(57)【要約】【課題】厚さ及び密度が部分的に変化した地合むらを有する用紙やすき入れの付与された用紙などの異物や欠陥部を、地合むらやすき入れによる濃淡に左右されずに、高精度で検出可能とする。【解決手段】透過光で観察して欠陥部として認識可能な紙料かす、紙料のもつれ、泡、結束繊維、樹脂等状異物、紙層内又は裏面に存在する異物欠点等を、透過光照明によりその濃淡変化を検出し、反射光照明を紙表面に同時に適量照射することによって、画像処理装置において異物及び欠陥部を検出する際のノイズ成分となる地合むら及びすき入れによる濃淡変化を減少させて、異物及び欠陥部を高精度に検出する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象である用紙の一方の側に配置された反射光照明のための光源と、該用紙の他方の側に配置された透過光照明のための光源と、該用紙の一方の側に配置され、前記反射光照明による前記用紙の反射光及び前記透過光照明による前記用紙の透過光を同時に受光する受光器と、該受光器の検出出力に基づいて前記用紙の異物及び／又は欠陥部の有無を判定する検出処理部と、を備えた用紙検査装置であって、
前記受光器は、前記用紙に反射光照明及び透過光照明が同時に行われた際の反射光と透過光を受光することで、前記用紙が有する地合むらによる影響が減少された状態で、前記用紙の濃淡を前記透過光照明で検出可能であり、
前記反射光のための光源は、照度及び照射角度のうちの少なくとも一つを調整できる構成であり、透過光照明の光源は照度を調整できる構成であることを特徴とする用紙検査装置。
【請求項２】
前記検査対象である用紙は、紙の厚さ及び密度を部分的に変化させた紙層構造を形成させてすき入れを付与した紙であり、
前記受光器は、前記用紙に反射光照明及び透過光照明が同時に行われた際の反射光と透過光を受光することで、前記用紙が有する地合むら及び前記用紙に付与されたすき入れによる影響が減少された状態で、前記用紙の濃淡を前記透過光照明で検出することを特徴とする請求項１記載の用紙検査装置。
【請求項３】
前記検出処理部は、前記濃淡に対応する電圧値を検出し、該検出した電圧値を、異物及び欠陥部のない用紙に相当する予め設定された基準電圧と比較して異物及び／又は欠陥部の有無を検出可能であることを特徴とする請求項１又は２記載の用紙検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紙に含まれている異物及び欠陥部を検出する用紙検査装置に関し、特に、厚さ及び密度が部分的に変化した地合むらを有する紙やすき入れを有する紙などの異物や欠陥部を、高精度で検出する用紙検査装置に関する。
【０００２】
ここで、異物とは、紙層内や表面に存在するごみ、ちり、油汚れ、インク滴、樹脂状異物（樹脂状の小片）、無機物小片等であり、欠陥部とはパルプの製造や抄紙工程等、紙本来の製造工程において形成される紙料かす、紙料のもつれ、紙層形成不良、紙料が局部的に少なくなる泡、微細な孔、結束繊維等（通常、用紙検査では「欠点」と呼ばれている。）である。
【背景技術】
【０００３】
図１１は、通常の紙やすき入れ紙等の異物及び欠陥部を検出するための従来の紙の異物及び欠陥部の用紙検査装置である。この用紙検査装置では、反射光照明を紙に照射し、輝度変換された濃淡画像をＣＣＤカメラ等で撮像し、この撮像信号を画像処理装置に入力して画像変換することにより、異物及び欠陥部の濃淡が異物及び欠陥部のない部分の濃淡と異なるか否かを判別して異物欠点の有無が検出される。
【０００４】
また、通常の紙及びすき入れ紙の異物及び欠陥部（微細孔等）を検出するために、透過光照明を紙に照射する用紙検査装置が従来知られている。この従来の用紙検査装置では、透過光照明を紙に照射し、輝度変換された濃淡画像をＣＣＤカメラ等で撮像して画像処理装置に入力して画像変換することにより、異物及び欠陥部の濃淡が異物及び欠陥部のない部分の濃淡と異なるか否かを判別して異物欠点の有無が検出される。
【０００５】
上記のようにシート紙からの反射光を受光して電気的な画像信号に変換して、用紙に製造工程で発生する異物等を欠点を自動的に検査する装置は、特許文献１に開示されている。さらに、投光器からの光を被検査物と透過させて受光器で受光して欠点を紙などの製品の品質検査する欠点検査装置は特許文献２に開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平２−１７３５５５号公報
【特許文献２】特開昭５２−１７９３８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
紙の異物及び欠陥部を検出するために反射光照明による用紙検査装置では、透過光で観察すると認識が容易である紙層内又は裏面に存在する樹脂等状異物等の半透明の異物、或いは紙料かす、紙料のもつれ、泡、結束繊維等の紙の欠陥部について、異物及び欠陥部のない部分との濃度レベルの差が少ないため検出精度が低くなるという問題がある。
【０００８】
また、上記の異物及び欠陥部は、透過光画像のもとで濃淡の階調を有するが、紙は、製造工程によって厚さ及び密度が部分的に変化した地合むらを有し、さらに、紙幣、パスポート、有価証券等に使用する紙は、偽造防止を目的として、紙の厚さ及び密度を部分的に変化させて紙層構造を形成させたすき入れが付与されているため、透過光画像で撮像される濃淡画像において、異物欠点を地合むら又はすき入れによる濃淡変化と正確に区別して検出することができないという問題がある。
【０００９】
しかし、紙に、ちり、樹脂、紙料かす等の異物が存在する場合には、紙としての品質が低下し、すき入れ紙では、異物欠点が存在する場合には、透過光のもとで観察されると例えば人物像のような濃淡の諧調をもった画像デザインの認識に影響を及ぼし、特に、紙幣、パスポート、有価証券等のすき入れ部分に異物欠点が存在する場合には、すき入れが透過光のもとで濃淡画像として撮像又は観察されることによる偽造防止効果が低下するため、これらの異物欠点を検出する装置が必要となっている。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題点を解決することであり、紙に含まれている異物及び欠陥部を高精度に検出することを目的とし、特に、厚さ及び密度が部分的に変化した地合むらを有する用紙やすき入れの付与された用紙などの異物や欠陥部を、地合むらやすき入れによる濃淡に左右されずに、高精度で検出可能な用紙検査装置を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記課題を解決するために、検査対象である用紙の一方の側に配置された反射光照明のための光源と、該用紙の他方の側に配置された透過光照明のための光源と、該用紙の一方の側に配置され、前記反射光照明による前記用紙の反射光及び前記透過光照明による前記用紙の透過光を同時に受光する受光器とを備えた用紙検査装置であって、前記受光器は、前記用紙に反射光照明及び透過光照明が同時に行われた際の反射光と透過光を受光することで、前記用紙が有する地合むらによる影響が減少された状態で、前記用紙の濃淡を前記透過光照明で検出可能であり、前記反射光のための光源は、照度及び照射角度のうちの少なくとも一つを調整できる構成であり、透過光照明の光源は照度を調整できる構成であることを特徴とする用紙検査装置を提供する。
【００１２】
前記検査対象である用紙は、紙の厚さ及び密度を部分的に変化させた紙層構造を形成させてすき入れを付与した紙であり、前記受光器は、前記用紙に反射光照明及び透過光照明が同時に行われた際の反射光と透過光を受光することで、前記用紙が有する地合むら及び前記用紙に付与されたすき入れによる影響が減少された状態で、前記用紙の濃淡を前記透過光照明で検出する構成としてもよい。
【００１３】
前記検出処理部は、前記濃淡に対応する電圧値を検出し、該検出した電圧値を、異物及び欠陥部のない用紙に相当する予め設定された基準電圧と比較して異物及び／又は欠陥部の有無を検出可能である構成としてもよい。
【００１４】
前記受光器は、ＣＣＤカメラであり、該ＣＣＤカメラで撮像されて輝度変換された前記用紙の濃淡画像が、画像処理装置で画像変換されて異物及び／又は欠陥部の有無が検出可能である構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、上記手段を構成を有するから、紙層内や表面にある異物及び欠陥部を高精度に検出する用紙検査装置について、特に、厚さ及び密度が部分的に変化した地合むらを有する用紙やすき入れの付与された用紙等の異物や欠陥部を、地合むらやすき入れによる濃淡に左右されずに、高精度で検出可能である。
【００１６】
さらに、本発明では、反射光照明の光源はその照度及び照射角度を調整可能とし、又透過光照明の光源はその照度を調整可能としたので、これらの照度や照射角度を、地合むらやすき入れによる異物及び欠陥部の状態等検査対象である用紙の状態に応じて、適宜調整すれば、検査対象である用紙の状態（例えば、用紙の材質、色、地合むらやすき入れの有無及びその状態等）に応じて、地合むらやすき入れによる異物及び欠陥部の検査への影響をきめ細かく、且つより効果的に排除することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明に係る用紙検査装置の異物及び欠陥部検出装置を実施するための最良の形態を実施例に基づいて図面を参照して説明する。
【００１８】
本発明に係る用紙検査装置は、用紙に含まれている異物及び用紙の欠陥部を検出してその有無を検査する装置である。ここで、「異物」とは、前述のとおり、紙層内や表面に存在するごみ、ちり、油汚れ、インク滴、樹脂状異物（樹脂状の小片）、無機物小片等であり、「欠陥部」とは、パルプの製造や抄紙工程等、紙本来の製造工程において形成される紙料かす、紙料のもつれ、紙層形成不良、紙料が局部的に少なくなる泡、微細な孔、結束繊維等（通常、用紙検査では「欠点」と呼ばれている。）である。
【００１９】
また、本明細書で「地合むら」とは、紙の本来的な製造工程によって厚さ及び密度が部分的に変化した紙層構造となっているものであり、特に透過光でランダムな濃淡のむらが認識される。
【００２０】
また、本明細書で「すき入れ」とは、用紙の原料となる紙料の厚さ及び密度を部分的に変化させることによって紙層に凹凸や粗密の状態が生じている部分であり、透過光で観察すると、濃淡が生じ、肖像、風景、建物、幾何学模様等のデザインが認識されるものである。しかし、すき入れを反射光で観察した場合には、透過光で認識されるデザインと比較して濃淡が少なくなり、微細なデザインまでは認識不可能となるものである。
【００２１】
本発明に係る用紙検査装置においては、検査対象である用紙は、厚さ及び密度が部分的に変化した地合むらのある用紙や、厚さ及び密度を部分的に変化させたすき入れを有する三次元的紙層構造を持った用紙である場合に、特にその有用性を発揮する。
【００２２】
（基本的構成及び原理）
図１は、本発明に係る用紙検査装置の基本的な構成を模式的に説明する図である。本発明に係る用紙検査装置は、用紙の異物及び欠陥部を検出する検出装置１を少なくとも備えており、さらに、この検出装置１で得られた検出出力に基づいて用紙３の異物及び欠陥部であることを判定する検出処理装置２（本発明では「検出処理部」とも呼ぶ。）を備えている。この図１により、本発明に係る用紙検査装置の基本的な構成及び原理、特に、異物及び欠陥部を検出する検出装置の基本的な構成及び検出の原理を説明する。
【００２３】
図１に示すように、用紙３の異物及び欠陥部を検出する検出装置１は、検査対象である用紙３が移動する通路の一方の側（正面側）に受光器４を設けるとともに反射光照明の光源５が設けられており、検査対象である用紙３の通路の他方の側（背面側）に透過光照明の光源６が設けられている。
【００２４】
反射光照明の光源５及び透過光照明の光源６は、それぞれその照度を、検査対象である用紙３の状態（例えば、用紙の材質、色、地合むらやすき入れの有無及びその状態等）により、調整可能に構成されている。特に、反射光照明の光源５は、反射光照明の照射角度を調整し、反射状態を調整する構成とすることが好ましい。この場合、透過光照明を一定の照度として、反射光照明の照射の強度や角度を適宜調整できるように、それぞれ独立して調整可能とする構成が好ましい。
【００２５】
検出処理装置２は、受光器４（例えば、「光電センサ」。ここでは、光電センサ４として説明する。）で得られた検出値を、異物及び欠陥部のない紙（基準紙）を検出した場合に相当する予め設定された検出基準値と比較し、異物及び欠陥部の有無を判定するものである。
【００２６】
この検査対象である用紙３を、図１に示すように、光電センサ４の視野を通過時に、検査対象である用紙３の光電センサ４側に設置した反射光照明の光源５で照射し、同時に検査対象である用紙３の光電センサ４と反対側に設置した透過光照明の光源６で照射する。
【００２７】
このように、検査対象である用紙３に、透過光照明（背面側から透過光照明の光源６を照射）と反射光照明（正面側から反射光照明の光源５を照射）を同時に行い、紙の三次元的紙層構造が輝度変換され、これを光電センサ４で検出することにより、用紙３の濃淡の諧調（輝度）に応じた電圧値が得られる。この電圧値を、予め設定された基準電圧値と比較して異物及び欠陥部の有無が検出される。
【００２８】
なお、以上では、受光器として光電センサ４を利用し被検査対象である用紙３を走査し、濃淡の諧調に応じた電圧値を得て、これを予め設定された基準電圧と比較した構成を説明したが、このような構成でなくても、検査対象である用紙３の濃淡が検出でき、この検出結果を基準紙と比較できれば、どのような構成でもよい。この点は、実施例で説明する。
【００２９】
ところで、本発明において異物及び欠陥部の検査対象である用紙３には、本来的な製造工程によって厚さ及び密度が部分的に変化した紙層構造となる地合むらが存在する。さらに、すき入れ用紙３については、このような地合むらに加えて、用紙３の厚さ及び密度を部分的に変化させた紙層構造が形成されている。
【００３０】
本発明の特徴は、透過光照明を照射して異物及び欠陥部の濃淡の諧調を画像として捉えると同時に、透過光照明も同時に行うことにより、地合むら及びすき入れによる濃淡の諧調を低減させて、異物及び欠陥部の検出を容易とすることが可能な点である。
【００３１】
一般に透過光照明によって用紙３の各部から受ける輝度（濃淡画像）は、用紙３が同一材料で構成されている場合、用紙３の厚さ及び密度に大きな影響を受けるため、用紙３の各部から受ける輝度（濃淡画像）は地合むら及びすき入れに大きく影響されることとなる。
【００３２】
一方、反射光照明によって用紙３の各部から反射されて受ける輝度（濃淡画像）は、撮像対象となる素材自体の表面の輝度による影響が大きいため、紙の厚さ及び密度が部分的に変化した地合むら又はすき入れによる濃淡画像への影響は少ない。
【００３３】
そこで、検査対象である用紙３の異物及び欠陥部を、透過光照明によりその濃淡変化を検出する際に、用紙３の表面に同時に反射光を適量照射することによって、画像処理装置において異物や欠陥部を検出する際のノイズ成分となる地合むら及びすき入れによる濃淡変化を減少させることができる。
【００３４】
本発明の基本構成及び用紙３の異物及び欠陥部の検出原理をさらに詳細に図２〜７で説明する。図２（ａ）は、検査対象である用紙３をその正面側から観察した場合のすき入れ模様、より具体的には黒すき模様と白すき模様を示す図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す検査対象である用紙３のＸ−Ｘ’断面を示す模式図である。図２（ｂ）で示すように、黒すき部は、紙量が多く、密度が高い。一方、白すき部は、紙量が少なく、密度が低い。
【００３５】
このような検査対象である用紙３に、（１）透過光照明、（２）反射光照明、（３）同時に透過光照明と反射光照明をそれぞれを行った場合の、透過光量及び濃淡レベルの状態を説明する。
【００３６】
（１）  透過光照明による透過光量及び濃淡レベル（図３参照）
図３（ａ）は、検査対象である用紙に透過光照明（背面側から透過光照明の光源を照射）を行った場合の、黒すき部、白すき部及び地合部のそれぞれにおける透過光量の程度を比較して示す図である。
【００３７】
図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す透過光照明による、黒すき部及び白すき部のそれぞれにおける濃淡レベル（暗から明の程度であり、それぞれについて実線矢印の長さで濃淡レベルを示す。）を比較して示す図である。即ち、図３（ｂ）は、検査対象である用紙に背面側からの透過光照明した場合の透過光を、正面側に配置した光電センサで検知した透過光量から得られる検査対象である用紙の濃淡レベルの分布を示す図である。
【００３８】
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、透過光照明の場合は、黒すき部は、地合部より透過光量は少なく、濃淡レベルで暗くなる。一方、白すき部は、地合部より透過光量は少なく、濃淡レベルで明るくなる。これは、黒すき部では、紙の厚さ、密度が高くなっているため透過光量が少なく、逆に白すき部では、紙の厚さ、密度が低くなっているため透過光量が多くなる、という理由による。
【００３９】
（２）  反射光照明による透過光量及び濃淡レベル（図４参照）
図４（ａ）は、検査対象である用紙に反射光照明（正面側から反射光照明の光源５を照射）を行った場合の、黒すき部、白すき部及び地合部のそれぞれにおける反射光量の程度を比較して示す図である。
【００４０】
図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す反射光照明による、黒すき部及び白すき部のそれぞれにおける濃淡レベル（暗から明の程度。それぞれについて点線矢印の長さで濃淡レベルを示す。）を比較して示す図である。即ち、図４（ｂ）は、検査対象である用紙に正面側から反射光照明した場合の反射光を、正面側に配置した光電センサで検知した反射光量から得られる検査対象である用紙の濃淡レベルの分布を示す図である。
【００４１】
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、反射光照明の場合は、黒すき部は、地合部より反射光量は多く、濃淡レベルで明るくなる。一方、白すき部は、地合部より反射光量は少なく、濃淡レベルで暗くなる。これは、黒すき部では、繊維が圧縮されて密度が高くなっているため、用紙表面の平滑性が高くなって光沢が増している。その結果、光の反射率が高くなり、反射光量が多くなる。一方、白すき部ではその逆で、密度が低くなっているため、用紙表面の平滑性が低くなり、その結果、反射率が低くなり反射光量が少ない、という理由による。
【００４２】
（３）  同時に透過光及び反射光照明による透過光量及び濃淡レベル（図５参照）
図５（ａ）は、検査対象である用紙に、同時に透過光照明と反射光照明を行った場合の、黒すき部、白すき部及び地合部のそれぞれにおける透過光量（実線で示す。）と反射光量（点線で示す。）の程度を比較して示す図である。
【００４３】
図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すように同時に透過光照明と反射光照明を行った場合の、黒すき部及び白すき部のそれぞれにおける濃淡レベル（暗から明の程度）を比較して示す図である。即ち、図５（ｂ）は、検査対象である用紙に、背面側から透過光照明を行うとともに同時に正面側から反射光照明した場合の、透過光と反射光を、正面側に配置した光電センサで同時に検知した光量から得られる検査対象である用紙の濃淡レベルの分布を示す図である。
【００４４】
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、透過光照明と反射光照明を行った場合は、黒すき部、地合部及び白すき部では、濃淡レベルは同じで均等となる。これは、黒すき部では、透過光量は少ないが反射光量が高いために差し引くと、光電センサで検知する光量及びこの光量から得られる濃淡レベルは地合部と同じとなる。又、白すき部では、透過光量は多いが反射光量が低くいために差し引くと、光電センサで検知する光量及びこれによる濃淡レベルは地合部と同じとなる、という理由による。
【００４５】
以上の図５によると、検査対象である用紙に、透過光照明と反射光照明を行った場合は、黒すき部、地合部及び白すき部では、濃淡レベルは同じで均等となるが、これは紙の製造工程で生じる紙の地合むらについても同様である。
【００４６】
そこで、以上説明した図５の作用を利用すれば、前述のとおり、検査対象である用紙に、透過光照明を行うとともに反射光照明を同時に適量に同時に行えば、異物や欠陥を検出する際のノイズ成分となるすき入れ（黒すき部、白すき部）や地合むらがあっても、これらの影響を受けないこととなる。この点について、さらに図６〜８で、異物の具体例により説明する。
【００４７】
なお、反射光照明の光源として、反射光照明の照度及び照射角度を調整可能とし、又透過光照明の光源として透過光照明の照度を調整可能とする構成のものを利用すれば、これらの照度や照射角度を、地合むらやすき入れによる異物及び欠陥部の状態等検査対象である用紙の状態に応じて、適宜調整することで、検査対象である用紙の状態（例えば、用紙の材質、色、地合いやすき入れの有無及びその状態等）に応じて、地合むらやすき入れによる異物及び欠陥部の検査への影響をきめ細かく、且つより効果的に排除することができる。
【００４８】
この場合、具体的作業として、透過光照明を一定の照度に予め調整しておき、反射光照明の照射の強度や角度を、検査対象である用紙の地合むらやすき入れ等の影響を極力排除できるように適宜調整すればよい。
【００４９】
（４）  検査対象である用紙の紙層内に紙より色の濃い異物がある場合（図６参照）
図６（ａ）は、紙層内にこの用紙より色の濃い異物がある検査対象である用紙について、透過光照明と反射光照明を同時行った場合を示す図である。ここで、「紙より色の濃い異物」とは、例えば、紙の製造工程で混入するインキ滴、ゴミの塊等である。なお、異物というより用紙の欠陥部に該当するものであるが、紙の製造工程で生じる結束繊維等についても、以下の説明については「紙より色の濃い異物」と同等である。
【００５０】
図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す場合の、黒すき部及び白すき部のそれぞれにおける濃淡レベル（暗から明の程度）を比較して示す図である。即ち、図６（ｂ）は、検査対象である用紙に、背面側から透過光照明を行うとともに同時に正面側から反射光照明した場合の、透過光と反射光を、正面側に配置した光電センサで同時に受光した光量から得られる検査対象である用紙の濃淡レベルの分布を示す図である。
【００５１】
図６（ａ）に示すように透過光照明と反射光照明を同時に行った場合は、用紙より色の濃い異物に対応する部分については、受光量が低くなり、従って図６（ｂ）に示すように、濃淡レベルが低くなる。この結果、用紙より色の濃い異物が検出されることとなる。
【００５２】
これは、用紙より色の濃い異物は透過光が通りにくいので透過光量が低減し、しかも前述のとおり、反射光照明を同時に適量に同時に行えば、異物や欠陥部を検出する際のノイズ成分となるすき入れ（黒すき部、白すき部）や地合むらの影響を受けないので、上記異物による透過光量により濃淡レベルの低減が検出されることとなる。
【００５３】
図７は、本発明者らが本発明の原理を確認するために、すき入れが付与された用紙であってすき入れ部に黒色異物が混入しているものを、光電センサで検出する領域を通過させ光照射する実験を行った結果を示す図である。
【００５４】
図７（ａ）は、用紙に透過照射のみを行った場合に光電線センサで検出される電圧値で示される検出波形を示す。この図によると、黒色異物に対応して下方へのピークが検出されているが、すき入れ部による透過光量の相違により検出波形は高低差が大きく、これがノイズとなって、黒色異物によるピークが十分検出されない。
【００５５】
図７（ｂ）は、用紙に透過照射及び反射照射を同時に行った場合に光電線センサ４で検出される電圧値で示される検出波形を示す。この図によると、透過照射及び反射照射を同時に行った場合は、すき入れ部による影響が低減され、ノイズが小さくなり、黒色異物に対応する下方へのピークをより明確に検出することができる。このような実験により、透過照射及び反射照射を同時に行った場合にすき入れ部による影響が低減されることが実証されている。
【００５６】
（５）  検査対象である紙層内にこの紙より色の薄い異物がある場合（図８参照）
図８（ａ）は、紙層内にこの用紙より色の薄い異物がある検査対象である用紙について、透過光照明と反射光照明を同時行った場合を示す図である。ここで、「紙より色の薄い異物」とは、例えば、透明又は半透明等の樹脂状異物等である。なお、異物というより紙の欠陥部に該当するものであるが、紙の製造工程で生じる泡や微細孔等についても、以下の説明については「紙より色の薄い異物」と同等である。
【００５７】
図８（ｂ）は、図８（ａ）に示す場合の、黒すき部及び白すき部のそれぞれにおける濃淡レベル（暗から明の程度）を比較して示す図である。即ち、図８（ｂ）は、検査対象である用紙に、背面側から透過光照明を行うとともに同時に正面側から反射光照明した場合の、透過光と反射光を、正面側に配置した光電センサで同時に検知した光量から得られる検査対象である用紙の濃淡レベルの分布を示す図である。
【００５８】
図８（ａ）に示すように透過光照明と反射光照明を同時に行った場合は、用紙より色の薄い異物に対応する部分については、検知光量が高くなり、従って図８（ｂ）に示すように、濃淡レベルが高くなる。この結果、用紙より色の薄い異物が検出されることとなる。
【００５９】
これは、用紙より色の薄い異物は透過光が通りに易いので透過光量が増加し、しかも前述のとおり、反射光照明を同時に適量に同時に行えば、異物や欠陥部を検出する際のノイズ成分となるすき入れ（黒すき部、白すき部）や地合むらの影響を受けないので、上記異物による透過光量により濃淡レベルの増加が検出されることとなる。
【実施例１】
【００６０】
図９は、本発明に係る用紙検査装置の実施例１を説明する図である。この用紙検査装置は、異物及び欠陥部検出装置１と検出処理装置２を備えている。異物及び欠陥部の検出装置１は、検査対象である用紙３の通路の一方の側（正面側）に光電センサ４が設けられている。そして、検査対象である用紙３の通路の一方の側（正面側）に反射光照明の光源５が設けられており、他方の側（背面側）に透過光照明の光源６が設けられている。
【００６１】
検出処理装置２は、光電センサ４の検出電圧信号を受けて増幅する増幅器７と、基準電圧設定器８と、増幅器７で増幅された検出電圧と基準電圧を比較する比較器９とを備えている。基準電圧設定器８は、検査対象である用紙３に異物及び欠陥部のいずれもない場合に発生する電圧（基準電圧）を予め設定する手段である。
【００６２】
比較器９は、検出電圧と基準電圧を比較して、両者の差により、検査対象である用紙３に異物及び欠陥部のいずれもないとするか、異物及び欠陥部のいずれかが有るとする判定する手段である。例えば、予め閾値を定めておき、両者の差がこの閾値の範囲内に有るか否かで用紙３に異物及び欠陥部の無し、有りの判定を可能とする。
【００６３】
このような構成の実施例１の検査装置の作用は次の通りである。検査対象である用紙３を、図９に示すように、光電線センサ４の視野を通過時に、検査対象である用紙３の光電センサ４側に設置した反射光照明を行い、同時に検査対象である用紙３の光電センサ４と反対側から透過光照明を行う。
【００６４】
このように、検査対象である用紙３に反射光照明及び透過光照明を行うと、検査対象である用紙３の三次元的紙層構造が輝度変換され、これを光電センサ４で検出することにより、濃淡の諧調に応じた検出電圧信号が得られる。この検出電圧信号を増幅器７で増幅して検出電圧を得て、この検出電圧を、比較器９において予め設定された異物及び欠陥部のない基準紙の基準電圧と比較し、両者の差が予め設定された閾値の範囲内に有るか否かで、異物及び欠陥部の無し、有りが判定される。
【実施例２】
【００６５】
図１０は、本発明に係る用紙検査装置の実施例２を説明する図である。この実施例２は、実施例１とほぼ同じであるが、異物及び欠陥部検出装置１では光電センサ４の代わりにＣＣＤカメラ１０を利用するとともに、検出処理装置として画像処理装置１１を用いて、ＣＣＤカメラ１０で得られた検出信号に基づいて、異物及び欠陥部の有無の判定を行うものである。
【００６６】
即ち、実施例２の用紙検査装置では、検査対象である用紙３の通路の一方の側（正面側）にＣＣＤカメラ１０が設けられている。そして、検査対象である用紙３の通路の一方の側（正面側）に反射光照明の光源５が設けられており、他方の側（背面側）に透過光照明の光源６が設けられている。
【００６７】
画像処理装置１１では、ＣＣＤカメラ１０の検出信号に基づいて濃淡階調を有するデジタル画像を得て、このデジタル画像を２値化処理して、エッジ検出処理等により、高精度な異物及び欠陥部の検出を可能とする。
【００６８】
用紙３の検査においては、検査対象である用紙３がＣＣＤカメラ１０の視野の通過時に、用紙３のＣＣＤカメラ１０側に設置した光源５によって反射光照射を行い、同時に用紙３のＣＣＤカメラ１０と反対側に設置した光源６によって透過光照明する。このように用紙３に反射光及び透過光を同時に照射すると、紙の三次元的紙層構造が輝度変換され、ＣＣＤカメラ１０で撮像することにより、濃淡の諧調を有するデジタル画像が得られる。
【００６９】
ところで、異物及び欠陥部の検出対象となる用紙３が、厚さ及び密度が部分的に変化した地合むら、或いは紙の厚さ及び密度を部分的に変化させたすき入れを有する三次元的紙層構造を持った紙であると、微細孔や合成樹脂等、透過光を通過させ易い欠陥部の検出は、透過光照明のみで撮像して得られるデジタル画像では、地合むら及びすき入れがノイズ成分となって検出精度が低下してしまう。
【００７０】
又、紙のインク、ちり及びもつれ等、透過光を通過させ難い異物や欠陥部の検出に際しても、地合むら及びすき入れがノイズ成分となって検出精度が低下してしまう。しかし、本発明によれば、透過光と同時に反射光を紙表面に同時に照射するので、地合むら及びすき入れによる濃淡変化の影響を減少させることができ、撮像したデジタル画像を２値化処理、エッジ検出処理等により、高精度な異物及び欠陥部の検出が可能である。
【００７１】
以上、本発明に係る用紙検査装置を実施するための最良の形態を実施例に基づいて説明したが、本発明は、特にこのような実施例に限定されることなく、特許請求の範囲記載の技術的事項の範囲内でいろいろな実施例があることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
以上のとおり、本発明によれば、紙の品質を低下させ、すき入れデザインの認識を困難とするちり、樹脂、紙料かす等の異物及び欠陥部を高精度で検出し、すき入れ紙の品質向上が可能なるから、偽造防止目的ですき入れ紙を利用している、特に、銀行券、郵券、旅券、株券、有価証券、通行回数券等の分野に使用する用紙の検査に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の基本構成及び検出原理を説明する図である。
【図２】図２（ａ）は、検査対象である用紙すき入れ模様を示す図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す検査対象である用紙のＸ−Ｘ’断面を示す模式図である。
【図３】図３（ａ）は、検査対象である用紙に透過光照明を行った場合透過光量の程度を比較して示す図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す透過光照明による濃淡レベルを比較して示す図である。
【図４】図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す反射光照明による、濃淡レベルを比較して示す図であり、図４（ｂ）は、反射光照明した場合の反射光を濃淡レベルの分布を示す図である。
【図５】図５（ａ）は、検査対象である用紙に、同時に透過光照明と反射光照明を行った場合の透過光量と反射光量の程度を比較して示す図であり、図５（ｂ）は、同時に透過光照明と反射光照明を行った場合の濃淡レベルを比較して示す図である
【図６】図６（ａ）は、濃い異物がある検査対象である用紙に透過光照明と反射光照明を同時行った場合を示す図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す場合の濃淡レベルを比較して示す図である。
【図７】図７（ｂ）は、用紙に透過照射及び反射照射を同時に行った場合の光電センサの検出波形を示す。
【図８】図８（ａ）は、紙層内にこの用紙より色の薄い異物がある検査対象である用紙に透過光照明と反射光照明を同時行った場合を示す図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示す場合の、黒すき部及び白すき部のそれぞれにおける濃淡レベル（暗から明の程度）を比較して示す図である。
【図９】実施例１の構成を示す図である。
【図１０】実施例２の構成を示す図である。
【図１１】従来例を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
１  検出装置             
２  検出処理装置         
３  用紙                 
４  受光器（例．光電センサ）
５  反射光照明の光源     
６  透過光照明の光源     
７  増幅器               
８  基準電圧設定器       
９  比較器               
１０  ＣＣＤカメラ       
１１  画像処理装置    
【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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【図１１】
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