(57)【要約】【課題】超音波を利用して紙葉類を高精度に検出する。【解決手段】収納部内で送受信する超音波の変化に基づいて紙葉類の有無を検出する紙葉類検出装置を、収納部内に設けられたステージと、ステージに設けられた開口部と、超音波を送信する送信面を下方に向けた状態でステージの一方側に配置された送信部と、超音波を受信する受信面を鉛直方向と平行にした状態又は受信面を下方に向けた状態でステージの他方側に配置された受信部と、送信面から送信されて開口部を通過した超音波を受信面に向けて反射する反射部とによって構成し、ステージの開口部を、収納部内に紙葉類が収納されると、送信部から送信されて開口部を通過する超音波の少なくとも一部が紙葉類によって遮られる位置に設ける。【選択図】図２
2018083686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
収納部内で送受信する超音波の変化に基づいて紙葉類の有無を検出する紙葉類検出装置であって、
前記収納部内に設けられたステージと、
前記ステージに設けられた開口部と、
超音波を送信する送信面を下方に向けた状態で前記ステージの一方側に配置された送信部と、
超音波を受信する受信面を鉛直方向と平行にした状態又は前記受信面を下方に向けた状態で前記ステージの他方側に配置された受信部と、
前記送信面から送信されて前記開口部を通過した超音波を前記受信面に向けて反射する反射部と
を備え、
前記開口部は、前記収納部内に紙葉類が収納されると、前記送信部から送信されて前記開口部を通過する超音波の少なくとも一部が前記紙葉類によって遮られる位置に設けられている
ことを特徴とする紙葉類検出装置。
【請求項２】
収納部内で送受信する超音波の変化に基づいて紙葉類の有無を検出する紙葉類検出装置であって、
前記収納部内に設けられたステージと、
前記ステージに設けられた開口部と、
超音波を受信する受信面を下方に向けた状態で前記ステージの一方側に配置された受信部と、
超音波を送信する送信面を鉛直方向と平行にした状態又は前記送信面を下方に向けた状態で前記ステージの他方側に配置された送信部と、
前記送信面から送信された超音波を、前記開口部を通過して前記受信面に到達するように反射する反射部と
を備え、
前記開口部は、前記収納部内に紙葉類が収納されると、前記反射部で反射されて前記開口部を通過する超音波の少なくとも一部が前記紙葉類によって遮られる位置に設けられている
ことを特徴とする紙葉類検出装置。
【請求項３】
収納部内で送受信する超音波の変化に基づいて紙葉類の有無を検出する紙葉類検出装置であって、
前記収納部内に設けられたステージと、
前記ステージに設けられた開口部と、
超音波を送信する送信面を下方に向けた状態で前記ステージの一方側に配置された送信部と、
超音波を受信する受信面を下方に向けた状態で前記ステージに対して前記送信部と同じ側に配置された受信部と、
前記送信面から送信されて前記開口部を通過した超音波を、再び前記開口部を通過して前記受信部に到達するように反射する反射部と
を備え、
前記開口部は、前記収納部内に紙葉類が収納されると、前記送信部から送信された超音波の少なくとも一部が前記紙葉類によって反射される位置に設けられている
ことを特徴とする紙葉類検出装置。
【請求項４】
前記送信部、前記受信部及び前記反射部は、前記送信部と前記受信部との間で送受信される超音波が、紙葉類を前記ステージに集積するために設けられた羽根車の径方向外側を通過するように配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の紙葉類検出装置。
【請求項５】
前記ステージは、前記ステージに集積された紙葉類の集積枚数に応じて移動することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の紙葉類検出装置。
【請求項６】
前記開口部は、前記ステージに集積された紙葉類を掴んで抜き取るために前記ステージに設けられた切欠部であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の紙葉類検出装置。
【請求項７】
前記送信部と前記受信部との間で送受信される超音波は、鉛直方向と平行な方向に前記開口部を通過することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の紙葉類検出装置。
【請求項８】
前記送信部と前記受信部との間で送受信される超音波は、鉛直方向と交差する方向に前記開口部を通過することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の紙葉類検出装置。
【請求項９】
送受信する超音波の変化に基づいて紙葉類の有無を検出する紙葉類検出装置であって、
紙葉類を支持する支持部と、
前記支持部に設けられた開口部と、
超音波を送信する送信面を下方に向けた状態で前記支持部の一方側に配置された送信部と、
超音波を受信する受信面を鉛直方向と平行にした状態又は前記受信面を下方に向けた状態で前記支持部の他方側に配置された受信部と、
前記送信面から送信されて前記開口部を通過した超音波を前記受信面に向けて反射する反射部と
を備え、
前記開口部は、前記支持部が支持する紙葉類が存在するときに、前記送信部から送信されて前記開口部を通過する超音波の少なくとも一部が前記紙葉類によって遮られる位置に設けられている
ことを特徴とする紙葉類検出装置。
【請求項１０】
送受信する超音波の変化に基づいて紙葉類の有無を検出する紙葉類検出装置であって、
紙葉類を支持する支持部と、
前記支持部に設けられた開口部と、
超音波を受信する受信面を下方に向けた状態で前記支持部の一方側に配置された受信部と、
超音波を送信する送信面を鉛直方向と平行にした状態又は前記送信面を下方に向けた状態で前記支持部の他方側に配置された送信部と、
前記送信面から送信された超音波を、前記開口部を通過して前記受信面に到達するように反射する反射部と
を備え、
前記開口部は、前記支持部が支持する紙葉類が存在するときに、前記反射部で反射されて前記開口部を通過する超音波の少なくとも一部が前記紙葉類によって遮られる位置に設けられている
ことを特徴とする紙葉類検出装置。
【請求項１１】
送受信する超音波の変化に基づいて紙葉類の有無を検出する紙葉類検出装置であって、
紙葉類を支持する支持部と、
前記支持部に設けられた開口部と、
超音波を送信する送信面を下方に向けた状態で前記支持部の一方側に配置された送信部と、
超音波を受信する受信面を下方に向けた状態で前記支持部に対して前記送信部と同じ側に配置された受信部と、
前記送信面から送信されて前記開口部を通過した超音波を、再び前記開口部を通過して前記受信部に到達するように反射する反射部と
を備え、
前記開口部は、前記支持部が支持する紙葉類が存在するときに、前記送信部から送信された超音波の少なくとも一部が前記紙葉類によって反射される位置に設けられている
ことを特徴とする紙葉類検出装置。
【請求項１２】
前記支持部は、紙葉類を搬送する搬送路で前記紙葉類を支持することを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の紙葉類検出装置。
【請求項１３】
前記支持部は、紙葉類を収納する収納部で前記紙葉類を支持することを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の紙葉類検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超音波を利用して紙葉類を検出する紙葉類検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、紙葉類の識別計数を行う紙葉類処理装置内で、搬送部で搬送される紙葉類や収納部に収納された紙葉類を検出するために光学式のセンサが用いられている。光学式センサは、投光部と、投光部から投光した検出光を受光する受光部とから成る。紙葉類を検出すると検出光が遮られるように投光部及び受光部を配置して、受光部による検出光の受光状態に基づいて紙葉類を検出する。
【０００３】
紙葉類の中には、樹脂等でできた透明な領域を含むものがある。このような紙葉類を検出対象とする場合、検出光が透明な部分領域を透過してしまい検出できないことがある。透明な部分領域を含む紙葉類を検出するため、検出光に代えて超音波を利用する超音波センサを利用することができる。
【０００４】
例えば、特許文献１及び２には、超音波を送信（発信）する送信部と、送信部から送信された超音波を受信する受信部とによって、紙葉類を検出する装置が開示されている。対向配置された送信部と受信部の間に紙葉類が存在すると、送受信される超音波が紙葉類によって遮られ、受信部で受信する超音波が減衰する。検出光がそのまま透過してしまう透明な領域においても超音波は減衰する。光学式センサの投光部及び受光部に代えて超音波センサの送信部及び受信部を配置すれば、透明な領域を含む紙葉類であっても、受信部による超音波の受信状態に基づいて、この紙葉類を検出することができる。
【０００５】
超音波センサによる距離計測機能を利用して紙葉類を検出する装置も利用されている。超音波センサを利用すれば、対象物に向けて超音波を送信し、対象物で反射された超音波を受信するまでの時間に基づいて、対象物までの距離を計測することができる。例えば特許文献３には、所定枚数の紙幣を結束した結束紙幣を収納する収納部で、超音波による距離計測を利用して結束紙幣を検出する装置が開示されている。この装置は、収納部の上部に配置した超音波センサから収納部底面に向けて超音波を送信して距離を計測する。結束紙幣を集積状態で収納部に収納すると、結束紙幣の集積高さに応じて、超音波センサによる計測距離が変化する。この計測距離の変化に基づいて収納部内の結束紙幣を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４８１２１１４号公報
【特許文献２】特開平５−２１３４８０号公報
【特許文献３】実用新案登録第３０１０６６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来技術では、超音波センサを利用しても紙葉類の検出結果を誤る場合がある。例えば、紙葉類収納部の上面及び底面に、超音波センサの送信部及び受信部を対向配置すると、底面側に配置したセンサの表面に埃やゴミが付着して誤検出が起こる場合があった。紙幣を識別計数して集積部に集積する紙幣処理装置の中には、集積部に、集積紙幣を抜き取るための開口を設けたものがある。このような装置では、開口から入った埃やゴミに起因する誤検出が起きやすい。また、特許文献３のように集積部の上面に超音波センサを配置して底面に向けて超音波を送信し、検出距離に基づいて紙幣を検出する場合も、底面に堆積したゴミや埃を紙幣と誤検出する可能性がある。
【０００８】
本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたもので、超音波を利用して紙葉類を高精度に検出する紙葉類検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、収納部内で送受信する超音波の変化に基づいて紙葉類の有無を検出する紙葉類検出装置であって、前記収納部内に設けられたステージと、前記ステージに設けられた開口部と、超音波を送信する送信面を下方に向けた状態で前記ステージの一方側に配置された送信部と、超音波を受信する受信面を鉛直方向と平行にした状態又は前記受信面を下方に向けた状態で前記ステージの他方側に配置された受信部と、前記送信面から送信されて前記開口部を通過した超音波を前記受信面に向けて反射する反射部とを備え、前記開口部は、前記収納部内に紙葉類が収納されると、前記送信部から送信されて前記開口部を通過する超音波の少なくとも一部が前記紙葉類によって遮られる位置に設けられていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、収納部内で送受信する超音波の変化に基づいて紙葉類の有無を検出する紙葉類検出装置であって、前記収納部内に設けられたステージと、前記ステージに設けられた開口部と、超音波を受信する受信面を下方に向けた状態で前記ステージの一方側に配置された受信部と、超音波を送信する送信面を鉛直方向と平行にした状態又は前記送信面を下方に向けた状態で前記ステージの他方側に配置された送信部と、前記送信面から送信された超音波を、前記開口部を通過して前記受信面に到達するように反射する反射部とを備え、前記開口部は、前記収納部内に紙葉類が収納されると、前記反射部で反射されて前記開口部を通過する超音波の少なくとも一部が前記紙葉類によって遮られる位置に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、収納部内で送受信する超音波の変化に基づいて紙葉類の有無を検出する紙葉類検出装置であって、前記収納部内に設けられたステージと、前記ステージに設けられた開口部と、超音波を送信する送信面を下方に向けた状態で前記ステージの一方側に配置された送信部と、超音波を受信する受信面を下方に向けた状態で前記ステージに対して前記送信部と同じ側に配置された受信部と、前記送信面から送信されて前記開口部を通過した超音波を、再び前記開口部を通過して前記受信部に到達するように反射する反射部とを備え、前記開口部は、前記収納部内に紙葉類が収納されると、前記送信部から送信された超音波の少なくとも一部が前記紙葉類によって反射される位置に設けられていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上記発明において、前記送信部、前記受信部及び前記反射部は、前記送信部と前記受信部との間で送受信される超音波が、紙葉類を前記ステージに集積するために設けられた羽根車の径方向外側を通過するように配置されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、上記発明において、前記ステージは、前記ステージに集積された紙葉類の集積枚数に応じて移動することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、上記発明において、前記開口部は、前記ステージに集積された紙葉類を掴んで抜き取るために前記ステージに設けられた切欠部であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、上記発明において、前記送信部と前記受信部との間で送受信される超音波は、鉛直方向と平行な方向に前記開口部を通過することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、上記発明において、前記送信部と前記受信部との間で送受信される超音波は、鉛直方向と交差する方向に前記開口部を通過することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、送受信する超音波の変化に基づいて紙葉類の有無を検出する紙葉類検出装置であって、紙葉類を支持する支持部と、前記支持部に設けられた開口部と、超音波を送信する送信面を下方に向けた状態で前記支持部の一方側に配置された送信部と、超音波を受信する受信面を鉛直方向と平行にした状態又は前記受信面を下方に向けた状態で前記支持部の他方側に配置された受信部と、前記送信面から送信されて前記開口部を通過した超音波を前記受信面に向けて反射する反射部とを備え、前記開口部は、前記支持部が支持する紙葉類が存在するときに、前記送信部から送信されて前記開口部を通過する超音波の少なくとも一部が前記紙葉類によって遮られる位置に設けられていることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、送受信する超音波の変化に基づいて紙葉類の有無を検出する紙葉類検出装置であって、紙葉類を支持する支持部と、前記支持部に設けられた開口部と、超音波を受信する受信面を下方に向けた状態で前記支持部の一方側に配置された受信部と、超音波を送信する送信面を鉛直方向と平行にした状態又は前記送信面を下方に向けた状態で前記支持部の他方側に配置された送信部と、前記送信面から送信された超音波を、前記開口部を通過して前記受信面に到達するように反射する反射部とを備え、前記開口部は、前記支持部が支持する紙葉類が存在するときに、前記反射部で反射されて前記開口部を通過する超音波の少なくとも一部が前記紙葉類によって遮られる位置に設けられていることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、送受信する超音波の変化に基づいて紙葉類の有無を検出する紙葉類検出装置であって、紙葉類を支持する支持部と、前記支持部に設けられた開口部と、超音波を送信する送信面を下方に向けた状態で前記支持部の一方側に配置された送信部と、超音波を受信する受信面を下方に向けた状態で前記支持部に対して前記送信部と同じ側に配置された受信部と、前記送信面から送信されて前記開口部を通過した超音波を、再び前記開口部を通過して前記受信部に到達するように反射する反射部とを備え、前記開口部は、前記支持部が支持する紙葉類が存在するときに、前記送信部から送信された超音波の少なくとも一部が前記紙葉類によって反射される位置に設けられていることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、上記発明において、前記支持部は、紙葉類を搬送する搬送路で前記紙葉類を支持することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明は、上記発明において、前記支持部は、紙葉類を収納する収納部で前記紙葉類を支持することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、紙葉類を検出するために超音波を送受信する送信部及び受信部が、送信面及び受信面の一方を下方に向けた状態で配置され、他方を鉛直方向と平行な状態又は下方に向けた状態で配置される。また、送信部及び受信部は、反射部を利用して、送信部と受信部との間で送受信する超音波が、収納部のステージや搬送路の搬送面等、紙葉類を支持する支持部に設けた開口部を通過するように配置される。紙葉類検出装置は、収納部に収納された紙葉類や搬送路を搬送される紙葉類等、支持部が支持する紙葉類によって開口部が塞がれると、受信部で受信する超音波が変化することに基づいて、紙葉類を検出することができる。送信面及び受信面の両方が、鉛直方向と平行な状態又は下方に向けた状態にあるため、送信面及び受信面に埃やゴミが付着しにくく、超音波を利用して紙葉類を高精度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、紙幣検出装置を備える紙幣処理装置の構造を説明するための図である。
【図２】図２は、紙幣検出装置の構成概要を説明するための断面模式図である。
【図３】図３は、開口部の形状を示す図である。
【図４】図４は、紙幣検出装置の送信部及び受信部の配置例を示す図である。
【図５】図５は、紙幣処理装置の集積部に設けた紙幣検出装置の例を示す断面模式図である。
【図６】図６は、反射型の超音波センサを利用する紙幣検出装置の例を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、添付図面を参照して、本発明に係る紙葉類検出装置について詳細に説明する。紙葉類検出装置は、紙葉類処理装置の収納部や搬送路等で紙葉類の有無を検出するが、本実施形態では、主に収納部を例に紙葉類の検出方法を説明する。また、紙葉類検出装置が検出対象とする紙葉類の種類は特に限定されないが、本実施形態では、紙幣を検出対象とする場合を例に説明する。
【００２５】
まず、収納部内に紙幣検出装置（紙葉類検出装置）を備える紙幣処理装置（紙葉類処理装置）について説明する。図１は、紙幣検出装置を備える紙幣処理装置１の構造を説明するための図である。図１（ａ）は、正面から見た紙幣処理装置１を模式的に示す外観図である。図１（ｂ）は紙幣処理装置１の内部構造概略を示すブロック図である。紙幣処理装置１は、紙幣を集積状態で収納する４つの集積部（収納部）４０を有する。各集積部４０の内部に紙幣検出装置が設けられている。各集積部４０は、装置前面側に、内部に集積された紙幣を抜き取るための開口を有している。
【００２６】
図１（ａ）に示すように、紙幣処理装置１は、取込部５０、操作表示部６０、リジェクト部７０及び集積部４０を有する。操作表示部６０は、例えば、タッチパネル式の液晶表示装置から成る。操作表示部６０は、画面上にボタンを表示して、該ボタンによる各種情報の入力を受け付ける操作部として機能する。例えば、操作表示部６０を操作して紙幣処理を実行し、取込部５０に載置した複数枚の紙幣を１枚ずつ装置内に取り込んで識別し、識別結果に応じて、４つの集積部４０に紙幣を分類して集積することができる。また、操作表示部６０は、各種設定情報、集積部４０に集積中の紙幣の金種、枚数、金額等、各種情報を画面上に表示する表示部としても機能する。
【００２７】
操作表示部６０を操作して紙幣処理を実行する操作者は、処理対象とする紙幣を取込部５０に載置する。取込部５０は、操作者が載置した複数枚の紙幣を１枚ずつ装置内に取り込む。例えば、紙幣処理装置１で識別できない紙幣等、リジェクト紙幣はリジェクト部７０に集積され、識別できた紙幣が集積部４０に集積される。操作者は、集積部４０の開口から、集積部４０に集積中の紙幣を抜き取ることができる。
【００２８】
図１（ｂ）に示すように、取込部５０、リジェクト部７０、集積部４０及び識別部８０は、それぞれ搬送部９０に接続されている。識別部８０は、例えば、紙幣画像を取得するラインセンサ、紙幣の厚みを検知する厚み検知センサ、紙幣の磁気特性を検知する磁気検知センサ等、複数のセンサを有する。識別部８０は、これらのセンサによって得られた紙幣の光学特性、磁気特性、厚み等に基づいて、取込部５０から装置内に取り込まれ、搬送部９０によって搬送される紙幣の金種、真偽、正損、方向（表裏及び天地）等を識別する。搬送部９０によって搬送される紙幣は、識別部８０を通過した後、識別部８０による識別結果に応じてリジェクト部７０又は集積部４０に集積される。
【００２９】
次に、各集積部４０内に設けられた紙幣検出装置について説明する。各集積部４０に設けられた紙幣検出装置は同一であるため、以下では、１つの集積部４０について説明する。
【００３０】
図２は、紙幣検出装置の構成概要を説明するための断面模式図である。図２は、図１（ａ）に示す紙幣処理装置１の集積部４０内の一部を装置前面の開口側から見た図である。図２に示すＸ軸が紙幣処理装置１左右の水平方向を示し、Ｚ軸が鉛直方向を示し、Ｙ軸（図３参照）が紙幣処理装置１前後の水平方向を示している。
【００３１】
図２に示すように、紙幣検出装置は、紙幣１００を集積するための右側壁４２、左側壁４３及びステージ４１を含む集積部４０の内部に設けられる。紙幣検出装置は、超音波を送信する送信部１０と、送信部１０が送信した超音波を反射する反射部３０と、反射部３０で反射された超音波を受信する受信部２０とを含む。紙幣検出装置は、ステージ４１に形成された開口部４１ａを利用して超音波を送受信する。ステージ４１は、集積部４０に集積された紙幣１００を下方から支持する支持部として機能する。
【００３２】
図２には示していないが、識別部８０で識別された紙幣１００は、搬送部９０によって搬送されて、ステージ４１の上方から集積部４０へ送り込まれる。集積部４０に送り込まれた紙幣１００は、左右両側の側壁４２、４３の間で、薄板形状のステージ４１の上に集積される。
【００３３】
装置前面側に開口を有する集積部４０は、背面側にも側壁（背面壁）を有している。集積部４０に送り込まれた紙幣１００は、左右及び背面側の縁部の動きを、右側壁４２、左側壁４３及び背面壁の三方の側壁によって規制され、ステージ４１の上面に紙幣面を沿わせるようにして積み重なる。
【００３４】
ステージ４１は、集積部４０内で固定された態様であってもよいし、上面に集積された紙幣１００の集積枚数に応じて集積部４０内を上下方向（Ｚ軸方向）に移動する態様であってもよい。ステージ４１の移動は、例えば、上下方向に移動可能に設けたステージ４１の位置を、集積紙幣の枚数に応じて機械制御することによって行う。また、例えば、上下方向に移動可能に設けたステージ４１をバネ等の弾性部材によって所定高さに支持して、集積紙幣の重量に応じてステージ４１が降下し、集積紙幣を取り除くとステージ４１が元の位置へ戻るようにしてもよい。
【００３５】
図２に示すように、ステージ４１には、ステージ４１の上面側から下面側へ超音波を通過させる開口部４１ａが設けられている。開口部４１ａは、装置左右方向（Ｘ軸方向）のどの位置に紙幣１００が集積された場合でも、この集積紙幣１００によって塞がれる位置に設けられている。具体的には、紙幣１００の左右方向（Ｘ軸方向）の幅、すなわち短手の長さをｗ（ｍｍ）として、図２に示したように、紙幣１００の右側縁部が集積部４０の右側壁４２に接した状態で集積された際の左側縁部の位置Ｐ１と、紙幣１００の左側縁部が集積部４０の左側壁４３に接した状態で集積された際の右側縁部の位置Ｐ２との間の範囲内に、開口部４１ａが設けられる。また、送信部１０と受信部２０との間で送受信される超音波が通過する位置Ｐ３を含むように開口部４１ａが設けられる。
【００３６】
図３は、開口部４１ａの形状を示す図である。図３（ａ）及び（ｂ）それぞれの上側には、ステージ４１の前面側一部領域を上方から見た図を示し、下側には、位置Ｐ３を通る断面を前面側から見た図を示している。また、背面側縁部を集積部４０の背面壁に接した状態でステージ４１上に集積された紙幣１００を破線で示している。
【００３７】
例えば図３（ａ）に示すように、ステージ４１を前面側から切り欠いて開口部４１ａとする。集積部４０前面の開口から手を入れてステージ４１の上に集積された紙幣１００を抜き取る際に、集積紙幣１００を上下から挟んで掴みやすいように、ステージ４１の前面側に切欠部が形成されている。この切欠部を、超音波が通過する開口部４１ａとして利用することができる。
【００３８】
また、例えば図３（ｂ）に示すように、ステージ４１の上面から下面に至る貫通穴を開口部４１ａとしてもよい。貫通穴の形状は特に限定されず、図３（ｂ）に示す円形状の他、楕円形、長穴、矩形、多角形等の形状であってもよい。
【００３９】
位置Ｐ３は、送信部１０と受信部２０との間で送受信される超音波が通過する位置を模式的に示したものである。位置Ｐ３は、ステージ４１上の装置前後方向（Ｙ軸方向）どの位置に紙幣１００が集積された場合でも、この集積紙幣１００によって塞がれる位置にある。具体的には、紙幣１００の背面側縁部を集積部４０の背面壁に接した状態で紙幣１００を集積した場合、図３に示すように、超音波が通過する位置Ｐ３が、紙幣１００の前面側縁部から所定距離Ｌ（ｍｍ）だけ背面側の位置にある。距離Ｌは、ステージ４１上に紙幣１００が有る場合と無い場合とを、受信部２０で受信する超音波の変化によって区別できるように、送信部１０及び受信部２０から成る超音波センサのセンサ径、送信部１０から送信される超音波の特性等に応じて適宜決定される。
【００４０】
このように、開口部４１ａは、ステージ４１上に集積された紙幣１００の集積位置によらず、開口部４１ａを通過する超音波の少なくとも一部が紙幣１００によって遮られるように設けられている。また、ステージ４１上に、サイズの異なる複数種類の紙幣１００が集積される場合には、紙幣１００のサイズによらず、開口部４１ａを通過する超音波の少なくとも一部が紙幣１００によって遮られるように設けられている。すなわち、紙幣処理装置１が処理対象とする紙幣のうち、どの種類の紙幣がステージ４１上のどの位置に集積された場合でも、開口部４１ａを通過して受信部２０で受信する超音波が変化するように開口部４１ａが設けられている。
【００４１】
送信部１０は、直進性を有する超音波を送信する機能を有する。図２に示すように、送信部１０は、搬送部９０によって集積部４０内へ送り込まれる紙幣の移動を妨げないように、ステージ４１の上方に配置される。
【００４２】
送信部１０は、超音波を発する送信面１０ａを下方に向けて、送信面１０ａから発した超音波が直進して位置Ｐ３通過するように配置されている。具体的には、例えば円形状の送信面１０ａをＸＹ平面と平行にして、送信面１０ａの中心と位置Ｐ３とを結ぶ直線がＺ軸方向と平行となるように、送信部１０が配置される。
【００４３】
送信部１０は、ステージ４１及び反射部３０のある下方へ向けて超音波を送信する。例えば、送信部１０は、Ｚ軸方向下向きに超音波を送信する。ステージ４１上に集積された紙幣１００が無ければ、送信部１０から送信された超音波は、開口部４１ａを通過して反射部３０へ到達する。
【００４４】
反射部３０は、送信部１０から送信されて開口部４１ａを通過した超音波を反射する。例えば、集積部４０の底面の一部領域を、図２に示すようにＸＹ平面に対して傾斜した平面として、これを反射部３０とする。ただし、送信部１０から受けた超音波を受信部２０へ向けて反射することができれば、反射部３０の構成は特に限定されない。例えば、反射部３０が、集積部４０から独立した構成部として設けられ、集積部４０の側壁又は底面に固定した状態で配置される態様であってもよい。
【００４５】
受信部２０は、反射部３０で反射された超音波を受信する機能を有する。図２に示すように、受信部２０は、超音波を受信する受信面２０ａが鉛直方向（Ｚ軸方向）と平行な状態又は受信面２０ａを下方に向けた状態で配置される。具体的には、受信面２０ａが、鉛直方向から集積部４０の外側に角度αだけ傾いた傾斜状態で（α≧０度）、受信部２０が配置される。
【００４６】
受信部２０は、送信部１０から送信され、開口部４１ａの位置Ｐ３を通過して反射部３０の位置Ｐ４で反射された超音波を、受信面２０ａで受信する。具体的には、例えば円形状の受信面２０ａの中心と反射部３０の位置Ｐ４とを結ぶ直線が、反射部３０の平面との間で成す角度が、位置Ｐ３とＰ４とを結ぶ直線が反射部３０の平面との間で成す角度と同一の角度（図２に示す角度β）になるように、受信部２０が配置されている。
【００４７】
反射部３０は、受信面２０ａの設置角度αに応じて、送信部１０から送信された超音波が、受信面２０ａに対して垂直に入射するように、角度を調整して設けられている。例えば、送信部１０の送信面１０ａがＸＹ平面に平行でＺ軸方向下向きに超音波を発し、受信部２０の受信面２０ａの設置角度αが３０度である場合、反射部３０はＸＹ平面に対して３０度傾斜した平面となる。
【００４８】
このように、紙幣検出装置では、集積部４０のステージ４１上に集積された紙幣１００が無ければ、送信部１０から送信された超音波が、ステージ４１の開口部４１ａを通過して、反射部３０によって反射され、受信部２０によって受信される。ステージ４１上に紙幣１００が集積されると、開口部４１ａの少なくとも一部が紙幣１００によって塞がれる。この結果、送信部１０が送信した超音波の少なくとも一部が集積紙幣１００によって遮られ、受信部２０が受信する超音波が、集積紙幣１００が無い場合に比べて減衰する。紙幣検出装置は、この超音波の減衰に基づいて、ステージ４１上に集積された紙幣１００を検出する。
【００４９】
紙幣の中には、樹脂等でできた透明な領域を含むものがある。図２に示すように、紙幣１００が透明領域１００ａを含む場合、光は透明領域１００ａを透過するが、超音波は透明領域１００ａで減衰する。これにより、ステージ４１上に集積された紙幣１００の一部が透明であっても、紙幣検出装置によって、この紙幣１００を検出することができる。
【００５０】
送信面１０ａや受信面２０ａに埃やゴミ等が付着すると、超音波の送受信に悪影響を及ぼして、紙幣１００を誤検出する原因となる。集積部４０内で紙幣１００から剥がれた紙粉等の埃やゴミ、装置前面の開口から集積部４０内へ進入した埃やゴミ等は、集積部４０内で下方へ落下して底面に堆積しやすい。このため、送信部１０と対向するように受信部２０を集積部４０の底面に配置すると、受信面２０ａに埃やゴミ等が付着して誤検出が起きやすい。紙幣検出装置では、送信部１０が送信面１０ａを下方へ向けた状態で配置され、受信部２０が受信面２０ａを鉛直方向と平行な状態又は受信面２０ａを下方へ向けた状態で配置される。これにより、送信面１０ａ及び受信面２０ａに埃やゴミ等が付着しにくく、誤検出の発生を抑制して、ステージ４１上の紙幣１００を高精度に検出することができる。
【００５１】
図４は、紙幣検出装置の送信部１０及び受信部２０の配置例を示す図である。図４（ａ）は、受信面２０ａがＹＺ平面と平行となるように、ステージ４１の下方に受信部２０を配置した場合の例を示している。送信部１０は、送信面１０ａがＸＹ平面と平行になるように下方へ向けて、ステージ４１の上方に配置されている。ステージ４１の下方に配置された反射部３０は、送信面１０ａからＺ軸方向下向きに送信されてステージ４１の開口部４１ａを通過した超音波が、Ｘ軸正方向に進んで受信面２０ａで受信されるように、ＸＹ平面に対して４５度傾斜した平面を有している。
【００５２】
図４（ｂ）は、受信面２０ａを下方へ向けた傾斜状態で、ステージ４１の下方に受信部２０を配置した場合の例を示している。送信部１０は、送信面１０ａを下方に向けた傾斜状態で、ステージ４１の上方に配置されている。ステージ４１の下方にある反射部３０は、送信面１０ａから垂直に出射された超音波が、ステージ４１の開口部４１ａを通過して受信面２０ａに垂直に入射するように、位置及び角度を調整して配置されている。
【００５３】
送信面１０ａを下方に向けた状態で配置された送信部１０から超音波を送信して、ステージ４１の開口部４１ａを通過した後に反射部３０で反射し、受信面２０ａを鉛直方向と水平な状態又は受信面２０ａを下方に向けた状態で配置された受信部２０で受信することができれば、送信部１０、受信部２０及び反射部３０を設ける位置及び設置角度は特に限定されない。
【００５４】
図５は、紙幣処理装置１の集積部４０に設けた紙幣検出装置の例を示す断面模式図である。搬送部９０によって搬送されてきた紙幣は、白矢印で示すように、右上方から集積部４０内部へ送り込まれる。集積部４０に送り込まれた紙幣は、反時計回りに回転する羽根車４９の２枚の羽根の間に入り、左方向に運ばれて、傾斜したステージ４１上に紙幣面を沿わせた状態で集積される。集積部４０は、右側壁４２、左側壁４３、上壁４４、底壁４５及び背面壁４６によって形成され、装置前面側に開口を有している。
【００５５】
右側壁４２より右外側にあるステージ４１の右端部には、上下方向に貫通する貫通穴を有する支持部４１ｂが形成されている。ステージ４１は、支持部４１ｂの貫通穴に、紙幣処理装置１に固定された丸棒形状のスライド軸４７を通した状態で、コイルバネ４８によって支持されている。ステージ４１上に集積された紙幣が無いときにステージ４１が所定高さの位置となるように、スライド軸４７に通したコイルバネ４８がステージ４１を支持している。ステージ４１上に紙幣が集積されると、集積紙幣の重量に応じてステージ４１が降下する。ステージ４１から集積紙幣を取り除くと、コイルバネ４８によって、ステージ４１が元の所定高さに戻るようになっている。
【００５６】
ステージ４１上に集積された紙幣を上下方向から指で掴んで抜き取りやすいように、ステージ４１には、図３（ａ）と同様に、前面側から背面側に向けて一部領域を切り欠いた切欠部が形成されている。この切欠部が開口部４１ａを構成する。
【００５７】
超音波センサの送信部１０は、上壁４４の外側に、送信面１０ａを下方に向けた傾斜状態で固定されている。受信部２０は、右側壁４２の外側に、受信面２０ａを下方に向けた傾斜状態で固定されている。上壁４４には送信面１０ａに対応する貫通穴が形成され、右側壁４２には受信面２０ａに対応する貫通穴が形成されている。底壁４５は、水平面及び傾斜面を含み、傾斜面の一つが反射部３０として機能する。
【００５８】
ステージ４１上に紙幣が無い状態で送信部１０から送信された超音波は、そのままステージ４１の開口部４１ａを通過して、反射部３０で反射される。反射部３０で反射された超音波は、受信部２０で受信される。一方、ステージ４１上に紙幣が有る状態で送信部１０から送信された超音波は、ステージ４１の開口部４１ａを塞ぐ紙幣によって少なくとも一部が遮られる。この結果、受信部２０が受信する超音波は、集積紙幣１００が無い場合に比べて減衰する。紙幣検出装置は、この超音波の減衰に基づいて、ステージ４１上に集積された紙幣の有無を検出する。
【００５９】
送信部１０、反射部３０及び受信部２０は、送信面１０ａから送信されて直進する超音波が、他の構成部によって遮られることがないように、位置を及び角度を調整して配置されている。例えば、図５に示すように、超音波が、羽根車４９の径方向外側を通過するように、送信部１０、反射部３０及び受信部２０が配置される。具体的には、羽根車４９の径方向先端が、円形状の送信面１０ａを送信面１０ａに垂直な方向に平行移動させてできる円柱状の空間領域（図５の破線で示す領域）の外側となるように、送信部１０、反射部３０及び受信部２０が配置される。
【００６０】
紙幣検出装置では、送信部１０及び受信部２０から成る透過型の超音波センサを利用する他、反射型の超音波センサを利用することもできる。以下、反射型の超音波センサによって構成される紙幣検出装置について説明する。集積部４０及びステージ４１の構成は、図２で説明した構成と同一であるため、以下では、透過型の超音波センサを利用した際と異なる点について説明する。
【００６１】
図６は、反射型の超音波センサ１１０を利用する紙幣検出装置の例を示す断面模式図である。例えば、図６（ａ）に示すように、送信部及び受信部を含む反射型の超音波センサ１１０と、反射部３０とを対向配置して紙幣検出装置を構成する。また、例えば、図６（ｂ）に示すように、対向配置した超音波センサ１１０及び反射部３０を傾けた状態としてもよい。超音波センサ１１０の送信部から送信されてステージ４１の開口部４１ａを通過した超音波を、反射部３０で反射して再び開口部４１ａを通過させ、超音波センサ１１０の受信部で受信することができれば、超音波センサ１１０及び反射部３０の配置位置及び配置角度は特に限定されない。
【００６２】
具体的には、送信部から超音波を送信する送信面、及び受信部で超音波を受信する受信面を含む送受信面１１０ａを下方に向けた状態で超音波センサ１１０を配置する。超音波センサ１１０は、送受信面１１０ａから下方に受けて超音波を送信する。ステージ４１上に集積された紙幣が無ければ、超音波は、そのままステージ４１の開口部４１ａを通過して、反射部３０で反射される。反射部３０で反射された超音波は、再びステージ４１の開口部４１ａを通過して、送受信面１１０ａで受信される。
【００６３】
反射型の超音波センサ１１０を利用する紙幣検出装置は、超音波センサ１１０によって距離を計測する。ステージ４１上に紙幣が無い場合、紙幣検出装置は、送受信面１１０ａから超音波を送信してから、反射部３０で反射された超音波を再び送受信面１１０ａで受信するまでの時間と超音波の速度とに基づいて、送受信面１１０ａから反射部３０までの距離を計測する。
【００６４】
ステージ４１上に紙幣が集積されると、送受信面１１０ａから送信した超音波の少なくとも一部が、ステージ４１上の紙幣によって反射される。ステージ４１上に集積された紙幣が透明領域を有する場合も、超音波は、この紙幣によって反射される。この結果、紙幣検出装置は、送受信面１１０ａからステージ４１上の紙幣までの距離を計測することになり、ステージ４１上に紙幣が無い場合に比べて計測距離が短くなる。紙幣検出装置は、ステージ４１上に集積紙幣が有る場合と無い場合との計測距離の変化に基づいて、ステージ４１上に集積された紙幣を検出する。
【００６５】
超音波センサ１１０は、送受信面１１０ａを下方に向けた状態で配置されるため、埃やゴミ等の影響を受けにくい。また、ステージ４１に開口部４１ａを設けて、超音波センサ１１０から、ステージ４１より下方にある反射部３０ｄまでの距離を基準として、ステージ４１上に紙幣が集積された際の距離の変化に基づいて紙幣の有無を検出する。ステージ４１上に１枚でも紙幣が集積されると、計測距離は、超音波センサ１１０からステージ４１の上面までの距離以下となる。紙幣の有無によって計測距離が大きく変化するため、ステージ４１上に集積された紙幣を高精度に検出することができる。
【００６６】
なお、反射型の超音波センサを利用する紙幣検出装置が、送信部及び受信部を一体化した超音波センサ１１０に限定されるものではない。送信部から送信して反射部３０で反射された超音波を受信することができれば、送信部と受信部が別体式の反射型超音波センサを利用する態様であってもよい。
【００６７】
本実施形態では、ステージ４１の上方に送信部１０を配置して、ステージ４１の下方に受信部２０を配置する態様を示したが、送信部１０と受信部２０とを逆に配置してもよい。具体的には、図２等の送信部１０の位置に受信部２０配置して、受信部２０の位置に送信部１０を配置してもよい。
【００６８】
また、ステージ４１の上面に、紙幣面を沿わせるようにして紙幣１００が集積される例を示したが、例えば、図２に示す構成をＹ軸回りに９０度以下の角度で反時計回りに回転させた構造であってもよい。具体的には、紙幣の短手縁部を装置前方に向けて長手縁部を集積部の底面に接触させた状態で、紙幣面をステージの一方側の面に沿わせた立位状態又は傾斜した立位状態で紙幣を集積する集積部であっても、上述した方法で集積紙幣を検出することができる。送信面１０ａ及び受信面２０ａの両方を鉛直方向と平行にした状態又は下方に向けた状態で、送信部１０と受信部２０との間で超音波を送受信できるように、ステージの一方側に送信部１０を配置して他方側に受信部２０を配置する。そして、送信部１０と受信部２０との間で送受信する超音波が、紙幣面をステージに沿わせて立てた状態で集積された紙幣の有無に応じて変化するように、ステージに開口部を設ける。この開口部を介して、送信部１０と受信部２０との間で超音波を送受信すれば、集積紙幣の有無を検出することができる。
【００６９】
また、本実施形態では、集積部４０の紙幣を検出する例を示したが、紙幣処理装置内の搬送路を搬送される紙幣を検出する場合にも、上述したように紙幣検出装置を利用することができる。具体的には、例えば、図２、図４及び図６が、搬送方向（Ｙ軸方向）から見た搬送路の断面模式図を示すものとする。また、これら各図に示す符号４１の部材が、Ｙ軸方向に紙幣１００を搬送する搬送路で紙幣１００を支持する支持部４１を示すものとする。すなわち、支持部４１の上面が、紙幣１００をＹ軸方向に搬送する搬送路の搬送面を構成するものとする。この場合、各図に示す開口部４１ａは、紙幣１００の検出位置に合わせて支持部４１に設けた貫通穴を示す。上述したように、支持部４１に設けた開口部４１ａに合わせて送信部１０、受信部２０及び反射部３０を配置すれば、搬送路を搬送されて検出位置を通過する紙幣１００を検出することができる。搬送路の複数の位置で紙幣を検出したい場合には、各検出位置に合わせて開口部４１ａを設けて送信部１０、受信部２０及び反射部３０を配置することにより、各検出位置で紙幣を検出することができる。
【００７０】
上述してきたように、本実施形態に係る紙幣検出装置によれば、超音波を利用して、集積部に集積された紙幣や搬送路を搬送される紙幣の有無を検出することができる。透過型超音波センサを利用する場合は、例えば、超音波を送信する送信面１０ａを下方に向けた状態で送信部１０を配置して、かつ、受信面２０ａを鉛直方向と平行にした状態又は受信面２０ａを下方に向けた状態で受信部２０を配置する。これにより、送信面１０ａ及び受信面２０ａに埃やゴミ等が付着しにくく、集積部に集積された紙幣の有無や搬送路を搬送される紙幣の有無を高精度に検出することができる。
【００７１】
例えば、集積部４０のステージ４１上方に設けた送信部１０から送信した超音波は、ステージ４１に設けた開口部４１ａを通過して、ステージ４１の下方に設けた反射部３０で反射され、ステージ４１の下方に設けた受信部２０で受信される。ステージ４１に集積された紙幣によって開口部４１ａが塞がれると、超音波の少なくとも一部が遮られ、受信部２０で受信する超音波が減衰する。紙幣検出装置は、この超音波の減衰に基づいて紙幣を検出する。このため、ステージ４１上に集積された紙幣の一部又は全部が光を透過する透明な材質から成る場合も、この紙幣を検出することができる。また、ステージ４１が集積部４０内で固定された構造である場合も、紙幣の集積枚数に応じてステージ４１が集積部４０内で上下方向に移動する構造である場合も、ステージ４１に集積された紙幣を検出することができる。また、例えば、搬送路を搬送される紙幣を支持する支持部４１に開口部４１ａを設けて、紙幣検出装置を配置した場合にも、同様に紙幣を検出することができる。
【００７２】
反射型の超音波センサ１１０を利用する場合も、集積部４０で紙幣を支持するステージ４１や搬送路で紙幣を支持する支持部４１の上方に、送受信面１１０ａを下方に向けた状態で超音波センサ１１０を配置する。このため、埃やゴミ等が送受信面１１０ａに付着しにくく、集積部に集積された紙幣の有無や搬送路を搬送される紙幣の有無を高精度に検出することができる。
【００７３】
例えば、集積部４０のステージ４１上方に設けた反射型の超音波センサ１１０の送信部から送信した超音波は、ステージ４１に設けた開口部４１ａを通過して、ステージ４１の下方に設けた反射部３０で反射され、再び開口部４１ａを通過して超音波センサ１１０の受信部で受信される。ステージ４１に集積された紙幣によって開口部４１ａが塞がれると、少なくとも一部の超音波が反射部３０に到達せずに集積紙幣によって反射され、超音波を送信してから受信するまでの時間が変化する。紙幣検出装置は、この時間の変化に基づいて紙幣を検出する。すなわち、超音波センサ１１０から反射位置までの距離が短くなることを利用して紙幣を検出する。このため、ステージ４１に集積された紙幣の一部又は全部が光を透過する透明な材質から成る場合も、この紙幣を検出することができる。また、ステージ４１が集積部４０内で固定された構造である場合も、集積された紙幣の集積枚数に応じてステージ４１が集積部４０内で上下方向に移動する構造である場合も、ステージ４１に集積された紙幣を検出することができる。また、例えば、搬送路を搬送される紙幣を支持する支持部４１に開口部４１ａを設けて、紙幣検出装置を配置した場合にも、同様に紙幣を検出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
以上のように、本発明に係る紙葉類検出装置は、紙葉類収納部に収納された紙葉類や、紙葉類搬送路を搬送される紙葉類を高精度に検出するために有用である。
【符号の説明】
【００７５】
１  紙幣処理装置
１０  送信部
２０  受信部
３０  反射部
４０  集積部
４１  ステージ
４７  スライド軸
４８  コイルバネ
４９  羽根車
５０  取込部
６０  操作表示部
７０  リジェクト部
８０  識別部
９０  搬送部
１１０  超音波センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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