KR100674558B1 - 시트재의 종류 식별 장치 - Google Patents

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Abstract

시트재들의 종류들을 식별하기 위한 장치는, 시트재의 수분에 관한 정보를 검지하기 위한 검지부; 상기 시트재에 외력을 인가하는 외력 인가 수단; 상기 외력 인가 수단에 의해 상기 시트재에 외력을 가했을 때에, 상기 시트재의 존재에 의해 감쇠되는 힘에 따른 정보를 취득하기 위한 정보 취득 수단; 및 상기 검지부로부터 취득된 정보 및 상기 정보 취득 수단으로부터 취득된 정보에 기초하여 상기 시트재의 종류를 식별하기 위한 판별부를 포함한다. 본 장치에 따르면, 미리 시트재에 숫자 코드 또는 그외의 정보가 마킹되어 있지 않은 경우에도 시트재의 종류를 검지할 수 있으며, 시트재의 수분 함유량도 검지할 수 있다.
시트재, 검지부, 외력, 수분 함유량

Description

시트재의 종류 식별 장치{DEVICE FOR IDENTIFYING TYPES OF SHEET MATERIALS}
본 발명은 시트재들의 종류들을 식별하기 위한 장치에 관한 것이다.
최근, 시트재들의 정보를 검지하는 정보 검지 장치들이 여러가지의 기술 분야에서 주목받고 있다.
그 장치들의 일례로서는, 시트재에 미리 숫자 코드 또는 기호를 마킹하여( 이후, 이 방법은 마킹 방식으로 지칭됨), 프린터 내에 설치된 센서에 의해 숫자 코드 및 그외의 정보를 판독하여, 최적의 인쇄 모드를 설정하도록 하는 미국 특허 제6,097,497호에 개시되어 있다.
이 마킹 방식에서는, 시트재들이 담을 수 있는 정보는, 시트재의 제조자의 명칭 및 시트재 크기 등과 같이 마킹 후에 변하지 않는 종류로 한정된다.
일반적으로, 시트재들은 환경 변화(분위기 가스의 습도의 변화)에 의해 수분 함유량이 변화하고, 그의 수분 함유량에 의해서 개별적인 시트재의 특성들(예를 들면, 영률 및 그외의 역학적 특성들)이 변화한다. 이러한 마킹 방법은 시트재들의 수분 함유량을 검지할 수 없기 때문에, 정확한 시트재의 정보를 검지할 수 없다.
또한, 애당초, 이 마킹 방식으로는, 마킹되어 있지 않은 시트재로부터는 정 보를 취득하는 것이 불가능하다.
<발명의 개시>
본 발명은 상술한 점들을 고려하여 만들어진 것으로, 따라서 본 발명의 목적은 시트재들의 정확한 정보를 검지할 수 있는 정보 검지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 시트재의 정보를 검지하기 위한 장치는, 시트재의 수분에 관한 정보를 검지하기 위한 검지부 및 상기 시트재에 인가된 외력에 대한 상기 시트재의 응답을 검출하는 정보 취득 수단을 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 검지부로부터 취득된 정보 및 상기 정보 취득 수단으로부터 취득된 정보에 기초하여 상기 시트재의 정보가 검출된다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 구조의 일례를 도시하는 단면도.
도 2A는 본 발명에 따른 장치의 구조의 일례를 도시하는 단면도; 도 2B 및 도 2C는 도 2A에서 점선으로 원을 그은 부분들에서의 도전성 부재들의 확대된 평면도들.
도 3A는 본 발명에 따른 장치의 구조의 일례를 도시하는 단면도; 도 3B 및 도 3C는 도 3A에서 점선으로 원을 그은 부분들에서의 도전성 부재들의 확대된 평면도들.
도 4는 제1 신호 검출부 및 제2 신호 검출부의 접속예를 나타내는 개략도.
도 5는 정보 검지 절차를 설명하기 위한 흐름도.
도 6은 외력 인가부에 의해 시트재에 충격력을 가한 경우에서의 검출 신호의 일례를 나타내는 파형도.
도 7은 화상 형성 장치가 수행하는 화상 형성 절차를 설명하기 위한 흐름도.
도 8은 본 발명에 따른 장치의 구조의 일례를 도시하는 단면도.
도 9는 정보 취득 수단의 출력 신호의 일례를 나타내는 파형도.
도 10은 본 발명에 따른 장치의 구조의 일례를 도시하는 단면도.
도 11은 외력 인가부의 구조의 일례를 도시하는 단면도.
도 12는 본 발명에 따른 정보 처리 장치의 구조의 일부를 도시하는 단면도.
도 13은 본 발명의 정보 검지 절차를 설명하기 위한 흐름도.
도 14는 정보 취득 수단의 출력 신호의 일례를 도시하는 도면.
도 15는 본 발명의 시트재 판별 테이블의 일례를 도시하는 도면.
<발명을 실시하기 위한 최량의 모드>
이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다.
본 발명에 따른 장치는 도 1에 부호 A1으로 나타낸다. 장치 A1은 시트재 P의 수분에 관한 정보를 검지하는 검지부 B1 및 시트재 P에 가해진 외력에 대한 시트재 P의 응답(역학적-물리적 특성들, 역학적 특성들)을 검지하는 정보 취득 수단 B2를 구비하고 있고, 이들 검지 결과들에 기초하여 시트재 P에 대한 정보를 검지하도록 구성되어 있다.
본 명세서에 있어서, "역학적 특성들"이란, 시트재 P가 단일 재료로 형성된 것인지 복수 재료들이 적층되어 있는 것인지에 상관없이, 영률(Young's modulus)(휨 및/또는 압축), 평량(basis weight)(g/㎡), 밀도, 종이 두께, 거칠기(평활함) 등을 의미한다. "시트재(sheet material)에 대한 정보"란, 상술한 역학적 특성, 수분 함유량, 및 시트재의 종류와 품종, 시트재의 크기, 시트재들의 매수, 나머지 시트재들의 매수, 시트재가 이중 급송되어 있는지의 여부, 및 시트재들의 나머지량에 대한 정보를 의미한다. "시트재"라는 용어는 장치의 사용에 따라 변화한다. 예를 들면, 장치가 프린터나 복사기에 이용되는 경우에는, "시트재"는 보통지, 재생지, 코팅지, 광택지, OHP 등을 의미한다.
본 발명에 따른 정보 검지 수단 A1은, 시트재 P에 외력을 인가하는 외력 인가부 C를 구비하여, 정보 취득 수단 B2가 그 외력을 받은 시트재 P의 응답(반발 또는 흡수)를 검지하도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 정보 검지 수단 A1에는, 검지부 B1의 신호를 검출하는 제1 신호 검출부(1)와 정보 취득 수단 B2의 신호를 검출하는 제2 신호 검출부(2)가 제공되는 것이 바람직하다(그에 대한 상세한 내용은 후술함).
또한, 본 발명에 따른 정보 검지 수단 A1이, 다양한 시트재들(사용할 가능성이 있는 시트재들)에 대한 수분 및 역학적 특성들(시트재들의 역학적 특성 및 수분 함유량에 대한 의존성, 및 용지 공급 매수 등의 필요 정보)의 데이터를 기억하기 위한 메모리부 D, 및 상기 검지부 B1 및 상기 정보 취득 수단 B2의 검지 결과들 및 상기 메모리부 D의 데이터에 기초하여 시트재의 종류를 판별하는 판별부 E를 구비하는 것이 바람직하다. 판별부 E는 바람직하게는 제1 신호 검출부(1) 및 제2 신호 검출부(2)로부터의 신호들에 기초하여 시트재의 종류를 판별한다.
기호 C는 외력 인가부, 도면 부호 3a, 3b는 각각 도전성 부재(전극), 도면 부호 4는 금속 산화물, 도면 부호 5는 기판, 도면 부호 5a는 기판의 패인부분, 도면 부호 6과 7은 각각 절연막을 나타낸다.
이하, 검지부 B1에 대하여 설명한다.
검지부 B1은, 시트재 P의 수분을 검지하는 것일 수 있거나, 주위의 습도(분위기 가스의 습도)를 검지하는 것일 수 있거나, 혹은 그 양방을 검지하는 것일 수 있다. 또한, 검지부 B1은, 분위기 가스의 습도를 검지하여, 그 결과로부터 시트재 P의 수분을 계산할 수 있다.
바람직하게는, 검지부 B1은 도전성 부재(3a)를 구비하여, 그 도전성 부재(3a)의 전기 저항율의 변화(시트재 P에서 멀리 떨어진 위치에 있는 도전성 부재(3a)의 전기 저항율과, 시트재 P에 접촉하거나 또는 근접하여 있는 도전성 부재(3a)의 전기 저항율 사이의 차분)로부터 시트재의 수분에 관한 정보와 분위기 가스의 습도를 검지한다. 즉, 이 경우의 습도 검지는, 도전성 부재의 전기 저항율이 주위(도전성 부재와 접촉하고 있는 물체 또는 분위기 가스)의 수분의 영향을 받아 변화하는 전기적 성질을 이용한 것이다. 전술한 제1 신호 검출부(1)를 도전성 부재(3a)에 접속하여, 그 도전성 부재(3a)의 전기 저항율의 변화를 측정하도록 하는 것이 바람직하다.
도 1에 도시된 도전성 부재(3a)는 시트재 P에 직접 접촉하고 있지만, 도전성부재(3a)를 시트재 P에 접촉해야 하는 것이 필수적인 것은 아니다. 예를 들면, 도 2A에 도시한 바와 같이, 장치 G1에 있어서, 도전성 부재(3a)의 표면에 절연막(10)을 형성하고, 절연막(10)에 구멍부(10a)를 개구하여 구멍부(10a)에서, 도전성 부재(3a)가 시트재 P와 마주보게 함으로써 서로 소정의 간극을 유지하도록 할 수 있다. 도 1과 동일한 부호를 갖는 도 2A의 부호들은 도 1과 동일한 부재들을 나타낸다. 도 2B 및 도 2C는 점선으로 둘러싸인 도 2A의 부분에서 각각 도전성 부재들(3a, 3b)의 확대된 평면도들을 나타낸다. 각각의 도전성 부재들은 그들의 길이를 더 취득하기 위해서 지그재그(zigzag) 형상을 가진다. 이 구조의 도전성 부재(3a)는, 또한 그 자신(즉, 구멍부(10a))과 시트재 P 사이의 공간의 분위기 가스(공기)의 습도를 검지할 수 있고, 그 검지 결과로부터 시트재 P의 수분 함유량을 구할 수 있다. 마찬가지의 측정 방법에 의해 데이터를 미리 준비하고 메모리에 저장해두면, 검지 정밀도에 대한 영향을 감소시킬 수 있다. 절연막(10)을 설치한 경우에는, 도전성 부재(3a)를 피복하고 그 도전성 부재(3a)의 노출 면적을 감소시킬 뿐만 아니라, 분위기 가스 중의 습도에 의한 영향(검지 결과에의 영향)을 감소시킬 수 있다. 또한, (도전성 부재들(3a, 3b) 양방의 전기 저항율을 측정함으로써) 전기 저항율의 변화로부터, 온도를 취득할 수 있다. 온도와 전기 저항율 사이의 상관은, 제1 신호 검출부(1)를 이용하여 측정된 상부 도전성 부재(3a)와 하부 도전성 부재(3b) 사이의 차분으로부터 상대 습도를 계산할 수 있다. 또한, 전술된 바와 같이 도전성 부재(3a)를 절연막(10)으로 피복한 경우에는, 시트재 P와의 접촉에 의한 도전성 부재(3a)의 마모를 방지할 수 있다. 장치 G2에 있어서, 도 3A에 도시한 바와 같이 절연막(10)의 구멍부가 다공질 물질을 구비할 수 있다. 여기서, 도전성 부재들은 금속 산화물 상에 적층되어 있는 부분뿐만 아니라, 3층 구조부로부터 전기 신호를 취출하기 위한 배선부도 포함한다. 전기 저항을 측정하기 위해서, 도전성 부재는 두께와 폭에 있어서 그 주변보다도 작게될 수 있고, 또는 지그재그나 그외의 뷸규칙 형상을 가질 수도 있다. 도 1과 동일한 부호를 갖는 도 3A의 부호들은 도 1과 동일한 부재들을 나타낸다.
도 3B 및 도 3C는 점선으로 둘러싸인 도 3A의 부분에서 각각 도전성 부재들(3a, 3b)의 확대된 평면도들을 나타낸다. 각각의 도전성 부재들은 그들의 길이를 더 취득하기 위해서 지그재그(zigzag) 형상을 가진다.
다음으로, 외력 인가부 C에 대하여 설명한다.
외력 인가부 C에 의해 인가된 외력들의 예들로는 충격력 및 진동 외력(원하는 주파수로 발생시킨 역학적 변위를 시트재에 전달함)을 포함한다.
충격력을 발생시키는 방법들의 예들로는, 적당한 무게를 갖는 부재를 자유 낙하시키는 방법이나, 스프링 힘을 이용한 방법; 임의의 주파수로 구동한 전자기력 을 이용하는 방법; 모터 등의 회전운동을 직선 운동으로 변환하는 방법; 및 압전 소자의 진동을 이용하여 원하는 형상의 물질을 시트재에 충돌시키도록 하는 방법을 포함한다. 그렇게 발생된 충격력은 1회 또는 복수회 인가될 수 있다. 또한, 임의의 주파수에서 규칙적으로 반복하는 충격을 이용할 수도 있다. 충격을 복수회 인가하는 경우에는, 충격의 강도를 변화시킬 수 있고, 상이한 위치들에서 시트재에 충격을 인가할 수 있다. 자유 낙하를 이용한 경우 또는 이와 유사한 경우들에는, 1회의 낙하에 의해 반복적인 충격을 자연 발생시킬 수도 있으며(자유 낙하일 때에 발생한 신호의 파형을 나타내는 도 6에서는 4회의 충격이 관측됨), 하나의 충격과 다른 충격 사이의 시간 간격으로부터 역학적 특성을 측정하는 것도 가능하다. 이 경우, 자유 낙하에 의한 최초의 충격을 제1회의 충격으로 하는 경우, 제n회째 충돌(n은 1 이상의 정수)과 제m회째 충돌(m은 2 이상의 정수이고, 또한 m>n 임) 사이의 간격을 계측하는 것에 의해 시간 간격을 구할 수 있다. 또한, 제n회째의 충돌로부터 제(n+1)회째 충돌까지 소정의 펄스를 발생시켜, 그 소정의 펄스와 기지 주파수의 외부 클럭 펄스와의 AND 회로에서 발생하는 클럭 펄스들의 수를 카운팅함으로써, 반동 기간(recoil period)을 계측할 수 있다.
외력 인가부는 도 11에 도시된 구조를 가질 수 있다. 도 11에서, 외력 인가부는 시트재(608)에 접촉하도록 이동 가능하게 지지된 접촉 부재들(603, 605, 606)과, 접촉 부재(606)를 구동하는 구동원(614)을 구비하며, 정보 취득 수단은 그 접촉 부재들(603, 605, 606)에 탑재된 탄성 부재(602)와, 그 탄성 부재(602)의 변형량을 검지하는 변형량 센서부(601)를 구비한다. 이 구조에 의하면, 접촉 부재들 (603, 605, 606)이 구동원(614)에 의해 구동되어 시트재(608)에 충돌된 경우에, 변형량 센서부(601)가 상기 탄성 부재(602)의 변형량을 검지하는 것에 기초하여 해당 시트재(608)의 응답을 검지할 수 있게 된다. 부재(614)는 도시되지 않은 모터에 의해 회전 구동됨으로써 부재(603)를 상하 이동시킬 수 있다. 도면 부호 609로 표시된 부재는 시트재 지지 부재를 나타내고, 도면 부호 611은 지지 부재의 구멍부를 나타낸다. 도면 부호 612 및 613은 암들(arms)을 나타내고, 도면 부호 607은 접촉 부재(605)의 가이드를 나타낸다. 도면 부호 604는, 탄성 부재(602)를 변형시킬 수 있게 하기 위한 오목부를 나타낸다. 도면 부호 610는 이동 거리를 규정하는 부재이며, 도면 부호 609와 동일하더라도 괜찮다. 일반적으로, 부재(610)는 시트재와 접하는 평면 또는 곡면의 표면을 갖는다. 부재(610)는 상하의 이동을 할 수 있는 것이 바람직하다.
한편, 시트재에 진동을 가하기 위해서는, 외력 인가부는 바람직하게 임의의 주파수의 신호를 발생하는 주파수 발생 회로; 그 주파수 발생 회로로부터의 신호를 동일한 주파수의 진동으로 변환하는 진동 발생부; 및 시트재에 접촉하도록 배치되어, 진동 발생부로부터의 진동을 시트재에 전달하는 진동 전달부에 의해 구성할 수 있다.
외력은, 도 1에 도시한 바와 같이 시트재 P에 대하여 수직인 방향(법선 방향)으로부터 인가할 수 있고, 또는 수평 방향으로부터 인가할 수 있고, 또는 경사 방향으로 인가할 수 있다. 한가지 종류 이상의 외력들을 인가할 수 있다.
시트재는, 외력이 인가되기 전에 변형되거나, 또는 반송 중에 진동하는 경우 도 있다. 그러한 경우들을 위해서, 본 발명의 장치는 외력이 시트재에 인가되어 제1 및 제2 검지부들에 의해 신호들이 검출되는 동안에 시트재를 고정하는 수단을 구비할 수 있다. 고정 수단은 압력 또는 중력을 사용하여 시트재를 고정시킬 수 있다. 시트재는 한점에서 또는 복수 지점들에서 고정될 수 있다. 압력 또는 중력을 발생시키는 수단에는 제한이 없으며, 임의의 역학적, 전기적 또는 자기적 수단이 이용될 수 있다.
다음에는 정보 취득 수단 B2를 설명한다. 여기서는 정보 취득 수단을 형성하기 위해 금속 산화물이 이용되는 경우에 대해 설명한다.
바람직하게는, 정보 취득 수단 B2는 금속 산화물(4) 및 도전성 부재들(3a, 3b)로 구성되어, 금속 산화물(4)의 전압의 변화로부터 외력에 대한 응답을 검지한다.
이 금속 산화물(4)은, 강유전체, 초전체, 또는 압전체인 것이 바람직하고, 그 재료들의 압전 특성을 이용하여, 시트재에 가해진 외력에 대한 응답을 검지한다.
전술한 도전성 부재들(3a, 3b)은 바람직하게는 금속 산화물(4)을 끼우는 것같이 구성하여 쌍을 형성한다. 상술한 제2 신호 검출부(2)는 도전성 부재들(3a, 3b)에 접속하여, 이 제2 신호 검출부(2)가 금속 산화물(4)의 전압 변화(도전성 부재들 사이에 발생하는 전압, 발생하는 전압의 주파수 성분 등)를 측정할 수 있게 한다.
여기서, 제1 신호 검출부(1) 및 제2 신호 검출부(2)에 대하여 보충 설명을 한다. 제1 신호 검출부(1)는, 각 도전성 부재들(3a, 3b)의 전기 저항율을 각각 측정할 수 있도록, 도 4에 도시한 바와 같이 도전성 부재들(3a, 3b)에 개별적으로 접속하는 것이 바람직하다. 제1 신호 검출부(1)에 의해 측정된 도전성 부재(3a)와 도전성 부재(3b) 사이의 전기 저항율의 차분을 이용하여, 시트재 P의 수분 함유량을 구한다. 한편, 제2 신호 검출부(2)는, 도 4에 도시한 바와 같이 도전성 부재(3a)와 도전성 부재(3b) 사이에 접속하는 것이 바람직하다.
시트재는, 휨과 압축(bend and compression)의 2개의 영률이 있다. 도 1에 도시한 본 발명의 장치에서는, 제2 신호 검출부가 시트재와 접촉하고 있는 경우에는, 압축을 나타내는 영률이 반영되는 한편, 제2 신호 검출부가 시트재와 접촉하지 않은 경우에는, 압축의 영률과 휨을 나타내는 영률 모두를 반영하는 신호가 검출된다. 휨 영률만을 측정하는 경우에는, 외력 인가부와 제2 신호 검출부를 일체적으로 조립하여, 시트재가 휘어지지만 압축되지 않는 구성을 얻을 수 있다. 장치의 용도에 따라, 제2 신호 검출부가 시트재와 접촉시켜야 할 지의 여부, 또는 외력 인가부와 제2 신호 검출부를 일체화할지 안할지의 여부를 결정할 수 있다.
검지부 B1 및 정보 취득 수단 B2는 일체로 조립될 수 있거나, 또는 개별적으로 조립되어 동일 기체(base)(기호 5로 나타냄)에 의해 지지될 수 있다. 검지부 B1 및 정보 취득 수단 B2가 일체로 조립되는 전자의 경우에는, 전술한 금속 산화물(4) 및 도전성 부재들(3a, 3b)로부터 정보 취득 수단 B2를 구성하여, 검지부 B1의 도전 성 부재가 정보 취득 수단 B2의 도전성 부재들 중 하나로서 겸할 수 있게 하는 것이 바람직하다.
이하, 이러한 경우의 구체적인 예(검지부 B1과 정보 취득 수단 B2를 일체적으로 조립하여, 동일 기판(판형 기체)에 지지시킨 경우)에 대하여, 도 1을 참조하여 설명한다.
부분적으로 절단되어진(부호 5a 참조) 기판(5) 상에 절연막(6) 및 도전성 부재(3b)를 배치한다. 도전성 부재(3b)의 표면의 일부에는 금속 산화물(4)을 형성하고, 도전성 부재(3b)의 표면의 나머지 부분에는 절연막(7)을 형성한다. 그리고, 금속 산화물(4)과 절연막(7)을 피복하도록 도전성 부재(3a)를 형성한다. 이러한 구조에서, 한쌍을 형성하는 도전성 부재들(3a, 3b) 사이에 금속 산화물(4)이 끼워진 3층 구조 부분 B2가 정보 취득 수단으로서 기능하고, 절취부(5a)의 도전성 부재(3a) 등이 검지부 B1로서 기능한다. 도전성 부재(3a)와 도전성 부재(3b)에는 제1 신호 검출부(1)가 접속되어, 각 도전성 부재의 전기 저항율의 변화를 측정할 수 있도록 한다. 제1 신호 검출부(1)는 도전성 부재(3a)를 시트재 P에 접촉시키기 전과 후의 전기 저항율을 측정하여, 그 측정된 전기 저항율 레벨들 사이의 차(시트재 P의 접촉에 수반하는 전기 저항율의 변화)로부터 절대 수분 함유량을 측정한다. 절대 수분 함유량과 전기 저항율 사이의 관계에 대해, 미리 분석 곡선을 작성해 둔다. 기판의 절취부(5a)는, 열용량을 작게 하여 습도의 고속 검지를 가능하게 하도록 설치하고 있다. 그러나, 절취부를 형성하는 것은 필수적인 것은 아니다.
도 1에서의 외력 인가부 C는, 시트재 P에 낙하하여 충격력을 인가하는 충격 부재이다. 도 1에 도시한 정보 취득 수단 B2는 외력 인가부 C의 반대측(즉, 시트재 P의 하측)에 배치되어, 시트재 P에 의한 외력의 흡수를 검지하게 된다. 또한, 정보 취득 수단 B2와 외력 인가부 C를 시트재 P의 동일한 측에 배치하는 것도 가능하고, 이 경우에는, 정보 취득 수단 B2는 외력에 대한 시트재 P의 반발을 검지하게 된다. 정보 취득 수단 B2는 힘의 흡수 또는 반발 중 어느 한쪽, 또는 양쪽을 검지할 수 있다.
검지부 B1에서 전기 저항률의 변화 검지의 분해능을 높히기 위해서, 검지부 B1의 부분을 이에 따라 형상화 하는 것이 바람직하다. 도 1의 검지부 B1은 미앤더(meander) 구조(도 2B 및 도 2C의 확대 평면도들 참조)를 이용한다. 그러나, 형상은 이것에 한정되는 것이 아니고, 임의의 다른 형상들이 이용될 수 있거나, 또는 도전성 부재들의 폭이나 막 두께를 변화시켜 목적을 달성할 수 있다. 도전성 부재(3a)와 도전성 부재(3b)는 동일한 형상(평면 형상)을 가질 수 있거나 또는 다른 형상을 가질 수 있다.
다음에, 도 5를 참조하여 검지 절차를 설명한다.
우선, 검지부 B1 및 정보 취득 수단 B2에 시트재 P를 세트한다(단계 S1). 검지부 B1은, 시트재가 세트되기 전과 후의 전기 저항의 변화를 측정한다. 그 검지 결과는 데이터 테이블의 데이터와 비교되어 시트재의 습도와 온도를 결정한다(단계 S2).
다음에, 외력 인가부 C에 의해서 시트재 P에 외력이 인가된다(단계 S3). 외력을 인가하는 것에 의해서, 정보 취득 수단 B2의 금속 산화물(4)에는 전하가 발생하여, 그 전압이 검출된다. 도 6은, 외력 인가부 C에 의해서 시트재에 충격력을 가한 경우에 있어서의 검출 신호의 일례를 나타내는 파형도이다. 이러한 파형으로부터, 전압의 피크값, 주파수 성분, 미분 성분, 전압 피크들 사이의 시간 간격 등을 추출할 수 있다. 판별부 E는, 상기 전압 정보에 기초하여 시트재 P의 역학적 특성들(영률, 종이 두께, 밀도, 표면 거칠기를 포함함)을 얻는다. 전술한 온도 및 습도 정보와, 메모리부 D에 기억되어 있는 데이터로부터, 시트재 P의 정보를 취득할 수 있다.
이러한 검지 절차 중에, 시트재 P를 반송 장치(롤러 등)에 의해서 검지부 B1 및 정보 취득 수단 B2로 반송할 수 있다. 또한 반대 방향으로 하여, 소정의 장소에 배치되어 있는 시트재 P에 검지부 B1 및 정보 취득 수단 B2를 가져올 수도 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 화상 형성 장치에 대하여 설명한다.
본 발명에 따른 화상 형성 장치는, 전술한 장치; 제1 시트재(화상 형성 장치에 의해서 화상이 형성되는 시트재를 의미하며, 이 의미는 이하의 설명에서도 적용됨) 상에 화상을 형성하는 화상 형성부; 상기 화상 형성부에 상기 제1 시트재를 반송하는 제1 시트 반송부; 및 전술한 정보 검지 장치로부터의 정보에 기초하여 화상 형성 조건들을 제어하는 화상 제어부를 포함한다.
필요에 따라, 본 발명에 따른 화상 형성 장치는, 원고(original)인 제2 시트재의 화상을 판독하는 화상 판독부; 제2 시트재를 상기 화상 판독부에 반송하는 제2 시트재 반송 장치; 제2 시트재를 보관하는 제2 보관부; 전술한 제1 시트재를 보관하는 제1 보관부; 및 제1 시트재 상에 화상이 형성된 후의 상기 제1 시트재를 보관하는 제3 보관부를 포함할 수 있다. 화상 판독부를 구비하는 대신에, 퍼스널 컴퓨터 등으로부터 화상 형성 장치로 화상 데이터(전자 데이터)가 입력될 수도 있다.
그리고, 전술한 화상 형성 장치는, 제1 시트재가 화상 형성부에 반송되기 전에, 상기 제1 시트재의 종류 등(시트재가 정상적으로 반송되었는지 아닌지의 여부, 및 시트재의 크기와 위치)을 식별할 수 있거나, 또는 제2 시트재가 화상 판독부에 반송되기 전에, 상기 제2 시트재의 종류 등(시트재가 정상적으로 반송되었는지 아닌지의 여부, 및 시트재의 크기)을 식별할 수 있거나, 혹은 제1 시트재 및 제2 시트재의 양방을 식별할 수 있다. 이 경우에, 검지부 B1은 제1 보관부 또는 화상 형성부까지의 반송 경로 중의 일부 지점에 배치되는 한편, 정보 취득 수단 B2는 제2 보관부 또는 화상 판독부까지의 반송 경로 중의 일부 지점에 배치된다. 이 방법에 의해, 양호한 품질의 화상을 형성할 수 있다.
반송 오류란 시트재들이 서로 중첩되어 함께 반송되는 상태(소위 이중 급송), 및 시트재가 반송되지 않는 상태를 지칭한다.
장치는, 전술한 바와 같이, 판별부 E가 메모리부 D의 데이터를 참조한 후에 시트재에 대한 정보를 취득하는 것이 바람직하다. 몇가지 이유 때문에 판별부 E가 메모리부 D의 데이터를 액세스할 수 없는 경우에는, 어떤 종류의 이상이 발생하였는지를 나타내기 위해 경고를 표시할 수 있다. 또한, 검지 대상인 시트재의 데이터가 메모리부 D에서 발견되지 않는 경우에는, 필요성이 발생할 때 필요한 데이터를 메모리부 D의 집적소에 추가한다. 다른 종류의 시트재들이 연속하여 검지되어야 하는 경우(다양한 시트재들이 파일에 혼합되어 있는 경우)에는, 혼합된 시트재를 식별하는 하나의 방법으로는, 화상 형성을 행하기 직전에 역학적 특성만을 측정하여, 이 측정 결과를 메모리부 D에 일시적으로 보관하여, 이 일시 보관 데이터와의 비교에 의해 랜덤하게 혼합된 시트재의 식별을 행하는 것이다.
정보 취득 수단 B2는, 전술한 바와 같이, 시트재의 역학적 특성들을 검출하기 때문에, 시트재가 소정의 위치(정보 취득 수단 B2가 배치되어 있는 위치)에 배치되어 있는지 아닌지의 여부를 조사할 수 있다. 시트재가 소정의 위치에 있지 않은 경우에는, 외력 인가부 C의 외력을 시트재를 통하는 것 대신에, 직접 도전성 부재(3a)에 가함으로써, 시트재가 없음을 검지할 수 있다.
마찬가지의 원리에 따라, 시트재의 크기와 위치 및 시트재들이 이중 급송되어 있는지의 여부는, 복수의 정보 취득 수단 B2를 배치하여, 각 정보 취득 수단 B2에서 시트재의 존재 유무를 검지하는 것에 의해 검지 가능하게 된다.
전술한 화상 형성 장치의 예들로는, 복사기, 프린터, 및 FAX를 포함한다.
다음에, 도 7을 참조하여 화상 형성 절차에 대하여 설명한다.
제1 시트재를 제1 보관부에 세트하고(도 7의 단계 S11), 제2 시트재를 제2 보관부에 세트한다(단계 S21). 이 상태에서, 오퍼레이터가 스위치 버튼을 누르는 등의 소정의 조작을 수행하여, 제2 시트재의 화상 판독부로의 반송이 시작되어, 제2 시트재의 화상이 판독된다(단계들 S22, S23). 그 동안 제1 시트재는 화상 형성부에 반송되어 제1 시트재 상에 화상이 형성된다(단계들 S12, S13, S14). 그 후, 제1 시트재 및 제2 시트재는 배출된다(단계들 S15, S24).
단계 S11 내지 단계 S13의 기간 중에 제1 시트재의 검지(예를 들면, 기록 용지의 제품 번호 식별)가 수행되는 한편, 단계 S21 내지 단계 S23의 기간 중에는 제2 시트재의 검지(예를 들면, 원고의 이상 반송 검지)가 발생된다. 이들 검지 결과들에 기초하여 화상 형성 조건(예를 들면, 잉크젯 프린터의 경우에는, 사용하는 잉크의 종류, 토출되는 잉크 액적의 크기, 및 화상 형성에 필요한 그외의 정보 전부)이 결정되고, 그 후 화상이 형성되게 된다.
다음으로, 본 실시 형태의 효과들에 대하여 설명한다.
본 실시 형태에 따르면, 시트재들의 역학적 특성뿐만아니라 수분 함유량도 검지할 수 있고, 그 결과 정확한 시트재의 정보를 얻을 수 있다.
다른 효과로는, 종래의 마킹 방식과는 다르게, 미리 시트재에 마킹을 실시할 필요가 없으며, 따라서 다양한 범위의 시트재들을 검지할 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적인 실시예들을 통해 설명한다.
(실시예 1)
본 실시예에서는, 도 1에 도시하는 구조를 갖는 시트 식별 장치(정보 검지 장치)를 제작했다.
금속 산화물(4)은 PbZrTiO3(Zr/Ti= 35/65)(이하, PZT라 약칭함)로부터 형성되고, 도전성 부재들(3a, 3b)에는 Pt를 이용했다. 이들 도전성 부재들(3a, 3b)과 금속 산화물(4) 사이의 밀착을 개선시키기 위해서, 도전성 부재들과 금속 산화물 사이에 Ti(도시 생략)를 개재시켰다. 절연막들(6, 7)이 SiO2로부터 형성되고, 기판(5)에는 실리콘 단결정을 이용했다.
외력 인가부 C는 이하와 같이, 스테인레스 스틸(SUS)로 구성된다. 외력 인가부 C의 선단부는 직경 3mm의 반구형으로 6.6 g의 무게를 갖는다. 외력 인가부 C는 도시되지 않은 장치에 의해 상하 이동가능하여, 외력 인가 시에는 자유 낙하시킬 수 있다. 외력 인가부 C의 선단부는, 시트재에 상처가 날 걱정만 없으면 평면으로 할 수도 있음을 유의한다. 외력 인가부 C의 낙하 높이와 질량은 충격의 힘에 영향을 미치지만, 시트재를 손상시키지 않는다면, 자유롭게 선택될 수 있다. 외력 인가부 C는 스테인레스 스틸 이외의 다른 재료로부터 형성될 수 있다. 외력 인가부 C의 표면에 코팅할 수도 있다.
장치를 제조하는데 있어서는, 우선, 기판(5)의 표면에 스퍼터법으로 1㎛ 두께의 절연막(6)과 200㎚ 두께의 하부 도전성 부재(3b)를 형성했다. PZT(4)와 접촉하지 않는 도전성 부재(3b)의 부분은, 미앤더 구조(도 2B 및 도 2C의 확대 평면도 참조)를 갖도록 패터닝된다. 그 후, PZT(4)를 3㎛ 두께로 스퍼터법으로 형성하고, 포토리소그래피로 패터닝했다. PZT(4)를 제거한 부분에는 절연막(7)을 동일한 막 두께인 3㎛로 형성하였다. 그 다음에 상부 도전성 부재(3a)를 200㎚의 두께로 형 성했다. 절연막(7)과 도전성 부재(3a) 모두 스퍼터법을 이용하여 형성되었다. 상부 도전성 부재(3a)는, 하부 도전성 부재(3b)와 중첩되도록 포토리소그래피에 의해 패터닝했다. PZT(4)의 면적은 외력 인가부 C의 저면의 면적보다도 커야 하지만, 본 실시예에서는 4 mm× 5 mm으로 설정했다.
시트재 P와 상부 도전성 부재(3a)가 서로 접촉하기 전에 상부 도전성 부재(3a)의 전기 저항율을 측정했다. 그 후, 상부 도전성 부재(3a)의 위에 잉크제트용 기록 용지 LC 301 또는 GP 301(캐논 주식회사의 제품)을 세트했다. 전기 저항율을 측정하여 얻어진 결과로부터, 시트재 P의 온도가 25.6℃에 있음을 알았다. 이 때, 상부 및 하부 도전성 부재들(3a, 3b)의 전기 저항율들을 측정하여, 시트재가 고전성 부재들에 접촉되기 전과 후에, 상부 도전성 부재의 전기 저항률에는 5.2%의 변화가, 하부 도전성 부재에는 5.3%의 변화가 있었음이 밝혀졌다(이것은 LC301 및 G301 둘다에 적용됨). 미리 준비한 습도와 전기 저항율의 변화 사이의 상관을 보여주는 상관표와 비교함으로써, 시트재의 습도를 구하여, 접촉 전의 습도는 53.8%이고 접촉 후의 습도는 53.9% 인 것을 알았다.
다음에, 2.5 mm의 높이로부터 외력 인가부 C를 시트재 P에 낙하시켰다. LC 301에 대한 충격 시에 도전성 부재들 간에 발생한 전압 파형이 도 6에 도시되어 있다. 외력 인가부 C는 자유 낙하하여 바운드되어, 4개의 전압 피크들을 발생하였다. 최초의 피크 전압은 135 mV 였다. 시트재 P가 GP 301인 경우에는, 최초의 피크 전압은 109 mV 였다.
시트재들 각각의 두께와 밀도는, 마이크로미터와 전자 저울을 이용하여 미리 구하였다. 시트재 LC 301은 두께 0.086 mm, 밀도 O.93 g/㎤를 갖고, GP 301은 두께는 0.195 mm, 밀도는 0.84 g/㎤를 가졌다.
금속 산화물(4)에 발생하는 전압의 크기는 시트재의 충격 흡수량을 반영한 것이 된다. 따라서, 두께가 얇은 LC 301은 큰 전압을 발생시키고, LC 301의 큰 밀도는 전압 레벨을 상승시킨다. 이러한 역학적 특성들을 이용하여 시트재의 종류를 검지할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 시트재의 수분 함유량도 검지할 수 있었으며, 따라서, 상세한 시트재 정보를 얻을 수 있었다.
(실시예 2)
본 실시예에서는, 도 8에 도시한 구조를 갖는 시트 식별 장치(정보 검지 장치) A2를 제작했다.
시트재 P의 습도와 역학적 특성을 검지하기 위한 미디어 센서 G1은 도 2A에 도시된 바와 같이 구성되었다. 도 2A에서, 상부 도전성 부재(3a)의 표면에는 절연막(10)을 형성하고, 검지부 B1에 대응하는 절연막(10)의 부분에는 구멍부(10a)를 형성함으로써, 상부 도전성 부재(3a)와 시트재 P 간의 직접적인 접촉을 피하였다.
절연막들(6, 7)은 RF 스퍼터법을 이용하여 3㎛ 두께의 이산화실리콘으로 형성하였다. 하부 도전성 부재(3b)는 RF 스퍼터법을 이용하여 300 ㎚ 두께로 Pt로 형성하였다. 하부 도전성 부재(3b)와 절연막들(6, 7) 사이에는 50 ㎚ 두께의 Ti를 형성했다. 금속 산화물(4)은, MOCVD 법에 의해 5㎛의 두께로 형성된 PZT(Zr/Ti= 35/65)로써, 2 mm×5 mm의 면적을 갖도록 통상의 포토리소그래피법에 의해 패터닝되었다. 도전성 부재들(3a, 3b)은 각각 500㎛의 폭을 갖지만, 검지부 B1에서는, 도 3B 및 도 3C의 확대도에 도시하는 것 같은 미앤더 구조를 갖도록 하여, 폭을 200㎛ 및 전체 길이를 3 mm로 설정했다. PZT(4)와 절연막(7)은 원칙적으로 동일한 두께를 갖지만, 양자의 경계부에 약간의 레벨 차가 발생하더라도 문제는 없다.
계속해서, 하부 도전성 부재(3b)를 형성하기 위해 사용된 방법을 Pt로 이루어진 상부 도전성 부재(3a)의 형성과 Ti 막의 형성에 이용하였다. 도전성 부재(3a)의 보호막으로서 산화실리콘(10)을 1㎛의 두께로 성막하였고, 도전성 부재들의 미앤더 구조 부분들을 에칭으로 제거했다. 마지막으로, 실리콘 기판(5)을 에칭하여(부호(5a) 참조), 도전성 부재들의 미앤더 구조를 공중 구조로 했다.
미디어 센서 G1을 도 8에 도시한 바와 같이 충격재(외력 인가부) C의 측면에 접착했다. 충격재 C는 충격 제어부 F에 의해 지지되었고, 도시되지 않은 스프링을 사용하여 시트재 P에 충돌시켜지도록 했다. 미디어 센서 G1, 충격 제어부 F 및 메모리부 D를 신호 검출/처리부(판별부) E에 접속하여, 시트재 P의 정보를 취득할 수 있도록 했다. 메모리부 D에는 시트재의 정보, 예를 들면, 온도, 습도, 및 센서의 출력 신호(전압 등) 사이의 상관 관계를 미리 기억시켜 두었다. 도면에는 나타내고 있지 않지만, 전체 시스템은 퍼스널 컴퓨터와 같은 외부 제어 장치에 의해 제어될 수 있다.
시트재들로서, 카피 용지인 FB 90와 FB 75(Fox River Bond, Fox River Paper 주식회사의 제품) 및 Xx 90과 Xx 105(XEROX 주식회사에서 제조함)를 이용했다.
본 실시예에서는, 이들 시트재들은 도 8에 도시한 바와 같이 지지대(20)에 수직으로 고정된 상태에서 외력을 받았다. 충격재 C는 브라스(brass)로 형성되었으며 3g의 무게를 갖는 것을 이용했다. 충격재 C의 이동 스트로크는 1 mm 또는 4 mm로 설정했다.
실제의 시트재 검지를 행하기 전에, 이하의 방법으로 메모리부 D에 데이터를 기억시켰다:
온도와 습도가 제어되어 있는 환경-제어 시험실에 시트 식별 장치 A2를 배치하였다; 각 용지(시트재) 10매에 대하여 각각 100회의 실험을 행하여, 통계 작업을 통해 얻어진 평균 발생 전압, 표준 편차, 및 기록 용지의 제품 번호를 메모리부 D에 기억시켰다. 측정 중에, 온도는 5℃로부터 40℃로 변화시켰고, 습도는 5% RH에서 99% RH로 변화시켰다. 온도와 습도가 소정의 값들에 도달하도록 제어한 후에, 샘플은 48 시간 동안 그 환경에 방치하고, 그 다음에 샘플에 역학적인 힘을 인가하여 측정을 행하였다. 온도가 25℃이고, 습도가 50% RH이며, 이동 스트로크를 1mm로 설정했을 때, 평균 발생 전압은, FB 75에 대해서는 69 mV, FB 90에 대해서는 58 mV, Xx 75에 대해서는 74 mV, Xx l05에 대해서는 68 mV 였다. 이동 스트로크를 4 mm로 설정하는 경우에는, 평균 발생 전압이 FB 75에 대해서는 158 mV, FB 90에 대해서는 154 mV, Xx 75에 대해서는 167 mV, Xx 105에 대해서는 170 mV였다. 발생 전압의 표준편차는 최대에서 0.7 mV 였다.
그 후, 이하의 방법을 이용하여 실제의 시트재 검지를 행하였다.
통상의 실험실에서 4가지 종류의 기록 용지들(이하, 랜덤하게 PA, PB, PC, 및 PD라고 표시함)에 역학적인 힘을 인가했다. 충격재 C에 고정된 센서 G1로부터의 충격에 대한 출력은, 상기 이동 스트로크가 1 mm로 설정되는 경우에는 PA에 대해서는 70 mV, PB에 대해서는 60 mV, PC에 대해서는 75 mV, PD에 대해서는 69 mV 였다. 이동 스트로크가 4 mm로 설정된 경우에는, 충격에 대한 센서 출력은 PA에 대해서는 160 mV, PB에 대해서는 155 mV, PC에 대해서는 168 mV, PD에 대해서는 172 mV 였다. 이동 스트로크가 1 mm인 경우의 실험 결과로부터, PB가 FB 90이었고 PC가 Xx 90인 것임이 밝혀졌다. 이동 스트로크가 4 mm인 경우의 실험 결과로부터, PA가 FB 75이었고 PD가 Xx 105인 것임이 밝혀졌다.
상술한 측정에서는, 외력이 인가되기 직전에, 각 시트재의 주변의 온도와 습도를 측정하였다. 이 결과들을 메모리부 D의 데이터와 대조하여, 각 시트재로부터의 발생 전압을 예측하고, 이 예측값들을 실험 결과와 비교하여 둘 사이의 오차가 3 mV 이내인 것을 목표로 사용하여 시트재의 제품 번호를 결정했다. 상기 측정에서는, 온도는 25.2℃와 25.6℃ 사이의 범위이고, 습도는 48%와 50% 사이의 범위였다. 온도와 습도는 도전성 부재들(3a, 3b)의 전기 저항의 변화에 의해 결정되었다.
본 실시예에서는 센서 G1은 충격재 C의 측면에 부착하고 있었지만, 센서 G1이 충격재 C에 직접 부착되고 있으면, 센서 G1을 어디에 부착하든지 그 제한은 없다.
또한, 온도와 습도를 인공적으로 변화시킨 경우, 예를 들면 온도를 30℃ 및 습도를 85%RH로 설정하는 경우에는, 각 용지(시트재)로부터의 발생 전압은 저하하는 반면에, 온도를 10℃ 및 습도를 15%RH로 설정하는 경우에는 발생 전압이 증가하는 것이 관측되었다. 그러한 경우들에, 2개 종류의 역학적인 힘을 부여하면 장치가 각 기록 용지를 식별하는 것이 가능했다.
(실시예 3)
본 실시예에서는, 도 10에 도시하는 시트 식별 장치(정보 검지 장치) A3를 복사기(화상 형성 장치)에 탑재했다.
복사기에는, 기록 용지(제1 시트재)를 수납하는 급지(sheet feeding) 카세트(제1 보관부); 그 기록 용지 상에 화상을 형성하는 화상 형성부; 기록 용지를 급지 카세트로부터 화상 형성부로 반송하는 용지 반송 장치(제1 시트재 반송 장치); 원고(제2 시트재)를 배치하는 원고대(제2 보관부); 원고의 화상을 판독하는 화상 판독부; 원고를 화상 판독부에 반송하는 원고 반송 장치(제2 시트재 반송 장치); 시트 식별 장치로부터의 정보에 기초하여 화상 형성 조건들을 제어하는 화상 제어부; 및 화상이 형성된 기록 용지를 수납하는 배지 트레이(sheet delivery tray)(제3 보관부)가 구비되어 있다.
기록 용지의 시트를 급지 카세트에 세트하고(도 7의 단계 S11 참조), 원고를 원고대에 세트한다(단계 S21). 이 상태에서, 오퍼레이터가 스위치 버튼을 누르는 것과 같은 소정의 조작을 수행하면, 원고를 화상 판독부까지 반송하는 것이 시작되어, 원고의 화상이 판독된다(단계들 S22, S23). 한편 기록 용지는 화상 형성부로 반송되어, 기록 용지 상에 화상이 형성된다(단계들 S12, S13, S14). 그 후, 원고와 기록 용지가 배출된다(단계들 S15, S24).
도 10에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 시트 식별 장치 A3는, 구멍부(30a)를 가지며 그 상부에 기록 용지 P가 배치되는 지지대(30); 충격 제어부 F에 의해 지지된 상태에서 구멍부(30a)의 하방에 배치된 충격재(외력 인가부) C; 구멍부(30a)의 상방에 배치된 미디어 센서 G2; 미디어 센서 G2를 상하로 이동시킬 수 있는 구동 장치(도시 생략); 신호 검출/처리부 E; 및 메모리부 D를 구비하고 있다. 미디어 센서 G2는 도 3A에 도시한 것과 같이 구성되고, 복사기에 탑재되어, 절연막(10)이 지지대(30)측을 향하도록 하고 있다. 미디어 센서 G2는 화상 형성부의 근방에 배치되고, 반송된 기록 용지와 접촉하도록 이동하여 기록 용지를 식별한다.
기록 용지로서, FB 90와 FB 75(Fox River Bond, Fox River Paper 주식회사의 제품) 및 Xx 90와 Xx 105(Xerox 주식회사제)를 이용했다. 이들은, 두께와 표면 거칠기가 서로 다르고, 그 때문에 예를 들면 레이저 빔 프린터에서는, 상이한 시트재들에 대해 상이한 화상 형성 조건들이 선택된다. 예를 들면, 상기 4가지 종류의 기록 용지는 화상 형성 조건들에 의해 1개 그룹을 구성하는 FB 75와 FB 90, 다른 그룹을 구성하는 Xx 90, 및 또 다른 그룹을 구성하는 Xx 105의 3개 그룹들로 분할된다.
이들 기록 용지들을 식별하기 위해서, 이하의 방법이 이용된다:
기록 용지 P를 지지대(30) 상에 배치한다. 이 상태에서, 미디어 센서 G2를 용지 P에 접촉시키고, 충격 제어부 F는 충격재를 구동하여 기록 용지 P에 충격력을 인가했다.
미디어 센서 G2로부터 신호가 출력되면, 신호 검출/처리부 E가 그 신호와 메모리부 D의 데이터를 비교하여, 종이의 종류와 화상 형성 조건들(토너 정착 온도를 포함)을 결정했다. 결정된 화상 형성 조건들에 기초하여, 화상 제어부와 화상 형성부는 화상을 형성했다.
각 기록 용지에 대한 메모리부 D 내에 저장된 데이터는 충격에 대한 평균 발생 전압 및 발생된 전압의 표준 편차를 포함하였다. 저장된 데이터에 따르면, 온도가 25℃이고, 습도가 50%RH일 때, 1 mm의 거리에서 충격을 인가했을 때의 평균 발생 전압은, FB 75에 대해서는 69 mV, FB 90에 대해서는 58 mV, Xx 75에 대해서는 74 mV, Xx 105에 대해서는 68 mV 이었다. 동일한 온도와 습도에서 충격을 4 mm의 거리에서 인가했을 때에는, 평균 발생 전압은 FB 75에 대해서는 158 mV, FB 90에 대해서는 154 mV, Xx 75에 대해서는 167 mV, Xx 105에 대해서는 170 mV 였다. 발생 전압의 표준 편차는, 최대에서 0.7 mV 이었다.
실제의 화상 형성에 있어서는, 다양한 품종들의 기록 용지들이 랜덤한 순서 로 반송되어 왔다. 1 mm의 거리에서 충격을 인가했을 때에는, 발생 전압은, PA 용지에 대해서는 69 mV, PB 용지에 대해서는 60 mV, PC 용지에 대해서는 75 mV, PD 용지에 대해서는 69 mV이었다. 4 mm의 거리에서 충격을 인가했을 때에는, PA 용지에 대해서는 159 mV, PB 용지에 대해서는 154 mV, PC 용지에 대해서는 168 mV, PD 용지에 대해서는 171 mV 이었다. 충격을 인가하기 직전에 측정한 온도와 습도는, 각각 25.0℃ 와 25.2℃ 사이의 범위, 및 49.8%와 50.2% RH 사이의 범위였다. 이 결과들을 메모리부 D 내의 데이터와 비교함으로써, 시트들 PA, PB, PC 및 PD는 각각 FB 75, FB 90, Xx 90 및 Xx 105이라고 식별되었다. 동일한 화상 형성 조건 하에서 PA 용지 및 PB 용지 상에 화상들이 형성되었다. PA 용지 및 PB 용지에 사용된 조건들과 상이한 화상 형성 조건들을 이용하여, PC 용지 및 PD 용지 상에 화상들을 형성하였다.
미디어 센서들 G1과 G2를 이용하여 서로 달라붙어 있는 시트재들이 함께 전송되는 것인지 아닌지의 여부(혹은 시트재의 유무)를 검지할 수 있다. 도 9는 무게 6g의 충격재 C를 1 mm의 거리에서 스프링(도시되지 않음)에 의해 0.48 m/s의 속도로 시트재에 충돌시킨 경우의 전압을 도시한다. 시트재로는 LC 301(캐논 주식회사의 제품)을 이용했다. 그래프에서 명백하게 보여주는 바와 같이, 발생 전압은 중첩된 시트재들의 수에 의존하여 변경된다. 따라서, 발생 전압으로부터 시트재들이 쌓여진 매수를 판단할 수 있다.
(실시예 4)
도 12는 본 발명을 단면으로 도시하는 구조도이다. 도 12에는 외력 인가부와 신호 검출부만이 도시되어 있다. 외력 인가부에서는, 충격 인가 부재(13)와 누름재들(holding-down members)(14a, 14b)이 도 12에 둥근 화살표로 표시한 회전 기구에 부착되어 있다. 충격 인가 부재(13)는 시트재 P에 외력을 인가한다. 누름재들(14a, 14b)은 시트재 상에 눌러진다. 누름재들은 항상 시트재와 접촉하고 있는 것은 아니고, 오직 외력이 인가되기 직전에만 시트재와 접착하여 외력의 인가가 종료될 때까지 시트재의 이동을 막는다. 누름재들과 충격 인가 부재는 모두 스프링을 사용한다. 본 발명에서는, 외력이 두 번 인가되어, 외력의 강도를 첫 번째 인가와 두 번째 인가 사이에서 변화하도록 하여 캠 형상을 설정했다.
도면 부호 7은 이산화실리콘으로 이루어진 절연체를 나타낸다. 도면 부호 4는 PbZrTiO3(Zr/Ti= 40/60)를 나타낸다. 도면 부호 3a 및 3b는 각각 도전성 부재를 나타내고, Pt/Ti의 2층 구조를 가지며, Ti가 도면 부호 7 및 4와 접하도록 배치된다. 이들은 RF 스퍼터법으로 제작되었다. 도면 부호 4와 7은 5㎛의 두께를 갖는다. 도면 부호 3a 및 3b는 B1 부분에서는 0.15㎛ 두께의 미앤더 구조를 갖고, 그 외의 부분에서는 0.4㎛의 두께를 갖는다. 도면 부호 12와 15는 각각 스테인레스 시트를 나타내고, 0.2 mm의 두께를 갖는다. 도면 부호 5는 실리콘 단결정으로 이루어진 기판을 나타내고, 도면 부호 3b와 접촉하는 부분에서는 두께 0.1㎛의 이산화실리콘의 열 산화막이 제공되었다. 도면 부호 16은 두께가 3 mm인 스테인레스 시트이다. 도면 부호 12, 15 및 16은 각각 기계적 프로세싱을 이용하여 하얀 부분에 구멍을 뚫은 후에, 접착제를 이용하여 부착했다.
도 12의 B1부는, 시트재의 수분량을 검지하기 위한 검지부를 나타낸다. 도 12의 B2부는 시트재의 정보를 취득하기 위한 정보 취득 수단을 나타낸다. B1부의 구멍들(12, 15)은, 긴 직경이 15 mm이고, 짧은 직경이 5 mm인 타원 형상을 갖는다. 구멍(5a)는 B1부의 열 용량을 작게 하기 위해 사용되는 것으로, 직경 4 mm의 원형상으로 처리되었다.
시트재의 정보를 취득하는 절차의 일예를 도 13에 도시했다. 우선, 검지부(도면에서 B1) 및 정보 취득 수단(도면에서 B2)에 시트재를 세트했다. 이 때, 시트재는 정지하고 있어도 되고 또는 이동하고 있어도 괜찮다. 그 다음에, 스프링의 힘을 이용하여, 누름재들(14a 및 14b)을 시트재 P에 접촉시켜 부재(12)가 시트재에 접촉하게 했다. 그 후, 외력 인가 부재(13)에 의해 시트재에 외력을 인가했다. 시트재는 휨 충격 수신 부재(15)에 대해 충돌할 때까지 변형되기 때문에, 정보 취득 수단 B2에 전압이 발생한다. 이 전압 신호에 기초하여, 시트재의 역학적 정보를 취득한다. 그 다음에, 검지부 B1은 온도와 습도를 측정했다. 그 후, 누름재들에 의해 시트재가 방출된다. 도시되지 않은 판별부에서 시트재를 식별하고, 필요에 의해 메모리부에 그 정보를 보관했다. 검지부들은, 시트재들이 없더라도 통상의 온도계와 습도계로서 사용될 수 있고, 또한 검지부 및 정보 취득 수단을 독립적으로 동작시킬 수도 있다.
본 발명에서는, 시트재는 0으로부터 200 cm/s의 속도에서 지면의 수직 방향으로 반송되고 있다. 시트 누름재들(14)은 무게가 4g의 스테인레스 스틸로 형성되었다. 스프링을 이용하여, 시트 누름재들(14)은 시트재에 약 12 gf의 힘으로 눌렀다. 외력 인가부(13)는 무게가 4g의 스테인레스 스틸로 형성되었고, 속도 0.4 m/s와 0.2 m/s에서 외력을 인가하였다. 부재(12)는 시트재의 휨량을 규정하였다. 여기서는 0.2 mm의 두께의 스테인레스 스틸판을 부재(12)로서 사용했다. 외력 인가 부재(13) 및 시트 누름재들(14)의 선단부들은 각각 3.5 mm의 곡율 반경을 갖고, 각각 1 ㎟ 면적의 평탄 표면을 갖도록 가공했다. 부재(15)는 부재(12)와 일체가 될 수도 있다. 여기서는, 부재(15)는 별도의 부재이며, 두께 1 mm의 스테인레스 스틸판을 이용했다. 제1 검지부는 압전 소자에 대한 기계적 파손을 방지하였으며, 동시에 외력에 대한 시트재의 응답을 제2 검지부에 전달했다. 제2 검지부에서는, 검출의 응답성이 저하되는 것을 피하기 위하여, 도전성 부재(3a)가 노출되어 있었다. 압전체(4)는, Pb(Zr, Ti) O3로 두께는 5㎛로 형성되었다. 도전성 부재(3a)와 도전성 부재(3b)는 둘다 백금으로 형성되었고, 검지부 B1으로 기능하는 도전성 부재들의 영역은 미앤더 구조를 갖도록 가공되었다. 기판(5)은 실리콘 단결정으로 형성되었다. 부재(16)에는 NBS계 방진 고무(NBS-based rubber cushion)를 이용했다.
시트재들로서는 스미토모 3M사, XEROX사, Fox River Paper사, 및 Kimberly-Clark 사에 의해 제조된 카피 용지를 이용했다. 시트재를 20 cm/s의 속도로 이동 시키면서, 본 발명의 식별 장치에 의해 측정을 행하였다. 시트재가 없는 경우에 시트 누름재들 및 외력 인가 수단을 동작시키면, 도 14에 도시된 전기 신호가 얻어진다. 도 14의 그래프에서, 시트 누름재들이 부재(12)에 접촉하는 순간에 시간 카운트가 시작되었다(시간 제로). 0.4 m/s의 속도로 인가된 외력(1회째 인가)에 의해 발생된 전압은 약 3.2V(도 14의 1회째(강))였고, 그 다음에 0.2 m/s의 속도로 인가된 외력(2회째 인가)에 의해 발생된 전압은 1.3V(2회째(약))였다. 2회째의 전압 발생으로부터, 시트 누름재들이 제거되기까지는 약 0.1초 걸렸다. 그 다음 시트재를 세트하여 동일한 방식으로 측정을 행하였다. 시트재의 종류의 차이에 의해, 발생 전압은 변화하지만, 시트재가 없는 경우의 전압을 기준으로 하여, 온도를 23℃(실온)로, 습도를 48%로 하여 각 시트재를 측정한 경우의 상대 전압값을 구하였다. 구해진 상대 전압값이 도 15에 도시되어 있다. 도 15에서, 각각의 기호들은 용지들을 다음과 같이 나타낸다.
○: 스미토모 3M사에 의해 제조된 단색 레이저 프린터용의 CG300
□: Xerox사에 의해 제조된 보통지 XEROX 4024 75g/㎠
△: Xerox사에 의해 제조된 카드보드 XEROX INDEX 90# 163g/㎠
■: FOX RIVER PAPER사에 의해 제조된 본드지 FOX RIVER BOND 75g/㎠
▲: Kimberly-Clark사에 의해 제조된 러프지 NEENAH CLASSIC LAID TEXT 105g/㎠
도 15의 에러 바(error bar)는, 온도와 습도를 변화시켰을 때의 변동을 나타내고 있다. 본 발명에서는, 3가지 상이한 온도/습도 설정들: 10℃/15%, 23℃/48%, 및 30℃/80%에서 측정을 행하였다. 온도/습도 설정이 변화하면, 발생 전압은 시트재에 유무에 관계없이 변동한다. 그러나, 시트재가 없는 경우에 대한 상대 전압을 이용하면, 도 15에 도시된 것과 같이, 전압 변동이 수 % 정도의 범위 내에 포함될 수 있었다. 이 데이터에 기초하여, 각 시트재를 식별하기 위한 상대 전압의 임계(도 15에서 점선으로 표시됨)를 정하고, 판정 테이블로서 미리 메모리부에 기억시켜 두었다. 메모리부에는 각 용지의 물성, 예를 들면 제품 번호, 평량, 밀도, 종이 두께, 거얼리 강도(Gurley stiffness), 공기 침투도, 마찰 계수, 시트재의 취급 조건 등의 필요한 정보를 기억시켜 둔다.
미지의 시트재를 측정할 때에는, 도 15의 테이블을 참조하여 시트재를 식별하고, 필요한 정보를 메모리부로부터 검색할 수 있다. 여기서는, 5가지 종류의 시트재들을 사용하였지만, 본 발명은 원하는 대로 다수의 종류의 시트재들을 식별할 수 있다.
또한, 제1 및 제2 검지부들이 시트재 근방의 온도와 습도를 측정할 수 있기때문에, 온도와 습도가 메모리부에 기억되어 있는 범위 내인지 아닌지의 판단을 할수 있다. 온도와 습도가 범위 내에서 있으면, 메모리부로부터 필요한 정보를 추출할 수 있다. 범위의 외측이면, 오퍼레이터는 도시되지 않은 표시 장치로 그 취지를 표시할 수 있고, 또는 도 15 이외의 기억 정보에 기초하여 처리를 행할 수도 있다.

Claims (18)

  1. 시트재들의 종류들을 식별하기 위한 장치로서,
    시트재의 수분에 관한 정보를 검지하기 위한 검지부;
    상기 시트재에 외력을 인가하기 위한 외력 인가 수단;
    상기 외력 인가 수단에 의해 상기 시트재에 외력을 가했을 때에, 상기 시트재의 존재에 의해 감쇠되는 힘에 따른 정보를 취득하기 위한 정보 취득 수단; 및
    상기 검지부로부터 취득된 정보 및 상기 정보 취득 수단으로부터 취득된 정보에 기초하여 상기 시트재의 종류를 판별하기 위한 판별부
    를 포함하는 시트재 종류 식별 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 검지부는, 상기 시트재 및 상기 시트재 근방의 분위기 가스 중 적어도 한쪽의 수분에 관한 정보를 검지하는 시트재 종류 식별 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    다양한 시트재들의 수분 및 역학적 특성들에 대한 정보를 기억하기 위한 메모리부를 더 포함하고,
    상기 검지부 및 상기 정보 취득 수단의 검지 결과들, 및 상기 메모리부의 데이터에 기초하여 시트재의 종류를 식별하는 시트재 종류 식별 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 검지부는 도전성 부재를 갖고, 상기 도전성 부재의 전기 저항율의 변화로부터 상기 시트재 또는 분위기 가스의 수분에 관한 정보를 검지하는 시트재 종류 식별 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 정보 취득 수단은, 금속 산화물 또는 반도체, 또는 각각 압전 특성을 갖는 유기 화합물 또는 무기 화합물, 및 도전성 부재들을 포함하며, 상기 도전성 부재들에서 검지된 전압 변화에 기초하여 상기 외력에 대한 상기 시트재의 응답을 검지하는 시트재 종류 식별 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 검지부의 상기 도전성 부재는 상기 정보 취득 수단의 상기 도전성 부재들 중 하나로써도 기능하는 시트재 종류 식별 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 금속 산화물 또는 상기 반도체, 또는 각각 압전 특성을 갖는 상기 유기 화합물 또는 상기 무기 화합물이, 강유전체, 초전체, 또는 압전체이고,
    상기 금속 산화물, 상기 반도체, 또는 상기 유기 화합물 또는 상기 무기 화 합물의 압전 특성을 이용하여, 상기 시트재에 가해진 외력에 대한 상기 시트재의 응답을 검지하는 시트재 종류 식별 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 도전성 부재의 전기 저항율의 변화는, 상기 도전성 부재의 전기 저항율을 측정하는 제1 신호 검출부에 의해서 측정되고,
    상기 전압 변화는, 한쌍의 상기 도전성 부재들이, 금속 산화물 또는 반도체, 또는 각각 압전 특성을 갖는 유기 화합물 또는 무기 화합물을 끼우도록 배치되어, 상기 도전성 부재들 사이에서 발생된 전기 신호를 검출하는 제2 신호 검출부에 의해 측정되고,
    상기 제1 신호 검출부 및 상기 제2 신호 검출부로부터의 신호들에 기초하여 상기 시트재의 종류를 판별하는 시트재 종류 식별 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 외력은 충격력 및 진동력 중 적어도 하나인 시트재 종류 식별 장치.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 외력 인가 수단은 시트재에 접촉하도록 자유롭게 이동 가능하게 지지된 접촉 부재, 및 상기 접촉 부재를 구동하는 구동원을 구비하며,
    상기 정보 취득 수단은 상기 접촉 부재에 탑재된 탄성 부재, 및 상기 탄성 부재의 변형량을 검지하는 변형량 센서부를 구비하며,
    상기 접촉 부재가 상기 구동원에 의해 구동되어 상기 시트재와 충돌된 경우에, 상기 변형량 센서부에 의해 검지된 상기 탄성 부재의 변형량에 기초하여 상기 시트재의 응답을 검지하는 시트재 종류 식별 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 외력 인가 수단은, 임의의 주파수의 신호를 발생시키기 위한 주파수 발생 회로와, 상기 주파수 발생 회로로부터의 신호를 동일한 주파수의 진동으로 변환하기 위한 진동 발생부와, 상기 시트재에 접촉하도록 배치되어 상기 진동 발생부로부터의 진동을 상기 시트재에 전달하는 진동 전달부를 포함하는 시트재 종류 식별 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 시트재에 외력을 인가하기 시작하는 것으로부터, 상기 검지부 및 상기 정보 취득 수단에서9의 신호 검출이 종료할 때까지, 상기 시트재의 물리적 변동을 방지 또는 감소시키기 위한 시트재의 변동 방지 수단을 더 포함하는 시트재 종류 식별 장치.
  13. 시트재의 수분에 관한 정보를 검지하기 위한 검지부;
    상기 시트재에의 외력을 인가하기 위한 외력 인가 수단;
    상기 외력 인가 수단에 의해 상기 시트재에 외력을 가했을 때에, 상기 시트재의 존재에 의해 감쇠되는 힘에 따른 정보를 취득하기 위한 정보 취득 수단; 및
    상기 검지부로부터 취득된 정보 및 상기 정보 취득 수단으로부터 취득된 정보에 기초하여 상기 시트재의 종류를 판별하기 위한 판별부
    를 포함하는 정보 처리 장치에 있어서,
    상기 정보 취득 수단은 점탄성체(visco-elastic member)를 통하여 사용되는 것을 특징으로 하는 정보 처리 장치.
  14. 화상 형성 장치에 있어서,
    제1항에 따른 시트재들의 종류들을 식별하기 위한 장치;
    초기에 화상이 형성되어 있지 않은 제1 시트재 상에 화상을 형성하기 위한 화상 형성부;
    상기 화상 형성부에 상기 제1 시트재를 반송하기 위한 제1 시트 반송 장치; 및
    제1항의 장치로부터의 정보에 기초하여 화상 형성 조건들을 제어하기 위한 화상 제어부
    를 포함하는 화상 형성 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    원고(original)인 제2 시트재의 화상을 판독하기 위한 화상 판독부; 및
    상기 화상 판독부에 상기 제2 시트재를 반송하기 위한 제2 시트재 반송부
    를 더 포함하는 화상 형성 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    제1항의 상기 장치는, 상기 제1 시트재가 상기 화상 형성부에 반송되기 전에 상기 제1 시트재의 종류들, 품종들, 크기들, 영률(Young's modulus), 평량(basis weight), 밀도, 종이 두께, 거칠기(coarseness), 수분, 시트들의 매수 및 잔량들 중 적어도 하나를 식별하는 화상 형성 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    제1항의 상기 장치는, 상기 제2 시트재가 상기 화상 형성부에 반송되기 전에 상기 제2 시트재의 종류들, 품종들, 크기들, 영률, 평량, 밀도, 종이 두께, 거칠기, 수분, 시트들의 매수 및 잔량들 중 적어도 하나를 식별하는 화상 형성 장치.
  18. 시트재들의 종류들을 식별하기 위한 방법으로서,
    시트재의 수분에 관한 정보를 취득하는 단계;
    상기 시트재에 외력을 인가하는 단계;
    상기 시트재에 외력을 가했을 때에 상기 시트재의 존재에 의해 감쇠되는 힘에 따른 정보를 취득하는 단계; 및
    상기 시트재의 상기 수분에 관한 정보 및 상기 시트재의 응답에 관한 정보에 기초하여 상기 시트재의 종류를 식별하는 단계
    를 포함하는 시트재 종류 식별 방법.
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