(57)【要約】【課題】ダイヘッドによるウェブへの連続精密塗工において、ビードの断面形状を高速度写真で撮像し、そのビードの断面撮像画像から塗工膜の良否や可否を判断することができるダイコートビードの検査装置とその検査方法の提供にある。【解決手段】ダイコートにおけるビード５の断面形状を観察するダイコートビードの検査装置であって、前記ビード５の側面の一方の端から平行光２５で照明する照明部と、もう一方端からビード５の断面形状を撮像する高速度カメラ３２と、前記ビード５の断面形状の撮像画像を処理する画像処理部４１と、前記ビード５の断面形状を判定する判定部５１とで構成されているダイコートビードの検査装置である。【選択図】図２
2005114499.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイコートにおけるビード部の断面形状を検査するダイコートビードの検査装置であって、前記ビード部の側面の一方の端から照明する照明部と、もう一方端からビード部の断面形状を撮像するカメラ部と、前記ビード部の断面形状の撮像画像を処理する画像処理部と、前記ビード部の断面形状の良否を判定する判定部とで構成されていることを特徴とするダイコートビードの検査装置。
【請求項２】
上記照明部は、平行光を出力することを特徴とする請求項１記載のダイコートビードの検査装置。
【請求項３】
上記カメラ部は、平行光学レンズ系を有し、高速度撮影手段を有していることを特徴とする請求項１または２記載のダイコートビードの検査装置。
【請求項４】
上記画像処理部は、ある一定時間内の複数のフレームにわたり、同じ位置の画素毎に明るさの中心値と分散値を求め、それぞれ一つの中心値画像と分散値画像を生成するプリフレーム画像処理手段を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のダイコートビードの検査装置。
【請求項５】
上記判定部は、中心値画像と予め用意された基準中心値画像を比較判定する中心値判定手段と、分散値画像と予め用意された基準分散値画像を比較判定する分散値判定手段とを含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のダイコートビードの検査装置。
【請求項６】
ダイコートにおけるビード部の断面形状を観察するダイコートビードの検査方法であって、前記ビード部の側面の一方の端から照明し、もう一方端からビード部の断面形状を撮像し、前記ビード部の断面形状の撮像画像に基づいて、前記ビード部の断面形状の良否を判定することを特徴とするダイコートビードの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイコートにおけるビード部の断面形状をカメラと照明を用いて撮像し、そのビード部の形状を検査するダイコートビードの検査装置及びその検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、印刷分野における塗工は、インキや乳剤等の塗工精度を向上せしめる方向でそのニーズが高まり、例えばウェットダイコート方式のように連続的に塗工を行う方式でも実用化されつつある。
【０００３】
上記ウェットダイコート方式は、連続したフィルムや紙上に均一な塗工膜を形成する目的で使用されていることが多く、いわゆるウェブと言われる被塗工体に連続で塗工する方式である。
【０００４】
上記のような精密塗工方式において、均一な塗工膜を得るには、ウェブとダイの微少な隙間に形成されるビードの断面形状が安定していれば、得られる塗工膜も安定していることが分かっている。一般的に、塗工装置のパラメータ設定や、塗工条件を見出すのは、経験や塗工の完成状態をみて決められることが多い。例えば、インキや乳剤などの塗工液の粘度特性は、塗工液の混合や化合などの反応がある場合には、その化学特性によって塗工液の粘度が変化する。また、塗工膜の平面性を上げるために塗工直後の初期流動性を上げるなどの粘度調整を行なったりする。このような場合、塗工速度や、乾燥条件などのパラメータ設定や、塗工条件を調整し塗工の完成具合を見ながら塗工を行えるようにしているのが一般的な方法である。
【０００５】
上記ダイコートにおけるビード部の断面形状を検査する装置として、ビード部に斜めから照明し、その照明による画像を撮影する検査装置がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
以下に、上記先行技術文献を示す。
【特許文献１】特開２００３−２４７９４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記検査装置では、ビード部の断面形状を確認することは、ダイとウェブの間隔が非常に微細で、通常の方法では観察できないという問題がある。
【０００８】
また、ウェブへ連続で精密塗工する場合、ウェブの搬送速度が、遅いもので１ｍ／秒程度から、早いもので１０ｍ／秒程度となり、ビード部の大きさが１ｍｍ程度以下という関係から、通常カメラなどの３０フレーム／秒程度の撮像速度では、ビード部分の形状を撮像して画像観察しても、ビードの形状は、より早く変移していてビード形状が安定しているかどうか分からないという問題がある。
【０００９】
さらに、塗工装置にビード部分を観察する場所的なスペースが設けられていないという問題もあった。
【００１０】
このように、ウェブへ連続で精密塗工する場合、塗工膜の完成状態でしか塗工の良否や
可否を判断することができないことや、ビード部分の形状がどのような状態になると塗工膜の良否や可否を判断できるのかということが分からないという問題があった。
【００１１】
本発明は、かかる従来技術の問題点を解決するものであり、その課題とするところは、ダイヘッドによるウェブへの連続精密塗工において、ビードの断面形状を高速度写真で撮像し、そのビードの断面撮像画像から塗工膜の良否や可否を判断することができるダイコートビードの検査装置とそれを用いたダイコートビードの検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に於いて上記課題を達成するために、まず請求項１の発明では、ダイコートにおけるビード部の断面形状を検査するダイコートビードの検査装置であって、前記ビード部の側面の一方の端から照明する照明部と、もう一方端からビード部の断面形状を撮像するカメラ部と、前記ビード部の断面形状の撮像画像を処理する画像処理部と、前記ビード部の断面形状の良否を判定する判定部とで構成されていることを特徴とするダイコートビードの検査装置としたものである。
【００１３】
また、請求項２の発明では、  上記照明部は、平行光を出力することを特徴とする請求項１記載のダイコートビードの検査装置としたものである。
【００１４】
また、請求項３の発明では、上記カメラ部は、平行光学レンズ系を有し、高速度撮影手段を有していることを特徴とする請求項１または２記載のダイコートビードの検査装置としたものである。
【００１５】
また、請求項４の発明では、上記画像処理部は、ある一定時間内の複数のフレームにわたり、同じ位置の画素毎に明るさの中心値と分散値を求め、それぞれ一つの中心値画像と分散値画像を生成するプリフレーム画像処理手段を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のダイコートビードの検査装置としたものである。
【００１６】
また、請求項５の発明では、上記判定部は、中心値画像と予め用意された基準中心値画像を比較判定する中心値判定手段と、分散値画像と予め用意された基準分散値画像を比較判定する分散値判定手段とを含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のダイコートビードの検査装置としたものである。
【００１７】
さらにまた、請求項６の発明では、ダイコートにおけるビード部の断面形状を観察するダイコートビードの検査方法であって、前記ビード部の側面の一方の端から照明し、もう一方端からビード部の断面形状を撮像し、前記ビード部の断面形状の撮像画像に基づいて、前記ビード部の断面形状の良否を判定することを特徴とするダイコートビードの検査方法としたものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は以上の構成であるから、下記に示す如き効果がある。
【００１９】
即ち、上記本発明によれば、ダイコートにおけるビード部の断面形状を見るようにビード部の横手方向の一方の端から照明する平行光照明の照明部と、もう一方端からビードの断面形状を撮像する平行光学レンズと高速度撮像手段を有するカメラ部と、ビード部の断面形状の撮像画像を処理する画像処理部と、前記ビード部の断面形状の良否を判定する判定部とを有し、前記画像処理部は、ある一定時間内の複数のフレームにわたり、同じ位置の画素毎に明るさの中心値と分散値を求め、それぞれ一つの中心値画像と分散値画像を生成するプリフレーム画像処理手段を含み、かつ前記判定部は、中心値画像と予め用意され
た基準中心値画像を比較判定する中心値判定手段と、分散値画像と予め用意された基準分散値画像を比較判定する分散値判定手段とを含むダイコートビードの検査装置とすることによって、ダイとウエブとの間隔が微細であっても、塗工装置にビード部分を検査するスペースがなくとも、ビード形状をより早く安定して検査することができる。
【００２０】
従って本発明は、インキをダイヘッドでウエブ上にコートする分野において、ダイコートビードの形状を検査する装置及びその検査方法として、優れた実用上の効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて詳細に説明する。
【００２２】
本発明のダイコートビードの検査装置は、図１の側断面で表した模式図に示すように、例えば、連続して搬送されるウェブ（３）へインキを塗布するダイヘッド（１）と、それと対向するバックアップロール（２）とは、精密な塗布の場合１ｍｍ以下の隙間になるように設置されていて、そのバックアップロール（２）の回転方向（Ｐ）にウェブ（３）は搬送されるようになっている。
【００２３】
また、ダイヘッド（１）の細長いスリット（１ａ）からインキが突出され、ビード（５）のような形状になる。このビード（５）は安定状態の場合、上流側のリーディングビード（５ａ）、下流側のトレーリングビード（５ｂ）の形は安定していて、時間経過でその形が変わることは少なく、塗布膜の厚さが一定の塗膜（４）となる。
【００２４】
本発明のダイコートビードの検査装置の全体構成は、図２の正面図に示すように、例えば、バックアップロール（２）に巻き付けるようにしてウェブ（３）をバックアップロール（２）の回転方向（Ｐ）に搬送し、ダイヘッド（１）のスリットからインキを突出しビード（５）が形成されて塗膜（４）が安定するように塗布を行う。本発明では、このビード（５）全体を透過するようにダイヘッド（１）の右側の端部から照明し、ビード（５）の断面を撮像するために平行光（２５）を照射する。この平行光（２５）は、積分球（２１）に複数の光源を入射し光束の有効利用と光の干渉による明暗を防止するようにすることと、積分球に開けたピンホール（２２）を点光源としてコリメータレンズ（２４）で平行光化する事を特徴としている。本発明の事例では、例えば複数のメタハライド光源（１１ａ）と、メタハライド光源（１１ｂ）からの光束を、ライトガイド（１２ａ）、ライトガイド（１２ｂ）で積分球（２１）へ入射する。この積分球（２１）へのそれぞれの入射光（１４ａ）と入射光（１４ｂ）はピンホール（２２）へ直接光が入らないように遮蔽板（１３ａ）と遮蔽板（１３ｂ）を設ける。また、上記積分球（２１）は、ステンレス製で、直径１０ｃｍ程度に小型化することによってコータの実用機上の限られたスペースに収まるようにすることができる。さらにこの積分球（２１）は、ステンレスの厚み３ｍｍ程度、１／２球のプレス成形品を使用した。
【００２５】
上記ピンホール（２２）は、本事例の場合、０．５ｍｍから１．２ｍｍ程度で所望の明るさと平行光を得ることができる。コリメータレンズ（２４）としては、顕微鏡の対物レンズを使用することによって容易に平行光（２５）を得ることができ、ビード（５）全体を透過してビード（５）のシルエット透過光（２６）をテレセントリックレンズ（３１）と、高速度カメラ（３２）で撮像する。
【００２６】
この際にダイヘッド（１）とバックアップロール（２）の端面から奥まった位置にあるビード（５）を撮像するためにテレセントリックレンズ（３１）を使用する。上記高速度カメラ（３２）は、搬送速度とビード（５）の大きさや形状変化の速度から１０００フレーム／秒から８０００フレーム／秒程度の高速度カメラを使用し、その撮像画像を画像処
理してビード（５）の形状の特徴を抽出し、このビード（５）の安定形状を基本値として比較することにより塗膜の不具合などの様子を検査することができるようになる。
【００２７】
また、画像処理部（４１）としては、本事例では、例えば複数のフレームの撮像画像の画素毎の中心値と分散値を計算し、それぞれ中心値画像、分散値画像とし、この中心値画像、分散値画像を、基準となる基準中心値画像と基準分散値画像と比較する判定部（５１）でビード（５）の良否や同一性などを判定する。基準中心値画像や基準分散値画像は、基準画像部（６１）で安定状態のビード（５）を選んで蓄積することによって作成することができる。
【００２８】
一般的な塗布におけるビード（５）の形状は、図３（Ａ）の側断面で表した模式図に示すように、例えば、ダイヘッド（１）の細長いスリットからインキが突出されビード（５）のような形状になる。ビード（５）は、上流側のリーディングビード（５ａ）、下流側のトレーリングビード（５ｂ）があり、安定した塗布の場合、連続して搬送されるウェブ（３）へ厚さが一定の塗膜（４）となる。
【００２９】
また、図３（Ｂ）はビード（５）の形状が破線で表したように太り、上流側へ移動しリーディングビード（５ａ１）となり、同様に下流側も太ったトレーリングビード（５ｂ１）のようになり、塗膜も厚くなっている様子を示し、図３（Ｃ）はビード（５）の形状が破線で表したように細り、下流側へ移動しリーディングビード（５ａ２）となり、同様に下流側も細りトレーリングビード（５ｂ２）のようになり、塗膜も薄くなっている様子を示す。
【００３０】
このようにビード（５）の太り、細りによって塗膜（４）の状態は、図４（Ａ）に示すように、スリット幅方向全体でビード（５）全体が太ったり細ったりを周期的に繰り返した場合、塗膜（４）に横スジムラ（４ａ）が発生する様子を示している。
【００３１】
また、一部のビードの太り、細りによって塗膜（４）の状態は、図４（Ｂ）に示すように、ウェブ（３）の搬送方向（Ｑ）の塗膜（４）に縦スジムラ（４ｂ）が発生する様子を示している。
【００３２】
以上のようにビード（５）の断面形状の変化で塗膜（４）が変化することが本発明の観察で知ることができるようになる。
【００３３】
図５（Ａ）は、高速度カメラ（３２）で撮像した撮像範囲（１００）を模式的に示したもので、ダイヘッド（１）下端とバックアップロール（２）上面、ウェブ（３）付近となるように撮像する。
【００３４】
また、図５（Ｂ）は、シルエット透過光（２６）を模式的に示したもので、撮像範囲の中で、ダイヘッド（１）下端とバックアップロール（２）上面のウェブ（３）付近はシルエット（陰）になり黒く（暗く）表示される様子を示すシルエット画像（１０１）である。このダイヘッド（１）下端と、ウェブ（３）との隙間にインキが突出されてビード（５）が形成される。
【００３５】
図６は、シルエット画像（１０１）を画像処理する場合の画素の配置を模式的に示したもので、左上の画素を（１．１）右上の画素を（２００．１）、左下の画素を（１．６０）、右下の画素を（２００．６０）とし、横方向２００画素、縦方向６０画素としたものである。本実施例の高速度カメラは撮像速度が５０００フレーム／秒以上では横方向２００画素、縦方向６０画素の構成であった。
【００３６】
図７（Ａ）は、５０００フレーム／秒で撮像したシルエット画像を順次ａ）からｆ）までの６フレーム分を示したもので、ビード（５）の形状が安定している画像を示している。また、図７（Ｂ）のａ）は、図７（Ａ）のａ）、ｂ）、ｃ）、ｄ）の４枚の画像の同一位置の画素の明るさの中心値（平均値）を計算処理し画像化したものである。さらに図７（Ｂ）のｂ）は、図７（Ａ）のｂ）、ｃ）、ｄ）、ｅ）の４枚の画像の同一位置の画素の明るさの中心値（平均値）を計算処理し画像化したものである。また、図７（Ｂ）のｃ）は、図７（Ａ）のｃ）、ｄ）、ｅ）、ｆ）の４枚の画像の同一位置の画素の明るさの中心値（平均値）を計算処理し画像化したものである。
【００３７】
さらにまた、図７（Ｃ）のａ）は、図７（Ａ）のａ）、ｂ）、ｃ）、ｄ）の４枚の画像の同一位置の画素の明るさの分散値を計算処理し画像化したものである。また、図７（Ｃ）のｂ）は、図７（Ａ）のｂ）、ｃ）、ｄ）、ｅ）の４枚の画像の同一位置の画素の明るさの分散値を計算処理し画像化したものである。図７（Ｃ）のｃ）は、図７（Ａ）のｃ）、ｄ）、ｅ）、ｆ）の４枚の画像の同一位置の画素の明るさの分散値を計算処理し画像化したものである。
【００３８】
上記図７（Ｂ）の中心値画像はビード（５）が安定しているため同じような画像となる。また、図７（Ｃ）の分散値画像は、明るさ変化が少ないため破線で示したようにダイヘッド（１）下端、バックアップロール（２）上面、ウェブ（３）は明るい画像となっている。またビード（５）が安定しているため同じように変化が少なくなりビード部分も明るい画像となる。分散値画像は明るさの変化がある場合、明るい画像となるようにし、明るさの変化が大きい場合に、変化した箇所だけが暗く表示されるようにすることで中心値画像に変化がなくても、ビード部分が変化していることが分かるようになる。
【００３９】
また、ビード部分が変化した場合の撮像画像を図８（Ａ）のａ）からｈ）までに示す。これら４フレーム毎の中心値画像を図８（Ｂ）のａ）からｆ）までに示す。これら４フレーム毎の分散値画像を図８（Ｃ）のａ）からｆ）までに示す。
【００４０】
ビード状態が安定しているときの撮像画像の中心値画像と分散値画像を記憶しておき判定処理する場合の基準画像とするようにした場合の基準中心値画像を図９（Ａ）に示す。同様に基準分散値画像を図９（Ｂ）に示す。
【００４１】
撮像画像を示す図８（Ａ）のａ）（ビード太さ＝中）、ｂ）（ビード太さ＝太）、ｃ）（ビード太さ＝中）、ｄ）（ビード太さ＝細）の４フレームの中心値画像は、図８（Ｂ）のａ）（ビード太さ＝中）となり、分散値画像は、図８（Ｃ）のａ）となる。
【００４２】
また、基準中心値画像を示す図９（Ａ）（ビード太さ＝中と呼称する）と比較すると、その判定結果、図１０（Ａ）のａ）のように「＝（イコール、同じ）」という判定を行う。次に、分散値画像は、図８（Ｃ）のａ）と分散値基準分散値画像図９（Ｂ）のように「＝薄と呼称する」と比較すると、その判定結果、図１０（Ｂ）のａ）のように「≠（ノットイコール、同じでない）」という判定を行う。
【００４３】
このように順次、中心値画像を示す図８（Ｂ）のｂ）からｆ）と、分散値画像を示す図８（Ｂ）のｂ）からｆ）を求め、基準中心値画像を示す図９（Ａ）、分散値基準分散値画像を示す図９（Ｂ）と比較し、中心値判定結果、図１０（Ａ）のｂ）からｆ）までと、分散値判定結果図１０（Ｂ）のｂ）からｆ）までを求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明のダイコートビード形状の概要を側断面図で表した説明図である。
【図２】本発明のダイコートビード検査装置の一実施例を模式的に表した説明図である。
【図３】本発明のダイコートビード形状の変化概要を側断面図で表した説明図である。
【図４】（Ａ）は、一般的なダイコートの横スジムラを模式的に表した説明図であり、  （Ｂ）は、  一般的なダイコートの縦スジムラを模式的に表した説明図である。
【図５】（Ａ）は、本発明のダイコートビード部分の撮像範囲形状を側断面図で表した説明図であり、  （Ｂ）は、  本発明のダイコートビード部分の撮像画像を側断面図で表した説明図である。
【図６】本発明のダイコートビード検査装置の撮像画像の画像処理範囲の一実施例を模式的に表した説明図である。
【図７】（Ａ）は、本発明のダイコートビード検査装置のビード形状が安定している場合の数フレーム分の撮像画像を模式的に表した説明図であり、  （Ｂ）は、本発明のダイコートビード検査装置の中心値画像処理の一実施例を模式的に表した説明図であり、  （Ｃ）は、本発明のダイコートビード検査装置の分散値画像処理の一実施例を模式的に表した説明図である。
【図８】（Ａ）は、本発明のダイコートビード検査装置のビード形状が安定していない場合の数フレーム分の撮像画像を模式的に表した説明図であり、  （Ｂ）は、本発明のダイコートビード検査装置の中心値画像処理の一実施例を模式的に表した説明図であり、  （Ｃ）は、本発明のダイコートビード検査装置の分散値画像処理の一実施例を模式的に表した説明図である。
【図９】（Ａ）は、本発明のダイコートビード検査装置の基準中心値画像の一実施例を模式的に表した説明図であり、  （Ｂ）は、本発明のダイコートビード検査装置の基準分散値画像の一実施例を模式的に表した説明図である。
【図１０】（Ａ）は、本発明のダイコートビード形状の中心値判定処理結果を模式的に表した説明図であり、  （Ｂ）は、本発明のダイコートビード形状の分散値判定処理結果を模式的に表した説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１‥‥ダイヘッド
１ａ‥‥スリット
２‥‥バックアップロール
３‥‥ウェブ
４‥‥塗膜
４ａ‥‥横スジムラの塗膜
４ｂ‥‥縦スジムラの塗膜
５‥‥ビード
５ａ、５ａ１、５ａ２‥‥リーディングビード
５ｂ、５ｂ１、５ｂ２‥‥トレーリングビード
１０‥‥視方向矢印
１１ａ、１１ｂ‥‥メタハライド光源
１２ａ、１２ｂ‥‥ライトガイド
１３ａ、１３ｂ‥‥遮蔽板
１４ａ、１４ｂ‥‥入射光
２２‥‥ピンホール
２３‥‥点光源光
２４‥‥コリメートレンズ
２５‥‥平行光
２６‥‥シルエット透過光
３１‥‥テレセントリックレンズ
３２‥‥高速カメラ
４１‥‥画像処理部
５１‥‥判定部
６１‥‥基準画像部
１００‥‥撮像範囲
１０１‥‥シルエット画像
５１‥‥トリガ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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