紙張重張檢測裝置專利技術綜述

楊瑞明

【摘 要】文章分析了國內外關于紙張重張檢測裝置的專利文獻，對申請量年度分布，重點申請人及其技術分布進行統計，梳理了紙張重張檢測裝置在紙張輸送領域的技術發展演進，展示了該行業的技術發展趨勢。

【關鍵詞】重張;機械;光電;超聲;電容

中圖分類號： TH21 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）21-0025-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.21.011

0 引言

重張檢測裝置是檢測輸紙過程中誤送雙張或多張的機構，防止多張或雙張進入輸紙臺，并且能夠在檢測出后立即發出信號，使給紙機停止運轉并使印刷機控制系統控制印刷機自動完成前面紙張的印刷并停止工作，防止雙張或多張紙進入滾筒造成事故[1]。

1 紙張重張檢測裝置分類

重張檢測裝置的原理是利用單張紙與多張紙的厚度不同來判斷紙張是否發生了重張輸送的，常見的重張檢測裝置大致可以分為機械式、光電式、電容式與超聲波式[2]，其具體分類參見表1。

表1 紙張重張檢測裝置技術分解表

2 技術發展概況

2.1 專利申請量年度分析

圖1展示的有關紙張重張檢測裝置的專利數據中，第一件專利申請出現在1967年;隨后，在1967-1992年之間，隨著德國、美國和日本印刷技術的發展，應用于印刷機的紙張重張檢測裝置開始出現，全球范圍內的專利年申請量穩步保持在10件以下的范圍，此階段為紙張重張檢測裝置發展的萌芽期。1993-2002年間，全球專利申請量穩定在10-20件，使得紙張重張檢測裝置進入穩步發展期，此階段的申請主要集中在日本，這與日本打印技術的興起有著直接聯系。2003-2013年期間為該領域的飛速發展期，其中2007年的申請量達到該階段的峰值，此后幾年的申請量保持穩中有進的發展趨勢2013年以后，該領域的專利申請出現穩步下滑的趨勢，這與該領域技術發展趨于成熟有關，傳統的紙張重張檢測裝置需要解決的技術問題、技術障礙均得到了合理的解決，近年來該領域的專利申請偏重于智能化方面，由此可見，傳統的紙張重張檢測技術已不再有廣闊的發展空間。中國專利申請走勢與全球相同，但其但發展上起步較晚，滯后全球2年，想要打破外國專利的壁壘在該領域繼續改進或優化相關技術顯得較為困難。

2.2 重點申請人分析

紙張重張檢測技術領域的重點申請人如圖2所示，從圖2中可以看出，該領域具有明顯的行業巨頭壟斷現象，申請人較為集中，且申請量相對較大，幾乎沒有個人申請。

圖2反映了該領域的五位重點申請人的申請量情況，申請量排名前五的企業分別為佳能株式會社，株式會社理光，富士施樂公司，夏普株式會社和兄弟工業株式會社，其中富士施樂公司為美國企業，其與幾家企業均為日本企業。圖3反映了日本在該領域具有絕對優勢，僅此四家企業的申請量就占全球申請量（726件）的20.7%，而佳能株式會社的申請量又獨占鰲頭，其占全球申請量的9.1%。富士施樂公司的申請量占美國申請總量（96件）的35.4%，由此可見，該技術在美國被該企業所壟斷。

2.3 重點申請人專利技術分布

圖3展示了重點申請人的專利技術分布，從圖3整體情況來看，電容式重張檢測技術較為冷門，重點申請人中只有佳能株式會社和富士施樂公司分別進行了一件申請;從技術分支來看，超聲波式檢測技術的申請量最大;其次為光電式檢測裝置，可見，此兩種檢測方式為該領域最為常規的檢測方式，在機械式檢測技術中，擺動式的申請量大于固定式申請量。從圖3還可以看出五位重點申請人的技術分布側重點有所不同，佳能株式會社在超聲波式檢測裝置方面進行了大量的申請，其在機械擺動式、機械固定式和光電式檢測裝置方面也進行了相當規模的申請;株式會社理光在光電檢測裝置方面的申請量較大，其次為機械擺動式與超聲波式;富士施樂公司在五個領域均有涉及，其申請重點在機械擺動式與光電式方面;夏普株式會社的申請重點在超聲波式檢測裝置方面;兄弟工業株式會社的申請重點也在超聲波式檢測裝置方面，其在機械擺動式與光電式檢測裝置方面具有同等規模的申請。

2.4 專利技術發展演進

紙張重張檢測設備領域的總體演進集中在20世紀90年代，1990年之前的早期專利均為相應技術分支下最基礎最原始的專利，1990年之后未出現大面積的技術融合，2005年之后未有明顯演進路線，大多是在原有技術的基礎上對局部技術進行了改進。各技術分支最早專利申請的年份相差無幾，在時間上無明顯的先后順序，由此可見，各技術分支技術的發展在技術起源上是對等的。

機械擺動式檢測裝置最初的檢測方式是通過浮動輥上浮帶動與之相連的杠桿發生位移，通過檢測杠桿位移量來判斷是否發生了重張輸送，這是最基礎核心的檢測方式，其也成了其他檢測方式的演進基礎;機械擺動式檢測裝置本身后期的發展在浮動輥位移量變化這一核心的基礎上集中在浮動輥位移量的檢測方式上。機械固定式檢測裝置的技術演進較為單一，其本質還是通過檢測檢測輪的旋轉來判斷是否發生了重張輸送的，只是在測量方式上進行了改進與變化，大部分集中在檢測輥是否發生了旋轉上，為了便于檢測而出現的浮動輥發生位移后與檢測輥接觸進而帶動檢測輥旋轉的檢測方式大大提高了檢測的靈敏度與操作性，由此可見，此種檢測方式是隨著如何提高檢測輥旋轉判斷的簡易性的技術問題而演進的，其改進多集中在相關物理量的檢測方式上。

光電式檢測方式最初的技術是通過檢測紙張的透光量來判斷是否發生了重張輸送的，此時的光源發射器及接收器均為單個的;隨后，根據輸送材質透光性的不同，出現了光反射式重張檢測裝置;由于紙張粗糙度及不同區域吸光特性的不同，使得紙張對光反射量和透射量的影響較大，為了避免誤判，出現了同時測量反射光量和透射光量的重張檢測裝置;采用透射光探測重張的裝置后來演進出具有多個光發射器和接收器的;采用反射光測量的于近期出現了多角度測量式。光電式檢測方式由于體積小方便使用等特性而使其在光量測量方式上進行了較多的改進由此可見，此種檢測方式是隨著如何提高光電檢測的檢測精度的技術問題而演進的，其多在光源發射器及接收器上進行了改進。超聲波式檢測方式的核心是通過檢測透過紙張波能量的強弱判斷是否發生了重張輸送的，其技術改進出現在超聲能量發射及接收裝置上上，主要演進過程是從單一到多組，同時，其還在波動路徑上進行了改進，主要是從垂直穿透到斜穿透，此種檢測方式由于其使用場景廣泛、檢測手段簡單、檢測結果準確等原因而成為紙張重張檢測技術的主流裝置。

由于各技術分支檢測方式的獨立性及單一性，紙張重張檢測裝置在發展上基本是相互獨立的，很少出現技術融合的現象，即便出現，也是各種檢測方式的簡單疊加，其并未在檢測原理上做出本質的改變。

3 總結

本文重點從申請量年度分布、重點申請人、重點申請人技術分布、分支領域技術演進等方面對紙張重張檢測設備的專利數據進行分析，有助于了解該領域的主要發展方向，并對行業內企業發展提供一定的指導意義。

【參考文獻】

[1]張海燕.印刷機設計[M].北京：印刷工業出版社，2006，161-165.

[2]唐萬有，等.膠印設備與工藝[M].北京：中國輕工業出版社，2007，45-47.