JP3921468B2 - ハーフトーンプリント用の用紙の品質判定方法 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、幾何学図形の繊細な分布パターンを用紙に与え、用紙を照射し、用紙によって反射され散乱した光を観察する、自動標準ハーフトーンプリント用の用紙の品質判定方法に関する。
【０００２】
プリント中には、グレイトーンが不完全に再現され得る問題が発生してしまう。それゆえ、段階調の明度トーンを有する良好な品質のプリント作成を可能にするために、自動標準ハーフトーンプリントにおいて広範囲に渡った技術を使用することが知られている。この場合において、イメージが連続的な明度の推移で決定されることはない。代わりに、イメージは、通常ドットである幾何学図形の繊細な分布パターンから作り上げられる。普及したプリント技術において、これらのドットはグリッドに対して規則的に配列される。プリントするイメージの特定のポイントにおける明度値に依存して、これらのドットは大きく又は小さくされる。ドットのポイントが十分に密接して配列され、かつプリントされたイメージを十分離れた距離から見ると、それぞれのドットを認識することができなくなり、異なるグレーのトーンを有するイメージの印象となる。または、異なる色のドットが使用された場合、様々な色合いの印象となる。特定の場合においては、ドットを不規則に配列することができ、ドットの数または間隔によって、観察者が認識できるグレイトーンまたは色合いが決定される。
【０００３】
このようなドットの大きさは、イメージポイントの明度に応じて算出することができるが、それと同時に、実際にはドットが理論上のものよりも大きな面積であると想定される事実、あるいは目によって認識されるプリントイメージが理論上における場合よりも影響を受けてしまう事実を考慮する必要がある。プリント技術の用紙品質または他の要素に依存するプリント技術における問題の１つとして、プリント中にドットが意図した大きさよりも物理的に大きくなってしまうという事実が挙げられる。特に、高品質プリントの場合には、当然ながらこの事実を考慮する必要がある。このようなプリントに対しては、コーティングされた用紙が通常使用される。ここで適切な表面構造を用いることで、プリント中にドットが意図された大きさよりも著しく大きくならないようにする。ここで、ドットが明らかに拡大してしまう新たな問題が発生する。コーティングは完全に光を通さないわけではない。むしろ、光はコーティングを所定の深さまで通り抜け、その下にあるカラー層に到達し、また戻るようにして散乱する。しかし、散乱した戻り光が必ずしも観察者の目に到達するとは限らない。光ビームが、斜めの角度内で、ドットの端に非常に近接したコーティングを通り抜けた場合は、ドットの下で散乱し、用紙の外に出なくなる。それゆえ、ある程度ドットに近接して入射した光ビームは、コーティングの外に再度出ることはない。その結果、ドットの端は「不鮮明」になり、影が表示され、ドットは実物よりも大きく見える（これをハレーションという）。
【０００４】
このドットゲインを判定する方法に関しての数学モデルが存在する（１９９７年９月、Ｌｉｎｋｏｐｉｎｇ大学のＳｔｅｆａｎ Ｇｕｓｔａｖｓｏｎ氏による論文「カラーハーフトーンにおけるドットゲイン（Ｄｏｔ Ｇａｉｎ ｉｎ Ｃｏｌｏｒ Ｈａｌｆｔｏｎｅｓ）」）。この数学モデルまたはプリント後の光学的観察等を基にして、実際の、すなわち明白なドットの拡大を考慮することができる。その結果、理論的に良好なプリントが作成される。しかし、これは単に理論的な結論である。それぞれの位置に適合したプリントドットを作成できないため、これを技術的に実施することはできない。
【０００５】
しかし、コーティングされた用紙の光学的表面の効果は、完全に均一ではないことが示されている。例えば、用紙は不均一な光沢を有し、当然のことながらそれにより、プリント物を見た場合に不均一な強度の反射または散乱光が得られる。コーティングの明度またはホワイトカラーは異なる。これらは、所定のロール焼け、コーティングで十分に覆われていない用紙の可視性繊維、および／または光学漂白剤のバラついた分散によって生じる可能性がある。上述の原因と関係があり得るコーティングの被覆力または不透過性も不均一である可能性があり、その結果、光ビームは、用紙構造をそれぞれ異なる深さまで通り抜ける。加えて、コーティングの厚みは部分的に異なる可能性があり、それによって光ビームがコーティング内でそれぞれ異なって散乱し、認識されるドットのイメージを不均一に拡大させる。
【０００６】
これらの用紙の不完全さにより、それぞれ異なるドットゲインが得られる。プリントが終了しそのプリントを観察した場合に、かなりの程度で、ドットゲインの相違を確認することができる。面倒なプリント作成を行った後でしか用紙の品質の不完全さを確認できず、これは当然ながら満足できることではないため本発明が考案された。とりわけ、用紙製造業者が自身の供給した用紙リールの検査目的のために、そのようなハーフトーンプリントを提供できないことは言うまでもない。
【０００７】
本発明の目的は、プリント前に確実にかつ簡単に用紙の品質を判定でき、プリントをせずに上述した形式の方法を提供することである。
【０００８】
本発明による解決方法は、パターンを光学的に透過性の表面要素に供し、この表面要素をパターンが配置された面を有する用紙に水平に接触させ、この用紙を表面要素に押し付けることである。
【０００９】
それゆえ、用紙の品質の判定は、プリントせずに行われる。前述のＧｕｓｔａｖｓｏｎによる論文では、理論上、スクリーンを用紙上に映し出し、そのスクリーンを介して散乱した戻り光を観察することが提案されている。それにより、ドットの明白な拡大が判定される。この場合、スクリーンは用紙に接触しない。ここで、著者自身が認めるように、これは、実験的に確認されたわけではなく、単に理論的な考察である。コーティングから再度出ることのない1つの光ビームが実際にこのコーティングの表面で吸収されない場合に、カラードットの下で散乱し、それゆえ観察されない光ビームの効果をどのようにしてシミュレーションするかを本明細書で求めることが必要である。更に、この提案された理論的な方法は、用紙の品質、特に、品質のばらつきを判定するのには使用されず、前述のドットの明白な拡大における数学モデルを確認するために使用される。この論文では、適切なドットが作成されたフィルムを用紙の上に置く方法も説明されている。しかし、この論文における著者の説明によると、ドットゲインを再度観察するこの方法では、通常のプリントで存在しない表面反射の発生によって、その結果が歪曲化してしまうという不具合が起きる。加えて、この方法はドットゲイン機構の理論的な観察のみに使用され、用紙の品質を判定するためには使用されないことが明白である。
同様の方法が、ダルムシュタット工科大学（Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｄａｒｍｓｔａｄｔ）の紙作成学会（Ｐａｐｅｒ Ｍａｋｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ）のＡｉＦ研究プロジェクト番号１２３９５Ｎに関する中間報告において説明されている。しかし、ここでも、単にプリントされたハーフトーン範囲のイメージ再生に関する光散乱および用紙の吸収の研究、すなわち、上記効果の観察および確認が目的である。それゆえ、特にプリントに極めて不利益な効果を与える用紙品質、不均一性を観察できるという事実を、この引例から得ることはできない。ダルムシュタット工科大学での研究は、光取り込み現象の一般的な効果に関し、一方、我々の発明は、光の変化を測定し、その変化を可視できるようにしている。その研究プロジェクトは、様々な素材の一般的な光特性に関する数学モデルにおける最初の実践的な研究のために使用される。
【００１０】
本発明によると、あらかじめ校正プリントを必要とせずに、用紙の品質をプリント前に実に簡単な方法で判定できることが見出された。完全に表面が均一な写真用フィルムなどの場合は、反射条件は何処でも同一であるため、追加された表面での反射による従来技術におけるフィルムを置いた状態での問題は発生しない、もしくは影響を及ぼすこともない。ドットゲインに対する絶対値は算出されないため、本方法では、論文で述べられた偏見にとらわれず、満足に、簡単に、かつ正確に作用する。用紙が極めて均一に光透過性の表面要素に押し付けられるため、従来技術における問題は、本発明による方法でも発生しないと予想される。
【００１１】
この光透過性の表面要素上のパターンは均一である。用紙の品質がこの表面要素の領域上で異なる場合、明度の差異、またはカラードットの場合においては恐らく同様にカラーの相違が、目によってすぐに認識されるであろう。このように、用紙の欠陥は、元々異なる明度段階を既に有し、プリント処理におけるドットの移動によって影響されるイメージを用紙上にプリントするよりも、極めて良好に認識されるであろう。
【００１２】
それゆえ、本発明は驚くべき簡単な方法で、非常に正確で高感度な、プリント前に用紙品質を確認する方法を提供する。本方法をコーティングされた用紙の場合だけでなく、機械仕上げ用紙の場合にも提供することができる。
【００１３】
弾性体の押し付け要素によって、用紙は透過性の表面要素に押し付けられ得る。別の有利な実施形態においては、ダイヤフラムを用いて用紙は圧力差が与えられた透過性の表面要素に押し付けられる。ここで、圧力差は、圧縮気体源および／または真空によって生み出され得る。
【００１４】
透過性の表面要素は、略水平であってもよい。ここで、用紙の品質を判定するために、それぞれのシートを表面要素の上に置き、観察をするか、あるいは、装置をウェブ用紙上の異なるポイントに接触させることができる。しかし、特に有利な実施形態において、透過性の表面要素は、内部で１つまたは複数の光源および光感応要素が配置された透過性の回転ロールである。そして、弾性体の表面を有する別のロールによって、用紙が透過性のロールに押し付けられている。この場合、散乱した光はＣＣＤ素子で観察される。勿論、このＣＣＤ素子は、略水平な透過性の表面要素内で使用することもできる。まず、透過性の回転ロールを有する構成によって、例えば作成時に連続的に移動するウェブ用紙をモニタすることができる。このために、ウェブ用紙全体を観察する必要はなく、例えば約５ｃｍ幅のストリップのみが必要である。それは、このことによってシリンダのコストを特別に高くしないようにするためである。用紙品質は、特に原料の組成によって決定され、用紙の全幅についての情報は、比較的小さな繊維を測定することによって、間接的に得ることができる。この場合、透過性の回転ロールの直径は、便宜上ロールの幅未満である。なぜなら、そうしなければ、ロールが高速時において不安定に回転する可能性があるからである。しかし、透過性の回転ロールを、本来の給紙を有するフックス機を観察するのと同様の方法で、それぞれのシートを観察するために使用することもできる。
【００１５】
ドットが用紙にしっかりと押し付けられ、ドットと用紙の間に空間が存在しないことが重要である。そうしないと、光の放射がドットの下を通過してしまうからである。
【００１６】
幾何学図形、すなわち一般的にドットが観察面積全体の約１５〜７０％を網羅し、特に観察面積全体の約２０〜５０％を網羅すれば特に有利になることが証明されている。この場合は、用紙またはコーティングの品質がわずかに違う場合であっても、特に際立って形成されたコントラストが得られる。明度差を特に明瞭に見るために、幾何学図形を便宜上ブラックとした。代わりに、幾何学図形、特に異なるカラーのドットを使用すると、イメージには、用紙またはコーティングの品質がばらついた場合にカラーの影も現れてしまう。
【００１７】
既に述べたように、自動標準ハーフトーンプリントの場合、ドットのポイントを不規則に配列させることができる。ここで、これらのドットの間隔はドットサイズと共に明度値を決定する。しかし、ドットが規則正しく網がけされた場合には、本発明による方法は特に好都合である。幾何学図形、すなわちドットのポイントまたはラインが１ｃｍ当たり約４０〜１００で与えられる場合、本発明は特に有利であることが証明されている。
【００１８】
有利な実施形態において、透過性の表面要素は、特に幾何学図形のグリッドまたはドットのグリッドを備えることが可能なフィルムまたは写真用フィルムである。更に、用紙が真空およびダイヤフラム（または弾力体のロール）によって、フィルムに押し付けられた場合、このフィルムまたは写真用フィルムは、透過性のガラスまたはプラスチック製プレート（あるいは透過性のロール）によって支持される。
【００１９】
コーティングまたは用紙の品質が変化する場合、異なる画像段階を目で観察することができる。しかし、観察をＣＣＤカメラで行い、ＣＣＤカメラからのイメージを電子的に分析することが、特に有利であると証明されている。
【００２０】
本発明による方法によれば、連続的に作成された用紙をモニタすることだけが可能なわけではない。代わりに、作成パラメータを変えた場合に、用紙の品質が向上するか、あるいは劣化するかを判定することもできる。更に、初期作成走行時からの品質と、または標準の品質との比較を確認することもできる。検査は、実験室および作成場所の両方で行うことができる。
【００２１】
透過性のキャリアを使用せずに、例えばレトラセットによって、ドットを与えることもできる。
【００２２】
本発明を、有利な実施形態を用いた以下の本文の例を通して、かつ添付の図面を参照しながら説明する。
【００２３】
図１に示すように、例えば色素剤３を有する、部分的に半透過性のコーティング２が、繊維で構成された紙の非印刷物１に与えられる。光ビームＡ、Ｂ、Ｃの散乱はそれぞれ異なる。この場合、図１の上側はブラックの非透過性プリントドットを示し、下側では、このプリントドット４は、例えば、シアンインクのように部分的に光を透過する。光ビームＡは、どちらの場合でもコーティング２から散乱し、そのことによって、このポイントでのイメージの明度に寄与する。ブラックのプリントドットを有する上側の図において、光ビームＢはこのプリントドット４の下で散乱し、それにより再度コーティング２から抜け出すことができなくなる。よって、やや不鮮明で色の濃い領域が、プリントドット４の周辺で発生する。すなわち、ドット４は実際よりも大きく見えるようになる。それにより、プリントドット４上に直接当てられた光ビームＣだけでなく、プリントドット４に近接するコーティング２に入射した光ビームも消滅する。
【００２４】
図１の下側の実施形態において、プリントドット４に入射する光ビームは、完全に消滅するのではなく、減衰される。これにより、減衰された形態でのみドット４から光ビームＢが現れ、その結果、ドット４の端は濃く見える。一方、たとえ減衰されたとしても、光ビームＣはコーティング２から現れ、このドット４を同様に不鮮明にする一因となる。
【００２５】
異なる紙の品質またはコーティングの品質の場合、図２に示すように、ドットゲインが異なる。左側のドット４の場合、光ビームＤはなおコーティング２から散乱し、その結果、観察するとコーティング２はこのポイントで明るく見える。しかし、右側のドット４の場合は、コーティング２が薄くなっており、その結果、光ビームＤが吸収される。そのため、図２の下側において、ドットの描写または光吸収の強度を示す流れＩによって示されるように、右側のドット４がより大きく見えるようになる。
【００２６】
本発明において、異なる用紙およびコーティングの品質を、図３および図４を用いて簡単に後述する装置で判定することができる。ドット６を備えたフィルム５が、紙１、２に提供される（図３および図４において、用紙繊維１およびコーティング２の違いは描写されていない）。図４に示すように、このフィルム５は、ガラスプレート７によって支持されている。紙１、２がフィルム５のドット６が配置された側に敷かれ、参照番号２１で示される真空ポンプによりガラスプレート７とダイヤフラム８との間の空間９内に真空を生成することによって、紙１、２はダイヤフラム８によりフィルム５に押し付けられる（ここで、真空は維持される）。あるいは、上向きの圧力（図示せず）がダイヤフラム８上で外部に同様に作用することができるか、または紙１、２を弾性体のプランジャ（図示せず）によってフィルムに押し付けるができる。図４の左側に示すように、観察は目で行うことができる。または、ＣＣＤカメラ１０で観察してそれからユニット１１で電子的な評価を行うことが可能である。
【００２７】
図４および図５には、上述の電子的な評価が同様に可能な実施形態が示されている。この場合、表面要素は扁平でないガラス製またはプラスチック製の透過性材料からなる中空ロール１２である。図６に示すように、このロールは中空チューブ１４上のベアリング１３によって据え付けられ、自在に回転することができる。紙１、２は、（詳細にはゴム製の）別のロール１６によって、ロール１２に押し付けられる。例えば、対応する装置内の試験でそれぞれのシートを引き、かつロール間のシートを引くために、ロール１２および１６は、どちらもウェブ用紙１、２の移動によって矢印方向に回転するように設定されている。もしくは、ロール１６をモータによって駆動することもできる。光源１７およびＣＣＤ素子の列１８は、中空ロール１２内に配置されている。ロール１２の外側表面は、参照番号６で示されるハーフトーンドットを備えている。光源１７によって生成された、図において点線で示される光は、ウェブ用紙１、２から反射し、参照番号１９で示される投影光学系によってＣＣＤ素子の列１８上に投影される。ＣＣＤ素子からの信号を評価することによって、先の実施形態のように用紙の品質を判定することができる。図６に示すように、ロール１２は回転するが、ＣＣＤ素子の列１８、光学投影装置１９、図６で図示されていない光源１７は、一緒に回転せず、静止チューブ１４に固定される。ＣＣＤ素子の列１８からの信号は、静止チューブ１４内のライン２０を介して出力される。光源への電力の供給も同様の方法で行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 プリントされたコーティング用紙内の光の散乱を示す図である。
【図２】 異なる厚みのコーティングを有するドットゲインを示す図である。
【図３】 測定構成の基本構造の詳細図である。
【図４】 測定構成全体を概略図である。
【図５】 本発明に必須で、かつ本発明の方法を可能にする別の装置に属する部品の断面図である。
【図６】 図５における装置の部品の断面図である。
【符号の説明】
１、２・・・用紙、５・・・フィルム、７・・・ガラスプレート、８・・・ダイヤフラム、９・・・空間、１０・・・ＣＣＤカメラ、１１・・・ユニット、２１・・・真空ポンプ

Claims (15)

1. 幾何学図形の繊細且つ一様な分布パターンを用紙に与え、該用紙を照射し、該用紙によって反射され散乱した光を観察する、自動標準ハーフトーンプリント用の用紙品質を判定する方法であって、前記方法は、
   前記パターンが光学透過性の表面要素に与えられ、
   該光学透過性の表面要素が前記用紙の前記パターンが位置する側に水平に接触し、
   前記用紙が前記表面要素に押し付けられる、
   ことを特徴とする方法。
2. 前記幾何学図形がドットであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 弾性体の押し付け要素によって、前記用紙を前記透過性の表面要素に押し付けることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 圧力差が与えられるダイヤフラムによって、前記用紙を前記透過性の表面要素に押し付けることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
5. 前記圧力差が圧縮気体源によって生じることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 前記圧力差が真空によって生じることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
7. 前記透過性の表面要素は内部に一つ以上の光源および光感応要素を配置した透過性の回転ロールであり、弾性体の表面を有する別のロールによって前記用紙を前記透過性のロールに押し付けることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
8. 前記散乱した光をＣＣＤ素子によって観察することを特徴とする、請求項１〜７の何れか一項に記載の方法。
9. 前記幾何学図形が総観察面積の約１５〜７０％、特に約２０〜５０％を網羅することを特徴とする、請求項１〜８の何れか一項に記載の方法。
10. 前記幾何学図形がブラックであることを特徴とする、請求項１〜９の何れか一項に記載の方法。
11. 前記幾何学図形が規則的なグリッドに配列され、１ｃｍ当たり約４０〜１００の幾何学図形または図形のラインを備えることを特徴とする、請求項１〜１０の何れか一項に記載の方法。
12. 前記透過性の表面要素が透過性のガラスまたは透過性のプラスチックプレート、あるいはロールによって支えられているフィルムまたは写真用フィルムを有することを特徴とする、請求項１〜７の何れか一項に記載の方法。
13. 前記観察を人間の目によって行うことを特徴とする、請求項１〜６の何れか一項に記載の方法。
14. 前記観察をＣＣＤカメラによって行い、該ＣＣＤカメラからのイメージを分析することを特徴とする、請求項１〜６の何れか一項に記載の方法。
15. 前記ドットが個別の透過性のキャリアなしで供されることを特徴とする、請求項１〜１４の何れか一項に記載の方法。

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