JP3848877B2

JP3848877B2 - 印刷機における色調制御方法とその装置

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Publication number: JP3848877B2
Application number: JP2001396935A
Authority: JP
Inventors: 昇志山本
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2021-12-27
Also published as: EP1323530A3; US20030136287A1; EP1323530A2; US6722281B2; JP2003191442A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷機におけるインキ供給量を、印刷物のマルチスペクトル計測結果で制御して色調を調整する印刷機における色調制御方法に関し、特に、マルチスペクトルの計測結果によって直接インキ供給量を算出できる伝達関数を求め、目標となる色に対する偏差をマルチスペクトル出力の偏差として捕らえることで前記算出した伝達関数から修正すべきインキ供給量を算出し、色調を制御できるようにした印刷機における色調制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
印刷機の色再現状態は様々な要素により変動するため、印刷物の色調を希望通りにするには、印刷された印刷物を色調計測装置などで計測し、その結果に基づいて印刷機のインキ供給量を調節するインキキーを調節し、色調を調整することが不可欠である。
【０００３】
例えばカラーマネジメントシステムにおいては、印刷機や製版システムなどの個々のデバイスにおける色再現特性を一致させるため、印刷機における網点面積率と色（例えば国際照明委員会で定義された色座標値、ＣＩＥ−Ｌ*ａ*ｂ*）との対応を記述した例えばＩＣＣ（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｌｏｒＣｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）プロファイルとよばれる発色特性データ（以下プロファイルと略称する）を作成し、それを元に上流側で印刷物の測色値が希望する色に近似するようデジタルデータを変換して刷版を作成し、異なるデバイス間の色再現性を一致させるようにしている。
【０００４】
しかしながら、このようにプロファイルを用いて刷版を作成しても、希望通りの色調を得るためには、印刷機のプロファイルを作成したときの各種条件が実際の印刷まで保持される必要があるが、印刷機における色再現状態は変化することがあり、またプロファイルなどの発色特性データを作成した条件と実際に印刷を行う条件が異なる場合があった。
【０００５】
すなわち印刷機においては、インキローラへインキを均一に行き渡らせるための揺動ローラ、水着けローラなどの動き、ゴム胴の印圧などの微細な変化が色再現状態に微妙に影響し、また、使用されるインキや印刷用紙などの資材条件の変更、機械間の誤差、湿度、気温、印刷を開始してからの時間などによっても色再現状態が異なることがあり、標準濃度で印刷しても、ハーフトーン部の色が合わないといった現象が生じる。
【０００６】
そのため、前記したようにカラーマネジメントシステムを用いて印刷機プロファイルに適した刷版を作成しても、例えば特開２００１−４７６０５号公報に示されているように、実際の印刷物（商業印刷物）の分光反射率を測定して色座標値（Ｌ*ａ*ｂ*）、及び各インキに対する濃度を算出し、インキ供給量を制御するなどのことが行われている。これはカラーマネジメントシステムを用いない場合も同様であり、校正刷り、若しくは仮校正刷りなどの基準となる印刷物（ＯＫシート）と商業印刷物の分光反射率を測定し、色座標値（Ｌ*ａ*ｂ*）、及び各インキに対する濃度を算出してインキ供給量を制御するということが行われている。
【０００７】
そしてこのように分光反射率を測定してインキ供給量を制御する場合、分光反射率を高精度に測定すればそれだけ正確な色座標値を求めることができるが、高精度な測定値を得るためには分解能を細かくすると共にチャンネル数を増やす必要があり、こうすると１つ１つの信号量が少なくなって雑音の影響が増え、かつ、多チャンネルのために非常に時間がかかってこういった商業目的に使うのは難しくなる。
【０００８】
そこでこういったことに対処するため分光反射率波形の冗長性に着目し、この分光波形の特性を学習して少ない計測によって元の波形を推測、再現して利用することが考えられた。すなわち分光反射率の波形はなめらかに変化しており、インキや印刷用紙などの資材条件が一定なら、分光反射率の特性を予め学習しておくことによって少ないチャンネルでもほぼ元の波形を推測、高精度に再現できることが分かっている。こういった技術を用いたものとしては、例えばＵＳＰ５３１９４７２号公報、特開平９−４３０５８号公報、特開２０００−３３３１８６号公報、特開２００１−９９７１０号公報などがある。
【０００９】
すなわちＵＳＰ５３１９４７２号公報に示されたものは、４つ以上の狭帯域フィルタを入れ替えて絵柄の画像信号を得るための受光素子と、前記狭帯域フィルタと入れ替え可能な黒フィルタ（遮光フィルタ）、及び絵柄の代わりに光路に挿入できる白板とを持ち、各狭帯域フィルタを介して測定した絵柄の画像信号を黒フィルタと白板の信号で校正し、その出力に係数をかけて元の絵柄の分光反射率を得られるようにした校正方法に関するものである。
【００１０】
そして特開平９−４３０５８号公報に示されたものは、複数のバンドパスフィルタを通して対象物を撮像し、その信号から統計的手法を用いて色の分類のために分類スペクトルを算出し、それによって対象物を分類判定するものである。
【００１１】
特開２０００−３３３１８６号公報に示されたものは、撮影対象（被写体）を所定の光源で照射し、異なる透過波長帯域を持つ複数のフィルタを用いて分光感度の異なる複数のチャンネルを通し、可視波長域においてほぼ均一な分光感度を持つ白黒フィルムで撮影して画像をスキャナなどで読み取る、又は結像位置にＣＣＤセンサを置いてフィルタ毎の画像信号を得る、あるいは複数のそれぞれ受光波長域の異なるＣＣＤセンサで被写体の信号を得るなどの方法でそれぞれの波長域の信号を得、それらの情報から被写体の分光反射率を復元する多チャンネル撮影機（マルチバンドカメラ）を用い、撮影された画像の各画素毎の分光波形を複数の画像再現法に対応した制御信号に変換して出力するものである。
【００１２】
特開２００１−９９７１０号公報に示されたものは、波長可変フィルタを用いてマルチバンド画像を撮影し、これを用いて被写体の分光反射率のスペクトルを推定する際、スペクトルの推定精度を落とすことなく推定スペクトルを求める時間を短縮するため、マルチバンド画像の各チャンネル毎に反射率が既知のチャートを撮影して得られた輝度値を前記反射率と対応させた変換テーブルを予め作成し、このテーブルを用いてマルチバンド画像の輝度値から短時間で被写体の分光反射率のスペクトルを推定できるようにしたシステムに関するものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらＵＳＰ５３１９４７２号公報、特開平９−４３０５８号公報、特開２０００−３３３１８６号公報、特開２００１−９９７１０号公報に示されたものは、ＵＳＰ５３１９４７２号公報が分光反射率の校正方法に関するもの、特開平９−４３０５８号公報が対象物を色で分類判定するもの、特開２０００−３３３１８６号公報が多チャンネル撮影機（マルチバンドカメラ）で撮影された画像の各画素毎の分光波形を複数の画像再現法に対応した制御信号に変換して出力するもの、特開２００１−９９７１０号が被写体の分光反射率のスペクトルを推定に際してスペクトルの推定精度を落とすことなく推定スペクトルを求める時間を短縮するためのもので、いずれも印刷機に関するものではない。
【００１４】
また、従来の分光反射率を用いた色調制御は、前記したように測定した分光反射率から色座標値（Ｌ*ａ*ｂ*）や各インキに対する濃度を算出し、その値を基にインキ供給量を制御していたが、このようにすると分光反射率から色座標値（Ｌ*ａ*ｂ*）や各インキに対する濃度を算出する必要があり、それだけ時間がかかると共に分光反射率から色座標値への変換、その色座標値からインキ供給量の変換という数回にわたる変換によって精度が劣化するという問題もあった。
【００１５】
そのため本発明においては、マルチスペクトル計測結果から直接印刷機のインキ供給量を制御できるようにする方法とその装置を提供することが課題である。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
そのため本発明においては、請求項１に記載したように、インキ供給量を電子的又は機械的に変化させ得るインキ供給装置を有し、マルチスペクトル計測手段による印刷物の測定結果によって前記インキ供給装置を制御して色調を制御する印刷機における色調制御方法において、
印刷編集における網点面積率情報または、該印刷物用の刷版で測定された網点面積率情報を用い、インキ供給量を変化させて印刷した複数の印刷物における前記マルチスペクトル計測手段の出力とによってマルチスペクトル計測手段出力変化量に対応するインキ供給変化量を算出する伝達関数を予め求め、
印刷物における目標色の前記マルチスペクトル計測手段出力偏差と、前記印刷物における目標色に関与する網点面積率情報とから前記伝達関数を用いて変化させるべきインキ供給量を算出し、該インキ供給量で前記インキ供給装置を制御して色調を制御する印刷機における色調制御方法であって、
前記マルチスペクトル計測手段は、印刷機が使用する色の数に加え、該色における有彩色２色を組み合わせた混色分だけ異なる波長のチャンネル数を増加させたことを特徴とする印刷機における色調制御方法を提案する。
又、装置発明として請求項４において、インキ供給量を電子的又は機械的に変化させ得るインキ供給装置を有し、マルチスペクトル計測手段による印刷物の測定結果によって前記インキ供給装置を制御して色調を制御する印刷機における色調制御装置において、
印刷編集における網点面積率情報または、該印刷物用の刷版で測定された網点面積率情報を用い、インキ供給量を変化させて印刷した複数の印刷物における前記マルチスペクトル計測手段の出力とによってマルチスペクトル計測手段出力変化量に対応するインキ供給変化量を算出する伝達関数を予め求め、
印刷物における目標色の前記マルチスペクトル計測手段出力偏差と、前記印刷物における目標色に関与する網点面積率情報とから前記伝達関数を用いて変化させるべきインキ供給量を算出し、該インキ供給量で前記インキ供給装置を制御して色調を制御する印刷機における色調制御装置であって、
前記マルチスペクトル計測手段は、印刷機が使用する色の数に加え、該色における有彩色２色を組み合わせた混色分だけ異なる波長のチャンネル数を増加させていることを特徴とする印刷機における色調制御装置を提案する。
【００１７】
すなわち前記したように分光反射率の波形はなめらかに変化しており、インキや印刷用紙などの資材条件が一定なら、分光反射率の特性を予め学習しておくことによって少ないチャンネルでほぼ元の波形を推測、高精度に再現できる。しかしながら元の波形を高精度に再現できるということは、分光反射率から色座標値やインキ濃度を算出した後変化させるべきインキ供給量を算出するのではなく、測定結果から直接インキ供給量を算出することが可能であり、このように、予めマルチスペクトル計測手段出力変化量に対応するインキ供給変化量を算出する伝達関数を求めておけば、商業印刷物における網点面積率情報と、目標色のマルチスペクトル計測手段出力偏差を入力するだけで、色座標値やインキ濃度などを計算することなく変化すべきインキ供給量を算出することができる。しかもチャンネルは少なくて済む為短時間で行うことができると共に、複数回の変換で精度が劣化することもなく、色調制御を的確に行うことができる。
【００１８】
そしてこの伝達関数は、請求項２に記載したように、
前記伝達関数を印刷資材情報ごとに設けたことを特徴とする。
【００１９】
このように伝達関数をインキや印刷用紙などの資材毎に用意しておくことにより、どのような印刷資材が使われた場合でも対応でき、少ないチャンネルのマルチスペクトル計測と相俟って、高速かつ的確に色調制御を行うことができる。
【００２０】
更にこの伝達関数は、請求項３に記載したように、
前記伝達関数を求めるに際し、周囲網点面積率情報を用いてインキ供給装置における揺動ローラの揺動量やインキ転写量などの周囲影響量を寄与率として付加することを特徴とする。
【００２１】
このように伝達関数に、インキ供給装置における揺動ローラの揺動量やインキ転写量などの周囲影響量を寄与率として付加することにより、インキ供給量だけでなく、こういったインキを刷版に伝える要素も伝達関数の中に織り込めるから、より正確なインキ供給量を算出でき、より的確に色調制御を行うことができる。
【００２３】
オフセット印刷における混色は、網点の重なりで行われるため通常のインキを混ぜ合わせた混色とは異なり、印刷における混色部分を拡大して見ると混色したインキが重なっているところ、それぞれのインキのみのところ、いずれのインキもないところ（印刷用紙の地の色）などがあり、そのため、混色部分の分光波形は混色したインキの分光波形からは推し量れない複雑なものになっている。そのためこのように、印刷機が使用する色数とこれらの色のうち、有彩色２色の組み合わせの数、すなわち例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色を使う場合は、これら４色とブラック（無彩色）を除いた３色における２色ずつの組み合わせ、すなわちイエロー・マゼンタ、マゼンタ・シアン、シアン・イエローの３組み合わせを足した７チャンネルとなり、例えば２色刷りなどでレッドとブラックなどの２色しか使わない場合は、有彩色は１であるからレッドとブラックに対応した２チャンネルあればよいことになる。このようにすることにより、無駄な計測をしなくて済み、計測を高速に行うことができる。
【００２４】
そして本発明は、前記マルチスペクトル計測手段出力から、分光反射率または色座標を算出するための伝達関数を求めるのがよい。
【００２５】
本発明においては、前記したように分光反射率または色座標を算出せずにインキ供給量を算出できることが特徴であるが、これら分光反射率や色座標についても前記したのと全く同様にして伝達関数を求めることができる。そしてこれら分光反射率や色座標を評価用として使うことがあり、こういった用途のためにもこれらの値を求められるよう伝達関数を用意しておくことが好ましい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りはこの発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００２７】
図１は本発明になる印刷機における色調制御方法を実施する機器概略と本発明における伝達関数を示した図、図２、図３は本発明になる印刷機における色調制御方法のフロー図、図４はシアンの分光反射率を示した図、図５は反射率空間での発色概念を示した図、図６は主成分を用いた分光反射率の表現図、図７は計算的複雑さをＭｏｌｏｎｅｙの手法を用いて簡易化する手法の概念図、図８、図９、図１０はマルチスペクトル計測手段におけるチャンネル数と分光波長の推測結果を示したグラフである。
【００２８】
図１において１は製版時の網点面積率情報Ｄ_ｉ（ｘ，ｙ，％）、２はマルチスペクトル計測手段３からの計測結果を受けて伝達関数やインキ供給量を算出するコンピュータ、３はマルチスペクトル計測結果であるチャンネル毎の分光反射率情報Ｓ（ｘ，ｙ，λｎ）を出力するマルチスペクトル計測手段、４は複数色分の印刷ユニットを持ち、各印刷ユニットのインキ供給装置におけるインキ供給量Ｇ_ｉ（ｘ，ｙ，ｔ）を電子的又は機械的に制御可能にした印刷機、５は製版時の網点面積率情報Ｄ_ｉ（ｘ，ｙ，％）１の関数（ｈ（Ｄ_ｉ））、マルチスペクトル計測手段３からの計測出力Ｓ（ｘ，ｙ，λｎ）の関数（Ｓ（ｎ））を入力し、コンピュータ２で算出した伝達関数（ｆ_ｉｎ）を用いてインキ供給量（Ｇ_ｉ）を算出する式、６は５式を用い、マルチスペクトル計測手段３の計測出力偏差（Ｓ（ｎ）−Ｓ’（ｎ））からインキ供給変化量（ΔＧ_ｉ）を算出する式である。
【００２９】
このうちマルチスペクトル計測手段３は、例えばＸ、Ｙ方向に移動可能な色調測定部を有し、この色調測定部に設けられた受光センサでマルチスペクトル計測ができるようになっている。なお、マルチスペクトル計測のための構成については、前記従来例として説明したＵＳＰ５３１９４７２号公報、特開平９−４３０５８号公報、特開２０００−３３３１８６号公報、特開２００１−９９７１０号公報などに述べられており、例えばモータなどで回転可能に構成した複数の異なる波長通過フィルタを順次受光センサと印刷物の間に位置させる方法、可変波長フィルタを用いる方法、複数のそれぞれ異なる波長の発光光源を用意してその光源を順次発光させる方法、受光波長感度を異ならせた複数の受光センサを設ける方法などがあり、どれを用いても良い。
【００３０】
最初に図２、図３に示したフローチャートに従って本発明の概略を説明すると、図２は本発明になる印刷機における色調制御方法の伝達関数を算出するフロー図であり、まずステップＳ２１で印刷機４のインキや印刷用紙などの印刷資材を用意し、かつ、印刷機４のインキ供給装置を制御してインキ供給量を標準、すなわちインキローラの膜厚を標準膜厚Ｇ_１（ｘ，ｙ，ｔ）（ｔ：膜厚）とする。また、上流側の例えばラスタ・イメージ・プロセッサ（ＲＩＰ）などを用いた製版時における各色の刷版の網点面積率情報Ｄ_ｉ（ｘ，ｙ，％）１を、コンピュータ２に取得する。
【００３１】
そしてステップＳ２２で印刷を行い、その印刷物をステップＳ２３においてマルチスペクトル計測手段３で計測する。そして各チャンネルにおける分光反射率情報Ｓ（ｘ，ｙ，λｎ）をコンピュータ２に送り込み、ステップＳ２４でデータが充分かどうか確認するが、現在は計測を始めたばかりなのでステップＳ２５に進み、印刷機４のインキ供給装置を制御してインキ供給量、すなわちインキローラのインキ膜厚Ｇ_ｉ（ｘ，ｙ，ｔ）を変化させる。そしてステップＳ２２に戻って再度印刷を行い、前記したようにステップＳ２３においてマルチスペクトル計測手段３で計測し、各チャンネルにおける分光反射率情報Ｓ（ｘ，ｙ，λｎ）をコンピュータ２に送り込む。そしてこのサイクルを、ステップＳ２４で充分なデータが得られたと判断されるまで繰り返す。
【００３２】
こうしてステップＳ２４で充分なデータが得られた、と判断されるとコンピュータ２は、ステップＳ２６でマルチスペクトル計測手段３からの分光反射率情報Ｓ（ｘ，ｙ，λｎ）、網点面積率情報Ｄ_ｉ（ｘ，ｙ，％）１、印刷機４からのインキ膜厚情報Ｇ_ｉ（ｘ，ｙ，ｔ）などを用い、統計的手段と最小２乗計算などによって５として示した分光反射率情報Ｓ（ｘ，ｙ，λｎ）の関数Ｓ（ｎ）と、網点面積率情報Ｄ_ｉ（ｘ，ｙ，％）１の関数ｈ（Ｄ_ｎ）とを入力とし、インキ膜厚Ｇ_ｉを算出するための伝達関数Ｆ（ｆ_ｉｎ）を求める。なお、この伝達関数Ｆは、前記ステップＳ２１で用意したインキや印刷用紙などの印刷資材を種々変更してそれぞれについて予め求めておき、どのような印刷資材にも対応できるようにしておく。
【００３３】
こうして伝達関数を求めるわけであるが、この伝達関数を用いた実際の印刷、すなわち商業印刷（お客用印刷）におけるインキ供給量の制御方法を示したのが図３のフロー図である。すなわち商業印刷においては、まずステップＳ３１で前記伝達関数Ｆを求めたときと同様印刷機４のインキや印刷用紙などの印刷資材を用意し、かつ、その印刷資材に対応した伝達関数Ｆ（ｆ_ｉｎ）を用意する。そして印刷機４のインキ供給装置を制御してインキ供給量を標準、すなわちインキローラの膜厚を標準膜厚Ｇ_１（ｘ，ｙ，ｔ）とする。またステップＳ３２で、上流側の例えばラスタ・イメージ・プロセッサ（ＲＩＰ）などを用いた製版時における商業印刷用刷版の各色の網点面積率情報Ｄ_ｉ（ｘ，ｙ，％）１を、コンピュータ２に取得する。
【００３４】
そしてステップＳ３３で印刷を行い、その印刷物をステップＳ３４においてマルチスペクトル計測手段３で計測し、各チャンネルにおける分光反射率情報Ｓ‘（ｘ，ｙ，λｎ）を得る。そしてこの商業印刷印刷物の目標色の計測結果Ｓ’（ｘ，ｙ，λｎ）が、前記伝達関数算出時の標準膜厚における計測結果Ｓ（ｘ，ｙ，λｎ）と異なっていた場合、まずこの計測結果Ｓ‘（ｘ，ｙ，λｎ）と前記ステップＳ３２で取得した商業印刷用刷版の各色の網点面積率情報Ｄ_ｉ（ｘ，ｙ，％）１を、データベースの蓄積・更新として示したステップＳ３５でコンピュータ２のデータベースに記憶する。
【００３５】
そして合わせてステップＳ３６でコンピュータ２により、まず前記伝達関数算出時の計測結果Ｓ（ｘ，ｙ，λｎ）とこの商業印刷物における計測結果Ｓ‘（ｘ，ｙ，λｎ）との差｛Ｓ（ｎ）−Ｓ’（ｎ）｝を算出し、商業印刷用刷版の各色の網点面積率情報Ｄ_ｉ（ｘ，ｙ，％）１と共に６として示した前記伝達関数Ｆ（ｆ_ｉｎ）によってインキ供給変化量（ΔＧ_ｉ）を算出する式に代入し、インキ供給変化量（ΔＧ_ｉ）を求める。そしてこのインキ供給変化量（ΔＧ_ｉ）によって印刷機４のインキ供給装置を制御し、目標色の色調を伝達関数作成時の色調に合わせるわけである。
【００３６】
そしてステップＳ３７で印刷が終了したかどうかを確認し、現在は印刷を開始したばかりなのでステップＳ３３に戻り、印刷を続行して以上述べてきたサイクルを繰り返す。
【００３７】
このようにすることにより、マルチスペクトル計測手段３の計測結果を印刷機４のインキ供給装置の制御量に直接変換することができ、前記したようにこのインキ供給装置におけるインキ供給量Ｇ_ｉ（ｘ，ｙ，ｔ）を電子的又は機械的に制御可能にした印刷機においては、全く自動に色調制御を実施できる。そのため従来のように、分光反射率から色座標値（Ｌ*ａ*ｂ*）や各インキに対する濃度を算出し、その値を基にインキ供給量を制御した場合のように、時間がかかったり複数回の変換によって精度が劣化するという問題が防止できる。
【００３８】
なお、以上の説明では前記伝達関数を求めるに際し、分光反射率情報Ｓ（ｘ，ｙ，λｎ）、網点面積率情報Ｄ_ｉ（ｘ，ｙ，％）１のみを用いると説明してきたが、前記したように印刷機における色再現特性は、インキローラへインキを均一に行き渡らせるための揺動ローラの揺動量やインキ転写量などによって微妙に影響を受ける。そのため伝達関数を求めるに際し、周囲網点面積率情報Ｄ_ｉ（ｘ，ｙ，％）１を用い、インキ供給装置における揺動ローラの揺動量やインキ転写量などの周囲影響量を寄与率として付加すると、インキ供給量だけでなく、こういったインキを刷版に伝える要素も伝達関数の中に織り込めるから、より正確なインキ供給量を算出でき、より的確に色調制御を行うことができる。
【００３９】
以上が本発明になる印刷機における色調制御方法の概略であるが、以下、図４乃至図１０を用いて本発明を更に詳細に説明する。
【００４０】
まず、マルチスペクトル計測における少ないチャンネルで正確な分光反射率を得る方法であるが、固有の反射率ｒ（λ）を持つ物体に、Ｅ（λ）の照明を照射し、その反射光量をフィルタ透過率Ｔｉ（λ）を介して、分光感度Ｓ（λ）を持つ受光器で得られるセンサ応答Ｖｉは（１）式で表せる。
【数１】

この場合、通常の分光計測では５〜１０ｎｍピッチでセンサ応答を得るため、４１もしくは８１次元となる。
【００４１】
そして（１）式の次元をベクトル空間と置き換え、再表示すると、下記（２）式になる。
【数２】

この（２）式は右辺と左辺が同じ次数の場合に正則となり、逆行列をもつから、既知のＥ、Ｓ、Ｔと得られた出力Ｖから、反射率ｒが決定される。しかし、出力Ｖの次元が反射率ｒの次元より低い場合、逆問題となり、一般的な解法が適用できなくなる。
【００４２】
しかしながら、１０ｎｍピッチで計測したシアン（Ｃｙａｎ）の分光反射率を図４に示すが、その分光反射率の変化は色素による散乱吸収で起こるため、非常に滑らかであり、これは４１次元ベクトル空間上の一部に局在していることを示している。そのため空間上の一部に局在しているのであれば、その空間を主成分により表示可能である点に着目し、既知のサンプル分光反射率の主成分を利用して未知の分光反射率を高い精度で推定することができる。
【００４３】
主成分はサンプルの共分散行列の固有分解により求められる。今、既知のサンプル分光反射率を
ｒ₁＝［ｒ₁₁、ｒ₁₂、Λ、ｒ_1p］^t
ｒ₂＝［ｒ₂₁、ｒ₂₂、Λ、ｒ_2p］^t
Ｍ
ｒ_N＝［ｒ_N1、ｒ_N2、Λ、ｒ_Np］^t
とすると、この共分散行列は以下のように記述される。
【数３】

そしてこの行列要素ｃ_ijは（４）式で表される。
【数４】

該ｉ番目要素の期待値は以下のように表される。
【数５】

【００４４】
主成分分析においては、図５で示した分布空間の中で、分散が最も大きくなる軸を１次とする。また、図５の全てのサンプル空間をＹとすると、
【数６】

のような線形結合として表すことができるため、このＹが最大になる
【数７】

を定めることとなる。但し、αは正規化ベクトルであり、α^ｔ×α＝１が成り立つ。
【００４５】
またＹの分散は、共分散行列Σを用いて、α^ｔ×Σ×αと表される。この最大化問題はラグランジュの未定乗数法が適用できるので、
【数８】

すなわち、
（Σ−λＩ）×α＝０
の“０”でない解を求めることに帰着する。よって、λは
｜Σ−αＩ｜＝０
の根であり、Σの固有値である。また、αは固有ベクトルとなる。
【００４６】
上記導出から分光反射率は、各主成分ベクトルの総和で記述することができ、その主成分はサンプルの共分散行列の固有分解により求められることが明らかになった。これは、任意の分光反射率が主成分ベクトルを直交規定として、図６に示したように以下のように展開できることを示す。
【数９】

なお、式を一般化するため、固有ベクトルをα_i→β_i、固有値をλ_i→ω_iと置き換えた。特にω_iは主成分ベクトルについての重みとして定義しているが、正規化されたとき、ω_i＝λ_iとなる。
【００４７】
ここで、（９）式でも明らかなように、任意空間におけるオフセットベクトルｎが計算的な複雑さを引き起こす。そのため、モロネイ（Ｍｏｌｏｎｅｙ）の手法を用いて簡易化する。この手法は原点対称の同数データ群を加算することでオフセットをキャンセルする方式であり、この場合、サンプル空間の符号を全て反転してデータ群に加えることで実現できる。但し、図７でも明らかなように、原点からのオフセットベクトルに対して、主成分ベクトルの方向が大きく異なるとき、誤差が発生する。ここではこの誤差を含めて、展開を進める。
【００４８】
結果から、任意の分光反射率は（１０）式で与えられる。
【数１０】

【数１１】

全ての分光反射率ベクトル空間においては、（１０）式より
【数１２】

が成り立つ。このとき、ωについて展開すると、
【数１３】

となるが、ここで固有ベクトルＢは正規化された対角行列なのでＢ^−１＝Ｂ^ｔが成り立つ。
【００４９】
よって、ある資料サンプルｒ_pに対して、ｍ次のマルチスペクトルによる推定分光反射率は（１１）、（１３）式より、
【数１４】

また、選択した次数（バンド数：ｍ）の寄与率は以下の式で評価できる。
【数１５】

【００５０】
以上の展開を通じて、最終的にはｍバンドの出力Ｖから分光反射率を推定する方法を導く。すなわち（２）式に（１１）式を代入し、下記（１６）式を得る。
【数１６】

ここで、Ｔ、Ｅ、Ｓは既知なのでＦに統合した。また、Ｆ×Ｂは正方行列であり行列Ｆの基底はそれぞれ、照明、フィルタ透過率、受光器感度と独立なため、正則になり逆行列を持つ。そのため、（１６）式をωについて解くと、
【数１７】

となる。この式を（１０）式に代入すると、
【数１８】

が導出される。これより、サンプル母集団の共分散固有ベクトルとそのシステムの各感度、及びマルチスペクトル出力が得られれば分光反射率を推定できることがわかる。
【００５１】
なお、このようにしてマルチスペクトル計測によって分光反射率を推定した結果を図８に示す。この図８は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色を使った場合のシアンに関するグラフであり、◆はバンド幅を細かくして正確に計測したグラフ、□は異なる波長通過フィルタを交互に置いて計測した結果から推測したグラフで、（Ａ）は例えば受光センサ前に２種類の異なる波長通過フィルタを交互に置いて計測した結果から推測したグラフ、（Ｂ）は受光センサ前に３種類の異なる波長通過フィルタを交互に置いて計測した結果から推測したグラフ、（Ｃ）は受光センサ前に４種類の異なる波長通過フィルタを交互に置いて計測した結果から推測したグラフであり、このように４枚の異なる波長通過フィルタを用いることで、精度の高い推定ができる。
【００５２】
これは他の色の場合でも同じであり、図９は上記のように４枚の異なる波長通過フィルタを用いてブラック（Ａ）、シアン（Ｂ）、マゼンタ（Ｃ）、イエロー（Ｄ）のそれぞれ分光反射率を推定した結果、図９（Ｅ）はこれら４色主成分の波長通過フィルタ使用枚数による推定寄与率を示したものである。この図から分かるとおり、単色の場合は４枚の異なる波長通過フィルタを使うことで、どの色においてもほぼ正確に元の分光反射率を推定できることがわかる。
【００５３】
ただ混色の場合は、網点の重なりで行われるため通常のインキを混ぜ合わせた混色とは異なり、印刷における混色部分を拡大して見ると、混色したインキが重なっているところ、それぞれのインキのみのところ、いずれのインキもないところ（印刷用紙の地の色）などがある。そのため、混色部分の分光波形は混色したインキ単独の分光波形からは推し量れない複雑なものになっている。これを示したのが図１０であり、例えばシアンとマゼンタの２色を使って印刷する場合、シアン、マゼンタにおけるそれぞれの色の推定は２枚の異なる波長通過フィルタを使うことで、この図１０（Ａ）、（Ｂ）にシアンの場合を示したように正確に行うことができる。
【００５４】
ところがシアンとマゼンタを等量ずつ混ぜ合わせた場合、図１０（Ｃ）のように２枚の異なる波長通過フィルタを使っただけでは推定精度が落ちてしまう。しかしこれを３枚にすると、図１０（Ｄ）に示したようにかなり正確に推定することができる。すなわち、図１０（Ｅ）に示した波長通過フィルタ使用枚数による推定寄与率のように、３枚のフィルタを使うことでそれがほぼ１になっており、混色の場合はフィルタ枚数を混色分だけ増加させればよいことが分かる。しかしながら、無彩色であるブラック、及びブラックとホワイトを混ぜて作成したグレイと例えばイエロー、マゼンタ、シアンの有彩色との混色の場合はこのようなことが無く、２枚の異なる波長通過フィルタを使っただけで正確な推定が可能である。
【００５５】
そのため、例えば印刷機が使用する色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色の場合、この色数４と無彩色のブラックを除いた３色の組み合わせ、すなわちイエロー・マゼンタ、マゼンタ・シアン、シアン・イエローの３を加えて７の異なった波長通過フィルタを使えばよい。そのため、例えば２色刷りなどでレッドとマゼンタを使う場合は有彩色の組み合わせが１であるから合計３枚のフィルタを使うことになるが、レッドとブラックの２色の場合は、有彩色は１であるから２枚のフィルタで推定が可能であり、無駄な計測をしなくて済む為計測を高速に行うことができる。
【００５６】
なお、以上の説明ではマルチスペクトル計測に異なった波長通過フィルタを使うとしてきたが、前記したように可変波長フィルタを用いる方法、複数のそれぞれ異なる波長の発光光源を用意してその光源を順次発光させる方法、受光波長感度を異ならせた複数の受光センサを設ける方法などがあり、いずれを使っても良いことは明らかである。
【００５７】
このようにマルチスペクトル計測手段のチャンネル数を、印刷機が使用する色の数と、該色における有彩色２色の組み合わせ数を加えた数とすることにより、少ないチャンネル数で高精度な分光反射率の推定が可能であり、そのため前記したように、このマルチスペクトル計測手段の計測結果から直接インキ供給装置のインキ供給量を推定するようにすれば、従来行っていた分光反射率から色座標値を算出し、それをインキ供給量に変換するという数回にわたる変換を行う場合に比べてより正確なインキ供給量算出が可能となる。
【００５８】
なお、このようにインキ供給量の推定のためにはマルチスペクトル計測手段の計測結果から直接インキ供給量を算出できるようにした方がよいが、実際の印刷現場では色評価のために分光反射率、色座標値などを用いることが多く、そのため、前記インキ供給量の伝達関数を求めたのと同様にして分光反射率、色座標値を直接求める伝達関数を設定しておけば、前記要望にもすぐに応えられるシステムとすることができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上記載の如く請求項１に記載した本発明によれば、予めマルチスペクトル計測手段出力変化量に対応するインキ供給変化量を算出する伝達関数を求めておくことにより、商業印刷物における網点面積率情報と、目標色のマルチスペクトル計測手段出力偏差を入力するだけで、色座標値やインキ濃度などを計算することなく変化すべきインキ供給量を算出することができ、しかもチャンネルは少なくて済む為短時間で行うことができると共に、複数回の変換で精度が劣化することもなく、色調制御を的確に行うことができる。
【００６０】
そして請求項２に記載した本発明によれば、伝達関数をインキや印刷用紙などの資材毎に用意しておくことにより、どのような印刷資材が使われた場合でも対応でき、少ないチャンネルのマルチスペクトル計測と相俟って、高速かつ的確に色調制御を行うことができる。
【００６１】
また請求項３に記載した本発明によれば、伝達関数にインキ供給装置における揺動ローラの揺動量やインキ転写量などの周囲影響量を寄与率として付加することにより、インキ供給量だけでなく、こういったインキを刷版に伝える要素も伝達関数の中に織り込めるから、より正確なインキ供給量を算出でき、より的確に色調制御を行うことができる。
【００６２】
そして請求項４に記載した本発明によれば、印刷色数が増加したり減少したりしても、最低限必要な計測だけで済み、無駄な計測をしなくて済む為計測を高速に行うことができる。
【００６３】
そして請求項５に記載した本発明によれば、実際の印刷現場では色評価のために分光反射率、色座標値などを用いることが多く、そのため、前記インキ供給量の伝達関数を求めたのと同様にして分光反射率、色座標値を直接求める伝達関数を設定しておけば、前記要望にもすぐに応えられるシステムとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる印刷機における色調制御方法を実施する機器概略と本発明における伝達関数を示した図である。
【図２】本発明になる印刷機における色調制御方法の伝達関数を算出するフロー図である。
【図３】本発明になる印刷機における色調制御方法のフロー図である。
【図４】シアンの分光反射率を示した図である。
【図５】反射率空間での発色概念を示した図である。
【図６】主成分を用いた分光反射率の表現図である。
【図７】計算的複雑さをＭｏｌｏｎｅｙの手法を用いて簡易化する手法の概念図である。
【図８】マルチスペクトル計測手段におけるチャンネル数と分光波長の推測結果を示したグラフである。
【図９】マルチスペクトル計測手段におけるチャンネル数と分光波長の推測結果を示したグラフである。
【図１０】マルチスペクトル計測手段における混色時のチャンネル数と分光波長の推測結果を示したグラフである。
【符号の説明】
１網点面積率情報
２コンピュータ
３マルチスペクトル計測手段
４印刷機
５インキ供給量（Ｇ_ｉ）を算出する式
６インキ供給変化量（ΔＧ_ｉ）を算出する式

Claims

インキ供給量を電子的又は機械的に変化させ得るインキ供給装置を有し、マルチスペクトル計測手段による印刷物の測定結果によって前記インキ供給装置を制御して色調を制御する印刷機における色調制御方法において、
印刷編集における網点面積率情報または、該印刷物用の刷版で測定された網点面積率情報を用い、インキ供給量を変化させて印刷した複数の印刷物における前記マルチスペクトル計測手段の出力とによってマルチスペクトル計測手段出力変化量に対応するインキ供給変化量を算出する伝達関数を予め求め、
印刷物における目標色の前記マルチスペクトル計測手段出力偏差と、前記印刷物における目標色に関与する網点面積率情報とから前記伝達関数を用いて変化させるべきインキ供給量を算出し、該インキ供給量で前記インキ供給装置を制御して色調を制御する印刷機における色調制御方法であって、
前記マルチスペクトル計測手段は、印刷機が使用する色の数に加え、該色における有彩色２色を組み合わせた混色分だけ異なる波長のチャンネル数を増加させたことを特徴とする印刷機における色調制御方法。
前記伝達関数を印刷資材情報ごとに設けたことを特徴とする請求項１に記載した印刷機における色調制御方法。
前記伝達関数を求めるに際し、周囲網点面積率情報を用いてインキ供給装置における揺動ローラの揺動量やインキ転写量などの周囲影響量を寄与率として付加することを特徴とする請求項１または２に記載した印刷機における色調制御方法。
インキ供給量を電子的又は機械的に変化させ得るインキ供給装置を有し、マルチスペクトル計測手段による印刷物の測定結果によって前記インキ供給装置を制御して色調を制御する印刷機における色調制御装置において、
印刷編集における網点面積率情報または、該印刷物用の刷版で測定された網点面積率情報を用い、インキ供給量を変化させて印刷した複数の印刷物における前記マルチスペクトル計測手段の出力とによってマルチスペクトル計測手段出力変化量に対応するインキ供給変化量を算出する伝達関数を予め求め、
印刷物における目標色の前記マルチスペクトル計測手段出力偏差と、前記印刷物における目標色に関与する網点面積率情報とから前記伝達関数を用いて変化させるべきインキ供給量を算出し、該インキ供給量で前記インキ供給装置を制御して色調を制御する印刷機における色調制御装置であって、
前記マルチスペクトル計測手段は、印刷機が使用する色の数に加え、該色における有彩色２色を組み合わせた混色分だけ異なる波長のチャンネル数を増加させていることを特徴とする印刷機における色調制御装置。