JP2516606B2 - 印刷品質検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は巻取り紙印刷機において、印刷中の印刷物
の絵柄をラインセンサで入力し、基準の絵柄信号と比較
することにより印刷物の品質をインラインで検査する印
刷品質検査装置に係り、特に、検査の際に巻取り紙の蛇
行によるラインセンサの走査方向における絵柄信号の位
相ずれを補正する印刷品質検査装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、印刷物の印刷欠陥（油汚れ、裏うつり、こす
れ、ヒッキ、ダブリ、濃度むら、見当ずれ、色調不良、
シワ等）の有無の検査はオペレータによる抜取り検査が
主流であった。しかし、このような抜取り検査はオフラ
インであり全ての印刷物を検査できず、印刷欠陥が見落
とされることがあった。

そこで、印刷中の全ての印刷物の品質を客観的に評価
するため、印刷速度に同期したストロボ照明を行なった
り、高速で同期回転するミラーを用いたりして印刷走行
中の印刷物を静止画として評価しようとする試みが行わ
れている。しかし、この方法においても、品質の検査は
オペレータの判断に依存している。これは、印刷物が１
点１点絵柄が違うことや、印刷物における検査項目が人
間の視角に頼らざるを得ない微妙な差を問題にしている
と考えられていたからである。

また、印刷物の絵柄と同時にカラーパッチを印刷し、
カラーパッチの検査を自動化して行なうことにより印刷
物の検査を代行させようとする試みが行われている。し
かし、この方法では印刷欠陥が絵柄部に生じた場合、こ
れを見逃してしまうことになり、検査装置の機能を十分
果たしているとは言えなかった。

そのため、本願出願人による特願昭57−220515号に記
載の「印刷物検査装置」に見られるように、印刷物の検
査をラインセンサを用いて行なうシステムが提案されて
いる。このシステムは印刷中の巻取り紙上の絵柄を所定
間隔毎にサンプリングし、絵柄を１ライン毎の濃淡信号
として入力し、これを絵柄の各ライン毎の濃淡信号とし
て入力し、これを絵柄の各ライン毎の基準信号と比較す
ることにより印刷物の欠陥を検査する。このサンプリン
グ／検査タイミングは印刷機中のいずれかのローラに取
付けられたロータリエンコーダからの信号により制御さ
れている。このシステムは印刷物の絵柄自体をインライ
ンで自動検査できるので、前述の欠点がなく、検査装置
として優れている。

ところで、印刷機は断裁された１枚１枚の紙を使用す
る枚葉印刷機と、巻取り心棒に巻かれた巻取り紙を使用
する巻取り紙印刷機とに分類される。後者は一般に輪転
印刷機として知られている。上述のシステムがこの輪転
印刷機に適応される場合、印刷物の絵柄を１ライン毎の
画像信号として入力するサンプリングの開始は、実際の
印刷物の絵柄や同時に印刷されたスタートマークを利用
し、１枚毎のサンプリング開始を同一位置で行なってい
る。また、各ライン毎のサンプリングタイミングの制御
はロータリエンコーダからの信号により制御されてい
る。このサンプリングタイミングの同期精度の確保は、
検査装置の検査精度の向上につながる。すなわち、画像
信号入力によって得た画素単位の画像データが１枚１枚
場所的に異なる絵柄部分を意味していては検査は不可能
になる。

ここで、印刷物の走行方向（以下、流れ方向）に関す
るサンプリングタイミングの同期精度の確保について
は、本願出願人による特願昭58−172777号、特願昭60−
257797号の発明を利用すれば問題なく解決できる。

しかし、これらの発明は流れ方向に直行する方向、す
なわちラインセンサの走査方向（以下、走査方向）に関
する同期精度の確保については述べられていない。走査
方向における同期精度の確保を阻害する主な原因として
は印刷用紙の蛇行がある。走査方向に関する同期精度の
確保については特開昭59−40241号による発明がある。

ここでは、印刷用紙の蛇行に応じて画像データをライ
ンセンサの画素単位で走査方向にずらして検査を行なう
方法が提案されている。一般に、検査機のラインセンサ
の１画素当りの視野寸法は１〜2mm角に設定することが
多い。このため、印刷用紙の蛇行による走査方向の絵柄
のずれ量が１〜2mm以上ある場合にはこの発明は有効で
ある。

しかしながら、実際の輪転印刷機には紙の蛇行を防ぐ
ための制御装置が取付けられており、走査方向における
絵柄のずれ量はピーク・ツー・ピーク値で0.4〜0.5mmと
非常に小さく、前記した発明は全く効果がない。この0.
4〜0.5mmの走査方向における絵柄のずれは大まかな検査
を行なう場合には余り問題にならないが、0.1〜0.2mmの
見当不良やダブリ等を発決するような高精度の検査を行
なうためには、走査方向の同期精度をさらに向上する必
要がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この発明は、上述した事情に対処すべくなされたもの
で、巻取り紙印刷機に用いられ、ラインセンサにより印
刷物の各絵柄を１ライン毎に入力し、基準の画像と比較
することにより印刷物の品質を検査する印刷品質検査装
置において、ラインセンサの入力の際の走査方向におけ
る位相ずれ、特に１画素以内の微細な位相ずれも、簡単
な構成で精度良く補正することをその目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明による印刷品質検査装置は、巻取り紙上に絵
柄を連続して印刷する巻取り紙印刷機に用いられる印刷
品質検査装置において、印刷機の所定の位置に設けら
れ、印刷物の走行中に絵柄を読取り画像信号を得るセン
サ手段と、印刷物の走行中に各絵柄の先頭に予め印刷さ
れたスタートマークを検出する手段と、スタートマーク
の巻取り紙の幅方向のエッジ位置の変動に基づいて巻取
り紙の幅方向の走行ずれ量を求める手段と、センサ手段
により読取った画像信号を前記走行ずれ量に応じて巻取
り紙の幅方向に補間する手段と、補正された画像信号と
基準の絵柄の画像信号とを比較し、各絵柄の印刷品質の
検査を行なう手段とを具備することを特徴とする。

〔作用〕

この発明による印刷品質検査装置によれば、印刷用紙
の走査方向の絵柄のずれを、実際に印刷された絵柄の位
置から測定し、画像信号に対してずれに応じた走査方向
の補間による補正演算を行ない、信号上で電気的に印刷
用紙の蛇行を補償するので、精度良い印刷物の品質検査
が可能となる。

〔実施例〕

以下図面を参照してこの発明による印刷品質検査装置
の一実施例を説明する。

第１図は一実施例の全体を示す概略図である。ここ
で、オフセット輪転印刷機に適応された実施例について
説明する。ロール状の巻取り紙が給紙ユニット10から印
刷ユニット12に供給され、墨、藍、赤、黄の各色の絵柄
が順次印刷される。印刷ユニット12は各色毎の印刷ユニ
ットに細分されていて、それぞれの印刷ユニットは版胴
14、ブランケット胴16、18、版胴20からなり、ブランケ
ット胴16、18の間に巻取り紙が供給され、紙の両面が同
時に印刷される。給紙ユニット10と印刷ユニット12の間
に第１の蛇行制御66が設けられる。

印刷ユニット12から送出された巻取り紙はドライヤ3
0、クーリング（冷却）部32、ウェブパス34、折り装置3
6を介して排出される。

ウェブパス34の一部に迂回路38が形成され、迂回路38
中にフリーのガイドローラ（以下フリーローラと称す
る）40が設けられ、巻取り紙がフリーローラ40を抱込む
ように巻かれている。フリーローラ40と同軸にロータリ
エンコーダ42が取付けられている。ロータリエンコーダ
42はフリーローラ40の１回転毎に多数（一例として150
0）のパルス信号を発生する。このパルス信号はタイミ
ングパルスとして印刷欠陥検出回路44に供給される。光
源46からの照明光が光ファイバアレイ48を介して照射さ
れている。光源46としてはキセノンランプが用いられて
いる。光ファイバアレイ48は照明光を印刷物の左右方向
に沿った帯状光線に変換するものである。

フリーローラ40上にはラインセンサ50、ビームセンサ
52が設けられる。ラインセンサ50は受光素子として電荷
結合素子（CCD）を用いている。ビームセンサ52は反射
型のビームセンサからなり、後述するスタートマークを
検出する。ラインセンサ50、ビームセンサ52の出力信号
が印刷欠陥検出回路44に供給される。

第２図はラインセンサ50とビームセンサ52の読取る対
象を示す図である。巻取り紙上には各絵柄56が連続して
印刷されている。各絵柄56の印刷開始位置にはスタート
マーク58が印刷されている。スタートマーク58の印刷位
置は各絵柄56の側端余白部であり、各絵柄56の上辺60に
対して印刷物の流れ方向Ａにおいて僅かに上流位置、も
しくは同位置である。また、スタートマーク58は走査方
向に沿った部分と流れ方向に沿った部分とからなる。ビ
ームセンサ52はスタートマーク58の流れ方向のエッジを
検出すると、スタートパルスを印刷欠陥検出回路44に供
給する。

ラインセンサ50は各絵柄56を印刷物の左右方向の１ラ
イン毎に読取り、濃淡レベルに応じた画像信号として印
刷欠陥検出回路44に供給する。印刷欠陥検出回路44はス
タートパルスにより流れ方向の同期をとってラインセン
サ50の出力を読込む。ラインセンサ50の出力はロータリ
エンコーダ42からのタイミングパルスによりサンプリン
グされ、各画素毎の信号として印刷欠陥検出回路44に読
込まれる。

印刷欠陥検出回路44は動作開始時に良好な印刷絵柄の
画像信号を基準信号として入力しておいて、各絵柄の入
力画像信号を基準信号と比較することにより、各絵柄の
印刷品質を検査する。

フリーローラ40の直前に第２の蛇行制御部68が設けら
れる。第１、第２の蛇行制御部66,68によって紙の蛇行
は抑えられ、走査方向における絵柄のズレ量はピーク・
ツー・ピークで0.4〜0.5mmと非常に小さくされている。

第１、第２の蛇行制御部66,68の詳細を第２図に示
す。巻取り紙の走行方向に沿って一対の蛇行制御ローラ
70、72が並設され、これらの蛇行制御ローラ対70、72は
制御モータ74により同時に傾けられ、巻取り紙の走行位
置を左右に調整できるようになっている。制御モータ74
の回転角度は巻取り紙の走行方向のエッジに相当する位
置に設けられた光学センサ76の出力に基づいてコントロ
ーラ78により決定される。

次に、この実施例の動作を説明する。この実施例は前
述した特願昭60−257797号の発明と同様に、各絵柄の入
力画像信号を基準信号と比較することにより、各絵柄の
印刷品質を検査する。

各絵柄の入力タイミングは流れ方向については、前述
した特願昭60−257797号の発明と同様に、ビームセンサ
52からのスタートパルスにより同期をとることにより、
充分高い精度が確保される。

走査方向における各絵柄の入力タイミングは、先ず次
のようにして同期がとられ、その後、蛇行制御部66,68
で制御しきれなかった同期ずれ量が検出され、検出量に
応じて画像が走査方向にずれるように、画像データが隣
接画素データの補間により補正されている。第２図に示
したようにスタートマーク58は走査方向に沿った部分と
流れ方向に沿った部分とからなるので、ビームセンサ52
によりスタートマーク58の流れ方向のエッジを検出し、
ラインセンサ50の出力のサンプリングを開始してから数
ラインまでの画像信号の中には、スタートマーク58のう
ちの流れ方向に沿った部分を含むので、これにより走査
方向の同期を取ることが可能である。

第４図にスタートパルスによるサンプリング開始後２
ライン目のスタートマーク部付近のディジタル化された
画像信号の一例を示す。ｘ軸は画素番号、ｙ軸は画像信
号を示し、画像信号は８ビットでA/D変換されるため、
０〜255の値となる。ここで、白紙部ほど画像信号の値
は大きく、黒色で印刷されたスタートマーク部の画像信
号の値は小さい。

第４図の例では、ｎ、ｎ＋１、ｎ＋２番目の画素は白
紙部に対応し、ｎ＋４、ｎ＋５、ｎ＋６番目の画素はス
タートマークの黒インキで印刷された部分に対応し、ｎ
＋３番目の画素は白紙とスタートマークの境界部分に対
応している。

ここで、白紙とスタートマークの境界部分に対応した
画素の画素番号を決定するためには、あらかじめ、印刷
物にスタートマークを印刷する位置をおおよそ決めてお
いて、複数個（10〜20画素）の候補画素から白紙の画像
信号レベルの平均値とスタートマークの信号レベルの平
均値のどちらにも属さない画素を選べばよい。

検査機で基準画像となる画像データを取込んだ時のエ
ッジに対応する画素番号をNsとする。基準となる画像デ
ータにおいて、画素Nsの画像データの値をLsとし、画素
の走査方向の寸法をPxとする。検査中のｉ枚目の画素Ns
の画像データの値をLiとする。

以上から、ｉ枚目の画像データの走査方向への基準画
像との位相ずれ量ΔPxは次のように表わされる。

ΔPx＝Px・（Li−Ls）／（Lw−Lb） ……（１） ここで、Lwは白紙の平均レベル、Lbはスタートマーク
の平均レベルである。画素番号の増える方向（ここでは
右側）を正とする。

この原理に基づいて位相ずれ量ΔPxを求める手順を第
５図のフローチャートを参照して説明する。このフロー
チャートはビームセンサ52からのスタートパルスが入力
されると、開始される。

ステップS1において、サンプリング開始後のｋ番目の
ラインの画像データをバッファに読込む。ここで、ｋ＝
２〜５が適当であるが、これ以外の値でも構わない。

ステップS2で、ｋライン目のデータのｉ番目からｊ個
の画素の画像データを別のバッファに読込む。ここで、
ｉはスタートマークの位置から決定され、ｊは10〜20が
適当であるが、これ以外の値でも構わない。

ステップS3で、白紙部の画像データの平均値Lwを算出
する。平均値Lwの算出にはｉ〜ｉ＋ｊ番目の画素の画像
データの内一定の値を越えた値の単純平均の計算を行な
えばよい。通常、白紙レベルは光量飽和による画像デー
タの異常を避けるため、フルレンジ256階調の場合、約2
00となるように設定する。これにより、白紙部に対する
閾値は約180が適当となる。

同様に、ステップS4でスタートマークの黒インキの部
分の画像データの平均値Lbを算出する。この時に、閾値
は約30が適当である。

ステップS5で、処理中のデータが基準データか検査デ
ータかを判断する。処理中のデータが基準データの場合
は、ステップS6に示すように、エッジ画素の画素番号Ns
を決定する。ここで、前述の白紙部及びスタートマーク
部に含まれない画素が１つだけなら、簡単に画素番号Ns
は決定できる。しかし、光学的なぼけや、CCDの転送も
れによって、エッジ画素の候補が複数画素になる場合が
ある。２つの候補が残った場合には、LwおよびLbとの差
を求め、差が大きい方の画素の画素番号をNsとする。も
し、３つの候補が残った場合には、真中の画素をエッジ
画素とする。

ステップS7で、決定された画素番号Nsの画像データLs
を記憶する。

処理中のデータが検査データの場合は、ステップS8に
示すように、記憶されたNsとLsとを読出す。

ステップS9で、画素番号Nsの検査データLiを読込む。

ステップS10で、前述した（１）式に基づいてΔPxを
計算する。ここで、前述したように候補が３つ以上ある
場合は、LwとLbの代わりにNs−１、Ns＋１番目の画像デ
ータを用いた方が精度は向上する。従来の蛇行制御装置
の検出部における分解能は0.1〜0.2mm程度であり、本発
明では画素サイズの1/256の分解能となり、画素をおよ
そ1mm角とすると、理論上1/256mmの分解能となり、大幅
に位相ずれ量の検出精度が向上する。

ステップS11で、検出した絵柄の走査方向のずれ量ΔP
xのデータを画像データ補正回路に転送する。

第６図は画像データ補正回路のブロック図である。こ
の画像データ補正回路は印刷欠陥検出回路44内に設けら
れ、検査対象の画像データの値を走査方向のずれ量ΔPx
に基づいて隣接画素のデータから補間し、画像を走査方
向にずらし補間回路である。

本回路に入力された各画素の画像データIS（ｎ）はFI
FO（先入れ先出し）バッファ101でタイミング制御され
て、バッファ102,103,104に供給される。各バッファ10
2,103,104のデータはそれぞれ画像データIS（ｎ＋１）,
IS（ｎ）,IS（ｎ−１）を意味していて、連続する３つ
の画素のデータがバッファ102,103,104に格納されるこ
とになる。

次に、差分回路105,106にて、それぞれIS（ｎ）−IS
（ｎ＋１）,IS（ｎ−１）−IS（ｎ）が演算される。

次に、検査画像が基準画像に対して正負どちらの方向
にずれているかによって、セレクタ107はIS（ｎ）−IS
（ｎ＋１）,IS（ｎ−１）−IS（ｎ）のどちらを補正に
使うかを決定する。セレクタ107の選択信号selはずれ量
ΔPxが正の時はIS（ｎ）−IS（ｎ＋１）を、負の時はIS
（ｎ−１）−IS（ｎ）を選択するように決定されてい
る。

次に、係数回路110にて補正係数Ｋ（＝｜ΔPx|/Px）
を求める。ここで、Pxは画素サイズに応じた固定値であ
るので、これは簡単な割算で求められる。

この補正係数Ｋと（IS（ｎ）−IS（ｎ−１））、また
は、（IS（ｎ−１）−IS（ｎ））が乗数回路（乗数RO
M）108に供給されると、画像データIS（ｎ）に対する補
正データΔIS（ｎ）が求められる。

すなわち、ΔIS（ｎ）は、ΔPx＜０の場合 （IS（ｎ−１）−IS（ｎ））×（ΔPx/Px） ……（２） であり、ΔPx＞０の場合は、 （IS（ｎ）−IS（ｎ＋１））×（ΔPx/Px） ……（３） である。

このΔIS（ｎ）を差分回路109にて元の画像データか
ら減算（IS（ｎ）−ΔIS（ｎ））すれば、補正された画
像データIS′（ｎ）が求められる。すなわち、この補正
データIS′（ｎ）は画素位置ｎが電気的に走査方向の補
間により補正演算されたことと等価である。

一例として、第７図に示した画像信号の場合における
補正データを説明する。実線で示す画像データに対し
て、画像が右側にずれた場合の画像データを破線で示
し、画像が左側にずれた場合の画像データを一点鎖線で
示す。右側にずれた場合は、ΔPx＞０の場合であるの
で、補正係数Ｋを0.2とすると、（３）式から補正量ΔI
S（ｎ）は（100−180）×0.2＝−80×0.2＝−16とな
り、補正データは100−（−16）＝116となり、正規の値
120に近付く。

同様に、左側にずれた場合は、ΔPx＜０の場合である
ので、補正係数Ｋを0.2とすると、（２）式から補正量
ΔIS（ｎ）は（140−60）×0.2＝−80×0.2＝−16とな
り、補正データは140＋（−16＝124となり、やはり正規
の値120に近付く。

この処理を各画素データIS（ｎ）に対して順次行なう
ことにより、画像データは走査方向のずれ量に応じて補
正され、検査に対する走査方向の位相ずれ（同期不良）
が補償される。この後、この補正データIS′（ｎ）が前
述の特許（特願昭60−257797号）に詳述されているよう
に、基準画像データと比較され、印刷品質が検査され
る。

以上説明したように、この実施例によれば、蛇行制御
部により印刷要旨の蛇行が１画素サイズ以下に抑えられ
た後に、走査方向のずれ量が検出され、電気的に画像を
走査方向にずらすように画像データを検出結果に応じて
補間により補正演算することにより、ラインセンサによ
り印刷物の各絵柄を１ライン毎に入力し、基準の画像と
比較して印刷物の品質を検査する印刷品質検査装置にお
いて、ラインセンサの入力の際の走査方向における１画
素以内の微細な位相ずれも、簡単な構成で精度良く補正
することができる。

なお、蛇行制御はマイクロコンピュータを利用したプ
ログラムによる制御として説明したが、同等の機能を個
別の回路素子による回路構成により実現してもよい。さ
らに、巻取り紙の蛇行制御部は上述の例に限定されず
に、独自の制御機構を付加してもよい。また、画像信号
の補正はアルゴリズムは類似の補間アルゴリズム、例え
ば、２点以上の補間処理や、直線近似ではなく正弦波や
スプライン曲線による近似でもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、ラインセンサ
により印刷物の各絵柄を１ライン毎に入力し、基準の画
像と比較することにより印刷物の品質を検査する印刷品
質検査装置において、ラインセンサの入力の際の走査方
向における１画素以内の微細な位相ずれも、簡単な構成
で精度良く補正することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による印刷品質検査装置の一実施例の
ブロック図、第２図はラインセンサ、ビームセンサとス
タートマークの関係を示す説明図、第３図は蛇行制御部
の具体的な構成を示す斜視図、第４図はスタートマーク
近傍の画像信号の状態を示すモデル図、第５図は画像信
号の走査方向のずれ量を検出する手順を示すフローチャ
ート、第６図は画像信号をずれ量に応じた走査方向の補
間演算によりずらす画像データ補正回路のブロック図、
第７図は画像信号の走査方向のずれ量を説明するモデル
図である。 44……印刷欠陥検出回路、50……ラインセンサ 52……ビームセンサ、101……FIFOバッファ 105,106,109……差分回路、107……セレクタ 108……乗算回路。

フロントページの続き (72)発明者 頼経 治 三原市糸崎町5007番地 三菱重工業株式 会社三原製作所内 (56)参考文献 特開 昭58−225346（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−63168（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】巻取り紙上に絵柄を連続して印刷する巻取
   り紙印刷機に用いられる印刷品質検査装置において、 印刷機の所定の位置に設けられ、印刷物の走行中に絵柄
   を読取り各画素毎の画像信号を得るセンサ手段と、 印刷物の走行中に各絵柄の先頭に予め印刷されたスター
   トマークを検出する手段と、 前記スタートマークの巻取り紙の幅方向のエッジ位置の
   変動に基づいて巻取り紙の幅方向の走行ずれ量を求める
   手段と、 前記センサ手段によって読取った隣接画素の画像信号を
   前記走行ずれ量に応じた係数を用いて補間演算すること
   により画像を巻取り紙の幅方向に移動し、エッジ位置の
   変動を補償する画像位置補正手段と、 前記画像位置補正手段によりエッジ位置の変動が補償さ
   れた画像信号と基準の絵柄の画像信号とを比較し、各絵
   柄の印刷品質の検査を行なう手段とを具備することを特
   徴とする印刷品質検査装置。