JP3909258B2 - 紙葉類繰り出し機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙葉類搬送処理装置、例えば現金自動支払い機（ＣＤ），自動預金支払い機（ＡＴＭ），印刷装置等の装置内に設けられる紙葉類繰り出し機構に関する。具体的には、積層された紙幣や印刷用紙等の紙葉類をピックローラに当接させ、ピックローラの回転により一枚ずつ繰り出す紙葉類繰り出し機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の紙葉類繰り出し機構の一例を図１４および図１５に示す。これらの図において、ピックローラ１は、積層された紙葉類２から最上位の１枚を繰り出すために、最上位の紙葉類２の上面に当接するもので、図示しない駆動モータによって図１５における時計方向に回転駆動されることにより、最上位の紙葉類２を図１５における左方向へ送り出す。
【０００３】
セパレータ４は、積層された紙葉類２の一番上の紙葉類２だけを繰り出し、２枚目以降の紙葉類の進行を阻止するものである。このセパレータ４は、通常、摩擦係数の大きなゴム材料で構成され、上から２枚目以降の紙葉類２に接触し、摩擦力を利用して重送を阻止する。
【０００４】
ピックローラ１とセパレータ４は、図１４に示すように、軸方向に交互に配置されており、かつ軸方向から見たときに、図１５に示すように、ピックローラ１とセパレータ４とが一部で重なるように配置されている（以下、この重なり部分６をオーバーラップと呼ぶ）。このため、オーバーラップ６を通過した紙葉類２は、ピックローラ１の軸方向に波打つように撓んでいる。
【０００５】
一対の搬送ローラ７，８は、オーバーラップ６を通過してきた１枚の紙葉類２を搬送路９へ送り出すものである。この搬送ローラ７，８の後段には、例えば一対の発光素子と受光素子で構成された通過検知センサ１０が配置され、発光素子から受光素子へ光ビーム１１が張られている。
【０００６】
搬送ローラ７，８を通過してきた紙葉類２の前端が光ビーム１１を横切ると、通過検知センサ１０はオフ状態になり、一方紙葉類２の後端が光ビーム１１を通過すると通過検知センサ１０はオン状態となる。なお、ステージ１２は、図示しない押圧機構によって、ステージ１２上に積層された紙葉類２をピックローラ１に一定の押圧力でもって押し付けるものである。
【０００７】
この従来技術においては、図示しないピックローラ制御部が、通過検知センサ１０からのオン／オフ信号に基づいて図示しない駆動モータを制御して、ピックローラ１を間欠回転させ、紙葉類２を１枚ずつ一定間隔で繰り出す。
【０００８】
他の紙葉類繰り出し機構例を図１６に示す。この紙葉類繰り出し機構において、吸着機構２０は、積層された一番上の紙葉類２の上面に当接し、それを吸着するものである。この吸着機構２０は、図示しない移動機構によって支えられ、図１６に矢印で示した左上方への往復運動を行って、紙葉類２の繰り出しを行うようになっている。
【０００９】
すなわち、吸着機構２０には、紙葉類２を吸着する吸着室２１が設けられ、この吸着室２１が排気パイプ２３によって真空ポンプ２２に接続され、吸着室２１を負圧に吸引できるようになっている。よって、吸着機構２０を紙葉類２に当接させた状態で真空ポンプ２２を動作させると、吸着室２１の内圧が低下して、紙葉類２が吸着機構２０に吸着される。この状態で、図示しない駆動機構により吸着機構２０を左上方に移動させると、吸着された１枚の紙葉類２のみが、吸着機構２０と一緒に移動し、他の紙葉類２から分離される。
【００１０】
吸着機構２０が二点鎖線の位置まで移動すると、分離された紙葉類２の先端が搬送ローラ７，８に到達するので、ここで真空ポンプ２２を停止し、吸着室２１を大気に開放して、紙葉類２を吸着機構２０から離す。離された紙葉類２は、その後、搬送ローラ７，８によってさらに左方へ搬送される。一方、図示しない駆動機構は、再び吸着機構２０を実線の位置まで戻し、次の紙葉類２を繰り出すためのシーケンスを繰り返す。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
（図１４および図１５に示した従来技術の場合）
この従来構成において、紙葉類２がピックローラ１とセパレータ４間のオーバーラップ６を通過する際に、セパレータ４が紙葉類２を１枚だけ分離する性能は、▲１▼ピックローラ１と紙葉類２との間の摩擦係数、▲２▼セパレータ４と紙葉類２との間の摩擦係数、▲３▼紙葉類２同士間の摩擦係数、▲４▼紙葉類２のこしの強さ、▲５▼ピックローラ１とセパレータ４との間隔、▲６▼セパレータ４の形状、▲７▼オーバーラップ６の程度（図１５のオーバーラップ量Ｄ）等に依存する。
【００１２】
この内、▲５▼〜▲７▼の値は、設計によって決定される値であり、装置運用中は、一定であるが、▲１▼〜▲４▼の値は、ステージ７上に積層される紙葉類２の種類や状態によって、ある範囲内で絶えず変動している。そのため、以下の問題があった。
（１）紙葉類の分離状況は、ピックローラ・紙葉類間の摩擦力、セパレータ・紙葉類間の摩擦力、および紙葉類同士間の摩擦力に依存するが、紙葉類の摩擦係数は変動が大きいため（特に紙幣）、摩擦係数が平均値から大きく外れた紙葉類を繰り出す場合には不送りや重送が発生し易い。
（２）紙葉類の性質（摩擦係数やこしの強さ）が平均から大きくはずれた紙葉類を分離する場合には、オーバーラップ量はその紙葉類にとって最適値とはなっていないため、不送りや重送が発生してしまう。特に紙幣を扱う装置の場合は、官封券と流通券とで摩擦係数やこしの強さが大きく異なるため、不送りや重送が発生し易い。
（３）オーバーラップ量は紙葉類の分離性能を左右する重要な因子であるが、オーバーラップ量の設定許容値は、紙葉類の厚さ程度、例えば±０．１〜±０．２ｍｍ程度であるため、製造時にオーバーラップ量をこの許容値内に設定し、且つ長期間維持するのは容易ではない。
（４）紙葉類を多数枚繰り出すと、セパレータの表面が徐々に摩耗するためにオーバーラップ量は次第に小さくなり、重送が発生し易くなる。
（図１６に示した従来技術の場合）
図１６に示した従来構成では、紙葉類を吸着して分離するために、摩擦係数や紙葉類のこしの強さといった変動の大きな因子の影響を受け難いという長所があるが、真空ポンプを利用するために、以下の問題があった。
（１）真空ポンプの存在により、繰り出し機構が大型化してしまう。又、真空ポンプから騒音が発生する。
（２）複数の吸着機構を備えて紙葉類を分散して吸着する方式もあるが、真空ポンプは１台であるため、吸着機構と紙葉類間に密着が不十分のところがあって、どこかの吸着機構で空気漏れが発生すると全ての吸着機構で吸着力が低下してしまう。
【００１３】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、解決しようとする課題は、多種多様な紙葉類を、不送りや重送を発生させることなく１枚ずつ確実に分離して送り出せる小型の紙葉類繰り出し機構を実現することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する請求項１に係る発明は、積層された紙葉類をピックローラに当接させ、ピックローラの回転により紙葉類を一枚ずつ繰り出す紙葉類繰り出し機構であって、図１に示すように、ピックローラ３１の表面には、吸着セル３２がピックローラ３１の軸方向に複数配設されているものである。この吸着セル３２は、図２および図３に示すように、ピックローラ３１の表面に開口した吸着室３３と該吸着室３３の内壁面を形成する可撓膜３４と該可撓膜３４を変形（代表的には湾曲）させるアクチュエータ３５とで構成されている。そして、ピックローラ３１の回転による紙葉類３７の繰り出し時には、アクチュエータ３５が駆動され、紙葉類３７が吸着セル３２に吸着される。
【００１５】
なお、図１〜図３では、開口の形状が矩形の吸着セル３２が、ピックローラ３１の軸方向に複数配設されると共に、ピックローラ３１の円周方向にも複数列（図３では２列）形成されている構成を示したが、吸着セル３２の開口形状は円形等であってもよく、又、円周方向には１列形成するだけでもよい。
【００１６】
ピックローラ３１の円周方向に吸着セル３２を多数列形成したものでは、各列の吸着セル３２が紙葉類３７に接触するタイミングが列により異なるので、吸着の駆動タイミングをずらせる必要があるが、図１に例示した構成のように、ピックローラ３１の円周方向に吸着セル３２を近接して２列程度形成したものでは、２列の吸着セル３２を同じタイミングで駆動すればよく、この場合における繰り出し動作の一例を示すと以下の通りである。
【００１７】
まず、ピックローラ３１の吸着セル３２と紙葉類３７とを当接させる。この時、可撓膜３４は、図３の左側の可撓膜３４の状態のように、変形していない（図３では、左側の可撓膜３４の状態と右側の可撓膜３４の状態とが異なっているが、これは、可撓膜３４の作動を説明するために、敢えて異ならせて図示したもので、前述の通り、本例では、近接した２列の吸着セル３２を紙葉類３７に接触させて同時に吸引するので、左側の可撓膜３４と右側の可撓膜３４とは同じ状態にある）。
【００１８】
次に、アクチュエータ３５を駆動して、可撓膜３４を図３において上に凸となる形状に湾曲させる（図３の右側の可撓膜３４の状態がこの湾曲した状態を示している）。これにより、吸着室３３の容積が増加し、その容積増加分に応じて吸着室３３の内圧が低下するため、紙葉類３７は吸着セル３２に吸着される。
【００１９】
この吸着セル３２に紙葉類３７が吸着された状態でピックローラ３１を回転させると、吸着された紙葉類３７はピックローラ３１と一緒になって図３の左方向に移動し、他の紙葉類３７から分離される。
【００２０】
この発明では、吸着により一番上の紙葉類を他の紙葉類から分離するために、摩擦係数や紙葉類のこしの強さといった、変動の大きい因子の影響を受け難い。よって、多種多様な紙葉類を、不送りや重送を発生させることなく、１枚ずつ確実に分離して送り出せる。又、真空ポンプを使用しないために、繰り出し機構が大型化することもなく、紙葉類繰り出し機構を小型化できる。
【００２１】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の可撓膜が、吸着室の床面を形成するダイヤフラムでなり、アクチュエータは、ダイヤフラム面に設けられた圧電素子でなることを特徴とするものである。この発明によれば、可撓膜の形成も容易であり、アクチュエータの形成も容易である。
【００２２】
請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明の可撓膜が、吸着室の床面を形成するダイヤフラムでなり、アクチュエータは、ダイヤフラム面に設けられた可撓電極と、該可撓電極に対向配置された固定電極とを備え、可撓電極・固定電極間に電圧を印加することにより可撓電極およびダイヤフラムを変形させるものでなることを特徴とするものである。この発明によれば、可撓膜の形成も容易であり、アクチュエータの形成も容易である。
【００２３】
請求項４に係る発明は、請求項２又は３に係る発明において、ダイヤフラムに歪みゲージを設け、アクチュエータの駆動時におけるダイヤフラムの変形量の大小を歪みゲージの出力から求め、吸着の成否を判断することを特徴とするものである。この発明によれば、吸着の成否を容易に判断でき、吸着不良を防止できる。
【００２４】
請求項５に係る発明は、請求項４に係る発明において、積層された紙葉類が載せられる昇降可能なステージと、少なくとも紙葉類の繰り出し開始時にステージを上昇させて紙葉類をピックローラに押圧する押圧手段と、押圧手段により紙葉類がピックローラに押圧された状態でアクチュエータを駆動し、紙葉類を吸着セルに吸着させるアクチュエータ制御部と、歪みゲージの出力からアクチュエータ駆動時の吸着の成否を判断し、吸着に失敗した場合には、押圧手段での押圧力を増加させて再度アクチュエータを駆動するリトライ手段とを有することを特徴とするものである。この発明では、リトライ手段を設けたことにより、一層、吸着不良を防止できる。
【００２５】
【実施の形態】
（第１の実施の形態例）
本発明の第１の実施の形態例を図４〜図８を用いて説明する。本形態例のピックローラ４１は、図１〜図３に示したピックローラ３１と同様な構成を有するものであるが、吸着セル４２は、ピックローラ４１の軸方向にＭ個配設されると共に、このＭ個の列がピックローラ４１の円周方向にＮ列設けられている。
【００２６】
図３と同様な切断線における断面を示す図６からわかるように、吸着セル４２は、ピックローラ４１の表面に開口した吸着室４３と、該吸着室４３の内壁面を形成する可撓膜としてのダイヤフラム４４と、該ダイヤフラム４４を吸着室４３の容積が増加する方向に変形させるアクチュエータとしての圧電素子４５とで構成されている。
【００２７】
ダイヤフラム４４上への圧電素子４５の形成は、たとえば、インクジェットプリンタの印字ヘッドの作製方法を用いることができる。この印字ヘッドの場合、圧力室の一部の壁部をなす振動板上に圧電素子を形成し、この圧電素子で振動板を湾曲させることにより、圧力室内からインク滴を射出させるように構成されている。この振動板上に圧電素子を形成する場合と同様な手法を用いれば、本形態例のダイヤフラム４４上に圧電素子４５を容易に形成できる。
【００２８】
図６には、主にＮ−１列目とＮ列目の吸着セル４２部分が示されており、Ｎ−１列目の吸着セル４２の背部空間とＮ列目の吸着セル４２の背部空間とは、連通孔４８で結ばれている。この連通孔４８は、本形態例では、Ｍ×Ｎ個の全ての隣接吸着セル４２間（ピックローラ４１の軸方向および円周方向）に形成され、又、最終のＮ列目の吸着セル４２の背部空間は、ピックローラ４１内に形成したダクト孔４９を介して大気に開放されている。これにより、全ての吸着セル４２の背部空間が、大気に開放されることになる。連通孔４８やダクト孔４９は十分な太さを有しており、ダイヤフラム４４の変形により生じる空気の流れを円滑にピックローラ１の外部に導くことができ、各吸着セル４２は他の吸着セル４２と干渉することなく吸着動作を行えるようになっている。
【００２９】
各吸着セル４２による吸着は、圧電素子４５を駆動して、ダイヤフラム４４を図６において上に凸となる形状に湾曲させることにより行う。これにより、吸着室４３の容積が増加し、その容積増加分に応じて吸着室４３の内圧が低下するため、紙葉類４７は吸着セル４２に吸着される。
【００３０】
ここで、吸着セル４２の吸着力について説明する。一例として、開口が矩形の吸着室４３の場合で、各部の寸法を、図７に示すように、Ｌ（ピックローラ４１の円周方向）、Ｗ（ピックローラ４１の軸方向）、Ｈ（ピックローラ４１の半径方向）とすると、吸着室４３の自然状態での容積Ｖは、
Ｖ＝Ｌ・Ｗ・Ｈ ・・・▲１▼
となる。この時の吸着室４３内の圧力をＰ（＝大気圧）とし、ダイヤフラム４４が湾曲して容積がΔＶ増加したときの圧力低下分をΔＰとすると、
Ｐ・Ｖ＝（Ｐ−ΔＰ）・（Ｖ＋ΔＶ）
が成り立ち、この式から、ΔＰを求めると、
ΔＰ＝Ｐ・ΔＶ／（Ｖ＋ΔＶ） ・・・▲２▼
となる。
【００３１】
一方、吸着室４３の開口部の面積をＳとすると、
Ｓ＝Ｌ・Ｗ ・・・▲３▼
が成り立ち、紙葉類４７に作用する１吸着セル当たりの吸着力をｆとすると、
ｆ＝ΔＰ・Ｓ ・・・▲４▼
が成り立つ。
【００３２】
▲４▼式に▲１▼〜▲３▼式を代入し、整理すると、
ｆ＝｛Ｐ・ΔＶ／（Ｌ・Ｗ・Ｈ＋ΔＶ）｝・Ｌ・Ｗ ・・・▲５▼
となる。
【００３３】
そこで、計算例を次に示す。まず、Ｌ＝１．０ｍｍ、Ｗ＝０．２ｍｍ、Ｈ＝０．２ｍｍとする。このときのダイヤフラム４４の湾曲による容積変化ΔＶとしては、１．０×１０^-4ｍｍ³ 程度を見込むことができる。又、大気圧Ｐは、１．０×１０⁵ Ｐａである。
【００３４】
よって、吸着セル４２の一つ当たりの吸着力ｆは、▲５▼式より、０．０４９ｍＮとなる。
吸着セル４２を幅（Ｗ）方向に０．４ｍｍピッチで配列すると、Ａ４用紙の幅（２１０ｍｍ）に並ぶ吸着セルの数は、２１０／０．４＝５２５個であり、吸着セル４２の２列分での合計の吸着力Ｆは、

である。Ａ４サイズのコピー用紙の重量は約４９ｍＮであるので、上記数値例の吸着セル４２を２列形成しただけでも、ピックローラ４１はＡ４コピー用紙１枚を吸着して持ち上げることができる。
【００３５】
上記ピックローラ４１は、紙葉類４７を吸着した状態で回転することにより紙葉類４７を送り出すものであり、摩擦力で紙葉類４７を送り出すものではない。そのため、ピックローラ４１の表面は、低摩擦係数の材料から構成されている。
【００３６】
再び、図４および図５において、ピックローラ４１の中心位置には、駆動シャフト５０が設けられている。又、この駆動シャフト５０は、平行に配置された一対の垂直揺動アーム５１の先端部にて、回動可能に支持されている。垂直揺動アーム５１の基端側は、ピックローラ４１と平行に配置されたヒンジシャフト５２に固着されている。このヒンジシャフト５２には、その回転角度を検出するエンコーダ５３が取り付けられている。
【００３７】
ピックローラ４１の駆動シャフト５０は、歯付きベルトを用いたベルト巻掛け機構５５を介して、駆動モータ６０から駆動力を得て、図５における時計方向にピックローラ４１を回転駆動する。一対の垂直揺動アーム５１の中間部には、それぞれ、垂直揺動アーム５１を押し下げる方向に付勢する付勢手段としてのコイルばね６１が設けられている。図５中のスタッカ６３は紙葉類４７の前端を整列させるもの、ステージ６４は積層状態の紙葉類４７を載置するものである。
【００３８】
上下方向に一定間隔をおいて配置された駆動プーリ６６，従動プーリ６７間には、昇降ベルト６８が巻き掛けられており、この昇降ベルト６８に係止されたアーム７０にて、ステージ６４が支持されている。そして、モータ６９でもって駆動プーリ６６を回転駆動することにより、ステージ６４を上昇させ、積層された紙葉類４７をピックローラ４１に押し付けるようになっている。このプーリ６６，６７およびベルト６８はスリップ防止のため歯付きが好ましい。
【００３９】
搬送ローラ７２，７３は、ピックローラ４１から繰り出された１枚の紙葉類４７を後段の搬送路へ送り出すものである。搬送ローラ７２，７３の前段には、楔状断面を有したガイド７４が設けられ、ピックローラ４１から繰り出された１枚の紙葉類４７を搬送ローラ７２，７３のニップ部（接触部）へ誘導している。
【００４０】
繰り出し機構制御部８１は、エンコーダ５３の出力に基づき、モータ６９を駆動制御し、紙葉類４７のピックローラ４１への押し付け力を所定の値に制御したり、アクチュエータ制御部８２を指示したり、ピックローラ回転制御部８３を介して駆動モータ６０を指示してピックローラ４１を回転させたりするものである。
【００４１】
紙葉類４７の繰り出し時には、アクチュエータとしての圧電素子４５を駆動し、紙葉類４７を吸着セル４２に吸着させるわけであるが、良好な吸着がなされるには、積層された紙葉類４７を適切な押圧力でピックローラ４１に押し付け、吸着動作を行わねばならない。本形態例の場合、ピックローラ４１・紙葉類４７間に、ピックローラ４１部分の自重による力と、コイルばね６１の圧縮による押圧力が加わることになる。
【００４２】
そこで、本形態例では、コイルばね６１が所定量圧縮され、押圧力Ｆ１（二つのコイルばね６１の合計）を発生するように、エンコーダ５３の出力に基づきステージ６４の高さを制御することにより、次式で示される所望の押し付け力Ｆ０でもって、紙葉類４７をピックローラ４１に押し付けるようにしている。
【００４３】
Ｆ０＝ＷＦ＋Ｆ１・Ｌ２／Ｌ１ ・・・▲６▼
ただし、
ＷＦ；ピックローラ４１の自重による力
Ｌ１；駆動シャフト５０とヒンジシャフト５２の中心軸間距離
Ｌ２；ヒンジシャフト５２とコイルばね６１の中心軸間距離（垂直距離）
本形態例では、前述の通り、吸着セル４２を、ピックローラ４１の軸方向にＭ個配設すると共に、このＭ個の列をピックローラ４１の円周方向にＮ列設けている。これらＭ，Ｎの値（整数）は、前述のピックローラ４１に要求される吸着力や、ピックローラ４１と搬送ローラ７２，７３との間隔等を考慮して設定する。
【００４４】
Ｎ列の吸着セル４２は、本形態例では、ピックローラ４１の円周方向のγの角度範囲にわたって設けられている。そして、アクチュエータ制御部８２によって、紙葉類４７に接触を開始した吸着セル４２（圧電素子４５）は、それぞれ、その接触開始からピックローラ４１が角度θ回転するまで吸着を続け、角度θの回転後に吸着を終了し、該当吸着セル４２が紙葉類４７を解放するように、駆動制御される。
【００４５】
図８はこの形態例での繰り出し動作の説明図で、ピックローラ４１は、紙葉類４７の繰り出し時は、図８における時計方向に間欠回転するように、繰り出し機構制御部８１により制御される。図８（ａ）は、ピックローラ４１が紙葉類４７に接触してスリップしながら回転した結果、１列目の吸着セル４２が紙葉類４７に接触する位置に到達した状態を示している。この位置に到達すると、アクチュエータ制御部８２は１列目の吸着セル４２内の圧電素子４５を駆動し、吸着動作を行わせる。すなわち、１列目の吸着セル４２（Ｍ個）をオンにする。この吸着セル４２のオン後、紙葉類４７はピックローラ４１に従動する。ピックローラ４１の回転が続き、２列目の吸着セル４２が紙葉類４７に接触すると、アクチュエータ制御部８２は、２列目の吸着セル４２内の圧電素子４５も駆動し、２列目の吸着セル４２（Ｍ個）をオンにする。以下、同様に、３〜Ｎ列目の吸着セル４２（各列それぞれＭ個）が紙葉類４７に接触すると、３〜Ｎ列目の吸着セル４２を次々にオンにする。
【００４６】
一方、各列の吸着セル４２は、それぞれ、紙葉類４７との接触開始位置から、ピックローラ４１が角度θ回転したタイミングで、アクチュエータ制御部８２により吸着を終了させられる。図８（ｂ）は、１列目の吸着セル４２が角度θ回転したためオフされ、紙葉類４７が１列目の吸着セル４２から解放された状態を示している。ピックローラ４１の回転が続き、２列目の吸着セル４２が角度θ回転すると、そのタイミングでアクチュエータ制御部８２は２列目の吸着セル４２内の圧電素子４５の駆動も停止し、２列目の吸着セル４２もオフにする。以下、同様に、３〜Ｎ列目の吸着セル４２についても、それぞれ角度θ回転すると、そのタイミングでアクチュエータ制御部８２が吸着セル４２内の圧電素子４５の駆動を停止し、３〜Ｎ列目の該当する列の吸着セル４２を次々にオフする。
【００４７】
このように、ピックローラ１に吸着した紙葉類４７は、各吸着点が角度θ回転した位置でピックローラ１から分離され、ガイド７４に案内され、搬送ローラ７２，７３のニップ部に向かうことになる。図８（ｃ）は、繰り出された紙葉類４７の先端部が搬送ローラ７２，７３のニップ部に到達した状態を示している。この状態に到達後は、紙葉類４７は搬送ローラ７２，７３に挟まれて送り出されることになる。ピックローラ１は、この後も回転を続け、図８（ａ）の手前の回転位置まで回転して、次の繰り出し指令を待つことになる。
【００４８】
図８（ｂ）からわかるように、本形態例では、１列目の吸着セル４２が角度θ回転した時点で、繰り出された紙葉類４７の先端部が搬送ローラ７２，７３のニップ部に到達していない。このため、少なくとも、繰り出された紙葉類４７の先端部が搬送ローラ７２，７３のニップ部に到達するまでは吸着セル４２が紙葉類４７を吸着しているように、角度範囲γ（列数Ｎ）を設定している。この角度範囲γさえ満たせば、吸着セル４２の列の間隔を大きくしてもよく、極端な場合、Ｎ＝２とすることも可能である。なお、ピックローラ４１と搬送ローラ７２，７３との間隔や、ピックローラ４１の外径によっては、１列目の吸着セル４２が角度θ回転した時点で、繰り出された紙葉類４７の先端部が搬送ローラ７２，７３のニップ部に到達している場合もあり、このような場合には、角度範囲γを小さくでき、Ｎ＝１もあり得る。
【００４９】
この形態例では、一番上の紙葉類４７を吸着して他の紙葉類４７から分離するために、摩擦係数や紙葉類４７のこしの強さといった、変動の大きい因子の影響を受け難い。よって、多種多様な紙葉類４７を、不送りや重送を発生させることなく１枚ずつ確実に分離して送り出せる。又、真空ポンプを使用しないために、繰り出し機構が大型化することもなく、紙葉類繰り出し機構を小型化できる。当然ながら、真空ポンプの騒音もない。
【００５０】
又、吸着室の床面を形成する可撓膜が、ダイヤフラム４４でなり、アクチュエータは、ダイヤフラム４４の表面に設けられた圧電素子４５でなるため、可撓膜の形成も容易であり、アクチュエータの形成も容易である。
【００５１】
なお、上記のように各列の圧電素子４５（Ｍ個）をまとめてオン／オフする場合においては、各列のＭ個の圧電素子４５を共通の駆動回路に接続することで、圧電素子４５毎に駆動回路を設ける場合に比べて、駆動回路数を１／Ｍにでき、アクチュエータ制御部８２の構成を簡素にできる。
【００５２】
本形態例では、紙葉類４７の吸着力を各吸着セル４２で個別に発生させるため、ピックローラ４１と紙葉類４７の密着度が低い領域があった場合でも、その領域にある吸着セル４２の吸着力が低下するだけで、他の部分の吸着セル４２は所定の吸着力を発生することができるので、障害の局在化を図れる。
【００５３】
又、上記構成において、多数の吸着セル４２を個別に制御するようにすれば、繰り出し動作に合わせて最適な吸着力の発生／解除を行うこともできる。さらに、サイズの異なる紙葉類４７を繰り出すとき、用紙サイズに対応する吸着セル群だけを動作させることも可能である。このようにすれば、ピックローラ４１に機械的な変更を施す必要がなく、用紙サイズの異なる紙葉類４７への切り替え操作が簡単になる。
（第２の実施の形態例）
第２の実施の形態例は、吸着セルでの吸着の成否を判断するために、吸着室の内圧を検出する圧力検出手段を各吸着セルに設け、吸着不良を防止するようにしたもので、図９に特徴部分の具体例を示した。この形態例は、第１の実施の形態例のダイヤフラム４４の表面に歪みゲージ８０を形成したものである（他の構成は第１の実施の形態例と同様であるので、説明は省略する。なお、制御動作には相異があるが、以下の説明では、各部を示す符号をそのまま用いる）。歪みゲージ８０は変形量に応じてその抵抗値が変化する性質を有する素子であり、歪みゲージ８０の抵抗値からダイヤフラム４４の湾曲の程度を検出することができる。
【００５４】
圧電素子４５に一定電圧を印加したときのダイヤフラム４４の湾曲度は、吸着の度合いに依存し、吸着が良好なほど、湾曲度は小さくなる。そこで、本形態例におけるアクチュエータ制御部８２は、圧電素子４５へ電圧Ｅを印加すると共に歪みゲージ８０の抵抗値Ｒを検出し、この抵抗値Ｒと閾値Ｒ０（紙葉類４７を必要最小限の強度で吸着している時の吸着室４３の内圧に対応する歪みゲージ８０の抵抗値Ｒ０）とを比較する。そして、抵抗値Ｒが閾値Ｒ０以下であれば、ダイヤフラム４４の湾曲度が小さく、紙葉類４７を正常に吸着していると判定する。一方、抵抗値Ｒが閾値Ｒ０より大きい場合には、ダイヤフラム４４の湾曲度が大きく、吸着が不十分であると判定し、必要であれば、吸着をリトライする。
【００５５】
本形態例における繰り出し機構制御部８１の動作の一例について、図１０，図１１の制御フローを用いて説明する。吸着セル４２は、第１の実施の形態例で説明したように、ピックローラ４１の軸方向にＭ個並んでおり、このＭ個の吸着セル４２の列が円周方向にＮ列並んでいるので、その内のｉ列目の吸着セル４２に注目して説明する。
【００５６】
まず、図１０を用いて吸着での動作を説明する。ピックローラ４１の回転により（ステップＳ１）、ｉ列目の吸着セル４２が紙葉類４７と接触すると（ステップＳ２）、ｉ列目のＭ個の吸着セル４２をオンにし（ステップＳ３）、許容できる個数α以上の吸着セル４２が紙葉類４７を正常に吸着しているかを判定する（ステップＳ４）。この条件を満たしていれば、次のｉ＋１列目の吸着セル４２の吸着へ移行する。
【００５７】
一方、α個以上の吸着セル４２が紙葉類４７を正常に吸着していない場合には、ピックローラ４１の回転を停止し（ステップＳ５）、図５におけるコイルばね６１が押圧力Ｆ１＋ΔＦ（二つのコイルばね６１の合計）を発生するように、エンコーダ５３の出力に基づきステージ６４の位置を押し上げて、紙葉類４７のピックローラ４１への押し付け力をΔＦ増加させた後、圧電素子４５への印加電圧Ｅを一旦零に戻してから再度電圧Ｅを印加して吸着をリトライする（ステップＳ６）。
【００５８】
このリトライ後、再びα個以上の吸着セル４２が紙葉類４７を正常に吸着しているかを判定する（ステップＳ７）。この条件を満たしていれば、次のｉ＋１列目の吸着セル４２の吸着へ移る。
【００５９】
一方、リトライ後もα個以上の吸着セル４２が紙葉類４７を正常に吸着していない場合には、紙葉類４７のピックローラ４１への押し付け力をさらにΔＦ増加させた後、圧電素子４５への印加電圧Ｅを一旦零に戻してから再度電圧Ｅを印加して吸着をリトライし（ステップＳ６）、再びα個以上の吸着セル４２が紙葉類４７を正常に吸着しているかを判定する（ステップＳ７）。この条件を満たしていれば、次のｉ＋１列目の吸着セル４２の吸着へ移る。
【００６０】
上記リトライをβ回繰り返しても、α個以上の吸着セル４２が紙葉類４７を正常に吸着していない場合には（ステップＳ８）、ｉ列目で吸着力不足の吸着セル数λを吸着不足セル累計値（θの角度範囲内にある吸着セル４２の中で、吸着不足に陥っている吸着セル４２の総数）に加算し（ステップＳ９）、この累計値が閾値である吸着ミス判定値を越えたか否かを判断し（ステップＳ１０）、越えない場合は、次のｉ＋１列目の吸着セル４２の吸着へ移る。しかし、越えた場合は、吸着ミス発生（吸着セル４２全体としての吸着力不足の事態発生）と判定し（ステップＳ１１）、障害処理へ移行する。
【００６１】
次に、図１１を吸着解除の動作を説明する。ｉ列目のＭ個の吸着セル４２をオンにしてから、ピックローラ４１が角度θだけ回転すると（ステップＳ２１）、ｉ列目で吸着力不足の吸着セル数λを上記の吸着不足セル累計値から減算した後（ステップＳ２２）、ｉ列目のＭ個の吸着セル４２をオフにし（ステップＳ２３）、次のｉ＋１列目の吸着セル４２の吸着解除へ移る。
【００６２】
本形態例によれば、各吸着セル４２に圧力検出手段を配置し、吸着セル４２毎に吸着の程度を検出して吸着不良に対応でき、紙葉類４７を確実に吸着することができる。特に、リトライ手段を設けたことにより、一層、吸着不良を防止できる。
【００６３】
又、紙葉類４７を吸着した時の各圧力検出手段から得られる吸着力の空間分布を基に、吸着した紙葉類４７のサイズを検出することもでき、このようにすれば、用紙サイズに合わせた繰り出し動作や印刷動作等を自動的に実行することもできる。
【００６４】
なお、本形態例の場合、異なる押し付け力Ｆ０を設定する際に、垂直揺動アーム５１の傾斜を変えることになる。しかし、ピックローラ４１と搬送ローラ７２，７３及びガイド７４の位置関係はできるだけ一定の方がよいので、コイルばね６１としては、ばね定数のできるだけ大きいものを使用して、垂直揺動アーム５１の揺動量を抑えることが望ましい。
（第３の実施の形態例）
図１２は第３の実施の形態例の主要部を示す図である。この形態例は、アクチュエータ制御部８２等に特徴がある。すなわち、アクチュエータ制御部８２をマイクロチップ化し、これを各吸着セル４２の近傍にそれぞれ１個ずつ配置したものである。アクチュエータ制御部８２は担当する１個の吸着セル４２に対して、先に述べた形態例での制御と同様の制御を行う。ピックローラ回転制御部８３から各アクチュエータ制御部８２への信号伝達は、１本の共通信号線を配線し、吸着セル４２（アクチュエータ制御部８２）識別用のアドレスと制御用データをペアにしてシリアル伝送している。同様に各アクチュエータ制御部８２から繰り出し機構制御部８１への信号伝達も１本の共通信号線を配線し、吸着セル４２識別用のアドレスと制御用データをペアにしてシリアル伝送している。なお、各アクチュエータ制御部８２とピックローラ回転制御部８３と繰り出し機構制御部８１の間に１本の共通信号線を配線して情報を伝達することもできる。
【００６５】
図１２の形態例では、各吸着セル４２にアクチュエータ制御部８２を配置したが、Ｐ個の吸着セル４２を１グループにしてグループ毎にアクチュエータ制御部８２を配置し、１個のアクチュエータ制御部８２がＰ個の吸着セル４２を個別に制御するように構成してもよい。
【００６６】
各吸着セル４２毎にアクチュエータ制御部８２を配置した構成では、ピックローラ１外にあるピックローラ回転制御部８３と繰り出し機構制御部８１間の配線が数本で済むために、繰り出し機構の構成がさらに簡単になり、小型化できる。
（第４の実施の形態例）
本発明のさらに他の実施の形態例を図１３に示す。図１３に示した形態例は、ダイヤフラムのアクチュエータを静電気の吸引力を使用した静電アクチュエータとしたものである。この静電アクチュエータは、ダイヤフラム４４の表面に設けられた可撓電極９５と、可撓電極９５と微小間隔をもって対向配置された状態で吸着セル４２の背部空間内壁面（高剛性）に固着された固定電極９６とを備え、可撓電極９５・固定電極９６間にアクチュエータ制御部８２から正負の電圧を印加することにより、可撓電極９５およびダイヤフラム４４を図１３の上方に湾曲させるものである。ダイヤフラム４４と可撓電極９５間、ならびに、吸着セル４２の背部空間内壁と固定電極９６間は、それぞれ、電気的に絶縁する。本形態例の他の部分の構成は第３の実施の形態例と同様であり、その説明は省略する。
（その他の実施の形態例）
本発明は上記形態例の構成に限られるものではない。たとえば、押し付け力Ｆ０を設定する機構は、図４および図５に示したもの以外にも数多く考えられ、図４および図５に示した構成に限定する必要はない。又、必ずしもこの押し付け力Ｆ０を一定値に制御する必要もない。さらに、吸着セルの開口形状やアクチュエータの外形も矩形に限らず、円形等であってもよい。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、紙葉類を吸着することによって分離するため、紙葉類の摩擦係数やこしの強さといった変動要因の影響を受けにく、多種多様な紙葉類を、不送りや重送を発生させることなく１枚ずつ確実に分離して送り出せる紙葉類繰り出し機構を実現できる。又、真空ポンプを使用しないために、小型の紙葉類繰り出し機構を実現できる。
【００６８】
請求項２や請求項３に係る発明によれば、可撓膜の形成も容易であり、アクチュエータの形成も容易である。請求項４に係る発明によれば、吸着の成否を容易に判断でき、吸着不良を防止できる。請求項５に係る発明によれば、リトライ手段を設けたことにより、一層、吸着不良を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を示す図である。
【図２】図１中の主要部の拡大図である。
【図３】紙葉類に対向した状態におけるピックローラの断面図（図２中のＡ−Ａ切断線における断面図）である。
【図４】本発明の第１の実施の形態例を示す平面図である。
【図５】図４に示した実施の形態例の主要部を示す平面図である。
【図６】図４中のピックローラの断面図である。
【図７】吸着室の寸法図である。
【図８】繰り出し動作の説明図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態例の特徴部分を示す図である。
【図１０】吸着動作の制御フローを示す図である。
【図１１】吸着解除動作の制御フローを示す図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態例の特徴部分を示す図である。
【図１３】本発明の第４の実施の形態例の特徴部分を示す図である。
【図１４】従来の紙葉類繰り出し機構の一例を示す平面図である。
【図１５】図１４に示した紙葉類繰り出し機構の正面図である。
【図１６】従来の紙葉類繰り出し機構の他の例を示す正面図である。
【符号の説明】
３１，４１ ピックローラ
３２，４２ 吸着セル
３３，４３ 吸着室
３４ 可撓膜
３５ アクチュエータ
３７，４７ 紙葉類
４４ ダイヤフラム
４５ 圧電素子
４８ 連通孔
４９ ダクト孔
５０ 駆動シャフト
５１ 垂直揺動アーム
５２ ヒンジシャフト
５３ エンコーダ
６３ スタッカ
６４ ステージ
６９ モータ
８０ 歪みゲージ
８１ 繰り出し機構制御部
８２ アクチュエータ制御部
８３ ピックローラ回転制御部
９５ 可撓電極
９６ 固定電極

Claims (5)

1. 積層された紙葉類をピックローラに当接させ、前記ピックローラの回転により紙葉類を一枚ずつ繰り出す紙葉類繰り出し機構であって、
   前記ピックローラの表面には、前記ピックローラの表面に開口した吸着室と該吸着室の内壁面を形成する可撓膜と該可撓膜を変形させるアクチュエータとで構成された吸着セルが、前記ピックローラの軸方向に複数配設され、
   前記ピックローラの回転による紙葉類の繰り出し時には、前記アクチュエータが駆動され、紙葉類が前記吸着セルに吸着されることを特徴とする紙葉類繰り出し機構。
2. 前記可撓膜は、前記吸着室の床面を形成するダイヤフラムでなり、前記アクチュエータは、前記ダイヤフラム面に設けられた圧電素子でなることを特徴とする請求項１記載の紙葉類繰り出し機構。
3. 前記可撓膜は、前記吸着室の床面を形成するダイヤフラムでなり、前記アクチュエータは、前記ダイヤフラム面に設けられた可撓電極と、該可撓電極に対向配置された固定電極とを備え、前記可撓電極・固定電極間に電圧を印加することにより前記可撓電極および前記ダイヤフラムを変形させるものでなることを特徴とする請求項１記載の紙葉類繰り出し機構。
4. 前記ダイヤフラムに歪みゲージを設け、前記アクチュエータの駆動時における前記ダイヤフラムの変形量の大小を前記歪みゲージの出力から求め、吸着の成否を判断することを特徴とする請求項２又は３記載の紙葉類繰り出し機構。
5. 積層された紙葉類が載せられる昇降可能なステージと、
   少なくとも紙葉類の繰り出し開始時に前記ステージを上昇させて紙葉類を前記ピックローラに押圧する押圧手段と、
   前記押圧手段により紙葉類が前記ピックローラに押圧された状態で前記アクチュエータを駆動し、紙葉類を前記吸着セルに吸着させるアクチュエータ制御部と、
   前記歪みゲージの出力から前記アクチュエータ駆動時の吸着の成否を判断し、吸着に失敗した場合には、前記押圧手段での押圧力を増加させて再度前記アクチュエータを駆動するリトライ手段と
   を有することを特徴とする請求項４記載の紙葉類繰り出し機構。

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