DE3248795A1

DE3248795A1 - Verfahren und vorrichtung zum bestimmen und aufrechterhalten der registrierung bei farbdruckpressen

Info

Publication number: DE3248795A1
Application number: DE19823248795
Authority: DE
Inventors: Stanley J. 10970 Pomona N.Y. Kishner; Ernest D. Dipl.-Ing. 12533 Hopewell Junction N.Y. Park
Original assignee: Kollmorgen Technologies Corp
Current assignee: Kollmorgen Technologies Corp
Priority date: 1981-12-30
Filing date: 1982-12-30
Publication date: 1983-11-03
Also published as: JPS58118261A; EP0083086A1; DE3248795C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Registriersystem für Farbdruckpressen und₅ genauer gesagt, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen und Aufrechterhalten der Registrierung jedes einzelnen Farbdruckes,, wie sie üblicherweise im Mehrfarbendruck verwendet werden.

Drei- und Vierfarbendrucke sind der Farbphotographie nahe verwandt. Grundsätzlich ist die Farbwiedergabe bei allen Färbduckverfahren sehr ähnlich. Häufig werden nur drei Farben verwendet, wobei beim Vierfarbdruck schwarz zugefügt wird. Hai töne werden durch Drucken unter verschiedenen Winkeln erzeugt, so daß die Farbpunkte nebeneinander liegen und überlappen, wodurch viele Farbkombinationen erzeugt werden. Die verwendeten Druckfarben sind transparente Rot-, Blau- und Gelbtöne.

Drei Platten müssen hergestellt werden (bei Vierfarbdruck vier)s um die entsprechenden -Teile in den verschiedenen Farben zu drucken. Als erste Schritte hierzu muß das Original in die verschiedenen Farben in drei oder vier photografische Abbilder aufgeteilt werden₃ die nach bekannten Verfahren unter Verwendung von Filtern hergestellt werden; diese werden als "Trenn-Negative" bezeichnet.

Obgleich es theoretisch möglich ist, alle Farbtöne aus nur drei Grundfarben herzustellen, wird meistens zusätzlich ein schwarzer Drucker benutzt, um Einzelheiten besser wiederzugeben und gößeren Kontrast zu erzielen. Zur Herstellung der Trenn-Negative des schwarzen Druckers wird nach dem gleichen Verfahren vorgegangen wie für die anderen Farben. Von jedem Negativ wird ein positiver Druck hergestellt. Die Farbtonwerte des Positivs sind umgekehrt den Werten des Negativs, so daß das Positiv vom roten Trenn-Negatiν alle Farbtone außer rot aufweist. Weißes Licht minus rot ergibt blaugrün, allgemein Cyan genannt, die Farbe, in der das Positiv gedruck werden soll. Von einem Grünfilter-Negativ entsteht ein Positiv in allen Farbtönen außer grün; weiß minus grün erg'ibt bläulich-rot, allgemein Magenta genannt. Vom Blaufilter-Negativ entsteht ein Positiv in allen Farben außer blau; weiß minus blau ergibt gelb. Werden die drei Positive

wieder exakt übereinander gelegt, so entsteht das Originalbild.

Die Verfahrensschritte vom Herstellen der Trenn-Negative bis zum Drucken der Positive variieren je nach Art der verschiedenen grafischen Verfahren. So werden in der Off-set Litho.gaphie die Trenn-Negative jeweils durch ein Halbtonraster fotografiert, wodurch ein gerastertes Positiv entsteht, von dem dann drei oder vier Druckplatten hergestellt werden. Diese Platten werden übereinander gelegt und so werden die richtigen Farben der endgültigen Reproduktion erhalten.

Obwohl es viele unterschiedliche Druckpressen gibt, haben doch fast alle ein gemeinsames Problem: jede Farbe muß einzeln gedruckt werden, was eine genaue Registrierung der einzelnen Bilder erfordert. Die erlaubte Fehlerspanne hängt von der besonderen Verwendung des Druckerzeugnisses ab und kann in der Größenordnung von 0,025 mm liegen.

Zur Erzielung einer exakten Registrierung müssen sowohl in der Längsrichtung (entsprechend der Durch!aufrichtung des zu bedruckenden Materials) als auch in der Querrichtung mechanische Justierungen an der Druckpresse vorgenommen werden. Trotz der zu Beginn des Druckvorgangs vorgenommenen einwandfreien Registrierung der einzelnen Farbbilder können während des Druckvorgangs Verschiebungen auftreten. Die häufigsten Gründe für solche Verschiebungen und Abweichungen sind Geschwindigkeitsschwankungen der Druckpresse, Veränderungen der Umgebung sowie sich ändernde Eigenschaften der Druckunterlage.

Es ist offensichtlich, daß, sobald die Druckpresse läuft und Abweichungen auftreten, sich diese auf Schärfe und Farbqualität des gedruckten Bildes negativ auswirken. Es ist daher von großem Vorteil, wenn die Möglichkeit besteht, während des Druckvorgangs die Registrierung häufiger überprüfen zu können, so daß leichte Abweichungen sofort festgestellt und korrigiert werden können, bevor sie die zulässigen Toleranzen überschreiten. Wird eine Abweichung festgestellt, so ist es einfach, die Presse von Hand oder automatisch zu korrigieren.

BAD ORIGINAL

Die bekannten Verfahren zum Feststellen von Farbabweichungen verwenden Sensoren, die mit Hilfe von am Rand des Druckmaterials angebrachten Registriermarken arbeiten. Diese Sensoren arbeiten nach dem Prinzip, daß Registrierfehler in der Längsrichtung in einer Veränderung der relativen Zeitspanne, die zwischen dem Messen von zwei Registriermarken liegt, resultiert, wobei eine Registriermarke senkrecht und die andere schräg zur Bewegungsrichtung des zu bedruckenden Materials angebracht ist. Beide Marken müssen gemessen werden, bevor die Registrierung in der Querrichtung bestimmt werden kann, da der Zeitpunkt der schrägen Marke sowohl von der Registrierung in der Längs- als auch in der Querrichtung abhängt»
Die bekannten Farbregistriermessüngen haben verschiedene Nachteile und Grenzen; insbesondere weisen sie keine unabhängige Messung in zwei Richtungen auf. Die Messung in cer Querrichtung muß nach vorangehender Messung in der Längsrichtung vorgenommen werden, weil der gemessene Wert zum Bestimmen der lateralen Registrierung erforderlich ist. So hat ein Fehler in der Bestimmung der Registrierung in der Längsrichtung automatisch einen Fehler in der Bestimmung der Registrierung in der Querrichtung zur Folge. Weiterhin muß nach den bekannten Verfahren die Papiergeschwindigkeit genau bekanriL sein, da diese Verfahren auf dem Messen der Zeitverschiebung von auf dem Papier angebrachten Registriermarken beruhen. Fehler beim Bestimmen der Durchlaufgeschwindigkeit des Papiers können so zu fehlerhaften Messungen der Registrierung führen. Schließlich können die Messungen auch noch durch Aufheller oder Schwärzer auf den aufgedruckten Registriermarken beeinflußt werden, die nicht kompensiert werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Bestimmen und Aufrechterhalten der Registrierung der einzelnen Farbdrucke in herkömmlichen Farbdruckpressen. Genauer gesagt ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben beschriebenen Mängel und Grenzen der bekannten Verfahren abzustellen.

Insbesondere hat die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur getrennten Feststellung von Registrationsabweichungen in Längs- und Querrichtung unabhängig von der Papiergeschwindigkeit zum Gegenstand. Es ist ein weiterer Gegenstand der Erfindung, daß das Verfahren von verwendeten Schwärzern oder Aufhellern unbeeinflußt ist.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung besteht darin, daß die Empfindlichkeit der Messung und der Bereich der festzustellenden Registrierung durch die Auswahl der Registriermarken verändert werden können.

Die oben genannten Vorteile werden in der folgenden Beschreibung einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verdeutlicht.
Die Erfindung besteht in einem Verfahren zum Bestimmen der Registrierung des Druckes bei Farbdruckpressen zum Bedrucken von geeigneten Unterlagen mit Druckmustern in zwei oder mehr Farben mittels Registriermarken; das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:

(a) Bedrucken der Unterlage an vorherbestimmten Stellen

außerhalb des mit dem gewünschten Muster zu bedruckenden Bereiches mit mindestens einer Referenz-Registriermarke für jede Druckfarbe, für die die Registrierung des damit herzustellenden Druckbildes zu bestimmen ist; und

(b) Überdrucken der zugeordneten Referenz-Registriermarke(n) mit dem jeweiligen Farbdruck zugeordneten Farb-Registriermarke(n); und

(c) Messen der Reflexion eines vorbestimmten Bereiches, der die übereinandergedruckten Referenz-Registriermarken aufweist für jeden Farbdruck und Ableiten eines aufgetretenen Registrierfehlers des betreffenden Farbdruckes aus dem Abweichen der gemessenen Reflexion von einem vorbestimmten Sollwert.

Zum Bestimmen der Farbregistrierung bei Vielfarben Druckpressen mit einem Drucker für die Referenz-Registrierfarbmarken und weiteren Druckern für eine erste, zweite und dritte Druckfarbe umfaßt das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung die folgenden Schritte:

et ι β (ι

an vorbestimmten Stellen außerhalb des für den Bilddruck bestimmten Bereiches der zu bedruckenden Unterlage wird mindestens eine Referenz-Registriermarke für jede der Druckfarben aufgedruckt; jede der einer Farbe zugeordneten Referenz-Registriermarken wird zugleich mit dem Bedrucken der Unterlage mit dem zugehörigen Farbbilddruck mit der diesem entsprechenden Farb-Registriermarke in jener Druckfarbe in an sich vorbestimmter, jedoch von der Registrierung von Referenz-Registriermarke und Farb-Registriermarke zueinander abhängiger Weise Überdruckt; und für jede Druckfarbe wird die Abweichung der Reflexion der dieser zugeordneten, mit der Farb-Registriermarke überdruckten Referenz-Registriermarke von einem vorgegebenen Sollwert bestimmt, um als Fehlersignal für Registrierfehler zu dienen.

Nach einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung für die Farbregistrierung bei einer Viel farbendruckpresse weist diese je einen Drucker für die Farben Schwarz, Cyan_s Magenta und Gelb auf und es wird nach den folgenden Schritten verfahren: Bedrucken der Unterlage an vorbestimmten Stellen außerhalb des mit dem gewünschten Muster zu bedruckenden Bereiches mit mindestens einer Referenz-Registriermarke sowie Farb-Registriermarken; vermittels einer Meßeinrichtung wird die Reflexion eines vorbestimmten Bereiches, dessen äußere Begrenzung innerhalb der die unbedruckte Fläche enthaltenden Registriermarke liegt, gemessen; mit einer weiteren Vorrichtung wird jede auftretende Registrierabweichung für jede Druckfarbe in ein bestimmtes Registrier-Fehlersignal umgewandelt und dieses einem Kontrollsystem zugeleitet, das die Registrierung der einzelnen Druckfarben steuert.

Die Vorrichtung zum Bestimmen der Farbregistrierung ist ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Mit einem Reflektometer wird die mittlere Reflexion der übereinander liegenden Referenz- und Farb-Registriermarken gemessen; der erzielte Wert ist ein Maß für die Registrierung der entsprechenden Druckfarbe. Diese Reflexionsinformation wird in ein Fehlersignal umgewandel tund in einem geschlossenen Steuerkreis zur Steuerung der einzelnen Farbzylinder, die die Druckfarben drucken, verwendet.

- ίο -

Die nachstehend beschriebenen Figuren dienen zur besseren Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1 stellt Referenz-Registriermarken entsprechend der vorliegenden Erfindung dar und deren Anordnung auf der zu bedruckenden Unterlage außerhalb des mit dem gewünschten Muster zu bedruckenden Bereiches.

Fig. 2A stellt eine typische Form einer schwarzen Referenz-Registriermarke dar.

Fig. 2B stellt eine typische Form einer Farb-Registriermarke dar.

Fig. 2C stellt die Überlappung der beiden Registriermarken aus Fig. 2A und 2B dar.
Fig. 3 stellt ein Verfahren zur Feststellung der Registrierung in Längsrichtung dar.

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm eines Steuersystems für die Registrierung.

Fig. 5 stellt einen Teil aus Fig. 3 in größerer Genauigkeit dar.

Fig. 6 stellt eine schwarze Referenz-Registriermarke bestehend aus einem unbedruckten Bereich, der innerhalb eines voll ausgedruckten Bereiches liegt, sowie eine diese Registriermarke überlappende Farb-Registriermarke dar. Fig. 7 stellt die Farbstreifen für die Messung von Schwärzern und Aufhellern dar.

Wie vorstehend beschrieben, werden erfindungsgemäß die Meßwerte der mittleren Reflexion von sich überdeckenden Registriermarken zur automatischen Registrierung der verschiedenen Farben, wie sie in einer Farbdruckpresse verwendet werden, benutzt, üblicherweise gehört eine Referenz-Registriermarke zur Farbe schwarz und je eine Farb-Registriermarke zu den verwendeten Druckfarben. So wird beim üblichen Vierfarbdruck mindestens eine Referenz-Registriermarke "schwarz" für jede der Druckfarben Cyan, Magenta und Gelb verwendet.Zusatz!ich wird mindestens je eine Farb-Registriermarke entsprechend den Druckfarben verwendet. Die Registrierung der Farb-Re-

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gistriermarken erfolgt entsprechend den schwarzen Registriermarken.

Fig. 1 stellt Referenz-Registriermarken bestimmter Formen · und deren Anordnung auf der Druckunterlage außerhalb des mit dem gewünschten Muster zu bedruckenden Bereiches dar. Die Druckunterlage 1 bewegt sich in Richtung des Pfeiles mit einer Geschwindigkeit von ca. 91,5 m/Min., je nach Art der Druckpresse« Ein Reflektometer 2 bekannter Bauweise ist so über der Druckunterlage angebracht, daß es die Reflexion bestimmter Bereiche messen kann. Zwei Referenz-Registriermarken 3 und 4 sind auf den Längsrand der Unterlage 1 gedruckt und können nacheinander vom Reflektometer 2 gemessen werden. Zusätzlich können zwischen aufeinanderfolgenden Drucken 5 und 6 Referenz-Registriermarken aufgedruckt werden; oft werden an dieser Stelle Farbstreifen 7 aufgedruckt, die vom Ref1ektometer 2 gemessen werden_a wenn dieses quer zur Bewegungsrichtung der Unterlage 1 bewegt wird. Zwei Referenz-Registriermarken 8 und 9 sind neben den Farbstreifen 7 angebracht. Wie die Referenz-Registriermarken können auch die Farb-Registriermarken am Längsrand der Unterlage 1 oder neben den Farbstreifen 7 aufgedruckt werden.

Die Farbstreifen 7 dienen zur Fehlererkennung und sind außerhalb des zu druckenden Musters oder Bildes aufgedruckt. Farbmuster der für den Druck verwendeten Farben werden vom Reflektometer 2 überwacht, um Unterschiede im Farbfluß festzustellen. Bei der Verwendung von Rastermustern können Veränderungen der von der Druckpresse erzeugten Halbtonpunkte bestimmter Größe überwacht werden. Zusätzlich können Farbstreifen zur Kontrolle von Druckvariablen wie Schwärzungen und Aufhellungen verwendet werden.

Unter Schwärzung ist eine richtungsgebundene Änderung des Bereiches eines Halbtonpunktes zu verstehen, die in Richtung . des Papiertransportes auftritt. Aufhellung ist eine radikale Vergrößerung des Halbtonpunktes im Vergleich zum Film. Beide

Veränderungen beeinflussen die Halbtonpunktgröße. Sie wirken sich aber auch auf die Registriermarken aus, was nachfolgend beschrieben wird.

Die schwarzen Referenz-Registriermarken und die Farb-Registriermarken können als zusätzliche Farbstreifen angesehen werden und zum Messen und Steuern der Registrierung dienen.

Die Farbstreifen werden zusammen mit dem Bild für jede einzelne Farbe aufgedruckt. So werden beispielsweise die schwarzen Farbstreifen mit dem schwarzen Trennbild aufgebracht. Das gleiche gilt für die Trennbilder für Cyan, Magenta und Gelb. Da die Farbstreifen in einem bestimmten geometrischen Verhältnis zum entsprechenden Farbdruckbild liegen, gelten die gleichen Verhältnisse auch für das aufgedruckte Farbbild. Da sich die Anordnung jedes Farbbildes in Bezug auf das schwarze Bild unterscheidet, unterscheidet sich auch in gleicher Weise die Lage der Farbstreifen in Bezug auf den schwarzen Streifen. Da die Registrierfarben durch überlappen je einer Druckfarbe und Schwarz entstehen, verändert eine relative Bewegung der farbigen und schwarzen Bilder zueinander auch die Struktur der Überlappung der Registriermarken. Die oben genannte geometrische Abhängigkeit von Farbstreifen und Bild ist nur für die Farbstreif.en erforderlich, die als Registriermarken dienen.

Es ist nicht immer praktisch, mehr als einen Farbstreifen pro Druckvorgang zu messen. Dies erweist sich meistens auch als nicht notwendig, da sich die Registrierung zwischen den Drucken nur langsam ändert, so daß die Messungen aufeinanderfolgender Druckvorgänge zum Bestimmen der Registrierung dienen können. Verändern sich die Druckvariablen von einem Druck zum nächsten, so können die von den Farberkennungsstreifen erhaltenen Informationen gemittelt werden: der Mittelwert ist zur Bestimmung ausreichend.

Fig. 2A stellt eine Referenz-Registriermarke 11 dar, die eine bestimmte Form hat und mit dem schwarzen Drucker gedruckt wurde. Wie gezeigt, besteht sie aus einem unbedruckten Bereich 10A, der von einem voll ausgedruckten Bereich mit kreisförmiger Begrenzung umgeben ist.

Fig. 2B stellt eine der Farb-Registriermarken 12 dar, die die Form eines Rechtecks hat und voll ausgedruckt ist.

Um die Registrierung messen zu können_s muß die Farb-Registriermarke 12 an der gleichen Stelle aufgedruckt werden wie die schwarze Referenzmarke 11 (Fig. 2A).

Fig. 2C stellt eine solche Überlappung einer schwarzen 11 und einer Farb-Registriermarke 12 ohne Abweichungen dar.

Fig. 3 stellt dar, wie die übereinander gedruckten Registriermarken zur Registrierung verwendet werden. Der unbedruckte Bereich 1OA der Referenz-Registriermarke 11 wird teilweise von der voll ausgedruckten Farb-Registriermarke 12 überdeckt, deren rechter Rand 13 die Größe des Bereiches 10A bestimmt. Die kreisförmige Begrenzung 14 der Marke 11 gibt den Bereich für die Reflexionsmessung an; die innerhalb von 14 gemessene Reflexion stellt eine Summenmessung von vier Unterbereichen dar: (1)den unbedruckten Bereich 10A der Marke 11 _s der nicht von der Farb-Registriermarke 12 überdeckt wird; (2) den unbedruckten Bereich 10A der Marke 11, der von der Farb-Registriermarke 12 überdeckt ist; (3) den schwarzen Bereich 10B der Marke 11, der nicht von der Farb-Registriermarke 12 überdeckt ist; und (4) den schwarzen Bereich 10B der Marke 11, der von der Farb-Registriermarke überdeckt ist.

Wird die Farb-Registriermarke 12 nach rechts bewegt, bis. ihre rechte Begrenzung 13 die gestrichelte Linie 15 erreicht, ändern sich auch die oben beschriebenen vier Bereiche, was eine Abnahme des mittleren Reflexionswertes zur Folge hat. Ähnlich kann auch festgestellt werden, daß die gebogene Form der oberen Begrenzung 16 des Bereichs 10A einen Einfluß auf den mittleren Reflexionswert hat.
Ist der Registrierfehler so groß, daß die rechte Begrenzung 13 der Farb-Registriermarke 12 die rechte Begrenzung 19 der unbedruckten Zone 10A erreicht, so ist die weitere Abnahme des mittleren Reflexionswertes sehr gering.

Bei einer entsprechenden Verschiebung der Farbregistriermarke 12 nach links nimmt der mittlere Reflexionswert zu, bis die rechte Begrenzung 13 der Marke 12 die linke Begrenzung 20 des unbedruckten Bereichs 10A erreicht. Bei einer Verschiebung über diesen Punkt hinaus nimmt die Reflexion nur noch geringfügig zu bzw. ist NuI1.

Es soll betont werden, daß der vom Reflektor gemessene mittlere Reflexionswert in der horizontalen Ausdehnung des unbedruckten Bereiches 1OA von dessen linker Begrenzung 20 bis zur rechten Begrenzung 19 eine gleichmäßige Funktion der Registrierung ist. Entsprechend kann der gemessene Mittelwert der Reflexion als Fehlersignal in einer Registrier-Steuervorrichtung verwendet werden, da die Reflexionsmessung einen Hinweis auf Grad und Richtung der Abweichung gibt. Fig. 4 stellt eine Vorrichtung zur Steuerung der Registrierung dar mit einem Mikrocomputer 30 zur Umwandlung des mittleren Reflexionswertes in ein Registrier-Fehlersignal. Das

31 Signal wird in einen geschlossenen Steuerkreis gegeben, der mit der Druckpresse verbunden ist. Auf diese Weise wird eine automatische Farbregistrierung des jeweiligen Farbdruck-Zylinders der Druckpresse ermöglicht.

Es ist zu beachten, daß Form und Größe des unbedruckten Bereiches 10A der Marke 11 das Fehlersignal in Bezug auf dessen Ausmaß und Änderungsgeschwindigkeit beeinflußt; letztere wiederum beeinflußt die Empfindlichkeit dieser Technik(Fig.3).

Wird die Farb-Registriermarke 12 in der vertikalen Richtung verschoben, so erfolgt erst dann eine Änderung des mittleren Reflexionswertes, wenn die obere Begrenzung 17 oder die untere Begrenzung 18 die Begrenzung 14 überschreiten; innerhalb der Begrenzungslinie 14 wird die Reflexion gemessen.

Die in Fig. 3 dargestellte Anordnung dient zum Erkennen von Registrierfehlern in Längsrichtung. Auf kleine Abweichungen der Registrierung in der Querrichtung spricht sie nicht an. Eine ähnliche Anordnung von zwei Registriermarken, um 90° gedreht, könnte zum Erkennen von Registrierfehlern in Quer richtung verwendet werden.

Abweichungen der Lage der kreisförmigen Begrenzungslinie 14, wie sie durch unkorrektes Positionieren des Ref1ektometers 2 relativ zu den Registriermarken auftreten können, wirken sich nur geringfügig auf die Meßresultate aus, solange sich die Begrenzungslinie 14 weder außerhalb des schwarzen Bereiches 10B noch innerhalb des unbedruckten Bereiches 10A der Referenz-Registriermarke 11 befindet. Der Grund hierfür liegt

9 «
fl β *

- 15 -

darin;, daß der Beitrag zum mittleren Reflexionswert vom schwarzen Bereich 1OB und vom Bereich 10C₉ in dem sich schwarz mit einer Farbe überdeckt, nur sehr gering ist; deshalb wirken sich Veränderungen in diesen Bereichen nur unwesentlich auf den mittleren Reflexionswert aus.

Eine mathematische Erläuterung der vorliegenden Erfindung wird in Verbindung mit Fig. 5 gegeben. Ein x-y Koordinatensystem ist so angeordnet, daß die untere Begrenzungslinie 21 des Bereiches 10A der Referenz-Registriermarke 11 auf der x-Achse liegt; der Schnittpunkt der x- und y-Achse ist der Mittelpunkt 22 der Begrenzungslinie 21, die sich von x=-D bis x=D erstreckt. Die Begrenzungslinien 20 und 19 verlaufen parallel zur y-Achse und erstrecken sich von y=0 in positiver Richtung. Ist die Farb-Registriermarke 12 um einen Wert + £ verschoben (was der Fall ist, wenn deren rechte Begrenzung 13 sich nach 15 bewegt), so ist der innerhalb des Kreises 14 gemessene mittlere Reflexionswert entsprechend

avg

= r /^δ f (x)dx + r /^D £(x)dx ^C-D ^p<5

TTD

cb

TTO

(j. Jp² - δ²

ρ" sin

.2.-1

+ ρ sxn

f (x)dx

■£U-V ^f<^x)^dx

'cb ^rb

f(x)

Reflexion der auf Papier gedruckten Farbe Reflexion des Papiers

Reflexion der mit Schwarz überdeckten Farbe Reflexion von Schwarz (auf Papier gedruckt) Radius des kreisförmigen Meßbereichs 14 Form der oberen Begrenzungslinie 16 der schwarzen Referenz-Registriermarke 11

Es wird angenommen, daß die Reflexion der schwarzen Farbe vernachlässigbar gering ist.

Sind r, und r . = 0 (Gleichung 1), ergibt sich

* ^D

^Ravg ^{= r}c ^{; f(x)dx + r}p ^{; f(x)dx} <²>

Die Änderung des mittleren Reflexionswertes als Funktion der Abweichung & bestimmt die Empfindlichkeit des Fehlersignals zum Erkennen von Registrierfehlern. Die Änderung kann durch die Differenzierung der Gleichung (2) in Bezug auf S errechnet werden:

^dRavg = r_c ^- f⁶ f(x)dx + r 3J- /^D f(x)dx do -D r ξ

' ^{= (r}c - V ^f^

Aus der Gleichung (3) ergibt sich, daß die Funktion der Änderung des Fehlersignals (z.B. die Empfindlichkeit) genau die gleiche ist wie die Funktion von f(x), das der Form der schwarzen Referenz-Registriermarke entspricht. Daraus ergibt sich, daß die Form der Registriermarken die Empfindlichkeit des Verfahrens beeinflußt. Die Empfindlichkeit ist auch proportional der Differenz zwischen dem Reflexionswert des Papiers und dem der Farbe. Es ist deshalb vorteilhaft, diese Differenz durch den Einbau von Farbfiltern, die den Reflexions· wert der Farbe reduzieren, in das Reflektometer zu vergrößern.

Die Gleichung (3) ist nicht völlig exakt, weil sie von der Annahme ausgeht, daß r_b = r. = 0 ist. Aber sie verdeutlicht, daß die Empfindlichkeit der Registriermessung von der Form der Referenz-Registriermarke abhängt. Zur Registrierung nach dem oben beschriebenen Verfahren müssen die Registriermarken nicht unbedingt die in den Fig. 2A und 2B dargestellte Form haben. Der unbedruckte Bereich im Innern der vollausgedruckten schwarzen Referenz-Registriermarke kann jede beliebige Form aufweisen. Ähnliches gilt für die Farb-Registriermarke, die ebenfalls verschiedene Formen aufweisen kann, solange der mittlere Reflexionswert der sich überdeckenden Bereiche eine gleichförmige Funktion der Abweichung ist. Ist jedoch die Farb-Registriermarke in einer Rieh-

tung nicht konstant, so ist das Verfahren nicht unabhängig von Abweichungen in dieser Richtung.

Die Referenz-Registriermarke kann auch aus einem schwarzen inneren Bereich, der von einem unbedruckten Bereich umgeben ist, bestehen; in einer solchen Anordnung ist aber die Festlegung der äußeren Begrenzungslinie 14 schwierig, weshalb sie nicht so gut geeignet ist.

In ihrer einfachsten Form ist die schwarze Referenz-Registriermarke ein von einem schwarzen Bereich umgebenes unbedrucktes Rechteck. Eine solche Registriermarke 11 ist in Fig. 6 dargestellt mit der diese überdeckenden Farb-Registriermarke 12. Wenn die Abweichung Null ist (<£ - 0), so ist der unbedruckte Bereich 10A der Referenz-Registriermarke 11 halb von der Farb-Registriermarke 12 überdeckt, was folgendermaßen ausgedrückt werden kann:

f(x) = H, fxl = W (4)

Die Änderung des Fehlersignals kann der Gleichung (3) entnommen werden, wenn

dR

—^S. = (r - r) H (5)

d& ^{c p} ist.

Die Änderung ist über den Bereich fxl= W konstant.Ohne die Höhe H der schwarzen Referenz-Registriermarke 11 zu vergrößern, kann auch die Änderung des Fehlersignals nicht vergrößert werden. Sie ist durch die Größe des Meßbereichs 14 begrenzt. Folglich kann die durch eine rechteckige Referenz-Registriermarke 11 mit der Höhe H gegebene Empfindlichkeit nicht durch eine irgendwie anders geformte Marke mit der Höhe H gesteigert werden. Aus diesem Grund und wegen ihrer Einfachheit wird die rechteckige Form für die schwarze Referenz-Registriermarke bevorzugt.

Der unbedruckte rechteckige Bereich 10A (Fig. 6) kann sich in der Höhe H bis über die Begrenzungslinie 14 und sogar bis über die äußere Begrenzungslinie des schwarzen Bereiches der Marke 11 hinaus erstrecken. Da die Registrierung parallel zur

Breite des Rechtecks gemessen wird, wird mit der oben beschriebenen Referenz-Registriermarke das Ziel der Erfindung in jedem Fall erreicht. Allerdings sind derartige Registriermarken fehleranfällig, da sie sehr genau positioniert werden müssen. Fehler treten hauptsächlich deshalb auf, weil sich Größe und Form des innerhalb des zu messenden Bereiches liegenden unbedruckten Bereiches ändern. Es ist deshalb empfehlenswert, daß der unbedruckte Bereich vollkommen vom zu messenden Bereich umgeben ist.

Die Rollen der schwarzen und der farbigen Registriermarken aus Fig. 6 sind gegeneinander austauschbar; die schwarze Referenz-Registriermarke kann ein vol1 ausgedrucktes Rechteck wie die in Fig. 6 dargestellte Farb-Registriermarke 12 sein, während die Farb-Registriermarke ein unbedrucktes Rechteck, umgeben von einem vol1 ausgedruckten Bereich sein kann, wie die in Fig. 6 dargestellte Referenz-Registriermarke 11. Das Gleiche gilt für die in Fig. 5 dargestellten Registriermarken.
Änderungen der Reflexion der vol1 ausgedruckten schwarzen oder farbigen Bezirke können im Verlauf des Drückens auftreten und würden sich negativ auf die Messung des mittleren Reflexionswertes auswirken. Da diese Auswirkung vorhersehbar ist, können Reflexionsmessungen von farbigen oder schwarzen Punkten zur Kompensation dieser Schwankungen herangezogen werden. Aus diesem Grund werden solche Punkte zusammen mit den Farbstreifen außerhalb des Bildfeldes angebracht. Gleichung (14) stellt die Kompensation der Farbdichteschwankungen dar. Schwärzungen und Aufhellungen sind zwei weitere Druckpressen-Faktoren, die sich negativ auf die Registrierung auswirken können. Ihr Einfluß auf die Farbpunkte wurde bereits oben beschrieben. Schwärzungen können die hintere Kante und Aufhellungen sowohl die hintere als auch die vordere Kante verschieben, was zu einer Veränderung der Struktur der Registriermarke führen kann und sich unabhängig für die verschiedenen Druckeinheiten der Farbpresse ändert. Deshalb können Schwärzungen und Aufhellungen eine Änderung des mittleren Reflexionswertes zur Folge haben und dadurch Fehler in der Re-

gistrierung. Bewegt sich z.B. das Papier nach links (Fig. 6) kann die hintere Kante (der linke Rand der Referenz-Registriermarke 11 und der rechte Rand der Farb-Registriermarke 12) unter der Einwirkung von Schwärzung und Aufhellung nach rechts verschoben werden_s während die vordere Kante (der rechte Rand der Referenz-Registriermarke 11) durch Aufhellung nach links verschoben werden kann.

Zusätzlich können die oberen und unteren Kanten der Referenz-Registriermarke durch Aufhellung in Richtung auf den unbedruckten Bezirk verschoben werden. Dadurch wird der unbedruckte Bereich 10, der nicht von der Farbmarke überlagert ist, kleiner und der mittlere Reflexionswert wird ebenfalls kleiner. Das Ergebnis kann von einem tatsächlichen Registrierfehler nicht unterschieden werden, bei welchem die Farb-Registriermarke sich nach rechts bewegt und der mittlere Reflexionswert abnimmt. Ohne den oben beschrieben Ausgleich der durch Schwärzungen und Aufhellungen verursachten Abweichungen ist eine genaue Registrierung nicht möglich. Zur Kompensation der durch Schwärzungen und Aufhellungen verursachten Fehler kann ein besonderes Farbmuster zum Messen dieser Faktoren verwendet werden, wie in Milton Pearson et al, "Instrumentation for the Measurement of Slur and Fill-in on a Lithographic Web Press", Technical Association of the Graphic Arts Proceedings, 1979, S. 162, beschrieben.

Solche Farbmuster sind in Fig. 7 dargestellt und bestehen aus geraden Farbstreifen, deren Breite dem Abstand zwischen ihnen entspricht. Im Farbmuster 32 laufen die Streifen parallel zur Papierbewegungsrichtung; es wird benutzt, um die Wirkung von Aufhellungen in Querrichtung festzustellen. Im Farbmuster 33 laufen die Streifen quer zur Papierbewegungsrichtung; es wird benutzt, um die Wirkung von Schwärzungen und Aufhellungen in Längsrichtung festzustellen. In beiden Richtungen haben Aufhellungen und/oder Schwärzungen eine Verbreiterung der Streifen und damit eine Abnahme der Reflexion der beiden Farbmuster 32 und 33 zur Folge. Die tatsächliche Zunahme der Streifenbreite kann durch Messen der Reflexion der beiden geschwärzten Farbmuster, wie oben beschrieben, bestimmt werden. Hier-

für wird ein andrückbares Densitometer oder Reflektometer verwendet und es gelten die folgenden Pearson-Gleichungen:

Relativer Bereich d. r gedruckten Linien in = A, Längsrichtung

Relativer Bereich d. gedruckten Linien in = Aj Querrichtung

Relativer Bereich d. Linien in Längsricht.= A, auf dem Film

Relativer Bereich d. Linien in Querricht. = A, auf dem Film

Aufhellung (mm) = F Schwärzung (mm) = S

1	- 1	O	-D	»/η
1	- 1	O	-D	s/n
1	_ -j	O"		/η

- 1 0 " ^D s / η

10"%

⁼ T"

50

!A₁-A_{n +} A.

(9) (10)

(11)

^Dl
η

fl

ⁿl

= optische Dichte der Linien in Längsrichtung = optische Dichte der Linien in Querrichtung = 1,7
= optische Dichte der Linien in Längsrichtung

auf dem Negativ-Film
='optische Dichte der Linien in Querrichtung

auf dem Negativ-Film

25 Die Gleichungen (8) und (9) können auch folgendermaßen ausgedrückt werden: _n

^A1

= 1 = 1-10

-D,

(12) (13)

wenn Dn₁. und D

Pll

¹Pl

am positiven Film gemessen werden. Die Meßergebnisse von Schwärzungen und Aufhellungen können in Veränderungen der Abmessungen des unbedruckten Bereiches der sich überlagernden Registriermarken (Fig.6) umgewandelt werden. Bezogen auf Fig. 6 sind vier verschiedene Fälle mög-35 lieh:

1) Papierbewegung nach links

2) Papierbewegung nach rechts

3) Papierbewegung nach oben

4) Papierbewegung nach unten

Die Papierbewegungsrichtung relativ zu den Registriermarken bestimmt die Anfangs- und Endkanten sowie solche, die zu Registrierfehlern neigen. In den Fällen 1) und 2) bestimmt die überlagerung den Registrierfehler; in den FällenS) und 4) ist die überlagerung unabhängig vom Registrierfehler senkrecht
zur Richtung der überlagerung. Die Abnahme von Dx gegen χ .
und von Dy gegen y des Rechtecks der Referenz-Registriermarke und die Verschiebung Ds der Kante der Farb-Registriermarke sind in der nachstehenden Tabelle zusammengefaßt:

Dx Dy Ds

Fal

1

²

)

ρ

I

F₁

2

k

► ^Sk

F

^s/

^s/

+ S

3

^k/

^Fk

ι- S₁

_f ^fv

2 ^s

Fal

1

4

^}

2

^Fk -

k

2

Fal

1

)

F, η

F

2

Fal

1

)

k

2

Fj^ = Aufhellung d. schwarzen Referenz-Registriermarke

S, = Schwärzung d. schwarzen Referenz-Registriermarke

F_s = Aufhellung der Farb-Registriermarke

S = Schwärzung der Farb-Registriermarke

Die Verkleinerung des unbedruckten Bereiches der sich überlagernden Registriermarken kann durch Errechnen des Registrierfehlers Ar ausgeglichen werden; der RegistrierfehlerAr kann wie folgt ausgedrückt werden:

A_o10~^D-(2-dy) [R_w(0.5-dx-ds)+R_s(0.5-dx+ds)] -

(2-dy)(R_s-R_w)+(l+dy)(R_ks-R_k)

(14) A

(R_k+\_s) [^ -(0.5-dx)(2-dy)]

(2-dy) (R_s-R_V7)+(l+dy)

D = gemessene optische Dichte der überlagerung von Farb-Registrier- und schwarzer Referenz-Registriermarke

R = Reflexion der Druckunterlage (in der Regel weißes Papier)

R. = Reflexion des schwarzen Farbpunktes

R. = Reflexion der Oberlagerung von schwarzer und farbiger Druckfarbe (von einem Punkt aus schwarzer Druckfarbe mit darubergedrucktem Punkt aus farbiger Druckfarbe)

R = Reflexion des farbigen Druckpunktes A = gemessener-Bereich (Muster)

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Leerseite

Claims

Patentansprüche:

vjy„ Verfahren zum Bestimmen der Registrierung des Druckes bei Farbdruckpressen zum Bedrucken von geeigneten Unterlagen mit Druckmustern in zwei oder mehr Farben mittels Registriermarken_s dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren mindestens die folgenden, Schritte aufweist:

(a) Bedrucken der Unterlage an vorherbestimmten Stellen außerhalb des mit dem gewünschten Muster zu bedruckenden Bereiches mit mindestens einer Referenz-Registriermarke für jede Druckfarbe, für die die Registrierung des damit herzustellenden Druckbildes zu bestimmen ist; und

(b) Überdrucken der zugeordneten Referenz-Registriermarke(n) mit dem -jeweil igen Farbdruck zugeordneten Farb-Registriermarken; und

(c) Messen der Reflexion eines vorbestimmten Bereiches., der die ubereinandergedruckten Referenz-Registrier-

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marke(n) aufweist für jeden Farbdruck und Ableiten eines aufgetretenen Registrierfehlers des betreffenden Farbdruckes aus dem Abweichen der gemessenen Reflexion von einem vorbestimmten Sollwert.
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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielfarben-Druckpresse einen Drucker zum Aufdrucken der Referenz-Registriermarken in der gewählten Referenzfarbe sowie Drucker für jede der für den Vielfarbendruck gewählten Druckfarbe aufweist; und daß an vorbestimmten Stellen außerhalb des für den Bilddruck bestimmten Bereiches der zu bedruckenden Unterlage mindestens eine Referenz-Registriermarke für jede der Druckfarben aufgedruckt wird; und daß jede der einer Farbe zugeordeneten Referenz-Registriermarken zugleich mit dem Bedrucken der Unterlage mit dem zugehörigen Farbbilddruck mit der diesem entsprechenden Farb-Registriermarke in jener Druckfarbe in an sich vorbestimmter, jedoch von der Registrierung von Referenz-Registriermarke und Farb-Registriermarke zueinander abhängiger Weise überdruckt wird; und daß für jede Druckfarbe die Abweichung der Reflexion der dieser zugeordneten, mit der Farb-Registriermarke überdruckten Referenz-Registriermarke von einem vorgegebenen Sollwert bestimmt wird, um als Fehlersignal für Registrierfehler zu dienen. 25

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelwert der für eine Mehrzahl von einer Druckfarbe zugeordneten, mit Farb-Registriermarken überdruckten Referenz-Registriermarken gemessenen Reflexion gebildet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlersignale für die einzelnen Farbdrucke den Registrier-Steuerkreisen der Drucker für die betreffenden Farben zugeführt werden, wodurch die Registrierung der Druckbilder in den einzelnen Farben zueinander aufrecht erhalten wird.

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5o Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenz-Registriermarken aus einem unbedruckten Bereich bestehen, der ganz von einem bedruckten Bereich umgeben ist, und weiterhin, daß jede der Farb-Registriermarken aus einem geschlossenen, mit der betreffenden Farbe bedruckten Bereich besteht, und daß Referenz-Registriermarke und Farb-Registriermarke derart zueinander angeordnet sind, daß sie sich im Sollzustand teilweise überdecken.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenz-Registriermarken aus einem geschlossenen, mit der Referenzfarbe bedruckten Bereich bestehen, und daß die Farb-Registriermarken aus einem unbedruckten Bereich, der vollständig von einem mit der betreffenden Farbe bedruckten Bereich umgeben ist, bestehen, und daß Referenz-Registriermarke und Farb-Registriermarke derart zueinander angeordnet sind, daß sie sich im Sollzustand teilweise überdecken«

7„ Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine der aus Referenz-Registriermarken und Farb-Registriermarken gebildeten Gruppen mit einem von einem bedruckten Bereich umgebenen unbedruckten Bereich eine Grenze zwischem bedrucktem und unbedrucktem Bereich aufweist, die eine gerade Linie bildet, welche im wesentlichen parallel zu jener Richtung angeordnet ist, in welcher die Registrierung bestimmt werden soll, unddaß die andere Gruppe von Registriermarken aus einem bedruckten Rechteck besteht, dessen eine Kante im wesentlichen senkrecht zu jener Richtung angeordnet ist, in welcher die Registrierung bestimmt werden soll.

8„ Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der unbedruckte Bereich der Registriermarken Rechteckform aufweist.

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9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Registriermarken ein von einer bedruckten Fläche umgebenes, unbedrucktes Gebiet aufweisen, dessen Form Fig. 2A entspricht.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einem bedruckten Bereich bestehenden Registriermarken Rechteckform aufweisen und entsprechend Fig. 2C im Bezug auf die den unbedruckten Bereich aufweisenden Registriermarken angeordnet sind.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßbereich für die Reflexionsmessung sich im wesentlichen entsprechend Fig. 3 innerhalb des bedruckten Umfeldes der den unbedruckten Bereich aufweisenden Registriermarke befindet.

12. Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet₉da0 diese eine Farbdruckpresse enthält, mit der außerhalb des dem Druckbild entsprechenden Gebietes auf dem zu bedruckenden Material an vorbestimmten Stellen Referenz-Registriermarken sowie Farb-Registriermarken angebracht werden; und weiterhin eine Vorrichtung zum Messen der Reflexion eines vorbestimmten Bereiches, dessen äußere Begrenzung innerhalb der die unbedruckte Fläche aufweisenden Registriermarke liegt; und eine Vorrichtung zum Ableiten eines einer auftretenden Registrierab'weichung entsprechenden Registrierfehlersignals für jede der Druckfarben aus der dieser entsprechenden Reflexionsmessung; und ein Kontrol1 system für die Registrierung der Druckvorrichtungen für die einzelnen Farben zueinander; und daß diesem Kontrollsystem das jedem einzelnen Farbdruck entsprechende Fehlersignal zugeführt wird, um so die Registrierung zwischen den einzelnen Farbdruckvorgängen aufrechtzuerhalten.