(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査媒体を挟持して搬送する一対のローラを有し、これらローラのうち一方のローラは、
回転自在な内輪と、
この内輪と同心円上に設けられ、前記被検査媒体の表面に接触する外輪と、
この外輪と前記内輪とを弾性的に保持する保持手段と、
前記外輪と前記内輪との間に設けられ、前記外輪が前記被検査媒体の表面との間で生じる滑りによる振動を電気信号に変換する変換手段と、
この変換手段の出力信号により前記被検査媒体の表面状態を検出する表面状態検出手段と、
を具備したことを特徴とする媒体の表面検査装置。
【請求項２】
前記表面状態検出手段は、前記変換手段の出力信号により前記外輪の振動の周波数を検出し、この検出した周波数により前記被検査媒体の表面状態を検出することを特徴とする請求項１記載の媒体の表面検査装置。
【請求項３】
前記表面状態検出手段は、
前記変換手段の出力信号を各周波数別に分析する周波数分析手段と、
この周波数分析手段により分析された各周波数のうち特定の周波数領域の出力を積分する信号処理手段と、
この信号処理手段から得られる積分値を所定の閾値で大小判定することにより、前記被検査媒体の表面の微細な粗さの大小を表わす信号を出力する判定手段と、
からなることを特徴とする請求項１記載の媒体の表面検査装置。
【請求項４】
前記内輪および外輪は円筒状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の媒体の表面検査装置。
【請求項５】
前記変換手段として圧電素子を用いたことを特徴とする請求項１記載の媒体の表面検査装置。
【請求項６】
前記外輪の外周面は摩擦係数の大きな部材で被覆されていることを特徴とする請求項１記載の媒体の表面検査装置。
【請求項７】
前記表面状態検出手段は、被検査媒体としての凹版印刷による印刷物の損耗を検出することを特徴とする請求項１記載の媒体の表面検査装置。
【請求項８】
被検査媒体を挟持する搬送手段の経路内部に平板とこの平板に対向するローラを有し、このローラは、
回転自在な内輪と、
この内輪と同心円上に設けられ、前記被検査媒体の表面に接触する外輪と、
この外輪と前記内輪とを弾性的に保持する保持手段と、
前記外輪と前記内輪との間に設けられ、前記外輪が前記被検査媒体の表面との間で生じる滑りによる振動を電気信号に変換する変換手段と、
この変換手段の出力信号により前記被検査媒体の表面状態を検出する表面状態検出手段と、
を具備したことを特徴とする媒体の表面検査装置。
【請求項９】
前記表面状態検出手段は、前記変換手段の出力信号により前記外輪の振動の周波数を検出し、この検出した周波数により前記被検査媒体の表面状態を検出することを特徴とする請求項８記載の媒体の表面検査装置。
【請求項１０】
前記表面状態検出手段は、
前記変換手段の出力信号を各周波数別に分析する周波数分析手段と、
この周波数分析手段により分析された各周波数のうち特定の周波数領域の出力を積分する信号処理手段と、
この信号処理手段から得られる積分値を所定の閾値で大小判定することにより、前記被検査媒体の表面の微細な粗さの大小を表わす信号を出力する判定手段と、
からなることを特徴とする請求項８記載の媒体の表面検査装置。
【請求項１１】
前記内輪および外輪は円筒状に形成されていることを特徴とする請求項８記載の媒体の表面検査装置。
【請求項１２】
前記変換手段として圧電素子を用いたことを特徴とする請求項８記載の媒体の表面検査装置。
【請求項１３】
前記外輪の外周面は摩擦係数の大きな部材で被覆されていることを特徴とする請求項８記載の媒体の表面検査装置。
【請求項１４】
前記表面状態検出手段は、被検査媒体としての凹版印刷による印刷物の損耗を検出することを特徴とする請求項８記載の媒体の表面検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば、現金自動預出金機、紙幣などの印刷物を区分処理する印刷物処理装置、券売機などの物品自動販売装置、プリペイドカードなどの各種カードを処理するカード処理装置などに適用され、紙幣などの印刷物や各種カードなどの媒体の表面状態を検査する媒体の表面検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、市中での現金は、経済的取引の決済手段としてあらゆる場面で用いられている。たとえば、発券銀行から新しい紙幣が発行されると、市中銀行、企業、商業者、個人などの間を移動し、その移動や保持によって、僅かずつ損耗していく。
【０００３】
一方で紙幣は、現金自動預出金機（ＡＴＭ）や券売機など、多くの装置で扱われるようになっており、装置側から見ると、紙幣はできるだけ損耗が少なく、安定した形態であることが、装置の信頼性維持のために必要である。すなわち、ここに損耗の激しい紙幣が装置に投入されないようにするという技術が必要となり、この損耗を測定し、損耗した紙幣と損耗していない紙幣とに分類する紙幣損耗分類装置が要望されることになる。
【０００４】
しかしながら、損耗という定性的な特性を定量的で計測可能な値とすることが困難であり、従来のこの種の装置では、紙面の透過光や反射光の変化が紙の損耗と関連があることを利用したり、損耗によって紙の剛性（こし）が低下するので、こしの低下による音響特性の変化を利用したりしてきている。
【０００５】
これらの計測量は、必ずしも損耗と直接的に関係しないために、人間が感じる損耗と異なる判定基準となっている面があり、より直接的に損耗を計測して、その判定によって紙幣を分類できる装置の出現が待たれている。すなわち、正損という定量化しにくい官能に依存した評価尺度に対して、人間の感覚に近い、安定した検知ができる正損区分装置が現金処理の現場で求められている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
紙幣の質感の最大の特徴は、凹版印刷によるざらざら感である。凹版とは、図１０（ａ）に示すように、原版１に窪み２をつけて、この窪み２にインクを塗布し、次に、この原版１を用紙３に対して高圧で押し付けてインクを転写するものであり、転写されたインク４が山形に突出している。この突起状のインク４を人間の手指の皮膚下にあるパチニ小体が振動センサとして機能して、ざらざら感として感知するものである。
【０００７】
紙幣の凹版の凹凸は、損耗の進行によって、図１０（ｂ）に示すように、山の頂点が削り取られたなだらかな形状のインク５となって、触覚的にもざらざら感が低下する。人間が行なう紙幣の正損区分は、以上のような触覚によるものであるが、これを機械で行なうことは従来不可能であった。そのために、従来の光学的、音響的な検知では、人間の判定基準とずれが生じるという問題点があった。
【０００８】
そこで、本発明は、比較的簡単な構成でありながら、人間の手指の触覚に近似した紙幣などの媒体の正損区分などが可能となり、人間の判定基準とずれが生じるという従来の問題点を解消できる媒体の表面検査装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の媒体の表面検査装置は、被検査媒体を挟持して搬送する一対のローラを有し、これらローラのうち一方のローラは、回転自在な内輪と、この内輪と同心円上に設けられ、前記被検査媒体の表面に接触する外輪と、この外輪と前記内輪とを弾性的に保持する保持手段と、前記外輪と前記内輪との間に設けられ、前記外輪が前記被検査媒体の表面との間で生じる滑りによる振動を電気信号に変換する変換手段と、この変換手段の出力信号により前記被検査媒体の表面状態を検出する表面状態検出手段とを具備している。
【００１０】
また、本発明の媒体の表面検査装置は、前記表面状態検出手段は、前記変換手段の出力信号により前記外輪の振動の周波数を検出し、この検出した周波数により前記被検査媒体の表面状態を検出することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の媒体の表面検査装置は、前記表面状態検出手段は、前記変換手段の出力信号を各周波数別に分析する周波数分析手段と、この周波数分析手段により分析された各周波数のうち特定の周波数領域の出力を積分する信号処理手段と、この信号処理手段から得られる積分値を所定の閾値で大小判定することにより、前記被検査媒体の表面の微細な粗さの大小を表わす信号を出力する判定手段とからなることを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明の媒体の表面検査装置は、被検査媒体を挟持する搬送手段の経路内部に平板とこの平板に対向するローラを有し、このローラは、回転自在な内輪と、この内輪と同心円上に設けられ、前記被検査媒体の表面に接触する外輪と、この外輪と前記内輪とを弾性的に保持する保持手段と、前記外輪と前記内輪との間に設けられ、前記外輪が前記被検査媒体の表面との間で生じる滑りによる振動を電気信号に変換する変換手段と、この変換手段の出力信号により前記被検査媒体の表面状態を検出する表面状態検出手段とを具備している。
【００１３】
本発明によれば、被検査媒体表面のざらざら感を、たとえば、被検査媒体を挟持して搬送する一対のローラのうち一方のローラの回転方向の微小振動として取出し、人間の手指の触覚に近似した判定をできるようにしたので、比較的簡単な構成でありながら、人間の手指の触覚に近似した紙幣などの媒体の正損区分などが可能となり、人間の判定基準とずれが生じるという従来の問題点を解消できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
まず、第１の実施の形態について説明する。
【００１６】
図１は、第１の実施の形態に係る媒体の表面検査装置が適用される、紙幣などの印刷物を正損区分する印刷物処理装置の構成を模式的に示すものである。
【００１７】
図１において、供給台１１上には、被検査媒体としての紙幣などの印刷物Ｓが多数枚、積層状態かつ立位状態で載置される。供給台１１上の印刷物Ｓは、軸１２により前進後退自在に軸支されたバックアップ板１３によって、取出ローラ１４側に所定の押圧力で押圧され、最前部の印刷物Ｓが取出ローラ１４に当接されている。
【００１８】
取出ローラ１４は、プーリ１５およびベルト１６を介してモータ１７で駆動され、これの回転制御によって、次の搬送路１８に印刷物Ｓを所定間隔で、１枚ずつ導入する。搬送路１８は、ローラ１９およびベルト２０により印刷物Ｓを挟持し、プーリ２１およびベルト２２を介してモータ２３で駆動されることにより、印刷物Ｓを一定速度で搬送するようになっている。
【００１９】
搬送路１８の後方には、駆動ローラ２４が設けられている。駆動ローラ２４は、搬送路１８と同様に、プーリ２１およびベルト２２を介してモータ２３で駆動されている。この駆動ローラ２４に対向して、本発明に係る媒体の表面検査装置を構成する検出ローラ２５が設けられている。この検出ローラ２５は、軸２６を中心に回動自在なアーム２７の先端部に回転自在に取着されている。アーム２７の後端部は、検出ローラ２５を駆動ローラ２４の方向に追圧できるように、ばね体２８で付勢されている。
【００２０】
駆動ローラ２４および検出ローラ２５の後方には、鑑査装置２９が設けられている。鑑査装置２９は、ローラ対３０によって印刷物Ｓを搬送するとともに、各種センサを用いて印刷物Ｓの種類などを判定するものである。鑑査装置２８の後方には、ローラ３１およびベルト３２による挟持搬送部３３が形成され、監査を終えた印刷物Ｓをゲート装置３４ａ〜３４ｃへ搬送するようになっている。
【００２１】
ゲート装置３４ａ〜３４ｃは、挟持搬送部３３で搬送される印刷物Ｓを鑑査装置２８の監査結果に基づき区分し、対応する集積部３５ａ〜３５ｄへ印刷物Ｓを集積するようになっている。
【００２２】
次に、前記検出ローラ２５の構成について図２および図３を参照して説明する。検出ローラ２５は２つ存在していて、これら検出ローラ２５，２５は、左右のアーム２７，２７に架け渡された固定軸４１に、カラー４２ａ〜４２ｃおよび止め輪４３を用いて回転自在に保持されている。
【００２３】
検出ローラ２５は、内輪４４と、この内輪４４と同心円上に設けられた外輪４５とから構成され、内輪４４は固定軸４１の廻りに自由回転可能なように、滑り軸受けとなっている。内輪４４と外輪４５とは、それらの間に設けられた複数の弾性体４６，…によって接合されている。外輪４５の表面は、摩擦係数の大きな部材、たとえば、厚さの薄いゴム材料４７で被覆されており、これにより、検出ローラ２５の表面の摩擦係数を上げて、印刷物Ｓとの接触でスリップしにくくしている。
【００２４】
内輪４４の外周面には、２つの溝部４８ａ，４８ｂが形成されていて、これら溝部４８ａ，４８ｂ内には、変換手段を構成する２つの圧電素子４９ａ，４９ｂの各一端部がそれぞれ接着固定されている。圧電素子４９ａ，４９ｂの各他端部は、それらと対応する外輪４５の内面側に切り起し形成された２つの切起し部５０ａ，５０ｂにそれぞれ接着固定されている。
【００２５】
これにより、内輪４４に対して弾性的に接合された外輪４５が回転方向に力を受けると、圧電素子４９ａ，４９ｂに圧縮応力が働き、所定の電圧が発生するようになっている。圧電素子４９ａ，４９ｂから発生した各電圧信号は、固定軸４１の両端部に設けられたスリップリング装置５１ａ，５１ｂを介して外部へ導出されるようになっている。
【００２６】
このように構成された検出ローラ２５の表面（ゴム材料４７）は、それと対向する駆動ローラ２４とで印刷物Ｓを挟持する。駆動ローラ２４はモータ２３により駆動されているので、印刷物Ｓを移動（挟持搬送）するが、それにつられて検出ローラ２５も連れ回りする。このとき、印刷物Ｓの表面には印刷やシワ、紙自身の汚損によって微細な表面の凹凸が存在し、この凹凸に関連した振動がゴム材料４７および外輪４５を介して圧電素子４９ａ，４９ｂに伝達され、圧電素子４９ａ，４９ｂによって電圧信号に変換されるようになっている。
【００２７】
図４は、圧電素子４９ａ，４９ｂの各出力信号により印刷物Ｓの表面状態を検出する表面状態検出手段としての検出回路を示すものである。図４において、圧電素子４９ａ，４９ｂの各出力信号は、それぞれ増幅回路６１へ送られ、ここで例えば加算増幅される。増幅回路６１の出力信号は、周波数分析手段としての周波数分析回路６２へ送られ、ここで各周波数別に分析される。周波数分析回路６２の出力信号は、バンドパスフィルタと積分器とからなる信号処理手段としての信号処理回路６３へ送られ、ここで特定の周波数領域の出力が積分される。信号処理回路６３の出力信号は、判定手段としてのスレッシュホールド回路６４へ送られ、ここで所定の閾値で大小判定することにより、印刷物Ｓの表面の微細な粗さの大小を表わす信号ＳＧ１，ＳＧ２が出力される。
【００２８】
次に、上記のような構成において印刷物処理装置の作用について説明する。この印刷物処理装置は、たとえば、操作モードによって、印刷物Ｓの種類の分類、表裏の分類、枚数の計数などを行なうことができるが、ここでは同一種類の印刷物Ｓを正損区分する場合の手順について説明する。
【００２９】
供給台１１にセットされた積層状態の印刷物Ｓは、取出ローラ１４によって１枚ずつ分離して取出され、搬送路１８に導かれて挟持搬送される。搬送路１８により搬送される印刷物Ｓが検出ローラ２５の部分を通過することによって、圧電素子４９ａ，４９ｂから振動波形電圧が得られる。圧電素子４９ａ，４９ｂの各出力電圧は、増幅回路６１によって加算増幅され、図５あるいは図６に示すような電圧波形となる。図５の電圧波形は、印刷物Ｓが新品の印刷物の場合であり、凹版の突起がしっかりと付いている。図６の電圧波形は、印刷物Ｓが損耗している場合であり、凹版の微小突起が摩耗している。
【００３０】
次に、周波数分析回路６２で、増幅回路６１の出力信号を各周波数別に分析することにより、図７あるいは図８に示すような出力分布を得る。図５は印刷物Ｓが新品の場合であり、図６は印刷物Ｓが損耗している場合である。
【００３１】
次に、信号処理回路６３で、特定の周波数領域の出力を積分する。次に、スレッシュホールド回路６４で、信号処理回路６３から得られる積分値を所定の閾値で大小判定し、その判定結果を示す信号ＳＧ１，ＳＧ２を出力する。
【００３２】
信号ＳＧ１は、特定の周波数領域の出力積分値が大きい、すなわち、凹版の微小突起によって大きな振動をしているもの、すなわち、印刷物Ｓが新品であり、正券と判定すべき信号である。信号ＳＧ２は、特定の周波数領域の出力積分値が小さい、すなわち、凹版の微小突起が摩耗して微小振動が少ないもの、すなわち、印刷物Ｓが損耗していて、損券と判定すべき信号である。
【００３３】
次に、鑑査装置２９で印刷物Ｓの種類を判定して、この判定判定と検出ローラ２５による正損判定結果とに基づき、ゲート装置３４ａ〜３４ｃを駆動して、集積部３５ａ〜３５ｄに区分集積する。その区分は、たとえば、集積部３５ａに正券、集積部３５ｂに損券、集積部３５ｃに異種券、集積部３５ｄに読取り不能の排除券を収容するものである。
【００３４】
このように、印刷物Ｓの表面のざらざら感を、印刷物Ｓを挟持して搬送する一対のローラ２４，２５のうち一方のローラ２５の回転方向の微小振動として取出し、人間の手指の触覚に近似した判定をできるようにしたので、比較的簡単な構成でありながら、人間の手指の触覚に近似した印刷物Ｓの正損区分などが可能となり、従来の光学的、音響的な検知では、人間の判定基準とずれが生じるという問題点を解消できる。
【００３５】
次に、第２の実施の形態について説明する。
【００３６】
図９は、第２の実施の形態に係る媒体の表面検査装置が適用される、紙幣などの印刷物を正損区分する印刷物処理装置の構成を模式的に示すものである。
【００３７】
第２の実施の形態は、駆動ローラ２４の代りに平板３７を設けた点が前述した第１の実施の形態と異なり、その他の点は第１の実施の形態と同様であるので、その説明は省略する。検出ローラ２５は、印刷物Ｓが存在しないとき、平板３７に対向して不回転状態になっているが、印刷物Ｓが前後の搬送ローラによって搬送駆動され、検出ローラ２５と平板３７との間に侵入すると、印刷物Ｓの搬送に伴って回転するとともに、印刷物Ｓの表面状態に対応した信号を得ることができる。
【００３８】
検出ローラ２５は、常時、平板３７に接触していても、接触していなくてもよい。すなわち、たとえば、印刷物Ｓの厚さが薄い場合は平板３７に接触させておき、印刷物Ｓの厚さが厚い場合は、その厚さに応じた所定間隙おいて平板３７に対向させておけばよい。
【００３９】
このような構成によれば、検出ローラ２５が固定平面（平板３７）に対向しているので、この部分での印刷物Ｓの搬送力がなく、券詰まりが発生し易くなるが、搬送速度が低速の場合は問題なく、逆に構成が単純で安価とすることができるという特徴を有している。
【００４０】
なお、前記実施の形態では、紙幣などの印刷物を区分処理する印刷物処理装置に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、たとえば、乗車券などを自動販売する券売機や、清涼飲料水などを自動販売する自動販売機などの物品自動販売装置、各種カードを処理するカード処理装置などにも同様に適用できる。
【００４１】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、比較的簡単な構成でありながら、人間の手指の触覚に近似した紙幣などの媒体の正損区分などが可能となり、人間の判定基準とずれが生じるという従来の問題点を解消できる媒体の表面検査装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る媒体の表面検査装置が適用される印刷物処理装置の構成を模式的に示す側面図。
【図２】検出ローラの構成を示す正面図。
【図３】検出ローラの構成を示す縦断面側面図。
【図４】圧電素子の出力信号により印刷物の表面状態を検出する検出回路の構成を示すブロック図。
【図５】印刷物が新品の場合に圧電素子から得られる電圧波形例を示す図。
【図６】印刷物が損耗している場合に圧電素子から得られる電圧波形例を示す図。
【図７】印刷物が新品の場合に周波数分析回路から得られる出力分布を示す波形図。
【図８】印刷物が損耗している場合に周波数分析回路から得られる出力分布を示す波形図。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る媒体の表面検査装置が適用される印刷物処理装置の構成を模式的に示す側面図。
【図１０】印刷物における凹版印刷を説明するための図。
【符号の説明】
Ｓ…印刷物（媒体）
２３……モータ
２４……駆動ローラ
２５……検出ローラ
３７……平板
４１……固定軸
４４……内輪
４５……外輪
４６……弾性体
４７……ゴム材料
４９ａ，４９ｂ……圧電素子（変換手段）
６１……増幅回路
６２……周波数分析回路（周波数分析手段）
６３……信号処理回路（信号処理手段）
６４……スレッシュホールド回路（判定手段）
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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