KR101115779B1

KR101115779B1 - 지엽 두께 검출 장치

Info

Publication number: KR101115779B1
Application number: KR1020107001297A
Authority: KR
Inventors: 아끼노리 미야모또
Original assignee: 후지쯔 가부시끼가이샤
Priority date: 2007-07-26
Filing date: 2007-07-26
Publication date: 2012-03-06
Also published as: US20100117295A1; JPWO2009013787A1; US20110309572A1; EP2174899B1; EP2174899A1; KR20100032911A; CN101754919A; US8028990B2; EP2174899A4; WO2009013787A1; CN101754919B; JP4755283B2

Abstract

지엽에 부착된 이물을 확실하게 검출할 수 있는 지엽 두께 검출 장치를 제공하기 위해서, 지엽 두께 검출 장치(300)에, 지폐나 카피지 등의 지엽(304)을 삽입하면 정전 용량이 변화하는 제1 센서(301) 및 제2 센서(302)와, 제1 센서(301)와 제2 센서(302)로부터 각각 얻는 신호로부터 지엽(304)의 두께를 검출하는 두께 검출부(303)를 구비한다.

Description

지엽 두께 검출 장치{PAPER SHEET THICKNESS DETECTION DEVICE}

본 발명은, 지폐 등 지엽의 두께를 측정하는 장치에 관한 것이다.

현금 자동 입출금기(ATM : Automatic Teller Machine)는, 삽입되는 지폐에 대하여 다양한 측정을 행하기 위해서 각종 센서를 구비하여，권종의 판별이나 위조권의 체크 등을 행하고 있다.

ATM이 삽입되는 지폐에 대하여 행하는 측정의 하나로, 두께의 측정이 있다. 두께를 측정함으로써, 지폐의 반송 이상에 의해 복수매의 지폐가 겹쳐지게 된 것을 검출하거나, 지폐가 정상의 지폐인지의 여부를 판정하거나 할 수 있다. 또한, 국소적인 두께의 분포를 검지함으로써 지엽 상의 이물의 유무를 체크할 수 있다.

일반적으로, 지엽의 두께의 측정 방법으로서, 2개의 롤러에 의해 압력을 걸어 지엽을 사이에 끼워, 롤러간의 갭을 측정하는 방법이 알려져 있다. 이 측정 방법은, 지엽의 두께를 확실하게 측정할 수 있지만, 고속으로 지엽을 보내면서 측정하는 경우에는, 종이 걸림이 발생하기 쉽다고 하는 문제가 있다.

따라서, 지엽을 기계적으로 압박하지 않고 그 두께를 측정할 수 있는 정전 용량식의 두께 검출 방법이 보급되고 있다. 이 정전 용량식의 두께 검출 방법은, 대향하는 전극 사이에 지엽을 통과시켰을 때의 대향 전극간의 정전 용량의 변화를 이용하여 지엽의 두께를 검출하는 방법이다. 이 측정 방법에 의하면, 정전 용량의 변화는 지엽의 두께와 비유전률의 크기에 의존하지만, 측정 대상인 지엽의 비유전률의 크기는 일정하므로, 정전 용량의 변화로부터 지엽의 두께를 알 수 있다.

도 1에 도시한 지엽 두께 검출 장치(100)는, 일반적인 정전 용량식의 지엽 두께 검출 장치이다. 지엽 두께 검출 장치(100)는, 대향 전극(101a～101e)으로 이루어지는 정전 용량 센서(이하, 「센서 어레이」라고 함)(101)와, 센서 어레이(101)에 입력되는 동상 신호에 대한 응답 신호로부터 지엽의 두께를 검출하는 두께 검출기(102)를 구비한다.

각 대향 전극(101a～101e)은, 소정의 정전 용량을 갖는 캐패시터를 구성한다. 두께 검출기(102)는, 각 대향 전극(101a～101e)에 입력되는 동상 신호(예를 들면, 정현파 신호)에 대한 응답 신호를 수신한다. 그리고, 그 응답 신호로부터 지엽(103)의 두께를 검출한다. 또한, 센서 어레이(101)에 공급하는 동상 신호는, 도시하지 않은 신호원으로부터 센서 어레이(101)에 입력된다.

지엽(103)이 반송 방향 x로 반송되어, 각 대향 전극(101a～101e)의 전극 사이에 삽입되면, 전술한 바와 같이, 각 대향 전극(101a～101e)의 정전 용량이 변화된다. 이 때, 응답 신호는 도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이 변화한다.

도 2a 및 도 2b는, 각 대향 전극(101a～101e)의 전극 사이에 지엽(103)이 삽입된 경우의 응답 신호의 예를 도시하는 도면이다. 또한, 도 2a 및 도 2b에 도시한 그래프의 횡축은 대향 전극(101a, 101b, …, 101e)(이하, 이들을 총칭하여 「검출 채널」이라고 함)을 나타내고, 종축은 검출 채널이 검출하는 신호(전류)를 나타낸다.

도 2a에 도시한 바와 같이, 대향 전극(101a～101e)의 전극 사이에 지엽(103)이 삽입된 경우, 지엽에 접힌 곳이 있는 위치의 대향 전극의 신호는 급격하게 증대된다(예를 들면, 도 2a에 도시한 a).

그러나, 지엽에 테이프 등의 이물이 부착되어 있는 경우라도, 대향 전극(101a～101e)의 정전 용량이 변화되기 때문에, 도 2b에 도시한 b와 같이, 도 2a와 마찬가지의 응답 신호를 얻게 된다.

이와 같이, 응답 신호의 변화가, 지엽의 접힌 곳 등의 두께의 변화에 의한 것인지, 지엽에 부착된 테이프 등의 이물에 의한 것인지를 판별할 수 없으므로, 지엽에 부착된 이물만을 검출하는 것이 어렵다고 하는 문제가 있었다.

상기 기술에 관련하여, 특허 문헌 1에는, 복수의 컨덴서를 구비한 검지기를 이용하여 두께 이상 검지를 행함으로써, 지엽류가 빠른 스피드로 보내어지는 경우에도 두께 이상 검지를 행할 수 있어, 검지 동작을 신속하게 또한 정확하게 행할 수 있는 지엽류의 두께 이상 검지 장치에 대하여 개시되어 있다.

특허 문헌 2에는, 지엽류 판별 장치의 지엽류가 반송되는 측의 전극 끝면에 라운딩 가공 혹은 면취 가공을 실시하고, 이 전극을 유전체 재료로 피복함으로써, 전극간의 전계의 불균일을 개선하고, 전극 사이에 지엽류를 반송시킬 때의, 지엽류의 상하 변동에 의한 전극간의 정전 용량의 변화를 저감할 수 있는 지엽류 판별 장치에 대하여 개시되어 있다.

특허 문헌 3에는, 지엽류의 반송로에 배설된 대향 전극간의 정전 용량의 변화에 의해, 반송로를 따라서 반송되는 지엽류의 상태를 판별하는 지엽류 판별 센서로서, 전극을 유전체에 매설하여 센서 본체를 형성하고, 센서 본체의 지엽류 통과면측의 표면에 표면 저항값 104～109Ω의 도전재를 층으로 형성함으로써, 테이프나 시일이라도 정확하게 또한 확실하게 판별할 수 있는 지엽류 판별 센서에 대하여 개시되어 있다.

특허 문헌 1 : 일본 특개평 02-098605호 공보

특허 문헌 2 : 일본 특개 2001-240271호 공보

특허 문헌 3 : 일본 특개 2004-280367호 공보

본 발명은, 전술한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 해결하고자 하는 과제는, 지엽에 부착된 이물을 확실하게 검출할 수 있는 지엽 두께 검출 장치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 지엽 두께 검출 장치는, 대향하는 전극을 갖는 센서로서, 그 전극 사이에 지엽의 반송로가 배치되도록 설치된 센서에서의 정전 용량의 변화로부터, 상기 반송로를 따라서 반송되는 지엽의 두께를 검출하는 지엽 두께 검출 장치로서, 대향하는 제1 인가 전극과 제1 검출 전극으로 이루어지는 센서로서, 그 제1 검출 전극에서의 전류를 검출하는 전류 검출 회로를 접속한 제1 센서와, 대향하는 제2 인가 전극과 제2 검출 전극으로 이루어지는 센서로서, 그 제2 검출 전극에서의 전류를 검출하는 전류 검출 회로를 접속하고, 상기 제1 인가 전극과 상기 제2 인가 전극이 상기 반송로를 통하여 서로 반대로 배치되도록 설치된 제2 센서와, 상기 제1 센서에서의 전류 검출 회로가 검출하는 제1 응답 신호와, 상기 제2 센서에서의 전류 검출 회로가 검출하는 제2 응답 신호를 취득하고, 상기 제1 응답 신호와 상기 제2 응답 신호의 비교의 결과로부터 이물에 의한 상기 지엽의 두께의 변화를 검출하는 두께 검출부를 구비한다.

본 발명에 따르면, 두께 검출부는, 제1 센서로부터 제1 응답 신호를 취득하고, 제2 센서로부터 제2 응답 신호를 취득한다. 그리고, 제1 응답 신호와 제2 응답 신호를 비교한다.

여기서, 제1 센서와 제2 센서는, 제1 인가 전극과 제2 인가 전극이 반송로를 통하여 서로 반대로 되도록 위치하므로, 각 센서 내에 반송되는 지엽에 대한 전기력선의 방향이 상이하다. 그 결과, 지엽에 접힌 곳이 있는 경우에서의 제1 응답 신호와 제2 응답 신호는 상이한 신호로 된다.

따라서, 제1 응답 신호와 제2 응답 신호를 비교함으로써, 지엽에 생겨 있는 접힌 곳과 이물을 판별하는 것이 가능하게 되는 효과를 발휘한다.

이상과 같이, 본 발명에 따르면, 지엽에 부착된 이물을 확실하게 검출할 수 있는 지엽 두께 검출 장치를 제공하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 정전 용량식의 지엽 두께 검출 장치의 종래예를 도시하는 도면.
도 2a는 도 1에 도시한 대향 전극의 전극 사이에 지엽이 삽입된 경우의 응답 신호의 예를 도시하는 도면.
도 2b는 도 1에 도시한 대향 전극의 전극 사이에 지엽이 삽입된 경우의 응답 신호의 예를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지엽 두께 검출 장치의 동작 원리를 설명하는 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지엽 두께 검출 장치의 구체적인 구성의 예를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제1 센서 어레이의 구체적인 구성의 예를 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제1 센서 어레이가 구비하는 전류 검출 회로에 대하여 구체적인 구성을 도시하는 도면.
도 7a는 본 발명의 실시예에 따른 제1 센서 어레이에서의 정전 용량의 변화에 대하여 설명하는 도면.
도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 제1 센서 어레이에서의 정전 용량의 변화에 대하여 설명하는 도면.
도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 제1 응답 신호의 예를 도시하는 도면.
도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 제2 응답 신호의 예를 도시하는 도면.
도 9a는 본 발명의 실시예에 따른 제1 응답 신호의 맵의 예를 도시하는 도면.
도 9b는 본 발명의 실시예에 따른 제2 응답 신호의 맵의 예를 도시하는 도면.
도 9c는 본 발명의 실시예에 따른 판정 결과 맵의 예를 도시하는 도면.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 지엽 두께 검출 장치의 제1 변형예에 대하여 설명하는 도면.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 지엽 두께 검출 장치의 제2 변형예에 대하여 설명하는 도면.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 도 3～도 11에 기초하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지엽 두께 검출 장치의 동작 원리를 설명하는 도면이다.

도 3에 도시한 지엽 두께 검출 장치(300)는, 지폐나 카피지 등의 지엽(304)을 삽입하면 정전 용량이 변화되는 제1 센서(301) 및 제2 센서(302)와, 제1 센서(301)와 제2 센서(302)로부터 각각 얻는 신호(예를 들면, 도 8a나 도 8b에 도시하는 신호. 이하, 「응답 신호」라고 함)로부터 지엽(304)의 두께를 검출하는 두께 검출부(303)를 구비한다.

제1 센서(301)는, 제1 인가 전극과 제1 검출 전극으로 이루어지는 복수의 정전 용량 센서(이하, 정전 용량 센서를 간단히 「센서」라고 함)로 구성된다. 또한, 제1 인가 전극은 1개의 공통의 전극으로 구성하여도 된다.

또한, 제1 센서(301)의 각 센서에는, 제1 검출 전극에서의 전류를 검출하는 전류 검출 회로가 구비된다. 이하, 이 전류 검출 회로가 검출하는 신호를 「제1 응답 신호」라고 한다.

여기서, 본 실시예에서는, 센서를 구성하는 대향 전극 중, 입력 신호의 인가 시에 높은 전위가 공급되는 측의 전극을 「인가 전극」으로 한다. 그리고, 다른 한쪽의 전극, 즉, 전류의 계측 대상으로 되는 측의 전극을 「검출 전극」으로 한다. 이하 동일하다.

제2 센서(302)는, 제2 인가 전극과 제2 검출 전극으로 이루어지는 복수의 센서로 구성된다. 또한, 제1 인가 전극과 마찬가지로, 제2 인가 전극은 1개의 공통의 전극으로 구성하여도 된다.

또한, 제1 센서(301)와 마찬가지로, 제2 센서(302)의 각 센서에는, 제2 검출 전극에서의 전류를 검출하는 전류 검출 회로가 구비된다. 이하, 이 전류 검출 회로가 검출하는 신호를 「제2 응답 신호」라고 한다.

그리고, 제1 센서(301)와 제2 센서(302)는, 각 전극 사이를 지엽(304)의 반송로 a가 통과하도록 배치된다. 단, 제1 센서(301)에서의 제1 인가 전극과, 제2 센서(302)에서의 제2 인가 전극이 반송로 a를 개재하여 서로 반대로 위치하도록 배치되어 있다.

따라서, 지엽(304)이 반송로 a를 따라서 x방향으로 반송되면, 지엽(304)은 제1 센서(301)의 전극 사이를 통과하고, 또한, 제2 센서(302)의 전극 사이를 통과 하게 된다.

두께 검출부(303)는, 제1 센서(301) 및 제2 센서(302)로부터 각각 제1 응답 신호, 제2 응답 신호를 취득한다. 그리고, 제1 응답 신호와 제2 응답 신호에 대하여 비교를 행하고, 비교의 결과로부터 지엽(304)의 두께의 변화가, 부착된 테이프 등의 이물에 의한 것인지, 접힌 곳에 의한 것인지를 판단한다.

예를 들면, 두께 검출부(303)는, 제1 응답 신호로부터 소정의 레벨의 신호를 추출한다. 마찬가지로, 제2 응답 신호로부터 소정의 레벨의 신호를 추출한다. 그리고, 추출한 양 신호를 비교한다. 추출한 양 신호가 일치하는 경우, 그 지엽(304)의 두께의 변화는, 부착된 테이프 등의 이물에 의한 것이라고 판단한다(일치하지 않는 경우, 그 지엽(304)의 두께의 변화는, 접힌 곳에 의한 것이라고 판단한다).

또한, 도시하지 않은 신호원이, 제1 센서(301)에서의 각 센서와, 제2 센서(302)에서의 각 센서와 접속되어, 각 센서에 대하여 동상 신호를 공급한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지엽 두께 검출 장치(300)의 구체적인 구성의 예를 도시하는 도면이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 지엽 두께 검출 장치(300)는, 정전 용량의 변화를 검출하는 제1 센서 어레이(401)와, 제1 응답 신호를 검출하는 제1 전류 검출 회로(402)와, 정전 용량의 변화를 검출하는 제2 센서 어레이(403)와, 제2 응답 신호를 검출하는 제2 전류 검출 회로(404)와, 제1 및 제2 응답 신호로부터 지엽(304)의 두께를 검출하는 두께 검출부(405)를 구비한다.

제1 센서 어레이(401)는, 제1 인가 전극(401a(1), 401b(1), …, 및 401e(1))과, 제1 검출 전극(401a(2), 401b(2), …, 및 401e(2))을 구비한다.

이하, 제1 인가 전극(401a(1), 401b(1), …, 및 401e(1))을 총칭하여 「제1 인가 전극」, 제1 검출 전극(401a(2), 401b(2), …, 및 401e(2))을 총칭하여 「제1 검출 전극」이라고 한다.

제1 인가 전극(401a(1))과 제1 검출 전극(401a(2)), 제1 인가 전극(401b(1))과 제1 검출 전극(401b(2)), …, 제1 인가 전극(401e(1))과 제1 검출 전극(401e(2))은, 각각 캐패시터를 구성하는 센서이며, 소정의 정전 용량을 구비한다.

제1 전류 검출 회로(402)는, 제1 검출 전극과 접속하여 각 전극의 전류를 검출한다. 즉, 제1 센서 어레이(401)로부터 제1 응답 신호를 취득한다. 그리고, 두께 검출부(405)에 통지한다.

제2 센서 어레이(403)는, 제2 인가 전극(403a(1), 403b(1), …, 및 403e(1))과, 제2 검출 전극(403a(2), 403b(2), …, 및 403e(2))을 구비한다.

이하, 제2 인가 전극(403a(1), 403b(1), …, 및 403e(1))을 총칭하여 「제2 인가 전극」, 제2 검출 전극(403a(2), 403b(2), …, 및 403e(2))을 총칭하여 「제2 검출 전극」이라고 한다.

그리고, 제2 인가 전극(403a(1))과 제2 검출 전극(403a(2)), 제2 인가 전극(403b(1))과 제2 검출 전극(403b(2)), …, 제2 인가 전극(403e(1))과 제2 검출 전극(403e(2))은, 각각 캐패시터를 구성하는 센서이며, 소정의 정전 용량을 구비한다.

제2 전류 검출 회로(404)는, 제2 검출 전극과 접속하여 각 전극의 전류를 검출한다. 즉, 제2 센서 어레이(403)로부터 제2 응답 신호를 취득한다. 그리고, 두께 검출부(405)에 통지한다.

여기서, 제1 센서 어레이(401) 및 제2 센서 어레이(403)는, 각 전극 사이를 지엽(304)의 반송로 a가 통과하도록 설치된다.

이 때, 제1 센서 어레이(401) 및 제2 센서 어레이(403)는, 제1 인가 전극이 반송로 a의 상측에 위치하는 것에 대하여, 제2 인가 전극이 반송로 a의 하측에 위치하도록 배치된다.

즉, 제1 센서 어레이(401)에서의 제1 인가 전극과, 제2 센서 어레이(403)에서의 제2 인가 전극이 반송로 a를 개재하여 서로 반대로 위치하도록, 제1 센서 어레이(401)와 제2 센서 어레이(403)가 배치되어 있다.

두께 검출부(405)는, 전술한 바와 같이, 제1 전류 검출 회로(402) 및 제2 전류 검출 회로(404)로부터, 각각 제1 응답 신호, 제2 응답 신호를 취득한다. 그리고, 제1 응답 신호 및 제2 응답 신호로부터 소정의 레벨 이상의 신호를 추출하고, 양 신호를 비교한다. 양 신호가 일치하는 경우, 지엽(304)에 테이프 등의 이물이 부착되었다고 판단한다(양 신호가 일치하지 않는 경우, 지엽(304)에 접힌 곳이 생겨 있다고 판단한다).

또한, 구성의 이해를 용이하게 하기 위해서 도시하고 있지 않지만, 제1 센서 어레이(401)에서의 제1 인가 전극과, 제2 센서 어레이(403)에서의 제2 인가 전극에는, 정현파 신호 등의 입력 신호를 공급하는 신호원이 접속되어 있다.

지엽(304)은, 반송로 a를 따라서 반송 방향 x로 반송된다. 또한, 지엽(304)의 반송은, 예를 들면, 2개의 롤러를 이용하여 지엽(304)을 협지하면서 반송로에 송출하는 등의 종래 기술을 이용하여 행하면 되므로, 그 상세에 대한 설명은 생략한다. 반송로 a를 따라서 반송되는 지엽(304)은, 제1 센서 어레이(401)의 전극 사이를 통과한다. 그리고, 제2 센서 어레이(403)의 전극 사이를 통과한다.

이상의 구성에서, 도 3에 도시한 제1 센서(301)는, 제1 센서 어레이(401) 및 제1 전류 검출 회로(402)에 대응한다. 또한, 제2 센서(302)는, 제2 센서 어레이(403) 및 제2 전류 검출 회로(404)에 대응한다. 또한, 두께 검출부(303)는, 두께 검출부(405)에 대응한다.

또한，이상의 설명에서는, 간단하게 하기 위해서, 5개의 인가 전극 및 검출 전극을 구비한 경우의 제1 및 제2 센서 어레이에 대하여 나타냈지만, 인가 전극 및 검출 전극의 수를 한정하는 취지가 아닌 것은 당연하다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제1 센서 어레이(401)의 구체적인 구성의 예를 도시하는 도면이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 제1 센서 어레이(401)는, 제1 인가 전극(401a(1))과 제1 검출 전극(401a(2)), 제1 인가 전극(401b(1))과 제1 검출 전극(401b(2)), …, 제1 인가 전극(401e(1))과 제1 검출 전극(401e(2))은, 각각 캐패시터를 구성한다.

신호원(501)은, 제1 인가 전극(401a(1), 401b(1), …, 및 401e(1))과 각각 접속되어, 정현파 신호 등을 공급한다.

제1 검출 전극(401a(2), 401b(2), …, 및 401e(2))은, 제1 전류 검출 회로(402)를 구성하는 전류 검출 회로(402a, 402b, …, 402e)와 각각 접속된다. 각전류 검출 회로(402a, 402b, …, 402e)에서 검출된 신호는, 두께 검출부(405)에 보내어진다.

또한, 도 5에는, 제1 센서 어레이(401)의 구체적인 구성의 예에 대해서만 설명하였지만, 제2 센서 어레이(403)도 마찬가지의 구성이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제1 센서 어레이(401)가 구비하는 전류 검출 회로(402a～402e)에 대하여 구체적인 구성을 도시하는 도면이다. 또한, 도 6에는, 전류 검출 회로(402a)의 구성예에 대해서만 도시하고 있다. 다른 전류 검출 회로(402b～402e)에 대해서도 마찬가지의 구성이다.

본 실시예에 따른 검출 회로(402a)는, 도 6에 도시한 바와 같이, 저항 R과 오피 앰프 A로 구성되는 전류 전압 변환 회로이고, 입력에 제1 인가 전극(401a(1))과 제1 검출 전극(401a(2))으로 이루어지는 캐패시터 C와 접속된다. 또한，이 구성은, 자동 평형 브릿지 회로라고 불리는 경우도 있다.

또한, 검출 회로(402a)를 도 6에 도시한 회로에 한정하는 취지는 아니다. 예를 들면, 제1 검출 전극(401a(2))에서의 전류를 계측하여 제1 응답 신호를 얻는 것이 가능한 회로이면 된다.

여기서, 접힌 곳이 생겨 있는 지엽(304)이 제1 센서 어레이(401)에 삽입된 경우의 정전 용량의 변화에 대하여 도 7a 및 도 7b를 이용하여 설명한다. 도 7a 및 도 7b는, 반송 방향 x에 대하여 수직한 면에서 제1 센서 어레이(401)를 절단한 경우의 단면을 도시하는 도면이다.

도 7a는, 지엽(304)의 접힌 곳의 볼록부가 제1 검출 전극측으로 되는 경우에서의 제1 센서 어레이(401)의 전기력선을 모식적으로 도시하고 있다. 공기에 비해 유전율이 큰 지엽(304)의 부분에 전기력선이 빨아당겨지는 현상이 생긴다. 따라서, 접힌 곳의 볼록부측이 제1 검출 전극측을 향하고 있는 경우, 제1 인가 전극으로부터 나온 전기력선은 서서히 볼록부에 접근해 가서, 그대로 제1 검출 전극에 입력된다.

제1 검출 전극에서의 전류는, 제1 검출 전극에 유기되는 전하량, 즉 제1 검출 전극에 입력되는 전기력선의 수(전계의 적분)로 정해진다. 도 7a에 도시한 전기력선은, 볼록부 부근에 집중되므로, 볼록부 부근의 제1 검출 전극(401c(2))의 전류가 커진다. 따라서, 예를 들면, 도 8a에 도시한 응답 신호 B가 얻어진다.

한편, 도 7b는, 지엽(304)의 접힌 곳의 볼록부가 제1 인가 전극측으로 되는 경우에서의 제1 센서 어레이(401)의 전기력선을 모식적으로 도시하고 있다. 전술한 바와 같이, 공기에 비해 유전율이 큰 지엽(304)의 부분에 전기력선이 빨아당겨지는 현상이 생기므로, 제1 인가 전극으로부터 나온 전기력선은 접힌 곳의 정점으로부터 끝자락을 향하여 분산되어 제1 검출 전극에 입력된다. 그 결과, 볼록부 부근의 전기력선이 분산되므로, 볼록부 부근의 제1 검출 전극(401c(2))의 전류가 작아진다. 따라서, 예를 들면, 도 8b에 도시한 응답 신호 B가 얻어진다.

여기서, 지엽(304)에 테이프가 부착되어 있는 경우, 비유전률이 1보다 큰 물질이 지엽(304)에 부착되게 되므로, 테이프가 제1 인가 전극측의 면에 부착되어 있어도, 제1 검출 전극측의 면에 부착되어 있어도, 그 테이프의 부착 위치에서는 전류가 증가된다. 따라서, 예를 들면, 도 8a 및 도 8b에 도시한 응답 신호 A가 얻어진다.

도 8a 및 도 8b는, 본 발명의 실시예에 따른 제1 센서 어레이(401)로부터 검출되는 제1 응답 신호와, 제2 센서 어레이(403)로부터 검출되는 제2 응답 신호의 예를 도시하는 도면이다. 또한, 양 신호를 나타내는 그래프의 횡축은, 검출 채널이므로, 실제로는 각 검출 채널에 대한 전류가 플롯된 이산적인 그래프로 되지만, 알기 쉽게 하기 위해서 연속적인 실선으로 나타내고 있다.

도 8a 및 도 8b에 도시한 응답 신호는, 제1 검출 전극측에 접힌 곳의 볼록부가 있는 접힌 곳과 테이프 등의 이물이 붙어 있는 지엽(304)을, 제1 센서 어레이(401)와 제2 센서 어레이(403)에 통과시킨 경우의 응답 신호를 나타낸다.

도 8a는 제1 응답 신호를 나타내고 있다. 지엽에 테이프 등의 이물이 부착되어 있으므로, 그 부근의 제1 검출 전극의 전류가 커지게 되어, 응답 신호 A를 얻는다. 또한, 제1 센서 어레이(401) 내에서는, 지엽(304)의 접힌 곳의 볼록부가 제1 검출 전극측으로 되므로, 도 7a에 도시한 상태로 된다. 따라서, 볼록부 부근의 제1 검출 전극의 전류가 커지게 되어, 응답 신호 B를 얻는다.

도 8b는 제2 응답 신호를 나타내고 있다. 지엽에 테이프 등의 이물이 부착되어 있으므로, 그 부근의 제2 검출 전극의 전류가 커지게 되어, 응답 신호 A를 얻는다. 또한, 제2 센서 어레이(403) 내에서는, 지엽(304)의 접힌 곳의 볼록부가 제2 인가 전극측으로 되므로, 도 7b에 도시한 상태와 마찬가지의 상태로 된다. 따라서, 볼록부 부근의 제2 검출 전극의 전류가 작아지게 되어, 응답 신호 B를 얻는다.

본 실시예에 따른 두께 검출 장치(300)에서는, 두께 검출부(405)가, 지엽(304)이 제1 센서 어레이(401) 및 제2 센서 어레이(403) 내를 통과하고 있는 동안의 응답 신호를 기억한다. 그리고, 제1 응답 신호의 맵(도 9a에 도시하는 맵)과 제2 응답 신호의 맵(도 9b에 도시하는 맵)을 작성하고, 양 맵으로부터 판정 결과 맵을 생성하여 이물을 검출한다. 이하, 두께 검출부(405)의 구체적인 처리를 설명한다.

(1) 제1 및 제2 응답 신호의 취득을 개시한다.

(2) 제1 응답 신호를 취득한다. 최초로 취득한 시각을 t1로 한다.

(3) 제1 응답 신호와, 지엽(304)의 두께에 대응하는 신호 레벨(이하, 「제1 임계값」이라고 함)을 비교하여 지엽(304) 부분의 신호를 추출한다. 그리고, 도시하지 않은 기억부 등에 기억한다.

(4) (3)의 처리에서 추출한 신호와, 지엽(304)의 접힌 곳이나 이물(이하, 「접힌 곳 등」이라고 함)의 부착에 대응하는 신호 레벨(이하, 「제2 임계값」이라고 함)을 비교하여 지엽(304)의 접힌 곳 등의 부분의 신호를 추출한다. 그리고, 기억부 등에 기억한다. 또한, 본 실시예에서는, 제1 임계값의 1.5배의 신호 레벨을 제2 임계값으로서 이용하고 있다.

(5) 제2 응답 신호를 취득한다. 최초로 취득한 시각을 t2로 한다.

(6) 제2 응답 신호와, 제1 임계값을 비교하여 지엽(304) 부분의 신호를 추출한다. 그리고, 기억부 등에 기억한다.

(7) (6)의 처리에서 추출한 신호와, 제2 임계값을 비교하여 지엽(304)의 접힌 곳 등의 부분의 신호를 추출한다. 그리고, 기억부 등에 기억한다.

(8) 제1 응답 신호를 검출하고 있는 동안은 (2)～(4)의 처리를 반복하고, 제2 응답 신호를 검출하고 있는 동안은 (5)～(7)의 처리를 반복한다.

이상의 처리를 행함으로써, 도 9a에 도시한 제1 응답 신호의 맵(이하, 「제1 응답 신호 맵」이라고 함)과, 도 9b에 도시한 제2 응답 신호의 맵(이하, 「제2 응답 신호 맵」이라고 함)이 생성된다.

또한, 도 9a 및 도 9b에서, 도트 패턴부 p는 제1 임계값 이상의 신호를 나타내고, 사선부 q는 제2 임계값 이상의 신호를 나타내고 있다. 따라서, 사선부 q는, 지엽(304)의 접힌 곳이나 테이프 등의 이물에 의해 두께가 변화된 부분을 나타내고 있다.

(9) (2)～(7)의 처리가 종료되면, 제1 응답 신호 맵과 제2 응답 신호 맵을 비교한다. 그리고, 양 맵 모두 제2 임계값을 초과한 신호를 추출하여 맵(이하, 「판정 결과 맵」이라고 함)을 생성한다.

또한, 제1 응답 신호 맵의 취득 개시 시각 t1과 제2 응답 신호 맵의 취득 개시 시각 t2는 상이하지만，t2-t1만큼 제2 응답 신호 맵의 시간을 보정하고 나서 양 맵에 대하여 비교를 행하면 된다.

(10) (9)의 처리에 의해, 도 9c에 도시한 판정 결과 맵을 얻는다. 그리고,이 맵에 의해 나타내어진 검게 칠한 부분 r이 지엽(304)에 부착된 테이프 등의 이물이라고 판단한다.

이상에 설명한 실시예에서는, 제1 인가 전극(401a(1))과 제1 검출 전극(401a(2)), 제1 인가 전극(401b(1))과 제1 검출 전극(401b(2)), …, 제1 인가 전극(401e(1))과 제1 검출 전극(401e(2))이, 각각 캐패시터를 구성하는 제1 센서 어레이(401)를 예로 설명하였지만, 도 7a 및 도 7b의 설명으로부터도 명백해지는 바와 같이, 제1 인가 전극은 1개의 공통 전극이어도 된다.

마찬가지로, 제2 인가 전극(403a(1))과 제2 검출 전극(403a(2)), 제2 인가 전극(403b(1))과 제2 검출 전극(403b(2)), …, 제2 인가 전극(403e(1))과 제2 검출 전극(403e(2))은, 각각 캐패시터를 구성하는 제2 센서 어레이(403)를 예로 설명하였지만, 제2 인가 전극은 1개의 공통 전극이어도 된다. 이하에 그 구성예를 설명한다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 지엽 두께 검출 장치(300)의 제1 변형예를 도시하는 도면이다.

도 10에 도시한 지엽 두께 검출 장치(1000)는, 정전 용량의 변화를 검출하는 제1 센서(1001) 및 제2 센서(1002)와, 제1 응답 신호를 검출하는 제1 전류 검출 회로(402)와, 제2 응답 신호를 검출하는 제2 전류 검출 회로(404)와, 제1 및 제2 응답 신호로부터 지엽(304)의 두께를 검출하는 두께 검출부(405)를 구비한다. 또한, 이하에 설명하는 제1 가드 전극(1001(2), 1001(3)), 제2 가드 전극(1002(2) 및 1002(3))은 필수적인 구성 요소는 아니다.

제1 센서(1001)는, 제1 인가 전극(1001(1))과, 제1 검출 전극(401a(2), 401b(2), …, 및 401e(2))과, 제1 가드 전극(1001(2) 및 1001(3))을 구비한다.

제1 인가 전극(1001(1))은, 제1 검출 전극(401a(2), 401b(2), …, 401e(2)), 제1 가드 전극(1001(2) 및 1001(3))에 공통의 인가 전극이다.

이 제1 인가 전극(1001(1))의 크기는, 제1 검출 전극(401a(2), 401b(2), …, 401e(2))의 크기와, 제1 가드 전극(1001(2) 및 1001(3))의 크기를 합한 크기와 동등한 크기이다. 또한, 제1 가드 전극(1001(2) 및 1001(3))을 이용하지 않는 경우, 제1 인가 전극(1001(1))의 크기는, 제1 검출 전극(401a(2), 401b(2), … 및 401e(2))을 합한 크기와 동등한 크기로 하면 된다.

그리고, 제1 인가 전극(1001(1))과, 제1 검출 전극(401a(2), 401b(2), …, 및 401e(2))은 각각 캐패시터를 구성하고, 소정의 정전 용량을 구비한다.

제1 가드 전극(1001(2))과 제1 가드 전극(1001(3))은, 제1 검출 전극(401a(2), 401b(2), …, 401e(2))을 사이에 두도록 배치된다. 그리고, 제1 검출 전극과 동전위(예를 들면, 0V)에 접속된다.

이 제1 가드 전극(1001(2) 및 1001(3))을 구비함으로써, 전기력선이 대향 전극 밖으로 퍼지게 되는 현상을 억제할 수 있으므로, 예를 들면, 전극 사이에 아무것도 없는 상태에서는, 제1 인가 전극(1001(1))으로부터, 제1 검출 전극(401a(2), 401b(2), …, 및 401e(2)) 각각에 대하여 수직으로 전기력선이 입력된다.

따라서, 대향 전극 사이에 생기는 전기력선의 조밀을 방지할 수 있으므로, 지엽(304)의 대향 전극 사이에서의 위치에 의존하지 않는 응답 신호를 얻는 것이 가능하게 된다.

제2 센서(1002)는, 제2 인가 전극(1002(1))과, 제2 검출 전극(403a(2), 403b(2), …, 및 403e(2))과, 제1 가드 전극(1002(2) 및 1002(3))을 구비한다.

제2 인가 전극(1002(1))은, 제2 검출 전극(403a(2), 403b(2), …, 및 403e(2), 제2 가드 전극(1002(2) 및 1002(3))에 공통의 인가 전극이다.

이 제2 인가 전극(1002(1))의 크기는, 제2 검출 전극(403a(2), 403b(2), …, 403e(2))의 크기와, 제2 가드 전극(1002(2) 및 1002(3))의 크기를 합한 크기와 동등하다. 또한, 제2 가드 전극(1002(2) 및 1002(3))을 이용하지 않는 경우, 제2 인가 전극(1002(1))의 크기는, 제2 검출 전극(403a(2), 403b(2), … 및 403e(2))을 합한 크기와 동등한 크기로 하면 된다.

그리고, 제2 인가 전극(1002(1))과, 제2 검출 전극(403a(2), 403b(2), …, 및 403e(2))은 각각 캐패시터를 구성하고, 소정의 정전 용량을 구비한다.

제2 가드 전극(1002(2))과 제2 가드 전극(1002(3))은, 제2 검출 전극(403a(2), 403b(2), …, 403e(2))을 사이에 두도록 배치된다. 그리고, 제2 검출 전극과 동전위(예를 들면, 0V)에 접속된다.

제1 센서(1001)와 마찬가지로，이 제2 가드 전극(1002(2) 및 1002(3))을 구비함으로써, 전기력선이 대향 전극 밖으로 퍼지게 되는 현상을 억제할 수 있다. 그 결과, 대향 전극 사이에 생기는 전기력선의 조밀을 방지할 수 있으므로, 지엽(304)의 대향 전극 사이에서의 위치에 의존하지 않는 응답 신호를 얻는 것이 가능하게 된다.

이상에 설명한 실시예 및 제1 변형예에서는, 2개의 센서 어레이(제1 센서 어레이(401)와 제2 센서 어레이(403)) 또는 센서(제1 센서(1001)와 제2 센서(1002))를 사용한 경우에 대하여 설명하였지만, 센서 어레이가 1개이어도 된다. 이하에 그 구성예를 설명한다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 지엽 두께 검출 장치(300)의 제2 변형예를 도시하는 도면이다.

도 11에 지엽 두께 검출 장치(1100)는, 정전 용량의 변화를 검출하는 센서 어레이(1101)와, 제1 응답 신호를 검출하는 제1 전류 검출 회로(402)와, 제2 응답 신호를 검출하는 제2 전류 검출 회로(404)와, 제1 및 제2 응답 신호로부터 지엽(304)의 두께를 검출하는 두께 검출부(405)를 구비한다.

센서 어레이(1101)는, 제1 검출 전극(401a(2), 401b(2), …, 및 401e(2))과, 제2 검출 전극(403a(2), 403b(2), …, 및 403e(2))을 구비한다.

그리고, 제1 검출 전극(401a(2))과 제2 검출 전극(403a(2)), 제1 검출 전극(401b(2))과 제2 검출 전극(403b(2)), …, 제1 검출 전극(401e(2))과 제2 검출 전극(403e(2))은, 각각 캐패시터를 구성하고, 소정의 정전 용량을 구비한다.

여기서, 제2 검출 전극(403a(2), 403b(2), …, 및 403e(2))을, 제1 인가 전극(401a(1), 401b(1), …, 및 401e(1))이라고 생각하면, 도 4에 도시한 제1 센서 어레이(401)와 동일한 구성으로 된다.

또한, 제1 검출 전극(401a(2), 401b(2), …, 및 401e(2))을, 제2 인가 전극(403a(1), 403b(1), …, 및 403e(1))이라고 생각하면, 도 4에 도시한 제2 센서 어레이(403)와 동일한 구성으로 된다.

따라서, 센서 어레이(1101)에 공급하는 정현파 신호 등의 입력 신호를, 일정 간격마다 반전함과 함께, 제1 검출 전극과 제2 검출 전극으로부터 교대로 응답 신호를 취득함으로써 제1 응답 신호와 제2 응답 신호를 취득하는 것이 가능하게 된다.

이상에 설명한 바와 같이, 지엽 두께 검출 장치(300)는, 제1 센서 어레이(401)로부터 제1 응답 신호를 취득하고, 제2 센서 어레이(403)로부터 제2 응답 신호를 취득한다. 그리고, 제1 응답 신호와 제2 응답 신호를 비교한다.

여기서, 제1 센서 어레이(401)에서의 제1 인가 전극과, 제2 센서 어레이(403)에서의 제2 인가 전극이 반송로 a를 개재하여 서로 반대로 위치하도록, 제1 센서 어레이(401)와 제2 센서 어레이(403)가 배치되므로, 양 센서 어레이에 동상의 입력 신호를 공급한 경우, 제1 센서 어레이(401)를 통과하는 지엽(304)에 대한 전기력선의 방향과, 제2 센서 어레이(403)를 통과하는 지엽(304)에 대한 전기력선의 방향이 역방향으로 된다.

지엽(304)에 접힌 곳이 있는 경우에는, 지엽(304)에 대한 전기력선의 방향에 따라서 캐패시터의 정전 용량이 변화되므로, 제1 응답 신호와 제2 응답 신호에서 서로 다른 신호로 된다.

따라서, 제1 응답 신호와 제2 응답 신호를 비교함으로써, 지엽(304)의 접힌 곳에 의한 신호의 변화를 제거하여, 지엽(304)에 부착된 테이프 등의 이물에 의한 신호의 변화를 추출하는 것이 가능하게 된다.

[산업상 이용가능성]

그 결과, 지엽(304)에 테이프 등의 이물이 부착되어 있는지의 여부를 판별하는 것이 가능하게 된다. 또한, 제1 변형예나 제2 변형예에 대해서도 동일한 이유로부터 두께 검출 장치(300)와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

Claims

대향하는 전극을 갖는 센서로서, 그 전극 사이에 지엽(紙葉)의 반송로가 배치되도록 설치된 센서에서의 정전 용량의 변화로부터, 상기 반송로를 따라서 반송되는 지엽의 두께를 검출하는 지엽 두께 검출 장치로서,
대향하는 제1 인가 전극과 제1 검출 전극으로 이루어지는 센서로서, 그 제1 검출 전극에서의 전류를 검출하는 전류 검출 회로를 접속한 제1 센서와,
대향하는 제2 인가 전극과 제2 검출 전극으로 이루어지는 센서로서, 그 제2 검출 전극에서의 전류를 검출하는 전류 검출 회로를 접속하고, 상기 제1 인가 전극과 상기 제2 인가 전극이 상기 반송로를 통하여 서로 반대로 배치되도록 설치된 제2 센서와,
상기 제1 센서에서의 전류 검출 회로가 검출하는 제1 응답 신호와, 상기 제2 센서에서의 전류 검출 회로가 검출하는 제2 응답 신호를 취득하고, 상기 제1 응답 신호와 상기 제2 응답 신호의 비교의 결과로부터 이물(異物)에 의한 상기 지엽의 두께의 변화를 검출하는 두께 검출부
를 구비하는 지엽 두께 검출 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 센서에서의 상기 제1 검출 전극과 상기 제2 센서에서의 상기 제2 검출 전극은, 각각 복수의 전극으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 지엽 두께 검출 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 센서에서의 상기 제1 인가 전극과 상기 제2 센서에서의 상기 제2 인가 전극은, 각각 단일의 전극으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 지엽 두께 검출 장치.
제1항에 있어서,
상기 두께 검출부는, 상기 제1 응답 신호에서 소정의 신호 레벨을 초과한 부분과, 상기 제2 응답 신호에서 상기 소정의 신호 레벨을 초과한 부분을 비교하고, 그 비교의 결과가 일치한 경우에, 상기 지엽에 이물이 부착되어 있다고 판단하는 것을 특징으로 하는 지엽 두께 검출 장치.
제1항에 있어서,
상기 두께 검출부는, 상기 제1 응답 신호에서 소정의 신호 레벨을 초과한 부분과, 상기 제2 응답 신호에서 상기 소정의 신호 레벨을 초과한 부분을 비교하고, 그 비교의 결과가 일치하지 않는 경우에, 상기 지엽에 접힌 곳이 생겨 있다고 판단하는 것을 특징으로 하는 지엽 두께 검출 장치.
대향하는 전극을 갖는 센서로서, 그 전극 사이에 지엽의 반송로가 배치되도록 설치된 센서에서의 정전 용량의 변화로부터, 상기 반송로를 따라서 반송되는 지엽의 두께를 검출하는 지엽 두께 검출 장치로서,
대향하는 제1 전극과 제2 전극으로 이루어지는 센서로서, 그 제2 전극에 전류를 검출하는 제1 전류 검출 회로를 접속하고, 상기 제1 전극에 전류를 검출하는 제2 전류 검출 회로를 접속한 센서와,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 일정 간격으로 교대로 입력 신호를 공급함으로써, 상기 제1 전류 검출 회로가 검출하는 제1 응답 신호와, 상기 제2 전류 검출 회로가 검출하는 제2 응답 신호를 일정 간격마다 교대로 취득하고, 상기 제1 응답 신호와 상기 제2 응답 신호의 비교의 결과로부터 이물에 의한 상기 지엽의 두께의 변화를 검출하는 두께 검출부
를 구비하는 지엽 두께 검출 장치.
제6항에 있어서,
상기 제1 센서에서의 상기 제1 검출 전극과 상기 제2 센서에서의 상기 제2 검출 전극은, 각각 복수의 전극으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 지엽 두께 검출 장치.
제6항에 있어서,
상기 두께 검출부는, 상기 제1 응답 신호에서 소정의 신호 레벨을 초과한 부분과, 상기 제2 응답 신호에서 상기 소정의 신호 레벨을 초과한 부분을 비교하고, 그 비교의 결과가 일치한 경우에, 상기 지엽에 이물이 부착되어 있다고 판단하는 것을 특징으로 하는 지엽 두께 검출 장치.
제6항에 있어서,
상기 두께 검출부는, 상기 제1 응답 신호에서 소정의 신호 레벨을 초과한 부분과, 상기 제2 응답 신호에서 상기 소정의 신호 레벨을 초과한 부분을 비교하고, 그 비교의 결과가 일치하지 않는 경우에, 상기 지엽에 접힌 곳이 생겨 있다고 판단하는 것을 특징으로 하는 지엽 두께 검출 장치.