JP2007314264A - 紙状媒体の分離取り出し装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 紙状媒体の種類による影響を受けずに振動による捌き効果が確実に得られ、多重取りが防止できる紙状媒体の分離取り出し装置を提供することにある。
【解決手段】 分離取り出し装置においては、紙状媒体２９が積層された積層体２７が保持され、振動体２２が第１の接触押圧力で積層体２７の第１領域に接触されている。この状態で、振動体２２から紙状媒体２９に高周波振動が与えられる。取り出し機構３１が第２の接触押圧力で積層体２７に接触押圧され、取り出し機構３１によって積層体２７の上面から紙状媒体２９が一葉毎に次々に取り出される。第１のセンサ２４が振動体２２の位置を検出して第１検出信号を出力し、第２のセンサ２５が積層体２７の最上面を検出して第２検出信号を出力する。制御部１０１は、第１及び第２の検出信号に応じて、第１及び第２の接触押圧力を設定し、この第１及び第２の接触押圧力を夫々第１及び第２の所定範囲内に維持する。
【選択図】 図３

Description

この発明は、紙状媒体を取り出す紙状媒体の分離取り出し装置に係り、特に、紙状媒体を検査及び処理する為に、紙状媒体が積層された積層体から紙状媒体を一枚ずつ分離して取り出す紙状媒体の分離取り出し装置に関する。

紙状媒体を検査及び処理する装置、例えば、プリンタ、複写機、現金自動預払機（ＡＴＭ）、銀行券処理機、郵便物処理装置等の装置においては、印刷用紙、紙幣、コピー紙、封書、葉書、カード、証券類等の紙葉類（紙状媒体）を取り扱っているが、複数枚の紙葉類を積層した状態から一枚ずつ紙葉類を取り出す必要がある。従って、これら検査処理装置は、紙葉類（紙状媒体）が積層された積層体から紙葉類を一枚ずつ分離して取り出す分離取り出し装置を備えている。一例として、現金自動預払機の紙幣処理部では、入出金部或いは保管庫に積層された紙幣束（紙葉類積層体）から１枚ずつ取り出す動作が繰り返され、１枚ずつの検査が実行されている。従って、このような現金自動預払機は、必ず紙幣を一枚ずつ紙幣束から分離する分離取り出し装置を備えている。

従来、紙葉類を積層した積層体から紙葉類（紙状媒体）を分離して取り出す分離取り出し装置においては、精度良く、重ねを発生させずに装置内に紙葉類を取り込むことが最も重要とされている。積層された紙葉類（紙状媒体）は、紙状媒体の製造時に避けられない繊維のわずかなほつれが生じ、このほつれがからんだり、或いは、長時間密着したり、静電気が発生したりすること等が原因で、紙状媒体同士が吸着されていることが多い。従来、このような紙状媒体を分離するため、取り出し面に強い取り出し力を与えて積層束から所定量の紙状媒体をはがし取り、しかる後に重ね取りした部分を重ね取り防止機構などで単葉に分離して装置内に搬送する方法が多く採られている。重ね取り防止機構には、様々な方式があるが、よく使われる一般的な方式として狭いギャップに重ね取りされた紙状媒体を供給して紙状媒体を分離する方式が知られている。例えば、特許文献１の図８に開示されるように、各々異なる方向に回転するローラが狭ギャップを介して配置され、その間に重なった紙状媒体が通されることにより、紙状媒体間に逆方向の力が働き、紙状媒体が分離される方式が知られている。しかし、このような機構だけでは、紙状媒体を確実、且つ、十分に単葉に分離することができない場合が多く、強く密着した紙状媒体の束がそのままギャップに詰まってロックし、装置が停止する事故が極めて多く発生している。

この問題を解決するため、積層された最表面の紙状媒体に振動を与えることにより分離しやすくする手法が検討されている。従来の技術の一例として、例えば、特許文献２の図３aに、紙状媒体に振動を与えて分離する技術が開示されている。この技術は、取り出し機構の直前の紙状媒体上面に梁状の振動子を幅方向全面に当てて加振することにより、予め束状態での紙状媒体間の密着を小さくし、重ね取り防止機構の補助にしようとするものである。そのために紙状媒体幅より長いバー状の高周波の振動子を取り出しローラ上流に配置して、紙状媒体を加振させながら紙状媒体を取り出している。
特開2003-261238 特開2004-2044 特開2002-356240 特開2000-177869 特開2000-219334

しかし、特許文献２に開示されるように紙状媒体を加振させながら紙状媒体を取出す構成には、次のような問題がある。発明者等の実験によると積層紙状媒体を加振してさばき効果を得るためには、振動体と紙状媒体間に適切な押圧力を与えることが不可欠であり、特許文献２に記載されているように、最上段シートの高さ制御だけでは紙状媒体の捌き効果は得られない問題がある。

従来、特許文献３の図６に開示されるように、紙状媒体の共振周波数で紙状媒体を加振することにより紙状媒体を励振させて紙状媒体を分離する機構がある。しかし、この機構は、常に一定特性の紙状媒体が供給される機器でしか利用できないだけでなく、実際は振動体に適切な押圧力を与えないと、紙状媒体を分離することができない問題がある。特許文献４の図３に開示される機構も同様の理由で紙状媒体を分離することができない問題がある。

また、従来の紙状媒体処理機では、安定した取り出しのために取り出し位置が一定に維持され、取り出しローラ等の取り出し機構が適切な圧力を紙状媒体に与えながら取り出し動作を実施する工夫がなされている。従来、可動レバーが紙状媒体表面に接触されて積層紙状媒体の上面位置が検知され、紙状媒体上面の位置が常に一定になるよう紙状媒体を保持する保持部の位置を制御する機構が特許文献５に開示されている。このような制御機構によって初めて紙状媒体の種類に依存することなく紙状媒体を安定して取り出すことができる。

しかし、紙状媒体表面に振動体が接触する機構では、振動体の押圧力が紙状媒体の取り出しに対して抵抗となる問題がある。特に、軟らかな紙状媒体を取り出す場合には、振動体の押圧により紙状媒体がへこみ、振動体が引っかかるなど取り出しに悪影響を及ぼす可能性がある。そこで、紙状媒体の凹み等の状態に応じて押圧力を変動させることが必要とされると推測される。

以上のように、超音波振動を利用して紙状媒体間の密着が原因で起こる多重取りを防止する機構においては、紙状媒体への振動体の押圧制御方法が確立していない問題がある。

この発明は、上記問題点を解決するためになされてものであり、その目的は、紙状媒体の種類による影響を受けずに振動による捌き効果が確実に得られ、多重取りが防止できる紙状媒体の分離取り出し装置を提供することにある。

この発明によれば、
紙状媒体が積層されている積層体を保持する保持機構と、
第１の接触押圧力で前記積層体の上面の第１領域に接触されて紙状媒体に高周波振動を与える振動体と、
第２の接触押圧力で前記積層体に接触押圧された状態で、前記積層体の上面から紙状媒体を一葉毎に次々に取り出す紙状媒体の取り出し機構と、
前記積層体に接触された前記振動体の位置を検出して第１検出信号を出力する第１のセンサと、
前記積層体の最上面の位置を前記積層体の第２の領域で検出して第２検出信号を出力する第２のセンサと、
及び
前記第１及び第２の検出信号に応じて、前記第１及び第２の接触押圧力を設定し、この第１及び第２の接触押圧力を夫々第１及び第２の所定範囲内に維持する制御部と、
を具備することを特徴とする分離取り出し装置が提供される。

また、この発明によれば、
紙状媒体が積層されている積層体を保持する保持機構と、
第１の接触押圧力で前記積層体の上面の第１領域に接触されて紙状媒体に高周波振動を与える振動体と、
第２の接触押圧力で前記積層体に接触押圧された状態で、前記積層体の上面から紙状媒体を一葉毎に次々に取り出す紙状媒体の取り出し機構と、
前記積層体に接触された前記振動体の位置を検出して第１検出信号を出力する第１のセンサと、
前記積層体の最上面の位置を前記積層体の第２領域で検出して第２検出信号を出力する第２のセンサでと、及び
前記第１及び第２の検出信号から夫々前記積層体の上面から紙状媒体を取り出す前及び取り出し後における前記振動体の位置の第１変位及び前記積層体の最上面の位置の第２変位の比較に応じて、前記第１及び第２の接触押圧力を設定し、この第１及び第２の接触押圧力を夫々第１及び第２の所定範囲内に維持する制御部と、
を具備することを特徴とする分離取り出し装置が提供される。

更に、この発明によれば、
紙状媒体が積層されている積層体を保持する保持機構と、
第１の接触押圧力で前記積層体の上面の第１の領域に接触されて紙状媒体に高周波振動を与える振動体と、
第２の接触押圧力で前記積層体に接触押圧された状態で、前記積層体の上面から紙状媒体を一葉毎に次々に取り出す紙状媒体の取り出し機構と、
前記積層体に接触された前記振動体の位置を検出して第１検出信号を出力する第１のセンサと、
前記積層体の最上面の位置を前記積層体の第２領域で検出して第２検出信号を出力する第２のセンサでと、及び
前記第１及び第２の検出信号を比較して前記積層体における前記第１領域の凹凸を判定し、この凹凸に従って前記第１及び第２の接触押圧力を設定し、この第１及び第２の接触押圧力を夫々第１及び第２の所定範囲内に維持する制御部と、
を具備することを特徴とする分離取り出し装置が提供される。

この発明の紙状媒体の分離取り出し装置においては、紙状媒体の種類による影響を受けずに振動による捌き効果が確実に得られ、多重取りを確実に防止することができる。

以下、必要に応じて図面を参照しながら、この発明の一実施の形態に係る紙状媒体の分離取り出し装置を説明する。

この発明の一実施の形態に係る紙状媒体の分離取り出し装置を説明するに際して始めに紙状媒体の分離取り出し装置に関する発明者らの考察について図１及び図２を参照して説明する。

発明者らは、図１に示されるような紙状媒体の分離取り出し装置に関して振動による紙状媒体の捌き効果を観測する実験を実施し、図２に示されるような実験結果を得ている。

実験に供される図１に示される分離取り出し装置は、給紙用のバックアップ台２を備え、このバックアップ台（給紙台）２上には、紙葉類（紙状媒体）１１が積層された状態で、即ち、積層体６として、載置されている。この積層体６上には、積層体６に接触して互いに密着し易い積層体の紙葉類１１に振動を与える振動体１０が配置され、また、紙葉類１１を搬送する為の取り出しローラ３が同様に積層体６上に設けられている。即ち、紙葉類１１は、バックアップ台２上に積層されるように下部よりバックアップ台２上に給紙され、その後、バックアップ台２が上昇されて積層体６の上面が取り出しローラ３に接触される。接触状態で、取り出しローラ３が回転されると、取り出しローラ３と積層体６の最上部の紙葉類（紙状媒体）１１間に生じる摩擦力によって紙葉類が矢印Ｓの方向に取り出されて紙葉類処理装置（図示せず）内に取り込まれる。ここで、振動体１０は、矢印Ｖで示される方向で振動され、バックアップ台２が矢印Ｅで示される方向に上昇されることによって積層体６にバックアップ力ＦＥが与えられる。従って、積層体６が取り出しローラ３に押し付けられるとともに振動体１０が所定の振動体押圧力ＦＶで積層体６に押し付けられる。

図１に示される紙状媒体の分離取り出し装置においては、積層体６が取り出しローラ３に押し付けられるとともに振動体１０が所定の振動体押圧力ＦＶで積層体６に押し付けられている状態において、振動体１０が振動してその振動が積層体６に与えられると、積層体６上部の紙状媒体は、捌かれて一葉ずつ取り出し可能な状態となる。この状態で取り出しローラ３が動作されると、紙状媒体は、一葉ずつ矢印Ｓで示す方向に送り出されることとなる。

このような紙状媒体の分離取り出し装置において、積層された紙状媒体１１に対し取り出しローラ３の位置が固定されて配置され、バックアップ台２の押圧力ＦＥが変化される条件下で、実験が実施された。この実験では、振動体１０が２０ｋＨｚで振動され、振動体１０の押圧力ＦＶが変化されて振動体１０が紙状媒体１１の最上面に接触され、振動による紙状媒体の捌き効果が観測された。この実験の結果が図２に示されている。図２は、縦軸がバックアップ力ＦＥを示し、横軸が振動体押圧力ＦＶを示し、捌き効果が確認された範囲が点線の領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３で示されている。ここで、点線の領域Ｒ１は、積層された封筒が捌かれる好適な範囲を示し、点線の領域Ｒ２は、積層された官製はがきが捌かれる好適な範囲を示し、また、点線の領域Ｒ３は、積層された絵はがきが捌かれる好適な範囲を示している。図２に示される実験結果より、積層紙状媒体１１の表面に振動体１０を接触させ高周波振動を付与し紙状媒体１１の捌き効果を得るためには、バックアップ力ＦＥに応じて振動体１０の押圧力が適切に調節され、紙状媒体１１同士の密着状態を制御することが重要な要素であることが判明した。

また、図２に示したように一定範囲の押圧条件では、大きさや厚さの異なる用紙の全て対して捌き効果が得られることが判明している。即ち、適切な押圧条件の下では、幅広い種類の紙状媒体１１に対して捌き効果が得られることが判明した。このような適切な押圧力は、振動体１０の周波数、振幅、取り出しローラ３の設計などの条件に応じて、機器によって異なる値になると考えられる。以上の実験結果より、安定した捌き効果を得るためには機器に応じて適切な押圧条件を設定できる機構が必要であることが判明した。

尚、図２に示されるようにいずれのタイプの紙葉類にも適用可能な条件として振動体１０が超音波の周波数（可聴帯域以上の低周波数、１８ｋＨｚ〜２８ｋＨｚ程の周波数）で紙葉類が振動され、バックアップ力ＦＥが４００ｇ〜１，２００ｇの範囲で、振動体１０の押圧力ＦＶが１００〜８００ｇ、好ましくは、１８０〜４５０の範囲で紙葉類に与えられることが必要とされることが判明している。

振動体１０を接触させた状態で高速で紙状媒体１１を取出すには、紙状媒体１１が湾曲してその表面が凹又は凸に変形することが問題となる。例えば、軟らかい封筒を捌く場合にあっては、振動体１０の押し付けにより紙状媒体１１が凹み、かみ合って重送され、振動体１０が引っかかるという悪影響が予想される。また、振動体１０が凹又は凸の形状に追従しきれずに跳ね、振動体１０を保持する保持部の固有振動との関係で振動体１０が安定して紙状媒体１１に接することができない状況が予想される。振動を与えて捌き効果を効果的に得るためには、振動体１０が常に紙状媒体１１に接触することが重要とされる。このことから、振動体１０が安定して紙状媒体１１に接することができない状況が生じることを防止することが重要とされる。

このような悪影響を避けるため、振動体１０が紙状媒体１１の表面に接する位置によって押圧力ＦＶが可変制御されることが必要とされる。具体的には、振動体１０の押圧により紙状媒体１１が湾曲して凹みを生ずるように変形した場合には、押圧力ＦＶを減少させ凹みを抑える制御が必要とされ、湾曲した紙状媒体１１の凸部に振動体１０が接触する場合には押圧力ＦＶを増加させて接触を促す制御が必要とされる。

上述したような発明者らの考察を基にしたこの発明の実施の形態に係る紙状媒体の分離取り出し装置について以下に説明する。この発明の実施の形態に係る紙状媒体の分離取り出し装置は、押圧力ＦＥ及びＦＶを制御する機構、振動体１０の接触箇所を検知するセンサ、積層された紙状媒体１１の最上面の位置を検知するセンサを備え、上述したような押圧力ＦＥ及びＦＶの制御を実現することができる。

図３は、この発明の第１の実施の形態に係る紙状媒体の分離取り出し装置１００を示している。取り出し装置１００は、積層体２７を積載し、これを保持するバックアップ台２６を備え、このバックアップ台２６は、駆動機構２８によって駆動されて上昇或いは降下される。従って、積層体２７は、駆動機構２８によってその最上面の位置が調整される。この積層体２７の最上面位置は、光学式非接触変位計のような非接触センサ２５によって検出される。この積層体２７の最上面の紙状媒体２９を取り出す送り出し機構３１の取り出しローラ２１が積層体２７に接触して配置されている。取り出しローラ２１は、ローラ駆動回路４０からの駆動信号で回転されるとともに送り出し機構３１のトルクモータ３３によって積層体２７に押し付けられる。また、積層体２７に振動を与える振動体２２の先端が積層体２７に接触するように振動体２２が配置されている。振動体２２は、振動体２２を積層体２７に押し付ける押圧力可変機構５３に機械的に連結され、この押圧力可変機構５３によって振動体２２から積層体２７に与えられる押圧力を可変することができる。この押圧力可変機構５３は、トルクモータ２３を備え、このトルクモータ２３から振動体２２に押圧力が与えられる。トルクモータは一定の回転力で振動体２２を押圧し続けるため、振動体が媒体表面に接した状態ではモータの回転は止まり、一定力を加えつづける。トルクモータ２３には、ポテンショメータ２４が接続され、このポテンショメータ２４によってトルクモータ２３の回転が停止している位置(トルクモータの回転位相)が検出される。トルクモータ２３、３３は、夫々トルクモータ駆動回路３０，３５からの駆動信号によって駆動される。また、ポテンショメータ２４での検出信号は、ポテンショメータ出力回路３６から制御装置１０１に出力される。この制御装置１０１は、ローラ駆動回路４０の駆動信号を制御して所定のタイミングで送りモータ２１を動作させる。また、制御装置１０１は、トルクモータ２３，３３の出力を制御して押圧力可変機構５３及び送り出し機構３１を制御すると共に駆動機構２８を制御してバックアップ台２６の上昇或いは降下を制御している。更に、振動体２２は、振動体駆動回路３８からの駆動信号で駆動され、この振動体駆動回路３８も同様に制御装置１０１によって制御される。

図３において、簡略化されて示されている振動体２２は、図４に示されるような振動子１２が図５に示されるような超音波ホーン１４に連結される構造を有している。図４に示されるように、振動子１２は、所謂ボルト締め型振動子と称せられ、内部から電極１３が外部に延出されている圧電素子としての圧電セラミクス部１８が１対のブロック１５、１６間にボルト１７によってボルト締めされた構造を有している。即ち、円柱状ブロック１５及びディスク状圧電セラミクス部１８の中心部に貫通孔１５ａ、１８ａが形成され、この貫通孔１５ａ、１８ａにボルト１７が螺合されるネジ溝が切られている。また、円柱状ブロック１６の圧電セラミクス部１８の側の中心部に凹部孔１６ｂが形成され、この凹部孔１６ｂにボルト１７が螺合されるネジ溝が切られている。ボルト１７が円柱状ブロック１５及びディスク状圧電セラミクス部１８の貫通孔１５ａ、１８ａ及び円柱状ブロック１６の凹部孔１６ｂに螺合されて締め付けられて円柱状ブロック１５、ディスク状圧電セラミクス部１６及び円柱状ブロック１６が互いに機械的に連結されている。

この振動子１２においては、ディスク状圧電セラミクス部１８が電極１３に印加した駆動電圧に応じて振動されると、振動体２２全体が振動してその振動が円柱状ブロック１６の振動面１６ａに伝達される。この圧電セラミクス部１８の振幅は、比較的小さく、円柱状ブロック１６の振動面１６ａから超音波振動を取り出して積層体２０の面に与えても、紙用類２を十分に捌くことができるような振動を積層体２０に与えることができない。従って、この超音波振動を増幅する為に振動子１２は、超音波ホーン１４に機械的に連結されている。

図５に示される超音波ホーン１４を機械的に連結する為に、円柱状ブロック１６の振動面１６ａには、ネジ溝が切られた凹部孔１６ｃが形成されている。超音波ホーン１４にもこの凹部孔１６ｃに螺合される連結部１９ａが超音波ホーン１４の円柱状ブロック部１９の一端面に設けられている。この連結部１９ａが凹部孔１６ｃに螺合され、円柱状ブロック１６と円柱状ブロック部１９とが互いに密着されて両者が一体的に連結されている。円柱状ブロック部１９の全長は、略振動波長λのλ／４に定められ、円柱状ブロック部１９の他端面からは、円柱状ブロック部１９の径Ｓｂよりも小径の延出部１９ｂが延出され、延出部１９ｂの先端は、紙用類２に当接されるために平坦に形成されている。超音波ホーン１４では、円柱状ブロック部１９の他端が、例えば、振動モーダルの位置（λ／４）に定められ、その他端から延出される延出部１９ｂの径が円柱状ブロック部１９に比べて増加或いは減少されていることから、円柱状ブロック部１９を伝達された振動の振幅が延出部１９ｂで変化されて延出部１９ｂから紙葉類２に伝達させることができる。

このような超音波ホーン１４の構造では、超音波ホーン１４の先端における振動速度は、Ｖ１／Ｖ２＝Ｓｂ／Ｓａに増幅される。このような構造の超音波ホーン１４により、その先端の振幅を大きくとり十分な加速度を紙用類（媒体）２に与えることが出来る。ここで、Ｖ２は、円柱状ブロック１６に伝達された振動速度及びＶ１は、超音波ホーン１４の先端から出力される振動速度を表している。

先端径Ｓａ＝５ｍｍ、１０ｍｍ、２０ｍｍの超音波ホーン１４が２０Ｘ６０ｍｍの振動子１２に連結された実験では、超音波ホーン１４の振動増幅率Ｓｂ／Ｓａは２倍となることが確認されている。この実験では、Ｓａ＝５ｍｍの時が摩擦低減の効果がもっとも強いことが判明している。これは、超音波ホーン１４の先端の径が大きくなると、面内の振動成分が相対的に大きくなり、振動に寄与する軸方向の振動成分に対して阻害するようになるためである。それに対して超音波ホーン１４が紙用類２（媒体）に接触される観点からは、同一の押し付け圧力の場合では、径Ｓａが大きいほど接触圧力が下がるため、媒体への傷や破損の心配も少ないことが判明した。従って、現実的な設計では、ホーン先端の径Ｓａは５〜２０ｍｍ程度が有効であることが判明している。超音波ホーン１４が設けられない、振動子１２のみでは摩擦低減の効果がまったく無いことが確認されている。

上述したような振動体２２において、超音波ホーン１４が積層された紙用類束（積層体２０）の上部に押し付けると、超音波ホーン１４の先端と最上面の紙用類２との間並びに最上面紙用類２とその下方に積層されている紙用類２との間のいずれもの摩擦も十分に低くなりその状態で最上面紙用類を搬送することで、重ね取りのない分離を実現することができる。

尚、超音波ホーン１４の材質としては硬くて疲労破壊性の低いチタン合金が適しているが、使用の頻度や条件でアルミ合金、ニッケル合金なども使用可能である。また、超音波ホーン１４の形状は、図５に示すようにステップを介して大径の円柱ブロックと小径の円柱ブロックを同一軸線で連結する形状に限らず、図６及び図７に示されるように延出部１９ｂの径が急激に減少せずに次第に減少するように形成されても良い。即ち、円柱ブロック１９から図５に示すように円弧を伴うテーパー状に径が減少する延出部１９ｂに形成されても良く、或いは、テーパー状に径が直線的に減少する延出部１９ｂに形成されても良い。

尚、超音波ホーン１４の先端接触部形状は、平坦な形状が一般的であるが、媒体を傷つけたり、搬送の際の抵抗になったり、封筒などの媒体の段差で引っかかったりする可能性が高いので、先端接触部形状は丸みを有する形状に加工しても良い。また、先端接触部は滑りやすいように表面の凹凸が少ないことが好ましい。

図３に示される紙状媒体の分離取り出し装置１００においては、始めに制御装置１０１の制御下で駆動機構２８が作動して積層体２７が載置されたバックアップ台２６が上昇される。その結果、積層体２７の最上面が取り出しローラ２１に押し付けられると共に振動体２２に同様に押し付けられる。次に、制御装置１０１の制御下でトルクモータ駆動回路３５、３０から駆動信号がトルクモータ２３、３３に与えられてトルクモータ２３、３３が作動して振動体２２及び積層体２７間の押圧力並びに取り出しローラ２１及び積層体２７間の押圧力が調整される。この状態で、振動子駆動回路３８からの駆動信号で振動体２２が振動を開始して、振動体２２が積層体２７に押圧されながら１８ｋＨｚ以上の非可聴域の周波数で振動される。その結果、積層体２７の紙状媒体２９が振動体２２から与えられる振動によって捌かれることとなる。その後、トルクモータ３３の回転力により取り出しローラ２１が積層体２７に押圧され、取り出しローラ２１は、紙状媒体２９に押圧されながらローラ駆動回路４０からの信号で回転される。従って、取り出しローラ２１と紙状媒体との摩擦力により最上面の紙状媒体２９が次々に積層体２７から剥がされ、回転方向に取出される。

トルクモータ２３、３３は、制御装置１０１により回転トルクが制御され、取り出しローラ２１と振動体２２とが紙状媒体２９に対して所定の力で押圧させる。ポテンショメータ２４は振動体２２に接続されたトルクモータ２３に接続され回転停止位置を検出することにより間接的に振動体の位置を検出し、測定値に相当する検出信号を制御装置１０１に出力する。

図８に示されるようにポテンショメータ２４に代えて光位置センサ４４によって直接に振動体２２の位置を測定しても良い。図８に示される紙状媒体の分離取り出し装置１００においても、非接触変位計２５が積層紙状媒体の最上面位置を検出し、測定値を制御装置１０１に出力している。保持部としてのバックアップ台２６には、紙状積層体２７が載置され、この紙状積層体２７の最下面を保持している。バックアップ台２６を駆動する駆動機構２８は、制御装置１０１の出力に応じてバックアップ台２６を作動させ、紙状積層体２７の最上面位置を制御している。制御装置１０１は、トルクモータ２３、光位置センサ４４、非接触変位計２５、駆動機構２８に接続されて、光位置センサ４４及び非接触変位計２５からの入力に応じてトルクモータ２３の回転トルク及び駆動機構２８の動作を制御する。

図８に示される紙状媒体の分離取り出し装置１００においても、振動体２２は、振動子駆動回路３８からの駆動信号で振動され、振動体２２が積層体２７に押圧されながら振動される。その結果、積層体２７の紙状媒体２９が振動体２２から与えられる振動によって捌かれ、トルクモータ３３の回転力により取り出しローラ２１が積層体２７に押圧された状態で、取り出しローラ２１は、紙状媒体２９に押圧されながらローラ駆動回路４０からの信号で回転される。従って、取り出しローラ２１と紙状媒体２９との摩擦力により最上面の紙状媒体２９が次々に積層体２７から剥がされ、回転方向に取出される。

ここで、トルクモータ２３のトルクは、取り出しローラ２１及び振動体２２の紙状媒体への押圧力が目的の値になるように設定される。最適な取り出しローラ２１及び振動体２２の設定押圧力は、機器や振動子によって変化するため、予め実験により捌き効果が生じる押圧力が測定され設定される。例えば、図２に示した実験結果から、取り出しローラ押圧力ＦＥが６００［ｇｆ］〜９００［ｇｆ］の範囲及び振動体２２の押圧力ＦＶが２００［ｇｆ］〜３５０［ｇｆ］の範囲に設定されることが好ましいことから、押圧力ＦＥ，ＦＶは、この範囲に収まるよう制御装置１０１によってトルクが制御される。

図９に示されるフローチャートを参照して、積層紙状媒体を分離して取出す装置１００の動作を説明する。始めに、ステップＳ１において、制御装置１０１によって紙状媒体の分離取り出し装置１００が起動される。紙状媒体２７がバックアップ台２６上に載置されていない場合には、ステップＳ２に示されるようにオペレータによって処理すべき紙状積層体２７がバックアップ台２６上にセットされる。その後、ステップＳ３において、制御装置１０１が紙状媒体の分離取り出し装置の制御を開始する。ステップＳ４において、制御装置１０１が押圧力ＦＶ，ＦＥを設定し、紙状媒体２９に押圧力ＦＶを与えた状態で振動体２２が動作され、押圧力ＦＥが与えられ、取り出し位置が制御された取り出しローラ２１によって紙状媒体２９の取り出し動作が開始され、紙状媒体２９が取り出される。ステップＳ５において、紙状媒体２９の取り出しが終了されると、その後、ステップＳ６において、制御装置１０１は、設定された押圧力ＦＶ，ＦＥ及び取り出し位置での制御を終了する。ステップＳ７において、次の取り出し紙状媒体２９があるかが判定され、紙状媒体２９がある場合はステップＳ２に戻される。紙状媒体２９が無い場合は、ステップＳ８において制御装置１０１は紙状媒体の分離取り出し装置１００を停止させて一連の処理を終了する。

図９に示されるステップＳ４における押圧力の制御についてより詳細に説明する。

押圧力ＦＶ，ＦＥは、紙状媒体２９の凹凸に応じて制御される。紙状媒体２９が取出される毎に振動体２２の位置並びに紙状媒体２９の最上面位置が比較されて紙状媒体２９の凹凸が検出される。位置の比較には相対的な位置変化を比較する方法及び絶対値を比較する方法がある。以下両方法について詳細に説明する。

図１０（ａ）〜（ｄ）を参照して、相対的な位置変化を比較して押圧力を制御する方法について説明する。相対的な位置変化を比較する方法においては、最上面の紙状媒体２９が取出される前後に振動体２２の位置移動量がセンサ２４或いは４４で検出され、紙状媒体２９の最上面の位置の変位量がセンサ２５によって検出され、位置移動量と変位量の両者が比較される。

始めに、図１０（ａ）に示されるように、取り出しローラ２１が停止されて最上面の紙状積層体２９が取り出される前に振動体２２の位置が検出される。即ち、振動体２２が紙状積層体２７の最上面に接触している状態において、センサ２４或いは４４が振動体２２の接触位置Ｘ１を検出し、検出出力Ｘ１を出力する。同様に、センサ２５が紙状媒体２９の最上面高さＸ２を測定して測定出力Ｘ２を出力する。

尚、図１０（ａ）〜（ｄ）において、紙状積層体２７の最上面に対し垂直方向をＸ軸とし、矢印Ｘ（Ｘ軸に相当する。）で示すように上向き方向をプラスとする。

次に、図１０（ｂ）に示すように、取り出しローラ２１が回転して最上面の紙状媒体２９の取出が開始され、振動体２２の接触点及びセンサ２５の検出点から最上面の紙状媒体２９が取り除かれる。図１０（ａ）に示す最上面の紙状媒体２９が図１０（ｂ）に示すように取り除かれた状態においては、センサ出力が変化し、振動体２２が変位ａだけ低下されると、センサ２４或いは４４からは、センサ出力（Ｘ１−ａ）が出力される。同様に、紙状積層体２７の上面の検出点が変位ｂだけ低下されると、センサ２５からは、出力（Ｘ２−ｂ）が出力される。

図１０（ｃ）は、最上面の紙状媒体２９が完全に取出され、バックアップ台２６が矢印Ｘの方向に上昇されて積層紙状媒体２９の最上面の高さが調整された状態を示している。この状態では、更にセンサ出力が変化される。ここで、図１０（ｂ）の状態から図１０（ｃ）の状態に変化されて、振動体２２が変位ｃだけ上昇されると、センサ４４は、出力（Ｘ１−ａ＋ｃ）に変化され、また、上面検出点が変位ｄだけ上昇されると、センサ２５は出力（Ｘ２−ｂ＋ｄ）に変化される。即ち、最上面の紙状媒体２９が取出される前後で、振動体２２の位置の変化量ΔＸ１は、（−ａ＋ｃ）となり、最上面位置の変化量ΔＸ２は、（−ｂ＋ｄ）となる。

ここで、変化量ΔＸ１の値に注目すると、最上面の媒体２９が取り出された後の二枚目の新たな最上面となる紙状媒体２９が柔らかく、振動体２２が紙状媒体２９にめり込んむ場合には、変位ａは増加し、変位ｃは減少し、変化量ΔＸ１の値は減少する。逆に、振動体２２の接触部が二枚目の紙状媒体２９の硬い凸部に接触して振動体２２が持ち上げられる場合は、変位ａは減少し、変位ｃは増加し、変化量ΔＸ１の値は増加する。一方、最上面位置の検出センサは、非接触または弱い力の接触という条件下で紙状媒体上面が凹まないように位置を検出することから、変化量ΔＸ２は、紙状媒体種類によらず変化しない。従って、変化量ΔＸ１及びΔＸ２の値の比較により振動体２２の接触点の凹凸が判定可能となる。この判定において、ΔＸ１＜ΔＸ２である場合は、振動体２２が紙状媒体にめり込み、（ΔＸ１＞ΔＸ２）である場合は振動体２２が凸部に押されている。そこで、（ΔＸ１−ΔＸ２）の値に応じて振動体２２の押圧力ＦＶが決定される。押圧力ＦＶが決定された後に、速やかに位置Ｘ１、Ｘ２の値がリセットされる。

図１０（ｄ）は、押圧力が決定された後において、センサ出力Ｘ１、Ｘ２の値がリセットされ、新たに最上面となった紙状媒体２９の取り出しを開始した状態を示している。図１０（ｄ）に示される状態から再び図１０（ｂ）及び（ｃ）に示されるように紙状媒体２９が取り出されて押圧力ＦＶが決定される。この制御動作の繰り返しによって紙状媒体の取り出しが実施される。

上述したように図１０（ａ）〜（ｄ）を参照する説明では、連続的に紙状媒体２９が取出される中での制御方法を説明するために、便宜的に図１０（ａ）の時点では、最上面の紙状媒体２９に凹凸が無いと仮定している。装置起動後における紙状媒体２９の最初の取り出しでは、取り出し動作開始直前にセンサ出力Ｘ１とＸ２の値がリセットされ、最初に実施される紙状媒体２９の最上面の位置設定の為にバックアップ台２６が上昇される際に変化量ΔＸ１及び変化量ΔＸ２の値が測定され、最初の紙状媒体に対する押圧力ＦＶが設定される。

図１１は、上述した相対的な位置変化の比較に基づく振動体２２の押圧力ＦＶを制御する方法を示すフローチャートである。装置が起動された後に、ステップＳ２１に示すように取り出し動作が開始されると、センサ出力Ｘ１とセンサ出力Ｘ２の値が初期値に設定される。ステップＳ２２に示すようにバックアップ台２６によって紙状媒体２９が移動し、紙状媒体２９の最上面位置が設定される。この時、変位量ΔＸ１及び変位量ΔＸ２が検出される。ステップＳ２３に示すように変位量ΔＸ１と変位量ΔＸ２の差が計算されて振動体２２の相対位置が判定される。ステップＳ２４に示すように変位量の差（ΔＸ１−ΔＸ２）の計算結果に応じた関数（変位量を変数とする関数）により振動体２２の押圧力ＦＶが設定される。例えば、変位量の差（ΔＸ１−ΔＸ２＝−１ｍｍ）がマイナスで積層された紙状媒体２９に凹が生じている場合には、通常２５０［ｇｆ］の押圧力ＦＶが１００［ｇｆ］に減少され、変位量の差（ΔＸ１−ΔＸ２＝１ｍｍがプラスで積層された紙状媒体２９に凸が生じている場合には、通常２５０［ｇｆ］の押圧力ＦＶが３００［ｇｆ］に増加させる等に設定される。ステップＳ２４において必要な関数は、装置の仕様に応じて適切に定められる。ステップＳ２５に示すように、変位量ΔＸ１、ΔＸ２がリセットされた後、紙状媒体２９の取り出しが開始される。ステップＳ２６に示すように、最上面の紙状媒体２９の取り出しが終了した後に、ステップＳ２７に示すように、続けて取出す紙状媒体があるかが判定される。ここで、ステップＳ２５に示す最上面の紙状媒体２９の取り出し終了は、１枚の紙状媒体２９の取り出しが終了した場合であっても、所定枚数の紙状媒体２９の取り出し終了した場合をも含み、予め装置の仕様に応じて適切に定められる。ステップＳ２７において、続けて取出す紙状媒体２９がある場合には、ステップＳ２７に示すようにステップＳ２２に戻されて再び紙状媒体２９の最上面位置が調整される。ステップＳ２７において、紙状媒体２９が無い場合には、ステップＳ２７に示されるように装置の取り出し動作が終了される。

図１２（ａ）及び（ｂ）は、振動体２２の位置と紙状媒体２９の最上面位置とを絶対値で比較する方法を説明する為の模式図を示している。最上面の紙状媒体２９が取出される直前の振動体２２の位置がセンサ２４或いは４４で検出され、紙状媒体２９の最上面位置がセンサ２５で検出され、両センサ２４或いは４４及び２５からのセンサ出力が比較される。

図１２（ａ）は、積層紙状媒体２９の最上面に振動体２２が接触し、その先端の位置Ｘ１がセンサ４４で検出されてそのセンサ出力Ｘ１が出力されると共に紙状積層体２７の最上面位置Ｘ２がセンサ２５で検出され、センサ出力Ｘ２が出力される状態を示している。ここで、紙状積層体２７の最上面に対し垂直上方向がＸ軸方向としている。紙状積層体２７を取り出す直前のセンサ出力Ｘ１、Ｘ２の数値が読み込まれ、その値が比較されることにより振動体２２が接触する紙状積層体２７の凹凸が検出される。具体的には、センサ出力Ｘ１がセンサ出力Ｘ２よりも小さければ（Ｘ１＜Ｘ２）、振動体２２が接触する紙状積層体２７の部分が凹み、センサ出力Ｘ１がセンサ出力Ｘ２よりも大きければ（Ｘ１＞Ｘ２）、振動体２２が接触する紙状積層体２７の部分が凸となっている。センサ出力Ｘ１、Ｘ２の差の値に応じて振動体２２の押圧力が決定される。例えば、センサ出力Ｘ１、Ｘ２の差（Ｘ１−Ｘ２＝−１ｍｍ）がマイナスである場合には、通常２５０［ｇｆ］の押圧力が１００［ｇｆ］に減少される。また、センサ出力Ｘ１、Ｘ２の差（Ｘ１−Ｘ２＝１ｍｍ）がプラスである場合には、通常２５０［ｇｆ］の押圧力が３００［ｇｆ］に増加される。

押圧力ＦＶが決定した後に紙状積層体２７が振動されている状態で紙状積層体２７の最上面の紙状媒体２９が取出される。図１２（ｂ）に示すように、最上面の紙状媒体２９の取り出しが終了すると、最上面位置が制御されて図１２（ａ）の状態に戻されることから、再び取り出し直前にセンサ出力Ｘ１、Ｘ２の数値が読み込まれ、押圧力ＦＶの設定動作が繰り返される。

この絶対値での位置比較に基づく、振動体２２の押圧力ＦＶを制御する方法を図１３に示すフローチャートで説明する。制御装置１０１が装置を起動した後、ステップＳ３１に示すように紙状媒体２７の取り出し動作が開始されると、ステップＳ３１に示すようにセンサ出力Ｘ１、Ｘ２の値のキャリブレーションが実施される。ステップＳ３３に示すようにバックアップ台２６によって紙状媒体２７が移動されて紙状媒体２７の最上面位置が設定される。ステップＳ３４に示すようにセンサ出力Ｘ１、Ｘ２の値が検出され、ステップＳ３５に示すように装置の仕様によって定められる関数によってセンサ出力Ｘ１、Ｘ２の差に応じて振動体２２の押圧力ＦＶが所定の値に設定される。その後、ステップＳ３６に示すように１又は所定枚数の紙状媒体２９の取り出しが実施される。１又は所定枚数の紙状媒体２９の取り出しが終了すると、ステップＳ３７に示すように、続けて取出される紙状媒体２９があるかが判定され、続けて取出される紙状媒体２９がある場合には、ステップＳ３３に戻されて再び紙状媒体２７の最上面位置が調整される。ステップＳ３７において、次に取り出すべき紙状媒体２７が無い場合には、ステップＳ３８に示されるように取り出し動作が終了される。

この絶対座標で比較する方法では、センサ出力Ｘ１、Ｘ２の値が連続的に比較されて押圧力ＦＶが随時制御されても良い。この連続的な制御方法が図１４のフローチャートに示されている。図１４に示された連続的比較方法においては、制御装置１０１が装置を起動した後に、ステップＳ４１に示されるように取り出し部の動作が開始されてセンサ出力Ｘ１、Ｘ２のキャリブレーションが実施される。次に、ステップＳ４２に示されるようにバックアップ台２６によって紙状媒体２９の最上面位置が調整されてその位置が設定される。ステップＳ４３において、センサ出力Ｘ１、Ｘ２の値が読み込まれ、ステップＳ４４において、装置の仕様によって定められる関数によってセンサ出力Ｘ１、Ｘ２の差の値に応じて振動体２２の押圧力が所定の値に設定される。その後、ステップＳ４５に示されるように取り出しローラ２１によって最上面の紙状媒体２９の取り出しが開始される。ステップＳ４６に示されるように、最上面の紙状媒体２９の取り出しが終了していない場合には、ステップＳ４３に戻され、振動体２２の押圧力が再設定される。ステップＳ４６において、最上面の紙状媒体２９の取り出しが終了すると、ステップＳ４７において、次の紙状媒体２９の有無が判定される。紙状媒体２９がある場合には、ステップＳ４２に戻されて再び紙状媒体２９の最上面位置が調整される。ステップＳ４７において、紙状媒体２９が無い場合には、ステップＳ４８に示されるように一連の取り出し動作が終了される。ステップＳ４３からステップ４６のループの周期は、装置に応じて最適な動作が実現されるように定められる。

上述した説明においては、振動体２２の押圧力は、バックアップ台２６が上昇されて紙状媒体２９の最上面位置が移動され、センサ２５からのセンサ出力Ｘ１が略一定になるよう紙状媒体２９の最上面が制御されて決定される。この決定方法に限定されず、図１５に示すように、バックアップ台２６が移動されず、固定されたままに維持され、振動体２２及び取り出しローラ２１等を含む送り出し機構３１が紙状媒体２９の方向に移動されて紙状媒体２９の最上面にこの送り出し機構３１が接触されるように制御されても良い。

図１５に示す装置では、送り出し機構３１が保持移動機構３９に載置され、この機構３９によって紙状媒体２９に向けて移動可能に制御される。即ち、図１５に示すように送り出し機構３１としての振動体２２、トルクモータ２３、ポテンシオメータ２４、非接触変位計２５が移動機構３９に載置固定され、移動機構３９が移動されて送り出し機構３１が同時に移動される。このような移動機構３９を備えた装置によれば、振動体２２の位置及び紙状媒体２９の最上面の位置を相対値で或いは絶対値で比較することによって振動体２２の接触点における紙状媒体２７の凹凸を検知することができる。従って、適切な押圧力ＦＶの制御が可能となる。

図１６（ａ）及び（ｂ）には、この発明の第２の実施例に係る紙状媒体の分離取り出し装置１００を示している。図１６（ａ）及び（ｂ）に示される紙状媒体の分離取り出し装置１００おいては、紙状媒体２９が取出される方向を下流とすると、振動体２２が紙状媒体２９に接触される位置を基準としてセンサ２５が紙状媒体２９の取り出し方向の上流側に配置され、センサ２５が振動体２２の接触点の上流部で紙状媒体のＸ方向位置を検出している。このような配置によれば、紙状媒体２９の取り出し動作中に、振動体２２の接触位置を通過する実質的に紙状媒体２９の表面部分の状態に応じて振動体２２の押圧を制御することができる。即ち、振動体２２に接触する直前に紙状媒体２９の凹凸が予め検出され、紙状媒体２９の凹凸量（凹凸の状態）に応じて振動体２２の押圧を制御することができる。例えば、振動体２２に接触する紙状媒体２９が凹み、図１６（ｃ）に示されるように、この振動体２２の接触点に入る紙状媒体２９の凸部が振動体２２に引っ掛かる虞がある場合には、振動体２２の押圧力ＦＶが減少されてスムーズに振動体２２下を通過させることができる。この図１６（ａ）及び（ｂ）に示される装置には、図１４を参照して説明したリアルタイム制御方法が振動体２２の押圧制御方法として適用されることが好ましい。

以上のように、取り出し装置１００は、様々な厚さ、形状、大きさの紙状媒体を扱う機器に対して適用可能である。

発明者等の実験によると紙状媒体２９の厚さ変化は振動体２２の摩擦力を低減させる効果に実質的には悪影響を及ぼさないことが判明している。およそ１．０ｍｍ厚以上の媒体はそもそも二枚取りを起こしにくいからである。発明者等は、厚さ０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの紙状媒体２９について実験を実施した。この実験において、紙状媒体２９の厚さが増加すると、振動による捌き効果はやや減少したが、厚い紙状媒体２９に対しても取り出し摩擦力を減少させる効果がみられた。逆に厚さがある程度薄い場合でも振動体２２の接触により紙状媒体２９が破れるなどの悪影響は無く捌き効果がみられた。従って、処理する紙状媒体２９に厚みの変化がある場合であっても、上述した実施例に係る取り出し装置１００は、種々の厚みを有する紙状媒体２９に対して効果的に働くことが確認された。

次に、紙状媒体２９が反り等で形状が変わった場合における紙状媒体２９の取り出し動作への影響及び動作への影響に応じた制御方法について説明する。紙状媒体２９が様々な形状を取る場合には、図１６（ａ）及び（ｂ）に示される装置で説明したように紙状媒体２９の表面形状を予め検出する方法によりスムーズに紙状媒体２９を取出すことができる。

図１７（ａ）に示されるように、紙状積層体２７の全体が上方に反っている場合、図１７（ｂ）に示されるように、取り出し動作中に紙状媒体２９が浮き上がり、振動体２２が紙状媒体２９の表面に追従することができなくなる虞がある。しかし、図１６（ａ）及び（ｂ）に示される装置では、浮き上がった紙状媒体２９によって振動体２２が持ち上げられた場合でも媒体凹凸の検出に問題は起こらず、且つ、紙状媒体２９の後端がセンサ２５の検出点を過ぎた直後には、振動体２２の相対的な位置が高いため押圧が強くなり、浮き上がりが抑制されて次に取り出されるべき紙状媒体２９をスムーズに移動することができる。よって図１６（ａ）及び（ｂ）に示される装置では、紙状積層体２７の全体が上方に反っても紙状媒体を確実に取出すことができる。

図１８（ａ）及び（ｂ）に示すように積層紙状媒体２９の全体が下方に反っている場合には、振動体２２の先端が紙状媒体２９を傷つける虞がある。この場合においても、図１６（ａ）及び（ｂ）に示される装置においては、振動体２２の先端に接する直前の紙状積層体２７の凹凸を検知し、押圧を減少させることができることから、振動体２２の先端が紙状媒体２９を傷つけることが防止される。更に、図１９に示されるように紙状積層体２７の表面に凸凹が生じている場合にあっても、振動体２２に接する直前位置における紙状媒体２９の凹凸に応じて押圧力ＦＶが制御することにより、問題なく紙状媒体２９を取出すことが可能である。

実際の機器では紙状積層体２７の形状変化を抑えるための工夫が施される。例えばアイドルローラが紙状積層体２７の表面に押し当てられることにより紙状媒体２９の湾曲は抑制される。従って、振動捌き機構（振動機構）の動作に対する紙の変形の影響はほとんど無いと考えられる。以上に示したように、図１６（ａ）及び（ｂ）に示される装置においては、紙状媒体の形状変化がある場合においても確実に紙状媒体２７を捌くことができる。

紙状媒体２９の大きさ（サイズ）が振動による捌き効果に与える影響について説明する。振動による捌き効果は、最上面の紙状媒体２９の全面が振動することによって現れると想定される。従って、紙状媒体２９が非常に大きい場合には、全面に振動が伝達せず捌き効果が得られない可能性がある。振動力が弱い場合には、振動体２２及び振動体２２を押圧する押圧機構５３を複数設置することで十分な捌き効果が得ることができる。

逆に紙状媒体２９のサイズが極端に小さく振動体２２を接触させられない紙状媒体２９に対しては振動による捌きを行うことはできないと言える。しかし一般的な名詞やカードの大きさである９２ｍｍ×５５ｍｍ程度の大きさの紙状媒体２９に対しては適用できるので、この発明の実施例に係る装置は紙状媒体に対して一般的に適用することができると考えられる。

図２０は、この発明の第３の実施例に係る紙状媒体の分離取り出し装置１００を示している。図２０に示される装置は、図３に示す装置とは異なり、位置センサ２５に代えて、紙状積層体２７の最上面の位置を検出する変位検知センサ４６が設けられている。このセンサ４６に相当するポテンショメータは、取り出し機構３１を駆動するトルクモータ２３に接続され、トルクモータ２３の回転位置を検出することにより、間接的に取り出し機構３１が紙状媒体２９に接する位置を測定している。

図２１に示されるようにセンサ４６として光位置センサが直接取り出し機構３１の位置を測定しても良い。センサ４６が図３に示されるセンサ２５と同様に紙状積層体２７の位置を測定し、図２１に示される装置においては、このセンサ出力に基づいて振動体２２の押圧力ＦＶが制御される。

図３、２０等に示した、振動体２２がトルクモータ等により回転軌道で紙状媒体２９に押圧される機構を採用した場合には、センサ２４，４４の測定座標の扱いに注意が必要である。振動体２２の位置は、紙状積層体２７の表面に対して垂直方向の距離として測定する必要がある。回転軌道での移動は、図２２に示すように紙状媒体２９の垂直方向への移動距離に換算される。図２２に示される座標系においては、トルクモータ２３の回転中心が座標原点とされ、紙状媒体２７の最上面への垂直方向の軸Ｘが基準軸とされる。この回転座標系においては、振動体２２は、その先端が当初回転角θ１で配置され、紙状積層体２７から距離Ｘ１だけ離間されているものとする。この状態で、紙状媒体２９が取り除かれた結果、振動体２２の先端が回転半径ｒで回転角θ２だけ回転されたものとする。ここで、距離Ｘ１は、
Ｘ１＝ｒ・cosθ２−ｒ・cosθ１
で求められる。この距離Ｘ１は、紙状媒体２９が取り除かれたことに起因して振動体２２の先端が紙状媒体２９に向けて直線的に移動される距離に相当し、この距離Ｘ１に相当するセンサ出力Ｘ１で振動体２２の押圧力ＦＶが制御されることによって適切な振動を紙状積層体２７に与えることができ、捌き作用を紙状積層体２７に与えることができる。ここで、センサ出力Ｘ１への換算は、上述した式に基づく限り任意の計算方法が用いられても良い。また、機器によっては回転座標での移動量と換算後の移動量の差が誤差程度となる場合もあるので、その場合は回転座標系の移動量｛ｒ・（θ２−θ１）｝が直接利用されて正しい位置が求められても良い。

振動体２２の異常な動作を防止するために、取り扱う紙状媒体２９の厚さを基準にして振動体２２の位置の最大変化量が機器に応じて定められることが好ましい。最大変化量を超える位置変化がセンサ２４、４４にて検出された場合は、振動体２２の振動を停止するように制御されることが好ましい。一例として、郵便物区分機で扱う紙状媒体２９は、最大厚さが１０ｍｍであるので、例えば±１１ｍｍ以上振動体２２が移動した場合は振動が停止される。

振動体２２が振動した状態のまま保持部としてのバックアップ台２６等の構造部に当たると不快な共鳴音が発生する。振動体２２の接触が原因で発生する騒音を避けるため、振動体２２の振動部分の可動域には金属、プラスチックなどの構造物が無いように設計することが好ましい。

上記送り出し機構３１の例としては、摩擦取り出し方式の取り出しローラ２１に限らず、摩擦取り出し方式のベルト或いは真空吸着方式のローラ或いはベルト機構であっても良い。

接触押圧力ＦＶを設定する機構としては、トルクモータ、空圧シリンダ、油圧シリンダ、ばね構造が想定される。送り出し機構３１及び振動体２２の支持方法としては直動機構が望ましいが、回転機構による支持でも良い。

振動体２２の振動周波数は非可聴域である１８ｋＨｚ以上とする。紙束を捌く場合は効果が確実に現れるため振動体２２の先端の振動振幅を１μｍ以上とする。

紙状積層体２７を保持する保持部は、バックアップ台２６に限らず、紙状媒体２９の背面を板状部材で支持するもの、ローラで支持するもの、ベルトで支持するものがあり、いずれの保持部であっても適用することができる。

センサ２４、４４には、上記押圧機構５３の変位量または振動体２２の変位量を検出することができる様々なセンサが使用可能である。例としてＬＥＤ式やレーザ式の光学式位置センサ、トルクモータの回転位置を検出するポテンショメータ様のセンサ、ソレノイド式センサ等の使用が考えられる。

センサ２５には、紙状積層体２７の上面位置を検出することができる様々なセンサが使用可能である。例えばＬＥＤ式やレーザ式の光学位置センサ、紙状媒体上面に１００［ｇｆ］以下の軽い力で接する可動レバーの使用が考えられる。又は、上記のように送り出し機構３１にセンサ４６を設置し、送り出し機構３１が紙状媒体２７に接する位置から紙状媒体２７の上面位置を検出することも可能である。センサ４６にはセンサ２４，４４と同一種類のセンサを使用することができる。

振動体２２とセンサ２５は、振動体２２の紙状媒体２７への接触部位とセンサ２５の検出部位の間が５〜２０ｍｍ程度で、両者の間に紙状媒体２７の凹凸が生じないような位置関係で設置されるのが好ましい。

また、上述した実施例では、バックアップ台２６上に積層体２７が載置されているが、バックアップ台２６が立設されて積層体２７がバックアップ台２６の側面に並立されるようにバックアップ台２６によって保持され、バックアップ台２６から最も離れた積層体２７の最側面から紙状媒体２７が上方或いは下方に向けて取り出されるように構成されても良い。バックアップ台２６上に積層体２７が載置されなくとも、積層体２７がバックアップ台２６によって保持されている配置においては、取り出されるべき紙状媒体２７が位置される積層体２７の最側面は、積層体２７にとっては上面或いは最上面であることから、積層体２７の上面或いは最上面と称する場合には、並立された積層体２７の最側面を含むものとする。

以上のように、この発明の紙状媒体の分離取り出し装置によれば、紙状媒体の種類による影響を受けずに振動による捌き効果が確実に得られ、多重取りを確実に防止することができる。

振動による紙状媒体の捌き効果を観測する実験に供された紙状媒体の分離取り出し装置を示す模式図である。 図１に示された紙状媒体の分離取り出し装置における実験結果を示すグラフである。 この発明の第１の実施の形態に係る紙状媒体の分離取り出し装置を示す模式図である。 図３に示した振動体の振動子を概略的に示す側面図である。 図３に示した振動体の超音波ホーンを概略的に示す側面図である。 図３に示した振動体の超音波ホーンの変形例を概略的に示す側面図である。 図３に示した振動体の超音波ホーンの他の変形例を概略的に示す側面図である。 図３に示した紙状媒体の分離取り出し装置の変形例を示す模式図である。 図３に示す分離取り出し装置の分離取り出し動作を説明する為のフローチャートである。 （ａ）〜（ｄ）は、図３に示す分離取り出し装置における相対的な位置変化を比較して押圧力を制御する方法を説明する為の模式図である。 図３に示す分離取り出し装置における相対的な位置変化の比較に基づく振動体の押圧力を制御する方法を示すフローチャートである。 （ａ）及び（ｂ）は、図３に示す分離取り出し装置における振動体の位置と紙状媒体の最上面位置とを絶対値で比較する方法を説明する為の模式図である。 図３に示す分離取り出し装置において、絶対値での位置比較に基づく振動体の押圧力を制御する方法を示すフローチャートである。 図３に示す分離取り出し装置において、センサ出力が連続的に比較されて押圧力が随時制御される制御方法を示すフローチャートである。 図３に示す分離取り出し装置の変形例に係る分離取り出し装置を示す模式図である。 （ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、この発明の第２の実施例に係る紙状媒体の分離取り出し装置を示す模式図である。 （ａ）及び（ｂ）は、積層紙状媒体の全体が上方に反っている場合における図１６（ａ）に示される紙状媒体の分離取り出し装置の動作を示す模式図である。 （ａ）及び（ｂ）は、積層紙状媒体の全体が下方に反っている場合における図１６（ａ）に示される紙状媒体の分離取り出し装置の動作を示す模式図である。 積層紙状媒体の表面に凸凹が生じている場合における図１６（ａ）に示される紙状媒体の分離取り出し装置の動作を示す模式図である。 この発明の第３の実施例に係る紙状媒体の分離取り出し装置を示す模式図である。 図２０に示される紙状媒体の分離取り出し装置の変形例を示す模式図である。（図中センサの符号が４０が４６に直されていません） 図２０に示される紙状媒体の分離取り出し装置における紙状媒体の垂直方向への移動距離の換算を説明する為の模式図である。

符号の説明

１２．．．振動子、１４．．．超音波ホーン、２１．．．取り出しローラ、３１．．．送り出し機構３１、２２．．．振動体、２５．．．非接触センサ、２６．．．バックアップ台、２７．．．積層体、２８．．．駆動機構、２９．．．紙状媒体、２３，３０、３３．．．トルクモータ、３５．．．トルクモータ駆動回路、２４，３６．．．ポテンショメータ、３９．．．保持移動機構、４０．．．ローラ駆動回路、４６．．．センサ、５３．．．押圧力可変機構、１０１．．．制御装置、１００．．．紙状媒体の分離取り出し装置

Claims (23)

1. 紙状媒体が積層されている積層体を保持する保持機構と、
   第１の接触押圧力で前記積層体の上面の第１領域に接触されて紙状媒体に高周波振動を与える振動体と、
   第２の接触押圧力で前記積層体に接触押圧された状態で、前記積層体の上面から紙状媒体を一葉毎に次々に取り出す紙状媒体の取り出し機構と、
   前記積層体に接触された前記振動体の位置を検出して第１検出信号を出力する第１のセンサと、
   前記積層体の最上面の位置を前記積層体の第２の領域で検出して第２検出信号を出力する第２のセンサと、
   及び
   前記第１及び第２の検出信号に応じて、前記第１及び第２の接触押圧力を設定し、この第１及び第２の接触押圧力を夫々第１及び第２の所定範囲内に維持する制御部と、
   を具備することを特徴とする分離取り出し装置。
2. 紙状媒体が積層されている積層体を保持する保持機構と、
   第１の接触押圧力で前記積層体の上面の第１領域に接触されて紙状媒体に高周波振動を与える振動体と、
   第２の接触押圧力で前記積層体に接触押圧された状態で、前記積層体の上面から紙状媒体を一葉毎に次々に取り出す紙状媒体の取り出し機構と、
   前記積層体に接触された前記振動体の位置を検出して第１検出信号を出力する第１のセンサと、
   前記積層体の最上面の位置を前記積層体の第２領域で検出して第２検出信号を出力する第２のセンサでと、及び
   前記第１及び第２の検出信号から夫々前記積層体の上面から紙状媒体を取り出す前及び取り出し後における前記前記振動体の位置の第１変位及び前記積層体の最上面の位置の第２変位の比較に応じて、前記第１及び第２の接触押圧力を設定し、この第１及び第２の接触押圧力を夫々第１及び第２の所定範囲内に維持する制御部と、
   を具備することを特徴とする分離取り出し装置。
3. 前記制御部は、第１及び第２変位を比較して前記積層体の最上面の凹凸を判定し、前記第１領域が前記第２領域に比べて凹であれば、前記第１の接触押圧力を前記第１の所定範囲内で減少し、前記第１領域が前記第２領域に比べて凸であれば、前記第１の接触押圧力を前記第１の所定範囲内で増加することを特徴とする請求項２の分離取り出し装置。
4. 前記制御部は、前記第１及び第２の変位の差に相当する凹凸量を変数とする関数に従って前記第１の接触押圧力を決定することを特徴とする請求項３の分離取り出し装置。
5. 紙状媒体が積層されている積層体を保持する保持機構と、
   第１の接触押圧力で前記積層体の上面の第１の領域に接触されて紙状媒体に高周波振動を与える振動体と、
   第２の接触押圧力で前記積層体に接触押圧された状態で、前記積層体の上面から紙状媒体を一葉毎に次々に取り出す紙状媒体の取り出し機構と、
   前記積層体に接触された前記振動体の位置を検出して第１検出信号を出力する第１のセンサと、
   前記積層体の最上面の位置を前記積層体の第２領域で検出して第２検出信号を出力する第２のセンサでと、及び
   前記第１及び第２の検出信号を比較して前記積層体における前記第１領域の凹凸を判定し、この凹凸に従って前記第１及び第２の接触押圧力を設定し、この第１及び第２の接触押圧力を夫々第１及び第２の所定範囲内に維持する制御部と、
   を具備することを特徴とする分離取り出し装置。
6. 前記制御部は、前記第１及び第２の検出信号の差に応じて前記第１領域の凹凸を判定することを特徴とする請求項５の分離取り出し装置。
7. 前記制御部は、前記積層体から離れる方向を正として、前記第１の検出信号が前記第２の検出信号よりも大きければ、前記第１の接触押圧力を基準値より増加させ、または前記第１の検出信号が前記第２の検出信号よりも小さければ、前記第１の接触押圧力を基準値より減少させることを特徴とする請求項６の分離取り出し装置。
8. 前記制御部は、前記第１及び第２の検出信号の差に相当する凹凸量を変数とする関数に従って前記第１の接触押圧力を決定することを特徴とする請求項７の分離取り出し装置。
9. 前記振動体は、スポット状に前記積層体に接触押圧される先端部を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の分離取り出し装置。
10. 前記紙状媒体が取出される方向を下流とすると、前記第２の領域は、前記第１の領域よりも上流に定められることを特徴請求項１〜９のいずれかに記載の分離取り出し装置。
11. 前記第１及び第２の領域は、５〜２０mmの範囲内で定められる距離で近接配置されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の分離取り出し装置。
12. 前記取り出し機構は、摩擦力で前記紙状媒体を取り出すローラ或いはベルト、又は、真空吸着力で前記紙状媒体を取り出す機構を含むことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の分離取り出し装置。
13. 前記取り出し機構は、前記紙状媒体に接触してこの記紙状媒体を取り出す取り出し部及びこの取り出し部を前記積層体に押し付ける押し付け機構を含むことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の分離取り出し装置。
14. 前記押し付け機構は、トルクモータ、空圧シリンダ、油圧シリンダ、ばね構造又はソレノイドを含むことを特徴とする請求項１３の分離取り出し装置。
15. 前記振動体は、振動部とこの振動部を前記紙状媒体に押し付ける押し付け機構を含むことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の分離取り出し装置。
16. 前記押し付け機構は、トルクモータ、空圧シリンダ、油圧シリンダ、ばね構造又はソレノイドを含むことを特徴とする請求項１５の分離取り出し装置。
17. 前記振動体は、１８ｋＨｚ以上の周波数で１μｍ以上の振幅で振動する振動部を含むことを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載の分離取り出し装置。
18. 前記振動体は、前記振動部で振動され、前記積層体に接触される振動ホーンを含むことを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載の分離取り出し装置。
19. 前記保持機構は、前記積層体が載置されるバックアップ板、バックアップローラ或いはバックアップベルト含むことを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載の分離取り出し装置。
20. 第１のセンサは、光学位置センサ、ポテンショメータ、ソレノイドセンサのいずれかを含むことを特徴とする請求項１〜１９のいずれかに記載の分離取り出し装置。
21. 前記第２のセンサは、光学位置センサ及び前記積層体に接触する可動レバーのいずれかを含むことを特徴とする請求項１〜２０のいずれかに記載の分離取り出し装置。
22. 前記取り出し機構は、前記積層体に第３の領域で接触する接触部を備え、
    当該接触部の位置を検出する第３のセンサを更に具備することを特徴とする請求項１〜２１のいずれかに記載の分離取り出し装置。
23. 前記第３のセンサは、光位置センサ、ポテンショメータ或いはソレノイドセンサのいずれかを含むことを特徴とする請求項１〜２２のいずれかに記載の分離取り出し装置。

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