JP2011040126A - 磁気ヘッド装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外来ノイズの影響を抑えてシールド効果を発揮することが可能な磁気ヘッド装置を提供する。
【解決手段】磁気ヘッド装置１０は、回路基板１１、磁気ヘッド２０、制御ＩＣ４０を備え、回路基板１１の一方の面に磁気ヘッド２０が、他方の面に制御ＩＣ４０が実装されている。磁気ヘッド２０が実装される回路基板１１の側にはベタパターン１２が形成されており、ベタパターン１２を接地電位とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、磁気データの読み取り又は書き込みを行う磁気ヘッドが実装された回路基板が配置された磁気ヘッド装置に関するものである。

例えば、磁気データを記録する磁気記録媒体としては、クレジットカード，プリペイドカード又はキャッシュカード等のカード状媒体がある。このカード状媒体に形成された磁気ストライプには、例えば保有者ＩＤ等の磁気データが記録されている。磁気データの読み取り又は書き込みを行うには、磁気ストライプを磁気ヘッドに接触・摺動することとなるが、磁気ヘッドから出力される信号は数ミリボルト程度の微弱な信号であるため、外来ノイズの影響を受けやすいことから、ノイズ対策が必要となっている。外来ノイズは、磁気ヘッド外部から侵入するノイズであり、例えば、磁気ヘッドが媒体に接触、摺動している際に発生しやすい静電気、または、回路基板に搭載された電子部品から発生する電（磁）波等である。

例えば、特許文献１に記載された磁気ヘッド装置においては、図６に示すように、磁気ヘッド３、記録／再生増幅器５が搭載された回路基板１からなり、回路基板１はシールド効果と機械的剛性を確保するため導電性鋼板７との合板構造となっている。導電性鋼板７は接地電位にあり、磁気ヘッド３はこの導電性鋼板７に取り付けられている。

特開平６−３３３２０３号公報（明細書［０００８］、図２）

しかしながら、特許文献１に示す磁気ヘッド装置では、シールド効果のために回路基板を導電性鋼板との合板構造とした場合、導電性鋼板が追加必要となるためコストアップになる。

また、特許文献１に示す磁気ヘッド装置では、磁気ヘッドと記録／再生増幅器とを回路基板の同じ面に配置しているので、磁気ヘッドは、記録／再生増幅器から発生する外来ノイズの影響を受けやすいという問題がある。

さらに、導電性鋼板が回路基板と合板構造であるので、回路基板との密着性や、磁気ヘッドが導電性鋼板上に実装されるので、磁気ヘッドとの密着性が十分でないと、シールド効果が薄れてしまう。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的低コストで外来ノイズの影響を受けにくい磁気ヘッド装置を提供することにある。

以上のような課題を解決するために、本発明は、以下のものを提供する。

（１） 回路基板に磁気ヘッドが実装された磁気ヘッド装置において、磁気ヘッドは磁気コア及びコイルを収納するシールドケースを備え、シールドケースの背面に回路基板が配置されており、回路基板には、シールドケースと対向する面にベタパターンが形成されていることを特徴とする磁気ヘッド装置。

本発明によれば、回路基板のベタパターンが形成されている側に、ベタパターンと対向してシールドケースを配置していることから、シールドケース内に収納する磁気コアやコイル等を、外部で発生した外来ノイズからシールドすることができる。したがって、外来ノイズの侵入を防止することができ、外来ノイズの影響を受けにくくなる。

シールドケースの背面に回路基板が配置されている態様としては、回路基板によってシールドケースの背面に蓋をした状態や、回路基板を磁気ヘッド内部に実装して、回路基板がシールドケース内に収容されている状態などがあげられる。

（２） 前記回路基板のシールドケースとは反対側の面には、コイルと電気的に接続される電子部品が実装されていることを特徴とする磁気ヘッド装置。

本発明によれば、回路基板の一方側にシールドケースが実装され、回路基板の他方側に電子部品が実装されることから、磁気ヘッドを構成する磁気コア等と電子部品との位置関係を遠ざけ、電子部品から発生する外来ノイズの影響を抑えることができる。

（３） 電子部品は樹脂で封止されているとともに、樹脂の色は電子部品が視認できない不透明であることを特徴とする磁気ヘッド装置。

本発明によれば、回路基板の他方側に実装された電子部品が不透明な樹脂で封止されていることから、電子部品から信号を盗み取るような行為を不可能にし、セキュリティを向上することができる。

本発明に係る磁気ヘッド装置は、シールドケース内に収納されている磁気ヘッドは、外部で発生した外来ノイズからシールドすることができる。これにより、外来ノイズの侵入を防止することができ、外来ノイズの影響を受けにくくなる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る磁気ヘッド装置１０の斜視図である。

図１（ａ）において、磁気ヘッド装置１０は、回路基板１１を介して、一方の面（図示下側の面）に磁気ヘッド２０が実装され、他方の面（図示上側の面）に磁気信号処理（記録／再生）回路を構成する制御ＩＣ４０や復調ＩＣ３０等の電子部品が実装されている。また、回路基板１１の他方の面には、磁気ヘッド２０の端子ピン２１が突出した状態で半田付けされ、上位装置２００（図３参照）に接続される信号線５０が電気的に接続されている。また、図１（ｂ）は、回路基板１１において、制御ＩＣ４０等の電子部品が実装された面を不透明な樹脂７０で封止した状態を示す斜視図である。

次に、磁気ヘッド装置１０及び磁気ヘッド２０の具体的な構成について、図２を用いて詳述する。図２は、本発明の実施の形態に係る磁気ヘッド装置１０及び磁気ヘッド２０の具体的構成を説明するための断面図である。

磁気ヘッド装置１０は、主として回路基板１１、磁気ヘッド２０、制御ＩＣ４０、復調ＩＣ３０を備え、回路基板１１には、制御ＩＣ４０及び信号線５０が実装された磁気信号処理（記録／再生）回路Ｃを有する。なお、磁気ヘッド２０からの出力信号を処理する復調ＩＣ３０と磁気ヘッド装置１０全体を制御する制御ＩＣ４０とは、回路基板１１のスペースにより別体として分けているが、１つのＩＣで構成してもよい。

回路基板１１は、磁気ヘッド２０が実装された面にはベタパターン１２が形成され、反対側には、電子部品（例えば、復調ＩＣ３０，制御ＩＣ４０）等が実装されている。また、回路基板１１には、磁気ヘッド２０から出力される磁気信号を処理する磁気信号処理（記録／再生）回路Ｃのパターン配線が形成されている。
なお、本実施の形態では、このパターン配線が形成されている反対側には、パターン配線が形成されていないベタ部分にベタパターンが形成されており、接地電位されている。このベタパターンは、主として、実装されている電子部品等から発生する外来ノイズをベタパターンに流している。

また、シールドケース２２にはアース端子８０（図１参照）が取り付けられており、このアース端子８０がベタパターン１２と電気的に接続されていることで、シールドケース２２とベースパターン１２とが等電位に保つことができるようになっている。このように、ベタパターン１２を接地電位（フレームグランド）とすることによって、シールドケース２２上に帯電した電荷をベタパターン１２に流すことができるようにしている。

磁気ヘッド２０は、記録媒体に記録されている磁気データの読み取り又は書き込みを行うものであり、図２に示すように、磁気コア２３ａ、２３ｂやコアホルダ２６、コイル２８等がシールドケース２２内に収納されている。シールドケース２２の背面、すなわち、端子ピン２１が突出している側の面は、回路基板１１に形成されたベタパターン１２に当接するとともに、その外周面には導電性接着剤等でベタパターン１２に固着されている。すなわち、シールドケース２２の背面が回路基板１１で塞がれようになっている。さらに、回路基板１１にベタパターン１２が形成されているので、シールドケース２２の外部で発生した外来ノイズがシールドケース２２内に収納されている磁気コア２３ａ、２３ｂ等に侵入することを防いでいる。

また、本実施の形態では、回路基板１１に形成されたベタパターン１２は接地電位となっていることから、磁気ヘッド２０が静電気で帯電した場合でも、ベタパターン１２と電気的に接続されたシールドケース２２から静電気を逃すことができるので、回路基板１１上に実装された制御ＩＣ３０等に静電気等の外来ノイズが流れることを抑制することができる。

なお、磁気ヘッド２０は、磁気記録媒体に接触、摺動した状態で磁気情報信号の記録再生が行なわれるため、接触時に静電気が発生しやすく、この静電気は、外来ノイズとして記録再生信号に悪影響を与える問題となる。

本実施の形態では、磁気ヘッド２０は、３つのデータトラック（チャンネルともいう）に対応して３組の磁気コアを備えた３チャンネル磁気ヘッドである。具体的には、磁気ヘッド２０は、３組のコアホルダ２６と、各コアホルダ２６で保持された一対の磁気コア２３ａ、２３ｂと、一対の磁気コア２３ａ、２３ｂの間に位置する磁気遮蔽板２９とを有し、３組の、一対の磁気コア２３ａ、２３ｂを３つのデータトラックに対応するように配置されてシールドケース２２に収納されている。なお、磁気遮蔽板２９は、３組の隣合う磁気コアの間に配置され、各磁気コア２３間の漏洩磁束を遮蔽している。すなわち、各組に形成された磁気ギャップＧから漏れた磁力を磁気遮蔽板２９が遮り、隣接する磁気コア２３との間に磁界が生じるのを抑えている。一対の磁気コア２３ａ、２３ｂはパーマロイ等の高透磁率磁性薄板の積層体から構成され、これら一対の磁気コア２３ａ、２３ｂを突き合わせ、接合してリング状に構成されており、先端の突き合わせ面には磁気ギャップ材を介在させて磁気ギャップＧが形成されている。

そして、シールドケース２２内のコアホルダ２６及び一対の磁気コア２３ａ、２３ｂの周りに、樹脂２４を充填して、一対の磁気コア２３ａ、２３ｂの先端をシールドケース２２の窓２５から露出させた状態で固めるようにしている。したがって、シールドケース２２の窓２５には、３組の磁気コア２３の周りを囲むように樹脂２４が露出している。換言すれば、３組の磁気コア２３は、磁気記録媒体に形成された３データトラックに摺動される摺動面、すなわちシールドケース２２の上面に形成された窓２５に磁気ギャップＧを臨ませて固定されている。

一対の磁気コア２３ａ、２３ｂの図示後方には、コイルボビン２７が装着され、コイルボビン２７には、記録、再生の信号電流が流されるコイル２８が所定数巻回されている。コイルボビン２７は、一対の磁気コア２３ａ、２３ｂとコイル２８間との絶縁を得ている。また、コイルボビン２７には、巻回されたコイル２８の端末を絡げる２つの端子ピン２１が形成されている。シールドケース２２の背面は、磁気ヘッド２０の後方、すなわち、端子ピン２１が突出される側の面となっている。本実施の形態において、磁気ヘッド２０は３チャンネル磁気ヘッドであるので、図１に示すように、３組の磁気コア２３に対応して６本の端子ピン２１が突出している。

さらに、各端子ピン２１は、図１（ａ）、図２に示すように、回路基板１１に形成された貫通孔を貫通し、ベタパターン１２が形成されていない反対側の面で回路基板１２に形成されたランド部分（図示省略）に半田付けされて電気的に接続されている。なお、貫通孔は、端子ピン２１がベタパターン１２には接触しないように隙間をもった径で形成されている。

シールドケース２２は、磁気コア２３などを外来ノイズから保護するためのもので、磁気記録媒体と接触、摺動する部分に窓２５を設けて磁気コア２３等を露出させるようにしている。シールドケース２２（の外周面）には、図１（ａ）に示すように、アース端子８０が設けられており、アース端子８０により、シールドケース２２は接地されている。また、本実施の形態では、アース端子８０は、回路基板１１に形成されているベタパターン１２と電気的に接続されており、接地電位されている。

このような磁気ヘッド２０及び磁気信号処理（記録／再生）回路Ｃからなる回路基板１１においては、コイル２８と磁気信号処理（記録／再生）回路Ｃの間の距離も短いので、外来ノイズが混入することはなく外来ノイズの影響を受けることはない

３組の磁気コア２３は、上述したように突き合わせた状態になっており、３つの磁気ギャップＧと磁路を構成するように設けられている。コアホルダ２６は、低コストで容易に製作し得る非磁性材の鋳造品、例えばアルミダイキャストや亜鉛ダイキャスト等によって構成することが好ましいが、これらに限定されるものではない。

図３は、本発明の実施の形態に係る磁気ヘッド装置１０の電気的構成を示すブロック図である。

図３において、本発明の実施の形態に係る磁気ヘッド装置１０は、主として、磁気ヘッド２０と、制御ＩＣ４０や復調ＩＣ３０とで構成されている。復調ＩＣ３０は、磁気ヘッド２０から出力される磁気信号を処理する回路として、ＡＭＰ回路３２、復調回路３３、インターフェース部３４が構成されている。制御ＩＣ４０は、磁気ヘッド装置１０全体を制御する回路して、ＣＰＵ３１、ＲＡＭ３５、ＲＯＭ３６を備えている。なお、ＲＡＭ３５及び／又はＲＯＭ３６は、ＣＰＵ３１内に組み込まれていてもよい（内蔵ＲＯＭ等）。ＲＯＭ３６には、磁気ヘッド装置２０が、磁気記録媒体に記録された磁気データの読取りや磁気記録媒体への磁気データの記録を行うための基本プログラム等が格納されており、ＲＡＭ３５は、ＣＰＵ３１のワーキングエリアとして機能する。また、制御ＩＣ４０と復調ＩＣ３０とは別々のＩＣチップでもよく、１チップとして構成されていてもよい。

ＣＰＵ３１は、磁気ヘッド装置１０の制御中枢を司るものであって、磁気ヘッド装置１０の統合的な制御を行う。磁気ヘッド２０による再生信号は、ＡＭＰ（増幅）回路３２において増幅・波形整形され、復調回路３３において復調された後（読み取り信号の２値化、すなわちＡ／Ｄ変換などを行った後）、ＲＳ２３２Ｃ等のインターフェース部３４を介してＣＰＵ３１に送られる。なお、Ａ／Ｄ変換を行う復調回路３３は、ＣＰＵ３１に内蔵されていても構わない。また、ＣＰＵ３１は、Ｉ／Ｆ回路（図示せず）を介して上位装置（ＰＣ２００）と通信する。

図４は、本発明の実施の形態に係る磁気ヘッド装置を磁気カードリーダに搭載した部分断面図である。

磁気カードリーダ１は、カード状の磁気記録媒体上の磁気ストライプに記録された磁気データの読取りやカード状媒体への磁気データの記録を行う装置である。図４に示すように、磁気カードリーダ１は、図示しないカード状磁気記録媒体が挿入されるカード挿入口６ａと、フレーム４，４とが対向するように配置し、挿入されたカード状磁気記録媒体が搬送されるカード搬送路６と、カード搬送路６に配置され搬送されるカード状磁気記録媒体の磁気データを読取りおよび搬送されるカード状磁気記録媒体への磁気データの記録を行う磁気ヘッド装置１０を備えている。また、本実施の形態では、磁気カードリーダ１は、カード搬送路６内においてカード状磁気記録媒体をユーザが手動で走行させて、カード状磁気記録媒体に記録されている磁気データを読み取る手動式の磁気カードリーダである。

磁気ヘッド装置１０は、図１及び図４に示すように、接着剤によって板バネ６０等の弾性体に固着されている。板バネ６０自体の弾性力で磁気ヘッド装置１０に付勢力を付与し、カード状磁気記録媒体に所定の押圧力で接触、摺動するようにしている。また、板バネ６０には、磁気ヘッド装置１０を挟んでその両端に、小孔６０ａと６０ｂが形成されている。

このような磁気ヘッド装置１０は、図４に示すように、磁気カードリーダ１の磁気カード挿入口６ａの近傍に配置されている。磁気カードリーダ１のフレーム４には、支持板２ａ、２ｂが設けられており、この支持板２ａ、２ｂにピン３ａ、３ｂが植立されている。このピン３ａ、３ｂには、板バネ６０の小孔６０ａ、６０ｂが嵌挿されている。また、ピン３ｂには、コイルスプリング５が挿通されており、コイルスプリング５は、磁気ヘッド装置２０が固着された板バネ６０の一方側と共に、カード状記録媒体の搬送路に向かって付勢する付勢力を付与している。なお、コイルスプリング５のバネ圧は、板バネ６０の弾性力と同等に設定し、磁気ヘッド装置２０の上下動に対するバランスを保持している。

このように構成された磁気カードリーダ１は、カード状磁気記録媒体がカード搬送路６内を搬送されると、磁気ヘッド装置１０は、板バネ６０の弾性力とコイルスプリング５の付勢力とにより、カード状磁気記録媒体に対して所定の押圧力を付与しながらカード状磁気記録媒体に形成された磁気ストライプに接触・摺動する。磁気ヘッド装置１０は、磁気ヘッド２０によって磁気ストライプに記録されている磁気データを読み取りまたは書き込みが行なわれる。

［実施形態の主な効果］
以上説明したように、本実施形態に係る磁気ヘッド装置１０によれば、磁気ヘッド２０をベタパターン１２によって外部からの外来ノイズの侵入をシールドするため、シールド効果や外来ノイズ対策を従来に比べて安価で実現することができる。

また、磁気ヘッド２０と回路基板１１とを銅線等によって接続するのに比べて、磁気ヘッド２０上に回路基板１１を配置することから、磁気ヘッド２０から電子部品までの配線パターン、銅線等が短くなる結果、外来ノイズの影響を抑えることができる。また、磁気ヘッド２０と電子部品との間に回路基板１１が位置し、磁気ヘッド２０と電子部品との位置関係を遠ざけていることから、外来ノイズの影響を抑えることができる。さらに、磁気ヘッド２０と回路基板１１との銅線が短いので、高いＳ／Ｎの信号の授受が達成できる。

また、回路基板１１の磁気ヘッド２０が実装された側の面がベタパターン１２となっており、かかるベタパターン１２を接地電位（フレームグランド）とすることで、磁気ヘッド２０が静電気で帯電した場合にも、制御ＩＣ４０や復調ＩＣ３０等の電子部品が実装された回路基板１１側に静電気が飛びにくくなり、電子部品の静電気による悪影響を抑えることができる。

さらに、磁気ヘッド２０とは反対側に実装された電子部品は不透明な樹脂７０で封止されていることから、信号線５０がどの電子部品に接続されているかなど、信号の特定を不可能にする構成を採用することによって、セキュリティを向上することができる。

また、磁気ヘッド装置１０を磁気カードリーダ１に用いることで、外来ノイズの影響を抑えることができ、セキュリティを向上することができる。

さらに、磁気ヘッド２０が静電気で帯電した場合でも、ベタパターン１２を接地電位（フレームグランド）しているので、微弱な磁気信号に静電気がのることを防ぐことができ、リードエラーを起こすことを防止できる。

また、抗磁力の高い磁気カードに磁気データを書込みする場合、抗磁力に応じた適正なライト電流、すなわち、大きな電流が必要となるが、シールドケース２２内に収納されている磁気コア等から発生する外来ノイズはベタパターン１２より、この外来ノイズを逃がすことができる。これにより、回路基板１１に実装された電子部品等に悪影響を抑えることができる。

［他の実施の形態］
図５は、本発明の他の実施の形態に係る磁気ヘッド装置１０'の概要を示す模式図であり、（ａ）は磁気コア２３ａ，２３ｂの先端を露出させた状態、（ｂ）はシールドケース２２の内部構造を示す図である。

図５では、３組の磁気コア２３ａ、２３ｂがシールドケース２２内に設けられ、磁気ヘッド装置１０'は、ベタパターン１２'が形成された回路基板１１'を磁気ヘッド２０'内部に実装している。磁気コア２３ａ、２３ｂは３組に限られるものではないが、磁気コア２３ａ、２３ｂがシールドケース２２内に設けられることによって、シールド効果を発揮することができる。

このような磁気ヘッド２０'及び磁気信号処理（記録／再生）回路Ｃにおいては、磁気信号処理回路Ｃが磁気ヘッド２０'のシールドケース２２の中に格納され、シールドケース２２がアース端子（図示せず）により接地されており、また磁気コア２３ａ、２３ｂに巻回されているコイルと磁気信号処理回路Ｃの間の距離は短いので、外来ノイズが混入することは少なくなり、外来ノイズの影響を受けにくくなる。

本実施の形態では、磁気ヘッドは３チャンネル磁気ヘッドであるが、これに限定されるものではない。また、磁気ヘッド装置は磁気カードリーダ以外の磁気データを読込みまたは書き込みする装置であってもよい。

本発明に係る磁気ヘッド装置及びそれを備えた磁気カードリーダは、ベタパターンが形成された回路基板によってシールド効果やノイズ対策を安価に実現することができるものとして有用である。

本発明の実施の形態に係る磁気ヘッド装置の概要を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る磁気ヘッド装置及び磁気ヘッドの具体的構成を説明するための説明図である。 本発明の実施の形態に係る磁気ヘッド装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る磁気ヘッド装置を磁気カードリーダに搭載した部分断面図である。 本発明の他の実施の形態に係る磁気ヘッド装置の概要を示す図である。 従来の磁気ヘッド装置の概要を示す概略図である。

１ 磁気カードリーダ
１０，１０' 磁気ヘッド装置
１１ 回路基板
１２ ベタパターン
２０ 磁気ヘッド
２１ ヘッド端子
２２ シールドケース
３０ 復調ＩＣ
４０ 制御ＩＣ
５０ 信号線
６０ 板バネ
７０ 樹脂

Claims (3)

1. 回路基板に磁気ヘッドが実装された磁気ヘッド装置において、
   前記磁気ヘッドは磁気コア及びコイルを収納するシールドケースを備え、該シールドケースの背面に前記回路基板が配置されており、
   前記回路基板には、前記シールドケースと対向する面にベタパターンが形成されていることを特徴とする磁気ヘッド装置。
2. 前記回路基板の前記シールドケースとは反対側の面には、前記コイルと電気的に接続される電子部品が実装されていることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド装置。
3. 前記電子部品は樹脂で封止されているとともに、該樹脂の色は電子部品が視認できない不透明であることを特徴とする請求項２記載の磁気ヘッド装置。

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