JP2003344325A - 材質判別装置、及び材質判別方法 - Google Patents
材質判別装置、及び材質判別方法Info
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Abstract
ない。 【解決手段】 ヒータHによって用紙表面の一部を加熱
し、該加熱部分から所定距離だけ離れた部分の温度を温
度センサーS1によって測定する。その測定結果を利用
して用紙の種類を判別する。
Description
判別する材質判別方法及び材質判別装置に関する。
判別するための材質判別装置が注目されている。例え
ば、プリンタ装置においては使用される用紙の種類は年
々増えてきており、用紙の種類(OHP用紙であるかフ
ォト光沢紙であるかコート紙であるか普通紙であるかの
別)を判別する装置が必要になってきている。以下、そ
の点について説明する。
は、インクジェット技術の進歩により、写真等の高画質
の印刷が可能となっている。その場合、インクジェット
プリンタから用紙に向けて吐出されるインク量の制御、
ならびに用紙表面の加工によるインクの浸透制御が重要
なポイントである。そのためインクジェットのインク吐
出部には微細化等の改良がなされ、同様に用紙において
も高画質用専用紙の表面コーティング加工によるインク
浸透制御の改良がなされてきた。そのため、高画質画像
の印刷を行うときは高画質用専用紙を用い、通常の印刷
の場合は普通紙を用いるようになっている。この専用紙
は表面加工してあるため必然的に価格が高くなるが、ど
こまでの画質を求めるかにより、いくつかのグレードの
用紙が用意されており、価格もそのグレードに応じてい
る。また紙ではないが、プリンタ用紙の一種として、O
HP用トランスペアレンシーシートも依然使用されてい
る。このようにプリンタ用紙は多種多様化している。
の種類に応じてプリンタの設定を変更しなければならな
い。ユーザー自身のマニュアル操作によって設定変更を
行うようにしたものにおいては、ユーザーが用紙種別の
判断を誤った場合、あるいは用紙設定操作を怠った場
合、高価な高画質用専用紙に単純な文字印刷等を行い、
用紙を無駄にする可能性がある。
および装置の必要性がクローズアップされてきており、
その開発が進められている。
タに装着されている、用紙の種類を判別する装置は、発
光素子により用紙表面に光を照射し、その反射光ならび
に散乱光を受光素子により検知するタイプのものであ
る。特定の光線を用紙表面に照射した場合、その反射光
ならびに散乱光は用紙表面の光沢及び表面粗さの違いに
より異なるが、上述の装置はこの原理を利用して用紙の
種類を判別するものである。
置では発光素子や受光素子が用いられているが、これら
の素子は高価であるため装置自体が高価になってしまう
という問題があった。また、判別精度を高めるには、短
波長光(例えば、青色光)を照射する発光素子や該光を
検知する受光素子を用いれば良いが、そのような素子を
用いた場合にはさらに高額になってしまうという問題が
あった。
る材質判別装置及び材質判別方法を提供することを目的
とするものである。
してなされたものであり、被検知物の少なくとも一部を
加熱する熱源と、該被検知物の温度を測定する第1温度
センサーと、温度と被検知物の種類との関係をメモリし
たメモリ部と、前記温度センサーの測定結果と前記メモ
リ部のデータとに基づき被検知物の種類を判別する判別
部と、を備え、前記第1温度センサーは、前記熱源によ
って加熱された部分から所定距離離間した部分の温度を
測定する、ことを特徴とする。
り被検知物の少なくとも一部を加熱する工程と、前記熱
源によって加熱された部分から所定距離離間した部分の
温度を第1温度センサーにより測定する工程と、前記温
度センサーの測定結果とメモリ部のデータとに基づき判
別部が被検知物の種類を判別する工程と、を含む材質判
別方法についてのものである。
本発明の実施の形態について説明する。
に符号1で例示するように、被検知物Pの少なくとも一
部を加熱する熱源Hと、該被検知物Pの温度(熱伝導特
性)を測定する第1温度センサーS1と、温度と被検知
物Pの種類との関係をメモリしたメモリ部2と、前記温
度センサーS1の測定結果と前記メモリ部2のデータと
に基づき被検知物Pの種類を判別する判別部3と、を備
えている。なお、図中の符号4は、電流計または電圧計
を含む測定部であって、センサーS1の出力を電気信号
(電圧や電流)に変換する役割を果たす。
部を当該装置(あるいは当該装置を搭載した画像形成装
置)内に直接あるいは間接的に備えていればよい。ここ
で、「間接的に備えている」とは、画像形成装置にケー
ブル等で接続されたコンピュータ機器内に上記メモリ
部、判別部を備えていることを意味する。斯かる場合に
は、材質判別装置は、上記の熱源、センサー部、及び当
該センサー部からの信号を出力する信号出力手段を有し
ていればよい。そして、当該出力信号を基に、外部接続
のコンピュータ内のメモリ部及び判別部により材質を判
別し、その後、判別結果に関する信号を、再度判別装置
を備えた画像形成装置に送信するのである。画像形成装
置は、判別結果に関する信号を受信し、その信号を利用
して種々の画像形成条件、搬送条件などを適切に設定で
きることになる。画像形成装置とは、複写機、プリン
タ、FAXなどである。
くとも一部を加熱する熱源と、該被検知物の温度を測定
する第1温度センサーと、前記第1温度センサー部から
の信号を出力する手段と、によって構成しても良い。
源Hによって加熱された部分から所定距離離間した部分
の温度を測定するようになっている。
図2に示すように第2温度センサーS2を配置して、第
1温度センサーS1とは異なる部分(つまり、第1温度
センサーS1が温度測定する部分とは異なる部分)の温
度を測定するようにしても良い。かかる場合、第1温度
センサーS1と第2温度センサーS2の測定結果を比較
することで、被検知物Pの熱伝導特性をより正確に得る
ことができる。この第2温度センサーS2は、 図2に示すように熱源Hの近傍に配置して、該熱源
Hによって加熱された部分の近傍の温度(用紙温度)を
測定するようにしても、 熱源Hによって加熱された部分そのものの温度(用
紙温度)を測定するようにしても、 さらには、熱源内部の温度を測定するようにして
も、良い。いずれの場合も、第1温度センサーS1及び
第2温度センサーS2の測定結果を比較することで、よ
り正確な材質判別が可能となる。なお、図3は、上記
の例を示す図であり、熱源Hは第2温度センサーS2の
機能を兼ね備えたものとなっている。その詳細は後述す
るが、このように熱源と第2温度センサーの機能を兼ね
備えた構造でなくても、センサーが熱源内部に組み込ま
れた構造であっても良い。
るもの(例えば、電熱ヒータ)の他、摩擦熱を利用した
もの(例えば、被検知物Pの表面に擦り付けられること
によって発熱するもの)を挙げることができる。なお、
本発明においては、熱源Hによる被検知物Pの加熱開始
及び加熱終了のタイミングを精度良く制御する必要があ
るが、その制御方法としては、 ・ 予め所定の温度にまで加熱しておいた熱源Hを被検
知物Pに接触させることにより加熱開始し、被検知物P
から離すことで加熱終了するようにする方法や、 ・ 熱源Hを、加熱していない状態で被検知物Pに接触
させ、通電や摺動することによりジュール熱や摩擦熱を
発生させるようにする方法、を挙げることができる。
1,S2としては焦電体や熱電対や測温抵抗体などを用
いることができる。ここで、第2温度センサーS2とし
て焦電体や熱電対や測温抵抗体などを用いた場合には、
それらを被検知物Pの表面に摺動させることに基づき摩
擦熱を発生させて熱源Hとしても用いても良い(図3参
照)。かかる場合、第2温度センサーS2は摩擦熱を測
定すると共に熱源Hとしても機能することとなる。第2
温度センサーS2にてモニターされる摩擦熱のプロファ
イルは、被検知物表面の摩擦係数、熱容量、熱伝導性に
より異なる。図4は、熱源を兼用する第2温度センサー
S2に焦電体を用いた場合における測定プロファイルを
示した図であるが、同図に明らかなように、表面が平滑
で摩擦係数の小さいコート紙と、表面が比較的粗い普通
紙での発生摩擦熱プロファイルは異なる。したがって、
この測定プロファイルも材質判別のデータとして用いる
ことができる。
場合は電源を設ける必要がある。
センサーS1は、図5に示すように1つの部材(例え
ば、ケース)Cに支持させてユニット化するようにして
も良い。同様に、図2に示した熱源Hや第1及び第2温
度センサーS1,S2も、図6に示すように1つの部材
(例えば、ケース)Cに支持させてユニット化するよう
にしても良い。これにより、熱源Hと各センサーS1,
S2との距離を一定に保持でき、測定再現性が良好とな
る。また、配線等もまとめて行うことができ、配線引き
回しが容易になり、外部ノイズ対策等もまとめて行うこ
とができる。
げることができる。
説明する。
り被検知物Pの少なくとも一部を加熱する工程と、前記
熱源Hによって加熱された部分から所定距離離間した部
分の温度を第1温度センサーS1により測定する工程
と、前記温度センサーS1の測定結果とメモリ部2のデ
ータとに基づき判別部3が被検知物Pの種類を判別する
工程と、を含む。
別装置の外部に接続されたコンピュータを用いて行うこ
とも可能である。即ち、材質判別装置は、上記の熱源、
センサー部、及び当該センサー部からの信号を出力する
信号出力手段を有しており、当該出力信号を基に、外部
接続のコンピュータ内のメモリ部及び判別部により材質
を判別するのである。その後、判別結果に関する信号
を、再度判別装置を備えた画像形成装置に送信するので
ある。画像形成装置は、判別結果に関する信号を受信
し、その信号を利用して種々の画像形成条件、搬送条件
などを適切に設定できる。
の瞬間から、温度の時間的変化を求めるようにしても良
い。
に示すような温度履歴を被検知物Pの一部(加熱ポイン
ト)に与える。第1温度センサーS1が熱電対や測温抵
抗体の場合、その出力は同図(b) に示すようになり(つ
まり、その位置における温度の時間変化に対応し)、第
1温度センサーS1が焦電体の場合、その出力は同図
(c) に示すようになる(つまり、その位置における温度
の時間微分の時間変化に対応したものとなる)。
1にて温度測定する際に、前記第1温度センサーS1と
は異なる部分の温度を第2温度センサーS2により測定
する、ようにしても良い。
る。
子よりも安価な素子を用いているため、装置自体を安価
にできる。なお、本発明に基づき材質判別(例えば用紙
の種類判別)ができた場合には、プリンタにおけるイン
クの吐出量を変えたり、複写機に用いられるトナーの定
着条件(温度など)を変えることができる。
明する。
1を用いて説明する。
カーに配置して、用紙(被検知物)の種類を判別するよ
うにした。この材質判別装置1は、用紙スタッカーにセ
ットされた用紙の内、最上の用紙の表面に接触されるよ
うに配置した。熱源Hにはヒータ抵抗体を用い、第1温
度センサーS1には熱電対を用いた。用紙表面に接触す
る部分は、熱源H及び温度センサーS1のいずれも直径
数百マイクロメートルから数ミリメートルの大きさとし
た。また、熱源Hにより加熱する部分と、センサーS1
により温度測定する部分との離間距離は、数ミリメート
ルから数センチメートルの範囲内で所定の値とした。測
定部4には電圧計を用いた。
Pに接触させ、その状態で、熱源Hをオンにし、一定時
間経過後にオフにした(図8(a) 参照)。このとき、温
度センサーS1は同図(b) に示すような応答を示した。
この応答プロファイルを用いて処理回路3にて演算処理
および参照処理により用紙種類の判別を行った。コート
紙および普通紙を用いた判別試験では、二種の用紙では
熱伝導特性が異なるので、判断が可能となる。なお、一
般にコート紙の表面熱伝導度は、普通紙の表面熱伝導度
に比べて高い。
判別装置を作成した。すなわち、第1温度センサーS1
の他に、第2温度センサーS2を熱源Hの近傍に配置し
た。なお、これらのセンサーS1,S2には熱電対を使
用した。その他の構成及び操作は実施例1と同様とし
た。
したところ、第1温度センサーS1の応答は同図(b) に
示す通りとなり、第2温度センサーS2の応答は同図
(c) に示す通りとなった。普通紙とコート紙で比較した
場合、無機物を表面にコートしてあるコート紙では表面
の熱伝導性が良好であり、熱源Hとの距離での温度セン
サーの応答の違いは小さい。一方、繊維質の普通紙の場
合、コート紙表面と比較して密度が小さく、熱伝導性は
コート紙ほど良好でない。したがって、熱源Hからの距
離が離れるほど応答性が悪くなる。この用紙による応答
プロファイルの違いは処理回路3にあらかじめ入力され
ており、それぞれの用紙に対する用紙種類判別では、熱
伝導特性の違いから判断が可能となる。
判別装置を作成した。すなわち、第2温度センサーS2
には焦電体を用い、これを用紙表面に往復摺動させるこ
とによって熱源Hとしても機能させた。このとき、第2
温度センサーS2の応答は図9(a) に示すようになり、
第1温度センサーS1の応答は図9(b) のようになっ
た。コート紙は表面が平滑であるが、普通紙の表面はコ
ート紙と比較して荒れている。したがって摩擦係数が大
きく、同じ垂直荷重印加で表面を滑らせたときの摩擦熱
量は普通紙のほうが大きい。よって図9(a) に示すよう
に、用紙種類による第2温度センサーの応答に違いが現
れる。
度センサーS2の測定結果は処理回路3で処理され、用
紙種類の判別を行う。コート紙および普通紙を用いて判
別試験を行ったところ、二種の用紙では熱伝導特性と表
面の摩擦係数が異なるため、判別が可能である。
発光素子や受光素子よりも安価な素子を用いているた
め、装置自体を安価にできる。
模式図。
模式図。
模式図。
模式図。
模式図。
Claims (9)
- 【請求項1】 被検知物の少なくとも一部を加熱する熱
源と、 該被検知物の温度を測定する第1温度センサーと、 温度と被検知物の種類との関係をメモリしたメモリ部
と、 前記温度センサーの測定結果と前記メモリ部のデータと
に基づき被検知物の種類を判別する判別部と、を備え、 前記第1温度センサーは、前記熱源によって加熱された
部分から所定距離離間した部分の温度を測定する、 ことを特徴とする材質判別装置。 - 【請求項2】 前記第1温度センサーは、焦電体、熱電
対又は抵抗体により構成された、 ことを特徴とする請求項1に記載の材質判別装置。 - 【請求項3】 温度を測定する第2温度センサー、を備
え、かつ、 該第2温度センサーは、前記第1温度センサーとは異な
る部分の温度を測定する、 ことを特徴とする請求項1又は2に記載の材質判別装
置。 - 【請求項4】 前記第2温度センサーは、焦電体、熱電
対又は抵抗体により構成された、 ことを特徴とする請求項3に記載の材質判別装置。 - 【請求項5】 前記第2温度センサーは、前記被検知物
に摺動されることに基づき摩擦熱を発生して前記熱源と
しても機能する、 ことを特徴とする請求項3又は4に記載の材質判別装
置。 - 【請求項6】 熱源により被検知物の少なくとも一部を
加熱する工程と、 前記熱源によって加熱された部分から所定距離離間した
部分の温度を第1温度センサーにより測定する工程と、 前記温度センサーの測定結果とメモリ部のデータとに基
づき判別部が被検知物の種類を判別する工程と、 を含む材質判別方法。 - 【請求項7】 前記第1温度センサーにて温度測定する
際に、前記第1温度センサーとは異なる部分の温度を第
2温度センサーにより測定する、 ことを特徴とする請求項6に記載の材質判別方法。 - 【請求項8】 被検知物の少なくとも一部を加熱する熱
源と、 該被検知物の温度を測定する第1温度センサーと、 前記第1温度センサー部からの信号を出力する手段と、 を有することを特徴とする材質判別装置。 - 【請求項9】 請求項1又は請求項8に記載の材質判別
装置を備えた画像形成装置。
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