JPH11502924A - カラーフォトマスターをテストする方法およびその方法を実行するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、パッケージング、ラベリング、および同様な大量の製品の高速のオンライン生産において、色合い、整列、印刷された画像の配置等の正確さおよび／または精度について、カラー印刷原稿コピーをチェックするための方法に関する。複数の生産ステップは、そのシーケンスが所定のコードによって制御される異なった機械的なユニットで行なうことができる。異なったスペクトル領域の複数の連続的に制御される半導体放射源（１）が使用される。テストサンプルのコード上に集束された放射の反射された一部が、コンピュータ制御された電子的評価システムにより、後続する処理動作を制御する。半導体放射源は、線状および／または単一の面状に配置され、それらのスペクトル領域に応じて順番にパルス駆動されて制御される。テストサンプルによって反射された放射の一部は、受信器レンズシステムを経由してＣＣＤ受信器上の正しい位置に照射され、ＣＣＤ受信器によって供給された強度パターンは、評価システムによって評価される。

Description

【発明の詳細な説明】 カラーフォトマスターをテストする方法および その方法を実行するための装置 技術分野 本発明は、請求の範囲第１項にしたがって、色合い、向き、印刷画像配置等に 関して、それらの正確さおよび／または厳密さについて、カラーフォトマスター をテストする方法およびその方法を実行するための装置に関する。 背景技術 このタイプのプロセスを実行するための装置は、ヨーロッパ特許０ ２５６９ ７０ Ｂ１で既に知られている。異なったスペクトル領域の複数の半導体放射源 を見本上に集束させる伝送器を備えた、見本上の色を測定するためのこの既知の 装置は、放射源を順次起動し、見本から反射した光線は、単一の受信器によって 評価のためのコンピュータへ導かれ、放射源は、青、緑、および赤についての三 つの半導体放射源の順次の起動が見本の一つの同じ点に向けられるように、見本 上に集束される。 既知の装置は、生産シーケンスを制御することができるコードが製造あるいは 処理される製品に印刷される自動化された製造プロセスを監視する際に使用され る。この種のテストプロセスの用途の好適な例は、製薬産業、食品産業等の大多 数の様々な製品のためのパッケージのような折り畳み箱の完全に自動的な製造で ある。ここでは、個々の処理ステップのシーケンスは、先ず最初に、大型フォー マットの厚紙シートが後続する箱に対して配置およびアウトラインに一致する着 色された印刷を備えており、それが単一の厚紙シートを多数含むことができると いう大まかなアウトラインを含む。印刷画像は、製造すべき折り畳み箱のフォー マットサイズに依存して、標準のシートフォーマットから最大限の個々の白紙を 製造することができるように、無駄を最小にするもっとも望ましい空間的配置で 分類される。ここで、後の個々のコピーを非常に様々な向きで、すなわち、列あ るいは行に関しては９０°あるいは１８０°ひねって、シート上に印刷すること が可能である。たとえば、異なったサイズの折り畳み箱あるいは異なった製品に ついて、非常に多様な印刷を、一つの同じシートの上に、また、その下にある他 のシートに素早く連続して現すことができ、異なった全部の印刷を得ることがで きる。カラー印刷を行った大型フォーマットの厚紙シートのパイルは、パレット の上に配送され、吸引カップによるいわゆる挿入装置から、シートから正確に個 々のコピーを打ち抜く高速打ち抜き機に、それぞれ所定のタイミングで、一つず つ取り除かれる。これにより所望の平らな個々の白紙が製造され、これは先ず最 初に厚紙シートに順番に緩く連結されたままであり、次の動作で、分離ステーシ ョンで個々に取り出され、次いで、コピーのタイプにしたがって選択され、更に 、折り畳みステーション、糊付けステーション等に導かれる。 現代の大容量装置では１時間当たり１０，０００枚のシートまで処理できる、 すなわち、装置が約２．７枚／ｓのサイクルシーケンスで動作するこのタイプの オンライン生産においては、生産シーケンスにおける損傷や他のエラーを認識す ることができるように、複数の自動チェックユニットが生産ラインに沿って取り 付けられなければならず、また、これにより生じる遅延ができるだけ少なくなる ようにしなければならない。チェックの速度については、もしそれが人間の目に より行われた場合には、厳しい労働になるばかりでなく、もはや光学的に識別で きない生産速度のために本質的に問題外のこととなる。 例として示された選択された実施態様においては、重要なチェックステーショ ンは、厚紙シートが分離された後で、それらが打ち抜きステーションにもたらさ れる前に、入口側の特にいわゆる供給テーブルの領域のパレット供給源に置かれ る。吸引カップによりシートのパイルから個々に取られた厚紙シートは、ここで すなわち、ローディング装置からコンベアーベルト経由で供給テーブルに搬送さ れ、前方マークと称される前方ストッパと、所謂側方マークである側方ストッパ の両方に対して正確に整列される。規定されたように位置決めされると、厚紙シ ートは、打ち抜きステーションにもたらされる前に、すなわち、前縁および側縁 が非常に正確に位置決めされる時に、短時間（約１０ｍｓ）だけ停止する。次い で、チェーンおよびグリッパシステムは作業を開始し、シートあるいは白紙を取 り、これを、所定の高速生産が全ての後続するシートについて迅速に連続して生 じる打ち抜きステーションに引き込む。打ち抜きステーションの中において、白 紙を向こう側に動かしたチェーンの速度は、段階的に正確なタイミングおよび長 さで順々に減少させられる。打ち抜き機の次の打ち抜きストロークは、ここでは ３枚／ｓより少ない所定のサイクルシーケンスで、折り畳み箱白紙を個別に分離 する。 カラー印刷されたシートが打ち抜きステーションにもたらされる前に、それら は、可能な限り無駄を避けるために、順番に続く複数の個々の基準に関して調べ られなければならない。これには、スタンプ機のマトリックスおよびスタンプと 一致した正しいシートが、打ち抜きステーションの前の供給テーブルの上で整列 されており、特に、異なったカラーフォトマスターの、すなわち、パレット上に 供給されたときに異なった印刷を担持する厚紙シートの混合を確実には避けるこ とができない、という事実の認識が含まれている。異なったタイプが確実に分類 されていることの確認が、それ自体は知られている、シートの上に印刷された２ 進コードにより実現される。更なるテスト基準は、シートの側面挿入のチェック 、すなわち、後続の打ち抜き動作に対応する供給テーブル上のその向きである。 同様にチェックされなければならないことは、印刷画像がシートに正確に合致し ているかどうかである。 このために、印刷テクノロジーの分野において、いわゆる印刷レジストレーシ ョン（print registration）を使用するアイディアが知られている。これらは、 好ましくは、後で無駄になる縁部の領域に置かれるレジストレーション三角形で あり、その走査幅およびカラー内容を実際の値と所望の値の比較により調べられ なければならない。最後に、別の重要なチェック基準は、使用される印刷カラー の各々について、カラーフォトマスターの色の精度をテストすることである。 大多数の様々なパラメータを含むこの複数のチェック動作は、過去に大多数の 様々な解法と提案があった。ここで明らかだったことは、まず第一にカラービデ オカメラの使用、すなわち、単一の検出器ユニットで全てのテスト基準を検出す ることであった。しかしながら、ここでは、毎秒５０フレームという産業界によ り設定されたテレビジョン標準では、１フレームのみを検出するのに、供給テー ブルの上に正確に位置決めされた後に、個々のシートについて２０ｍｓの静止時 間が必要とされ、これに計算ユニットによる評価時間を加えなければならないと いうそれ自身の問題があり、これのみにしたがって後続の無駄のない打ち抜きに 必要な上記の基準が全て満たされているかどうかが決定される。しかしながら、 この種の長い静止時間は、現代の大容量機械のオンライン生産では容認すること ができない。それらは、単位時間当たりの要求された製品生産量を非常に減少さ せることになる。しかしながら、特に、カメラの必要とされる正確な位置決め、 耐振性の取り付け、およびこれから離れた場所における追加の光源の取り付けと いった困難性が、カラービデオカメラによる監視を非現実的なものとしている。 改良されたチェック方法は、いわゆる印刷マーク走査の応用である。そこでは 、光学的導波センサ技術によりカラーフォトマスター上に追加の個々のマークを 印刷することによって、現された符号化された印刷を非常に迅速に認識すること ができ、エラーが存在する場合には、装置の自動作業を停止して、欠陥がある厚 紙シートをそれがスタンプパンに引き込まれる前に取り除くことができる。しか しながら、光学導波管センサ技術によって実現されるチェック方法は、要求がま すます厳しくなっている十分な光学的解像度を生じさせることが出来ず、特に、 必要な色測定をチェックするためには使用することができないことが判っている 。 最初に述べられたヨーロッパ特許０ ２５６９７０ Ｂ１にしたがって色を測 定するための装置は、カラー測定ヘッドを含み、そのドット走査は高解像度で可 能であり、これに加えて高い変換速度で動作するので、ここで広い範囲にわたっ て既に改善策を提供している。色を測定するためのこの装置は、パルス的に順次 起動される異なったスペクトル領域の三つの、すなわち、青、緑、および、赤の 半導体放射源を備えている。ドット上に集束された光線は、このドットの各々の 再放出された一部を、下流に計算および評価ユニットが接続される単一の受信器 に投影する。この装置では、測定動作は、カラーフォトマスターを移動させると きのみに可能であり、この移動は、予め設定された経路ユニットにおけるインク リメンタル伝送器によって測定される。しかしながら、もし測定が、休止段階で 行われず、移動期間中に、すなわち、ここでは供給テーブルから打ち抜きステー ションまでのカラーフォトマスターの移動中に行われる場合には、これは、欠陥 があるシートフォトマスターが実際に認識されて、対応する欠陥信号が評価され るが、もはや後続する製造ステップを止めることができず、このように、打ち抜 き動作が依然実行されるということを意味する。欠陥がある打ち抜かれた個々の 部分を取り除くという時間がかかる手作業は、生産シーケンスを中断し、すなわ ち、かなりの時間の損失が生じる結果となる。 本発明は、ここで高速製造工場のために使用され、高速製造を目的とする。こ の高速製造工場は、その生産シーケンスが自動化されており、数ミリ秒の範囲の 静止時間で、短時間だけ静止する見本上で不良／正常チェックをどこででも実行 でき、たとえば、色のような複数の異なったパラメータのチェックを実行するこ とができる。 この目的は、請求項１の特徴部分に述べられた特徴によって本発明にしたがっ て達成される。 この目的を達成するための好都合な実施態様および展開は、二次的な請求項か ら生じる。 好ましくは三つの異なった波長すなわちスペクトル領域を放射する半導体放射 源が、カラーフォトマスターが線状あるいは面状に単色で順番に照射されるよう に、線状あるいは面状に配置されて起動されるという事実により、線状および面 状のカラーコードは、問題なく検出され、高分解能で分析される。適当な光学系 による多数の異なった半導体光源の線状あるいはマトリックス状の配置の縮小、 および、縮小された反射画像のＣＣＤ受信器部材への投射が、比較的頑丈で容易 に保守点検できるユニット内に、プロセスを実行するための適切な装置の一体化 された構造を保証する。現在実際上匹敵するものがない構成要素である電子的画 像センサとしてのＣＣＤの使用は、高蓄積容量があるので特に有利に利用可能で あり、ＣＣＤ受信器は、単色光しか受光しないので安価である。個々の受光素子 （画素）が、固定距離ラスタにおいて高精密度で配列されるので、幾何学的寸法 としてこのラスタを使用することができる。すなわち、照射された線／面と受信 器の間の幾何学対応を基準として良好な解像度で測定を実行することができる。 現在までのところ、閃光電球に連結されたＣＣＤ測定センサがしばしば使用さ れており、あるいは、このプロセスは、パルス駆動されないハロゲン光で実行さ れ、ここでカラー部分は、受信器の前のフィルタによって分離されなければなら ない。コードがスキャナーによってフォトマスターから読み取られて、コンピュ ータ制御の下で処理されるところ、たとえば、大規模スーパーマーケットの商品 の勘定場において、走査すべきフォトマスターは、パルス駆動されない一定の光 源で、たとえば、赤の光源を使用して単色で単独に走査することができ、この波 長内にある色の認識は実行されない。また、各々のカラー領域を別々に分析でき るという改善策を提供することも、本発明にしたがった製造方法の利点である。 この方法は、一つの機能のユニットに纏めることができ、これは、組み立て、分 解、および、保守を大幅に簡単にする。非常に高速の生産シーケンスにおける非 常に短く静止する位置の測定、すなわち、見本が数ミリ秒だけ静止するような場 合の測定が、本発明の方法を広い応用分野にわたって有益なものとする。印刷技 術で知られているレジストレーション三角形も、ここで、それらの色成分につい てチェックできる。 本発明の方法は、添付の図面の助けを借りて一層詳細にここで説明される。 図１は、一つの下に他の一つが繰り返して周期的に配置され、収束レンズ系に 関連して青、緑、および、赤の波長の光を順番に放射する半導体放射素子の一列 のみの概略図である。 図２は、見本からＣＣＤライン受信器に再放射された光のための縮小レンズ系 を備えた図１にしたがった図である。 図１および図２による、本発明による方法を実行するための実施態様において 示された測定配置は、各々の三つ組の周期性がそれぞれ青、緑、および、赤の光 を放射する半導体ダイオード１ａ，１ｂ，１ｃを有する５×３の半導体照射源の 列から成る。この周期性は、示された列において全部で５回繰り返される。すな わち、青い半導体ダイオード１ａ、緑の半導体１ｂ、および、赤い半導体ダイオ ード１ｃの後に、再度この順序で１ａ青、１ｂ緑、１ｃ赤が循環シーケンスで続 く。半導体ダイオード１ａ、１ｂ、１ｃは、直列的に起動する起動ユニットを備 えた放射源として接続される。直列に起動された、すなわち、次々に続く光誘起 パルスを短時間発生する半導体放射源は、それぞれの場合一緒であるが青、緑、 赤が並んで適切なミラーおよびレンズ配置２を通ってテスト見本上に、青、緑、 および、赤の線３として、すなわち、半導体配置の再生された投射として、すな わち、線状および／または面状のコードの上に印刷マークとして直接投射される 。 作り出された光の線３（あるいは光のマトリックス）は、もっとも単純なケー スでは、発光ダイオードの一連の赤、緑、青ブロックで発生し、それらは、円筒 形レンズ２によって集められる。線状の青、緑、および、赤の半導体配置は、実 施態様においては、１００ｍｍの長さの、すなわち、ダイオード配置と１：１の スケールの、一連の青、緑、および、赤の線を投射する。投射表面によって反射 した、すなわち、再放射された光は、次いで、図２にしたがって、収束縮小レン ズ系４を経由して１／１０の縮小比で線５の形態で再度シャープな画像として再 生される。線５の再生平面には、長さ１０ｍｍＣＣＤ受信器が配置される。例と して与えられた実施態様においては、ＣＣＤ受信器は、１０００個の画素から成 り、すなわち、受信器ユニットは、１０μｍの中心間距離を備えており、これは 、各々の場合においてテスト見本上の照射された線の０．１ｍｍ当たり１画素が 測定センサーとして機能を果たし、このようにして幾何学的な一致が、測定に対 して正確になり得ることを意味する。 図１および図２による単純化された図は、その作業方法および用途における、 一次元走査を行うラインカメラを表しており、この一次元の配置がマトリックス として二次元の幾何学的配置に拡張されることは容易に可能であり、また、本発 明のアイデアの構想の中に入るものである。青、緑、赤；青、緑、赤等の線状の シーケンスが、次いでそれぞれ関連する列の第２の次元のために繰り返される。 すなわち、それ故に、第１の列において青、緑、赤で始まり、第２の列において 緑、赤、青、第３の列において赤、緑、青といったように所定の周期性で循環的 に並び替えられる。 個々の受光素子が、ラスタ間隔において非常に正確に１０μｍだけ離れて配置 されるということから、このラスターは、幾何学的寸法として完全に使用するこ とができ、光の線の長さと、受信器光学系２の再生縮尺と、最後にＣＣＤ受信器 の寸法と受信器素子の数だけが判っていればよい。 素早く次々に直列的に起動された発光ダイオードは、このようにして、ＣＣＤ 受信器素子の上の幾何学的に同じ場所の上に、それぞれ赤、青、および緑の投射 線３の再放射された光の一部に対応する受信信号を発生させる。 コンピュータ制御された評価ユニットは、ＣＣＤ受信器素子の下流に接続され 、半導体放射源によって照射されたテスト見本上の印刷マークに対する幾何学的 形状に関して、また、強度パターンから得られるカラーに関して、三つの異なっ たスペクトル領域において受信器素子によって供給された強度パターンを評価す る。 本発明による方法、および、上述した装置の作用は、上述されたように、スタ ンプ動作のために向きが決められた厚紙のシートからの折り畳みの箱白紙にスタ ンプする、折り畳み箱用の自動スタンプ装置の補助として説明される。ここで、 コードおよび印刷マークは、正しいものとして認識されるべきフォトマスターと して厚紙シートの上に塗布される。正しいものとして認識されなかった場合には 、スタンプ動作は中断される。スタンプ動作が始まる前に、ＣＣＤ受信器は、白 色標準に対して較正され、すなわち、異なった波長で照射されたときの白色標準 の輝度係数が測定され、そして、それぞれのスペクトル領域で同じ輝度係数、た とえば、１００％が生じるようにスペクトル領域に応じて放射源の起動時間およ び受信器素子の露光時間が調整される。次いで、認識すべき個々のマークが照射 され、比較パターン或いは強度パターンとして位置に応じて格納されたＣＣＤ受 信器によって作り出されたそれぞれの強度パターンは、色と幾何学的形状と格納 された比較値に関して分析される。 次いで、実際のチェックプロセスが始まる。すなわち、各々のスタンプ動作の 前の、厚紙シートの非常に短い休止位置の間に、起動ユニットは、赤、緑、およ び青の放射源を素早く次々に切り換え、このようにして、検出されたフォトマス ターコピーのパターンの表面にＣＣＤラインを露光する。各々の露光動作におい て、画素に導かれた光の量は合成され、評価のために画素内で順番に読み出され て評価される。フォトマスター上のどの測定点が、それぞれの赤、緑、あるいは 青の露光でどの程度の強度で再放射されるかが、評価ユニットには判っており、 予め設定された強度パターンと比較して、色の正確さあるいはフォトマスターの 位置について提示させることができる。 このように、この配置は、たとえば、ＥＡＮコードのような線状のコード、お よび、印刷技術において使用されるような、レジストレーション三角形のような 面状のコードの両方で色を認識し、これらのコードをコンピュータ制御された評 価ユニットで評価することができる。検出されたコードあるいはマークの色ある いは位置が、それぞれの予め設定されたフォトマスターと一致しない場合には、 スタンプ動作を停止させることができ、そして、厚紙のシートは取り除かれるか 、あるいは、調整が行われ、次いで、プロセスは継続することができる。 図示しない更なる実施形態においては、それぞれのスペクトル領域が、たとえ ば、赤の列、緑の列、および、青の列の半導体放射源のような、それら自身の線 にそれぞれ配置することができる半導体放射源が提供される。しかしながら、こ こで異なった列によって放射された光線は、一方が他方の上に重なる投射ライン ３を形成すべきである。異なったスペクトル領域によって放射された光線の合成 は、ここで好ましくは、ダイクロイックミラー経由で行われ、これにより、測定 が一層正確になる。すなわち、発生する可能がある位置に依存した位置誤差は、 全てのスペクトル領域に関して同一であるため、測定結果には含まれない。 これに加えて、半導体放射源の配置は、放射源が、たとえば、第１の列の中の 赤および緑のような二つの互い違いのスペクトル領域と、たとえば、第２の列の 中の青のような更に他のスペクトル領域とに配置され、両方の列は側部から線上 に光線を放射するようにすることができる。ここでも、光線をダイクロイックミ ラー経由で合成することもできる。 しかしながら、半導体放射源のさらに他の線状および面状の配置も考えること ができる。ハウジング内に異なったスペクトル領域の半導体素子が配置されたハ イブリッド型のものを使用することもできる。重要なことは、位置的に正しい評 価が保証されるように、再放射された光の線あるいは光の面が、ＣＣＤ受信器上 に幾何学的に対応して再生されることである。 例として与えられた実施態様においては、三つの異なったスペクトル領域を備 えた放射源が選ばれたが、当然、より多くのあるいは他のスペクトル領域を提供 することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．パッケージング、ラベリング、および同様な大量の製品の高速のオンライ ン生産の期間中に、カラーフォトマスターを、色合い、向き、印刷画像配置等に 関して、それらの正確さおよび／または精度についてテストする方法であって、 その期間中に、多数の製造ステップが異なった機械ユニットで行われ、そして、 ここで見本上に予め設定することができるコードにより、順番に起動される異な ったスペクトル領域の半導体放射源を使用して制御され、見本のコード上に集束 された光の反射された一部は、後続する処理動作をコンピュータ制御された評価 ユニットにより制御する方法において、半導体放射源が、それらが順番に駆動さ れたときに、線シーケンスおよび／または幾何学的面の形態でカラーフォトマス ターの上に準備されたコードが、異なったスペクトル領域の単色で線状あるいは 面状にパルス的に照射されるように、線状あるいは面状に配置され、光線の再放 射された一部が、受信器光学系を経由して多数のＣＣＤ素子を備えたＣＣＤ受信 器上に可視像として幾何学的に対応して投射され、受信器光学系の再生縮尺およ び素子の数に応じて素子の寸法のラスターにより、幾何学的測定値が予め設定す ることができる解像度で評価される方法。 ２．半導体放射源が、オンライン生産の期間中の数ミリ秒の静止時間内に起動 されることを特徴とする請求項１に記載の方法。 ３．半導体光源によって放射されて、線状あるいは面状に配置された光の一部 が、収束レンズ系を経由してテスト見本上に再生され、そして、再放射された光 が、縮小レンズ系を経由してシャープな可視像として受信器表面に投射され、Ｃ ＣＤ受信器素子が露光され、それらに導かれた光の量が合成され、これにより位 置および強度が予め設定された比較強度パターンと比較されて強度パターンが作 りだされることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の方法。 ４．一方では、半導体放射源とテスト見本上の光線投射との間の投射縮尺が、 また他方では、再反射された光に関して、テスト見本上に投射された光とＣＣＤ 受信器に同様に再放射された光との間の投射縮尺が、光学的に選択することがで きる請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の方法。 ５．個々のスペクトル領域の半導体放射源の起動時間が、白色標準上に再放射 されたそれぞれの光線の量が、全てのスペクトル領域に関して同じになるように 設定される請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の方法。 ６．互いに間隔が空けられて、少なくとも一つの列および／または行の配置の 形態で置かれた半導体放射源（１）が、収束レンズ系を経由してテスト見本上に 線状あるいは面状の像（３）として投射されるシーケンスで異なったスペクトル の光（１ａから１ｃ）を放射するように半導体放射源を起動する起動ユニットに 接続され、その上にテスト見本によって反射された再放射された光が受信器光学 系（４）を経由して幾何学的に対応して再生される多数のＣＣＤ受信器を備えた 線状あるいは面状の単色ＣＣＤ受信器が準備され、評価ユニットがＣＣＤ受信器 に接続され、それらの位置および／または強度に関して異なったスペクトル領域 についてＣＣＤ受信器によってそれぞれ供給された強度パターンを評価すること を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の方法を実行する装 置。 ７．評価ユニットが、格納された所定の強度パターンを有し、格納されたパタ ーンを考慮して最新の測定された強度パターンを評価することを特徴とする請求 項６に記載の装置。 ８．異なったスペクトル領域の半導体放射源が、循環的に繰り返される周期性 を持って互いに配列されることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の装 置。 ９．半導体放射源が、それぞれが同じスペクトル領域を備えた複数の分離して いる列あるいは面に配列されていることを特徴とする請求項６または請求項７に 記載の装置。 １０．少なくとも二つの列の半導体放射源が準備され、少なくとも一つの列の 半導体放射源が交互に配置された二つの異なったスペクトル領域を備えているこ とを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれか１項に記載の装置。 １１．半導体源が、面内で行および列に、循環的に繰り返され周期的に並び替 えられて配置されることを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれか１項に 記載の装置。 １２．ダイクロイックミラーが、放射源の光線を合成するために準備されるこ とを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれか１項に記載の装置。