JPH0516337A - 印刷物の光学式マーク検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 正反射光の受光を少くし、マークの濃淡によ
るマーク位置検出誤差を少くする。 【構成】 走行している被測定物への光の投光軸と、こ
の光のマークからの反射光の受光軸を近接させて配置す
ると共に、この投光軸と受光軸を被測定物に対して所定
範囲の角度傾斜させる。また、被測定物が透明なとき
は、被測定物の反光源側に再帰性反射板を設け、投光軸
と受光軸を近傍させこの両軸を被測定物に対して所定範
囲の角度で傾斜させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は走行しているウェブなど
に印刷されたマークに光を投光してその反射光を検出す
る光学式マーク検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】多色刷の印刷をする場合、各色ごとにそ
の色のマークをしるしておき、その色のマークを基準に
その色を印刷する版胴を制御して色ずれの発生を防止す
る制御が行なわれる。

【０００３】図７は非透明なウェブに印刷されたマーク
を検出する光学系を示す図である。光源１の投光軸６を
ウェブ２に対し垂直とし、投光レンズ４で集光して投光
する。ウェブ２は紙面に垂直方向に走行しているものと
する（以下の図面における走行方向も同じ）。受光軸７
をウェブ２に対し所定角傾斜させ、受光レンズ５で集光
した反射光をフォトダイオードやフォトトランジスタ等
の受光素子３で受光し、マークを検出する。

【０００４】このように受光軸７をウェブ２に対して所
定角度傾斜させるのは、投光の正反射光を避け、拡散反
射光を受光するためである。紙などの場合、拡散反射光
の方がマークを識別しやすいからである。なお、図７に
おいて、受光軸７をウェブ２に対して垂直とし、投光軸
６をウェブ２に対して傾斜させて配置してもよい。

【０００５】図８は、図７を具体化した装置で、光ファ
イバーを用いて投光と受光を行うようにしたものであ
る。

【０００６】図９はフィルムなどの透明なウェブ２のマ
ーク検出光学系を示す。透明なウェブ２の場合は、光源
１と受光素子３とを対向させ、両者の間にウェブ２を配
置してマークによる透過光量の変化を検出する。

【０００７】図10は反射板８を用いた透明ウェブ２のマ
ーク検出光学系を示す。光源１よりの光はウェブ２を透
過し、反射板８で正反射され受光素子３に受光される。
投光軸６と受光軸７は線対称となっている。

【０００８】図11は図10を具体化した装置で、光ファイ
バーを用いて投光と受光を行うようにしたものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】多色刷り印刷の場合、
黄、赤、青、黒の４色がよく用いられる。この場合、黄
などは淡い色となり、淡い色のマークは光の吸収が少な
いため、非透明ウェブ２の場合、マーク部分での反射光
とウェブ表面からの反射光との光量差が少なくマークの
検出が困難となる。また透明ウェブ２の場合はマーク部
分の透過光とウェブ部の透過光との光量差が少なく、マ
ークの検出が困難となる。

【００１０】表面反射光には拡散反射光成分と正反射光
成分があり、光沢のある表面ほど正反射光成分が多くな
る。ウェブ２が非透明な、例えば紙の場合、正反射光成
分は光量が多いが、ウェブ２が走行中波うつと正反射光
が入射したりしなくなったりする。このため光量の変動
が大きく、マークの検出には適当でないので、図７，図
８に示すように、反射光によりウェブ２にしるされたマ
ークを検出する場合、マークからの正反射光の影響を受
けることなく、ウェブ表面からの拡散反射光のみを受光
するよう受光軸７をウェブ２に対して傾斜させて配置す
る。

【００１１】しかし、マーク検出器からウェブ２までの
距離が変動したとき、すなわちパスラインが変動した時
や、ウェブ２が波を打ったときは、受光素子３に入射す
る光の角度が変わり、マークからの正反射光を受光した
り、ウェブ表面からの拡散反射光を受光できなくなった
りして受光素子３の出力信号が不安定となる。

【００１２】図12は図７に示す光学系においてウェブ２
が波打ち、受光素子３が正反射光を受光した状態を示
す。このとき強い光量となり、ウェブ２の波打ちによる
受光素子３の出力変動が激しい。

【００１３】また、ウェブ表面からの反射光量とマーク
部分からの反射光量の差を大きくするためには、受光レ
ンズ５、受光素子３、光ファイバーなどの導光体で構成
される受光器の視野面積に対するマークの占める面積を
極力大きくする必要がある。すなわち、視野面積はマー
ク面積より小さい方がよい。

【００１４】ところで、走行するウェブ２にしるされた
マークを検出する場合、マークが受光器の視野に到達す
ると受光器の出力信号が変化しはじめ、マークが全視野
に入ったとき、最大となる。この出力信号が所定の値
（しきい値電圧）以上になったとき、マーク位置として
検出する。

【００１５】図５はマーク検出時の受光素子３の時間に
対する出力電圧を示す図である。（ａ）は受光器の視野
が広い場合を示し、（ｂ）は視野が狭い場合を示す。マ
ークの濃淡によって出力信号の最大値が異なる。つまり
ウェブ２の走行速度が一定であってもマークの濃度の濃
いものはしきい値に早く達し、淡いものは遅く達する。
このためマークの淡いものは、マークを検出する時間が
遅くなり、マーク位置検出に誤差を生じる。（ｂ）に示
すように受光器の視野を狭くすれば、濃いマークと淡い
マークとの検出時間の差は少なくなり、マーク位置の検
出精度が向上する。

【００１６】投光軸６に対し受光軸７を傾斜させて配置
した場合、この交点が検出位置となる。図13は図７に示
す光学系のウエブのパスライン変動に対する検出範囲を
示したもので、検出範囲を広くするためにはレンズ４，
５で光束をあまり絞らない方がよい。しかし、前述のよ
うにマーク位置の検出精度を上げるためには光束を絞り
視野を狭くしなければならない。このように従来の方法
は、検出範囲を広くしようとすれば、マーク位置の検出
精度が悪くなり、マーク位置の検出精度を上げようとす
ると検出範囲が狭くなるという二律背反的性格を有す
る。

【００１７】光を透過する（又は透明な）ウェブ２にし
るされたマークを検出する場合、図９に示したように光
源１、投光レンズ４および光ファイバーなどの導光体で
構成される投光器と受光器を対向して配置し、透過光量
からマークを検出する。このような方式では、図７、図
８に示した非透過ウェブ２を検出する装置と共用するこ
とができない。

【００１８】図10，図11に示す正反射光を受光する方法
の場合も、パスラインの変動やウェブ２の波打ちで正反
射光を受光したり、拡散反射光を受光したりして受光素
子３の出力信号が不安定になったり、マークの濃淡によ
る位置検出精度の低下も発生する。また、反射板８の取
付角度の調整も必要となる。

【００１９】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
もので、パスラインの変動やウェブの波打ちに対して出
力変動が少く、マークの濃淡によるマーク位置検出誤差
の少い光学式マーク検出器を提供することを目的とす
る。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、走行している被測定物にしるされたマークに光を投
光しマークからの反射光を検出する印刷物の光学式マー
ク検出器において、光の投光軸と前記マークからの反射
光の受光軸を近接して配置すると共にこの投光軸および
受光軸を前記被測定物に対し所定範囲の角度傾斜するよ
うにしたものである。

【００２１】また、走行している透明の被測定物にしる
されたマークに光を投光し、この被測定物を透過した透
過光から前記マークを検出する印刷物の光学式マーク検
出器において、光の投光軸と受光軸を近接して配置し、
前記被測定物の反光源側に投光軸にほぼ添った反射光を
送出する再帰性反射板を設け、前記投光軸と受光軸を前
記被測定物に対し所定範囲の角度傾斜するようにしたも
のである。

【００２２】また、中心に受光用オプティカルファイバ
ーを配置し、その周囲に投光用オプティカルファイバー
を配置した同軸型オプティカルファイバーを用いて投光
および受光するようにしたものである。

【００２３】

【作用】図１に示すように投光軸６と受光軸７を近接
し、そのなす角度をできるだけ小さくし、走行している
被測定物２に対して所定角度の範囲で傾斜させて配置す
る。このように接近することで投光および受光レンズ９
は共用となる。また、このように所定角度の範囲で傾斜
させることにより、受光素子３は拡散反射光のみ受光す
ることができる。また図12に示すように被測定物２が波
打っても、かなり大きな波打ちとならない限り、正反射
光が受光素子３に入力することはない。

【００２４】また、投光軸６と受光軸７のなす角度が小
さい程、両者の光束が交差する範囲が各光軸上長くな
る。このため、光束を絞って受光視野を狭くしても、被
測定物２からマーク検出器までの取付距離の許容範囲を
大きくすることができ、マークの濃淡の影響が少なく、
マーク位置検出精度を向上することができる。

【００２５】また、被測定物が透明な場合も投光軸と受
光軸を近接させ、被測定物に対して所定範囲の角度で傾
斜させて配置し、被測定物の反光源側に投光軸にほぼ添
った反射光を送出する再帰性反射板を設けてあるので、
被測定物表面で反射した正反射光は受光せず、光束を絞
って受光器の視野を狭くすることができるので、マーク
の濃淡の影響を少なくし、マーク位置検出精度を向上す
ることができる。また、パスラインが変動しても、被測
定物が波打っても、正反射光が受光される可能性は少な
い。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図２は本発明の第１実施例の構成を説明する図、
図３は具体的構成例を示す図である。第１実施例は非透
明なウェブを対象とする。

【００２７】図２において、光源１よりの光の投光軸６
と、受光素子３への受光軸７をできるだけ近接するため
同軸型光ファイバー10を用いる。同軸型光ファイバー10
は、断面図を（ｂ）に示すように、受光用ファイバー11
を中心に配置し、その周囲に６本の投光用ファイバー12
を配置する。同軸型光ファイバー10の先端には投受光レ
ンズ９を配置し投光と受光を集光する。ウェブ２と同軸
型光ファイバー10の傾斜角θは50度〜80度、ウエブの表
面が粗い場合には好ましくは50度〜70度ぐらいがよい。

【００２８】図３は同軸型光ファイバー10の具体的構成
を示し、（ａ）が全体を示し、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）
が各部の断面図を示す。Ａ断面に示すように受光用ファ
イバー11を中心に、Ｂ断面に示すように投光用ファイバ
ー12をその周囲に６本設け、ターミナル13で両者を一体
にし、Ｃ断面に示すように同軸型光ファイバー10を構成
する。

【００２９】次に動作について説明する。投光用光ファ
イバー12からウェブ２に照射された光のうち、出射角方
向に反射される光のみ受光するため、正反射光を受光す
ることなく、拡散反射光のみを中心部の受光用光ファイ
バー11を介して受光素子３で受光する。

【００３０】図４はウェブ２が大きく波打って投光軸６
に直角になった状態を示す。このように大きく波打っこ
とはまれであり、かつ、このように大きく波打てば印刷
そのものができなくなるので、通常このような大きな波
打ちを押えるよう制御されており、このような場合は発
生しないと考えてよい。

【００３１】図５は先に説明したように、受光素子３の
出力電圧Ｖと受光時間ｔとの関係を示す。濃いマークに
対しては出力電圧は大きく淡いマークに対しては小さ
い。また、投受光レンズ９により光束を絞り受光器の視
野を狭くすると出力電圧の立ち上りが早くなる。

【００３２】（ａ）は投受光レンズ９の光束が余りしぼ
られておらず受光器の視野が広い場合であり、（ｂ）は
光束をしぼり、視野を小さくした場合である。（ａ）に
示すように視野が広いと、マークを検出したと判定する
受光素子３の出力電圧のしきい値に達するまでの時間が
長くなり、かつ濃いマークと淡いマークとのしきい値電
圧に達するまでの時間差つまり、マークの濃淡によるマ
ーク位置検出誤差が大きくなる。

【００３３】（ｂ）は投受光レンズ９からの光束をしぼ
り視野を狭くした場合を示し、受光素子３の出力電圧の
立ち上りは早くなり、このためマークの濃淡によるマー
ク位置の検出誤差は小さくなる。本実施例は投光軸６と
受光軸７がほぼ同一軸上にあるため、投受光レンズ９へ
出入りする光を絞ることにより、マークの濃淡によるマ
ーク位置の検出誤差を小さくすることができると共に焦
点深度が深くなるので図13に示すようにウェブのパスラ
インが変動してもスポットの大きさの変化が小さい。ま
た投射光と反射光が同一軸上であるから、パスライン変
動により交点が外れることがない。

【００３４】次に第２実施例を説明する。本実施例はフ
ィルムなどの透明なウェブを対象とするもので図６に構
成を示す。光ファイバー以降の具体的構成は図３と同じ
である。

【００３５】図６において、図２との相違はウェブ２が
透明なフィルムであること、入射光とほぼ同じ光軸上に
反射光を出射する再帰性反射板14をウェブ２の反光源側
に設けたことである。なお同軸型光ファイバー10のウェ
ブ２に対する傾斜角θの範囲は非透明ウェブの場合と同
様、５０度〜８０度程度であるが、ウェブ２の表面が滑
らかな場合には、好ましい角度としては７０度〜８０度
である。

【００３６】図６（ｂ）は再帰性反射板14の原理を示す
図で、小さな球がシートに並んでおり、入射光とほぼ同
じ光軸上に反射光を送出する。本製品は道路標識用など
に用いられており、市販されているものである。

【００３７】次に動作について説明する。投光軸６に添
って出射された光は一部ウェブ２の表面で正反射され、
残りはウェブ２を透過し再帰性反射板14で反射され投光
軸６とほぼ同じ軸上にある受光軸７に添ってウェブ２を
再透過し、投受用レンズ９で集光されて受光素子３に入
り出力電圧に変換される。

【００３８】本実施例も投光軸６と受光軸７が同軸型光
ファイバー10に納まっているため、互に近接しているの
で、ウェブ２に対し同軸型光ファイバー10をθ度傾斜さ
せることにより、ウェブ２面からの正反射光を受光せ
ず、また、投光軸６と受光軸７がほぼ同軸上にあるた
め、両者の光束が交差する範囲が各光軸上長くなるの
で、投受光レンズ９で光束を絞り受光視野を狭くするこ
とが可能となり、マークの濃淡の影響を少なくすること
ができるので、マーク位置検出精度が向上する。

【００３９】また、再帰性反射板14を使用することによ
り、同軸型光ファイバー10との取合角度を調整すること
なく、反射光を受光することができる。

【００４０】本実施例の効果をまとめると次のようにな
る。 被測定物にしるされたマーク部分からの正反射
光の影響を受けにくくし、かつ投光軸と受光軸がウェブ
に対し同じ傾斜角度なので、被測定物の波打ちやパスラ
インの変動に対し、安定した出力とする。 マーク検
出器から被測定物までの取付距離の許容範囲を広くして
も、光束を絞って視野を容易に狭くできるため、マーク
の濃淡差によるマーク位置検出誤差が少い。 光を透
過する被測定物、透過しない被測定物に対しても図３に
示すように同軸型光ファイバー10は同一のものが使用で
きる。装置上の両者の相違は再帰性反射板14を用いるか
否かだけである。 同軸型光ファイバー10と再帰性反
射板14を使用することにより設置が簡単にでき、設置場
所もとらない。 光ファイバを用いることにより、狭
いスペースでもマーク検出ができる。 光ファイバを
用いることにより、溶剤などの引火性ガス蒸気がある雰
囲気でもマーク検出ができる。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は投光軸と受光軸を近接させ、両軸を被測定物に対して
所定範囲の傾斜角をもたせることにより、正反射光の影
響を少くし、マークの濃淡によるマーク検出位置の誤差
を少くする。また被測定物が透明なときは再帰性反射板
を用いることにより正反射光の影響を少く、マーク濃淡
によるマーク検出位置の誤差を少くする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の作用を説明する図である。

【図２】第１実施例の構成を説明する図である。

【図３】第１実施例の同軸型光ファイバーの構成図であ
る。

【図４】ウェブが大きく波打ったときの影響を説明する
図である。

【図５】マークの濃淡と受光器の視野の広さとの関係を
説明する図である。

【図６】第２実施例の構成を説明する図である。

【図７】従来の非透明ウェブのマーク検出光学系を示す
図である。

【図８】図７に示す光学系を光ファイバーを用いて実現
した例を示す図である。

【図９】従来の透明ウェブのマーク検出光学系を示す図
である。

【図１０】従来の透明ウェブのマーク検出を反射板を用
いて行う光学系を示す図である。

【図１１】図10に示す光学系を光ファイバーを用いて実
現する例を示す図である。

【図１２】図７に示した光学系においてウェブが波打っ
たときの影響を説明する図である。

【図１３】ウェブが上下動したときの検出範囲を示す図
である。

【符号の説明】

１ 光源 ２ ウェブ ３ 受光素子 ６ 投光軸 ７ 受光軸 ９ 投受光レンズ 10 同軸型光ファイバー 11 受光用ファイバー 12 投光用ファイバー 13 ターミナル 14 再帰性反射板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行している被測定物にしるされたマー
   クに光を投光しマークからの反射光を検出する印刷物の
   光学式マーク検出器において、光の投光軸と前記マーク
   からの反射光の受光軸を近接して配置すると共にこの投
   光軸および受光軸を前記被測定物に対し所定範囲の角度
   傾斜するようにしたことを特徴とする印刷物の光学式マ
   ーク検出器。
2. 【請求項２】 走行している透明の被測定物にしるされ
   たマークに光を投光し、この被測定物を透過した透過光
   から前記マークを検出する印刷物の光学式マーク検出器
   において、光の投光軸と受光軸を近接して配置し、前記
   被測定物の反光源側に投光軸にほぼ添った反射光を送出
   する再帰性反射板を設け、前記投光軸と受光軸を前記被
   測定物に対し所定範囲の角度傾斜するようにしたことを
   特徴とする印刷物の光学式マーク検出器。
3. 【請求項３】 中心に受光用オプティカルファイバーを
   配置し、その周囲に投光用オプティカルファイバーを配
   置した同軸型オプティカルファイバーを用いて投光およ
   び受光することを特徴とする請求項１または２記載の印
   刷物の光学式マーク検出器。