JP2014206437A - グラビア印刷機用マークセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】 受光素子と発光素子との相対的な位置関係及び姿勢の調整を容易に行うことが可能なグラビア印刷機用マークセンサを提供する。【解決手段】 ロールから繰り出されて搬送される印刷基材に印刷された見当マークをグラビア印刷機用マークセンサが検出する。マークセンサは、筐体と、筐体に取り付けられた実装基板と、実装基板に実装され、受光点に入射する光を検出する受光素子と、実装基板に実装され、照明光を放射する発光素子と、筐体に取り付けられた収束レンズとを有する。発光素子から放射された照明光が、収束レンズを通って、搬送中の印刷基材に照射される。照明光が照射された領域内の被検出点からの反射光または散乱光が、収束レンズを通って受光素子によって検出される。【選択図】 図２

Description

本発明は、グラビア印刷機で印刷された印刷基材上のマークを検出するマークセンサに関する。

カラー印刷物に光を照射して、その反射光をイメージセンサやフォトセンサ等の受光素子で検出し、絵柄の位置や形状を検出する絵柄検出装置が、下記の特許文献１に開示されている。この絵柄検出装置は、ラインイメージセンサ、レンズ系、及び発光ダイオードを含む。発光ダイオードは、赤色発光ダイオードと青色発光ダイオードとがそれぞれ１列に配列した構造を有する。ラインイメージセンサ、レンズ系、及び発光ダイオードは、ラインフォロワヘッドに内蔵される。

ラインイメージセンサ及びレンズ系の光軸は、測定面に垂直に設定されており、発光ダイオードは、測定面に斜めから照明光を照射する。

特開平８−２４０４１９号公報

発光ダイオードからの照明光が、ラインイメージセンサで撮像すべき領域に入射するように、ラインイメージセンサ等の受光素子と、発光ダイオード等の発光素子との相対的な位置関係及び姿勢を調整しなければならない。この相対的な位置関係の調整は、受光素子と発光素子とをラインフォロワヘッドに取り付ける際に、または取り付けた後に行わなければならない。

本発明の目的は、受光素子と発光素子との相対的な位置関係及び姿勢の調整を容易に行うことが可能なグラビア印刷機用マークセンサを提供することである。

本発明の一観点によると、
ロールから繰り出されて搬送される印刷基材に印刷された見当マークを検出するグラビア印刷機用マークセンサであって、
筐体と、
前記筐体に取り付けられた実装基板と、
前記実装基板に実装され、受光点に入射する光を検出する受光素子と、
前記実装基板に実装され、照明光を放射する発光素子と、
前記筐体に取り付けられたレンズと
を有し、
前記発光素子から放射された照明光が、前記収束レンズを通って、搬送中の前記印刷基材に照射され、前記照明光が照射された領域内の被検出点からの反射光または散乱光が、前記収束レンズを通って前記受光素子によって検出されるグラビア印刷機用マークセンサが提供される。

受光素子と発光素子とが、同一の実装基板に実装されているため、両者の相対的な位置関係、及び姿勢の調整を容易に行うことができる。

図１は、実施例１によるグラビア印刷機用マークセンサが組み込まれたグラビア印刷機の概略図である。 図２は、実施例１によるグラビア印刷機用マークセンサの断面図である。 図３Ａ及び図３Ｂは、発光素子から放射された照明光によって照明される照明領域と、被検出点との位置関係を示す平面図である。 図４Ａは、印刷基材に印刷された第１の見当マーク、第２の見当マーク、及び被検出点の相対位置関係を示す平面図であり、図４Ｂは、マークセンサで検出される光強度の時間変化を示すグラフである。 図５は、実施例２によるグラビア印刷機用マークセンサの断面図である。 図６Ａは、印刷基材に印刷された第１の見当マーク、第２の見当マーク、及び被検出点の相対位置関係を示す平面図であり、図６Ｂ及び図６Ｃは、マークセンサで検出される光強度の時間変化のグラフである。 図７は、実施例３によるグラビア印刷機用マークセンサの断面図である。

［実施例１］
図１に、実施例１によるグラビア印刷機用マークセンサが組み込まれたグラビア印刷機の概略図を示す。印刷基材１０が繰り出しロール１１から繰り出されて、１段目印刷ユニット２１、２段目印刷ユニット２２、及び３段目印刷ユニット２３を順番に通過した後、巻き取りロール１２に巻き取られる。印刷基材１０には、紙、プラスチックフィルム等が用いられる。

次に、２段目印刷ユニット２２の構成について説明する。版胴３０と圧胴３１との間に印刷基材１０が挟まれ、版胴３０及び圧胴３１が回転することにより、印刷基材１０が搬送される。版胴駆動機構３２が、制御装置４０から制御されて、版胴３０を回転させる。インキ容器３３にグラビアインキ３４が収容されている。

版胴３０の外周面（版面）の一部がグラビアインキ３４に接触している。版胴３０が回転すると、版胴３０の版面に形成されたセル（凹部）にグラビアインキ３４が保持された後、印刷基材１０に転写される。

版胴３０に原点マークが付されており、原点センサ３５が原点マークを検出する。原点センサ３５により原点マークが検出されると、制御装置４０に検出信号が入力される。制御装置４０は、版胴３０を回転させるモータのエンコーダ信号と、原点センサ３５からの検出信号とに基づいて、版胴３０の基準位置からの回転量を算出する。

版胴３０と圧胴３１との間を通過した印刷基材１０の印刷面に、マークセンサ３６が対向している。マークセンサ３６は、印刷基材１０に印刷された見当マークを検出する。マークセンサ３６から制御装置４０に、検出信号が送信される。

１段目印刷ユニット２１及び３段目印刷ユニット２３の構成は、２段目印刷ユニット２２の構成と同一である。ただし、１段目印刷ユニット２１には、マークセンサ３６に相当するセンサが取り付けられていない。１段目印刷ユニット２１、２段目印刷ユニット２２、及び３段目印刷ユニット２３のインキ容器３３には、異なる色のグラビアインキ３４が収容されている。

図２に、マークセンサ３６の断面図を示す。以下、マークセンサ３６の構造について説明する。実装基板５５に、受光素子５０、発光素子５１、及び複数の駆動素子５２が実装されている。駆動素子５２は、受光素子５０及び発光素子５１を駆動する。実装基板５５は、筐体５８内に収容され、筐体５８に取り付けられて固定されている。受光素子５０に対向する位置に収束レンズ５６が配置されている。収束レンズ５６も、筐体５８に取り付けられて固定されている。実装基板５５は、収束レンズ５６の光軸に対して垂直な姿勢で筐体５８に取り付けられている。

受光素子５０は、その受光点５０Ａに入射する光を検出する。受光素子５０には、例えばフォトダイオードが用いられる。受光素子５０の受光点５０Ａは、収束レンズ５６の光軸上に配置されている。収束レンズ５６に関して、受光点５０Ａと共役な関係にある点が印刷基材１０の表面上に位置するように、印刷基材１０、収束レンズ５６、及び受光素子５０の相対位置関係が調整されている。受光点５０Ａと共役な関係にある点を、被検出点１５ということとする。受光点５０Ａの、収束レンズ５６による像が被検出点１５に相当する。印刷基材１０上の被検出点１５で散乱された光の一部が、収束レンズ５６で収束されて受光点５０Ａに入射する。

発光素子５１は、収束レンズ５６の光軸から外れた位置に取り付けられており、照明光を放射する。図２では、２つの発光素子５１が実装基板５５に実装された例を示している。発光素子５１から放射された照明光は、収束レンズ５６を通って印刷基材１０に照射される。

実装基板５５の表面（実装面）を基準として、発光素子５１の発光領域５１Ａは、受光素子５０の受光点５０Ａよりも高い位置に配置されている。このため、発光領域５１Ａは印刷基材１０の表面に結像しない。発光領域５１Ａが結像する位置は、収束レンズ５６から見て印刷基材１０よりも遠い。すなわち、発光領域５１Ａが収束レンズ５６によって印刷基材１０上にデフォーカスされる。発光領域５１Ａから放射された照明光が照射される照明領域内に、被検出点１５が含まれるように、受光素子５０、発光素子５１、及び収束レンズ５６の相対位置が調整されている。

図３Ａに、発光素子５１（図２）から放射された照明光によって照明される照明領域１７と、被検出点１５との位置関係を示す。２つの発光素子５１（図２）からの照明光によって照明される２つの照明領域１７が、相互に部分的に重なる。２つの照明領域１７が重なった領域内に被検出点１５が位置する。実施例１では、発光素子５１の発光領域５１Ａを、印刷基材１０上にデフォーカスさせているため、フォーカスされる場合に比べて、被検出点１５の位置における照度が低下する。被検出点１５において２つの発光素子５１の照明領域１７を重ねることにより、デフォーカスによる照度の低下を補うことができる。

被検出点１５における照度が不足する場合には、３個以上の発光素子５１（図２）を実装基板５５（図２）に実装してもよい。

図３Ｂに、４個の発光素子５１を実装基板５５に実装した時の照明領域１７と被検出点１５との位置関係を示す。４つの照明領域１７が重なっている領域に、被検出点１５が配置されている。

実施例１においては、図２に示したように、受光素子５０と発光素子５１とが同一の実装基板５５に実装されている。実装基板５５には、受光素子５０と発光素子５１とを実装すべき位置に、予めスルーホール等の位置決め構造が設けられている。このため、受光素子５０と発光素子５１との相対的な位置決めを容易に行うことができる。また、実装基板５５と収束レンズ５６とが、共に筐体５８に取り付けられているため、受光素子５０及び
発光素子５１に対して、収束レンズ５６を容易に位置決めすることができる。受光素子５０と発光素子５１との相対的な位置決めは、実装基板５５に実装した時点で既に完了している。このため、受光素子５０及び発光素子５１を筐体５８に取り付けた後に、両者の相対的な位置合わせを行う必要はない。
また、収束レンズ５６と発光素子５１との間、及び収束レンズ５６と受光素子５０との間に、光路を変換するミラーやプリズムが配置されていないため、煩雑な光路調整を行う必要がない。このため、製造コストの低減を図ることが可能になる。

図４Ａ及び図４Ｂを参照して、印刷基材１０（図１）に印刷された見当マークの検出方法について説明する。

図４Ａに、印刷基材１０に印刷された第１の見当マーク６１及び第２の見当マーク６２と、被検出点１５との相対位置関係を示す。第１の見当マーク６１は、１段目印刷ユニット２１で印刷され、第２の見当マーク６２は、２段目印刷ユニット２２で印刷されたものである。第１の見当マーク６１及び第２の見当マーク６２の形状は、例えば直角二等辺三角形である。印刷基材１０の表面は、例えば白色であり、入射する照明光を散乱させる。一例として、第１の見当マーク６１は黒色であり、第２の見当マーク６２は赤色である。

印刷基材１０が図の矢印の方向に搬送されると、第１の見当マーク６１及び第２の見当マーク６２も搬送方向に移動する。被検出点１５の位置は、マークセンサ３６（図１、図２）に固定されているため、印刷基材１０が搬送されても被検出点１５は移動しない。印刷基材１０が搬送されるとき、第１の見当マーク６１及び第２の見当マーク６２が、被検出点１５を通過する。

図４Ｂに、マークセンサ３６（図１）で検出される光強度の時間変化の一例を示す。第１の見当マーク６１及び第２の見当マーク６２が被検出点１５を通過するとき、受光素子５０（図１）で検出される散乱光の強度が低下する。第１の見当マーク６１に対応して、光強度の谷６１ａが現れ、第２の見当マーク６２に対応して、光強度の谷６２ａが現れる。第１の見当マーク６１が黒色であり、第２の見当マーク６２が赤色であるとき、第１の見当マーク６１からの散乱光の強度が、第２の見当マーク６２からの散乱光の強度より低い。このため、第１の見当マーク６１に対応する光強度の谷６１ａが、第２の見当マーク６２に対応する光強度の谷６２ａより深い。

光強度の谷６１ａが現れてから、光強度の谷６２ａが現れるまでの経過時間と、印刷基材１０の搬送速度とに基づいて、第１の見当マーク６１と第２の見当マーク６２との間隔を求めることができる。

制御装置４０（図１）は、第１の見当マーク６１と第２の見当マーク６２との間隔の測定値と、その設計値とを比較する。間隔の測定値が設計値からずれている場合には、測定値が設計値に近づくように、版胴駆動機構３２（図１）を制御する。これにより、１段目印刷ユニット２１、２段目印刷ユニット２２、及び３段目印刷ユニット２３で印刷される模様の相対的な位置を合わせることができる。

［実施例２］
図５に、実施例２によるグラビア印刷機用マークセンサ３６の断面図を示す。以下、実施例１との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。

実施例２においては、１つの筐体５８に、２つの受発光光学系７０Ａ、７０Ｂが搭載されている。受発光光学系７０Ａ、７０Ｂの各々は、図２に示した筐体５８内の光学系と同一の構成を有する。一方の受発光光学系７０Ａの収束レンズ５６Ａの光軸と、他方の受発
光光学系７０Ｂの収束レンズ５６Ｂの光軸とは、相互に平行である。印刷基材１０の表面に、受発光光学系７０Ａ、７０Ｂの被検出点１５Ａ、１５Ｂが画定される。

図６Ａ及び図６Ｂを参照して、印刷基材１０（図１）に印刷された見当マークの検出方法について説明する。

図６Ａに、印刷基材１０に印刷された第１の見当マーク６１、第２の見当マーク６２、及び被検出点１５Ａ、１５Ｂの相対位置関係を示す。２つの被検出点１５Ａ、１５Ｂは、印刷基材１０の搬送方向と平行な方向に並んでいる。被検出点１５Ａと１５Ｂとの間隔は、第１の見当マーク６１と第２の見当マーク６２との間隔の設計値と等しくなるように、受発光光学系７０Ａと受発光光学系７０Ｂとが位置決めされている。印刷基材１０が搬送されるとき、第１の見当マーク６１及び第２の見当マーク６２が、被検出点１５Ａ、１５Ｂを通過する。

図６Ｂに、マークセンサ３６（図５）で検出される光強度の時間変化の一例を示す。図６Ｂには、受発光光学系７０Ａ、７０Ｂでそれぞれ検出される光強度の時間変化７１Ａ、７１Ｂが実線で示されている。受発光光学系７０Ａで検出される光強度の時間変化７１Ａに、第１の見当マーク６１及び第２の見当マーク６２に対応する光強度の谷６１ａ、６２ａが現れている。同様に、他方の受発光光学系７０Ｂで検出される光強度の時間変化７１Ｂに、第１の見当マーク６１及び第２の見当マーク６２に対応する光強度の谷６１ｂ、６２ｂが現れている。

第１の見当マーク６１と第２の見当マーク６２との間隔が設計値どおりである場合、一方の受発光光学系７０Ａで検出された第２の見当マーク６２に対応する光強度の谷６２ａと、他方の受発光光学系７０Ｂで検出された第１の見当マーク６１に対応する光強度の谷６１ｂとの時間軸上の位置が一致する。

第１の見当マーク６１と第２の見当マーク６２との間隔が設計値からずれている場合、図６Ｃに示すように、一方の受発光光学系７０Ａで検出された光強度の谷６２ａと、他方の受発光光学系７０Ｂで検出された光強度の谷６１ｂとの時間軸上の位置がずれる。２つの受発光光学系７０Ａ、７０Ｂで検出された検出信号に基づいて、第１の見当マーク６１と第２の見当マーク６２との間隔の、設計値からのずれを容易に検出することができる。

実施例２においては、受発光光学系７０Ａ、７０Ｂの各々が、実施例１によるグラビア印刷機用マークセンサ３６（図２）の筐体５８内の光学系と同一の構成を有する。このため、実施例１と同様に、製造コストの低減を図ることが可能になる。

［実施例３］
図７を参照して、実施例３によるグラビア印刷機用マークセンサについて説明する。以下、実施例１との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。

図７に、実施例３によるグラビア印刷機用マークセンサ３６の断面図を示す。収束レンズ５６と受光素子５０との間の光軸上に分岐光学系８１が配置されている。発光素子５１の発光領域５１Ａから放射した照明光が、折り返しミラー８０で反射した後、一部の成分が分岐光学系８１で反射する。分岐光学系８１で反射した照明光は、被検出点１５から受光点５０Ａに向かう光の経路と重なり、かつ被検出点１５から受光点５０Ａに向かう光とは反対向きに伝搬する。このため、照明光が印刷基材１０に垂直入射する。分岐光学系８１には、例えばハーフミラーが用いられる。折り返しミラー８０で反射した後、分岐光学系８１を透過した照明光は、ダンパ８２に吸収される。実施例３の場合には、受光点５０Ａと、発光領域５１Ａとで、高さを異ならせる必要はない。

印刷基材１０の背面に、ミラー８３が配置されている。実施例３では、印刷基材１０として、透明シートが用いられる。印刷基材１０に垂直入射した照明光は、印刷基材１０を透過した後、ミラー８３で反射されて、入射経路を逆向きに辿る。反射光の一部は、分岐光学系８１を透過して受光素子５０に入射する。被検出点１５の位置を第１の見当マーク６１または第２の見当マーク６２が通過している期間は、照明光がミラー８３まで到達しない。このとき、受光素子５０には、照明光のうち第１の見当マーク６１または第２の見当マーク６２からの散乱光のうち一部の光のみが受光素子５０に入射する。このため、受光素子５０で検出される光強度が低下する。受光素子５０で検出される光強度の変化により、第１の見当マーク６１及び第２の見当マーク６２を検出することができる。

実施例３においても、受光素子５０と発光素子５１とが同一の実装基板５５に実装されている。このため、実施例１の場合と同様に、受光素子５０と発光素子５１との相対的な位置決めを容易に行うことができる。また、実装基板５５と収束レンズ５６とが、共に筐体５８に取り付けられているため、受光素子５０及び発光素子５１に対して、収束レンズ５６を容易に位置決めすることができる。折り返しミラー８０及び分岐光学系８１の位置及び姿勢の調整は、実装基板５５及び収束レンズ５６を位置決めした後に行うことができる。

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

１０ 印刷基材
１１ 繰り出しロール
１２ 巻き取りロール
１５、１５Ａ、１５Ｂ 被検出点
１７ 照明領域
２１、２２、２３ 印刷ユニット
３０ 版胴
３１ 圧胴
３２ 版胴駆動機構
３３ インキ容器
３４ グラビアインキ
３５ 原点センサ
３６ マークセンサ
４０ 制御装置
５０ 受光素子
５０Ａ 受光点
５１ 発光素子
５１Ａ 発光領域
５２ 駆動素子
５５ 実装基板
５６、５６Ａ、５６Ｂ 収束レンズ
５８ 筐体
６１ 第１の見当マーク
６１ａ、６１ｂ 第１の見当マークに対応する光強度の谷
６２ 第２の見当マーク
６２ａ、６２ｂ 第２の見当マークに対応する光強度の谷
７０Ａ、７０Ｂ 受発光光学系
７１Ａ、７１Ｂ 光強度の時間変化
８０ 折り返しミラー
８１ 分岐光学系
８２ ダンパ
８３ ミラー

Claims (6)

1. ロールから繰り出されて搬送される印刷基材に印刷された見当マークを検出するグラビア印刷機用マークセンサであって、
   筐体と、
   前記筐体に取り付けられた実装基板と、
   前記実装基板に実装され、受光点に入射する光を検出する受光素子と、
   前記実装基板に実装され、照明光を放射する発光素子と、
   前記筐体に取り付けられた収束レンズと
   を有し、
   前記発光素子から放射された照明光が、前記収束レンズを通って、搬送中の前記印刷基材に照射され、前記照明光が照射された領域内の被検出点からの反射光または散乱光が、前記収束レンズを通って前記受光素子によって検出されるグラビア印刷機用マークセンサ。
2. 前記実装基板は、前記収束レンズの光軸に対して垂直な姿勢で前記筐体に取り付けられている請求項１に記載のグラビア印刷機用マークセンサ。
3. 前記受光素子の受光点及び前記被検出点は、前記収束レンズの光軸上に配置されている請求項１または２に記載のグラビア印刷機用マークセンサ。
4. 前記発光素子は、前記収束レンズの光軸から外れた位置に取り付けられており、前記発光素子の発光領域が、前記収束レンズによって前記印刷基材上にデフォーカスされることにより、前記被検出点に前記照明光の一部を入射させる請求項３に記載のグラビア印刷機用マークセンサ。
5. 前記実装基板の表面を基準として、前記発光素子の前記発光領域は、前記受光素子の前記受光点よりも高い位置に配置されている請求項４に記載のグラビア印刷機用マークセンサ。
6. さらに、前記受光素子と前記収束レンズとの間の光軸上に配置され、前記発光素子から放射された照明光を、前記被検出点から前記受光点に向かう光の経路と重なり、かつ反対向きに伝搬させる分岐光学系を含む請求項３に記載のグラビア印刷機用マークセンサ。

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