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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur messtechnischen Erfassung von einer auf einen Bedruckstoff aufgetragenen Farbschicht nach dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche. Die Farbschicht basiert auf Druckfarben, einschließlich Lacken, insbesondere in Form von Interferenzeffektfarben.
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Aus
DE 42 43 885 A1 ist ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Messung von Glanz und Farbe bekannt. Danach wird für die Farbmessung eine Probenoberfläche unter einem ersten Winkel beleuchtet und das an der Probenoberfläche reflektierte Licht weit außerhalb des Spiegelwinkels, vorzugsweise senkrecht, empfangen, zwecks Ermittlung der Normfarbwerte X, Y, und Z.
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Aus dem Normfarbwert Y und einem Signal, das dem im Spiegelwinkel reflektierten Licht entspricht, wird weiterhin der Glanzwert ermittelt. Bevorzugt wird die Probenoberfläche unter einem Winkel von 45° zur Senkrechten (erster Winkel) beleuchtet und die von der Probenoberfläche reflektierende Lichtintensität weist ihr Reflexionsmaximum annähernd im Bereich des Spiegelwinkels von 45° (zweiter Winkel) auf. Dieses Verfahren sowie die Vorrichtung sind u. a. auf die Messung herkömmlicher Druckfarben, d. h. auf Absorption und Streuung basierende Druckfarben, beschränkt.
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Insbesondere Interferenzeffektdruckfarben, einschließlich Perlglanzeffektdruckfarben, sind mittels eines an sich bekannten Densitometers nicht messbar, da der von ihnen bewirkte Farbeffekt nur im Glanzwinkel (Spiegel-Reflexionswinkel) auftritt und die Farbfilter der Densitometer speziell auf die Prozessfarben (Cyan, Magenta, Gelb, Schwarz) abgestimmt sind. Weiterhin sind Densitometer auf Grund ihrer Normung bekanntlich stets mit einer 45°/0° – oder 0°/45° – Messgeometrie ausgestattet. Durch die verwendeten Farbfilter und gegebenenfalls vorhandenen Polarisationsfilter, kann eine sichtbar schwache Veränderung bei unterschiedlichen Farbschichtdicken nicht mehr registriert bzw. angezeigt werden.
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Bei Einsatz von Spektralfotometern kann aus der gemessenen Reflexionskurve die Dichtekurve berechnet und hiervon der Maximalwert mit der zugehörigen Wellenlänge als spektrale Dichte angegeben werden. Allerdings lassen sich Dichtewerte für Interferenzeffektdruckfarben, einschließlich Perlglanzeffektdruckfarben, auch hierüber nicht angeben. Auf Grund der Messung außerhalb des Glanzwinkels ergibt sich für die Interferenzeffektdruckfarben, einschließlich Perlglanzeffektdruckfarben, ein neutraler Eindruck und es lässt sich kein Minimum der Reflexion und damit kein Maximum der Dichte identifizieren.
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Gemäß
DE 20 2007 012 197 U1 ist eine Vorrichtung für die messtechnische Erfassung von einer auf einen Bedruckstoff aufgetragenen Farbschicht bekannt. Dabei wird zumindest ein Teil der Bedruckstoffoberfläche von einer Lichtquelle unter einem Winkel auf die Bedruckstoffoberfläche beleuchtet und das von einer ersten Sensorik empfangene Licht wird ausgewertet. Die Farbschicht umfasst wenigstens eine Pigmente enthaltende Effektdruckfarbe und in einem positiven Differenzwinkel oder einem negativen Differenzwinkel von jeweils ≤ 30° zum Spiegelwinkel wird das remittierte Licht von der einen ersten Sensorik erfasst.
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Aus
GB 2 293 448 A ist ein Verfahren zum Bestimmen des Farbtones einer Glitzereffekte enthaltenden Beschichtung bekannt. Von einer Leuchtquelle wird von der Beschichtung reflektiertes Licht in drei Winkeln von 15°, 45° und 75° oder 110° mit drei Sensoren erfasst.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass in einfacher Weise eine schnelle messtechnische Erfassung einer Schichtdicke (Farb-/Lackschichtdicke) von einer auf einen Bedruckstoff aufgetragenen Farbschicht und/oder Lackschicht auf Basis von Interferenzeffektdruckfarben, einschließlich Interferenzeffektdrucklacken, mit zumindest einem transparenten oder transluzenten Anteil realisiert werden kann.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Ausbildungsmerkmale der unabhängigen Patentansprüche 1 und 2 gelöst. Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Die Verarbeitung von Interferenzeffektdruckfarben mit zumindest einem transparenten oder transluzenten Anteil, der Begriff schließt nachstehend grundsätzlich Interferenzeffektdrucklacke ein, ist im Druckprozess hinreichend bekannt. Derartige auf einen Bedruckstoff aufgebrachte Interferenzeffektdruckfarben weisen optische Eigenschaften wie Interferenzeffekte, einschließlich Perlglanzeffekte, auf. Weiterhin enthalten derartige Effektdruckfarben – neben weiteren Bestandteilen im Farb-/Lackmittel – Pigmente, auch Effektpigmente genannt, insbesondere Perlglanzpigmente bzw. Interferenzpigmente. Diese Pigmente basieren beispielsweise auf einem Substrat wie Glimmerplättchen oder Siliziumdioxidplättchen, welches mit wenigstens einer Lage eines Metalloxides, vorzugsweise Titandioxid, Eisen(III)oxid, beschichtet ist. Diese Pigmente zeichnen sich durch einen hohen Glanz, Brillanz und irisierende Farbeffekte, basierend auf optisch dünnen Filmen, aus. Die durch die Interferenzeffektdruckfarbe erzielbaren visuellen Effekte sind im Wesentlichen durch die Art, die Form, die Größe und die Lage der Pigmente und zumindest den transparenten Anteil in der jeweiligen Interferenzeffektdruckfarbe bedingt. Der visuelle Eindruck entsteht durch Reflexion/Remission und Ablenkung des Lichtes an dünnen Einfach- oder Mehrfachschichten. Je nach Betrachtungswinkel verändern derartige Interferenzeffektdruckfarben ihre Farbwirkung.
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Ein erster Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass in einfacher Weise und in relativ kurzer Zeit eine Messung von Schichtdicken (Farb-/Lackschichtdicken) wenigstens einer Interferenzeffektdruckfarbe bzw. -lacks, einschließlich Perlglanzeffektdruckfarbe bzw. -lacks, realisiert werden kann, welche auf einen Bedruckstoff appliziert ist und einen transparenten oder transluzenten Anteil aufweist. Weiterhin können die erfassten und bei Bedarf angezeigten Messwerte für die Prozesskontrolle (Andruck; Auflagendruck sowie die Berechnung von Steuergrößen für die Farbdosierung) im Druckprozess bzw. zur Qualitätskontrolle des fertigen Druckes, einschließlich Lackes, auf einem Bedruckstoff genutzt werden. Mittels der nach dem Messverfahren erhaltenen Messwerte können direkte Rückschlüsse auf wenigstens eine auf einen Bedruckstoff aufgetragene Interferenzeffektdruckfarbe bzw. wenigstens einen Interferenzeffektdrucklack erfolgen.
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Ein zweiter Vorteil des Verfahrens ist darin begründet, dass die messtechnische Erfassung von wenigstens einer auf einen Bedruckstoff aufgetragenen Farbschicht während des Druckprozesses in einer Druck-/Lackiermaschine, beispielsweise mittels einer auf die Bedruckstoffoberfläche gerichteten Kamera, erfolgen kann. Alternativ kann die messtechnische Erfassung von wenigstens einer auf einen Bedruckstoff aufgetragenen Farbschicht im Anschluss an den Druckprozess, beispielsweise auf einem den Bedruckstoff aufnehmenden Messtisch bzw. Abstimmpult, erfolgen.
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Ein dritter Vorteil ergibt sich daraus, dass das Messverfahren mittels an sich bekannter Farbmessgeräte durchgeführt werden kann. Hierzu eignen sich bevorzugt Dreibereichsmessgeräte, Spektralfotometer sowie Inspektionskameras. Aus deren Messwerten kann auf Basis des CIELAB- oder CIELUV-Farbsystems die Messgröße der Helligkeit L* abgeleitet werden. Im Ergebnis können die erfassten Werte in wenigstens eine Messgröße umgerechnet werden und einer Maschinensteuerung zugeführt und verarbeitet werden.
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Ausgehend von der Maschinensteuerung können Steuerdaten für die Verarbeitungsmaschine gewonnen werden. Insbesondere kann wenigstens ein Stellsignal einer Dosiereinrichtung in einem Farb- oder Lackwerk für die Dosierung der jeweilige Interferenzeffektdruckfarbe bzw. den jeweiligen Interferenzeffektdrucklack zugeführt werden.
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Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Dabei zeigt schematisch:
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1 eine Vorrichtung für die messtechnische Erfassung einer Farbschicht mit Interferenzeffekt auf einem Bedruckstoff.
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Auf einer Seite einer Oberfläche 4 eines Bedruckstoffes 1 ist wenigstens eine Farbschicht 2 (alternativ Lackschicht), speziell eine Interferenzeffektdruckfarbe oder ein Interferenzeffektdrucklack, aufgebracht, welche bzw. welcher Pigmente 3 mit Interferenzeffekten, einschließlich Perlglanzeffekten, aufweist. Die Farbschicht 2 kann vollflächig oder partiell, einschließlich punktuell, auf dem Bedruckstoff 1 appliziert sein und enthält zumindest einen transparenten Anteil 15 (alternativ einen transluzenten Anteil).
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Eine Vorrichtung für die messtechnische Erfassung dieser auf den Bedruckstoff 1 aufgetragenen Farbschicht 2 umfasst in der Ausbildung gemäß 1 eine Lichtquelle 5, welche einen Teil der Farbschicht 2 in einem Winkel ε1 = etwa 45° (Einfallswinkel) zu einer zum Bedruckstoff 1 angeordneten Senkrechten 7 von einer Seite beleuchtet. Zwischen der Lichtquelle 5 und der Farbschicht 2 kann eine Vorsatzoptik 6 angeordnet sein. Der im Winkel ε1 einfallende Strahl des einfallenden Lichts von der einen Seite (im vorliegenden Beispiel der rechten Seite) wird u. a. senkrecht, d. h. in Richtung der Senkrechten 7 von der Farbschicht 2 reflektiert und von einer Sensorik, hier wenigstens einem Farbdetektor 8, empfangen. Hierzu ist der Farbdetektor 8 empfängerseitig vorzugsweise lotrecht zu der auf der Farbschicht 2 „stehenden” Senkrechten 7 angeordnet.
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Alternativ kann in einer weiteren Ausbildung die Lichtquelle 5 in einem Winkel von 0° zur Senkrechten 7, d. h. lotrecht zur auf der Farbschicht 2 „stehenden” Senkrechten 7 angeordnet sein und unter einem Winkel von ε1 = etwa 45° zur Senkrechten 7 kann der wenigstens eine Farbdetektor 8 angeordnet sein.
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Der Farbdetektor 8 ist mit einer Ermittlungseinrichtung 9 schaltungstechnisch und/oder datentechnisch gekoppelt. Die Ermittlungseinrichtung 9 ist zur Zuordnung der vom Farbdetektor 8 erfassten Werte zu den Normfarbwerten X, Y, Z ausgebildet. Der Ermittlungseinrichtung 9 wiederum ist schaltungstechnisch und/oder datentechnisch eine Auswerteinheit 10 nachgeordnet. Weiterhin ist die Auswerteeinheit 10 mit einer bevorzugt nachgeordneten Schnittstelle 11 schaltungstechnisch und/oder datentechnisch verbunden.
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Die Auswerteeinheit 10 kann vorzugsweise schaltungs- und/oder datentechnisch mit einer nachgeordneten Anzeige 12 gekoppelt sein. Der Farbdetektor 8, die Ermittlungseinrichtung 9, die Auswerteeinheit 10 und die Anzeige 12 können einzeln, gruppenweise oder insgesamt Teil bzw. Teile eines Handmessgerätes sein.
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Weiterhin kann die Auswerteeinheit 10 schaltungs- und/oder datentechnisch mit einem nachgeordneten Steuerungsrechner 13 gekoppelt sein. Der Steuerungsrechner 13 kann vorzugsweise schaltungs- und/oder datentechnisch mit einer steuerbaren Dosiereinrichtung 14 für Interferenzeffektdruckfarben bzw. Interferenzeffektdrucklacke einer Verarbeitungsmaschine, beispielsweise einer Offsetdruckmaschine oder einer Flexodruckmaschine oder einer Lackiermaschine, gekoppelt sein. Der Steuerungsrechner 13 kann alternativ die Ermittlungseinrichtung 9, die Schnittstelle 11 und die Anzeige 12 umfassen.
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Die Vorrichtung für die messtechnische Erfassung der unbedruckten Oberfläche 4 des Bedruckstoffs 1 umfasst in der Ausbildung gemäß 1 eine Lichtquelle 5', welche einen Teil der Oberfläche in einem Winkel ε1 = etwa 45° (Einfallswinkel) zu einer zum Bedruckstoff 1 angeordneten Senkrechten 7 von einer Seite beleuchtet. Zwischen der Lichtquelle 5' und der Oberfläche 4 kann eine Vorsatzoptik 6' angeordnet sein. Der im Winkel ε1 einfallende Strahl des einfallenden Lichts von der einen Seite (im vorliegenden Beispiel der rechten Seite) wird u. a. senkrecht, d. h. in Richtung der Senkrechten 7 von der unbedruckten Oberfläche 4 reflektiert und von wenigstens einem Farbdetektor 8' empfangen. Hierzu ist der Farbdetektor 8' empfängerseitig vorzugsweise lotrecht zu der auf der Oberfläche 4 „stehenden” Senkrechten 7 angeordnet.
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Alternativ kann in einer weiteren Ausbildung die Lichtquelle 5' in einem Winkel von 0° zur Senkrechten 7, d. h. lotrecht zur auf der Oberfläche 4 „stehenden” Senkrechten 7 angeordnet sein und unter einem Winkel von ε1 = etwa 45° zur Senkrechten 7 kann der wenigstens eine Farbdetektor 8' als Sensorik angeordnet sein.
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Der Farbdetektor 8' ist mit einer Ermittlungseinrichtung 9' schaltungstechnisch und/oder datentechnisch gekoppelt. Die Ermittlungseinrichtung 9' ist zur Zuordnung der vom Farbdetektor 8' erfassten Werte zu den Normfarbwerten X, Y, Z ausgebildet. Der Ermittlungseinrichtung 9' wiederum ist schaltungstechnisch und/oder datentechnisch die bereits beschriebene Auswerteinheit 10 nachgeordnet. Weiterhin ist die Auswerteeinheit 10 – wie bereits beschrieben – mit der bevorzugt nachgeordneten Schnittstelle 11 schaltungstechnisch und/oder datentechnisch verbunden. Die Schnittstelle 11 kann wiederum schaltungs- und/oder datentechnisch mit der nachgeordneten Anzeige 12 gekoppelt sein. Weiterhin kann die Auswerteeinheit 10 schaltungs- und/oder datentechnisch mit dem nachgeordneten Steuerungsrechner 13 gekoppelt sein. Der Steuerungsrechner 13 kann vorzugsweise schaltungs- und/oder datentechnisch mit der steuerbaren Dosiereinrichtung 14 für Interferenzeffektdruckfarben bzw. Interferenzeffektdrucklacke einer Verarbeitungsmaschine, beispielsweise einer Offsetdruckmaschine oder einer Flexodruckmaschine oder einer Lackiermaschine, gekoppelt sein.
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In der Ausbildung gem. 1 umfasst der Vorrichtungsteil für die messtechnische Erfassung der Farbschicht 2: die Lichtquelle 5, die Vorsatzoptik 6, den Farbdetek-Anschließend werden diese erfassten Werte von der Ermittlungseinrichtung 9 aufbereitet und den Normfarbwerten X, Y, Z zugeordnet, so dass als Messergebnis die Normfarbwerte X, Y, Z vorliegen. Im Anschluss daran wird der Normfarbwert Y eliminiert und als Normfarbwert der Farbschicht YF in einen Helligkeitswert der Farbschicht LF* umgerechnet.
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Weiterhin fällt ein von der Lichtquelle
5 oder
5' erzeugter Lichtstrahl unter dem Winkel ε
1 = 45° zur Senkrechten
7 (0°) auf der unbedruckten Oberfläche
4 des Bedruckstoffs
1 ein und wird u. a. senkrecht, d. h. in Richtung der Senkrechten
7 von dieser unbedruckten Oberfläche
4 reflektiert. Das remittierte Licht wird vom Farbdetektor
8 sensorisch erfasst. Anschließend werden diese erfassten Werte von der Ermittlungseinrichtung
9 aufbereitet und den Normfarbwerten X, Y, Z zugeordnet, so dass als Messergebnis die Normfarbwerte X, Y, Z vorliegen. Im Anschluss daran wird der Normfarbwert Y eliminiert und als Normfarbwert der unbedruckten Oberfläche Y
B (des Bedruckstoffs
1) in einen Helligkeitswert der unbedruckten Oberfläche L
B* umgerechnet. Die Helligkeitswerte L
F * und L
B * werden jeweils auf Basis des CIELAB- oder CIELUV-Farbsystems (Quelle: DIN 5033, Teil 3)-berechnet,
wobei jeweils
oder
für
wobei Y
n jeweils der Faktor der Lichtart ist.
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Anschließend wird aus der Differenz von LB* sowie LF* nach der Formel LH = LF* – LB* oder LH = LB* – LF* eine Helligkeitsdifferenz LH ermittelt. Diese Vorgehensweise eignet sich vorzugsweise für Dreibereichsmessgeräte.
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Alternativ können die als Referenzwert gemessenen Remissionseigenschaften der unbedruckten Oberfläche
4 und die Remissionseigenschaften der Farbschicht
2 auf dem Bedruckstoff
1 jeweils nach
berechnet werden und danach zumindest ein Normfarbwert Y
H (Quelle: DIN 5033-2 und DIN 5033-3) auf Basis des CIE-XYZ-Farbsystems und weiterhin ein Helligkeitswert (aus dem Remissionsquotienten) L
H* auf Basis des CIELAB- oder CIELUV-Farbsystems berechnet werden.
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Dabei resultiert der Remissionsquotient β
H aus den Remissionseigenschaften der Farbschicht β
F und aus den Remissionseigenschaften des Bedruckstoffes β
B Der Remissionsquotient β
H geht im Weiteren – analog zur an sich bekannten Remission β(λ) – in die Berechnung der Normfarbwerte, speziell Y
H, auf Basis des CIE-XYZ-Farbsystems ein. Der Helligkeitswert L
H* wird auf Basis des CIELAB- oder CIELUV-Farbsystems berechnet, wobei
mit Y
n als Faktor der Lichtart. Mit dem Helligkeitswert L
H* lässt sich nachfolgend die Helligkeitsdifferenz L
H nach der Formel L
H = L
H* – 100 angeben.
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Die bevorzugt im Steuerungsrechner 13 ermittelte Helligkeitsdifferenz LH kann der Anzeige 12 zugeführt werden und/oder vom Steuerungsrechner 13 kann zumindest ein Stellsignal einer gesteuerten Dosiereinrichtung 14 zugeführt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bedruckstoff
- 2
- Farbschicht (Interferenzeffektdruckfarbe)
- 3
- Pigment
- 4
- Oberfläche
- 5
- Lichtquelle
- 6
- Vorsatzoptik
- 7
- Senkrechte
- 8
- Farbdetektor
- 9
- Ermittlungseinrichtung
- 10
- Auswerteeinheit
- 11
- Schnittstelle
- 12
- Anzeige
- 13
- Steuerungsrechner (Leitstand)
- 14
- Dosiereinrichtung
- 15
- transparenter Anteil
- LB*
- Helligkeitswert (der unbedruckten Oberfläche 4)
- LF*
- Helligkeitswert (der Farbschicht 2)
- LH
- Helligkeitsdifferenz
- YB
- Normfarbwert Y der unbedruckten Oberfläche (des Bedruckstoffes)
- YF
- Normfarbwert Y der Farbschicht
- YH
- Normfarbwert Y aus dem Remissionsquotienten
- Y
- Faktor der Lichtart Winkel
- βB
- Remissionseigenschaften (der unbedruckten Oberfläche 4)
- βF
- Remissionseigenschaften (der Farbschicht 2)
- βH
- Remissionsquotient
- LH*
- Helligkeitswert aus dem Remissionsquotienten