DE69814224T2

DE69814224T2 - Methode zur Steuerung des Feuchtmittels in einer Druckmaschine

Info

Publication number: DE69814224T2
Application number: DE69814224T
Authority: DE
Inventors: Thomas A. Brookfield Quadracci
Original assignee: Quad Tech Inc
Current assignee: Quad Tech Inc
Priority date: 1997-03-27
Filing date: 1998-02-20
Publication date: 2004-04-01
Anticipated expiration: 2018-02-21
Also published as: DE69814224D1; EP0867282B1; JPH11165398A; JP3288628B2; EP0867282A1; US5791249A

Description

TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft allgemein ein System und ein Verfahren zur Steuerung der Feuchtmittelmenge, die dem Plattenzylinder einer Druckmaschine zugeführt wird. Insbesondere betrifft die Erfindung ein System zur genauen Farbüberwachung durch Messung des Reflexionsvermögens und/oder der optischen Dichte von auf eine Papierbahn aufgedruckten Farbteststreifen und zur Verwendung der Farbinformationen für die Steuerung der dem Plattenzylinder zugeführten Feuchtmittelmenge.
Beim Rollenoffsetdruck wird ein Schwarzweiß- oder Mehrfarbenbild von hoher Qualität auf eine Bahn aufgedruckt, wie z. B. eine Papierbahn, die sich mit hoher Geschwindigkeit bewegt. Eine Flachdruckplatte ist auf einem rotierenden Plattenzylinder montiert, und auf die Platte wird Druckfarbe aufgetragen und anschließend über einen Gummizylinder auf die Bahn übertragen. Um die druckenden Flächen der Flachdruckplatte von den nichtdruckenden Flächen zu trennen, werden die druckenden Flächen oleophil und die nichtdruckenden Flächen hydrophil ausgeführt. Zum Beispiel sind die nichtdruckenden Flächen eloxiertes Aluminium, wie dem Fachmann bekannt. Wenn daher Druckfarbe und ein Feuchtmittel, wie z. B. Wasser, aufgebracht werden, wird die Druckfarbe von den oleophilen Flächen aufgenommen, und das Wasser wird von den hydrophilen Flächen aufgenommen.
Genauer gesagt, die Druckfarbe wird auf eine Farbaufnahmewalze gespritzt und von dort über eine Reihe von Umdruckwalzen transportiert, welche die Druckfarbe gleichmäßig über ihre Länge verteilen und die Druckfarbe auf die druckenden Flächen des rotierenden Plattenzylinders übertragen. Vorzugsweise wird gerade genug Druckfarbe auf die Platte aufgebracht, um eine Farbpunktmatrix auf der Platte auszubilden. Der Plattenzylinder rotiert im Kontakt mit einem Gummizylinder, der die Druckfarbe vom Plattenzylinder auf die sich bewegende Papierbahn überträgt bzw. umdruckt.
Auf ähnliche Weise wird Wasser auf eine Duktorwalze bzw. Feuchtmittelwalze aufgebracht und über eine oder mehrere Umdruckwalzen auf die nichtdruckenden Flächen der Platte übertragen. Das Wasser wird als Feuchtmittel verwendet. Der Zweck des Feuchtmittels ist die Optimierung der Druckbildqualität. Da jedoch das Wasser und die Druckfarbe nicht mischbar sind, ist eine geeignete Menge Wasser erforderlich, um die Druckfarbe in den gewünschten druckenden Flächen zu halten. Wenn eine unzureichende Wassermenge auf die Platte aufgebracht wird, werden die Farbpunkte größer als erwünscht, da sich die Druckfarbe stärker ausbreitet. Wenn andererseits zu viel Wasser aufgebracht wird, dann wird die Druckfarbe emulgiert und läßt nicht richtig auf die Bahn übertragen. Im einen wie im anderen Fall verschlechtert sich die Qualität der resultierenden Druckbildes.
Die optimale Menge des erforderlichen Feuchtmittels ist von mehreren Faktoren abhängig, zu denen die Geschwindigkeit der Druckmaschine, die Umgebungstemperatur und der in dem Druckverfahren verwendete Papiertyp gehören. Bei höheren Druckmaschinengeschwindigkeiten übertragen beispielsweise der Plattenzylinder und der Gummizylinder Druckfarbe und Wasser mit höherer Geschwindigkeit auf die Papierbahn, und die Farbauftrag- und Feuchtmittelauftragsysteme müssen mehr Druckfarbe und Wasser zuführen. Außerdem verdampft bei steigender Umgebungstemperatur ein Teil des Wassers, und daher muß die Menge des zugeführten Wassers erhöht werden. Entsprechend muß mehr Wasser zugeführt werden, wenn das in der Druckmaschine eingesetzte Papier sehr saugfähig ist.
Die Steuerung der Wasserzufuhr ist historisch von Hand durch einen ausgebildeten Drucker ausgeführt worden, der das Druckbild ebenso wie den Glanz des Plattenzylinders optisch überwacht und dementsprechend die Wasserzufuhrmenge einstellt. Dieses Verfahren erfordert jedoch viel Übung und ist anfällig für Bedienungsfehler. Infolgedessen sind verschiedene Versuche unternommen worden, ein automatisches System zur Überwachung der Feuchtmittelmenge bereitzustellen, das benutzt wird, um die dem Plattenzylinder zugeführte Feuchtmittelmenge richtig zu steuern. Zum Beispiel hat man versucht, den Wassergehalt der Druckfarbe, die Wassermenge auf der Platte und sogar das Reflexionsvermögen der Platte zu messen, um die dem Plattenzylinder zugeführte Wassermenge zu steuern.
Ein anderes System zur automatischen Regelung der Wassermenge, die dem Plattenzylinder einer Druckmaschine zugeführt wird, umfaßt einen Sensor zur Bestimmung der Wassermenge auf der Druckplatte, eine Steuereinrichtung, die als Reaktion auf die Sensormessung ein Steuersignal festlegt, und eine Duktorwalze für den Feuchtmittelauftrag, deren Geschwindigkeit auf das Steuersignal reagiert. Die Duktorwalze bewirkt eine Vergrößerung oder Verminderung der Wassermenge auf der Druckplatte. Siehe z. B. US-A-5520133.
US-A-4881182 offenbart ein System zur Steuerung der Wassermenge, die dem Plattenzylinder einer Rollenoffsetdruckmaschine zugeführt wird, wobei die Rollenoffsetdruckmaschine ein Bild auf ein sich bewegendes Substrat druckt, wobei das System eine Farbsteuereinrichtung zur Steuerung der dem Plattenzylinder zugeführten Druckfarbenmenge, eine Wassersteuereinrichtung zur Steuerung der dem Plattenzylinder zugeführten Wassermenge, eine Überwachungseinrichtung zur Überwachung einer Substrateigenschaft (Farbdichte) und eine Änderungseinrichtung zur Änderung der dem Plattenzylinder zugeführten Wassermenge als Reaktion auf die überwachte Eigenschaft aufweist.
In der Druckindustrie bekannt ist ferner die Steuerung des Farbdeckungsoffsets und anderer Parameter beim Farbdruckverfahren durch Abtasten eines Testbildes entweder unabhängig vom Bahndruckverfahren oder mit diesem gekoppelt. Zum Beispiel werden Messungen der optischen Dichte ausgeführt, indem ein Testbild mit einer Lichtquelle beleuchtet wird und die Intensität des von dem Bild reflektierten Lichts gemessen wird. Die optische Dichte D ist definiert als: D = –log10 (R) wobei R das Reflexionsvermögen oder das Verhältnis der reflektierten Lichtintensität zur einfallenden Lichtintensität ist.
Das gemessene Testbild liegt oft in Form von Farbteststreifen oder Farbkontrollstreifen vor, die dem Fachmann bekannt sind. Diese Farbkontrollstreifen bestehen aus einzelnen Farbmeßfeldern mit unterschiedlicher Farbe und Tönung der Druckfarbe und Abmessungen von etwa 5,08 × 5,08 cm (2 × 2 Zoll), wobei die Farbkontrollstreifen aneinander angrenzend in einer Reihe angeordnet sind. Die Farbkontrollstreifen werden oft im Beschnittbereich der Bahn gedruckt und können sowohl für Registereinstellungs- als auch für Farbüberwachungszwecke genutzt werden.
Eine Farbvideokamera ist ideal für die prozeßgekoppelte Messung der optischen Dichte, da viele Punkte gleichzeitig gemessen werden können und eine genaue Ausrichtung der Kamera auf die Testfläche nicht notwendig ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Systeme nach dem Stand der Technik mit Verwendung einer automatischen Regelung zum Regeln der dem Plattenzylinder zugeführten Feuchtmittelmenge haben versagt, weil bei der Zufuhr einer zu großen Wassermenge zum System der Druckfarbensteuerungsteil des Systems den Druckfarbenzufluß zum Plattenzylinder erhöht. Da bereits zu viel Wasser vorhanden ist, emulgiert die zusätzliche Druckfarbenmenge, statt richtig auf die Bahn übertragen zu werden. Als Ergebnis führt das System in einem verhängnisvollen Versuch, das Problem zu lösen, weiterhin der Druckplatte zunehmende Druckfarbenmengen zu.
Dementsprechend bietet die Endung ein Verfahren zur Steuerung der Druckfarben- und Wassermengen, die dem Plattenzylinder einer Rollenoffsetdruckmaschine zugeführt werden, wobei die Rollenoffsetdruckmaschine zum Aufdrucken eines Bildes auf ein bewegliches Substrat dient, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

(A) Überwachen einer Eigenschaft des auf das Substrat aufgedruckten Bildes;
(B) Ändern der dem Plattenzylinder zugeführten Druckfarbenmenge um einen bekannten Betrag als Reaktion auf die überwachte Eigenschaft; und
(C) Überwachen der Eigenschaft nach dem Schritt (B), um festzustellen, ob sich die überwachte Eigenschaft als Reaktion auf den Schritt (B) geändert hat; gekennzeichnet durch
(D) Vermindern der dem Plattenzylinder zugeführten Wassermenge, wenn sich die überwachte Eigenschaft als Reaktion auf den Schritt (B) nicht ändert.

Vorzugsweise wird das Reflexionsvermögen und/oder die optische Dichte von auf eine Bahn oder ein Substrat aufgedruckten Farbkontrollstreifen benutzt, um die dem Druckplattenzylinder zugeführte Wasser- und Druckfarbenmenge selbständig zu steuern. Das Verfahren mißt vorzugsweise einen ausgewählten Abschnitt der bedruckten Bahn. Der ausgewählte Abschnitt könnte zwar ein aufgedruckter Farbkontrollstreifen oder ein vorgegebener Abschnitt des Druckbildes sein und sich an einer beliebigen Stelle auf der Bahn befinden, aber vorzugsweise befindet sich der ausgewählte Druckabschnitt an einer Stelle auf der Druckplatte, die durch zu wenig Wasser beeinflußt wird, bevor irgendein anderer Abschnitt der Platte durch den Wassermangelzustand beeinflußt wird. Die ausgewählte Farbmarke ist vorzugsweise so ausgelegt, daß sie anzeigt, wenn gerade zu wenig Wasser auf die Druckplatte aufgebracht wird, und wird als "Austrocknungsindikator" bezeichnet. Vorzugsweise wird der für das Aufdrucken der Farbmarke verantwortliche Plattenbereich so behandelt, daß er weniger wasseraufnahmefähig ist als die übrige Druckplatte. Dadurch wird gewährleistet, daß der für das Aufdrucken der Farbmarke verantwortliche Druckplattenbereich durch einen Wassermangelzustand zuerst beeinflußt wird. Zusätzlich verwendet das Verfahren vorzugsweise den gleichen Sensor zur Messung der Wassermenge, die der Platte gerade zugeführt wird, und zur Bestimmung der Druckfarbenmenge, die der Platte zugeführt wird. Es ist keine weitere Sensoreinrichtung erforderlich. Die Sensoreinrichtung ist vorzugsweise auf einer Transporteinrichtung montiert, die quer über die Bahn führt und Meßwerte von der Farbmarke aufnimmt, um das Reflexionsvermögen und/oder die optische Dichte der Farbmarke zu messen.
Das Verfahren schließt vorzugsweise einen Computer ein, der eine Software-Algorithmus zur Prüfung der richtigen Wassermenge implementiert. Wenn das System die Farbschraubeneinstellung ändert, aber keine entsprechende Änderung der optischen Dichte der gedruckten Farbmarke erkennt, kann angenommen werden, daß die Wasserauftragmenge zu groß ist. Der Computer verringert dann die auf die Druckplatte aufgebrachte Wassermenge und überprüft die Farbmarke, um festzustellen, ob sich die optische Dichte der auf die Bahn aufgedruckten Farbmarke entsprechend ändert. Durch Überprüfung der Volltonfarbdichte und des "Austrocknungsindikators" kann daher das Druckfarbe/Wasser-Gleichgewicht richtig eingestellt werden, um die optische Dichte der bedruckten Bahn zu steuern.
Das Verfahren ist in der Lage, die dem Plattenzylinder einer Rollenoffsetdruckmaschine zugeführte Wassermenge zu steuern, wobei die Rollenoffsetdruckmaschine ein Bild auf ein bewegliches Substrat druckt. Durch Verwendung einer Kameraeinheit, die bezüglich des Substrats so positioniert wird, daß sie vom Substrat reflektiertes Licht empfängt, kann das Verfahren die Erzeugung eines Signals einschließen, das von einem Computer empfangen und verarbeitet wird, um die Druckfarbenklarheit des Bildes zu bestimmen, wobei der Computer benutzt werden kann, um ein Druckfarbensteuersignal zu erzeugen, das zur Druckfarbensteuereinrichtung übermittelt wird, um die dem Plattenzylinder zugeführte Druckfarbenmenge zu steuern.
Die Erfindung bietet ferner ein Verfahren zur Steuerung der Druckfarben- und Wassermengen, die dem Plattenzylinder einer Rollenoffsetdruckmaschine zugeführt werden, wobei die Rollenoffsetdruckmaschine zum Aufdrucken eines Bildes auf ein bewegliches Substrat dient, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

(A) Aufdrucken eines Bildes einschließlich einer Vergleichsfläche auf das Substrat, wobei die Vergleichsfläche ein Abschnitt des Bildes ist, der auf den Zustand einer zu geringen Wasserzufuhr zum Plattenzylinder empfindlich reagiert;
(B) Überwachen der optischen Dichte des Vergleichsflächenabschnitts des Substrats;
(C) Ändern der dem Plattenzylinder zugeführten Druckfarbenmenge um einen bekannten Betrag als Reaktion auf die überwachte optische Dichte; und
(D) Überwachen der optischen Dichte nach dem Schritt (C), um festzustellen, ob sich die optische Dichte der dem Substrat zugeführten Druckfarbe als Reaktion auf Schritt (C) geändert hat; gekennzeichnet durch
(E) Vermindern der dem Plattenzylinder zugeführten Wassermenge, wenn sich die optische Dichte als Reaktion auf den Schritt (C) nicht ändert; und
(F) Überwachen der optischen Dichte, um festzustellen, ob sich die optische Dichte als Reaktion auf Schritt (E) geändert hat.

Verschiedene Merkmale und Vorteile der Endung sind in der nachstehenden ausführlichen Beschreibung und den Ansprüchen dargelegt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Blockdiagramm eines Rollenoffsetdrucksystems.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm, welches das Verfahren zum Regulieren des Feuchtmittels in einer Druckmaschine unter Verwendung der an dem Farbkontrollstreifen gemessenen optischen Dichte darstellt.
3 zeigt eine Anordnung aus Reflektor, Haube und Ablenkplatte für das Drucksystem von
1.
4 zeigt eine Kondensorlinsenanordnung für das Drucksystem von 1.
5(a) zeigt einen typischen, durch das Drucksystem von 1 gedruckten Farbkontrollstreifen.
5(b) zeigt eine durch die Kameraeinheit von 7 erfaßte Bildsignalmatrix.
6 zeigt ein Ablaufdiagramm für die Korrekturen und Berechnungen, die an der erfaßten Bildsignalmatrix ausgeführt werden, um die optische Dichte eines Farbmeßfelds zu ermitteln.
7 zeigt eine Kameraeinheit von dem in 1 dargestellten Drucksystem und ein Druckbild innerhalb des Gesichtsfelds der Kameraeinheit.
Bevor die Endung ausführlich erläutert wird, ist darauf hinzuweisen, daß die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die in der nachstehenden Beschreibung dargelegten oder in den Ansprüchen dargestellten konstruktiven Details und Komponentenanordnungen beschränkt ist. Die Erfindung kann andere Ausführungsformen aufweisen und auf verschiedene Arten in die Praxis umgesetzt oder ausgeführt werden, ohne vom Umfang der beigefügten Patentansprüche abzuweichen.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
In 1 ist ein Drucksystem 10 zum Drucken eines Mehrfarbenbildes auf einem Substrat oder einer Bahn 12 dargestellt. In der bevorzugten Ausführungsform drucken vier Druckeinheiten 14, 16, 18 und 20 je eine Farbe des Bildes auf die Bahn 12. Diese Druckart wird gewöhnlich als Rollenoffsetdruck bezeichnet. Jede Druckeinheit 14, 16, 18 und 20 weist einen oberen Gummizylinder 22, einen oberen Druckplattenzylinder 24, einen unteren Gummizylinder 26 und einen unteren Druckplattenzylinder 28 auf. Im Drucksystem 10 sind die Farben 1, 2, 3 und 4 auf den Einheiten 14, 16, 18 bzw. 20 typischerweise Schwarz (K), Cyan (C), Magenta (M) und Gelb (Y). Die Anordnung der Druckeinheiten 14, 16, 18 und 20 relativ zueinander wird vom Drucker festgelegt und kann variieren.
Das System 10 weist außerdem eine Reihe von Farbschrauben 24 bis 36 (nicht dargestellt) auf, die den Auftrag von Druckfarbe auf die Plattenzylinder 24 und 28 steuern. Jede Farbschraube steuert den Farbauftrag über einen etwa 2,54 cm (1 Zoll) breiten Abschnitt der Plattenzylinder 24 und 28. Eine Änderung der Farbschraubenposition führt zu einer Änderung der Farbmenge, die auf den entsprechenden, etwa einen Zoll breiten Abschnitt der Druckplattenzylinder 24 und 28 aufgetragen wird. Ferner weist das System 10 eine Kameraeinheit 36 in optischer Verbindung mit der Bahn 12 auf. Wie weiter unten in der Patentbeschreibung ausführlicher diskutiert wird, ermöglicht die Kameraeinheit 36, daß das System die optische Dichte des auf das Substrat aufgedruckten Bildes berechnet.
Sobald die optische Dichte berechnet worden ist, ermittelt der Computer mit Hilfe eines Algorithmus, ob gegenwärtig die geeignete Feuchtmittelmenge auf die Plattenzylinder 24 und 28 aufgetragen wird. Bei der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform ist das Feuchtmittel Wasser. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm, das den Computeralgorithmus darstellt. Wie in 2 dargestellt, korrigiert der Algorithmus Änderungen der optischen Dichte, indem er lernt, welche entsprechenden Änderungen der optischen Dichte zu erwarten sind, wenn eine Änderung der auf die Plattenzylinder 24 und 28 aufgebrachten Farbmenge vorgenommen wird. Der Computer berechnet dann die optische Dichte des Druckbildes und stellt fest, ob das Farbniveau richtig ist. Ist das Farbniveau richtig, dann wird keine Änderung an den Farbschraubenpositionen vorgenommen. Wenn jedoch das Farbniveau nicht richtig ist, dann ändert der Computer die Farbschraubenposition, um die Farbmengen auf den Plattenzylindern 24 und 28 zu erhöhen, und überwacht wieder das Substrat, um dessen optische Dichte zu bestimmen. Wenn als Ergebnis der Änderung der Farbschraubenposition der Computer nicht die erwartete Änderung der optischen Dichte des Bildes erkennt, dann nimmt der Computer an, daß die Wassermenge, die den Plattenzylindern 24 und 28 gerade zugeführt wird, zu hoch ist. Der Computer verringert dann die den Plattenzylindern 24 und 28 zugeführte Wassermenge und kontrolliert nochmals, um eine entsprechende Änderung der optischen Dichte des Bildes zu erkennen.
Wenn der Computer die Farbschraubenposition ändert, um die Farbmenge auf den Plattenzylindern 24 und 28 zu erhöhen, und nicht die erwartete, entsprechende Erhöhung der optischen Dichte des Bildes erkennt, dann ermittelt der Computer, ob Druckfarbe und Feuchtmittel im Gleichgewicht sind. Wenn Druckfarbe und Feuchtmittel im Gleichgewicht sind, dann erfolgt keine Änderung der Feuchtmittelzufuhr zu den Plattenzylindern 24 und 28. Wenn jedoch Druckfarbe und Feuchtmittel nicht im Gleichgewicht sind, dann nimmt der Computer an, daß zu wenig Feuchtmittel vorhanden ist, und daher erhöht der Computer die Feuchtmittelzufuhr zu den Plattenzylindern 24 und 28.
In einer Ausführungsform der Endung ist der Abschnitt des Farbkontrollstreifens, aus dem die optische Dichte berechnet wird, eine spezifische Bezugsfläche des Farbkontrollstreifens, wo die Druckqualität naturgemäß zuerst durch den Zustand der geringen Wasserzufuhr zu den Plattenzylindern 24 und 28 beeinflußt wird. Dieser Abschnitt des Farbkontrollstreifens wird als "Austrocknungsindikator" bezeichnet. In einer anderen Ausführungsform wird der "Austrocknungsindikator"-Abschnitt der Plattenzylinder 24 und 28 behandelt, um den Abschnitt des Plattenzylinders, der für das Bedrucken des "Austrocknungsindikators" verantwortlich ist, künstlich etwas weniger wasseraufnahmefähig als den Rest des Plattenzylinders zu machen, wodurch der Einfluß verstärkt wird, den ein Wassermangelzustand auf den "Austrocknungsindikator" ausübt.
Die Berechnung der optischen Dichte des Druckbildes wird wie folgt ausgeführt. Die Kameraeinheit 36 schließt ein Beleuchtungssystem 38 und ein Bildaufzeichnungsgerät 40 ein. Außerdem weist das Drucksystem 10 eine Kamerapositioniereinheit 43, einen Computer und einen Bahnstabilisator 39 auf.
Im allgemeinen Betrieb bewegt die Kamerapositioniereinheit 43 die Kameraeinheit 36 in eine erste Position auf der Bahn 12. Ein Druckbild wird durch das Beleuchtungssystem 38 beleuchtet, und das Bildaufzeichnungsgerät 40 zeichnet ein Bildsignal auf, das für das Druckbild innerhalb des Gesichtsfeldes 56 repräsentativ ist.
Das Beleuchtungssystem 38 ist mit der Bewegung der Bahn 12 synchronisiert, so daß das aufgezeichnete Bildsignal einen Teil der Farbkontrollstreifen einschließt. Der Computer 32 kann ein herkömmlicher Typ mit einem 486-er oder Pentium-Mikroprozessor und PC-Architektur sein. Der Computer 32 weist einen RAM-Speicher 33 (Halbleiterspeicher und/oder Plattenlaufwerk) und eine Bilderfassungsschaltung 48 auf, die über Schnittstellen mit der Kameraeinheit 36 verbunden sind.
Der Computer 32 ist über einen Datenbus 54 mit der Kamerapositioniereinheit 34 verbunden, und der Computer 32 sendet Steuersignale zur Kamerapositioniereinheit 34. Die Kamerapositioniereinheit 34 ist mechanisch mit der Kameraeinheit 36 gekoppelt und bewegt die Kameraeinheit 36 in einer zur Bahnbewegung senkrechten Richtung, die als Querrichtung bezeichnet wird (X-Achse, siehe 7). Der Zweck der Bewegung der Kameraeinheit 36 quer über die Bahn 12 besteht darin, eine selektive Bildaufzeichnung von Querabschnitten des Druckbildes auf der Bahn 12 zu ermöglichen. Die Kameraeinheit 36 zeichnet das Druckbild innerhalb des Gesichtsfeldes 56 für verschiedene Positionen der Kameraeinheit 36 quer zur Bahn 12 auf. Die Bahn 12 bewegt sich in Y-Richtung, so daß keine Umfangs- oder Y-Achsen-Positionierung durch die Einheit 34 notwendig ist, da die Zeitsteuerung des Blitzlichts bzw. Stroboskoplichts im Beleuchtungssystem 38 für eine effektive Umfangspositionierung relativ zu der sich bewegenden Bahn 12 sorgt, wie im folgenden ausführlicher erläutert wird. Es wird auch erwogen, keine Kamerapositioniereinheit zu verwenden, wenn z. B. mehrere Kameras kombiniert werden, um ein Gesichtsfeld zu erhalten, das alle erforderlichen Bereiche der Bahn 12 erfaßt.
Eine Stabilisierung kann notwendig sein, um die Bahnbewegung zur Kameraeinheit 36 hin und von dieser weg zu verringern. Diese Bewegung wird als Bahnflattern bezeichnet. Das Bahnflattern führt dazu, daß das Bild manchmal unscharf wird, und verursacht eine Änderung der Vergrößerung des Bildes. Der Stabilisator 39 kann irgendeine Vorrichtung sein, die das Flattern der Bahn 12 auf einen Bereich innerhalb akzeptierbarer Schärfentiefegrenzen für die Aufzeichnung des Druckbildes auf der Bahn 12 durch die Kameraeinheit 36 dämpft, ohne ein Verschmieren der Druckfarbe zu verursachen. Der Bahnstabilisator 39 ist vorzugsweise ein nichtinvasiver Bahnstabilisator, wie z. B. derjenige, der in US-A-4913049 mir dem Titel "Bernoulli-Effect Web Stabilizer" (Bernoulli-Effekt-Bahnstabilisator) offenbart wird. Ein nichtinvasiver Stabilisator kommt nicht in körperlichen Kontakt mit der Bahn 12.
Wenn die Bahn 12 durchsichtig oder durchscheinend ist, erfordern genaue Messungen der optischen Dichte, daß das durch die Bahn 12 hindurch reflektierte Licht minimiert wird. Dies läßt sich durch Bereitstellen einer schwarzen Unterlage hinter der Bahn 12, durch Bereitstellen eines großen offenen Hohlraums hinter der Bahn 12, so daß durch die Bahn 12 hindurch wenig Licht reflektiert wird, oder durch Verwendung einer schwarzen Walze erreichen, wenn die Bahn 12 durch Belichtung auf einer Walze stabilisiert wird.
Die Kameraeinheit 36 und die Kamerapositioniereinheit 34 können auf der Druckmaschine an irgendeiner Stelle nach dem Farbauftrag auf die Bahn 12 montiert werden. Zum Beispiel kann in einer Heatset-Rollenoffsetdruckmaschine die Farbmeßeinrichtung zwischen der letzten Druckeinheit und dem Ofen, direkt hinter dem Ofen, an den Kühlwalzen oder hinter den Kühlwalzen montiert werden. Wenn Messungen der optischen Dichte in Abwesenheit anderer Farben erforderlich sind oder wenn die Messung unmittelbar nach dem Druck erforderlich ist, kann es vorteilhaft sein, die Farbmeßeinrichtung zwischen Druckeinheiten zu montieren.
In der bevorzugten Ausführungsform, wie in 7 dargestellt, enthält die Kameraeinheit 36 ein Bildaufzeichnungsgerät, das eine CCD-Farbkamera mit Rot (R)-, Grün (G)- und Blau (B)- Kanälen 64, 66 und 68 ist. Zum Beispiel kann eine Sony XC003 3-Chip-CCD-Farbvideokamera als Bildaufzeichnungsgerät 40 eingesetzt werden. Diese Kamera verwendet ein dichroitisches Prisma 46, um reflektiertes Licht von dem Druckbild auf der Bahn 12 in einen roten Kanal 64, einen grünen Kanal 66 und einen blauen Kanal 68 zu trennen, wobei jeder Kanal einen getrennten CCD-Bildwandler 70, 72 bzw. 74 aufweist. Jeder dieser drei Kanäle der Videokamera ist über einen Signalbus 52 mit dem Computer 32 gekoppelt, und jeder Kanal ist so konfiguriert, daß er ein aufgezeichnetes Bildsignal des Druckbildes innerhalb des Gesichtsfeldes 56 auf der Bahn 12 erzeugt.
Wie in den 2 und 4(a) dargestellt, weist das Beleuchtungssystem 38 eine Lichtquelle 42 (nur eine dargestellt) und eine Fokussiereinrichtung 44 auf. Steuersignale vom Computer 32, die dem Zeitpunkt entsprechen, in dem sich der Farbkontrollstreifen innerhalb des Gesichtsfeldes 56 befindet, werden über den Signalbus 52 übermittelt, um anzuzeigen, wann die Bahn 12 durch die Lichtquelle 42 zu beleuchten ist. In der bevorzugten Ausführungsform werden impulsgesteuerte Xenon-Stroboskoplampen mit einer Impulsdauer von etwa einer Mikrosekunde benutzt. Bei einer Bahngeschwindigkeit von 1060 m/min (3500 Fuß/min) und einem Gesichtsfeld von ungefähr 5 cm × 4,5 cm (2,0 Zoll × 1,8 Zoll) wird eine Belichtungszeit von einer Mikrosekunde bevorzugt, um den Bewegungsbetrag des Druckbildes während der Zeit zu minimieren, in der das Bildaufzeichnungsgerät 40 die von der Bahn 12 reflektierte ankommende Lichtmenge quantitativ bestimmt. Beispielsweise könnte die Lichtquelle 42 eine Stroboskoplampeneinheit vom Typ EG&G Strobes FX-199 mit dem Netzteil PS 350-1 aufweisen.
Die Beleuchtungssteuersignale vom Computer 32 werden zum Beispiel durch herkömmliche Mittel unter Verwendung von Drehpositionsinformationen erzeugt, die von einem Sensor erzeugt werden, der an einem der Gummizylinder (22 oder 26) angeordnet ist, wobei die Geschwindigkeit der Bahn 12 und der Abstand zwischen dem Bildaufzeichnungsgerät 40 und dem Gummizylinder (22 oder 26) bekannt sind.
Die Fokussiereinrichtung 44 konzentriert das von der Lichtquelle 42 ausgestrahlte Licht wirksam auf das Bild innerhalb des Gesichtsfeldes 56. Wenn die Stroboskoplampe ausgelöst wird, nimmt das Bildaufzeichnungsgerät 40 das Bild innerhalb des Gesichtsfeldes 56 auf, das Teile der Farbkontrollstreifen enthält.
Wie in 3(a) dargestellt, ist in der bevorzugten Ausführungsform die Kamera 40 senkrecht zur Bahn montiert, und das Gesichtfeld 56 wird vorzugsweise mir zwei Lichtquellen 42 ausgeleuchtet.
Die Kameraeinheit 36 ist vorzugsweise in einem lichtdichten Gehäuse montiert, um die Auswirkungen von Umgebungslicht auf das Druckbild zu minimieren. Im allgemeinen erhöht Umgebungslicht das gemessene Reflexionsvermögen auf unkontrollierte Weise.
Wie wieder aus 7 erkennbar, weist die bevorzugte Ausführungsform der Videokamera, die in der Kameraeinheit 36 verwendet wird, drei CCD-Bildwandler 70, 72 und 74 auf, die jeweils eine Auflösung von 768 Pixel × 494 Pixel (X-Richtung × Y-Richtung) liefern. Ein typischer CCD-Bildwandler liefert ein Bildseitenverhältnis von annähernd 4 : 5, so daß das Gesichtsfeld des Bildaufzeichnungsgeräts 5 cm (2") (x-Achse) × 4,5 cm (1,8") (y-Achse) beträgt. Das Bildaufzeichnungsgerät 40 ist vorzugsweise senkrecht zur Bahn 12 montiert und bietet einen Arbeitsabstand zur Bahn 12 von etwa 15,24 cm (6 Zoll). Das Kameraobjektiv 84 in der bevorzugten Ausführungsform ist ein Sony VCL-16WM 16 mm-Objektiv. Durch Modifikation können zukünftige Entwicklungen oder andere Anwendungserfordernisse dafür sorgen, daß andere Bildpunktauflösungen, Gesichtsfeldgrößen und Arbeitsabstände bevorzugt werden.
Wie aus 1 erkennbar, enthält die Bilderfassungsschaltung 48 Bilderfassungsplatinen bzw. – karten, die mit dem Erweiterungsbus des Computers 32 verbunden sind. Beispielsweise kann die Bilderfassungsschaltung zu dem von Synoptics, England, hergestellten Buskarten-Typ SPR4000SC1B mit 32 MB RAM, A/D-Wandler und "Shademaster"-Diagnosebildschirmtreiber gehören. Zur Optimierung der Verarbeitungsgeschwindigkeit kann die Vektorsignalverarbeitungsbibliothek von Kuck and Associates, Urbana, Illinois, verwendet werden.
Der Signalbus 52 überträgt aufgezeichnete Bildsignale von der Kameraeinheit 36 zum Computer 32 und Steueranweisungen für die Kamera vom Computer 32 zur Kameraeinheit 36. Die Bilderfassungsschaltung 48 ist so konfiguriert, daß sie eine Matrix des erfaßten Bildsignals erzeugt, indem sie die aufgezeichneten Bildsignale in eine Matrix von Digitalsignalen mit einer Größe von 640 × 480 Elementen umwandelt.
Es werden drei Matrizen erzeugt, die den Informationen von jedem der drei Farbkanäle 64, 66 und 68 in 7 entsprechen. Jedes Matrixelement des erfaßten Bildsignals enthält einen 8-Bit-"Grauwert", der die Lichtmenge darstellt, die von der entsprechenden Fläche des Druckbildes innerhalb des Gesichtsfeldes 56 auf den entsprechenden CCD-Bildwandler reflektiert wird. Die Kamera und die Bilderfassungsplatinen sind für jeden Kanal so geeicht, daß das Ausgangssignal der Bildwandlerschaltung für ein Weißstandard-Bild einen Grauwert zwischen 240 und 250 (dezimal) hat, während ein Schwarzstandard-Bild bei aufgesetztem Objektivdeckel einen Grauwert zwischen 0 und 10 (dezimal) hat. Die Matrizen des erfaßten Bildsignals 160, 186 werden im Speicher 33 des Computers 32 gespeichert.
Eine repräsentative Ausführungsform eines Farbkontrollstreifens 86 ist in 5(a) dargestellt. Die Farbmeßfelder sind nebeneinander in einem Farbkontrollstreifen quer über die Bahn 12 angeordnet. Typischerweise wird diese Serie von Farbmeßfeldern quer über die Bahn 12 wiederholt. Der Farbkontrollstreifen besteht aus Cyan-, Magenta-, Gelb- und Schwarz-Komponenten. Zur Erläuterung: der Farbkontrollstreifen 86 kann die folgenden FarbmeBfelder enthalten: Schwarz 100% 96, Schwarz 75% 98, Schwarz 50% 100, Cyan 100% 102, Cyan 75% 104, Cyan 50% 106, Magenta 100% 108, Magenta 75% 110, Magenta 50% 112, Gelb 100% 114, Gelb 75% 116, Gelb 50% 118, Weiß 120, Blau 122, Rot 124, Grün 126, Weiß 128, Schwarz 100% 130, Schwarz verschmiert 132, Schwarz 25% 134, Cyan 100% 136, Cyan verschmiert 138, Cyan 25% 140, Magenta 100% 142, Magenta verschmiert 144, Magenta 25% 146, Gelb 100% 148, Gelb verschmiert 150, Gelb 25% 152; wobei 100% den Vollton der Druckfarbe, 50% den Halbton usw. darstellt.
Beispielsweise kann das Gesichtsfeld 56 so auf die Achse des Farbkontrollstreifens ausgerichtet werden, daß die Daten, die den Farbkontrollstreifen in der Matrix des erfaßten Bildsignals darstellen, in benachbarten Zeilen der Matrix des erfaßten Bildsignals angeordnet sind, wie in 5(b) dargestellt. In dieser Orientierung ist die Querrichtung der Bahn auf die X-Richtung der Kamera ausgerichtet, und die Umfangsrichtung der Bahn ist auf die Y-Richtung der Kamera ausgerichtet. Wie dargestellt, kann das Gesichtsfeld 56 nur einen Teil des Farbkontrollstreifens enthalten.
Der Computer 32 arbeitet als Verarbeitungsschaltung, wie in 6 dargestellt, um an der Matrix des erfaßten Bildsignals für jeden Farbkanal einen photometrischen Nullpunktsabgleich und Korrekturen bezüglich der Nichtlinearitäten des Systems, Streulicht und ungleichmäßiger Weißempfindlichkeit auszuführen. Außerdem arbeitet der Computer 32 als Umrechnungsschaltung für die optische Dichte, indem er Grenzen von Farbmeßfeldern innerhalb der Matrix des erfaßten Bildsignals lokalisiert und die optische Dichte jedes einzelnen Farbmeßfelds innerhalb des Gesichtsfeldes berechnet, wie in US-A-5724259, eingereicht am 4. Mai 1995, beschrieben.
Wenn ein System zur Farbüberwachung erstmals auf einer Druckmaschine installiert wird, dann ist unter Umständen die genaue Beziehung zwischen Signalen von der Druckmaschine und dem Aussehen des Farbkontrollstreifens unter der Kamera unbekannt oder zumindest schwer bestimmbar. Ein Mittel zur Festlegung dieser Systemeichung besteht darin, den Computer 32 so zu programmieren, daß er als Suchschaltung für Farbkontrollstreifen arbeitet.
Der Suchalgorithmus für Farbkontrollstreifen beginnt mit der Erfassung eines Bildes in einer in Frage kommenden Position, wobei die Position so gewählt wird, daß sie sich auf einem bestimmten Zeitpunkt zwischen Druckmaschinensignalen und Lichtblitz bezieht. Dieses Bild wird entsprechend den früher offenbarten Algorithmen analysiert, um festzustellen, ob das Bild einen gültigen Farbkontrollstreifen enthält.
Wenn der Farbkontrollstreifen gefunden ist, wird seine vertikale Position im Bild festgestellt, und die Position wird so korrigiert, daß der Farbkontrollstreifen 86 in die Mitte des Bildes 204 gebracht wird. Dies ist die geeignete Position, die für die anschließende Bilderfassung zu benutzen ist.
Wenn der Farbkontrollstreifen im Bild nicht zu finden ist, wird die Position einen Schritt weiter gerückt, um ein Bild zu erfassen, daß sich teilweise mit dem ersten Bild überlappt. Der Prozeß wird wiederholt, bis entweder der Farbkontrollstreifen lokalisiert ist oder die Bilder erfaßt worden sind, die alle Positionen auf dem Druckzylinder 24 überdecken. Im letzteren Fall wird ein Fehler gemeldet.
Wie wieder aus 6 ersichtlich, wird der Computer 32 auch so programmiert, daß er als Korrekturschaltung 190 für ungleichmäßige Weißempfindlichkeit arbeitet. Diese Korrektur erfordert die elementweise Unterteilung der gefilterten Bildsignalmatrix durch eine gefilterte Weißstandard-Matrix 167. Die gefilterte Weißstandard-Matrix wird aus der erfaßten Weißstandard-Matrix erzeugt, indem die photometrische Nullpunktskorrektur 162, die Nichtlinearitätskorrektur 164 und die Streulichtkorrektur 166 auf die erfaßte Weißstandard-Matrix 168 angewandt werden. Die Weißstandard-Matrix kann ein Bild einer gleichmäßig weißen Standardkachel, ein Bild eines gleichmäßig geweißten Walzenabschnitts oder eines unbedruckten Bahnabschnitts sein. Durch die Korrektur der ungleichmäßigen Weißempfindlichkeit werden eine Vignettierung im Objektiv, ungleichmäßige Ausleuchtung des Gesichtsfeldes 56 oder ungleichmäßige Pixelempfindlichkeit der Kamera korrigiert.
Wenn ein Abschnitt der Bahn abgebildet wird, um eine Weißstandard-Matrix 167 zu erzeugen, besteht eine vorteilhafte Nebenwirkung darin, daß die berechneten Dichten keine absoluten Dichten, sondern "Papierstandard"-Dichten sind. "Papierstandard"-Dichten sind in der Druckindustrie nützlicher, da sie einen direkteren Bezug zur Dicke der Farbschicht haben. Um Fehler infolge Schwankungen der Stroboskoplichtintensität zu vermindern, wird auch erwogen, ferner ein Weiß-Meßfeld (120, 128) als Weißstandard zu benutzen.
Zu beachten ist, daß die Lage jedes Farbmeßfelds (96–152) innerhalb der Matrix des erfaßten Bildsignals an diesem Punkt ermittelt worden ist. Um Berechnungen auf ein Minimum zu reduzieren, braucht die Korrektur der ungleichmäßigen Weißempfindlichkeit nur an den relevanten Farbmeßfeldelementen der filterkorrigierten Bildsignalmatrix ausgeführt zu werden.
Sobald die Korrekturen ausgeführt worden sind, werden die Elemente, die einem einzelnen Farbmeßfeld entsprechen, durch eine räumliche Mittelungsschaltung 194 gemittelt. Wahlweise kann auch eine zeitliche Mittelung 196 durchgeführt werden, indem man mehrere Bilder vor der Kamera erhält und die für entsprechende Meßfelder berechneten Reflexionswerte mittelt.
In der bevorzugten Ausführungsform ist die Größe des Gesichtsfeldes 5 cm × 4,5 cm (2,0 Zoll × 1,8 Zoll). Verschiedene Überlegungen befassen sich mit der Auswahl der Größe des Gesichtsfeldes. Die erste Überlegung betrifft die Größe der Farbmeßfelder. Das Gesichtsfeld muß klein genug sein, so daß jedes einzelne Farbmeßfeld aus mehreren Elementen der Matrix des erfaßten Bildsignals besteht. Dadurch wird eine Mittelung über mehrere Elemente möglich, und außerdem können Elemente in der Nähe der Grenzen der Farbmeßfelder ignoriert werden. Die zweite Überlegung betrifft die Pixelauflösung der Kamera. Eine erhöhte Kameraauflösung ermöglicht mehr Pixel im gleichen Gesichtsfeld. Eine dritte Überlegung betrifft die Vermeidung von Moiré-Mustern zwischen den CCD-Pixeln und den Halbtonpunkten in den gedruckten Farbkontrollstreifen. Für jeden Satz von Bedingungen für die Halbtonauflösung und den Halbtonabstand gibt es einen Bereich für das Gesichtsfeld, der vermieden werden sollte.
Schließlich kann die optische Dichte D als D = –log[R] für jedes Farbmeßfeld berechnet werden. Die so ermittelten Dichten werden in der herkömmlichen Berechnung weiterverwendet. Zum Beispiel werden die Volltondichte und die Dichte des entsprechenden 50%-Meßfeldes (z. B. 96 und 100 für schwarze Druckfarbe) zusammen zur Berechnung der Tonwertzunahme verwendet; die Volltondichte und die Dichte des entsprechenden 75%-Meßfeldes (z. B. 96 und 98 für schwarze Druckfarbe) werden zusammen zur Berechnung des Druckkontrasts verwendet; die Volltondichte eines Überdrucks (z. B. 122 für Cyan) und die entsprechende Volltondichte 102 werden zur Berechnung der Farbannahme benutzt. Zusammen mit der Volltondichte können die Tonwertzunahme, der Druckkontrast und die Farbannahme für die Qualitätskontrolle der Druckauflage, zur Diagnose der Druckbedingungen oder zur Steuerung der Farbauftragsniveaus verwendet werden.
Verschiedene Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den nachstehenden Patentansprüchen dargelegt.

Claims

Verfahren zur Steuerung der Druckfarben- und Wassermengen, die dem Plattenzylinder (24, 28) einer Rollenoffsetdruckmaschine zugeführt werden, wobei die Rollenoffsetdruckmaschine zum Aufdrucken eines Bildes auf ein bewegliches Substrat (12) dient, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: (A) Überwachen einer Eigenschaft des auf das Substrat aufgedruckten Bildes; (B) Ändern der dem Plattenzylinder (24, 28) zugeführten Druckfarbenmenge um einen bekannten Betrag als Reaktion auf die überwachte Eigenschaft; und (C) Überwachen der Eigenschaft nach dem Schritt (B), um festzustellen, ob sich die überwachte Eigenschaft als Reaktion auf den Schritt (B) geändert hat; gekennzeichnet durch (D) Vermindern der dem Plattenzylinder (24, 28) zugeführten Wassermenge, wenn sich die überwachte Eigenschaft als Reaktion auf den Schritt (B) nicht ändert.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner den Schritt (E) zum Überwachen der Eigenschaft aufweist, um festzustellen, ob sich die Eigenschaft als Reaktion auf den Schritt (D) geändert hat.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Eigenschaft das Reflexionsvermögen und/oder die optische Dichte bzw. Schwärzung ist.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Verfahren ferner den Schritt zum Bedrucken einer Vergleichsfläche auf dem Substrat (12) vor dem Schritt (A) aufweist, wobei die Vergleichsfläche eine Fläche auf dem Substrat (12) ist, die auf den Zustand einer zu geringen Wasserzufuhr zum Plattenzylinder (24, 28) empfindlich reagiert.
Verfahren zur Steuerung der Druckfarben- und Wassermengen, die dem Plattenzylinder (24, 28) einer Rollenoffsetdruckmaschine zugeführt werden, wobei die Rollenoffsetdruckmaschine zum Aufdrucken eines Bildes auf ein bewegliches Substrat (12) dient, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: (A) Aufdrucken eines Bildes einschließlich einer Vergleichsfläche auf das Substrat (12), wobei die Vergleichsfläche ein Abschnitt des Bildes ist, der auf den Zustand einer zu geringen Wasserzufuhr zum Plattenzylinder (24, 28) empfindlich reagiert; (B) Überwachen der optischen Dichte des Vergleichsflächenabschnitts des Substrats (12); (C) Ändern der dem Plattenzylinder (24, 28) zugeführten Druckfarbenmenge um einen bekannten Betrag als Reaktion auf die überwachte optische Dichte; und (D) Überwachen der optischen Dichte nach dem Schritt (C), um festzustellen, ob sich die optische Dichte der dem Substrat (12) zugeführten Druckfarbe als Reaktion auf Schritt (C) geändert hat; gekennzeichnet durch (E) Vermindern der dem Plattenzylinder (24, 28) zugeführten Wassermenge, wenn sich die optische Dichte als Reaktion auf den Schritt (C) nicht ändert; und (F) Überwachen der optischen Dichte, um festzustellen, ob sich die optische Dichte als Reaktion auf Schritt (E) geändert hat.