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Die Erfindung betrifft eine Druckmaschine mit einem farbsensitiven Registermarkensensor und einem elektronischen Auswertungssystem zur Kontrolle des Registers anhand des Signals des Registermarkensensors.
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Bei Rotationsdruckmaschinen ist es wichtig, die korrekte Einstellung des Längs- und Seitenregisters zu kontrollieren. Zu diesem Zweck ist es bekannt, die Bedruckstoffbahn vorzugsweise am Rand mit speziellen Registermarken zu bedrucken, beispielsweise mit Keilmarken, die sich in der Richtung quer zur Laufrichtung der Bahn verjüngen. Die Struktur auf dem Druckzylinder, die dazu dient, bei jeder Umdrehung eine Keilmarke zu drucken, ist präzise in Bezug auf das auf dem Druckzylinder angebrachte Klischee positioniert. Ein stationär in der Druckmaschine angeordneter Keilmarkensensor ist so positioniert, dass er die auf der Bedruckstoffbahn durchlaufenden Keilmarken erfassen kann. Aufgrund der Keilform ist die Zeitspanne, während der eine Marke unter dem Keilmarkensensor hindurchläuft und von diesem erfasst wird, von der lateralen Position der Keilmarke und damit vom Seitenregister des betreffenden Druckzylinders abhängig. Somit lässt sich das Seitenregister kontrollieren, indem die Länge dieser Zeitspanne gemessen und mit der Dauer der Lücke zwischen zwei aufeinanderfolgenden Keilmarken verglichen wird.
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Im einer Druckmaschine mit mehreren Farbwerken wird in jedem Farbwerk eine Keilmarke gedruckt, und die druckenden Strukturen für die Keilmarken sind so auf den Druckzylindern angebracht, dass die von verschiedenen Druckzylindern gedruckten Keilmarken bei korrekt eingestellten Längsregistern einen präzise vorgegebenen Versatz in Längsrichtung der Bedruckstoffbahn zueinander aufweisen. Der Keilmarkensensor des letzten Farbwerkes kann dann die Versätze sämtlicher Keilmarken relativ zueinander messen und so die relativen Längsregister sämtlicher Farbwerke überwachen.
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Die Keilmarken können an einem Rand oder an beiden Rändern der Bedruckstoffbahn vorgesehen sein. Bei einigen Druckerzeugnissen ist es auch üblich, mehrere Keilmarken nebeneinander auf den Rand der Bedruckstoffbahn zu drucken. Aus diesem Grund sind vorzugsweise in jedem Farbwerk zwei Keilmarkensensoren so auf einer gemeinsamen Traverse angeordnet, dass sie in Querrichtung der Bedruckstoffbahn verstellt werden können.
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Bei den Keilmarkensensoren handelt es sich vorzugsweise um Ein-Pixel-Kameras, die zu einem gegebenen Zeitpunkt nur einen einzelnen Bildpunkt (Pixel) auf der Bedruckstoffbahn aufnehmen.
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Bei einigen Druckerzeugnissen kann die Druckfarbe oder ggf. auch ein Kleber oder eine sonstige Beschichtung, die mit mindestens einem der Farbwerke verdruckt wird, einen sehr geringen Kontrast zum Untergrund auf der Bedruckstoffbahn aufweisen. Um die Keilmarken dennoch sicher erkennen zu können, werden vorzugsweise farbsensitive Keilmarkensensoren verwendet, die nicht nur einen Helligkeitskontrast, sondern auch einen Farbkontrast erfassen können.
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Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Druckmaschine der oben beschriebenen Art mit geringem Mehraufwand die Möglichkeiten zur Qualitätskontrolle des Druckerzeugnisses zu erweitern.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Auswertungssystem ein Farbwertmodul und ein Vergleichsmodul aufweist, die dazu ausgebildet sind, anhand des Signals des Registermarkensensors einen Farbwert zu bestimmen und mit einem Sollwert zu vergleichen.
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Erfindungsgemäß wird somit die Fähigkeit des Registermarkensensors, zwischen verschiedenen Farben zu unterscheiden, dazu genutzt, zusätzlich zu dem Längs- und Seitenregister auch die Farbqualität des Druckerzeugnisses zu kontrollieren. Wenn sich in einem Farbwerk beispielsweise aufgrund einer Änderung der Viskosität, der Temperatur oder des Lösungsmittelgehalts der Druckfarbe der Farbton ändert und von dem vom Auftraggeber gewünschten Farbton abweicht, so ist von dieser Farbtonänderung auch die zugehörige Registermarke betroffen, und die Farbwert-Auswertung des Signals des Registermarkensensors erlaubt es, diese Abweichung unverzüglich zu erkennen und zu melden, so dass entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden können, bevor größere Mengen an Ausschluss produziert werden. Diese Überwachung des Farbwertes kann automatisch während der gesamten Dauer eines Drucklaufes durchgeführt werden, ohne dass dazu besondere Tätigkeiten des Personals erforderlich sind.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Bevorzugt weist bei einer Druckmaschine mit mehreren Farbwerken jedes Farbwerk mindestens einen Registermarkensensor auf, und das Signal dieses Registermarkensensors wird hinsichtlich des Farbwertes der mit diesem Farbwerk gedruckten Registermarke ausgewertet.
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Wenn ein Farbwerk mehrere Registermarkensensoren aufweist, von denen mindestens einer in Querrichtung der Bedruckstoffbahn verstellbar ist, so kann bei Druckaufträgen, bei denen mit nur einer Registermarke an einem Rand der Bedruckstoffbahn gearbeitet wird, der freie Registermarkensensor auf einen besonders kritischen Bereich des gedruckten Formats gerichtet werden, so dass in diesem kritischen Bereich eine zusätzliche Farbwertkontrolle vorgenommen werden kann.
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Vorzugsweise ist das Farbwertmodul so beschaffen, dass es den Farbwert in einem an die menschliche Farbwahrnehmung angepassten Farbraum, beispielsweise dem CIE XYZ-Farbraum oder dem L*a*b*-Farbraum bestimmt. Auf diese Weise können Farbabweichungen automatisch immer dann gemeldet werden, wenn sie ein Ausmaß angenommen haben, das auch für den menschlichen Betrachter wahrnehmbar ist.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine Prinzipskizze einer Mehrständer-Druckmaschine mit mehreren Registermarkensensoren und einer zugehörigen Auswertungseinrichtung;
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2 eine schematische Darstellung eines mit Registermarken versehenen Randbereiches einer Bedruckstoffbahn einschließlich eines zugehörigen Signals eines Registermarkensensors;
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3 eine Darstellung analog zu 2 für eine andere Einstellung des Seitenregisters;
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4 den Randbereich einer Bedruckstoffbahn, die in zwei verschiedenen Farbwerken mit Registermarken bedruckt wurde, einschließlich des zugehörigen Signals eines Registermarkensensors; und
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5 eine perspektivische Darstellung eines Farbwertes und eines zugehörigen Sollwertes in einem XYZ-Farbraum.
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In 1 ist schematisch eine Druckmaschine gezeigt, die drei Farbwerke 10, 12, 14 aufweist, die nacheinander von einer Bedruckstoffbahn 16 durchlaufen werden. Jedes Farbwerk weist einen Druckzylinder 18 und einen Gegendruckzylinder 20 auf. Der Druckzylinder 18 jedes Farbwerks trägt eine Druckform, mit der bei jeder Umdrehung ein als Format 22 bezeichnetes Druckbild in einer bestimmten Farbe auf die Bedruckstoffbahn 16 gedruckt wird (2). Auf den außerhalb des Formats 22 liegenden Randbereich der Bedruckstoffbahn wird bei jeder Umdrehung eine keilförmige Registermarke 24 gedruckt, die sowohl in Längsrichtung der Bedruckstoffbahn als auch in deren Querrichtung eine präzise definierte Position relativ zu dem Format 22 hat und sich in Querrichtung der Bedruckstoffbahn keilförmig verjüngt. In 2 sind die Registermarken 24 aus Gründen der Deutlichkeit übertrieben groß dargestellt.
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Hinter jedem der Farbwerke 10, 12, 14 ist eine Traverse 26 angeordnet, die sich quer über die Bedruckstoffbahn 16 erstreckt und stationär im Gestell der Druckmaschine gehalten ist. Jede Traverse 26 trägt mindestens einen Registermarkensensor 28, der so über dem Rand der Bedruckstoffbahn 16 positioniert ist, dass er den Durchgang der Registermarken 24 erfassen kann. Im gezeigten Beispiel ist auf jeder Traverse 26 noch ein zweiter Registermarkensensor 30 (2) angeordnet, dessen Position in Querrichtung der Bedruckstoffbahn verstellbar ist.
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Bei den Registermarkensensoren 28, 30 handelt es sich um farbsensitive Ein-Pixel-Kameras, die zu jedem Zeitpunkt das von einem einzelnen Punkt 32 auf der Bedruckstoffbahn 16 reflektierte Licht in mindestens drei Farbkanälen aufnehmen.
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In 1 ist außerdem als Blockdiagramm ein elektronisches Auswertungssystem 34 gezeigt, in dem die Signale der Registermarkensensoren 28, 30 ausgewertet werden. In den Farbwerken 12 und 14 werden die Signale in den drei Farbkanälen jedes Registermarkensensors in einer Kontrasteinheit 36 auf eine Änderung des Helligkeitswertes in mindestens einem Farbkanal untersucht. Vorzugsweise wird dazu der Farbkanal ausgewählt, in dem zwischen der Registermarke 24 und dem Hintergrund auf der Bedruckstoffbahn 16 der größte Kontrast besteht, so dass Beginn und Ende des Durchlaufes einer Registermarke unter dem Registermarkensensor detektiert werden können. Wahlweise können auch die Helligkeitsänderungen in allen drei Farbkanälen überwacht und die Absolutbeträge gleichzeitig auftretender Helligkeitsänderungen addiert werden, damit man auch dann noch ein deutliches Signal erhält, wenn sich die Registermarke nur wenig vom Untergrund abhebt.
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Der Kontrasteinheit 36 ist ein Seitenregistermodul 38 nachgeschaltet, in dem die Einstellung des Seitenregisters des zugehörigen Druckzylinders 18 kontrolliert wird, wie nachstehend anhand der 2 und 3 erläutert werden soll.
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Wenn eine Registermarke 24 unter dem Registermarkensensor 28 hindurchläuft, so liefert dieser Registermarkensensor ein Helligkeitssignal, dessen Änderung im Verlauf der Zeit t durch eine (idealisierte) Kurve 40 in 2 angegeben wird. Die Zeitskala ist dabei entsprechend der Transportgeschwindigkeit der Bedruckstoffbahn 16 normiert.
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Beim Durchgang einer Registermarke 24 zeigt die Kurve 40 einen Ausschlag in der Form eines Rechteckimpulses 42, dessen Dauer Ts aufgrund der Keilform der Registermarke von der lateralen Position dieser Registermarke 24 relativ zu dem Registermarkensensor 28 abhängig ist. Dies wird in 3 illustriert, die die gleiche Situation wie 2 zeigt, jedoch für eine andere Einstellung des Seitenregisters und entsprechend eine andere Position der Registermarken 24 relativ zu der Bedruckstoffbahn 16 und dem Registermarkensensor 28.
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Zwar ist die Dauer Ts des Impulses 42 auch von der aktuellen Transportgeschwindigkeit der Bedruckstoffbahn 16 abhängig, wenn man jedoch das Verhältnis zwischen der Dauer Ts und dem zeitlichen Abstand T0 zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen 42 bildet, so erhält man ein Maß, das unabhängig von der Bahngeschwindigkeit die Länge des überstrichenen Teils der Registermarke 24 relativ zum Repeat des Druckzylinders angibt. Anhand der bekannten Form der Registermarke 24 lässt sich daraus der aktuelle Wert des Seitenregisters berechnen (zumindest relativ zur lateralen Position des Registermarkensensors.
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Wenn die Bedruckstoffbahn 16 das zweite Farbwerk 12 verlässt, trägt sie zusätzlich zu der in 2 und 3 gezeigten Registermarke 24, die im Farbwerk 10 gedruckt wurde, eine weitere Registermarke 24' (4), die mit dem Druckzylinder des zweiten Farbwerks 12 aufgedruckt wurde. Dementsprechend zeigt die von dem zugehörigen Registermarkensensor 28 aufgenommene Helligkeitskurve (Kurve 40 in 4) zwei Rechteckimpulse 42 und 42', die bei korrekter Einstellung der Seitenregister die gleiche Dauer haben, sich jedoch in der Höhe unterscheiden können, da die beiden Registermarken 24 und 24' in unterschiedlichen Farben gedruckt werden. Durch Vergleich der von den beiden Registermarken erzeugten Impulse lassen sich Abweichungen im Seitenregister der Druckzylinder der Farbwerke 10 und 12 feststellen. Entsprechend erlaubt der Registermarkensensor 28 für das dritte Farbwerk 14 einen Abgleich der Seitenregister der Farbwerke 12 und 14. So lässt sich fortlaufend überwachen, ob die Seitenregister der Druckzylinder aller drei Farbwerke innerhalb zulässiger Toleranzgrenzen übereinstimmen.
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Der Kontrasteinheit 36 ist jeweils noch ein Längsregistermodul 44 nachgeschaltet, dass zur Kontrolle des Längsregisters dient. Die Druckformen für die Formate 22 sind so positioniert, dass die mit den beiden Druckzylindern aufgedruckten Registermarken 24 und 24' in Längsrichtung der Bedruckstoffbahn einen präzise definierten Abstand zueinander aufweisen. Bei korrekter Einstellung des Längsregisters muss der zeitliche Abstand zwischen den Rechteckimpulsen 42 und 42' (dividiert durch die Bahngeschwindigkeit) dem Sollabstand zwischen den Registermarken 24' und 24 entsprechen. Da die Breiten der Rechteckimpulse aufgrund von Abweichungen im Seitenregister variieren können, ist es zweckmäßig, den zeitlichen Abstand D1 zwischen den steigenden Flanken der Rechteckimpulse zu messen. Anhand dieses Messwertes lässt sich dann kontrollieren, ob die beiden beteiligten Druckzylinder das korrekte Längsregister relativ zueinander aufweisen. Auf entsprechende Weise kann auch das Längsregister des Druckzylinders im dritten Farbwerk 14 kontrolliert werden.
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Wie 1 zeigt, weist bei der hier beschriebenen Druckmaschine auch das erste Farbwerk 10 einen Registermarkensensor 28 (oder zwei Registermarkensensoren 28, 30) auf. Jedem der Registermarkensensoren 28, 30 ist ein Farbwertmodul 46 nachgeschaltet, mit dem aus den Helligkeitswerten, die in den drei Farbkanälen erhalten werden, ein Farbwert für den aktuell aufgenommenen Punkt 32 auf der Bedruckstoffbahn berechnet wird, vorzugsweise in einem Farbraum, der die menschliche Farbwahrnehmung gut abbildet, beispielsweise dem CIE XYZ-Farbraum oder dem CIE L*a*b*-Farbraum.
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Als Beispiel ist in 5 ein Farbwert 48 gezeigt, der durch einen Punkt im XYZ-Farbraum repräsentiert wird.
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Gemäß 1 ist jedem Farbwertmodul 46 ein Vergleichsmodul 50 nachgeschaltet, in dem ein Sollfarbwert für die Farbe gespeichert ist, mit der in dem betreffenden Farbwerk gedruckt wird. In 5 wird der Sollfarbwert 52 durch einen anderen Punkt im XYZ-Farbraum repräsentiert. Die Unterschiede zwischen den Farbwerten 48 und 52 in den Koordinaten X, Y und Z sind mit ΔX, ΔY und ΔZ bezeichnet. Das Vergleichsmodul 50 berechnet die Farbabweichung ΔE = ((ΔX)2 + (ΔY)2 + (ΔZ)2)–1/2. Wenn die Abweichung ΔE größer ist als ein vorgegebener Sollwert, so wird dem Bedienungspersonal signalisiert, dass ein Farbfehler vorliegt, der es erforderlich macht, die Betriebsparameter der Druckmaschine zu korrigieren oder den Druckvorgang abzubrechen.
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Der zweite Registermarkensensor 30 auf jeder Traverse 26 wird zur Kontrolle des Längs- und Seitenregisters in den Fällen eingesetzt, in denen zwei auf gleicher Höhe liegende Registermarken nebeneinander auf die Bedruckstoffbahn 16 gedruckt werden. In allen anderen Fällen ist der zweite Registermarkensensor 30 frei und kann dann als Farbsensor zur Farbmessung innerhalb des Formats 22 eingesetzt werden. Dazu wird die seitliche Position des Registermarkensensors 30 auf der Traverse 26 so gewählt, dass er eine für die Farbmessung ausgewählte Zone des Formats 22 überstreicht. Durch geeignete Wahl eines Zeitgatters für die Auswertung des Signals des Registermarkensensors 30 können dann Farbwerte für ein oder mehrere Pixel innerhalb der ausgewählten Zone des Formats gemessen und mit entsprechenden Sollwerten verglichen werden. Auf diese Weise ist es möglich, gezielt diejenigen Bereiche des Druckbildes zu überwachen, in denen eine besonders hohe Farbtreue verlangt wird, beispielsweise Bereiche, die eine Marke, ein Firmenlogo oder dergleichen enthalten.
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Bei geringer Dynamik der Bedruckstoffbahn, beispielsweise in einer Zentralzylindermaschine, würde es genügen, wenn ein Registermarkensensor 28 und/oder 30 nur für das letzte Farbwerk 14 vorgesehen wäre. Die Verwendung eines oder mehrerer Registermarkensensoren 28, 30 in jedem Farbwerk (mit Ausnahme des ersten) hat jedoch den Vorteil, dass stets nur zwei unmittelbar nacheinander gedruckte Registermarken miteinander verglichen zu werden brauchen.
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Wenn mit Hilfe der Registermarkensensoren 30 Farbmessungen auf der Fläche des Formats 22 vorgenommen werden, ergibt sich darüber hinaus der Vorteil, dass mit den Sensoren hinter den einzelnen Farbwerken der Aufbau der von Mischfarben verfolgt werden kann, die dadurch entstehen, dass in den aufeinanderfolgenden Farbwerken 10, 12, 14 verschiedenfarbige Farbfilme übereinander gedruckt werden. Die Farbmessung an den Registermarken 24 erlaubt es dann, den Farbton der reinen Druckfarben zu kontrollieren, während die Farbmessungen mit den Registermarkensensoren 30 in den Farbwerken 12 und 14 Abweichungen erkennen lassen, die erst im Zusammenwirken der mehreren Farbfilme entstehen, beispielsweise aufgrund unterschiedlicher Farbannahme.
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Bei der Kontrolle des Längs- und Seitenregisters hat die getrennte Auswertung der Signale der mehreren Registermarkensensoren in den verschiedenen Farbwerken den Vorteil, dass die entsprechenden Datenverarbeitungsprozeduren entzerrt und dadurch vereinfacht werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass etwaige Fehler, insbesondere beim Andrucken, schon sehr frühzeitig unmittelbar nach ihrer Entstehung detektiert werden können.
