專利名稱：校準(zhǔn)反射密度儀的制作方法
校準(zhǔn)反射密度儀
背景技術(shù)：
商業(yè)數(shù)碼印刷機(jī)可產(chǎn)生質(zhì)量與傳統(tǒng)平板印刷機(jī)的質(zhì)量相媲美的印刷輸出。雖然印刷工藝變化不可避免，但通過(guò)對(duì)印刷頁(yè)面上的油墨密度進(jìn)行測(cè)量以及印刷工藝的反饋控制可獲得高輸出質(zhì)量以及一致的顏色再現(xiàn)。理想情況下，每個(gè)印刷機(jī)都具有掃描印刷頁(yè)面來(lái)提供反饋的一個(gè)以上的反射密度儀。遺憾的是，密度儀的價(jià)格相當(dāng)高，例如工業(yè)設(shè)備價(jià)值$500至$2000或更高。通常可以通過(guò)降低油墨密度測(cè)量的精確度，因而降低輸出質(zhì)量并且降低顏色再現(xiàn)保真度，來(lái)構(gòu)建廉價(jià)的反射密度儀。一種降低成本的可能方法是對(duì)管理國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)標(biāo)準(zhǔn)所要求的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化。規(guī)定所要求的反射密度測(cè)量的光學(xué)幾何結(jié)構(gòu)的管理標(biāo)準(zhǔn)文件為ISO標(biāo)準(zhǔn)5-4 :1995,攝影-密度測(cè)量-部分4 :反射密度的幾何條件。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了復(fù)雜的光學(xué)幾何結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)儀器水平和制造商互換性，包括從45±5°的環(huán)形區(qū) 域進(jìn)行照明并在0±5°的錐體中對(duì)反射光進(jìn)行檢測(cè)。角是關(guān)于頁(yè)面法線測(cè)量得到的。圖9為示出標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)幾何結(jié)構(gòu)的示意圖。該圖示出用于對(duì)樣品進(jìn)行照明的45±5°的環(huán)形光錐。該圖還示出從樣品進(jìn)行采集的0±5°的光錐。該幾何結(jié)構(gòu)圖示了環(huán)形流入模式。在攝影中，利用被稱為“平面”照明的照明來(lái)弱化表面紋理和光澤。由于光是漫射的因而從所有方向均勻地射向物體，從而產(chǎn)生平面照明的質(zhì)量。ISO標(biāo)準(zhǔn)要求根據(jù)環(huán)形流入模式的環(huán)形照明，因此僅從45° ±5°傾斜角的所有方位角方向進(jìn)行照明，產(chǎn)生近似平面照明。45°的照明結(jié)合0°的檢測(cè)也弱化了光澤或鏡面反射。鏡面反射發(fā)生在油墨或紙的上表面，傾向于被水平偏振且傾向于具有光源的光譜。漫反射發(fā)生在油墨和紙的內(nèi)部，傾向于被不規(guī)則偏振且具有印刷品的光譜。所期望的是僅僅檢測(cè)漫反射的光。標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)幾何結(jié)構(gòu)選擇性地采集漫反射的光，而不采集鏡面反射的光。紙和著色劑(油墨)確定漫反射光的強(qiáng)度以及顏色或光譜，而鏡面反射出現(xiàn)在空氣與紙或油墨的界面處。鏡面反射的光譜傾向于發(fā)光體的光譜，且傾向于定向。鏡面反射還傾向于在印刷和未印刷(紙)區(qū)域中的整個(gè)頁(yè)面上是均勻的。實(shí)際上，最高的印刷質(zhì)量的頁(yè)面具有均勻的光澤(鏡面反射)。反射密度測(cè)量的ISO標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)幾何結(jié)構(gòu)具有所描述的形式，可能得到來(lái)自不同制造商的密度儀之間的互換性。遺憾的是，該幾何結(jié)構(gòu)是昂貴的，且制作完全符合ISO標(biāo)準(zhǔn)的傳感器是困難的。圖IOA和圖IOB為示出符合ISO標(biāo)準(zhǔn)的光學(xué)幾何結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有技術(shù)傳感器1000的示例的二維截面框圖和示意圖。光從光源1002，例如50瓦鎢燈出射，被環(huán)形反射鏡1004采集并彎曲90°的方向，從而對(duì)印刷板1008進(jìn)行照明，其中環(huán)形反射鏡1004在截面圖中示為兩個(gè)凹光學(xué)元件1006A和1006B。環(huán)形反射鏡1004可產(chǎn)生理想的環(huán)形照明。在示意傳感器中，兩個(gè)反射的凹光學(xué)表面1006A為可用于實(shí)現(xiàn)環(huán)形反射鏡1004的照明光學(xué)元件。傳感器1000包括衍射光柵1010和傳感器陣列1012，以形成可測(cè)量可見(jiàn)光譜區(qū)域的光強(qiáng)度的精確光譜儀1014。傳感器1000繞光學(xué)照明路徑的垂直軸成圖狀對(duì)稱，光學(xué)照明路徑與簡(jiǎn)單的一維光學(xué)測(cè)量路徑一起例如包括偏轉(zhuǎn)反射鏡1004，沿光學(xué)光導(dǎo)1016，至衍射光柵1018。光路1016與理想的ISO標(biāo)準(zhǔn)光路具有良好的對(duì)應(yīng)。
反射密度儀的一種廉價(jià)實(shí)施是以30±5°從單一方向照明，并以0±5°檢測(cè)反射光。問(wèn)題是從比45°小的一個(gè)角度的單一方向照明強(qiáng)化了不利的鏡面或光澤反射，例如當(dāng)使印刷頁(yè)與桌燈保持斜角來(lái)觀察光澤時(shí)就會(huì)發(fā)生這種情況。問(wèn)題在于相比于期望的漫反射，鏡面反射的大小可能是相當(dāng)大的，尤其是在較暗的印刷區(qū)域，該區(qū)域趨向100%的密實(shí)油墨覆蓋率。另一示例反射密度儀利用與頁(yè)面成45°的三個(gè)光源，三個(gè)光源圍繞環(huán)等距離間隔開(相距120° )。雖然不是真正的環(huán)形照明器，但與點(diǎn)光源相比，還是得到了照明均勻性上的改進(jìn)。另一示例反射密度儀利用位于點(diǎn)光源和紙之間、具有用于阻擋漫射光的合適的阻光部的環(huán)狀反射鏡。光從該點(diǎn)光源發(fā)出，射到反射鏡，并通過(guò)環(huán)形區(qū)域被反射到頁(yè)面。


通過(guò)參考下面描述和附圖可更好地理解有關(guān)結(jié)構(gòu)和運(yùn)算方法的
具體實(shí)施例方式、圖IA和圖IB為示出對(duì)反射密度儀執(zhí)行校準(zhǔn)的印刷機(jī)設(shè)備的實(shí)施例的示意圖；圖2為描繪產(chǎn)品形式的由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)實(shí)施例的示意框圖，其中產(chǎn)品用于在印刷機(jī)設(shè)備中對(duì)反射密度儀進(jìn)行校準(zhǔn)；圖3為示出圖1A、圖IB和圖2中描繪的傳感器的光學(xué)幾何結(jié)構(gòu)的三維圖；圖4A和圖4B為例示用于校準(zhǔn)印刷機(jī)中的反射密度儀的方法的一個(gè)以上實(shí)施例或方面的流程圖；圖5A和圖5B示出描繪可用于確定校準(zhǔn)系數(shù)的遞歸搜索算法實(shí)施例的采用c語(yǔ)言形式的簡(jiǎn)化計(jì)算機(jī)代碼序列；圖6A至圖6G為例示反射密度儀相對(duì)于實(shí)驗(yàn)室參考密度儀的示例校準(zhǔn)的數(shù)據(jù)表和曲線圖；圖7為例示用于密度儀的傳感光學(xué)裝置實(shí)施例的光學(xué)示意圖的二維側(cè)視圖；圖8A和圖SB分別為描繪傳感器光學(xué)裝置實(shí)施例的三維和攝影透視示意圖(取向不同)；圖9為示出針對(duì)反射密度的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)幾何結(jié)構(gòu)的圖；圖IOA和圖IOB為例示符合ISO標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)幾何結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有技術(shù)傳感器示例的框圖和不意圖；圖11為例示傳統(tǒng)的使用偏振濾波器來(lái)削弱光澤的透視示意圖。
具體實(shí)施例方式印刷機(jī)、系統(tǒng)以及相關(guān)方法的實(shí)施例對(duì)反射密度儀使用三點(diǎn)校準(zhǔn)。所描述的方法使得可以確定或計(jì)算所檢測(cè)到的光的反射分量的大小，并從由廉價(jià)反射密度儀得到的密度測(cè)量結(jié)果中去除反射分量的影響。通過(guò)對(duì)頁(yè)面上的每一處油墨的密度進(jìn)行測(cè)量和控制可得到數(shù)碼印刷機(jī)的一致顏色再現(xiàn)。反射密度儀用于測(cè)量油墨密度。在一個(gè)實(shí)施例中，反射密度儀以30°照射頁(yè)面上的一片(patch)，并以0°檢測(cè)漫反射光的量，其中角度是相對(duì)于頁(yè)面表面法線而言的。理想情況下，照明是45°的環(huán)形，提供可弱化光澤(鏡面反射)的“平面”特性的照明。實(shí)際上，可使用單個(gè)發(fā)光二極管(LED)。使用單個(gè)LED以30°照明時(shí)，檢測(cè)到的光具有相當(dāng)大的光澤分量，這是不希望的但又不可避免的。提出對(duì)反射密度儀進(jìn)行三點(diǎn)校準(zhǔn)，其確定光澤分量的大小，并將所確定的大小從隨后的測(cè)量結(jié)果中減去。將紙(0%)、密實(shí)(solid)油墨(100% )以及中間色調(diào)(mid-tone)水平(大約90%油墨覆蓋率)的片的測(cè)量結(jié)果與理想值比較，來(lái)確定3點(diǎn)校準(zhǔn)的系數(shù)。然后在運(yùn)算中，在方程式中利用校準(zhǔn)系數(shù)來(lái)計(jì)算作為所測(cè)得的反射光的量的函數(shù)的光密度。根據(jù)這里公開的印刷機(jī)設(shè)備實(shí)施例，反射密度儀可包括便宜的光學(xué)傳感器，其具有以30°發(fā)光的單個(gè)發(fā)光二極管(LED)光源、透鏡和阻光部，以及以0°檢測(cè)的光電探測(cè)器IC(集成電路)。所得到的反射密度儀比三個(gè)光源的反射密度儀或具有環(huán)狀反射鏡的反射密度儀便宜得多，且可作為精確反射密度儀使用。 所描述的校準(zhǔn)技術(shù)通過(guò)使能利用較低成本的密度儀，同時(shí)保持卓越的、一致的顏色質(zhì)量，而使印刷系統(tǒng)成本大大降低。參照?qǐng)D1A，示意圖例示對(duì)反射密度儀進(jìn)行校準(zhǔn)的印刷機(jī)設(shè)備100的實(shí)施例。印刷機(jī)設(shè)備100包括反射密度儀102，反射密度儀102包括光學(xué)傳感器104和處理器106，光學(xué)傳感器104在一系列的測(cè)量中檢測(cè)從頁(yè)面上的一片所反射的光，處理器106連接至光學(xué)傳感器104并管理校準(zhǔn)運(yùn)算。處理器106確定照明的光澤分量的大小，并比較所選不同油墨覆蓋率處的多個(gè)測(cè)量結(jié)果的光澤分量的大小。在校準(zhǔn)過(guò)程中，處理器106通過(guò)計(jì)算所選不同油墨覆蓋率處的多個(gè)測(cè)量結(jié)果的光澤分量的大小并將測(cè)量結(jié)果與由外部參考密度儀確定的正確的光密度值進(jìn)行比較，來(lái)確定反射光的不利的鏡面或光澤分量的大小。在運(yùn)算過(guò)程中，在計(jì)算一片的測(cè)得的光密度之前減去來(lái)自該片的反射光的光澤分量。因此，在示例實(shí)施中，處理器106可依靠實(shí)驗(yàn)室參考反射密度儀對(duì)構(gòu)造有傳感器104的反射密度儀進(jìn)行三點(diǎn)校準(zhǔn)。在反射密度儀102中，傳感器104照射三個(gè)印刷測(cè)試片，并檢測(cè)從每個(gè)片反射的光的強(qiáng)度。第一片可為紙(0%油墨覆蓋率)，第二片可為中間色調(diào)(灰階)(大約80% -90%油墨覆蓋率)，第三片可為密實(shí)油墨(100%油墨覆蓋率)。可利用實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)反射密度儀來(lái)測(cè)量每一片的光密度。然后，處理器106進(jìn)行三點(diǎn)校準(zhǔn)來(lái)確定三個(gè)校準(zhǔn)系數(shù)，這三個(gè)校準(zhǔn)系數(shù)用于計(jì)算作為所檢測(cè)到的光強(qiáng)的函數(shù)的反射密度。密度儀測(cè)得的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)密度儀得到的測(cè)量結(jié)果相差不超過(guò)±0. OlOD (光密度)。在示例應(yīng)用或?qū)嵤┲?，通過(guò)確定三種油墨覆蓋率處，例如包括接近0%油墨覆蓋率、中間色調(diào)覆蓋率以及接近100%油墨覆蓋率處的照明光澤分量的大小并從測(cè)量結(jié)果中減去該大小，處理器106可對(duì)反射密度儀102執(zhí)行三點(diǎn)校準(zhǔn)。在另一個(gè)示例應(yīng)用或?qū)嵤┲校幚砥?06可參考實(shí)驗(yàn)室參考反射密度儀，使用光學(xué)傳感器104和傳感器光學(xué)裝置112，來(lái)對(duì)反射密度儀102進(jìn)行三點(diǎn)校準(zhǔn)。處理器106可控制光學(xué)傳感器104來(lái)照射三個(gè)印刷測(cè)試片，檢測(cè)從這些片反射的光強(qiáng)度，并使用校準(zhǔn)系數(shù)計(jì)算作為所檢測(cè)到的光強(qiáng)度的函數(shù)的反射密度，其中校準(zhǔn)系數(shù)是利用實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)密度儀確定的?？梢赃x擇不同油墨覆蓋率的測(cè)試片，使得至少兩個(gè)測(cè)試片具有強(qiáng)漫反射，因此所測(cè)得的光密度不主要取決于光澤分量，還使得至少一個(gè)測(cè)試片具有弱漫反射，因此所測(cè)得的光密度主要取決于光澤分量。在示例三個(gè)片的應(yīng)用中，三個(gè)片的油墨覆蓋率可被選擇為使得兩個(gè)片(紙、中間色調(diào))具有強(qiáng)漫反射，第三片(100%密實(shí))不具有強(qiáng)漫反射。由此，對(duì)前兩個(gè)片來(lái)說(shuō)，所測(cè)得的光密度不主要取決于光澤分量，但對(duì)第三片來(lái)說(shuō)，所測(cè)得的光密度則必定主要取決于光澤分量。光澤分量期望為來(lái)自紙的反射的大約1%，使得該光澤分量等于100%密實(shí)深黑處的漫射分量(光密度=2. 0，或I %漫反射)，其被減去。

在典型實(shí)施例中，印刷機(jī)設(shè)備100可為彩色印刷機(jī)設(shè)備，其中處理器106利用所存儲(chǔ)的針對(duì)各種油墨顏色的校準(zhǔn)系數(shù)的分立集合，來(lái)針對(duì)多種油墨顏色進(jìn)行校準(zhǔn)。因此，可以針對(duì)每種油墨顏色以及為每種油墨顏色保存的校準(zhǔn)系數(shù)的分立集合來(lái)重復(fù)校準(zhǔn)過(guò)程。通常，油墨顏色為印刷工藝顏色(青色、品紅、黃色、黑色)，但是也可校準(zhǔn)例如在惠普靛藍(lán)商業(yè)數(shù)碼印刷機(jī)(IndiChiOme藍(lán)色或橙色、特制混合色)中使用的其它油墨顏色。將所測(cè)得的光密度(OD)定義為被轉(zhuǎn)換為電壓的反射光強(qiáng)度(光轉(zhuǎn)電壓或LTV)的函數(shù)OD = Iogltl (100% 反射片的 LTV)-Iogltl (測(cè)量片的 LTV)。理想100%反射片的LTV值事先是未知的，因此減去所檢測(cè)光的鏡面(光澤)分
量，重新建立方程OD = b-a Iog10 (測(cè)量片的 LTV-c)。其中，a、b和c為系數(shù)。由于該對(duì)數(shù)的底數(shù)是固定的，且在LTV值中不包括非線性項(xiàng)，因此系數(shù)a近似為I。系數(shù)b主要取決于理想100%反射片的LTV值。系數(shù)c主要取決于光澤(鏡面)反射的強(qiáng)度。將系數(shù)c代入方程中，解得由鏡面(光澤)反射所導(dǎo)致的LTV分量，該LTV分量被減去。系數(shù)a、b和c仍待確定。對(duì)于通過(guò)實(shí)驗(yàn)室參考密度儀所測(cè)量的三個(gè)片{P1; P2, P3I密度可表示為IOD1, OD2,ODJ，所測(cè)量的LTV值表示為ILTV1, LTV2, LTVJ。因此，可解析地或數(shù)字地解出關(guān)于系數(shù)a、b和c的三個(gè)非線性方程的組。相應(yīng)地，印刷機(jī)設(shè)備100可進(jìn)一步包括計(jì)算校準(zhǔn)系數(shù)的至少一個(gè)集合的邏輯模塊108，其中所測(cè)得的光密度(OD)定義為被轉(zhuǎn)換為電壓的反射光強(qiáng)度(光轉(zhuǎn)電壓LTV)的函數(shù)。邏輯模塊108可通過(guò)同時(shí)解以下方程確定系數(shù)a、b、c :OD1 = b~a Iog10(LTV1-C)OD2 = b~a Iog10(LTV2-C)OD3 = b~a Iog10(LTV3-C)其中，(OD1, OD2，OD3)為通過(guò)實(shí)驗(yàn)室參考密度儀測(cè)得的密度，(LTV1, LTV2, LTV3)為對(duì)應(yīng)于測(cè)試片(P1, P2, P3)所測(cè)得的LTV值。在實(shí)踐中，可執(zhí)行假設(shè)系數(shù)c的值的算法。那么剩余的方程可形成容易解得系數(shù)a和b的值的線性方程組。將由密度儀計(jì)算得到的密度表示為{0D4，0D5，ODJ，其是系數(shù)a、b和c以及由ILTV1, LTV2, LTV3I表示的測(cè)得的LTV值的函數(shù)，則測(cè)得的ODs表示如下OD4 = b~a Iog10(LTV1-C)OD5 = b~a Iogltl(LTV2-C)OD6 = b~a Iog10(LTV3-C)。反射密度儀102的測(cè)量結(jié)果與由實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)密度儀得到的測(cè)量結(jié)果之間的誤差可根據(jù)以下方程計(jì)算
誤差=Iod4-Od1HOd5-Od2HOd6-Od3U系數(shù)c的值處于零(光澤分量為零)和LTV3 (片P3的整個(gè)讀數(shù)為光澤，漫射分量為零)之間，限定了搜索范圍。可執(zhí)行系數(shù)c的遞歸搜索，例如通過(guò)將搜索范圍細(xì)分為十個(gè)部分，然后開始計(jì)算(作為系數(shù)C的函數(shù))系數(shù)a和b、測(cè)量的密度{0D4，OD5, OD6I以及誤差?？蓮乃阉鞣秶牡投讼蚋叨诉M(jìn)行搜索。增大系數(shù)c的值，誤差朝著最小值減小，經(jīng)過(guò)最小值，然后開始增大，據(jù)此終止當(dāng)前搜索。然后重新開始新的搜索，由在最小值附近得到的系數(shù)c的值來(lái)劃界。經(jīng)過(guò)7或8次遞歸之后,系數(shù)c的值收斂為標(biāo)準(zhǔn)IEEE浮點(diǎn)精度,終止運(yùn)算。所描述的算法為在數(shù)學(xué)文獻(xiàn)中存在的多種示例的求根算法的一個(gè)示例?？衫昧硪环N方法重新建立誤差方程誤差=(OD4-OD1)2+(OD5-OD2)2+ (OD6-OD3)2
然后設(shè)置導(dǎo)數(shù)d(誤差)/dc = 0，來(lái)得到最小且期望的系數(shù)c的值。絕對(duì)值|X|可被轉(zhuǎn)換為平方值X2，使得該導(dǎo)數(shù)可被解析計(jì)算出。所得到的系數(shù)C的值在數(shù)學(xué)文獻(xiàn)中被稱為“最小均方誤差”?？衫脭?shù)字示例來(lái)舉例說(shuō)明遞歸算法的結(jié)果(OD1, OD2, OD3I = {O. 063，O. 948，I. 647}(LTV1, LTV2, LTV3I = {2. 440619，O. 361546，O. 109575}該算法在系數(shù)a、b和c為如下時(shí)終止a = I. 005662b = O. 444407c = 0. 045869相應(yīng)地，可計(jì)算出所測(cè)得的ODs {0D4, OD5, OD6I = {O. 063，O. 948，I. 647}這與來(lái)自實(shí)驗(yàn)室參考密度儀的測(cè)量結(jié)果一致。參照?qǐng)D1B，印刷機(jī)設(shè)備100B的一實(shí)施例可包括印刷機(jī)110，其包括反射密度儀102。參照?qǐng)D2，示意框圖例示產(chǎn)品230形式的由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)200的一實(shí)施例，產(chǎn)品230由印刷機(jī)210使用對(duì)反射密度儀202進(jìn)行校準(zhǔn)。產(chǎn)品230包括處理器可用的媒質(zhì)232，其具有嵌入處理器206中用于校準(zhǔn)反射密度儀202的計(jì)算機(jī)可讀編程代碼234。計(jì)算機(jī)可讀編程代碼234包括使處理器206參考實(shí)驗(yàn)室參考反射密度儀對(duì)使用光學(xué)傳感器204的反射密度儀202進(jìn)行三點(diǎn)校準(zhǔn)的代碼。計(jì)算機(jī)可讀編程代碼234進(jìn)一步包括使處理器206控制光學(xué)傳感器204來(lái)照射三個(gè)印刷測(cè)試片的代碼、使處理器206通過(guò)傳感器光學(xué)裝置212檢測(cè)從片反射的光強(qiáng)度的代碼、以及使處理器206利用運(yùn)用實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)密度儀所確定的校準(zhǔn)系數(shù)來(lái)計(jì)算作為所檢測(cè)的光強(qiáng)度的函數(shù)的反射密度的代碼。參照?qǐng)D3，三維圖示出了在圖1A、圖IB以及圖2中描述的傳感器100、200的光學(xué)幾何結(jié)構(gòu)300。對(duì)于每一種色彩，傳感器100、200用處于30°的單個(gè)LED (發(fā)光二極管)取代ISO標(biāo)準(zhǔn)中的環(huán)形照明。在示意實(shí)施例中，傳感器100、200可具有對(duì)應(yīng)于紅色、綠色和藍(lán)色色彩的三個(gè)LED。每次僅啟動(dòng)一個(gè)LED，來(lái)選擇一個(gè)RGB (紅綠藍(lán))測(cè)量波長(zhǎng)，因而每次僅進(jìn)行一種色彩(CMYK)的油墨密度測(cè)量。這在反射密度計(jì)量法中是常用的。當(dāng)啟動(dòng)另外的LED時(shí)，可進(jìn)行另外的測(cè)量，從而獲得所有三個(gè)RGB原色的反射密度測(cè)量結(jié)果。由于綠光波長(zhǎng)與人對(duì)亮度的視覺(jué)響應(yīng)最為匹配，因此通常啟動(dòng)綠色LED來(lái)測(cè)量黑色油墨(K)。光學(xué)幾何結(jié)構(gòu)300產(chǎn)生非常定向的照明，這傾向于強(qiáng)化表面紋理。該定向的照明不以45°而是以30°照明，這不利地強(qiáng)化了光澤。因此，該光學(xué)幾何結(jié)構(gòu)并不理想，但使操作極其廉價(jià)的傳感器能夠達(dá)到可接受的測(cè)量精確度。參照?qǐng)D4A和圖4B，流程圖例示用于校準(zhǔn)印刷機(jī)中的反射密度儀的方法的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或方面。圖4A描繪用于校準(zhǔn)印刷機(jī)設(shè)備的方法400，包括以下步驟在一系列的測(cè)量中檢測(cè)402來(lái)自頁(yè)面上的一片的反射光；確定404反射光的光澤分量的大??；以及比較406來(lái)自所選不同油墨覆蓋率處的多個(gè)測(cè)量結(jié)果的光澤分量的大小。參照?qǐng)D4B，用于校準(zhǔn)印刷機(jī)設(shè)備的方法410包括以下步驟將測(cè)得的光密度(OD)定義412為被轉(zhuǎn)換為電壓的反射光強(qiáng)度(光轉(zhuǎn)電壓LTV)的函數(shù)，并通過(guò)同時(shí)解以下方程而計(jì)算出414校準(zhǔn)系數(shù)a、b、c的至少一個(gè)集合
OD1 = b~a Iog10(LTV1-C)OD2 = b~a Iog10(LTV2-C)OD3 = b~a Iog10(LTV3-C)其中，(OD1, OD2，OD3)為通過(guò)實(shí)驗(yàn)室參考密度儀測(cè)得的密度，(LTV1, LTV2, LTV3)為對(duì)應(yīng)于測(cè)試片(P1, P2, P3)所測(cè)得的LTV值。通過(guò)計(jì)算來(lái)自所選不同油墨覆蓋率(不同片)處的多個(gè)測(cè)量結(jié)果的光澤分量的大小以及將測(cè)量結(jié)果與由外部參考密度儀所確定的正確光密度值進(jìn)行比較，來(lái)確定來(lái)自一片的反射光的不利鏡面或光澤分量的大小。然后在運(yùn)算過(guò)程中，在計(jì)算一片的所測(cè)得的光學(xué)密度之前減去來(lái)自該片的反射光的光澤分量。減去不利的光澤分量?jī)H留下所期望的漫射分量。參照?qǐng)D5A和圖5B，采用c語(yǔ)言形式的簡(jiǎn)化的計(jì)算機(jī)代碼序列描繪了可用于確定校準(zhǔn)系數(shù)的遞歸搜索算法的實(shí)施例。參照?qǐng)D6A至圖6G，若干數(shù)據(jù)表和曲線圖例示反射密度儀關(guān)于實(shí)驗(yàn)室參考密度儀的示例校準(zhǔn)。在該示例中，可通過(guò)多種顏色的每一種的包括0%覆蓋率(紙)、100%覆蓋率(密實(shí))以及大約90%覆蓋率(中間色調(diào))的印刷測(cè)試片，來(lái)校準(zhǔn)反射密度儀。利用臺(tái)式實(shí)驗(yàn)室參考密度儀來(lái)測(cè)量片的光密度(OD)。校準(zhǔn)之后，反射密度儀的測(cè)量結(jié)果應(yīng)當(dāng)與實(shí)驗(yàn)室參考密度儀一致。校準(zhǔn)的目的是確定每種顏色的校準(zhǔn)系數(shù)a、b和C，其顯示每一個(gè)片的LTV電壓(反射密度儀內(nèi)部的光轉(zhuǎn)電壓傳感器集成電路的輸出)的對(duì)數(shù)(底數(shù)10)與由實(shí)驗(yàn)室參考密度儀所測(cè)量的光密度的關(guān)系。光密度(OD)的定義為 OD (反射率):=-log (反射率)(log 底數(shù) 10)因此，例如，如果反射率=O. 095，那么計(jì)算出的OD(反射率)等于I. 022276。反射率從理想的100%白色反射鏡的I. O到具有I. 5至2. O的黑色OD的樣品的大約 O. 03 到 O. 01。在反射密度儀(RD)中的固件可利用下述方程來(lái)根據(jù)LTV電壓計(jì)算0D(RD_0D)RD_0D (a, b, c, LTV_ 電壓)=b_a · log(LTV_ 電壓 _c)。
圖6A為示出從灰度坡(0%、10%、20%、…、80%、90%、100%、200%覆蓋率)的
片條測(cè)得的樣品LTV電壓的數(shù)據(jù)表。標(biāo)出的三個(gè)條是為三點(diǎn)校準(zhǔn)而選擇的。200%覆蓋率點(diǎn)對(duì)應(yīng)于油墨顏色的雙重印刷 ，并且可能在測(cè)量結(jié)果中表現(xiàn)為異常值。在光學(xué)檢查時(shí)，具有該覆蓋率的片的光澤與其余的不同。實(shí)踐中，印刷機(jī)不會(huì)測(cè)量除單次印刷(0%至100%覆蓋率)之外的任何的光密度。圖6B為描繪所選擇的校準(zhǔn)片的結(jié)果的數(shù)據(jù)表。系數(shù)a和b可計(jì)算為與實(shí)驗(yàn)室參考密度儀的0D(LRD_0D)和LTV電壓的對(duì)數(shù)有關(guān)的線的斜率和截距。理想情況下，系數(shù)a等于1，因?yàn)槠渌蛋凳井惓５膬缏蓴M合。方程y=a *log(x)等同于y = Iog(Xa)。實(shí)際上,對(duì)于理想的反射鏡(0D = O. O)來(lái)說(shuō),系數(shù)b為(LTV_電壓-c)的對(duì)數(shù)。因此
權(quán)利要求
1.一種印刷機(jī)設(shè)備100,包括 反射密度儀102，包括 光學(xué)傳感器104,在一系列測(cè)量中檢測(cè)從頁(yè)面上的一片反射的光；以及 處理器106，連接到所述光學(xué)傳感器104，所述處理器106確定所反射的光的光澤分量的大小，并比較來(lái)自所選不同油墨覆蓋率處的多個(gè)測(cè)量結(jié)果的光澤分量的大小。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備100，進(jìn)一步包括所述處理器106在包括近似0%油墨覆蓋率、中間色調(diào)以及近似100%油墨覆蓋率的三個(gè)油墨覆蓋率處對(duì)所述反射密度儀102執(zhí)行三點(diǎn)校準(zhǔn)、確定所反射的光的光澤分量的大小以及從測(cè)量結(jié)果中減去該大小。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備100，進(jìn)一步包括所述處理器106參考實(shí)驗(yàn)室反射密度儀對(duì)使用所述光學(xué)傳感器104的所述反射密度儀102執(zhí)行三點(diǎn)校準(zhǔn)，所述處理器106控制所述光學(xué)傳感器104來(lái)照射三個(gè)印刷測(cè)試片、檢測(cè)從所述片反射的光強(qiáng)度、以及使用校準(zhǔn)系數(shù)來(lái)計(jì)算作為所檢測(cè)到的光強(qiáng)度的函數(shù)的反射密度，其中所述校準(zhǔn)系數(shù)是使用所述實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)密度儀確定的。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備100，其中所述不同油墨覆蓋率被選擇為其中至少兩個(gè)測(cè)試片具有強(qiáng)漫反射，因而測(cè)得的光密度不主要取決于所述光澤分量，并且至少一個(gè)測(cè)試片具有弱漫反射，因而測(cè)得的光密度主要取決于所述光澤分量。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備100，進(jìn)一步包括包括所述反射密度儀102的印刷機(jī)110，所述印刷機(jī)110可作為包括所述處理器106的彩色印刷機(jī)設(shè)備100工作，所述處理器106用于利用存儲(chǔ)的各種油墨顏色的校準(zhǔn)系數(shù)的分立集合來(lái)針對(duì)多種油墨顏色進(jìn)行校準(zhǔn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備100，進(jìn)一步包括計(jì)算校準(zhǔn)系數(shù)的至少一個(gè)集合的邏輯模塊108，其中測(cè)得的光密度(OD)被定義為被轉(zhuǎn)換為電壓的反射光強(qiáng)度(光轉(zhuǎn)電壓LTV)的函數(shù)，所述邏輯模塊108通過(guò)同時(shí)解以下方程來(lái)確定系數(shù)a、b、c :OD1 = b~a Iog10(LTV1-C)OD2 = b~a Iog10(LTV2-C)OD3 = b~a Iog10(LTV3-C) 其中，(OD1, OD2，OD3)為由實(shí)驗(yàn)室參考密度儀測(cè)得的密度，(LTV1, LTV2, LTV3)為對(duì)應(yīng)于測(cè)試片(P1, P2，P3)測(cè)得的LTV值。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備100，進(jìn)一步包括所述處理器106可操作地在校準(zhǔn)過(guò)程中，通過(guò)計(jì)算來(lái)自所選不同油墨覆蓋率處的多個(gè)測(cè)量結(jié)果的光澤分量的大小并將所述多個(gè)測(cè)量結(jié)果與由外部參考密度儀所確定的正確光密度值進(jìn)行比較，來(lái)確定反射光的不利鏡面或光澤分量的大?。灰约? 所述處理器106可操作地在校準(zhǔn)之后并在計(jì)算一片的測(cè)得的光密度之前，從該片中減去所述光澤分量的大小。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備100，進(jìn)一步包括 產(chǎn)品，包括 處理器可用媒質(zhì)，具有嵌入在所述處理器106中用于校準(zhǔn)所述反射密度儀102的計(jì)算機(jī)可讀編程代碼，所述計(jì)算機(jī)可讀編程代碼進(jìn)一步包括 使所述處理器106參考實(shí)驗(yàn)室參考反射密度儀對(duì)使用所述光學(xué)傳感器104的反射密度儀102執(zhí)行三點(diǎn)校準(zhǔn)的代碼；使所述處理器106控制所述光學(xué)傳感器104來(lái)照射三個(gè)印刷測(cè)試片的代碼； 使所述處理器106檢測(cè)從所述片反射的光強(qiáng)度的代碼；以及 使所述處理器106使用校準(zhǔn)系數(shù)來(lái)計(jì)算作為所檢測(cè)到的光強(qiáng)度的函數(shù)的反射密度的代碼，其中所述校準(zhǔn)系數(shù)是所述實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)密度儀確定的。
9.一種印刷機(jī)設(shè)備100,包括 計(jì)算校準(zhǔn)系數(shù)的至少一個(gè)集合的邏輯模塊108， 其中測(cè)得的光密度(OD)被定義為被轉(zhuǎn)換為電壓的反射光強(qiáng)度(光轉(zhuǎn)電壓LTV)的函數(shù)，以被反射密度儀102使用，所述反射密度儀102在一系列的測(cè)量中檢測(cè)從頁(yè)面上的一片反射的光、確定所反射的光的光澤分量的大小并計(jì)算來(lái)自所選不同油墨覆蓋率水平處的多個(gè)測(cè)量結(jié)果的光澤分量的大小。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備100，進(jìn)一步包括所述邏輯模塊108在包括近似0%油墨覆蓋率、中間色調(diào)以及近似100 %油墨覆蓋率的三個(gè)油墨覆蓋率水平處計(jì)算用于對(duì)所述反射密度儀102進(jìn)行三點(diǎn)校準(zhǔn)的校準(zhǔn)系數(shù)的至少一個(gè)集合、確定所反射的光的光澤分量的大小以及從測(cè)量結(jié)果中減去該大小。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備100，其中所述不同油墨覆蓋率水平被選擇為其中至少兩個(gè)測(cè)試片具有強(qiáng)漫反射，因而測(cè)得的光密度不主要取決于所述光澤分量，并且至少一個(gè)測(cè)試片具有弱漫反射，因而測(cè)得的光密度主要取決于所述光澤分量。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備100，進(jìn)一步包括所述邏輯模塊108計(jì)算針對(duì)彩色印刷機(jī)設(shè)備中的多種油墨顏色的校準(zhǔn)系數(shù)的多個(gè)集合，并存儲(chǔ)針對(duì)各種油墨顏色的校準(zhǔn)系數(shù)，其中所述邏輯模塊108通過(guò)同時(shí)解以下方程確定系數(shù)a、b、c :OD1 = b~a Iog10(LTV1-C)OD2 = b~a Iog10(LTV2-C)OD3 = b~a Iog10(LTV3-C) 其中，(OD1, OD2，OD3)為由實(shí)驗(yàn)室參考密度儀測(cè)得的密度，(LTV1, LTV2, LTV3)為對(duì)應(yīng)于測(cè)試片(P1, P2，P3)測(cè)得的LTV值。
13.一種用于校準(zhǔn)印刷機(jī)設(shè)備的方法400，包括 在一系列的測(cè)量中檢測(cè)402從頁(yè)面上的一片反射的光； 確定404所反射的光的光澤分量的大??；以及 計(jì)算(406)來(lái)自所選不同油墨覆蓋率處的多個(gè)測(cè)量結(jié)果的光澤分量的大小。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備方法410，進(jìn)一步包括 將測(cè)得的光密度(OD)定義為被轉(zhuǎn)換為電壓的反射光強(qiáng)度(光轉(zhuǎn)電壓LTV)的函數(shù)； 通過(guò)同時(shí)解下列方程計(jì)算414校準(zhǔn)系數(shù)a、b、c的至少一個(gè)集合OD1 = b~a Iog10(LTV1-C)OD2 = b~a Iog10(LTV2-C)OD3 = b~a Iog10(LTV3-C) 其中，(OD1, OD2，OD3)為由實(shí)驗(yàn)室參考密度儀測(cè)得的密度，(LTV1, LTV2, LTV3)為對(duì)應(yīng)于測(cè)試片(P1, P2，P3)測(cè)得的LTV值。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備方法，進(jìn)一步包括 在校準(zhǔn)過(guò)程中確定反射光的不利鏡面或光澤分量的大小包括計(jì)算來(lái)自所選不同油墨覆蓋率處的多個(gè)測(cè)量結(jié)果的光澤分量的大??；及將所述多個(gè)測(cè)量結(jié)果與由外部參考密度儀確定的光密度進(jìn)行比較；并且在校準(zhǔn)之后的運(yùn)算包括 從一片中減去所述光澤分量的大?。灰约? 在減去所述光澤分量的大小之后計(jì)算該片的測(cè)得的光密度。
全文摘要
印刷機(jī)設(shè)備100包括反射密度儀102，反射密度儀102包括光傳感器104和處理器106，光傳感器104在一系列的測(cè)量中檢測(cè)從每個(gè)頁(yè)面上的每個(gè)顏色片所反射的光，處理器106連接至光學(xué)傳感器104并管理校準(zhǔn)和測(cè)量運(yùn)算。所述處理器106確定所述照明的光澤分量的大小，并比較來(lái)自所選不同油墨覆蓋率處的多個(gè)測(cè)量結(jié)果的光澤分量的大小。
文檔編號(hào)B41F33/14GK102666104SQ200980161523
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者威廉·D·霍蘭 申請(qǐng)人:惠普發(fā)展公司，有限責(zé)任合伙企業(yè)