JP2008232824A - 紙葉類劣化検査装置および紙葉類劣化検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表面の汚損を伴わない紙葉類の紙質の劣化を判定する。
【解決手段】紙葉類５が劣化しているか否かを判定する紙葉類劣化検査装置９１に、第１および第２のクランプ７１，７２、引張り機７３、変位測定器７４、および、劣化判定処理器４を備える。第１および第２のクランプ７１，７２で紙葉類５を挟み、引張り機７３で第１の引張り力を紙葉類５に加えた状態で、その紙葉類の引張方向の第１の長さを測定し、また、第１の引張り力よりも大きい第２の引張り力を紙葉類５に加えた状態で紙葉類５の引張方向の第２の長さを測定する。劣化判定処理器４は、第１の長さと第２の長さとの差に基づいて紙葉類５が劣化しているか否かを判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、紙葉類が劣化しているか否かを判定する紙葉類劣化検査装置および紙葉類劣化検査方法に関する。

紙葉類の劣化検査の方法として、紙葉類の表面画像から汚れの多少を判断するもの、あるいは紙葉類の透過率の低下に基づいて汚れの多少を推測して判断するものなどがある。

たとえば特許文献１に開示されている紙葉類の汚れ具合識別装置は、紙葉類の表面画像を撮像し、画素単位の濃度データにおける濃度分布状態あるいは濃度の変化量に基づいて印刷状態の劣化具合を判定する。
特開２０００−１８２１１５号公報

しかし、紙葉類の表面画像を撮像して印刷状態の劣化具合を判定する方法は、撮像装置を用いるため、高価で判定処理速度も遅くなるという問題点がある。また、この方法ではペンで落書きされたなどの汚損は判定できるものの、付着物が無く老朽化した紙葉類を判定することはできない、すなわち、表面の汚れを伴わない劣化を判定できないという問題がある。

そこで、本発明は、表面の汚損を伴わない紙葉類の紙質の劣化を判定できるようにすることを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明は、第１の引張り力を紙葉類に加えた状態で、前記紙葉類の引張方向の第１の長さを測定し、前記引張方向に前記第１の引張り力よりも大きい第２の引張り力を前記紙葉類に加えた状態で前記紙葉類の前記引張方向の第２の長さを測定する測定手段と、前記第１の長さと第２の長さとの差に基づいて前記紙葉類が劣化しているか否かを判定する判定手段と、を有することを特徴とする。

また、本発明は、第１の引張り力を紙葉類に加えた状態で、前記紙葉類の引張方向の第１の長さを測定する工程と、前記引張方向に前記第１の引張り力よりも大きい第２の引張り力を前記紙葉類に加えた状態で前記紙葉類の前記引張方向の第２の長さを測定する工程と、
前記第１の長さと第２の長さとの差に基づいて前記紙葉類が劣化しているか否かを判定する工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、表面の汚損を伴わない紙葉類の紙質の劣化を判定できる。

本発明に係る紙葉類劣化検査装置の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明に係る紙葉類劣化検査装置の第１の実施の形態における上面図である。

本実施の形態の紙葉類劣化検査装置９１は、第１および第２のクランプ７１，７２および引張り機７３を有している。第１および第２のクランプ７１，７２によって、紙葉類５を挟めるようになっている。第１のクランプ７１は固定されていて、第２のクランプ７２は引張り方向７５に移動可能に形成されている。

また、紙葉類劣化検査装置９１は、引張り機７３、および変位測定器７４を有している。引張り機７３は、第２のクランプ７２は引張り方向７５に引っ張ることができるようになっている。変位測定器７４は、第２のクランプ７２の引張り方向７５への変位量を測定する。

さらに、紙葉類劣化検査装置９１は、劣化判定処理器４を有している。劣化判定処理器４は、引張り機７３および変位測定器７４に接続されている。劣化判定処理器４には、引張り機７３から引張り力を示す信号が伝達され、変位測定器７４から第２のクランプ７２の変位量を示す信号が伝達される。劣化判定処理器４は、引張り力および変位量の測定値に基づいて、紙葉類５の劣化を判定する。

図２は、紙葉類に一定の引張り力を加えたときの伸張量の例を示すグラフである。

この図からわかるように、劣化した紙葉類と新しい紙葉類の伸長量は、１０倍程度の違いがあり、紙葉類が劣化しているか否かは、伸張量があるしきい値を超えるか否かによって判定することができる。一般に、劣化した紙葉類の一定の引張り力を加えたときの伸張量は、新しいものに比べて大きい。つまり、劣化が大きい紙葉類ほど弾性係数は小さくなる。それゆえ、紙葉類の弾性係数を基に、紙葉類の劣化具合を判定できる。

本実施の形態の紙葉類劣化検査装置９１を用いて紙葉類５の劣化を判定する場合には、まず、紙葉類５の両端部を第１および第２のクランプ７１，７２によって挟む。

その後、引張り機７３によって第２のクランプ７２を引張り方向７５に第１の引張り力Ｆ１で引っ張り、そのときの第２のクランプ７２の変位量Ｌ１を変位測定器７４によって測定する。次に、引張り機７３によって第２のクランプ７２を引張り方向７５に第２の引張り力Ｆ２で引っ張り、そのときの第２のクランプ７２の変位量Ｌ２を変位測定器７４によって測定する。

第２のクランプ７２の変位量Ｌ１およびＬ２は、引張り力Ｆ１およびＦ２で紙葉類５を引っ張ったときの紙葉類５の伸張量とみなすことができるため、紙葉類５の弾性係数ｋは、次式により求めることができる。

ｋ＝（Ｆ２−Ｆ１）／（Ｌ２−Ｌ１） （１）
劣化判定処理器４は、この弾性係数ｋが所定のしきい値よりも大きい場合には、紙葉類５が劣化していると判定し、しきい値以下である場合には、紙葉類５は劣化していないと判定する。劣化判定のためのしきい値は、予め劣化している紙葉類５および劣化していない紙葉類５の弾性係数を測定して求めることができる。なお、ここでは、劣化判定のためのしきい値を１つ用いて、紙葉類５が劣化しているか否かを判定しているが、複数のしきい値を用いて、劣化の程度を判定してもよい。

このように、本実施の形態の紙葉類劣化検査装置９１は、紙葉類５の弾性係数を求めることにより、表面の汚損を伴わない紙葉類の紙質の劣化を判定することができる。また、撮像装置などを用いず、引張り力と変位を測定するだけで紙葉類の紙質の劣化を判定できるため、安価な紙葉類劣化検査装置を提供できる。さらに、紙葉類の表面の汚れに基づいて劣化を判定するのではなく、紙葉類の機械的特性によって劣化を判定するため、より正確で本質的な判断が可能である。

［第２の実施の形態］
図３は、本発明に係る紙葉類劣化検査装置の第２の実施の形態における側断面図である。図４は、本実施の形態の紙葉類劣化検査装置の上面図である。

本実施の形態の紙葉類劣化検査装置９２は、第１ないし第３の搬送機２７，２８，２９を有している。第１ないし第３の搬送機２７，２８，２９は、それぞれ一対の車軸３５の周りにかけ渡された、向かい合う一対のベルト２５を有している。この一対のベルト２５は、紙葉類５を搬送方向７に移動させるようにそれぞれ移動する移動体であり、ベルト２５の間が紙葉類５の搬送経路となっている。

第１の搬送機２７に設けられた一対のベルト２５と、第２の搬送機２８に設けられた一対のベルト２５とは、移動速度が若干異なっている。従って、紙葉類５には、第１の搬送機２７に設けられた一対のベルト２５によって搬送される際に第１の引張り力、第２の搬送機２８に設けられた一対のベルト２５によって搬送される際に第２の引張り力を、それぞれ加えられるようになっている。また、同様に、移動速度に替えて、第１の搬送機２７に設けられた一対のベルト２５と、第２の搬送機２８に設けられた一対のベルト２５との、ベルト２５の張力を若干異ならせることでも、第１の引張り力および第２の引張り力を、それぞれ加えられる。

第１の搬送機２７と第２の搬送機２８との間、および、第２の搬送機２８と第３の搬送機２９との間では、搬送経路が曲げられており、紙葉類５が搬送経路に沿って搬送されるようにガイド２６が設けられている。紙葉類５は、ベルト２５によって搬送方向７に搬送される。

また、紙葉類劣化検査装置９２は、第１の搬送機２７によって搬送される紙葉類５を挟むように第１の光源２１と第１の受光部３１を有している。さらに、紙葉類劣化検査装置９２は、第２の搬送機２８によって搬送される紙葉類５を挟むように第２の光源２２と第２の受光部３２を有している。

さらに、紙葉類劣化検査装置９２は、劣化判定処理器４、仕分機４１、ならびに、第１および第２のトレイ４２，４３を有している。劣化判定処理器４は、第１および第２の受光部３１，３２および第１および第２の搬送機２７，２８に接続されている。また、仕分機４１は劣化判定処理器４に接続されている。

次に、本実施の形態における紙葉類５の劣化の判定の方法について説明する。

第１の搬送機２７に、搬送方向７に沿って紙葉類５が供給されると、紙葉類５は搬送経路に沿って搬送される。第１の搬送機２７に設けられた一対のベルト２５によって紙葉類５が搬送される間、紙葉類５には第１の引張り力Ｆ１が加えられる。第１の光源２１から放射された光は、紙葉類５によって遮られる。

また、第２の搬送機２８に、搬送方向７に沿って紙葉類５が供給されると、紙葉類５は搬送経路に沿って搬送される。第２の搬送機２８に設けられた一対のベルト２５によって紙葉類５が搬送される間、紙葉類５には第２の引張り力Ｆ２が加えられる。第２の光源２２から放射された光は、紙葉類５によって遮られる。

図５は、本実施の形態において受光部が受光する光量の時間変化を示すグラフであって、（ａ）は第１の受光部３１が受光する光量、（ｂ）は第２の受光部３２が受光する光量を示すグラフである。

光源２１，２２から放出された光は、紙葉類５が光源２１，２２と受光部３１，３２の間を通過する際に遮られ、受光部３１，３２が受光する光量は著しく低下する。そこで、劣化判定処理器４は、第１および第２の受光部３１，３２が受光する光量を示す信号から第１の受光部３１が受光した光量が所定のしきい値以下となる間の時間をΔｔ１、第２の受光部３２が受光した光量が所定のしきい値以下となる間の時間をΔｔ２を求める。このΔｔ１およびΔｔ２は、紙葉類５が、それぞれ第１および第２の受光部３１，３２の通過時間である。

第１の搬送機２７による紙葉類５の搬送速度をｖ１、第２の搬送機２８による紙葉類５の搬送速度をｖ２とすると、第１および第２の搬送機２７，２８によって搬送される間の紙葉類５の搬送方向に沿った長さＬ１およびＬ２は、それぞれ次式によって表される。

Ｌ１＝ｖ１×Δｔ１ （２）
Ｌ２＝ｖ２×Δｔ２ （３）
このＬ１およびＬ２を用いて、紙葉類５の弾性係数ｋは、（１）式によって求めることができる。第１の実施の形態と同様に、劣化判定処理器４は、この弾性係数ｋが所定のしきい値よりも大きい場合には、紙葉類５が劣化していると判定し、しきい値以下である場合には、紙葉類５は劣化していないと判定する。このように、本実施の形態の紙葉類劣化検査装置９１は、紙葉類５の弾性係数を求めることにより、表面の汚損を伴わない紙葉類の紙質の劣化を判定することができる。

第１および第２の搬送機２７，２８によって紙葉類５に加えられる引張り力Ｆ１およびＦ２が、それぞれ一定とみなすことができる場合には、（Ｆ２−Ｆ１）は一定とみなすことができる。このため、劣化判定処理器４は、弾性係数ｋではなく、第１および第２の搬送機２７，２８によって搬送される間の紙葉類５の搬送方向に沿った長さの差（Ｌ２−Ｌ１）によって紙葉類５の劣化を判定することもできる。この場合、第１および第２の搬送機２７，２８は、劣化判定処理器４に接続されている必要はない。

さらに、本実施の形態の紙葉類劣化検査装置９２では、劣化判定処理器４による紙葉類５の劣化の判定結果は仕分機４１に伝達される。仕分機４１は、劣化している紙葉類５を第１のトレイ４２に送り、劣化していない紙葉類５を第２のトレイ４３に送る。このように紙葉類５の劣化の判定を搬送中に行うことができるため、紙葉類５の搬送を止める必要がなく、搬送後には劣化した紙葉類５の束と劣化していない紙葉類５の束とを分離することができる。

［第３の実施の形態］
図６は、本発明に係る紙葉類劣化検査装置の第３の実施の形態における側断面図である。図７は、本実施の形態における紙葉類劣化検査装置の部分上面図である。

本実施の形態の紙葉類劣化検査装置９３は、第１および第２の搬送機２７，２８を有している。第１および第２の搬送機２７，２８は、それぞれ一対の車軸３５の周りにかけ渡された、向かい合う一対のベルト２５を有している。この一対のベルト２５の間は、紙葉類５の搬送経路となっている。

また、紙葉類劣化検査装置９３は、第１の搬送機２７によって搬送される紙葉類５を挟むように第１の光源２１と第１の受光部３１を有している。さらに、紙葉類劣化検査装置９２は、第２の搬送機２８によって搬送される紙葉類５を挟むように第２の光源２２と第２の受光部３２を有している。

第１の搬送機２７と第２の搬送機２８のベルト２５の移動速度は互いに異なっている。このため、紙葉類５が第１および第２の搬送機２７，２８にまたがって位置する場合には、この移動速度の差によって、第１の搬送機２７による搬送中の引張り力Ｆ１よりも大きな引張り力Ｆ２が紙葉類５に加えられる。

さらに、紙葉類５の搬送方向７に対して第１および第２の光源２１，２２とそれぞれ対称の位置に、第３および第４の光源２３，２４が設けられている。また、紙葉類５を挟んで第３および第４の光源２３，２４と向かい合うように、第３および第４の受光部３３，３４が設けられている。第１ないし第４の受光部３３は、劣化判定処理器４に接続されている。

なお、以下の説明では、第１の光源２１と第２の光源２２との間の距離をＬａ、第１の光源２１と第３の光源との距離をＬｂとする。

図８は、本実施の形態において受光部が受光する光量の時間変化を示すグラフであって、（ａ）は第１の受光部３１が受光する光量、（ｂ）は第３の受光部３３が受光する光量、（ｃ）は第２の受光部３２が受光する光量を示すグラフである。

図８に示すとおり、第１の受光部３１を紙葉類５が通過する時間をΔｔ０とする。また、第１の受光部３１を紙葉類５が通過し始めてから、第３の受光部３３を紙葉類５が通過し始めるまでの時間をΔｔｓｋｅｗとする。第２の受光部３２を紙葉類５が通過し始めてから、第１の受光部３１を紙葉類５が通過し終わるまでの時間をΔｔ１とする。

まず、紙葉類５の向かい合う２辺が進行方向に平行、すなわち、Δｔｓｋｅｗ＝０の場合について説明する。

第１の受光部３１を紙葉類５が通過する時間Δｔ０を用いて、紙葉類５に引張り力Ｆ１が加えられているときの通過長さＬ１は、紙葉類５の搬送速度をｖとすると、次式により与えられる。

Ｌ１＝ｖΔｔ０ （４）
第２の受光部３２を紙葉類５が通過し始めてから、第１の受光部３１を紙葉類５が通過し終わるまでは、紙葉類５が第１および第２の搬送機２７，２８にまたがって位置している。このとき紙葉類５には、引張り力Ｆ２が加えられていて、第１の受光部３１における紙葉類５の通過長さＬ２は、次式により与えられる。

Ｌ２＝ｖΔｔ１＋Ｌａ （５）
次に、紙葉類５の向かい合う２辺が進行方向に平行でない場合、すなわちΔｔｓｋｅｗが０でない場合の補正（スキュー補正）について説明する。スキュー補正後の紙葉類５に引張り力Ｆ１が加えられているときの通過長さＬ１ｃ、紙葉類５に引張り力Ｆ２が加えられているときの通過長さＬ２ｃは、第１および第３の受光部３１，３３の受光信号のタイミングのずれから、次式によって与えられる。

Ｌ１ｃ＝ｖΔｔ０／｛１＋（Δｔｓｋｅｗ／Ｌｂ）^２｝^１／２ （６）
Ｌ２ｃ＝（ｖΔｔ１＋Ｌａ）／｛１＋（Δｔｓｋｅｗ／Ｌｂ）^２｝^１／２ （７）
通過長さＬ１ｃおよびＬ２ｃ、ならびに、引張り力Ｆ１およびＦ２から紙葉類５の弾性係数ｋは、次式により与えられる。

ｋ＝（Ｆ２−Ｆ１）／（Ｌ２ｃ−Ｌ１ｃ） （８）
劣化判定処理器４は、この弾性係数ｋが所定のしきい値よりも大きい場合には、紙葉類５が劣化していると判定し、しきい値以下である場合には、紙葉類５は劣化していないと判定する。

このように、本実施の形態の紙葉類劣化検査装置９１は、紙葉類５の弾性係数を求めることにより、表面の汚損を伴わない紙葉類の紙質の劣化を判定することができる。また、紙葉類５の搬送方向７に対して対称な位置における紙葉類５の通過時刻のずれを測定することにより、搬送方向７に対する紙葉類５の姿勢が変化した場合の補正ができる。このため、より正確な弾性係数の算出が可能で、紙葉類５の紙質の劣化の判定の精度が向上する。

なお、本実施の形態では、第１の受光部３１と第３の受光部３３を紙葉類５が通過するタイミングのずれを用いてスキュー補正を行ったが、第２の受光部３２と第４の受光部３４を紙葉類５が通過するタイミングのずれを用いてスキュー補正を行ってもよい。さらに、それぞれのタイミングのずれによる補正を併せて行ってもよい。

［第４の実施の形態］
図９は、本発明に係る紙葉類劣化検査装置の第４の実施の形態における側断面図である。

本実施の形態の紙葉類劣化検査装置９４は、第３の実施の形態の紙葉類劣化検査装置９３の第１および第２の搬送機２７，２８の代わりに、第１および第２のローラー対３６，３７、ならびに、紙葉類ガイド３８を有している。紙葉類ガイド３８は、紙葉類５の搬送方向７に延びる搬送経路が形成された上下の平板であり、搬送経路の途中に第１および第２のローラー対３６，３７が直接、紙葉類５を挟み込むように窓部が設けられている。

このような紙葉類劣化検査装置９４であっても、第３の実施の形態の紙葉類劣化検査装置９３と同様に、紙葉類５の弾性係数を求めることにより、表面の汚損を伴わない紙葉類の紙質の劣化を判定することができる。

［他の実施の形態］
第１ないし第４の実施の形態は単なる例示であり、本発明はこれらに限定されない。たとえば、ほぼ長方形の紙葉類５について説明したが、他の形状の紙葉類５にも適用可能である。さらに、各実施の形態の特徴を組み合わせて実施してもよい。

本発明に係る紙葉類劣化検査装置の第１の実施の形態における上面図である。 紙葉類に一定の引張り力を加えたときの伸張量の例を示すグラフである。 本発明に係る紙葉類劣化検査装置の第２の実施の形態における側断面図である。 本発明に係る紙葉類劣化検査装置の第２の実施の形態における上面図である。 本発明に係る紙葉類劣化検査装置の第２の実施の形態において受光部が受光する光量の時間変化を示すグラフであって、（ａ）は第１の受光部３１が受光する光量、（ｂ）は第２の受光部３２が受光する光量を示すグラフである。 本発明に係る紙葉類劣化検査装置の第３の実施の形態における側断面図である。 本発明に係る紙葉類劣化検査装置の第３の実施の形態における部分上面図である。 本発明に係る紙葉類劣化検査装置の第３の実施の形態において受光部が受光する光量の時間変化を示すグラフであって、（ａ）は第１の受光部３１が受光する光量、（ｂ）は第３の受光部３３が受光する光量、（ｃ）は第２の受光部３２が受光する光量を示すグラフである。 本発明に係る紙葉類劣化検査装置の第４の実施の形態における側断面図である。

符号の説明

４…劣化判定処理器、５…紙葉類、７…搬送方向、２１，２２，２３，２４…光源、２５…ベルト、２７，２８，２９…搬送機、３１，３２，３３，３４…受光部、３５…車軸、３６，３７…ローラー対、３８…紙葉類ガイド、４１…仕分機、４２，４３…トレイ、７１，７２…クランプ、７３…引張り機、７４…変位測定器、９１，９２，９３，９４…紙葉類劣化検査装置

Claims (5)

1. 第１の引張り力を紙葉類に加えた状態で、前記紙葉類の引張方向の第１の長さを測定し、前記引張方向に前記第１の引張り力よりも大きい第２の引張り力を前記紙葉類に加えた状態で前記紙葉類の前記引張方向の第２の長さを測定する測定手段と、
   前記第１の長さと第２の長さとの差に基づいて前記紙葉類が劣化しているか否かを判定する判定手段と、
   を有することを特徴とする紙葉類劣化検査装置。
2. 前記紙葉類を搬送経路に沿って搬送する搬送手段を有し、前記測定手段は、前記紙葉類が前記搬送経路の所定の位置を通過することを検知する通過検知手段を備え、前記紙葉類が前記所定の位置を通過に要する時間および前記紙葉類の搬送速度に基づいて前記紙葉類の長さを測定することを特徴とする請求項１に記載の紙葉類劣化検査装置。
3. 前記通過検知手段は、前記搬送経路に略垂直な方向に並んで２つ設けられ、前記測定手段は、それらの通過検知手段による前記紙葉類の通過の検知の時間的なずれに基づいて、前記搬送経路に対する前記紙葉類の姿勢の変化による前記紙葉類の通過時間の変化を補正することを特徴とする請求項２に記載の紙葉類劣化検査装置。
4. 前記通過検知手段は、前記搬送経路に向かって光を照射する光源と、前記搬送経路を挟んで前記光源と向かいあうように設けられた受光部とを備えることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の紙葉類劣化検査装置。
5. 第１の引張り力を紙葉類に加えた状態で、前記紙葉類の引張方向の第１の長さを測定する工程と、
   前記引張方向に前記第１の引張り力よりも大きい第２の引張り力を前記紙葉類に加えた状態で前記紙葉類の前記引張方向の第２の長さを測定する工程と、
   前記第１の長さと第２の長さとの差に基づいて前記紙葉類が劣化しているか否かを判定する工程と、
   を有することを特徴とする紙葉類劣化検査方法。

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