JP2016020037A - 印刷機の印刷品質検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検査カメラを機内の狭い空間内に設置する場合でも、検査カメラの焦点距離を十分に確保して、紙に印刷された絵柄を適切に撮像することにより、その絵柄の印刷品質を高精度に検査することができる印刷機の印刷品質検査装置を提供する。
【解決手段】絵柄が印刷された紙Ｓを印刷ユニット１２から排紙ユニット１４に搬送する搬送ユニット１３と、搬送される紙Ｓの絵柄を撮像する検査カメラ６３，７３と、撮像された絵柄の印刷品質が正常であるか否かを判定する制御装置８０とを備え、紙Ｓの表面に反射させた光を鏡面反射して９０°偏向させるミラー６２ａ，７２ａと、ミラー６２ａ，７２ａによって鏡面反射された光を鏡面反射して９０°偏向させ、検査カメラ６３，７３に入射させるミラー６２ｂ，７２ｂとを設け、ミラー６２ａ，６２ｂ，７２ａ，７２ｂ及び検査カメラ６３，７３を、それぞれ一体的に支持する。
【選択図】図２

Description

本発明は、紙の搬送途中において、その紙に印刷された絵柄の印刷品質を、検査するための印刷機の印刷品質検査装置に関する。

従来から、証券印刷機等の印刷機には、紙に印刷された絵柄の印刷品質が、正常であるか否かを検査するための検査装置が、設けられている。

このような検査装置においては、絵柄を検査カメラによって撮像した後、その絵柄の撮像によって得られた検出画像データと、予め記憶しておいた基準画像データとを比較して、それらの画像データの差が許容値よりも大きい場合には、印刷された絵柄の印刷品質が不良であると判定して、その紙を除去するようにしている。これにより、印刷品質が正常となる紙に、印刷品質が不良となる紙が、混ざらないようにしている。

そして、上述したような、印刷機の印刷品質検査装置としては、例えば、特許文献１に開示されている。

特開２００１−２８７３４４号公報

ここで、印刷機の中でも、特に、証券印刷機等においては、印刷する絵柄が複雑になることから、その分、機械構成も非常に複雑となっている。このため、印刷機の内部に検査カメラ等を設置する場合には、その設置スペースが非常に狭くなる傾向にあり、特に、検査カメラの設置位置や設置方向に、大きな制約を受けてしまう。

以上より、検査カメラを設置しようとしても、当該検査カメラを、撮像対象物となる紙から十分に離れた位置に、設置できない場合があり、検査カメラの焦点距離を十分に確保することができないおそれがある。このような場合には、紙の絵柄を検査カメラによって撮像しても、その絵柄全体を撮像することが困難となる。

また、上記問題を解決する手段として、検査カメラに広角レンズを装着して、できるだけ広い範囲を撮像することも考えられる。しかしながら、広角レンズは、高価なものとなるだけでなく、検査カメラに広角レンズを装着して撮像すると、その撮像した画像の縁部には、歪みが生じてしまい、絵柄を正確に撮像することができないおそれがある。

従って、本発明は上記課題を解決するものであって、検査カメラを機内の狭い空間内に設置する場合でも、検査カメラの焦点距離を十分に確保して、紙に印刷された絵柄を適切に撮像することにより、その絵柄の印刷品質を高精度に検査することができる印刷機の印刷品質検査装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明に係る印刷機の印刷品質検査装置は
シート状物に絵柄を印刷する印刷部と、
前記印刷部にシート状物を供給する給紙部と、
前記印刷部によって印刷されたシート状物を、機外に排出する排紙部と、
前記印刷部によって印刷されたシート状物を、前記印刷部から前記排紙部に搬送する搬送部と、
前記搬送部によって搬送されるシート状物の絵柄を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段によって撮像された絵柄の検出画像データと、予め設定された基準画像データとを比較し、前記撮像手段によって撮像された絵柄の印刷品質が正常であるか否かを判定する制御手段とを備えた印刷機の印刷品質検査装置において、
前記シート状物の表面に反射させた光を、鏡面反射して、９０°偏向させる第１鏡面部材と、
前記第１鏡面部材によって鏡面反射された光を、鏡面反射して、９０°偏向させ、前記撮像手段に入射させる第２鏡面部材とを設け、
前記撮像手段と、前記第１鏡面部材及び第２鏡面部材とを、一体的に支持する
ことを特徴とする。

従って、本発明に係る印刷機の印刷品質検査装置によれば、検査カメラを機内の狭い空間内に設置する場合でも、検査カメラの焦点距離を十分に確保して、紙に印刷された絵柄を適切に撮像することができる。これにより、紙に印刷された絵柄の印刷品質を、高精度に検査することができる。

本発明の一実施例に係る印刷機の印刷品質検査装置の概略構成図である。 図１の要部拡大図である。 紙に印刷された絵柄の印刷品質を検査するための制御ブロック図である。

以下、本発明に係る印刷機の印刷品質検査装置について、図面を用いて詳細に説明する。

先ず、図１に示した印刷機１は、紙（シート状物）Ｓの表面（一方の面）及び裏面（他方の面）に対して、それぞれ異なった色の複数色のインキを用いて、絵柄を同時に印刷することができる両面オフセット印刷機であって、例えば、証券印刷機等に適用されるものである。

そこで、図１に示すように、印刷機１には、給紙ユニット（給紙部）１１、印刷ユニット（印刷部）１２、搬送ユニット（搬送部）１３、及び、排紙ユニット（排紙部）１４が、紙搬送方向上流側から下流側に向けて、順に設けられている。

給紙ユニット１１は、フィーダボード２１及び給紙胴２２等を備えている。また、給紙ユニット１１には、印刷前の紙Ｓが積載可能となっており、フィーダボード２１及び給紙胴２２は、その積載された紙Ｓの紙搬送方向下流側に設けられている。そして、給紙胴２２は、回転可能に支持されており、フィーダボード２１の紙供給方向下流側端部と共に、印刷ユニット１２内に配置されている。

従って、給紙ユニット１１においては、積載状態の紙Ｓを、その紙Ｓの厚さに応じて段階的に上昇させながら、その積載された最上位の紙Ｓを、１枚ずつ、フィーダボード２１及び給紙胴２２を介して、印刷ユニット１２に供給することができる。

印刷ユニット１２は、渡胴３１〜３４、ゴム胴３５，３６、及び、インキユニット３７，３８等を備えている。

渡胴３１〜３４は、印刷ユニット１２の紙搬送方向上流側（給紙胴２２の下方）において、回転可能に支持されており、上下方向に１列に並んで配置されている。このうち、最上位に位置する渡胴３１は、給紙胴２２と対向しており、最下位に位置する渡し胴３４は、ゴム胴３５と対向している。

また、左右一対のゴム胴３５，３６は、印刷ユニット１２の紙搬送方向下流側において、回転可能に支持されており、左右方向に並んで配置されている。更に、インキユニット３７，３８は、ゴム胴３５，３６の周囲を囲むように設けられており、４つのインキ供給系統を有している。そして、インキユニット３７，３８のインキ供給方向下流側には、インキ着ローラ３７ａ〜３７ｄ，３８ａ〜３８ｄが、回転可能に支持されている。

インキ着ローラ３７ａ〜３７ｄは、ゴム胴３５に対接する一方、インキ着ローラ３８ａ〜３８ｄは、ゴム胴３６に対接している。即ち、インキユニット３７，３８は、それぞれ異なった色の４色のインキ及び水を、インキ着ローラ３７ａ〜３７ｄ，３８ａ〜３８ｄを介して、ゴム胴３４，３５の外周面に供給することが可能となっている。

従って、印刷ユニット１２においては、渡胴３１〜３４からゴム胴３５に受け渡された紙Ｓを、ゴム胴３５，３６間の対向点を通過させることにより、その表面及び裏面に対して、４色のインキによって、絵柄を同時に印刷することができる。

搬送ユニット１３は、渡胴（搬送胴）４１、デリバリ胴４２，４３、及び、デリバリチェーン４４等を備えている。

渡胴４１及びデリバリ胴４２は、印刷ユニット１２の紙搬送方向下流側（ゴム胴３５の下方）において、回転可能に支持されており、上下方向に並んで配置されている。このとき、渡胴４１及びデリバリ胴４２は、ゴム胴３５，３６間の対向点を通る垂線よりもゴム胴３５側に配置されている。

一方、デリバリ胴４３は、搬送ユニット１３の紙搬送方向下流側（後述する排紙台５１の上方）において、回転可能に支持されている。そして、デリバリ胴４２，４３間には、デリバリチェーン４４が、走行可能に掛け回されている。

従って、搬送ユニット１３においては、渡胴４１からデリバリ胴４２に受け渡された紙Ｓを、デリバリチェーン４４の走行によって、印刷ユニット１２から排紙ユニット１４に搬送することができる。

排紙ユニット１４は、３つの排紙台５１等を備えており、この排紙台５１は、デリバリチェーン４４から受け渡された印刷後の紙Ｓを積載可能とするものであって、上下方向に昇降可能に支持されている。

従って、排紙ユニット１４においては、排紙台５１を、紙Ｓの厚さに応じて段階的に下降させながら、デリバリチェーン４４による紙Ｓの受け渡しを行うことにより、絵柄が両面に印刷された紙Ｓを、排紙台５１上に積載することができる。そして、紙Ｓが積載された排紙台５１を、引き出すことにより、その紙Ｓを機外に排出することができる。

ここで、図１及び図２に示すように、印刷機１には、紙Ｓに印刷された絵柄を検査するための検査装置６０，７０が設けられている。表面検査用の検査装置６０は、ゴム胴３５，３６の下方で、且つ、ゴム胴３５，３６間の対向点を通る垂線よりもゴム胴３５側に配置されている。一方、裏面検査用の検査装置７０は、ゴム胴３５，３６の下方で、且つ、ゴム胴３５，３６間の対向点を通る垂線を水平方向（ゴム胴３５，３６の軸間方向）に跨ぐように配置されている。

具体的に、検査装置６０は、紙Ｓの表面に印刷された絵柄の印刷品質が正常であるか否かを検査するものであって、照明器６１ａ，６１ｂ、ミラー（第１鏡面部材）６２ａ、ミラー（第２鏡面部材）６２ｂ、検査カメラ（撮像手段）６３、及び、支持部材６４を備えている。

照明器６１ａ，６１ｂは、発生させた光を、渡胴４１の外周面に向けて常時照射することが可能となっている。これにより、渡胴４１による搬送途中の紙Ｓの表面には、照明器６１から照射された光が照らされることになる。また、ミラー６２ａ，６２ｂ及び検査カメラ６３は、支持部材６４を介して一体的に支持されており、この支持部材６４は、印刷機１における左右両側のフレーム間に支持されている。

このとき、ミラー６２ａは、渡胴４１の法線上で、且つ、鏡面（反射面）がその法線に対して４５°傾くように配置されており、紙Ｓの表面によって反射された光を、鏡面反射して、９０°偏向させることが可能となっている。これにより、ミラー６２ａによって反射された光は、ミラー６２ｂの鏡面に入射することになる。

更に、ミラー６２ｂは、鏡面（反射面）がミラー６２ａの鏡面と対向し、且つ、ミラー６２ａの鏡面によって反射された光の光軸に対して４５°傾くように配置されており、ミラー６２ａの鏡面によって反射された光を、鏡面反射して、９０°偏向させることが可能となっている。これにより、ミラー６２ｂによって反射された光は、検査カメラ６３のレンズ６３ａに入射することになる。

そして、検査カメラ６３は、そのレンズ６３ａを、被写体となる紙Ｓが存在する方向とは反対方向に向けるようにして、配置されており、渡胴４１によって搬送される紙Ｓの表面に印刷された絵柄を、２つのミラー６２ａ，６２ｂを介して、撮像することが可能となっている。つまり、検査カメラ６３においては、２つのミラー６２ａ，６２ｂを介して撮像することにより、紙Ｓの表面に印刷された絵柄を１８０°反転させたものを、撮像することになるものの、その焦点距離を十分に確保することができる。

一方、検査装置７０は、紙Ｓの裏面に印刷された絵柄の印刷品質が正常であるか否かを検査するものであって、照明器７１ａ，７１ｂ、ミラー（第１鏡面部材）７２ａ、ミラー（第２鏡面部材）７２ｂ、検査カメラ（撮像手段）７３、及び、支持部材７４を備えている。

照明器７１ａ，７１ｂは、発生させた光を、デリバリ胴４２の外周面に向けて常時照射することが可能となっている。これにより、デリバリ胴４２による搬送途中の紙Ｓの裏面には、照明器７１から照射された光が照らされることになる。また、ミラー７２ａ，７２ｂ及び検査カメラ７３は、支持部材７４を介して一体的に支持されており、この支持部材７４は、印刷機１における左右両側のフレーム間に支持されている。

このとき、ミラー７２ａは、デリバリ胴４２の法線上で、且つ、鏡面（反射面）がその法線に対して４５°傾くように配置されており、紙Ｓの裏面によって反射された光を、鏡面反射して、９０°偏向させることが可能となっている。これにより、ミラー７２ａによって反射された光は、ミラー７２ｂの鏡面に入射することになる。

更に、ミラー７２ｂは、鏡面（反射面）がミラー７２ａの鏡面と対向し、且つ、ミラー７２ａの鏡面によって反射された光の光軸に対して４５°傾くように配置されており、ミラー７２ａの鏡面によって反射された光を、鏡面反射して、９０°偏向させることが可能となっている。これにより、ミラー７２ｂによって反射された光は、検査カメラ７３のレンズ７３ａに入射することになる。

そして、検査カメラ７３は、そのレンズ７３ａを、被写体となる紙Ｓが存在する方向とは反対方向に向けるようにして、配置されており、デリバリ胴４２によって搬送される紙Ｓの裏面に印刷された絵柄を、２つのミラー７２ａ，７２ｂを介して、撮像することが可能となっている。つまり、検査カメラ７３においては、紙Ｓの裏面に印刷された絵柄を１８０°反転させたものを、撮像することになるものの、その焦点距離を十分に確保することができる。

次に、本発明に係る検査装置６０，７０の光学的構成及び電気的構成について、図３を用いて詳細に説明する。

図３に示すように、検査装置６０，７０の検査カメラ６３，７３には、制御装置（制御手段）８０がそれぞれ接続されている。各制御装置８０は、検査カメラ６３，７３から出力された画像に基づいて、紙Ｓに印刷された絵柄の合否を判定するものとなっている。

ここで、検査カメラ６３，７３は、画像を取り込むためのレンズ６３ａ，７３ａと、このレンズ６３，７３ａを含む光学系を介して入力される画像を電気信号に変換するＣＣＤ（Charge Coupled Device）６３ｂ，７３ｂとを、有している。

また、制御装置８０は、基準画像信号を記憶する基準メモリ８１と、検出画像信号を記憶する検出メモリ８２と、基準メモリ８１及び検出メモリ８２に対する書き込み及び読み出しを制御するメモリコントローラ８３と、基準メモリ８１から読み出された基準画像信号と、検出メモリ８２から読み出された検出画像信号との許容レベル差を設定する判定レベル設定回路８４と、判定レベル設定回路８４によって設定された許容レベル差を考慮して、基準画像信号と検出画像信号とを比較する比較回路８５と、ＣＣＤ６３ｂ，７３ｂから出力された信号を増幅させるアンプ８６と、アンプ８６から出力された信号をＡ／Ｄ変換してメモリコントローラ８３に出力するＡ／Ｄコンバータ８７と、アンプ８６のゲインを調整する補正回路８８と、ＣＣＤ６３ｂ，７３ｂを制御するＣＣＤコントローラ８９とを備えている。

具体的に、基準メモリ８１には、印刷ジョブの開始時に、紙Ｓの表面及び裏面に正常に印刷された絵柄に対応した基準画像データが記憶される。なお、基準メモリ８１は、印刷ジョブ毎に基準画像データを記憶する。一方、検出メモリ８２には、検査カメラ６３，７３によって撮像された絵柄に対応した検出画像データが記憶される。

メモリコントローラ８３においては、基準メモリ８１に対する基準画像データの書き込み及び読み出しを制御すると共に、検出メモリ８２に対する検出画像データの書き込み及び読み出しを制御する。また、判定レベル設定回路８４においては、基準メモリ８１から読み出された基準画像データと検出メモリ８２から読み出された検出画像データとの間の許容レベル差を、予め設定する。

比較回路８５においては、基準画像データと検出画像データとの間のレベル差と、許容レベル差とを比較した後、上記レベル差が許容レベル差未満となる場合には、紙Ｓに印刷された絵柄の印刷品質が正常であると判定する一方、上記レベル差が許容レベル差以上となる場合には、紙Ｓに印刷された絵柄の印刷品質が不良であると判定する。

即ち、ＣＣＤ６３ａ，７３ａの各画素に対応した基準画像データと検出画像データとを、逐一監視することによって、各画素に対応したレベル差と許容レベル差とを比較し、その中で１つでも、レベル差が許容レベル差以上となる場合には、印刷不良を示す信号を出力する。

更に詳細には、先ず、基準画像データと検出画像データとを、全ての画素について、１画素毎に順次比較する第１比較動作を行う。次いで、第１比較動作によって得られたレベル差と、判定レベル設定回路８４によって設定された許容レベル差とを比較する第２比較動作を行う。そして、２つの画像データのレベル差が許容レベル差以上となる場合には、紙Ｓに印刷された絵柄の印刷品質が不良であると判定する。

補正回路８８においては、渡胴４１及びデリバリ胴４２の回転速度（回転数）に応じて、アンプ８６のゲインが調整される。即ち、検査カメラ６３，７３に同一光量が入射された場合でも、渡胴４１及びデリバリ胴４２の回転速度が速くなるに従って、ＣＣＤ６３ｂ，７３ｂの出力レベルが小さくなってしまう。これを受けて、補正回路５８によって、アンプ８６のゲインを補正することより、渡胴４１及びデリバリ胴４２の回転速度の影響による、ＣＣＤ６３ｂ，７３ｂの出力レベルの低下を防止する。

そして、渡胴４１及びデリバリ胴４２には、これらの回転位相を検出するロータリエンコーダ（図示省略）が付設されており、その検出された回転位相は、位相信号として、メモリコントローラ８３、比較回路８５、補正回路８８、及び、ＣＣＤコントローラ８９に入力される。

なお、位相信号は、上述したように、渡胴４１及びデリバリ胴４２の回転位相を検出するロータリエンコーダの出力信号であって、渡胴４１及びデリバリ胴４２の１回転毎に立ち上がる基準パルス信号と、渡胴４１及びデリバリ胴４２の一定回転量毎に立ち上がるクロックパルス信号とからなる。

また、基準値メモリ信号は、メモリコントローラ８３を介して、基準メモリ８１に対して、基準画像データの読み込みを行わせるための信号であり、オペレータのスイッチ操作によって、発信可能となっている。更に、判定スタート信号は、基準画像データと検出画像データとの比較動作を開始させるための指示信号であって、オペレータのスイッチ操作によって、発信可能となっている。

従って、上述した構成をなすことにより、先ず、給紙ユニット１１において積載された紙Ｓは、フィーダボード２１上に１枚ずつ送り出された後、給紙胴２２を介して、印刷ユニット１２の渡胴３１に受け渡される。

次いで、渡胴３１に受け渡された紙Ｓは、渡胴３２〜３４を介して、ゴム胴３５に受け渡された後、当該ゴム胴３５によって搬送される。このとき、ゴム胴３５によって搬送される紙Ｓが、ゴム胴３５，３６間の対向点を通過するときに、その表面及び裏面の双方に対して、絵柄が同時に印刷される。

そして、両面印刷が施された紙Ｓは、搬送ユニット１３において、渡胴４１、デリバリ胴４２、及び、デリバリチェーン４４へと順に受け渡されることにより、印刷ユニット１２から排紙ユニット１４に向けて搬送される。

次いで、デリバリチェーン４４によって搬送される紙Ｓは、当該デリバリチェーン４４から排紙ユニット１４の排紙台５１上に受け渡されることにより、その排紙台５１上に紙積みされる。

また、印刷機１においては、両面印刷が施された紙Ｓが、渡胴４１及びデリバリ胴４２によって搬送されるときに、紙Ｓに印刷された絵柄の印刷品質が、検査装置６０，７０によって検査される。

即ち、両面印刷が施された紙Ｓが渡胴４１によって搬送されると、その渡胴４１による紙Ｓの搬送途中において、表面に印刷された絵柄の印刷品質が、検査装置６０によって検査される。更に、両面印刷が施された紙Ｓがデリバリ胴４２によって搬送されると、そのデリバリ胴４２による紙Ｓの搬送途中において、裏面に印刷された絵柄の印刷品質が、検査装置７０によって検査される。

なお、検査装置６０，７０の検査によって、印刷された絵柄の印刷品質が不良と判定された紙Ｓについては、排紙ユニット１４において、正常と判定された紙Ｓが積載される排紙台５１とは別の排紙台５１に排出されるようになっている。

従って、本発明に係る印刷機１の印刷品質検査装置によれば、紙Ｓの表面に印刷された絵柄を、ミラー６２ａ，６２ｂを介して、検査カメラ６３によって撮像可能とし、更に、ミラー６２ａ，６２ｂ及び検査カメラ６３を、一体的に支持すると共に、紙Ｓの裏面に印刷された絵柄を、ミラー７２ａ，７２ｂを介して、検査カメラ７３によって撮像可能とし、更に、ミラー７２ａ，７２ｂ及び検査カメラ７３を、一体的に支持することにより、検査装置６０，７０を機内の狭い空間内に設置する場合でも、検査カメラ６３，７３の焦点距離を十分に確保して、紙Ｓの表面及び裏面に印刷された絵柄を高精度に撮像することができる。これにより、紙Ｓに印刷された絵柄の印刷品質を、検査装置６０，７０によって高精度に検査することができる。

本発明に係る印刷品質検査装置は、紙の両面に印刷された絵柄の印刷品質を、省スペースで、且つ、高精度に検査することができるため、特に、両面印刷技術分野において、極めて有益に利用することができる。

１１ 給紙ユニット
１２ 印刷ユニット
１３ 搬送ユニット
１４ 排紙ユニット
２１ フィーダボード
２２ 給紙胴
３１〜３４ 渡胴
３５，３６ ゴム胴
３７，３８ インキユニット
４１ 渡胴
４２，４３ デリバリ胴
４４ デリバリチェーン
６０，７０ 検査装置
６１ａ，６１ｂ，７１ａ，７１ｂ 照明器
６２ａ，６２ｂ，７２ａ，７２ｂ ミラー
６３，７３ 検査カメラ
６３ａ，７３ａ レンズ
６３ｂ，７３ｂ ＣＣＤ
６４，７４ 支持部材
８０ 制御装置
Ｓ 紙

Claims (1)

1. シート状物に絵柄を印刷する印刷部と、
   前記印刷部にシート状物を供給する給紙部と、
   前記印刷部によって印刷されたシート状物を、機外に排出する排紙部と、
   前記印刷部によって印刷されたシート状物を、前記印刷部から前記排紙部に搬送する搬送部と、
   前記搬送部によって搬送されるシート状物の絵柄を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段によって撮像された絵柄の検出画像データと、予め設定された基準画像データとを比較し、前記撮像手段によって撮像された絵柄の印刷品質が正常であるか否かを判定する制御手段とを備えた印刷機の印刷品質検査装置において、
   前記シート状物の表面に反射させた光を、鏡面反射して、９０°偏向させる第１鏡面部材と、
   前記第１鏡面部材によって鏡面反射された光を、鏡面反射して、９０°偏向させ、前記撮像手段に入射させる第２鏡面部材とを設け、
   前記撮像手段と、前記第１鏡面部材及び第２鏡面部材とを、一体的に支持する
   ことを特徴とする印刷機の印刷品質検査装置。

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