本發(fā)明涉及一種用于在彩色印刷中進(jìn)行光譜式色密度測(cè)量的方法。

背景技術(shù)：

1、所述方法一般涉及密度測(cè)定領(lǐng)域，具體涉及光譜密度測(cè)定。

2、密度測(cè)定是一種用于在全色調(diào)密度(volltondichte)和色調(diào)值方面控制印刷過程的方法。它對(duì)于黑白印刷和四原色(青色(藍(lán)色)、品紅、黃色(yellow)和黑色(key))的印刷可靠地起作用。

3、在入射光密度測(cè)定中，由光源照射待測(cè)量的印刷油墨(druckfarbe)。光束穿透透光的(釉面的)油墨層并且在此被削弱。剩余的光殘余被紙墊散射。該散射光中的一部分再次穿過油墨層并且進(jìn)一步被削弱。現(xiàn)在還剩下的殘余最后到達(dá)測(cè)量?jī)x器，該測(cè)量?jī)x器將光轉(zhuǎn)換為電能。入射光密度測(cè)定的結(jié)果以密度單位給出。

4、印刷油墨的色密度主要取決于顏料類型、其濃度和油墨層厚度。對(duì)于給定的印刷油墨，色密度是層厚度的量度。

5、在傳統(tǒng)的密度測(cè)定中，在光路中使用顏色濾光器，其與顏色青色、品紅和黃色的吸收特性相協(xié)調(diào)。

6、如果應(yīng)直接在印刷過程之后測(cè)量經(jīng)印刷的表面，則印刷油墨還是濕的并且具有光澤的表面。在干燥時(shí)，油墨滲入紙中并且失去其光澤。由此，不僅顏色的色調(diào)變化，而且色密度值也變化。如果要將仍濕的印刷介質(zhì)以密度測(cè)定方式與通常干燥的額定值相比較，那么這僅能受限地實(shí)現(xiàn)。

7、作為補(bǔ)救措施，在光路中設(shè)置兩個(gè)交叉的線性偏振濾光器。在沿所有方向振動(dòng)的光波中，偏振濾光器分別僅允許一個(gè)振動(dòng)方向通過。通過第一偏振濾光器定向的光束被顏色表面部分地鏡面反射。在此，其振動(dòng)方向不改變。第二偏振濾光器相對(duì)于第一偏振濾光器布置為旋轉(zhuǎn)90°，使得這些反射的光波不被允許通過。

8、但是，如果光束進(jìn)入油墨層并且在那里或者在承印物處才被反射回，則它們失去其統(tǒng)一的振動(dòng)定向(偏振)。因此，第二偏振濾光器部分地允許它們通過并且它們可以被測(cè)量。通過阻擋由濕油墨反射的光的光澤部分，可以實(shí)現(xiàn)濕油墨和干油墨的密度測(cè)定的測(cè)量值大致相同。

9、密度儀顯示色密度d作為測(cè)量結(jié)果。色密度是通過參考白色的光反射和油墨層的光反射的對(duì)數(shù)比。根據(jù)公式d＝log?1/β計(jì)算色密度值。反射率β在此表示為比lep/lew。在此，lep是測(cè)得的印刷油墨的反射度，并且lew是參考白色的反射度。因此，d也可以被表示為log?lew/lep。

10、反射率β因此給出待測(cè)量的樣本(印刷油墨)的光反射與白色(參考值)之間的比。反射率β通常也稱為反射系數(shù)rλ。

11、在傳統(tǒng)的密度儀中，借助顏色濾光器測(cè)量單個(gè)印刷油墨，青色，品紅和黃色，從而對(duì)于每種油墨都需要一個(gè)獨(dú)自的測(cè)量過程。

12、光譜密度測(cè)定使用檢測(cè)光譜反射度的測(cè)量原理，由該測(cè)量原理可以計(jì)算出所有其他的色度測(cè)定的和密度測(cè)定的大小。

13、光譜密度儀的傳感器對(duì)大部分、特別是對(duì)電磁光譜的整個(gè)可見范圍、即可見光的所有波長(zhǎng)都敏感。敏感范圍在約380nm的紫色中開始，并且經(jīng)由色調(diào)藍(lán)綠色、綠色和黃色直至約730nm的紅色。

14、對(duì)于所有波長(zhǎng)段(帶)，同時(shí)借助于多色儀或者光譜測(cè)量頭測(cè)量光譜反射度值。這些帶分別覆蓋具有預(yù)設(shè)寬度的波長(zhǎng)范圍。例如，已知可以分辨寬度在10到50nm之間的帶的多色儀。在此，光的扇形放射通過衍射光柵、棱鏡或通過多個(gè)窄帶濾光器進(jìn)行。無(wú)論如何，測(cè)得的光通量都被劃分為其光譜分量，測(cè)量這些分量的信號(hào)強(qiáng)度，并且將其總體作為光譜值曲線輸出。

15、因此，在光譜測(cè)量中，與傳統(tǒng)的密度儀不同，在計(jì)算油墨層時(shí)考慮光譜顏色信息。此外，由光譜測(cè)量值可以確定青色、品紅色、黃色和其它顏色的色密度，而不需要利用不同顏色濾光器進(jìn)行單獨(dú)測(cè)量。

16、在光譜密度儀中，在確定密度測(cè)定參數(shù)時(shí)，用于確定光譜反射度值的光敏傳感器對(duì)電磁光譜的整個(gè)可見區(qū)域進(jìn)行掃描。在此，不僅物理濾光器可以擺入光路中，而且也可以設(shè)置虛擬的、即數(shù)學(xué)上模擬的濾光器。此外，符合標(biāo)準(zhǔn)的密度測(cè)量要求如上所述地使用偏振濾光器，它抑制在仍濕的和已經(jīng)干燥的印刷油墨層之間的光澤差別。以這種方式，與時(shí)間上是否接近印刷過程無(wú)關(guān)地使測(cè)量可比較。

17、數(shù)學(xué)上模擬的濾光器的應(yīng)用在標(biāo)準(zhǔn)iso?13655第5章、以及iso?5.3第4.5.2章結(jié)合附錄b中定義。由所測(cè)量的反射度、并且通過利用針對(duì)不同原色(如青色、品紅色和黃色)的濾波函數(shù)進(jìn)行卷積得到對(duì)于三色刺激值x、y和z的色密度值，優(yōu)選地在cie標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)中。

18、在實(shí)踐中，手持式測(cè)量?jī)x器用于單獨(dú)測(cè)量，手引導(dǎo)式掃描儀器用于手動(dòng)檢測(cè)布置在一條線上的測(cè)量區(qū)，并且電動(dòng)驅(qū)動(dòng)的掃描測(cè)量?jī)x器用作掃描光譜密度儀。此外，已知布置在印刷系統(tǒng)中并且測(cè)量彼此相繼印刷的測(cè)量區(qū)的在線(inl?ine)測(cè)量系統(tǒng)。這些儀器在此具有的共同點(diǎn)是，分別在待測(cè)量的印刷圖像上的一個(gè)位置處通過光學(xué)系統(tǒng)和傳感器裝置光譜地檢測(cè)反射光譜。所檢測(cè)的優(yōu)選圓形的面積的尺寸在1至10mm的數(shù)量級(jí)內(nèi)。

19、印刷在印刷介質(zhì)上的顏色測(cè)量區(qū)通常是矩形的或正方形的。在此，以100％至0％的印刷分級(jí)、以例如10％的步階，分別印制印刷機(jī)原色中的各一種的顏色變化，這些顏色變化的色密度然后利用所描述的測(cè)量?jī)x器之一以光譜的方式被確定。在此，每個(gè)顏色測(cè)量區(qū)的面積未完全地被測(cè)量?jī)x器的光學(xué)系統(tǒng)檢測(cè)，因?yàn)楣鈱W(xué)系統(tǒng)所觀察到的面積通常是圓的。因此，測(cè)量區(qū)的角部未被檢測(cè)到。此外，在此對(duì)于所測(cè)量的面積僅僅確定一個(gè)用于色密度的值。

20、此外，從現(xiàn)有技術(shù)中已知ipac公司的顏色測(cè)量系統(tǒng)(acmstm–advanced?colourmeasurement?system，先進(jìn)顏色測(cè)量系統(tǒng))和在線顏色測(cè)量系統(tǒng)(icmstm–inl?ine?colourmeasurement?system)，其用于對(duì)多色表面進(jìn)行顏色判斷。該系統(tǒng)分別具有光譜的、必要時(shí)在線布置的掃描儀，該掃描儀可以用于不同的基底，即印刷介質(zhì)或材料(紙、薄膜、木材、塑料、陶瓷、礦物材料)和不同的印刷方法(數(shù)字印刷，尤其是噴墨印刷或激光印刷，以及凹版印刷、柔版印刷、膠版印刷或絲網(wǎng)印刷)。icmstm和acmstm使用光譜位置分辨掃描技術(shù)來(lái)測(cè)量印刷圖像。

21、光譜測(cè)量系統(tǒng)例如是多光譜相機(jī)，其具有多個(gè)波長(zhǎng)帶，優(yōu)選地每個(gè)記錄的像點(diǎn)具有36個(gè)波長(zhǎng)帶，其為每個(gè)波長(zhǎng)帶產(chǎn)生一個(gè)顏色信息。因此，對(duì)于每個(gè)記錄的像點(diǎn)(像素)，由波長(zhǎng)帶產(chǎn)生一個(gè)顏色光譜。一種常見的傳感器技術(shù)是，在cmos傳感器上為各個(gè)像素提供不同顏色濾光器，使得通過一次圖像拍攝可以從一個(gè)所拍攝的圖像區(qū)域中記錄多個(gè)光譜信息。

22、光譜測(cè)量系統(tǒng)還可以是高光譜相機(jī)，其中，每個(gè)像點(diǎn)借助光學(xué)裝置(例如借助棱鏡)光譜地分裂光，并且因此單獨(dú)地測(cè)量各個(gè)光譜區(qū)域。由此，相對(duì)于多光譜相機(jī)，將光譜分辨率提高到例如最高350個(gè)或更多個(gè)波長(zhǎng)帶。

23、因此，與傳統(tǒng)的rgb相機(jī)不同，每個(gè)像點(diǎn)不僅獲得一個(gè)顏色，而且獲得具有顯著更多信息深度的光譜分布。然后借助軟件對(duì)來(lái)自不同的光譜記錄的圖像信息執(zhí)行比較。

24、此外，可以實(shí)現(xiàn)至少32dpi、優(yōu)選至少72dpi、特別優(yōu)選至少90dpi的掃描儀分辨率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、因此，本發(fā)明的目的在于，改善在彩色印刷中的光譜式色密度測(cè)量。

2、上述技術(shù)問題根據(jù)本發(fā)明通過權(quán)利要求1的特征解決。

3、用于在彩色印刷中進(jìn)行光譜式色密度測(cè)量的方法具有以下步驟：

4、首先，針對(duì)未印刷的基底，借助位置分辨的光譜測(cè)量系統(tǒng)、優(yōu)選在多個(gè)測(cè)量點(diǎn)處測(cè)量光譜分辨的參考反射度。該反射度對(duì)于稍后待測(cè)量的反射度進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化是必要的。在此，參考測(cè)量可以在印刷基底之前、并且必要時(shí)在印刷過程期間持續(xù)地執(zhí)行。為此，在印刷過程中必須在預(yù)設(shè)的位置上空出基底的未印刷的區(qū)段。作為基底，例如使用形式為紙、薄膜、木材、塑料、陶瓷、礦物材料或其他材料的印刷介質(zhì)或材料。

5、利用彩色印刷機(jī)，至少一個(gè)顏色測(cè)量區(qū)、優(yōu)選多個(gè)顏色測(cè)量區(qū)被以至少一種印刷油墨印刷。

6、印刷油墨一般理解為含著色劑的混合物，其借助于印刷機(jī)轉(zhuǎn)移到基底、如紙或塑料上。尤其是在數(shù)字彩色印刷機(jī)中，使用三種印刷油墨，即青色、品紅色和黃色，并且必要時(shí)使用黑色(key)。此外，還可以額外地或替代地使用具有其他顏料組合物的其他的或另外的印刷油墨。

7、作為彩色印刷方法可以考慮不同的技術(shù)，例如數(shù)字印刷，尤其是噴墨印刷或激光印刷，以及凹版印刷、柔版印刷、膠版印刷或絲網(wǎng)印刷。在噴墨印刷機(jī)的情況下，印刷油墨設(shè)計(jì)為墨水，在激光印刷機(jī)的情況下設(shè)計(jì)為墨粉(toner)。在其它彩色印刷中，使用基于水、油或溶劑的不同印刷油墨制劑作為印刷油墨。

8、為了執(zhí)行該方法，一種印刷油墨的一個(gè)顏色測(cè)量區(qū)足夠，但通常對(duì)于每種印刷油墨印刷所謂的色楔，這些色楔對(duì)于每種印刷油墨具有多個(gè)在其色密度方面分級(jí)的顏色測(cè)量區(qū)。在此，通常以10％、5％或1％的步階進(jìn)行分級(jí)，其中通常也包含色調(diào)值為100％和0％的顏色測(cè)量區(qū)。在此，色調(diào)值為0％的色區(qū)可以用于測(cè)量未印刷的基底的光譜分辨的參考反射度。

9、隨后，在多個(gè)測(cè)量點(diǎn)處、利用位置分辨的光譜測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量用于至少一個(gè)顏色測(cè)量區(qū)的光譜分辨的反射度。由此，在顏色測(cè)量區(qū)的至少一個(gè)子面積上分布地、優(yōu)選在整個(gè)顏色測(cè)量區(qū)上分布地執(zhí)行光譜分辨的顏色測(cè)量。

10、在此，測(cè)量系統(tǒng)選擇性地具有高光譜相機(jī)的行傳感器或二維傳感器。無(wú)論如何，傳感器具有多個(gè)像點(diǎn)，針對(duì)這些像點(diǎn)分別檢測(cè)一個(gè)光譜。因此實(shí)現(xiàn)足夠高的分辨率，以便在多個(gè)測(cè)量點(diǎn)上測(cè)量不同的顏色測(cè)量區(qū)。由此實(shí)現(xiàn)優(yōu)選36個(gè)或直至350個(gè)或更多的波長(zhǎng)帶的光譜分辨率。然后，對(duì)每個(gè)波長(zhǎng)帶實(shí)現(xiàn)10nm范圍內(nèi)的分辨率，特別是1至30nm范圍內(nèi)的分辨率。因此，在380至730nm之間的光的可見光譜被覆蓋。

11、對(duì)于每個(gè)測(cè)量點(diǎn)，由所測(cè)量的反射度的光譜分布、所測(cè)量的參考反射度、和代表印刷油墨的光譜加權(quán)函數(shù)計(jì)算出用于印刷油墨的色密度。在此，優(yōu)選按照標(biāo)準(zhǔn)iso?13655第5章、以及iso?5.3第4.5.2章結(jié)合附錄b進(jìn)行。

12、例如，在iso?5.3附錄b中定義了，根據(jù)光譜通道的寬度，針對(duì)1nm的寬度或者說(shuō)間隔，按照附錄b.3中的等式b.l執(zhí)行計(jì)算，并且針對(duì)10或20nm的通道寬度或者說(shuō)間隔，根據(jù)等式b.2執(zhí)行計(jì)算。對(duì)于這些計(jì)算共同的是，對(duì)于波長(zhǎng)相關(guān)的通道，分別將光譜反射度與加權(quán)函數(shù)相乘、除以歸一化系數(shù)、并且在所有波長(zhǎng)上相加。

13、因此，由針對(duì)每個(gè)顏色測(cè)量區(qū)內(nèi)的每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的每個(gè)測(cè)量的光譜反射度得出一個(gè)色密度值。

14、此外，測(cè)量系統(tǒng)可以作為在線測(cè)量?jī)x器布置在印刷機(jī)區(qū)域中，或者作為離線(offline)儀器用于事后測(cè)量印刷的表面。

15、優(yōu)選地，顏色測(cè)量系統(tǒng)如此定向并且這樣相對(duì)于至少一個(gè)顏色測(cè)量區(qū)移動(dòng)，使得所述至少一個(gè)顏色測(cè)量區(qū)網(wǎng)格狀地在多個(gè)測(cè)量點(diǎn)上以至少30dpi、優(yōu)選至少70、尤其是至少90dpi的分辨率被測(cè)量。上限例如在250dpi的范圍中。行傳感器或二維傳感器尤其垂直于運(yùn)動(dòng)方向相對(duì)于印刷的基底定向，從而所產(chǎn)生的測(cè)量網(wǎng)格在沿運(yùn)動(dòng)方向的定向中延伸。同樣允許橫向于真正的運(yùn)動(dòng)方向橫穿，同時(shí)顏色測(cè)量系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)90°。

16、此外，在本方法的另一設(shè)計(jì)方案中,可測(cè)量所述至少一個(gè)顏色測(cè)量區(qū)的面積的至少80％、優(yōu)選至少90％、尤其是至少95％。由此幾乎完全地、尤其完全地測(cè)量顏色測(cè)量區(qū)，并且求得的色密度能夠?qū)崿F(xiàn)更精確地分析色密度分布、即在顏色測(cè)量區(qū)的面積上的印刷結(jié)果。

17、尤其是，色密度對(duì)于至少兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)、優(yōu)選多個(gè)測(cè)量點(diǎn)、并且尤其是對(duì)于每個(gè)顏色測(cè)量區(qū)的所有測(cè)量點(diǎn)被平均。因此，多個(gè)測(cè)量點(diǎn)允許對(duì)顏色測(cè)量區(qū)進(jìn)行精確的并且同時(shí)可變的評(píng)價(jià)。

18、在另一優(yōu)選的方式中，在使用噴墨印刷機(jī)時(shí)，為至少一個(gè)顏色測(cè)量區(qū)的網(wǎng)格狀光譜色密度測(cè)量的每個(gè)測(cè)量點(diǎn)分配印刷頭的一組顏色噴嘴。該組顏色噴嘴具有最多10個(gè)、優(yōu)選最多5個(gè)顏色噴嘴、尤其是一個(gè)顏色噴嘴。因此，根據(jù)印刷的平面分辨率并根據(jù)測(cè)量系統(tǒng)的空間分辨率，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)直至幾個(gè)顏色噴嘴的分析，或者說(shuō)在極限情況下對(duì)直至各個(gè)顏色噴嘴的分析。典型地，印刷頭具有40-50mm的寬度，并且彩色印刷機(jī)具有多個(gè)印刷頭，這些印刷頭實(shí)現(xiàn)大約1000mm的總印刷寬度。

19、上述方法的不同設(shè)計(jì)方案可用于單道印刷(singlepass-druck)或多道印刷(multipass-druck)。

20、該方法通過對(duì)待印刷或已印刷表面進(jìn)行預(yù)設(shè)照明來(lái)執(zhí)行。照明的選擇遵循iso標(biāo)準(zhǔn)13655、特別是測(cè)量條件m3的要求。優(yōu)選地，使用標(biāo)準(zhǔn)化的照明類型d50。

21、同樣，可以在光路中布置偏振濾光器，以便也能夠測(cè)量還濕潤(rùn)的印刷圖像。