JP2002536751A - 特殊な紙の誘電特性を評価するためのセンサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 紙幣の誘電特性を評価するためのコンデンサ・センサーは、評価通路の一方の側の送り側電極と、同じく評価通路の一方の側の受け側電極とを利用する。受動的電極は、評価通路の反対側に配置され、送り側及び受け側の電極の上方に置かれている。電子的処理回路は、送り側及び受け側電極に接続され、電極の結合容量の変化に対する信号を評価する。この結合は、一方の側の受動的電極と他方の側の送り側及び受け側電極との間を通過する紙幣の特性に直接関係する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】発明の技術分野 本発明は、特殊な紙の誘電特性を評価するためのセンサーを備えた鑑定機に関
する。本発明は、特に、紙幣の鑑定及び有価証券の鑑定に適用される。

【０００２】発明の背景 通貨鑑定機は、銀行券を受け入れ、受け入れた銀行券を蓄えるのに先立って、
銀行券を受けとり、その銀行券を鑑定機の通路を通して移動させるように設計さ
れる。時折、銀行券は、鑑定機内で詰まり、これは、特に、監視されていない装
置にとって問題となる。

【０００３】 鑑定機の詰まりは、しばしば、濡れた又は湿った銀行券の所為、又は時々不正
な銀行券に見られるような高密度の紙の所為である。これらの状態は、コンデン
サ・センサーによって知ることができる。

【０００４】 紙幣がコンデンサの電極間を通過するとき、コンデンサの静電容量は、紙幣の
誘電特性の影響によって増加する。高密度又は低密度の標本を鑑定機で試験する
と、この値からの振れが見られるだろう。

【０００５】 水は、紙幣の誘電率のほぼ１０倍の誘電率を持っている。紙幣がコンデンサの
電極間を通過するとき、その静電容量は乾燥した紙より高く、紙が湿っている程
静電容量が大きくなる（真正の紙幣に比べて）。それゆえ、コンデンサ・センサ
ーは、紙幣の湿気を測定することができ、紙幣が鑑定機で評価されている間に、
紙幣の真正度を評価するために使用することができる。

【０００６】 多くの鑑定機は、自動販売機のように、通常監視されていない用途に使用され
る。不正な紙幣は、多くの場合、高い密度を有しており、鑑定機によって完全に
処理されるならば、その鑑定機を詰まらせるか損傷を与え得る。

【０００７】 鑑定機においては、不正な紙幣を受け付けないことが重要である。しかし、鑑
定機の内部で詰まったり、また、鑑定機に損傷を与えるような紙幣を受け付けな
いこともまた重要である。詰まりを起こした鑑定機は、運営者を困惑させ、また
、利用者を狼狽させる。

【０００８】 紙の湿度やその他のパラメータについての、鑑定機によって評価される情報は
、鑑定機の動作にとって重要である。

【０００９】 自動鑑定機の設計は、矛盾する要求を生じさせる。センサーのサイズは、小さ
くなければならない。それが、鑑定機の通路内のどこにでも配置できるように、
設計されなければならない。鑑定機の通路の両側に配置されたセンサー素子間の
機械的、電気的な精密な接続が、構成を複雑にする。測定結果は、鑑定機の通路
内の紙幣の揺れによって大きく変わってはならない。また、鑑定機は、その鑑定
機内で詰まりそうな紙幣を受け付けないことが望ましい。

【００１０】発明の要約 本発明は、紙片が鑑定機の通路を通って移動する間に、その紙片の誘電特性を
感知する装置に関する。

【００１１】 この装置は、通路の第1の側の発生側電極、発生側電極から距離を置いて通路
の第1の側に配置された受け側電極、通路の第１の側とは反対側である第２の側
に、発生側電極と受け側電極とに重なって配置された受動的導電性電極、及び発
生側電極と受け側電極とに接続され、これらの電極の受動的導電性電極を介した
結合により感知され検出された静電容量の変化に対する信号を評価する電子的処
理装置を含む。

【００１２】 本発明の特徴によれば、この装置はさらに、通路の第１の側に配置され、発生
側電極と受け側電極との直接の結合の静電容量を減少させるように電子的処理装
置に接続された遮蔽電極を含む。

【００１３】 本発明のさらなる特徴によれば、発生側電極は、交流電圧高周波信号が供給さ
れる。

【００１４】 本発明のもっと更なる特徴によれば、受動的導電性電極は、電子的処理装置と
電気的接続を有していない。

【００１５】 本発明のもっと更なる特徴によれば、処理装置は、受け側電極によって受けた
高い周波数の信号を直流電圧に変換し、この直流電圧は発生側と受け側電極との
結合容量の大きさを表し、この結合容量の大きさは、銀行券に従って大きく変化
する。

【００１６】 本発明のもっとさらなる特徴によれば、電子的処理装置は、鑑定機の通路内に
位置する紙片の湿度を評価するために直流電圧を使用する。

【００１７】 本発明の好ましい特徴における電子的処理装置は、紙片の湿度を決定するため
に容量の測定値を用い、決定した湿度が予め定められたレベルより高いときに用
紙の受け付けを拒否する。それはまた、真正の紙幣の既知の誘電特性に比べてず
れた誘電特性を持つ乾燥した不正な紙幣の受け付けを拒否する。

【００１８】 本発明の好ましい実施例が図面に示されている。

【００１９】好ましい実施例の詳細な説明 紙幣又は銀行券鑑定機は、特定の通路に沿って銀行券を移動させ、銀行券が受
け入れられるならば、通常は、スタック装置に蓄積する。鑑定機の通路は、それ
に沿って配置されたいくつかのセンサを備え、これらのセンサは、銀行券がそこ
を通過する際にその銀行券を評価する。様々な駆動機構が、鑑定機の入口から銀
行券スタック装置へ、銀行券を移動させる。このような鑑定機の例が、我々の米
国特許第５，６５７，８４６号に示されている。

【００２０】 図１に示された静電容量センサー２は通路４に配置さており、この通路中を銀
行券７が、評価のために矢印８の方向に沿って通過する。通路４は、プラスチッ
ク又は同様の誘電体絶縁材料からなる対置された通路壁５及び６を含んでいる。
通路壁５及び６は、通路壁５に、発生側電極１１と受け側電極１２、更に遮蔽電
極１４をそれぞれ受け容れるための複数のスロットを有している。これらの電極
の丁度反対側には、大きくて平らな受動的電極１３が通路壁６の隙間に配置され
ている。この平らな受動的電極１３は、丁度、発生側電極１１及び受け側電極１
２にわたって平行に配置されている。

【００２１】 受動的電極１３の通路壁６内の大きさと位置は、通路の壁５の上への電極１３
の投影が、発生側電極１１と受け側電極１２とを覆うようなものとなっている。
受動的電極の目的は、電極の間を通過する銀行券７の誘電特性によって引き起こ
される静電容量の変化が直ちに影響するように、電極同士を結合させることであ
る。

【００２２】 遮蔽電極１４は、発生側電極１１と受け側電極１２との間の直接の結合を減少
させる。

【００２３】 銀行券７は、通路４に沿って運ばれるに従って、電極の間に位置し、それに従
って、電極の結合容量の大きさに重大な結果をもたらす。一般に、銀行券は、電
極１１、１２及び１３と平行であるが、銀行券の揺れによって平行でなくともよ
い。電極の間の銀行券の正確な位置は、それほど厳密なものではない。何故なら
、静電容量が主として電極間の銀行券の存在に依存し、電極間の銀行券の正確な
位置は重要ではないからである。

【００２４】 図１の検知装置がかなり小型で丈夫であり、かつ、電気的に受動的電極１３を
処理回路の構成部品に金属線で接続する必要がないということが理解できる。こ
のことは、静電容量センサーの電気的接続を簡略化できることを意味し、したが
って、鑑定機は、典型的には、センサーの維持修理のために、また、詰まってし
まった銀行券を取り除くために、通路４に沿って分割して開くことができる。分
割型鑑定機に関して、この鑑定機を開けるとき、通路の一方の側の構成部品は、
静止した状態を保ち、通路の他方側の構成部品は動く。この場合、通路壁５は、
鑑定機の静止した部分に配置され得る。従って、その処理回路部品への電気的接
続は、単純で、直接的であり、その働きのために移動を考慮する必要がない。受
動的電極１３は、筐体の動く部分に設けられる。

【００２５】 図２において、高周波発生器９は、発生側電極１１に接続されている。高周波
発生器の出力は又、ロッキング検出器に２０に供給され、参照信号として使用さ
れる。受け側電極１２は、ロッキング検出器２０の差動入力の一方に接続されて
いる。ロッキング検出器２０の差動入力の他方には、静電容量分割器Ｃ１−Ｃ２
によって形成された補償高周波信号が供給される。

【００２６】 遮蔽電極１４は、このシステムのグラウンドに接続されている。ロッキング検
出器２０によって生成された信号は、増幅器２１によって増幅され、続いて、中
央処理装置２５のプログラムにより解析され得るディジタル信号に変換される。
この信号があるレベルのとき、銀行券は、非常に高い湿気レベルを有していると
して、受け入れられず、そうでなければ、信号は真正の紙幣の妥当な水準と比較
される。

【００２７】 図３は、センサーの各種電極の静電容量と、電極に直接接続される電子的処理
装置の素子の概要を示す。Ｃ１１−１２は、発生側電極１１と受動的電極１２と
の間の静電容量である。Ｃ１３−１２は、受動的電極１３と受け側電極１２との
間の静電容量である。図１から明らかなように、これらの静電容量は、平板コン
デンサである。遮蔽電極１４を設けた場合、Ｃ１１−１２は、無視できるほど小
さい。図３は、また、高周波発生器９の信号のための容量分割器Ｃ１、Ｃ２と、
ロックイン検出器２０の入力の入力静電容量Ｃと入力有効抵抗器Ｒとを示す。コ
ンデンサが、発生器９と容量ブリッジを形成し、このブリッジの出力がロックイ
ン検出器２０の入力に接続されていることがわかる。ブリッジは、静電容量分割
器Ｃ１、Ｃ２を調節することにより平衡になる。

【００２８】 ブリッジが平衡でないとき、直流電圧が、ロックイン検出器２０の出力に発生
する。発生した電圧は、ブリッジの非平衡状態の直接の関数である。

【００２９】 センサーは、電極サイズが小さいので、電極間の静電容量は小さく、通常１０
ｐＦを上回ることはない。ロックイン検出器の入力静電容量も、同様のオーダー
である。実用的な感度を得るために、高い発生周波数が使用される。好ましい周
波数範囲が、５０〜１５０ＭＨｚであることがわかった。これらの周波数におい
て、ブリッジ静電容量のインピーダンスは、ロックイン検出器の入力有効抵抗Ｒ
よりも小さい。それゆえ、入力抵抗は、ブリッジの位相特性及び振幅特性にほん
の僅かだけ影響する。

【００３０】 素子Ｃ１及びＣ２の不存在が、ロックイン検出器２０を飽和させないならば、
これらは、回路から取り除いてもよいことに気付かなければならない。これらが
存在しないとき、このシステムは、直流増幅器２１の入力電圧を変化させること
によって平衡にすることができる。

【００３１】 紙幣がセンサーの電極の間を通過するとき、Ｃ１１−１３及びＣ１３−１２の
静電容量は増加して、静電容量ブリッジの釣り合いを失わせる。紙幣が、事実上
、コンデンサＣ１１−１３とＣ１３−１２の一定の場に置かれているならば、不
平衡信号の大きさは、鑑定機の通路内の紙幣の動揺の影響から独立し、本質的に
、紙幣の誘電特性に依存する。従って、不平衡信号の大きさを測定することによ
って、このシステムは、紙幣の誘電特性の真正度を判定する。

【００３２】 鑑定機に供給された湿った紙幣は、搬送装置を詰まらせる。それゆえ、できる
だけ早く、紙幣の水分含有量を見積もることが重要である。水の誘電率は、乾い
た紙幣のおよそ１０倍である。高い湿度を有する紙幣は、高い静電容量を呈し、
センサーに大きな信号を発生させる。従って、出力信号の大きさは、紙幣の湿度
についての情報を与える。測定された信号が、高すぎると、銀行券は、受け入れ
を拒否される。

【００３３】 請求の範囲に規定された本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなしに変更さ
れてよいことが、この技術分野の当業者らに理解されなければならない。従って
、本発明の範囲を定めるために、上述の明細書よりも、請求の範囲がまず第一に
参照されなければならない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 鑑定機の評価通路内に配置された、センサー電極システムの斜視図である。

【図２】 感知装置のブロック図である。

【図３】 感知装置の信号を処理する装置の図である。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１３年４月１１日（２００１．４．１１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【０００９】 自動鑑定機の設計は、矛盾する要求を生じさせる。センサーのサイズは、小さ
くなければならない。それが、鑑定機の通路内のどこにでも配置できるように、
設計されなければならない。鑑定機の通路の両側に配置されたセンサー素子間の
機械的、電気的な精密な接続が、構成を複雑にする。測定結果は、鑑定機の通路
内の紙幣の揺れによって大きく変わってはならない。また、鑑定機は、その鑑定
機内で詰まりそうな紙幣を受け付けないことが望ましい。 １９９４年３月３１日のドイツ特許出願公開公報DE 42 32 185A（Chemnitz Te xtiltech Forsch）は、紙の両側に置かれた一連の電極板を使用して、その紙の
誘電特性を測定するシステムを開示する。残念ながら、このタイプのシステムは 、構成が複雑で、評価用通路へ容易にアクセスできることが望ましい鑑定機とし ての利用は困難である。 １９８２年１０月１９日の米国特許4,355,300（ウェーバー、ハロルド Ｊ）
は、紙片の一方の側にのみ配された電極を用いて、紙幣の静電容量又は誘電特性 を測定するシステムを開示する。残念ながら、この第２の構造によれば、紙幣鑑 定機への組み込みが簡単になるけれども、得られる信号に、電極と紙幣との間の 距離が変化することによる著しい変動が発生する。 紙幣の誘電特性を検知するための、また、紙幣通路への進入が求められる紙幣 鑑定機での使用に適している、信頼できるセンサーを提供する必要が依然として ある。

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図３】

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 紙幣の誘電特性を検知するためのシステムにおいて、 ａ）発生側電極に接続された高周波発生器、 ｂ）発生側電極から距離をおいて、それと同一平面上に位置させた受け側導電
   性電極、 ｃ）センサーの電子回路部分との電気的相互接続を持たず、かつ前記発生側電
   極及び前記受け側電極の平面に平行な平面に位置させた受動的導電性電極、及び ｄ）前記発生側及び前記受け側電極に接続され、高周波発生側電極に関する前
   記受け側電極上の高周波信号を、前記発生側及び前記受け側電極の間の静電容量
   結合の大きさを特徴付ける直流電圧であって、その大きさが、前記電極の間の空
   間に位置する紙幣の湿度と誘電特性とに依存する直流電圧に変換する信号処理装
   置とを備える、 ことを特徴とするシステム。
2. 【請求項２】 請求項１のシステムにおいて、さらに、発生側電極と受け側
   電極との間に配置され、かつ信号処理装置に接続された遮蔽電極を有し、前記遮
   蔽電極が、発生側電極と受け側電極との間で直接生じる静電容量を減少させるこ
   とを特徴とするシステム。
3. 【請求項３】 請求項１のシステムにおいて、ロックイン検出器が、前記受
   け側電極の高周波電圧を変換するために用いられていることを特徴とするシステ
   ム。
4. 【請求項４】 請求項１のシステムにおいて、前記発生器の弱められた出力
   が、前記ロックイン検出器の差動入力に供給され、前記電極の間の空間に紙幣が
   存在しないとき、補償信号として使用されるシステム。
5. 【請求項５】 請求項１のシステムにおいて、前記信号処理装置が、前記発
   生側及び前記受け側電極の近くに配置され、これらがすべて、前記紙幣を受け入
   れる通路の一方の側に配置されているシステム。
6. 【請求項６】 紙幣用紙が評価通路を通過するとき、前記紙幣用紙の誘電特
   性を検知する装置において、 高周波信号源に接続された、前記通路の第１の側の発生電極、 前記発生電極から距離を置いて配置され、かつ前記通路の前記第１の側に配置
   された受け電極、 前記第１の側の反対側である前記通路の第２の側に配置され、前記発生側電極
   と前記受け側電極とに重なる受動的導電性電極、及び 前記発生側電極と前記受け側電極とに接続され、そこでの信号を、前記受動的
   導電性電極を介してこれら電極の間の結合容量の変化に対して評価する電子的処
   理装置を備えることを特徴とする装置。
7. 【請求項７】 請求項６の装置において、当該装置が、さらに、前記通路の
   前記第1の側で、前記発生側及び前記受け側電極の間に配置され、かつ、前記発
   生側電極と前記受け側電極との間で直接生じる静電容量を小さくするように、電
   子的処理装置に接続された遮蔽電極を含むことを特徴とする装置。
8. 【請求項８】 請求項７の装置において、前記発生電極に、５０〜１５０Ｍ
   Ｈｚの範囲内の周波数を有する交流電圧高周波信号が供給されることを特徴とす
   る装置。
9. 【請求項９】 請求項６の装置において、前記発生側及び前記受け側電極が
   、同一面に配置され、評価通路が、誘電性絶縁材料からなることを特徴とする装
   置。
10. 【請求項１０】 請求項９の装置において、前記受動的電極が、前記電子的
    処理装置との直接の電気的接続を有していないことを特徴とする装置。
11. 【請求項１１】 請求項９の装置において、前記電子的処理装置が、前記受
    け側電極で受け取った高周波信号を、前記受動的電極を介しての前記発生側及び
    前記受け側電極の間の結合容量の大きさを与える直流電圧に変換する装置。
12. 【請求項１２】 請求項１１の装置において、前記電子的処理装置が、前記
    評価通路に位置する紙片の湿度を評価するために前記直流電圧を使用することを
    特徴とする装置。
13. 【請求項１３】 請求項１２の装置において、前記電子的処理装置が、用紙
    の湿度を測定し、測定された湿度が予め定められたレベルよりも高いときに前記
    紙片の受け入れを拒否するために、静電容量の測定結果を使用することを特徴と
    する装置。
14. 【請求項１４】 請求項６の装置において、前記受動的電極の大きさが、前
    記発生側電極のサイズの少なくとも２倍の大きさであることを特徴とする装置。