专利名称：超声传感器及制造方法、包括超声传感器的纸币处理装置的制作方法
技术领域：
此处描述的示例性实施方式涉及用于检测超声波的超声传感器的制造方法、超声传感器和包括超声传感器的纸币处理装置。
背景技术：
常规而言，用于对各种类型的片材进行计数和鉴别的片材处理装置(纸币处理装置)已经被实际应用。片材处理装置逐张地收取插入到插入端口中的片材，并将这些片材传送到检查设备。检查设备对这些片材进行各种处理，并鉴别片材的状态。例如，片材处理装置可以基于检查设备的检查结果判定片材类型并判定纸币的真伪。而且，片材处理装置例如可以判定粘附有异物(例如胶带)的片材不适于再流通。 例如，检查设备可以向片材辐射超声波，并通过检测透射波或反射波来检测是否存在异物， 例如粘附在片材上的胶带。还已知一种使用超声探针的技术，在该技术中，通过向物体辐射超声波并接收反射回波来检测物体的声阻抗。片材处理装置以预定的传送速度来传输片材，并检测所传送的片材的特定特征。 这样，片材处理装置执行对片材的检查。因此，如果在片材处理装置中使用上述超声探针等，则必须使超声探针的传感器适合于该片材处理装置。也就是说，必须制造具有分辨率与片材处理装置的规格相对应的传感器的超声探针。然而，如果所制造的超声探针具有不同的分辨率，则必须个别地组合压电元件、声匹配层和声衬垫层(acoustic backing layer)。因此，当制造片材处理装置中使用的超声传感器时，存在成本增加的问题。

发明内容
本发明的目的是提供一种制造超声传感器的方法、一种超声传感器和一种包括超声传感器的纸币处理装置，其中能够容易地改变传感器的分辨率。根据一个实施方式，提供了一种超声传感器制造方法，该方法包括在具有相对侧的压电体的一侧上形成第一导电层；在所述压电体的另一侧上形成第二导电层；在所述第一导电层上形成衬垫层(backing layer)；在所述第二导电层上形成大小与待检测的所传送物体的大小相对应的匹配层；以及设置穿过所述第一导电层、所述压电体、所述第二导电层和所述匹配层的切口以形成多个通道，所述切口的深度从所述匹配层至少延伸至所述第一导电层。根据另一个实施方式，提供了一种超声传感器，包括具有相对侧的压电体；形成在所述压电体的一侧上的第一导电层；形成在所述压电体的另一侧上的第二导电层；形成在所述第一导电层上的衬垫层；形成在所述第二导电层上的预定大小的匹配层；和通过利用至少一个切口切割穿过所述匹配层、所述第一导电层、所述压电体和所述第二导电层而形成的多个通道，该至少一个切口的深度从所述匹配层至少延伸到所述第一导电层。
根据另一个实施方式，提供了一种片材处理装置，包括用于传送片材的传送部； 用于向所述片材发出超声波的发射部，该发射部在与传送方向垂直的方向上比所述片材的宽度更长；用于接收透射通过所述片材的超声波的接收部，该接收部布置在与所述发射部相对的位置处，使得所述传送部布置在所述发射部与所述接收部之间，所述接收部包括具有相对侧的压电体；形成在所述压电体的一侧上的第一导电层；形成在所述压电体的另一侧上的第二导电层；形成在所述第一导电层上的衬垫层；形成在所述第二导电层上的预定大小的匹配层；以及通过利用至少一个切口切割穿过所述匹配层、所述第一导电层、所述压电体和所述第二导电层而形成的多个通道，该至少一个切口的深度从所述匹配层至少延伸到所述第一导电层；确定部，用于将所述接收部的所述多个通道检测到的检测信号与预先存储的参考值进行比较，并基于该比较的结果确定所述片材是否附着有异物；以及分类处理部，基于所述确定部的确定结果对所述片材进行分类。


图1是示出根据一个实施方式的片材处理装置的外观的立体图。图2是示出图1中所示的片材处理装置的配置示例的示意性正视图。图3是示出图1和图2中所示的片材处理装置的控制系统的配置示例的框图。图4是示出图2和图3中所示的异物检测设备的立体图。图5是示出图4中所示的异物检测设备的传感器的局部截面图。图6是示出图4中所示的异物检测设备的传感器的局部截面图。图7是例示图4中所示的异物检测设备的传感器的操作的平面图。图8是例示图4中所示的异物检测设备的传感器的制造方法的局部截面图。图9是例示图4中所示的异物检测设备的传感器的制造方法的局部截面图。图10是例示图4中所示的异物检测设备的传感器的制造方法的局部截面图。图11是例示图4中所示的异物检测设备的传感器的制造方法的局部截面图。图12是例示图4中所示的异物检测设备的传感器的制造方法的局部截面图。图13是例示图4中所示的异物检测设备的传感器的制造方法的局部截面图。图14是例示图4中所示的异物检测设备的配置示例的框图。图15是示出图4中所示的异物检测设备检测到的信号的示例和曲线图的示意图。图16是示出图4中所示的异物检测设备的传感器的另一个切割示例的图。图17是示出图4中所示的异物检测设备的发射传感器和接收传感器之间的位置关系的图。图18是示出图4中所示的异物检测设备的发射传感器的另一种配置示例的图。
具体实施例方式参照附图，以下详细说明根据本发明的实施方式的超声传感器制造方法、超声传感器和包括超声传感器的纸币处理装置。图1是示出根据一个实施方式的片材处理装置(纸币处理装置)100的外观的立体图。如图1所示，片材处理装置100包括位于该装置外部的插入端口 112、操作部136、操作/显示部137、门138、取出端口 139和键盘140。
插入端口 112被配置为能够在其中插入片材7，例如纸币。插入端口 112接收成批的堆叠片材7。操作部136从操作者接收各种操作输入。操作/显示部137向操作者显示各种操作指南和处理结果。应当注意的是，操作/显示部137也可以被配置为触摸板。在该情况下，片材处理装置100基于在操作/显示部137上显示的按钮和操作者在操作/显示部137上的操作， 来感测各种操作输入。门138用于打开和关闭插入端口 112的插入口。取出端口 139被配置为从收集部取得片材7，其中在收集部处堆叠有被片材处理装置100判定为不适于再流通的片材7。键盘140用作从操作者接收各种操作输入的输入部件。图2是例示图1中所示的片材处理装置100的配置示例的示意图。片材处理装置100包括位于该装置内部的插入端口 112、取出端口 113、吸辊114、传送路径115、检查部 116、闸120至125、排除(rejection)片材传送路径126、排除片材堆叠器127、堆叠/捆扎部1 至131、切割部133和堆叠器134。此外，片材处理装置100包括主控制器151。主控制器151执行对片材处理装置100的各部分的操作的综合控制。取出端口 113布置在插入端口上方。取出端口 113包括吸辊114。吸辊114被设置成使得它在沿堆叠方向的上端与放置在插入端口 112中的片材7接触。亦即，吸辊114 通过旋转从堆叠方向的上端逐张地将放置在插入端口 112中的片材7收取到该装置中。吸辊114的作用是例如每旋转一次取出一张纸7。因此，吸辊114以恒定间距(pitch)取出片材7。吸辊114取出的片材被引入到传送路径115。传送路径115是用于将片材7传送到片材处理装置100内部的各个部分的传送单元。传送路径115设置有传送带和驱动轮(图中未示出)。传送路径115使传送带与驱动马达和驱动轮一起工作(图中未示出)。传送路径115利用传送带以恒定速度传送吸辊114 取出的片材7。应当注意的是，在以下说明中，传送路径115离取出端口 113较近的一侧被视为“上游侧”，而传送路径115离堆叠器134较近的一侧被视为“下游侧”。检查部116设置在从取出端口 113延伸出来的传送路径115上。检查部116包括图像读取器117、图像读取器118、异物检测设备135和厚度检查部119。检查部116检测片材7的光学特征信息、机械特征和磁性特征信息。由此，片材处理装置100对片材7的类型、损坏和污物、前后表面及真实性进行检查。图像读取器117和118布置在位于传送路径115侧面的相对侧上。图像读取器 117和118读取沿传送路径115传送的片材7两侧的图像。图像读取器117和118均包括电荷耦合器件(CXD)照相机。片材处理装置100基于利用图像读取器117和118得到的图像，获得片材7前表面和后表面的图案图像。图像读取器117和118在检查部116内的存储器(图中未示出)中临时存储读取的图像。片材处理装置100根据操作输入，在操作/显示部137上显示存储在该存储器中的图像。异物检测设备135向传送的片材7辐射超声波，并检测透射通过片材7的透射波。由此，例如，异物检测设备135检测是否存在附着于片材7上的异物。例如，异物检测设备135将粘附在片材上的一条胶带等检测为异物。
厚度检查部119对在传送路径115上传送的片材7的厚度进行检查。例如，如果检测到的厚度至少为预定值，则片材处理装置100检测到同时取出了两张纸7。此外，检查部116包括图中未示出的磁传感器。该磁传感器检测与片材7有关的磁特征信息。基于来自图像读取器117和118、异物检测设备135、厚度检查部119、磁传感器等的检测结果，主控制器151判定片材7是完整的钞票、破损的钞票或排除钞票。片材处理装置100将被判定为完整钞票的片材7传送到堆叠/捆扎部1 至131。 此外，片材处理装置100将被判定为破损钞票的片材7传送到切割部133。切割部133对传送来的破损钞票进行切割。应当注意的是，片材处理装置100还可以将破损钞票传送到堆叠器Π4并将它们堆叠于此。例如，每当100张堆叠的破损钞票到来时，堆叠器134对其进行包装。排除钞票是既非完整钞票又非破损钞票的片材7。片材处理装置100将被判定为排除钞票的片材7传送到排除片材堆叠器127。例如，排除钞票是被不恰当传送的钞票(例如一次取出两张)、有缺陷的钞票(例如折叠的或有皱褶的钞票)、以及不能被鉴别的钞票 (例如错误的钞票类型或伪造钞票)。闸120至125在检查部116的下游侧沿传送路径115顺序地布置。闸120至125 均由主控制器151控制。主控制器151基于来自检查部116的检查结果，控制闸120至125 的操作。由此，主控制器151执行控制，使得在传送路径115上传送的片材7被传送到预定的处理部。紧接在检查部116后面布置的闸120使传送路径115分支到排除片材传送路径 126。换言之，作为检查部116的检查结果，将闸120切换成，使得被判定为非合法钞票的排除钞票、不能被检查部116检查的钞票等被传送到排除片材传送路径126。排除片材堆叠器(排除部)127设置在排除片材传送路径126的后端。排除片材堆叠器127将上述排除钞票、上述不能被检查的钞票等以它们从取出端口 113取出的方位堆叠。可以从取出端口 139取出在排除片材堆叠器127中堆叠的片材7。此外，堆叠/捆扎部128至131 (统称为“堆叠及捆扎部132”)分别设置在闸121 至124的分支后面。被判定为适于再流通的片材7堆叠在该堆叠及捆扎部132中，并根据类型和前/后面分类。堆叠及捆扎部132按预定数量成包地捆扎并存放堆叠的片材7。此外，每当达到预定包数，片材处理装置100就利用大包捆扎部(图中未示出)来堆叠并捆扎多包片材7。切割部133布置在闸125的分支后面。切割部133切割并存放片材7。闸125传送的片材7是被判定为不适于再流通的合法片材7 (破损的钞票)。堆叠器134置于闸125分出的另一传送路径的末端。如果选择了破损钞票切割模式，则主控制器151控制闸125，使得片材7被传送到切割部133。而如果未选择破损钞票切割模式，则主控制器151控制闸125，使得片材7被传送到堆叠器134。主控制器151接连地存储由堆叠及捆扎部132堆叠的片材7的数量、切割部133 切割的片材7的数量、以及识别信息。图3是例示图1和图2中所示的片材处理装置100的控制系统的配置示例的框图。
片材处理装置100包括主控制器151、检查部116、传送器控制器152、堆叠/捆扎控制器153、切割器控制器156、操作/显示部137和键盘140。主控制器151执行对片材处理装置100的总体控制。主控制器151基于输入操作 /显示部137的命令和来自检查部116的检查结果，控制传送器控制器152和堆叠/捆扎控制器153。例如，操作员可以利用操作/显示部137或键盘140输入钞票类型和数量、完整性鉴别水平、供应方名称和所处理片材7的处理方法。检查部116包括图像读取器117和118、厚度检查部119、异物检测设备135、其他传感器巧4和CPU 155。图像读取器117和118从在传送路径115上传送的片材7两侧读取图像。图像读取器117和118包括例如CXD的光接收元件以及光学系统。图像读取器117和118利用光学系统将光投射到所传送的片材7上，并接收反射的光或透射的光。图像读取器117和118 将利用光学系统接收的光成像到CCD上，并获得电子信号(图像)。主控制器151在存储器151a中预先存储作为片材7的参考的图像(参考图像)。 主控制器151通过将从片材7获得的图像与存储在存储器151a中的参考图像进行比较，对片材进行完整性判定和伪造钞票判定。如上所述，异物检测设备135将超声波辐射到所传送的片材7上。异物检测设备 135对透射通过片材7的声波进行检测。而且，异物检测设备135存储预设的参考值。如果异物粘附在片材7上，则透射通过片材7的超声波(透射波)的强度衰减。异物检测设备135将检测到的声波的强度与预先存储的参考值进行比较。基于该比较结果， 异物检测设备135确定片材7是否附着有异物。厚度检查部119对在传送路径115上传送的片材7的厚度进行检查。其他传感器 154例如是磁传感器等。磁传感器从传送路径115上传送的片材7对与磁特征有关的信息进行检测。基于图像读取器117和118、厚度检查部119、异物检测设备135和其他传感器IM 的检查结果，CPU 155对在传送路径115上传送的片材7的类型、完整性、前后表面及真实性进行鉴别。基于主控制器151的控制，传送器控制器152控制取出端口 113、传送路径115、排除片材传送路径1 和闸120至125。因而，传送器控制器152控制片材7的取出和传送。 此外，传送器控制器152执行分类处理，在该分类处理中，对经判定的片材7按类型分类。亦即，传送器控制器152充当分类处理器。例如，如果异物检测设备135检测到片材7附着有异物，则传送器控制器152控制闸120至125，使得片材7被传送到排除片材堆叠器127、切割部133或堆叠器134。堆叠/捆扎控制器153基于主控制器151的控制，对排除片材堆叠器127和堆叠 /捆扎部1 至131进行控制。由此，堆叠/捆扎控制器153控制片材7的堆叠和捆扎。切割器控制器156基于主控制器151的控制，对切割部133的操作进行控制。由此，切割部133执行对所传送的片材7的切割。图4是示出了图2和图3中所示异物检测设备135的立体图。异物检测设备135 执行检测处理以检测异物，例如片材7上附着的胶带。由此，异物检测设备135检测片材7
8上是否附着了异物。例如，异物检测设备135放置在片材处理装置100的传送路径115附近。如图4所示，异物检测设备135包括发射传感器50和接收传感器60。注意，图4中的箭头A表示片材7的传送方向。箭头B表示所传送的片材7的横向方向(宽度方向)。箭头C表示垂直方向。发射传感器50是向沿传送方向A以恒定速度传送的片材7辐射超声波的发射部。 发射传感器50布置在与接收传感器60相对的位置，使得传送路径115布置在发射传感器 50与接收传感器60之间。发射传感器50包括压电元件。该压电元件包括压电体及一对电极，该对电极被布置成在其间夹持该压电体。通过向压电元件的电极施加电压，发射传感器50改变压电体的形状。由此，发射传感器50的压电元件在垂直方向C上膨胀和收缩。通过向压电元件的电极施加脉冲信号， 发射传感器50使得压电体振荡。结果，发射传感器50产生超声波。接收传感器60是对从发射传感器50发出并透射通过片材7的透射波进行检测的接收部。接收传感器60布置在与发射传感器50相对的位置处，使得传送路径115布置在发射传感器50与接收传感器60之间。与发射传感器50类似，接收传感器60包括压电元件。接收传感器60生成与其压电体的形状改变相对应的信号。如果向接收传感器60 上辐射了超声波，则压电体根据超声波的强度和周期长度改变其形状。亦即，接收传感器60 根据超声波的强度和周期长度生成信号。由此，接收传感器60检测透射通过片材7的透射波。图5是示出图4中所示的异物检测设备135的发射传感器50和接收传感器60的配置示例的局部截面图。图5是从传送方向A观看异物检测设备135的图。图5在截面上分别示出了发射传感器50、接收传感器60、片材7和在片材7上附着的异物8。发射传感器50和接收传感器60在宽度方向B上都具有预定大小(传感器宽度)。 只要发射传感器50和接收传感器60的配置是其传感器宽度至少为在上面传送片材7的宽度，则它们可以为任意大小。发射传感器50包括匹配层510、柔性印刷电路板(FPC) 520、压电元件530和衬垫层 540。此外，接收传感器60包括匹配层610、FPC 620、压电元件630和衬垫层640。应当注意的是，发射传感器50的配置与接收传感器60的配置相同，因此以接收传感器60的配置为例进行说明。匹配层610被配置为使得超声波在接收传感器60与空气之间有效地传播。通常， 压电体的声阻抗与空气的声阻抗之间有很大差异。因此，在其交界面处超声波振荡的传输损耗较大。匹配层610被配置为其声阻抗介于压电体的声阻抗与空气的声阻抗之间。通过在压电元件630与空气之间设置匹配层610，接收传感器60能够有效地检测通过空气传播的超声波。应当注意的是，匹配层610通过FPC 620之一接合至压电元件630。因此，匹配层 610与压电元件630 —起振荡。FPC 620是其中利用柔性电绝缘膜上的铜箔形成电路等的部件。FPC 620可以弯曲、堆叠、折叠、卷起和扭曲。FPC 620将压电元件630夹在中间。FPC 620的其上印有铜箔的侧面电连接至压电元件630的电极。应当注意的是，FPC 620并不是必要元件，也可以采用其中至少在压电体的两侧设置有可从外部连接的电极的构造。亦即，也可以用其他元件来代替FPC 620，或者省略 FPC 620。压电元件630包括压电体(其可以是石英晶体或陶瓷等)和布置在该压电体两侧的电极。当施加脉冲信号时，压电体表现出根据所施加的脉冲信号的循环周期和强度而振荡的压电效应。因此，压电体能够将电信号转换为超声波。此外，压电体能够将超声波转换为电信号。衬垫层640吸收从压电元件630辐射到匹配层610相反侧(背侧)的声能(振荡)。此外，衬垫层640抑制压电元件630的自由振荡。应当注意的是，利用切割工艺将接收传感器60的匹配层610、FPC620和压电元件 630切割成多个通道C，稍后将加以说明。因此，接收传感器60能够检测来自与该各个通道 C相对应的不同区域的超声波。图6是示出图4中所示的异物检测设备135的发射传感器50和接收传感器60的配置示例的局部截面图。图6是从宽度方向B观看异物检测设备135的图。如图6所示，发射传感器50连接至同轴电缆550。亦即，在连接部560中，发射传感器50的FPC 520的印有铜箔的侧面连接至同轴电缆550的正极端子或负极端子。由此， 例如发射传感器50电连接至产生脉冲信号的发射脉冲发生器等。亦即，当脉冲信号通过同轴电缆550进入发射传感器50时，与该脉冲信号相对应的电压被施加至压电元件530的压电体。类似地，接收传感器60同样连接至同轴电缆650。亦即，在连接部660中，接收传感器60的FPC 620的印有铜箔的侧面连接至同轴电缆650的正极端子或负极端子。由此， 例如接收传感器60电连接至读入压电元件630产生的检测信号的读取电路等。亦即，如果超声波被辐射到接收传感器60上，则压电元件630产生的信号经由同轴电缆650进入读取电路。应当注意的是，同轴电缆650针对压电元件被切割成的通道中的每一个通道而连接至接收传感器60。因此，接收传感器60能够向读取电路发射在相应通道中检测到的信号。图7是例示图4中所示的异物检测设备135的传感器的配置示例的示意图。如图7所示，接收传感器60具有沿宽度方向B的传感器宽度Wa。接收传感器60 的通道60a、60b*"60n在宽度方向B上被切割成宽度Ws，如上所述，通过将接收传感器60切割成多个通道60a、60b··· 60η,通道60a、60b··· 60η中的每一个能够检测来自一个不同区域的超声波。例如，接收传感器60以预定间隔连续地检测超声波。因此，接收传感器60能够在每一个预定区域中检测透射通过所传送的片材7的超声波。应当注意，优选的是，接收传感器60的匹配层610在传送方向A上的长度(传感器长度Ls)小于检测到的异物(胶带)8在传送方向A上的长度(胶带长度Lt)的一半。
此外，优选的是，接收传感器60的匹配层610在宽度方向B上的长度(传感器宽度Ws)小于检测到的异物(胶带)8在宽度方向B上的长度(胶带宽度Wt)的一半。如果传感器长度Ls是胶带长度Lt的一半或更大，或者传感器宽度Ws是胶带宽度 Wt的一半或更大，则接收传感器60的通道60a、60b··· 60η的检测范围有可能与片材7上的胶带8的附着范围的边缘重叠。在该情况下，接收传感器60可能无法检测到足以鉴别出是否粘附有胶带8的超声波衰减。如果传感器长度Ls小于胶带长度Lt的一半，且传感器宽度Ws小于胶带宽度Wt的一半，则在两个连续定时中的一个，这些通道中的至少一个通道的检测范围位于胶带8粘附至片材的粘附范围之内。因此，接收传感器60能够检测足以鉴别片材上是否粘附有胶带 8的超声波衰减。应当注意，虽然已经说明了传感器长度Ls小于胶带长度Lt的一半，且传感器宽度 Ws小于胶带宽度Wt的一半，但对此并无限制。只要能够检测到足以鉴别出片材上是否粘附了胶带8的超声波衰减，匹配层610就可以是任意大小。以下说明制造发射传感器50和接收传感器60的步骤。图8至12是例示制造图 4中所示的异物检测设备135的发射传感器50和接收传感器60的方法的局部截面图。应当注意，制造发射传感器50的步骤与制造接收传感器60的步骤相同，下面以制造接收传感器60的步骤为例进行说明。图8是示出压电元件630的上面、前面和侧面的图。如果将压电元件630布置为接收传感器60，则顶视图对应于从垂直方向C观看的视图。此外，前视图对应于从传送方向A观看的视图。侧视图对应于从宽度方向B观看的视图。这里，顶视图和侧视图被示出为截面图。如图8所示，压电元件630包括压电体631和布置在压电体631的表面上并由导电层制成的铜箔层63 和632b。压电体631例如由石英晶体或陶瓷制成。第一铜箔层63 例如由涂敷在压电体631的一侧的铜箔等制成，第二铜箔层632b例如由涂敷在压电体631 的另一侧的铜箔等制成。亦即，压电体631夹在第一铜箔层63 与第二铜箔层632b之间。接着，如图9所示，对铜箔层63 和632b的表面稀薄地涂敷环氧树脂。因此，形成了粘结层633。环氧树脂是导电树脂粘结剂。接着，如图10所示，将FPC 620以粘结方式接合于粘结层633上。以适当压力将 FPC 620与压电元件630压在一起同时将粘结层633夹在中间。由此，环氧树脂被硬化。应当注意的是，为了连接同轴电缆650，将FPC 620形成为在传送方向A上比压电元件630更长。FPC 620包括基础板621和铜箔层622。对FPC 620进行粘结，使得形成有铜箔层 622的一侧面对粘结层633。由此，FPC 620的铜箔层622经由导电粘结层633电连接至压电元件630的铜箔层63 和632b。结果，形成了中间夹有压电体631的第一导电层和第二导电层。第一导电层和第二导电层用作对压电体631进行驱动的电极。接着，如图11所示，对FPC 620的基础板621的表面稀薄地涂敷环氧树脂。因此， 形成粘结层623和粘结层624。应当注意的是，粘结层623和6M被形成为在传送方向A上对应于接合的匹配层610和衬垫层的大小。接着，如图12所示，将匹配层610粘结至粘结层623。此外，将衬垫层640粘结至粘结层624。亦即，以适当压力将匹配层610和FPC 620压在一起同时将粘结层623夹在中间。此外，以适当压力将衬垫层640和FPC 620压在一起同时将粘结层拟4夹在中间。由此，环氧树脂被硬化。如上所述，根据检测到的异物在传送方向A上的长度，确定匹配层610在传送方向 A上的长度(传感器长度Ls)。为了制造匹配层610，首先搅拌液态的环氧树脂并消去其泡沫。将液态环氧树脂倒入模具。由此，液态环氧树脂硬化成板状。硬化的环氧树脂被研磨(其厚度被磨掉)至预定厚度D，并被处理成衬底。基于由上述方法确定的传感器长度Ls和传感器宽度Wa，对衬底进行切割。由此，形成宽度为Wa、长度为Ls和厚度为D的匹配层610。如上所述，将普通的工业用环氧树脂用于匹配层610，因此材料并不昂贵，并且也能够以低成本制造接收传感器。利用上述步骤，能够形成匹配层610、FPC 620、压电层630和衬垫层640在彼此之上层叠的传感器(层状体)。应当注意，该配置与发射传感器50的配置相同。接着描述切割处理。图13是例示图4中所示的异物检测设备135的传感器的制造方法的局部截面图。图8至12中所示的步骤制造的厚度为Da的传感器(层状体)在平行于传感器长度方向(当安装传感器时的传送方向A)上被切割刀片700切入预定深度Dc的切口。在该情况下，以图7中所示传感器宽度Ws为间距从匹配层610侧执行切入。深度Dc小于传感器的厚度Da，并等于或大于从衬垫层640侧上的FPC 620的铜箔层622到匹配层610的厚度Db。按照这种方式利用切口形成的通道彼此电隔离。虽然已经描述了上述处理，但可以制造包括多个通道的接收传感器60。图14是例示图4中所示的异物检测设备135的控制系统的配置示例的框图。如图14所示，异物检测设备135包括控制器10、发射传感器50、接收传感器60、脉冲发射器70、读取电路80和确定电路90。控制器10、发射传感器50、接收传感器60、脉冲发射器70、读取电路80和确定电路90经由总线彼此连接。控制器10执行对异物检测设备135的总体控制。控制器10例如包括CPU、缓冲存储器、程序存储器和非易失存储器。CPU执行各种算术处理。缓冲存储器临时存储CPU的计算结果。程序存储器和非易失存储器存储由CPU执行的各种程序以及控制数据。控制器10可以通过由CPU执行存储在程序存储器中的程序，来执行各种处理。例如，控制器10对发射传感器50和接收传感器60的操作定时进行控制。控制器10连接至图3中所示的检查部116的CPU 155和主控制器151。例如控制器10可以向主控制器151或CPU 155通知处理结果。此外，控制器10可以基于从主控制器151或CPU 155发送的控制信号，控制异物检测设备135的操作。脉冲发射器70基于控制器10的控制，生成脉冲信号。脉冲发射器70将所生成的脉冲信号输入发射传感器50。发射传感器50向压电元件530施加基于所输入的脉冲信号的电压。因此，发射传感器50发出超声波。接收传感器60基于压电元件630的操作，生成超声波检测信号，其中该压电元件630的操作跟随匹配层610的振荡。接收传感器60包括该多个通道60a至60h。接收传感器60检测来自这些通道中每一个的超声波，并生成相应的检测信号。应注意的是，该通道的数量仅作为示例，并且可以根据接收传感器60的分辨率确定通道数量和每个通道的大如果在发射传感器50与接收传感器60之间存在片材7，则接收传感器60检测到从发射传感器50发出并透射通过片材7的透射波。而且，如果在片材7上存在异物8，则接收传感器60检测到从发射传感器50发出并透射通过片材7和异物8的透射波。读取电路80读取由多个通道60a至60h检测到的检测信号。读取电路80以预定间隔读取从接收传感器60接收的检测信号。因此，读取电路80能够从整个传送片材7获得检测信号。例如，读取电路80可以获得如图15所示的检测信号。图15是示出图4中所示的异物检测设备135检测到的信号和曲线的示意图。在图15的曲线中，纵轴表示每个通道检测到的信号(传感器输出)的强度，而横轴表示片材 7的传送距离(片材7上的检测范围)。异物检测设备135利用发射传感器50向在传送路径115上传送的片材7辐射超声波。接收传感器60的各个通道从预定范围处检测透射通过片材7的透射波。因此，接收传感器60的通道中的每一个向读取电路80输出传感器输出。波形A表示对位于片材7的传送范围以外的范围进行扫描的通道A检测到的检测信号。波形B表示对位于片材7的传送范围以内的未粘附有胶带8的范围进行扫描的通道 B检测到的检测信号。波形C表示对位于片材7的传送范围内的包含在附着有胶带8的区域内的范围进行扫描的通道C检测到的检测信号。波形D表示对位于片材7的传送范围以内的包含胶带8的边缘部分的范围进行扫描的通道D检测到的检测信号。如波形A所示，如果在片材7的传送范围以外检测超声波，则通道A直接检测从发射传感器50输出的超声波。在该情况下，不存在对超声波造成衰减的物质。因此，通道A 检测到的超声波总是处于高电平。如波形B所示，在片材7的传送范围内，如果从未粘附有胶带8的区域检测超声波，则通道B检测透射通过片材7的透射波。亦即，从发射传感器50输出的超声波透射通过片材7并辐射到通道B上。在该情况下，通道B检测到的超声波的电平对应于由于片材 7而导致的超声波的衰减率。如波形C所示，如果检测位于片材7的传送范围内并位于胶带8的粘附范围内的超声波，则通道C检测透射通过片材7和胶带8的透射波。亦即，从发射传感器50输出的超声波透射通过片材7和胶带8并辐射到通道C上。在该情况下，通道C检测到的超声波的电平对应于由于片材7和胶带8而导致的超声波的衰减率。如波形D所示，如果检测位于片材7的传送范围内并位于包括胶带8的边缘的范围内的超声波，则通道D检测到透射通过片材7的透射波与透射通过片材7及胶带8的透射波的组合波。亦即，向通道D辐射从发射传感器50输出并透射通过片材7的透射波和透射通过片材7以及胶带8这两者的透射波。在该情况下，通道D检测到的超声波的电平介于曲线B与曲线C的电平之间。确定电路90包括预先存储有参考值的参考值存储器90a。确定电路90将利用读取电路80获得的信号与存储在参考值存储器90a中的参考值进行比较。基于该比较结果，
13确定电路90确定片材7是否粘附有异物8。亦即，如果利用读取电路80从通道获得的检测信号等于或大于存储在参考值存储器90a中的参考值，则确定电路90确定不存在异物8。如果利用读取电路80从通道获得的检测信号小于存储在参考值存储器90a中的参考值，则确定电路90确定存在异物8。此外，基于检测到用于该确定的检测信号的位置，确定电路90可以指定片材7上附着异物8的范围。如上所述，在根据本实施方式的超声传感器制造方法中，一对FPC 620接合至压电元件630的两侧。因此，压电元件630的第一铜箔层63 和第二铜箔层632b电连接至 FPC 620的相应铜箔层622，由此形成电极。此外，衬垫层640接合至FPC 620中的一个。并且，基于与所希望的检测范围相对应的传感器长度和传感器宽度形成匹配层610。亦即，基于该传感器长度和传感器宽度对用于匹配层610的衬底进行切割。切下的匹配层610接合至另一 FPC 620。通过该处理，能够制造发射传感器50。此外，切口 G与传送方向A平行地切入通过上述处理制造的层状体，切入的深度从匹配层610至少延伸至衬底层640侧的FPC 620的铜箔层622。由此，能够在公共的衬垫层 640上形成包括压电元件630和匹配层610的多个通道C。结果，能够制造具有多个通道C 的接收传感器60。利用上述方法，能够通过改变从衬底切割的匹配层610的大小来改变接收传感器 60的传感器长度。因此，能制造检测范围符合所希望的分辨率的接收传感器。结果，提供了制造超声传感器的方法、超声传感器、包括超声传感器的纸币处理装置，利用其能够容易地改变传感器的分辨率。利用上述方法，能够使除了匹配层610以外的部件标准化。亦即，不再需要根据规格提供具有不同大小的FPC 620、压电元件630和衬垫层640。因此，能够减少制造具有不同分辨率的多个超声传感器的成本。 在上述实施方式中，已经说明了切口 G平行于传送方向A切入层状体所达到的深度是从匹配层610到衬垫层60侧上的FPC 620的铜箔层622，然而，本方法不限于此方法。 例如，也可以将切口 G设置为与平行于传送方向A的方向成一定角度。图16A至16C是例示异物检测设备135的接收传感器60的另一个切割示例的图。 图16A是示出从匹配层610侧观看时在切割之前的阶段的接收传感器60的图。图16B和图16C是示出从匹配层610侧观看时在切割后的阶段的接收传感器60的图。图16B示出了沿着与传送方向A平行的方向切割的示例。当执行切割处理时，由于切割刀片700的厚度而导致存在特定的切割容限(dicing allowance).结果，在宽度方向B上存在位于以宽度Ws形成的通道之间的不能被感测到的切割容限宽度Wg的区域。因而，如图16C所示，以与平行于传送方向A的方向成角度Gw地执行该切割。优选的是，切割角度θ w是如下角度，即至少使得在宽度B方向上不能被感测到的区域消失，并且相邻通道60a和60b的扫描范围不重叠。在该情况下，能够防止在宽度方向B上出现不能被感测到的区域，并防止通道60a、60lr"60n的检测结果受到影响。在上述实施方式中，从发射传感器50输出的超声波的衍射量根据发射传感器50 的匹配层510在传送方向A上的长度(传感器长度)而变化。亦即，如果传感器长度较小， 则从发射传感器50输出的超声波容易发生衍射。因此，从发射传感器50输出的超声波容易发生扩散。结果，发射传感器50和接收传感器60所在位置的错误可能会导致接收传感器60 检测到的超声波的损失。因此，这种布置错误可能会影响接收传感器60的检测结果。为了解决该问题，例如，通过调节发射传感器50的匹配层510在传送方向A上的长度与接收传感器60的匹配层610的长度之间的关系，能够防止发射传感器50和接收传感器60的布置位置的错误影响接收传感器60的检测结果。图17是示出图4中所示的异物检测设备135的发射传感器50和接收传感器60 的另一示例的局部截面图。图17是沿宽度方向B截取的异物检测设备135的图。图17在截面图中示出了发射传感器50和接收传感器60。如图17所示，发射传感器50的匹配层510在传送方向A上比接收传感器60的匹配层610更长。在该情况下，即使发射传感器50的布置位置与接收传感器50的布置位置之间在传送方向A上存在偏差，也能够防止该偏差影响接收传感器60的检测结果。亦即，发射传感器50的匹配层510在传送方向A上具有裕量。通过以此方式制造发射传感器50和接收传感器60，容易布置发射传感器50和接收传感器60。此外，在上述实施方式中，说明了发射传感器50被构造成使用未分隔开的匹配层 510和压电元件530来生成超声波。然而，在该情况下，需要具有较大尺寸的大容量放大器 A来使脉冲发射器70驱动压电元件。因此，成本可能较高。然而，异物检测设备135还可以具有如下配置，在该配置中，通过进行切割使得发射传感器50的匹配层510和压电元件530分隔开，并且由多个放大器A驱动这些分隔开的压电元件530。图18A和图18B是例示图4中所示的异物检测设备135的发射传感器50的另一配置示例的图。图18A和图18B是从匹配层510侧观看发射传感器50的图。图18A中所示的脉冲发射器70的用于驱动发射传感器50所必需的放大器A的容量大致等于用来驱动图18B中所示的分隔开的发射传感器50的通道50a、50b、50c和50d 所必需的放大器A的容量之和。亦即，利用该配置，能够根据发射传感器50的分隔数量，减小用于通道驱动的放大器的容量。结果，能够减小异物检测设备135的成本。虽然已经描述了某些实施方式，但这些实施方式仅作为示例给出，而不是旨在限制本发明的范围。实际上，此处描述的新方法和装置可以按多种其他形式来具体实施。并且，在不脱离本发明的精神的情况下，可以在此处描述的方法和装置的形式上做出各种省略、替换和改变。所附权利要求书及其等同物旨在涵盖落入本发明的范围和精神内的这种形式或修改。
权利要求
1.一种制造超声传感器的方法，该方法包括在具有相对侧的压电体(631)的一侧上形成第一导电层(632a)； 在所述压电体(631)的另一侧上形成第二导电层(632b)； 在所述第一导电层(632a)上形成衬垫层(640)； 在所述第二导电层(632b)上形成预定大小的匹配层(610)；设置穿过所述第一导电层(63 )、所述压电体(631)、所述第二导电层(632b)和所述匹配层(610)的至少一个切口(G)以形成多个通道(C)，所述切口(G)的深度从所述匹配层 (610)至少延伸到所述第一导电层(632a)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，基于待检测物体在该待检测物体的传送方向上的大小，设定所述匹配层(610)在该待检测物体的传送方向上的长度。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述匹配层(610)在该待检测物体的传送方向上的长度小于该待检测物体在该待检测物体的传送方向上的长度的一半。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在与待检测物体的传送方向成预定切割角度 (0w)的方向上，在从所述匹配层(610)延伸到所述第一导电层(632a)的深度上设置所述切口(G)。
5.一种超声传感器，包括 具有相对侧的压电体(631)；形成在所述压电体(631)的一侧上的第一导电层(632a)； 形成在所述压电体(631)的另一侧上的第二导电层(632b)； 形成在所述第一导电层(632a)上的衬垫层(640)； 形成在所述第二导电层0532b)上的预定大小的匹配层(610)；和通过利用至少一个切口(G)切割穿过所述匹配层(610)、所述第一导电层(63 )、所述压电体(631)和所述第二导电层(632b)而形成的多个通道(C)，该至少一个切口(G)的深度从所述匹配层(610)至少延伸到所述第一导电层(632a)。
6.一种片材处理装置，包括 用于传送片材(7)的传送部(115)；用于向所述片材(7)发出超声波的发射部(50)，该发射部(50)在与传送方向垂直的方向上比所述片材(7)的宽度更长；用于接收透射通过所述片材(7)的超声波的接收部(60)，该接收部(60)布置在与所述发射部(50)相对的位置处，使得所述传送部(11 布置在所述发射部(50)与所述接收部 (60)之间，所述接收部(60)包括 具有相对侧的压电体(631)；形成在所述压电体(631)的一侧上的第一导电层(632a)； 形成在所述压电体(631)的另一侧上的第二导电层(632b)； 形成在所述第一导电层(632a)上的衬垫层(640)； 形成在所述第二导电层(632b)上的预定大小的匹配层(610)；以及通过利用至少一个切口(G)切割穿过所述匹配层(610)、所述第一导电层(63 )、所述压电体(631)和所述第二导电层(632b)而形成的多个通道(C)，该至少一个切口(G)的深度从所述匹配层(610)至少延伸到所述第一导电层(632a)；确定部(151)，用于将所述接收部(60)的所述多个通道(C)检测到的检测信号与预先存储的参考值进行比较，并基于该比较的结果确定所述片材(7)是否附着有异物；以及分类处理部(152)，基于所述确定部(151)的确定结果对所述片材(7)进行分类。
7.根据权利要求6所述的片材处理装置，其中，所述发射部(50)包括具有相对侧的压电体(631)；形成在所述压电体(631)的一侧上的第一导电层(632a)；形成在所述压电体(631)的另一侧上的第二导电层(632b)；形成在所述第一导电层(632a)上的衬垫层(640)；以及形成在所述第二导电层(632b)上的预定大小的匹配层(610)。
8.根据权利要求7所述的片材处理装置，其中，所述发射部(50)的匹配层(610)在所述片材(7)的传送方向上的长度至少为所述接收部(60)的匹配层(610)在所述片材(7) 的传送方向上的长度。
9.根据权利要求6所述的片材处理装置，其中，所述发射部(50)包括通过利用至少一个切口(G)切割穿过所述第一导电层(63 )、所述压电体(631)、所述第二导电层(632b) 和所述匹配层(610)而形成的多个通道(C)，该至少一个切口(G)的深度从所述匹配层 (610)至少延伸到所述第一导电层(632a)；并且所述装置进一步包括分别驱动所述发射部(50)的通道(C)的多个放大器(A)。
10.根据权利要求6所述的片材处理装置，其中，基于待检测物体在该待检测物体的传送方向上的大小，设定所述匹配层(610)在所述传送方向上的长度。
全文摘要
根据一个实施方式，本发明提供了一种超声传感器制造方法，该方法包括在具有相对侧的压电体的一侧上形成第一导电层；在所述压电体的另一侧上形成第二导电层；在所述第一导电层上形成衬垫层；在所述第二导电层上形成大小与待检测的传送物体的大小相对应的匹配层；以及设置切割穿过所述第一导电层、所述压电体、所述第二导电层和所述匹配层的至少一个切口以形成多个通道，所述切口的深度从所述匹配层至少延伸至所述第一导电层。
文档编号G01V1/00GK102194274SQ20101059321
公开日2011年9月21日 申请日期2010年12月17日 优先权日2010年3月18日
发明者山本幸洋, 逸见和弘 申请人:株式会社东芝