EP1744884B1 - Method for determining colour values and/or density values, and printing device for implementing said method - Google Patents
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- EP1744884B1 EP1744884B1 EP05736412A EP05736412A EP1744884B1 EP 1744884 B1 EP1744884 B1 EP 1744884B1 EP 05736412 A EP05736412 A EP 05736412A EP 05736412 A EP05736412 A EP 05736412A EP 1744884 B1 EP1744884 B1 EP 1744884B1
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- B41F33/0036—Devices for scanning or checking the printed matter for quality control
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41P—INDEXING SCHEME RELATING TO PRINTING, LINING MACHINES, TYPEWRITERS, AND TO STAMPS
- B41P2233/00—Arrangements for the operation of printing presses
- B41P2233/50—Marks on printed material
- B41P2233/51—Marks on printed material for colour quality control
Definitions
- the invention relates to a method for determining color and / or density values for monitoring and / or regulating the printing process in a printing device according to the preamble of independent claim 1.
- the invention also relates to a trained for the method printing device according to the preamble of the independent claim 27th
- the measured values are detected directly during the printing process with a measuring arrangement which is located within the printing device - e.g. a sheetfed offset press or generally a printer - is installed.
- a measuring arrangement which is located within the printing device - e.g. a sheetfed offset press or generally a printer - is installed.
- This type of measured value acquisition or measurement is referred to below as “inline”.
- “externally” refers to a measured value acquisition outside the printing device in a stable state of the printed product.
- An inline measured value acquisition is eg in US-A-4,660,159 disclosed.
- the inking is not yet stable.
- the disturbing effects of inking are caused by various parameters of the printing process.
- the appearance of the printed product by subsequent processing steps, for. B. painting the surface to be changed. Both effects lead to differences between the measured values measured inline and the corresponding measured values determined externally in a stable state of the printed product. Inline and external measured values are therefore not directly comparable.
- Another general object of the invention is to provide a printing device in which the inventive method can be used. This object is achieved by the cited in the characterizing part of the independent claim 27 training the printing device. Trainings and Particularly advantageous embodiments of the inventive printing device are the subject of claims dependent on claim 27.
- said correction of the measurement differences is achieved by computational correction measures and preferably in conjunction with a special design of the measuring arrangement (measurement technique).
- measuring arrangement measuring technique
- CIE Commission Internationale de l'éclairage
- Coldorimetry the standards for the color and density measurement technique to be used
- DIN 5033, ISO 5 the standards for the color and density measurement technique to be used
- CIE compliant color values XYZ or L * a * b *
- process standards have been defined.
- a process standard for offset printing technology is defined in the standard DIN / ISO 12647-2.
- the application of a process standard enables flexible processing of a print job with different printing presses. However, it requires characterization, adjustment and stable operation of the printing press according to the specifications of the process standard.
- the measuring technology used must be able to output standard-compliant color and density values for these tasks. This can e.g. be achieved by a combination of a tri-colorimeter and a densitometer. Ideally, however, a spectrophotometer is used as the measurement technique because it supports both measurement modes and allows flexibility in the selection of density filters.
- the printer can control individual measuring fields in the print control strip or in the image.
- the printer can manually load a single sheet.
- the complete print control strip (AxisControl) or the entire sheet (ImageControl) is automatically measured.
- These measuring systems use standard measuring geometries.
- the template is a finished printed end product in a stable state. The resulting readings conform to CIE-compliant color readings and can be used directly to control and monitor or control the printing process, for color communication, or for display.
- the trend is towards automated printing machines.
- This inline measurement technology offers great advantages. By integrating the inline measuring technology into a closed control loop with the individual printing units, the printing press can be automatically and quickly color-coded. In addition, the color can be constantly checked and tracked during the printing process, which allows a continuous quality control.
- inline measurement technology is much more complex than conventional external color measurement technology.
- the inline measurement must be carried out shortly after the paint application.
- the color layer is not yet stable. It is influenced by various printing process parameters and color properties, which decay with different time constants. Depending on the situation, this can result in large differences between the inline measured values and corresponding external measured values on stable dry samples.
- the process dependence complicates the interpretation of the measurement data. It is not clear whether a measured variation was caused by a change in the color application or by a change in the process parameters. A similar problem arises if the printed product is further processed after the inline measurement.
- a typical example is the application of a lacquer layer in a subsequent coating plant.
- the present invention is particularly concerned with inline measurement in sheetfed offset presses, but is also suitable for other printing methods and devices.
- the invention essentially comprises a special design of the measuring technology and measuring geometry as well as correction methods for the inline measured values, which enable a conversion into standard-compliant color and density measured values for corresponding stable external samples (printed products).
- Inline measuring systems are available for web offset printing presses, eg For example, QuadTech's ColorControlSystem (CCS) system. However, these systems are installed after the drying systems at the end of the web offset printing press. At the time of measurement, the print material is already dry and in a stable state. A process-dependent correction of the measured values is not necessary here.
- CCS QuadTech's ColorControlSystem
- a sheetfed offset printing machine is designated as a whole by 1.
- the printing press has four (or possibly also more) printing units 11-14 and prints sheets which are provided on a so-called feeder 15.
- the sheets are first printed in the first printing unit 11 with a first color, then passed on to the second printing unit 12 until finally finished with all the colors printed leave the last printing unit 14.
- a measuring arrangement 20 is provided, which measures the sheets (at the measuring points provided for this purpose) immediately after printing. Subsequently, the printed sheets are fed to further processing stages, for example a dryer unit and a coating unit 16, and finally output in a so-called boom 17.
- the printing press Apart from the measurement during the printing process or immediately thereafter, the printing press as far as the prior art, so that the expert requires no further explanation.
- the inline measuring arrangement 20 comprises, in a manner known per se, one or more simultaneously measuring measuring heads.
- the measuring heads can also be installed in different printing units. For reasons of cost, however, it makes sense to combine the measurement of the colors of all participating printing units at a common location after the last printing unit.
- the measuring heads are preferably arranged in a row at right angles to the printing direction.
- the measuring unit 20 further includes an automated linear movement device perpendicular to the printing direction, so that each point can be approached and measured across the sheet width.
- the mechanical design of an automated measuring arrangement with several measuring heads is known per se and requires no further explanation.
- a correction computer 40 which receives the measured values detected by the measuring arrangement and, after the correction, feeds them to a control computer 50, which finally controls the printing units 11-14 of the printing press 1 in a manner known per se.
- a control computer 50 which finally controls the printing units 11-14 of the printing press 1 in a manner known per se.
- the Fogra Research Report No. 52.023 contains images showing the state of the ink layer immediately after the ink splitting at the printing nip. In these pictures the emergence of threads, the so-called microstripes, between rubber blanket and printed sheet is visible. These threads have a diameter of 30 to 60 microns and tear off after a certain distance from the nip. The result is a color layer with a macroscopic surface modulation in relation to the layer thickness, which has not decayed at the time of the inline measurement.
- the surface modulation is directly caused by the threading of the color fission.
- a reduced effect occurs which is caused by the interaction of the fresh color on the printing sheet with the blanket of the last printing unit.
- An emulsion of paint residues and dampening solution is transferred to the paint layer.
- the surface modulations of the color layer influence the measured values. They depend on a variety of printing process parameters, such as printing speed, printing unit, substrate and color type. In addition, differences between measured values determined inline and externally are also caused by the drying behavior of the ink on the substrate, which has a significantly longer time constant.
- the differences between measured values determined inline and externally must be corrected for the practical utilization of the measured values.
- the method according to the invention uses for this correction a metrological component (special design of the measuring arrangement 20) as well as computational components, which are executed in the correction computer 40.
- the aim of the metrological component is to maximally reduce the influence of the process-dependent disruptive effects and to provide as unambiguous as possible measured values.
- additional boundary conditions often have to be taken into account for the design of the measurement technique, such as space limitations in the printing press or varying measurement distance, which boundary conditions according to a further aspect of the invention by deviations from the normalized 0 ° / 45 ° measurement geometry can be taken into account.
- the remaining measured value deviations from externally determined, standard-conforming measured values are then compensated by numerical correction measures or models in the correction computer 40.
- the arrows in FIG. 1 represent the data flow of the measured values.
- the measured values may be density values, color values or reflectance spectra depending on the measuring technique of the measuring arrangement used. In fact, the data flow between the components is bidirectional.
- the measurement data acquired by the measuring arrangement 20 are transmitted in digital form to the correction computer 40. This corrects the measurement data and forwards it to the control computer 50 of the printing press 1.
- the corrected measurement data can be displayed by the control computer 50 for the printer, stored, or used for the color control of the printing press. In this case, the (corrected) measured data for the color control are compared with desired values 51 in a manner known per se, and the settings of the printing units 11-14 are determined therefrom and transmitted electronically to them.
- the correction computer 40 requires for the conversion of the measured values process-specific correction parameters, which are made available in a correction database 41.
- the correction computer 40 requires for the selection of the correction parameters from the database 41 information 42 about the current printing process. These necessary information 42, for example substrate type, color type and printing unit assignment, are selected or entered by the printer at the (not shown) control panel of the printing machine 1 and transmitted in practice via the control computer 50 to the correction computer 40.
- the measuring unit 20 consists of a bar in which there are several measuring heads 21 mounted in a row transversely to the direction of travel of the paper, the bar being installed at the end of the last printing unit of an offset printing press.
- the measuring heads themselves are mounted on a motor-driven slide, which can be moved electronically controlled transversely to the paper direction within the beam. In this way it is possible to detect any measuring locations on the paper.
- the measuring arrangement 20 in addition to the measuring heads 21, also has separate measuring heads for determining the paper and register position.
- the measuring arrangement is connected to a rotary encoder of the printing unit, so that the measuring sequence can be synchronized with the rotational movement of the printing cylinder.
- a typical measuring head 21 is in FIG. 2 shown schematically.
- the measurement geometry corresponds to the color measurement standard 0/45 ° in accordance with DIN 5033.
- the illumination from a light source 22 takes place below 0 ° and is imaged by means of an optical system 23 in the measurement plane 24.
- a light source a central flash light source is preferably used, the light is passed with a fiber optic multiple distributor to the individual measuring heads.
- the measuring light reflected by the measuring point on the printed sheet is recorded at 45 °.
- An optical system 25 images the measuring spot in the measuring plane onto an analyzer 26.
- the analyzer 26 is shown as a photodiode array grating spectrometer with a fiber coupling 27.
- the measuring head 21 in this design corresponds to a spectrophotometer.
- the following is the case for a spectral measurement technique over the entire visible range.
- the measured values are a reflectance spectrum which corresponds to the spectral reflectance of the sample of typically 400 to 700 nm with a spectral resolution of 10 or 20 nm. Density and tristimulus color measuring heads use only part of this spectrum. However, the metrological aspects and the correction models for these spectral subareas are identical to the general case and can be derived directly from the spectral case.
- inline measurement technology must be able to supply compatible measured values to an external reference.
- the external reference is defined by measured values on stable samples with a standard-compliant spectrophotometer with 0 ° / 45 ° measuring geometry. Stable sample in this context means that the effects of color separation have subsided and that the sample is finished. In addition, the color layer must be in a defined external state.
- 21 polarizing filters 28 and 29 are used according to an aspect of the invention in the illumination and receiver channel of the measuring head.
- the polarization filters consist of linear polarizers and are installed with mutually perpendicular polarization axes in the illumination and receiver channel.
- the use of polarizing filters is known per se for density measurement in hand-held measuring devices. A description of this technique is contained in the publication "Color and Quality" of Heidelberger Druckmaschinen AG.
- the use according to the invention of polarization filters in inline measurement for the purpose of eliminating or suppressing the surface effect, i.
- the suppression of that component of the measuring light which is reflected directly on the structured surface of the ink layer, is not yet described in the literature.
- UV filter 30 is installed, which suppresses the ultraviolet (UV) portion of the illumination spectrum below 400 nm.
- This UV barrier filter 30 can be realized, for example, with a type GG420 filter glass from Schott.
- the UV blocking filter prevents the fluorescence of the brightener additives in the paper from being excited.
- the UV cutoff filter 30 improves the match with the external reference values because the external meter can use a different illumination source.
- boundary conditions in the printing press can influence the design of the measuring arrangement 20, for example limited installation space in the printing press or unclean paper support in the measuring plane. According to another important aspect of the invention, these boundary conditions can be taken into account by measuring geometry deviating from the normalized 0 ° / 45 ° measuring geometry.
- FIG. 2 shows that the distance 31 from the lower edge of the measuring head 21 to the measuring plane 24 has a significant influence on the size of the measuring assembly 20. Namely, in the standard geometry, it determines the distance between the illumination and receiver channels at the lower edge of the measuring arrangement. In addition, it can be seen that the receiver and illumination channel move laterally in the measurement plane (arrow 32) when the measurement distance 31 changes. The mutual displacement limits the working range of the measuring optics.
- FIG. 3b An improvement for the installation space and the working area is achieved if the lighting and receiver channel are arranged on the same side from the vertical on the measuring plane.
- This inventive configuration is in the Fig. 3b shown.
- Fig. 3a shows in comparison the standard geometry 0 ° / 45 °. If the measuring distance is changed, the lateral offset between the illumination and the receiver is reduced. The measurement angles correspond to Fig. 3b no longer the standard geometry. Since any deviation from the standard geometry inevitably entails measured value deviations, the new measurement angles must be chosen so that the smallest possible deviations result from the measurement with standard geometry. Since measurement is carried out using polarizing filters, this requirement corresponds to the condition that the path lengths of the light beams in the color layer are identical for the different measuring geometries.
- the corresponding illumination angles and receiver angles in air can be calculated from the angles in the color layer with the known refraction law (H. Haferkorn, Optik, p. 40).
- Fig. 4 represented in the form of a diagram.
- the coordinate axes denote the illumination angle and the receiver angle in air, the points on the curve 33 each correspond to an angle pair for the measurement geometry.
- Particularly useful and advantageous for inline measurement are illumination angles greater than 10 ° with the corresponding receiver angles less than 45 °.
- the measurement geometry according to the invention explained above is also of interest for a measurement technique without a polarization filter.
- the crossed polarizing filters cause a large signal loss and can not be used when, for example, a weak light source has to be used.
- This is achieved according to a further aspect of the invention by tilting the illumination channel in the direction of the receiver channel. In FIG. 3b As can be seen, this increases the angular separation between the directed reflection at the surface and the receiver angle.
- the measurement angles should in this case also satisfy the equation [1].
- Advantageous measuring geometries are illumination angles in the range of 10 ° to 15 ° and receiver angles in the range of 40 ° to 45 °.
- Reference values are understood to mean those measured values which are obtained with a standard-compliant color measuring device on finished printed sheets outside the printing press. For the correction of the measured values There are three different states, which are defined in more detail below.
- State 1 corresponds to the inline measurement in the printing machine with the measuring arrangement 20. At the time of measurement, the ink layer on the substrate is still wet. In addition, the surface of the ink layer is greatly disturbed by the effects of color splitting at the last printing unit.
- State 2 corresponds to the situation when a sheet is taken out of the boom 17 directly after the printing process and a color measurement is made thereon.
- the color layer is still wet.
- the effects of color splitting have already subsided.
- the surface of the color layer can be assumed to be smooth and glossy with maximum gloss, only a minimal surface effect occurs.
- State 3 corresponds to the situation when the color measurement is performed on a printed sheet of completely dried ink.
- the drying process typically takes several hours.
- the ink film has assumed the microscopic surface roughness of the substrate.
- the ink layer remains on the substrate during the drying process, the thickness of the ink layer on the substrate is maintained.
- part or even all of the color pigments penetrate the substrate during the drying process. This effect alters the density and color measurements and must be corrected.
- correction models according to the invention described below enable the conversion of the measured values between these three states.
- the conversion is possible in both directions.
- a sequential sequence is advantageously selected for the practical implementation, ie the measured values obtained in accordance with condition 1 from the measuring arrangement 20 are first transformed into measured values corresponding to condition 2 in state 2 (external measurement wet) and then these measured values corresponding to state 2 are measured state 3 (external measurement dry) corresponding measured values transformed.
- This sequential correction process is in FIG. 5 shown schematically.
- the correction of the measured values of state 1 (Block 401) to state 2 (block 402) mainly involves correcting the effects of color splitting (block 404).
- the correction from state 2 (block 402) to state 3 (block 403) corresponds to the correction of the drying behavior of the ink layer on the particular substrate type (block 405).
- state 2 there is exactly one external reference state (state 2, block 402) into which all inline metrics (block 401) are transformed. Starting from this state 2, the measured data are then further processed for all applications. Typical applications are displaying the measurements (block 406), storing the measurements as setpoints for the print job (block 407), communicating the setpoints to another press (block 406), and using as the current actual color control value (block 407). ,
- the external measuring device For the determination of reference values in the states 2 and 3, it makes sense that an external measuring device is used together with the inline measuring arrangement 20.
- the corrected measurement values in states 2 and 3 must correspond to the reference values which correspond to the measurement with a standard-compliant spectrophotometer, colorimetric or density meter.
- the external reference values are performed with a measuring device equipped with the same measuring filters as in the inline measuring device 20. This means that in the preferred realization of the method, the external reference values are determined with a measuring device which is equipped with polarization filters and a UV blocking filter.
- a numerical bandpass correction is performed.
- the bandpass correction may be performed as described in standard ISO 13655 (ISO 13655, Graphic Technology - Spectral measurement and colorimetric computation for graphic arts images, Annex A, 1996).
- an external measuring device which has exchangeable measuring filters in the illumination and receiver channels.
- the meter should support the metering modes without filters, with UV cut filter and with polarizing filters.
- An exemplary embodiment of such a measuring device is the spectrophotometer SpectroEye from Gretag-Macbeth AG. This functionality allows for takeover or delivery of readings from or to other measuring systems using other measuring filters.
- the external measuring device can measure a printed reference sheet in all measuring modes. The measured values with the corresponding measuring filter can then be forwarded to the inline measuring arrangement 20 or to another external system. In particular, this allows the adoption of setpoints for color control, which were measured with other measuring filters.
- the transformed measured values can be adjusted with a correction model which changes the layer thickness. This transformation can be carried out with the layer thickness modulation model which will be described below.
- the following sections describe the theoretical basis for the inventive computational correction measures (correction algorithms).
- the first section describes the correction of the inline measurement error, while the second section describes the correction of the drying behavior.
- the practical application of the correction algorithms and the concrete implementation of the entire correction system are described below.
- the starting point for the correction or compensation of the inline measurement errors is the color layer at the time of the inline measurement with a modulated surface.
- the result of the correction must be a compatible external state 2 measurement, which corresponds to a homogeneous color layer.
- the necessary correction parameters and freedom line and their influence are derived from a color model that simulates the metrological behavior of the ink layer.
- the reflection factor R consists of two additive components.
- c 0 is a correction function dependent on the relevant printing process parameters.
- the surface effect is preferably eliminated by metrological means, ie by the use of polarization filters in the measuring arrangement 20.
- the amplitude of the surface effect is influenced by the relevant printing process parameters.
- the correction function c 0 or the dependence on the printing process parameters is determined experimentally. The general procedure is explained below.
- the second component in equation [2] includes the absorption by the ink as well as the multiple reflections at the interfaces of the ink layer.
- the multiple reflections are referred to in the literature as Lichtfang.
- the modulated surface of the color layer after the color splitting influences the absorption behavior and light trapping.
- the behavior and influence of both effects can be deduced as follows.
- Equation [2] The modulation of the surface causes the thickness of the ink layer at certain points is smaller than the corresponding layer thickness without modulation. By this effect, the average absorption capacity of the ink layer is reduced.
- the effect can therefore be described in equation [2] by adapting the product of absorption coefficient ⁇ and layer thickness d.
- One possibility for the implementation is multiplication by a process-dependent correction factor c 1 , which assumes values less than or equal to 1 as a function of the layer thickness modulation.
- c 1 is a correction function dependent on the relevant printing process parameters, which, as explained below, can be determined experimentally with characterization measurements.
- the modulated surface also affects the light trapping of the color layer, since the modulation affects the angles of incidence of the light rays and thus the critical angle for the total reflection at the surface.
- An elegant implementation of this dependence in equation [2] is achieved according to the invention by varying the refractive index of the ink layer n 2 in the calculation.
- the surface modulation reduces the mean critical angle for the total reflection, leaving more light trapped in the ink layer. This behavior corresponds to an increase of the refractive index n 2 .
- n 2c is the refractive index after the correction
- c 2 is a multiplicative correction function which, like the correction functions c 0 and c 1, is process-dependent and must be characterized experimentally.
- the correction of the inline measurement errors can thus be implemented with three different types of errors, namely surface effect, layer thickness modulation and light capture according to the equations [2] to [5].
- the three correction functions c 0 , c 1 , c 2 are used, which are parameterized as a function of the printing process parameters and whose corresponding values are stored in the correction database 41 already mentioned.
- the reflection factor of an absorbing ink layer on a diffusely scattering substrate can be described by the following equation.
- R c O ⁇ R O + ( 1 - R 0 ) 1 - R 2 ⁇ ⁇ p ⁇ e - kd 1 - R 2 ⁇ ⁇ p ⁇ e - kd .
- the first additive component c 0 R 0 again corresponds to the surface effect and is identical to equation [2].
- the correction of the light capture is implemented in the Kubelka-Munk model as a scaling of the diffuse internal reflection coefficient R.
- R 2 ⁇ c R 2 c 2 .
- c 0 , c 1 and c 2 are again process parameter-dependent correction functions.
- the application of the algorithm for the correction of inline measurement errors with a color model is shown schematically in FIG. 6 shown.
- the illustrated sequence corresponds to the correction of a spectral measured value of the remission spectrum.
- the correction of the entire reflectance spectrum is achieved by performing the correction cycle for each support point of the spectrum.
- the diffuse reflectance ⁇ p of the substrate is determined from the measured absolute remission value of the substrate (paper white measurement, block 411) (block 413).
- the extinction spectrum is calculated using the inverse KMS model according to equation [7] (block 422) E (block 423) of state 1 is calculated.
- the correction function c 0 valid for the specific print job and for the concrete printing process parameters is read from the correction database 41 and applied.
- the absorbance value according to state 2 (block 425) is transformed into the remission value of state 2 (block 427).
- the direct KMS model in equation [6] is used.
- the correction of the light capture is performed.
- the internal reflection factor R 2 is multiplied by the corresponding correction function c 2 , which is also read from the correction database 41.
- the surface effect is set equal to zero in this transformation.
- the correction of the inline measured values can also be carried out without a color model.
- the correction is advantageously carried out directly on the measured remission value R or the corresponding density value D.
- the measured value deviation is considered to be composed of the three error types surface effect, layer thickness modulation and light capture and is corrected accordingly.
- the surface effect is added to equation (3) as an additive component to the reflection factor R.
- Equation [2] simulated behavior of the correction of the layer thickness modulation acc. Equation [4] and the correction of the light capture acc. Equation [5] is in the FIGS. 7a and 7b shown.
- the diagram of Fig. 7a represents the behavior of the relative density error Dc / D as a function of the density value D for the two correction types
- Fig. 7b shows the behavior of the relative remission error Rc / R as a function of the remission value R for the two correction types.
- the behavior of the correction of the film thickness modulation shows a constant relative density error as a function of the density.
- D c D c 1 .
- c 1 is again a process-dependent correction function that is read in from the correction database.
- c 2 is again a process-dependent correction function, which is read from the correction database.
- FIGS. 7a and 7b also show that the film thickness modulation error and the light tracing error have different signs and can compensate each other. This behavior can cause numerical instabilities in the correction. For this reason, according to a further aspect of the invention for the correction with and without a color model, a threshold value D s is introduced. For high densities, mainly the film thickness modulation error is dominant. For low densities, the error caused by light trapping is dominant. The distinction between high and low densities is made by the threshold, which is preferably chosen in the range of about 1.0.
- the correction of the drying effect enables the transformation of the measured values of state 2 (externally wet) into measured values of state 3 (externally dry).
- the drying behavior on coated and uncoated papers is also characterized according to the invention with the three error types surface effect, layer thickness modulation and light capture and corrected accordingly.
- the required correction function c 0 , c 1 , c 2 are (after their determination) also stored in the correction database 41 and correspond to a second data set in addition to the correction functions for the correction of the inline error.
- the correction computer 40 is connected to the measuring arrangement 20 and receives therefrom for each scanned measuring field the data of the acquired spectra.
- the control computer 50 transmits to the correction computer 40 the environmental parameters suitable for each measured field, ie machine, process and measuring field parameters. These parameters are in detail: printing speed, number of the printing unit in which the measuring arrangement 20 is located, paper class (eg glossy paper, matte paper, natural paper), color type class (eg scale color cyan), measuring field type (eg solid tone, grid 70%, gray) and the Number of the printing unit in which the measuring field was printed.
- the correction is case specific, with a single case defining a particular combination of environment parameters.
- the correction database 41 is realized as a table in which a correction case is treated in each line.
- a single line comprises a set of conditional parameters (corresponding to the environmental parameters) and a set of correction parameters.
- the correction computer 40 compares the relevant environmental parameters with the condition parameters in the correction database 41 for each measurement. For this purpose, the table is processed line by line until a first match is found. In this way, the appropriate case and thus the appropriate correction parameters are found.
- the table is traversed from the top (beginning of the table) downwards (end of the table).
- the cases are ordered in the table according to the degree of specificity, the table starting with very specific cases and ending with very generic cases. So it always tries first to perform a specific correction. If no cases are defined for this purpose, the correction gradually becomes more generic.
- correction computer 40 it is decided for each individual value of the uncorrected reflectance spectrum, with each measurement, whether this is in the absorption, transmission or transitional range of the color. These are the remission values of the individual wavelengths (spectral values) are compared with defined threshold values D s (see above). Spectral values in the transmission range (D ⁇ D s ) are multiplied by the correction function c 2 (see equation [12]), which is defined by the correction parameters in the respective table line. Spectral values in the transition range (D ⁇ D s ) are not corrected.
- Spectral values in the absorption range (D> D s ) are logarithmized, multiplied by a density-dependent correction function c 1 (see equation [11]) and then delogarithmated again, the correction function c 1 typically being a second-degree polynomial of density and its coefficients also being part the correction parameters are. As measured with polarizing filters, there is no surface effect and thus c 0 can be set equal to zero.
- the corrected spectrum is then forwarded to the control computer (50).
- correction database 41 has to be created before the actual inline correction.
- prints with defined fields are made for all cases of interest (see definition above) and measured both with the inline measuring arrangement 20 and with an external measuring device. Since the correction parameters depend strongly on the layer thickness, prints for each case of interest are made and measured at at least 3 different layer thicknesses. From the totality of these measurement data, a set of correction parameters is then calculated for each individual case, whereby, of course, this preferably takes place computer-aided.
- the spectra of the inline measurements and the externally acquired measurements are offset against each other.
- it is determined for each part of the spectrum based on a defined threshold value, whether this is in the absorption, transmission or transition range of the color.
- the correction parameters required for these areas are determined, which define the correction functions c 1 and c 2 (c 0 is not required in the measurement with polarization filters).
- the correction function c 2 is obtained by dividing the spectral values of the transmission ranges of the measurements recorded inline and externally by one another and then averaging them.
- the density-dependent correction function c 1 for the absorption range selected as polynomial of degree 2 the density values of the measurements recorded in-line and externally are divided by each other. With the thus obtained density - dependent quotients are calculated by the method of least squares the coefficients of the correction polynomial and thus the correction function c 1 determined.
- the correction functions c 1 and c 2 or their parameters are then stored in the correction database 41 according to cases structured.
- the method according to the invention also allows the corrected values to be provided only after a mean value formation or another method for compensating fluctuations of the measured values.
- This fluctuation may be due to metrological reasons, but in particular comes from the printing process itself.
- offset printing it has been known for a long time (for example, "Offsetdrucktechnik", Helmut Teschner), that the printing process is subject to both systematic and random fluctuations, these fluctuations also being of very short-term nature, i. especially from bow to bow, can be.
- Conventional procedure is taken to measure a single sheet after printing the printing press and measured. The measured values obtained from this are then used, for example, for process control or displayed.
- the corrected measured values are not only provided as described above directly after a correction of the inline error, but can also be subjected to further computational processing steps.
- One such processing step is, for example, the conversion between different measurement conditions.
- a particularly relevant case in practice is the conversion of measurements with different filters. If, for example, the corrected measured values initially exist as values measured with polarization filters, then it may be necessary to compare these values for tuning with specifications from the preliminary stage with values measured without polarization filters. A computational component for the conversion of polarization filters measured values in values measured without polarization filter then fulfills this task.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Farb- und/oder Dichtewerten für die Überwachung und/oder Regelung des Druckprozesses in einer Druckeinrichtung gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch eine für das Verfahren ausgebildete Druckeinrichtung gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 27.The invention relates to a method for determining color and / or density values for monitoring and / or regulating the printing process in a printing device according to the preamble of
Bei einem solchen gattungsgemässen Verfahren werden die Messwerte direkt während des Druckprozesses mit einer Messanordnung erfasst, welche innerhalb der Druckeinrichtung - z.B. einer Bogenoffsetdruckmaschine oder allgemein eines Druckers - eingebaut ist. Diese Art der Messwerterfassung bzw. Messung wird im Folgenden als "inline" bezeichnet. Im Gegensatz dazu bezeichnet "extern" eine Messwerterfassung ausserhalb der Druckeinrichtung in einem stabilen Zustand des Druckprodukts.In such a generic method, the measured values are detected directly during the printing process with a measuring arrangement which is located within the printing device - e.g. a sheetfed offset press or generally a printer - is installed. This type of measured value acquisition or measurement is referred to below as "inline". In contrast, "externally" refers to a measured value acquisition outside the printing device in a stable state of the printed product.
Eine inline Messwerterfassung ist z.B in
Zum Zeitpunkt der inline Messung, also während des Druckprozesses, ist der Farbauftrag noch nicht stabil. Die Störeffekte beim Farbauftrag werden durch verschiedene Parameter des Druckprozesses verursacht. Ausserdem kann das Erscheinungsbild des Druckprodukts durch nachfolgende Bearbeitungsschritte, z. B. Lackierung der Oberfläche, noch verändert werden. Beide Effekte führen zu Unterschieden zwischen den inline gemessenen Messwerten und den entsprechenden, extern in einem stabilen Zustand des Druckprodukts ermittelten Messwerten. Inline und extern ermittelte Messwerte sind daher nicht direkt vergleichbar.At the time of the inline measurement, ie during the printing process, the inking is not yet stable. The disturbing effects of inking are caused by various parameters of the printing process. In addition, the appearance of the printed product by subsequent processing steps, for. B. painting the surface, to be changed. Both effects lead to differences between the measured values measured inline and the corresponding measured values determined externally in a stable state of the printed product. Inline and external measured values are therefore not directly comparable.
Die allgemeinste Aufgabe der Erfindung ist die Korrektur dieser Messunterschiede. Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Anspruchs 1 angeführten Massnahmen gelöst. Weiterbildungen und besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der vom Anspruch 1 abhängigen Ansprüche.The most general object of the invention is the correction of these measurement differences. This object is achieved by the measures cited in the characterizing part of
Eine weitere allgemeine Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Druckeinrichtung, in welcher das erfindungsgemässe Verfahren eingesetzt werden kann. Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Anspruchs 27 angeführte Ausbildung der Druckeinrichtung gelöst. Weiterbildungen und besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemässen Druckeinrichtung sind Gegenstand der vom Anspruch 27 abhängigen Ansprüche.Another general object of the invention is to provide a printing device in which the inventive method can be used. This object is achieved by the cited in the characterizing part of the
Gemäss dem allgemeinsten Gedanken der Erfindung wird die genannte Korrektur der Messunterschiede durch rechnerische Korrekturmassnahmen und vorzugsweise in Verbindung mit einer speziellen Auslegung der Messanordnung (Messtechnik) erreicht. Im folgenden wird die Erfindung am Beispiel des Bogenoffsetdrucks beschrieben. Die erfindungsgemässen Ansätze sind aber allgemein gültig und können auch für andere Druckverfahren und -einrichtungen angewendet werden.According to the most general idea of the invention, said correction of the measurement differences is achieved by computational correction measures and preferably in conjunction with a special design of the measuring arrangement (measurement technique). In the following the invention will be described using the example of sheet-fed offset printing. However, the approaches according to the invention are generally valid and can also be used for other printing methods and devices.
Die Farbmetrik, wie sie zum Beispiel von der Commission internationale de l'éclairage (CIE) in der CIE Publikation 15.2 "Colorimetry" beschrieben ist, und die Normen für die zu verwendende Farb- und Dichtemesstechnik (z.B. DIN 5033, ISO 5) ermöglichen eine absolute Beschreibung eines Farbwerts. Dieser Standard bildet die Grundlage für die Farbkommunikation in modernen digitalen Workflow und Color Management Systemen. CIE konforme Farbwerte (XYZ oder L*a*b*) werden verwendet, um die Farbinformation des Sujets von der Eingangstufe (Vorlage, Kamera, Scanner, Monitor) über den digitalen Prüfdruck, die Druckvorstufe bis zur Druckmaschine zu transferieren. Für eine effiziente Umformung der absoluten CIE Farbwerte in Maschinensteuerparameter (z.B. Farbseparation in die Grundfarben C, M, Y und K) wurden Prozessstandards definiert. Ein Prozessstandard für die Offset Drucktechnik ist in der Norm DIN/ISO 12647-2 definiert. Die Anwendung eines Prozessstandards ermöglicht eine flexible Abwicklung eines Druckauftrags mit verschiedenen Druckmaschinen. Sie erfordert aber eine Charakterisierung, die Einstellung und einen stabilen Betrieb der Druckmaschine gemäss den Vorgaben des Prozessstandards.The colorimetry, as described for example by the Commission Internationale de l'éclairage (CIE) in the CIE publication 15.2 "Colorimetry", and the standards for the color and density measurement technique to be used (eg DIN 5033, ISO 5) allow a absolute description of a color value. This standard forms the basis for color communication in modern digital workflow and color management systems. CIE compliant color values (XYZ or L * a * b *) are used to transfer the color information of the subject from the input stage (original, camera, scanner, monitor), digital proof, prepress, to the press. For efficient conversion of the absolute CIE color values into machine control parameters (e.g., color separation into the primary colors C, M, Y and K), process standards have been defined. A process standard for offset printing technology is defined in the standard DIN / ISO 12647-2. The application of a process standard enables flexible processing of a print job with different printing presses. However, it requires characterization, adjustment and stable operation of the printing press according to the specifications of the process standard.
Die eingesetzte Messtechnik muss für diese Aufgaben normkonforme Farb- und Dichtewerte ausgeben können. Dies kann z.B. durch eine Kombination eines Dreibereich-Farbmessgeräts und eines Densitometers erreicht werden. Idealerweise wird aber ein Spektralphotometer als Messtechnik eingesetzt, da es beide Messmodi unterstützt und Flexibilität für die Auswahl der Dichtefilter ermöglicht.The measuring technology used must be able to output standard-compliant color and density values for these tasks. This can e.g. be achieved by a combination of a tri-colorimeter and a densitometer. Ideally, however, a spectrophotometer is used as the measurement technique because it supports both measurement modes and allows flexibility in the selection of density filters.
Der aktuelle Stand in der Farbmesstechnik im Druckbereich wird durch zwei Typen von Messsystemen repräsentiert:
- tragbare Handmessgeräte, wie zum Beispiel das Spektralphotometer SpectroEye und das Densitometer D 19 der Firma Gretag-Macbeth AG, und
- halb-automatisierte Messsysteme wie AxisControl und ImageControl mit spektralphotometrischen Messköpfen der Firma Heidelberger Druckmaschinen AG.
- portable hand-held instruments, such as the spectrophotometer SpectroEye and the densitometer D 19 from Gretag-Macbeth AG, and
- Semi-automated measuring systems such as AxisControl and ImageControl with spectrophotometric measuring heads from Heidelberger Druckmaschinen AG.
Diese Messgeräte und -systeme werden extern, also ausserhalb der Druckmaschine eingesetzt. Mit dem Handmessgerät kann der Drucker einzelne Messfelder im Druckkontrollstreifen oder im Bild kontrollieren. Mit den halb-automatisierten Systemen kann der Drucker einen einzelnen Druckbogen manuell auflegen. Je nach System wird dann der komplette Druckkontrollstreifen (AxisControl) oder der ganze Bogen (ImageControl) automatisch gemessen. Diese Messsysteme benützen normgerechte Messgeometrien. Als Vorlage dient ein fertig gedrucktes Endprodukt in einem stabilen Zustand. Die so erhaltenen Messwerte entsprechen CIE-konformen Farbmesswerten und können direkt zur Regelung und zur Überwachung oder Kontrolle des Druckprozesses, zur Farbkommunikation oder für die Anzeige verwendet werden.These measuring devices and systems are used externally, ie outside the printing press. With the hand-held measuring device, the printer can control individual measuring fields in the print control strip or in the image. With semi-automated systems, the printer can manually load a single sheet. Depending on the system, the complete print control strip (AxisControl) or the entire sheet (ImageControl) is automatically measured. These measuring systems use standard measuring geometries. The template is a finished printed end product in a stable state. The resulting readings conform to CIE-compliant color readings and can be used directly to control and monitor or control the printing process, for color communication, or for display.
Um Druckaufträge effizienter und kostengünstiger ausführen zu können, geht der Trend zu automatisierten Druckmaschinen. Für die Farbmesstechnik bedeutet dies, dass die Messungen nicht mehr manuell vom Drucker ausserhalb der Druckmaschine, sondern vollautomatisch direkt in der Druckmaschine ausgeführt werden. Diese inline Messtechnik bietet grosse Vorteile. Durch Einbindung der inline Messtechnik in einen geschlossen Regelkreis mit den einzelnen Druckwerken kann die Druckmaschine automatisch und schnell in Farbe gefahren werden. Ausserdem kann die Farbgebung während des Fortdrucks konstant geprüft und nachgeführt werden, was eine durchgehende Qualitätskontrolle ermöglicht.To be able to print jobs more efficiently and cost-effectively, the trend is towards automated printing machines. For color measurement, this means that the measurements are no longer performed manually by the printer outside the press, but fully automatically directly in the press. This inline measurement technology offers great advantages. By integrating the inline measuring technology into a closed control loop with the individual printing units, the printing press can be automatically and quickly color-coded. In addition, the color can be constantly checked and tracked during the printing process, which allows a continuous quality control.
Die inline Messtechnik ist aber deutlich komplexer als die konventionelle externe Farbmesstechnik. Die inline Messung muss kurz nach dem Farbauftrag durchgeführt werden. Zu diesem Zeitpunkt ist die Farbschicht noch nicht stabil. Sie wird durch verschiedene Druckprozessparameter und Farbeigenschaften beeinflusst, welche mit unterschiedlichen Zeitkonstanten abklingen. Je nach Situation können dadurch grosse Unterschiede zwischen den inline Messwerten und entsprechenden externen Messwerten auf stabilen trockenen Proben entstehen. Ausserdem erschwert die Prozessabhängigkeit die Interpretation der Messdaten. Es ist nicht eindeutig ersichtlich, ob eine gemessene Variation durch eine Änderung des Farbauftrags oder durch eine Änderung der Prozessparameter hervorgerufen wurde. Eine ähnliche Problematik entsteht, wenn das Druckprodukt nach der inline Messung noch weiterverarbeitet wird. Ein typisches Beispiel ist das Auftragen einer Lackschicht in einem nachfolgenden Lackierwerk.However, inline measurement technology is much more complex than conventional external color measurement technology. The inline measurement must be carried out shortly after the paint application. At this time, the color layer is not yet stable. It is influenced by various printing process parameters and color properties, which decay with different time constants. Depending on the situation, this can result in large differences between the inline measured values and corresponding external measured values on stable dry samples. In addition, the process dependence complicates the interpretation of the measurement data. It is not clear whether a measured variation was caused by a change in the color application or by a change in the process parameters. A similar problem arises if the printed product is further processed after the inline measurement. A typical example is the application of a lacquer layer in a subsequent coating plant.
Die vorliegende Erfindung befasst sich im Speziellen mit der inline Messung in Bogenoffset-Druckmaschinen, ist aber auch für andere Druckverfahren und -einrichtungen geeignet. Die Erfindung beinhaltet, wie schon erwähnt, im wesentlichen eine spezielle Auslegung der Messtechnik und Messgeometrie sowie Korrekturmethoden für die inline Messwerte, welche eine Umwandlung in normgerechte Farb- und Dichtemesswerte für entsprechende stabile externe Proben (Druckerzeugnisse) ermöglichen.The present invention is particularly concerned with inline measurement in sheetfed offset presses, but is also suitable for other printing methods and devices. As already mentioned, the invention essentially comprises a special design of the measuring technology and measuring geometry as well as correction methods for the inline measured values, which enable a conversion into standard-compliant color and density measured values for corresponding stable external samples (printed products).
Inline Messsysteme sind für Rollenoffset-Druckmaschinen erhältlich, z. B. das System ColorControlSystem (CCS) von QuadTech. Diese Systeme werden aber am Ende der Rollenoffset-Druckmaschine nach den Trocknungssystemen eingebaut. Zum Zeitpunkt der Messung ist das Druckmaterial schon trocken und in einem stabilen Zustand. Eine prozessabhängige Korrektur der Messwerte ist hier nicht nötig.Inline measuring systems are available for web offset printing presses, eg For example, QuadTech's ColorControlSystem (CCS) system. However, these systems are installed after the drying systems at the end of the web offset printing press. At the time of measurement, the print material is already dry and in a stable state. A process-dependent correction of the measured values is not necessary here.
Anderseits werden in Flexo-, Tief- und Rollenoffset-Druckmaschinen auch sogenannte "Webinspection" Systeme für die Farbmessung und -kontrolle eingesetzt. Ein Beispiel ist das Print-Vision 9000 NT System von Advanced Vision Technology (AVT). Diese Systeme benützen bildgebende Messtechniken, welche die Druckvorlage auf zweidimensionalen oder eindimensionalen CCD Sensoren abbilden. Die Farbwerte wurden mit nicht normkonformen Filterfunktion bestimmt und entsprechen Kameraspezifischen RGB Werten. Diese Messwerte werden in CIE Farbwerte transformiert. Die Umrechnung der Messwerte entspricht nicht einer druckprozessabhängigen Korrektur, sondern einer farbmetrischen Charakterisierung des Messsystems, wie es auch in gebräuchlichen Color Management Systemen für die Bildschirm-, Kamera- und Scanner-Profilierung eingesetzt wird. Eine allgemeine Beschreibung dieser Technik befindet sich in der Publikation "Digital Color Management, Encoding Solutions" von E. Giorgianni.On the other hand, so-called "Webinspection" systems for color measurement and control are used in flexo, gravure and web offset printing presses. One example is the Print-Vision 9000 NT system from Advanced Vision Technology (AVT). These systems use imaging measurement techniques that map the artwork on two-dimensional or one-dimensional CCD sensors. The color values were determined with non-standard filter function and correspond to camera-specific RGB values. These measurements are transformed into CIE color values. The conversion of the measured values does not correspond to a printing process-dependent correction, but a colorimetric characterization of the measuring system, as it is also used in common color management systems for screen, camera and scanner profiling. A general description of this technique can be found in the publication "Digital Color Management, Encoding Solutions" by E. Giorgianni.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Druckeinrichtung,
- Fig. 2
- ein Prinzipschema eines spektral arbeitenden, zum Einsatz in der Druckeinrichtung nach
Fig.1 geeigneten Messanordnung, - Fig. 3a,3b
- zwei Skizzen zur Erläuterung einer erfindungsgemässen Messgeometrie,
- Fig. 4
- ein Diagramm zur Erläuterung der Messgeometrie der
Fig. 3 , - Fig. 5
- ein allgemeines Blockschema des erfindungsgemässen Verfahrens,
- Fig. 6
- ein Blockschema eines speziellen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Verfahrens und
- Fig. 7a,7b
- zwei Diagramme zur Erläuterung von nach dem erfindungsgemässen Verfahren vorgenommenen rechnerischen Messwertkorrekturen.
- Fig. 1
- a schematic representation of an embodiment of the inventive printing device,
- Fig. 2
- a schematic diagram of a spectrally operating, for use in the printing device according to
Fig.1 suitable measuring arrangement, - Fig. 3a, 3b
- two sketches for explaining a measuring geometry according to the invention,
- Fig. 4
- a diagram for explaining the measuring geometry of
Fig. 3 . - Fig. 5
- a general block diagram of the inventive method,
- Fig. 6
- a block diagram of a specific embodiment of the inventive method and
- Fig. 7a, 7b
- two diagrams for explaining made by the inventive method arithmetic measured value corrections.
In der
Die inline Messanordnung 20 umfasst in an sich bekannter Weise einen oder mehrere simultan messende Messköpfe. Die Messköpfe können auch in verschiedenen Druckwerken eingebaut sein. Aus Kostengründen ist es aber sinnvoll, die Messung der Farben aller beteiligten Druckwerke an einem gemeinsamen Ort nach dem letzten Druckwerk zu vereinen. Die Messköpfe sind bevorzugt in einer Reihe rechtwinklig zur Druckrichtung angeordnet. Die Messeinheit 20 beinhaltet weiter eine automatisierte lineare Bewegungseinrichtung senkrecht zur Druckrichtung, so dass jeder Punkt über die Bogenbreite angefahren und gemessen werden kann. Die mechanische Ausbildung einer automatisierten Messanordnung mit mehreren Messköpfen ist an sich bekannt und bedarf soweit keiner näheren Erläuterung.The
In der
Bei hohen Druckgeschwindigkeiten erfolgt die Messung unmittelbar nach dem Farbauftrag am letzten Druckwerk. Die Zeitdifferenz zwischen Messung und Farbauftrag beträgt nur einen Bruchteil einer Sekunde. Der Forschungsbericht Nr. 52.023 der Fogra enthält Bilder, welche den Zustand der Farbschicht unmittelbar nach der Farbspaltung am Druckspalt zeigen. Auf diesen Bildern ist die Entstehung von Fäden, den sogenannten Microstripes, zwischen Gummituch und Druckbogen sichtbar. Diese Fäden haben einen Durchmesser von 30 bis 60 Mikrometern und reissen nach einer bestimmten Entfernung vom Druckspalt ab. Das Resultat ist eine Farbschicht mit einer im Verhältnis zur Schichtdicke makroskopischen Oberflächenmodulation, welche zum Zeitpunkt der inline Messung noch nicht abgeklungen ist. Bei der Messung der Farbe vom letzten Druckwerk wird die Oberflächenmodulation direkt durch die Fadenbildung der Farbspaltung verursacht. Bei der Messung von Farben von vorderen Druckwerken tritt ein reduzierter Effekt auf, welcher durch die Interaktion der frischen Farbe auf dem Druckbogen mit dem Gummituch des letzten Druckwerks verursacht wird. Dabei wird eine Emulsion von Farbresten und Feuchtmittel auf die Farbschicht übertragen.At high printing speeds, the measurement takes place immediately after the ink application at the last printing unit. The time difference between measurement and ink application is only a fraction of a second. The Fogra Research Report No. 52.023 contains images showing the state of the ink layer immediately after the ink splitting at the printing nip. In these pictures the emergence of threads, the so-called microstripes, between rubber blanket and printed sheet is visible. These threads have a diameter of 30 to 60 microns and tear off after a certain distance from the nip. The result is a color layer with a macroscopic surface modulation in relation to the layer thickness, which has not decayed at the time of the inline measurement. When measuring the color of the last printing unit, the surface modulation is directly caused by the threading of the color fission. When measuring colors of front printing units, a reduced effect occurs which is caused by the interaction of the fresh color on the printing sheet with the blanket of the last printing unit. An emulsion of paint residues and dampening solution is transferred to the paint layer.
Die Oberflächenmodulationen der Farbschicht beeinflussen die Messwerte. Sie sind abhängig von einer Vielzahl von Druckprozessparametern, wie zum Beispiel Druckgeschwindigkeit, Druckwerk, Substrat- und Farbtyp. Ausserdem werden Unterschiede zwischen inline und extern ermittelten Messwerten auch durch das Trocknungsverhalten der Farbe auf dem Substrat hervorgerufen, welches eine deutlich längere Zeitkonstante aufweist.The surface modulations of the color layer influence the measured values. They depend on a variety of printing process parameters, such as printing speed, printing unit, substrate and color type. In addition, differences between measured values determined inline and externally are also caused by the drying behavior of the ink on the substrate, which has a significantly longer time constant.
Die Unterschiede zwischen inline und extern ermittelten Messwerten müssen für die praktische Verwertung der Messwerte korrigiert werden. Das erfindungsgemässe Verfahren wendet für diese Korrektur eine messtechnische Komponente (spezielle Ausbildung der Messanordnung 20) sowie rechnerische Komponenten an, welch letztere im Korrekturrechner 40 ausgeführt werden.The differences between measured values determined inline and externally must be corrected for the practical utilization of the measured values. The method according to the invention uses for this correction a metrological component (special design of the measuring arrangement 20) as well as computational components, which are executed in the
Das Ziel für die messtechnische Komponente ist es, den Einfluss der prozessabhängigen Störeffekte maximal zu reduzieren und möglichst eindeutige Messwerte zu liefern. Ausserdem müssen für die Auslegung der Messtechnik oft zusätzliche Randbedingungen berücksichtigt werden, wie zum Beispiel Bauraumlimitationen in der Druckmaschine oder variierender Messabstand, welchen Randbedingungen gemäss einem weiteren Aspekt der Erfindung durch Abweichungen von der normierten 0°/45° Messgeometrie Rechnung getragen werden kann. Die verbleibenden Messwertabweichungen gegenüber extern ermittelten, normgerechten Messwerten werden dann mittels numerischer Korrekturmassnahmen bzw. -modelle im Korrekturrechner 40 kompensiert.The aim of the metrological component is to maximally reduce the influence of the process-dependent disruptive effects and to provide as unambiguous as possible measured values. In addition, additional boundary conditions often have to be taken into account for the design of the measurement technique, such as space limitations in the printing press or varying measurement distance, which boundary conditions according to a further aspect of the invention by deviations from the normalized 0 ° / 45 ° measurement geometry can be taken into account. The remaining measured value deviations from externally determined, standard-conforming measured values are then compensated by numerical correction measures or models in the
Die Pfeile in
Der Korrekturrechner 40 benötigt für die Umrechnung der Messwerte prozessspezifische Korrekturparameter, welche in einer Korrektur-Datenbank 41 zur Verfügung gestellt werden. Der Korrekturrechner 40 benötigt für die Auswahl der Korrekturparameter aus der Datenbank 41 Information 42 über den aktuellen Druckprozess. Diese notwendigen Informationen 42, zum Beispiel Substrattyp, Farbtyp und Druckwerkzuordnung, werden vom Drucker am (nicht dargestellten) Steuerpult der Druckmaschine 1 ausgewählt oder eingegeben und in der Praxis über den Steuerrechner 50 an den Korrekturrechner 40 übermittelt.The
Im folgenden wird die spezielle erfindungsgemässe Ausbildung der Messanordnung 20 anhand der
Die Messeinheit 20 besteht, wie schon erwähnt, aus einem Balken, in dem sich mehrere in einer Reihe quer zur Papierlaufrichtung montierte Messköpfe 21 befinden, wobei der Balken am Ende des letzten Druckwerks einer Offsetdruckmaschine eingebaut ist. Die Messköpfe selbst sind auf einem motorgetriebenen Schlitten montiert, welcher innerhalb des Balkens elektronisch gesteuert quer zur Papierlaufrichtung bewegt werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, beliebige Messorte auf dem Papier zu erfassen.As already mentioned, the measuring
Um den knappen Bauraum in der Druckmaschine optimal ausnützen zu können, verfügt die Messanordnung 20 neben den Messköpfen 21 auch noch über separate Messköpfe zur Bestimmung der Papier- und Registerlage. Ausserdem ist die Messanordnung mit einem Drehgeber des Druckwerks verbunden, so dass der Messablauf mit der Drehbewegung des Druckzylinders synchronisiert werden kann.In order to be able to make optimal use of the scarce installation space in the printing press, the measuring
Ein typischer Messkopf 21 ist in
Im folgenden wird der Fall für eine spektrale Messtechnik über den gesamten sichtbaren Bereich beschrieben. Die Messwerte sind dabei ein Remissionsspektrum, welches dem spektralen Reflektionsgrad der Probe von typischerweise 400 bis 700 nm mit einer spektralen Auflösung von 10 oder 20 nm entspricht. Dichte- und Dreibereich-Farbmessköpfe benützen nur einen Teilbereich dieses Spektrums. Die messtechnischen Aspekte und die Korrekturmodelle für diese spektralen Teilbereiche sind aber identisch zum allgemeinen Fall und können direkt aus dem spektralen Fall abgeleitet werden.The following is the case for a spectral measurement technique over the entire visible range. The measured values are a reflectance spectrum which corresponds to the spectral reflectance of the sample of typically 400 to 700 nm with a spectral resolution of 10 or 20 nm. Density and tristimulus color measuring heads use only part of this spectrum. However, the metrological aspects and the correction models for these spectral subareas are identical to the general case and can be derived directly from the spectral case.
Die inline Messtechnik muss, wie schon erwähnt, kompatible Messwerte zu einer externen Referenz liefern können. Die externe Referenz wird durch Messwerte auf stabilen Proben mit einem normgerechten Spektralphotometer mit 0°/45° Messgeometrie definiert. Stabile Probe heisst in diesem Zusammenhang, dass die Effekte der Farbspaltung abgeklungen sind und dass die Probe fertig verarbeitet ist. Ausserdem muss sich die Farbschicht in einem definierten externen Zustand befinden.As already mentioned, inline measurement technology must be able to supply compatible measured values to an external reference. The external reference is defined by measured values on stable samples with a standard-compliant spectrophotometer with 0 ° / 45 ° measuring geometry. Stable sample in this context means that the effects of color separation have subsided and that the sample is finished. In addition, the color layer must be in a defined external state.
Die inline Messanordnung muss aus diesem Grund die Effekte der variierenden Oberflächenstruktur unterdrücken. Zu diesem Zweck werden gemäss einem Aspekt der Erfindung im Beleuchtungs- und Empfängerkanal des Messkopfs 21 Polarisationsfilter 28 und 29 eingesetzt. Die Polarisationsfilter bestehen aus linearen Polarisatoren und werden mit gegeneinander senkrecht stehenden Polarisationsachsen im Beleuchtungs- und Empfängerkanal eingebaut. Der Einsatz von Polarisationsfiltern ist bei der Dichtemessung in Handmessgeräten an sich bekannt. Eine Beschreibung dieser Technik ist in der Publikation "Farbe und Qualität" der Firma Heidelberger Druckmaschinen AG enthalten. Die erfindungsgemässe Anwendung von Polarisationsfiltern bei der inline Messung zum Zwecke der Eliminierung bzw. Unterdrückung des Oberflächeneffekts, d.h. die Unterdrückung derjenigen Komponente des Messlicht, welche direkt an der strukturierten Oberfläche der Farbschicht reflektiert wird, ist jedoch bisher in der Literatur nicht beschrieben.For this reason, the inline measuring arrangement must suppress the effects of the varying surface structure. For this purpose, 21
Eine weitere spezielle Auslegung der Messtechnik ist, dass zusätzlich zum Polarisationsfilter im Beleuchtungskanal ein UV-Filter 30 eingebaut wird, welches den Ultraviolet (UV) Anteil des Beleuchtungsspektrums unterhalb von 400 nm unterdrückt. Dieses UV Sperrfilter 30 kann zum Beispiel mit einem Filterglass vom Typ GG420 der Firma Schott realisiert werden. Das UV Sperrfilter verhindert, dass die Fluoreszenz der Aufhellerzusätze im Papier angeregt werden kann. Dadurch wird für die inline Messung eine bessere Reproduzierbarkeit der Messdaten von Bogen zu Bogen und vor allem von Auftrag zu Auftrag erreicht, da die Aufhelleranteile im Papier schwanken können. Ausserdem wird mit dem UV Sperrfilter 30 die Übereinstimmung mit den externen Referenzwerten verbessert, da das externe Messgerät eine andere Beleuchtungsquelle verwenden kann.Another special design of the measurement technique is that in addition to the polarization filter in the illumination channel, a
Weitere Randbedingungen in der Druckmaschine können die Auslegung der Messanordnung 20 beeinflussen, zum Beispiel limitierter Bauraum in der Druckmaschine oder unsaubere Papierauflage in der Messebene. Diesen Randbedingungen kann nach einem weiteren wichtigen Aspekt der Erfindung durch eine von der normierten 0°/45°-Messgeometrie abweichende Messgeometrie Rechnung getragen werden.Further boundary conditions in the printing press can influence the design of the measuring
Die
Eine Verbesserung für den Bauraum und den Arbeitsbereich wird erreicht, wenn Beleuchtungs- und Empfängerkanal auf der gleichen Seite von der Senkrechten auf der Messebene angeordnet sind. Diese erfindungsgemässe Konfiguration ist in den
Darin sind:
- βB :
- mittlerer Beleuchtungswinkel in der Farbschicht mit Brechungsindex n
- βE :
- mittlerer Empfängerwinkel in der Farbschicht mit Brechungsindex n
- αE :
- Empfängerwinkel in Normgeometrie in der Farbschicht (n sin(αE )=sin45°)
- n :
- Brechungsindex der Farbschicht n = 1.5
- β B :
- average illumination angle in the color layer with refractive index n
- β E :
- average receiver angle in the color layer with refractive index n
- α E :
- Receiver angle in standard geometry in the color layer (n sin (α E ) = sin45 °)
- n:
- Refractive index of the color layer n = 1.5
Die entsprechenden Beleuchtungswinkel und Empfängerwinkel in Luft können ausgehend von den Winkeln in der Farbschicht mit dem bekannten Brechungsgesetz (H. Haferkorn, Optik, S. 40) berechnet werden.The corresponding illumination angles and receiver angles in air can be calculated from the angles in the color layer with the known refraction law (H. Haferkorn, Optik, p. 40).
Die Kombinationen von Beleuchtungs- und Empfängerwinkeln in Luft, welche Gleichung [1] erfüllen, sind in
Die vorstehend erläuterte erfindungsgemässe Messgeometrie ist auch interessant für eine Messtechnik ohne Polarisationsfilter. Die gekreuzten Polarisationsfilter verursachen einen grossen Signalverlust und können nicht angewendet werden, wenn zum Beispiel eine schwache Lichtquelle verwendet werden muss. Auch in diesem Fall ist es notwendig, die Reflektionskomponente von der modulierten Oberfläche zu reduzieren. Dies wird nach einem weiteren Aspekt der Erfindung erreicht, indem der Beleuchtungskanal in Richtung des Empfängerkanals verkippt wird. In
Im folgenden werden die rechnerischen Korrekturmassnahmen für die Messwerte und die zugrundeliegenden Korrekturmodelle näher erläutert.In the following, the mathematical correction measures for the measured values and the underlying correction models are explained in more detail.
Das Ziel aller Korrekturmassnahmen, also sowohl der messtechnischen als auch der rechnerischen, ist es, die inline Messwerte mit entsprechenden externen Referenzwerten kompatibel zu machen. Unter Referenzwerten werden dabei diejenigen Messwerte verstanden, welche mit einem normgerechten Farbmessgerät auf fertig gedruckten Bogen ausserhalb der Druckmaschine erhalten werden. Für die Korrektur der Messwerte werden dabei drei verschiedene Zustände unterschieden, welche im folgenden genauer definiert sind.The goal of all corrective measures, both metrological and computational, is to make the inline measurements compatible with corresponding external reference values. Reference values are understood to mean those measured values which are obtained with a standard-compliant color measuring device on finished printed sheets outside the printing press. For the correction of the measured values There are three different states, which are defined in more detail below.
Der Zustand 1 entspricht der inline Messung in der Druckmaschine mit der Messanordnung 20. Zum Messzeitpunkt ist die Farbschicht auf dem Substrat noch nass. Ausserdem ist die Oberfläche der Farbschicht durch die Effekte der Farbspaltung am letzten Druckwerk stark gestört.
Der Zustand 2 entspricht der Situation, wenn ein Bogen direkt nach dem Druckprozess aus dem Ausleger 17 entnommen und daran eine Farbmessung vorgenommen wird. In diesem Zustand 2 ist die Farbschicht noch nass. Die Effekte der Farbspaltung sind bereits abgeklungen. Die Oberfläche der Farbschicht kann als glatt spiegelnd mit maximalem Glanz angenommen werden, es tritt nur noch ein minimaler Oberflächeneffekt auf.
Der Zustand 3 entspricht der Situation, wenn die Farbmessung an einem Druckbogen mit komplett getrockneter Farbe ausgeführt wird. Der Trocknungsprozess dauert typischerweise mehrere Stunden. In diesem Zustand hat der Farbfilm die mikroskopische Oberflächenrauhigkeit des Substrats angenommen. Bei gestrichenen Papieren bleibt die Farbschicht während dem Trocknungsprozess auf dem Substrat, die Dicke der Farbschicht auf dem Substrat bleibt erhalten. Bei ungestrichenen Papieren dringt während des Trocknungsprozesses ein Teil oder sogar die gesamte Menge der Farbpigmente in das Substrat ein. Dieser Effekt verändert die Dichte- und Farbmesswerte und muss korrigiert werden.
Die weiter unten beschriebenen erfindungsgemässen Korrekturmodelle ermöglichen die Umrechnung der Messwerte zwischen diesen drei Zuständen. Die Umrechnung ist in beide Richtungen möglich.The correction models according to the invention described below enable the conversion of the measured values between these three states. The conversion is possible in both directions.
Für die praktische Implementierung wird gemäss der Erfindung vorteilhaft ein sequentieller Ablauf gewählt, d.h. die von der Messanordnung 20 gelieferten inline Messwerte entsprechend Zustand 1 werden zuerst in dem Zustand 2 (externe Messung nass) entsprechende Messwerte transformiert und anschliessend werden diese dem Zustand 2 entsprechenden Messwerte in dem Zustand 3 (externe Messung trocken) entsprechende Messwerte transformiert. Dieser sequentielle Korrekturablauf ist in
Für die Ermittlung von Referenzwerten in den Zuständen 2 und 3 ist es sinnvoll, dass ein externes Messgerät zusammen mit der inline Messanordnung 20 verwendet wird. Die korrigierten Messwerte in Zustand 2 und 3 müssen den Referenzwerten entsprechen, welche der Messung mit einem normgerechten Spektralphotometer, Farbmess- oder Dichtemessgerät entsprechen. Um messtechnische Differenzen zwischen der inline und der externen Messung klein zu halten, werden die externen Referenzwerte mit einem Messgerät durchgeführt, welches mit gleichen Messfiltern wie in der inline Messanordnung 20 ausgerüstet ist. Dies bedeutet, dass in der bevorzugten Realisierung des Verfahrens die externen Referenzwerte mit einem Messgerät ermittelt werden, welches mit Polarisationsfiltern und einem UV-Sperrfilter ausgerüstet ist.For the determination of reference values in the
Wenn die inline Messanordnung 20 und das externe Messgerät nicht die gleiche Bandbreite verwenden, zum Beispiel Spektralphotometer mit 10 nm oder 20 nm spektraler Auflösung, wird eine numerische Bandpasskorrektur durchgeführt. Die Bandpasskorrektur kann wie in der Norm ISO 13655 (Norm ISO 13655, Graphic Technology - Spectral measurement and colorimetric computation for graphic arts images, Annex A, 1996) beschrieben ausgeführt werden.If the
Im Weiteren ist es sinnvoll, dass zusammen mit der inline Messanordnung 20 ein externes Messgerät verwendet wird, welches über wechselbare Messfilter in Beleuchtungs- und Empfängerkanal verfügt. Das Messgerät sollte die Messmodi ohne Filter, mit UV-Sperrfilter und mit Polarisationsfiltern unterstützen. Ein Ausführungsbeispiel für ein solches Messgerät ist das Spektralphotometer SpectroEye der Firma Gretag-Macbeth AG. Diese Funktionalität ermöglicht die Übernahme oder die Übermittlung von Messwerten von oder an andere Messsysteme, welche andere Messfilter benützen. Das externe Messgerät kann einen bedruckten Referenzbogen in allen Messmodi messen. Die Messwerte mit dem entsprechenden Messfilter können dann an die inline Messanordnung 20 oder an ein anderes externes System weitergeben werden. Dies ermöglicht im Besonderen die Übernahme von Sollwerten für die Farbregelung, welche mit anderen Messfiltern gemessen wurden.Furthermore, it makes sense that, together with the
Wenn die gemessenen Dichtewerte auf dem Referenzbogen nicht der geforderten Solldichte entsprechen, können die transformierten Messwerte mit einem Korrekturmodell, welches die Schichtdicke verändert, angepasst werden. Diese Transformation kann mit dem Modell für die Schichtdickenmodulation ausgeführt werden, welches im folgenden beschrieben wird.If the measured density values on the reference sheet do not correspond to the required target density, the transformed measured values can be adjusted with a correction model which changes the layer thickness. This transformation can be carried out with the layer thickness modulation model which will be described below.
Die folgenden Abschnitte beschreiben die theoretische Basis für die erfindungsgemässen rechnerischen Korrekturmassnahmen (Korrekturalgorithmen). Im ersten Abschnitt wird die Korrektur der inline Messfehler, im zweiten Abschnitt die Korrektur des Trocknungsverhaltens beschrieben. Die praktische Anwendung der Korrekturalgorithmen sowie die konkrete Implementierung des gesamten Korrektursystems sind im Anschluss daran beschrieben.The following sections describe the theoretical basis for the inventive computational correction measures (correction algorithms). The first section describes the correction of the inline measurement error, while the second section describes the correction of the drying behavior. The practical application of the correction algorithms and the concrete implementation of the entire correction system are described below.
Der Ausgangspunkt für die Korrektur bzw. Kompensation der inline Messfehler ist die Farbschicht zum Zeitpunkt der inline Messung mit einer modulierten Oberfläche. Das Resultat der Korrektur muss ein kompatibler Messwert zum externen Zustand 2 sein, welchem eine homogene Farbschicht entspricht.The starting point for the correction or compensation of the inline measurement errors is the color layer at the time of the inline measurement with a modulated surface. The result of the correction must be a compatible
Die notwendigen Korrekturparameter und Freiheitsgerade sowie deren Einfluss werden von einem Farbmodell abgeleitet, welches das messtechnische Verhalten der Farbschicht simuliert.The necessary correction parameters and freedom line and their influence are derived from a color model that simulates the metrological behavior of the ink layer.
Das Farbmodell basiert auf der Theorie von Hoffmann, welche eine genaue physikalische Beschreibung des Reflexionsfaktors einer einzelnen, homogenen, nicht streuenden Farbschicht auf einem diffus reflektierendem Substrat ermöglicht. Die Theorie von Hoffmann ist für eine diffuse Messgeometrie ausgelegt. Die Anpassung für den Reflexionsfaktor in der 0/45°-Messgeometrie ist in Gleichung [2] beschrieben:
mit
- c0
- Anteil der Oberflächenreflektion, welcher unter 0° gemessen wird
- R0
- Oberflächenreflektionskoeffizient für 45° Einfallswinkel in Luft
- α
- Absorptionskoeffizient der Farbschicht
- d
- Schichtdicke der Farbschicht
- θ2
- Einfallswinkel in Medium 2 (Farbfilm) mit Brechungsindex n2: n2sin(θ2) = n1sin(θ1)
- θ1
- Einfallswinkel in Luft unter 45° mit Brechungsindex n1
- ρp
- diffuser Reflexionsgrad des Substrats
- sin2(α1)
- Normalisierungsfaktor für Absolutweiss für Messgeometrie mit Erfassungswinkel α1 = 5°
- IA
- Integral für den gemessener Anteil des ausgekoppelten diffusen Strahlflusses aus der Farbschicht
- IP
- Integral für den rückreflektierten diffusen Strahlfluss in der Farbschicht
- R21
- interner Reflektionskoeffizient in der Farbschicht gegenüber Luft (
von Medium 2 zu Medium 1)
With
- c 0
- Proportion of surface reflection measured below 0 °
- R 0
- Surface reflection coefficient for 45 ° angle of incidence in air
- α
- Absorption coefficient of the paint layer
- d
- Layer thickness of the color layer
- θ 2
- Angle of incidence in medium 2 (color film) with refractive index n 2 : n 2 sin (θ 2 ) = n 1 sin (θ 1 )
- θ 1
- Angle of incidence in air below 45 ° with refractive index n1
- p
- diffuse reflectance of the substrate
- sin 2 (α 1 )
- Normalization factor for absolute white for measuring geometry with detection angle α 1 = 5 °
- I A
- Integral for the measured proportion of decoupled diffuse beam flux from the color layer
- I P
- Integral for the back-reflected diffuse beam flow in the color layer
- R 21
- Internal reflection coefficient in the ink layer with respect to air (from medium 2 to medium 1)
R0 und R21 werden mit den Fresnelschen Formeln (H. Haferkorn, Optik, S.50) berechnet:
Im folgenden werden die Korrekturmodelle für durch die Farbspaltung makroskopisch oberflächenmodulierte Volltonfelder erklärt. Die Anpassung für Rasterfelder kann mit der bekannten Theorie von Neugebauer durchgeführt werden.The correction models for solid-color fields macroscopically surface-modulated by the color splitting are explained below. The adaptation for grids can be done with the well-known theory of Neugebauer.
Aus Gleichung [2] ist ersichtlich, dass der Reflektionsfaktor R aus zwei additiven Komponenten besteht. Die erste Komponente entspricht dem Oberflächeneffekt und kann als eine Remissionsdifferenz geschrieben werden:
In der Gleichung [3] ist c0 eine von den massgeblichen Druckprozessparametern abhängige Korrekturfunktion.In equation [3], c 0 is a correction function dependent on the relevant printing process parameters.
Der Oberflächeneffekt wird wie weiter vorne beschrieben bevorzugt durch messtechnische Mittel, d.h. durch den Einsatz von Polarisationsfiltern in der Messanordnung 20, eliminiert. In diesem Fall kann c0 = 0 angenommen werden. Wenn Polarisationsfilter nicht zum Einsatz kommen können, muss der Oberflächeneffekt numerisch korrigiert werden. Die Amplitude des Oberflächeneffekts wird durch die massgeblichen Druckprozessparameter beeinflusst. Die Korrekturfunktion c0 bzw. die Abhängigkeit von den Druckprozessparametern wird experimentell bestimmt. Das allgemeine Verfahren dazu wird weiter unten erklärt.As described above, the surface effect is preferably eliminated by metrological means, ie by the use of polarization filters in the measuring
Die zweite Komponente in Gleichung [2] beinhaltet die Absorption durch die Druckfarbe sowie die Mehrfachreflexionen an den Grenzflächen der Farbschicht. Die Mehrfachreflexionen werden in der Fachliteratur als Lichtfang bezeichnet.The second component in equation [2] includes the absorption by the ink as well as the multiple reflections at the interfaces of the ink layer. The multiple reflections are referred to in the literature as Lichtfang.
Die modulierte Oberfläche der Farbschicht nach der Farbspaltung beeinflusst das Absorptionsverhalten und den Lichtfang. Das Verhalten und der Einfluss beider Effekte kann wie folgt abgeleitet werden.The modulated surface of the color layer after the color splitting influences the absorption behavior and light trapping. The behavior and influence of both effects can be deduced as follows.
Die Modulation der Oberfläche führt dazu, dass die Dicke der Farbschicht an bestimmten Stellen kleiner ist als die entsprechende Schichtdicke ohne Modulation. Durch diesen Effekt wird das mittlere Absorptionsvermögen der Farbschicht reduziert. Der Effekt kann deshalb in Gleichung [2] durch eine Anpassung des Produkts von Absorptionskoeffizient α und Schichtdicke d beschrieben werden. Eine Möglichkeit für die Implementierung ist die Multiplikation mit einem prozessabhängigen Korrekturfaktor c1, welcher in Funktion der Schichtdickenmodulation Werte kleiner gleich 1 annimmt. Die Werte nach der Korrektur der Schichtdickenmodulation sind durch Gleichung [4] beschrieben
wobei αdc anstelle von αd in die Gleichung [2] einzusetzen ist. c1 ist eine von den massgeblichen Druckprozessparametern abhängige Korrekturfunktion, die, wie weiter unten noch ausgeführt ist, experimentell mit Charakterisierungsmessungen bestimmt werden kann.The modulation of the surface causes the thickness of the ink layer at certain points is smaller than the corresponding layer thickness without modulation. By this effect, the average absorption capacity of the ink layer is reduced. The effect can therefore be described in equation [2] by adapting the product of absorption coefficient α and layer thickness d. One possibility for the implementation is multiplication by a process-dependent correction factor c 1 , which assumes values less than or equal to 1 as a function of the layer thickness modulation. The values after the correction of the film thickness modulation are described by equation [4]
where αd c is substituted for αd in equation [2]. c 1 is a correction function dependent on the relevant printing process parameters, which, as explained below, can be determined experimentally with characterization measurements.
Die modulierte Oberfläche beeinflusst auch den Lichtfang der Farbschicht, da die Modulation die Einfallswinkel der Lichtstrahlen und somit den Grenzwinkel für die Totalreflektion an der Oberfläche beeinflusst. Eine elegante Implementierung dieser Abhängigkeit in Gleichung [2] wird erfindungsgemäss erreicht, indem in der Rechnung der Brechungsindex der Farbschicht n2 variiert wird. Die Oberflächenmodulation verkleinert den mittleren Grenzwinkel für die Totalreflektion, wodurch mehr Licht in der Farbschicht gefangen bleibt. Dieses Verhalten entspricht einer Erhöhung des Brechungsindex n2. Eine Möglichkeit für die Korrektur des Lichtfangs ist in Gleichung [5] beschrieben:
wobei n2c der Brechungsindex nach der Korrektur und c2 eine multiplikative Korrekturfunktion ist, welche wie die Korrekturfunktionen c0 und c1 prozessabhängig ist und experimentell charakterisiert werden muss.The modulated surface also affects the light trapping of the color layer, since the modulation affects the angles of incidence of the light rays and thus the critical angle for the total reflection at the surface. An elegant implementation of this dependence in equation [2] is achieved according to the invention by varying the refractive index of the ink layer n 2 in the calculation. The surface modulation reduces the mean critical angle for the total reflection, leaving more light trapped in the ink layer. This behavior corresponds to an increase of the refractive index n 2 . One way to correct light trapping is described in Equation [5]:
where n 2c is the refractive index after the correction and c 2 is a multiplicative correction function which, like the correction functions c 0 and c 1, is process-dependent and must be characterized experimentally.
Die Korrektur der inline Messfehler kann also mit drei verschiedenen Fehlertypen, nämlich Oberflächeneffekt, Schichtdickenmodulation und Lichtfang gemäss den Gleichungen [2] bis [5] implementiert werden. Für die Korrektur werden die drei Korrekturfunktionen c0, c1, c2 angewendet, welche in Funktion der Druckprozessparameter parametrisiert sind und deren entsprechende Werte in der schon genannten Korrekturdatenbank 41 abgespeichert sind.The correction of the inline measurement errors can thus be implemented with three different types of errors, namely surface effect, layer thickness modulation and light capture according to the equations [2] to [5]. For the correction, the three correction functions c 0 , c 1 , c 2 are used, which are parameterized as a function of the printing process parameters and whose corresponding values are stored in the
Die beschriebene Korrektur der inline Fehler anhand des exakten Farbmodells gemäss Gleichung [2] ist zwar ohne weiteres möglich, jedoch ist die numerische Implementierung relativ aufwendig.Although the described correction of the inline errors on the basis of the exact color model according to equation [2] is readily possible, the numerical implementation is relatively complicated.
Eine effizientere numerische Implementierung erhält man, wenn man für das Farbmodell die Theorie von Kubelka-Munk mit Berücksichtigung der Oberflächenphänomene (Saunderson Korrektur) verwendet. Dieses Modell entspricht dem Stand der Technik. Eine ausführliche Beschreibung dieser Theorie ist in der
Die Theorie von Kubelka-Munk gilt für eine diffuse Messgeometrie und streuende Farbschichten. Trotzdem kann sie für die phänomenologische Erklärung der Effekte der inline Messfehler in der 45/0°-Messgeometrie und deren Korrektur verwendet werden.The theory of Kubelka-Munk applies to a diffuse measuring geometry and scattering color layers. Nevertheless, it can be used for the phenomenological explanation of the effects of inline measurement errors in the 45/0 ° measurement geometry and their correction.
Der Reflexionsfaktor einer absorbierenden Farbschicht auf einem diffus streuenden Substrat kann mit der folgenden Gleichung beschrieben werden.
Darin bedeuten
- R2
- diffuser Reflexionskoeffizient in der Farbschicht (R2= 0.6)
- K
- diffuser Absorptionskoeffizient
- ρp
- diffuser Reflexionsgrad des Substrats
- R 2
- diffuse reflection coefficient in the color layer (R 2 = 0.6)
- K
- diffuse absorption coefficient
- p
- diffuse reflectance of the substrate
Die erste additive Komponente c0R0 entspricht wieder dem Oberflächeneffekt und ist identisch zu Gleichung [2].The first additive component c 0 R 0 again corresponds to the surface effect and is identical to equation [2].
In Gleichung [6] wird ein diffuser Absorptionskoeffizient K eingeführt. Er entspricht nicht der Materialabsorption α in Gleichung [2]. Für einen diffusen Fluss kann als Näherung K = 2α angenommen werden.In equation [6] a diffuse absorption coefficient K is introduced. It does not correspond to the material absorption α in equation [2]. For a diffuse flow, K = 2α can be assumed as an approximation.
Der Vorteil des Kubelka-Munk Ansatzes ist, dass die Gleichung [6] einfach invertierbar ist, d. h. aus der Remissionsmessung kann direkt das Absorptionsspektrum (Extinktion E) bestimmt werden. Dieser Zusammenhang ist in Gleichung [7] dargestellt.
Ein Vergleich der Gleichungen [2] und [6] zeigt, dass die Mehrfachreflexionen und die Absorption anders bewertet werden. In dieser Anwendung muss eine Farbe nicht absolut beschrieben werden. Es muss eine relative Messwertkorrektur durchgeführt werden. Deshalb kann die spektrale Extinktion E der Farbe aus Gleichung [7] bestimmt und als Modellparameter verwendet werden.A comparison of equations [2] and [6] shows that the multiple reflections and the absorption are rated differently. In this application, a color does not have to be absolutely described. A relative measured value correction must be carried out become. Therefore, the spectral absorbance E of the color can be determined from equation [7] and used as a model parameter.
Den drei Fehlertypen für die Korrektur der inline Messfehler aus den Gleichungen [2] bis [5] können äquivalente Fehler in der Kubelka-Munk Beschreibung zugeordnet werden:The three error types for the correction of the inline measurement errors from the equations [2] to [5] can be assigned equivalent errors in the Kubelka-Munk description:
Der Oberflächeneffekt ist identisch zu Gleichung [3].
Die Schichtdickenmodulation gemäss Gleichung [4] wird als multiplikative Korrektur der Extinktion implementiert:
Die Korrektur des Lichtfangs wird im Kubelka-Munk Modell als eine Skalierung des diffusen internen Reflexionskoeffizient R implementiert.
c0, c1 und c2 sind dabei wiederum prozessparameterabhängige Korrekturfunktionen.c 0 , c 1 and c 2 are again process parameter-dependent correction functions.
Die Anwendung des Algorithmus für die Korrektur der inline Messfehler mit einem Farbmodell ist schematisch in
Als erster Schritt des Korrekturzyklus wird aus dem gemessenem absolutem Remissionswert des Substrats (Papierweissmessung, Block 411) der diffuse Reflexionsgrad ρp des Substrats bestimmt (Block 413). Der Reflexionsgrad ρp kann mit dem Hoffmann Modell (H) aus Gleichung [2] oder dem Kubelka-Munk-Saunderson Modell (KMS) aus Gleichung [6] für eine Farbschicht ohne Absorption und ohne Oberflächeneffekt berechnet werden (Block 412). Dies entspricht in den Gleichungen [2] und [3] den folgenden Parameterwerten: c0 = K = α= 0, R0 = 0.04.As a first step of the correction cycle, the diffuse reflectance ρ p of the substrate is determined from the measured absolute remission value of the substrate (paper white measurement, block 411) (block 413). The reflectance ρ p can be calculated with the Hoffmann model (H) from equation [2] or the Kubelka-Munk-Saunderson model (KMS) from equation [6] for a color layer without absorption and without surface effect (block 412). This corresponds to the following parameter values in equations [2] and [3]: c 0 = K = α = 0, R 0 = 0.04.
Aus dem gemessenen inline Remissionsspektrum in Zustand 1 (Block 421) wird mit dem inversen KMS Modell nach Gleichung [7] (Block 422) das Extinktionsspektrum E (Block 423) von Zustand 1 berechnet. Die festen Modellparameter sind R0 = 0.04, R2 = 0.60, und der in Schritt 1 berechnete diffuse Reflexionsgrad des Substrats ρp. Für die Korrektur des Oberflächenwerts wird die für den konkreten Druckjob und für die konkreten Druckprozessparameter geltende Korrekturfunktion c0 aus der Korrekturdatenbank 41 eingelesen und angewendet.From the measured inline reflectance spectrum in state 1 (block 421), the extinction spectrum is calculated using the inverse KMS model according to equation [7] (block 422) E (block 423) of
Am Extinktionswert E (Block 423) wird die Korrektur der Schichtdickenmodulation nach Gleichung [8] ausgeführt (Block 424). Die entsprechende Korrekturfunktion c1 wird wieder aus der Korrekturdatenbank 41 eingelesen. Das Resultat dieser Operation ist der Extinktionswert gemäss externem Zustand 2 (Block 425).At the extinction value E (block 423), the correction of the film thickness modulation according to equation [8] is carried out (block 424). The corresponding correction function c 1 is again read from the
Als nächster Schritt wird der Extinktionswert gemäss Zustand 2 (Block 425) in den Remissionswert von Zustand 2 (Block 427) transformiert. Dafür wird das direkte KMS Modell in Gleichung [6] verwendet. Während dieser Operation (Block 426) wird die Korrektur des Lichtfangs ausgeführt. Der interne Reflektionsfaktor R2 wird mit der entsprechendem Korrekturfunktion c2 multipliziert, welche auch aus der Korrekturdatenbank 41 eingelesen wird. Der Oberflächeneffekt wird bei dieser Transformation gleich Null gesetzt.As the next step, the absorbance value according to state 2 (block 425) is transformed into the remission value of state 2 (block 427). For this the direct KMS model in equation [6] is used. During this operation (block 426) the correction of the light capture is performed. The internal reflection factor R 2 is multiplied by the corresponding correction function c 2 , which is also read from the
Alternativ kann die Korrektur der inline Messwerte auch ohne Farbmodell durchgeführt werden. In diesem Fall wird die Korrektur vorteilhaft direkt am gemessenen Remissionswert R oder dem entsprechenden Dichtewert D ausgeführt. Der Dichtewert D berechnet sich aus dem Remissionswert R nach der bekannten Formel:
Es ist sinnvoll, dass auch in diesem Fall die Messwertabweichung als aus den drei Fehlertypen Oberflächeneffekt, Schichtdickenmodulation und Lichtfang zusammengesetzt betrachtet und entsprechend korrigiert wird.It makes sense that in this case too, the measured value deviation is considered to be composed of the three error types surface effect, layer thickness modulation and light capture and is corrected accordingly.
Der Oberflächeneffekt wird identisch zu Gleichung (3) als additive Komponente zum Reflektionsfaktor R dazugerechnet.The surface effect is added to equation (3) as an additive component to the reflection factor R.
Das mit dem Hofmann Modell gem. Gleichung [2] simulierte Verhalten der Korrektur der Schichtdickenmodulation gem. Gleichung [4] und der Korrektur des Lichtfangs gem. Gleichung [5] ist in den
Das Verhalten der Korrektur der Schichtdickenmodulation zeigt einen konstanten relativen Dichtefehler in Funktion der Dichte. Für die direkte Korrekturmethode ohne Farbmodell ist es deshalb sinnvoll, den Schichtdickenmodulationsfehler als multiplikative Korrektur des gemessenen Dichtewertes D gemäss Gleichung [11] zu implementieren:
wobei c1 wieder eine prozessabhängige Korrekturfunktion ist, die aus der Korrekturdatenbank eingelesen wird.The behavior of the correction of the film thickness modulation shows a constant relative density error as a function of the density. For the direct correction method without color model, it therefore makes sense to implement the layer thickness modulation error as a multiplicative correction of the measured density value D according to equation [11]:
where c 1 is again a process-dependent correction function that is read in from the correction database.
Analog zeigt das Verhalten des Lichtfangfehlers in
wobei c2 wieder eine prozessabhängige Korrekturfunktion ist, die aus der Korrekturdatenbank eingelesen wird.Analog shows the behavior of the light-catching error in
where c 2 is again a process-dependent correction function, which is read from the correction database.
Die
Gemäss einer vorteilhaften und besonders zweckmässigen Weiterbildung des erfindungsgemässen Verfahrens wird für einen Dichtewert D grösser als Ds nur der Schichtdickenmodulationsfehler gemäss den entsprechenden Gleichungen [4], [8], oder [11] für eine Korrektur mit oder ohne Farbmodell ausgeführt. Umgekehrt wird für einen Dichtewert D kleiner als Ds nur der Fehler des Lichtfangs gemäss den Gleichungen [5], [9] oder [12] für eine Korrektur mit oder ohne Farbmodell ausgeführt.According to an advantageous and particularly expedient development of the method according to the invention, for a density value D greater than D s, only the Layer thickness modulation error according to the corresponding equations [4], [8], or [11] for a correction with or without a color model. Conversely, for a density value D less than D s, only the error of the light trap according to the equations [5], [9] or [12] is carried out for a correction with or without a color model.
Die Korrektur des Trocknungseffekts ermöglicht die Transformation der Messwertedes Zustandes 2 (extern nass) nach Messwerten des Zustandes 3 (extern trocken).The correction of the drying effect enables the transformation of the measured values of state 2 (externally wet) into measured values of state 3 (externally dry).
Es ist bekannt, dass auf gestrichenem Papier der Trocknungsprozess hauptsächlich einer Veränderung der mikroskopischen Oberflächenstruktur entspricht. Bei Einsatz von Polarisationsfiltern für die Farbmessung wird dieser Effekt eliminiert. Auf gestrichenen Papieren wird deshalb mit Polarisationsfilter keine Korrektur des Trocknungseffekts benötigt. Ohne Polarisationsfilter muss der Oberflächeneffekt gemäss Gleichung [3] als additive Remissionskomponente berücksichtigt werden.It is known that on coated paper the drying process mainly corresponds to a change in the microscopic surface structure. Using polarizing filters for colorimetry eliminates this effect. On coated papers, therefore, no correction of the drying effect is needed with polarizing filters. Without a polarization filter, the surface effect according to equation [3] must be considered as an additive remission component.
Auf ungestrichenen Papieren dringt ein Teil der Farbschicht in das Substrat ein. Dieses Verhalten erfordert zusätzliche Korrekturparameter. Die Anwendung eines Farbmodells für diesen Fall ist prinzipiell möglich. Es erfordert einen Ansatz, der zwei über dem Papier liegende Farbschichten simulieren kann. Eine Schicht entspricht dem Farbanteil, der in das Papier eingedrungen ist. Die obere Schicht entspricht der restlichen Farbmenge, welche auf dem Papier geblieben ist. Eine Möglichkeit für die Implementierung ist die Anwendung des Mehrschichten Kubelka-Munk Modells aus der schon genannten Dissertation von P. Emmel. Die Korrektur mit einem Mehrschichten-Farbmodell und das Bestimmen der Modellparameter wird aber komplex. Deshalb wird gemäss einem weiteren Aspekt der Erfindung eine direkte Korrektur der Messwerte, wie sie weiter oben im Zusammenhang mit den Gleichungen [11] und [12] beschrieben ist, vorgenommen.On uncoated papers, part of the ink layer penetrates into the substrate. This behavior requires additional correction parameters. The application of a color model for this case is possible in principle. It requires an approach that can simulate two color layers overlying the paper. A layer corresponds to the color fraction that has penetrated the paper. The upper layer corresponds to the remaining amount of ink remaining on the paper. One possibility for the implementation is the application of the multilayer Kubelka-Munk model from the already mentioned dissertation by P. Emmel. However, the correction with a multi-layer color model and the determination of the model parameters becomes complex. Therefore, according to a further aspect of the invention, a direct correction of the measured values, as described above in connection with equations [11] and [12], is undertaken.
Das Trocknungsverhalten auf gestrichenen und ungestrichenen Papieren wird gemäss der Erfindung ebenfalls mit den drei Fehlertypen Oberflächeneffekt, Schichtdickenmodulation und Lichtfang charakterisiert und entsprechend korrigiert. Die benötigten Korrekturfunktion c0, c1, c2 werden (nach ihrer Ermittlung) ebenfalls in der Korrekturdatenbank 41 abgelegt und entsprechen einem zweiten Datensatz neben den Korrekturfunktionen für die Korrektur der inline Fehler.The drying behavior on coated and uncoated papers is also characterized according to the invention with the three error types surface effect, layer thickness modulation and light capture and corrected accordingly. The required correction function c 0 , c 1 , c 2 are (after their determination) also stored in the
Im folgenden ist das erfindungsgemässe Verfahren nochmals anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels übersichtlich zusammengefasst.In the following, the method according to the invention is again clearly summarized by means of a preferred exemplary embodiment.
Der Korrekturrechner 40 ist mit der Messanordnung 20 verbunden und erhält von dieser für jedes abgetastete Messfeld die Daten der erfassten Spektren. Zusätzlich übermittelt der Steuerrechner 50 dem Korrekturrechner 40 die zu jedem gemessenen Feld passenden Umgebungsparameter, d.h. Maschinen-, Prozess- und Messfeldparameter. Diese Parameter sind im einzelnen: Druckgeschwindigkeit, Nummer des Druckwerks, in dem sich die Messanordnung 20 befindet, Papierklasse (z.B. Glanzpapier, Mattpapier, Naturpapier), Farbtypklasse (z.B. Skalenfarbe Cyan), Messfeldtyp (z.B. Vollton, Raster 70%, Grau) und die Nummer des Druckwerks, in dem das Messfeld gedruckt wurde. Die Korrektur erfolgt fallspezifisch, wobei ein einzelner Fall eine bestimmte Kombination von Umgebungsparametern definiert. So ist beispielsweise die Kombination von "Glanzpapier", "Skalenfarbe Magenta", "Volltonfeld" und "gedruckt auf dem letzten Druckwerk" ein Fall. In der im Korrekturrechner 40 befindlichen Korrekturdatenbank 41 sind jedem in der Praxis vorkommenden Fall passende Korrekturparameter zugeordnet, welche die schon erwähnten Sätze von (parametrisierten) Korrekturfunktionen c0, c1 und c2 definieren.The
Die Korrekturdatenbank 41 ist als Tabelle realisiert, in der in jeder Zeile ein Korrekturfall behandelt wird. Eine einzelne Zeile umfasst einen Satz von Bedingungsparametern (entsprechend den Umgebungsparametern) und einen Satz von Korrekturparametern. Der Korrekturrechner 40 vergleicht für jede Messung die massgebenden Umgebungsparameter mit den Bedingungsparametern in der Korrekturdatenbank 41. Dazu wird die Tabelle zeilenweise abgearbeitet, bis eine erste Übereinstimmung gefunden wird. Auf diese Weise wird der passende Fall und damit die passenden Korrekturparameter gefunden. Die Tabelle wird von oben (Tabellenanfang) nach unten (Tabellenende) durchlaufen. Die Fälle sind in der Tabelle nach dem Grad der Spezifität geordnet, wobei die Tabelle mit sehr spezifischen Fällen beginnt und mit sehr generischen Fällen endet. Es wird also immer zunächst versucht, eine spezifische Korrektur durchzuführen. Sind dazu keine Fälle definiert, wird die Korrektur stufenweise generischer.The
Im Korrekturrechner 40 wird bei jeder Messung für jeden einzelnen Wert des unkorrigierten Remissionsspektrums entschieden, ob sich dieser im Absorptions- , Transmissions- oder Übergangsbereich der Farbe befindet. Dazu werden die Remissionswerte der einzelnen Wellenlängen (Spektralwerte) mit definierten Schwellenwerten Ds verglichen (siehe oben). Spektralwerte im Transmissionsbereich (D < Ds) werden mit der Korrekturfunktion c2 (vgl. Gleichung [12]) multipliziert, welche durch die in der jeweiligen Tabellenzeile befindlichen Korrekturparameter definiert ist. Spektralwerte im Übergangsbereich (D ∼ Ds) werden nicht korrigiert. Spektralwerte im Absorptionsbereich (D > Ds) werden logarithmiert, mit einer dichteabhängigen Korrekturfunktion c1 multipliziert (vgl. Gleichung [11]) und anschliessend wieder delogarithmiert, wobei die Korrekturfunktion c1 typisch ein Polynom zweiten Grades der Dichte ist und dessen Koeffizienten ebenfalls Teil der Korrekturparameter sind. Da mit Polarisationsfiltern gemessen wird, ist kein Oberflächeneffekt vorhanden und damit kann c0 gleich null gesetzt werden. Das korrigierte Spektrum wird dann an den Steuerrechner (50) weitergeleitet.In
Es ist klar, dass vor der eigentlichen Inline-Korrektur zunächst einmal die Korrekturdatenbank 41 erstellt werden muss. Um die einzelnen Korrekturparameter zu bestimmen, werden für alle interessierenden Fälle (vgl. Definition vorstehend) Drucke mit definierten Feldern angefertigt und sowohl mit der Inline-Messanordnung 20 als auch mit einem externen Messgerät ausgemessen. Da die Korrekturparameter stark von der Schichtdicke abhängen, werden Drucke für jeden interessierenden Fall bei jeweils mindestens 3 verschiedenen Schichtdicken angefertigt und ausgemessen. Aus der Gesamtheit dieser Messdaten wird dann für jeden einzelnen Fall ein Satz von Korrekturparametern berechnet, wobei dies natürlich vorzugsweise rechnerunterstützt erfolgt.It is clear that first of all the
Um die Korrekturparameter für einen Fall zu bestimmen, werden die Spektren der inline Messungen und der extern erfassten Messungen miteinander verrechnet. In einem ersten Schritt wird für jeden Teil des Spektrums anhand eines definierten Schwellenwerts festgelegt, ob sich dieser im Absorptions-, Transmissions- oder Übergangsbereich der Farbe befindet. In einem zweiten Schritt werden daraus die für diese Bereiche benötigten Korrekturparameter bestimmt, welche die Korrekturfunktionen c1 und c2 definieren (c0 ist bei der Messung mit Polarisationsfiltern nicht erforderlich). Die Korrekturfunktion c2 wird erhalten, indem die Spektralwerte der Transmissionsbereiche der inline und extern erfassten Messungen jeweils durcheinander dividiert und anschliessend gemittelt werden. Um die als Polynom 2. Grades gewählte dichteabhängige Korrekturfunktion c1 für den Absorptionsbereich zu erhalten, werden jeweils die Dichtewerte der inline und extern erfassten Messungen durch einander dividiert. Mit den so erhaltenen dichteabhängigen Quotienten werden nach der Methode der kleinsten Quadrate die Koeffizienten des Korrekturpolynoms und damit die Korrekturfunktion c1 bestimmt. Die Korrekturfunktionen c1 und c2 bzw. deren Parameter werden dann in der Korrekturdatenbank 41 nach Fällen strukturiert hinterlegt.To determine the correction parameters for a case, the spectra of the inline measurements and the externally acquired measurements are offset against each other. In a first step, it is determined for each part of the spectrum, based on a defined threshold value, whether this is in the absorption, transmission or transition range of the color. In a second step, the correction parameters required for these areas are determined, which define the correction functions c 1 and c 2 (c 0 is not required in the measurement with polarization filters). The correction function c 2 is obtained by dividing the spectral values of the transmission ranges of the measurements recorded inline and externally by one another and then averaging them. In order to obtain the density-dependent correction function c 1 for the absorption range selected as polynomial of
Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt auch, dass die korrigierten Werte erst nach einer Mittelwertbildung oder einem anderen Verfahren zum Ausgleichen von Fluktuationen der Messwerte bereitgestellt werden. Diese Fluktuation können messtechnisch bedingt sein, stammen aber insbesondere auch vom Druckprozess an und für sich. Gerade beim Offsetdruck ist schon seit langem bekannt (z.B. "Offsetdrucktechnik", Helmut Teschner), dass der Druckprozess sowohl systematischen wie auch zufälligen Schwankungen unterliegt, wobei diese Schwankungen auch sehr kurzfristiger Natur, d.h. insbesondere auch von Bogen zu Bogen, sein können. Bei konventioneller Vorgehensweise wird zur Messung ein einzelner Bogen nach dem Druck der Druckmaschine entnommen und ausgemessen. Die daraus gewonnenen Messwerte werden dann beispielsweise zur Prozessregelung verwendet oder zur Anzeige gebracht. Es wäre nun durchaus denkbar, auch hier mehrere aufeinanderfolgende Bogen zu messen und die Messwerte miteinander zu verrechnen; aus Zeitgründen wird in der Praxis aber nicht so vorgegangen. Die Folge davon ist, dass bei konventionellem Vorgehen die Messwerte auch die kurzfristigen Schwankungen des Druckprozesses wiedergeben. Es ist nun ein Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens, dass eine Verrechnung der Messwerte mehrerer Messzeitpunkte, insbesondere der Messwerte mehrerer aufeinanderfolgender in der Maschine gemessener Papierbogen, ohne grossen Zeitaufwand möglich ist und damit die mit kurzfristigen Schwankungen behafteten Messwerte bereinigt und Prozessparameter folglich besser geschätzt werden können. Damit kann insbesondere die Prozessregelung genauer arbeiten.The method according to the invention also allows the corrected values to be provided only after a mean value formation or another method for compensating fluctuations of the measured values. This fluctuation may be due to metrological reasons, but in particular comes from the printing process itself. Especially in offset printing, it has been known for a long time (for example, "Offsetdrucktechnik", Helmut Teschner), that the printing process is subject to both systematic and random fluctuations, these fluctuations also being of very short-term nature, i. especially from bow to bow, can be. Conventional procedure is taken to measure a single sheet after printing the printing press and measured. The measured values obtained from this are then used, for example, for process control or displayed. It would be conceivable to measure several consecutive sheets here as well and to calculate the measured values with each other; for reasons of time, this is not the case in practice. The consequence of this is that with conventional procedure, the measured values also reflect the short-term fluctuations of the printing process. It is now an advantage of the method according to the invention that a billing of the measured values of a plurality of measuring times, in particular the measured values of a plurality of successive paper sheets measured in the machine, is possible without great expenditure of time and thus the measured values subject to short-term fluctuations can be adjusted and consequently process parameters can be better estimated. In particular, the process control can thus work more accurately.
Es ist ausserdem im Sinne des erfindungsgemässen Verfahren, dass die korrigierten Messwerte nicht nur wie oben beschrieben direkt nach einer Korrektur des Inline-Fehlers bereitgestellt werden, sondern auch weiteren rechnerischen Verarbeitungsschritten unterworfen werden können. Ein solcher Verarbeitungsschritt ist zum Beispiel die Umrechnung zwischen verschiedenen Messbedingungen. Ein in der Praxis besonders relevanter Fall ist die Umrechnung von Messungen mit unterschiedlichen Filtern. Liegen beispielsweise die korrigierten Messwerte zunächst als mit Polarisationsfiltern gemessene Werte vor, so kann es nötig sein, diese Werte zum Abstimmen mit Vorgaben der Vorstufe mit ohne Polarisationsfiltern gemessenen Werten zu vergleichen. Eine rechnerische Komponente zur Umrechnung von mit Polarisationsfiltem gemessenen Werten in ohne Polarisationsfilter gemessene Werte erfüllt dann diese Aufgabe.It is also within the meaning of the inventive method that the corrected measured values are not only provided as described above directly after a correction of the inline error, but can also be subjected to further computational processing steps. One such processing step is, for example, the conversion between different measurement conditions. A particularly relevant case in practice is the conversion of measurements with different filters. If, for example, the corrected measured values initially exist as values measured with polarization filters, then it may be necessary to compare these values for tuning with specifications from the preliminary stage with values measured without polarization filters. A computational component for the conversion of polarization filters measured values in values measured without polarization filter then fulfills this task.
Claims (31)
- Method of determining colour and/or density values for the monitoring and/or closed-loop control of the printing process in a printing apparatus, in particular in a sheet-fed offset printing press, wherein measuring areas of a printed sheet are measured photoelectrically directly in or on the running printing apparatus and the obtained measured values are used to form the colour and/or density values for the relevant measuring areas, characterized by the fact that measured value deviations that are caused by the fact that the measurement is taken directly in the printing process in comparison to a measurement that is taken on printed sheets outside the printing process are corrected computationally.
- Method according to Claim 1, characterized by the fact that the measured value deviations are partly corrected by means of a suitable measurement technique.
- Method according to Claim 2, characterized by the fact that effects of the ink splitting phenomenon at the printing nip and of the surface changes caused thereby are at least partly eliminated due to the use of polarization filters (28, 29) in the measurement.
- Method according to Claim 2 or 3, characterized by the fact that to improve reproducibility of the measured values UV elimination filters are used in the measurement.
- Method according to Claim 2, characterized by the fact that effects of the ink splitting phenomenon at the printing nip and of the surface changes caused thereby are at least partially eliminated due to the use of a measurement geometry that has an angle separation between a directed reflection of the illumination and a receiver of greater than 45°.
- Method according to any one of the preceding claims, characterized by the fact that the computational correction of the measured values is carried out in such a way that the measured values of a first state corresponding to the printed sheet directly in the printing process are converted into measured values of a second state corresponding to a printed sheet that is still wet but outside the printing apparatus, and the measured values of the second state are converted into measured values of a third state corresponding to a dry printed sheet outside the printing machine.
- Method according to Claim 6, characterized by the fact that the computational correction of the measured values is carried out in such a way that the measured values of the first, second, and third states can be converted mutually into one another.
- Method according to Claim 6 or 7, characterized by the fact that the computational correction of the measured values of the measuring areas is carried out in dependence on the environmental parameters relevant to each measuring area with the aid of correction parameters, using appropriate correction parameters for each set of environmental parameters in question.
- Method according to Claim 8, characterized by the fact that the correction parameters are stored in a database together with the environmental parameters and can be retrieved selectively from the database by using the environmental parameters.
- Method according to any one of the preceding claims, characterized by the fact that the correction of the measured values is carried out by using three error types, which represent contributions to a measured value deviation from a surface effect, layer thickness modulation, and light capture.
- Method according to Claim 10, characterized by the fact that the contributions to the measured value deviation of the surface effect, the layer thickness modulation, and the light capture are calculated with the aid of a respective corrective function, the corrective functions being defined by the correction parameters.
- Method according to Claim 11, characterized by the fact that correction of the measured values is carried out on the basis of a ink model.
- Method according to Claim 12, characterized by the fact that the contribution to the measured value deviation from the layer thickness modulation is calculated as a multiplicative factor of a product of layer thickness and absorption coefficient or extinction.
- Method according to Claim 12, characterized by the fact that the contribution to the measured value deviation from the light capture is calculated by means of a modification of a refractive index of an ink layer.
- Method according to Claim 12, characterized by the fact that the contribution to the measured value deviation from the light capture is calculated by means of a multiplicative change to the internal integral refraction coefficient of an interface between an ink layer and air.
- Method according to any one of Claims 12-15, characterized by the fact that the correction of the measured value is carried out in a sequential correction cycle, wherein firstly the level of diffuse reflection of the sheet is calculated using a paper white measurement, then the surface effect is corrected, then the extinction is calculated using an ink model that is inverse of the selected ink model, then the contribution to the measured value error from the layer thickness modulation is corrected based on the extinction, and then the contribution to the measured value error from the light capture is corrected using the selected ink model, and finally a corrected reflectance value is calculated.
- Method according to any one of the preceding claims, characterized by the fact that the correction of the measured value is carried out directly on the measured values, the contribution to a measured value error from the layer thickness modulation being applied as a scaling error of the measured density value, and the contribution to the measured value error from the light capture being applied as a scaling error of the reflection factor.
- Method according to any one of the preceding claims, characterized by the fact that the correction of the contribution to the measured value error from the layer thickness modulation and the correction of the contribution to the measured value error from the light capture are applied separately to different regions of a measured reflectance value, correcting only the contribution to the measured value error from the layer thickness modulation for reflectance values whose calculated density values are above a density threshold and correcting only the contribution to the measured value error from the light capture for all other reflectance values.
- Method according to any one of the preceding claims, characterized by the fact that the measured value correction from the second state to the third state is likewise carried out on the basis of three measured value error contributions from the surface effect, the layer thickness modulation, and the light capture, a second set of correction parameters analogous to those for the correction from the first to the second state being used, and the second set of correction parameters likewise being provided in the correction database.
- Method according to any one of the preceding claims, characterized by the fact that generic correction parameters that are configured for typical paper grades and standard process inks are stored in the correction database.
- Method according to Claim 20, characterized by the fact that in addition, specific correction parameters that are configured for specific cases in which the generic correction parameters are inapplicable or inaccurate are stored in the correction database.
- Method according to any one of the preceding claims, characterized by the fact that the correction parameters are calculated from measured values from prints produced with systematically varied environmental parameters in the first state and from reference measured values from the prints in the second and/or third state.
- Method according to Claim 22, characterized by the fact that the reference values are measured using an external measuring device that is equipped with the same measurement filters as the internal measuring configuration within the printing apparatus.
- Method according to Claim 23, characterized by the fact that the differences in the spectral resolution between the external measuring device and the internal measuring configuration are eliminated by using a numerical band pass correction.
- Method according to Claim 23, characterized by the fact that an external measuring apparatus having multiple changeable measuring filters is used to measure the reference values and that reference measurements are carried out in different measuring modes of the external measuring device, the measuring data being interchangeable between the internal measuring configuration and other measuring systems having other measuring filters.
- Method according to Claim 23, characterized by the fact that, in a case in which the measured density on the reference sheet does not correspond to a required desired density, the measured values transformed for the required measuring filter are adapted by using a correction step.
- Printing apparatus, in particular sheet-fed offset printing press, characterized by an in-line measuring configuration (20) for the photoelectrical measuring of measuring areas of a printed sheet directly during a printing process, and means (40) for forming the colour and/or density values for the relevant measuring areas from the measured values obtained by the measurement, and a correction computer (40) for computationally correcting measured value deviations caused by the fact that the measurement was taken directly during the printing process in comparison to a measurement on printed sheets outside the printing process.
- Printing apparatus according to Claim 27, characterized by the fact that the measuring configuration (20) is designed at least partly to suppress that proportion of the measured value deviation that is caused by the surface effect.
- Printing apparatus according to Claim 28, characterized by the fact that the measuring configuration (20) includes polarization filters (28, 29) and preferably a UV elimination filter (30).
- Printing apparatus according to any one of Claims 27-29, characterized by the fact that the measuring configuration (20) has a measuring geometry that deviates from the standardized measuring geometry 0/45°, the measuring angle of illumination and receiver being selected such that they are located on the same side of the normal to the measuring plane and the corresponding path length of the main beams of receiver and illumination in the ink layer being identical to the standardized measuring geometry.
- Printing apparatus according to any one of Claims 27-30, characterized by the fact that the correction computer (40) is designed to implement the method according to any one of Claims 1-20.
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