JP2005091100A - 液体測色装置および液体測色方法 - Google Patents

Abstract

【課題】測定対象液体毎に最適な膜厚を形成し、測色対象液体を測色すること。
【解決手段】本発明は、測色対象液体の光透過率を測定する液体測色装置であって、照射方向Ｆに対してほぼ直交し、かつ互いに対向するように配置された一対の透明部材２０（＃１，＃２）を備え、内部に測色対象液体を収容する収容部１０と、この液体の収納部１０への注入及び測定のために透明部材２０（＃２）を照射方向Ｆに沿って移動させる移動機構２８，３２，３４と、この機構によって移動された透明部材２０（＃２）の位置を検出するリニアスケール４０と、両透明部材２０（＃１，＃２）の平行度及び表面間距離を調整する機構１４，３８，２８，３２，３４と、この機構によって調整された透明部材２０（＃２）に向けて照射方向Ｆに沿って光を照射する光源６０と、照射された光が透明部材２０（＃１）から透過した光の透過率を測定する分光器４６とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インキ等の測色対象液体に光を照射して透過率や反射率などの光学特性を測定する液体測色装置および液体測色方法に関し、さらに詳しくは、印刷インキ等の製造ないし調整中などにおける測色対象液体を直接導入して、該測色対象液体の光学特性を測定する液体測色装置および液体測色方法に関するものである。

塗料、インキ、プラスチックなどの着色液体ないし調整中、または稼動中の印刷機等においては、製造ないし調整時の着色液体の光学特性または印刷機に供給される着色液体の光学特性を正確に把握する必要がある。その一つの方法として、上記着色液体に光を照射し、その透過光および反射光を分光分析する技術が、特許文献１および特許文献２に開示されている。
特開平８−３１３３５２号公報 実開昭５１−１３７３９０号公報

しかしながら、上述したような背景技術において、インキを収容する透明基板には一定膜厚を確保する膜厚規制手段が設けられているため、膜厚が固定であり、その膜厚精度は透明基板の加工精度に依存する。

そのため、同じ測定対象液体であっても装置間で測色結果が異なってしまうという問題がある。特に、膜厚が１０ミクロン以下の場合、膜厚に対する加工誤差の割合が大きくなってしまい、装置間での分光透過率のバラツキがより大きくなってしまう。さらに測定対象液体ごとの最適な膜厚の設定が不可能である。

また、一対の透明基板が互いに平行でないと、光は照射された場所によって、測色対象液体中の光路長が変わってしまうため、分光透過率が変わってしまうという問題がある。

更にまた、一対の透明基板が互いに平行でないと、反射干渉法での干渉縞波形の振幅が小さくなり、透明基板間の表面間距離の測定精度が悪くなってしまうという問題がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、任意の値に可変な一対の透明基板の表面間距離を正確に測定し、かつ互いの両透明基板を平行に維持することで、装置間で異なることのない測色結果を得るとともに、測定対象液体毎に最適な膜厚を形成できる液体測色装置および液体測色方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明では、以下のような手段を講じる。

すなわち、請求項１の発明は、測色対象液体に光を照射し、反射光を積分球により集光したのちに第１の導光路を介して分光器に導き、分光器によって測色対象液体の反射率を測定する液体測色装置であって、液体収納部と、移動手段と、位置検出手段と、調整手段と、光源と、遮光体とを備えている。

液体収納部は、互いに対向するように配置された一対の透明部材を備え、内部に測色対象液体を収容する。移動手段は、測色対象液体の液体収納部の内部への注入、およびこの注入された測色対象液体の測定のために、各透明部材のうちの何れか一方を、一対の透明部材の対向する方向に沿って任意位置に移動させる。位置検出手段は、積分球が備えられていない側から一対の透明部材に第２の導光路を介して光を照射し、この光が一対の透明部材で反射してなる第２の反射光から得られる干渉縞波形に基づいて、移動手段によって移動された透明部材の位置を検出する。調整手段は、一対の透明部材の平行度および表面間距離を調整する。光源は、積分球を介して、調整手段によって調整された一対の透明部材のうちの一方に向けて、その反射光が第１の反射光として積分球により集光されるように、予め定めた入射角度で光を照射する。導出路は、積分球に設けられ、第１の反射光のうち、入射角度に対する全反射方向の成分を、積分球の外部へと導く。遮光体は、積分球の内部に設けられ、光源によって照射された光が、第１の導光路を介して分光器に直接導かれないように遮光する。

従って、請求項１の発明の液体測色装置においては、以上のような手段を講じることにより、一対の透明部材間の表面間距離を任意の寸法に調整し、かつ両透明部材を互いに平行に維持することができる。その結果、装置間で異なることのない反射率を測定することができるとともに、測定対象液体毎に最適な膜厚を形成することができる。

請求項２の発明は、測色対象液体に透過率測定用の光を照射して測色対象液体の透過率を測定する液体測色装置であって、液体収容部と、移動手段と、位置検出手段と、調整手段と、光源と、分光器とを備えている。

液体収容部は、透過率測定用の光の照射方向に対してほぼ直交するように、かつ互いに対向するように配置された一対の透明部材を備え、内部に測色対象液体を収容する。移動手段は、測色対象液体の液体収納部の内部への注入、およびこの注入された測色対象液体の測定のために、各透明部材のうちの何れか一方を、照射方向に沿って任意位置に移動させる。位置検出手段は、一対の透明部材に光を照射し、この光が一対の透明部材で反射してなる反射光から得られる干渉縞波形に基づいて、移動手段によって移動された透明部材の位置を検出する。調整手段は、一対の透明部材の平行度および表面間距離を調整する。光源は、調整手段によって調整された一対の透明部材のうちの一方に向けて、照射方向に沿って光を照射する。分光器は、光源によって照射された光が、一対の透明部材のうち、光源によって光が向けられた透明部材以外の透明部材から透過した光の透過率を測定する。

従って、請求項２の発明の液体測色装置においては、以上のような手段を講じることにより、一対の透明部材間の表面間距離を任意の寸法に調整し、かつ両透明部材を互いに平行に維持することができる。その結果、装置間で異なることのない透過率を測定することができるとともに、測定対象液体毎に最適な膜厚を形成することができる。

請求項３の発明は、測色対象液体に反射率測定用の光を照射し、この光が反射してなる第１の反射光を積分球により集光したのちに第１の導光路を介して分光器に導き、分光器によって測色対象液体の反射率を測定するとともに、測色対象液体に透過率測定用の光を照射し、透過光を積分球により集光したのちに第１の導光路を介して分光器に導き、分光器によって測色対象液体の透過率を測定する液体測色装置であって、液体収容部と、移動手段と、位置検出手段と、調整手段と、第１の光源と、第２の光源と、導出路と、遮光体とを備えている。

液体収納部は、透過率測定用の光の照射方向に対してほぼ直交するように、かつ互いに対向するように配置された一対の透明部材を備え、内部に測色対象液体を収容する。移動手段は、測色対象液体の液体収納部の内部への注入、およびこの注入された測色対象液体の測定のために、各透明部材のうちの何れか一方を、照射方向に沿って任意位置に移動させる。位置検出手段は、積分球が備えられていない側から一対の透明部材に第２の導光路を介して光を照射し、この光が一対の透明部材で反射してなる第２の反射光から得られる干渉縞波形に基づいて、移動手段によって移動された透明部材の位置を検出する。調整手段は、一対の透明部材の平行度および表面間距離を調整する。第１の光源は、調整手段によって調整された一対の透明部材のうちの一方に向けて、照射方向に沿って透過率測定用の光を照射する。第２の光源は、積分球を介して、調整手段によって調整された一対の透明部材のうちの一方に向けて、その反射光が第１の反射光として積分球により集光されるように、予め定めた入射角度で反射率測定用の光を照射する。導出路は、積分球に設けられ、第１の反射光のうち、入射角度に対する全反射方向の成分を、積分球の外部へと導く。遮光体は、積分球の内部に設けられ、第２の光源によって照射された光が、第１の導光路を介して分光器に直接導かれないように遮光する。

従って、請求項３の発明の液体測色装置においては、以上のような手段を講じることにより、一対の透明部材間の表面間距離を任意の寸法に調整し、かつ両透明部材を互いに平行に維持することができる。その結果、装置間で異なることのない反射率および透過率を測定することができるとともに、測定対象液体毎に最適な膜厚を形成することができる。

請求項４の発明は測色対象液体に光を照射して前記測色対象液体の透過率を測定する液体測色方法であって、一対の透明部材が互いに対向するように配置され、各透明部材同士の表面間距離を任意に調節可能に形成された液体収納部において、両透明部材同士を２層に重ね合わせ、その状態から両透明部材同士を平行に維持したまま互いに隔離する。そして、両透明部材のうちの何れか一方側から透明部材に光を照射し、この光が一対の透明部材で反射してなる反射光から得られる干渉縞波形に基づいて両透明部材同士の表面間距離を測定する。その後、液体収納部の内部に測色対象液体を注入し、しかる後に各透明部材のうちの何れか一方側から光を照射し、この照射された光が他方の透明部材から透過した透過光の透過率を測定することによって、表面間距離を液厚とする測色対象液体を測色する。

従って、請求項４の発明の液体測色方法においては、以上のような手段を講じることにより、透明部材間の表面間距離を任意の寸法に調整し、かつ両透明部材を互いに平行に維持することができる。その結果、装置間で異なることのない透過率を測定することができるとともに、測定対象液体毎に最適な膜厚を形成することができる。

請求項５の発明は、測色対象液体に光を照射して測色対象液体の反射率を測定する液体測色方法であって、一対の透明部材が互いに対向するように配置され、各透明部材同士の表面間距離を任意に調節可能に形成された液体収納部において、両透明部材同士を２層に重ね合わせ、その状態から両透明部材同士を平行に維持したまま互いに隔離する。次に、両透明部材のうちの何れか一方側から透明部材に光を照射し、この光が一対の透明部材で反射してなる反射光から得られる干渉縞波形に基づいて両透明部材同士の表面間距離を測定する。その後、液体収納部の内部に測色対象液体を注入し、しかる後に各透明部材のうちの何れか一方側から光を照射し、この照射された光が反射してなる反射光の反射率を測定することによって、表面間距離を液厚とする測色対象液体を測色する。

従って、請求項５の発明の液体測色方法においては、以上のような手段を講じることにより、透明部材間の表面間距離を任意の寸法に調整し、かつ両透明部材を互いに平行に維持することができる。その結果、装置間で異なることのない反射率を測定することができるとともに、測定対象液体毎に最適な膜厚を形成することができる。

本発明の液体測定装置によれば、任意の値に可変な一対の透明基板の表面間距離を正確に測定し、かつ互いの透明基板を平行に維持することで、装置間で異なることのない測色結果を得るとともに、測定対象液体毎に最適な膜厚を形成することができる。

また、従来は、積分球を介して干渉縞波形を測定し、一対の透明基板の表面間距離を正確に測定する為には、一対の透明基板の平行を過剰なまでに正確に作り出す必要があり、装置の余裕度が少なかったが、積分球を介さずに干渉縞波形の測定を行うことで、実用に十分な精度を得ることができ、かつ製作も容易な液体測色装置を実現することが可能となる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。

[実施例１]
実施例１の形態を図１から図５を用いて説明する。

図１は、実施例１に係る液体測色方法を適用した液体測色装置の一例を示す斜断面図である。

すなわち、本実施例に係る液体測色方法を適用した液体測色装置は、グラビアインキ等の測色対象液体を収容部１０に収容し、光源６０からハロゲン光等の光を照射し、その透過率を測定する。

収容部１０は、図２の断面図に示すように、球体の任意の一部を平面に置き換えることによって球面部Ｋと平面部Ｈとを有した球面ステージ１４と、球面ステージ１４の先端部１５を覆うように配置された上蓋１６とによって形成された空間である。上蓋１６の上部は、積分球１７に固定している。また、上蓋１６の下部開口部の開口面積は、先端部１５よりも大きいために、シール材１８によって上蓋１６と先端部１５とをシールすることによって、収容部１０の内部を密閉している。シール材１８は、軟弱なものを使用し、これによって測色対象液体の漏れを防止するとともに、球面ステージ１４の遥動を阻害しないようにしている。

更に、球面部Ｋの中央部には、光源６０からの光を導光するために、球の中心に向かって穿孔された導光路２２を備えている。この導光路２２は、球面部Ｋの中央部を貫通し、更に先端部１５の中央部をも貫通するように穿孔し、先端部１５の開口部を、石英ガラスやサファイヤガラス等の透明な材料からなる円盤状の透明部材２０（＃２）によって塞ぎ、透明部材２０（＃２）の周縁部を先端部１５に接着剤でシール固定している。なお、先端部１５は、インバー材など、熱変形を阻止するような低熱膨張率金属によって形成している。

上蓋１６の上部には、光源６０からの光を積分球１７側に導光するために穿孔された導光穴２３を備えており、更にこの導光穴２３を、石英ガラスやサファイヤガラス等の透明な材料からなる円盤状の透明部材２０（＃１）によって塞ぎ、透明部材２０（＃１）の周縁部を上蓋１６に接着剤でシール固定している。なお、上蓋１６もまた、インバー材など、熱変形を阻止するような低熱膨張率金属によって形成している。そして、上蓋１６は、透明部材２０（＃１）が、光源６０から発せられる光の照射方向Ｆに対してほぼ直交するように、積分球１７に固定されるようにしている。

また、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、球面ステージ１４は、上蓋１６に対して移動可能としている。これは、後述するように、サーボモータ２８と、ボールネジ３０と、下部傾斜台３２と、上部傾斜台３４等とから構成してなる上下移動機構が、球面ステージ１４を照射方向Ｆに沿って移動させることによって行う。

下部傾斜台３２は、図４の立断面図に示すように、その下部にリニアガイド３５を備え、その上面は、照射方向Ｆに対して傾斜した傾斜面になっている。このリニアガイド３５は、照射方向Ｆに対する直交方向に沿って設けられたレール３６に沿って移動可能な構成としている。また、下部傾斜台３２は、中心部が照射方向Ｆに沿ってくり抜かれ、ここに導光路１２が配置されるようにしている。

なお、導光路１２は、図５の立断面図に示すように、光源６０からの光を導光するために、円周状に設けられた複数の光源用導光路６２と、導光路１２の断面に対して同心円状に設けられ、光源から６０の光が透明部材２０（＃１，＃２）で反射してなる反射光を取り込み、分光器６１に導くための分光器用導光路６３とを備えている。

サーボモータ２８は、ボールネジ３０によって自己の回転が、下部傾斜台３２の直動に変換されるようにしている。したがって、サーボモータ２８を回転させることによって、この回転が直動に変換され、下部傾斜台３２が移動するようにしている。この場合、下部傾斜台３２は、リニアガイド３５がレール３６に沿って移動することによって、照射方向Ｆに対する直交方向に沿って移動する。

上部傾斜台３４は照射方向Ｆに沿って移動可能なように装置本体に固定されており、下部に、下部傾斜台３２の傾斜面に対して移動可能なように外接して設けられた傾斜面を有している。この傾斜面にもまた、リニアガイド３７が設けられており、下部傾斜台３２が、レール３６に沿って移動した場合であっても、上部傾斜台３４の方向が変わらないようにしている。また、上部傾斜台３４は、その上部に、照射方向Ｆに対して直交した平面部を有している。この平面部は上部に、球面ステージ受け軸３８を載置して保持している。球面ステージ受け軸３８は、その上部に球面ステージ１４の球面部Ｋを受けることができるように球面加工された凹部を設けており、この凹部に、球面部Ｋを揺動可能な状態で嵌めている。また、上部傾斜台３４は、中心部が照射方向Ｆに沿ってくり抜かれ、ここに導光路１２が配置されるようにしている。

したがって、サーボモータ２８を回転させ、下部傾斜台３２をレール３６に沿って水平移動させることにより、上部傾斜台３４が、照射方向Ｆに沿って上下移動する。これによって、球面ステージ１４の先端部１５に保持された透明部材２０（＃２）も上下移動し、透明部材２０（＃１）との表面間距離が調節されるようにしている。この場合、下部傾斜台３２および上部傾斜台３４の傾斜面の傾斜角をより小さくする（好ましくは４５度以下とする）ことで減速比効果を得ることができ、照射方向Ｆに沿ってより高精度での位置制御を行うことができるようにしている。

減速比効果について、図６を参照して以下に補足する。
すなわち、下部傾斜台３２および上部傾斜台３４の傾斜面の傾斜角θを４５度以下とすることで水平移動量ｘに対する上下移動量ｙに減速比をかけることができる。図６は、仮に傾斜角θを４５度とし、更に上部傾斜台３４の辺ａと辺ｂとが等しい場合の図である。

このとき、水平移動量ｘと上下移動量ｙとが等しくなることから、
ａ：ｂ＝ｙ：ｘの関係が成り立つ。この場合の減速比は１：１である。したがって、傾斜角θを４５度以下とすることによって、水平移動量ｘは、上下移動量ｙ以上となる。結果として、水平移動量ｘに対して上下移動量ｙをその半分以下にすることもできるようになり、サーボモータ２８の１パルスあたりの分解能が増すことになる。

上部傾斜台３４は、リニアスケール４０を備えている。このリニアスケール４０は、機械的負荷による部品のひずみ、熱膨張による寸法変化、機構部品のガタ等の影響を受けにくくするよう透明部材２０（＃２）とともに上下移動する上部傾斜台３４の上面に配置してあり、これによって透明部材２０（＃２）の照射方向Ｆに沿った位置を正確に検知する。また、透明部材２０（＃２）の可動範囲下端を検知するための検知機能も備えている。リニアスケール４０による位置検知結果は、サーボモータ２８へ出力され、サーボモータ２８の回転量が制御され、もって、透明部材２０（＃２）の移動量が調節されるようにしている。

上蓋１６の側部には液体注入口２４と、液体排出口２６とを備えており、測色対象液体を収容部１０に注入する場合には、上下移動機構およびリニアスケール４０によって、図３（ｂ）に示すような状態、好ましくは透明部材２０（＃１）と透明部材２０（＃２）との表面間距離を５ｍｍ程度に調節してから行う。また、収容部１０の内部に注入された測色対象液体を外部に排出する場合も上下移動機構およびリニアスケール４０によって、同様な状態に調節し、液体排出口２６から測色対象液体を排出する。

また、以下に示すような動作によって、透明部材２０（＃２）を、透明部材２０（＃１）と平行に保つようにしている。

すなわち、球面ステージ受け軸３８は、側部に、圧空供給口４２と、真空排出口４４とを備えている。この圧空供給口４２には、図示しない圧空供給ラインが接続されており、この圧空供給ラインを介して圧縮空気が供給されるようにしている。また、この真空排出口４４には、図示しない真空ポンプに接続された図示しない真空排出ラインが接続されており、この真空排出ラインを介して真空ポンプによって減圧されるようにしている。

圧空供給口４２を介して球面ステージ受け軸３８に圧縮空気が供給されると、図７（ａ）に示すように、この圧縮空気が球面ステージ１４を浮上させる。これによって球面ステージ１４は、球面ステージ受け軸３８から解放され、球面部Ｋを球面とした完全球の中心を中心として揺動しながら、透明部材２０（＃２）が透明部材２０（＃１）とほぼ平行になる。

この状態で、サーボモータ２８に電流を供給し、球面ステージ１４を、球面ステージ受け軸３８よりも数μｍ上昇させる。このとき、上昇後にサーボモータ２８の駆動電流をモニタリングしておく。そして、駆動電流が予め定めた設定値を超えていなければ更に数μｍ上昇させる。これを駆動電流が設定値を超えるまで行う。これによって、図７（ｂ）に示すように、透明部材２０（＃１）に透明部材２０（＃２）を密着させる。

この手順によって、毎回同等の力で透明部材２０（＃２）を透明部材２０（＃１）に密着させることができるようにしている。これにより密着位置を検知するためのセンサ類も不要としている。

更にこの状態で圧縮空気の供給を停止するとともに、図示しない真空ポンプを起動させることによって、真空排出口４４から空気を排出し、球面ステージ１４を球面ステージ受け軸３８に吸引固定する。これによって透明部材２０（＃１）と透明部材２０（＃２）とを平行にする。

この状態では、サーボモータ２８の駆動力により、透明部材２０（＃１）および透明部材２０（＃２）の周辺部材が僅かながら変形しており、密着時のリニアスケール４０の位置を、両透明部材２０（＃１，＃２）間の表面間距離がゼロ（零）の位置とすることはできない。また、この変形量を検知することも困難である。

このため、両透明部材２０（＃１，＃２）間の表面間距離と、リニアスケール４０の位置とを正確に対応づけるために、分光器６１による反射干渉法を用いた校正を行っている。

この校正は、透明部材２０（＃２）を透明部材２０（＃１）に密着させた状態からサーボモータ２８に駆動電流を供給し、透明部材２０（＃２）を約５μｍ下降させ、収容部１０に測色対象液体を注入しないまま、すなわち空気が入った状態で反射干渉法により表面間距離を測定する。次に、表面間距離が５μｍ以上１０μｍ以下になるまで透明部材２０（＃２）を下降させ、表面間距離が５μｍ以上１０μｍ以下になったら、反射干渉法によってなされた表面間距離の測定結果と、リニアスケール４０の位置情報とを対応させる。

なお、反射干渉法によって表面間距離を測定する場合には、光源６０から導光路１２を介し照射方向Ｆに沿って光を照射する。この光は、透明部材２０（＃１、＃２）によって形成された空気層、および透明部材２０（＃１，＃２）の表面、裏面で反射する。

反射された光は、導光路１２の分光器用導光路６３を介して分光器６１に導かれ、ここで測定されるようにしている。光源６０から発せられた光の空気による吸収特性は予め知られているので、測定された反射率に基づいて、両透明部材２０（＃１，＃２）間の表面間距離を知ることができる。これによって、リニアスケール４０によって測定された位置情報と、両透明部材２０（＃１，＃２）間の表面間距離との校正を行う。

次に、このように校正されたリニアスケール４０によって移動量をモニタしながら、上下移動機構によって上部傾斜台３４を下降させることによって、図７（ｃ）に示すように、透明部材２０（＃１）と透明部材２０（＃２）との平行を維持しながら、表面間距離を所定の値に調整する。

その後、液体注入口２４から測定対象液体を収容部１０に注入する。そして、光源６０から導光路１２を介し照射方向Ｆに沿って光を照射する。この光は、導光路２２に沿って透明部材２０（＃２）を透過し、更に透明部材２０（＃２）と透明部材２０（＃１）との間の収容部１０に収納された測定対象液体を透過し、更にまた透明部材２０（＃１）を透過した後に積分球１７に導かれるようにしている。そして、積分球１７では、この透過光を集光した後に導光路４５を介して分光器４６へと導く。

分光器４６は、導光路４５を介して積分球１７によって導かれた透過光の透過率を測定する。これによって、収容部１０に収納された測定対象液体の測色を完了する。

次に、以上のように構成した本実施例に係る液体測色方法を適用した液体測色装置の動作について説明する。

本実施例に係る液体測色方法を適用した液体測色装置によって測定対象液体の測色を行う場合には、まず、図８に示すフローチャートに従って両透明部材２０（＃１，＃２）間の表面間距離と、リニアスケール４０の位置とを正確に対応づけるための校正が行われる。

この校正を行う場合には、まず、サーボモータ２８に駆動電流を供給し、球面ステージ１４を上下移動させることによって、基準位置まで移動がなされる（Ｓ１）。

次に、図示しない圧空供給ラインを介して圧空供給口４２から圧縮空気が球面ステージ受け軸３８に供給される（Ｓ２）。すると、図７（ａ）に示すように、この圧縮空気によって球面ステージ１４が浮上し、球面ステージ受け軸３８から解放され、球面部Ｋを球面とした完全球の中心を中心として揺動しながら、透明部材２０（＃２）が透明部材２０（＃１）とほぼ平行になる。

更に、この状態で、サーボモータ２８に電流が供給される。これによって、球面ステージ１４は、球面ステージ受け軸３８よりも数μｍ上昇する（Ｓ３）。このとき、上昇後にサーボモータ２８の駆動電流をモニタリングしておく。そして、駆動電流が予め定めた規定値を超えていない場合（Ｓ４：Ｎｏ）には、ステップＳ３に戻って更に数μｍ上昇させる。駆動電流が規定値を超えた場合（Ｓ４：Ｙｅｓ）には、圧縮空気の供給が停止される（Ｓ５）。この手順によって、透明部材２０（＃２）は、毎回同等の駆動電流によって透明部材２０（＃１）と密着される。

次に、図示しない真空ポンプを起動する。これによって、真空排出口４４から空気が排出され、球面ステージ１４が球面ステージ受け軸３８に吸引固定される（Ｓ６）。これによって透明部材２０（＃１）と透明部材２０（＃２）との平行が確保される。しかしながら、この状態では、サーボモータ２８の駆動力により、透明部材２０（＃１）および透明部材２０（＃２）の周辺部材が僅かながら変形しており、密着時のリニアスケール４０の位置を、両透明部材２０（＃１，＃２）間の表面間距離がゼロ（零）の位置とすることはできない。また、この変形量を検知することも困難である。

したがって、透明部材２０（＃２）を透明部材２０（＃１）に密着させた状態からサーボモータ２８に駆動電流を供給し、透明部材２０（＃２）を約５μｍ下降させる（Ｓ７）。そして、収容部１０に測色対象液体を注入しないまま、空気が入った状態で反射干渉法により表面間距離が測定される（Ｓ８）。

反射干渉法によって表面間距離を測定する場合には、光源６０から導光路１２の光源用導光路６２を介し、照射方向Ｆに沿って光が照射される。この光は、透明部材２０（＃１，＃２）によって形成された空気層、および透明部材２０（＃１，＃２）の表面、裏面で反射する。

反射された光は、導光路１２の分光器用導光路６３を介して分光器６１に導かれ、分光器６１によって反射率が測定される。光源６０から発せられた光の空気による吸収特性は予め知られているので、測定された反射率に基づいて、両透明部材２０（＃１，＃２）間の表面間距離が把握される。

そして再びサーボモータ２８に駆動電流を供給し、表面間距離が５μｍ以上１０μｍ以下になるまで透明部材２０（＃２）を下降させ（Ｓ９）、表面間距離が５μｍ以上１０μｍ以下になると、ステップＳ８において反射干渉法によってなされた表面間距離の測定結果と、リニアスケール４０の位置情報との対応がとられる（Ｓ１０）。

このようにすることによって、リニアスケール４０によって測定された位置情報と、両透明部材２０（＃１，＃２）間との表面間距離の校正が行われる。

このようにリニアスケール４０によって測定された位置情報と、両透明部材２０（＃１，＃２）間との表面間距離の校正が行われると図９のフローチャートに示すようにして、測色対象液体の測色がなされる。

すなわち、ステップＳ１０の状態から、サーボモータ２８に駆動電流を供給することによって、透明部材２０（＃２）との表面間距離が５ｍｍ程度に調節され（Ｓ１１）、液体注入口２４から測色対象液体が収容部１０に注入される（Ｓ１２）。収納部１０は軟弱な物質が適用されたシール材１８によってその内部が密閉されている。

次に、リニアスケール４０による位置情報をモニタしながら、サーボモータ２８に駆動電流を供給することによって、両透明部材２０（＃１，＃２）間の表面間距離が所定の値に正確に調整される（Ｓ１３）。上蓋１６の側部には液体排出口２６が備えられており、両透明部材２０（＃１，＃２）間の表面間距離を狭めることによって余った測色対象液体は、この液体排出口２６から収容部１０の外部へと排出される。

ここで、液体注入後に所定の膜厚に調整する理由は、測色時の膜厚（すなわち所定膜厚）形成後に液体注入するのでは液体が隙間に入っていかないからである。

そして、光源６０から導光路１２の光源用導光路６２を介し、照射方向Ｆに沿って光を照射する（Ｓ１４）。この光は、導光路２２に沿って透明部材２０（＃２）を透過し、更に透明部材２０（＃２）と透明部材２０（＃１）との間の収容部１０に収納された測定対象液体を透過し、更にまた透明部材２０（＃１）を透過した後に積分球１７に導かれる（Ｓ１５）。透過光は、積分球１７において集光された後に、導光路４５を介して分光器４６へと導かれ（Ｓ１６）、分光器４６では、導光路４５を介して積分球１７によって導かれた透過光の透過率が測定される（Ｓ１７）。これによって、収容部１０に収納された測定対象液体の測色が完了する。

上述したように、本実施例に係る液体測色方法を適用した液体測色装置においては、上記のような作用により、測色対象液体の膜を、平行かつ正確な膜厚に形成することができ、特に数μｍ程度の薄膜を正確に測色することができる。

また、従来は、積分球を介して干渉縞波形を測定し、一対の透明基板の表面間距離を正確に測定する為には、一対の透明基板の平行を過剰なまでに正確に作り出す必要があり、装置の余裕度が少なかったが、積分球を介さずに干渉縞波形の測定を行うことで、実用に十分な精度を得ることができ、かつ製作も容易とすることができる。

また、任意の膜厚を正確に形成することができるため、複数の液体測色装置における測定結果のバラツキがなくなる。これによって、別々の液体測色装置を使用しても同じ目標色へ色を調整することができる。このように、複数の液体測色装置間の測定結果のバラツキがなくなることで、測定データを複数の液体測色装置間で共有できるようになり、従来、液体測色装置毎に目標値の測色に要していた作業負荷を軽減することが可能となる。

更に、透明部材２０（＃１，＃２）同士の平行度を修正することができるので、室温の変化や部材の経時変化の影響に伴う平行度のズレ修正が可能となり、長期間に亘る安定動作が可能となる。

更にまた、透明部材２０（＃１，＃２）は、一般に市販されている円盤状の石英ガラスやサファイヤガラスを使用するため、経済的である。

[実施例２]
実施例２を図１０から図１２を用いて説明する。

図１０は、実施例２に係る液体測色方法を適用した液体測色装置の一例を示す斜断面図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

すなわち、本実施例に係る液体測色方法を適用した液体測色装置は、グラビアインキ等の測色対象液体を収容部１０に収容し、その測色対象液体の透過率と反射率との両方を測定できる装置であり、図１に示す液体側色装置に加えて、反射率を測定するための光を照射する光源５０を付加している。この光源５０もまたハロゲン光等の光を照射する。

反射率を測定する場合は、透明度の低い測色対象液体に対してである。透明度の低い測色対象液体は、透過率を測定することが困難であるので、反射率を測定することによって測色する。一方、半透明の測色対象液体に対しては、透過率と反射率との両方を測定することによって測色する。

光源５０は、反射率を測定する測色対象液体が収容された収容部１０の透明部材２０（＃１）に向けて、反射率測定用の光を照射する。光源５０は、この照射された光が透明部材２０（＃１）を介して測色対象液体によって反射されてなる反射光が、積分球１７により集光され、導光路４５を介して分光器４６に導かれるように、積分球１７の内部構成を詳細に示す図１１のように、予め定めた照射方向Ｅで光を照射するようにしている。また、図１１からも明らかなように、光源５０は、導光路４５側の半球内に備えている。

また、図１１に示すように、積分球１７の内部には、反射トラップ４８と拡散光バッフル５１とを付加している。反射トラップ４８は、光源５０から照射された光が測色対象液体において全反射した直接光成分Ｚを積分球１７の外部へと逃がすようにしている。測色対象液体において全反射した成分Ｚは、光源５０から照射されたそのままの光が大部分であり、測色対象液体による反射光の性質が弱いからである。また、拡散光バッフル５１は、光源５０から照射された直接光Ｔが、導光路４５を介して分光器４６に直接導かれないように遮光している。これによって、測色対象液体によって反射した反射光Ｐのみが分光器４６に導かれ、精度良く反射率が測定されるようにしている。

また、本実施例に係る液体測色方法を適用した液体測色装置は、リファレンス反射率を測定するために必要な白色基準板５２を、透明部材２０（＃１）の上部を覆うような位置へと送り出すシリンダ５４を付加している。また、シリンダ５４によって送り出された白色基準板５２の位置を測定するリニアスケール５６ａ，５６ｂを付加している。

次に、以上のように構成した本実施例に係る液体測色方法を適用した液体測色装置の動作について説明する。

まず、本実施例に係る液体測色方法を適用した液体測色装置によって測定対象液体の測色を行う場合には、透過率の測定、および反射率の測定に関わらず、図８に示すフローチャートに従って両透明部材２０（＃１，＃２）間の表面間距離と、リニアスケール４０の位置とを正確に対応づけるための校正が行われる。このような校正が行われた後に、透過率の測定を行う場合には、図９のフローチャートに従って透過率が測定されることによって測定対象液体の測色が行われる。また、反射率の測定を行う場合には、図１２のフローチャートに従って反射率が測定されることによって測定対象液体の測色が行われる。

図８および図９のフローチャートについては、実施例１で説明した通りであるので、ここでは、図１２のフローチャートを用いて、測定対象液体の反射率を測定する動作について説明する。

測定対象液体の反射率を測定する場合には、まず光源６０が消灯され、光源５０が点灯される（Ｓ２１）。これによって、光源５０から照射方向Ｅに沿って光が照射される。そして、シリンダ５４をエアー駆動させることによって、白色基準板５２が、透明部材２０（＃１）の上部を覆う位置にスライド移動される（Ｓ２２）。なお、スライド移動された白色基準板５２の位置は、リニアスケール５６ａ，５６ｂによって測定される。

このようにして白色基準板５２が透明部材２０（＃１）の上部を覆う位置に移動されると、光源５０から照射方向Ｅに向けて照射された光が白色基準板５２によって反射される。反射された光のうち、全反射成分Ｚは反射トラップ４８を介して積分球１７の外部へと排出される。また、光源５０からの直接光Ｔは、拡散光バッフル５１によって遮光され、導光路４５へ入り込むことはない。

白色基準板５２によって反射された光のうち、残りの成分Ｐは、積分球１７によって集光された後に、導光路４５を介して分光器４６へと導かれ、分光器４６によってリファレンス反射率として測定される（Ｓ２３）。

次に、シリンダ５４がエアー駆動されることによって白色基準板５２が引き抜かれ、光源５０からの光によって収納部１０が照射されるようになる（Ｓ２４）。次に、サーボモータ２８に駆動電流を供給することによって、透明部材２０（＃１，＃２）間の表面間距離が５ｍｍ程度に調節され（Ｓ２５）、液体注入口２４から測色対象液体が収容部１０に注入される（Ｓ２６）。収納部１０は軟弱な物質が適用されたシール材１８によってその内部が密閉されている。

次に、リニアスケール４０による位置情報をモニタしながら、サーボモータ２８に駆動電流を供給することによって、両透明部材２０（＃１，＃２）間の表面間距離が所定の値に正確に調整される（Ｓ２７）。上蓋１６の側部には液体排出口２６が備えられており、両透明部材２０（＃１，＃２）間の表面間距離を狭めることによって余った測色対象液体は、この液体排出口２６から収容部１０の外部へと排出される。

次に、光源５０から照射方向Ｅに沿って光を照射することによって、収納部１０に注入された測色対象液体の反射率の測定が開始される（Ｓ２８）。照射された光は、測色対象液体によって反射される。そして、反射された光のうち、全反射成分Ｚは反射トラップ４８を介して積分球１７の外部へと導出される。また、光源５０からの直接光Ｔは、拡散光バッフル５１によって遮光され、導光路４５へ入り込むことはない。測色対象液体によって反射された光のうち、残りの成分Ｐは、積分球１７によって集光された後に、導光路４５を介して分光器４６へと導かれ、分光器４６によって反射率が測定されることによって測色が完了する。

このようにして反射率が測定されると、例えば、サーボモータ２８によって球面ステージ１４が上下移動させられながら、液体注入口２４から洗浄液が注入されることによって収容部１０の内部が洗浄される（Ｓ２９）。更に、同様にサーボモータ２８によって球面ステージ１４が上下移動させられながら圧空供給口４２から乾燥空気が注入されることによって収容部１０の内部が乾燥されることによって一連の反射率測定処理を終了する（Ｓ３０）。

上述したように、本実施例に係る液体測色方法を適用した液体測色装置においては、実施例１の形態と同様な作用効果を奏することができることに加えて、測色対象液体の反射率をも測定することができる。すなわち、測色対象液体の膜を平行かつ正確な膜厚に形成することができ、測色対象液体の透過率のみならず、反射率をも測定することができる。

したがって、透過度の低い測色対象液体に対しては、透過率を測定する代わりに反射率を測定し、その結果に基づいて測色することが可能となる。また、半透明な測色対象液体に対しては、透過率と反射率との両方を測定し、両測定結果に基づいて測色することも可能である。

反射率の測定に用いられる光は、光源５０から照射されるが、この照射した光が測色対象液体において全反射した成分Ｚは、光源５０の色を多く含んでいるが、このような光は反射トラップ４８から積分球１７の外部へと導出されることによって分光器４６へ導かれることを阻止することができる。また、拡散光バッフル５１によって、光源５０からの直接光Ｔが直接分光器４６へ導かれることを阻止することができる。以上のことから、分光器４６は、測色対象液体によって反射した光の成分Ｐのみを用いて反射率を測定することができるので、高精度で測色することが可能となる。

以上、本発明の好適な実施例について、添付図面を参照しながら説明したが、本発明はかかる構成に限定されない。特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施例では、光源６０から発せられる光の照射方向Ｆが鉛直方向になる場合について説明したが、その構成の一部を変更することにより、光の照射方向Ｆを水平方向にしたような液体測色装置もまた本発明の技術的範囲に属すると了解される。

なお、本実施例において分光器４６と分光器６１は別のものを使用しているが、これら分光器の受光素子を共有しても構わない。また、本実施例において光源６０は測色対象液体の透過率測定用光源としての用途と、反射干渉法による表面間距離測定用光源としての用途を兼ねているが、別のものを使用しても構わない。

実施例１に係る液体測色方法を適用した液体測色装置の一例を示す斜断面図。 収納部および球面ステージの構成例を示す立構成図。 球面ステージの動作状態を説明するための概念図。 実施例１に係る液体測色方法を適用した液体測色装置の一例を示す立断面図。 導光路の詳細構成例を示す断面図。 減速比効果を説明するための図。 透明部材同士を平行に維持する方法を説明するための模式図。 リニアスケールによる位置検出結果を校正する方法を示すフローチャート。 実施例１に係る液体測色方法を適用した液体測色装置の測色時における動作を示すフローチャート。 実施例２に係る液体測色方法を適用した液体測色装置の一例を示す斜断面図。 積分球の構造例を示す断面図。 実施例２に係る液体測色方法を適用した液体測色装置の測色時における動作を示すフローチャート。

符号の説明

Ｋ…球面部、Ｈ…平面部、Ｅ，Ｆ…照射方向、１０…収容部、１２，２２，４５…導光路、１４…球面ステージ、１５…先端部、１６…上蓋、１７…積分球、１８…シール材、２０…透明部材、２３…導光穴、２４…液体注入口、２６…液体排出口、２８…サーボモータ、３０…ボールネジ、３２…下部傾斜台、３４…上部傾斜台、３５…リニアガイド、３６…レール、３７…リニアガイド、３８…球面ステージ受け軸、４０，５６…リニアスケール、４２…圧空供給口、４４…真空排出口、４６…分光器、４８…反射トラップ、５０…光源、５１…拡散光バッフル、５２…白色基準板、５４…シリンダ、６０…光源、６１…分光器、６２…光源用導光路、６３…分光器用導光路

Claims (5)

1. 測色対象液体に光を照射し、この光が反射してなる第１の反射光を積分球により集光したのちに第１の導光路を介して分光器に導き、前記分光器によって前記測色対象液体の反射率を測定する液体測色装置であって、
   互いに対向するように配置された一対の透明部材を備え、内部に測色対象液体を収容する液体収容部と、
   前記測色対象液体の前記液体収納部の内部への注入、およびこの注入された前記測色対象液体の測定のために、前記各透明部材のうちの何れか一方を、前記一対の透明部材の対向する方向に沿って任意位置に移動させる移動手段と、
   前記積分球が備えられていない側から前記一対の透明部材に第２の導光路を介して光を照射し、この光が前記一対の透明部材で反射してなる第２の反射光から得られる干渉縞波形に基づいて、前記移動手段によって移動された透明部材の位置を検出する位置検出手段と、
   前記一対の透明部材の平行度および表面間距離を調整する調整手段と、
   前記積分球を介して、前記調整手段によって調整された一対の透明部材のうちの一方に向けて、その反射光が前記第１の反射光として前記積分球により集光されるように、予め定めた入射角度で光を照射する光源と、
   前記積分球に設けられ、前記第１の反射光のうち、前記入射角度に対する全反射方向の成分を、前記積分球の外部へと導く導出路と、
   前記積分球の内部に設けられ、前記光源によって照射された光が、前記第１の導光路を介して前記分光器に直接導かれないように遮光する遮光体と
   を備えた液体測色装置。
2. 測色対象液体に透過率測定用の光を照射して前記測色対象液体の透過率を測定する液体測色装置であって、
   前記透過率測定用の光の照射方向に対してほぼ直交するように、かつ互いに対向するように配置された一対の透明部材を備え、内部に測色対象液体を収容する液体収容部と、
   前記測色対象液体の前記液体収納部の内部への注入、およびこの注入された前記測色対象液体の測定のために、前記各透明部材のうちの何れか一方を、前記照射方向に沿って任意位置に移動させる移動手段と、
   前記一対の透明部材に光を照射し、この光が前記一対の透明部材で反射してなる反射光から得られる干渉縞波形に基づいて、前記移動手段によって移動された透明部材の位置を検出する位置検出手段と、
   前記一対の透明部材の平行度および表面間距離を調整する調整手段と、
   前記調整手段によって調整された一対の透明部材のうちの一方に向けて、前記照射方向に沿って光を照射する光源と、
   前記光源によって照射された光が、前記一対の透明部材のうち、前記光源によって光が向けられた透明部材以外の透明部材から透過した光の透過率を測定する分光器と
   を備えた液体測色装置。
3. 測色対象液体に反射率測定用の光を照射し、この光が反射してなる第１の反射光を積分球により集光したのちに第１の導光路を介して分光器に導き、前記分光器によって前記測色対象液体の反射率を測定するとともに、前記測色対象液体に透過率測定用の光を照射し、透過光を前記積分球により集光したのちに前記第１の導光路を介して前記分光器に導き、前記分光器によって前記測色対象液体の透過率を測定する液体測色装置であって、
   前記透過率測定用の光の照射方向に対してほぼ直交するように、かつ互いに対向するように配置された一対の透明部材を備え、内部に測色対象液体を収容する液体収容部と、
   前記測色対象液体の前記液体収納部の内部への注入、およびこの注入された前記測色対象液体の測定のために、前記各透明部材のうちの何れか一方を、前記照射方向に沿って任意位置に移動させる移動手段と、
   前記積分球が備えられていない側から前記一対の透明部材に第２の導光路を介して光を照射し、この光が前記一対の透明部材で反射してなる第２の反射光から得られる干渉縞波形に基づいて、前記移動手段によって移動された透明部材の位置を検出する位置検出手段と、
   前記一対の透明部材の平行度および表面間距離を調整する調整手段と、
   前記調整手段によって調整された一対の透明部材のうちの一方に向けて、前記照射方向に沿って前記透過率測定用の光を照射する第１の光源と、
   前記積分球を介して、前記調整手段によって調整された一対の透明部材のうちの一方に向けて、その反射光が前記第１の反射光として前記積分球により集光されるように、予め定めた入射角度で前記反射率測定用の光を照射する第２の光源と、
   前記積分球に設けられ、前記第１の反射光のうち、前記入射角度に対する全反射方向の成分を、前記積分球の外部へと導く導出路と、
   前記積分球の内部に設けられ、前記第２の光源によって照射された光が、前記第１の導光路を介して前記分光器に直接導かれないように遮光する遮光体と
   を備えた液体測色装置。
4. 測色対象液体に光を照射して前記測色対象液体の透過率を測定する液体測色方法であって、
   一対の透明部材が互いに対向するように配置され、前記各透明部材同士の表面間距離を任意に調節可能に形成された液体収納部において、前記両透明部材同士を２層に重ね合わせ、その状態から前記両透明部材同士を平行に維持したまま互いに隔離し、前記両透明部材のうちの何れか一方側から前記透明部材に光を照射し、この光が前記一対の透明部材で反射してなる反射光から得られる干渉縞波形に基づいて前記両透明部材同士の表面間距離を測定した後に前記液体収納部の内部に前記測色対象液体を注入し、しかる後に前記各透明部材のうちの何れか一方側から光を照射し、この照射された光が他方の透明部材から透過した透過光の透過率を測定することによって、前記表面間距離を液厚とする前記測色対象液体の測色を行う液体測色方法。
5. 測色対象液体に光を照射して前記測色対象液体の反射率を測定する液体測色方法であって、
   一対の透明部材が互いに対向するように配置され、前記各透明部材同士の表面間距離を任意に調節可能に形成された液体収納部において、前記両透明部材同士を２層に重ね合わせ、その状態から前記両透明部材同士を平行に維持したまま互いに隔離し、前記両透明部材のうちの何れか一方側から前記透明部材に光を照射し、この光が前記一対の透明部材で反射してなる反射光から得られる干渉縞波形に基づいて前記両透明部材同士の表面間距離を測定した後に前記液体収納部の内部に前記測色対象液体を注入し、しかる後に前記各透明部材のうちの何れか一方側から光を照射し、この照射された光が反射してなる反射光の反射率を測定することによって、前記表面間距離を液厚とする前記測色対象液体の測色を行う液体測色方法。

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