(57)【要約】【課題】非常に正確な測定を行うのに適するように、色測定ヘッド、およびそれを含むスキャナー装置を改良する。【解決手段】スキャナー装置は、測定物用の支持面と、少なくとも一つの次元において支持面にわたって色測定ヘッドを移動させ、かつ、支持面に垂直な方向に色測定ヘッドの高さを調整する駆動ユニットと、駆動ユニットを起動させて、かつ、色測定ヘッドＭＨと協働する測定・駆動制御ユニットとを含む。色測定ヘッドＭＨには、少なくとも照射チャンネルＩＣと集光チャンネルＣＣとが装備されている。照射チャンネルＩＣは、光源１０と、４５Ｅの平均入射角で測定場所において測定物Ｓを照射する光学手段１２〜２２とを有する。集光チャンネルＣＣは、０Ｅの平均集光角度で測定場所において測定物から発する光を捕捉して、光ガイドＬＦに結合するための光学手段２４〜３４を有する。【選択図】図６
2008157933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
色測定ヘッド（ＭＨ）によって画素単位で測定物（Ｓ）の色特性を測定するスキャナー装置であって、
測定されるべき測定物全体にわたって少なくとも一つの次元に前記色測定ヘッドを移動させることができ、
前記色測定ヘッド（ＭＨ）が、少なくとも１つの照射チャンネル（ＩＣ）と、集光チャンネル（ＣＣ）とを有し、
前記照射チャンネル（ＩＣ）が、光源（１０）と、４５°の平均入射角で測定場所にある測定物（Ｓ）を照射する光学手段（１２〜２２）とを有し、
前記集光チャンネル（ＣＣ）が、０°の平均集光角度で前記測定場所にある前記測定物から放射された測定光を捕捉して、前記捕捉された測定光を、好ましくは、幾つかの波長範囲に前記捕捉された測定光を分解して各波長範囲に対応する電気測定信号を生成する分光器の形態で設けられた波長選択光電変換器（ＳＰ）に導く光ガイド（ＬＦ）に結合している光学手段（２４〜３４）を有し、
前記照射チャンネル（ＩＣ）内の前記光学手段が、視準光学系（１２）と、フィールドアパーチャ（１６）と、対称形テレセントリック結像光学系（１８）と、好ましくは前記測定物の端部に永久的に取り付けられた偏光フィルタ（２）とを含み、
前記集光チャンネル（ＣＣ）内の前記光学手段が、結像光学系（２８）と、フィールドアパーチャ（３２）と、結合光学系（３４）とを含み、
前記視準光学系（１２）が、前記光源（１０）から発する前記照射光を視準して、それにより、本質的に均質に軸方向に平行に前記照射チャンネル（ＩＣ）の前記フィールドアパーチャ（１６）を照射し、
前記偏光フィルタ（２２）の偏光軸が、前記測定物上の入射面に対して４５°の角度の向きに傾けられており、
前記テレセントリック結像光学系（１８）が、測定面内にはっきりと前記フィールドアパーチャ（１６）を再生し、それにより、照射スペックル（ＩＳ）を作り出し、
前記集光チャンネル（ＣＣ）内の前記結像光学系（２８）が、前記照射スペックル（ＩＳ）内の前記測定面内にはっきりと前記フィールドアパーチャ（３２）を再生し、
測定スペックル（ＭＳ）が、前記フィールドアパーチャの画像によって規定され、
前記集光チャンネル（ＣＣ）が、前記測定スペックル（ＭＳ）からのみ発する測定光を捕捉して、前記結合光学系（３４）を介して前記光ガイド（ＬＦ）内に結合するスキャナー装置。
【請求項２】
好ましくは切換え可能である偏光フィルタ（２６）が、前記集光チャンネル（ＣＣ）内に、好ましくは前記光路内で前記結像光学系（２８）の前方に配置されている、請求項１に記載のスキャナー装置。
【請求項３】
前記結合光学系（３４）が、テレセントリック配置に基づく、請求項１または２に記載のスキャナー装置。
【請求項４】
前記照射チャンネル（ＩＣ）内の前記フィールドアパーチャ（１６）が、前記光路に対して４５°傾斜され、前記照射チャンネル（ＩＣ）が、前記光路において前記フィールドアパーチャ（１６）の下流側に配置された偏向ミラー（２０）であって、前記照射光路を４５°偏向させる偏向ミラー（２０）を有する、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のスキャナー装置。
【請求項５】
前記照射チャンネル（ＩＣ）内の前記光学手段が、好ましくは前記光源（１０）と前記視準光学系（１２）との間に配置されたアポダイゼーション手段（１４）であって、前記フィールドアパーチャ（１６）の照射の均質性を向上させるアポダイゼーション手段（１４）、好ましくはアポダイゼーション・マスクを前記光路内に有する、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のスキャナー装置。
【請求項６】
前記集光チャンネル（ＣＣ）に、前記測定物端部に配置された、好ましくは交換可能な保護ウィンドウ（２４）が設けられている、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のスキャナー装置。
【請求項７】
前記色測定ヘッド（ＭＨ）に、ＵＶ光を前記測定物に当てるためのＵＶ照射チャンネル（ＩＣＵＶ）が設けられており、前記ＵＶ照射チャンネル（ＩＣＵＶ）が、前記集光チャンネル（ＣＣ）の前記光路において好ましくは４５°の角度で配置され、かつ、ＵＶ光源（４０）から発するＵＶ光を前記集光チャンネル（ＣＣ）の前記光路内へと反射する、ＵＶ光を反射するための可視光に対して透明な二色フィルタ（４６）を有する、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のスキャナー装置。
【請求項８】
前記ＵＶ照射チャンネル（ＩＣＵＶ）が、前記集光チャンネル（ＣＣ）において前記結像光学系（２８）によって前記測定面内に再生されるアパーチャ（４２）を有する、請求項７に記載のスキャナー装置。
【請求項９】
前記色測定ヘッド（ＭＨ）に、２つ以上の照射チャンネル（ＩＣ）が設けられている、請求項１ないし８のいずれか１項に記載のスキャナー装置。
【請求項１０】
前記２つ以上の照射チャンネル（ＩＣ）内の前記フィールドアパーチャ（１６）が、少なくとも部分的に異なる形状およびまたはサイズである、請求項９に記載のスキャナー装置。
【請求項１１】
２つの照射チャンネル（ＩＣ）が、前記測定場所にある前記測定物への垂線を基準にして９０°の角度で配置された２つの空間方向から前記測定物（Ｓ）が照射されるように、前記集光チャンネル（ＣＣ）に対して９０°の角度で配置されている、請求項９または１０に記載のスキャナー装置。
【請求項１２】
２つの照射チャンネル（ＩＣ）がそれぞれ正反対に向き合うように、前記集光チャンネル（ＣＣ）を基準にして、それぞれ、９０°の角度で配置されている、４つの照射チャンネル（ＩＣ）が設けられている、請求項９ないし１１のいずれか１項に記載のスキャナー装置。
【請求項１３】
前記集光チャンネル（ＣＣ）が、偏光フィルタ（２６）を有し、互いに対して９０°の角度で配置されている２つの隣接する照射チャンネル（ＩＣ）の各々には、偏光フィルタ（２２）が設けられており、他の２つの隣接する照射チャンネル（ＩＣ）は、偏光フィルタを有していない、請求項１２に記載のスキャナー装置。
【請求項１４】
前記色測定ヘッド（ＭＨ）が、前記照射チャンネル（ＩＣ）または前記照射チャンネル（ＩＣ）の１つに対して正反対に向き合うように配置され、かつ、前記測定物（Ｓ）から反射された光を捕捉する光沢測定チャンネル（ＧＣ）を有する、請求項１ないし１３のいずれか１項に記載のスキャナー装置。
【請求項１５】
前記光源および前記視準光学系を有さず、フィールドアパーチャ（１６’）が反射し、前記測定光が第２の結合光学系（３４’）および第２の光ガイド（ＬＦ２）を介して第２の波長選択変換器（ＳＰ２）も内へ結合される点を除き、前記光沢測定チャンネル（ＧＣ）が、本質的に前記照射チャンネル（ＩＣ）と同じ設計である、請求項１４に記載のスキャナー装置。
【請求項１６】
前記測定物（Ｓ）用の支持面（ＭＴ）と、少なくともその一つの次元において前記支持面（ＭＴ）にわたって前記色測定ヘッド（ＭＨ）を移動させ、かつ、前記支持面に垂直な方向に前記色測定ヘッド（ＭＨ）の高さを調節する駆動ユニット（Ｄ）と、前記駆動ユニット（Ｄ）を起動させて前記色測定ヘッド（ＭＨ）と協働する測定・駆動制御ユニット（ＭＤＣ）とによって特徴づけられる、請求項１ないし１５のいずれか１項に記載のスキャナー装置。
【請求項１７】
全ての測定点について、前記測定場所の上方の前記色測定ヘッド（ＭＨ）の距離を、前記支持面（ＭＴ）に垂直な方向に所望の測定距離に調節する距離制御システム（１２０）を有する、請求項１６に記載のスキャナー装置。
【請求項１８】
前記距離制御システム（１２０）は、前記支持面（ＭＴ）の平面度測定を行なって、結果として得られる平面度測定値（ｚP）を格納し、前記格納平面度値を考慮して、前記色測定ヘッド（ＭＨ）の距離を調節する、請求項１７に記載のスキャナー装置。
【請求項１９】
前記平面度測定について、前記距離制御システム（１２０）が、前記支持面（ＭＴ）全体にわたって分布している測定点（Ｐ）のグリッド内において、これらの測定点（Ｐ）の上方からの前記色測定ヘッド（ＭＨ）の所望の高さ（ｚP）を決定して、平面度測定値（ｚP）として格納する、請求項１８に記載のスキャナー装置。
【請求項２０】
前記距離制御システム（１２０）が、前記測定物（Ｓ）の厚み（ＤP）の測定を行なって格納し、前記測定物の前記格納された厚みを考慮して、前記色測定ヘッド（ＭＨ）の距離を調整する、請求項１７ないし１９のいずれか１項に記載のスキャナー装置。
【請求項２１】
前記測定物（Ｓ）の前記厚み（ＤP）を測定するために、前記距離制御システム（１２０）は、前記測定物上の測定点上方の前記色測定ヘッド（ＭＨ）の前記所望の高さと、この測定点の下方の前記支持面（ＭＴ）上にある点の上方の前記色測定ヘッド（ＭＨ）の前記所望の高さとを決定して、これらの２つの所望の高さの差を前記測定物の前記厚み（ＤP）として格納する、請求項２０に記載のスキャナー装置。
【請求項２２】
距離制御システム（１２０）が、前記測定点における異なる高さ設定で前記色測定ヘッド（ＭＨ）によりで測定された測定値から導出された測定点での前記色測定ヘッド（ＭＨ）の前記所望の高さを決定する、請求項１７ないし２１のいずれか１項に記載のスキャナー装置。
【請求項２３】
前記距離制御システム（１２０）が、前記色測ヘッドの高さ設定であって、その周辺において前記色測定ヘッドにより測定された前記測定値の変動が最も小さい前記色測定ヘッドの高さ設定を、測定点での前記色測定ヘッド（ＭＨ）の前記所望の高さであると判断する、請求項１７に記載のスキャナー装置。
【請求項２４】
前記測定物（Ｓ）上で、走査されるべき軌道の、特に印刷制御ストリップの位置を検出して、この軌道に沿って前記色測定ヘッド（ＭＨ）を導く、前記色測定ヘッド（ＭＨ）用の追跡制御システム（１１０）が設けられている、請求項１６ないし２３のいずれか１項に記載のスキャナー装置。
【請求項２５】
長期安定性を有する較正済み白色基準タイル（ＷＲＫ）と、前記支持面（ＭＴ）上に配置される白色基準ストリップ（ＷＲ）とを備えており、前記測定・駆動制御ユニット（ＭＤＣ）が、前記白色基準ストリップ（ＷＲ）上の白色測定結果に基づいた当該スキャナー装置の白色較正を実行するように設計されており、これらの白色測定が、前もって前記白色基準タイル（ＷＲＫ）上で行われる移動測定によって較正される、請求項１６ないし２４のいずれか１項に記載のスキャナー装置。
【請求項２６】
前記支持面（ＭＴ）上に配置される白色基準ストリップ（ＷＲ）を備えており、前記測定・駆動制御ユニット（ＭＤＣ）が、正しい所望の測定距離からずれた距離で前記色測定ヘッド（ＭＨ）によって測定された測定値を、前記正しい所望の測定距離で測定された白色測定値に対応するように、計算によって補正するように設計されている、請求項１６ないし２５のいずれか１項に記載のスキャナー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立項１の導入部に記載したタイプのスキャナー装置用色測定ヘッドに関するものである。本発明は、さらに、独立項２３の導入部に記載したタイプの当該の色測定ヘッドが装備されているスキャナー装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１では、印刷機の品質管理用および色制御用の自動化測定システムが詳説されている。このシステムは、本質的に、測定対象である印刷用紙を置くことができる測定テーブルと、梁状ラインスキャナーおよび個々の色測定ヘッドを含む測定ユニットとを含む。ラインスキャナーおよび個々の測定ヘッドは、測定対象の印刷用紙全ての画素を通過するように、コンピュータ制御駆動機構によって、測定テーブル上方を移動することができる。印刷プロセスに必要とされる品質および制御パラメータは、結果として得られる測定値から導出される。出力パラメータは、一般的に、色測定値ＣＩＥ  ＸＹＺおよび導出された比色変数（ＣＩＥ出版物１５およびＩＳＯ  １３６５５準拠）ならびにＩＳＯ５準拠の密度測定値を含む。個々の測定ヘッドは、全ての出力パラメータが反射率の実測スペクトル値から公知の方法で算出することができるように、スペクトル測定ヘッドの形態で設けられていると有利である。概して、個々の測定ヘッドは、印刷用紙内に含まれる印刷制御ストリップの測定に使用され、一方、ラインスキャナーは、印刷された画像コンテンツのそれ以外の走査に使用される。
【０００３】
実際は、このタイプの測定システム、特に、個々の色測定ヘッドは、非常に厳しい要求を満足することが必要とされる。
連続印刷中に印刷機を制御するために、測定システムは、印刷制御ストリップを検出してできるだけ迅速にフィードバックを印刷機に送ることができなければならない。これには、速い走査速度での測定試料（測定対象の印刷用紙）上の通過を可能にする非常に強力な光学的測定システムが必要とされる。また、測定システムは、長いウォーム・アップ時間および過渡応答なしに直ちに使用できる状態になければならない。
【０００４】
印刷制御ストリップ内の測定フィールドのサイズは、一方では無駄を省くために、他方ではより多くの測定フィールドを印刷制御ストリップ内に設けて、１つのストリップでより多くの印刷システムを制御することを可能にするために、ますます小さくなる傾向にある。
速い走査速度で小さな測定フィールドをきちんと測定するには、従来技術において利用可能な測定光学機器の設計の複雑化が必要である。距離に対する感度および測定ヘッドの位置決め精度などのパラメータは、著しく高い要件を満足しなければならない。また、小さな測定オリフィス（開口）を使用して作動する場合には測定フィールドの均一性に許容幅を持たせなければならない。
【０００５】
測定範囲に関して課される要件は、高度に着色されたインク、ＵＶ乾燥インク、高艶出し材料の使用、およびラッカーの塗付を伴う仕上げプロセスの導入と共に厳しくなっている。これには、第１に、高感度の低ノイズ測定システムが必要とされる。更に、周囲からのクロストークは、広い測定範囲の効果的な使用を可能にするために、積極的に抑制しなければならない。
【０００６】
印刷範囲内ではトナー粉末が使用される。測定光学機器が経時的に汚れる可能性を除外する方法はない。汚れは、高密度測定範囲およびクロストークに関連した諸問題を悪化させる。
印刷用紙は、印刷機から排出された直後の湿った状態で測定される。続く乾燥プロセスによって、着色層の表面構造、およびそのため、測定値が変わる。より安定した測定値は、照明および測定チャンネル内で直交偏光フィルタを使用することによって、公知の方法で取得することができる。これらの測定手法は、密度測定を行うために標準的に用いられる。偏光フィルタ技術を組み込んだ高速走査スペクトル色測定システムは、まだ発売されていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
高速の測定サイクルを達成するために、１つの測定パス内での偏光フィルタの有無を問わず測定値を検出することができるシステム設計が望ましい。
印刷業界で使用されている一般的な基体（紙）には、スペクトルＵＶ範囲において励起されて、可視範囲において蛍光を放出する蛍光増白剤が含まれている。基体の蛍光素子は、色および密度の測定値に影響を及ぼす。適用時にこれらの影響を考慮に入れる必要があり、かつ、安定したプロセス測定法が必要である。また、異なる照明スペクトルを有する異なる測定装置間での測定値の整合を可能にするために、用紙中の蛍光増白剤の割合をより正確に特徴づけることが望ましい。
特定の印刷プロセスをより良好に特徴づけるために、反射率スペクトルに加えて、他のパラメータを決定することは興味深いことである。印刷作業が繰り返し行われる場合、これらによって、再現の質の制御を向上させることができるであろうし、または、特殊材料（金属反射基体または金属インク）を測定するのに使用してもよい。更なるパラメータとしては、基体の回転依存性、基体中の蛍光増白剤の量、測定試料の半透明度の測定、およびスペクトルまたは狭帯域光沢測定がある。
【０００８】
測定システムは、製造環境においては、集中的に使用されており、したがって、磨耗しやすいと考えられる部品は極力少なくすべきである。光源を含め、全ての構成要素は、最大の耐用年数が得られるように設計しなければならない。
印刷したての印刷試料を測定することが必要であることから、自由に移動する形状を有することが重要である。測定システムの設計は、異なる紙の厚みに適合させることができ、かつ、試料ベッドの平面性の変動を考慮に入れることができるものでなければならない。
【０００９】
これまで知られている走査式測定システムは、上に概説した諸要求を満足しないか、または、その一部のみを満足するか、または、要求を不十分にしか満足できない。
Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ社のＡｘｉｓＣｏｎｔｒｏｌ測定システムでは、２次元駆動装置が平面の試料用紙の表面に差し渡された小型のスペクトル測定ヘッドを使用している。測定ヘッドは、測定中に自由に移動することはできない。距離は、測定ヘッドを機械的に置くことによって制御される。用紙上の制御ストリップの位置は、ライト・ペンで手作業にて決定しなければならない。この測定技術は、偏光フィルタなしのスペクトル測定用のみに考案されており、一般的に、５ｍｍ×６ｍｍの測定フィールドが必要である。
【００１０】
Ｘ−Ｒｉｔｅ  Ｉｎｃ．のＩｎｔｅｌｌｉｔｒａｘ測定システムは、スペクトル色測定ヘッドを追跡センサーと組み合わせており、それにより印刷制御ストリップに対する自動追跡および位置決めが可能にされている。この光学式測定システムは、試験試料から一定の距離にて動作するように設計されており、したがって、異なる紙厚の範囲全体を許容しなければならない。標準的な４５°／０°相対位置を用いるとき、距離公差上、測定フィールド内の照射面と捕捉面との間には、対応して長い周辺距離がある必要がある。０ｍｍから１ｍｍを超えるまでの紙厚の広い範囲については、このシステムでは、最小測定スペックルのサイズ、およびそのため、クロストークなしに最小測定フィールドを検出するための使用が制限される。
【００１１】
スペクトル測定データの検出は、回転フィルタ・ホイールを使用して行う。完全なスペクトルには、全てのフィルタ位置について時系列にわたって行う測定が必要であり、完全なスペクトルは、フィルタ・ホイールの完全な回転に対応する。多くのスペクトル・チャンネルを伴う時系列に基づいた測定を行うと、達成することができる最小測定時間が限定され、これによって、最大走査速度および最小測定フィールドサイズが制限される。走査時に、測定は、異なるフィルタ・チャンネルにより局部的に異なる位置にて行う。この位置ずれは、格子パターンフィールドおよび小さな測定スペックルの場合には、測定値の変動につながるおそれがある。この測定装置では、偏光フィルタの有無を問わず、１回の走査で平行測定を行なうことができる。この目的のために、試料が、偏光で照射されるとともに、フィルタ・ホイールは、偏光フィルタ処理の有無を問わず、フィルタを含む。測定時間はフィルタ数と関連していることから、偏光フィルタ測定には３つの濃度フィルタのみが使用される。スペクトル欠測値については、これらの３つの測定値に基づいて数値近似が行われる。
【００１２】
別の測定システムが下記特許文献２に記載されている。測定ヘッドは、永久的に取り付けられた偏光フィルタおよび、並列に読み出すことができる２つの異なる集光チャンネル、即ち、偏光フィルタなしのスペクトル測定チャンネルおよび偏光フィルタを有する密度測定チャンネルを伴って０Ｅに配置された照明を含む。一方、２つのスペクトル分析システムを集光チャンネル内に設置することで追加費用が発生する。他方、完全なスペクトル測定は、偏光フィルタを使用して行うことはできない。２つの集光チャンネルは、異なる空間方向から４５Ｅにて測定フィールドを走査する。回転に依存する測定特性を有する試料は、２つの集光チャンネルでは等しく評価されない。距離の問題は、測定ヘッド底縁部と、測定ヘッドが移動する紙面との間に空気クッションを作ることによって解決される。紙厚に関係なく、空気クッションによって一定の作業距離が得られる。
【００１３】
本発明の目的は、最新の高精度かつ高速の走査システムに課される、上に説明した要求を満たし、かつ、特に、どんなに小さな測定フィールドでも、接触せずに、非常に正確な測定を行うのに適するように、色測定ヘッドと、色測定ヘッドが設けられている一般的なタイプのスキャナー装置とを改良することである。
【特許文献１】国際公開第２００６／０４５２６１号パンフレット
【特許文献２】独国特許第１９５，３０，１８５号明細書
【特許文献３】米国特許第６，０２８，６８２号号明細書
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この目的は、独立項１の特徴づけ部分において定義した諸特徴および独立項２３において定義した種々の特徴に基づいて本発明によって達成される。特に、有利な各実施形態および改良された諸特徴を従属項において定義している。
添付図面を参照しながら以下に更に詳細に本発明を説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
全体的な構造に関しては、本発明によって提案されるスキャナー装置は、例えば、画素に基づいた印刷処理によって得られる印刷用紙の光電測定用にグラフィックス業界で一般的に使用されるタイプの標準的な測定機器に準ずるものである。本スキャナー装置は、測定物Ｓ（測定される印刷用紙）をその上で位置決めすることができる、通常、傾斜した矩形面を有する測定テーブルＭＴ形態である基礎構造を含む。したがって、測定テーブルは、測定物用の支持面となる。印刷用紙Ｓは、一般的に、幾つかの（この例においては、例えば、４つ）グラフィック画像Ｐ１ないしＰ４および色測定ストリップＣＭＳを含む。測定物Ｓを位置決めするため、留め具が測定テーブル上に設置されるが、これらは図示されていない。測定物Ｓは、静電手段によって、または、公知の吸引機構によって、測定テーブルＭＴ上に固定されることが好ましい。測定テーブルＭＴ上には、梁状のラインスキャナーＬＳと、好ましくはスペクトル・設計（図２および図３）の個々の色測定ヘッドＭＨとを含み、測定ユニットがその上またはその中に配置される細長い測定キャリッジＭＣが配置される。測定キャリッジＭＣは、ｙ座標方向に測定テーブルＭＴの深さにわたって延びており、かつ、ｘ座標方向にその幅にわたって直線状に前後移動するようにモーターによって駆動され、その目的のために、妥当な駆動ユニットおよび制御ユニットが、測定キャリッジＭＣ上および測定テーブルＭＴの上または下に設置されている。図面中、駆動ユニットは、文字Ｄによってただ象徴的に示されており、測定キャリッジＭＣは、矢印Ａｘによって示されたｘ方向に移動する。測定キャリッジＭＣの内側では、ラインスキャナーＬＳおよび色測定ヘッドＭＨは、図３に矢印Ａｚによって示されるように、従来の駆動システム（図示せず）によって、測定テーブル表面に対して、ｚ座標方向に互いに独立して昇降されることができる。また、色測定ヘッドＭＨは、ｙ座標軸の方向に移動させることができる。これらの移動選択肢は、図２において矢印Ａｙによって示されている。ｘ方向への測定キャリッジＭＣの動きならびにｙおよびｚ方向に移動する能力に関して、色測定ヘッドＭＨは、測定物の任意のおよびすべての画像素子の上方に位置決めすることができる。
【００１６】
ラインスキャナーＬＳは、それぞれ、測定物Ｓの画像画素の完全なラインを測定することができ、かつ、一般的に、測定物の画像内容の検出に使用される。個々の色測定ヘッドＭＨは、測定物の選択された画像画素、および、特に、色測定ストリップ（印刷制御ストリップ）の測定フィールドの非常に正確な測定に使用される。ラインスキャナーのすべての局面は、上記特許文献１で説明されており、本発明の主題ではない。
【００１７】
測定キャリッジＭＣと平行な測定テーブルＭＴ上には、白色基準ストリップＷＲが配置されている。また、測定テーブル上には、縁部近くであるがそれでも色測定ヘッドＭＨの検出範囲内に、長期安定性を有する白色基準タイルＷＲＫが配置されている。これらの２つの白色基準は、以下で更に詳細に説明するように、測定ユニットの較正に使用される。
また、スキャナー装置は、キーボードＫおよびカラー・モニタＭを有する外部コンピュータＣの形態である処理装置を有する。コンピュータＣは、測定テーブルＭＴ上または測定キャリッジＭＣ内の測定・駆動制御ユニットＭＤＣ（図４）と協働し、測定キャリッジＭＣ内に配置されたラインスキャナーＬＣおよび色測定ヘッドＭＨによって生成され、かつ、測定・駆動制御ユニットＭＤＣを介してコンピュータＣに転送される測定信号を処理し、とりわけ、走査された測定物Ｓの画像データをモニタＭ上に表示することもできる。また、測定・駆動制御ユニットＭＤＣを介して、コンピュータＣは、測定キャリッジＭＣならびその中に配置されたラインスキャナーＬＳおよび色測定ヘッドＭＨの動きを３つの座標方向ｘ、ｙ、ｚで開始し制御することができる。
【００１８】
図５は、大まかなブロック図の形でスキャナー装置の測定・駆動制御ユニットＭＤＣを示す。測定・駆動制御ユニットＭＤＣは、センサー制御ユニット１０１と、ランプ制御ユニット１０２と、駆動制御ユニット１０３と、他の３つの制御ユニットと協働して、同時に、また、外部コンピュータＣとの接続を確立する主制御ユニット１０４とを含む。センサー制御ユニット１０１は、ラインスキャナーＬＳおよび色測定ヘッドＭＨから測定値を読み出し、ランプ制御ユニット１０２は、ラインスキャナーＬＳおよび色測定ヘッドＭＨの光源を制御し、駆動制御ユニット１０３は、測定キャリッジＭＣおよびその中に配置された色測定ヘッドＭＨを３つの移動方向ｘ、ｙおよびｚに移動させる駆動モータ１０８を制御する。主制御ユニット１０４は、他の３つの制御ユニットをより高いレベルで調整かつ制御して、同時にまた、外部コンピュータＣとの接続を確立する。主制御ユニット１０４は、外部コンピュータＣから制御コマンド１０５を受信して、ラインスキャナーＬＳおよび色測定ヘッドＭＨによって生成される（デジタル処理された）測定値１０６を外部コンピュータに送る。機能に関しては、測定・駆動制御ユニットＭＤＣは、原則的に、このタイプの市販のスキャナー装置と同じであり、光電変換器とラインスキャナーＬＳおよび色測定ヘッドＭＨの光源とを起動するのに必要な特定の機能は、これらの要素のメーカーの仕様書から直接考慮してもよい。したがって、当業者には、測定・駆動制御ユニットＭＤＣがどのように動作するかの更なる説明は不要である。
【００１９】
図１ないし図４に示すスキャナー装置は、例えば、上記特許文献１に記載されているような従来技術に対応するものである。測定キャリッジおよびラインスキャナーおよび色測定ヘッドの機械的構造およびモーター駆動動作の設計は、上記特許文献３に詳細に記載されており、したがって、当業者には、この点においては更なる説明は不要である。測定キャリッジＭＣも、ｘ座標方向と平行に配置してもよいことは言うまでもなく、その場合、すべての他の向きおよび移動方向は、それに応じて同様に９０Ｅ回転させることになる。
【００２０】
また、主制御ユニット１０４内には、２つのブロック１１０および１２０によって記号的に示されている。追跡システム（色測定ヘッド用の追跡制御ユニット）および色測定ヘッドの高さを調整する動的距離制御システムが含まれている。これらのより詳細な説明を以下に行う。
本発明は、主として、個々の色測定ヘッドＭＨおよび関連する局面の設計に関するものである。したがって、本発明は、また、個々の色測定ヘッドＭＨが１つのみ装備されているか、または、ラインスキャナーの代わりに別の画像スキャナー装置を有するスキャナー装置に関するものである。本発明は、さらに、色測定ヘッドが一つの次元のみに移動することができる、より単純なスキャナー装置に関するものである。しかしながら、そのため、このようなスキャナー装置には、印刷用紙の縁部用の正確な機械式留め具、または、プリンタが印刷用紙を手作業で位置決めすることを可能にする正確なシステムが必要とされる。本発明は、さらに、高精度の測定結果を得るために重要である、スキャナー装置の様々な特別な局面に関する。
【００２１】
図５は、個々の色測定ヘッドＭＨの基本構造の模式図である。個々の色測定ヘッドＭＨは、照射チャンネルＩＣと、集光または測定チャンネルＣＣと、光ガイド（光ファイバまたは光伝導ロッド）ＬＦと、波長選択光電変換器とを含み、波長選択光電変換器は、この例においては、凹型回折格子ＲＭおよび検出器アレイＤＡ（例えば、ダイオードライン検出器）を有する分光計ＳＰならびに検出器アレイＤＡ用の電子読み出しＤＣである。照射チャンネルＩＣは、４５Ｅ（測定場所での測定物への垂線を基準にして）の（標準化された）平均入で射角で照射スペックルにおいて、測定テーブルＭＴ上に配置された測定物を照射し、集光チャンネルＣＣは、０Ｅ±５〜１０Ｅ（測定場所での測定物への垂線を基準にして）の（標準化された）捕捉角度範囲で照射スペックル内に存在する測定物に対し測定スペックルによって放射された測定光を捕捉し、結合光学系（図６）を介して光ガイドＬＦに結合する。光ガイドＬＦは、測定光を分光計ＳＰの入口隙間内に測定光を導く。分光計ＳＰにおいては、測定光は、凹型回折格子ＲＭによって分割される。測定光の個々のスペクトル要素は、検出器アレイＤＡに到達すると局部的に分解され、対応する電気信号に変換される。電子読み出しＤＣは、検出器アレイＤＡを読み出して、測定・駆動制御ユニットＭＤＣ内のセンサー制御ユニット１０１にスペクトル測定信号を導く。図示していないが、照射チャンネルＩＣ内の光源は、測定・駆動制御ユニットＭＤＣ内のランプ制御ユニット１０２によって起動される。
【００２２】
最小測定時間および最大走査時間を得るため、スペクトル分布の同時測定を行うことができる分光計を使用することが有利である。図に示すように、分光計は、ラインまたはマトリクス検出器による格子の回折次数におけるスペクトル分布を可能にするダイオードライン検出器を有する格子分光計の形態で設置してもよい。あるいは、また、分光計には、検出器アレイの上流側に互いに隣接して配置された幾つかの狭帯域フィルタを装備してもよい。これによって、当然ながら、回折格子が不要となる。
【００２３】
これらの全体的な詳細に関しては、色測定ヘッドＭＨは、このタイプの公知の測定ヘッドと完全に同じであるので、当業者には、更なる説明は不要である。
ここで、本発明によって提案される色測定ヘッドＭＨの実施形態の異なる例の特定の設計を図６ないし図１１を参照して更に詳細に説明する。主たる目的は、高速測定サイクルを達成できるように光度測定光学システムを、かつ、特に非常に小さな測定フィールドの場合に、周囲からのクロストークを防止するために小さな測定スペックルを、達成することである。
【００２４】
図６は、単一の照射チャンネルＩＣを有する色測定ヘッドＭＨの最も単純な実施形態の例を示す。色測定ヘッドＭＨは光源１０と、視準光学系１２、アポダイゼーション・マスク１４の形態であるアポダイゼーション手段、フィールド・スクリーン１６、２つの同一のレンズシステム１８ａおよび１８ｂを含む対称形テレセントリック結像光学系１８、偏向ミラー２０、ならびに偏光フィルタ２２を含む様々な光学手段とを含む。
【００２５】
色測定ヘッドＭＨの集光チャンネルＣＣは、保護ウィンドウ２４の形態である光学手段と、偏光フィルタ２６と、２つの対称形色消しレンズ２８ａおよび２８ｂからなる結像光学系２８と、偏向ミラー３０と、フィールドアパーチャ（開口）３２と、２つの同一のレンズ３４ａおよび３４ｂの形態である、上述した結合光学系３４とを有する。
テレセントリック結像光学系１８は、測定面においてフィールドアパーチャ（開口）１６をはっきりと再生する。したがって、照射チャンネルＩＣは、照射チャンネルＩＣにおいてフィールドアパーチャ１６の形状およびサイズによって本質的に規定される、測定される測定物Ｓ上の照射スペックルＩＳ（図６ａ）を生成する。同様に、結像光学系２８は、測定面においてフィールドアパーチャ３２を生成する。したがって、集光または測定チャンネルＣＣは、照射スペックルＩＳ（図６ａ）内のフィールドアパーチャ３２の画像によって規定される集光または測定スペックルＭＳからの光のみを集光し、集光または測定スペックルＭＳのサイズは、集光チャンネルＣＣ内のフィールドアパーチャ３２の形状およびサイズによって規定される。
【００２６】
照射スペックルおよび集光または測定スペックルのサイズは、スキャナー装置が走査測定モードであるときに、最小限の１つの測定結果、好ましくは２つの測定結果が、照射および集光が完全な状態で測定される測定フィールドより上方に配置されるように、フィールドアパーチャ１６および３２の妥当な寸法決定に基づいて選択される。これによって、周囲からの３次元のクロストークが排除され、高密度を有する極めて小さな測定フィールドでも、正しく測定することができる。
【００２７】
光度システムは、分光計が完全に照射されたときに達成される。換言すると、測定スペックルがこの配置であるとき、測定物は、上から照射される。システムは好ましくは幾つかの照射チャンネル（図７ないし図９）が装備されていることから、公知の方法で、集光チャンネルは０Ｅに、照射チャンネルは４５Ｅに配置される。
色測定ヘッドＭＨが測定物の上方を自由に移動することを可能にするために、また、距離に関係なく、一定の公差範囲を有さなければならない。測定距離が変った場合、照射スペックルは、焦点ずれに加えて、測定チャンネルまたは測定スペックルに対して側方にずれる。したがって、一定の信号レベルを得るためには、照射スペックルは、測定面内のすべての地点で一定のビーム角度で距離公差内に光源が見えるように、テレセントリック光路で均質に測定物を照射しなければならない。また、この構成によって測定試料表面にわたる均一な角度評価が可能となる。
【００２８】
光源は、４００ｎｍないし７００ｎｍのスペクトル範囲にわたって白色の連続スペクトルを放射する。白色ＬＥＤを光源として使用することが好ましい。しかしながら、グロー電球などの他の一般的に利用可能な光源も使用することができるであろう。チップ・オン・ボード技術を用いて、コンパクトな形態で一般の基板上に配置される個々の高出力ＬＥＤまたは複数の小型の低出力ＬＥＤチップをＬＥＤ光源に使用してもよい。
【００２９】
光源１０からの光は、軸方向に平行な光路がフィールドアパーチャ１６の領域内に生成されるように、視準光学系１２によってコリメート（視準）される。例として示す実施形態においては、視準光学系１２には、非球面レンズが設置される。あるいは、また、横断面変成器を有する光ガイド・バーの形態で設置してもよい。フィールドアパーチャ領域内での照射は、相対的に均質であり、一般的な境界減退（ｃｏｓ＾４減退）によって制限される。均質な照射の向上は、アポダイゼーション・マスク１４がＬＥＤと視準光学系との間の光路に挿入された場合に得られる。このマスクは、一定の照射が達成されるように境界域に対する中央の信号レベルを弱めるものである。アポダイゼーション・マスク１４は、光軸上に配置される非透明の小さなドットの形態で設置してもよい。このドットは、視準光学系１２の光学面に直接的に適用されることが理想的である。しかしながら、また、図６に示すように、更なる透明基板上に配置してもよい。
【００３０】
色測定ヘッドは、印刷制御用途向けに設計され、したがって、また、パターン化された試料を測定することができなければならないことから、フィールドアパーチャ１６のオリフィスは、円形の外形を有することが好ましい。図１０に示すように、アパーチャ・オリフィス１６ａは、円形である。あるいは、アパーチャ・オリフィス１６ｂは、楕円形状であってもよい。
【００３１】
フィールドアパーチャ１６は、テレセントリック光路において視準光学系１２の下流側に配置される。フィールドアパーチャ１６の面は、はっきりとした画像面が選択された４５Ｅの照射形状にて測定面内に位置するように、光軸に対して４５Ｅ傾ける。フィールドアパーチャ１６は、アパーチャ面においてテレセントリック光路を含むとともに画像面を再生する、２つの同一のレンズシステムを含む対称形光学システムによって画像面内に再生される。４５Ｅ傾いた偏向ミラー２０は、結像光学系１８の２つの対称形レンズシステム１８ａおよび１８ｂの間に挿入されている。偏向ミラー２０は、４５Ｅの角度の照射を測定フィールド内に生じさせるものであり、偏向ミラー２０によって、色測定ヘッドＭＨのよりコンパクトな設計を得ることができる。
【００３２】
結像光学系１８には非球面体を使用することが好ましい。結像光学系１８および視準光学系１２のレンズは、射出鋳造（キャスト）プラスチックレンズの形態で安価に製造してもよい。
照射チャンネルＩＣ出力部の測定物端部の光路には、線形偏光フィルタ２２が永久的に一体化されている。集光チャンネルＣＣ内の協働式偏光フィルタ２６は、色測定ヘッドＭＨが偏光フィルタあり、および偏光フィルタなしの両方のモードで動作することができるように、切替え可能に設計されている。切替え可能という用語は、図６で矢印２６ａによって示すように、偏光フィルタ２６を集光チャンネルＣＣの光路から出したり、そこに入れたりすることができることを意味すると理解すべきである。あるいは、また、この切替え機能は、例えば、液晶材料を基本として、電気的に切替え可能な偏向手段を用いて設定してもよい。
【００３３】
偏光フィルタ２２は、照射チャンネルＩＣ内に永久的に一体化された状態であるが、偏光フィルタ２２が偏光フィルタなしのシステムとまさしく同じようにオフの（取り外された）状態で、集光チャンネルＣＣ内にて色測定ヘッドが測定することを可能にするために、偏光フィルタ２２の偏向軸は、測定物への入射面に対して４５Ｅ傾いている。
色測定ヘッドＭＨ内の集光チャンネルＣＣは、測定物の測定時に自由に移動することができなければならない。最小視野を達成するために、集光チャンネルは、測定面内にフィールドアパーチャ３２をはっきりと再生する。図６においては、２つの対称形色消しレンズが結像のために使用されている。集光チャンネルＣＣ、およびそのため、色測定ヘッドＭＨ全体の高さは、偏向ミラー３０のために低くなっており、これによって、測定光の光束が９０Ｅ偏向される。フィールドアパーチャ３２の下流側では、光束は、結合光学系３４によって分光計ＳＰ内に結合される。結合光学系３４は、開口数を分光計ＳＰに適合させて、光ガイドＬＦの入口面を介して均質な照射を生成する。図６に示すように、テレセントリック光路が光ファイバ端部にて生成されるように、２枚の個々のレンズ３４ａおよび３４ｂが設置されている。
【００３４】
集光チャンネルＣＣから拾われる測定光は、光ガイドＬＦ（光ファイバまたは光ガイド・バー）によって集光チャンネルＣＣから分光計ＳＰに導かれる。分光計への結合効率を増大させるために、横断面変成器を有するファイバ束の形態で光ガイドＬＦを設置することは有利である。この場合、光ガイド束の出口面は、分光計ＳＰの入口隙間の通常は矩形である形状に適合される。
【００３５】
色測定ヘッドの性能は、汚れによって損なわれるおそれがある。光学面に堆積するトナー粉体または埃は、散乱光を発生させ、これによって、小さな測定フィールドの密度測定が影響を受ける。集光チャンネルＣＣでは、特に、測定光学系の視野を規定するために重大である。汚れの影響を防止するために、保護ウィンドウ２４が、第１光学要素として集光チャンネルＣＣ内に一体化されている。この保護ウィンドウは、ユーザーが単純に押して測定ヘッドの外端面に対して出し入れすることができるように、色測定ヘッドＭＨのハウジング内に固定されることが好ましい。したがって、汚れたら、ユーザーは、保護ウィンドウ２４を新しいきれいな保護ウィンドウと定期的に交換する。これによって、測定ヘッドのクリーニングをする高価なサービスが不要となる。
【００３６】
図６に例示する色測定ヘッドＭＨの実施形態は、単一の照射チャンネルのみを有する。しかしながら、色測定ヘッドには、２つまたは４つまたはそれ以上の他の照射チャンネルを設けることが好ましく、これによって、色測定ヘッドの測定性能および適用範囲が大幅に増加する。
図７に例示する実施形態においては、測定物が両側から照射されるように、集光チャンネルＣＣを基準にして正反対に（角距離１８０Ｅ）向き合った２つの照射チャンネルＩＣが設置されている。
【００３７】
図８に例示する実施形態においては、２つの照射チャンネルＩＣが設置されるが、光が互いに垂直な２つの空間方向から測定物に当てられるように、９０Ｅの角度で互いにずれている。この構成は、測定試料の回転依存の放射効果を検出することを可能にするために実用的なものである。
最後に、図９に例示する実施形態においては、４つの照射チャンネルＩＣが設置され、各々が集光チャンネル周りに９０Ｅの角度で配置されている。色測定ヘッドＭＨの実施形態のこの例では、以下で更に詳細に説明するように、最大の柔軟性が得られる。図７ないし図９に例示する実施形態においては、照射チャンネルはすべて、図６に例示の実施例として示した実施形態に関連して説明した照射チャンネルＩＣと本質的に同じ設計である。
【００３８】
図９に示す特に好適な４チャンネルの設計では、さらに、２つの直交軸における両側の照射を可能にするものであり、これによって、色測定ヘッドに対して角度を成して試料表面を傾けるシステムと比較してロバスト（堅牢）性が増大されるとともに、さらに、回転依存の放射効果が低減される。
４つの照射チャンネルは、個別に制御してもよい。これによって、すべての角方向について測定が可能になるとともに、測定試料の角度依存の散乱挙動を特徴づけることができる。
【００３９】
２つまたは４つの照射チャンネルＩＣの各々は、２つまたは４つのアパーチャ画像が画像面において完全に一致して存在するように、測定フィールド内にフィールドアパーチャ１６を再生する。これによって、はっきりと規定された境界を伴って、測定フィールド面内に照射スペックルが発生する。異なる照射チャンネルのアパーチャ画像は、各種構成要素、特に、フィールドアパーチャを調整することによって、所望の距離で互いに重なり合うように測定フィールド面内において移動される。
【００４０】
上述したように、照射スペックルおよび集光スペックルの形状は、測定チャンネル内の対応するフィールドアパーチャによって決定される。形状は、柔軟性があり、測定フィールドの形式に適合させてもよい。印刷制御ストリップの方向において幅よりも大きな高さを有する非対称の測定フィールドの場合、測定スペックルの形状には同様の非対称形を選ぶことが実用的に有利である。これによって、この用途に対する柔軟性が得られる。したがって、単に異なるアパーチャのセットを挿入することによって、異なる用途に色測定ヘッドを使用することができる。
【００４１】
また、色測定ヘッドは、異なる照射チャンネルにおいて異なるアパーチャサイズを有していてもよい。これによって、色測定ヘッドは、対応する照射チャンネルで個々に測定を行うことによって、照射スペックルと集光スペックルとの間の異なる周辺距離で測定を行うことができる。異なる周辺距離で測定を行うと、測定試料の半透明特性を判断することができる。印刷処理中、この可能性を利用して、同じ特性を有するその後の作業に使用される材料の品質を設定してもよい。
【００４２】
異なる照射スペクトルを有する、異なるＬＥＤを個々の照射チャンネル内で使用してもよい。スペクトルは、例えば、スペクトル境界範囲内でより良い信号レベルが生成されるように選択してもよい。白色ＬＥＤを、例えば、狭帯域青色ＬＥＤと共に使用してもよい。あるいは、短波範囲内の異なるポンプ波長を有する白色ＬＥＤを選択することによって、測定技術により良く役立つ特性を有する組み合わせのスペクトルが得られる。光源は、共通の支持体上で組付けることができるように、すべて、１つの平面内に配置されていると有利である。
【００４３】
これまで例として説明した色測定ヘッドの種々の実施形態においては、２つの別々の測定パス（例えば、前方パスおよび後方パス、集光チャンネルＣＣ内に結合された偏光フィルタありで１回、なしで１回）で、偏光フィルタありと、偏光フィルタなしとで、測定を行なわなければならない。したがって、これらの測定値は、一切の時間遅延なしに印刷機に通常の推奨事項を転送することができるように連続的に評価される。
【００４４】
図９に例示する色測定ヘッドＭＨの実施形態については、若干の修正を行うだけで、わずか１回の走査動作で偏光フィルタありと偏光フィルタなしとで測定することができる。この状況については、偏光フィルタ２６は、集光チャンネルＣＣ内に永久的に一体化されている。互いに９０Ｅずれている２つの照射チャンネルＩＣは、永久的に一体化された偏光フィルタ２２を有する。同様に互いに９０Ｅずれている２つの他の照射チャンネルＩＣは、偏光フィルタを有していない。光源１０は、迅速に調整することができるＬＥＤである。測定処理中、測定は、連続的に非常に迅速に２つの照射チャンネルの各々で開始され、次いで、偏光フィルタなしで２つの照射チャンネルで行われる。色測定ヘッドのアパーチャサイズ（およびそのため、照射スペックルおよび測定スペックルのサイズ）および移動速度は、各々の場合において１つの同じ測定フィールドで偏光フィルタありと偏光フィルタなしとで完全な測定を行うことができるように選択される。同じ集光チャンネルで２回の測定とが行われることから、完全なスペクトルが偏光フィルタありと偏光フィルタなしとで検出される。
【００４５】
照射チャンネル内でプラスチック製レンズを使用し、かつ、永久的に一体化された偏光フィルタを使用すると、照射においてＵＶ要素が弱められる。これが当てはまる場合、照射をＵＶカットフィルタとして規定し、更なるフィルタで規定された汎用ＵＶ要素を排することが実用上有利である。この変形は、このプロセスの制御に十分に役立つものである。しかしながら、ＵＶ範囲において励起される基板（測定物、印刷用紙）中の光学増白剤は、このシステムでは検出することができない。
【００４６】
この目的のために、色測定ヘッドＭＨの実施形態の別の例は、光源としてＵＶ−ＬＥＤ４０が設置された更なるＵＶ照射チャンネルＩＣＵＶを有するものである。ＵＶ−ＬＥＤ４０は、他方の照射チャンネルＩＣの光源１０（白色ＬＥＤ）と同じ支持体上に取り付けられている。ＵＶ−ＬＥＤ４０の光は、集光レンズ４４によって検出されて、アパーチャ４２により照射される。ＵＶ光を反射し、かつ４００ｎｍないし７００ｎｍの範囲の光を透過する２色フィルタ４６は、集光チャンネルＣＣ内の結像光学系２８の光路内へＵＶ光を反射する。次いで、結像光学系２８は、アパーチャ４４を測定平面内に再生する。実施形態のこの例については、結像に使用される色消しレンズ２８ａおよび２８ｂは、ＵＶ透過材料（ガラス）で製造しなければならない。集光チャンネルＣＣ内にＵＶ照射チャンネルＩＣＵＶを一体化すると、経費が節減され、かつ，調整が容易になる。０Ｅの照射角度により、距離に対する依存性はない。
【００４７】
図１２および図１３に例示する実施形態にいては、４５Ｅで配置された光沢測定チャンネルＧＣが、色測定ヘッドＭＨ内にさらに設置されている。この目的のために、２つの（または４つの）照射チャンネルＩＣの一方は、若干異なる態様で配置されている。測定物の照射は、光沢測定チャンネルＧＣと正反対に向き合う照射チャンネルＩＣによって４５Ｅの角度で行われる。光沢測定チャンネルＧＣは、４５Ｅで測定物から反射された光を検出し、光源１０および視準光学系１２を除き、照射チャンネルＩＣと同じ光学部品を組み込んでいる。結像光学系１８は、この例においては、偏向ミラーの形態で設置されたフィールドアパーチャ１６’の平面において、測定光を再生する。アパーチャサイズは、他方の照射チャンネルＩＣ内のフィールドアパーチャよりも小さい。光学的に動的である部分においては、フィールドアパーチャ１６’は、光路を偏向させるミラーの形態で設置されている。フィールドアパーチャ１６’の下流側には、測定を光ガイドＬＦ２内に結合して更なる分光計ＳＰ２に導く、集光チャンネルＣＣ内に設置されるものと類似の結合光学系３４’が配置されている。この実施形態の例においては、色測定ヘッドは、拡散および測定形状方向づけ用の２つのスペクトル測定チャンネルを有する。光沢測定形状が方向づけられると、拡散４５Ｅ／０Ｅの形状では正しく評価されない、金属性の光沢を有する試料の測定が可能となる。
【００４８】
機能するためには、本発明によって提案されるスキャナー装置は、完全白色測定を行わなければならない。このタイプの公知のスキャナー装置の場合、完全白色測定は、通常、較正済み白色基準を測定テーブル上に配置された地点まで移動させて測定することによって得られる。本発明によって提案されるスキャナー装置の場合、２つの異なる白色基準、即ち、
取り付けられる前に外部で完全に較正されて、可能な限り汚れ（図２）から保護されているスキャナー装置内のどこかに配置される長期安定性を有する従来の白色基準タイルＷＲＫと、側面長さ全体（図１）にわたって測定テーブルＭＴの側面に取り付けられている白色基準ストリップＷＲが使用される。このストリップに長期的安定性を有する材料を使用することは、必要ではない。白色基準ストリップＷＲの長さ全体にわたる完全白色の基準値は、白色基準タイルＷＲＫから色測定ヘッドＭＨによって行われた移動測定に基づいて導出してもよい。
【００４９】
移動測定を行うために、色測定ヘッドは、初めに、白色基準タイルＷＲＫ上で白色較正を行う。これは、所望の距離を隔てた測定に対応するものである。白色基準タイルＷＲＫのスペクトル較正値（本システム内に格納）は、スペクトル測定値と相関づけられる。次いで、色測定ヘッドは、長さ全体にわたって分布する多数の位置において、所望の距離を隔てて白色基準ストリップＷＲを測定する。これらの測定値から、対応する白色スペクトルが、この位置での続く白色調整に向けて色測定ヘッドによって使用されるすべての無作為な位置での補間によって算出される。
【００５０】
別の代替的な手順が可能であり、以下の通りである。印刷作業を設定したとき、プリンタまたはユーザーは、第１の印刷用紙上で色測定ヘッド用の印刷制御ストリップの位置を特定する。これは、測定ヘッドハウジング内に一体化されていて、測定位置に対する公知の位置で測定用紙を照射する光学式位置ポインタ、例えば、レーザーポインタによって行ってもよい。この手順中、色測定ヘッドは、まず、白色基準タイルＷＲＫ上で完全白色測定を行い、次いで、白色基準ストリップＷＲ上方の対応する位置まで移動する。次いで、この位置にて、色測定ヘッドは、測定を行って、局部的基準値を固定する。この位置は、プリント動作全体用の、色測定ヘッドの静止位置に対応する。白色調整は、用紙のすべての測定を伴う測定ルーチンの前および／または後に行う。
【００５１】
移動測定を行ったら、移動測定を考慮に入れて、白色基準ストリップＷＲ上で、続く測定ルーチン中に他の白色測定を行なってもよく、この移動測定は、測定ヘッドが白色基準タイルＷＲＫ（通常、走査域の側面に配置）に沿って移動しなくてもよいので、はるかに速く行われる。移動測定は、汚れの影響を補正するために、規則的な時間間隔で繰り返さなければならない。
【００５２】
２回の対応する完全白色較正は、偏光フィルタありと偏光フィルタなしとでの測定に向けてスキャナー装置内に格納しなければならない。２つの基準値も、両方のフィルタを使用して行う測定によって、白色ストリップに転送しなければならない。
本発明の１つの本質的な局面によって、白色基準ストリップＷＲに対する、また、白色基準タイルＷＲＫに対するｚ方向の正しい測定距離は、異なる高さでの一連の測定および判定基準に基づく所望の距離の決定によって決まる。選択される判定基準は、高さ範囲（ｚ範囲）内で測定されたすべての測定値の変動が最小であるその範囲の中間点であってもよいであろう。また、正しい測定距離（所望の測定距離）を決定するこの処理について、図１３を参照して以下で更に詳細に説明する。しかしながら、また、白色基準ストリップＷＲは、測定ヘッドが印刷用紙上方の所望の距離にある状態で測定して、測定結果を計算によって補正してもよい。これを以下で更に詳細に説明する。
【００５３】
先述した公知のＩｎｔｅｌｌｉｔｒａｘシステムと同様に、本発明によって提案されるスキャナー装置には、色測定ヘッドＭＨ用の追跡制御システム（追跡システム）が装備されていることが好ましい。追跡制御システムは、測定・駆動制御ユニットＭＤＣの主制御ユニット１０４内のプログラムに基づいて操作されるものであり、図４においてブロック１１０で記号的に示す。追跡制御システムは、例えば、印刷された用紙Ｓ上の印刷制御ストリップＣＭＳの位置を特定するためにラインスキャナーＬＳの測定信号を評価することができる。しかしながら、信号が同様に測定・駆動制御ユニットＭＤＣによって評価される、色測定ヘッドＭＨ上に取り付けられ、かつ、色測定ヘッドＭＨとともに移動する別体の短尺小型ラインスキャナーを追跡制御システム用に設置することが好ましい。追跡制御システムによって、色測定ヘッドによる測定時に、印刷用紙上の印刷制御ストリップの長手方向に対して、横方向の測定位置を動的に制御することができる。
【００５４】
新しい印刷作業を設定したとき、プリンタは、用紙上の印刷制御ストリップが追跡制御システムの捕捉範囲内に配置されるように、１回の動作で本スキャナー装置内に色測定ヘッドを位置決めしなければならない。次いで、色測定ヘッドは、連続的な白色測定を行なえる状態で、測定オリフィスが白色基準ストリップＷＲ上方にある状態で、この待機位置に配置される。続く測定実行中に、プリンタは次いで、印刷制御ストリップが追跡制御システムの捕捉範囲内にある状態で、用紙を置くだけでよい。次いで、色測定ヘッドは、最小移動時間で自動的に測定を行うことができる。画素ベースの白色基準タイルＷＲＫの白色測定を行うための時間は必要なくなる。自動白色調整は、一連の走査測定の前および後にストリップ上で実行される。時間の関数としての測定システムのレベル・ドリフトは、２つの白色測定結果から検出することができ、かつ、補間によって２つの測定値間で補正することができる。
【００５５】
上述したように、高精度測定を行うために、測定物Ｓ上の色測定ヘッドＭＨの照射スペックルと測定スペックルとの間の周辺距離をできるだけ小さく保つことが重要である。４５Ｅ／０Ｅ測定形状が使用される場合、周辺距離のサイズは、調整誤差に加えて、ｚ方向に発生するすべての変動の和（高さ変動）に左右され、測定面全体にわたる測定ベッド（ベッド表面または測定テーブルＭＴ）の最大平面度誤差、照射スペックルに対する捕捉スペックルの位置決め精度、ならびに照射スペックルおよび集光スペックルの縁部の領域での結像鮮明度を含む。
【００５６】
経費上の理由から、より大きな印刷書式と協働するとき、支持面（測定テーブルＭＴ）の平面度に関して高すぎる仕様を課さないことが一般的に行われている。しかしながら、これによって、照射スペックルと集光スペックルとの間の周辺距離が相応に大きくなることから、本スキャナー装置には、本発明の主要な局面によって、測定・駆動制御ユニットＭＤＣ内に電子的距離制御システムが装備されている。距離制御システムは、例えば、色測定ヘッドのハウジングに取付けられた距離センサーによって、ベッドからの距離の変動を測定し、色測定ヘッドＭＨがすべての地点にてベッド（測定テーブル）上方の同じ（所望の）距離にて配置されるように、駆動装置（ドライブ）がｚ方向への相応の距離補正を開始する。
【００５７】
本発明の別の態様によって、また、距離センサーによって絶えず距離測定を行うことなく能動距離制御システムが動作することが好適であろう。この目的のために、本スキャナー装置の電源を投入する準備をするとき、支持面（測定テーブルＭＴ）の平面度が、測定テーブル面全体にわたる多数の測定点において、色測定ヘッドＭＨの機械式保持具を基準にして測定される。測定点は、例えば、標準測定パターンを形成するように選択してもよい。測定パターン内の測定点の距離は、距離変動の局部的ピッチおよび所要精度に依存して選択される。測定点の座標（ｘ、ｙ）および測定点上方の正しい所望の測定距離での色測定ヘッドの決定された距離（絶対高さ）は、測定・駆動制御ユニットＭＤＣ内に平面度（プラナリティ）値として格納される。平面度値は、ある程度、色測定ヘッドＭＨの２つの運動軸ｘおよびｙに基づいた基準面に対する測定テーブルの表面の高さおよび深さプロファイルを成す。測定パターンの測定点間の数値補間によって、測定テーブルまたはその表面のすべての位置について色測定ヘッドの対応する所望の高さを計算し、次いで、距離の制御に使用することができる。
【００５８】
本スキャナー装置を準備中に、色測定ヘッドＭＨの保持具に一時的に取付けられる距離センサーによって、距離（高さ）を測定することができる。しかしながら、本発明の別の態様によって、これらの高さまたは距離の測定は、色測定ヘッドＭＨ自体によって行なってもよい。この方法の利点は、必要であれば、後の時点で、更なる補助的手段なしに、平面度測定を繰り返することができる点にある。
【００５９】
図１３を参照して説明する距離制御システムのこの設計については、それぞれ、小さな段階で変えられる異なる高さ位置ｚは、色測定ヘッドＭＨによって生成される信号レベルのすべての測定点にて測定される（例えば、個々のスペクトル値から計算された測定点での照度Ｉ）。高さは、駆動制御ユニット１０８によってｚ方向に調整される。信号レベルＩの一連の測定結果は、すべての位置にてそれぞれの最大値Ｉ０に対して正規化される。ｚ位置の関数として正規化された信号レベルの曲線は、すべての測定点にて同一である。図１３においては、２つの測定点ＲおよびＰについて、それぞれ、２つの当該の正規化曲線Ｉｎ（ｚ）ＲおよびＩｎ（ｚ）Ｐがプロットされている。所望の測定距離に対応する色測定ヘッドＭＨの絶対所望高さは、ここで、同一の判定基準に基づいて測定パターンのすべての測定点においてはっきりと決定される。この目的のために、１つの選択肢は、幅に関して固定されたｚ範囲Δｚの平均ｚ値として所望の高さを設定することであり、ｚ範囲Δｚのｚ位置は、その範囲内にある（正規化）信号レベルの変動が最小となるように決定される。図１３においては、ｚＲおよびｚＰは、このようにして決定された２つの測定点ＲおよびＰの平均ｚ値を示す。次いで、各測定点での対応する平均ｚ値によって、測定点上方（測定テーブル面上）の色測定ヘッドの絶対所望高さが得られ、各測定点での対応する平均ｚ値は、正しい所望の測定距離への色測定ヘッドＭＨの動的ｚ調整において続いて使用されるように、測定パターンの測定点のｘ、ｙの座標と共に、上述したように格納される。
【００６０】
測定テーブル面の平面度誤差のみが、上述した動的高さ・距離制御システムによって補正されるが、測定物の異なる厚み（紙厚）は補正されない。距離制御システムには、後者の目的のために紙厚補正機能が設けられている。
印刷実行を設定したとき、距離制御システムは、測定される第１の印刷用紙上で使用される紙厚を決定する。この目的のために、色測定ヘッドは、印刷用紙上の（無作為の）位置に自動的に移動する。次いで、色測定ヘッドの所望の高さは、印刷用紙の表面上方の正しい所望の測定距離に色測定ヘッドが位置決めされるべきｚ方向において決定される。これは、異なる高さ設定で色測定ヘッドにより、上述した測定を実行することによって行うことができ、生成された一連の測定は、正しい所望の測定距離に対応する色測定ヘッドの高さ（ｚ位置）を決定するのに使用される。この高さと、下にある測定テーブル面上の地点の所望の高さ（平面度測定中に決定）との間の差ｚによって紙厚が得られる。
【００６１】
続く印刷用紙を測定する動作の開始時には、色測定ヘッドは、正しい所望の測定距離に属する白色基準ストリップＷＲ上方において所望の高さで待機位置にある。白色基準ストリップＷＲと印刷用紙Ｓとの間の走査動作の加速段階において、距離制御システムは、印刷用紙の上方で行われる測定を正しい所望の測定距離で行なうことができるように、（平面度を同時に補正しながら）紙厚に関して色測定ヘッドの高さ位置を補正する。あるいは、正しい所望の測定距離のために必要な高さに対する色測定ヘッドＭＨの設定または調整動作は、従来の距離センサーおよび同距離センサーによって起動される制御システムによる平面度測定の場合と同じ方法で行なってもよい。しかし、これには更なる設備が必要となる。
【００６２】
１つの特に実用的な代替方法においては、また、色測定ヘッドは、印刷用紙の前縁部の正しい所望の測定距離に対応する高さで実行される測定の開始時には、待機位置に配置されていてもよい。したがって、待機位置は、ｘ方向において白色基準ストリップＷＲの前にある。色測定ヘッドが白色基準ストリップの上方に移動したとき、白色測定は、「正しくない」高さで（通常）行われる。それでも定量的に正しい白色測定を確実に行なうことができるようにするために、正しくない高さで行われた測定は、白色基準ストリップＷＲ上方の正しい高さに対応する測定結果に変換しなければならない。この目的のために各スペクトル測定値の補正係数が必要とされる。補正係数は、白色基準ストリップ上での集光測定中に実行される（スペクトル）高さ強度関数（図１３）から決定してもよい。白色基準ストリップ上方での正しくない高さでの測定は、特に、色測定ヘッドに上述した追跡センサーとして小型ラインスキャナーが取り付けられている場合には実用上有利である。実用的に言えば、色測定ヘッドの測定スペックルから約１０ｃｍの距離でｘ方向に配置される、即ち、追跡センサーの測定は、色測定ヘッドの測定スペックルの前方である。白色基準ストリップが正しい所望の高さで色測定ヘッドにより測定されている場合、これは、前方で動く追跡センサーは、特定の状況では正しくない高さで印刷用紙を走査し始めることを意味することになる。そのため、状況によっては、色測定ストリップ上で正しい「整列」を得るのがより困難にまたは不可能になる。
【００６３】
図１４および図１５は、やはり、ブロック図の形態で全体図を示す、上述した動的高さまたは距離制御手順の個々のステップを示す。
図１４に示すように、測定点Ｐ上方の色測定ヘッドの所望の高さを決定するために、色測定ヘッドＭＨを測定点の上方に位置決めする（ブロック２０１）。次いで、色測定ヘッドを異なる高さｚに設定し、すべての高さｚにて測定を行う（ブロック２０２）。結果として得られた一連の測定を最大値に対して正規化する（ブロック２０３）。次いで、ｚ範囲Δｚの正規化された測定値の変動を、これらの範囲のすべての考えられるｚ位置について計算する（ブロック２０４）。次いで、変動が最小であるｚ範囲を決定する（ブロック２０５）。最後に、最小測定値変動を有するこのｚ範囲の平均ｚ値を最終的に決定して、関連する測定点Ｐ用の所望の高さｚＰとして格納する（ブロック２０６）。
【００６４】
図１５は、動的高さ・距離制御システムがどのように動作するかを示す。ボックス３１０および３２０によってそれぞれ、グループ化された２つの機能グループを含む。ボックス３１０には予備機能ステップが含まれ、一方、ボックス３２０は、異なる測定ルーチン中に行われる実際の制御ステップを含む。
ブロック３１１において、図１４のルーチンに倣って、白色基準タイルＷＲＫ上方の色測定ヘッドの所望の高さｚＷＲＫを決定して、格納する。
【００６５】
同様に、ブロック３１２において白色基準ストリップＷＲの所望の高さｚＷＲを決定して格納する。必要であれば、幾つかの所望の高さも白色基準ストリップの異なる位置にておいて決定してもよい。
測定テーブル面の平面度測定をブロック３１３において行い、それによって、色測定ヘッドの所望の高さｚＰを、測定テーブル面上の測定点Ｐのグリッドに基づいて決定して格納する。ここでも、手順は、図１４に示す通りである。
【００６６】
最後に、ブロック３１４において、測定される印刷用紙の厚みＤＰを決定して格納する。これも、図１４に示すように行う。
これらの予備測定またはステップ後、本スキャナー装置は、実際の測定を行なえる状態にある。
白色基準タイルＷＲＫを測定するために、色測定ヘッドは、白色基準タイルＷＲＫの上方に位置決めされ、格納されている所望の高さｚＷＲＫに調整される（ブロック３２１）。次いで、白色測定が行われる。
【００６７】
白色基準ストリップＷＲの地点を測定するために、色測定ヘッドをこの地点の上方に位置決めして、この地点用に格納されている所望の高さｚＷＲに調整する（ブロック３２２）。次いで、白色測定が行われる。
座標ｘｙを有する印刷用紙の測定点を測定するために、印刷用紙の厚みＤＰを考慮に入れて（差し引いて）、グリッド点Ｐの必須の所望の高さｚＰを計算する（ブロック３２３）。次いで、色測定ヘッドを測定点ｘｙに移動させて、そのまま、同時に算出された所望の高さｚｘｙに設定する（ブロック３２４）。次いで、測定点ｘｙが測定される。
【００６８】
図１４および図１５に模式的に示す機能ブロックは、プログラムに基づいて実施されて、ブロック１２０で記号的に示すスキャナー装置の測定・駆動制御ユニットＭＤＣ内で実行される。しかしながら、また、これらの機能は外部コンピュータＣ内で実行することが可能であろうし、その場合、本スキャナー装置の測定・駆動制御ユニットＭＤＣを相応に起動させる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明によって提案されるスキャナー装置の実施形態の一例の簡略化された全体図である。
【図２】スキャナー装置の測定キャリッジを通るｘ−ｙの座標面と平行な部分縦断面図である。
【図３】スキャナー装置の測定キャリッジを通るｘ−ｚの座標面と平行な部分横断面図である。
【図４】スキャナー装置の測定および制御電子機器がどのように動作するかを示すブロック図である。
【図５】本発明によって提案される色測定ヘッドの基本構造を示す模式図である。
【図６】色測定ヘッドの一例の光学的設計を示す図である。
【図６ａ】図６の詳細を示す図である。
【図７】幾つかの照明チャンネルを有する色測定ヘッドの実施形態の他の例の模式的動作図である。
【図８】幾つかの照明チャンネルを有する色測定ヘッドの実施形態の他の例の模式的動作図である。
【図９】幾つかの照明チャンネルを有する色測定ヘッドの実施形態の他の例の模式的動作図である。
【図１０】色測定ヘッドのフィールド測定オリフィスを示す図である。
【図１１】更なるＵＶ照明チャンネルを有する色測定ヘッドの実施形態の別の例の詳細図である。
【図１２】光沢測定チャンネルを有する色測定ヘッドの実施形態の別の例の詳細図である。
【図１３】測定点上方の色測定ヘッドの正しい測定距離がいかにして判断されるかを示す測定曲線をプロットした図である。
【図１４】色測定ヘッドの正しい測定距離がいかにして判断されるかを示すブロック図である。
【図１５】色測定ヘッドに関する動的高さまたは距離制御手順を示すブロック図である。
【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６ａ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【外国語明細書】
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【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６ａ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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