JPH08110381A - 紙葉検査用静電容量センサの検出点最適化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 紙葉検査用静電センサ回路に内蔵された同調
回路の共振周波数を、毎回紙葉の搬送前に最適感度位置
に調整して、センサの動作を安定させる。 【構成】 静電センサの同調回路に容量変動補正用のバ
リキャップを並列に挿入し、制御手段によりバリキャッ
プの制御電圧を変動させて最大変化率を示す制御電圧を
求め、この最大変化率を示す制御電圧で前記同調回路を
動作せることにより上記目的は達成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、紙葉に内蔵されたプ
ラスチックや金属等のセキュリティスレッドを静電容量
の変化として検知し、スレッドの有無判別を行なう場合
に有用な紙葉検査用静電容量センサの検出点最適化方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】紙幣や有価証券、キャッシュカード、小
切手等の偽造を防止するため、紙と紙との間に金属やプ
ラスチックを入れた、いわゆるスレッド内蔵紙葉類が欧
州中近東等の諸国で使用されている。これらの紙葉類で
はスレッドの有無を検出することにより真券と偽造券と
の判定を行なっているが、この真偽判定を自動的に行な
う装置として磁気センサを用いたものや、特開平４−５
４６９３号公報に記載された静電センセを用いたものが
知られている。かかる従来の静電センサを用いたメタル
スレッドの検出装置の構成例を図６に基づいて説明する
と、スレッド検出装置は電極検出部１０と、静電センサ
回路１２と、ＡＤ変換手段１４と、スレッド判定回路１
６とから成り、電極検出部１０は導体板や導体針から成
る検出電極８と、導体板の接地電極６とから成り、接地
電極６と検出電極８はスレッド４を内蔵する紙葉２の通
過経路１８を挟んで上下位置に、つまり、紙葉２の通過
間隙を介して対向配置されている。

【０００３】このような構成において、紙葉２が電極検
出部１０を通過する場合、スレッド４がない紙葉の部分
が検出電極８と接地電極６との間を通過する時よりも、
スレッド４の部分が通過する時の方が電極６−８間の誘
電率が大きくなり、スレッド４の部分で静電容量の変化
が大きく現れ、この静電容量の変化に対応する信号が静
電センサ回路１２で検出され、ＡＤ変換手段１４を介し
てスレッド判定回路１６に入力されてスレッドの有無が
判定されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】かかる従来のスレッド
検出装置ではフイルム・スレッドをも検出対象としてい
るものにおいては、静電容量センサ回路１２に内蔵され
ている発振回路の発振周波数を例えば１ＧＨｚ前後と非
常に高い周波数領域に設定し、センサの高感度化を図っ
ていた。しかしながら、発振周波数を１ＧＨｚ前後に設
定した場合、必然的にセンサも著しく小さくなり検出電
極の小型化及び高周波数化の相乗効果により必要以上に
高感度となるといった問題点があった。すなわち、紙葉
上のスッレッド以外の他えば、インク厚の変動、折れ、
シワ等による局所的容量変化も上述のセンサでは検出し
てしまい、図７（Ａ）に示すような方向に搬送した場
合、同図（Ｃ）に示すような検出出力が得られ、スレッ
ドの分離が非常に難しいという問題点があった。また発
振周波数が高いため、空中への放射ノイズが多い、誘導
ノイズを受けやすい、浮遊容量／浮遊インダクタンスの
影響が大きく、これらの対策を施し安定化させるには、
一般にコスト高になる問題点もあった。さらに、上述の
ように、センサ部が著しく小形化され、検出電極がピン
・ポイント化されるため、高速搬送を前提とした短手搬
送には応用するのが非常に困難であるといった問題点も
あった。これらの問題点に加え、メタル・スレッドのみ
を対象とした比較的低い周波数を用いた従来技術、実施
例においても静電容量センサを使用する場合、取付け精
度、バラツキ、経時／経年変動、温度・湿度等の環境変
化による電極間及び紙葉類自体の容量変化・検出特性変
動により、長期間安定に動作させ、高精度にスレッドを
検知することが非常に困難であり、実用化への障害とな
ると共にこれらの問題点を解消することが要請されてい
た。

【０００５】この発明は上述のような事情から成された
ものであり、この発明の目的は、実際のスレッドの大部
分を占める導電性メタル・スレッドを検知対象としてそ
の為に必要な感度を得るに十分であり、かつ安定性を確
保し得る発振周波数として、数１０ＫＨｚ〜数１０ＭＨ
に設定すると共に、静電容量センサ回路に内蔵された同
調回路の共振特性を毎回、紙葉の搬送直前に最適感度位
置に調整して、常にセンサの動作を安定させるようにし
た紙葉検査用静電容量センサの検出点最適化方法を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、紙葉検査用
静電容量センサの検出点最適化方法に関するものであ
り、この発明の上記目的は、スレッドが内蔵されている
紙葉の搬送路に配置される検出電極と、所定の周波数の
発振信号を出力する発振回路と、前記検出電極及びバリ
キャップから構成されたコンデンサ部とコイルから成る
共振器を有し、前記発振回路で駆動される同調回路と、
この同調回路の出力を検波処理すると共にゲインを変更
することができる検波増幅回路と、この検波増幅回路の
出力を演算処理して紙葉のスレッドの有無を判定する制
御手段と、この制御手段及び前記バリキャップに結合さ
れ前記同調回路に内蔵された共振器の共振周波数を補正
するＤＡ変更手段とを具えた紙葉検査用静電容量センサ
において、前記紙葉の連続搬送動作開始直前に、前記Ｄ
Ａ変換手段を操作して前記バリキャップの制御電圧を基
準ステップ毎に順次変化させ、各制御電圧に対応した前
記検波増幅回路の出力をそれぞれ前記制御手段に入力し
て記憶すると共に、これら検波増幅回路の出力の間で差
分演算を行なって制御電圧が各制御電圧に対して１ステ
ップ変化したときの出力変化値を求め、これらの出力変
化の中から最大出力変化を示す制御電圧を求めてこの制
御電圧を前記バリキャップに印加し、その後、前記紙葉
の連続搬送を行なって各紙葉内のスレッドの有無を判定
することによって達成される。

【０００７】

【作用】この発明では発振回路で駆動されると共に検出
電極の容量変化を検知する同調回路に、並列に、環境変
動に基づく容量変化成分を補償するためのバリキャップ
を挿入し、紙葉の搬送前に制御手段により毎回最適検出
点を調整し直すので、環境変動に基づく容量変化を容易
に打消すことができる。また、紙葉の搬送中はバリキャ
ップの制御電圧を固定しており、紙葉が検出電極部を通
過中の場合に紙葉の誘電率の変化を安定かつ敏感に検知
でき、紙葉の厚みや表面に貼られたセロテープ等も安定
して容易に検出することができる。

【０００８】

【実施例】この発明の一実施例を図１乃至図５を参照し
て説明する。先ず、図１はこの発明で使用する紙葉検査
用静電容量センサ回路の一構成例を示す図であり、スレ
ッド４を内蔵した紙葉２の搬送用通過経路に、矩形状の
検出電極板８ａ及び接地電極板６ａを紙葉２を挟んで互
いに対向するようにして所定の間隔で配置し、検知コン
デンサ部ＣＳを形成するようになっている。しかして、
コンデンサ部ＣＳはインダクタンス素子Ｌと共に静電セ
ンサ回路１２０内の同調回路４０を形成し、この同調回
路４０は発振器２２、分周器２４、低域フィルタ２６及
びバッファ増幅器２８で構成された発振回路２０から供
給される数１０ＫＨｚ乃至数１０ＭＨｚの固定周波数ｆ
ｏの正弦波で駆動されるようになっている。また、同調
回路４０の検知出力はバッファ増幅器４２を介して検波
増幅回路５０の入力段に設けられた検波手段５２に入力
され、この検波出力は低域フィルタ５４及びバッファ増
幅器５６を介して可変ゲイン増幅器５８で所定の出力レ
ベルに変換され、アナログ信号ＡＮ１として外部に出力
され、アナログ信号切替手段９４の一の端子に入力され
ると共に、差動増幅器６０の正相入力端にも入力される
ようになっている。

【０００９】一方、制御手段８０はシリアル通信手段８
４及びパラレル入力手段８６を内蔵したマイクロプロセ
ッサ（以下、ＭＰＵと略す）８２と、ＲＯＭ９０、ＲＡ
Ｍ９２及びアナログ信号を切替手段９４で切替えてデジ
タル化するＡＤ変換手段９６と、アナログ信号を外部に
出力するためのＤＡ変換手段９８等で構成されており、
アッテネータ５８の減衰率を制御すると共に、ＤＡ変換
手段９８及びバッファ増幅器６２を介して差動増幅器６
０の基準電圧ＲＥＦ１を設定するようになっている。し
かして、差動増幅器６０の出力ＡＮ２はアナログ信号切
替手段９４及びＡＤ変換手段９６を介してＭＰＵ８２に
入力され、ＲＡＭ９２の所定の記憶領域に格納されると
共に、スレッド有無判定、紙葉の厚みチェック等で使用
されるようになっている。更に、制御手段８０は検出電
極コンデンサＣＳに並列に介挿されたバリキャップＶＣ
１及びＶＣ２の印加電圧ＡＤＪ１をＤＡ変換手段９８及
びバァファ増幅器６４により制御して、同調回路４０の
共振特性を適宜変更するようになっている。尚、この明
細書では「紙葉」は紙幣ばかりでなく、小切手、切符、
手形等の有価証券を含み、また、紙葉の「紙」もパルプ
ばかりでなく、プラスチック等のフィルムを含む広い概
念で使用されている。

【００１０】かかる構成において、その動作を図２乃至
図５を参照して説明すると、先ず、紙葉２が単独又は複
数枚、図示しない紙葉読取装置にセットされて読取開始
スイッチ等が操作されると、パラレル入力手段８６又は
シリアル通信手段８４を介してＭＰＵ８２に紙葉搬送開
始指令が入力される（図２のステップＳ２）。すると、
ＭＰＵ８２では同調回路４０の共振特性データ収集処理
が実行される（ステップＳ４）。この共振特性データ収
集処理では、先ず、ＤＡ変換手段９８及びバッファ増幅
器６４を介してバリキャップＶＣ１及びＶＣ２の制御電
圧ＡＤＪ１が順次変更され（たとえば、基準電圧の５Ｖ
を２５６分割して１２８±２０の範囲で１ステップづつ
順次変更して）、各制御電圧に対応したセンサ出力が検
波増幅回路５０、アナログ信号切替手段９４及びＡＤ変
換手段９６を介してＭＰＵ８２に入力され、ＲＡＭ９２
の所定の記憶領域に共振特性データＡＮ１（ｉ）（ｉ＝
１，…，ｎ）の形式で書込まれる。この様子を図示する
と図３（Ａ）に示すような同調回路４０の共振特性デー
タとなる。尚、１２８±２０以内に図３（Ａ）のピーク
点が得られない場合には、何らかの異常が発生している
ものとみなしアラームを出し処理を中断する。

【００１１】次に、ＭＰＵ８２により制御電圧ＡＤＪ１
を１ステップづつ変更し、共振特性データＡＮ１（ｉ）
の差分演算値、すなわち変化率ＤＩＦ（ｉ）を求める。
ＤＩＦ（ｉ）＝ＡＮ１（ｉ＋１）−ＡＮ１（ｉ）を実行
し、共振特性データの最大変化率を示す制御電圧Ｖｏｐ
ｔを求める（ステップＳ６）。尚、最大変化率を示す制
御電圧Ｖｏｐｔは図４に示すように共振特性データＡＮ
１（ｉ）の左側ｖＬ又は右側ｖＲのいずれにあるか一般
には不明であり、予め、左側の最大変化率を示す制御電
圧ｖＬを求めるのか、右側の最大変化率を示す制御電圧
ｖＲを求めるのか、左側及び右側を含めた全範囲の中の
最大変化率を示す制御電圧を求めるのか、適当なフラグ
により選択できるようにしておくと良い。かくして最大
変化率を示す制御電圧Ｖｏｐｔが演算されると、この制
御電圧がＭＰＵ８２からＤＡ変換手段９８に出力され、
バッファ増幅器６４を介してバリキャップＶＣ１及びＶ
Ｃ２に印加される（ステップＳ８）。ＲＡＭ９２に記憶
している共振特性データＡＮ（ｉ）のうちのピーク値Ａ
Ｎ（ｐｅａｋ）から所定の範囲（例えば、±７）以内に
最大変化率を示す点がない場合にも異常としてアラーム
を出し処理を中断する。このアラーム及び上述のピーク
点が得られない場合のアラームはシリアル通信手段８４
を介して上位制御手段に送られる。

【００１２】上述のようにしてバリキャップの最適制御
電圧が決定されると、次に、この制御電圧での検波増幅
回路５０の静電センサ出力ＡＮ１（Ｖｏｐｔ）が所定の
レベルの電圧となるようにＭＰＵ８２によりアッテネー
タ５８の減衰度が調整される（ステップＳ１０）。この
出力レベル調整処理はＭＰＵ８２により出力ＡＮ１（Ｖ
ｏｐｔ）をアナログ信号切替手段９４及びＡＤ変換手段
９６を介してデジタル入力し、アッテネータ５８の減衰
度をＡＮ１（Ｖｏｐｔ）が所定のレベルとなるように増
減させることにより得られる。かくして、静電センサ出
力ＡＮ１（Ｖｏｐｔ）が所定の出力レベルの範囲内に調
整されると、この出力レベルに最も近い基準電圧ＲＥＦ
１がＭＰＵ８２で演算され、ＤＡ変換手段９８及びバッ
ファ６２を介して差動増幅器６０の他方の端子に出力さ
れる（ステップＳ１２）。これはＡＤ変換手段９６及び
ＤＡ変換手段９８の量子化誤差を考慮して、これらの量
子化誤差の範囲内でできるだけ感度良く静電センサ出力
ＡＮ１（Ｖｏｐｔ）より紙葉による検出出力の変化成分
のみをＡＮ２としてＭＰＵ８２に入力するためである。
上述のステップＳ４乃至Ｓ１２により静電センサ回路１
２０の感度調整が終了する。次回の紙葉搬送開始指令時
には、今回求めたＡＮ（ｐｅａｋ）を中心として所定の
範囲（例えば±２０）の範囲を下から上へ又は上から下
へ前回と同じく予め指定された方向から制御電圧ＡＤＪ
１を１ステップづつ変更し、差分演算をし演算値ＡＮ１
（ｉ）等を求める。

【００１３】かくして、静電センサ回路１２０の感度調
整が終了すると、ＭＰＵ８２から紙葉読取装置の図示し
ない紙葉搬送手段に搬送開始指令が出力され紙葉の読取
が開始される（ステップＳ１４）。図７（Ａ）に示すよ
うな紙葉２を上述のような感度調整した静電センサ回路
１２０に通すと、図７（Ｄ）のようなサンプリング波形
が得られ、インク厚の変動や紙葉の折れによる出力変動
は十分抑制されるので、スレッドの有無判定（ステップ
１８）、紙葉の厚み判定、テープの有無判定（ステップ
Ｓ２０）を確実／安定的に実行できる。かかる紙葉の読
取処理は、予め装置にセットされた枚数だけ連続して繰
返される（ステップＳ２２）。また、図５（Ａ）に示す
ような紙葉２を上述の静電センサ回路１２０に通すと、
図５（Ｃ）に示すようなサンプリング波形が得られ、イ
ンクの厚みや紙葉の折れ等は判定に影響されないレベル
に抑制されて、スレッドや紙葉表面に貼着されたテープ
類は安定して検出できるので、１万円札と千円札とを組
合わせた偽造紙葉類の検出に有効である。

【００１４】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明の紙葉
検査用静電容量センサの検出点最適化方法によれば、紙
葉の搬送直前に静電容量センサの検出点を最も感度の良
い所に設定して感度を固定し、紙葉搬送中は感度調整を
行なわないので、感度調整に基づく出力レベル変動を最
小限に抑えることができる。また、比較的低い高周波発
振周波数でセンサを駆動するので、インク厚の変動や紙
葉の折れに関しては感度が低く、かつ、必然的にセンサ
電極面積が大きくなり局所的容量変化が平滑化されるた
め、紙葉表面に印刷されたインクの厚みの変動や紙葉の
しわ、折れ曲げ線の影響等を判定に支障のないレベルに
抑制できると共に、安定した出力レベルが得られるので
紙葉の厚みチェック／テープ有無判定等を安定かつ確実
に実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の静電容量センサのハードウェア構成
の一実施例を示すブロック図である。

【図２】その動作を説明するためのフローチャートであ
る。

【図３】同調回路の共振特性データ及びその変化率計算
過程例を示す図である。

【図４】最適検出点位置を説明するための図である。

【図５】本願の静電センサによっる紙葉のサンプリング
過程を説明するための図である。

【図６】従来の静電センサの構成例を示す図である。

【図７】その動作を説明するためのタイムチャートであ
る。

【符号の説明】

２ 紙葉 ４ スレッド ５ テープ ６，６ａ 接地電極 ８，８ａ 検出電極 １２，１２０ 静電センサ回路 ２０ 発振回路 ２６，５４ 低域フィルタ ２８，４２，５６，６２，６４ バッファ増幅器 ４０ 同調回路 ５０ 検波増幅回路 ５２ 検波回路 ５８ アッテネータ ６０ 差動増幅器 ８０ 制御手段 ８２ ＭＰＵ ９４ アナログ信号切替手段 ９６ ＡＤ変換手段 ９８ ＤＡ変換手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スレッドが内蔵されている紙葉の搬送路
   に配置される検出電極と、所定の周波数の発振信号を出
   力する発振回路と、前記検出電極及びバリキャップから
   構成されたコンデンサ部とコイルから成る共振器を有
   し、前記発振回路で駆動される同調回路と、この同調回
   路の出力を検波処理すると共にゲインを変更することが
   できる検波増幅回路と、この検波増幅回路の出力を演算
   処理して紙葉のスレッドの有無を判定する制御手段と、
   この制御手段及び前記バリキャップに結合され前記同調
   回路に内蔵された共振器の共振周波数を補正するＤＡ変
   更手段とを具えた紙葉検査用静電容量センサにおいて、
   前記紙葉の連続搬送動作開始直前に、前記ＤＡ変換手段
   を操作して前記バリキャップの制御電圧を基準ステップ
   毎に順次変化させ、各制御電圧に対応した前記検波増幅
   回路の出力をそれぞれ前記制御手段に入力して記憶する
   と共に、これら検波増幅回路の出力の間で差分演算を行
   なって制御電圧が各制御電圧に対して１ステップ変化し
   たときの出力変化値を求め、これらの出力変化の中から
   最大出力変化を示す制御電圧を求めてこの制御電圧を前
   記バリキャップに印加し、その後、前記紙葉の連続搬送
   を行なって各紙葉内のスレッドの有無を判定するように
   したことを特徴とする紙葉検査用静電容量センサの検出
   点最適化方法。