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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Inline-Regelung
von Farbwerken beim Offsetdruck in einer Druckmaschine mit mehreren
Druckwerken auf der Basis von Druckbilddaten einer Inline-Messeinrichtung,
welche dem letzten am Druck eines Druckbildes beteiligten Druckwerk
nachgeordnet ist und die bedruckbare Oberfläche von Bedruckstoffen optisch
erfasst.
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Beim
Offsetdruck werden die gewünschten Farbtöne im Druckbild
auf dem Bedruckstoff durch Übereinanderdruck
einer geringen Zahl von Grundfarben hergestellt. Der Farbton ist
in der Hauptsache abhängig
von der Eigenfarbe des Bedruckstoffes, von der Schichtdicke und
dem Grad der Rasterung der verwendeten Grundfarben im Übereinanderdruck.
Die Rasterung wird in der Druckvorstufe festgelegt und stellt den
gewünschten
Grad der Abschwächung
des Farbeindruckes der reinen Grundfarben an jeder Bildstelle im
Zusammendruck dar.
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Die
Messung der Schichtdicke der reinen Grundfarben erfolgt auf sogenannten
Vollton-Kontrollflächen durch
Densitometer, die in festgelegten Lichtwellenlängenbereichen das Verhältnis von
eingestrahltem zum reflektierten Licht bestimmen (densitometrische
Messung).
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Zur
Messung der Farbtöne
dienen Farbmessgeräte
mit drei Filterkanälen
auf Basis der Augenempfindlichkeitskurven. Moderne Farbmessgeräte verwenden
Spektralfotometer mit mehr als 30 Kanälen, die die Augenempfindlichkeit
nachbilden (farbmetrische Messungen).
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Im
laufenden Druckprozess ist die Regelung der Farbführung in
den am Druck beteiligten Druckwerken einer Offset-Druckmaschine
die wesentlichste Möglichkeit
zur Beeinflussung des visuellen Druckbildeindruckes. Die Druckbildbewertung
erfolgt nach visueller Beurteilung und/oder aufgrund von farbmetrischen
oder densitometrischen Analysen von Farbmessfeldern innerhalb des
Druckbildes oder außerhalb
in Gestalt von Druckkontrollstreifen in unbedruckten (ungenutzten)
Bedruckstoffbereichen. Ein Beispiel für eine Farbsteuerung auf der
Basis von Druckbildanalysen ist in der
EP 1033247 A1 beschrieben.
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Für die Druckbildanalysen
werden üblicherweise
externe Messeinrichtungen, beispielsweise als Plattenscanner ausgebildete
Abtastdensitometer oder -spektrometer, die zur Erfassung der lokalen Remissionsintensitäten und
Remissionsspektren im gesamten Druckbild geeignet sind, oder Handmessgeräte zur Abtastung
einzelner ausgewählter Messorte
eingesetzt.
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Zur
Farbregelung in den Druckwerken müssen die densitometrischen
oder farbmetrischen Messwerte in Stellgrößen für die Farbwerke für die Grundfarben
Cyan, Magenta, Gelb und für
Schwarz (CMYK) umgerechnet werden. Hierzu sind spezielle Algorithmen
entwickelt worden, die oftmals wegen der Komplexität der zahlreichen
Prozesse bei der Messung und im Druck sowie wegen der Materialabhängigkeit
der Reflexionseigenschaften der Farben und Bedruckstoffe unzureichende
Ergebnisse erzielen.
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Bei
densitometrischen und farbmetrischen Messungen mit CCD-Sensoren
und Farbfiltern wird das vom Druckbild reflektierte Licht in selektiven, schmalbandigen
Spektralbereichen gemessen, die für die einzelnen Druckfarben
CMY charakteristisch sind und die Ermittlung der Farbdichten der
Druckfarben und damit der Druckfarbenmenge pro Fläche ermöglichen.
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Allein
aus der farbmetrischen Analyse eines mehrfarbigen Druckbildes mit
RGB-Sensoren ist es jedoch nahezu unmöglich, entsprechende Farbanteile
(Dichtewerte) eindeutig den entsprechenden Grundfarben Cyan, Magenta,
Gelb und Schwarz (CMYK) reproduzierbar zuzuordnen. Für eine Farbmessung
mit dem Ziel einer Farbregelung in einer Offsetdruckmaschine ist
es aber notwendig, diese Farbanteile zu ermitteln, in Dichtewerte
umzurechnen und daraus entsprechende Stellinformationen für die Farbzonenöffnungen
zu generieren.
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Schwarz
wird im Vierfarbdruck verwendet, um den technologischen Aufwand
des Druckens von drei Buntfarben (CMY) zur Erzeugung von Schwarz (K)
bzw. eines Grauwertes durch die direkte Verwendung der Farbe Schwarz
zu reduzieren, hochwertige Buntfarben einzusparen und v. a. auch,
um den Druckprozess zu stabilisieren, d. h. weniger empfindlich
hinsichtlich Schwankungen der Einzelfarben zu konzipieren. Es gibt
mehrere Methoden, um den Farbauszug Schwarz zu regeln, d. h. den
Buntaufbau mit den Farben Cyan, Magenta und Gelb um die vierte Farbe
Schwarz zu ergänzen.
(Buntaufbau, Buntaufbau mit Unterfarbenreduzierung UCR, Unbuntaufbau,
UCA, ...). Im gedruckten mehrfarbigen Bild sind diese Methoden aus
den Messwerten eines RGB-Sensors kaum erkennbar. Das heißt, der
den entsprechenden Druckfarben zugeordnete Anteil, in diesem Fall
des Schwarzes, kann nicht zu einer Farbregelung einer Druckmaschine
verwendet werden, da dem Druckbild selbst der Schwarzanteil oder
das entsprechende Verfahren zur Bildung dieses Schwarzanteils nicht
entnommen werden kann. Somit kann dann aus einem aus dem Zusammendruck der
Einzelfarben ermittelten Messwert ohne Kenntnis der einfarbigen
Druckteilbilder (Farbauszüge)
nicht reproduzierbar ein Stellwert für eine Druckfarbe gebildet
werden.
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Weiterhin
wird die farbmetrische Auswertung durch Überlappungen der Spektralbereiche
der Druckfarben und der Farbfilter erschwert.
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Wird
ein Druckbild mit einem optischen Sensor (beispielsweise einer CCD-Kamera)
mit entsprechenden RGB-Filtern gemessen, können somit nicht ohne genaue
Kenntnis der spektralen Eigenschaften der Filter und der jeweiligen
Druckfarbe für
eine Regelung der Farbschichtdicke geeignete Messwerte ermittelt
werden. Auch bei Schwankungen der Remissionseigenschaften der Druckfarben
oder bei nicht bekannten oder prozessbedingt veränderten Nebenspektren der Druckfarben
(Verschwärzlichung)
ist die Farbmessung am Zusammendruck problematisch.
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Zur
Druckbildanalyse sind externe Messgeräte außerhalb der Druckmaschine bekannt,
die mit Hilfe von spezialisierten Scannern und genormten Lichtquellen
farbmetrische und/oder densitometrische Messwerte von einem ruhenden
Druckbild gewinnen.
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Da
dazu der Bedruckstoff der Druckmaschine entnommen wird, ist kein
geschlossener Regelkreis vorhanden. Der Bediener bestimmt den Rhythmus
der Messungen und führt
die Regeleingriffe in die Farbwerksteuerung aus, so dass das Einschwingen
der Farbführung
in den Farbwerken mit Verzögerungen
und subjektiven Fehlern verbunden ist, die zu unwirtschaftlichem
Makulaturbogenanfall führen.
Außerdem
ist eine Datenübergabe
zwischen externem Messgerät
und Druckmaschine zur Farbwerkregelung aufwändig aufgrund der Vielzahl
möglicher Kennwerte
und Bilddatenformate, die eine Datenkonvertierung erfordern, und
aufgrund unterschiedlicher Berechnungs- und Regelalgorithmen und
Datenschnittstellen (CIP3, Tiff, CIP4, Farbzonenvoreinstellwerte).
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Aus
der
DD 227 094 A1 ist
ein Verfahren zur Farbauftragsregelung einer Druckmaschine bekannt, das
das Bildanalyseverfahren für
die Ableitung von Farbwerkseinstellungen vereinfachen soll. Bei
dem beschriebenen Verfahren wird ein Druckbogen bereichsweise farbmetrisch
ausgemessen, wobei für
jeden Messbereich Normfarbwerte bestimmt werden, aus denen die Flächendeckungsgrade
der beteiligten Druckfarben ermittelt werden. Diese werden mit Sollwerten
eines speziellen Probedruckes verglichen, und anhand des Vergleichsergebnisses
werden Zonenschrauben und Farbduktoren der Druckmaschine mittels
eines Steuerkreises automatisch verstellt. Dieses Verfahren erfordert
einen unter identischen Bedingungen hergestellten speziellen Probedruck mit
Volltonfeldern sämtlicher
möglicher
Druckfarbenkombinationen sowie eine zusätzliche farbmetrische Ausmessung
des Druckbogens nach dem ersten Druckwerk.
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Aus
der
DE 43 11 132 A1 ist
eine Verfahren zur Farbregelung während des Druckes bekannt,
bei welchem die Dichtespektren von Probedrucken der einzelnen Druckfarben
mit vorgegebener Flächendeckung
sowie des Papierweiß gespeichert
sind und die Dichtespektren von mindestens einer Messstelle pro
Farbzone an einer Vorlage und an den entsprechenden Stellen auf
dem Probedruck bestimmt werden und dass die gemessenen Dichtespektren
von der Vorlage und dem Druckprodukt als Linearkombination der mit
den Flächendeckungsgraden
gewichteten Dichtespektren der Probedrucke der einzelnen Druckfarben
und des Papierweiß dargestellt
werden. Anschließend
werden die Flächendeckungsgrade
so berechnet, dass die Dichtespektren optimal durch die Linearkombination
approximiert werden und dass die Farbzufuhr bei einer Abweichung
der Flächendeckungsgrade
vom Druckprodukt und Vorlage derart geändert wird, dass eine Angleichung
der Dichtespektren erreicht wird.
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Dieses
Verfahren ist auch anwendbar, wenn die Messstellen innerhalb des
Sujets des Druckproduktes bzw. der Vorlage liegen. Das beschriebene Verfahren
benötigt
Farbdichteverteilungen der Einzelfarben in einem Steady-State-Zustand,
der im Einrichtbetrieb nicht vorliegt und liefert keine Hinweise zur
Vorgehensweise bei der Ermittlung der für die Farbregelung geeigneten
Messorte.
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Um
Druckaufträge
effizienter und kostengünstiger
ausführen
zu können,
geht der Trend zu automatisierten Druckmaschinen. Für die Kontrolltechnik
bedeutet dies, dass die Messungen nicht mehr manuell vom Drucker
außerhalb
der Druckmaschine, sondern vollautomatisch in der Druckmaschine
ausgeführt
werden müssen.
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Es
sind Inline-Bogeninspektionseinrichtungen (Videokameras) zur Online-Regelung
des genauen Übereinanderdruckens
der einzelnen Druckteilbilder (Farbregisterregelung) und zur Druckbildkontrolle
(Erfassung von Bildstörungen)
mit hoher Druckbildauflösung
bekannt, die nach dem letzten der an einem Druckbild beteiligten
Druckwerke am Bedruckstoffweg angeordnet sind. Die darin integrierten
Farbsensoren können
mindestens eine Farbe und bevorzugt mehrere Farben inklusive Schwarz oder
Grau messen. Die Anordnung einer Vielzahl von Farbsensoren erlaubt
es, mit einer stationären
Messeinrichtung die gesamte Druckbreite flächendeckend optisch zu erfassen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von den aus dem
Stand der Technik bekannten Nachteilen ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Verbesserung und Vereinfachung der Erfassung der für eine Inline-Farbregelung
benötigten
Regelparameter zu entwickeln.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des ersten Anspruches
oder eine Vorrichtung mit den Merkmalen des achten Anspruchs gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen
sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
Erfindung hat den Vorteil, dass Iosgelöst von externen Schnittstellen
und Daten direkt in der Druckmaschine die entsprechende Flächendeckung der
einzelnen Druckfarben mit einem Messsystem ermittelt werden kann.
Damit entfällt
sowohl die Kalibrierung, die Korrektur als auch die Transformation
der Daten. Damit können
dann die Anteile der jeweiligen Druckfarben im Übereinanderdruck präziser gemessen
und geregelt werden. Das vorgeschlagene Verfahren bildet eine wesentliche
Voraussetzung für
die Inline-Farbmessung bzw. -Farbregelung auf Basis einer Bildinspektionseinrichtung
mit RGB-Sensoren bzw. Spektralfotometer in einer automatisierten Druckmaschine.
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Durch
die Nutzung einer Inline-Messeinrichtung besteht keine Abhängigkeit
von systemfremden Daten und Messverfahren. Das vorgeschlagene Verfahren
ist problemlos in Offsetdruckmaschinen mit einer geeigneten Inline-Druckbild-Messeinrichtung
integrierbar und führt
zu einer Reduzierung der Parametereingaben, da beispielsweise die
Anzahl und Farben der Druckwerke automatisch erkannt werden. Weiterhin
kann die Anzahl von externen Geräten (Messpult,
Plattenscanner...) reduziert werden. In vielen Fällen kann der Druck von separaten
Druckkontrollstreifen wegfallen.
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Durch
Einbindung der vorhandenen Inline-Messtechnik in einen geschlossenen
Regelkreis mit den einzelnen Druckwerken kann die Druckmaschine
automatisiert und schnell „in
Farbe" gefahren werden.
Außerdem
kann die Farbgebung während des
Fortdruckes unter konstanten Bedingungen und frei von subjektiven
Bewertungskriterien online geprüft
und nachgeführt
werden.
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Die
Erfindung soll am Beispiel einer Bogenoffsetdruckmaschine näher erläutert werden.
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Die
Druckmaschine weist beispielsweise vier Druckwerke zur Aufbringung
der Grundfarben (Cyan, Magenta, Gelb) einschließlich Schwarz auf. Die Bogen
werden an einem Anleger bereitgestellt. Die Bogen werden zunächst im
ersten Druckwerk mit einer ersten Farbe (einem ersten einfarbigen
Druckteilbild) bedruckt, danach zum zweiten Druckwerk transportiert
usw., bis sie mit allen vier Druckteilbildern bedruckt das letzte
Druckwerk verlassen. Nach der letzten Druckzone ist eine Inline-Messeinrichtung
vorgesehen, welche die Bogen an den dafür vorgesehenen Messorten während des
Bogenlaufes optisch abtastet. Anschließend werden die Bogen weiteren
Verarbeitungsstufen (Lackierwerk, Trockner) zugeführt und
im Auslagebereich der Druckmaschine auf einen Stapel abgelegt. Bis
auf die Betriebsweise der Messeinrichtung ist die Druckmaschine
soweit Stand der Technik, dass der Fachmann keiner näheren Erläuterung
bedarf.
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Die
Inline-Messeinrichtung umfasst in an sich bekannter Weise einen
oder mehrere simultan den Bogen abtastende Messköpfe. Die Messköpfe könnten auch
in verschiedenen Druckwerken eingebaut sein. Aus messtechnischen
Gründen
(gleich kalibrierte Farbsensoren, gleiche Beleuchtungsverhältnisse)
ist es jedoch zweckmäßig, die
Messung aller am Druck des Druckbildes beteiligten Farben mit einem
einzigen Messsystem an einem gemeinsamen Ort nach dem letzten Farbauftrag
durchzuführen.
Die Messköpfe
sind bevorzugt rechtwinklig zur Transportrichtung angeordnet. Die
Messeinrichtung ist entweder traversierend über der Bogenbahn angeordnet oder
weist eine Sensorzeile mit entsprechenden optischen Fokussierungsmitteln
auf, die die gesamte Bogebreite in hoher Auflösung erfasst. Die Ausbildung
der vorzugsweise RGB-Farbkanäle
erfassenden Messeinrichtung ist Stand der Technik und wird daher
nicht weiter erläutert.
Mit der Messeinrichtung ist eine Bilddatenverarbeitungseinrichtung
gekoppelt, die die von den Sensoren erfassten Druckbilddaten verarbeitet.
Von der Bildauswerteeinrichtung werden Steuerdaten an die zugeordnete
Druckmaschinensteuerung zur Regelung der Farbführung in den einzelnen Farbwerken
(Farbzonenöffnung,
Feuchtmittelfluss) in an sich bekannter Weise ausgegeben.
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Der
Gegenstand der erfinderischen Lösung betrifft
die Vorgehensweise bei der Ermittlung von Farbparametern der Einzelfarben
als Vorstufe für eine
Online-Farbregelung während
des Fortdruckes.
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In
einem Farbmessprozess während
des Einrichtens der Druckmaschine wird in jeweils einem der am Druck
eines Druckbildes beteiligten Druckwerke ein Druckteilbild der in
diesem Druckwerk aufzubringenden Farbe separat auf den Bedruckstoff aufgebracht
und diese einfarbigen Druckteilbilder aufeinander folgend zur Inline-Messeinrichtung transportiert.
Von der Inline-Messeinrichtung
werden die geometrischen Bildpunktverteilungen der einfarbigen Druckteilbilder
nacheinander erfasst und als binäre
Teilbildmatrizen gespeichert.
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Damit
erfasst die Messeinrichtung integral sowohl Störfaktoren durch Schwankungen
der Farbqualität
als auch den Einfluss der Oberfläche
des verwendeten Papieres/Kartons auf das von den Druckbildpunkten
remittierte Farbspektrum, so dass keinerlei Korrekturparameter in
aufwendiger Weise ermittelt werden müssen.
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Der
Farbmessprozess wird vom Bediener ausgelöst und umfasst folgende Schritte:
- – Abstellen
des Druckes in allen Druckwerken und Starten des Bogenlaufes.
- – Bedrucken
des ersten Bogens mit dem Druckteilbild der ersten Farbe im ersten
Druckwerk, wobei die weiteren Druckwerke vom Druck abgestellt sind.
- – Bedrucken
von weiteren Einzelbogen mit den Druckteilbildern der weiteren Farben
entsprechend der Anzahl der weiteren Farbwerke. Entsprechend der
Reihenfolge vom Anleger zur Auslage der Druckmaschine werden die
Einzelbogen somit jeweils nur in einem Druckwerk bedruckt.
- – Bogentransport
zur Inline-Messeinrichtung und sequentielle Erfassung der geometrischen
Verteilung der Rasterbildpunkte des jeweiligen einfarbigen Druckteilbildes
als binäre
Teilbildmatrix und der Remissionsspektren der einzelnen Druckteilbilder
mit der Inline-Messeinrichtung,
- – Speicherung
der Bildpunktverteilungen als binäre Bildmatrizen und der der
Farbe-Bedruckstoffkombination
zugeordneten Remissionsspektren in einer Bilddatenverarbeitungseinrichtung.
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Einzelne
oder alle Verfahrensschritte des Farbmessprozesses laufen automatisiert
ab. Dazu weist die Druckmaschine eine entsprechende Steuervorrichtung
auf, die mit der Inline-Messeinrichtung, der
Bilddatenverarbeitungseinrichtung und der Druckmaschinensteuerung
verbunden ist.
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Im
Anschluss an den Farbmessprozess werden von der der Messeinrichtung
zugeordneten Bilddatenverarbeitungseinrichtung aus der Überlagerung der
Bildmatrizen die Lagen von Messorten im Druckbild, die zur Farbregelung
in der Druckmaschine verwendet werden können, ermittelt. Als Messorte
sind vorzugsweise mit jeweils nur einer einzelnen Farbe bedruckte
Druckbildflächen
geeignet, aber auch bildrelevante, mit jeweils mindestens zwei Farben bedruckte
Druckbildflächen.
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Anstelle
oder zusätzlich
zu den mit mindestens zwei Farben bedruckten Druckbildflächen können auch
mehrfarbige Druckkontrollstreifen für eine Inline-Regelung der
an einem Druckbild beteiligten Farbwerke ausgewertet werden.
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Die
zugeordnete Bildauswerteeinrichtung ermittelt aus den binären Teilbildmatrizen
gleichzeitig die Flächendeckungsgrade
in den Farbzonen der Farbwerke und daraus Farb- und Feuchtwerkeinstellparameter,
wie beispielsweise Zonenschraubeneinstellungen und den Anteil der
jeweiligen Druckfarbe im Zusammendruck. Da es sich um eine rein
geometrische Erfassung der Bildpunkte handelt, ist die Messung in
vorteilhafter Weise unabhängig
von den gedruckten Schichtdicken der Probedrucke. Eine geometrische
Korrektur (optische Verzerrungen durch Messsystem, Druckplattenverformungen...)
wie im Falle einer Berechnung aus Vorstufendaten ist in diesem Fall
nicht notwendig. Durch die Einzelfarbmessung kann kein unbestimmtes
bzw. nicht regelbares System entstehen.
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Einige
oder alle der ermittelten Druckbildflächen werden bevorzugt von der
Bilddatenverarbeitungseinrichtung oder manuell vom Bediener als Messorte
für eine
Inline-Regelung
der am Druckbild beteiligten Farbwerke während des anschließenden Druckens
nach vorgebbaren Algorithmen ausgewählt und dazu die Lagen der
ausgewählten
Messorte vor Druckbeginn automatisch an die Messeinrichtung bzw.
deren Positionierungsmittel übergeben.
Auch die vorstehend beschriebenen Schritte, die sich an den Farbmessprozess
anschließen,
laufen vorteilhaft automatisch ab. Dazu sind die entsprechenden
Abläufe
in der Steuervorrichtung gespeichert.
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Während des
Druckens dienen dann online erfasste, den Farbwerken zugeordnete
densitometrische und/oder farbmetrische Druckbilddaten der ausgewählten Messorte
als Basis für
eine Inline-Regelung der einzelnen Farbwerke. Eine reproduzierbare Bestimmung
der örtlichen
Farbanteile im Druckbild ist mit den im Farbmessprozess erfassten
geometrischen Bilddaten und den farb- und bedruckstoffspezifischen
Remissionsspektren der einfarbigen Druckteilbilder möglich.
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Mit
der Bilddatenverarbeitungseinrichtung könnten dabei zweckmäßig Messungen
in Volltonbereichen des Druckbildes genutzt werden, um daraus Farbdichtewerte
zu errechnen bzw. Zonenschraubenöffnungsgrößen zu bestimmen.
Stehen solche Volltonbereiche im Druckbild zur Verfügung, könnte vorteilhaft
auf das Mitdrucken von Druckkontrollstreifen verzichtet werden.
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Im
Druckprozess werden die Ist-Farbgebung des fertigen Druckbildes
auf dem Bedruckstoff inline erfasst, von der Bilddatenverarbeitungseinrichtung aufgrund
der vorher ermittelten Teilbildmatrizen und Einzelfarbspektren online
in Farbwerte für
jede am Druckbild beteiligte Farbe umgerechnet, daraus Abweichungen
der Ist-Farbgebung von einer Soll-Farbgebung bestimmt und Farbkorrektursignale
für die Farbwerke/Farbzonen
gebildet.
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Bei
zweiseitigem Offsetdruck ist nach dem letzten Druckwerk für den Vorderseitendruck
und nach dem letzten Druckwerk für
den Rückseitendruck
jeweils eine Inline-Messeinrichtung vorzusehen.