(57)【要約】【課題】  小さな加速度を確実に検出可能で小型な慣性センサを得る。【解決手段】  ベースプレート１４に弾性変形し得るゴム材１６の基端側が連結されて片持ち梁構造とされる。ゴム材１６の先端側に錘１８が取り付けられ、錘１８がゴム材１６の弾性変形に伴って変位可能となる。磁場を生じさせる磁場発生部材２０が、錘１８に形成されたスリット２８内に配置される。磁場発生部材２０と対向した位置に、磁場発生部材２０の磁束方向の変化を検出し得るスピンバルブ型ＧＭＲ素子２２が配置される。但し、ゴム材１６の両表面１６Ｂ、１６Ｃそれぞれに、凹凸部分により構成される粗面部が存在し、これらベースプレート１４、ゴム材１６、錘１８、磁場発生部材２０及びスピンバルブ型ＧＭＲ素子２２が磁気シールドキャップ３０に収納されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基端側が支持部材に連結された片持ち梁構造とされ且つ、凹凸部分により構成される粗面部が表面に存在する弾性部材と、
必要な大きさの質量を有し且つ、前記弾性部材の先端側に取り付けられる錘と、
前記錘の少なくとも一部分に配置され且つ周囲に磁場を生じさせる磁場発生部材と、
前記磁場発生部材と対向して配置された磁気感応素子と、
少なくとも前記弾性部材が収納される収納ケースと、
を有したことを特徴とする慣性センサ。
【請求項２】
弾性部材の表面の内の少なくとも錘の近傍部分に前記粗面部が存在することを特徴とする請求項１記載の慣性センサ。
【請求項３】
基端側が支持部材に連結された片持ち梁構造とされ且つ、表面に有機系コーティング剤の層が存在する弾性部材と、
必要な大きさの質量を有し且つ、前記弾性部材の先端側に取り付けられる錘と、
前記錘の少なくとも一部分に配置され且つ周囲に磁場を生じさせる磁場発生部材と、
前記磁場発生部材と対向して配置された磁気感応素子と、
少なくとも前記弾性部材が収納される収納ケースと、
を有したことを特徴とする慣性センサ。
【請求項４】
弾性部材の表面に凹凸部分を有した粗面部が存在することを特徴とする請求項３記載の慣性センサ。
【請求項５】
基端側が支持部材に連結された片持ち梁構造とされ且つ、帯電防止剤が含有された弾性部材と、
必要な大きさの質量を有し且つ、前記弾性部材の先端側に取り付けられる錘と、
前記錘の少なくとも一部分に配置され且つ周囲に磁場を生じさせる磁場発生部材と、
前記磁場発生部材と対向して配置された磁気感応素子と、
少なくとも前記弾性部材が収納される収納ケースと、
を有したことを特徴とする慣性センサ。
【請求項６】
前記帯電防止剤がカーボンとされることを特徴とする請求項５記載の慣性センサ。
【請求項７】
基端側が支持部材に連結された片持ち梁構造とされ且つ、帯電防止剤が含有されると共に、凹凸部分により構成される粗面部及び有機系コーティング剤の層が表面に存在する弾性部材と、
必要な大きさの質量を有し且つ、前記弾性部材の先端側に取り付けられる錘と、
前記錘の少なくとも一部分に配置され且つ周囲に磁場を生じさせる磁場発生部材と、
前記磁場発生部材と対向して配置された磁気感応素子と、
少なくとも前記弾性部材が収納される収納ケースと、
を有したことを特徴とする慣性センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小さな加速度を確実に検出可能で小型な慣性センサに関し、特に携帯電話やノート型パーソナルコンピュータ等の携帯用機器に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば携帯電話やノート型パーソナルコンピュータ等の携帯用機器では、ハードディスクドライブ（以下ＨＤＤと言う）が記憶装置として近年内蔵されるようになった。しかし、携帯用機器中のＨＤＤは、携帯用機器が手振れなどで揺動したり、或いは落下した場合等に故障することがあるので、この時の加速度を初期段階で検出し、ＨＤＤの磁気ヘッドの退避や磁気ヘッドに加わる衝撃を打ち消す制御を行なう必要がある。
【０００３】
従って、この携帯用機器に加わる加速度を初期段階で検出する為に小さな加速度を検出し得る慣性センサが必要となるが、例えば、携帯用機器に内蔵されるＨＤＤに慣性センサを取り付けて小さな加速度を検出するには、慣性センサの取り付け空間がＨＤＤ内に余り無い為、２ｍｍ×３ｍｍ×１ｍｍ程度の大きさにまでこの慣性センサを小型化することが要求されている。
【０００４】
この一方、背景技術となる例えば落下を検出するような落下検出機構等の慣性センサとしては、コイルバネやダイヤフラムの他に金属の弾性片等で錘を支持する構造のものが従来から知られている。そして、この慣性センサは、加速度が加わった際におけるこの錘の変位を検出素子により、検出するようになっていた。
【０００５】
また、このような慣性センサとして、小さな加速度でも錘を変位させる為に、ヤング率が小さいシリコン材を弾性部材として用いる構造も考えられる。但しこの場合には、ヤング率の小さな弾性部材を単に用いるだけでなく、この弾性部材を片持ち梁構造とすると共に、弾性部材の梁となる部分の長さを長くするなどの対策が必要になる。
【０００６】
従って、この慣性センサを組み立てる際には、弾性を有するシリコンシートを弾性部材の形に打ち抜いた後、この弾性部材を片持ち梁構造としつつ、慣性センサの外枠となる収納ケース内に組み込むことが従来考えられていた。
【特許文献１】特開２００２−１７４６４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、大きな加速度がこの慣性センサに加わった場合、弾性部材が収納ケースの内壁面に衝突することが考えられるが、弾性部材は一般的に表面が鏡面状態となっているシリコンシートを打ち抜いて形成されることから吸着性であるタック性が有り、このタック性によって、衝突の際に収納ケースの内壁面に弾性部材が吸着される現象が発生していた。
【０００８】
また、弾性部材が変形と共に振動等するのに伴い収納ケース内に静電気が生じることが有るが、このように静電気が生じた場合にも、収納ケースの内壁面に弾性部材が吸着する現象が同様に発生していた。
【０００９】
以上の結果として、大きな加速度が慣性センサに加わった場合や、慣性センサの収納ケース内に静電気が生じた場合、収納ケースの内壁面に弾性部材が吸着してこの慣性センサに動作不良が生じる虞があり、繰り返して確実に小さな加速度を検出することが従来の慣性センサでは困難であった。
本発明は上記事実を考慮し、小さな加速度を確実に検出可能で小型な慣性センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１による慣性センサは、基端側が支持部材に連結された片持ち梁構造とされ且つ、凹凸部分により構成される粗面部が表面に存在する弾性部材と、
必要な大きさの質量を有し且つ、前記弾性部材の先端側に取り付けられる錘と、
前記錘の少なくとも一部分に配置され且つ周囲に磁場を生じさせる磁場発生部材と、
前記磁場発生部材と対向して配置された磁気感応素子と、
少なくとも前記弾性部材が収納される収納ケースと、
を有したことを特徴とする。
【００１１】
請求項１に係る慣性センサによれば、支持部材に基端側が連結されて片持ち梁構造とされる弾性部材を有していて、この弾性部材の先端側に錘が取り付けられるだけでなく、この弾性部材の表面に凹凸部分により構成される粗面部が存在した構造とされている。さらに、周囲に磁場を生じさせる磁場発生部材が、必要な大きさの質量を有する錘に配置され、これに伴って、この磁場発生部材と対向して磁気感応素子が配置された構造となっている。そして、前述の錘を先端側に取り付けた弾性部材は収納ケース内に収納されている。
【００１２】
つまり、本請求項では、弾性部材が収納ケース内に収納されて加速度以外の影響を受け難くされているが、この弾性部材の先端側に支持された状態の錘に、微小な加速度が加わった場合には、錘の重量との関係で生じることになる力によって、容易に弾性部材が弾性変形し、これに伴って錘及びこの錘に配置される磁場発生部材が変位することになる。
【００１３】
この一方、本請求項では、凹凸部分により構成される粗面部を弾性部材の表面に設けたことにより、収納ケースの内壁面に弾性部材が接触した際に、弾性部材の表面と収納ケースの内壁面との間に粗面部の凹凸部分により微小な空隙を存在させて、タック性を無くし、弾性部材の表面と収納ケースの内壁面とが容易に分離するようにした。このことで、大きな加速度が慣性センサに加わって、弾性部材が収納ケースの内壁面に衝突した場合などでも、収納ケースの内壁面に弾性部材が吸着され難くなる。
【００１４】
また、前述の磁場発生部材がその周囲に磁場を生じさせているが、この磁場発生部材と対向して配置された磁気感応素子が、これら錘及び磁場発生部材の変位に伴う磁場発生部材の磁束方向の変化を検出できるようになる。
【００１５】
以上より、本請求項によれば、単に、支持部材に支持された弾性部材、磁場発生部材を表面に有する錘、磁気感応素子及び収納ケースのみの簡単な構造の慣性センサにより、磁束方向の変化の形で微小な加速度を検出できるようになった。従って、本請求項では、慣性センサを小型化できると共に低コストで製作できるだけでなく、小さな加速度であってもこの慣性センサにより検出可能となる。
【００１６】
他方、本請求項によれば、収納ケースの内壁面に弾性部材が吸着され難くなるのに伴い、収納ケース内で弾性部材が繰り返して確実に変形するようになり、この結果として、安定的に慣性センサが動作するようにもなる。
【００１７】
ここで、慣性センサの小型化を可能とする磁気感応素子としてスピンバルブ巨大磁気抵抗素子（以下、スピンバルブ型ＧＭＲ素子という）を用いることが考えられる。つまり、このスピンバルブ型ＧＭＲ素子は、磁気の強弱を検出する他の素子とは違って、磁束方向の変化でインピーダンスが変化する素子である。そして、この磁束方向の変化によりインピーダンスが変化する特性を応用し、磁場発生部材の磁束方向の変化を捕らえられる位置関係で、このスピンバルブ型ＧＭＲ素子を適切に配置することにより、磁場発生部材の微少変位をも検出可能となる。
【００１８】
請求項２に係る慣性センサによれば、請求項１の慣性センサと同様の構成の他に、弾性部材の表面の内の少なくとも錘の近傍部分に粗面部が存在するという構成を有している。つまり、弾性部材の表面の内でも錘の近傍部分とされる弾性部材の先端側が収納ケースの内壁面に特に接触し易くなるが、この部分に粗面部を設けたことで、弾性部材が収納ケースの内壁面に吸着する現象がより一層確実に発生し難くなる。これに伴い、弾性部材が繰り返してより確実に変形するようになる結果として、より安定的に慣性センサが動作するようになる。
【００１９】
請求項３による慣性センサは、基端側が支持部材に連結された片持ち梁構造とされ且つ、表面に有機系コーティング剤の層が存在する弾性部材と、
必要な大きさの質量を有し且つ、前記弾性部材の先端側に取り付けられる錘と、
前記錘の少なくとも一部分に配置され且つ周囲に磁場を生じさせる磁場発生部材と、
前記磁場発生部材と対向して配置された磁気感応素子と、
少なくとも前記弾性部材が収納される収納ケースと、
を有したことを特徴とする。
【００２０】
請求項３に係る慣性センサによれば、支持部材に基端側が連結されて片持ち梁構造とされる弾性部材を有していて、この弾性部材の先端側に錘が取り付けられるだけでなく、この弾性部材の表面に有機系コーティング剤の層が存在した構造とされている。さらに、周囲に磁場を生じさせる磁場発生部材が、必要な大きさの質量を有する錘に配置され、これに伴って、この磁場発生部材と対向して磁気感応素子が配置された構造となっている。そして、前述の錘を先端側に取り付けた弾性部材は収納ケース内に収納されている。
【００２１】
つまり、本請求項でも請求項１と同じく、弾性部材が収納ケース内に収納されて加速度以外の影響を受け難くされているだけでなく、請求項１と同様に微小な加速度が加わった場合、容易に弾性部材が弾性変形し、これに伴って錘及びこの錘に配置される磁場発生部材が変位することになる。
【００２２】
この一方、本請求項では、有機系コーティング剤の層を弾性部材の表面に設けて、収納ケースの内壁面に弾性部材が接触した際に、弾性部材の表面の有機系コーティング剤の層によりタック性を無くし、弾性部材の表面と収納ケースの内壁面とが容易に分離するようにした。このことで、請求項１と同様な場合であっても、収納ケースの内壁面に弾性部材が吸着され難くなる。
【００２３】
以上より、本請求項では請求項１と同様に、慣性センサを小型化できると共に低コストで製作できるだけでなく、小さな加速度であってもこの慣性センサにより検出可能となる。また、本請求項によれば、請求項１と同様に、収納ケースの内壁面に弾性部材が吸着され難くなるのに伴い、収納ケース内で弾性部材が繰り返して確実に変形するようになる結果、安定的に慣性センサが動作するようにもなる。
【００２４】
請求項４に係る慣性センサによれば、請求項３の慣性センサと同様の構成の他に、弾性部材の表面に凹凸部分を有した粗面部が存在するという構成を有している。つまり、請求項１の慣性センサの特徴とされる弾性部材の表面に粗面部が存在する構成を追加したことで、有機系コーティング剤の層による作用と相まって、請求項３の慣性センサの作用効果がより一層高まるようになる。
【００２５】
請求項５による慣性センサは、基端側が支持部材に連結された片持ち梁構造とされ且つ、帯電防止剤が含有された弾性部材と、
必要な大きさの質量を有し且つ、前記弾性部材の先端側に取り付けられる錘と、
前記錘の少なくとも一部分に配置され且つ周囲に磁場を生じさせる磁場発生部材と、
前記磁場発生部材と対向して配置された磁気感応素子と、
少なくとも前記弾性部材が収納される収納ケースと、
を有したことを特徴とする。
【００２６】
請求項５に係る慣性センサによれば、支持部材に基端側が連結されて片持ち梁構造とされる弾性部材を有していて、この弾性部材の先端側に錘が取り付けられるだけでなく、この弾性部材に帯電防止剤が含有された構造とされている。さらに、周囲に磁場を生じさせる磁場発生部材が、必要な大きさの質量を有する錘に配置され、これに伴って、この磁場発生部材と対向して磁気感応素子が配置された構造となっている。そして、前述の錘を先端側に取り付けた弾性部材は収納ケース内に収納されている。
【００２７】
つまり、本請求項でも請求項１と同じく、弾性部材が収納ケース内に収納されて加速度以外の影響を受け難くされているだけでなく、請求項１と同様に微小な加速度が加わった場合、容易に弾性部材が弾性変形し、これに伴って錘及びこの錘に配置される磁場発生部材が変位することになる。
【００２８】
この一方、本請求項では、弾性部材が帯電防止剤を含有していることにより、この帯電防止剤の作用で弾性部材に静電気が生じ難くなった。このことで、弾性部材が変形と共に振動等するのに伴って収納ケース内に静電気が生じた場合でも、すぐに静電気が放出されて収納ケースの内壁面に弾性部材が吸着され難くなることで、収納ケースの内壁面にこの弾性部材が接触しないようになった。
【００２９】
以上より、本請求項では請求項１と同様に、慣性センサを小型化できると共に低コストで製作できるだけでなく、小さな加速度であってもこの慣性センサにより検出可能となる。また、本請求項によれば、請求項１と同様に、収納ケースの内壁面に弾性部材が吸着され難くなるのに伴い、収納ケース内で弾性部材が繰り返して確実に変形するようになる結果、安定的に慣性センサが動作するようにもなる。
【００３０】
請求項６に係る慣性センサによれば、請求項５の慣性センサと同様の構成の他に、帯電防止剤がカーボンとされるという構成を有している。つまり、請求項５の慣性センサにおいて、弾性部材に含有された帯電防止剤をカーボンとしたことで、弾性部材が収納ケースの内壁面に吸着する現象がより一層確実に発生し難くなる。これに伴い、弾性部材が繰り返してより確実に変形するようになる結果として、より安定的に慣性センサが動作するようになる。
【００３１】
請求項７による慣性センサは、基端側が支持部材に連結された片持ち梁構造とされ且つ、帯電防止剤が含有されると共に、凹凸部分により構成される粗面部及び有機系コーティング剤の層が表面に存在する弾性部材と、
必要な大きさの質量を有し且つ、前記弾性部材の先端側に取り付けられる錘と、
前記錘の少なくとも一部分に配置され且つ周囲に磁場を生じさせる磁場発生部材と、
前記磁場発生部材と対向して配置された磁気感応素子と、
少なくとも前記弾性部材が収納される収納ケースと、
を有したことを特徴とする。
【００３２】
請求項７に係る慣性センサによれば、支持部材に基端側が連結されて片持ち梁構造とされる弾性部材を有していて、この弾性部材の先端側に錘が取り付けられている。また、この弾性部材に帯電防止剤が含有されていると共に、この弾性部材の表面に凹凸部分により構成される粗面部及び有機系コーティング剤の層が存在した構造とされている。さらに、周囲に磁場を生じさせる磁場発生部材が、必要な大きさの質量を有する錘に配置され、これに伴って、この磁場発生部材と対向して磁気感応素子が配置された構造となっている。そして、前述の錘を先端側に取り付けた弾性部材は収納ケース内に収納されている。
【００３３】
つまり、本請求項でも請求項１と同じく、弾性部材が収納ケース内に収納されて加速度以外の影響を受け難くされているだけでなく、請求項１と同様に微小な加速度が加わった場合、容易に弾性部材が弾性変形し、これに伴って錘及びこの錘に配置される磁場発生部材が変位することになる。
【００３４】
この一方、本請求項では、凹凸部分により構成される粗面部を弾性部材の表面に設けると共に、有機系コーティング剤の層を弾性部材の表面に設けた。従って、収納ケースの内壁面に弾性部材が接触した際に、弾性部材の表面と収納ケースの内壁面との間に、粗面部の凹凸部分による微小な空隙及び、有機系コーティング剤の層を存在させることによって、タック性を無くし、弾性部材の表面と収納ケースの内壁面とが容易に分離するようにした。このことで、請求項１と同様な場合であっても、収納ケースの内壁面に弾性部材が吸着され難くなる。
【００３５】
他方、本請求項では、弾性部材が帯電防止剤を含有していることにより、この帯電防止剤の作用で弾性部材に静電気が生じ難くなった。このことで、請求項５と同様な場合であっても、すぐに静電気が放出されて収納ケースの内壁面に弾性部材が吸着され難くなるのに伴い、収納ケースの内壁面にこの弾性部材が接触しないようになった。
【００３６】
以上より、本請求項では請求項１、３、５と同様に、慣性センサを小型化できると共に低コストで製作できるだけでなく、小さな加速度であってもこの慣性センサにより検出可能となる。また、本請求項によれば、請求項１、３、５と同様に、収納ケースの内壁面に弾性部材が吸着され難くなるのに伴い、収納ケース内で弾性部材が繰り返して確実に変形するようになる結果、安定的に慣性センサが動作するようにもなる。
【発明の効果】
【００３７】
例えば慣性センサの中でも携帯用機器の揺動又は落下を検出する慣性センサは、±１Ｇ程度の小さな加速度を検出しなければならないが、本発明によれば、小型で小さな加速度を確実に検出可能な慣性センサが得られることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明に係る慣性センサの一実施の形態を図１から図４に示し、これらの図面に基づき本実施の形態を説明する。図１及び図２に示すように本実施の形態に係る慣性センサ１０の支持部材を、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂等の合成樹脂材によりＵ字形に形成されたベースプレート１４が構成している。
【００３９】
このベースプレート１４には、弾性変形し得る弾性部材であるゴム材１６の基端側が連結されているが、このゴム材１６には、延びる方向を直角に変化させて図１（Ａ）における下方とする変曲部１６Ａが一箇所設けられて、ゴム材１６がＬ字形状に形成された片持ち梁構造とされている。
【００４０】
さらに、本実施の形態では、変形し易いようにこのゴム材１６を低硬度でヤング率の小さいシリコンゴム製としているが、カーボン等の帯電防止剤がこのゴム材１６に含有されている。また、このゴム材１６の表面とされる図１（Ｂ）及び図３に示す両表面１６Ｂ、１６Ｃそれぞれには、図４に示すような凹凸部分により構成される粗面部３２が存在するだけでなく、有機系コーティング剤によるコーティング層３４が存在している。尚、この有機系コーティング剤としては、例えばシリコン系コーティング剤の内のシリコン変性アクリル樹脂等が考えられる。
【００４１】
そして、前述の変曲部１６Ａを有するのに伴って、長く形成されたこのゴム材１６の先端側には、非磁性体材料であるＳＵＳ３０４等の複数枚のステンレス鋼板が接合されつつ積層されて形成された錘１８が、図１及び図２に示すように取り付けられている。尚、この錘１８は必要な大きさの質量である例えば１ミリグラム程度の重量を有するようになる。さらに、この錘１８には、細溝とされる幅が０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度のスリット２８が形成されていて、図１における錘１８の下側寄りにこのスリット２８が設置されている。
【００４２】
これら錘１８を形成する複数枚のステンレス鋼板の内の最下層のステンレス鋼板が、図１及び図２に示すように大きく形成されるのに伴い、他のステンレス鋼板より突出した形の突出部１９を有することになる。つまり、ベースプレート１４に片持ち状に支持されたＬ字形状のゴム材１６の先端側が、この突出部１９に接着されることで、このゴム材１６の先端側に錘１８が取り付けられていて、このＬ字形状に形成されたゴム材１６の弾性変形に伴い、図１に示す相互に直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各方向に沿って、この錘１８が変位可能となっている。
【００４３】
この錘１８の一端側の表面となる図１及び図２における下側に設置されたスリット２８内には、周囲に磁場を生じさせる磁場発生部材２０が、塗布されて磁化されつつ配置されており、これに対応して、磁場発生部材２０から生じる磁束Ｍの向きの変化を検出し得る磁気感応素子とされるスピンバルブ型ＧＭＲ素子２２が設けられている。すなわち、本実施の形態では、磁束方向の変化でインピーダンスが変化するスピンバルブ型ＧＭＲ素子２２が磁気感応素子とされていて、錘１８のスピンバルブ型ＧＭＲ素子２２と対向する側にこのスリット２８が設置された構造になっている。
【００４４】
また、図１及び図２に示すように、このスピンバルブ型ＧＭＲ素子２２はリードフレーム２６に接続されるような構造とされている。尚、スピンバルブ型ＧＭＲ素子２２の近傍でこのリードフレーム２６が磁気シールド効果を生じさせている。さらに、これらスピンバルブ型ＧＭＲ素子２２及びリードフレーム２６は、エポキシ樹脂等の合成樹脂材によるパッケージ２４内に封入されていて、リードフレーム２６の両端部分がパッケージ２４外に突出している。
【００４５】
以上より、スピンバルブ型ＧＭＲ素子２２がリードフレーム２６を介して外部の図示しない回路に接続されることになり、これに伴い必要な検出データがこのリードフレーム２６を介して取り出せるようになっている。
【００４６】
そして、図１に示すように、ゴム材１６及び錘１８が取り付けられたベースプレート１４を奥側に配置すると共に、パッケージ２４が開放端に蓋のように取り付けられて固定された形で、金属によって箱状に形成された収納ケースである磁気シールドキャップ３０に、ベースプレート１４、ゴム材１６、錘１８、磁場発生部材２０及びスピンバルブ型ＧＭＲ素子２２が内蔵された構造になっている。
【００４７】
従って、本実施の形態に係る慣性センサ１０は磁気シールドキャップ３０を装着した構造とされていることになり、また、この磁気シールドキャップ３０の材質としては、例えばアモルファス材或いはパーマロイ材等の内の例えば４２アロイが採用されている。これに伴い、本実施の形態では、金属製の磁気シールドキャップ３０により外部の磁気が遮断されて外部の磁気等による影響を受け難くされ、さらに、磁気シールドキャップ３０の内壁面３０Ａで囲まれた空間内に、片持ち梁構造のゴム材１６が弾性変形可能に配置された形とされると共に、この磁気シールドキャップ３０内に磁場発生部材２０と空隙を有しつつ対向して、スピンバルブ型ＧＭＲ素子２２が配置された構造とされている。
【００４８】
以上より、磁場発生部材２０とスピンバルブ型ＧＭＲ素子２２との間の相対変位による磁束Ｍの向きの変化をより正確に検出可能になる。尚、図１に示すこの慣性センサ１０の長さ寸法Ｌは約３．１ｍｍとされ、横寸法Ｈは約２．１ｍｍとされ、厚み寸法Ｗは約０．８ｍｍと、例えばされている。
【００４９】
次に、本実施の形態に係る慣性センサ１０の組み立てを説明する。
予め作製しておいたスピンバルブ型ＧＭＲ素子２２を図２に示すようにパッケージ２４内に封入する一方、ベースプレート１４及び錘１８をも作製する。さらに、シリコンゴム製のシートをプレス加工により打ち抜いて、ゴム材１６を作製する。但し、このシリコンゴム製のシートとしては、予めカーボン等の帯電防止剤を練り込んで含有させると共に、凹凸の深さが１μｍ程度となる微小な凹凸部分をこのシートの両面それぞれに設けたものを使用する。
【００５０】
つまり、このシートが打ち抜かれてゴム材１６となった際には、帯電防止剤が含有されると共に、このゴム材１６の両表面１６Ｂ、１６Ｃそれぞれに、凹凸の深さが１μｍ程度の凹凸部分により構成される粗面部３２が図４に示すように存在することになる。
【００５１】
他方、図示しない組立治具にベースプレート１４と錘１８をセットし、上部よりシリコンゴム製のゴム材１６を接着剤による接着で取り付ける。この際、錘１８に設けられた突出部１９にゴム材１６の先端側が接着剤で接着されて、錘１８のスピンバルブ型ＧＭＲ素子２２と対向する側にスリット２８が位置しつつ、このゴム材１６の先端側に錘１８が取り付けられる形となる。尚、本実施の形態では、ゴム材１６の表面１６Ｃに粗面部３２が存在していることから、ゴム材１６とベースプレート１４との間及び、ゴム材１６と錘１８の突出部１９との間に微小な隙間ができ、接着剤がこの隙間に入って接着力が向上するようになった。
【００５２】
そしてこの状態で、有機系コーティング剤をゴム材１６に塗布することにより、この有機系コーティング剤のコーティング層３４が、図４に示すようにこのゴム材１６の両表面１６Ｂ、１６Ｃそれぞれに存在するようになる。またこれとは別に、磁性体を含んだバインダをこの錘１８のスリット２８内に塗布し、乾燥する前に図示しないマグネットをこの磁場発生部材２０となる磁性体を含んだバインダに近づけるようにする。この結果、錘１８の表面の一部となるスリット２８内に、磁化して配向された状態の磁場発生部材２０が配置されることになる。
【００５３】
最後に、図２に示すように、このようにゴム材１６及び錘１８等が取り付けられたベースプレート１４を磁気シールドキャップ３０内に挿入すると共に、スピンバルブ型ＧＭＲ素子２２が内蔵されたパッケージ２４を磁気シールドキャップ３０の開放端に取り付けて、ゴム材１６、錘１８及びベースプレート１４等を磁気シールドキャップ３０に収納することで、図１に示すように慣性センサ１０が完成する。尚この際、磁気シールドキャップ３０の開放端にパッケージ２４の段部が当接することで、磁気シールドキャップ３０内にベースプレート１４が位置決めされることになる。
【００５４】
次に、本実施の形態に係る慣性センサ１０の作用を説明する。
本実施の形態に係る慣性センサ１０は、ベースプレート１４に基端側が連結されてＬ字形状の片持ち梁構造とされるゴム材１６を有していて、このゴム材１６の先端側に錘１８が取り付けられている。すなわち、錘１８が有する突出部１９に、ゴム材１６の先端側が接着されて、このゴム材１６の先端側に錘１８が取り付けられた構造になっている。
【００５５】
この一方、このゴム材１６には帯電防止剤が含有されているだけでなく、このゴム材１６の両表面１６Ｂ、１６Ｃに凹凸部分により構成される粗面部３２がそれぞれ存在すると共に、この粗面部３２上に有機系コーティング剤のコーティング層３４が存在した構造とされている。さらに、周囲に磁場を生じさせる磁場発生部材２０が、必要な大きさの質量を有する錘１８に配置されている。
【００５６】
そして、これらベースプレート１４、ゴム材１６、錘１８及び磁場発生部材２０が内蔵された磁気シールドキャップ３０の開放端に、スピンバルブ型ＧＭＲ素子２２が内蔵されたパッケージ２４がはめ込まれて取り付けられている。このことで、ゴム材１６、ベースプレート１４及び磁場発生部材２０等が磁気シールドキャップ３０内に収納されることになり、これに伴って、このスピンバルブ型ＧＭＲ素子２２も、磁場発生部材２０と空隙を有しつつ対向した形で、配置されている。
【００５７】
つまり、本実施の形態では、ゴム材１６が磁気シールドキャップ３０内に収納されて加速度以外の影響を受け難くされているが、このゴム材１６の先端側に支持された状態の錘１８に、微小な加速度が加わった場合には、錘１８の重量との関係で生じることになる力によって、容易にゴム材１６が弾性変形し、これに伴って錘１８及びこの錘１８に配置される磁場発生部材２０が変位することになる。
【００５８】
一方、本実施の形態では、前述のように凹凸部分により構成される粗面部３２をゴム材１６の両表面１６Ｂ、１６Ｃに設けると共に、有機系コーティング剤のコーティング層３４をこの粗面部３２の上となるゴム材１６の両表面１６Ｂ、１６Ｃに設けている。これに伴い、図３に示すように磁気シールドキャップ３０の内壁面３０Ａにゴム材１６が接触した際には、ゴム材１６の表面１６Ｂと磁気シールドキャップ３０の内壁面３０Ａとの間に粗面部３２の凹凸部分により微小な空隙を存在させるだけでなく、ゴム材１６の表面１６Ｂと磁気シールドキャップ３０の内壁面３０Ａとの間に有機系コーティング剤のコーティング層３４を存在させる形となった。
【００５９】
この結果としてタック性が無くなり、ゴム材１６が磁気シールドキャップ３０の内壁面３０Ａに接触しても、ゴム材１６の表面１６Ｂと磁気シールドキャップ３０の内壁面３０Ａとが容易且つ確実に分離するようになった。従って、本実施の形態では、大きな加速度が慣性センサ１０に加わって、ゴム材１６が磁気シールドキャップ３０の内壁面３０Ａに図３に示すように衝突した場合でも、磁気シールドキャップ３０の内壁面３０Ａにゴム材１６が吸着され難くなった。
【００６０】
他方、本実施の形態では、前述のように帯電防止剤をゴム材１６が含有していることにより、この帯電防止剤の作用でゴム材１６に静電気が生じ難くなった。このことで、ゴム材１６が変形と共に振動等するのに伴って磁気シールドキャップ３０内に静電気が生じた場合でも、磁気シールドキャップ３０の内壁面３０Ａにゴム材１６が吸着され難くなることで、磁気シールドキャップ３０の内壁面３０Ａにこのゴム材１６が接触しないようになった。
【００６１】
また、前述の磁場発生部材２０がその周囲に磁場を生じさせているが、この磁場発生部材２０と対向して配置されたスピンバルブ型ＧＭＲ素子２２が、これら錘１８及び磁場発生部材２０の変位に伴う磁場発生部材２０の磁束方向の変化を検出できるようになる。
【００６２】
以上より、本実施の形態によれば、単に、ベースプレート１４に支持されたゴム材１６、磁場発生部材２０を表面に有する錘１８、スピンバルブ型ＧＭＲ素子２２及び磁気シールドキャップ３０のみの簡単な構造の慣性センサ１０により、磁束方向の変化の形で微小な加速度を検出できるようになった。従って、本実施の形態では、慣性センサ１０を小型化できると共に低コストで製作できるだけでなく、小さな加速度であってもこの慣性センサ１０により確実に検出可能となる。
【００６３】
さらに、本実施の形態によれば、磁気シールドキャップ３０の内壁面３０Ａにゴム材１６が吸着され難くなるのに伴い、磁気シールドキャップ３０内でゴム材１６が繰り返して確実に変形するようになり、この結果として、安定的に慣性センサ１０が動作するようにもなる。
【００６４】
また、本実施の形態では、延びる方向を変化させる変曲部１６Ａを一箇所有した片持ち梁構造にゴム材１６がなって、延びる方向が二方向となることで、単純な片持ち梁では２軸方向しか変形しないのに対して、相互に直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３軸方向共にそれぞれこのゴム材１６が変形し易い構造になる。
【００６５】
この為、このゴム材１６の先端側に支持された形の錘１８に、微小な加速度が何れの方向から加わった場合でも、錘１８の重量との関係で生じることになる力によって、ゴム材１６が容易に弾性変形する。そしてこれに伴い、錘１８及びこの錘１８の表面に配置される磁場発生部材２０が図１におけるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３軸の各方向に変位することになる。
【００６６】
以上より、本実施の形態の慣性センサ１０であれば、この磁場発生部材２０と対向して配置された１つのスピンバルブ型ＧＭＲ素子２２が、これら錘１８及び磁場発生部材２０のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向への相対変位に伴う磁場発生部材２０の磁束方向の変化を検出できる結果、磁束方向の変化の形でＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３軸方向の内の何れの方向の微小な加速度であっても検出できるようになった。
【００６７】
尚、上記実施の形態では、ゴム材１６の両表面１６Ｂ、１６Ｃそれぞれの全体にわたって粗面部３２が存在した構造とされているが、ゴム材１６の表面の内でも、磁気シールドキャツプ３０の内壁面３０Ａに特に接触し易くなる錘１８の近傍部分のゴム材１６の先端側の部分にのみ、粗面部３２を設ける構造としても良い。つまり、少なくともこの部分に粗面部３２を設けた場合でも、ゴム材１６が磁気シールドキャツプ３０の内壁面３０Ａに吸着する現象が確実に発生しないようになる。さらに、上記実施の形態では、ゴム材１６の両表面１６Ｂ、１６Ｃそれぞれを粗面部３２としたが、特に磁気シールドキャツプ３０の内壁面３０Ａに吸着する現象が発生し易い側の表面のみに粗面部３２を設けても良い。
【００６８】
一方、上記実施の形態では、帯電防止剤が含有されたゴム材１６を採用したが、ゴム材１６に粗面部３２を設けただけで、磁気シールドキャツプ３０の内壁面３０Ａに吸着する現象が生じないようになれば、帯電防止剤を含有させないようにしても良く、また同様の場合には、有機系コーティング剤のコーティング層３４をゴム材１６の表面に設けなくとも良いことになる。そして、粗面部３２を構成する凹凸部分は種々の加工方法により作製されるが、例えばエンボス加工等により作製することが考えられる。
【００６９】
他方、上記実施の形態では、弾性部材をシリコンゴム製のゴム材１６としたが、耐熱熱可塑性樹脂等の熱可塑性エラストマとしても良い。具体的にはシェアーＡ硬度の２０°以下のエチレン系エラストマーやシリコン樹脂等を採用することが考えられる。また、上記実施の形態において、ゴム材１６の変曲部１６Ａの部分が屈曲した形とされているが、変曲部の部分を円弧状の形に形成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る慣性センサを示す図であって、（Ａ）は正面から見た断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の１Ｂ−１Ｂ矢視線断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る慣性センサを示す分解図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る慣性センサの拡大断面図であって、ゴム材が磁気シールドキャツプの内壁面に接触した状態を示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る慣性センサに適用されるゴム材の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０    慣性センサ
１４    ベースプレート（支持部材）
１６    ゴム材（弾性部材）
１８    錘
２０    磁場発生部材
２２    スピンバルブ型ＧＭＲ素子（磁気感応素子）
３０    磁気シールドキャップ（収納ケース）
３２    粗面部
３４    コーティング層
【図１】
2006258541.tif 000003
【図２】
2006258541.tif 000004
【図３】
2006258541.tif 000005
【図４】
2006258541.tif 000006