(57)【要約】【課題】受光器の視野幅が広くても、視野幅の狭い受光器と同等の検出性能を有し、帯状物の蛇行修正を安定的に行うことを可能にするエッジ検出装置を提供する。【解決手段】エッジ位置検出装置１０は投光器１１と受光器１２とを備え、投光器１１と受光器１２との間を帯状物１３が通過する際に、受光器１２が出力する電圧の変化に応じて帯状物１３のエッジ１３ａの位置を検出する。受光器１２は複数の光電変換素子から構成され、一の光電変換素子が帯状物１３のエッジ１３ａを検出したときに、その一の光電変換素子及びその両側の予め定められた個数の光電変換素子のみがエッジ検出用の光電変換素子として選択される。【選択図】    図１
2004340781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を発する投光器と、
前記投光器と所定の間隔をおいて配置され、前記投光器からの光を受光し、受光量に応じた電圧を出力する受光器と、
を備え、前記投光器と前記受光器との間を帯状物が通過する際に、前記受光器が出力する電圧の変化に応じて前記帯状物のエッジ位置を検出するエッジ位置検出装置において、
前記受光器は、複数の光電変換素子を直線状に配置することにより構成されており、
複数の前記光電変換素子の中から、前記帯状物のエッジ位置にあると認められる一の光電変換素子を決定し、前記一の光電変換素子及びその両側の予め定められた個数の光電変換素子のみにより、前記帯状物のエッジ位置を検出することを特徴とするエッジ位置検出装置。
【請求項２】
前記一の光電変換素子は、複数の光電変換素子の全てを用いて前記投光器からの光を受光した際に、前記帯状物により遮光された光電変換素子の出力値と、前記帯状物により遮光されていない光電変換素子の出力値と、のほぼ中間の値を示す前記光電変換素子を前記帯状物のエッジ位置に対応する位置にあると認められたものであることを特徴とする請求項１に記載のエッジ位置検出装置。
【請求項３】
前記一の光電変換素子は、前記帯状物の幅が既知である場合には、前記幅に基づいて前記帯状物のエッジ位置を計算することにより、前記帯状物のエッジ位置に対応する位置にあると決定されることを特徴とする請求項１に記載のエッジ位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続的に走行する帯状物のエッジ位置を検出する装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、印刷装置においては、印刷対象である紙、フィルムその他の帯状物を高速で走行させた状態で印刷を行っている。このため、帯状物が蛇行したりすると、正しい位置に印刷を行うことが不可能になる。
【０００３】
このような帯状物の蛇行あるいは帯状物の意図しない動きを制御するため、帯状物のエッジの位置を検出し、検出結果に応じて、帯状物を送り出すロールまたは帯状物を巻き取るロールの動きが制御されている。
【０００４】
帯状物のエッジを検出する方法としては、従来から、投光器と受光器とを用い、帯状物に起因する遮光量に応じて、帯状物のエッジ位置を検出する方法が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
以下、図４を参照して、従来のエッジ位置検出装置１００を説明する。
【０００６】
図４（Ａ）に示すように、エッジ位置検出装置１００は、発光ダイオード及び平行光レンズ系からなる投光器１０１と、一次元イメージセンサからなる受光器１０２と、を備えている。
【０００７】
帯状物１０３は、そのエッジ１０３ａが投光器１０１と受光器１０２との間に位置するように、図４の紙面の表から裏に向かう方向に連続的に走行している。
【０００８】
受光器１０２は、図４（Ｂ）に示すように、投光器１０１が発した光の受光量に応じた電圧を出力する。すなわち、受光器１０２は、帯状物１０３に覆われた領域においては、ロー（暗レベル）の電圧を、帯状物１０３に覆われていない領域においてはハイ（明レベル）の電圧を出力する。
【０００９】
予め定められた電圧値のしきい値１０４に従って、電圧値を２値化することにより、図４（Ｃ）に示すようなグラフが得られる。このグラフから帯状物１０３のエッジ位置１０３ａを把握することができる。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−１８３１１０号公報（第２頁、図４）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
図４（Ａ）に示した従来のエッジ位置検出装置１００における受光器１０２を構成している一次元センサには長さすなわち検出視野に制限があるため、帯状物１０３の幅（図４（Ａ）のＸ方向における帯状物１０３の長さ）が大きい場合には、受光器１０２の位置を帯状物１０３の幅に応じて移動させることが必要であった。
【００１２】
例えば、受光器１０２としてＣＣＤを使用した場合、ＣＣＤの視野幅は、１０ｍｍから５０ｍｍ程度であるため、帯状物１０３のエッジ位置が大きく変わる場合には、そのつど受光器１０２の位置を変えることが必要であった。
【００１３】
視野幅の狭い受光器と視野幅の広い受光器とを比較すると、最大出力電圧が同じ場合、帯状物１０３の位置変動に対する出力変動は視野幅の狭い受光器の方が大きい。
【００１４】
このため、視野幅の広い受光器を用いる場合には、帯状物１０３の蛇行の絶対量に対する出力電圧の割合が小さくなるので、受光器からの出力信号は視野幅の狭い受光器を用いた場合よりも絶対変位に対するゲインを同じにするには、視野幅の狭い（同じ最大出力電圧の）受光器よりも大きく増幅する必要がある。しかしながら、増幅量にはノイズその他の要因に起因する上限が存在する。この上限を超えて出力信号を増幅すると、ノイズの影響を受けて、Ｓ／Ｎ（Ｓｉｇｎａｌ／Ｎｏｉｓｅ）比が低下し、その結果として、帯状物１０３の蛇行を安定的に修正することができなくなる。
【００１５】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、帯状物のエッジ位置に合わせて移動させる必要がない視野幅の広い受光器でも、視野幅の狭い受光器と同等のエッジ検出性能を有し、帯状物の蛇行修正を安定的に行うことを可能にするエッジ検出装置及び方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明は、光を発する投光器と、前記投光器と所定の間隔をおいて配置され、前記投光器からの光を受光し、受光量に応じた電圧を出力する受光器と、を備え、前記投光器と前記受光器との間を帯状物が通過する際に、前記受光器が出力する電圧の変化に応じて前記帯状物のエッジ位置を検出するエッジ位置検出装置において、前記受光器は、複数の光電変換素子を直線状に配置することにより構成されており、複数の前記光電変換素子の中から、前記帯状物のエッジ位置にあると認められる一の光電変換素子を決定し、前記一の光電変換素子及びその両側の予め定められた個数の光電変換素子のみにより、前記帯状物のエッジ位置を検出することを特徴とするエッジ位置検出装置を提供する。
【００１７】
ここで、複数の光電変換素子のなから、帯状物のエッジ位置にあると認められる一の光電変換素子を決定する方法としては、複数の光電変換素子の全てを用いて投光器からの光を受光した際に、帯状物により遮光された光電変換素子の出力値と、帯状物により遮光されていない光電変換素子の出力値と、のほぼ中間の値を示す光電変換素子を帯状物のエッジ位置に対応する位置にあるものと認めることができる。
【００１８】
また、ここでいう一の光電変換素子は、検出対象である帯状物の幅が既知である場合には、この既知の幅に基づいて帯状物のエッジ位置を計算することにより、帯状物のエッジ位置に対応する位置にあると決定することもできる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係るエッジ位置検出装置１０の構造を示す概略図である。以下、図１を参照して、本発明に係るエッジ位置検出装置１０の基本的構造を説明する。
【００２０】
本発明に係るエッジ位置検出装置１０は、光を発する投光器１１と、投光器１１と所定の間隔をおいて配置され、投光器１１からの光を受光し、受光量に応じた電圧を出力する受光器１２と、を備えている。
【００２１】
本エッジ位置検出装置１０は、投光器１１と受光器１２との間を帯状物１３が通過する際に、受光器１２が出力する電圧の変化に応じて帯状物１３のエッジ１３ａの位置を検出する。
【００２２】
帯状物１３は、そのエッジ１３ａが投光器１１と受光器１２との間に位置するように、図１の紙面の表から裏に向かう方向に連続的に走行している。
【００２３】
受光器１２はライン状に配置された複数個の光電変換素子から構成されている。このように配置された光電変換素子群の長さがエッジ位置検出装置１０の全視野１４の幅となる。
【００２４】
帯状物１３がエッジ位置検出装置１０の視野１４内に入り、投光器１１から投射される光を遮光する方向に移動すると、受光器１２が出力する電圧特性は直線１５により表される。すなわち、エッジ位置検出装置１０の視野１４内において、遮光の度合いに応じて、受光器１２の出力電圧は直線的に下降する。
【００２５】
ここで、図１に示すように帯状物１３がエッジ位置検出装置１０の視野１４内にある場合、受光器１２を構成する光電変換素子が発する検出信号は領域１６のようになる。領域１６においては、帯状物１３のエッジ１３ａに対応する位置１７において、検出信号はハイレベルからローレベルへ変化している。
【００２６】
また、このように複数の光電変換素子の全てを用いて投光器からの光を受光した際に、帯状物により遮光された光電変換素子の出力値ｅＬと、帯状物により遮光されていない光電変換素子の出力値ｅＨと、の中間の値ｅＭを示す光電変換素子を帯状物１３のエッジ１３ａに対応する位置１７にあるものと認めることができる。
【００２７】
なお、帯状物により遮光された光電変換素子の出力値ｅＬは、図１に表されているように、検出信号の内最もローレベルにあるものであり、また、帯状物により遮光されていない光電変換素子の出力値ｅＨは、検出信号の内最もハイレベルにあるものである。
【００２８】
これらの出力値ｅＬ及び出力値ｅＨにより、中間の値ｅＭは、下記の式（１）により決定される。
【００２９】
ｅＭ＝｛（ｅＨ−ｅＬ）／２｝＋ｅＬ                （１）
このように、帯状物１３のエッジ１３ａに対応する位置１７にある光電変換素子が検出された場合、本発明に係るエッジ位置検出装置１０においては、その光電変換素子の左右両側にそれぞれ位置する予め定めた個数の光電変換素子がエッジ検出用の有効光電変換素子として選択される。
【００３０】
このようにして選択された有効光電変換素子は視野１４よりも狭い視野１８を形成する。
【００３１】
この視野１８内を帯状物１３が投光器１１からの光を遮光する方向に移動すると、受光器１２は、直線１９で示されるような電圧を出力する。
【００３２】
直線１５で示される電圧特性と比較すれば明らかであるように、直線１９で示される電圧特性の方が検出ゲインは大きい。すなわち、帯状物１３の移動量が同じである場合には、帯状物１３が視野１４内を移動する場合よりも帯状物１３が視野１８内を移動する場合の方が受光器１２の出力電圧は大きく変化する。
【００３３】
この結果、Ｓ／Ｎ比を改善することができ、帯状物１３のエッジ１３ａの位置をより高精度に検出することが可能になる。ひいては、帯状物１３の蛇行の修正制御をより高精度に、かつ、より安定的に行うことが可能になる。
【００３４】
図２は、本発明の一実施形態に係るエッジ検出装置５０の構造を示す概略図である。
【００３５】
本実施形態に係るエッジ位置検出装置５０は、光を発する投光器５１と、投光器５１と所定の間隔をおいて配置され、投光器５１からの光を受光し、受光量に応じた電圧を出力する受光器５２と、を備えている。
【００３６】
本エッジ位置検出装置５０は、投光器５１と受光器５２との間を帯状物５３が通過する際に、受光器５２が出力する電圧の変化に応じて帯状物５３のエッジ５３ａの位置を検出する。
【００３７】
帯状物５３は、そのエッジ５３ａが投光器５１と受光器５２との間に位置するように、図２の紙面の表から裏に向かう方向に連続的に走行している。
【００３８】
投光器５１は、帯状物５３のエッジ５３ａの進行方向と直交する方向においてアレイ状に配置された発光ダイオード群５４と、発光ダイオード群５４を発光させるための電力を供給する電源５５と、発光ダイオード群５４に対向して配置され、発光ダイオード群５４の各発光ダイオードから発光された光を拡散する拡散板５６と、拡散板５６の下方において拡散板５６に対向して配置されたガラス板５７と、から構成されている。
【００３９】
発光ダイオード群５４を構成する各発光ダイオードは点光源であるが、上記のように、帯状物５３のエッジ５３ａの進行方向と直交する方向に配列することにより、発光ダイオード群５４は線状光源を形成している。
【００４０】
拡散板５６は曇りガラスまたは乳白色のアクリル板からなり、発光ダイオード群５４から発せられる光の輝度分布を均一にしている。
【００４１】
受光器５２は、発光ダイオード群５４の各発光ダイオードから発光された光を受光する複数の光電変換素子からなるＣＣＤリニアセンサ５８と、ＣＣＤリニアセンサ５８の動作を制御するコントローラ５９と、ＣＣＤリニアセンサ５８に対向して配置されたガラス板６０と、から構成されている。
【００４２】
なお、ＣＣＤリニアセンサ５８には、発光ダイオード郡５４の各ダイオードから発光された光を光電変換素子上に結像させるためのレンズアレイが取り付けられている。
【００４３】
図３は、コントローラ５９の構造の一例を示す機能ブロック図である。
【００４４】
コントローラ５９は、ＣＣＤリニアセンサ５８の駆動タイミングを規定するクロック信号を出力するクロック発振器７０と、クロック発振器７０からクロック信号を受信し、ＣＣＤリニアセンサ５８の動作タイミングを規定するタイミング信号を出力するカウンタ７１と、カウンタ７１からの出力信号に基づいて、ＣＣＤリニアセンサ５８を駆動するドライバ７２と、処理装置７３と、検出されたエッジ５３ａの左右両側の画素数を決定する有効画素設定器７４と、エッジ検出部７５と、エッジ検出部７５の出力信号をデジタル信号からアナログ信号に変換するデジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換器７６と、Ｄ／Ａ変換器７６の出力信号を増幅する出力増幅器７７と、外部から運転モードや検出開始信号を受信する外部入力信号処理装置７８と、から構成されている。
【００４５】
処理装置７３は、ＣＣＤリニアセンサ５８から出力されるアナログビデオ信号を処理し、処理した信号をエッジ検出部７５に送る。さらに、クロック発振器７０から出力されるクロック信号と同期を取り、ＣＣＤリニアセンサ５８から出力されるアナログビデオ信号を２値化するためのしきい値を決定する。
【００４６】
エッジ検出部７５は、有効画素設定器７４により設定されたデータ及び処理装置７３からの出力信号に基づいて、帯状物５３のエッジ５３ａの位置を検出する。さらに、有効視野内においてゼロ−スパン調整演算を行い、演算結果をＤ／Ａ変換器７６に出力する。
【００４７】
以下、本実施形態に係るエッジ位置検出装置５０の動作を説明する。
【００４８】
帯状物５３がエッジ位置検出装置５０の視野８０内に入り、投光器５１の発光ダイオード群５４から投射される光を遮光する方向に移動すると、受光器５２が出力する電圧はエッジ位置検出装置５０の視野８０内において、遮光の度合いに応じて、直線的に下降する（図１の直線１５参照）。
【００４９】
処理装置７３は、ＣＣＤリニアセンサ５８から出力されるアナログビデオ信号を処理し、処理した信号をエッジ検出部７５に送信する。
【００５０】
エッジ検出部７５は、処理装置７３からの出力信号に基づいて、帯状物５３のエッジ５３ａの位置を検出する。
【００５１】
有効画素設定器７４は、エッジ５３ａを示す画素の左右両側の画素数を予め決定し、記憶している。
【００５２】
エッジ検出部７５が帯状物５３のエッジ５３ａの位置を検出すると、有効画素設定器７４は、記憶している画素数を示す信号をエッジ検出部７５に送る。有効画素設定器７４からこの信号を受信したエッジ検出部７５は、帯状物５３のエッジ５３ａの位置を検出した光電変換素子と、その左右両側に位置し、有効画素設定器７４からの信号が示す画素数に相当する数の光電変換素子をエッジ検出用の有効光電変換素子として選択する。
【００５３】
例えば、全体の光電変換素子のうち、選択された有効光電変換素子のみが作動するようにする。
【００５４】
このようにして選択された有効光電変換素子は視野８０よりも狭い視野８１を形成する。
【００５５】
この視野８１内を帯状物５３が発光ダイオード群５４からの光を遮光する方向に移動すると、受光器５２は、検出ゲインがより大きくなった電圧を出力する（図１の直線１９参照）。これにより、帯状物５３の移動量が同じである場合には、帯状物５３が視野８０内を移動する場合よりも帯状物５３が視野８１内を移動する場合の方が受光器５２の出力電圧は大きく変化する。
【００５６】
この結果、Ｓ／Ｎ比を改善することができ、帯状物５３のエッジ５３ａの位置をより高精度に検出することが可能になり、ひいては、帯状物５３の蛇行の修正制御をより高精度に、かつ、より安定的に行うことが可能になる。
【００５７】
なお、有効画素設定器７４をコントローラ５９の外部に設け、有効画素設定器７４に入力されたエッジ５３ａの左右両側の画素数を外部入力信号処理装置７８を介してコントローラ５９に入力することも可能である。
【００５８】
すなわち、走行する帯状物５３の幅が予め判明しており、受光器５２の視野８０内におけるエッジ５３ａの通過位置が算出できるような場合には、エッジ５３ａの左右両側の画素数を予め設定することが可能であるので、画素数を有効画素設定器７４に入力し、さらに、外部入力信号処理装置７８を介してコントローラ５９に入力することも可能である。
【００５９】
上述の実施形態におけるコントローラ５９の動作は、コンピュータが読み取り可能な言語で記述されたコンピュータプログラムによっても実行可能である。
【００６０】
コンピュータプログラムによりコントローラ５９を動作させる場合には、例えば、コントローラ５９にプログラム記憶用のメモリーを設け、そのメモリーにコンピュータプログラムを格納する。コントローラ５９はメモリーからそのコンピュータプログラムを読み出すことにより、そのコンピュータプログラムに従って、上述のような動作を実行する。
【００６１】
さらには、そのようなコンピュータプログラムを格納した記憶媒体をコントローラ５９にセットすることにより、コントローラ５９がその記憶媒体からそのコンピュータプログラムを読み出し、そのコンピュータプログラムに従って、上述のような動作を実行するようにすることも可能である。
【００６２】
なお、以上に記載した帯状物１３、５３としては、紙、フィルム、鋼板その他の帯状のものが含まれる。
【００６３】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るエッジ位置検出装置及び方法によれば、帯状物のエッジ位置に合わせて移動させる必要がない視野幅の広い受光器でも、視野幅の狭い受光器と同等の検出性能が保証され、Ｓ／Ｎ比を改善することができる。この結果、帯状物のエッジの位置をより高精度に検出することが可能になり、ひいては、帯状物の蛇行の修正制御をより高精度に、かつ、より安定的に行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエッジ位置検出装置の構造を示す概略的な断面図及び受光器の出力電圧の波形図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るエッジ位置検出装置の構造を示す概略的な断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るエッジ位置検出装置におけるコントローラの構造を示す機能ブロック図である。
【図４】従来のエッジ位置検出装置の概略図及び受光器の出力電圧の波形図である。
【符号の説明】
１０  本発明に係るエッジ位置検出装置
１１  投光器
１２  受光器
１３  帯状物
１４  視野
１５  出力電圧を示す直線
１８  視野
１９  出力電圧を示す直線
５０  本発明の一実施形態に係るエッジ位置検出装置
５１  投光器
５２  受光器
５３  帯状物
５４  発光ダイオード群
５５  電源
５６  拡散板
５７  ガラス板
５８  ＣＣＤリニアセンサ
５９  コントローラ５
６０  ガラス板
７０  クロック発信器
７１  カウンタ
７２  ドライバ
７３  処理装置
７４  有効画素設定器
７５  エッジ検出部
７６  デジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換器
７７  出力増幅器
７８  外部入力信号処理装置
【図１】
2004340781.tif 000003
【図２】
2004340781.tif 000004
【図３】
2004340781.tif 000005
【図４】
2004340781.tif 000006