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    记录 介质 辨别 装置 以及 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201410006797.6

    申请日:

    2014.01.07

    公开号:

    CN103913437A

    公开日:

    2014.07.09

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G01N 21/49申请日:20140107|||公开
    IPC分类号: G01N21/49; G01N21/55(2014.01)I 主分类号: G01N21/49
    申请人: 精工爱普生株式会社
    发明人: 远藤恒延; 兔川优斗; 黑泽正吾
    地址: 日本东京
    优先权: 2013.01.07 JP 2013-000371; 2013.12.26 JP 2013-268710
    专利代理机构: 北京金信立方知识产权代理有限公司 11225 代理人: 黄威;苏萌萌
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201410006797.6

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2015.12.30|||2014.07.09

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明涉及记录介质辨别装置以及记录介质辨别方法。其提供了一种能够准确地辨别出多种记录介质的技术。记录介质辨别装置具备:光照射部(110),其朝向记录介质(M)照射可见光;正反射光受光部(120),其对从光照射部(110)被照射的光在记录介质(M)上进行了正反射后的正反射光进行受光;漫反射光受光部(120),其对从光照射部(110)被照射的光在记录介质(M)上进行了漫反射后的漫反射光进行受光;辨别部(150),其根据正反射光受光部(120)所接受的光成分中波长相互不同的两种以上的可见光成分的各自的光量、以及漫反射光受光部(130)所接受的光成分中波长相互不同的两种以上的可见光成分的各自的光量,来对记录介质的种类进行辨别。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种记录介质辨别装置,其特征在于,具备:
    光照射部,其朝向记录介质照射可见光;
    正反射光受光部,其对从所述光照射部被照射的光在所述记录介质上进行了正反射后的正反射光进行受光;
    漫反射光受光部,其对从所述光照射部被照射的光在所述记录介质上进行了漫反射后的漫反射光进行受光;
    辨别部,其根据所述正反射光受光部所接受的光成分中波长相互不同的两种以上的可见光成分的各自的光量、以及所述漫反射光受光部所接受的光成分中波长相互不同的两种以上的可见光成分的各自的光量,来对所述记录介质的种类进行辨别。

    2.  如权利要求1所述的记录介质辨别装置,其中,
    所述光照射部向所述记录介质照射实质上不包含紫外线的光。

    3.  如权利要求1或2所述的记录介质辨别装置,其中,
    所述辨别部在所述辨别中所使用的所述漫反射光的可见光成分中的至少一种为,相当于蓝色或绿色的波长成分。

    4.  如权利要求1至3中的任一项所述的记录介质辨别装置,其中,
    所述辨别部在所述辨别中所使用的所述正反射光的可见光成分中的至少一种为,相当于蓝色的波长成分。

    5.  如权利要求1至4中的任一项所述的记录介质辨别装置,其中,
    所述光照射部将包含波长相互不同的两种以上的可见光成分的光照射到所述记录介质上,所述正反射光受光部以及所述漫反射光受光部将入射光分光并获得各个光成分的光量。

    6.  如权利要求1至4中的任一项所述的记录介质辨别装置,其中,
    所述光照射部对光谱分布相互不同的两种以上的可见光进行切换并照射到所述记录介质上。

    7.  如权利要求1至6中的任一项所述的记录介质辨别装置,其中,
    具备被照射来自所述光照射部的光的基准反射部,所述辨别部求取通过所述正反射光受光部而受光的来自所述记录介质的正反射光的光量与来自所述基准反射部的正反射光的光量之比、以及通过所述漫反射光受光部而受光的来自所述记录介质的漫反射光的光量与来自所述基准反射部的漫反射光的光量之比。

    8.  一种记录介质辨别方法,其特征在于,包括,
    朝向记录介质照射可见光的工序,
    对照射光在所述记录介质上进行了正反射后的正反射光进行受光的工序,
    对照射光在所述记录介质上进行了漫反射后的漫反射光进行受光的工序,
    根据在所述对正反射光进行受光的工序中接受到的光成分中波长互不相同的两种以上的可见光成分的各自的光量、以及在所述对漫反射光进行受光的工序中接受到的光成分中波长互不相同的两种以上的可见光成分的各自的光量,来对所述记录介质的种类进行辨别的工序。

    说明书

    说明书记录介质辨别装置以及记录介质辨别方法
    技术领域
    本发明涉及对记录有图像的例如纸等的记录介质的种类进行辨别的记录介质辨别装置以及记录介质辨别方法。
    背景技术
    在于纸以及树脂薄膜等的记录介质上记录图像的技术中,例如为了使记录介质对应于其特性而使记录条件以及输送形态最佳化,从而存在需要对所使用的记录介质的种类进行辨别的情况。作为在这种目的下能够使用的技术,例如如专利文献1以及2所述,存在利用了记录介质的光学性质的技术。
    在专利文献1所记载的技术中,使来自由发光元件构成的LED的光入射到记录介质上,并分别通过受光元件来接受其正反射光以及漫反射光,且基于这些光的强度比来辨别记录介质的种类。此外,在专利文献2所记载的技术中,根据将红外光照射到记录介质上时的正反射光以及漫反射光的各自的光量、以及将红外光照射到记录介质上时的从记录介质上发出的荧光成分的光量,来辨别记录介质的种类。
    作为这种记录介质,在市场上流通有多种。因此,虽然需求能够准确地对这些介质的种类进行辨别,但是在现有技术中无法应对这种要求。例如,在专利文献1所记载的技术中,由于仅通过正反射光以及漫反射光的强度比来进行辨别,因此对于在这一点上性质类似的多种记录介质无法进行辨别。此外,在专利文献2所记载的技术中,虽然将对于红外光的反射特性和对于紫外光的荧光特性作为了判断基准,但是根据后文叙述的本申请发明人等的见解,各种记录介质对于红外光的反射特性的差极小,此外对于紫外光的荧光则主要是由增白剂产生的,在不包含增白剂的记录介质中,无法辨别其种类。
    专利文献1日本特开平08-314327号公报
    专利文献2日本特开2005-315856号公报
    发明内容
    本发明所涉及的几种形态解决了上述课题,并提供了能够准确地辨别出较多种类的记录介质的技术。
    本发明的一种形态为一种记录介质辨别装置,具备:光照射部,其朝向记录介质照射可见光;正反射光受光部,其对从所述光照射部被照射的光在所述记录介质上进行了正反射后的正反射光进行受光;漫反射光受光部,其对从所述光照射部被照射的光在所述记录介质上进行了漫反射后的漫反射光进行受光;辨别部,其根据所述正反射光受光部所接受的光成分中波长相互不同的两种以上的可见光成分的各自的光量、以及所述漫反射光受光部所接受的光成分中波长相互不同的两种以上的可见光成分的各自的光量,来对所述记录介质的种类进行辨别。
    此外,本发明的其他形态为一种记录介质辨别方法,其包括:朝向记录介质照射可见光的工序,对照射光在所述记录介质处进行了正反射后的正反射光进行受光的工序,对照射光在所述记录介质处进行了漫反射后的漫反射光进行受光的工序,根据在所述对正反射光进行受光的工序中接受到的光成分中波长互不相同的两种以上的可见光成分的各自的光量、以及在所述对漫反射光进行受光的工序中接受到的光成分中波长互不相同的两种以上的可见光成分的各自的光量,来对所述记录介质的种类进行辨别的工序。
    在这些发明中,基于来自记录介质的正反射光以及漫反射光中的各自两种以上的可见光成分的光量,来对记录介质的种类进行辨别。另外,在本发明中,虽然是使用正反射光以及漫反射光的各自两种以上的可见光成分来进行辨别,但是在正反射光中所使用的光成分和漫反射光中所使用的光成分既可以相同也可以不同。
    虽然会在后文详细叙述,但根据本申请发明人的新见解可知,每种记录介质的对于入射光的反射特性在可见区域中与红外区域中相比差异较大,此外在可见区域内的反射特性的波长依存性也根据记录介质的种类而有很大不同。利用这种情况,在本发明中,使用正反射光以及漫反射光的各自两种以上的波长成分的光量来进行辨别。因此,与现有技术相比,能够以高精度而辨别出更多种类的记录介质。
    在这些发明中,例如,可以向记录介质照射实质上不包含紫外线的光。在本发明中,由于是基于入射到记录介质上的可见光的正反射以及漫反射的 特征来对记录介质的种类进行辨别,因此通过使不包含紫外线的光进行入射,从而能够减小由荧光而产生的光成分的混入所导致的光量的检测误差。
    此外,例如可以使在辨别中所使用的漫反射光的可见光成分中的至少一种为,相当于蓝色或绿色的波长成分。此外,还可以使在辨别中所使用的正反射光的可见光成分中的至少一种为,相当于蓝色的波长成分。根据本申请发明人的见解,关于每种记录介质的反射特性的差异,与例如红色的这种长波长成分相比,在蓝色及绿色的这种短波长成分中更加显著。因此,通过在辨别中使用这些短波长成分,从而以更高的精度而辨别出记录介质的种类。
    此外,在这些发明中,可以将包含波长相互不同的两种以上的可见光成分的光照射到记录介质上,并通过分别对正反射光以及漫反射光进行分光从而获得各个光成分的光量。通过采用这种方式,从而能够同时对各个光成分的反射光进行受光,进而能够以较短时间来进行辨别处理。为了实现这种目的,例如可以将照射到记录介质上的光设为白色光,并使用具备RGB滤色器的受光元件,所述RGB滤色器将入射光分光成R(红)、G(绿)、B(蓝)的各种成分。
    或者例如,可以对光谱分布相互不同的两种以上的可见光进行切换并照射到记录介质上。在这种情况下,能够通过不具有颜色分解功能的受光元件来对正反射光和漫反射光进行受光,而获得本发明的作用效果。此外,将入射光的强度按照各个光成分而个别地设定变得容易,从而能够使本发明中的动态量程扩大并使检测精度提高。
    此外例如,可以求取来自记录介质的正反射光的光量与预定的来自基准反射部的正反射光的光量之比、以及来自记录介质的漫反射光的光量与预定的来自基准反射部的漫反射光的光量之比。如果采用这种方式,则能够求出作为来自基准反射部的反射光与来自记录介质的反射光之比的反射率(详细内容后文叙述)。因此,即使在将光照射到记录介质上的光照射部以及对反射光进行受光的受光部的特性上存在误差的情况下,也能够通过基于反射率的判断而稳定地进行辨别。
    附图说明
    图1为表示各种记录介质中的漫反射光的光谱分布的图。
    图2为表示使包含紫外光的光入射时的漫反射光的光谱分布的图。
    图3为表示本发明所涉及的辨别装置的具体结构的一个示例的图。
    图4为表示受光部的分光灵敏度特性的示例的图。
    图5为表示根据已知的反射数据而求出的二叉树的一个示例的图。
    图6为表示能够进行记录介质的辨别的波长成分的组合的图。
    图7为模式化地表示用于实施记录介质辨别处理的控制部的结构的图。
    图8为表示控制部所执行的记录辨别处理的一个示例的流程图。
    图9为表示辨别装置的更具体的结构示例的侧剖视图。
    图10为表示包括校准在内的辨别处理动作的流程图。
    图11为表示本发明所涉及的辨别装置的具体结构的其他示例的图。
    具体实施方式
    首先,对于成为本申请发明的基础的本申请发明人等的见解以及基于此见解的本申请发明的原理进行说明。本申请发明人等对于市场上流通着的多种记录介质,实施了对将光照射到该记录介质上时从记录介质出射的漫反射光的性质进行调查的实验,并获得了如下这种见解。
    本申请发明人对于市场上流通着的多种记录介质,对将光照射到该记录介质上时的正反射光以及漫反射光的光谱分布进行了调查。作为在记录介质的表面被反射的光的正反射光反映出了记录介质的表面状态,而漫反射光由于是在记录介质的内部散射后而再次出射的光,因此比较能够反映出记录介质的材质的特征。
    图1为表示各种记录介质中的漫反射光的光谱分布的图。更详细而言为,例示了对在将钨光源的白色光照射到各种记录介质上时在该记录介质处被漫反射的光的光谱分布进行了测定的结果的一部分的图。并且,在图3中,将来自记录介质的反射光量和使照射光入射到预定的白色基板上时来自该白色基板的反射光量的比作为“反射率”来进行表示。因此,在与基准板相比反射率更高的材料中,也存在反射率超过1的情况。在照射部所照射的光中识别为受光部所受光的光量,会根据照射部的照射量和受光部的受光条件等而产生偏差。因此,在获得来自记录介质的反射光的光量时,通过使照射部与受光部的组合处于相同条件下而获得来自基准板的反射光的光量并求出比,从而能够稳定地确认出记录介质的反射状态。
    照射光为,几乎不包含波长370nm以下或波长400nm以下的成分的钨光源的白色光、或者几乎不包含后面的图5(c)所示的波长400nm以下的成分以及波长700nm以上的成分而大致整体包含可视区域(大致400nm到750nm的波长范围)并且在短波长侧和长波长侧各自具有峰值的高演色性的白色光。使这种光入射到记录介质上并实施漫反射光的测定,从而本申请发明人等获得了如下的见解。
    即,如图1所示,在记录介质的漫反射的反射率中存在波长依存性,各个波长中的发射率的值根据记录介质的种类而有很大不同。尤其是,在大致波长400nm到500nm的短波长区域和大致波长500nm到600nm的中波长区域中各种记录介质表现出特征性的反射率,而在大致波长600nm以上的长波长区域中,每种记录介质的反射率的差异比较小。
    从这些情况可以看出,通过不是简单地对漫反射光整体的光量进行检测,而是对每种波长成分的反射光量个别地进行检测,并对这些值组合进行评价,从而存在能够实现比现有技术更精细地识别出因材质的不同而导致的记录介质的反射特性的不同的可能性。
    即,通过将入射光于记录介质处进行漫反射而形成的漫反射光中波长互不相同的两种以上的波长成分的反射光强度使用到辨别中,从而能够高准确度地辨别出与现有技术相比更多种类的记录介质。此时,入射光优选不包含紫外光成分,其理由如下文所述。
    图2为表示使包含紫外光的光入射时的漫反射光的光谱分布的图。在包含紫外光成分的光被入射到记录介质上时,由于除了入射光反射而形成的成分之外,通过记录介质中所含的荧光增白剂等而被激励出的荧光也将出现在短波长区域中,因此表观上的反射率在短波长区域中将增大。因此,在中波长区域以及长波长区域中,因记录介质的种类不同而导致的反射率的差异反而会变得不醒目。当然,在不包含荧光增白剂的记录介质中,通过紫外光而被激励出的荧光会比较少。
    如此,使入射光中包含紫外光,会使特定的波长成分处每种记录介质的差异显著,而使其他的波长成分处的每种记录介质的差异压缩。这种情况在根据两种以上的波长成分中的反射光量而辨别记录介质的种类的、本发明的技术思想中,会成为障碍。此外,在被检测的反射光中以无法区分的状态而混合存在有本来包含着的光成分、和由于紫外光等而被激励出的荧光成分, 从而难以检测出纯粹的漫反射光成分。本发明的技术思想为,欲对入射光中所包含的光成分在记录介质上以何种程度反射(正反射以及漫反射)进行掌握从而对记录介质的种类进行确定的技术思想,其并未意图对通过光照射而在记录介质上二次性地产生的光进行检测。出于这些理由,优选为,在入射到记录介质的光中不包含激励荧光的紫外光成分。当然,在对可视区域内的测定影响较小的范围内,允许包含微小的紫外光成分。
    如上所述,通过对漫反射光中所包含的两种以上的波长成分的光强度进行检测,从而能够辨别出多种记录介质的材质。另一方面,即使记录介质的基材的材质相同,有时也会根据表面加工的不同而使种类被区别开,关于这种材质能够通过正反射光的光强度来进行辨别。
    由于正反射光的光谱分布在原理上与入射光的光谱分布几乎相同,因此如果能够检测出特定波长成分的正反射光的光强度,则能够实现对记录介质的表面状态的辨别。即,如果求出了漫反射光中所包含的两种以上的波长成分的光强度、和正反射光中所包含的至少一种波长成分的光强度,则在原理上就能够确定该记录介质的种类。但是,在使用了数十种市场上能够获得的记录介质的本申请发明人等进行的实验中可以看出,为了准确地对这些记录介质进行辨别,优选对于正反射光也使用两种以上的波长成分的反射光强度的值。即,关于正反射光的反射光强度也体现出若干的波长依存性。
    基于所述见解,在本发明中,对于正反射光以及漫反射光各自求取了各两种以上的波长成分的光强度,并基于这些值而进行了记录介质的种类的判断。更具体而言,使用以这种方式求出的各波长成分的光强度、和在多种记录介质中根据预先求得的光学特性而设定的辨别基准,而对作为辨别对象的记录介质相当于已知的哪一种进行辨别。通过这种方式,能够高精度地辨别出多种记录介质。
    图3为表示本发明所涉及的执行记录介质辨别的辨别装置的具体结构的一个示例的图。该辨别装置100为,被安装在印刷机、复印机、打印机等的各种图像记录装置上并对记录介质的种类进行辨别的装置,该印刷方式并不特别限定,能够应用于转印方式、喷墨方式、电子照片方式等的各种方式中。
    在图3(a)所示的结构例的辨别装置100中,在埋入有具有预定反射特性的基准反射板141的压印板140的上方,设置有光源装置110?;挤瓷浒?41优选为,例如如图3(b)中的反射特性的一个示例所示的,在400nm 到700nm程度上的可见光区域内大致固定地具有比较高(例如0.75以上)的反射率的、表面为白色的部件。作为具有这种反射特性的部件,例如能够使用氮化钛、硫酸钡或氧化铝等的粉体的烧结体及陶瓷、或者白色塑料,例如丙烯酸类树脂、聚碳酸酯树脂等的粉体的集合材料与发泡材料等。而且,为了表面的磨损以及污损的防止、或者对光泽度的调节,从而也可以使用在表面上具有玻璃等的涂敷层的材料。
    在以下的说明中提及“反射率”时,该用语被定义为,记录介质上被检测出的反射光的光量与预先在基准反射板141中被检测出的反射光的光量之比的值。如此被定义的记录介质的“反射率”能够作为难以受到光源特性的个体偏差以及时间性变化的影响的数值,从而有助于辨别精度的提高。另外,优选为,适当实施对来自基准反射板141的反射光进行再次检测的校准。
    光源装置110具备:光源部111,其出射具有预定的光谱分布以及强度的光;聚光部112,其对来自光源部的光进行聚光;光阑部113,其对被聚光的光的放射方向进行限制。光源装置110朝向压印板140上的基准反射板141从其斜上方照射光。关于从光源装置110向基准反射板141的光的入射角θ1,优选在30到60度左右,例如可以设为45度。
    作为此处的照射光,例如能够使用具有图3(c)所示的光谱分布的白色光,作为光源部111,例如能够使用白色LED。虽然也可以使用氙灯等的放电灯或卤钨灯等的白热灯来作为光源,但是此时为了降低紫外光成分,从而优选使用过滤器来去除380nm以下的波长成分,更优选去除400nm以下的波长成分。
    在从光源装置110被出射并在基准反射板141上被正反射的光的光路上,配置有正反射光检测装置120。即,正反射光检测装置120观察基准反射板141的角度与入射角θ1大致相同。正反射光检测装置120接受来自基准反射板141的正反射光,并输出对应于其受光量的信号。
    另一方面,在以大于入射角θ1的角度θ2而观察基准反射板141的位置上,设置有接受来自基准反射板141的漫反射光的漫反射光检测装置130。关于角度θ2,可以设定为例如90度。
    正反射光检测装置120具备:受光部121,其接受光并将之分光成几种波长成分且输出对应于每种成分的受光量的信号;光阑部122,其对向该入射部121入射来的光的方向进行限制。同样地,漫反射光检测装置130具有 受光部131和光阑部132。正反射光检测装置120与漫反射光检测装置130能够使用互为相同结构的装置。
    图4为,表示受光部的分光灵敏度特性的示例的图。在图4(a)的示例中,入射被分光成,波长400至540nm(中心波长460nm)左右的蓝色成分(B)、480至600nm(中心波长540nm)左右的绿色成分(G)、以及590至720nm(中心波长620nm至660nm)左右的红色成分(R)。此外,在图4(b)的示例中,R成分的分光灵敏度被扩张到红外区域,其波段成为590nm至1200nm(中心波长620nm至720nm)。这些为被实用化了的RGB颜色表的代表性的特性,作为具有这种分光灵敏度特性的受光部,例如能够使用一般的彩色CCD传感器或者彩色CMOS传感器等。因此,能够将装置成本抑制得较低。
    返回到图3并继续对辨别装置的结构进行说明。在辨别装置100中,除了上述各个结构,还设置有管理这些动作并实施记录介质的辨别处理的控制部150。在以上述方式而构成的辨别装置100中,当在压印板140上放置成为辨别对象的记录介质M时,从光源装置110照射光,并通过正反射光检测装置120来接受该正反射光,而通过漫反射光检测装置130来接受漫反射光。正反射光检测装置120以及漫反射光检测装置130将所接受的光分光成RGB各色的成分,并对控制部150输出对应于每种成分的受光量的信号。
    控制部150根据由正反射光检测装置120检测出的正反射光的RGB各成分中的两种以上的波长成分的光量的值、和由漫反射光检测装置130检测出的漫反射光的RGB各成分中的两种以上的波长成分的光量的值,来对该记录介质M的种类进行辨别。接下来对此控制部150所实施的记录介质辨别处理进行说明。
    在控制部150所实施的记录介质辨别处理中,关于能够成为辨别对象的多种记录介质,按照RGB各色成分而预先求出正反射以及漫反射中的反射数据。并且,当被供给了想要检测的记录介质M时,按照RGB各色成分而对于该记录介质M检测正反射光以及漫反射光的光量,并将这些检测值与已知的记录介质的数据进行比较,从而判断为特性最接近的记录介质与该记录介质M为同一种类。
    关于作为判断对象的记录介质M与已知的记录介质的对照能够采用各种方法来实施,例如可以使用通过已知的记录介质的反射特性数据而进行了学习的学习数据来对记录介质M的特性进行分析,或利用公知的多变量解析技 术来选出具有与该记录介质M接近的特性的记录介质。在此,作为适合于计算机处理的处理示例,以通过基于已知的反射数据而构筑的二叉树分析而实施的辨别为例来进行说明。
    图5为表示根据已知的反射数据而求出的二叉树的一个示例的图。在此示例中,使用了市售的各种记录介质中的13种,具体而言选出了了三种普通纸(普通纸1-3)、三种照相用纸(照相用纸1-3)、三种亚光纸(亚光纸1-3)、以及一种喷墨用透明OHP薄膜,并使用在这些记录介质上按照RGB各色成分而测定出的正反射以及漫反射中的反射率数据,而构筑了用于区别各记录介质的二叉树。并且,由于根据标本数据而构筑二叉树的方法为公知的方法,因而在此省略说明。
    在图中,符号Sg、Sb分别表示绿色(G)、蓝色(B)成分中的正反射光的反射率的值,符号Dr、Dg分别表示红色(R)、绿色成分中的漫反射光的反射率的值。作为反射率数据,除此之外还具有正反射光中的红色成分以及漫反射光中的蓝色成分的反射率,以下分别用符号Sr以及Db来表示这些值。
    根据在作为辨别对象的记录介质M中所检测出的各种成分的光量来求取反射率,并实施基于所构筑的二叉树而进行的分析,从而能够辨别出该介质的种类。更具体而言,在二叉树的各节点处,选择被求得的反射率数据中被指定的一个值,并将其与基准值进行比较,在选择对应于其大小关系的一方的子树的同时,向下层进行探索。由此,最终将到达作为二叉树的“叶子”而被定义的13种记录介质中的某一种,并将此作为辨别结果。在此示例中,使用在各记录介质中所求得的反射率数据而构筑了二叉树的结果为,能够根据正反射光的两种颜色成分的反射率Sg、Sb和漫反射光的两种颜色成分的反射率Dr、Dg来可靠地辨别13种记录介质。
    如此,并非总是全部需要正反射光和漫反射光分别各3个的颜色成分的反射率数据。此外显然考虑到,图5所示的二叉树中的树的形状、分析中所使用的反射光成分的种类以及反射率的数值会根据预先取得数据的记录介质的组合而有所不同。但是,根据本申请发明人等对于市售的30种以上的记录介质而将处理中所应用的反射率数据的组合进行了各种变更而试行的结果可以看出,为了可靠地进行辨别,对于正反射光需要两种以上的波长成分,对于漫反射光也需要两种以上的波长成分。即,为了对记录介质进行辨别,需 要反射光中的相互不同的多种波长成分的光强度的组合根据记录介质的种类而有所不同。
    图6为,表示能够进行记录介质的辨别的波长成分的组合的图。如图所示可以看出,虽然如果正反射光、漫反射光各自的RGB成分全部使用,则当然能够可靠地进行辨别,但是,仅通过正反射光以及漫反射光各两个的颜色成分,也能够可靠地进行辨别。根据这些结果可以看出,关于正反射光优选在辨别中使用蓝色成分,此外关于漫反射光优选使用蓝色或绿色成分,而且优选为,在正反射光两种成分以及漫反射光两种成分这四种之中,同时包含蓝色成分和绿色成分。
    如此,在对照射到记录介质上的可见光的正反射光以及漫反射光进行检测以辨别记录介质的种类时,通过在可见区域中也使用波长比较短的蓝色成分以及绿色成分的反射光的强度,从而能够实施高精度的辨别。这与图1所示的各种记录介质的反射特性、即每种记录介质的反射光量的差异在短波长区域内比较大而在长波长区域内比较小的情况是相符的。因此,作为照射光而优选为,在可见区域中也为短波长至中波长的成分、即较多地包含蓝色成分或绿色成分的光。但是,由于如果通过在照射光中包含的紫外光成分而被激励出的荧光成分包含在反射光中,则会成为误判断的原因,因此优选为,将本质上不包含紫外光成分、或者预先将紫外光成分被去除的光作为照射光。高演色性的白色LED能够适当地用作此目的的光源。
    另外,如上文所述,记录介质的种类的辨别能够基于正反射光以及漫反射光各自的两种以上的波长成分的光量检测结果来进行。因此,将所接受的反射光分解成三种颜色成分(RGB)并非必要条件。但是,即使在三种颜色成分并未全部应用到辨别中的情况下,作为装置也优选具备三种颜色的颜色分解功能。其理由在于,第一,设为辨别对象的多种记录介质的组合如果被改变,则存在辨别中所使用的颜色成分也将被改变的可能性。理由之二在于,目前具有三种颜色的颜色分解功能的光学设备能够容易地获得,反而与准备两台用于仅提取两种颜色成分的硬件相比,存在将装置成本抑制得更低的可能性。
    图7为模式化地表示用于实施记录介质辨别处理的控制部的结构的图。更详细而言,图7(a)为表示控制部150的结构例的图,图7(b)为表示被设置在控制部150中的辨别数据库阵列的数据构造例的图。如图7(a)所示, 在控制部150中,设置有执行各种处理的CPU151、和作为CPU151在辨别处理中进行参照的参照数据保存目的地的辨别数据库阵列152。在CPU151中被输入有:从正反射光检测装置120输出的正反射光的各种颜色成分的反射率数据Sr、Sg、Sb,以及从漫反射光检测装置130输出的漫反射光的各种颜色成分的反射率数据Dr、Dg、Db。CPU151使用如此被给予的反射率数据与辨别数据库阵列152,来执行记录介质辨别处理。
    辨别数据库阵列152如图7(b)所示,具有由多组辨别数据组构成的辨别数据库、和由多组介质数据组构成的介质数据库。
    介质数据库相当于将图5中的二叉树作为容易进行计算机处理的数据构造体而表现的数据库,且由与二叉树的节点数相对应的组数的辨别数据构成。辨别数据中的一组辨别数据包括:二叉树的一个节点处的分支判断中所使用的与反射光数据的种类有关的信息(辨别反射光种类)及其阈值(辨别基准数据)、与分支条件成立时以及不成立时的各自的辨别数据库阵列152内的跳转目标(条件成立时的跳转目标以及条件不成立时的跳转目标)有关的信息等。此外,还具有表示辨别处理是记录进行还是结束的图表。在辨别数据中,这些图表一律被设定为表示“否(NO)”的值。
    介质数据库具有,与预先登记的记录介质的种类数相对应的组数的介质数据,各个介质数据包含对各个介质进行区别的固有的名称(记录介质种类名)以及该记录介质被供给到印刷进程中时的处理条件、例如输送条件或图像浓度等的参数(印刷参数)。此外,还具有表示辨别处理是记录进行还是结束的图表。在辨别数据中,这些图表一律被设定为表示“是(YES)”的值。
    图8为,表示控制部所执行的记录辨别处理的一个示例的流程图。首先,将指示了辨别数据库阵列中的参照地址的点的值设定到辨别数据库阵列的先头地址中(步骤S101)。并且,从辨别数据库中读入所指定的地址的辨别数据(步骤S102)。
    接下来,对所读入的数据中的辨别结束标记的值进行判断(步骤S103)。由于在辨别数据库中的各辨别数据中该标识被设定为“否”,因此在该时间点处的判断结果为“否”,从而接下来执行的是步骤S104。即,从辨别数据库中取得辨别基准数据和辨别反射光种类(步骤S104、S105)。而且,从来自记录介质M的反射光中所测定出的反射率数据之中选出根据辨别反射光种类 而确定的一个数据(步骤S106),并将其值与从辨别数据库中取得的辨别基准数据进行比较(步骤S107)。
    在此,在“(测定数据)<(基准数据)”的条件成立时(在步骤S107中为是),则将指针更新为由辨别数据所表示的条件成立时的跳转目标(步骤S109),而在条件不成立时(在步骤S107中为否),则将指针更新为条件不成立时的跳转目标(步骤S108)。之后,返回到步骤S102并重新进行数据的读出。
    此时,由指针所指定的跳转目标如果在辨别数据库内,则根据被指定的辨别数据而重复实施上述处理。这意味着二叉树中的分支判断进入了深一层。另一方面,在指针所指定的跳转目标在介质数据库内,则接下来被读出的数据为介质数据。由于在介质数据中辨别终了标记被设定为“是”,因此步骤S103中的判断成为“是”,从而进入到步骤S110,并从由指针所指定的介质数据中取得记录介质种类名和印刷参数且结束处理。这意味着沿着而二叉树而进行的探索到达了一个“叶子”,从而作为辨别结果,获得了对应于该叶子的记录介质的种类。
    在装备此辨别装置100的记录介质等中,作为辨别结果而获得的记录介质种类名例如能够作为向用户报知辨别结果的目的而使用。此外能够使用于,在所要执行的印刷进程与记录介质不相符的情况下,进行警告报知故意或中止印刷进程等的用途中。此外,关于从介质数据库读出的印刷参数,例如能够用于实现印刷进程的处理条件的最优化。
    图9为,表示辨别装置的更具体的结构示例的侧剖视图。在图9(a)所例示该辨别装置10中,具备:与上述的辨别装置100的光源装置110、正反射光检测装置120、以及漫反射光检测装置130分别对应的光源单元11、正反射光受光单元12、以及漫反射光受光单元13,这些单元被收纳在壳体16内,所述壳体16在下表面上具有开口,且内部成为作为测定空间SP而发挥功能的空腔??翘?6对各单元间的位置关系进行保持,并通过使光的照射以及反射在内部空洞内进行,从而防止了由杂散光等而导致的外部干扰。
    一般情况下,面对测定空间SP的壳体16的内壁面16a被设定为亚光的黑色较为优选,但是也可以设为白色或进行镜面精加工。并且,如图9(B)所示,可以使用内壁面18(a)的截面形状为半圆形的壳体18。此外,如图 9(C)所示,为了防止来自基准反射板14b以外的压印板14a表面上的反射光的混入,可以在壳体16的下表面上设置开口光阑部19。
    在辨别装置10的下方配置有压印板14a,相对于在其局部上贯穿设置的贯穿孔而嵌入有基准反射板14b。这些构件为,相当于前文所说明的压印板140以及基准反射板141的构件。
    此外,壳体16通过壳体升降机构17而被升降自如地保持。即,壳体16的上部安装有朝向上方延伸的升降臂17a,该升降臂17a随着例如通过由电磁阀构成的升降驱动部17b的动作而进行上下运动。因此,通过升降驱动部17b的工作,从而壳体16进行升降并相对于压印板14a而接近、远离运动。在壳体16下降到最低的状态下,壳体16的下表面直接、或经由被放置在压印板14a上的记录介质M而与压印板14a抵接。由此,能够防止朝向测定空间SP的外部光的侵入。
    光源单元11具备:高演色白色LED11a,其成为光源;聚光透镜11b,其使该出射光收敛;射出光圈11c,其对收敛光的射出方向进行限制。此外,正反射光受光单元12具备:光传感器12a,其接受来自基准反射板14b或记录介质的正反射光;入射光圈12b,其限制朝向光传感器12a的入射光。同样地,漫反射光受光单元13具备:光传感器13a,其接受来自基准反射板14b或记录介质的漫反射光;入射光圈13b,其限制朝向光传感器13a的入射光。
    图10为,表示由辨别装置实施的包括校准在内的辨别处理动作的流程图。首先,在记录介质被转载在压印板14a上之前,通过壳体升降机构17而使辨别装置10被降下,并将壳体16的下表面置于紧贴在压印板14a的上表面上的状态(步骤S201)。在此状态下,作为照射光源的LED11发光,并被实施光量调节以成为适合于测定且稳定的光量(步骤S202)。
    在此状态下,来自基准反射板14b的正反射光以及漫反射光通过正反射光受光单元12以及漫反射光受光单元13而被受光,并被求出RGB各成分中的每一种的受光量。这些值作为求取记录介质的反射率时的基准值而被取得(步骤S204)。通过以这种方式而取得来自基准反射板14b的反射光,从而能够不受光源以及受光部的特性偏差及其时间性影响而获得稳定的辨别结果。即,此处的基准值的取得具有作为辨别装置的校准的意义。而且,对各成分的受光光量进行判定(步骤S205),由于在具有未达到预先设定的预定值的成分时会怀疑出现了辨别装置的异常状况,因而设为错误而结束。
    如果各受光量为正常,则通过壳体升降机构17而使辨别装置10上升并暂时从压印板14a的表面上离开(步骤S206),在作为辨别对象的记录介质M被输送到辨别装置10正下方的判断位置处之后(步骤S207),再次使辨别装置10降下并使壳体16的下表面成为与记录介质M的上表面紧贴的状态(步骤S208)。在此状态下,朝向记录介质M的表面照射光,并实施正反射光以及漫反射光的测定(步骤S209)。
    并且,根据测定结果来执行记录介质辨别处理(步骤S210),但其处理内容与图8所示的内容相同。当以这种方式辨别出记录介质的种类时,辨别装置10上升并从记录介质M离开(步骤S211),且记录介质M被送出(步骤S212),并结束处理。
    图11为,表示本发明所涉及的辨别装置的具体结构的其他示例的图。在图11(a)所示结构例的辨别装置200中,对于被放置在设有基准反射板241的压印板240上的记录介质M,从光源210照射光。光源装置210具有:光源部211,其使具有多种波长成分的光出射;聚光部212,其对来自光源211的出射光进行聚光;光阑部213,其对被聚光后的光的放射方向进行限制;过滤器214,其选择性地使通过光阑部213而出射的光中的仅预定波长的成分通过。过滤器214为,能够对透射过的光的波长进行切换的装置。即,在该辨别装置200中,通过过滤器214的切换,从而能够使被照射到记录介质M上的光的光谱分布发生变化。
    此外,在图11(b)所示的结构例的辨别装置300中,对于被放置在设有基准反射板341的压印板340上的记录介质M,从光源310照射光。光源装置310具有:光源部311,其能够对出射的光的波长进行切换;聚光部312,其对来自光源311的出射光进行聚光;光阑部313,其对被聚光后的光的放射方向进行限制。作为光源部311,例如能够使用将RGB各色的发光元件组装到一个封装件中的多色LED。即,在该辨别装置300中,通过使来自光源部311的出射光成分变化,从而能够使被照射到记录介质M上的光的光谱分布发生变化。
    在这些结构中,正反射光以及漫反射光也按照每种波长成分而被受光并且该光量检测结果被用于记录介质M的种类辨别中。但是,在图3的结构例中,是将同时包含多种波长成分的白色光照射到记录介质M上并在受光测进行分光,而相对于此,在这些方式中,光的波长成分在入射到记录介质上的 阶段已经被限制了。因此,作为对反射光进行受光的受光部,除了同样能够应用图3以及图4所示的这种具有分光功能的装置之外,还能够应用例如图11(c)所示的这种对于宽频带的光具有灵敏度的受光元件。作为这种受光元件,例如可以使用半导体传感器、光电子倍增管、以及使用了硫化钾等的光导电性材料的光导电单元等。
    作为这种能够对入射光的波长进行切换的光源部与不具有颜色分解功能的受光元件的组合所实现的优点,具有能够个别地设定每种波长成分的入射光量这一点。如图1所示,每种记录介质的反射光量的差异、即光量测定中的动态量程根据光的波长而有很大不同。在本申请发明人等进行的实验中,从图1可以看出,在可见区域中的长波长侧、即红色区域中动态量程缩小。因此,例如如果将红色成分的入射光的光强度设为大于其他颜色成分的入射光的光强度,则能够扩大测定时的红色成分的动态量程从而实现高精度的检测、进而能够进一步提高辨别的准确度。
    例如,在偏黑色纸的这种底色较大程度地偏离于白色的记录介质中,反射光中所包含的短波长成分减少,反而红色成分及红外成分增多。因此,通过扩大此波长区域的动态量程,从而能够更高精度地检测出每种记录介质的反射特性的差异,以实现高准确度的辨别。
    关于正反射光以及漫反射光,如果分别求出两种以上的波长成分的反射光量,则能够使用这些值而以与上述相同的方式来辨别记录介质的种类。
    如以上所述,在此发明所涉及的辨别装置的实施方式中,能够向记录介质照射可见光,并对于其正反射光以及漫反射光,各自对分别两种以上的波长成分的光量进行检测。并且,利用正反射光中的两种以上、以及漫反射光中的两种以上的波长成分的反射光量的检测结果,来辨别出是否相当于预先已知特性的多种记录介质中的某一种。通过采用这种方式,从而与仅通过正反射光以及漫反射光的总光量来进行辨别、或基于由紫外光而激励出的荧光或红外区域中的反射光来进行辨别的现有技术相比,能够以高精度而辨别出更多种类的记录介质。
    在本发明人等所进行的实验中,对分别多张的30种以上的记录介质、共计150张左右进行了辨别后确认到,以100%的准确率而正确地辨别出了种类。
    在此辨别方法中,光源以及受光部均能够由在可见区域中进行动作的设备构成。由于作为这种设备有较多的产品已经被实用化,因此通过适当地从中进行选择,从而能够构成对应于使用目的和价格等的辨别装置。
    如以上说明所述,在此实施方式中,辨别装置10、100相当于本发明中的“记录介质辨别装置”,光源装置110、210、310作为本发明中的“光照射部”而发挥功能,正反射光检测装置120以及漫反射光反射光检测装置130分别作为本发明中的“正反射光受光部”以及“漫反射光受光部”而发挥功能。此外,控制部150作为本发明的“辨别部”而发挥功能,基准反射板141作为本发明中的“基准反射部”而发挥功能。
    并且,本发明并不限定于上述实施方式,只要不脱离其思想,则能够在上述以外进行各种改变。例如,在上述实施方式中,是使用基于从已知的记录介质取得的反射率数据而构筑的二叉树,并根据从作为辨别对象的记录介质所取得的反射率数据,来对其种类进行辨别的。但是,本发明的主要部分为,使用正反射光以及漫反射光的各自两种以上的波长成分的光量值来进行辨别这一点,对于用于实施使用这些数据而进行的辨别的运算处理的内容没有特别限定。
    此外,虽然在上述实施方式中,使用容易获得的RGB滤色器而进行了反射光的分光,但是,关于将反射光分解成几种波长成分、以及使用哪种波长成分,则并不限定于上述方式而是为任意方式。
    此外,在上述辨别装置10以及使用该辨别装置10的记录介质辨别处理中,使辨别装置10紧贴于记录介质。虽然这是为了使从光源装置到达正反射光受光装置的正反射光的光轴稳定并且防止外部光的入侵,但是根据用途也可以省略辨别装置的升降机构。例如,在印刷装置等的筐体内部设置辨别装置从而不存在外部光的影响的情况就相当于此。此外,在采用将辨别装置与记录介质(或者记录介质的支承部)分离接触的结构的情况下,也可以使记录介质(或者记录介质的支承部)侧进行移动。
    此外,虽然在上述实施方式中,是将辨别装置配置在被放置在平面状的压印板上的记录介质的上方而进行辨别的,但是记录介质与辨别装置的位置关系并不限定于此,例如也可以相对于在垂直方向上被输送的记录介质而在其侧方设置辨别装置,此外还可以在被水平地放置的记录介质的下表面侧配置辨别装置。此外,除了在平面状的压印板上配置记录介质的结构以外,也 可以采用如下结构,即,相对于被压贴在引导部件上的记录介质的表面、或被卷绕成卷筒状并弯曲的记录介质的表面进行光照射并检测反射光的结构。
    此外,在进行辨别处理时记录介质处于停止中并非必须,也可以采用如下结构,即,对于以预定的输送速度被输送移动着的记录介质的表面进行光照射,并检测反射光的结构。
    符号说明
    10、100···辨别装置(记录介质辨别装置)、110、210、310···光源单元(光照射部)、111···白色LED(光源部)、120···正反射光检测装置(正反射光受光部)、130···漫反射光检测装置(漫反射光受光部)、140···压印板、141···基准反射板、M···记录介质。

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    本文标题:记录介质辨别装置以及记录介质辨别方法.pdf
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