JPH04102002A - 紙葉状体の厚み検出装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、紙幣、コピー用紙等の紙葉状体の厚みを検出
する紙葉状体の厚み検出装置に関するものである。

（従来の技術〕 布、紙等の紙葉状体の厚み検出装置として、ポテンショ
メータを用いた装置が広く利用されている。この種の装
置は、第１２図に示すように、紙葉状体１の通過経路２
上にポテンショメータ３を配置することにより構成され
ている。このポテンショメータ３は回転軸４にアーム５
を取り付け、そのアームの先端部にローラ６を回転自在
に取り付け、ばね７を用いてローラ６を常時通過経路２
の下面側に付勢したものである。この第１２図の状態で
、紙葉状体１が矢印方向に移動してローラ６の下に来た
ときに、ローラ６は紙葉状体１の上に乗り上げ、アーム
５を時計方向に回転させる。そしてこのアーム５の回転
が回転軸４に伝わり、アーム５の回転量、つまり、紙葉
状体１の厚みに比例した出力電圧が第１５図に示すよう
に紙葉状体１の厚み検出信号として出力されるのである
。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、ポテンショメータ３で祇葉状体１の厚み
を検出する方式は、紙葉状体１の厚みに対応するアーム
５の回転量が非常に小さく、このため、ポテンショメー
タ３からの出力電圧レベルも非常に小さ（、薄紙等の紙
葉状体１の厚みを精度良く検出することができないとい
う不便があった。

また、紙葉状体１が高速で搬送されて来るような場合に
は、ローラ６が紙葉状体１に乗り上げるとき、反動によ
り余分な動きが生じ、第１３図に示すように、出力電圧
波形にオーバーシューＰが現れるという不都合がある。

このようなオーバーシューＰを生じないようにするには
、ばね７の付勢力を非常に強くする必要があり、そうす
ると、ローラ６がステージ２に強く接するので、これが
紙葉状体１の搬送系の負荷となり、搬送系の消費電力が
大きくなるという不都合が生じる。

さらに、この種のポテンショメータ３を用いた厚み検出
を正確に行うためには、ローラ６の取り付けをステージ
２に対して紙葉状体１の走行方向であるＸ方向とそれに
平面上で直交するＹ方向と、上下の２方向に対してわず
かの傾きも生じないように高精度に組み立てなければな
らないという組み付は上の困難性があった。

さらに、例えば紙幣を１枚ずつ搬送するような場合、２
枚重なりの状態を紙厚によって検出するような場合には
、紙葉状体１の幅方向に複数のローラ６を密に配置して
紙葉状体１の厚みを全幅に渡って検出する必要があるが
、周知のように、ポテンショメータ３は幅方向の寸法が
大きいので、高密度でローラ６を紙葉状体１の幅方向に
配置できないという不便がある。

本発明は上記従来の課題を解決するためになされたもの
であり、その目的は、前記従来のポテンショメータによ
る各種の問題点を効果的に解消することができる静電検
出装置を捷供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するために、次のように構成さ
れている。すなわち、本発明は、発振回路と、この発振
回路とは別個独立の共振器を含み外部静電容量の変化に
対応して同調点を変化させ、その同調点の変化に対応す
る検出信号を出力する同調回路とを有する静電センサ回
路を備え、紙葉状体の通過経路には前記紙葉状体を挟む
位置にグランド電位面と、同調回路の共振器に静電容量
の変化を検出供給する検出電極とが対向配置され、前記
グランド電位面と検出電極との少なくとも一方側にはそ
の一方側を他方側に直接的に又は媒介部材を介して間接
的に押圧して紙葉状体を隙間なく挟み込む押圧手段が設
けられていることを特徴として構成されている。

〔作用〕

上記構成において、紙葉状体が通過経路に沿って搬送さ
れて来て検出電極とグランド電位面との間に入り込むと
き、グランド電位面と検出電極との少なくとも一方側に
は押圧手段が設けられているので、その押圧手段の押圧
力により紙葉状体はグランド電位面と検出電極との間に
隙間なく挟まれる。このとき、静電センサ回路の駆動に
より、検出電極からグランド電位面に向けて電界が発生
しており、紙葉状体は電界中を通過する。この電界の経
路区間の誘電率は検出電極とグランド電位面との間に挟
まれる紙葉状体の厚みによって変化し、この誘電率の変
化に対応する静電容量の変化が検出電極により検出され
、その静電容量の変化が同調回路の共振器に加えられる
。同調回路の共振器は静電容量の変化に応じて同調点を
変化し、この同調点の変化に対応する電圧信号を紙葉状
体の厚み検出信号として静電センサ回路から出力する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１
図〜第３図には本発明に係る紙葉状体の厚み検出装置の
第１の実施例が示されている。

これらの図において、紙幣、コピー用紙、プラスチック
フィルム、布等の紙葉状体１が通る搬送系の通過経路２
には検出電極として機能する電極板９とローラ３０が対
向配置されている。このローラ３０はゴムあるいは合成
樹脂により構成され、合成樹脂製の回転軸３１に回転自
在に嵌め込まれている０回転軸３１は導体からなる可動
腕３２の先端部に固定されている。可動腕３２の基端側
寄りには回転支軸３３が嵌め込まれており、可動腕３２
はこの回転支軸３３に回転自在となっている。可動腕３
２の基端側にばばね３４の一端側が係止されており、こ
のばね３４は常時可動腕３２を上方に弾性復元力で引っ
張り、回転支軸３３を支点として可動腕３２を反時計方
向に回転させ、ローラ３０を電極板９に圧接させている
。二〇ローラ３０と、可動腕３２と、回転支軸３３と、
ばね３４とは可動腕３２の梃原理を利用した押圧手段を
構成している。可動腕３２はアースに接続されてグラン
ド電位面となっており（回転軸３１を導体で構成したと
きには可動腕３２と回転軸３１とがともにグランド電位
面となる）、前記電極板９はリード２２を介して静電セ
ンサ回路２３に接続されている。

第３図には静電センサ回路２３の一例が示されている。

この静電センサ回路は、発振回路１４と、同調回路とし
て機能するセラミック共振器１５と、検波回路１６と、
増幅回路１７と、Ａ　Ｆ　Ｃ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｆ
ｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路１８とによっ
て構成されており、この回路は回路基板上に形成され、
この回路基板はシールドケースにより覆われている。そ
して、シールドケースは回路のグランド面に接続されて
いる。

発振回路１４はセラミック共振器１９を内蔵し、０゜５
ＧＨｚ〜１０ＧＨｚ、本実施例ではＩＧＨｚの超高周波
数の発振周波数信号を出力する。同調回路として機能す
るセラミック共振器１５の出力端子側には検出電極とし
て機能する電極板９がリード２２を介して接続されてい
る。この電極板９の表面からり一ド２２を介してセラミ
ック共振器１５に至る導体部の長さは同共振器１５の共
振周波数を安定化させるためにｎλ／４（ｎは１以上の
整数、λは共振周波数の波長）よりも短くしである。セ
ラミック共振器１５は電極板９が検出する静電容量の変
化を受けて発振回路１４との同調点を変化させ、その同
調点の変化に対応する電圧信号を前記発振回路の発振周
波数を搬送波とする振幅変調信号として出力する。

検波回路１６は前記セラミック共振器１５から出力され
る振幅変調信号を検波して紙葉状体１の厚み検出信号帯
域の信号に変換し、これを増幅回路１７に加える。増幅
回路１７は前記検波出力を増幅して所望の信号処理回路
へ供給する。ＡＦＣ回路１８は環境変化等によるセラミ
ック共振器１５の同調点の変化を補正し、セラミック共
振器１５の同調点の安定化作用を行う。

本第１の実施例は上記のように構成されており、以下、
紙葉状体１の厚み検出動作を説明する０通過経路２に紙
葉状体１が搬送されで来ない第１図の状態では、電極板
９とグランド電位面としての可動腕３２とは媒介部材と
してのローラ３０を介して隙間なく圧接しており、この
ときの電極部分の等価回路は第４図（ａ）のように表さ
れる。この等価回路で、Ｒ１はり一ド２２の抵抗、Ｃ１
は同じくリード２２の容量であり、Ｒｅはローラ３０と
電極板９との接触部分の接触抵抗、Ｃｃはその接触部分
の容量であり、また、Ｒ３は電極板９の抵抗である。

第２図に示すように、紙葉状体１が搬送されて来てロー
ラ３０と電極板９との間に入り込もうとするときに、ロ
ーラ３０はばね３４の付勢力に抗して紙葉状体１の厚み
分だけ回転支軸３３を支点として時計方向に回転し、紙
葉状体１を迎え入れるとともに、前記ばね３４の付勢力
によって紙葉状体１を電極板９との間に隙間なく挟み込
む。このときの電極部分の等価回路は第４［１Ｊ（ｂ）
のように示され、紙葉状体１の厚みと材質のみに依存す
る誘電率の変化が容量変化成分Ｃ４として第４図（ａ）
の回路に直列に加わった状態となる。つまり、ローラ３
０と電極板９との間に紙葉状体１が挟まれたときには、
この紙葉状体１の厚みとその材質によって定まる誘電率
の変化に対応する静電容量の変化が電極板９により検出
される。したがって、材質が同一の紙葉状体であれば、
その厚み変化に対応して誘電率が変化し、この厚み変化
が静電容量の変化として電極板９により検出されるので
ある。そして、この静電容量の変化が電極板９から静電
センサ回路のセラミック共振器１５に加えられ、セラミ
ック共振器１５から紙葉状体ｌの厚みに対応する振幅変
調信号が出力されるのである。

本実施例では、前記静電容量の変化を、セラミック共振
器１５の同調点の変化を利用して検出しているので、Ｉ
　Ｘｌ０−’ＰＦ程度の微小静電容量の変化を検出する
ことができ、このことから、薄紙等の紙葉状体１の厚み
検出を超高感度のもとで検出することが可能となる。

なお、この第１の実施例では、可動腕３２の梃原理を利
用して押圧手段を構成しているが、この押圧手段は他の
様々な態様に構成できるものである。

例えば、第５図に示すように、保持枠３５に対して可動
体３６を上下動自在に嵌め込み、この可動体３６と保持
枠３５間に圧縮状のばね３７を介設し、ばね３７の付勢
力によって可動体３６を電極板９に圧接させるようにし
てもよい。この場合、保持枠３５を導体により形成すれ
ば、この保持枠３５がグランド電位面を構成することに
なる。もちろん、可動体３６を導体で形成すれば、この
可動体３６もグランド電位面を構成することになる。

また、第６図に示すように、板ばね３８を電極板９に常
時圧接するように設けてこれを押圧手段としてもよい、
この場合には板ばね３８がグランド電位面を構成する。

さらに、第７図に示すように、紙葉状体１０通過経路２
に第１のローラ４０と第２のローラ４１を接触させて上
下方向に対向配置し、下側の第２のローラ４１の回転軸
受４２を検出電極として構成し、上側の第１のローラ４
０の回転軸受４４をグランド電位面として構成し、第１
のローラ４０を加圧ばね４３により第２のローラ４１側
に圧接させるようにし、この加圧ばね４３を押圧手段と
して構成することもできる。

さらに、第１の実施例で、電極板９を検出電極としてい
るが、可動腕３２をセラミック共振器１５に接続して検
出電極とし、電極板９を例えばアースに接続してグラン
ド電位面としてもよい。

第８図および第９図には本発明に係る紙葉状体の厚み検
出装置の第２の実施例が示されている。

この第２の実施例は、静電センサ回路と検出電極とを国
体１０に収容したものであり、それ以外の構成は前記第
１の実施例と同様である。前記国体１０は第１Ｏ図に示
すようにその内部に収容凹部１１を有しており、この収
容凹部に静電センサ回路が形成されている回路基板１２
が収容されている。この回路基板１２はシールドケース
１３により覆われており、回路基Ｆｉ１２はシールドケ
ース１３により覆われた状態で前記国体１０の収容凹部
１１に収容されている。

この回路基板１２には針状の検出電極２０の基端側かハ
ンダ等により接続固定されており、その検出電極２０の
先端側は国体１０に設けられている電極挿入孔２１内に
収容固定されている。そして、検出電極２０には第１の
実施例と同様に構成された押圧手段のローラ３０が圧接
されている。なお、図中１０ａは国体１０の基準面であ
り、この基準面と検出電極２０の先端面とが一致されて
いる。また、この基準面には紙葉状体ｌの通過を良好に
するため面取りなどの種々な処理を施している。

この第２の実施例においても、紙葉状体１が国体１０と
ローラ３０との間を通過しない状態のときには、第８図
に示すようにローラ３０は検出電極２０に隙間なく圧接
しており、そのときの電極部分の等価回路は第１１図（
ａ）に示すように表される。つまりこのときの等価回路
は、検出電極２０の抵抗Ｒ４と、検出電極２０とローラ
３０との接触部における接触抵抗ＲＣと容量ＣＣとの並
列回路と、ローラ３０と可動腕３２とからなる押圧手段
部分の抵抗ＲＡとその部分の容量ＯＡの並列回路とを直
列に接続した回路として表される。

この状態で、第９図に示すように、紙葉状体１が通過経
路２に沿って搬送されて来てローラ３０と国体１０との
間に入り込むと、その等価回路は第１１図（ｂ）に示す
ように、紙葉状体１の厚みと材質により依存する誘電率
の変化に対応する静電容量の変化Ｃ−を第１１図（ａ）
の回路に直列に加えた状態となる。この第２の実施例に
おいても、検出電極２０からグランド電位面として機能
する可動腕３２に至る電気力線は紙葉状体１の内部を通
ることとなり、前記第１の実施例と同様に紙葉状体１の
厚みに対応する静電容量の変化が超高感度のもとに検出
され、その検出信号が静電センサ回路から出力されるの
である。

なお、この第２の実施例においても、押圧手段は様々な
形態を採り得るものであり、第１の実施例の場合と同様
に、第５図および第６図に示す押圧手段を採用し得る。

またこの第２の実施例では、検出電極２０を第１の電極
部と第２の電極部とに分割して構成し、第１の電極部は
回路基板１２側に固定し、第２の電極部は国体１０の電
極挿入孔２１に挿入固定し、回路基板１２をシールドケ
ース１３とともに国体１０の収容凹部１１に収容すると
きに、第１の電極部と第２の電極部とをばねの復元力を
利用して圧接接続するか（この場合は第１の電極部と第
２の電極部の一方を導体ばねによって構成する）、ある
いは一定の微小間隔を介して対向させ、静電的に接続す
る方式とすることも可能であり、そうすることにより、
シールドケース１３の収容凹部１１への組み込み作業を
容易化することができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されることはなく、様
々な実施の態様を採り得る。例えば、上記各実施例では
グランド電位面をアースに接続しているが、必ずしもア
ースに直接接続する必要はなく、疑似的なアースが高周
波的に構成されても上述同様に動作する０本実施例のよ
うにＩＧＨｚ程度の超高周波の信号で回路駆動を行うと
、回路のグランドに接続されているシールドケースとグ
ランド電位面はイマジナリ−ショートの状態となり、グ
ランド電位面をシールドケースと同電位に構成できるか
らである。

〔発明の効果〕

本発明は、紙葉状体の通過経路上にグランド電位面と検
出電極とを対向配置し、押圧手段により紙葉状体をグラ
ンド電位面と検出電極間に隙間なく挟み込むように構成
したものであるから、検出電極からグランド電位面に至
る電気力線は紙葉状体の内部を貫通する。そして、紙葉
状体の厚みとその材質によってのみ定まる誘電率の変化
を静電容量の変化として検出できるので、誤差は全く生
じることがなく、目的とする紙葉状体の厚み検出を超高
感度のもとで検出することが可能となる。

また、本発明は前記の如く、検出電極とグランド電位面
間に電界を発生させ、被検出体がその電界を隙間なく通
過することにより紙葉状体の厚み検出を行う構成である
から、その厚み検出を従来のようにポテンショメータを
使用する場合のようなローラの組み付けの困難性や、ロ
ーラが紙葉状体に乗り上げる際の反動によるオーバーシ
ュー出力の発生という不都合も生じることがないし、も
し発生しても電気回路で処理することで除去できる程度
の微弱なものである。また、紙葉状体をグランド電位面
と検出電極に隙間なく挟み込むための押圧手段の押圧力
はポテンショメータのローラの押圧力に比べ十分小さい
ので、その厚み検出に際し、ＷＸ、葉状体の搬送系に大
きな負荷をかけるということもない。

さらに、本発明の装置は、従来のポテンショメータに比
べ装置が薄型、かつ、小型に形成できるので、検出電極
を紙葉状体の幅方向に高密度に実装することが可能とな
り、紙葉状体の幅方向の厚み変動をきめ細かく検出する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る紙葉状体の厚み検出装置の第１の
実施例を示す構成図、第２図は同実施例における厚み検
出動作の説明図、第３図は本発明を構成する静電センサ
回路の一例を示す回路図、第４図は同実施例における電
極部分の等価回路を紙葉状体の厚み検出時とそれ以外の
時との比較において示す回路図、第５図〜第７図は同実
施例の装置に適用される押圧手段の他の各種形態例を示
す説明図、第８図は本発明の第２の実施例を示す構成図
、第９図は同実施例における紙葉状体の厚み検出動作の
説明図、第１０図は同実施例を構成する装置本体部の構
成図で、第１０図（ａ）は国体を断面状態で示す正面図
、第１０図（ロ）は国体を断面状態で示す側面図、第１
０図（Ｃ）はその装置本体部の底面図、第１１図は同実
施例における電極部分の等価回路を紙葉状体の厚み検出
時とそれ以外の時との比較で示す回路図、第１２図は従
来のポテンショメータを用いた厚み検出装置を示す斜視
図、第１３図は従来装置による紙葉状体の厚み検出波形
の説明図である。 １・・・紙葉状体、２・・・通過経路、３・・・ボテン
ショメータ、４・・・回転軸、５・・・アーム、６・・
・ローラ、７・・・ばね、９・・・電極板、１０・・・
国体、１１・・・収容凹部、１２・・・回路基板、１３
・・・シールドケース、１４・・・発振回路、１５・・
・セラミック共振器、１６・・・検波回路、１７・・・
増幅回路、１８・・・ＡＦＣ回路、１９・・・セラミッ
ク共振器、２０・・・検出電極、２１・・・電極挿入孔
、２２・・・リード、２３・・・静電センサ回路、３０
・・・ローラ、３１・・・回転軸、３２・・・可動腕、
３３・・・回転支軸、３４・・・ばね、３５・−・保持
枠、３６・・・可動体、３７・・−ばね、３８・・・板
ばね、４ｏ・−・第１のローラ、４１・・・第２のロー
ラ、４２．４４・・・回転軸受、４３・・・加圧ばね。 出願人　　株式会社　打出製作所 代理人　　弁理士　　五十嵐　清 第 閏 第　１Ｏ （ａン 図 （ム） 牛 ｆ 回 （往） Ｃｂ） 第 図 第 図 第 図 第 回 一一一一＝て

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 発振回路と、この発振回路とは別個独立の共振器を含み
   外部静電容量の変化に対応して同調点を変化させ、その
   同調点の変化に対応する検出信号を出力する同調回路と
   を有する静電センサ回路を備え、紙葉状体の通過経路に
   は前記紙葉状体を挟む位置にグランド電位面と、同調回
   路の共振器に静電容量の変化を検出供給する検出電極と
   が対向配置され、前記グランド電位面と検出電極との少
   なくとも一方側にはその一方側を他方側に直接的に又は
   媒介部材を介して間接的に押圧して紙葉状体を隙間なく
   挟み込む押圧手段が設けられている紙葉状体の厚み検出
   装置。