用于在彩色印刷中进行光谱式色密度测量的方法与流程

本发明涉及一种用于在彩色印刷中进行光谱式色密度测量的方法。

背景技术：

1、所述方法一般涉及密度测定领域，具体涉及光谱密度测定。

2、密度测定是一种用于在全色调密度(volltondichte)和色调值方面控制印刷过程的方法。它对于黑白印刷和四原色(青色(蓝色)、品红、黄色(yellow)和黑色(key))的印刷可靠地起作用。

3、在入射光密度测定中，由光源照射待测量的印刷油墨(druckfarbe)。光束穿透透光的(釉面的)油墨层并且在此被削弱。剩余的光残余被纸垫散射。该散射光中的一部分再次穿过油墨层并且进一步被削弱。现在还剩下的残余最后到达测量仪器，该测量仪器将光转换为电能。入射光密度测定的结果以密度单位给出。

4、印刷油墨的色密度主要取决于颜料类型、其浓度和油墨层厚度。对于给定的印刷油墨，色密度是层厚度的量度。

5、在传统的密度测定中，在光路中使用颜色滤光器，其与颜色青色、品红和黄色的吸收特性相协调。

6、如果应直接在印刷过程之后测量经印刷的表面，则印刷油墨还是湿的并且具有光泽的表面。在干燥时，油墨渗入纸中并且失去其光泽。由此，不仅颜色的色调变化，而且色密度值也变化。如果要将仍湿的印刷介质以密度测定方式与通常干燥的额定值相比较，那么这仅能受限地实现。

7、作为补救措施，在光路中设置两个交叉的线性偏振滤光器。在沿所有方向振动的光波中，偏振滤光器分别仅允许一个振动方向通过。通过第一偏振滤光器定向的光束被颜色表面部分地镜面反射。在此，其振动方向不改变。第二偏振滤光器相对于第一偏振滤光器布置为旋转90°，使得这些反射的光波不被允许通过。

8、但是，如果光束进入油墨层并且在那里或者在承印物处才被反射回，则它们失去其统一的振动定向(偏振)。因此，第二偏振滤光器部分地允许它们通过并且它们可以被测量。通过阻挡由湿油墨反射的光的光泽部分，可以实现湿油墨和干油墨的密度测定的测量值大致相同。

9、密度仪显示色密度d作为测量结果。色密度是通过参考白色的光反射和油墨层的光反射的对数比。根据公式d＝log 1/β计算色密度值。反射率β在此表示为比lep/lew。在此，lep是测得的印刷油墨的反射度，并且lew是参考白色的反射度。因此，d也可以被表示为log lew/lep。

10、反射率β因此给出待测量的样本(印刷油墨)的光反射与白色(参考值)之间的比。反射率β通常也称为反射系数rλ。

11、在传统的密度仪中，借助颜色滤光器测量单个印刷油墨，青色，品红和黄色，从而对于每种油墨都需要一个独自的测量过程。

12、光谱密度测定使用检测光谱反射度的测量原理，由该测量原理可以计算出所有其他的色度测定的和密度测定的大小。

13、光谱密度仪的传感器对大部分、特别是对电磁光谱的整个可见范围、即可见光的所有波长都敏感。敏感范围在约380nm的紫色中开始，并且经由色调蓝绿色、绿色和黄色直至约730nm的红色。

14、对于所有波长段(带)，同时借助于多色仪或者光谱测量头测量光谱反射度值。这些带分别覆盖具有预设宽度的波长范围。例如，已知可以分辨宽度在10到50nm之间的带的多色仪。在此，光的扇形放射通过衍射光栅、棱镜或通过多个窄带滤光器进行。无论如何，测得的光通量都被划分为其光谱分量，测量这些分量的信号强度，并且将其总体作为光谱值曲线输出。

15、因此，在光谱测量中，与传统的密度仪不同，在计算油墨层时考虑光谱颜色信息。此外，由光谱测量值可以确定青色、品红色、黄色和其它颜色的色密度，而不需要利用不同颜色滤光器进行单独测量。

16、在光谱密度仪中，在确定密度测定参数时，用于确定光谱反射度值的光敏传感器对电磁光谱的整个可见区域进行扫描。在此，不仅物理滤光器可以摆入光路中，而且也可以设置虚拟的、即数学上模拟的滤光器。此外，符合标准的密度测量要求如上所述地使用偏振滤光器，它抑制在仍湿的和已经干燥的印刷油墨层之间的光泽差别。以这种方式，与时间上是否接近印刷过程无关地使测量可比较。

17、数学上模拟的滤光器的应用在标准iso 13655第5章、以及iso 5.3第4.5.2章结合附录b中定义。由所测量的反射度、并且通过利用针对不同原色(如青色、品红色和黄色)的滤波函数进行卷积得到对于三色刺激值x、y和z的色密度值，优选地在cie标准系统中。

18、在实践中，手持式测量仪器用于单独测量，手引导式扫描仪器用于手动检测布置在一条线上的测量区，并且电动驱动的扫描测量仪器用作扫描光谱密度仪。此外，已知布置在印刷系统中并且测量彼此相继印刷的测量区的在线(inl ine)测量系统。这些仪器在此具有的共同点是，分别在待测量的印刷图像上的一个位置处通过光学系统和传感器装置光谱地检测反射光谱。所检测的优选圆形的面积的尺寸在1至10mm的数量级内。

19、印刷在印刷介质上的颜色测量区通常是矩形的或正方形的。在此，以100％至0％的印刷分级、以例如10％的步阶，分别印制印刷机原色中的各一种的颜色变化，这些颜色变化的色密度然后利用所描述的测量仪器之一以光谱的方式被确定。在此，每个颜色测量区的面积未完全地被测量仪器的光学系统检测，因为光学系统所观察到的面积通常是圆的。因此，测量区的角部未被检测到。此外，在此对于所测量的面积仅仅确定一个用于色密度的值。

20、此外，从现有技术中已知ipac公司的颜色测量系统(acmstm–advanced colourmeasurement system，先进颜色测量系统)和在线颜色测量系统(icmstm–inl ine colourmeasurement system)，其用于对多色表面进行颜色判断。该系统分别具有光谱的、必要时在线布置的扫描仪，该扫描仪可以用于不同的基底，即印刷介质或材料(纸、薄膜、木材、塑料、陶瓷、矿物材料)和不同的印刷方法(数字印刷，尤其是喷墨印刷或激光印刷，以及凹版印刷、柔版印刷、胶版印刷或丝网印刷)。icmstm和acmstm使用光谱位置分辨扫描技术来测量印刷图像。

21、光谱测量系统例如是多光谱相机，其具有多个波长带，优选地每个记录的像点具有36个波长带，其为每个波长带产生一个颜色信息。因此，对于每个记录的像点(像素)，由波长带产生一个颜色光谱。一种常见的传感器技术是，在cmos传感器上为各个像素提供不同颜色滤光器，使得通过一次图像拍摄可以从一个所拍摄的图像区域中记录多个光谱信息。

22、光谱测量系统还可以是高光谱相机，其中，每个像点借助光学装置(例如借助棱镜)光谱地分裂光，并且因此单独地测量各个光谱区域。由此，相对于多光谱相机，将光谱分辨率提高到例如最高350个或更多个波长带。

23、因此，与传统的rgb相机不同，每个像点不仅获得一个颜色，而且获得具有显著更多信息深度的光谱分布。然后借助软件对来自不同的光谱记录的图像信息执行比较。

24、此外，可以实现至少32dpi、优选至少72dpi、特别优选至少90dpi的扫描仪分辨率。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的在于，改善在彩色印刷中的光谱式色密度测量。

2、上述技术问题根据本发明通过权利要求1的特征解决。

3、用于在彩色印刷中进行光谱式色密度测量的方法具有以下步骤：

4、首先，针对未印刷的基底，借助位置分辨的光谱测量系统、优选在多个测量点处测量光谱分辨的参考反射度。该反射度对于稍后待测量的反射度进行标准化是必要的。在此，参考测量可以在印刷基底之前、并且必要时在印刷过程期间持续地执行。为此，在印刷过程中必须在预设的位置上空出基底的未印刷的区段。作为基底，例如使用形式为纸、薄膜、木材、塑料、陶瓷、矿物材料或其他材料的印刷介质或材料。

5、利用彩色印刷机，至少一个颜色测量区、优选多个颜色测量区被以至少一种印刷油墨印刷。

6、印刷油墨一般理解为含着色剂的混合物，其借助于印刷机转移到基底、如纸或塑料上。尤其是在数字彩色印刷机中，使用三种印刷油墨，即青色、品红色和黄色，并且必要时使用黑色(key)。此外，还可以额外地或替代地使用具有其他颜料组合物的其他的或另外的印刷油墨。

7、作为彩色印刷方法可以考虑不同的技术，例如数字印刷，尤其是喷墨印刷或激光印刷，以及凹版印刷、柔版印刷、胶版印刷或丝网印刷。在喷墨印刷机的情况下，印刷油墨设计为墨水，在激光印刷机的情况下设计为墨粉(toner)。在其它彩色印刷中，使用基于水、油或溶剂的不同印刷油墨制剂作为印刷油墨。

8、为了执行该方法，一种印刷油墨的一个颜色测量区足够，但通常对于每种印刷油墨印刷所谓的色楔，这些色楔对于每种印刷油墨具有多个在其色密度方面分级的颜色测量区。在此，通常以10％、5％或1％的步阶进行分级，其中通常也包含色调值为100％和0％的颜色测量区。在此，色调值为0％的色区可以用于测量未印刷的基底的光谱分辨的参考反射度。

9、随后，在多个测量点处、利用位置分辨的光谱测量系统测量用于至少一个颜色测量区的光谱分辨的反射度。由此，在颜色测量区的至少一个子面积上分布地、优选在整个颜色测量区上分布地执行光谱分辨的颜色测量。

10、在此，测量系统选择性地具有高光谱相机的行传感器或二维传感器。无论如何，传感器具有多个像点，针对这些像点分别检测一个光谱。因此实现足够高的分辨率，以便在多个测量点上测量不同的颜色测量区。由此实现优选36个或直至350个或更多的波长带的光谱分辨率。然后，对每个波长带实现10nm范围内的分辨率，特别是1至30nm范围内的分辨率。因此，在380至730nm之间的光的可见光谱被覆盖。

11、对于每个测量点，由所测量的反射度的光谱分布、所测量的参考反射度、和代表印刷油墨的光谱加权函数计算出用于印刷油墨的色密度。在此，优选按照标准iso 13655第5章、以及iso 5.3第4.5.2章结合附录b进行。

12、例如，在iso 5.3附录b中定义了，根据光谱通道的宽度，针对1nm的宽度或者说间隔，按照附录b.3中的等式b.l执行计算，并且针对10或20nm的通道宽度或者说间隔，根据等式b.2执行计算。对于这些计算共同的是，对于波长相关的通道，分别将光谱反射度与加权函数相乘、除以归一化系数、并且在所有波长上相加。

13、因此，由针对每个颜色测量区内的每个测量点的每个测量的光谱反射度得出一个色密度值。

14、此外，测量系统可以作为在线测量仪器布置在印刷机区域中，或者作为离线(offline)仪器用于事后测量印刷的表面。

15、优选地，颜色测量系统如此定向并且这样相对于至少一个颜色测量区移动，使得所述至少一个颜色测量区网格状地在多个测量点上以至少30dpi、优选至少70、尤其是至少90dpi的分辨率被测量。上限例如在250dpi的范围中。行传感器或二维传感器尤其垂直于运动方向相对于印刷的基底定向，从而所产生的测量网格在沿运动方向的定向中延伸。同样允许横向于真正的运动方向横穿，同时颜色测量系统旋转90°。

16、此外，在本方法的另一设计方案中,可测量所述至少一个颜色测量区的面积的至少80％、优选至少90％、尤其是至少95％。由此几乎完全地、尤其完全地测量颜色测量区，并且求得的色密度能够实现更精确地分析色密度分布、即在颜色测量区的面积上的印刷结果。

17、尤其是，色密度对于至少两个测量点、优选多个测量点、并且尤其是对于每个颜色测量区的所有测量点被平均。因此，多个测量点允许对颜色测量区进行精确的并且同时可变的评价。

18、在另一优选的方式中，在使用喷墨印刷机时，为至少一个颜色测量区的网格状光谱色密度测量的每个测量点分配印刷头的一组颜色喷嘴。该组颜色喷嘴具有最多10个、优选最多5个颜色喷嘴、尤其是一个颜色喷嘴。因此，根据印刷的平面分辨率并根据测量系统的空间分辨率，能够实现对直至几个颜色喷嘴的分析，或者说在极限情况下对直至各个颜色喷嘴的分析。典型地，印刷头具有40-50mm的宽度，并且彩色印刷机具有多个印刷头，这些印刷头实现大约1000mm的总印刷宽度。

19、上述方法的不同设计方案可用于单道印刷(singlepass-druck)或多道印刷(multipass-druck)。

20、该方法通过对待印刷或已印刷表面进行预设照明来执行。照明的选择遵循iso标准13655、特别是测量条件m3的要求。优选地，使用标准化的照明类型d50。

21、同样，可以在光路中布置偏振滤光器，以便也能够测量还湿润的印刷图像。