(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁体からなるギャップ部材を挟んで２つの電極を対向して配置し、絶縁体からなる保持部材により保持した構成を有し、所定の検査物体に対して摺動接触して前記２つの電極間の静電容量の変化を利用した所定の検出を行なう静電容量センサにおいて、
前記保持部材の上面に前記ギャップ部材として機能する突出部が形成され、前記２つの電極を前記突出部の両側面に当接させて位置決めするようにしたことを特徴とする静電容量センサ。
【請求項２】
前記保持部材の上面において前記突出部の両側に２つの溝が形成され、該溝のそれぞれに前記２つの電極を嵌合することにより、前記２つの電極が前記突出部の両側面に当接して保持されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の静電容量センサ。
【請求項３】
前記２つの電極の上面と前記保持部材の突出部の上面を覆う絶縁体からなる耐摩耗部材を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の静電容量センサ。
【請求項４】
絶縁体からなるギャップ部材を挟んで２つの電極を対向して配置し、絶縁体からなる保持部材により保持した構成を有し、所定の検査物体に対して摺動接触して前記２つの電極間の静電容量の変化を利用した所定の検出を行なう静電容量センサにおいて、
前記２つの電極の上面を覆う絶縁体からなる耐摩耗部材が設けられ、該耐摩耗部材の下面には前記ギャップ部材として機能する突出部が形成され、前記２つの電極を前記突出部の両側面に当接させて位置決めするようにしたことを特徴とする静電容量センサ。
【請求項５】
前記耐摩耗部材において前記検査物体の摺動方向に沿って検査物体の進入側及び退出側となる側縁部のそれぞれに１０度〜４０度の面取り加工を施したことを特徴とする請求項３または４に記載の静電容量センサ。
【請求項６】
前記２つの電極のそれぞれに一体に端子部を形成したことを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の静電容量センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁体からなるギャップ部材を挟んで２つの電極を対向して配置した構成を有する静電容量センサであって、例えば紙幣などの所定の検査物体に摺動接触して前記２つの電極間の静電容量の変化を利用した所定の検出を行なう静電容量センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば紙幣等の書類の偽造を防止する手段として、その紙に、金属等の導電性の物質を含ませたスレッドを漉き込んでおき、上記の静電容量センサをその書類に対して摺動接触させ、同センサの静電容量の変化によって上記スレッドの有無を検出して書類の真偽を判断する技術がある。
【０００３】
このような用途に用いられる静電容量センサの従来例の構造と製造工程の概略を図７に基づいて説明する。図７において、コンデンサ部を構成する電極１，２とギャップ部材６はそれぞれ独立した部品であり、センサの製造工程では、まずこの電極１，２間にギャップ部材６を挟んで互いに位置決めして接着固定し、上記書類との摺動接触面となる図中上面を同一面に加工する。
【０００４】
電極１，２の材質は鉄や黄銅等の金属を採用することが可能であり、これにより電極１，２とギャップ部材６の上面を同一面に加工し易く、電極１，２とギャップ部材６の段差は発生しづらい。
【０００５】
ギャップ部材６の材質は、センサの静電容量変化を大きくするため、比較的高い誘電率のものを選定する。また電極１，２間のギャップ巾の精度により、静電容量変化のバラツキが左右されるため、ギャップ部材６の寸法精度と、電極１，２の位置決め精度が必要となる。
【０００６】
電極１，２とギャップ部材６からなるコンデンサ部は絶縁体からなる保持部材３に対して位置決めされて接着固定される。そして、リード線７の一端が電極１に半田付けされ、他端が保持部材３に圧入された端子９にからげて半田付けされる。また、リード線８の一端が電極２に半田付けされ、他端が保持部材３に圧入された端子１０にからげて半田付けされる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の静電容量センサの構造では以下のような欠点があった。
【０００８】
（１）電極１，２の厚みが０．３〜０．５mmと薄いため、電極１，２のギャップ部材６に対する位置決めと接着の作業が煩雑で生産性が悪い。また、ギャップ幅を精度よく出すために特別な設備や治工具が必要となる。また、接着材の硬化後、電極１，２とギャップ部材６の接着面積が小さいため、電極１，２とギャップ部材６が剥がれやすい。
【０００９】
（２）電極１，２とギャップ部材６からなるコンデンサ部を保持部材３に対して位置決めするのに光学的に行なうため、作業工数が多い。
【００１０】
（３）電極１，２とリード線７，８の半田付け作業は、電極１，２の半田面積が広いため、半田の熱が伝わりにくく、生産性が悪い。また、外部から衝撃が加わると電極１，２からリード線７，８が剥がれるという問題があった。
【００１１】
（４）電極１，２とギャップ部材６が直接に検査物体に摺動接触するので、電極１，２とギャップ部材６が偏摩耗しやすい。
【００１２】
（５）電極（材質は鉄や銅系）１，２は、金属であるため錆やすく、この錆などを介して電極１，２やギャップ部材６に塵等が付着すると、センサの静電容量の変化にバラツキが発生する原因となり、書類の真偽判別のシステムエラーが発生する。
【００１３】
そこで本発明の課題は、この種の静電容量センサにおいて、製造工程で電極の位置決めを簡単に高精度に行なえ、ギャップ幅の精度を向上できるとともに、製造工程を簡略化して製造コストを低減でき、さらに耐久性を向上できるようにすることにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明によれば、
絶縁体からなるギャップ部材を挟んで２つの電極を対向して配置し、絶縁体からなる保持部材により保持した構成を有し、所定の検査物体に対して摺動接触して前記２つの電極間の静電容量の変化を利用した所定の検出を行なう静電容量センサにおいて、
前記保持部材の上面に前記ギャップ部材として機能する突出部が形成され、前記２つの電極を前記突出部の両側面に当接させて位置決めするようにした構造を採用した。
【００１５】
さらに、前記保持部材の上面において前記突出部の両側に２つの溝が形成され、該溝のそれぞれに前記２つの電極を嵌合することにより、前記２つの電極が前記突出部の両側面に当接して保持されるようにした構造を採用した。
【００１６】
さらに、前記２つの電極の上面と前記保持部材の突出部の上面を覆う絶縁体からなる耐摩耗部材を設けた構造を採用した。
【００１７】
さらに、絶縁体からなるギャップ部材を挟んで２つの電極を対向して配置し、絶縁体からなる保持部材により保持した構成を有し、所定の検査物体に対して摺動接触して前記２つの電極間の静電容量の変化を利用した所定の検出を行なう静電容量センサにおいて、
前記２つの電極の上面を覆う絶縁体からなる耐摩耗部材が設けられ、該耐摩耗部材の下面には前記ギャップ部材として機能する突出部が形成され、前記２つの電極を前記突出部の両側面に当接させて位置決めするようにした構造を採用した。
【００１８】
さらに、前記耐摩耗部材において前記検査物体の摺動方向に沿って検査物体の進入側及び退出側となる側縁部のそれぞれに１０度〜４０度の面取り加工を施した構造を採用した。
【００１９】
さらに、前記２つの電極のそれぞれに一体に端子部を形成した構造を採用した。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、実施形態の静電容量センサは、例えば前述した紙幣などの書類の真偽の判断に用いられるものとする。
【００２１】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態を図１〜５により説明する。まず図１は、第１の実施形態における静電容量センサの構造を示す断面図である。
【００２２】
図１において、１，２はコンデンサ部を構成する電極、３は電極を保持する保持部材、４は外部ノイズのシールドを行なうシールドケース、５は不図示の検査対象の書類との摺動接触によるセンサの磨耗を防ぐための耐摩耗部材である。以下、それぞれについて説明する。
【００２３】
電極１，２は、アルミニウム，黄銅，ステンレス等の非磁性の金属からなり、図２（ａ），（ｂ）に示すように、細長い長方形の平板状に形成され、一端に端子部１１，２１が一体に形成されている。端子部１１，２１は、電極１，２から検出信号を取り出すためのもので、この静電容量センサを使用する不図示の装置の回路基板に接続される。端子部１１，２１は、それぞれ電極１，２を曲げ加工によりＬ字状に折曲して形成される。なお、電極１，２は同一部品であり、後述する保持部材３への取り付け時に互いに１８０度異なる向きで使用する。
【００２４】
保持部材３は、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）などの絶縁体のモールド材で比誘電率が２．５〜４．０程度のものから図３に示す形状に一体成形される。すなわち、保持部材３は全体として細長い直方形に形成され、上面に２つの浅い溝３１，３２が保持部材３の長手方向に沿って形成されており、その溝３１，３２の間に前記長手方向に沿って一直線状に延びる突出部３０が形成されている。溝３１，３２の幅と長さの寸法は、それぞれ電極１，２の幅と長さの寸法よりごく僅かに大きくされている。また、突出部３０は、対向して配置される電極１，２間のギャップを形成するギャップ部材として機能し、その長手方向に直交する方向の幅Ａがギャップ幅となる。なお、保持部材３は、モールド材で型で成形されるから、ギャップ幅Ａのバラツキを抑えることができる。
【００２５】
また、溝３１，３２のそれぞれの外側縁の中間部には、短い突出部３３，３４が前記の外側縁に沿って一直線状に伸びて形成されており、それぞれの内側面には小さな半球形状の突起３３１，３４１が２つずつ形成されている。また、溝３１，３２において保持部材３の長手方向に対向する側縁の端面の一方のそれぞれにも小さな半球形状の突起３１１，３２１が形成されている。突起３３１と、これに対向する突出部３０の側面３０ａとの間隔、及び突起３４１と、これに対向する突出部３０の側面３０ｂとの間隔の寸法は、それぞれ電極１，２の幅寸法より僅かに小さく設定されている。また、突起３１１とこれに対向する溝３１の側縁の端面３１ａとの間隔、及び突起３２１とこれに対向する溝３２の側縁の端面３２ａとの間隔の寸法は、それぞれ電極１，２の長さ寸法より僅かに小さく設定されている。この寸法関係により、後述のように電極１，２を保持部材３の溝３１，３２に嵌合するときは圧入での嵌合になる。
【００２６】
さらに、保持部材３の長手方向に沿う両側面のそれぞれには、電極１，２の端子部１１，２１を挿通させるための切り欠き部３５，３６が溝３１，３２に連通して形成されている。
【００２７】
シールドケース４は、パーマロイ等からなり、後述する図５の（ｃ）に示すように保持部材３に対応した細長い長方形の角筒状に形成される。
【００２８】
耐摩耗部材５は、比誘電率が７．０以上のセラミック材からなり、図５の（ｅ）に示すように、シールドケース４に対して幅が同じで長さが若干短い長方形の平板状に形成されている。また図４に示すように、耐摩耗部材５の幅方向（センサに対する検査対象の書類の摺動方向に相当する）の両側の側縁部５ａ，５ｂ、すなわち検査対象の書類の進入側及び退出側となる側縁部のそれぞれは角度Ｃ（１０度〜４０度）で面取り加工が施されている。これにより、前記の書類がセンサに対して進入し易くしている。
【００２９】
次に、上記の１〜５の各部材から構成される本実施形態の静電容量センサの製造工程について、図５を用いて説明する。
【００３０】
＜工程１＞
まず、電極１，２について曲げ加工により端子部１１，２１の部分をＬ字状に折曲する。なお、前述のように電極１，２は同一部品であり、互いに１８０度異なる向きで使用するだけである。
【００３１】
＜工程２＞
次に、図５（ａ）に示すように、電極１の端子部１１を保持部材３の切り欠き部３５に挿通させて、電極１を保持部材３の溝３１に嵌合し、電極１の下面１ｃを溝３１の底面に当接させ、密着させる。ここで前述のように前記の嵌合は圧入での嵌合になるため、図３に示した保持部材３の突起３３１及び３１１が電極１を押圧し、これにより、電極１の長手方向に沿った内側縁の端面１ａと、長手方向に対向する側縁の一方の側縁の端面１ｂが保持部材３の突出部３０の一方の側面３０ａと溝３１の一方の側縁の端面３１ａ（それぞれ図３参照）のそれぞれに当接して密着する。これにより電極１が保持部材３に対して位置決めされて保持（仮止め）される。
【００３２】
また、同様に図５（ｂ）に示すように、電極２の端子部２１を保持部材３の切り欠き部３６に挿通させて、電極２を保持部材３の溝３２に嵌合し、電極２の下面２ｃを溝３２の底面に当接させ、密着させる。ここで図３に示した突起３４１及び３２１が電極２を押圧することにより、電極２の長手方向に沿った内側縁の端面２ａと、長手方向に対向する側縁の一方の側縁の端面２ｂが保持部材３の突出部３０の一方の側面３０ｂと溝３２の一方の側縁の端面３２ａ（それぞれ図３参照）のそれぞれに当接して密着する。これにより電極２が保持部材３に対して位置決めされて保持される。
【００３３】
＜工程３＞
次に、保持部材３の電極１，２を仮止めした溝３１，３２中の隙間の部分に不図示の樹脂を流し込み、さらにこの樹脂を硬化させて電極１，２を固定する。
【００３４】
＜工程４＞
次に図５（ｃ）に示すように、電極１，２を固定した保持部材３をシールドケース４に嵌合し、シールドケース４内に不図示の樹脂を流し込み、さらにこの樹脂を硬化させ、シールドケース４内に保持部材３を固定する。
【００３５】
＜工程５＞
次に、図５（ｄ）に示すように、電極１，２、保持部材３、シールドケース４のそれぞれの上面を同一のＢ面となるように研削する。
【００３６】
＜工程６＞
次に、図５（ｅ）に示すように、同一面Ｂとなった電極１，２、保持部材３、シールドケース４の上面に対しこれを覆うように耐摩耗部材５を当接させ、当接部５ｃに不図示の樹脂を流し込み、さらにこの樹脂を硬化させて耐摩耗部材５を固定する。以上の工程で本実施形態の静電容量センサが完成する。
【００３７】
このような本実施形態の静電容量センサによれば、電極１，２の位置決めは、電極１，２を保持部材３の溝３１，３２に嵌合（圧入）するだけで簡単に高精度に行なえ、位置決めのために特別な治具や設備などは不要である。従って製造コストを低減できる。また、保持部材３のギャップ部材としての突出部３０に対して電極１，２を高精度に位置決めできるので、ギャップ幅の管理も精度良くでき、安定したセンサの性能が得られる。
【００３８】
また、電極１，２に一体に端子部１１，２１を形成することで、製造工程で熟練を有するリード線の半田付け作業が無くなり、確実に導通をとることができる。また、外部からの振動や衝撃による接続の外れを防止でき、耐久性を向上できる。さらに部品点数を削減してセンサを安価にすることができる。
【００３９】
さらに耐摩耗部材５を設けることにより、電極１，２とギャップ部の品質が半永久的に維持される為、耐久性が向上し、安定した出力を得ることができる。
【００４０】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について、第１の実施形態と異なる点のみ説明する。
【００４１】
第２の実施形態では、保持部材３にギャップ部材としての突出部３０を設けず、その代わりに、図６に示すように耐摩耗部材５の下面にギャップ部材として機能する突出部５０を耐摩耗部材５と一体に形成する。突出部５０は耐摩耗部材５の下面５ｄの幅方向の中央部において耐摩耗部材５の長手方向に沿って一直線状に伸びるように形成し、その幅Ａがギャップ幅となる。
なお、保持部材３の電極１、２を嵌合する溝は、突出部３０を設けないことにより、１つの連続した溝となる。
【００４２】
そして、センサの製造工程では、図６に示すように、耐摩耗部材５の突出部５０の長手方向に沿う両側面５０ａ，５０ｂのそれぞれに対し、電極１，２のそれぞれの長手方向に沿う内側縁の端面１ａ，２ａを当接、密着させるとともに、耐摩耗部材５の下面５ｄに対して電極１，２の上面１ｄ，２ｄを当接、密着させることにより、耐摩耗部材５に対して電極１，２を位置決めし、接着により固定する。この他は第１の実施形態と同様とする。
【００４３】
このような第２の実施形態によれば、第１の実施形態ほどではないが、従来より電極１，２の位置決めを簡単に高精度に行なうことができる。また、ギャップ部材としての突出部５０は、耐摩耗部材５の一部として誘電率の高いセラミックからなるので、センサの静電容量の変化を大きくすることができる。また、センサの製造工程において、電極１，２とギャップ部材の上面を同一面に仕上げる加工を省くことができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の静電容量センサによれば、製造工程において特別な治具や設備を用いずに２つの電極の位置決めを簡単に高精度に行なうことができ、製造コストを低減できるとともに、ギャップ幅の管理も精度良く行なえ、安定したセンサの性能が得られる。また、電極に一体に端子部を形成することで、製造工程で熟練を有するリード線の半田付け作業が無くなり、確実に導通をとることができる。また、外部からの振動や衝撃による接続の外れを防止でき、耐久性を向上できる。さらに部品点数を削減してセンサを安価にすることができる。さらに耐摩耗部材を設けることにより、耐久性が向上し、安定した出力を得ることができる等の優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における静電容量センサの構造を示す断面図である。
【図２】（ａ），（ｂ）はそれぞれ同センサの電極の構造を示す斜視図である。
【図３】同センサの保持部材の構造を示す斜視図である。
【図４】同センサの耐摩耗部材の断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ同センサの製造工程を説明する説明図である。
【図６】第２の実施形態で耐摩耗部材に対して電極を位置決めして固定した状態を示す断面図である。
【図７】従来の静電容量センサの構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
１，２  電極
３  保持部材
４  シールドケース
５  耐摩耗部材
１１，２１  電極の端子部
３０  保持部材のギャップ部材としての突出部
３１，３２  保持部材の電極嵌合用の溝
３１１，３２１，３３１，３４１  保持部材の突起
５０  耐摩耗部材のギャップ部材としての突出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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