JPH074954A - 紙表面の形状を測定するための方法及び装置 - Google Patents
紙表面の形状を測定するための方法及び装置Info
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- JPH074954A JPH074954A JP6007783A JP778394A JPH074954A JP H074954 A JPH074954 A JP H074954A JP 6007783 A JP6007783 A JP 6007783A JP 778394 A JP778394 A JP 778394A JP H074954 A JPH074954 A JP H074954A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 紙の表面を三次元的に測定する。
【構成】 目視による外観や印刷品質のような主観的な
紙の特性は通常表面の粗さのあるスケールに客観的に関
係付けられる。三次元形状の表面データはフラットな細
孔性プレートに真空によって固定された紙サンプルから
得られる。細孔性プレートは頭上の剛性を有する支持ビ
ームの下方に弾性的に吊された垂直方向に移動するスタ
イラスの下方で格子パターンに従って移動する。表面デ
ータはリニアコンボリューション法あるいはこれと違っ
たサーキュラーコンボリューション法を用いて数学的に
フィルタリングされ、粗さのある周波数しか含んでいな
い部材表面の生データを分離する。次に部材表面の自乗
平均平方根値の変化によって各表面特性が客観的に特徴
付けられる。
紙の特性は通常表面の粗さのあるスケールに客観的に関
係付けられる。三次元形状の表面データはフラットな細
孔性プレートに真空によって固定された紙サンプルから
得られる。細孔性プレートは頭上の剛性を有する支持ビ
ームの下方に弾性的に吊された垂直方向に移動するスタ
イラスの下方で格子パターンに従って移動する。表面デ
ータはリニアコンボリューション法あるいはこれと違っ
たサーキュラーコンボリューション法を用いて数学的に
フィルタリングされ、粗さのある周波数しか含んでいな
い部材表面の生データを分離する。次に部材表面の自乗
平均平方根値の変化によって各表面特性が客観的に特徴
付けられる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は紙表面の品質の解析に
関する。さらに詳しくは、この発明は紙表面の形状(top
ography)を表すデータを三次元的に測定し評価するため
の方法及び装置に関する。
関する。さらに詳しくは、この発明は紙表面の形状(top
ography)を表すデータを三次元的に測定し評価するため
の方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】紙に関する“印刷品質”とは印刷された
特定の紙表面に対する主観的な目視による評価のことで
ある。紙表面の印刷品質に関するより有効な客観的要因
の一つは紙表面の“粗さ”である。また、紙は単に印刷
されていない表面の見た目の滑らかさが主観的に評価さ
れることもある。従って、印刷されたときの紙表面を予
想する指標として、印刷されていない紙表面の粗さを測
定する様々な方法が開発されてきている。
特定の紙表面に対する主観的な目視による評価のことで
ある。紙表面の印刷品質に関するより有効な客観的要因
の一つは紙表面の“粗さ”である。また、紙は単に印刷
されていない表面の見た目の滑らかさが主観的に評価さ
れることもある。従って、印刷されたときの紙表面を予
想する指標として、印刷されていない紙表面の粗さを測
定する様々な方法が開発されてきている。
【０００３】間接的に紙表面の粗さ測定を行うための方
法として広く使われているシェフィールド・スムースネ
ス(Sheffield smoothness)や、ベック・スムースネス(B
ekksmoothness) 、パーカー・プリント・サーフ(Parker
Print Surf) などの幾つかの方法はエアーリーク法を
用いている。このエアーリーク法では、ある決められた
時間の間に紙表面とテスト装置のシールとの間から漏れ
るエアーの体積又は逆に決まった量のエアーがそこから
漏れるのに必要な時間が測定される。これら間接的な表
面粗さ測定法は表面粗さに対して数値的に定量化された
相対値を提供するけれども、それらは印刷品質の一貫性
のある信頼性の高い指標であるということが証明されて
いない。
法として広く使われているシェフィールド・スムースネ
ス(Sheffield smoothness)や、ベック・スムースネス(B
ekksmoothness) 、パーカー・プリント・サーフ(Parker
Print Surf) などの幾つかの方法はエアーリーク法を
用いている。このエアーリーク法では、ある決められた
時間の間に紙表面とテスト装置のシールとの間から漏れ
るエアーの体積又は逆に決まった量のエアーがそこから
漏れるのに必要な時間が測定される。これら間接的な表
面粗さ測定法は表面粗さに対して数値的に定量化された
相対値を提供するけれども、それらは印刷品質の一貫性
のある信頼性の高い指標であるということが証明されて
いない。
【０００４】従来の表面粗さ測定は、エル・ジー・ダン
フィールド(L.G.Dunfield)らの米国特許第 4,888,983号
に開示されているように、表面上をスタイラスすなわち
針で１回ライントレースする。表面の高さを表す数値
は、単一の垂直な評価平面内において一定の増分間隔で
測定される。この表面高さを表す数値はデジタル化さ
れ、ダンフィールドらのアルゴリズムに従って処理さ
れ、対応する印刷品質指標が決定される。
フィールド(L.G.Dunfield)らの米国特許第 4,888,983号
に開示されているように、表面上をスタイラスすなわち
針で１回ライントレースする。表面の高さを表す数値
は、単一の垂直な評価平面内において一定の増分間隔で
測定される。この表面高さを表す数値はデジタル化さ
れ、ダンフィールドらのアルゴリズムに従って処理さ
れ、対応する印刷品質指標が決定される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、機械によって
製造された紙は機械の製造ラインに対する方向性を有し
ている。紙を形成する繊維は機械を横切る方向よりも機
械の方向に揃ったものの方が多い。極端な場合には、こ
の機械の方向に揃った繊維のこの状態は波形の形状とし
て受け取られる。もし波形リブを横切る方向に垂直面内
で移動する単一のスタイラスで測定する場合には、解析
では測定の山と谷の間にわたる大きいがしかし非常に規
則的な垂直距離変化を示す“粗い”表面として測定され
る。波形リブと平行な方向に測定した場合には、垂直距
離変化の小さい“滑らかな”表面として測定される。従
って、三次元的な測定を用いた場合にのみ、平行なリブ
を有する紙表面の特性を認識することができる。
製造された紙は機械の製造ラインに対する方向性を有し
ている。紙を形成する繊維は機械を横切る方向よりも機
械の方向に揃ったものの方が多い。極端な場合には、こ
の機械の方向に揃った繊維のこの状態は波形の形状とし
て受け取られる。もし波形リブを横切る方向に垂直面内
で移動する単一のスタイラスで測定する場合には、解析
では測定の山と谷の間にわたる大きいがしかし非常に規
則的な垂直距離変化を示す“粗い”表面として測定され
る。波形リブと平行な方向に測定した場合には、垂直距
離変化の小さい“滑らかな”表面として測定される。従
って、三次元的な測定を用いた場合にのみ、平行なリブ
を有する紙表面の特性を認識することができる。
【０００６】上述した説明から、三次元的な形状は長さ
と幅と高さの座標によって定義されることがわかる。長
さと幅の座標は同じ平面内にあり、高さの座標は長さ及
び幅の座標を含む平面と直角方向に測られる。従って、
この発明の目的は紙表面の三次元的形状に基づいて紙表
面の粗さ特性を単一の数値で定量化するための方法及び
装置を提供することである。この発明の別の目的は紙表
面の繊維の方向性に対応できる紙表面粗さ測定の方法及
び装置を提供することである。この発明の別の目的は表
面形状のデジタル式特徴付け方法を提供することであ
る。
と幅と高さの座標によって定義されることがわかる。長
さと幅の座標は同じ平面内にあり、高さの座標は長さ及
び幅の座標を含む平面と直角方向に測られる。従って、
この発明の目的は紙表面の三次元的形状に基づいて紙表
面の粗さ特性を単一の数値で定量化するための方法及び
装置を提供することである。この発明の別の目的は紙表
面の繊維の方向性に対応できる紙表面粗さ測定の方法及
び装置を提供することである。この発明の別の目的は表
面形状のデジタル式特徴付け方法を提供することであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明の装置はサンプ
ル保持装置、サンプル位置決め装置、駆動装置、スタイ
ラス測定装置及び電子データ処理装置などを組み合わせ
た装置である。紙サンプルは調節された真空によってフ
ラットな細孔性表面に対して位置を決めて固定される。
細孔性表面は水平面内において直交軸のＸ及びＹ軸方向
にそれぞれに対するステッピングモータによって位置が
調節される。
ル保持装置、サンプル位置決め装置、駆動装置、スタイ
ラス測定装置及び電子データ処理装置などを組み合わせ
た装置である。紙サンプルは調節された真空によってフ
ラットな細孔性表面に対して位置を決めて固定される。
細孔性表面は水平面内において直交軸のＸ及びＹ軸方向
にそれぞれに対するステッピングモータによって位置が
調節される。
【０００８】非常に感度のよい垂直方向に移動する測定
用スタイラスは保持されたサンプル表面に対してその位
置が修正される。ステッピングモータが保持装置とサン
プルをスタイラスの下で等間隔の格子を通るように駆動
するときに、電気アナログ信号がデジタル値に変換さ
れ、固有のアドレスマトリックスに蓄積される。デジタ
ル化された高さの測定値はＸ−Ｙマトリックスの各セル
に対して記録される。各セルは一意にアドレスが対応し
ており、アドレスに関連した位置合わせにおいて、表面
高さの測定値の読み出し(recovery)が容易になってい
る。
用スタイラスは保持されたサンプル表面に対してその位
置が修正される。ステッピングモータが保持装置とサン
プルをスタイラスの下で等間隔の格子を通るように駆動
するときに、電気アナログ信号がデジタル値に変換さ
れ、固有のアドレスマトリックスに蓄積される。デジタ
ル化された高さの測定値はＸ−Ｙマトリックスの各セル
に対して記録される。各セルは一意にアドレスが対応し
ており、アドレスに関連した位置合わせにおいて、表面
高さの測定値の読み出し(recovery)が容易になってい
る。
【０００９】サンプル表面形状の測定された生データ
は、選択されたデジタルフィルタマトリックスを用いて
リニアコンボリューションあるいはサーキュラーコンボ
リューションプログラムによって電子的に処理され、選
択されたフィルタ周波数スペクトルの表面シミュレーシ
ョン(simulation)を表す自乗平均平方根粗さ値を算出す
る。特殊なデジタルフィルタを用いることによって単一
の生データセットから複数の粗さ値を決定することがで
きる。
は、選択されたデジタルフィルタマトリックスを用いて
リニアコンボリューションあるいはサーキュラーコンボ
リューションプログラムによって電子的に処理され、選
択されたフィルタ周波数スペクトルの表面シミュレーシ
ョン(simulation)を表す自乗平均平方根粗さ値を算出す
る。特殊なデジタルフィルタを用いることによって単一
の生データセットから複数の粗さ値を決定することがで
きる。
【００１０】
【実施例】以下、添付図面に基づいてこの発明の実施例
を説明する。この発明の装置の基本的な構成部材が図１
に示されている。この中にはサンプル探査装置１０、デ
ジタルデータ処理用のコンピュータ１１、キーボード制
御コンソール１２、モニタ１３、真空ポンプ１４、調節
の行われる真空貯蔵器１５、及びプリンタ１６が含まれ
る。
を説明する。この発明の装置の基本的な構成部材が図１
に示されている。この中にはサンプル探査装置１０、デ
ジタルデータ処理用のコンピュータ１１、キーボード制
御コンソール１２、モニタ１３、真空ポンプ１４、調節
の行われる真空貯蔵器１５、及びプリンタ１６が含まれ
る。
【００１１】サンプル探査装置１０は大きな支持テーブ
ル２０を有する。支持テーブル２０は一つあるいは複数
のスタイラス支持ユニット２１を有する。各スタイラス
支持ユニットは垂直方向に調節可能なスタイラスヘッド
２２を搭載している。スタイラスヘッド２２は剛性を有
するスタイラスアーム２３を保持している。スタイラス
すなわちプローブ２５は１９８７年６月２日に特許され
たピー・エイチ・ホール(P.H.Hall)らの米国特許第 4,6
69,300号に詳しく開示されているようなものでよい。代
表的なスタイラス２５の仕様としては、“きめの細か
い”紙又は筆記用紙で使用するための０．００２５mm
(0.0001 インチ) ／２．５３μｍのダイヤモンド先端半
径や、漂白紙に用いるための０．２５mm(0.010インチ)
／０．２５mmのカーバイド球先端半径がある。
ル２０を有する。支持テーブル２０は一つあるいは複数
のスタイラス支持ユニット２１を有する。各スタイラス
支持ユニットは垂直方向に調節可能なスタイラスヘッド
２２を搭載している。スタイラスヘッド２２は剛性を有
するスタイラスアーム２３を保持している。スタイラス
すなわちプローブ２５は１９８７年６月２日に特許され
たピー・エイチ・ホール(P.H.Hall)らの米国特許第 4,6
69,300号に詳しく開示されているようなものでよい。代
表的なスタイラス２５の仕様としては、“きめの細か
い”紙又は筆記用紙で使用するための０．００２５mm
(0.0001 インチ) ／２．５３μｍのダイヤモンド先端半
径や、漂白紙に用いるための０．２５mm(0.010インチ)
／０．２５mmのカーバイド球先端半径がある。
【００１２】ジャッキホイール２６を手動で回転させる
と、スタイラスヘッド２２がガイドチューブ２７の中で
垂直方向に移動して、プローブ２５の中点をサンプルシ
ートＳ1 、Ｓ2 、Ｓ3 の面に対して修正する。
と、スタイラスヘッド２２がガイドチューブ２７の中で
垂直方向に移動して、プローブ２５の中点をサンプルシ
ートＳ1 、Ｓ2 、Ｓ3 の面に対して修正する。
【００１３】各サンプルシートＳは真空装置を用いて直
交座標テーブル３０面上へ固定される。直交座標テーブ
ル３０の並進運動はステッピングモータ３１，３２に対
して動作するコンピュータ１１によってガイドされる。
コンピュータから信号が送られると、一方あるいは両方
のステッピングモータ３１，３２がステッピングモータ
ドライバ３３（図２参照のこと）の予め決められた回転
角に応じて直交座標テーブル３０の位置をスタイラスア
ーム２３の下で互いに直交する方向へ変化させ、横方向
に順々に設けられた一連の平行経路に沿って移動させ
る。各経路は一定の間隔で設けられた予め決められた数
の停止点を有していて、図３に示されているように、等
間隔で隔てられた探査測定点からなる格子パターンを形
成している。この実施例においては、格子はそれぞれが
４．０６cm(1.6インチ) の長さを有し、４．０６cm(1.6
インチ) の距離にわたって離間されている２５６の平行
経路からなっている。各４．０６cm(1.6インチ) の長さ
に沿ってそれぞれ２５６の探査データ点が設けられてい
る。すなわち等間隔に離間された（２５６）2 のデータ
点が設けられている。
交座標テーブル３０面上へ固定される。直交座標テーブ
ル３０の並進運動はステッピングモータ３１，３２に対
して動作するコンピュータ１１によってガイドされる。
コンピュータから信号が送られると、一方あるいは両方
のステッピングモータ３１，３２がステッピングモータ
ドライバ３３（図２参照のこと）の予め決められた回転
角に応じて直交座標テーブル３０の位置をスタイラスア
ーム２３の下で互いに直交する方向へ変化させ、横方向
に順々に設けられた一連の平行経路に沿って移動させ
る。各経路は一定の間隔で設けられた予め決められた数
の停止点を有していて、図３に示されているように、等
間隔で隔てられた探査測定点からなる格子パターンを形
成している。この実施例においては、格子はそれぞれが
４．０６cm(1.6インチ) の長さを有し、４．０６cm(1.6
インチ) の距離にわたって離間されている２５６の平行
経路からなっている。各４．０６cm(1.6インチ) の長さ
に沿ってそれぞれ２５６の探査データ点が設けられてい
る。すなわち等間隔に離間された（２５６）2 のデータ
点が設けられている。
【００１４】これらのデータ点の間隔を変えて、測定の
粗さスケールを表す周波数範囲を変えてもよい。変更可
能な最大周波数はデータ点の間隔周波数の半分に等し
い。
粗さスケールを表す周波数範囲を変えてもよい。変更可
能な最大周波数はデータ点の間隔周波数の半分に等し
い。
【００１５】紙などの薄くて軽いサンプルの位置を固定
するために、直交座標テーブル３０には一つあるいは複
数の真空シンク３５（図４を参照のこと）が設けられて
いる。真空シンク３５は所定の平滑度に機械仕上げされ
た細孔性の金属プレートからなるサンプル保持部材３６
によって覆われている。サンプル保持部材３６の細孔の
サイズを選択することによって、サンプルを細孔の中へ
変形させることなくプレートの中に空気を通すことがで
きる。例としては、米国、シンシナティ州、ファーミン
トン(Farmington,CT) のモット・メタラジカル・コーポ
レーション(Mott Metallurgical Corp.)から入手可能
な、±０．００１までの平滑度に機械仕上げされた１０
μｍの細孔サイズの金属のガスフィルタプレートがあ
る。
するために、直交座標テーブル３０には一つあるいは複
数の真空シンク３５（図４を参照のこと）が設けられて
いる。真空シンク３５は所定の平滑度に機械仕上げされ
た細孔性の金属プレートからなるサンプル保持部材３６
によって覆われている。サンプル保持部材３６の細孔の
サイズを選択することによって、サンプルを細孔の中へ
変形させることなくプレートの中に空気を通すことがで
きる。例としては、米国、シンシナティ州、ファーミン
トン(Farmington,CT) のモット・メタラジカル・コーポ
レーション(Mott Metallurgical Corp.)から入手可能
な、±０．００１までの平滑度に機械仕上げされた１０
μｍの細孔サイズの金属のガスフィルタプレートがあ
る。
【００１６】サンプル保持部材３６の下方において、真
空シンク３５は真空ポンプ１４などの真空源へ接続され
た導管システム３７によって排気される。しかし、導管
システム３７内には真空シンク３５と真空ポンプ１４と
の間に調節の行われる真空貯蔵器１５が設けられてい
る。この真空貯蔵器１５は真空源からの真空の脈動を減
衰させるようなサイズを有する。
空シンク３５は真空ポンプ１４などの真空源へ接続され
た導管システム３７によって排気される。しかし、導管
システム３７内には真空シンク３５と真空ポンプ１４と
の間に調節の行われる真空貯蔵器１５が設けられてい
る。この真空貯蔵器１５は真空源からの真空の脈動を減
衰させるようなサイズを有する。
【００１７】図２に関連する部材の説明を完全なものに
すると、各スタイラス２５のアナログ信号４０は電力増
幅用のプリアンプ回路４１によって増幅される。増幅さ
れたスタイラスのアナログ信号４２は次にＡ／Ｄコンバ
ータ４３へ送られ、適当なコンピュータ１１に応じた形
の対応するデジタルデータ信号４４に変換される。
すると、各スタイラス２５のアナログ信号４０は電力増
幅用のプリアンプ回路４１によって増幅される。増幅さ
れたスタイラスのアナログ信号４２は次にＡ／Ｄコンバ
ータ４３へ送られ、適当なコンピュータ１１に応じた形
の対応するデジタルデータ信号４４に変換される。
【００１８】シートの粗さ決定手順は、一つあるいは複
数のサンプルシートＳ1 、Ｓ2 、Ｓ3 を各直交座標テー
ブル３０のサンプル保持部材３６の上に設置することか
ら始まる。スタイラス移動用のプローブ２５がジャッキ
ホイール２６を手動で操作することによってサンプル表
面上に配置され、プローブ移動範囲の中点へ調節され
る。
数のサンプルシートＳ1 、Ｓ2 、Ｓ3 を各直交座標テー
ブル３０のサンプル保持部材３６の上に設置することか
ら始まる。スタイラス移動用のプローブ２５がジャッキ
ホイール２６を手動で操作することによってサンプル表
面上に配置され、プローブ移動範囲の中点へ調節され
る。
【００１９】図５及び図６のソフトウェアーのフローチ
ャートを参照する。探査データ収集は直交座標系の直交
座標テーブル３０を予め決められた図３の経路に沿って
移動することから始まり、各データ点で停止して信号シ
ステムにおける機械的な移動のノイズの存在を最小限に
抑えている。Ａ／Ｄコンバータ４３によって発生される
デジタル値はそれらに対応するマトリックスアドレスに
蓄積される。このプロセスは予め決められたデータのコ
ースが完了するまで繰り返される。
ャートを参照する。探査データ収集は直交座標系の直交
座標テーブル３０を予め決められた図３の経路に沿って
移動することから始まり、各データ点で停止して信号シ
ステムにおける機械的な移動のノイズの存在を最小限に
抑えている。Ａ／Ｄコンバータ４３によって発生される
デジタル値はそれらに対応するマトリックスアドレスに
蓄積される。このプロセスは予め決められたデータのコ
ースが完了するまで繰り返される。
【００２０】当該分野の通常の技術者には、ここに説明
されているスタイラスタイプの測定装置をレーザビーム
を用いた測定装置に置き換えることのできることがわか
るであろう。
されているスタイラスタイプの測定装置をレーザビーム
を用いた測定装置に置き換えることのできることがわか
るであろう。
【００２１】生データマトリックスのセットが完了した
ら、対応する蓄積されたデータを二次元の有限長インパ
ルスレスポンス（ＦＩＲ）又は円形カイザ窓などの窓関
数を乗じた非リカーシブ、ゼロ位相のバンドパスデジタ
ルフィルタを用いてコンボリューションが行なわれる。
これと違って、生データを累積してコンボリューション
を行い、次にそれ以下の処理を行うために蓄積してもよ
い。データ収集手順の前に、窓を乗じたＦＩＲフィルタ
を構成しコンピュータメモリの中に蓄積する。従って、
フィルタ／窓の組合せはメモリから読み出してコンボリ
ューションを行う。ＦＩＲと窓はディー・イー・デュジ
ョン(D.E.Dudgeon) 及びアール・エム・マーソロ(R.M.M
ersereau) の“マルチディメンショナル・ディジタル・
シグナル・プロセッシング(Multidimensional Digital
Signal Processing)”(Prentice-Hall、１９８４、29〜
31頁及び118 〜124 頁）に記載されている標準的な数学
的手順を用いて設計される。フィルタのカットオフパラ
メータの選択は、定量化を行うときに対象とする粗さに
基づいて行う。定量化された粗さのスケールは定量化し
ようとする特性の主観的な質に依存する。コンボリュー
ション手順の実施はデュジョンとマーサロによる著書の
113 〜118 頁に記載されている。
ら、対応する蓄積されたデータを二次元の有限長インパ
ルスレスポンス（ＦＩＲ）又は円形カイザ窓などの窓関
数を乗じた非リカーシブ、ゼロ位相のバンドパスデジタ
ルフィルタを用いてコンボリューションが行なわれる。
これと違って、生データを累積してコンボリューション
を行い、次にそれ以下の処理を行うために蓄積してもよ
い。データ収集手順の前に、窓を乗じたＦＩＲフィルタ
を構成しコンピュータメモリの中に蓄積する。従って、
フィルタ／窓の組合せはメモリから読み出してコンボリ
ューションを行う。ＦＩＲと窓はディー・イー・デュジ
ョン(D.E.Dudgeon) 及びアール・エム・マーソロ(R.M.M
ersereau) の“マルチディメンショナル・ディジタル・
シグナル・プロセッシング(Multidimensional Digital
Signal Processing)”(Prentice-Hall、１９８４、29〜
31頁及び118 〜124 頁）に記載されている標準的な数学
的手順を用いて設計される。フィルタのカットオフパラ
メータの選択は、定量化を行うときに対象とする粗さに
基づいて行う。定量化された粗さのスケールは定量化し
ようとする特性の主観的な質に依存する。コンボリュー
ション手順の実施はデュジョンとマーサロによる著書の
113 〜118 頁に記載されている。
【００２２】生データの各コンボリューションに対して
得られるマトリックスは“よい”データと“悪い”デー
タの両方を含んでいる。“よい”データは各コンボリュ
ーションの得られたマトリックスから抽出され、次に、
この“よい”データの自乗平均平方根粗さ値が求めら
れ、モニタ１３のディスプレイあるいはプリンタ１６を
介してオペレータに表示される。
得られるマトリックスは“よい”データと“悪い”デー
タの両方を含んでいる。“よい”データは各コンボリュ
ーションの得られたマトリックスから抽出され、次に、
この“よい”データの自乗平均平方根粗さ値が求めら
れ、モニタ１３のディスプレイあるいはプリンタ１６を
介してオペレータに表示される。
【００２３】この数学的な操作をよりグラフ的に表すた
めに、マトリックス測定点における相対的な高さ値によ
って表された生データは単一の自乗平均平方根値にされ
る。しかし、この値は通常アーティストやエキスパート
の主観的な評価とは対応しない。エキスパートの主観的
な評価と対応しない特定のタイプの紙に対する自乗平均
平方根値を導くために、特定のタイプの紙サンプルに対
して統計的に十分な数の印刷例がエキスパートによって
比較して等級に分けられた。必然的にこれは主観的で目
視による人による等級分けになる。同じ特定のタイプの
紙の印刷されていない例をこの発明によって評価して、
表面の成分周波数又は周波数スペクトルが求められる。
この周波数スペクトルは自乗平均平方根値にすると、エ
キスパートの主観的な評価と対応する。特定のタイプの
紙に対して関係する周波数すなわちスペクトルが求めら
れたら、この特定のタイプの紙の続いて発生されるすべ
ての量がその周波数における自乗平均平方根値によって
等級分けされる。
めに、マトリックス測定点における相対的な高さ値によ
って表された生データは単一の自乗平均平方根値にされ
る。しかし、この値は通常アーティストやエキスパート
の主観的な評価とは対応しない。エキスパートの主観的
な評価と対応しない特定のタイプの紙に対する自乗平均
平方根値を導くために、特定のタイプの紙サンプルに対
して統計的に十分な数の印刷例がエキスパートによって
比較して等級に分けられた。必然的にこれは主観的で目
視による人による等級分けになる。同じ特定のタイプの
紙の印刷されていない例をこの発明によって評価して、
表面の成分周波数又は周波数スペクトルが求められる。
この周波数スペクトルは自乗平均平方根値にすると、エ
キスパートの主観的な評価と対応する。特定のタイプの
紙に対して関係する周波数すなわちスペクトルが求めら
れたら、この特定のタイプの紙の続いて発生されるすべ
ての量がその周波数における自乗平均平方根値によって
等級分けされる。
【００２４】元に戻って、テスト領域内の生サンプル表
面を表すデータマトリックスはそれぞれが特定の周波数
のスペクトル内における表面形状周波数に適合するよう
ないくつかの成分表面シミュレーションへと数学的に再
構成される。前述した表面シミュレーションの全周波数
スペクトルを合計すると元の生データ表面になる。
面を表すデータマトリックスはそれぞれが特定の周波数
のスペクトル内における表面形状周波数に適合するよう
ないくつかの成分表面シミュレーションへと数学的に再
構成される。前述した表面シミュレーションの全周波数
スペクトルを合計すると元の生データ表面になる。
【００２５】前に掲げた参考文献から求めた数学的フィ
ルタは表面シミュレーションのこのスペクトル範囲でコ
ンボリューションされる。このモデルによって、選択さ
れた表面周波数あるいはサブスペクトルは全体の表面ス
ペクトルから隔離され、人による主観的な評価と比較し
て関連付けられる。それによって、分析された紙のタイ
プの任意の例に対して引き続いて適用する特徴周波数又
は特徴スペクトルが求められる。
ルタは表面シミュレーションのこのスペクトル範囲でコ
ンボリューションされる。このモデルによって、選択さ
れた表面周波数あるいはサブスペクトルは全体の表面ス
ペクトルから隔離され、人による主観的な評価と比較し
て関連付けられる。それによって、分析された紙のタイ
プの任意の例に対して引き続いて適用する特徴周波数又
は特徴スペクトルが求められる。
【００２６】この発明の現在の実施例に対しては、各シ
ートサンプルに対する生データがそのつど異なるフィル
タを用いて二度コンボリューションされる。他の実施例
ではより少ないフィルタ又はより多くのフィルタで生デ
ータがコンボリューションされ、より少ない粗さ値又は
より多くの粗さ値が生成される。このとき、一つの粗さ
値はコンボリューションで使用される各フィルタに対し
て求められる。
ートサンプルに対する生データがそのつど異なるフィル
タを用いて二度コンボリューションされる。他の実施例
ではより少ないフィルタ又はより多くのフィルタで生デ
ータがコンボリューションされ、より少ない粗さ値又は
より多くの粗さ値が生成される。このとき、一つの粗さ
値はコンボリューションで使用される各フィルタに対し
て求められる。
【００２７】例 １ 水性インクで印刷された五つの紙サンプルを熟練者によ
って視覚的に判断し、様々な印刷品質の程度を得た。相
対的にサンプルを１から５にランク付けした。１は最も
よい印刷品質であり、５は最も悪いものである。各サン
プルは周波数の関数として定量化された粗さ測定も行っ
た。図７はその結果を示している。横軸（Ｘ軸）上の位
置はバンドパスフィルタの中心周波数であり、フィルタ
は中心周波数のまわりの２．５４cm（１インチ）当り±
２サイクルを通過させる。図７から明かなように、２．
５４cm（１インチ）当り１８サイクル又はそれ以上の周
波数のみにおいて、サンプルは最も滑らかなものから最
も粗いものまで視覚的に判断した印刷品質の順に明確に
ランク付けが行われる。従って、これらの紙に対して
は、２．５４cm（１インチ）当り１８から３２の粗さの
測定値が水性インクによって印刷したときの紙の印刷品
質に対するよい指標である。
って視覚的に判断し、様々な印刷品質の程度を得た。相
対的にサンプルを１から５にランク付けした。１は最も
よい印刷品質であり、５は最も悪いものである。各サン
プルは周波数の関数として定量化された粗さ測定も行っ
た。図７はその結果を示している。横軸（Ｘ軸）上の位
置はバンドパスフィルタの中心周波数であり、フィルタ
は中心周波数のまわりの２．５４cm（１インチ）当り±
２サイクルを通過させる。図７から明かなように、２．
５４cm（１インチ）当り１８サイクル又はそれ以上の周
波数のみにおいて、サンプルは最も滑らかなものから最
も粗いものまで視覚的に判断した印刷品質の順に明確に
ランク付けが行われる。従って、これらの紙に対して
は、２．５４cm（１インチ）当り１８から３２の粗さの
測定値が水性インクによって印刷したときの紙の印刷品
質に対するよい指標である。
【００２８】例 ２ 漂白板紙の二つのサンプルをテストした。サンプル１は
組成は悪いが視覚的な滑らかさはよいものである。サン
プル２は組成はよいが視覚的滑らかさは悪いものであ
る。二つのサンプルの粗さを周波数の関数として定量化
した。その結果を図８に示す。結果は、最も滑らかなも
のから最も粗いものまでのサンプルの順は２．５４cm
（１インチ）当り１から５サイクルまでの周波数におい
ては組成と一致しているが、２．５４cm（１インチ）当
り５から１７サイクルまでの周波数においては視覚的な
滑らかさに一致している。従って、これらの紙に対して
は２．５４cm（１インチ）当り１から５サイクルまでの
粗さの定量化測定値が組成に関係する表面粗さのよい指
標であり、２．５４cm（１インチ）当り５から１７サイ
クルの周波数スペクトルでの定量化測定値は視覚的な滑
らかさに関係する粗さのよい指標である。
組成は悪いが視覚的な滑らかさはよいものである。サン
プル２は組成はよいが視覚的滑らかさは悪いものであ
る。二つのサンプルの粗さを周波数の関数として定量化
した。その結果を図８に示す。結果は、最も滑らかなも
のから最も粗いものまでのサンプルの順は２．５４cm
（１インチ）当り１から５サイクルまでの周波数におい
ては組成と一致しているが、２．５４cm（１インチ）当
り５から１７サイクルまでの周波数においては視覚的な
滑らかさに一致している。従って、これらの紙に対して
は２．５４cm（１インチ）当り１から５サイクルまでの
粗さの定量化測定値が組成に関係する表面粗さのよい指
標であり、２．５４cm（１インチ）当り５から１７サイ
クルの周波数スペクトルでの定量化測定値は視覚的な滑
らかさに関係する粗さのよい指標である。
【００２９】上述した実施例は単に説明のためのもので
あり、発明を制限することはない。従って、この発明は
発明の精神及び範囲から逸脱しない限り如何なる形によ
っても実現が可能である。なお、記載されている数値に
関し、括弧書によって別の数値が併記されている数値は
括弧内の数値を基に換算されたものである。このため、
その数値と括弧内の数値との間に不一致がある場合に
は、括弧内の数値が正しい数値とされなくてはならな
い。
あり、発明を制限することはない。従って、この発明は
発明の精神及び範囲から逸脱しない限り如何なる形によ
っても実現が可能である。なお、記載されている数値に
関し、括弧書によって別の数値が併記されている数値は
括弧内の数値を基に換算されたものである。このため、
その数値と括弧内の数値との間に不一致がある場合に
は、括弧内の数値が正しい数値とされなくてはならな
い。
【図１】この発明の装置の全体図である。
【図２】この発明の装置のブロック図である。
【図３】サンプルテーブルの移動経路を示す図である。
【図４】サンプル取付け装置の断面図である。
【図５】この発明の装置に使用可能なコンピュータソフ
ト制御プログラムのフローチャートである。
ト制御プログラムのフローチャートである。
【図６】図５のフローチャートに用いられているデータ
解析サブルーチンのフローチャートである。
解析サブルーチンのフローチャートである。
【図７】例１に対する表面粗さとバンドパス周波数との
関係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
【図８】例２に対する表面粗さとバンドパス周波数との
関係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
１０ サンプル探査装置 １１ コンピュータ １２ キーボード制御コンソール １３ モニタ １４ 真空ポンプ １５ 真空貯蔵器 １６ プリンタ ２０ 支持テーブル ２５ スタイラス ３５ 真空シンク ３６ サンプル保持部材
Claims (11)
- 【請求項１】 薄い紙の表面形状を測定するための装置
であって、 紙サンプル保持用のテーブルと、 紙サンプル表面上の点の高さを測定するための高さ測定
装置と、 制御装置と、を有し、前記テーブルが一定の平面状の表
面に沿って選択的な表面運動が可能で、前記テーブルの
表面が細孔性プレートによって形成される紙サンプル取
付け領域を有し、前記細孔性プレートが真空源によって
供給される真空シンク域を覆っており、前記高さ測定装
置が前記紙サンプル取付け領域の上方に固定されていて
紙サンプル表面の形状変化に比例した電気信号を発生
し、前記制御装置が前記高さ測定装置の下方で等しい距
離で離間された紙サンプル表面測定点からなる格子パタ
ーンに沿って前記テーブルを駆動させる装置。 - 【請求項２】 前記細孔性プレートが１０μｍ又はそれ
以下の孔を有する請求項１記載の装置。 - 【請求項３】 前記細孔性プレートの紙サンプル保持表
面部が±０．０２５mmの平滑度の公差を有する請求項１
記載の装置。 - 【請求項４】 前記真空シンクと前記真空源との間で導
管で連通された調節可能な真空貯蔵器が設けられている
請求項１記載の装置。 - 【請求項５】 前記テーブルが直交座標に沿って駆動さ
れる請求項１記載の装置。 - 【請求項６】 前記テーブルが各直交座標方向において
個々に制御されるステッピングモータによって駆動され
る請求項５記載の装置。 - 【請求項７】 前記制御装置が前記高さ測定装置の下に
順々に設けられた予め決められた数の平行な経路に沿っ
て前記テーブルを駆動させ、前記平行な経路の間隔にほ
ぼ等しい各経路に沿った点において前記テーブルを停止
させ、前記高さ測定装置の下における前記テーブルの停
止点が全体で等間隔の格子マトリックスを形成している
請求項１記載の装置。 - 【請求項８】 平行な経路の予め決められた数が経路に
沿った停止点の数に対応し、前記格子マトリックスが正
方形である請求項７記載の装置。 - 【請求項９】 前記高さ測定装置がスタイラスであり、
このスタイラスがその垂直移動距離に比例したアナログ
電気信号を出力し、前記アナログ信号が解析のためにデ
ジタル信号に変換される請求項１記載の装置。 - 【請求項１０】 前記スタイラスが紙サンプルと表面接
触して中間レンジアナログ信号校正スケールに手動によ
って調節される請求項９記載の装置。 - 【請求項１１】 印刷品質に影響を及ぼす紙の表面形状
を客観的に評価するための方法であって、 多数の紙サンプルの表面品質を手動で評価して相対的に
等級分けする段階と、 面格子にわたって分布するように等間隔に配置されると
ともにアドレス値によって唯一に特性付けられる多数の
点において、各紙サンプル表面で測定された高さの変動
に比例したアナログ信号を発生する段階と、 前記アナログ信号を高さに対応するデジタル値信号に変
換し、座標格子点のアドレス値とともにコンピュータに
蓄積する段階と、 前記デジタル値信号と座標格子点アドレス値をその後の
読み出しや処理のためにコンピュータのデータベースへ
入力する段階と、 周波数スペクトル上に分布する複数の周波数に対して有
限なインパルスレスポンスのデータフィルタマトリック
スを準備する段階と、 前記コンピュータのデータベースに前記データフィルタ
マトリックスを入力する段階と、 前記高さに対応するデジタル信号を取り出して前記コン
ピュータによって前記フィルタマトリックス周波数スペ
クトルでコンボリューションを行い、前記スペクトル内
における前記複数の周波数の各々に関してコンボリュー
ションされたデータマトリックスを生成する段階と、 前記スペクトル内における前記複数の周波数の各々に関
してコンボリューションされた前記データマトリックス
から自乗平均平方根を求める段階と、 前記自乗平均平方根によって、前記紙サンプルの手動評
価と対応するフィルタ周波数との間を相関させる段階
と、を有する方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US1076093A | 1993-01-29 | 1993-01-29 | |
| US010760 | 1993-01-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH074954A true JPH074954A (ja) | 1995-01-10 |
| JP2895731B2 JP2895731B2 (ja) | 1999-05-24 |
Family
ID=21747277
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6007783A Expired - Fee Related JP2895731B2 (ja) | 1993-01-29 | 1994-01-27 | 紙表面の形状を測定するための方法及び装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5614662A (ja) |
| JP (1) | JP2895731B2 (ja) |
| CA (1) | CA2112792A1 (ja) |
| DE (1) | DE4402809C2 (ja) |
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