CN1473267A - 用于确定影印式印刷用纸张质量的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于确定影印式印刷用纸张质量的方法，其中将一密布的几何图形图案涂覆到纸张上，该纸张被照射并且观察被纸张反射和散射的光，其特征在于，将所述图案加到一透光的平面元件上，这个元件通过其具有图案的一面与纸张平面地接触并且使纸张顶压到平面元件上。

Description

用于确定影印式印刷用纸张质量的方法

本发明涉及一种用于确定影印式印刷(autotypischeRasterdruck)用纸张质量的方法，其中将一密布的几何图形图案涂覆到纸张上，该纸张被照射并且观察被纸张反射和散射的光。

对于印刷品产生灰度再现较差的问题。尽管如此为了能够得到具有不同明亮色调的良好质量的印刷品，人们在很广泛的范围里利用所谓的影印式印刷技术。在此图象不再通过连续的亮度过渡来确定。而是由密布的几何图形图案来建立图象，几何图形大多为点。在一广泛应用的印刷技术中这些点是均匀地网目形设置的。根据要被印刷图象在某一位置上的亮度值使这些点较大或较小。如果这些点足够紧密地设置并且以足够的距离观察这种印刷图象时，则不再看得到各个点，而是得到一具有不同灰度的图象印象或者当点采用不同的颜色时，则得到不同的彩色调。对于一定的应用场合也可以不均匀地设置点，其中还确定点的间距或数量，这些将使观察者看到灰色调或彩色调。

可以根据图象点的亮度计算这些点的大小。但是在此必须考虑到，点实际上是一个较大的面或者说由眼睛所看到的印刷图象印象大于图象在理论上的情况。由印刷工艺的纸张质量和其它因素所决定的印刷工艺问题在于，点在印刷时自然地变得大于所想要的点。尤其在印刷较高质量的纸张时必须考虑。对这种印刷通常使用带覆层的纸，其中通过相应的表面结构使点在印刷时不明显地大于实际想要的点。但这里产生另一个点虚假变大的问题。覆层不是完全不透明的。而是光进入到覆层的一定深度并进入到位于下面的色层然后被散射回来。但是散射回来的光不总是到达观察者的眼睛。如果光射线非常靠近点的边缘以一倾斜的角度进入覆层，则光射线在这个点下面被散射并不再从纸张里出来。因此靠近点进入的光射线部分地不再从覆层中出来，使得点看起来大于点的实际状况；边缘被“涂抹”，显得模糊(这被称为光晕)。

如何能够确定这种点放大，存在着数学模型(见StefanGustavson，Linkping，1997年9月的论文“在彩色影印中获得点(DotGain in colour Halftones)”)。根据这个数学模型或也根据对制成的印刷品的光学观察可以顾及到这个实际的或虚假的点放大，因此能够实现理论上无缺陷的印刷。但是这是一个纯理论的结果。在工艺上不能转化这一点，因为在相应的那些位置上不能产生适配的印刷点。

但是实践表明，覆层纸张的光学表面印象也不是完全均匀的。因而纸张可能具有不均匀的亮度，这在观察印刷品时当然导致不均匀的反射或散射光强。覆层的亮度或白色可能是不同的，这可能受到一定的不透明度、由于覆层不足以覆盖的纸张可见纤维和/或光亮度不均匀分布的限制。覆层的覆盖力或不透明度也可能是不均匀的，这可能与前述原因有关，因此使光射线不同深度地进入纸张结构。覆层的厚度在局部上也可能是变化的，这也将导致在覆层上不同的散射并且也导致所看到图象的不均匀放大。

纸张的所有这些缺陷导致不同的点放大。当印刷品完成后，人们在观察印刷品时可以或多或少地确定这些缺陷。有缺陷的纸张质量只有在昂贵的印刷品完成之后才被发觉，当然是不能令人满意的，由此引出本发明。尤其是纸张生产者当然不会在由其所提供的纸卷中在其间提供这种印刷品用于测试目的。

本发明的目的在于实现开头所述形式的方法，通过该方法可以简便而可靠地在印刷前且没有这种印刷品情况下确定纸张的质量。

本发明的解决方案是，图案位于一个可透光的平面元件上，这个元件通过其具有图案的一面与纸张平面地接触，并且使纸张顶压到平面元件上。

即，不必实现印刷就可确定纸张质量。尽管在上述的Gustavson论文中已经纯理论地提出建议，使网目映象到纸张上并观察通过网目散射回来的光，以便由此确定虚假的点放大。在此网目不接触纸张。但是这里涉及到未经过实验检验的纯理论考虑，正如作者自己所承认的。在这里得提问，如果一些光射线不再由覆层中出来而实际上被这个覆层表面所吸收，该如何考虑在色点下面扩散的并因此不再被观察到的光射线效果。此外这个纯理论性建议的方法不用于确定纸张质量，尤其是质量波动，而是用于检验所提到的点虚假放大的数学模型。在该论文中还提到一种方法，其中将在其上产生相应点的胶片铺到纸张上。但是这种通过它又要引起点扩散的方法按照上述论文作者的目的还要由此受到损害，即，产生在正常印刷时不存在的表面反射，由此使结果是虚假的。此外这种方法公开地只用于检验点扩散机理，而不用于确定纸张质量。

在达姆斯塔特工业大学造纸工业学院的AiF-研究项目12395N的中间报告中描述过类似的方法。但是在那里也只是要检验纸张对印出图象的网目表面的光散射和光吸收，即检验和检测上面的效果。由此也不能得到对印刷品可能产生强烈负面影响的纸张质量、尤其是纸张质量不均匀性的检验结果。达姆斯塔特大学的研究涉及到光接收现象的一般效应，而我们的发明缺少变化并且是显然的。研究项目将不同材料的一般光学特性的数学模型用于首次实际研究。

现在按照本发明发现，无需目前所必需的试样印刷品而以简单的方法在印刷前就能够确定纸张质量。不会产生在现有技术中在铺设胶片时由于对附加平面反射所出现的问题或者说没有影响，因为对于完全相同的照相胶片或类似物体反射特性到处都是相同的。因为不要确定点放大的绝对值，尽管在论文中所述的偏见仍然能够无缺陷且简单而精确地进行本方法。因为使纸张非常均匀地顶压到透光平面元件上，因此推断按照本发明的方法不会出现现有技术的问题。

在这个透光的平面元件上的图案是均匀的。如果纸张质量在这个平面元件范围上是不同的，则人眼立刻识别出在亮度上的区别或对于彩色点也可以在色彩上识别出区别。通过这种方法可以比在纸张上印出图象以后更好地识别出纸张缺陷，因为图象本身已经具有不同的亮度级并受到印刷过程点转移的影响。

通过本发明以特别简单的方式提供了一种非常精确而灵敏的方法，由此在印刷品前检验纸张质量。在此本方法不仅可以应用于覆层纸张，而且可以应用于天然纸张。

可以通过一橡胶弹性的顶压元件使纸张顶压到透明的平面元件上。另一有利实施例是，通过一作用以压差的膜片使纸张顶压到透明的平面元件上。在此压差可以通过一压力气源和/或一负压产生。

所述透明的平面元件基本上是平的。在这里可以将各纸张铺到平面元件上并进行检验，或可以使装置与纸带的不同位置接触，以确定那里的纸张质量。但是一特别有利的实施例是所述透明的平面元件是一透明的转动辊子，在转动辊子上设置一个或多个光源和光敏元件，使纸张通过另一具有橡胶弹性表面的辊子顶压到透明辊子上。在此通过CCD元件观察散射光，CCD元件当然也可以用于基本平的透明的平面元件。具有透明转动辊子的装置一方面可以实现对于移动纸带、例如在产品移动过程中的检测。为此无需检测整个纸带，而是例如只检测约5cm宽的条带，因为这样对滚筒式印刷不会产生特别高的费用。因为纸张质量尤其是材料组分的函数，所以可以通过在相对较小条带上进行检测而间接获得在整个纸张宽度上的信息。在此透明转动辊子的直径最好小于宽度，因为否则转动辊子可能在高速下不稳定地旋转。但是透明转动辊子也可以与传真机类似地采用用于检测单张纸的原始缩排。

重要的是，点可靠地顶压纸张并在点与纸张之间不存在间距，因为否则将使点过照射。

几何图形、即通常是点覆盖整个观察面的约15-70％、尤其是这个观察面的约20-50％已经被证实是特别有利的。通过这种方式在纸张质量或覆层质量已经差别很小的情况下获得特别明显构成的反差。几何图形为黑色是有利的，因为由此可以特别明显地看出亮度差别。如果采用尤其是不同颜色的点来代替几何图形，则图象在波动的纸张质量或覆层质量情况下也具有色彩差别。

如同已经提到的，对于影印式印刷也能够实现点非均匀布置，其中这些点的间距能够与点大小一起确定亮度值。如果点是均匀分布的，这对于按照本发明的方法是特别实用的。当规定每厘米上的点为约40至100个几何图形、即点或线时，已经被证实是特别实用的。

一有利的实施例是，所述透明的平面元件是一薄膜或照相胶片，它们可以特别方便地配有几何图形或点的网目。当纸张通过负压和膜片(或通过橡胶弹性辊子)被顶压到薄膜或胶片上时，这些薄膜或照相胶片可以通过一透明的玻璃或塑料板(或透明辊子)来支承。

通过眼睛可以在变换的覆层质量或纸张质量情况下实现对不同亮度级的观察。但是如果通过CCD相机实现观察并电子地分析图象本身，已经被证实是特别实用的。

通过按照本发明的方法不仅可以检测来自生产线的纸张。而且当产品参数变化时可以确定，如何使纸张质量改善或变坏。进而可以检验，如何将质量与以前产品的质量或与一标准进行比较。检验不仅可以在实验室中而且可以在生产中实现。

点也可以没有透明载体，例如涂覆拉特雷塞印字(Letra-Set)。

下面借助于附图所示的优选实施例示例性地描述本发明。附图中：

图1为在已印刷的覆层纸张上的光散射；

图2为在不同覆层厚度条件下的点放大；

图3为测量装置原理结构的细节；

图4为整个测量装置的简图；

图5为用于本发明的另一装置主要部件的横截面图，通过该装置可以实现本发明的方法；

图6为图5中装置部件的横截面图。

如图1所示，在一由纤维构成的纸衬底1上涂覆部分透光的覆层2，该覆层例如具有涂料3。光射线A，B和C被不同地散射。在此在图1中在上部示出一黑色的不透光印刷点4，而在这个印刷点4下面的部分是部分透光的，如大约青色。光射线A在两种情况下由覆层2再散射出来并因此有助于图象在这个位置上的亮度。光射线B在上面的视图中通过一黑色印刷点在这个印刷点4下面被散射并因此不再能够离开覆层2。因此围绕着印刷点4出现一稍微模糊的暗区，即，使点4显得比实际要大。不仅直接落到印刷点4上的光射线C被熄灭，而且靠近点4的光射线也进入覆层2。

对于图1中下面的实施例进入印刷点4的光射线没有完全熄灭，而是被削弱。这使得光射线B由点4中出来只是受到削弱，使点4边缘显得更暗。另一方面如果也被弱化的光射线C从覆层2中散射出来，则也有助于使这个点4显得模糊。

对于不同的纸张质量或覆层质量，点的放大也是不同的，这一点如图2所示。对于左边的点4光射线D还由覆层2中散射出来，因此在这个位置上覆层2在观察时显得还明亮。但是对于右边的点4覆层2更薄，因此光射线D被吸收。因此右边的点4显得较大，这一点就如同在图2下面的部分通过点图以及光吸收强度曲线所表示的那样。

按照本发明通过一装置可以确定不同的纸张质量和覆层质量，结合图3和4要简要描述该装置。在纸张1，2上(在图3和4中纸纤维1与覆层2之间没有区别)放置一配有点6的胶片5。如图4所示，这个胶片5通过一玻璃板7支承。在具有点6的胶片5一侧铺上纸张1，2并通过膜片8顶压胶片5，通过用21表示的真空泵在空间9中的玻璃板7与膜片8之间产生并保持一负压。也可以选择从外部对膜片8施加一正压(未示出)，或者可以通过一橡胶弹性的顶杆(未示出)使纸张1，2顶压胶片。然后或者可以如图4左边所示用眼睛进行观察。或者通过CCD照相机10进行观察，然后能够在一单元11中进行电子分析。

在图4和5中示出一实施例，其中同样能够实现上述的电子分析。在此平面元件不是平的，而是一由透明材料、尤其是玻璃或塑料制成的空心辊子12。如图6所示，这个空心辊子通过轴承13支承在空心管14上并可以自由转动。纸张1，2通过另一尤其由橡胶制成的辊子16顶压辊子12。辊子12和16或者通过纸带1，2的移动在箭头方向上转动。或者也可以电动地驱动辊子16，使例如用于检测的单张纸被拉进相应的装置并在辊子之间通过。在空心辊子12上设置光源17和CCD相机的扫描行18。辊子12的外表面配有以6表示的网目点。由光源17产生的、在图中用虚线表示的、被纸带1，2反射的光通过由19表示的成象镜头映象到CCD相机的扫描行18上。然后通过分析CCD相机的信号可以如上述实施例一样确定纸张质量。如图6所示，辊子12转动。而CCD单元的扫描行18、光学成象装置19和在图6中未示出的光源17不一起转动，而是固定在静止管14上，通过该管也将CCD单元扫描行18的信号通过导线20导出。以类似的方法也可以实现光源17的供电。

Claims (15)

1.一种用于确定影印式印刷用纸张质量的方法，其中将一密布的几何图形图案涂覆到纸张上，该纸张被照射并且观察被纸张反射并散射的光，其特征在于，所述图案设置在一透光的平面元件上，这个元件通过其具有图案的一面与纸张平面地接触，并且使纸张顶压到该平面元件上。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述几何图形是点。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使所述纸张通过一橡胶弹性顶压部件顶压到透明的平面元件上。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使所述纸张通过一被施加压差的膜片顶压到透明的平面元件上。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，通过压力气源使产生压差。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，通过负压产生压差。

7.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述透明的平面元件是一透明的转动辊子，在该转动辊子中设置一个或多个光源和光敏元件，并且使纸张通过另一具有橡胶弹性表面的辊子顶压到透明辊子上。

8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，通过CCD元件观察所述散射光。

9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述几何图形覆盖整个观察面的约15-70％、尤其是约20-50％。

10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述几何图形是黑色的。

11.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，所述几何图形是均匀分布的并且每厘米上的图形为约40至100个几何图形或线。

12.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述透明的平面元件具有一薄膜或一照相胶片，通过一透明玻璃板或塑料板或一辊子支承该薄膜或该胶片。

13.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，通过人眼实现所述观察。

14.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，通过CCD相机实现所述观察并分析图象本身。

15.如权利要求1至14中任一项所述的方法，其特征在于，没有独立透明载体地涂覆所述点。

Images