JP2014119432A

JP2014119432A - 検査装置及び検査方法

Info

Publication number: JP2014119432A
Application number: JP2012277227A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Suzuki; 大輔鈴木
Original assignee: Ricoh Elemex Corp
Current assignee: Ricoh Elemex Corp
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2014-06-30

Abstract

【課題】移動体の搬送速度を精度よく検査することを可能とする。
【解決手段】実施形態の検査装置は、レーザ光源と、検査対象である移動体の搬送方向に対して略垂直な方向からレーザ光源からのレーザ光を移動体に照射する照射手段と、レーザ光の照射により移動体の表面に現れるスペックル画像を所定の時間間隔で撮像する撮像手段と、所定の時間間隔で撮像された２つのスペックル画像の画像相関に基いて、時間間隔ごとに移動体の搬送速度を算出する算出手段と、時間間隔ごとに算出された搬送速度に対して所定の帯域の変動成分を透過させるフィルタ処理を行うフィルタ手段と、フィルタ処理後の搬送速度に基いて移動体の搬送の良否を判別する判別手段とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、検査装置及び検査方法に関するものである。

従来、スキャナなどの画像読取装置やプリンタなどの画像形成装置では、読み取り又は書き込み対象の媒体である用紙等を精度よく搬送することが重要である。このため、工場出荷時などにおいて、用紙の搬送方向における搬送速度の検査が行われている。この用紙の搬送速度の検査では、用紙にレーザ光を照射することで用紙表面に現れるスペックル画像を周期的に読み取って搬送速度を求める検査装置が知られている。

特許２６６８９３７号公報

しかしながら、上述した従来技術では、用紙の搬送方向における搬送速度の他に、搬送方向とは垂直な上下動が搬送速度の速度成分に含まれて検出される場合があった。この上下動が含まれて検出される場合には、搬送速度の検査を精度よく行えない場合があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、移動体の搬送速度を精度よく検査することを可能とする検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る検査装置は、レーザ光源と、検査対象である移動体の搬送方向に対して略垂直な方向から前記レーザ光源からのレーザ光を前記移動体に照射する照射手段と、前記レーザ光の照射により前記移動体の表面に現れるスペックル画像を所定の時間間隔で撮像する撮像手段と、前記所定の時間間隔で撮像された２つのスペックル画像の画像相関に基いて、前記時間間隔ごとに前記移動体の搬送速度を算出する算出手段と、前記時間間隔ごとに算出された搬送速度に対して所定の帯域の変動成分を透過させるフィルタ処理を行うフィルタ手段と、前記フィルタ処理後の搬送速度に基いて前記移動体の搬送の良否を判別する判別手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る検査方法は、検査対象である移動体の搬送の良否を判別する検査装置における検査方法であって、前記移動体の搬送方向に対して略垂直な方向からレーザ光源からのレーザ光を前記移動体に照射する照射工程と、前記レーザ光の照射により前記移動体の表面に現れるスペックル画像を所定の時間間隔で撮像する撮像工程と、前記所定の時間間隔で撮像された２つのスペックル画像の画像相関に基いて、前記時間間隔ごとに前記移動体の搬送速度を算出する算出工程と、前記時間間隔ごとに算出された搬送速度に対して所定の帯域の変動成分を透過させるフィルタ処理を行うフィルタ工程と、前記フィルタ処理後の搬送速度に基いて前記移動体の搬送の良否を判別する判別工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、移動体の搬送速度を精度よく検査することを可能とする、という効果を奏する。

図１は、自動原稿搬送装置における用紙の搬送検査を本実施形態にかかる検査装置を用いて行う場合を例示する概念図である。図２は、本実施形態にかかる検査装置の構成を例示するブロック図である。図３は、用紙の斜め上から照射光を照射する場合を例示する概念図である。図４は、図３に例示した構成で用紙の移動量を算出した場合を示すグラフである。図５は、用紙の略垂直上から照射光を照射する場合を例示する概念図である。図６は、図５に例示した構成で用紙の移動量を算出した場合を示すグラフである。図７は、２つのスペックル画像の画像相関に基づいた用紙の移動量算出を例示する概念図である。図８は、時間間隔ごとの用紙の移動量の算出を例示する概念図である。図９は、時間間隔ごとの用紙の移動量の算出を例示する概念図である。図１０は、時間間隔ごとの用紙の移動量の算出を例示する概念図である。図１１は、時間間隔ごとの用紙の移動量の算出を例示する概念図である。図１２は、時間間隔ごとの用紙の移動量の算出を例示する概念図である。図１３は、バンドパスフィルタ部におけるフィルタ処理を例示する概念図である。

以下に添付図面を参照して、検査装置及び検査方法の一実施形態を詳細に説明する。以下の実施形態では、検査対象である移動体が用紙であり、自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）の読み取り位置における用紙の搬送速度を検査する検査装置及び検査方法を一例として説明する。

ただし、検査対象である移動体や、その移動体の搬送速度を検査する位置については特に限定しない。例えば、タンデム方式で用紙にカラー画像を形成する画像形成装置における中間転写ベルトを検査対象である移動体としてもよい。また、用紙の搬送速度を検査する位置についても、給紙位置や画像形成を行う際の画像形成位置など、読み取り位置以外であってよい。

図１は、自動原稿搬送装置１２０における用紙の搬送検査を本実施形態にかかる検査装置１を用いて行う場合を例示する概念図である。図１では、自動原稿搬送装置１２０の給紙搬送機構の機械的構造を断面で例示している。

図１に示すように、自動原稿搬送装置１２０において、給紙トレイ１２１に積載された複数枚の用紙は、読み取り開始とともにピックアップローラ１２２よって給紙され、搬送ローラ１２３を介して搬送された後、排紙ローラ１２６によって排紙トレイ１２７上に排紙される。この搬送過程において、用紙は、背景板１２４の読み取り位置に達したところで、ＡＤＦ原稿ガラス１２５を介して読み取りが行われる。したがって、自動原稿搬送装置１２０では、読み取り位置における用紙の搬送位置が予め設計された搬送位置であることが、読み取り精度において重要である。

このため、検査装置１は、自動原稿搬送装置１２０の読み取り位置において、照射光２による反射光３を読み取って（撮像して）、搬送される用紙の搬送速度を検出する。

具体的には、検査装置１は、自動原稿搬送装置１２０の読み取り位置において、用紙にレーザ光である照射光２を照射し、その照射光２によって用紙の表面に現れるスペックル画像（図２、スペックル画像Ｇ１参照）の反射光３を所定の時間間隔（フレームレート）で撮像する。

ここで、スペックル画像は、レーザ光などのコヒーレント光を照射した領域で、その領域の被写体表面における凹凸構造によって散乱光（反射光３）に生じる明暗の斑点模様である。

そして、検査装置１は、反射光３より所定の時間間隔で撮像された２つのスペックル画像の画像相関に基いて、その時間間隔における移動量、すなわち用紙の搬送速度を検出している。検査装置１は、検出した用紙の搬送速度が予め設定された速度であるか否かを判定することで、用紙の搬送の良否を検査する。

図２は、検査装置１の構成を例示するブロック図である。検査装置１は、レーザ光源１１と、ビームスプリッタ１２と、カメラ１３と、カメラ画像メモリ１４と、画像読出部１５と、移動量算出部１６と、第１メモリ１７と、バンドパスフィルタ部１８と、第２メモリ１９と、判別部２０と、出力部２１とを備える。

具体的には、検査装置１のレーザ光源１１、ビームスプリッタ１２、カメラ１３は、用紙Ｐの表面にレーザ光である照射光２を照射し、用紙Ｐからの反射光３を撮像するための光学系機器である。また、検査装置１のカメラ画像メモリ１４、画像読出部１５、移動量算出部１６、第１メモリ１７、バンドパスフィルタ部１８、第２メモリ１９、判別部２０、出力部２１は、ビームスプリッタ１２で撮像された画像を、ＣＰＵ（Central Processing Unit）がＲＡＭ（Random Access Memory）に展開されたプログラムを実行することで処理するＰＣ（Personal Computer）等の情報処理機器であってよい。

レーザ光源１１は、レーザ光である照射光２を出射する発光素子である。レーザ光源１１より出射された照射光２は、ビームスプリッタ１２により反射され、搬送中の用紙Ｐの表面において、搬送方向（図示例では右から左）に対して略垂直に照射される。この照射光２が用紙Ｐの表面に照射されることによって、用紙Ｐの表面には凹凸構造による散乱でスペックルが生じることとなる。

用紙Ｐからの反射光３は、ビームスプリッタ１２を透過してカメラ１３に入射される。したがって、カメラ１３では、搬送方向（図示例では右から左）に対して略垂直に用紙Ｐの表面に照射された照射光２の反射光３による撮像を行うことができる。カメラ１３は、反射光３を所定の時間間隔（フレームレート）で撮像する。所定のフレームレートで撮像される撮像画像Ｇには、用紙Ｐの表面に照射光２を照射した際に、凹凸構造による散乱で生じるスペックル画像Ｇ１が含まれる。

図３は、用紙Ｐの斜め上から照射光２を照射する場合を例示する概念図である。図４は、図３に例示した構成で用紙Ｐの移動量を算出した場合を示すグラフである。

図３に示すように、用紙Ｐの斜め上から照射光２を照射する場合は、用紙Ｐの搬送方向とは略垂直な上下方向に用紙Ｐが動くことで、反射光３によるスペックル画像Ｇ１にぶれが生じる。すなわち、搬送方向の速度成分に、上下方向の動きが加わることから、スペックル画像Ｇ１によって搬送方向の速度（移動量）を検出した場合には、図４に示すように、時間ごとの搬送方向の移動量において、上下方向の動きに対応したうねりが生じることとなる。

図５は、用紙Ｐの略垂直上から照射光２を照射する場合を例示する概念図である。図６は、図５に例示した構成で用紙Ｐの移動量を算出した場合を示すグラフである。

図５に示すように、用紙Ｐの略垂直上から照射光２を照射する場合は、用紙Ｐの搬送方向とは略垂直な上下方向に用紙Ｐが動いたとしても、反射光３によるスペックル画像Ｇ１にぶれが生じることはない。このため、スペックル画像Ｇ１によって搬送方向の速度（移動量）を検出した場合には、図６に示すように、時間ごとの搬送方向の移動量において、上下方向の動きに対応したうねりが生じることはなく、搬送方向の速度成分を精度よく検出することができる。

カメラ画像メモリ１４は、カメラ１３により所定のフレームレートで撮像された撮像画像Ｇを逐次記憶（スタック）する。画像読出部１５は、カメラ画像メモリ１４に逐次記憶された撮像画像Ｇを順次読み出して移動量算出部１６へ出力する。具体的には、ｔ番目のフレームの撮像画像Ｇであるスペックル画像の読み出し（１５１）と、その次のフレームの撮像画像Ｇであるｔ＋１番目のスペックル画像の読み出し（１５２）とを行って移動量算出部１６へ出力する。

移動量算出部１６は、ｔ番目のスペックル画像、ｔ＋１番目のスペックル画像の画像相関に基づいて、時間間隔（ｔ番目〜ｔ＋１番目までの時間）ごとに用紙Ｐの搬送速度（移動量）を算出する。第１メモリ１７は、移動量算出部１６が算出した移動量を順次記憶する。

図７は、２つのスペックル画像（ｔ番目のスペックル画像、ｔ＋１番目のスペックル画像）の画像相関に基づいた移動量算出を例示する概念図である。図７に示すように、画像読出部１５は、２つのスペックル画像の相関演算（例えば位相限定相関）を行って相関のピークを求め、その相関のピークに対応した被写体（用紙Ｐ）の移動量（ベクトル量）を算出する。この相関演算は、搬送方向（副走査方向）をＸ軸方向、主走査方向をＹ軸方向とした場合、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の両方向で行う。これにより、Ｘ軸方向及びＹ軸方向における用紙Ｐの移動量を算出できる。

図８〜図１２は、時間間隔ごとの用紙Ｐの移動量の算出を例示する概念図である。具体的には、図８は、時刻０〜１の時間のＸ軸方向及びＹ軸方向における移動量の算出を例示する図である。以下、図９は時刻１〜２の時間、図１０は時刻２〜３の時間、図１１は時刻３〜４の時間、図１２は時刻４〜５の時間のＸ軸方向及びＹ軸方向における移動量の算出を例示する図である。

図８〜図１２に示すように、移動量算出部１６は、時刻１〜５までの時間間隔ごとに、照射光２の照射範囲Ｒで生じるスペックル画像Ｇ１のＸ軸方向及びＹ軸方向の相関演算によって、Ｘ軸方向及びＹ軸方向における用紙Ｐの移動量を算出する。したがって、第１メモリ１７には、図８〜図１２における時刻−移動量グラフに相当するデータが蓄積されることとなる。

図２に戻り、バンドパスフィルタ部１８は、第１メモリ１７に順次記憶された移動量を読み出し、所定の帯域の変動成分を透過させるフィルタ処理を行う。第２メモリ１９は、バンドパスフィルタ部１８によるフィルタ処理後の移動量を順次記憶する。

図１３は、バンドパスフィルタ部１８におけるフィルタ処理を例示する概念図である。図１３に示すように、移動量の変動成分には、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）による周波数の分布からも明らかなように、搬送方向の微変動成分以外の、垂直方向において所定の周期で現れるうねり成分に呼応した変動成分などが含まれる。

したがって、バンドパスフィルタ部１８では、移動量の変動成分において、搬送方向の微変動成分の帯域を透過させるフィルタ処理を行うことで、搬送方向の微変動成分を精度よく検出できるようにする。具体的には、バンドパスフィルタ部１８は、垂直方向に所定の周期で現れるうねり成分の帯域を不透過とし、その周期以外の帯域を透過させるバンドパスフィルタ処理を行う。

判別部２０は、第２メモリ１９に順次記憶されたフィルタ処理後の移動量に基いて、用紙Ｐの搬送の良否を判別する。例えば、判別部２０は、検出された用紙Ｐの搬送速度（移動量）が、ＲＯＭなどで予め設定された搬送速度を中心に所定の範囲（例えば２ピクセル程度）内にある場合に、用紙Ｐの搬送速度の検査結果は良好なものと判別する。また、用紙Ｐの搬送速度が所定の範囲（例えば２ピクセル程度）を超えた場合には、用紙Ｐの搬送速度の検査結果は不良なものと判別する。出力部２１は、判別部２０の判別結果をディスプレイ表示や音声出力などでユーザに対して出力する。

以上のように、検査装置１は、レーザ光源１１と、検査対象である用紙Ｐの搬送方向に対して略垂直な方向からレーザ光源１１からのレーザ光を用紙Ｐに照射する照射手段としてのビームスプリッタ１２と、レーザ光の照射により用紙Ｐの表面に現れるスペックル画像Ｇ１を所定の時間間隔で撮像するカメラ１３と、所定の時間間隔で撮像された２つのスペックル画像の画像相関に基いて、時間間隔ごとに用紙Ｐの搬送速度を算出する移動量算出部１６と、時間間隔ごとに算出された搬送速度に対して所定の帯域の変動成分を透過させるフィルタ処理を行うバンドパスフィルタ部１８と、フィルタ処理後の搬送速度に基いて用紙Ｐの搬送の良否を判別する判別部２０と、を備える。

したがって、検査装置１は、搬送方向とは略垂直な上下動が搬送速度の速度成分に含まれて検出されることを防止できるとともに、フィルタ処理によって搬送方向の微変動成分以外の変動成分を除去できることから、用紙Ｐの搬送速度を精度よく検査することができる。

なお、上記実施形態では、本発明を用紙搬送の検査装置に適用した例について説明したが、本発明は、用紙搬送の検査装置に限らず、移動体の搬送を検査するあらゆる検査装置に対して広く適用することができる。また、上記実施形態として開示した技術事項は、本発明の好ましい適用例を例示したものであり、本発明の技術的範囲が上記実施形態として開示した技術事項に限定されるものではない。本発明の技術的範囲は、上記実施形態として開示した具体的な技術事項に加え、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において容易に想到し得る様々な変形例、代替技術を含むものである。

１…検査装置、２…照射光、３…反射光、１１…レーザ光源、１２…ビームスプリッタ、１３…カメラ、１４…カメラ画像メモリ、１５…画像読出部、１６…移動量算出部、１７…第１メモリ、１８…バンドパスフィルタ部、１９…第２メモリ、２０…判別部、２１…出力部、１２０…自動原稿搬送装置、１２１…給紙トレイ、１２２…ピックアップローラ、１２３…搬送ローラ、１２４…背景板、１２５…ＡＤＦ原稿ガラス、１２６…排紙ローラ、１２７…排紙トレイ、Ｇ…撮像画像、Ｇ１…スペックル画像、Ｐ…用紙、Ｒ…照射範囲

Claims

レーザ光源と、
検査対象である移動体の搬送方向に対して略垂直な方向から前記レーザ光源からのレーザ光を前記移動体に照射する照射手段と、
前記レーザ光の照射により前記移動体の表面に現れるスペックル画像を所定の時間間隔で撮像する撮像手段と、
前記所定の時間間隔で撮像された２つのスペックル画像の画像相関に基いて、前記時間間隔ごとに前記移動体の搬送速度を算出する算出手段と、
前記時間間隔ごとに算出された搬送速度に対して所定の帯域の変動成分を透過させるフィルタ処理を行うフィルタ手段と、
前記フィルタ処理後の搬送速度に基いて前記移動体の搬送の良否を判別する判別手段と、
を備える検査装置。
前記照射手段は、前記レーザ光源からのレーザ光を反射させて前記移動体に略垂直な方向から照射し、当該移動体からの反射光を透過するビームスプリッタであり、
前記撮像手段は、前記ビームスプリッタを透過した反射光を撮像する、
請求項１に記載の検査装置。
前記フィルタ手段は、前記移動体が搬送方向に移動する際に当該搬送方向に対する略垂直方向に所定の周期で現れるうねり成分を除去し、当該周期以外の帯域の変動成分を透過させる、
請求項１又は２に記載の検査装置。
検査対象である移動体の搬送の良否を判別する検査装置における検査方法であって、
前記移動体の搬送方向に対して略垂直な方向からレーザ光源からのレーザ光を前記移動体に照射する照射工程と、
前記レーザ光の照射により前記移動体の表面に現れるスペックル画像を所定の時間間隔で撮像する撮像工程と、
前記所定の時間間隔で撮像された２つのスペックル画像の画像相関に基いて、前記時間間隔ごとに前記移動体の搬送速度を算出する算出工程と、
前記時間間隔ごとに算出された搬送速度に対して所定の帯域の変動成分を透過させるフィルタ処理を行うフィルタ工程と、
前記フィルタ処理後の搬送速度に基いて前記移動体の搬送の良否を判別する判別工程と、
を含む検査方法。