなる。したがって、被検査物Ｆ（例えば、フィルム）の表面に、異物検出ローラ５１の周速度と被検査物Ｆの走行速度の速度差に起因する損傷は発生しない。
【0051】
また、異物検出ローラ５１に支持された被検査物Ｆの上昇側と下降側には、それぞれ、上昇ローラ３０と排出ローラ６０が配置されており、張力（テンション）が働いている。したがって、被検査物Ｆは、センサアレイＳａに対向した位置に配置された異物検出ローラ５１に密着して通過する。よって、被検査物Ｆと、異物検出ローラ５１の上部に設けたセンサアレイＳａとの離間距離は一定に保持されて変化しないため、超微細な磁性金属異物Ｘの検出に必要な、極めて狭い離間距離が担保される。
【0052】
シート状またはフィルム状の被検査物Ｆは、凹凸があったり、変形していたりするため、高速で走行する（搬送される）間に、主に上下方向に大きな振動（バタツキ）が発生することがある。微細な磁性金属異物Ｘを確実に検出するためには、被検査物Ｆの違いや検査装置の運転状況の変化による磁気検出部５０への影響を低減する必要がある。したがって、本実施形態の磁性金属異物検出装置１では、被検査物Ｆの違いや検査装置の運転状況の変化によらず、被検査物Ｆを同じ状態および同じ条件に保って、磁性金属異物の検出を行う。
【0053】
本実施形態の磁気検出部５０では、異物検出ローラ５１に被検査物Ｆを密着させることで、被検査物ＦとフラックスゲートセンサＦＧとの離間距離を一定に保つとともに、被検査物ＦとフラックスゲートセンサＦＧが接近した状態で磁性金属異物を検出するように構成されている。
【0054】
従来のフィルム検査装置では、フィルム状またはシート状の被検査物Ｆが、一方向、例えば、磁性金属異物検出装置１の入口から出口へと向かう方向、具体的には水平方向に走行し、入口側及び出口側に、それぞれフィルム支持ローラが配置され、両方の支持ローラの中間部に磁気センサ等の異物検出部が設置される。従来のフィルム検査装置におけるフィルムの走行状況では、異物検出部（磁気センサ）とフィルム（被検査物）との間の距離が常に変動することになり、距離が離れた場合には異物由来の信号が小さくなってしまい、異物を検出できないことがある。
【0055】
また、フィルム状またはシート状の被検査物に傷が生じないように配慮して、異物検出部とフィルムとの距離を離した場合、微細な金属異物を検出できなくなってしまう。本実施形態の磁性金属異物検出装置１では、被検査物Ｆが一方向とは異なる方向（具体的には、磁気シールドボックス４０の内部へと向かう鉛直方向における上方）に案内されて、磁気センサＦＧによる磁性金属異物Ｘの磁気測定が行われる。ここで、一方向とは異なる方向に案内された被検査物Ｆに対して異物検出ローラ５１を中心として、上昇側と下降側に張力が働くため、異物検出ローラ５１の表面回転速度と、同一速度で被検査物Ｆが走行する。また、磁気検出部５０において、シート状またはフィルム状の被検査物Ｆの全ての面の高さが一定となり、被検査物Ｆと磁気検出部５０との離間距離も変化なく安定した状態となるため、微細な磁性金属異物の検出を確実に行うことができる。
【0056】
磁気検出部５０における磁性金属異物の検出信号は、磁性金属異物の直径の３乗に比例し、フラックスゲートセンサＦＧと被検査物Ｆとの間の離間距離の３乗に反比例する。つまり、磁性金属異物のサイズが大きい場合は、容易に検出できるが、サイズが小さな微細な磁性金属異物を検出することは困難である。磁性金属異物のサイズが小さい場合、フラックスゲートセンサＦＧと被検査物Ｆとの間の離間距離を接近させる必要がある。
【0057】
具体的には、フラックスゲートセンサＦＧの先端部と、被検査物Ｆとの離間距離を０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下に接近させると好適である。なお、被検査物Ｆが、フィルムや不織布等であり、厚みが０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下では収まらない場合には、フラックスゲートセンサＦＧの先端部と、被検査物Ｆとの離間距離を、被検査物Ｆの厚み＋１ｍｍ以内とすればよい。
【0058】
（非磁性軸受５２）
ここで、異物検出ローラ５１が高速で回転すると、回転撓みが生じるため、軸受によって適切に異物検出ローラ５１を支持する必要がある。本実施形態の磁性金属異物検出装置１では、磁気シールドボックス４０の内部の、被検査物Ｆが通過する出入口４６から十分に離間した高い位置に、異物検出ローラ５１を配置し、異物検出ローラ５１の上面と対応する位置にフラックスゲートセンサＦＧを設置するため、異物検出ローラ５１の両端部の軸受は、磁気シールドボックス４０の内部に位置することになる。
ここで、異物検出ローラ５１が高速で回転すると、回転撓みが生じるため、軸受によって適切に異物検出ローラ５１を支持する必要がある。本実施形態の磁性金属異物検出装置１では、磁気シールドボックス４０の内部の、被検査物Ｆが通過する出入口４６から十分に離間した高い位置に、異物検出ローラ５１を配置し、異物検出ローラ５１の上面と対応する位置にフラックスゲートセンサＦＧを設置するため、異物検出ローラ５１の両端部の軸受は、磁気シールドボックス４０の内部に位置することになる。
【0059】
ここで、磁気を発生しない軸受が必要となるが、すべり軸受は、スベリ面を形成する部品の材質によらず、回転速度が３０ｍ／分を越えると極端に使用可能時間が短くなってしまう。また、転がり軸受は、鋼球製、ステンレス製、チタン製、プラスチック製、磁器製等々の各種の軸受が存在するが、磁気レベルを測定すると、微細な磁性金属異物の検出に影響を与えてしまう磁気を放出するものであった。試験的には、小型で軽荷重用の軸受は存在するが、被検査物Ｆとしてのフィルムの幅が２～５ｍのローラを支持しながら高速回転する場合、実用化に耐え得る軸受はなかった。本実施形態の磁気検出部５０では、異物検出ローラ５１の軸部材５１ａを支持する軸受として、非磁性のステンレス製で、透磁率が１．０以下の非磁性軸受５２を用いている。
【0060】
ここで、図６及び図８に示すように、非磁性軸受５２を、軸受用磁気シールドとしての軸受シールドボックス５３によって、磁気的に遮蔽すると好適である。非磁性軸受５２を、軸受シールドボックス５３で包囲することで、磁性金属異物を検出する空間に、非磁性軸受５２から生じるノイズの影響が及ばないようになっている。
【0061】
また、センサアレイＳａは、支持枠５０ａに設けられた取付ブラケット５４に高さ調整可能に取り付けられている。図９に示すように、取付ブラケット５４は、上下方向に延在する長孔５４ａを備えており、長孔５４ａを介して、センサアレイＳａが締結部材５４ｂによって取付ブラケット５４に固定されている。締結部材５４ｂを緩めて、長孔５４ａの延在方向に取付ブラケット５４を移動させることで取付ブラケット５４の高さ位置を調整することが可能となっている。なお、別途駆動装置を用いることで、センサアレイＳａの高さを調整するように構成することも可能である。
【0062】
検査を開始する前に、シート状またはフィルム状の被検査物Ｆを配置する通紙作業を行う際には、磁気シールドボックス４０を空気圧式又は機械式の昇降機構４８によって上昇させる。そして、上述の手順で、異物検出ローラ５１とセンサアレイＳａとの間の距離を広げて、被検査物Ｆを通し易くする。そして、被検査物Ｆの配置が完了した時点で、異物検出ローラ５１とセンサアレイＳａとの間の距離を近接させて検査を行う状態にする。最後に、昇降機構４８を操作して、上昇させた磁気シールドボックス４０を元の位置に降下させる。
【0063】
（排出ローラ６０）
排出ローラ６０は、異物検出ローラ５１及びセンサアレイＳａの間を通過した被検査物Ｆを下方へと送出する。排出ローラ６０は、不図示の駆動手段（駆動モータ）に連結されており、回動可能に構成されている。排出ローラ６０が駆動手段によって回動することで、被検査物Ｆが磁性金属異物検出装置１の上方から下方へと降下し、方向を略９０°転換して、磁性金属異物検出装置１の外部へと送出される。ここで、排出ローラ６０と隣接して、異物位置決めエンコーダを設けることで、被検査物Ｆにおける磁性金属異物の位置を特定するようにしてもよい。
排出ローラ６０は、異物検出ローラ５１及びセンサアレイＳａの間を通過した被検査物Ｆを下方へと送出する。排出ローラ６０は、不図示の駆動手段（駆動モータ）に連結されており、回動可能に構成されている。排出ローラ６０が駆動手段によって回動することで、被検査物Ｆが磁性金属異物検出装置１の上方から下方へと降下し、方向を略９０°転換して、磁性金属異物検出装置１の外部へと送出される。ここで、排出ローラ６０と隣接して、異物位置決めエンコーダを設けることで、被検査物Ｆにおける磁性金属異物の位置を特定するようにしてもよい。
【0064】
（制御部８０）
図１０に模式図を示すように、制御部８０は、信号処理手段８１と差分演算手段８３とを有している。信号処理手段８１は、磁気検出部５０における第１～第４フラックスゲートセンサＦＧ１～ＦＧ４からの出力である磁力検出信号Ｓ１～Ｓ４を所要の処理条件に基づいて処理し、続いてアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器８２で処理して第１～第４フラックスゲートセンサＦＧ１～ＦＧ４からの処理信号を差分演算手段８３に出力する。さらに詳しくいえば、図１０の場合であれば、信号処理手段８１は、磁力検出部からの磁力検出信号Ｓ１～Ｓ４を増幅する増幅器ＡＭＰと、増幅された信号をハイパスフィルタＨＰＦとローパスフィルタＬＰＦとで処理するアナログフィルタと、フィルタ処理された信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器８２とを有し、変換した結果の絶対値を処理信号として差分演算手段８３に出力する。
図１０に模式図を示すように、制御部８０は、信号処理手段８１と差分演算手段８３とを有している。信号処理手段８１は、磁気検出部５０における第１～第４フラックスゲートセンサＦＧ１～ＦＧ４からの出力である磁力検出信号Ｓ１～Ｓ４を所要の処理条件に基づいて処理し、続いてアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器８２で処理して第１～第４フラックスゲートセンサＦＧ１～ＦＧ４からの処理信号を差分演算手段８３に出力する。さらに詳しくいえば、図１０の場合であれば、信号処理手段８１は、磁力検出部からの磁力検出信号Ｓ１～Ｓ４を増幅する増幅器ＡＭＰと、増幅された信号をハイパスフィルタＨＰＦとローパスフィルタＬＰＦとで処理するアナログフィルタと、フィルタ処理された信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器８２とを有し、変換した結果の絶対値を処理信号として差分演算手段８３に出力する。
【0065】
差分演算手段８３は、第１～第４フラックスゲートセンサＦＧ１～ＦＧ４の間で対を作り、それぞれの対において、デジタル変換された被検査物についての処理信号を使用して差分演算するものであるが、差分演算で得られた差分の絶対値を導出する差分演算・絶対値化回路８４と、絶対値の総和を求める和回路８５を含んでいる。ここでいう差分演算は、磁気検出部５０に対する環境ノイズをキャンセルするための技術で、その技術は公知である。良否判定手段８６は、フィルム等の被検査物Ｆに磁性金属異物Ｘが混入しているか否かを判定するもので、差分演算手段８３で得られる差分の絶対値の総和が、制御部８０において予め設定されている閾値を越えている場合を磁性金属異物Ｘが混入している不良品と判定し、閾値を越えていない場合を磁性金属異物Ｘが混入していない良品と判定する。
【0066】
【0067】
（準備工程）
まず、昇降機構４８を操作して、磁気シールドボックス４０を上昇させ、磁気検出部５０を露出させる。次に、フラックスゲートセンサＦＧ１～ＦＧ４と異物検出ローラ５１の距離をフィルムＦが通紙し易い距離まで離間させる。そして、作業者が導入ローラ１０から帯磁部２０を経て、上昇ローラ３０の内側を通り、異物検出ローラ５１の上部を廻して、排出ローラ６０を経て、磁性金属異物検出装置１から外部の生産ラインに繋ぐ。フィルムＦを通紙した後、フラックスゲートセンサＦＧ１～ＦＧ４と異物検出ローラ５１の距離を０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下となるように近接させる。昇降機構４８を操作して、磁気シールドボックス４０を降下させ、磁気検出部５０を磁気シールドボックス４０の出入口４６から十分に離間した位置に配置する。不図示の駆動手段を作動させて、導入ローラ１０、上昇ローラ３０及び排出ローラ６０を回転させることで、被検査物Ｆの走行を開始する。
まず、昇降機構４８を操作して、磁気シールドボックス４０を上昇させ、磁気検出部５０を露出させる。次に、フラックスゲートセンサＦＧ１～ＦＧ４と異物検出ローラ５１の距離をフィルムＦが通紙し易い距離まで離間させる。そして、作業者が導入ローラ１０から帯磁部２０を経て、上昇ローラ３０の内側を通り、異物検出ローラ５１の上部を廻して、排出ローラ６０を経て、磁性金属異物検出装置１から外部の生産ラインに繋ぐ。フィルムＦを通紙した後、フラックスゲートセンサＦＧ１～ＦＧ４と異物検出ローラ５１の距離を０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下となるように近接させる。昇降機構４８を操作して、磁気シールドボックス４０を降下させ、磁気検出部５０を磁気シールドボックス４０の出入口４６から十分に離間した位置に配置する。不図示の駆動手段を作動させて、導入ローラ１０、上昇ローラ３０及び排出ローラ６０を回転させることで、被検査物Ｆの走行を開始する。
【0068】
（帯磁工程）
まず、フィルムＦは、入口部に設けられた導入ローラ１０によって磁性金属異物検出装置１の内部へと導かれ、帯磁部２０において帯磁ローラ２２の相対する位置にある帯磁用磁石２６で、フィルムＦに混入した磁性金属異物Ｘが帯磁される。磁性金属異物Ｘが保持している磁気以上に飽和状態に近い磁気を帯び、且つ、金属異物が放つ磁力線はフィルムに直交する方向に矯正される。帯磁工程では、帯磁部２０によって、磁性金属異物Ｘが飽和状態まで、磁化を強化することと、磁性金属異物Ｘが磁気検出部５０で検出し易いように、磁力線の方向が揃えられる。
まず、フィルムＦは、入口部に設けられた導入ローラ１０によって磁性金属異物検出装置１の内部へと導かれ、帯磁部２０において帯磁ローラ２２の相対する位置にある帯磁用磁石２６で、フィルムＦに混入した磁性金属異物Ｘが帯磁される。磁性金属異物Ｘが保持している磁気以上に飽和状態に近い磁気を帯び、且つ、金属異物が放つ磁力線はフィルムに直交する方向に矯正される。帯磁工程では、帯磁部２０によって、磁性金属異物Ｘが飽和状態まで、磁化を強化することと、磁性金属異物Ｘが磁気検出部５０で検出し易いように、磁力線の方向が揃えられる。
【0069】
（検出工程）
次に、フィルムＦは、上昇ローラ３０によって、磁気シールドボックス４０の出入口４６から、磁気シールドボックス４０の内部へと送出される。磁気シールドボックス４０の出入口４６から十分離間した上部の磁気レベルが極めて希薄な環境下で、磁性金属異物Ｘの検出が行われる。
次に、フィルムＦは、上昇ローラ３０によって、磁気シールドボックス４０の出入口４６から、磁気シールドボックス４０の内部へと送出される。磁気シールドボックス４０の出入口４６から十分離間した上部の磁気レベルが極めて希薄な環境下で、磁性金属異物Ｘの検出が行われる。
【0070】
フィルムＦは、磁気検出部５０の異物検出ローラ５１の表面に沿って進行方向を上方から下方へと変えて、排出ローラ６０の位置まで降下し、進行方向を略直角に変えて磁性金属異物検出装置１の外部へと送出される。被検査物Ｆの検査が終了した時点で、不図示の駆動手段を停止する。
【0071】
制御部８０は、磁気検出部５０におけるフラックスゲートセンサＦＧ１～ＦＧ４が出力する電気信号にアルゴリズム等の処理を必要に応じて施してフィルムＦにおける磁性金属異物Ｘの有無を判別することができる。また、必要であるならば、判別した結果に基づいて不図示の警報ランプを点灯させたり、ブザーを鳴らしたりして、磁性金属異物Ｘが検出されたことを作業者等に知らせることができる。このとき、磁性金属異物検出装置１の運転を停止してもよい。また、制御部８０は、フラックスゲートセンサＦＧ１～ＦＧ４からの電気信号を記録したり、判別結果を記録したりすることができる。また、磁性金属異物Ｘの位置を決めるエンコーダを用いて、被検査物Ｆにおける磁性金属異物Ｘの位置を特定して除去することも可能である。
【0072】
このような磁気検出部５０を含む磁性金属異物の検出方法によれば、走行しているフィルムＦに磁性金属異物Ｘが含まれていると、その磁性金属異物Ｘは帯磁部２０を通過するときに磁化されて、その後に磁気シールドボックス４０に進入する。磁性金属異物Ｘが異物検出ローラ５１と、フラックスゲートセンサＦＧ１～ＦＧ４が配列されたセンサアレイＳａとの間に来ると、磁性金属異物Ｘからの磁力線が、フラックスゲートセンサＦＧへと進む結果、磁性金属異物Ｘが検出される。
【0073】
＜実施例＞
（基礎試験の設定条件）
用いた帯磁用磁石２６の表面磁束密度は５００ｍＴであり、帯磁用磁石２６とフィルムＦの離間距離は３ｍｍとした。磁気センサとして、分解能が１０ｐＴ／Ｈｚ１／２（１Ｈｚ）のフラックスゲートセンサＦＧを４つ配列したセンサアレイＳａを用いた。ＰＣパーマロイ製の内側ボックス４２及び外側ボックス４４から構成される２層構成で、角形の磁気シールドボックス４０を用いた（磁気シールド率は１／５００以上）。
（基礎試験の設定条件）
用いた帯磁用磁石２６の表面磁束密度は５００ｍＴであり、帯磁用磁石２６とフィルムＦの離間距離は３ｍｍとした。磁気センサとして、分解能が１０ｐＴ／Ｈｚ１／２（１Ｈｚ）のフラックスゲートセンサＦＧを４つ配列したセンサアレイＳａを用いた。ＰＣパーマロイ製の内側ボックス４２及び外側ボックス４４から構成される２層構成で、角形の磁気シールドボックス４０を用いた（磁気シールド率は１／５００以上）。
【0074】
（基礎試験の異物検出結果）
フィルムＦとして、フィルム幅１００ｍｍの樹脂フィルムを用い、フィルム走行速度は５０ｍ／分とした。異物検出ローラに支持された位置において、フラックスゲートセンサＦＧ１～ＦＧ４の先端からフィルムＦまでの離間距離は１．５ｍｍに設定した。磁性金属異物Ｘのサンプルとして、鉄製でφ５０μｍ×長さ５００μｍのサンプル、ＳＵＳ－３０４製でφ５０μｍ×長さ５００μｍのサンプルを用いた。検出された異物信号は、鉄製サンプルで６Ｖ、Ｓ／Ｎ＝１２０、ＳＵＳ－３０４製サンプルで、７Ｖ、Ｓ／Ｎ＝１４０であった。なお、環境ノイズは、５０ｍＶ（ｐ－ｐ）であった。
フィルムＦとして、フィルム幅１００ｍｍの樹脂フィルムを用い、フィルム走行速度は５０ｍ／分とした。異物検出ローラに支持された位置において、フラックスゲートセンサＦＧ１～ＦＧ４の先端からフィルムＦまでの離間距離は１．５ｍｍに設定した。磁性金属異物Ｘのサンプルとして、鉄製でφ５０μｍ×長さ５００μｍのサンプル、ＳＵＳ－３０４製でφ５０μｍ×長さ５００μｍのサンプルを用いた。検出された異物信号は、鉄製サンプルで６Ｖ、Ｓ／Ｎ＝１２０、ＳＵＳ－３０４製サンプルで、７Ｖ、Ｓ／Ｎ＝１４０であった。なお、環境ノイズは、５０ｍＶ（ｐ－ｐ）であった。
【0075】
（設定条件の変更）
異物サンプル（φ５０μｍ×５００μｍ）の円柱体積と同じ球体体積に相当する球体の直径を求めると、約２００μｍになる。また、５０μｍの立方体の球体換算体積は９０μｍとなる。
異物サンプル（φ５０μｍ×５００μｍ）の円柱体積と同じ球体体積に相当する球体の直径を求めると、約２００μｍになる。また、５０μｍの立方体の球体換算体積は９０μｍとなる。
【0076】
異物信号は、磁性金属異物Ｘの直径の３乗に比例し、離間距離の３乗に比例する。ここで、異物の信号値は、球体換算体積が２００μｍの場合に６Ｖ（鉄異物）、７Ｖ（ＳＵＳ－３０４）であったので、球体換算体積が９０μｍの場合、鉄異物で６Ｖ×（９０／２００）３＝２．７Ｖとなり、ＳＵＳ－３０４で７Ｖ×（９０／２００）３＝３．１５Ｖとなる。また、正味球体直径がφ５０μｍである場合、鉄異物で６Ｖ×（５０／２００）３＝１．５Ｖとなり、ＳＵＳ－３０４で７Ｖ×（５０／２００）３＝１．７５Ｖとなる。
【0077】
したがって、本実施形態の磁性金属異物検出装置１によれば、フィルムやシートの形態の被検査物Ｆに含まれる５０～３００μｍの超微細な磁性金属異物であっても、高速かつ、被検査物の材質に影響されることなく、検出して排除することが可能である。
【0078】
＜変形例＞
以上までに本発明の磁性金属異物検出装置の構成について一例を挙げて説明してきたが、上述した実施形態は、あくまでも一例に過ぎず、他の実施形態も考えられる。以下、図１１及び図１２を参照して変形例に係る磁性金属異物検出装置について説明をする。
以上までに本発明の磁性金属異物検出装置の構成について一例を挙げて説明してきたが、上述した実施形態は、あくまでも一例に過ぎず、他の実施形態も考えられる。以下、図１１及び図１２を参照して変形例に係る磁性金属異物検出装置について説明をする。
【0079】
上記実施形態では、異物検出ローラ５１の軸部材５１ａを非磁性軸受５２によって支持し、非磁性軸受５２を、軸受シールドボックス５３によって、磁気的に遮蔽することで、磁性金属異物を検出する空間に、非磁性軸受５２から生じるノイズの影響が及ばないように構成していた。非磁性軸受５２を用いる場合、材料が限定されてしまい、耐久性に劣る可能性がある。
【0080】
図１１及び図１２に示す変形例では、内側ボックス１４２と外側ボックス１４４とからなる二重構造を有する磁気シールドボックス１４０の外側に、異物検出ローラ１５１の軸部材１５１ａ（回動軸）を支持する軸受１５２を配置している。図１２に示すように、磁気シールドボックス１４０の側面を、軸部材１５１ａが貫通して配置されている。
【0081】
ここで、内側ボックス１４２及び外側ボックス１４４は、その一部が着脱可能に構成されている。具体的には、図１１及び図１２に示すように、内側ボックス１４２の側壁の一部である内側側壁部１４２ａは、内側係止部材１４２ｂによって、内側ボックス１４２の側壁に対して着脱可能に構成されている。同様に、図１１に示すように、外側ボックス１４４の側壁の一部である外側側壁部１４４ａは、外側係止部材１４４ｂによって、外側ボックス１４４の側壁に対して着脱可能に構成されている。
【0082】
内側側壁部１４２ａ及び外側側壁部１４４ａを取り外すことで、磁気シールドボックス１４０を上昇させることが可能となる。また、フィルム等の被検査物Ｆを配置した後に、磁気シールドボックス１４０を降下させ、内側側壁部１４２ａ及び外側側壁部１４４ａを取り付けることで、内側ボックス１４２の天井から吊り下げられたセンサアレイＳａの周囲を磁気的に遮蔽することが可能となる。
【0083】
このような構成によれば、異物検出ローラ１５１（支持部）の軸部材１５１ａ（回動軸）が、磁気シールドボックス１４０（磁気シールド部）の外部に配置されている軸受１５２によって回動可能に支持されており、軸受１５２から生じる磁気ノイズの影響を排除することが可能となるため、軸受１５２に非磁性以外の材料を用いることができる。したがって、軸受１５２を構成する材料が非磁性材料に限定されることがないため、耐久性に優れた軸受１５２を用いることが可能となる。よって、異物検出ローラ１５１の軸部材１５１ａを支持する軸受１５２として、耐久性に優れたものを用いることで、磁性金属異物検出装置を安定した状態にて長期間連続運転することが可能となる。
【0084】
また、上記実施形態では、被検査物Ｆを略水平方向に導入し、略鉛直方向に上昇した位置において磁気センサＦＧが設けられており、磁気測定を終えた被検査物Ｆを略鉛直方向に降下させて、略水平方向に排出した例を示したが、被検査物Ｆの移動方向はこれに限定されるものではない。例えば、磁気センサＦＧを、被検査物Ｆの導入位置から下方に設けることも可能である。具体的には、被検査物Ｆを略水平方向に導入し、略鉛直方向に降下した位置において磁気センサＦＧを設け、磁気測定を終えた被検査物Ｆを略鉛直方向に上昇させて、略水平方向に排出するように構成することも可能である。
【0085】
また、上記実施形態では、被検査物Ｆを搬送する方向として、装置の入口から出口へと向かう方向、例えば水平方向を一方向とした例を示したが、被検査物Ｆを搬送する方向を鉛直方向とすることも可能である。このとき、磁気センサＦＧは、鉛直方向とは異なる方向、つまり、水平方向に設けられることになる。
【符号の説明】
【0086】
１ 磁性金属異物検出装置
Ｆ 被検査物（フィルム）
１０ 導入ローラ（案内部材）
２０ 帯磁部
２２ 帯磁ローラ（案内部材）
２４ ブラケット
２６ 帯磁用磁石
３０ 上昇ローラ（案内部材）
４０ 磁気シールドボックス（磁気シールド部）
４２ 内側ボックス
４４ 外側ボックス
４６ 出入口
４８ 昇降機構
５０ 磁気検出部
５０ａ 支持枠
５１ 異物検出ローラ（支持部）
５１ａ 軸部材
５２ 非磁性軸受
５３ 軸受シールドボックス（軸受用磁気シールド）
５４ 取付ブラケット
５４ａ 長孔
５４ｂ 締結部材
Ｓａ センサアレイ
ＦＧ，ＦＧ１，ＦＧ２，ＦＧ３，ＦＧ４ フラックスゲートセンサ（磁気センサ）
５５ａ コア
５５ｂ 直状部
５５ｃ 端部（上方端部）
５５ｄ 端部（下方端部）
６０ 排出ローラ
８０ 制御部
８１ 信号処理手段
８２ Ａ／Ｄ変換器
８３ 差分演算手段
８４ 差分演算絶対値化回路
８５ 和回路
８６ 良否判定手段
１４０ 磁気シールドボックス（磁気シールド部）
１４２ 内側ボックス
１４２ａ 内側側壁部
１４２ｂ 内側係止部材
１４４ 外側ボックス
１４４ａ 外側側壁部
１４４ｂ 外側係止部材
１５１ 異物検出ローラ（支持部）
１５１ａ 軸部材
１５２ 軸受
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４ 磁力検出信号
ＡＭＰ 増幅器
ＨＰＦ ハイパスフィルタ
ＬＰＦ ローパスフィルタ
Ｘ 磁性金属異物
Ｆ 被検査物（フィルム）
１０ 導入ローラ（案内部材）
２０ 帯磁部
２２ 帯磁ローラ（案内部材）
２４ ブラケット
２６ 帯磁用磁石
３０ 上昇ローラ（案内部材）
４０ 磁気シールドボックス（磁気シールド部）
４２ 内側ボックス
４４ 外側ボックス
４６ 出入口
４８ 昇降機構
５０ 磁気検出部
５０ａ 支持枠
５１ 異物検出ローラ（支持部）
５１ａ 軸部材
５２ 非磁性軸受
５３ 軸受シールドボックス（軸受用磁気シールド）
５４ 取付ブラケット
５４ａ 長孔
５４ｂ 締結部材
Ｓａ センサアレイ
ＦＧ，ＦＧ１，ＦＧ２，ＦＧ３，ＦＧ４ フラックスゲートセンサ（磁気センサ）
５５ａ コア
５５ｂ 直状部
５５ｃ 端部（上方端部）
５５ｄ 端部（下方端部）
６０ 排出ローラ
８０ 制御部
８１ 信号処理手段
８２ Ａ／Ｄ変換器
８３ 差分演算手段
８４ 差分演算絶対値化回路
８５ 和回路
８６ 良否判定手段
１４０ 磁気シールドボックス（磁気シールド部）
１４２ 内側ボックス
１４２ａ 内側側壁部
１４２ｂ 内側係止部材
１４４ 外側ボックス
１４４ａ 外側側壁部
１４４ｂ 外側係止部材
１５１ 異物検出ローラ（支持部）
１５１ａ 軸部材
１５２ 軸受
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４ 磁力検出信号
ＡＭＰ 増幅器
ＨＰＦ ハイパスフィルタ
ＬＰＦ ローパスフィルタ
Ｘ 磁性金属異物
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】