JP3113660B2 - 位置決めマークの検出方法と装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、印刷工程におけるウエブの長さ方向に沿っ
て一定の間隔で記された一連の同一画像を利用して構成
された位置決めマークを検出するための方法並びに装置
に関する。

〔従来の技術及びその問題点〕

紙の連続ウエブに頁表示等の一連の印刷を行ったり、
画像の位置によって制御されるウエブの所定の位置毎に
何らかの処理を施したりする場合、何らかの形の位置決
め制御が必要である。このようなシステムの例の一つに
多色印刷機があり、ウエブ上に印刷される第２のカラー
成分が第１のカラー成分と一致するように制御される必
要がある。又、折り畳み機や裁断機においても、その作
業が予め印刷された画像の到来に同期して行われる必要
がある。この位置決め制御はレジスタマーク、すなわち
ウエブの中央部分に印刷された画像の外側の余白部分に
設ける識別マーク、をウエブ上に印刷し、これらのレジ
スタマークの通過を光センサで検出することによって行
われるのが普通である。

光電式位置決め制御における最大の困難な点は、誤差
制御回路がレジスタマークのみによって制御され、印刷
物のその他の部分はその制御に関与しないように構成し
なければならない点にある。この問題の最も単純な解決
策は、ウエブの縁に沿って紙テープの走行させ、これに
レジスタマークを印刷することである。しかし、紙テー
プは高価であり、更にプリンタはレジスタマークのため
だけに使用される領域を割くだけの余裕を以て構成され
てはいないので、このような構成は実際上困難である。

別の例においては、レジスタマークがウエブ上の画像
領域の間に印刷され、小さなパルス発生器が印刷機に接
続され、画像領域の間のウエブの帯状部分がスキャンさ
れる時だけ光センサの回路が作動するようにオン・オフ
している。これによって、画像自体によって光センサが
誤動作することが防止される。しかし、ウエブの仕掛か
りが変わった場合、印刷の開始時にパルス発生器をして
光センサとレジスタマークに整列せしめることが印刷機
にとって必要である。

米国特許3,439,176には、ウエブ上の画像の間に設け
られたレジスタマークを検出する方法が述べられ、これ
によれば、一列に並んだセンサが設けられ、マークの前
後及び側方に充分なスペースが有る場合に、レジスタマ
ークとして検出される。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述のように印刷工程において従来から用いられてい
る公知の位置決め制御では画像の印刷に際してレジスタ
マークを画像の外側の余白部分に設けることを要し、こ
のことは繁雑であると共に前述のように種々の問題点を
有する。そこで本発明は新たにレジスタマークを設ける
ことなく、画像自体を利用して位置決め制御を可能とす
る位置決めマークの検出方法と装置を提供することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、長さ方向に沿って所定の間隔をあけ
て多数の同一画像が印刷された長いウエブ上に、該画像
内の縁部分によって構成された、ウエブの走行方向に垂
直に延在する位置決めマークを検出する方法であって、
ウエブの走行経路の一領域を光で照射し、ウエブがこの
照射領域を通過する際に、複数の光センサによって前記
照射領域を監視し、該複数の光センサのそれぞれの出力
レベルの変化を計測し、検出された全ての光センサの出
力レベルの変化が所定の基準に適合する場合に、後続の
位置決め制御での使用に供すべく前記縁部分を選択し、
前記所定の基準に適合する縁部分が最初の通過で検出で
きなかった場合に、前記所定の基準の１個以上を通過毎
に変更して、全ての光センサの出力レベルの変化が所定
の基準に適合する迄、上記工程を繰返えすことを特徴と
する位置決めマークを検出する方法が提供される。

本発明の方法を実施するための装置として、長さ方向
に沿って所定の間隔をあけて多数の同一画像が印刷され
た長いウエブ上に、該画像内の縁部分によって構成され
た、ウエブの走行方向に垂直に延在する位置決めマーク
を検出する装置であって、ウエブの走行経路の一領域を
照射する手段と、該ウエブが照射領域を通過する際に照
射領域を監視する複数の光センサと、該複数の光センサ
のそれぞれの出力レベルの変化を計測すると共に、全て
の光センサの出力レベルの変化が所定の基準に適合した
場合に、後続の位置決め制御での使用に供すべく前記縁
部分を選択し、前記所定の基準に適合する縁部分が最初
の通過で検出できなかった場合に、前記所定の基準の１
個以上を通過毎に変更して、全ての光センサの出力レベ
ルの変化が所定の基準に適合する迄、上記計測を繰り返
えす処理手段から成る位置決めマークを検出する装置が
提供される。

簡単な長さ方向の位置決め制御は、ウエブの走行方向
に実質的に垂直な直線的な線状部分、すなわち縁部分だ
けを必要としていることが判明した。印刷に対する多く
の事例の場合には、印刷事項自体の中に直線的、又は直
線に近い縁部分が見出されることが多い。これらの好適
な縁部分の例としては、 ａ）画のブロックの縁部分 ｂ）本分の欄の縁部分 ｃ）細い境界線 ｄ）密度や色の違いに起因する画のブロック内の縁部分 このように、本発明は、特別に設けたレジスタマーク
を使用する必要はなく、画像自体の中にあるレジスタマ
ークとして使用することができる縁部分を位置決めマー
クとして検出すればよい。

最も簡単な方式としては、センサの出力レベルを一つ
の基準項目で比較すれば足りる。しかし、出力レベルを
次に示すような多くの基準項目で比較することが望まし
い。

1.立ち上がり時間（即ち、出力レベルが二つのレベル間
を変化する時間） 2.縁部分の直線性並びに垂直性 3.ノイズや印刷密度の変動に起因する縁部分の消失を避
けるために、変化の振幅を比較する。

4.間違った縁部分を検出しないで最大限の計測範囲がと
れるように、同じような縁部分を通過する場合にその前
後に充分な距離を置く。

5.検出の信頼性を高めるために印刷を充分に濃くする。

6.縁部分によるセンサ出力がHIGHレベルからLOWレベル
に移行するのか、LOWレベルからHIGHレベルに移行する
のか。

7.LOWレベルの大きさ 8.HIGHレベルの大きさ 最初のスキャニングの際に所定の基準を満足する縁部
分が検出できない場合には、照明領域を横方向に拡大し
たりずらしたりして前述の方法が繰り返される。横方向
の動きは、複数のセンサをグループ内でウエブ経路上で
相対的に動かすことにより、又は一定の数で且つ数の多
い複数のセンサから成るグループから別の一組のセンサ
を選択することによって行われる。同様に、領域の拡大
は、数の多い複数のセンサから成るグループの中の以前
には使用されてなかった複数のセンサを追加して選択す
ることによって行われる。

別の態様として、最初のスキャニングの際に所定の複
数の基準を満たす縁部分を見出せなかった場合、同じ方
法が一回以上繰り返され、各スキャニングの際に一つ以
上の基準を変更する。各基準は最適値と最小値との間で
変えられることが望ましい。

例えば、各基準は、センサからの出力レベルと比較さ
れるしきい値を含み、該しきい値はスキャニングが繰り
返される度に所定の最小値の方へ選択的に減らされて行
く。

上述の方法を用いて所定の複数の基準を満たす縁部分
が設定されると、次にウエブは、各画像の縁部分の位置
を監視しウエブの走行を調整する制御システムを通じて
供給され、通常のやり方で処理される。このウエブ位置
決め制御方法は、数枚のウエブを共通の裁断ステーショ
ンに供給するに際し、裁断ステーションに到達する前に
各ウエブ上の画像を一致させる必要があるような場合に
典型的に使用される。

照射領域は赤外線によって照らされることが望ましい
が、紫外線や可視光線を使用することも可能である。そ
れぞれの場合、センサは照射される波長に対して感受性
のあるものが選定される。

〔実施例〕

図面に示す好適実施例に基づいて、本発明を更に詳細
に説明する。

第８図に示す装置は、後続の位置決め制御に使用され
る画像内の好適な縁部分の選択と、この位置決め制御工
程自体の両方を実行するのに使用することができる。こ
の装置は、フォトダイオード1A〜1F等の６個の光センサ
を含み、６個の光センサは直線上に配列されている。こ
のセンサ列は、雑誌の頁の一連の画像が印刷されたウエ
ブ３の走行方向２に直交して設置されている。第８図に
おいて、これらのセンサは模式的に示されているに過ぎ
ず、画像４の巾の一部にわたって延在している。これら
のセンサは、一組の赤外線ダイオード等の光源５で照射
されたウエブ３の領域からの反射光を受ける。

列内の各センサは加算AGC増幅器６に接続され、その
出力端は５つのコンパレータシステム７〜11に並列に接
続されている。各コンパレータシステム７〜11も基準信
号（REF1〜REF5）を受け、これらのコンパレータシステ
ムからの出力信号はANDゲート12に入力される。

この例においては、コンパレータシステム７は一つの
縁部分の前か後ろのいずれかに、これと同様な縁部分が
存在しない所定の長さ（例えば50mm（REF1））の領域が
存在するか否かを決定するのに用いられる。このコンパ
レータシステムは、前述のような長さ領域が検出された
場合に、二進数信号“1"を出力する。システム７は、増
幅器６からの信号と低電圧信号が入力されるコンパレー
タ7Aを具え、該信号が（強い照射に対応して）所定値を
越えた場合にHIGHの出力を発するように構成されてい
る。このHIGHの出力によってカウンタ7Bが作動を開始
し、REF1に対応するカウント数に達するまで計数を続行
する。この時点での前述の二進数信号“1"が発せられ
る。カウンタ7Bはウェブ３の走行速度に対応する速さ
（CK）で計数を行う。この速度は、クロック信号CKを発
生する周波数逓倍器31に接続されたタコメータ30によっ
てモニタされている。このクロック信号は、20m/秒まで
のウエブ速度の場合には、ウエブの1mm当たりの進行に
対して10個の割合のパルスで構成されている。

コンパレータシステム８は、一つの縁部分の巾と予め
約1mmに設定されているしきい値（REF2）とを比較する
ことにより、ウエブの走行方向にこの縁部分が充分な巾
を有しているかどうかを決定する。そして、検出された
巾が1mmよりも大きい場合には、コンパレータ８は二進
数信号“1"を出力する。これは、増幅器６からの信号を
高電圧信号と共にコンパレータ8Aに入力することによっ
て行われる。コンパレータ8Aの出力はカウンタ8Bに入力
され、増幅器６からの電圧が縁部分からの照射に対応し
ている場合に、該カウンタ8Bはクロック速度CKの割合で
カウントを行う。カウンタ8BがREF2に対応するカウント
数まで計数すると、その時点で二進数信号“1"が発せら
れる。

コンパレータシステム９はカウンタ9Aを具え、これは
コンパレータシステム7A,8Aからの信号によって作動及
び不作動状態になり、一方の出力レベルから他方の出力
レベルまで変化する時間によって求められた縁部分の立
ち上がり又は下がり時間が1mmといったウエブの移動距
離として計測することができるしきい値（REF3）に相当
するカウント値と比較される。このカウントがしきい値
を越えた場合に、二進数信号“0"が出力される。

コンパレータ10は、加算増幅器６からの二つの出力信
号間の電圧レベルの差等によって、縁部分の振幅を所定
のしきい値REF4（例えば2.4ボルト）と比較する。

最後に、コンパレータ11は、センサからのLOWの出力
レベルに対応する画像領域がREF5に相当する充分に低い
絶対値（例えば0.85ボルト）を有するかどうかを決定す
る。

使用にあたり、最初の設定作業においては、ウエブは
センサ列１の下方を通過し、センサ1D〜1Fのみが使用さ
れる。これらの信号は増幅器６によって加算され、コン
パレータシステム７〜11に入力される。すべての初期設
定しきい値が満足された場合には、５つの二進数信号
“1"がANDゲート12入力され、ここで好適な縁部分が存
在することが判明する。しかし、パラメータの一つが満
足されない場合には、適宜な基準が一段階だけ限界値の
方へ変えられ、スキャニングが繰り返される。次の表は
各コンパレータシステムに対する初期値と限界値の典型
的な例を示す。

一組のパラメータがすべて満足された場合、得られた
縁部分は引き続く位置決め制御用に使用される。この段
階で画像内の縁部分の位置が判っており、後続のウエブ
供給工程においては、光センサはこの縁部分が出現すべ
き領域を監視するためだけに使用される。その上、コン
パラメータシステム8Bと11を使用する必要もない。

作動時に、センサ1D〜1Fからの加算された信号は、加
算増幅器６を介して、検出段階の最後の通過のパスに使
用される基準REF1,REF3,REF4の供給を受けたコンパレー
タシステム7,8A,9,10に入力されるコンパレータシステ
ム7,8A,9,10からの出力信号は、縁部分の出現が期待さ
れる期間を通じて監視され、該縁部分がセンサを横切る
とANDゲート12から出力パルスが発せられる。このパル
スは、例えば米国特許3,439,176に開示されているよう
な通常のやり方で、ウエブの走行の制御に使用される。

別のやり方としては、このパルスは、ウエブを供給す
るローラの一回転毎にパルスを発するエンコーダと連携
して用いられることもある。エンコーダからのパルスの
位置が縁部分の位置から引き算され、ウエブを制御する
ためのパラメータが得られる。

モジュール設計が使用されているリボンの折り畳み機
への応用が特に興味のある課題である。各パラメータモ
ジュールは同じ計測技術を用いている。共通の制御モジ
ュールはウエブを直接制御するためのパラメータを使用
するか、又はそれを他のリボンからのパラメータから差
し引いてリボン対リボンのシステム制御を行う。

この計測方法は、１回転当たりのパルスと縁部分の間
のクロックパルスをカウントする。クロック速度はウエ
ブの走行速度に比例して変化する。クロック速度の誤差
は、二つの連続する１回転当たりのパルスの間のクロッ
クパルスの数をカウントすることによって、プロセッサ
により計測される。この誤差は、縁部分−エンコーダパ
ルス計測を較正したり、クロック発生器に対して較正信
号を発したりするのに使用される。この計測並びに制御
方法は、印刷速度の変化や推移に非常に迅速に応答する
クロックシステムの利点を有し、従来型の周波数逓倍シ
ステムに比較してコスト面で非常に有利である。

縁部分（線状部分）の選択（設定）作業において、光
センサ1D〜1Fを用い、すべての基準がその限界に設定さ
れてもなお許容可能な縁部分が選定できない場合には、
隣接するセンサ1A〜1Cからの出力を用いて領域を拡大し
てもよい。その上、センサ列１はウエブに対して横方向
に動かすこともできる。

図示されてはいないが、光センサ列１の視覚は光学マ
スクとレンズとによって制限されている。

第１図は、ウエブの進行方向に約0.5mmの巾とこれに
直交する方向に約6mmの長さを有するスキャニング領域
を持つ典型的な雑誌の頁を、約460mmの長さにわたって
スキャニングした三つのセンサ1D〜1Fからの出力信号を
示す。

第２図〜第５図は、位置決め制御に適した部分をモニ
タした際のセンサ1D〜1Fからの出力信号の四つの例を、
第１図よりも遥かに大きく拡大したスケールで示したも
のである。それぞれの場合において、出力信号は実質的
に同一であり、縁部分がウエブの進行方向に対して実質
的に直交していることを示している。第２図は、テキス
トの線等の画像の暗い領域13から、ウエブの進行方向に
比較的大きな寸法を占めているはっきりとした明るい領
域14への推移を示している。

第３図は、明るい領域15とウエブの進行方向に比較的
大きな寸法を占めている暗い領域16との間にある縁部分
を示している。

第４図は、ウエブの進行方向に比較的長い寸法を有す
る上流側の暗い領域17と下流側にある明るい領域18との
間に存在する一つの縁部分を示している。

第５図は、ウエブの進行方向に比較的長い寸法を有す
る上流側の明るい領域17と下流側にある暗い領域18との
間の一つの縁部分を示している。

第６図は、ウエブに直交する先行の縁部分と傾斜して
いる後続の縁部分とが通過する際の、センサ1D〜1Fから
の三つの出力信号を示す。これによれば、各センサから
の出力信号は、先行する縁部分21がセンサの下を通過す
る際には殆ど一致しているが、後続する縁部分22が通過
する場合にはそれぞれ間隔が空いている。これらの三つ
の信号が加算増幅器６に集計された場合に得られる信号
は、第７図に示すようなものとなる。先行する縁部分
は、プロセスの論理回路によって受け入れ可能なものと
して判断されるであろうが、後続する縁部分の方は下り
の時間が基準値REF3を越えるのでコンパレータ９によっ
て受け入れ不可能と判断されるであろう。

この装置はハードウエアによって構成されているもの
として図示されているが、第９図に示すように、ソフト
ウエアによって実行することも可能である。ソフトウエ
アによって行われる場合、加算増幅器６の後にクロック
入力CKで制御されるA/D変換器15が必要であり、この変
換器は1mm当たり10個のパルスでサンプリングを行う。
結果は次にデジタルプロセッサ16に入力され、ここでデ
ータは第10図に示す流れ図に従って解析される。これは
第８図のハードウエアに相当する一連のソフトウエアで
ある。

先ず、しきい値REF1〜REF5が前記した表に示された初
期値に設定される（43）。次いでセンサ1D〜1Fによって
一つの縁部分がスキャニングされ、A/D変換器15からの
出力がプロセッサ16に記憶される。スキャニングされた
縁部分が第10図のすべての基準20〜24を満足した場合、
プロセッサ16は、好適な縁部分があることを示す信号を
出力する（25）。基準20〜24のいずれかが充足されない
場合には、適宜なREF1〜REF5の値を減少（26〜28）又は
増加（29,40）する。これらのしきい値がすべて上述の
表に示された限界内に入っているかどうかがチェックさ
れ（41）、再び縁部分のスキャニングが行われる。好適
な縁部分が見つかるまでこの操作が続けられる。一つの
しきい値が限界を越える前に適当な縁部分が見出されな
かった場合には、前に概略的に述べたように、スキャニ
ング領域が変更される。

第８図と第９図は、単一の加算増幅器６に信号を入力
する列状の複数の光センサを使用したものを図示してい
る。図示しない別の例においては、画像の線をスキャニ
ングするのに単一の光センサと適宜な光学装置を用いて
いる。更に別の例では、第８図のように複数の光センサ
を使用しているが、それぞれが独立した増幅器とコンパ
レータに接続され、縁部分の直線性が求められるように
構成されている。このシステムは真っ直ぐな縁部分の検
出に有効である。

第８図と第９図に示す光センサは、反射光を直接受け
るような位置に設置されている。しかし、本発明は光フ
ァイバヘッドの使用に好適である。光ファイバスキャニ
ングヘッドは保守が殆ど不要であり、光ファイバ自体は
束ねることができ、振動等の影響を受けず、且つ光源や
センサを安全な場所に設置することが可能である。

認識の保証を確実にし、位置の飛びが大きくなっても
対応できるように、マルチ型の縁部分認識システムを用
いてもよい。このシステムにおいては、数個の認識可能
な縁部分の特徴に応じたパラメータが順次に記憶され、
引き続く計測とスキャニングに使用される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、雑誌の頁をスキャニングする３個の光センサ
からの典型的な出力信号の例、 第２図〜第５図は、四つの違った型の縁部分に対する光
センサ出力信号を、第１図の場合よりも大きく拡大して
示した例、 第６図は、垂直な縁部分とこれに続く傾斜した縁部分に
対する３個の光センサの出力信号の例、 第７図は、第６図に示した信号を受けた場合の加算増幅
器からの出力の例、 第８図は、本発明装置の第１実施例の回路のブロックダ
イアグラム、 第９図は、同じく第２実施例の回路のブロックダイアグ
ラム、 第10図は、第９図の装置の作用を示す流れ図である。 １……光センサ、３……ウエブ、 ４……画像、５……光源、 ６……加算増幅器、７〜11……コンパレータシステム、 12……ANDゲート。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン ヘンリー ウェイヤー イギリス国，ハートフォードシャー ダ ブリュディー１ ３ティーワイ，ワット フォード ビーチパーク ウェイ 17 (72)発明者 ジェフリー イッシャーウッド イギリス国，イーエヌ２ ６ジェイエ ス，ミドルセックス，エンフィールド, パーソネイジ ガーデンズ 15 (56)参考文献 特開 昭64−18636（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−49263（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−93154（ＪＰ，Ａ)

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】長さ方向に沿って所定の間隔をあけて多数
   の同一画像（４）が印刷された長いウエブ（３）上に、
   該画像内の縁部分によって構成された、ウエブの走行方
   向（２）に垂直に延在する位置決めマークを検出する方
   法であって、ウエブ（３）の走行経路の一領域を光で照
   射し、ウエブ（３）がこの照射領域を通過する際に複数
   の光センサ（1D〜1F）によって前記照射領域を監視し、
   該複数の光センサ（1D〜1F）のそれぞれの出力レベルの
   変化を計測し、検出された全ての光センサ（1D〜1F）の
   出力レベルの変化が所定の基準に適合する場合に、後続
   の位置決め制御での使用に供すべく前記縁部分を選択
   し、前記所定の基準に適合する縁部分が最初の通過で検
   出できなかった場合に、前記所定の基準の１個以上を通
   過毎に変更して、全ての光センサ（1D〜1F）の出力レベ
   ルの変化が所定の基準に適合する迄、上記工程を繰返え
   すことを特徴とする位置決めマークを検出する方法。
2. 【請求項２】前記縁部分がウエブの走行方向（２）に実
   質的に垂直である請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】前記基準が、立ち上がり時間、縁部分の直
   線性並びに垂直性、変化の振幅、前記縁部分とその前後
   に存在するこれと同じような他の縁部分との間の距離、
   並びに印刷濃度の中の一つ以上を含んでいる請求項１又
   は２に記載の方法。
4. 【請求項４】前記基準に適合する縁部分が最初の通過で
   検出できなかった場合、前記照射領域を横に拡大するか
   又は横にずらして前記方法が繰り返される請求項１〜３
   のいずれか１項に記載の方法。
5. 【請求項５】前記各基準が、前記光センサ（1D〜1F）か
   らの出力レベルと比較されるべきしきい値（REF1〜REF
   5）を含み、該しきい値は通過が繰り返される毎に所定
   の限界値の方に選択的に減少させられる請求項１に記載
   の方法。
6. 【請求項６】前記照射領域が可視光線によって照明され
   ている請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. 【請求項７】前記照射領域が紫外線によって照明されて
   いる請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
8. 【請求項８】請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法
   で検出された画像の縁部分を用いて、長いウエブの走行
   を制御する方法。
9. 【請求項９】長さ方向に沿って所定の間隔をあけて多数
   の同一画像（４）が印刷された長いウエブ（３）上に、
   該画像内の縁部分によって構成された、ウエブ（３）の
   走行方向に垂直に延在する位置決めマークを検出する装
   置であって、ウエブ（３）の走行経路の一領域を照射す
   る手段（５）と、該ウエブ（３）が照射領域を通過する
   際に照射領域を監視する複数の光センサ（1D〜1F）と、
   該複数の光センサ（1D〜1F）のそれぞれの出力レベルの
   変化を計測すると共に、全ての光センサ（1D〜1F）の出
   力レベルの変化が所定の基準に適合した場合に、後続の
   位置決め制御での使用に供すべく前記縁部分を選択し、
   前記所定の基準に適合する縁部分が最初の通過で検出で
   きなかった場合に、前記所定の基準の１個以上を通過毎
   に変更して、全ての光センサ（1D〜1F）の出力レベルの
   変化が所定の基準に適合する迄、上記計測を繰り返えす
   処理手段（6,7,8,9,10,11,12）とから成る位置決めマー
   クを検出する装置。