(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷機に備えられるインキ膜厚・含水率計測装置であって、
テラヘルツ電磁波を発生させ、インキに照射するテラヘルツ電磁波発生器と、
前記インキを通って反射したテラヘルツ電磁波を検出するテラヘルツ電磁波検出器と、
前記テラヘルツ電磁波発生器によって前記インキに照射するテラヘルツ電磁波の強度と、前記テラヘルツ電磁波検出器で検出したテラヘルツ電磁波の強度とから求められるテラヘルツ電磁波の透過率に基づいて、前記インキの膜厚と含水率とを求める演算処理部とを備え、
前記テラヘルツ電磁波が、０．１〜１．５ＴＨｚの周波数領域の電磁波であり、
前記演算処理部が、前記テラヘルツ電磁波の透過率の平均値に基づいて前記インキの含水率を求めるとともに、前記テラヘルツ電磁波の透過率の変化を示す透過率変化特性の傾きに基づいて前記インキの膜厚を求めることを特徴とする、インキ膜厚・含水率計測装置。
【請求項２】
前記インキが、墨インキであることを特徴とする、請求項１記載のインキ膜厚・含水率計測装置。
【請求項３】
前記テラヘルツ電磁波発生器と前記テラヘルツ電磁波検出器とを備えるセンサヘッドが、前記印刷機の金属ローラに対向するように配設されることを特徴とする、請求項１又は２記載のインキ膜厚・含水率計測装置。
【請求項４】
前記テラヘルツ電磁波発生器が、フェムト秒パルスレーザ装置を備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のインキ膜厚・含水率計測装置。
【請求項５】
前記テラヘルツ電磁波発生器が、半導体結晶を備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のインキ膜厚・含水率計測装置。
【請求項６】
前記テラヘルツ電磁波発生器が、磁場発生装置を備えることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のインキ膜厚・含水率計測装置。
【請求項７】
前記テラヘルツ電磁波の周波数領域が、０．５ＴＨｚ〜１ＴＨｚの周波数領域であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のインキ膜厚・含水率計測装置。
【請求項８】
印刷機に備えられるインキ含水率計測装置であって、
０．１〜１．５ＴＨｚの周波数領域のテラヘルツ電磁波を発生させ、インキに照射するテラヘルツ電磁波発生器と、
前記インキを通って反射したテラヘルツ電磁波を検出するテラヘルツ電磁波検出器と、
前記テラヘルツ電磁波発生器によって前記インキに照射するテラヘルツ電磁波の強度と、前記テラヘルツ電磁波検出器で検出したテラヘルツ電磁波の強度とから求められるテラヘルツ電磁波の透過率の平均値に基づいて、前記インキの含水率を求める演算処理部とを備えることを特徴とする、インキ含水率計測装置。
【請求項９】
印刷機に備えられるインキ膜厚計測装置であって、
０．１〜１．５ＴＨｚの周波数領域のテラヘルツ電磁波を発生させ、インキに照射するテラヘルツ電磁波発生器と、
前記インキを通って反射したテラヘルツ電磁波を検出するテラヘルツ電磁波検出器と、
前記テラヘルツ電磁波発生器によって前記インキに照射するテラヘルツ電磁波の強度と、前記テラヘルツ電磁波検出器で検出したテラヘルツ電磁波の強度とから求められるテラヘルツ電磁波の透過率の変化を示す透過率変化特性の傾きに基づいて、前記インキの膜厚を求める演算処理部とを備えることを特徴とする、インキ膜厚計測装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のインキ膜厚・含水率計測装置，インキ膜厚計測装置，インキ含水率計測装置を備えることを特徴とする、印刷機。
【請求項１１】
印刷機において用いられるインキ膜厚・含水率計測方法であって、
０．１〜１．５ＴＨｚの周波数領域のテラヘルツ電磁波を照射して、前記テラヘルツ電磁波の透過率の平均値に基づいて前記インキの含水率を求めるとともに、前記テラヘルツ電磁波の透過率の変化を示す透過率変化特性の傾きに基づいて前記インキの膜厚を求めることを特徴とする、インキ膜厚・含水率計測方法。
【請求項１２】
前記インキにテラヘルツ電磁波を照射し、前記インキを通って反射したテラヘルツ電磁波の強度を検出し、
検出されたテラヘルツ電磁波に基づいてテラヘルツ電磁波の透過率を算出することを特徴とする、請求項１１記載のインキ膜厚・含水率計測方法。
【請求項１３】
前記テラヘルツ電磁波の周波数領域が、０．５ＴＨｚ〜１ＴＨｚの周波数領域であることを特徴とする、請求項１１又は１２記載のインキ膜厚・含水率計測方法。
【請求項１４】
印刷機において用いられるインキ含水率計測方法であって、
０．１〜１．５ＴＨｚの周波数領域のテラヘルツ電磁波を照射して、テラヘルツ電磁波の透過率の平均値に基づいてインキの含水率を計測することを特徴とする、インキ含水率計測方法。
【請求項１５】
印刷機において用いられるインキ膜厚計測方法であって、
０．１〜１．５ＴＨｚの周波数領域のテラヘルツ電磁波を照射して、テラヘルツ電磁波の透過率の変化を示す透過率変化特性の傾きに基づいてインキの膜厚を計測することを特徴とする、インキ膜厚計測方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば印刷機に用いられる墨インキの膜厚及び含水率を計測するのに用いて好適の、インキ膜厚・含水率計測装置及びこれを備える印刷機、並びにインキ膜厚・含水率計測方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、オフセット印刷機は、油性のインキと湿し水との反発性を利用して印刷を行なうようになっている。つまり、まず、版胴に支持される版面に湿し水を供給して、版面上の非画線部に湿し水を付着させた後、版面上に油性のインキを供給して、版面上の画線部にインキを付着させる。そして、この版面上の画線部に付着したインキをブランケット胴を介して印刷紙に転写して印刷を行なうようになっている。
【０００３】
このようなオフセット印刷機では、紅（マゼンタ），黄（イエロー），藍（シアン），墨（黒，ブラック）などの基本となる色を重ね合わせて様々な色を表現している。
このため、印刷物の高品質化を図るには、各色の濃度のバランスを保つことが重要であり、印刷中の各色の濃度を常時監視して安定化させることが必要である。
【０００４】
また、オフセット印刷では、油性のインキと水との反発性を利用して印刷を行なうため、インキと湿し水とのバランスが崩れると、いわゆる地汚れや水マーク等の印刷障害が生じることになる。例えば、湿し水が少ないとインキが非画線部に付着して、いわゆる地汚れが生じる一方、湿し水が多すぎると印刷濃度の低下をきたし、インキが画線部に十分に着かずに水マークが生じることになる。
【０００５】
このインキと湿し水とのバランスは、機械速度，温度，湿度等の周囲の環境の変化に敏感に反応するため、この点からも、印刷中の各色のインキ濃度を常時監視する必要がある。
このため、従来、オフセット印刷機では、墨インキ以外のインキについては、例えば近赤外線を照射しうる光源を用い、３種類の干渉フィルタで特定波長の近赤外線のみをインキへ照射しうるようにした赤外線計測装置を用いて、インキ中での近赤外線の吸収量によって、インキの膜厚や含水率を計測することが行なわれている。
【０００６】
例えば、特公平７−９８３９６号公報には、オフセット印刷機のインキングローラ群に含まれるローラ上の乳化インキに対して、インキで吸収される波長の近赤外線を透過させる赤外線フィルタと、湿し水で吸収される波長の近赤外線を透過させる赤外線フィルタと、インキや湿し水で吸収されない波長を有する近赤外線を透過させる赤外線フィルタとをチョッパホイールによって回転させることで、インキに最も強く吸収される近赤外線，湿し水に最も強く吸収される近赤外線，インキ及び湿し水に共に吸収されにくい参照近赤外線を順番に照射し、インキ及び湿し水の赤外線吸収特性に基づいてインキ及び湿し水の量を検知して、検知されたインキ及び湿し水の量に基づいてインキと湿し水の供給量を制御する技術が開示されている。
【０００７】
ここでは、波長域２．５μｍ〜１０μｍの範囲の赤外線吸収スペクトルは、吸収特性と分子構造との相関関係がはっきりしている点に着目し、この範囲の赤外線のうち、インキが赤外線を最も吸収する波長３．４０μｍの赤外線と、水が赤外線を最も吸収する波長２．９６μｍの赤外線とを使用して、インキの膜厚と含水率とを検知するようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば近赤外線を照射しうる赤外線計測装置を用いる場合、紅，藍，黄等の各色のインキの膜厚及び含水率を計測できるものの、近赤外線の吸収が多い墨インキなどでは、その膜厚及び含水率を正確に計測するのは難しい。
特に、紅，藍，黄等の各色のインキの膜厚及び含水率は同時に（一度に）計測できるものの、近赤外線の吸収が多い墨インキなどでは、その膜厚及び含水率を同時に（一度に）計測することができない。
【０００９】
近年、オフセット印刷機の自動制御化が進められているが、自動制御を行なうには、墨インキを含む全ての色についてインキの膜厚及び含水率を、正確に、かつ、同時に（一度に）計測できるようにすることが重要になる。一般に、墨インキの使用量は、他の色のインキと比べて多いため、墨インキの膜厚及び含水率を正確に、かつ、同時に（一度に）計測できるようにすることは、特に重要である。
【００１０】
これに関し、従来の方法よりも墨インキの膜厚を正確に計測できるようにすべく、例えばインキ面に近赤外線を照射した際、その反射光の拡がりがインキ膜厚に応じて変化することを利用することが提案されている（電学論  Ｃ，１０８巻７号，昭６３，第４９３頁〜第５００頁）が、このようなインキ膜厚検出方法を用いたとしても、墨インキの含水率は計測することはできない。このため、墨インキの膜厚及び含水率を同時（一度）に計測することもできない。
【００１１】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、墨インキの膜厚及び含水率を正確に計測できるようにした、インキ膜厚・含水率計測装置及びこれを備える印刷機、並びに、インキ膜厚・含水率計測方法を提供することを目的とする。
また、干渉フィルタを用いることなく、異なる周波数を含む電磁波を照射し、その反射電磁波を検出することで、インキの膜厚と含水率とを一度に計測（同時計測）できるようにすることも目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明のインキ膜厚・含水率計測装置は、印刷機に備えられるインキ膜厚・含水率計測装置であって、テラヘルツ電磁波を発生させ、インキに照射するテラヘルツ電磁波発生器と、インキを通って反射したテラヘルツ電磁波を検出するテラヘルツ電磁波検出器と、テラヘルツ電磁波発生器によってインキに照射するテラヘルツ電磁波の強度と、テラヘルツ電磁波検出器で検出したテラヘルツ電磁波の強度とから求められるテラヘルツ電磁波の透過率に基づいて、インキの膜厚と含水率とを（一度に）求める演算処理部とを備え、テラヘルツ電磁波が、０．１〜１．５ＴＨｚの周波数領域の電磁波であり、演算処理部が、テラヘルツ電磁波の透過率の平均値に基づいてインキの含水率を求めるとともに、テラヘルツ電磁波の透過率の変化を示す透過率変化特性の傾きに基づいてインキの膜厚を求めることを特徴としている。
【００１３】
ここでは、インキは、トナーも含むものとする。特に、インキが墨インキである場合に有用である（請求項２）。
【００１４】
さらに、テラヘルツ電磁波発生器とテラヘルツ電磁波検出器とを備えるセンサヘッドが、印刷機の金属ローラに対向するように配設されるのが好ましい（請求項３）。ここで、金属ローラとしては、インキを供給するインキング装置のローラであるのが好ましい。また、テラヘルツ電磁波発生器が、フェムト秒パルスレーザ装置を備えるのが好ましい（請求項４）。
【００１５】
さらに、テラヘルツ電磁波発生器が、半導体結晶を備えるのが好ましい（請求項５）。また、テラヘルツ電磁波発生器が、磁場発生装置を備えるのが好ましい（請求項６）。
【００１６】
また、テラヘルツ電磁波の周波数領域が、０．５ＴＨｚ〜１ＴＨｚの周波数領域であるのが好ましい（請求項７）。
請求項８記載の本発明のインキ含水率計測装置は、印刷機に備えられるインキ含水率計測装置であって、０．１〜１．５ＴＨｚの周波数領域のテラヘルツ電磁波を発生させ、インキに照射するテラヘルツ電磁波発生器と、インキを通って反射したテラヘルツ電磁波を検出するテラヘルツ電磁波検出器と、テラヘルツ電磁波発生器によってインキに照射するテラヘルツ電磁波の強度と、テラヘルツ電磁波検出器で検出したテラヘルツ電磁波の強度とから求められるテラヘルツ電磁波の透過率の平均値に基づいて、インキの含水率を求める演算処理部とを備えることを特徴としている。
請求項９記載の本発明のインキ膜厚計測装置は、印刷機に備えられるインキ膜厚計測装置であって、０．１〜１．５ＴＨｚの周波数領域のテラヘルツ電磁波を発生させ、インキに照射するテラヘルツ電磁波発生器と、インキを通って反射したテラヘルツ電磁波を検出するテラヘルツ電磁波検出器と、テラヘルツ電磁波発生器によってインキに照射するテラヘルツ電磁波の強度と、テラヘルツ電磁波検出器で検出したテラヘルツ電磁波の強度とから求められるテラヘルツ電磁波の透過率の変化を示す透過率変化特性の傾きに基づいて、インキの膜厚を求める演算処理部とを備えることを特徴としている。
【００１７】
また、請求項１０記載の本発明の印刷機は、請求項１〜９のいずれか１項に記載のインキ膜厚・含水率計測装置，インキ膜厚計測装置，インキ含水率計測装置を備えることを特徴としている。
【００１８】
請求項１１記載の本発明のインキ膜厚・含水率計測方法は、印刷機において用いられるインキ膜厚・含水率計測方法であって、０．１〜１．５ＴＨｚの周波数領域のテラヘルツ電磁波を照射して、テラヘルツ電磁波の透過率の平均値に基づいてインキの含水率を求めるとともに、テラヘルツ電磁波の透過率の変化を示す透過率変化特性の傾きに基づいて前記インキの膜厚を求めることを特徴としている。
【００２０】
また、インキにテラヘルツ電磁波を照射し、インキを通って反射したテラヘルツ電磁波の強度を検出し、検出されたテラヘルツ電磁波に基づいてテラヘルツ電磁波の透過率を算出するのが好ましい（請求項１２）。
【００２１】
また、テラヘルツ電磁波の周波数領域が、０．５ＴＨｚ〜１ＴＨｚの周波数領域であるのが好ましい（請求項１３）。
【００２２】
請求項１４記載の本発明のインキ含水率計測方法は、印刷機において用いられるインキ含水率計測方法であって、０．１〜１．５ＴＨｚの周波数領域のテラヘルツ電磁波を照射して、テラヘルツ電磁波の透過率の平均値に基づいてインキの含水率を計測することを特徴としている。
請求項１５記載のインキ膜厚計測方法は、印刷機において用いられるインキ膜厚計測方法であって、０．１〜１．５ＴＨｚの周波数領域のテラヘルツ電磁波を照射して、テラヘルツ電磁波の透過率の変化を示す透過率変化特性の傾きに基づいてインキの膜厚を計測することを特徴としている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態にかかるインキ膜厚・含水率計測装置及びインキ膜厚・含水率計測方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。
ここでは、本実施形態にかかるインキ膜厚・含水率計測装置及びインキ膜厚・含水率計測方法を枚葉式のオフセット印刷機に適用する場合について説明する。
【００２４】
まず、オフセット印刷機について、図７を参照しながら説明する。
オフセット印刷機は、図７に示すように、圧胴３０と、版胴３１と、圧胴３０と版胴３１との間に介装されるブランケット胴３２と、版胴３１に支持された版面上にインキを供給するインキング装置３３と、版胴３１に支持された版面上に湿し水を供給する湿し水供給装置３４とを備えて構成される。なお、図７中、符号４５は、中間胴を示している。
【００２５】
そして、版胴３１に支持された版面上にインキ及び湿し水が供給され、版面上のインキを、ブランケット胴３２を介して、ブランケット胴３２と圧胴３０との間に導入される印刷紙Ｓ上に転写することで印刷を行なうようになっている。
ここで、インキング装置３３は、複数（ここでは４つ）のインキ着けローラ３５Ａ〜３５Ｄと、揺動ローラ３６Ａ，３６Ｂを含むインキングローラ群３７と、インキ呼出しローラ３８と、インキ元ローラ３９と、インキつぼ４０とを備えて構成される。
【００２６】
また、湿し水供給装置３４は、湿し水槽４１と、水元ローラ４２と、ローラ４３と、水着ローラ４４とを備えて構成される。なお、水元ローラ４２，ローラ４３及び水着ローラ４４を、水元ローラ群ともいう。
ところで、本実施形態では、後述するように、墨インキ（黒インキ）の膜厚及び含水率（水分含有率）を計測するインキ膜厚・含水率計測装置（インキ含水率計，インキ膜厚計）は、テラヘルツ電磁波を用いてインキ（インキと湿し水とが混合した混合層；乳化インキ）の膜厚及び含水率を計測するものとして構成されている。
【００２７】
このため、図７に示すように、墨インキの膜厚及び含水率を計測するインキ膜厚・含水率計測装置１は、テラヘルツ電磁波を反射する材料で構成されたローラ上のインキの膜厚及び含水率を計測しうる位置に配設する必要がある。
本オフセット印刷機では、インキング装置３３のインキ元ローラ３９，インキングローラ群３７に含まれるローラ３７ａ，揺動ローラ３６Ａ，３６Ｂは金属製のローラ（金属ローラ）であり、これらの金属ローラはテラヘルツ電磁波を反射する。
【００２８】
そこで、本実施形態では、これらの金属ローラのうち、揺動ローラ３６Ｂの近傍位置に、揺動ローラ（計測ローラ）３６Ｂに対向するように、インキ膜厚・含水率計測装置１を配設する。つまり、インキ膜厚・含水率計測装置１のセンサヘッドが、金属ローラとしての揺動ローラ３６Ｂの金属光沢面に対向するように配設する。
【００２９】
このように、インキ膜厚・含水率計測装置１をインキング装置３３のローラに対向するように設けているのは、以下の理由▲１▼，▲２▼による。
▲１▼版胴３１に支持された版面上の乳化インキを計測する場合には、特に湿し水量が環境（湿度・温度）により変化して制御目標が一定しないし、また、版種によっても制御目標が変わってしまうのに対し、インキング装置３３のローラ上の乳化インキを計測すれば、環境変化に強く、制御目標が一定になるからである。また、版替えの際に計測装置を変える必要もなくなるからである。
【００３０】
▲２▼また、インキング装置３３のローラの中で揺動ローラ３６Ｂに対向するように設けているのは、所謂地汚れや水マークという印刷障害を防止するためには、できるだけ版胴３１に近いロール上のインキの膜厚及び含水率を計測するのが望ましいからである。
なお、ここでは、インキ膜厚・含水率計測装置１は、揺動ローラ３６Ｂに対向するように設けているが、これに限られるものではなく、揺動ローラ３６Ａに対向するように設けても良いし、この他、インキ元ローラ３９やインキングローラ群３７に含まれるローラ３７ａに対向するように設けても良い。このように、インキ膜厚・含水率計測装置は、インキ供給装置の高濃度のインキを供給する部分に設けることもできる。
【００３１】
また、ここでは、金属ローラである揺動ローラ３６Ｂに対向するようにインキ膜厚・含水率計測装置１を設けているが、これに限られるものではなく、テラヘルツ電磁波を吸収せずに反射する材料で構成されたローラ（インキングローラ）に対向するように設ければよい。
例えば、金属ローラとしての版胴３１やブランケット胴３２に対向するようにインキ膜厚・含水率計測装置１を設けても良い。このように、金属ローラの外周面にゴム等を巻き付けられているブランケット胴３２のようなものに対向するようにインキ膜厚・含水率計測装置１を設けることもできる。この場合も、インキ膜厚・含水率計測装置１のセンサヘッドは、金属光沢面に対向させて配設していることになる。
【００３２】
さらに、インキングローラ群３７の中に、別途、サンプリングローラ（図示せず）を設け、このサンプリングローラ上のインキの膜厚及び含水率を計測するようにしても良い。
なお、ここでは、墨インキ（ブラックインキ）の膜厚及び含水率を計測するインキ膜厚・含水率計測装置１の配設位置について説明しているが、墨インキ以外の他の色、例えば藍インキ（シアンインキ），紅インキ（マゼンタインキ）及び黄インキ（イエローインキ）のそれぞれの膜厚及び含水率を計測する各色毎に設けられるインキ膜厚・含水率計測装置の配設位置も同様である。
【００３３】
但し、墨インキ以外の他の色毎に設けられるインキ膜厚・含水率計測装置は、従来と同様に、近赤外線を用いるものとしても良く、この場合には、使用する近赤外線を吸収せずに反射する材料で構成されたローラに対向するように設ければよい。
次に、本実施形態において特徴となる墨インキの膜厚及び含水率を計測するインキ膜厚・含水率計測装置１について、図１〜図６を参照しながら説明する。
【００３４】
本実施形態にかかるインキ膜厚・含水率計測装置１は、テラヘルツ電磁波を用いてインキの膜厚及び含水率を計測するものである。これによれば、紅，黄，藍の各色のインキのほかに、墨インキの膜厚及び含水率も正確に、かつ、一度に（同時に）計測できることになる。
このように、インキの膜厚及び含水率の計測にテラヘルツ電磁波を用いたのは、以下の理由による。
【００３５】
つまり、従来、近赤外線を用いたのでは墨インキの膜厚及び含水率を計測することができなかったため、電波と光との間の波長領域（周波数領域）であり、未発見，未解明のさまざまな現象が多く潜んでいると考えられているテラヘルツ電磁波を用いることを考えつき、実験を行なったところ、テラヘルツ電磁波を用いると、墨インキであっても計測不能になるほど吸収されることはなく、その膜厚及び含水率を正確に、かつ、一度に（同時に）計測できることが確認されたためである。
【００３６】
このように、テラヘルツ電磁波を用いると墨インキの膜厚及び含水率を正確に、かつ、一度に（同時に）計測できるのは、以下の理由によると考えられる。
つまり、通常、インキは可視光を照射した場合に特定の波長（周波数）の光を吸収するように作られており、これにより、黒，藍，紅，黄等の各色として人間が認識しうるようになっている。
【００３７】
しかしながら、このようにして各色となるように作られたインキは、実際には、特定の波長（周波数）の光のみを吸収するわけではなく、可視光の波長領域（周波数領域）以外の紫外線や赤外線の波長領域（周波数領域）の電磁波まで吸収してしまう。
特に、墨インキの場合には可視光の波長領域（周波数領域）に隣接する波長領域の近赤外線を照射した場合には、これを計測不能になるほど多く吸収してしまう。
【００３８】
このため、従来のように近赤外線を用いたのでは墨インキの膜厚及び含水率を正確に、かつ一度に（同時に）計測することができなかったが、近赤外線よりも可視光の波長領域（周波数領域）から離れた波長領域（周波数領域）のテラヘルツ電磁波であれば、墨インキの場合であっても、計測不能になるほどには多く吸収されなくなると考えられる。
【００３９】
ここで、テラヘルツ電磁波とは、１ＴＨｚ付近の周波数領域の電磁波（波長３００μｍ，エネルギ４．１ｍｅＶ＝３３ｃｍ−１）をいう。
ここでは、テラヘルツ電磁波は、少なくとも０．５〜１ＴＨｚ（波長３００〜６００μｍ）の周波数領域の電磁波を含むものとする。
但し、テラヘルツ電磁波は、少なくとも０．５〜１ＴＨｚの周波数領域の電磁波を含んでいれば良く、０．１ＴＨｚ（波長３０００μｍ）以上の周波数領域の電磁波であると定義することもできるし、また、０．１〜１００ＴＨｚ（波長３〜３０００μｍ）、０．１〜８０ＴＨｚ（波長３．７５〜３０００μｍ）、０．１〜３０ＴＨｚ（波長１０〜３０００μｍ）、０．１〜１０ＴＨｚ（波長３０〜３０００μｍ）、０．１〜２ＴＨｚ（波長１５０〜３０００μｍ）、０．５〜１．５ＴＨｚ（波長２００〜６００μｍ）、０．１〜１ＴＨｚ（波長３００〜３０００μｍ）の周波数領域の電磁波のうちのいずれかの周波数領域の電磁波であると定義することもできる。なお、テラヘルツ電磁波の周波数領域の境界は厳密なものではない。
【００４０】
ここで、テラヘルツ電磁波の下限を０．１ＴＨｚとしているのは、これ以下であると、インキによるテラヘルツ電磁波の吸収が極微小となってしまい、インキの膜厚及び含水率を正確に、かつ、一度に（同時に）計測できなくなるからである。一方、テラヘルツ電磁波の上限は、インキによるテラヘルツ電磁波の吸収が多くなり過ぎると、インキの膜厚及び含水率を正確に、かつ、一度に（同時に）計測できなくなるからである。
【００４１】
具体的には、本インキ膜厚・含水率計測装置１は、図１に示すように、テラヘルツ電磁波発生器２，テラヘルツ電磁波検出器３を備えるセンサヘッド４と、出力制御部５，演算処理部６を備えるセンサコントローラ７とを備えて構成される。
ここで、テラヘルツ電磁波発生器２は、図２に示すように、フェムト秒パルスレーザ装置（超短パルスレーザ装置）１２と、所定の磁場（例えば２テスラ程度）を発生させる磁場発生器１３と、例えばＩｎＡｓ（ＩｎＡｓ基板）やＧａＡｓ（ＧａＡｓ基板）等の半導体結晶（化合物半導体）１４と、ミラー１５，１６とを備えて構成される。なお、半導体結晶１４としては、高強度のテラヘルツ電磁波を発生させるにはＩｎＡｓが好ましい。
【００４２】
そして、磁場発生器１３によって発生させた所定の磁場（ここでは１．７テスラ）の磁場中に置かれた半導体結晶１４に、フェムト秒パルスレーザ装置１２からのフェムト秒レーザを照射することで、フェムト秒レーザによって半導体結晶１４を励起し、テラヘルツ電磁波を発生させる。このようにして発生させたテラヘルツ電磁波（発射電磁波）をミラー（軸外し放物面鏡）１５で平行光化し、ミラー１６で集光させて、揺動ローラ３６Ｂ上の乳化インキ８に照射するようになっている。
【００４３】
このテラヘルツ電磁波発生器２では、約０．１〜約３ＴＨｚのテラヘルツ電磁波を発生させることができるが、このうち、インキの膜厚及び含水率を計測するのに有効に用いることができるのは、約０．１〜約２ＴＨｚのテラヘルツ電磁波である。
テラヘルツ電磁波検出器３は、図３に示すように、マイケルソン型干渉分光器（偏光干渉分光器，偏光フーリエ干渉分光計）１７と、ボロメータ１８と、ロックインアンプ１９と、ミラー２０，２１とを備えて構成される。
【００４４】
そして、揺動ローラ３６Ｂ上の乳化インキ８を通じて反射してきたテラヘルツ電磁波（反射電磁波）を、ミラー２１で集光し、ミラー（軸外し放物面鏡）２０で平行光化して分光器１７へ導き、分光器１７で分光したテラヘルツ電磁波の強度をボロメータ１８及びロックインアンプ１９で検出（ロックイン検波）して、センサコントローラ７の演算処理部６へ出力するようになっている。
【００４５】
なお、テラヘルツ電磁波発生器２及びテラヘルツ電磁波検出器３の構成は、上述のものに限られず、テラヘルツ電磁波を発生させ、検出できるものであれば良い。
また、上述したものはフェムト秒レーザ励起のテラヘルツ電磁波の発生法のうち、半導体表面からテラヘルツ電磁波を発生させるものであるが、フェムト秒レーザ励起のテラヘルツ電磁波の発生法のうち、光伝導スイッチ，超電導体，半導体超格子などから発生させるものであっても良い。また、ピコ秒パルスレーザ励起のテラヘルツ電磁波の発生法であっても良い。さらに、２つのレーザ周波数を用いた差周波によるテラヘルツ電磁波の発生法や非線形素子を用いたパラメトリック発振器による発生法であっても良い。
【００４６】
出力制御部５は、図１に示すように、テラヘルツ電磁波発生器２のフェムト秒パルスレーザ装置１２の出力を制御する機能を有する。この出力制御部５からの制御信号は、テラヘルツ電磁波発生器２のフェムト秒パルスレーザ装置１２及び演算処理部６へ出力されるようになっている。
演算処理部６は、図１に示すように、テラヘルツ電磁波発生器２からインキへ向けて照射するテラヘルツ電磁波の強度と、テラヘルツ電磁波検出器３で検出したテラヘルツ電磁波の強度とから求められるテラヘルツ電磁波の透過率に基づいて、インキの膜厚と含水率とを求める機能を有する。
【００４７】
ここでは、テラヘルツ電磁波の吸収される割合は、インキの膜厚及び含水率（濃度）に関係しているため、テラヘルツ電磁波の吸収の割合を示す指数として、インキに照射されるテラヘルツ電磁波の強度と、反射してきたテラヘルツ電磁波の強度との比で表わされる透過率を用いる。
ここで、テラヘルツ電磁波発生器２からインキへ向けて照射するテラヘルツ電磁波の強度は、出力制御部５からの制御信号に基づいて算出される。また、テラヘルツ電磁波検出器３で検出したテラヘルツ電磁波の強度は、テラヘルツ電磁波検出器３のロックインアンプ１９からの検出信号に基づいて算出される。
【００４８】
次に、テラヘルツ電磁波のスペクトル、即ち、テラヘルツ電磁波の強度（もしくは透過率）から、インキの膜厚及び含水率を導き出す原理を説明する。
まず、インキの含水率を導き出す原理について、図４及び図５を参照しながら説明する。
ここで、図４は、テラヘルツ電磁波のスペクトルを示している。図４中、実線は、テラヘルツ電磁波発生器２から照射されるテラヘルツ電磁波のスペクトル［リファレンス（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）という］を示しており、破線は、インキを透過してローラ表面で反射してきたテラヘルツ電磁波のスペクトルを示している。なお、ここでは、墨インキを用い、その膜厚を１２ｍｍとし、含水率を２０％としている。
【００４９】
図４に示すように、テラヘルツ電磁波のスペクトルは、０．５ＴＨｚ〜１．５ＴＨｚの周波数領域で、その強度が高くなっている。なお、０．５ＴＨｚ〜１ＴＨｚ、０．１ＴＨｚ〜１ＴＨｚ、０．１ＴＨｚ〜１．５ＴＨｚの周波数領域のうちのいずれかの周波数領域で強度が高くなっていると見ることもできる。
このため、テラヘルツ電磁波のスペクトルのうち強度の高い０．５ＴＨｚ〜１．５ＴＨｚの周波数領域を用いて、以下の操作により、インキ中の含水率（水分含有量）やインキの膜厚の情報を抽出する。
【００５０】
図５は、インキ透過後のテラヘルツ電磁波のスペクトルをリファレンスで割り算して求めた透過率を示すものである。なお、図５では、墨インキの膜厚を１２μｍとし、含水率を０％，５％，１０％，２０％とした場合の異なる４つのスペクトルから求めたそれぞれの透過率を、それぞれ実線，一点鎖線，二点鎖線，破線で示している。
【００５１】
図５から明らかなように、含水率（水分含有率）の異なるインキでは透過率に大きな差が生じることがわかる。
そこで、簡単のために０．５ＴＨｚ〜１．５ＴＨｚの周波数領域の透過率について、その平均値をとってみると、含水率によってばらつきがあり、含水率毎に異なる結果を示した。図５では、それぞれの含水率毎の透過率の平均値を、含水率０％の場合を実線で、含水率５％の場合を一点鎖線で、含水率１０％の場合を二点鎖線で、含水率２０％の場合を破線で示している。
【００５２】
このように、少なくともテラヘルツ電磁波のスペクトルのうち強度の高い０．５ＴＨｚから１．５ＴＨｚ（又は０．５ＴＨｚ〜１ＴＨｚ、０．１ＴＨｚ〜１ＴＨｚ、０．１ＴＨｚ〜１．５ＴＨｚ）の周波数領域では、テラヘルツ電磁波の透過率の平均値と、インキの含水率とは相関関係があることがわかった。
このため、少なくともテラヘルツ電磁波のスペクトルのうち強度の高い０．５ＴＨｚ〜１．５ＴＨｚ（又は０．５ＴＨｚ〜１ＴＨｚ、０．１ＴＨｚ〜１ＴＨｚ、０．１ＴＨｚ〜１．５ＴＨｚ）の周波数領域を用い、テラヘルツ電磁波発生器２からインキへ向けて照射するテラヘルツ電磁波の強度と、テラヘルツ電磁波検出器３で検出したテラヘルツ電磁波の強度とからテラヘルツ電磁波の透過率を算出し、その透過率の平均値を求めれば、この透過率の平均値からインキの含水率を求めることができる。
【００５３】
なお、予め、テラヘルツ電磁波の透過率の平均値とインキの含水率とを対応づけて透過率平均値−含水率テーブルを作成し、この透過率平均値−含水率テーブルを演算処理部６に記憶させておくことで、演算処理部６が、この透過率平均値−含水率テーブルを用いてインキの含水率を求めることができるようになる。
次に、インキの膜厚を導き出す原理について、図６を参照しながら説明する。
【００５４】
ここで、図６は、インキ透過後のテラヘルツ電磁波のスペクトルをリファレンスで割り算して求めた透過率を示すものである。なお、図６では、墨インキの膜厚を１２，２４，３６μｍ（ミクロン）とし、含水率を０％とした場合の異なる３つのスペクトルから求めた透過率を、それぞれ実線，一点鎖線，破線で示している。
【００５５】
図６に示すように、膜厚が厚いほど透過率は小さくなる傾向がある（即ち、吸収は大きくなる）が、特に、０．５ＴＨｚ〜１．２ＴＨｚの周波数領域では高周波側ほど透過率が小さくなっている（即ち、強く吸収されている）ことがわかる。なお、透過率は、周波数１．２ＴＨｚ付近でステップ関数的に一度上昇するが、より高周波側でも同様の性質を示している。
【００５６】
そこで、それぞれの膜厚の場合について、０．５ＴＨｚ〜１．２ＴＨｚの周波数領域における透過率の変化に対して、周波数０ＴＨｚの切片を透過率１．０とし、傾きだけの関数として、一次関数によるフィッテイングを行った。
ここで、０．５ＴＨｚ〜１．２ＴＨｚの周波数領域における透過率の変化に対してフィッティングを行なっているのは、透過率がより顕著な変化（傾き）を示しているためである。
【００５７】
なお、周波数０．５ＴＨｚよりも低周波側及び１．２ＴＨｚよりも高周波側は、実験装置による誤差成分が多く含まれていると考えられる。このため、０．５ＴＨｚ〜１．５ＴＨｚ、０．５ＴＨｚ〜１．０ＴＨｚ、０．１ＴＨｚ〜１ＴＨｚ、０．１ＴＨｚ〜１．５ＴＨｚの周波数領域のうちのいずれかの周波数領域における透過率の変化に対してフィッティングを行なっても同様の結果が得られると考えられれる。
【００５８】
図６では、それぞれの膜厚毎のフィッテイング結果を、膜厚１２μｍの場合を実線で、膜厚２４μｍの場合を一点鎖線で、膜厚３６μｍの場合を破線で示している。そして、これらの各直線によって表される各膜厚毎の透過率変化特性の傾きにはばらつきがあり、膜厚毎に異なるものとなった。
このように、少なくともテラヘルツ電磁波のスペクトルのうち０．５ＴＨｚ〜１．２ＴＨｚ（又は０．５ＴＨｚ〜１．５ＴＨｚ、０．５ＴＨｚ〜１ＴＨｚ、０．１ＴＨｚ〜１ＴＨｚ、０．１ＴＨｚ〜１．５ＴＨｚ）の周波数領域では、テラヘルツ電磁波の透過率変化特性の傾きと、インキの膜厚とは相関関係があることがわかった。
【００５９】
このため、少なくともテラヘルツ電磁波のスペクトルのうち０．５ＴＨｚ〜１．２ＴＨｚ（又は０．５ＴＨｚ〜１．５ＴＨｚ、０．５ＴＨｚ〜１ＴＨｚ、０．１ＴＨｚ〜１ＴＨｚ、０．１ＴＨｚ〜１．５ＴＨｚ）の周波数領域を用い、テラヘルツ電磁波発生器２からインキへ向けて照射するテラヘルツ電磁波の強度と、テラヘルツ電磁波検出器３で検出したテラヘルツ電磁波の強度とからテラヘルツ電磁波の透過率を算出し、その透過率の変化を示す透過率変化特性の傾きを求めれば、この透過率変化特性の傾きからインキの膜厚を求めることができる。
【００６０】
なお、予め、テラヘルツ電磁波の透過率変化特性の傾きとインキの膜厚とを対応づけて透過率変化特性傾き−膜厚テーブルを作成し、この透過率変化特性傾き−膜厚テーブルを演算処理部６に記憶させておくことで、演算処理部６が、この透過率変化特性傾き−膜厚テーブルを用いてインキの膜厚を求めることができるようになる。
【００６１】
このように、テラヘルツ電磁波を用いれば、その透過率からインキの膜厚を示す成分とインキの含水率を示す成分とを分離して抽出することができ、これにより、従来のように干渉フィルタを用いることなく、特定周波数領域（特定波長領域）のテラヘルツ電磁波を照射するだけで、インキの膜厚と含水率とを一度に計測（同時計測）できることになる。
【００６２】
したがって、本実施形態にかかるインキ膜厚・含水率計測装置及びインキ膜厚・含水率計測方法によれば、墨インキの膜厚及び含水率を正確に計測できるようにするとともに、干渉フィルタを用いることなく、特定周波数領域（特定波長領域）の電磁波を照射するだけで、インキの膜厚と含水率とを一度に計測（同時計測）できるという利点がある。
【００６３】
また、インキ膜厚・含水率計測装置を、上述のように、少なくともフェムト秒パルスレーザ，半導体結晶及び磁場発生装置を備えるものとして構成することで、高強度のテラヘルツ電磁波を簡易に発生させることができるという利点もある。
なお、墨インキ以外の色（例えば藍インキ，紅インキ及び黄インキ）の膜厚及び含水率を計測するインキ膜厚・含水率計測装置は、従来と同様のもの（赤外線を用いる計測装置）を用いても良いし、上述の墨インキの膜厚及び含水率を計測するインキ膜厚・含水率計測装置を用いても良い。
【００６４】
ところで、本実施形態では、インキ膜厚・含水率計測装置は、上述のように構成されるため、センサコントローラ７の出力制御部５からの指令に基づいて、センサヘッド４のテラヘルツ電磁波発生器２で発生させたテラヘルツ電磁波が、揺動ローラ３６Ｂ上の乳化インキ（インキ膜）８に照射（投射）され、乳化インキ８を透過して（一部は、吸収され、又は反射される）、揺動ローラ３６Ｂのローラ表面（金属光沢面）で反射したテラヘルツ電磁波がセンサヘッド４のテラヘルツ電磁波検出器３によって検出され、検出されたテラヘルツ電磁波の強度に基づいてセンサコントローラ７の演算処理部６でインキの膜厚及び含水率が求められる。
【００６５】
この演算処理部６で求められたインキの膜厚及び含水率は、図１に示すように、制御装置（自動制御装置）９へ出力され、制御装置９で、インキ膜厚及びインキ含水率に基づいてインキ量及び湿し水量が算出されるようになっている。
そして、制御装置９は、図７に示すように、算出されたインキ量及び湿し水量に基づいて、インキ元ローラ用駆動装置（インキ元ローラ駆動用モータ）１０及び水元ローラ用駆動装置（水元ローラ駆動用モータ）１１へ制御信号を出力し、インキ元ローラ用駆動装置１０及び水元ローラ用駆動装置１１によって、インキ元ローラ３９及び水元ローラ４２の回転速度が制御されるようになっている。
【００６６】
これにより、墨インキを含む全ての色について、その膜厚及び含水率を計測できるため、印刷中の各色のインキ濃度を常時監視して、各色のインキ濃度のバランスを保ち、インキ濃度を安定化させるができ、印刷物の高品質化を図ることができることになる。
また、インキと湿し水とのバランスが常に最適の状態に保たれ、供給されるインキ量や湿し水量の変化に伴って生じる所謂地汚れや水マークという印刷障害を防止できるようになり、この結果、損紙を低減できることになる。
【００６７】
なお、上述の実施形態では、本発明を枚葉式オフセット印刷機に適用するものとして説明しているが、墨インキの膜厚及び含水率を計測する必要のある印刷機であれば、そのタイプはどのようなものでも良く、例えば巻取式オフセット印刷機（オフセット輪転印刷機；輪転機）に適用しても良いし、また、版胴からブランケット胴を介さずに直接インキを転写する印刷機（直接印刷機）に適用しても良い。
【００６８】
また、上述の実施形態では、本発明を湿し水を用いるオフセット印刷機に適用しているが、墨インキの膜厚を計測するものとして用いることができるため、例えば湿し水を用いないオフセット印刷機（水なし印刷）に適用することもできる。
さらに、上述の実施形態では、本発明をインキと湿し水とを用いる印刷方式に適用しているが、墨インキの膜厚を計測するものとして用いることができるため、例えばトナー（湿式，乾式；特に液体トナー）を用いる印刷機（電子写真方式印刷機）やインクジェット方式印刷機にも適用することができる。この場合、インキ膜厚・含水率計測装置は、印刷機の画像形成部に設けられる。
【００６９】
【発明の効果】
請求項１〜１５記載の本発明のインキ膜厚・含水率計測装置及びこれを備える印刷機、並びにインキ膜厚・含水率計測方法によれば、墨インキの膜厚及び含水率を正確に計測できるという利点がある。また、干渉フィルタを用いることなく、特定周波数領域（特定波長領域）の電磁波を照射するだけで、インキの膜厚と含水率とを一度に計測（同時計測）できるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるインキ膜厚・含水率計測装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかるインキ膜厚・含水率計測装置のテラヘルツ電磁波発生器の構成を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかるインキ膜厚・含水率計測装置のテラヘルツ電磁波検出器の構成を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかるインキ膜厚・含水率計測装置において用いられるテラヘルツ電磁波のスペクトルを示す図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかるインキ膜厚・含水率計測装置において用いられるテラヘルツ電磁波の透過率の平均値と含水率との関係を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかるインキ膜厚・含水率計測装置において用いられる所定周波数領域におけるテラヘルツ電磁波の透過率変化特性と膜厚との関係を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態にかかるインキ膜厚・含水率計測装置を備える印刷機の構成を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１  インキ膜厚・含水率計測装置
２  テラヘルツ電磁波発生器
３  テラヘルツ電磁波検出器
４  センサヘッド
５  出力制御部
６  演算処理部
７  センサコントローラ
８  乳化インキ
９  制御装置
１０  インキ元ローラ駆動装置
１１  水元ローラ駆動装置
１２  フェムト秒パルスレーザ装置
１３  磁場発生器
１４  半導体結晶
１５，１６，２０，２１  ミラー
１７  マイケルソン型干渉分光器
１８  ボロメータ
１９  ロックインアンプ
３０  圧胴
３１  版胴
３２  ブランケット胴
３３  インキング装置
３４  湿し水供給装置
３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄ  インキ着けローラ
３６Ａ，３６Ｂ  揺動ローラ
３７  インキングローラ群
３８  インキ呼出しローラ
３９  インキ元ローラ
４０  インキつぼ
４１  湿し水槽
４２  水元ローラ
４３  ローラ
４４  水着ローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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