JP2010152611A - 紙幣識別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トレースラインを限定しても高い精度で紙幣の真贋の判定をすることができる紙幣識別装置を提供する。
【解決手段】トレースライン上には、紙幣５０の進入方向から順に、リブ２０、第一光学センサ受光部３２、磁気センサ３３が配設されることとなる。そして、第一光学センサ受光部３２と磁気センサ３３とは、同一のトレースライン上に近接配置されることから、同時に同一のトレースライン上の近接位置で光学的特性、磁気特性を検出していることになる。これにより、高い精度での紙幣５０の真贋判定ができる。
【選択図】図７

Description

本発明は紙幣識別装置に関し、特に磁性体を含む紙幣を識別する処理を行うことができる紙幣識別装置に関する。

自動販売機などに用いられている紙幣識別装置では、投入された紙幣から紙幣の光学的、磁気的な特性を検出し、そこから紙幣の特徴を抽出することにより金種判定および真贋判定を行っている。紙幣の磁気的な特性は、紙幣が磁性体を含むインキで印刷されていることにより、金種により異なった磁気パタンを有していることである。また、紙幣の光学的な特性は、紙幣の紙質、厚み、印刷パタン、インキが含有する磁性体の量の違いなどにより異なっている。

こうした紙幣の磁気的特性、光学的特性について、紙幣全体から検出することができれば、より信頼性の高い紙幣識別をすることができる。
しかしながら、一般に、磁気的特性または光学的特性を検出するための各種センサを設けることについては、コスト、設置空間などの問題から、必要とされる紙幣識別率を担保できる範囲内に抑えられる。そのため、紙幣識別装置が備える各種センサは、紙幣の特徴部を捉えたトレースライン上に備えられる（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００４−８６５６３号公報

しかしながら、一つのトレースラインが磁気特性、光学特性の双方において最大の特徴部であるとは限らないうえ、紙幣の挿入方向を問わずに対応するためには、設定すべきトレースラインが多くなってしまう。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、トレースラインを限定しても高い精度で紙幣の真贋の判定をすることができる紙幣識別装置を提供することを目的とする。

本発明では上記問題点を解決するために、紙幣に含まれた磁性体の磁気特性および紙幣の光学的特性から紙幣を識別する紙幣識別装置において、前記紙幣を搬送する紙幣搬送路と、前記紙幣搬送路を搬送される紙幣の所定ラインをトレースして前記磁気特性を検出する磁気センサと、前記磁気センサに並設して、前記磁気センサと同一のラインをトレースして前記光学的特性を検出する光学センサと、を備えたことを特徴とする紙幣識別装置が提供される。

このような紙幣識別装置によれば、磁気センサは、紙幣搬送路を搬送される紙幣の所定ラインをトレースして磁気特性を検出する。光学センサは、磁気センサに並設されて磁気センサと同一のラインをトレースして光学的特性を検出する。

上記構成の紙幣識別装置は、トレースラインを限定しても高い精度で紙幣の真贋の判定をすることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は紙幣識別装置の斜視図、図２は紙幣識別装置の側面図、図３は紙幣識別装置の断面図である。
紙幣識別装置１は、フレームユニット２に識別ユニット３および収納ユニット４を設けて構成される。フレームユニット２は、自動販売機の正面の扉に内側から取り付けられるもので、紙幣を収納、排出するための紙幣投入口５を有している。

紙幣投入口５から投入された紙幣は、２つの搬送ローラ６、９と４つのテンションローラ７、８、１０、１１により挟持され逆Ｕ字状の紙幣搬送路１２を搬送される。
識別ユニット３は、紙幣搬送路１２を挟んで対向する位置に複数のセンサ、具体的には、光学センサ３１、３２、３５、３６、３７、３８および磁気センサ３３が設けられている。なお、光学センサは、紙幣搬送路１２を挟んで対向する位置関係で配設された光学センサ発光部３１、３５、３７と光学センサ受光部３２、３６、３８とからなる透過型光学センサである。特に、第１光学センサ発光部３１、第１光学センサ受光部３２と磁気センサ３３とは、紙幣について同一のトレースライン上に位置するように、かつ相互に近接して配置される。これらのセンサは、搬送されてくる紙幣の特定の識別ライン（トレースライン）上にある紙幣の特徴を検出し、検出されたデータを処理して紙幣の金種および真贋を判定している。この判定処理の途中または判定処理が終了した後で投入された紙幣を正しく識別できなかった場合、投入された紙幣を紙幣投入口５へ返却する。

収納ユニット４は、識別ユニット３による判定の結果、投入された紙幣を正しく識別できた場合には、その紙幣を識別ユニット３の紙幣識別部の延長上にある紙幣搬送路１３に取り込み、取り込んだ紙幣をプッシャ１４と呼ばれる機構によって紙幣搬送路１３から紙幣収納庫１５に押し込むようにし、これによって紙幣収納庫１５に積層状態で収納する。

ここで、第１光学センサ発光部３１、第１光学センサ受光部３２と磁気センサ３３は、紙幣搬送路１２上の２つの搬送ローラ６、９の間のセンサ配設領域に位置し、第１光学センサ発光部３１と第１光学センサ受光部３２、センサ押さえ板３４と磁気センサ３３とは、それぞれ紙幣を挟んで対向する位置にある。２つの搬送ローラ６、９は、回転軸が固定された駆動ローラであり、搬送ローラ６、９の間に固定された第１光学センサ発光部３１、第１光学センサ受光部３２、磁気センサ３３は、搬送ローラ６、９との相対的な位置関係が一定である。一方、テンションローラ７、８、１０、１１およびセンサ押さえ板３４は、図示しない付勢ばねにより紙幣搬送路１２側に付勢されて取り付けられる。これにより、しわ、折り目などがある紙幣でも好適にセンシング部（センサ配設領域）を搬送可能にしている。

次に、図４、図５を用いて、搬送ローラ６、９とテンションローラ８、１１、磁気センサ３３の配置、および磁気センサ３３と第１光学センサ受光部３２の配置、センサ押さえ板３４と第１光学センサ発光部３１の配置について説明する。図４は、紙幣識別装置に装着された識別ユニットの開放状態を示す斜視図である。図５は、識別ユニットの開放状態を示す図である。

識別ユニット３は、紙幣の詰まり、識別エラーなどに対処するために、紙幣搬送路１２を露出させて詰まった紙幣の除去あるいは清掃などの保守ができるよう、図４に示したように、固定側サブユニット３ａに対して開放側サブユニット３ｂを開閉できる構造になっている。

搬送ローラ６は、紙幣搬送路１２の幅方向中心から左右対称位置に一対６ａ、６ｂが設けられ、対向する一対８ａ、８ｂのテンションローラ８とで紙幣を挟持する。搬送ローラ６とテンションローラ８により挟持された紙幣は摩擦係合により搬送される。

磁気センサ３３は、紙幣搬送路１２の幅方向中心から左右対称位置に一対３３ａ、３３ｂが設けられる。紙幣に印刷された磁気インクの紙幣搬送方向の磁気インク印刷パタンを検出して紙幣の識別を行うため、磁気センサ３３ａ、３３ｂは、紙幣の磁気インク印刷パタンの特徴を好適に検出できる位置に配置される。磁気センサ３３ａ、３３ｂと、紙幣との間隔を一定に保つため、センサ押さえ板３４ａ、３４ｂが磁気センサ３３ａ、３３ｂと対向する位置にそれぞれ配置される。

第１光学センサは、発光素子からなる第１光学センサ発光部３１と受光素子からなる第１光学センサ受光部３２の対で構成される透過型光学センサであり、磁気センサ３３と同一のトレースライン上に配置される。第１光学センサ発光部３１は、紙幣搬送路１２の幅方向中心から左右対称位置に一対３１ａ、３１ｂが設けられ、第１光学センサ受光部３２は、紙幣搬送路１２を挟んで第１光学センサ発光部３１ａ、３１ｂと対向する一対３２ａ、３２ｂが設けられる。第１光学センサは、紙幣搬送路１２を搬送される紙幣の光学的特性から受光素子への入光量の変化に伴う電流量の変化として紙幣の光学的特徴を検出する。このように、光学センサと磁気センサが同一のトレースライン上をトレースすることにより、同一のトレースラインについて光学検出パタンと磁気検出パタンと得ることができる。そして、同一のトレースラインについての光学検出パタンと磁気検出パタンとを演算処理することにより、より精度の高い真贋判定が可能となる。

搬送ローラ９は、紙幣搬送路１２の幅方向中心から左右対称位置に一対９ａ、９ｂが設けられ、対向する一対１１ａ、１１ｂのテンションローラ１１とで紙幣を挟持する。搬送ローラ９とテンションローラ１１により挟持された紙幣は摩擦係合により搬送される。

このように搬送ローラ６、磁気センサ３３、第１光学センサ受光部３２、搬送ローラ９は、左右に一対ずつが設けられ、各々が略一直線状に位置する。これにより、磁気センサ３３および第１光学センサ受光部３２上の紙幣は、紙幣の端部を除けば搬送ローラ６、９およびテンションローラ８、１１とにより挟持された状態で磁気センサ３３上を通過する。

第２光学センサは、発光素子からなる第２光学センサ発光部３５と受光素子からなる第２光学センサ受光部３６の対で構成される透過型光学センサであり、第１光学センサとは異なるトレースライン上に配置される。第２光学センサ発光部３５は、紙幣搬送路１２の幅方向中心から左右対称位置に一対３５ａ、３５ｂが設けられ、第２光学センサ受光部３６は、紙幣搬送路１２を挟んで第２光学センサ発光部３５ａ、３５ｂと対向する一対３６ａ、３６ｂが設けられる。第２光学センサは、紙幣搬送路１２を搬送される紙幣の光学的特性から受光素子への入光量の変化に伴う電流量の変化として紙幣の光学的特徴を検出する。

第３光学センサは、発光素子からなる第３光学センサ発光部３７と受光素子からなる第３光学センサ受光部３８の対で構成される透過型光学センサであり、第１光学センサ、第２光学センサとは異なるトレースライン上に配置される。第３光学センサ発光部３７は、紙幣搬送路１２の幅方向中心から対称位置で搬送方向の前後に若干ずれた位置に一対３７ａ、３７ｂが設けられ、第３光学センサ受光部３８は、紙幣搬送路１２を挟んで第３光学センサ発光部３７ａ、３７ｂと対向する一対３８ａ、３８ｂが設けられる。第３光学センサは、紙幣搬送路１２を搬送される紙幣の光学的特性から受光素子への入光量の変化に伴う電流量の変化として紙幣の光学的特徴を検出する。なお、第３光学センサは、第３光学センサ受光部３８をスリット状にすることで解像度の高い光学的特徴検出をする。

なお、これら各種センサで真贋判定のされた紙幣の抜き取り防止のため、各種センサによる真贋判定後、シャッタ１８が紙幣搬送路１２に臨みシャッタ嵌合部１９と嵌合する。これらシャッタ１８およびシャッタ嵌合部１９は、糸状または帯状の紙幣引抜具を検出するため、紙幣搬送方向に斜めに複数設けられて紙幣幅方向での異物挿入を検出可能にしている。また、シャッタ１８およびシャッタ嵌合部１９の傾きを紙幣搬送路１２の中心から幅方向に対称にしたことで、搬送される紙幣がシャッタ１８およびシャッタ嵌合部１９との接触抵抗により片側に偏ることを防止している。

次に、紙幣搬送路１２に設けられた各種センサの取り付け位置について詳細に説明する。図６は、開放側サブユニットの搬送面の正面図である。
センサ押さえ板３４ａ、３４ｂは、センサ押さえ板ガイド穴３０ａ、３０ｂから図示しない付勢ばねにより付勢されて紙幣搬送路１２を臨むようにして配設され、紙幣搬送路１２の搬送面に対して前後方向に摺動する。

センサ押さえ板３４ａ、３４ｂは、センサ押さえ板底面から立設した２本の押さえリブを備える。２本の押さえリブは、紙幣搬送方向に平行に設けられた断面Ｕ字状のリブであり、その頂点部分で紙幣と接触する。２本の押さえリブは、磁気センサ３３ａ、３３ｂの紙幣接触面と平行面をなすことで、磁気センサ３３ａ、３３ｂと紙幣との距離が一定になるように紙幣を押さえる。

センサ押さえ板ガイド穴３０ａ、３０ｂは、紙幣搬送路１２の搬送面に対して前後方向へ摺動するセンサ押さえ板３４ａ、３４ｂをガイドする。センサ押さえ板ガイド穴３０ａ、３０ｂは、紙幣搬送方向の前後にセンサ押さえ板ガイド穴テーパ面を有する。センサ押さえ板ガイド穴テーパ面は、センサ押さえ板ガイド穴３０ａ、３０ｂで紙幣詰まりを防止するための傾斜（テーパ）面である。この傾斜面の一部は、第１光学センサ発光部３１により一部を欠いている。このように、第１光学センサ発光部３１ａ、３１ｂは、センサ押さえ板ガイド穴テーパ面に重なる位置に設けられて、磁気センサ３３ａ、３３ｂと第一光学センサとの距離Ｒ２を可能な限り短縮している。

トレースラインＬ１は、紙幣搬送路１２上に、紙幣搬送方向に沿ってある。トレースラインＬ１は、紙幣進入方向から順に、リブ２０ｈ、第一光学センサ発光部３１ｂ、センサ押さえ板３４ｂが配設される。つまり、トレースラインＬ１上には、紙幣進入方向から順に、リブ２０ｈ、第一光学センサ受光部３２ｂ、磁気センサ３３ｂが配設されることとなる。そして、第一光学センサ受光部３２ｂと磁気センサ３３ｂとは、並設（近接配置）されることから、同時にトレースライン上の近接位置で光学的特性、磁気特性を検出していることになる。

また、トレースラインＬ２は、紙幣搬送路１２上に、紙幣搬送方向に沿ってある。トレースラインＬ２は、紙幣進入方向から順に、リブ２０ａ、第一光学センサ発光部３１ａ、センサ押さえ板３４ａが配設される。つまり、トレースラインＬ１上には、紙幣進入方向から順に、リブ２０ａ、第一光学センサ受光部３２ａ、磁気センサ３３ａが配設されることとなる。そして、第一光学センサ受光部３２ａと磁気センサ３３ａとは、並設（近接配置）されることから、同時に同一のトレースライン上の近接位置で光学的特性、磁気特性を検出していることになる。

これら、トレースラインＬ１、Ｌ２は、紙幣搬送路１２上の幅方向に対称位置に所定間隔（紙幣を識別するのに好適な光学的特性、磁気特性を検出できる間隔）Ｒ１で設定される。

紙幣搬送路１２の搬送面には、複数のリブ２０（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇ、２０ｈ）が立設している。これら複数のリブ２０は、前後方向に傾斜面を有して紙幣搬送方向に平行に設けられ、紙幣と搬送面との摺動抵抗を軽減し、紙幣詰まりを防止している。また、各種センサの前後にあるリブ２０（２０ａ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｈ）は、紙幣のしわや折れ曲がりを正して各種センサが好適にセンシングできるように補助する。

また、シャッタ１８は、第一光学センサ発光部３１ａ、３１ｂおよび第一光学センサ受光部３２ａ、３２ｂの配設位置を確保するため、外側（第一光学センサ近傍）の２つのシャッタ１８ｃ、１８ｄは、他のシャッタ１８ａ、１８ｂよりも小さく設定されている。

次に、センサ押さえ板３４により押さえられる紙幣５０と磁気センサ３３、と第一光学センサ発光部３１、第一光学センサ受光部３２、リブ２０との関係について説明する。図７は、紙幣と磁気センサと光学センサとの関係図である。図７（Ａ）は、センサ押さえ板３４、磁気センサ３３、第一光学センサ発光部３１、第一光学センサ受光部３２、リブ２０および紙幣５０を側面から観察した図であり、図７（Ｂ）は、磁気センサ３３、第一光学センサ受光部３２、リブ２０の関係図である。

紙幣５０は、センサ押さえ板３４の押さえリブ３４１により磁気センサ３３に押さえつけられ、磁気センサ３３に接触して図の左右方向に搬送される。なお、図中左から右方向が紙幣５０の収納方向であり、図中右から左が紙幣５０の返却方向である。

磁気センサ３３は、着磁部３３１（３３１ａ、３３１ｂ、３３１ｃ）（着磁用磁石）と、磁気検出部３３２（磁気検出素子）とを有する。着磁部３３１（３３１ａ、３３１ｂ、３３１ｃ）と磁気検出部３３２は、２つの押さえリブ３４１で挟まれた領域Ｒ１内にあり、紙幣に対して間隔が一定に保たれている。

そして、紙幣識別（紙幣収納方向に搬送）時の、磁気センサ３３の前方に第一光学センサ（３１、３２）を備え、さらにその前方にリブ２０を有する。これにより、第一光学センサ（３１、３２）の間隙にある紙幣５０は、リブ２０部での摺動部と、押さえリブ３４１部での摺動部との間に位置することとなり、しわや折れ曲がりが正され好適にセンシングされる。

ここで、磁気センサ３３について説明する。磁気センサ３３は、図７（Ｂ）に示したように、紙幣の搬送方向に着磁部３３１（３３１ａ、３３１ｂ、３３１ｃ）および磁気検出部３３２が併置されている。着磁部３３１は、紙幣５０に印刷された磁性体を着磁する。このとき、着磁部３３１の磁力線は紙幣を貫通するので、磁性体の着磁は、紙幣の両面に印刷されている磁性体に対して同時に行われる。このようにして着磁された磁性体は、その直後に、磁気検出部３３２によって検出される。磁気検出部３３２は、磁気ヘッドよりも検出深度が深く、高感度な磁気抵抗効果素子、磁気インピーダンス効果素子、またはフラックスゲート動作を用いた素子とすることができる。これにより、磁気センサ３３は、紙幣の表裏両面の磁性体の量を検出することができる。

次に、磁気センサ３３と第一光学センサ（３１、３２）とを同一トレースライン上で近接配置させることの効果について詳細に説明する。図８は、磁気検出パタンと光学検出パタンのイメージ図である。図８（Ａ）は、磁気センサ３３と第一光学センサ（３１、３２）とを同一トレースライン上で近接配置させた場合を表し、図８（Ｂ）は、磁気センサ３３と第一光学センサ（３１、３２）とを同一トレースライン上で近接配置しなかった場合を表す。

光学検出パタン５１ａと磁気検出パタン５２ａとでは、トレースライン上の同一位置を監視するのに、タイムラグｔ１を有する。さらに、タイムラグｔ１は、一定に限らず、紙幣のしわや折れ曲がり、汚れによる摺動抵抗の変化などにより、誤差αを含む。同様にして、光学検出パタン５１ｂと磁気検出パタン５２ｂとでは、トレースライン上の同一位置を監視するのに、タイムラグｔ２を有する。さらに、タイムラグｔ２は、誤差βを含む。このとき、タイムラグｔ１＜タイムラグｔ２であり、誤差α＜誤差βとなる。これは、ｔ１時間に比較してｔ２時間の方が、紙幣のしわや折れ曲がり、汚れによる摺動抵抗の変化などの誤差蓄積要素を多く含むためである。

したがって、光学検出パタン５１（５１ａ、５１ｂ）と磁気検出パタン５２（５２ａ、５２ｂ）との双方により、紙幣の識別を行う場合、同一箇所（ポイント）での特徴パタンを抽出する場合に、比較が容易になる。また、識別精度が向上することから、識別途中での紙幣受入不可の判定をより速いタイミングで下すことが可能となり、オペレーション時間の短縮が図れる。

なお、誤差が大きいと、同一箇所（ポイント）での比較がなされているのか否かの判断自体が困難になる場合があり、相互に独立した紙幣識別とならざるを得ず、紙幣検出精度の向上に限界が生じる。

以上、本発明の紙幣識別装置１を図示の実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、紙幣識別装置１の各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に他の任意の構成物が付加されていてもよい。

なお、センサ押さえ板３４のセンサ押さえ板底面２４から立設する押さえリブ２１は、２本に限らず複数本であってもよい。たとえば、磁気センサ３３のセンシング領域を含む幅で外側に押さえリブ２１を２本配置し、その間に押さえリブ２１をさらに配置するようにしてもよい。

なお、センサ押さえ板ガイド穴３０は、センサ押さえ板３４をガイドしない単なる開口であってもよい。
なお、光学センサは、紙幣搬送路１２を挟んで対向する位置関係で配設された光学センサ発光部と光学センサ受光部とからなる分離型透過型光学センサ以外に、コ字状の一体型光学センサを用いることもできる。また、紙幣搬送路１２を臨む位置に配設して反射型光学センサを用いることもできる。

紙幣識別装置の斜視図である。 紙幣識別装置の側面図である。 紙幣識別装置の断面図である。 紙幣識別装置に装着された識別ユニットの開放状態を示す斜視図である。 識別ユニットの開放状態を示す図である。 開放側サブユニットの搬送面の正面図である。 紙幣と磁気センサと光学センサとの関係図である。 磁気検出パタンと光学検出パタンのイメージ図である。

符号の説明

２０ リブ
３１ 第一光学センサ発光部
３２ 第一光学センサ受光部
３３ 磁気センサ
３３１（３３１ａ、３３１ｂ、３３１ｃ） 着磁部
３３２ 磁気検出部
３４ センサ押さえ板
３４１ 押さえリブ
５０ 紙幣
Ｒ１ 領域

Claims (7)

1. 紙幣に含まれた磁性体の磁気特性および紙幣の光学的特性から紙幣を識別する紙幣識別装置において、
   前記紙幣を搬送する紙幣搬送路と、
   前記紙幣搬送路を搬送される紙幣の所定ラインをトレースして前記磁気特性を検出する磁気センサと、
   前記磁気センサに並設して、前記磁気センサと同一のラインをトレースして前記光学的特性を検出する光学センサと、
   を備えたことを特徴とする紙幣識別装置。
2. 前記光学センサは、前記磁気センサが前記磁気特性を検出するより先に、前記光学的特性を検出する位置に設けられることを特徴とする請求項１記載の紙幣識別装置。
3. 前記磁気センサは、紙幣に含まれる磁性体を着磁するマグネットと、着磁された磁性体の磁気特性を検出する磁気検出部とを紙幣搬送方向に並べて有し、前記マグネットが前記光学センサ側に位置する向きで設けられることを特徴とする請求項２記載の紙幣識別装置。
4. 前記磁気検出部は、磁気抵抗効果素子、磁気インピーダンス効果素子、またはフラックスゲートセンサを用いたことを特徴とする請求項３記載の紙幣識別装置。
5. 前記磁気センサは、紙幣の両面に印刷された磁性体の磁気特性を検出することを特徴とする請求項３記載の紙幣識別装置。
6. 前記光学センサは、発光素子と受光素子とからなる透過型光学センサであり、前記発光素子と前記受光素子とは前記紙幣搬送路を挟んで対向する位置に設けられることを特徴とする請求項５記載の紙幣識別装置。
7. 前記紙幣搬送路は、紙幣に当接するリブを備え、
   前記光学センサは、前記リブと前記磁気センサの間に備えられることを特徴とする請求項１記載の紙幣識別装置。

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