DE19757416A1

DE19757416A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen von Papierarten und Verwendung des Verfahrens bzw. der Vorrichtung

Info

Publication number: DE19757416A1
Application number: DE19757416A
Authority: DE
Inventors: Heinz Ing Grad Haas
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1997-12-23
Filing date: 1997-12-23
Publication date: 1999-07-01
Also published as: WO1999034194A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vor richtung zum Erkennen von Papierarten und auf eine Verwendung des Verfahrens bzw. der Vorrichtung.

Zur Steigerung der Druckqualität von Druckern, insbesondere von Laserdruckern aber auch von Tintenstrahldruckern, ist es wünschenswert, die Druckparameter des Druckers auf die ver schiedenen möglichen Papiertypen wie "matt", "glänzend" oder "transparente Folie" einstellen zu können. Grundsätzlich kann eine derartige Einstellung manuell erfolgen. Zuverlässiger und benutzerfreundlicher ist jedoch eine automatische Papie rerkennung.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Papiererken nung zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 bzw. durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 3 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Er findung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 und 4 bis 8. Ei ne bevorzugte Verwendung der Erfindung ist Gegenstand des An spruches 9.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird elektromagnetische Strahlung, bevorzugt Infrarotstrahlung oder Licht, von einem Strahlungsemitter, beispielsweise eine Infrarotdiode, eine Glühlampe, ein Laser oder eine Leuchtdiode, auf die Pa pieroberfläche gesandt. Die Strahlachse der elektromagneti schen Strahlung und die Papieroberfläche schließen einen Win kel α ein, der größere als 0° und kleiner als 90° ist und be vorzugt zwischen 30° und 60° liegt.

Die auf die Papieroberfläche gesandte elektromagnetische Strahlung wird von der Papieroberfläche zum Teil durch ge richtete Reflexion und zum Teil durch diffuse Reflexion re flektiert. Bei der gerichteten Reflexion wird die elektroma gnetische Strahlung von der Oberfläche des Blattes entspre chend dem Reflexionsgesetz reflektiert. Bei der diffusen Re flexion dringt die Strahlung in das Papier ein und wird dann ungerichtet wieder abgestrahlt ("reflektiert").

Die durch gerichtete Reflexion und durch diffuse Reflexion reflektierten Anteile der elektromagnetischen Strahlung sind vom jeweiligen Papiertyp, im Wesentlichen von der Beschaffen heit der Papieroberfläche abhängig. Folgende Fälle (idealisiert) sind zu unterscheiden:

1. Transparente (Kunststoff-) Folie: Bei einem Brechungsindex n der Folie von 1,5 werden ca. 4% der elektromagnetischen Strahlung durch gerichtete Reflexion (von Vorder- und Rück seite der Folie) reflektiert; keine diffuse Reflexion.
2. Glanzpapier: Ca. 4% der elektromagnetischen Strahlung wird durch gerichtete Reflexion reflektiert. Zusätzlich wird ein Teil der elektromagnetischen Strahlung diffus reflektiert.
3. Mattes Papier: Im Wesentlichen nur diffuse Reflexion.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden mindestens zwei optoelektronische Strahlungsempfänger, beispielsweise Fotodi oden oder Fototransistoren, verwendet, die so angeordnet sind, daß einer der Empfänger bevorzugt diffus reflektierte Strahlung und der zweite bevorzugt gerichtet reflektierte Strahlung empfängt. Dazu ist vorteilhafterweise der Empfangs bereich des ersten Empfängers auf derjenigen Flächennormalen des Blattes angeordnet, die durch den Auftreffpunkt der vom Emitter ausgesandten elektromagnetischen Strahlung auf dem Blatt verläuft. Der Empfangsbereich des zweiten Empfängers liegt bevorzugt auf der Strahlachse des von dem Blatt total reflektierten Teiles der von dem Emitter ausgesandten elek tromagnetischen Strahlung. Die beiden Empfänger sind auf der selben Seite des Blattes wie der Emitter angeordnet.

Je nach Beschaffenheit des Papiers ergibt sich ein unter schiedliches Verhältnis der beiden Empfangssignale der opto elektronischen Strahlungsempfänger.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, sowohl den Glanzgrad von Papier (inklusive Unterscheidung glän zend/matt) als auch die Unterscheidung Papier/Folie automa tisch zu erkennen bzw. zu treffen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei spieles in Verbindung mit einer Figur näher erläutert. Die Figur zeigt eine Prinzipdarstellung des Ausführungsbeispie les.

In dem Ausführungsbeispiel befindet sich auf einer Blenden vorrichtung 1 mit einer Blendenöffnung 2 ein Blatt Papier 3. Auf der dem Blatt 3 gegenüberliegenden Seite der Blende 1 sind ein Strahlungsemitter 4, ein erster elektromagnetischer Strahlungsempfänger 5 und ein zweiter elektromagnetischer Strahlungsempfänger 6 nebeneinander angeordnet. Der erste elektromagnetische Strahlungsempfänger 5 befindet sich genau gegenüber der Blendenöffnung 2 und ist zwischen dem Strah lungsemitter 4 und dem zweiten elektromagnetischen Strah lungsempfänger 6 plaziert.

Im Betrieb sendet der Strahlungsemitter 4 elektromagnetische Strahlung durch die Blendenöffnung 2 hindurch auf das Blatt 3. Die Strahlachse 7 der von dem Strahlungsemitter 4 ausge sandten elektromagnetischen Strahlung schließt mit der Ober fläche 8 des Blattes 3 einen Winkel α ein, der zwischen 30° und 60° liegt. Abhängig von der Papierart des Blattes 3 wird die vom Strahlungsemitter 4 ausgesandte elektromagnetische Strahlung zu verschiedenen Anteilen durch gerichtete Reflexi on und durch diffuse Reflexion von dem Blatt 3 reflektiert. Diese verschiedenen Anteile von reflektiertem Licht werden zumindest teilweise von den beiden Strahlungsempfängern 5, 6 empfangen. Bei verschiedenen Papierarten ergeben sich ver schiedene Signalgrößen an den Strahlungsempfängern 5, 6. Über eine Auswertung der verschiedenen Signalgrößen mittels einer geeigneten Auswerteschaltung lassen sich verschiedene Papier arten auf diese Weise voneinander unterscheiden.

Idealisiert können folgende Fälle unterschieden werden:

1. Transparente Kunststoff-Folie: Bei einem Brechungsindex n des Papiers von 1,5 werden rund 4% der auf das Blatt auftref fenden elektromagnetischen Strahlung gerichtet reflektiert und zwar von der Vorder- und der Rückseite (vom Strahlungs empfänger aus gesehen) der Folie. Diese gerichtet reflektier te elektromagnetische Strahlung trifft im Wesentlichen auf den zweiten optoelektronischen Strahlungsempfänger 6. Auf den ersten optoelektronischen Strahlungsempfänger 1 trifft im We sentlichen keine elektromagnetische Strahlung.
2. Glanzpapier: Rund 4% der auf das Blatt 3 treffenden elek tromagnetischen Strahlung wird durch gerichtete Reflexion auf den zweiten optoelektronischen Strahlungsempfänger 6 reflek tiert. Ein geringfügiger Anteil von diffus reflektierter Strahlung gelangt sowohl auf den ersten 5 als auch auf den zweiten optoelektronischen Strahlungsempfänger 6.
3. Mattes Papier: Hier wird die auf das Blatt 3 treffende elektromagnetische Strahlung nur diffus reflektiert; folglich gelangt diffus reflektierte elektromagnetische Strahlung so wohl auf den ersten optoelektronischen Strahlungsempfänger 5 als auch auf den zweiten optoelektronischen Strahlungsempfän ger 6.

Die Blende 3 dient zur Einengung des Strahlenganges. Eine zu sätzliche Verbesserung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind erzielbar mittels zu sätzlicher Optiken (Sammellinsen), mittels Bauformen des Strahlungsemitters 4 und/oder der optoelektronischen Strah lungsempfänger 5, 6 mit Linse(n) und/oder mittels VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)-Strahlungs emitter. Dadurch wird der Dynamik-Bereich vergrößert bzw. kann auf die Blende verzichtet werden.

Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel ist mit der Min destanzahl an Strahlungsempfängern (2 Stück) ausgestattet. Es können jedoch auch mehr als zwei Strahlungsempfänger verwen det werden.

Claims

1. Verfahren zum Erkennen von Papierarten, dadurch gekenn zeichnet, daß mittels mindestens einem Strahlungsemitter (4) elektromagnetische Strahlung schräg auf eine Papieroberfläche (8) gesandt wird, daß mittels mindestens einem ersten Strah lungsempfänger (5) ein von der Papieroberfläche diffus re flektierter Teil der elektromagnetischen Strahlung detektiert wird und daß mittels mindestens einem zweiten Strahlungsemp fänger (6) ein von der Papieroberfläche (8) gerichtet reflek tierter Teil der elektromagnetischen Strahlung detektiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlachse (7) der auf die Papieroberfläche (8) gesandten elektromagnetischen Strahlung mit der Papieroberfläche (8) einen Winkel α zwischen 30° und 60° einschließt.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Empfangsbereich des ersten Strahlungsempfängers (5) im Wesentlichen dem Auftreff punkt der elektromagnetischen Strahlung auf der Papierober fläche (8) gegenüberliegt und daß ein Empfangsbereich des zweiten Strahlungsempfängers (6) seitlich versetzt zum Auf treffpunkt angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsemitter (4), der erste Strahlungsempfänger (5) und der zweite Strahlungsempfänger (6) auf derselben Seite der Papieroberfläche (8) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Auftreffpunkt verlaufende Flächennormale der Papieroberfläche (8) einen Empfangsbereich des ersten op toelektronischen Strahlungsempfängers (5) schneidet und daß die Strahlachse des von der Papieroberfläche (8) gerichtet reflektierten Teiles der elektromagnetischen Strahlung einen Empfangsbereich des zweiten optoelektronischen Strahlungsemp fängers (6) schneidet.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß zwischen dem Strahlungsemitter (4) und der Papieroberfläche eine Blende (1) mit einer Blendenöffnung (2) angeordnet ist und daß die elektromagnetische Strahlung durch die Blendenöffnung (2) hindurch auf die Papieroberfläche (8) gesandt wird.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß der Strahlungsemitter (4) eine infrarotes oder sichtbares Licht emittierende Lumineszenzdiode ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, daß der Strahlungsemitter (4) ein oberflächene mittierender Halbleiterlaser (Vertical Cavity Surface Emit ting Laser (VCSEL) ist.

9. Verwendung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 oder 2 bzw. Verwendung der Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 8 zur Papiererkennung in einem Drucker.