JP2020021319A - 光ラインセンサユニット - Google Patents

Abstract

【課題】搬送路に紙葉類が詰まりにくい光ラインセンサユニットを提供する。【解決手段】受光部３１は、副走査方向ｘに直交する主走査方向ｙに並べて配置された複数の受光素子３１１を有し、紙葉類からの蛍光又は燐光を複数の受光素子３１１で受光する。第１搬送面３３２は、搬送路１における受光部３１側の面を構成する。複数の開口部３３１が、第１搬送面３３２における各受光素子３１１に対向する位置に設けられている。複数の窓部材３４が、複数の開口部３３１をそれぞれ覆い、紙葉類からの蛍光又は燐光を各受光素子３１１に向けて透過させる。窓部材３４における搬送路１側の面は、副走査方向ｘの両端縁から中央部側に向かって搬送路１側へと突出する傾斜面又は凸湾曲面を有する。窓部材３４の副走査方向ｘの両端縁は、搬送路１に露出しないように開口部３３１内に位置している。【選択図】 図３

Description

本発明は、搬送路を副走査方向に沿って搬送される紙葉類に励起光を照射し、紙葉類からの蛍光又は燐光を検出する光ラインセンサユニットに関するものである。

最近の印刷技術や複写技術の目覚ましい性能向上に伴い、紙幣や有価証券等の紙葉類の偽造がますます精巧になってきている。そのため、これらの紙葉類の真偽を的確に判別して偽造を排除することが、社会秩序を維持するために重要である。このような紙葉類の真偽を判別する手法として、蛍光体又は燐光体を用いた手法がある。

蛍光体又は燐光体などの発光体は、特定の波長の励起光が照射されることにより励起し、一定の波長の光を放出する特性を有している。従来、蛍光又は燐光の特性を有する物質を含む紙葉類に対して励起光を照射し、励起光照射中の蛍光の強度情報、又は、励起光照射停止後の燐光の強度情報に基づいて、紙葉類の種別及び真偽を判別する技術が知られている（例えば、下記特許文献１〜３参照）。

例えば特許文献１では、微弱な燐光信号を検出するため、励起光の照射中及び照射後の各期間中に、それぞれ２つのタイミングで信号強度が測定される。そして、各期間中の２つのタイミングで測定された信号強度が互いに減算されることにより、背景信号が取り除かれ、Ｓ／Ｎ比を向上することができる。

特許文献２では、搬送路の上流側に設けられた第１の検出部で紙葉類からの蛍光が検出され、搬送路の下流側に設けられた第２の検出部で紙葉類からの燐光が検出される。また、第１の検出部に対して基準光を放射する第１の基準部材と、第２の検出部に対して基準光を放射する第２の基準部材とが備えられ、各基準光に基づいて各検出部の検出結果の補正が行われる。

特許文献３では、搬送中の紙葉類に対して励起光が照射され、励起光の照射停止後に取得した紙葉類からの燐光の強度に基づいて、燐光の強度の減衰率が算出される。そして、算出された減衰率に基づいて生成される燐光減衰率パターンを用いて、紙葉類の真偽の判定が行われる。

特許第４０４８１２１号公報 特許第５３６７５０９号公報 国際公開第２０１５／１５９４３８号

紙葉類から生じる蛍光や燐光は微弱であるため、紙葉類の真偽判定の精度を高めるためには、Ｓ／Ｎ比を向上することが重要である。しかしながら、紙葉類が汚れている場合などには、安定した蛍光又は燐光を検出することができず、十分なＳ／Ｎ比が得られない場合がある。また、複数の受光素子が主走査方向に並べられた構成においては、各受光素子間でクロストークが生じやすいという問題もある。

さらに、上記のような従来の光ラインセンサユニットは、複雑な構造を有し、かつ高速で紙葉類を搬送するため、搬送路に紙葉類が詰まりやすいという問題がある。

本願発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、搬送路に紙葉類が詰まりにくい光ラインセンサユニットを提供することを目的とする。また、本発明は、蛍光又は燐光を検出する際のＳ／Ｎ比を向上することができる光ラインセンサユニットを提供することを目的とする。また、本発明は、複数の受光素子間でのクロストークを防止することを目的とする。

（１）本願発明に係る光ラインセンサユニットは、搬送路を副走査方向に沿って搬送される紙葉類に励起光を照射し、紙葉類からの蛍光又は燐光を検出する光ラインセンサユニットであって、光源と、受光部と、第１搬送面と、複数の第１開口部と、複数の第１窓部材とを備える。前記光源は、励起光を照射する。前記受光部は、前記副走査方向に直交する主走査方向に並べて配置された複数の受光素子を有し、紙葉類からの蛍光又は燐光を前記複数の受光素子で受光する。前記第１搬送面は、前記搬送路における前記受光部側の面を構成する。前記複数の第１開口部は、前記第１搬送面における各受光素子に対向する位置に設けられている。前記複数の第１窓部材は、前記複数の第１開口部をそれぞれ覆い、紙葉類からの蛍光又は燐光を各受光素子に向けて透過させる。前記第１窓部材における前記搬送路側の面は、前記副走査方向の両端縁から中央部側に向かって前記搬送路側へと突出する傾斜面又は凸湾曲面を有する。前記第１窓部材の前記副走査方向の両端縁は、前記搬送路に露出しないように前記第１開口部内に位置している。

このような構成によれば、各受光素子に対向する位置に設けられた各第１開口部を介して、紙葉類からの蛍光又は燐光を各受光素子で受光することができる。第１窓部材の副走査方向の両端縁が搬送路に露出せず、第１開口部内に位置しているため、搬送中の紙葉類が当該端縁に引っ掛かるのを防止することができる。また、第１窓部材の傾斜面又は凸湾曲面に沿って、搬送中の紙葉類の先端を円滑に搬送方向に導くことができる。したがって、搬送路に紙葉類が詰まりにくい。

（２）前記複数の第１開口部は、それぞれの前記副走査方向の幅が前記主走査方向の幅よりも長い長孔により構成されていてもよい。

このような構成によれば、各第１開口部が長孔により形成されており、その副走査方向の幅が主走査方向の幅よりも長いため、各受光素子への外乱光の入射を抑制しつつ、副走査方向に搬送される紙葉類からより多くの光を受光することができる。これにより、蛍光又は燐光を検出する際のＳ／Ｎ比を向上することができる。

（３）前記第１窓部材における前記副走査方向の傾斜面又は凸湾曲面のテーパ角は、前記第１窓部材における前記主走査方向の傾斜面又は凸湾曲面のテーパ角よりも小さいことが好ましい。これにより、搬送路に紙葉類を詰まりにくくすることができる。

（４）前記複数の第１開口部は、それぞれ長円形状に形成されていてもよい。これにより、搬送路に紙葉類がさらに詰まりにくくなる。

（５）前記複数の第１開口部は、曲率中心が互いに離間した円弧状の両端部と、それらを接続する直線部とを有していてもよい。

（６）前記光源の光軸と前記受光素子の光軸が略一致していてもよい。

（７）前記受光部は、紙葉類からの蛍光又は燐光を各受光素子に集光させる複数のレンズを有していてもよい。この場合、前記光ラインセンサユニットは、前記複数の受光素子及び前記複数のレンズを保持する受光部ホルダをさらに備えていてもよい。

（８）前記光ラインセンサユニットは、複数の遮蔽部をさらに備えていてもよい。前記複数の遮蔽部は、前記主走査方向に並ぶ各受光素子の間にそれぞれ設けられ、各第１窓部材において拡散した蛍光又は燐光が、各第１窓部材に対向する受光素子以外の受光素子に入射するのを防止する。

このような構成によれば、主走査方向に並ぶ各受光素子の間にそれぞれ設けられた遮蔽部により、各受光素子に対して、対向する第１窓部材からの光のみを入射させることができる。これにより、複数の受光素子間でのクロストークを防止することができる。

（９）紙葉類は前記搬送路を前記副走査方向に沿って双方向に搬送されてもよい。この場合、前記第１開口部の前記主走査方向の幅をＷ_ｍ、前記第１開口部の前記副走査方向の幅をＷ_ｓ、蛍光又は燐光の減衰時間をｔ_ｄｅ（秒）、紙葉類の搬送速度をＶ（ｍ／秒）、前記減衰時間の間に紙葉類の任意の一点が前記副走査方向に移動する距離をＷ_ｖ（ｍ）としたときに、
Ｗ_ｖ＝ｔ_ｄｅ×Ｖ
Ｗ_ｍ＜Ｗ_ｓ≦２Ｗ_ｖ＋Ｗ_ｍ
を満たすことが好ましい。

このような構成によれば、紙葉類が副走査方向に沿って双方向に搬送される構成において、長孔の形状を適切に設定することができるため、蛍光又は燐光を検出する際のＳ／Ｎ比を効果的に向上することができる。

（１０）紙葉類は前記搬送路を前記副走査方向に沿って一方向に搬送されてもよい。この場合、前記第１開口部の前記主走査方向の幅をＷ_ｍ、前記第１開口部の前記副走査方向の幅をＷ_ｓ、蛍光又は燐光の減衰時間をｔ_ｄｅ（秒）、前記光源からの励起光の照射時間をｔ_ｒ（秒）、紙葉類の搬送速度をＶ（ｍ／秒）、前記減衰時間の間に紙葉類の任意の一点が前記副走査方向に移動する距離をＷ_ｖ（ｍ）、前記照射時間の間に紙葉類の任意の一点が前記副走査方向に移動する距離をＷ_ｉ（ｍ）としたときに、
Ｗ_ｖ＝ｔ_ｄｅ×Ｖ
Ｗ_ｉ＝ｔ_ｒ×Ｖ
Ｗ_ｍ＜Ｗ_ｓ≦Ｗ_ｖ＋Ｗ_ｉ
を満たすことが好ましい。

このような構成によれば、紙葉類が副走査方向に沿って一方向に搬送される構成において、長孔の形状を適切に設定することができるため、蛍光又は燐光を検出する際のＳ／Ｎ比を効果的に向上することができる。

（１１）前記光源からの励起光による紙葉類の照明領域は略円形であってもよい。この場合、前記照明領域の外径が、前記第１開口部の前記副走査方向の幅よりも大きいことが好ましい。

（１２）前記複数の第１窓部材における前記搬送路側の面の算術平均粗さＲａは、
０．１ａ≦Ｒａ≦１２．５ａ
を満たすことが好ましい。

このような構成によれば、各第１窓部材における蛍光又は燐光の拡散を抑えることができる。したがって、蛍光又は燐光を検出する際のＳ／Ｎ比を向上することができるとともに、複数の受光素子間でのクロストークを防止することができる。

（１３）前記第１窓部材は、前記副走査方向の両端縁から中央部側に向かって厚みが漸次増加するようなレンズ状に形成されていてもよい。

このような構成によれば、第１窓部材による集光効率が向上するため、蛍光又は燐光を検出する際のＳ／Ｎ比を向上することができるとともに、複数の受光素子間でのクロストークを防止することができる。また、第１窓部材の中央部が第１開口部から突出することにより、搬送中の紙葉類が第１開口部に引っ掛かるのを防止することができるため、搬送路に紙葉類が詰まりにくい。

（１４）本願発明に係る別の光ラインセンサユニットは、搬送路を副走査方向に沿って搬送される紙葉類に励起光を照射し、紙葉類からの蛍光又は燐光を検出する光ラインセンサユニットであって、光源と、受光部と、第２搬送面と、複数の第２開口部と、複数の第２窓部材とを備える。前記光源は、前記副走査方向に直交する主走査方向に並べて配置された複数の発光素子を有し、前記複数の発光素子から励起光を照射する。前記受光部は、前記主走査方向に並べて配置された複数の受光素子を有し、紙葉類からの蛍光又は燐光を前記複数の受光素子で受光する。前記第２搬送面は、前記搬送路における前記光源側の面を構成する。前記複数の第２開口部は、前記第２搬送面における各発光素子に対向する位置に設けられている。前記複数の第２窓部材は、前記複数の第２開口部をそれぞれ覆い、各発光素子からの光を透過させる。前記第２窓部材における前記搬送路側の面は、前記副走査方向の両端縁から中央部側に向かって前記搬送路側へと突出する傾斜面又は凸湾曲面を有する。前記第２窓部材の前記副走査方向の両端縁は、前記搬送路に露出しないように前記第２開口部内に位置している。

このような構成によれば、各発光素子に対向する位置に設けられた各第２開口部を介して、紙葉類に光を照射することができる。各第２開口部が長孔により形成されており、その副走査方向の幅が主走査方向の幅よりも長いため、副走査方向に搬送される紙葉類により多くの光を照射することができる。これにより、蛍光又は燐光を検出する際のＳ／Ｎ比を向上することができる。

（１５）前記複数の第２開口部は、それぞれの前記副走査方向の幅が前記主走査方向の幅よりも長い長孔により構成されていてもよい。

（１６）前記複数の第２開口部は、それぞれ長円形状に形成されていてもよい。

（１７）前記複数の第１開口部は、曲率中心が互いに離間した円弧状の両端部と、それらを接続する直線部とを有していてもよい。

（１８）前記光ラインセンサユニットは、前記複数の発光素子を保持する光源ホルダをさらに備えていてもよい。

（１９）前記複数の発光素子が、赤外ＬＥＤであってもよい。

本願発明によれば、第１窓部材の副走査方向の端縁に搬送中の紙葉類が引っ掛かるのを防止することができるとともに、第１窓部材の傾斜面又は凸湾曲面に沿って、搬送中の紙葉類の先端を円滑に搬送方向に導くことができるため、搬送路に紙葉類が詰まりにくい。

本発明の一実施形態に係る光ラインセンサユニットの構成例を示す概略断面図であり、副走査方向に沿った断面を示している。 図１の光ラインセンサユニットの主走査方向に沿った断面図である。 図１の光ラインセンサユニットの構成を詳細に示した断面図である。 図３の窓部材の変形例を示した概略断面図である。 開口部の形状について説明するための図である。 開口部の形状の変形例について説明するための図である。 本発明の別実施形態に係る光ラインセンサユニットの主走査方向に沿った断面図である。

＜光ラインセンサユニット＞
図１は、本発明の一実施形態に係る光ラインセンサユニットの構成例を示す概略断面図であり、副走査方向ｘに沿った断面を示している。図２は、図１の光ラインセンサユニットの主走査方向ｙに沿った断面図である。

この光ラインセンサユニットは、搬送路１に沿って搬送される紙葉類Ｓに励起光を照射し、紙葉類Ｓからの蛍光又は燐光を検出するための装置である。紙葉類Ｓは、副走査方向ｘに沿って、一方向又は双方向に搬送される。図１の光ラインセンサユニットには、搬送路１を挟んで互いに対向するように配置された光源ユニット２及び受光ユニット３が備えられている。

光源ユニット２は、光源２１、ドライバ基板２２、筐体２３及び窓部材（第２窓部材）２４などを備えている。光源２１は、搬送路１に沿って搬送される紙葉類Ｓに対して励起光を照射する。光源２１から照射される励起光の光軸は、搬送路１に対して直交している。光源２１は、励起光として、例えば紫外光を含む光を照射する。光源２１から照射される光には、紫外光以外に、可視光又は赤外光などが含まれていてもよい。

紙葉類Ｓには、真偽を判別するために蛍光体又は燐光体などの発光体が設けられている。搬送路１に沿って搬送される紙葉類Ｓに対して、光源２１からの光が照射されると、発光体が励起されて一定の波長の光（蛍光又は燐光）を放出する。本実施形態に係る光ラインセンサユニットでは、紙葉類Ｓから放出される光を受光ユニット３で受光することにより、励起光照射中の発光の強度情報、及び、励起光照射停止後の発光（残光）の強度情報に基づいて、紙葉類Ｓの種別及び真偽を判別することができる。

光源２１は、ドライバ基板２２に対して電気的に接続されている。光源２１は、ドライバ基板２２から電力が供給されることにより駆動される。光源２１の外側は筐体２３により覆われており、光源２１からの光は、筐体２３に形成された開口部（第２開口部）２３１を介して搬送路１に照射される。開口部２３１には、光源２１からの光を透過可能な窓部材２４が設けられている。

本実施形態では、光源２１が複数の発光素子２１１を備えている。各発光素子は、例えば砲弾型（樹脂モールド型）のＬＥＤであってもよい。ＬＥＤは、赤外ＬＥＤであってもよい。各発光素子２１１は、副走査方向ｘに直交する主走査方向ｙに沿って一直線上に並べて配置されている。各発光素子２１１間の間隔は一定であり、各発光素子２１１から同一の強度で励起光が照射される。筐体２３の搬送路１側の面は、搬送路１における光源２１側の面（第２搬送面２３２）を構成している。第２搬送面２３２には、各発光素子２１１に対向する位置に開口部２３１が形成されている。これにより、第２搬送面２３２には主走査方向ｙに沿って複数の開口部２３１が設けられ、各開口部２３１が窓部材２４により覆われている。

窓部材２４は、例えば樹脂又はガラスにより形成されている。ただし、窓部材２４は、各発光素子２１１からの光を透過させて搬送路１に導くことができるような材料であれば、他の任意の材料で形成することができる。光源２１から照射される光が、紫外光、可視光及び赤外光を含む場合には、これらの波長域の光を透過可能な材料で窓部材２４を形成すればよい。

受光ユニット３は、受光部３１、センサ基板３２、筐体３３及び窓部材（第１窓部材）３４などを備えている。受光部３１は、紙葉類Ｓからの光（蛍光又は燐光）を受光する。受光部３１は、主走査方向ｙに沿って一直線上に並べて配置された複数の受光素子３１１を備えている。各受光素子３１１間の間隔は一定であり、各発光素子２１１間の間隔と同一である。これにより、各受光素子３１１が、各発光素子２１１に対して搬送路１を挟んで対向するように配置されている。各受光素子３１１の光軸は、搬送路１に対して直交しており、対向する発光素子２１１の光軸と同軸である。各受光素子３１１の光軸と、各受光素子３１１に対向する各発光素子２１１の光軸は、同軸でなくてもよいが、略一致していることが好ましい。

受光部３１は、センサ基板３２に対して電気的に接続されている。受光部３１の各受光素子３１１からの信号は、センサ基板３２を介して処理される。受光部３１の外側は筐体３３により覆われており、受光部３１には、筐体３３に形成された開口部（第１開口部）３３１を介して紙葉類Ｓからの光が入射する。開口部３３１には、紙葉類Ｓからの光を透過可能な窓部材３４が設けられている。

筐体３３の搬送路１側の面は、搬送路１における受光部３１側の面（第１搬送面３３２）を構成している。第１搬送面３３２には、各受光素子３１１に対向する位置に開口部３３１が形成されている。これにより、第１搬送面３３２には主走査方向ｙに沿って複数の開口部３３１が設けられ、各開口部３３１が窓部材３４により覆われている。窓部材３４は、例えば樹脂又はガラスにより形成されている。ただし、窓部材３４は、紙葉類Ｓからの光を各受光素子３１１に向けて透過させることができるような材料であれば、他の任意の材料で形成することができる。

図３は、図１の光ラインセンサユニットの構成を詳細に示した断面図である。本実施形態では、光源２１を保持するための光源ホルダ２５が光源ユニット２に備えられ、受光部３１を保持するための受光部ホルダ３５が受光ユニット３に備えられている。

複数の発光素子２１１は、１つの光源ホルダ２５により一体的に保持されていてもよいし、それぞれ異なる光源ホルダ２５により保持されていてもよい。受光部３１は、上述した複数の受光素子３１１の他、各受光素子３１１に対向する複数のレンズ３１２を備えている。紙葉類Ｓからの光は、各レンズ３１２により集光され、各レンズ３１２に対向する各受光素子３１１の受光面に結像される。複数の受光素子３１１及び複数のレンズ３１２は、１つの受光部ホルダ３５により一体的に保持されていてもよいし、それぞれ異なる受光部ホルダ３５により保持されていてもよい。

光源ユニット２における窓部材２４は、光源ホルダ２５と一体的に形成されている。この場合、窓部材２４及び光源ホルダ２５が、樹脂又はガラスなどの同一の材料により形成されていてもよい。窓部材２４は、副走査方向ｘの両端縁から中央部側に向かって厚みが漸次増加するようなレンズ状に形成されている。具体的には、窓部材２４における搬送路１側の面が、副走査方向ｘの両端縁から中央部側に向かって搬送路１側へと突出する滑らかな凸湾曲面を有している。

窓部材２４の副走査方向ｘの両端縁は、搬送路１に露出しないよう開口部２３１内に位置している。すなわち、窓部材２４の副走査方向ｘの両端縁は、開口部２３１内から搬送路１側に突出していないが、窓部材２４の副走査方向ｘの中央部は、開口部２３１内よりも搬送路１側に突出している。ただし、窓部材２４の形状は、上記のような形状に限られるものではない。

受光ユニット３における窓部材３４は、受光部ホルダ３５と一体的に形成されている。この場合、窓部材３４及び受光部ホルダ３５が、樹脂又はガラスなどの同一の材料により形成されていてもよい。窓部材３４は、副走査方向ｘの両端縁から中央部側に向かって厚みが漸次増加するようなレンズ状に形成されている。具体的には、窓部材３４における搬送路１側の面が、副走査方向ｘの両端縁から中央部側に向かって搬送路１側へと突出する凸湾曲面を有している。

このような窓部材３４によれば、集光効率が向上するため、蛍光又は燐光を検出する際のＳ／Ｎ比を向上することができるとともに、複数の受光素子３１１間でのクロストークを防止することができる。また、窓部材３４の中央部が開口部３３１から突出することにより、搬送中の紙葉類Ｓが開口部３３１に引っ掛かるのを防止することができるため、搬送路１に紙葉類Ｓが詰まりにくい。このような効果は、上述した光源ユニット２の窓部材２４においても同様に奏することができる。

窓部材３４の副走査方向ｘの両端縁は、搬送路１に露出しないよう開口部３３１内に位置している。すなわち、窓部材３４の副走査方向ｘの両端縁は、開口部３３１内から搬送路１側に突出していないが、窓部材３４の副走査方向ｘの中央部は、開口部３３１内よりも搬送路１側に突出している。ただし、窓部材３４の形状は、上記のような形状に限られるものではない。

このように、窓部材３４の副走査方向ｘの両端縁が搬送路１に露出せず、開口部３３１内に位置しているため、搬送中の紙葉類Ｓが当該端縁に引っ掛かるのを防止することができる。また、窓部材３４の凸湾曲面に沿って、搬送中の紙葉類Ｓの先端を円滑に搬送方向（副走査方向ｘ）に導くことができる。したがって、搬送路１に紙葉類が詰まりにくい。このような効果は、上述した光源ユニット２の窓部材２４においても同様に奏することができる。

＜窓部材の変形例＞
図４は、図３の窓部材３４の変形例を示した概略断面図である。図３では、受光ユニット３の窓部材３４における搬送路１側の面が、凸湾曲面を有する構成について説明した。これに対して、図４の例では、受光ユニット３の窓部材３４における搬送路１側の面が、副走査方向ｘの両端縁から中央部側に向かって搬送路１側へと突出する傾斜面３４１を有している。各傾斜面３４１は、窓部材３４の中央部側において、副走査方向ｘに沿って延びる平坦面３４２に接続されている。これにより、窓部材３４における搬送路１側の面は、台形状に形成されている。

窓部材３４の副走査方向ｘの両端縁（各傾斜面３４１の両端縁）は、搬送路１に露出しないよう開口部３３１内に位置している。すなわち、窓部材３４の副走査方向ｘの両端縁は、開口部３３１内から搬送路１側に突出していないが、窓部材３４の副走査方向ｘの中央部（各傾斜面３４１の中央部側及び平坦面３４２）は、開口部３３１内よりも搬送路１側に突出している。窓部材３４における副走査方向ｘの傾斜面３４１（図４参照）又は凸湾曲面（図３参照）のテーパ角が、窓部材３４における主走査方向ｙの傾斜面又は凸湾曲面のテーパ角よりも小さければ、搬送路１に紙葉類を詰まりにくくすることができる。この場合、副走査方向ｘのテーパ角は概ね３５°以下が好ましい。この例では、受光ユニット３の窓部材３４の変形例について説明したが、光源ユニット２の窓部材２４についても同様の形状を採用してもよい。

＜開口部の形状＞
図５は、開口部３３１の形状について説明するための図である。図５（ａ）は、開口部３３１の平面図を示している。図５（ｂ）は、光源２１から励起光が照射されるタイミングと、受光部３１における紙葉類Ｓからの光の受光強度との関係を示しており、各タイミングを開口部３３１の形状に対応付けて示している。

図５（ａ）に示すように、開口部３３１は、副走査方向ｘの幅Ｗ_ｓが、主走査方向ｙの幅Ｗ_ｍよりも長い長孔により構成されている。具体的には、開口部３３１における副走査方向ｘの両端部３３１ａが円弧状に形成されており、両端部３３１ａ同士が直線部３３１ｂにより接続されている。両端部３３１ａの曲率中心は互いに離れており、これらの曲率中心間の距離が直線部３３１ｂの長さに相当する。

本実施形態では、各受光素子３１１に対向する位置に設けられた各開口部３３１を介して、紙葉類Ｓからの蛍光又は燐光を各受光素子３１１で受光することができる。各開口部３３１が長孔により形成されており、その副走査方向ｘの幅Ｗ_ｓが主走査方向ｙの幅Ｗ_ｍよりも長いため、各受光素子３１１への外乱光の入射を抑制しつつ、副走査方向ｘに搬送される紙葉類Ｓからより多くの光を受光することができる。これにより、蛍光又は燐光を検出する際のＳ／Ｎ比を向上することができる。

光源２１からの励起光による紙葉類Ｓの照明領域は略円形である。この照明領域の外径は、開口部３３１の副走査方向ｘの幅Ｗ_ｓよりも大きいことが好ましい。すなわち、開口部３３１の副走査方向ｘの幅Ｗ_ｓ全体に跨るように、紙葉類Ｓの照明領域が対向している。

図５（ｂ）に示すように、光源２１から励起光が照射されている時間（照射時間ｔ_ｒ（秒））の間、受光部３１における紙葉類Ｓからの光の受光強度は徐々に増加する。そして、光源２１からの励起光の照射が停止されたときには、受光部３１における受光強度が急激に減少するが、その後も残光による受光強度が検出され、残光による受光強度が減衰する時間（減衰時間ｔ_ｄｅ（秒））の間は受光強度が徐々に減少する。

この例では、紙葉類Ｓが搬送路１を副走査方向ｘに沿って一方向に搬送される。この場合、紙葉類Ｓの搬送速度をＶ（ｍ／秒）、減衰時間ｔ_ｄｅの間に紙葉類Ｓの任意の一点が副走査方向ｘに移動する距離をＷ_ｖ（ｍ）、照射時間ｔ_ｒの間に紙葉類Ｓの任意の一点が副走査方向ｘに移動する距離をＷ_ｉ（ｍ）としたときに、下記式（１）〜（３）を満たすように各幅Ｗ_ｓ，Ｗ_ｍが設定される。
Ｗ_ｖ＝ｔ_ｄｅ×Ｖ ・・・（１）
Ｗ_ｉ＝ｔ_ｒ×Ｖ ・・・（２）
Ｗ_ｍ＜Ｗ_ｓ≦Ｗ_ｖ＋Ｗ_ｉ ・・・（３）

これにより、紙葉類Ｓが副走査方向ｘに沿って一方向に搬送される構成において、開口部３３１を構成する長孔の形状を適切に設定することができるため、蛍光又は燐光を検出する際のＳ／Ｎ比を効果的に向上することができる。

受光ユニット３の窓部材３４における搬送路１側の面の算術平均粗さＲａは、下記式（４）を満たすことが好ましい。なお、下記式（４）における「ａ」は、「平均（average）」を意味しており、「０．１ａ」は平均の粗さが「０．１」であり、「１２．５ａ」は平均の粗さが「１２．５」である。
０．１ａ≦Ｒａ≦１２．５ａ ・・・（４）

これにより、各窓部材３４における蛍光又は燐光の拡散を抑えることができる。したがって、蛍光又は燐光を検出する際のＳ／Ｎ比を向上することができるとともに、複数の受光素子３１１間でのクロストークを防止することができる。

本実施形態では、図２に示すように、主走査方向ｙに並ぶ各受光素子３１１の間に、それぞれ遮蔽部３６が設けられている。各遮蔽部３６は、各窓部材３４において拡散した蛍光又は燐光が、各窓部材３４に対向する受光素子３１１以外の受光素子３１１に入射するために防止するためのものである。この例では、各遮蔽部３６は、副走査方向ｘ及び主走査方向ｙに直交する方向（受光部３１の光軸方向）に沿って延びる板状部材により構成されている。各遮蔽部３６は、その表面に入射する光を吸収又は反射させる。

上記のような各遮蔽部３６により、各受光素子３１１に対して、対向する窓部材３４からの光のみを入射させることができる。これにより、複数の受光素子３１１間でのクロストークを防止することができる。各遮蔽部３６は、隣接する受光素子３１１の間で光の出入りを完全に遮断することが好ましいが、多少の光を通過させるものであってもよい。各遮蔽部３６は、受光部ホルダ３５と一体的に形成されていてもよいし、受光部ホルダ３５とは別部材により構成されていてもよい。また、各遮蔽部３６は、受光部ホルダ３５の外面又は内面に塗装を施したり、蒸着などにより膜を形成したり、２色成型などの製法を用いて形成されたりしてもよい。

＜開口部の変形例＞
図６は、開口部３３１の形状の変形例について説明するための図である。図６（ａ）は、開口部３３１の平面図を示している。図６（ｂ）は、光源２１から励起光が照射されるタイミングと、受光部３１における紙葉類Ｓからの光の受光強度との関係を示しており、各タイミングを開口部３３１の形状に対応付けて示している。

この例では、紙葉類Ｓが搬送路１を副走査方向ｘに沿って双方向に搬送される。すなわち、紙葉類Ｓは、図６における左側から右側に搬送される場合もあれば、右側から左側に搬送される場合もある。このように紙葉類Ｓが双方向に搬送される場合、開口部３３１の主走査方向ｙの幅Ｗ_ｍに対する副走査方向ｘの幅Ｗ_ｓの比率は、図５のように一方向に搬送される場合と比較して大きい値となる。すなわち、開口部３３１が、副走査方向ｘに沿って、より細長い形状の長孔となる。

具体的には、紙葉類Ｓの搬送速度をＶ（ｍ／秒）、減衰時間ｔ_ｄｅの間に紙葉類Ｓの任意の一点が副走査方向ｘに移動する距離をＷ_ｖ（ｍ）としたときに、下記式（５）及び（６）を満たすように各幅Ｗ_ｓ，Ｗ_ｍが設定される。
Ｗ_ｖ＝ｔ_ｄｅ×Ｖ ・・・（５）
Ｗ_ｍ＜Ｗ_ｓ≦２Ｗ_ｖ＋Ｗ_ｍ ・・・（６）

これにより、紙葉類Ｓが副走査方向ｘに沿って双方向に搬送される構成において、開口部３３１を構成する長孔の形状を適切に設定することができるため、蛍光又は燐光を検出する際のＳ／Ｎ比を効果的に向上することができる。

＜その他の変形例＞
以上の実施形態では、受光ユニット３の開口部３３１の形状について説明したが、光源ユニット２の開口部２３１についても同様の形状を採用してもよい。すなわち、受光ユニット３の各開口部２３１は、それぞれの副走査方向ｘの幅が主走査方向ｙの幅よりも長い長孔により構成されていてもよい。

この場合、各発光素子２１１に対向する位置に設けられた各開口部２３１を介して、紙葉類Ｓに光を照射することができる。各開口部２３１が長孔により形成されており、その副走査方向ｘの幅が主走査方向ｙの幅よりも長いため、副走査方向ｘに搬送される紙葉類Ｓにより多くの光を照射することができる。これにより、蛍光又は燐光を検出する際のＳ／Ｎ比を向上することができる。

受光ユニット３の各開口部２３１の形状は、紙葉類Ｓが搬送路１を副走査方向ｘに沿って一方向に搬送される構成であれば、上述の式（１）〜（３）を満たすことが好ましく、紙葉類Ｓが搬送路１を副走査方向ｘに沿って双方向に搬送される構成であれば、上述の式（５）及び（６）を満たすことが好ましい。また、光源ユニット２の窓部材２４における搬送路１側の面の算術平均粗さＲａが、上述の式（４）を満たしていてもよい。

各開口部２３１，３３１は、曲率中心が互いに離間した円弧状の両端部と、それらを接続する直線部とを有する長円形状に限らず、例えば直線部を有しない楕円形状などで形成されてもよい。また、各開口部２３１，３３１の両端部は、円弧状に限らず、２字曲線状に形成されてもよいし、スプライン曲線を含む高次多項式で表される曲線状に形成されてもよい。

光源２１は、受光素子３１１と同数の発光素子２１１を有する構成に限らず、受光素子３１１よりも少ない数（例えば１つ）の発光素子から紙葉類Ｓに光が照射されるような構成であってもよい。

光源２１は、上記実施形態のように複数の発光素子２１１を備えた離散的な光源に限らず、例えばライン状の照明光源であってもよい。図７は、本発明の別実施形態に係る光ラインセンサユニットの主走査方向に沿った断面図である。この実施形態では、光源ユニット２００の構成のみが上記実施形態とは異なり、他の構成は上記実施形態と同様であるため、同様の構成については、図に同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図７に示すように、光源ユニット２００は、光源２０１、ドライバ基板２０２、導光体２０３、筐体２０４及び透光カバー２０５などを備えている。導光体２０３は、主走査方向ｙに沿って延びる透明な部材であり、光源２０１から入射する光（励起光）を拡散させ、その励起光を搬送路１に沿って搬送される紙葉類Ｓに照射する。

光源２０１は、導光体２０３の端部に設けられ、導光体２０３の端面に対して主走査方向ｙに沿って励起光を出射する。この例では、導光体２０３の両端に光源２０１が設けられているが、いずれか一方の端面にのみ光源２０１が設けられた構成であってもよい。光源２０１は、励起光として、例えば紫外光を含む光を照射する。光源２０１から照射される光には、紫外光以外に、可視光又は赤外光などが含まれていてもよい。この例のように導光体２０３の両端に光源２０１が設けられた構成の場合には、一方の光源２０１から紫外光を含む光が照射され、他方の光源から可視光又は赤外光を含む光が照射されてもよい。

光源２０１は、端子２０６を介してドライバ基板２０２に電気的に接続されている。光源２０１には発光素子２１１が備えられており、ドライバ基板２０２から電力が供給されることにより発光素子２１１が発光する。光源２０１及び導光体２０３の外側は筐体２０４により覆われており、導光体２０３からの光は、筐体２０４に形成された開口部２０７を介して搬送路１に照射される。開口部２０７には、導光体２０３からの光を透過可能な透光カバー２０５が設けられている。

１ 搬送路
２ 光源ユニット
３ 受光ユニット
２１ 光源
２２ ドライバ基板
２３ 筐体
２４ 窓部材
２５ 光源ホルダ
３１ 受光部
３２ センサ基板
３３ 筐体
３４ 窓部材
３５ 受光部ホルダ
３６ 遮蔽部
２００ 光源ユニット
２０１ 光源
２０２ ドライバ基板
２０３ 導光体
２１１ 発光素子
２３１ 開口部
２３２ 第２搬送面
３１１ 受光素子
３１２ レンズ
３３１ 開口部
３３２ 第１搬送面

Claims (19)

1. 搬送路を副走査方向に沿って搬送される紙葉類に励起光を照射し、紙葉類からの蛍光又は燐光を検出する光ラインセンサユニットであって、
   励起光を照射する光源と、
   前記副走査方向に直交する主走査方向に並べて配置された複数の受光素子を有し、紙葉類からの蛍光又は燐光を前記複数の受光素子で受光する受光部と、
   前記搬送路における前記受光部側の面を構成する第１搬送面と、
   前記第１搬送面における各受光素子に対向する位置に設けられた複数の第１開口部と、
   前記複数の第１開口部をそれぞれ覆い、紙葉類からの蛍光又は燐光を各受光素子に向けて透過させる複数の第１窓部材とを備え、
   前記第１窓部材における前記搬送路側の面は、前記副走査方向の両端縁から中央部側に向かって前記搬送路側へと突出する傾斜面又は凸湾曲面を有し、
   前記第１窓部材の前記副走査方向の両端縁が、前記搬送路に露出しないように前記第１開口部内に位置していることを特徴とする光ラインセンサユニット。
2. 前記複数の第１開口部は、それぞれの前記副走査方向の幅が前記主走査方向の幅よりも長い長孔により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光ラインセンサユニット。
3. 前記第１窓部材における前記副走査方向の傾斜面又は凸湾曲面のテーパ角は、前記第１窓部材における前記主走査方向の傾斜面又は凸湾曲面のテーパ角よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の光ラインセンサユニット。
4. 前記複数の第１開口部は、それぞれ長円形状に形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の光ラインセンサユニット。
5. 前記複数の第１開口部は、曲率中心が互いに離間した円弧状の両端部と、それらを接続する直線部とを有することを特徴とする請求項４に記載の光ラインセンサユニット。
6. 前記光源の光軸と前記受光素子の光軸が略一致していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光ラインセンサユニット。
7. 前記受光部は、紙葉類からの蛍光又は燐光を各受光素子に集光させる複数のレンズを有し、
   前記複数の受光素子及び前記複数のレンズを保持する受光部ホルダをさらに備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光ラインセンサユニット。
8. 前記主走査方向に並ぶ各受光素子の間にそれぞれ設けられ、各第１窓部材において拡散した蛍光又は燐光が、各第１窓部材に対向する受光素子以外の受光素子に入射するのを防止するための複数の遮蔽部をさらに備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光ラインセンサユニット。
9. 紙葉類は前記搬送路を前記副走査方向に沿って双方向に搬送され、
   前記第１開口部の前記主走査方向の幅をＷ_ｍ、前記第１開口部の前記副走査方向の幅をＷ_ｓ、蛍光又は燐光の減衰時間をｔ_ｄｅ（秒）、紙葉類の搬送速度をＶ（ｍ／秒）、前記減衰時間の間に紙葉類の任意の一点が前記副走査方向に移動する距離をＷ_ｖ（ｍ）としたときに、
   Ｗ_ｖ＝ｔ_ｄｅ×Ｖ
   Ｗ_ｍ＜Ｗ_ｓ≦２Ｗ_ｖ＋Ｗ_ｍ
   を満たすことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の光ラインセンサユニット。
10. 紙葉類は前記搬送路を前記副走査方向に沿って一方向に搬送され、
    前記第１開口部の前記主走査方向の幅をＷ_ｍ、前記第１開口部の前記副走査方向の幅をＷ_ｓ、蛍光又は燐光の減衰時間をｔ_ｄｅ（秒）、前記光源からの励起光の照射時間をｔ_ｒ（秒）、紙葉類の搬送速度をＶ（ｍ／秒）、前記減衰時間の間に紙葉類の任意の一点が前記副走査方向に移動する距離をＷ_ｖ（ｍ）、前記照射時間の間に紙葉類の任意の一点が前記副走査方向に移動する距離をＷ_ｉ（ｍ）としたときに、
    Ｗ_ｖ＝ｔ_ｄｅ×Ｖ
    Ｗ_ｉ＝ｔ_ｒ×Ｖ
    Ｗ_ｍ＜Ｗ_ｓ≦Ｗ_ｖ＋Ｗ_ｉ
    を満たすことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の光ラインセンサユニット。
11. 前記光源からの励起光による紙葉類の照明領域は略円形であり、
    前記照明領域の外径が、前記第１開口部の前記副走査方向の幅よりも大きいことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光ラインセンサユニット。
12. 前記複数の第１窓部材における前記搬送路側の面の算術平均粗さＲａは、
    ０．１ａ≦Ｒａ≦１２．５ａ
    を満たすことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光ラインセンサユニット。
13. 前記第１窓部材は、前記副走査方向の両端縁から中央部側に向かって厚みが漸次増加するようなレンズ状に形成されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の光ラインセンサユニット。
14. 搬送路を副走査方向に沿って搬送される紙葉類に励起光を照射し、紙葉類からの蛍光又は燐光を検出する光ラインセンサユニットであって、
    前記副走査方向に直交する主走査方向に並べて配置された複数の発光素子を有し、前記複数の発光素子から励起光を照射する光源と、
    前記主走査方向に並べて配置された複数の受光素子を有し、紙葉類からの蛍光又は燐光を前記複数の受光素子で受光する受光部と、
    前記搬送路における前記光源側の面を構成する第２搬送面と、
    前記第２搬送面における各発光素子に対向する位置に設けられた複数の第２開口部と、
    前記複数の第２開口部をそれぞれ覆い、各発光素子からの光を透過させる複数の第２窓部材とを備え、
    前記第２窓部材における前記搬送路側の面は、前記副走査方向の両端縁から中央部側に向かって前記搬送路側へと突出する傾斜面又は凸湾曲面を有し、
    前記第２窓部材の前記副走査方向の両端縁が、前記搬送路に露出しないように前記第２開口部内に位置していることを特徴とする光ラインセンサユニット。
15. 前記複数の第２開口部は、それぞれの前記副走査方向の幅が前記主走査方向の幅よりも長い長孔により構成されていることを特徴とする請求項１４に記載の光ラインセンサユニット。
16. 前記複数の第２開口部は、それぞれ長円形状に形成されていることを特徴とする請求項１５に記載の光ラインセンサユニット。
17. 前記複数の第１開口部は、曲率中心が互いに離間した円弧状の両端部と、それらを接続する直線部とを有することを特徴とする請求項１６に記載の光ラインセンサユニット。
18. 前記複数の発光素子を保持する光源ホルダをさらに備えることを特徴とする請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の光ラインセンサユニット。
19. 前記複数の発光素子が、赤外ＬＥＤであることを特徴とする請求項１４〜１８のいずれか一項に記載の光ラインセンサユニット。
    
    

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