(57)【要約】  予め基準となるマスターデータを入力して検出データと比較演算する必要がなくて汎用性を有し、簡単にシート状媒体の疲労を検出できる媒体疲労検出装置及び媒体疲労検出方法を得る。  超音波をバースト波として発振する超音波送信素子（１１）と超音波受信素子（１２）と、受信感度検知部（２２）とを備えた媒体疲労検出装置。素子（１１），（１２）は両者の間を通過する紙幣などのシート状媒体（５）を介して対向する位置に配置され、素子（１１）から送信される超音波がシート状媒体（５）の主面に対して所定の入射角度θで入射する。シート状媒体（５）を透過した超音波の受信感度の変動を測定することで媒体（５）の疲労を検出する。
2008105291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波によってシート状媒体の疲労を検出するための媒体疲労検出装置において、
超音波をバースト波として発振する超音波送信手段と、
超音波受信手段と、
前記超音波受信手段による受信感度検知手段と、を備え、
前記超音波送信手段と前記超音波受信手段は、両者の間を通過するシート状媒体を介して対向する位置であって、超音波送信手段から送信される超音波が前記シート状媒体の主面に対して所定の角度で入射する位置に配置されていること、
を特徴とする媒体疲労検出装置。
【請求項２】
前記超音波送信手段から送信される超音波が前記シート状媒体の主面の法線方向に対して５°以上の角度で入射することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の媒体疲労検出装置。
【請求項３】
前記超音波送信手段の中心軸と前記超音波受信手段の中心軸とが一直線上に対向配置されていることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載の媒体疲労検出装置。
【請求項４】
超音波送信手段と超音波受信手段との間をシート状媒体が通過し、超音波送信手段から送信された超音波がシート状媒体を透過して超音波受信手段にて受信されることにより、該シート状媒体の疲労を検出する媒体疲労検出方法であって、
前記超音波送信手段から送信される超音波が、バースト波として発振され、搬送されているシート状媒体の主面に対して所定の角度で入射し、
前記シート状媒体を透過した超音波を、前記超音波送信手段に対向するように配置された前記超音波受信手段にて受信し、
受信された超音波の受信感度の変動を測定することによって前記シート状媒体の疲労を検出すること、
を特徴とする媒体疲労検出方法。
【請求項５】
前記超音波送信手段から送信される超音波が前記シート状媒体の主面の法線方向に対して５°以上の角度で入射することを特徴とする請求の範囲第４項に記載の媒体疲労検出方法。
【請求項６】
前記超音波送信手段と前記超音波受信手段とが一直線上に対向配置されていることを特徴とする請求の範囲第４項又は第５項に記載の媒体疲労検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紙幣やコピー用紙、プラスチックシートなどの皺、よれ、破れなどの疲労を検出する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、現金自動預け払い機が世界的に広く利用されている。このような現金自動預け払い機において、取り扱われる紙幣に疲労（皺、よれ、破れなど）が生じている場合、紙幣が現金自動預け払い機に取り込まれた後、内部で種別管理する機構が設けられており、その振り分けの際に、機内で詰まるおそれがある。このような詰まりを未然に解消するため、例えば、銀行における紙幣計数機又は現金自動預け払い機の内部に、紙幣の疲労を検出する機能を設けるということによって疲労の大きい紙幣が市場に流出することを防止している。【０００３】
従来、紙幣などの疲労の検出方式、装置として、特許文献１，２に記載のものが知られている。特許文献１に記載の検出方式は、媒体に対してその主面側に、送信用超音波センサ及び受信用超音波センサを配置し、媒体からの超音波の反射波を測定し、予め入力されている媒体とセンサとの距離情報に基づいて媒体の表面状態（皺）を検出する。しかしながら、この検出方式では、予め、媒体とセンサとの距離情報を入力しておく必要があり、演算処理が複雑になる問題点を有している。また、媒体に位置ずれなどが生じると、媒体とセンサとの距離自体を正確に測定することが困難である。【０００４】
特許文献２に記載の検出装置は、超音波発信部と超音波受信部との間を紙幣が通過するように構成し、超音波によって紙幣に共振を発生させ、２次輻射波を受信して、共振周波数からその紙幣の固有振動数を割り出し、正常な紙幣の固有振動数と比較することにより紙幣の剛性の劣化を判別している。【０００５】
しかしながら、この検出装置でも、正常な紙幣の固有振動数を予め入力しておく必要があり、一つの装置で複数種類の紙幣を検査するには複数種類のデータを入力して、いちいち比較演算しなければならず、汎用性に欠けるという問題点を有している。
【特許文献１】特開平５−９７２８４号公報
【特許文献１】特開２００６−２５０８６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の目的は、予め基準となるマスターデータを入力して検出データと比較演算する必要がなく、汎用性を有し、簡単にシート状媒体の疲労を検出できる媒体疲労検出装置及び媒体疲労検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明に係る媒体疲労検出装置は、
超音波によってシート状媒体の疲労を検出するための媒体疲労検出装置において、
超音波をバースト波として発振する超音波送信手段と、
超音波受信手段と、
前記超音波受信手段による受信感度検知手段と、を備え、
前記超音波送信手段と前記超音波受信手段は、両者の間を通過するシート状媒体を介して対向する位置であって、超音波送信手段から送信される超音波が前記シート状媒体の主面に対して所定の角度で入射する位置に配置されていること、
を特徴とする。【０００８】
また、本発明に係る媒体疲労検出方法は、
超音波送信手段と超音波受信手段との間をシート状媒体が通過し、超音波送信手段から送信された超音波がシート状媒体を透過して超音波受信手段にて受信されることにより、該シート状媒体の疲労を検出する媒体疲労検出方法であって、
前記超音波送信手段から送信される超音波が、バースト波として発振され、搬送されているシート状媒体の主面に対して所定の角度で入射し、
前記シート状媒体を透過した超音波を、前記超音波送信手段に対向するように配置された前記超音波受信手段にて受信し、
受信された超音波の受信感度の変動を測定することによって前記シート状媒体の疲労を検出すること、
を特徴とする。【０００９】
本発明においては、シート状媒体が送信手段から送信されてくる超音波によって励振され、シート状媒体の振動によって変化した超音波が受信手段で受信される。シート状媒体の励振状態は疲労のない部分と疲労した部分（皺、よれ、破れなど）とで異なり、疲労した部分では受信感度を示す出力電圧の変動量が疲労のない部分よりも大きくなる。この出力電圧の変動量の大きさに基づいてシート状媒体の疲労が検出される。このように、紙幣などの媒体の疲労状態で、出力電圧の変動量の大きさに差が生じるのは、媒体の表面の凹凸により超音波の透過又は反射状態が変動することによる。この変動に伴って、透過又は反射した超音波が干渉することにより、受信感度に変化が生じると考えられる。【００１０】
本発明において、超音波送信手段から送信される超音波がシート状媒体の主面の法線方向に対して５°以上の角度で入射することが好ましい。入射角度が５°未満であると、超音波がシート状媒体に対してほぼ直角に入射することになり、入射した超音波が多重反射して受信感度を示す出力電圧の変動量が大きくなり、疲労が検出不能となる場合がある。入射角度の上限は特にないが、送信手段及び受信手段はそれ自体が所定の厚みを有しているので、入射角度を大きくすると、送信手段及び受信手段が搬送されるシート状媒体と接触する場合がある。【００１１】
また、超音波送信手段の中心軸と超音波受信手段の中心軸とが一直線上に対向配置されていることが好ましい。受信感度の低下を防止して超音波を効率よく使用して疲労を検出することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、シート状媒体を透過した超音波を受信してその受信感度を示す出力電圧の変動量を測定することでシート状媒体の疲労を検出することができ、基準となるマスターデータが不要であって汎用性を備え、シート状媒体の疲労の検出処理が極めて簡単である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る媒体疲労検出装置の一実施例を示す説明図である。
【図２】シート状媒体を透過した超音波の受信感度を示す出力電圧を示すグラフである。
【図３】図２に示した出力電圧に基づく感度変化を示すグラフである。
【図４】より具体的な新券及び疲労券の受信感度を示す出力電圧を示すグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る媒体疲労検出装置及び媒体疲労検出方法の実施例について添付図面を参照して説明する。【００１５】
図１に、本発明に係る媒体疲労検出装置の一実施例を示す。この装置は、駆動回路２１を備えた超音波送信素子１１と、受信感度検知部２２を備えた超音波受信素子１２とから構成されている。超音波送信素子１１は超音波をバースト波として発振する。受信感度検知部２２は、受信波を増幅する増幅回路及びピークホールド回路を有する受信回路２３と波形演算回路２４とからなる。【００１６】
非検出物であるシート状媒体５は、超音波送信素子１１と超音波受信素子１２との間を矢印Ａ方向に所定の速度で搬送される。シート状媒体５としては、紙幣やコピー用紙などの紙媒体及びプラスチックシートなどを使用することができ、これらのシート状媒体５の皺、よれ、破れなどの疲労が検出される。【００１７】
超音波送信素子１１は送信する超音波がシート状媒体５の主面の法線Ｂに対して所定の入射角度θとなるように配置されている。さらに、超音波送信素子１１の中心軸と超音波受信素子１２の中心軸は、搬送されるシート状媒体５を介して対向する位置に一直線上に配置されている。これにて、超音波の利用効率が向上する。なお、超音波の利用効率が実用上支障のない範囲で超音波送信素子１１の中心軸と超音波受信素子１２の中心軸が若干ずれていてもよい。【００１８】
シート状媒体５は超音波送信素子１１から超音波を照射されると励振され、シート状媒体５の振動によって変化した超音波が超音波受信素子１２で受信される。受信波は受信回路２３の増幅回路で増幅され、ピークホールド回路にて一定間隔で駆動される超音波の受信出力電圧の最大値が保持された状態で、波形演算回路２４で出力電圧の変動量が測定される。シート状媒体５の励振状態はその状態（皺、よれ、破れなどの疲労部分と疲労が発生していない部分）によって異なる。即ち、疲労した部分では受信感度を示す出力電圧の変動量（以下に詳述する）が疲労のない部分よりも大きい。この出力電圧の変動の大きさに基づいてシート状媒体５の疲労を検出することができる。【００１９】
紙幣などのシート状媒体５の疲労状態で、出力電圧の変動量の大きさに差が生じるのは、媒体５の表面の凹凸により超音波の透過又は反射状態が変動することによる。この変動に伴って、透過又は反射した超音波が干渉することにより、受信感度に変化が生じると考えられる。【００２０】
図２に、超音波受信素子１２で受信し、受信回路２３で増幅された受信感度の波形を示す。シート状媒体５として紙幣を使用し、シート状媒体５を所定の速度で搬送し、５ｍｍ搬送されるごとに停止させて超音波送信素子１１から３００ｋＨｚの超音波をバースト波で１０パルス送信し、シート状媒体５を介して超音波受信素子１２で受信した。超音波送信素子１１と超音波受信素子１２の間隔は２０ｍｍ、入射角度θは１５°である。【００２１】
図２（Ａ）は新券の受信感度を示す出力電圧の波形であり、図２（Ｂ）は疲労度が小さい場合の受信感度を示す出力電圧の波形であり、図２（Ｃ）は疲労度の大きい場合の受信感度を示す出力電圧の波形である。図３は、図２に示した出力電圧のピーク値（Ｖｐｐ）の波形をグラフ化したもので、図３（Ａ）は新券、図３（Ｂ）は疲労度が小さい紙幣、図３（Ｃ）は疲労度が大きい紙幣の受信感度を示す出力電圧のピーク値（Ｖｐｐ）の変化を示している。【００２２】
図２及び図３から明らかなように、疲労度が大きくなるに伴って受信感度（ピーク値）の変動が大きくなることが分かる。受信感度の変動を測定することで、シート状媒体５（紙幣）の疲労を容易に検出でき、基準となるマスターデータを予め入力して検出データと比較演算する必要がない。【００２３】
より具体的な受信感度の＋側をピークホールドした出力電圧の波形を図４に示す。超音波送信素子１１と超音波受信素子１２の間隔を２０ｍｍ、入射角度θを１５°に設定し、シート状媒体５を１．０ｍ／ｓｅｃの速度で搬送し、３００ｋＨｚの超音波をバースト波で１０パルス、０．５ｍｓｅｃの間隔で印加した。図４（Ａ）は新券の受信感度を示す出力電圧の波形を示し、図４（Ｂ）は疲労度の小さい紙幣の疲労部分の受信感度を示す出力電圧の波形を示し、図４（Ｃ）は疲労度の大きい紙幣の疲労部分の受信感度を示す出力電圧の波形を示している。図４（Ａ）から分かるように、新券における出力電圧はほとんど変動しない。また、図４（Ｂ）からは、疲労度が小さい紙幣では出力電圧の最大値と最小値の電圧差ΔＶは約０．３Ｖであり、出力電圧の変動量が小さいことが分かる。しかし、図４（Ｃ）から分かるように、疲労度の大きい紙幣においては、出力電圧の最大値と最小値の電圧差ΔＶは約０．７Ｖ以上であり、疲労度の大きい紙幣の出力電圧の変動量は極端に大きい。なお、この出力電圧の変動の大きさは、シート状媒体５の材質などによっても異なるため、ここに挙げた数値に限るものではない。【００２４】
次に、入射角度θについて考察する。入射角度θとは、シート状媒体５の主面の法線方向Ｂと超音波送信素子１１からの超音波の送信方向とがなす角度である。図４の受信感度を示す出力電圧の波形を得た装置で入射角度θを０°〜２０°の範囲で５°ずつ変更して測定した出力電圧（Ｖｐｐ）を以下の表１に示す。【００２５】
【表１】
2008105291.tif 000003
【００２６】
入射角度θが５°未満であると、超音波がシート状媒体５に対してほぼ直角に入射することになり、入射した超音波が多重反射して受信感度を示す出力電圧の変動が大きくなり、疲労が検出不能となる場合がある。表１に示すように、５°以上で実用可能な出力電圧を得ることができる。１０°〜２０°の範囲であれば、駆動ノイズの影響を排除できる好ましい出力電圧が得られる。２０°以上であっても実用可能性はある。しかし、超音波送信素子１１及び超音波受信素子１２の距離をあまり大きくできないことを考慮すると（距離が大きくなれば感度が低下し、装置が大型化する）、超音波送信素子１１及び超音波受信素子１２は所定の厚みを有しているので、入射角度θを大きくすると、超音波送信素子１１及び超音波受信素子１２が搬送されるシート状媒体５と接触する場合があるので、入射角度θの上限値は２０°以下が好ましい。【００２７】
また、超音波送信素子１１と超音波受信素子１２との距離は２０ｍｍ以上であることが好ましい。超音波送信素子１１を駆動すると駆動ノイズが発生し、この駆動ノイズとシート状媒体５の疲労部で生じる受信感度を示す出力電圧とを十分に分離するためには、シート状媒体５と各素子１１，１２との間に所定の距離を置いたほうがよい。但し、シート状媒体５を素子１１，１２の中間部を通過させる必要はなく、素子１１，１２のいずれかの側に偏って通過させてもよい。また、素子１１，１２を図１とは逆の位置関係に配置してもよく、シート状媒体５を矢印Ａとは反対方向に搬送してもよい。【００２８】
超音波送信素子１１及び超音波受信素子１２としては、指向性の狭いものを使用することが好ましい。指向性が狭いほど、シート状媒体５の疲労部分を狭い範囲で検出でき、受信感度を高めることができる。【００２９】
以上説明した実施例では、送信素子１１から超音波をバースト波として発振している。バースト波として発振することで、１パルス当たりの送信波が特定され、各送信波に対する透過又は反射によって生じる干渉波を受信素子１２によって検出することが可能になる。それゆえ、シート状媒体５における疲労の有無だけでなく、疲労位置まで特定することができる。しかし、超音波を定常波として発振した場合、シート状媒体５に常に超音波が発振されている状態であることから、いずれの発振波による反射波が干渉しているのか特定できないため、皺などの疲労部分の有無が判定できず、疲労部分の位置まで特定することが困難である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
以上のように、本発明は、紙幣などの媒体疲労検出装置及び媒体疲労検出方法に有用であり、特に、予め基準となるマスターデータを入力して検出データと比較演算する必要がなく、汎用性を有し、簡単にシート状媒体の疲労を検出できる点で優れている。
【図１】
2008105291.tif 000004
【図２】
2008105291.tif 000005
【図３】
2008105291.tif 000006
【図４】
2008105291.tif 000007
【国際調査報告】
2008105291.tif 000008
2008105291.tif 000009
2008105291.tif 000010