JP2009003678A - 紙幣識別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】紙幣の非通過時の信号が活用できないので、微小なレベルを精密に検知することができず、識別が困難であった。
【解決手段】紙幣２の挿入口２２と、この挿入口２２に連結して設けられた通路２３と、この通路２３に設けられた搬送手段２６と、通路２３の壁面に設けられた磁気センサ２７と、この磁気センサ２７の出力が接続された増幅器２８と、この増幅器２８の出力が供給される識別部３２と、この識別部３２の出力が接続された出力端子３３とを備え、紙幣２の非通過時または紙幣２の非磁気印刷部の通過時における増幅器２８の出力を、識別部３２の入力範囲内とするとともに、紙幣２の非通過時または紙幣２の非磁気印刷部の通過時における増幅器２８の出力を基準レベルとし、この基準レベルに基づいて紙幣２の識別を行うものである。これにより、所期の目的を達成することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動販売機等に搭載される紙幣識別装置に関するものである。

以下、従来の紙幣識別装置について説明する。従来の紙幣識別装置１は、図８に示すように、紙幣２の挿入口３と、この挿入口３に連結して設けられた通路４と、この通路４に設けられた搬送手段５と、通路４の壁面に設けられた磁気センサ６と、この磁気センサ６の出力が接続された増幅器７と、この増幅器７の出力が接続されたサンプルホールド回路８と、このサンプルホールド回路８の出力が接続されたアナログ／デジタル（以下Ａ／Ｄという）変換器９と、このＡ／Ｄ変換器９を含む識別部１０と、この識別部１０の出力が接続された出力端子１１と、搬送手段５を動作させると共に識別部１０を制御する制御部１２と、増幅器７とサンプルホールド回路８へ基準電圧を供給する基準電圧作成回路１３とで構成されていた。

以上のように構成された紙幣識別装置１において、以下にその動作を説明する。挿入口３へ挿入された紙幣２は、搬送手段５により通路４内を搬送される。そして、この搬送の途中、通路４の壁面に設けられた磁気センサ６により、紙幣２に磁気印刷された磁気情報が読み取られる。磁気センサ６で読み取られた磁気情報は、増幅器７で増幅された後、サンプルホールド回路８を介してＡ／Ｄ変換器９でデジタルデータに変換される。そして、このデジタルデータに基づいて識別部１０で、紙幣２の真偽と金種が識別される。識別結果は出力端子１１から出力される。

ここで、増幅器７とサンプルホールド回路８には、図９に示すような基準電圧作成回路１３が接続されており、図１０に示すように磁気センサ６で読み取られた磁気情報１４のうち、ノイズ１５が識別部１０の入力範囲を越えるように基準電圧を設定することにより、ノイズ１５を取り除いた後、Ａ／Ｄ変換器９に入力していた。従って、ノイズ１５を処理する必要がなく能率的な識別を行っていた。

図１０において、１４ａは、紙幣２に印刷された強い磁性インクの場所か或いは紙幣２の表面に磁気センサ６が接触している場合の出力波形であり、１４ｂは、紙幣２の弱い磁性インクで印刷された場所か或いは紙幣２の裏面に磁気センサ６が接触している場合の出力波形である。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００１−１２６１０号公報

しかしながらこのような従来の紙幣識別装置１は、増幅器７とサンプルホールド回路８では、基準電圧作成回路１３を用いて、磁気センサ６で読み取られた磁気情報１４のうち、ノイズ１５の分を全て削除していた。そのため、このノイズ１５のレベルに近い微弱なレベルの磁気情報は削除されてしまい、弱い磁性インクで印刷された場所や、紙幣２が裏面側から挿入された場合には、識別が困難な場合もあった。

本発明は、このような問題を解決したもので、識別精度の高い紙幣識別装置を提供することを目的としたものである。

この目的を達成するために本発明の紙幣識別装置は、紙幣の非通過時または前記紙幣の非磁気印刷部の通過時における増幅器の出力を、識別部の入力範囲内とするとともに、前記紙幣の非通過時または前記紙幣の非磁気印刷部の通過時における前記増幅器の出力を基準レベルとし、この基準レベルに基づいて前記紙幣の識別を行うものである。これにより、所期の目的を達成することができる。

本発明によれば、紙幣の非通過時または前記紙幣の非磁気印刷部の通過時における増幅器の出力を、識別部の入力範囲内とするとともに、前記紙幣の非通過時または前記紙幣の非磁気印刷部の通過時における前記増幅器の出力を基準レベルとし、この基準レベルに基づいて前記紙幣の識別を行うものであり、紙幣の非磁気印刷部以前の時点における磁気情報に基づいて、弱小レベルの磁気情報も取り込むことができるので、これらの弱小レベルの磁気情報も識別材料に加えることができ、より識別精度の高い紙幣識別装置を提供することができる。

また、磁気センサ出力に基づいて識別の基準レベルを決定するので、たとえ、外的条件で磁気センサ出力が変動したとしても、基準レベルもこれに連動して変わるので、安定した識別が可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態における紙幣識別装置２１のブロック図である。図１において、２２は紙幣２が挿入される挿入口であり、この挿入口２２には通路２３が連結されている。そして、この通路２３の挿入口２２寄りの壁面には紙幣２の挿入を検知する入口センサ２４が装着されており、その出力は制御部２５に接続されている。

また、通路２３の壁面には、紙幣２を搬送する搬送手段２６が設けられている。この搬送手段２６は、通路２３の挿入口２２側と通路２３の出口側に夫々設けられたプーリ２６ａ、２６ｂと、これらのプーリ２６ａ、２６ｂ間に架けられた搬送ベルト２６ｃと、プーリ２６ｂを駆動するモータ２６ｄと、このモータ２６ｄを制御部２５の出力で駆動する駆動回路２６ｅとで構成されている。

２７は、磁気センサであり、搬送ベルト２６ｃ上を通過する紙幣２を検知すべく、通路２３の壁面に設けられている。この磁気センサ２７は、通路２３側に配置されたＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果式）素子とこの奥に配置されて磁石とで構成されている。２７ａは、押さえピースであり、紙幣２を磁気センサ２７側に押圧すべく磁気センサ２７に対向して設けられている。従って、紙幣２の印刷情報を安定して読み取ることができる。なお、この磁気センサ２７は１０Ｖ電源で駆動されている。

磁気センサ２７の出力は、オペアンプで構成された増幅器２８に接続されている。この増幅器２８は、増幅度が調整可能な増幅回路とこの増幅回路に接続されたローパスフィルタ回路とで構成されている。また、増幅回路には基準電圧作成回路２９が接続されており、増幅回路のバイアス電圧を決定している。

増幅器２８の出力は、サンプルホールド回路３０に接続されている。このサンプルホールド回路３０は、リセット回路を内蔵している。また、このサンプルホールド回路３０には、基準電圧作成回路２９から基準電圧が供給されている。

サンプルホールド回路３０の出力は、識別部３２に接続されている。識別部３２は、サンプルホールド回路３０の出力をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器３１と、このＡ／Ｄ変換器３１の出力が一方の出力に接続されるとともに、他方の入力はメモリ３２ａに接続された比較器３２ｂと、この比較器３２ｂの出力に接続された判定器３２ｃとで構成されている。そしてこの判定器３２ｃの出力は出力端子３３に接続されている。

以上のように構成された紙幣識別装置２１の動作を以下説明する。図２に紙幣２の一例を示す。この紙幣２は、長さ方向の寸法２ａが１６０ｍｍであり、幅方向の寸法２ｂが７６ｍｍである。また、紙幣２の始端２ｃから磁気２ｄが印刷されているところまでの寸法２ｅは５ｍｍである。

図３において、挿入口２２には、図２に示すような紙幣２が挿入される。挿入された紙幣２は、入口センサ２４で検知される。そうすると、この入口センサ２４の検知信号で搬送手段２６が働き、紙幣２を通路２３内へと引き込む。即ち、モータ２６ｄ（図１参照）が回転し、搬送ベルト２６ｃで紙幣２が搬送される。

この搬送の途中、磁気センサ２７により紙幣２の磁気情報が検知される。この磁気センサ２７は、樹脂で形成されたケース２７ｇ及びこのケース２７ｇに嵌合するＧＭＲ素子２７ｂと、このＧＭＲ素子に装着されたキャップ２７ｄと、前記ＧＭＲ素子２７ｂとケース２７ｇの底面（奥側）との間に装着された磁石２７ｃとで構成されている。

ＧＭＲ素子２７ｂのキャップ２７ｄ側には感知部２７ｅが設けられており、この感知部２７ｅとキャップ２７ｄとの間には、厚さ２０ミクロンの空洞部２７ｆが形成されている。この空洞部２７ｆは、５ミクロン以上５０ミクロン以下の空洞（隙間）を設けている。空洞部２７ｆの厚みが５０ミクロン以上であると、感知部２７ｅの感度が低下する。また、５ミクロン以下であると振動によるノイズレベルが大きくなる。

本実施の形態では、厚み２０ミクロンの空洞部２７ｆを形成してノイズ幅の縮小を実現している。なお、ＧＭＲ素子２７ｂのキャップ２７ｄへの装着は、ＧＭＲ素子２７ｂの肩の部分でキャップ２７ｄへ接着剤で接着しており、通路２３との間の正確な位置決めを実現している。

また、ＧＭＲ素子２７ｂに対向して押さえピース２７ａが設けられており、紙幣２はこの押さえピース２７ａでＧＭＲ素子２７ｂの感知部２７ｅ側へ押圧される。従って、紙幣２は磁気センサ２７に密着し、安定した磁気情報の検出をすることができる。紙幣２の場所２ｆは、強い磁気インク部、或いはＧＭＲ素子２７ｂの接触面（紙幣２の表面）であり、場所２ｇは、弱い磁気インク部、或いはＧＭＲ素子２７ｂの非接触面（紙幣２の裏面）である。

図４は、これら紙幣２の夫々の場所における磁気センサ２７から出力される出力波形である。図４において、波形３５ａは紙幣２が挿入される前、正確には紙幣２が入口センサ２４で検知される３．２秒前までの出力波形である。波形３５ｂは、入口センサ２４で紙幣２の始端２ｃが検知されてから、この始端２ｃが磁気センサ２７で検知されるまでの期間約０．５秒間の出力波形である。また、波形３５ｃは、磁気センサ２７が始端２ｃを検知してから磁気２ｄを検知するまで約０．０３秒間の出力波形である。

また、波形３５ｄは、紙幣２の場所２ｆに対応する出力波形であり、波形３５ｅは、紙幣２の場所２ｇに対応する出力波形である。本実施の形態では、特に波形３５ｅも併せて精密に検知することにより高精度の識別を実現している。

図５は、磁気センサ２７の出力を精密に検知する要部回路のブロック図である。図５において、基準電圧作成回路２９は、Ａ／Ｄ変換器３１へ供給する電源と同じ５Ｖの電源３６（磁気センサ２７に供給される１０Ｖの電源と異なる）を用いて増幅器２８及びサンプルホールド回路３０の基準電圧を生成している。従って、たとえこの電源３６が変動することにより基準電圧が変動しても、増幅器２８及びサンプルホールド回路３０やＡ／Ｄ変換器３１も同様の割合で変動するので、精密な識別が可能となる。

また、この基準電圧作成回路２９は、電源３６を抵抗２９ａ、２９ｂで分割しており、その分割された電圧はオペアンプ２９ｃで構成されたバッファを介して、増幅器２８のバイアス電圧と、サンプルホールド回路３０の基準電圧を生成している。このように、オペアンプ２９ｃで構成されたバッファを介して供給しているので、安定した基準電圧を供給することができる。

図６は、Ａ／Ｄ変換器３１から出力される波形図である。図６において、Ａ／Ｄ変換器３１からは、ノイズも含めた波形３５ａ〜３５ｆが出力される。本実施の形態では、０Ｖから４．９５Ｖまでの範囲を２５５等分して、この中に波形３５ａ〜３５ｆを当てはめている。増幅器２８のバイアス電圧は４．６Ｖであり、０Ｖ〜４．６Ｖまでの波形３５ａ〜３５ｆが得られる。

このうち、紙幣２が入口センサ２４で検知される３．２秒前までの非通過時（待機時）の波形３５ａの平均を取って基準レベル４０としている。そして、この基準レベル４０から２５５分の１６の電圧を加えて閾値４１としており、この閾値４１から波形３５ａ〜３５ｆのレベルの相違を用いて紙幣２の真偽と金種を識別している。本実施の形態における基準レベル４０は、紙幣２の非通過時の時間幅を３．２秒と大きくとることができるので、この波形３５ａの平均は安定しており、正確な基準レベル４０を得ることができる。この基準レベル４０を用いることにより、待機時のノイズを波形３５ａ〜３５ｆから除くことができる。

また、この基準レベル４０の他に、紙幣２が入口センサ２４から磁気センサ２７に到達するまでの波形３５ｂの平均をとって、基準レベルとしても良い。この場合、搬送手段２６を構成するモータ２６ｄから発生するノイズを波形３５ａ〜３５ｆから除くことができる。

更に、紙幣２の始端２ｃから磁気２ｄまでの波形３５ｃの平均をとって、基準レベルとしても良い。この場合は、搬送手段２６を構成するモータ２６ｄから発生するノイズと、紙幣２の凹凸の振動ノイズを波形３５ａ〜３５ｆから共に除くことができる。

これら何れの場合も閾値は、夫々の平均値から算出した基準レベルから２５５分の１６の電圧を閾値４１とする。

このように、紙幣２の非通過時または非磁気印刷部の通過時における磁気情報に基づいて、強い磁気レベルの波形３５ｄのみならず、弱小レベルの磁気情報（波形３５ｅ、３５ｆ）も取り込むことができる。従って、これらの弱小レベルの磁気情報も識別材料に加えることができ、より識別精度の高い紙幣識別装置２１を得ることができる。

また、磁気センサ２７の出力に基づいて識別の基準レベルを決定するので、たとえ、外的条件で磁気センサ２７の出力が変動したとしても、基準レベルもこれに連動して変わるので、安定した識別が可能となる。

図７（ａ）は、本実施の形態において識別に直接活用している紙幣２の波形３５ｄ、３５ｅ、３５ｆであり、強い磁気レベル３５ｄのみならず、弱い磁気レベルの波形３５ｅ、３５ｆも精密に検知することができる。従って、精度の高い識別が可能となる。

これに対して、図７（ｂ）に示す従来の識別では、紙幣２の弱い磁気レベルの波形１４ｂを精密に検知することができず、どうしても識別精度に限界がある。

このようにして、識別部３２で識別された紙幣２の真偽と金種は、出力端子３３から出力される。

本発明の紙幣識別装置は、識別精度が高いので、自動販売機等に使用する紙幣識別装置として有用である。

本発明の一実施の形態における紙幣識別装置のブロック図 同、紙幣識別装置で識別される紙幣の平面図 同、紙幣識別装置の要部断面図 同、磁気センサから出力される波形図 同、要部ブロック図 同、Ａ／Ｄ変換器から出力される波形図 波形の比較図であり、（ａ）は、本実施の形態における識別に活用する波形図、（ｂ）は、従来の識別に活用する波形図 従来の紙幣識別装置のブロック図 同、紙幣識別装置を構成する基準電圧作成回路の回路図 同、従来の識別に活用する波形図

符号の説明

２ 紙幣
２１ 紙幣識別装置
２２ 挿入口
２３ 通路
２６ 搬送手段
２７ 磁気センサ
２８ 増幅器
３２ 識別部
３３ 出力端子
４０ 基準レベル

Claims (8)

1. 紙幣の挿入口と、この挿入口に連結して設けられた通路と、この通路に設けられた搬送手段と、前記通路の壁面に設けられた磁気センサと、この磁気センサの出力が接続された増幅器と、この増幅器の出力が供給される識別部と、この識別部の出力が接続された出力端子とを備え、前記紙幣の非通過時または前記紙幣の非磁気印刷部の通過時における前記増幅器の出力を、前記識別部の入力範囲内とするとともに、前記紙幣の非通過時または前記紙幣の非磁気印刷部の通過時における前記増幅器の出力を基準レベルとし、この基準レベルに基づいて前記紙幣の識別を行う紙幣識別装置。
2. 基準レベルは、紙幣非通過時の予め定められた一定時間の磁気センサ出力の平均値に基づいて設定された請求項１に記載の紙幣識別装置。
3. 挿入口の壁面に入口センサを設け、この入口センサが紙幣を検出した時点で搬送手段が前記紙幣の搬送を開始する請求項１に記載の紙幣識別装置において、基準レベルは、前記搬送手段が搬送を開始した時点から前記紙幣が磁気センサに到達するまでの時間内における磁気センサ出力の平均値に基づいて設定された紙幣識別装置。
4. 基準レベルは、紙幣の始端と磁気印刷開始間における磁気センサ出力の平均値に基づいて設定された請求項１に記載の紙幣識別装置。
5. 識別部では、基準レベルに予め定められた値を加算して閾値を設定する請求項１に記載の紙幣識別装置。
6. 識別部は、増幅器の出力が供給されるＡ／Ｄ変換器を備え、前記増幅器及び前記Ａ／Ｄ変換器の基準電圧を第１の電源から供給する請求項１に記載の紙幣識別装置。
7. 磁気センサの電源は第１の電源と異なる第２の電源から供給する請求項６に記載の紙幣識別装置。
8. 磁気センサは、キャップと、このキャップに装着されたＧＭＲ素子を有するとともに、このＧＭＲ素子の感知部と前記キャップとの間には空洞部が設けられた請求項１に記載の紙幣識別装置。

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