JP6498477B2 - ニス検査装置およびニス検査方法 - Google Patents

Description

この発明は、透明のニスの印刷に欠陥が有るか否かを検査するニス検査に関する。

例えば、段ボールシート用のライナに、透明のニスを印刷することがある。ニスを印刷する目的は、例えば、防滑性、光沢、耐摩耗性、防水性などの付与である。このニスは、不透明のインキで通常の印刷を施した後、その印刷の上に重ねて印刷されることが多い。

このニス印刷に欠陥（例えば、ニス印刷の抜け、かすれ、ずれ等）が発生することがあるが、ニスは透明であり、目視することが困難なので、その欠陥を発見することは難しい。特に、ニスを印刷する紙が、走行方向に直角に切断した枚葉紙ではなく、走行方向に途切れずに連続する連続紙の場合、その印刷ロットが完了するまで検品することができず、検品時にニス印刷の欠陥が判明したときは、そのロット全体が不良品として処分されることとなる。本願の発明者は、目視することが困難な透明のニス印刷に欠陥が有るか否かを、紙の走行中に検査することができないかを検討した。

ここで、光沢部分を有する印刷を検査する印刷検査装置として、特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１の印刷検査装置は、ストロボとエリアセンサとハーフミラーとを有し、ストロボが瞬間的に発する光をハーフミラーで反射させて真上方向から印刷物に照射すると同時に、ハーフミラーを介してエリアセンサが真上方向から印刷物を撮影するようにしている。この構成を採用することにより、特許文献１の印刷検査装置は、光沢のある印刷を実物に近い感じで撮像することが可能となっている。なおエリアセンサは、四角形状の領域の画像を読み取る２次元カメラである。

この特許文献１の印刷検査装置を使用すると、金色や銀色のような光沢のある印刷を実物に近い感じで撮像し、その撮像した画像に基づいて印刷検査することが可能である。しかしながら、特許文献１の印刷検査装置を使用しても、目視することが困難な透明なニス印刷に欠陥が有るか否かを検査することは難しかった。

特開平９−１３６４０３号公報

この発明が解決しようとする課題は、透明のニスを紙に印刷したときに、そのニスの欠陥を検査できるニス検査装置を提供することである。

上記課題を解決するため、この発明では、以下の構成のニス検査装置を提供する。
透明のニスが印刷された紙を走行させる紙搬送部と、
前記紙の前記ニスが印刷された領域に斜め上から光を連続して照射する照明装置と、
その照明装置から前記紙に入射した光の正反射光を受光するように前記正反射光の延長線上に配置され、前記紙の走行方向と直交する直線状の領域の画像を読み取るラインセンサと、
そのラインセンサで読み取った画像に基づいて前記ニスの印刷に欠陥が有るか否かを検査する制御部と、
を有するニス検査装置。

このようにすると、ラインセンサがニスからの正反射光を受光するため、ラインセンサで読み取られる画像は、ニスの印刷された領域とニスの印刷されていない領域とで明るさが大きく異なったものとなり、その画像をマスター画像と比較することでニスの検査を行なうことができる。また、画像を読み取るセンサとしてラインセンサを採用しているので、紙の走行方向に沿ったいずれの位置でも常に正反射の角度で反射光を受光することができる。そのため、紙の走行方向に沿ったいずれの位置においてもニス印刷の欠陥を安定して検出することが可能である。

前記照明装置と前記ラインセンサは、前記照明装置から前記紙への光の入射角θ_１と前記正反射光の反射角θ_２との差が±３°の範囲内に収まるように配置すると好ましい。

このようにすると、前記紙からの正反射光を前記ラインセンサで確実に受光することができ、安定したニス検査が可能となる。

前記正反射光の反射角θ_２が２〜１２°の範囲となるように前記ラインセンサを配置すると好ましい。

前記正反射光の反射角θ_２が１２°以下となるように前記ラインセンサを配置し、これに対応して前記照明装置から前記紙への光の入射角θ_１も小さくすると、ニスの印刷された領域において光の全反射（光がニスの表面を透過せずにニスの表面で全て反射する現象）が生じる。そのため、ラインセンサで読み取られる画像は、ニスの印刷された領域とニスの印刷されていない領域とで明るさが著しく異なったものとなり、ニスの印刷された領域をより精度よく検出することが可能となる。また、前記正反射光の反射角θ_２が２°以上となるように前記ラインセンサを配置すると、照明装置およびラインセンサのレイアウトが容易となる。

前記照明装置は、例えば蛍光灯を採用することも可能であるが、前記紙の走行方向と直交する方向に直線状に配置されたＬＥＤ照明を採用すると好ましい。

このようにすると、ＬＥＤ照明は、蛍光灯等の照明よりも光の指向性が高いため、ラインセンサの方向に効率よく光を正反射させることが可能となる。

またこの発明では、以下の構成のニス検査方法も併せて提供する。
透明のニスが印刷された紙を走行させ、
前記紙の前記ニスが印刷された領域に斜め上から光を連続して照射し、
前記紙に入射した光の正反射光を受光するように前記正反射光の延長線上に配置されたラインセンサで、前記紙の走行方向と直交する直線状の領域の画像を読み取り、
そのラインセンサで読み取った画像に基づいて前記ニスの印刷に欠陥が有るか否かを検査する、
ニス検査方法。

この発明のニス検査装置は、ニスの印刷された領域とニスの印刷されていない領域とで明るさが大きく異なった画像をラインセンサで読み取り、その画像をマスター画像と比較することでニスの検査を行なうことができる。また、画像を読み取るセンサとしてラインセンサを採用しているので、紙の走行方向に沿ったいずれの位置でも常に正反射の角度で反射光を受光することができ、紙の走行方向に沿ったいずれの位置においてもニス印刷の欠陥を安定して検出することが可能である。

この発明の実施形態のニス検査装置を模式的に示す正面図 図１に示すニス検査装置の平面図 ラインセンサの出力信号とパルス発生器のパルス信号とに基づいて制御部で合成される２次元画像を模式的に示した図 本来ニスが印刷されるべき領域の一部に抜けが生じた場合に制御部で合成される２次元画像を模式的に示した図 図１に示すニス検査装置の他の例を示す正面図 図１に示すニス検査装置のさらに他の例を示す正面図

図１に、この発明の実施形態のニス検査装置を模式的に示す。このニス検査装置は、透明のニスが印刷された紙１を走行させる紙搬送部２と、紙１のニスが印刷された領域に斜め上から光を照射する照明装置３と、紙１に入射した光の正反射光４を受光するように斜め上から紙１を撮像するラインセンサ５と、ラインセンサ５で読み取った画像に基づいてニスの印刷に欠陥が有るか否かを検査する制御部６とを有する。図１において、ニスは、紙１の上側の面に印刷されている。

図２に示すように、紙１は、走行方向に途切れずに連続する連続紙であり、一定幅の帯状に形成されている。紙１は、例えば、段ボール用のライナである。紙１には、不透明のインキで通常の印刷を施した後、その印刷の上に重ねて透明のニスが印刷されている。ニスを印刷する目的は、例えば、防滑性、光沢、耐摩耗性、防水性などの付与である。

図１に示すように、紙搬送部２は、紙１の走行方向に間隔をおいて配置された上流側ローラ２Ａと下流側ローラ２Ｂとを有し、この上流側ローラ２Ａと下流側ローラ２Ｂの間に紙１が掛け渡されている。上流側ローラ２Ａと下流側ローラ２Ｂの間には、紙１のばたつきを防止するために、サポートローラ２Ｃが設けられている。紙１の走行速度は、例えば２００〜３００ｍ／分程度である。上流側ローラ２Ａと下流側ローラ２Ｂは、紙１のニスが印刷された面とは反対側の面に接触するように配置されている。サポートローラ２Ｃも、紙１のニスが印刷された面とは反対側から紙１を支持するように配置されている。

図２に示すように、照明装置３は、紙１の走行方向と直交する方向に直線状に延びる形状とされ、紙１の走行方向と直交する直線状の領域Ｌ（図の一点鎖線）に一様に光を照射する。照明装置３は、ストロボのように光を瞬間的に照射する照明装置ではなく、光を連続して照射する照明装置である。また照明装置３は、可視領域の波長の光（例えば白色光）を照射する。照明装置３としては、紙１の走行方向と直交する方向に延びる蛍光灯を採用すると、照明装置３のコストを低減することが可能であるが、紙１の走行方向と直交する方向に沿って多数のＬＥＤ素子を配列したＬＥＤ照明を採用すると、蛍光灯よりも光の指向性が高いため、ラインセンサ５の方向に効率よく光を正反射させることが可能となり好ましい。

図１に示すように、照明装置３は、紙１に対する光の入射角θ_１が２〜１２°（好ましくは３〜１０°）の範囲となるように配置されている。また照明装置３は、紙１の直線状領域Ｌからの距離が、例えば、５０〜３５０ｍｍ（好ましくは１００〜３００ｍｍ）の範囲となるように配置されている。

ラインセンサ５は、紙１で正反射してラインセンサ５に入る正反射光４の反射角θ_２が２〜１２°（好ましくは３〜１０°）の範囲となるように配置されている。ここで、照明装置３とラインセンサ５は、照明装置３から紙１への光の入射角θ_１と、紙１で正反射してラインセンサ５に入る正反射光４の反射角θ_２との差が±３°（好ましくは±２°、より好ましくは±１°）の範囲内に収まるように配置されている。すなわち、照明装置３から紙１に入射した光が紙１の表面で反射するとき、光の入射角θ_１とほぼ等しい反射角θ_２で紙１から反射する正反射光４と、正反射光４の方向を除く全方向に反射する拡散反射光とが生じる。そして、ラインセンサ５は、照明装置３から紙１への光の入射角θ_１とほぼ等しい反射角θ_２（具体的には入射角θ_１との差が±３°（好ましくは±２°、より好ましくは±１°）の範囲内に収まる程度の反射角θ_２）で紙１から反射した正反射光４を受光するように正反射光４の延長線上に配置されている。これにより、紙１からの正反射光４をラインセンサ５で確実に受光することができ、後述のニス検査を安定して行なうことが可能となる。ラインセンサ５は、紙１の直線状領域Ｌからの距離が、例えば、８００〜２０００ｍｍの範囲となるように配置されている。

図２に示すように、ラインセンサ５は、紙１の走行方向と直交する直線状の領域Ｌの画像を読み取る１次元カメラである。ラインセンサ５は、紙１の走行方向と直交する直線状に並んだ１列または２列の受像素子を内蔵している。ラインセンサ５は、モノクロタイプのものを採用することができる。

図１に示すように、紙搬送部２には、紙１が一定距離だけ走行する毎にパルス信号を出力するパルス発生器７（図では下流側ローラ２Ｂの回転量を検知するロータリーエンコーダ）が設けられている。パルス発生器７として、紙搬送部２を駆動するサーボモータの制御用パルス（サーボアンプから出力されるパルス）を使用してもよい。制御部６は、ラインセンサ５の出力信号とパルス発生器７のパルス信号とに基づいてニス検査の制御を行なう。制御部６には、ニス印刷の異常を報知する異常報知装置８が接続されている。異常報知装置８としては、例えば、印刷機に並設されたモニタディスプレイ、警告灯、警告音発生スピーカ等を採用することができる。

図３は、ラインセンサ５の出力信号とパルス発生器７のパルス信号とに基づいて制御部６で合成される２次元画像を模式的に示したものである。すなわち、制御部６は、ラインセンサ５で読み取られる画像をパルス発生器７のパルス信号に同期して取り込み、その画像を時系列に合成することで図３に示すような２次元画像を得る。

図３において、紙１の走行方向は上下方向である。紙１には、紙１の走行方向に沿って一定間隔で同じパターンのニス印刷が繰り返し施されている。ニスの印刷された領域１０は、透明のニスの下に不透明のインキで模様が印刷されている場合であっても、そのような模様があらわれない真っ白な領域として撮像され、一方、ニスの印刷されていない領域１１は、印刷に応じて明暗があらわれる領域（すなわち不透明のインキで印刷した模様が撮像された領域）として撮像される。

そして、制御部６は、ラインセンサ５で読み取られた画像を、あらかじめ記憶したマスター画像と比較することで、ニスの印刷に欠陥が有るか否かを検査することができる。例えば、図４に示すように、本来ニスが印刷されるべき領域１０の一部に抜けが生じた場合に、その抜けを発見することができる。この場合、本来のニスの面積に占める抜けの大きさの割合が所定のしきい値（例えば５％）以上のときに、ニス印刷に欠陥が有ると判定することができる。その他、同様にして、ニス印刷のかすれやニス印刷のずれも検査することが可能である。

ニス検査で使用するマスター画像としては、ニス印刷を開始する前にあらかじめ設定された画像を使用することも可能であるが、ニス印刷を開始した後、ニス印刷が安定した時点でラインセンサ５から取り込んだ画像を使用すると、検査装置の誤作動を防止し、安定した検査を行なうことが可能となる。さらに、マスター画像と比較してあらかじめ設定された所定回数（例えば５回）以上、連続してニス印刷の欠陥を検出したときは、印刷機のニス切れ、ニス版の欠け等の重大な異常が発生していると考えられるので、異常報知装置８を作動させ、印刷機を操作する作業者に対して異常を報知する。

上述のニス検査装置は、ラインセンサ５がニスからの正反射光４を受光するため、ラインセンサ５で読み取られる画像は、ニスの印刷された領域１０とニスの印刷されていない領域１１とで明るさが大きく異なったものとなり、その画像をマスター画像と比較することでニス検査を行なうことが可能である。また、画像を読み取るセンサとしてラインセンサ５を採用しているので、紙１の走行方向に沿ったいずれの位置でも常に正反射の角度で反射光を受光することができる。そのため、紙１の走行方向に沿ったいずれの位置においてもニス印刷の欠陥を安定して検出することが可能である。

また、上述のニス検査装置は、ラインセンサ５に入る正反射光４の反射角θ_２が１２°以下（好ましくは１０°以下）となるようにラインセンサ５を配置し、これに対応して照明装置３から紙１への光の入射角θ_１も小さくしているので、ニスの印刷された領域１０において光の全反射（光がニスの表面を透過せずにニスの表面で全て反射する現象）が生じる。そのため、ラインセンサ５で読み取られる画像は、ニスの印刷された領域１０とニスの印刷されていない領域１１とで明るさが著しく異なったものとなり、ニスの印刷された領域１０をきわめて精度よく検出することが可能である。

また、上述のニス検査装置は、ラインセンサ５に入る正反射光の反射角θ_２が２°以上（好ましくは３°以上）となるようにラインセンサ５が設置されているので、照明装置３およびラインセンサ５が紙１に干渉しにくく、照明装置３およびラインセンサ５のレイアウトが容易である。

図５に示すように、紙１の走行方向が変化する部分に照明装置３から光を照射し、その部分からの正反射光４をラインセンサ５で受光するように照明装置３およびラインセンサ５を配置してもよい。この場合、照明装置３から紙１への光の入射角θ_１、および紙１からラインセンサ５への光の反射角θ_２は、図に示すように紙１の接線を基準として定義され、この入射角θ_１および反射角θ_２が同じとなるように照明装置３およびラインセンサ５が配置される。この配置でもニスの検査をすることは可能であるが、振動などでラインセンサ５の中心軸が紙１の走行方向に少しでも変化すると、紙１からの正反射光４を受光できなくなる可能性がある。これに対し、図１に示すように、紙１が平坦に走行する部分に照明装置３から光を照射し、その部分からの正反射光４をラインセンサ５で受光するように照明装置３およびラインセンサ５を配置すると、振動などでラインセンサ５の中心軸が紙１の走行方向に変化しても、紙１からの正反射光４を安定して受光することが可能となり好ましい。

上記実施形態では、上流側ローラ２Ａと下流側ローラ２Ｂの間に、紙１のばたつきを防止するためにサポートローラ２Ｃを設けた例を説明したが、図６にように、上流側ローラ２Ａと下流側ローラ２Ｂの間隔が狭いときは、サポートローラ２Ｃを無くしてもよい。

１ 紙
２ 紙搬送部
３ 照明装置
４ 正反射光
５ ラインセンサ
６ 制御部
１０ ニスの印刷された領域
Ｌ 直線状の領域
θ_１ 入射角
θ_２ 反射角

Claims (4)

1. 透明のニスが印刷された紙（１）を走行させる紙搬送部（２）と、
   前記紙（１）の前記ニスが印刷された領域（１０）に斜め上から光を連続して照射する照明装置（３）と、
   その照明装置（３）から前記紙（１）に入射した光の正反射光（４）を受光するように前記正反射光（４）の延長線上に配置され、前記紙（１）の走行方向と直交する直線状の領域（Ｌ）の画像を読み取るラインセンサ（５）と、
   そのラインセンサ（５）で読み取った画像に基づいて前記ニスの印刷に欠陥が有るか否かを検査する制御部（６）と、を有し、
   前記照明装置（３）から前記紙（１）への光の入射角θ _１ が２〜１２°の範囲となるように前記照明装置（３）が配置され、前記正反射光（４）の反射角θ _２ が２〜１２°の範囲となるように前記ラインセンサ（５）が配置されているニス検査装置。
2. 前記照明装置（３）と前記ラインセンサ（５）は、前記照明装置（３）から前記紙（１）への光の入射角θ_１と前記正反射光の反射角θ_２との差が±３°の範囲内に収まるように配置されている請求項１に記載のニス検査装置。
3. 前記照明装置（３）は、前記紙（１）の走行方向と直交する方向に直線状に配置されたＬＥＤ照明である請求項１または２に記載のニス検査装置。
4. 透明のニスが印刷された紙（１）を走行させ、
   照明装置（３）で前記紙（１）の前記ニスが印刷された領域（１０）に斜め上から光を連続して照射し、
   前記紙（１）に入射した光の正反射光（４）を受光するように前記正反射光（４）の延長線上に配置されたラインセンサ（５）で、前記紙（１）の走行方向と直交する直線状の領域（Ｌ）の画像を読み取り、
   そのラインセンサ（５）で読み取った画像に基づいて前記ニスの印刷に欠陥が有るか否かを検査し、
   前記照明装置（３）から前記紙（１）への光の入射角θ _１ が２〜１２°の範囲となるように前記照明装置（３）が配置され、前記正反射光（４）の反射角θ _２ が２〜１２°の範囲となるように前記ラインセンサ（５）が配置されている、
   ニス検査方法。

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