(57)【要約】【課題】より高い精度で超音波を検出する超音波ラインセンサ、及び超音波ラインセンサを備える紙葉類処理装置を提供する。【解決手段】超音波ラインセンサは、振動面を有し、前記振動面に入射する超音波に応じて電気信号を生成する複数の超音波センサと、前記各超音波センサの振動面と検出対象との間に設けられ、超音波を遮断する吸音部材と、を具備し、前記吸音部材は、前記検出対象の搬送方向と直交する走査方向における前記各振動面の両端部と重なる位置に、前記各振動面の前記吸音部材と重ならない有効領域が前記検出対象の搬送方向と平行な２辺を持つように設けられる。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動面を有し、前記振動面に入射する超音波に応じて電気信号を生成する複数の超音波センサと、
前記各超音波センサの振動面と検出対象との間に設けられ、超音波を遮断する吸音部材と、
を具備し、
前記吸音部材は、前記検出対象の搬送方向と直交する走査方向における前記各振動面の両端部と重なる位置に、前記各振動面の前記吸音部材と重ならない有効領域が前記検出対象の搬送方向と平行な２辺を持つように設けられる、
ことを特徴とする超音波ラインセンサ。
【請求項２】
前記吸音部材は、前記各振動面の前記吸音部材と重ならない有効領域が矩形状を成すように設けられる、ことを特徴とする請求項１に記載の超音波ラインセンサ。
【請求項３】
前記吸音部材は、前記各振動面の有効領域による走査範囲が前記走査方向において連続するように設けられることを特徴とする請求項１に記載の超音波ラインセンサ。
【請求項４】
前記吸音部材は、前記各振動面の有効領域による走査範囲が他の振動面の有効領域による走査範囲と重複しないように設けられることを特徴とする請求項１に記載の超音波ラインセンサ。
【請求項５】
紙葉類を搬送する搬送部と、
振動面を有し、前記振動面を振動させることにより前記搬送部により搬送される紙葉類に対して超音波を出力する送信部と、
前記搬送部を挟んで前記送信部と対向する位置に設けられる振動面を有し、前記振動面に入射する超音波に応じて電気信号を生成する複数の超音波センサと、前記各超音波センサの振動面と前記搬送部との間に設けられ、超音波を遮断する吸音部材と、を具備し、前記紙葉類を透過する超音波を受信する受信部と、
前記受信部の前記複数の超音波センサにより検出する検出信号と、予め記憶される基準値とを比較し、比較結果に基づいて前記紙葉類に異物が付着しているか否かを判定する判定部と、
前記判定部による判定結果に基づいて、前記紙葉類を区分する区分処理部と、
を具備し、
前記吸音部材は、前記紙葉類の搬送方向と直交する走査方向における前記各振動面の両端部と重なる位置に、前記各振動面の前記吸音部材と重ならない有効領域が前記紙葉類の搬送方向と平行な２辺を持つように設けられる、
を具備することを特徴とする紙葉類処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、超音波を検出する超音波ラインセンサ、及び超音波ラインセンサを備える紙葉類処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば紙幣などの紙葉類の計数及び判別を行う紙葉類処理装置（紙幣処理装置）が実用化されている。紙葉類処理装置は、投入部に投入された紙葉類を１枚ずつ取り込み、紙葉類の検査装置に搬送する。検査装置は、紙葉類に対して種々の処理を行い紙葉類の状態を判別する。例えば、紙葉類処理装置は、検査装置の検査結果に基づいて、紙葉類の種類判定、及び真偽判定などを行う。
【０００３】
また、紙葉類処理装置は、例えばテープなどの異物が貼付された紙葉類を再流通に適さない紙葉類であると判断する。紙葉類処理装置は、例えばテープなどの異物が貼付された紙葉類を再流通に適さない紙葉類であると判断する。さらに、紙葉類処理装置は、２枚以上重なっている紙葉類（重券）を検知する。紙葉類処理装置は、検知した重券を排除する。
【０００４】
例えば、検査装置は、紙葉類に超音波を照射し、透過波、または反射波を検出することにより、紙葉類に貼付されているテープなどの異物の有無を検出する。さらに、検査装置は、紙葉類に超音波を照射し、透過波を検出することにより、紙葉類の重なりを検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３５１１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した検査装置に用いられる超音波センサを備える送信器は、圧電素子に信号を入力し、圧電素子に接して設置される振動面を振動させる。これにより、送信器は、信号に応じた波を空気中に出力する。
【０００７】
また、検査装置に用いられる超音波センサを備える受信器は、圧電素子に接して設置される振動面の振動に応じて変形する圧電素子により生成される電気信号を検出信号として得る。
【０００８】
超音波センサの形状は、駆動原理の為に円状に限定される。しかし、紙葉類に付着する異物は、搬送方向と平行に直線状の軌跡を描いて移動する。この為、異物の位置と超音波センサの位置とによっては、検査装置は、高い精度で超音波を検出することができない可能性がある。
【０００９】
そこで、より高い精度で超音波を検出する超音波ラインセンサ、及び超音波ラインセンサを備える紙葉類処理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】
【００１０】
一実施形態に係る超音波ラインセンサは、振動面を有し、前記振動面に入射する超音波に応じて電気信号を生成する複数の超音波センサと、前記各超音波センサの振動面と検出対象との間に設けられ、超音波を遮断する吸音部材と、を具備し、前記吸音部材は、前記検出対象の搬送方向と直交する走査方向における前記各振動面の両端部と重なる位置に、前記各振動面の前記吸音部材と重ならない有効領域が前記検出対象の搬送方向と平行な２辺を持つように設けられる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、一実施形態に係る紙葉類処理装置の外観について説明するための説明図である。
【図２】図２は、図１に示す紙葉類処理装置の構成例について説明するための説明図である。
【図３】図３は、図１及び図２に示す紙葉類処理装置の制御系の構成例について説明するための説明図である。
【図４】図４は、図２及び図３に示す異物検出装置の構成例について説明するための説明図である。
【図５】図５は、図４に示す異物検出装置の制御系の構成例について説明するための説明図である。
【図６】図６は、図４に示す異物検出装置の受信部及び吸音部材の構成例について説明するための説明図である。
【図７】図７は、図４に示す異物検出装置により異物を検出する例について説明するための説明図である。
【図８】図８は、図４に示す異物検出装置により異物を検出する例について説明するための説明図である。
【図９】図９は、図４に示す異物検出装置により検出する信号の例について説明するための説明図である。
【図１０】図１０は、図４に示す異物検出装置により検出する信号の例について説明するための説明図である。
【図１１】図１１は、図４に示す異物検出装置の受信部及び吸音部材の他の構成例について説明するための説明図である。
【図１２】図１２は、図４に示す異物検出装置により異物を検出する例について説明するための説明図である。
【図１３】図１３は、図４に示す異物検出装置により異物を検出する例について説明するための説明図である。
【図１４】図１４は、図４に示す異物検出装置により検出する信号の例について説明するための説明図である。
【図１５】図１５は、図４に示す異物検出装置により検出する信号の例について説明するための説明図である。
【図１６】図１６は、図４に示す異物検出装置の受信部及び吸音部材のさらに他の構成例について説明するための説明図である。
【図１７】図１７は、図１６に示す異物検出装置の受信部及び吸音部材の例について説明するための説明図である。
【図１８】図１８は、図４に示す異物検出装置の受信部及び吸音部材のさらに他の構成例について説明するための説明図である。
【図１９】図１９は、図１８に示す異物検出装置の受信部及び吸音部材の例について説明するための説明図である。
【図２０】図２０は、図４に示す異物検出装置の受信部及び吸音部材のさらに他の構成例について説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、一実施形態に係る超音波ラインセンサ、及び超音波ラインセンサを備える紙葉類処理装置について詳細に説明する。
【００１３】
図１は、一実施形態に係る紙葉類処理装置（紙幣処理装置）１００の外観について説明するための説明図である。  
図１に示すように、紙葉類処理装置１００は、装置外部に、投入部１１２、操作部１３６、操作表示部１３７、ドア１３８、取出口１３９、及びキーボード１４０を備えている。
【００１４】
投入部１１２は、例えば紙幣などの紙葉類７を投入するための構成である。投入部１１２は、重ねられた状態の紙葉類７をまとめて受け入れる。操作部１３６は、オペレータによる各種操作入力を受け付ける。操作表示部１３７は、オペレータに対して各種の操作案内、及び処理結果などを表示する。なお、操作表示部１３７は、タッチパネルとして構成されていてもよい。この場合、紙葉類処理装置１００は、操作表示部１３７に表示されるボタンと、操作表示部１３７に対するオペレータによる操作と、に基づいて、各種の操作入力を検知する。
【００１５】
ドア１３８は、投入部１１２の投入口を開閉する為のドアである。取出口１３９は、紙葉類処理装置１００により再流通不可と判断された紙葉類７がスタックされる集積部から紙葉類７を取り出す為の構成である。キーボード１４０は、オペレータによる各種操作入力を受け付ける入力部として機能する。
【００１６】
図２は、図１に示す紙葉類処理装置１００の構成例について説明するための説明図である。  
紙葉類処理装置１００は、装置内部に、投入部１１２、取出部１１３、吸着ローラ１１４、搬送路１１５、検査部１１６、ゲート１２０乃至１２５、排除搬送路１２６、排除集積部１２７、集積・結束部１２８乃至１３１、裁断部１３３、及びスタッカ１３４を備える。また、紙葉類処理装置１００は、主制御部１５１を備える。主制御部１５１は、紙葉類処理装置１００の各部の動作を統合的に制御する。
【００１７】
取出部１１３は、例えば投入部１１２の上部に設けられる。取出部１１３は、吸着ローラ１１４を備えている。吸着ローラ１１４は、投入部１１２にセットされた紙葉類７を集積方向の上端に接するように設けられている。即ち、吸着ローラ１１４は、回転することにより、投入部１１２にセットされた紙葉類７を集積方向の上端から１枚ずつ装置内部に取り込む。
【００１８】
吸着ローラ１１４は、たとえば、１回転するごとに１枚の紙葉類７を取出すように機能する。これにより、吸着ローラ１１４は、紙葉類７を一定のピッチで取出す。吸着ローラ１１４により取り込まれた紙葉類７は、搬送路１１５に導入される。
【００１９】
なお、投入部１１２、取出部１１３、及び吸着ローラ１１４は、上記した構成に限定されない。投入部１１２、取出部１１３、及び吸着ローラ１１４は、紙葉類７を１枚ずつ紙葉類処理装置１００内に取り込む構成であれば、如何なる構成であってもよい。
【００２０】
搬送路１１５は、紙葉類７を紙葉類処理装置１００内の各部に搬送する搬送手段である。搬送路１１５は、図示しない搬送ベルト及び駆動プーリなどを備えている。搬送路１１５は、図示しない駆動モータ及び駆動プーリにより搬送ベルトを動作させる。搬送路１１５は、吸着ローラ１１４により取り込まれた紙葉類７を搬送ベルトにより一定速度で搬送する。なお、搬送路１１５における取出部１１３に近い側を上流側、スタッカ１３４に近い側を下流側として説明する。
【００２１】
取出部１１３から延びた搬送路１１５上には、検査部１１６が設けられている。検査部１１６は、画像読取装置１１７、画像読取装置１１８、異物検出装置１３５、及び厚み検査部１１９などを備える。検査部１１６は、紙葉類７の光学的特徴情報、機械的特徴、及び磁気的特長情報を検出する。これにより、紙葉類処理装置１００は、紙葉類７の種類、汚棄損、表裏、及び真偽などを検査する。
【００２２】
画像読取装置１１７、及び１１８は、それぞれ搬送路１１５を挟んで対面するように設けられている。画像読取装置１１７、及び１１８は、搬送路１１５を搬送される紙葉類７の両面の画像を読み取る。画像読取装置１１７、及び１１８は、それぞれ、Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ（ＣＣＤ）カメラを備える。紙葉類処理装置１００は、画像読取装置１１７、及び１１８により撮像した画像に基づいて、紙葉類７の表面及び裏面の模様画像を取得する。
【００２３】
画像読取装置１１７、及び１１８は、読み取った画像を検査部１１６内の図示しないメモリに一時的に記憶する。紙葉類処理装置１００は、このメモリに記憶されている画像を操作入力に応じて操作表示部１３７に表示する。
【００２４】
異物検出装置１３５は、搬送される紙葉類７に対して超音波を照射し、紙葉類７を透過する透過波を検出する。これにより、異物検出装置１３５は、例えば、紙葉類７に付着する異物の有無を検出する。異物検出装置１３５は、例えば、テープなどの貼付物を異物として検出する。また、異物検出装置１３５は、例えば、紙葉類７の重なり（重券）を検出する。
【００２５】
厚み検査部１１９は、搬送路１１５を搬送される紙葉類７の厚みを検査する。例えば、検出した厚みが規定値以上である場合、紙葉類処理装置１００は、紙葉類７の２枚取りを検出する。
【００２６】
また、検査部１１６は、図示しない磁気センサなどを備えている。磁気センサは、紙葉類７の磁気的な特徴情報を検出する。
【００２７】
主制御部１５１は、画像読取装置１１７、１１８、異物検出装置１３５、厚み検査部１１９、及び磁気センサなどによる検出結果に基づいて、紙葉類７が正券、損券、または排除権であるかを判定する。
【００２８】
紙葉類処理装置１００は、正券と判定した紙葉類７を集積・結束部１２８乃至１３１に搬送する。また、紙葉類処理装置１００は、損券と判定した紙葉類７を裁断部１３３に搬送する。裁断部１３３は、搬送される損券を裁断する。なお、紙葉類処理装置１００は、損券をスタッカ１３４に搬送し集積してもよい。スタッカ１３４は、集積した損券が例えば１００枚に到達するごとに損券を施封する。
【００２９】
排除券は、正券及び損券に該当しない紙葉類７である。紙葉類処理装置１００は、排除券と判定した紙葉類７を排除集積部１２７に搬送する。排除券は、例えば、２枚取り券などの搬送異常券、折れまたは破れなどが存在する不良券、及び適用外券種または偽券などの判別不能券を含む。
【００３０】
検査部１１６の下流側の搬送路１１５上には、ゲート１２０乃至１２５が順に配設されている。ゲート１２０乃至１２５は、それぞれ、主制御部１５１により制御される。主制御部１５１は、検査部１１６による検査の結果に基づいて各ゲート１２０乃至１２５の動作を制御する。これにより、主制御部１５１は、搬送路１１５を搬送されている紙葉類７を所定の処理部に搬送するように制御する。
【００３１】
検査部１１６の直後に配設されたゲート１２０は、搬送路１１５を排除搬送路１２６に分岐する。即ち、ゲート１２０は、検査部１１６による検査の結果、真券ではないと判定された排除券、または、検査部１１６による検査を行うことができない検査不能券等を排除搬送路１２６に搬送するように切り替えられる。
【００３２】
排除搬送路１２６の終端部には、排除集積部（排除部）１２７が設けられている。排除集積部１２７は、取出部１１３にて取出した姿勢のまま、上記したような排除券、及び検査不能券を集積する。排除集積部１２７に集積された紙葉類７は、取出口１３９から取り出すことができる。
【００３３】
また、ゲート１２１乃至１２４により分岐される先には、集積・結束部１２８乃至１３１（総じて集積結束部１３２と称する）がそれぞれ設けられている。集積・結束部１３２には、再流通可能であると判定された紙葉類７が種類及び表裏毎に区別されて集積される。集積・結束部１３２は、集積した紙葉類７を所定枚数毎に結束して格納する。また、紙葉類処理装置１００は、図示しない大束結束部により、所定枚数毎で結束した紙葉類７を複数集積し、結束する。
【００３４】
ゲート１２５により分岐される搬送路１１５の先には、裁断部１３３が配設されている。裁断部１３３は、紙葉類７を裁断して収納する。ゲート１２５に搬送される紙葉類７は、正規の紙葉類７であり、且つ、再流通が不可能であると判定された紙葉類７（損券）である。
【００３５】
また、ゲート１２５により分岐される他方の搬送路１１５の先には、スタッカ１３４が配設されている。主制御部１５１は、損券裁断モードが選択されている場合、紙葉類７を裁断部１３３に搬送するようにゲート１２５を制御する。また、主制御部１５１は、損券裁断モードが選択されていない場合、紙葉類７をスタッカ１３４に搬送するようにゲート１２５を制御する。
【００３６】
なお、主制御部１５１は、集積・結束部１３２に集積された紙葉類７の枚数、及び、裁断部１３３により裁断された紙葉類７の枚数及び識別情報を逐次記憶する。
【００３７】
図３は、図１及び図２に示す紙葉類処理装置１００の制御系の構成例について説明するためのブロック図である。
【００３８】
紙葉類処理装置１００は、主制御部１５１、検査部１１６、搬送制御部１５２、集積・結束制御部１５３、裁断制御部１５６、操作表示部１３７、及びキーボード１４０などを備える。
【００３９】
主制御部１５１は、紙葉類処理装置１００の全体的な制御を司る。主制御部１５１は、操作表示部１３７により入力される操作、及び検査部１１６による検査結果に基づき、搬送制御部１５２及び集積・結束制御部１５３を制御する。
【００４０】
例えば、操作員は、操作表示部１３７またはキーボード１４０により、処理する紙葉類７の券種、枚数、正損判別レベル、供給元の名称、及び処理方法などを入力する。
【００４１】
検査部１１６は、画像読取装置１１７、及び１１８、厚み検査部１１９、異物検出装置１３５、その他のセンサ類１５４、及びＣＰＵ１５５を備える。
【００４２】
画像読取装置１１７、及び１１８は、搬送路１１５を搬送される紙葉類７の両面の画像を読み取る。画像読取装置１１７、及び１１８は、例えばＣＣＤなどの受光素子と光学系とを備える。画像読取装置１１７、及び１１８は、搬送される紙葉類７に対して光を投光し、反射光または透過光を光学系により受光する。画像読取装置１１７、及び１１８は、光学系により受光した光をＣＣＤに結像させ、電気信号（画像）を取得する。
【００４３】
主制御部１５１は、紙葉類７の基準となる画像（基準画像）を記憶部１５１ａに予め記憶する。主制御部１５１は、紙葉類７から取得した画像と、記憶部１５１ａに記憶される基準画像とを比較することにより、静養類の正損判定及び偽券判定を行う。
【００４４】
異物検出装置１３５は、上記したように、搬送される紙葉類７に対して超音波を照射する。異物検出装置１３５は、紙葉類７を透過する音波を検出する。また、異物検出装置１３５は、予め設定される基準値を記憶する。
【００４５】
紙葉類７に異物が付着している場合、紙葉類７を透過する超音波（透過波）の強度が減衰する。異物検出装置１３５は、検出した透過波の強度（透過波強度）と予め記憶される基準値とを比較する。異物検出装置１３５は、比較結果に基づいて、紙葉類７に異物が付着しているか否かを判定する。
【００４６】
厚み検査部１１９は、搬送路１１５を搬送される紙葉類７の厚みを検査する。その他のセンサ類１５４は、例えば、磁気センサなどである。磁気センサは、搬送路１１５を搬送される紙葉類７から磁気的な特徴情報を検出する。
【００４７】
ＣＰＵ１５５は、画像読取装置１１７、１１８、厚み検査部１１９、異物検出装置１３５、及びその他のセンサ類１５４などによる検査の結果に基づいて、搬送路１１５を搬送される紙葉類７の種類、正損、表裏、及び真偽などを判別する。
【００４８】
搬送制御部１５２は、主制御部１５１の制御に基づき、取出部１１３、搬送路１１５、排除搬送路１２６、及びゲート１２０乃至１２５を制御する。これにより、搬送制御部１５２は、紙葉類７の取り込み及び搬送を制御する。また、搬送制御部１５２は、判定した紙葉類７の種類毎に区分する区分処理を行う。即ち、搬送制御部１５２は、区分処理部として機能する。
【００４９】
例えば、搬送制御部１５２は、異物検出装置１３５により紙葉類７に異物が付着していることを検出する場合、紙葉類７を排除集積部１２７、裁断部１３３、またはスタッカ１３４に搬送するようにゲート１２０乃至１２５を制御する。
【００５０】
集積・結束制御部１５３は、主制御部１５１の制御に基づき、排除集積部１２７及び集積・結束部１２８乃至１３１を制御する。これにより、集積・結束制御部１５３は、紙葉類７の集積、及び結束の制御を行なう。
【００５１】
裁断制御部１５６は、主制御部１５１の制御に基づき、裁断部１３３の動作を制御する。これにより、裁断部１３３は、搬送される紙葉類７の裁断を行う。
【００５２】
図４は、図２及び図３に示す異物検出装置１３５の構成例について説明するための説明図である。  
紙葉類７は、例えば、図示しない搬送ベルトなどにより狭持されて図４に示す矢印Ａの方向に搬送される。異物検出装置１３５は、紙葉類７に付着している例えばテープ、または紙片などの異物８を検出対象として検出処理を行う。これにより、異物検出装置１３５は、紙葉類７に付着する異物８の有無を検出する。異物検出装置１３５は、例えば紙葉類処理装置１００の搬送路１１５の近傍に設置される。
【００５３】
図４に示すように、異物検出装置１３５は、送信部１０及び受信部３０を備える。また、送信部１０は、送信部１０の振動面に設置される吸音部材２０を備える。さらに、受信部３０は、受信部３０の振動面に設置される吸音部材４０を備える。
【００５４】
送信部１０は、超音波センサを備える。超音波センサは、搬送方向Ａに一定の速度で搬送される紙葉類７に対して超音波を照射する。超音波センサは、圧電素子と振動面とを有する。送信部１０は、超音波センサの圧電素子に電圧を印加することにより、圧電体の形状を変化させる。
【００５５】
送信部１０は、例えば、圧電素子にパルス信号を印加することにより、圧電素子の形状を周期的に変化させる。これにより、送信部１０は、振動面が振動させることができる。この結果、送信部１０は、パルス信号の周期に応じた超音波を空気中に出力することができる。
【００５６】
吸音部材２０は、例えば、波動を吸収する素材により形成される。吸音部材２０は、例えば、送信部１０から出力される超音波の出力範囲を制限する。これにより、送信部１０は、搬送路１１５を搬送される紙葉類７の所定の範囲に超音波を入力することができる。
【００５７】
受信部３０は、送信部１０と同様の超音波センサを備える。超音波センサは、圧電素子と振動面とを有する。受信部３０の超音波センサは、圧電素子の形状の変化に応じて電気信号を生成する。
【００５８】
受信部３０の振動面に超音波が入力される場合、振動面は、入力される超音波に応じて振動する。振動面が振動する場合、受信部３０の圧電素子は、入力される超音波に応じて形状を変化させる。この結果、受信部３０は、超音波の周期及び強度に応じた電気信号を生成することができる。
【００５９】
受信部３０は、受信部３０の超音波センサの振動面が送信部１０の超音波センサの振動面と対向するように設置される。即ち、受信部３０の超音波センサの検出範囲に紙葉類７が存在しない場合、受信部３０は、送信部１０から出力された超音波を直接受信する。
【００６０】
また、受信部３０の超音波センサの検出範囲に紙葉類７が存在する場合、送信部１０から出力される超音波は、紙葉類７で反射する反射波と、紙葉類７を透過する透過波とに分かれる。この場合、受信部３０は、紙葉類７を透過する透過波を受信する。
【００６１】
さらに、受信部３０の超音波センサの検出範囲に紙葉類７と異物８とが存在する場合、送信部１０から出力されて紙葉類７と異物８とを透過した透過波を受信する。超音波が異物を透過する場合、透過波の振幅は減少する。
【００６２】
吸音部材４０は、例えば、吸音部材２０と同様の吸音素材により形成される。吸音部材４０は、例えば、受信部３０の振動面に入力する超音波を制限する。即ち、吸音部材４０は、送信部１０から出力される超音波の受信部３０の振動面上における入力範囲を制限する。これにより、吸音部材４０は、受信部３０の振動面上の超音波が入射する範囲を制限することができる。
【００６３】
さらに、吸音部材４０の形状を調整することにより、受信部３０の振動面上の超音波が入射する範囲の形状を自由に調整することが出来る。即ち、吸音部材４０は、受信部３０の超音波センサの検出範囲を自由に調整することが出来る。
【００６４】
なお、送信部１０は、搬送される紙葉類７の表面で反射する反射波の影響を受けないような角度で設置される。また、受信部３０は、送信部１０の設置角度に応じて調整されて設置される。
【００６５】
図５は、図４に示す異物検出装置１３５の制御系の構成例について説明するための説明図である。
【００６６】
図５に示すように、異物検出装置１３５は、送信部１０、発信回路１１、パワーアンプ１２、受信部３０、アンプ３１、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３２、整流回路３３、比較回路３４、及び設定回路３５を備える。さらに、異物検出装置１３５は、図示しない制御部を備える。
【００６７】
制御部は、異物検出装置１３５の各部の動作の制御を司るものである。制御部は、ＣＰＵ、バッファメモリ、プログラムメモリ、及び不揮発性メモリなどを備えている。
【００６８】
ＣＰＵは、種々の演算処理を行う。バッファメモリは、ＣＰＵにより演算結果を一時的に記憶する。プログラムメモリ及び不揮発性メモリは、ＣＰＵが実行する種々のプログラム及び制御データなどを記憶する。
【００６９】
制御部は、ＣＰＵによりプログラムメモリに記憶されているプログラムを実行することにより、種々の処理を行うことができる。例えば、制御部は、送信部１０及び受信部３０の動作タイミングを制御する。
【００７０】
また、制御部は、図３に示す検査部１１６のＣＰＵ１５５及び主制御部１５１と接続されている。例えば、制御部は、処理結果を主制御部１５１またはＣＰＵ１５５に通知することができる。また、主制御部１５１またはＣＰＵ１５５から送信される制御信号に基づいて、異物検出装置１３５の動作を制御することが出来る。
【００７１】
発振回路１１は、例えば、３００ｋＨｚ乃至４００ｋＨｚの交流電圧を生成する。発信回路１３１は、生成した交流電圧をパワーアンプ１２に出力する。
【００７２】
パワーアンプ１２は、発振回路１１から供給される交流電圧を増幅する。パワーアンプ１２は、増幅した交流電圧を送信部１０に出力する。
【００７３】
送信部１０は、パワーアンプから供給される交流電圧を超音波センサの圧電素子に印加する。これにより、送信部１０は、超音波を出力する。
【００７４】
上記したように、受信部３０の超音波センサの検出範囲に紙葉類７が存在しない場合、送信部１０から出力された超音波は、受信部３０に直接入射する。また、受信部３０の超音波センサの検出範囲に紙葉類７が存在する場合、送信部１０から出力されて紙葉類７を透過した透過波が受信部３０に入射する。
【００７５】
受信部３０は、入射した超音波に応じて電気信号を生成する。即ち、受信部３０は、超音波の強度を示す信号（強度信号）を生成する。受信部３０は、生成した強度信号をアンプ３１に出力する。
【００７６】
アンプ３１は、受信部３０から供給される強度信号を増幅する。アンプ３１は、増幅した強度信号をバンドパスフィルタ３２に出力する。
【００７７】
バンドパスフィルタ３２は、アンプ３１から供給される強度信号の雑音成分を除去する。バンドパスフィルタ３２は、雑音成分を除去した強度信号を整流回路３３に出力する。
【００７８】
整流回路３３は、交流である強度信号を直流に変換する。整流回路３３は、直流に変換した強度信号を比較回路３４に出力する。
【００７９】
比較回路３４は、整流回路３３から供給される強度信号と、予め設定回路３５に設定される比較基準値と、を比較する。例えば、比較回路３４は、整流回路３３から供給される強度信号が設定回路３５に設定されている比較基準値未満である場合に、紙葉類７に異物が貼付していることを示す検知信号を出力する。この場合、異物検出装置１３５の制御部は、図３に示すＣＰＵ１５５、または主制御部１５１に検知信号を出力する。
【００８０】
図６は、図４に示す異物検出装置１３５の受信部３０及び吸音部材４０の構成例について説明するための説明図である。  
図６に示すように、受信部３０は、超音波センサ３６を備える。超音波センサ３６は、超音波を受信する振動面３７を備える。さらに、振動面３７と搬送路１１５との間には、吸音部材４０が設置される。
【００８１】
吸音部材４０は、紙葉類７の搬送方向Ａと平行であり、且つ、振動面３７の直径以上の長さを有する辺を持つ矩形状の部材である。例えば、吸音部材４０は、図６に示すように、搬送方向Ａと直交する方向（走査方向）における振動面３７の端部を覆うように設置される。これにより、送信部１０から出力される超音波は、振動面３７のハッチングで示す範囲にのみ入射する。
【００８２】
即ち、吸音部材４０は、受信部３０の超音波センサ３６の振動面３７の有効領域の走査方向における幅ｗを一定にするように保つように設置される。
【００８３】
なお、吸音部材４０は、紙葉類７の搬送方向Ａと平行な辺が振動面３７の直径以上の長さを有する矩形状の部材であるとして説明したが、この構成に限定されない。少なくとも、超音波センサ３６の振動面３７の端部を覆い、振動面３７の走査方向における幅を一定にすることができる形状であれば如何なる形状であってもよい。
【００８４】
図７及び図８は、図６に示す受信部３０により異物８を検出する例について説明するための説明図である。なお、図７は、搬送方向Ａにおける長さが振動面３７の直径と同じである異物８の例を示す。また、図８は、搬送方向Ａにおける長さが振動面３７の直径の半分である異物８の例を示す。
【００８５】
図９は、図７に示す例において、受信部３０により検出する信号の例について説明するための説明図である。
【００８６】
図９に示すグラフは、縦軸が受信部３０の超音波センサ３６により検出する超音波の強度（センサ出力）を示し、横軸が経過時間ｔを示す。なお、紙葉類７は、搬送方向Ａに一定の速度で搬送される為、横軸は、紙葉類７または異物８の搬送距離（位置）と置き換えてもよい。
【００８７】
図７に示すように、振動面３７の搬送方向Ａにおける端部に異物８の端部が重なる箇所を除いて、振動面３７の走査幅が一定である。この為、図９に示すように、受信部３０は、異物８の位置と直線的な関係で変化する透過波の強度を検出することができる。
【００８８】
なお、異物８の搬送方向Ａにおける長さは、振動面３７と同じであると仮定した。この為、振動面３７の搬送方向Ａにおける端部に異物８が常に重なる。この為、振動面３７の有効領域に入射する透過波が常に変化する。即ち、受信部３０は、図９に示すように常に変化する信号を検出する。
【００８９】
図１０は、図８に示す例において、受信部３０により検出する信号の例について説明するための説明図である。
【００９０】
図１０に示すグラフは、縦軸が受信部３０の超音波センサ３６により検出する超音波の強度（センサ出力）を示し、横軸が経過時間ｔを示す。なお、紙葉類７は、搬送方向Ａに一定の速度で搬送される為、横軸は、紙葉類７または異物８の搬送距離（位置）と置き換えてもよい。
【００９１】
図８に示すように、振動面３７の搬送方向Ａにおける端部に異物８の端部が重なる箇所を除いて、振動面３７の走査幅が一定である。この為、図１０に示すように、受信部３０は、異物８の位置と直線的な関係で変化する透過波の強度を検出することができる。
【００９２】
なお、異物８の搬送方向Ａにおける長さは、振動面３７の半分であると仮定した。この為、振動面３７の搬送方向Ａにおける端部に異物８が重ならない時間ｔが存在する。振動面３７の搬送方向Ａにおける端部に異物８が重なっていない場合、振動面３７の有効領域に入射する透過波が変化しない為、受信部３０は、図１０に示すように一定レベルの信号を検出する。
【００９３】
図１１は、図４に示す異物検出装置１３５の受信部３０及び吸音部材４０の他の構成例について説明するための説明図である。  
図１１に示すように、受信部３０は、超音波センサ３６を備える。超音波センサ３６は、超音波を受信する振動面３７を備える。さらに、振動面３７と搬送路１１５との間には、吸音部材４０が設置される。
【００９４】
吸音部材４０は、各辺の長さが少なくとも振動面３７の直径以上である矩形状の部材である。吸音部材４０は、開口部４１を有する。開口部４１は、超音波センサ３６の振動面３７と重なる範囲内に矩形状で設けられる。この場合、送信部１０から出力される超音波は、振動面３７において開口部４１と重なる範囲（有効領域）にのみ入射する。図１１は、有効領域をハッチングで示している。
【００９５】
即ち、吸音部材４０は、受信部３０の超音波センサ３６の振動面３７の有効領域の走査方向における幅ｗと、搬送方向Ａにおける長さｌと、を一定にするように保つように設置される。
【００９６】
図１２及び図１３は、図１１に示す受信部３０により異物８を検出する例について説明するための説明図である。なお、図１２は、搬送方向Ａにおける長さが振動面３７の直径と同じである異物８の例を示す。また、図１３は、搬送方向Ａにおける長さが振動面３７の直径の半分である異物８の例を示す。
【００９７】
図１２に示すように、受信部３０の振動面３７の有効領域より大きな異物８が通過する場合、透過波の減衰が発生する時間の長さが減少する。しかし、減衰が最大となる時間が長くなる。この為、図１２に示す例は、図７に示す例に比べて、異物８の検知により適した形状であると言える。
【００９８】
また、図１３に示すように、受信部３０の振動面３７の有効領域より小さな異物８が通過する場合、図８に示す例と比べてさらに透過波の強度の減衰量が顕著になる。また、減衰が最大となる時間が長くなる。この為、図１３に示す例は、図８に示す例に比べて、異物８の検知により適した形状であると言える。
【００９９】
図１４は、図１２に示す例において、受信部３０により検出する信号の例について説明するための説明図である。
【０１００】
図１４に示すグラフは、縦軸が受信部３０の超音波センサ３６により検出する超音波の強度（センサ出力）を示し、横軸が経過時間ｔを示す。なお、紙葉類７は、搬送方向Ａに一定の速度で搬送される為、横軸は、紙葉類７または異物８の搬送距離（位置）と置き換えてもよい。
【０１０１】
図１２に示すように、振動面３７の走査幅が一定である。この為、図１４に示すように、受信部３０は、異物８の位置と直線的な関係で変化する透過波の強度を検出することができる。
【０１０２】
なお、異物８の搬送方向Ａにおける長さは、振動面３７の直径と同じであると仮定した。この為、矩形状の開口部４１の搬送方向Ａにおける長さは、異物８の搬送方向Ａにおける長さより短い。この為、異物８の搬送方向Ａにおける端部が開口部４１の範囲内に無い時間ｔが存在する。異物８の搬送方向Ａにおける端部が開口部４１の範囲内に無い場合、振動面３７の有効領域に入射する透過波が変化しない為、受信部３０は、図１４に示すように一定レベルの信号を検出する。
【０１０３】
図１５は、図１３に示す例において、受信部３０により検出する信号の例について説明するための説明図である。
【０１０４】
図１５に示すグラフは、縦軸が受信部３０の超音波センサ３６により検出する超音波の強度（センサ出力）を示し、横軸が経過時間ｔを示す。なお、紙葉類７は、搬送方向Ａに一定の速度で搬送される為、横軸は、紙葉類７または異物８の搬送距離（位置）と置き換えてもよい。
【０１０５】
図１３に示すように、振動面３７の走査幅が一定である。この為、図１５に示すように、受信部３０は、異物８の位置と直線的な関係で変化する透過波の強度を検出することができる。
【０１０６】
なお、異物８の搬送方向Ａにおける長さは、振動面３７の直径の半分であると仮定した。例えば、異物８の搬送方向Ａにおける長さが開口部４１の搬送方向Ａにおける長さより短い場合、開口部４１の搬送方向Ａにおける端部に異物８が重ならない時間ｔが存在する。開口部４１の搬送方向Ａにおける端部に異物８が重ならない場合、振動面３７の有効領域に入射する透過波が変化しない。この為、受信部３０は、図１５に示すように一定レベルの信号を検出する。
【０１０７】
図１６は、図４に示す異物検出装置１３５の受信部３０及び吸音部材４０のさらに他の構成例について説明するための説明図である。
【０１０８】
図１６に示すように、受信部３０は、複数の超音波センサ３６を備える。さらに、受信部３０は、複数の超音波センサ３６の振動面３７と搬送路１１５との間に設置される複数の吸音部材４０を備える。
【０１０９】
各超音波センサ３６は、２列交互に最密配置される。吸音部材４０は、各超音波センサ３６の走査範囲が、搬送方向Ａ、及び走査方向において重複しないように設置される。尚且つ、吸音部材４０は、各超音波センサ３６の走査範囲間に不感域が存在しないように配置される。即ち、吸音部材４０は、各振動面３７の有効領域による走査範囲が走査方向において連続するように設けられる。
【０１１０】
上記したように、受信部３０は、複数の超音波センサ３６及び吸音部材４０を備える超音波ラインセンサを備える。
【０１１１】
図１７は、図１６に示す異物検出装置１３５の受信部３０及び吸音部材４０の例について説明するための説明図である。
【０１１２】
図１７に示すように、受信部３０の複数の超音波センサ３６は、最も密度の高い配置で設置される。即ち、受信部３０の複数の超音波センサ３６は、各超音波センサ３６の振動面３７の円周が隣り合う超音波センサ３６の振動面３７の円周と接するように設置される。
【０１１３】
例えば、超音波センサ３６の振動面３７の半径をｒとし、吸音部材４０の走査方向における幅をａとし、搬送方向あにおける長さをｂとする場合、ある超音波センサ３６の振動面３７の中心と、搬送方向Ａにおいて隣り合う振動面３７の中心との距離が２ｒとなる。
【０１１４】
また、この場合、ある超音波センサ３６の振動面３７の中心と搬送方向Ａにおいて隣り合う振動面３７の中心とが成す線分と、走査方向と、が成す角θ＝６０°である。即ち、ある超音波センサ３６の振動面３７の中心から吸音部材４０の端部までの走査方向における長さはｒ／２である。
【０１１５】
この結果、吸音部材４０の走査方向における幅ａは、振動面３７の半径ｒと等しいことが導き出される。さらにこの場合、吸音部材４０の搬送方向Ａにおける長さｂは、２ｒ×ｓｉｎ６０°であることを導き出すことが出来る。
【０１１６】
また、ある超音波センサ３６の振動面３７の中心と搬送方向Ａにおいて隣り合う振動面３７の中心との搬送方向Ａにおける距離も同じく２ｒ×ｓｉｎ６０°であることを導き出すことが出来る。
【０１１７】
上記したように複数の超音波センサ３６及び吸音部材を設置することにより、異物検出装置１３５は、より高い分解能で異物、及び重券を検出することができる。また、吸音部材４０は、走査方向における振動面３７の端部を覆うように設置される。この為、超音波検出に適さない走査方向における振動面３７の端部が検知結果に影響を与えることを防ぐことができる。
【０１１８】
この結果、より高い精度で超音波を検出する超音波ラインセンサ、及び超音波ラインセンサを備える紙葉類処理装置を提供することができる。
【０１１９】
図１８は、図４に示す異物検出装置１３５の受信部３０及び吸音部材４０のさらに他の構成例について説明するための説明図である。
【０１２０】
図１８に示すように、受信部３０は、複数の超音波センサ３６を備える。さらに、受信部３０は、複数の超音波センサ３６の振動面３７と搬送路１１５との間に設置される複数の吸音部材４０を備える。
【０１２１】
各超音波センサ３６は、３列交互に最密配置される。吸音部材４０は、各超音波センサ３６の走査範囲が、搬送方向Ａ、及び走査方向において重複しないように設置される。尚且つ、吸音部材４０は、各超音波センサ３６の走査範囲間に不感域が存在しないように配置される。即ち、受信部３０は、複数の超音波センサ３６及び吸音部材４０を備える超音波ラインセンサを備える。
【０１２２】
図１９は、図１８に示す異物検出装置１３５の受信部３０及び吸音部材４０の例について説明するための説明図である。
【０１２３】
図１９に示すように、受信部３０の複数の超音波センサ３６及ぶ吸音部材４０は、超音波センサ３６が３列に配置される場合に振動面３７の有効領域が最大となるように配置される。
【０１２４】
例えば、超音波センサ３６の振動面３７の半径をｒとし、吸音部材４０の走査方向における幅をａとし、搬送方向あにおける長さをｂとする。
【０１２５】
この場合、感知範囲を最大にする為に、吸音部材４０の走査方向における幅ａは、４ｒ／３で示すことが出来る。また、吸音部材４０の搬送方向Ａにおける長さｂは、ｂ＝√｛ａ２＋（２ｒ）２｝で示すことが出来る。
【０１２６】
上記したように複数の超音波センサ３６及び吸音部材４０を３列交互に配置することにより、異物検出装置１３５は、さらに高い分解能で異物、及び重券を検出することができる。この結果、より高い精度で超音波を検出する超音波ラインセンサ、及び超音波ラインセンサを備える紙葉類処理装置を提供することができる。
【０１２７】
図２０は、図４に示す異物検出装置１３５の受信部３０及び吸音部材４０のさらに他の構成例について説明するための説明図である。
【０１２８】
図２０に示すように、受信部３０は、複数の超音波センサ３６を備える。さらに、受信部３０は、複数の超音波センサ３６の振動面３７と搬送路１１５との間に設置される複数の吸音部材４０を備える。
【０１２９】
各超音波センサ３６は、３列交互に最密配置される。吸音部材４０は、全ての超音波センサ３６の振動面３７を覆う事ができる形状で設けられている。さらに、吸音部材４０は、各振動面３７に対応する位置に開口部４１を備える。各開口部４１は、各振動面３７と重なる範囲内に矩形状で設けられる。この場合、送信部１０から出力される超音波は、各振動面３７において各開口部４１と重なる範囲（有効領域）にのみ入射する。図２０は、有効領域をハッチングで示している。
【０１３０】
即ち、吸音部材４０の各開口部４１は、各振動面３７の有効領域の走査方向における幅ｗと、搬送方向Ａにおける長さｌと、を一定にするように保つように設置される。尚且つ、吸音部材４０の各開口部４１は、各超音波センサ３６の走査範囲間に不感域が存在しないように配置される
また、吸音部材４０の各開口部４１は、各振動面３７の有効領域の走査範囲が走査方向において重複しないように設置される。即ち、搬送方向Ａに３列に配列された超音波センサ３６の振動面３７の有効領域は、図２０に走査範囲ｗ１、ｗ２、及びｗ３として示すように、それぞれ異なる範囲を走査する。
【０１３１】
上記したように複数の超音波センサ３６、吸音部材４０の開口部４１を設置することにより、異物検出装置１３５は、受信部３０（超音波ラインセンサ）の搬送方向Ａにおける分解能を高める事ができる。また、振動面３７の有効領域は、搬送方向Ａにおいて長大になることを回避することができる。
【０１３２】
さらに、各開口部４１の設置位置の間隔が搬送方向Ａにおいて短くなるように調整することにより、各超音波センサ３６の検知位置が搬送方向Ａに大きくずれることを防ぐことができる。
【０１３３】
この結果、より高い精度で超音波を検出する超音波ラインセンサ、及び超音波ラインセンサを備える紙葉類処理装置を提供することができる。
【０１３４】
なお、上記した実施形態では、異物検出装置１３５は、紙葉類７に付着する異物８を検出する構成として説明したが、この構成に限定されない。異物検出装置１３５は、設定回路３５の比較基準値を調整することにより、紙葉類７の重なり（重券）も同様に検出することが出来る。
【０１３５】
また、上記した実施形態では、超音波センサ３６を複数配列してラインセンサを構成する場合、各超音波センサ３６の走査範囲が、搬送方向Ａ、及び走査方向において重複しないように吸音部材４０を設置するとして説明したがこの構成に限定されない。検知結果に影響を与えない範囲であれば、各超音波センサ３６の走査範囲が重複する構成であってもよい。
【０１３６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１３７】
７…紙葉類、８…異物、１０…送信部、１１…発信回路、１２…パワーアンプ、２０…吸音部材、３０…受信部、３１…アンプ、３２…バンドパスフィルタ、３３…整流回路、３４…比較回路、３５…設定回路、３６…超音波センサ、３７…振動面、４０…吸音部材、４１…開口部、１００…紙葉類処理装置、１１２…投入部、１１３…取出部、１１４…吸着ローラ、１１５…搬送路、１１６…検査部、１１７…画像読取装置、  １１８…画像読取装置、１１９…厚み検査部、１２５…ゲート、１２６…排除搬送路、１２７…排除集積部、１３２…集積・結束部、１３３…裁断部、１３４…スタッカ、１３５…異物検出装置、１５１…主制御部、１５１ａ…記憶部、１５２…搬送制御部、１５３…集積・結束制御部、１５５…ＣＰＵ、１５６…裁断制御部、
【図１】
2012008054.tif 000003
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2012008054.tif 000017
【図１６】
2012008054.tif 000018
【図１７】
2012008054.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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