纸张重张检测装置专利技术综述

杨瑞明

【摘 要】文章分析了国内外关于纸张重张检测装置的专利文献，对申请量年度分布，重点申请人及其技术分布进行统计，梳理了纸张重张检测装置在纸张输送领域的技术发展演进，展示了该行业的技术发展趋势。

【关键词】重张;机械;光电;超声;电容

中图分类号： TH21 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）21-0025-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.21.011

0 引言

重张检测装置是检测输纸过程中误送双张或多张的机构，防止多张或双张进入输纸台，并且能够在检测出后立即发出信号，使给纸机停止运转并使印刷机控制系统控制印刷机自动完成前面纸张的印刷并停止工作，防止双张或多张纸进入滚筒造成事故[1]。

1 纸张重张检测装置分类

重张检测装置的原理是利用单张纸与多张纸的厚度不同来判断纸张是否发生了重张输送的，常见的重张检测装置大致可以分为机械式、光电式、电容式与超声波式[2]，其具体分类参见表1。

表1 纸张重张检测装置技术分解表

2 技术发展概况

2.1 专利申请量年度分析

图1展示的有关纸张重张检测装置的专利数据中，第一件专利申请出现在1967年;随后，在1967-1992年之间，随着德国、美国和日本印刷技术的发展，应用于印刷机的纸张重张检测装置开始出现，全球范围内的专利年申请量稳步保持在10件以下的范围，此阶段为纸张重张检测装置发展的萌芽期。1993-2002年间，全球专利申请量稳定在10-20件，使得纸张重张检测装置进入稳步发展期，此阶段的申请主要集中在日本，这与日本打印技术的兴起有着直接联系。2003-2013年期间为该领域的飞速发展期，其中2007年的申请量达到该阶段的峰值，此后几年的申请量保持稳中有进的发展趋勢2013年以后，该领域的专利申请出现稳步下滑的趋势，这与该领域技术发展趋于成熟有关，传统的纸张重张检测装置需要解决的技术问题、技术障碍均得到了合理的解决，近年来该领域的专利申请偏重于智能化方面，由此可见，传统的纸张重张检测技术已不再有广阔的发展空间。中国专利申请走势与全球相同，但其但发展上起步较晚，滞后全球2年，想要打破外国专利的壁垒在该领域继续改进或优化相关技术显得较为困难。

2.2 重点申请人分析

纸张重张检测技术领域的重点申请人如图2所示，从图2中可以看出，该领域具有明显的行业巨头垄断现象，申请人较为集中，且申请量相对较大，几乎没有个人申请。

图2反映了该领域的五位重点申请人的申请量情况，申请量排名前五的企业分别为佳能株式会社，株式会社理光，富士施乐公司，夏普株式会社和兄弟工业株式会社，其中富士施乐公司为美国企业，其与几家企业均为日本企业。图3反映了日本在该领域具有绝对优势，仅此四家企业的申请量就占全球申请量（726件）的20.7%，而佳能株式会社的申请量又独占鳌头，其占全球申请量的9.1%。富士施乐公司的申请量占美国申请总量（96件）的35.4%，由此可见，该技术在美国被该企业所垄断。

2.3 重点申请人专利技术分布

图3展示了重点申请人的专利技术分布，从图3整体情况来看，电容式重张检测技术较为冷门，重点申请人中只有佳能株式会社和富士施乐公司分别进行了一件申请;从技术分支来看，超声波式检测技术的申请量最大;其次为光电式检测装置，可见，此两种检测方式为该领域最为常规的检测方式，在机械式检测技术中，摆动式的申请量大于固定式申请量。从图3还可以看出五位重点申请人的技术分布侧重点有所不同，佳能株式会社在超声波式检测装置方面进行了大量的申请，其在机械摆动式、机械固定式和光电式检测装置方面也进行了相当规模的申请;株式会社理光在光电检测装置方面的申请量较大，其次为机械摆动式与超声波式;富士施乐公司在五个领域均有涉及，其申请重点在机械摆动式与光电式方面;夏普株式会社的申请重点在超声波式检测装置方面;兄弟工业株式会社的申请重点也在超声波式检测装置方面，其在机械摆动式与光电式检测装置方面具有同等规模的申请。

2.4 专利技术发展演进

纸张重张检测设备领域的总体演进集中在20世纪90年代，1990年之前的早期专利均为相应技术分支下最基础最原始的专利，1990年之后未出现大面积的技术融合，2005年之后未有明显演进路线，大多是在原有技术的基础上对局部技术进行了改进。各技术分支最早专利申请的年份相差无几，在时间上无明显的先后顺序，由此可见，各技术分支技术的发展在技术起源上是对等的。

机械摆动式检测装置最初的检测方式是通过浮动辊上浮带动与之相连的杠杆发生位移，通过检测杠杆位移量来判断是否发生了重张输送，这是最基础核心的检测方式，其也成了其他检测方式的演进基础;机械摆动式检测装置本身后期的发展在浮动辊位移量变化这一核心的基础上集中在浮动辊位移量的检测方式上。机械固定式检测装置的技术演进较为单一，其本质还是通过检测检测轮的旋转来判断是否发生了重张输送的，只是在测量方式上进行了改进与变化，大部分集中在检测辊是否发生了旋转上，为了便于检测而出现的浮动辊发生位移后与检测辊接触进而带动检测辊旋转的检测方式大大提高了检测的灵敏度与操作性，由此可见，此种检测方式是随着如何提高检测辊旋转判断的简易性的技术问题而演进的，其改进多集中在相关物理量的检测方式上。

光电式检测方式最初的技术是通过检测纸张的透光量来判断是否发生了重张输送的，此时的光源发射器及接收器均为单个的;随后，根据输送材质透光性的不同，出现了光反射式重张检测装置;由于纸张粗糙度及不同区域吸光特性的不同，使得纸张对光反射量和透射量的影响较大，为了避免误判，出现了同时测量反射光量和透射光量的重张检测装置;采用透射光探测重张的装置后来演进出具有多个光发射器和接收器的;采用反射光测量的于近期出现了多角度测量式。光电式检测方式由于体积小方便使用等特性而使其在光量测量方式上进行了较多的改进由此可见，此种检测方式是随着如何提高光电检测的检测精度的技术问题而演进的，其多在光源发射器及接收器上进行了改进。超声波式检测方式的核心是通过检测透过纸张波能量的强弱判断是否发生了重张输送的，其技术改进出现在超声能量发射及接收装置上上，主要演进过程是从单一到多组，同时，其还在波动路径上进行了改进，主要是从垂直穿透到斜穿透，此种检测方式由于其使用场景广泛、检测手段简单、检测结果准确等原因而成为纸张重张检测技术的主流装置。

由于各技术分支检测方式的独立性及单一性，纸张重张检测装置在发展上基本是相互独立的，很少出现技术融合的现象，即便出现，也是各种检测方式的简单叠加，其并未在检测原理上做出本质的改变。

3 总结

本文重点从申请量年度分布、重点申请人、重点申请人技术分布、分支领域技术演进等方面对纸张重张检测设备的专利数据进行分析，有助于了解该领域的主要发展方向，并对行业内企业发展提供一定的指导意义。

【参考文献】

[1]张海燕.印刷机设计[M].北京：印刷工业出版社，2006，161-165.

[2]唐万有，等.胶印设备与工艺[M].北京：中国轻工业出版社，2007，45-47.