Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Farbgebung in einer Offsetdruckmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Beim Drucken wird ein Bedruckstoff nacheinander durch mehrere Druckwerke einer Druckmaschine bewegt, wobei in jedem Druckwerk in der Regel eine Druckfarbe auf den Bedruckstoff aufgetragen wird. Beim autotypischen Zusammendruck werden in der Regel die vier Skalenfarben Schwarz, Magenta, Cyan und Gelb sowie gegebenenfalls Sonderfarben gedruckt, wobei für jede dieser Druckfarben ein separates Druckwerk und damit Farbwerk vorhanden ist. Das Farbwerk eines jeden Druckwerks verfügt über eine Farbdosiereinrichtung, wobei die Farbdosiereinrichtung eine der Anzahl der Farbzonen entsprechende Anzahl von Farbzonenstellelementen umfasst. Die Farbzonenstellelemente werden auch als Farbschieber oder Farbmesser bezeichnet. Je nach Stellung der Farbzonenstellelemente wird Druckfarbe auf eine Farbkastenwalze, die auch als Duktorwalze bezeichnet wird, aufgetragen. Die in Abhängigkeit der Farbzonenstellelemente je Farbzone auf die Duktorwalze aufgetragene Farbmenge wird von einer Heberwalze oder von einer Filmwalze auf eine nachgeordnete Farbwerkwalze des Farbwerks übertragen. Die Druckfarbe wird über mehrere Farbwerkwalzen in Richtung auf einen Formzylinder bzw. Plattenzylinder des jeweiligen Druckwerks bewegt. Auf dem Formzylinder eines Druckwerks rollt mindestens eine als Farbauftragwalze dienende Farbwerkwalze des jeweiligen Farbwerks ab. Über die oder jede Farbauftragwalze gelangt demnach die Druckfarbe auf mindestens eine auf dem Formzylinder positionierte Druckplatte. Mit dem Formzylinder wirkt ein sogenannter Übertragungszylinder bzw. Gummizylinder zusammen, der die Druckfarbe vom Formzylinder auf den Bedruckstoff überträgt.

Die farbliche Gestaltung eines zu druckenden Druckerzeugnisses wird in einer sogenannten Druckvorstufe festgelegt. Hierbei werden zum Beispiel für alle zu druckenden Druckfarben und damit für alle am Druck beteiligten Farbwerke der Druckmaschine für jede Farbzone sogenannte Flächendeckungswerte festgelegt. In Abhängigkeit dieser Flächendeckungswerte werden die Farbzonenstellelemente eingestellt und damit die zonale Farbgebung bestimmt.

Aus dem Stand der Technik ist es bereits bekannt, die sich während des Druckens auf dem Bedruckstoff einstellende Farbgebung zu messen und abhängig hiervon die zonale Farbgebung der am Druck beteiligten Farbwerke zu regeln. Hierzu werden in der Regel außerhalb eines Sujets auf den Bedruckstoff gedruckte Messbereiche, sogenannte Druckkontrollelemente, vermessen. Je Farbzone sind dabei typischerweise mehrere als sogenannte Volltonfelder, Rasterfelder oder Graubalancefelder ausgeführte Druckkontrollelemente vorhanden, die jeweils eine Größe von z.B. 2x2mm oder 3x6mm oder 5x5mm aufweisen. Die Druckkotrollelemente können Teil durchgehender Druckkontrollstreifen sein. Hierbei ermittelte Istwerte der zonalen Farbgebung werden an eine Regelungseinrichtung der Druckmaschine übermittelt, in welcher die Istwerte mit Sollwerten verglichen werden, um abhängig von dem Vergleich zwischen den Istwerten und den Sollwerten und damit abhängig von der Regelabweichung zwischen den gemessenen Istwerten und den vorgegebenen Sollwerten Stellsignale für die Farbzonenstellelemente zu erzeugen. Hiermit ist bereits eine automatische Regelung der zonalen Farbgebung möglich.

Insbesondere im Zeitungsdruck, bei welchem kein Beschnitt hergestellter Druckexemplare erfolgt, werden außerhalb des Sujets auf den Bedruckstoff gedruckte Druckkontrollelemente als störend empfunden. Daher ist es auch bereits bekannt, Messbereiche innerhalb eines Sujets zu vermessen und abhängig hiervon die zonale Farbgebung zu regeln. Die Messung von Messbereichen innerhalb des Sujets ist jedoch fehleranfälliger und damit ungenauer als die Messung von außerhalb des Sujets auf den Bedruckstoff gedruckter Druckkontrollelemente.

Aus der US 2004/0163562 A1 ist ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.

Weiterer Stand der Technik ist offenbart in der DE 10 2004 003612 A1 und in der EP 1 551 635 A1 sowie in der US 2003/169345 A1, in der DE 195 38 811 A1 und in der EP 1470 918 A2.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zugrunde, ein neuartiges Verfahren zur Regelung der Farbgebung in einer Offsetdruckmaschine zu schaffen.

Nach einem ersten Aspekt wird dieses Problem durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Hiernach werden als Druckkontrollelemente zur Ermittlung der Farbdichte-Istwerte Farbregistermarken vermessen.

Nach dem ersten Aspekt der hier vorliegenden Erfindung werden Farbdichte-Istwerte zur Regelung der zonalen Farbgebung dadurch ermittelt, dass Farbregistermarken, die üblicherweise zur Ermittlung von Istwerten für eine Farbregisterregelung vermessen werden, mit Hilfe einer Kamera messtechnisch erfasst werden. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren des ersten Aspekts der hier vorliegenden .Erfindung wird demnach auf separate Druckkontrollelemente zur Ermittlung von Farbdichte-Istwerten verzichtet. Vielmehr werden die Farbdichte-Istwerte durch Vermessung der Farbregistermarken erfasst. Bei den Farbregistermarken handelt es sich typischerweise um relativ kleine, punktförmige oder rechteckige Druckkontrollelemente mit einer Größe zwischen 0,5 mm und 2 mm. Ferner sind derartige Farbregistermarken typischerweise nicht in jeder Farbzone des Bedruckstoffs vorhanden, sondern mit relativ großem Abstand über den Bedruckstoff verteilt. Daher wird auch im Zeitungsdruck, bei welchem kein Beschnitt hergestellter Druckexemplare erfolgt, das Vorhandensein solcher Farbregistermarken als nicht störend empfunden.

Bei Bedarf können zusätzlich zu den Farbregistermarken gerasterte Felder mit gleicher Größe wie die Farbregistermarken vermessen und für die Regelung verwendet werden. Hiermit können dann zusätzliche Informationen über das Farbreproduktionsverhalten der Druckmaschine gewonnen werden und so die Farbtreue des Drucks im Halbton und in Mischfarben verbessert werden.

Vorzugsweise wird zur Kompensation von Streulichteffekten in einem ersten Schritt das Blickfeld der Kamera flächig ausgeleuchtet, wobei in einem zweiten Schritt nur solche Abschnitte des Blickfelds der Kamera ausgeleuchtet werden, innerhalb derer Messbereiche zur Erfassung der Farbdichte-Istwerte liegen.

Vorzugsweise werden alternativ oder zusätzlich zur Kompensation von Streulichteffekten bei der Vermessung der Messbereiche ermittelte Farbdichte-Istwerte unter Verwendung von Bilddaten der Messbereiche und unter Verwendung von Daten über die Optik der Kamera korrigiert.

Da es sich bei Farbregistermarken um relativ kleine Druckkontrollelemente handelt, ist es bei der Ermittlung von Farbdichte-Istwerten durch Vermessung von Farbregistermarken von Bedeutung, Streulichteffekte zu kompensieren. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der. Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1:

eine schematisierte Darstellung eines flächig ausgeleuchteten Blickfelds einer Kamera mit Messbereichen zur Ermittlung von Farbdichte-Istwerten;

Fig. 2:

das Blickfeld der Fig. 1, wobei zur messtechnischen Kompensation von Streulichteffekten nur solche Abschnitte des Blickfelds ausgeleuchtet sind, innerhalb derer die Messbereiche zur Erfassung der Farbdichte-Istwerte liegen; und

Fig. 3 und 4:

schematisierte Darstellungen eines Blickfelds einer Kamera zur Ermittlung von Farbdichte-Istwerten unter Verwendung einer rechnerischen Kompensation von Streulichteffekten.

Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Farbgebung in mindestens einem Farbwerk einer Offsetdruckmaschine, nämlich zur Regelung der durch Farbzonenstellelemente des jeweiligen Farbwerks einstellbaren zonalen Farbgebung. Hierzu werden Messbereiche eines bedruckten Bedruckstoffs mit Hilfe einer Kamera vermessen und dabei ermittelte Farbdichte-Istwerte mit vorgegebenen Farbdichte-Sollwerten verglichen, um abhängig von dem Vergleich zwischen den Farbdichte-Istwerten und den Farbdichte-Sollwerten Stellsignale für die Farbzonenstellelemente des jeweiligen Farbwerks zu erzeugen.

Nach der hier vorliegenden Erfindung wird davon ausgegangen, dass als Messbereiche zur Ermittlung von Farbdichte-Istwerten Druckkontrollelemente des Bedruckstoffs, die außerhalb des eigentlichen Sujets auf dem Bedruckstoff gedruckt sind, vermessen werden.

Dabei handelt es sich nach der hier vorliegenden Erfindung erfindungsgemäß um Farbregistermarken. Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung werden demnach Farbdichte-Istwerte dadurch erfasst, dass Farbregistermarken mit Hilfe einer Kamera messtechnisch erfasst werden. Die Farbregistermarken dienen demnach nicht nur der Bereitstellung von Istwerten zur Farbregisterregelung sondern erfindungsgemäß auch der Bereitstellung von Istwerten zur Regelung der zonalen Farbgebung. Vorzugsweise dienen die Farbregistermarken weiterhin der Bereitstellung von Istwerten zur Schnittregisterregelung. Um zusätzliche Informationen für die Regelung zu erhalten, können die Farbregistermarken um gerasterte Felder gleicher Größe ergänzt werden.

Es liegt demnach im Sinne der hier vorliegenden Erfindung, außerhalb des Sujets auf den Bedruckstoff gedruckte Farbregistermarken derart messtechnisch zu erfassen, dass dieselben Istwerte zur Farbregisterregelung und zur Schnittregisterregelung und zur Regelung der zonalen Farbgebung liefern.

Hierdurch kann die Anzahl der Druckkontrollelemente, die außerhalb des eigentlichen Sujets auf einen Bedruckstoff bedruckt sind, auf ein absolutes Minimum reduziert werden, sodass auch im Zeitungsdruck, in welchem kein Beschnitt gedruckter Druckexemplare erfolgt, die Druckkontrollelemente als nicht störend empfunden werden.

Da Farbregistermarken typischerweise nicht in jeder Farbzone eines bedruckten Bedruckstoffs vorhanden sind, wird bei der Regelung der zonalen Farbgebung so vorgegangen, dass für solche Farbzonen, innerhalb derer eine Farbregistermarke liegt, der bei Vermessung der Farbregistermarke ermittelte Farbdichte-Istwert zur Regelung der Farbgebung in der jeweiligen Farbzone verwendet wird.

Für solche Farbzonen, innerhalb derer keine Farbregistermarke liegt, wird der entsprechende Farbdichte-Istwert unter Verwendung einer Interpolation zwischen den bei Vermessung der Registermarken ermittelten Farbdichte-Istwerten oder durch Ableitung aus zonalen Voreinstellwerten dieser Farbzonen in Kombination mit Farbdichte-Istwerten ermittelt. Gegebenenfalls können dabei aus vorherigen Druckprozessen empirisch gewonnene Korrekturwerte berücksichtigt werden. Solche Farbregistermarken können jedoch auch in jeder Farbzone vorhanden sein.

Wie bereits erwähnt, erfolgt die Vermessung der Farbregistermarken zur messtechnischen Erfassung von Farbdichte-Istwerten mit Hilfe einer Kamera, wobei es sich bei der Kamera vorzugsweise um eine CCD-Kamera oder CMOS-Kamera handelt. Dabei kann eine farbige Kamera mit weißer Beleuchtung des Bedruckstoffs oder auch eine schwarz/weiß-Kamera mit farbiger Beleuchtung des Bedruckstoffs verwendet werden. Das Blickfeld der verwendeten Kamera erfasst zumindest eine zu vermessende Farbregistermarke vollständig.

Bei den Farbregistermarken handelt es sich um relativ kleine, punktförmige oder rechteckige Druckkontrollelemente, die typischerweise einen Durchmesser oder Größe zwischen 0,5 mm und 2 mm aufweisen. Bei der Ermittlung von Farbdichte-Istwerten an solchen relativ kleinen, punktförmigen Druckkontrollelementen besteht das Problem, dass die messtechnisch erfassten Farbdichte-Istwerte durch Streulichteffekte verfälscht sein können. Daher wird nach einer vorteilhaften Weiterbildung der hier vorliegenden Erfindung bei der Vermessung der Registermarken zur Ermittlung der Farbdichte-Istwerte eine Kompensation von Streulichteffekten durchgeführt.

Eine erste Möglichkeit zur Kompensation von Streulichteffekten bei der messtechnischen Erfassung von Farbdichte-Istwerten an relativ kleinen Farbregistermarken wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 beschrieben.

Fig. 1 und 2 zeigen jeweils ein Blickfeld 10 einer Kamera schematisiert, wobei in dem Blickfeld 10 vier punktförmige Farbregistermarken 11, 12, 13 und 14 liegen. In einem ersten Schritt (siehe Fig. 1) wird das gesamte Blickfeld 10 der Kamera flächig ausgeleuchtet. Hierbei wird die Position der Farbregistermarken 11, 12, 13 und 14 bestimmt, wobei anschließend in einem zweiten Schritt (siehe Fig. 2) abhängig von der Position der Farbregistermarken 11, 12, 13 und 14 nur solche Abschnitte des Blickfelds 10 der Kamera ausgeleuchtet werden, innerhalb derer die Farbregistermarken 11, 12, 13 und 14 liegen. Der erste Schritt dient demnach in erster Linie der Bestimmung der Position der Farbregistermarken, weiterhin können im ersten Schritt ermittelte Messwerte der Farbregistermarken als Istwerte zur Farbregisterregelung und/oder Schnittregisterregelung verwendet werden. Im zweiten Schritt ermittelte Messwerte der Farbregistermarken werden als Istwerte zur Regelung der zonalen Farbgebung verwendet. Die Ermittlung der Position der Farbregistermarken im ersten Schritt kann unter Verwendung bekannter Methoden der Bildverarbeitung, z. B. durch Segmentierung und Merkmalsextraktion oder unter Verwendung von Kreuzkorrelationsverfahren erfolgen.

Zur flächigen Ausleuchtung des gesamten Blickfelds der Kamera im ersten Schritt sowie zur teilweisen Ausleuchtung des Blickfelds der Kamera im zweiten Schritt kann ein und dieselbe Beleuchtungsquelle verwendet werden, die dann flächig schaltbar ausgeführt sein muss. Im Strahlengang einer solchen flächig schaltbaren Beleuchtungsquelle befindet sich mindestens ein schaltbares Element, welches abhängig von dessen Schaltzustand entweder Strahlung durchlässt oder blockiert oder in unterschiedlichen Winkeln refelktiert. Im ersten Schritt, in welchem das Blickfeld 10 der Kamera flächig ausgeleuchtet wird, ist das oder jedes schaltbare Element der Kamera durchlässig bzw. In Anstellung, im zweiten Schritt hingegen, in welchem das Blickfeld der Kamera ausschließlich in solchen Abschnitten ausgeleuchtet wird, in welchen sich die Farbregistermarken befinden, ist hingegen mindestens eines der schaltbaren Elemente undurchlässig bzw. in Ausstellung. Alternativ kann dass vollflächige Ausleuchten des Blickfelds der Kamera im ersten Schritt und das selektive Ausleuchten des Blickfelds im zweiten Schritt auch durch Verwendung unterschiedlicher Beleuchtungsquellen realisiert werden.

Die Kompensation von Streulichteffekten bei der Vermessung der Farbregistermarken zur Ermittlung der Farbdichte-Istwerten kann zusätzlich oder alternativ auch über eine mathematische Korrektur erfolgen, die von Bilddaten der zu vermessenden Farbregistermarken und von Daten über die Optik der Kamera abhängig ist. Bei der mathematischen Korrektur messtechnisch erfasster Farbdichte-Istwerte zur Kompensation von Streulichteffekten wird vorzugsweise eine winkelunabhängige Korrektur und eine winkelabhängige Korrektur durchgeführt, unter Verwendung derer die bei der Vermessung der Farbregistermarken ermittelten Farbdichte-Istwerte korrigiert werden.

Der Korrektur messtechnisch erfasster Farbdichte-Istwerte unter Verwendung einer winkelunabhängigen Korrekturfaktors sowie eines winkelabhängigen Korrekturfaktors liegt die Erkenntnis zugrunde, dass in einer Kamera ein Messort 16 und ein Hintergrund 15 durch eine Optik 17 der Kamera abgebildet und gestreut werden.

Im winkelunabhängigen Fall der Streuung (siehe Fig. 3) wird ein Lichtbündel mehrfach an z. B. einem Tubus 18 der Kamera gestreut und erreicht als konstanter Offset 19 den Messort auf einem Kamerachip der Kamera.

Im winkelabhängigen Fall (siehe Fig. 4) wird ein Lichtbündel an der Optik 17 gestreut und ergibt einen mit dem Streuwinkel in der Intensität abfallenden Offset 20, der an einer Kante einer zu vermessenden Farbregistermarke am größten ist. Bei runden Farbregistermarken kann ein von der Größe der Farbregistermarke abhängiger, winkelabhängiger Korrekturfaktor ermittelt werden.

Der winkelunabhängige Korrekturfaktor und der winkelabhängige Korrekturfaktor werden dann zur Korrektur an Farbregistermarken messtechnisch erfassten Farbdichte-Istwerten verwendet.

Zur Ermittlung des winkelunabhängigen Korrekturfaktors und des winkelabhängigen Korrekturfaktors zur mathematischen Korrektur der an Farbregistermarken messtechnisch ermittelten Farbdichte-Istwerte wird im Detail so vorgegangen, dass ein vorzugsweise schwarzes Volltonfeld im Blickfeld der Kamera positioniert wird und mit einem weißen Element zur Hälfte abgedeckt wird, wobei einerseits eine Dichteverteilung des vollständigen schwarzen Volltonfelds und andererseits eine Dichteverteilung des zu Hälfte mit dem weißen Element abgedeckten Volltonfeld ermittelt wird. Dabei kann dann die Verteilung der Farbdichte nach folgender Formel bestimmt werden: $$D=-\log \left(\frac{I}{I_0}\right)=-\log \left(R\right)$$
wobei I die Intensität, I₀ die Intensität aus Weißmessung, R die Remission und D die Farbdichte ist.

Es wird dann ein Verhältnis der Remissionen weit weg von der durch Abdeckung des Volltonfelds mit dem weißen Element gebildeten Kante gebildet, wobei aus diesem Verhältnis der Remissionen mittels der Referenzitensität des Volltons des unabgedeckten Felds und mittels des Anteils der weißen Fläche eine winkelunabhängig korrigierte Farbdichte berechnet werden kann: $$I_S=2\left(1-\mathrm{\beta }\right)I_R$$ $$D_{\mathit{korr}}=-\log \left(\frac{I-A_R{I}_S}{I_0-I_S}\right)$$
wobei D_korr der winkelunabhängig korrigierte Farbdichte-Istwert ist, β das Verhältnis der Remissionen (gleich dem Verhältnis der Intensitäten bei gleichem I₀) ist und weit weg von der Kante gebildet wird, wobei I_S die Streuintensität ist, wobei I_R die Referenzintensität des Volltons des unabgedeckten Feldes ist und A_R der Anteil der weißen Fläche ist.

Zur winkelabhängigen Korrektur der messtechnisch erfassten Farbdichte-Istwerte wird die durch Abdeckung des Volltonfelds mit einem weißen Element erzeugte Kante genauer untersucht, wobei für die winkelunabhängig korrigierten Farbdichte-Istwerten eine Kurvenanpassung mittels eines Least Square Fit durchgeführt wird. Daraus kann ein normierter Korrekturfaktur f(x) ermittelt und die winkelabhängige Korrektur der messtechnisch erfassten Farbdichte-Istwerte nach folgender Formel durchgeführt werden: $$\begin{array}{l}f\left(x\right)=D_{\infty }/D\left(x\right)\\ D_{\mathit{korr}2}=D_{\mathit{korr}}\left(1+2*f\left(x\right)-1\right)\end{array}$$
wobei D_korr2 der winkelabhängig korrigierte Farbdichte-Istwert, f(x) der normierte Korrekturfaktor und D_∞ die Dichte weit weg von der Kante ist. In der korrigierten Dichte ist für x hier der Radius des Druckkontrollelements einzusetzen.

Die oben beschriebene Korrektur von Streulichteffekten kann auch dann Verwendung finden, wenn als Messobjekte Abschnitte des eigentlichen Sujets des bedruckten Bedruckstoffs vermessen werden. Insbesondere findet hierbei die ortsaufgelöste Beleuchtung gemäß Fig. 1 und 2 Verwendung, wobei dann das Sujet mit Weißlicht beleuchtet werden kann und messtechnisch erfasste RGB-Werte in LAB-Werte mittels einer Bradford-Matrix umgerechnet werden können. Alternativ ist es auch möglich, sequentiell mehrere Bilder bei Beleuchtung des Sujets mit unterschiedlichen Wellenlängen aufzunehmen, wobei die Beleuchtung mit unterschiedlichen Wellenlängen dadurch erreicht werden kann, dass einer Weißlicht-Beleuchtungsquelle entweder unterschiedliche Filter zugeordnet werden oder dass unterschiedliche farbige Lichtquellen zur Beleuchtung des Sujets verwendet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren findet vorzugsweise innerhalb der Druckmaschine inline zum Bedrucken des Bedruckstoffs Verwendung. Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass das Verfahren außerhalb der Druckmaschine offline zum Bedrucken des Bedruckstoffs verwendet wird.

10

Blickfeld

11

Farbregistermarke

12

Farbregistermarke

13

Farbregistermarke

14

Farbregistermarke

15

Hintergrund

16

Messort

17

Optik

18

Tubus

19

Offset

20

Offset