JP5240276B2 - 磁気センサ - Google Patents

Description

本発明は紙幣等を識別する磁気センサに関するものである。

磁気センサは、磁性インク等を用いて印刷された紙幣や証券等の被検出体の数字、文字、記号等の情報を読み取って識別するために使用されており、例えばＡＴＭ等の紙幣識別装置等に組み込まれている。このような磁気センサとしては、例えば特許文献１に開示されているものが挙げられる。特許文献１に開示の磁気センサは、図６に示すように、ケース１１０と、カバー１１５と、磁気抵抗素子１１１と、マグネット１１４と、を備えている。そして、ケース１１０の側面にはカバー装着溝１２１が設けられている。一方、カバー１１５は、磁気検出面と対面する天面部分と、天面部分に対して垂直に形成されている側面部分と、を備えている。そしてカバー１１５の側面部分はカバー装着溝１２１に挿入されている。カバー装着溝１２１内には熱硬化性の樹脂１１６が充填されており、樹脂１１６によりケース１１０とカバー１１５が固定されている。

特開２０１０−１７５４９０号公報

上述のように、従来の磁気センサでは、ケースのカバー装着溝にカバーをはめこみ、その後、カバー装着溝に樹脂を充填して硬化させるという方法でケースとカバーを装着している。そのため、工程が複雑であるという問題があった。また、ケースの側面部分にカバー装着溝を設けているため、磁気センサの寸法が大きくなるという問題があった。

本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、簡単な工程で、小型の磁気センサを提供することを目的とする。

本発明に係る磁気センサは、上壁と、前記上壁に対して垂直方向に延びる複数の側壁と、を有し、内側に収納部を有する直方体状のケースと、前記収納部に設けられているマグネットと、前記ケースの上壁の外側に設けられている磁電変換素子と、前記上壁と前記複数の側壁とを覆うように設けられているカバーと、を備え、前記ケースの前記収納部と前記マグネットの間及び前記ケースと前記カバーの間に充填された同一の樹脂により、前記ケースと前記マグネット及び前記ケースと前記カバーが接着固定されており、前記カバーに覆われる前記ケースの側壁に切り欠きが設けられていることを特徴としている。

また、本発明に係る別の磁気センサは、上壁と、前記上壁に対して垂直方向に延びる複数の側壁と、を有し、内側に収納部を有する直方体状のケースと、前記収納部に設けられているマグネットと、前記ケースの上壁の外側に設けられている磁電変換素子と、前記上壁と前記複数の側壁とを覆うように設けられているカバーと、を備え、前記ケースの前記収納部と前記マグネットの間及び前記ケースと前記カバーの間に充填された同一の樹脂により、前記ケースと前記マグネット及び前記ケースと前記カバーが接着固定されており、前記カバーに覆われる前記ケースの側壁に穴が設けられていることを特徴としている。

また、本発明に係る別の磁気センサは、上壁と、前記上壁に対して垂直方向に延びる複数の側壁と、を有し、内側に収納部を有する直方体状のケースと、前記収納部に設けられているマグネットと、前記ケースの上壁の外側に設けられている磁電変換素子と、前記上壁と前記複数の側壁とを覆うように設けられているカバーと、を備え、前記ケースの前記収納部と前記マグネットの間及び前記ケースと前記カバーの間に充填された同一の樹脂により、前記ケースと前記マグネット及び前記ケースと前記カバーが接着固定されており、前記カバーに覆われる前記ケースの側壁に樹脂の流動をせきとめる溝が設けられていることを特徴としている。

また、本発明に係る磁気センサでは、前記溝は、前記側壁において、前記上壁に近い側に設けられていることが好ましい。

また、本発明に係る磁気センサでは、前記溝は、前記側壁と前記上壁とが接する線と平行に設けられていることが好ましい。

また、本発明に係る別の磁気センサは、上壁と、前記上壁に対して垂直方向に延びる複数の側壁と、を有し、内側に収納部を有する直方体状のケースと、前記収納部に設けられているマグネットと、前記ケースの上壁の外側に設けられている磁電変換素子と、前記上壁と前記複数の側壁とを覆うように設けられているカバーと、を備え、前記ケースの前記収納部と前記マグネットの間及び前記ケースと前記カバーの間に充填された同一の樹脂により、前記ケースと前記マグネット及び前記ケースと前記カバーが接着固定されており、前記カバーの前記ケースの側壁を覆う部分に、樹脂の流動をせきとめる少なくとも１個以上の穴が設けられていることを特徴としている。

また、本発明に係る磁気センサでは、前記カバーが前記上壁と前記複数の側壁のうち対向する２つの側壁とを覆うように設けられていることが好ましい。

また、本発明に係る磁気センサでは、前記カバーが前記ケースの対向する２つの側壁の全面を覆うように設けられていることが好ましい。

本発明では、マグネット及びカバーとケースの固定を同一の樹脂で同時に行うことにより、簡単な工程でケースの固定を行うことが可能である。また、従来の工程のようにカバー装着溝を設ける必要がないため、磁気センサを小型化することが可能である。

（Ａ）は本発明に係る磁気センサを示す斜視図である。また、（Ｂ）は（Ａ）のＭ−Ｍ断面図である。（第１の実施形態） 本発明に係る磁気センサに用いられるケースとカバーを示す分解斜視図である。（第１の実施形態） 本発明に係る磁気センサが紙幣識別装置に用いられる場合の断面図である。（第１の実施形態） 本発明に係る磁気センサに用いられるケースとカバーを示す分解斜視図である。（第２の実施形態） 本発明に係る磁気センサに用いられるケースとカバーを示す分解斜視図である。（第３の実施形態） 従来の磁気センサを示す断面図である。

以下において、本発明を実施するための形態について説明する。

（第１の実施形態）
図１（Ａ）は本発明に係る磁気センサを示す斜視図である。また、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＭ−Ｍ断面図である。また、図２は、本発明に係る磁気センサに用いられるケースとカバーを示す分解斜視図である。図１と図２を参照して説明する。

図１（Ｂ）のように、磁気センサ１０は、ケース１１と、マグネット３１と、磁気抵抗素子３３と、カバー２１と、を備えている。

図２のように、ケース１１は、下面が開放されている直方体形状の箱型ケースである。すなわち、ケース１１は、長方形状の上壁１２と、上壁１２の各辺から上壁１２の主面に対して垂直方向に延びる複数の側壁１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄと、から構成されている。そして、ケース１１の収納部１４は、ケース１１の下側に開口しており、側壁１３ａ、１３ｃ側に段差を有している。本実施形態において、ケース１１はＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂からなる。なお、ケース１１の材質としては、ＬＣＰ（リキッドクリスタルポリマー；液晶ポリマー）樹脂等の熱可塑性樹脂や、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂でも良い。

収納部１４の段差にはピン端子３７が設けられている。ピン端子３７は収納部１４の段差を貫通し、一端がケース１１の上壁１２から露出し、他端がケース１１の下側に延びている。ピン端子３７は、磁気センサを外部回路に電気的に接続するために使用される。ピン端子３７の材質としては、銅合金材料にＳｎめっきを施したものが挙げられる。

マグネット３１は直方体形状の磁性体からなる。磁気抵抗素子３３は、矩形状の素子本体と、素子本体の端部から延びているリード端子（図示せず）とから構成されている。磁気抵抗素子３３は、磁界の変化に応じて抵抗値が変化する素子である。磁気抵抗素子３３は、例えば、シリコン基板の一面にＩｎＳｂ膜を形成して作製される。

図１（Ｂ）のように、ケース１１の上壁１２を挟んで、マグネット３１は、ケース１１の内側に設けられており、磁気抵抗素子３３は、ケース１１の外側に設けられている。より具体的には、マグネット３１は一面が上壁１２の内側に接するように、収納部１４に収納されている。また、磁気抵抗素子３３は、上壁１２の外側に設けられている凹部に収納されている。磁気抵抗素子３３の素子本体は、凹部の底面に接着層３９を介して接着されており、リード端子はピン端子３７の一端と電気的に接続されている。ここでは、凹部の深さは、磁気抵抗素子３３と接着層３９とを合わせた厚みより大きくなっている。マグネット３１は、磁気抵抗素子３３にバイアスの磁界を印加するために設けられる。そのため、マグネット３１の磁気抵抗素子３３に対向する部分の面積は、磁気抵抗素子３３のマグネット３１に対向する部分の面積よりも大きくなるように設計されている。

なお、磁気抵抗素子３３は、ホール素子等のその他の磁電変換素子でも良い。また、接着層３９の材質は、外部からの機械振動を吸収できるような弾性率の高いシリコン樹脂等が好ましい。また、ケース１１の上壁１２の外側に直接接着されていても良い。その場合には、例えばケース１１に位置決め用部材として、磁気抵抗素子３３の厚みより高く突出した凸部を設けて、その凸部により磁気抵抗素子３３を固定すれば良い。

図２のように、カバー２１は、ケース１１の上壁１２と複数の側壁のうち対向する２つの側壁１３ｂ、１３ｄをそれぞれ覆う３つの部材から構成されている。本実施形態では、カバー２１は１枚のステンレス製板材を折り曲げ加工することにより成形されているため、加工が容易である。なお、カバー２１の材質は、ステンレス以外の金属や、導電性樹脂でも良い。

図１（Ｂ）のように、ケース１１の収納部１４にはマグネット３１を固定するために、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂からなる樹脂３５が充填されている。また、収納部１４から漏れ出した樹脂３５は、互いに密接するケース１１とカバー２１との間を毛細管現象により濡れ広がる。そのため、樹脂３５はマグネット３１を固定すると同時に、カバー２１をケース１１に接着する。さらに、従来のケースのように、カバー装着溝を設ける必要がないため、カバー装着溝の分だけケース１１を小型化することができる。そのため、磁気センサ１０を小型化することが可能である。

カバー２１は、ケース１１の対向する２つの側壁１３ｂ、１３ｄの全面を覆うように形成されることが好ましい。すなわち、図２に示すように、カバー２１の高さＨがケース１１の側壁１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの高さｈよりも高いことが好ましい。これにより、樹脂３５は、より確実にケース１１とカバー２１との間に濡れ広がる。

カバー２１に覆われるケース１１の側壁１３ｂ、１３ｄには、切り欠き１６が設けられている。この切り欠き１６により、樹脂３５の量が少ない場合でも、樹脂３５は確実にケース１１から漏れ出すことができる。

カバー２１に覆われるケース１１の側壁１３ｂ、１３ｄには、樹脂３５が多い場合でも、磁気抵抗素子３３まで達することを防止するために、溝１５が設けられている。毛細管現象により、ケース１１とカバー２１の間に濡れ広がった樹脂３５は溝１５に流れ込み、それ以上、磁気抵抗素子３３側まで流れない。また、溝１５は、側壁１３ｂ、１３ｄにおいて、上壁１２に近い側に設けることが好ましい。それにより、溝１５に流れ込む樹脂３５の量は少なくなり、ケース１１とカバー２１との接着面積も広くなる。なお、溝１５は複数であっても良い。また、溝１５は、側壁１３ｂ、１３ｄと上壁１２とが接する線と平行に設けられていることが好ましい。この場合には、溝１５の形成が容易である。

以下に、樹脂３５が磁気抵抗素子３３まで達した場合の不具合について説明する。図３は、本発明に係る磁気センサが紙幣識別装置に用いられた場合の断面図である。紙幣識別装置１は、磁気センサ１０と、磁気センサ１０を支持するステージ５５と、磁気センサ１０と対向する位置に設けられるローラー５１と、を備えている。ローラーの回転方向は、矢印Ｒの方向である。紙幣等の被検出体５３は、矢印Ｘの方向にローラー５１の円周面に沿って搬送される。

カバー２１と磁気抵抗素子３３との間の空隙がない場合には、ローラー５１からの圧力が磁気抵抗素子３３に直接的に伝搬して、圧力に起因したノイズが発生する。そのため、樹脂３５が磁気抵抗素子３３まで達して、空隙を埋めることを防止する必要がある。

本発明に係る磁気センサは、一例として、以下のように製造される。

最初に、射出成形法で作製されたＰＰＳ樹脂製のケースを用意する。その後、ケースにピン端子を圧入加工する。ピン端子には、銅合金材料にＳｎめっきを施した丸棒形状のものを用いる。

次に、ケースの上壁の外側に磁気抵抗素子を設ける。まず、あらかじめ複数の抵抗素子を有する素子本体を用意する。そして、複数のリード端子の一端が共通に連結されている、銅材料にＳｎめっきを施した枠状フレームを用意する。そして、素子本体の端部をリード端子の他端に接続した後、枠状フレームからリード端子を切り離す。これにより、磁気抵抗素子が形成される。そして、ケースの凹部に、磁気抵抗素子をシリコン樹脂で接着固定する。その後、リード端子とピン端子とを３６０℃〜４００℃で熱融着して電気的に接続する。

次に、ケースの収納部の開口部分を上にした状態で、ケースの内側の収納部にマグネットを挿入する。

次に、カバーをケースの上壁側から嵌合する。

その後、ケースの内側から熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂を充填して、１２０度の温度でケースとマグネット及びケースとカバーを同時に接着固定する。 収納部から漏れ出した樹脂は、互いに密接するケースとカバーとの間を毛細管現象により濡れ広がる。そのため、樹脂はマグネットを固定すると同時に、カバーをケースに接着できる。

以上の方法で、磁気センサを製造する。

（第２の実施形態）
図４は、本実施形態に係る磁気センサに用いられるケースとカバーを示す分解斜視図である。第１の実施形態と共通する部分については、記載を省略する。

本実施形態では、切り欠きの代わりに、カバー２１に覆われるケース１１の側壁１３ｂ、１３ｄに穴１７が形成されている。穴１７は、切り欠きの場合と同じく、ケース１１の内側の収納部１４からケース１１とカバー２１の間への樹脂３５の流動を円滑にすることが可能である。

（第３の実施形態）
図５は、本実施形態に係る磁気センサに用いられるケースとカバーを示す分解斜視図である。

図５のように、ケースの溝と同様の効果を得る構造として、カバー２１の側壁１３ｂ、１３ｄを覆う部分に少なくとも１個以上の穴２３が設けられていても良い。穴２３の形状は、丸や角等、どんな形状でも良く、穴２３の縁でケース１１とカバー２１の間隔が広がり、表面張力により樹脂の流入が停止する。ケース１１の溝とカバー２１の穴２３を同時に設ける場合には、樹脂の流入を効果的に制御することが可能であり、好ましい。

また、ケースの溝と同様の効果を得る構造として、カバー２１の側壁１３ｂ、１３ｄを覆う部分に、カバー２１と側壁１３ｂ、１３ｄの間隔を広げるように溝を形成しても良い。溝のところでケース１１とカバー２１の間隔が広がり、表面張力により樹脂の流入が停止する。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。

１ 紙幣識別装置
１０ 磁気センサ
１１ ケース
１２ 上壁
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ 側壁
１４ 収納部
１５ 溝
１６ 切り欠き
１７ 穴
２１ カバー
２３ 穴
３１ マグネット
３３ 磁気抵抗素子
３５ 樹脂
３７ ピン端子
３９ 接着層
５１ ローラー
５３ 被検出体
５５ ステージ
１１０ ケース
１１１ 磁気抵抗素子
１１４ マグネット
１１５ カバー
１１６ 樹脂
１２１ カバー装着溝

Claims (8)

1. 上壁と、前記上壁に対して垂直方向に延びる複数の側壁と、を有し、内側に収納部を有する直方体状のケースと、
   前記収納部に設けられているマグネットと、
   前記ケースの上壁の外側に設けられている磁電変換素子と、
   前記上壁と前記複数の側壁とを覆うように設けられているカバーと、
   を備え、
   前記ケースの前記収納部と前記マグネットの間及び前記ケースと前記カバーの間に充填された同一の樹脂により、前記ケースと前記マグネット及び前記ケースと前記カバーが接着固定されており、
   前記カバーに覆われる前記ケースの側壁に切り欠きが設けられていることを特徴とする磁気センサ。
2. 上壁と、前記上壁に対して垂直方向に延びる複数の側壁と、を有し、内側に収納部を有する直方体状のケースと、
   前記収納部に設けられているマグネットと、
   前記ケースの上壁の外側に設けられている磁電変換素子と、
   前記上壁と前記複数の側壁とを覆うように設けられているカバーと、
   を備え、
   前記ケースの前記収納部と前記マグネットの間及び前記ケースと前記カバーの間に充填された同一の樹脂により、前記ケースと前記マグネット及び前記ケースと前記カバーが接着固定されており、
   前記カバーに覆われる前記ケースの側壁に穴が設けられていることを特徴とする磁気センサ。
3. 上壁と、前記上壁に対して垂直方向に延びる複数の側壁と、を有し、内側に収納部を有する直方体状のケースと、
   前記収納部に設けられているマグネットと、
   前記ケースの上壁の外側に設けられている磁電変換素子と、
   前記上壁と前記複数の側壁とを覆うように設けられているカバーと、
   を備え、
   前記ケースの前記収納部と前記マグネットの間及び前記ケースと前記カバーの間に充填された同一の樹脂により、前記ケースと前記マグネット及び前記ケースと前記カバーが接着固定されており、
   前記カバーに覆われる前記ケースの側壁に樹脂の流動をせきとめる溝が設けられていることを特徴とする磁気センサ。
4. 前記溝は、前記側壁において、前記上壁に近い側に設けられていることを特徴とする、請求項３に記載の磁気センサ。
5. 前記溝は、前記側壁と前記上壁とが接する線と平行に設けられていることを特徴とする、請求項３又は４に記載の磁気センサ。
6. 上壁と、前記上壁に対して垂直方向に延びる複数の側壁と、を有し、内側に収納部を有する直方体状のケースと、
   前記収納部に設けられているマグネットと、
   前記ケースの上壁の外側に設けられている磁電変換素子と、
   前記上壁と前記複数の側壁とを覆うように設けられているカバーと、
   を備え、
   前記ケースの前記収納部と前記マグネットの間及び前記ケースと前記カバーの間に充填された同一の樹脂により、前記ケースと前記マグネット及び前記ケースと前記カバーが接着固定されており、
   前記カバーの前記ケースの側壁を覆う部分に、樹脂の流動をせきとめる少なくとも１個以上の穴が設けられていることを特徴とする磁気センサ。
7. 前記カバーが前記上壁と前記複数の側壁のうち対向する２つの側壁とを覆うように設けられていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の磁気センサ。
8. 前記カバーが前記ケースの対向する２つの側壁の全面を覆うように設けられていることを特徴とする、請求項７に記載の磁気センサ。

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