JP4431328B2 - 紙葉類判別装置及び紙幣取扱装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙幣、有価証券、切手及び小切手などに貼られたテープ、紙、シール等及びセキュリティスレッド、ホログラムを検出可能な紙葉類判別装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現金自動取引装置に備えられる紙幣取扱装置や自動販売機等のように紙幣を取り扱う装置では、テープ、紙等で変造された紙幣を検出することが重要であり、そのために紙幣判別装置が備えられている。
【０００３】
このような紙幣判別装置として特開平４−１０２００２号公報に記載のものがある。この公報に記載の「紙葉状体の厚み検出装置」は、回転体の電極と平板電極からなる静電容量検出部、又は、二つの回転体の電極からなる静電容量検出部の電極間に紙幣を通過させ電極間の静電容量の変化から紙幣の厚さを検出する。
【０００４】
また、特開２００１−２４０２７１号公報に記載のものがある。この公報に記載の「紙幣判別装置」は、多数の二枚の電極を対向させてライン状に配置し、電極間に紙幣を通過させ電極間の静電容量の変化からテープ等を検出し排除する。
【特許文献１】
特開平４−１０２００２号公報
【特許文献２】
特開２００１−２４０２７１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特開平４−１０２００２号公報に記載の装置は、静電容量の変化から二枚以上重なった紙幣を検出するものであるが、テープ、紙等を貼った変造券の検出にも使用できると考えられる。しかしながら、特開平４−１０２００２号公報では、一般に流通している剛性の弱い紙幣、しわのある紙幣に対するジャム（紙詰まり）及び、検出精度について配慮がなされていない。すなわち、電極間は接触しているため剛性の弱い紙幣を挿入した場合、電極間の搬送抵抗により紙幣は挫屈しジャムが発生する。また、搬送抵抗を低くするために電極間の狭持力を弱くしておくと、しわのある紙幣は押し潰すことができないので紙幣が重なっていると誤検出する問題がある。
【０００６】
また、特開２００１−２４０２７１号公報に記載の装置は、電極間のギャップを狭くした場合の紙幣搬送時のジャム（紙詰まり）について配慮がなされていない。すなわち、静電容量の変化を大きくするためには、電極間のギャップを狭くすることが有効である。しかしながら、剛性の弱い紙幣、紙幣に折れ、しわ等がある場合、電極間のギャップが狭いと搬送抵抗が大きくなりジャムが発生する問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、上記の課題を解決することを目的とするものであり、大きな静電容量の変化が得られ、電極間でジャムが発生しない高感度、高信頼の紙葉類判別装置を提供することにある。
【０００８】
上記目的は、紙幣を搬送案内するために一定の隙間を設けて平行に上搬送ガイドと下搬送ガイド搬送ガイドとが配置され、前記上搬送ガイドには上搬送ローラと前記下搬送ガイドには下搬送ローラとが設けられ、前記紙幣の搬送方向と直交する方向に静電容量センサが設けられた紙葉類判別装置において、前記静電容量センサは印加電極と検出電極とで構成されてなり、前記静電容量センサを前記上搬送ローラ軸の直下に設けることにより、前記印加電極と前記検出電極とが前記紙幣を搬送する前記上下ローラと同列の位置に配置されてなることにより達成される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
まず一般的な紙葉類判別装置に用いられる紙幣判別装置を図２４で説明する。
図２４は、現金自動取引装置（ＡＴＭ）に用いられる紙幣取扱装置の概略構成図である。
図２４において、この紙幣取扱装置９０は、顧客との間で紙幣９６ａの入出金を行う入出金口９１と、出金に適さない紙幣を収納するリジェクトボックス９４と、紙幣９６ｂを収納又は放出する紙幣収納庫９５ａ、９５ｂ、９５ｃと、紙幣の状態を判別する紙幣判別装置９７と、入金される紙幣を一時的に保管する一時保管部９３と、これら各構成要素を結んで紙幣取扱装置９０で取扱われる紙幣を搬送する紙幣搬送路９２ａ、９２ｂとを備えて構成される。
【００２４】
次に、紙幣判別装置について説明する。
紙幣判別装置は、紙幣の絵柄を検出する画像センサと、紙幣の磁気パターンを検出する磁気センサと、紙幣の蛍光画像を検出する蛍光センサからなる紙幣の金種又は真偽を判定する真偽判定装置と、紙幣厚さセンサと、静電容量センサからなる。紙幣厚さセンサは、紙幣が二枚以上重なっている重送等を検出する。また、静電容量センサは、テープ、紙等で変造された紙幣を検出し、破れを修復した程度の紙幣であればリジェクトボックス９４に収納し、短冊状に切断した紙幣を繋ぎ合せたような変造券であれば入出金口９１に返却する。さらに、紙幣に埋め込まれたセキュリティスレッド、ホログラム等を検出し、紙幣の真偽を判定する真偽判定装置に用いる。
【００２５】
図１は、本実施例の紙幣判別装置を上側より見た図である。
図２は、その断面図である。
図１、図２において、上フレーム１ａ、１ｂと、下フレーム２ａ、２ｂと、下フレーム２ａ、２ｂに固定された横板３ａ、３ｂと、透明材からなり紙幣３０の搬送を案内するために一定の隙間を設け平行に配置された上フレーム１ａ、１ｂに固定された上搬送ガイド４、下フレーム２ａ、２ｂに固定された下搬送ガイド５からなる。
【００２６】
図２の上フレーム１は下フレーム２との間に設けた回転部５２により上下に開閉できる。上搬送ガイド４には、基準ローラ１０と上搬送ローラ９、１６、２２，２６を突出させるための窓８が設けられる。同様に、下搬送ガイド５には、基準ローラ１０に対向する位置に設けた検知ローラ３６と上搬送ローラ９、１６、２２，２６に対向する位置に設けた下搬送ローラ４０、４２，４４，４６を突出させるための窓（図示せず）が設けられる。
駆動ローラ軸６は、転がり軸受け７ａ、７ｂを介してフレーム１ａ、１ｂに取り付けられ、紙幣の厚さを検出するための基準ローラ１０ａ、１０ｂと紙幣を搬送するための上搬送ローラ９ａ乃至９ｄが設けられ回転駆動される。同様に、上搬送ローラ軸１４、２０、２５は、転がり軸受け１５ａ、１５ｂ、２１ａ、２１ｂ及び２６ａ、２６ｂを介してフレームフレーム１ａ、１ｂに取り付けられ、紙幣を搬送するための多数の上搬送ローラ１６、２２及び２７が設けられ回転駆動される。
【００２７】
厚さ検知センサ１１、１２は、横板３ａ取り付けられる。また、上搬送ガイド４、下搬送ガイド５には、紙幣の絵柄を検出する画像センサ２４ａ、２４ｂと、紙幣の磁気パターンを検出する磁気センサ１７と、紙幣の蛍光画像を検出する蛍光センサ１３ａ、１３ｂが設けられる。下搬送ローラ４０、４２，４４，４６の回転支持軸４９には、下搬送ローラ４０、４２，４４，４６を上搬送ローラ９、１６、２２，２６に押付けるためのばね４１、４３、４５、４７が設けられている。ばねは下搬送ガイド５に固定されたホルダ４８で支持されている。
厚さ検知センサ１１、１２は、転がり軸受けよりなる検知ローラ３６と、一端に検知ローラ３６を設け他端に変位を検出するスリットを設けたレバー３５と、レバー３５を回転支持する回転支持部３７と、検知ローラ３６を基準ローラ１０に押付けるためのばね３８と、スリットの変位を電気信号に変換する変位変換部３９で構成される。
【００２８】
また、本発明の静電容量センサは、紙幣に添付されたテープ、紙等を紙幣の全領域に亘り検出するように、紙幣の搬送方向と直交する方向に多数の静電容量センサをライン状に設ける。ここでは、上搬送ローラ２２及び２７、下搬送ローラ４４及び４６と同列の位置に設け、上搬送ガイド４に設けた印加電極５０、５１と下搬送ガイド５に設けた検出電極２８、２３で構成される。なお、搬送ローラの部分では、静電容量センサを設けることができないので、上搬送ローラ軸２５、２０の直下に設けた静電容量センサは、静電容量センサの設けられない部分を互いにカバーするように、配列される。また、検出電極２８と２３では、縦横の長さを変えることもできる。矢印２９は紙幣３０を両方向に搬送するところの搬送方向を示す。
【００２９】
図３は、本発明の静電容量センサ部を側面から見た断面図と搬送ガイド及び搬送ローラとの関係を示す図である。
図４は、静電容量センサ部を搬送方向から見た断面図と搬送ガイド及び搬送ローラとの関係を示す図である。
図３、図４において、上搬送ガイド４と下搬送ガイド５の上搬送ローラ２７及び下搬送ローラ４６と同列の位置に台形状の突起部５６、５５を設け、突起部５６、５５の紙幣と対向する面に印加電極５０、検出電極２８を設ける。また、検出電極２８の背面に図５に示す静電容量検出回路５７を設ける。また、図４に示すように、上搬送ローラ２７間に設けられた多数の検出電極２８は一定の面積の電極が一定の間隔で配列されている。印加電極５０は、一つの電極で複数の検出電極２８と対向するように構成されている。本構成では、印加電極１個に対して検出電極３個又は６個である。なお、一例として、搬送ローラの直径は２０ｍｍで幅は５ｍｍ、搬送ガイド間のギャップは２ｍｍ、突起部の電極間のギャップは１ｍｍである。また、電極面積は８ｍｍ×８ｍｍ、電極の配列の間隔は８.５ｍｍが好適であった。
【００３０】
なお、平行平板電極の紙がない場合の静電容量Ｃ１は、Ｃ１＝ε１Ａ／ｄ（ここで、ε１：空気の誘電率、Ａ：電極面積、ｄ：電極間のギャップ）で表せる。また、電極間に紙がある場合の静電容量Ｃ２は、Ｃ２＝Ａ／（ｔ／ε２＋（ｄ−ｔ）／ε１）（ここで、ε２：紙の誘電率、ｔ：紙の厚さ）で表せる。電極間に紙がない場合の静電容量Ｃ１と電極間に厚さが９０μｍの紙がある場合の静電容量Ｃ２の変化率は、ｄ＝０.５ｍｍで１２％、ｄ＝１ｍｍで６％、ｄ＝１.５ｍｍで４％、ｄ＝２ｍｍで３％である。同様に、電極間に厚さが９０μｍの紙が１枚ある場合と２枚ある場合または厚さが５０μｍのテープがある場合の変化率は、ほぼ前述と同じ値になる。
【００３１】
このように本実施例によれば、静電容量センサを構成する電極を紙幣を搬送する搬送ローラと同列の位置に配置することにより、電極間のギャップを搬送ガイドのギャップより狭めた場合でも、搬送抵抗より搬送ローラによる搬送力が大きいので、ジャムを生ずることなく紙幣を搬送できる効果がある。また、本発明では、電極間のギャップを狭くできるのでテープ等を貼った紙幣との静電容量の変化を大きくでき検出感度の向上に効果がある。また、搬送ローラで紙幣が狭持されるので、電極間で紙幣の上下の位置変動がなくなる。よって、静電容量の変動がなくなり検出精度の向上に効果がある。
【００３２】
図５は、静電容量を検出する静電容量検出回路図である。
図６は、その信号波形を示す図である。
図５、図６において、この静電容量検出回路は、三角波発生部６１で発生させた図６に示す三角波６２を図１乃至図４で説明した静電容量センサ６５の印加電極５０に印加する。検出電極２８の出力信号は、エミッタフォロワ回路に接続され図６に示す三角波を微分した電圧信号７６に変換される。エミッタフォロワ回路は、トランジスタ７２と、ベース・エミッタ間にバイアス電流を流すための抵抗６８、６９、７０と、過電圧保護のためのダイオード７１と、エミッタ抵抗７３と、エミッタ電圧の変化分を取り出すコンデンサ７５で構成される。また、図６の電圧信号７６の電圧振幅７９が静電容量に比例した微分電圧値を示す。符号６０、６７は供給電圧、７４は供給電圧のグランド側を示す。
【００３３】
また、電圧信号７６の立上りが過渡応答を示すのは、検出電極２８とエミッタ抵抗までの浮遊容量の影響によるものである。この浮遊容量と紙幣による静電容量Ｃ１とは直列接続の状態となるため、この浮遊容量が大きいと紙幣及びテープによる静電容量の変化率が大幅に低下する問題がある。この浮遊容量としては、信号線６６の長さの影響が一番大きい。その他、ダイオード端子間容量、トランジスタ端子間容量が影響する。そのため、本発明では、検出電極２８の背面に静電容量検出回路５７を設けて信号線６６の長さを極力短くした。
【００３４】
このように本発明によれば、静電容量センサの電極の背面に静電容量検出回路を設けたので、浮遊容量の影響がなくなり検出感度の向上に効果がある。
【００３５】
図７は、テープ、紙等を貼った紙幣を判定する判定処理の構成を示す図である。
図７において、静電容量センサ６５ａ乃至６５ｎと、この静電容量センサ６５の静電容量を検出する静電容量検出回路５７ａ乃至５７ｎと、この静電容量検出回路５７の出力信号を取り込む判定処理部８０と、紙幣の搬送路における搬送姿勢を検出する画像センサ２４と、判定処理部８０の判定結果の出力信号である回収か循環させるかの制御信号８１からなる。
【００３６】
判定処理部８０は、画像センサ２４の信号から紙幣が静電容量センサを通過した通過位置を算出する。この紙幣の通過位置は、紙幣の長手方向の二つのコーナーの座標を測定することにより求められる。二つの座標を（ｘ１、ｙ１）、（ｘ２、ｙ２）、また、ｎ個の静電容量センサ６５のｘ座標の位置をｘ０からｘｎとすれば、ｎ個の静電容量センサ６５に対する紙幣の通過位置は幾何学的に求められる。そして、検出した静電容量センサの信号と、あらかじめ記憶してある紙幣の通過位置における紙幣厚さ基準値および紙幣厚さパターンからテープや紙等が貼られた紙幣かを判別し、回収か循環させるかの制御信号８１を出力する。さらに、紙幣が二枚以上重なっている重送か、欠損した紙幣か、折れている紙幣等を判別し、回収か循環させるかの制御信号８５を出力することもできる。また、セキュリティスレッド、ホログラム等を判別し、真偽判定をすることもできる。
【００３７】
図８は、紙幣に貼られたテープと静電容量センサの静電容量検出信号の関係を示す図である。
図８において、紙幣１００は、凹版印刷された厚みの厚い金種文字部１０１と、厚みの厚い透かし部１０３と、厚みの薄い絵柄の無い部位１０５等からなる。この紙幣１００には、テープ１０２、１０４が貼られている。また、静電容量センサの検出電極２８と搬送ローラ２７の位置を示す。また、紙幣１００が静電容量センサの検出電極２８を通過した位置を矢印１０６で示す。また、その時の静電容量センサの静電容量検出信号１１０を横軸を時間、縦軸を電圧で示す。また、あらかじめ記憶してある厚さ基準値１１３、紙幣が１枚の時の静電容量検出レベル１１２、テープが貼られた紙幣の静電容量検出レベル１１１を示す。
【００３８】
このように、静電容量検出信号１１０は、静電容量センサの電極面積と紙幣の厚さ及びテープ等の誘電率に比例して変化する。紙幣が検出電極２８に進入した時点するより進入した面積に比例して静電容量検出信号１１０は増加する。同様に、テープ１０２が進入すると進入した面積に比例して静電容量検出信号１１０は増加する。検出電極２８をテープ１０２が通り抜け始めた時点より静電容量検出信号１１０は通過面積に比例して減少する。透かし部１０３では、紙幣の厚さが厚いので静電容量検出信号１１０は多少増加する。テープ１０４では、透かし部１０３とテープの厚さにより静電容量検出信号１１０は大きく増加する。そして、検出電極２８を紙幣１００が通り抜け始めると静電容量検出信号１１０は通過面積に比例して減少する。
【００３９】
したがって、あらかじめ記憶してある紙幣の通過位置における紙幣厚さ基準値１１２は、紙幣の通過位置ごとに紙幣の厚さと検出電極の通過面積を考慮して設定される。すなわち、紙幣の厚みが厚いところでは、紙幣厚さ基準値１１２を高いレベルにし、紙幣の厚みが薄いところでは、低いレベルに設定する。また、厚みが変化するところでは、検出電極の通過面積に比例して徐々に最終厚さになるように設定する。
【００４０】
図９は、テープの貼られてある位置を判別するテープ判別信号を示す図である。
図９において、テープ判別信号１１５は、図８の静電容量検出信号１１０と厚さ基準値１１２とを比較し、静電容量検出信号１１０が大きいところをテープが貼ってあるとして論理レベル１の判別信号１１６、１１７を出力する。また、静電容量検出信号１１０が小さいところは、論理レベル０を出力する。
【００４１】
これにより、図７の判定処理部８０は、紙幣に修復のためのテープが貼られていると判定し、リジェクトボックスへ回収する制御信号を出力する。
【００４２】
このように本発明によれば、静電容量センサを通過した紙幣の通過位置を検出し、この通過位置に対応した紙幣厚さ基準値と静電容量センサの検出信号と比較するので、紙幣の厚さの変動による誤判定をなくす効果がある。
【００４３】
図１０は、本発明の静電容量センサの他の一実施例を示す図である。
図１０において、図３で説明した構成において、上搬送ガイド４と下搬送ガイド５に設けた台形状の突起部５６、５５及び印加電極５０と検出電極２８を上搬送ローラ２７と下搬送ローラ４６のローラ径の内側に位置するように構成した。なお、本発明は、両方向搬送の場合の構成であるが、片方向搬送の場合には、紙幣進入方向の台形状の突起部５６、５５及び印加電極５０と検出電極２８のみ上搬送ローラ２７と下搬送ローラ４６のローラ径の内側に位置するように構成することもできる。
【００４４】
このように本発明によれば、搬送ガイドのギャップよりギャップの狭い電極部が搬送ローラ径の内側にあるため、搬送されてきた紙幣は、最初に搬送ローラに当たるので、搬送ローラの大きな搬送力により搬送抵抗の大きい電極部の狭いギャップをジャムを起こさずに通過させることができる効果がある。
【００４５】
図１１は、本発明の静電容量センサの他の一実施例を示す図である。
図１１において、上搬送ガイド４と下搬送ガイド５に設けた台形状の突起部１２６、１２８と、突起部１２６、１２８の紙幣と対向する面に印加電極１２７、検出電極１２９を設ける。台形状の突起部１２６、１２８の搬送方向の両側に紙幣を搬送ベルト１２５ａ、１２５ｂで狭持して搬送するための駆動ローラ１２０と、駆動ローラ軸１２１と、従動ローラ１２２と、回転支持軸１２３と、駆動ローラ１２０に従動ローラ１２２を押付けるためのばね１２４と、ばね１２４を支持するホルダ１２５で構成される。なお、このベルト搬送部と静電容量センサの配置は図４と同じ構成である。
【００４６】
このように本発明によれば、ベルトで紙幣を狭持して搬送するので搬送ガイドよりもギャップの狭い電極間において、搬送抵抗より大きい搬送力で搬送されるのでジャムを生じることなく搬送できる効果がある。
【００４７】
図１２は、本発明の他の実施例を備えた静電容量センサを示す図である。
図１３は、図１２の搬送方向から見た断面図である。
図１２、図１３において、図３で説明した構成において、上搬送ガイド４をくり抜き台形状の突起部５６に設けた印加電極５０を上下に移動するように構成した。突起部５６は、ばね１３５と、ばねを支持する支持材１３６で下搬送ローラ４６の方向に押付けられている。なお、図１３に示すように、ばね１３５で印加電極５０を二箇所で押付け、浮き上がり量のバランスをとるように構成している。また、図３と同様に挿入された紙幣は、上搬送ローラ２７と下搬送ローラ４６とで狭持され搬送力が与えられる。なお、図１２の構成は、図１０、図１１の構成においても適用できる。また、図１０、図１１、図１２の構成において、搬送ローラ又は搬送ベルトを無くすことができる。この場合には、静電容量センサを１列に配置する。
【００４８】
また、折れ、しわの紙幣が挿入された時に発生する力では電極が移動せず、それより大きいジャムが起こりそうな力が発生した時に電極が動くように、ばね１３５の押付力を選定しておけば、テープ、紙が貼られた折れ、しわのある紙幣を検出できる。この押付け力は、紙幣長手方向の長さに対して１ｇｆ／ｍｍ程度が良い。
【００４９】
このように本発明によれば、紙幣が電極間に挿入されると電極を設けた突起部は上方向に移動し搬送抵抗がなくなるように作用する。さらに、搬送ローラにより搬送力が与えられるので、剛性の弱い紙幣、折れ、しわのある紙幣等でのジャムの発生をなくす効果がある。また、ばね１３５の押付力を折れ、しわの紙幣で発生する力では電極が移動しないようにしておけば、テープ、紙が貼られた折れ、しわのある紙幣まで正確に検出できる効果がある。また、ジャムの発生がないので電極間のギャップは、零又は零に近づけられるので検出感度を大幅に向上できる効果がある。
【００５０】
図１４は、本発明の静電容量センサの他の一実施例を示す図である。
図１５は、搬送方向から見た断面図である。
図１４、図１５において、搬送ガイド４、５の間に紙幣を搬送する。静電容量センサの印加電極１７１をローラ１７０の円筒面に設ける。そして、印加電極１７１を設けたローラ１７０を上下方向に移動できるようにした。駆動ローラ軸２５には、印加電極１７１を設けたローラ１７０と、紙幣を搬送する駆動ローラ２７と、印加電極１７１に回転信号供給部１７５の静止側の固定板１７６より電圧を供給するための回転側の回転板１７７を設ける。なお、回転板１７７と印加電極１７０は、駆動ローラ軸２５からは電気的に絶縁されている。また、駆動ローラ軸２５は、上フレーム１に転がり軸受け２６を介して取り付ける。そして、上下方向に移動できるように上フレーム１と転がり軸受け２６の取付け部は、上下方向に隙間を設ける。また、ばね１７２で転がり軸受け２６を介して搬送ローラ１７４の方向に押付ける。検出電極２８は、下搬送ガイド５の突起部５５に設ける。搬送ローラ軸１７３に搬送ローラ１７４を設け、転がり軸受け１７８を介して下フレーム２に取り付ける構成とする。ここでは、回転信号供給部１７５にコンデンサ結合を用いたが、スリップリングを用いる構成もある。
【００５１】
なお、図１４、図１５の構成において、印加電極１７１を上下に移動しない構成にしても良い。また、印加電極１７１を上下に移動できる構成とし、駆動ローラと搬送ローラがない構成にしても良い。
【００５２】
図１６は、図１４の構成における静電容量検出回路の一実施例を示す図である。
図１６において、図５で説明した構成において、静電容量センサ１８０の回転する印加電極１７１に三角波電圧６２を供給するための回転信号供給部１７５を設けたものである。回転信号供給部１７５は静止側の固定板１７６と、回転側の回転板１７７で構成される。回転板１７７の出力は配線１８１により印加電極１７１に接続される。なお、固定板１７６の回転板との対向面は、回転板１７７からはずれないように構成し回転変動ノイズをなくすようにする。
【００５３】
このように本発明によれば、紙幣が電極間に挿入されると回転する電極は上方向に移動し搬送抵抗がなくなるように作用する。さらに、電極が回転するので、挿入してきた紙幣に搬送力を与えることができるので、折れ、しわのある紙幣等でのジャムの発生をなくす効果がある。また、ジャムの発生がないので電極間のギャップは、零又は零に近づけられるので検出感度を大幅に向上できる効果がある。
【００５４】
図１７は、本発明の静電容量センサの他の一実施例を示す図である。
図１７において、図１２で説明した構成において、下搬送ガイド５の突起部５５設けた検出電極２８を円弧状にしたものである。円弧状の検出電極は、突起部５５を円弧状に形成し、メッキ等で電極を形成する。
【００５５】
このように本発明によれば、紙幣が円弧状の電極間に挿入されると回転する電極は上方向に移動し搬送抵抗がなくなるように作用する。さらに、電極が回転するので、挿入してきた紙幣に搬送力を与えることができるので、折れ、しわのある紙幣等でのジャムの発生をなくす効果がある。また、対向する電極の円弧部分では一定のギャップが一定の長さ得られるので、検出感度の向上と検出ばらつきをなくす効果がある。また、ジャムの発生がないので電極間のギャップは、零又は零に近づけられるので検出感度を大幅に向上できる効果がある。
【００５６】
図１８は、本発明の静電容量センサの他の一実施例を示す図である。
図１９は、搬送方向から見た断面図である。
図１８、図１９において、図１４で説明した構成において、駆動ローラ軸２５の駆動ローラと搬送ローラ軸１７３の搬送ローラをなくした構成にする。そして、搬送ローラ軸１７３にローラ１８６を設け、検出電極１８７をローラ１８６の円筒面に設けたものである。また、搬送ローラ軸１７３には、検出電極１８７の信号を取り出すために回転信号取り出し部１９５の回転側の回転板１９７を設ける。なお、回転板１９７と検出電極１８７は、搬送ローラ軸１７３からは電気的に絶縁されている。回転信号取り出し部１９５は、静止側の固定板１９６と回転側の回転板１９５よりなる。複数の検出電極１８７からの信号の取り出しは複数の回転信号取り出し部１９５と回転板１９７を設けてもよいし、回転板１９７を電気的に絶縁された複数のエリアに分割して各エリアに検出電極１８７の信号を接続して時分割で取り出すこともできる。
【００５７】
図２０は、図１８の構成における静電容量検出回路の一実施例を示す図である。
図２０において、図１６で説明した構成において、静電容量センサ１８０の回転する検出電極１８７から信号をエミッタフォロワ回路に接続するための回転信号取り出し部１９５を設けたものである。回転信号取り出し部１９５は静止側の固定板１９６と、回転側の回転板１９７で構成される。検出電極１８７の信号は配線２００によって回転板１９７に接続される。なお、固定板１９６の回転板との対向面は、回転板１９７からはずれないように構成し回転変動ノイズをなくすようにする。
【００５８】
このように本発明によれば、紙幣が電極間に挿入されると回転する電極は上方向に移動し搬送抵抗がなくなるように作用する。さらに、両方の電極が回転するので、挿入してきた紙幣に搬送力を与えることができるので、折れ、しわのある紙幣等でのジャムの発生をなくす効果がある。また、ジャムの発生がないので電極間のギャップは、零又は零に近づけられるので検出感度を大幅に向上できる効果がある。
【００５９】
図２１は、本発明の静電容量センサの他の一実施例を示す図である。
図２１において、図１８で説明した構成において、印加電極２０６を変形が可能な軟質材のローラ２０５の円筒面に設けたものである。軟質材としては柔らかいゴム等が使用できる。なお、図２１の構成において、駆動ローラ軸２５を上下に移動しない構成にすることもできる。また、図２１の構成は、図１４、図１６の構成に適用できる。
【００６０】
このように本発明によれば、紙幣が電極間に挿入されると軟質材のローラは変形し電極は上方向に移動し搬送抵抗がなくなるように作用する。さらに、両方の電極が回転するので、挿入してきた紙幣に搬送力を与えることができるので、折れ、しわのある紙幣等でのジャムの発生をなくす効果がある。また、軟質材に形成した電極は円弧状に変形するので対向する電極との円弧部分では一定のギャップが一定の長さ得られるので、検出感度の向上と検出ばらつきをなくす効果がある。また、ジャムの発生がないので電極間のギャップは、零又は零に近づけられるので検出感度を大幅に向上できる効果がある。
【００６１】
図２２は、本発明の静電容量センサの他の一実施例を示す図である。
図２２において、図１２で説明した構成において、上下に移動する印加電極２７の変位を変位センサ２１０で検出するようにしたものである。なお、図２２の構成は、図１４、図１７、図１８、図２１の構成に適用できる。
【００６２】
このように本発明によれば、静電容量の検出値は電極間のギャップに反比例することから、印加電極２７の変位を検出することにより電極間のギャップを一定にした場合の静電容量の検出値を演算により求めることができる効果がある。また、多数の静電容量センサ間で電極間のギャップにばらつきがあった場合、演算によりギャップを一定した検出値に補正できる効果がある。
【００６３】
図２３は、本発明の静電容量センサの他の一実施例を示す図である。
図２３において、図３で説明した構成において、下搬送ガイド５が搬送ローラ４６から受ける振動を検出する変位センサ２１５を設けたものである。なお、図２３の構成は、図１０、図１１、図１２の構成に適用できる。
【００６４】
このように本発明によれば、電極間のキャップ変動を検出することにより電極間のギャップを一定にした静電容量の検出値を演算により求めることができる効果がある。
【００６５】
図２４は、本実施例の紙幣判定装置を用いた現金自動取扱装置の一実施例を示す図である。
図２４において、現金自動取扱装置に搭載される紙幣取扱装置９０は、現金預け入れ時に供給された紙幣９６ａを収納するための紙幣の分離と現金払い出し時に利用者が指定した金額を払い出すための紙幣供給受取機構９１と、紙幣搬送路９２ａ、９２ｂと、紙幣の絵柄を検出する画像センサと、紙幣の磁気パターンを検出する磁気センサと、紙幣の蛍光画像を検出する蛍光センサからなる紙幣の金種又は真偽を判定する真偽判定装置と、紙幣が二枚以上重なっている重送等を検出する紙幣厚さセンサと、テープ、紙等で変造された紙幣を検出する静電容量センサと、さらに、静電容量センサで紙幣に埋め込まれたセキュリティスレッド、ホログラム等を検出し、紙幣の真偽を判定する真偽判定装置するようにした本発明の紙幣判定装置９７と、紙幣の収納時と払い出し時に一時的に紙幣を蓄積しておく一時スタッカ９３と、機械処理ができない紙幣を収納するための紙幣回収箱９４と、金種別に紙幣９６ｂを収納し払い出すための金種収納箱９５ａ、９５ｂ、９５ｃと、で構成される。
【００６６】
次に、図２４の動作について説明する。現金預け入れ時は紙幣供給受取機構９１に供給された紙幣９６ａは一枚づつ分離され搬送路９２ａに供給される。紙幣鑑別部９７において紙幣が真券であるか偽券であるかを鑑別し、また、紙幣が一枚か二枚以上かを判別する。紙幣が真券であり一枚及び折れ券の場合は一時スタッカ９３に蓄積され取引金額を表示する。一方、供給した紙幣に問題がある場合は供給した全ての紙幣は紙幣供給受取機構９１に戻される。取引が成立した場合は再び紙幣判定装置９７を通り紙幣が一枚か二枚以上かをチェックしてそれぞれの金種収納箱９５に収納する。現金払い出し時には金種収納箱９５の紙幣９６ｂを一枚づつ分離し搬送路９２ｂに供給する。紙幣判定装置９７において紙幣が一枚か二枚以上かを判別する。紙幣が一枚の場合は紙幣供給受取機構９１に払い出される。二枚以上及び折れ券の場合は一時スタッカに蓄積され、その後、紙幣回収箱９４に収納される。なお、紙幣判定装置９７は往復どちらの方向から紙幣が搬送されても鑑別可能なように構成されている。
【００６７】
このように本実施例によれば、本発明の小型の紙幣判定装置と紙幣搬送路を往復搬送路で構成したことにより設置面積を小さくでき装置の小型化に効果がある。また、搬送路を短くできるため預け入れ及び払い出しの時間を短縮できる効果がある。
【００６８】
これまでの説明では現金自動取扱装置に使用する紙幣判定装置について述べたが、自動販売機の紙幣判定装置にも適用できる。
【００６９】
【発明の効果】
本発明によれば、静電容量検出センサで紙葉類の搬送方向に直交する方向に高い分解能を有し、紙幣取扱装置に搭載可能な紙葉類判別装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の静電容量センサを搭載した紙幣判別装置の一実施例を示す図である。
【図２】図２は、本発明の図１の紙幣判別装置を側面から見た断面図である。
【図３】図３は、本発明の図１の静電容量センサ部を側面から見た断面図である。
【図４】図４は、本発明の図１の静電容量センサ部を搬送方向から見た断面図である。
【図５】図５は、本発明の静電容量センサの静電容量検出回路構成図である。
【図６】図６は、本発明の静電容量検出回路の印加電圧波形と静電容量検出波形を示す図である。
【図７】図７は、本発明の静電容量センサによる判定処理の構成図である。
【図８】図８は、本発明のテープを貼った紙幣と静電容量検出波形の関係を示す図である。
【図９】図９は、本発明の静電容量センサによるテープを貼った紙幣の判別波形を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の静電容量センサの他の一実施例を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の他の実施例を備えた静電容量センサを示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の他の実施例を備えた静電容量センサを示す図である。
【図１３】図１３は、図１２の静電容量センサを搬送方向から見た断面図である。
【図１４】図１４は、本発明の他の実施例を備えた静電容量センサを示す図である。
【図１５】図１５は、図１４の静電容量センサを搬送方向から見た断面図である。
【図１６】図１６は、図１４の静電容量センサの静電容量検出回路構成図である。
【図１７】図１７は、本発明の他の実施例を備えた静電容量センサを示す図である。
【図１８】図１８は、本発明の他の実施例を備えた静電容量センサを示す図である。
【図１９】図１９は、図１８の静電容量センサを搬送方向から見た断面図である。
【図２０】図２０は、図１８の静電容量センサの静電容量検出回路構成図である。
【図２１】図２１は、本発明の他の実施例を備えた静電容量センサを示す図である。
【図２２】図２２は、本発明の他の実施例を備えた静電容量センサを示す図である。
【図２３】図２３は、本発明の他の実施例を備えた静電容量センサを示す図である。
【図２４】図２４は、一般的な紙幣判別装置を用いた現金自動取扱装置の構成図である。
【符号の説明】
１…上フレーム、２…下フレーム、３…横板、４…上搬送ガイド、５…下搬送ガイド、６、１４、２０、２５…駆動ローラ軸、７、１５、２１、２６…転がり軸受け、８…窓、９、１６、２２、２７…上搬送ローラ、１０…基準ローラ、１１、１２…厚さ検出センサ、１３…蛍光センサ、１７…磁気センサ、２３…静電容量センサの検出電極、２４…画像センサ、２８…静電容量センサの検出電極、２９…紙幣搬送方向、３０…紙幣。
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙幣、有価証券、切手及び小切手などに貼られたテープ、紙、シール等及びセキュリティスレッド、ホログラムを検出可能な紙葉類判別装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現金自動取引装置に備えられる紙幣取扱装置や自動販売機等のように紙幣を取り扱う装置では、テープ、紙等で変造された紙幣を検出することが重要であり、そのために紙幣判別装置が備えられている。
【０００３】
このような紙幣判別装置として特開平４−１０２００２号公報に記載のものがある。この公報に記載の「紙葉状体の厚み検出装置」は、回転体の電極と平板電極からなる静電容量検出部、又は、二つの回転体の電極からなる静電容量検出部の電極間に紙幣を通過させ電極間の静電容量の変化から紙幣の厚さを検出する。
【０００４】
また、特開２００１−２４０２７１号公報に記載のものがある。この公報に記載の「紙幣判別装置」は、多数の二枚の電極を対向させてライン状に配置し、電極間に紙幣を通過させ電極間の静電容量の変化からテープ等を検出し排除する。
【特許文献１】
特開平４−１０２００２号公報
【特許文献２】
特開２００１−２４０２７１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特開平４−１０２００２号公報に記載の装置は、静電容量の変化から二枚以上重なった紙幣を検出するものであるが、テープ、紙等を貼った変造券の検出にも使用できると考えられる。しかしながら、特開平４−１０２００２号公報では、一般に流通している剛性の弱い紙幣、しわのある紙幣に対するジャム（紙詰まり）及び、検出精度について配慮がなされていない。すなわち、電極間は接触しているため剛性の弱い紙幣を挿入した場合、電極間の搬送抵抗により紙幣は挫屈しジャムが発生する。また、搬送抵抗を低くするために電極間の狭持力を弱くしておくと、しわのある紙幣は押し潰すことができないので紙幣が重なっていると誤検出する問題がある。
【０００６】
また、特開２００１−２４０２７１号公報に記載の装置は、電極間のギャップを狭くした場合の紙幣搬送時のジャム（紙詰まり）について配慮がなされていない。すなわち、静電容量の変化を大きくするためには、電極間のギャップを狭くすることが有効である。しかしながら、剛性の弱い紙幣、紙幣に折れ、しわ等がある場合、電極間のギャップが狭いと搬送抵抗が大きくなりジャムが発生する問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、上記の課題を解決することを目的とするものであり、大きな静電容量の変化が得られ、電極間でジャムが発生しない高感度、高信頼の紙葉類判別装置を提供することにある。
【０００８】
上記目的は、紙幣を搬送案内するために一定の隙間を設けて平行に上搬送ガイドと下搬送ガイド搬送ガイドとが配置され、前記上搬送ガイドには上搬送ローラと前記下搬送ガイドには下搬送ローラとが設けられ、前記紙幣の搬送方向と直交する方向に静電容量センサが設けられた紙葉類判別装置において、前記静電容量センサは印加電極と検出電極とで構成されてなり、前記静電容量センサを前記上搬送ローラ軸の直下に設けることにより、前記印加電極と前記検出電極とが前記紙幣を搬送する前記上下ローラと同列の位置に配置されてなることにより達成される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
まず一般的な紙葉類判別装置に用いられる紙幣判別装置を図２４で説明する。
図２４は、現金自動取引装置（ＡＴＭ）に用いられる紙幣取扱装置の概略構成図である。
図２４において、この紙幣取扱装置９０は、顧客との間で紙幣９６ａの入出金を行う入出金口９１と、出金に適さない紙幣を収納するリジェクトボックス９４と、紙幣９６ｂを収納又は放出する紙幣収納庫９５ａ、９５ｂ、９５ｃと、紙幣の状態を判別する紙幣判別装置９７と、入金される紙幣を一時的に保管する一時保管部９３と、これら各構成要素を結んで紙幣取扱装置９０で取扱われる紙幣を搬送する紙幣搬送路９２ａ、９２ｂとを備えて構成される。
【００２４】
次に、紙幣判別装置について説明する。
紙幣判別装置は、紙幣の絵柄を検出する画像センサと、紙幣の磁気パターンを検出する磁気センサと、紙幣の蛍光画像を検出する蛍光センサからなる紙幣の金種又は真偽を判定する真偽判定装置と、紙幣厚さセンサと、静電容量センサからなる。紙幣厚さセンサは、紙幣が二枚以上重なっている重送等を検出する。また、静電容量センサは、テープ、紙等で変造された紙幣を検出し、破れを修復した程度の紙幣であればリジェクトボックス９４に収納し、短冊状に切断した紙幣を繋ぎ合せたような変造券であれば入出金口９１に返却する。さらに、紙幣に埋め込まれたセキュリティスレッド、ホログラム等を検出し、紙幣の真偽を判定する真偽判定装置に用いる。
【００２５】
図１は、本実施例の紙幣判別装置を上側より見た図である。
図２は、その断面図である。
図１、図２において、上フレーム１ａ、１ｂと、下フレーム２ａ、２ｂと、下フレーム２ａ、２ｂに固定された横板３ａ、３ｂと、透明材からなり紙幣３０の搬送を案内するために一定の隙間を設け平行に配置された上フレーム１ａ、１ｂに固定された上搬送ガイド４、下フレーム２ａ、２ｂに固定された下搬送ガイド５からなる。
【００２６】
図２の上フレーム１は下フレーム２との間に設けた回転部５２により上下に開閉できる。上搬送ガイド４には、基準ローラ１０と上搬送ローラ９、１６、２２，２６を突出させるための窓８が設けられる。同様に、下搬送ガイド５には、基準ローラ１０に対向する位置に設けた検知ローラ３６と上搬送ローラ９、１６、２２，２６に対向する位置に設けた下搬送ローラ４０、４２，４４，４６を突出させるための窓（図示せず）が設けられる。
駆動ローラ軸６は、転がり軸受け７ａ、７ｂを介してフレーム１ａ、１ｂに取り付けられ、紙幣の厚さを検出するための基準ローラ１０ａ、１０ｂと紙幣を搬送するための上搬送ローラ９ａ乃至９ｄが設けられ回転駆動される。同様に、上搬送ローラ軸１４、２０、２５は、転がり軸受け１５ａ、１５ｂ、２１ａ、２１ｂ及び２６ａ、２６ｂを介してフレームフレーム１ａ、１ｂに取り付けられ、紙幣を搬送するための多数の上搬送ローラ１６、２２及び２７が設けられ回転駆動される。
【００２７】
厚さ検知センサ１１、１２は、横板３ａ取り付けられる。また、上搬送ガイド４、下搬送ガイド５には、紙幣の絵柄を検出する画像センサ２４ａ、２４ｂと、紙幣の磁気パターンを検出する磁気センサ１７と、紙幣の蛍光画像を検出する蛍光センサ１３ａ、１３ｂが設けられる。下搬送ローラ４０、４２，４４，４６の回転支持軸４９には、下搬送ローラ４０、４２，４４，４６を上搬送ローラ９、１６、２２，２６に押付けるためのばね４１、４３、４５、４７が設けられている。ばねは下搬送ガイド５に固定されたホルダ４８で支持されている。
厚さ検知センサ１１、１２は、転がり軸受けよりなる検知ローラ３６と、一端に検知ローラ３６を設け他端に変位を検出するスリットを設けたレバー３５と、レバー３５を回転支持する回転支持部３７と、検知ローラ３６を基準ローラ１０に押付けるためのばね３８と、スリットの変位を電気信号に変換する変位変換部３９で構成される。
【００２８】
また、本発明の静電容量センサは、紙幣に添付されたテープ、紙等を紙幣の全領域に亘り検出するように、紙幣の搬送方向と直交する方向に多数の静電容量センサをライン状に設ける。ここでは、上搬送ローラ２２及び２７、下搬送ローラ４４及び４６と同列の位置に設け、上搬送ガイド４に設けた印加電極５０、５１と下搬送ガイド５に設けた検出電極２８、２３で構成される。なお、搬送ローラの部分では、静電容量センサを設けることができないので、上搬送ローラ軸２５、２０の直下に設けた静電容量センサは、静電容量センサの設けられない部分を互いにカバーするように、配列される。また、検出電極２８と２３では、縦横の長さを変えることもできる。矢印２９は紙幣３０を両方向に搬送するところの搬送方向を示す。
【００２９】
図３は、本発明の静電容量センサ部を側面から見た断面図と搬送ガイド及び搬送ローラとの関係を示す図である。
図４は、静電容量センサ部を搬送方向から見た断面図と搬送ガイド及び搬送ローラとの関係を示す図である。
図３、図４において、上搬送ガイド４と下搬送ガイド５の上搬送ローラ２７及び下搬送ローラ４６と同列の位置に台形状の突起部５６、５５を設け、突起部５６、５５の紙幣と対向する面に印加電極５０、検出電極２８を設ける。また、検出電極２８の背面に図５に示す静電容量検出回路５７を設ける。また、図４に示すように、上搬送ローラ２７間に設けられた多数の検出電極２８は一定の面積の電極が一定の間隔で配列されている。印加電極５０は、一つの電極で複数の検出電極２８と対向するように構成されている。本構成では、印加電極１個に対して検出電極３個又は６個である。なお、一例として、搬送ローラの直径は２０ｍｍで幅は５ｍｍ、搬送ガイド間のギャップは２ｍｍ、突起部の電極間のギャップは１ｍｍである。また、電極面積は８ｍｍ×８ｍｍ、電極の配列の間隔は８.５ｍｍが好適であった。
【００３０】
なお、平行平板電極の紙がない場合の静電容量Ｃ１は、Ｃ１＝ε１Ａ／ｄ（ここで、ε１：空気の誘電率、Ａ：電極面積、ｄ：電極間のギャップ）で表せる。また、電極間に紙がある場合の静電容量Ｃ２は、Ｃ２＝Ａ／（ｔ／ε２＋（ｄ−ｔ）／ε１）（ここで、ε２：紙の誘電率、ｔ：紙の厚さ）で表せる。電極間に紙がない場合の静電容量Ｃ１と電極間に厚さが９０μｍの紙がある場合の静電容量Ｃ２の変化率は、ｄ＝０.５ｍｍで１２％、ｄ＝１ｍｍで６％、ｄ＝１.５ｍｍで４％、ｄ＝２ｍｍで３％である。同様に、電極間に厚さが９０μｍの紙が１枚ある場合と２枚ある場合または厚さが５０μｍのテープがある場合の変化率は、ほぼ前述と同じ値になる。
【００３１】
このように本実施例によれば、静電容量センサを構成する電極を紙幣を搬送する搬送ローラと同列の位置に配置することにより、電極間のギャップを搬送ガイドのギャップより狭めた場合でも、搬送抵抗より搬送ローラによる搬送力が大きいので、ジャムを生ずることなく紙幣を搬送できる効果がある。また、本発明では、電極間のギャップを狭くできるのでテープ等を貼った紙幣との静電容量の変化を大きくでき検出感度の向上に効果がある。また、搬送ローラで紙幣が狭持されるので、電極間で紙幣の上下の位置変動がなくなる。よって、静電容量の変動がなくなり検出精度の向上に効果がある。
【００３２】
図５は、静電容量を検出する静電容量検出回路図である。
図６は、その信号波形を示す図である。
図５、図６において、この静電容量検出回路は、三角波発生部６１で発生させた図６に示す三角波６２を図１乃至図４で説明した静電容量センサ６５の印加電極５０に印加する。検出電極２８の出力信号は、エミッタフォロワ回路に接続され図６に示す三角波を微分した電圧信号７６に変換される。エミッタフォロワ回路は、トランジスタ７２と、ベース・エミッタ間にバイアス電流を流すための抵抗６８、６９、７０と、過電圧保護のためのダイオード７１と、エミッタ抵抗７３と、エミッタ電圧の変化分を取り出すコンデンサ７５で構成される。また、図６の電圧信号７６の電圧振幅７９が静電容量に比例した微分電圧値を示す。符号６０、６７は供給電圧、７４は供給電圧のグランド側を示す。
【００３３】
また、電圧信号７６の立上りが過渡応答を示すのは、検出電極２８とエミッタ抵抗までの浮遊容量の影響によるものである。この浮遊容量と紙幣による静電容量Ｃ１とは直列接続の状態となるため、この浮遊容量が大きいと紙幣及びテープによる静電容量の変化率が大幅に低下する問題がある。この浮遊容量としては、信号線６６の長さの影響が一番大きい。その他、ダイオード端子間容量、トランジスタ端子間容量が影響する。そのため、本発明では、検出電極２８の背面に静電容量検出回路５７を設けて信号線６６の長さを極力短くした。
【００３４】
このように本発明によれば、静電容量センサの電極の背面に静電容量検出回路を設けたので、浮遊容量の影響がなくなり検出感度の向上に効果がある。
【００３５】
図７は、テープ、紙等を貼った紙幣を判定する判定処理の構成を示す図である。
図７において、静電容量センサ６５ａ乃至６５ｎと、この静電容量センサ６５の静電容量を検出する静電容量検出回路５７ａ乃至５７ｎと、この静電容量検出回路５７の出力信号を取り込む判定処理部８０と、紙幣の搬送路における搬送姿勢を検出する画像センサ２４と、判定処理部８０の判定結果の出力信号である回収か循環させるかの制御信号８１からなる。
【００３６】
判定処理部８０は、画像センサ２４の信号から紙幣が静電容量センサを通過した通過位置を算出する。この紙幣の通過位置は、紙幣の長手方向の二つのコーナーの座標を測定することにより求められる。二つの座標を（ｘ１、ｙ１）、（ｘ２、ｙ２）、また、ｎ個の静電容量センサ６５のｘ座標の位置をｘ０からｘｎとすれば、ｎ個の静電容量センサ６５に対する紙幣の通過位置は幾何学的に求められる。そして、検出した静電容量センサの信号と、あらかじめ記憶してある紙幣の通過位置における紙幣厚さ基準値および紙幣厚さパターンからテープや紙等が貼られた紙幣かを判別し、回収か循環させるかの制御信号８１を出力する。さらに、紙幣が二枚以上重なっている重送か、欠損した紙幣か、折れている紙幣等を判別し、回収か循環させるかの制御信号８５を出力することもできる。また、セキュリティスレッド、ホログラム等を判別し、真偽判定をすることもできる。
【００３７】
図８は、紙幣に貼られたテープと静電容量センサの静電容量検出信号の関係を示す図である。
図８において、紙幣１００は、凹版印刷された厚みの厚い金種文字部１０１と、厚みの厚い透かし部１０３と、厚みの薄い絵柄の無い部位１０５等からなる。この紙幣１００には、テープ１０２、１０４が貼られている。また、静電容量センサの検出電極２８と搬送ローラ２７の位置を示す。また、紙幣１００が静電容量センサの検出電極２８を通過した位置を矢印１０６で示す。また、その時の静電容量センサの静電容量検出信号１１０を横軸を時間、縦軸を電圧で示す。また、あらかじめ記憶してある厚さ基準値１１３、紙幣が１枚の時の静電容量検出レベル１１２、テープが貼られた紙幣の静電容量検出レベル１１１を示す。
【００３８】
このように、静電容量検出信号１１０は、静電容量センサの電極面積と紙幣の厚さ及びテープ等の誘電率に比例して変化する。紙幣が検出電極２８に進入した時点するより進入した面積に比例して静電容量検出信号１１０は増加する。同様に、テープ１０２が進入すると進入した面積に比例して静電容量検出信号１１０は増加する。検出電極２８をテープ１０２が通り抜け始めた時点より静電容量検出信号１１０は通過面積に比例して減少する。透かし部１０３では、紙幣の厚さが厚いので静電容量検出信号１１０は多少増加する。テープ１０４では、透かし部１０３とテープの厚さにより静電容量検出信号１１０は大きく増加する。そして、検出電極２８を紙幣１００が通り抜け始めると静電容量検出信号１１０は通過面積に比例して減少する。
【００３９】
したがって、あらかじめ記憶してある紙幣の通過位置における紙幣厚さ基準値１１２は、紙幣の通過位置ごとに紙幣の厚さと検出電極の通過面積を考慮して設定される。すなわち、紙幣の厚みが厚いところでは、紙幣厚さ基準値１１２を高いレベルにし、紙幣の厚みが薄いところでは、低いレベルに設定する。また、厚みが変化するところでは、検出電極の通過面積に比例して徐々に最終厚さになるように設定する。
【００４０】
図９は、テープの貼られてある位置を判別するテープ判別信号を示す図である。
図９において、テープ判別信号１１５は、図８の静電容量検出信号１１０と厚さ基準値１１２とを比較し、静電容量検出信号１１０が大きいところをテープが貼ってあるとして論理レベル１の判別信号１１６、１１７を出力する。また、静電容量検出信号１１０が小さいところは、論理レベル０を出力する。
【００４１】
これにより、図７の判定処理部８０は、紙幣に修復のためのテープが貼られていると判定し、リジェクトボックスへ回収する制御信号を出力する。
【００４２】
このように本発明によれば、静電容量センサを通過した紙幣の通過位置を検出し、この通過位置に対応した紙幣厚さ基準値と静電容量センサの検出信号と比較するので、紙幣の厚さの変動による誤判定をなくす効果がある。
【００４３】
図１０は、本発明の静電容量センサの他の一実施例を示す図である。
図１０において、図３で説明した構成において、上搬送ガイド４と下搬送ガイド５に設けた台形状の突起部５６、５５及び印加電極５０と検出電極２８を上搬送ローラ２７と下搬送ローラ４６のローラ径の内側に位置するように構成した。なお、本発明は、両方向搬送の場合の構成であるが、片方向搬送の場合には、紙幣進入方向の台形状の突起部５６、５５及び印加電極５０と検出電極２８のみ上搬送ローラ２７と下搬送ローラ４６のローラ径の内側に位置するように構成することもできる。
【００４４】
このように本発明によれば、搬送ガイドのギャップよりギャップの狭い電極部が搬送ローラ径の内側にあるため、搬送されてきた紙幣は、最初に搬送ローラに当たるので、搬送ローラの大きな搬送力により搬送抵抗の大きい電極部の狭いギャップをジャムを起こさずに通過させることができる効果がある。
【００４５】
図１１は、本発明の静電容量センサの他の一実施例を示す図である。
図１１において、上搬送ガイド４と下搬送ガイド５に設けた台形状の突起部１２６、１２８と、突起部１２６、１２８の紙幣と対向する面に印加電極１２７、検出電極１２９を設ける。台形状の突起部１２６、１２８の搬送方向の両側に紙幣を搬送ベルト１２５ａ、１２５ｂで狭持して搬送するための駆動ローラ１２０と、駆動ローラ軸１２１と、従動ローラ１２２と、回転支持軸１２３と、駆動ローラ１２０に従動ローラ１２２を押付けるためのばね１２４と、ばね１２４を支持するホルダ１２５で構成される。なお、このベルト搬送部と静電容量センサの配置は図４と同じ構成である。
【００４６】
このように本発明によれば、ベルトで紙幣を狭持して搬送するので搬送ガイドよりもギャップの狭い電極間において、搬送抵抗より大きい搬送力で搬送されるのでジャムを生じることなく搬送できる効果がある。
【００４７】
図１２は、本発明の他の実施例を備えた静電容量センサを示す図である。
図１３は、図１２の搬送方向から見た断面図である。
図１２、図１３において、図３で説明した構成において、上搬送ガイド４をくり抜き台形状の突起部５６に設けた印加電極５０を上下に移動するように構成した。突起部５６は、ばね１３５と、ばねを支持する支持材１３６で下搬送ローラ４６の方向に押付けられている。なお、図１３に示すように、ばね１３５で印加電極５０を二箇所で押付け、浮き上がり量のバランスをとるように構成している。また、図３と同様に挿入された紙幣は、上搬送ローラ２７と下搬送ローラ４６とで狭持され搬送力が与えられる。なお、図１２の構成は、図１０、図１１の構成においても適用できる。また、図１０、図１１、図１２の構成において、搬送ローラ又は搬送ベルトを無くすことができる。この場合には、静電容量センサを１列に配置する。
【００４８】
また、折れ、しわの紙幣が挿入された時に発生する力では電極が移動せず、それより大きいジャムが起こりそうな力が発生した時に電極が動くように、ばね１３５の押付力を選定しておけば、テープ、紙が貼られた折れ、しわのある紙幣を検出できる。この押付け力は、紙幣長手方向の長さに対して１ｇｆ／ｍｍ程度が良い。
【００４９】
このように本発明によれば、紙幣が電極間に挿入されると電極を設けた突起部は上方向に移動し搬送抵抗がなくなるように作用する。さらに、搬送ローラにより搬送力が与えられるので、剛性の弱い紙幣、折れ、しわのある紙幣等でのジャムの発生をなくす効果がある。また、ばね１３５の押付力を折れ、しわの紙幣で発生する力では電極が移動しないようにしておけば、テープ、紙が貼られた折れ、しわのある紙幣まで正確に検出できる効果がある。また、ジャムの発生がないので電極間のギャップは、零又は零に近づけられるので検出感度を大幅に向上できる効果がある。
【００５０】
図１４は、本発明の静電容量センサの他の一実施例を示す図である。
図１５は、搬送方向から見た断面図である。
図１４、図１５において、搬送ガイド４、５の間に紙幣を搬送する。静電容量センサの印加電極１７１をローラ１７０の円筒面に設ける。そして、印加電極１７１を設けたローラ１７０を上下方向に移動できるようにした。駆動ローラ軸２５には、印加電極１７１を設けたローラ１７０と、紙幣を搬送する駆動ローラ２７と、印加電極１７１に回転信号供給部１７５の静止側の固定板１７６より電圧を供給するための回転側の回転板１７７を設ける。なお、回転板１７７と印加電極１７０は、駆動ローラ軸２５からは電気的に絶縁されている。また、駆動ローラ軸２５は、上フレーム１に転がり軸受け２６を介して取り付ける。そして、上下方向に移動できるように上フレーム１と転がり軸受け２６の取付け部は、上下方向に隙間を設ける。また、ばね１７２で転がり軸受け２６を介して搬送ローラ１７４の方向に押付ける。検出電極２８は、下搬送ガイド５の突起部５５に設ける。搬送ローラ軸１７３に搬送ローラ１７４を設け、転がり軸受け１７８を介して下フレーム２に取り付ける構成とする。ここでは、回転信号供給部１７５にコンデンサ結合を用いたが、スリップリングを用いる構成もある。
【００５１】
なお、図１４、図１５の構成において、印加電極１７１を上下に移動しない構成にしても良い。また、印加電極１７１を上下に移動できる構成とし、駆動ローラと搬送ローラがない構成にしても良い。
【００５２】
図１６は、図１４の構成における静電容量検出回路の一実施例を示す図である。
図１６において、図５で説明した構成において、静電容量センサ１８０の回転する印加電極１７１に三角波電圧６２を供給するための回転信号供給部１７５を設けたものである。回転信号供給部１７５は静止側の固定板１７６と、回転側の回転板１７７で構成される。回転板１７７の出力は配線１８１により印加電極１７１に接続される。なお、固定板１７６の回転板との対向面は、回転板１７７からはずれないように構成し回転変動ノイズをなくすようにする。
【００５３】
このように本発明によれば、紙幣が電極間に挿入されると回転する電極は上方向に移動し搬送抵抗がなくなるように作用する。さらに、電極が回転するので、挿入してきた紙幣に搬送力を与えることができるので、折れ、しわのある紙幣等でのジャムの発生をなくす効果がある。また、ジャムの発生がないので電極間のギャップは、零又は零に近づけられるので検出感度を大幅に向上できる効果がある。
【００５４】
図１７は、本発明の静電容量センサの他の一実施例を示す図である。
図１７において、図１２で説明した構成において、下搬送ガイド５の突起部５５設けた検出電極２８を円弧状にしたものである。円弧状の検出電極は、突起部５５を円弧状に形成し、メッキ等で電極を形成する。
【００５５】
このように本発明によれば、紙幣が円弧状の電極間に挿入されると回転する電極は上方向に移動し搬送抵抗がなくなるように作用する。さらに、電極が回転するので、挿入してきた紙幣に搬送力を与えることができるので、折れ、しわのある紙幣等でのジャムの発生をなくす効果がある。また、対向する電極の円弧部分では一定のギャップが一定の長さ得られるので、検出感度の向上と検出ばらつきをなくす効果がある。また、ジャムの発生がないので電極間のギャップは、零又は零に近づけられるので検出感度を大幅に向上できる効果がある。
【００５６】
図１８は、本発明の静電容量センサの他の一実施例を示す図である。
図１９は、搬送方向から見た断面図である。
図１８、図１９において、図１４で説明した構成において、駆動ローラ軸２５の駆動ローラと搬送ローラ軸１７３の搬送ローラをなくした構成にする。そして、搬送ローラ軸１７３にローラ１８６を設け、検出電極１８７をローラ１８６の円筒面に設けたものである。また、搬送ローラ軸１７３には、検出電極１８７の信号を取り出すために回転信号取り出し部１９５の回転側の回転板１９７を設ける。なお、回転板１９７と検出電極１８７は、搬送ローラ軸１７３からは電気的に絶縁されている。回転信号取り出し部１９５は、静止側の固定板１９６と回転側の回転板１９５よりなる。複数の検出電極１８７からの信号の取り出しは複数の回転信号取り出し部１９５と回転板１９７を設けてもよいし、回転板１９７を電気的に絶縁された複数のエリアに分割して各エリアに検出電極１８７の信号を接続して時分割で取り出すこともできる。
【００５７】
図２０は、図１８の構成における静電容量検出回路の一実施例を示す図である。
図２０において、図１６で説明した構成において、静電容量センサ１８０の回転する検出電極１８７から信号をエミッタフォロワ回路に接続するための回転信号取り出し部１９５を設けたものである。回転信号取り出し部１９５は静止側の固定板１９６と、回転側の回転板１９７で構成される。検出電極１８７の信号は配線２００によって回転板１９７に接続される。なお、固定板１９６の回転板との対向面は、回転板１９７からはずれないように構成し回転変動ノイズをなくすようにする。
【００５８】
このように本発明によれば、紙幣が電極間に挿入されると回転する電極は上方向に移動し搬送抵抗がなくなるように作用する。さらに、両方の電極が回転するので、挿入してきた紙幣に搬送力を与えることができるので、折れ、しわのある紙幣等でのジャムの発生をなくす効果がある。また、ジャムの発生がないので電極間のギャップは、零又は零に近づけられるので検出感度を大幅に向上できる効果がある。
【００５９】
図２１は、本発明の静電容量センサの他の一実施例を示す図である。
図２１において、図１８で説明した構成において、印加電極２０６を変形が可能な軟質材のローラ２０５の円筒面に設けたものである。軟質材としては柔らかいゴム等が使用できる。なお、図２１の構成において、駆動ローラ軸２５を上下に移動しない構成にすることもできる。また、図２１の構成は、図１４、図１６の構成に適用できる。
【００６０】
このように本発明によれば、紙幣が電極間に挿入されると軟質材のローラは変形し電極は上方向に移動し搬送抵抗がなくなるように作用する。さらに、両方の電極が回転するので、挿入してきた紙幣に搬送力を与えることができるので、折れ、しわのある紙幣等でのジャムの発生をなくす効果がある。また、軟質材に形成した電極は円弧状に変形するので対向する電極との円弧部分では一定のギャップが一定の長さ得られるので、検出感度の向上と検出ばらつきをなくす効果がある。また、ジャムの発生がないので電極間のギャップは、零又は零に近づけられるので検出感度を大幅に向上できる効果がある。
【００６１】
図２２は、本発明の静電容量センサの他の一実施例を示す図である。
図２２において、図１２で説明した構成において、上下に移動する印加電極２７の変位を変位センサ２１０で検出するようにしたものである。なお、図２２の構成は、図１４、図１７、図１８、図２１の構成に適用できる。
【００６２】
このように本発明によれば、静電容量の検出値は電極間のギャップに反比例することから、印加電極２７の変位を検出することにより電極間のギャップを一定にした場合の静電容量の検出値を演算により求めることができる効果がある。また、多数の静電容量センサ間で電極間のギャップにばらつきがあった場合、演算によりギャップを一定した検出値に補正できる効果がある。
【００６３】
図２３は、本発明の静電容量センサの他の一実施例を示す図である。
図２３において、図３で説明した構成において、下搬送ガイド５が搬送ローラ４６から受ける振動を検出する変位センサ２１５を設けたものである。なお、図２３の構成は、図１０、図１１、図１２の構成に適用できる。
【００６４】
このように本発明によれば、電極間のキャップ変動を検出することにより電極間のギャップを一定にした静電容量の検出値を演算により求めることができる効果がある。
【００６５】
図２４は、本実施例の紙幣判定装置を用いた現金自動取扱装置の一実施例を示す図である。
図２４において、現金自動取扱装置に搭載される紙幣取扱装置９０は、現金預け入れ時に供給された紙幣９６ａを収納するための紙幣の分離と現金払い出し時に利用者が指定した金額を払い出すための紙幣供給受取機構９１と、紙幣搬送路９２ａ、９２ｂと、紙幣の絵柄を検出する画像センサと、紙幣の磁気パターンを検出する磁気センサと、紙幣の蛍光画像を検出する蛍光センサからなる紙幣の金種又は真偽を判定する真偽判定装置と、紙幣が二枚以上重なっている重送等を検出する紙幣厚さセンサと、テープ、紙等で変造された紙幣を検出する静電容量センサと、さらに、静電容量センサで紙幣に埋め込まれたセキュリティスレッド、ホログラム等を検出し、紙幣の真偽を判定する真偽判定装置するようにした本発明の紙幣判定装置９７と、紙幣の収納時と払い出し時に一時的に紙幣を蓄積しておく一時スタッカ９３と、機械処理ができない紙幣を収納するための紙幣回収箱９４と、金種別に紙幣９６ｂを収納し払い出すための金種収納箱９５ａ、９５ｂ、９５ｃと、で構成される。
【００６６】
次に、図２４の動作について説明する。現金預け入れ時は紙幣供給受取機構９１に供給された紙幣９６ａは一枚づつ分離され搬送路９２ａに供給される。紙幣鑑別部９７において紙幣が真券であるか偽券であるかを鑑別し、また、紙幣が一枚か二枚以上かを判別する。紙幣が真券であり一枚及び折れ券の場合は一時スタッカ９３に蓄積され取引金額を表示する。一方、供給した紙幣に問題がある場合は供給した全ての紙幣は紙幣供給受取機構９１に戻される。取引が成立した場合は再び紙幣判定装置９７を通り紙幣が一枚か二枚以上かをチェックしてそれぞれの金種収納箱９５に収納する。現金払い出し時には金種収納箱９５の紙幣９６ｂを一枚づつ分離し搬送路９２ｂに供給する。紙幣判定装置９７において紙幣が一枚か二枚以上かを判別する。紙幣が一枚の場合は紙幣供給受取機構９１に払い出される。二枚以上及び折れ券の場合は一時スタッカに蓄積され、その後、紙幣回収箱９４に収納される。なお、紙幣判定装置９７は往復どちらの方向から紙幣が搬送されても鑑別可能なように構成されている。
【００６７】
このように本実施例によれば、本発明の小型の紙幣判定装置と紙幣搬送路を往復搬送路で構成したことにより設置面積を小さくでき装置の小型化に効果がある。また、搬送路を短くできるため預け入れ及び払い出しの時間を短縮できる効果がある。
【００６８】
これまでの説明では現金自動取扱装置に使用する紙幣判定装置について述べたが、自動販売機の紙幣判定装置にも適用できる。
【００６９】
【発明の効果】
本発明によれば、静電容量検出センサで紙葉類の搬送方向に直交する方向に高い分解能を有し、紙幣取扱装置に搭載可能な紙葉類判別装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の静電容量センサを搭載した紙幣判別装置の一実施例を示す図である。
【図２】図２は、本発明の図１の紙幣判別装置を側面から見た断面図である。
【図３】図３は、本発明の図１の静電容量センサ部を側面から見た断面図である。
【図４】図４は、本発明の図１の静電容量センサ部を搬送方向から見た断面図である。
【図５】図５は、本発明の静電容量センサの静電容量検出回路構成図である。
【図６】図６は、本発明の静電容量検出回路の印加電圧波形と静電容量検出波形を示す図である。
【図７】図７は、本発明の静電容量センサによる判定処理の構成図である。
【図８】図８は、本発明のテープを貼った紙幣と静電容量検出波形の関係を示す図である。
【図９】図９は、本発明の静電容量センサによるテープを貼った紙幣の判別波形を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の静電容量センサの他の一実施例を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の他の実施例を備えた静電容量センサを示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の他の実施例を備えた静電容量センサを示す図である。
【図１３】図１３は、図１２の静電容量センサを搬送方向から見た断面図である。
【図１４】図１４は、本発明の他の実施例を備えた静電容量センサを示す図である。
【図１５】図１５は、図１４の静電容量センサを搬送方向から見た断面図である。
【図１６】図１６は、図１４の静電容量センサの静電容量検出回路構成図である。
【図１７】図１７は、本発明の他の実施例を備えた静電容量センサを示す図である。
【図１８】図１８は、本発明の他の実施例を備えた静電容量センサを示す図である。
【図１９】図１９は、図１８の静電容量センサを搬送方向から見た断面図である。
【図２０】図２０は、図１８の静電容量センサの静電容量検出回路構成図である。
【図２１】図２１は、本発明の他の実施例を備えた静電容量センサを示す図である。
【図２２】図２２は、本発明の他の実施例を備えた静電容量センサを示す図である。
【図２３】図２３は、本発明の他の実施例を備えた静電容量センサを示す図である。
【図２４】図２４は、一般的な紙幣判別装置を用いた現金自動取扱装置の構成図である。
【符号の説明】
１…上フレーム、２…下フレーム、３…横板、４…上搬送ガイド、５…下搬送ガイド、６、１４、２０、２５…駆動ローラ軸、７、１５、２１、２６…転がり軸受け、８…窓、９、１６、２２、２７…上搬送ローラ、１０…基準ローラ、１１、１２…厚さ検出センサ、１３…蛍光センサ、１７…磁気センサ、２３…静電容量センサの検出電極、２４…画像センサ、２８…静電容量センサの検出電極、２９…紙幣搬送方向、３０…紙幣。
Claims (1)
- 紙幣を搬送案内するために一定の隙間を設けて平行に上搬送ガイドと下搬送ガイド搬送ガイドとが配置され、前記上搬送ガイドには上搬送ローラと前記下搬送ガイドには下搬送ローラとが設けられ、前記紙幣の搬送方向と直交する方向に静電容量センサが設けられた紙葉類判別装置において、
前記静電容量センサは印加電極と検出電極とで構成されてなり、前記静電容量センサを前記上搬送ローラ軸の直下に設けることにより、前記印加電極と前記検出電極とが前記紙幣を搬送する前記上下ローラと同列の位置に配置されてなることを特徴とする紙葉類判別装置。
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