JPS59131104A - 紙葉類判別装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動販売機等に使用される紙幣判別装置のよ
うな、搬送路に設けた一対の対向電極間に紙葉類を搬送
し、該電極間の静電容量を検出して前記紙葉類の状態判
別を行なう紙葉類判別装置に関するものであって、この
ような判別装置においては、破損された紙葉類１重積さ
れた紙葉類。

正規の紙葉類とは異なる異物等と正常な状態の紙葉類と
を正確に判別することが要求されている。

まず従来技術を説明する。

すなわち、紙幣等の紙葉類の状態判別を行なう従来装置
においては、マイクロスイッチを用いて紙葉類の厚さを
検出する方法や、光源から紙葉類を透過してきた光量を
光電素子で検出する方法や。

一対の対向電極間の静電容量ン台電極間に紙葉類がある
場合とない場合との差を検出する方法などがよく用いら
れているが、マイクロスイッチを用いる方法では１紙葉
類の厚さを機械的な機構を用いて拡大してマイクロスイ
ッチを動作させるようにしているため、複数枚重なった
紙葉類やセロテープではり合わせた、紙幣の損券のよう
な異常状態の紙葉類と一枚の正常な紙葉類とを区別する
ための前記機構の調整が極めて困難であるうえ、紙葉類
が検出機構に突入した際、該機構をはねあげることによ
って該機構が誤動作したり故障したりする確率が高いな
どの欠点があり、また光電素子を用いる方法では、外来
光の影響を受ける恐れがあるとか、透明なテープがはら
れた異常状態の紙葉類と正常状態の紙葉類とは判別でき
ないなどの欠点があった。静電容量を検出する方法では
確かに前述の両方法における欠点は除去されてはいるが
、この方法を採用した、たとえば紙幣判別装置では、０
．１闇程度の厚さの紙幣の搬送を阻害しないようにする
ためには少くとも０．５　ｔｍ程度の電極間距離が必要
であって、このような電極状態では該電極間に紙幣があ
る場合とない場合との静電容量の差はたかだか４〜５チ
程度の極めて小さい値である。ところがこの程度の静電
容量の変動は電極間にある空気の湿度変動や電極を含む
電気回路の温度ドリフト等によって容易に発生するので
、したがって判別装置を正確に動作させるには該装置を
使用する都度調整する必要があり、このためこのような
静電容量式の検出方法には、静電容量本発明は上述のよ
うな従来の紙葉類判別装置における欠点を除去して、検
出機構が誤動作や故障することがなく、調整が容易で、
外来光の影響を受けることがなく、検出感度が高く、湿
度や温度などの環境条件の影響を受けることがなく、正
確に判別動作を行なうことのできる静電容量式の紙葉類
判別装置を提供することを目的とするものであって、こ
の目的は、紙葉類の搬送路に設けた一対の第１対向電極
の間に前記紙葉類を搬送し、前記第１対向電極間の静電
容量を検出して前記紙葉類の状態判別を行なう紙葉類判
別装置において。

前記第１対向電極の有効面積ならびに有効電極間距離の
それぞれとはｙ等しい有効面積ならびに有効電極間距離
を有する一対の第２対向電極と、前記第１対向電極の有
効面積ならびに有効電極間距離のそれぞれとはｙ等しい
有効面積ならびに有効電極間距離を有し、％極間に前記
紙葉類の基準の状態における厚さおよび誘電率のそれぞ
れに等しい厚さおよび誘電率を有する基準片を設けた一
対の第３対向電極とを備え、さらに、前記第１ないし第
３対向電極の各電極間の静電容量を検出して、前記第１
対向電極間の静電容量りと前記第２対向電極間の静電容
量Ｃとの差の静電容量と、前記第３対向電極間の静電容
量％と前記第２対向電極間の静電容量Ｃとの差の静電容
量との比を演算する演算回路を備えたことを特徴とする
静電容量式の紙葉類判別装置によって、前述のマイクロ
スイッチ式や光電式の判別装置における欠点を克服した
上、さらに前記第１電極間と前記第２電極間、前記第３
電極間と前記第２電極間のそれぞれの静電容量の差９−
Ｃａ、ｃｔ）−Ｃａミラ算するこりによって環境温度の
影響を受けない検出信号をうるようにし、また前記静電
容量の差Ｃｘ−Ｃａとへ一〇ａとの比（Ｃ，−Ｃ，）　
／　（Ｃｂ−Ｃａ）を演算することによって。

単に（１；−ｃ、を検出し演算するに過ぎなかった従来
の静電容量式の判別装置に比べて検出感度を向上させ、
かつ環境温度の影響を受けないようにする　５　− ことによって達成される。

以下に本発明を図面にもとづいてくわしく説明するが、
まず始めに１本発明の動作原理を説明する。第１図は本
発明における電極の動作原理を説明するための図である
。

第１図において、１．２はそれぞれ面積Ｓを有する対向
した平行平板電極、３，４は電極１．２の電位を取り出
すためのリード、５，６はリード３．４の端子、７ｉ！
、電極１の外縁と電極２の外縁とによって形成された筒
状空所８からはみ出すように両電極１．２間に挿入され
た面積Ｓよりも大きい面積を有する被判別紙葉類、Ｘは
紙葉類７の厚さ、Ｄは筒状−所８の高さで換言すれば電
極１゜２間の距離である。ａＩ＋ａ２はそれぞれ電極１
゜２と紙葉類７との間の距離、εは筒状空所８の距離ａ
、、ａｌの部分における誘電率、εＸＦｉ、紙葉類７の
誘電率である。したがって８１＋ａｌ　＋ｘ　＝Ｄであ
る。

第１図の対向電極は以上に説明した構成であるから、こ
の対向電極間の静電容量をもとすると（１）式が成立す
る！（１）式を変形するとａｌ　＋ａｌ　＝ｌ）−Ｘ　
６− で、かつ第１図の構成からｘ（Ｄであるので（（ε、−
一）／εｘＪ−Ｘ／Ｄ〈１である。したがって（２）式
は収束する。故に（（ε、−Ｃａ）／ε８）−Ｘ／Ｄ　
　が１よりかなり小さいとすると（２）式は（３）式の
ようになる。今、電極１，２間に紙葉類７かない場合の
該電極間の静電容量をＣａ、該電極１，２間に紙葉類７
の代シに該紙葉類７の基準状態における厚さおよび誘電
率のそれぞれに等しい厚さおよび誘電率を有する基準片
を挿入した場合の電極１．２間の静電容量を−とすると
、該基準片の誘電率を６５、厚さをｂとしてＣａ、ＣＩ
）は（３）式より（４）式のように求められる。（３）
式および（４）式から（５）式が得られる。

本発明による判別装置は（５）式のＡを用いて紙葉類７
の状態判別を行なおうとするものであって、開式のＢは
紙来の静電容量式判別装置の動作原理を示すものである
が、前記のＡは前記のＢに比べの誘電率、厚さで一定値
であり、またＤｉｌｌ、電極１゜２間の距離で一足値で
あるので、今ε３を一定値とするとＡ、Ｂはいずれも〜
およびＸの関数である。

故にこの場合この人またはＢを検出することによって、
いずれの場合にも紙葉類７の重積状態や異常状態の判別
をマイクロスイッチ式や光電式におけるような欠点を生
ずることなく行なうことかできる。以上は空気の誘電率
ｅを一定りした場合であるが、このＨａは環境の状態特
に湿度によってかなシ変化する。したがって（５）式の
Ｂはξ８．Ｘのほかに湿度依存性をも有する仁とになり
、このためしたわけである。（５）式のＡにおいては矢
張りε３が含まれているので、この人には依然として湿
度依存性があるように見えるが、前述のようにεｂはｅ
ｘに等しく構成されているので、この場合Ａ、は（６）
式のようになる。したがってＡは湿度等の環境状態Ａ　
＝　ｘ／ｂ　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・　（６）依存性を有しない単なるＸ
Ｆ）みの関数であ？て、結局（６）式のＡを検出するこ
とになる本発明による判別装置は、環境状態の影響を受
けることがなく、使用に際してその都度調整をする必要
のない装置　９− であるということになる。なお一般にεｂ〉ε３゜Ｄ）
ｂであるから（５）式においてＲ）ｌである。したがっ
てＡ）Ｂであり、このため、Ａを検出する本発明による
装置はＢを検出する従来の装置に比べて感度が高いこと
になる。前述のようにｑ）／Ｃａは１．０５程度である
から、この場合Ｒ＝２０となり、したがってＡを検出す
る方法はＢを検出する方法に比べて感度が２０倍高いと
いえる。

次に本発明による紙葉類判別装置の実施例を図面を参照
して説明する。

第２図一本発明に！、Ｌ紙葉類判別装置にゝけ６検出部
の一実施例の構成図、第３図は第２図の検出部を接続し
た本発明による紙葉類判別装置の演算回路の一実施例の
構成図である。両図において。

第１図と同一の意味を有する部分には同一の符号が付し
である。

第２図において９，１０．１１はそれぞれはソ等しい電
極面積およびはソ等しい電極間距離を有する一対の対向
した平行平板電極からなる第１対向電極、第２対向″ａ
極、第３対向電極で、１３゜１０− １４．１５はそれぞれ各電極９，１０．１１の一方の側
の端子である。電極９は図示されていない被判別紙葉類
がその電極間に挿入されることになる電極で、ｑは該紙
葉類が挿入された時の電極９間の静電容量である。電極
１０はその電極間に何物も挿入されないで該電極間が常
に空気だけの状態になっている電極で、Ｃ３はその電極
間の静電容量である。１２は前記被判別紙葉類の基準状
態における厚さおよび誘電率のそれぞれとはソ等しい自 厚さｂおよびはソ等しい誘電率ε５を有する基準牟で、
該基準片１２Ｆｉ、第３電極１１の電極間に挿入され、
該電極のいずれかの側の電極板に接着剤等で固定されて
いる。Ｃ６は基準片１２が挿入された状態における第３
対向電極１１間の静電容量である。電極９は前記被判別
紙葉類の搬送される図示されていない搬送路に固設され
ていて、電極１０゜１１は前記被判別紙葉類の搬送を妨
げないようにして前記搬送路の周辺に配設されている。

図において第１．第２．第３成極９，１０．１１はいず
れも平行平板電極としたが、この三対の電極はそれぞれ
が等価的に電極９，１０．１１のようにあられされ、か
つその等価的にあられされた電極の面積すなわち有効電
極面積がそれぞれはソ等しく、またその等価的にあられ
された電極の電極間距離すなわち有効電極間距離がそれ
ぞれはソ等しければ、平行平板電極に限られるものでは
ない。１６は対向室＆９，１０．１１の端子１３　、１
４．１５の側とは反対側の電極板を電気的に一括した端
子、１７は対向電極９，１０，１１．基準片１２、端子
１３〜１６からなる図示されていない紙葉類判別装置に
おける検出部である。

第３図において、１３１，１４１，１５１　　はそれぞ
れそのカソードが検出部１７の端子１３，１４゜１５に
接続されたダイオード、１３２，１４２，１５２はそれ
ぞれそのアノードが前記端子１３，１４゜１５に接続さ
れたダイオードｓ　Ｑ’　＋Ｑｔはそれぞれ差動増幅器
、１８は差動増幅器Ｑ、の反転側入力端子と差動増幅器
ｑの非反転側入力端子とを接続し庭共通電位ラインであ
る。ダイオード１３１のアノードとダイオード１５２の
カソードとは一括されてそのま＼で、またダイオード１
３２のカソードとダイオード１４１のアノードとは一括
された後。

接続リード１９および抵抗器２０を介して、さらにまた
ダイオード１４２のカソードとダイオード１５１のアノ
ードとは一括された後、接続リード２１および抵抗器２
２を介してそれぞれ共通電位ライン１８に接続されてい
る。２０１，２２１　はそれぞれ抵抗器２０．２２に並
列に接続されたコンデンサである。抵抗器２０の接続リ
ード１９の側は差動増幅器もの反転側入力端子に接続さ
れ、抵抗値へを有する抵抗器２３は該増幅器もの出力側
と反転側入力端子との間に接続されている。２４は増巾
器もの出力端子、Ｅはその出力信号電圧である。抵抗器
２２の接続リード２１の側は差動増幅器ｑの非反転側入
力端子に接続されている。２５は図示されていない電源
装置によって共通電位ライン１８に対して一定の直流電
圧ＥＧが印加されている端子、２６は端子２５と抵抗器
２２の接続リード２１の側との間に接続された抵抗値九
を有する抵抗器、２７は振幅ｖｏ１周波数Ｆの交流電圧
を１３− が零になるようにその出力信号によって発振器２７の出
力電圧の振幅■ｏを制御している。２８は発振器２７の
出力側に接続された結合トランス、２８１は結合トラン
ス２８の二次側コイルで、二次側コイル２８１は検出部
１７の端子１６と共通電位ライン１８との間に接続され
ている。したがって二次側コイル２８１の両端間には発
振器２７の出力交流電圧の振幅ｖｏに比例した被振幅■
で周波数Ｆなる交流電圧が発生する。２９は検出部１７
を除く以上に説明した構成要素からなる演算回路である
。検出部１７および演算回路２９は図示されていない紙
葉類判別装置のケース内に収納されている。

第３図においては以上に説明したような構成になってい
るので、発振器２７から結合トランス２８を介して端子
１６と共通電位ライン１８間に被振幅Ｖの交流電圧が印
加されると、第１対向電極９間に図示されていない被判
別紙葉類が挿入された１４− 状態では、（７）式であられされる電流が発生する。

こ＼にＫは比例定数、Ｉｘは接続リード１９をＩｘ＝Ｆ
＠ｖＩＩＣｘ　、　■８＝Ｆ・■・Ｃ３゜Ｉｂ＝Ｆ−Ｖ
−Ｃｂ　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・　（７）ダイオード１３２の
カソードから抵抗器２０の方向に流れる電流、■、は接
続リード２１を抵抗器２２からダイオード１５１のアノ
ードの方向に流れる電流、Ｉａは接続リード２１を前記
Ｉｘとは反対の方向に、また接続リード２１を前記■、
とは反対の方向に流れる電流である。電流Ｉｘ　’　”
ａ　’　Ｉｂ　は抵抗器２０とコンデンサ２０１とで、
また抵抗器２２とコンデンサ２２１とで平滑化された直
流である。

また端子２５には直流電圧Ｅｏが加えられているので電
流■ｏが抵抗器２６を介して接続リード２１と抵抗器２
２との接続点に流入する。したがって抵抗器２２にＦｉ
Ｉａ＋ＩＯ＊■、の電流が流れるのでその両端にこの電
流に相当した電圧降下があられれ。

この電圧降下が差動増幅器ｑに入力される。該増幅器Ｑ
はこの入力電圧によって発振器２７の出力電圧の振幅ｖ
ｏを制御し、これによって二次側コイル２８１の両端間
に発生する電圧の奈幅■が変化するので、（７）式から
明らかなように工、および−が変化し、この結果差動増
幅器ｑの入力電圧が変化する。差動増幅ＱＩＦｉ前記の
ようにその入力電圧が零になるように発振器２７を制御
しているので。

該増幅器ｑの入力電圧を形成する抵抗器２２を流れる電
流Ｉ３＋Ｉ。−＋−一および電流■ｏについては結局（
８）式が成立する。一方接続リード１９を流れる電流Ｉ
、−Ｉａは、抵抗器２０．２３および差動増幅器もが前
述のように接続されているので抵抗器２３を介して増幅
器ｑの出力側に流れる。したがって増幅器ｑの共通電位
ライン１８に対する出力電圧ＥＨ（９１式であられサレ
ル。（７）　、　ＩＦＩ）　、　（９）式から０１式が
得られる。

Ｅ　＝＝　−（Ｉ、　−１ａ）　＠　Ｒ，・・・・・・
・・・・・・（９）Ｃ１式においてＥ。、Ｒ３，几。は
一定値であるから、端子２４にあられれる差動増幅器も
の出力電圧Ｅは（５）式のＡに相当するものである。こ
の電圧Ｅは本演算回路２９の出力信号として、端子２４
から紙葉類判別装置の図示されていない信号処理回路に
出力される。したがって第３図のように構成された演算
回路２９の出力信号電圧Ｅｔｊ：、（５１式および（６
）式について説明したところから明らかなように、環境
湿度の影響を受けることがなく、単に被判別紙葉類の厚
さのみに相当する信号で、また（５）式におけるＢで示
されるような動作原理を有する従来の静電容量式の判別
装置に比べて高感度な信号である。また０式の信号Ｅに
は（７）式にみられる周波数Ｆおよび電圧Ｖの要素が含
まれていない。

この周波数Ｆ、電圧■は一般に、環境温度に伴なう発振
器２７や結合トランス２８等の特性の温度ドリフトによ
って変化するものであるから、したがって０１式の信号
Ｅは環境温度の影響を受けない信号である。対向電極間
に被判別紙ｌ＃類がある場合とない場合との差を検出す
るにすぎない従来の静電容量式判別装置では、通常、前
記の温度トリ１７− フトによって演算回路の出力信号に変動を生ずるが１本
発明による演算（ロ）路２９の出力信号ＥＫはこのよう
なドリフトの影響は表われない。

次に本発明の詳細な説明する。

すなわち本発明においては１紙葉類の搬送路に設けた一
対の第１対向電極の間に前記紙葉類を搬送して咳第１対
向電極間の静電容量ｑを検出し、このｑの値によって前
記紙葉類の状態判別を行なう静電容量式の紙葉類判別装
置において、前記第１対向電極のほかにさらに、第１対
向電極の有効、面積ならびに有や電極間距離のそれぞれ
とはｙ等しい有効面積ならびに有効電極間距離を有する
第２および第３対向電極を前記第１対向電極の附近に設
け、第２対向電極の電極間には何も挿入せずに空気が存
在するま＼の状態にしておき、第３対向電極の電極間に
は、前記紙葉類の基準状態における厚さと誘電率とのそ
れぞれに等しい厚さと誘電率とを有する基準片を固設し
ておいて、第１゜第２．第３の各対向電極間の静電容量
Ｃｘ、Ｃａ。

Ｃ６のそれぞれを同時に検出して、演算回路で１８− （Ｃｘ−Ｃａ）／（ｃｂ−Ｃａ）＝Ａ　　の演算を行な
い、この人に相当する信号電圧Ｅを該演算回路から出力
するようにしたので、この信号電圧Ｅは、第１電極間に
搬送された紙葉類の厚さをＸ、前記基準片の厚さをｂと
してｘ／ｂに比例した値となる。すなわち信号Ｅは厚さ
Ｘに応じた信号であるから、この信号Ｅを前記演算回路
に接続された信号処理回路で処理することによって、第
１電極間に搬送された紙葉類が基準状態にあるかあるい
は重積状態その他の異常状態にあるかの判別を行なうこ
とができることになる。静電容量Ｃｘ、Ｃａ、Ｃ６には
電極間にある空気の湿度に依存する性質があるにもかか
わらず、信号電圧Ｅはこの湿度の影響を受けない量とな
っている。またこの信号電圧Ｅは、前述の演算方式のた
めに環境温度による演算回路の温度ドリフトの影響を受
けない量でもあるニしたがってこのような紙葉類判別装
置は環境湿度および温度の影響を受けないので、使用す
る際環境状態の変化に伴なう調整を行なう必要がなく、
この結果本発明によれば紙葉類判別装置の取扱いが簡単
かつ容易になるという効果がある。また前記の演算回路
で演算されたＡの値は、従来の静電容量式判別装置で演
算された（Ｃｘ−Ｃａ）／Ｃａ−Ｂ　の値よりも常に大
きく１通常Ｃ，／　Ｃａ＝１．０５　程度であるので、
このような場合ＡｉｊＢの２０倍の大きさ□になる。し
たがってこのような値のＡに相当する信号電圧Ｅを出力
する演算回路を有する静電。

容量式の紙葉類判別装置では従来の静電容量式の装置よ
りも検出感度が向上しているので紙葉類の状態判別を行
なうための信号処理が容易で、その結果判別装置の動作
が正確になるという効果がある。

なお前述のように本判別装置における演算回路の出力信
号電圧Ｅはｘ／ｂに比例しているので、本判別装置では
この信号を用いて被判別紙葉類の厚さ測定を行なうこと
ができるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における電極の動作原理図、第２図は本
発明による紙葉類判別装置における検出部の一実施例の
構成図、第３図は第２図の検出部を用いた本発明による
紙葉類判別装置における演算回路の一実施例の構成図で
ある。 各図において、７・・・被判別紙葉類、９，１０および
１１・・・それぞれ第１．第２および第３対向電極、１
２・・・基準片、２９・・・演算回路、’ｘ　”ａおよ
び％・・・それぞれ第１．第２および第３対向電極間の
静電容量、Ｓ・・・電極面積、Ｄ・・・電極間距離、Ｘ
、〜　・・・それぞれ被判別紙葉類７の厚さ、誘電率。 ２１−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 紙葉類の搬送路に設けた一対の第１対向電極の間に前記
   紙葉類を搬送し、前記第１対向電極間の静電容量を検出
   して前記紙葉類の状態判別を行なう紙葉類判別装置にお
   いて、前記第１対向電極間の静電容量が最小となる状態
   に等しい状態の一対の第２対向電極と、前記第１対向電
   極間に正常と　−みなされる前記紙葉類が搬送された状
   態に等しい状態の一対の第３対向電極とを備え、さらに
   、前記第１ないし第３対向電極の各電極間の静電容量を
   検出して、前記第１対向電極間の静電容量と前記第２対
   向電極間の静電容量との差の静電容量と、補記第３対向
   電極間の静電容量と前記第２対向電極間の静電容量との
   差の静電容量との比を演算する演算回路とを備えたこと
   を特徴とする紙葉類判別装置。