-
Die
Erfindung betrifft eine Qualitätskontrolleinrichtung
für eine
Druckmaschine gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
-
Bei
Bogenoffsetdruckmaschine erfolgt die Beurteilung der Druckqualität durch
Ziehen eines Probe-Bogens, der dann auf ein Extrapult aufgelegt und
visuell und/oder messtechnisch erfasst und ausgewertet wird. Eine
derartige Qualitätsbeurteilung
ist jedoch lediglich eine Stichprobe, so dass eine langsame Änderung
der Qualität
unter Umständen
erst nach einer großen
Zeitspanne bemerkt wird, in derdann entsprechend viel Makulatur
anfällt.
Auch lassen sich durch Probebogen zufällig auftretende Qualitätsdefekte,
beispielsweise verursacht durch Ölspritzer,
Butzen oder Kratzer, nur schwer erfassen. Dementsprechend ist nicht
zu verhindern, dass entsprechend viel unbemerkte Makulatur in der
Auslage landet, die dann vor der Weiterverarbeitung durch entsprechende
Arbeitsschritte wieder aussortiert werden muss.
-
Eine
permanente Qualitätsüberwachung
ist bei Druckmaschinen möglich,
wenn insbesondere nach dem letzten Druckwerk eine Bildaufnahmeeinrichtung
in Form einer Kamera nebst Bildverarbeitung angeordnet ist. Derartige
Bildinspektionssysteme sind beispielsweise aus der
EP 1 190 855 A1 und der
EP 0 884 182 B1 30
bekannt. Die durch die Bildaufnahmeeinrichtung gewonnenen Bilddaten
werden pixelweise mit vorgegebenen Sollwerten verglichen, woraufhin
dann bei Abweichungen von Sollwerten entweder Warnhinweise ausgegeben
oder korrigierend auf den Druckprozess eingegriffen wird.
-
Mit
den bekannten Bildinspektionssystemen ist es ebenfalls möglich, die
Bogen entsprechend der Druckqualität auf verschiedenen Stapeln
abzulegen. So wird Makulatur automatisch ausgesondert und der Weiterverarbeitung
nicht zugeführt.
-
Gerade
Druckbogen die in Vielfachnutzen bedruckt werden, z.B. Etiketten
für Flaschen,
Faltschachteln, würde
eine fehlerhafte Bildstelle in einem Nutzen den ganzen Bogen zu
Makulatur machen. Die übrigen
fehlerfreien Nutzen, welche durchaus weiterverarbeitet werden könnten, wären bei
einer derartigen Bewertung ebenfalls Ausschuss.
-
Dies
zu verhindern schlägt
die
DE 200 10 920
U1 vor, aus den Bildsignalen der Bildaufnahmeeinrichtung
die fehlerfreien Nutzen zu ermitteln und demzufolge die zu druckende
Auflage anhand der fehlerfrei gedruckten Nutzen festzulegen. In
der Weiterverarbeitung, z.B. beim Ausstanzen der Etiketten oder
Faltschachteln, müssen
dann die fehlerfreien Nutzen aber wiederum durch entsprechende Vorrichtungen
erkannt werden.
-
Aus
der
DE 39 38 138 C2 ist
eine Vorrichtung zur Qualitätssicherung
des Auflagendruckes an einer Bogendruckmaschine bekannt, bei welcher
die eine Stichprobe ergebenden Probebogen im Bereich der Anlage
mit einer Markierung versehen werden. Diese Bogen werden dann nach
dem Bedrucken an der Auslage mittels eines Streifeninserters im
Stapel gekennzeichnet, zusätzlich
ertönt
ein optisches und/oder akustisches Signal, so dass diese Bogen von
Hand entnommen werden können. Über die
Verteilung der Stichprobe wird ein Protokoll erstellt, so dass die
Qualitätssicherung über den
Auflagendruck dokumentiert ist.
-
Aus
der
EP 0 612 042 B1 ist
eine Abstaststation in einer Druckmaschine bekannt, die Daten erzeugt,
die die gedruckten Bilder beschreiben, und diese Daten anhand von
gegebenen Kriterien analysiert. Mit der Analysestation ist eine
Markierungsstation gekoppelt, die diejenigen Dokumente oder Nutzen
mit einem Ungültigkeitsvermerk
versieht, bei welchen durch die Datenanalyse festgestellt wurde, dass
sie den vorgegebenen Kriterien nicht erfüllen. Die Markierung der einzelnen
Dokumente erfolgt durch einen Druckkopf, z.B. einem Tintenstrahl
oder Anschlagdrucker.
-
Ausführungsbeispiele
für eine
Farbregelung innerhalb einer Druckmaschine sind in der
EP 0749 8833 A2 und der
EP 0 798 117 A2 beschrieben.
Die
DE 43 21 177 A beschreibt
eine Kobinationslösung aus
Feglerdetektion und Farbmessung innerhalb einer Druckmaschine. Neben
den kamerabasierten Lösungen
für eine
Inline-Farbmessung sind auch Lösungen,
die auf densitometrischen oder spektralfotometrischen Messköpfen beruhen,
bekannt. Eine Zuordnung von farbmetrsichen und/oder densitometrischen
Toleranzbereichen für
einzelne Bildelemente ist unter anderem aus der
EP 0 527 285 A2 bekannt.
-
Die
EP 1 454 746 A1 beschreibt
ein Bildverarbeitungssystem für
eine Druckmaschine, bei welcher der Bildverarbeitungseinrichtung
eine Druckeinrichtung nachgeordnet ist, durch welche an als fehlerhaft
erkannte Bildstellen Markierungen erzeugt werden. Als Druckeinheiten
zur Markierung fehlerhafter Bildstellen oder Nutzen sind Tintenstrahldrucker;
Laserdrucker, Nummeriereinrichtungen, die entweder eine sichtbare
oder unsichtbare Markierung auf dem Bedruckstoff erzeugen. Es können mehrere
Druckeinheiten gemäß der Bildaufteilung
entlang einer Traverse angeordnet sein.
-
Aus
der
DE 3425086 A1 ist
ein Verfahren zur Erstellen von einzigen Ausfertigungen eines Druckes bekannt,
wobei ein Bogen an bestimmten Stellen konventionell bedruckt wird,
dass eine anschließende
Energieeinwirkung auf den bedruckten Bogen erfolgt und dass durch
die Energieeinwirkung der Druck an vorbestimmten Stellen abgetragen
wird. Als Quellen der Energieeinwirkung werden moduliertes Laserlicht
oder Ultraschall beschrieben.
-
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Druckqualitätseinrichtung
für eine
Druckmaschine derartig zu erweitern, so dass die durch die Druckqualitätseinrichtung
gewonnenen Informationen in einfacher Weise auch nach dem Druck
verwertbar sind.
-
Gelöst wird
diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1.
-
Weiterbildungen
der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Beschrieben
wird ein Qualitätskontrollsystem
für eine
Druckmaschine, insbesondere Bogenoffsetdruckmaschine, bei welcher
der Bedruckstoff durch eine Bildaufnahmeeinrichtung inline erfasst und/oder
durch eine Farbmesseinrichtung spektralfotometrisch oder densitometrisch
während
des Bogendurchlaufs durch die Druckmaschine vermessen wird. Die
erfassten Signale werden im Falle des Bildaufnahmeeinrichtung in
einer nach geschalteten Bildverarbeitung verarbeitet, bei der Inline-Dichte-
oder spektralphotometrischen Messung werden die Messdaten einem
Verarbeitungsrechner zugeführt,
der eine Software zur Auswertung der Messdaten beinhaltet.
-
Erfindungsgemäß gelingt
es dadurch, dass der Qualitätskontrolleinrichtung
eine entsprechend der aus dem Druckbild oder einem Druckkontrollstreifen
ermittelten Qualitätsdaten
eine oder mehrere ansteuerbare Lasereinrichtungen nachgeordnet sind, die
im Fehlerfall oder bei einer Abweichung außerhalb eines vorgegebenen
Toleranzfeldes einer vorab während
des Druckdurchlaufs aufgedruckte Markierung oder ein Teil des Druckbildes
durch einen Farbabtrag derart verändern, dass der Fehler in einem nach
geordneten Arbeitsschritt visuell oder unter zur Hilfenahme einer
entsprechender Sensorik als solcher zu erkennen ist.
-
Gemäß der Erfindung
ist vorgesehen, dass, bezogen auf den Weg des Bedruckstoffes, der
Bildaufnahmeeinrichtung eine Lasereinrichtung nachgeschaltet ist,
die es ermöglicht
eine vorab aufgedruckte Marke und/oder ein Teil des Druckbildes
derart zu verändern,
dass der markierte Bereich später
mit einer Sensorik als fehlerhaft zu detektieren ist. Idealerweise
geschieht dies dadurch, dass durch den Laser Teile oder die gesamte
Farbschicht an den bestrahlten Bereichen entfernt wird. Die Entfernung
kann durch Ablation und/oder Verdampfung der Farbschicht erfolgen.
In einer weiteren Ausprägung
der Erfindung kann eine wärmeempfindliche
oder in einer anderen Art gegen das Laserlicht sensitive Druckfarbe
vorgedruckt werden, wobei durch den Laserstrahl eine Kontrastumschlag
der Farbe erfolgt.
-
Durch
die erfindungsgemäße Einrichtung
ist es möglich,
mittels der Bildverarbeitung auf dem Bedruckstoff als fehlerhaft
festgestellte Bereiche zu kennzeichnen, so dass diese dann in der
Weiterverarbeitung entweder von einer Bedienperson oder einem weiteren
Bildinspektionssystem oder einem Codeleser erkannt werden können. So
sind in einfacher Weise geeignete Maßnahmen einzuleiten, Makulatur kann
ausgeschleust werden bzw. die fehlerhaften Bereiche werden vom übrigen Bedruckstoff
getrennt. Bei der der Bildaufnahmeeinrichtung nachgeordneten Lasereinrichtung
kann sich um einen CO2-Laser, ein Diodenlaser, ein Excimer-Laser
oder um einen Festkörperlaser
handeln.
-
Vorteilhaft
gestaltet sich der Einsatz der Erfindung im Druck zu Vielfachnutzen.
Beim Etikettendruck werden eine Vielzahl von Etiketten auf einem Druckbogen
platziert, so dass sich eine größtmögliche Anzahl
ergibt. Werden nun durch die Bildaufnahmeeinrichtung und/oder Farbmesseinrichtung
sowie die dazu gehörige
Auswerteeinheit an einer oder mehreren Etiketten Fehler erkannt,
so kann durch die nachgeordnete Lasereinrichtung oder Lasereinrichtungen
diese oder mehrere fehlerhafte Etiketten gekennzeichnet werden,
indem Bestandteile der in den vorgedruckten Druckwerken Druckfarbe
durch das Laserlicht ablatiert oder verdampft werden. Im zweiten
Ausführungsfall
erfolgt eine Kennzeichnung der fehlerhaften Stellen durch einen
Farbumschlag einer durch das Laserlicht bestrahlten vorgedruckten
hitzeempfindlichen oder lasersensitiven Druckfarbe.
-
Bei
der durch den Laser entfernten oder teilweisen entfernten Farbschicht,
kann es sich um beliebige Bestandteile des Bildes handeln, die dann
mit einer geeigneten Sensorik oder visuell einfach zu erkennen sind.
Vorteilhaft zur Kennzeichnung einer Verpackung ist die Zerstörung oder
Störung
des so genannten Klebelaschencodes, da er sich innerhalb der Klebelasche
einer Verpackung befindet. Dieser wird in der Regel in Faltschachtelklebemaschinen ausgewertet
und im Fehlerfall ausgeworfen.
-
Im
Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben.
-
Zeichnerische
Darstellungen zeigen im Einzelen in
-
1 einen
Ausschnitt aus einer Faltschachtel, bei der im Klebelaschencode
mittels Laser vorgedruckte Farbe ablatiert wurde,
-
2 einen
Ausleger einer Bogendruckmaschine mit Druckwerk,
-
3 einen
Ausleger einer Bogendruckmaschine mit Bildaufnahmesystem und Lasereinrichtung,
-
4 einen
Laserstrahl aufgeweitet durch eine Optik zu einem Kegel und
-
5 einen
punktförmiger
Laserstrahl, der durch eine Optik so hin- und herbewegt wird, dass der
erforderliche Bereich ablatiert wird
-
1 zeigt
einen Klebelaschencode einer Faltschachtel, bei dem die Druckfarbe
teilweise durch einen mit einer Optik aufgweiteten Laserstrahl entfernt
wurde.
-
Gegenüber der
Markierungslösungen
zur Kennzeichnung fehlerhafter Nutzen oder Bildbereiche, wie sie
die
EP 1454 746 A1 vorschlägt, hat
die Lösung
mit einem Laser Farbe zu entfernen oder einen Farbumschlag einer
Spezialfarbe mit einem Laser zu erzeugen, deutliche Vorteile. Bei
allen Markierungseinrichtungen, wie Tintenstrahldruck, Laserdrucker
etc., wie sie die
EP
1454 746 A1 vorschlägt,
ist ein sehr geringer Abstand vom Markierungskopf zum Bedruckstoff
notwendig. Eine Anwendung in einer Auslage einer Bogendruckmaschine
(
2) ist daher ausgeschlossen, da die umlaufenden
Greifersysteme aus Stabilitätsgründen eine
gewisse Bauhöhe und
Kontur haben müssen.
Die Druckeinrichtungen müssten
dann taktend bei Durchgang des Greiferwagens ausgehoben werden,
um den geringen Abstand zum Bedruckstoff zu gewährleisten. Dies würde zu kaum
beherrschbaren Schwingungen des Drucksystems und Qualitätsverlusten
führen.
-
Theoretisch
könnte
zum Beispiel mit Tintenstrahldruckköpfen, die im Zwischenraum zwischen den
vor- und zurücklaufenden
Greiferwagen im Bereich der Auslage einer Bogendruckmaschine montiert
sind, die Entfernung zum Bedruckstoff (Greiferwagenhöhe plus
Sicherheitsabstand) überbrückt werden.
Gegen diese Lösung
spricht, dass im Bereich der Auslage starke Verwirbelungen durch
die umlaufenden Greifersysteme und gegebenenfalls durch im Auslagebereich
eingebaute Trocknersystem herrschen, die auch bei mit sehr hohen
Vordruck arbeitenden Tintenstrahlsystemen zu Verwirbelungen führen können. Ein
weiteres Argument gegen die Tintenstrahllösungen im Auslegerbereich sind
die relativ hohen Temperaturen, die durch Konvektionstrockner, Infrarottrockner
oder Strahlungstrockner entstehen können, die üblicherweise bei Verpackungsdruckmaschinen
im Auslegerbereich integriert sind. Aufwendige Maßnahmen,
z.B. durch eine Kühlung,
Abschottung etc., müssen
durchgeführt
werden, um ein Antrocknen der Tinten zu verhindern.
-
Prinzipiell
ist gegen alle Markierungseinrichtungen, die mit schnell trocknenden
Medien arbeiten, wie z.B. Tintenstrahldrucker einzuwenden, dass
der Regelbetrieb der Markierungseinrichtung in diesem Anwendungsfall "Nicht schreiben" ist, da die Markierungsstation
nur im Fehlerfall aktiv ist. Dieser Fall unterscheidet sich grundlegenden
von anderen Markierungsanwendungen, wie zum Beispiel das Versehen von
Verpackungen mit Herstellungsdaten, da durch die langen Ruhephasen
immer die Gefahr des Eintrocknens des Markiermediums gegeben ist.
Ein Eintrocknen würde
bedeutet, dass der Fehler zwar erkannt, aber nicht markiert würde. Der
Bediener verlässt
sich aber auf die Zuverlässigkeit
des Qualitätskontrollsystems
und somit besteht die Gefahr, dass sogar mehr fehlerhafte Nutzen
verarbeitet werden als dies bei üblicher
visueller Kontrolle der Fall wäre.
-
Die
Abstandsproblematik im Auslagebereich für Markierungseinrichtungen,
wie sie in der
EP 1454 746
A1 erwähnt
werden, kann man umgehen, indem die Markierungseinrichtung im Abgang
eines Druckwerkes nach dem Druckspalt montiert würde. Üblicherweise sind jedoch die
Qualitätskontrolleinrichtungen
nach dem letzten Druckwerk einer Bogendruckmaschine integriert,
da der fertig gedruckte Druckbogen kontrolliert werden soll. Die
Analyse der aufgenommenen Bilddaten oder sonstiger Messdaten benötigt jedoch
eine gewisse Zeit, dass eine unmittelbare Markierung eines fehlerhaften
Bildelements oder Nutzens in der Regel ausgeschlossen ist. Deswegen
müssen
separate Druckmodule oder Bogenführungsmodule
mit Zylindern zwischen letztem Druckwerk und Auslage eingeschoben
werden, die zur Aufnahme der Markierungseinrichtung dienen. Dieser
Ansatz ist mit zusätzlichen
Kosten verbunden.
-
Der
wesentliche Vorteil der Kennzeichnung eines fehlerhaften Bildbereiches
oder Nutzens durch Ablation oder Verdampfung einer Farbschicht oder durch
den Farbumschlag einer Spezialfarbe, besteht darin, dass Laserlicht
weitgehend entfernungsunabhängig
wirken und auch durch geeignete Optiken umgelenkt werden kann. Dies
ermöglicht
die Integration einer solchen Lasereinrichtung in die Auslage einer Bogendruckmaschine.
Durch die Position in der Auslage und der damit verbundenen längeren Wegstrecke
von Bilduafnahme oder sonstiger Messung nach dem letzten Druckwerk
einer Bogendruckmaschine bis zu dem Wirkort der Lasereinrichtung
in der Auslage einer Bogendruckmaschine besteht ausreichend Rechenzeit
für die
Fehleranalyse zur Verfügung.
-
Ein
weiterer wesentlicher Vorteil der Laserlösung besteht in der hohen Wartungsarmut
solcher Anlagen. Es wird kein verbrauchendes Medium benötigt und
es besteht nicht die Gefahr des Eintrocknens im "Nicht Schreib Betrieb", wie bei den Tintenstrahlanlagen.
-
Als
ein Ausführungsbeispiel
(3) kann die Lasereinrichtung oberhalb der Auslage
einer Bogendruckmaschine platziert werden. Diese Position hat den
Vorteil, dass die Lasereinrichtung sich außerhalb des Bauraums der Druckmaschine
befindet und somit leicht gewartet werden kann. Der Laserstrahl kann
direkt auf den Bedruckstoff wirken oder durch einen Scanner oder
Spiegel auf den Bedruckstoff gelenkt werden. Der oder die Laser
können
fest montiert, mechanisch oder motorisch verstellbar gelagert sein.
Die motorische Verstellung böte
die Möglichkeit,
dass der Laser bei einem fixen Markierungsort beim Rüsten eines
Auftrags auf die entsprechende Position fährt, bzw. Im Falle eines variablen
Markierungsortes auch während
des Auftrags seine Position wechseln kann.
-
Die
Position gemäß 3 hat
den weiteren Vorteil, dass Laser und Optik sich außerhalb
des Bauraums der Druckmaschine befindet. Für den Laserstrahl sind nur
kleine Öffnungen
oder schmale Schlitze notwendig durch die der Laserstrahl durchstrahlen
kann. Durch die Position außerhalb
der Maschine wird die Gefahr der Verschmutzung der Optik durch Puder
oder Papierstaub gegenüber
einem Einbauraum innerhalb des Auslegers der Bogendruckmaschine
deutlich verringert. Außerdem
sind Einwirkungen durch Hitze oder Einstrahlung, wie sie Trockneranlagen
im Ausleger abgeben können,
außerhalb nicht
gegeben.
-
Wichtig
ist es eine Postion oberhalb der Auslage zu finden, bei der das
rücklaufende
System der Auslegersystem gerade den Einbauort des Laser passiert
hat und das den Bogen transportierende Auslegersystem gerade den
Einbauort passiert. Dieser Einbauort sichert die Möglichkeit,
dass jeder Bereich des Bogens bearbeitet werden kann (3).
-
Ein
weitere Einbaumöglichkeit
besteht den oder die Laserstrahlen seitlich durch eine Öffnung in der
Seitenwand des Auslegers einer Bogendruckmaschine in den Innenraum
des Auslegers eintreten zu lassen. Durch einen Spiegel oder eine
andere optische Einrichtung, die sich zwischen vor und rücklaufenden
Auslegergreiferketten befindet, könnte der oder die Laserstrahlen
auf den Bedruckstoff umgelenkt werden. Die Umlenkoptiken oder Spiegel
können
fest installiert oder mechanisch oder motorisch verfahrbar bzw.
verstellbar sein. Diese Lösung
hat den Vorteil, dass fast jede beliebige Einbauposition im Auslegerbereich
denkbar ist, da keine Rücksicht auf
das rücklaufende
System genommen werden muss. Nachteilig ist bei der Lösung, dass
im Bauraum der Druckmaschine sich ein empfindliches optisches System
befindet, dass durch Papierstaub oder Puder verdreckt werden könnte. Diese
Optik müsste zum
Beispiel regelmäßig gereinigt
oder durch einen Luftvorhang vor Verschmutzung geschützt werden.
-
Bei
den Lasertypen kann zwischen Schreiblaser, die mittels einer beweglichen
Optik das Schreiben von Zeichen und/oder Codes erlauben oder Berarbeitungslasern
unterschieden werden, die zum Teil über einen starren Laserstrahl
verfügen.
Für die
reine Ablation oder Verdampfung von vorgedruckten Codes genügt in der
Regel ein starrer Laserstrahl, der durch eine Optik aufgeweitet
wird, um eine gewisse Schreibbreite zu bekommen (4). Die
Aufweitung ist deshalb empfehlenswert, da die üblich kleinen Laserpunkte zu
einer sehr geringen Entfernung von Druckfarbe führen können und damit die spätere Detektion
der Markierung mit einer Sensorik erschwert wird. Ein weitere Ansatz
zur Verbreiterung des Laserstrahls könnte in der Defokussierung
des Laserstrahls liegen.
-
Einen
breiten Strich lässt
sich mit einem Schreiblaser mit seinem feinen Laserpunkt zum Beispiel
nur durch eine mehrfache hin- und Herbewegung des Laserstrahls erzeugen.
Diese Bewegung geht zur Lasten der Zeit und erfordert in der Regel eine
Reduzierung der Fortdruckleistung der Druckmaschine (5).
-
Für die Kennzeichnung
fehlerhafter Nutzen oder Bildelemente mit einer Farbumschlagsfarbe,
die unter Einwirkung von Laserlicht ihren Farbton verändert, ist
dagegen ein Schreibleser empfehlenswert, da nur ein Teil der mit
der Spezialfarbe vorgedruckten Fläche verändert werden soll. Diese Fläche lässt sich im
Fehlerfall markieren und im Gutfall zum Beispiel mit einer individuellen
Codierung versehen, wie sie zum Beispiel für die Graumarktkennzeichnung
gewünscht
wird.
-
- 1
- Auslegerstapel
im Ausleger einer Bogendruckmaschine
- 2
- vorlaufendes,
zur Auslage hinbewegendes Greiferwagensystem, aufgehängt an der
umlaufenden Greiferkette
- 3
- rücklaufendes,
von der Auslage wegbewegendes Greiferwagensystem, aufgehängt an der umlaufenden
Greiferkette
- 4
- Druckwerk
einer Bogendruckmaschine
- 5
- Bildaufnahmeeinrichtung
(Kamera) zur Beobachtung des Bogens
- 6
- Lasereinrichtung
- 7
- Laserstrahl
- 8
- Bedruckstoff