JP2000088532A - 紙葉類の厚み検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 貼合せ偽造紙幣を低コスト、かつ確実に検出
することを可能とした紙幣の厚み検出装置において、検
出手段として使用するローラに偏心回転が発生し、ロー
ラ間を通過する紙幣の厚さ検出精度が低下するという不
具合を確実に解消する。 【解決手段】 軸固定ローラ２２と、軸固定ローラに対
して進退する可動ローラ２３と、該可動ローラと共に進
退する遮光部材２５と、該遮光部材に設けた孔等２６を
挟んで対向配置されたＬＥＤ２７及び受光素子２８と、
制御部と、から成り、軸固定ローラの外周面には所定の
周方向ピッチで複数の溝５０が形成されており、両ロー
ラのニップ部を紙幣２０が通過している間、軸固定ロー
ラに設けた溝が紙幣によって隠蔽されている期間を紙幣
の通過期間と判定し、該紙幣の通過期間内に検出された
紙幣の肉厚を含む波形から紙幣無時における軸固定ロー
ラの周面形状波形を減じた値を真の紙幣の厚みとして算
出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動販売機、両替
機、入出金装置等において使用される紙幣識別装置の改
良に関し、詳細には投入された紙幣等の紙葉類の厚みを
検出する手法として２つのローラ間を紙幣が通過する際
の一方のローラの位置変動量に基づいて検出を行う方法
を実施する場合に、加工精度や摩耗等の原因によってロ
ーラの周面形状が真円ではなく偏心円となっていること
に起因して発生する厚み検出精度の悪化を確実に防止す
ることができる紙幣の厚み検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動販売機、両替機、入出金装置等の紙
幣取扱装置は、紙幣識別装置によって顧客が投入した紙
幣の真贋、金種、枚数等を判定した上で、当該紙幣が真
正かつ必要金額を満たしている場合には、商品等を提供
して釣銭を払出したり、両替したり、或は紙幣を受入れ
る等の処理を実行するように構成されている。ところ
で、紙幣取扱装置を利用した不正行為として、図９に示
した如く紙幣の断片２をセロハンテープ等の薄いシール
材３によって貼り合わせることによって作成した貼合せ
偽造紙幣１が用いられることがある。この種の偽造紙幣
１は従来の紙幣識別装置によっては検出されにくく、貼
合せ偽造紙幣による被害が多発したため、緊急の対策が
求められた。これに対しては、識別装置の精度を高度化
することによりシール材を利用した偽造を判別すること
は可能であるが、識別装置が高価なものとなり、これを
利用した自動販売機等が高コスト化するという問題が生
じる為、低コストでありながら貼合せ偽造紙幣を検出す
ることができる技術の開発が望まれていた。

【０００３】このような貼合せ偽造紙幣を検出するため
に、例えばキャッシュカードの識別装置において使用さ
れるカードの有無判別装置を流用し、投入された紙幣の
一部に厚みの異なる部分が存在する場合に、紙幣にシー
ル材等の異物が付着しているものと判定する方法も考え
られる。即ち、図１０(a) (b) はキャッシュカードの有
無を判別する装置の一例の略図であり、軸を固定された
軸固定ローラ５と、上下動可能に支持された可動ローラ
６との間をキャッシュカード７が通過する際に可動ロー
ラ６が上方に移動する変位量を検出機構８によって検出
する構成を備えている。この検出機構８は、先端にて可
動ローラ６の軸を支持すると共に支点９ａを中心として
上下に揺動する揺動プレート９と、揺動プレート９の他
端を検出するフォトインタラプタ１０とを備えている。
支点９ａから可動ローラ６の軸までの距離と、支点９ａ
から揺動プレート他端部までの距離の比は、１：２程度
である。この検出機構８は、所謂テコの構成によって、
カードの厚みによる偏移を拡大して発光素子−受光素子
間の検出光をＯＮ／ＯＦＦさせてカードの有無を検出す
るものである。この例では、キャッシュカード７が両ロ
ーラのニップ部に存在しない場合には揺動プレート９の
他端部がフォトインタラプタ１０を遮蔽することがない
一方で、キャッシュカード７がニップ部を通過している
間においては可動ローラ６が上方に変位する結果として
揺動プレート９が支点９ａを中心として時計廻りに回動
するために揺動プレートの他端部がフォトインタラプタ
１０を遮蔽し、キャッシュカードの存在が検出される。
キャッシュカードの肉厚は１ｍｍ程度と厚い為、上記の
ごとき検出機構８によってカードの有無を検出すること
ができる。

【０００４】しかし、厚肉のカード用の検出機構を用い
て十数ミクロン程度の薄い紙幣やシール材の厚みを検
出、識別することは困難である。即ち、この検出機構８
を用いて十数ミクロンの肉厚を検出する為には、支点９
ａから可動ローラ軸までの長さと、支点９ａから揺動プ
レート他端部までの長さの比を、１：数十、又は１：数
百に設定しない限り、光センサによって検出可能な変位
を得ることができない。また、揺動プレート９の全長を
現状のままに維持しながら、上記各寸法が上記比率を満
たすように支点９ａの位置を移動させるだけでは必要十
分な検出精度を確保することはできず、揺動プレート長
の長大化によって検出機構を大型化しない限り、必要十
分な精度を備えた検出機構を得ることは不可能である。
しかし、自動販売機等のレイアウト上の制限から、検出
機構の大型化には限界があり、カード用の検出機構を十
数ミクロン厚の紙幣の厚さ検出に適用することは不可能
であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、装置の大型化を招くことなく、セロハンテ
ープ等を用いて紙幣の断片を貼り合わせることにより作
成した貼合せ偽造紙幣を低コスト、かつ確実に検出する
ことを可能とした紙幣の厚み検出装置において、検出手
段として使用するローラの真円度が加工精度等に起因し
て低下していること等によって偏心回転が発生し、ロー
ラ間を通過する紙幣の厚さ検出精度が低下するという不
具合を確実に解消することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の発明は、軸固定ローラと、該軸固定ロー
ラの周面と接した位置と離間した位置との間を進退可能
に支持された可動ローラと、該可動ローラと共に進退す
る遮光部材と、該遮光部材に設けた孔等を挟んで対向配
置された発光素子及び受光素子と、制御部と、から成
り、可動ローラは、軸固定ローラとのニップ部を紙葉類
（例えば、紙幣）が通過する際に軸固定ローラから離間
する方向に変位し、発光素子から出射された検知光が孔
等を通過して受光素子によって受光されるように発光素
子と受光素子の位置関係が設定されており、受光素子か
らの出力は、軸固定ローラと可動ローラとのニップ部を
紙幣が通過している期間に可動ローラが変位することに
よって上記出力に変動が発生するように構成されてお
り、上記軸固定ローラの外周面には所定の周方向ピッチ
で複数の溝が形成されており、上記制御部は、上記両ロ
ーラのニップ部を紙幣が通過していない時に発光素子か
ら出射され受光素子によって受光された検知光に基づい
て得られる軸固定ローラの周面形状波形と、上記両ロー
ラのニップ部を紙幣が通過している間に得られる紙幣の
肉厚を含む波形とに基づいて紙幣の有無を検出する際
に、軸固定ローラに設けた上記溝が紙幣によって隠蔽さ
れている期間を紙幣の通過期間と判定し、該紙幣の通過
期間内に検出された紙幣の肉厚を含む波形から紙幣無時
における軸固定ローラの周面形状波形を減じた値を真の
紙幣の厚みとして算出することを特徴とする。請求項２
の発明は、上記受光素子として、ＰＳＤ素子を用いたこ
とを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示した形態
例により詳細に説明する。図１は本発明に係る紙幣（紙
葉類）の厚み検出装置の一形態例の概略構成図であり、
この厚み検出装置は、自動販売機等の紙幣取扱装置にお
いて投入された紙幣の厚みを検出することによって貼合
せ偽造紙幣であるか否かを判定する手段である。紙幣２
０を載置して矢印方向に搬送するために所定の間隔を隔
てて複数本平行配置された細幅帯状のベルト２１と、ベ
ルト２１間に位置する空間に配置された軸固定の駆動ロ
ーラ２２及び上下動可能な可動ローラ２３と、可動ロー
ラ２３の軸部２３ａを回転自在に支持して上下動するブ
ラケット２４と、ブラケット２４から上方に一体的に突
出された遮光部材２５と、遮光部材２５に貫通形成され
た円形の孔２６と、孔２６を挟んで対向して固定配置さ
れたＬＥＤ（発光素子）２７及びＰＳＤ素子（Position
Sensitive Light Detector 位置検出素子）２８と、を
備えている。円形の孔２６の径は０．５ｍｍ±０．２ｍ
ｍ程度であり、発光素子２７から出射される光のうち孔
２６を通過した円形の光束がＰＳＤ素子の受光面によっ
て受光される。なお、円形の孔の代わりに、横長のスリ
ットを用いてもよい。紙幣２０は、例えばセロハンテー
プ３０を用いて紙幣の断片同士を接合した所謂貼合せ偽
造紙幣であり、紙幣２０及びセロハンテープ３０の各肉
厚は、０．１ｍｍ程度である。この紙幣２０がベルト２
１上に乗って矢印方向に搬送される際に駆動ローラ２２
と可動ローラ２３とのニップ部に進入すると、それまで
駆動ローラ２２上に乗って連れ回りしていた可動ローラ
２３が紙幣２０によって押し上げられて紙幣の肉厚分
（例えば、０．１ｍｍ）、或は紙幣及びセロハンテープ
３０の合計肉厚分（例えば、０．２ｍｍ）だけ上方に持
ち上がる。可動ローラ２３の軸部２３ａはブラケット２
４及び遮光部材２５と一体的に上下動するため、可動ロ
ーラ２３の上下方向への変位量は孔２６の高さ位置の変
位量となって現れる。

【０００８】次に、図２(a) はＰＳＤ素子２８の構成を
示す斜視拡大図、(b) はその断面図であり、ＰＳＤ素子
２８は上下に２分割された受光面４０Ａ、４０Ｂを有し
ており、受光面４０Ａからの出力Ａと、受光面４０Ｂか
らの出力Ｂが夫々リード線４１Ａ、４１Ｂから図示しな
い制御部に出力される。図３は各受光面４０Ａ、４０Ｂ
からの出力Ａ、Ｂの電圧値を、素子の中心位置Ｃからの
距離との関係で表す図表であり、発光素子２７からの出
射光の光軸がＰＳＤ素子２８の中心位置Ｃと一致してい
る状態が(b) の状態であり、出射光の光軸が上側にずれ
た状態で(a) 、下側にずれた状態が(c) に示されてい
る。出射光の光軸の位置が素子の中心Ｃから上・下いず
れかの方向にずれると、各受光面４０Ａ、４０Ｂからの
出力Ａ、Ｂに変化が生じ、出力Ａ、Ｂは対称的なふるま
いとなるので、両出力の差をとることにより感度を高め
ることができる。次に、図４は貼合せ偽造紙幣２０が両
ローラ２２、２３のニップ部を通過開始してから通過終
了するまでの各出力Ａ、Ｂの波形図であり、図５(a)
(b) 及び(c) は未通紙状態、紙幣の紙部分が通過してい
る状態、及びセロハンテープ部分が通過している状態に
おけるＰＳＤ素子の受光面の状態を示している。図４に
おけるｔ１より前の段階では可動ローラ２３は駆動ロー
ラ２２上に接した状態で転動している為、発光素子から
の出射光は図３(b) の受光状態にあり、各出力Ａ、Ｂは
一定である。

【０００９】次に、ｔ１の時点で可動ローラ２３が紙幣
２０の紙部分の先端により押し上げられ、発光素子から
出射されて孔２６を通過した光は、図３(b) の状態より
も少しく上側（受光面４０Ａ側）に変位した状態となっ
ている。この時、出力Ａは少しく高まり、逆に出力Ｂは
少しく低下している。この状態はｔ２まで継続してお
り、ｔ１〜ｔ２の期間は、紙部分の上面を可動ローラ２
３が転動している期間である。ｔ２〜ｔ３の期間は、可
動ローラ２３がセロハンテープ３０上に乗り上げてセロ
ハンテープ３０上を転動している状態であり、この期間
における出力Ａは、期間ｔ１〜ｔ２の出力よりも高くな
っており、これと相対的に出力Ｂは低下している。次
に、ｔ３〜ｔ４の期間は、ｔ１〜ｔ２の期間と同様に紙
幣の紙部分の上面を可動ローラ２３が転動している状態
に相当する期間であり、ｔ４〜ｔ５の期間はｔ２〜ｔ３
の期間と同様に可動ローラ２３がセロハンテープ３０上
に乗り上げてセロハンテープ３０上を転動している期間
である。更に、ｔ５〜ｔ６の期間は、ｔ１〜ｔ２、及び
ｔ３〜ｔ４の期間と同様に紙幣の紙部分の上面を可動ロ
ーラ２３が転動している状態に相当する期間である。ｔ
６の時点で紙幣の終端部が両ローラのニップ部を通過
し、ｔ６以降はｔ１以前と同様の出力状態となる。

【００１０】このように発光素子２７から出射されて孔
２６を通過し、ＰＳＤ素子２８上に照射される光の受光
位置は、孔２６が可動ローラ２３の上下動に連動して上
下動することにより上下方向に変位する。受光位置の上
下方向への変動は、出力Ａ、Ｂの変動となって現れ、当
該出力変動の程度に応じて正常な紙幣であるか、或は厚
肉部を有した貼合せ偽造紙幣であるかを判定する。即
ち、紙幣が両ローラのニップ部を通過する過程で、本来
の紙幣の紙厚を越えた厚み部分（厚肉部）が検出された
ときにこの厚肉部がセロテープ等のシール材による貼合
せ部分であり、この紙幣が貼合せ偽造紙幣であると制御
部は判定し、当該紙幣のリジェクト等の必要な措置を採
る。

【００１１】ところで、上記のごとき紙幣の厚み検出装
置は、２つのローラ２２、２３を用いて、両ローラ間を
通過する紙幣の厚みを検出している為、ローラ２２、２
３の真円度が正確であることが必要である。しかし、実
際には、加工精度、摩耗等に起因してその真円度にはバ
ラツキがあり、実際のローラは偏心回転し易い。例え
ば、ローラが真円であり偏心回転しない場合には、例え
ば出力Ａについて図６(a) に示したようなＨｉｇｈレベ
ルが直線に延びる波形が得られる。この為、紙幣の有
無、シール材の有無については厚みｈに対する閾値Ｈを
設けて、ｈ＞Ｈ：紙有り、ｈ＜Ｈ：紙無し、という基準
によって判断することが可能となる。しかし、実際に
は、ローラの真円度や軸部との組付け精度等に起因して
偏心回転することが多く、この場合に得られる波形は図
６(b) の如きものとなる。このような波形が検出される
場合に、通過する紙幣の真の厚みを検出する為には、次
式：紙の厚み＝（紙有時の波形のＨｉｇｈレベル値）−
（紙無時の波形のＨｉｇｈレベル値）を用いることがで
きる。なお、紙無時の波形（周面形状波形）とは、直前
の一周期分の波形のことであり、紙幣の先端が検知され
た場合の直前の一周期分の紙無時の波形を図示しない記
憶手段に記憶しておき、このデータを用いて紙の厚み検
出を行う。しかし、上記波形は、ローラの偏心回転に基
づいて得られる曲線状であるため、そのままでは紙無時
の波形と、紙有時の波形との区別が困難であり、紙の進
入と退出の各タイミングを知ることができない。その結
果、紙無時の波形のＨｉｇｈレベル値に基づいて閾値を
設定したとしても、紙の厚みを検出することはできな
い。このような偏心回転による不具合は、径の大きい軸
固定ローラ２２について専ら発生しやすい。

【００１２】図７は上記不具合を解決する為の本発明の
他の形態例の説明図であり、この厚み検出装置が上記形
態例の厚み検出装置と異なる点は、大径の軸固定ローラ
２２の外周面に所定の周方向間隔をおいて所定幅を有し
た溝５０を配置した構成にある。図８は上記のごとき溝
５０を備えた軸固定ローラ２２を用いた厚み検出装置に
よって紙幣の通過を検出する場合に得られる波形（出力
Ａ）を示しており、偏心回転する軸固定ローラ２２の回
転によって紙無時に得られるサインカーブ状の波形５１
には所定の間隔Ｔで凹部５１ａが形成されている。この
凹部５１ａは可動ローラ２３の外周面が溝５０に接した
時に検出される部分であり、この凹部５１ａの周期は、
溝５０に対応して一定である。従って、紙幣が両ローラ
２２、２３間を通過している間は、紙幣の長さＬに相当
する波形５１上の凹部５１ａは検出されない状態とな
る。従って、制御部は、波形５１中のある凹部５１ａ−
１の後、時間Ｔを経過しても次の凹部５１ａ−２が検出
されない場合には、該凹部５１ａ−１と次の凹部５１ａ
−２との間に紙幣Ｐの先端部が位置していることを判定
する。また、凹部５１ａが検出できなくなった後で最初
に凹部５１ａが検出された場合に、最初に検出された凹
部５１ａ−ｎとその直前の凹部との間に紙幣Ｐの後端部
が位置していると、制御部は判定する。紙幣が存在する
ものと想定される区間において紙幣の有無を確実に検知
するために予め波形５１に対応する閾値を設定しようと
しても、偏心回転に基づく曲線状の波形である為、閾値
を用いることはできない。本発明においては凹部５１ａ
の有無を検出することによって紙幣が存在する区間を確
実に判定できるので、閾値を用いずに厚みを検出するこ
とができる。即ち、本発明では、紙幣の先端位置と後端
位置との間において得られるＨｉｇｈレベルの値に基づ
いて次式を用いることにより、紙幣の厚みを算出するこ
とができる。 紙の厚み＝（紙有時の波形のＨｉｇｈレベル値）−（紙
無時の波形のＨｉｇｈレベル値） 上記の如き波形に基づいた紙幣の通過、及び厚みの検出
方法は、出力Ｂについても同様に適用することができ
る。

【００１３】こうして得られた紙幣の厚みの値に基づい
て、上記形態例の場合と同様にシール材の有無を判定す
ることができる。このように本発明では、紙幣通過時に
上昇する可動ローラの上昇量を光センサによって検出す
ることにより、紙幣の有無、及び厚みの変動を検出する
ようにした厚み検出装置において、大径の軸固定ローラ
の偏心回転に起因して紙幣有無の検出が困難化するとい
う不具合を解消するものである。即ち、受光素子から得
られる受光レベルが曲線状に変化した場合は、紙幣無状
態と、紙幣有状態との区別がつきにくくなるが、本発明
では、軸固定ローラの外周に溝を所定ピッチで形成し、
検出される曲線状の波形中に溝に対応する凹部が現れる
様に構成したので、この凹部を手掛かりとして紙幣の有
無、厚みの検知を行うことが可能となる。厚みの検知
は、紙幣通過区間におけるＨｉｇｈレベル値から、紙幣
無時における波形のＨｉｇｈレベル値を減じることによ
り、算出することができる。なお、本形態例において
は、厚み検出手段に用いる光学的検出手段として、ＰＳ
Ｄ素子を用いた例を示したが、これは一例に過ぎない。
従って、ＰＳＤ素子以外の受光素子を用いた厚み検出手
段に対しても本発明を適用することができる。ＰＳＤ素
子以外の受光素子を用いた場合において、一つの受光素
子からの出力に基づいて紙幣の有無、厚みを判定する場
合には、図７に示した方法をそのまま流用することがで
きる。なお、上記においては、主として紙幣について述
べたが、本発明は紙幣以外の紙葉類一般について適用す
ることができることは言うまでもない。

【００１４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、装置の大
型化を招くことなく、セロハンテープ等のシール材を用
いて紙幣の断片を貼り合わせることにより作成した貼合
せ偽造紙幣を低コスト、かつ確実に検出することができ
る。即ち、本発明では、紙幣の搬送経路を挟んで下側に
軸固定の駆動ローラを、上側に上下動が可能な可動ロー
ラを配置して両ローラをニップさせておき、更に可動ロ
ーラには孔、スリットを備えた遮光部材を組み付けて可
動ローラと共に上下動可能に構成し、該孔等を挟んで発
光素子と受光素子を固定的に対向配置した厚み検出装置
において、ローラ、特に大径の軸固定ローラが偏心回転
する場合においては、軸固定ローラの外周に溝を所定ピ
ッチで形成し、検出される曲線状の波形中に溝に対応す
る凹部が現れる様に構成したので、この凹部を手掛かり
として紙幣の有無、厚みの検知を行うことを可能とし
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る紙葉類（紙幣）の厚み検出装置の
一形態例の概略構成図。

【図２】(a) はＰＳＤ素子の構成を示す斜視拡大図、
(b) はその断面図。

【図３】(a) (b) 及び(c) はＰＳＤ素子の各出力と受光
位置との関係を示す図。

【図４】貼合せ偽造紙幣が両ローラのニップ部を通過開
始してから通過終了するまでの各出力Ａ、Ｂの波形図。

【図５】(a) (b) 及び(c) は未通紙状態、紙幣の紙部分
が通過している状態、及びセロハンテープ部分が通過し
ている状態におけるＰＳＤ素子の受光面の状態を示す
図。

【図６】(a) 及び(b) は厚み検出装置に用いる光学セン
サからの出力を示しており、(a) はローラが偏心回転し
ない場合、(b) は偏心回転する場合の不具合を説明する
図である。

【図７】本発明を実施する為の厚み検出装置の一例の構
成図。

【図８】図６の厚み検出装置によって得られる出力波形
図。

【図９】貼合せ偽造紙幣の構成例を示す図。

【図１０】(a) (b) はキャッシュカードの有無を判別す
る従来装置の一例の略図。

【符号の説明】

２０ 紙幣（紙葉類）、２１ ベルト、２２ 駆動ロー
ラ、２３ 可動ローラ、２４ ブラケット、２５ 遮光
部材、２６ 孔、２７ 発光素子（発光素子）、２８
ＰＳＤ素子、３０ セロハンテープ、４０Ａ、４０Ｂ
受光面、４１Ａ、４１Ｂ リード線、５０ 溝、５１
波形、５１ａ 凹部．

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸固定ローラと、該軸固定ローラの周面
   と接した位置と離間した位置との間を進退可能に支持さ
   れた可動ローラと、該可動ローラと共に進退する遮光部
   材と、該遮光部材に設けた孔等を挟んで対向配置された
   発光素子及び受光素子と、制御部と、から成り、 可動ローラは、軸固定ローラとのニップ部を紙葉類が通
   過する際に軸固定ローラから離間する方向に変位し、 発光素子から出射された検知光が孔等を通過して受光素
   子によって受光されるように発光素子と受光素子の位置
   関係が設定されており、 受光素子からの出力は、軸固定ローラと可動ローラとの
   ニップ部を紙葉類が通過している期間に可動ローラが変
   位することによって上記出力に変動が発生するように構
   成されており、 上記軸固定ローラの外周面には所定の周方向ピッチで複
   数の溝が形成されており、 上記制御部は、上記両ローラのニップ部を紙葉類が通過
   していない時に発光素子から出射され受光素子によって
   受光された検知光に基づいて得られる軸固定ローラの周
   面形状波形と、上記両ローラのニップ部を紙葉類が通過
   している間に得られる紙葉類の肉厚を含む波形とに基づ
   いて紙葉類の有無を検出する際に、軸固定ローラに設け
   た上記溝が紙葉類によって隠蔽されている期間を紙葉類
   の通過期間と判定し、該紙葉類の通過期間内に検出され
   た紙葉類の肉厚を含む波形から紙葉類無時における軸固
   定ローラの周面形状波形を減じた値を真の紙葉類の厚み
   として算出することを特徴とする紙葉類の厚み検出装
   置。
2. 【請求項２】 上記受光素子として、ＰＳＤ素子を用い
   たことを特徴とする請求項１記載の紙葉類の厚み検出装
   置。