JP2001183110A - エッジ位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光を部分的に透過するウエブのエッジ位置を
精度よく検出するエッジ位置検出装置を提供する。 【解決手段】 平行光ビーム源２と１次元イメージセン
サ３との間に測定対象物５を１次元イメージセンサ３の
走査方向と反対方向から挿入し、１次元イメージセンサ
３の出力から測定対象物５のエッジ位置を検出するエッ
ジ位置検出装置において、１次元イメージセンサ３の出
力を微分し、その値が所定値ａ以上の立ち下がりのとき
その微分した１次元イメージセンサの画素の位置をエッ
ジ位置として検出する演算処理装置８を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はウエブ等のエッジ位
置検出装置に係わり、特に光を部分的に透過するウエブ
のエッジ位置検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】印刷装置においては、印刷対象となるウ
エブは多岐に渡っている。ウエブとして紙が最も多く用
いられるが、半透明のフィルムや不織布も用いられる。
不織布とは紙おむつ等に用いられている隙間のあるもの
で光を部分的に透過する布である。印刷装置はこのよう
なウエブを高速で印刷しており、ウエブが蛇行すると正
しい位置に印刷できなくなる。このためウエブのエッジ
位置を検出し、ウエブを搬送したり巻き取ったりするロ
ールを制御し蛇行を防止している。

【０００３】従来のエッジ検出方法として、投光光源に
発光ダイオードや蛍光灯、受光器にフォトダイオードを
用い、ウエブによる遮光量によりエッジ位置を検出する
方法が用いられている。これは受光器のアナログ信号を
あるしきい値で２値化して明から暗への変化点を見出
し、この点をエッジ位置としている。

【０００４】図６は２値化によりエッジ位置を検出する
方法を示す。（Ａ）はエッジ位置検出ヘッドで、平行光
を受ける１次元イメージセンサ３を紙等の不透明なウエ
ブ５で部分的に覆った状態を示す。（Ｂ）は１次元イメ
ージセンサの出力を示す。出力は電圧であり、明るさに
応じた電圧となる。ウエブ５のエッジ位置で明るさは明
から暗に急転する。（Ｃ）は明暗の中央の電圧をしきい
値とし、２値化した状態を示す。これによりエッジ位置
を得ることができる。

【０００５】図７は２値化により隙間のある不織布のエ
ッジ検出結果を示す。（Ａ）はエッジ位置検出ヘッド
で、平行光を受ける１次元イメージセンサ３を隙間のあ
る不織布で部分的に覆った状態を示す。ウエブは光を部
分的に透過するため、１次元イメージセンサ３の出力は
（Ｂ）に示すようにウエブ５に覆われた位置でもある程
度の明るさがあり、しきい値の近辺で振動している。２
値化した状態は（Ｃ）のようになり明確なエッジ位置を
決めるのが難しい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、２値化に
よるエッジ位置検出方法はウエブが紙などのように光を
遮断する場合は精度よくエッジ位置を検出できるが、光
を部分的に透過する半透明のフィルムや隙間のある不織
布の場合、エッジ位置の検出が困難であった。

【０００７】本発明は上述の問題点に鑑みてなされたも
ので、光を部分的に透過するウエブのエッジ位置を精度
よく検出するエッジ位置検出装置を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達するため、
請求項１の発明は、平行光ビーム源と１次元イメージセ
ンサとの間に測定対象物を１次元イメージセンサの走査
方向と反対方向から挿入し、１次元イメージセンサの出
力から測定対象物のエッジ位置を測定するするエッジ位
置検出装置において、前記１次元イメージセンサの出力
を微分し、その値が所定値ａ以上の立ち下がりのときそ
の微分した１次元イメージセンサの画素の位置をエッジ
位置として検出する演算処理装置を備える。

【０００９】測定対象物を１次元イメージセンサの走査
方向と反対方向から挿入するので、イメージセンサの始
めの方の出力は測定対象物に遮蔽されない強い出力（高
い電圧）となるがエッジ位置以降は光量が少くなるので
弱い出力（低い電圧）となる。この変化位置の微分値は
大きな値となり、強い出力から弱い出力に変わるので立
ち下がりの形状となる。このようにエッジ位置での出力
の変化を捕らえるので、エッジ以降で光の透過があって
もエッジ位置の検出には影響がない。なお、雑音の影響
を除くため所定値ａ以上の微分値とする。

【００１０】請求項２の発明では、前記演算処理装置
は、前記微分値以降に所定値ａ以上の立ち上がり微分値
で、両微分値を発生する１次元イメージセンサの画素の
位置が所定値ｂの距離以内に発生していないとき、最初
の微分値の１次元イメージセンサの画素の位置をエッジ
位置として検出する。

【００１１】印刷装置が設置されている雰囲気は清浄な
ものでなくゴミや塵などがある。１次元イメージセンサ
の受光面にゴミが付着すると光は遮断され、エッジ位置
と同じ状態になる。ゴミの大きさを所定値ｂとすると、
ゴミの場合、１次元イメージセンサの出力の微分値はゴ
ミの先端の位置で立ち下がり、所定値ｂ移動した後端の
位置で立ち上がる。このため最初立ち下がり、所定値ｂ
の距離以内で立ち上がる場合はゴミとし、エッジ位置で
はないとする。所定値ｂの距離を越えた場合、立ち上が
りがあってもなくてもエッジ位置であると判定する。塵
が舞っても遮光するので、ゴミの場合と同様にしてエッ
ジ位置と区別することができる。

【００１２】請求項３の発明では、前記所定値ｂを複数
定めておき、測定対象物に応じて所定値ｂを変えるよう
にする。

【００１３】ゴミの大きさをあまり大きくするとエッジ
位置の検出と区別がつかなくなる。ゴミは測定対象物か
ら発生するのでその大きさは測定対象物の種類により決
まる場合が多い。紙粉等の小さなゴミを発生する測定対
象物もあるので、ゴミを判定するゴミの大きさｂを複数
設定しておき、測定対象物の種類に応じてゴミの大きさ
ｂを選定する。これによりゴミが小さなものである場
合、その判定を迅速に行なうことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は実施形態のエッジ位
置計測装置の構成を示す図である。本装置を印刷装置に
用いる場合について説明する。光源として半導体レーザ
光源１を用いる。本実施形態では赤色半導体レーザで、
発振波長６７０ｎｍ，光出力３ｍｗ，走査時間１ｍｓの
ものを用いた。この半導体レーザ光を平行光レンズ系２
で平行光とする。この平行光レンズ系２に対向して１次
元ＣＣＤセンサ３を配置する。１次元ＣＣＤセンサは有
効画素数５０００個であり、画素サイズは７μ×７μ
（７μピッチ）である。この１次元ＣＣＤセンサ３はＣ
ＣＤ駆動部４により駆動される。平行光レンズ系２と１
次元ＣＣＤセンサ３の中間にウエブ５が挿入される。１
次元ＣＣＤセンサ３の走査方向は矢印で示す方向とし、
ウエブ５の挿入方向はこの反対方向とする。

【００１５】１次元ＣＣＤセンサ３の出力はオペアンプ
６によりゲイン調整され、Ａ／Ｄ変換器７により８ビッ
トでデジタル変換される。デジタル変換されたデータは
演算処理部８でエッジ位置の検出が行われる。エッジ位
置の検出は近傍画素との差分（出力はデジタル値となっ
ているので、微分は差分として行なう）処理を行なうこ
とにより、明から暗への変化する１次元ＣＣＤ上の位置
を検出する。処理結果はＤ／Ａ変換器９でアナロクデー
タに変換されて出力され、図示しない表示装置等に表示
される。

【００１６】図２は光を部分的に透過する不織布のエッ
ジ位置検出を示す。（Ａ）はイメージセンサ３とウエブ
５の関係を模式的に示し、平行光を受ける１次元イメー
ジセンサ３の一部を不織布で覆った状態を示す。（Ｂ）
は１次元イメージセンサ３の出力を示す。イメージセン
サ３の走査は矢印で示すようにウエブ５の挿入方向と逆
方向から行なうので、光の当たる大きな出力から表れ
る。不織布は隙間が多いため光を部分的に透過するの
で、不織布に覆われた部分は明と暗のほぼ中間の明るさ
が振動的に表れる。（Ｃ）はイメージセンサ３の出力を
デジタル化し、所定値以上の差分値を示す。所定値以上
とするのは雑音の影響を除き、大きな変化のみ捕らえる
ためである。この所定値は測定する対象物により決ま
る。明から暗に移る場合差分値は立ち下がり（負の差分
値）となり、暗から明に移る場合差分値は立ち上がり
（正の差分値）となる。エッジ位置は最初の立ち下がり
位置として得ることができる。これにより光を部分的に
透過する不織布のようなウエブでもエッジ位置を確実に
検出することができる。

【００１７】ゴミが１次元ＣＣＤセンサに付着すると、
立ち下がりの差分値を生じる。図３はゴミの付着した１
次元ＣＣＤセンサの出力と差分値を示す。ゴミの大きさ
をｂとすると、立ち下がりと立ち上がり間の距離はゴミ
の大きさｂとなる。

【００１８】図４は１次元ＣＣＤセンサにゴミが付着し
た場合のエッジ位置を検出する方法を示す。ウエブは不
織布とする。（Ａ）に示すようにゴミがＣＣＤセンサ３
に付着すると、（Ｂ）に示すようにゴミの位置で出力が
低下し、（Ｃ）に示すように差分値の立ち下がりと立ち
上がりが発生する。エッジ位置の場合次に立ち上がりが
発生する場合があるが、光を透過する各種のウエブにつ
いてテストした結果では１ｍｍを越える位置で発生して
いる。付着するゴミの大きさは１ｍｍ以内が殆どであ
る。故にゴミの大きさをｂ（ｂ≦１）とし、ＣＣＤセン
サ３の出力の差分値の立ち下がりが発生し、距離ｂ以内
に立ち上がりが発生した場合は、ゴミとして無視し、距
離ｂ以内に立ち上がりが発生しない場合、立ち下がりが
発生した位置をエッジ位置とする。これによりゴミの影
響を排除してエッジ位置を検出することができる。

【００１９】ゴミはウエブから発生するのでその大きさ
はウエブの種類により決まる場合が多い。紙粉等の小さ
なゴミを発生するウエブもあるので、ゴミを判定するゴ
ミの大きさｂを複数設定しておき、ウエブの種類に応じ
てゴミの大きさｂを選定する。これによりゴミが小さな
ものである場合、その判定を迅速に行なうことができ
る。印刷装置の場合、ゴミの大きさを１ｍｍとして設定
しておけば、ゴミの影響を排除してエッジ位置を検出す
ることができる。紙粉等の小さなゴミを発生する場合は
ゴミの大きさを例えば０．２ｍｍに設定することによ
り、差分値の立ち下がりと立ち上がりが０．２ｍｍ以内
のときは紙粉とし、紙粉を迅速に判定し、その影響を排
除できる。

【００２０】図５は紙粉のたちこめる状態で透光しない
紙のエッジ位置を検出する場合を示す。（Ａ）は１次元
ＣＣＤセンサの出力を表す。ＣＣＤセンサの出力はウエ
ブ（紙）で覆われないところでも紙粉により遮光され振
動的に変化している。エッジ位置では明から暗に変化し
ている。（Ｂ）はＣＣＤセンサの出力の差分値を示す。
紙粉の大きさのピッチで差分値の立ち下がりと立ち上が
りが発生する。エッジ位置では大きく立ち下がりそれ以
降立ち上がりはない。ゴミの大きさｂの値を紙粉の大き
さより大きく設定（例えば０．２ｍｍ）しておくことに
より、紙粉の影響を迅速に排除し、エッジ位置を検出す
ることができる。

【００２１】以上の実施形態は印刷装置の場合について
説明したが、同様な条件であれば、他の領域でも適用で
きる。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
は１次元イメージセンサの出力を微分処理し最初の立ち
下がり位置をエッジ位置とする。これにより光を透過す
る隙間のあるウエブのエッジ位置も検出することができ
る。さらに１次元イメージセンサにゴミの付着がある場
合を考慮し、立ち下がりと立ち上がりが所定間隔以内の
場合はゴミとしエッジ位置と区別することができる。ま
た紙粉等の細かいゴミがある場合、ゴミの大きさの設定
値を切換ることによりこの影響を迅速に排除してエッジ
位置を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の構成図である。

【図２】隙間のあるウエブのエッジ位置検出方法を示す
図である。

【図３】ゴミのある場合のＣＣＤセンサの出力と微分値
を示す図である。

【図４】ゴミのある場合のエッジ位置検出方法を示す図
である。

【図５】紙粉がある場合のエッジ位置検出方法を示す図
である。

【図６】２値化によりエッジ位置を検出する方法を示す
図である。

【図７】隙間のあるウエブのエッジ位置を２値化により
検出する場合を示す図である。

【符号の説明】

１ 半導体レーザ光源 ２ 平行光レンズ系 ３ １次元ＣＣＤセンサ ４ ＣＣＤ駆動部 ５ ウエブ ６ オペアンプ ７ Ａ／Ｄ変換器 ８ 演算処理部 ９ Ｄ／Ａ変換器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平行光ビーム源と１次元イメージセンサ
   との間に測定対象物を１次元イメージセンサの走査方向
   と反対方向から挿入し、１次元イメージセンサの出力か
   ら測定対象物のエッジ位置を検出するエッジ位置検出装
   置において、前記１次元イメージセンサの出力を微分
   し、その値が所定値ａ以上の立ち下がりのときその微分
   した１次元イメージセンサの画素の位置をエッジ位置と
   して検出する演算処理装置を備えたことを特徴とするエ
   ッジ位置検出装置。
2. 【請求項２】 前記演算処理装置は、前記微分値以降に
   所定値ａ以上の立ち上がり微分値で、両微分値を発生す
   る１次元イメージセンサの画素の位置が所定値ｂの距離
   以内に発生していないとき、最初の微分値の１次元イメ
   ージセンサの画素の位置をエッジ位置として検出するこ
   とを特徴とする請求項１記載のエッジ位置検出装置。
3. 【請求項３】 前記所定値ｂを複数定めておき、測定対
   象物に応じて所定値ｂを変えるようにすることを特徴と
   する請求項２記載のエッジ位置検出装置。