Messelement zur Messung eines Farbregisters sowie Verfahren zur Farbregisterregelung bzw. Farbregistermessung

Die Erfindung betrifft ein Messelement zur Messung eines Farbregisters. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Farbregisterregelung sowie Farbregistermessung.

In Druckmaschinen, wie z.B. in Bogendruckmaschinen, wird ein Bedruckstoff, wie z.B. ein Druckbogen, nacheinander durch mehrere hintereinander angeordnete Druckwerke bewegt, wobei vorzugsweise in jedem der Druckwerke ein Teildruckbild in einer speziellen Druckfarbe auf den Bedruckstoff aufgetragen wird. Durch das übereinanderdrucken mehrerer solcher Teildruckbilder wird letztendlich das gewünschte, mehrfarbige Druckbild auf dem Bedruckstoff erzeugt. Im Falle des autotypischen Zusammendrucks wird der Bedruckstoff vorzugsweise durch vier hintereinander angeordnete Druckwerke bewegt, wobei in jedem der Druckwerke ein Teildruckbild in den Druckfarben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz auf den Bedruckstoff aufgetragen wird. Beim Drucken mehrfarbiger Druckbilder müssen demnach verschiedene Teildruckbilder miteinander zur Deckung gebracht werden, wobei die Lagegenauigkeit der Teildruckbilder auf dem Bedruckstoff zueinander als Farbregister bzw. als Passer bezeichnet wird.

Um die in den unterschiedlichen Druckwerken zu druckenden Teildruckbilder auf den Bedruckstoff exakt auftragen zu können, verfügt nach dem Stand der Technik eine Druckmaschine über eine sogenannte Farbregisterregelung. Eine Farbregisterregelung umfasst eine Umfangsregisterverstelleinrichtung, um eine Verschiebung der Teildruckbilder in Umfangsrichtung ausgleichen, eine Seitenregisterver- stelleinrichtung, um eine Verschiebung der Teildruckbilder in Achsrichtung der Druckzylinder auszugleichen, und eine Schrägregisterverstelleinrichtungen, um Drehfehllagen der Teildruckbilder zu kompensieren.

Hierzu muss die Lagegenauigkeit der Teildruckbilder auf dem Bedruckstoff bzw. das Farbregister der Teildruckbilder messtechnisch erfasst werden, wobei hierzu Messelemente dienen, die auf den Bedruckstoff gedruckt werden.

Aus der DE 39 15 587 C1 sind Messelemente zur Messung eines Farbregisters bzw. Passers sowie ein Verfahren zur Bestimmung der Lagegenauigkeit von Teildruckbildern auf einem Bedruckstoff bekannt, wobei nach der DE 39 15 587 Ci die Lagegenauigkeit von Teildruckbildern dadurch erfasst wird, dass zwei identi- sehe Messelemente auf einem Bedruckstoff gedruckt und die Korrelation zwischen denselben ausgewertet wird, wobei die Lagegenauigkeit der Teildruckbilder zueinander um so größer ist, je höher die Korrelation zwischen den beiden identischen Messelementen ist. Hierzu ist die Verwendung einer sehr hoch auflösenden Kamera erforderlich, damit das von der Kamera erfasste Signal eine entsprechend große Schärfe aufweist, die es ermöglicht, die Korrelation zwischen den beiden identischen Messelementen zu berechnen.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zugrunde ein neuartiges Messelement zur Messung eines Farbregisters sowie ein neuartiges Verfahren zur Farbregisterregelung bzw. Farbregistermessung zu schaffen.

Dieses Problem wird durch ein Messelement zur Messung eines Farbregisters gemäß Anspruch 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Messelement umfasst mindestens zwei übereinander gedruckte Teilmesselemente, wobei jedes Teilmessele- ment mit einem individuellen Druckwerk erzeugt wird, wobei jedes Teilmesselement ein zumindest eindimensionales Muster aus sich wiederholenden Bereichen unterschiedlicher optischer Dichte bzw. unterschiedlicher Flächendeckung aufweist, und wobei der übereinanderdruck dieser Teilmesselemente eine Interferenz erzeugt, die als Messgröße für das Farbregister dient.

Das erfindungsgemäße Messelement zur Messung eines Farbregisters setzt sich aus mindestens zwei Teilmesselementen zusammen, die übereinander auf den Bedruckstoff gedruckt werden. Die Teilmesselemente verfügen jeweils über ein zumindest eindimensionales Muster aus sich wiederholenden Bereichen unter- schiedlicher optischer Dichte bzw. Flächendeckung, wobei die Teilmesselemente unterschiedliche Frequenzen aufweisen, mit welchen sich diese Bereiche wiederholen. Diese Frequenzen können dabei über die Größe der Teilmesselemente gesehen konstant oder variabel sein. Durch den übereinanderdruck solcher Teilmesselemente ergibt sich eine Interferenz, die als Messgröße für die Lagegenau- igkeit der Teildruckbilder dient, die mit Hilfe der am Zusammendruck des Messelements beteiligten Druckwerke auf den Bedruckstoff aufgetragen werden. Der Hauptvorteil des erfindungsgemäßen Messelements liegt darin, dass auch dann die Genauigkeit des Farbregisters bzw. Passers mit einer hohen Auflösung bestimmt werden kann, wenn die zur Erfassung des Messelements verwendete Ka- mera lediglich eine geringe Auflösung aufweist. Das erfindungsgemäße Messelement macht sich dabei einen Noniuseffekt zu Nutzen, um die Auflösung der zur Abtastung des Messelements verwendeten Kamera zu erhöhen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Farbregisterregelung ist in Anspruch 14 und das Verfahren zur Farbregistermessung ist in Anspruch 15 definiert.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 : ein erfindungsgemäßes Messelement aus zwei übereinander gedruckten Teilmesselementen, wobei jedes Teilmesselement ein eindimensionales Muster aus sich mit einer individuellen Frequenz wiederholenden Bereichen mit unterschiedlicher optischer Dichte bzw. unterschiedlicher

Flächendeckung aufweist;

Fig. 2: ein erfindungsgemäßes Messelement aus zwei übereinander gedruckten Teilmesselementen, wobei jedes Teilmesselement ein eindimensionales Muster aus sich mit einer individuellen Frequenz wiederholenden Bereichen mit unterschiedlicher optischer Dichte bzw. unterschiedlicher Flächendeckung aufweist;

Fig. 3: ein Teilmesselement der Messelemente der Fig. 1 und 2;

Fig. 4: ein erfindungsgemäßes Messelement aus zwei übereinander gedruckten Teilmesselementen, wobei jedes Teilmesselement ein eindimensionales Muster aus sich mit einer individuellen Frequenz wiederholenden Bereichen mit unterschiedlicher optischer Dichte bzw. unterschiedlicher

Flächendeckung aufweist

Fig. 5: ein erstes Teilmesselement des Messelements der Fig. 4;

Fig. 6: ein zweites Teilmesselement des Messelements der Fig. 4;

Fig. 7: ein erfindungsgemäßes Messelement aus zwei übereinander gedruck- ten Teilmesselementen, wobei jedes Teilmesselement ein zweidimensionales Muster aus sich mit einer individuellen Frequenz wiederholenden Bereichen mit unterschiedlicher optischer Dichte bzw. unterschiedlicher Flächendeckung aufweist;

Fig. 8: ein erfindungsgemäßes Messelement aus zwei übereinander gedruck- ten Teilmesselementen, wobei jedes Teilmesselement ein zweidimensionales Muster aus sich mit einer individuellen Frequenz wiederholenden Bereichen mit unterschiedlicher optischer Dichte bzw. unterschiedlicher Flächendeckung aufweist;

Fig. 9: ein Teilmesselement der Messelemente der Fig. 7 und 8; Fig. 10: ein erfindungsgemäßes Messelement aus zwei übereinander gedruckten Teilmesselementen, wobei jedes Teilmesselement ein zweidimensionales Muster aus sich mit einer individuellen Frequenz wiederholenden Bereichen mit unterschiedlicher optischer Dichte bzw. unterschiedlicher Flächendeckung aufweist; Fig. 11 : ein erfindungsgemäßes Messelement aus zwei übereinander gedruckten Teilmesselementen, wobei jedes Teilmesselement ein zweidimensionales Muster aus sich mit einer individuellen Frequenz wiederholen-

den Bereichen mit unterschiedlicher optischer Dichte bzw. unterschiedlicher Flächendeckung aufweist, und Fig. 12: ein Teilmesselement der Messelemente der Fig. 10 und 11.

Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Messelement zur Ermittlung der Lagegenauigkeit von auf einen Bedruckstoff übereinander gedruckten Teildruckbildern, also zur Ermittlung der Genauigkeit des Farbregisters bzw. Passers, wobei ein hierbei ermittelter Istwert zur Farbregisterregelung dadurch verwendet werden kann, dass der Istwert mit einem Sollwert verglichen wird und abhängig von die- sem Vergleich Stellgrößen für Registerverstelleinrichtungen generiert werden.

Fig. 1 bis 3 visualisieren ein erstes Ausführungsbeispiel der hier vorliegenden Erfindung, wobei Fig. 1 ein Messelement 20 zeigt, welches aus zwei übereinander gedruckten Teilmesselementen gebildet ist. Jedes der beiden Teilmesselemente wird über ein individuelles Druckwerk erzeugt, wobei im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3 jedes der beiden Teilmesselemente ein eindimensionales Muster aus sich wiederholenden Bereichen mit unterschiedlicher optischer Dichte bzw. unterschiedlicher Flächendeckung aufweist. Die Frequenz der beiden Teilmesselemente, mit welchen sich die Bereiche unterschiedlicher optischer Dichte bzw. unter- schiedlicher Flächendeckung wiederholen, ist dabei unterschiedlich, so dass sich durch den übereinanderdruck dieser beiden Teildruckbilder eine Interferenz ergibt, die als Messgröße für das Farbregister bzw. den Passer dient. Fig. 3 zeigt ein Teilmesselement 21 mit einem eindimensionalen Muster aus sich wiederholenden Bereichen unterschiedlicher optischer Dichte bzw. unterschiedlicher Flächende- ckung, wobei es sich bei diesen Bereichen um eine Balkenfolge handelt, die eine bestimmte Frequenz aufweist.

Werden zwei solche Teilmesselemente mit einer unterschiedlichen Frequenz des als Balkenfolge ausgebildeten eindimensionalen Musters übereinander gedruckt, so ergibt sich z. B. dass in Fig. 1 dargestellte Messelement 20, wobei in Fig. 1 die durch den übereinanderdruck der beiden Teilmesselemente erzeugte Interferenz in etwa in der Mitte des Messelements 20 eine Erhöhung der optischen Dichte

bzw. Flächendeckung bewirkt. Eine durch den übereinanderdruck zweier Teilmesselemente erzeugte Interferenz kann auch eine Verringerung der optischen Dichte bzw. Flächendeckung bewirken.

Es soll davon ausgegangen werden, dass eine solche Erhöhung der optischen Dichte bzw. Flächendeckung in der Mitte des Messelements 20 einer hohen Genauigkeit des Farbregisters bzw. Passers in der Richtung entspricht, in welcher sich das eindimensionale Muster der Teilmesselemente periodisch wiederholt. In dieser Richtung liegen demnach die Teildruckbilder der Druckwerke, die am Druck des Messelements 20 beteiligt sind, exakt aufeinander.

Demgegenüber zeigt Fig. 2 ein Messelement 22, welches analog zum Messelement 20 der Fig. 1 aufgebaut ist, bei welchem jedoch die durch die Interferenz erzeugte Erhöhung der optischen Dichte bzw. Flächendeckung nicht in der Mitte des Messelements 22 liegt, sondern vielmehr nach links verschoben ist. Dies dient dann als Messgröße dafür, dass die Teildruckbilder der Druckwerke, die am Druck des Messelements 20 beteiligt sind, in der Richtung, in welcher sich das eindimensionale Muster der Teilmesselemente des Messelements 22 periodisch wiederholt, eine Fehllage aufweist.

Wie bereits oben ausgeführt, umfassen die Messelemente 20 und 22 der Fig. 1 und 2 zwei übereinander gedruckte Teilmesselemente, wobei ein erstes Teilmesselement ein erstes eindimensionales Muster aus sich mit einer Frequenz wiederholenden Bereichen unterschiedlicher optischer Dichte bzw. unterschiedli- eher Flächendeckung aufweist, wobei ein zweites Teilmesselement ein zweites eindimensionales Muster aus sich mit einer Frequenz wiederholenden Bereichen mit unterschiedlicher optischer Dichte bzw. unterschiedlicher Flächendeckung aufweist, und wobei die Frequenzen der beiden eindimensionalen Muster unterschiedlich sind. Bei den eindimensionalen Mustern handelt es sich gemäß Fig. 1 um Balkenfolgen.

Die beiden Frequenzen der beiden eindimensionalen Muster werden vorzugsweise derart festgelegt: Die Frequenz fi des ersten eindimensionalen Musters des ersten Teilmesselements wird dadurch bestimmt, dass die Wellenlänge λi des ersten Musters der maximal zu messenden Abweichung des Farbregisters entspricht, wobei die Frequenz fi des ersten eindimensionalen Musters dem Kehrwert der Wellenlänge λi des ersten eindimensionalen Musters entspricht. Für die Frequenz fi des ersten eindimensionalen Musters gilt demnach:

f _x = — ; wobei A ₁ = max Passerabweichung .

Die Frequenz f ₂ des zweiten eindimensionalen Musters des zweiten Teilmesselements wird abhängig von der Größe des Messelements festgelegt, und zwar derart, dass die Größe des Messelements der Wellenlänge λ| der Interferenz der beiden Muster entspricht, wobei die Frequenz f| der Interferenz der Differenz der Fre- quenzen fi und f ₂ der beiden eindimensionalen Muster entspricht. Für die Frequenz f ₂ des zweiten eindimensionalen Musters gilt demnach:

f, = — ; wobei λ, = Messelementgröße . λ,

Mit einem solchen Messelement, welches aus dem übereinanderdruck von zwei eindimensionalen Teilmesselementen gebildet ist, kann die Lagegenauigkeit von zwei Teildruckbildern in einer Richtung bestimmt werden, und zwar in der Richtung, in welcher sich das Muster der eindimensionalen Teilmesselemente perio- disch wiederholt. Mit einem solchen Messelement kann demnach abhängig davon, in welche Richtung dasselbe auf einen Bedruckstoff gedruckt ist, die Lagegenauigkeit von zwei Teildruckbildern und damit zwei Druckwerken entweder in Um- fangsrichtung oder in Achsrichtung der Druckzylinder erfasst werden.

Soll die Lagegenauigkeit dieser beiden Teildruckbilder sowohl in Umfangsrichtung als auch in Achsrichtung der Teildruckbilder erfasst werden, so müssen hierzu zwei derartige Messelemente auf den Bedruckstoff aufgedruckt werden, und zwar in unterschiedlichen Bereichen des Bedruckstoffs in voneinander linear unabhängigen Richtungen. Soll weiterhin eine Drehfehllage der Teildruckbilder erkannt werden, so müssen an sich gegenüberliegenden Seiten eines Bedruckstoffs entsprechende Messelemente auf den Bedruckstoff gedruckt werden.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3 ist die Frequenz fi des ersten eindimensionalen Musters des ersten Teilmesselements sowie die Frequenz f2 des zweiten eindimensionalen Musters des zweiten Teilmesselements über die Größe bzw. Erstreckung der Teilmesselemente gesehen konstant. Es sei darauf hingewiesen, dass diese Frequenzen auch über die Größe bzw. Erstreckung der Teilmessele- mente gesehen variabel sein können. So können z.B. in der Mitte der Teilmesselement diese Frequenzen anders bemessen sein als an Rändern der Teilmesselemente. In diesem Fall kann die erzielbare Auflösung an die Größe der zu messenden Abweichung angepasst werden, vorzugsweise derart, dass die Auflösung um so größer ist, je kleiner die zu messenden Abweichung ist.

Fig. 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Messelements 23, welches sich aus den in Fig. 5 und 6 dargestellten Teilmesselementen 24 und 25 zusammensetzt. Die beiden Teilmesselemente 24 und 25 gemäß Fig. 5 und 6 weisen wiederum ein eindimensionales Muster aus sich mit einer individuel- len Frequenz wiederholenden Bereichen unterschiedlicher optischer Dichte bzw. unterschiedlicher Flächendeckung auf, die als Balkenfolgen ausgebildet sind, wobei zur besseren visuellen Erkennung der Genauigkeit des Farbregisters bzw. Passers einige der Balken verlängert sind, nämlich im Teilmesselement 24 der Fig. 5 die beiden mittleren Balken und im Teilmesselement 25 der Fig. 6 der mittle- re Balken.

Liegt bei einem übereinanderdruck der beiden Teilmesselemente 24 und 25 der Fig. 5 und 6 der mittlere Balken des Teilmesselements 25 zwischen den beiden mittleren Balken des Teilmesselements 24 (siehe Fig. 4), so liegen die entsprechenden Teildruckbilder in der Richtung, in welcher sich die Balken der beiden Teilmesselemente 24 und 25 periodisch wiederholen, exakt übereinander.

Fig. 7, 8 zeigen erfindungsgemäße Messelemente 26 und 27, die jeweils aus zwei übereinander gedruckten Teilmesselementen bestehen, wobei jedes der Teilmesselemente ein zweidimensionales Muster aus sich in zwei linear unabhängi- gen Richtungen wiederholenden Bereichen unterschiedlicher optischer Dichte bzw. unterschiedlicher Flächendeckung aufweist. Fig. 9 zeigt ein derartiges Teilmesselement 28, welches schachbrettartig ausgebildet ist und in einer ersten Richtung ein Muster aus sich wiederholenden Bereichen mit unterschiedlicher optischer Dichte bzw. unterschiedlicher optischer Flächendeckung und in einer zwei- ten, senkrecht verlaufenden Richtung ebenfalls ein Muster aus Bereichen mit unterschiedlicher optischer Dichte bzw. unterschiedlicher Flächendeckung aufweist. In Fig. 9 sind die Frequenzen, in welchen sich die Bereiche unterschiedlicher optischer Dichte bzw. unterschiedlicher Flächendeckung in den beiden Richtungen des Teilmesselements 28 wiederholen, gleich groß. Diese Frequenzen können je- doch auch unterschiedlich groß sein. Weiterhin ist in Fig. 9 die Größe des Teilmesselements 28 in beiden Richtungen gleich groß. Auch hier kann jedoch in beiden Richtungen die Größe des Teilmesselements 28 voneinander abweichen.

Werden zwei Teilmesselemente, die jeweils ein zweidimensionales Muster aus sich in zwei linear unabhängigen Richtungen wiederholenden Bereichen unterschiedlicher optischer Dichte bzw. unterschiedlicher Flächendeckung aufweisen, wobei die Frequenzen der zweidimensionalen Muster der beiden Teilmesselemente voneinander abweichen, übereinander gedruckt, so ergeben sich wiederum Interferenzen, die als Messgröße für die Lagegenauigkeit der Teilmessbilder und damit als Messgröße für das Farbregister bzw. den Passer dienen.

Im Messelement 26 der Fig. 7 führt diese Interferenz zu einer Erhöhung der optischen Dichte in der Mitte des Messelements 26, in Fig. 8 ist hingegen die durch die Interferenz bewirkte Erhöhung der optischen Dichte gegenüber der Mitte des Messelements 27 versetzt. Eine durch den übereinanderdruck zweier Teilmess- elemente erzeugte Interferenz kann auch eine Verringerung der optischen Dichte bzw. Flächendeckung bewirken. Die Lage der Interferenz im Messelement dient wiederum als Messgröße für die Lagegenauigkeit der Teildruckbilder und damit als Messgröße für das Farbregister bzw. den Passer, wobei mit einem Messelement gemäß Fig. 7 bzw. 8 die Lagegenauigkeit in zwei Richtungen, nämlich in Um- fangsrichtung sowie in Achsrichtung der Druckzylinder, gleichzeitig ermittelt werden kann.

Wie bereits ausgeführt, ist beim Teilmesselement 28 der Fig. 9 die Frequenz, mit welcher sich die Bereiche unterschiedlicher optischer Dichte bzw. Flächendeckung in den linear voneinander unabhängigen Richtungen wiederholen, gleich groß. Diese Frequenzen können jedoch auch unterschiedlich groß sein.

Es muss lediglich darauf geachtet werden, dass in beiden Richtungen die zweidimensionalen Muster der übereinander zu druckenden Teilmesselemente unter- schiedlich große Frequenzen aufweisen. Die Bemessung der Frequenzen in beiden Richtungen für die beiden Teilmesselemente kann analog zu der im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3 beschriebenen Vorgehensweise erfolgen.

Fig. 10 und 11 zeigen weitere Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Messelemente, die aus zwei übereinander gedruckten Teilmesselementen mit einem zweidimensionalen Muster sich wiederholender Bereiche unterschiedlicher optischer Dichte bzw. Flächendeckung bestehen, wobei Fig. 12 ein derartiges Teilmesselement 31 zeigt.

Das Teilmesselement 31 der Fig. 12 verfügt ebenso wie das Teilmesselement 28 der Fig. 9 über sich in zwei linear unabhängigen Richtungen wiederholende Bereiche unterschiedlicher optischer Dichte bzw. unterschiedlicher Flächendeckung, so dass demnach zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen auf die Ausführungen zu Fig. 7 bis 9 verwiesen werden kann. Werden zwei Teilmesselemente gemäß Fig. 12, die sich hinsichtlich der Frequenzen der sich wiederholenden Bereiche unterschiedlicher optischer Dichte bzw. unterschiedlicher Flächendeckungen unterscheiden, übereinandergedruckt, so ergeben sich wiederum Interferenzen, die im Bereich der Interferenz zu einer Erhöhung der optischen Dichte führen, wobei in Fig. 10 die Interferenz in der Mitte des Messelements 29 und in Fig. 11 die Interferenz gegenüber der Mitte des Messelements 30 versetzt ist.

Im Sinne der Erfindung ist es möglich, eine Dichteverteilung für die Messelemente zu erfassen. Eine solche Dichteverteilung besteht aus diskreten Werten. über eine Interpolation lässt sich eine zumindest eindimensionale Funktion der Dichteverteilung bestimmen, aus der die Lage der Interferenz berechnet werden kann.

Bezugszeichenliste

Messelement

Teilmesselement

Messelement

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Teilmesselement

Teilmesselement

Messelement

Messelement

Teilmesselement

Messelement

Messelement

Teilmesselement