(57)【要約】【課題】  高精度で、かつコンパクト化が可能なセンサーユニット、およびそのようなセンサーユニットを用いた印刷状態検査装置を提供すること。【解決手段】  本発明のセンサーユニットは、印刷面に光を照射し、その反射光により形成される像を撮像するセンサーユニットであって、撮像素子と該撮像素子に取り付けられたレンズとを有する撮像部と、発光素子と該発光素子に取り付けられたレンズとを有する照明部と、印刷面の反射光を、該印刷面の法線方向に対して所定の角度を有する方向に反射させる少なくとも１つのミラーを有する反射部とを備える。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷面に光を照射し、その反射光により形成される像を撮像するセンサーユニットであって、
撮像素子と該撮像素子に取り付けられたレンズとを有する撮像部と、
発光素子と該発光素子に取り付けられたレンズとを有する照明部と、
印刷面の反射光を、該印刷面の法線方向に対して所定の角度を有する方向に反射させる少なくとも１つのミラーを有する反射部と
を備える、センサーユニット。
【請求項２】
前記反射部が、印刷面の反射光を、該印刷面の法線方向に対して所定の角度を有する第１の方向に反射させる第１のミラーと、該第１の方向に反射された反射光を、該第１の方向に対して所定の角度を有する第２の方向に反射させる第２のミラーとを有する、請求項１に記載のセンサーユニット。
【請求項３】
前記第１の方向が前記印刷面の法線方向に対して９０度の角度を有し、かつ、前記第２の方向が該第１の方向に対して９０度の角度を有する、請求項２に記載のセンサーユニット。
【請求項４】
前記撮像素子がＣＣＤカメラであり、前記発光素子が高輝度ＬＥＤである、請求項１から３のいずれかに記載のセンサーユニット。
【請求項５】
前記第１および第２のミラーが蒸着ミラーである、請求項１から４のいずれかに記載のセンサーユニット。
【請求項６】
印刷面に光を照射し、その反射光により形成される像を撮像し、得られた画像から印刷の欠陥を検出する印刷状態検査装置であって、
所定の位置に配置された印刷物の印刷面に光を照射し、その反射光により形成される像を撮像するセンサー部と
該センサー部で得られた画像データを解析し、印刷の欠陥を検出する検出部とを備え、
該センサー部が、請求項１から５のいずれかに記載のセンサーユニットからなる、印刷状態検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサーユニットおよび該センサーユニットを用いた印刷状態検査装置に関する。より詳細には、高精度で、かつコンパクト化が可能なセンサーユニットおよび該センサーユニットを用いた印刷状態検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、印刷面に光を照射し、その反射光により形成される画像を撮像し、得られた画像から印刷の欠陥を検出する印刷状態検査装置が広く知られている。
【０００３】
図７は、従来の印刷状態検査装置の一例の概略構成図である。この装置は、いわゆるインライン型の検査装置であり、送られてくる印刷物の印刷面を連続的に検査する装置である。この装置７００は、センサー部７１０と印刷物搬送部７２０とを備える。センサー部７１０は、撮像素子７１と照明手段７２とを有する。照明手段７２が、搬送部に供給される印刷物Ｗの印刷面に光を照射し、その反射光により形成される画像を撮像素子７１が取り込み、その画像データを検出部（図示せず）で解析して印刷の欠陥を検出する。
【０００４】
撮像素子７１としては、高精度化を図るためにはＣＣＤカメラが好ましい。しかし、図７のような構成では、ＣＣＤカメラで印刷面を漏れなく撮像しようとすると、ＣＣＤカメラ７１と印刷物Ｗとの距離が非常に大きくなってしまう（通常、８００ｍｍ以上の距離が必要となってしまう）。そのため、このようなセンサー部７１０は、印刷装置に当初の製造段階から組み込まなければならず、センサー単独として製品化することができない。また、印刷装置の検査精度を改善したい場合には、当該印刷装置に組み込まれた検査装置を改良または取り替えなければならないので、経済的に非常に不利である。精度の低いフォトセンサーを用いた検査装置では、センサー部（センサーユニット）が着脱可能なものもあるが（例えば、特許文献１参照）、高精度のＣＣＤカメラを用いた検査装置では、センサーユニットのコンパクト化および着脱可能化はいまだ実現されていない。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３３３４０４号公報
【０００６】
以上のように、高精度で、かつコンパクト化が可能なセンサーユニットおよび該センサーユニットを用いた印刷状態検査装置が強く望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、高精度で、かつコンパクト化が可能なセンサーユニット、および該センサーユニットを用いた印刷状態検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のセンサーユニットは、印刷面に光を照射し、その透過または反射光により形成される像を撮像するものである。このセンサーユニットは、撮像素子と該撮像素子に取り付けられたレンズとを有する撮像部と；発光素子と該発光素子に取り付けられたレンズとを有する照明部と；印刷面の反射光を、該印刷面の法線方向に対して所定の角度を有する方向に反射させる少なくとも１つのミラーを有する反射部とを備える。
【０００９】
好ましい実施形態においては、上記反射部は、印刷面の反射光を、該印刷面の法線方向に対して所定の角度を有する第１の方向に反射させる第１のミラーと、該第１の方向に反射された反射光を、該第１の方向に対して所定の角度を有する第２の方向に反射させる第２のミラーとを有する。
【００１０】
好ましい実施形態においては、上記第１の方向は上記印刷面の法線方向に対して９０度の角度を有し、かつ、上記第２の方向は該第１の方向に対して９０度の角度を有する。
【００１１】
好ましい実施形態においては、上記撮像素子はＣＣＤカメラであり、上記発光素子は高輝度ＬＥＤである。
【００１２】
好ましい実施形態においては、上記第１および第２のミラーは蒸着ミラーである。
【００１３】
本発明の別の局面によれば、印刷状態検査装置が提供される。この印刷状態検査装置は、印刷面に光を照射し、その反射光により形成される像を撮像し、得られた画像から印刷の欠陥を検出するものである。この装置は、所定の位置に配置された印刷物の印刷面に光を照射し、その反射光により形成される像を撮像するセンサー部と；該センサー部で得られた画像データを解析し、印刷の欠陥を検出する検出部とを備え、該センサー部が、上記センサーユニットからなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、照明部として特定の発光素子と光学系とを組み合わせ、かつ、特定のミラーを用いた反射部を設けることにより、高精度で、かつ、コンパクト化が可能なセンサーユニットおよび印刷状態検査装置を提供することができる。実際、本発明のセンサーユニットによれば、ユニットの高さを約２２０ｍｍにまでコンパクト化することが可能であり、かつ、ワーキングディスタンス（センサー下端（照明部付近）と印刷物との距離）を約３５〜４０ｍｍとすることが可能である。その結果、ＣＣＤカメラから印刷物までの距離を、わずか２５０ｍｍ程度とすることが可能となる。これは、従来のＣＣＤセンサーの１／４以下の距離である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。
【００１６】
図１は、本発明の好ましい実施形態によるセンサーユニットの概略構成図であり、図２は、図１のセンサーユニットの全体の外観を説明する概略斜視図であり、図３は、センサーユニット内部における撮像部の状態を説明する透視概略斜視図である。センサーユニット１００は、印刷物Ｗの印刷面に光を照射し、その反射光により形成される像を撮像するものである。このセンサーユニット１００は、撮像部１０と、照明部２０と、反射部３０とを有する。撮像部１０は、撮像素子１１と撮像素子１１に取り付けられたレンズ１２とを有する。照明部２０は、発光素子２１と発光素子２１に取り付けられたレンズ２２とを有する。反射部３０は、印刷物Ｗの印刷面の反射光を、該印刷面の法線方向に対して所定の角度を有する第１の方向Ｄ１に反射させる第１のミラー３１と、該第１の方向Ｄ１に反射された反射光を、該第１の方向に対して所定の角度を有する第２の方向Ｄ２に反射させる第２のミラー３２とを有する。図２および図３に示すように、撮像部１０および反射部３０は、長手方向に延びた開口（反射光を受け入れる部分）４１を有するブロック状のハウジング４０内に収容されている。照明部２０は、印刷物Ｗの印刷面を漏れなく、かつ適切に照らすようにして、ハウジング４０の任意の適切な位置に任意の適切な手段で取り付けられている。
【００１７】
より詳細には、撮像部１０は、撮像素子１１およびレンズ１２が印刷面と同じ方向（通常は上方向）を向くようにしてハウジング４０内に取り付けられている。撮像素子１１は、好ましくはＣＣＤカメラである。ＣＣＤカメラを用いることにより、精細な解像度でカラー印刷物の検出が可能となる。レンズ１２は、好ましくは、広角でかつ短い焦点距離を有する。レンズ１２の特に好ましい画角は約９５〜１１０度であり、特に好ましい焦点距離は約１２〜２０ｍｍである。このような広角でかつ短い焦点距離を有するレンズを用いることにより、非常に短いワーキングディスタンス（センサー下端と印刷面との距離）であっても、印刷面の所定の領域を漏れなく撮像することができる。その結果、非常にコンパクトなセンサーユニットおよび印刷状態検査装置を作製することができる。
【００１８】
照明部２０は、通常、ハウジング４０の開口４１の近傍に開口４１と並列する方向に設けられる。照明部２０の発光素子２１は、好ましくは高輝度ＬＥＤ（代表的には、超高輝度白色ＬＥＤ）である。高輝度ＬＥＤは、以下の利点を有する：（１）電気から光への変換効率が高く、省エネルギーである、（２）発熱しないので、環境面からも好ましい、（３）寿命が長く（約１０万時間であり、蛍光管の平均寿命約６０００時間の１５倍以上である）、かつ、頻繁なスイッチのオン−オフでも寿命に影響しない、（４）点灯速度が極めて速い、および（５）小型・軽量である。ＬＥＤの照度は、好ましくは約１３０〜１４０Ｌｕｍｅｎｓ／Ｗである（これは、蛍光管の照度の約１．８倍である）。照明部２０においては、多数のＬＥＤが規則的に配置されている。代表的には、ＬＥＤはライン状に複数列配置されている。さらに好ましくは、ＬＥＤは中央部分を比較的粗に、両端部を比較的密に配置されている。ＬＥＤは、照明手段として従来用いられていた高周波蛍光管に比べて両サイドの光量不足が小さく、両端部の光量が顕著に安定しているので、幅方向の長さを小さく製作できる。さらに、規則的に配置されたＬＥＤと特定のレンズ２２（後述）とを組み合わせて用いることにより、印刷面の所定の領域全面を均一に照射することができるので、鮮明な画像を撮像部に送ることができる。
【００１９】
照明部２０のレンズ２２は、発光素子２１から照射される光を印刷面に適切に集光させ得る形状を有する。代表的には、レンズ２２は、楕円柱状である。このようなレンズを用いてＬＥＤの光を集光することにより、隣接するＬＥＤ素子の継ぎ目部分の均一化を図ることが可能となり、ムラのないライン状の光を印刷物に照射することができる。
【００２０】
反射部３０の第１のミラー３１および第２のミラー３２は、印刷物Ｗの印刷面の反射光が適切に撮像部１０に（すなわち、レンズ１２を介して撮像素子１１に）入るように配置されている。代表的には、上記第１の方向Ｄ１が印刷面の法線方向に対して９０度の角度を有するように第１のミラー３１が配置され、かつ、上記第２の方向Ｄ２が第１の方向Ｄ１に対して９０度の角度を有するようにして第２のミラー３２が配置される。その結果、印刷面の法線方向と平行な方向で、反射光が撮像部１０に入る。より具体的には、第１のミラー３１は、印刷面の法線方向に対して４５度の角度を規定するように配置され、第２のミラー３２は、第１の方向Ｄ１に対して４５度の角度を規定するように配置される。第１のミラー３１および第２のミラー３２は、好ましくは蒸着ミラーである。蒸着ミラーは、通常の光学ミラーに比べて反射効率が高く反射後の光量ダウンが少ないので、明るい画像を撮像部１０に提供することができる。さらに、ミラーの反射面は、高度に平滑な平面で、かつ、撮像部に入る反射光の光量を極力維持し得る構造を有する。
【００２１】
図４は、本発明の別の好ましい実施形態によるセンサーユニットの概略構成図である。本実施形態においては、センサーユニット１４０は、第１の照明部４１と第２の照明部４２とを有する。第１および第２の照明部の具体的な構成は、上記と同様である。２つの照明部を設けることにより、より明るくかつ鮮明な画像を撮像部１０に提供することができる。
【００２２】
さらに、反射部３０は、印刷物Ｗの印刷面の反射光を、該印刷面の法線方向に対して所定の角度を有する（本実施形態では９０度）方向に反射させるミラーを１つだけ有する。したがって、撮像部１０は、撮像素子１１およびレンズ１２の受光方向が印刷面の法線方向に対して９０度方向となるようにしてハウジング４０内に取り付けられている。本実施形態によれば、反射操作が１回だけであるので、撮像部に入る反射光の光量ダウンがより少なくなる。
【００２３】
本発明のセンサーユニットによれば、ユニット自体のサイズをきわめて小さくすることができ、かつ、ワーキングディスタンス（センサー下端（照明部付近）と印刷物との距離）をきわめて小さくすることができる。実際、図１〜図３に示すようなブロック状ユニットの高さは約２２０ｍｍであり、ワーキングディスタンスは約３５〜４０ｍｍである。従来の装置では、ＣＣＤカメラから印刷物までの距離が１ｍ（１０００ｍｍ）を超えているので、本発明によって１／４以下のコンパクト化が達成できる。
【００２４】
次に、本発明の好ましい実施形態による印刷状態検査装置を説明する。図５は、このような印刷状態検査装置の構成を示すブロック図である。この印刷状態検査装置５００は、所定の位置に配置された印刷物Ｗの印刷面に光を照射し、その反射光により形成される像を撮像するセンサー部１００と；該センサー部で得られた画像データを解析し、印刷の欠陥を検出する検出部２００とを備える。センサー部１００は、センサーユニットとして上記で説明したとおりである。印刷物Ｗの配置に関しては、いわゆるオフライン方式の場合には、検査基準に従って抜き取られた印刷物Ｗを載置台の上に載置して検査を行う。インライン方式の場合には、印刷状態検査装置は印刷装置に組み込まれ得、搬送ベルトや搬送ドラム上の印刷物を検査する。
【００２５】
検出部２００は、印刷状態検査装置における任意の適切な構成が採用され得る。代表的な操作においては、センサー部１００の撮像部で取り込まれた画像データは、検出部２００において瞬時に位置補正され、欠点検査（例えば、異物、汚れ、印刷物のかすれ）および色監視（例えば、ΔＥ、ＹＭＣＫ分解）が同時に行われる。
【００２６】
好ましくは、本発明の印刷状態検査装置は、図６に示すようなオペレーションスタンドをさらに備える。オペレーションスタンドは、被検査印刷物の画像をリアルタイムで画面に表示するので、目視検査がきわめて容易になる。センサー部からの画像データをオペレーションスタンドに表示する技術は本発明の特徴的な部分ではなく、かつ広く知られているので、ここでの詳細な説明は省略する。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明のセンサーユニットおよび印刷状態検査装置は、高精度でかつ非常にコンパクトであるので、従来は困難であった印刷装置への取り付けが可能となる。したがって、本発明のセンサーユニットは印刷装置に広範囲かつ好適に利用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の好ましい実施形態によるセンサーユニットの概略構成図である。
【図２】図１のセンサーユニットの全体の外観を説明する概略斜視図である。
【図３】センサーユニット内部における撮像部の状態を説明する透視概略斜視図である。
【図４】本発明の別の好ましい実施形態によるセンサーユニットの概略構成図である。
【図５】本発明の好ましい実施形態による印刷状態検査装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の印刷状態検査装置に用いられ得るオペレーションスタンドの概略斜視図である。
【図７】従来の印刷状態検査装置の一例の概略構成図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  撮像部
１１  撮像素子
１２  レンズ
２０  照明部
２１  発光素子
２２  レンズ
３０  反射部
３１  第１のミラー
３２  第２のミラー
４０  ハウジング
４１  開口
１００  センサーユニット（センサー部）
２００  検出部
５００  印刷状態検査装置
【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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