JP4585882B2 - 紙葉類厚み検出装置 - Google Patents

Description

本発明は媒体を挟持し搬送するローラ及び搬送される紙葉類の厚みを検出する紙葉類厚み検出装置に関し、特に搬送される紙幣又は有価証券等の厚みとその面内分布を検出する厚み検出装置に関する。

現在、現金自動預払機（ＡＴＭ）、現金自動支払い機（ＣＤ）において紙幣を搬送する際、複数枚の紙幣が重畳して搬送される重送が生じる場合がある。預入される紙幣または支払われる紙幣の枚数確定並びに紙幣金種及び真偽の判定を行う上でこの重走紙幣は不都合である。そこで、搬送路の途中に搬送される紙幣の厚みを検出する厚み検出手段を設け、その出力値から重送の検知を行うことが広く行われている。

この厚み検出手段としては、搬送する紙幣にローラや薄板などを接触させてその直接の変位または間接的な変位を光学的又は磁気的又は電気的に検出する接触方式の厚み検出装置がある。また搬送する紙幣に接触させることなく、紙幣を透過する光量、紙幣の通過に伴う静電容量変化、紙幣を透過する音波の強さ等を基に紙幣厚みを検出する非接触方式の厚み検出装置があり、さまざまな方式の厚み検出装置が提案されている。厚み検出の目的が重送の検知であれば例えば搬送される紙幣の両端近くの２点もしくはそれに中央近くの１点を加えた３点で紙幣の厚みを検出すれば実用上事足りる。

特許文献１によれば、圧接された基準ローラと検出ローラに紙葉類を狭持させ、紙葉類狭持時に検出ローラの搬送紙葉類厚み方向の変位量を変位センサにより検知し、紙葉類の厚みを検出することを開示する。

特開２００１−２６６１０５号公報

上述の背景技術にあるように、紙葉類の厚みを検出する装置が提案されており、重走される紙葉類の検出はある程度可能であるが、紙葉類の面内の凹凸を精度良く検出するには不十分な点がある。また厚み検出装置に搬送される紙葉類には搬送途中でジャムになったものもありこの対策については考慮されていない。

本発明では、紙葉類の厚み検出において精度の高い検出装置を提供し、また特に厚みを検出するときに発生が考えられる検知部の破損等を防止する厚み検出装置を提供することにある。

本発明の厚み検出装置として、ゴムローラと外輪との横ズレ、及びゴムローラの歪みによる外輪の変位量を制限するための凸部を持つ外輪を有する構成とする。また凸部を持つ外輪の代わりに、外輪、及びゴムローラと外輪とのシャフト軸方向の横ズレ、及びゴムローラの歪みによる外輪の搬送紙葉類厚み方向の変位量を制限する丸穴を有する円形プレートを有するローラの構成とする。また凸部を持つ外輪の代わりに、外輪、及びゴムローラと外輪とのシャフト軸方向の横ズレ、及びゴムローラの歪みによる外輪の搬送紙葉類厚み方向の変位量を制限する留め輪を有するローラ構成とする。また、検出ローラと変位センサの距離に比べ、検出ローラの変位量が小さくなるように制限する機構を備える。

本発明の検出ローラでは、外輪の搬送紙葉類厚み方向の変位量を制限する機構を検出ローラ内部に有することで、実装空間を削減することができ、また留め輪を発展させたことで、部品点数の削減を可能とする。

国内外で流通している紙幣（紙葉類）の平均的な厚みは一枚あたり約１００μｍ程度である。よって厚み検出装置を構成する１対のローラ間に挟持された紙幣の厚みが例えば１００μｍであるか２００μｍであるかの判別で重送を検知する。
他に粘着テープ等で貼り合わされ修繕された破損紙幣を検知しようとする場合がある。また面内の厚み分布の異なる偽造紙幣、例えば厚みの異なる紙葉を用いた偽造紙幣や印刷されたインクの肉厚の異なる偽造紙幣を検知しようとする場合がある。粘着テープの厚みがおよそ５０μｍ程度、インク肉厚に至っては例えば凹版印刷の場合でせいぜい２０μｍ程度であるから、紙幣上でその有無を判別しようとした場合には格段に高い読取精度が要求される。
以下の実施例では、紙幣の厚みを高い精度にて検出可能で、更に検出ローラ特有の構造について図面を用いて説明する。

図１は紙幣の厚みを検出する厚み検出装置を図示している。搬送ベルト、搬送ローラ（図示省略）により搬送される紙幣が基準ローラ１と検出ローラ２との間に搬送される。基準ローラ１は図示するように複数のローラにより構成され、シャフトに固定している。紙幣との摩擦による磨耗を防止するため、ゴム材質より金属製が好ましい。なお、複数のローラではなく、一体成形による１つの基準ローラでも良い。基準ローラ1は図示しない駆動源から駆動力を得てシャフトと共に回転する。そして、このこの金属製の基準ローラ１に対向して他のシャフトに取り付けた検出ローラ２を配置（複数個のローラ）し、基準ローラ１の駆動回転に従動することで、それに伴い紙葉類が搬送される。

検出ローラ２は図示しない付勢手段（バネ等）により基準ローラ１に押し付けている。そして所定の押付量に収まる様にシャフトの中心軸を中心とした回転のみ許される形で固定している。なお、押付量と言ったが、基準ローラ１と検出ローラ２とを完全に接触せずに一般的な紙幣の厚みの範囲内（１００μｍ以内）の数μｍ程度離間させても良い。
検出ローラ２の構成は後述にて詳細に説明するが、筒状の金属製の外輪がある。そして、検出ローラ２を挟んで基準ローラ１と反対側に、１つの検知部７に対し１つもしくは複数の変位センサ３が外輪の外面から所定の距離ｄだけ離れて、外輪の円筒軸方向中央辺りにそれぞれ配置されている。図１では検出ローラ２を構成する検知ローラ（検知部７）が所定の間隔で５個配置し、１つの検知ローラ７に対して２つの変位センサ３が図示されている。従って、紙葉類１枚当たりで変位センサ３の出力によって１０チャンネルの厚さ変位量を検知可能である。
また検知ローラ２は金属製の外輪（少なくもゴムローラより高剛性）とシャフトとをつなぐ部分にシリコンゴムを介在している。よって紙葉類が基準ローラ１と検出ローラ２の間を搬送される際に、検出ローラ２の検知部７はシリコンゴムの歪みにシャフトに対して上下等に移動する。なお、シャフトは紙幣を鑑別する鑑別装置（図示省略）の筐体側に固定したままである。つまり、基準ローラ１と検知ローラ２とで狭持された紙葉類の厚みｔだけ、検知ローラ２は紙葉類の厚み方向に変位し、その変位量ｔを変位センサ３が検知する構造となっている。

変位センサ３として渦電流センサを採用している。渦電流センサはその特性上、また精度の高い検知を行う上で、対象物である外輪１０に対し非常に近接した距離ｄで配置する必要がある。なお、センサの特性を開示してしまうと紙幣の特徴が知られてしまうので詳細は説明しない。紙幣厚み検出装置に搬送されてくる媒体には、通常の１枚の紙幣以外に２枚以上の重なった紙幣、テープ貼付の紙幣、折り曲げられた紙幣、正券紙幣以外の媒体など、様々な媒体（状態変化も含めて）を想定する必要がある。例えば、本装置において紙葉類搬送時に基準ローラ１と検出ローラ２が狭持した媒体の厚みｔｃが想定した以上に大きくｄ＜ｔｃであった場合、検知部７が紙葉類厚み方向へｔｃ変位した結果、渦電流センサ３に検知部７の外輪が衝突し渦電流センサを破損する可能性がある。

当初、この問題を解決するために、３つの回避策を検討したので説明する。媒体の厚さをｔｃとする。
第１に紙幣の厚さ検知装置に搬送される媒体を事前に規制する方法である。厚さ検知装置の前後には搬送路を構成する搬送ローラ、搬送ガイドがある。うち、１対の搬送ガイドの間隔を狭くし、対向する搬送ガイド間の隙間をｔｇと定義し、ｔｇ＜ｄとなる構造とするものである。本構造により、ｄ＜ｔｃの媒体が搬送された場合は搬送ガイド間、即ち、搬送路入り口にて媒体ジャムが発生し、よって媒体は基準ローラ1と検出ローラ２に挟持されることはなく、検知部７の外輪と変位センサ３の衝突を防止することが可能となる。しかしながら、搬送ガイド間の隙間ｔｇが小さくなるために、紙幣の搬送性能が低下し、１枚の正券の紙幣ですらジャムが多発してしまう、との問題があった。
第２に検知ローラ７の外輪の外面と変位センサ３との距離ｄを大きくする方法である。上述したように変位センサ３は検知ローラ７の変位量を電気的に検知することで精度の高い検出が可能となるが、距離ｄを大きくすると逆に変位センサ３の読取精度が低下してしまい、媒体の微妙な凹凸を検知できない、といった弊害が生じた。
第３に変位センサ３と検知ローラ７の隙間に意図的に検知ローラ７との衝突部を設ける方法である。これにより変位センサ３と検知ローラ７の衝突を防止することは可能となる。しかし、衝突部を設けるためには実装空間が必要となり、また衝突部と検知ローラ７との衝突による検知ローラ７の表面の破損、及び間接的な衝撃による変位センサ３の破損につながる恐れがあった。
このように３つの対応を考慮したがそれぞれまた別の問題が発生してしまう。そこで検出ローラ２の検知部７自体に着目し、これに特徴を有した構成について説明する。

図１で説明したように、検出ローラ２を構成する検知部７は複数個あり、シャフト８に所定の間隔で取り付けられている。
図２は検知部７の第１の実施例を示し、図２（ａ）は左側に正面から見た正面図、右側に側面図を示す。なお、正面図は仮想的な軸線Ｃ−Ｃ’の下側に正面から見た断面図を、上側に正面図をそれぞれ示している。図２（ｂ）は検知部７の分解図を示す。シャフト８には弾性変形するシリコンゴムローラ９を固定／接着して配置する。図示するようにシリコンゴムローラ９は１つの検知部７において１対のゴムローラで構成する。このゴムローラ９を覆い隠すように図の矢印方向で金属製の筒状（円筒形）の外輪１０を被せて配置する。よって、１対のゴムローラ９の間隔は外輪１０の両端の長さと略同じ程度で固定するのが良い。ゴムローラ９と外輪１０の内面とは図２（ａ）の正面図Ｃ−Ｃ’線の下側断面図のように接触している。特に、外輪１０の内面には段差を付けてゴムローラ９の固定を強くしている。更に、金属製の外輪１０とシリコンゴムローラ９との横ズレを防止するため２つの留め輪１１を図２（ｂ）の矢印方向で取り付ける。従って、図１の基準ローラ１と検知部７にて搬送される媒体を検知するとゴムローラ９の弾性変形により外輪１０が動き、その振幅を変位センサ３で検出することで紙幣の凹凸などの変化量を検出できる。
本実施例では図２（ａ）の通り、外輪１０の外面と変位センサ３との間隔はｄである。留め輪１１の半径方向の幅について間隔ｄを考慮して調整すれば外輪１０と変位センサ３とが接触せずにすむが、本実施例１ではゴムローラ９と外輪１０との外れを防止することにある。

続いて、検知部７の外輪１０と変位センサ３との接触防止を考慮し、外輪１０の形状に特徴がある２つの例を説明する。図３（ａ）に検知部７の構成、外輪１０と変位センサ３との距離の関係を示す。左側に正面から見た断面図、右側に側面図を示す。なお、正面図は仮想的な軸線Ｃ−Ｃ’の下側に正面から見た断面図を、上側に正面図をそれぞれ示している。図３（ｂ）は検知部７の分解図を示している。
シャフト８には図２と同様に１対のシリコンゴムローラ９を所定の間隔をもって固定している。そのゴムローラ９に対して金属製の外輪１０を矢印方向で取り付ける。この外輪１０の形状は円筒状であり、その両端には円の半径方向で折り曲げられるように凸部を有している。言い換えると、外輪１０はシリコンゴムローラ９と外輪１０との横ズレ防止、またシリコンゴムローラ９の歪みによる外輪１０の変位量を制限するための凸部を持っている。

図３（ａ）のＣ−Ｃ’線の下側の断面図のとおり、外輪１０はコの字方にそのサイドが曲がり、このゴムローラ９は外輪１０の内面に接触して固定される。従って、ゴムローラ９から外輪１０が簡単に外れる（横ズレ）ことはない。図３（ａ）では外輪１０と変位センサ３との接触を防ぐための配置関係も示している。
凸部を持つ外輪１０の内径とシャフト８の外径との隙間をｄｓとし、変位センサ３と外輪１０の外径（外面）との隙間をｄとする。そしてｄ＞ｄｓとなるように、外輪１０の両端の凸部を形成する。これにより、厚み検出装置に厚みｔｃの媒体が搬送されてきた場合、基準ローラ１と検出ローラ２との挟持がｔｃ＞ｄｓで媒体の厚みが予想以上であっても、シャフト８の外径と外輪１０の内径（凸部）とが接触、衝突する。このようにゴムローラ９の変形、歪みでシャフト８と外輪１０とが衝突しても、ｄ＞ｄｓの配置関係により、変位センサ３と外輪１０の外径の衝突を防止できる。
このように、変位センサ３の直下に配置する外輪１０としてその内面、内径方向で凸部を一体成形することで、効率良く変位センサ３と外輪１０の外径との衝突を防止している。

外輪１０の凸部に関する他の実施例を図４に示す。上述の例では外輪１０の両端に凸部を成形する例を示したが、図４（ａ）のＣ−Ｃ’線の下側断面図のように、１対のシリコンゴムローラ９の間に外輪１０の内部を突出して凸部を一体成形している。つまり、外輪１０の内径に形成した凸部を１対のゴムローラ９にて挟むように図４（ｂ）にて取り付ける。図４（ａ）の右側にはシャフト８に直交する仮想的な垂線Ｙ−Ｙ’での断面図を示している。本変形例において、ｄ＞ｄｓの関係を維持して凸部を備えることで、変位センサ３と外輪１０との衝突を避けることが可能となる。

検知部７と変位センサ３との接触、衝突を考慮した検知部７の他の構成を図５に示す。図５（ａ）の左側に正面から見た断面図、右側に側面図を示す。正面図は仮想的な軸線Ｃ−Ｃ’の下側に正面から見た断面図を、上側に正面図をそれぞれ示している。図５（ｂ）は本例の検知部７の分解図を示す。
実施例２では外輪１０自身の形状に特徴があるが、本例では分解図にあるように、円形プレート１２という異なる部材を使用している。円形プレート１２はその外径が外輪１０の内径と略同じ大きさで、一方、その内径はシャフト８の外径より大きい。図示するように、シャフト８に１対のシリコンゴムローラ９を固着し、そのゴムローラ９を金属製の外輪１０で被せる。そして、外輪１０の両端内径部に丸穴を有する円形プレート１２が外輪１０に対し接着する。図５（ａ）に示すように、丸穴を有する円形プレート１２の内径とシャフト８の外径との隙間をｄｓ、外輪１０の外径と変位センサ３との間隔をｄとすると、ｄ＞ｄｓとすることで上述の例と同様な効果を奏する。即ち、ｄｓより厚みのある媒体が搬送され、ゴムローラ９の変形、歪んでも、円形プレート１２の内径がシャフト８の外径に当接してそれ以上は外輪１０が動かず、変位センサ３と外輪１０の外径の衝突を防止できる。なお、円形プレート１２を外輪１０の内径に接着することでシリコンゴムローラ９と外輪１０とのシャフト軸方向の横ズレも防止できることは言うまでもない。
但し、実施例２に比較して、外輪１０と丸穴を有する円形プレート１２の接着工程が必要であるため製造コストが高価についてしまうデメリットがある。

上述の実施例３では円形プレートを用いるため、外輪１０との接着工程が必要であるが、本例ではその工程が必要ない簡素な他の例について図６，７を使用して説明する。
最初に、円形プレートの代わりに図７に図示する円の一部が途切れた円状、またはＣ形の形状をしたの留め輪１３を用いる。留め輪１３の材質はジュラコンを採用している。留め輪１３には治具穴Ａと、治具穴Ｂとの２つの穴を有し、ピンセットの如き留め輪用脱着治具を使用して留め輪１３を変形させる。留め輪１３の内径部には複数のスリットを設けることで、図の矢印方向のように、留め輪１３自身の変形を容易にしている。

図６（ａ）は留め輪１３をセットしたときの検知部の構成を示し、左側に正面から見た断面図、右側に側面図を示す。なお、正面図は仮想的な軸線Ｃ−Ｃ’の下側に正面から見た断面図を、上側に正面図をそれぞれ示している。Ｃ−Ｃ’線の下側断面図に図示しているが、外輪１０の内径（内面）には留め輪１３のセットが確実になるように切り欠きを設けている。図６（ｂ）は検知部７の分解図を示す。上述と同様に、シャフト８に１つの円状のシリコンゴムローラ９を固定してそれを外輪１０にてカバーする。そして、留め輪１３の治具穴Ａ，Ｂに治具を使って内側に変形させ、外輪１０の内径に刻まれた切り欠きにはめ込む。円筒の外輪１０の両方向から留め輪１３をセットすることで外輪１０とゴムローラ９の横ズレが防止できることは言うまでもない。また留め輪１３をセットした後でも治具を使って内側に変形させれば留め輪１３を外すことができ、検知ローラ７の保守も容易となる。このように、検知ローラ７の製造、保守を考慮すると、実施例４の作業性が他の実施例に比較して良い。

留め輪１３による変位センサ３の破損を防止する、という効果は実施例２，３と同様である。つまり、留め輪１３の内径とシャフト８の外径の隙間をｄｓとし、変位センサ３と外輪１０の外径との隙間ｄとしたとき、ｄ＞ｄｓとなるように、留め輪１３の半径方向の幅を規定する。これにより媒体の厚さｔｃ＞ｄｓであっても、留め輪１３の内径がシャフト８の外径に接触し、変位センサ３と外輪１０との衝突を避けることができる。

以上説明したように、検出ローラ２の変位を検知する変位センサ３の破損等を防止する例として実施例２−４を挙げて説明した。媒体の厚みに応じてゴムローラの変形によって外輪が可動するが、その可動範囲を外輪と変位センサとの間隔未満に規制、制限する手段、部材等を設けている点で共通している。また各実施例の説明では１つの検知ローラ７に対して１対のシリコンゴムローラを用いた例にて説明した。１対ではなく、図１の１個の基準ローラのように円筒状のゴム質を使用も考えられるが、その場合、ゴムローラ自身の変形量が小さくなり外輪の変位に影響を及ぼすことがあるため、薄い円盤状の１対のゴムローラを用いた例にて説明した。

紙幣厚み検出装置の概略図。 厚み検出装置を構成する検知ローラ７の第１実施例を示す図。 厚み検出装置を構成する検知ローラ７の第２実施例を示す図。 第２実施例の変形例を示す図。 厚み検出装置を構成する検知ローラ７の第３実施例を示す図。 厚み検出装置を構成する検知ローラ７の第４実施例を示す図。 第４実施例の留め輪の構造図。

符号の説明

１…基準ローラ、２…検出ローラ、３…変位センサ、７…検知部（検知ローラ）、８…シャフト、９…シリコンゴムローラ、１０…外輪、１１…留め輪、１２…円形プレート、１３…留め輪

Claims (14)

1. 搬送される紙葉類の厚みを検出する紙葉類厚み検出装置において、
   第１シャフトに固定する基準ローラと、
   第２シャフトに前記基準ローラと対向して配置する検出ローラと、
   前記基準ローラに対して変位する前記検出ローラの変位量を検出する変位センサとを有し、
   前記検出ローラは前記変位量を所定の範囲で制限する制限手段を内部に有することを特徴とする紙葉類厚み検出装置。
2. 請求項１記載の紙葉類厚み検出装置において、
   前記検出ローラは、前記第２シャフトに固定するゴムローラと、前記ゴムローラを覆う円筒形状で且つ前記ゴムローラに比べ高剛性の材料からなる外輪とを有することを特徴とする紙葉類厚み検出装置。
3. 請求項２記載の紙葉類厚み検出装置において、
   前記制限手段は、前記外輪の両端が前記第２シャフトに接触するよう折り曲げられた凸部を有することを特徴とする紙葉類厚み検出装置。
4. 請求項２記載の紙葉類厚み検出装置において、
   前記制限手段は、前記外輪の内面より前記第２シャフト方向に突出する凸部を有することを特徴とする紙葉類厚み検出装置。
5. 請求項２記載の紙葉類厚み検出装置において、
   前記制限手段は、前記第２シャフトの外径より大きい内円と前記外輪の内径と略同じ大きさの外円とからなる円盤状の円形プレートを有し、１対の前記円形プレートを前記ゴムローラに被せた前記外輪の両端にて固着して取り付けることを特徴とする紙葉類厚み検出装置。
6. 請求項２記載の紙葉類厚み検出装置において、
   前記制限手段は、前記第２シャフトの外径より大きい内径と前記外輪の内径と略同じ大きさの外径とからなるＣ形状の留め輪を有し、１ 対の前記留め輪を前記ゴムローラに被せた前記外輪の内径で且つ両端に取り付けることを特徴とする紙葉類厚み検出装置。
7. 請求項６記載の紙葉類厚み検出装置において、
   前記留め輪はジュラコン材質で且つ内径部に複数のスリットを設けたことを特徴とする紙葉類厚み検出装置。
8. 請求項２乃至７の何れかの項記載の紙葉類厚み検出装置において、
   前記ゴムローラは１対の部材であって、前記外輪の内面で且つ両端に取り付け配置することを特徴とする紙葉類厚み検出装置。
9. 請求項１乃至８の何れかの項記載の紙葉類厚み検出装置において、
   前記基準ローラは前記第１のシャフトに或る間隔をもって固定された複数の基準ローラよりなり、
   前記検出ローラは前記複数の基準ローラの夫々に対向した複数の検出部からなることを特徴とする紙葉類厚み検出装置。
10. 請求項９記載の紙葉類厚み検出装置において、
    前記変位センサを１つの前記検出部に対して複数配置し、前記検出部の変位量を検出することを特徴とする紙葉類厚み検出装置。
11. 紙葉類の面内の厚みを検出する紙葉類厚み検出装置において、
    第１シャフトに固定して配置した金属製の基準ローラと、
    第２シャフトに固定したゴムローラと前記ゴムローラに被せて取り付けた金属製の円筒状の外輪とを具備し、前記基準ローラに対向して配置する検出ローラと、
    前記ゴムローラの変形によって変位する検出ローラの変位量を検出する渦電流センサとを有し、
    前記外輪の外面と前記渦電流センサとの間隔をｄとし、前記検出ローラの変位量をｄｓとしたとき、前記検出ローラはｄ＞ｄｓとなるように前記検出ローラの変位を制限する制限手段を内部に具備することを特徴とする紙葉類厚み検出装置。
12. 請求項１１記載の紙葉類厚み検出装置において、
    前記制限手段は、前記第２シャフトの外径より大きい内径と前記外輪の内径と略同じ大きさの外径とからなるＣ形状の留め輪を含み、１対の前記留め輪を前記外輪の両端方向から取り付け配置することを特徴とする紙葉類厚み検出装置。
13. 請求項１２記載の紙葉類厚み検出装置において、
    前記外輪の内面には、前記留め輪を取り付け固定する切り欠きを有することを特徴とする紙葉類厚み検出装置。
14. 請求項１２記載の紙葉類厚み検出装置において、
    前記留め輪は、前記留め輪の前記内径と、前記第２シャフトの外径との距離を前記ｄｓとして成形することを特徴とする紙葉類厚み検出装置。

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