DE19908295A1

DE19908295A1 - Verfahren zur Steuerung der Farbgebung einer Druckmaschine

Info

Publication number: DE19908295A1
Application number: DE1999108295
Authority: DE
Inventors: Annette Fuchs; Thomas Fuchs; Arndt Jentzsch; Klaus Schanze; Stefan Singer
Original assignee: Koenig and Bauer AG
Current assignee: Koenig and Bauer AG
Priority date: 1999-02-26
Filing date: 1999-02-26
Publication date: 2000-08-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Farbgebung an einer Druckmaschine. DOLLAR A Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur zutreffenden und schnellen Aussage über die Größe und Richtung der Schichtdickenänderungen der beteiligten Grundfarben. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass von einer Soll-Vergleichsvorlage mehr als eine quantitative Information einschließlich der dazugehörigen Lageinformationen (x; y), von seiner Istvorlage mehr als eine quantitative Information einschließlich der dazugehörigen Lageinformationen (x; y), von jeweiligen Farbwerkgrundvorlagen mehr als eine quantitative Information einschließlich der dazugehörigen Lageinformationen (x; y) ermittelt wird und aus der quantitativen Information der Soll-Vergleichsvorlage sowie der Istvorlage jeweils unter Zuhilfenahme der quantitativen Information der Farbwerkgrundvorlagen rechnerisch Zerlegungsfaktoren K¶Ist¶ und K¶Soll¶ und aus dem Vergleich der durch die Zerlegung ermittelten Zerlegungsfaktoren von Soll-Vergleichsvorlage und Istvorlage nach der Beziehung K1* = K1¶Ist¶ - K1¶Soll¶ Steuerinformationen für die Farbwerkstellelemente ermittelt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Farbgebung an einer Druckmaschine.

Beim Offsetdruck werden die gewünschten Farbtöne der Reproduktionen auf dem Bedruck stoff 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 sowie der sogenannten Tonwertzunahme. Die Rasterung wird in der Druckvorstufe festgelegt und stellt den gewünschten Grad der Abschwächung des Farbeindruckes der reinen Grundfarbe an jeder Bildstelle im Zusammendruck dar. Die Tonwertzunahme verändert diese ursprünglich ge wünschte Abschwächung aufgrund mechanischer und optischer Wirkungsmechanismen, in dem z. B. die Rasterpunkte flachgedrückt werden und damit einen visuell höheren Tonwert verursachen. Dies kann jedoch in der Druckvorstufe beachtet und kompensiert werden, so dass im Druck wieder der gewünschte Tonwert entsteht. Problematisch sind die im Druck auftretenden trendmäßigen oder zufälligen Schwankungen der Tonwertzunahme. Trendmäßi ge Abweichungen auf Grund maschinentechnischer Eigenschaften können nur über Änderun gen der Schichtdicken der Grundfarben entsprechend eines gewählten Gütekriteriums ausge glichen werden.

Gegen kurzfristige zufällige Abweichungen gibt es keine Abhilfe, sie bilden das Äquivalent zum Rauschen in elektronischen Verstärkern und müssen bei der Festlegung von Toleranzen berücksichtigt werden.

Die Schichtdicken der Grundfarben dienen bei der Rasterung der Einzelfarben in der Druck vorstufe als konstanter Parameter, daher müssen sie normalerweise in genau bestimmten To leranzbereichen verbleiben. Aus dem zuvor erläuterten Grund kann beim späteren Druck eine konstante Abweichung der Volltondichte notwendig sein, um im Mittel akzeptable Abwei chungen im Sujet zu erreichen.

Die Messung der Schichtdicken der reinen Grundfarben erfolgt auf sogenannten Vollton- Kontrollflächen durch Densitometer, die in, durch eine DIN-Norm, festgelegten Wellenlän genbereichen das Verhältnis von eingestrahltem zum reflektierten Licht bestimmen. Interes sant sind nur die Kanäle für CYAN, MAGENTA und GELB, deren englische Anfangsbuch staben "C", "M", "Y", als Bezeichnung für die Meßkanäle dienen. Der Dichtewert für SCHWARZ (englisch "Key", Kurzbezeichnung "K") wird in der Regel mathematisch aus den drei unabhängigen Dichtewerten berechnet. Er stellt aber auch im Fall einer Messung mit ei nem eigenen Schwarzkanal keine verwertbare Information dar, weil es keinen spezifischen Spektralbereich für "Schwarz" abgesehen vom nahen Infrarot gibt und der Schwarzfilter im Grundsatz ein Breitbandfilter ist. Die im Text verwendeten CMY-Dichten stellen daher ein Tripel oder auch Vektor von Dichtewerten unter Verzicht eines Wertes für Schwarz dar. Zur Messung der Farbtöne insbesondere im Zusammendruck dienen Farbmeßgeräte mit 3 Filterkanälen (Tristimulus) auf der Basis der Augenempfindlichkeitskurven. Moderne Meßge räte verwenden auch Spektralfotometer mit mehr als 30 Kanälen, die durch rechnerische Be handlung der Meßwerte in den Kanälen die Augenempfindlichkeit nachbilden.

Aus der Patentschrift DD 227 094 ist ein Verfahren bekannt, das anhand von Probedrucken aller vorkommenden Primär- und Mischfarben die absoluten Anteile dieser Farben am Soll- und Istbogen ermittelt und den Vergleich dieser Anteile zur Steuerung der Farbgebung aus nutzt.

Nachteilig an diesem Verfahren ist u. a. der Aufwand zur Erstellung der Probedrucke und die Verwendung der absoluten Anteile zur Steuerung der Farbgebung, da auf diese Weise keine Farben verglichen werden können, die auf unterschiedlichen Druckverfahren basieren.

Aus der DE 43 11 132 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem komplette Spektren an den Ist- und Sollmeßstellen als Linearkombination der Spektren der am Druck beteiligten Einzelfar ben dargestellt werden. Die Differenz der Koeffizienten der Linearkombination des Istspek trums und der Koeffizienten der Linearkombination des Sollspektrums wird zur Steuerung der Farbgebung ausgenutzt. Dies erspart den Druck aller möglichen Kombinationen von Farben, hat aber den Nachteil, dass wieder nur Drucke gleicher Herstellungstechnologie, aber z. B. keine Offsetdrucke mit Sollwerten von einem Proofgerät verglichen werden können.

Aus der DE 43 43 905 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem die spektralen Differenzen opti mal in gewichtete Anteile der vorhandenen Grundspektren zerlegt werden. Dieses Verfahren erlaubt auch die Bearbeitung von spektralen Abweichungen zwischen Istspektren und, auch mit einem anderen Druckverfahren hergestellten, Sollspektren, hat aber den Nachteil, dass immer das gesamte Spektrum gewonnen werden muß. Auch mit neueren Spektrometern dau ern Messungen wesentlich länger als mit einem einfachen Densitometer, so dass nicht mit der erforderlichen Geschwindigkeit in einem Kontrollstreifen oder in einem durchgängigen Bild bereich gemessen werden kann.

Alle vorstehend genannten Verfahren haben den Nachteil, dass sie versagen, wenn auch nur eine der nachstehenden Bedingungen erfüllt ist:

- mindestens 2 Grundfarben haben dasselbe Spektrum bzw. eines der beteiligten Spektren kann aus einer Linearkombination der übrigen Spektren dargestellt werden
- bildwichtige Meßstellen sind so kontrastreich im Bereich der geometrischen Aufösung des Sensors, so dass kleinste Lageänderungen des Meßortes große Meßwertschwankungen zur Folge haben

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur zutreffenden und schnellen Aussage über die Größe und Richtung der Schichtdickenänderungen der beteiligten Grund farben.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs; Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nachfolgend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel Dekordruck von Holztapeten beschrieben. Der Dekordruck besteht aus dem Zusammendruck von drei Grundfarben, von denen zwei sehr ähnlich sind; Meßstreifen zur zonalen Messung und Regelung der Schicht dicke existieren nicht.

Farbe Eins übernimmt den Druck des Grundfarbtones. Farbe Zwei enthält die selben Pig mente wie Farbe Eins, jedoch in höherer Konzentration, und ist zuständig für den Großteil der Maserungen. Das Spektrum von Farbe Zwei ist daher über einen Faktor aus dem Spektrum von Farbe Eins ableitbar. Farbe Drei läßt sich nicht aus den Spektren von Farbe Eins und Far be Zwei ableiten. Diese Farbe übernimmt den Druck anderer Bildelemente wie Blätter, Gras etc.

Wegen der Ähnlichkeit von Farbe Eins und Farbe Zwei kann keines der im Stand der Technik genannten Verfahren eine korrekte Aussage darüber geben, ob die deutlich sichtbaren Farbdifferenzen zwischen dem vom Kunden abgezeichneten Proof und dem aktuellen Druck ergebnis aus dem Farbwerk Eins, Zwei oder Drei bzw. einer Kombination daraus stammen.

Grundidee der vorliegenden Erfindung ist die Einbeziehung von quantitativen Informationen und Lageinformationen in die Ermittlung der Steuerinformationen. Gemäß der Erfindung wird mit einer RGB-Kamera von jedem der Einzelfarbauszüge des aktuellen Druckes ein Bild auf genommen. Alternativ können diese Auszüge auch durch die Druckvorstufe geliefert werden, was den Aufwand drucktechnischen Herstellung der Farbauszuges einspart. Bild 1 enhält die pixelweisen RGB-Werte von Auszug 1, Bild 2 die von Auszug 2 usw. Die Bild-Pixel enthal ten die geforderten quantitativen Informationen "RGB" und die Lageinformationen über ihre Anordnung im Bild. Darin sind auch die Bildkontraste, Kanten oder Maserungen im ge druckten Sujet enthalten.

Nun erfolgt eine formelmäßige oder Lookup-Tabellen-basierte Transformation der pixelwei sen RGB-Werte in eine logarithmierte Wertedarstellung, die eine Linearkombination erlaubt. Bei der Aufnahme von pixelweisen Dichtespektren oder Dichtewerten kann diese Transfor mation entfallen, denn diese Werte sind bereits linerar kombinierbar.

Sodann erfolgt eine Linearzerlegung der pixelweisen Differenz zwischen Istbild und Sollbild, z. B. während des Abstimmprozesses, in Faktoren. Die Faktoren sind die Lösung der folgen den Gleichung, wobei jeder der N Pixel berücksichtigt wird. Es gibt daher N Gleichungen mit 3 Unbekannten. Die Lösungen für K1, K2 und K3 stellen die Gewichtungen der Zerlegungen dar. Beim Anilox- oder Tiefdruck können die Pixel des gesamten Bogen in die Zerlegung einbezogen werden. Beim Zonen-Farbwerk im Offsetdruck können die Pixel aus jeweils der betreffenden Zone in einem Gleichungssystem berücksichtigt werden. Die Steuerinformation aus den Zerlegungsfaktoren wird für jede Zone individuell errechnet.

Zu lösende Gleichung:

Istbild-Sollbild = K1.Einzelfarbauszug_1 + K2.Einzelfarbauszug_2 + K3.Einzelfarbauszug_3 (1)

Wenn Soll und Ist mit der gleichen Technologie hergestellt wurden, kann die Steuerinforma tion auch aus der Differenz der getrennt bestimmten K1. .K3 errechnet werden:

Sollbild = Ks1.Einzelfarbauszug_1 + Ks2.Einzelfarbauszug_2 + Ks3.Einzelfarbauszug_3 (2)

Istbild = Ki1.Einzelfarbauszug_1 + Ki2.Einzelfarbauszug_2 + Ki3.Einzelfarbauszug_3 (3)

K1: = Ki1-Ks1 K2: = Ks2-Ks2 K3: = Ks3-Ki3 (4)

Die Zerlegungsfaktoren können auch als Volltondichteänderungen dargestellt werden.

Dazu sind die Farbwerkgrundvorlagen in Dichtewerten zu kalibrieren, indem einer Farbwerk grundvorlage (= Farbauszug) die Volltondichte durch Messung oder Berechnung zugeordnet wird.

Die Steuerinformation "Volltondichteänderungen" ist dann das Produkt auf farbwerksweisem Zerlegungsfaktor und der zugeordneten Volltondichte.

Die Zerlegung in Zerlegungsfaktoren erfolgt nicht oder nicht ausschließlich über die Lösung von Gleichungen sondern durch Simulation des Zusammendruckes.

Dabei werden z. B. 100 000 Varianten rechnerisch durchgespielt. Die Variante mit der besten Güte (je nach Kriterium) wird gewählt. Obwohl die Rechenzeit die Lösungsmöglichkeiten begrenzt, besteht der Vorteil, dass beliebige Modelle (auch FUZZY-Modelle!!!) mit beliebi gen Randbedingungen verwendet werden können.

Die Messung erfolgt vorzugsweise mit einem automatischen Meßsystem an allen ge wünschten Bildstellen. Dazu dient, wie beschrieben, eine RGB-Kamera oder z. B. ein kombi nierter Meßkopf für die Messung von Spektren mit mehr als 30 Kanälen.

Die während der Messung anfallenden Bilddaten werden in der Verarbeitungseinheit ge sammelt. Danach erfolgt die Differenzbildung der Daten zu den gemessenen oder errechneten Solldaten. Bei Überschreiten eines aus den Differenzen gebildeten Gütekriteriums erfolgt die Aufteilung der Differenzen in die an der Meßstelle im Druck beteiligten Einzelfarben z. B. gemäß des Prinzips der kleinsten Abweichungsquadrate. Die Differenzen werden dabei kom ponentenweise als Summen von Produkten aus Koeffizienten mit Werten der Einzeldruckfar ben, mit Flächendeckungswerten und empirischen Wichtungsfaktoren in Form eines Glei chungssystemes dargestellt. Die Koeffizienten ergeben sich nach der Lösung des Gleichungs systemes durch an sich bekannte Rechenverfahren. Die Koeffizienten werden danach mittels Kennlinien in entsprechende Volltondichteänderungen und anschließend in Schieberänderun gen umgerechnet. Dabei sind insbesondere dann unendlich viele verschiedene Lösungen des Gleichungssystems möglich, wenn eine oder mehrere Druckfarben in allen Spektralbereichen hohe Dichtewerte besitzen. Es wird dann diejenige Aufteilung gewählt, die entsprechend ei nes erweiterten Gütekriteriums die optimale Schichtdicke des Offsetdruckes am wenigsten verläßt.

Bei der Aufteilung der Dichtedifferenzen können aktuelle oder vorbekannte Informationen über das Trappingverhalten oder z. B. spektrale Nichtlinearitäten mit einfließen. Es ist z. B. bekannt, dass die nachdruckenden Farben mit ihren Haupt- und Nebendichten nicht einfach zur Dichte der ersten druckenden Farbe addiert werden können. Der Grund liegt im nicht idealen Remissionsverhalten der realen Farben. Sehr deutlich wird dies beim Druck von Deckweiß im letzten Farbwerk. Deckweiß überstrahlt alle vordruckenden Farben. Diese Art von Überstrahlungseffekten können durch Kompensationsfaktoren für das Verhalten um den Arbeitspunkt empirisch beschrieben werden.

Die Beachtung von Randbedingungen (insbesondere Volltondichte bzw. Schichtdicke) erlaubt die Einhaltung der offsettypischen Gegebenheiten.

Dazu ist neben der Gewinnung der Soll- und Istvorlagen der aktuelle Volltondichtewert not wendig. Dieser Wert kommt aus einem speziellen Messfeld z. B. in einem Messstreifen oder durch Auswertung (Profilscann) eines einzelnen Rasterpunktes.

Die Beachtung von Randbedingungen erlaubt die Begrenzung der Steuerbewegungen auf Schichtdickenbereiche, in denen der Offsetdruck noch funktioniert. (0,6-1,3 µm).

Die Gewinnung der Randbedingungen kann durch Videobildanalyse von einzelnen Raster punkten und Auswertung der Vorstufeninformation an dieser Bildstelle erfolgen. Das Verlas sen des offsettypischen Bildbereiches zeigt sich absolut deutlich in der 1000fachen Vergrö ßerung von Rasterpunkten.

Claims

1. Verfahren zur Steuerung der Farbgebung an einer Druckmaschine, dadurch gekennzeich net, dass

- von einer Soll-Vergleichsvorlage mehr als eine quantitative Information einschließlich der dazugehörigen Lageinformationen (x; y) ermittelt wird,
- von einer Istvorlage mehr als eine quantitative Information einschließlich der dazuge hörigen Lageinformationen (x; y) ermittelt wird,
- von jeweiligen Farbwerkgrundvorlagen mehr als eine quantitative Information ein schließlich der dazugehörigen Lageinformationen (x; y) ermittelt wird,
- aus der quantitativen Information der Soll-Vergleichsvorlage sowie der Istvorlage je weils unter Zuhilfenahme der quantitativen Information der Farbwerkgrundvorlagen rechnerisch nach der Beziehung
Vorlage = K1 × quantitative Information Farbwerkgrundvorlage 1
+ K2 × quantitative Information Farbwerkgrundvorlage 2
+ K3 × quantitative Information Farbwerkgrundvorlage 3
Zerlegungsfaktoren K_ist und K_soll ermittelt werden,
- aus dem Vergleich der durch die Zerlegung ermittelten Zerlegungsfaktoren von Soll- Vergleichsvorlage und Istvorlage nach der Beziehung K1* = K1_Ist-K1_Soll Steuerin formationen für die Farbwerkstellelemente ermittelt werden.

2. Verfahren zur Steuerung der Farbgebung an einer Druckmaschine nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass die quantitative Information Helligkeitswerte, Dichtewerte, Spektrumwerte, RGB-Werte oder Labwerte sind.

3. Verfahren zur Steuerung der Farbgebung an einer Druckmaschine nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass die Vergleichsvorlage oder Farbwerkgrundvorlage ein Druckmuster, eine Druckmustervorlage, eine Vorstufeninformation oder eine digitale Vorlage ist.

4. Verfahren zur Steuerung der Farbgebung an einer Druckmaschine nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass die Lageinformationen von wählbaren Lagen (x; y) gewonnen werden.

5. Verfahren zur Steuerung der Farbgebung an einer Druckmaschine nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass die Lageinformation in der Art eines Arrays gewonnen wird.

6. Verfahren zur Steuerung der Farbgebung an einer Druckmaschine nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der quantitativen Information und Lageinfor mation durch Messungen erfolgt.

7. Verfahren zur Steuerung der Farbgebung an einer Druckmaschine nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der quantitativen Information durch Selektion von Werten erfolgt.

8. Verfahren zur Steuerung der Farbgebung an einer Druckmaschine nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass die Farbwerkgrundvorlage quasi ein Farbauszug ist.

9. Verfahren zur Steuerung der Farbgebung an einer Druckmaschine nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass die rechnerische Zerlegung nach der Methode der kleinsten Quadrate erfolgt.

10. Verfahren zur Steuerung der Farbgebung an einer Druckmaschine nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der quantitativen Information einschließlich der dazugehörigen Lageinformationen aus einem den gesamten Druck repräsentierenden Array oder Teilbereiche des Druckes repräsentierenden Arrays gewonnen werden.

11. Verfahren zur Steuerung der Farbgebung an einer Druckmaschine nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass die Teilbereiche repräsentierenden Arrays Farbzonen sind.

12. Verfahren zur Steuerung der Farbgebung an einer Druckmaschine nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der quantitativen Informationen Intensitätssen soren für Bereiche beliebiger spektraler Breite und Charakteristik (UV, sichtbar oder in infrarot), spezielle Dichtesensoren (CMYK), spezielle Farbsensoren (LAB), spektral auflösende Sensoren und Videokameras (RGB und S/W) verwendet werden.

13. Verfahren zur Steuerung der Farbgebung an einer Druckmaschine nach Anspruch 5, da durch gekennzeichnet dass die örtlichen Abstände der Lageinformationen im Array im Bereich von Mikrometer und der gesamten Druckbreite liegen.

14. Verfahren zur Steuerung der Farbgebung an einer Druckmaschine nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Steuerinformationen durch Lösung von Gleichungen erfolgt.

15. Verfahren zur Steuerung der Farbgebung an einer Druckmaschine nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Steuerinformationen durch rechnerische Simulation erfolgt.

16. Verfahren zur Steuerung der Farbgebung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die quantitativen Informationen aus einem Meßfleck im Array, dessen Größe im Bereich von Mikrometern und der gesamten Druckbreite liegt, gewonnen werden.

17. Verfahren zur Steuerung an einer Druckmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass bei der Zerlegung Subbereiche mit speziellen Gewichtungen berücksichtigt werden.

18. Verfahren zur Steuerung der Farbgebung an einer Druckmaschine nach Anspruch 17, da durch gekennzeichnet, dass die Gewichtung die Bildwichtigkeit ist.

19. Verfahren zur Steuerung der Farbgebung an einer Druckmaschine nach Anspruch 12, da durch gekennzeichnet, dass die Sensoren offline und inline in der Druckmaschine ange ordnet sind.

20. Verfahren zur Steuerung der Farbgebung an einer Druckmaschine nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass die Steuerinformation automatisch oder manuell durch einen Bediener verwertet wird.

21. Verfahren zur Steuerung der Farbgebung an einer Druckmaschine nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass die Zerlegungsfaktoren in Volltonänderungen umgerechnet werden.

22. Verfahren zur Steuerung der Farbgebung an einer Druckmaschine nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Volltonänderungen in Steuerinformationen umgesetzt werden.