JPH0230069B2

JPH0230069B2 -

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Publication number: JPH0230069B2
Application number: JP56104548A
Authority: JP
Inventors: Aaru Ueianto Ronarudo
Original assignee: OOTOMEITETSUDO PATSUKEEJINGU SHISUTEMUZU Inc
Current assignee: OOTOMEITETSUDO PATSUKEEJINGU SHISUTEMUZU Inc
Priority date: 1981-04-27
Filing date: 1981-07-06
Publication date: 1990-07-04
Also published as: JPS57180554A; EP0063659A1; DE3175376D1; US4392056A; CA1171154A; ATE22428T1; EP0063659B1

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は、輻射検知器に関するもので、特に、
本発明に関する検知器は、検知器と関連して移動
するウエブのような物品上の照合印の存在を感知
し、物品を制御し、又は物品になされるか若しく
は物品でなされる機能をさらに制御するものであ
る。

背景技術位置を整合する照合印を有する、移動する物を
走査する際に有用な輻射検知器は、技術的に知ら
れている。典型的には、このような検知器は、可
視的な輻射感知用検知器を使つており、その輻射
感知用検知器は、物を走査してその物に付された
可視的マーク又はその物の一部を形成する可視的
マークの存在を調べる。照合印又はマークが検知
されると、走査されている物が検出器に関して特
定の位置に位置していることがわかる。この情報
により、検知器によつて生じた制御信号に応じ
て、物の移動制御、使用等を調整することが可能
になる。

ここで開示される検知器の使用のためのマーキ
ングの発案は、ハーシエイ・ラーナー（Hershey
Lerner）及びバーナード・ラーナー（Barnard
Lerner）による、名称が”連続的なウエブの位
置合わせ”である共同特許出願中の米国出願番号
第166500号に開示されている。この出願は参照の
ためにここに掲げられている。このような発案の
１つは、制御用照合印をウエブに付すために、レ
ーザ染料を利用している。レーザ染料に適切な波
長で高強度の電磁放射を当てると、赤外スペクト
ルに波長がシフトされた不可視な輻射が放射され
る。他の発案は、TH−40（商標名）のサンド
ス・ケミカルズによつて市販された化学製品が利
用されている。サンドスのTH−40で作られた照
参印インクは、普通の不可視なマークを形成す
る。そのマークは、適切なスペクトルの入射輻射
にさらされると、波長がシフトされた電磁輻射を
放射する。上述の特許出願に開示された装置は、
照合印及び検知器を利用して、移動するウエブへ
の操作及びその使用を制御するものである。照合
印が所定の波長の電磁エネルギで照射されると、
その照合印は波長がシフトされた電磁輻射を放射
する。その電磁輻射は、制御信号を発生させるた
めに検知され、使用され得る。

ウエブの製造中又はウエブ使用中に、プラスチ
ツク製の材料の連続したストリツプが、印刷を
し、密封をし、刻み目を付け、ポケツトを満し、
又はウエブについて若しくはウエブで他の操作を
おこなう装置に関連して移動する。このようにす
るには、作業場でウエブの正確な位置付け又は位
置合わせすることが必要である。許容量から生ず
る累積的エラー及びウエブの伸びのために、ウエ
ブ上に繰り返してプリントされた照合印を使用し
て、ウエブは各作業場ごとに繰り返して整合さ
れ、操作が完了するごとに検知される。この照合
印は、ある最低の強度で、照合印から放射される
輻射の存在を検知することによつて感知される。

ウエブを使用したマーキングの発案は、マーク
又は照合印が多重色で付されたとき、又は素地が
変化したときに問題が生じる。例えば、包装技術
において使用されるプラスチツク製ウエブは、し
ばしばカラフルなデザインや連字活字といつたも
のの領域を含んでいる。これらの領域は、いろい
ろなウエブに対して異なるものである。変化する
素地上の位置表示マークを検知することは、ウエ
ブから反射された輌射の可変性のために問題が生
じる。輻射の強度にのみ応答する検知器である
と、マークが、光を異なる程度で反射する異なる
素地に付されたときに誤りが生じる。例えば、絶
対強度レベルの輻射検知器では、マーキングがな
く明るく色付けされた素地といつた良い反射体か
らと、暗色の素地上で螢光する制御マークからと
同じ出力信号を発生する。従つて、その検知器
は、不適当な場所で誤つて制御を始めるかもしれ
ない。

従来技術の輻射検知器のもつ問題は、制御マー
クからの輻射と、ウエブからの反射輻射と、又は
検知器の付近の周辺輻射などとの区別をつけるこ
とができないことから生じる。その検知器は、制
御マークが狭い範囲の輻射のみを放射するとして
も、波長が変化する広い範囲の入射電磁輻射に応
答するかもしれない。例えば、上述した参照の特
許出願に開示されたマークは、単に、広い範囲で
はない、特定の範囲の波長の波長シフトを生じさ
せるものである。しかし、前述の出願に開示され
た検知器が、他の波長に応答するフオトダイオー
ドを利用しているので、マークから放射された、
波長シフトを受けた光でなく、反射された光で、
検知器が起動する可能性を回避するように注意を
はらわなければならない。

発明の開示本発明は、マークが、変化する素地上にあつた
としても、移動する物品の上にあるマークの存在
を信頼性よく感知する検知器を備えることで、従
来技術の検知装置におこりうる不正確さを克服で
きる。特に、本発明は、マークと反射する素地と
を区別して、従来技術の検知器の無能さによつて
生じた誤つた制御信号、及び移動する物品の誤つ
た位置合せが生じることを減少させるものであ
る。

本発明に従うと、本検知器は、絶対的な入射輻
射のレベルではなく輻射強度における急激な変化
に応答するものである。輻射の波長の特定の範囲
を除いてすべてを波するために、フイルタが、
移動する品物と検知器の間に挿入される。マーキ
ングが特定の狭い波長の輻射を再放射するように
選択されているので、フイルタに品物の付近の周
辺全体の輻射ではなく狭い範囲の輻射に主に応答
させることによつて、フイルタは検知器の感度を
強める。

本発明を好適に実施する際に、本発明は、ウエ
ブの移動経路の近くに取り付けられた、輻射応答
エレメントを含む。ウエブ上のマークが輻射応答
エレメントを通過するときに、そのマークに波長
シフトした輻射を放射させるために、所定の波長
の電磁輻射源が、経路に密接して取り付けられ
る。

波長シフトされた輻射を伝え、他のすべての光
の波長を減衰させるフイルタが、ウエブと輻射エ
レメントの間に挿入される。そのエレメントに接
続された電気回路は、波長がシフトされた波長の
輻射強度における急激な変化だけに応答して制御
出力信号を発生する。出力信号の発生は、制御マ
ークの先端が検知されたことを示し、ウエブの動
きと組立て又は他の処理機能とを整合するために
使用され得る。

電気回路は、輻射応答エレメントと接続する第
１入力及びエネルギ貯蔵デバイスを通過して微分
増幅器出力に接続された第２フイードバツク入力
を有する微分増幅器を含んでいる。フイードバツ
ク入力をおこなうことで、第２入力は、第１入力
のゆるやかな変化又は一定レベルに対して、第１
入力を追尾する。このフイードバツク回路のため
に、微分増幅器からの出力は、輻射応答エレメン
トからの入力における急激な変化に応答し、変化
するのみである。微分増幅器の出力は、輻射強度
における変化が急激で、且つある程度の大きさを
有するものを検出できるように、使用者が検出器
を調整させられる回路に接続されている。この特
徴は、ウエブの素地によつて起動する誤つた検知
に対して、防護手段となつている。なぜならば、
ウエブ素地における変化によつて生じた輻射強度
における変化は、典型的には、回路が一度調節さ
れると微分増幅器の出力を発生させるのに十分な
ほど大きくはないからである。つまり、検知器
は、ウエブによつて反射された周囲又は入射輻射
の一定の、又はゆつくりと変化する基本レベル強
度を無視する。その結果、波長をシフトするマー
クから区別されるウエブ上の単なるパターンの変
化は、全強度のレベルが、相対的に高い基本レベ
ルの強度（いろいろに変つて反射するウエブ上
の、波長をシフトするマークからの応答をトリガ
ーするのに十分に高い強度）によつて大きく生成
されるにもかかわらず、検知器による応答をトリ
ガーするための、反射された輻射の強度における
十分な増加を生成することはない。

増幅器のフイードバツク入力を使うことで、温
度変化によつて生じた検知動作における問題もま
た避られる。絶対値感知器を使用した検出器は、
検知器をトリガーするために必要な入射輻射にお
ける変化が非常に小さくなるので、動作特性に変
化を生ずるかもしれない。この変化が生じると、
ウエブの素地における変化によつて生じた問題は
悪化する。本発明のフイードバツク回路によつ
て、検知器の感度が温度と共に変化することが避
られる。なぜならば、検知器の応答はフイードバ
ツクの信号において急激な変化を必要とするが、
回路の温度変化と共に、増幅器へのフイードバツ
ク信号における変化は、ゆるやかになるからであ
る。

微分増幅器に加えて、波形成形増幅器が、その
回路に含まれている。その波形成形増幅器は、ウ
エブ上のマークの存在に応じて生成される、よく
形成された矩形波出力信号を生ずる。この矩形波
出力の持続時間は、特別ウエブ制御装置に対して
特に適合する信号を与えるために制御され得る。

従つて、本発明の１つの目的が、移動するウエ
ブに付されたマーキングによつて生じた輻射強度
における変化を感知する検知器を提供することで
あるとわかるであろう。検知器によつて、絶対的
強度レベルではなく光の強度における変化だけに
応答することによつてウエブの付整合が避られ
る。本発明を実施すると、正確なウエブの整合
は、ウエブの不整合によつて生じる時間及び材料
における浪費を避るための、単純で信頼性のある
方法で成し遂げられる。本発明の他の特徴及び目
的は、以下の本発明の好適実施例の詳細な記載で
より明らかになるだろう。

好適実施例第１図に、ウエブにそつたマーキングの存在を
検知するための好適な検知器ユニツト１０が図示
されている。このユニツトは、検知器取り付けプ
レート１４によつて移動するウエブ１２の近くに
取り付けられている。ウエブ１２は、適当な駆動
源（図示されていない）によつて検知器の下へと
動かされる。ウエブガイド１６が検知器１０の下
に位置し、適切な支持体１８によつてそれに取り
付けられている。このガイド１６によつて、ウエ
ブは、検知器がウエブ上のマーク２０の存在を感
知できるほど十分近くの距離で検知器の下を通過
することができる。ユニツト１０の内側に取り付
けられた制御回路３０は、マーク２０が検知器を
通りすぎて移動するときに、移動するウエブにな
される組立て又は製造処理を制御する信号を生ず
る。

マーク２０として使用に適したいくつかの材料
は、ハロルド・ウエイツ（Harold Waitz）とハ
ーシエイ・ラーナーによる名称が“プラスチツク
製ウエブ又はシート物品のための、移動しない制
御照合印”である共同特許出願中の米国特許出願
第166499号（1980年７月７日出願）に開示されて
いる。この出願は参照のためにここに掲げられて
いる。１つの材料は、KODAK I.R.125、つまり
明るいニス展色剤が混ぜられたレーザ染料から成
るものである。この材料で印刷されたマークが、
約7950Åの入射輻射にさらされると約9400Åの、
波長シフトされた不可視な電磁輻射を放射する。
他の材料は、商標名TH−40でサンドズ・ケミカ
ル・カンパニーによつて市販された螢光インク混
合物から成るものである。適切なニスが混ぜられ
ると、TH−40は透明となり、約3600Åの紫外線
輻射に照らされたときには、約4500Åの可視光の
輻射を放射する。

電磁輻射の２つの発生源３２，３４、たとえ
ば、赤外又は紫外輻射が、検知器ユニツト１０の
内側に取り付けられている。これら発生源の間
に、ウエブ１２がウエブガイド１６全体にわたつ
て通過するとき、ウエブ１２上のマーク２０の存
在を感知するフオトダイオード３６が取り付けら
れている。動作中では、発生源３２，３４は、約
7950Åの赤外輻射又は約3660Åの紫外光のような
輻射を、フオトダイオード３６の直下のウエブの
領域に集中する。入射輻射がマーク２０に衝突す
ると、波長シフトされた出力がマークから放射さ
れる。

ウエブ１２とフオトダイオード３６の間に、マ
ークによつて放射された、波長シフトされた輻射
以外の波長の電磁輻射を波するためのフイルタ
ー３８が挿入されている。フイルター３８は、マ
ークによつて放射された、波長シフトされた輻射
以外の波長の、周辺輻射、ウエブでの反射輻射又
は入射輻射を、検知器に到達しないようにするこ
とによつて感度を上げるものである。マーク検知
は、ウエブとフオトダイオード３６の間の距離が
最適になるようウエブガイド支持体１８を調整可
能に構成することによつて強化される。

ウエブのマークの存在に応答して制御電圧を発
生するための典型的な回路３０が、印刷された回
路板１１０上の検知器ユニツト１０の内側に取り
付けてあるのが示されている。回路３０は、検知
器ユニツト１０内のフオトダイオード３６に電気
的に接続されている。三つの増幅器１１２，１１
４，１１６は、フリツプフロツプ１２０への出力
１１８を発生させるために、マーク２０からの電
磁輻射の強度における変化と共にフオトダイオー
ド抵抗における変化に応答する。この出力が高く
なると、マーク２０の先端４０（第１図）が検知
器の下を通過したことを示す。

マークからの輻射が、強度を増しながらフオト
ダイオード３６に当ると、ダイオードの抵抗は減
少する。ダイオード３６のアノードは、１メグオ
ームの抵抗器を通つて電圧デイバイダ１２２に接
続される。抵抗が、輻射の強度の増加によつて減
少すると、１メグオームの抵抗器を通過した電流
は、大電圧が第１増幅器１１２への非変換（＋）
入力で現れて、増加する。この増幅器１１２は、
演算増幅器、すなわちLM324opアンプである適
切な増幅器のようなものである。第３図に示され
た他の演算増幅器もまた、LM324opアンプから
成つてもよい。

第１演算増幅器１１２からの出力１２４が、第
２演算増幅器１１４に接続され、更に、第３増幅
器１１６を含むフイードネツトワーク１２６を通
過して第１演算増幅器１１２の変換入力に接続さ
れている。第２演算増幅器１１４は、参照入力及
び出力１２４に接続された非変換入力を含んでい
る。非変換入力信号が変換入力での参照信号より
も大きいときには、第２演算増幅器１１４からの
出力１１８は、高くなる。この出力１１８はフリ
ツプフロツプ１２０に接続されている。そのフリ
ツプフロツプ１２０は、第２演算増幅器１１４か
らの不規則形出力を、一定の高さ及びパルス幅の
よく形成された出力１２５に形成するのに役立
つ。この出力１２５のパルス幅は、出力増幅器１
２９を通つてフリツプフロツプ１２０のピン４に
接続されたRCネツトワーク１２８によつて決定
される。

動作中に、フオトダイオード３６の抵抗が、輻
射強度の増加に応答して降下するときに、出力１
１８は高くなり、フリツプフロツプからの、よく
形成された出力電圧が発生する。その電圧は、制
御の目的に対して使用可能である。RCネツトワ
ーク１２８がフリツプフロツプピン＃１での高い
出力に応答して帯電するときに、1μFのコンデン
サーは、リセツト信号がピン４で現れるまで帯電
する。RCネツトワーク１２８の抵抗、コンデン
サーを変えることで、フリツプフロツプの“on”
時間は最適化され得る。

回路は、特に、波長をシフトするマークによつ
て生じた輻射レベルにおける変化を感知するこ
と、並びに、これら変化をマークが付された素地
ウエブ材料の形及び色によるバツクグランド光の
強度から区別することに適している。明るく色付
けされた、又は透明なウエブは、暗く色付けされ
たウエブよりも、光のより高い周囲又はバツクグ
ランドレベルを発生するので、暗い色の素地上の
マークは、マークはないが明るい素地のウエブ領
域よりも劣つた強度の輻射を与えるかもしれな
い。このため、回路は単に絶対強度レベルではな
く、強度における変化を感知しなければならな
い。フイードバツクネツトワーク１２６によつ
て、このようなことがおこなえる。

フイードバツクネツトワーク１２６は、負のフ
イードバツクを増幅器１１２に与え、感知された
輻射強度におけるゆるやかな変化への増幅器の応
答を最少化するが、増幅器１１２が依然として所
定の強度のレベルでの感知された輻射における急
激な変化に感知できるようにする。好適なフイー
ドバツクネツトワーク１２６は、２つの並列結合
のダイオード、抵抗回路１３０，１３２，10uコ
ンデンサー１３６及び増幅器１１６から成つてい
る。

第１増幅器１１２からの出力が、周辺輻射レベ
ルにおける変化を感知するためにゆるやかに増加
するとき、コンデンサ１３６は、順バイアスがか
けられたダイオード１３３、及び１メグオーム抵
抗器１３４を含む回路１３０を介して帯電する。
コンデンサ１３６が帯電すると、コンデンサにか
かつた電圧は増加する。この電圧レベルは第３増
幅器１１６の非変換入力に接続される。この第３
増幅器の出力は、第１増幅器１１２の変換入力に
伝えられる。

コンデンサ１３６はゆつくりと帯電するので、
第１増幅器の変換入力へのフイードバツク入力も
また、第１増幅器への非変換入力を追尾して、ゆ
つくりと帯電する第１増幅器からの出力が、その
２つの入力間の値の差であるので、第２増幅器１
１４に伝えられた信号１２４は、感知された輻射
レベルにおける比較的にゆるやかな増加に応答
し、一定又は比較的一定に近ずく。

感知された輻射レベルが徐々に減少するとき
に、増幅器１１２などからの出力は、減少する傾
向がある。出力１２４の電圧レベルにおける減少
によつて、コンデンサー１３６は、回路１３２を
通つて放電が可能となる。その回路１３２は、ダ
イオード１３３と反対の極となつているダイオー
ド１３７、コンデンサー１３６と出力ライン１２
４の間に接続された330オームの抵抗を含んでい
る。コンデンサー１３６は、出力１２４の電圧レ
ベルに依存する割合で徐々に放電する。結局、増
幅器１１６への入力信号レベルは減少し、増幅器
１１６からの減少した出力は、増幅器１１２から
の出力信号レベルを増加させる傾向がある。

マークの先端４０が検知器を通過することによ
つて、第１増幅器１１２からの出力が鋭く、急に
上昇すると、大信号が第２増幅器１１４への非変
換入力に現れる。その信号は、フリツプフロツプ
１２０からの出力をトリガーする。急激に増加し
た電圧レベルが、出力１２４に現れると、フイー
ドバツクネツトワークのコンデンサ１３６は、フ
イードバツク増幅器１１６への入力を非常に変化
させるために、抵抗器１３４を通つて十分な帯電
をおこなえない。第１増幅器の変換入力は、フリ
ツプフロツプが自らの制御出力を発生させるま
で、目立つほど変化しない。上述から、回路１１
０が輻射強度における急激な増加を感知するが、
感知された輻射強度におけるゆるやかな変化には
感知しないことは明らかである。

検知器ユニツト１０の近傍における温度変化
は、周辺の光における変化に応じて又はウエブの
反射率に応じて増幅器１１２の出力に影響を与え
る。温度が上昇すると、ダイオード３６の伝導率
は、典型的にゆつくりした速度で増加する。フイ
ードバツク１２６が、ダイオード電流におけるこ
の変化に応答することで、第１増幅器の変換入力
での信号は、その非変換（＋）入力でのゆるやか
に（温度と共に）変化する信号を追尾する。電流
におけるこのゆるやかな増加は、フリツプフロツ
プ１２０をトリガーする、第２増幅器１１４への
非変換入力での信号を発生させるために必要な電
流レベルにおける急激な変化の大きさを減少させ
ることはない。従つて、温度が上昇しても、検知
器は、波長をシフトするマークから生ずる強度よ
りも多少小さな光の強度における変化でも応答す
ることはない。

第１増幅器１１２からの出力信号１２４は、第
２増幅器１１４への非変換入力に到達する前に可
変抵抗器１３８を通過する。セツトアツプしてい
る間、この可変抵抗器１３８のセツトを調節する
ことで、使用者は検知器の動作又は感度を最適化
できる。

検知器をセツトアツプしている間、可変抵抗器
１３８を調節することで、検知器の出力は、マー
ク２０からの、波長シフトされた輻射における急
激な変化に確実に応答するが、ウエブ１２からの
反射光における急激ではあるがより小さい変化に
は応答しない。可変抵抗器のセツテイングは、第
２増幅器１１４が素地のウエブパターンの変化に
よつて生じた、急激ではあるがより小さい変化に
ではなく、ダイオード３６を通過する電流におけ
る急激でいくぶん大きな変化にのみ応答する。

フイードバツクの抵抗１４０が第２増幅器にヒ
ステリシス作用を与えて、増幅器がオンとオフの
間をふらつくことを妨げる。結局、第１増幅器の
出力１２４は、この第２増幅器１１４への変換入
力に、電圧デイバイダ１２２によつて与えられる
6Vに非常に近づく。

マーク終端４２（第１図）が、フオトダイオー
ド３６の下を通過するときに、コンデンサー１３
６は、第２ダイオード１３２、すなわち抵抗回路
内の330オームの抵抗器を通つて放電する。この
コンデンサーの放電によつて、回路３０は、検知
器ユニツト１０の下を通過する次のマークの先端
４０を検知できる。

本発明の好適実施例が詳細に開示されてきた
が、特許請求の範囲に記載された本発明の思想又
は範囲から逸脱することなく、いろいろな変化が
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、制御マークを含む、移動するウエブ
の組立て、使用を制御するための検知器の斜視図
である。第２図は、第１図で示された検知器の正
面部分断面図である。第３図は、制御マークが感
知されたときに、制御出力を発生する検知器回路
の略示図である。主要付号、１１……検知器ユニツト、１２……
ウエブ、１４……プレート、１６……ウエブガイ
ド、１８……支持体、２０……マーク、３０……
制御回路、３２，３４……発生源、３６……フオ
トダイオード、３８……フイルタ、１１０……回
路板、１１２，１１４，１１６……増幅器、１２
０……フリツプフロツプ、１２２……電圧デイバ
イダ、１２４……出力、１２６……フイードバツ
クネツトワーク、１２８……RCネツトワーク、
１２９……出力増幅器、１３０，１３２……抵抗
回路、１３３，１３７……ダイオード、１３４…
…抵抗、１３６……コンデンサ、１３８……可変
抵抗器、１４０……フイードバツク抵抗。

Claims

【特許請求の範囲】１輻射強度を感知するための輻射応答手段を有
し、当該装置に対して相対的に移動する物品上の
マークの存在を感知する検知装置であつて、 (a) 前記マークに照射すると、波長シフトした輻
射を放出する波長の輻射を、前記相対的に移動
する物品に連続的に照射する手段３２，３４
と、 (b) 波長シフトした輻射と同じ波長の輻射以外の
輻射を減衰させるために、前記物品と前記輻射
応答手段の間に挿入されるフイルタ手段３８
と、 (c) 連続的な照射の中を通過する物品上のマーク
の端によつて生じ、前記輻射応答手段によつて
感知される、波長シフトした輻射の強度におけ
る急激な変化にのみ応答して制御出力を発生さ
せる、前記輻射応答手段に接続された回路３０
と、から成り、前記回路が、前記輻射応答手段に結合した第１入力（＋）、
及びフイードバツク信号を受信する第２入力
（−）を有する差動動作を行うレベル検知手段１
１２と、その第２入力（−）と検知手段１１２の出力１
２４との間に結合されたフイードバツクネツトワ
ーク１２６と、前記レベル検知手段における変化を検知し、物
品の制御を開始するための制御信号を与える手段
１１４，１２０と、とから成るところのマークの存在を感知する検知
装置。２特許請求の範囲第１項に記載された検出装置
であつて、検知手段の第２入力と検知手段出力との間のフ
イードバツク結合は電圧貯蔵デバイスを含み、こ
のデバイスにより前記第２入力での電圧が前記第
１入力の電圧を追尾し、第１入力の電圧における
変化をゆるやかに変化させる、ところの検知装置。３特許請求の範囲第１、又は第２項に記載され
た検知装置であつて、前記輻射応答手段が、赤外線の範囲外の輻射波
長だけを感知する、ところの検知装置。４特許請求の範囲第１、又は第２項に記載され
た検知装置であつて、前記輻射応答手段が、可視光の範囲外の輻射波
長だけを感知する、ところの検知装置。