超音波検査装置、及び超音波検査装置を備える紙葉類処理装置
【課題】より高い精度で検査を行うことができる超音波検査装置、及び超音波検査装置を備える紙葉類処理装置を提供する。
【解決手段】超音波検出装置１３５は、送信部５０と受信部６０と仕切部材７０とを備える。送信部５０は、紙葉類７が搬送される搬送面Ｐに対して所定の角度θで設けられ、前記搬送面Ｐに対して超音波を射出する。受信部６０は、超音波を検出するチャネルを複数備え、チャネルに入射する超音波を検出する。仕切部材７０は、前記送信部５０から射出されて、前記受信部６０の走査方向における前記紙葉類の端部を回折する回折波を遮蔽する。
【解決手段】超音波検出装置１３５は、送信部５０と受信部６０と仕切部材７０とを備える。送信部５０は、紙葉類７が搬送される搬送面Ｐに対して所定の角度θで設けられ、前記搬送面Ｐに対して超音波を射出する。受信部６０は、超音波を検出するチャネルを複数備え、チャネルに入射する超音波を検出する。仕切部材７０は、前記送信部５０から射出されて、前記受信部６０の走査方向における前記紙葉類の端部を回折する回折波を遮蔽する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、超音波検査装置、及び超音波検査装置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。紙葉類処理装置は、検査装置の検査結果に基づいて、紙葉類を区分して集積する。
【０００３】
紙葉類処理装置は、例えば、紙葉類に貼付されたテープなどの異物を検出する。紙葉類処理装置は、異物が付着している紙葉類を再流通に適さない紙葉類であると判定する。例えば、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、紙葉類に貼付されているテープなどの異物の有無を検出する。
【０００４】
超音波を照射する送信センサ及び透過波を検出する受信センサは、紙葉類の寸法に対して充分な走査範囲を備える。送信センサから出力される超音波の中には、紙葉類の端部において回折する超音波が存在する。紙葉類の端部を回折する超音波（回折波）は、受信センサの紙葉類と重なる位置に入射する可能性がある。この結果、紙葉類の端部の検出が困難であるという課題がある。
【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】
そこで、より高い精度で検査を行うことができる超音波検査装置、及び超音波検査装置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】
【０００７】
一実施形態に係る超音波検査装置は、送信部と受信部と仕切部材とを備える。送信部は、紙葉類が搬送される搬送面に対して所定の角度で設けられ、前記搬送面に対して超音波を射出する。受信部は、超音波を検出するチャネルを複数備え、チャネルに入射する超音波を検出する。仕切部材は、前記送信部から射出されて、前記受信部の走査方向における前記紙葉類の端部を回折する回折波を遮蔽する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【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、一実施形態に係る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、一実施形態に係る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、一実施形態に係る超音波検査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、一実施形態に係る超音波検査装置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、一実施形態に係る超音波検査装置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、一実施形態に係る超音波検査装置の構成例について説明するための説明図である。
【図８】図８は、一実施形態に係る超音波検査装置の構成例について説明するための説明図である。
【図９】図９は、一実施形態に係る超音波検査装置の構成例について説明するための説明図である。
【図１０】図１０は、一実施形態に係る超音波検査装置の構成例について説明するための説明図である。
【図１１】図１１は、一実施形態に係る超音波検査装置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、一実施形態に係る超音波検査装置の構成例について説明するための説明図である。
【図１３】図１３は、一実施形態に係る超音波検査装置の構成例について説明するための説明図である。
【図１４】図１４は、一実施形態に係る超音波検査装置の他の構成例について説明するための説明図である。
【図１５】図１５は、一実施形態に係る超音波検査装置の他の構成例について説明するための説明図である。
【図１６】図１６は、一実施形態に係る超音波検査装置の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、一実施形態に係る超音波検査装置の他の構成例について説明するための説明図である。
【図１８】図１８は、一実施形態に係る超音波検査装置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】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、一実施形態に係る超音波検査装置、及び超音波検査装置を備える紙葉類処理装置について詳細に説明する。
【００１０】
図１は、一実施形態に係る紙葉類処理装置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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
取出部１１３は、投入部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。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。
【００１５】
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。
【００１６】
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、超音波検出装置１３５、及び厚み検査部１１９を備えている。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、汚損度、及び真偽などを検知する。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
超音波検出装置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、超音波検出装置１３５は、例えば、紙葉類７の形状を検知する。また、超音波検出装置１３５は、例えば、紙葉類７に貼付するテープなどの異物として検知する。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
主制御部１５１は、画像読取装置１１７、１１８、超音波検出装置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、各種の判定を行う。例えば、主制御部１５１は、紙葉類７の種類（ｃａｔｅｇｏｒｙ）を判定する。
【００２３】
また、主制御部１５１は、紙葉類７の真偽（ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ）を判定する。すなわち、主制御部１５１は、紙葉類７が真券(ｌｅｇａｌ ｓｈｅｅｔ)であるか、偽券(ｉｌｌｅｇａｌ ｓｈｅｅｔ)であるかを判定する。
【００２４】
また、主制御部１５１は、紙葉類７の正損（ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔａｂｌｅ／ｕｎｒｅｃｉｒｃｕｌａｔａｂｌｅ）を検知する。即ち、主制御部１５１は、紙葉類７が再流通可能（ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔａｂｌｅ）な正券（ｆｉｔ ｓｈｅｅｔ）であるか、再流通不可能（ｕｎｒｅｃｉｒｃｕｌａｔａｂｌｅ）な損券（ｕｎｆｉｔ ｓｈｅｅｔ）であるかを判定する。
【００２５】
さらに、主制御部１５１は、紙葉類７が排除券であるか否か判定する。すなわち、主制御部１５１は、偽券と判定された紙葉類７、または厚み検査部１１９により重なりが検知された紙葉類７を、排除券と判定する。すなわち、排除券は、正券及び損券に該当しない紙葉類７である。
【００２６】
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施封を行う。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
ゲート１２５により分岐される先には、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。
【００３３】
また、ゲート１２５により分岐される他方の搬送路の先には、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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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に対する各種の判定における閾値、紙葉類７の供給元の名称、及び処理方法などを入力する。
【００３９】
検査部１１６は、画像読取装置１１７、及び１１８、厚み検査部１１９、超音波検出装置１３５、その他のセンサ類１５４、及びＣＰＵ１５５を備える。
【００４０】
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。
【００４１】
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、紙葉類７に対する各種の判定を行う。
【００４２】
超音波検出装置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。超音波検出装置１３５は、紙葉類７を透過する音波を検出する。また、記憶部１５１ａは、超音波検出装置１３５の検出結果と比較する閾値を予め記憶する。主制御部１５１は、超音波検出装置１３５の検出結果と記憶部１５１ａに記憶されている閾値とに基づいて、紙葉類７に対する各種の判定を行う。
【００４３】
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。例えば、主制御部１５１は、超音波検出装置１３５の検出結果と記憶部１５１ａに記憶されている閾値とに基づいて、紙葉類７に異物が付着しているか否かを判定する。
【００４４】
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。
【００４５】
ＣＰＵ１５５は、画像読取装置１１７、１１８、厚み検査部１１９、超音波検出装置１３５、及びその他のセンサ類１５４などの動作の制御を行う。また、ＣＰＵ１５５は、主制御部１５１とデータの伝送を行う。すなわち、ＣＰＵ１５５は、検査部１１６の各部における検知結果を主制御部１５５に伝送することができる。
【００４６】
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。
【００４７】
例えば、搬送制御部１５２は、超音波検出装置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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
図４は、図２及び図３に示す超音波検出装置１３５の構成例について説明するための説明図である。また、図５は、図４に示す超音波検出装置１３５の一部をある角度から見た図である。
超音波検出装置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。
【００５１】
図４に示すように、超音波検出装置１３５は、送信センサ５０、受信センサ６０、仕切部材７０、及び制御部８０を備える。なお、図４に示す矢印ａは、紙葉類７の搬送方向を示す。また、図５に示す矢印ｂは、送信センサ５０及び受信センサ６０の走査方向を示す。なお、搬送方向ａと走査方向ｂとは互いに直交する。また、矢印ｃは、搬送方向ａと走査方向ｂとを含む面（搬送面Ｐ）に対して垂直方向を示す。
【００５２】
送信センサ５０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送信部である。送信センサ５０は、搬送路１１５を挟んで受信センサ６０と対向する位置に設置される。送信センサ５０は、圧電素子を備える。圧電素子は、圧電体と、圧電体を挟持するように設けられる１対の電極とを有する。
【００５３】
送信センサ５０は、圧電素子の電極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。圧電素子の電極にパルス信号が印加される場合、送信センサ５０は、圧電体を振動させる。この結果、送信センサ５０は、超音波を発生させることができる。
【００５４】
なお、紙葉類７を透過する超音波は、超音波の入射角により透過率が変動する。この為、送信センサ５０は、紙葉類７に対する超音波の入射角が最適となるように設置される。なお、最適角度は、紙葉類７の材質及び構造により異なる。図４に示すように、送信センサ５０は、照射される超音波の向きが、紙葉類７の搬送方向ａに対して角度θを成すように設けられる。
【００５５】
受信センサ６０は、送信センサ５０から送信されて紙葉類７を透過した透過波を検出する受信部である。受信センサ６０は、搬送路１１５を挟んで送信センサ５０と対向する位置に設置される。受信センサ６０は、送信センサ５０と同様に、圧電素子を備える。
【００５６】
受信センサ６０は、圧電体の形状の変化に応じて信号を生成する。受信センサ６０に超音波が照射される場合、圧電体は、超音波の強度及び周期に応じて形状が変化する。即ち、受信センサ６０は、超音波の強度及び周期に応じた信号を生成する。これにより、受信センサ６０は、紙葉類７を透過した透過波を検出する。なお、受信センサ６０は、搬送方向ａに対して送信センサ５０と同じ角度で設置される。
【００５７】
即ち、送信センサ５０及び受信センサ６０は、搬送方向ａに対してθの角度を成す軸Ｓ上に設けられる。送信センサ５０は、軸Ｓと平行に伝播する超音波を出力する。即ち、送信センサ５０は、超音波を出力する面（振動面）が軸Ｓと直交するように設置される。また、受信センサ６０は、超音波が入射する面（振動面）が軸Ｓと直交するように設置される。
【００５８】
なお、受信センサ６０は、図５に示すように、圧電素子がダイシングされて形成される複数のチャネル６０ａ乃至６０ｈを備える。受信センサ６０は、各チャネル毎に超音波を検出し、超音波の強度に応じた信号を生成する。即ち、受信センサ６０の各チャネルは、それぞれ異なる範囲から超音波を検出することができる。なお、このチャネル数は一例であり、チャネル数及び各チャネルのサイズは、受信センサ６０の分解能に応じて決定される。
【００５９】
送信センサ５０は、上記した搬送面Ｐ上の所定の範囲（照射範囲）に対して超音波を照射する。なお、送信センサ５０は、走査方向ｂにおいて、少なくとも紙葉類７が搬送される範囲を含む大きさの照射範囲が形成されるように構成される。
【００６０】
また、受信センサ６０の各チャネルは、上記した搬送面Ｐ上の所定の範囲（検出範囲）からそれぞれ超音波を受信する。受信センサ６０は、各チャネルの検出範囲を合わせた検出範囲が、走査方向ｂにおいて少なくとも紙葉類７が搬送される範囲を含む大きさで形成されるように構成される。
【００６１】
受信センサ６０の各チャネルは、検出範囲に紙葉類７が存在する場合、送信センサ５０から射出されて紙葉類７を透過した超音波（透過波）を検出する。また、受信センサ６０の各チャネルは、検出範囲に紙葉類７が存在しない場合、送信センサ５０から射出されたて受信センサ６０に直接入射する超音波（ダイレクト波）を検出する。
【００６２】
制御部８０は、超音波検出装置１３５の全体の制御を司るものである。制御部８０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。
【００６３】
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。
【００６４】
制御部８０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８０は、送信センサ５０及び受信センサ６０の動作タイミングを制御する。
【００６５】
また、制御部８０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８０は、処理結果を主制御部１５１またはＣＰＵ１５５に伝送することができる。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、超音波検出装置１３５の動作を制御することが出来る。
【００６６】
例えば、制御部８０は、パルス信号を生成する。制御部８０は、生成したパルス信号を送信センサ５０に入力する。送信センサ５０は、入力されるパルス信号に基づいて圧電素子に電圧を印加する。これにより、送信センサ５０は、超音波を射出する。
【００６７】
受信センサ６０は、圧電素子の動作に基づいて、超音波の検出信号を生成する。受信センサ６０は、上記したように複数のチャネル６０ａ乃至６０ｈを備える。受信センサ６０は、各チャネル毎に超音波を検出し、検出信号を生成する。受信センサ６０は、検出信号を制御部８０に伝送する。
【００６８】
制御部８０は、複数のチャネル６０ａ乃至６０ｈにより検出する検出信号を読み取る。制御部８０は、所定間隔毎に受信センサ６０から受信する検出信号を読み取る。これにより、制御部８０は、搬送される紙葉類７の全体から検出信号を取得することができる。
【００６９】
仕切部材７０は、送信センサ５０から出力されて紙葉類７の端部を回折する回折波を遮蔽する。仕切部材７０は、支持部材７１と、仕切り板７２とを備える。
【００７０】
支持部材７１は、仕切り板７２を支持するための部材であり、図５に示すような形状に限定されるものではない。支持部材７１は、受信センサ６０と仕切り板７２との位置関係を保つことができるものであれば、如何なる形状であってもよい。
【００７１】
図６、図７、及び図８は、図５に示す仕切部材７０の構造について説明する為の説明図である。図６は、仕切部材７０をある角度から見た透視図である。また、図７は、支持部材７１を除いた仕切部材７０をある角度から見た図である。また、図８は、仕切部材７０を他の角度から見た図である。
【００７２】
図９は、図４に示す超音波検出装置１３５の一部を走査方向ｂから見た図である。図１０は、図９に示す超音波検出装置１３５の線分Ｘにおける断面を示す図である。また、図１１は、図９に示す超音波検出装置１３５の軸Ｓと平行な線分Ｙにおける断面を示す図である。
【００７３】
仕切り板７２は、搬送方向ａと搬送面Ｐに対する垂直方向ｃとを含む面と平行な平面を備える。仕切り板７２は、例えばポリ塩化ビニールなどにより構成されるが、この構成に限定されない。仕切り板７２は、少なくとも紙葉類７を回折する回折波を遮蔽することができるものであれば如何なるものであってもよい。物質の厚み及び密度によっても音波の伝播が変化する。このため、仕切り板７２の材質及び厚みなどは、受信センサ６０の分解能などに応じて適宜選択される。
【００７４】
図６乃至図８に示すように、仕切部材７０は、複数の仕切り板７２を備える。図１０に示すように、各仕切り板７２は、走査方向ｂにおいて所定間隔を置いて設けられる。仕切部材７０は、複数の仕切り板７２により仕切られる複数の経路を備える。
【００７５】
また、図８に示すように、仕切部材７０は、搬送される紙葉類７、即ち、搬送面と対向する面（入射面）７３に開口部を備える。さらに、図８及び図９に示すように、仕切部材７０は、受信センサ６０の振動面と対向する面（射出面）７４に開口部を備えている。
【００７６】
仕切部材７０及び受信センサ６０は、図７及び図１１に示すように、受信センサ６０の各チャネルの間に仕切り板７２が接するように設置される。これにより、受信センサ６０の各チャネルに入射する超音波は、走査方向ｂにおいて各仕切り板７２により区分される。即ち、仕切部材７０は、入射面に入射する超音波を各経路ごとにそれぞれ対応する射出面から射出されるように導く。
【００７７】
また、紙葉類７の端部を回折する回折波は、走査方向ｂに回折して伝搬する。各仕切り板７２は、搬送方向ａと搬送面Ｐに対する垂直方向ｃとを含む面と平行な平面を備える。即ち、各仕切り板７２は、走査方向ｂに対して直交する面を備える。この為、仕切部材７０は、仕切り板７２により形成される経路において、回折波が伝搬することを防ぎ、且つ紙葉類７を透過する透過波を受信センサ６０の振動面に導くことができる。これにより、仕切部材７０は、各経路を伝播する超音波を受信センサ６０の各チャネルに導くことができる。
【００７８】
また、図９に示すように、仕切部材７０は、搬送される紙葉類７と対向する入射面７３が、紙葉類７の搬送方向ａと走査方向ｂとを含む搬送面Ｐと平行になるよう形成される。即ち、各仕切り板７２における線分ＯＱは、搬送方向ａと平行である。
【００７９】
さらに、仕切部材７０は、受信センサ６０の振動面と対向する射出面７４が、平行になるように形成される。即ち、射出面７４は、図４に示す軸Ｓと直交する面である。即ち、各仕切り板７２における線分ＲＱは、軸Ｓと直交する。
【００８０】
また、各仕切り板７２は、少なくとも受信センサ６０の検出範囲から受信センサ６０の振動面までの区間において超音波を区切る必要がある。この為、各仕切り板７２における線分ＯＲは、線分ＯＱと角度θを成すように形成される。
【００８１】
なお、図１０に示すように、仕切部材７０は、仕切部材７０の入射面７３と搬送面Ｐとの間に所定の距離ｄを置いて設置される。この距離ｄは、紙葉類７の垂直方向におけるバタつきを許容するためのマージンである。
【００８２】
紙葉類７を回折する超音波の影響は、紙葉類７と仕切部材７０の入射面７３との距離に応じて変化する。即ち、紙葉類７と仕切部材７０の入射面７３との距離が大きくなる場合、紙葉類７を回折する超音波の影響が大きくなる。
【００８３】
そこで、仕切部材７０の入射面７３と搬送面Ｐとの間の距離ｄは、紙葉類７のバタつきを許容し、且つ可能な限り小さい値であることが望ましい。即ち、仕切部材７０は、搬送面Ｐを搬送される紙葉類７と接触せず、且つ、可能な限り搬送面Ｐに近い位置に設置されることが望ましい。
【００８４】
上記したように、本実施形態に係る超音波検出装置１３５は、送信センサ５０と受信センサ６０と仕切部材７０とを備える。仕切部材７０は、紙葉類７が搬送される搬送面Ｐに対して垂直方向ｃと紙葉類７の搬送方向ａとを含む面と平行な面を有する複数の仕切り板７２を備える。また、仕切部材７０は、複数の仕切り板７２により区切られる複数の経路を備える。また、仕切部材７０は、複数の仕切り板７２により形成される入射面７３と射出面７４を備える。入射面７３は、紙葉類７の搬送面Ｐと平行に設けられる。また、射出面７４は、受信センサの振動面と接する位置に設けられる。仕切部材７０は、入射面７３に入射する超音波を各経路毎に導き、射出面７４から射出する。
【００８５】
これにより、仕切部材７０は、入射面７３に入射する超音波を受信センサ６０の各チャネルに導くことができる。さらに、仕切部材７０は、紙葉類７の端部を回折する超音波が受信センサ６０の紙葉類７と重なるチャネルに入射することを防ぐことができる。この結果、より高い精度で検査を行うことができる超音波検査装置、及び超音波検査装置を備える紙葉類処理装置を提供することができる。
【００８６】
なお、上記した実施形態では、仕切部材７０及び受信センサ６０は、それぞれ個別に設置される構成として説明したが、この構成に限定されない。受信センサ６０と仕切部材７０とが組み合わされて構成されていてもよい。
【００８７】
図１２は、図４に示す受信センサ６０の構成例について説明する為の説明図である。
受信センサ６０は、マッチング層６１、圧電素子６２、及びバッキング層６３を備える。マッチング層６１は、受信センサ６０と空気中との間で効率的に超音波を伝播する為の構成である。通常、圧電素子６２の音響インピーダンスと空気中の音響インピーダンスとの差が大きい。この為、境界面において反射する超音波が多くなる。
【００８８】
マッチング層６１は、圧電素子６２の音響インピーダンスと空気中の音響インピーダンスとの中間的な音響インピーダンスを持つ構成である。マッチング層６１を圧電素子６２と空気との間に設けることにより、受信センサ６０は、空気中を伝播する超音波を効率的に検出することができる。
【００８９】
なお、マッチング層６１は、圧電素子６２と接着される。この為、マッチング層６１は、圧電素子６２と連動して振動する。
【００９０】
圧電素子６２は、水晶、またはセラミックなどの圧電体と、圧電体の両側に設けられる電極とを備える。圧電体は、パルス信号を印加すると、印加したパルス信号の周期、及び強度に応じて振動する圧電効果を有する。これにより、圧電体は、電気信号を超音波に変換する。また、圧電体は、超音波を電気信号に変換する。
【００９１】
バッキング層６３は、圧電素子６２から、マッチング層６１と逆側（背面）に放射される音響エネルギー（振動）を吸収する。また、バッキング層６３は、圧電素子６２の自由震動を抑制する。
【００９２】
受信センサ６０は、上記したように、圧電素子がダイシングブレード６５によりダイシングされて形成される複数のチャネルを備える。
【００９３】
受信センサ６０を製造する場合、マッチング層６１、圧電素子６２、及びバッキング層６３が積層される積層体に対して、紙葉類７の搬送方向ａと平行な溝が形成されるようにマッチング層６１側からダイシングブレード６５により切り込みを入れる。この場合、少なくともマッチング層６１及び圧電素子６２の厚さ以上の深さで切り込みを入れる。即ち、ダイシング処理により形成される溝は、少なくともバッキング層まで達する。
【００９４】
さらに、図１３に示すように、ダイシング処理により形成された溝に、仕切り板７２をはめ込む。この場合、受信センサ６０のチャネルを分割する溝にはめ込まれる複数の仕切り板７２により、仕切部材７０が構成される。
【００９５】
はめ込まれる仕切り板７２の露出している部分（露出部）は、図９に示す例と同様の形状を備える。即ち、仕切り板７２の露出部は、仕切り板７２の露出部は、搬送方向ａと搬送面Ｐに対する垂直方向ｃとを含む面と平行な平面を備える。また、仕切り板７２の露出部は、受信センサ６０が軸Ｓ上に設けられる場合に搬送面Ｐと平行な関係を有する１つの辺（第１の辺）を備える。さらに、仕切り板７２の露出部は、第１の辺と角度θを成す１つの辺（第２の辺）を備える。
【００９６】
この構成によっても、仕切部材７０は、搬送面Ｐと対向する入射面７３を形成することができる。また、仕切部材７０は、受信センサ６０のチャネルを分割する為の溝にはめ込まれている。この為、複数の仕切り板７２により、入射面７３に入射する超音波を受信センサ６０の各チャネルに導く経路が形成される。
【００９７】
この構成によっても、仕切部材７０は、紙葉類７の端部を回折する超音波が受信センサ６０の紙葉類７と重なるチャネルに入射することを防ぐことができる。この結果、より高い精度で検査を行うことができる超音波検査装置、及び超音波検査装置を備える紙葉類処理装置を提供することができる。
【００９８】
また、超音波を検出するタイミングを制御することにより、紙葉類７の端部を回折する回折波の影響を抑えることができる。
【００９９】
図１４は、他の実施形態に係る超音波検出装置１３５の構成について説明する為の説明図である。なお、図４に示す構成と同様の構成には同じ参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１００】
図１４に示すように、超音波検出装置１３５の制御部８０は、タイミング制御部８１を備える。
【０１０１】
タイミング制御部８１は、受信センサ６０により信号を検出するタイミングを制御するための構成である。タイミング制御部８１の構成を図１５に示す。
【０１０２】
タイミング制御部８１は、スイッチ８１１、及びバッファアンプ８１５を備える。また、タイミング制御部８１は、入力端子と出力端子とを備える。
【０１０３】
入力端子には、受信センサ６０により検出される信号（入力信号）が入力される。スイッチ８１１は、タイミング制御部８１により生成されるタイミング信号に基づいて、入力端子に入力される入力信号のスイッチングを行う。これにより、例えば、スイッチ８１１は、タイミング信号がＯＮである時に入力信号を後段の回路に伝送する。
【０１０４】
なお、タイミング制御部８１は、紙葉類７の搬送位置、搬送スピード、及び気温などに基づいて、検出を行う検出タイミングを判定する。これにより、タイミング制御部８１は、タイミング信号を生成する。
【０１０５】
スイッチ８１１を通過する信号は、バッファアンプ８１５を通り、出力端子から検出信号として出力される。即ち、タイミング制御部８１は、受信センサ６０により検出される信号を受信するタイミングを制御する。これにより、タイミング制御部８１は、信号を検出するタイミングを制御することができる。
【０１０６】
図１６は、図１４に示す超音波検出装置１３５の各部の設置位置について説明する為の説明図である。
図１６に示すように、受信センサ６０は、複数のチャネル６０ａ乃至６０ｈを備える。また、チャネル６０ａの端部を点ｉ、チャネル６０ａとチャネル６０ｂとの境界を点ｊ、チャネル６０ｂとチャネル６０ｃとの境界を点ｋとする。またさらに、紙葉類７のある端部をｍとする。また、受信センサ６０と紙葉類７が搬送される搬送面Ｐとは、距離ｅを離間して配置される。
【０１０７】
図１６に示すようにチャネル６０ａと送信センサ５０との間には紙葉類７が存在しない。即ち、チャネル６０ａは、紙葉類７と重なっていない。この為、チャネル６０ａの点ｉから点ｊまでの範囲に送信センサ５０から射出される超音波が直接入射する。この場合、チャネル６０ａは、ダイレクト波を検出する。
【０１０８】
また、図１６に示すようにチャネル６０ｂと送信センサ５０との間には紙葉類７が存在する。即ち、チャネル６０ｂは、紙葉類７と重なっている。この為、チャネル６０ｂの点ｊから点ｋまでの範囲に送信センサ５０から射出されて紙葉類７を透過する透過波が入射する。また、チャネル６０ｂの点ｊから点ｋまでの範囲に送信センサ５０から射出されて紙葉類７の端部ｍを回折する回折波がさらに入射する。この場合、チャネル６０ｂは、透過波と回折波とを検出する。
【０１０９】
しかし、回折波は、回折する為に、透過波より長い距離を伝搬してチャネルに入射する。紙葉類７を透過する透過波は、距離ｅの空気中を伝搬し、受信センサ６０に入射する。これに対し、紙葉類７の端部ｍを回折する回折波は、透過波に比べて長い距離を伝搬し、受信センサ６０に入射する。
【０１１０】
例えば、紙葉類７の端部ｍを回折し、受信センサ６０に入射する回折波の伝搬距離をｘとする。また、回折波の伝搬する方向と透過波の伝搬する方向（図４に示す軸Ｓの方向）とが成す角度をＤとする。この場合、ｘ＝ｅ／ｃｏｓＤの関係が成り立つ。
【０１１１】
即ち、透過波の伝搬する距離がｅであるのに対し、回折波の伝搬する距離は、ｘ＝ｅ／ｃｏｓＤである。ｃｏｓＤ≦１であるので、ｘ＞ｅの関係が成り立つ。
【０１１２】
音速をｖとする。同じ条件下では音速ｖは一定である。さらに、紙葉類７を透過して受信センサ６０に入射するまでの時間をＴ１とすると、Ｔ１＝ｅ／ｖの関係が成り立つ。また、紙葉類７の端部ｍを回折して受信センサ６０に入射するまでの時間をＴ２とすると、Ｔ２＝ｘ／ｖ＝ｅ／ｖ・ｃｏｓＤの関係が成り立つ。
【０１１３】
即ち、回折波は、透過波に比べてＴ２−Ｔ１＝（ｅ−ｅｃｏｓＤ）／ｖ・ｃｏｓＤだけ遅延して受信センサ６０に到達する。
【０１１４】
図１７は、受信センサ６０により検出される信号について説明する為の説明図である。図１７に示すグラフの横軸は、時間を示す。また、縦軸は、検出される信号の強度（レベル）を示す。
【０１１５】
グラフ１７１は、受信センサ６０のあるチャネルにより検出される超音波の強度を示す。図１７に示すように、時間Ｔ１において透過波またはダイレクト波が受信センサ６０のチャネルにより検出される。さらに、時間Ｔ２において回折波が受信センサ６０のチャネルにより検出される。
【０１１６】
そこで、タイミング制御部８１は、透過波、またはダイレクト波が受信センサ６０に到達する時間Ｔ１から回折波が受信センサ６０に到達する時間Ｔ２までの間に信号の検出を行う。即ち、タイミング制御部８１は、時間Ｔ１から時間Ｔ２までの間を検出タイミングと判定する。タイミング制御部８１は、時間Ｔ１から時間Ｔ２までの間に、図１５に示すスイッチ８１１に対してＯＮのタイミング信号を出力する。
【０１１７】
タイミング制御部８１は、紙葉類７の搬送位置、搬送スピード、及び気温などに基づいて、時間Ｔ１及び時間Ｔ２を算出する。なお、タイミング制御部８１は、所定の値の超音波が検出されてから、予め設定される所定時間が経過するまでの時間を検出タイミングと判定する構成であってもよい。
【０１１８】
これにより、超音波検出装置１３５は、紙葉類７の端部を回折する回折波の影響を抑えることができる。この結果、より高い精度で検査を行うことができる超音波検査装置、及び超音波検査装置を備える紙葉類処理装置を提供することができる。
【０１１９】
さらに、図１４に示す超音波検出装置１３５は、図４に示す仕切部材７０をさらに備える構成であってもよい。この場合、超音波検出装置１３５は、仕切部材７０により回折波を遮蔽し、さらに検出タイミングを制御する。この構成によると、さらに回折波の影響を抑えることができる。
【０１２０】
また、上記したように、超音波検出装置１３５は、仕切部材７０の入射面７３と搬送面Ｐとを近づけることにより、回折波の影響を抑えるとして説明したが、単に受信センサ６０の振動面と、搬送面Ｐとを近づける構成であってもよい。
【０１２１】
図１８は、超音波検出装置１３５の他の構成例について説明する為の説明図である。なお、図４に示す構成と同じ構成には同じ参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１２２】
超音波検出装置１３５は、送信センサ５０、受信センサ６０、及び制御部８０を備える。
【０１２３】
受信センサ６０は、送信センサ５０から送信されて紙葉類７を透過した透過波を検出する受信部である。受信センサ６０は、搬送路１１５を挟んで送信センサ５０と対向する位置に設置される。受信センサ６０は、振動面が搬送面Ｐと平行になる角度で設置される。このように受信センサ６０を設置することにより、より搬送面Ｐと受信センサの振動面との距離を近づけることができる。
【０１２４】
この構成により、超音波検出装置１３５は、紙葉類７の端部を回折する回折波の影響を抑えることができる。この結果、より高い精度で検査を行うことができる超音波検査装置、及び超音波検査装置を備える紙葉類処理装置を提供することができる。
【０１２５】
なお、上述の各実施の形態で説明した機能は、ハードウエアを用いて構成するに留まらず、ソフトウエアを用いて各機能を記載したプログラムをコンピュータに読み込ませて実現することもできる。また、各機能は、適宜ソフトウエア、ハードウエアのいずれかを選択して構成するものであっても良い。
【０１２６】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【符号の説明】
【０１２７】
７…紙葉類、５０…送信センサ、６０…受信センサ、６１…マッチング層、６２…圧電素子、６３…バッキング層、７０…仕切部材、７１…支持部材、７２…仕切り板、７３…入射面、７４…射出面、８０…制御部、８１…タイミング制御部、１００…紙葉類処理装置、１１２…投入部、１１３…取出部、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、１２７…排除集積部、１３２…集積・結束部、１３３…裁断部、１３４…スタッカ、１３５…超音波検出装置、１５１…主制御部、１５１ａ…記憶部、１５２…搬送制御部、１５３…集積・結束制御部、１５４…他のセンサ類、１５５…ＣＰＵ、１５５…主制御部、１５６…裁断制御部、８１１…スイッチ。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、超音波検査装置、及び超音波検査装置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。紙葉類処理装置は、検査装置の検査結果に基づいて、紙葉類を区分して集積する。
【０００３】
紙葉類処理装置は、例えば、紙葉類に貼付されたテープなどの異物を検出する。紙葉類処理装置は、異物が付着している紙葉類を再流通に適さない紙葉類であると判定する。例えば、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、紙葉類に貼付されているテープなどの異物の有無を検出する。
【０００４】
超音波を照射する送信センサ及び透過波を検出する受信センサは、紙葉類の寸法に対して充分な走査範囲を備える。送信センサから出力される超音波の中には、紙葉類の端部において回折する超音波が存在する。紙葉類の端部を回折する超音波（回折波）は、受信センサの紙葉類と重なる位置に入射する可能性がある。この結果、紙葉類の端部の検出が困難であるという課題がある。
【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】
そこで、より高い精度で検査を行うことができる超音波検査装置、及び超音波検査装置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】
【０００７】
一実施形態に係る超音波検査装置は、送信部と受信部と仕切部材とを備える。送信部は、紙葉類が搬送される搬送面に対して所定の角度で設けられ、前記搬送面に対して超音波を射出する。受信部は、超音波を検出するチャネルを複数備え、チャネルに入射する超音波を検出する。仕切部材は、前記送信部から射出されて、前記受信部の走査方向における前記紙葉類の端部を回折する回折波を遮蔽する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【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、一実施形態に係る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、一実施形態に係る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、一実施形態に係る超音波検査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、一実施形態に係る超音波検査装置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、一実施形態に係る超音波検査装置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、一実施形態に係る超音波検査装置の構成例について説明するための説明図である。
【図８】図８は、一実施形態に係る超音波検査装置の構成例について説明するための説明図である。
【図９】図９は、一実施形態に係る超音波検査装置の構成例について説明するための説明図である。
【図１０】図１０は、一実施形態に係る超音波検査装置の構成例について説明するための説明図である。
【図１１】図１１は、一実施形態に係る超音波検査装置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、一実施形態に係る超音波検査装置の構成例について説明するための説明図である。
【図１３】図１３は、一実施形態に係る超音波検査装置の構成例について説明するための説明図である。
【図１４】図１４は、一実施形態に係る超音波検査装置の他の構成例について説明するための説明図である。
【図１５】図１５は、一実施形態に係る超音波検査装置の他の構成例について説明するための説明図である。
【図１６】図１６は、一実施形態に係る超音波検査装置の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、一実施形態に係る超音波検査装置の他の構成例について説明するための説明図である。
【図１８】図１８は、一実施形態に係る超音波検査装置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】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、一実施形態に係る超音波検査装置、及び超音波検査装置を備える紙葉類処理装置について詳細に説明する。
【００１０】
図１は、一実施形態に係る紙葉類処理装置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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
取出部１１３は、投入部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。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。
【００１５】
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。
【００１６】
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、超音波検出装置１３５、及び厚み検査部１１９を備えている。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、汚損度、及び真偽などを検知する。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
超音波検出装置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、超音波検出装置１３５は、例えば、紙葉類７の形状を検知する。また、超音波検出装置１３５は、例えば、紙葉類７に貼付するテープなどの異物として検知する。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
主制御部１５１は、画像読取装置１１７、１１８、超音波検出装置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、各種の判定を行う。例えば、主制御部１５１は、紙葉類７の種類（ｃａｔｅｇｏｒｙ）を判定する。
【００２３】
また、主制御部１５１は、紙葉類７の真偽（ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ）を判定する。すなわち、主制御部１５１は、紙葉類７が真券(ｌｅｇａｌ ｓｈｅｅｔ)であるか、偽券(ｉｌｌｅｇａｌ ｓｈｅｅｔ)であるかを判定する。
【００２４】
また、主制御部１５１は、紙葉類７の正損（ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔａｂｌｅ／ｕｎｒｅｃｉｒｃｕｌａｔａｂｌｅ）を検知する。即ち、主制御部１５１は、紙葉類７が再流通可能（ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔａｂｌｅ）な正券（ｆｉｔ ｓｈｅｅｔ）であるか、再流通不可能（ｕｎｒｅｃｉｒｃｕｌａｔａｂｌｅ）な損券（ｕｎｆｉｔ ｓｈｅｅｔ）であるかを判定する。
【００２５】
さらに、主制御部１５１は、紙葉類７が排除券であるか否か判定する。すなわち、主制御部１５１は、偽券と判定された紙葉類７、または厚み検査部１１９により重なりが検知された紙葉類７を、排除券と判定する。すなわち、排除券は、正券及び損券に該当しない紙葉類７である。
【００２６】
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施封を行う。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
ゲート１２５により分岐される先には、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。
【００３３】
また、ゲート１２５により分岐される他方の搬送路の先には、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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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に対する各種の判定における閾値、紙葉類７の供給元の名称、及び処理方法などを入力する。
【００３９】
検査部１１６は、画像読取装置１１７、及び１１８、厚み検査部１１９、超音波検出装置１３５、その他のセンサ類１５４、及びＣＰＵ１５５を備える。
【００４０】
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。
【００４１】
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、紙葉類７に対する各種の判定を行う。
【００４２】
超音波検出装置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。超音波検出装置１３５は、紙葉類７を透過する音波を検出する。また、記憶部１５１ａは、超音波検出装置１３５の検出結果と比較する閾値を予め記憶する。主制御部１５１は、超音波検出装置１３５の検出結果と記憶部１５１ａに記憶されている閾値とに基づいて、紙葉類７に対する各種の判定を行う。
【００４３】
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。例えば、主制御部１５１は、超音波検出装置１３５の検出結果と記憶部１５１ａに記憶されている閾値とに基づいて、紙葉類７に異物が付着しているか否かを判定する。
【００４４】
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。
【００４５】
ＣＰＵ１５５は、画像読取装置１１７、１１８、厚み検査部１１９、超音波検出装置１３５、及びその他のセンサ類１５４などの動作の制御を行う。また、ＣＰＵ１５５は、主制御部１５１とデータの伝送を行う。すなわち、ＣＰＵ１５５は、検査部１１６の各部における検知結果を主制御部１５５に伝送することができる。
【００４６】
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。
【００４７】
例えば、搬送制御部１５２は、超音波検出装置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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
図４は、図２及び図３に示す超音波検出装置１３５の構成例について説明するための説明図である。また、図５は、図４に示す超音波検出装置１３５の一部をある角度から見た図である。
超音波検出装置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。
【００５１】
図４に示すように、超音波検出装置１３５は、送信センサ５０、受信センサ６０、仕切部材７０、及び制御部８０を備える。なお、図４に示す矢印ａは、紙葉類７の搬送方向を示す。また、図５に示す矢印ｂは、送信センサ５０及び受信センサ６０の走査方向を示す。なお、搬送方向ａと走査方向ｂとは互いに直交する。また、矢印ｃは、搬送方向ａと走査方向ｂとを含む面（搬送面Ｐ）に対して垂直方向を示す。
【００５２】
送信センサ５０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送信部である。送信センサ５０は、搬送路１１５を挟んで受信センサ６０と対向する位置に設置される。送信センサ５０は、圧電素子を備える。圧電素子は、圧電体と、圧電体を挟持するように設けられる１対の電極とを有する。
【００５３】
送信センサ５０は、圧電素子の電極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。圧電素子の電極にパルス信号が印加される場合、送信センサ５０は、圧電体を振動させる。この結果、送信センサ５０は、超音波を発生させることができる。
【００５４】
なお、紙葉類７を透過する超音波は、超音波の入射角により透過率が変動する。この為、送信センサ５０は、紙葉類７に対する超音波の入射角が最適となるように設置される。なお、最適角度は、紙葉類７の材質及び構造により異なる。図４に示すように、送信センサ５０は、照射される超音波の向きが、紙葉類７の搬送方向ａに対して角度θを成すように設けられる。
【００５５】
受信センサ６０は、送信センサ５０から送信されて紙葉類７を透過した透過波を検出する受信部である。受信センサ６０は、搬送路１１５を挟んで送信センサ５０と対向する位置に設置される。受信センサ６０は、送信センサ５０と同様に、圧電素子を備える。
【００５６】
受信センサ６０は、圧電体の形状の変化に応じて信号を生成する。受信センサ６０に超音波が照射される場合、圧電体は、超音波の強度及び周期に応じて形状が変化する。即ち、受信センサ６０は、超音波の強度及び周期に応じた信号を生成する。これにより、受信センサ６０は、紙葉類７を透過した透過波を検出する。なお、受信センサ６０は、搬送方向ａに対して送信センサ５０と同じ角度で設置される。
【００５７】
即ち、送信センサ５０及び受信センサ６０は、搬送方向ａに対してθの角度を成す軸Ｓ上に設けられる。送信センサ５０は、軸Ｓと平行に伝播する超音波を出力する。即ち、送信センサ５０は、超音波を出力する面（振動面）が軸Ｓと直交するように設置される。また、受信センサ６０は、超音波が入射する面（振動面）が軸Ｓと直交するように設置される。
【００５８】
なお、受信センサ６０は、図５に示すように、圧電素子がダイシングされて形成される複数のチャネル６０ａ乃至６０ｈを備える。受信センサ６０は、各チャネル毎に超音波を検出し、超音波の強度に応じた信号を生成する。即ち、受信センサ６０の各チャネルは、それぞれ異なる範囲から超音波を検出することができる。なお、このチャネル数は一例であり、チャネル数及び各チャネルのサイズは、受信センサ６０の分解能に応じて決定される。
【００５９】
送信センサ５０は、上記した搬送面Ｐ上の所定の範囲（照射範囲）に対して超音波を照射する。なお、送信センサ５０は、走査方向ｂにおいて、少なくとも紙葉類７が搬送される範囲を含む大きさの照射範囲が形成されるように構成される。
【００６０】
また、受信センサ６０の各チャネルは、上記した搬送面Ｐ上の所定の範囲（検出範囲）からそれぞれ超音波を受信する。受信センサ６０は、各チャネルの検出範囲を合わせた検出範囲が、走査方向ｂにおいて少なくとも紙葉類７が搬送される範囲を含む大きさで形成されるように構成される。
【００６１】
受信センサ６０の各チャネルは、検出範囲に紙葉類７が存在する場合、送信センサ５０から射出されて紙葉類７を透過した超音波（透過波）を検出する。また、受信センサ６０の各チャネルは、検出範囲に紙葉類７が存在しない場合、送信センサ５０から射出されたて受信センサ６０に直接入射する超音波（ダイレクト波）を検出する。
【００６２】
制御部８０は、超音波検出装置１３５の全体の制御を司るものである。制御部８０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。
【００６３】
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。
【００６４】
制御部８０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８０は、送信センサ５０及び受信センサ６０の動作タイミングを制御する。
【００６５】
また、制御部８０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８０は、処理結果を主制御部１５１またはＣＰＵ１５５に伝送することができる。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、超音波検出装置１３５の動作を制御することが出来る。
【００６６】
例えば、制御部８０は、パルス信号を生成する。制御部８０は、生成したパルス信号を送信センサ５０に入力する。送信センサ５０は、入力されるパルス信号に基づいて圧電素子に電圧を印加する。これにより、送信センサ５０は、超音波を射出する。
【００６７】
受信センサ６０は、圧電素子の動作に基づいて、超音波の検出信号を生成する。受信センサ６０は、上記したように複数のチャネル６０ａ乃至６０ｈを備える。受信センサ６０は、各チャネル毎に超音波を検出し、検出信号を生成する。受信センサ６０は、検出信号を制御部８０に伝送する。
【００６８】
制御部８０は、複数のチャネル６０ａ乃至６０ｈにより検出する検出信号を読み取る。制御部８０は、所定間隔毎に受信センサ６０から受信する検出信号を読み取る。これにより、制御部８０は、搬送される紙葉類７の全体から検出信号を取得することができる。
【００６９】
仕切部材７０は、送信センサ５０から出力されて紙葉類７の端部を回折する回折波を遮蔽する。仕切部材７０は、支持部材７１と、仕切り板７２とを備える。
【００７０】
支持部材７１は、仕切り板７２を支持するための部材であり、図５に示すような形状に限定されるものではない。支持部材７１は、受信センサ６０と仕切り板７２との位置関係を保つことができるものであれば、如何なる形状であってもよい。
【００７１】
図６、図７、及び図８は、図５に示す仕切部材７０の構造について説明する為の説明図である。図６は、仕切部材７０をある角度から見た透視図である。また、図７は、支持部材７１を除いた仕切部材７０をある角度から見た図である。また、図８は、仕切部材７０を他の角度から見た図である。
【００７２】
図９は、図４に示す超音波検出装置１３５の一部を走査方向ｂから見た図である。図１０は、図９に示す超音波検出装置１３５の線分Ｘにおける断面を示す図である。また、図１１は、図９に示す超音波検出装置１３５の軸Ｓと平行な線分Ｙにおける断面を示す図である。
【００７３】
仕切り板７２は、搬送方向ａと搬送面Ｐに対する垂直方向ｃとを含む面と平行な平面を備える。仕切り板７２は、例えばポリ塩化ビニールなどにより構成されるが、この構成に限定されない。仕切り板７２は、少なくとも紙葉類７を回折する回折波を遮蔽することができるものであれば如何なるものであってもよい。物質の厚み及び密度によっても音波の伝播が変化する。このため、仕切り板７２の材質及び厚みなどは、受信センサ６０の分解能などに応じて適宜選択される。
【００７４】
図６乃至図８に示すように、仕切部材７０は、複数の仕切り板７２を備える。図１０に示すように、各仕切り板７２は、走査方向ｂにおいて所定間隔を置いて設けられる。仕切部材７０は、複数の仕切り板７２により仕切られる複数の経路を備える。
【００７５】
また、図８に示すように、仕切部材７０は、搬送される紙葉類７、即ち、搬送面と対向する面（入射面）７３に開口部を備える。さらに、図８及び図９に示すように、仕切部材７０は、受信センサ６０の振動面と対向する面（射出面）７４に開口部を備えている。
【００７６】
仕切部材７０及び受信センサ６０は、図７及び図１１に示すように、受信センサ６０の各チャネルの間に仕切り板７２が接するように設置される。これにより、受信センサ６０の各チャネルに入射する超音波は、走査方向ｂにおいて各仕切り板７２により区分される。即ち、仕切部材７０は、入射面に入射する超音波を各経路ごとにそれぞれ対応する射出面から射出されるように導く。
【００７７】
また、紙葉類７の端部を回折する回折波は、走査方向ｂに回折して伝搬する。各仕切り板７２は、搬送方向ａと搬送面Ｐに対する垂直方向ｃとを含む面と平行な平面を備える。即ち、各仕切り板７２は、走査方向ｂに対して直交する面を備える。この為、仕切部材７０は、仕切り板７２により形成される経路において、回折波が伝搬することを防ぎ、且つ紙葉類７を透過する透過波を受信センサ６０の振動面に導くことができる。これにより、仕切部材７０は、各経路を伝播する超音波を受信センサ６０の各チャネルに導くことができる。
【００７８】
また、図９に示すように、仕切部材７０は、搬送される紙葉類７と対向する入射面７３が、紙葉類７の搬送方向ａと走査方向ｂとを含む搬送面Ｐと平行になるよう形成される。即ち、各仕切り板７２における線分ＯＱは、搬送方向ａと平行である。
【００７９】
さらに、仕切部材７０は、受信センサ６０の振動面と対向する射出面７４が、平行になるように形成される。即ち、射出面７４は、図４に示す軸Ｓと直交する面である。即ち、各仕切り板７２における線分ＲＱは、軸Ｓと直交する。
【００８０】
また、各仕切り板７２は、少なくとも受信センサ６０の検出範囲から受信センサ６０の振動面までの区間において超音波を区切る必要がある。この為、各仕切り板７２における線分ＯＲは、線分ＯＱと角度θを成すように形成される。
【００８１】
なお、図１０に示すように、仕切部材７０は、仕切部材７０の入射面７３と搬送面Ｐとの間に所定の距離ｄを置いて設置される。この距離ｄは、紙葉類７の垂直方向におけるバタつきを許容するためのマージンである。
【００８２】
紙葉類７を回折する超音波の影響は、紙葉類７と仕切部材７０の入射面７３との距離に応じて変化する。即ち、紙葉類７と仕切部材７０の入射面７３との距離が大きくなる場合、紙葉類７を回折する超音波の影響が大きくなる。
【００８３】
そこで、仕切部材７０の入射面７３と搬送面Ｐとの間の距離ｄは、紙葉類７のバタつきを許容し、且つ可能な限り小さい値であることが望ましい。即ち、仕切部材７０は、搬送面Ｐを搬送される紙葉類７と接触せず、且つ、可能な限り搬送面Ｐに近い位置に設置されることが望ましい。
【００８４】
上記したように、本実施形態に係る超音波検出装置１３５は、送信センサ５０と受信センサ６０と仕切部材７０とを備える。仕切部材７０は、紙葉類７が搬送される搬送面Ｐに対して垂直方向ｃと紙葉類７の搬送方向ａとを含む面と平行な面を有する複数の仕切り板７２を備える。また、仕切部材７０は、複数の仕切り板７２により区切られる複数の経路を備える。また、仕切部材７０は、複数の仕切り板７２により形成される入射面７３と射出面７４を備える。入射面７３は、紙葉類７の搬送面Ｐと平行に設けられる。また、射出面７４は、受信センサの振動面と接する位置に設けられる。仕切部材７０は、入射面７３に入射する超音波を各経路毎に導き、射出面７４から射出する。
【００８５】
これにより、仕切部材７０は、入射面７３に入射する超音波を受信センサ６０の各チャネルに導くことができる。さらに、仕切部材７０は、紙葉類７の端部を回折する超音波が受信センサ６０の紙葉類７と重なるチャネルに入射することを防ぐことができる。この結果、より高い精度で検査を行うことができる超音波検査装置、及び超音波検査装置を備える紙葉類処理装置を提供することができる。
【００８６】
なお、上記した実施形態では、仕切部材７０及び受信センサ６０は、それぞれ個別に設置される構成として説明したが、この構成に限定されない。受信センサ６０と仕切部材７０とが組み合わされて構成されていてもよい。
【００８７】
図１２は、図４に示す受信センサ６０の構成例について説明する為の説明図である。
受信センサ６０は、マッチング層６１、圧電素子６２、及びバッキング層６３を備える。マッチング層６１は、受信センサ６０と空気中との間で効率的に超音波を伝播する為の構成である。通常、圧電素子６２の音響インピーダンスと空気中の音響インピーダンスとの差が大きい。この為、境界面において反射する超音波が多くなる。
【００８８】
マッチング層６１は、圧電素子６２の音響インピーダンスと空気中の音響インピーダンスとの中間的な音響インピーダンスを持つ構成である。マッチング層６１を圧電素子６２と空気との間に設けることにより、受信センサ６０は、空気中を伝播する超音波を効率的に検出することができる。
【００８９】
なお、マッチング層６１は、圧電素子６２と接着される。この為、マッチング層６１は、圧電素子６２と連動して振動する。
【００９０】
圧電素子６２は、水晶、またはセラミックなどの圧電体と、圧電体の両側に設けられる電極とを備える。圧電体は、パルス信号を印加すると、印加したパルス信号の周期、及び強度に応じて振動する圧電効果を有する。これにより、圧電体は、電気信号を超音波に変換する。また、圧電体は、超音波を電気信号に変換する。
【００９１】
バッキング層６３は、圧電素子６２から、マッチング層６１と逆側（背面）に放射される音響エネルギー（振動）を吸収する。また、バッキング層６３は、圧電素子６２の自由震動を抑制する。
【００９２】
受信センサ６０は、上記したように、圧電素子がダイシングブレード６５によりダイシングされて形成される複数のチャネルを備える。
【００９３】
受信センサ６０を製造する場合、マッチング層６１、圧電素子６２、及びバッキング層６３が積層される積層体に対して、紙葉類７の搬送方向ａと平行な溝が形成されるようにマッチング層６１側からダイシングブレード６５により切り込みを入れる。この場合、少なくともマッチング層６１及び圧電素子６２の厚さ以上の深さで切り込みを入れる。即ち、ダイシング処理により形成される溝は、少なくともバッキング層まで達する。
【００９４】
さらに、図１３に示すように、ダイシング処理により形成された溝に、仕切り板７２をはめ込む。この場合、受信センサ６０のチャネルを分割する溝にはめ込まれる複数の仕切り板７２により、仕切部材７０が構成される。
【００９５】
はめ込まれる仕切り板７２の露出している部分（露出部）は、図９に示す例と同様の形状を備える。即ち、仕切り板７２の露出部は、仕切り板７２の露出部は、搬送方向ａと搬送面Ｐに対する垂直方向ｃとを含む面と平行な平面を備える。また、仕切り板７２の露出部は、受信センサ６０が軸Ｓ上に設けられる場合に搬送面Ｐと平行な関係を有する１つの辺（第１の辺）を備える。さらに、仕切り板７２の露出部は、第１の辺と角度θを成す１つの辺（第２の辺）を備える。
【００９６】
この構成によっても、仕切部材７０は、搬送面Ｐと対向する入射面７３を形成することができる。また、仕切部材７０は、受信センサ６０のチャネルを分割する為の溝にはめ込まれている。この為、複数の仕切り板７２により、入射面７３に入射する超音波を受信センサ６０の各チャネルに導く経路が形成される。
【００９７】
この構成によっても、仕切部材７０は、紙葉類７の端部を回折する超音波が受信センサ６０の紙葉類７と重なるチャネルに入射することを防ぐことができる。この結果、より高い精度で検査を行うことができる超音波検査装置、及び超音波検査装置を備える紙葉類処理装置を提供することができる。
【００９８】
また、超音波を検出するタイミングを制御することにより、紙葉類７の端部を回折する回折波の影響を抑えることができる。
【００９９】
図１４は、他の実施形態に係る超音波検出装置１３５の構成について説明する為の説明図である。なお、図４に示す構成と同様の構成には同じ参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１００】
図１４に示すように、超音波検出装置１３５の制御部８０は、タイミング制御部８１を備える。
【０１０１】
タイミング制御部８１は、受信センサ６０により信号を検出するタイミングを制御するための構成である。タイミング制御部８１の構成を図１５に示す。
【０１０２】
タイミング制御部８１は、スイッチ８１１、及びバッファアンプ８１５を備える。また、タイミング制御部８１は、入力端子と出力端子とを備える。
【０１０３】
入力端子には、受信センサ６０により検出される信号（入力信号）が入力される。スイッチ８１１は、タイミング制御部８１により生成されるタイミング信号に基づいて、入力端子に入力される入力信号のスイッチングを行う。これにより、例えば、スイッチ８１１は、タイミング信号がＯＮである時に入力信号を後段の回路に伝送する。
【０１０４】
なお、タイミング制御部８１は、紙葉類７の搬送位置、搬送スピード、及び気温などに基づいて、検出を行う検出タイミングを判定する。これにより、タイミング制御部８１は、タイミング信号を生成する。
【０１０５】
スイッチ８１１を通過する信号は、バッファアンプ８１５を通り、出力端子から検出信号として出力される。即ち、タイミング制御部８１は、受信センサ６０により検出される信号を受信するタイミングを制御する。これにより、タイミング制御部８１は、信号を検出するタイミングを制御することができる。
【０１０６】
図１６は、図１４に示す超音波検出装置１３５の各部の設置位置について説明する為の説明図である。
図１６に示すように、受信センサ６０は、複数のチャネル６０ａ乃至６０ｈを備える。また、チャネル６０ａの端部を点ｉ、チャネル６０ａとチャネル６０ｂとの境界を点ｊ、チャネル６０ｂとチャネル６０ｃとの境界を点ｋとする。またさらに、紙葉類７のある端部をｍとする。また、受信センサ６０と紙葉類７が搬送される搬送面Ｐとは、距離ｅを離間して配置される。
【０１０７】
図１６に示すようにチャネル６０ａと送信センサ５０との間には紙葉類７が存在しない。即ち、チャネル６０ａは、紙葉類７と重なっていない。この為、チャネル６０ａの点ｉから点ｊまでの範囲に送信センサ５０から射出される超音波が直接入射する。この場合、チャネル６０ａは、ダイレクト波を検出する。
【０１０８】
また、図１６に示すようにチャネル６０ｂと送信センサ５０との間には紙葉類７が存在する。即ち、チャネル６０ｂは、紙葉類７と重なっている。この為、チャネル６０ｂの点ｊから点ｋまでの範囲に送信センサ５０から射出されて紙葉類７を透過する透過波が入射する。また、チャネル６０ｂの点ｊから点ｋまでの範囲に送信センサ５０から射出されて紙葉類７の端部ｍを回折する回折波がさらに入射する。この場合、チャネル６０ｂは、透過波と回折波とを検出する。
【０１０９】
しかし、回折波は、回折する為に、透過波より長い距離を伝搬してチャネルに入射する。紙葉類７を透過する透過波は、距離ｅの空気中を伝搬し、受信センサ６０に入射する。これに対し、紙葉類７の端部ｍを回折する回折波は、透過波に比べて長い距離を伝搬し、受信センサ６０に入射する。
【０１１０】
例えば、紙葉類７の端部ｍを回折し、受信センサ６０に入射する回折波の伝搬距離をｘとする。また、回折波の伝搬する方向と透過波の伝搬する方向（図４に示す軸Ｓの方向）とが成す角度をＤとする。この場合、ｘ＝ｅ／ｃｏｓＤの関係が成り立つ。
【０１１１】
即ち、透過波の伝搬する距離がｅであるのに対し、回折波の伝搬する距離は、ｘ＝ｅ／ｃｏｓＤである。ｃｏｓＤ≦１であるので、ｘ＞ｅの関係が成り立つ。
【０１１２】
音速をｖとする。同じ条件下では音速ｖは一定である。さらに、紙葉類７を透過して受信センサ６０に入射するまでの時間をＴ１とすると、Ｔ１＝ｅ／ｖの関係が成り立つ。また、紙葉類７の端部ｍを回折して受信センサ６０に入射するまでの時間をＴ２とすると、Ｔ２＝ｘ／ｖ＝ｅ／ｖ・ｃｏｓＤの関係が成り立つ。
【０１１３】
即ち、回折波は、透過波に比べてＴ２−Ｔ１＝（ｅ−ｅｃｏｓＤ）／ｖ・ｃｏｓＤだけ遅延して受信センサ６０に到達する。
【０１１４】
図１７は、受信センサ６０により検出される信号について説明する為の説明図である。図１７に示すグラフの横軸は、時間を示す。また、縦軸は、検出される信号の強度（レベル）を示す。
【０１１５】
グラフ１７１は、受信センサ６０のあるチャネルにより検出される超音波の強度を示す。図１７に示すように、時間Ｔ１において透過波またはダイレクト波が受信センサ６０のチャネルにより検出される。さらに、時間Ｔ２において回折波が受信センサ６０のチャネルにより検出される。
【０１１６】
そこで、タイミング制御部８１は、透過波、またはダイレクト波が受信センサ６０に到達する時間Ｔ１から回折波が受信センサ６０に到達する時間Ｔ２までの間に信号の検出を行う。即ち、タイミング制御部８１は、時間Ｔ１から時間Ｔ２までの間を検出タイミングと判定する。タイミング制御部８１は、時間Ｔ１から時間Ｔ２までの間に、図１５に示すスイッチ８１１に対してＯＮのタイミング信号を出力する。
【０１１７】
タイミング制御部８１は、紙葉類７の搬送位置、搬送スピード、及び気温などに基づいて、時間Ｔ１及び時間Ｔ２を算出する。なお、タイミング制御部８１は、所定の値の超音波が検出されてから、予め設定される所定時間が経過するまでの時間を検出タイミングと判定する構成であってもよい。
【０１１８】
これにより、超音波検出装置１３５は、紙葉類７の端部を回折する回折波の影響を抑えることができる。この結果、より高い精度で検査を行うことができる超音波検査装置、及び超音波検査装置を備える紙葉類処理装置を提供することができる。
【０１１９】
さらに、図１４に示す超音波検出装置１３５は、図４に示す仕切部材７０をさらに備える構成であってもよい。この場合、超音波検出装置１３５は、仕切部材７０により回折波を遮蔽し、さらに検出タイミングを制御する。この構成によると、さらに回折波の影響を抑えることができる。
【０１２０】
また、上記したように、超音波検出装置１３５は、仕切部材７０の入射面７３と搬送面Ｐとを近づけることにより、回折波の影響を抑えるとして説明したが、単に受信センサ６０の振動面と、搬送面Ｐとを近づける構成であってもよい。
【０１２１】
図１８は、超音波検出装置１３５の他の構成例について説明する為の説明図である。なお、図４に示す構成と同じ構成には同じ参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１２２】
超音波検出装置１３５は、送信センサ５０、受信センサ６０、及び制御部８０を備える。
【０１２３】
受信センサ６０は、送信センサ５０から送信されて紙葉類７を透過した透過波を検出する受信部である。受信センサ６０は、搬送路１１５を挟んで送信センサ５０と対向する位置に設置される。受信センサ６０は、振動面が搬送面Ｐと平行になる角度で設置される。このように受信センサ６０を設置することにより、より搬送面Ｐと受信センサの振動面との距離を近づけることができる。
【０１２４】
この構成により、超音波検出装置１３５は、紙葉類７の端部を回折する回折波の影響を抑えることができる。この結果、より高い精度で検査を行うことができる超音波検査装置、及び超音波検査装置を備える紙葉類処理装置を提供することができる。
【０１２５】
なお、上述の各実施の形態で説明した機能は、ハードウエアを用いて構成するに留まらず、ソフトウエアを用いて各機能を記載したプログラムをコンピュータに読み込ませて実現することもできる。また、各機能は、適宜ソフトウエア、ハードウエアのいずれかを選択して構成するものであっても良い。
【０１２６】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【符号の説明】
【０１２７】
７…紙葉類、５０…送信センサ、６０…受信センサ、６１…マッチング層、６２…圧電素子、６３…バッキング層、７０…仕切部材、７１…支持部材、７２…仕切り板、７３…入射面、７４…射出面、８０…制御部、８１…タイミング制御部、１００…紙葉類処理装置、１１２…投入部、１１３…取出部、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、１２７…排除集積部、１３２…集積・結束部、１３３…裁断部、１３４…スタッカ、１３５…超音波検出装置、１５１…主制御部、１５１ａ…記憶部、１５２…搬送制御部、１５３…集積・結束制御部、１５４…他のセンサ類、１５５…ＣＰＵ、１５５…主制御部、１５６…裁断制御部、８１１…スイッチ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紙葉類が搬送される搬送面に対して所定の角度で設けられ、前記搬送面に対して超音波を射出する送信部と、
超音波を検出するチャネルを複数備え、チャネルに入射する超音波を検出する受信部と、
前記送信部から射出されて、前記受信部の走査方向における前記紙葉類の端部を回折する回折波を遮蔽する仕切部材と、
を具備する超音波検出装置。
【請求項２】
前記仕切部材は、前記紙葉類の搬送方向と、前記搬送面に対して垂直な方向とを含む面と平行な面を有する複数の仕切り板を備える、
請求項１に記載の超音波検出装置。
【請求項３】
前記仕切部材は、前記受信部の走査方向において所定間隔置きに設けられる複数の仕切り板により形成される複数の経路を備え、
前記複数の経路は、それぞれ前記搬送面と対向する入射面を備え、前記入射面に入射する超音波を前記受信部の各チャネルにそれぞれ導く、
請求項２に記載の超音波検出装置。
【請求項４】
前記受信部は、紙葉類が搬送される搬送面に対して前記送信部と同じ角度で設けられ、
前記入射面は、前記搬送面と平行に設けられる、
請求項３に記載の超音波検出装置。
【請求項５】
前記仕切部材の複数の経路は、入射面に入社する超音波を射出する射出面をそれぞれ備え、
前記射出面は、前記受信部の各チャネルと平行に設けられる、
請求項４に記載の超音波検出装置。
【請求項６】
前記射出面は、前記受信部の各チャネルの間に仕切り板が接するように設けられる、
請求項５に記載の超音波検出装置。
【請求項７】
前記仕切り板は、前記受信部の各チャネル間に形成される溝にはめ込まれて形成される、
請求項４に記載の超音波検出装置。
【請求項８】
前記送信部から射出されて前記紙葉類を透過する透過波が前記受信部の各チャネルに到達してから所定時間を検出タイミングとして、前記受信部の各チャネルにより超音波を検出するタイミングを制御するタイミング制御部をさらに具備する、
請求項１に記載の超音波検出装置。
【請求項９】
紙葉類を搬送する搬送部と、
前記搬送部により紙葉類が搬送される搬送面に対して所定の角度で設けられ、前記搬送面に対して超音波を射出する送信部と、
超音波を検出するチャネルを複数備え、チャネルに入射する超音波を検出する受信部と、
前記送信部から射出されて、前記受信部の走査方向における前記紙葉類の端部を回折する回折波を遮蔽する仕切部材と、
前記受信部の検出結果に基づいて、前記紙葉類に対して判定を行う判定部と、
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、
を具備する紙葉類処理装置。
【請求項１】
紙葉類が搬送される搬送面に対して所定の角度で設けられ、前記搬送面に対して超音波を射出する送信部と、
超音波を検出するチャネルを複数備え、チャネルに入射する超音波を検出する受信部と、
前記送信部から射出されて、前記受信部の走査方向における前記紙葉類の端部を回折する回折波を遮蔽する仕切部材と、
を具備する超音波検出装置。
【請求項２】
前記仕切部材は、前記紙葉類の搬送方向と、前記搬送面に対して垂直な方向とを含む面と平行な面を有する複数の仕切り板を備える、
請求項１に記載の超音波検出装置。
【請求項３】
前記仕切部材は、前記受信部の走査方向において所定間隔置きに設けられる複数の仕切り板により形成される複数の経路を備え、
前記複数の経路は、それぞれ前記搬送面と対向する入射面を備え、前記入射面に入射する超音波を前記受信部の各チャネルにそれぞれ導く、
請求項２に記載の超音波検出装置。
【請求項４】
前記受信部は、紙葉類が搬送される搬送面に対して前記送信部と同じ角度で設けられ、
前記入射面は、前記搬送面と平行に設けられる、
請求項３に記載の超音波検出装置。
【請求項５】
前記仕切部材の複数の経路は、入射面に入社する超音波を射出する射出面をそれぞれ備え、
前記射出面は、前記受信部の各チャネルと平行に設けられる、
請求項４に記載の超音波検出装置。
【請求項６】
前記射出面は、前記受信部の各チャネルの間に仕切り板が接するように設けられる、
請求項５に記載の超音波検出装置。
【請求項７】
前記仕切り板は、前記受信部の各チャネル間に形成される溝にはめ込まれて形成される、
請求項４に記載の超音波検出装置。
【請求項８】
前記送信部から射出されて前記紙葉類を透過する透過波が前記受信部の各チャネルに到達してから所定時間を検出タイミングとして、前記受信部の各チャネルにより超音波を検出するタイミングを制御するタイミング制御部をさらに具備する、
請求項１に記載の超音波検出装置。
【請求項９】
紙葉類を搬送する搬送部と、
前記搬送部により紙葉類が搬送される搬送面に対して所定の角度で設けられ、前記搬送面に対して超音波を射出する送信部と、
超音波を検出するチャネルを複数備え、チャネルに入射する超音波を検出する受信部と、
前記送信部から射出されて、前記受信部の走査方向における前記紙葉類の端部を回折する回折波を遮蔽する仕切部材と、
前記受信部の検出結果に基づいて、前記紙葉類に対して判定を行う判定部と、
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、
を具備する紙葉類処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１２−６３２７６（Ｐ２０１２−６３２７６Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０８４８９（Ｐ２０１０−２０８４８９）
【出願日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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