JP3775296B2 - Magnetic sensor - Google Patents
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Description
【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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic sensor for reading magnetic information of a paper-like medium such as banknotes used in financial equipment such as an automated teller machine, vending machines, ticket vending machines and the like.
[0002]
[Prior art]
A magnetic sensor for reading magnetic information of banknotes used in an automatic teller machine or the like includes a magnetoresistive element and a permanent magnet housed in a case. In order to read magnetic information such as a pattern drawn with magnetic ink on a banknote, the banknote is sent by rubbing the case surface of the magnetic sensor at high speed. For this reason, the case surface of the magnetic sensor is heavily worn by friction with the bill. In order to prevent malfunction of reading magnetic information due to wear, the case surface was plated with high hardness. For this plating, hard chrome plating was used, and the hardness was 800 Hv and the film thickness was about 7 μm. As a result, the wear life of the plating layer on the case surface of the magnetic sensor with respect to the banknote was ensured up to 10 million passes.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in recent years, banks and the like have been promoting the 24-hour operation of ATM windows in order to cope with the diversification of customers' lives. As a result, the usage time of an automated teller machine has been greatly increased, and a magnetic sensor that has improved the wear life of the plating layer on the case surface with respect to banknotes to 10 million passes or more has become necessary. For this reason, an attempt was made to improve the wear life by setting the thickness of the hard chrome plating formed on the case surface to 7 μm or more. However, when the hard chrome plating was formed with a film thickness of 7 μm or more, the surface of the hard chrome plating gradually became white and could not be formed with a uniform thickness. For this reason, there is a problem in that the wear life of the plated layer on the case surface varies from product to product, and the whitened portion of the hard chrome plating becomes brittle and the wear life cannot be sufficiently improved.
[0004]
The magnetic sensor of the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and aims to provide a magnetic sensor that solves these problems and improves the wear life of the metal layer on the case surface with respect to banknotes. .
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a magnetic sensor of the present invention is a magnetic sensor in which a magnetic detection element and a magnet for applying a magnetic bias to the magnetic detection element are accommodated in a case, and the surface of the case contains ceramic particles. A base metal layer that is covered with a metal layer that includes the ceramic particles and that is the same metal as the metal layer and does not include ceramic particles is formed below the metal layer that includes the ceramic particles .
[0006]
The ceramic particles may be SiC or alumina.
[0007]
Moreover, the metal layer containing the ceramic particles is formed by electroless plating.
[0008]
The surface of the metal layer containing the ceramic particles is electropolished.
[0009]
In addition, the thickness of the metal layer containing the ceramic particles is 6 μm to 40 μm.
[0010]
The metal layer containing the ceramic particles is heat treated.
[0011]
In addition, the thickness of the metal layer containing the ceramic particles is 4 μm to 40 μm.
[0012]
Further, a base metal layer is formed under the metal layer containing the ceramic particles.
[0013]
The metal layer including the ceramic particles has a hardness of 800 Hv or more.
[0014]
The maximum particle size of the ceramic particles is 2 μm.
[0015]
Further, the metal of the metal layer containing the ceramic particles is nickel.
[0016]
The magnetic detection element is a magnetoresistive element.
[0017]
Thereby, since the intensity | strength of the metal layer of the case surface of a magnetic sensor can be improved significantly, the wear life of the metal layer of the case surface with respect to a banknote can be improved.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First Embodiment, FIGS. 1 to 3]
A magnetic sensor according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
[0019]
FIG. 1 is a schematic sectional view of a magnetic sensor of the present invention. As shown in FIG. 1, the
[0020]
A concave portion is formed on the opening side of the
[0021]
Here, the
[0022]
In the
[0023]
Next, the
[0024]
Hereinafter, the manufacturing method and effects of the
[0025]
The
[0026]
Furthermore, the magnetic sensor can be improved by performing electropolishing. The surface of the
[0027]
In addition, the wear life can be further improved by heat treatment. The
[0028]
Next, the relationship between the thickness of the nickel plating layer containing ceramic particles, the output ratio, and the wear life will be described with reference to the characteristic diagram of FIG.
[0029]
In FIG. 3, the output ratio represents the degree of change in output when plating is applied, compared to when the output of the magnetic sensor without plating is 100%. FIG. 3 shows that as the thickness of the nickel plating layer containing ceramic particles increases, the wear life becomes longer, but the output of the magnetic sensor decreases. Here, if the thickness of the nickel plating layer is 40 μm or less, the change in the magnetic signal output of the magnetic sensor can be suppressed to within 10%. Within this range, since the input signal allowable range of the amplifier circuit of the magnetic sensor is not exceeded, the authenticity can be determined stably. For this reason, the thickness of the nickel plating layer needs to be 40 μm or less. Further, according to FIG. 3, in order to secure a wear life of 10 million passes for the banknote, the thickness of the nickel plating layer needs to be about 6 μm when not heat-treated and about 4 μm when heat-treated. . As described above, the thickness of the nickel plating layer needs to be set to 6 μm to 40 μm when not heat-treated, and 4 μm to 40 μm when heat-treated.
[0030]
[Second Example, FIG. 4]
Hereinafter, a magnetic sensor according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 4, a
In this embodiment, only the case where SiC particles are used as the ceramic particles has been described. However, the ceramic particles may have a hardness of 800 Hv or more, and alumina or the like may be used. Moreover, although only the case where nickel was used for the plating metal of a metal layer was demonstrated, you may use a nickel alloy. Moreover, you may use metals, such as a copper type and an aluminum type.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by forming the metal layer containing ceramic particles on the surface of the case of the magnetic sensor, it is possible to ensure a wear life of 10 million passes or more for bills and the like. As a result, it can be used for a 24-hour automatic teller machine.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view of a magnetic sensor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a case upper surface portion of the magnetic sensor.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the thickness of a nickel plating layer containing ceramic particles, the output ratio of a magnetic sensor, and the wear life.
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a case upper surface portion of a magnetic sensor according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 -----
Claims (11)
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。A magnetic sensor in which a magnetic detection element and a magnet for applying a magnetic bias to the magnetic detection element are housed in a case,
The surface of the case is covered with a metal layer containing ceramic particles, and a base metal layer that is the same metal as the metal layer and does not contain ceramic particles is formed under the metal layer containing ceramic particles. a magnetic sensor, characterized in that are.
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