JP6396794B2 - 磁気ラインセンサにおける磁石の位置決め方法及び位置決め装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁性体を検出する磁気センサを直線的に複数配置してなる磁気ラインセンサにおいて、各磁気センサに対する所定位置に磁石を位置決めする方法及びこの位置決め方法に用いる装置に関する。

従来、紙幣や有価証券等の紙葉類に磁気インクで印刷された磁気パターンを検出するために磁気センサを直線的に複数配置してなる磁気ラインセンサは、種々の構成のものが知られている。例えば、強磁性体薄膜磁気抵抗素子を用いた磁気センサをその長手方向に直線状に複数配置し、紙幣や有価証券等の被検出媒体上の幅方向の磁性体（例えば磁性インク）の分布を、一度の読み取りで検出可能にしたものがある（特許文献１）。

特開２００８−１４５３７９号公報

一般に、磁気ラインセンサでは、直線状に複数配置された磁気センサのセンサ素子、例えば強磁性体薄膜磁気抵抗素子に対して所望のバイアス磁界を加えるように、磁石を、前記複数の磁気センサを搭載した基板の搭載面とは反対側の所望位置に配置する必要がある。このように、磁石の配置位置は、センサ素子との位置関係が重要で、具体的には、磁石の前記磁気センサの感磁方向の磁界成分がゼロとなる位置（磁場中心位置）とセンサ素子との位置関係が重要である。しかしながら、両者は基板を挟んで反対側に位置していることに加え、通常各磁気センサは基板上に封止されて視認することができないので、画像認識することもできず、磁石を所望位置に位置決めすることは極めて困難である。このため、従来においては、各センサ素子に対して所望のバイアス磁界を加えることができず、磁気パターンを精度良く検出することができないという不都合があった。

本発明は、このような不都合を解消するために、磁気ラインセンサにおいて、基板に搭載された複数の磁気センサに対して、所望位置に磁石を位置決めする方法及びこの方法に使用する位置決め装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために本発明の請求項１に係る磁気ラインセンサにおける磁石の位置決め方法は、磁気センサをほぼ直線状に複数配置してなる磁気ラインセンサを搭載するための基板の長手方向両端部に設けた一対の切断除去部のそれぞれに、前記磁気センサを配置する際に基準となる磁気センサ配置面のセンサ配置パターンに基づいて、前記磁気センサの配置状態に対応するよう前記磁気センサにバイアス磁界を加える磁石の前記磁気センサの感磁方向の磁界成分がゼロとなる位置が位置すべき部分の延長上に第１の位置決め部を形成した後、前記パターンに基づいて基板に磁気センサをほぼ直線状に複数配置する一方、磁石を支持、固定するホルダの長手方向両端部に設けた一対の切断除去部のそれぞれに、磁石を所定状態で支持したときの前記磁気センサの感磁方向の磁界成分がゼロとなる位置が位置すべき部分の延長上に第２の位置決め部を形成し、前記第１の位置決め部と前記第２の位置決め部とを対応位置させて、前記基板と前記ホルダとを位置決め固定し、この固定の前後いずれかにおいて磁石をホルダに支持して、固定するものである。

また、同じく前記目的を達成するために本発明の請求項２に係る磁気ラインセンサにおける磁石の位置決め方法は、前記請求項１の発明において、磁石のホルダによる支持は、少なくとも前記磁石の長手方向両端部においてなされるものである。

上記方法によると、基板とホルダを、各端部における第１と第２の位置決め部同士を対応位置させて，所定状態で位置決め固定することにより、前記ホルダに支持された磁石は、前記基板に配置された各磁気センサに対して所望のバイアス磁界を加えることができる位置に配置される。また、ホルダで磁石の両端部を支持すると、磁石は、ホルダの幅方向の反りや、歪みの影響が少ない状態で支持される。

同じく前記目的を達成するために本発明の請求項３に係る磁気ラインセンサにおける磁石の位置決め装置は、長手方向両端部に一対の切断除去部を備え、これら各切断除去部に、磁気センサを配置する際に基準となる磁気センサ配置面のセンサ配置パターンに基づいて、前記磁気センサにバイアス磁界を加える磁石の前記磁気センサの感磁方向の磁界成分がゼロとなる位置に対応すべき位置の延長上に第１の位置決め部を形成するとともに、磁気センサをほぼ直線状に複数配置してなる基板と、磁石を配置するための長手方向に延びる空間部を備えるとともに長手方向両端部には一対の切断除去部を備え、これら各切断除去部に、前記磁石を配置したときにその前記磁気センサの感磁方向の磁界成分がゼロとなる位置の延長上に位置すべく第２の位置決め部を、前記第１の位置決め部の間隔と同一間隔で形成し、前記空間部には前記磁石を少なくともその両端部で支持する支持部を設けたホルダとからなるものである。

上記装置によると、基板に設けた第１の位置決め部とホルダに設けた第２の位置決め部とを互いに対応位置させて、前記基板と前記ホルダとを位置決め固定し、この固定の前後いずれかにおいて磁石をホルダの空間部に配置して支持部で支持したうえ、固定することで、磁石は、前記基板に配置された各磁気センサに対して所望のバイアス磁界を加えることができる位置に配置される。そして、基板とホルダを位置決め、固定後に、基板とホルダの各切断除去部をそれぞれ切断して除去し、磁気ラインセンサとして使用に供するものである。

本発明の請求項１に係る磁気ラインセンサにおける磁石の位置決め方法によれば、基板とホルダを、各端部における第１と第２の各位置決め部同士を対応位置させることで、簡単かつ確実に位置決め固定することができ、この位置決めによって前記ホルダに支持された磁石を、前記基板に配置された各磁気センサに対して所望のバイアス磁界を加えることができる位置に配置することができるという効果を奏する。
また、本発明の請求項２に係る磁気ラインセンサにおける磁石の位置決め方法によれば、前記効果に加えて、磁石を両端部において支持することによって、ホルダに反りなどの幅方向の変形があっても、その影響を最小限にして、磁石を基板に配置された各磁気センサに対する所望位置で支持できるという効果を奏する。

本発明の請求項３に係る磁気ラインセンサにおける磁石の位置決め装置によれば、基板とホルダとを位置決め固定し、この固定の前後いずれかにおいて磁石をホルダの空間部に配置して支持部で支持したうえ、固定することで、磁石を、前記基板に配置された各磁気センサに対して所望のバイアス磁界を加えることができる位置に配置することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態を示す切断除去部を有する２個並設された基板の平面図。 同じく磁気ライセンサを搭載した切断除去部を有する基板の平面図。 同じく磁気センサの拡大平面図。 同じく切断除去部を有するホルダの斜視図。 同じく磁石の斜視図。 同じく切断除去部を有するホルダに磁石を固定した状態の斜視図。 同じく磁石を固定した切断除去部を有するホルダと磁気ライセンサを搭載した切断除去部を有する基板を位置決め固定した状態の斜視図。 同じく基板とホルダを位置決め固定後に各切断除去部を切断除去した状態の斜視図。 他の実施形態における磁石の斜視図。 同じく切断除去部を有するホルダに磁石を固定した状態の斜視図。 同じく図１０のＡ−Ａ線断面図。 同じく図１０のＢ−Ｂ線断面図。 同じく図１０のＣ−Ｃ線断面図。

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明するが、説明の便宜上、まず位置決め装置について説明する。図１に示すように、基板１は、長手方向両端部に、最終的には切断除去される一対の切断除去部２ａ，２ｂを備え、当初はこれら切断除去部２ａ，２ｂによって２個が並設されている。前記各切断除去部２ａ，２ｂには、第１の位置決め部たる透孔３ａ，３ｂをそれぞれ形成している。これら透孔３ａ，３ｂは、磁気ラインセンサ配置面の反対面側に配置される磁石のもつ磁界のうち、磁気センサ５の感磁方向の成分がゼロとなる位置の延長上に形成されている。そして、この磁気センサ５の感磁方向の磁界成分がゼロとなる位置の配置位置は、基板１に磁気センサを直線状に複数配置する際に基準となる前記ラインセンサ配置面のセンサ配置パターン（図示せず）を画像処理した情報に基づいて、決定される。

図２に示すように、各透孔３ａ，３ｂを形成した後、切断されて各１個の基板１となり、基板１の一面には、磁気ラインセンサ４が搭載される。この磁気ラインセンサ４は、センサ配置パターンに基づき、同一構成の磁気センサ５を、多数、狭ピッチで直線状に配置してなる。そして、基板１の幅方向両側には、各磁気センサ５に対してアンプＩＣ６が１個ずつ設けられている。

磁気センサ５は、図３に示すように、２個の強磁性体薄膜磁気抵抗素子を並列接続したものを単位センサ素子７ａ，７ｂとし、一対の単位センサ素子７ａ，７ｂを直列接続してなる磁気センサ素子８が２個で構成されている。前記磁気センサ素子８は同一構成であり、対となった単位センサ素子７ａ，７ｂの長手方向の対向する一端側に共通の出力端子に接続する素子電極９を設けている。また、一方の単位センサ素子７ａの長手方向の他端側には電源端子に接続する素子電極１０を設け、他方の単位センサ素子７ｂの長手方向の他端側には接地端子に接続する素子電極１１を設けている。そして、前記磁気センサ５は、図示していないが、各２個の強磁性体薄膜磁気抵抗素子７ａａ，７ｂｂの抵抗値変化が差動で出力される回路構成となっており、前記各２個の強磁性体薄膜磁気抵抗素子７ａａ，７ｂｂの間に、磁石の磁気センサ５の感磁方向の磁界成分がゼロとなる位置がくるよう磁石が配置されることが、正確に動作するための条件となる。

図４に示すように、ホルダ２１は、全体形状が枠状で、長手方向両端部には最終的には切断除去される一対の平面形状がコ字状の切断除去部２２ａ，２２ｂを備えている。このホルダ２１は合成樹脂製で、金型によって成形される。前記切断除去部２２ａ，２２ｂは、ホルダ２１上に基板１を重ねたときに、基板１の切断除去部２ａ，２ｂと各端部において上下に位置するよう構成されている。また、前記ホルダ２１には、図５に示す直方体状の磁石３１を配置するための長手方向に延びる空間部２３を設けている。この空間部２３には、前記磁石３１の両端部を圧接支持するための支持部たる各一対の突起２４ａ，２４ｂ（各一方のみ図示）を、空間部２３を形成する対向壁の端部近傍に設けている。なお、前記磁石３１は、その幅方向の中央を長手方向に延びる中心線の位置が磁気センサ５の感磁方向の磁界成分がゼロとなる位置となっている。

そして、各切断除去部２２ａ，２２ｂには、磁石３１を空間部２３に所定状態で配置したときに、前記磁石３１の前記磁気センサ５の感磁方向の磁界成分がゼロとなる位置の延長上に位置するよう第２の位置決め部である直方体状の突部２５ａ，２５ｂを設けている。これらの突部２５ａ，２５ｂは、肉薄の端壁２６ａ，２６ｂ上面に突出形成され、基板１の各切断除去部２ａ，２ｂに設けた透孔３ａ，３ｂの間隔と同一間隔を有している。そして、各突部２５ａ，２５ｂの長手方向の長さは、各透孔３ａ，３ｂの直径より若干長く形成され、前記透孔３ａ，３ｂに圧入するように構成している。また、前記端壁２６ａ，２６ｂは肉薄なので、ホルダ２１の長手方向に一定範囲で変位可能であり、したがって、各突部２５ａ，２５も同じく長手方向に一定範囲で変位可能である。

また、ホルダ２１の各切断除去部２２ａ，２２ｂに近接した上面には、ホルダ２１と基板１を位置決め固定した後に設けるメタルカバー（図示せず）の受け部材２７ａ，２７ｂが一対ずつ設けられている。さらに、ホルダ２１には、磁気ラインセンサ４を装着する他の部材にホルダ２１を取り付けるための取り付け部たる取り付け爪２８ａ，２８ｂが二対設けられている。

続いて、上述した基板１とホルダ２１を用いた磁石３１の位置決め方法を説明する。まず、図６に示すように、磁石３１を、Ｎ極が上でＳ極が下の状態として、ホルダ２１の空間部２３に上方又は下方から挿入し、前記磁石３１の両端部を各一対の突起２４ａ，２４ｂで幅方向から圧接支持する所定状態に設定する。そして、この所定状態において、前記磁石３１を前記ホルダ２１に装着する。

次に、磁気ラインセンサ４を搭載して樹脂で封止した基板１の長手方向両端部に設けた一対の切断除去部２ａ，２ｂのそれぞれに設けた透孔３ａ，３ｂと、ホルダ２１の長手方向両端部に設けた一対の切断除去部２２ａ，２２ｂのそれぞれに設けた突部２５ａ，２５ｂとを、端部毎に互いに対応位置させる。そして、図７に示すように、前記透孔３ａに前記突部２５ａを突入させ、前記透孔３ｂに前記突部２５ｂを突入させて、前記基板１と、前記ホルダ２１とを位置決めし、両部材１，２１を接着剤で固定する。

このように、基板１とホルダ２１を位置決め、固定することにより、基板１に搭載した磁気ラインセンサ４の各磁気センサ５と、ホルダ２１に支持、固定した磁石３１のもつ磁界のうち、磁気センサ５の感磁方向の磁界成分がゼロとなる位置との関係が所望の状態となる。この状態で、基板１とホルダ２１の各一対の切断除去部２ａ，２ｂ、２２ａ，２２ｂを切断除去すると、図８に示す使用状態となる。なお、通常はこの図８状態でメタルカバー（図示せず）を設けて使用に供するものである。そして、各磁気センサ５と、磁石３１のもつ磁界のうち、磁気センサ５の感磁方向の磁界成分がゼロとなる位置との関係が所望の状態になっているので、前記各磁気センサ５に前記磁石３１によって、所望のバイアス磁界が加えられることになり、前記各磁気センサ５が正確に動作することで、磁気ラインセンサ４の動作は正確なものとなる。

続いて、他の実施形態である、図９に示す磁石を支持するホルダについて説明する。なお、この実施形態においても、基板は上述した基板１と同一構成のものを用いる。磁石３２は断面五角形の棒状で、稜３３部分に前記磁気センサ５の感磁方向の磁界成分がゼロとなる位置が対応している。図１０に示すように、ホルダ４１は、長手方向両端部には最終的には切断除去される一対の平面形状がコ字状の切断除去部４２ａ，４２ｂを備えている。これら切断除去部４２ａ，４２ｂは、ホルダ４１上に基板１を重ねたときに、基板１の切断除去部２ａ，２ｂと各端部において上下に位置するよう構成されている。

また、ホルダ４１は、磁石３２を配置するための長手方向に延びる空間部４３を有するが、この空間部４３は上面閉塞部４４，４５，４６を３ケ所備え、そのうち各上面閉塞部４４，４６は同一構成で、切断除去部４２ａ，４２ｂと隣接している。前記磁石３２は、図１１〜図１３に示すように、各上面閉塞部４４，４６の各内側面において両端部の両側面が支持され、一対のバネ体４７（一方のみ図示）によって底面を支持されるとともに、上方に付勢されて各上面閉塞部４４，４５，４６の内上面において稜３３部分が支持されている。すなわち、前記各上面閉塞部４４，４６の内側面と、前記各上面閉塞部４４，４５，４６の内上面及びバネ体４７によって支持部を構成する。

そして、各切断除去部４２ａ，４２ｂには、磁石３２を空間部４３に所定状態で配置したときに、前記磁石３２のもつ磁界のうち、磁気センサ５の感磁方向の磁界成分がゼロとなる位置の延長上に位置するよう第２の位置決め部である突部４８ａ，４８ｂを設けている。これらの突部４８ａ，４８ｂは、肉薄の端壁４９ａ，４９ｂ上面に突出形成され、基板１の各切断除去部２ａ，２ｂに設けた透孔３ａ，３ｂの間隔と同一間隔を有している。そして、各突部４８ａ，４８ｂの長手方向の長さは、各透孔３ａ，３ｂの直径より若干短く形成され、前記透孔３ａ，３ｂに突入可能に構成している。また、前記端壁４９ａ，４９ｂは肉薄なので、ホルダ４１の長手方向に一定範囲で変位可能であり、したがって、各突部４８ａ，４８ｂも同じく長手方向に一定範囲で変位可能である。

また、ホルダ４１の各切断除去部４２ａ，４２ｂに近接した上面閉塞部４４，４６には、ホルダ４１と基板１を位置決め固定した後に設けるメタルカバー（図示せず）の受け部材５０ａ，５０ｂが一対ずつ設けられている。さらに、ホルダ４１には、磁気ラインセンサ４を装着する他の部材にホルダ４１を取り付けるための取り付け部たる取り付け爪５１ａ，５１ｂが二対設けられている（図１２，１３参照）。なお、一対のバネ体４７は、前記ホルダ４１における各取り付け爪５１ａ，５１ｂに近接した部分の各上面閉塞部４４，４６側に設けられているものである。

続いて、ホルダ４１と上述した基板１を用いた磁石３２の位置決め方法を説明する。まず、磁気ラインセンサ４を搭載して樹脂で封止した基板１の長手方向両端部に設けた一対の切断除去部２ａ，２ｂのそれぞれに設けた透孔３ａ，３ｂと、ホルダ４１の長手方向両端部に設けた一対の切断除去部４２ａ，４２ｂのそれぞれに設けた突部４８ａ，４８ｂとを、端部毎に互いに対応位置させる。そして、前記透孔３ａに前記突部４８ａを突入させ、前記透孔３２ｂに前記突部４８ｂを突入させて、前記基板１と、前記ホルダ４１とを位置決めし、接着剤で固定する（図７参照）。

その後、ホルダ４１の切断除去部４２ａ，４２ｂを切断し、次に、図１０に示すように、磁石３２を、Ｎ極が上でＳ極が下の、稜３３が上を向く状態として、ホルダ４１の空間部４３に一方の上面閉塞部、例えば上面閉塞部４４から長手方向に挿入し、バネ体４７で上方に付勢して、前記磁石３２の両端部の両側面及び稜３３部分をそれぞれ各上面閉塞部４４，４６の内側面及び内上面で支持するとともに、稜３３の中央部分を上面閉塞部４５の内上面で支持する所定状態に設定する。そして、この所定状態において、前記磁石３２を前記ホルダ４１に接着剤で固定する。

このように、基板１とホルダ４１を位置決め、固定することにより、基板１に搭載した磁気ラインセンサ４の各磁気センサ５と、ホルダ４１に支持した磁石３２のもつ磁界のうち、磁気センサ５の感磁方向の磁界成分がゼロとなる位置との関係が所望の状態となる。この状態で、基板１とホルダ４１の各一対の切断除去部２ａ，２ｂ、４２ａ，４２ｂを切断除去すると、使用状態となる（図８参照）。なお、通常はこの状態でメタリックカバーを設けて使用に供するものである。そして、各磁気センサ５と、磁石３２のもつ磁界のうち、磁気センサ５の感磁方向の磁界成分がゼロとなる位置との関係が所望の状態になっているので、前記各磁気センサ５に前記磁石３２によって、所望のバイアス磁界が加えられることになり、前記各磁気センサ５は正確に動作するものである。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、磁石３１，３２の形状は直方体状や断面五角形の棒状に限らず、この形状によってホルダ２１，４１の空間部２３，４３の構成も変更されるものである。また、バネ体４７の形状によっては、磁石３２の下面に、バネ体４７の先端が突入係止する溝を設けてもよい。

さらに、第２の位置決め部２５ａ，２５ｂ，４８ａ，４８ｂを突部ではなく透孔で形成して、治具を用いて基板１とホルダ２１，４１とを固定するよう構成することもできる。さらにまた、第１の位置決め部３ａ，３ｂ及び第２の位置決め部２５ａ，２５ｂ，４８ａ，４８ｂがともに透孔の場合に、第１の位置決め部３ａ，３ｂまたは第２の位置決め部２５ａ，２５ｂ，４８ａ，４８ｂのいずれか一方の一端側の透孔を長孔にすると基板１とホルダ２１，４１に寸法差、収縮差が存在しても位置決めが円滑、かつ確実になされる。

１ 基板
２ａ，２ｂ，２２ａ，２２ｂ 切断除去部
３ａ，３ｂ 透孔
４ 磁気ラインセンサ
５ 磁気センサ
７ａ，７ｂ 単位センサ素子
８ 磁気センサ素子
２１，４１ ホルダ
２３，４３ 空間部
２４ａ，２４ｂ 突起
２５ａ，２５ｂ，４８ａ，４８ｂ 突部
２７ａ，２７ｂ，５１ａ，５１ｂ 取り付け爪
３１，３２ 磁石
４４，４５，４６ 上面閉塞部
４７ バネ体

Claims (3)

1. 磁気センサをほぼ直線状に複数配置してなる磁気ラインセンサを搭載するための基板の長手方向両端部に設けた一対の切断除去部のそれぞれに、前記磁気センサを配置する際に基準となる磁気センサ配置面のセンサ配置パターンに基づいて、前記磁気センサの配置状態に対応するよう前記磁気センサにバイアス磁界を加える磁石の前記磁気センサの感磁方向の磁界成分がゼロとなる位置が位置すべき部分の延長上に第１の位置決め部を形成した後、前記パターンに基づいて基板に磁気センサをほぼ直線状に複数配置する一方、磁石を支持、固定するホルダの長手方向両端部に設けた一対の切断除去部のそれぞれに、磁石を所定状態で支持したときの前記磁気センサの感磁方向の磁界成分がゼロとなる位置が位置すべき部分の延長上に第２の位置決め部を形成し、前記第１の位置決め部と前記第２の位置決め部とを対応位置させて、前記基板と前記ホルダとを位置決め固定し、この固定の前後いずれかにおいて磁石をホルダに支持して、固定することを特徴とする磁気ラインセンサにおける磁石の位置決め方法。
2. 前記磁石の前記ホルダによる支持は、少なくとも前記磁石の長手方向両端部においてなされることを特徴とする請求項１記載の磁気ラインセンサにおける磁石の位置決め方法。
3. 長手方向両端部に一対の切断除去部を備え、これら各切断除去部に、磁気センサを配置する際に基準となる磁気センサ配置面のセンサ配置パターンに基づいて、前記磁気センサにバイアス磁界を加える磁石の前記磁気センサの感磁方向の磁界成分がゼロとなる位置に対応すべき位置の延長上に第１の位置決め部を形成するとともに、磁気センサをほぼ直線状に複数配置してなる基板と、磁石を配置するための長手方向に延びる空間部を備えるとともに長手方向両端部には一対の切断除去部を備え、これら各切断除去部に、前記配置した磁石の前記磁気センサの感磁方向の磁界成分がゼロとなる位置の延長上に第２の位置決め部を前記第１の位置決め部の間隔と同一間隔で形成し、前記空間部には前記磁石を少なくともその両端部で支持する支持部を設けたホルダとからなることを特徴とする磁気ラインセンサにおける磁石の位置決め装置。
   

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