JP4027613B2 - メタルスレッド検出装置及び該検出装置を備えた紙幣計数機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は紙幣の偽造防止対策として紙幣に内在されるメタルスレッドの検出装置に関するもので、特に環境条件に左右されることなく精度良くメタルスレッドの検出が行える磁気方式のメタルスレッド検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多くの国において、紙幣の偽造防止対策の一環としてスレッドが採用されている。スレッドには大別して２種類あり、一方はアルミ系金属からなるメタルスレッドとするもので、他方は樹脂を主材料とした非メタルスレッドとするものである。本発明の検出対象は前者のメタルスレッドであるが、このメタルスレッドの検出装置として、例えば国際公開番号ＷＯ９４／２２１１４やその出願の日本における特許出願公表平成７年第５０８８４７号公報に示される技術がある。
【０００３】
これらの公報には、容量性プレートとそのプレート上の電荷の量の変化を感知する装置を設けて、容量性プレートに近接して通過する紙幣の中に埋め込まれたメタルスレッドによる電荷の量の変化を測定する技術が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に示されるものは、メタルスレッドに含まれる金属によってもたらされる微少の静電容量の変化を捉えるようにして該メタルスレッドの存在有無検知を行うものであるが、静電容量は水分の影響を受けやすく、正確さに欠けるという問題点がある。つまり、メタルスレッドが存在しないにもかかわらず、紙幣に水分が多量に含まれていた場合、メタルスレッド有りとの判定ミスが起こり得るからである。又、さらに温度やノイズ等の環境条件に左右され、精度が悪いという問題点もある。
【０００５】
本発明は上記の問題点に鑑みなされたものであり、水分の影響を受け難くすると共に温度等の環境条件に左右され難くするため、磁束の変化の検知を主体としたメタルスレッドの存在有無検知を行うようにすることで、精度を向上させたメタルスレッド検出装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は紙幣の偽造防止対策として紙幣に内在されるメタルスレッドの検出装置に関するもので、特に環境条件に左右されることなく精度良くメタルスレッドの検出が行える磁気方式のメタルスレッド検出装置及び該検出装置を備えた紙幣計数機に関し、本発明の上記目的は、紙幣を含む紙葉類に内在される偽造防止対策用スレッドのうち少なくとも金属成分を含むメタルスレッドを検出するメタルスレッド検出装置において、前記メタルスレッド検出装置はメタルスレッド検出器と、発振回路と、検波回路と、差動アンプとから構成されるものであって、前記メタルスレッド検出器は、中空の矩形断面を有するヨークを２つ積み重ねた構造をなすものであって、一方のヨークを前記紙葉類に面する側に位置させると共に前記一方のヨークに対し一対の検出用コイルを巻回し、他方のヨークを前記紙葉類との干渉から逃れるべく前記紙葉類から離間する側に位置させると共に前記他方のヨークに対し一対の基準用コイルを巻回し、前記検出用コイルと前記基準用コイルのインダクタンスを揃えたものであり、前記発振回路は、前記一対の検出用コイルのうちの１次側のコイルと、前記一対の基準用コイルのうちの１次側のコイルとに４乃至１１メガヘルツの範囲内の高周波を入力するものであり、前記検波回路は２つの同等な回路からなるもので、前記メタルスレッド検出器から出力される交流信号を直流信号に変換するものであり、前記検波回路のうちの一方の回路は前記検出用コイルのうちの２次側のコイルに接続されると共に前記差動アンプの一方の入力端子に接続され、他方の回路は前記基準用コイルのうちの２次側のコイルに接続されると共に前記差動アンプの他方の入力端子に接続されるものであり、前記差動アンプは、前記検波回路の各々からの入力信号の差を演算増幅出力するメタルスレッド検出装置によって達成される。
【０００７】
また、上記紙幣計数機は、紙幣を含む紙葉類を載置するホッパと、前記紙葉類を搬送する搬送手段と、請求項１に記載のメタルスレッド検出装置と、羽根車と、スタッカと、操作表示部とを有する紙幣計数機によって達成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明のメタルスレッド検出装置を搭載した紙幣計数機の外観図であり、同図中１はホッパ、２はスタッカ、３は操作／表示部、４は図示しない搬送手段により送られてきた紙幣を１枚毎に各々の羽根間に受け止めてスタッカ２に整列集積させる羽根車をそれぞれ示している。
【０００９】
図２は図１の縦断面図であり、同図中１はホッパ、２はスタッカ、３は操作／表示部、４は羽根車、５は繰出ローラ、６は搬送手段としての搬送ローラ、７はメタルスレッド検出装置をそれぞれ示している。
【００１０】
図３はメタルスレッド検出装置の近傍を示す断面図であり、図３の（ａ）は縦断面を示し、図３の（ｂ）は横断面を示している。同図中７１はメタルスレッド検出装置の一部を構成するメタルスレッド検出器であり、６は前記搬送ローラである。又８はメタルスレッド検出器７１を通過中の紙幣を模式的に示したものである。また、（ｂ）図からも明らかなように、メタルスレッド検出器７１は横に長い形状を有しており、紙幣によってメタルスレッドの位置が変わっても対応できるようになっている。
【００１１】
図４（ａ）はメタルスレッド検出装置の一部を構成するメタルスレッド検出器の内部構造図であり、４１は中空の矩形断面を有するヨークであり、これを２つ積み重ねたような構造としている。図４（ｂ）は、コイルが巻かれたヨーク４１の部分だけを取り出して拡大したものである。Ｌ１とＬ３のペアが検出用コイルを構成し、Ｌ２とＬ４のペアが基準用のコイルを構成している。Ｌ１とＬ２の巻き数は等しく、また、Ｌ３とＬ４の巻き数も等しく構成されている。
【００１２】
図５はメタルスレッド８１が付された紙幣８を模式的に示したものであり、メタルスレッド８１は、紙幣の短辺と平行になるように付されている。
【００１３】
図６はメタルスレッド検出器７１と紙幣８の位置関係を示す図であり、ここに示すように、Ｌ１とＬ３のペアは紙幣８に近接して位置しているが、Ｌ２とＬ４のペアは紙幣２から離間して位置させている。このような配置とすることにより、基準用コイルの２次側であるＬ４のコイルの磁束は紙幣８のメタルスレッド８１による影響を殆ど受けることがなく、主として検出用コイルの２次側であるＬ３のコイルの磁束がメタルスレッド８１によって変化するため、Ｌ３とＬ４の誘導起電力の差を取り出せば、メタルスレッド８１の影響、すなわちメタルスレッド８１が紙幣に内在されていることを検出することができる。なお、原理的には、基準用コイルであるＬ２とＬ４のペアが無くても、検出用コイルであるＬ１とＬ３のペアのみで、Ｌ３の出力変化だけを見てメタルスレッド８１が紙幣に内在されていることを検出することができるが、温度やノイズ等の環境条件の変化によってＬ３の出力が変化する場合があり、それがメタルスレッドによる変化であると誤判定する可能性も否定できない。しかしながら、検出用コイルと等価な基準用コイルを設ければ、環境条件の変化は双方等しく影響を受けるので、それらの差をとれば、環境条件の影響はキャンセルできる。本発明に係るメタルスレッド検出器は、検出用コイルと基準用コイルをペアで設けることにより、環境条件の変化による影響を極めて小さくすことができる。これが本発明の第１の特徴である。
【００１４】
図７は本発明に係るメタルスレッド検出装置の回路図であり、１０は発振回路を示しており、この発振回路１０はメタルスレッド検出器２０の検出用コイルの１次側Ｌ１及び基準用コイルの１次側Ｌ２にそれぞれ接続されている。３０ａ及び３０ｂは検波回路であり、検波回路３０ａは検出用コイルの２次側Ｌ３と接続され、検波回路３０ｂは基準用コイルの２次側Ｌ４と接続されている。これらの検波回路は、Ｌ３及びＬ４からの交流信号を直流信号に変換し、差動アンプ４０の入力とするために設けられているものである。図６に示すように紙幣８がメタルスレッド検出器７１を横切る際に、メタルスレッド８１により引き起こされるメタルスレッド検出器２０の検出用コイルの２次側（Ｌ３）の磁束の変化によりＬ３の出力の振幅に変化を生じ、その変化を検波回路３０ａにより直流電圧信号の変化として取り出し、一方、基準用コイルＬ４の出力（交流出力）を検波回路３０ｂにより直流電圧信号に変換し、両者の直流電圧の差を差動アンプ４０にて演算増幅出力するのである。
【００１５】
なお、Ｌ４は紙幣８から離間した位置にあるので、Ｌ４の出力の振幅の変化はほとんど無視できるものとなる。４０は差動アンプであり、一方の反転入力端子にはＬ３に接続された検波回路３０ａが接続され、非反転入力端子にはＬ４に接続された検波回路３０ｂが接続される。
【００１６】
図８及び図９は、図７の回路の各部における出力波形を示したものである。
【００１７】
図８は、メタルスレッドが無い場合（初期状態）の出力波形を示したものであり、(a)は検出用コイルの２次側出力波形を、(b)は基準用コイルの２次側出力波形を、(c)は差動アンプ４０の反転入力波形を、(d)は差動アンプ４０の非反転入力波形を、(e)は差動アンプ４０の出力波形をそれぞれ表している。これからも分かるように、検出用コイルの２次側出力と基準用コイルの２次側出力は等しく、仮にノイズ等の影響があったとしても、それは双方に等しく加わるので、その差はゼロとなり（(e)の波形）、影響を無視することができる。
【００１８】
図９は、メタルスレッドを検出した場合の出力波形を示したものであり、メタルスレッド８１がメタルスレッド検出器７１に近づくと、検出用コイルの２次側Ｌ３の出力(a)が大きくなることを示している。一方、基準用コイルはメタルスレッドから離れているため、磁束が殆ど変化せず、２次側Ｌ４の出力(b)は殆ど変化しない。従って、差動アンプ４０の出力波形は(e)のようになり、検出用コイルＬ３の出力変化分が出力として現れる。
【００１９】
また、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４それ自身が電極として働き、これらが総合されて、Ｌ１とＬ３の間に浮遊容量２１が存在することになり、これにメタルスレッド８１が近づくと、メタルスレッド８１の金属成分によりトータルの静電容量が変化し、その変化分がＬ３の出力の振幅の変化に加算されて検出される。従って、上記磁束の変化検出に加えて、静電容量の検出が可能となり、これら磁束の変化と静電容量の2つの物理量でメタルスレッドの検出が行われる。これが、本発明に係るメタルスレッド検出装置の第２の特徴である。なお、本発明者らの実験によれば、これらの浮遊容量を加味したメタルスレッドの検出の検出精度は、発振回路１０の周波数に依存し、４ＭＨｚから１１ＭＨｚの間が実用上好ましく、特に８ＭＨｚ近辺が最も精度がよいことが分かった（図１０）。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように、本発明においては、静電容量も検出可能とするための手段として一対のコイルで構成される磁気検出器となし、１次コイル側に高周波を入力することとしたので、静電容量の変化による検出が行えることとなり、これに加えて本来の磁気検出器としての磁束検出を加えた複合検出機能が実現される。
【００２１】
さらに、同一仕様のコイルを２個用意し、一方を検出用コイルとして剥き出し配置させ、他方を基準用コイルとして閉じ込めた配置として、これら両コイルの出力差をとることで、ノイズ等の環境条件の変化による出力変動をキャンセル補正できるという効果がある。これらにより、高精度でメタルスレッドの検出が行えるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るメタルスレッド検出装置を搭載した紙幣計数機の外観図である。
【図２】本発明に係るメタルスレッド検出装置を搭載した紙幣計数機の縦断面図である。
【図３】メタルスレッド検出装置の近傍を示す断面図である。
【図４】本発明に係るメタルスレッド検出装置の一部を構成するメタルスレッド検出器の内部構造図である。
【図５】メタルスレッドが付された紙幣の模式図である。
【図６】紙幣計数時におけるメタルスレッド検出器と紙幣の位置関係を示す図である。
【図７】本発明に係るメタルスレッド検出装置の回路図である。
【図８】メタルスレッドが無い場合（初期状態）の出力波形を示した図である。
【図９】メタルスレッドを検出した場合の出力波形を示した図である。
【図１０】メタルスレッドの検出精度と入力周波数との関係（実験値）を示した図である。
【符号の説明】
１ ホッパ
２ スタッカ
３ 操作／表示部
４ 羽根車
５ 繰出ローラ
６ 搬送ローラ
７ メタルスレッド検出装置
８ 紙幣
１０ 発振回路
２０、７１ メタルスレッド検出器
３０ 検波回路
４０ 差動アンプ
４１ ヨーク
８１ メタルスレッド
Claims (2)
- 紙幣を含む紙葉類に内在される偽造防止対策用スレッドのうち少なくとも金属成分を含むメタルスレッドを検出するメタルスレッド検出装置において、前記メタルスレッド検出装置は、
メタルスレッド検出器と、
発振回路と、
検波回路と、
差動アンプと、から構成されるものであって、
前記メタルスレッド検出器は、中空の矩形断面を有するヨークを２つ積み重ねた構造をなすものであって、一方のヨークを前記紙葉類に面する側に位置させると共に前記一方のヨークに対し一対の検出用コイルを巻回し、他方のヨークを前記紙葉類との干渉から逃れるべく前記紙葉類から離間する側に位置させると共に前記他方のヨークに対し一対の基準用コイルを巻回し、前記検出用コイルと前記基準用コイルのインダクタンスを揃えたものであり、
前記発振回路は、前記一対の検出用コイルのうちの１次側のコイルと、前記一対の基準用コイルのうちの１次側のコイルとに４乃至１１メガヘルツの範囲内の高周波を入力するものであり、
前記検波回路は２つの同等な回路からなるもので、前記メタルスレッド検出器から出力される交流信号を直流信号に変換するものであり、前記検波回路のうちの一方の回路は前記検出用コイルのうちの２次側のコイルに接続されると共に前記差動アンプの一方の入力端子に接続され、他方の回路は前記基準用コイルのうちの２次側のコイルに接続されると共に前記差動アンプの他方の入力端子に接続されるものであり、
前記差動アンプは、前記検波回路の各々からの入力信号の差を演算増幅出力するものであることを特徴とするメタルスレッド検出装置。 - 紙幣を含む紙葉類を載置するホッパと、前記紙葉類を搬送する搬送手段と、メタルスレッド検出装置と、羽根車と、スタッカと、操作表示部とを有する紙幣計数機において、前記メタルスレッド検出装置が請求項１に記載のメタルスレッド検出装置であることを特徴とする紙幣計数機。
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