JP2007085956A

JP2007085956A - 見当マーク検出器、および、見当制御装置

Info

Publication number: JP2007085956A
Application number: JP2005276991A
Authority: JP
Inventors: Tsuguaki Yoshida; 世顕吉田
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2005-09-26
Filing date: 2005-09-26
Publication date: 2007-04-05

Abstract

【課題】見当マークを検出したときの信号の波高値が極端に小さい場合でも、見当誤差を精度良く演算することのできる見当制御装置を提供する。
【解決手段】見当制御装置のコントローラには、見当マークがスキャニングヘッドを通過したときに生じるパルス信号であるマークパルスのピーク値を統一化処理する波形処理回路３１が備えられ、波形処理回路３１は、マークパルスのピーク値を出力するピークホールド回路３１０と、基準電圧をピーク値によって除算した除算値を出力する除算回路３１１と、見当マーク信号と除算値とを乗算する乗算回路３２１に加え、２つの増幅回路３２０、３２１を備える。除算回路３１１に入力される信号を増幅回路３２０で増幅することで、ピーク値が極端に小さい場合でも、基準電圧をピーク値で除算でき、マークパルスのピーク値を統一化処理でき、見当誤差を精度良く演算することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は印刷の技術分野に属する。特に、多色印刷機において用紙に刷り重ねる各色画
像の見当合わせを自動で行う見当制御装置に関し、更に詳しくは、各色絵柄と共に用紙に印刷される見当マークを検出する技術に関する。

多色刷りの印刷物においては、印刷物に見当誤差が生じると印刷物の色調が大幅に変わってしまうため、多色印刷機には、絵柄と共に用紙に印刷される見当マークを検出し、自動的に見当誤差を演算し修正する見当制御装置が備えられていることが一般的である。

見当マークを検出する方式は見当制御装置ごとで異なるが、包装材料などの透明な用紙に印刷するグラビア多色印刷機に備えられた見当制御装置においては、非特許文献１に記述されているように、見当マークが通過する位置に光を照射し、照射した光の反射光を受光するフォトダイオードなどの光学式センサの信号波形から見当マークを検出する方式が一般的に用いられる。

しかし、見当マークが通過したときの光学式センサの信号波形から、見当マークを検出する方式を用いると、特許文献１で記述されているように、見当マーク色すなわち印刷色に応じて、見当マークが通過したときの信号波形の波高値に差が生じ、この差が演算される見当誤差に悪影響を及ぼしてしまう。そこで、本出願人は、光学式センサから出力される見当マークの信号波形の波高値を、見当マーク色に係らず、アナログ除算・乗算回路を用いて統一化する技術を、特許文献１において開示している。

ところが、特許文献１の技術を用いても、光学式センサから出力される見当マークの信号波形の波高値が非常に小さい場合は、アナログの除算回路で基準電圧を見当マークの信号波形の波高値で除算すると、除算結果が非常に大きな値になるため、除算回路に含まれるオペアンプが飽和するなどして、除算結果が意味を持たなくなる場合がある。

例えば、見当マークの色が薄い黄色で、用紙の色がクリーム色の場合など、見当マークの色と下地となる印刷用紙の色のコントラストが非常に小さい場合、見当マークの信号波形のピーク値は非常に小さな値になってしまい、特許文献１の技術を用いても、見当マークの信号波形のピーク値を統一化処理することはできないケースがあった。
特願２００４−３２１８８７号公報グラビア技術総覧第４編第４章発行日：１９９４年７月１４日、発行所：（株）加工技術研究会

そこで、本発明は、見当マークの色と下地となる用紙の色のコントラストが非常に小さく、マークパルスの信号波形の波高値が非常に小さな値であっても、見当マークの信号波形の波高値を統一化処理し、精度良く見当誤差を演算することのできる見当マーク検出器、および、この見当マーク検出器を備えた見当制御装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決する第１の発明は、多色印刷機に設置された見当制御装置に備えられ、ウェブ上を走行する見当マークを検出する見当マーク検出器において、前記見当マーク検出器は、ウェブ上を光学的に走査する光学センサの出力から、任意に選択した見当マークの信号波形であるマークパルスを抽出するマークパルス抽出回路と、前記マークパルス抽出回路が抽出した前記マークパルスのピーク値を出力するピークホールド回路と、前記ピークホールド回路から出力される前記マークパルスのピーク値を増幅する第１の増幅回路と、基準電圧を前記第１の増幅回路の出力電圧で除算した除算値を出力する除算回路と、前記除算回路から出力される除算値を増幅する第２の増幅回路と、前記第２の増幅回路の出力電圧と前記マークパルスとを乗算する乗算回路とを、少なくとも備えていることを特徴とする。

更に、上述した課題を解決する第２の発明は、多色印刷機に設置され、前記多色印刷機で印刷されるウェブ上に生じる見当誤差を自動的に検出し修正する見当制御装置において、前記見当制御装置は、第１の発明に記載の見当マーク検出器を備え、前記見当制御装置は、前記見当マーク検出器から出力される電圧波形を用いて見当誤差を演算し、見当誤差を修正するための信号を出力することを特徴とする。

第１の発明によれば、前記除算回路に入力される電圧は、前記第１の増幅回路で増幅されているため、分母となる前記マークパルスのピーク値が非常に小さい場合でも、除算結果が非常に大きな値になることはなく、特許文献１に示されているように、前記マークパルスのピーク値を統一化処理することができる。

更に、第２の発明によれば、前記マークパルスのピーク値が非常に小さい場合でも、前記マークパルスのピーク値を統一化されているので、信号波形のピーク値の差が演算される見当誤差に与える悪影響を少なくでき、見当制御性能が向上した前記見当制御装置を提供することができる。

上述した本発明によれば、見当マークの色と下地となる印刷用紙の色のコントラストが非常に小さく、マークパルスの信号波形のピーク値が非常に小さな値であっても、見当マークの信号波形のピーク値を統一化処理し、精度良く見当誤差を演算することのできる見当マーク検出回路、および、この見当マーク検出回路を備えた見当制御装置を提供することを目的とする。

ここから、本発明の実施の形態について図を参照しながら説明する。図１は、本発明を適用した見当制御装置を説明する図である。なお、本実施の形態において、見当制御装置は、ウェブの流れ方向の見当誤差である縦見当誤差のみを演算し修正するものとし、本明細書で見当誤差とは縦見当誤差を意味している。

図１は、グラビア印刷機のユニットに設置された見当制御装置を説明するための図である。図１に示したように、本実施の形態における見当制御装置は、用紙であるウェブ７に印刷された見当マーク７０、７１をセンシングするスキャニングヘッド１と、スキャニングヘッド１と対向し、スキャニングヘッド１に対してウェブ７の裏面に設置される反射板６と、版胴８の回転に伴いパルス信号を発生させるパルス発生器４と、スキャニングヘッド１から伝達される光信号を電気信号に変換してコントローラ３に伝達する光信号変換ユニット２と、光信号変換ユニット２からの電気信号に基づいて、ウェブ７上で発生している見当誤差を演算し、コンペンセータロール（図示していない）を移動させるなどして、見当誤差を修正するコントローラ３とから、少なくとも構成されている。

実際のグラビア印刷機においては、スキャニングヘッド１と光信号変換ユニット２は、グラビア印刷機の１色目以外の各印刷ユニットに設置され、コントローラ３は隣接する各色間の見当誤差を演算し修正する。各印刷ユニットに設置されるスキャニングヘッド１と光信号変換ユニット２は、これから説明するものと同一であり、かつ、コントローラ３が隣接する各色間の見当誤差を演算する処理内容も、これから説明する内容と同一である。

版胴８により印刷されて走行するウェブ７の近接配置されたスキャニングヘッド１は、リニアガイド５上に設置され、グラビア印刷機の幅方向に関してスキャニングヘッド１の位置は調整可能で、スキャニングヘッド１の位置は、見当マーク７０、７１が印刷されるウェブ７上を走査するように調整されている。

スキャニングヘッド１は、ウェブ７上に光を投光し、スキャニングヘッド１に対向してウェブ７の裏面に設置される反射板６からの反射光を受光する。スキャニングヘッド１が受光した反射光は、光信号変換ユニット２で電気的な信号に変換され、変換された信号はコントローラ３に伝送される。

コントローラ３は、パルス発生器４が発生するパルス信号を参照し、見当マーク７０、７１がスキャニングヘッド１の焦点を通過する前後の信号波形から、見当マーク７０、７１を検出したことを示す信号波形であるマークパルスを切出し、このマークパルスから見当誤差を演算する。

特許文献１で説明されているように、マークパルスの波高値は見当マーク色（すなわち、印刷色）に依存し、見当誤差の算出に使用する２つのマークパルスの波高値に大きな差が生じると、波高値の差に起因して、見当誤差の演算性能が悪化（例えば、見当誤差のオフセット）してしまう。

本発明に係る見当制御装置は、この問題を解決するために、マークパルスの波高値を統一化する機能を備え、特に、マークパルスの波高値が極端に低い場合でも、マークパルスの波高値を有効な値に統一化する機能を備えている。

図２は、図１で示した見当制御装置のブロック図である。図２に示したように、見当制御装置に備えられたスキャニングヘッド１は、反射板６からの反射光を受光する受光用の光ファイバー１２０、１２１の端面に集光させる受光部１４０、１４１と、投光用の光ファイバー１３０、１３１の光を反射板６に投光する投光部１５０、１５１を備えている。

スキャニングヘッド１の投光部１５０，１５１から投光された光は反射板６で反射し、反射板６からのそれぞれの反射光が受光部１４０、１４１で集光され、受光用の光ファイバー１２０、１２１の端面に入力される。

見当制御装置が見当マーク７０，７１のエッジを正確に検出するため、受光部１４０、１４１の焦点は小さなスポット形状としている。２つの受光部１４０、１４１の焦点の位置はそれぞれ異なり、受光部１４０、１４１の焦点間隔はウェブ７の流れ方向で２０ｍｍとなっている。

受光部１４０、１４１のスポット状の焦点を見当マーク７０，７１が通過すると、受光用の光ファイバー１２０、１２１の端面に入力される光量が変化するため、受光用の光ファイバー１２０、１２１内を伝播した光をフォトダイオードなどのフォトセンサで受光することで、見当マーク７０，７１が通過したことを示すマークパルスと呼ばれるパルス形状の信号波形をフォトセンサの出力から取出すことができる。

スキャニングヘッド１が走査する見当マーク７０，７１は長方形状をしており、製版工程において、２つの見当マーク７０，７１が所定間隔を置いて印刷が行われたときに、印刷見当がゼロになるように製版され、その所定間隔は、スキャニングヘッド１における受光部１４０、１４１の焦点間隔（２０ｍｍ）と一致している。

すなわち、スキャニングヘッド１の受光部１４０の焦点を見当マーク７０が通過したタイミングと、受光部１４１の焦点を見当マーク７１が通過したタイミングが同一であれば、見当誤差はゼロであり、タイミングに差が生じれば、この差に応じた見当誤差が発生していることになる。

スキャニングヘッド１から伝達される光信号を電気信号に変換してコントローラ３に伝達する光信号変換ユニット２には、スキャニングヘッド１の受光部１４０、１４１が受光し、受光用の光ファイバー１２０、１２１で伝播される光を電気信号に変換する光信号変換回路２０と、スキャニングヘッド１の投光部１５０、１５１が投光する光が生み出される光源回路２１とを備えている。

光信号変換回路２０は、スキャニングヘッド１の受光部１４０、１４１が集光し、受光用の光ファイバー１２０、１２１から伝播された光を連続的に電気信号に変換するフォトセンサ２００ａ、２０１ａと、フォトセンサ２００ａ、２０１ａの出力である光電流を、その電流に比例する電圧に連続的に変換する増幅回路２００ｂ、２０１ｂとを備える。

これ以降、受光部１４０が受光した光量に応じて光信号変換ユニット２がコントローラ３に出力する電圧信号の信号波形をＴ１と呼び、受光部１４１が受光した光量に応じて光信号変換ユニット２がコントローラ３に出力する信号波形をＴ２と呼ぶ。

コントローラ３には、光信号変換ユニット２から送信された電圧信号の波形であるＴ１およびＴ２からマークパルスを生成するマークパルス生成回路３０と、マークパルス生成回路３０が生成したマークパルスの波高値を統一化処理する波形処理回路３１と、波高値が統一化処理されたマークパルスから見当誤差を演算し、演算した見当誤差を修正する動作を行う見当誤差修正回路３２とを備え、本発明に係る発明は、マークパルス生成回路３０および波形処理回路３１で実現される。

ここから、コントローラ３が具備するマークパルス生成回路３０および波形処理回路３１が、Ｔ１およびＴ２を処理する内容について説明する。

まず、マークパルス生成回路が、光信号変換ユニット２からコントローラ３に送信されるＴ１およびＴ２の中からマークパルスを切出す処理について説明する。

図３は、光信号変換ユニット２からコントローラ３に送信されるＴ１およびＴ２を説明する図で、図３（ａ）はＴ１の波形で、図３（ｂ）はＴ２の波形で、そして、図３（ｃ）はゲート信号の波形である。なお、図３（ａ）、（ｂ）のそれぞれにおいて、縦軸は電圧値で、横軸は版胴一回転分の時間軸である。

図３に示したように、スキャニングヘッド１の受光部１４０、１４１のそれぞれの焦点を見当マーク７０、７１が通過すると、光信号変換ユニット２のフォトダイオード２００ａ、２０１ａが受光する光量が変化し、光信号変換ユニット２から送信されるＴ１およびＴ２にはマークパルス９が発生する。

上述しているように、スキャニングヘッド１の受光部１４０の焦点を見当マーク７０が通過したタイミングと、受光部１４１の焦点を見当マーク７１が通過したタイミングが同一であれば、見当誤差はゼロであり、タイミングに差が生じれば、この差に応じた見当誤差が発生していることになるため、マークパルス生成回路３０は、見当マーク７０に該当するマークパルス９０を信号波形Ｔ１から、見当マーク７１に該当するマークパルス９１を信号波形Ｔ２から、それぞれ切出す。

マークパルス生成回路３０が、マークパルス９０、９１をそれぞれＴ１、Ｔ２から切出すときは、版胴８の回転に応じて周期的にＯｎになるゲート信号９２が用いられる。ゲート信号９２とは、版胴８の回転に応じてパルス発生器４が発生するパルス信号を用いて生成される信号で、図３（ｃ）に示しているように、版胴が一回転する周期である区間だけＯｎになるパルス信号である。

ゲート信号がＯｎになる区間は、グラビア印刷機のオペレータの操作、もしくは、自動で、パルス発生器４が発生するパルスに基づいて、見当マーク７０、７１がスキャニングヘッド１の焦点を通過する前後に設定される。なお、ゲート信号９２を発生される回路の構成については、既存の技術であるからここでは説明を省略する。

マークパルス生成回路３０は、光信号変換ユニット２から伝送されるＴ１およびＴ２から、ゲート信号９２がＯｎとなる区間のＴ１およびＴ２を抽出することでマークパルス９０、９１を切出し、切出したマークパルス９０，９１について波高値を統一化する処理を行う。

ここから、波形処理回路３１が、マークパルス生成回路３０によって切出されたマークパルス９０，９１の波高値を統一化する処理について説明する。Ｔ１およびＴ２の信号波形からそれぞれ切出されたマークパルス９０，９１の波高値を統一化処理する内容は同一であるため、ここでは、Ｔ１のマークパルス９０の波高値を統一化処理する内容についてのみ説明する。

図４は、マークパルス９０の波高値を統一化処理する波形処理回路３１のブロック図である。図４に示したように、波形処理回路３１には、特許文献１の図４でも図示されているピークホールド回路３１０、除算回路３１１、および、乗算回路３１２に加えて、２つの増幅回路３２０、３２１を備え、波形処理回路３１の入力は、Ｔ１のマークパルス９０および基準電圧（以下、Ｖｂ）で、出力は、Ｖｂで波高値が統一化処理されたＴ１のマークパルス９０である。

波形処理回路３０に備えられたピークホールド回路３１０は、Ｔ１のマークパルス９０の最大ピーク値（以下、Ｖｐｅａｋ）をホールドする回路である。ピークホールド回路３１０は、たとえばピーク電圧を出力インピーダンスの小さい入力増幅器（ＯＰアンプ等）を介してキャパシタに充電して電圧を保持させ、入力インピーダンスの大きい出力増幅器（ＦＥＴによるソース・フォロワ等）でキャパシタからほとんど電流を取出さずに電圧出力を得る回路である。ピークホールド回路３１０はキャパシターを放電させるリセット機構を有し、版胴８が一回転するごとにリセット信号が入力され、保持しているＶｐｅａｋをリセットする。

増幅回路３２０は、ピークホールド回路３１０がホールドしたＶｐｅａｋを増幅（ここでは、Ａ倍）する回路である。一般的に、除算回路３１１の分母となる値（ここでは、Ｖｐｅａｋ）が非常に小さい値であるときは、除算結果（ここでは、Ｖｂ／Ｖｐｅａｋ）が非常に大きな値になってしまい、除算回路３１１のオペアンプが飽和するなどして、除算回路３１１の除算結果が意味をもたなくなるため、除算回路３１１には分母となる値の下限値が設定されている。

本発明では、ピークホールド回路３１０と除算回路３１１の間に増幅回路３２０を設け、Ｖｐｅａｋの値を増幅することで、除算回路３１１にて分母となるＶｐｅａｋがこの下限値を下回るときであっても、除算回路３１１で除算を行えるようにしている。

増幅回路３２０からの出力電圧であるＶ１（すなわち、Ｖｐｅａｋ×Ａ）は除算回路３１１に入力され、除算回路３１１は、分子をＶｂ、分母をＶ１として除算し、出力電圧としてＶ２（Ｖｂ／（Ｖｐｅａｋ×Ａ））を出力する。

除算回路３１１と乗算回路３１２の間に設けられた増幅回路３２１は、除算回路３１１の出力電圧をＡ倍するための回路である。除算回路３１１と乗算回路３１２の間に増幅回路３２１を設けるのは、特許文献１の技術を用いて、信号波形のレベルを統一化するときに必要となる電圧値であるＶ３（Ｖｂ／Ｖｐｅａｋ）を得るためである。上述したように、除算回路３１１の出力電圧Ｖ２はＶ３を１／Ａ倍した値になっているので、増幅回路３２１を設けることで、除算回路３１１の出力をＶ３（Ｖｂ／Ｖｐｅａｋ）に変換している。

乗算回路３１２は、増幅回路３２１の出力電圧Ｖ３（Ｖｂ／Ｖｐｅａｋ）とＴ１のマークパルス９０を乗算する回路である。この乗算回路３１２から出力される電圧は波形処理回路の出力電圧（Ｖｏｕｔ）となり、Ｖｏｕｔは、基準電圧Ｖｂによって波高値が統一化処理されたＴ１のマークパルス９０となる。

これまで説明したように、例え、見当マーク７０，７１の色と下地となる印刷用紙の色のコントラストが非常に小さく、マークパルス９０，９１の信号波形の波高値が非常に小さな値であっても、除算回路３１１には増幅された値が入力されるため、見当マーク７０，７１の信号波形の波高値を統一化処理することができる。

ここから、コントローラ３の見当誤差修正回路３２が、波形処理回路３１から出力される２つのマークパルス９０，９１を用いて見当誤差を演算する内容について説明する。

図３（ａ）、（ｂ）を比較すればわかるように、Ｔ１の信号波形はＴ２の信号に対し、マークパルス９が発生するタイミング差として時間θが生じている。これは、スキャニングヘッド１の２つの受光部１４０、１４１の焦点が２０ｍｍ間隔で配置されていることに起因する。すなわち、受光部１４１が検出した見当マーク７０，７１は、時間θが経過した後に、受光部１４０で検出される。

前述しているように、見当誤差が無いときに２つの見当マーク７０，７１が印刷される間隔は２０ｍｍであるため、ウェブ７上で見当誤差がゼロであるときは、受光部１４０、１４１が見当マーク７０，７１を検出するタイミングと、受光部１４０、１４１が見当マーク７０，７１を検出するタイミングは同一になる。

よって、コントローラ３の見当誤差修正回路３２は、マークパルス生成回路３０が切出すＴ１のマークパルス９０とＴ２のマークパルス９１のそれぞれが発生するタイミング差を測定することで、ウェブ７上で発生している見当誤差を算出することができる。

図５は、波形処理回路３１から出力されるマークパルス９０、９１を示した図で、縦軸は電圧で、横軸は時間である。また、図５（ａ）は、波形処理回路３１によって波高値が統一化処理されたＴ１のマークパルス９０、図５（ｂ）は、波形処理回路３１によって波高値が統一化処理されたＴ２のマークパルス９１である。

図５（ａ）、（ｂ）において、２本の破線で挟まれた間隔は、ゲート信号がＯｎであるときの区間を示している。見当誤差演算回路３２は、見当誤差を演算するために、見当マーク７０、７１のマークパルス９０，９１の立ち上がりをそれぞれ検出する。

見当誤差修正回路３２はマークパルス９０，９１の立ち上がりを検出するために閾値を設け、マークパルス９０，９１が閾値に達したときに、マークパルス９０，９１は立ち上がったと判断する。そして、マークパルス９０，９１のそれぞれの立ち上がりのタイミング差であるΔｔを算出し、Δｔにウェブ７の走行速度を乗算することで見当誤差は演算され、演算した見当誤差を修正する見当誤差修正信号をグラビア印刷機の制御盤などに伝送し、見当誤差はコンペンセータロール機構などで修正される。

ここまでは、ウェブの流れ方向の見当誤差で、マークパルスの立ち上がりから演算される縦見当誤差についてのみ説明したが、直角三角形の見当マークを用いたときのマークパルスの幅から演算される横見当誤差にも、本発明は有効である。

マークパルスの幅はマークパルスの立上がりと立下りによって定まるため、横見当誤差を演算するときは、マークパルスの立上りの検出に加えて、マークパルスの立下りの検出も重用になる。マークパルスの波高値の差は、マークパルスの立上がりの検出と同様に、このマークパルスが立下りの検出にも悪影響を及ぼすため、マークパルスの波高値を統一化処理することで、見当マーク色によらず、精度よく横見当誤差を演算することができる。

グラビア印刷機のユニットに設置された見当制御装置を説明する図。見当制御装置のブロック図。光信号変換ユニットから出力されるＴ１およびＴ２を説明する図。波形処理回路のブロック図。波形処理回路から出力されるマークパルスを示した図。

符号の説明

１スキャニングヘッド
１４０、１４１受光部
２光信号変換ユニット
３コントローラ
４パルス発生器
３０マークパルス生成回路
３１波形処理回路
３１０ピークホールド回路、３１１除算回路、３１２乗算回路
３２０、３２１増幅回路
３２見当誤差修正回路
７ウェブ
７０、７１見当マーク
８版胴
９、９０、９１マークパルス

Claims

多色印刷機に設置された見当制御装置に備えられ、ウェブ上を走行する見当マークを検出する見当マーク検出器において、前記見当マーク検出器は、ウェブ上を光学的に走査する光学センサの出力から、任意に選択した見当マークの信号波形であるマークパルスを抽出するマークパルス抽出回路と、前記マークパルス抽出回路が抽出した前記マークパルスのピーク値を出力するピークホールド回路と、前記ピークホールド回路から出力される前記マークパルスのピーク値を増幅する第１の増幅回路と、基準電圧を前記第１の増幅回路の出力電圧で除算した除算値を出力する除算回路と、前記除算回路から出力される除算値を増幅する第２の増幅回路と、前記第２の増幅回路の出力電圧と前記マークパルスとを乗算する乗算回路とを、少なくとも備えていることを特徴とする見当マーク検出器。
多色印刷機に設置され、前記多色印刷機で印刷されるウェブ上に生じる見当誤差を自動的に検出し修正する見当制御装置において、前記見当制御装置は、請求項１に記載の見当マーク検出器を備え、前記見当制御装置は、前記見当マーク検出器から出力される電圧波形を用いて見当誤差を演算し、見当誤差を修正するための信号を出力することを特徴とする見当制御装置。