JPH05215679A

JPH05215679A - 印刷物の反射濃度検出装置

Info

Publication number: JPH05215679A
Application number: JP4223992A
Authority: JP
Inventors: Michihiko Iida; 田充彦飯
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1992-01-31
Filing date: 1992-01-31
Publication date: 1993-08-24

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】単位画素の反射光を正しく受光素子に導くこ
とによって、確実な色分解された反射濃度検出を可能と
する。また、色分解を赤色光，緑色光，青色に比視感度
光を加えることによって、印刷機のインキ供給量の制御
信号を得るに十分な情報量とする。また、各受光素子の
出力同一レベルに合わせる。【構成】印刷面３の単位画素領域１４からの反射光を
検出する多数の受光素子２２と、各単位画素領域１４か
らの反射光を各受光素子２２にそれぞれ伝送するための
多数本の光ファイバ１５からなる光伝送部材と、印刷面
画像を光伝送部材の一端面６に結像するための屈折率分
布型レンズアレイ５を設けた。光伝送部材は多数本の光
ファイバ１５で構成される複数段の光ファイバ列により
構成し、赤色光，緑色光，青色光用および比視感度光用
の４段構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば輪転式オフセ
ット印刷機等の各種印刷機に利用されるもので、より詳
しくは印刷物の反射濃度を検出する反射濃度検出装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の印刷物上の全面の色分解された反
射濃度を検出する装置としては、たとえば特開昭６３−
１０４８７２号に記載されるようなものがある。

【０００３】すなわち、図７に示すように、検出センサ
１００は印刷面１０１上の反射濃度を検出するためのも
のであって、印刷面１０１の移動方向と直交する方向に
伸びている。印刷面１０１を移動方向に合わせて検出セ
ンサ１００を順次走査すれば、印刷面１０１の反射濃度
をライン状に全面検出することができる。

【０００４】このような検出センサ１００は、図７に示
すように、フォトダイオードなどの受光素子１１８を印
刷面上の測定ポイントに対応させて、１測定ポイント
（単位画素領域）毎に複数の受光素子１１８（色分解し
て検出するため）を配置する構成となっている。受光素
子１１８の寸法以下の単位画素領域を検出するために、
光ファイバ１２３を用いて単位画素領域からの反射光を
受光素子１１８まで導くことで対応している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
技術の場合には、ロッド状受光レンズ１１３に受光用光
ファイバ１２３を接触配置し、受光素子１１８に受光用
光ファイバ１２３の出力端を接続している。

【０００６】受光素子１１８には、赤色光，緑色光，青
色光をそれぞれ検出できる３色で１パッケージとってい
るアモルファスセンサの利用が開示されている。

【０００７】また、受光用光ファイバ１２３は赤色光
用，緑色光用，青色光用にそれぞれロッド状受光レンズ
１１３上に接触配置し、アモルファスセンサの対応する
色検出部へ受光用光ファイバ１２３の出力端を接続して
いる。

【０００８】このような構成の場合、ロッド状受光レン
ズ１１３中の内部拡散により、受光用光ファイバ１２３
への光の回り込みが発生しやすく、正しく単位画素領域
の反射光を受光素子１１８へ導きにくく、また受光素子
１１８を密に配列した場合、光もれにより、他の受光素
子１１８へ光が入り込み、正しく単位画素領域の反射光
を検出できない。

【０００９】また、１本のロッド状受光レンズ１１３上
に赤色光用，緑色光用，青色光用を、混在させているの
で、検出装置の製作上多大の手数が必要であった。

【００１０】また、開示例では、赤色光，緑色光，青色
光の３色にのみ分解するものであるが、印刷物のカラー
反射濃度の検出情報から印刷機のインキ供給量の制御信
号を得るには、比視感度光の情報も含まれていることが
望ましい。

【００１１】赤色光，緑色光，青色光の成分光両は白紙
面を検出している場合でも、各々同一ではなく、これに
対する対策は開示されていない。

【００１２】本発明は上記した従来技術の課題を解決す
るためになされたもので、その目的とするところは、単
位画素領域の反射光を正しく受光素子に導くことによっ
て、確実な色分解された反射濃度検出を可能とする。

【００１３】また色分解を赤色光，緑色光，青色に比視
感度光を加えることによって、印刷機のインキ供給量の
制御信号を得るに十分な情報量とする。

【００１４】また各受光素子の同一基準状態（一般的に
は白紙面がこれに相当する）での出力を合わせる手段を
提供する。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明にあっては、印刷面を印刷面の流れ方向に対
して直交する方向に沿って多数の単位画素領域に区分し
て各単位画素領域からの反射光を検出する多数の受光素
子と、各単位画素領域からの反射光を各受光素子にそれ
ぞれ伝送するための多数本の光ファイバからなる光伝送
部材と、を備えた印刷物の反射濃度検出装置において、
印刷面画像を前記光伝送部材の一端面に結像するための
屈折率分布型レンズアレイを設けたことを特徴とする。

【００１６】光伝送部材は多数本の光ファイバよりなる
複数段の光ファイバ列より構成され、光伝送部材の一端
面は各光ファイバ列複数段まとめて屈折率分布型レンズ
アレイによる結像の受光面とし、他端面は反射光を色分
解するためのフィルタを通して所定の受光素子へ接続さ
れていることを特徴とする。

【００１７】光ファイバ列を赤色光，緑色光，青色光用
および比視感度光用の４段構成としたことを特徴とす
る。

【００１８】光伝送部材は、多数本の光ファイバ群の一
端を一列に密に並べたものを一段として、これを４段積
み重ねた構成であることを特徴とする。

【００１９】各段の光ファイバ列を積み重ねる時に光フ
ァイバの素線の半径分ずらして積み重ねる俵積み構成と
したことを特徴とする。

【００２０】多数本の光ファイバ群の他端は、多数の受
光素子と同数のファイバ束となるように一段毎に端から
所定本数ずつにまとめてリング状部材に挿入固定し、こ
れらの光ファイバ束の端面を受光素子へ光を導出する導
出面とすることを特徴とする。

【００２１】受光素子の出力を対数変換する対数変換部
を設けたことを特徴とする。

【００２２】また、対数変換部の出力を加減算する加減
算部を備えていることを特徴とする。

【００２３】

【作用】上記構成の印刷物の反射濃度検出装置にあって
は、印刷面の画像は、屈折率分布型レンズアレイを介し
て、多数本の光ファイバで形成した受光面に結像され
る。

【００２４】受光面は光ファイバを４段俵積みされてい
るので、これを各段毎に比視感度用，赤色光用，緑色光
用，青色用の画像として用いる。

【００２５】光ファイバ他端の分離されリング状部材に
挿入された面は、格段毎の必要な光成分を取り出すため
のフィルタを介して受光面に対向する。

【００２６】これにより、受光面で各単位画素領域に合
わせて正しく結像，受光された印刷面反射光は、希望す
る色光成分をフィルタで抽出後，受光素子，受光面に正
しく導くことができる。

【００２７】受光素子の出力を対数変換する対数変換部
を有し，白紙面測定時の各受光素子の対数変換出力と基
準値との差を各受光素子毎に求め、この差分だけ各受光
素子の対数変換出力から加減算を行うことで、白紙面測
定時の各受光素子の出力を同一レベルに合わせる。これ
によって反射濃度値の取り扱いを容易とする。

【００２８】

【実施例】以下に、本発明を図示の実施例に基づいて説
明する。

【００２９】反射濃度検出装置の概念構成を示す図１乃
至図６において、印刷物としてのウエブ１は複数の搬送
ローラ２によって搬送される。この搬送路途中に、ウエ
ブ１の印刷面３の反射濃度を検出するセンサ部４が設け
られている。

【００３０】センサ部４は、印刷面３の流れ方向に対し
て直交する方向に伸びるライン状の部材で、印刷面３を
所定幅の複数のライン状の検出領域毎に走査し、順次反
射濃度を検出する。

【００３１】センサ部４には、印刷面の流れ方向に対し
て直交する方向に伸びる屈折率分布型レンズアレイ５が
配置されている。屈折率分布型レンズアレイ５は正立等
倍実像を得られるライン状のレンズである。印刷面３の
画像は、屈折率分布型レンズアレイ５によって正立等倍
実像として、多数の光ファイバ群によって構成された光
伝送部材の受光面６上に結像される。

【００３２】受光面６は、図３に示すように、多数の光
ファイバ１５を密に並べた４段の第１，第２，第３，第
４光ファイバ列７，８，９，１０で構成されている。こ
れらの第１〜第４光ファイバ列７〜１０の受光面６側
は、ファイバ保持部材１１に設けられたファイバ溝１２
中に、一段目の第１光ファイバ列７を密着して並べ、接
着剤（例えばエポキシ系）でファイバ保持部材１１に接
着されている。この１段目の第１光ファイバ列７の上に
２段目の第２光ファイバ列８を光ファイバの半径寸法だ
けずらして密着して並べ、接着剤で１段目の第１光ファ
イバ列７に接着されている。同様にして３段目の第３光
ファイバ列９は２段目の第２光ファイバ列８の上に、４
段目の第４光ファイバ列１０は３段目の第３光ファイバ
列９の上に接着されている。さらに、４段目の第４光フ
ァイバ列１０はファイバ保持部材１３とも接着され、４
段の第４光ファイバ列７，８，９，１０が順次積まれて
（いわゆる俵積み）、屈折率分布型レンズアレイ５によ
る正立等倍実像を結像される受光面６を形成する。な
お、接着時、多数の光ファイバ１５が不揃いになった場
合には、先端面をファイバ保持部材１１，１３と共に研
磨加工することで、確実な受光面６とすることができ
る。

【００３３】多数の光ファイバ１５の素線径は、単位画
素領域１４によって適宜定めればよいが、本実施例では
φ１mmのものを用いている。

【００３４】単位画素領域１４は印刷面３のライン状検
査領域Ｌを多数の検査区域に分割したひとつの区域であ
る。

【００３５】単位画素領域１４ａ，１４ｂ，…の幅を本
実施例のように５mmとするならば、光ファイバ１５の５
本が単位画素領域に対応することになる。

【００３６】各段の第１，第２，第３，第４光ファイバ
列７，８，９，１０の受光面６の反対側は、図２に示す
ように、各段毎に本実施例では５本毎にまとめてリング
状部材１６の穴に挿入され、接着剤にてリング状部材１
６と接着固定される。このようにして、単位画素領域に
応じた受光面６を４分割した第１，第２，第３，第４導
出面１７，１８，１９，２０を形成する。なお、接着時
光ファイバの第１，第２，第３，第４導出面１７，１
８，１９，２０が不揃いになった場合には、第１，第
２，第３，第４導出面１７，１８，１９，２０をリング
状部材１６とともに研磨加工することで、確実な導出面
とすることができる。

【００３７】光ファイバ１５を接着したリング状部材１
６，保持部材２１に設けたリング状部材保持孔に第１，
第２，第３，第４導出面１７，１８，１９，２０が突出
するように挿入し、接着剤もしくはねじ等で保持部材２
１に固定される。

【００３８】多数の受光素子２２と受光素子２２へ反射
光中の選択した光のみを通過させるフィルタを第１導出
面１７には第１フィルタ２３，第２導出面１８には第２
フィルタ２４，第３導出面１９には第３フィルタ２５，
第４導出面２０には第４フィルタ２６を受光素子２２の
受光面２７前に配置して保持すると共に、保持部材２１
から突出しているリング状部材１６を受光素子２２の受
光面２７へ第１〜第４フィルタ２３〜２６を介して導く
ようにした導入孔２８を有する受光素子保持部材２９を
保持部材２１に固定することで、第１〜第４導出面１７
〜２０と受光面２７とが対向する。

【００３９】このようにして単位画素領域１４に応じた
印刷面３の反射光は、他の領域からの迷光や、他受光素
子からの光の洩れを受けることなく、さらに、反射光中
必要な成分の光のみを選択して（色分解）それぞれ対応
する受光素子２２へ正しく導くことができる。

【００４０】第１〜第４フィルタ２３，２４，２５，２
６としては、比視感度用フィルタ２３は、通常使用する
受光素子２２の分光感度特性が比視感度に近いものを選
択すれば必要ない。

【００４１】第２フィルタは赤色光を通すフィルタであ
り、第３フィルタ２５は緑色光を通すフィルタであり、
第４フィルタ２６は青色光を通すフィルタであり、これ
らは、例えばコダック社のラッテンフィルタNo. ２５，
No. ５８，No. ４７Ｂを用いればよい。

【００４２】第１〜第４フィルタ２３〜２６は受光素子
２２の外形に合わせてポンチ等で打ち抜き、受光素子２
２の受光面２７前へ接着して使用すればよい。

【００４３】このような構成とすることで、一端に受光
面，他端に導出面を有する光ファイバを一体として製作
できるので、センサ部４への組み付け、センサ部４から
の取りはずしも容易となる。

【００４４】また、受光素子２２を持つ受光素子保持部
材２９は保持部材２１へねじ等で固定することにより、
受光素子２２の保守も容易となる。

【００４５】受光素子２２としては、例えば分光感度特
性が比視感度に近いＧａ，Ａｓ，Ｐ（ガリウム・ヒ素・
リン）フォトダイオードがある。

【００４６】受光素子２２はすべて同一で、受光面２７
の前に第１〜第４フィルタ２３〜２６によって、反射光
中より希望する成分を抽出できる構造であるので、製作
上有利である。

【００４７】濃度検出においては、次式で示されるよう
に、反射光量を基準反射光量と現反射光量の比の対数を
とった反射濃度という値で扱うことが多い。

【００４８】反射濃度＝Ｌｏｇ（基準反射光量／現反射光量）このために、受光素子２２より得られる受光量に応じた
光電流を対数変換回路によって反射濃度に応じて電圧値
として得る。対数変換回路としては、例えばラジオ技術
社発行の「リニヤＩＣ実用回路マニュアル」Ｐ．１５３
〜Ｐ．１５７の回路が知られている。

【００４９】対数変換回路は、基準電流源の電流値と、
フォトダイオードから得られる光電流との比の対数をと
って反射濃度電圧として出力する。

【００５０】反射濃度電圧＝ＡＬｏｇ（基準電流／光電流）Ａは増幅率であり、例えば（基準電流／光電流）＝１０
の時に、１Ｖが出力されるようにするためのものであ
る。

【００５１】本実施例の場合、単位画素領域１４の幅を
５mmとして、対象とする印刷面３の幅が１０００mmであ
れば、光ファイバ１５の１段毎の導出面１７〜２０の数
は１０００／５＝２００、つまり１段あたり受光素子２
２が２００個、４段で２００×４＝８００個にもなる。

【００５２】このため、各受光素子２２ごとに基準電流
を定めることは困難であり、全受光素子２２に対して同
一基準電流値とするのが妥当である。

【００５３】この場合、基準電流値としては、印刷面３
より得られる最大の光電流（最も明るい白紙面より得ら
れる）より高めの値を設定することとなる。

【００５４】このようにすると、第１〜第４フィルタに
よる色分解の結果得られる光電流は、印刷面３が白紙面
であっても同じになるわけではないからである。

【００５５】また、同一のフィルタをかけてある受光素
子２２であっても、光源３０の場所による光量ムラや、
光源と受光系の位置ずれ、光ファイバの曲がり具合によ
る光量伝達ロス等によって得られる光電流には差がでて
くる。

【００５６】これらの差は、実施例では反射濃度で３程
度つまり光量比で１０００：１程度の差がある場合があ
った。

【００５７】反射濃度測定では、反射濃度を０．０１単
位に得ることが望ましく、各受光素子２２の同一状態
（たとえば白紙面検出時）での出力に上述のように反射
濃度で３程度の差があると、これに実施あの印刷面３で
の印刷濃度（たとえば墨インキでの印刷面では反射濃度
２程度ある）を加えると、検出範囲は反射濃度で５程度
となる。このことは、反射濃度を０．０１単位にとらえ
ると、（５／０．０１＝５００レベルの信号として扱う
ことがある。

【００５８】反射濃度検出器の出力を、ディジタル値と
して扱う応用例では、使用するＡＤ変換素子としては、
１０ビット程度を使う必要がある。

【００５９】本実施例のように、印刷面全面検出の場合
には、高速性が要求されるので、受光素子２２毎に必要
となるので検出器として高価となる。このため、安価な
ＡＤ変換素子である８ビットＡＤ変換素子を用いること
が好ましい。このためには、反射濃度を２．５５以内に
おさめることが必要である。

【００６０】図６において、フォトダイオード３１より
得られる光電流Ｉ_inと、基準電流源３２からの基準電流
Ｉ_b とがログ変換部３３に与えられ光電流Ｉ_inと基準電
流Ｉ_b との比をとり対数に変換して出力Ｖ_inを得る。最
初、電源投入時に処理装置３４からはＤＡ変換部３５に
対してＶ_off ＝０Ｖなる出力がでるように制御信号Ｓ₁
が与えられている。

【００６１】この状態で、加減算部３６へログ変換部３
３からの出力Ｖ_inとＤＡ変換部３５からの出力Ｖ_off ＝
０が与えられると、加減算部３６ではＶ_OUT ＝Ｖ_in−Ｖ
_off＝Ｖ_in−０＝Ｖ_inの演算を行い、Ｖ_OUT を出力す
る。この出力Ｖ_OUT はＡＤ変換部３７に与えられ、ディ
ジタル値として処理装置に取り込まれる。このＡＤ変換
部３７は８ビットＡＤ変換素子で構成されている。取り
込まれた値Ｖ_OUT が処理装置３４に持つ基準値Ｖ_STとす
るための差電圧を補正するための信号Ｓ₁ が、ＤＡ変換
部３５に対して与えられ、これによってＤＡ変換部３５
よりＶ_off が発生し、これが加減算部３６に与えられロ
グ変換部３３の出力Ｖ_inとの間で、次式Ｖ_OUT ＝Ｖ_in−Ｖ_off により、基準値Ｖ_STとすることが
できる。

【００６２】反射濃度検出をする際に、印刷面３が白紙
の状態で、全フォトダイオード３１の光電流Ｉ_inによる
ログ変換部３３，加減算部３６の出力Ｖ_OUT を基準Ｖ_ST
に合うようにＶ_off を与えてＶ_inをシフトするようにす
れば、すべてのフォトダイオード３１から得られる出力
Ｖ_OUT を一様にすることができる。

【００６３】この基準Ｖ_STを印刷濃度を考慮した例えば
印刷濃度が最大２であるとすれば、基準Ｖ_STを０．３に
設定しておけば、０．３＋２＝２．３となり、８ビット
ＡＤ変換の扱える２．５５以内ですべて扱えるようにな
る。

【００６４】

【発明の効果】本発明は以上の構成および作用を有する
もので、結像レンズとして屈折率分布型レンズアレイを
用いたので、従来のように受光面への他の単位画素領域
からの迷光の入り込みがなく、また導出面から他受光素
子への光の洩れによる入り込みもないので、単位画素領
域からの反射光を正しく色分解して検出できる。

【００６５】また、光ファイバ部を一体として製作でき
るので、検出装置の製作が容易となる。

【００６６】さらに、光ファイバ部と受光素子部を分離
できるので、受光素子の保守が容易となる。

【００６７】また、各受光素子の出力を対数変換して加
減算することによって、白紙面出力を同一レベルに合わ
せることができるので、信号処理装置が安価となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は反射濃度検出部の断面図である。

【図２】図２は反射濃度検出部の上面図である。

【図３】図３は光ファイバ受光部の正面図である。

【図４】図４は光ファイバ導出面の断面図である。

【図５】図５は屈折率分布型レンズの部分斜視図であ
る。

【図６】図６は信号処理回路のブロック図である。

【図７】図７は従来の反射濃度検出装置の概略構成図で
ある。

【図８】図８は従来の検出部の構成図である。

【符号の説明】

１ウエブ２搬送ローラ３印刷面４センサ部５屈折率分布型レンズアレイ６受光面７，８，９，１０第１，第２，第３，第４光ファイバ
列１１ファイバ保持部材１２ファイバ蓋１３ファイバ保持部材１５光ファイバ１６リング状部材１７，１８，１９，２０第１，第２，第３，第４導出
面２１保持部材２２受光素子２３，２４，２５，２６第１，第２，第３，第４フィ
ルタ２７受光面２８導入光２９受光素子保持部材３０光源３１フォトダイオード３２基準電流源３３ログ変換部３４処理装置３５ＤＡ変換部３６加減算部３７ＡＤ変換部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】印刷面を印刷面の流れ方向に対して直交
する方向に沿って多数の単位画素領域に区分して各単位
画素領域からの反射光を検出する多数の受光素子と、各
単位画素領域からの反射光を各受光素子にそれぞれ伝送
するための多数本の光ファイバからなる光伝送部材と、
を備えた印刷物の反射濃度検出装置において、印刷面画像を前記光伝送部材の一端面に結像するための
屈折率分布型レンズアレイを設けたことを特徴とする印
刷物の反射濃度検出装置。
【請求項２】光伝送部材は多数本の光ファイバで構成
される複数段の光ファイバ列により構成され、光伝送部
材の一端面は各光ファイバ列複数段まとめて屈折率分布
型レンズアレイによる結像の受光面とし、他端面は反射
光を色分解するためのフィルタを通して所定の受光素子
へ接続されている請求項１に記載の印刷物の反射濃度検
出装置。
【請求項３】光ファイバ列を赤色光，緑色光，青色光
用および比視感度光用の４段構成とした請求項２に記載
の印刷物の反射濃度検出装置。
【請求項４】光伝送部材は、多数本の光ファイバ群の
一端を一列に密に並べたものを一段として、これを４段
積み重ねた構成である請求項２または３に記載の印刷物
の反射濃度検出装置。
【請求項５】各段の光ファイバ列を積み重ねる時に光
ファイバの素線の半径分ずらして積み重ねる俵積み構成
とした請求項４に記載の印刷物の反射濃度検出装置。
【請求項６】多数本の光ファイバ群の他端は、多数の
受光素子と同数のファイバ束となるように一段毎に端か
ら所定本数ずつにまとめてリング状部材に挿入固定し、
これらの光ファイバ束の端面を受光素子へ光を導出する
導出面とする請求項２，３，４または５に記載の印刷物
の反射濃度検出装置。
【請求項７】受光素子の出力を対数変換する対数変換
部を設けた請求項２，３，４，５または６に記載の印刷
物の反射濃度検出装置。
【請求項８】対数変換部の出力を加減算する加減算部
を備えている請求項７に記載の印刷物の反射濃度検出装
置。