JP2002350233A - 液体測色法を用いた色合わせ方法及びこの装置 - Google Patents
液体測色法を用いた色合わせ方法及びこの装置Info
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Abstract
の透過光を連続に測定し,その値を用いて原着色液体の
配合比を計算する事を可能にする装置及び色合わせ方法
を提供する。 【解決手段】互いに対向配置された透明な2枚の平行平
板1,9を有し、前記2枚の平行平板間の間隔を調節自
在にする移動制御手段と、且つ前記平行平板間に前記着
色液体を通過させるための液体供給ポート並びに液体排
出ポートを備えた測定用セルと、前記平行平板間の着色
液体に光を入射するための入射光学系と、前記入射光学
系により光が入射されるとき、前記平行平板間の着色液
体を透過する透過光の透過光率を測定するための分光光
度計24を備えた着色液体測色装置。
Description
て、印刷用の着色液体(特殊な場合を除くと具体例はイ
ンキ)の光学特性をその透過光を直接測定することによ
って得ることができ、その値を用いて原着色液体の配合
比を求める事を可能にした色合わせ方法及びこの装置に
関する。
着色溶液の調色プロセスにおける色彩管理は製造中の上
記着色溶液を簡易校正機にて刷り,乾燥状態で測色する
事により行っていた。すなわち,この測定された色と目
標とする色との差より着色剤の配合比を算出したり,調
色条件を変更するなどの方法が採られていた。
を低減させる観点から目視に代えて、着色液体の測色の
際に、着色液体を測色用セルに抽出して溶液状態で測色
する技術が適用可能となっている。例えば、特開昭61
−56923号公報、特開昭61−65123号公報な
どには、ライトガイド並びに検出プローブを着色液体中
に浸漬して測色する方式が開示されている。
隠蔽性の高い塗料等の測色の際に、着色液体の液面に対
し所定の入射角で光を入射させ、垂直方向の反射光をカ
ラーセンサで検知する方式が開示されている。
ような色合わせ方法では、いずれの測色方式も以下に述
べるように、着色液体の測色には不十分である。従っ
て、目標とする色と同等の光学特性をもつ着色液体の配
合比計算精度を低下させてしまう可能性がある。
場合、測色用セルの急速な洗浄が不可能であるため、測
色用セルのガラスに着色成分が付着すると共に、付着し
た着色成分の完全な除去が困難となっている。また、付
着した着色成分により、変色した色が検知されるため、
測色結果が不正確になってしまう。
拭装置を必要とする上、払拭の繰返しにより、プローブ
先端にダメージを与える可能性がある。一方、反射光を
検知する方式は、塗料等の隠蔽性の高い着色液体に限定
されるため、グラビアインキの如き、透明性の高い着色
液体には適用不可能となっている。理由は、隠蔽性の高
い着色液体の場合、下地の色の影響を受けず、紙等の支
持体に塗布された色と、溶液状態での色とが一致するた
め、反射光の測定が可能となるが、透明性の高い着色液
体の場合、下地の色の影響を受けるため、支持体に塗布
された色と、溶液状態の色とが異なるからである。
で、着色液体を一度紙に印刷し,分光反射率計による測
定値をその光学特性の代用値とするのではなく,広範囲
濃度域の透明着色液体の真の光学特性を得る為に,直接
にかつ簡単に同一膜厚での透過光を連続に測定し,その
値を用いて原着色液体の配合比を計算する事を可能にす
る装置及び色合わせ方法を提供する事を目的とする。
は、グラビアインキなどの透明性の高い着色液体を液体
状態のまま透過で測定する液体測色装置であって、前記
液体測色装置は、互いに対向配置されて間隔を調節自在
な2枚の透明な平行平板を有し、且つ前記平行平板間に
前記着色液体を通過させるための液体供給ポート並びに
液体排出ポートを備えた測定用セルと、前記平行平板間
の着色液体に光を入射するための入射光学系と、前記入
射光学系により光が入射されるとき、前記平行平板間の
着色液体を透過する透過光の透過光率を測定するための
分光光度計とを備えたことを特徴とする着色液体測色装
置である。
1に記載の着色液体測色装置において、前記2枚の平行
平板間の間隔を正確に決定するため、前記測定手段が最
大の光強度を検出したとき、前記移動制御手段による下
方への移動を停止し、そこを基点(原点)とし上方への
移動量を決定することを特徴とする着色液体測色装置で
ある。
着色液体を混色して得られる混色液体の配合比を予測す
るにあたり、請求項1に記載の着色液体測色装置を用い
て測定される前記混色液体のある膜厚(X1)での透過
率値と連続的に測定され、前記膜厚のn倍の膜厚
(X2)での透過率値から、前記混色液体の吸収係数及
び散乱係数を求め、各原着色液体ごとの基礎データに基
づき前記混色液体の色をつくる為の各原着色液体の配合
比を求めることを特徴とする色合わせ方法である。
る膜厚(X1)とn倍の膜厚(X2)の関係において、n
≦2であることを特徴とする請求項3に記載の色合わせ
方法である。
は、例えば容器中の着色液体の中で透明な平行平板の間
に着色液体を満たして、着色液体の厚さの薄い膜を形成
し、この薄い膜の透過光率を測定する構成が好ましい。
は以上のような手段を講じたことにより、液体測色装置
が、容器中の着色液体をサンプリングして液体のまま該
着色液体に光を照射し、液膜を透過した光の分光透過率
を測定し、測定後着色液体は排出ポートから排出され溶
剤等で洗浄されるので、直接にかつ簡単に同一膜厚での
透過光を連続にそして精度良く測定することができる。
厚さ(本発明では膜厚と記す)は、下記に記述する式に
おいて重要なファクタであり、2枚の平行平板間の間隔
を正確に決定するため、前記測定手段が最大の光強度を
検出したとき、すなわち、2枚の平行平板が当接し間隔
が零になった時に、前記移動制御手段による下方への移
動を停止し、そこを基点(原点)とし上方への移動量を
決定して、膜厚を制御するものである。
体の光学特性である吸収係数及び散乱係数を求めるには
一般的には透過光率及び反射光率を両方求めなくてはな
らないが上記の着色液体測色装置を用いて連続的に測定
される2つの膜厚の透過率値から、前記混色液体の吸収
係数及び散乱係数を求めることができ、その値を用いて
前記混色液体を調色する為の原着色液体の配合比をコン
ピュータ処理し求めることができる。
以下であることが好ましい。2倍以上になると、徐々に
下記に記述するのKubelka−Munkの理論から
外れて、分光透過率と膜厚、吸光係数、散乱係数の関係
が崩れてくるから、グラビアインキ等の着色液体を測定
する際には、2倍以下にする。
て図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施形態
に係わる膜形成装置を用いた液体測色装置の断面構成を
示す模式図である。
いに対向配置されて間隔を調節自在な2枚の透明な平行
平面基板からなる第1及び第2平面ガラス部(1),
(9)を有し、且つ第1ガラス部(1)を保持する底部
材(2)の周囲上に立設され、着色液体を通過させるた
めの液体供給ポート(3)並びに液体排出ポート(4)
が形成された側壁部材(5)からなる液体ホルダ(6)
と、側壁部材(5)に固設された固定ブラケット(7)
と固定ブラケット(7)に設けられ、上下方向に進退自
在な駆動部(8a)を有する駆動部(8)と、駆動軸
(8a)に連結され、周囲部が側壁部材(5)の内周部
に沿って上下方向に摺動自在であり、且つ第2平面ガラ
ス部(9)を第1平面ガラス部(1)に対向させつつ、
第1平面ガラス部(1)に平行に保持する上下移動ホル
ダ(10)と、液体ホルダ(6)内の第1及び第2平面
ガラス部(1),(9)間の着色液体に光を入射するた
めの入射光学系と、入射光学系により光が入射されると
き、第2平面ガラス部(9)から第1平面ガラス部
(1)を透過した透過光を受光する受光素子(23)
と、第2光源部に対向するように受光素子(23)の側
方に配置され、第2光源部(22)にて光を発生すると
き、第2平面ガラス部(9)から第1平面ガラス部
(1)を透過した透過光を分光分析するための分光光度
計(24)と、受光素子(23)及び分光光度計を保持
する素子ホルダ(25)と、駆動部(8)を制御する一
方、受光素子(23)及び分光光度計(24)から得ら
れるデータを処理する計算機(27)とを備えている。
(1),(9)は石英ガラス、合成石英ガラス又はBK
7ガラス等の透明な材質から形成されている。なお、少
なくとも第1平面ガラス部(1)及びこれに平行に対向
配置された第2平面ガラス部(9)は、隙間のゼロ位置
合せ等のように互いに当接する場合があるため、透明な
性質に加え、充分な硬度をも備えた材質が好ましく、さ
らに、互いの当接面が平滑に形成されている。
(9)、底部材(2)、側壁部材(5)及び上下移動ホ
ルダ(10)は、着色液体に接する内部空間(測定用セ
ル)の表面にフッ素樹脂の薄膜(数nm〜数10nm
厚)からなる図示しない撥水層を備えている。
(4)は、各々側壁部材(5)の内周部と外周部とを連
通させるように形成され、互いに光軸を介して対向配置
されている。液体供給ポート(3)には、着色液体とし
て、例えば印刷インキiを導入するための第1導管(1
1a)の一端が接続されている。第1導管(11a)の
他端は、着色液体供給源としての、例えば印刷インキi
を収容するインキパン(12a)に連通されている。
(11b)の一端が接続されている。また、第2導管
(11b)の他端は、廃液用インキパン(12b)に連
通されている。
非常に薄い膜厚に形成される。このため、着色液体の粘
性にもよるが、始めに着色液体を満たす隙間を測定に好
適な値で保持すると、続いて着色液体をその隙間に流入
させることが困難となる。従って、隙間に着色液体を満
たす際には、予め隙間を広く開けておき、着色液体を流
入させた後に隙間を狭める手法が重要となる。例えば、
通常のグラビアインキの場合、予め1mm位の隙間を開
けることにより、容易に流入可能となる。
した上下移動ホルダ(10)を検出して後述する計算機
に送出するための位置センサ(14)を備えている。な
お位置センサ(14)は、設置場所が固定ブラケット
(7)に限らず、便宜、液体ホルダ(6)等に設置して
もよい。
上下移動可能に保持するものであり、具体的には、ステ
ッピングモータ又はサーボモータが使用可能となってお
り、いずれにしても、膜厚制御性及び測定精度向上の観
点から、高分解能の動作制御及び停止精度を有すること
が好ましく、具体的には、パルス信号により駆動し、最
小の移動距離が0. 1μm/パルス以下のものが望ま
しい。
ス部(1)を透過した透過光を受光する受光素子(2
3)は、移動制御部の基点を求める為に設置されたもの
であるが、第2光源部に対向するように配置された分光
光度計(24)に兼用させてもよい。その場合は、透過
光率の最大値を示す波長でモニターすれば最も感度が良
好となる。この場合は、第1光源部及び受光素子(2
3)は不要となる。
測色装置の構成について述べる。この液体測色装置は、
互いに並列配置され、膜形成装置の第2平面ガラス部
(9)に上方から光を導入するための第1及び第2光源
部(21),(22)に対し、第1光源部(21)に対
向するように第1平面ガラス部1の下方に配置され、第
1光源部(21)にて光を発生するとき、第2平面ガラ
ス部(9)から第1平面ガラス部(1)を透過した透過
光を受光する受光素子(23)と、第2光源部に対向す
るように受光素子(23)の側方に配置され、第2光源
部(22)にて光を発生するとき、第2平面ガラス部
(9)から第1平面ガラス部(1)を透過した透過光を
分光分析するための分光光度計(24)と、受光素子
(23)及び分光光度計(24)を保持する素子ホルダ
(25)と、駆動部(8)を制御する一方、受光素子
(23)及び分光光度計(24)から得られるデータを
処理する計算機(27)とを備えている。
は、白色光を発生する100Wのハロゲンランプ及び白
色光を導入するためのライトガイドが使用されるが、発
光波長範囲の比較的広いタングステンランプ又はキセノ
ンランプなどに代えてもよい。
より制御され、第1及び第2平面ガラス部(1)、
(9)間の隙間にある着色液体を透過した透過光に関
し、グレーティングとCCDアレイとが分光光量を検知
し、分光透過率T(λ)を測定し、測定結果を計算機
(27)に与える機能をもっている。
m〜700nmの可視光領域が例えば20nm間隔で測
定される。また、分光光度計(24)は、グレーティン
グの代わりにフィルタを用いてもよく、CCDの代わり
に光電子増倍管を用いてもよい。
を用いることにより、着色液体のある膜厚での透過率値
と連続的に測定され、前記膜厚の2倍の膜厚での透過率
値を測定から、この着色液体の吸収係数及び散乱係数を
求め、各原着色液体ごとの基礎データに基づき着色液体
の色をつくる為の各原着色液体の配合比を求める色合わ
せ方法について述べる。
の(1)式の関係を満たす膜厚を有するものとする。 2X1 = X2 …(1) 上記膜厚値は数ミクロン〜数十ミクロンの幅に入るもの
であるが、(1)式を満たす限りにおいてその値は制限
されない。
のものをT2とする。Kubelka−Munkの理論
を用いると、分光透過率と膜厚、吸収係数、散乱係数の
間には次の関係がある。 T1 =b/(a・sinh(bSX1)+ b・cosh(bSX1))…(2) T2 =b/(a・sinh(bSX2)+ b・cosh(bSX2))…(3) K/S =(b2 + 1)1/2 − 1 …(4) ここで、a,b:定数、K:吸収係数、S:散乱係数、
X:膜厚、 sinh:hyperboric sin、 cosh:hyperboric cos とする。
て連立させ、数学的な処理を施すとb、散乱係数S及び
吸収係数Kは以下のように求められる。 b2 =(T1 2(T1 2 (1 + T2)2 − 4T2 2))/ (4T2(T2 − T1 2 )) …(5) S=(1/bX1)arccosh((1/2)T1(1+1/T2))…(6) K=S((b2 + 1)1/2 − 1)…(7) 以上により2つの透過率値より、着色液体の吸収係数及
び散乱係数を求めることができる。
数Sに変換できることを示している。続いて、上式より
求められた(K/S)は着色液体の着色状態を表すもの
であるが、この値を用いると混色された着色液体におい
て、ダンカンの式(8)が成り立つことが知られてい
る。 (K/S)mix(λ)=Σ{Ci×(K/S)i(λ)} …(8) ここで、Ciは、i番目のベースインキの配合量であ
り、(K/S)i(λ)はこのi番目のベースインキの
着色状態(K/S)である。(K/S)mix(λ) は、
1〜n番目の各ベースインキで調合された着色溶液の着
色状態である。
を(8)式の右辺{Σ{Ci×(K/S)i(λ)}と等
しくするように、各ベースインキの基礎データを用い各
ベースインキの配合比を算出する。なお、上記の配合計
算方法は、コンピュータ・カラーマッチングとして、一
般的に普及・確立された手法である。
せ工程におけるインキの色評価を実際のラインで行え,
コンピュータ・カラーマッチングシステムと組み合わせ
る事によりインキ自動調合計算まで可能になる.
いた計算式を基本とし、各社固有の補正方法を加えるこ
とによってより実際の値に近づけることが可能である
が、前述したように吸収係数及び散乱係数を求めるため
には、(1)式が成り立たなければならないので正確に
ある膜厚値及びその2倍の膜厚値を得ることが前提とな
る。この場合測定の対象となるインキ膜は2枚の平行平
板間に作成されるのでこの2枚の平行平板間隔を正確に
制御することが測定上の大きなポイントになる。
するには、2枚の透明な平行平板間隔がゼロの場合すな
わち、平行平板どうしが接触した場合を決定する必要が
ある。本発明では、この位置関係を移動制御手段の基点
(原点)とした。
が2枚の平行平板間の間隔を間欠的に移動させ、移動中
装置内部に取り付けられた測定手段によって受光される
受光量を記憶し、その受光量が最大値に達したときの位
置を前記基点(原点)とするものである。そして、基点
から(1)式を満たす膜厚値を作るべく、第2平面ガラ
ス部(9)は移動制御手段によって上方に移動する。
る。例えば、ポリテックス社製の建装材用水性グラビア
インキ(黄、赤、藍、レジューサ)を#4のザーンカッ
プで13秒となるように粘度調製し、適当量混色したイ
ンキで印刷を開始する。
の印刷インキiを可視光領域400nm〜700nmを
20nm間隔で測色し、印刷インキiの膜厚5ミクロン
のときの分光透過率T1(λ)及び10ミクロンのとき
の分光透過率T2(λ)を得た。ここで、分光透過率T1
(λ)及びT2(λ)、吸収係数K(λ),散乱係数S
(λ)の値は、図2に示す通りである。
データを用い、コンピュータカラーマッチング計算を施
すと、配合比Ci は、黄0.84%、赤74.00%、
藍0.59%、レジューサ24.57%として算出され
た。この時点の必要インキ重量は33kgだったので、
各ベースインキの調合重量 は黄0.28kg、赤2
4.42kg、藍0.19kg、レジューサ8.11k
gであった。この計算結果に基づき計量し、調合した結
果、紙製のウェブ印刷シート上での色精度は良好で、印
刷刷りだしによる損紙を大幅に減少させることができ
た。
測色装置が、容器中から抽出した印刷インキiに光を照
射して、一方が他方の2倍の膜厚をもった液膜の2つの
透過率光の分光特性を測定し、その印刷インキの吸収係
数及び散乱係数を求め、次にインキの着色状態の値から
コンピュータカラーマッチングの手法を用い、各ベース
インキの配合比Ci を算出し、その値に基づき容器内に
ベースインキ又はレジューサ(希釈材)を供給するの
で、目標となるインキの色を容易にしかも迅速に作成で
き、しかも作成した色精度を上げることにより印刷刷り
だしによる損紙を減少させることができる。
れて間隔を調節自在な2枚の透明な平行平面基板を有
し、且つ前記平行平板間に着色液体を通過させるための
液体供給ポート並びに液体排出ポートを備えた測定用セ
ルと、前記平行平板間の着色液体に光を入射するための
入射光学系と、前記入射光学系により光が入射されると
き、前記平行平板間の着色液体を透過する透過光の透過
光率を測定するための分光光度計とを備えたので、測定
セル内に着色液体を通過させることにより、測定用セル
への着色成分の付着を阻止しつつ、透過光の透過光率を
測定することにより、透明性の高い着色液体にも適用さ
せることができる。
a)の印刷インキiを膜形成装置(6)に自動供給でき
るので、人手を不要として現場サイドで測色を行なうこ
とができ、また人手を不要とすることから、印刷インキ
iの測色を高精度に安定的に行なうことができる。
(9)を互いに当接させてゼロ位置を合せてから一定の
隙間を形成することにより、測色用セル内の相対的な位
置関係などが経時変化する場合であっても膜厚制御に誤
差を生じないので、膜厚制御の信頼性を向上させること
ができる。
(9)としては、互いの当接面が平滑に形成されたの
で、本実施形態の効果を容易且つ確実に奏することがで
きる。
(1),(9)は、石英ガラス、合成石英ガラス又はB
K7ガラス等の透明な材質から形成されているので、本
実施形態の効果を容易且つ確実に奏することができる。
(9)は、印刷インキiに接する面にフッ素樹脂の薄膜
からなる撥水層を備えたので、従来より洗浄性を増すこ
とができる。
たので、本実施形態の効果を容易且つ確実に奏すること
ができる。
部(21)と受光部(23)との間の入射光軸上、ある
いは第2光源部(22)と分光光度計(24)との間の
透過光軸上に周知技術の積分球(例えば大塚電子(株)
製)を介在させた構成としても、本発明を同様に実施し
て同様の効果を有することができる。なお、散乱・吸収
等を起こしつつ着色液体を透過した透過光を180度取
込んで測色精度を向上させる観点から、積分球は容器と
一体型に設けることが好ましい。
(25)内に保持し、光源部(21)、(22)を第2
平面ガラス部(9)の上方に配置した場合を説明した
が、これに限らず、分光光度計(24)と光源部(2
2)との配置を逆にしても、本発明を同様に実施して同
様の効果を得ることができる。
外に取出すようにサンプリングしてインキパン(12
a)の外部で測定する場合について説明したが、これに
限らず、着色液体をインキパン(12a)中でサンプリ
ングしてインキパン(12a)の内部で測定する構成と
しても、本発明を同様に実施して同様の効果を得ること
ができる。
ついて記述したが、必ずしも2倍である必要はなく、異
なった膜厚の透過率データを測定し、同様な手法を施す
ことで色合わせをすることが可能である。 その他、本
発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施で
きる。
えば印刷分野にて、印刷用の着色液体(特殊な場合を除
くと具体例はインキ)の光学特性をその透過光を2種類
の膜厚で直接測定することによって得ることができ、そ
の値を用いて原着色液体の配合比を求めることができ
る。
止しつつ、透明性の高い着色液体にも適用できる。
液体測色装置の断面構成を示す模式図である。
のデータ表、(b)は透過率スペクトルを示す図であ
る。
Claims (4)
- 【請求項1】グラビアインキなどの透明性の高い着色液
体を液体状態のまま透過で測定する液体測色装置であっ
て、 前記液体測色装置は、互いに対向配置された透明な2枚
の平行平板を有し、前記2枚の平行平板間の間隔を調節
自在にする移動制御手段と、且つ前記平行平板間に前記
着色液体を通過させるための液体供給ポート並びに液体
排出ポートを備えた測定用セルと、前記平行平板間の着
色液体に光を入射するための入射光学系と、前記入射光
学系により光が入射されるとき、前記平行平板間の着色
液体を透過する透過光の透過光率を測定するための分光
光度計とを備えたことを特徴とする着色液体測色装置。 - 【請求項2】請求項1に記載の着色液体測色装置におい
て、前記2枚の平行平板間の間隔を正確に決定するた
め、前記測定手段が最大の光強度を検出したとき、前記
移動制御手段による下方への移動を停止し、そこを基点
(原点)とし上方への移動量を決定することを特徴とす
る着色液体測色装置。 - 【請求項3】複数の原着色液体を混色して得られる混色
液体の配合比を予測するにあたり、請求項1に記載の着
色液体測色装置を用いて測定される前記混色液体のある
膜厚(X1)での透過率値と連続的に測定され、前記膜
厚のn倍の膜厚(X2)での透過率値から、前記混色液
体の吸収係数及び散乱係数を求め、各原着色液体ごとの
基礎データに基づき前記混色液体の色をつくる為の各原
着色液体の配合比を求めることを特徴とする色合わせ方
法。 - 【請求項4】前記、ある膜厚(X1)とn倍の膜厚
(X2)の関係において、n≦2であることを特徴とす
る請求項4に記載の色合わせ方法。
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