JP3999882B2 - シート媒体分離装置および自動改札装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、シート処理装置に適用されるシート媒体分離装置、および、交通機関等において乗車券等のシート媒体を１枚ずつ分離可能なシート媒体分離装置を有する自動改札装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道等の交通機関においては、利用者の駅構内への入場あるいは駅構内からの出場に際して、乗車券や定期券等に代表されるシート媒体に記録されている磁気情報に基づいて、料金の不足や有効期間の終了等を報知する自動改札装置が利用されている。
【０００３】
この種の自動改札装置は、利用者により投入された乗車券媒体（シート媒体）を排出口に向けて搬送する搬送装置、乗車券媒体に記録されている磁気情報を読み取る読取装置、読みとった磁気情報に基づいて利用者の駅構内への入場および駅構内からの出場の可否すなわち料金の不足や有効期間の終了等を検知して、入出場の可否を判定する判定処理装置、乗車券媒体に磁気情報を書き込む書き込み装置、必要に応じて投入された乗車券媒体に所定の穴を開けるパンチ装置および必要に応じて目視情報を印刷する印刷装置等を有し、特に、搬送装置には、連続してあるいは２枚以上がまとめて投入された場合に１枚ずつ分離する分離装置が一体に組み込まれている。
【０００４】
分離装置は、シート媒体を搬送するためにシート媒体に順方向の回転を与える搬送ローラと、２枚以上重なっているシート媒体の２枚目のシート媒体に逆方向の回転を与える分離（逆転）ローラとが互いにローラ面が接するよう配列された分離機構からなる。なお、分離ローラは、搬送ローラからの回転力に起因して、ローラ間にシート媒体が存在しない場合またはローラ間に案内されたシート媒体が１枚である場合には、外周面が搬送ローラの外周面と同じ方向（軸の回転は、搬送ローラと逆向き）に回転される。その一方で、トルクリミッタにより、搬送ローラと接するローラ面に作用するトルクが所定の大きさより小さい（シート媒体が２枚以上重なって搬送されるとシート媒体相互の接触面で滑りが生じるために搬送ローラから伝達される回転の影響を受けない）場合には、駆動機構からの回転力によりシート媒体が搬送方向と逆の方向（軸の回転は、搬送ローラと同一方向）に回転される。これにより、２枚以上重なったシート媒体は、１枚ずつに分離され、後段に引き続く、読取装置に向けて搬送される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、今日、異なる２以上の交通機関（会社）のそれぞれにおいて、自動改札装置が普及したことにより、利用可能な区間が連続した複数枚のシート媒体が同時に投入される例が多くなっている。
【０００６】
このため、分離機構に対して高速度の処理（分離）が要求されている。
しかしながら、上述したトルクリミッタにより分離ローラの回転方向を逆向きにする方法は、トルクリミッタの滑り（摩擦抵抗）を利用するものであるから、高速度の処理（分離）に適さない問題がある。
【０００７】
また、例えば自動改札装置においては、シート媒体が移動される速度すなわち搬送速度が高速となるから、トルクリミッタの耐久性が不足してメインテナンスもしくはトルクリミッタの交換の頻度が増大する問題がある。
この発明の目的は、トルクリミッタを用いることなく複数枚のシート媒体を高速度で分離可能なシート媒体分離装置および自動改札装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記問題点に基づきなされたもので、複数のシート媒体が積層された状態で投入可能なシート投入部と、このシート投入部に投入されたシート媒体を所定方向に搬送する搬送機構と、この搬送機構と前記シート投入部との間に配置され、前記シート投入部に投入されたシート媒体を前記搬送機構に向けて送り出す送りローラと、この送りローラの外周面と接しながら上記送りローラが回転される方向と同方向および逆方向に回転可能な分離ローラと、この分離ローラに、上記送りローラとの間にシート媒体が存在しない場合、または１枚のみのシート媒体が存在する場合、上記送りローラの回転に依存して、上記送りローラと接する位置において上記送りローラが回転される方向と同方向に回転し、上記送りローラとの間に２枚以上のシート媒体が存在する場合には、逆方向に回転する所定のトルクを印加するモータと、を含む分離機構と、を備え、上記モータは、上記送りローラの回転に依存して上記送りローラと接する位置において上記送りローラが回転される方向と逆方向に上記分離ローラが回転されて生じる電力を利用して上記送りローラと上記分離ローラとの間に搬送されるシート媒体の移動を停止させることを特徴とするシート媒体分離装置を提供するものである。
【０００９】
また、この発明は、投入口に投入されたシート媒体を一時的に保持する保持手段と、
この保持手段と一体的に構成され、前記保持手段に投入された複数枚のシート媒体を１枚ずつに分離する分離手段と、この分離手段により分離されたシート媒体を搬送する搬送手段と、この搬送手段により搬送されるシート媒体から磁気情報を読み取って、所定の規則に基づいて処理し、通路の開放あるいはシート媒体の料金の不足や有効期間の終了等を報知する改札処理手段と、を備え、
上記分離手段は、複数のシート媒体が積層された状態で投入可能なシート投入部と、このシート投入部に投入されたシート媒体を所定方向に搬送する搬送機構と、この搬送機構と前記シート投入部との間に配置され、前記シート投入部に投入されたシート媒体を前記搬送機構に向けて送り出す送りローラと、この送りローラの外周面と接しながら上記送りローラが回転される方向と同方向および逆方向に回転可能な分離ローラと、この分離ローラに、上記送りローラとの間にシート媒体が存在しない場合、または１枚のみのシート媒体が存在する場合、上記送りローラの回転に依存して、上記送りローラと接する位置において上記送りローラが回転される方向と同方向に回転し、上記送りローラとの間に２枚以上のシート媒体が存在する場合には、逆方向に回転する所定のトルクを印加するモータと、を含む分離機構と、を備え、上記モータは、上記送りローラの回転に依存して上記送りローラと接する位置において上記送りローラが回転される方向と逆方向に上記分離ローラが回転されて生じる電力を利用して上記送りローラと上記分離ローラとの間に搬送されるシート媒体の移動を停止させることを特徴とする自動改札装置を提供するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、この発明の実施の形態であるシート分離装置が組み込まれる自動改札装置を示す概略図である。
【００１２】
自動改札装置２は、複数枚の乗車券媒体すなわちシート状の磁気カード等の組み合わせ利用に対応できる複数枚型の自動改札装置である。
自動改札装置の本体１０には、駅構内への入場時または駅構内からの出場時に乗車券媒体が投入される投入口１２と、この投入口１２で受入れられた乗車券媒体を排出する排出口１４とがそれぞれ設けられている。なお、投入口１２には、複数枚の乗車券媒体の一括投入が可能である。この場合、複数枚の乗車券媒体の組み合わせとしては、定期乗車券と定期乗車券、普通乗車券と特急乗車券および定期乗車券と普通乗車券の他にプリペイドカードを組み合わせる例がある。また、排出口１４は、複数枚の乗車券媒体が一括投入された場合に、回収（集札）券を除く全ての券を一括排出が可能である。
【００１３】
投入口１２の近傍には、乗車券媒体の投入を阻止するためのシャッタ（図２参照）が設けられている。このシャッタは、乗車券媒体が投入されてから所定時間後に他の乗車券媒体投入を所定期間禁止する。このシャッタの働きにより、引き続く利用者により別の乗車券媒体が連続して投入されるのを防ぐ。
【００１４】
投入口１２の前方には、利用者に対して種々の案内を表示する投入口側表示部１６が設けられている。この投入口側表示部１６は、例えば、プリペイドカード等の残額を表示する。
【００１５】
排出口１４の前方には、利用者に対して種々の案内を表示する排出口側表示部１８が設けられている。
自動改札装置２の本体１０の側面部には、閉じることにより乗車券媒体の投入者の通行を阻止するドア部２０が設けられている。
【００１６】
自動改札装置２の本体１０の上部には、自動改札装置本体１０に対応する通路を区分する仕切となるフレーム２２が設けられている。このフレーム２２には、小児券の投入、無効券（後述）または異常券（後述）が投入されたこと、および機器の異常を知らせるための表示器２６が設けられている。
【００１７】
本体１０の側面部とフレーム２２には、利用者が通過したことおよび通過中の動作を検知する検知センサ２４が複数設けられている。検知センサ２４は、利用者の通過を検知するものであり、例えば透過型や反射型等が用いられる。
【００１８】
磁気シートである乗車券媒体は、普通乗車券、定期券、特急券、回数券、乗継券等の券類とプリペイドカード等のシート状のカード類とに分類される。このような乗車券媒体には所定の情報、例えば有効期限情報および乗車可能区間情報が所定の形式で磁気記録されている。
【００１９】
また、これらの乗車券媒体は、発券される際に、その表面または裏面に発券駅名、発券日時、有効期限等の情報が印刷される。なお、上述した乗車券媒体の中には、自動改札装置を通過する際、すなわちに利用者により自動改札装置に投入され、所定の処理が施されて排出される際に、例えば、入場記録（乗車駅情報）等の所定情報が（自動改札装置２内で）印刷されるものがある。すなわち、プリペイドカードに代表される料金一括先払い方式の乗車券媒体には、自動改札装置により、使用日時、自動改札装置を通過した駅名、プリペイドカードの残額等の情報が印刷される。また、回数券には、使用日時、改札処理時に自動改札装置を通過した駅名等の情報が印刷される。また、乗継券には、乗継時に自動改札装置を通過した乗継駅の駅名、途中下車際入場可能な旨のメッセージ等の情報が印刷される。
【００２０】
なお、無効券とは、他の乗車券媒体と組み合わせても使用できない券のことであり、例えば、有効期限切れの乗車券媒体がこれに該当する。また、異常券とは、自動改札装置で読み取ることができない券であり、例えば、記録形式の異なるクレジットカード、磁気記録が施されていない乗車券がこれに該当する。
【００２１】
図２は、図１に示した自動改札装置２の内部機構を示す概略図である。
投入口１２の下流側すなわち投入口１２の近傍には、所定期間の間、引き続く利用者からの投入口１２への新たな乗車券媒体の投入を禁止するシャッタ２８が設けられている。
【００２２】
シャッタ２８の下流側には、投入口１２に投入された乗車券媒体を保持し、１枚ずつ搬送可能とするために分離する分離機構３０が設けられている。
分離機構３０と排出口１４との間には、分離機構３０により分離された乗車券媒体を排出口１４に搬送する主搬送路３２が形成されている。
【００２３】
主搬送路３２には、乗車券媒体を搬送する搬送手段として機能する複数の搬送ローラおよび搬送ベルトが配置されている。なお、搬送ローラおよび搬送ベルトは、図示しないメインモータによって駆動される。
【００２４】
主搬送路３２には、分離機構３０により１枚ずつに分離されて主搬送路３２を搬送される乗車券媒体を整列する整列部３４が設けられている。整列部３４は、投入口１２に投入された乗車券媒体の所定方向を搬送方向とし、かつ任意の辺を基準として乗車券媒体を整列させる。
【００２５】
整列部３４の下流側には、乗車券媒体が、乗車券媒体の入場駅情報や料金情報等が印刷処理される表面を上に向けて、または表面が下に向いた状態のいづれの状態で投入された場合であっても記録されている磁気情報を読み取るための第１および第２（主搬送路３２を挟む一対）の読取ヘッド３６ａ，３６ｂが主搬送路３２に沿って設けられている。すなわち、乗車券媒体が表面投入された場合には乗車券媒体の磁気記録部が主搬送路３２の下を向くため、主搬送路３２の下方に設けられた読取ヘッド３６ｂによって磁気情報が読み取られる。また、乗車券媒体が裏面投入された場合には、乗車券媒体の磁気記録部が主搬送路３２の上を向くため、主搬送路３２の上方に設けられた読取ヘッド３６ａによって磁気情報が読み取られる。
【００２６】
読取ヘッド３６ａおよび３６ｂの下流側には、後段に設けられる１組のみの記録（印字）用ヘッドによる所定事項の書き込みを可能とするために搬送路３２により搬送されている乗車券媒体の表裏を揃えるために利用される反転部３８ａを含み、複数枚の組み合わせによる乗車券媒体の有効性、例えば、乗車可能区間が連続しているか否かをチェックするために、投入口１２（分離機構３０）に投入された全ての乗車券媒体を一時的に保留する第１保留部３８が設けられている。
【００２７】
第１保留部３８の下流側には、第１保留部３８から放出された乗車券媒体の裏面に設けられている磁気記録領域に所定の磁気情報を記録する書込ヘッド４０、書込ヘッド４０で記録された情報を確認する読取ヘッド４２、搬送されている乗車券媒体が普通乗車券等である場合に所定位置に改札済を示す穴を開けるパンチ装置４４、並びに搬送されている乗車券媒体が回数乗車券等である場合に、乗車駅名等を印刷する熱転写式の印刷用ヘッド４６等が順に配置されている。なお、パンチ装置４４と印刷用ヘッド４６とは、主搬送路３２から分岐された補助搬送路３２ａと主搬送路３２のそれぞれに、並列に設けられる。
【００２８】
主搬送路３２のさらに下流側には、排出口１４に向けて搬送される乗車券媒体を一括して排出口１４に排出するために、主搬送路３２を搬送される全ての乗車券媒体を一時的に保持する第２保留部４８が設けられている。なお、第２保留部４８には、詳述しない保留部、振分ゲート、券検知センサ等が設けられ、排出口１４に排出すべき全ての乗車券媒体が一時的に保留される一方で、回収すべき、例えば普通乗車券あるいは回数乗車券等は、後段に引き続く詳述しない回収部への搬送路５０に向けて分岐される。
【００２９】
図３は、図２に示した主搬送路３２に向けて、投入口１２に複数枚投入された乗車券媒体（シート状のカード媒体）を１枚ずつ分離して供給する分離機構３０を説明する概略図である。
【００３０】
図３に示されるように、分離機構３０は、搬送モータ３０ｄにより乗車券媒体を主搬送路３２に向けて搬送する方向に回転される第１のローラ（送りローラ）３０ａと、第１のローラ３０ａと外周面の一点が接するように第１のローラ３０ａに近接して配列された第２のローラ（分離ローラ）３０ｂを有する。
【００３１】
なお、乗車券媒体の搬送方向に回転している分離ローラ３０ｂは、この分離ローラ３０ｂに直結されたモータ３０ｃにより、送りローラ３０ａが回転される方向と同一の方向（外周の回転方向は逆向き）の矢印Ａの方向に回転される。すなわち、分離ローラ３０ｂには、送りローラ３０ａと接する位置で逆向きとなるトルクが与えられている。また、モータ３０ｃによって分離ローラ３０ｂに与えられるトルクは、送りローラ３０ａとの間にシート状のカード媒体が存在しない場合に、分離ローラ３０ｂとモータ３０ｃが送りローラ３０ａの回転に依存して、逆向きの矢印Ｂ方向に回転するよう、所定の大きさに設定される。
【００３２】
この状態で、投入口１２に１枚のカード媒体が投入されると、カード媒体は、送りローラ３０ａからの搬送力により、主搬送路３２に向けて搬送される。このとき、分離ローラ３０ｂとモータ３０ｃは、カード媒体との間の摩擦力により、軸の回転が逆となる向き（矢印Ｂ方向）、すなわち送りローラ３０ａと接する位置での外周の回転が等しくなる向きに、回転される。
【００３３】
これに対して、投入口１２に投入されたカード媒体が２枚以上で、少なくとも２枚のカード媒体が送りローラ３０ａと分離ローラ３０ｂとの間に重なり合った状態で搬送される（図４（ａ））と、カード媒体相互の間の摩擦力とカード媒体と各ローラとの間の摩擦力の差に起因して送りローラ３０ａに接しているカード媒体と分離ローラ３０ｂに接しているカード媒体との間すなわちシート状のカード媒体相互間で滑りが生じるため、分離ローラ３０ｂは、モータ３０ｃにより回転される方向（矢印Ａ方向）に回転されるか、送りローラ３０ａにより提供される逆向きのトルクによりモータ３０ｃの回転方向と逆向き（矢印Ｂ方向）に回転される速度が低下される（図４（ｂ））。従って、送りローラ３０ａと接しているカード媒体のみが主搬送路３２の方向に向けて搬送され、残りのカード媒体は、（分離ローラ３０ｂにより）投入口１２側に押し戻されるか、その位置で停止される。
【００３４】
分離ローラ３０ｂによりカード媒体が停止されることにより分離ローラ３０ｂと送りローラ３０ａとの間に存在するカード媒体が１枚のみとなると、分離ローラ３０ｂは、再び、送りローラ３０ａの回転に依存して逆の方向（矢印Ｂ方向）に回転される（図４（ｃ））。
【００３５】
換言すると、分離ローラ３０ｂには、モータ３０ｃにより、送りローラ３０ａの外周と接する位置において回転方向が送りローラ３０ａと逆向きとなる方向のトルクが与えられているので、送りローラ３０ａとの間のすき間に、２枚以上のカード媒体が案内された場合にのみ、モータ３０ｃにより定義される回転方向に回転されるか、あるいは回転が停止（釣り合い）、もしくは送りローラ３０ａにより逆向きに回転される速度が低下されることにより、カード媒体は、１枚ずつに分離される。
【００３６】
図５は、図３に示した分離機構３０の分離ローラ３０ｂを駆動するモータ３０ｃの駆動回路の一例を示す概略図である。
図５に示すように、分離ローラ３０ｂを所定速度で回転させるモータ３０ｃを、例えば定電流駆動回路５２を用いて、モータ３０ｃに供給する駆動電流値を最適に設定することにより、投入口１２（分離機構３０）に複数枚のカード媒体が投入された場合に、それぞれのカード媒体を１枚ずつに分離して主搬送路３２に搬送できる。
【００３７】
図６は、図３に示した分離機構３０の分離ローラ３０ｂの回転と、送りローラ３０ａと分離ローラ３０ｂとの間を搬送されるカード媒体の枚数との関係を説明するグラフである。
【００３８】
図６に示されるように、図５に示した定電流駆動回路５２から分離ローラ３０ｂを駆動するモータ３０ｃに、所定の大きさの駆動電流を供給している状態で、分離ローラ３０ｂが送りローラ３０ａの駆動力により逆回転している状態（区間Ａ）で、両ローラ間に２枚以上のカード媒体が搬送されると、図４（ａ）および図４（ｂ）を用いて既に説明したように、カード媒体相互の間の摩擦力とカード媒体と各ローラとの間の摩擦力の差に起因して送りローラ３０ａに接しているカード媒体と分離ローラ３０ｂに接しているカード媒体との間すなわちシート相互間で滑りが生じることにより、分離ローラ３０ｂの回転は、次第に低下され、所定の条件で反転（モータ３０ｃにより本来回転される方向の回転）に転じる（区間Ｂ）。
【００３９】
以下、送りローラ３０ａにより搬送されているカード媒体が両ローラ間を通過し、あるいは分離ローラにより２枚目のカード媒体が投入口１２側に押し戻されるか両ローラ間における噛み合いから開放される位置で停止されることで、分離ローラ３０ｂは、再び送りローラ３０ａからの回転力により、モータ３０ｃにより本来回転される方向と逆の方向に回転される（区間Ｃ）。
【００４０】
図７は、図３に示した分離機構３０の分離ローラ３０ｂの回転数を制御可能な逆回転制御回路の例を説明する概略図である。
図７に示すように、分離機構３０の分離ローラ３０ｂを回転させるモータ３０ｃに、抵抗素子５４を接続して送りローラ３０ａと接することにより回転されるモータ３０ｃをあたかも発電器のように作用させ、モータ３０ｃから発生される電力を、抵抗素子５４により消費することで、分離ローラ３０ｂの回転を抑えることができる。この構成によれば、図５に示したモータ駆動回路の例に比較して、分離機構３０に要求される部品コストを低減できる。なお、図７に示す例では、モータ３０ｃすなわち分離ローラ３０ｂの回転を逆転することはできないことから、分離機構３０に、２枚以上のカード媒体が搬送された場合に、そのカード媒体を分離するために必要となる時間は、図５に示した例に比較して僅かではあるが増大される。
【００４１】
図８は、図３に示した分離機構３０における分離速度を向上可能な、駆動回路の一例を示す概略図である。
図８に示されるように、分離ローラ３０ｂを所定速度で回転するモータ３０ｃは、第１のスイッチング素子６０と抵抗素子６２が直列に接続されたループと、第２のスイッチング素子６４とパルス状の電流を提供可能な定電流電源回路６６からなるループと、比較器６８による基準電圧ｒｅｆとの比較結果に応じて、第１のスイッチング素子６０、第２のスイッチング素子６４および定電流電源回路６６を動作させる制御ループからなる駆動回路により、所定の速度および回転方向で駆動される。
【００４２】
詳細には、モータ３０ｃが発電器として機能している（分離ローラ３０ｂが、送りローラ３０ａにより逆方向に回転されている）場合は、第２のスイッチング素子６４が切断状態であるので、モータ３０ｃにより生じた電力は、抵抗素子６２によって消費される。
【００４３】
一方、両ローラ間に、複数枚のカード媒体が搬送されると、第１のスイッチング素子６０を流れる電流の大きさすなわち抵抗素子６２を流れる電流の大きさが小さくなるため、比較器６８と抵抗素子６２との間の端子電圧が低下する。このことは、分離ローラ３０ｂが送りローラにより逆方向に回転される速度あるいは回転数が低下したこと（重なり合って搬送されたカード媒体のうちの送りローラ３０ａと接していないカード媒体が押し戻されるか、搬送が停止される状態）を示し、比較器６８に入力される基準電圧ｒｅｆよりも比較器６８と抵抗素子６２との間の端子電圧が所定の電圧よりも低くなった時点で、第１のスイッチング素子６０がオフ（切断状態）に切り替えられる。
【００４４】
同時に、第２のスイッチング素子６４がオン（通電）に切り替えられ、定電流電源回路６６から、パルス状の所定の大きさのモータ駆動電流がモータ３０ｃに供給される。
【００４５】
これにより、モータ３０ｃが逆転（本来回転される方向に回転）されて、分離ローラ３０ｂにより、重なり合って搬送されたカード媒体のうちの送りローラ３０ａと接していないカード媒体が投入口１２側に向けて押し戻される。なお、定電流電源回路６６からモータ３０ｃに供給されるモータ駆動電流は、パルス状であるから、モータ３０ｃは、断続的に本来回転される方向に回転され、送りローラ３０ａと接していないカード媒体が投入口１２側に向けて押し戻されて、両ローラ間にカード媒体が１枚のみとなった時点でモータ３０ｃへのモータ駆動電流の供給が一時的に停止され、送りローラ３０ａと接していないカード媒体が両ローラ間に搬送されると、再び定電流電源回路６６からモータ３０ｃに供給されるモータ駆動電流によりモータ３０ｃが本来回転される方向に回転される。
【００４６】
このように、分離ローラ３０ｂと送りローラ３０ａとの間に２枚以上のカード媒体が搬送されると、上述したように、定電流電源装置６６が断続して繰り返しオン／オフされることにより分離ローラ３０ｂに、送りローラ３０ａが回転される方向と逆向きの回転が発生されることから、重なり合って搬送されたカード媒体のうちの送りローラ３０ａと接していないカード媒体が確実に分離される。
【００４７】
図９は、図８に示した分離機構３０の分離ローラ３０ｂの回転と、送りローラ３０ａと分離ローラ３０ｂとの間を搬送されるカード媒体の枚数との関係を説明するグラフであり、上述したように、カード媒体相互の間の摩擦力とカード媒体と各ローラとの間の摩擦力の差に起因して送りローラ３０ａに接しているカード媒体と分離ローラ３０ｂに接しているカード媒体との間すなわちシート相互間で滑りが生じることにより、分離ローラ３０ｂの回転は、次第に低下され、所定の条件で反転（モータ３０ｃにより本来回転される方向の回転）に転じる（点Ａ）。
【００４８】
このとき、比較器６８を用いて、滑りの発生すなわち分離ローラ３０ｂの回転数の低下（点Ｂ）を検知して、モータ３０ｃに、モータ３０ｃを本来の回転方向に回転させるために定電流電源回路６６からモータ駆動電流を供給することで、両ローラ間に２枚以上のカード媒体が搬送された場合に、分離ローラ３０ｂを、瞬時に、２枚目のカード媒体を投入口１２側に押し戻すことのできる方向に回転させることができる。
【００４９】
これにより、分離機構３０に２枚以上のカード媒体が搬送された場合に、そのカード媒体を分離するために必要となる時間が低減され、高速度の分離が可能となる。
【００５０】
図１０は、図８に示した駆動回路を用いて送りローラ３０ａと分離ローラ３０ｂとの間に搬送されるカード媒体が両ローラ間に２枚以上搬送された場合の制御の一例を説明するフローチャートであり、図９を用いて説明したモータ３０ｃへの定電流電源回路６６からのモータ駆動電流の供給を、より詳細に説明するものである。なお、この方法によれば、分離ローラ３０ｂの回転数の変化から、２枚以上のカード媒体が重なり合ってローラ間に搬送されたことを検知すると同時に分離ローラ３０ｂの回転すなわちモータ３０ｃの回転を短時間で制御できることから、複数枚のカード媒体が重なり合った状態で搬送された場合に、それぞれのカード媒体の重なりを除去して１枚ずつに分離する速度が向上される。
【００５１】
図１０に示されるように、分離機構３０の分離ローラ３０ｂが所定方向に回転されている状態（Ｓ１）において、分離ローラ３０ｂを回転するモータ３０ｃの回転数（通過電流）が所定のレベル（大きさ）よりも小さいか否かをモータ３０ｃの回転数すなわち「通過電流 × 抵抗素子の抵抗値」により得られる電圧を比較器６８の一端に入力される基準電圧ｒｅｆと比較することにより、検知する（Ｓ２）。
【００５２】
ステップＳ２において、「通過電流 × 抵抗素子の抵抗値」により得られる電圧が基準電圧ｒｅｆに比較して所定割合だけ低くなった場合（Ｓ２−Ｙ）、第１のスイッチング素子６０がオフされるとともに第２のスイッチング素子６４がオンされ、定電流電源装置６６からのパルス状のモータ駆動信号（駆動電流）がモータ３０ｃに供給される。これにより、モータ３０ｃの回転数は、さらに低下され、分離ローラ３０ｂと送りローラ３０ａとの間を搬送されるカード媒体の状態（枚数）に依存して、最終的には、逆方向に回転されるか、回転が停止される（Ｓ３）。
【００５３】
ステップＳ３において、分離ローラ３０ｂが逆方向に回転されるか回転が停止されることにより、分離ローラ３０ｂと送りローラ３０ａとの間に向かって搬送されるカード媒体が２枚以上である場合には、送りローラ３０ａと接しているカード媒体のみが搬送され、それ以外のカード媒体は、分離ローラ３０ｂにより、押し戻されるか、ローラ３０ｂの近傍で停止される。一方、送りローラ３０ａと接しているカード媒体のみが搬送されて、送りローラ３０ａと分離ローラ３０ｂとの間に存在するカード媒体の枚数が１枚のみになると、分離ローラ３０ｂは、再び送りローラ３０ａの回転方向に依存して回転される。
【００５４】
ここで、両ローラ間に重なり合った状態で搬送されるカード媒体を効率よく、しかも高速度で分離するために、ステップＳ２−Ｙにおいてモータ３０ｃに逆方向の回転を可能とするモータ駆動電流が供給された後、定電流電源回路６６からモータ３０ｃに、パルス状のモータ駆動電流が所定時間毎に供給される（Ｓ４）。
【００５５】
以下、分離ローラ３０ｂの回転すなわちモータ３０ｃを流れる電流の大きさがモニタされ（Ｓ５）、送りローラ３０ａと接しているカード媒体のみが搬送されて、送りローラ３０ａと分離ローラ３０ｂとの間に存在するカード媒体の枚数が１枚のみとなったことを示すモータ駆動電流の極性反転すなわち定電流電源回路６６からモータ３０ｃに供給される駆動電流の大きさよりも、送りローラ３０ａの回転にともなって分離ローラ３０ｂの回転方向が変化されることによりモータ３０ｃから出力される電力（電流）が大きくなった時点で（Ｓ５−Ｙ）、第２のスイッチング素子６４がオフされ、定電流電源回路６６の出力が停止される。
【００５６】
このように、分離ローラ３０ｂを駆動するモータ３０ｃを流れる電流の変化をモニタし、分離ローラ３０ｂの回転の変化である分離ローラ３０ｂと送りローラ３０ａとの間に２枚以上のカード媒体が搬送されつつある状態を検知して、分離ローラ３０ｂの回転を、モータ３０ｃの加速により短時間で逆向きに切り替えることにより、分離機構３０に２枚以上のカード媒体が搬送された場合に、そのカード媒体を分離するために必要となる時間が低減され、高速度の分離が可能となる。なお、本発明のシート媒体分離装置は、自動改札装置のみならず、複数枚のシート状の媒体例えば紙葉類などを１枚ずつ分離して供給する現金自動預出入機や自動券売機に対しても用いることができる。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、トルクリミッタを用いることなく複数枚のシート媒体を高速度で分離可能なシート媒体分離装置およびそれを用いた自動改札装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態であるシート媒体分離装置が組み込まれる自動改札装置を示す概略図。
【図２】図１に示した自動改札装置の内部機構を示す概略図。
【図３】図１に示した自動改札装置におけるシート媒体分離装置の一例を示す概略図。
【図４】図３に示した分離装置により積層状態で投入されたシート媒体を分離する原理を説明する概略図。
【図５】図３に示した分離装置の分離ローラを駆動するモータの駆動回路の一例を示す概略図。
【図６】図３に示したシート媒体分離装置の動作の特徴を示すタイミングチャート。
【図７】図５に示した分離装置の駆動回路の別の実施の形態を示す概略図。
【図８】図３に示した分離装置とは異なるシート媒体分離装置の一例を示す概略図。
【図９】図８に示した分離装置の動作の特徴を示すタイミングチャート。
【図１０】図８に示した分離装置の制御の一例を説明するフローチャート。
【符号の説明】
２ …自動改札装置、
１０ …自動改札装置本体、
１２ …投入口、
１４ …排出口、
３０ …分離機構、
３０ａ…送りローラ、
３０ｂ…分離ローラ、
３０ｃ…駆動モータ、
５２ …定電流駆動回路、
５４ …抵抗素子、
６０ …第１のスイッチング素子、
６２ …抵抗素子、
６４ …第２のスイッチング素子、
６６ …定電流電源回路、
６８ …比較器。
【発明の属する技術分野】
この発明は、シート処理装置に適用されるシート媒体分離装置、および、交通機関等において乗車券等のシート媒体を１枚ずつ分離可能なシート媒体分離装置を有する自動改札装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道等の交通機関においては、利用者の駅構内への入場あるいは駅構内からの出場に際して、乗車券や定期券等に代表されるシート媒体に記録されている磁気情報に基づいて、料金の不足や有効期間の終了等を報知する自動改札装置が利用されている。
【０００３】
この種の自動改札装置は、利用者により投入された乗車券媒体（シート媒体）を排出口に向けて搬送する搬送装置、乗車券媒体に記録されている磁気情報を読み取る読取装置、読みとった磁気情報に基づいて利用者の駅構内への入場および駅構内からの出場の可否すなわち料金の不足や有効期間の終了等を検知して、入出場の可否を判定する判定処理装置、乗車券媒体に磁気情報を書き込む書き込み装置、必要に応じて投入された乗車券媒体に所定の穴を開けるパンチ装置および必要に応じて目視情報を印刷する印刷装置等を有し、特に、搬送装置には、連続してあるいは２枚以上がまとめて投入された場合に１枚ずつ分離する分離装置が一体に組み込まれている。
【０００４】
分離装置は、シート媒体を搬送するためにシート媒体に順方向の回転を与える搬送ローラと、２枚以上重なっているシート媒体の２枚目のシート媒体に逆方向の回転を与える分離（逆転）ローラとが互いにローラ面が接するよう配列された分離機構からなる。なお、分離ローラは、搬送ローラからの回転力に起因して、ローラ間にシート媒体が存在しない場合またはローラ間に案内されたシート媒体が１枚である場合には、外周面が搬送ローラの外周面と同じ方向（軸の回転は、搬送ローラと逆向き）に回転される。その一方で、トルクリミッタにより、搬送ローラと接するローラ面に作用するトルクが所定の大きさより小さい（シート媒体が２枚以上重なって搬送されるとシート媒体相互の接触面で滑りが生じるために搬送ローラから伝達される回転の影響を受けない）場合には、駆動機構からの回転力によりシート媒体が搬送方向と逆の方向（軸の回転は、搬送ローラと同一方向）に回転される。これにより、２枚以上重なったシート媒体は、１枚ずつに分離され、後段に引き続く、読取装置に向けて搬送される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、今日、異なる２以上の交通機関（会社）のそれぞれにおいて、自動改札装置が普及したことにより、利用可能な区間が連続した複数枚のシート媒体が同時に投入される例が多くなっている。
【０００６】
このため、分離機構に対して高速度の処理（分離）が要求されている。
しかしながら、上述したトルクリミッタにより分離ローラの回転方向を逆向きにする方法は、トルクリミッタの滑り（摩擦抵抗）を利用するものであるから、高速度の処理（分離）に適さない問題がある。
【０００７】
また、例えば自動改札装置においては、シート媒体が移動される速度すなわち搬送速度が高速となるから、トルクリミッタの耐久性が不足してメインテナンスもしくはトルクリミッタの交換の頻度が増大する問題がある。
この発明の目的は、トルクリミッタを用いることなく複数枚のシート媒体を高速度で分離可能なシート媒体分離装置および自動改札装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記問題点に基づきなされたもので、複数のシート媒体が積層された状態で投入可能なシート投入部と、このシート投入部に投入されたシート媒体を所定方向に搬送する搬送機構と、この搬送機構と前記シート投入部との間に配置され、前記シート投入部に投入されたシート媒体を前記搬送機構に向けて送り出す送りローラと、この送りローラの外周面と接しながら上記送りローラが回転される方向と同方向および逆方向に回転可能な分離ローラと、この分離ローラに、上記送りローラとの間にシート媒体が存在しない場合、または１枚のみのシート媒体が存在する場合、上記送りローラの回転に依存して、上記送りローラと接する位置において上記送りローラが回転される方向と同方向に回転し、上記送りローラとの間に２枚以上のシート媒体が存在する場合には、逆方向に回転する所定のトルクを印加するモータと、を含む分離機構と、を備え、上記モータは、上記送りローラの回転に依存して上記送りローラと接する位置において上記送りローラが回転される方向と逆方向に上記分離ローラが回転されて生じる電力を利用して上記送りローラと上記分離ローラとの間に搬送されるシート媒体の移動を停止させることを特徴とするシート媒体分離装置を提供するものである。
【０００９】
また、この発明は、投入口に投入されたシート媒体を一時的に保持する保持手段と、
この保持手段と一体的に構成され、前記保持手段に投入された複数枚のシート媒体を１枚ずつに分離する分離手段と、この分離手段により分離されたシート媒体を搬送する搬送手段と、この搬送手段により搬送されるシート媒体から磁気情報を読み取って、所定の規則に基づいて処理し、通路の開放あるいはシート媒体の料金の不足や有効期間の終了等を報知する改札処理手段と、を備え、
上記分離手段は、複数のシート媒体が積層された状態で投入可能なシート投入部と、このシート投入部に投入されたシート媒体を所定方向に搬送する搬送機構と、この搬送機構と前記シート投入部との間に配置され、前記シート投入部に投入されたシート媒体を前記搬送機構に向けて送り出す送りローラと、この送りローラの外周面と接しながら上記送りローラが回転される方向と同方向および逆方向に回転可能な分離ローラと、この分離ローラに、上記送りローラとの間にシート媒体が存在しない場合、または１枚のみのシート媒体が存在する場合、上記送りローラの回転に依存して、上記送りローラと接する位置において上記送りローラが回転される方向と同方向に回転し、上記送りローラとの間に２枚以上のシート媒体が存在する場合には、逆方向に回転する所定のトルクを印加するモータと、を含む分離機構と、を備え、上記モータは、上記送りローラの回転に依存して上記送りローラと接する位置において上記送りローラが回転される方向と逆方向に上記分離ローラが回転されて生じる電力を利用して上記送りローラと上記分離ローラとの間に搬送されるシート媒体の移動を停止させることを特徴とする自動改札装置を提供するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、この発明の実施の形態であるシート分離装置が組み込まれる自動改札装置を示す概略図である。
【００１２】
自動改札装置２は、複数枚の乗車券媒体すなわちシート状の磁気カード等の組み合わせ利用に対応できる複数枚型の自動改札装置である。
自動改札装置の本体１０には、駅構内への入場時または駅構内からの出場時に乗車券媒体が投入される投入口１２と、この投入口１２で受入れられた乗車券媒体を排出する排出口１４とがそれぞれ設けられている。なお、投入口１２には、複数枚の乗車券媒体の一括投入が可能である。この場合、複数枚の乗車券媒体の組み合わせとしては、定期乗車券と定期乗車券、普通乗車券と特急乗車券および定期乗車券と普通乗車券の他にプリペイドカードを組み合わせる例がある。また、排出口１４は、複数枚の乗車券媒体が一括投入された場合に、回収（集札）券を除く全ての券を一括排出が可能である。
【００１３】
投入口１２の近傍には、乗車券媒体の投入を阻止するためのシャッタ（図２参照）が設けられている。このシャッタは、乗車券媒体が投入されてから所定時間後に他の乗車券媒体投入を所定期間禁止する。このシャッタの働きにより、引き続く利用者により別の乗車券媒体が連続して投入されるのを防ぐ。
【００１４】
投入口１２の前方には、利用者に対して種々の案内を表示する投入口側表示部１６が設けられている。この投入口側表示部１６は、例えば、プリペイドカード等の残額を表示する。
【００１５】
排出口１４の前方には、利用者に対して種々の案内を表示する排出口側表示部１８が設けられている。
自動改札装置２の本体１０の側面部には、閉じることにより乗車券媒体の投入者の通行を阻止するドア部２０が設けられている。
【００１６】
自動改札装置２の本体１０の上部には、自動改札装置本体１０に対応する通路を区分する仕切となるフレーム２２が設けられている。このフレーム２２には、小児券の投入、無効券（後述）または異常券（後述）が投入されたこと、および機器の異常を知らせるための表示器２６が設けられている。
【００１７】
本体１０の側面部とフレーム２２には、利用者が通過したことおよび通過中の動作を検知する検知センサ２４が複数設けられている。検知センサ２４は、利用者の通過を検知するものであり、例えば透過型や反射型等が用いられる。
【００１８】
磁気シートである乗車券媒体は、普通乗車券、定期券、特急券、回数券、乗継券等の券類とプリペイドカード等のシート状のカード類とに分類される。このような乗車券媒体には所定の情報、例えば有効期限情報および乗車可能区間情報が所定の形式で磁気記録されている。
【００１９】
また、これらの乗車券媒体は、発券される際に、その表面または裏面に発券駅名、発券日時、有効期限等の情報が印刷される。なお、上述した乗車券媒体の中には、自動改札装置を通過する際、すなわちに利用者により自動改札装置に投入され、所定の処理が施されて排出される際に、例えば、入場記録（乗車駅情報）等の所定情報が（自動改札装置２内で）印刷されるものがある。すなわち、プリペイドカードに代表される料金一括先払い方式の乗車券媒体には、自動改札装置により、使用日時、自動改札装置を通過した駅名、プリペイドカードの残額等の情報が印刷される。また、回数券には、使用日時、改札処理時に自動改札装置を通過した駅名等の情報が印刷される。また、乗継券には、乗継時に自動改札装置を通過した乗継駅の駅名、途中下車際入場可能な旨のメッセージ等の情報が印刷される。
【００２０】
なお、無効券とは、他の乗車券媒体と組み合わせても使用できない券のことであり、例えば、有効期限切れの乗車券媒体がこれに該当する。また、異常券とは、自動改札装置で読み取ることができない券であり、例えば、記録形式の異なるクレジットカード、磁気記録が施されていない乗車券がこれに該当する。
【００２１】
図２は、図１に示した自動改札装置２の内部機構を示す概略図である。
投入口１２の下流側すなわち投入口１２の近傍には、所定期間の間、引き続く利用者からの投入口１２への新たな乗車券媒体の投入を禁止するシャッタ２８が設けられている。
【００２２】
シャッタ２８の下流側には、投入口１２に投入された乗車券媒体を保持し、１枚ずつ搬送可能とするために分離する分離機構３０が設けられている。
分離機構３０と排出口１４との間には、分離機構３０により分離された乗車券媒体を排出口１４に搬送する主搬送路３２が形成されている。
【００２３】
主搬送路３２には、乗車券媒体を搬送する搬送手段として機能する複数の搬送ローラおよび搬送ベルトが配置されている。なお、搬送ローラおよび搬送ベルトは、図示しないメインモータによって駆動される。
【００２４】
主搬送路３２には、分離機構３０により１枚ずつに分離されて主搬送路３２を搬送される乗車券媒体を整列する整列部３４が設けられている。整列部３４は、投入口１２に投入された乗車券媒体の所定方向を搬送方向とし、かつ任意の辺を基準として乗車券媒体を整列させる。
【００２５】
整列部３４の下流側には、乗車券媒体が、乗車券媒体の入場駅情報や料金情報等が印刷処理される表面を上に向けて、または表面が下に向いた状態のいづれの状態で投入された場合であっても記録されている磁気情報を読み取るための第１および第２（主搬送路３２を挟む一対）の読取ヘッド３６ａ，３６ｂが主搬送路３２に沿って設けられている。すなわち、乗車券媒体が表面投入された場合には乗車券媒体の磁気記録部が主搬送路３２の下を向くため、主搬送路３２の下方に設けられた読取ヘッド３６ｂによって磁気情報が読み取られる。また、乗車券媒体が裏面投入された場合には、乗車券媒体の磁気記録部が主搬送路３２の上を向くため、主搬送路３２の上方に設けられた読取ヘッド３６ａによって磁気情報が読み取られる。
【００２６】
読取ヘッド３６ａおよび３６ｂの下流側には、後段に設けられる１組のみの記録（印字）用ヘッドによる所定事項の書き込みを可能とするために搬送路３２により搬送されている乗車券媒体の表裏を揃えるために利用される反転部３８ａを含み、複数枚の組み合わせによる乗車券媒体の有効性、例えば、乗車可能区間が連続しているか否かをチェックするために、投入口１２（分離機構３０）に投入された全ての乗車券媒体を一時的に保留する第１保留部３８が設けられている。
【００２７】
第１保留部３８の下流側には、第１保留部３８から放出された乗車券媒体の裏面に設けられている磁気記録領域に所定の磁気情報を記録する書込ヘッド４０、書込ヘッド４０で記録された情報を確認する読取ヘッド４２、搬送されている乗車券媒体が普通乗車券等である場合に所定位置に改札済を示す穴を開けるパンチ装置４４、並びに搬送されている乗車券媒体が回数乗車券等である場合に、乗車駅名等を印刷する熱転写式の印刷用ヘッド４６等が順に配置されている。なお、パンチ装置４４と印刷用ヘッド４６とは、主搬送路３２から分岐された補助搬送路３２ａと主搬送路３２のそれぞれに、並列に設けられる。
【００２８】
主搬送路３２のさらに下流側には、排出口１４に向けて搬送される乗車券媒体を一括して排出口１４に排出するために、主搬送路３２を搬送される全ての乗車券媒体を一時的に保持する第２保留部４８が設けられている。なお、第２保留部４８には、詳述しない保留部、振分ゲート、券検知センサ等が設けられ、排出口１４に排出すべき全ての乗車券媒体が一時的に保留される一方で、回収すべき、例えば普通乗車券あるいは回数乗車券等は、後段に引き続く詳述しない回収部への搬送路５０に向けて分岐される。
【００２９】
図３は、図２に示した主搬送路３２に向けて、投入口１２に複数枚投入された乗車券媒体（シート状のカード媒体）を１枚ずつ分離して供給する分離機構３０を説明する概略図である。
【００３０】
図３に示されるように、分離機構３０は、搬送モータ３０ｄにより乗車券媒体を主搬送路３２に向けて搬送する方向に回転される第１のローラ（送りローラ）３０ａと、第１のローラ３０ａと外周面の一点が接するように第１のローラ３０ａに近接して配列された第２のローラ（分離ローラ）３０ｂを有する。
【００３１】
なお、乗車券媒体の搬送方向に回転している分離ローラ３０ｂは、この分離ローラ３０ｂに直結されたモータ３０ｃにより、送りローラ３０ａが回転される方向と同一の方向（外周の回転方向は逆向き）の矢印Ａの方向に回転される。すなわち、分離ローラ３０ｂには、送りローラ３０ａと接する位置で逆向きとなるトルクが与えられている。また、モータ３０ｃによって分離ローラ３０ｂに与えられるトルクは、送りローラ３０ａとの間にシート状のカード媒体が存在しない場合に、分離ローラ３０ｂとモータ３０ｃが送りローラ３０ａの回転に依存して、逆向きの矢印Ｂ方向に回転するよう、所定の大きさに設定される。
【００３２】
この状態で、投入口１２に１枚のカード媒体が投入されると、カード媒体は、送りローラ３０ａからの搬送力により、主搬送路３２に向けて搬送される。このとき、分離ローラ３０ｂとモータ３０ｃは、カード媒体との間の摩擦力により、軸の回転が逆となる向き（矢印Ｂ方向）、すなわち送りローラ３０ａと接する位置での外周の回転が等しくなる向きに、回転される。
【００３３】
これに対して、投入口１２に投入されたカード媒体が２枚以上で、少なくとも２枚のカード媒体が送りローラ３０ａと分離ローラ３０ｂとの間に重なり合った状態で搬送される（図４（ａ））と、カード媒体相互の間の摩擦力とカード媒体と各ローラとの間の摩擦力の差に起因して送りローラ３０ａに接しているカード媒体と分離ローラ３０ｂに接しているカード媒体との間すなわちシート状のカード媒体相互間で滑りが生じるため、分離ローラ３０ｂは、モータ３０ｃにより回転される方向（矢印Ａ方向）に回転されるか、送りローラ３０ａにより提供される逆向きのトルクによりモータ３０ｃの回転方向と逆向き（矢印Ｂ方向）に回転される速度が低下される（図４（ｂ））。従って、送りローラ３０ａと接しているカード媒体のみが主搬送路３２の方向に向けて搬送され、残りのカード媒体は、（分離ローラ３０ｂにより）投入口１２側に押し戻されるか、その位置で停止される。
【００３４】
分離ローラ３０ｂによりカード媒体が停止されることにより分離ローラ３０ｂと送りローラ３０ａとの間に存在するカード媒体が１枚のみとなると、分離ローラ３０ｂは、再び、送りローラ３０ａの回転に依存して逆の方向（矢印Ｂ方向）に回転される（図４（ｃ））。
【００３５】
換言すると、分離ローラ３０ｂには、モータ３０ｃにより、送りローラ３０ａの外周と接する位置において回転方向が送りローラ３０ａと逆向きとなる方向のトルクが与えられているので、送りローラ３０ａとの間のすき間に、２枚以上のカード媒体が案内された場合にのみ、モータ３０ｃにより定義される回転方向に回転されるか、あるいは回転が停止（釣り合い）、もしくは送りローラ３０ａにより逆向きに回転される速度が低下されることにより、カード媒体は、１枚ずつに分離される。
【００３６】
図５は、図３に示した分離機構３０の分離ローラ３０ｂを駆動するモータ３０ｃの駆動回路の一例を示す概略図である。
図５に示すように、分離ローラ３０ｂを所定速度で回転させるモータ３０ｃを、例えば定電流駆動回路５２を用いて、モータ３０ｃに供給する駆動電流値を最適に設定することにより、投入口１２（分離機構３０）に複数枚のカード媒体が投入された場合に、それぞれのカード媒体を１枚ずつに分離して主搬送路３２に搬送できる。
【００３７】
図６は、図３に示した分離機構３０の分離ローラ３０ｂの回転と、送りローラ３０ａと分離ローラ３０ｂとの間を搬送されるカード媒体の枚数との関係を説明するグラフである。
【００３８】
図６に示されるように、図５に示した定電流駆動回路５２から分離ローラ３０ｂを駆動するモータ３０ｃに、所定の大きさの駆動電流を供給している状態で、分離ローラ３０ｂが送りローラ３０ａの駆動力により逆回転している状態（区間Ａ）で、両ローラ間に２枚以上のカード媒体が搬送されると、図４（ａ）および図４（ｂ）を用いて既に説明したように、カード媒体相互の間の摩擦力とカード媒体と各ローラとの間の摩擦力の差に起因して送りローラ３０ａに接しているカード媒体と分離ローラ３０ｂに接しているカード媒体との間すなわちシート相互間で滑りが生じることにより、分離ローラ３０ｂの回転は、次第に低下され、所定の条件で反転（モータ３０ｃにより本来回転される方向の回転）に転じる（区間Ｂ）。
【００３９】
以下、送りローラ３０ａにより搬送されているカード媒体が両ローラ間を通過し、あるいは分離ローラにより２枚目のカード媒体が投入口１２側に押し戻されるか両ローラ間における噛み合いから開放される位置で停止されることで、分離ローラ３０ｂは、再び送りローラ３０ａからの回転力により、モータ３０ｃにより本来回転される方向と逆の方向に回転される（区間Ｃ）。
【００４０】
図７は、図３に示した分離機構３０の分離ローラ３０ｂの回転数を制御可能な逆回転制御回路の例を説明する概略図である。
図７に示すように、分離機構３０の分離ローラ３０ｂを回転させるモータ３０ｃに、抵抗素子５４を接続して送りローラ３０ａと接することにより回転されるモータ３０ｃをあたかも発電器のように作用させ、モータ３０ｃから発生される電力を、抵抗素子５４により消費することで、分離ローラ３０ｂの回転を抑えることができる。この構成によれば、図５に示したモータ駆動回路の例に比較して、分離機構３０に要求される部品コストを低減できる。なお、図７に示す例では、モータ３０ｃすなわち分離ローラ３０ｂの回転を逆転することはできないことから、分離機構３０に、２枚以上のカード媒体が搬送された場合に、そのカード媒体を分離するために必要となる時間は、図５に示した例に比較して僅かではあるが増大される。
【００４１】
図８は、図３に示した分離機構３０における分離速度を向上可能な、駆動回路の一例を示す概略図である。
図８に示されるように、分離ローラ３０ｂを所定速度で回転するモータ３０ｃは、第１のスイッチング素子６０と抵抗素子６２が直列に接続されたループと、第２のスイッチング素子６４とパルス状の電流を提供可能な定電流電源回路６６からなるループと、比較器６８による基準電圧ｒｅｆとの比較結果に応じて、第１のスイッチング素子６０、第２のスイッチング素子６４および定電流電源回路６６を動作させる制御ループからなる駆動回路により、所定の速度および回転方向で駆動される。
【００４２】
詳細には、モータ３０ｃが発電器として機能している（分離ローラ３０ｂが、送りローラ３０ａにより逆方向に回転されている）場合は、第２のスイッチング素子６４が切断状態であるので、モータ３０ｃにより生じた電力は、抵抗素子６２によって消費される。
【００４３】
一方、両ローラ間に、複数枚のカード媒体が搬送されると、第１のスイッチング素子６０を流れる電流の大きさすなわち抵抗素子６２を流れる電流の大きさが小さくなるため、比較器６８と抵抗素子６２との間の端子電圧が低下する。このことは、分離ローラ３０ｂが送りローラにより逆方向に回転される速度あるいは回転数が低下したこと（重なり合って搬送されたカード媒体のうちの送りローラ３０ａと接していないカード媒体が押し戻されるか、搬送が停止される状態）を示し、比較器６８に入力される基準電圧ｒｅｆよりも比較器６８と抵抗素子６２との間の端子電圧が所定の電圧よりも低くなった時点で、第１のスイッチング素子６０がオフ（切断状態）に切り替えられる。
【００４４】
同時に、第２のスイッチング素子６４がオン（通電）に切り替えられ、定電流電源回路６６から、パルス状の所定の大きさのモータ駆動電流がモータ３０ｃに供給される。
【００４５】
これにより、モータ３０ｃが逆転（本来回転される方向に回転）されて、分離ローラ３０ｂにより、重なり合って搬送されたカード媒体のうちの送りローラ３０ａと接していないカード媒体が投入口１２側に向けて押し戻される。なお、定電流電源回路６６からモータ３０ｃに供給されるモータ駆動電流は、パルス状であるから、モータ３０ｃは、断続的に本来回転される方向に回転され、送りローラ３０ａと接していないカード媒体が投入口１２側に向けて押し戻されて、両ローラ間にカード媒体が１枚のみとなった時点でモータ３０ｃへのモータ駆動電流の供給が一時的に停止され、送りローラ３０ａと接していないカード媒体が両ローラ間に搬送されると、再び定電流電源回路６６からモータ３０ｃに供給されるモータ駆動電流によりモータ３０ｃが本来回転される方向に回転される。
【００４６】
このように、分離ローラ３０ｂと送りローラ３０ａとの間に２枚以上のカード媒体が搬送されると、上述したように、定電流電源装置６６が断続して繰り返しオン／オフされることにより分離ローラ３０ｂに、送りローラ３０ａが回転される方向と逆向きの回転が発生されることから、重なり合って搬送されたカード媒体のうちの送りローラ３０ａと接していないカード媒体が確実に分離される。
【００４７】
図９は、図８に示した分離機構３０の分離ローラ３０ｂの回転と、送りローラ３０ａと分離ローラ３０ｂとの間を搬送されるカード媒体の枚数との関係を説明するグラフであり、上述したように、カード媒体相互の間の摩擦力とカード媒体と各ローラとの間の摩擦力の差に起因して送りローラ３０ａに接しているカード媒体と分離ローラ３０ｂに接しているカード媒体との間すなわちシート相互間で滑りが生じることにより、分離ローラ３０ｂの回転は、次第に低下され、所定の条件で反転（モータ３０ｃにより本来回転される方向の回転）に転じる（点Ａ）。
【００４８】
このとき、比較器６８を用いて、滑りの発生すなわち分離ローラ３０ｂの回転数の低下（点Ｂ）を検知して、モータ３０ｃに、モータ３０ｃを本来の回転方向に回転させるために定電流電源回路６６からモータ駆動電流を供給することで、両ローラ間に２枚以上のカード媒体が搬送された場合に、分離ローラ３０ｂを、瞬時に、２枚目のカード媒体を投入口１２側に押し戻すことのできる方向に回転させることができる。
【００４９】
これにより、分離機構３０に２枚以上のカード媒体が搬送された場合に、そのカード媒体を分離するために必要となる時間が低減され、高速度の分離が可能となる。
【００５０】
図１０は、図８に示した駆動回路を用いて送りローラ３０ａと分離ローラ３０ｂとの間に搬送されるカード媒体が両ローラ間に２枚以上搬送された場合の制御の一例を説明するフローチャートであり、図９を用いて説明したモータ３０ｃへの定電流電源回路６６からのモータ駆動電流の供給を、より詳細に説明するものである。なお、この方法によれば、分離ローラ３０ｂの回転数の変化から、２枚以上のカード媒体が重なり合ってローラ間に搬送されたことを検知すると同時に分離ローラ３０ｂの回転すなわちモータ３０ｃの回転を短時間で制御できることから、複数枚のカード媒体が重なり合った状態で搬送された場合に、それぞれのカード媒体の重なりを除去して１枚ずつに分離する速度が向上される。
【００５１】
図１０に示されるように、分離機構３０の分離ローラ３０ｂが所定方向に回転されている状態（Ｓ１）において、分離ローラ３０ｂを回転するモータ３０ｃの回転数（通過電流）が所定のレベル（大きさ）よりも小さいか否かをモータ３０ｃの回転数すなわち「通過電流 × 抵抗素子の抵抗値」により得られる電圧を比較器６８の一端に入力される基準電圧ｒｅｆと比較することにより、検知する（Ｓ２）。
【００５２】
ステップＳ２において、「通過電流 × 抵抗素子の抵抗値」により得られる電圧が基準電圧ｒｅｆに比較して所定割合だけ低くなった場合（Ｓ２−Ｙ）、第１のスイッチング素子６０がオフされるとともに第２のスイッチング素子６４がオンされ、定電流電源装置６６からのパルス状のモータ駆動信号（駆動電流）がモータ３０ｃに供給される。これにより、モータ３０ｃの回転数は、さらに低下され、分離ローラ３０ｂと送りローラ３０ａとの間を搬送されるカード媒体の状態（枚数）に依存して、最終的には、逆方向に回転されるか、回転が停止される（Ｓ３）。
【００５３】
ステップＳ３において、分離ローラ３０ｂが逆方向に回転されるか回転が停止されることにより、分離ローラ３０ｂと送りローラ３０ａとの間に向かって搬送されるカード媒体が２枚以上である場合には、送りローラ３０ａと接しているカード媒体のみが搬送され、それ以外のカード媒体は、分離ローラ３０ｂにより、押し戻されるか、ローラ３０ｂの近傍で停止される。一方、送りローラ３０ａと接しているカード媒体のみが搬送されて、送りローラ３０ａと分離ローラ３０ｂとの間に存在するカード媒体の枚数が１枚のみになると、分離ローラ３０ｂは、再び送りローラ３０ａの回転方向に依存して回転される。
【００５４】
ここで、両ローラ間に重なり合った状態で搬送されるカード媒体を効率よく、しかも高速度で分離するために、ステップＳ２−Ｙにおいてモータ３０ｃに逆方向の回転を可能とするモータ駆動電流が供給された後、定電流電源回路６６からモータ３０ｃに、パルス状のモータ駆動電流が所定時間毎に供給される（Ｓ４）。
【００５５】
以下、分離ローラ３０ｂの回転すなわちモータ３０ｃを流れる電流の大きさがモニタされ（Ｓ５）、送りローラ３０ａと接しているカード媒体のみが搬送されて、送りローラ３０ａと分離ローラ３０ｂとの間に存在するカード媒体の枚数が１枚のみとなったことを示すモータ駆動電流の極性反転すなわち定電流電源回路６６からモータ３０ｃに供給される駆動電流の大きさよりも、送りローラ３０ａの回転にともなって分離ローラ３０ｂの回転方向が変化されることによりモータ３０ｃから出力される電力（電流）が大きくなった時点で（Ｓ５−Ｙ）、第２のスイッチング素子６４がオフされ、定電流電源回路６６の出力が停止される。
【００５６】
このように、分離ローラ３０ｂを駆動するモータ３０ｃを流れる電流の変化をモニタし、分離ローラ３０ｂの回転の変化である分離ローラ３０ｂと送りローラ３０ａとの間に２枚以上のカード媒体が搬送されつつある状態を検知して、分離ローラ３０ｂの回転を、モータ３０ｃの加速により短時間で逆向きに切り替えることにより、分離機構３０に２枚以上のカード媒体が搬送された場合に、そのカード媒体を分離するために必要となる時間が低減され、高速度の分離が可能となる。なお、本発明のシート媒体分離装置は、自動改札装置のみならず、複数枚のシート状の媒体例えば紙葉類などを１枚ずつ分離して供給する現金自動預出入機や自動券売機に対しても用いることができる。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、トルクリミッタを用いることなく複数枚のシート媒体を高速度で分離可能なシート媒体分離装置およびそれを用いた自動改札装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態であるシート媒体分離装置が組み込まれる自動改札装置を示す概略図。
【図２】図１に示した自動改札装置の内部機構を示す概略図。
【図３】図１に示した自動改札装置におけるシート媒体分離装置の一例を示す概略図。
【図４】図３に示した分離装置により積層状態で投入されたシート媒体を分離する原理を説明する概略図。
【図５】図３に示した分離装置の分離ローラを駆動するモータの駆動回路の一例を示す概略図。
【図６】図３に示したシート媒体分離装置の動作の特徴を示すタイミングチャート。
【図７】図５に示した分離装置の駆動回路の別の実施の形態を示す概略図。
【図８】図３に示した分離装置とは異なるシート媒体分離装置の一例を示す概略図。
【図９】図８に示した分離装置の動作の特徴を示すタイミングチャート。
【図１０】図８に示した分離装置の制御の一例を説明するフローチャート。
【符号の説明】
２ …自動改札装置、
１０ …自動改札装置本体、
１２ …投入口、
１４ …排出口、
３０ …分離機構、
３０ａ…送りローラ、
３０ｂ…分離ローラ、
３０ｃ…駆動モータ、
５２ …定電流駆動回路、
５４ …抵抗素子、
６０ …第１のスイッチング素子、
６２ …抵抗素子、
６４ …第２のスイッチング素子、
６６ …定電流電源回路、
６８ …比較器。
Claims (4)
- 複数のシート媒体が積層された状態で投入可能なシート投入部と、
このシート投入部に投入されたシート媒体を所定方向に搬送する搬送機構と、
この搬送機構と前記シート投入部との間に配置され、前記シート投入部に投入されたシート媒体を前記搬送機構に向けて送り出す送りローラと、この送りローラの外周面と接しながら上記送りローラが回転される方向と同方向および逆方向に回転可能な分離ローラと、この分離ローラに、上記送りローラとの間にシート媒体が存在しない場合、または１枚のみのシート媒体が存在する場合、上記送りローラの回転に依存して、上記送りローラと接する位置において上記送りローラが回転される方向と同方向に回転し、上記送りローラとの間に２枚以上のシート媒体が存在する場合には、逆方向に回転する所定のトルクを印加するモータと、を含む分離機構と、
を備え、
上記モータは、上記送りローラの回転に依存して上記送りローラと接する位置において上記送りローラが回転される方向と逆方向に上記分離ローラが回転されて生じる電力を利用して上記送りローラと上記分離ローラとの間に搬送されるシート媒体の移動を停止させることを特徴とするシート媒体分離装置。 - 複数のシート媒体が積層された状態で投入可能なシート投入部と、
このシート投入部に投入されたシート媒体を所定方向に搬送する搬送機構と、
この搬送機構と前記シート投入部との間に配置され、前記シート投入部に投入されたシート媒体を前記搬送機構に向けて送り出す送りローラと、この送りローラの外周面と接しながら上記送りローラが回転される方向と同方向および逆方向に回転可能な分離ローラと、この分離ローラに、上記送りローラとの間にシート媒体が存在しない場合、または１枚のみのシート媒体が存在する場合、上記送りローラの回転に依存して、上記送りローラと接する位置において上記送りローラが回転される方向と同方向に回転し、上記送りローラとの間に２枚以上のシート媒体が存在する場合には、逆方向に回転する所定のトルクを印加するモータと、を含む分離機構と、
を備え、
上記モータは、上記送りローラの回転に依存して上記送りローラと接する位置において上記送りローラが回転される方向と同方向に上記分離ローラが回転されて生じる電力に基づいて、定電流電源装置による駆動の開始および停止が制御されることを特徴とするシート媒体分離装置。 - 投入口に投入されたシート媒体を一時的に保持する保持手段と、
この保持手段と一体的に構成され、前記保持手段に投入された複数枚のシート媒体を１枚ずつに分離する分離手段と、
この分離手段により分離されたシート媒体を搬送する搬送手段と、
この搬送手段により搬送されるシート媒体から磁気情報を読み取って、所定の規則に基づいて処理し、通路の開放あるいはシート媒体の料金の不足や有効期間の終了等を報知する改札処理手段と、を備え、
上記分離手段は、
複数のシート媒体が積層された状態で投入可能なシート投入部と、
このシート投入部に投入されたシート媒体を所定方向に搬送する搬送機構と、
この搬送機構と前記シート投入部との間に配置され、前記シート投入部に投入されたシート媒体を前記搬送機構に向けて送り出す送りローラと、この送りローラの外周面と接しながら上記送りローラが回転される方向と同方向および逆方向に回転可能な分離ローラと、この分離ローラに、上記送りローラとの間にシート媒体が存在しない場合、または１枚のみのシート媒体が存在する場合、上記送りローラの回転に依存して、上記送りローラと接する位置において上記送りローラが回転される方向と同方向に回転し、上記送りローラとの間に２枚以上のシート媒体が存在する場合には、逆方向に回転する所定のトルクを印加するモータと、を含む分離機構と、
を備え、
上記モータは、上記送りローラの回転に依存して上記送りローラと接する位置において上記送りローラが回転される方向と逆方向に上記分離ローラが回転されて生じる電力を利用して上記送りローラと上記分離ローラとの間に搬送されるシート媒体の移動を停止させることを特徴とする自動改札装置。 - 投入口に投入されたシート媒体を一時的に保持する保持手段と、
この保持手段と一体的に構成され、前記保持手段に投入された複数枚のシート媒体を１枚ずつに分離する分離手段と、
この分離手段により分離されたシート媒体を搬送する搬送手段と、
この搬送手段により搬送されるシート媒体から磁気情報を読み取って、所定の規則に基づいて処理し、通路の開放あるいはシート媒体の料金の不足や有効期間の終了等を報知する改札処理手段と、を備え、
上記分離手段は、
複数のシート媒体が積層された状態で投入可能なシート投入部と、
このシート投入部に投入されたシート媒体を所定方向に搬送する搬送機構と、
この搬送機構と前記シート投入部との間に配置され、前記シート投入部に投入されたシート媒体を前記搬送機構に向けて送り出す送りローラと、この送りローラの外周面と接しながら上記送りローラが回転される方向と同方向および逆方向に回転可能な分離ローラと、この分離ローラに、上記送りローラとの間にシート媒体が存在しない場合、または１枚のみのシート媒体が存在する場合、上記送りローラの回転に依存して、上記送りローラと接する位置において上記送りローラが回転される方向と同方向に回転し、上記送りローラとの間に２枚以上のシート媒体が存在する場合には、逆方向に回転する所定のトルクを印加するモータと、を含む分離機構と、
を備え、
上記モータは、上記送りローラの回転に依存して上記送りローラと接する位置において上記送りローラが回転される方向と同方向に上記分離ローラが回転されて生じる電力に基づいて、定電流電源装置による駆動の開始および停止が制御されることを特徴とする自動改札装置。
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