JP2005181198A - 記録媒体種類の識別装置、および識別方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 記録媒体の種類を精度良く識別する。
【解決手段】 記録媒体を加熱し、記録媒体の温度変化に基づいて記録媒体の種類を検出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は記録媒体の種類を識別する方法に関して、特に、記録装置に付随した記録媒体識別方法と、その構成に関するものである。

レーザービームプリンタやインクジェットプリンタなどに代表される記録装置において用いられる記録媒体には、多種多様な素材のものが使用される。例えば、普通紙、光沢紙、コート紙、ＯＨＰ用プラスチックフィルムなどである。様々な種類の記録媒体に対して最適な画像品位の記録を行うために、プリンタは記録時にそれぞれの記録媒体の種類に対応して各種パラメータを設定する必要がある。

インクジェットプリンタを例に挙げると、普通紙とコート紙では、コート紙の方が普通紙に比べてインクを吸収、保持できる量が多いので、コート紙のほうが吐出するインク量、またはインクの吐出数が多くなるように記録パラメータを設定している。記録媒体上にインクを多く吐出することにより色鮮やかな画像を形成することができるからである。写真画質の記録の際に用いられる光沢紙は、コート紙よりもさらにインクを吸収することができるため、記録装置はインクの色の重ね方や、インクの吐出量（打ち込み量）や吐出数を変更するような設定を行うことで、高品位の画像を得ることができる。

このような記録媒体の種類に応じて変更する必要のあるパラメータは、一般的に、記録時にホストコンピュータにインストールされているプリンタドライバ上でユーザにより指定された記録媒体の種類や記録モード（記録品位）に基づいて設定される。プリンタドライバは、ユーザにより指定された記録媒体の種類や記録モードに対応した記録が行えるよう、記録データの生成を行い、記録装置は、生成された記録データに基づいてユーザが求める記録品位の画像を形成する。

しかしながら、ユーザが記録媒体の種類が分からなかったり、記録媒体の認識を誤ったりすることにより、実際の記録媒体の種類とは異なる記録媒体の種類を誤って指定してしまった場合、記録装置はユーザにより指定された記録媒体に対応するような記録を行う。そのため、記録媒体に応じた最適な記録を行えないこともあった。

この問題を解決するために、記録媒体に光を照射し、記録媒体により反射した反射光の光量の違いにより記録媒体の種類を識別する方法がある（例えば、特許文献１）。

特許文献１には、図１０に示すように、記録媒体に対して１つ以上の方向からの光を照射したときの、反射光、透過光の光量に基づいて媒体の表面の性質および精密構造を判断し、その判断により普通紙、コート紙、写真用紙、および透明フィルム（ＯＨＰ用プラスチックフィルム）を区別する方法が開示されている。

図１０において、１０１０は記録媒体で、１０１２、１０１４、１０１６はそれぞれ異なる角度で記録媒体に光を照射する光源、１０２２は光源１０１２、１０１４、１０１６から照射された光の透過光、または反射光を受光するセンサである。
特開２０００−３０１８０５号公報

しかしながら、特許文献１に開示される方法においては、それぞれ異なる方向から光を照射する光源を設ける必要がある。

上述の特許文献１のような構成によると、光源には発光ダイオード、白熱電球、レーザ・ダイオード、表面発光ダイオードのような可視光線を用い、透過光、または反射光を受光するセンサにはＣＣＤやＣＭＯＳなどの光電センサを用いることにより、記録媒体の表面反射性質差異と記録媒体の表面細密構造を検出して記録媒体の種類を識別することができる。このとき、普通紙に対しては光源１０１４による反射光を低解像度工学装置系にして深い被写界深度で検出し、写真用紙に対しては光源１０１６による反射光を高倍率で検出し、光沢紙に対しては、光源１０１４による反射光をある程度の倍率で検出し、ＯＨＰ用プラスチックフィルムは、光源１２による透過光を検出する。

このように、様々な記録媒体の種類を識別するためには、光源の入射角度を変えたり、反射光、透過光の検出倍率を変えたりする複雑な構成の装置が必要となる。

さらに、普通紙とコート紙の反射特性は類似しているため、誤って識別されることがしばしばある。しかしながら、インクジェットプリンタにおいては、普通紙とコート紙とで記録方法（記録時に設定されるパラメータ）が異なることから、普通紙とコート紙においても正確に識別できることが好ましい。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、簡単な構成で正確に記録媒体の種類を識別できる記録装置、および記録媒体種類の識別方法を提供することを目的とする。特に、普通紙とコート紙の識別を精度良く行えることを目的とする。

本発明は、記録媒体の種類を識別する識別装置において、前記記録媒体を加熱する加熱手段と、前記加熱手段によって加熱された前記記録媒体の熱伝導性を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された前記記録媒体の熱伝導性に基づいて記録媒体の種類を識別する識別手段と、を有することを特徴とする。

また、本発明は、記録媒体の種類を識別する識別装置において、前記記録媒体に光を照射する照射手段と、前記照射手段が照射した光により加熱した前記記録媒体の熱伝導性を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された前記記録媒体の熱伝導性に基づいて記録媒体の種類を識別する識別手段と、を有することを特徴とする。

また、本発明は、記録媒体の種類を識別する記録媒体種類の識別方法であって、前記記録媒体を加熱する加熱ステップと、前記加熱ステップによって加熱された前記記録媒体の熱伝導性を検出する検出ステップと、前記検出ステップによって検出された前記記録媒体の熱伝導性に基づいて記録媒体の種類を識別する識別ステップと、を備えることを特徴とする。

さらに、本発明は、記録媒体の種類を識別する記録媒体種類の識別方法であって、前記記録媒体に光を照射する照射ステップと、前記照射ステップによる光により加熱した前記記録媒体の熱伝導性を検出する検出ステップと、前記検出ステップによって検出された前記記録媒体の熱伝導性に基づいて記録媒体の種類を識別する識別ステップと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、記録媒体に固有な熱物性値の違いを利用して記録媒体種類を識別することが可能となる。特に、インクジェットプリンタを用いた印刷時に要求の高い、普通紙とコート紙の違いを確実にかつ迅速に識別することが可能である。

＜第１の実施形態＞
図１に本発明の第１の実施形態における記録媒体種類の識別装置の外観図を示す。

１は記録媒体を加熱するための加熱部であり、２は加熱部１から赤外線を記録媒体の表面に集約するためのレンズ、３は記録媒体表面の温度上昇部５から発生する赤外線を検出するための赤外線検出素子、４は記録媒体である。５は加熱部１、レンズ２により記録媒体表面が加熱されて温度が上昇した部分である。レンズ２を用いることにより、記録媒体４の一部（温度上昇部５）を集中的に加熱することができ、大きな記録媒体の温度変化率を得ることができる。

なお、図１に示す記録媒体種類の識別装置は、記録装置の記録部よりも搬送方向の上流側である、記録前の搬送経路中か、もしくは記録媒体を積載する記録媒体積載部に設けられる。なお、記録装置には、記録媒体に対して画像を形成する記録部や、ホストコンピュータとインターフェースを介してデータの送受信を行ったり、記録装置内のモータや記録部などのアクチュエータを制御する制御部、並びに回路部が設けられている。

加熱部１は、記録媒体に対する加熱と、加熱の停止とを交互に行うことで、記録媒体表面をパルス状に加熱する。なお、この加熱部１の構成として、図２示すように、タングステンランプのような白熱電球２１と、白熱電球２１から発生する赤外線を集光するレンズ２２、およびレンズにより集光された赤外線を断続させることでパルス状にするチョッパー２３を用いた構成が考えられる。

また、他の構成として、図３に示すように、電圧、または電流をパルス状に（断続的に）印加するパルス発生装置（回路）３１と、レーザ光を照射するレーザ素子３２と、集光レンズ３３を用いた構成が考えられる。レーザ素子３２としては、半導体赤外線レーザを用いることが妥当であり、様々な組成のレーザがあるものの、ＩｎＧａＡｓＰ系、ＰｂＳｎＴｅ系、ＰｂＳｎＳｅ系などの半導体赤外線レーザを用いることが一般的である。これらの半導体赤外線レーザの発振波長域は０．８〜４０μｍ、出力は高いもので３０〜５０ｍＷである。本実施形態においては、加熱部１は、半導体赤外線レーザを用いる構成で以下説明を行う。図３に示す構成を用いることにより、加熱部１を小型化できる。

加熱部１により加熱された記録媒体の温度上昇部５の面積が広がってしまうと、記録媒体の温度低下率を検出しにくくなるため、レンズ２を用いて加熱部１からの赤外線を集光することにより、温度上昇部５をスポット状に所定の面積内におさまるようにする。赤外線の集光用レンズ２は、波長によって石英、ほたる石、Ｇｅ、ＺｎＳｅあるいはポリエチレンのフレネルレンズなどが用いられる。なお、Ａｌ、Ａｕなどのミラーを使って集光しても良い。赤外線検出素子３の測定視野が狭く、スポット状の温度上昇部５が複数必要な場合には、加熱部１（半導体赤外線レーザ）とレンズ２の個数を増やしても良い。または、レンズ２を、集光部分を複数個持ったハエの目のようなレンズを用いることにより、一つの加熱部１に対して、複数個の温度上昇部５を形成することができる。

赤外線検出センサ３は、記録媒体表面の温度上昇部５から発生する赤外線を検出することにより、記録媒体の温度変化を非接触で検出することができる。温度測定方法としては、サーミスタや熱電対などの接触式測定が一般的に用いられるが、本発明においては紙と測定器との接触抵抗の影響を減らすために、非接触の温度測定法が望ましい。また、大気中では、波長３〜５μｍ、および、波長８から１２μｍでは吸収が少ないので検出する赤外線波長は遠赤外線領域のものが好ましい。ただし、赤外線を用いて室温３００Ｋ（摂氏２７℃）にて温度検知を行う場合、３００Ｋの背景放射があり、波長３μｍ以上の測定系では、この背景放射のゆらぎによる雑音（ノイズ）を考慮した測定が必要となる。

赤外線検出素子３には大きく分けて波長依存性の無い熱型と波長依存性のある量子型がある。

熱型は、赤外線が照射されると検出器自体の温度が上昇し、その温度上昇による効果（抵抗、容量、起電力、体積、自発分極）を電気信号に変換する素子である。長所は感度に波長選択性がなくフラットであること、低価格であることが挙げられ、短所は量子型に比べて感度が低く、応答速度が遅いことが挙げられる。

量子型は、半導体に赤外線が照射されると、その光量子よって生じる自由電子や正孔によって導電率が変化するタイプと、半導体のＰＮ接合部に光量子が照射されると起電力を発生するタイプがあり、前者は光導電形、後者は光起電力形と呼ばれている。長所は、感度が高く、導電率の変化や起電力の発生が光量子の吸収によるため、応答速度が速く、数μｓの時定数であり、過渡現象の測定やパターン計測用の検出器として使用されている。短所は、感度に波長選択性があり、さらに、背景放射の揺らぎによる雑音（ノイズ）を受けやすいことが挙げられ、液体窒素などを用いて冷却することにより雑音（ノイズ）を減らす工夫などが必要となる。

冷却装置を設けた量子型の赤外線検出素子や、遠赤外線部分にまで波長感度のあるＨｇＣｄＴｅ型の赤外線検出素子を用いることも可能であるが、装置の煩雑性や価格を考慮して、本実施例において使用する赤外線検出素子３は熱型とする。

熱型は量子型に比べれば感度、応答速度の点で劣るが、今回の使用には十分検知可能な感度を有し、応答速度もｍｓのオーダであるから差し支えない。熱型の赤外線検出素子には、サーモカップル・サーモパイル、ボロメータ、ニューマチックセル、焦電素子などがある。このうち焦電素子は、常温で動作し、平坦な分光感度特性を有し、低価格、長寿命で、他の熱型素子に比べて高感度であり、さらに、入射エネルギーが変化したときだけに出力信号を得ることができる。これらのことから本実施形態においては、この焦電素子を用いる。

次に、加熱部１に半導体赤外線レーザを、赤外線検出素子２に焦電素子を用いた場合の構成について以下に検討する。

半導体赤外線レーザの波長λは０．８〜４０μｍである。レーザ光はその強度分布を測定すると、中心から径方向に指数関数的に減少するガウス分布を示すことが知られている。このガウスビームをレンズにより細く絞る場合次式の関係が成立する。

ここで、ｄは焦点直径、Ｋはレンズの収差と回折の影響を考慮した係数で一般的には約０．８であり、ＮＡは使用されるレンズの開口数で通常使用されるレンズは０．５〜０．６である。半導体レーザの出力波長をλ＝０．８μｍとし、レンズのＮＡを一般的な値０．５として、（１）式により焦点径ｄの最小値を計算すると、ｄ＝１．３μｍと求まる。この値が、半導体レーザを用いる場合のレーザとレンズから決定されるレーザスポット径（温度上昇部の径）の最小値になる。

一方、記録媒体上でレーザビームを小さく絞りすぎると、印加される熱流束が強すぎ、記録媒体に着火する可能性がある。記録媒体上にどのくらいの熱流束を印加できるかは、レーザの照射時間、レーザ出力、レーザスポット径によることになる。このうち、半導体レーザの一般的な出力は３０ｍＷ〜５０ｍＷである。また、レーザの照射時間は、赤外線検出素子として焦電センサを用いる場合にはｍｓのオーダである必要があり、今回のようなパルス状の繰り返し加熱を行うことを考慮して１０ｍｓとして考える。記録媒体の着火温度として、紙の着火温度２３０℃を用いて、記録媒体上の最小レーザスポット径を検討する。検討には記録媒体深さ方向の一次元熱伝導を利用し、記録媒体表面温度が着火温度までの印加可能な熱流束値を計算し、レーザ出力値とレーザスポットが完全な円形として最小レーザスポット径を求めた。

半無限固体の一面に一様な熱流束が印加された場合の表面熱流束ｑ、表面温度差Ｔ、照射時間ｔの関係は次式にて表される。

ここで、λは記録媒体の熱伝導率、αは記録媒体の熱拡散率である。また、レーザ出力をＱ、レーザスポット面積をＳとすると、ｑ＝Ｑ／Ｓである。

（２）式を用いて、レーザ照射時間をｔ＝１０ｍｓ、記録媒体の熱物性値として紙の値λ＝０．０６Ｗ／（ｍ・Ｋ）、α＝０．０５３ｍｍ２／ｓを用い、記録媒体表面が着火温度Ｔ＝２３０℃になる時の熱流束を求めると、ｑ＝３．５ｘ１０５Ｗ／ｍ２となる。レーザの出力をＱ＝３０ｍＷとすると、レーザスポット面積Ｓ＝８．６ｘ１０−２ｍｍ２となる。レーザスポットが完全な円と仮定して、その直径ｄ＝０．１７ｍｍと求まる。この値は、（１）式で求めた、半導体赤外線レーザの波長から決定される最小値より大きいので実現可能である。実際には、記録媒体に照射されたレーザ光は三次元的に熱拡散していくので上記計算により求まった径ｄより絞ることも可能であるが、もっとも厳しい条件として一次元計算を行い、最小レーザスポット径を求めた。

次に、記録媒体種類の識別装置の動作を説明する。

１）赤外線の照射
記録媒体種類識別装置内に記録媒体が存在するときに、半導体赤外線レーザにパルス状に電力が印加されることにより、図４（ａ）に示すパルス状の赤外線が記録媒体に対して照射される。照射された赤外線は集光用レンズを介して記録媒体上に集められ、記録媒体の赤外線が照射されている部分は、照射されている時間に応じて温度が上昇する（図４（ｂ）参照）。

２）赤外線の感知
記録媒体上の温度上昇部分は、赤外線が照射されているときはエネルギーを受け温度が上昇するが、赤外線が照射されていないときは、熱が記録媒体を伝わり拡散するために温度が低下することになる（図４（ｂ））。この一連の温度変化が繰り返されることによって、赤外線検出素子の出力は図４（ｃ）に示すように、パルス状の波形が得られる。また、赤外線検出素子として焦電素子を用いた場合には、入力の変化が激しいほど検知しやすくなる。半導体赤外線レーザが発振された瞬間に、焦電素子では半導体赤外線レーザからの赤外線も検出してしまうが、本発明の記録媒体種類の識別方法においては問題とはならない。なぜならば、半導体赤外線レーザの発振が終了すると、焦電素子が検出した半導体赤外線レーザからの直接の赤外線も検出されなくなるので、その後の赤外線検出素子（焦電センサ）の出力パルスに現れる減少信号部分が検出できれば良いのである。記録媒体の種類によって、記録媒体の熱物性値（熱の伝導性）が異なることから、記録媒体の熱物性値に応じた赤外線の発振終了後に検出される減少信号部分に基づいて、記録媒体の種類を識別することが可能となる。

３）記録媒体種類の識別
赤外線検出素子から得られる出力パルス波形は、前述のように記録媒体固有の熱の伝わり方により異なる。特に、一般的な普通紙の熱伝導率が０．０６Ｗ／（ｍ・Ｋ）に対して、コート紙のように多孔性塗膜を基材に対して塗布する処理を施した記録媒体では熱伝導率が０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、無発泡性塗膜を基材に対して塗布する処理を施した記録媒体では熱伝導率が０．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。これは、塗膜層としてアルミナ、シリカなどの熱伝導率の良い金属酸化物が用いられるためと考えられる。温度時間変化を考える場合の熱物性値として、熱拡散率がある。熱拡散率は熱伝導率を熱容量で除した値であり、熱容量が大きく変わらない場合には熱拡散率の大小は熱伝導率に比例することになる。なお、記録媒体は薄いため熱容量は大きく変わらない。従って、記録媒体の熱拡散率の大小は熱伝導率の大小に対応する値が得られ、記録媒体の種類によって熱拡散率が異なることから、温度上昇部における温度変化（温度低下率）も異なることが分かる。この温度上昇部における温度変化、特に、温度が低下していくときの温度変化を検出することで記録媒体の種類を識別する。

また、加熱部１による赤外線の照射はパルス状に複数回行っているため、赤外線検出素子３による赤外線の検出（記録媒体表面の温度変化の測定）も複数回行う。図４（ｃ）のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄに示すように温度低下の様子（温度低下率）を個別に測定し、Ａ〜Ｄにおける平均を演算により求め、温度低下率の平均値と、予め求めておいて記録装置内のメモリに格納している記録媒体の種類に対応する温度低下率とを比較することにより、記録媒体の種類を識別する。または、図４（ｃ）のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄのそれぞれの波形を合成するよう足し合わせて、波形の数で割るアベレージングを行い、アベレージングした波形の温度低下率を求め、求めた温度低下率とメモリ内の記録媒体の種類に対応する温度低下率とを比較する構成にしてもよい。このアベレージングした波形から温度低下率を求める方法によると、熱雑音などに起因する外部ノイズの影響を低減させることができる。なぜなら、外部ノイズはランダムに発生するものであるため、時間的にアベレージングするとノイズ部分が相殺されてゼロに近づく性質があるものの、図４（ｃ）のＡ〜Ｄに示す温度低下率のような周期的な信号はその周期でアベレージングしても波形の形状は変わらないからである。

上述のような方法を採用することにより、赤外線検出センサ３は、記録媒体表面から立ち昇る赤外線以外に、加熱部１による赤外線を合わせて検出したとしても、記録媒体表面の温度低下率を精度よく求めることが可能となる。

記録媒体種類の判別を行う演算処理に関する制御手段（プログラム）は、記録装置内にあるメモリなどの記憶手段（ＮＶＲＡＭなど）に格納されており、記録装置の中央演算処理装置（ＣＰＵ、ＭＰＵ）がメモリに格納されているプログラムを実行することで、記録媒体種類の識別装置を用いて記録媒体の種類を識別する。

なお、この制御手段（プログラム）や、記録媒体種類の識別装置を動作させて記録媒体の種類を識別させるＣＰＵは記録装置内でなく、双方向通信が可能なパラレルケーブルにより記録装置に接続される装置（例えば、ホストコンピュータ）に備える構成としてもよい。その場合には、記録媒体の種類に対応した温度低下率のパラメータ（またはテーブル）を記録装置内のメモリではなく、ホストコンピュータ内に格納しておき、記録媒体の種類を識別する際に、ホストコンピュータのＣＰＵが記録装置内の設けられた記録媒体種類の識別装置が記録媒体識別動作を実行するようコマンドにより指令を出す。また、ホストコンピュータは、記録媒体種類の識別装置による検出結果を記録装置から受信すると、受信した検出結果とメモリに格納されているパラメータ（閾値）に基づいて記録媒体の種類を識別する。なお、このメモリに格納する閾値を記録媒体の種類と閾値を対応付けたテーブルとして持っていてもよい。ホストコンピュータは、識別された記録媒体の種類に対応した記録データを生成して記録装置に送出し、記録データは受信した記録データに基づいて画像の形成を行う。ホストコンピュータのメモリ内に記録媒体種類の識別動作を行わせるプログラムや、記録媒体と温度低下率との対応表が格納されている場合には、特性の異なる新たな記録媒体の種類が発売されたときでも、メモリ内のデータをアップデートすると、新たな記録媒体の識別も可能となる。このアップデートはホストコンピュータ内にインストールされているプリンタドライバのアップデート時に同時に行うことも可能である。

なお、記録媒体の種類に対応した温度低下率のパラメータ（またはテーブル）と記録媒体種類を識別する制御手段を記録装置に設け、ホストコンピュータから記録媒体種類を報知するようなコマンドが発生したときに、記録媒体種類の識別動作を行って、識別された記録媒体をホストコンピュータに送信する構成でも構わない。このような構成にすることで、記録装置とホストコンピュータとの間におけるデータ転送量を減らすことができる。

本発明によると、記録媒体を加熱したときの、記録媒体表面の温度変化を検出することにより、記録媒体の種類を識別することができる。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態は、第１の実施形態の構成と記録媒体から発生する赤外線を感知する赤外線検出素子の配置位置が異なるもので、他の構成は第１の実施形態と同じ構成である。

図５に、本発明の第２の実施形態における記録媒体種類の識別装置の外観図を示す。

５１は記録媒体を加熱する加熱部であり、５２は加熱部５１から赤外線を記録媒体の表面に集約するためのレンズ、５３は記録媒体表面の温度上昇部５５から発生する赤外線を検出するための赤外線検出素子、５４は記録媒体である。５５は加熱部５１、５レンズ２により記録媒体表面が加熱されて温度が上昇した部分である。

加熱部５１は、加熱、加熱の停止を繰り返すことで記録媒体をパルス状に加熱するものであり、第１の実施形態と同様に、半導体赤外線レーザなどを用いることができる。また、本実施形態においては、加熱部５１と赤外線検出素子５３との間に記録媒体５４が存在していることから、発熱抵抗体を用いて記録媒体を加熱することもできる。このように、加熱部５１と赤外線検出素子５３との間に記録媒体を挟むことにより、赤外線検出素子５３が、加熱部５１から放射された赤外線を直接検出することがないため、赤外線検出素子５３として多くの種類の素子を用いることができる。

記録媒体種類の識別のための動作は第１の実施形態とほぼ同様である。

図６に本実施形態における記録媒体の温度変化を測定したグラフを示す。

まず、加熱部５１により記録媒体に赤外線を照射し、赤外線検出素子５３により記録媒体表面の温度上昇部５５の赤外線を検出することで記録媒体上の温度変化を測定する。図６（ｃ）に示すように、赤外線検出素子５３に焦電素子を用いた場合には、入力の変化が激しいほど検知しやすくなる。次に、赤外線検出素子５３により測定した記録媒体の温度上昇部５５の温度低下率（温度変化）と、予め求めておいた記録媒体の種類に対応する温度低下率とから記録媒体の種類を識別する。

なお、本実施形態においては、加熱部５１と赤外線検出素子５３との間に記録媒体が存在し、赤外線検出素子５３は、加熱部５１から照射された赤外線を直接検出しないため、図６（ｃ）に示すように、赤外線検出素子５３の出力波形が振り切れることなく記録媒体の温度測定が行われている。

なお、記録媒体種類の識別の際に、記録媒体種類の識別装置内部で作成した基準信号と赤外線検出素子５３により検出された信号との相関関係により記録媒体種類の識別を行ってもよい。具体的には、加熱部５１に印加するパルス信号と赤外線検出素子５３から出力された波形信号とを用い、パルス信号と波形信号との相関関係（位相遅れ、振幅）により記録媒体の種類を識別する。印加したパルス信号の位相と赤外線検出素子５３から出力される出力波形の位相の差（以下、位相差αと称する）と、赤外線検出素子５３から出力される出力波形の振幅Ａｐと、を記録媒体種類の識別の際に用いる。

このように、パルス信号と出力波形の位相差αと、出力波形の振幅Ａｐを用いることにより、赤外線検出素子５３が、記録媒体の温度上昇部５５からの赤外線だけでなく、過熱部５１によって照射された赤外線を検出したときにおいても、記録媒体の温度低下率を精度良く検出できることとなる。さらに、位相差αと振幅Ａｐを用いることにより、周囲温度からの熱雑音の影響を最小限とすることができる。

赤外線検出素子５３によって検出された記録媒体の特徴と、予め実験などにより求めておき記録装置内のメモリに格納してある記録媒体各種の特徴とを比較することにより、記録媒体の種類を識別することができる。

本実施例によると、赤外線検出素子は、加熱部から放射される赤外線を検出することなく、記録媒体の温度上昇部から放射される赤外線のみを検出するため、記録媒体検出素子から雑音（ノイズ）の少ない検出値を得ることができ、精度良く記録媒体種類を識別することが可能となる。

＜第３の実施形態＞
本発明を用いると、似通った反射特性を有する記録媒体（例えば、普通紙とインクジェット用コート紙）を精度良く識別できることに特徴があるが、第３の実施形態においては、似通った熱物性を有する記録媒体の種類を識別するために、記録媒体の反射特性を検出する構成を第１の実施例の構成に加えた。このようなハイブリッド型の構成とすることで、記録媒体種類の判別を迅速かつ確実に行うことが可能となる。

図７に第３の実施形態における記録媒体識別装置の外観図を示す。

７１は記録媒体を加熱し、かつ記録媒体の反射特性を検出するための可視光、および赤外線を発生する可視光・赤外線発生部であり、７２は可視光・赤外線発生部７１から照射された可視光、および赤外線を記録媒体上に集約するためのレンズである。７３は記録媒体表面の温度上昇部７５からの発生する赤外線を検出するための赤外線検出素子、７４は記録媒体であり、７５は可視光・赤外線発生部７１、レンズ７２により記録媒体表面が加熱されて温度が上昇した部分である。７６は、可視光・赤外線発生部７１が記録媒体７４に照射した光が記録媒体７４の表面で反射した反射光を受光するための受光素子である。

本実施形態の可視光・赤外線発生部７１は、パルス状に駆動することにより、記録媒体７４の加熱、加熱の停止を繰り返すとともに、記録媒体７４に対して可視光を照射する。本実施形態の可視光・赤外線発生部７１に用いられるデバイスとして、第１の実施形態において説明したようなタングステンランプなどの白熱電球とレンズとチョッパーの組み合わせや、パルス状に電力を供給する装置とレーザ素子と集光レンズの組み合わせを用いることができる。レーザ素子を用いる場合には、発振波長領域が、赤外から可視の領域に渡っているものを用いることが好ましい。特に、ＩｎＧａＡｓＰ系、ＧａＩｎＡｌＰ系のような組成で、発振波長領域が可視光域から赤外線領域に渡る赤外線半導体レーザがよい。本実施形態において、可視光・赤外線発生部７１に半導体赤外線レーザを用いた構成を例に挙げて説明する。

レンズ７２は、可視光域（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）から赤外域において吸収の少ない石英、ダイアモンド、ＣａＦ２などを用いるとよい。また、赤外線検出素子７３は、第１の実施形態において説明をした素子を用いることができる。

さらに、記録媒体の表面で反射した反射光を受光し、反射光の受光量を測定する受光素子７６には、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの光電画像検知素子や、フォトダイオード、フォトトランジスタなど光検知素子や、光検知素子の他に増幅器が組み込まれたレシーバを用いることができる。

以下に、記録媒体の種類と反射特性の関係について説明する。

普通紙のような記録媒体に表面の凹凸が大きく、光沢性がほとんどない記録媒体の表面で反射した反射光は、反射光に散乱光（拡散光とも称する）の成分が大きく、ある所定方向に偏った反射光（以下、正反射光と称する）の成分は少ない。また、光沢性のある塗膜層を有するコート紙は、記録媒体表面の凹凸が小さく、正反射光の成分が散乱光の成分よりも強くなる傾向がある。従って、それぞれの記録媒体の特徴的な反射特性を検出できる位置に受光素子７６を設けることで、受光素子７６から得られる反射光の受光量に基づいて普通紙かコート紙か識別することが可能となる。本実施形態においては、正反射光成分または散乱反射光成分のいずれかの反射光成分の検出と、記録媒体の熱伝導率と、に基づいて記録媒体種類の識別を行う。

図８に、似通った熱物性値が得られる光沢性のあるコート紙と光沢性の無いコート紙と、普通紙を識別する識別手順を示すフローチャートを示す。

まず、ステップ８０１において、第１、２の実施形態と同様に、記録媒体の熱伝導性（温度低下率）を測定する。次に、ステップ８０２で、測定した熱伝導性がよいかどうか判断し、熱伝導性が悪いと判断されたときには、ステップ８０３に進み記録媒体の種類は普通紙であると決定する。

また、ステップ８０２において、測定した熱伝導性がよいと判断されたときには、ステップ８０４で記録媒体の反射特性を検出する。具体的には、可視光・赤外線発生部７１から記録媒体に対して可視光を照射し、記録媒体７４の表面で反射した反射光の光量を受光素子７６で検出する。このとき、検出、測定する反射光成分は、正反射光成分でも散乱光成分でも構わないが、本実施の形態では正反射光成分とした。ステップ８０５において、検出された正反射光成分が大きいと判断されたときには、ステップ８０６に進み記録媒体の種類は光沢性のあるコート紙であると決定する。

ステップ８０５において、検出した正反射光成分が小さいと判断されたときには、ステップ８０７に進み記録媒体の種類は光沢性の無いコート紙であると決定する。光沢性の無いコート紙は、散乱光成分が大きいため、検出される正反射光成分は小さくなる。

このようにして、似通った熱物性を有する記録媒体においても、熱物性の測定と記録媒体表面からの反射光により、正確に記録媒体の種類を識別することが可能となる。

なお、図８に示した識別手順において、まず熱物性を測定してから記録媒体の反射特性を測定しているが、この順番は逆になっても構わない。

また、赤外線検出素子７３は測定視野角の自由度が高いので、赤外線検出素子７３を受光素子７６と一体型にして設置してもよい。

さらに、赤外線検出素子７３に、波長０．７〜１．７μｍに感度を持つ光起電力型の赤外線検出素子を用いることにより、波長選択性の考慮や素子の冷却などが必要となるものの、赤外線と反射光の両方を検出できるため、記録媒体種類の検出素子の構成を簡単なものとすることができる。

また、本実施形態においては、普通紙、光沢性のあるコート紙、光沢性の無いコート紙の識別しか行っていないが、熱伝導率の測定と併せて記録媒体の反射特性を検出することにより、光沢紙やＯＨＰ用紙など様々な記録媒体の種類をも識別することができる。

＜その他の実施形態＞
さらに、図９に示すように、第２の実施形態と同様に、第３の実施形態の構成において、赤外線検出素子と可視光・赤外線発生部との間に記録媒体をはさむような構成にしてもよい。

本実施形態においても、熱伝導率の測定と併せて記録媒体の反射特性を検出しているため、様々な記録媒体の種類を識別することが可能となる。さらに、熱物性を測定するときに、赤外線検出素子が加熱部分から発生する赤外線を検知しない構成なので熱物性値の検出精度が向上する。

第１の実施形態における記録媒体種類の識別装置の構成図である。 加熱部として、白熱電球と集光レンズとチョッパーを用いたときの構成図である。 加熱部として、パルス発生回路とレーザ素子と集光レンズを用いた時の構成図である。 加熱部に印加されるパルス信号と、記録媒体の温度変化と赤外線検出素子からの出力波形を示した図である。 第２実施形態における記録媒体種類の識別装置の構成図である。 加熱部に印加されるパルス信号と、記録媒体の温度変化と赤外線検出素子からの出力波形を示した図である。 第３の実施形態における記録媒体種類の識別装置の構成図である。 記録媒体の種類を識別する識別手順を示したフローチャートである。 その他の実施形態における記録媒体種類の識別装置の構成図である。 従来例を示す図である。

符号の説明

１ 記録媒体加熱手段
２ 集光レンズ
３ 赤外線検出素子
４ 記録媒体
５ 記録媒体温度上昇部

Claims (18)

1. 記録媒体の種類を識別する識別装置において、
   前記記録媒体を加熱する加熱手段と、
   前記加熱手段によって加熱された前記記録媒体の熱伝導性を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出された前記記録媒体の熱伝導性に基づいて記録媒体の種類を識別する識別手段と、を有することを特徴とする記録媒体種類の識別装置。
2. 前記加熱手段は、前記記録媒体の加熱と加熱の停止とを繰り返すことを特徴とする請求項１に記載の記録媒体種類の識別装置。
3. 前記加熱手段によって複数回記録媒体を加熱されたときに、前記識別手段は、前記検出手段から得られる複数の検出値に基づいて前記記録媒体の種類を識別することを特徴とする請求項２に記載の記録媒体種類の識別装置。
4. 前記識別手段は、加熱手段に印加する波形と検出手段から得られる波形の位相差と、前記検出手段から得られる波形の振幅に基づいて記録媒体の種類を識別することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の記録媒体種類の識別装置。
5. 前記加熱手段に、半導体レーザを用いることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の記録媒体種類の識別装置。
6. 前記半導体レーザのレーザ光を前記記録媒体上に集光させるためのレンズをさらに有することを特徴とする請求項５に記載の記録媒体種類の識別装置。
7. 記録媒体の種類を識別する識別装置において、
   前記記録媒体に光を照射する照射手段と、
   前記照射手段が照射した光により加熱した前記記録媒体の熱伝導性を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出された前記記録媒体の熱伝導性に基づいて記録媒体の種類を識別する識別手段と、を有することを特徴とする記録媒体種類の識別装置。
8. 前記照射手段によって照射された光が前記記録媒体の表面で反射した反射光の光量を検出する光量検出手段をさらに有し、
   前記識別手段は、前記記録媒体の熱伝導性と、前記反射光の光量とに基づいて記録媒体の種類を識別することを特徴とする請求項７に記載の記録媒体種類の識別装置。
9. 前記識別手段は、前記記録媒体の温度変化に基づいて記録媒体の種類を識別することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の記録媒体種類の識別装置。
10. 前記識別手段は、前記記録媒体の温度低下率に基づいて記録媒体の種類を識別することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の記録媒体種類の識別装置。
11. 前記識別手段は、前記熱伝導性と、前記記録媒体の種類とを対応付けたテーブルを用いて前記記録媒体の種類を識別することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の記録媒体種類の識別装置。
12. 前記識別手段は、前記熱伝導性に対応した複数の閾値に基づいて前記記録媒体の種類を識別することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の記録媒体種類の識別装置。
13. 前記識別手段は、前記熱伝導性と前記反射光量のそれぞれに対応した複数の閾値に基づいて前記記録媒体の種類を識別することを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載の記録媒体種類の識別装置。
14. 前記検出手段に、赤外線検出素子を用いることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の記録媒体種類の識別装置。
15. 前記識別手段によって識別された記録媒体の種類の応じて画像データの記録を行う記録手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の記録媒体種類の識別装置。
16. 記録媒体の種類を識別する記録媒体種類の識別方法であって、
    前記記録媒体を加熱する加熱ステップと、
    前記加熱ステップによって加熱された前記記録媒体の熱伝導性を検出する検出ステップと、
    前記検出ステップによって検出された前記記録媒体の熱伝導性に基づいて記録媒体の種類を識別する識別ステップと、を備えることを特徴とする記録媒体種類の識別方法。
17. 記録媒体の種類を識別する記録媒体種類の識別方法であって、
    前記記録媒体に光を照射する照射ステップと、
    前記照射ステップによる光により加熱した前記記録媒体の熱伝導性を検出する検出ステップと、
    前記検出ステップによって検出された前記記録媒体の熱伝導性に基づいて記録媒体の種類を識別する識別ステップと、を備えることを特徴とする記録媒体種類の識別方法。
18. 前記照射手段によって照射された光が前記記録媒体の表面で反射した反射光の光量を検出する光量検出ステップをさらに有し、
    前記検出ステップは、前記記録媒体の熱伝導性と前記反射光の光量とに基づいて記録媒体の種類を識別することを特徴とする記録媒体種類の識別方法。

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