(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気検出素子と、前記磁気検出素子に磁気バイアスを加える磁石とがケースに収容されてなる磁気センサであって、
前記ケースの表面がセラミック粒子を含んだ金属層で覆われているとともに、前記セラミック粒子を含んだ金属層の下に前記金属層と同じ金属で、かつセラミック粒子を含まない下地金属層が形成されていることを特徴とする磁気センサ。
【請求項２】
前記セラミック粒子がＳｉＣまたはアルミナであることを特徴とする、請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記セラミック粒子を含んだ金属層が、無電解メッキによって形成されていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記セラミック粒子を含んだ金属層の表面が電解研磨されていることを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項５】
前記セラミック粒子を含んだ金属層の厚みが６μｍ〜４０μｍであることを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項６】
前記セラミック粒子を含んだ金属層が熱処理されていることを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項７】
前記セラミック粒子を含んだ金属層の厚みが４μｍ〜４０μｍであることを特徴とする、請求項６に記載の磁気センサ。
【請求項８】
前記セラミック粒子を含んだ金属層の硬度が８００Ｈｖ以上であることを特徴とする、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項９】
前記セラミック粒子の最大粒径が２μｍであることを特徴とする、請求項１ないし請求項８に記載の磁気センサ。
【請求項１０】
前記セラミック粒子を含んだ金属層の金属が、ニッケルであることを特徴とする、請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項１１】
前記磁気検出素子が磁気抵抗素子であることを特徴とする、請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の磁気センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は現金自動預貯金機などの金融機器、自動販売機、券売機などに用いられる紙幣などの紙葉状媒体の磁気情報読み取り用の磁気センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現金自動預貯金機などに用いられる紙幣の磁気情報読み取り用の磁気センサは、磁気抵抗素子と永久磁石などがケースに収納されて構成されている。紙幣に磁気インクで描かれた図柄などの磁気情報を読み取るために、紙幣は高速で磁気センサのケース表面を擦って送られる。このため、磁気センサのケース表面は紙幣との摩擦により、磨耗が激しい。磨耗による磁気情報の読み取り誤動作を防ぐために、ケース表面には硬度の高いメッキが施されていた。このメッキには、ハードクロムメッキが使用され、硬度８００Ｈｖ、膜厚７μｍ程度に形成されていた。これによって、紙幣に対する磁気センサのケース表面のメッキ層の磨耗寿命が１０００万パスまで確保されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、銀行などは、顧客の生活の多様化に対応するためにＡＴＭ窓口の２４時間営業化を進めている。これにより、現金自動預貯金機などの使用時間が大幅に増えて、紙幣に対するケース表面のメッキ層の磨耗寿命を１０００万パス以上に向上させた磁気センサが必要となってきた。このため、ケース表面に形成するハードクロムメッキの膜厚を７μｍ以上にすることによって、磨耗寿命を向上させることが試みられた。しかし、ハードクロムメッキを７μｍ以上の膜厚で形成しようとすると、ハードクロムメッキの表面が徐々に白色化し、均一な厚さに形成できなかった。このため、製品ごとにケース表面のメッキ層の磨耗寿命がばらつくとともに、ハードクロムメッキの白色化した部分がもろくなり、磨耗寿命を十分向上させることができないという問題があった。
【０００４】
本発明の磁気センサは、上述の問題を鑑みてなされたものであり、これらの問題を解決し、紙幣に対するケース表面の金属層の磨耗寿命を向上させた磁気センサを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の磁気センサは、磁気検出素子と、前記磁気検出素子に磁気バイアスを加える磁石とがケースに収容されてなる磁気センサであって、前記ケースの表面がセラミック粒子を含んだ金属層で覆われているとともに、前記セラミック粒子を含んだ金属層の下に前記金属層と同じ金属で、かつセラミック粒子を含まない下地金属層が形成されていることを特徴とする。
【０００６】
また、前記セラミック粒子がＳｉＣまたはアルミナであることを特徴とする。
【０００７】
また、前記セラミック粒子を含んだ金属層が、無電解メッキによって形成されていることを特徴とする。
【０００８】
また、前記セラミック粒子を含んだ金属層の表面が電解研磨されていることを特徴とする。
【０００９】
また、前記セラミック粒子を含んだ金属層の厚みが６μｍ〜４０μｍであることを特徴とする。
【００１０】
また、前記セラミック粒子を含んだ金属層が熱処理されていることを特徴とする。
【００１１】
また、前記セラミック粒子を含んだ金属層の厚みが４μｍ〜４０μｍであることを特徴とする。
【００１２】
また、前記セラミック粒子を含んだ金属層の下に下地金属層が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、前記セラミック粒子を含んだ金属層の硬度が８００Ｈｖ以上であることを特徴とする。
【００１４】
また、前記セラミック粒子の最大粒径が２μｍであることを特徴とする。
【００１５】
また、前記セラミック粒子を含んだ金属層の金属が、ニッケルであることを特徴とする。
【００１６】
また、前記磁気検出素子が磁気抵抗素子であることを特徴とする。
【００１７】
これにより、磁気センサのケース表面の金属層の強度を大幅に向上させることができるため、紙幣に対するケース表面の金属層の磨耗寿命を向上させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
［第一実施例、図１ないし図３］
以下、本発明の第一実施例である磁気センサを、図１ないし図３に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、本発明の磁気センサの概略断面図である。図１に示すように、磁気センサ１０は磁気抵抗素子１、永久磁石２、樹脂ホルダー３が開口を有するケース５に収納され構成されている。ケース５は上面９が平坦で、その表面にはセラミック粒子を含んだニッケルメッキ層６が形成されている。
【００２０】
この樹脂ホルダー３のケース５開口部側には凹部が形成され、その中に永久磁石２が固着されている。樹脂ホルダー３のケース５開口部側とは反対側には凸凹部が形成され、凹部に磁気抵抗素子１が固着されるとともに、凸部がケース５の内面に接し、磁気抵抗素子１とケース５との空隙が０．１ｍｍになるように形成されている。永久磁石２はＮ磁極が磁気抵抗素子１に向けられている。また、外部接続用端子４が磁気抵抗素子１と永久磁石２の横に配置され、樹脂ホルダー３を貫通している。外部接続用端子４と磁気抵抗素子１との間は金属配線体１１により電気的に接続されている。また、ケース接地端子７がケース５の開口部の内側に電気的、機械的に取付けられている。さらに、注形樹脂８によって樹脂ホルダー３などがケース５内に封止されている。
【００２１】
ここで、磁気抵抗素子１はＩｎＳｂの半導体材料からなり、シリコンの基板上にミアンダライン状に２個形成されている。２個の磁気抵抗素子１には共通端子１本を含め３本の端子が設けられている。また、樹脂ホルダー３はＰＰＳ樹脂、永久磁石２はＳｍＣｏ、ケース５は黄銅でそれぞれ形成されている。なお、図１は断面図のため、外部接続用端子４として３本のうち１本のみ示されている。
【００２２】
この磁気センサ１０において、紙幣はケース５の上面９のメッキされた部分を擦るように１〜４ｍ／秒の高速で送られる。このとき、２個の磁気抵抗素子１が紙幣の磁気インキで描かれた図柄のインキの濃淡と線幅、線間隔から固有の磁気信号を検出し、これによって紙幣の真偽判定がおこなわれている。
【００２３】
次に、ケース５の表面に形成されているセラミック粒子を含んだニッケルメッキ層６について図２に基づいて説明する。図２は、図１に示した磁気センサ１０のケース５上面９部分の拡大断面図を示す。図２に示すように、ケース５の表面にセラミック粒子２１を含んだニッケルメッキ層６が形成されている。ケース５は厚さ２００μｍの黄銅で形成されている。
【００２４】
以下、このニッケルメッキ層６の製造方法および効果について説明する。
【００２５】
セラミック粒子２１は、最大粒径２μｍ、硬度１４００ＨｖのＳｉＣ粒子を用いる。この粒径はニッケルメッキ層６にセラミック粒子２１を均等に混ぜることを考慮して、２μｍ以下が望ましい。このセラミック粒子２１を無電解ニッケルメッキ液に含有する。そして無電解メッキによりセラミック粒子２１を含んだニッケルメッキ層６をケース５の表面に４０μｍ形成する。ここで、通常のニッケルメッキ層の硬度は４００Ｈｖであるが、ＳｉＣ粒子の硬度が１４００Ｈｖであるため、セラミック粒子２１を含んだニッケルメッキ層６の硬度は８００Ｈｖ程度になった。これにより、ニッケルメッキ層６の磨耗寿命は約５５００万パスに向上した。このように、磁気センサの磨耗寿命は向上し、長時間使用に対応できる。
【００２６】
さらに、電界研磨をおこなうことによって磁気センサを向上させることができる。セラミック粒子２１を含んだニッケルメッキ層６の表面には小さな凸凹があり、表面粗さは約３．９μｍであった。そこで、セラミック粒子を含んだニッケルメッキ層６の表面を電界研磨し、平坦にする。これによって表面粗さは約０．８μｍとなり、１／５に低下させることができた。この結果、紙幣と接する摩擦係数が低下し、紙幣の磨耗量を軽減させることができる。このときニッケルメッキ層６の磨耗寿命は約５５００万パスであり、ＡＴＭの２４時間対応に十分対応できることになる。
【００２７】
また、熱処理することによって磨耗寿命をさらに向上させることができる。セラミック粒子２１を含んだニッケルメッキ層６を３００℃〜４００℃の温度で２時間〜４時間熱処理する。この熱処理を行うことにより、セラミック粒子２１を含んだニッケルメッキ層６において、Ｎｉ−Ｎｉ3Ｐの共晶体ができるため、ニッケルメッキ層６の硬度を高めることができる。本実施例では、３００℃、２時間の熱処理をおこなって、セラミック粒子２１を含んだニッケルメッキ層６の硬度を１４００Ｈｖまで向上させることができた。これにより、従来のハードクロムメッキ層の硬度８００Ｈｖに対して、セラミック粒子２１を含んだニッケルメッキ層６は、１．７倍程度の硬度を得ることができた。この結果、ニッケルメッキ層６の磨耗寿命は約１１０００万パスまで向上した。これにより、ＡＴＭの２４時間対応だけではなく、さらに４ｍ／秒以上の高速処理化に対応できる。
【００２８】
次に、セラミック粒子を含んだニッケルメッキ層の厚さと出力比および磨耗寿命との関係について図３の特性図に基づいて説明する。
【００２９】
図３において、出力比はメッキが無いときの磁気センサの出力を１００％としたときに対して、メッキを付けたときの出力の変化度合いを表わしている。図３は、セラミック粒子を含んだニッケルメッキ層の厚さが厚くなるほど磨耗寿命は長くなるが磁気センサの出力は下がってくることを示している。ここで、ニッケルメッキ層の厚さが４０μｍ以下であれば、磁気センサの磁気信号出力の変化分を１０％以内に抑えることができる。この範囲であれば、磁気センサの増幅回路の入力信号許容範囲を超えることがないので、安定して真偽判別ができる。このため、ニッケルメッキ層の厚さは４０μｍ以下にすることが必要である。また、図３によると、紙幣に対する磨耗寿命を１０００万パス確保するためには、ニッケルメッキ層の厚さは、熱処理しない場合には約６μｍ必要であり、熱処理する場合には約４μｍ必要である。以上により、ニッケルメッキ層の厚さは熱処理しない場合には６μｍ〜４０μｍ、熱処理する場合には４μｍ〜４０μｍに設定する必要がある。
【００３０】
［第二実施例、図４］
以下、本発明の第二実施例である磁気センサを、図４に基づいて説明する。図４に示すように、無電解メッキによってケース５の上にニッケルメッキ層２２が５μｍの厚さで形成されている。さらに、その上にセラミック粒子２１を含んだニッケルメッキ層６が４０μｍの厚さで形成されている。ここで、セラミック粒子２１を含んだニッケルメッキ層６の形成方法は第一実施例と同じである。このような構成においても、第一実施例と同様な効果が得られる。特にこの場合、下地ニッケルメッキ層２２が緩衝となりセラミック粒子２１を含んだニッケルメッキ層６表面の凹凸を抑えることができる。本実施例では、磨耗しやすいが表面が滑らかなニッケルメッキ層２２の上に、第一実施例と同じセラミック粒子２１を含んだニッケルメッキ層６を積層した。その結果、表面粗さが約１．６μｍと小さく、磨耗寿命が長い特性を持つ磁気センサが得られた。
なお、本実施例においては、セラミック粒子にＳｉＣ粒子を用いた場合しか説明しなかったが、セラミック粒子は、硬度が８００Ｈｖ以上あれば良く、アルミナなどを用いても良い。また、金属層のメッキ金属にニッケルを用いた場合しか説明しなかったが、ニッケル合金を用いても良い。また、銅系、アルミニューム系などの金属を用いても良い。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、磁気センサのケースの表面にセラミック粒子を含む金属層を形成することにより、紙幣などに対する磨耗寿命を１０００万パス以上確保することができる。この結果、２４時間対応の現金自動預貯金機などに用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例である磁気センサの概略断面図である。
【図２】上記磁気センサのケース上面部分の拡大断面図である。
【図３】セラミック粒子を含んだニッケルメッキ層の厚さと磁気センサの出力比、磨耗寿命との関係を示す特性図である。
【図４】本発明の第二実施例である磁気センサのケース上面部分の拡大断面図である。
【符号の説明】
１                      -----  磁気抵抗素子
２                      -----  永久磁石
３                      -----  樹脂ホルダー
４                      -----  外部接続用端子
５                      -----  ケース
６                      -----  セラミック粒子を含んだニッケルメッキ層
７                      -----  ケース接地端子
８                      -----  注入樹脂
９                      -----  ケース上面
１０                    -----  磁気センサ
１１                    -----  金属配線体
２１                    -----  セラミック粒子
２２                    -----  下地ニッケルメッキ層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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