JP4374143B2 - 紙幣判別装置および紙幣判別装置を備えた紙幣自動取引装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＡＴＭ(Automated Teller Machine)すなわち紙幣自動取引装置、特に状態の悪い紙幣を判別して処理する紙幣自動取引装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の現金自動取引装置において、悪い状態の紙幣を判別して処理するものとして、特公平３−７４４３１号に示された自動入出金機がある。ここでは、紙幣がセンサを通過する間の透過光量の変化を測定することによって紙幣の新旧を判断し、新しい紙幣と古い紙幣とを分けて収納する構成が示されている。
また、特開平１０−１３４２２５号の自動取引装置には、金種と疲弊度とから装置の処理速度を変更する構成が示されている。
また、特開平１０−２１３５８１号の紙葉類の状態検知装置には、紙幣を搬送するローラを通過する時の反力を測定して、しわ度などの紙幣状態を検知する構成が示されている。
さらに、特開平１−２５６４３５号および特開平８−１９４８５９号の現金自動取扱装置には、束で投入された紙幣を１枚ずつに分離する際に発生するスキュー（斜行）やシフト（幅寄り）、紙幣の破れを検知して、入出金口に返却する構成が示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
紙幣自動取引装置においては、紙幣のハンドリングに関わる諸技術の向上により、通常の紙幣ではジャム等の障害がほとんど発生しない。しかしながら、過度の使用により剛性が低下した状態の紙幣や、切れが生じた状態の紙幣は障害が発生しやすい。さらに信頼性を向上するためには、低剛性や切れがある状態の悪い紙幣を判別する手段を設け、排除するなどの処理を行う必要がある。
また、近年の紙幣自動取引装置の小型化と低価格化を鑑みて、上記の判別手段も小型・安価に実現する必要がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、紙幣を入出金する入出金口と、紙幣の真偽を鑑別する鑑別部と、入金した紙幣を一時的に収納する一時集積部と、前記入出金口と前記鑑別部と前記一時集積部とを接続し紙幣を搬送する搬送路とを有する紙幣自動取引装置において、前記入出金口と前記一時集積部との間の前記搬送路に紙幣の状態を判別する紙幣判別装置を備え、前記紙幣判別装置は、判別される紙幣を紙幣面内において搬送方向と直交し、紙幣の幅方向の両側に向かって引っ張り力を与えて切れ部を広げる付勢手段と紙幣の切れ部を検知する検知手段とを備え、前記付勢手段はテーパローラと従動ベアリングの組み合わせによって構成され、このテーパローラと従動ベアリングは前記紙幣を挟持搬送し、前記テーパローラは紙幣の搬送による変形で紙幣を幅方向の両側に向かって引っ張り力を発生してなり、前記検知手段は、前記付勢手段によって広げられた紙幣の切れ部を検知するようにしたものである。
【０００５】
また本発明は、前記テーパローラに複数のテーパ面を設けたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の紙幣自動取引装置１（以下、ＡＴＭ１）の構成の一例を示す概略図である。以下に、各要素と動作について説明する。
【００１０】
ＡＴＭ１はいくつかのモジュールから構成されており、図１には紙幣取扱装置２と入出力装置３とが示されている。紙幣取扱装置２は紙幣を取り扱う処理、例えば紙幣の入金や出金などの処理を行う。より詳細な構成と動作は後述する。入出力装置３は、例えばモニタとプッシュボタンの組み合わせや、両者を合わせたタッチパネルである。入出力装置３により、ＡＴＭ１の操作者は入金や出金等の処理を選択して入力し、あるいは操作者へ操作手順の指示などを行う。他にも、カードを扱うモジュールや通帳を扱うモジュール、硬貨を扱うモジュールなどを備えることがある。
【００１１】
紙幣を入金するとき、操作者は入出力装置３から入金処理を選択する。入出金口４のシャッターが開き、紙幣は束状で投入される。入出金口４は、ゴムを周設した繰り出しローラなどの機構により、紙幣を一枚ずつに分けて引き出して、搬送路５へ送り出す。搬送路５は、例えばベルトやローラなどから構成され、紙幣を挟み、ベルトやローラを移動・回転することにより、紙幣を搬送する。搬送される紙幣は、鑑別部６において、紙幣の光学的あるいは磁気的特徴などから真偽が判定される。ここで、偽券あるいは破れなどにより紙幣面積が小さいなど、取引に不適であると判定された紙幣は、ゲート７を切り替えて、入出金口４へ返却される。一方、取引可能と判定された紙幣は、一時集積部８へ収納される。操作者と入出力装置３との間で、金額の確認等がされた後、一時集積部８から紙幣を引き出して、搬送路５を介し、集積部９へ搬送する。集積部９が複数ある場合、ゲート７を切り替えて、例えば金種ごとに紙幣を収納する。
【００１２】
一方、紙幣を出金するとき、操作者は入出力装置３で出金処理を選択する。集積部９は指示された枚数の紙幣を引き出して、搬送路５へ送り出す。鑑別部６を通過する際に、紙幣が出金に不適当であると判定された場合、ゲート７を切り替えて一時集積部８に収納する。適当である紙幣は入出金口４へ収納する。所定の枚数を収納した後、入出金口４のシャッターを開いて、紙幣を操作者へ渡す状態にする。また、不適当であると判断された紙幣Ｂは一時集積部８から引き出して、リジェクト集積部１０へ収納する。
【００１３】
ＡＴＭ１は、以上に示した概略の動作により、入金および出金処理を行う。
【００１４】
このようなＡＴＭ１においては、紙幣を取り扱う用途と、無人店舗あるいは２４時間運用という使用形態とから高い信頼性を要求される。しかし、一般に流通する紙幣を取り扱うため、中には状態の悪い紙幣が存在する。特に、剛性が低くなった紙幣や切れ部が生じた紙幣は、搬送や集積の際に紙幣詰まり（ジャム）などの障害が発生する確率が高い。これは、例えば紙幣を搬送するとき、切れ部が搬送ガイドに引っ掛かって滞留することや、紙幣の搬送方向先端に搬送力を与えられない場所で剛性の低い紙幣が座屈することによりジャムが発生する。特に切れ部と低剛性の両方を備える紙幣の場合、障害の発生率が飛躍的に高くなる。このような剛性の低下や切れ部の発生がみられる紙幣を判別して、通常の処理から排除する必要がある。
【００１５】
そこで、図１に示すように、入出金口４から一時集積部８までの間に、紙幣判別手段として紙幣判別装置２０を設けた。紙幣判別装置２０の構成の一例を図２に示す。
【００１６】
本実施例の紙幣判別装置２０は、第１の投光手段２１と、第２の投光手段２２と、受光手段２３と、付勢手段２４と、演算手段２５と、通過検知手段２６とからなる。第１の投光手段２１は、例えばＬＥＤなどからなり、紙幣Ｂが搬送される面を挟んで受光手段２３と反対側に、受光手段２３と向き合うように設ける。第２の投光手段２２は、例えば同様にＬＥＤなどからなり、紙幣を搬送する面の、受光手段２３と同じ側に設ける。受光手段２３は、例えばラインＣＣＤからなり、紙幣の光学的画像を収集する。投光手段２１、２２と受光手段２３は紙幣の状態を検知する検知手段であり、付勢手段２４は紙幣Ｂに変形を与えるものである。
【００１７】
図２においては、一例として、回転軸方向に一部が重なったローラを示している。演算手段２５は、ＣＰＵやメモリなどからなり、受光手段２３から得た光学的画像を処理するものである。通過検知手段２６は、例えば一対のフォトダイオードとフォトトランジスタとからなり、紙幣Ｂが光軸を遮ることを検知して、紙幣Ｂの通過を検知する。
【００１８】
なお、受光手段２３は第１の投光手段２１と第２の投光手段２２とのそれぞれに対応して別個に設けてもよい。しかし、図２に示した共用する構成が小型化と低コスト化に適している。この場合、第１の投光手段２１と第２の投光手段２２とは、一方が発光しているときは他方が消灯するように排他的に投光する。また、鑑別部６に、同様な受光手段２３を有する場合、受光手段２３を共用して、鑑別部６の中に紙幣判別装置２０の構成を設けてもよい。
【００１９】
さらに、図２において通過検知手段２６は２個設けられているが、第１の投光手段２１から受光手段２３への光軸の近傍に１個設けるだけでもよい。
【００２０】
他の構成要素としては、搬送路５を構成する一部として、搬送ローラ２７と搬送ガイド２８とを備える。搬送ローラ２７は紙幣Ｂに搬送力を与えるものであるが、平たいベルトであってもかまわない。
【００２１】
図３に紙幣判別装置２０の斜視図を示す。構成をわかりやすく示すため、第２の投光手段２２と、受光手段２３と、付勢手段２４と、搬送ローラ２７と、搬送ガイド２８とを示している。搬送ガイド２８には、第１の投光手段２１と第２の投光手段２２と受光手段２３との間で光軸が遮られないように透明な部材で構成したガイド面２８Ｔが設けられている。
【００２２】
このような紙幣判別装置２０を用いた、紙幣の切れ部の検出について説明する。
【００２３】
搬送ローラ２７と搬送ガイド２８とにより搬送された紙幣Ｂは、第１の投光手段２１と受光手段２３とを結ぶ光軸上に達する。紙幣Ｂが光軸上に存在することは、通過検知手段２６を通過するタイミングから判断する。
【００２４】
切れ部には図４に示すように、端辺から切れ部ｋ１や紙幣中央付近の折れから発生した切れ部ｋ２とが代表的なものである。ここで、図４にあるように、紙幣を平坦においた場合でも、切れ部ｋ１、ｋ２が広がっていることがある。これは切れ部が摩耗などにより広がったものである。このように広がった切れ部ｋ１、ｋ２は、第１の投光手段２１からの光線が受光手段２３へ直接に届く。従って、演算手段２５では光の受光強度が所定の閾値より大きいとき、切れ部があると判別できる。
【００２５】
しかしながら、実際には図５に示すように、紙幣を平坦に置いたときに広がりのない切れ部ｋ３、ｋ４の方が多い。そこで、付勢手段２４を第１の投光手段２１と受光手段２３との光軸から上流側に近接して設け、切れ部を広げるようにした。
【００２６】
その様子を図６と図７とに示す。
【００２７】
付勢手段２４は、その回転軸方向に、一部が互いに重なるように設けられたローラから構成したため、紙幣に面外方向の変形を与えることができる。それによって、切れ部ｋ３、ｋ４は紙幣の厚み方向に分かれて、光線が通過できるようになる。この場合においても、第１の投光手段２１から受光手段２３へ直接に光線が通らない可能性があるが、切れ部が広がっているので、反射光により切れ部周辺が明るくなる。演算手段２５では切れ部を判別する受光強度を、切れがない場合の紙幣の透過光量を考慮して設定することにより、判別が可能である。
【００２８】
このようにして受光手段２３で得た画像より切れ部の長さｍあるいは長さｎを演算手段２５で計算して、所定の閾値より長い場合に悪条件の紙幣であると判別する。また、切れ部を発見した位置から搬送方向の先後端の辺までの距離の最大値から判別しても良い。この方法は切れ部の長さ測定を簡略化できるため、演算手段２５の処理性能が低くても実現可能である。また、紙幣の範囲で切れ部と判断された面積、すなわちＣＣＤのドット数を求め、その面積が所定の値より大きいとき、問題とする切れ部があると判別しても良い。
【００２９】
また、上記の例では、付勢手段２４は互いに重なったローラであるとしたが、例えば図８に示すように、所々に設けた穴より空気を紙幣へ吹き付ける構成であっても良い。ここでは、搬送と直交する方向へ非連続的に力を与えることにより、切れ部ｋ３を広げることができる。また、切れ部ｋ４は紙幣の搬送方向前半に空気で力が与えられるので、紙幣後半と段差を生じて、切れ部を広げることができる。
【００３０】
さらに、串歯状のシート部材を設けるなど、付勢手段２４は紙幣に搬送と直交する方向へ離散的に力を与え、紙幣を面外方向に変形する構成が適用可能である。
【００３１】
紙幣搬送面外に設けられた検知手段によって、紙幣の切れ部を検出する場合、紙幣を面外方向に変形させる際に、検知手段の位置によっては切れ部を確認できない場合がある。したがって、紙幣面内において切れ部を拡大させる方がさらに都合がよい。
【００３２】
そこで、付勢手段２４として、図９や図１０に示すように、紙幣面内で搬送と直交する方向に力を与える構成であっても良い。
【００３３】
図９は、付勢手段２４にテーパローラを用いた例である。テーパローラとは円錐の一部を切り取った形状のローラであり、側面の円の大きさが互いに異なるものである。そのため、紙幣に当接する外周面はテーパローラの回転軸あるいは搬送ガイド２８に対して、所定の角度αだけ傾いている。その形状により、大きい円側では小さい円側に比べて搬送速度が大きくなる。このようなテーパローラを対称に配置することにより、紙幣面内で搬送と直交する方向に速度分布が生じ、力を与えることができる。この力によって、紙幣を搬送と直交する方向に伸縮させ、切れ部を広げることができる。
【００３４】
また、図１０には、付勢手段２４として斜行ローラを用いた例を示す。斜行ローラは、その搬送方向が紙幣の搬送方向に対して、所定の角度βだけ傾いている。そのため、紙幣を搬送と直交する方向に伸縮させ、切れ部を広げることができる。
【００３５】
このように、付勢手段２４は、紙幣面内で搬送と直交する方向に力を与える構成であり、紙幣の切れ部を拡大して、図５のｋ３のような切れ部であっても検出しやすくすることができる。
【００３６】
本実施例では、投光手段と受光手段とを用いて切れ部を拡大して検出したが、集音センサ等を用いて拡大された切れ部を検出してもよい。
【００３７】
次に、紙幣の剛性の判別について説明する。
【００３８】
紙幣の剛性の測定方法については、特開平１０−２１３５８１号にあるように、紙幣を変形させた反力を測定する方法がある。しかし、高速で搬送される紙幣を変形させると、ローラに衝突する時の衝撃が大きいため、あまり正確な測定ができない。
【００３９】
そこで、本発明では非接触で測定する方法とした。紙幣は使用した度合いによって、その剛性が低下する。同時に、紙幣は使用により擦れることや手垢が徐々に付着することなどの原因で印刷が不鮮明になる。そこで、第２の投光手段２２と受光手段２３とにより、紙幣の印刷の外観から剛性を測定する。
【００４０】
図１１と図１２に、紙幣の曲げ剛性と外観特性との相関を取ったグラフを示す。
【００４１】
これらのグラフでは、新札におけるそれぞれの特性の平均値を１．０として、測定値を比で表している。紙幣としては、新札の他に、流通紙幣の中から剛性の低いものと中程度のものとを選択した。また、受光手段２３にＣＣＤ（イメージセンサ）を用いて、紙幣全面の画像を取り込んだときのグラフである。
【００４２】
図１１は、曲げ剛性と紙幣面の平均輝度値との相関を示している。ここで、輝度とは第２の投光手段２２で紙幣面を照らしたときの明るさ、つまり反射率に相当し、曲げ剛性が低くなるに従って、紙幣面が暗く見えることがわかる。
【００４３】
また、図１２は、曲げ剛性と紙幣面輝度の標準偏差との相関を示している。標準偏差が大きいということは、印刷の明暗がより明確に分かれている、すなわちコントラストが高いことを示す。したがって、曲げ剛性が低くなると標準偏差が小さくなるので、印刷がぼんやりとした不鮮明な外観になることがわかる。
【００４４】
以上より、紙幣面の平均輝度および輝度の標準偏差を演算手段２５で算出し、一方あるいは両方が所定の閾値を下回ったとき、低剛性であると判別できる。
【００４５】
また、図４または図５に示すように、多くの紙幣Ｂには図柄が印刷された図柄部Ｂ１があり、その周囲に印刷の無いあるいは紙幣全面に施された模様のみの下地部Ｂ２がある。前述の例では、紙幣全体の画像を取り込んだが、下地部Ｂ２のみでも可能である。その結果を、図１３と図１４に示す。
【００４６】
図１３は、図１１と同様に、剛性が低くなるに従って、輝度が低下する。紙幣の使用度合いが増加して、徐々に汚れたため暗くなっている。
【００４７】
一方、図１４は、剛性が低くなるに従って、輝度の標準偏差が増加する。これは、本来は明暗の無い下地部Ｂ２に、折れ等が生じることによって線が発生し、輝度のばらつきが増えたためである。
【００４８】
このような相関から、受光手段２３は、紙幣の端辺から下地部Ｂ２の間だけ画像を取り込む。演算手段２５では、下地部Ｂ２の輝度が所定の閾値を下回ることと、輝度の標準偏差が所定の閾値を上回ることのいずれかあるいは両方の条件になるとき、紙幣が低剛性であると判別できる。
【００４９】
以上のように、紙幣Ｂの切れと剛性とを判別し、いずれか一方あるいは両方が正常と定めた閾値を逸脱したとき、悪い状態の紙幣であると判断することができる。そして、悪い状態の紙幣を、入出金口４に返却することにより、集積部９への収納や収納後の出金処理など、次に同紙幣を取り扱うときに発生しやすい障害を防ぐことができる。
【００５０】
また、上記の判別では受光手段２３として、例えばＣＣＤ（イメージセンサ）のような、分解能の高いセンサを用いた。しかしながら、剛性の判別を平均輝度のみで行うならば、受光強度を所定の分解能で出力できる光量センサ（例えば、光導電素子）を用いても構成可能である。
この場合、紙幣の搬送と直交する方向に複数の光量センサを設ける。紙幣Ｂに切れ部がある場合、上記の例と同様に、第１の投光手段２１からの光線が受光手段２３へ照射される。演算手段２５では切れ部を判別する閾値を、切れがない場合の紙幣の透過光量より大きく設定する。そして、受光手段２３での受光強度が所定の閾値を上回ったとき、切れ部があると判別が可能である。
また、第２の投光手段２２が紙幣を照らしたときの明るさを光量センサで測定することで剛性を判別できる。前述の例のように、紙幣Ｂ全体あるいは下地部Ｂ２における、受光手段２３の受光強度が所定の閾値を下回ったとき、剛性が低いと判別が可能である。
このように切れ部と低剛性とを判別することができる。ここで特に障害が発生しやすい紙幣は、切れ部を有しかつ低剛性の紙幣が多いので、両者とも所定の閾値から外れたとき、状態の悪い紙幣と判別する。
【００５１】
さらに、紙幣判別装置２０を入出金口４の近傍に配置することで、紙幣を搬送路５へ送り出す前に判別して、入出金口４へ返却することが可能である。その構成を図１５に示す。
【００５２】
図１５は入出金口４の概略構成を示す。
【００５３】
シャッター３０が開閉して、操作者から紙幣Ｂを入出金口４の中に取り込む。紙幣Ｂは押し板３１に押されて、案内板３２との間に挟まれる。この状態で、案内板３２に最も近接した紙幣Ｂの一部は、繰り出しローラ３３に接する。繰り出しローラ３３は外周全体あるいは一部がゴムなどの高摩擦材料からなり、繰り出しローラ３３を回転することにより、紙幣を引き出す。このとき、複数の紙幣が同時に引き出されることがある。それを防ぐために、係止ローラ３４が設けられている。係止ローラ３４は、全周がゴムなどの高摩擦材料からなるローラで、紙幣の引き出し方向とは反対方向にのみ回転するように構成されている。これにより、案内板３２に最も近接した紙幣以外は引き出されないように逆向きの力を与え、入出金口４に留める。このように１枚に分けられた紙幣は、搬送路５へ送り出される。
【００５４】
ここで、繰り出しローラ３３の下流側で、紙幣が繰り出しローラ３３に接触する範囲に、紙幣判別装置２０を設ける構成とした。紙幣判別装置２０の構成は前述の構成と同様のため、省略する。ただし、繰り出しローラ３３と係止ローラ３４とは、回転軸方向に互いに重なって設けられていることがある。その場合、それらのローラで紙幣を面外方向へ変形させることができるので、付勢手段２４を省くことが可能である。
【００５５】
このように、紙幣判別装置２０を入出金口４の近傍に設けることにより、紙幣を入出金口４から引き出す間に、状態の判別が可能である。ここで、状態が悪いと判別された紙幣は繰り出しローラ３３を逆転させて、紙幣を入出金口４へ返却する。それによって、紙幣を搬送路５へ送り出す前に返却することができ、障害の低減に有効である。
【００５６】
さらに、返却した紙幣は操作者に取り除いてもらうことが望ましい。
【００５７】
特開平１−２５６４３５号および特開平８−１９４８５９号の現金自動取扱装置には、束で投入された紙幣を１枚ずつに分離する際に発生するスキュー（斜行）やシフトを検知して、紙幣を入出金口へ返却する構成が示されている。
【００５８】
この場合、紙幣の初期姿勢が悪い（投入位置が片寄っている、あるいは傾いている）ことが原因であるため、入出力装置３に「紙幣を揃えて入れてください」等の再投入要求メッセージが表示される。
【００５９】
また、紙幣の引き出し後に、鑑別部６で取引に不適であると判断された紙幣も、入出金口４へ返却される。このとき、正常な紙幣は一時収納部８へ収納され、入出金口４には不適な紙幣のみがあるため、「この紙幣はお取り扱いできません」等の入金拒否メッセージが表示される。
【００６０】
本例の場合は、引き出し途中の１枚の紙幣が取扱に不適であると判断し、入出金口４へ返却される。このとき、入出金口４には、複数の未だ引き出されていない紙幣が残っていることが考えられる。そこで、「最も手前側の紙幣はお取り扱いできません」等の指定紙幣入金拒否メッセージを表示することが望ましい。それによって、不適な紙幣を明らかにし、操作者に取り除いてもらうことにより、障害を事前に防ぐことができる。
【００６１】
さらに、これまではＡＴＭ１が取り扱う金種は１種類の場合で説明した。ＡＴＭ１が複数の金種を取り扱う場合、金種ごとに光学的特性（平均輝度、標準偏差）が異なることがあるので、金種を判別して、切れ部および低剛性の判別する際の各閾値を変更する必要がある。
【００６２】
金種の判別は、紙幣判別装置２０が鑑別部６の近傍あるいは鑑別部６の中に設けた場合は、鑑別部６での判別結果を使用する。
【００６３】
しかし、紙幣判別装置２０と鑑別部６とが離れて配置された場合、例えば入出金口４の近傍に設けた場合は、鑑別部６で判別結果が出るまでに時間差が大きい。そこで、紙幣判別装置２０の受光手段２３に、分解能の高い手段、例えばＣＣＤ（イメージセンサ）を用いて画像の特徴を分析することにより、正確な真偽鑑別までは行わずとも、大まかな金種の判別を行う。また、色を判別する手段、例えば所定の分解能で赤・緑・青等の受光強度を出力できるカラーセンサを用いて、金種ごとの色の違いにより、大まかな金種の判別を行う。カラーセンサは、例えば光導電素子に各色のフィルタを設けたものである。これらにより、鑑別部６での判別結果を待たずに、紙幣判別装置２０のみで、状態の悪い紙幣の判別を行うことができる。
【００６４】
次に、第２の実施形態の一例を以下に示す。本例では、切れ部を検出可能とするように構成した紙幣判別手段としての紙幣判別装置５０と、それを搭載したＡＴＭ１とを示す。まず、図１６に紙幣判別装置５０の側面図を示す。
【００６５】
図１６において、紙幣Ｂは搬送ガイド５５ａと搬送ガイド５５ｂとの間を、図面上で左右に搬送される。
【００６６】
付勢駆動軸５１と搬送駆動軸６１、６２、６３はそれぞれ従動軸５２と対向して配置され、従動軸５２は押圧力で付勢駆動軸５１及び搬送駆動軸６１、６２、６３に圧接されている。付勢駆動軸５１と搬送駆動軸６１、６２、６３は図示しないモータにより回転駆動し、従動軸５２は付勢駆動軸５１から回転力を受けて回転する。付勢駆動軸５１、搬送駆動軸６１、６２、６３と従動軸５２とにより紙幣Ｂを挟持して搬送する。付勢駆動軸５１は、搬送方向と紙幣面内において直交する方向（以下、幅方向）へ紙幣Ｂを引っ張る力を与えて、紙幣Ｂの切れ部を広げながら、紙幣Ｂを搬送する。その詳細な構造は後述する。
【００６７】
画像取り込み手段５３は、例えばＬＥＤとＣＣＤラインセンサとの組み合わせであり、紙幣Ｂへ投光して、その反射光や透過光を受光することにより、紙幣Ｂの画像を取り込む。鎖線ロは画像を取得する位置を示し、付勢駆動軸５１の中心からは距離ｊ１、画像取り込み手段５３の近傍の搬送駆動軸６１の中心からは距離ｊ２だけ離れている。付勢駆動軸５１で広げた切れ部を見るためには、距離ｊ１がなるべく小さいことが望ましいが、付勢駆動軸５１と画像取り込み手段５３の配置上の制約から約２０ｍｍとなった。勿論、本発明はこの距離に限定されるものではなく、付勢駆動軸５１で切れ部を広げられる範囲に画像取り込み手段５３があればよい。
【００６８】
付勢駆動軸５１と、搬送駆動軸６１、６２、６３と、従動軸５２と、搬送ガイド５５ａ、５５ｂはフレーム５４ａと５４ｂとにより支持される。フレーム５４ａと５４ｂは、ピボット６７で回転可能に接合される。これは紙幣判別装置５０内の清掃やジャム除去などのためであり、紙幣Ｂを搬送するときは付勢駆動軸５１と搬送駆動軸６１、６２、６３と、従動軸５２とが圧接されるように固定する。
【００６９】
搬送ガイド５５の近傍には、通過検知手段６６と、磁気測定手段６４と、厚さ測定手段６５とが設けられている。
【００７０】
図１７は紙幣判別装置５０の付勢搬送軸５１と従動軸５２と画像取り込み手段５３とを、図１６の矢印イの方向から見た図である。
【００７１】
まず、付勢駆動軸５１はシャフト１０１と、ベアリング１０２と、テーパローラ１０３と、止め輪１０４と、ギア１０５とから構成されている。ギア１０５は、図示しないモータから回転駆動され、シャフト１０１へ回転が伝達される。テーパローラ１０３はゴムで作られ、シャフト１０１と接着される。テーパローラ１０３は、搬送中心線ハの側になるに従い直径が小さくなるように設けられる。ベアリング１０２はシャフト１０１とフレーム５４ａとを回転自由に固定し、止め輪１０４で軸方向の移動を防止する。
【００７２】
従動軸５２は従動ベアリング１１１と、シャフト１１２と、バネ１１３とから構成される。従動ベアリング１１１はシャフト１１２で支持され、また軸方向の移動は搬送ガイド５５ｂにより限定される。バネ１１３はシャフト１１２を介して、従動ベアリング１１１を付勢駆動軸５１へ圧接する。
【００７３】
本例では、テーパローラ１０３と従動ベアリング１１１は４組配置されている。内側の２組の間隔ｕは約６０ｍｍであり、内側と外側の組の間隔ｖは約４０ｍｍである。テーパローラ１０３と従動ベアリング１１１は、紙幣Ｂが傾斜の向きが異なるテーパローラ１０３に挟持搬送されるように配置する。その範囲であれば、上記の間隔ｍと間隔ｎはいかなる値を取っても良い。
【００７４】
判別制御手段５６は接続線１２１を介して画像取り込み手段５３と、接続線１２２を介して磁気測定手段６４、厚さ測定手段６５、通過検知手段６６と接続する。判別制御手段５６は電気回路とソフトウェアから構成され、測定や検知の開始を指示し、また測定から得られたデータを分析して、紙幣Ｂの切れ検出などを行う。
【００７５】
機構制御手段５７は、電気回路とソフトウェアとからなり、ＡＴＭ１の全体の動作を制御する。例えば、図１に示したゲート７を切り替える指示などを行う。判別制御手段５６とは、接続線１２３を介して接続され、紙幣情報の授受を行う。動作の例としては、紙幣Ｂを入金するときは、正常な搬送経路としては、入出金口４から紙幣を取り込み、搬送路５で搬送して、一次集積部８へ収納する。ここで、紙幣判別装置５０が図１の鑑別部６に適用され、紙幣Ｂに切れ部が検出された場合、機構制御手段５７はゲート７を切り替えて、当該の紙幣Ｂを入出金口４へ返却する。あるいは、一次集積部８から集積部９へ紙幣を移し替えるとき、紙幣Ｂに切れ部が検出された場合、機構制御手段５７はゲート７を切り替えて、当該の紙幣Ｂをリジェクト集積部１０へ収納する。
【００７６】
次に、付勢駆動軸５１の構造と作用について説明する。
【００７７】
図１８は１組のテーパローラ１０３と従動ベアリング１１１とを抜粋した図である。
【００７８】
テーパローラ１０３は、その外周面の幅Ｗのなかで、幅Ｔがシャフト１０１と略平行であり、残りがテーパ面Ｃとなる。テーパローラ１０３の最大の直径はφｄ１ｍａｘであり、搬送中心線ハに近づくに従い直径が小さくなるようにテーパ面Ｃが設けられ、最小の直径がφ１ｍｉｎ、テーパ面Ｃとシャフト１０１とが成す角度がθである。一方、従動ベアリング１１１は外周面がシャフト１０１と略平行であり、直径がφｄ２である。
【００７９】
本例で使用した諸寸法は、φｄ１ｍａｘが約２０ｍｍ、φｄ２が約１６ｍｍ、Ｗが５ｍｍ、Ｔが０．５ｍｍ、θが１５°〜４５°である。勿論、本発明は前記の諸寸法に限定されるものではない。
【００８０】
このようなテーパローラ１０３と従動ベアリング１１１との組み合わせにおいて、紙幣Ｂを搬送するとき、テーパローラ１０３は図１８の点線で示すように、直径の大きい側の外側へ変形する。この変形により矢印で示す力Ｆが発生する。この変形量は、テーパローラ１０３と従動ベアリング１１１との剛性の差によって異なり、発生する力Ｆの大きさも異なる。ここで、図１７に示したように、搬送中心線ハに近い側の直径が小さくなるようにテーパローラ１０３を配置すれば、紙幣Ｂを幅方向の両側へ向かって引っ張る力が発生する。その様子を図２０に示す。
【００８１】
図２０において、画像取り込み窓５３ｓは紙幣Ｂの画像を取り込むため、透明になっており、図１６において鎖線ロで示した部位である。
【００８２】
付勢駆動軸５１により、紙幣Ｂを幅方向に引っ張る力Ｆが発生して、紙幣Ｂの切れ部が開く。それが画像取り込み窓５３ｓを通過するとき、紙幣Ｂがあって画像取り込み手段５３ａから画像取り込み手段５３ｂへの光が遮光される部分と、切れ部で光が通過する部分とを捉えることができる。このとき、遮光されるべき領域のなかで、光が透過した領域を測定することにより、切れ部を検出できる。
【００８３】
一例として、図２０に切れ部の検出結果を示す。
【００８４】
本結果で、切れ部の長さは約５０ｍｍ、マーク□は約３ｍｍ以上、マーク△は約３０ｍｍ以上の切れ部として検出した件数である。
【００８５】
この結果より、ここで示した付勢駆動軸５１により、切れ部を検出可能であることがわかる。また、テーパ面Ｃの角度θは、６０°未満の範囲で、切れ部を広げることができる。θが６０°以上になると、テーパローラ１０３と紙幣Ｂとが接触する状態が、テーパの無い搬送ローラと同様になってしまうため、切れが広がらない。また、少しでも角度があれば、切れ部を広げることができるが、小さい角度のテーパは加工が難しく、かつ搬送による摩耗でテーパが無くなる可能性がある。したがって、θの範囲は０°より大きく、６０°未満であり、特に１５°近傍が望ましい。
【００８６】
以上に示した付勢駆動軸５１を備える紙幣判別装置５０とすることで、切れ部を有する紙幣を検出することができる。さらに、この紙幣判別装置５０を備えるＡＴＭ１とすることにより、過度に使用した紙幣によるジャムを低減することができ、ＡＴＭ１の信頼性を向上することができる。
【００８７】
さらに、テーパローラ１０３の形状を図２１に示すように、テーパ面が２つ以上ある形状としても良い。図２１では、テーパの設置間隔Ｐを２．５ｍｍとして、テーパ面を２つ設けた例を示している。なお、テーパの設置間隔Ｐ、テーパ面の個数はこれに限られるものではない。また、上記のテーパは１つのローラに複数のテーパ面を設けても良く、１つのテーパ面を設けたテーパローラを複数個重ねても良い。
【００８８】
このような複数のテーパ面を設ける利点を説明する。
【００８９】
まず、図２２に１つのテーパ面によるテーパローラ１０３で搬送するときに、紙幣Ｂに作用する力を示す。図２２において、黒丸ＰａとＰｂはテーパローラ１０３と従動ベアリング１１１とによる挟持点である。
【００９０】
前述のように、テーパローラ１０３で紙幣Ｂを搬送するとき、紙幣Ｂを幅方向に引っ張る力ＦａとＦｂとがそれぞれ発生する。これによって、切れ部を広げることができる。
【００９１】
しかしながら、テーパローラ１０３は１個のローラ内で直径に違いがあるため、速度差が生じることがある。それによって、ＰａとＰｂ周りのモーメント力ＭａとＭｂとが発生することがある。
【００９２】
その結果、紙幣Ｂは点線で示すように大きく変形して、紙幣Ｂを破損したり、あるいは搬送ガイド５５との摩擦力が大きくなってジャムを生じることがある。
【００９３】
一方、複数のテーパ面を設けた場合、図２３に示すように複数の挟持点を持つことになる。このとき、挟持点Ｐａ１とＰａ２、挟持点Ｐｂ１とＰｂ２の周りにはそれぞれ同じ向きのモーメント力が発生する。ここで、モーメント力Ｍａ１とＭａ２は、挟持点Ｐａ１とＰａ２との間で反対向きに作用するため、紙幣Ｂ全体には影響を与えない。同様にモーメント力Ｍｂ１とＭｂ２も互いに打ち消しあう。それにより、引張力ＦａとＦｂのみを作用させることができる。
【００９４】
さらに、図２４に示すように、２つの異なる摩擦係数を有する摩擦ローラ１０５を用いて、摩擦係数が小さい側を搬送中心線ハに近くなるように構成しても良い。
【００９５】
図２５に摩擦ローラ１０５の詳細な構成を示す。
【００９６】
摩擦ローラ１０５ａは摩擦ローラ１０５ｂより摩擦係数が大きくする。例えば、ローラの一方の外周面にフッ素樹脂等の低摩擦剤を塗布する、あるいは異なる摩擦係数のローラを貼り合わせることにより構成できる。
【００９７】
このような摩擦ローラ１０５へ、従動ベアリング１１１から押圧力Ｎを加えると、点線で示すように、摩擦ローラ１０５が両側へ膨らむように変形する。ここで、摩擦ローラ１０５ａは摩擦ローラ１０５ｂより摩擦係数が大きいので、Ｆ１＞Ｆ２となり、紙幣Ｂを摩擦係数が大きい側へ引っ張ることができる。
【００９８】
このような摩擦ローラ１０５を搬送中心線ハに近い側が低摩擦になるように配置することにより、紙幣Ｂを幅方向両側へ引っ張ることができ、付勢駆動軸５１を構成できる。
【００９９】
以上のように、紙幣Ｂを幅方向へ引張力を与える付勢駆動軸５１を画像取り込み手段５３の近傍に配置することによって、切れ部を検出することができる。
【０１００】
なお、上記に示した実施形態において、付勢駆動軸５１は１カ所のみであったが、複数設けても良い。例えば、画像取り込み手段５３近傍の搬送駆動軸６１を付勢駆動軸５１に構成することができる。それによって、紙幣Ｂへ引張力が加わる時間（あるいは距離）が長くなり、切れをより大きく広げることができ、切れ部の検出率を向上することができる。
【０１０１】
【発明の効果】
本発明により、過度に使用されて切れたり、剛性が低下した紙幣を検出することができ、装置の信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 紙幣自動取引装置の概略構成図。
【図２】 紙幣判別装置の概略構成図。
【図３】 紙幣判別装置の斜視図。
【図４】 切れ部を有する紙幣の模式図。
【図５】 切れ部を有する紙幣の模式図。
【図６】 切れ部を有する紙幣の変形形状を表す模式図。
【図７】 切れ部を有する紙幣の変形形状を表す模式図。
【図８】 紙幣判別装置の斜視図。
【図９】 紙幣判別装置の斜視図。
【図１０】 紙幣判別装置の斜視図。
【図１１】 剛性と光学的特性の相関図。
【図１２】 剛性と光学的特性の相関図。
【図１３】 剛性と光学的特性の相関図。
【図１４】 剛性と光学的特性の相関図。
【図１５】 入出金口の構成図。
【図１６】 紙幣判別装置の側面図。
【図１７】 付勢駆動軸の構成図。
【図１８】 テーパローラの構成図。
【図１９】 付勢駆動軸と画像取り込み手段の斜視図。
【図２０】 検出件数グラフ。
【図２１】 複数のテーパ面を有するテーパローラの構成図。
【図２２】 紙幣に作用する力を示す模式図。
【図２３】 紙幣に作用する力を示す模式図。
【図２４】 付勢駆動軸の構成図。
【図２５】 異なる摩擦係数を有する摩擦ローラの構成図。
【符号の説明】
１…紙幣自動取引装置、２…紙幣取扱装置、３…入出力装置、４…入出金口、５…搬送路、６…鑑別部、７…ゲート、８…一時集積部、９…集積部、１０…リジェクト集積部、２０…紙幣判別装置、２１…第１の投光手段、２２…第２の投光手段、２３…受光手段、２４…付勢手段、２５…演算手段、２６…通過検知手段、２７…搬送ローラ、２８…搬送ガイド、３０…シャッター、３１…押し板、３２…案内板、３３…繰り出しローラ、３４…係止ローラ、５０…紙幣判別装置、１０３…テーパローラ、１０５…摩擦ローラ、１１１…従動ベアリング、。

Claims (2)

1. 紙幣を入出金する入出金口と、紙幣の真偽を鑑別する鑑別部と、入金した紙幣を一時的に収納する一時集積部と、前記入出金口と前記鑑別部と前記一時集積部とを接続し紙幣を搬送する搬送路とを有する紙幣自動取引装置において、
   前記入出金口と前記一時集積部との間の前記搬送路に紙幣の状態を判別する紙幣判別装置を備え、
   前記紙幣判別装置は、判別される紙幣を紙幣面内において搬送方向と直交し、紙幣の幅方向の両側に向かって引っ張り力を与えて切れ部を広げる付勢手段と紙幣の切れ部を検知する検知手段とを備え、
   前記付勢手段はテーパローラと従動ベアリングの組み合わせによって構成され、このテーパローラと従動ベアリングは前記紙幣を挟持搬送し、前記テーパローラは紙幣の搬送による変形で紙幣を幅方向の両側に向かって引っ張り力を発生してなり、
   前記検知手段は、前記付勢手段によって広げられた紙幣の切れ部を検知することを特徴とする紙幣自動取引装置。
2. 前記テーパローラに複数のテーパ面を設けたことを特徴とする請求項１記載の紙幣自動取引装置。

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