JP2005081544A - 印刷物の印刷不良検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な印刷不良の検査を行う場合に、高度な画像処理を実行する高価な装置が不要となる印刷不良検査装置を提供する。
【解決手段】同一の印刷パターンが繰り返し印刷された樹脂フィルム１の印刷面を撮像するＣＣＤラインセンサ３と、このＣＣＤラインセンサ３が撮像した画像信号から、各印刷パターンにおける特定の画像領域を切り出す特定画像領域切出手段７と、この特定画像領域切出手段７が切り出した画像領域について、画像信号を積分する画像信号積分手段８と、この画像信号積分手段８が算出した結果が設定された許容範囲外である場合に印刷不良と判定する印刷不良判定手段９とを備えた構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、同一の印刷パターンが繰り返し印刷された長尺な樹脂フィルム等の印刷物の印刷不良を検出する印刷物の印刷不良検査装置に関するものである。

商品の包装用に用いる透明樹脂製の包装フィルムは、長尺な樹脂フィルムに同一の印刷パターンを繰り返し印刷した後に、この樹脂フィルムを各印刷パターンごとに切り分けて作成する場合が多い。そして、このような樹脂フィルムの印刷不良を検査する場合に、従来は、図３に示すように、長尺な樹脂フィルム１の搬送路の上方に高周波蛍光灯２とＣＣＤラインセンサ３を配置して樹脂フィルム１の印刷面を撮像し、このＣＣＤラインセンサ３が撮像した画像に画像処理手段４によって画像処理を施した結果に基づいて印刷不良判定手段５により印刷不良があるかどうかを判定するようにしていた。ここで、画像処理手段４は、フィルタリング等の前処理を行った後に、ラベリングや特徴抽出等の高度な画像処理を行う。ラベリングや特徴抽出等の画像処理は、印刷パターンにおける例えば同色のインクが連続する領域ごとに、その印刷位置、印刷面積、印刷形状等を検出する処理であり、この処理結果を印刷不良判定手段５によって標準的な印刷位置、印刷面積、印刷形状等の設定値と比較することにより印刷パターンが正しく印刷されているかどうかを判定することができる。

ところが、上記印刷不良は、正しい印刷パターンとは無関係な場所にインクが付着する印刷付着か、このインクが搬送方向に沿って細い筋状に付着するドクター筋によるものが大半である。そして、商品によっては、包装に用いる樹脂フィルム１の印刷に高い品質を求めない場合があり、このような場合には、目立つ印刷付着やドクター筋のみを印刷不良として検出できれば十分であることが多い。しかしながら、従来は、このような簡易な印刷不良の検査を行う場合にも、画像処理手段４の複雑な画像処理を行うソフトウエアと、このソフトウエアを実行するための高性能なコンピュータを使用する必要があり、印刷不良検査装置が高価になりすぎるという問題があった。

本発明は、簡易な印刷不良検査装置を提供することにより、簡易な印刷不良の検査を行う場合にも、高度な画像処理を実行する高価な装置が必要になるという問題を解決しようとするものである。

請求項１の印刷物の印刷不良検査装は、同一の印刷パターンが繰り返し印刷された印刷物の印刷面を撮像する撮像装置と、この撮像装置が撮像した画像信号から、各印刷パターンにおける特定の画像領域を切り出す特定画像領域切出手段と、この特定画像領域切出手段が切り出した画像領域について、画像信号を積分する画像信号積分手段と、この画像信号積分手段が算出した結果が設定された許容範囲外である場合に印刷不良と判定する印刷不良判定手段とを備えたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、特定の画像領域の画像信号について画像信号積分手段が画像信号を積分することにより、走査方向を横軸とし受光量を縦軸とした場合のこの画像信号の波形の面積を計算することができる。この画像信号積分手段による積分は、画像信号がアナログ信号の場合には、簡単な積分回路によって計算することができ、画素ごとに量子化されたディジタル信号の場合には、この画素ごとのディジタル値の単なる積算によって計算することができる。また、この積分の前に画像信号を２値化しておけば、例えばインクが印刷された部分だけの面積を計算できることになる。逆に、画像信号がアナログ信号や多値のディジタル信号である場合には、このインクが印刷された部分だけの面積を、その部分のインクの色や印刷濃度等に応じて重み付けして計算したものとなる。そして、同一の印刷パターンが正常に印刷されていれば、この積分結果は、どの印刷パターンであってもほぼ同一の値となる。しかしながら、ここでもしこの画像領域に印刷付着やドクター筋が発生していたとすると、インクが印刷された部分の面積はその分だけ広がるので、積分結果も変化する。従って、この積分結果を設定された許容範囲と比較することにより、印刷付着やドクター筋の発生による印刷不良を検出することができるようになり、この結果、本発明は、画像信号に対して簡単な積分計算を行うだけで、印刷付着やドクター筋による印刷不良を容易に検出することができるという効果を得ることができる。

また、この画像領域に、本来インクが印刷される筈の部分に印刷が行われない印刷欠けや印刷かすれが発生した場合にも、インクが印刷された部分の面積がその分だけ狭まるので、設定された許容範囲を外れることがあり、これによって印刷不良を検出することができる。ただし、この印刷欠けや印刷かすれと印刷付着やドクター筋が同時に発生すると、インクが印刷された部分の面積が相殺されて印刷不良が検出できない場合が生じる。しかしながら、印刷欠けや印刷かすれのように希にしか発生しない印刷不良は、簡易な検査においては、見逃されても許容される得ることが多い。

なお、印刷パターンの全領域から特定の画像領域のみを切り出す理由は、印刷パターンの全領域について一括して画像信号を積分したのでは、僅かな印刷付着やドクター筋しか発生しなかった場合に、この積分結果の変動分が少なすぎるために、印刷不良を正確に検出することができないおそれがあるからである。従って、この画像領域は、印刷パターンにおける要部に設定することが好ましい。ただし、このような画像領域は、１つの印刷パターンについて複数箇所に設定することができ、各画像領域ごとに印刷不良の検出を行う。また、印刷パターンの全領域を複数に等分割して、これらの全ての画像領域について印刷不良の検出を行ったり、その中の選択した一部の画像領域についてのみ印刷不良の検出を行うこともできる。

しかも、各画像領域について、カラー撮像装置を使う等して、色別の画像信号を得て、各色の画像信号ごとに、印刷不良の検査を行うようにすることもできる。この場合、例えば印刷物の地色に近い色に印刷された部分が２値化等では地色と区別できないようなときに有効であり、印刷物の印刷面全体にいずれかの色のインクが印刷されているような場合にも有効である。また、印刷に使用するインクの色ごとに印刷付着やドクター筋を確実に検査できるという利点も有する。

以下、本発明の最良の実施形態について説明する。

本実施形態では、図１に示すように、従来例と同様の透明な樹脂フィルム１の印刷不良を検査する印刷不良検査装置について説明する。なお、図１〜図２においても、図３に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。

樹脂フィルム１は、図示しない印刷装置により、長尺な状態で表面に一定の間隔で同一の印刷パターンが繰り返し印刷されている。印刷不良検査装置では、この樹脂フィルム１が表面の印刷面を上にして一定の速度で搬送されるようになっている。そして、この樹脂フィルム１の搬送路の上方には、高周波蛍光灯２が配置されている。高周波蛍光灯２は、蛍光灯を高周波電源で点灯させることにより輝度のチラ付きをなくした照明灯であり、樹脂フィルム１の上方から斜めに照明光を照射する。従って、樹脂フィルム１の印刷面におけるインクが印刷されていない部分では、照明光のほとんどが透明な樹脂を透過し、インクが印刷された部分では、このインクに応じた色の光が反射する。

上記樹脂フィルム１の搬送路の上方には、ＣＣＤラインセンサ３も配置されている。このＣＣＤラインセンサ３は、樹脂フィルム１の表面における高周波蛍光灯２が斜めに照明光を照射する部分の真上に配置され、この樹脂フィルム１の表面での反射光を受光して撮像するようになっている。ＣＣＤラインセンサ３は、樹脂フィルム１の幅方向に沿った一次元画像を撮像するものであり、この一次元画像の撮像を繰り返すことにより、樹脂フィルム１の搬送に伴って移動する印刷面の二次元画像を撮像することができる。また、このＣＣＤラインセンサ３のＣＣＤ撮像素子は、樹脂フィルム１の幅方向にＣＣＤ素子や受光素子を一列に並べたものであるため、撮像した画像信号は、画素ごとの受光量を示す明度信号（画素ごとにサンプリングされたアナログ信号）の並びによって構成される。しかも、このＣＣＤラインセンサ３は、３個のＣＣＤ撮像素子を備え、光学系に入射した光を三原色に分解してそれぞれのＣＣＤ撮像素子に受光させるようにしたカラー撮像装置であるため、三原色の各色ごとに画像信号を出力するようになっている。

上記ＣＣＤラインセンサ３が撮像した三原色の各画像信号は、２値化手段６によって各画素の明度信号が１ビットのディジタル信号に変換される。２値化手段６は、アナログ信号をしきい値と比較する比較回路によって構成することができ、例えば明度信号がしきい値以上であれば「１」、しきい値未満であれば「０」の信号に変換される。このしきい値は、ＣＣＤラインセンサ３がモノクロの画像信号だけを出力するものの場合には、例えば樹脂フィルム１の印刷面におけるインクが印刷された明るい部分の明度信号の場合にのみそのインクの色にかかわらず「１」に変換を行い、インクが印刷されていない部分の暗い明度信号は「０」に変換を行うような値に設定することが好ましい。しかし、本実施形態のＣＣＤラインセンサ３は、三原色の画像信号を出力するので、各色の画像信号においては、いずれかの色のインクについては印刷された部分の明度信号を「０」に変換しこのインクを無視するように設定することにより、インクの色ごとに印刷不良を検出できるようにしている。

なお、この２値化手段６に代えて、通常のＡ−Ｄ変換によりアナログ信号を多値化して、各画素の明度信号を複数ビットのディジタル信号に変換することもできる。この場合、各画素の画像信号に階調が生じることになり、これによってインクの色の相違や印刷濃度等が示されるようになる。

上記２値化手段６によってディジタル信号に変換された各色の画像信号は、コンピュータに取り込まれて、まず特定画像領域切出手段７により、特定の画像領域ごとに切り出される。特定画像領域切出手段７は、各印刷パターンに対する相対的な位置と形状を定められた特定の画像領域の画像信号だけを切り出す処理である。従って、この特定画像領域切出手段７は、樹脂フィルム１の印刷面に印刷された各印刷パターンごとに正確に処理する必要があるので、樹脂フィルム１の搬送速度の変動やこの樹脂フィルム１の伸び、印刷の搬送方向のずれ等の影響を受けないようにするために、例えば各印刷パターンの開始や終了を示す印刷基準線等を検出して随時同期を取るようにすることが好ましい。ここで、「特定の画像領域の画像信号を切り出す」とは、その画像領域以外の画素の明度信号を全て例えば「０」等の特定の値に固定する処理（０クリア）であってもよいし、その画像領域内の画素の明度信号だけを並べた画像信号に変換する処理であってもよい。この特定の画像領域は、矩形である必要はなく、形状は任意である。また、印刷パターン上の相対的な位置も任意に設定することができ、検査で重要視する部分だけを選んで設定することができる。さらに、この特定の画像領域は、印刷パターンごとに２箇所以上設定することもできる。

本実施形態では、図２（ａ）に示すように、樹脂フィルム１の印刷面を各印刷パターンごとに縦横に等間隔に区切った６箇所の画像領域Ａ１〜Ａ６に分割し、それぞれの画像領域Ａごとに検査を行うようにしている。また、これらの６箇所の画像領域Ａ１〜Ａ６のうちで、例えばコンピュータのディスプレイ上でマウス等のポンティングデバイスにより指定した１箇所又は２箇所以上の画像領域Ａについてだけ検査を行うようにすることもできる。

上記のようにして切り出された各画像領域Ａの画像信号は、画像信号積分手段８により積分される。ディジタル信号を積分するには、各画素の明度信号のディジタル値を積算すればよく、ここでは明度信号が２値であるため、ディジタル値が「１」となる画素の個数の計数を行う処理となる。画素の明度信号が「１」となるのは、樹脂フィルム１の印刷面にインクが印刷されている部分であるため、この画素の個数は、インクが印刷されている部分の面積を示すことになる。なお、各画素の明度信号を多値化した場合には、その画素の階調に応じて重み付けされた積算が行われるので、単にインクが印刷された部分の面積が求められるだけでなく、インクの色や印刷濃度等も考慮された値とすることができる。

上記画像信号積分手段８で算出された結果は、印刷不良判定手段９によって許容範囲と比較される。この印刷不良判定手段９の許容範囲は、樹脂フィルム１に正常な印刷が行われた場合に、各画像領域Ａごとに画像信号積分手段８が算出する標準値を基準とした範囲であり、例えばこの標準値が「１２８」であったとして、プラス側に＋３、マイナス側に−２の範囲内で誤差を許容する場合には、「１２６以上、１３１以下」という許容範囲が設定される。このような許容範囲が設定されるのは、些細な印刷不良を無視するためと、搬送時の樹脂フィルム１のずれやＣＣＤラインセンサ３による撮像の誤差等を考慮するためである。従って、測定の精度が十分に高い場合には、この許容範囲を例えば「１２８」に一致したものだけ認めるというように設定することもできる。また、印刷欠け等を許容するような極めて簡易な検査では、例えば「１２８以下」は全て許容範囲内と認めるような設定を行うこともできる。この許容範囲は、実際に樹脂フィルム１の検査を行う前に、各画像領域Ａ１〜Ａ６についてそれぞれ設定してもよいし、検査の最初に目視検査によって印刷不良がないとされた印刷パターンを実際に検査したときの画像信号積分手段８による積分結果に基づいて設定を行うようにすることもできる。

画像信号積分手段８で算出された結果が上記許容範囲外であった場合には、印刷不良判定手段９によって印刷不良と判定される。この画像信号積分手段８と印刷不良判定手段９による処理は、樹脂フィルム１の印刷面の各印刷パターンごとに、全画像領域Ａ１〜Ａ６又はこれらのうちの指定されたものについてそれぞれ行われる。さらに、２値化手段６から印刷不良判定手段９に至る処理も、三原色の画像信号についてそれぞれ実行される。

上記構成により、図２（ａ）に示すように樹脂フィルム１の印刷面に正常な印刷が行われると、各画像領域Ａでは、画像信号積分手段８が算出した結果（インクが印刷された面積）が設定された許容範囲内となるので、印刷不良とは判定されない。しかしながら、図２（ｂ）に示すように、樹脂フィルム１の印刷面に印刷付着Ｐやドクター筋Ｄが発生すると、この図２（ｂ）の画像領域Ａ２，Ａ４では、印刷付着Ｐによってインクが印刷された面積が増加し、画像領域Ａ１，Ａ３，Ａ５では、ドクター筋Ｄによってインクが印刷された面積が増加するので、これらの画像領域Ａ１〜Ａ５の画像信号についての画像信号積分手段８の算出結果が印刷不良判定手段９の許容範囲を超えて印刷不良と判定される。

この結果、本実施形態によれば、画像信号の一部を特定画像領域切出手段７で切り出して、この切り出した画像信号について明度信号のディジタル値を画像信号積分手段８で積算し、印刷不良判定手段９で設定された許容範囲と比較するという極めて簡単な処理を行うだけで、印刷付着Ｐやドクター筋Ｄの発生による印刷不良を検出することができるので、高価な画像処理装置を用いることなく簡易な印刷不良の検査を行うことができるようになる。

ここで、同一の画像領域Ａ内で印刷欠け等と印刷付着Ｐ等が同時に発生すると、インクが印刷された面積の増減が相殺されて、画像信号積分手段８による算出結果が印刷不良判定手段９の許容範囲内となり印刷不良が検出できない場合が生じる。そして、各印刷パターンの全領域に対して一括して上記２値化手段６から印刷不良判定手段９に至る処理を実行すると、このような検出漏れが生じるおそれが大きくなる。そこで、本実施形態では、この印刷パターンの全領域を６箇所の画像領域Ａ１〜Ａ６に分割して、各画像領域Ａごとに検査を行うようにしている。例えばドクター筋Ｄであれば、搬送方向に沿って並ぶ３箇所の画像領域Ａ１，Ａ３，Ａ５又は画像領域Ａ２，Ａ４，Ａ６のインクが印刷された面積が同時に増加するので、一部の画像領域Ａに印刷欠けが生じたとしても、検出漏れが生じるようなことがなくなる。また、印刷付着Ｐの場合も、複数の画像領域Ａにかけて発生する可能性が高くなるので、同様に検査漏れを防ぐことができる。即ち、画像領域Ａは、できるだけ細かくして多数箇所に設定することが、検査漏れを防ぐためには有効となる。ただし、この画像領域Ａをいくら増やしても、検査漏れの可能性を完全になくすことはできない。しかしながら、簡易な検査で足る用途では、ある程度の箇所数の画像領域Ａを設定すれば、実用的には十分な検査を行うことができる。また、樹脂フィルム１の印刷面上で包装の表側に位置する部分や商品名の周辺等のように視覚上重視する領域についてのみ検査を行うようにすることで、その領域についての画像領域Ａを十分に細かくして検査漏れをなくすことができるようになる。

なお、上記実施形態では、樹脂フィルム１の表面の印刷面を検査する場合を示したが、印刷物の種類や印刷箇所は特に限定されない。例えば、透明な樹脂チューブの内面の印刷面を検査したり、紙等の表面の印刷面を検査することもできるし、プラスチック板等の表面の印刷面の検査にも用いることができる。また、上記実施形態では、高周波蛍光灯２からの照明光を樹脂フィルム１で反射させて撮像する場合を示したが、印刷物が不透明なものである場合には、この印刷物を透過した光を撮像するようにしてもよい。さらに、この照明も、高周波蛍光灯２に限定されるものではなく、ハロゲンランプやＬＥＤ、メタルハライドランプ等、検査中に照明光が変化しないものであれば、どのような照明装置を用いてもよい。

また、上記実施形態では、ＣＣＤラインセンサ３を用いる場合を示したが、撮像装置の種類もこれには限定されない。即ち、ラインセンサではなく、例えばエリアセンサを用いることもできるし、ＣＣＤ撮像素子に限らず、例えば撮像管を用いた撮像装置であってもよい。

また、上記実施形態では、撮像装置を印刷物の搬送路上に固定する場合を示したが、印刷物の方を固定して、撮像装置を移動させるようにすることもできる。さらに、印刷物と撮像装置の双方を移動させながら検査を行うこともできる。即ち、印刷物の印刷面における少なくとも特定の画像領域の画像を撮像できれば、その撮像方法は問わない。

また、上記実施形態では、撮像装置が撮像した画像信号を２値化手段６で２値化したりＡ−Ｄ変換により多値化して、画像信号積分手段８でこのディジタル値を積算する場合を示したが、アナログ値のまま積分することもできる。アナログ値の積分は、キャパシタを用いた簡単な積分回路によって計算することができる。

また、上記実施形態では、三原色のそれぞれの画像信号について印刷不良判定手段９により印刷不良の判定を行う場合を示したが、これらの三原色の画像信号を適宜組み合わせた１又は２以上の画像信号について処理することもできる。モノクロの撮像装置を用いた場合には、１種類の画像信号だけが出力されるが、三原色の画像信号を組み合わせて１種類の画像信号を作成する場合には、インクの各色に対する感度特性を任意に調整することができるので、モノクロの撮像装置を用いる場合よりもさらに適切な判定を行うことができるようになる。さらに、このような画像信号の組み合わせにより、ＲＧＢ三原色からＣＭＹ三原色への変換等も可能となる。

また、上記実施形態では、２値化手段６等でディジタル信号に変換された画像信号をコンピュータに入力して処理する場合を示したが、適宜のディジタル回路を用いることにより処理することもできる。さらに、画像信号をアナログ信号として処理する場合には、適宜のアナログ演算回路を用いることにより処理することも可能である。

本発明の一実施形態を示すものであって、印刷不良検査装置の構成を示す斜視図と機能ブロック図である。 本発明の一実施形態を示すものであって、同一の印刷パターンが繰り返し印刷された樹脂フィルムの平面図（ａ）とこの印刷面に印刷付着やドクター筋が発生した場合の平面図（ｂ）である。 従来例を示すものであって、印刷不良検査装置の構成を示す斜視図と機能ブロック図である。

符号の説明

１ 樹脂フィルム
３ ＣＣＤラインセンサ
６ ２値化手段
７ 特定画像領域切出手段
８ 画像信号積分手段
９ 印刷不良判定手段

Claims (1)

1. 同一の印刷パターンが繰り返し印刷された印刷物の印刷面を撮像する撮像装置と、この撮像装置が撮像した画像信号から、各印刷パターンにおける特定の画像領域を切り出す特定画像領域切出手段と、この特定画像領域切出手段が切り出した画像領域について、画像信号を積分する画像信号積分手段と、この画像信号積分手段が算出した結果が設定された許容範囲外である場合に印刷不良と判定する印刷不良判定手段とを備えたことを特徴とする印刷物の印刷不良検査装置。

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