DE3248795C2

DE3248795C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen und Aufrechterhalten des Passers bei Farbdruckmaschinen

Info

Publication number: DE3248795C2
Application number: DE19823248795
Authority: DE
Inventors: Stanley J. Pomona N.Y. Kishner; Ernest D. Dipl.-Ing. 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: 1985-04-11
Also published as: EP0083086A1; DE3248795A1; JPS58118261A

Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen der Registrierung des Druckes bei Farbdruckpressen zum Bedrucken von geeigneten Unterlagen mit Druckmustern in zwei oder mehr Farben vorgeschlagen, wobei mit Registriermarken gearbeitet wird. Mittels einer Farbdruckpresse wird die Unterlage an vorbestimmten Stellen außerhalb des mit dem gewünschten Muster zu bedruckenden Bereichs mit mindestens einer Referenz-Registriermarke für jede Druckfarbe, für die die Registrierung des damit herzustellenden Druckbildes zu bestimmen ist, bedruckt. Die zugeordneten Referenz-Registriermarken werden mit dem jeweiligen Farbdruck zugeordneten Farb-Registriermarken teilweise überdruckt. Mit einer Vorrichtung zum Messen der Reflexion wird der Reflexionsgrad eines vorbestimmten Bereichs, der die übereinandergedruckten Referenz-Registriermarken aufweist, für jeden Farbdruck gemessen. Aus der Abweichung der gemessenen Reflexion von einem vorbestimmten Sollwert wird ein aufgetretener Registrierfehler des betreffenden Farbdruckes abgeleitet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Paßmarkensystem für Farbdruckmaschinen und, genauer gesagt, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen und Aufrechterhalten des Passers jedes einzelnen Farbdruckes, wie sie üblicherweise im Mehrfarbendruck verwendet werden.

Obwohl es viele unterschiedliche Druckmaschinen gibt, haben doch fast alle ein gemeinsames Problem: jede

CiS Farbe muß einzeln gedruckt werden, was eine paßgenaue Einstellung der einzelnen Bilder erfordert. Die erlaubte Fehlerspanne hängt von der Verwendung des Druckerzeugnisses ab und kann in der Größenordnung von 0,025 mm liegen,

Zur Erzielung eines exakten Passers müssen sowohl in der Längsrichtung (entsprechend der Durchlaufrich-

lung des zu bedruckenden Materials) ais auch in der Querrichtung mechanische Justierungen an der Druckmaschine vorgenommen werden.

Trotz der zu Beginn des Druckvorgangs vorgenommenen einwandfreien Einstellung der einzelnen Farbbilder können während des Druckvorgangs Verschiebungen auftreten. Die häufigsten Gründe für solche Verschiebungen und Abweichungen sind Geschwindigkeitsschwankungen der Druckmaschine, Veränderungen der Umgebung sowie sich ändernde Eigenschaften des Druckgutes.

Es ist offensichtlich, daß, sobald die Druckmaschine 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, wänrend des Druckvorgangs den Passer 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 Maschine von Hand oder automatisch zu korrigieren.

Die bekannten Verfahren zum Feststellen von Farbabweichungen verwenden Sensoren, die mit Hilfe von am Rand des Druckgutes angebrachten Paßmarken arbeiten. Diese Sensoren arbeiten nach dem Prinzip, daß Passerfehler in der Längsrichtung in einer Veränderung der relativen Zeitspanne, die zwischen dem Messen von zwei Paßmarken liegt, resultiert, wobei eine Paßmarke senkrecht und die andere schräg zur Bewegungsrichtung des zu bedruckenden Materials angebracht ist. Beide Marken müssen gemessen werden, bevor der Passer 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 Farbpassermessungen haben verschiedene Nachteile und Grenzen; insbesondere weisen sie keine unabhängige Messung in zwei Richtungen auf. Die Messung in der Querrichtung muß na< \ vorangehender Messung in der Längsrichtung vorgenommen werden, weil der gemessene Wert zum Bestimmen Jes lateralen Passers erforderlich ist. So hat ein Fehler in der Bestimmung des Passers in der Längsrichtung automatisch einen Fehler in der Bestimmung des Passers in der Querrichtung zur Folge.

Weiterhin muß nach den bekannten Verfahren die Bahngeschwindigkeit genau bekannt sein, da diese Verfahren auf dem Messen der Zeitverschiebung von auf der Bahn anger -achten Paßmarken beruhen. Fehler beim Bestimmen der Durchlaufgeschwindigkeit der Bahn können so zu fehlerhaften Messungen des Passers führen. Schließlich können die Messungen auch noch durch Aufheller oder Schwärzer auf den aufgedruckten Paßmarken beeinflußt werden, die nicht kompensiert werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und Paßmarken zum Bestimmen und Aufrechterhalten des Passers der einzelnen Farbdrucke in herkömmlichen Druckmaschinen zu schaffen, mit dem die oben beschriebenen Mängel und Grenzen der bekannten Verfahren abzustellen sind.

Die vorliegende Erfindung bietet den Vorteil einer getrennten Feststellung von Passerabweichungen in Längs- und Querrichtung unabhängig von der Bahngeschwindigkeit. Weiter ist das Verfahren von verwendeten Schwärzern oder Aufhellern unbeeinflußt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Empfindlichkeit der Messung und der Bereich des festzustellenden Passers durch die Auswahl der Paßmarken verändert werden können.

Die obengenannten Vorteile werden in der folgenden Beschreibung einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verdeutlicht.

Die Lösup". wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gekennzeichnet.

Zum Bestimmen des Passers bei Mehrfarben-Druckmaschinen mit einem Druckwerk für die Referenz-Paßmarken und weiteren Druckwerken fur eine erste, zweite und dritte Druckfarbe umfaßt das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung die folgenden Schritte:

an vorbestimmten Stellen außerhalb des für den Bilddruck bestimmten Bereiches des zu bedruckenden Druckf»utes wird mindestens eine Referenz-Paßmarke für jede der Druckfarben aufgedruckt; jede der einer Farbe zugeordneten Referenz-Paßmarken wird zugleich mit dem Bedrucken des Druckgutes mit dem zugehörigen Farbbilddruck mit der diesem entsprechenden Farb-Paßmarke in jener Druckfarbe in an sich vorbestimmter, jedoch von der Registrierung von Referenz-Paßmarke und Farb-Paßmarke zueinander abhängiger Weise überdruckt;

und für jede Druckfarbe wird die Abweichung der Reflexion der dieser zugeordneten, mit der Farb-Paßmarke überdruckten P.eferenz-Paßmarke von einem vorgegebenen Sollwert bestimmt, um als Fehlersignal für Passerfehler zu dienen.

Die Vorrichtung zur Steuerung des Passers ist ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Mit einem Reflektometer wird die mittlere Reflexion der übereinander liegenden Referenz- und Farb-Passermarken gemessen; der erzielte Wert ist ein Maß für den Passer der entsprechenden Druckfarbe. Diese Reflexionsinformation wird in ein Fehlersignal umgewandelt und in einem geschlossenen Steuerkreis zur Steuerung der einzelnen Druckzylinder, die die Druckfarben drucken, verwendet.

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

Fig. I stellt Referenz-Paßmarken entsprechend der vorliegenden Erfindung dar und deren Anordnung auf dem zu bedruckenden Druckgut außerhalb des mit dem gewünschten Muster zu bedruckenden Bereiches.

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

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

Fig. 2C stellt die Überlappung der beiden Paßmarken aus Fig. 2A und 2B dar.

Fig. 3 stellt ein Verehren zur Feststellung des Passers in Längsrichtung dar.

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

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

Fig. 6 stellt eine schwarze Referenz-Paßmarke, bestehend aus einem unbedruckten Bereich, der innerhalb eines voll ausgedruckten Bereiches liegt, sowie eine diese Paßmarke überlappende Farb-Paßmarke 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 iiberdeckenden Paßmarken zur automatischen Registrierung der verschiedenen Farben, wie sie in einer Mehriarben-Druckmaschine verwendet werden, benutzt. Üblicherweise gehört eine Referenz-Paßmarke zur Farbe schwarz und je eine Farb-Paßmarke zu den verwendeten Druckfarben. So wird beim üblichen Vierfarbendruck mindestens eine Referenz-Paßmarke »schwarz« für jede der Druckfarben Cyan, Magenta und Gelb verwendet. Zusätzlich wird mindestens je eine Farb-Paßmarke entsprechend den Druckfarben verwendet. Die Regisirieiü rung der Farb-Paßmarken erfolgt entsprechend den schwarzen Paßmarken.

F i g. 1 zeigt Referenz-Paßmarken bestimmter Formen und deren Anordnung auf dem Druckgut außerhalb des mit dem gewünschten Muster zu bedruckenden Bereiches dar. Das Druckgut 1 bewegt sich in Richtung des Pfeiles mit einer Geschwindigkeit von ca. 91,5 m/Min., je nach Art der Druckmaschine. Eine Einrichtung zum Messen der Reflexion 2 in Gestalt eines Reflektometers bekannter Bauweise ist so über dem Druckgut 1 angebracht, daß es die Reflexion bestimmter Bereiche messen kann. Zwei Referenz-Paßmarken 3 und 4 sind auf den Längsrand des Druckgutes 1 gedruckt und können nacheinander vom Reflektometer gemessen werden. Zusätzlich können zwischen aufeinanderfolgenden Drucken 5 und 6 Paßmarken aufgedruckt werden; oft werden an dieser Stelle Farbkontrollstreifen 7 aufgedruckt, die vom Reflektometer gemessen werden, wenn dieses quer zur Bewegungsrichtung des Druckgutes 1 bewegt wird. Zwei Farb-Paßmarken 8 und 9 sind neben den Farbkontrollstreifen 7 angebracht. Wie die Referenz-Paßmarken 3, 4 können auch die Farb-Paßmarken 8, 9 am Längsrand des Druckgutes 1 oder neben den Farbkontrollstreifen 7 aufgedruckt werden.

Die Farbkontrollstreifen 7 dienen zur Fehlererkennung und sind außerhalb des zu druckenden Musters oder Bildes aufgedruckt. Farbmuster der für den Druck verwendeten Farben werden vom Reflektometer überwacht, um Unterschiede im Farbfluß festzustellen. Bei der Verwendung von Rastermustern können Veränderungen der von der Druckmaschine erzeugten Halbtonpunkte bestimmter Größe überwacht werden. Zusätzlich können Farbkontrollstreifen 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 i ilm. Beide Veränderungen beeinflussen die Halbtonpunktgröße. Sie wirken sich aber auch auf die Paßmarken aus, was nachfolgend beschrieben wird.

Die schwarzen Referenz-Paßmarken 3, 4 und die Farb-Paßmarken 8, 9 können als zusätzliche Farbstreifen angesehen werden und zum Messen und Steuern des Passers dienen.

Die Farbkontrollstreifen 7 werden zusammen mit dem Bild für jede einzelne Farbe aufgedruckt. So werden beispielsweise die schwarzen Farbkontrollstreifen 7 mit dem schwarzen Auszugsbild aufgebracht. Das gleiche gilt für die Auszugsbilder für Cyan, Magenta und Gelb. Da die Farbkontrollstreifen 7 in einem bestimmten geometrischen Verhältnis zum entsprechenden Farbdmckbild 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 Farbkontrollstreifen 7 in bezug auf den schwarzen Streifen. Da die Farben durch Überlappen je einer Druckfarbe und Schwarz entstehen, verändert eine relative Bewegung der farbigen und schwarzen Bilder zueinander auch die Struktur der Überlappung der Paßmarken. Die obengenannte geometrische Abhängigkeit von Farbkontrollstreifen 7 und Bild ist nur für die Farbkontrollstreifen 7 erforderlich, die als Paßmarken dienen.

Es ist nicht immer praktisch, mehr als einen Farbkontrollstreifen 7 pro Druckvorgang zu messen. Dies erweist sich meistens auch als nicht notwendig, da sich der Passerzwischen den Drucken nur langsam ändert, so daß die Messungen aufeinanderfolgender Druckvorgänge zum Bestimmen des Passers 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.

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

Fig. 2B stellt eine der Farb-Paßmarken 12 dar, die die Form eines Rechtecks hat und voll ausgedruckt ist. Um den Passer messen zu können, muß die Farb-Paßmarke 12 an der gleichen Stelle aufgedruckt werden wie die schwarze Referenz-Paßmarke 11.

Fig. 2C stellt eine solche Überlappung einer schwarzen Referenzpaßmarke Ii und einer Farb-Paßmarke 12 ohne Abweichungen dar.

Fig. 3 stellt dar, wie die übereinander gedruckten Paßmarken zur Passersteuerung verwendet werden.
Der unbedruckte Bereich IQA der Referenz-Paßmarke 11 wird teilweise von der voll ausgedruckten Farb-Paßmarke 12 überdeckt, deren rechter Rand 13 die Größe des Bereiches IQA bestimmt. Die kreisförmige Begrenzung 14 der Referenz-Paßmarke 11 gibt den Bereich Für die Reflexionsmessung an. Die innerhalb von der kreisförmigen Begrenzung 14 gemessene Reflexion stellt eine Summenmessung von vier Unterbereichen dar:

{1) den unbedruckten Bereich 10 A der Referenz-Paßmarke 11, der nicht von der Farb-Paßmarke 12 überdeckt wird;
(2) den unbedruckten Bereich 10 A der Referenz-Paßmarke 11, der von der Farb-Paßmarke 12 überdeckt ist;

(3) den schwarzen Bereich 10 B der Referenz-Paßmarke 11, der nicht von der Farb-Paßmarke 12 überdeckt ist; und

(4) den schwarzen Bereich IOC der Referenz-Paßmarke 11, der von der Farb-Paßmarke 12 überdeckt ist.

Wird die Farb-Paßmarke 12 nach rechts bewegt, bis ihr rechter Rand 13 eine gestrichelte Linie 15 erreicht, ändern sich auch die oben beschriebenen vier Bereiche, was eine Abnahme des mittleren Reflexionswertes zur Folge hat, Ähnlieh kann auch festgestellt werden, daß die gebogene Form einer oberen Begrenzung 16 des Bereichs iO A einen Einfluß auf den mittleren Reflexionswert hat.

1st der Passerfehler so groß, daß der rechte Rand 13 der Farb-Paßmarke 12 eine rechte Begrenzung 19 des unbedruckten Bereichs 10 A erreicht, so ist die Weitere Abnahme des mittleren Reflexionswertes sehr gering.

Bei.frvner entsprechenden Verschiebung der Farb-Paßmarke 12 nach links nimmt der mittlere Reflexionswert zu, bis der rechte Rand 13 der Farbpaßmarke 12 eine linke Begrenzung 20 des unbedruckten Bereichs 10 A erreicht. Bei einer Verschiebung über diesen Punkt hinaus nimmt die Reflexion nur noch geringfügig zu bzw. ist Null. ίο

Es soll betont werden, daß der vom Reflektor gemessene mittlere Reflexionswert in der horizontalen Ausdehnung des unbedruckten Bereiches 10 von dessen linker Begrenzung 20 bis zur rechten Begrenzung 19 eine gleichmäßige Funktion des Passers ist. Entsprechend kann der gemessene Mittelwert der Reflexion als Fehlersignal in einer Passer-Steuervorrichtung verwendet werden, da die Reflexionsmessung einen Hinweis auf Grad und Richtung der Abweichung gibt. 15 §

F i g. 4 stellt eine Vorrichtung zur Steuerung des Passers dar mit einem Mikrocomputer 30 zur Umwandlung »

des mittleren Reflexionswertes in ein Passer-Fehlersignal. Das Signal wird in eine geschlossene Steuervorrichtung 31 gegeben, die mit der Druckmaschine verbunden ist. Auf diese Weise wird eine automatische Farbpasscrsteuerung des jeweiligen Druckzylinders der Druckmaschine ermöglicht.

Es ist zu beachten, daß Form und Größe des unbedruckten Bereiches 10 A der Referenz-Paßmarke 11 das Fehlersignal in bezug auf dessen Ausmaß und Änderungsgeschwindigkeit beeinflußt. Letztere wiederum beeinflußt die Empfindlichkeit dieser Technik. Wird die Farb-Paßmarke 12 in der vertikalen Richtung verschoben, so erfolgt erst dann eine Änderung des mittleren Reflexionswertes, wenn eine obere Begrenzung 17 oder eine untere Begrenzung 18 die kreisförmige Begrenzung 14 überschreiten; innerhalb der Begrenzungslinie wird die Reflexion gemessen.

Die in Fig. 3 dargestellte Anordnung dient zum Erkennen von Passerfehlern in Längsrichtung. Auf kleine Abweichungen des Passers in der Querrichtung spricht sie nicht an. Eine ähnliche Anordnung von zwei Paßmarken, um 90° gedreht, könnte zum Erkennen von Passerfehlern in Querrichtung verwendet werden.

Abweichungen der Lage der kreisförmigen Begrenzung 14, wie sie durch unkorrektes Positionieren des Refit ^tometers relativ zu den Paßmarken auftreten können, wirken sich nur geringfügig auf die Meßresultate aus, solange sich die Begrenzung 14 weder außerhalb des schwarzen Bereiches 105 noch innerhalb des unbedruckten Bereiches 10 A der Referenz-Paßmarke 11 befindet. Der Grund hierfür liegt darin, daß der Beitrag zum mittleren Refiexionswert vom schwarzen Bereich 105 und vom Bereich IOC, in dem sich schwarz mit einer Farbe überdeckt, nur sehr gering ist; deshalb wirken sich Veränderungen in diesen Bereichen nur wesentlich auf den mittleren Reflexionswert aus. 35 ί

Eine mathematische Erläuterung der vorliegenden Erfindung wird in Verbindung mit Fig. 5 gegeben. Einx-v a

Koordinatensystem ist so angeordnet, daß eine untere Begrenzungslinie 21 des Bereiches 10^4 der Referenz-Paß- &

marke 11 auf der x-Achse liegt; der Schnittpunkt der x- und .y-Achse ist der Mittelpunkt 22 der Begrenzungs- fj

linie 21, die sich von χ = -D bis χ = D erstreckt. Die Begrenzung 20 und 19 verlaufen parallel zur^-Achse und erstrecken sich von y - 0 in positiver Richtung. Ist die Farb-Paßmarke 12 um einen Wert + δ verschoben (was der Fall ist, wenn deren rechter Rand 13 sich zur gestrichelten Linie 15 bewegt), so ist der innerhalb der kreisförmigen Begrenzung 14 gemessene mittlere Reflexionswert entsprechend

Λ D

Λ,»* = r_c J f(x)dx+r„ J f(x)ux

-D ύ

(1)

r_c = Reflexion der auf Papier gedruckten Farbe

r_p = Reflexion des Papiers

r_ch = Reflexion der mit Schwarz überdeckten Farbe

r_h = Reflexion von Schwarz (auf Papier gedruckt)

ρ = Radius der kreisförmigen Begrenzung 14

fix) - Form der oberen Begrenzung 16 der schwarzen Referenz-Paßmarke 11

δ = Abweichung

Es wird angenommen, daß die Reflexion der schwarzen Farbe veraachiässigbar gering ist
Sind r_h und r_ch = 0 (Gleichung 1), ergibt sich

R_n* -r_t \ /Mdx + r_p \ f(x)ax. (2)

Die Änderung des mittleren Reflexionswertes als Funktion der AbweicJ'.ungs δ bestimmt die Empfindlichkeit des Fehlersignals zum Erkennen von Passerfehlern. Die Änderung kann durch die Differenzierung der Gleichung (2) in bezug auf δ errechnet werden:

(3) = (/V-r„)/(i5).

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 fix), das der Form der schwarzen Referenz-Paßmarke 11 entspricht. Daraus ergibt sich, daß die Form der Paßmarken 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 Reflexionswert der Farbe reduzieren, in das Reflektometer zu vergrößern. Die Gleichung (3) ist nicht völlig exakt, weil sie von de; Annahme ausgeht, daß r_b = r_bc = 0 ist. Aber sie verdeutlicht, daß die Empfindlichkeit der Passermessung von der Form der Referenz-Paßmarke 11 abhängt.

Zur Passersteuerung nach dem oben beschriebenen Verfahren müssen die Paßmarken nicht unbedingt die in den Fig. 2A und 2B dargestellte Form haben. Der unbedruckte Bereich im Innern der vollausgedruckten schwarzen Referenz-Paßmarke 11 kann jede beliebige Form aufweisen. Ähnliches gilt für die Farb-Paßmarke 12, die ebenfalls verschiedene Formen aufweisen kann, solange der mittlere Reflexionswert der sich überdeckenden Bereiche eine gleichförmige Funktion der Abweichung ist. Ist jedoch die Farb-Paßmarke 12 in einer Richtung nicht konstant, so ist das Verfahren nicht unabhängig von Abweichungen in dieser Richtung.

Die Referenz-Paßmarke 11 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 kreisförmigen

Begrenzung 14 schwierig, weshalb sie nicht so gut geeignet ist. ff

In ihrer einfachsten Form ist die schwarze Referenz-Paßmarke 11 ein von einem schwarzen Bereich umgebe- H

nes unbedrucktes Rechteck. Eine solche Referenz-Paßmarke 11 ist in Fig. 6 dargestellt mit der diese überdeckenden Farb-Paßmarke 12. Wenn die Abweichung Null ist (δ - 0), so ist der unbedruckte Bereich 10 A der Referenz-Paßmarke 11 halb von der Farb-Paßmarke 12 überdeckt, was folgendermaßen ausgedrückt werden kann:

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

(5) oo

Die Änderung ist üher den Bereich (x) S ^konstant. Ohne die Höhe H der schwarzen Referenz-Faßmarke 11 zu vergrößern, kann auch die Änderung des Fehlersignals nicht vergrößert werden. Sie ist durch die Größe des Meßbereichs begrenzt. Folglich kann die durch eine rechteckige Referenz-Paßmarke 11 mit der Höhe H gegebene Empfindlichkeit nicht durch eine irgendwie anders geformte Marke mit der Höhe H gesteigert werden. j| Aus diesem Grund und wegen ihrer Einfachheit wird die rechteckige Form für die schwarze Referenz-Paßmarke 11 bevorzugt. „.

Der unbedruckte rechteckige Bereich 10/4(Fi g. 6) kann sich in der Höhe H bis über die kreisförmige Begren- i zung 14 und sogar bis über die äußere Begrenzungslinie des schwarzen Bereiches der Referenz-Paßmarke 11 *■ hinaus erstrecken. Da der Passer parallel zur Breite des Rechtecks gemessen wird, wird mit der oben beschriebenen Referenz-Paßmarke 11 das Ziel der Erfindung in jedem Fall erreicht. Allerdings sind derartige Paßmarken 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. |j

Die Rollen der schwarzen und der farbigen Paßmarken aus Fig. 6 sind gegeneinander austauschbar; die | schwarze Referenz-Paßmarke 11 kann ein vollausgedrucktes Rechteck wie die in Fig. 6 dargestellte Farb-Paßmarke 12 sein, während die Farb-Paßmarke 12 ein unbedrucktes Rechteck, umgeben von einem vollausgedruckten Bereich sein kann, wie die in F i g. 6 dargestellte Referenz-Paßmarke 11. Das gleiche gilt für die in F i g. 5 dargestellten Paßmarken.

Änderungen der Reflexion der vollausgedruckten 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 Farbkontrollstreifen 7 außerhalb des Bildfeldes angebracht. Gleichung (14) stellt die Kompensation der Farbdichteschwankungen dar.

Schwärzungen und Aufhellungen sind zwei weitere Druckmaschinen-Faktoren, die sich negativ auf den Passer 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 der Paßmarken verschieben, was zu einer Veränderung der Struktur der Paßmarke führen kann und sich unabhängig für die verschiedenen

Druckeinheiten der Druckmaschine ändert. Deshalb können Schwärzungen und Aufhellungen eine Änderung des mittleren Reflexionswertes zur Folge haben und dadurch Fehler des Passers. Bewegt sich z. B. das Papier nach links (F i g. 6), kann die hintere Kante (der linke Rand der Referenz-Paßmarke 11 und der rechte Rand der Farb-Paßmarke 12) unter der Einwirkung von Schwärzung und Aufhellung nach rechts verschoben werden, während die vordere Kante (der rechte Rand der Referenz-Paßmarke 11) durch Aufhellung nach links v«rschoben werden kann.

Zusätzlich können die oberen und unteren Kanten der Referenz-Paßmarke 11 durch Aufhellung in Richtung auf den unbedruckten Bezirk verschoben werden. Dadurch wird der unbedruckte Bezirk 1OA der nicht von der Farbmarke überlagert ist, kleiner und der mittlere Refiexionswert wird ebenfalls kleiner. Das Ergebnis kann von einem tatsächlichen Passerfehler nicht unterschieden werden, bei welchem die Farb-Paßmarke 12 sich nach rechts bewegt und der mittlere Reflexionswert abnimmt. Ohne den oben beschriebenen Ausgleich der durch Schwärzungen und Aufhellungen verursachten Abweichungen ist ein genauer Passer nicht möglich.

Zur Kompensation der durch Schwärzungen und Aufhellungen verursachten Fehler kann ein besonderes Farbfeld zuVn Hessen dieser Faktoren verwendet werden.

Solche Farbfelder sind in F i g. 7 dargestellt und bestehen aus geraden Farbstreifen, deren Breite dem Abstand zwischen ihnen entspricht. Im Farbfeld 32 laufen die Streifen parallel zur Papierbewegungsrichtung. Es wird benutzt, um die Wirkung von Aufhellungen in Querrichtung festzustellen. Im Farbfeld 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 Farbfelder 32 und 33 zur Folge. Die tatsächliche Zunahme der Streifenbreite kann durch Messen der Reflexion der beiden geschwärzten Farbfelder31, 32, wie oben beschrieben, bestimmt werden. Hierfür wird ein andrückbares Densitometer oder Refiektometer verwendet und es gelten die folgenden Pearson-Gleichungen:

Relativer Bereich der gedruckten Linien = A₁₁ - —— (6)

in Längsrichtung 1 ~ 10" ""

Relativer Bereich der gedruckten Linien = a_± = ~ 1 (7)

in Querrichtung 1 - ¹O" '*

Relativer Bereich der Linien

in Längsrichtung auf dem Film = A_/u = i0~°"ⁿ (8)

Relativer Bereich der Linien

in Querrichtung auf dem Film =A_/l=10~^d"^l (9)

Aufhellung (mm) = F = -j^- (A_n - A_/t) (10)

Schwärzung (mm) = S = -^j- (A_± - A_n + A_n - A_/A) (11)

D₁₁ = optische Dichte der Linien in Längsrichtung

D₁ = optische Dichte der Linien in Querrichtung

π = 1,7

D„„ = optische Dichte der Linien in Längsrichtung auf dem Negativ-Film

D_n j. = optische Dichte der Linien in Querrichtung auf dem Negativ-Film

I ·· Die Gleichungen (8) und (9) können auch folgendermaßen ausgedrückt werden:

A_n=I- ICT^D"» (12)

A_fL = \- 10~^D"i (13)

wenn D_Pn und D₁, am positiven Film gsmessen werden.

Die Meßergebnisse von Schwärzungen und Aufhellungen können in Veränderungen der Abmessungen des unbedruckten Bereiches der sich überlagernden Paßmarken (Fi g. 6) umgewandelt werden. Bezogen auf Fig. 6 sind vier verschiedene Fälle möglich:

1) Papierbewegung nach links

2) Papierbewegung nach rechts

3) Papierbewegung nach oben

4) Papierbewegung nach unten

Die Papierbewegungsrichtung relativ zu den Paßmarken bestimmt die Anfangs- und Endkanten sowie solche, die zu Passerfehlern neigen. In den Fällen 1) und 2) bestimmt die Überlagerung den Passerfehler; in den Fäl-

len 3) und 4) ist die Überlagerung unabhängig vom Passerfehler senkrecht zur Richtung der Überlagerung. Die Abnahme von Dx gegen χ und von Dy gegen y des Rechtecks der Referenz-Paßmarke 11 und die Verschiebung Ds der Kante der Farb-Paßmarke 12 sind in der nachstehenden Tabelle zusammengefaßt:

Dx Dy Ds

F_k F₁₁₂ + S₁

10 Fall 2) F_kn + S_k F_k F_sl2

F_k + S_k F_1n

F_k = AufheUung der schwarzen Paß-Registriermarke 11

¹⁵ S_k = Schwärzung der schwarzen Paß-Registriermarke

F₁ = AufheUung der Farb-Paßmarke 12

S₁ = Schwärzung der Farb-Paßmarke 12

20 Die Verkleinerung des unbedruckten Bereiches der sich überlagernden Paßmarken kann durch Errechnen des Passerfehlers A r ausgeglichen werden; der Panserfehler A τ kann wie folgt ausgedrückt werden:

₌ A₀ 10"° - (2 - dy) [R_w (0.5 - dx - as) + R₁ (0.5 - άχ + as)] (2 - dy) (R₁ - R_w) + (1 + dy) (Rt₁ - A₄)

FaUl)	Fkn
Fall 2)	F_kn
FaU 3)	F_1n
FaU 4)	F_kn

+ R_b) I ψ - (0.5 - dx) (2 - j

. (14)

(2 - Uy) (R₁ - RJ + (1 + djO (Λ* - A₄)

D = gemessene optische Dichte der Überlagerung von Farb-Paß-12 und schwarzer Referenz-Paßmarke

R_M = Reflexion des Druckgutes 1 (in der Regel weißes Papier)

R_K = Reflexion des schwarzen Farbpunktes

³⁵ Rt₁ = Reflexion der Überlagerung von schwarzer und farbiger Druckfarbe (von einem Punkt aus schwarzer

Druckfarbe mit darübergedrucktem Punkt aus farbiger Druckfarbe)

R₁ = Reflexion des farbigen Druckpunktes

A₀ = gemessener Bereich (Muster)

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Bestimmen und Aufrechterhalten des Passers bei Farbdruckmaschinen zum Bedrucken von Druckgut mit zwei oder mehr Farben, bei welchem zunächst das Druckgut an vorbestimmten Stellen außerhalb des bzw. der mit dem gewünschten Muster zu bedruckenden Bereiche mit mindestens einer bzw. einer Reihe von Referenz-Paßmarken für jede Druckfarbe, für die der Passer des damit herzustellenden Druckbildes zu bestimmen ist, versehen wird und bei dem die Referenz-Paßmarken mit dem jeweiligen Farbdruck zugeordneten Farb-Paßmarken überdruckt werden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der einander zugeordneten Paßmarken-Paare (3, 4; 8, 9; 11, 12) einen nicht überdruckten ίο Bereich (10 A) aufweist, daß die Reflexion der übereinandergedruckten Paßmarken in einem vorbestimmten Bereich derselben bestimmt wird und daß aus dem Abweichen des gemessenen Reflexionswertes von einem vorherbestimmten Sollwert ein dem Passerfehler entsprechendes Fehlersignal abgeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelwert aus Reflexionsmessungen einer Mehrzahl von Paßmarkenpaaren zur Ableitung des Passerfehlersignals benutzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der von einer Einrichtung zum Messen der Reflexion (2) erfaßte örtliche Meßbereich innerhalb der äußeren Umgrenzung der aus einem unbedruckten und einem bedruckten Bereich bestehenden Paßmarke (3, 4; 8, 9; 11, 12) liegt.

4. Paßmarken zur Verwendung bei dem Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenz-Paßmarke (3,4,11) einen unbedruckten Bereich (10 a) aufweist, der ganz von einem bedruckten Bereich r 10 B) umgeben ist, daß jede der Farb-Paßmarken (8,9; 12) aus einem geschlossenen, mit der betreffenden Farbe bedruckten Bereich besteht und daß Referenz-Paßmarke (3,4; ί i) und Farb-Paßmarke (S, 9; 12) derart zueinander angeordnet sind, daß sie sich teilweise überdecken, wobei ein vorgegebener Wert der Überdeckung dem fehlerfreien Zustand des Passers entspricht.

5. Paßmarken zur Verwendung bei dem Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenz-Paßmarken (3,4; 11) aus einem geschlossenen, mit der Referenzfarbe bedruckten Bereich bestehen, und daß die Farb-Pafmarken (8, 9; 12) einen unbedruckten Bereich aufweisen, der vollständig von einem mit der betreffenden Farbe bedruckten Bereich umgeben ist, und uaß Referenz-Paßmarken (3,4; 11) und Farb-Paßmarken (8,9; 12) derart zueinander angeordnet sind, daß sie sich teilweise überdecken, wobei ein vorgegebener Wert der Überdeckung dem fehlerfreien Zustand des Passers entspricht.

6. Paßmarken nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine der aus Referenz-Paßmarken U-, 4; 11) und Farb-Paßmarken (8, 9; 12) gebildeten Gruppen mit einem von einem bedruckten Bereich umgebenen unbe^ruckten Bereich eine Grenze zwischen bedrucktem und unbedrucktem Bereich aufweist, die eine gende Linie (21) bildet, welche im wesentlichen parallel zu jener Richtung angeordnet ist, in welcher ein Passerfehler' estimmt werden soll, und daß die andere Gruppe von Paßmarken aus einem bedruckten Rechteck besteht, dessen Kante (13) im wesentlichen senkrecht zu jener Richtung angeordnet ist, in der der Passerfehler bestimmt werden soll.

I. Paßmarken nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der unbedruckle Bereich der einen solchen aufweisenden Referenz-Paßmarke (3, 4; 11) Rechteckform (10 A) aufweist.

S. Paßmarken nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der unuJdruckte Bereich der einen solchen aufweisenden Referenz-Paßmarke (3, 4; 11) eine Form aufweist, die von drei senkrecht zueinander angeordneten Linien und zwei gegenüberliegende Linien verbindende ineinander übergehende Parabelbögen begrenzt ist, wobei die Parabelbägen unterschiedliche Krümmungen aufweisen.

9. Paßmarken nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die lediglich einen bedruckten Bereich aufweisende Farb-Paßmarke (8, 9; 12) Rechteckform aufweist und derart zu der einen unbe- |

druckten Bereich aufweisende Referenz-Paßmarke (3,4; 11) angeordnet ist, daß in der Richtung, in der der |

Passcffehler bestimmt werden soll, ein Teil des unbedruckten Bereichs völlig bedeckt und der andere Teil völlig frei ist.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 unter Verwendung von Paßmarken nach einem der Ansprüche 4 bis 9 mit einer Mehrfarben-Druckmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Messen der Reflexion (2) der von den Paßmarken (3,4; 8,9; 11. 12) bedeckten Fläche, eine aus der Reflexionsmessung bei Auftreten einer Abweichung des Passers ein Fehlersignal erzeugende Vorrichtung (30) und eine Steuereinrichtung (31) zur Steuerung und Aufrechterhalten des Passers der Druckmaschine abhängig von dem Fehlersignal vorgesehen sind.

II. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Messen der Reflexion (2) als Reflektometer und die das Fehlersignal erzeugende Vorrichtung (30) als Mikrocomputer ausgebildet sind.