WO2005108083A1 - Verfahren zur ermittlung von farb- und/oder dichtewerten und für das verfahren ausgebildete druckeinrichtung - Google Patents

Verfahren zur ermittlung von farb- und/oder dichtewerten und für das verfahren ausgebildete druckeinrichtung Download PDF

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WO2005108083A1
WO2005108083A1 PCT/EP2005/004608 EP2005004608W WO2005108083A1 WO 2005108083 A1 WO2005108083 A1 WO 2005108083A1 EP 2005004608 W EP2005004608 W EP 2005004608W WO 2005108083 A1 WO2005108083 A1 WO 2005108083A1
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measuring
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measured value
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PCT/EP2005/004608
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Peter Ehbets
Wolfgang Geissler
Adrian Kohlbrenner
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Heidelberger Druckmaschinen Ag
Gretag-Macbeth Ag
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F33/00—Indicating, counting, warning, control or safety devices
    • B41F33/0036—Devices for scanning or checking the printed matter for quality control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41P—INDEXING SCHEME RELATING TO PRINTING, LINING MACHINES, TYPEWRITERS, AND TO STAMPS
    • B41P2233/00—Arrangements for the operation of printing presses
    • B41P2233/50—Marks on printed material
    • B41P2233/51—Marks on printed material for colour quality control

Definitions

  • the invention relates to a method for determining color and / or density values for monitoring and / or regulating the printing process in a printing device according to the preamble of independent claim 1.
  • the invention also relates to a printing device designed for the method according to the preamble of the independent claim 27th
  • the measured values are recorded directly during the printing process with a measuring arrangement which is located inside the printing device - e.g. a sheetfed offset printing machine or generally a printer.
  • a measuring arrangement which is located inside the printing device - e.g. a sheetfed offset printing machine or generally a printer.
  • This type of measurement value acquisition or measurement is referred to below as “inline”.
  • “external” refers to measurement value acquisition outside the printing device in a stable state of the printed product.
  • the ink application is not yet stable.
  • the interfering effects during ink application are caused by various parameters of the printing process.
  • the appearance of the printed product can be improved by subsequent processing steps, e.g. B. painting of the surface to be changed. Both effects lead to differences between the measured values measured inline and the corresponding measured values determined externally in a stable state of the printed product. Measured values determined inline and externally are therefore not directly comparable.
  • the most general object of the invention is the correction of these measurement differences. This object is achieved by the measures listed in the characterizing part of independent claim 1. Further developments and particularly advantageous embodiments of the invention are the subject of the claims dependent on claim 1.
  • Another general object of the invention is to provide a printing device in which the method according to the invention can be used. This object is achieved by the design of the printing device stated in the characterizing part of independent claim 27. Further training and Particularly advantageous embodiments of the printing device according to the invention are the subject of the claims dependent on claim 27.
  • the above-mentioned correction of the measurement differences is achieved by means of arithmetical corrective measures and preferably in connection with a special design of the measuring arrangement (measuring technology).
  • the invention is described below using the example of sheet-fed offset printing. However, the approaches according to the invention are generally applicable and can also be used for other printing processes and devices.
  • CIE-compliant color values (XYZ or L * a * b *) are used to separate the color information of the subject from the entrance stage (template, camera , Scanner, monitor) via digital proofing, transferring the prepress to the press
  • process standards were defined for efficient conversion of the absolute CIE color values into machine control parameters (eg color separation into the basic colors C, M, Y and K) for offset printing technology is defined in the standard DIN / ISO 12647-2
  • the application of a process standard enables a flexible e Processing a print job with various printing machines. However, it requires characterization, adjustment and stable operation of the printing press in accordance with the requirements of the process standard.
  • the measurement technology used must be able to output color and density values that conform to the standards for these tasks. This can e.g. can be achieved by a combination of a three-range color measuring device and a densitometer. Ideally, however, a spectrophotometer is used as measurement technology, since it supports both measurement modes and allows flexibility for the selection of the density filter.
  • the current status in color measurement technology in the printing area is represented by two types of measurement systems: - portable hand-held measuring devices, such as the spectrophotometer SpectroEye and the densitometer Dl 9 from Gretag-Macbeth AG, and
  • These measuring devices and systems are used externally, i.e. outside of the printing press.
  • the printer can check individual measuring fields in the print control strip or in the image.
  • the printer can manually load a single sheet.
  • the complete print control strip (AxisControl) or the entire sheet (ImageControl) is then measured automatically.
  • These measuring systems use standardized measuring geometries.
  • a finished, finished product in a stable condition serves as a template. The measurement values obtained in this way correspond to CIE-compliant color measurement values and can be used directly for regulating and monitoring or controlling the printing process, for color communication or for display.
  • inline measurement technology is significantly more complex than conventional external color measurement technology.
  • the inline measurement must be carried out shortly after the paint application.
  • the paint layer is not yet stable. It is influenced by various printing process parameters and color properties, which decay with different time constants. Depending on the situation, this can result in large differences between the inline measurement values and corresponding external measurement values on stable, dry samples.
  • the process dependency complicates the interpretation of the measurement data. It is not clearly evident whether a measured variation was caused by a change in the paint application or by a change in the process parameters. A similar problem arises if the printed product is still processed after the inline measurement.
  • a typical example is the application of a layer of paint in a subsequent coating unit.
  • the present invention is concerned in particular with inline measurement in sheet-fed offset printing presses, but is also suitable for other printing processes and devices.
  • the invention essentially includes a special design of the measurement technology and measurement geometry as well as correction methods for the inline measurement values, which enable conversion into standardized color and density measurement values for corresponding stable external samples (printed products).
  • Inline measuring systems are available for web offset printing presses, e.g. B. the ColorControlSystem (CCS) system from QuadTech. However, these systems are installed at the end of the web offset printing press after the drying systems. At the time of measurement, the print material is already dry and in a stable condition. A process-dependent correction of the measured values is not necessary here.
  • CCS ColorControlSystem
  • 1 is a schematic representation of an embodiment of the printing device according to the invention
  • 2 shows a basic diagram of a spectrally operating measuring arrangement suitable for use in the printing device according to FIG. 1,
  • FIG. 4 shows a diagram to explain the measurement geometry of FIG. 3,
  • FIG. 5 shows a general block diagram of the method according to the invention
  • FIG. 6 shows a block diagram of a special exemplary embodiment of the method according to the invention
  • a sheet-fed offset printing machine is designated as a whole by 1.
  • the printing press has four (or possibly more) printing units 11-14 and prints sheets which are provided on a so-called feeder 15.
  • the sheets are first printed in the first printing unit 11 with a first color, then passed on to the second printing unit 12, until finally they leave the last printing unit 14 with all the colors printed on them.
  • a measuring arrangement 20 is provided on the last printing unit 14, which measures the sheets (at their designated measuring points) immediately after printing.
  • the printed sheets are then processed further, e.g. a dryer unit and a coating unit 16 and finally output in a so-called boom 17. Except for the measurement during the printing process or immediately thereafter, the printing press is state of the art so that the person skilled in the art does not need any further explanation.
  • the inline measuring arrangement 20 comprises, in a manner known per se, one or more measuring heads measuring simultaneously.
  • the measuring heads can also be in different
  • the measuring heads are preferably arranged in a row at right angles to the printing direction.
  • the measuring unit 20 further includes an automated linear movement device perpendicular to the printing direction, so that each
  • FIG. 1 also shows a correction computer 40, which receives the measured values recorded by the measuring arrangement and, after the correction, feeds them to a control computer 50, which ultimately controls the printing units 11-14 of the printing press 1 in a manner known per se.
  • the correction computer 40 and its functions are discussed further below.
  • Fogra research report No. 52.023 contains images showing the state of the ink layer immediately after the ink splitting at the printing nip. These pictures show the formation of threads, the so-called microstripes, between the rubber blanket and the printed sheet. These threads have a diameter of 30 to 60 micrometers and tear off after a certain distance from the printing nip. The result is a layer of paint with a macroscopic surface modulation in relation to the layer thickness, which has not yet subsided at the time of the inline measurement.
  • the surface modulation is caused directly by the thread formation of the ink splitting.
  • a reduced effect occurs which is caused by the interaction of the fresh color on the printing sheet with the rubber blanket of the last printing unit.
  • An emulsion of paint residues and dampening solution is transferred to the ink layer.
  • the surface modulations of the color layer influence the measured values. They depend on a variety of printing process parameters, such as printing speed, printing unit, substrate and ink type. In addition, differences between inline and externally determined measured values are also caused by the drying behavior of the paint on the substrate, which has a significantly longer time constant.
  • the differences between inline and externally determined measured values must be corrected for the practical use of the measured values.
  • the method according to the invention uses a metrological component (special design of the measuring arrangement 20) and computational components for this correction, the latter being carried out in the correction computer 40.
  • the aim for the metrological component is to reduce the influence of the process-dependent interference effects as much as possible and to provide measured values that are as clear as possible.
  • additional boundary conditions often have to be taken into account for the design of the measuring technology, such as installation space limitations in the printing press or varying measuring distance, which boundary conditions can be taken into account according to a further aspect of the invention by deviations from the standardized 0 45 ° measuring geometry.
  • the remaining measured value deviations from externally determined, standardized measurement values are then compensated for by means of numerical correction measures or models in the correction computer 40.
  • the arrows in FIG. 1 represent the data flow of the measured values.
  • the measured values can be 20 density values, color values or reflectance spectra.
  • the data flow between the components is actually bidirectional.
  • the measurement data recorded by the measurement arrangement 20 are transmitted in digital form to the correction computer 40. This corrects the measurement data and forwards them to the control computer 50 of the printing press 1.
  • the corrected measurement data can be displayed from the control computer 50 for the printer, stored, or used for the color control of the printing press.
  • the (corrected) measurement data for the color control are compared with target values 51 in a manner known per se and the settings of the printing units 11-14 are determined therefrom and electronically transmitted to them.
  • the correction computer 40 For the conversion of the measured values, the correction computer 40 requires process-specific correction parameters, which are made available in a correction database 41. For the selection of the correction parameters from the database 41, the correction computer 40 requires information 42 about the current printing process. This necessary information 42, for example substrate type, color type and printing unit assignment, is selected or entered by the printer on the control panel (not shown) of the printing press 1 and in practice is transmitted to the correction computer 40 via the control computer 50.
  • This necessary information 42 for example substrate type, color type and printing unit assignment, is selected or entered by the printer on the control panel (not shown) of the printing press 1 and in practice is transmitted to the correction computer 40 via the control computer 50.
  • the measuring unit 20 consists of a bar in which there are several measuring heads 21 mounted in a row transversely to the paper running direction, the bar being installed at the end of the last printing unit of an offset printing machine.
  • the measuring heads themselves are mounted on a motor-driven carriage, which can be moved electronically controlled across the paper running direction within the bar. In this way it is possible to record any measurement location on the paper.
  • the measuring arrangement 20 also has, apart from the measuring heads 21, also separate measuring heads for determining the paper and register position.
  • the measuring arrangement is connected to a rotary encoder of the printing unit, so that the measuring sequence can be synchronized with the rotary movement of the printing cylinder.
  • a typical measuring head 21 is shown schematically in FIG.
  • the measurement geometry corresponds to the color measurement standard 0/45 ° according to DIN 5033.
  • the illumination from a light source 22 takes place at 0 ° and is imaged into the measurement plane 24 by means of an optical system 23.
  • a central flash light source is preferably used as the light source, the light of which is directed to the individual measuring heads with a fiber-optic multiple distributor.
  • the measuring light reflected from the measuring point on the printed sheet is recorded at 45 °.
  • An optical system 25 images the measurement spot in the measurement plane on an analyzer 26.
  • the analyzer 26 is shown as a photodiode array grating spectrometer with a fiber coupling 27.
  • the measuring head 21 in this design corresponds to a spectrophotometer.
  • the measured values are a reflectance spectrum which corresponds to the spectral reflectance of the sample of typically 400 to 700 nm with a spectral resolution of 10 or 20 nm. Density and three-range color measuring heads use only a subrange of this spectrum.
  • the metrological aspects and the correction models for these spectral sub-areas are, however identical to the general case and can be derived directly from the spectral case.
  • the inline measurement technology must be able to supply compatible measured values to an external reference.
  • the external reference is defined by measured values on stable samples with a standard-compliant spectrophotometer with 0745 ° measuring geometry.
  • a stable test means that the effects of color splitting have subsided and that the. Sample is processed.
  • the paint layer must be in a defined external state.
  • polarization filters 28 and 29 are used for this purpose in the illumination and receiver channel of the measuring head 21.
  • the polarization filters consist of linear polarizers and are installed with mutually perpendicular polarization axes in the lighting and receiver channel.
  • the use of polarization filters is known per se for density measurement in handheld measuring devices. A description of this technique is contained in the publication "Color and Quality” by Heidelberger Druckmaschinen AG.
  • a UV filter 30 is installed in the lighting channel, which suppresses the ultraviolet (UV) portion of the lighting spectrum below 400 nm.
  • This UV blocking filter 30 can be implemented, for example, with a GG420 filter glass from Schott.
  • the UV blocking filter prevents the fluorescence of the brightener additives in the paper from being excited. This results in better reproducibility of the measurement data from sheet to sheet and especially from job to job for the inline measurement, since the brightener components in the paper can fluctuate.
  • the agreement with the external reference values is improved with the UV blocking filter 30, since the external measuring device can use a different illumination source.
  • boundary conditions in the printing press can influence the design of the measuring arrangement 20, for example limited installation space in the printing press or unclean paper support in the measuring plane. According to a further important aspect of the invention, these boundary conditions can be taken into account by a measurement geometry that deviates from the standardized 0745 ° measurement geometry.
  • FIG. 2 shows that the distance 31 from the lower edge of the measuring head 21 to the measuring plane 24 has a significant influence on the size of the measuring arrangement 20. In the standard geometry, it determines the distance between the lighting and receiver channels at the lower edge of the measuring arrangement. In addition, it can be seen that the receiver and illumination channels shift laterally against each other in the measurement plane (arrow 32) when the measurement distance 31 changes. The mutual shift limits the working range of the measuring optics.
  • FIG. 3b An improvement for the installation space and the work area is achieved if the lighting and receiver channels are arranged on the same side from the vertical on the measuring plane.
  • This configuration according to the invention is shown in FIG. 3b.
  • Fig. 3a shows the standard geometry 0745 °. If the measuring distance changes, the lateral offset between the lighting and the receiver is reduced. The measuring angles no longer correspond to the standard geometry in FIG. 3b. Since every deviation from the standard geometry inevitably also entails measurement value deviations, the new measuring angles must be selected so that the smallest possible deviations for measurement with standard geometry result. Since measurements are carried out using polarization filters, this requirement corresponds to the condition that the path lengths of the light rays in the color layer are identical for the different measurement geometries.
  • the corresponding illumination angle and receiver angle in air can be calculated from the angles in the color layer using the known refraction law (H. Haferkorn, Optik, p. 40).
  • FIG. 4 The combinations of lighting and receiver angles in air which satisfy equation [1] are shown in FIG. 4 in the form of a diagram.
  • the coordinate axes denote the illumination angle and the receiver angle in air, the points on curve 33 each correspond to an angle pair for the measurement geometry.
  • Illumination angles greater than 10 ° with the corresponding receiver angles less than 45 ° are particularly expedient and advantageous for inline measurement.
  • the measurement geometry according to the invention explained above is also interesting for a measurement technique without a polarization filter.
  • the crossed polarization filters cause a large signal loss and cannot be used if, for example, a weak light source has to be used. In this case, too, it is necessary to reduce the reflection component from the modulated surface. According to a further aspect of the invention, this is achieved by tilting the lighting channel in the direction of the receiver channel. It can be seen in FIG. 3b that this increases the angular separation between the directed reflection on the surface and the receiver angle. In this case, the measuring angles should also satisfy equation [1].
  • Advantageous measuring geometries are illumination angles in the range of 10 ° to 15 ° and receiver angles in the range of 40 ° to 45 °.
  • the aim of all corrective measures i.e. both the metrological and the arithmetic, is to make the inline measured values compatible with corresponding external reference values.
  • Reference values are understood to mean those measured values which are obtained with a color measuring device conforming to standards on finished printed sheets outside the printing press.
  • three different states are distinguished, which are defined in more detail below.
  • State 1 corresponds to the inline measurement in the printing press with measuring arrangement 20. At the time of measurement, the ink layer on the substrate is still wet. In addition, the surface of the ink layer is severely disturbed by the effects of ink splitting on the last printing unit.
  • State 2 corresponds to the situation when a sheet is removed from delivery 17 directly after the printing process and a color measurement is carried out on it.
  • the paint layer is still wet.
  • the effects of color splitting have already subsided.
  • the surface of the color layer can be assumed to be smoothly reflective with maximum gloss, there is only a minimal surface effect.
  • Condition 3 corresponds to the situation when the color measurement is carried out on a printing sheet with completely dried ink.
  • the drying process typically takes several hours. In this state, the color film assumed the microscopic surface roughness of the substrate.
  • the color layer remains on the substrate during the drying process, the thickness of the color layer on the substrate is retained.
  • part or even all of the color pigments penetrate into the substrate during the drying process. This effect changes the density and color measurements and must be corrected.
  • correction models according to the invention described below enable the measurement values to be converted between these three states.
  • the conversion is possible in both directions.
  • a sequential sequence is advantageously selected in accordance with the invention, that is to say the inline measured values supplied by the measuring arrangement 20 corresponding to state 1 are first transformed into state 2 (external measurement wet) and then these measured values corresponding to state 2 are transformed into Measured values corresponding to state 3 (dry external measurement) are transformed.
  • This sequential correction process is shown schematically in FIG. 5.
  • the correction of the measured values from state 1 (Block 401) after state 2 (block 402) mainly includes the correction of the effects of color splitting (block 404).
  • the correction from state 2 (block 402) to state 3 (block 403) corresponds to the correction of the drying behavior of the ink layer on the special type of substrate (block 405).
  • state 2 there is exactly one external reference state (state 2, block 402) into which all inline measurement values (block 401) are transformed. Starting from this state 2, the measurement data are then processed for all applications. The typical applications are display of the measured values (block 406), storage of the measured values as setpoints for the print job (block 407), communication of the setpoints to another printing press (block 406) and use as the current actual value for the color control (block 407).
  • the external measuring device For the determination of reference values in states 2 and 3, it makes sense that an external measuring device is used together with the inline measuring arrangement 20.
  • the corrected measured values in states 2 and 3 must correspond to the reference values, which correspond to the measurement with a standard-compliant spectrophotometer, color measuring or density measuring device.
  • the external reference values are carried out with a measuring device which is equipped with the same measuring filters as in the inline measuring arrangement 20. This means that in the preferred implementation of the method, the external reference values are determined using a measuring device which is equipped with polarization filters and a UV blocking filter.
  • the inline measuring arrangement 20 and the external measuring device do not use the same bandwidth, for example spectrophotometers with 10 nm or 20 nm spectral resolution.
  • the bandpass correction can be carried out as described in the ISO 13655 standard (ISO 13655 standard, Graphic Technology - Spectral measurement and colorimetric computation for graphic arts images, Annex A, 1996).
  • an external measuring device is used together with the inline measuring arrangement 20, which has interchangeable measuring filters in the lighting and receiver channels.
  • the measuring device should support the measuring modes without filter, with UV blocking filter and with polarization filters.
  • An embodiment of such a measuring device is the SpectroEye spectrophotometer from Gretag-Macbeth AG. This functionality enables the transfer or transmission of measured values from or to other measuring systems that use other measuring filters.
  • the external measuring device can measure a printed reference sheet in all measuring modes. The measured values with the corresponding measuring filter can then be passed on to the inline measuring arrangement 20 or to another external system. In particular, this enables the transfer of setpoints for the color control, which were measured with other measuring filters.
  • the transformed measured values can be adjusted with a correction model that changes the layer thickness. This transformation can be carried out with the model for the layer thickness modulation, which is described below.
  • the starting point for the correction or compensation of the inline measurement errors is the color layer at the time of the inline measurement with a modulated surface.
  • the result of the correction must be a compatible measured value for external state 2, which corresponds to a homogeneous layer of paint.
  • the necessary correction parameters and lines of freedom as well as their influence are derived from a color model that simulates the metrological behavior of the color layer.
  • the color model is based on Hoffmann's theory, which enables a precise physical description of the reflection factor of a single, homogeneous, non-scattering color layer on a diffusely reflective substrate.
  • Hoffmann's theory is designed for a diffuse measurement geometry. The adjustment for the reflection factor in the 0/45 ° measurement geometry is described in equation [2]:
  • Ro and R 21 are calculated using the Fresnel formulas (H. Haferkorn, Optik, p.50):
  • c 0 is a correction function that depends on the relevant printing process parameters.
  • the surface effect is preferably eliminated by means of measurement technology, ie by using polarization filters in the measurement arrangement 20.
  • the amplitude of the surface effect is influenced by the relevant printing process parameters.
  • the correction function Co or the dependence on the printing process parameters is determined experimentally. The general procedure for this is explained below.
  • the second component in equation [2] includes the absorption by the printing ink and the multiple reflections at the interfaces of the ink layer.
  • the multiple reflections are referred to in the specialist literature as light trapping.
  • the modulated surface of the color layer after the color splitting influences the absorption behavior and light trapping.
  • the behavior and influence of both effects can be derived as follows.
  • the modulation of the surface leads to the thickness of the color layer being smaller at certain points than the corresponding layer thickness without modulation. This effect reduces the average absorption capacity of the color layer.
  • the effect can therefore be described in equation [2] by adapting the product of the absorption coefficient ⁇ and the layer thickness d.
  • One possibility for implementation is multiplication by a process-dependent correction factor ci, which assumes values less than or equal to 1 as a function of the layer thickness modulation.
  • the values after the correction of the layer thickness modulation are described by equation [4]
  • ⁇ d c ⁇ d C]. [4] where ⁇ d c is to be substituted for ⁇ d in equation [2].
  • C] is a correction function dependent on the relevant printing process parameters and, as will be explained further below, can be determined experimentally with characterization measurements.
  • the modulated surface also influences the light trapping of the color layer, since the modulation influences the angle of incidence of the light rays and thus the critical angle for the total reflection on the surface.
  • An elegant implementation of this dependency in equation [2] is achieved according to the invention by varying the refractive index of the color layer n 2 in the calculation.
  • the surface modulation reduces the mean critical angle for total reflection, which means that more light remains trapped in the color layer. This behavior corresponds to an increase in the refractive index n 2 .
  • One possibility for the correction of the light trap is described in equation [5]:
  • n 2c is the refractive index after the correction and c 2 is a multiplicative correction function which, like the correction functions c 0 and C ! is process dependent and has to be characterized experimentally.
  • the correction of the inline measurement errors can therefore be implemented with three different error types, namely surface effect, layer thickness modulation and light trapping according to equations [2] to [5].
  • Kubelka-Munk's theory applies to a diffuse measurement geometry and scattering layers of color. Nevertheless, it can be used for the phenomenological explanation of the effects of the inline measurement errors in the 45/0 ° measurement geometry and their correction.
  • the reflection factor of an absorbent color layer on a diffusely scattering substrate can be described with the following equation.
  • the first additive component c 0 Ro again corresponds to the surface effect and is identical to equation [2].
  • Equation [6] can be easily inverted, ie the absorption spectrum (extinction E) can be determined directly from the reflectance measurement. This relationship is shown in equation [7].
  • the correction of the light trap is implemented in the Kubelka-Munk model as a scaling of the diffuse internal reflection coefficient R.
  • R 2c R 2 c 2 , [9]
  • Co, Ci and c 2 are in turn process parameter-dependent correction functions.
  • the application of the algorithm for the correction of inline measurement errors with a color model is shown schematically in FIG. 6.
  • the sequence shown corresponds to the correction of a spectral measurement value of the reflectance spectrum.
  • the correction of the entire reflectance spectrum is achieved by performing the correction cycle for each reference point in the spectrum.
  • the diffuse reflectance p p of the substrate is determined from the measured absolute reflectance value of the substrate (paper white measurement, block 411) (block 413).
  • the absorbance spectrum is converted from the measured inline reflectance spectrum in state 1 (block 421) using the inverse KMS model according to equation [7] (block 422) E (block 423) calculated from state 1.
  • the correction function c 0 that is valid for the specific print job and for the specific printing process parameters is read from the correction database 41 and applied.
  • the next step is to transform the absorbance value according to state 2 (block 425) into the reflectance value from state 2 (block 427).
  • the direct KMS model in equation [6] is used for this.
  • the light trap correction is performed.
  • the internal reflection factor R 2 is multiplied by the corresponding correction function c 2 , which is also read in from the correction database 41.
  • the surface effect is set to zero in this transformation.
  • the inline measurement values can also be corrected without a color model.
  • the correction is advantageously carried out directly on the measured reflectance value R or the corresponding density value D.
  • the density value D is calculated from the reflectance value R using the known formula:
  • the measured value deviation is considered to be composed of the three error types surface effect, layer thickness modulation and light trap and corrected accordingly.
  • the surface effect is added identically to equation (3) as an additive component to the reflection factor R.
  • Equation [2] simulated behavior of the correction of the layer thickness modulation acc. Equation [4] and the correction of the light trap acc. Equation [5] is shown in Figures 7a and 7b.
  • the diagram of the FIG. 7a shows the behavior of the relative density error Dc / D as a function of the density value D for the two correction types.
  • the diagram in FIG. 7b shows the behavior of the relative remission error Rc / R as a function of the reflectance value R for the two correction types.
  • FIGS. 7a and 7b also show that the layer thickness modulation error and the light trapping error have different signs and can compensate each other. This behavior can cause numerical instabilities in the correction.
  • a threshold value D s is introduced for the correction with and without a color model. For high densities, the layer thickness modulation error is predominant. For low densities, the error caused by light trapping is dominant. The distinction between high and low densities is based on the threshold value, which is preferably selected in the range of approximately 1.0.
  • the drying behavior on coated and uncoated papers is also characterized according to the invention with the three types of defects surface effect, layer thickness modulation and light trapping and corrected accordingly.
  • the required correction functions co, ci, c 2 are (after their determination) also stored in the correction database 41 and correspond to a second data record in addition to the correction functions for the correction of the inline errors.
  • the method according to the invention is again clearly summarized on the basis of a preferred exemplary embodiment.
  • the correction computer 40 is connected to the measurement arrangement 20 and receives from it the data of the recorded spectra for each scanned measurement field.
  • the control computer 50 transmits to the correction computer 40 the environmental parameters suitable for each measured field, ie machine, process and measuring field parameters. These parameters are in detail: printing speed, number of the printing unit in which the measuring arrangement 20 is located, paper class (for example glossy paper, matt paper, natural paper), color type class (for example process color cyan), measuring field type (for example full tone, screen 70%, gray) and the number of the printing unit in which the measuring field was printed.
  • the correction is made on a case-by-case basis, with a single case defining a specific combination of environmental parameters.
  • correction database 41 located in the correction computer 40, suitable correction parameters are assigned to each case occurring in practice, which define the already mentioned sets of (parameterized) correction functions c 0 , c ⁇ and c 2 .
  • the correction database 41 is implemented as a table in which a correction case is dealt with in each line.
  • a single line includes a set of condition parameters (corresponding to the environmental parameters) and a set of correction parameters.
  • the correction computer 40 compares the relevant environmental parameters with the condition parameters in the correction database 41 for each measurement.
  • the table is processed line by line until a first match is found. In this way, the right case and thus the right correction parameters are found.
  • the table is run from top (table start) to bottom (table end).
  • the cases are arranged in the table according to the degree of specificity, the table starting with very specific cases and ending with very generic cases. So it is always tried first to make a specific correction. If no cases are defined for this, the correction becomes gradually more generic.
  • the correction computer 40 it is decided for each measurement for each individual value of the uncorrected reflectance spectrum whether it is in the absorption, transmission or transition range of the color.
  • the remission values of the individual wavelengths are compared with defined threshold values D s (see above).
  • Spectral values in the transmission range (D ⁇ D s ) are multiplied by the correction function c 2 (cf. equation [12]), which is defined by the correction parameters in the respective table line.
  • Spectral values in the transition range (D ⁇ D s ) are not corrected.
  • Spectral values in the absorption range (D> D s ) are logarithmized, multiplied by a density-dependent correction function C ⁇ (see equation [11]) and then delogarithmized again, with the correction function C ⁇ typically being a second-degree polynomial of density and its coefficients are also part of the correction parameters. Since measurements are carried out with polarization filters, there is no surface effect and therefore c 0 can be set to zero. The corrected spectrum is then forwarded to the control computer (50).
  • correction database 41 must first be created before the actual inline correction.
  • prints with defined fields are produced for all cases of interest (see definition above) and measured both with the inline measuring arrangement 20 and with an external measuring device. Since the correction parameters strongly depend on the layer thickness, prints are made for each case of interest with at least 3 different layer thicknesses and measured. A set of correction parameters is then calculated from the totality of these measurement data for each individual case, this, of course, preferably being computer-aided.
  • the spectra of the inline measurements and the externally recorded measurements are offset against one another.
  • a defined threshold value is used for each part of the spectrum to determine whether it is in the absorption, transmission or transition range of the color.
  • the correction parameters required for these areas are determined, which define the correction functions C ⁇ and c 2 (c 0 is not necessary for the measurement with polarization filters).
  • the correction function c 2 is obtained by dividing the spectral values of the transmission ranges of the inline and externally recorded measurements and then averaging them.
  • the density-dependent correction function C] selected as the 2nd degree polynomial for the absorption range the density values of the measurements recorded inline and externally are divided by each other. With the density-dependent quotients obtained in this way, the least squares determines the coefficients of the correction polynomial and thus the correction function C ⁇ .
  • the correction functions Ci and c 2 or their parameters are then stored in the correction database 41 structured according to cases.
  • the method according to the invention also allows the corrected values to be made available only after averaging or another method for compensating fluctuations in the measured values.
  • This fluctuation can be due to measurement technology, but in particular also comes from the printing process itself.
  • offset printing in particular, it has long been known (for example “offset printing technology”, Helmut Teschner) that the printing process is subject to both systematic and random fluctuations, these fluctuations also being of a very short-term nature, ie in particular from sheet to sheet.
  • offset printing technology Helmut Teschner
  • the measured values also reflect the short-term fluctuations in the printing process. It is now an advantage of the method according to the invention that the measured values are offset by several Messzeitpun kte, especially the measured values of several consecutive sheets of paper measured in the machine, is possible without great expenditure of time and thus the measured values, which are subject to short-term fluctuations, can be corrected and process parameters can consequently be better estimated. This allows process control in particular to work more precisely.
  • the corrected measured values are not only provided directly after a correction of the inline error as described above, but can also be subjected to further computational processing steps.
  • One such processing step is, for example, the conversion between different measurement conditions.
  • a particularly relevant case in practice is the conversion of measurements with different filters. If, for example, the corrected measured values are initially available as values measured with polarization filters, it may be necessary to compare these values with values measured without polarization filters in order to coordinate them with specifications from the preliminary stage. A computational component for converting polarization filters with Then measured values in values measured without a polarization filter then accomplishes this task.

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Abstract

Bei der inline Messung von Druckbogen während des Druckprozesses entstehen Messwertabweichungen gegenüber externen Referenzmessungen an Bogen in stabi­len Zuständen. Diese Messwertfehler sind durch die Effekte der Farbspaltung und durch die Trocknungseffekte der Bogen bedingt. Um zu Farbmesswerten zu kommen, die zu externen Referenzmessungen kompatibel sind, werden diese Messwertfehler durch eine Kombination von messtechnischen und rechnerischen Korrekturmassnah­men eliminiert bzw. korrigiert. Die Messwertkorrektur erfolgt auf der Basis eines Modells, das die Messwertfehler als Kombination von drei Fehlerbeiträgen beschreibt, die durch den Oberflächenef­fekt, die Schichtdickenmodulation und den Lichtfang verursacht sind. Für die Korrek­tur werden drei Freiheitsgrade eingeführt, die durch drei Korrekturfunktionen quanti­fiziert werden. Diese Korrekturfunktionen werden als Korrekturparameter in einer Korrekturdatenbank hinterlegt, wobei für jede in Frage kommende Kombination von Umgebungsparametern des Druckprozesses ein spezifischer Satz von Korrekturpara­metern vorgesehen ist. Die Korrekturmethode erlaubt die Umrechnung von Messwerten zwischen drei Zu­ständen, die der Messung unmittelbar im Druckprozess, der Messung an einem noch nassen Druckbogen und der Messung an einem getrockneten Druckbogen entspre­chen.

Description

Verfahren zur Ermittlung von Färb- und/oder Dichtewerten und für das Ver- fahren ausgebildete Druckeinrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Färb- und/oder Dichtewerten für die Überwachung und/oder Regelung des Druckprozesses in einer Druckeinrichtung gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch eine für das Verfahren ausgebildete Druckeinrichtung gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 27.
Bei einem solchen gattungsgemässen Verfahren werden die Messwerte direkt während des Druckprozesses mit einer Messanordnung erfasst, welche innerhalb der Druckeinrichtung - z.B. einer Bogenoffsetdruckmaschine oder allgemein eines Dru- ckers - eingebaut ist. Diese Art der Messwerterfassung bzw. Messung wird im Folgenden als „inline" bezeichnet. Im Gegensatz dazu bezeichnet „extern" eine Messwerterfassung ausserhalb der Druckeinrichtung in einem stabilen Zustand des Druckprodukts.
Zum Zeitpunkt der inline Messung, also während des Druckprozesses, ist der Farbauftrag noch nicht stabil. Die Störeffekte beim Farbauftrag werden durch verschiedene Parameter des Druckprozesses verursacht. Ausserdem kann das Erscheinungsbild des Druckprodukts durch nachfolgende Bearbeitungsschritte, z. B. Lackierung der Oberfläche, noch verändert werden. Beide Effekte führen zu Unterschieden zwischen den inline gemessenen Messwerten und den entsprechenden, extern in einem stabilen Zustand des Druckprodukts ermittelten Messwerten. Inline und extern ermittelte Messwerte sind daher nicht direkt vergleichbar.
Die allgemeinste Aufgabe der Erfindung ist die Korrektur dieser Messunterschiede. Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Anspruchs 1 angeführten Massnahmen gelöst. Weiterbildungen und besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der vom Anspruch 1 abhängigen Ansprüche.
Eine weitere allgemeine Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Druckeinrichtung, in welcher das erfindungsgemässe Verfahren eingesetzt werden kann. Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Anspruchs 27 angeführte Ausbildung der Druckeinrichtung gelöst. Weiterbildungen und besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemässen Druckeinrichtung sind Gegenstand der vom Anspruch 27 abhängigen Ansprüche.
Gemäss dem allgemeinsten Gedanken der Erfindung wird die genannte Korrektur der Messunterschiede durch rechnerische Korrekturmassnahmen und vorzugsweise in Verbindung mit einer speziellen Auslegung der Messanordnung (Messtechnik) erreicht. Im folgenden wird die Erfindung am Beispiel des Bogenoffsetdrucks beschrieben. Die erfindungsgemässen Ansätze sind aber allgemein gültig und können auch für andere Druckverfahren und -einrichtungen angewendet werden.
Die Farbmetrik, wie sie zum Beispiel von der Commission internationale de Peclairage (CIE) in der CIE Publikation 15.2 „Colorimetry" beschrieben ist, und die Normen für die zu verwendende Färb- und Dichtemesstechnik (z.B. DIN 5033, ISO 5) ermöglichen eine absolute Beschreibung eines Farbwerts. Dieser Standard bildet die Grundlage für die Farbkommunikation in modernen digitalen Workflow und Co- lor Management Systemen. CIE konforme Farbwerte (XYZ oder L*a*b*) werden verwendet, um die Farbinformation des Sujets von der Eingangstufe (Vorlage, Kamera, Scanner, Monitor) über den digitalen Prüfdruck, die Druckvorstufe bis zur Druckmaschine zu transferieren. Für eine effiziente Umformung der absoluten CIE Farb- werte in Maschinensteuerparameter (z.B. Farbseparation in die Grundfarben C, M, Y und K) wurden Prozessstandards definiert. Ein Prozessstandard für die Offset Drucktechnik ist in der Norm DIN/ISO 12647-2 definiert. Die Anwendung eines Prozessstandards ermöglicht eine flexible Abwicklung eines Druckauftrags mit verschiedenen Druckmaschinen. Sie erfordert aber eine Charakterisierung, die Einstellung und einen stabilen Betrieb der Druckmaschine gemäss den Vorgaben des Prozessstandards.
Die eingesetzte Messtechnik muss für diese, Aufgaben normkonforme Färb- und Dichtewerte ausgeben können. Dies kann z.B. durch eine Kombination eines Dreibe- reich-Farbmessgeräts und eines Densitometers erreicht werden. Idealerweise wird aber ein Spektralphotometer als Messtechnik eingesetzt, da es beide Messmodi unterstützt und Flexibilität für die Auswahl der Dichtefilter ermöglicht.
Der aktuelle Stand in der Farbmesstechnik im Druckbereich wird durch zwei Typen von Messsystemen repräsentiert: - tragbare Handmessgeräte, wie zum Beispiel das Spektralphotometer SpectroEye und das Densitometer Dl 9 der Firma Gretag-Macbeth AG, und
- halb-automatisierte Messsysteme wie AxisControl und JmageControl mit spektral- photometrischen Messköpfen der Firma Heidelberger Druckmaschinen AG.
Diese Messgeräte und -Systeme werden extern, also ausserhalb der Druckmaschine eingesetzt. Mit dem Handmessgerät kann der Drucker einzelne Messfelder im Druckkontrollstreifen oder im Bild kontrollieren. Mit den halb-automatisierten Systemen kann der Drucker einen einzelnen Druckbogen manuell auflegen. Je nach System wird dann der komplette Druckkontrollstreifen (AxisControl) oder der ganze Bogen (ImageControl) automatisch gemessen. Diese Messsysteme benützen normgerechte Messgeometrien. Als Vorlage dient ein fertig gedrucktes Endprodukt in einem stabilen Zustand. Die so erhaltenen Messwerte entsprechen CIE-konformen Farbmesswer- ten und können direkt zur Regelung und zur Überwachung oder Kontrolle des Druck- prozesses, zur Farbkommunikation oder für die Anzeige verwendet werden.
Um Druckaufträge effizienter und kostengünstiger ausführen zu können, geht der Trend zu automatisierten Druckmaschinen. Für die Farbmesstechnik bedeutet dies, dass die Messungen nicht mehr manuell vom Drucker ausserhalb der Druckmaschine, sondern vollautomatisch direkt in der Druckmaschine ausgeführt werden. Diese inline Messtechnik bietet grosse Vorteile. Durch Einbindung der inline Messtechnik in einen geschlossen Regelkreis mit den einzelnen Druckwerken kann die Druckmaschine automatisch und schnell in Farbe gefahren werden. Ausserdem kann die Farbgebung während des Fortdrucks konstant geprüft und nachgeführt werden, was eine durchge- hende Qualitätskontrolle ermöglicht.
Die inline Messtechnik ist aber deutlich komplexer als die konventionelle externe Farbmesstechnik. Die inline Messung muss kurz nach dem Farbauftrag durchgeführt werden. Zu diesem Zeitpunkt ist die Farbschicht noch nicht stabil. Sie wird durch verschiedene Druckprozessparameter und Farbeigenschaften beeinflusst, welche mit unterschiedlichen Zeitkonstanten abklingen. Je nach Situation können dadurch grosse Unterschiede zwischen den inline Messwerten und entsprechenden externen Messwerten auf stabilen trockenen Proben entstehen. Ausserdem erschwert die Prozessabhängigkeit die Interpretation der Messdaten. Es ist nicht eindeutig ersichtlich, ob eine gemessene Variation durch eine Änderung des Farbauftrags oder durch eine Ände- rung der Prozessparameter hervorgerufen wurde. Eine ähnliche Problematik entsteht, wenn das Druckprodukt nach der inline Messung noch weiterverarbeitet wird. Ein typisches Beispiel ist das Auftragen einer Lackschicht in einem nachfolgenden Lackierwerk.
Die vorliegende Erfindung befasst sich im Speziellen mit der inline Messung in Bo- genoffset-Druckmaschinen, ist aber auch für andere Druckverfahren und -einrich- tungen geeignet. Die Erfindung beinhaltet, wie schon erwähnt, im wesentlichen eine spezielle Auslegung der Messtechnik und Messgeometrie sowie Korrekturmethoden für die inline Messwerte, welche eine Umwandlung in normgerechte Färb- und Dich- temess werte für entsprechende stabile externe Proben (Druckerzeugnisse) ermöglichen.
Inline Messsysteme sind für Rollenoffset-Druckmaschinen erhältlich, z. B. das System ColorControlSystem (CCS) von QuadTech. Diese Systeme werden aber am Ende der Rollenoff set-Druckmaschine nach den Trocknungssystemen eingebaut. Zum Zeitpunkt der Messung ist das Druckmaterial schon trocken und in einem stabilen Zustand. Eine prozessabhängige Korrektur der Messwerte ist hier nicht nötig.
Anderseits werden in Flexo-, Tief- und Rollenoffset-Druckmaschinen auch sogenann- te „Webinspection" Systeme für die Farbmessung und -kontrolle eingesetzt. Ein Beispiel ist das Print- Vision 9000 NT System von Advanced Vision Technology (AVT). Diese Systeme benützen bildgebende Messtechniken, welche die Druckvorlage auf zweidimensionalen oder eindimensionalen CCD Sensoren abbilden. Die Farbwerte wurden mit nicht normkonformen Filterfunktion bestimmt und entsprechen Kamera- spezifischen RGB Werten. Diese Messwerte werden in CIE Farbwerte transformiert. Die Umrechnung der Messwerte entspricht nicht einer druckprozessabhängigen Korrektur, sondern einer farbmetrischen Charakterisierung des Messsystems, wie es auch in gebräuchlichen Color Management Systemen für die Bildschirm-, Kamera- und Scanner-Profilierung eingesetzt wird. Eine allgemeine Beschreibung dieser Technik befindet sich in der Publikation „Digital Color Management, Encoding Solutions" von E. Giorgianni.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Druckeinrichtung, Fig. 2 ein Prinzipschema eines spektral arbeitenden, zum Einsatz in der Druckeinrichtung nach Fig.l geeigneten Messanordnung,
Fig. 3a,3b zwei Skizzen zur Erläuterung einer erfindungsgemässen Messgeometrie,
Fig.4 ein Diagramm zur Erläuterung der Messgeometrie der Fig. 3,
Fig. 5 ein allgemeines Blockschema des erfindungsgemässen Verfahrens, Fig. 6 ein Blockschema eines speziellen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Verfahrens und
Fig. 7a,7b zwei Diagramme zur Erläuterung von nach dem erfindungsgemässen Verfahren vorgenommenen rechnerischen Messwertkorrekturen.
In der Figur 1 ist eine Bogenoffsetdruckmaschine als Ganzes mit 1 bezeichnet. Die Druckmaschine verfügt über vier (oder ggf. auch mehr) Druckwerke 11-14 und bedruckt Bogen, welche an einem sog. Anleger 15 bereitgestellt werden. Die Bogen werden zunächst im ersten Druckwerk 11 mit einer ersten Farbe bedruckt, dann an das zweite Druckwerk 12 weitergereicht, bis sie schliesslich mit allen Farben fertig bedruckt das letzte Druckwerk 14 verlassen. Am letzten Druckwerk 14 ist eine Messanordnung 20 vorgesehen, welche die Bogen (an deren dafür vorgesehenen Messstellen) unmittelbar nach dem Druck ausmisst. Anschliessend werden die Druckbogen weiteren Verarbeitungsstufen, z.B. einer Trocknereinheit und einem Lackierwerk 16 zugeführt und schliesslich in einem sog. Ausleger 17 ausgegeben. Bis auf die Messung während des Druckprozesses bzw. unmittelbar danach ist die Druckmaschine soweit Stand der Technik, so dass der Fachmann keiner näheren Erläuterung bedarf.
Die inline Messanordnung 20 umfasst in an sich bekannter Weise einen oder mehrere simultan messende Messköpfe. Die Messköpfe können auch in verschiedenen
Druckwerken eingebaut sein. Aus Kostengründen ist es aber sinnvoll, die Messung der Farben aller beteiligten Druckwerke an einem gemeinsamen Ort nach dem letzten Druckwerk zu vereinen. Die Messköpfe sind bevorzugt in einer Reihe rechtwinklig zur Druckrichtung angeordnet. Die Messeinheit 20 beinhaltet weiter eine automati- sierte lineare Bewegungseinrichtung senkrecht zur Druckrichtung, so dass jeder
Punkt über die Bogenbreite angefahren und gemessen werden kann. Die mechanische Ausbildung einer automatisierten Messanordnung mit mehreren Messköpfen ist an sich bekannt und bedarf soweit keiner näheren Erläuterung. In der Fig. 1 ist ferner ein Korrekturrechner 40 dargestellt, welcher die von der Messanordnung erfassten Messwerte erhält und diese nach der Korrektur einem Steuerrechner 50 zuführt, der schliesslich damit in an sich bekannter Weise die Druckwerke 11-14 der Druckmaschine 1 steuert. Auf den Korrekturrechner 40 bzw. dessen Funk- tionen wird weiter unten eingegangen.
Bei hohen Druckgeschwindigkeiten erfolgt die Messung unmittelbar nach dem Farbauftrag am letzten Druckwerk. Die Zeitdifferenz zwischen Messung und Farbauftrag beträgt nur einen Bruchteil einer Sekunde. Der Forschungsbericht Nr. 52.023 der Fogra enthält Bilder, welche den Zustand der Farbschicht unmittelbar nach der Farbspaltung am Druckspalt zeigen. Auf diesen Bildern ist die Entstehung von Fäden, den sogenannten Microstripes, zwischen Gummituch und Druckbogen sichtbar. Diese Fäden haben einen Druchmesser von 30 bis 60 Mikrometern und reissen nach einer bestimmten Entfernung vom Druckspalt ab. Das Resultat ist eine Farbschicht mit einer im Verhältnis zur Schichtdicke makroskopischen Oberflächenmodulation, welche zum Zeitpunkt der inline Messung noch nicht abgeklungen ist. Bei der Messung der Farbe vom letzten Druckwerk wird die Oberflächenmodulation direkt durch die Fadenbildung der Farbspaltung verursacht. Bei der Messung von Farben von vorderen Druckwerken tritt ein reduzierter Effekt auf, welcher durch die Interaktion der fri- sehen Farbe auf dem Druckbogen mit dem Gummituch des letzten Druckwerks verursacht wird. Dabei wird eine Emulsion von Farbresten und Feuchtmittel auf die Farbschicht übertragen.
Die Oberflächenmodulationen der Farbschicht beeinflussen die Messwerte. Sie sind abhängig von einer Vielzahl von Druckprozessparametern, wie zum Beispiel Druckgeschwindigkeit, Druckwerk, Substrat- und Farbtyp. Ausserdem werden Unterschiede zwischen inline und extern ermittelten Messwerten auch durch das Trocknungsverhalten der Farbe auf dem Substrat hervorgerufen, welches eine deutlich längere Zeitkonstante aufweist.
Die Unterschiede zwischen inline und extern ermittelten Messwerten müssen für die praktische Verwertung der Messwerte korrigiert werden. Das erfindungsgemässe Verfahren wendet für diese Korrektur eine messtechnische Komponente (spezielle Ausbildung der Messanordnung 20) sowie rechnerische Komponenten an, welch letz- tere im Korrekturrechner 40 ausgeführt werden. Das Ziel für die messtechnische Komponente ist es, den Einfluss der prozessabhängigen Störeffekte maximal zu reduzieren und möglichst eindeutige Messwerte zu liefern. Ausserdem müssen für die Auslegung der Messtechnik oft zusätzliche Randbedingungen berücksichtigt werden, wie zum Beispiel Bauraumlimitationen in der Druckmaschine oder variierender Messabstand, welchen Randbedingungen gemäss einem weiteren Aspekt der Erfindung durch Abweichungen von der normierten 0 45° Messgeometrie Rechnung getragen werden kann. Die verbleibenden Messwertabweichungen gegenüber extern ermittelten, normgerechten Messwerten werden dann mittels numerischer Korrekturmassnahmen bzw. -modelle im Korrekturrechner 40 kompensiert.
Die Pfeile in Figur 1 stellen den Datenfluss der Messwerte dar. Die Messwerte können je nach verwendeter Messtechnik der Messanordnung 20 Dichtewerte, Farbwerte oder Remissionsspektren sein. Tatsächlich ist der Datenfluss zwischen den Kompo- nenten bidirektional. Die von der Messanordnung 20 erfassten Messdaten werden in digitaler Form an den Korrekturrechner 40 übermittelt. Dieser korrigiert die Messdaten und leitet sie an den Steuerrechner 50 der Druckmaschine 1 weiter. Die korrigierten Messdaten können vom Steuerrechner 50 aus für den Drucker dargestellt, abgespeichert, oder für die Farbregelung der Druckmaschine verwendet werden. Dabei werden in an sich bekannter Weise die (korrigierten) Messdaten für die Farbregelung mit Soll- Werten 51 verglichen und daraus die Einstellungen der Druckwerke 11-14 bestimmt und an diese elektronisch übertragen.
Der Korrekturrechner 40 benötigt für die Umrechnung der Messwerte prozessspezifi- sehe Korrekturparameter, welche in einer Korrektur-Datenbank 41 zur Verfügung gestellt werden. Der Korrekturrechner 40 benötigt für die Auswahl der Korrekturpara- meter aus der Datenbank 41 Information 42 über den aktuellen Druckprozess. Diese notwendigen Informationen 42, zum Beispiel Substrattyp, Farbtyp und Druckwerkzuordnung, werden vom Drucker am (nicht dargestellten) Steuerpult der Druckma- schine 1 ausgewählt oder eingegeben und in der Praxis über den Steuerrechner 50 an den Korrekturrechner 40 übermittelt.
Im folgenden wird die spezielle erfindungsgemässe Ausbildung der Messanordnung 20 anhand der Figuren 2 und 3 näher erläutert. Die Messeinheit 20 besteht, wie schon erwähnt, aus einem Balken, in dem sich mehrere in einer Reihe quer zur Papierlaufrichtung montierte Messköpfe 21 befinden, wobei der Balken am Ende des letzten Druckwerks einer Offsetdruckmaschine eingebaut ist. Die Messköpfe selbst sind auf einem motorgetriebenen Schlitten montiert, welcher innerhalb des Balkens elektronisch gesteuert quer zur Papierlaufrichtung bewegt werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, beliebige Messorte auf dem Papier zu erfassen.
Um den knappen Bauraum in der Druckmaschine optimal ausnützen zu können, ver- fügt die Messanordnung 20 neben den Messköpfen 21 auch noch über separate Messköpfe zur Bestimmung der Papier- und Registerlage. Ausserdem ist die Messanordnung mit einem Drehgeber des Druckwerks verbunden, so dass der Messablauf mit der Drehbewegung des Druckzylinders synchronisiert werden kann.
Ein typischer Messkopf 21 ist in Figur 2 schematisch dargestellt. Die Messgeometrie entspricht dem Farbmessstandard 0/45° gemäss DIN 5033. Die Beleuchtung von einer Lichtquelle 22 erfolgt dabei unter 0° und wird mittels eines optischen Systems 23 in die Messebene 24 abgebildet. Als Lichtquelle wird vorzugsweise eine zentrale Blitzlichtquelle eingesetzt, deren Licht mit einem faseroptischen Mehrfachverteiler zu den einzelnen Messköpfen geleitet wird. Das von der Messstelle auf dem Druckbogen reflektierte Messlicht wird unter 45° erfasst. Ein optisches System 25 bildet den Messfleck in der Messebene auf einen Analysator 26 ab. Der Analysator 26 ist als Photodiodenarray-Gitterspektrometer mit einer Fasereinkopplung 27 dargestellt. Der Messkopf 21 in dieser Bauform entspricht einem Spektralphotometer. Die Auslegung eines solchen Messkopfs entspricht soweit dem bekannten Stand der Technik und bedarf deshalb keiner weiteren Erklärung. Prinzipiell können alle bekannten Techniken für die spektrale Analyse des reflektierten Lichts von der Probe verwendet werden. Alternativ kann auch die umgekehrte Messgeometrie 45 0° mit vertauschten Be- leuchtungs- und Empfängerkanälen angewendet werden.
Im folgenden wird der Fall für eine spektrale Messtechnik über den gesamten sichtbaren Bereich beschrieben. Die Messwerte sind dabei ein Remissionsspektrum, welches dem spektralen Reflektionsgrad der Probe von typischerweise 400 bis 700 nm mit einer spektralen Auflösung von 10 oder 20 nm entspricht. Dichte- und Dreibereich- Farbmessköpfe benützen nur einen Teilbereich dieses Spektrums. Die messtechni- sehen Aspekte und die Korrekturmodelle für diese spektralen Teilbereiche sind aber identisch zum allgemeinen Fall und können direkt aus dem spektralen Fall abgeleitet werden.
Die inline Messtechnik muss, wie schon erwähnt, kompatible Messwerte zu einer ex- ternen Referenz liefern können. Die externe Referenz wird durch Messwerte auf stabilen Proben mit einem normgerechten Spektralphotometer mit 0745° Messgeometrie definiert. Stabile Probe heisst in diesem Zusammenhang, dass die Effekte der Farbspaltung abgeklungen sind und dass die. Probe fertig verarbeitet ist. Ausserdem muss sich die Farbschicht in einem definierten externen Zustand befinden.
Die inline Messanordnung muss aus diesem Grund die Effekte der variierenden Oberflächenstruktur unterdrücken. Zu diesem Zweck werden gemäss einem Aspekt der Erfindung im Beleuchtungs- und Empfängerkanal des Messkopfs 21 Polarisationsfilter 28 und 29 eingesetzt. Die Polarisationsfilter bestehen aus linearen Polarisa- toren und werden mit gegeneinander senkrecht stehenden Polarisationsachsen im Beleuchtungs- und Empfängerkanal eingebaut. Der Einsatz von Polarisationsfiltern ist bei der Dichtemessung in Handmessgeräten an sich bekannt. Eine Beschreibung dieser Technik ist in der Publikation „Farbe und Qualität" der Firma Heidelberger Druckmaschinen AG enthalten. Die erfindungsgemässe Anwendung von Polarisati- onsfiltern bei der inline Messung zum Zwecke der Eliminierung bzw. Unterdrückung des Oberflächeneffekts, d.h. die Unterdrückung derjenigen Komponente des Messlicht, welche direkt an der strukturierten Oberfläche der Farbschicht reflektiert wird, ist jedoch bisher in der Literatur nicht beschrieben.
Eine weitere spezielle Auslegung der Messtechnik ist, dass zusätzlich zum Polarisationsfilter im Beleuchtungskanal ein UV-Filter 30 eingebaut wird, welches den Ultra- violet (UV) Anteil des Beleuchtungsspektrums unterhalb von 400 nm unterdrückt. Dieses UV Sperrfilter 30 kann zum Beispiel mit einem Filterglass vom Typ GG420 der Firma Schott realisiert werden. Das UV Sperrfilter verhindert, dass die Fluores- zenz der Aufhellerzusätze im Papier angeregt werden kann. Dadurch wird für die inline Messung eine bessere Reproduzierbarkeit der Messdaten von Bogen zu Bogen und vor allem von Auftrag zu Auftrag erreicht, da die Aufhelleranteile im Papier schwanken können. Ausserdem wird mit dem UV Sperrfilter 30 die Übereinstimmung mit den externen Referenzwerten verbessert, da das externe Messgerät eine an- dere Beleuchtungsquelle verwenden kann. Weitere Randbedingungen in der Druckmaschine können die Auslegung der Messanordnung 20 beeinflussen, zum Beispiel limitierter Bauraum in der Druckmaschine oder unsaubere Papierauflage in der Messebene. Diesen Randbedingungen kann nach einem weiteren wichtigen Aspekt der Erfindung durch eine von der normierten 0745°-Messgeometrie abweichende Messgeometrie Rechnung getragen werden.
Die Figur 2 zeigt, dass der Abstand 31 von der Unterkante des Messkopfs 21 zur Messebene 24 einen massgeblichen Einfluss auf die Baugrösse der Messanordnung 20 hat. Er bestimmt nämlich in der Normgeometrie die Distanz zwischen Beleuch- tungs- und Empfängerkanal an der Unterkante der Messanordnung. Ausserdem ist ersichtlich, dass sich Empfänger- und Beleuchtungskanal in der Messebene lateral gegeneinander verschieben (Pfeil 32), wenn sich der Messabstand 31 ändert. Die gegenseitige Verschiebung limitiert den Arbeitsbereich der Messoptik.
Eine Verbesserung für den Bauraum und den Arbeitsbereich wird erreicht, wenn Be- leuchtungs- und Empfängerkanal auf der gleichen Seite von der Senkrechten auf der Messebene angeordnet sind. Diese erfindungsgemässe Konfiguration ist in den Fig. 3b dargestellt. Fig. 3a zeigt im Vergleich dazu die Normgeometrie 0745°. Bei einer Änderung des Messabstandes wird der laterale Versatz zwischen Beleuchtung und Empfänger reduziert. Die Messwinkel entsprechen in Fig. 3b nicht mehr der Normgeometrie. Da jede Abweichung von der Normgeometrie unweigerlich auch Messwertabweichungen nach sich zieht, müssen die neuen Messwinkel so gewählt werden, dass sich möglichst kleine Abweichungen zur Messung mit Normgeometrie ergeben. Da unter Einsatz von Polarisationsfiltern gemessen wird, entspricht diese Forderung der Bedingung, dass die Weglängen der Lichtstrahlen in der Farbschicht für die verschiedenen Messgeometrien identisch sind. Dies entspricht gleichem Absorptionsverhalten. Die Bedingung für gleiche Absorptionswege in der Farbschicht kann in erster Näherung durch die folgende Gleichung [1] beschrieben werden: —^+ l-— = 1 + = 2.13 [1] cos(y?ß ) ∞s(ßE) cos(tf£)
Darin sind: ßB mittlerer Beleuchtungswinkel in der Farbschicht mit Brechungsindex n ßE mittlerer Empfängerwinkel in der Farbschicht mit Brechungsindex n E Empfängerwinkel in Normgeometrie in der Farbschicht (n sin(απ )=sin45°) n : Brechungsindex der Farbschicht n = 1.5
Die entsprechenden Beleuchtungswinkel und Empfängerwinkel in Luft können ausgehend von den Winkeln in der Farbschicht mit dem bekannten Brechungsgesetz (H. Haferkorn, Optik, S. 40) berechnet werden.
Die Kombinationen von Beleuchtungs- und Empfängerwinkeln in Luft, welche Gleichung [1] erfüllen, sind in Fig. 4 in Form eines Diagramms dargestellt. Die Koordinatenachsen bezeichnen dabei den Beleuchtungs winkel und den Empfängerwinkel in Luft, die Punkte auf der Kurve 33 entsprechen je einem Winkelpaar für die Messgeometrie. Besonders zweckmässig und vorteilhaft für die inline Messung sind Beleuchtungswinkel grösser als 10° mit den entsprechenden Empfängerwinkeln kleiner als 45°.
Die vorstehend erläuterte erfindungsgemässe Messgeometrie ist auch interessant für eine Messtechnik ohne Polarisationsfilter. Die gekreuzten Polarisationsfilter verursachen einen grossen Signalverlust und können nicht angewendet werden, wenn zum Beispiel eine schwache Lichtquelle verwendet werden muss. Auch in diesem Fall ist es notwendig, die Reflektionskomponente von der modulierten Oberfläche zu redu- zieren. Dies wird nach einem weiteren Aspekt der Erfindung erreicht, indem der Beleuchtungskanal in Richtung des Empfängerkanals verkippt wird. In Figur 3b ist ersichtlich, dass dadurch die Winkeltrennung zwischen dem gerichteten Reflex an der Oberfläche und dem Empfängerwinkel vergrössert wird. Die Messwinkel sollen in diesem Fall auch die Gleichung [1] erfüllen. Vorteilhafte Messgeometrien sind Be- leuchtungswinkel im Bereich 10° bis 15° und Empfängerwinkel im Bereich 40° bis 45°.
Im folgenden werden die rechnerischen Korrekturmassnahmen für die Messwerte und die zugrundeliegenden Korrekturmodelle näher erläutert.
Das Ziel aller Korrekturmassnahmen, also sowohl der messtechnischen als auch der rechnerischen, ist es, die inline Messwerte mit entsprechenden externen Referenzwerten kompatibel zu machen. Unter Referenzwerten werden dabei diejenigen Messwerte verstanden, welche mit einem normgerechten Farbmessgerät auf fertig gedruckten Bogen ausserhalb der Druckmaschine erhalten werden. Für die Korrektur der Mess- werte werden dabei drei verschiedene Zustände unterschieden, welche im folgenden genauer definiert sind.
Der Zustand 1 entspricht der inline Messung in der Druckmaschine mit der Messan- Ordnung 20. Zum Messzeitpunkt ist die Farbschicht auf dem Substrat noch nass. Ausserdem ist die Oberfläche der Farbschicht durch die Effekte der Farbspaltung am letzten Druckwerk stark gestört.
Der Zustand 2 entspricht der Situation, wenn ein Bogen direkt nach dem Druckpro- zess aus dem Ausleger 17 entnommen und daran eine Farbmessung vorgenommen wird. In diesem Zustand 2 ist die Farbschicht noch nass. Die Effekte der Farbspaltung sind bereits abgeklungen. Die Oberfläche der Farbschicht kann als glatt spiegelnd mit maximalem Glanz angenommen werden, es tritt nur noch ein minimaler Oberflächen- effekt auf.
Der Zustand 3 entspricht der Situation, wenn die Farbmessung an einem Druckbogen mit komplett getrockneter Farbe ausgeführt wird. Der Trocknungsprozess dauert typischerweise mehrere Stunden. In diesem Zustand hat der Farbfilm die mikroskopische Oberflächenrauhigkeit des Substrats angenommen. Bei gestrichenen Papieren bleibt die Farbschicht während dem Trocknungsprozess auf dem Substrat, die Dicke der Farbschicht auf dem Substrat bleibt erhalten. Bei ungestrichenen Papieren dringt während des Trocknungsprozesses ein Teil oder sogar die gesamte Menge der Farbpigmente in das Substrat ein. Dieser Effekt verändert die Dichte- und Farbmesswerte und muss korrigiert werden.
Die weiter unten beschriebenen erfindungsgemässen Korrekturmodelle ermöglichen die Umrechnung der Messwerte zwischen diesen drei Zuständen. Die Umrechnung ist in beide Richtungen möglich.
Für die praktische Implementierung wird gemäss der Erfindung vorteilhaft ein sequentieller Ablauf gewählt, d.h. die von der Messanordnung 20 gelieferten inline Messwerte entsprechend Zustand 1 werden zuerst in dem Zustand 2 (externe Messung nass) entsprechende Messwerte transformiert und anschliessend werden diese dem Zustand 2 entsprechenden Messwerte in dem Zustand 3 (externe Messung tro- cken) entsprechende Messwerte transformiert. Dieser sequentielle Korrekturablauf ist in Figur 5 schematisch dargestellt. Die Korrektur der Messwerte von Zustand 1 (Block 401) nach Zustand 2 (Block 402) beinhaltet hauptsächlich die Korrektur der Effekte der Farbspaltung (Block 404). Die Korrektur von Zustand 2 (Block 402) nach Zustand 3 (Block 403) entspricht der Korrektur des Trocknungsverhaltens der Farbschicht auf dem speziellen Substrattyp (Block 405). In dieser Implementierung gibt es genau einen externen Referenzzustand (Zustand 2, Block 402), in den alle inline Messwerte (Block 401) transformiert werden. Ausgehend von diesem Zustand 2 werden die Messdaten dann für alle Anwendungen weiterverarbeitet. Die typischen Anwendungen sind Anzeige der Messwerte (Block 406), Abspeichern der Messwerte als Sollwerte für den Druckjob (Block 407), Kommunikation der Sollwerte an eine ande- re Druckmaschine (Block 406) und Verwendung als aktueller Ist-Wert für die Farbregelung (Block 407).
Für die Ermittlung von Referenzwerten in den Zuständen 2 und 3 ist es sinnvoll, dass ein externes Messgerät zusammen mit der inline Messanordnung 20 verwendet wird. Die korrigierten Messwerte in Zustand 2 und 3 müssen den Referenzwerten entsprechen, welche der Messung mit einem normgerechten Spektralphotometer, Farbmess- oder Dichtemessgerät entsprechen. Um messtechnische Differenzen zwischen der inline und der externen Messung klein zu halten, werden die externen Referenzwerte mit einem Messgerät durchgeführt, welches mit gleichen Messfiltern wie in der inline Messanordnung 20 ausgerüstet ist. Dies bedeutet, dass in der bevorzugten Realisierung des Verfahrens die externen Referenzwerte mit einem Messgerät ermittelt werden, welches mit Polarisationsfiltern und einem UV-Sperrfilter ausgerüstet ist.
Wenn die inline Messanordnung 20 und das externe Messgerät nicht die gleiche Bandbreite verwenden, zum Beispiel Spektralphotometer mit 10 nm oder 20 nm spektraler Auflösung, wird eine numerische Bandpasskorrektur durchgeführt. Die Bandpasskorrektur kann wie in der Norm ISO 13655 (Norm ISO 13655, Graphic Technology — Spectral measurement and colorimetric computation for graphic arts images, Annex A, 1996) beschrieben ausgeführt werden.
Im Weiteren ist es sinnvoll, dass zusammen mit der inline Messanordnung 20 ein externes Messgerät verwendet wird, welches über wechselbare Messfilter in Beleuchtungs- und Empfängerkanal verfügt. Das Messgerät sollte die Messmodi ohne Filter, mit UV-Sperrfilter und mit Polarisationsfiltern unterstützen. Ein Ausführungsbeispiel für ein solches Messgerät ist das Spektralphotometer SpectroEye der Firma Gretag- Macbeth AG. Diese Funktionalität ermöglicht die Übernahme oder die Übermittlung von Messwerten von oder an andere Messsysteme, welche andere Messfilter benützen. Das externe Messgerät kann einen bedruckten Referenzbogen in allen Messmodi messen. Die Messwerte mit dem entsprechenden Messfilter können dann an die inline Messanordnung 20 oder an ein anderes externes System weitergeben werden. Dies ermöglicht im Besonderen die Übernahme von Sollwerten für die Farbregelung, welche mit anderen Messfiltern gemessen wurden.
Wenn die gemessenen Dichtewerte auf dem Referenzbogen nicht der geforderten Solldichte entsprechen, können die transformierten Messwerte mit einem Korrektur- modell, welches die Schichtdicke verändert, angepasst werden. Diese Transformation kann mit dem Modell für die Schichtdickenmodulation ausgeführt werden, welches im folgenden beschrieben wird.
Die folgenden Abschnitte beschreiben die theoretische Basis für die erfindungsge- mässen rechnerischen Korrekturmassnahmen (Korrekturalgorithmen). Im ersten Abschnitt wird die Korrektur der inline Messfehler, im zweiten Abschnitt die Korrektur des Trocknungsverhaltens beschrieben. Die praktische Anwendung der Korrekturalgorithmen sowie die konkrete Implementierung des gesamten Korrektursystems sind im Anschluss daran beschrieben.
Der Ausgangspunkt für die Korrektur bzw. Kompensation der inline Messfehler ist die Farbschicht zum Zeitpunkt der inline Messung mit einer modulierten Oberfläche. Das Resultat der Korrektur muss ein kompatibler Messwert zum externen Zustand 2 sein, welchem eine homogene Farbschicht entspricht.
Die notwendigen Korrekturparameter und Freiheitsgerade sowie deren Einfluss werden von einem Farbmodell abgeleitet, welches das messtechnische Verhalten der Farbschicht simuliert.
Das Farbmodell basiert auf der Theorie von Hoffmann, welche eine genaue physikalische Beschreibung des Reflexionsfaktors einer einzelnen, homogenen, nicht streuenden Farbschicht auf einem diffus reflektierendem Substrat ermöglicht. Die Theorie von Hoffmann ist für eine diffuse Messgeometrie ausgelegt. Die Anpassung für den Reflexionsfaktor in der 0/45°-Messgeometrie ist in Gleichung [2] beschrieben:
Figure imgf000017_0001
Cθ Anteil der Oberflächenreflektion, welcher unter 0° gemessen wird Ro Oberflächenreflektionskoeffizient für 45° Einfallswinkel in Luft α Absorptionskoeffizient der Farbschicht d Schichtdicke der Farbschicht θ2 Einfallswinkel in Medium 2 (Farbfilm) mit Brechungsindex n2: n2sin(θ2) = nιsin(θι) θl Einfallswinkel in Luft unter 45° mit Brechungsindex nl PP diffuser Reflexionsgrad des Substrats sin2(α Normalisierungsfaktor für Absolutweiss für Messgeometrie mit Erfassungswinkel v.\ = 5° IA Integral für den gemessener Anteil des ausgekoppelten diffusen Strahlflusses aus der Farbschicht Ip Integral für den rückreflektierten diffusen Strahlfluss in der Farbschicht R21 interner Reflektionskoeffizient in der Farbschicht gegenüber Luft (von Medium 2 zu Medium 1)
Ro und R21 werden mit den Fresnelschen Formeln (H. Haferkorn, Optik, S.50) berechnet:
ΪΛ = 2J(1- R2X )e-adlcosθ cos θ sin θdθ o Ip = 2 JR2le-2adlcosθ cos θ sin θdθ
Im folgenden werden die Korrekturmodelle für durch die Farbspaltung makroskopisch oberflächenmodulierte Volltonfelder erklärt. Die Anpassung für Rasterfelder kann mit der bekannten Theorie von Neugebauer durchgeführt werden. Aus Gleichung [2] ist ersichtlich, dass der Reflektionsfaktor R aus zwei additiven Komponenten besteht. Die erste Komponente entspricht dem Oberflächeneffekt und • kann als eine Remissionsdifferenz geschrieben werden: ΔRo = c0Ro [3]
In der Gleichung [3] ist c0 eine von den massgeblichen Druckprozessparametern ab- hängige Korrekturfunktion.
Der Oberflächeneffekt wird wie weiter vorne beschrieben bevorzugt durch messtechnische Mittel, d.h. durch den Einsatz von Polarisationsfiltern in der Messanordnung 20, eliminiert. In diesem Fall kann c0 = 0 angenommen werden. Wenn Polarisations- filter nicht zum Einsatz kommen können, muss der Oberflächeneffekt numerisch korrigiert werden. Die Amplitude des Oberflächeneffekts wird durch die massgeblichen Druckprozessparameter beeinflusst. Die Korrekturfunktion Co bzw. die Abhängigkeit von den Druckprozessparametern wird experimentell bestimmt. Das allgemeine Verfahren dazu wird weiter unten erklärt.
Die zweite Komponente in Gleichung [2] beinhaltet die Absorption durch die Druckfarbe sowie die Mehrfachreflexionen an den Grenzflächen der Farbschicht. Die Mehr- fachreflexionen werden in der Fachliteratur als Lichtfang bezeichnet.
Die modulierte Oberfläche der Farbschicht nach der Farbspaltung beeinflusst das Absorptionsverhalten und den Lichtfang. Das Verhalten und der Einfluss beider Effekte kann wie folgt abgeleitet werden.
Die Modulation der Oberfläche führt dazu, dass die Dicke der Farbschicht an be- stimmten Stellen kleiner ist als die entsprechende Schichtdicke ohne Modulation. Durch diesen Effekt wird das mittlere Absorptionsvermögen der Farbschicht reduziert. Der Effekt kann deshalb in Gleichung [2] durch eine Anpassung des Produkts von Absorptionskoeffizient α und Schichtdicke d beschrieben werden. Eine Möglichkeit für die Implementierung ist die Multiplikation mit einem prozessabhängigen Korrekturfaktor ci, welcher in Funktion der Schichtdickenmodulation Werte kleiner gleich 1 annimmt. Die Werte nach der Korrektur der Schichtdickenmodulation sind durch Gleichung [4] beschrieben
αdc = αd C] . [4] wobei αdc anstelle von αd in die Gleichung [2] einzusetzen ist. C] ist eine von den massgeblichen Druckprozessparametern abhängige Korrekturfunktion, die, wie weiter unten noch ausgeführt ist, experimentell mit Charakterisierungsmessungen bestimmt werden kann.
Die modulierte Oberfläche beeinflusst auch den Lichtfang der Farbschicht, da die Modulation die Einfallswinkel der Lichtstrahlen und somit den Grenzwinkel für die Totalreflektion an der Oberfläche beeinflusst. Eine elegante Implementierung dieser Abhängigkeit in Gleichung [2] wird erfindungsgemäss erreicht, indem in der Rech- nung der Brechungsindex der Farbschicht n2 variiert wird. Die Oberflächenmodulati- on verkleinert den mittleren Grenzwinkel für die Totalreflektion, wodurch mehr Licht in der Farbschicht gefangen bleibt. Dieses Verhalten entspricht einer Erhöhung des Brechungsindex n2. Eine Möglichkeit für die Korrektur des Lichtfangs ist in Gleichung [5] beschrieben:
n2c = n2 c2 [5]
wobei n2c der Brechungsindex nach der Korrektur und c2 eine multiplikative Korrekturfunktion ist, welche wie die Korrekturfunktionen c0 und C! prozessabhängig ist und experimentell charakterisiert werden muss.
Die Korrektur der inline Messfehler kann also mit drei verschiedenen Fehlertypen, nämlich Oberflächeneffekt, Schichtdickenmodulation und Lichtfang gemäss den Gleichungen [2] bis [5] implementiert werden. Für die Korrektur werden die drei Korrekturfunktionen c0, c1; c2 angewendet, welche in Funktion der Druckprozessparameter parametrisiert sind und deren entsprechende Werte in der schon genannten Korrekturdatenbank 41 abgespeichert sind.
Die beschriebene Korrektur der inline Fehler anhand des exakten Farbmodells ge- mäss Gleichung [2] ist zwar ohne weiteres möglich, jedoch ist die numerische Implementierung relativ aufwendig.
Eine effizientere numerische Implementierung erhält man, wenn man für das Farbmodell die Theorie von Kubelka-Munk mit Berücksichtigung der Oberflächenphä- nomene (Saunderson Korrektur) verwendet. Dieses Modell entspricht dem Stand der Technik. Eine ausführliche Beschreibung dieser Theorie ist in der Dissertation „Mo- deles de prediction de couleurs appliquees ä l'impression jet d'encre" von P. Emmel gegeben (These No. 1857, 1998, Ecole polytechnique federale de Lausanne).
Die Theorie von Kubelka-Munk gilt für eine diffuse Messgeometrie und streuende Farbschichten. Trotzdem kann sie für die phänomenologische Erklärung der Effekte der inline Messfehler in der 45/0°-Messgeometrie und deren Korrektur verwendet werden.
Der Reflexionsfaktor einer absorbierenden Farbschicht auf einem diffus streuenden Substrat kann mit der folgenden Gleichung beschrieben werden.
Figure imgf000020_0001
Darin bedeuten R2 diffuser Reflexionskoeffizient in der Farbschicht (R2 = 0.6) K diffuser Absorptionskoeffizient pp diffuser Reflexionsgrad des Substrats
Die erste additive Komponente c0Ro entspricht wieder dem Oberflächeneffekt und ist identisch zu Gleichung [2].
In Gleichung [6] wird ein diffuser Absorptionskoeffizient K eingeführt. Er entspricht nicht der Materialabsorption α in Gleichung [2]. Für einen diffusen Fluss kann als Näherung K = 2α angenommen werden.
Der Vorteil des Kubelka-Munk Ansatzes ist, dass die Gleichung [6] einfach invertierbar ist, d. h. aus der Remissionsmessung kann direkt das Absorptionsspektrum (Extinktion E) bestimmt werden. Dieser Zusammenhang ist in Gleichung [7] dargestellt. e~E = e~κd = ^^ . [7] pp((l-R0)(l-R2) + R2(R-c0R))
Ein Vergleich der Gleichungen [2] und [6] zeigt, dass die Mehrfachreflexionen und die Absorption anders bewertet werden. In dieser Anwendung muss eine Farbe nicht absolut beschrieben werden. Es muss eine relative Messwertkorrektur durchgeführt werden. Deshalb kann die spektrale Extinktion E der Farbe aus Gleichung [7] bestimmt und als Modellparameter verwendet werden.
Den drei Fehlertypen für die Korrektur der inline Messfehler aus den Gleichungen [2] bis [5] können äquivalente Fehler in der Kubelka-Munk Beschreibung zugeordnet werden:
Der Oberflächeneffekt ist identisch zu Gleichung [3].
ΔRo = c0 Ro [3]
Die Schichtdickenmodulation gemäss Gleichung [4] wird als multiplikative Korrektur der Extinktion implementiert:
Ec = E ci . [8]
Die Korrektur des Lichtfangs wird im Kubelka-Munk Modell als eine Skalierung des diffusen internen Reflexionskoeffizient R implementiert. R2c = R2 c2 , [9]
Co, Ci und c2 sind dabei wiederum prozessparameterabhängige Korrekturfunktionen.
Die Anwendung des Algorithmus für die Korrektur der inline Messfehler mit einem Farbmodell ist schematisch in Figur 6 dargestellt. Der dargestellte Ablauf entspricht der Korrektur eines spektralen Messwertes des Remissionsspektrums. Die Korrektur des gesamten Remissionsspektrums wird erreicht, indem der Korrekturzyklus für jede Stützstelle des Spektrums durchgeführt wird.
Als erster Schritt des Korrekturzyklus wird aus dem gemessenem absolutem Remissionswert des Substrats (Papierweissmessung, Block 411) der diffuse Reflexionsgrad pp des Substrats bestimmt (Block 413). Der Reflexionsgrad pp kann mit dem Hoff- mann Modell (H) aus Gleichung [2] oder dem Kubelka-Munk-Saunderson Modell (KMS) aus Gleichung [6] für eine Farbschicht ohne Absorption und ohne Oberflächeneffekt berechnet werden (Block 412). Dies entspricht in den Gleichungen [2] und [3] den folgenden Parameterwerten: Co = K = α= 0, R0 = 0.04.
Aus dem gemessenen inline Remissionsspektrum in Zustand 1 (Block 421) wird mit dem inversen KMS Modell nach Gleichung [7] (Block 422) das Extinktionsspektrum E (Block 423) von Zustand 1 berechnet. Die festen Modellparameter sind R0 = 0.04, R2 = 0.60, und der in Schritt 1 berechnete diffuse Reflexionsgrad des Substrats pp. Für die Korrektur des Oberflächenwerts wird die für den konkreten Druckjob und für die konkreten Druckprozessparameter geltende Korrekturfunktion c0 aus der Korrektur- datenbank 41 eingelesen und angewendet.
Am Extinktionswert E (Block 423) wird die Korrektur der Schichtdickenmodulation nach Gleichung [8] ausgeführt (Block 424). Die entsprechende Korrekturfunktion et wird wieder aus der Korrekturdatenbank 41 eingelesen. Das Resultat dieser Operation ist der Extinktionswert gemäss externem Zustand 2 (Block 425).
Als nächster Schritt wird der Extinktionswert gemäss Zustand 2 (Block 425) in den Remissionswert von Zustand 2 (Block 427) transformiert. Dafür wird das direkte KMS Modell in Gleichung [6] verwendet. Während dieser Operation (Block 426) wird die Korrektur des Lichtfangs ausgeführt. Der interne Reflektionsfaktor R2 wird mit der entsprechendem Korrekturfunktion c2 multipliziert, welche auch aus der Korrekturdatenbank 41 eingelesen wird. Der Oberflächeneffekt wird bei dieser Transformation gleich Null gesetzt.
Alternativ kann die Korrektur der inline Messwerte auch ohne Farbmodell durchgeführt werden. In diesem Fall wird die Korrektur vorteilhaft direkt am gemessenen Remissionswert R oder dem entsprechenden Dichtewert D ausgeführt. Der Dichtewert D berechnet sich aus dem Remissionswert R nach der bekannten Formel:
D = -log10(R) . [10]
Es ist sinnvoll, dass auch in diesem Fall die Messwertabweichung als aus den drei Fehlertypen Oberflächeneffekt, Schichtdickenmodulation und Lichtfang zusammengesetzt betrachtet und entsprechend korrigiert wird.
Der Oberflächeneffekt wird identisch zu Gleichung (3) als additive Komponente zum Reflektionsfaktor R dazugerechnet.
Das mit dem Hofmann Modell gem. Gleichung [2] simulierte Verhalten der Korrek- tur der Schichtdickenmodulation gem. Gleichung [4] und der Korrektur des Lichtfangs gem. Gleichung [5] ist in den Figuren 7a und 7b dargestellt. Das Diagramm der ' Fig. 7a stellt das Verhalten des relativen Dichtefehlers Dc/D in Funktion des Dichtewertes D für die beiden Korrekturtypen dar. Das Diagramm der Fig. 7b zeigt das Verhalten des relativen Remissionsfehlers Rc/R in Funktion des Remissionswertes R für die beiden Korrekturtypen.
Das Verhalten der Korrektur der Schichtdickenmodulation zeigt einen konstanten relativen Dichtefehler in Funktion der Dichte. Für die direkte Korrekturmethode ohne Farbmodell ist es deshalb sinnvoll, den Schichtdickenmodulationsfehler als multipli- kative Korrektur des gemessenen Dichtewertes D gemäss Gleichung [11] zu imple- mentieren:
Dc = D c, , [11] wobei c\ wieder eine prozessabhängige Korrekturfunktion ist, die aus der Korrektur- datenbank eingelesen wird.
Analog zeigt das Verhalten des Lichtfangfehlers in Fig. 7a und 7b, dass dieser Fehlertyp für die direkte Korrektur ohne Farbmodell am besten als Skalierungsfaktor des Remissionswerts R implementiert wird:
Rc = R c2 , [12] wobei c2 wieder eine prozessabhängige Korrekturfunktion ist, die aus der Korrekturdatenbank eingelesen wird. Die Figuren 7a und 7b zeigen auch, dass der Schichtdickenmodulationsfehler und der Lichtfangfehler unterschiedliche Vorzeichen haben und sich gegenseitig kompensieren können. Dieses Verhalten kann numerische Instabilitäten bei der Korrektur verursachen. Aus diesem Grund wird gemäss einem weiteren Aspekt der Erfindung für die Korrektur mit und ohne Farbmodell ein Schwellenwert Ds eingeführt. Für hohe Dichten ist hauptsächlich der Schichtdickenmodulationsfehler dominant. Für geringe Dichten ist der durch den Lichtfang verursachte Fehler dominant, Die Unterscheidung zwischen hohen und geringen Dichten erfolgt durch den Schwellenwert, der vorzugsweise im Bereich von etwa 1.0 gewählt wird. Gemäss einer vorteilhaften und besonders zweckmässigen Weiterbildung des erfindungsgemässen Verfahrens wird für einen Dichtewert D grösser als Ds nur der Schichtdickenmodulationsfehler gemäss den entsprechenden Gleichungen [4], [8], oder [11] für eine Korrektur mit oder ohne Farbmodell ausgeführt. Umgekehrt wird für einen Dichtewert D kleiner als Ds nur der Fehler des Lichtfangs gemäss den Gleichungen [5], [9] oder [12] für eine Korrektur mit oder ohne Farbmodell ausgeführt.
Die Korrektur des Trocknungseffekts ermöglicht die Transformation der Messwerte- des Zustandes 2 (extern nass) nach Messwerten des Zustandes 3 (extern trocken).
Es ist bekannt, dass auf gestrichenem Papier der Trocknungsprozess hauptsächlich einer Veränderung der mikroskopischen Oberflächenstruktur entspricht. Bei Einsatz von Polarisationsfiltern für die Farbmessung wird dieser Effekt eliminiert. Auf gestrichenen Papieren wird deshalb mit Polarisationsfilter keine Korrektur des Trocknungseffekts benötigt. Ohne Polarisationsfilter muss der Oberflächeneffekt gemäss Gleichung [3] als additive Remissionskomponente berücksichtigt werden.
Auf ungestrichenen Papieren dringt ein Teil der Farbschicht in das Substrat ein. Dieses Verhalten erfordert zusätzliche Korrekturparameter. Die Anwendung eines Farbmodells für diesen Fall ist prinzipiell möglich. Es erfordert einen Ansatz, der zwei über dem Papier liegende Farbschichten simulieren kann. Eine Schicht entspricht dem Farbanteil, der in das Papier eingedrungen ist. Die obere Schicht entspricht der restlichen Farbmenge, welche auf dem Papier geblieben ist. Eine Möglichkeit für die Implementierung ist die Anwendung des Mehrschichten Kubelka-Munk Modells aus der schon genannten Dissertation von P. Emmel. Die Korrektur mit einem Mehrschichten-Farbmodell und das Bestimmen der Modellparameter wird aber komplex. Des- halb wird gemäss einem weiteren Aspekt der Erfindung eine direkte Korrektur der Messwerte, wie sie weiter oben im Zusammenhang mit den Gleichungen [11] und [12] beschrieben ist, vorgenommen.
Das Trocknungsverhalten auf gestrichenen und ungestrichenen Papieren wird gemäss der Erfindung ebenfalls mit den drei Fehlertypen Oberflächeneffekt, Schichtdickenmodulation und Lichtfang charakterisiert und entsprechend korrigiert. Die benötigten Korrekturfunktion co, ci, c2 werden (nach ihrer Ermittlung) ebenfalls in der Korrekturdatenbank 41 abgelegt und entsprechen einem zweiten Datensatz neben den Korrekturfunktionen für die Korrektur der inline Fehler. Im folgenden ist das erfindungsgemässe Verfahren nochmals anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels übersichtlich zusammengefasst.
Der Korrekturrechner 40 ist mit der Messanordnung 20 verbunden und erhält von dieser für jedes abgetastete Messfeld die Daten der erfassten Spektren. Zusätzlich übermittelt der Steuerrechner 50 dem Korrekturrechner 40 die zu jedem gemessenen Feld passenden Umgebungsparameter, d.h. Maschinen-, Prozess- und Messfeldparameter. Diese Parameter sind im einzelnen: Druckgeschwindigkeit, Nummer des Druckwerks, in dem sich die Messanordnung 20 befindet, Papierklasse (z.B. Glanz- papier, Mattpapier, Naturpapier), Farbtypklasse (z.B. Skalenfarbe Cyan), Messfeldtyp (z.B. Vollton, Raster 70%, Grau) und die Nummer des Druckwerks, in dem das Messfeld gedruckt wurde. Die Korrektur erfolgt fallspezifisch, wobei ein einzelner Fall eine bestimmte Kombination von Umgebungsparametern definiert. So ist beispielsweise die Kombination von „Glanzpapier", „Skalenfarbe Magenta", „Vollton- feld" und „gedruckt auf dem letzten Druckwerk" ein Fall. In der im Korrekturrechner 40 befindlichen Korrekturdatenbank 41 sind jedem in der Praxis vorkommenden Fall passende Korrekturparameter zugeordnet, welche die schon erwähnten Sätze von (pa- rametrisierten) Korrekturfunktionen c0, c\ und c2 definieren.
Die Korrekturdatenbank 41 ist als Tabelle realisiert, in der in jeder Zeile ein Korrekturfall behandelt wird. Eine einzelne Zeile umfasst einen Satz von Bedingungsparametern (entsprechend den Umgebungsparametern) und einen Satz von Korrekturparametern. Der Korrekturrechner 40 vergleicht für jede Messung die massgeben- den Umgebungsparameter mit den Bedingungsparametern in der Korrekturdatenbank 41. Dazu wird die Tabelle zeilenweise abgearbeitet, bis eine erste Übereinstimmung gefunden wird. Auf diese Weise wird der passende Fall und damit die passenden Korrekturparameter gefunden. Die Tabelle wird von oben (Tabellenanfang) nach unten (Tabellenende) durchlaufen. Die Fälle sind in der Tabelle nach dem Grad der Spezifi- tät geordnet, wobei die Tabelle mit sehr spezifischen Fällen beginnt und mit sehr ge- nerischen Fällen endet. Es wird also immer zunächst versucht, eine spezifische Korrektur durchzuführen. Sind dazu keine Fälle definiert, wird die Korrektur stufenweise generischer.
Im Korrekturrechner 40 wird bei jeder Messung für jeden einzelnen Wert des unkor- rigierten Remissionsspektrums entschieden, ob sich dieser im Absorptions- , Transmissions- oder Übergangsbereich der Farbe befindet. Dazu werden die Remissions- werte der einzelnen Wellenlängen (Spektralwerte) mit definierten Schwellenwerten Ds verglichen (siehe oben). Spektralwerte im Transmissionsbereich (D < Ds) werden mit der Korrekturfunktion c2 (vgl. Gleichung [12]) multipliziert, welche durch die in der jeweiligen Tabellenzeile befindlichen Korrekturparameter definiert ist. Spektral- werte im Übergangsbereich (D ~ Ds) werden nicht korrigiert. Spektralwerte im Absorptionsbereich (D > Ds) werden logarithmiert, mit einer dichteabhängigen Korrekturfunktion C} multipliziert (vgl. Gleichung [11]) und anschliessend wieder deloga- rithmiert, wobei die Korrekturfunktion CΪ typisch ein Polynom zweiten Grades der Dichte ist und dessen Koeffizienten ebenfalls Teil der Korrekturparameter sind. Da mit Polarisationsfiltern gemessen wird, ist kein Oberflächeneffekt vorhanden und damit kann c0 gleich null gesetzt werden. Das korrigierte Spektrum wird dann an den Steuerrechner (50) weitergeleitet.
Es ist klar, dass vor der eigentlichen Inline-Korrektur zunächst einmal die Korrektur- datenbank 41 erstellt werden muss. Um die einzelnen Korrekturparameter zu bestimmen, werden für alle interessierenden Fälle (vgl. Definition vorstehend) Drucke mit definierten Feldern angefertigt und sowohl mit der Inline-Messanordnung 20 als auch mit einem externen Messgerät ausgemessen. Da die Korrekturparameter stark von der Schichtdicke abhängen, werden Drucke für jeden interessierenden Fall bei jeweils mindestens 3 verschiedenen Schichtdicken angefertigt und ausgemessen. Aus der Gesamtheit dieser Messdaten wird dann für jeden einzelnen Fall ein Satz von Korrekturparametern berechnet, wobei dies natürlich vorzugsweise rechnerunterstützt erfolgt.
Um die Korrekturparameter für einen Fall zu bestimmen, werden die Spektren der in- line Messungen und der extern erfassten Messungen miteinander verrechnet. In einem ersten Schritt wird für jeden Teil des Spektrums anhand eines definierten Schwellenwerts festgelegt, ob sich dieser im Absorptions-, Transmissions- oder Übergangsbereich der Farbe befindet. In einem zweiten Schritt werden daraus die für diese Bereiche benötigten Korrekturparameter bestimmt, welche die Korrekturfunktionen C} und c2 definieren (c0 ist bei der Messung mit Polarisationsfiltern nicht erforderlich). Die Korrekturfunktion c2 wird erhalten, indem die Spektralwerte der Transmissionsbereiche der inline und extern erfassten Messungen jeweils durcheinander dividiert und anschliessend gemittelt werden. Um die als Polynom 2. Grades gewählte dichteabhängige Korrekturfunktion C] für den Absorptionsbereich zu erhalten, werden jeweils die Dichtewerte der inline und extern erfassten Messungen durch einander dividiert. Mit den so erhaltenen dichteabhängigen Quotienten werden nach der Methode der kleinsten Quadrate die Koeffizienten des Korrekturpolynoms und damit die Korrekturfunktion CΪ bestimmt. Die Korrekturfunktionen Ci und c2 bzw. deren Parameter werden dann in der Korrekturdatenbank 41 nach Fällen strukturiert hinterlegt.
Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt auch, dass die korrigierten Werte erst nach einer Mittelwertbildung oder einem anderen Verfahren zum Ausgleichen von Fluktuationen der Messwerte bereitgestellt werden. Diese Fluktuation können messtechnisch bedingt sein, stammen aber insbesondere auch vom Dmckprozess an und für sich. Gerade beim Offsetdruck ist schon seit langem bekannt (z.B. „Offsetdrucktech- nik", Helmut Teschner), dass der Dmckprozess sowohl systematischen wie auch zufälligen Schwankungen unterliegt, wobei diese Schwankungen auch sehr kurzfristiger Natur, d.h. insbesondere auch von Bogen zu Bogen, sein können. Bei konventioneller Vorgehensweise wird zur Messung ein einzelner Bogen nach dem Druck der Druckmaschine entnommen und ausgemessen. Die daraus gewonnenen Messwerte werden dann beispielsweise zur Prozessregelung verwendet oder zur Anzeige gebracht. Es wäre nun durchaus denkbar, auch hier mehrere aufeinanderfolgende Bogen zu messen und die Messwerte miteinander zu verrechnen; aus Zeitgründen wird in der Praxis aber nicht so vorgegangen. Die Folge davon ist, dass bei konventionellem Vorgehen die Messwerte auch die kurzfristigen Schwankungen des Dmckprozesses wiederge- ben. Es ist nun ein Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens, dass eine Verrechnung der Messwerte mehrerer Messzeitpunkte, insbesondere der Messwerte mehrerer aufeinanderfolgender in der Maschine gemessener Papierbogen, ohne grossen Zeitaufwand möglich ist und damit die mit kurzfristigen Schwankungen behafteten Messwerte bereinigt und Prozessparameter folglich besser geschätzt werden können. Damit kann insbesondere die Prozessregelung genauer arbeiten.
Es ist ausserdem im Sinne des erfindungsgemässen Verfahren, dass die korrigierten Messwerte nicht nur wie oben beschrieben direkt nach einer Korrektur des Inline- Fehlers bereitgestellt werden, sondern auch weiteren rechnerischen Verarbeitungs- schritten unterworfen werden können. Ein solcher Verarbeitungsschritt ist zum Beispiel die Umrechnung zwischen verschiedenen Messbedingungen. Ein in der Praxis besonders relevanter Fall ist die Umrechnung von Messungen mit unterschiedlichen Filtern. Liegen beispielsweise die korrigierten Messwerte zunächst als mit Polarisationsfiltern gemessene Werte vor, so kann es nötig sein, diese Werte zum Abstimmen mit Vorgaben der Vorstufe mit ohne Polarisationsfiltern gemessenen Werten zu vergleichen. Eine rechnerische Komponente zur Umrechnung von mit Polarisationsfil- tern gemessenen Werten in ohne Polarisationsfilter gemessene Werte erfüllt dann diese Aufgabe.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Ermittlung von Färb- und/oder Dichtewerten für die Überwachung und/oder Regelung des Druckprozesses in einer Dmckeinrichtung, speziell einer Bo- genoffsetdrackmaschine, wobei Messfelder eines Druckbogens während des Druckprozesses unmittelbar in oder an der laufenden Druckeinrichtung fotoelektrisch ausgemessen und aus den dabei gewonnenen Messwerten die Färb- und/oder Dichtewer- te für die betreffenden Messfelder gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Messung unmittelbar im Dmckprozess bedingte Messwertabweichungen gegenüber einer Messung ausserhalb des Drackprozesses rechnerisch korrigiert werden.
2. Verfahren nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwertabweichungen teilweise auch messtechnisch korrigiert werden.
3. Verfahren nach Ansprach 2, dadurch gekennzeichnet, dass Effekte der Farbspaltung am Druckspalt und der dadurch verursachten Oberflächenveränderang durch Einsatz von Polarisationsfiltern (28,29) bei der Messung zumindest teilweise eliminiert werden.
4. Verfahren nach Ansprach 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbesserang der Messwertreproduzierbarkeit UV-Sperrfilter bei der Messung eingesetzt wer- den.
5. Verfahren nach Ansprach 2, dadurch gekennzeichnet, dass Effekte der Farbspaltung am Drackspalt und der dadurch verursachten Oberflächenveränderang durch Einsatz einer Messgeometrie mit einer Winkeltrennung zwischen gerichtetem Reflex der Beleuchtung und Empfänger von grösser als 45° zumindest teilweise eliminiert werden.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die rechnerische Messwertkorrektur so erfolgt, dass die Messwerte eines ersten Zustands, der dem Drackbogen unmittelbar im Dmckprozess entspricht, in Messwerte eines zweiten Zustands, der einem noch nassen Druckbogen ausserhalb der Druck- einrichtung entspricht, und diese Messwerte schliesslich in Messwerte eines dritten Zustands, der einem trockenen Druckbogen ausserhalb der Druckmaschine entspricht, umgerechnet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die rechnerische
Messwertkorrektur so erfolgt, dass die Messwerte des ersten, zweiten und dritten Zustands gegenseitig in einander umgerechnet werden können.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die rechneri- sehe Korrektur der Messwerte der Messfelder in Abhängigkeit von zu jedem Messfeld relevanten Umgebungsparametern mit Hilfe von Korrekturparametern durchgeführt wird, wobei für jeden in Frage kommenden Satz von Umgebungsparametern entsprechende Korrekturparameter verwendet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturparameter zusammen mit den Umgebungsparametern in einer Datenbank hinterlegt und aus dieser anhand der Umgebungsparameter selektiv abrafbar sind.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwertkorrektur anhand von drei Fehlertypen erfolgt, die die Messwert- abweichungsbeiträge eines Oberflächeneffekts, einer Schichtdickenmodulation und eines Lichtfangs darstellen.
11. Verfahren nach Ansprach 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwertabwei- chungsbeiträge des Oberflächeneffekts, der Schichtdickenmodulation und des Lichtfangs mit Hilfe je einer Korrekturfunktion berechnet werden, wobei die Korrekturfunktionen durch die Korrekturparameter definiert sind.
12. Verfahren nach Ansprach 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwertkorrek- tur auf der Basis eines Farbmodells durchgeführt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwertabwei- chungsbeitrag der Schichtdickemodulation als multiplikativer Faktor des Produkts aus Schichtdicke und Absorptionskoeffizient oder der Extinktion berechnet wird.
14. Verfahren nach Ansprach 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwertabwei- chungsbeitrag des Lichtfangs durch eine Modifikation des Brechungsindex der Farbschicht berechnet wird.
15. Verfahren nach Ansprach 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwertabwei- chungsbeitrag des Lichtfangs durch eine multiplikative Veränderung des internen integralen Reflektionskoeffizienten der Grenzfläche Farbschicht zu Luft berechnet wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12-15, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwertkorrektur in einem sequentiellen Korrekturzyklus durchgeführt wird, wobei zuerst der diffuse Reflektionsgrad des Bogens anhand einer Papierweissmessung berechnet wird, dann der Oberflächeneffekt korrigiert wird, dann anhand eines zum gewählten Farbmodell inversen Farbmodells die Extinktion berechnet wird, dann an- hand der Extinktion der Messwertfehlerbeitrag der Schichtdickenmodulation korrigiert wird, und dann anhand des gewählten Farbmodells der Messwertfehlerbeitrag des Lichtfangs korrigiert und schliesslich ein korrigierter Remissionswert berechnet wird.
17. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwertkorrektur direkt auf den Messwerten durchgeführt wird, wobei der Messwertfehlerbeitrag der Schichtdickenmodulation als Skalierangsfehler des gemessenen Dichtewerts und Messwertfehlerbeitrag des Lichtfangs als Skalierangsfehler des Reflektionsfaktors angesetzt wird.
18. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektur des Messwertfehlerbeitrags der Schichtdickenmodulation und die Korrektur des Messwertfehlerbeitrags des Lichtfangs separat für verschiedene Bereiche des gemessenen Remissionswerts angewendet werden, wobei für Remissionswer- te, deren daraus berechnete Dichtewerte über einem Dichteschwellenwert liegen, nur der Messwertfehlerbeitrag der Schichtdickenmodulation korrigiert wird und für alle anderen Remissionswerte nur der Messwertfehlerbeitrag des Lichtfangs korrigiert wird.
19. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwertkorrektur vom zweiten Zustand in den dritten Zustand ebenfalls auf der Basis von drei Messwertfehlerbeiträgen von Oberflächeneffekt, Schichtdickenmodulation und Lichtfang erfolgt, wobei ein zweiter Satz von Korrekturparametern analog denjenigen für die Korrektur vom ersten in den zweiten Zustand verwendet wird und dieser zweite Satz von Korrekturparametern ebenfalls in der Korrekturda- tenbank zur Verfügung gestellt wird.
20. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Korrekturdatenbank generische Korrekturparameter hinterlegt werden, die für typische Papiersorten und Standardprozessfarben ausgelegt sind.
21. Verfahren nach Ansprach 20, dadurch gekennzeichnet, dass in der Korrekturdatenbank zusätzlich spezifische Korrekturparameter hinterlegt werden, die für Spezial- fälle ausgelegt sind, in denen die generischen Korrekturparameter nicht gültig oder ungenau sind.
22. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturparameter aus Messwerten von mit systematisch variierten Umgebungsparametern erzeugten Drucken im ersten Zustand und aus Referenzmesswerten dieser Drucke im zweiten und/oder dritten Zustand berechnet werden.
23. Verfahren nach Ansprach 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzwerte mit einem externen Messgerät gemessen werten, das mit gleichen Messfiltern ausgestattet ist wie die interne Messanordnung innerhalb der Drackeinrichtung.
24. Verfahren nach Ansprach 23, dadurch gekennzeichnet, dass Unterschiede in der spektralen Auflösung zwischen dem externem Messgerät und der internen Messanordnung mit einer numerischen Bandpasskorrektur behoben werden.
25. Verfahren nach Ansprach 23, dadurch gekennzeichnet, dass für die Messung der Referenzwerte ein externes Messgerät verwendet wird, welches mehrere wechselbare Messfilter aufweist, und dass Referenzmessungen in verschiedenen Messmoden des externen Messgeräts durchgeführt werden, wobei die Messdaten zwischen der internen Messanordnung und anderen Messsystemen mit anderen Messfiltern ausgetauscht werden können.
26. Verfahren nach Ansprach 23, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall, dass die gemessene Dichte auf dem Referenzbogen nicht der geforderten Solldichte entspricht, die für den geforderten Messfilter transformierten Messwerte mit einem Korrekturschritt angepasst werden.
27. Druckeinrichtung, insbesondere Bogenoffsetdruckmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine inline Messanordnung (20) zur fotoelektrischen Ausmessung von Messstellen eines Druckbogens unmittelbar während des Druckprozesses aufweist, wobei Mittel (40) vorhanden sind, um aus den bei der Ausmessung gewonne- nen Messwerten die Färb- und/oder Dichtewerte für die betreffenden Messstellen zu bilden, und dass sie einen Korrekturrechner (40) aufweist, der durch die Messung unmittelbar im Dmckprozess bedingte Messwertabweichungen gegenüber einer Messung ausserhalb des Drackprozesses rechnerisch korrigiert.
28. Drackeinrichtung nach Ansprach 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Messanordnung (20) dazu ausgebildet ist, den durch den Oberflächeneffekt bedingten Anteil der Messwertabweichung zumindest teilweise zu unterdrücken.
29. Druckeinrichtung nach Ansprach 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Messan- Ordnung (20) Polarisationsfilter (28,29) und vorzugsweise auch ein UV-Sperrfilter
(30) aufweist.
30. Drackeinrichtung nach einem der Ansprüche 27-29, dadurch gekennzeichnet, dass die Messanordnung (20) eine von der normierten Messgeometrie 0/45° abwei- chende Messgeometrie aufweist, wobei die Messwinkel von Beleuchtung und Empfänger so gewählt sind, dass sie auf der gleichen Seite der Normalen auf die Messebene angeordnet sind und die entsprechende Weglänge der Hauptstrahlen von Empfänger und Beleuchtung in der Farbschicht identisch zur normierten Messgeometrie sind.
31. Drackeinrichtung nach einem der Ansprüche 27-30, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturrechner (40) dazu ausgebildet ist, das Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1-20 auszuführen.
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