JP5440609B2 - 色彩濃度計および濃度測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、印刷物の反射特性の測定に関し、特に、その測定結果から、前記印刷物のインク濃度および色彩値を求める色彩濃度計および濃度測定方法に関する。

前記印刷物では、印刷機から作業者が適宜該印刷物を抜取り、該印刷物の本来の印刷領域外に形成されたＣＭＹＫのテストパッチにおける反射特性を、色彩濃度計によって測定することによって、印刷品質の管理、たとえば不良品の判別が行われている。前記印刷品質は、インク濃度で管理され、その濃度は、ＩＳＯ５−４に準じて測定される。

図１１は、その測定方法を説明するための図である。前記インク濃度は、図１１に示すように、試料面Ｉｓの法線に対して４５度方向からの照明光Ｉｌによって該試料面Ｉｓを照明し、法線方向の反射光を受光系Ｄで受光する４５：０ジオメトリーによって測定される。あるいは、前記インク濃度は、これら前記照明光Ｉ１と前記受光系Ｄとを入れ替えた０：４５ジオメトリーによって測定される。

ここで、図１１（Ａ）は、印刷直後の状態を示し、図１１（Ｂ）は、充分時間が経過した後を示す。印刷直後では、図１１（Ａ）に示すように、インク層Ｉｋが乾燥しておらず、紙Ｐの表面Ｐｓにおける凹凸を、該インク層Ｉｋが埋め合わせるため、該インク層Ｉｋの表面（前記試料面Ｉｓ）は、平滑になる。したがって、インク層Ｉｋの表面（前記試料面Ｉｓ）での反射光Ｓｓは、法線に対し−４５度方向に正反射され、法線方向の受光系Ｄに入射する成分を持たない。一方、前記インク層Ｉｋに入射した照明光の成分は、紙Ｐに到達し、その内部で拡散された後、一部が表面Ｐｓから拡散放射され、再びインク層Ｉｋを通り、表面（前記試料面Ｉｓ）から拡散放射（破線矢印で示す）される。この拡散光は、インクによって着色されており、その法線成分Ｄｐが受光系Ｄに入射される。

これに対して、インク層Ｉｋが乾燥すると、図１１（Ｂ）に示すように、紙Ｐの表面Ｐｓに沿って、該インク層Ｉｋの表面Ｉｓにも凹凸が生じる。このため、インク層Ｉｋの表面（前記試料面Ｉｓ）で乱反射が生じ、インクによって着色されていない表面からの乱反射光（２点鎖線矢印で示す）の法線成分Ｄｓが、着色された拡散光の法線成分Ｄｐとともに受光系Ｄに入射される。つまり、観察される乾燥後の印刷面からの反射光には、インク層Ｉｋの内部からの着色された拡散光（破線矢印で示す）とともに、インク層Ｉｋ表面からの照明光Ｉｌの分光特性をほぼ維持した乱反射光が重畳されている。こうして、乾燥後の濃度は、印刷直後の濃度より低くなり、この現象は、ドライダウンあるいはドライバックと呼ばれる。

したがって、印刷中の濃度変化に迅速に対応して、前記不良品の発生を抑えるためには、印刷直後の濃度を測定する必要があるが、上記のドライダウンのために、印刷直後の濃度を、直接、乾燥状態の基準サンプルの濃度と比較することができない。

そこで、前記ドライダウンの影響を排除して、印刷直後の濃度を基準サンプルの濃度と比較できるように、照明系と受光系との光路に、偏光特性が互いに直交する偏光フィルターを挿入して濃度測定することが、例えば、特許文献１や特許文献２などで、従来から行われている。これは、紙Ｐ内での拡散によって偏光が解消されている着色拡散光の法線成分Ｄｐは、およそ半分が受光系の偏光フィルターを通過し、受光される一方で、表面反射光は照明光の偏光特性が維持されているので、受光系の偏光フィルターでブロックされることを、利用したものである。こうして、インク層Ｉｋの表面（前記試料面Ｉｓ）の状態に拘わらず、表面反射光の影響を排除して、印刷直後でも、乾燥状態と互いに比較可能な濃度を得ることができる。

しかしながら、前記偏光フィルターの透過率は、高くても４０％程度であり、光量ロスによるＳ／Ｎ（ＳＮ比）の低下と、それが招く繰り返し精度の低下は、最善でも、挿入前の１／６以下となってしまう（発光側と受光側との２枚のフィルターで、（０．４）^２）。

一方、乾燥後の印刷製品の目視評価に相関するべき色彩値は、目視評価と同様、表面反射光を加味して測定する必要があるので、濃度と色彩値との双方を測定する色彩濃度計は、乾燥後に、表面反射光を除去するのか、表面反射光を加味するのかに応じて、偏光フィルターを着脱する必要がある。これには、手動で着脱するタイプと、着脱のための駆動機構を内蔵したタイプとがあるが、前者は、使用者に負担がかかり、後者は、コストがかかってしまう。また、表面の異方性の影響を抑えるために、全方位からリング状に照明する４５ａ（ａ：ａｎｎｕｌａｒ）：０照明では、前記偏光フィルターがリング状となり、コストがかかってしまう。

米国特許第４９６１６４６号公報 特開２００１−１５８０８３号公報

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、簡単かつ低コストな構成で、表面反射光を除去あるいは加味した分光反射率係数を測定可能な色彩濃度計および濃度測定方法を提供することである。
本発明にかかる色彩濃度計および濃度測定方法では、第１照明受光系を用いて印刷物の試料の非偏光分光反射率係数が測定され、ジオメトリーが前記第１照明受光系と近似した第２および第３照明受光系を用いて、前記試料の非交差偏光反射率係数および交差偏光反射率係数がそれぞれ測定され、そして、測定された前記非交差偏光反射率係数と前記交差偏光反射率係数との差から前記試料の表面反射率係数が求められ、この求められた表面反射率係数を各波長における前記非偏光分光反射率係数から一律に減算することで、表面反射を除去した前記試料の分光反射率係数が求められる。このため、本発明にかかる色彩濃度計および濃度測定方法は、簡単かつ低コストな構成で、表面反射光を除去あるいは加味した分光反射率係数を測定することができる。
上記並びにその他の本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な記載と添付図面から明らかになるであろう。

本発明の実施の第１の形態に係る色彩濃度計の構造を示すブロック図である。 図１で示す色彩濃度計による試料の表面反射光の影響を除去した分光反射率係数の測定過程を説明するためのフローチャートである。 マゼンタ印刷面の表面反射を含んだ分光反射率係数と表面反射を除去した分光反射率係数との関係を示すグラフである。 白色ＬＥＤと紫ＬＥＤとの発光特性を示すグラフである。 本発明の実施の第２の形態に係る色彩濃度計の構造を示すブロック図である。 図５で示す色彩濃度計における光ファイバーの入射端の正面図である。 図５で示す色彩濃度計における第１〜第３照明受光系の光路図である。 本発明の実施の第３の形態に係る色彩濃度計における光路図である。 本発明の実施の第４の形態に係る色彩濃度計における照明受光系の図である。 本発明の実施の第５の形態に係る色彩濃度計における照明受光系の図である。 印刷試料面の入反射光を説明するための図である。

以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の第１の形態に係る色彩濃度計１０の構造を示すブロック図である。図１（Ａ）は、光学系の正面を示し、図１（Ｂ）は、側面を示す。この色彩濃度計１０は、図１に示すように、駆動回路２ｄおよび白色ＬＥＤ２と、円筒面鏡３と、反射鏡４ａおよび対物レンズ４と、駆動回路５ｄ、紫ＬＥＤ５１および偏光フィルター５１ｆと、分光装置６と、演算制御部７と、外部ＩＦ８と、偏光フィルター９ｆ、受光素子９およびＩ−Ｖ変換回路９ｄとを備え、印刷物の試料１に照明光を照射して、その分光反射特性を測定し、インク濃度および色彩値を求めるものである。そのために、先ず、白色ＬＥＤ２の放射光２ａが、一部を切り欠いて形成される円筒面鏡３で反射され、この反射された放射光２ａによって試料１の測定面１ｓが、面法線からの角度４５度で略全方位から照明される。そして、この照明による、前記測定面１ｓからの反射光における法線方向の成分２ｂが、反射鏡４ａおよび対物レンズ４を介して分光装置６に入射され、反射光の非偏光分光分布Ｉｎｐ（λ）が測定される。そして、前記非偏光分光分布Ｉｎｐ（λ）は、インクおよび紙内部からの拡散反射光と、表面（散乱）反射光とを含んだ非偏光分光反射率係数Ｒｎｐ（λ）に変換される。

一方、インク乾燥後のドライダウンの影響を排除するべく、測定した前記非偏光分光反射率係数Ｒｎｐ（λ）から、表面反射を除去した試料の分光反射率係数Ｒｓｅ（λ）を求める（推定する）ために、偏光が利用される。この偏光を利用するために、本実施形態の色彩濃度計１０は、前記分光反射特性を測定する測定系に偏光特性を持たせるのではなく、別途に設けた特定の波長の測定系に偏光特性を持たせている。

すなわち、前記非偏光分光反射率係数Ｒｎｐ（λ）を測定する構成が第１測定部とされる。この第１測定部における第１照明受光系と、測定面１ｓに対する幾何学的関係（ジオメトリー）が近似した第２および第３照明受光系をそれぞれ備える第２および第３測定部が設けられる。より具体的には、前記第２、第３測定部の照明光束と、受光される前記測定面反射光束との前記測定面１ｓの面法線からの角度が、各々、前記第１測定部の照明光束と、受光される前記測定面反射光束との前記面法線からの角度に近似するように、前記第２、第３測定部が設けられ、第２測定部では予め定める波長、たとえば単色ＬＥＤの波長で前記試料１の非交差偏光強度Ｉｎｘが測定され、これが非交差偏光反射率係数Ｒｎｘに変換される。また、第３測定部では前記第３照明受光系における照明系と受光系とが互いに直交する偏光特性を持ち、前記第２測定部と同じ波長で試料１の交差偏光強度Ｉｘが測定され、これが交差偏光反射率係数Ｒｘに変換される。

より詳しくは、前記第１照明受光系は、４５ａ：０ジオメトリーを形成し、照明系にも受光系にも偏光フィルターを含まない。これに対して、第２測定部の第２照明受光系では、たとえば中心波長４１０ｎｍの紫ＬＥＤ５１の放射光５１ａが、偏光フィルター５１ｆを経て、測定面１ｓを面法線からの角度４５度で１方位から照明し、測定面１ｓからの反射光における法線方向の成分５１ｂが、反射鏡４ａおよび対物レンズ４を介して、円筒面鏡３の切り欠いた部分から分光装置６で受光され、非交差偏光強度Ｉｎｘが測定される。

また、第３測定部の第３照明受光系では、紫ＬＥＤ５１の放射光５１ａが、偏光フィルター５１ｆを経て、測定面１ｓを面法線からの角度４５度で１方位から照明し、測定面１ｓからの反射光における法線近傍の成分５１ｃが、偏光フィルター９ｆを介して受光素子９で受光され、この受光により生じた電流がＩ−Ｖ変換回路９ｄで電圧値に変換されて、交差偏光強度Ｉｘが測定される。

したがって、分光装置６に至る第２照明受光系は、４５：０ジオメトリーを形成し、受光素子９に至る第３照明受光系は、４５：０に近似のジオメトリーを形成する。そして、第３照明受光系の受光素子９の前に配置される偏光フィルター９ｆは、偏光フィルター５１ｆと偏光方向が直交しており、第２照明受光系は、非交差反射率係数Ｒｎｘを測定し、第３照明受光系は、交差反射率係数Ｒｘを測定する。

このように第２および第３照明受光系に、発光素子として単色の紫ＬＥＤ５１を用いることによって、コストを削減することができる。また、第２照明受光系を、第３照明受光系の照明系と、偏光フィルター９ｆを持たない第１照明受光系の受光系とを備えて構成し、照明系を第３照明受光系と共有し、受光系を前記第１照明受光系の受光系と共有することによって、構成がより簡単になり、コストを削減することができる。この場合は、第１照明受光系の前記４１０ｎｍの波長域部分が第２照明受光系となる。

演算制御部７は、駆動回路２ｄおよび５ｄを介して、前記白色ＬＥＤ２および紫ＬＥＤ５１をそれぞれ制御するとともに、分光装置６を制御する。また、演算制御部７は、前記第１、第２および第３照明受光系による前記の非偏光分光分布Ｉｎｐ（λ）、非交差偏光強度Ｉｎｘ、交差偏光強度Ｉｘを、それぞれ非偏光分光反射率係数Ｒｎｐ（λ）、非交差偏光反射率係数Ｒｎｘ、交差偏光反射率係数Ｒｘにそれぞれ変換する。さらに、演算制御部７は、非偏光分光反射率係数Ｒｎｐ（λ）を、後述するようにして、表面反射を除去した分光反射率係数Ｒｓｅ（λ）に変換し、さらにその分光反射率係数Ｒｎｐ（λ）やＲｓｅ（λ）を、色彩値や濃度に変換するとともに、外部インターフェース（外部ＩＦ）８を通じて、パーソナルコンピュータなどの外部機器と通信を行う。

濃度および色彩値の算出方法は、以下の通りである。先ず、色彩値の基準となる三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚは、試料の分光反射率係数Ｒ（λ）と、照明光の分光分布Ｉ（λ）と分光感度ｓ（λ）との積和Ｓ；
Ｓ＝∫Ｉ（λ）・Ｒ（λ）・ｓ（λ）ｄλ
と、白色基準面の分光反射率係数ｒｗ（λ）について同様に求められた積和Ｓｗ；
Ｓｗ＝∫Ｉ（λ）・Ｒｗ（λ）・ｓ（λ）ｄλ
との比Ｒ；
Ｒ＝Ｓ／Ｓｗ
から求められる。

ここで、分光感度ｓ（λ）には、ＣＩＥが規定する標準観察者の等色関数ｘ（λ），ｙ（λ），ｚ（λ）が用いられ、各々に対応して三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚが求められる。また、印刷試料の色彩測定には、ＣＩＥが規定する標準イルミナントＤ５０を照明光とすることが推奨されている。

一方、濃度Ｄは、印刷用紙の非印刷面を白色基準として、同様に求められたＲｓから、
Ｄ＝−ｌｏｇ（１／Ｒｓ）
によって求められる。ここで、分光感度ｓ（λ）にはＩＳＯ５−３３等で規定する分光感度ｒ（λ），ｇ（λ），ｂ（λ），ｖ（λ）が用いられ、各々に対応して、濃度Ｄｒ，Ｄｇ，Ｄｂ，Ｄｖが求められる。また、印刷試料の濃度測定には、ＣＩＥが規定する標準イルミナントＡを照明光とすることが推奨されている。

図２は、上述のように構成される色彩濃度計による試料１の表面反射光の影響を除去した分光反射率係数Ｒｓｅ（λ）の測定過程を説明するためのフローチャートである。演算処理部７は、先ず駆動回路２ｄを介して白色ＬＥＤ２を点灯し（＃１）、前記第１照明受光系によって照明した試料反射光の法線方向の成分２ｂを、分光装置６によって、非偏光分光分布Ｉｎｐ（λ）として測定し（＃２）、さらに予め測定された白色ＬＥＤ２照明光による白色基準面反射光の分光分布を用いて、非偏光分光反射率係数Ｒｎｐ（λ）に変換し（＃３）、前記白色ＬＥＤ２を消灯する（＃４）。

演算制御部７は、続いて、駆動回路５ｄを介して紫ＬＥＤ５１を点灯し（＃５）、前記第２照明受光系によって照明した試料反射光の法線方向の成分５１ｂ，５１ｃを、分光装置６と受光素子９とによって、４１０ｎｍ近辺での試料の非交差偏光強度Ｉｎｘと交差偏光強度Ｉｘとしてそれぞれ測定する（＃６）（＃７）。そして、演算処理部７は、非交差偏光強度Ｉｎｘと交差偏光強度Ｉｘとを、予め第２および第３照明受光系で測定された紫ＬＥＤ５１照明光による白色基準面反射光の強度を用いて、非交差偏光反射率係数Ｒｎｘと交差偏光反射率係数Ｒｘとにそれぞれ変換し（＃８）（＃９）、紫ＬＥＤ５１を消灯する（＃１０）。さらに、演算処理部７は、非交差偏光反射率係数Ｒｎｘと交差偏光反射率係数Ｒｘとの差から、４１０ｎｍ近辺での表面反射率係数Ｒｓを求める（Ｒｓ＝Ｒｎｘ−Ｒｘ）（＃１１）。

最後に、演算処理部７は、非偏光分光反射率係数Ｒｎｐ（λ）から表面反射率係数Ｒｓを一律に減じて表面反射を除去した分光反射率係数Ｒｓｅ（λ）を求めて出力する（Ｒｓｅ（λ）＝Ｒｎｐ（λ）−Ｒｓ）（＃１２）。

ここで、表面反射率係数Ｒｓは、空気と試料１との界面（１ｓ）の反射率と、面粗さによる反射光の散乱特性とに依存する。しかしながら、試料１が印刷面の場合、界面の反射は、インクの屈折率に依存するフレネル反射であり、可視域での波長依存性は、ごく小さい。また、インク面の数ミクロンから数十ミクロンの面粗さによる散乱の波長依存性も小さい。このため、結果的に表面反射率係数Ｒｓの波長依存性は、無視できる。図３は、マゼンタ印刷面の表面反射を含んだ分光反射率係数（―の実線で示す）と、表面反射を除去した分光反射率係数（■のプロットで示す）とを示すグラフである。図３から理解されるように、分光表面反射率係数Ｒｓ（λ）に相当する両者の差は、ほぼ一定であり、波長依存性が極めて小さいことを示している。

したがって、前記第１、第２および第３照明受光系のジオメトリーが互いに近似していれば、第２および第３照明受光系による反射率係数Ｒｎｘ，Ｒｘの差で求められる４１０ｎｍ近辺での表面反射率係数Ｒｓを、上述のようにして第１照明受光系による表面反射光を含んだ非偏光分光反射率係数Ｒｎｐ（λ）から一律に減じて表面反射を除去した分光反射率係数Ｒｓｅ（λ）としても、その誤差は、小さい。

したがって、測定した非偏光分光反射率係数Ｒｎｐ（λ）をそのまま用いて、目視評価と同様に表面反射光を加味したインク乾燥後の色彩値を求めることができるとともに、非偏光分光反射率係数Ｒｎｐ（λ）から表面反射率係数Ｒｓを除いた分光反射率係数Ｒｓｅ（λ）を用いて、インク乾燥前後で互いに比較可能な濃度を求めることができる。こうして、第１照明受光系に偏光フィルターによる光量ロスを生じることなく、目的に応じて、表面反射光を含んだ非偏光分光反射率係数Ｒｎｐ（λ）と、表面反射光を除去した分光反射率係数Ｒｓｅ（λ）とを測定することができる。また、第２および第３照明受光系では、偏光フィルター５ｆ，９ｆを用いるものの、本実施形態の色彩濃度計１０は、その着脱のための煩雑な構成のない簡単かつ低コストな構成を実現することができる。

なお、前記第２照明受光系では、分光装置６によって４１０ｎｍ近辺での非交差偏光の分光反射率係数Ｒｎｘ（λ）が測定されるが、第１照明受光系による非偏光分光反射率係数Ｒｎｐ（λ）は、白色ＬＥＤ２の発光強度が低い４１０ｎｍ近辺で精度が低いので、前記４１０ｎｍ近辺の非偏光分光反射率係数Ｒｎｐ（λ）が、非交差偏光の分光反射率係数Ｒｎｘ（λ）に置き換えられてもよい。

すなわち、図４に示すように、白色ＬＥＤ２は、青色光を発生する発光ダイオードに、その青色光を５５０〜６００ｎｍを中心とするブロードバンド光に変換する黄色の蛍光体を備えて構成されており、前記４１０ｎｍ近辺で発光強度が低い。一方、前述の図３に関連して説明したように、表面反射を含んだ反射率係数（非交差偏光反射率係数Ｒｎｘ）と、表面反射を除去した反射率係数（交差偏光反射率係数Ｒｘ）との差、すなわち表面反射率係数Ｒｓの波長依存性は、極めて小さく、前記表面反射率係数Ｒｓは、紫ＬＥＤ５１に限らず、何れの波長で求められてもよい。しかしながら、前記表面反射率係数Ｒｓを求める光源は、上記のように非偏光分光反射率係数Ｒｎｐ（λ）を求めるための光源（白色ＬＥＤ２）の発光強度の低い部分に合わせ、その発光強度を補うことで、第１測定部による非偏光分光反射率係数Ｒｎｐ（λ）の測定精度が高められ、好適である。

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の第２の形態に係る色彩濃度計２０の構造を示すブロック図である。この色彩濃度計２０は、前述の色彩濃度計１０に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。ここで、本実施の形態における色彩濃度計２０では、前記対物レンズ４の焦点の位置に、前記分光装置６に接続される光ファイバー６ｇの入射端６ａが配置され、それに隣接して前記受光素子９に共通に接続される光ファイバー９ｇ，９ｈの入射端９ｉ，９ｊ（図６参照）が配置されている。

白色ＬＥＤ２または紫ＬＥＤ５１によって照明された試料１の法線方向の反射光２ｂまたは５１ｂは、レンズ４および反射鏡４ａによって入射端６ａに入射し、光ファイバー６ｇによって分光装置６の入射スリットに導かれる。また、紫ＬＥＤ５１によって照明された試料１の法線近傍の反射光５１ｇ，５１ｈ（後述の図７参照）は、入射端９ｉ，９ｊに入射し、光ファイバー９ｇ，９ｈによってそれぞれ受光素子９に導かれる。

図６は、光ファイバー６ｇ；９ｇ，９ｈの入射端６ａ；９ｉ，９ｊの正面図であり、図７は、前記第１〜第３照明受光系の光路図である。ここで、レンズ４の焦点面には、第２および第３照明受光系の照明系の偏光フィルター５１ｆと直交する偏光方向を持つ第３照明受光系の受光系の偏光フィルター９ｆが配置されている。ここで、第１照明受光系の光ファイバー６ｇの入射端６ａに面する部分には開口が設けられているので、第３照明受光系の光ファイバー９ｇ，９ｈに入射して受光素子９によって受光される光束のみが、偏光フィルター９ｆを通過する。したがって、図１の第１の実施形態と同様に、演算制御部７は、白色ＬＥＤ２を点灯し、該白色ＬＥＤ２から分光装置６に至る第１照明受光系によって非偏光分光反射率係数Ｒｎｐ（λ）を求めた後、紫ＬＥＤ５１を点灯し、該紫ＬＥＤ５１から分光装置６に至る第２照明受光系によって非交差偏光反射率係数Ｒｎｘを求め、同時に、偏光フィルター９ｆを経て受光素子９に至る第３照明受光系によって交差偏光分光反射率係数Ｒｘを求め、さらに、図１の実施形態と同様の処理で、表面反射Ｒｓを除去した試料１の分光反射率係数Ｒｓｅ（λ）を求める。

このように構成した場合、図７に示すように、光ファイバー９ｇ，９ｈには領域５１ｍからの光束５１ｈ，５１ｇが、光ファイバー６ｇには領域１ｍからの光束２ｂが、共通のマスク４ｂおよびレンズ４を経て入射する。そして、入射端６ａ；９ｉ，９ｊが隣接しているので、領域１ｍと領域５１ｍとがほぼ一致し、第１、第２および第３照明受光系のジオメトリーの近似性も高い。このため、第１照明受光系による非偏光分光反射率係数Ｒｎｐ（λ）に含まれている表面反射率係数と、第２および第３照明受光系による表面反射率係数との近似性が高くなり、表面反射を除去した試料１の分光反射率係数Ｒｓｅ（λ）を高精度に求めることができる。

なお、光ファイバー６ｇ；９ｇ，９ｈの配列は、入射端６ａ；９ｉ，９ｊ側（図６）から見て一列であったが、三角形であってもよい。

（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の第３の形態に係る色彩濃度計３０における光路図である。この色彩濃度計には、前述の図５〜図７で示す色彩濃度計２０の構成を用いることができる。ここで、本実施の形態における色彩濃度計３０では、前述の図７とこの図８とを比較して、偏光フィルター９ｆが光ファイバー９ｇの入射端９ｉの前にのみ置かれ、光ファイバー９ｈの入射端９ｊの前には置かれていないことである。また、偏光フィルター９ｆを経た光束が入射する光ファイバー９ｇは、第２の実施形態と同様に、受光素子９に導かれ、第３照明受光系を形成するが、偏光フィルターを経ない光束が入射する光ファイバー９ｈは、図示しない第２の受光素子に導かれ、第２照明受光系を形成する。

したがって、光ファイバー９ｈには領域５１ｎからの光束５１ｈが、光ファイバー９ｇには領域５１ｍからの光束５１ｇが、光ファイバー６ｇには領域１ｍからの光束２ｂが、共通のマスク４ｂおよびレンズ４を経てそれぞれ入射する。このように構成することで、非交差偏光反射率係数Ｒｎｘを求める第２照明受光系と交差偏光反射率係数Ｒｘを求める第３照明受光系とが、ジオメトリーだけでなく、受光素子に至る系の全ての要素が近似するので、非交差および交差偏光反射率係数Ｒｎｘ，Ｒｘの差によって表面反射率係数Ｒｓを求める場合に、経時あるいは温度変化等による誤差が相殺され、精度が高くなる。

（実施の形態４）
図９は、本発明の実施の第４の形態に係る色彩濃度計４０における第２および第３照明受光系の図である。この色彩濃度計４０は、図示を省略するが、第１の実施の形態の色彩濃度計１０と同じ第１照明受光系を備え、偏光フィルター５１ｆを経た紫ＬＥＤ５１の放射光５１ａで面法線から４５度で１方位から照明し、試料面反射光の法線近傍の成分５１ｂを、偏光フィルター５１ｆと偏光方向が直交する偏光フィルター９ｆを経て、受光素子９で受光し、交差偏光反射率係数Ｒｘを求める第３照明受光系を備えて構成される。ここで、本実施の形態における色彩濃度計４０では、偏光フィルターを経ない第２の紫ＬＥＤ５２の放射光５２ａで試料面を面法線から４５度で放射光５ａとは異なる方位から照明し、法線近傍の成分５２ｂを同じ偏光フィルター９ｆを経て受光素子９で受光し、非交差偏光反射率係数Ｒｎｘを求める第２照明受光系を備えている。すなわち、この色彩濃度計４０では、前記第２照明受光系は、前記第３照明受光系の受光系と、該第３照明受光系の照明系と同じ分光分布の照明光を放射し、偏光フィルターをもたない照明系とを備えて構成される。

このように構成してもまた、第３の実施形態と同様に、非交差偏光反射率係数Ｒｎｘを求める第２照明受光系と交差偏光反射率係数Ｒｘを求める第３照明受光系とは、ジオメトリーだけでなく、受光素子９に至る系の全ての要素が近似するので、非交差および交差偏光反射率係数Ｒｎｘ，Ｒｘの差によって表面反射率係数Ｒｓを求める場合に、誤差が相殺され、精度が高くなる。また、第２照明受光系が、受光系を第３照明受光系と共有しているので、本実施の形態における色彩濃度計４０は、その構成が簡単になり、コストを削減できる。

（実施の形態５）
図１０は、本発明の実施の第５の形態に係る色彩濃度計５０における光路図である。この色彩濃度計５０も、図示を省略するが、第１の実施の形態の色彩濃度計１０と同じ第１照明受光系を備え、偏光フィルター５１ｆを経た紫ＬＥＤ５１の放射光５１ａと、偏光フィルター５１ｆと同じ偏光方向の偏光フィルター５３ｆを経た赤色ＬＥＤ５３の放射光５３ａとで面法線から４５度でそれぞれ１方位から照明し、試料面反射光の法線近傍の成分５１ｂと５３ｂとを偏光フィルター９ｆを経て受光素子９で受光し、交差偏光反射率係数Ｒｘを求める第３照明受光系と、反射光の法線方向の成分を第１照明受光系の受光系で受光し、非交差偏光反射率係数Ｒｎｘを求める第２照明受光系とを備えて構成される。ここで、本実施の形態における色彩濃度計５０では、第２および第３照明受光系の共通の照明系が、中心波長４１０ｎｍの紫ＬＥＤ５１と、中心波長６６０ｎｍの赤色ＬＥＤ５３との２つのサブ照明系から構成され、面法線から同じ４５度で異なる方位から各々、偏光フィルター５１ｆ，５３ｆを経て試料面を照明する。

そして、試料１の測定に際し、前記演算制御部７は、白色ＬＥＤ２を点灯し、第１照明受光系によって非偏光分光反射率係数Ｒｎｐ（λ）を求めた後、紫ＬＥＤ５１を点灯し、第２および第３照明受光系によって非交差偏光反射率係数Ｒｎｘ（λ１）と交差偏光反射率係数Ｒｘ（λ１）とを測定し、波長４１０ｎｍ近傍での第１表面反射率係数Ｒｓ（λ１）を求め、さらに、赤色ＬＥＤ５３を点灯し、同様に、非交差偏光反射率係数Ｒｎｘ（λ２）と交差偏光反射率係数Ｒｘ（λ２）とを測定して波長６６０ｎｍ近傍での第２表面反射率係数Ｒｓ（λ２）を求める。演算制御部７は、さらに、波長４１０ｎｍおよび６６０ｎｍ近傍の第１および第２表面反射係数Ｒｓ（λ１），Ｒｓ（λ２）を直線補間して、所定の波長域の分光表面反射係数Ｒｓ（λ）を求め、前記非偏光分光反射率係数Ｒｎｐ（λ）から減じて表面反射を除去した試料１の分光反射率係数Ｒｓｅ（λ）を求める。

このように構成することで、表面反射率係数Ｒｓに多少の波長依存性があっても、それによる誤差を軽減して、高精度に表面反射を除去した試料１の分光反射率係数Ｒｓｅ（λ）を求めることができる。

本明細書は、上記のように様々な態様の技術を開示しているが、そのうち主な技術を以下に纏める。

一態様にかかる色彩濃度計は、印刷物の試料の反射特性を測定し、インク濃度および色彩値を求める色彩濃度計であって、第１照明受光系を備え、所定の波長域、たとえば可視域で前記試料の非偏光分光反射率係数（Ｒｎｐ（λ））を測定する第１測定部と、試料面に対する幾何学的関係が前記第１照明受光系と近似した第２照明受光系を備え、予め定める波長、たとえば単色ＬＥＤの波長域で前記試料の非交差偏光反射率係数（Ｒｎｘ）を測定する第２測定部と、試料面に対する幾何学的関係が前記第１照明受光系と近似し、照明系と受光系とが互いに直交する偏光特性を持つ第３照明受光系を備え、前記第２照明受光系と同じ波長で前記試料の交差偏光反射率係数（Ｒｘ）を測定する第３測定部と、測定された前記非交差偏光反射率係数（Ｒｎｘ）と交差偏光反射率係数（Ｒｘ）との差から前記試料の表面反射率係数（Ｒｓ）を求め、求められた表面反射率係数（Ｒｓ）を各波長における前記非偏光分光反射率係数（Ｒｎｐ（λ））から一律に減算することで、表面反射を除去した試料の分光反射率係数（Ｒｓｅ（λ））を求める演算制御部とを含む。

また、他の一態様にかかる濃度測定方法は、印刷物の試料の反射特性を測定し、インク濃度を求める濃度測定方法であって、第１照明受光系を用いて、所定の波長域、たとえば可視域で前記試料の非偏光分光反射率係数（Ｒｎｐ（λ））を測定するステップと、試料面に対する幾何学的関係が前記第１照明受光系と近似した第２照明受光系を用いて、予め定める波長、たとえば単色ＬＥＤの波長域で前記試料の非交差偏光反射率係数（Ｒｎｘ）を測定するステップと、試料面に対する幾何学的関係が前記第１照明受光系と近似し、照明系と受光系とが互いに直交する偏光特性を持つ第３照明受光系を用いて、前記第２照明受光系と同じ波長で前記試料の交差偏光反射率係数（Ｒｘ）を測定するステップと、前記第２照明受光系を用いて測定された前記非交差偏光反射率係数（Ｒｎｘ）と、前記第３照明受光系を用いて測定された交差偏光反射率係数（Ｒｘ）との差から前記試料の表面反射率係数（Ｒｓ）を求めるステップと、前記表面反射率係数（Ｒｓ）を、前記第１照明受光系を用いて測定された各波長における前記非偏光分光反射率係数（Ｒｎｐ（λ））から一律に減算することで、表面反射を除去した試料の分光反射率係数（Ｒｓｅ（λ））を求めるステップとを含む。

上記構成によれば、印刷物の試料に照明光を照射して、その分光反射特性を測定し、インク濃度および色彩値を求めるようにした色彩濃度計において、可視域などの所定の波長域の照明光を照射して測定したインクおよび紙内部からの拡散光と、表面（散乱）反射光を含む非偏光分光反射率係数（Ｒｎｐ（λ））から、インク乾燥後のドライダウンの影響を排除するべく、表面反射を除去した試料の分光反射率係数Ｒｓｅ（λ）を求める（推定する）ために、偏光が利用される。この偏光を利用する場合に、背景技術のように、前記所定の波長域で分光反射特性を測定する測定系が偏光特性を持つのではなく、上記構成では、別途に設けた特定の波長の測定系が偏光特性を持つ。

すなわち、前記非偏光分光反射率係数（Ｒｎｐ（λ））を測定する構成が、第１測定部とされ、その第１測定部における第１照明受光系と、試料面に対する幾何学的関係（ジオメトリー）が近似した第２および第３照明受光系をそれぞれ備える第２および第３測定部が設けられる。その第２測定部では、予め定める波長、たとえば単色ＬＥＤの波長で前記試料の非交差偏光反射率係数（Ｒｎｘ）が測定され、第３測定部では、前記第３照明受光系における照明系と受光系とが互いに直交する偏光特性を持ち、前記第２測定部と同じ波長で前記試料の交差偏光反射率係数（Ｒｘ）が測定される。

そして、表面反射率係数（Ｒｓ）は、空気と試料との界面の反射率と、面粗さによる反射光の散乱特性とに依存するが、試料が印刷面の場合、界面の反射は、インクの屈折率に依存するフレネル反射であり、可視域での波長依存性はごく小さく、インク面の面粗さによる散乱の波長依存性も小さいので、結果的に波長依存性が無視できることを利用して、演算制御部でＲｓ＝Ｒｎｘ−Ｒｘを求め、さらにＲｓｅ（λ）＝Ｒｎｐ（λ）−Ｒｓを求める。

したがって、このような構成の色彩濃度計および濃度測定方法は、測定した非偏光分光反射率係数（Ｒｎｐ（λ））をそのままを用いて、目視評価と同様に表面反射光を加味したインク乾燥後の色彩値を求めることができるとともに、前記非偏光分光反射率係数（Ｒｎｐ（λ））から表面反射率係数（Ｒｓ）を除いた分光反射率係数（Ｒｓｅ（λ））を用いて、インク乾燥前後で互いに比較可能な濃度を求めることができる。こうして、第１照明受光系に偏光フィルターによる光量ロスを生じることなく、目的に応じて、表面反射光を含んだ非偏光分光反射率係数（Ｒｎｐ（λ））と、表面反射光を除去した分光反射率係数（Ｒｓｅ（λ））とを測定することができる。また、第２および第３照明受光系では、偏光フィルターを用いるものの、その着脱のための煩雑な構成のない簡単かつ低コストな構成を実現することができる。

また、他の一態様では、上述の色彩濃度計において、好ましくは、前記試料からの反射光を集光するレンズをさらに備え、前記第１ないし第３照明受光系において、各受光系に、それぞれ光ファイバーを有し、前記光ファイバーの入射面が、前記レンズの焦点付近に隣接して配置される。

上記構成によれば、前記光ファイバーを束ね、その入射面を前記試料からの反射光を集光するレンズの焦点付近に隣接して配置することで、前記幾何学的関係（ジオメトリー）を近似させることができる。

したがって、第１照明受光系による非偏光分光反射率係数Ｒｎｐ（λ）に含まれている表面反射率係数と、第２および第３照明受光系による表面反射率係数との近似性が高くなり、表面反射を除去した試料の分光反射率係数Ｒｓｅ（λ）を高精度に求めることができる。

また、他の一態様では、上述の色彩濃度計において、好ましくは、前記第３照明受光系は、照明光の偏光特性を維持した表面反射光を除去して前記交差偏光反射率係数（Ｒｘ）を測定するために、照明系と受光系とのそれぞれの光束中に介在される偏光素子として、偏光方向が互いに直交した偏光フィルターを備える。

その場合に、好ましくは、前記第２照明受光系は、前記第３照明受光系の照明系と、偏光フィルターを持たない受光系とを備えて構成される。

上記構成によれば、第２照明受光系における照明系を第３照明受光系と共有するので、このような構成の色彩濃度計は、その構成が簡単になり、コストを削減できる。

また、他の一態様では、上述の色彩濃度計において、好ましくは、前記偏光フィルターを持たない受光系は、前記第１照明受光系の受光系である。

上記構成によれば、照明系を第３照明受光系と共有するだけでなく、受光系を第１照明受光系と共有するので、このような構成の色彩濃度計は、その構成がより簡単になり、コストを削減できる。

また、他の一態様では、上述の色彩濃度計において、好ましくは、前記第２照明受光系は、前記第３照明受光系の受光系と、該第３照明受光系の照明系と同じ分光分布の照明光を放射し、偏光フィルターをもたない照明系とを備えて構成される。

上記構成によれば、第２照明受光系が、受光系を第３照明受光系と共有しているので、のような構成の色彩濃度計は、その構成が簡単になり、コストを削減できる。

また、他の一態様では、上述の色彩濃度計において、好ましくは、前記第３照明受光系の照明系は、互いに異なる波長（λ１，λ２）の照明光を放射する２つのサブ照明系で構成され、前記演算制御部は、前記２つのサブ照明系を順次駆動して、各サブ照明系での前記非交差偏光反射率係数（Ｒｎｘ（λ１），Ｒｎｘ（λ２））と、交差偏光反射率係数（Ｒｘ（λ１），Ｒｘ（λ２））とをそれぞれ測定し、それらから求めた前記２つの波長（λ１，λ２）での表面反射率係数（Ｒｓ（λ１），Ｒｓ（λ２））から、各波長（λ）での分光表面反射率係数（Ｒｓ（λ））を補間演算し、前記非偏光分光反射率係数（Ｒｎｐ（λ））からそれぞれ減算することで、表面反射を除去した試料の分光反射率係数（Ｒｓｅ（λ））を求める。

上記構成によれば、各波長（λ）での分光表面反射率係数（Ｒｓ（λ））を近似的に求めて、非偏光分光反射率係数（Ｒｎｐ（λ））からそれぞれ減算することで、表面反射を除去した試料の分光反射率係数（Ｒｓｅ（λ））を求めるので、表面反射率係数（Ｒｓ）に波長依存性のある試料でも、該分光反射率係数（Ｒｓｅ（λ））を精度良く求めることができる。

また、他の一態様では、上述の色彩濃度計において、好ましくは、前記第１照明受光系における発光素子は、白色ＬＥＤであり、前記第２および第３照明受光系における発光素子は、前記白色ＬＥＤにおける発光強度の低い波長成分の光を発する単色ＬＥＤである。

上記構成によれば、第１照明受光系において白色ＬＥＤを用いて前記非偏光分光反射率係数（Ｒｎｐ（λ））を測定する際に、その白色ＬＥＤにおける発光強度の低い波長成分の光は、第２および第３照明受光系における発光素子によって、その波長成分が補われる。

したがって、単色ＬＥＤを発光素子とするので、特定の波長域で試料の非交差偏光反射率係数（Ｒｎｘ）および交差偏光反射率係数（Ｒｘ）を測定する第２および第３測定部を、簡単かつ低コストで構成することができるとともに、第１測定部による非偏光分光反射率係数Ｒｎｐの測定精度を高めることもできる。

この出願は、２００９年１０月２３日に出願された日本国特許出願特願２００９−２４４８４８を基礎とするものであり、その内容は、本願に含まれるものである。

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。

本発明によれば、色彩濃度計および濃度測定方法を提供することができる。

Claims (9)

1. 印刷物の試料の反射特性を測定し、インク濃度および色彩値を求める色彩濃度計であって、
   第１照明受光系を備え、前記試料の非偏光分光反射率係数を測定する第１測定部と、
   試料面に対する幾何学的関係が前記第１照明受光系と近似した第２照明受光系を備え、予め定める波長で前記試料の非交差偏光反射率係数を測定する第２測定部と、
   前記試料面に対する幾何学的関係が前記第１照明受光系と近似した第３照明受光系を備え、前記第２照明受光系と同じ波長で前記試料の交差偏光反射率係数を測定する第３測定部と、
   測定された前記非交差偏光反射率係数と前記交差偏光反射率係数との差から前記試料の表面反射率係数を求め、求められた表面反射率係数を各波長における前記非偏光分光反射率係数から一律に減算することで、表面反射を除去した試料の分光反射率係数を求める演算制御部とを含み、
   前記第１測定部は、前記第１照明受光系の光源からの照明光を、非偏光のまま前記試料に導き、前記照明光の前記試料による反射光を、非偏光のまま測定することで、前記非偏光分光反射率係数の測定を実現し、
   前記第２照明受光系は、照明系および受光系のうちのいずれか一方に偏光フィルターを備えることで、前記非交差偏光反射率係数の測定を実現し、
   前記第３照明受光系は、照明系および受光系それぞれに、偏光方向が互いに直交した偏光フィルターを備えることで、前記交差偏光反射率係数の測定を実現すること
   を特徴とする色彩濃度計。
2. 前記第１照明受光系の光源は、前記第２および第３照明受光系における光源とは別体で設けられていること
   を特徴とする請求項１に記載の色彩濃度計。
3. 印刷物の試料の反射特性を測定し、インク濃度および色彩値を求める色彩濃度計であって、
   第１照明受光系を備え、前記試料の非偏光分光反射率係数を測定する第１測定部と、
   試料面に対する幾何学的関係が前記第１照明受光系と近似した第２照明受光系を備え、予め定める波長で前記試料の非交差偏光反射率係数を測定する第２測定部と、
   前記試料面に対する幾何学的関係が前記第１照明受光系と近似した第３照明受光系を備え、前記第２照明受光系と同じ波長で前記試料の交差偏光反射率係数を測定する第３測定部と、
   測定された前記非交差偏光反射率係数と前記交差偏光反射率係数との差から前記試料の表面反射率係数を求め、求められた表面反射率係数を各波長における前記非偏光分光反射率係数から一律に減算することで、表面反射を除去した試料の分光反射率係数を求める演算制御部とを含み、
   前記第１照明受光系における発光素子は白色ＬＥＤであり、前記第２および第３照明受光系における発光素子は、前記白色ＬＥＤにおける発光強度の低い波長成分の光を発する単色ＬＥＤであること
   を特徴とする色彩濃度計。
4. 前記試料からの反射光を集光するレンズをさらに備え、
   前記第１ないし第３照明受光系において、各受光系に、それぞれ光ファイバーを有し、前記光ファイバーの入射面が、前記レンズの焦点付近に隣接して配置されること
   を特徴とする請求項１ないし３のうちのいずれか一項に記載の色彩濃度計。
5. 前記第２照明受光系は、前記第３照明受光系の照明系と、前記第２照明受光系の照明光の前記試料による反射光を、非偏光のまま受光する受光系とを備えて構成されること
   を特徴とする請求項１または２に記載の色彩濃度計。
6. 前記第２照明受光系の受光系は、前記第１照明受光系の受光系であること
   を特徴とする請求項５に記載の色彩濃度計。
7. 前記第２照明受光系は、前記第３照明受光系の受光系と、該第３照明受光系の照明系と同じ分光分布の照明光を放射し、該照明光を非偏光のまま前記試料に導く照明系とを備えて構成されること
   を特徴とする請求項４に記載の色彩濃度計。
8. 前記第３照明受光系の照明系は、互いに異なる波長の照明光を放射する２つのサブ照明系で構成され、
   前記演算制御部は、前記２つのサブ照明系を順次駆動して、各サブ照明系での前記非偏光反射率係数と、前記偏光反射率係数とを測定し、それらから求めた前記２つの波長での表面反射率係数から、各波長での分光表面反射率係数を補間演算し、前記非偏光分光反射率係数からそれぞれ減算することで、表面反射を除去した試料の分光反射率係数を求めること
   を特徴とする請求項１ないし３のうちのいずれか一項に記載の色彩濃度計。
9. 印刷物の試料の反射特性を測定し、インク濃度を求める濃度測定方法であって、
   光源からの照明光を非偏光のまま前記試料に導き、前記照明光の前記試料による反射光を非偏光のまま受光する第１照明受光系を用いて、前記試料の非偏光分光反射率係数を測定するステップと、
   試料面に対する幾何学的関係が前記第１照明受光系と近似し、照明系および受光系のうちのいずれか一方に偏光フィルターを備える第２照明受光系を用いて、予め定める波長で前記試料の非交差偏光反射率係数を測定するステップと、
   試料面に対する幾何学的関係が前記第１照明受光系と近似し、照明系および受光系それぞれに、偏光方向が互いに直交する偏光フィルターを備える第３照明受光系を用いて、前記第２照明受光系と同じ波長で前記試料の交差偏光反射率係数を測定するステップと、
   前記第２照明受光系を用いて測定された前記非交差偏光反射率係数と、前記第３照明受光系を用いて測定された交差偏光反射率係数との差から前記試料の表面反射率係数を求めるステップと、
   前記表面反射率係数を、前記第１照明受光系を用いて測定された各波長における前記非偏光分光反射率係数から一律に減算することで、表面反射を除去した試料の分光反射率係数を求めるステップとを含むこと
   を特徴とする濃度測定方法。

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