(57)【要約】【課題】磁気検出面が耐摩耗性に優れた磁気検出装置、紙葉類識別装置及び紙葉類処理装置を提供する。【解決手段】搬送される紙葉類の磁気を検出する磁気検出素子と、前記磁気検出素子を保護する保護カバーとを備え、前記保護カバーの紙葉類に接触する磁気検出面は、ビッカース硬さが１１００Ｈｖ以上の非磁性材料で構成される磁気検出装置であり、好ましくは、前記保護カバーは、コーティング層を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送される紙葉類の磁気を検出する磁気検出素子と、
前記磁気検出素子を保護する保護カバーとを備え、
前記保護カバーの紙葉類に接触する磁気検出面は、ビッカース硬さが１１００Ｈｖ以上の非磁性材料で構成されることを特徴とする磁気検出装置。
【請求項２】
直流磁場を発生する磁石を更に備えることを特徴とする請求項１記載の磁気検出装置。
【請求項３】
前記磁気検出素子を主走査方向に複数備えることを特徴とする請求項１又は２記載の磁気検出装置。
【請求項４】
前記保護カバーは、コーティング層を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の磁気検出装置。
【請求項５】
前記コーティング層は、窒化チタンを含有することを特徴とする請求項４記載の磁気検出装置。
【請求項６】
前記保護カバーは、非磁性材料で構成され、かつ表面にコーティングが施された母材を備えることを特徴とする請求項４又は５記載の磁気検出装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の磁気検出装置を備えることを特徴とする紙葉類識別装置。
【請求項８】
請求項７記載の紙葉類識別装置を備えることを特徴とする紙葉類処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気検出装置、紙葉類識別装置及び紙葉類処理装置に関する。より詳しくは、搬送される紙幣等の紙葉類の磁気を検出するのに好適な磁気検出装置と、その磁気検出装置を備える紙葉類識別装置及び紙葉類処理装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
紙幣等の紙葉類を処理する紙葉類処理装置は、光学ラインセンサや磁気ラインセンサといった各種センサを有する紙葉類識別装置を備え、これらのセンサによる取得データに基づいて、紙葉類の搬送過程において、紙葉類の種類の識別や、正損判定、真偽判定等を行っている。紙葉類の磁気検出については通常、磁気ラインセンサが用いられるが、従来、磁気ラインセンサが備える磁気検出素子を被覆する保護カバーの材料には、耐摩耗性と非磁性との観点から、ステンレス鋼等の非磁性の板金が使用されている。
【０００３】
また、特許文献１には、磁気パターンや磁気情報を読み取るための磁気識別センサ用のセンサ素子として、磁気抵抗素子を収容する金属カバーの表面を硬質クロムメッキ膜（耐摩耗性金属膜）で被覆したものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３４６３５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ステンレス鋼の硬度は比較的低く、例えばＳＵＳ３１６のビッカース硬さは２００Ｈｖ程である。また、市場では紙葉類識別装置内に砂やホコリが侵入する可能性があるが、砂の成分には石英が含まれており、石英のビッカース硬さは１１００Ｈｖと非常に高い。このため、使用環境が悪い市場では、磁気ラインセンサのカバーが削れて消失し、紙幣のジャムが発生することがあった。
【０００６】
また、上記特許文献１では、金属カバーの表面を硬質クロムメッキ膜で被覆しているが、硬質クロムメッキのビッカース硬さは８５０Ｈｖ程度であり、石英のビッカース硬さよりも低い。したがって、この金属カバーを使用したとしても上述の課題が発生し得る。
【０００７】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、磁気検出面が耐摩耗性に優れた磁気検出装置、紙葉類識別装置及び紙葉類処理装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、磁気検出装置であって、搬送される紙葉類の磁気を検出する磁気検出素子と、前記磁気検出素子を保護する保護カバーとを備え、前記保護カバーの紙葉類に接触する磁気検出面は、ビッカース硬さが１１００Ｈｖ以上の非磁性材料で構成されることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、上記発明において、前記磁気検出装置は、直流磁場を発生する磁石を更に備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、上記発明において、前記磁気検出装置は、前記磁気検出素子を主走査方向に複数備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、上記発明において、前記保護カバーは、コーティング層を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上記発明において、前記コーティング層は、窒化チタンを含有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、上記発明において、前記保護カバーは、非磁性材料で構成され、かつ表面にコーティングが施された母材を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、紙葉類識別装置であって、前記磁気検出装置を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、紙葉類処理装置であって、前記紙葉類識別装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の磁気検出装置、紙葉類識別装置及び紙葉類処理装置によれば、磁気検出面を耐摩耗性に優れたものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）は、実施形態１に係る紙幣処理装置の外観を示した斜視図であり、（ｂ）は、実施形態１に係る紙幣処理装置の内部構造を示した断面図である。
【図２】実施形態１に係る紙幣識別装置の構成を説明する模式図であり、（ａ）が断面図であり、（ｂ）が平面図である。
【図３】実施形態１に係る磁気ラインセンサの構成を説明する断面模式図である。
【図４】実施形態１に係る磁気ラインセンサの保護カバー及び筐体の斜視模式図である。
【図５】実施形態１に係る磁気ラインセンサの保護カバーの断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る磁気検出装置、紙葉類識別装置及び紙葉類処理装置の好適な実施形態を、図面を参照しながら説明する。以下においては、紙幣を対象とする紙幣処理装置と、紙幣処理装置に内蔵される紙幣識別装置と、紙幣識別装置に使用される磁気検出装置、なかでも磁気ラインセンサとを例として本発明について説明する。
【００１９】
図１を用いて、本実施形態に係る紙幣処理装置の構成について説明する。
本実施形態に係る紙幣処理装置２００は、例えば、図１（ａ）及び（ｂ）に示す構成を有する。図１（ａ）及び（ｂ）に示す紙幣処理装置２００は、複数の紙幣を載置可能なホッパ２１０と、ホッパ２１０に載置された紙幣を１枚ずつ繰り出す繰出部２１１と、繰出部２１１から繰り出された紙幣を搬送する搬送路２１２と、紙幣の識別処理を行う紙幣識別装置１０と、紙幣識別装置１０で識別された正常な紙幣を集積する集積部２１３と、所定条件を満たさない異常な紙幣を集積するリジェクト部２１４と、紙幣処理装置２００に入力された情報や、処理された結果等を表示する表示部２１５と、紙幣を搬送路２１２に沿って１枚ずつ搬送する搬送部（図示せず）と、を備える。搬送部は、複数のローラ等の搬送手段と、搬送手段を駆動する、モータ等の駆動装置とを有している。紙幣処理装置２００は更に、装置内における紙幣の搬送状態を検知するため、図中の三角印で示される各位置に透過型又は反射型の光学センサを備えている。これらの光学センサの検知結果から、紙幣の形状と斜行状態を推定してもよい。紙幣識別装置１０をこのような紙幣処理装置２００に内蔵して利用することにより、ホッパ２１０に載置された複数の紙幣を連続して処理し、偽券、損券又は真偽不確定券と判定された紙幣をリジェクト部２１４に返却し、分別することができる。
【００２０】
図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態に係る紙幣識別装置１０は、紙幣処理装置２００において紙幣１００が搬送される搬送路２１２を挟んだ上側のユニットと下側のユニットとから構成されている。図２（ｂ）は、紙幣識別装置１０の上側のユニットを下から見た平面図に相当する。紙幣識別装置１０は、紙幣１００の搬送路２１２に沿って、紙幣識別装置１０に順次搬送されてくる紙幣１００を検出し、紙幣識別装置１０における紙幣１００の検出開始のタイミングを決定するための紙幣検出信号を生成するフォトセンサ１１ａと、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子をライン状に並べた画像センサ、及び光源やレンズ等の撮像光学系で構成され、搬送路２１２を搬送される紙幣１００の画像データを検出する光学ラインセンサ（密着イメージセンサ）１２と、搬送路２１２を挟んで対向するローラの一方における紙幣１００通過時の変位量をセンサによって検出することによって紙幣１００の厚みを検出する厚み検出センサ１３と、搬送路２１２を搬送される紙幣１００に含まれる磁気情報や磁気パターンを検出する磁気ラインセンサ１４と、紙幣１００が通過したことを検出するフォトセンサ１１ｂとが並んで配置された構成を有する。光学ラインセンサ１２、厚み検出センサ１３及び磁気ラインセンサ１４は、搬送路２１２の幅に対して充分に長く、紙幣１００の全面を検出できる。また、紙幣識別装置１０には、搬送路２１２内を紙幣１００が移動できるように、搬送機構１５が設けられている。搬送機構１５としては特に限定されず、例えば、ローラ、ベルト等をモータ等の駆動装置で駆動するものが用いられる。更に、磁気ラインセンサ１４の下方には、紙幣１００を磁気ラインセンサ１４の磁気検出面に密着させることができるように、外周表面に毛状の材料が設けられた毛ローラ１６が配置されている。
【００２１】
紙幣識別装置１０は、これらのセンサによって取得されたデータを利用して紙幣１００の識別処理を行う。識別処理の内容は特に限定されず、例えば、紙幣の場合は金種の識別、紙幣の真偽や正損の判定といった各種機能が挙げられる。
【００２２】
図３〜５を用いて、本実施形態に係る磁気ラインセンサ１４（磁気検出装置）の構成について説明する。図３は、図２で示した磁気ラインセンサ１４を上下反転して示しており、図４中のＡ−Ｂ線における断面に相当する。図５は、図３中の破線で囲まれた領域の拡大図に相当する。
本実施形態の磁気ラインセンサ１４（磁気検出装置）は、主走査方向（紙幣１００の搬送方向と直交する方向）に各々延在する磁石２１ａ及び２１ｂと、磁石２１ａ及び２１ｂを保持する支持体２２と、磁石２１ａ及び２１ｂ上に配置され、主走査方向に延在する回路基板２３と、回路基板２３上に主走査方向に実装された複数のチップ状の磁気センサパッケージ２４と、これらを収容する絶縁性の樹脂材料から形成された筐体２７ａ及び２７ｂと、筐体２７ａによって保持され磁気センサパッケージ２４を覆う保護カバー３０とを備えている。
【００２３】
各磁気センサパッケージ２４は、１以上の磁気検出素子２５を備えており、複数の磁気センサパッケージ２４の磁気検出素子２５が主走査方向に一定のピッチで配置されている。磁気ラインセンサ１４は、各磁気検出素子２５で得られたデータを同時に出力可能な複数チャンネルの磁気センサとして機能する。
【００２４】
磁気検出素子２５としては、被検出対象の磁束密度の変化を信号として出力するもの（微分型磁気検出素子）が好適に用いられる。具体的には、磁気抵抗素子（ＭＲ素子）、フラックスゲート（ＦＧ素子）、磁気インピーダンス（ＭＩ素子）等が挙げられる。磁気抵抗素子（ＭＲ素子）の種類は、異方性磁気抵抗素子（ＡＭＲ素子）、巨大磁気抵抗素子（ＧＭＲ素子）、トンネル磁気抵抗素子（ＴＭＲ素子）等であってもよい。また、磁気検出素子２５は、被検出対象の磁束密度の強さ（絶対値）を出力するものであってもよく、例えば、ホール素子等を用いてもよい。
【００２５】
例えば、各磁気センサパッケージ２４は、副走査方向（紙幣１００の搬送方向と平行な方向）に配置されたＡＭＲ素子２６ａ及び２６ｂと、ＡＭＲ素子２６ａ及び２６ｂに接続された配線パターン（図示せず）と、配線パターンに接続された複数の外部接続端子（図示せず）とを含んでおり、各外部接続端子が回路基板２３の対応する接続端子（図示せず）に接続されることによって、各磁気センサパッケージ２４のＡＭＲ素子２６ａ及び２６ｂが回路基板２３に設けられた各種の回路と接続されている。
【００２６】
磁石２１ａ及び２１ｂは、磁気検出素子２５に所定の磁気バイアスを加える永久磁石又は電磁石であり、直流磁場を発生する。磁石２１ａ及び２１ｂは、絶縁性の樹脂材料から形成された支持体２２の凹部内にそれぞれ嵌合されている。磁石２１ａ及び２１ｂの一方が永久磁石で他方が電磁石であってもよい。
【００２７】
保護カバー３０は、磁気センサパッケージ２４及び磁気検出素子２５を覆って保護するカバーであり、紙幣１００の搬送路２１２と平行な平坦な検出部３１と、検出部３１の両側の傾斜部３２ａ及び３２ｂと、傾斜部３２ａから筐体２７ｂに延びる側部３３とを有する略Ｊ字型の断面形状をしており、検出部３１が毛ローラ１６と対向している。
【００２８】
被検出対象の紙幣１００は、磁気検出素子２５上を通過するように搬送されるが、その際、紙幣１００をできるだけ磁気検出素子２５に近づけて出力を確保するために、紙幣１００は、毛ローラ１６によって、毛ローラ１６と保護カバー３０の検出部３１との間を検出部３１に接触しながら搬送される。すなわち、保護カバー３０の検出部３１の搬送路２１２側の表面が、紙幣１００と接触し、紙幣１００の磁気を検出する磁気検出面３４として機能する。
【００２９】
そして、本実施形態では、磁気検出面３４は、ビッカース硬さが１１００Ｈｖ以上の非磁性材料（以下、硬質非磁性材料ともいう。）で構成されている。このように、磁気検出面３４が石英と同等以上の硬度の材料から構成されるため、紙幣識別装置１０内に砂やホコリが侵入し、石英といった高硬度の異物が磁気検出面３４上を摺動するような環境で紙幣処理装置２００を使用したとしても、磁気検出面３４が削れるのを効果的に抑制することができる。そのため、磁気ラインセンサ１４の製品寿命を延ばすことができる。
【００３０】
磁気検出面３４のビッカース硬さは、１５００Ｈｖ以上であることが好ましく、２２００Ｈｖ以上であることがより好ましい。磁気検出面３４のビッカース硬さの上限は特に限定されないが、ダイヤモンド原石のビッカース硬さが１００００Ｈｖであるため、現実的には１００００Ｈｖ以下であることが好ましい。また、ダイヤモンドライクカーボンのビッカース硬さは７０００Ｈｖ程度までであることから、工業的な観点からは７０００Ｈｖ以下であることが好ましい。また、後述するチタン系のコーティング材料から磁気検出面３４を形成する観点からは４０００Ｈｖ以下であることが好ましい。なお、ここで、ビッカース硬さは、ＪＩＳＺ２２４４の規定に準拠して測定される。
【００３１】
図５に示すように、保護カバー３０は、上記硬質非磁性材料で構成されたコーティング層（非磁性コーティング）３５を備え、磁気検出面３４は、コーティング層３５の表面から構成されることが好ましい。これにより、磁気検出面３４を容易に形成することができる。
【００３２】
また、コーティング層３５を容易に形成する観点からは、保護カバー３０は、上記硬質非磁性材料とは異なる非磁性材料で構成された母材３６を備え、コーティング層３５は、母材３６上に設けられることが好ましい。このように、保護カバー３０は、少なくとも磁気検出面３４側の表面にコーティング（非磁性コーティング）が施された母材３６を備えることが好ましい。
【００３３】
コーティング層３５の材質として好適なものとしては、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）、窒化クロム（ＣｒＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の金属窒化物が挙げられるが、なかでも窒化チタン（ＴｉＮ）が好ましい。コーティング層３５は、ＰＶＤ（物理的蒸着）法によるコーティングによって形成されたものであることが好ましく、なかでも金属又は合金を蒸発原料とし、窒素を反応ガスとして形成された金属窒化物の単層又は積層からなるものが好適である。より具体的には、例えば、ＴｉＮからなる単層、ＴｉＮ／ＴｉＣＮ／ＴｉＮからなる積層、ＴｉＣＮの積層、ＣｒＮ及びＡｌＮが交互に積層された超多層等が挙げられる。
【００３４】
コーティング層３５の膜厚は特に限定されないが、０．５〜５μｍであることが好ましく、１〜４μｍであることがより好ましい。
【００３５】
コーティング層３５の密着性向上の観点から、コーティング層３５と母材３６との間には中間層（図示せず）が設けられてもよい。
【００３６】
保護カバー３０がコーティング層３５を備える場合、母材３６は、高硬度の材料でなくてもよい。具体的には、母材３６としては、例えば、ＳＵＳ３１６のステンレス鋼、白銅、洋白、リン青銅等を使用することができる。
【００３７】
母材３６の厚みは特に限定されないが、搬送される紙幣１００と磁気検出素子２５との間の距離を小さくする観点からはできるだけ薄いことが好ましく、具体的には０．１〜０．３ｍｍであることが好ましく、０．１５〜０．２５ｍｍであることがより好ましい。
【００３８】
保護カバー３０は、例えば以下の方法により作製することができる。すなわち、まず、母材３６としての板金を所定形状に打ち抜き加工した後、曲げ加工又はプレス加工する。次に、必要に応じて、加工した板金の一方の主面上に中間層をコーティング形成する。次に、加工した板金の一方の主面上、又は中間層上に、ＰＶＤ法によりコーティング（非磁性コーティング）を施し、コーティング層３５を形成する。コーティング温度は、例えば、４００〜５００℃とすることができる。この結果、母材３６上にコーティング層３５が設けられた保護カバー３０が作製される。
【００３９】
また、保護カバー３０の筐体２７ａへの取り付けは、例えば以下の方法により実施可能である。すなわち、筐体２７ａの金型の内部に保護カバー３０を装填した後、金型に樹脂材料を注入して樹脂材料を保護カバー３０とともに一体成形する。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態では、磁気検出面３４は、ビッカース硬さが１１００Ｈｖ以上の非磁性材料（硬質非磁性材料）で構成されていることから、磁気検出面３４を耐摩耗性に優れたものとすることができ、磁気ラインセンサ１４の製品寿命の長寿命化が可能である。
【００４１】
なお、上記実施形態では、コーティング層３５が母材３６上に形成される場合について説明したが、コーティング層３５及び保護カバー３０は、各磁気検出素子２５又は各磁気センサパッケージ２４上に直接形成されてもよい。このように、各磁気検出素子２５又は各磁気センサパッケージ２４上に直接コーティング（非磁性コーティング）を施してもよい。
【００４２】
また、上記実施形態では、紙幣１００が、紙幣処理装置２００内の搬送路２１２を短手方向に搬送される場合について説明したが、紙幣１００は、紙幣処理装置内の搬送路を長手方向に搬送されてもよい。
【００４３】
また、本発明の対象となる紙葉類としては、紙幣の他、小切手、商品券、手形、帳票、有価証券、カード状媒体等の様々な紙葉類が適用可能である。
【００４４】
以上、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。また、各実施形態の構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよいし、変更されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上のように、本発明は、搬送される紙葉類の磁気を検出する磁気検出装置の磁気検出面を耐摩耗性に優れたものとするのに有用な技術である。
【符号の説明】
【００４６】
１０：紙幣識別装置（紙葉類識別装置）
１１ａ、１１ｂ：フォトセンサ
１２：光学ラインセンサ
１３：厚み検出センサ
１４：磁気ラインセンサ（磁気検出装置）
１５：搬送機構
１６：毛ローラ
２１ａ、２１ｂ：磁石
２２：支持体
２３：回路基板
２４：磁気センサパッケージ
２５：磁気検出素子
２６ａ、２６ｂ：ＡＭＲ素子
２７ａ、２７ｂ：筐体
３０：保護カバー
３１：検出部
３２ａ、３２ｂ：傾斜部
３３：側部
３４：磁気検出面
３５：コーティング層
３６：母材
１００：紙幣
２００：紙幣処理装置（紙葉類処理装置）
２１０：ホッパ
２１１：繰出部
２１２：搬送路
２１３：集積部
２１４：リジェクト部
２１５：表示部
【図１】
2020067342.tif 000003
【図２】
2020067342.tif 000004
【図３】
2020067342.tif 000005
【図４】
2020067342.tif 000006
【図５】
2020067342.tif 000007