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EP0914945B1 - Verfahren zur Regelung des Farbauftrages bei einer Druckmaschine - Google Patents

Verfahren zur Regelung des Farbauftrages bei einer Druckmaschine Download PDF

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Publication number
EP0914945B1
EP0914945B1 EP98119006A EP98119006A EP0914945B1 EP 0914945 B1 EP0914945 B1 EP 0914945B1 EP 98119006 A EP98119006 A EP 98119006A EP 98119006 A EP98119006 A EP 98119006A EP 0914945 B1 EP0914945 B1 EP 0914945B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
colour
value
image element
raster
sensitivity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP98119006A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0914945A3 (de
EP0914945A2 (de
Inventor
Harald Ammeter
Hans Ott
Nikolaus Pfeiffer
Manfred Schneider
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Heidelberger Druckmaschinen AG
Original Assignee
Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Heidelberger Druckmaschinen AG filed Critical Heidelberger Druckmaschinen AG
Publication of EP0914945A2 publication Critical patent/EP0914945A2/de
Publication of EP0914945A3 publication Critical patent/EP0914945A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0914945B1 publication Critical patent/EP0914945B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F33/00—Indicating, counting, warning, control or safety devices
    • B41F33/0036—Devices for scanning or checking the printed matter for quality control
    • B41F33/0045—Devices for scanning or checking the printed matter for quality control for automatically regulating the ink supply

Definitions

  • the invention relates to a method for regulating the color application in a Printing machine according to the preamble of the independent claim.
  • Such a is the process referred to as the color distance-controlled control process e.g. known from EP-B2-0 228 347 and from DE 195 15 499 C2.
  • the process involves printing a printed sheet in a number using the printing press of test areas with respect to a selected color coordinate system measured colorimetrically. The color coordinates obtained thereby become the Color distance vectors to target color coordinates based on the same color coordinate system calculated.
  • These color distance vectors are created using Sensitivity matrices converted into layer thickness change vectors, and the Regulation of the color guide of the printing press is based on the Color distance vectors converted layer thickness change vectors made.
  • the fields from with the actual print image are used as test areas printed color control strips used.
  • scanners which allow the entire image content of a printed sheet in large numbers of relatively small picture elements with reasonable effort and in a very short time measured colorimetrically or spectrophotometrically.
  • These scanners offer the basic metrological requirements for the regulation of Ink guide of a printing machine not only to use test strips printed with it, but the color information from all picture elements of the whole actual To use the printed image for this purpose.
  • a difficulty with this as a so-called Measurement in the picture is by the in the Given the four-color printing problem of the black component, to which As is well known, not only the printing ink black itself, but also that superimposed colored colors contribute.
  • the present Invention Based on this prior art, it is an object of the present Invention to improve a method of the generic type in that it also for the so-called measurement in the image with practically justifiable effort can be carried out.
  • the measurement in the image is the colorimetric Measurement of the entire printed image in a very large number (typically several thousand) of small picture elements (typically a few millimeters in diameter) and the evaluation of those obtained from the individual picture elements colorimetric values for the calculation of the control variables for the coloring of the Printing machine understood.
  • Another object of the invention is that Process also to improve the influence of everyone involved Printing inks, in particular also the printing ink black, can be safely separated can.
  • Print sheets 3 which the desired print image and possibly additional Have pressure control elements.
  • the printed sheets 3 are up to date Removed printing process and a spectrophotometric scanner 2 fed. This scans the printed sheets 3 essentially over the entire Surface from pixel to pixel.
  • the size of the individual picture elements 4 is typical about 2.5 mm x 2.5 mm corresponding to around 130,000 picture elements in one Sheet 3 common dimensions.
  • the generated by the scanner 2 Samples - typically spectral reflectance values - are stored in one Evaluation device 5 analyzed and input variables for one of the Control unit 9 assigned to printing press 1, which in turn processes the Coloring elements of the printing press 1 in accordance with these input parameters controls.
  • the input variables are, at least in the case of an offset printing press, typically around zonal layer thickness changes for the individual inks involved in printing.
  • the determination of the above Input variables or changes in layer thickness are made by comparing the Sampled values or quantities derived therefrom, in particular color measurement values (Color locations or color vectors) of a so-called OK sheet 3 with the corresponding sizes of one taken from the current printing process Printing sheet 3 in the sense that the by the input sizes or Changes in layer thickness caused changes in the settings of the Coloring organs of the printing press 1 the best possible adjustment of the color impression of the continuously generated printed sheets 3 to the OK sheet Have consequence.
  • another OK sheet 3 can also be used Reference can be used, for example corresponding default values or corresponding values obtained from prepress.
  • the arrangement outlined essentially corresponds conventional, e.g. in EP-B2 0 228 347 and DE-A 44 15 486 in detail described arrangements and methods for color control of Printing machines and therefore requires no closer for the specialist Explanation.
  • the basic structure of the scanning device 2 and the evaluation device 5 go from Fig. 2.
  • the scanning device 2 comprises a substructure in the form of a somewhat inclined one rectangular measuring table T, on which the printed sheet 3 to be measured is positioned can be.
  • a measuring carriage W is arranged on the measuring table T, on or in which is a spectrophotometric measuring unit, not shown here.
  • the Measuring carriage W extends over the entire depth of the measuring table T in Coordinate direction y and is motorized across its width in the coordinate direction x linearly movable back and forth, with appropriate drive and control devices A are provided in the measuring carriage W and on or under the measuring table T.
  • the evaluation device 5 comprises a computer C with a keyboard K and a monitor M.
  • the computer C works together with the drive and control device A on the measuring table T or in the measuring carriage W, controls the movement of the measuring carriage W and processes that of the one in the measuring carriage W located spectrophotometric measuring unit generated scanning signals.
  • the scanning signals or quantities derived therefrom typically for example the color values of the individual picture elements 4, can be displayed on the monitor M, for example in terms of pictures.
  • monitor M and fact K are used for interactively influencing the evaluation processes, but this is not the subject of the present invention and is therefore not explained in more detail.
  • the spectrophotometric measuring unit comprises a plurality of reflectance measuring heads arranged linearly along the measuring carriage W and a spectral photometer optically connected to these measuring heads via an optical fiber multiplexer.
  • the measuring unit scans the printed sheet 3 when moving the measuring carriage W back and forth across the entire printed sheet surface in a plurality - typically 320 - of parallel linear tracks spectrophotometrically, with each track having a large number of individual picture elements 4, the dimensions of which in the coordinate direction x are defined by the speed of movement of the measuring carriage W and the temporal resolution of the individual scanning processes.
  • the dimensions of the picture elements 4 in the coordinate direction y are determined by the spacing of the scanning tracks.
  • the dimensions of the individual scanned image elements 4 are approximately 2.5 mm ⁇ 2.5 mm, which results in a total number of approximately 130,000 image elements in the case of a printing sheet 3 of conventional size.
  • the reflectance spectra of the picture elements 4 are available as scanning signals for each individual picture element 4 of the printing sheet 3, which the computer C evaluates and processes further in the manner described below for determining the input variables for the printing press control device 9.
  • Scanning devices 2 which a printing sheet 3 in two dimensions allow to be measured densitometrically or spectrophotometrically, are widespread in the graphics industry and therefore need for the Expert no further explanation, especially for the concerns of the present Invention the pixel-by-element measurement of the printed sheets 3 also by means of a Handheld colorimeter or handheld spectrophotometer could be done.
  • a special one A suitable scanning device 2 corresponding to the one outlined above is e.g. in the German patent application 196 50 223.3 described in all details.
  • An essential aspect of the present invention is the inclusion of the printing ink black in the calculation of the input variables for the printing press control or in the calculation of the intermediate variables required for these input variables.
  • the printed sheets 3 are not only measured in the visible spectral range (approx. 400-700 nm), but also at at least one point in the near infrared, where only the printing ink black has a significant absorption.
  • the reflectance spectra of the individual picture elements 4 thus consist of reflectance values in the visible spectral range, typically 16 reflectance values at intervals of 20 nm each, and a reflectance value in the near infrared range.
  • Color values (color coordinates, color vectors, color locations) relating to a selected color space are calculated from the reflectance values of the visible spectral range. It is preferable to choose a color space that is equally spaced in terms of perception, typically the so-called L, a, b color space according to CIE (Commission Internationale de l'Eclairage).
  • L, a, b color space
  • CIE Commission Internationale de l'Eclairage
  • the color and infrared values L, a, b and I present for each individual picture element 4 after the scanning of a printing sheet 3 form the starting point for the calculation of the input variables for the printing press control device 9. These calculations are also carried out in the computer C.
  • the three color values L, a, b (or the corresponding values of another color system) and the value quadruple comprising the infrared value I for simplifying purposes as the (four-dimensional) color vector F of the relevant picture element 4, so: F (L, a, b, I)
  • color locus in the four-dimensional color space is understood to mean a point whose four coordinates in the color space are the four components of the color vector.
  • the color vectors of the picture elements 4 of the OK sheet 3 or another reference are often also referred to as target color vectors.
  • ⁇ (L i - L r ) 2 + (a i - a r ) 2 + (b i - b r ) 2 + (I i -I r ) 2 ⁇ 0.5 where the indices i and r in turn have the meaning given.
  • the computer C calculates the color distance vector ⁇ F for each picture element 4 of the current printed sheet 3 from the color vectors F determined on this and the OK sheet 3.
  • the indices c, g, m and s stand for the printing inks cyan, yellow, magenta and black, the correspondingly indexed components of the vector are the relative changes in layer thickness for the printing ink indicated by the index.
  • an offset printing machine 1 is designed zonally, i.e. the printing takes place in a series of parallel zones (typically 32), at which Printing machine 1 separate coloring organs are provided for each zone, the Regulation - at least for the interests of the present invention - independent of one another.
  • the mutual influence of neighboring pressure zones and their Consideration in the printing press control is not the subject of present invention and is therefore disregarded.
  • the following Comments on the actual control of the printing press 1 or on the calculation of the corresponding input variables for the press control relate each to a pressure zone and apply equally to all pressure zones.
  • the coefficients of the sensitivity matrix S are usually called Color value gradients. In the following explanations, 16 Color value gradients each represent the summary term sensitivity matrix used.
  • the sensitivity matrix S is a linear replacement model for the relationship between the changes in the layer thickness of the printing inks involved in the printing and the resulting changes in the color impression of the with the changed Layer thickness values of printed picture element 4.
  • the sensitivity matrix S only from the To form components L, a, b of a three-dimensional color vector F.
  • On the Component I can be omitted if there are several Image elements 4 in relation to the flat coverage of the printing inks involved is independent of each other, which is the case in most cases.
  • each printing zone comprises a large number, typically approximately 4000, individual picture elements.
  • the interference that occurs during printing generally does not have the same effect on the individual image elements or that not all image elements are affected by the same interference.
  • the individual matrix equations for the individual picture elements must therefore be combined to form a matrix equation system which is overdetermined according to the reduced number of picture elements and which is to be solved according to the known methods of compensation calculation using a framework or secondary condition.
  • a framework or secondary condition In the case of 4000 picture elements, there is a system of 4000 matrix equations or 16000 simple algebraic equations with the four unknowns ⁇ D c , ⁇ D g , ⁇ D m and ⁇ D s .
  • the mean quadratic error should be minimal.
  • the mean square error is understood to mean the mean value of the squares of the color distances ⁇ E of the individual picture elements remaining after the corrected layer thicknesses have been applied.
  • ⁇ F ⁇ means a column vector with 16000 components ( ⁇ L 1 , ⁇ a 1 , ⁇ b 1 , ⁇ I 1 , ⁇ L 2 , ⁇ a 2 , ⁇ b 2 , ⁇ I 2 ........ ⁇ L 4000 , ⁇ a 4000 , ⁇ b 4000 , ⁇ I 4000 ), ⁇ S ⁇ a matrix with 4 rows and 4000 columns and ⁇ D a column vector with the four unknowns ⁇ D c , ⁇ D g , ⁇ D m and ⁇ D s as components.
  • the indices of the components of ⁇ F ⁇ relate to the picture elements 4 1-4000, ie the components of ⁇ F ⁇ are the determined components of the color distance vectors ⁇ F of the individual picture elements 4 compared to the corresponding picture elements 4 of the OK sheet.
  • the calculation of the layer thickness change vector ⁇ D is based on Although this is possible in principle, it requires enormous computing effort and corresponding expenditure of time that goes far beyond the limits of what is practically possible exceeds. In particular, a sufficiently fast control, such as in practice, especially in modern high-performance printing presses 1 is not feasible.
  • the computing effort for determining the 4000 Sensitivity matrices (64,000 coefficients in total) for each Image elements 4 are not considered at all and move the Feasibility even further away.
  • the visual color impression (metrologically the color value, color location or color vector) of a picture element 4 is in offset raster printing by the percentage Raster values (area coverage) of the printing inks involved and, to a lesser extent Mass determined by the layer thickness of the printing inks.
  • the grid values or Area coverage (0-100%) are due to the underlying printing plates fixed and practically unchangeable. Influenced the color impression and can therefore only be regulated via the layer thicknesses of the printing inks involved become.
  • the terms "grid value” and "area coverage” are given below used synonymously.
  • the totality of all possible combinations R of percentage screen values of the printing inks involved (usually cyan, yellow, Magenta, black) is referred to below as a grid space (four-dimensional).
  • each Raster value combination R a precisely defined color impression or color vector F the picture element 4 printed with this raster value combination R; so it exists a clear assignment of raster value combination R to color location or color vector F; the grid space can be clearly mapped onto the color space, although the color space is not completely occupied because it also contains non-printable color locations contains. Conversely, there is generally no clear relationship.
  • the one Any raster value combination R belonging to color vector F can be empirically determined by Sample prints determined or using a suitable model that the Printing process sufficiently accurate under the given printing conditions describes, can be calculated.
  • a suitable model is e.g.
  • the Area coverage values of the picture elements 4 are used. Are the Area coverage values from prepress are already known, so there is no need Measurement on test prints (exception: full tones).
  • Raster value combinations R the associated color vector F and the associated Sensitivity matrix S calculated in advance and stored in a table.
  • This the entirety of all sensitivity matrices S and color vectors F calculated in this way containing table is referred to below as a raster color table RFT.
  • the associated raster value combination R is explained in more detail below calculates and on the basis of this raster value combination R the associated sensitivity matrix S taken from the pre-calculated raster color table RFT. To this In this way it is possible to quickly get the required without excessive computing effort Determine sensitivity matrices.
  • a number of, for example, 1296 equally spaced discrete screen value combinations R iR (6 discrete screen percentages A C , A G , A M , A S for the printing colors cyan, yellow, magenta, black) are defined in the screen space: i 0 1 2 3 4 5 A C 0 20 40 60 80 100% A G 0 20 40 60 80 100% A M 0 20 40 60 80 100% A S 0 20 40 60 80 100%
  • a sensitivity matrix S iR is calculated for each of these 1296 discrete raster value combinations R iR and stored in the raster color table RFT.
  • the calculated color vector F iR belonging to the discrete raster value combinations R iR is also stored in the table RFT.
  • the raster color table RFT thus contains a total of 1296 color vectors F iR and 1296 associated sensitivity matrices S iR .
  • the grid space is preferably quantized in two stages.
  • the first stage for only 256 discrete halftone value combinations (corresponding to four discrete halftone percentage values 0%, 40%, 80%, 100% for each of the printing colors cyan, yellow, magenta, black), the associated color vectors and the are based on the offset printing model associated sensitivity matrices.
  • the second stage the associated color vectors and sensitivity matrices for the missing raster percentage values 20% and 60% are calculated by linear interpolation from the color vectors and sensitivity matrices of the 16 nearest discrete raster value combinations.
  • a sensitivity matrix S iR whose associated discrete raster value combination R iR is closest to the raster value combination R calculated from the color vector F is now assigned to a color vector F determined for a picture element 4.
  • the calculated raster value combination is replaced by R each closest discrete halftone value combination R iR and receives associated with the precalculated to this discrete halftone value combination R iR sensitivity matrix S iR.
  • the grid space is quantized by dividing it into a number of subspaces. All color vectors F, the calculated associated raster value combinations R of which fall into one and the same of these subspaces, are assigned the same sensitivity matrix S iR previously calculated for this subspace.
  • the subspaces are defined by the following six value ranges of the percentage raster portions (area coverage) of the four printing inks involved: 0 .... 10, 10 .... 30, 30 .... 50, 50 .... 70, 70 .... 90, 90 .... 100%
  • the (including infrared value I four-dimensional) color space is also subjected to quantization, ie divided into a number of subspaces, for determining the raster value combination R from the color vector F.
  • quantization ie divided into a number of subspaces, for determining the raster value combination R from the color vector F.
  • a number of discrete color locations, each with discrete coordinate values, are defined in the color space.
  • the four-dimensional color space can be quantized such that each dimension L, a, b, I of the color space can only assume 11 discrete values, resulting in a total of 14641 discrete color locations F iF : i 0 1 2 3 4 5 6 7 8th 9 10 L 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 a -75 -60 -45 -30 -15 0 15 30 45 60 75 b -45 -30 -15 0 15 30 45 60 75 90 105 I 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
  • the associated raster value combinations R iF are calculated using the special calculation method explained below and, if they do not coincide with a discrete raster value combination R iR , are replaced by the closest discrete raster value combination R iR .
  • this mapping is calculated in advance and stored in an assignment table referred to below as the raster index table RIT.
  • each color vector F determined for a picture element 4 is replaced by the closest discrete color location F iF .
  • the discrete raster value combination R iR assigned to this discrete color location F iF is then taken from the raster index table RIT and the corresponding sensitivity matrix S iR is read out from the raster color table RFT and assigned to the color vector F.
  • the sensitivity matrix S can be determined with comparatively little computing effort and correspondingly quickly for any determined color vector F, although this can only be selected from one of the 1296 precalculated sensitivity matrices S iR . In practice, however, this is sufficient.
  • the color space is divided into 81 sub-areas T iT as follows: i 0 1 2 L (0..120) 0..20..40 40..60..80 80..100..120 a (-90 .. + 90) -90 ..- 60 ..- 30 -30..0 .. + 30 +30 .. + 60 .. + 90 b (-60 .. + 120) -60 ..- 30..0 0 .. + 30 .. + 60 +60 .. + 90 .. + 120 I (0..120) 0..20..40 40..60..80 80..100..120
  • iT i (L) * 3 0 + i (a) * 3 1 + i (b) * 3 2 + i (I) * 3 3
  • A means the raster vector with the raster percentage values A C , A G , A M , A S of the four printing inks involved as components, and U iT a conversion matrix with 16 coefficients, which shows the partial derivatives (gradients) of the components of the raster vector according to the components of the color vector are. If the conversion matrices U iT of the individual partial areas T iT are known, the associated raster vector A or the associated raster value combination R can thus be calculated for each color vector F.
  • the problem is therefore reduced to the calculation of the conversion matrices U iT for the individual sub-areas T iT or more precisely for the color vectors F iT from their centers.
  • the conversion matrices are calculated using a weighted linear compensation calculation using the values from the raster-color table RFT explained above, that is to say the 1296 discrete raster value combinations R iR and the associated discrete color vectors F iR .
  • RFT raster-color table
  • Weight of the support points, ie the discrete color locations F iR of the raster color table RFT, for the compensation calculation is determined according to a suitable function with the color distance between the support points and the respective color vector F iT as parameters.
  • the compensation calculation is linear, ie there are discontinuities at the transitions of the individual sub-areas T iT , which are insignificant in practice.
  • the raster color table RFT and the raster index table RIT are calculated and saved in accordance with the above explanations for the prevailing printing conditions. If already determined and saved on a storage medium, the tables RFT, RIT can of course also be called up from this storage medium. On the basis of the two tables RFT, RIT, it is possible without substantial computing effort to assign the color vectors F determined for the individual picture elements 4 to the discrete sensitivity matrix S that applies in each case. Now, a current print sheet 3 is taken from the current printing process and measured by the scanning device 2 in the manner described, with the color vector F and the color distance vector ⁇ F for each picture element 4 for each picture element 4 from the corresponding picture element 4 of a previously measured OK sheet 23 is determined.
  • the total number of picture elements 4 is, for example, around 130,000, so that with the usual 32 printing zones, the color vectors and color distance vectors of around 4,000 picture elements 4 each have to be processed per printing zone.
  • the following explanations apply equally to one pressure zone and to all pressure zones.
  • Layer thickness change vector ⁇ D is then calculated so that the mean quadratic error should be minimal across all sensitivity classes.
  • middle quadratic error is the mean of the squares according to the Application of the corrected layer thicknesses remaining mean color distances of the Understanding picture elements 4 of the individual classes.
  • the areas of the sensitivity classes are preferably defined in the grid space. For example, 16-256 classes can be provided. The more classes there are, the fewer errors arise from averaging, but the more the computing effort increases.
  • the definition of 81 classes which result from dividing the grid space into 81 subspaces according to the following scheme, has proven to be a practical compromise: n 0 1 2 A C 0% .... 30% 30% .... 70% 70% .... 100% A G 0% .... 30% 30% .... 70% 70% .... 100% A M 0% .... 30% 30% .... 70% 70% .... 100% A S 0% .... 30% 30% 30% .... 70% 70% .... 100%
  • iK n (A C ) * 3 0 + n (A G ) * 3 1 + n (A M ) * 3 2 + n (A S ) * 3 3
  • the grid space comprises 1296 discrete grid value combinations R iR .
  • Exactly 16 raster value combinations R iR thus fall in each of the 81 subspaces and, accordingly, 16 (similar) sensitivity matrices S iR fall into each sensitivity class K iK .
  • Sensitivity classes K iK determined. Using the raster index iR and the raster color table RFT, the sensitivity matrix S associated with the color vector F of the picture element 4 is further determined. After these steps, the color vector F, the color distance vector ⁇ F, the raster index iR, the sensitivity matrix S and the class index iK are thus available for each of the approximately 4000 image elements 4 of a printing zone.
  • the raster index iR defines the raster value combination R, ie the percentage raster portions (area coverage) of the printing inks involved for the image element 4, the class index iK defines the affiliation of the image element 4 to a specific sensitivity class.
  • the picture elements 4 or their color distance vectors ⁇ F become one Weighting process subjected to the influence of area coverage and of Positioning errors are taken into account.
  • ⁇ E p 2 is the square of the color distance of the picture element 4 from the unprinted position of the printed sheet 3 (paper white).
  • weight factor g 1 Another variant for the determination of the weight factor g 1 is that it receives the value 1 as the maximum value if the sum of the area coverings of the respective picture element 4 falls below a predetermined threshold value, preferably the value 250. Otherwise, the weighting factor g1 is given a smaller value, in particular a value of 0. A combination of the two variants mentioned above is also conceivable.
  • ⁇ E M means the sum of the color distances between the picture element 4 and its 8 neighboring picture elements 4.
  • ⁇ E M2 means the sum of the squares of the color distances of the picture element 4 from its 8 neighboring picture elements 4.
  • the difference between the area coverage values and the neighboring picture elements 4 can also be used, with an increasing difference the weight factor g2 likewise receiving a smaller value going towards 0.
  • the color distance vectors ⁇ F of the individual picture elements 4 and the associated sensitivity matrices S are weighted multiplicatively.
  • the weighted color distance vectors and sensitivity matrices of the individual picture elements 4 are referred to below as ⁇ F g and S g
  • the totals are generated across all picture elements in a class.
  • the resolution is again carried out by means of a weighted linear compensation calculation with the additional condition that the mean square error should be minimal, whereby the mean square error means the mean value of the squares of the mean color distances ⁇ E MK of the individual sensitivity classes remaining after application of the layer thicknesses corrected by ⁇ D becomes.
  • ⁇ F z ⁇ means a column vector with 4x81 components, which results from the stacking of the 81 vectors ⁇ F MK with their 4 components each.
  • ⁇ S z ⁇ is a matrix with 4 rows and 81 columns, which results from the 81 sensitivity matrices S MK being arranged horizontally side by side.
  • ⁇ D is a column vector with the four unknowns ⁇ D c , ⁇ D g , ⁇ D m and ⁇ D s as components.
  • the desired layer thickness change vector ⁇ D with its components ⁇ D c , ⁇ D g , ⁇ D m and ⁇ D s are obtained for each printing zone, which are fed to the control device 9 as input variables and thus cause the necessary adjustment of the coloring elements of the printing press 1 that the mean square error mentioned is minimized in each pressure zone.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Inking, Control Or Cleaning Of Printing Machines (AREA)
  • Facsimile Image Signal Circuits (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Farbauftrags bei einer Druckmaschine gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs.
Ein solches i.a. als farbabstandsgesteuertes Regelverfahren bezeichnetes Verfahren ist z.B. aus der EP-B2-0 228 347 und aus DE 195 15 499 C2 bekannt. Bei diesen Verfahren wird ein mit der Druckmaschine gedruckter Druckbogen in einer Anzahl von Testbereichen bezüglich eines ausgewählten Farbkoordinatensystems farbmetrisch ausgemessen. Aus den dabei gewonnenen Farbkoordinaten werden die Farbabstandsvektoren zu auf dasselbe Farbkoordinatensystem bezogenen Soll-Farbkoordinaten berechnet. Diese Farbabstandsvektoren werden mit Hilfe von Sensitivitäts-Matrizen in Schichtdickeänderungsvektoren umgerechnet, und die Regelung der Farbführung der Druckmaschine wird aufgrund der aus den Farbabstandsvektoren umgerechneten Schichtdickeänderungsvektoren vorgenommen. Als Testbereiche werden die Felder von mit dem eigentlichen Druckbild mitgedruckten Farbkontrollstreifen verwendet.
Inzwischen sind i.a. als Scanner bezeichnete Abtasteinrichtungen bekannt geworden, welche es gestatten, den gesamten Bildinhalt eines Druckbogens in einer grossen Zahl von relativ kleinen Bildelementen mit vertretbarem Aufwand und in sehr kurzer Zeit farbmetrisch oder spektralfotometrisch auszumessen. Diese Abtasteinrichtungen bieten die prinzipiellen messtechnischen Voraussetzungen, für die Regelung der Farbführung einer Druckmaschine nicht nur mitgedruckte Teststreifen zu verwenden, sondern die Farbinformationen aus allen Bildelementen des gesamten eigentlichen Druckbilds für diesen Zweck heranzuziehen. Eine Schwierigkeit bei dieser als sog. Messung im Bild bezeichneten Vorgehensweise ist jedoch durch die im Vierfarbendruck vorliegende Problematik des Schwarzanteils gegeben, zu welchem bekanntlich nicht nur die Druckfarbe Schwarz selbst, sondern auch die übereinandergedruckten Buntfarben beitragen. Eine zuverlässige Ermittlung der für die Berechnung der Eingangsgrössen für die Farbregelung erforderlichen Farbwertgradienten für alle in einem Druckbild vorkommenden, sehr unterschiedlichen Drucksituationen ist nach den gängigen Methoden nicht möglich. Eine weitere Schwierigkeit ergibt sich aus dem erforderlichen enorm hohen Rechenaufwand und damit verbundenen für die Praxis unvertretbar langen Rechenzeiten.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der gattungsgemässen Art dahingehend zu verbessern, dass es auch für die sog. Messung im Bild mit praktisch vertretbarem Aufwand durchgeführt werden kann. Unter Messung im Bild wird dabei die farbmetrische Ausmessung des gesamten Druckbilds in einer sehr grossen Anzahl (typisch mehrere tausend) von kleinen Bildelementen (typisch wenige Millimeter Durchmesser) sowie die Auswertung der dabei aus den einzelnen Bildelementen gewonnenen farbmetrischen Werte für die Berechnung der Steuergrössen für die Farbgebung der Druckmaschine verstanden. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Verfahren auch dahingehend zu verbessern, dass die Einflüsse aller beteiligten Druckfarben, insbesondere auch der Druckfarbe Schwarz, sicher separiert werden können.
Die Lösung dieser der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ergibt sich aus den im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Anspruchs 1 beschriebenen Merkmalen. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig.1
ein Prinzip-Schema einer Anordnung zur Steuerung bzw. Regelung einer Druckmaschine und
Fig. 2
eine Einrichtung zur bildelementweisen Abtastung von Druckbögen und zur Auswertung der Abtastwerte für die Steuerung bzw. Regelung einer Druckmaschine.
Gemäss Fig. 1 erzeugt eine Druckmaschine 1, insbesondere eine Mehrfarben-Offset-Druckmaschine, Druckbögen 3, welche das gewünschte Druckbild und ggf. zusätzlich Druckkontrollelemente aufweisen. Die Druckbögen 3 werden dem laufenden Druckprozess entnommen und einer spektralfotometrischen Abtasteinrichtung 2 zugeführt. Diese tastet die Druckbögen 3 im wesentlichen über die gesamte Oberfläche bildelementweise ab. Die Grösse der einzelnen Bildelemente 4 ist typisch etwa 2,5 mm x 2,5 mm entsprechend rund 130000 Bildelementen bei einem Druckbogen 3 üblicher Dimensionen. Die von der Abtasteinrichtung 2 erzeugten Abtastwerte - typischerweise spektrale Remissionswerte - werden in einer Auswerteeinrichtung 5 analysiert und zu Eingangsgrössen für eine der Druckmaschine 1 zugeordnete Steuereinrichtung 9 verarbeitet, welche ihrerseits die Farbgebungsorgane der Druckmaschine 1 nach Massgabe dieser Eingangsgrössen steuert. Bei den Eingangsgrössen handelt es sich, zumindest im Falle einer Offset-Druckmaschine, typischerweise um zonale Schichtdickenänderungen für die einzelnen am Druck beteiligten Druckfarben. Die Bestimmung der genannten Eingangsgrössen bzw. Schichtdickenänderungen erfolgt durch Vergleich der Abtastwerte bzw. von daraus abgeleiteten Grössen, insbesondere Farbmesswerten (Farborten bzw. Farbvektoren) eines sogenannten OK-Bogens 3 mit den entsprechenden Grössen eines dem laufenden Druckprozess entnommenen Druckbogens 3 in dem Sinne, dass die durch die Eingangsgrössen bzw. Schichtdickenänderungen bewirkten Änderungen der Einstellungen der Farbgebungsorgane der Druckmaschine 1 eine möglichst gute Angleichung des farblichen Eindrucks der laufend erzeugten Druckbögen 3 an den OK-Bogen zur Folge haben. Zum Vergleich kann anstelle eines OK-Bogens 3 auch eine andere Referenz herangezogen werden, beispielsweise etwa entsprechende Vorgabewerte oder entsprechende aus Druckvorstufen erhaltene Werte.
In dieser Allgemeinheit entspricht die skizzierte Anordnung im wesentlichen herkömmlichen, z.B. in EP-B2 0 228 347 und DE-A 44 15 486 im Detail beschriebenen Anordnungen und Verfahren zur Farbgebungsregelung von Druckmaschinen und bedarf deshalb für den Fachmann soweit keiner näheren Erläuterung.
Der prinzipielle Aufbau der Abtasteinrichtung 2 und der Auswerteeinrichtung 5 gehen aus Fig. 2 hervor.
Die Abtasteinrichtung 2 umfasst einen Unterbau in Form eines etwas geneigten rechteckigen Messtischs T, auf dem der auszumessende Druckbogen 3 positioniert werden kann. Auf dem Messtisch T ist ein Messwagen W angeordnet, auf bzw. in dem sich eine hier nicht dargestellte spektralfotometrische Messeinheit befindet. Der Messwagen W erstreckt sich über die gesamte Tiefe des Messtischs T in Koordinatenrichtung y und ist motorisch über dessen Breite in Koordinatenrichtung x linear hin und her beweglich, wobei entsprechende Antriebs- und Steuereinrichtungen A im Messwagen W und am bzw. unter dem Messtisch T vorgesehen sind.
Die Auswerteeinrichtung 5 umfasst einen Rechner C mit einer Tastatur K und einem Monitor M. Der Rechner C arbeitet mit der Antriebs- und Steuereinrichtung A am Messtisch T bzw. im Messwagen W zusammen, steuert die Bewegung des Messwagens W und verarbeitet die von der im Messwagen W befindlichen spektralfotometrischen Messeinheit erzeugten Abtastsignale. Die Abtastsignale bzw. davon abgeleitete Grössen, typischerweise etwa die Farbwerte der einzelnen Bildelemente 4, können auf dem Monitor M z.B. bildmässig zur Darstellung gebracht werden. Ferner dienen Monitor M und Tatsatur K zur interaktiven Beeinflussung der Auswertungsprozesse, was jedoch nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung und deshalb nicht näher erläutert ist.
Die spektralfotometrische Messeinheit umfasst eine Vielzahl von längs des Messwagens W linear angeordneten Remissionsmessköpfen und ein mit diesen Messköpfen über einen optischen Fasermultiplexer optisch verbundenes Spektralfotometer. Die Messeinheit tastet den Druckbogen 3 beim Hin- und Herbewegen des Messwagens W über die gesamte Druckbogenoberfläche bildelementweise in einer Vielzahl - typischerweise 320 - von parallelen linearen Spuren spektralfotometrisch ab, wobei in jeder Spur eine Vielzahl von einzelnen Bildelementen 4 liegt, deren Abmessungen in Koordinatenrichtung x durch die Bewegungsgeschwindigkeit des Messwagens W und die zeitliche Auflösung der einzelnen Abtastvorgänge definiert sind. Die Abmessungen der Bildelemente 4 in Koordinatenrichtung y sind durch die Abstände der Abtastspuren festgelegt. Typischerweise betragen die Abmessungen der einzelnen abgetasteten Bildelemente 4 etwa 2,5 mm x 2,5 mm, was bei einem Druckbogen 3 üblicher Grösse eine Gesamtanzahl von rund 130000 Bildelementen ergibt. Nach einem vollständigen Abtastvorgang liegen für jedes einzelne Bildelement 4 des Druckbogens 3 als Abtastsignale die Remissionsspektren der Bildelemente 4 vor, welche der Rechner C in der noch weiter unten beschriebenen Art und Weise zur Bestimmung der Eingangsgrössen für die Druckmaschinensteuereinrichtung 9 auswertet und weiter verarbeitet.
Abtasteinrichtungen 2, welche eine einen Druckbogen 3 in zwei Dimensionen bildelementweise densitometrisch oder spektralfotometrisch auszumessen gestatten, sind in der grafischen Industrie weit verbreitet und bedürfen deshalb für den Fachmann keiner näheren Erläuterung, zumal für die Belange der vorliegenden Erfindung die bildelementweise Ausmessung der Druckbögen 3 auch mittels eines Handfarbmessgeräts oder Handspektralfotometers erfolgen könnte. Eine besonders geeignete, der vorstehend skizzierten entsprechende Abtasteinrichtung 2 ist z.B. in der deutschen Patentanmeldung 196 50 223.3 in allen Details beschrieben.
Ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Miteinbeziehung der Druckfarbe Schwarz in die Berechnung der Eingangsgrössen für die Druckmaschinensteuerung bzw. in die Berechnung der für diese Eingangsgrössen benötigten Zwischengrössen. Aus diesem Grund werden die Druckbögen 3 nicht nur im sichtbaren Spektralbereich (ca. 400 - 700 nm) ausgemessen, sondern auch an mindestens einer Stelle im nahen Infrarot, wo nur die Druckfarbe Schwarz eine nennenswerte Absorption aufweist. Die Remissionsspektren der einzelnen Bildelemente 4 bestehen also aus Remissionswerten im sichtbaren Spektralbereich, typischerweise 16 Remissionswerte in Abständen von je 20 nm, und einem Remissionswert im nahen Infrarot-Bereich. Aus den Remissionswerten des sichtbaren Spektralbereichs werden Farbwerte (Farbkoordinaten, Farbvektoren, Farborte) bezüglich eines gewählten Farbraums berechnet. Vorzugsweise wählt man dafür einen empfindungsmässig gleichabständigen Farbraum, typischerweise etwa den sog. L,a,b-Farbraum gemäss CIE (Commission Internationale de l'Eclairage). Die Berechnung der Farbwerte L,a,b aus den spektralen Remissionswerten des sichtbaren Spektralbereichs ist durch CIE genormt und bedarf deshalb keiner Erläuterung. Der Remissionswert im nahen Infrarot wird in einen Infrarot-Wert I umgerechnet, der qualitativ dem Helligkeitswert L des Farbraums entspricht. Dies erfolgt analog der Berechnungsformel für L nach der Beziehung I = 116•3 Ii Iin -16 worin Ii die im betreffenden Bildelement 4 gemessene Infrarot-Remission und Iin die an einer unbedruckten Stelle des Druckbogens 3 gemessene Infrarot-Remission bedeuten. Der Infrarot-Wert I kann daher wie der Helligkeitswert L nur Werte von 0-100 annehmen. Die Berechnung der Farbwerte L,a,b und des Infrarot-Werts I aus den spektralen Remissionswerten erfolgt im Rechner C. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass die Ermittlung der Farbwerte L,a,b (oder entsprechender Werte eines anderen Farbraums) auch ohne spektrale Abtastung mittels geeigneter Farbmessgeräte erfolgen könnte.
Die nach der Abtastung eines Druckbogens 3 für jedes einzelne Bildelement 4 vorliegenden Farb- und Infrarot-Werte L,a,b bzw. I bilden den Ausgangspunkt für die Berechnung der Eingangsgrössen für die Druckmaschinensteuereinrichtung 9. Diese Berechnungen erfolgen ebenfalls im Rechner C. Für die folgende Beschreibung sei das für jedes Bildelement 4 ermittelte, die drei Farbwerte L,a,b (oder die entsprechenden Werte eines anderen Farbsystems) und den Infrarot-Wert I umfassende Werte-Quadrupel vereinfachend als (vierdimensionaler) Farbvektor F des betreffenden Bildelements 4 bezeichnet, also: F = (L, a, b, I)
Unter dem Begriff "Farbort" im vierdimensionalen Farbraum wird entsprechend ein Punkt verstanden, dessen vier Koordinaten im Farbraum die vier Komponenten des Farbvektors sind. Der Farbunterschied eines Bildelements 4 zu einem Bezugsbildelement 4 bzw. zum entsprechenden Bildelement 4 einer Referenz, typisch eines OK-Bogens 3, sei als Farbabstandsvektor ΔF bezeichnet, der sich nach der Beziehung ΔF = (ΔL, Δa, Δb, ΔI) = Fi - Fr = (Li - Lr, ai - ar, bi - br, Ii - Ir) ergibt, worin die mit dem Index i versehenen Werte diejenigen des betrachteten Bildelements 4 und die mit dem Index r versehenen Werte die Komponenten des Farbvektors des Bezugsbildelements 4 bzw. des entsprechenden Bildelements 4 des OK-Bogens 3 sind. Die Farbvektoren der Bildelemente 4 des OK-Bogens 3 oder einer anderen Referenz werden vielfach auch als Soll-Farbvektoren bezeichnet. Als Farbabstand ΔE zweier Bildelemente 4 bzw. eines Bildelements 4 und des entsprechenden Bildelements 4 des OK-Bogens 3 sei der Absolutbetrag des betreffenden Farbabstandsvektors ΔF verstanden, also ΔE = |ΔF| = {(Li - Lr)2 + (ai - ar)2 + (bi - br)2 + (Ii -Ir)2}0.5 worin die Indices i und r wiederum die genannte Bedeutung haben. Der Rechner C berechnet für jedes Bildelement 4 des aktuellen Druckbogens 3 aus den an diesem und dem OK-Bogen 3 ermittelten Farbvektoren F den Farbabstandsvektor ΔF.
Die zu ermittelnden Eingangsgrössen für die Druckmaschinensteuereinrichtung 9, also die zonalen relativen Schichtdickenänderungen für die einzelnen am Druck beteiligten Druckfarben, seien für das folgende ebenfalls vektoriell dargestellt und zusammenfassend als Schichtdickenänderungsvektor ΔD bezeichnet: ΔD = (ΔDc, ΔDg, ΔDm, ΔDs)
Die Indices c, g, m und s stehen dabei für die Druckfarben Cyan, Gelb, Magenta und Schwarz, die entsprechend indizierten Komponenten des Vektors sind die relativen Schichtdickänderungen für die durch den Index angegebene Druckfarbe. Die aktuellen Schichtdicken selbst sind als Schichtdickenvektor D darstellbar: D = (Dc, Dg, Dm, Ds) worin die Indices dieselbe Bedeutung aufweisen.
Eine Offset-Druckmaschine 1 ist bekanntlich zonal ausgelegt, d.h. der Druck erfolgt in einer Reihe von parallel nebeneinander liegenden Zonen (typisch 32), wobei an der Druckmaschine 1 für jede Zone eigene Farbgebungsorgane vorgesehen sind, deren Regelung - wenigstens für die Belange der vorliegenden Erfindung - unabhängig von einander erfolgt. Die gegenseitige Beeinflussung benachbarter Druckzonen und deren Berücksichtigung bei der Druckmaschinenregelung ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung und wird daher ausser Acht gelassen. Die nachstehenden Ausführungen zur eigentlichen Regelung der Druckmaschine 1 bzw. zur Berechnung der entsprechenden Eingangsgrössen für die Druckmaschinenregelung beziehen sich jeweils auf eine Druckzone und gelten für alle Druckzonen gleich.
Gemäss der Lehre z.B. der eingangs erwähnten EP-B2 0 228 347 und mit der erfindungsgemässen zusätzlichen Berücksichtigung der Druckfarbe Schwarz lassen sich die für die Kompensation einer Farbabweichung zur Referenz (OK-Bogen 3) erforderlichen relativen Schichtdickenänderungen ΔD der einzelnen beteiligten Druckfarben aus den an einem aktuellen Druckbogen 3 ermittelten Farbabstandsvektoren ΔF zur Referenz (OK-Bogen 3) nach der Gleichung ΔF = S*ΔD berechnen, worin S eine sog. Sensitivitäts-Matrix ist, welche als Koeffizienten die partiellen Ableitungen (Gradienten) der vier Komponenten L,a,b, I des Farbvektors F nach den vier Komponenten Dc, Dg, Dm, Ds des Schichtdickenvektors D enthält:
Figure 00090001
Die Koeffizienten der Sensitivitäts-Matrix S werden üblicherweise als Farbwertgradienten bezeichnet. In den nachstehenden Ausführungen wird für diese 16 Farbwertgradienten stellvertretend jeweils der summarische Begriff Sensitivitäts-Matrix verwendet. Die Sensitivitätsmatrix S ist ein lineares Ersatzmodell für den Zusammenhang zwischen den Änderungen der Schichtdicken der am Druck beteiligten Druckfarben und den daraus resultierenden Änderungen des Farbeindrucks des mit den geänderten Schichtdickenwerten gedruckten Bildelements 4. Die Sensitivitätsmatrix S ist nicht für alle Farborte im Farbraum gleich, sondern gilt streng genommen jeweils nur in der unmittelbaren Umgebung eines Farborts, d.h. für jeden gemessenen Farbvektor F der einzelnen Bildelemente 4 ist in die Gleichung ΔF = S*ΔD streng genommen eine eigene Sensitivitätsmatrix S einzusetzen.
Es sei darauf hingewiesen, daß es möglich ist, die Sensitivitätsmatrix S nur aus den Komponenten L, a, b eines dreidimensionalen Farbvektors F zu bilden. Auf die Komponente I kann verzichtet werden, wenn der Bildaufbau bei mehreren Bildelementen 4 in Bezug auf die Flachendeckung der beteiligten Druckfarben voneinander unabhängig ist, was in den meisten Fällen gegeben ist.
Unter der Voraussetzung, dass die Sensitivitäts-Matrizen S bekannt sind, lässt sich die Matrizen-Gleichung ΔF = S*ΔD gemäss den bekannten Regeln des Matrizen-Kalküls nach ΔD auflösen (ΔD = S-1*ΔF). Auf die Bestimmung der Sensitivitäts-Matrizen wird weiter unten noch eingegangen.
Nach den vorstehenden Ausführungen umfasst jede Druckzone eine grosse Zahl, typischerweise etwa 4000, einzelne Bildelemente. Erfahrungsgemäss wirken sich die beim Druck auftretenden Störeinflüsse in der Regel nicht in gleicher Weise auf die einzelnen Bildelemente aus bzw. sind nicht alle Bildelemente durch dieselben Störeinflüsse betroffen. Die anhand eines Bildelements berechnete Schichtdickenänderung kann daher beispielsweise zwar für das eine Bildelement durchaus zu einer völligen Kompensation der Farbabweichung führen, für die anderen Bildelemente (derselben Zone) aber entweder ungenügend sein oder eine Richtungsänderung oder eine Vergrösserung der Farbabweichung hervorrufen. Da sich für jedes Bildelement in extremis ein anderer Schichtdickenänderungsvektor ΔD ergeben könnte, kann die Matrizen-Gleichung ΔF = S*ΔD nicht für jedes Bildelement unabhängig aufgelöst werden. Die einzelnen Matrizen-Gleichungen für die einzelnen Bildelemente müssen daher zu einem entsprechend der um 1 verminderten Anzahl der Bildelemente überbestimmtem Matrizen-Gleichungssystem zusammengefasst werden, das nach den bekannten Methoden der Ausgleichsrechnung unter Beiziehung einer Rahmen- oder Nebenbedingung zu lösen ist. Im Falle von 4000 Bildelementen ergibt sich also ein System von 4000 Matrizen-Gleichungen bzw. 16000 einfachen algebraischen Gleichungen mit den vier Unbekannten ΔDc, ΔDg, ΔDm und ΔDs. Als Nebenbedingung für die Lösung dieses Gleichungssystems wird praktischerweise gefordert, dass der mittlere quadratische Fehler minimal sein soll. Unter mittlerem quadratischen Fehler wird dabei der Mittelwert der Quadrate der nach der Anwendung der korrigierten Schichtdicken verbleibenden Farbabstände ΔE der einzelnen Bildelemente verstanden.
Die genannten 4000 Matrix-Gleichungen lassen sich übersichtlich wie folgt zusammenfassen: {ΔF} = {S}*ΔD
Darin bedeutet {ΔF} einen Spaltenvektor mit 16000 Komponenten (ΔL1, Δa1, Δb1, ΔI1, ΔL2, Δa2, Δb2, ΔI2 ........ΔL4000, Δa4000, Δb4000, ΔI4000), {S} eine Matrix mit 4 Zeilen und 4000 Spalten und ΔD einen Spaltenvektor mit den vier Unbekannten ΔDc, ΔDg, ΔDm und ΔDs als Komponenten. Die Indizes der Komponenten von {ΔF} beziehen sich auf die Bildelemente 4 1-4000, d.h. die Komponenten von {ΔF} sind die ermittelten Komponenten der Farbabstandsvektoren ΔF der einzelnen Bildelemente 4 gegenüber den jeweils entsprechenden Bildelementen 4 des OK-Bogens. Die rechteckige Matrix {S} ergibt sich durch eine Nebeneinanderreihung der 4000 Sensitivitäts-Matrizen S der einzelnen Bildelemente 4, also {S} = (S1 S2 .... S4000).
Nach den Regeln der Ausgleichsrechnung und mit der genannten Nebenbedingung lässt sich die Lösung dieses Gleichungssystems allgemein wie folgt darstellen: ΔD = {Q}*{ΔF}
Darin ist {Q} eine rechteckige Matrix mit 4000 Spalten und 4 Zeilen, die sich folgendermassen errechnet: {Q} = {S}T*{S}-1*{S}T worin {S}T und {S}-1 die transponierte bzw. die inverse Matrix zu {S} ist.
Wie man erkennt, ist die Berechnung des Schichtdickenänderungsvektors ΔD auf diese Weise zwar prinzipiell möglich, erfordert aber einen enormen Rechenaufwand und entsprechenden Zeitaufwand, der die Grenzen des praktisch Machbaren weit übersteigt. Insbesondere ist auf diese Weise eine ausreichend schnelle Regelung, wie sie in der Praxis insbesondere bei modernen Hochleistungsdruckmaschinen 1 erforderlich ist, nicht realisierbar. Der Rechenaufwand für die Bestimmung der 4000 Sensitivitätsmatrizen (insgesamt 64000 Koeffizienten) für die einzelnen Bildelemente 4 ist dabei überhaupt noch nicht berücksichtigt und rückt die Machbarkeit in noch weitere Ferne.
Hier setzt nun die Erfindung an. Der wesentlichste Grundgedanke der Erfindung besteht darin, dass die einzelnen Bildelemente 4 nach bestimmten Kriterien zu Gruppen oder Klassen zusammengefasst werden, innerhalb derer die Farbabstandsvektoren und die Sensitivitäts-Matrizen summiert und gemittelt werden und nur mit den Mittelwerten weitergerechnet wird. Auf diese Weise lässt sich das Gleichungssystem für die Berechnung des Schichtdickenänderungsvektors erheblich vereinfachen (typisch 81 anstatt 4000 Matrizen-Gleichungen pro Druckzone) und mit vertretbarem Rechenaufwand für die Praxis ausreichend schnell (< 1 Minute für den gesamten Druckbogen 3) lösen. Näheres dazu ist weiter unten ausgeführt.
Der visuelle Farbeindruck (messtechnisch der Farbwert, Farbort oder Farbvektor) eines Bildelements 4 ist beim Offset-Raster-Druck durch die prozentualen Rasterwerte (Flächendeckungen) der beteiligten Druckfarben und, in geringerem Masse, durch die Schichtdicken der Druckfarben bestimmt. Die Rasterwerte bzw. Flächendeckungen (0-100%) sind durch die zugrundeliegenden Druckplatten festgelegt und praktisch unveränderlich. Einfluss auf den Farbeindruck genommen und damit geregelt kann nur über die Schichtdicken der beteiligten Druckfarben werden. Die Ausdrücke "Rasterwert" und "Flächendeckung" werden nachstehend synonym verwendet. Die Gesamtheit aller möglichen Kombinationen R von prozentualen Rasterwerten der beteiligten Druckfarben (üblicherweise Cyan, Gelb, Magenta, Schwarz) sei im folgenden als Rasterraum (vierdimensional) bezeichnet.
Unter gegebenen Druckbedingungen (Kennlinien der Druckmaschine 1, nominelle Schichtdicken, zu bedruckender Stoff, verwendete Druckfarben etc.) entspricht jede Rasterwertkombination R einem genau definierten Farbeindruck oder Farbvektor F des mit dieser Rasterwertkombination R gedruckten Bildelements 4; es besteht also eine eindeutige Zuordnung von Rasterwertkombination R zu Farbort bzw. Farbvektor F; der Rasterraum lässt sich eindeutig auf den Farbraum abbilden, wobei allerdings der Farbraum nicht vollständig belegt wird, da dieser auch nicht druckbare Farborte enthält. Umgekehrt besteht im allgemeinen keine eindeutige Beziehung. Der zu einer beliebigen Rasterwertkombination R gehörige Farbvektor F kann empirisch durch Probedrucke ermittelt oder mittels eines geeigneten Modells, welches das Druckverfahren unter den gegebenen Druckbedingungen ausreichend genau beschreibt, errechnet werden. Ein geeignetes Modell ist z.B. durch die bekannten Neugebauer-Gleichungen für den Offset-Druck gegeben. Das Modell setzt die Kenntnis der Remissionsspektren von Einzelfarben-Volltönen, einigen Übereinanderdrucken von Volltönen und einigen Rasterfeldern aller am Druck beteiligten Druckfarben bei den nominellen Schichtdicken der Druckfarben voraus. Diese Remissionsspektren lassen sich sehr einfach anhand eines Probedrucks messen. Wenn die Kennlinien der Druckmaschine 1 bekannt sind, genügen einfache Messungen an Volltönen.
Mit Hilfe des genannten Modells ist es in an sich bekannter Weise möglich, für jede beliebige Rasterwertkombination R die (16) Koeffizienten der zu dieser Rasterwertkombination gehörigen Sensitivitäts-Matrix S zu bestimmen. Dazu ist lediglich nötig, im Modell die nominellen Schichtdicken der beteiligten Druckfarben vorzugsweise einzeln jeweils um z.B. 1% zu ändern und mit diesen geänderten Schichtdicken die zugehörigen Farbvektoren und entsprechenden Farbabstandsvektoren gegenüber dem sich aus den nominellen Schichtdicken ergebenden Farbvektor zu berechnen. Diese Farbabstandsvektoren ΔF und die zugrundeliegenden Schichtdickenänderungsvektoren ΔD werden in die Gleichung ΔF = S*ΔD eingesetzt und diese nach den Koeffizienten der Sensitivitäts-Matrix S aufgelöst.
Bei der Bestimmung der Koeffizienten der Sensitivitäts-Matrix S können auch die Flächendeckungswerte der Bildelemente 4 verwendet werden. Sind die Flächendeckungswerte aus der Druckvorstufe bereits bekannt, so erübrigt sich eine Messung an Probedrucken (Ausnahme: Volltöne).
Gemäss der Erfindung werden nun zu einer beschränkten Anzahl von möglichen Rasterwertkombinationen R der zugehörige Farbvektor F und die zugehörige Sensitivitäts-Matrix S im Voraus berechnet und in einer Tabelle abgespeichert. Diese die Gesamtheit aller so berechneten Sensitivitäts-Matrizen S und Farbvektoren F enthaltende Tabelle sei im folgenden als Raster-Farb-Tabelle RFT bezeichnet.
Für die Berechnung der Schichtdickenänderungsvektoren ΔD aus der Gleichung ΔF = S*ΔD ist, wie vorstehend ausgeführt, die Kenntnis der zum jeweiligen Farbort bzw. Farbvektor F gehörigen Sensitivitäts-Matrix S erforderlich. Um zu dieser zu gelangen, wird gemäss der Erfindung aus dem Farbvektor F des jeweiligen Bildelements nach einem besonders vorteilhaften Berechnungsverfahren, welches weiter unten noch näher erläutert ist, die zugehörige Rasterwertkombination R errechnet und anhand dieser Rasterwertkombination R die zugehörige Sensitivitäts-Matrix S aus der vorausberechneten Raster-Farb-Tabelle RFT entnommen. Auf diese Weise ist es möglich, ohne übermässigen Rechenaufwand schnell die benötigten Sensitivitäts-Matrizen zu bestimmen.
Gemäss einem weiteren Gedanken der Erfindung werden dazu im Rasterraum eine Anzahl von z.B. 1296 gleichabständigen diskreten Rasterwertkombinationen RiR (je 6 diskrete Rasterprozentwerte AC, AG, AM, AS für die Druckfarben Cyan, Gelb, Magenta, Schwarz) definiert:
i 0 1 2 3 4 5
AC 0 20 40 60 80 100%
AG 0 20 40 60 80 100%
AM 0 20 40 60 80 100%
AS 0 20 40 60 80 100%
Diese 1296 diskreten Rasterwertkombinationen RiR werden gemäss der nachstehenden Formel mit einem eindeutigen Raster-Index iR numeriert: iR = i(AC)*50 + i(AG)*51 + i(AM)*52 + i(AS)*53
Unter i(AC) .... ist dabei der Wert des Index i für den jeweiligen diskreten Rasterwert der jeweiligen Druckfarbe zu verstehen. Für jede dieser 1296 diskreten Rasterwertkombinationen RiR wird eine Sensitivitäts-Matrix SiR berechnet und in der Raster-Farb-Tabelle RFT abgelegt. Der zu den diskreten Rasterwertkombinationen RiR gehörende berechnete Farbvektor FiR wird ebenfalls in der Tabelle RFT abgelegt. Insgesamt enthält die Raster-Farb-Tabelle RFT damit 1296 Farbvektoren FiR und 1296 zugehörige Sensitivitäts-Matrizen SiR.
Die Quantisierung des Rasterraums erfolgt vorzugsweise in zwei Stufen. In der ersten Stufe werden für nur 256 diskrete Rasterwertkombinationen (entsprechend vier diskreten Rasterprozentwerten 0%, 40%, 80%, 100% für jede der Druckfarben Cyan, Gelb, Magenta, Schwarz) anhand des Offset-Druck-Modells die zugehörigen Farbvektoren und die zugehörigen Sensitivitäts-Matrizen berechnet. In der zweiten Stufe werden dann für die fehlenden Rasterprozentwerte 20% und 60% die zugehörigen Farbvektoren und Sensitivitäts-Matrizen durch lineare Interpolation aus den Farbvektoren und Sensitivitäts-Matrizen der jeweils 16 nächstliegenden diskreten Rasterwertkombinationen berechnet. Damit ergeben sich dann insgesamt wieder 1296 diskrete Rasterwertkombinationen RiR mit 1296 zugehörigen diskreten Farbvektoren FiR und 1296 zugehörigen Sensitivitäts-Matrizen SiR. Selbstverständlich könnte der Rasterraum auch auf eine andere Anzahl von diskreten Rasterkobinationen, beispielsweise etwa 625 oder 2401, reduziert werden, die Anzahl 1296 stellt aber für die Praxis einen optimalen Kompromiss zwischen Genauigkeit und Rechenaufwand dar.
Einem für ein Bildelement 4 ermittelten Farbvektor F wird nun diejenige Sensitivitäts-Matrix SiR zugeordnet, deren zugehörige diskrete Rasterwertkombination RiR der aus dem Farbvektor F berechneten Rasterwertkombination R am nächsten liegt. Anders ausgedrückt, wird die berechnete Rasterwertkombination R durch die jeweils nächstliegende diskrete Rasterwertkombination RiR ersetzt und erhält die zu dieser diskreten Rasterwertkombination RiR vorausberechnete Sensitivitäts-Matrix SiR zugeordnet.
In einer anderen Betrachtungsweise wird der Rasterraum durch Aufteilung in eine Anzahl von Unterräumen quantisiert. Alle Farbvektoren F, deren berechnete zugehörigen Rasterwertkombinationen R in ein und denselben dieser Unterräume fallen, erhalten dieselbe für diesen Unterraum vorausberechnete Sensitivitäts-Matrix SiR zugeordnet. Die Unterräume sind durch die folgenden sechs Wertebereiche der prozentualen Rasteranteile (Flächendeckungen) der vier beteiligten Druckfarben definiert:
   0....10, 10....30, 30....50, 50....70, 70....90, 90....100%
Gemäss einem weiteren Aspekt der Erfindung wird für die Ermittlung der Rasterwertkombination R aus dem Farbvektor F auch der (inkl. Infrarot-Wert I vierdimensionale) Farbraum einer Quantisierung unterworfen, d.h. in eine Anzahl von Unterräumen aufgeteilt. Dazu werden im Farbraum eine Anzahl von diskreten Farborten mit jeweils diskreten Koordinatenwerten festgelegt. Die Quantisierung des vierdimensionalen Farbraums kann beispielsweise so erfolgen, dass jede Dimension L,a,b,I des Farbraums nur 11 diskrete Werte annehmen kann, wobei sich insgesamt 14641 diskrete Farborte FiF ergeben:
i 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
L 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
a -75 -60 -45 -30 -15 0 15 30 45 60 75
b -45 -30 -15 0 15 30 45 60 75 90 105
I 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Diese 14641 diskreten Farborte FiF werden gemäss der nachstehenden Formel mit einem eindeutigen Farbort-Index iF numeriert: iF = i(L)*110 + i(a)*111 +i(b)*112 + i(I)*113
Für diese diskreten Farborte FiF des Farbraums werden nach der weiter unten noch erläuterten speziellen Berechnungsmethode die zugehörigen Rasterwertkombinationen RiF berechnet und, sofern sie nicht mit einer diskreten Rasterwertkombination RiR zusammenfallen, durch die jeweils nächstliegende diskrete Rasterwertkombination RiR ersetzt. Somit ergibt sich eine eindeutige, vorausberechnete Abbildung der 14641 diskreten Farborte FiF des (vierdimensionalen) Farbraums auf die 1296 diskreten Rasterwertkombinationen RiR des Rasterraums. Diese Abbildung wird, wie schon gesagt, vorausberechnet und in einer im folgenden als Raster-Index-Tabelle RIT bezeichneten Zuordnungstabelle abgespeichert.
Für die Zwecke der Ermittlung der Rasterwertkombinationen R aus den für die Bildelemente 4 ermittelten Farbvektoren F wird jeder für ein Bildelement 4 ermittelte Farbvektor F durch den nächstliegenden diskreten Farbort FiF ersetzt. Aus der Raster-Index-Tabelle RIT wird dann die diesem diskreten Farbort FiF zugeordnete diskrete Rasterwertkombination RiR entnommen und anhand dieser aus der Raster-Farb-Tabelle RFT die entsprechende Sensitivitäts-Matrix SiR ausgelesen und dem Farbvektor F zugeordnet. Auf diese Weise kann mit vergleichsweise geringem Rechenaufwand und entsprechend schnell für jeden beliebigen ermittelten Farbvektor F die Sensitivitäts-Matrix S bestimmt werden, wobei diese allerdings nur aus einer der 1296 vorberechneten Sensitivitäts-Matrizen SiR ausgewählt werden kann. Für die Praxis ist dies aber ausreichend.
Für das Vorstehende wurde vorausgesetzt, dass aus den Farbvektoren F die zugehörigen Rasterwertkombinationen R berechnet werden können. Wie dies gemäss der Erfindung besonders vorteilhaft durchgeführt werden kann, ist Gegenstand der nachstehenden Ausführungen.
Zunächst wird dazu der Farbraum in 81 Teilbereiche TiT wie folgt unterteilt:
i 0 1 2
L (0..120) 0..20..40 40..60..80 80..100..120
a (-90..+90) -90..-60..-30 -30..0..+30 +30..+60..+90
b (-60..+120) -60..-30..0 0..+30..+60 +60..+90..+120
I (0..120) 0..20..40 40..60..80 80..100..120
Die insgesamt 81 Teilbereiche TiT werden durch einen nach folgender Formel definierten Teilbereichs-Index iT eindeutig durchnumeriert: iT = i(L)*30 + i(a)*31 + i(b)*32 + i(I)*33
Innerhalb jedes Teilbereichs TiT wird nun der Zusammenhang zwischen dem Farbvektor F und der zugehörigen, als Rastervektor A geschriebenen Rasterwertkombination R durch die folgende Matrizen-Gleichung linear angenähert: A = UiT*F
Darin bedeutet A den Rastervektor mit den Rasterprozentwerten AC, AG, AM, AS der vier beteiligten Druckfarben als Komponenten und UiT eine Umrechnungsmatrix mit 16 Koeffizienten, welche die partiellen Ableitungen (Gradienten) der Komponenten des Rastervektors nach den Komponenten des Farbvektors sind. Wenn die Umrechnungsmatrizen UiT der einzelnen Teilbereiche TiT bekannt sind, kann somit für jeden Farbvektor F der zugehörige Rastervektor A bzw. die zugehörige Rasterwertkombination R berechnet werden.
Das Problem reduziert sich also auf die Berechnung der Umrechnungsmatrizen UiT für die einzelnen Teilbereiche TiT bzw. genauer für die Farbvektoren FiT von deren Mittelpunkten. Die Berechnung der Umrechnungsmatrizen erfolgt durch eine gewichtete lineare Ausgleichsrechnung mit den Werten der weiter vorne erläuterten Raster-Farb-Tabelle RFT, also den 1296 diskreten Rasterwertkombinatione RiR und den zugehörigen diskreten Farbvektoren FiR. Für die Ausgleichsrechnung ist pro Teilbereich TiT im wesentlichen nur die Inversion einer 4x4-Matrix erforderlich. Das
Gewicht der Stützstellen, d.h. die diskreten Farborte FiR der Raster-Farb-Tabelle RFT, für die Ausgleichsrechnung wird nach einer geeigneten Funktion mit dem Farbabstand zwischen den Stützstellen und dem jeweiligen Farbvektor FiT als Parameter bestimmt. Die Ausgleichsrechnung ist linear, d.h. an den Übergängen der einzelnen Teilbereiche TiT entstehen Unstetigkeiten, die aber für die Praxis unbedeutend sind.
Im folgenden wird das eigentliche Regelverfahren für die Farbgebung der Druckmaschine 1 näher beschrieben.
Zu Beginn eines Auflagendrucks werden gemäss den vorstehenden Erläuterungen für die herrschenden Druckbedingungen die Raster-Farb-Tabelle RFT und die Raster-Index-Tabelle RIT berechnet und abgespeichert. Falls schon einmal bestimmt und auf einem Speichermedium abgespeichert, können die Tabellen RFT, RIT natürlich auch von diesem Speichermedium abgerufen werden. Anhand der beiden Tabellen RFT, RIT ist es ohne substantiellen Rechenaufwand möglich, den für die einzelnen Bildelemente 4 ermittelten Farbvektoren F die jeweils zutreffende diskrete Sensitivitäts-Matrix S zuzuordnen.
Nun wird ein aktueller Druckbogen 3 dem laufenden Druckprozess entnommen und mittels der Abtasteinrichtung 2 in der beschriebenen Art und Weise bildelementweise ausgemessen, wobei im Rechner 5 für jedes Bildelement 4 der Farbvektor F und der Farbabstandsvektor ΔF zum entsprechenden Bildelement 4 eines vorgängig analog ausgemessenen OK-Bogens 23 bestimmt wird. Die Gesamtanzahl der Bildelemente 4 beträgt beispielsweise rund 130000, so dass bei den üblichen 32 Druckzonen die Farbvektoren und Farbabstandsvektoren von jeweils rund 4000 Bildelementen 4 pro Druckzone verarbeitet werden müssen. Die nachstehenden Ausführungen gelten jeweils für eine Druckzone und für alle Druckzonen gleichermassen.
Ein ganz wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht, wie schon weiter vorne erwähnt, in der Massnahme, dass die Bildelemente 4 nach bestimmten Kriterien klassifiziert werden und die Messdaten der zu jeweils einer Klasse gehörenden Bildelemente 4 gemittelt werden, wobei dann nur die Mittelwerte weiter verarbeitet werden. Unter Messdaten werden hier die ermittelten Farbvektoren F und Farbabstandsvektoren ΔF verstanden. Zur Klassifizierung der Bildelemente 4 werden Sensitivitätsklassen gebildet. Für jede Sensitivitätsklasse sind die Sensitivitäten (Sensitivitäts-Matrizen S) und auch die Farbvektoren F ähnlich, und daher ist eine Mittelwertbildung zulässig. Der für die Regelung der Druckmaschine 1 erforderliche
Schichtdickenänderungsvektor ΔD wird dann so berechnet, dass der mittlere quadratische Fehler über alle Sensitivitätsklassen minimal sein soll. Unter mittlerem quadratischen Fehler wird dabei der Mittelwert der Quadrate der nach der Anwendung der korrigierten Schichtdicken verbleibenden mittleren Farbabstände der Bildelemente 4 der einzelnen Klassen verstanden.
Die Bereiche der Sensitivitätsklassen werden vorzugsweise im Rasterraum definiert. Beispielsweise können 16 - 256 Klassen vorgesehen sein. Je mehr Klassen vorliegen, desto weniger entstehen Fehler durch die Mittelwertbildung, umso mehr steigt aber der Rechenaufwand. Als praktikabler Kompromiss erweist sich die Definition von 81 Klassen, die sich aus einer Unterteilung des Rasterraums in 81 Unterräume nach dem folgenden Schema ergeben:
n 0 1 2
AC 0%....30% 30%....70% 70%....100%
AG 0%....30% 30%....70% 70%....100%
AM 0%....30% 30%....70% 70%....100%
AS 0%....30% 30%....70% 70%....100%
Diese 81 Unterräume bzw. Sensitivitätsklassen KiK werden durch einen Klassen-Index iK wie folgt eindeutig durchnumeriert: iK = n(AC)*30 + n(AG)*31 + n(AM)*32 + n(AS)*33
Der Rasterraum umfasst, wie weiter vorne erläutert, 1296 diskrete Rasterwertkombinationen RiR. Somit fallen in jeden der 81 Unterräume genau 16 Rasterwertkombinationen RiR und dementsprechend in jede Sensitivitätsklasse KiK 16 (ähnliche) Sensitivitäts-Matrizen SiR.
Für jedes Bildelement 4 wird nun aus dem für dieses ermittelten Farbvektor F nach der weiter vorne beschriebenen Vorgehensweise mittels der Raster-Index-Tabelle RIT der zugehörige Raster-Index iR und daraus die Zugehörigkeit zu einer der 81
Sensitivitätsklassen KiK ermittelt. Anhand des Raster-Index iR und anhand der Raster-Farb-Tabelle RFT wird weiter die zum Farbvektor F des Bildelements 4 zugehörige Sensitivitäts-Matrix S bestimmt. Nach diesen Schritten liegen somit zu jedem der rund 4000 Bildelemente 4 einer Druckzone der Farbvektor F, der Farbabstandsvektor ΔF, der Raster-Index iR, die Sensitivitäts-Matrix S und der Klassen-Index iK vor. Der Raster-Index iR definiert die Rasterwertkombination R, d.h. die prozentualen Rasteranteile (Flächendeckungen) der beteiligten Druckfarben für das Bildelement 4, der Klassen-Index iK definiert die Zugehörigkeit des Bildelements 4 zu einer bestimmten Sensitivitäts-Klasse.
Als nächstes werden die Bildelemente 4 bzw. ihre Farbabstandsvektoren ΔF einem Gewichtungsprozess unterzogen, welcher den Einfluss der Flächendeckung und von Positionierungsfehlern berücksichtigt.
Für die nachfolgende Mittelwertbildung ist es vorteilhaft, wenn Bildelemente 4 mit relativ kleinen Flächendeckungswerten weniger oder nicht berücksichtigt werden, insbesondere sollten Bildelemente 4 mit Flächendeckungswerten unter 10% unberücksichtigt bleiben. Demzufolge lässt sich ein erster, flächendeckungsabhängiger Gewichtsfaktor g1 wie folgt definieren:
   g1 = 1 für Flächendeckungen >= 10% und g1 = 0 für Flächendeckungen < 10%
Da die Farbwerte L,a,b,I näherungsweise proportional zu den Flächendeckungen sind, wird der erste Gewichtsfaktor vorzugsweise anhand des Farbabstands ΔE des Bildelements zu einer unbedruckten Stelle des Druckbogens 3 (Papierweiss) wie folgt definiert:
   g1 = 1 für ΔEp 2 >= 52 und g1 = 0 für ΔEp 2 < 52
Darin ist ΔEp 2 das Quadrat des Farbabstands des Bildelements 4 zur unbedruckten Stelle des Druckbogens 3 (Papierweiss).
Eine andere Variante für die Bestimmung des Gewichtsfaktors g1 besteht darin, daß dieser als Maximalwert den Wert 1 erhält, wenn die Summe der Flächendeckungen des jeweiligen Bildelementes 4 einen vorgegebenen Schwellwert, vorzugsweise den Wert 250 unterschreitet. Andernfalls erhält der Gewichtungsfaktor g1 einen kleineren, insbesondere den Wert 0. Ebenfalls denkbar ist eine Kombination der beiden oben genannten Varianten.
Dem Einfluss von Positionierungsfehlern wird durch einen zweiten Gewichtsfaktor g2 Rechnung getragen. Es wird dabei davon ausgegangen, dass Bildelemente 4 in einer homogenen Umgebung relativ unempfindlich auf Positionierungsfehler sind. Unter homogener Umgebung wird verstanden, dass die Farbabstände des Bildelements 4 zu seinen 8 benachbarten Bildelementen 4 relativ gering sind. In diesem Fall wird der zweite Gewichtsfaktor auf g2 = 1 gesetzt. Mit zunehmenden Farbabständen wird der zweite Gewichtsfaktor reduziert. Der zweite Gewichtsfaktor g2 kann beispielsweise wie folgt bestimmt werden:
   g2 = 1 für ΔEM <= 8 und g2 = (8/ΔEM) für ΔEM > 8
Darin bedeutet ΔEM die Summe der Farbabstände des Bildelements 4 zu seinen 8 benachbarten Bildelementen 4. Eine bevorzugte, weil rechnerisch weniger aufwendige, Definition des zweiten Gewichtsfaktors g2 ist durch die folgende Beziehung gegeben:
   g2 = 1 für ΔEM2 <= 8 und g2 = (8/ΔEM2)0.5 für ΔEM2 > 8
Darin bedeutet ΔEM2 die Summe der Quadrate der Farbabstände des Bildelements 4 zu seinen 8 benachbarten Bildelementen 4.
Bei der Bestimmung des Gewichtsfaktors g2 kann auch die Differenz der Flächendeckungswerte zu den benachbarten Bildelementen 4 herangezogen werden, wobei bei zunehmender Differenz der Gewichtsfaktor g2 ebenfalls einen gegen 0 gehenden kleineren Wert erhält.
Die beiden Gewichtsfaktoren g1 und g2 werden zu einem für jedes Bildelement 4 individuellen kombinierten Gewichtsfaktor g gemäss g = g1*g2 kombiniert. Mit diesen individuellen kombinierten Gewichtsfaktoren g werden nun die Farbabstandsvektoren ΔF der einzelnen Bildelemente 4 und die zugehörigen Sensitivitäts-Matrizen S multiplikativ gewichtet. Die gewichteten Farbabstandsvektoren und Sensitivitäts-Matrizen der einzelnen Bildelemente 4 sind in der Folge als ΔFg bzw. Sg bezeichnet
Anschliessend erfolgt für alle Bildelemente 4 jeweils einer Sensitivitätsklasse die Mittelwertbildung und Normierung gemäss folgenden Formeln: ΔFMK = (Σk(ΔFg))/Σk(g) ; SMK = (Σk(Sg))))/ Σk(g)
Die Summenbildung erfolgt dabei jeweils über alle Bildelemente einer Klasse.
Nach dieser Mittelwertbildung stehen pro Druckzone 81 mittlere Farbabstandsvektoren ΔFMK und 81 mittlere Sensitivitäts-Matrizen SMK zur Verfügung. Diese werden wie vorstehend beschrieben in die grundsätzliche Beziehung ΔF = S*ΔD eingesetzt und führen zu einem System von 81 Matrizen-Gleichungen, das nach dem unbekannten Schichtdickenänderungsvektor ΔD aufgelöst werden muss. Die Auflösung erfolgt wiederum mittels einer gewichteten linearen Ausgleichsrechnung mit der Nebenbedingung, dass der mittlere quadratische Fehler minimal sein soll, wobei unter dem mittleren quadratischen Fehler der Mittelwert der Quadrate der nach der Anwendung der durch ΔD korrigierten Schichtdicken verbleibenden mittleren Farbabstände ΔEMK der einzelnen Sensitivitätsklassen verstanden wird.
Das Gleichungssystem stellt sich wie folgt dar: {ΔFz} = {Sz}*ΔD
Darin bedeutet {ΔFz} einen Spaltenvektor mit 4x81 Komponenten, der sich durch Untereinanderstellung der 81 Vektoren ΔFMK mit ihren je 4 Komponenten ergibt. {Sz} ist eine Matrix mit 4 Zeilen und 81 Spalten, die sich durch horizontale Nebeneinanderreihung der 81 Sensitivitäts-Matrizen SMK ergibt. ΔD ist ein Spaltenvektor mit den vier Unbekannten ΔDc, ΔDg, ΔDm und ΔDs als Komponenten.
Nach den Regeln der Ausgleichsrechnung und mit der genannten Nebenbedingung lässt sich die Lösung dieses Gleichungssystems allgemein wie folgt darstellen: ΔD = {Qz}*{ΔFz}
Darin ist {Qz} eine rechteckige Matrix mit 81 Spalten und 4 Zeilen, die sich folgendermassen errechnet: {Qz} = {Sz}T*{Sz}-1*{Sz}T wobei {Sz}T und {Sz}-1 die transponierte bzw. die inverse Matrix zu {Sz} ist.
Als Ergebnis all dieser Berechnungen erhält man für jede Druckzone den gesuchten Schichtdickenänderungsvektor ΔD mit seinen Komponenten ΔDc, ΔDg, ΔDm und ΔDs, welche als Eingangsgrössen der Steuereinrichtung 9 zugeführt werden und die erforderliche Verstellung der Farbgebungsorgane der Druckmaschine 1 in dem Sinne hervorrufen, dass der genannte mittlere quadratische Fehler in jeder Druckzone minimal wird.

Claims (14)

  1. Verfahren zur Regelung des Farbauftrags bei einer Druckmaschine, bei welchem ein mit der Druckmaschine (1) gedruckter Druckbogen (3) in einer Anzahl von Bildelementen (4) bezüglich eines ausgewählten Farbkoordinatensystems farbmetrisch ausgemessen wird, aus den dabei gewonnenen Farbvektoren (F) für jedes Bildelement Farbabstandsvektoren (ΔF) zu auf dasselbe Farbkoordinatensystem bezogenen, vorgegebenen oder aus einem Referenz-Druckbogen ermittelten Soll-Farbvektoren berechnet werden, diese Farbabstandsvektoren (ΔF) mit Hilfe von Sensitivitäts-Matrizen (S) in Eingangsgrössen, insbesondere Schichtdickeänderungsvektoren (ΔD), für eine Steuereinrichtung (9) für die Farbgebungsorgane der Druckmaschine (1) umgerechnet werden, und die Regelung der Farbführung der Druckmaschine (1) aufgrund der aus den Farbabstandsvektoren (ΔF) umgerechneten Eingangsgrössen, insbesondere Schichtdickeänderungsvektoren (ΔD) vorgenommen wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass für jedes ausgemessene Bildelement (4) des Druckbogens (3) eine eigene Sensitivitäts-Matrix (S) bestimmt wird, dass die Bildelemente (4) nach Sensitivitätsklassen (KiK) klassifiziert werden, dass die Farbabstandsvektoren (ΔF) und die Sensitivitäts-Matrizen (S) der jeweils einer Sensitivitätsklasse angehörenden Bildelemente (4) für jede Sensitivitätsklasse (KiK) gemittelt werden, und dass die genannten Eingangsgrössen, insbesondere
    Schichtdickeänderungsvektoren (ΔD), aus den gemittelten Farbabstandsvektoren (ΔFMK) und den gemittelten Sensitivitäts-Matrizen (SMK) aller Sensitivitätsklassen (KiK) berechnet werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Sensitivitäts-Matrizen (S) aus vorbekannten Flächendeckungswerten bestimmt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass für jedes Bildelement (4) mindestens ein Messwert (I) im nahen Infrarot-Bereich gewonnen wird, dass der für jedes Bildelement (4) ermittelte Farbvektor (F) vierdimensional ist, wobei drei Komponenten des Farbvektors (F) die Koordinatenwerte eines angenähert gleichabständigen Farbraums sind und die vierte Komponente aus dem mindestens einen Messwert (I) im nahen Infrarot-Bereich gebildet wird, dass der für jedes Bildelement (4) ermittelte Farbabstandsvektor (ΔF) entsprechend vierdimensional ist, und dass die für jedes Bildelement (4) bestimmte Sensitivitäts-Matrix (S) durch die Gradienten der vier Komponenten des vierdimensionalen Farbvektors (F) nach den am Druck beteiligten Druckfarben gebildet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass für jedes Bildelement 4 mindestens ein Messwert (I) im nahen Infrarot-Bereich gewonnen wird, dass der für jedes Bildelement (4) ermittelte Farbvektor (F) vierdimensional ist, wobei drei Komponenten des Farbvektors (F) die Koordinatenwerte eines angenähert gleichabständigen Farbraums sind und die vierte Komponente aus dem mindestens einen Messwert (I) im nahen Infrarot-Bereich gebildet wird, dass der für jedes Bildelement (4) ermittelte Farbabstandsvektor (ΔF) dreidimensional ist, und dass die für jedes Bildelement (4) bestimmte Sensitivitäts-Matrix (S) durch die Gradienten der drei Komponenten des dreidimensionalen Farbvektors (F) nach den am Druck beteiligten Druckfarben gebildet wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Farbabstandsvektoren (ΔF) und die Sensitivitäts-Matrizen (S) der jeweils einer Sensitivitätsklasse (KiK) angehörenden Bildelemente (4) für jede Sensitivitätsklasse gewichtet gemittelt werden, wobei jedem Bildelement (4) Gewichtsfaktoren (g1; g2) zugeordnet werden, die aus der Flächendeckung des Bildelements (4) und/oder den Farbabständen des Bildelements (4) zu seinen benachbarten Bildelementen (4) bestimmt werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Flächendeckungen jedes Bildelements bezüglich der beteiligten Druckfarben ermittelt werden, dass einer der Gewichtsfaktoren (g1) eines Bildelements (4) den Wert 1, erhält, wenn der Mittelwert oder eine der Flächendeckungen des Bildelements (4) gleich einem vorgegebenen ersten Schwellenwert, insbesondere den Wert 10%, ist oder diesen überschreitet, und dass der eine der Gewichtsfaktoren (g1) andernfalls einen kleineren Wert, insbesondere den Wert 0 erhält.
  7. Verfahren nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Flächendeckungen jedes Bildelements (4) bezüglich der beteiligen Druckfarben ermittelt werden, dass einer der Gewichtsfaktoren (g1) eines Bildelements (4) einen Maximalwert, insbesondere den Wert 1 erhält, wenn die Summe der Flächendeckungen des jeweiligen Bildelementes (4) einen vorgegebenen Schwellwert, insbesondere den Wert 250, unterschreitet, und dass der eine der Gewichtsfaktoren (g1) andernfalls einen kleineren Wert, insbesondere den Wert 0, erhält.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass anstelle der Flächendeckungen für jedes Bildelement (4) der Farbabstand zu einer unbedruckten Stelle des Druckbogens (3) bestimmt wird, dass der eine der Gewichtsfaktoren (g1) eines Bildelements (4) den Wert 1 erhält, wenn das Quadrat des Farbabstandes des Bildelements gleich einen vorgegebenen zweiten Schwellenwert, insbesondere den Wert 52, ist oder diesen überschreitet, und dass der eine der Gewichtsfaktoren (g1) andernfalls einen kleineren Wert, insbesondere den Wert 0, erhält.
  9. Verfahren nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass für jedes Bildelement (4) die Farbabstande zu seinen unmittelbar benachbarten Bildelementen (4) bestimmt werden, dass ein weiteres der Gewichtsfaktoren (g2) eines Bildelements (4) den Wert 1 erhält, wenn die Summe der Farbabstände gleich einen vorgegebenen dritten Schwellenwert, insbesondere den Wert 8, ist oder diesen unterschreitet, und dass der weitere der Gewichtsfaktoren (g2) andernfalls mit zunehmender Summe der Farbabstände oder mit zunehmender Differenz der Flächendeckung zu den benachbarten Bildelementen (4) einen gegen 0 gehenden kleineren Wert erhält.
  10. Verfahren nach Anspruch 9 und einem der Ansprüche 6 und 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass für jedes Bildelement (4) ein Gewichtsfaktor (g) ermittelt wird, der sich durch multiplikative Verknüpfung des aufgrund der Farbabstände des Bildelements (4) zu seinen benachbarten Bildelementen (4) berechneten Weiteren Gewichtsfaktors (g2) mit dem aufgrund der Flächendeckungen oder des Farbabstands des Bildelements (4) zu einer unbedruckten Stelle des Druckbogens (3) berechneten einen Gewichtsfaktor (g1) ergibt.
  11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass für eine vorgegebene erste Anzahl von diskreten Rasterwertkombinationen (RiR) der am Druck beteiligten Druckfarben eine zugehörige Sensitivitäts-Matrix (SiR) berechnet und in einer Raster-Farb-Tabelle (RFT) abgelegt wird, dass für jedes Bildelement (4) aus dem für dieses ermittelten Farbvektor (F) die zugehörige Rasterwertkombination (R) berechnet wird, und dass dem Bildelement (4) diejenige Sensitivitäts-Matrix (SiR) aus der Raster-Farb-Tabelle (RFT) zugeordnet wird, deren zugehörige diskrete Rasterwertkombination (RiR) der für das Bildelement (4) berechneten Rasterwertkombination (R) am nächsten liegt.
  12. Verfahren nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass im durch den Infrarot-Anteil (I) auf vier Dimensionen erweiterten Farbraum eine zweite Anzahl von diskreten Farborten (FiF) festgelegt wird, dass für jeden dieser diskreten Farborte die zugehörige Rasterwertkombination der am Druck beteiligten Druckfarben berechnet wird, dass für jeden diskreten Farbort die zugehörige berechnete Rasterwertkombination durch die ihr am nächsten liegende diskrete Rasterwertkombination (RiR) ersetzt wird, und dass die Zuordnungen der diskreten Farborte (FiF) zu den diskreten Rasterwertkombination (RiR) in einer Raster-Index-Tabelle (RIT) abgelegt werden.
  13. Verfahren nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass für die Bestimmung der Sensitivitätsmatrix eines Bildelements (4) der für dieses ermittelte vierdimensionale Farbvektor (F) durch den nächstliegenden diskreten Farbort (FiF) ersetzt wird, dass aus der Raster-Index-Tabelle (RIT) die diesem diskreten Farbort zugeordnete Rasterwertkombination (RiR) entnommen wird, dass aus der Raster-Farb-Tabelle (RFT) die zu dieser Rasterwertkombination (RiR) gehörende Sensitivitäts-Matrix (SiR) entnommen wird, und dass diese Sensitivitäts-Matrix (SiR) dem Bildelement (4) zugeordnet wird.
  14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Sensitivitäts-Matrizen (SiR) mit Hilfe eines mathematischen Modells der zugrundeliegenden Druckmaschine (1) aus Messwerten an mit der Druckmaschine (1) gedruckten Volltonbereichen und unter Mitberücksichtigung der Kennlinien der Druckmaschine berechnet werden.
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