多功能传感器和感测方法技术

一种用于得到关于记录片材的信息的多功能传感器，包括：冲击施加单元，用于将外部机械力施加到记录片材上；信号检测单元，用于检测记录片材对外部机械力的响应信号；信号处理单元，用于处理信号；和信号判断单元，用于通过比较来自信号检测单元或信号处理单元的信号与预先存储的信息来得到记录片材的性质，其中信号处理单元包括：分离部分，用于将来自信号检测单元的信号分离成关于记录片材的性质的输出信号；和处理部分，用于通过统计处理，得到表示分离的输出信号与记录片材的性质之间的相关性的相关方程式。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于感测由材料的多个性质和特性的组合引起的状 态或现象的传感器。本专利技术还涉及这样的方法，该方法用于感测诸如由有机材料、无 机材料、它们的混合物或层压物构成的信息记录片材之类的粘弹性片材的机械特性、机械性质、表面状态、内部结构和相关性质；并且感 测该片材的现象和状态。
技术介绍
按照惯例，传感器确定特定的物理量。为了确定现象或状态，分 别测量多个物理量，并集中分析测量结果。例如，如在文献J.Engel 等人，Sensors and Actuators, A117，50(2005)中所述的，可通过使用 小型化传感器的组合来感测诸如硬度和温度之类的可通过触觉检测 的材料的特性。在利用喷墨打印机或复印机进行记录时，使用各种信息记录纸张 材料(下面简称为"记录片材")。记录片材是粘弹性的。对于图像形成 来说，应检测记录片材的物理性质或状态，以设置最佳图像形成条件。 与记录片材有关的信息包括厚度、粗糙度、密度、刚度、含水量、电 阻率、温度、尺寸(sizing)、纸的种类(诸如普通纸、粗面纸、光面纸 和铜版纸(coated paper)之类的纸张类别，以及纸张型号)等等。纸 张的种类和类别不是性质，而是记录片材的状态。纸张型号是由造纸 厂给出的标识号。记录片材的性质和状态并非一律反映到图像形成条 件中。例如，在电子照相复印中，对于记录片材的传送来说，纸张厚 度、纸张刚度和纸张变形性重要，而在图像显影、图像转印和图像定 影过程中，表面电阻率、含水量、粗糙度、光泽度和纸张的种类重要。诸如厚度和密度之类的纸张的性质和状态的确定方法由日本工业标准(JIS)标准化，并且在文献"ENOMAE Toshiharu:Nippon Gazoh Gakkai-shi(Joumal of Image Technology Society of Japan) vol.43, (No.4)， 276(2004)，，中也有描述。
技术实现思路
确定记录片材的性质或状态的方法如上所述被标准化。通常，记 录片材是主要由纤维素构成的大量植物纤维，已知纤维素或植物纤维 通过纤维之间的氩键合而结合以形成网状物。这种氢键合网状物的状 态因温度或湿度而不可逆地改变。因此，相同规格的记录片材的性质 不可逆地被存储条件和记录条件影响。由造纸厂给出的纸张性质的说 明仅仅是粗略的指标。当在图像形成中使用各种记录片材时，应估计 在复印机中的图像形成中的记录片材的性质。不过，在复印机中并入 多个传感器以便测量所述性质会使机器设计复杂化，由于传感器数目 的增大而增大机器成本，并使机器控制复杂化。为了在复印机或打印机内测量所述性质，必须在设备中并入多个 测量装置。日本工业标准中为上述测量指定的测试设备，例如纸张厚 度测试仪和Gurley挺度(stiffness)测试仪分别占据约30厘米x30 厘米的底座面积(setting area)，并且昂贵。为了测量多个性质，需 要多个测量装置。借助微型传感器的组合，分别测量各个性质，并通过算法分析测 量结果以估计测量对象的状态和现象以及性质。但是，这种情况下， 应在小的空间内并入不同种类的传感器。因此，构造复杂，并且对来 自传感器的输出信号的分析复杂。此外，取决于待测量的性质，由于 布线设计问题以及传感器之间的干扰，可能不能在所希望的小的空间 内并入各个传感器。本专利技术旨在提供一种小尺寸的廉价的传感器(多功能传感器)来 测量记录片材的多个性质和特性，以及提供一种用于测量记录片材的 多个性质和特性的方法。从传感器输出的信号包含关于测量对象的多种性质和特性的信息。通过对多条所述信息的统计回归分析，获得目 标信息。由于多种信息共存，因此不仅能够根据所述信息估计测量对 象的预期性质，而且能够估计测量对象的状态。因此，在利用复印机的图像形成中，能够利用单个传感器来估计 关于在图像定影和图像转印的步骤中重要的性质和特性的信息，而无 需对于各个性质分别采用多个传感器。本专利技术涉及一种用于得到关于记录片材的信息的多功能传感器，包括冲击施加单元，用于将外部机械力施加到记录片材上；信号检 测单元，用于检测记录片材对外部机械力的响应信号；信号处理单元， 用于处理信号；和信号判断单元，用于通过比较来自信号检测单元或 信号处理单元的信号与预先存储的信息来得到记录片材的性质；其中 信号处理单元包括分离部分，用于将来自信号检测单元的信号分离 成关于记录片材的性质的输出信号；和处理部分，用于通过统计处理， 得到表示分离的输出信号与记录片材的性质之间的相关性的相关方 程式。可通过对记录片材的性质的测量结果的回归分析，预先得到所述 相关方程式。本专利技术涉及一种检测由记录片材的性质的组合所导致的状态或 现象的方法，包括下述步骤将来自传感器的输出信号分离成关于性 质的信息，和基于通过对分离的输出信号与记录片材的性质之间的相 关性的统计处理而预先得到的相关方程式，得到记录片材的性质。可通过对记录片材的性质的测量结果的回归分析，预先得到所述 相关方程式。待测量的记录片材的性质可以是从包含机械性质、弹性性质、粘 弹性质、与界面和内部结构有关的性质的组中选择的至少一个。本专利技术将测量的性质包括片材的性质和特性，或者与之相关的性 质，包括机械性质、弹性性质、粘弹性性质、界面性质和内部结构性质。片材的机械性质包括诸如Gurley挺度和Clerk挺度之类的挺度、硬度、抗拉强度和压缩变形。弹性性质和粘弹性性质包括杨氏才莫量(Young's modulus)。当 杨氏模量Y用复数表示法(Y-Yl+iY2)表示时，弹性性质用实数分量 Yl表示，粘弹性性质由虚数分量和损失系数tan3=Y2/Yl两个值表示。 从而，杨氏模量的实数分量表示弹性性质，其虚数分量和损失系数表 示粘弹性性质。界面性质包括片材的表面粗糙度、片材表面或多层片材的层界面 上的含水量、通过电子照相法转印和定影的调色剂的量(调色剂厚度和 灰度)。内部结构性质包括密度、基重(basis weight)和片材厚度。 从下文参考附图对示例性实施例的描述中，本专利技术的其它特征将 变得明显。附图说明图1A、 1B和1C示出本专利技术的原理。图2示出作用于本专利技术的信号的因素。图3示出来自本专利技术中的传感器的输出的例子。图4示出本专利技术的构造。图5示意地示出本专利技术的构造原理。图6示出本专利技术中的测量结果。图7示出本专利技术中的测量结果。图8示意地示出本专利技术的构造原理。图9示出本专利技术中的测量结果。图IO示出本专利技术中的估计标准。具体实施方式图1A、 1B和1C示出本专利技术的原理。本示例中，测量对象3是 诸如记录片材之类的片材。本专利技术的传感器(多功能传感器)具有用 于对测量对象3施加外力的施力装置，和固定在片材支承物2上的用6于检测测量对象对所施加外力的响应的压力传感器1。在图1A、 IB 和1C中，施力装置是质量为m的刚体11，并且刚体ll可通过自由 下落以速度Vo撞击测量对象。片材支承物2具有凹部21。当如图1A 中所示，刚体撞击测量对象3时，测量对象如图1B中所示地变形， 并如图1C中所示地压在置于凹部中的压力传感器1上。此时，压力 传感器l输出信号。即，测量对象3的变形使刚体的速度降低刚体 将测量对象3压在凹部底部，直到下落刚体的速度变为零为止本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于得到关于记录片材的信息的多功能传感器，包括：冲击施加单元，用于将外部机械力施加到记录片材上；信号检测单元，用于检测记录片材对外部机械力的响应信号；信号处理单元，用于处理信号；和信号判断单元，用于通过比较来自信号检测单元或信号处理单元的信号与预先存储的信息来得到记录片材的性质；　其中信号处理单元包括：分离部分，用于将来自信号检测单元的信号分离成关于记录片材的性质的输出信号；和处理部分，用于通过统计处理，得到表示分离的输出信号与记录片材的性质之间的相关性的相关方程式。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：金子典夫，川崎岳彦，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]