CN102297849B - 摩擦系数估计设备和摩擦系数估计方法 - Google Patents

Abstract

公开了摩擦系数估计设备和摩擦系数估计方法。一种摩擦系数估计设备被配置为通过向所述表面照射光并检测反射光的镜面反射光成分和漫反射光强度来估计片形介质表面的摩擦系数。所述摩擦系数估计设备包括照射单元，包括第一照射单元和第二照射单元；镜面反射光接收单元包括第一镜面反射光接收单元，接收反射光的第一镜面反射光成分并检测第一镜面反射光强度，第二镜面反射光接收单元，接收反射光的第二镜面反射光成分并检测第二镜面反射光强度；以及漫反射光接收单元，接收反射光的漫反射光成分并检测漫反射光强度；以及控制单元，根据第一反射光强度系数和第二反射光强度系数，估计所述表面的摩擦系数。

Description

摩擦系数估计设备和摩擦系数估计方法

相关申请的交叉引用

本申请基于2010年6月22日提交的2010-141979号日本专利申请，并要求以其作为优先权基础，其全部内容在此引用作为参考。

技术领域

本发明涉及摩擦系数估计设备和摩擦系数估计方法。

背景技术

按照惯例，已经提出了处置片形介质的各种设备，比如图像读取装置和图像形成装置。在已公开的日本专利申请H2-138805中，已经公开的技术涉及平滑度测量设备和包括所述平滑度测量设备的记录装置，检测单元检测目标表面的反射光，再根据检测结果测量目标表面的平滑度。

处置片形介质时，优选的是了解介质的摩擦系数。例如，在一片接一片地从多片叠放的片形介质分离介质并送入的介质送入单元中，如果能够以根据介质摩擦系数的分离力进行分离送入，就有可能抑制介质的双片送入。

所以，本发明的目标是提供能够估计片形介质摩擦系数的摩擦系数估计设备和摩擦系数估计方法。

发明内容

本发明的目的是至少部分解决常规技术中的问题。

根据本发明的一方面，摩擦系数估计设备包括照射单元，它包括第一照射单元，以第一入射角向片形介质的表面上照射光，和第二照射单元，以不同于所述第一入射角的第二入射角向所述介质的表面上照射光；镜面反射光接收单元，它包括第一镜面反射光接收单元，接收当从所述第一照射单元发射的光在所述表面反射时获得的反射光的第一镜面反射光成分并检测表明所述第一镜面反射光成分的强度的第一镜面反射光强度，和第二镜面反射光接收单元，接收当从所述第二照射单元发射的光在所述表面反射时获得的反射光的第二镜面反射光成分并检测表明所述第二镜面反射光成分的强度的第二镜面反射光强度；漫反射光接收单元，接收当从所述照射单元发射的光在所述表面反射时获得的反射光的漫反射光成分并检测表明所述漫反射光成分的强度的漫反射光强度；以及控制单元，根据第一反射光强度系数和第二反射光强度系数，估计所述表面的摩擦系数，其中，所述第一反射光强度系数是当所述第一照射单元将光照射在所述表面上时所述漫反射光强度与所述第一镜面反射光强度的比值，而所述第二反射光强度系数是当所述第二照射单元将光照射在所述表面上时所述漫反射光强度与所述第二镜面反射光强度的比值。

根据本发明的另一方面，摩擦系数估计方法包括第一过程，以第一倾斜角向片形介质的表面上照射光并检测当在所述表面反射光时获得的反射光的镜面反射光强度和漫反射光强度；第二过程，以不同于所述第一倾斜角的第二倾斜角向所述介质的表面上照射光并检测当在所述表面反射光时获得的反射光的镜面反射光强度和漫反射光强度；以及第三过程，根据在所述第一过程检测的所述漫反射光强度与所述镜面反射光强度的比值和在所述第二过程检测的所述漫反射光强度与所述镜面反射光强度的比值，估计所述表面的摩擦系数。

连同附图考虑阅读以下本发明目前优选实施例的详细说明将会更好地理解本发明以上的和其他的目的、特征、优点以及技术和工业重要性。

附图说明

图1是根据本发明第一个实施例包括摩擦系数估计设备的图像读取装置的剖面图；

图2是根据第一个实施例的摩擦系数估计设备的框图；

图3是根据第一个实施例的测量单元的透视图；

图4是根据第一个实施例的测量单元的剖面图；

图5描绘了根据第一个实施例的测量单元的平面部分；

图6描绘了测量单元中入射光与反射光之间的关系；

图7是根据第一个实施例的第一反射光强度系数和静摩擦系数的测量值表；

图8是根据第一个实施例的第二反射光强度系数和静摩擦系数的测量值表；

图9是根据第一个实施例的第三反射光强度系数和静摩擦系数的测量值表；

图10是根据第一个实施例对各种纸片计算的伪反射光强度系数表；

图11是根据第一个实施例的反射光强度系数测量值与静摩擦系数测量值之间的关系图；

图12是根据第一个实施例的静摩擦系数的测量值和估计结果的图示；

图13是根据第一个实施例的纸片类型与反射光强度系数增长率之间的关系图；

图14是根据第一个实施例的各种纸片的反射光强度系数增长率表；

图15是根据第一个实施例的反射光强度系数增长率与校正值之间的关系图；

图16是根据第一个实施例校正前后的静摩擦系数的测量值和静摩擦系数的估计值的图示；

图17是根据第一个实施例校正后的静摩擦系数的估计值和静摩擦系数的测量值的图示；

图18是根据第一个实施例估计静摩擦系数的操作流程图；

图19是根据第一个实施例的纸片表面粗糙度与静摩擦系数之间关系的图示；

图20是根据第一个实施例的纸片光泽度与表面粗糙度之间关系的图示；

图21是根据第一个实施例的纸片光泽度与静摩擦系数之间关系的图示；

图22是根据第二个实施例的第一反射光强度系数与静摩擦系数的估计值的对应关系表；

图23是根据第二个实施例的第一反射光强度系数、静摩擦系数的测量值以及静摩擦系数的估计值的表格。

具体实施方式

以下将参考附图详细解释根据本发明的摩擦系数估计设备和摩擦系数估计方法的示范实施例。本发明不限于这些实施例。下面这些实施例的组件可以包括本领域的技术人员将容易从这些公开实施例设想的组件以及实质上等效于在这些实施例中公开的组件。

本发明的第一个实施例参考图1至图21进行解释。第一个实施例涉及摩擦系数估计设备和摩擦系数估计方法。图1是根据第一个实施例包括摩擦系数估计设备的图像读取装置的剖面图。图2是根据第一个实施例的摩擦系数估计设备的框图。图3是根据第一个实施例的摩擦系数估计设备的测量单元的透视图。图4是该测量单元的剖面图。图5描绘了测量单元的平面部位。

图1显示的摩擦系数估计设备101是估计片形介质S即纸片形式介质S的表面摩擦系数的设备。摩擦系数估计设备101被应用到比如打印机的图像形成装置、比如扫描仪和传真机的图像读取装置、商用印刷机以及处置片形介质的其他类型装置。例如在第一个实施例中，解释了在摩擦系数估计设备101被安装在图像读取装置100上以估计在介质送入单元1的托盘2上叠放的片形介质S的摩擦系数的情况。例如，片形介质包括要被扫描的片形材料比如原稿或名片，或者片形记录介质比如打印纸以及要被传送的片形材料比如明信片和信封。在下面的说明中，片形介质S被简称为“纸片S”。

介质送入单元1包括托盘2和分离机构3。托盘2是容纳多叠纸片S的介质叠放架。托盘2包括面朝上的安置面2a。托盘2的安置面2a向后方向上向上倾斜。多片纸片S，后文称纸片S以叠放的形式被安放在安置面2a上。分离机构3被安排在传送方向Y1上安置面2a的下游侧。分离机构3是一片接一片地分离在安置面2a上叠放的纸片S并传送所分离纸片的机构。被分离机构3分离的纸片S由传送滚轮4和排出滚轮5在传送方向Y1上传送。传送滚轮4被安排在传送方向Y1上分离机构3的下游侧。被分离机构3分离并从托盘2发送的纸片S由传送滚轮4在传送方向Y1上传送。成像单元9被安排在传送方向Y1上传送滚轮4与排出滚轮5之间。成像单元9捕获被传送纸片S的图像并产生纸片S的图像数据。由成像单元9捕获了图像数据的纸片S被排出滚轮5排出图像读取装置100之外。通过一片接一片地分离在托盘2上叠放的纸片S并由介质送入单元1传送所分离的纸片S，以及通过由成像单元9以依次方式捕获纸片S的图像，就以连贯的方式执行纸片S的图像读取。

从托盘2送入纸片S时，分离机构3被配置为将若干纸片S分离为单片纸片S以避免纸片S的双片送入，并且一片接一片地传送所分离的纸片S。作为分离并传送纸片S的方法，已经公知摩擦分离板系统、反向滚轮系统、反向皮带系统、减速滚轮系统、门控滚轮系统等。在这个实施例中，作为示例解释采用摩擦分离板系统的分离机构3的配置。

分离机构3包括拾取滚轮31、分离单元32和驱动单元33。拾取滚轮31是由摩擦与托盘2上的纸片S接触并旋转以在传送方向上送入纸片S的滚轮。也就是，拾取滚轮31接触传送目标纸片S，它是分离机构3下一次要从叠放的纸片S中分离并传送的纸片S，并且通过其旋转送入传送目标纸片。拾取滚轮31例如以具有大摩擦力的材料比如泡沫橡胶以圆柱形状形成。

拾取滚轮31被安排在传送方向Y1的下游侧安置面2a的边缘部位。换言之，拾取滚轮31被安排在传送滚轮4侧的安置面2a的边缘部位。拾取滚轮31的中心轴位于安置面2a的下方，即其上安置了纸片S的安置面2a的相对侧。拾取滚轮31的中心轴沿着安置面2a的宽度方向延伸。拾取滚轮31的外圆周表面位于从安置面2a的平面延伸的平面上。在第一个实施例中，拾取滚轮31的外圆周表面从安置面2a朝向叠放着纸片S的一侧稍微地突起。利用这种配置，在安置面2a上叠放的纸片S中最下面一片，即在安置面2a上叠放的纸片S底部的纸片S与拾取滚轮31的外圆周表面在其底面接触，它是纸片S面向安置面2a侧的表面。

分离单元32包括分离垫321和压力控制单元322。分离垫321与纸片S接触以产生摩擦并施加力以抑制纸片S在传送方向上移动。分离垫321是与几乎要连同传送目标纸片被送入的其他纸片S接触的分离构件，以产生摩擦通过分离其他纸片S和传送目标纸片S而防止纸片S的双片送入。分离垫321例如是由橡胶制成的平板型或板型构件形成。当分离垫321与其他纸片S接触时，分离垫321能够向其他纸片S施加摩擦力，它大于其他纸片S与传送目标纸片之间的摩擦力。

分离垫321被安排在拾取滚轮31侧相对的一侧，跨越从安置面2a的平面延伸的平面，并且在与安置面2a正交的法线方向上面向拾取滚轮31的圆周面。压力控制单元322使分离垫321压向拾取滚轮31的圆周面。利用这种配置，当拾取滚轮31不传送纸片时，分离垫321便处于与拾取滚轮31的圆周面接触的状态。压力控制单元322例如具有一个弹簧机构，作为使分离垫321压向拾取滚轮31的机构。压力控制单元322通过控制使分离垫321偏向拾取滚轮31的弹簧机构的偏离力，来调整分离垫321对纸片S的压力。压力控制单元322由控制单元7驱动和控制。

驱动单元33是驱动拾取滚轮31的传动机构，包括电机M和减速机构。驱动单元33也由控制单元7控制。电机M经由减速机构被链接到拾取滚轮31。当电机M旋转时，电机M的旋转便被减速机构减速并被传递到拾取滚轮31，从而驱动拾取滚轮31旋转。由电机M驱动而旋转的拾取滚轮31的旋转方向是与纸片S接触的圆周面在传送方向上从上游侧向下游侧移动的方向。换言之，与旋转的拾取滚轮31接触的纸片S在传送方向上通过拾取滚轮31的圆周面接收向下游侧的力。由拾取滚轮31在传送方向上传送的纸片S被发送到传送滚轮4，在拾取滚轮31与分离垫321之间通过。介质送入单元1是底部拾取送入系统的送入单元，它以顺序的方式从在托盘2上叠放的若干纸片S的底部送出所述纸片S。

当驱动单元33驱动拾取滚轮31旋转时，不仅在底部的纸片S，也就是传送目标纸片，与拾取滚轮31接触被送入，而且由于纸片S与其他纸片S之间的摩擦力等，其他纸片S也可能随着在底部的纸片S被发送。在第一个实施例中，与拾取滚轮31接触而被发送的纸片S已经被定义为传送目标纸片。此外，在重叠方式下没有与拾取滚轮31接触而与传送目标纸片一起被发送的纸片S被定义为分离目标纸片。后文中，“多片纸片S”被称为“若干纸片S”，在若干纸片S中包括的纸片被称为“纸片S”。

当分离目标纸片在拾取滚轮31与分离垫321之间通过时，它与分离垫321接触以产生摩擦。因为分离垫321与分离目标纸片之间的摩擦力大于若干纸片S之间的摩擦力，所以分离目标纸片与传送目标纸片分离。分离机构3中分离纸片S的分离能力，即分离的可靠性，基本上由保持纸片S的传送负载与使分离垫321压向纸片S的压力之间的平衡确定。传送负载是例如分离垫321的摩擦力/摩擦系数。在第一个实施例中，以与分离在托盘2中叠放的纸片S的难度相对应的适当压力，使分离垫321压向拾取滚轮31。利用这种配置，仅有传送目标纸片在拾取滚轮31与分离垫321之间通过，防止了纸片S的双片送入。

适于从叠放的纸片S组中分离单一纸片S即传送目标纸片的分离力根据分离纸片S的难度而变化。从其他纸片S分离纸片S，也就是从分离目标纸片分离传送目标纸片时，对纸片S的分离力由确定分离机构3的操作或状态的物理量来确定。在第一个实施例中，由压力控制单元322使分离垫321压向拾取滚轮31的压力被作为分离力控制。分离纸片S的难度与该纸片S的摩擦系数尤其是静摩擦系数有关。所以，为了以适当的方式在分离机构3中进行纸片S的分离和传送，期望根据纸片S的静摩擦系数设置纸片S的分离力。

如果预先确定了要在托盘2中叠放的纸片S的类型，便有可能根据纸片S预先设置该分离力，不过，如果介质送入单元1被安装在例如图像读取装置100上，就能够使用各种类型的纸片S，这意味着无法预先确定在托盘2上叠放的纸片S是哪种类型。不仅如此，存在着具有不同分离纸片S难度的纸片S被混在纸片S的组中的情况。所以，为了抑制纸片S的双片送入并以适当的方式进行纸片S的分离和传送，期望在纸片S的分离力上反映出在托盘2上叠放的纸片S的静摩擦系数，尤其是在托盘的底部并且下一次要被分离并传送纸片S的静摩擦系数。

在第一个实施例中，有可能由摩擦系数估计设备101估计在托盘2上叠放纸片的静摩擦系数。然后根据估计的摩擦系数设置分离机构3的分离力。利用这种配置，有可能利用适合纸片S的分离力一片接一片地分离和传送纸片S。

纸片S的摩擦系数是表面特征，比如纸片S的表面粗糙度、表面强度和材料所引起的表面物理现象，确切地说，纸片S的摩擦系数被理解为极大地取决于纸片S的表面粗糙度。不仅如此，正如以下的解释，纸片S的表面特征与该纸片S表面上的反光特征有关系。

图19是纸片S表面粗糙度Ra与纸片S间静摩擦系数μs之间的关系图，图20是纸片S的光泽度与纸片S的表面粗糙度Ra之间的关系图，而图21是纸片S的光泽度与纸片S间静摩擦系数μs之间的关系图。静摩擦系数μs表明相同类型的纸片S叠放时，彼此接触的纸片S之间的静摩擦系数。如图19至图21所示，在纸片S的表面粗糙度Ra、相同类型的纸片之间的静摩擦系数μs以及纸片S的光泽度之间存在着相关性。例如，如图21所示，存在着以下关系：具有相对高光泽度的一组光泽型涂层纸片中的纸片S间静摩擦系数μs小于具有相对低光泽度的一组无涂层纸片中的纸片S间静摩擦系数μs。所以，如果预先存储了纸片S光泽度的测量值与纸片S间静摩擦系数μs之间的相关性，就有可能通过检测在托盘2中叠放纸片S的光泽度估计纸片S间静摩擦系数μs。

例如，通过预先存储图21所示的相关曲线所对应的公式或表，就有可能根据纸片S光泽度的检测结果估计纸片S之间的静摩擦系数μs。并且通过根据估计的静摩擦系数μs控制分离机构的分离力，就有可能比在使用分离机构3的始终如一分离力的情况更适宜地执行纸片S的分离。根据第一个实施例的摩擦系数估计设备101根据纸片S表面反射的光的反射光强度，估计纸片S之间的静摩擦系数μs，反射光强度与纸片S的光泽度和平滑度，或者表面粗糙度Ra有关。如图1所示，摩擦系数估计设备101包括测量该纸片S的反射光强度的测量单元6和根据测量单元6测量的反射光强度，估计该纸片S之间静摩擦系数μs的控制单元7。

测量单元6将光照射下一次要被分离的底部纸片S，并且测量从纸片S表面反射的反射光的镜面反射光成分或常规的反射光成分，以及漫反射光成分。如图1所示，测量单元6被安排在传送方向上所述托盘2的下游侧位置。传送方向下游侧托盘2的边缘部位被定位在图像读取装置100的外壳8中。测量单元6被部署在托盘2位于外壳8内部的部位。测量单元6被固定到具有安置面2a表面的平板构件2b。

如图3和图4所示，测量单元6的主体60以半圆柱形状形成。即主体60形成的形状是将某圆柱以包括中轴线平面切割成两个而获得。例如，通过切割平面所对应的平面部位60a位于与托盘2的安置面2a相同的平面内，并且主体60的弧形部位60c从这个平面朝向与叠放纸片S侧对立侧突出，主体60被固定到托盘2，即平板构件2b。也就是，主体60的平面部位60a位于靠近下一次要被分离的纸片S表面的位置，它是纸片S的底部表面，使其面向下一次要被分离的纸片S的底部表面。在第一个实施例中，通过使其轴的方向与传送方向一致，主体60被固定到托盘2。后文中，“纸片S的表面”表示“纸片S的底部表面”。

如图4所示，测量单元6包括关于主体60的中轴线以径向方式安排的第一照射单元61a、第二照射单元61b、第三照射单元61c、第一镜面反射光接收单元62a、第二镜面反射光接收单元62b、第三镜面反射光接收单元62c和漫反射光接收单元63。如图2所示，从图中未显示的电源向第一照射单元61a、第二照射单元61b、第三照射单元61c、第一镜面反射光接收单元62a、第二镜面反射光接收单元62b、第三镜面反射光接收单元62c以及漫反射光接收单元63提供电压Vcc。照射单元61a、61b和61c的每一个单元，镜面反射光接收单元62a、62b和62c的每一个单元以及漫反射光接收单元63都被安排在主体60轴线方向上的同一位置。也就是，照射单元61a、61b和61c的光轴，镜面反射光接收单元62a、62b和62c的光轴以及漫反射光接收单元63的光轴都在与主体60的轴线方向正交的平面上。

第一照射单元61a、第二照射单元61b和第三照射单元61c的每一个都是将光发射到纸片S表面上的照射单元，并且包括例如发光二极管(LED)。照射单元61a、61b和61c的每一个都可以发射在红外区域中某波长具有峰值的光线，或者在其他谱带比如可见光区域中某波长具有峰值的光线。当照射单元61a、61b和61c的每一个发射在红外区域中某波长具有峰值的光线时，能够降低纸片S和印刷图像的颜色的影响，即可见光区域中反射光成分的影响。在这种情况下，具有的优点在于测量单元6能够准确地测量来自面向测量单元60平面部位60a的纸片S(后文中，要被测量的纸片S)的反射光强度。

第一照射单元61a、第二照射单元61b和第三照射单元61c以彼此不同的入射角，将光照射到要被测量的纸片S的表面上。第一照射单元61a、第二照射单元61b和第三照射单元61c的光轴方向彼此在主体60的圆弧中心交叉。也就是，第一照射单元61a、第二照射单元61b和第三照射单元61c的每一个都被安排为将光照射到共同的照射目标部位。

第一照射单元61a光轴方向的倾角θa、第二照射单元61b光轴方向的倾角θb以及第三照射单元61c光轴方向的倾角θc彼此不同。倾角θ是以轴方向观看时光轴方向与正交于平面部位60a的半径方向形成的夹角。换言之，倾角θ是在通过主体60的圆弧中心并正交于平面部位60a的半径方向与光轴的方向之间形成的圆弧的中心角。倾角θa、θb和θc都以相同方式定义。在以下解释中，正交于平面部位60a的半径方向被称为“参考半径方向”。在参考半径方向上，倾角θ是零度。第一照射单元61a的倾角θa小于第二照射单元61b的倾角θb。所以，由第一照射单元61a对要被测量的纸片S所发射的光的入射角θa小于由第二照射单元61b对要被测量的纸片S所发射的光的入射角θb。第三照射单元61c的入射角θc小于第一照射单元61a的入射角θa。所以，由第三照射单元61c对要被测量的纸片S所发射的光的入射角θc小于由第一照射单元61a对要被测量的纸片S所发射的光的入射角θa。

第一镜面反射光接收单元62a、第二镜面反射光接收单台62b和第三镜面反射光接收单元62c都是镜面反射光接收单元，它们接收从第一照射单元61a、第二照射单元61b和第三照射单元61c发射的光分别在要被测量的纸片S的表面反射时获得的反射光的镜面反射光成分。镜面反射光接收单元62a、62b和62c的每一个都是传感器，比如光敏晶体管，它检测表明镜面反射光成分的强度的反射光强度。第一镜面反射光接收单元62a接收从第一照射单元61a发射的光在要被测量的纸片S的表面反射时获得的镜面反射光的镜面反射光成分，并且检测镜面反射光的强度。第一镜面反射光接收单元62a被安排在以轴方向观察时关于参考半径方向的线与第一照射单元61a对称的位置。也就是，第一镜面反射光接收单元62a被安排在跨越参考半径方向的第一照射单元61a的相对侧，并且第一镜面反射光接收单元62a的光轴方向的倾角是θa，与第一照射单元61a的光轴方向的倾角相同。

同样，第二镜面反射光接收单元62b接收从第二照射单元61b发射的光在要被测量的纸片S的表面反射时获得的镜面反射光的镜面反射光成分，并且检测镜面反射光的强度。第二镜面反射光接收单元62b被安排在以轴方向观察时关于参考半径方向的线与第二照射单元61b对称的位置。也就是，第二镜面反射光接收单元62b被安排在跨越参考半径方向的第二照射单元61b的相对侧，并且第二镜面反射光接收单元62b的光轴方向的倾角是θb，与第二照射单元61b的光轴方向的倾角相同。

同样，第三镜面反射光接收单元62c接收从第三照射单元61c发射的光在要被测量的纸片S的表面反射时获得的镜面反射光的镜面反射光成分，并且检测镜面反射光的强度。第三镜面反射光接收单元62c被安排在以轴方向观察时关于参考半径方向的线与第三照射单元61c对称的位置。也就是，第三镜面反射光接收单元62c被安排在跨越参考半径方向的第三照射单元61c的相对侧，并且第三镜面反射光接收单元62c的光轴方向的倾角是θb，与第三照射单元61c的光轴方向的倾角相同。

漫反射光接收部件63接收反射光的漫反射光成分，该反射光的漫反射光成分是通过从第一照射单元61a、第二照射单元61b和第三照射单元61c发射的光在要被测量的纸片S的表面反射获得的。漫反射光接收部件63是传感器，比如光敏晶体管，它检测表明接收的漫反射光成分的强度的漫反射光强度。漫反射光接收部件63的光轴方向是参考半径方向，即倾角为0度的方向。

在主体60中，分别沿着照射单元61a、61b和61c，镜面反射光接收单元62a、62b和62c以及漫反射光接收单元的光轴方向，在半径方向形成了穿透主体60的若干通孔。如图4和图5所示，这些通孔在圆弧中心形成的开口部位60b彼此沟通。从照射单元61a、61b和61c发射的光线经由开口部位60b从对应的通孔发射到纸片S上。在纸片S反射的反射光从开口部位60b穿过镜面反射光接收单元62a、62b和62c以及漫反射光接收单元63的对应通孔到达它们。通过使发射到要被测量的纸片S上的光线和在要被测量的纸片S反射的反射光线以以上方式穿过它们对应的通孔，提高了检测反射光强度的准确度。

在第一个实施例中，第一照射单元61a和第一镜面反射光接收单元62a的倾角θa是50度，第二照射单元61b和第二镜面反射光接收单元62b的倾角θb是75度，而第三照射单元61c和第三镜面反射光接收单元62c的倾角θc是25度。漫反射光接收单元63的倾角θ是0度。不过这些倾角θ不限于以上值。

图6描绘了测量单元6中纸片S的入射光与反射光之间的关系。测量单元6能够以选择方式从第一照射单元61a、第二照射单元61b或第三照射单元61c向要被测量的纸片S照射光。第一照射单元61a、第二照射单元61b和第三照射单元61c向其照射光的要被测量的纸片S是多片叠放纸片S底部的纸片S，即下一次要被分离机构3分离的纸片S，也就是传送目标纸片。从第一照射单元61a照射光时，第一照射单元61a以倾角θa向要被测量的纸片S的表面照射光L1。在此时，第二照射单元61b和第三照射单元61c不照射光。从第一照射单元61a照射的光L1在要被测量的纸片S的表面反射。第一镜面反射光接收单元62a接收反射光的镜面反射光成分，并且输出表示镜面反射光强度F1，即镜面反射光的强度的信号。镜面反射光强度F1对应第一镜面反射光强度。不仅如此，漫反射光接收单元63也接收垂直于纸片S方向上的漫反射光成分，并且输出表示漫反射光强度F0，即漫反射光的强度的信号。从第一照射单元61a照射的光L1的倾角θa对应于第一入射角。

从第二照射单元61b照射光时，第二照射单元61b以倾角θb向要被测量的纸片S的表面照射光L2。在此时，第一照射单元61a和第三照射单元61c不照射光。从第二照射单元61b照射的光L2在要被测量的纸片S的表面反射。第二镜面反射光接收单元62b接收反射光的镜面反射光成分，并且输出表示镜面反射光强度F2，即镜面反射光的强度的信号。镜面反射光强度F2对应第二镜面反射光强度。不仅如此，漫反射光接收单元63也接收垂直于要被测量纸片S方向上的漫反射光成分，并且输出表示漫反射光强度F0，即漫反射光的强度的信号。从第二照射单元61b照射的光L2的倾角θb对应于第二入射角。

从第三照射单元61c照射光时，第三照射单元61c以倾角θc向纸片S的表面照射光L3。在此时，第一照射单元61a和第二照射单元61b不照射光。从第三照射单元61c照射的光L3在要被测量的纸片S的表面反射。第三镜面反射光接收单元62c接收反射光的镜面反射光成分，并且输出表示镜面反射光强度F3，即镜面反射光的强度的信号。镜面反射光强度F3对应第三镜面反射光强度。不仅如此，漫反射光接收单元63也接收垂直于要被测量纸片S方向上的漫反射光成分，并且输出表示漫反射光强度F0，即漫反射光的强度的信号。从第三照射单元61c照射的光L3的倾角θc对应于第三入射角。

图2所示的控制单元7根据测量单元6的检测结果，估计纸片S的静摩擦系数，并且根据静摩擦系数的估计值，控制分离机构3中纸片S的分离力。控制单元7包括，例如具有电子控制单元(ECU)的控制设备。控制单元7具有反射光强度系数计算单元71、伪反射光强度系数计算单元72、摩擦系数估计单元73、估计值校正单元74以及分离力控制单元75的功能。控制单元7经由I/O 76，即输入/输出单元76与图像读取装置100的每个组件交换信号。

控制单元7经由输入/输出部件76与照射单元61a、61b和61c的每一个、镜面反射光接收单元62a、62b和62c的每一个以及漫反射光接收单元63交换信号。不仅如此，控制单元7还经由输入/输出部件76与驱动单元33和压力控制单元322交换信号。

反射光强度系数计算单元71根据测量单元6的输出信号计算反射光强度系数η。反射光强度系数η表示从照射单元向要被测量纸片S照射的并从纸片S反射的光的漫反射光成分与镜面反射光成分的比值。例如，从第一照射单元61a照射光时，反射光强度系数η是漫反射光强度F0与镜面反射光强度F1的比值，即F0/F1。在以下的解释中，在第一照射单元61a照射光而第二照射单元61b和第三照射单元61c不照射光的状态下所获取的反射光强度系数η被定义为第一反射光强度系数ηa，在第二照射单元61b照射光而第一照射单元61a和第三照射单元61c不照射光的状态下所获取的反射光强度系数η被定义为第二反射光强度系数ηb，而在第三照射单元61c照射光而第一照射单元61a和第二照射单元61b不照射光的状态下所获取的反射光强度系数η被定义为第三反射光强度系数ηc。

反射光强度系数η与若干纸片S间的静摩擦系数μs之间存在着相关性，它类似于图21所示的纸片S的光泽度与静摩擦系数μs之间的关系。所以，有可能根据反射光强度系数η的测量值与纸片S间的静摩擦系数μs之间的相关性，从反射光强度系数η的计算结果估计纸片S之间的静摩擦系数μs。图7至图9是分别以倾角θa、θb和θc的反射光强度系数η和纸片S之间静摩擦系数μs的测量值表。

图7是以倾角θa对各种纸片S的第一反射光强度系数ηa和静摩擦系数μs的测量值表，图8是以倾角θb对各种纸片S的第二反射光强度系数ηb和静摩擦系数μs的测量值表，而图9是以倾角θc对各种纸片S的第三反射光强度系数ηc和静摩擦系数μs的测量值表。在第一个实施例中，各种纸片S是如各种类型的纸张。

伪反射光强度系数计算单元72计算伪反射光强度系数ηs。伪反射光强度系数ηs是当假设光以预定的倾角θs照射到纸片S上时反射光强度系数η的估计值。该预定的倾角θs是为了测量纸片S的表面反射率比如纸片S的光泽度时所照射光的一般倾角θ，并且对应于预定的入射角。例如，预定的倾角θs可以是从60度到70度范围内的角度。在第一个实施例中，根据第一照射单元61a以倾角θa＝50°的第一反射光强度系数ηa以及第二照射单元61b以倾角θa＝75°的第二反射光强度系数ηb，估计在光线以倾角θs＝67°(度)照射到要被测量的纸片S上时的伪反射光强度系数ηs。确切地说，使用下面的公式(1)能够从算术上获得伪反射光强度系数ηs。以这种方式，根据多个照射单元以不同倾角θ所计算的反射光强度系数η，计算伪反射光强度系数ηs。

ηs＝(ηa+2ηb)/3    (1)

图10是使用公式(1)对各种纸片如各种类型的纸张所计算的伪反射光强度系数ηs的表。根据计算伪反射光强度系数ηs的方法，有可能根据不同于预定倾角θs的倾角θa和倾角θb的反射光强度系数η获得伪反射光强度系数ηs。所以，即使无法将照射单元或镜面反射光接收单元安排在预定倾角θs的位置时，也有可能根据假设当以预定倾角θs为入射角照射在纸片S的表面时获得的反射光强度系数η来估计纸片S之间的静摩擦系数。

摩擦系数估计单元73根据伪反射光强度系数ηs计算纸片S的静摩擦系数。图11是67度倾角的反射光强度系数η的测量值与纸片S之间静摩擦系数μs测量值之间的关系图。在图11所示图的横轴上，反射光强度系数η朝向轴方向的右侧减弱。如图11所示，在反射光强度系数η与纸片S间的静摩擦系数之间可见明确的相关性。例如，通过获取如图11所示的反射光强度系数η与纸片间静摩擦系数μs之间的相关曲线，有可能根据此相关曲线和伪反射光强度系数ηs估计静摩擦系数。在第一个实施例中，通过根据倾角为67度的伪反射光强度系数ηs估计纸片S之间的静摩擦系数，提高对静摩擦系数估计的准确度。

图12是根据纸片S间的纸片间静摩擦系数的测量值和各种纸片S的反射光强度系数η估计静摩擦系数的结果图。图12所示的对比示例表明在仅仅根据从第一照射单元61a以倾角θa＝50°照射光时的第一反射光强度系数ηa计算静摩擦系数估计值的情况下所得到的估计值。也就是，对比示例显示了根据以倾角θa＝50°的第一反射光强度系数ηa的测量值与纸片S间静摩擦系数的测量值获得的相关曲线估计纸片S之间静摩擦系数获得的估计结果。某示例表明根据以预定倾角θs＝67°的伪反射光强度系数ηs和图11所示相关曲线估计的纸片S之间静摩擦系数的估计值。对比此示例的估计值和所述对比示例的估计值时，在此示例中提高了静摩擦系数大的纸片S的静摩擦系数估计值的准确度。

如上所述，通过根据伪反射光强度系数ηs估计静摩擦系数，能够提高纸片S之间静摩擦系数估计的准确度。如图11所示，在有光泽涂层的纸张组和无涂层的纸张组中，通过将反射光强度系数η与纸片S之间的静摩擦系数以具有高准确度的单一相关曲线相关联，估计静摩擦系数的准确度尤其高。不过，在中等光泽的区域(非涂层的纸张组与有光泽涂层的纸张组之间的光泽区域)中，有其性质偏离所述纸片S组的相关曲线的纸片S，比如薄的非涂层的平滑纸张，在日本称为usukuchimozo-shi或usumozo纸。这种薄的非涂层的平滑纸张为非涂层纸，其上由超级压光机压光进行了强光泽度处理。

在图10中，与伪反射光强度系数ηs的幅度有关的等级和与纸片S之间静摩擦系数μs的幅度有关的等级基本上彼此匹配。不过，在由薄的非涂层平滑纸张代表的中等光泽度区域中，伪反射光强度系数ηs的等级存在着中断。也就是发现中等光泽度区域中的纸片S关于静摩擦系数μs和相关的表面特征，具有异常的反射光强度性质。反射光强度的性质是，例如包括照射光的倾角θ与反射光强度或反射光强度系数之间关系，以及反射光强度或反射光强度系数关于光的倾角θ变化的变化程度。

在根据第一个实施例的摩擦系数估计设备101中，进行了静摩擦系数估计值的校正，使得对即使具有偏离相关曲线的反射光强度特征的纸片S也能够适宜地获取静摩擦系数。静摩擦系数估计值的校正由估计值校正单元74执行。估计值校正单元74校正由摩擦系数评估单元73计算出的纸片S的静摩擦系数的估计值。如以下参考图13至图15的解释，估计值校正单元74根据彼此不同的倾角θb和θc的反射光强度系数ηb和ηc的比值(ηc/ηb)，校正静摩擦系数的估计值。利用这种操作，即使对于具有纸张的反射光强度性质的纸片S，比如薄的非涂层平滑纸张，也有可能以适宜的方式估计静摩擦系数。

第三反射光强度系数ηc与第二反射光强度系数ηb的比值ηc/ηb表明当照射光的倾角θ从大角度变化到小角度时反射光强度系数η的增加程度。在以下解释中，比值ηc/ηb，反射光强度系数η的增加程度，也被称为“反射光强度系数η增长率ηc/ηb”。因为高光泽度的纸片S趋于具有大的反射光强度系数增长率ηc/ηb，所以有可能以简单的方式提取纸片S的性质。

图13显示了纸片S的类型与反射光强度系数增长率ηc/ηb之间的关系。在图13所示图的横轴上，纸片S的静摩擦系数向左方减小而向右方增大。图14是各种纸片S的反射光强度系数增长率ηc/ηb的数值表。正如从图13和图14清楚可见，轻量涂层纸和铜版纸的反射光强度系数的增长率ηc/ηb尤其高，而作为其他类型纸片S的一般趋势，随着静摩擦系数的增加，反射光强度系数增长率ηc/ηb降低。不过显而易见，薄的非涂层平滑纸则不是这样的情况，它显示出高的反射光强度系数增长率ηc/ηb。薄的非涂层平滑纸不如有光泽涂层纸那么光泽，也不如非涂层纸张比如普通纸那么无光泽。换言之，薄的非涂层平滑纸具有中等水平的光泽度，即薄的非涂层平滑纸处于中等光泽区域。在第一个实施例中，集中到中等光泽度纸片S比如薄的非涂层平滑纸显示了与其他非涂层纸张组或有光泽涂层纸张组不同的反射光强度系数增长率ηc/ηb的事实，对中等光泽纸片S的静摩擦系数进行了校正。

确切地说，估计值校正单元74根据反射光强度系数的增长率ηc/ηb执行对静摩擦系数添加校正值的校正。图15是反射光强度系数增长率ηc/ηb与静摩擦系数校正值之间的关系图。如图15所示，校正值作为正态分布曲线给出。正态分布曲线的平均值是中等光泽区域中纸片S比如薄的非涂层平滑纸的反射光强度系数增长率ηc/ηb区域中的值，例如被设置为大约为“8”的值，它是薄的非涂层平滑纸的反射光强度系数增长率ηc/ηb。不仅如此，还假设这条正态分布曲线对中等光泽纸片S以外的纸片S基本上不进行校正。换言之，在中等光泽纸片S以外的纸片S比如非涂层纸张组或有光泽类型涂层纸张组的反射光强度系数的增长率ηc/ηb的区域中，在正态分布曲线中，校正值为零或基本上为零。例如，对具有低增长率ηc/ηb(＜4)的纸片S组和具有高增长率ηc/ηb(＞12)纸片S组的校正值为零或基本上为零。

通过以上方式对静摩擦系数估计值的校正，提高了静摩擦系数估计的准确度。图16是静摩擦系数的测量值和校正前后的静摩擦系数的估计值的图，而图17是校正后的静摩擦系数的估计值和静摩擦系数的测量值的表。在图16中，示例(校正前)表明在估计值校正单元74执行校正之前的静摩擦系数的估计值，而示例(校正后)表明在估计值校正单元74执行校正之后的静摩擦系数的估计值。如图16和图17所示，通过估计值校正单元74执行校正，对于中等光泽纸的薄的非涂层平滑纸的静摩擦系数的估计准确度得到了提高。

分离力控制单元75根据纸片S的静摩擦系数的校正后估计值，优化了分离机构3的分离力。

下面参考图18解释根据第一个实施例的分离力的控制。图18是根据第一个实施例估计纸片S之间静摩擦系数μs的操作流程图。流程图的控制流以规则的间隔被重复执行，或者在每次发布估计静摩擦系数的指令时执行。发布估计静摩擦系数的指令例如在处理纸片S的装置中在开始处理目标纸片S之前，处理纸片S的装置如，比如打印机的图像形成装置、比如扫描仪和传真机的图像读取装置、商用印刷机以及处置片形介质的其他类型装置，如以上介绍。在根据第一个实施例的图像读取装置100中，估计纸片S的静摩擦系数μs在分离机构3开始分离并传送下一片要被分离的纸片S之前执行。

首先，在步骤ST1，反射光强度系数计算单元71以倾角θ＝θa测量镜面反射光强度F1和漫反射光强度F0(1)。漫反射光强度F0(1)表明当以倾角θ＝θa照射的光L1被照射到纸片S上时由漫反射光接收单元63接收的漫反射光成分的反射光强度。在第一照射单元61a照射光L1，而第二照射单元61b和第三照射单元61c不照射光L2和光L3的状态下，反射光强度系数计算单元71使第一镜面反射光接收单元62a和漫反射光接收单元63分别检测镜面反射光强度F1和漫反射光强度F0(1)。反射光强度系数计算单元71分别根据第一镜面反射光接收单元62a和漫反射光接收单元63的输出信号，获取镜面反射光强度F1和漫反射光强度F0(1)。

之后，在步骤ST2，反射光强度系数计算单元71计算以倾角θ＝θa的第一反射光强度系数ηa。反射光强度系数计算单元71根据在步骤ST1获取的镜面反射光强度F1和漫反射光强度F0(1)，使用以下公式(2)来计算第一反射光强度系数ηa。

ηa＝F0(1)/F1    (2)

之后，在步骤ST3，反射光强度系数计算单元71以倾角θ＝θb测量镜面反射光强度F2和漫反射光强度F0(2)。漫反射光强度F0(2)表明当以倾角θ＝θb照射的光L2被照射到纸片S上时由漫反射光接收单元63接收的漫反射光成分的反射光强度。在第二照射单元61b照射光L2，而第一照射单元61a和第三照射单元61c不照射光L1和L3的状态下，反射光强度系数计算单元71使第二镜面反射光接收单元62b和漫反射光接收单元63分别检测镜面反射光强度F2和漫反射光强度F0(2)。反射光强度系数计算单元71分别根据第二镜面反射光接收单元62b和漫反射光接收单元63的输出信号，获取镜面反射光强度F2和漫反射光强度F0(2)。

之后，在步骤ST4，反射光强度系数计算单元71计算以倾角θ＝θb的第二反射光强度系数ηb。反射光强度系数计算单元71根据在步骤ST3获取的镜面反射光强度F2和漫反射光强度F0(2)，使用以下公式(3)计算第二反射光强度系数ηb。

ηb＝F0(2)/F2    (3)

之后，在步骤ST5，反射光强度系数计算单元71以倾角θ＝θc测量镜面反射光强度F3和漫反射光强度F0(3)。漫反射光强度F0(3)表明当以倾角θ＝θc照射的光L3被照射到纸片S上时由漫反射光接收单元63接收的漫反射光成分的反射光强度。在第三照射单元61c照射光L3，而第一照射单元61a和第二照射单元61b不照射光L1和L2的状态下，反射光强度系数计算单元71使第三镜面反射光接收单元62c和漫反射光接收单元63分别检测镜面反射光强度F3和漫反射光强度F0(3)。反射光强度系数计算单元71分别根据第三镜面反射光接收单元62c和漫反射光接收单元63的输出信号，获取镜面反射光强度F3和漫反射光强度F0(3)。

之后，在步骤ST6，反射光强度系数计算单元71计算以倾角θ＝θc的第三反射光强度系数ηc。反射光强度系数计算单元71根据在步骤ST5获取的镜面反射光强度F3和漫反射光强度F0(3)，使用以下公式(4)计算第三反射光强度系数ηc。

ηa＝F0(3)/F3    (4)

之后，在步骤ST7，伪反射光强度系数计算单元72计算伪反射光强度系数ηs。伪反射光强度系数计算单元72根据在步骤ST2计算出的第一反射光强度系数ηa和在步骤ST4计算出的第二反射光强度系数ηb计算伪反射光强度系数ηs。伪反射光强度系数计算单元72使用例如公式(1)计算伪反射光强度系数ηs。

之后，在步骤ST8，摩擦系数估计单元73计算静摩擦系数的估计值。摩擦系数评估单元73根据在步骤ST7计算出的伪反射光强度系数ηs，估计下一次要被分离的纸片S的静摩擦系数。控制单元7预先存储了图11所示的相关曲线所对应的图，即表明反射光强度系数η与纸片S间静摩擦系数μs之间相关性的图，根据以倾角θs＝67°照射光时，从反射光强度系数η的测量值和纸片S间静摩擦系数μs的测量值获得。摩擦系数估计单元73根据所述图和所述伪反射光强度系数ηs，计算静摩擦系数的估计值。

之后，在步骤ST9，估计值校正单元74校正纸片S之间的静摩擦系数μs的估计值。估计值校正单元74根据从步骤ST4计算出的第二反射光强度系数ηb和步骤ST6计算出的第三反射光强度系数ηc所获取的反射光强度系数增长率ηc/ηb，以及参考图15解释的校正值的分布曲线，确定校正静摩擦系数μs估计值的校正值。估计值校正单元74对在步骤ST8计算出的静摩擦系数μs的估计值添加了确定的校正值，并且将通过添加所获取的值作为校正后静摩擦系数μs的估计值。确切地说，在控制单元7中使用以下公式(5)计算校正后静摩擦系数μs。

μ’＝0.98×ηs+0.15+0.2×exp{-(η’-8)²/2.5}    (5)

在这个公式中，μ′是校正后的纸片S之间静摩擦系数μs，而η’是校正后的反射光强度系数增长率ηc/ηb。在公式(5)中，右边的第一和第二项指明摩擦系数估计单元73计算出的校正之前的静摩擦系数μs，而右边的第三项指明由估计值校正单元74添加的校正值。公式(5)是计算静摩擦系数μs估计值的公式示例，该公式不限于此。计算静摩擦系数μs估计值的公式可以根据倾角θa、θb和θc、纸片S的反射光强度系数增长率ηc/ηb的测量值等适宜地设置。在执行步骤ST9的过程后控制流结束。

分离力控制单元75根据校正后的纸片S之间的静摩擦系数μs的估计值，控制分离机构3中分离纸片S的分离力。确切地说，当静摩擦系数μs的估计值大时，压力控制单元322的压力被设置为比静摩擦系数μs小的情况下更大的值。利用这种操作，能够以分离纸片S的难度所对应的分离力运行分离机构3，使有效地抑制纸片S的双片送入成为可能。

正如以上解释，根据第一个实施例的摩擦系数估计设备101利用包括以下第一个到第三个过程的摩擦系数估计方法，估计纸片S之间的静摩擦系数μs。

第一个过程

光以第一入射角θa被照射在片形介质S的表面，并且检测光在该表面反射时所获取的反射光的镜面反射光强度F1和漫反射光强度F0(1)。第一个过程对应于步骤ST1。

第二个过程

光以不同于第一入射角θa的第二入射角θb被照射在片形介质S的表面，并且检测光在该表面反射时所获取的反射光的镜面反射光强度F2和漫反射光强度F0(2)。第二个过程对应于步骤ST3。

第三个过程

根据在第一个过程检测的漫反射光强度F0(1)与镜面反射光强度F1的比值ηa，以及在第二个过程检测的漫反射光强度F0(2)与镜面反射光强度F2的比值ηb，估计表面的摩擦系数。第三个过程对应于步骤ST8。根据在第三个过程中估计的摩擦系数设置分离机构的分离力。

利用根据第一个实施例的摩擦系数估计设备101和摩擦系数估计方法，根据不同倾角θ的作为反射光强度系数的第一反射光强度系数ηa和第二反射光强度系数ηb，通过估计纸片S之间的静摩擦系数μs，就有可能以高准确度估计静摩擦系数μs。

不仅如此，根据从不同倾角θ的第二反射光强度系数ηb和第三反射光强度系数ηc所获取的反射光强度系数的增长率ηc/ηb而校正静摩擦系数μs的估计值，提高了静摩擦系数μs的估计准确度。尤其是有可能提高在中等光泽区域中纸片S的静摩擦系数μs的估计准确度。

另外，在摩擦系数估计设备101中，测量单元6被安排在纸片S传送方向上分离机构3的上游侧，以便对于下一次要被分离的纸片S进行反射光强度测量。利用这种操作，因为在开始处理下一次要被处置的纸片S之前测量反射光强度，所以能够设置处理纸片S的恰当条件。例如，具有的优点是纸片S的分离力以适当的方式被调整，使得在送入纸片S的介质送入单元1中防止了纸片S的双片送入。

根据作为漫反射光强度与镜面反射光强度的比值的反射光强度系数η，估计纸片S的静摩擦系数。因为反射光强度系数η不受照射单元61a和61b的光强度的影响，所以降低了由于照射单元61a和61b之间的波动或暂时变化所导致的测量值误差。所以，具有的优点是提高了纸片S摩擦系数估计值的准确度。

因为根据第一个实施例的摩擦系数估计设备101和摩擦系数估计方法能够根据反射光强度以非接触方式估计静摩擦系数，所以有可能检测静摩擦系数而在不导致纸片S损坏。尽管很难以接触方式直接测量托盘2上纸片S的静摩擦系数，但是利用根据第一个实施例的摩擦系数估计设备101和摩擦系数估计方法，有可能以间接和迅速的方式以高准确度估计静摩擦系数。

根据第一个实施例的摩擦系数估计设备101包括具有彼此不同的不同倾角θ的第一照射单元61a和第二照射单元61b，并且计算伪反射光强度系数ηs，根据第一照射单元61a照射光时所获取的第一反射光强度系数ηa和第二照射单元61b照射光时所获取的第二反射光强度系数ηb，该伪反射光强度系数是当假设光以不同于倾角θa和θb的中等倾角照射纸片S时的估计值。所以，布置照射单元61a和61b以及镜面反射光接收单元62a和62b的灵活性提高了，使得在安装每个传感器和减小测量单元6的尺寸时有用。

尽管在第一个实施例中第一照射单元61a的倾角θa被设置为50度，第二照射单元61b的倾角θb被设置为75度，而第三照射单元61c的倾角θc被设置为25度，但是所述倾角不限于这些值。不仅如此，预定倾角θs也不限于67度。此外，尽管漫反射光接收单元63的倾角被设置为零度，但是它不限于此。每个倾角角度都能够被设置为适宜的值。例如，第一照射单元61a的倾角θa、第二照射单元61b的倾角θb以及第三照射单元61c的倾角θc都可以被设置为在0度与90度之间的倾角范围内彼此不同的任意值。

第一个实施例的第一种修改

尽管根据第一个实施例的摩擦系数估计单元73在估计静摩擦系数μs时没有使用镜面反射光强度F3和漫反射光强度F0(3)，但是本发明不限于此。除了镜面反射光强度F1和F2外，摩擦系数估计单元73也能够根据镜面反射光强度F3估计静摩擦系数μs，并且除了漫反射光强度F0(1)和F0(2)外，进一步也能够根据漫反射光强度F0(3)估计静摩擦系数μs。

第一个实施例的第二种修改

尽管在第一个实施例中根据反射光强度系数增长率ηc/ηb校正静摩擦系数μs的估计值，但是计算增长率的反射光强度系数的组合不限于这种组合。例如，能够根据比值ηa/ηb，即第一反射光强度系数ηa与第二反射光强度系数ηb的比值，或者根据比值ηc/ηa，即第三反射光强度系数ηc与第一反射光强度系数ηa的比值，校正静摩擦系数μs。

还以倾角θa与倾角θb之间的反射光强度系数η的变化率为例，在中等光泽区域中的纸片S比如薄的非涂层平滑纸，以类似于反射光强度系数增长率ηc/ηb的方式，显示了不同于在其他非涂层纸组或有光泽涂层纸组中纸片S的值。所以有可能根据第一反射光强度系数ηa与第二反射光强度系数ηb的比值ηa/ηb，以选择方式对中等光泽区域中的纸片S的静摩擦系数μs的估计值进行校正。在这种情况下，在根据第一个实施例的摩擦系数估计设备101中能够省略第三照射单元61c和第三镜面反射光接收单元62c。另外，利用根据第一反射光强度系数ηa与第二反射光强度系数ηb的比值ηa/ηb校正静摩擦系数μs的方法，第三个过程对应于摩擦系数估计方法中的步骤ST8和ST9。

作为替代，以反射光强度系数的不同组合能够计算多个反射光强度系数增长率，所以能够根据这些反射光强度系数增长率校正静摩擦系数μs。

尽管在第一个实施例中照射单元和接收从照射单元照射并入射到纸片S表面的光所获取的反射光的镜面反射光成分的镜面反射光接收单元的组的数量是三个，但是摩擦系数估计设备101能够包括四个或更多照射单元和镜面反射光接收单元的组。随着在摩擦系数估计设备101中提供更多具有不同倾角θ的照射单元和镜面反射光接收单元的组，也提高了静摩擦系数μs估计的准确度。

第一个实施例的第三种修改

尽管在第一个实施例中第一照射单元61a、第二照射单元61b和第三照射单元61c的每一个都是分开的光源，但是本发明不限于此。例如，通过使得单一光源围绕主体60移动，光能够以选择方式用不同的倾角θa、θb和θc照射纸片S。同样，第一镜面反射光接收单元62a、第二镜面反射光接收单元62b和第三镜面反射光接收单元62c的每一个未必是分开的光接收单元。通过使得单一光接收单元围绕主体60移动，单一光接收单元能够以不同的倾角θa、θb和θc接收照射光的镜面反射光成分。

第一个实施例的第四种修改

尽管在第一个实施例中根据反射光强度系数增长率ηc/ηb确定校正静摩擦系数估计值的校正值，但是本发明不限于此。代替反射光强度系数增长率ηc/ηb，镜面反射光强度的变化率F3/F2和漫反射光强度的变化率F0(3)/F0(2)可以用于确定校正静摩擦系数的校正值。

本发明的第二个实施例将参考图22和图23进行解释。在第二个实施例中，具有与第一个实施例中所介绍构成要素一致功能的要素以相同的附图标记指示，而将省略其冗余的解释。

在第一个实施例中，通过使用估计公式比如公式(5)以高准确度估计纸片S之间的静摩擦系数μs。而在第二个实施例中，根据反射光强度系数η与纸片S之间静摩擦系数μs的对应关系表而不是估计公式估计静摩擦系数μs。这就使得例如以简单和近似方式确定静摩擦系数μs的幅度成为可能。

在第二个实施例中，解释了根据第一反射光强度系数ηa估计静摩擦系数μs的示例。图22是第一反射光强度系数ηa与纸片S之间静摩擦系数μs的估计值的对应关系表。图23是各种纸片S的第一反射光强度系数ηa的测量值、纸片S之间静摩擦系数μs的测量值以及根据对应关系表计算出的纸片S之间静摩擦系数的估计值的表格。在第二个实施例中，各种纸片S是如各种类型的纸张。例如根据各种纸片S的第一反射光强度系数ηa的测量值和纸片S之间静摩擦系数μs的测量值制成图22所示的对应关系表。例如有可能根据测量值获取第一反射光强度系数ηa的相关曲线，它类似于图11所示的相关曲线。在图22所示表的左列中指定每个间隔，通过在该表右列中列出相关曲线中每个间隔的典型静摩擦系数μs作为估计值，可以制成图22所示的对应关系表。典型静摩擦系数μs的值可以是例如每个间隔中静摩擦系数μs的中间值或平均值。

利用基于图23所示对应关系表的静摩擦系数μs的估计值，彼此不同的各种纸片S的静摩擦系数μs之间的幅度关系和静摩擦系数μs的幅度，以近似的方式匹配所述静摩擦系数μs测量值的幅度关系和幅度。

以这种方式，有可能仅仅以单一反射光强度系数η估计静摩擦系数μs。在这种情况下，在根据第一个实施例的摩擦系数估计设备101中能够省略第二照射单元61b、第二镜面反射光接收单元62b、第三照射单元61c和第三镜面反射光接收单元62c。在根据仅仅单一反射光强度系数η估计的静摩擦系数μs中，静摩擦系数μs的测量值与估计值之间的差异大于中等光泽区域中纸片S，比如薄的非涂层平滑纸，大于其他纸片S。

在基于对应关系表的静摩擦系数μs的估计中，通过增加对应关系表参数的数量有可能提高静摩擦系数μs估计的准确度。例如，通过预先存储第一反射光强度系数ηa、第二反射光强度系数ηb以及静摩擦系数μs估计值的对应关系表，并且根据该对应关系表以及反射光强度系数ηa和ηb的测量值估计静摩擦系数μs，能够提高估计准确度。在这种情况下，在根据第一个实施例的摩擦系数估计设备101中能够省略第三照射单元61c和第三镜面反射光接收单元62c。不仅如此，通过预先存储反射光强度系数增长率ηa/ηb与校正静摩擦系数μs的校正值的对应关系表，并且对中等光泽区域中纸片S的静摩擦系数μs估计值进行校正，能够提高估计准确度。

对应关系表不限于在图22所示的反射光强度系数η中相邻间隔是连续的情况。在对应关系表中可以确定不连续的反射光强度系数η与静摩擦系数μs之间的幅度关系。在这种情况下，根据对应关系表中反射光强度系数η的测量值并通过使用插值比如线性插值，有可能估计静摩擦系数μs。

例如通过考虑估计静摩擦系数μs所要求的准确度等级、照射单元和光接收单元的部件数量以及成本，适宜地选择是使用比如在第二个实施例中的对应关系表还是使用比如在第一个实施例中的估计公式。

尽管在以上实施例中估计了纸片S之间的静摩擦系数，但是也能够估计纸片S之间的动摩擦系数。

根据本发明的摩擦系数估计设备根据第一反射光强度系数和第二反射光强度系数估计片形介质表面的摩擦系数，其中第一反射光强度系数是当第一照射单元在该表面照射光时所获取的漫反射光强度与第一镜面反射光强度的比值，而第二反射光强度系数是当第二照射单元在该表面照射光时所获取的漫反射光强度与第二镜面反射光强度的比值。利用根据本发明的摩擦系数估计设备，有可能估计片形介质的摩擦系数。

尽管为了完全和清楚的公开，已经关于特定实施例介绍了本发明，但是附带的权利要求书不应当如此受限，而是应当解释为包含了本领域的技术人员可以想象的、公平地落入本文阐述的基本教导之内的一切修改和替代结构。

Claims (8)

1.一种摩擦系数估计设备，包括：

照射单元，包括：

第一照射单元，以第一入射角向片形介质的表面上照射光；以及

第二照射单元，以不同于所述第一入射角的第二入射角向所述表面上照射光；

镜面反射光接收单元，包括：

第一镜面反射光接收单元，接收当从所述第一照射单元发射的光在所述表面反射时获得的反射光的第一镜面反射光成分并检测表明所述第一镜面反射光成分的强度的第一镜面反射光强度，以及

第二镜面反射光接收单元，接收当从所述第二照射单元发射的光在所述表面反射时获得的反射光的第二镜面反射光成分并检测表明所述第二镜面反射光成分的强度的第二镜面反射光强度；

漫反射光接收单元，接收当从所述第一照射单元和所述第二照射单元发射的光在所述表面反射时获得的反射光的漫反射光成分，并检测表明所述漫反射光成分的强度的漫反射光强度；以及

控制单元，根据第一反射光强度系数和第二反射光强度系数，估计所述表面的摩擦系数，其中，

所述第一反射光强度系数是当所述第一照射单元将光照射在所述表面上时所述漫反射光强度与所述第一镜面反射光强度的比值，以及

所述第二反射光强度系数是当所述第二照射单元将光照射在所述表面上时所述漫反射光强度与所述第二镜面反射光强度的比值。

2.根据权利要求1的摩擦系数估计设备，其中，所述控制单元根据所述第一反射光强度系数和所述第二反射光强度系数，计算伪反射光强度系数，该伪反射光强度系数是当假设以不同于所述第一入射角和第二入射角的预定入射角向所述表面照射光时由所述表面反射的假定的反射光的假定反射光强度系数的估计值，并且根据所述伪反射光强度系数估计所述摩擦系数。

3.根据权利要求1的摩擦系数估计设备，其中，所述控制单元根据所述第一反射光强度系数与所述第二反射光强度系数的比值估计所述摩擦系数。

4.根据权利要求1的摩擦系数估计设备，其中，

所述照射单元进一步包括第三照射单元，以不同于所述第一入射角和所述第二入射角的第三入射角向所述表面照射光；

所述镜面反射光接收单元进一步包括第三镜面反射光接收单元，接收当从所述第三照射单元发射的光在所述表面反射时获得的反射光的第三镜面反射光成分并检测表明所述第三镜面反射光成分的强度的第三镜面反射光强度，以及

所述控制单元还具有作为根据第三反射光强度系数与所述第一反射光强度系数的比值和所述第三反射光强度系数与所述第二反射光强度系数的比值中的至少一个来校正所述摩擦系数的估计值校正单元的功能，其中，所述第三反射光强度系数是当所述第三照射单元向所述表面上照射所述光时，所述漫反射光强度与所述第三镜面反射光强度的比值。

5.根据权利要求4的摩擦系数估计设备，其中，所述第三入射角小于所述第一入射角和所述第二入射角。

6.根据权利要求1的摩擦系数估计设备，其中，所述控制单元进一步控制与其电气连接的分离机构，以便根据所述估计的摩擦系数设置所述分离机构的分离力。

7.一种摩擦系数估计方法，包括：

第一过程，以第一入射角向片形介质的表面上照射光并检测当在所述表面反射光时获得的反射光的第一镜面反射光强度和第一漫反射光强度；

第二过程，以不同于所述第一入射角的第二入射角向所述表面上照射光并检测当在所述表面反射光时获得的反射光的第二镜面反射光强度和第二漫反射光强度；以及

第三过程，根据在所述第一过程检测的所述第一漫反射光强度与所述第一镜面反射光强度的比值和在所述第二过程检测的所述第二漫反射光强度与所述第二镜面反射光强度的比值，估计所述表面的摩擦系数。

8.根据权利要求7的摩擦系数估计方法，进一步包括第四过程，即控制分离机构，以便根据在所述第三过程中估计的所述摩擦系数设置所述分离机构的分离力。

Images