JP5577529B2 - 製本工程における表紙ずれ検査装置 - Google Patents

Description

本願発明は，製本工程における表紙の位置ズレを検査する装置に関する。

中綴製本機は、通常、丁合機と針金綴機（ステッチャー）と三方断裁機とを基本的な構成とし、それらを直列に連結して構成される。このうち、丁合機は、折丁を各折の順番に揃えて１冊分づつまとめる動作を行う装置であり、折丁を各折ごとに配列順に投入しておく複数のボックス（集積部）、各々のボックスの底または側から１折ずつ吸引するサッカー、吸引した折丁をくわえて引き出すくわえ爪、この取り出した折丁を搬送するギャザリングチェーン等からなっている。また、針金綴機は、ギャザリングチェーンに１冊分づつまとめられた折丁をセンターページで針金を用いて固定する装置であり、三方断裁機は、針金で固定された辺を除く三辺を所定の位置で化粧断ちする装置である。
このような中綴製本機においては、乱丁本が生産されることがないように、各々のボックスにおいて不適正な折丁が存在するとそれを検知する乱丁検知装置が、各々のボックスに設けられている。
例えば、各々のボックスの底板または側板（フェイスプレイト）に窓を設け、該底板または側板の外側に光学式検知部を設けて、該検知部がその窓からボックス内の折丁を光学的に検知することができるように構成することで乱丁を検知している。

また、ギャザリングチェーンに１冊分づつまとめられた折丁が丁合ズレすることなく所定の精確さで丁合されているか否かを検査するため、表紙フィーダと針金綴機との間に、丁合ずれ検査装置を配置することも行われている。
この丁合ずれ検査装置は、光電管あるいはレーザー光線などの光学装置により該１冊分づつまとめられた折丁の外形（大きさ）を検知し、その大きさを基準の大きさと比較することで丁合ずれを検査するものである。

また、従来から、丁合機から折丁を供給する工程で、その折丁の絵柄をラインセンサ等で画像入力し、その入力画像に基づいて乱丁や落丁を検査することも行われている。（特許文献１）
特開平１１−２２７３５８号公報

しかしながら折丁といっても、表紙の大きさと本文の刷本の大きさとが異なる折丁の場合には、上記のように光電管あるいはレーザー光線などの光学装置により折丁の外形の大きさを検知するのみでは、表紙が刷本上の適正な位置に丁合されているか否かを検査することができない。
例えば、図８に示すように、刷本ａの大きさに対し表紙ｂの大きさが小さい場合に、光学装置によって刷本ａの上方と側方とを検知する外枠ｐを設定したとしても、(ロ)のように表紙ｂが該外枠ｐからはみ出している場合は、表紙ｂの丁合位置が正確でないことを検出することはできるが、(ハ)のように該外枠ｐ内であっても丁合位置が正確でない場合には、(イ)の場合のような正規な丁合位置にある場合と同じとして検出してしまうので、表紙の位置の丁合ずれを検出することができない。
また、丁合ずれのセンサ部を、各刷本や表紙を供給するフィーダ部分に組み込んだ場合や、単に表紙フィーダと針金綴機との間に設置した場合では、各刷本や表紙が該フィーダからステッチャー（綴じ機）に搬送されるまでの間に移送ずれが生じた場合などには、そのような移送ずれに伴う丁合ずれを的確に検出することができない。
特に、表紙の大きさが刷本の大きさと異なる場合には、ギャザリングチェーンに設けられたプッシャによって刷本端部が押さえられて移送されるとしても、表紙自体は単に刷本の上に重ねられて移送されるだけのため、中綴じ機まで移送される途中で刷本に対する表紙の位置がズレたり、タレたりすることも生じ易く、それに対応することが必要となっている。

このため、本発明は、予め入力された正規の折丁の撮像画像情報と、検査対象の折丁の撮像画像情報とに基づいて、表紙の大きさと本文の刷本の大きさとが異なる折丁の乱丁を検査する乱丁検査装置であって、刷本上に表紙が丁合された状態での折丁の印刷面の一部を撮像する撮像装置が、綴じ機の綴じ位置近傍の折丁搬送方向上流側に設けられ、刷本上に表紙が丁合された折丁を検査対象として前記撮像装置で撮像した撮像画像情報に基づいて、前記綴じ機による綴じ作業の開始前に前記折丁の乱丁を検査することを特徴とする乱丁検査装置を構成した。
このように構成したことにより、表紙の大きさと本文の刷本とが異なる場合であっても、綴じ位置において、表紙が刷本の適正な位置に丁合されていないことを検知することができるので、表紙が刷本の適正な位置に無い状態での綴じ作業を禁止することができる。
また、該撮像画像情報を用いることにより、上記のような表紙ズレと同時に、表紙の落丁や異種混合を検査することができる。

また本発明は、前記撮像装置はＣＣＤラインセンサであって、前記ＣＣＤラインセンサを折丁搬送方向に対し直角に配置するとともに、検査対象である表紙の印刷画像に対し印刷面に略平行かつ折丁搬送方向に垂直に撮像位置を調整可能に配置し、前記ＣＣＤラインセンサにより取得した該撮像画像情報と予め入力された正規の表紙位置の撮像画像情報とを比較して前記表紙上の印刷画像の傾きを検知することにより、刷本に対する表紙の位置ズレを検出することを特徴とする乱丁検査装置を構成した。
このように角度を含むＸ，Ｙ軸からのズレを検出するように構成したことにより、表紙が本文の刷本よりごく小さい場合でも、そのような表紙の位置ズレを確実に検出することができる。

また本発明は、前記乱丁検査装置は、予め入力された正規の表紙位置の撮像画像情報と検査対象である表紙の印刷画像の撮像画像情報とを比較することによって、それら撮像画像情報間の画像相関値、画像傾き角度および画像中心座標位置変位をそれぞれ検出値として検出し、それら検出値を組み合わせることにより折丁の乱丁を検査することを特徴とする乱丁検査装置を構成した。
このように構成したことにより、表紙ズレや乱丁を確実に検出することができる。

さらに本発明は、前記乱丁検査装置を備えるとともに前記綴機の下流側に折丁排出機構を設け、前記乱丁検査装置の検査結果によって乱丁として判断された折丁を、前記折丁排出機構によって製本ラインから排出することを特徴とする製本装置を構成した。
このように構成したことにより、乱丁となった折丁を、確実に排除することができる。

本発明は、このように構成したことにより、刷本に対しサイズの小さな表紙を丁合する場合に、表紙ズレや乱丁、あるいは表紙の落丁、間違った表紙の混入などを同時に、確実かつ精確に検出することができる。

本発明を用いた中綴じ製本ラインの配置図。 本発明の表紙ズレ検査装置の構成図。 本発明におけるズレ検査方法の説明図。 本発明における表紙ズレ検査装置における操作パネルの一例。 本発明における表紙ズレ検査装置の検査タイミングの説明図。 本発明における表紙ズレ検査装置の検査情報設定フロー図。 本発明における表紙ズレ検査装置の検査動作フロー図。 表紙ズレの検査説明図。

本件発明を中綴じ製本装置に応用した例を用いて、以下に説明する。
中綴じ製本機は、図１に示すように、一般的に、紙掛け機（鞍掛け機）１、表紙給紙機（カバーフィーダ）２、中綴じ機（ステッチャー）３、三方断裁機（トリマー）４により構成される。トリマーの後、さらにクロススタッカー等を連結する場合がある。
製本機の作動は、まず、折丁１０が積載された紙掛け機（ロータリー式の丁合機）１の下部から各折丁が引き出され、断面が三角形の鞍型搬送チェーン（ギャザリングチェーン）５の上に該折丁１０が二つに開いて跨がって落ち、順次丁合され、該搬送チェーン５と該搬送チェーン５に設けられたプッシャ５’とによって下流側に送られる。
次に、このように上流側から丁合されて送られてきた折丁１０の上に、表紙２０を丁合する。表紙２０の給紙は、あらかじめ折っておいて通常の丁合機で開いて給紙するか、あるいは専用の表紙掛け機（カバーフィーダ）２によって、折って開いて給紙する。
次に、そのように表紙２０が丁合された折丁１０’は、さらに搬送チェーン５により下流側の中綴じ機（ステッチャー）３に送られる。

ここで、表紙２０が丁合された折丁１０’はプッシャ５’により押送されるので、該プッシャ５’を基準にして、断ち落とし寸法と針金打ち込み寸法だけ下流側の所定位置に、折丁の背部分に針金を打ち込むためのステッチャーヘッド３ａを配置しておく。該ステッチャーヘッド３ａはチェーン５と並走するスライダ３ｂに搭載されており、プッシャ５’によって押送されている折丁に針金を打ち込む。スライダ３ｂは、クランクピストン機構により（或いは搬送用チェーン５とは別個に併設したチェーンにより）、チェーン搬送方向に往復動される。
なお、スライダ３ｂはクランクピストン機構等により往復動するため、ギャザリングチェーン５の走行速度と必ずしも一致しない。従って、スライダ３ｂが最大速度で且つチェーン５の搬送速度で往動するとき、ステッチャーヘッド３ａが上下方向に作動して針金が打ち込まれるように調節される。
そして、針金が打ち込まれた折丁はチェーンから脱荷されて、三方断裁機（トリマー）４により三方断裁される。

ここで、表紙２０が丁合された折丁１０’は、中綴じ機３の折丁搬送方向上流側に設けられたＣＣＤカメラ（ＣＣＤ近接センサ）からなる撮像装置３０によって、撮像される。
該撮像装置３０が配置される位置は、ステッチャーヘッド３ａに可能な限り近い位置が好ましいが、中綴じ機３のスライダ３ｂは、上記したように折丁１０’の搬送方向に往復動されるので、該スライダ３ｂの該往復動される範囲と干渉しない位置とされている。
つまり、該撮像装置３０は、図１に示すように、綴じ機３の折丁搬送方向上流側の綴じ位置の直近近傍に設けられている。例えば、該撮像装置３０を中綴じ機３のアームの一部に取り付けることもできる。

次に、本発明における乱丁検査装置は、図２に示すように、ＣＣＤカメラからなる撮像装置３０と、表紙２０が正常に配置された状態での画像信号を検査装置本体４０内のＣＰＵ３９に入力する画像撮影信号入力装置３８と、撮像装置３０からの検査画像の取り込みタイミングをＣＰＵ３９に入力するタイミング信号入力装置３７と、表紙ズレや落丁が圧制した場合にそのような折丁が発生したことを報知したり、それを製本ラインから排出したりする警告表示灯あるいは排出装置３６と、検査装置本体４０とを有しており、更に、検査装置本体４０内には、撮像装置３０からの撮像信号を画像処理する画像処理装置３１と、表紙２０と折丁１０’との正常な位置関係の画像情報を記憶する記憶装置３２と、検査画面を表示する表示装置３３と、各種の情報を入力する操作パネル３４と、前記排出装置や警告表示灯に信号を出力する入出力装置３５とが含まれている。

また、検査装置本体４０の操作パネル３４は、図４に示すように、電源ボタン等の各種操作キーが配設されているとともに、撮像装置３０からの映像をリアルタイムで表示したり、表紙が正規位置に配置された状態の映像を呼び出して表示したり、あるいは各種の入出力情報を表示したりする表示装置３３が一体に構成されている。

次に、このように構成されている検査装置の検査動作について詳述する。
先ず、刷本１０に対して正規位置に表紙２０が配置された撮像画像を別途用意し、それを画像撮像信号入力装置３８から検査装置本体４０の記憶装置３２に記憶させる。
このとき、表紙２０が正規位置に配置された折丁を撮像装置３０によって撮影し、その画像情報を検査装置本体４０に取り込むようにしても良い。

次に、オペレータは、そのように取り込まれた画像を表示装置４０に表示しつつ、その表示画像に対する表紙ズレの許容量を設定する。
例えば、図３に示すように、正規位置の画像中心に対するエッジラインの傾き角度θの許容量（ａ）、あるいは画像中心に対するｘ，ｙ方向のズレの許容量（ｂ）を設定する。
また、正規の表紙画像と撮影画像との画像情報そのものの一致度を判定するための相関値を設定する。これは、折丁の最上部に載置された表紙が正規のものであるか否か、あるいはそもそも表紙が載置されているかなど、表紙の落丁、表紙の異種混入を判定するためのものである。

しかしながら、これらθ、ｘ、ｙおよび相関値の４つの検査ファクター全てについて許容量を設定する必要は必ずしも無く、必要な検査情報を適宜選定して設定することもできる。
ただし、表紙のデザインは、模様、文字、写真など多種多様であるため、その特徴点を１つの検査方法だけを用いて検査すると不得手なケースが発生する恐れがある。したがって、これらの検査ファクターを適宜組み合わせることは、そのような特徴点を適切に判断することができて、有益である。
また、通常許容される許容量を予め記憶装置３２にプリセットし、それから適宜選択することで設定することもでき、このような場合は表示装置４０上での表示作業を省略することもできる。例えば、図４に示すように、モードボタン（モード選択ボタン）により、上記の４つの検査ファクターのうちの１つを選択し、選択した当該ファクターでの許容値である２個のプリセット数値をボタン上に呼び出し（表示し）、そのうちの１つのボタンを選択することで、当該検査ファクターでの適当な許容量を設定することができる。これは、後述するズレ許容モードの設定（Ｓ１）により行われる作業となる。他の３つの検査ファクターについても同様にして許容量を設定することができる。

一方、搬送用チェーン５の駆動モータ（図示せず）にはパルスエンコーダが取り付けられており、搬送チェーン５の移動、つまり折丁の移送に同期するパルス信号が出力される。
そこで、表紙２０が載置された折丁１０’が、撮像装置３０の正規位置に到達するタイミングを、該パルス信号を読み取って判断し、正規位置に到達した時点で、撮像装置３０のための照明（図示せず）を点灯してその時点での画像情報を検査装置本体４０に取り込む。
取り込まれた画像情報は、ＣＰＵ３９により、それぞれの検査ファクター毎の判定数値が計算される。計算された該判定数値は、記憶装置３２に予め記憶されていた正規画像情報における数値と比較され、さらにその比較された数値が、予め設定された許容範囲内にあるか否かが判定されて、上記したθ、ｘ、ｙ、相関値の４つの検査ファクターに関する判定結果が導出される。
その判定結果は、表示装置３３に表示されるとともに記憶装置３２に記憶される。

そして、その判定結果が乱丁、落丁あるいは表紙ズレと判定された場合には、図５に示すように、次の折丁（折丁２）が撮像装置３０の位置に移送される前に、折丁（乱丁等と判断された折丁１）を製本ラインから排出するための排出信号が検査装置本体４０から出力され、当該折丁は該出力信号を受信した折丁排出手段（図示せず）により製本ライン外に排出される。

次に、本発明の動作フローを、図６，７に示す動作フロー図を用いて説明する。
先ず、図６に示すように、検査情報の設定を行うが、この作業は、上記した４個の検査ファクターのそれぞれについて、その許容値をどの範囲にするのかについて設定し、登録する作業である。
Ｓ１ ズレ許容モードの設定
これは、表紙ズレの許容度を設定するものであり、例えば、±３ｍｍ以上のズレを検知したときには、それを表紙ズレとする、あるいは、それよりも厳密に、±２ｍｍ以上のズレを検知したときには、それを表紙ズレとするのか、などのように、予め許容する数値範囲をモードとして操作パネル３４上に表示可能とし、該操作パネル上のモード選択操作により、所要の許容度（許容範囲）を選択・設定するものである。
Ｓ２ 設定画像の取り込み
これは、正規の表紙の画像情報を撮像装置３０により記憶装置３２に取り込ませるか、あるいは画像データがすでに用意されている場合には、該画像データを記憶装置３２に直接読み込ませて記憶させるものである。
Ｓ３ 計測範囲設定
これは、表紙のどの部分を検査対象とするのかを設定するものである。
表紙ズレが生ずる場合に正規画像とのズレは、通常、表紙の中央部よりも周囲部で拡大されるので、表紙の周囲部を検査対象とすることが望ましいが、検査対象とした範囲内には文字部や絵画部などの画像情報が存在することが必要である。この検査対象範囲、つまり計測範囲が表示装置３３に拡大表示される。
Ｓ４ 基準座標等の設定
これは、Ｓ３の計測範囲設定作業によって入力されたデータに基づいて、ＣＰＵ３９により、計測範囲における基準画像情報のＸＹ座標や傾き角度θ、相関値が計算され、記憶装置３２に格納されるものである。
Ｓ５ 許容座標等の設定
これは、Ｓ１のズレ許容範囲設定およびＳ３の計測範囲設定作業によって入力されたデータに基づいて、ＣＰＵ３９により、計測範囲における検査画像情報のＸＹ座標や傾き角度θ、相関値の許容値が計算され、それが記憶装置３２に格納されるものである。
Ｓ６ 登録処理
これは、上記作業が終了することにより、それらの作業によって設定された数値が記憶装置３２内に呼び出し可能に登録されるものである。

上記のように検査情報が設定された後、図７の検査フローに示すように検査が行われる。
先ず、検査モードの設定が行われる。（Ｓ１１） これは、前述した検査情報設定において設定したズレ許容モードの選定に相当する作業であり、この作業によって、前記した４つの検査ファクターつまり、ＸＹ座標や傾き角度θ、相関値に関する検査情報設定処理２１が行われ、基準値や許容値が登録される。（Ｓ２１）
次に、綴じ機３の折丁搬送方向上流側の綴じ位置の直近近傍に設けられている撮像装置３０から、折丁の撮像信号が検査装置本体４０に出力されるが（Ｓ１２）、図５に示す基準タイミングで、計測範囲内の画像信号が取り込まれる。（Ｓ１３）
取り込まれた画像信号と記憶装置３０内に登録されている正規画像信号とが対比され、相関値が算出される。あわせて、Ｘ、Ｙ座標や傾き角度θも算出される。（Ｓ１４）
次に、そのように算出された検査ファクターは、順に基準値、許容値と比較される。（Ｓ１５〜１７）
比較された結果、検査モードで設定された許容値を超える数値があった場合は、表紙ズレ、あるいは表紙落丁等と判定され、入出力装置３５によりエラー信号が出力される。（Ｓ１８）

この判定順序は、図７の検査フローに示す相関値、Ｘ，Ｙ座標のズレ、角度の順序にかかわらずいずれの順序で判定しても良いが、これら検査ファクターの組み合わせの中から、いずれかの値が許容値を超えた時点で表紙ズレ、落丁等と判断する。
エラー信号が出力される場合には、排出信号出力処理が行われ（Ｓ１９）、その旨検査装置本体４０の表示装置３３に検査情報として表示されるとともに（Ｓ２０）、排出処理装置が備えられている場合には、対象となった折丁に対する製本ライン外への排出処理が行われる。
エラー信号が出力された場合に、警告表示灯（パトライト）３６の点灯により、エラー状態であることを報知することもできる。

また、上記実施例において、中綴じ機のアーム上に配置される撮像装置３０をＣＣＤラインセンサとし、該ＣＣＤラインセンサを折丁搬送方向に対し直角かつ、検査対象である表紙の印刷面に略平行に配置するとともに、折丁搬送方向に垂直に撮像位置を調整可能に配置するように構成しても良い。
このように構成することで、大きなラインセンサを設ける必要もなく、サイズの異なる表紙に対する計測範囲の設定をより柔軟に行うことができ、該ＣＣＤラインセンサにより取得した撮像画像情報と予め入力された正規の表紙位置の計測範囲内の撮像画像情報とを比較して前記表紙上の印刷画像の傾きを検知することにより、刷本に対する表紙の位置ずれを正確に検出することができる。

また、上記実施例では、中綴じ機を例に説明したが、本発明は、中綴じ機に限ることなく、綴じ作業を伴う他の製本機に対しても適用することが可能である。

このように、本発明によれば、表紙のサイズや種類に応じて、ズレや落丁を幅広く検査することができ、表紙に対する従来の乱丁検査装置が不要になる。また、綴じ機のアームの一部に本発明の撮像装置３０を取り付けると、綴じ作業直前に検査することができるので、綴じ作業直前までの表紙ズレやタレを勘案することができ、綴じ可能な良品のみに綴じ作業を行うことができる。

１ 紙掛け機
２ 表紙掛け機
３ 中綴じ機
４ 裁断機
５ ギャザリングチェーン
１０ 折丁
２０ 表紙
３０ 撮像装置
３２ 記憶装置
３３ 表示装置
３４ 操作パネル
３６ 排出装置、警告表示灯

Claims (4)

1. 予め入力された正規の折丁の撮像画像情報と、検査対象の折丁の撮像画像情報とに基づいて、表紙の大きさと本文の刷本の大きさとが異なる折丁の乱丁を検査する乱丁検査装置であって、
   刷本上に表紙が丁合された状態での折丁の印刷面の一部を撮像する撮像装置が、綴機の綴じ位置近傍の折丁搬送方向上流側に設けられ、刷本上に表紙が丁合された折丁を検査対象として前記撮像装置で撮像した撮像画像情報に基づいて、前記綴機による綴じ作業の開始前に前記折丁の乱丁を検査することを特徴とする乱丁検査装置。
2. 請求項１において、前記撮像装置はＣＣＤラインセンサであって、該ＣＣＤラインセンサを折丁搬送方向に対し直角かつ、検査対象である表紙の印刷面に略平行に配置するとともに、折丁搬送方向に垂直に撮像位置を調整可能に配置することを特徴とする乱丁検査装置。
3. 請求項１または２において、前記乱丁検査装置は、予め入力された正規の表紙位置の撮像画像情報と検査対象である表紙の印刷画像の撮像画像情報とを比較することによって、それら撮像画像情報間の画像相関値、画像傾き角度および画像中心座標位置変位をそれぞれ検出値として検出し、それら検出値を組み合わせることにより折丁の乱丁を検査することを特徴とする乱丁検査装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１における乱丁検査装置を備えるとともに前記綴機の下流側に折丁排出機構を設け、前記乱丁検査装置の検査結果によって乱丁として判断された折丁を、前記折丁排出機構によって製本ラインから排出することを特徴とする製本装置。

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