検査システム
【課題】シート状の磁性体である被検査体中に混入している金属異物を高速かつ高精度で検出することを課題とする。
【解決手段】本発明は、シート状の磁性体である被検査材１１１に金属異物が混入しているか否かを検査する検査システム１ａであって、金属異物を含む可能性のある被検査材１１１を磁化し、その後、被検査材１１１の磁化をキャンセルする強度の磁場を、被検査材１１１に印加し、複数の磁気センサ１３０で検出した磁気信号を差分処理し、その差分処理の結果に基づいて、被検査材１１１に金属異物が混入しているか否かを判定する。
【解決手段】本発明は、シート状の磁性体である被検査材１１１に金属異物が混入しているか否かを検査する検査システム１ａであって、金属異物を含む可能性のある被検査材１１１を磁化し、その後、被検査材１１１の磁化をキャンセルする強度の磁場を、被検査材１１１に印加し、複数の磁気センサ１３０で検出した磁気信号を差分処理し、その差分処理の結果に基づいて、被検査材１１１に金属異物が混入しているか否かを判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品・医薬品・工業製品などに混入している金属異物を磁気的に非破壊で検出する技術に関し、特に、リチウムイオン電池の電極などのシート状の磁性体中に混入している微量の金属異物を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池の発熱・発火事故などが２００６年頃多く報告され、これらの事故の原因の多くは製造工程で混入した金属異物であると考えられている。しかし、現状のインライン検査技術では、金属異物を直接的に検査する手法は確立されていない。そのため、現状では、電池セルの充放電検査を行い、内部短絡によって電圧低下が生じる不良の電池セルをスクリーニング検査しているのが実態である。そして、このスクリーニング検査は電池として組みあがってからの検査のため、検査時間や不良品回収コストがかかるといった問題がある。
【０００３】
一方、磁気を用いた金属異物の検出の従来技術として、例えば、次の３つがある。
（１）特許文献１の検査システムは、磁気的に安定した検査領域を画成する磁気遮蔽容器と、磁気遮蔽容器により画成された検査領域内の磁界変動を検出するＳＱＵＩＤ（Superconducting Quantum Interference Device:超電導量子干渉素子）を用いた磁気センサとを備え、この検査領域内を移動する被検査物に含まれる異物または欠陥を、被検査物を破壊することなく検出する。
【０００４】
（２）特許文献２の磁性物検出装置は、被検査体に混入された磁性異物を所定の方向に磁化させるための帯磁装置と、磁性異物を検出する検出部と、制御装置と、被検査体を搬送させるための搬送機構とを備える。検出部は、磁気シールド内に配置された磁気センサを含み、磁気センサは、一対の差動構成された検出コイルを有するＳＱＵＩＤグラジオメータで構成される。
【０００５】
（３）特許文献３の磁気信号計測装置は、試料を移動可能な搬送機構と、当該試料の検査を実施する検査領域を形成する磁気シールド部と、その内部に設置された磁気センサと、試料に着磁用磁場を印加する着磁用磁場印加機構と、着磁用磁場とは逆方向のキャンセル磁場を、試料に印加するキャンセル磁場印加機構と、検査領域内で磁気センサにより測定された結果を計測データとして収録し、当該計測データに基づき解析を実行し、試料の良否を判定する演算手段を備える。
【０００６】
なお、特許文献２に記載のグラジオメータによる環境磁気ノイズの低減に関しては従来技術であり、例えば、特許文献４、特許文献５、非特許文献１（特にp.138参照）に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−７７５１６号公報
【特許文献２】特開２００９−９２５０７号公報
【特許文献３】特開２００９−２９４０６２号公報
【特許文献４】特開平４―２６５８７５号公報
【特許文献５】特開平１１−３１２８３０号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】S. J. WILLIAMSON, L. KAUFMAN “BIOMAGNETISM”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials vol. 22, pp.129-201、1981.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１〜３に記載の従来技術は、主に、狭い領域の被検査材について検査する技術である。なお、特許文献１には、複数チャンネルのＳＱＵＩＤで検出する手法が記述されているが、大きなシート状の被検査材を想定していない。また、特許文献２には、グラジオメータによる環境磁気ノイズの低減に関しての記載があるがこれは前記したように従来技術であり、大きなシート状の被検査材についての記載はない。
【００１０】
また、特許文献３には、小さな被検査材について考え出された磁気特性の違いを利用した計測手法および装置に関して開示されているが、大きなシート状の被検査材における検査装置の大面積化への解決策までは開示されていない。
【００１１】
また、特許文献４、特許文献５、非特許文献１においても、大きなシート状の被検査材についての記載はない。
【００１２】
つまり、従来技術では、大きなシート状の被検査材を想定していないため、そのような大きなシート状の被検査材を検査する技術ついては記載がない。そのため、実際に大きなシート状の被検査材の検査で生じる検査幅の限界やセンサの配置方法などについての課題すら知られていない。
【００１３】
また、インライン異物検査を実現するためには、高速で製造される被検査材の速度に遅れることなく金属異物を高速で検出しなければならない。しかし、従来技術では高速でもれなく金属異物検出を行う手法について全く開示されていない。
【００１４】
そこで、本発明は、前記した問題に鑑みてなされたものであり、シート状の磁性体である被検査体（材）中に混入している金属異物を高速かつ高精度で検出することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、シート状の磁性体である被検査体に金属異物が混入しているか否かを検査する検査システムであって、金属異物を含む可能性のある被検査体を磁化し、その後、被検査体の磁化をキャンセルする強度の磁場を、被検査体に印加し、複数の磁気センサで検出した磁気信号を差分処理し、その差分処理の結果に基づいて、被検査体に金属異物が混入しているか否かを判定する。その他の手段については後記する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、シート状の磁性体である被検査体中に混入している金属異物を高速かつ高精度で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】第１実施形態の検査システムの構成図である。
【図１Ｂ】第１実施形態の検査システムの機能ブロック図である。
【図２】磁性体の残留磁化のヒステリシス曲線を示す図である。
【図３】クライオスタットの内部に配置する検出コイルと、被検査材との関係を示す図である。
【図４】大きなシート状の被検査材における金属異物を検出するときに使用する複数のクライオスタット（検出コイル部）の配置の例を示す図である。
【図５】金属異物検出状態をアドレス管理するための表示画面の例を示す図である。
【図６】金属異物を検出するときに使用するクライオスタットの構成例を示す図である。
【図７】検出コイルおよびクライオスタットの構成例を示す図である。
【図８】検出コイルの構成例を示す図である。
【図９】（ａ）は検出コイル部が平面差分量として計測した磁場変化波形を示す図であり、（ｂ）は磁場変化波形について高速フーリエ変換による磁場波形のパワースペクトラム解析を行った結果を示した図である。
【図１０】アンプ・フィルタ部の制御などを説明するための図である。
【図１１】間欠塗工された被検査材を磁気センサで検査する状態をモデル化した図である。
【図１２】グラジオメータの位置Ｘに対する２つの検出コイル部に入る磁場、およびグラジオメータで検出される差分信号を示したグラフを示す図である。
【図１３】被検査材の磁化強度が高くなく、キャンセル磁場を用いずに金属異物を検出する場合で、被検査材の端部から磁場波形と金属異物からの磁場波形との混合波形が出現する現象を説明するための図である。
【図１４】第２実施形態の検査システムの構成図である。
【図１５】第２実施形態の検査システムの機能ブロック図である。
【図１６】複数のクライオスタットと、膜質検出用の複数の磁気センサと、磁場印加装置および磁場キャンセル装置との配置を示す図である。
【図１７】複数の磁気センサをＳＱＵＩＤ磁気センサで構築した場合の検出コイルの形状を示す図である。
【図１８】複数の磁気センサで検出される磁場波形の例を示す図であり、（ａ）の２つの波形が膜質モニタリング波形を示す図であり、（ｂ）の波形が金属異物モニタリング波形を示す図である。
【図１９】膜質モニタリングの結果のリアルタイムの表示例を示す図である。
【図２０】第３実施形態の検査システムの構成図である。
【図２１】金属異物検出状態と被検査材の光学検出状態とを同時にアドレス管理するための表示画面の例を示す図である。
【図２２】第４実施形態の検査システムの構成図である。
【図２３】膜質モニタリングの結果と被検査材の光学検出状態のリアルタイムの表示例を示す図である。
【図２４】クライオスタットの内部に配置する検出コイルと、超電導ループを用いた磁気シールド部材と、被検査材との関係を示す図である。
【図２５】超電導ループを用いた磁気シールド部材を有するクライオスタット内部の構成例を示す図である。
【図２６】超電導ループを用いた磁気シールド部材を有する検出コイル部の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態と称する。）について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態において、磁気センサとは、被検査材（被検査体）の磁化強度を検出する手段であり、具体的には、例えば、ＳＱＵＩＤと検出コイル部から構成される。
【００１９】
（第１実施形態）
第１実施形態の検査システムの構成と動作の概要は、次の通りである。まず、被検査材（例えば、リチウムイオン電池の電極などのシート状の磁性体）を磁気シールド外部に配置してある磁場印加装置によって磁化する。次に、キャンセル磁場印加装置によって被検査材の磁化を消失させる。これによって、被検査材は、金属異物（以下、単に「異物」とも称する。）の磁気信号のみが発生する状態となる（被検査材と金属異物は磁気特性が異なるため。詳細は後記）。
【００２０】
その後、被検査材を高速で磁気シールド内部に送り込み、磁気シールド内部に配置された高感度な磁気センサによって、金属異物を検出する。ただし、磁気シールドは、検出コイル部（検出コイル手段）の構成や、必要な磁気センサの感度や、必要周波数帯域などによって必ずしも必須の構成ではない。
【００２１】
図１Ａに示すように、第１実施形態の検査システム１ａ（１）は、大きなシート状の被検査材における金属異物を高速かつ高精度で検出するため、以下の４点の特徴を有する構成となっている。
（１）磁気センサ１３０を複数個用意し、それぞれの磁気センサ１３０が交互に入り組んだ配置（千鳥配置）とする。
（２）磁気センサ１３０の検出コイル部において、被検査材の移動方向に対して垂直方向のコイル径（長軸）を移動方向のコイル径（短軸）よりも長くし、この検出コイル部の長軸が移動方向に垂直の方向に配置してある。
【００２２】
（３）検出コイル部について、平面差分の磁場を計測するように、２つの検出コイル部を正負反対向きの磁場を検出できる構成とし、短軸方向に２つのコイルを配置する構成とする。
（４）複数個の検出コイル部について、被検査材の幅全てを検査でき、なおかつ検査漏れが起きないように、検出コイル部の長軸方向の端部は、被検査材の移動方向で見た場合にそれぞれの検出コイル部で重なり領域をもつ構成とする。
これらについて、図１Ａ〜図８を用いて詳細に説明する。
【００２３】
まず、図１Ａを参照して、本実施形態の超電導量子干渉素子（Superconducting Quantum Interference Device: SQUID）を用いた検査システム１ａの構成について説明する。ＳＱＵＩＤはクライオスタット（低温保持装置）１０１に内蔵されており（詳細は図７、図８などで後記）、クライオスタット１０１の底部に金属異物から発生する磁場を検出する検出コイル部（図８参照）が配置してある。本実施形態の検査システム１ａは、クライオスタット１０１を複数個配置し、大きなシート状の被検査材を計測できる構成としている（図４参照）。
【００２４】
クライオスタット１０１は、ガントリ１１０によって保持され、ベルトコンベア１０８−１（移動手段）の支持部と一体構成となっており、被検査材１１１と磁気センサ１３０との距離を微調整できる構成となっている（詳細は後記）。クライオスタット１０１からはクライオスタット１０１の内部にあるＳＱＵＩＤを磁束計動作させる駆動回路部１０２と電気接続するケーブルが配置されている。駆動回路部１０２の出力は、アンプ・フィルタ部１０３（フィルタ処理手段）を通り、さらに、ＡＤ（アナログ・デジタル）コンバータ（不図示）を介し、デジタル信号となってコンピュータ１０４に送られ、記録される。なお、制御部・速度検出部１０９については後記する。
【００２５】
また、コンピュータ１０４は、駆動回路部１０２やアンプ・フィルタ部１０３を制御し、回路設定や磁束計動作・アンプのゲインやフィルタの定数などを変更する。さらに、コンピュータ１０４は、被検査材の移動速度の検出や制御を行い、図９に示すフィルタ処理の周波数計算に必要な被検査材の速度情報を得ることができる（詳細は後記）。
【００２６】
図１Ａに戻って、クライオスタット１０１の外側には、外部からの妨害磁気雑音を遮蔽する磁気シールド１０５が、クライオスタット１０１を囲むように配置してある。シート状の被検査材１１１（以下、単に「被検査材」とも称する。）は、磁気シールド１０５の開口部（図１の左方）から挿入され、ベルトコンベア１０８−１，１０８−２（移動手段）によって移動方向Ｆの方向に移動し、クライオスタット１０１の磁気センサ１３０の下方を通過する。
【００２７】
なお、このように２つのベルトコンベア１０８−１，１０８−２を用いている理由は、磁場印加装置１０７（磁場印加手段）およびキャンセル磁場印加装置１０６（キャンセル磁場印加手段）によってベルトコンベア１０８−２の部材が磁化したとしても、磁気センサ１３０の下方を通過するベルトコンベア１０８−１の部材が磁化しないようにするためである。
【００２８】
図１Ｂを参照して、図１Ａで示した検査システム１ａの処理の流れについて説明する。なお、磁気検出には異物検出用の平面差分磁気検出部１０２１を使用する。平面差分磁気検出部１０２１は、駆動回路部１０２によって磁気センサとして駆動し、それぞれにアンプ・フィルタ部１０３を有する構成とする。これらの測定結果は、コンピュータ１０４内に取り込まれ、異物検出部１０４１（判定手段）の処理が行われる。ここで異物検出部１０４１は、測定された磁気信号と定められた閾値との大小関係を比較することによって、異物の有無を判定する。
【００２９】
その閾値は、測定に先立ち、オペレータ等により入出力部１０４３（キーボードなど）を通じて入力され、コンピュータ１０４内のメモリ等に格納されている。情報管理部１０４２（判定手段）は、これらの異物検出部１０４１の情報を判断し、その情報を定量値や２次元分布図などによって示す。また、情報管理部１０４２は、制御部・速度検出部１０９によって検出したベルトコンベア（被検査材１１１の移動手段）１０８−１の移動速度（つまり、被検査材１１１の移動速度）に合わせて駆動回路部１０２とアンプ・フィルタ部１０３を制御し最適に設定する。なお、情報管理部１０４２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とメモリによって実現することができる。
【００３０】
次に、磁気シールド１０５の外部に配置してある磁場印加装置１０７とキャンセル磁場印加装置１０６をシート状の被検査材１１１が通過することによる動作や効果について説明する。
【００３１】
最初に、磁性体の残留磁化のヒステリシス曲線について、図２（ａ）を用いて説明する。図２（ａ）に示すように、着磁前に磁化を持たなかった磁性体に磁場を印加すると経路＜１＞→＜２＞に沿って残留磁化は増加し、最大残留磁化に到達する。その後、印加する磁場を弱めても、残留磁化は印加磁場が０になるまで変化しないが（経路＜２＞→＜３＞）、逆の方向の磁場を印加すると、経路＜３＞→＜５＞に沿って残留磁化は減少する。その途中で、残留磁化がゼロになる点＜４＞がある。このときの印加磁場の値をキャンセル磁場と呼ぶ。また、その後、印加磁場を増加させると、経路＜５＞→＜６＞→＜７＞→＜２＞に沿って残留磁化は増加する。
【００３２】
次に、図２（ｂ）を用いて、被検査材１１１と金属異物の残留磁化ヒステリシス曲線について説明する。一般に、材質によって磁気特性は異なるため、被検査材１１１と金属異物とでは異なる残留磁化ヒステリシス曲線を持つ可能性が高い。このとき、被検査材１１１のキャンセル磁場Ａと金属異物のキャンセル磁場Ｂが異なるため、それらを一度飽和する（最大になる）まで磁化した後に、キャンセル磁場Ａに相当する磁場を与えることで、被検査材１１１から発生する磁気信号のみを除去することができる。
【００３３】
以上のように磁場印加装置１０７によって飽和磁化まで磁場を印加し、その後、シート状の被検査材１１１特有の磁化をキャンセルするようにキャンセル磁場印加装置１０６によって磁場を逆方向に印加する。以上の工程によってキャンセル磁場により被検査材１１１の残留磁化は消失し、金属異物のみの磁気信号の検出が可能となる。このため、シート状の被検査材１１１全体を磁化およびキャンセル磁化させるようにシート幅より長い磁場印加装置１０７とキャンセル磁場印加装置１０６を配置する（図４参照）。
【００３４】
シート状の被検査材１１１は磁場印加装置１０７とキャンセル磁場印加装置１０６を通過後、クライオスタット１０１の下部にまで達する。このクライオスタット１０１の内部には磁気センサ１３０が配置してある。これらの関係について図３を用いて説明する。図３に示すように、被検査材１１１は移動方向Ｆの方向に移動してくる。磁気センサ１３０を構成する検出コイル部２０３ａ（２０３），２０３ｂ（２０３）は、その長軸Ａ２が移動方向Ｆと垂直な方向で、短軸Ａ１が移動方向Ｆと平行な方向になるように、クライオスタット１０１内部に配置される。
【００３５】
また、検出コイル部２０３ａ，２０３ｂは移動方向Ｆの方向に２列で配置され、それぞれ反対方向（紙面の下部方向と、上部方向）の磁場を検出する構成とし、これらの２つの検出コイル部２０３で計測される磁気信号の差分量を計測値とする。つまり、検出コイル部２０３ａ，２０３ｂは、移動方向Ｆに移動する金属異物よって局所的な部位に生じる磁気信号の変化量を検出する構成となっている。
【００３６】
図４は、大きなシート状の被検査材を検査するためのクライオスタット（検出コイル部）１０１−１，１０１−２，１０１−３，１０１−４，１０１−５（１０１）の配置例を示している。被検査材１１１は、移動方向Ｆの方向にベルトコンベア１０８−１の上を移動する。被検査材１１１は幅Ｄを有しているため、検査領域をその幅Ｄより広い幅Ｅとしている。また、各クライオスタット１０１（検出コイル部２０３）を互い違いの位置（千鳥）に配置し、確実にもれなく被検査材全体の異物検出を行うため、各検出コイル部２０３が検出できる領域が重なるオーバーラップ領域Ｏ−１，Ｏ−２，Ｏ−３，Ｏ−４を設ける。
【００３７】
このように、検出コイル部２０３を千鳥配置としたため、クライオスタット１０１−２，１０１−２，１０１−３ではクライオスタット１０１−４，１０１−５より、距離Ｇ離れ、その分、検出時間の遅れが発生する。この検出時間の遅れについて、コンピュータ１０４が時間補正を行う。さらに、複数個の検出コイル部２０３を被検査材１１１の幅Ｄ方向に配置することができるため、どこで異物が発生したかをアドレス管理により把握することが可能である。
【００３８】
異物検出用のアドレス管理画面は、例えば、コンピュータ１０４の表示部（表示手段）上に図５のように表示される。図５ではシートＮｏ．２の（Ｌ３、Ｒ２）の位置に異物が混入していることが分かる。この異物検出情報は数字や文字でも下部の表示部３１０１に表示され、現在の検査状況や過去の検査履歴を常にモニタすることができる。なお、図５では、移動方向Ｆの方向に所定の移動時間（たとえば１秒など）当たりの長さである行Ｌ１〜Ｌ９が配置され、移動方向Ｆに垂直な方向に列Ｒ１〜Ｒ５が各クライオスタット１０１−１〜１０１−５に対応して表示してある。
【００３９】
このとき、図４で示した距離Ｇにおける時間差の補正は、図１Ａで示した制御部・速度検出部１０９によって被検査材１１１の速度に合わせて計算されたタイムラグを用いて行われる。なお、図４のクライオスタット１０１内部の検出コイル部長軸と磁場印加装置１０７とキャンセル磁場印加装置１０６とは平行配置になるように配置することが望ましい。そうして、図５のような情報を管理することで、シート状の被検査材の金属異物のアドレス管理が可能となる。
【００４０】
図６を参照して、異物検出用のクライオスタット１０１の構成例について説明する。クライオスタット１０１は、極低温の冷媒（液体ヘリウムや液体窒素）を貯蔵するため、真空層を有する構造となっている（図７で後記）。クライオスタット１０１は、検出コイル部（図８参照）をクライオスタット１０１内部（底部）に装着できるように、下部に突出したテール部１０１３を有する構造としている。この構造により、底板に加わる大気圧による力を最小限にすることができるため、テール部１０１３の底板１０１４の面積を狭小化でき、底板１０１４の厚みを薄くでき、磁気センサ１３０と被検査材１１１との間の距離を最小化することができる。以上の構成により、磁気センサ１３０を被検査材１１１に近付けられるため、高感度の異物検出が可能となる。
【００４１】
図７を参照して、クライオスタット１０１および検出コイル部２０３の構成例について説明する。図７（ａ）に示す冷媒貯蔵型が最も基本的な構造であり、クライオスタット１０１の内部に検出コイル部２０３とＳＱＵＩＤ５０５が全て冷媒中に配置されている。また、冷媒５０３（液体ヘリウムや液体窒素）を貯蔵するため、熱侵入を最小限にするため真空層５０２が配置してある。なお、本実施形態の図１Ａから図６までは図７（ａ）のクライオスタットを用いた場合で説明を行っている。また、この図６と図７で示したクライオスタットは、冷媒貯蔵型で説明したが、これに限ることなく、冷凍機（パルス管冷凍機、ＧＭ（Gifford-McMahon）冷凍機など）を使用した冷却方式のものでもよい。
【００４２】
図７（ａ）以外のクライオスタット１０１および検出コイル部２０３の例として、図７（ｂ）のセンサ真空配置型や図７（ｃ）の検出コイル部分離型を使用してもよい。図７（ｂ）のセンサ真空配置型は真空層５０２内部に検出コイル部２０３とＳＱＵＩＤ５０５が配置されている。この構造を用いると、クライオスタット１０１の上部開口部５０６を小面積とすることができるため、クライオスタット１０１の上部からの熱侵入を抑えられ、貯蔵された冷媒の蒸発量を少なくできる。また、真空層５０２内部に検出コイル部２０３を配置することにより、検出コイル部２０３と被検査材１１１との距離を図７（ａ）のクライオスタットのものより近付けることができる。
【００４３】
図７（ｃ）に示す検出コイル部分離型のクライオスタット１０１および検出コイル部２０３の構成では、検出コイル部２０３として常温で使用する銅線などの検出コイルを用いる。
【００４４】
なお、図７（ａ）（ｂ）で示したクライオスタット１０１は、金属から発生する磁気雑音を避けるため、ＧＦＲＰ（Glass Fiber Reinforced Plastics）のようなプラスチック材料を用いるが、図７（ｃ）では、検出コイル部２０３をクライオスタット１０１の外部に配置するため、図７（ｃ）のクライオスタット１０１は金属製の容器を使用でき、熱侵入の少ないクライオスタットを構成できる。また、図７には示していないが、冷媒を用いずに冷凍機を使用するクライオスタットおよび検出コイル部の構成でもよい。
【００４５】
次に、図８を参照して、検出コイル部２０３の構成例について説明する。検出コイル部は図７（ａ）（ｂ）の構成では超伝導線を巻きつける構造とし、図７（ｃ）では銅線を巻きつける構造とする。２つの検出コイル部２０３ａ（２０３），２０３ｂ（２０３）を使用することにより、被検査材の移動方向Ｆに平面差分された磁場検出を実現できる。これらの検出コイル部２０３ａ，２０３ｂのコイル中心間距離のベースライン距離Ｂ１は例えば１０ｍｍとする。また、各検出コイル部２０３ａ，２０３ｂはベースライン距離Ｂ２を有する２次微分型グラジオメータの構成としている。なお、図８の検出コイル部２０３の構造におけるコイルの接続などの詳細については、非特許文献１（特にp.138）を参照することで理解できるので、詳細な説明を省略する。
【００４６】
このベースライン距離Ｂ２は検出コイル部２０３と被検査材１１１との距離と同等の例えば１０ｍｍとする。この検出コイル部２０３ａ、２０３ｂは、検出する磁束方向が反対となっており、上記平面差分の磁気検出を実現する必要がある。そのため、両者の検出コイル部２０３ａ、２０３ｂは並列または直列で接続されＳＱＵＩＤに検出磁束を伝達する構成とする。
【００４７】
上記のような２次微分型グラジオメータであって、さらに平面方向の差分量を計測する検出コイル部（２次元グラジオメータと称する。）とすることにより、金属異物からの磁気信号の強度を下げずに妨害磁気雑音を効率よく低減することが可能となる。ＳＱＵＩＤは、ホルダー部６０３上に配置してあり、検出コイル部２０３内の磁束を妨げたり、乱したりしないように、検出コイル部２０３の法線ベクトル方向（縦方向）の面に配置してある。
【００４８】
図９（ａ）を参照して、検出コイル部２０３が平面差分量として計測した磁場変化波形について説明する。２つの検出コイル部２０３ａ，２０３ｂ（図８参照）を用いており、これらの検出コイル部２０３ａ，２０３ｂに差交する磁束量の差分は図９（ａ）に示す２極のピーク波形となる。
【００４９】
この２極のピーク間の時間差Ｔ１は、検出コイル部２０３ａと検出コイル部２０３ｂとの間のベースライン距離Ｂ１と、被検査材１１１の（移動）速度Ｖ１から次の式（１）のように計算できる。
Ｔ１＝Ｂ１／Ｖ１ ・・・式（１）
【００５０】
また、ピーク波形の開始点から終了点までの時間差Ｔ２は、検出コイル部２０３ａと検出コイル部２０３ｂの短軸Ａ１と、被検査材の（移動）速度Ｖ１から次の式（２）のように計算できる。
Ｔ２＝Ａ１／Ｖ１ ・・・式（２）
【００５１】
この検出される磁場変化波形について高速フーリエ変換による磁場波形のパワースペクトラム解析を行うと、図９（ｂ）のような基本周波数（１／Ｔ１または１／Ｔ２）を算出できる。この基本周波数を中心とした周波数幅Δｆを抽出するフィルタを図１Ａに示すアンプ・フィルタ部１０３で設定しコンピュータ１０４に記録する。式（１）で示す時間差Ｔ１と式（２）で示す時間差Ｔ２は被検査材の速度Ｖ１によって変化するため、制御部・速度検出部１０９から検出された速度Ｖ１の値に合わせて必要に応じてΔｆの設定値を変更できる。
【００５２】
図１０は、ベルトコンベア１０８−１や測定対象（被検査材１１１）の速度情報を用いて、磁気センサ１３０の測定帯域の最適計算によって駆動回路部１０２のパラメータを制御して最適に調整し、アンプ・フィルタ帯域の最適計算により、アンプ・フィルタ部１０３を制御してアンプとフィルタのパラメータを最適に調整することの説明図である。
【００５３】
図１０に示すように、本実施形態の検査システム１ａは、磁気センサ１３０と、駆動回路部１０２と、アンプ・フィルタ部１０３と、異物検出部１０４１とで基本構成されている。金属異物をさらに高速かつ高精度に判断するために、情報管理部１０４２（図１Ｂ参照）が次の処理を行う。
【００５４】
つまり、ベルトコンベア１０８−１や被検査材１１１の速度情報６００５をリアルタイムに取得し、この速度情報６００５を使って磁気センサ１３０の測定帯域の最適計算６００７によって得られた情報を使い、駆動回路部１０２のパラメータを制御し最適値に調整する。さらに、アンプ・フィルタ帯域の最適計算６００６を行い、アンプ・フィルタ部１０３を制御してアンプとフィルタのパラメータを最適値に調整する。特に、測定帯域に合わせた駆動回路部１０２のパラメータ調整とアンプ・フィルタ部１０３の帯域調整は異物検査の精度向上に非常に重要である。
【００５５】
異物検出部１０４１は、アンプ・フィルタ部１０３により整形された磁気信号の強度を、予め定められた閾値と比較することによって、異物の有無を判定する。以上の構成により、高速かつ高精度に金属異物を検出でき、さらには特定周波数（所定の周波数）帯域のみの検出によって妨害磁気雑音の除去が可能となる。
【００５６】
また、ここで示した図９の波形は平面差分コイルによる出力を示しているが、通常の１つの検出コイル部を使う場合には検出コイル部の短軸（移動方向Ｆと同じ方向）Ａ１を用いた式（２）を用いた周波数を用いてΔｆの設定値とすることができる。
【００５７】
以上の構成を使用した場合に得られる磁場波形とキャンセル磁場による異物検査の有効性について、図１１と図１２を参照して説明する。図１１は、間欠塗工された被検査材のモデル図である。静止しているグラジオメータの下を被検査材が紙面右から左に流れているものとするが、ここでは、グラジオメータが被検査材に対して相対的に紙面左から右に移動すると考える。
【００５８】
図１２（ａ）〜（ｄ）はグラジオメータの位置Ｘに対する検出コイル部２０３ａおよび２０３ｂに入る磁場、およびグラジオメータで検出される差分信号を示したグラフである。ここで、グラジオメータの位置Ｘとはグラジオメータの移動方向の位置を示すので、図１２（ａ）〜（ｄ）の各グラフの横軸は時間軸と等価である。図１２において、具体的には、（ａ）は被検査材自身から発生する磁気信号、（ｂ）は金属異物からの磁気信号、（ｃ）はキャンセル磁場印加なしの場合の被検査材と金属異物の両者からの磁気信号、（ｄ）はキャンセル磁場印加ありの場合の被検査材と金属異物の両者からの磁気信号を示す図である。
【００５９】
まず、被検査材自体からの磁気信号（図１２（ａ））について考える。コイル（検出コイル）の流れ方向の長さｄ（図１１参照）は被検査材材料の塗工幅Ｌに比べて短い。そのため、検出コイル部２０３ａに入る磁場は、被検査材の塗工が無いタイミングに同期して、立上りと立下りの幅が検出コイル幅ｄに対応する時間ｄ１の矩形波を描く。
【００６０】
検出コイル部２０３ｂに入る磁場も検出コイル部２０３ａに入る磁場と同様の波形を描くが、そのタイミングは検出コイル部２０３ａに対してコイルの間隔分だけ遅れる。このとき、グラジオメータで検出される差分信号は、塗工量の一次微分波形となり、塗工端で上または下に凸のピークを持つ。
【００６１】
次に、金属異物からの磁気信号波形（図１２（ｂ））について考える。金属異物はコイルの流れ方向の長さｄ（図１１参照）に比べて小さいので、検出コイル部２０３ａと検出コイル部２０３ｂに入る磁場は、幅ｄ２のパルス波を描く。したがって、グラジオメータで検出される差分信号は、検出コイル部２０３ａと検出コイル部２０３ｂの間隔分だけタイミングのずれた、正負のパルス波形の重畳となる。なお、金属異物が被検査材材料に混入した場合は、金属異物からの磁気信号と被検査材からの磁気信号の和が検出される。
【００６２】
図１２（ｃ）に示すように、キャンセル磁場を印加しない場合のグラジオメータの磁気信号波形の例を考えると、塗工端から離れた位置にある金属異物１（図１１参照）からの磁気信号は塗工端部のピークと分離しているのに対し（符号Ｊ参照）、金属異物２（図１１参照）の磁気信号は塗工端部のピークに埋もれており（符号Ｋ参照）、分離が困難である。即ち、塗工端部からの磁気信号が金属異物からの磁気信号に比べて大きい場合、塗工端からコイルの長さｄ以内ではＳ／Ｎ(Signal/Noise)が低下するため、金属異物の検出が困難となることを示している。
【００６３】
これに対して、図１２（ｄ）に示すように、キャンセル磁場の印加により被検査材の材料からの磁気信号を１０％まで低減した場合のグラジオメータの磁気信号波形の例を考えると、キャンセル磁場を印加しない場合と比べて、塗工端部のピークが小さくなり、相対的に金属異物からの磁気信号が大きくなる（符号Ｊ，Ｋ参照）。これにより、塗工端部の近傍に位置する金属異物２についても、塗工端部からの磁気信号に埋もれることなく、検出が可能となる（符号Ｋ参照）。
【００６４】
以上のように、キャンセル磁場による被検査材の磁化の低減と移動方向に磁気の平面差分を行うことは、特に、間欠塗工された被検査材の検査において、塗工端部近くに位置する金属異物の検出感度を上げるために有効である。
【００６５】
このように、キャンセル磁場は間欠塗工された被検査材の検査において有効であるだけでなく、大きなシート状の被検査材の検査においても塗工部端部から発生する磁気信号を抑制する効果がある。この塗工部端部からの磁気信号は膜の端部の位置で大きく磁気強度が異なる可能性が高く、従来の塗工面内の一点（中心点）だけの計測では計測上問題にならなかった点である。つまり、被検査材の全ての位置において漏れなく検出するためには、端部から発生する磁気信号（絶対磁場）を最大限抑制することが必要であり、この磁場キャンセル手段は非常に有効である。
【００６６】
図１３を用いて被検査材の磁化強度（絶対値）が高くなく、キャンセル磁場を用いずに金属異物を検出する場合（一点計測例）で、被検査材の端部から、被検査材からの磁場波形と異物からの磁場波形との混合波形が出現する現象を説明する。特に、ここでは、被検査材が検出コイル部２０３の数倍程度の大きさしかない場合に得られる磁場波形について説明する。
【００６７】
図１３において、上向きに磁化された被検査材および金属異物は、紙面左から右へ移動し、磁気センサ１３０の下を通過するものとする。被検査材が検出コイル部２０３ａの検出領域に入る前（１）は、磁気信号はゼロである。（２）で被検査材端部が検出コイル部２０３ａの検出領域に入ると、検出コイル部２０３ａのみに上向きの磁場が入るので、正の磁気信号が検出される。
【００６８】
（３）では検出コイル部２０３ａと検出コイル部２０３ｂに等しく上向きの磁場が入るため、磁気信号は再びゼロになる。（４）では、金属異物からの磁気信号が検出コイル部２０３ａに入るため、正の磁気信号が検出され、（５）では金属異物からの磁気信号が検出コイル部２０３ｂに入るため、負の磁気信号が検出される。
【００６９】
その後、検出コイル部２０３ａと検出コイル部２０３ｂに被検査材からの磁場が等しく磁場が入る（６）では磁気信号はゼロになる。（７）で被検査材端部が検出コイル部２０３ａの検出領域から出ることにより負の磁気信号が検出され、被検査材が検出コイル部２０３ｂの検出領域を出る（８）で磁気信号がゼロに戻る。
【００７０】
以上のように、この例では、被検査材の端部のからの磁場波形の間に金属異物からの磁気信号が現れることが分かる。しかし、図１２に示したように被検査材の磁場が強い場合では、被検査材の間欠塗工の端部や移動方向と平行した位置の端部などから検査対象の磁場の影響が強く出るため、図１Ａに示した被検査材全面にわたる磁場印加とキャンセル磁場印加が必須の構成になる。
【００７１】
このように、第１実施形態の検査システム１ａによれば、金属異物を含む被検査材１１１を磁化した後、被検査材１１１の磁化をキャンセルし、磁気センサ１３０によって被検査材１１１からの磁気信号を検出する。その際、複数の磁気センサ１３０を、検出領域が重なるように互い違い（千鳥）に配置する。これにより、大きなシート状の被検査材１１１に混入している微量の金属異物を高速かつ高精度で検出することができる。また、被検査材１１１の速度を利用したフィルタ処理を用いることにより、外部磁気雑音の影響を受けることなく正確に金属異物を高速で検出することができる。
【００７２】
（第２実施形態）
次に、図１４〜図１９を用いて本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態では、第１実施形態で説明した被検査材に混入している金属異物の検出のみならず、被検査材そのものに塗布されている磁性金属の膜質のムラや亀裂などといった膜質検査も可能とする。ここでは、金属異物の検出方法に関しては、第１実施形態と同一のため、詳細な説明を省略する。
【００７３】
図１４の検査システム１ｂ（１）において、第１実施形態（図１Ａ参照）との相違点は、磁場印加装置１０７とキャンセル磁場印加装置１０６との間に、磁気センサ７０１（微分コイルではなく直接測定するマグネットメータ、サーチコイルやフラックスゲート磁束計、ホール素子、ＳＱＵＩＤマグネットメータなど）（第２の磁気センサ）を配置した点である。また、それにともなって、駆動回路部７０２とアンプ・フィルタ部７０３も加えられている。
【００７４】
磁気センサ７０１は駆動回路部７０２によって磁気センサとして動作し、アンプ・フィルタ部７０３によって目的の周波数（第２の所定の周波数）に設定され被検査材の磁気計測を行う。このとき、制御部・速度検出部１０９の速度情報を用いて図１０に示した手法と同じく最適な周波数帯域を検出できるように設定が行われる。ここでの最適な周波数とは、金属異物の場合とは異なり、様々な場合が想定されるため、予め予想される亀裂や膜質のムラの被検査材１１１の速度と周波数との関係を調査し、その周波数に合わせた調整を行うことが有効である。
【００７５】
続いて、図１５を参照して、図１４で示した検査システム１ｂの処理の流れについて説明する。なお、図１５において、図１Ｂに示した構成と同一の構成には同一の符号を付与し、重複する説明を適宜省略する。
【００７６】
磁気検出には異物検出用の平面差分磁気検出部１０２１と膜質モニタ用の磁気検出部８０６の２つの磁気センサを使用する。平面差分磁気検出部１０２１と磁気検出部８０６は、それぞれ駆動回路部１０２，８０７によって磁気センサとして駆動し、それぞれアンプ・フィルタ部１０３，８０８を有する構成とする。これらの測定結果は、コンピュータ１０４内に取り込まれ、異物検出部１０４１と厚みムラ検出部８０９と残留磁化成分検出部８１０とによる３つの処理が行われる。
【００７７】
ここで異物検出部１０４１は、第１実施形態で説明した方法に従い、測定された磁気信号と定められた閾値との大小関係を比較することによって、異物の有無を判定する。閾値は、測定に先立ち、オペレータ等により入出力部１０４３を通じて入力され、コンピュータ１０４内のメモリ等に格納されている。厚みムラ検出部８０９では膜質に関わる亀裂による大きな磁気信号や、膜質（膜の厚み、膜の塗布状態、組成）のムラによる磁場の微小な変化量の周波数解析などを行う。
【００７８】
また、同時に、十分な磁場が被検査材１１１に印加されているかどうかを、飽和磁化量を見ながら判定し、必要に応じて制御部１０７１を使って最適な磁場を発生するように磁場印加装置１０７を制御する。残留磁化成分検出部８１０ではキャンセル磁場印加装置１０６によって被検査材自身の持つ磁化量をキャンセルできているかの判断を行い、キャンセル磁場印加装置１０６を制御部１０６５によって微調整し、正確に被検査材１１１からの磁場をゼロに近い値にしていく。
【００７９】
情報管理部１０４２では、これらの異物検出部１０４１と厚みムラ検出部８０９と残留磁化成分検出部８１０との情報を総合的に判断し、情報を定量値や２次元の分布図で示す。また、情報管理部１０４２では、制御部・速度検出部１０９によって検出したベルトコンベア１０８に乗った被検査材の速度に合わせて駆動回路部１０２，８０７とアンプ・フィルタ部１０３，８０８を制御し最適に設定する。
【００８０】
次に、図１６を参照して、膜質検出用の磁気センサについて説明する。ここでは、図４の場合との相違点について主に説明する。図１６に示すように、膜質検出用の磁気センサ９０１−１，９０１−２，９０１−３，９０１−４，９０１−５が配置されている。このように、磁気センサ９０１−１〜９０１−５は、クライオスタット１０１−１〜１０１−５と同様に千鳥の配置とし、大きなシート状の被検査材をもれなく測定できる構成としている。また、磁気センサ９０１−１〜９０１−５は、全てのクライオスタット１０１−１〜１０１−５の内部にある検出コイル部と平行配置になるように配置し、最も効率よく検出を行う構成としている。
【００８１】
また、磁気センサ９０１−１〜９０１−５は、磁場印加装置１０７とキャンセル磁場印加装置１０６との間に配置し、被検査材１１１が飽和磁化した状態を検出する。ただし、膜質のばらつきを詳細にみる場合はキャンセル磁場後の微小な磁場の変化を検出してもよい。
【００８２】
次に、図１７を参照して、第２実施形態の検出コイル部２０３の構成例について説明する。磁気センサ９０１−１〜９０１−５は、図１７に示すように、ＳＱＵＩＤを用いた検出コイル部２０３として構築できる。なお、検出コイル部２０３は、図８に示した２つの検出コイル部２０３の片方の形状と同じである。この形状を用いることにより、外部からの妨害磁場雑音を除去でき、効率よく膜質に関する磁場が検出可能となる。
【００８３】
次に、図１８を参照して、磁気センサ９０１−１〜９０１−５で検出される磁場波形の表示例について説明する。図１８に示すように、磁気センサ９０１−１〜９０１−５で検出される磁場波形の表示例のうち、（ａ）は膜質モニタリングの波形で、（ｂ）は異物モニタリングの波形である。なお、いずれも縦軸は磁場強度（磁化強度）である。
【００８４】
（ａ）の膜質モニタリングの波形では、亀裂による磁気信号が強く出現している。また、拡大した波形では亀裂による波形以外に塗工によって生じた膜の荒さが波形として現われている。この荒さをΔＬや周波数解析を行い定量値として示すことができる。
【００８５】
このように、膜質モニタリングと異物モニタリングの波形を同時に表示することにより、亀裂による波形と異物による波形とを分離することが可能である。また、異物モニタリングより先行して検出される膜質モニタリングでの異常値の情報を使い、異物モニタリング波形上でその膜質の異常値を金属異物として検出しないようにマスクすることが可能である。また、さらには、異物モニタリング波形の周波数帯域と膜質モニタリング波形の周波数帯域が異なればそれぞれ独立に波形上で異物と膜質情報を分離して表示することも可能である。以上のように、膜質モニタリングと異物モニタリングとを連携・フィードバックする構成により、亀裂と金属異物をそれぞれ検出することが可能となる。
【００８６】
次に、図１９を参照して、膜質モニタリングの結果のリアルタイムの表示例について説明する。膜質モニタリングでは、例えば、図１８に示したように波形のばらつきを幅ΔＬなどで示すことができる。このΔＬを各アドレスで管理し、その分布図をコンターマップ（等高線図などの等値線図）で示すと図１９のようになる。図１９では、ライン（移動方向）１２０１上に対応する波形が膜質磁場分布（または波形）１２０４に表示されており、被検査材の幅方向のライン１２０２上に対応する膜質磁場波形分布（または波形）が波形１２０３に表示されている。
【００８７】
これにより、アドレス管理と同時に異常部位（亀裂など）がどこにあるか明確に判断できる。さらに、膜質情報表示部１２０５に、膜質の現状のばらつきや最大値などを数字で示すことができる。また、膜質モニタリングと異物モニタリング（図５）を同時に表示することで（図示省略）、亀裂と異物との分別を簡易に行えるという効果がある。
【００８８】
このように、第２実施形態では、第１実施形態の構成に加えて、別途、膜質モニタリング用の第２の磁気センサを配置する。この第２の磁気センサは磁場印加手段の直後で計測することが望ましい。第２の磁気センサは第１実施形態の磁気センサと同じく複数個用意し、検出領域がある程度重なり合うように配置する。以上の構成により、膜塗工面のばらつきや亀裂などを検出することが可能である。また、第１実施形態の金属異物の検出画面と、膜質の検出画面を同時に表示することにより、正確に膜のアドレス管理ができる。
【００８９】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態の検査システム１ｃ（１）について説明する。図２０に示すように、検査システム１ｃは、第１実施形態で説明した異物検出と同時に、被検査材シートの画像モニタを行うことを特徴とする。以下、第１、第２実施形態で説明した事項については、説明を適宜省略する。
【００９０】
図２０に示すように、検査システム１ｃは、第１実施形態の場合（図１Ａ参照）に対して、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ１０１１（撮影手段）とカメラ回路部１０１２を追加した構成となっている。ＣＣＤカメラ１０１１は、リアルタイムに撮影した被検査材シートのカメラ画像をカメラ回路部１０１２に送る。カメラ回路部１０１２は、そのカメラ画像を電気信号に変換し、コンピュータ１０４に送信する。
【００９１】
図２１に示すように、送信されたカメラ画像１０４４と、第１実施形態で説明した異物検出画像（図５参照）とを、時刻の同期をとって重ね合わせ、同時描画することができる。この異物検出結果と被検査材モニタ画像とを同時描画することにより、被検査材１１１の膜の色合いの状態や間欠塗工の状態なども同時に目視確認でき、効率的な被検査材１１１の状態の把握が可能となる。
【００９２】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態の検査システム１ｄ（１）について説明する。図２２に示すように、検査システム１ｄは、第２実施形態で説明した膜質モニタリングと同時に、第３実施形態で説明した被検査材シートの画像モニタリングを行うことを特徴とする。以下、第１〜第３実施形態で説明した事項については、説明を適宜省略する。
【００９３】
検査システム１ｄ（１）において、ＣＣＤカメラ１０１１は、リアルタイムに撮影した被検査材シートのカメラ画像をカメラ回路部１０１２に送る。カメラ回路部１０１２は、そのカメラ画像を電気信号に変換し、コンピュータ１０４に送信する。図２３は、送信されたカメラ画像と、第３実施形態に示した膜質モニタリング画像とを、時刻の同期をとって重ね合わせて同時描画した例である。
【００９４】
図２３に示すように、この膜質モニタリングと被検査材モニタリング画像との同時描画により、被検査材１１１の膜の色合いでの状態や間欠塗工の状態なども同時に目視確認でき、効率的な被検査材の状態の把握が可能となる。
【００９５】
（第５実施形態）
次に、第５実施形態について説明する。第５実施形態は検出コイル部２０３ａ，２０３ｂに特徴を有する。以下、図３で説明した事項については、説明を適宜省略する。
【００９６】
図２４に示すように、検出コイル部２０３ａ、検出コイル部２０３ｂの周りに超電導ループ１０５１を配置してある。この構成により、検出コイル部２０３ａと２０３ｂに共通で入ってくる磁束については超電導ループでキャンセルすることができる。その一方で、微小な金属異物からの磁気信号は、検出コイル部２０３ａと２０３ｂで検出することができる。
【００９７】
なお、この超電導ループ１０５１は必ずしも完全な超電導接続を施したループ線でなくてもよく、例えば、銀シースに入った高温超電導線を半田接続して微小な抵抗を有する接続方法によるものでもよい。この超電導ループ１０５１を用いることにより、磁気シールド１０５（図１Ａ、図１４、図２０、図２２参照）を、より簡易なものにしたり、使用しなかったりすることが可能となる。
【００９８】
図２５、図２６には、冷蔵貯蔵型のクライオスタット１０１の内部に超電導ループ１０６１−１，１０６１−２，１０６１−３を配置した構成を示している。検出コイル部２０３が高さ方向の差分出力を検出する場合は、全ての高さ方向のコイルに同時に入力される磁束をゼロにしなければならない。そのため、２次元グラジオメータ（検出コイル部２０３）の周りに超電導ループを３つ配置した構成とする。
【００９９】
この３つの超電導ループ１０６１−１，１０６１−２，１０６１−３により、２次元グラジオメータの検出部での一様磁界の雑音を均一にキャンセルできるという効果がある。この構成は冷媒貯蔵型クライオスタットに限る構成ではなく、超伝導ループが超電導状態を保てる構成であれば真空配置型クライオスタットや冷凍機を用いたクライオスタットなどの様々なクライオスタットに導入できる。
【０１００】
上記の第１〜第４実施形態で示した磁気センサはＳＱＵＩＤ磁束計を用いたもので説明を行ったが、被検査材１１１の磁気信号が大きい場合や測定周波数によっては、サーチコイルによる磁気センサ、ＭＩ（magnetic impedance）センサ、ＭＲ（magnetic resistance）センサ、光ポンビング磁束計などを使用し、センサをアレー状に配置をすることで本発明の全ての実施形態を実現できる。
【０１０１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を変えない範囲で実施することができる。ハードウェア、ソフトウェアの具体的な構成について、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【０１０２】
１ 検査システム
１０１ クライオスタット
１０２，７０２ 駆動回路部
１０３，７０３ アンプ・フィルタ部
１０４ コンピュータ
１０５ 磁気シールド
１０６ キャンセル磁場印加装置
１０７ 磁場印加装置
１０８ ベルトコンベア
１０９ 制御部・速度検出部
１１０ ガントリ
１１１ 被検査材
１３０，７０１ 磁気センサ
２０３ 検出コイル部
１０１１ ＣＣＤカメラ
１０１２ カメラ回路部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品・医薬品・工業製品などに混入している金属異物を磁気的に非破壊で検出する技術に関し、特に、リチウムイオン電池の電極などのシート状の磁性体中に混入している微量の金属異物を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池の発熱・発火事故などが２００６年頃多く報告され、これらの事故の原因の多くは製造工程で混入した金属異物であると考えられている。しかし、現状のインライン検査技術では、金属異物を直接的に検査する手法は確立されていない。そのため、現状では、電池セルの充放電検査を行い、内部短絡によって電圧低下が生じる不良の電池セルをスクリーニング検査しているのが実態である。そして、このスクリーニング検査は電池として組みあがってからの検査のため、検査時間や不良品回収コストがかかるといった問題がある。
【０００３】
一方、磁気を用いた金属異物の検出の従来技術として、例えば、次の３つがある。
（１）特許文献１の検査システムは、磁気的に安定した検査領域を画成する磁気遮蔽容器と、磁気遮蔽容器により画成された検査領域内の磁界変動を検出するＳＱＵＩＤ（Superconducting Quantum Interference Device:超電導量子干渉素子）を用いた磁気センサとを備え、この検査領域内を移動する被検査物に含まれる異物または欠陥を、被検査物を破壊することなく検出する。
【０００４】
（２）特許文献２の磁性物検出装置は、被検査体に混入された磁性異物を所定の方向に磁化させるための帯磁装置と、磁性異物を検出する検出部と、制御装置と、被検査体を搬送させるための搬送機構とを備える。検出部は、磁気シールド内に配置された磁気センサを含み、磁気センサは、一対の差動構成された検出コイルを有するＳＱＵＩＤグラジオメータで構成される。
【０００５】
（３）特許文献３の磁気信号計測装置は、試料を移動可能な搬送機構と、当該試料の検査を実施する検査領域を形成する磁気シールド部と、その内部に設置された磁気センサと、試料に着磁用磁場を印加する着磁用磁場印加機構と、着磁用磁場とは逆方向のキャンセル磁場を、試料に印加するキャンセル磁場印加機構と、検査領域内で磁気センサにより測定された結果を計測データとして収録し、当該計測データに基づき解析を実行し、試料の良否を判定する演算手段を備える。
【０００６】
なお、特許文献２に記載のグラジオメータによる環境磁気ノイズの低減に関しては従来技術であり、例えば、特許文献４、特許文献５、非特許文献１（特にp.138参照）に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−７７５１６号公報
【特許文献２】特開２００９−９２５０７号公報
【特許文献３】特開２００９−２９４０６２号公報
【特許文献４】特開平４―２６５８７５号公報
【特許文献５】特開平１１−３１２８３０号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】S. J. WILLIAMSON, L. KAUFMAN “BIOMAGNETISM”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials vol. 22, pp.129-201、1981.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１〜３に記載の従来技術は、主に、狭い領域の被検査材について検査する技術である。なお、特許文献１には、複数チャンネルのＳＱＵＩＤで検出する手法が記述されているが、大きなシート状の被検査材を想定していない。また、特許文献２には、グラジオメータによる環境磁気ノイズの低減に関しての記載があるがこれは前記したように従来技術であり、大きなシート状の被検査材についての記載はない。
【００１０】
また、特許文献３には、小さな被検査材について考え出された磁気特性の違いを利用した計測手法および装置に関して開示されているが、大きなシート状の被検査材における検査装置の大面積化への解決策までは開示されていない。
【００１１】
また、特許文献４、特許文献５、非特許文献１においても、大きなシート状の被検査材についての記載はない。
【００１２】
つまり、従来技術では、大きなシート状の被検査材を想定していないため、そのような大きなシート状の被検査材を検査する技術ついては記載がない。そのため、実際に大きなシート状の被検査材の検査で生じる検査幅の限界やセンサの配置方法などについての課題すら知られていない。
【００１３】
また、インライン異物検査を実現するためには、高速で製造される被検査材の速度に遅れることなく金属異物を高速で検出しなければならない。しかし、従来技術では高速でもれなく金属異物検出を行う手法について全く開示されていない。
【００１４】
そこで、本発明は、前記した問題に鑑みてなされたものであり、シート状の磁性体である被検査体（材）中に混入している金属異物を高速かつ高精度で検出することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、シート状の磁性体である被検査体に金属異物が混入しているか否かを検査する検査システムであって、金属異物を含む可能性のある被検査体を磁化し、その後、被検査体の磁化をキャンセルする強度の磁場を、被検査体に印加し、複数の磁気センサで検出した磁気信号を差分処理し、その差分処理の結果に基づいて、被検査体に金属異物が混入しているか否かを判定する。その他の手段については後記する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、シート状の磁性体である被検査体中に混入している金属異物を高速かつ高精度で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】第１実施形態の検査システムの構成図である。
【図１Ｂ】第１実施形態の検査システムの機能ブロック図である。
【図２】磁性体の残留磁化のヒステリシス曲線を示す図である。
【図３】クライオスタットの内部に配置する検出コイルと、被検査材との関係を示す図である。
【図４】大きなシート状の被検査材における金属異物を検出するときに使用する複数のクライオスタット（検出コイル部）の配置の例を示す図である。
【図５】金属異物検出状態をアドレス管理するための表示画面の例を示す図である。
【図６】金属異物を検出するときに使用するクライオスタットの構成例を示す図である。
【図７】検出コイルおよびクライオスタットの構成例を示す図である。
【図８】検出コイルの構成例を示す図である。
【図９】（ａ）は検出コイル部が平面差分量として計測した磁場変化波形を示す図であり、（ｂ）は磁場変化波形について高速フーリエ変換による磁場波形のパワースペクトラム解析を行った結果を示した図である。
【図１０】アンプ・フィルタ部の制御などを説明するための図である。
【図１１】間欠塗工された被検査材を磁気センサで検査する状態をモデル化した図である。
【図１２】グラジオメータの位置Ｘに対する２つの検出コイル部に入る磁場、およびグラジオメータで検出される差分信号を示したグラフを示す図である。
【図１３】被検査材の磁化強度が高くなく、キャンセル磁場を用いずに金属異物を検出する場合で、被検査材の端部から磁場波形と金属異物からの磁場波形との混合波形が出現する現象を説明するための図である。
【図１４】第２実施形態の検査システムの構成図である。
【図１５】第２実施形態の検査システムの機能ブロック図である。
【図１６】複数のクライオスタットと、膜質検出用の複数の磁気センサと、磁場印加装置および磁場キャンセル装置との配置を示す図である。
【図１７】複数の磁気センサをＳＱＵＩＤ磁気センサで構築した場合の検出コイルの形状を示す図である。
【図１８】複数の磁気センサで検出される磁場波形の例を示す図であり、（ａ）の２つの波形が膜質モニタリング波形を示す図であり、（ｂ）の波形が金属異物モニタリング波形を示す図である。
【図１９】膜質モニタリングの結果のリアルタイムの表示例を示す図である。
【図２０】第３実施形態の検査システムの構成図である。
【図２１】金属異物検出状態と被検査材の光学検出状態とを同時にアドレス管理するための表示画面の例を示す図である。
【図２２】第４実施形態の検査システムの構成図である。
【図２３】膜質モニタリングの結果と被検査材の光学検出状態のリアルタイムの表示例を示す図である。
【図２４】クライオスタットの内部に配置する検出コイルと、超電導ループを用いた磁気シールド部材と、被検査材との関係を示す図である。
【図２５】超電導ループを用いた磁気シールド部材を有するクライオスタット内部の構成例を示す図である。
【図２６】超電導ループを用いた磁気シールド部材を有する検出コイル部の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態と称する。）について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態において、磁気センサとは、被検査材（被検査体）の磁化強度を検出する手段であり、具体的には、例えば、ＳＱＵＩＤと検出コイル部から構成される。
【００１９】
（第１実施形態）
第１実施形態の検査システムの構成と動作の概要は、次の通りである。まず、被検査材（例えば、リチウムイオン電池の電極などのシート状の磁性体）を磁気シールド外部に配置してある磁場印加装置によって磁化する。次に、キャンセル磁場印加装置によって被検査材の磁化を消失させる。これによって、被検査材は、金属異物（以下、単に「異物」とも称する。）の磁気信号のみが発生する状態となる（被検査材と金属異物は磁気特性が異なるため。詳細は後記）。
【００２０】
その後、被検査材を高速で磁気シールド内部に送り込み、磁気シールド内部に配置された高感度な磁気センサによって、金属異物を検出する。ただし、磁気シールドは、検出コイル部（検出コイル手段）の構成や、必要な磁気センサの感度や、必要周波数帯域などによって必ずしも必須の構成ではない。
【００２１】
図１Ａに示すように、第１実施形態の検査システム１ａ（１）は、大きなシート状の被検査材における金属異物を高速かつ高精度で検出するため、以下の４点の特徴を有する構成となっている。
（１）磁気センサ１３０を複数個用意し、それぞれの磁気センサ１３０が交互に入り組んだ配置（千鳥配置）とする。
（２）磁気センサ１３０の検出コイル部において、被検査材の移動方向に対して垂直方向のコイル径（長軸）を移動方向のコイル径（短軸）よりも長くし、この検出コイル部の長軸が移動方向に垂直の方向に配置してある。
【００２２】
（３）検出コイル部について、平面差分の磁場を計測するように、２つの検出コイル部を正負反対向きの磁場を検出できる構成とし、短軸方向に２つのコイルを配置する構成とする。
（４）複数個の検出コイル部について、被検査材の幅全てを検査でき、なおかつ検査漏れが起きないように、検出コイル部の長軸方向の端部は、被検査材の移動方向で見た場合にそれぞれの検出コイル部で重なり領域をもつ構成とする。
これらについて、図１Ａ〜図８を用いて詳細に説明する。
【００２３】
まず、図１Ａを参照して、本実施形態の超電導量子干渉素子（Superconducting Quantum Interference Device: SQUID）を用いた検査システム１ａの構成について説明する。ＳＱＵＩＤはクライオスタット（低温保持装置）１０１に内蔵されており（詳細は図７、図８などで後記）、クライオスタット１０１の底部に金属異物から発生する磁場を検出する検出コイル部（図８参照）が配置してある。本実施形態の検査システム１ａは、クライオスタット１０１を複数個配置し、大きなシート状の被検査材を計測できる構成としている（図４参照）。
【００２４】
クライオスタット１０１は、ガントリ１１０によって保持され、ベルトコンベア１０８−１（移動手段）の支持部と一体構成となっており、被検査材１１１と磁気センサ１３０との距離を微調整できる構成となっている（詳細は後記）。クライオスタット１０１からはクライオスタット１０１の内部にあるＳＱＵＩＤを磁束計動作させる駆動回路部１０２と電気接続するケーブルが配置されている。駆動回路部１０２の出力は、アンプ・フィルタ部１０３（フィルタ処理手段）を通り、さらに、ＡＤ（アナログ・デジタル）コンバータ（不図示）を介し、デジタル信号となってコンピュータ１０４に送られ、記録される。なお、制御部・速度検出部１０９については後記する。
【００２５】
また、コンピュータ１０４は、駆動回路部１０２やアンプ・フィルタ部１０３を制御し、回路設定や磁束計動作・アンプのゲインやフィルタの定数などを変更する。さらに、コンピュータ１０４は、被検査材の移動速度の検出や制御を行い、図９に示すフィルタ処理の周波数計算に必要な被検査材の速度情報を得ることができる（詳細は後記）。
【００２６】
図１Ａに戻って、クライオスタット１０１の外側には、外部からの妨害磁気雑音を遮蔽する磁気シールド１０５が、クライオスタット１０１を囲むように配置してある。シート状の被検査材１１１（以下、単に「被検査材」とも称する。）は、磁気シールド１０５の開口部（図１の左方）から挿入され、ベルトコンベア１０８−１，１０８−２（移動手段）によって移動方向Ｆの方向に移動し、クライオスタット１０１の磁気センサ１３０の下方を通過する。
【００２７】
なお、このように２つのベルトコンベア１０８−１，１０８−２を用いている理由は、磁場印加装置１０７（磁場印加手段）およびキャンセル磁場印加装置１０６（キャンセル磁場印加手段）によってベルトコンベア１０８−２の部材が磁化したとしても、磁気センサ１３０の下方を通過するベルトコンベア１０８−１の部材が磁化しないようにするためである。
【００２８】
図１Ｂを参照して、図１Ａで示した検査システム１ａの処理の流れについて説明する。なお、磁気検出には異物検出用の平面差分磁気検出部１０２１を使用する。平面差分磁気検出部１０２１は、駆動回路部１０２によって磁気センサとして駆動し、それぞれにアンプ・フィルタ部１０３を有する構成とする。これらの測定結果は、コンピュータ１０４内に取り込まれ、異物検出部１０４１（判定手段）の処理が行われる。ここで異物検出部１０４１は、測定された磁気信号と定められた閾値との大小関係を比較することによって、異物の有無を判定する。
【００２９】
その閾値は、測定に先立ち、オペレータ等により入出力部１０４３（キーボードなど）を通じて入力され、コンピュータ１０４内のメモリ等に格納されている。情報管理部１０４２（判定手段）は、これらの異物検出部１０４１の情報を判断し、その情報を定量値や２次元分布図などによって示す。また、情報管理部１０４２は、制御部・速度検出部１０９によって検出したベルトコンベア（被検査材１１１の移動手段）１０８−１の移動速度（つまり、被検査材１１１の移動速度）に合わせて駆動回路部１０２とアンプ・フィルタ部１０３を制御し最適に設定する。なお、情報管理部１０４２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とメモリによって実現することができる。
【００３０】
次に、磁気シールド１０５の外部に配置してある磁場印加装置１０７とキャンセル磁場印加装置１０６をシート状の被検査材１１１が通過することによる動作や効果について説明する。
【００３１】
最初に、磁性体の残留磁化のヒステリシス曲線について、図２（ａ）を用いて説明する。図２（ａ）に示すように、着磁前に磁化を持たなかった磁性体に磁場を印加すると経路＜１＞→＜２＞に沿って残留磁化は増加し、最大残留磁化に到達する。その後、印加する磁場を弱めても、残留磁化は印加磁場が０になるまで変化しないが（経路＜２＞→＜３＞）、逆の方向の磁場を印加すると、経路＜３＞→＜５＞に沿って残留磁化は減少する。その途中で、残留磁化がゼロになる点＜４＞がある。このときの印加磁場の値をキャンセル磁場と呼ぶ。また、その後、印加磁場を増加させると、経路＜５＞→＜６＞→＜７＞→＜２＞に沿って残留磁化は増加する。
【００３２】
次に、図２（ｂ）を用いて、被検査材１１１と金属異物の残留磁化ヒステリシス曲線について説明する。一般に、材質によって磁気特性は異なるため、被検査材１１１と金属異物とでは異なる残留磁化ヒステリシス曲線を持つ可能性が高い。このとき、被検査材１１１のキャンセル磁場Ａと金属異物のキャンセル磁場Ｂが異なるため、それらを一度飽和する（最大になる）まで磁化した後に、キャンセル磁場Ａに相当する磁場を与えることで、被検査材１１１から発生する磁気信号のみを除去することができる。
【００３３】
以上のように磁場印加装置１０７によって飽和磁化まで磁場を印加し、その後、シート状の被検査材１１１特有の磁化をキャンセルするようにキャンセル磁場印加装置１０６によって磁場を逆方向に印加する。以上の工程によってキャンセル磁場により被検査材１１１の残留磁化は消失し、金属異物のみの磁気信号の検出が可能となる。このため、シート状の被検査材１１１全体を磁化およびキャンセル磁化させるようにシート幅より長い磁場印加装置１０７とキャンセル磁場印加装置１０６を配置する（図４参照）。
【００３４】
シート状の被検査材１１１は磁場印加装置１０７とキャンセル磁場印加装置１０６を通過後、クライオスタット１０１の下部にまで達する。このクライオスタット１０１の内部には磁気センサ１３０が配置してある。これらの関係について図３を用いて説明する。図３に示すように、被検査材１１１は移動方向Ｆの方向に移動してくる。磁気センサ１３０を構成する検出コイル部２０３ａ（２０３），２０３ｂ（２０３）は、その長軸Ａ２が移動方向Ｆと垂直な方向で、短軸Ａ１が移動方向Ｆと平行な方向になるように、クライオスタット１０１内部に配置される。
【００３５】
また、検出コイル部２０３ａ，２０３ｂは移動方向Ｆの方向に２列で配置され、それぞれ反対方向（紙面の下部方向と、上部方向）の磁場を検出する構成とし、これらの２つの検出コイル部２０３で計測される磁気信号の差分量を計測値とする。つまり、検出コイル部２０３ａ，２０３ｂは、移動方向Ｆに移動する金属異物よって局所的な部位に生じる磁気信号の変化量を検出する構成となっている。
【００３６】
図４は、大きなシート状の被検査材を検査するためのクライオスタット（検出コイル部）１０１−１，１０１−２，１０１−３，１０１−４，１０１−５（１０１）の配置例を示している。被検査材１１１は、移動方向Ｆの方向にベルトコンベア１０８−１の上を移動する。被検査材１１１は幅Ｄを有しているため、検査領域をその幅Ｄより広い幅Ｅとしている。また、各クライオスタット１０１（検出コイル部２０３）を互い違いの位置（千鳥）に配置し、確実にもれなく被検査材全体の異物検出を行うため、各検出コイル部２０３が検出できる領域が重なるオーバーラップ領域Ｏ−１，Ｏ−２，Ｏ−３，Ｏ−４を設ける。
【００３７】
このように、検出コイル部２０３を千鳥配置としたため、クライオスタット１０１−２，１０１−２，１０１−３ではクライオスタット１０１−４，１０１−５より、距離Ｇ離れ、その分、検出時間の遅れが発生する。この検出時間の遅れについて、コンピュータ１０４が時間補正を行う。さらに、複数個の検出コイル部２０３を被検査材１１１の幅Ｄ方向に配置することができるため、どこで異物が発生したかをアドレス管理により把握することが可能である。
【００３８】
異物検出用のアドレス管理画面は、例えば、コンピュータ１０４の表示部（表示手段）上に図５のように表示される。図５ではシートＮｏ．２の（Ｌ３、Ｒ２）の位置に異物が混入していることが分かる。この異物検出情報は数字や文字でも下部の表示部３１０１に表示され、現在の検査状況や過去の検査履歴を常にモニタすることができる。なお、図５では、移動方向Ｆの方向に所定の移動時間（たとえば１秒など）当たりの長さである行Ｌ１〜Ｌ９が配置され、移動方向Ｆに垂直な方向に列Ｒ１〜Ｒ５が各クライオスタット１０１−１〜１０１−５に対応して表示してある。
【００３９】
このとき、図４で示した距離Ｇにおける時間差の補正は、図１Ａで示した制御部・速度検出部１０９によって被検査材１１１の速度に合わせて計算されたタイムラグを用いて行われる。なお、図４のクライオスタット１０１内部の検出コイル部長軸と磁場印加装置１０７とキャンセル磁場印加装置１０６とは平行配置になるように配置することが望ましい。そうして、図５のような情報を管理することで、シート状の被検査材の金属異物のアドレス管理が可能となる。
【００４０】
図６を参照して、異物検出用のクライオスタット１０１の構成例について説明する。クライオスタット１０１は、極低温の冷媒（液体ヘリウムや液体窒素）を貯蔵するため、真空層を有する構造となっている（図７で後記）。クライオスタット１０１は、検出コイル部（図８参照）をクライオスタット１０１内部（底部）に装着できるように、下部に突出したテール部１０１３を有する構造としている。この構造により、底板に加わる大気圧による力を最小限にすることができるため、テール部１０１３の底板１０１４の面積を狭小化でき、底板１０１４の厚みを薄くでき、磁気センサ１３０と被検査材１１１との間の距離を最小化することができる。以上の構成により、磁気センサ１３０を被検査材１１１に近付けられるため、高感度の異物検出が可能となる。
【００４１】
図７を参照して、クライオスタット１０１および検出コイル部２０３の構成例について説明する。図７（ａ）に示す冷媒貯蔵型が最も基本的な構造であり、クライオスタット１０１の内部に検出コイル部２０３とＳＱＵＩＤ５０５が全て冷媒中に配置されている。また、冷媒５０３（液体ヘリウムや液体窒素）を貯蔵するため、熱侵入を最小限にするため真空層５０２が配置してある。なお、本実施形態の図１Ａから図６までは図７（ａ）のクライオスタットを用いた場合で説明を行っている。また、この図６と図７で示したクライオスタットは、冷媒貯蔵型で説明したが、これに限ることなく、冷凍機（パルス管冷凍機、ＧＭ（Gifford-McMahon）冷凍機など）を使用した冷却方式のものでもよい。
【００４２】
図７（ａ）以外のクライオスタット１０１および検出コイル部２０３の例として、図７（ｂ）のセンサ真空配置型や図７（ｃ）の検出コイル部分離型を使用してもよい。図７（ｂ）のセンサ真空配置型は真空層５０２内部に検出コイル部２０３とＳＱＵＩＤ５０５が配置されている。この構造を用いると、クライオスタット１０１の上部開口部５０６を小面積とすることができるため、クライオスタット１０１の上部からの熱侵入を抑えられ、貯蔵された冷媒の蒸発量を少なくできる。また、真空層５０２内部に検出コイル部２０３を配置することにより、検出コイル部２０３と被検査材１１１との距離を図７（ａ）のクライオスタットのものより近付けることができる。
【００４３】
図７（ｃ）に示す検出コイル部分離型のクライオスタット１０１および検出コイル部２０３の構成では、検出コイル部２０３として常温で使用する銅線などの検出コイルを用いる。
【００４４】
なお、図７（ａ）（ｂ）で示したクライオスタット１０１は、金属から発生する磁気雑音を避けるため、ＧＦＲＰ（Glass Fiber Reinforced Plastics）のようなプラスチック材料を用いるが、図７（ｃ）では、検出コイル部２０３をクライオスタット１０１の外部に配置するため、図７（ｃ）のクライオスタット１０１は金属製の容器を使用でき、熱侵入の少ないクライオスタットを構成できる。また、図７には示していないが、冷媒を用いずに冷凍機を使用するクライオスタットおよび検出コイル部の構成でもよい。
【００４５】
次に、図８を参照して、検出コイル部２０３の構成例について説明する。検出コイル部は図７（ａ）（ｂ）の構成では超伝導線を巻きつける構造とし、図７（ｃ）では銅線を巻きつける構造とする。２つの検出コイル部２０３ａ（２０３），２０３ｂ（２０３）を使用することにより、被検査材の移動方向Ｆに平面差分された磁場検出を実現できる。これらの検出コイル部２０３ａ，２０３ｂのコイル中心間距離のベースライン距離Ｂ１は例えば１０ｍｍとする。また、各検出コイル部２０３ａ，２０３ｂはベースライン距離Ｂ２を有する２次微分型グラジオメータの構成としている。なお、図８の検出コイル部２０３の構造におけるコイルの接続などの詳細については、非特許文献１（特にp.138）を参照することで理解できるので、詳細な説明を省略する。
【００４６】
このベースライン距離Ｂ２は検出コイル部２０３と被検査材１１１との距離と同等の例えば１０ｍｍとする。この検出コイル部２０３ａ、２０３ｂは、検出する磁束方向が反対となっており、上記平面差分の磁気検出を実現する必要がある。そのため、両者の検出コイル部２０３ａ、２０３ｂは並列または直列で接続されＳＱＵＩＤに検出磁束を伝達する構成とする。
【００４７】
上記のような２次微分型グラジオメータであって、さらに平面方向の差分量を計測する検出コイル部（２次元グラジオメータと称する。）とすることにより、金属異物からの磁気信号の強度を下げずに妨害磁気雑音を効率よく低減することが可能となる。ＳＱＵＩＤは、ホルダー部６０３上に配置してあり、検出コイル部２０３内の磁束を妨げたり、乱したりしないように、検出コイル部２０３の法線ベクトル方向（縦方向）の面に配置してある。
【００４８】
図９（ａ）を参照して、検出コイル部２０３が平面差分量として計測した磁場変化波形について説明する。２つの検出コイル部２０３ａ，２０３ｂ（図８参照）を用いており、これらの検出コイル部２０３ａ，２０３ｂに差交する磁束量の差分は図９（ａ）に示す２極のピーク波形となる。
【００４９】
この２極のピーク間の時間差Ｔ１は、検出コイル部２０３ａと検出コイル部２０３ｂとの間のベースライン距離Ｂ１と、被検査材１１１の（移動）速度Ｖ１から次の式（１）のように計算できる。
Ｔ１＝Ｂ１／Ｖ１ ・・・式（１）
【００５０】
また、ピーク波形の開始点から終了点までの時間差Ｔ２は、検出コイル部２０３ａと検出コイル部２０３ｂの短軸Ａ１と、被検査材の（移動）速度Ｖ１から次の式（２）のように計算できる。
Ｔ２＝Ａ１／Ｖ１ ・・・式（２）
【００５１】
この検出される磁場変化波形について高速フーリエ変換による磁場波形のパワースペクトラム解析を行うと、図９（ｂ）のような基本周波数（１／Ｔ１または１／Ｔ２）を算出できる。この基本周波数を中心とした周波数幅Δｆを抽出するフィルタを図１Ａに示すアンプ・フィルタ部１０３で設定しコンピュータ１０４に記録する。式（１）で示す時間差Ｔ１と式（２）で示す時間差Ｔ２は被検査材の速度Ｖ１によって変化するため、制御部・速度検出部１０９から検出された速度Ｖ１の値に合わせて必要に応じてΔｆの設定値を変更できる。
【００５２】
図１０は、ベルトコンベア１０８−１や測定対象（被検査材１１１）の速度情報を用いて、磁気センサ１３０の測定帯域の最適計算によって駆動回路部１０２のパラメータを制御して最適に調整し、アンプ・フィルタ帯域の最適計算により、アンプ・フィルタ部１０３を制御してアンプとフィルタのパラメータを最適に調整することの説明図である。
【００５３】
図１０に示すように、本実施形態の検査システム１ａは、磁気センサ１３０と、駆動回路部１０２と、アンプ・フィルタ部１０３と、異物検出部１０４１とで基本構成されている。金属異物をさらに高速かつ高精度に判断するために、情報管理部１０４２（図１Ｂ参照）が次の処理を行う。
【００５４】
つまり、ベルトコンベア１０８−１や被検査材１１１の速度情報６００５をリアルタイムに取得し、この速度情報６００５を使って磁気センサ１３０の測定帯域の最適計算６００７によって得られた情報を使い、駆動回路部１０２のパラメータを制御し最適値に調整する。さらに、アンプ・フィルタ帯域の最適計算６００６を行い、アンプ・フィルタ部１０３を制御してアンプとフィルタのパラメータを最適値に調整する。特に、測定帯域に合わせた駆動回路部１０２のパラメータ調整とアンプ・フィルタ部１０３の帯域調整は異物検査の精度向上に非常に重要である。
【００５５】
異物検出部１０４１は、アンプ・フィルタ部１０３により整形された磁気信号の強度を、予め定められた閾値と比較することによって、異物の有無を判定する。以上の構成により、高速かつ高精度に金属異物を検出でき、さらには特定周波数（所定の周波数）帯域のみの検出によって妨害磁気雑音の除去が可能となる。
【００５６】
また、ここで示した図９の波形は平面差分コイルによる出力を示しているが、通常の１つの検出コイル部を使う場合には検出コイル部の短軸（移動方向Ｆと同じ方向）Ａ１を用いた式（２）を用いた周波数を用いてΔｆの設定値とすることができる。
【００５７】
以上の構成を使用した場合に得られる磁場波形とキャンセル磁場による異物検査の有効性について、図１１と図１２を参照して説明する。図１１は、間欠塗工された被検査材のモデル図である。静止しているグラジオメータの下を被検査材が紙面右から左に流れているものとするが、ここでは、グラジオメータが被検査材に対して相対的に紙面左から右に移動すると考える。
【００５８】
図１２（ａ）〜（ｄ）はグラジオメータの位置Ｘに対する検出コイル部２０３ａおよび２０３ｂに入る磁場、およびグラジオメータで検出される差分信号を示したグラフである。ここで、グラジオメータの位置Ｘとはグラジオメータの移動方向の位置を示すので、図１２（ａ）〜（ｄ）の各グラフの横軸は時間軸と等価である。図１２において、具体的には、（ａ）は被検査材自身から発生する磁気信号、（ｂ）は金属異物からの磁気信号、（ｃ）はキャンセル磁場印加なしの場合の被検査材と金属異物の両者からの磁気信号、（ｄ）はキャンセル磁場印加ありの場合の被検査材と金属異物の両者からの磁気信号を示す図である。
【００５９】
まず、被検査材自体からの磁気信号（図１２（ａ））について考える。コイル（検出コイル）の流れ方向の長さｄ（図１１参照）は被検査材材料の塗工幅Ｌに比べて短い。そのため、検出コイル部２０３ａに入る磁場は、被検査材の塗工が無いタイミングに同期して、立上りと立下りの幅が検出コイル幅ｄに対応する時間ｄ１の矩形波を描く。
【００６０】
検出コイル部２０３ｂに入る磁場も検出コイル部２０３ａに入る磁場と同様の波形を描くが、そのタイミングは検出コイル部２０３ａに対してコイルの間隔分だけ遅れる。このとき、グラジオメータで検出される差分信号は、塗工量の一次微分波形となり、塗工端で上または下に凸のピークを持つ。
【００６１】
次に、金属異物からの磁気信号波形（図１２（ｂ））について考える。金属異物はコイルの流れ方向の長さｄ（図１１参照）に比べて小さいので、検出コイル部２０３ａと検出コイル部２０３ｂに入る磁場は、幅ｄ２のパルス波を描く。したがって、グラジオメータで検出される差分信号は、検出コイル部２０３ａと検出コイル部２０３ｂの間隔分だけタイミングのずれた、正負のパルス波形の重畳となる。なお、金属異物が被検査材材料に混入した場合は、金属異物からの磁気信号と被検査材からの磁気信号の和が検出される。
【００６２】
図１２（ｃ）に示すように、キャンセル磁場を印加しない場合のグラジオメータの磁気信号波形の例を考えると、塗工端から離れた位置にある金属異物１（図１１参照）からの磁気信号は塗工端部のピークと分離しているのに対し（符号Ｊ参照）、金属異物２（図１１参照）の磁気信号は塗工端部のピークに埋もれており（符号Ｋ参照）、分離が困難である。即ち、塗工端部からの磁気信号が金属異物からの磁気信号に比べて大きい場合、塗工端からコイルの長さｄ以内ではＳ／Ｎ(Signal/Noise)が低下するため、金属異物の検出が困難となることを示している。
【００６３】
これに対して、図１２（ｄ）に示すように、キャンセル磁場の印加により被検査材の材料からの磁気信号を１０％まで低減した場合のグラジオメータの磁気信号波形の例を考えると、キャンセル磁場を印加しない場合と比べて、塗工端部のピークが小さくなり、相対的に金属異物からの磁気信号が大きくなる（符号Ｊ，Ｋ参照）。これにより、塗工端部の近傍に位置する金属異物２についても、塗工端部からの磁気信号に埋もれることなく、検出が可能となる（符号Ｋ参照）。
【００６４】
以上のように、キャンセル磁場による被検査材の磁化の低減と移動方向に磁気の平面差分を行うことは、特に、間欠塗工された被検査材の検査において、塗工端部近くに位置する金属異物の検出感度を上げるために有効である。
【００６５】
このように、キャンセル磁場は間欠塗工された被検査材の検査において有効であるだけでなく、大きなシート状の被検査材の検査においても塗工部端部から発生する磁気信号を抑制する効果がある。この塗工部端部からの磁気信号は膜の端部の位置で大きく磁気強度が異なる可能性が高く、従来の塗工面内の一点（中心点）だけの計測では計測上問題にならなかった点である。つまり、被検査材の全ての位置において漏れなく検出するためには、端部から発生する磁気信号（絶対磁場）を最大限抑制することが必要であり、この磁場キャンセル手段は非常に有効である。
【００６６】
図１３を用いて被検査材の磁化強度（絶対値）が高くなく、キャンセル磁場を用いずに金属異物を検出する場合（一点計測例）で、被検査材の端部から、被検査材からの磁場波形と異物からの磁場波形との混合波形が出現する現象を説明する。特に、ここでは、被検査材が検出コイル部２０３の数倍程度の大きさしかない場合に得られる磁場波形について説明する。
【００６７】
図１３において、上向きに磁化された被検査材および金属異物は、紙面左から右へ移動し、磁気センサ１３０の下を通過するものとする。被検査材が検出コイル部２０３ａの検出領域に入る前（１）は、磁気信号はゼロである。（２）で被検査材端部が検出コイル部２０３ａの検出領域に入ると、検出コイル部２０３ａのみに上向きの磁場が入るので、正の磁気信号が検出される。
【００６８】
（３）では検出コイル部２０３ａと検出コイル部２０３ｂに等しく上向きの磁場が入るため、磁気信号は再びゼロになる。（４）では、金属異物からの磁気信号が検出コイル部２０３ａに入るため、正の磁気信号が検出され、（５）では金属異物からの磁気信号が検出コイル部２０３ｂに入るため、負の磁気信号が検出される。
【００６９】
その後、検出コイル部２０３ａと検出コイル部２０３ｂに被検査材からの磁場が等しく磁場が入る（６）では磁気信号はゼロになる。（７）で被検査材端部が検出コイル部２０３ａの検出領域から出ることにより負の磁気信号が検出され、被検査材が検出コイル部２０３ｂの検出領域を出る（８）で磁気信号がゼロに戻る。
【００７０】
以上のように、この例では、被検査材の端部のからの磁場波形の間に金属異物からの磁気信号が現れることが分かる。しかし、図１２に示したように被検査材の磁場が強い場合では、被検査材の間欠塗工の端部や移動方向と平行した位置の端部などから検査対象の磁場の影響が強く出るため、図１Ａに示した被検査材全面にわたる磁場印加とキャンセル磁場印加が必須の構成になる。
【００７１】
このように、第１実施形態の検査システム１ａによれば、金属異物を含む被検査材１１１を磁化した後、被検査材１１１の磁化をキャンセルし、磁気センサ１３０によって被検査材１１１からの磁気信号を検出する。その際、複数の磁気センサ１３０を、検出領域が重なるように互い違い（千鳥）に配置する。これにより、大きなシート状の被検査材１１１に混入している微量の金属異物を高速かつ高精度で検出することができる。また、被検査材１１１の速度を利用したフィルタ処理を用いることにより、外部磁気雑音の影響を受けることなく正確に金属異物を高速で検出することができる。
【００７２】
（第２実施形態）
次に、図１４〜図１９を用いて本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態では、第１実施形態で説明した被検査材に混入している金属異物の検出のみならず、被検査材そのものに塗布されている磁性金属の膜質のムラや亀裂などといった膜質検査も可能とする。ここでは、金属異物の検出方法に関しては、第１実施形態と同一のため、詳細な説明を省略する。
【００７３】
図１４の検査システム１ｂ（１）において、第１実施形態（図１Ａ参照）との相違点は、磁場印加装置１０７とキャンセル磁場印加装置１０６との間に、磁気センサ７０１（微分コイルではなく直接測定するマグネットメータ、サーチコイルやフラックスゲート磁束計、ホール素子、ＳＱＵＩＤマグネットメータなど）（第２の磁気センサ）を配置した点である。また、それにともなって、駆動回路部７０２とアンプ・フィルタ部７０３も加えられている。
【００７４】
磁気センサ７０１は駆動回路部７０２によって磁気センサとして動作し、アンプ・フィルタ部７０３によって目的の周波数（第２の所定の周波数）に設定され被検査材の磁気計測を行う。このとき、制御部・速度検出部１０９の速度情報を用いて図１０に示した手法と同じく最適な周波数帯域を検出できるように設定が行われる。ここでの最適な周波数とは、金属異物の場合とは異なり、様々な場合が想定されるため、予め予想される亀裂や膜質のムラの被検査材１１１の速度と周波数との関係を調査し、その周波数に合わせた調整を行うことが有効である。
【００７５】
続いて、図１５を参照して、図１４で示した検査システム１ｂの処理の流れについて説明する。なお、図１５において、図１Ｂに示した構成と同一の構成には同一の符号を付与し、重複する説明を適宜省略する。
【００７６】
磁気検出には異物検出用の平面差分磁気検出部１０２１と膜質モニタ用の磁気検出部８０６の２つの磁気センサを使用する。平面差分磁気検出部１０２１と磁気検出部８０６は、それぞれ駆動回路部１０２，８０７によって磁気センサとして駆動し、それぞれアンプ・フィルタ部１０３，８０８を有する構成とする。これらの測定結果は、コンピュータ１０４内に取り込まれ、異物検出部１０４１と厚みムラ検出部８０９と残留磁化成分検出部８１０とによる３つの処理が行われる。
【００７７】
ここで異物検出部１０４１は、第１実施形態で説明した方法に従い、測定された磁気信号と定められた閾値との大小関係を比較することによって、異物の有無を判定する。閾値は、測定に先立ち、オペレータ等により入出力部１０４３を通じて入力され、コンピュータ１０４内のメモリ等に格納されている。厚みムラ検出部８０９では膜質に関わる亀裂による大きな磁気信号や、膜質（膜の厚み、膜の塗布状態、組成）のムラによる磁場の微小な変化量の周波数解析などを行う。
【００７８】
また、同時に、十分な磁場が被検査材１１１に印加されているかどうかを、飽和磁化量を見ながら判定し、必要に応じて制御部１０７１を使って最適な磁場を発生するように磁場印加装置１０７を制御する。残留磁化成分検出部８１０ではキャンセル磁場印加装置１０６によって被検査材自身の持つ磁化量をキャンセルできているかの判断を行い、キャンセル磁場印加装置１０６を制御部１０６５によって微調整し、正確に被検査材１１１からの磁場をゼロに近い値にしていく。
【００７９】
情報管理部１０４２では、これらの異物検出部１０４１と厚みムラ検出部８０９と残留磁化成分検出部８１０との情報を総合的に判断し、情報を定量値や２次元の分布図で示す。また、情報管理部１０４２では、制御部・速度検出部１０９によって検出したベルトコンベア１０８に乗った被検査材の速度に合わせて駆動回路部１０２，８０７とアンプ・フィルタ部１０３，８０８を制御し最適に設定する。
【００８０】
次に、図１６を参照して、膜質検出用の磁気センサについて説明する。ここでは、図４の場合との相違点について主に説明する。図１６に示すように、膜質検出用の磁気センサ９０１−１，９０１−２，９０１−３，９０１−４，９０１−５が配置されている。このように、磁気センサ９０１−１〜９０１−５は、クライオスタット１０１−１〜１０１−５と同様に千鳥の配置とし、大きなシート状の被検査材をもれなく測定できる構成としている。また、磁気センサ９０１−１〜９０１−５は、全てのクライオスタット１０１−１〜１０１−５の内部にある検出コイル部と平行配置になるように配置し、最も効率よく検出を行う構成としている。
【００８１】
また、磁気センサ９０１−１〜９０１−５は、磁場印加装置１０７とキャンセル磁場印加装置１０６との間に配置し、被検査材１１１が飽和磁化した状態を検出する。ただし、膜質のばらつきを詳細にみる場合はキャンセル磁場後の微小な磁場の変化を検出してもよい。
【００８２】
次に、図１７を参照して、第２実施形態の検出コイル部２０３の構成例について説明する。磁気センサ９０１−１〜９０１−５は、図１７に示すように、ＳＱＵＩＤを用いた検出コイル部２０３として構築できる。なお、検出コイル部２０３は、図８に示した２つの検出コイル部２０３の片方の形状と同じである。この形状を用いることにより、外部からの妨害磁場雑音を除去でき、効率よく膜質に関する磁場が検出可能となる。
【００８３】
次に、図１８を参照して、磁気センサ９０１−１〜９０１−５で検出される磁場波形の表示例について説明する。図１８に示すように、磁気センサ９０１−１〜９０１−５で検出される磁場波形の表示例のうち、（ａ）は膜質モニタリングの波形で、（ｂ）は異物モニタリングの波形である。なお、いずれも縦軸は磁場強度（磁化強度）である。
【００８４】
（ａ）の膜質モニタリングの波形では、亀裂による磁気信号が強く出現している。また、拡大した波形では亀裂による波形以外に塗工によって生じた膜の荒さが波形として現われている。この荒さをΔＬや周波数解析を行い定量値として示すことができる。
【００８５】
このように、膜質モニタリングと異物モニタリングの波形を同時に表示することにより、亀裂による波形と異物による波形とを分離することが可能である。また、異物モニタリングより先行して検出される膜質モニタリングでの異常値の情報を使い、異物モニタリング波形上でその膜質の異常値を金属異物として検出しないようにマスクすることが可能である。また、さらには、異物モニタリング波形の周波数帯域と膜質モニタリング波形の周波数帯域が異なればそれぞれ独立に波形上で異物と膜質情報を分離して表示することも可能である。以上のように、膜質モニタリングと異物モニタリングとを連携・フィードバックする構成により、亀裂と金属異物をそれぞれ検出することが可能となる。
【００８６】
次に、図１９を参照して、膜質モニタリングの結果のリアルタイムの表示例について説明する。膜質モニタリングでは、例えば、図１８に示したように波形のばらつきを幅ΔＬなどで示すことができる。このΔＬを各アドレスで管理し、その分布図をコンターマップ（等高線図などの等値線図）で示すと図１９のようになる。図１９では、ライン（移動方向）１２０１上に対応する波形が膜質磁場分布（または波形）１２０４に表示されており、被検査材の幅方向のライン１２０２上に対応する膜質磁場波形分布（または波形）が波形１２０３に表示されている。
【００８７】
これにより、アドレス管理と同時に異常部位（亀裂など）がどこにあるか明確に判断できる。さらに、膜質情報表示部１２０５に、膜質の現状のばらつきや最大値などを数字で示すことができる。また、膜質モニタリングと異物モニタリング（図５）を同時に表示することで（図示省略）、亀裂と異物との分別を簡易に行えるという効果がある。
【００８８】
このように、第２実施形態では、第１実施形態の構成に加えて、別途、膜質モニタリング用の第２の磁気センサを配置する。この第２の磁気センサは磁場印加手段の直後で計測することが望ましい。第２の磁気センサは第１実施形態の磁気センサと同じく複数個用意し、検出領域がある程度重なり合うように配置する。以上の構成により、膜塗工面のばらつきや亀裂などを検出することが可能である。また、第１実施形態の金属異物の検出画面と、膜質の検出画面を同時に表示することにより、正確に膜のアドレス管理ができる。
【００８９】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態の検査システム１ｃ（１）について説明する。図２０に示すように、検査システム１ｃは、第１実施形態で説明した異物検出と同時に、被検査材シートの画像モニタを行うことを特徴とする。以下、第１、第２実施形態で説明した事項については、説明を適宜省略する。
【００９０】
図２０に示すように、検査システム１ｃは、第１実施形態の場合（図１Ａ参照）に対して、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ１０１１（撮影手段）とカメラ回路部１０１２を追加した構成となっている。ＣＣＤカメラ１０１１は、リアルタイムに撮影した被検査材シートのカメラ画像をカメラ回路部１０１２に送る。カメラ回路部１０１２は、そのカメラ画像を電気信号に変換し、コンピュータ１０４に送信する。
【００９１】
図２１に示すように、送信されたカメラ画像１０４４と、第１実施形態で説明した異物検出画像（図５参照）とを、時刻の同期をとって重ね合わせ、同時描画することができる。この異物検出結果と被検査材モニタ画像とを同時描画することにより、被検査材１１１の膜の色合いの状態や間欠塗工の状態なども同時に目視確認でき、効率的な被検査材１１１の状態の把握が可能となる。
【００９２】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態の検査システム１ｄ（１）について説明する。図２２に示すように、検査システム１ｄは、第２実施形態で説明した膜質モニタリングと同時に、第３実施形態で説明した被検査材シートの画像モニタリングを行うことを特徴とする。以下、第１〜第３実施形態で説明した事項については、説明を適宜省略する。
【００９３】
検査システム１ｄ（１）において、ＣＣＤカメラ１０１１は、リアルタイムに撮影した被検査材シートのカメラ画像をカメラ回路部１０１２に送る。カメラ回路部１０１２は、そのカメラ画像を電気信号に変換し、コンピュータ１０４に送信する。図２３は、送信されたカメラ画像と、第３実施形態に示した膜質モニタリング画像とを、時刻の同期をとって重ね合わせて同時描画した例である。
【００９４】
図２３に示すように、この膜質モニタリングと被検査材モニタリング画像との同時描画により、被検査材１１１の膜の色合いでの状態や間欠塗工の状態なども同時に目視確認でき、効率的な被検査材の状態の把握が可能となる。
【００９５】
（第５実施形態）
次に、第５実施形態について説明する。第５実施形態は検出コイル部２０３ａ，２０３ｂに特徴を有する。以下、図３で説明した事項については、説明を適宜省略する。
【００９６】
図２４に示すように、検出コイル部２０３ａ、検出コイル部２０３ｂの周りに超電導ループ１０５１を配置してある。この構成により、検出コイル部２０３ａと２０３ｂに共通で入ってくる磁束については超電導ループでキャンセルすることができる。その一方で、微小な金属異物からの磁気信号は、検出コイル部２０３ａと２０３ｂで検出することができる。
【００９７】
なお、この超電導ループ１０５１は必ずしも完全な超電導接続を施したループ線でなくてもよく、例えば、銀シースに入った高温超電導線を半田接続して微小な抵抗を有する接続方法によるものでもよい。この超電導ループ１０５１を用いることにより、磁気シールド１０５（図１Ａ、図１４、図２０、図２２参照）を、より簡易なものにしたり、使用しなかったりすることが可能となる。
【００９８】
図２５、図２６には、冷蔵貯蔵型のクライオスタット１０１の内部に超電導ループ１０６１−１，１０６１−２，１０６１−３を配置した構成を示している。検出コイル部２０３が高さ方向の差分出力を検出する場合は、全ての高さ方向のコイルに同時に入力される磁束をゼロにしなければならない。そのため、２次元グラジオメータ（検出コイル部２０３）の周りに超電導ループを３つ配置した構成とする。
【００９９】
この３つの超電導ループ１０６１−１，１０６１−２，１０６１−３により、２次元グラジオメータの検出部での一様磁界の雑音を均一にキャンセルできるという効果がある。この構成は冷媒貯蔵型クライオスタットに限る構成ではなく、超伝導ループが超電導状態を保てる構成であれば真空配置型クライオスタットや冷凍機を用いたクライオスタットなどの様々なクライオスタットに導入できる。
【０１００】
上記の第１〜第４実施形態で示した磁気センサはＳＱＵＩＤ磁束計を用いたもので説明を行ったが、被検査材１１１の磁気信号が大きい場合や測定周波数によっては、サーチコイルによる磁気センサ、ＭＩ（magnetic impedance）センサ、ＭＲ（magnetic resistance）センサ、光ポンビング磁束計などを使用し、センサをアレー状に配置をすることで本発明の全ての実施形態を実現できる。
【０１０１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を変えない範囲で実施することができる。ハードウェア、ソフトウェアの具体的な構成について、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【０１０２】
１ 検査システム
１０１ クライオスタット
１０２，７０２ 駆動回路部
１０３，７０３ アンプ・フィルタ部
１０４ コンピュータ
１０５ 磁気シールド
１０６ キャンセル磁場印加装置
１０７ 磁場印加装置
１０８ ベルトコンベア
１０９ 制御部・速度検出部
１１０ ガントリ
１１１ 被検査材
１３０，７０１ 磁気センサ
２０３ 検出コイル部
１０１１ ＣＣＤカメラ
１０１２ カメラ回路部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の磁性体である被検査体に金属異物が混入しているか否かを検査する検査システムであって、
前記金属異物を含む可能性のある前記被検査体を磁化する磁場印加手段と、
前記被検査体の磁化をキャンセルする強度の磁場を、前記被検査体に印加するキャンセル磁場印加手段と、
前記被検査体を、前記磁場印加手段と前記キャンセル磁場印加手段の近傍を通過させる移動手段と、
検出領域が前記被検査体の移動方向よりもその直角方向のほうに長い検出コイル手段を２つ有し、当該２つの検出コイル手段が前記移動方向に並べられて、前記被検査体について、それぞれ逆方向の磁化強度を検出する磁気センサと、
前記被検査体の移動速度に応じて、前記磁気センサの出力を所定の周波数でフィルタ処理するフィルタ処理手段と、
前記フィルタ処理手段でフィルタ処理した２つの磁気信号を差分処理し、その差分処理の結果に基づいて、前記被検査体に前記金属異物が混入しているか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段が判定した金属異物の情報を表示する表示手段と、
を有することを特徴とする検査システム。
【請求項２】
前記磁気センサを複数備えており、
複数の前記磁気センサは、前記移動方向について検出領域が重なるように配置されていることで、前記移動手段によって移動してくる前記被検査体のすべての領域をカバーしている
ことを特徴とする請求項１に記載の検査システム。
【請求項３】
前記磁気センサを複数備えており、
複数の前記磁気センサは、千鳥に配置されていることで、前記移動手段によって移動してくる前記被検査体のすべての領域をカバーしている
ことを特徴とする請求項１に記載の検査システム。
【請求項４】
シート状の磁性体である被検査体に金属異物が混入しているか否かを検査する検査システムであって、
前記金属異物を含む可能性のある前記被検査体を磁化する磁場印加手段と、
前記被検査体を、前記磁場印加手段の近傍を通過させる移動手段と、
検出領域が前記被検査体の移動方向よりもその直角方向のほうに長い検出コイル手段を２つ有し、当該２つの検出コイル手段が前記移動方向に並べられて、前記被検査体について、それぞれ逆方向の磁化強度を検出する前記磁気センサと、
前記移動手段による前記被検査体の移動速度と、前記磁気センサが検出する磁化強度の変化波形と、を用いたフーリエ変換による磁場波形のパワースペクトラム解析によって定まる所定の周波数で、前記磁気センサの出力をフィルタ処理するフィルタ処理手段と、
前記フィルタ処理手段でフィルタ処理した２つの磁気信号を差分処理し、その差分処理の結果に基づいて、前記被検査体に前記金属異物が混入しているか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段が判定した金属異物の情報を表示する表示手段と、
を有することを特徴とする検査システム。
【請求項５】
前記磁気センサは、前記所定の周波数の帯域で前記被検査体の磁化強度を検出する
ことを特徴とする請求項４に記載の検査システム。
【請求項６】
前記磁気センサは、超伝導量子干渉素子を用いた磁気センサであり、
前記超伝導量子干渉素子を超伝導冷却するクライオスタットを、さらに有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の検査システム。
【請求項７】
前記判定手段は、前記被検査体に前記金属異物が混入していると判定した場合、その判定に用いられた前記磁気センサを特定すること、および、前記移動速度に基づいて、前記金属異物が混入している前記被検査体上の位置を特定し、
前記表示手段は、前記特定した金属異物の前記被検査体上の位置を表示する
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の検査システム。
【請求項８】
前記被検査体を撮影する撮影手段を、さらに有しており、
前記表示手段は、前記金属異物の情報と、前記撮影手段が撮影した前記被検査体の画像とを、時刻の同期をとって重ね合わせて表示する
ことを特徴とする請求項１に記載の検査システム。
【請求項９】
前記磁気センサとは別の第２の磁気センサを、さらに有しており、
前記第２の磁気センサは、前記被検査体の磁化強度を検出し、
前記判定手段は、前記第２の磁気センサの検出した磁化強度のバラツキに基づいて、前記被検査体の各部分の膜質を判定し、
前記表示手段は、前記被検査体の各部分の膜質の情報を表示する
ことを特徴とする請求項１に記載の検査システム。
【請求項１０】
前記磁気センサとは別の第２の磁気センサを、さらに有しており、
前記第２の磁気センサは、前記被検査体の磁化強度を検出し、
前記判定手段は、前記第２の磁気センサの検出した磁化強度のバラツキに基づいて、前記被検査体の各部分の膜質を判定し、
前記表示手段は、前記被検査体の各部分の膜質の情報を表示する
ことを特徴とする請求項４に記載の検査システム。
【請求項１１】
前記第２の磁気センサは、前記磁場印加手段と前記キャンセル磁場印加手段との間に配置されている
ことを特徴とする請求項９に記載の検査システム。
【請求項１２】
前記第２の磁気センサを複数備えており、
複数の前記第２の磁気センサは、前記移動方向について検出領域が重なるように配置されていることで、前記移動手段によって移動してくる前記被検査体のすべての領域をカバーしている
ことを特徴とする請求項９に記載の検査システム。
【請求項１３】
前記第２の磁気センサを複数備えており、
複数の前記第２の磁気センサは、千鳥に配置されていることで、前記移動手段によって移動してくる前記被検査体のすべての領域をカバーしている
ことを特徴とする請求項９に記載の検査システム。
【請求項１４】
前記フィルタ処理手段は、前記移動手段による前記被検査体の移動速度と、前記第２の磁気センサが検出する磁化強度の変化波形と、を用いたフーリエ変換による磁場波形のパワースペクトラム解析によって定まる第２の所定の周波数で、前記第２の磁気センサの出力をフィルタ処理し、
前記判定手段は、前記フィルタ処理手段でフィルタ処理した磁化強度のバラツキに基づいて、前記被検査体の各部分の膜質を判定する
ことを特徴とする請求項１０に記載の検査システム。
【請求項１５】
前記第２の磁気センサは、前記第２の所定の周波数の帯域で前記被検査体の磁化強度を検出する
ことを特徴とする請求項１４に記載の検査システム。
【請求項１６】
前記第２の磁気センサは、超伝導量子干渉素子を用いた磁気センサであり、
前記超伝導量子干渉素子を超伝導冷却するクライオスタットを、さらに有する
ことを特徴とする請求項９から請求項１５のいずれか一項に記載の検査システム。
【請求項１７】
前記表示手段は、前記被検査体の各部分の膜質の情報とともにそれらの位置を表示する
ことを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の検査システム。
【請求項１８】
前記表示手段は、前記被検査体の各部分の膜質の情報とともにそれらの位置を、二次元分布図を用いて表示する
ことを特徴とする請求項１７に記載の検査システム。
【請求項１】
シート状の磁性体である被検査体に金属異物が混入しているか否かを検査する検査システムであって、
前記金属異物を含む可能性のある前記被検査体を磁化する磁場印加手段と、
前記被検査体の磁化をキャンセルする強度の磁場を、前記被検査体に印加するキャンセル磁場印加手段と、
前記被検査体を、前記磁場印加手段と前記キャンセル磁場印加手段の近傍を通過させる移動手段と、
検出領域が前記被検査体の移動方向よりもその直角方向のほうに長い検出コイル手段を２つ有し、当該２つの検出コイル手段が前記移動方向に並べられて、前記被検査体について、それぞれ逆方向の磁化強度を検出する磁気センサと、
前記被検査体の移動速度に応じて、前記磁気センサの出力を所定の周波数でフィルタ処理するフィルタ処理手段と、
前記フィルタ処理手段でフィルタ処理した２つの磁気信号を差分処理し、その差分処理の結果に基づいて、前記被検査体に前記金属異物が混入しているか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段が判定した金属異物の情報を表示する表示手段と、
を有することを特徴とする検査システム。
【請求項２】
前記磁気センサを複数備えており、
複数の前記磁気センサは、前記移動方向について検出領域が重なるように配置されていることで、前記移動手段によって移動してくる前記被検査体のすべての領域をカバーしている
ことを特徴とする請求項１に記載の検査システム。
【請求項３】
前記磁気センサを複数備えており、
複数の前記磁気センサは、千鳥に配置されていることで、前記移動手段によって移動してくる前記被検査体のすべての領域をカバーしている
ことを特徴とする請求項１に記載の検査システム。
【請求項４】
シート状の磁性体である被検査体に金属異物が混入しているか否かを検査する検査システムであって、
前記金属異物を含む可能性のある前記被検査体を磁化する磁場印加手段と、
前記被検査体を、前記磁場印加手段の近傍を通過させる移動手段と、
検出領域が前記被検査体の移動方向よりもその直角方向のほうに長い検出コイル手段を２つ有し、当該２つの検出コイル手段が前記移動方向に並べられて、前記被検査体について、それぞれ逆方向の磁化強度を検出する前記磁気センサと、
前記移動手段による前記被検査体の移動速度と、前記磁気センサが検出する磁化強度の変化波形と、を用いたフーリエ変換による磁場波形のパワースペクトラム解析によって定まる所定の周波数で、前記磁気センサの出力をフィルタ処理するフィルタ処理手段と、
前記フィルタ処理手段でフィルタ処理した２つの磁気信号を差分処理し、その差分処理の結果に基づいて、前記被検査体に前記金属異物が混入しているか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段が判定した金属異物の情報を表示する表示手段と、
を有することを特徴とする検査システム。
【請求項５】
前記磁気センサは、前記所定の周波数の帯域で前記被検査体の磁化強度を検出する
ことを特徴とする請求項４に記載の検査システム。
【請求項６】
前記磁気センサは、超伝導量子干渉素子を用いた磁気センサであり、
前記超伝導量子干渉素子を超伝導冷却するクライオスタットを、さらに有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の検査システム。
【請求項７】
前記判定手段は、前記被検査体に前記金属異物が混入していると判定した場合、その判定に用いられた前記磁気センサを特定すること、および、前記移動速度に基づいて、前記金属異物が混入している前記被検査体上の位置を特定し、
前記表示手段は、前記特定した金属異物の前記被検査体上の位置を表示する
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の検査システム。
【請求項８】
前記被検査体を撮影する撮影手段を、さらに有しており、
前記表示手段は、前記金属異物の情報と、前記撮影手段が撮影した前記被検査体の画像とを、時刻の同期をとって重ね合わせて表示する
ことを特徴とする請求項１に記載の検査システム。
【請求項９】
前記磁気センサとは別の第２の磁気センサを、さらに有しており、
前記第２の磁気センサは、前記被検査体の磁化強度を検出し、
前記判定手段は、前記第２の磁気センサの検出した磁化強度のバラツキに基づいて、前記被検査体の各部分の膜質を判定し、
前記表示手段は、前記被検査体の各部分の膜質の情報を表示する
ことを特徴とする請求項１に記載の検査システム。
【請求項１０】
前記磁気センサとは別の第２の磁気センサを、さらに有しており、
前記第２の磁気センサは、前記被検査体の磁化強度を検出し、
前記判定手段は、前記第２の磁気センサの検出した磁化強度のバラツキに基づいて、前記被検査体の各部分の膜質を判定し、
前記表示手段は、前記被検査体の各部分の膜質の情報を表示する
ことを特徴とする請求項４に記載の検査システム。
【請求項１１】
前記第２の磁気センサは、前記磁場印加手段と前記キャンセル磁場印加手段との間に配置されている
ことを特徴とする請求項９に記載の検査システム。
【請求項１２】
前記第２の磁気センサを複数備えており、
複数の前記第２の磁気センサは、前記移動方向について検出領域が重なるように配置されていることで、前記移動手段によって移動してくる前記被検査体のすべての領域をカバーしている
ことを特徴とする請求項９に記載の検査システム。
【請求項１３】
前記第２の磁気センサを複数備えており、
複数の前記第２の磁気センサは、千鳥に配置されていることで、前記移動手段によって移動してくる前記被検査体のすべての領域をカバーしている
ことを特徴とする請求項９に記載の検査システム。
【請求項１４】
前記フィルタ処理手段は、前記移動手段による前記被検査体の移動速度と、前記第２の磁気センサが検出する磁化強度の変化波形と、を用いたフーリエ変換による磁場波形のパワースペクトラム解析によって定まる第２の所定の周波数で、前記第２の磁気センサの出力をフィルタ処理し、
前記判定手段は、前記フィルタ処理手段でフィルタ処理した磁化強度のバラツキに基づいて、前記被検査体の各部分の膜質を判定する
ことを特徴とする請求項１０に記載の検査システム。
【請求項１５】
前記第２の磁気センサは、前記第２の所定の周波数の帯域で前記被検査体の磁化強度を検出する
ことを特徴とする請求項１４に記載の検査システム。
【請求項１６】
前記第２の磁気センサは、超伝導量子干渉素子を用いた磁気センサであり、
前記超伝導量子干渉素子を超伝導冷却するクライオスタットを、さらに有する
ことを特徴とする請求項９から請求項１５のいずれか一項に記載の検査システム。
【請求項１７】
前記表示手段は、前記被検査体の各部分の膜質の情報とともにそれらの位置を表示する
ことを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の検査システム。
【請求項１８】
前記表示手段は、前記被検査体の各部分の膜質の情報とともにそれらの位置を、二次元分布図を用いて表示する
ことを特徴とする請求項１７に記載の検査システム。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２０１１−２４７７０９（Ｐ２０１１−２４７７０９Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２０２２０（Ｐ２０１０−１２０２２０）
【出願日】平成２２年５月２６日（２０１０．５．２６）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２６日（２０１０．５．２６）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
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