JP2004513813A - 液状薄膜の非接触測定 - Google Patents

Abstract

本発明は、液状薄膜（４）の非接触測定に関し、ＩＲ放射光の吸収を用いる。少なくとも一つのＩＲ放射源（１）が、液状薄膜（４）が供給される版盤（３）を介してＩＲ検出器に信号を送るように配置される。ＩＲ検出器は、液状薄膜の液体の特性吸収帯域を含む帯域でＩＲ放射光を受光するように設定される。本発明は、印刷機用に開発され、本発明により、印刷版上の湿し水の厚みが制御され、印刷インクと湿し水からなるエマルジョン中の印刷インクの割合が制御される。

Description

【０００１】
［技術分野］
本発明は、ＩＲ放射光の吸光を用いる、液状薄膜の非接触測定に関する。
【０００２】
［発明の背景］
異なる基板がＩＲ（赤外）放射光の特定の異なる帯域を吸収することは公知である。したがって、ＩＲ放射光をその基板の薄膜に照射して、その膜の厚みを決定することができる。また非接触分析により、その基板内の成分比を決定でき、さらに連続的に監視することにより、前記成分比の変化を明らかにすることができる。非接触分析は、放射光、この場合ＩＲ領域の波長をもつが、そのエネルギーあるいは吸収の変化に基づいて行われる。
【０００３】
本発明は、印刷機用に開発されたが、どのような液状薄膜に対してもその測定及び制御に用いることができる。他の適用例として、金属シートの印刷によく用いられる油膜、紙あるいは金属上の塗膜、及び半導体産業における写真用フィルムがあるが、これらに限定されるものでもない。
【０００４】
印刷機、限定するものではないが、例えばオフセット印刷機においては、印刷インクは、刷版の印刷領域に供給され、一方刷版のすべての他の領域は、全印刷工程中湿し水によって覆われる。湿し水は、一般に水ベースの溶液である。刷版の表面状態の相違に応じて、印刷インク及び湿し水が目的の領域のみに付着する。このようにして、刷版には印刷領域と非印刷領域とができる。印刷領域では、湿し水と印刷インクのエマルジョンの薄膜ができる。一方非印刷領域では、湿し水の薄膜ができるが、この湿し水にはほんの小量のインク顔料が含まれている。
【０００５】
印刷インクは、インクユニット（各色につき１ユニット）によって供給され、一方湿し水は通常、印刷機の幅あるいは印刷シリンダの長さに対応する長さをもつ、スプレーバーあるいは他の同等装置によって供給される。スプレーバーは普通スプレーノズルを備えるが、他の供給手段も使用可能である。スプレーバーからは、通常湿し水が、１以上のフォームローラによって印刷版に移送される。
【０００６】
湿し水及び印刷インクの供給量は、通常実際の印刷状態に対して予め定められた値に設定される。しかし、それはまた印刷工によって管理されるものである。印刷工は、熟練の目で印刷版を監視し、適正な量が供給されるよう気をつけている。しかしながら、この手作業による管理は適正な精度を欠き、状態の急速な変化に対処できない。したがって、たとえ印刷工がすばらしい熟練者だとしても、印刷結果は最良とはならないだろう。また、印刷品質の管理のために、比重計を備えることも普通に行われている。
【０００７】
［本発明］
本発明の方法及び装置は、ＩＲ域の波長をもつ放射光の吸収に基づくもので、測定対象の液体の主吸収帯域又はその他の吸収帯域を用い、放射光が液状薄膜を通過するときのエネルギー変化を用いる。
【０００８】
他の重要な条件は、液状薄膜を支持する対象が、選択された波長域で放射光の大部分を反射するということである。
【０００９】
本発明の目的の一つは、液状薄膜の厚みを連続的に監視することを可能にすることである。その測定値は、リアルタイムで提示されるかあるいは処理が終った後に提示される。
【００１０】
本発明の他の目的は、液状薄膜の成分比を監視することであり、これは、リアルタイムに行われるか、あるいは受信測定信号のその後の処理の後に行われる。
【００１１】
本発明のさらに他の目的は、印刷機の印刷結果を最適化することである。これは、湿し水の量を最適化し、エマルジョンの印刷インクと湿し水の比を最適化することによって達成され、紙の印刷領域において所望の濃度を得るようにする。
【００１２】
前記目的は、本発明による方法及び装置により達成される。その方法は、液状薄膜の非接触測定で、ＩＲ放射光の吸収を用いるものである。少なくとも一つのＩＲ放射源が、測定対象の液状薄膜によって、関連するＩＲ検出器に信号を送るように向けられる。その方法は印刷機に使用される。したがって、液状薄膜は、湿し水、又は湿し水と印刷インクのエマルジョンから成り、印刷板あるいは他の印刷装置上に供給される。測定装置は、少なくとも一つのユニットから成り、ＩＲ放射源とＩＲ検出器，信号処理システム及び他のサポートシステムを備える。当該少なくとも一つのユニットは、印刷版上の非印刷領域及び／又は印刷領域に関して測定する。制御ユニットが、他のセンサ及び計測器から情報を受けるように配置されている。
【００１３】
印刷機について、印刷版上の湿し水と印刷インクの量が、本発明により監視され最適化され、湿し水と印刷インクの浪費を減少させる。印刷を最適化し、湿し水と印刷インクについて常に制御するので、紙と印刷インクの無駄がなくなる。紙と印刷インクの無駄がなくなると、環境への悪影響を少なくすることになる。
【００１４】
印刷中に起こる一つの問題は、トーニング（ｔｏｎｉｎｇ）であり、これは印刷分野で周知である。この詳細な説明中では、「トーニング」という表現は、印刷領域と非印刷領域とのコントラストが低下することを意味する。湿し水が過剰に印刷領域に供給される場合に、トーニングが生じる。またインクが非印刷領域に供給される場合にも、これが生じる。トーニングは、実際に配水される湿し水が多すぎたり、少なすぎたりすることに起因してよく起こる。インクが非印刷領域に堆積する場合、通常地汚れ（ｓｃｕｍｍｉｎｇ）として言及される。印刷領域にたまる水は、いわゆるすき入れ（ｗａｔｅｒｍａｒｋ）となり、印刷領域のインク受容がうまくいかないと、いわゆるブラインディング（ｂｌｉｎｄｉｎｇ）となる。したがって、本発明の目的は、前記問題に警告を与えることができ、そのような問題が起こる前に、湿し水できればインクを正しく供給することを可能にすることである。
【００１５】
本発明に関するさらに他の目的と利点は、以下の好適実施形態の説明を読めば、当業者にとっては明らかであろう。
【００１６】
本発明は、実施例と添付図面に基づいて、以下に説明される。
【００１７】
［好適実施形態の説明］
「液状薄膜」という表現は、本明細書では、印刷機に関連する湿し水（多くは水ベースである）及び印刷インクと湿し水とのエマルジョンの双方に対して用いられる。湿し水は、印刷版あるいは印刷面の非印刷領域上に与えられる。湿し水は通常、水と数パーセントの添加物のエマルジョンである。湿し水はまた、印刷版上に供給された場合、インク顔料のほんの一部を含有する。印刷インクと湿し水とのエマルジョンは、印刷版あるいは印刷面の印刷領域に供給される。
【００１８】
図１に、本発明の主要部が、概略的に開示されている。液状薄膜４は、版盤３上にある。印刷機にとっては、版盤３は、印刷版又は他の印刷用品である。ＩＲ放射源１は、ＩＲ放射光を液状薄膜４に照射し、ＩＲ受光器又はＩＲ検出器２は、液状薄膜４を通過したＩＲ放射光を受光する。したがって、版盤３は、放射源１により送られるＩＲ光の大部分を反射する必要がある。
【００１９】
ＩＲ検出器２は通常、ＩＲ光がパルス光であるときにもっともうまく動作する。これを達成するために、機械的装置（図示せず）が放射源１又は検出器２に配置可能で、この装置により、ＩＲ放射光が断続的に遮られる。他の例では、ＩＲ放射光１は、電気的なパルスモードで駆動される。パルス化のための装置は、当業者にとっては公知であり、ここでは説明しない。なお、本発明は、ＩＲ連続光を用いることもできる。
【００２０】
放射源１及び検出器２は、一般に信号処理ユニット（図示せず）及び他のサポートシステム（図示せず）に接続されている。信号処理システムにより、液状薄膜４で吸収されたエネルギーが算出される。液状薄膜４の厚みは、連続して監視される。
【００２１】
また、放射源１が印刷領域に照射されると、液状薄膜中の印刷インクの割合が求められる。
【００２２】
図２は、印刷機に適用された本発明によるシステムの一例を示す。この実施形態は、二つのセンサユニット５，６を備え、各々が放射源１及び検出器２をもつ。この場合、ＩＲ光はほぼ平行に送られる。図示の例では、一つのセンサユニット５が、印刷版の非印刷領域１２に向けられ、他のセンサユニット６は、印刷版３の印刷領域１３に向けられる。非印刷領域１２では、湿し水の厚みが測定される。印刷領域では、液状薄膜４は湿し水と印刷インクのエマルジョンから成っており、エマルジョン中の印刷インクの割合が決定される。エマルジョン中の印刷インクの割合を計算するためには、湿し水の厚みが用いられ、この湿し水の厚みはセンサユニット５で測定される。
【００２３】
各センサユニット５，６の検出器からの信号は、制御ユニット７に転送される。一般に、制御ユニット７は、印刷機の既存の制御ユニット１４と通信を行う。角度センサ８及び比重計９からの信号も、制御ユニット７に伝送される。角度センサ８は、印刷版３の位置したがって測定点を確定するために用いられ、比重計９は、印刷用紙に関する測定に用いられ、印刷品質を示す。制御ユニット７は、湿し水のコントローラ１０及び印刷インクのコントローラ１１に信号を送る。制御ユニット７に送られる情報に基づいて、制御ユニット７が、湿し水のコントローラ１０及び／又は印刷インクのコントローラ１１に信号を送り、必要に応じて個別に、湿し水及び印刷インクの供給を増加又は減少させることになる。
【００２４】
実際の測定を開始するに当って、センサは、何も供給されない印刷版上で較正され、信号強度が調整される。使用される最小強度は一般に、何も供給されない印刷版に対して最大信号を与える強度である。
【００２５】
本発明による測定を開始するために、まず液状薄膜４における１以上の特性吸収帯域が決定される。印刷機においては、液状薄膜４の液体は、湿し水、あるいは湿し水と印刷インクのエマルジョンのいずれかである。吸収帯域は、ＩＲ範囲にあるはずである。１以上の特性吸収帯域を決定するのは、一般に液状薄膜４の液体のスペクトル分析による。液状薄膜４の主吸収帯域を使用するのが望ましい。しかし、当業者なら理解できるように、液体の他の吸収帯域も使用可能である。どの吸収帯域が反射されるかにより、液体の成分が区別される。この情報に基づいて、ＩＲ検出器２は、選択された特性吸収帯域を含む帯域の放射光を受光するように設定される。一般にこの帯域は、ＩＲ検出器２に配置された１以上のフィルタによって与えられる。またこの１以上のフィルタは、ＩＲ放射源１にも配置することができる。ＩＲ放射源１は、広帯域のＩＲ光を放射するように設定されることもよくある。ＩＲ光が広帯域で放射される場合でも、通常ＩＲ放射源１が調整される必要はなく、検出器２又は放射源１のフィルタを交換することにより調整される。また、狭帯域のＩＲ光を放射するＩＲ放射源も使用可能で、この狭帯域は選択された特性吸収帯域に適合するものを採用する。
【００２６】
狭帯域を与えるためにフィルタを使用する代わりに、ＩＲ分光器（図示せず）を使用することができる。周知のように、ＩＲ分光器は、受光したＩＲ光の特性スペクトルを与える。この点で、ＩＲ検出器２はＩＲ分光器の一部を形成するといえるであろう。
【００２７】
図３には、帯域を決定する方法を示すが、この帯域はＩＲ放射光がＩＲ検出器２に受光される帯域となるはずのものである。適切なＩＲ帯域を決定するために、スペクトル分光から得られた実際の吸収帯域が用いられる。図３の方法による目標は、実際の吸収帯域の大部分に対応する狭帯域に到達することである。実際の吸収帯域の両側で最も遠くにある吸収帯域は省略してよい。実際の吸収帯域の形状に依存して、値Ｃが、ｙ方向の最大値の主要部として選択される。次に値Ｃに関連してｘ軸の位置Ａ，Ｂが決まる。位置Ａ，Ｂ間の帯域は、ＩＲ放射光がＩＲ検出器２によって受光されるべき帯域として使用される。当業者なら理解できるように、検出器２に受光されるＩＲ光の適切な帯域を決定するために、他の方法を利用することができる。
【００２８】
適切な吸収帯域が決まると、ＩＲ放射源、ＩＲ検出器及び／又はセンサユニット５，６が、リアルタイムで１以上の点を測定するためにセットされる。また値を提示する前に信号処理を行うことが可能である。さらにセンサユニット５，６の一つのみを使用して、印刷及び非印刷領域１２，１３について測定することも可能であり、そこでは角度センサ８が、印刷領域及び非印刷領域をそれぞれ確定するために用いられる。
【００２９】
２以上の点が同時に監視される場合、２以上のセンサユニット５，６が、ＩＲ放射源１及びＩＲ検出器２とともに、使用される。２以上のセンサユニット５，６によって、２以上の点が監視される場合、１点は、通常非印刷領域１２であり、他の点は、印刷領域である。
【００３０】
２以上の点が同時に監視される必要がない場合、単一のセンサユニットが使用される。単一のセンサユニットは、監視される各点に動かされるが、これは、高速に次々と、各ポイントで測定するためである。このようにして、同一のユニットが、印刷領域と非印刷領域を交互に測定するのに使用される。
【００３１】
測定値は、湿し水と印刷インクの供給を常に制御するために用いられる。
【００３２】
ＩＲ検出器２又はセンサユニット５，６の測定値をローカルで指示すること、すなわち印刷機の制御ユニット７に信号を全く送らないようにすることも可能である。この場合印刷工が、指示された測定値に基づいて、湿し水及び／又は印刷インクの量を増減して、印刷版に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の方法についての主要説明図である。
【図２】
印刷機に適用した本発明による方法を示すブロック図である。
【図３】
測定用ＩＲ帯域を決定する方法の一例を示す図である。

Claims (15)

1. ＩＲ放射光の吸収を用いて、少なくとも一つのＩＲ放射源（１）が、測定対象の液状薄膜（４）を介して、関連するＩＲ検出器（２）に信号を送るようにされる液状薄膜（４）の非接触測定方法において、該方法は、印刷機に使用され、前記液状薄膜（４）は、印刷板（３）あるいは他の印刷用品上に供給される、湿し水、又は湿し水と印刷インクのエマルジョンから成ることを特徴とする液状薄膜の非接触測定方法。
2. 前記印刷機は、オフセット印刷機であることを特徴とする請求項１に記載の液状薄膜の非接触測定方法。
3. 前記湿し水と印刷インクのエマルジョンの成分比が測定され、前記成分比の測定値は、前記液状薄膜（４）の厚みの測定値に関連し、前記液状薄膜（４）は常に監視され、湿し水、又は印刷インク、又は湿し水と印刷インクの供給は、前記両測定値を考慮して調整されることを特徴とする請求項１又は２に記載の液状薄膜の非接触測定方法。
4. 前記少なくとも一つのＩＲ検出器（２）からの信号は、制御ユニットに与えられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液状薄膜の非接触測定方法。
5. 角度センサ（８）及び比重計（９）の信号が、前記制御ユニット（７）に与えられ、前記関連検出器（２）、センサ（８）及び比重計（９）からの信号が、湿し水、又は印刷インク、又は湿し水と印刷インクの供給を制御するために、制御ユニット（７）で処理されることを特徴とする請求項４に記載の液状薄膜の非接触測定方法。
6. 前記信号は、パルス信号又は連続信号であり、前記測定値は、リアルタイム又は測定値の処理の後提示され、ＩＲ放射源（１）は、広帯域あるいは狭帯域のＩＲ放射光を放射し、１以上のフィルタがＩＲ検出器（２）又はＩＲ放射源（１）に配置されて受光したＩＲ放射光をある帯域に限定し、前記吸収帯域は測定対象である前記液体の主吸収帯域であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の液状薄膜の非接触測定方法。
7. ＩＲ分光器が使用されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の液状薄膜の非接触測定方法。
8. 複数の測定点が監視され、少なくとも一つの測定点におけるＩＲ放射光の強度が特定の印刷インクに関連して設定されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の液状薄膜の非接触測定方法。
9. 前記液状薄膜（４）の液体の特性吸収帯域がまず決定され、前記ＩＲ検出器（２）によって受光される前記ＩＲ放射光の波長が、前記液体あるいはその個々の成分が顕著な吸収を有する範囲の帯域内に設定されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の液状薄膜の非接触測定方法。
10. 前記特性吸収帯域は、スペクトル分析によって決定され、前記ＩＲ検出器（２）に受光されるように設定されたＩＲ範囲は、前記液体の選択された特性吸収帯域の大部分に対応することを特徴とする請求項９に記載の液状薄膜の非接触測定方法。
11. ＩＲ放射源（１）と、ＩＲ検出器（２）と，信号処理システム及び他のサポートシステムとを有する少なくとも一つのユニット（５，６）を備え、前記少なくとも一つのユニットが、印刷版上の非印刷領域（１２）及び印刷領域（１３）に関して測定する印刷機に備えられ、制御ユニット（７）が、他のセンサ及び計測器から情報を受けることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法による測定のための測定装置。
12. 前記少なくとも一つのユニット（５，６）が、固定又は可動である、又はＩＲ分光器を含む、又は固定又は可動であるとともに分光器を含むのいずれかであることを特徴とする請求項１１に記載の測定装置。
13. 前記計測値がローカルに指示されることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の測定装置。
14. 単一のユニット（５，６）が各測定点で用いられることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の測定装置。
15. 湿し水と印刷インクの供給のためのコントローラ（１０，１１）は個別に、前記制御ユニット（７）に接続されることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の測定装置。