JP2014231431A

JP2014231431A - 分離取出装置、及び分離取出方法

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Publication number: JP2014231431A
Application number: JP2013114160A
Authority: JP
Inventors: 公紀戸谷; Kiminori Totani; 裕二久保田; Yuji Kubota
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2013-05-30
Filing date: 2013-05-30
Publication date: 2014-12-11
Also published as: US8991815B2; US20140353906A1

Abstract

【課題】媒体の種類に依らずに、媒体を積層体から１枚１枚分離して取り出すことが可能な分離取出装置を提供する。【解決手段】実施形態に係る分離取出装置は、複数の媒体を一方向に積層した積層体を載置する給紙台と、前記一方向の一端から前記媒体を順次取り出す取り出し部と、前記積層体の側面に対向する対向面を有する支持部と、前記積層体の前記一方向の一端及び前記支持部の前記一方向の一端に対向する振動面を有し、前記積層体の前記側面と前記支持部の前記対向面との間の隙間と、前記振動面とを結ぶ線に沿って前記振動面を振動させる超音波振動子とを備える。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、分離取出装置、及び分離取出方法に関する。

紙葉類等の媒体が積層された積層体から媒体を分離して取り出す分離取出装置では、１枚１枚確実に媒体を分離する性能が望まれている。このような分離取出装置においては、媒体表面の凹凸形状のかみ合いや静電吸引力等の原因により、媒体を分離しきれない場合がある。このため、媒体の表面の近傍で超音波振動子を振動させることで、重なり合う媒体同士の摩擦力を低減する技術が提案されている。

しかしながら、媒体の種類によっては、重なり合う媒体間の摩擦力が十分に低減せずに、１枚１枚確実に媒体を分離することが難しいことがある。

特開２００７−１４５５６７号公報

媒体の種類に依らずに、媒体を積層体から１枚１枚分離して取り出すことが可能な分離取出装置、及び分離取出方法を提供する。

実施形態に係る分離取出装置は、複数の媒体を一方向に積層した積層体を載置する給紙台と、前記一方向の一端から前記媒体を順次取り出す取り出し部と、前記積層体の側面に対向する対向面を有する支持部と、前記積層体の前記一方向の一端及び前記支持部の前記一方向の一端に対向する振動面を有し、前記積層体の前記側面と前記支持部の前記対向面との間の隙間と、前記振動面とを結ぶ線に沿って前記振動面を振動させる超音波振動子とを備える。

実施形態に係る分離取出方法は、複数の媒体を一方向に積層した積層体を載置する給紙台と、前記積層体の側面に対向する対向面を有する支持部とを備える分離取出装置における分離取出方法であって、前記一方向の一端において、前記媒体の側面と前記支持部の前記対向面との間の隙間と、前記振動面とを結ぶ線に沿って、超音波振動子の振動面を振動させつつ、前記一方向の一端から前記媒体を順次取り出す。

第１の実施形態に係る分離取出装置を示す図。図１の分離取出装置の断面図。第１の実施形態に係る空気の流れを示す概念図。第１の実施形態に係る媒体の浮上高の測定結果を示す図。第１の実施形態に係る摩擦力の測定結果を示す図。第２の実施形態に係る分離取出装置を示す図。第２の実施形態に係る摩擦力の測定結果を示す図。第３の実施形態に係る分離取出装置を示す図。第４の実施形態に係る分離取出装置を示す図。

以下、図面を参照して、発明を実施するための実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る分離取出装置１００の概略を示す図である。分離取出装置１００は、例えばプリンタ、複写機、現金自動預払機（ＡＴＭ）、郵便物処理機等に用いられる。分離取出装置１００は、媒体（印刷用紙、紙幣、コピー紙、はがき、封筒、証券類等）を１枚１枚分離して取り出す。

本実施形態の分離取出装置１００は、特に通気性の低い媒体を分離して取り出す際に好適である。なお、通気性の低い媒体としては、コーティング紙、プラスチックや金属を材質とする媒体等が挙げられる。媒体の通気性は例えばＪＩＳ規格（ＪＩＳＰ８１１７）の透気度で数値化され、透気度は２０．６ｋＰａの圧力で１００ｍｌの空気が６４５ｍｍ^２の面積の媒体を透過する時間で表される。通常の官製はがきの透気度は約６０秒であることが確かめられている。すなわち、透気度が６０秒より大きく、通気性の低い媒体に対しても適用することができる。また、通気性を有する媒体を分離して取出す機能も、従来技術と比較して向上する。

図１の分離取出装置１００は、複数の媒体１０を一方向（ｚ軸方向）に積載した給紙台２０、z軸方向の一端から媒体１０を取り出し方向（ｘ軸方向）に分離して取り出す分離取出部３０、複数の媒体１０のｚ軸方向に平行な側面（ｘ軸方向に平行または垂直な側面）の少なくとも一部に接する支持部４０を備えている。また、分離取出装置１００は、給紙台２０に積載された最表面の媒体１０の表面の一部及び支持部４０の一部に振動面５１を対向させて超音波振動子５０を備えている。

さらに、分離取出装置１００は、給紙台２０に積載された最表面の媒体１０の位置を測定する測定部６０、給紙台２０をｚ軸方向に移動する移動部７０、分離取出部３０、超音波振動子５０、測定部６０、移動部７０等の動作を制御する制御部８０を備えている。

給紙台２０は、複数の媒体１０がｚ軸方向に積層された束である積層体を載置している。分離取出装置１００においては、給紙台２０に載置された積層体の端部から１枚ずつ分離取り出しが行われる。ここで、積層体の最端部に位置し、初めに処理が行われる媒体１０の表面を積層体の上面とし、上面に対向する積層体の反対面を下面とする。また、上面及び下面を除いた残りの４つの面を側面とする。

給紙台２０は、取り出し方向（ｘ軸方向）の前面に、後述の搬送ローラ３２との間に媒体１０の搬送経路を形成するガイド板２１を設けている。

分離取出部３０は、取り出しローラ３１と、搬送ローラ３２を備えている。取り出しローラ３１は、積層体の上面に接して配置されている。取り出しローラ３１が矢印Ｔ１の方向に回転することにより、取り出しローラ３１に接している最上面の媒体１０が取り出し方向（ｘ方向）に搬送されて、積層体から取り出される。

また、搬送ローラ３２は、取り出しローラ３１よりも取り出し方向（ｘ軸方向）の下流に配置されている。搬送ローラ３２は、矢印Ｔ２の方向に回転することにより、搬送ローラ３２と給紙台２０のガイド２１との間の搬送経路において、取り出しローラ３１が取り出した媒体１０をさらに搬送する。

支持部４０は、積層体（媒体１０）の側面に対向（ここでは接触）する対向面（接触面）４１と、積層体の上面と略平行な上面４２を有する部材である。本実施形態において、支持部４０は積層体（媒体１０）の側面のうちｚ軸方向とｘ軸方向とに直交するｙ軸方向に対して垂直な側面に接している。支持部４０が積層体の側面に接することにより、積層体（媒体１０）の側面を揃えることができる。支持部４０としては、例えば金属等の剛性の高い材料を用いることができる。

図２は、図１の分離取出装置１００におけるＡ−Ａ断面図である。

超音波振動子５０は、積層体（媒体１０）の側面と支持部４０の接触面４１との間の隙間と、振動面５１とを結ぶ線１１０に沿って、振動面５１を超音波振動させる振動子である。例えばボルト締めランジュバン型振動子や、バイモルフ型振動子等の、物体の固有周波数で振動する振動子を用いることができる。なお、ここでの超音波とは、人に聴こえない音波領域、すなわち機器を扱う者の個人差にもよるが例として２０ｋＨｚ以上の音波領域とする。なお、振動面５１は、円形状でなくともよく、回転対称形状であることが好ましい。また、線１１０は、超音波振動子５０の振動面５１の中心（または重心）を通り、振動面５１に対して垂直であり、かつ積層体（媒体１０）の上面に対して垂直（ｚ軸に対して平行）であることが好ましい。

超音波振動子５０の振動面５１は、積層体（媒体１０）の上面と支持部４０の上面４２に対向している。このとき、振動面５１と積層体（媒体１０）の上面との対向面積（ｚ軸方向の投影）をＳ_１、振動面５１と支持部４０の上面４２との対向面積（ｚ軸方向の投影）をＳ_２とすると、面積比Ｓ_１：Ｓ_２は１：１であることが好ましい。これにより、線１１０が振動面５１の中心を通り、かつ振動面５１に対して垂直な場合に、振動面５１の直下において最も圧縮空気の圧力が向上する振動面５１の中心が、積層体（媒体１０）の側面と支持部４０の接触面４１との間の隙間に対向することになり、効率的に空気を隙間に流すことができる。

図３に示す概念図のように、加振点において超音波振動子５０の振動面５１が超音波振動することで、積層体（媒体１０）の上面及び支持部４０の上面４２と、振動面５１との間に音響放射圧による圧縮空気が生じる。この圧縮空気が圧力差により、積層体（媒体１０）の側面と、支持部４０の接触面４１との間の隙間に流れ、さらに隙間から重なり合う媒体１０の間に流れ込む。このとき、同時に、加振点において超音波振動子５０の振動面５１が超音波振動することで、積層体（媒体１０）の上面をｘｙ平面に沿って、加振点から広がる進行波が生じる。この進行波により、最上面の媒体１０と最上面から２枚目の媒体１０の間に流れ込んだ空気がｘｙ平面に沿って、加振点から広がっていくため、媒体が浮上し、静圧軸受効果により、重なり合う媒体１０同士の摩擦力が低減する。したがって、特に最上面の媒体１０と最上面から２枚目の媒体１０の間の摩擦力が大きく低減し、媒体１０を積層体の中から１枚１枚分離して取り出すことができる。

ここで、比較例として超音波振動子５０の振動面５１を積層体（媒体１０）の上面に対向させて振動面５１を振動させる場合には、振動面５１と積層体（媒体１０）との間に音響放射圧により圧縮空気が生じる。そして、この圧縮空気が媒体１０を透過して生じる静圧軸受効果により、重なり合う媒体１０同士の摩擦力が低減する。

しかしながら、通気性が低い媒体１０の場合には、媒体１０を透過する圧縮空気の量が少ない、または全く透過しないために、十分な静圧軸受効果が生じずに、重なり合う媒体１０同士の摩擦力が十分に低減しない。

本実施形態においては、たとえ通気性の低い媒体１０であっても、積層体（媒体１０）の側面と、支持部４０の接触面４１との間の隙間を通して、重なり合う媒体１０の間に空気を流すことができるので、重なり合う媒体１０同士の摩擦力を十分に低減することができる。

図４は、はがきサイズの紙について、通気性のある厚紙と、厚紙の加振点にテープを貼り加振点の通気性を無くした媒体について、媒体の浮上高を測定した測定結果である。最上面の媒体が浮上すれば、最上面の媒体と２枚目の媒体の間に空気が流入していることになる。

図４に示すように、媒体の紙面内長軸方向に８点ずつ測定した結果、両者共に、加振時に媒体表面が膨張する様子が観測された。これは空気が媒体の側面から流入した結果による膨張と考えられる。したがって、通気性の無い媒体であっても媒体の側面から空気が流入することが確認された。

また、図５は、通気性が無く、厚みの異なるフィルムコート紙について、摩擦力を測定した測定結果である。フィルムコート紙は静電気が発生しやすく摩擦係数が安定しないため取出しにくい紙の典型例である。

図５に示すように、フィルムコート紙の面上におもりを乗せ摩擦力をコントロールして測定したところ、本実施形態の場合には摩擦力が低下することが示された。一方、比較例の場合には摩擦力が十分に低下していないことが示された。

なお、超音波振動子５０の位置、すなわち超音波振動子５０の加振点は、四辺部の略中央部であることが好ましい。官製はがき大の厚紙に対して四辺部と四隅部に接触位置を変更させて実験を行ったところ、四辺部中央とした場合に最も空気の流入が顕著となり媒体が浮上して摩擦力が低下した。また、振動子表面から圧縮空気が生じることを考慮すると、四辺部中央に振動子を接触させることが、媒体間へ効率的に空気を流入させる観点で最も好ましい。

また、積層体（媒体１０）の側面と支持部４０の接触面４１との間の隙間は狭いことが好ましい。超音波振動子５０から発せられる圧縮空気の流量が一定の時、隙間が大きくなると空気の圧力が低下し、最上面の媒体を持ち上げる圧力が不足するおそれがあるためである。最上面の媒体１０の側面と支持部４０の接触面４１の間の隙間の幅は好ましくは、0.5 mm以下、より好ましくは0.1mm以下とすることが好ましい。実験では積層体の側面と接触面４１との間の隙間の幅は、媒体によって不均一であり、３０〜１１０μｍであった。隙間を維持するため、媒体が接触面４１から離れないように接触面４１と反対側の側面を抑えるガイドを設置したり、積層体の設置角度を傾けて重力を利用して積層体を支持部４０の接触面４１に押付けたりする構成をとることが望ましい。

測定部６０は、積層体（媒体１０）の上面、すなわち最上面の媒体１０の位置を測定するセンサである。測定部６０は、例えば媒体１０の位置として、最上面の媒体１０の基底面（例えば取り出しローラ３１の下面）からの高さｈを測定する。測定部６０としては、光学センサや接触センサ、圧力センサ等を用いることができる。

移動部７０は、公知の媒体搬送機構を用いることが可能であり、例として、移動台７１、弾性構造体７２、ラック７３、ピニオン７４を備えている。移動台７１は弾性構造体７２を介して給紙台をｚ軸方向に支持している。ラック７３及びピニオン７４は、移動部７０をｚ軸方向に移動させるために移動体７１の一部に設けられている。ピニオン７４が矢印Ｔ３の方向に回転することにより、移動台７１は矢印Ｔ４の方向に移動する。移動部７０は、移動台７１の移動に伴い、弾性構造体７２を介して給紙台２０をｚ軸方向に移動させる。その他にも、ボールねじを用いて移動台７１を上下駆動させる機構や、トルクリミッタ付きの送り機構により移動台７１を上方に駆動する機構など、様々な機構を用いることが可能である。

制御部８０は、例えばＣＰＵ等の演算処理装置である。制御部８０は、測定部６０が測定した最上面の媒体１０の位置に基づいて、最上面の媒体１０のｚ軸方向の位置と、支持部４０の上面４２のｚ軸方向の位置を一致させるように移動部７０の動作（ピニオン７４の回転）を制御する。

さらに、制御部８０は、分離取出部３０の動作、すなわち取り出しローラ３１及び搬送ローラ３２の回転、超音波振動子５０の動作、測定部６０の動作を制御する。

本実施形態の分離取出装置１００によれば、媒体の種類に依らずに、特に通気性を有しない媒体であっても、重なり合う媒体１０同士の摩擦力を低減させ、媒体１０を積層体の中から１枚１枚確実に分離して取り出すことが可能となる。

なお、支持部４０の上面４２の形状は、振動面５１と対向する上面４２が振動面５１と平行であればよい。すなわち、上面４２の形状は、少なくとも振動面５１と対向する部分において、積層体の上面と略平行であればよく、その他の部分についてはこれに限定されない。

また、振動面５１と積層体（媒体１０）の上面との対向面積Ｓ_１が、振動面５１と支持部４０の上面４２との対向面積Ｓ_２よりも大きくてもよい。この場合、振動面５１と積層体（媒体１０）の上面との間の空気量が増加するので、超音波振動子５０の振動に伴って、効率的に進行波を発生させることができる。また、振動面５１の直下において空気の圧力が最も高くなる振動面５１の中心がより積層体（媒体１０）の上面に近くなるので、超音波振動子５０の振動に伴って発生する進行波の振幅が増加し、最上面の媒体１０と最上面から２枚目の媒体１０の間に流れ込んだ空気を、さらに効率的にｘｙ平面に沿って広げることができる。すなわち、例えば媒体１０が金属フィルムのように剛性の強い媒体の場合に有効である。

また、振動面５１と積層体（媒体１０）の上面との対向面積Ｓ_１が、振動面５１と支持部４０の上面４２との対向面積Ｓ_２よりも小さくてもよい。この場合、振動面５１と積層体（媒体１０）の上面との対向面積Ｓ_１を低減することにより、超音波振動子５０の振動に伴って発生する進行波の振幅を低減させる。これにより、振動に伴い重なり合う媒体１０の間で発生する摩擦力を低減することができ、媒体１０に発生する摩擦熱を抑えることができる。すなわち、例えば媒体１０がプラスチックフィルムのように熱に弱い媒体の場合に有効である。

また、分離取出装置１００において、積層体から媒体を取り出す場合、積層体の下面を重力方向として重力方向と反対方向の上面の媒体から取り出してもよいし、積層体の下面が重力方向と反対方向であり重力方向に位置する上面の媒体から取り出してもよい。また、積層体の側面を重力方向とし上面下面が水平方向を向くように積層して取り出してもよい。

また、分離取出装置１００は、超音波振動子５０を２つ以上備えるものであってもよい。この場合、１つの支持部４０に対して複数の超音波振動子５０を設けることもできるし、２つ以上の支持部４０に対して２つ以上の超音波振動子５０を設けることもできる。超音波振動子５０の数が多いほど、媒体１０間への空気の流入量が増し、最上面の媒体１０を浮上させる効果が大きくなるため、摩擦力をより低減させることができる。

（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態に係る分離取出装置２００を示す図である。

分離取出装置２００では、支持部４０の上面４２が、超音波振動子５０の振動面５１と対向する位置に、切欠き４４を有している。切欠き４４は超音波振動子５０の振動面５１の略中心に対向するように設ける。超音波振動子５０の中心部で最も高い音響放射圧が発生するからである。これにより、本実施形態では、超音波振動子５０の中心が切欠き４４の上部に位置するよう、振動面５１と積層体（媒体１０）の上面との対向面積（ｚ軸方向の投影）Ｓ_１に対して、振動面５１と支持部４０の上面４２との対向面積（ｚ軸方向の投影）をＳ_２の比率が増すことになる。

図７は、厚さの異なるフィルムコート紙について、摩擦力を測定した測定結果である。

切欠き４４を設けることで、圧縮空気が切欠き４４を通過して媒体の側面に供給される作用が生じ、積層体の側面と接触面４１との間の隙間の幅に依らず、圧縮空気を深さ方向に深くまで供給することが可能となる。発明者らの実験によれば、深さ２ｍｍ、幅０．３ｍｍ、長さ１ｍｍの切欠き４４を設けることで、図７に示すように、厚さ約８００μｍの媒体に対して摩擦力を低下させる効果が得られた。切欠き４４の無い場合には摩擦力は低下しなかった。

本実施形態の分離取出装置２００によれば、より厚い媒体の摩擦力を低下させることが可能となるため、分離取出装置２００に用いることが可能な媒体の種類が増える。

（第３の実施形態）
図８は、第３の実施形態に係る分離取出装置３００を示す図である。

分離取出装置３００では、支持部４０の上面４２に、超音波振動子５０が対向する位置全体に凹み４５を設けて、超音波振動子５０の振動面５１全体が、支持部４０の上面４２よりも下に位置するように配置している。本実施形態によれば、媒体１０の形状に反りや凹凸があるために媒体１０が超音波振動子５０の振動面５１よりも上に変形する場合に、媒体１０の側面が支持部４０の上面４２を乗り越えてずれることが無いように、媒体１０の側面を支持できるため、媒体１０がより崩れないように支持することが可能となる。

（第４の実施形態）
図９は、第４の実施形態に係る分離取出装置４００を示す図である。

分離取出装置４００では、超音波振動子５０の振動面５１に段差５２を設けている。振動面５１と支持部４０の上面４２との対向面を、振動面５１と積層体（媒体１０）の上面との対向面よりもｚ軸方向に低くすることで、圧縮空気の発生位置を積層体（媒体１０）の側面に近い位置にすることが可能である。これによって効率的に積層体（媒体１０）の側面から空気を流入させることができる。

以上説明した少なくとも１つの分離取出装置によれば、媒体の種類に依らずに、媒体を積層体の中から１枚１枚分離して取り出すことが可能となる。

これら実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、様々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同時に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１００、２００、３００、４００・・・分離取出装置
１１０・・・線
１０・・・媒体
２０・・・給紙台
２１・・・ガイド板
３０・・・分離取出部
３１・・・取り出しローラ
３２・・・搬送ローラ
４０・・・支持部
４１・・・接触面
４２・・・上面
４３・・・底面
４４・・・切欠き
４５・・・凹み
５０・・・超音波振動子
５１・・・振動面
５２・・・段差
６０・・・測定部
７０・・・移動部
７１・・・移動台
７２・・・弾性構造体
７３・・・ラック
７４・・・ピニオン
８０・・・制御部

Claims

複数の媒体を一方向に積層した積層体を載置する給紙台と、
前記一方向の一端から前記媒体を順次取り出す取り出し部と、
前記積層体の側面に対向する対向面を有する支持部と、
前記積層体の前記一方向の一端及び前記支持部の前記一方向の一端に対向する振動面を有し、前記積層体の前記側面と前記支持部の前記対向面との間の隙間と、前記振動面とを結ぶ線に沿って前記振動面を振動させる超音波振動子と、
を備える分離取出装置。
前記媒体の透気度は、６０秒よりも大きい請求項１に記載の分離取出装置。
前記振動面と前記積層体との対向面積が、前記振動面と前記支持部との対向面積以上である請求項１または２に記載の分離取出装置。
前記一方向の一端の媒体と前記支持部の前記対向面との間の前記隙間の距離が、0.5mm以下である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の分離取出装置。
前記取り出し部は、最上面の前記媒体を取り出すものであって、
前記支持部は前記一方向の一端に上面を有し、
最上面の前記媒体の前記一方向の位置と、前記支持部の上面の前記一方向の位置とを等しくするように、前記給紙台を前記一方向に移動させる移動部を備える請求項１乃至４のいずれか１項に記載の分離取出装置。
前記支持部は前記一方向の一端に上面を有し、当該上面の一部に切欠きを有し、
前記超音波振動子は、前記振動面を前記切欠きに対向させて設けられる請求項１に記載の分離取出装置。
前記超音波振動子は、前記振動面に段差を有する請求項１に記載の分離取出装置。
前記振動面を振動させることにより前記隙間に空気を流す請求項１乃至９のいずれか１項に記載の分離取出装置。
前記振動面を振動させることにより前記積層体の最上面の媒体に進行波を発生させる請求項８に記載の分離取出装置。
複数の媒体を一方向に積層した積層体を載置する給紙台と、
前記積層体の側面に対向する対向面を有する支持部と、
を備える分離取出装置における分離取出方法であって、
前記一方向の一端において、前記媒体の側面と前記支持部の前記対向面との間の隙間と、前記振動面とを結ぶ線に沿って、超音波振動子の振動面を振動させつつ、前記一方向の一端から前記媒体を順次取り出す、
分離取出方法。