CN1677093A - 传感器单元及使用它的打印状态检查装置 - Google Patents

Abstract

根据本发明的传感器单元以光线照射一个打印表面，获取由打印表面的反射光形成的图像，该传感器单元包括：具有摄像元件和安装在该摄像元件上的镜头的摄像部分；具有发光元件和安装在该发光元件上的镜头的照明部分；以及至少具有一个镜子的反射部分，该镜子反射来自打印表面的反射光，其反射方向与打印表面的垂直方向成预定的角度。根据本发明，提供了一种高度精确和小型化的传感器单元，以及利用该传感器单元的打印状态检查装置。

Description

传感器单元及使用它的打印状态检查装置

技术领域

本发明涉及传感器单元及利用该传感器单元的打印状态检查装置。更特别地是，本发明涉及高度精确并可以小型化的传感器单元，以及使用该传感器单元的打印状态检查装置。

背景技术

传统上，广为人知的打印状态检查装置是以光线照射一个打印表面，获取由打印表面的反射光形成的图像，然后检测与获得的图像有关的打印缺陷。

图7是传统打印状态检查装置的一个示例的结构示意图。图7中表示的打印状态检查装置700是一种被称为连线(in-line)类型的检查装置，可以连续地检查传送的印品的打印表面。为此，装置700包括一个传感器部分710和一个打印传送部分720。传感器部分710包括一个摄像元件71和一个照射装置72。照明装置72用光线照射提供到传送部分的印品W的打印表面，摄像元件71捕捉由打印表面的反射光形成的图像，检测部分(未示出)通过分析图像的图像数据检测打印缺陷。

摄像元件71优选为一个CCD相机，因为利用CCD相机可获得高精确度。但在图7所示的结构中，当企图利用CCD相机获取整个打印表面的图像时，CCD相机71与印品W之间的距离会很长(一般地，需要800mm或更长的距离)。因此，这就要求在制造的早期阶段把传感器部分710安装在打印装置中，这样就不能商业化地生产单独的传感器部分。另外，当希望提高打印装置的检查精度时，需要修改或更换安装在打印装置中的检查装置，从经济上考虑这是十分不利的。在使用低精确度的光传感器的检查装置中，有一种检查装置，其传感器部分(传感器单元)是可分离的(例如，参见日本公开号2002-333404A)。但是，还没有实现小型和可分离的采用高精度CCD相机的检查装置的传感器单元。

如上所述，迫切需要一种高度精确和小型化的传感器单元以及利用该传感器单元的打印状态检查装置。

发明内容

本发明是为了解决现有技术中的上述问题，它的一个目标是提供一种高度精确和小型化的传感器单元，以及利用该传感器单元的打印状态检查装置。

根据本发明的一个实施例，一个传感器单元以光线照射一个打印表面，并获取由打印表面反射的光形成的图像。该传感器单元包括：具有摄像元件和安装在该摄像元件上的镜头的摄像部分；具有发光元件和安装在该发光元件上的镜头的照明部分；以及至少具有一个镜子的反射部分，该镜子以与打印表面的垂直方向成一个预定角度的方向反射来自打印表面的反射光，。

在本发明的一个实施例中，反射部分包括第一镜和第二镜，该第一镜以与打印表面的垂直方向成预定角度的第一方向反射来自打印表面的反射光，该第二镜以与第一方向成预定角度的第二方向反射以第一方向反射的光线。

在本发明的另一个实施例中，第一方向与打印表面的垂直方向成90度角，并且第二方向与第一方向成90度角。

在本发明的另外一个实施例中，摄像元件是CCD相机，并且其中的发光元件是高亮度LED。

在本发明的另外一个实施例中，第一镜和第二镜都是蒸镀镜。

根据本发明的另一个方面，提供一种打印状态检查装置。该打印状态检查装置用光线照射设置在预定位置的印品的打印表面，并获取由打印表面的反射光形成的图像，然后检测与获取的图像有关的打印缺陷。该打印状态检查装置包括：以光线照射打印表面并获取由打印表面的反射光形成的图像的传感器部分；以及通过分析传感器部分获得的图像数据来检测打印缺陷的检测部分，其中传感器部分包括：具有摄像元件和安装在该摄像元件上的镜头的摄像部分；具有发光元件和安装在该发光元件上的镜头的照明部分；以及至少包括一个镜子的反射部分，该镜子以与打印表面的垂直方向成预定角度的方向反射来自打印表面的反射光。

根据本发明，将特定发光元件与一个光学系统结合作为照明部分，并提供了使用特定镜子的反射部分。结果，可以提供高度精确和小型化的传感器单元，以及利用该传感器单元的打印状态检查装置。事实上，根据本发明的传感器单元，可以将单元的高度降低到约220mm。另外，可以将工作距离(在照明部分附近的传感器下端与印品之间的距离)设定为约35到40mm。因此，可以将CCD相机与印品之间距离设定为只有大约250mm，这是使用传统CCD传感器情况下的距离的1/4或更少。

附图说明

在所附的附图中：

图1是根据本发明一个优选实施例的传感器单元的结构示意图；

图2是图1所示的传感器单元的整个外观的示意性透视图；

图3是传感器单元中图像获取部分的状态的透明的示意性透视图；

图4是根据本发明另一个优选实施例的传感器单元的结构示意图；

图5是根据本发明的优选实施例的打印状态检查装置的结构框图；

图6是一个操作台的示意性透视图，该操作台应用于根据本发明的打印状态检查装置；和

图7是传统的打印状态检查装置的一个示例的结构示意图。

具体实施方式

参考附图来描述本发明的优选实施例，但本发明并不局限于这些

实施例。

图1是根据本发明一个优选实施例的传感器单元的结构示意图，图2是表示图1中所示的传感器单元的整个外观的示意性透视图，图3是表示传感器单元中图像获取部分的状态的透明的示意性透视图。传感器单元100是以光线照射印品W的打印表面并获取由打印表面的反射光形成的图像的一个单元。为此，传感器单元100包括一个摄像部分10，一个照明部分20，以及一个反射部分30。摄像部分10包括一个摄像元件11和安装在摄像元件11上的一个镜头12。另外，照明部分20包括一个发光元件21以及安装在发光元件21上的一个镜头22。并且，反射部分30包括第一镜31和第二镜32，第一镜以与打印表面的垂直方向成预定角度的第一方向D1反射来自印品W的打印表面的反射光，第二镜以与第一方向成预定角度的第二方向D2进一步反射以第一方向D1反射的光线。如图1到3所示，摄像部分10与反射部分30设置在盒状外壳40中，该盒状外壳具有沿长度方向延伸的开口41(反射光通过该部分被导入外壳40中)。照明部分20可以以任何适当的方式安装在外壳40的任意适当部分上，以便适当地照亮印品W的整个打印表面。

更具体来说，摄像部分10安装在外壳40上，以使摄像元件11和镜头12设置在与打印表面相同的方向(通常情况下是向上方向)。摄像元件11优选为CCD相机。通过使用CCD相机，可以检测高分辨率的彩色印品。镜头12优选具有广角和较短的焦距。镜头12特别优选的视角大约在95到110度之间，其特别优选的焦距大约在12到20mm之间。通过使用这样的具有广角和短焦距的镜头，即使工作距离(传感器下端与打印表面间的距离)非常短，也可以在整个打印表面的预定区域中获取图像。因此就可以生产高度小型化的传感器单元和打印状态检查装置。

照明部分20通常设置在外壳40的开口41附近，其方向平行于开口41。照明部分20的发光元件21优选为高亮度LED(通常为超高亮度白色LED)。高亮度LED具有以下优点：(1)其电光转换效率高，因此可节省能量；(2)它不产生热，从环境角度来看，这是非常希望的；(3)其使用寿命长(约为100,000小时，是荧光管平均使用寿命的15倍或更多，荧光管的平均使用寿命大约为6,000小时)，并且频繁的开/关对其使用寿命没有影响；(4)其光照速度极其高；而且(5)其尺寸小，重量轻。LED的照度优选为大约130到140流明/W(这大约是荧光管照度的1.8倍)。在照明部分20中，许多LED有规则地排列。通常，LED是以多行方式排列。更优选的是，LED在其中心部分以较低密度排列，在其两端部分以较高密度排列。与常规使用的作为照射装置的高频荧光管相比，LED在两端较少出现光量不足，其在两端部分具有明显稳定的光量，因此可以减小其横向长度。另外，通过使用规则排列的LED，并结合特定的镜头22(下文中将作说明)，使地可以均匀地照射打印表面的整个预定区域，也使得可以向摄像部分发送清晰的图像。

照明部分20的镜头22的形状使得其可以适当地将发光元件21照射的光会聚到打印表面上。通常，镜头22具有椭圆柱面形状。通过利用这样的镜头会聚来自LED的光线，相邻LED元件之间的接缝部分可以更均匀，使得可以用不存在不均匀度的线形光照射印品。

反射部分30的第一镜31与第二镜32的排列使得来自印品W的打印表面的反射光适当地进入摄像部分10(即，通过镜头12进入摄像元件11)。通常，第一镜31的排列是使上述第一方向D1与打印表面的垂直方向成90度角，第二镜32的排列使得上述第二方向D2与第一方向D1成90度角。结果，反射光进入摄像部分10的方向平行于打印表面的垂直方向。更具体来说，第一镜31的排列使其与打印表面的垂直方向成45度角，第二镜32的排列使其与第一方向D1成45度角。第一镜31与第二镜32优选为蒸镀镜。与普通的光学镜相比，蒸镀镜具有高反射率，并且反射后的光量减小较低，所以可以提供给摄像部分10明亮的图像。另外，镜子的反射表面是高度光滑的平面，并且其结构使得可以尽可能多地保持进入摄像部分的反射光的光量。

图4是根据本发明另一个优选实施例的传感器单元的结构示意图。在该实施例中，传感器单元140包括第一照明部分41和第二照明部分42。第一和第二照明部分的具体结构与上述相同。通过提供两个照明部分，可以提供给摄像部分10更明亮和更清晰的图像。

另外，反射部分30只包括一个镜子，它反射来自印品W的打印表面的反射光，方向是与打印表面的垂直方向成预定角度(在本实施例中是90度)。因此，摄像部分10安装在外壳40中，使得摄像元件11与镜头12接受光线的方向与打印表面的垂直方向成90度角。根据本实施例，只进行一次反射，这样，进入摄像部分的反射光的光量减少较低。

利用本发明的传感器单元，可以大大减小单元本身的尺寸，也可以大大减小工作距离(在照明部分附近的传感器下端与印品之间的距离)。事实上，图1到图3所示的盒状单元的高度大约是220mm，其工作距离大约是35到40mm。对于传统装置，从CCD相机到印品的距离超过1m(1000mm)，这样，本发明可以缩小到1/4或更小。

下面，将说明本发明的优选实施例的一个打印状态检查装置。图5是根据本发明的优选实施例的打印状态检查装置的结构框图。打印状态检查装置500包括一个传感器部分100，该传感器部分用光线照射设置在预定位置的印品W的打印表面，并获取由打印表面的反射光形成的图像，该打印状态检查装置还包括一个检测部分200，用以分析传感器部分获得的图像数据并检测打印缺陷。传感器部分100是上述的传感器单元。至于在离线(in-line)系统的情况下印品W的放置，根据检查标准抽取的印品W是放在定位桌上，执行检查。另一方面，在连线(in-line)系统的情况下，打印状态检查装置可包含在打印装置中，可检查输送带或输送鼓上的印品。

检测部分200在打印状态检查装置中可具有任意适当的结构。通常在操作检测部分200时，传感器部分100的摄像部分获取的图像数据是即时地进行位置改正，同时进行缺陷(如杂质、污点、打印褪色)检查和色彩监视(如ΔE，YMCK分色)。

优选地，本发明的打印状态检查装置还包括图6所示的一个操作台。该操作台以实时方式在屏幕上显示目标印品的图像，所以可以非常容易地用眼睛进行检查。在操作台上显示来自传感器部分的图像数据的技术不是本发明的特点，这种技术已经广为人知，所以这里略去其详细的描述。

本发明的传感器单元和打印状态检查装置是高度精确的，并且也十分紧凑，所以可以连接在通常十分困难的打印装置中。因此，本发明的传感器单元适用于各种各样的打印装置。

在不背离本发明的范围和精神的情况下，对于本领域技术人员来说，许多其它修改是显而易见的，并且很容易实施。因此，应理解的是，所附的权利要求的范围不是由本说明书中的详细内容来限制，而是应该广义地理解。

Claims (6)

1、一种传感器单元，该传感器单元以光线照射一个打印表面，并获取由来自该打印表面的反射光形成的图像，

所述传感器单元包括：

具有摄像元件和安装在该摄像元件上的镜头的摄像部分；

具有发光元件和安装在该发光元件上的镜头的照明部分；和

至少具有一个镜子的反射部分，该镜子以与所述打印表面的垂直方向成一个预定角度的方向反射来自所述打印表面的反射光。

2、如权利要求1所述的传感器单元，其中所述反射部分包括：

以与所述打印表面的垂直方向成预定角度的第一方向反射来自所述打印表面的反射光的第一镜；和

以与所述第一方向成预定角度的第二方向反射以所述第一方向反射的光线的第二镜。

3、如权利要求2所述的传感器单元，其中所述第一方向与所述打印表面的垂直方向成90度角，并且其中所述第二方向与所述第一方向成90度角。

4、如权利要求1所述的传感器单元，其中所述摄像元件是CCD相机，并且其中所述发光元件是高亮度LED。

5、如权利要求2所述的传感器单元，其中所述第一镜和第二镜都是蒸镀镜。

6、一种打印状态检查装置，它以光线照射设置在预定位置的印品的打印表面，获取由所述打印表面的反射光形成的图像，并检测与获取的图像有关的打印缺陷，

所述打印状态检查装置包括：

以光线照射所述打印表面并获取由所述打印表面的反射光形成的图像的传感器部分；和

通过分析所述传感器部分获得的图像数据来检测打印缺陷的检测部分，

其中所述传感器部分包括：

具有摄像元件和安装在该摄像元件上的镜头的摄像部分；

具有发光元件和安装在该发光元件上的镜头的照明部分；和

至少具有一个镜子的反射部分，该镜子以与所述打印表面的垂直方向成预定角度的方向反射来自所述打印表面的反射光。

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