專利名稱：用于確定影印式印刷用紙張質(zhì)量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于確定影印式印刷(autotypischeRasterdruck)用紙張質(zhì)量的方法，其中將一密布的幾何圖形圖案涂覆到紙張上，該紙張被照射并且觀察被紙張反射和散射的光。
對(duì)于印刷品產(chǎn)生灰度再現(xiàn)較差的問(wèn)題。盡管如此為了能夠得到具有不同明亮色調(diào)的良好質(zhì)量的印刷品，人們?cè)诤軓V泛的范圍里利用所謂的影印式印刷技術(shù)。在此圖象不再通過(guò)連續(xù)的亮度過(guò)渡來(lái)確定。而是由密布的幾何圖形圖案來(lái)建立圖象，幾何圖形大多為點(diǎn)。在一廣泛應(yīng)用的印刷技術(shù)中這些點(diǎn)是均勻地網(wǎng)目形設(shè)置的。根據(jù)要被印刷圖象在某一位置上的亮度值使這些點(diǎn)較大或較小。如果這些點(diǎn)足夠緊密地設(shè)置并且以足夠的距離觀察這種印刷圖象時(shí)，則不再看得到各個(gè)點(diǎn)，而是得到一具有不同灰度的圖象印象或者當(dāng)點(diǎn)采用不同的顏色時(shí)，則得到不同的彩色調(diào)。對(duì)于一定的應(yīng)用場(chǎng)合也可以不均勻地設(shè)置點(diǎn)，其中還確定點(diǎn)的間距或數(shù)量，這些將使觀察者看到灰色調(diào)或彩色調(diào)。
可以根據(jù)圖象點(diǎn)的亮度計(jì)算這些點(diǎn)的大小。但是在此必須考慮到，點(diǎn)實(shí)際上是一個(gè)較大的面或者說(shuō)由眼睛所看到的印刷圖象印象大于圖象在理論上的情況。由印刷工藝的紙張質(zhì)量和其它因素所決定的印刷工藝問(wèn)題在于，點(diǎn)在印刷時(shí)自然地變得大于所想要的點(diǎn)。尤其在印刷較高質(zhì)量的紙張時(shí)必須考慮。對(duì)這種印刷通常使用帶覆層的紙，其中通過(guò)相應(yīng)的表面結(jié)構(gòu)使點(diǎn)在印刷時(shí)不明顯地大于實(shí)際想要的點(diǎn)。但這里產(chǎn)生另一個(gè)點(diǎn)虛假變大的問(wèn)題。覆層不是完全不透明的。而是光進(jìn)入到覆層的一定深度并進(jìn)入到位于下面的色層然后被散射回來(lái)。但是散射回來(lái)的光不總是到達(dá)觀察者的眼睛。如果光射線非常靠近點(diǎn)的邊緣以一傾斜的角度進(jìn)入覆層，則光射線在這個(gè)點(diǎn)下面被散射并不再?gòu)募垙埨锍鰜?lái)。因此靠近點(diǎn)進(jìn)入的光射線部分地不再?gòu)母矊又谐鰜?lái)，使得點(diǎn)看起來(lái)大于點(diǎn)的實(shí)際狀況；邊緣被“涂抹”，顯得模糊(這被稱為光暈)。
如何能夠確定這種點(diǎn)放大，存在著數(shù)學(xué)模型(見(jiàn)StefanGustavson，Linkping，1997年9月的論文“在彩色影印中獲得點(diǎn)(DotGain in colour Halftones)”)。根據(jù)這個(gè)數(shù)學(xué)模型或也根據(jù)對(duì)制成的印刷品的光學(xué)觀察可以顧及到這個(gè)實(shí)際的或虛假的點(diǎn)放大，因此能夠?qū)崿F(xiàn)理論上無(wú)缺陷的印刷。但是這是一個(gè)純理論的結(jié)果。在工藝上不能轉(zhuǎn)化這一點(diǎn)，因?yàn)樵谙鄳?yīng)的那些位置上不能產(chǎn)生適配的印刷點(diǎn)。
但是實(shí)踐表明，覆層紙張的光學(xué)表面印象也不是完全均勻的。因而紙張可能具有不均勻的亮度，這在觀察印刷品時(shí)當(dāng)然導(dǎo)致不均勻的反射或散射光強(qiáng)。覆層的亮度或白色可能是不同的，這可能受到一定的不透明度、由于覆層不足以覆蓋的紙張可見(jiàn)纖維和/或光亮度不均勻分布的限制。覆層的覆蓋力或不透明度也可能是不均勻的，這可能與前述原因有關(guān)，因此使光射線不同深度地進(jìn)入紙張結(jié)構(gòu)。覆層的厚度在局部上也可能是變化的，這也將導(dǎo)致在覆層上不同的散射并且也導(dǎo)致所看到圖象的不均勻放大。
紙張的所有這些缺陷導(dǎo)致不同的點(diǎn)放大。當(dāng)印刷品完成后，人們?cè)谟^察印刷品時(shí)可以或多或少地確定這些缺陷。有缺陷的紙張質(zhì)量只有在昂貴的印刷品完成之后才被發(fā)覺(jué)，當(dāng)然是不能令人滿意的，由此引出本發(fā)明。尤其是紙張生產(chǎn)者當(dāng)然不會(huì)在由其所提供的紙卷中在其間提供這種印刷品用于測(cè)試目的。
本發(fā)明的目的在于實(shí)現(xiàn)開(kāi)頭所述形式的方法，通過(guò)該方法可以簡(jiǎn)便而可靠地在印刷前且沒(méi)有這種印刷品情況下確定紙張的質(zhì)量。
本發(fā)明的解決方案是，圖案位于一個(gè)可透光的平面元件上，這個(gè)元件通過(guò)其具有圖案的一面與紙張平面地接觸，并且使紙張頂壓到平面元件上。
即，不必實(shí)現(xiàn)印刷就可確定紙張質(zhì)量。盡管在上述的Gustavson論文中已經(jīng)純理論地提出建議，使網(wǎng)目映象到紙張上并觀察通過(guò)網(wǎng)目散射回來(lái)的光，以便由此確定虛假的點(diǎn)放大。在此網(wǎng)目不接觸紙張。但是這里涉及到未經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的純理論考慮，正如作者自己所承認(rèn)的。在這里得提問(wèn)，如果一些光射線不再由覆層中出來(lái)而實(shí)際上被這個(gè)覆層表面所吸收，該如何考慮在色點(diǎn)下面擴(kuò)散的并因此不再被觀察到的光射線效果。此外這個(gè)純理論性建議的方法不用于確定紙張質(zhì)量，尤其是質(zhì)量波動(dòng)，而是用于檢驗(yàn)所提到的點(diǎn)虛假放大的數(shù)學(xué)模型。在該論文中還提到一種方法，其中將在其上產(chǎn)生相應(yīng)點(diǎn)的膠片鋪到紙張上。但是這種通過(guò)它又要引起點(diǎn)擴(kuò)散的方法按照上述論文作者的目的還要由此受到損害，即，產(chǎn)生在正常印刷時(shí)不存在的表面反射，由此使結(jié)果是虛假的。此外這種方法公開(kāi)地只用于檢驗(yàn)點(diǎn)擴(kuò)散機(jī)理，而不用于確定紙張質(zhì)量。
在達(dá)姆斯塔特工業(yè)大學(xué)造紙工業(yè)學(xué)院的AiF-研究項(xiàng)目12395N的中間報(bào)告中描述過(guò)類似的方法。但是在那里也只是要檢驗(yàn)紙張對(duì)印出圖象的網(wǎng)目表面的光散射和光吸收，即檢驗(yàn)和檢測(cè)上面的效果。由此也不能得到對(duì)印刷品可能產(chǎn)生強(qiáng)烈負(fù)面影響的紙張質(zhì)量、尤其是紙張質(zhì)量不均勻性的檢驗(yàn)結(jié)果。達(dá)姆斯塔特大學(xué)的研究涉及到光接收現(xiàn)象的一般效應(yīng)，而我們的發(fā)明缺少變化并且是顯然的。研究項(xiàng)目將不同材料的一般光學(xué)特性的數(shù)學(xué)模型用于首次實(shí)際研究。
現(xiàn)在按照本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，無(wú)需目前所必需的試樣印刷品而以簡(jiǎn)單的方法在印刷前就能夠確定紙張質(zhì)量。不會(huì)產(chǎn)生在現(xiàn)有技術(shù)中在鋪設(shè)膠片時(shí)由于對(duì)附加平面反射所出現(xiàn)的問(wèn)題或者說(shuō)沒(méi)有影響，因?yàn)閷?duì)于完全相同的照相膠片或類似物體反射特性到處都是相同的。因?yàn)椴灰_定點(diǎn)放大的絕對(duì)值，盡管在論文中所述的偏見(jiàn)仍然能夠無(wú)缺陷且簡(jiǎn)單而精確地進(jìn)行本方法。因?yàn)槭辜垙埛浅＞鶆虻仨攭旱酵腹馄矫嬖?，因此推斷按照本發(fā)明的方法不會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題。
在這個(gè)透光的平面元件上的圖案是均勻的。如果紙張質(zhì)量在這個(gè)平面元件范圍上是不同的，則人眼立刻識(shí)別出在亮度上的區(qū)別或?qū)τ诓噬c(diǎn)也可以在色彩上識(shí)別出區(qū)別。通過(guò)這種方法可以比在紙張上印出圖象以后更好地識(shí)別出紙張缺陷，因?yàn)閳D象本身已經(jīng)具有不同的亮度級(jí)并受到印刷過(guò)程點(diǎn)轉(zhuǎn)移的影響。
通過(guò)本發(fā)明以特別簡(jiǎn)單的方式提供了一種非常精確而靈敏的方法，由此在印刷品前檢驗(yàn)紙張質(zhì)量。在此本方法不僅可以應(yīng)用于覆層紙張，而且可以應(yīng)用于天然紙張。
可以通過(guò)一橡膠彈性的頂壓元件使紙張頂壓到透明的平面元件上。另一有利實(shí)施例是，通過(guò)一作用以壓差的膜片使紙張頂壓到透明的平面元件上。在此壓差可以通過(guò)一壓力氣源和/或一負(fù)壓產(chǎn)生。
所述透明的平面元件基本上是平的。在這里可以將各紙張鋪到平面元件上并進(jìn)行檢驗(yàn)，或可以使裝置與紙帶的不同位置接觸，以確定那里的紙張質(zhì)量。但是一特別有利的實(shí)施例是所述透明的平面元件是一透明的轉(zhuǎn)動(dòng)輥?zhàn)樱谵D(zhuǎn)動(dòng)輥?zhàn)由显O(shè)置一個(gè)或多個(gè)光源和光敏元件，使紙張通過(guò)另一具有橡膠彈性表面的輥?zhàn)禹攭旱酵该鬏佔(zhàn)由稀Ｔ诖送ㄟ^(guò)CCD元件觀察散射光，CCD元件當(dāng)然也可以用于基本平的透明的平面元件。具有透明轉(zhuǎn)動(dòng)輥?zhàn)拥难b置一方面可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于移動(dòng)紙帶、例如在產(chǎn)品移動(dòng)過(guò)程中的檢測(cè)。為此無(wú)需檢測(cè)整個(gè)紙帶，而是例如只檢測(cè)約5cm寬的條帶，因?yàn)檫@樣對(duì)滾筒式印刷不會(huì)產(chǎn)生特別高的費(fèi)用。因?yàn)榧垙堎|(zhì)量尤其是材料組分的函數(shù)，所以可以通過(guò)在相對(duì)較小條帶上進(jìn)行檢測(cè)而間接獲得在整個(gè)紙張寬度上的信息。在此透明轉(zhuǎn)動(dòng)輥?zhàn)拥闹睆阶詈眯∮趯挾龋驗(yàn)榉駝t轉(zhuǎn)動(dòng)輥?zhàn)涌赡茉诟咚傧虏环€(wěn)定地旋轉(zhuǎn)。但是透明轉(zhuǎn)動(dòng)輥?zhàn)右部梢耘c傳真機(jī)類似地采用用于檢測(cè)單張紙的原始縮排。
重要的是，點(diǎn)可靠地頂壓紙張并在點(diǎn)與紙張之間不存在間距，因?yàn)榉駝t將使點(diǎn)過(guò)照射。
幾何圖形、即通常是點(diǎn)覆蓋整個(gè)觀察面的約15-70％、尤其是這個(gè)觀察面的約20-50％已經(jīng)被證實(shí)是特別有利的。通過(guò)這種方式在紙張質(zhì)量或覆層質(zhì)量已經(jīng)差別很小的情況下獲得特別明顯構(gòu)成的反差。幾何圖形為黑色是有利的，因?yàn)橛纱丝梢蕴貏e明顯地看出亮度差別。如果采用尤其是不同顏色的點(diǎn)來(lái)代替幾何圖形，則圖象在波動(dòng)的紙張質(zhì)量或覆層質(zhì)量情況下也具有色彩差別。
如同已經(jīng)提到的，對(duì)于影印式印刷也能夠?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)非均勻布置，其中這些點(diǎn)的間距能夠與點(diǎn)大小一起確定亮度值。如果點(diǎn)是均勻分布的，這對(duì)于按照本發(fā)明的方法是特別實(shí)用的。當(dāng)規(guī)定每厘米上的點(diǎn)為約40至100個(gè)幾何圖形、即點(diǎn)或線時(shí)，已經(jīng)被證實(shí)是特別實(shí)用的。
一有利的實(shí)施例是，所述透明的平面元件是一薄膜或照相膠片，它們可以特別方便地配有幾何圖形或點(diǎn)的網(wǎng)目。當(dāng)紙張通過(guò)負(fù)壓和膜片(或通過(guò)橡膠彈性輥?zhàn)?被頂壓到薄膜或膠片上時(shí)，這些薄膜或照相膠片可以通過(guò)一透明的玻璃或塑料板(或透明輥?zhàn)?來(lái)支承。
通過(guò)眼睛可以在變換的覆層質(zhì)量或紙張質(zhì)量情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)不同亮度級(jí)的觀察。但是如果通過(guò)CCD相機(jī)實(shí)現(xiàn)觀察并電子地分析圖象本身，已經(jīng)被證實(shí)是特別實(shí)用的。
通過(guò)按照本發(fā)明的方法不僅可以檢測(cè)來(lái)自生產(chǎn)線的紙張。而且當(dāng)產(chǎn)品參數(shù)變化時(shí)可以確定，如何使紙張質(zhì)量改善或變壞。進(jìn)而可以檢驗(yàn)，如何將質(zhì)量與以前產(chǎn)品的質(zhì)量或與一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。檢驗(yàn)不僅可以在實(shí)驗(yàn)室中而且可以在生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)。
點(diǎn)也可以沒(méi)有透明載體，例如涂覆拉特雷塞印字(Letra-Set)。
下面借助于附圖所示的優(yōu)選實(shí)施例示例性地描述本發(fā)明。附圖中

圖1為在已印刷的覆層紙張上的光散射；圖2為在不同覆層厚度條件下的點(diǎn)放大；圖3為測(cè)量裝置原理結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)；圖4為整個(gè)測(cè)量裝置的簡(jiǎn)圖；圖5為用于本發(fā)明的另一裝置主要部件的橫截面圖，通過(guò)該裝置可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法；圖6為圖5中裝置部件的橫截面圖。
如圖1所示，在一由纖維構(gòu)成的紙襯底1上涂覆部分透光的覆層2，該覆層例如具有涂料3。光射線A，B和C被不同地散射。在此在圖1中在上部示出一黑色的不透光印刷點(diǎn)4，而在這個(gè)印刷點(diǎn)4下面的部分是部分透光的，如大約青色。光射線A在兩種情況下由覆層2再散射出來(lái)并因此有助于圖象在這個(gè)位置上的亮度。光射線B在上面的視圖中通過(guò)一黑色印刷點(diǎn)在這個(gè)印刷點(diǎn)4下面被散射并因此不再能夠離開(kāi)覆層2。因此圍繞著印刷點(diǎn)4出現(xiàn)一稍微模糊的暗區(qū)，即，使點(diǎn)4顯得比實(shí)際要大。不僅直接落到印刷點(diǎn)4上的光射線C被熄滅，而且靠近點(diǎn)4的光射線也進(jìn)入覆層2。
對(duì)于圖1中下面的實(shí)施例進(jìn)入印刷點(diǎn)4的光射線沒(méi)有完全熄滅，而是被削弱。這使得光射線B由點(diǎn)4中出來(lái)只是受到削弱，使點(diǎn)4邊緣顯得更暗。另一方面如果也被弱化的光射線C從覆層2中散射出來(lái)，則也有助于使這個(gè)點(diǎn)4顯得模糊。
對(duì)于不同的紙張質(zhì)量或覆層質(zhì)量，點(diǎn)的放大也是不同的，這一點(diǎn)如圖2所示。對(duì)于左邊的點(diǎn)4光射線D還由覆層2中散射出來(lái)，因此在這個(gè)位置上覆層2在觀察時(shí)顯得還明亮。但是對(duì)于右邊的點(diǎn)4覆層2更薄，因此光射線D被吸收。因此右邊的點(diǎn)4顯得較大，這一點(diǎn)就如同在圖2下面的部分通過(guò)點(diǎn)圖以及光吸收強(qiáng)度曲線所表示的那樣。
按照本發(fā)明通過(guò)一裝置可以確定不同的紙張質(zhì)量和覆層質(zhì)量，結(jié)合圖3和4要簡(jiǎn)要描述該裝置。在紙張1，2上(在圖3和4中紙纖維1與覆層2之間沒(méi)有區(qū)別)放置一配有點(diǎn)6的膠片5。如圖4所示，這個(gè)膠片5通過(guò)一玻璃板7支承。在具有點(diǎn)6的膠片5一側(cè)鋪上紙張1，2并通過(guò)膜片8頂壓膠片5，通過(guò)用21表示的真空泵在空間9中的玻璃板7與膜片8之間產(chǎn)生并保持一負(fù)壓。也可以選擇從外部對(duì)膜片8施加一正壓(未示出)，或者可以通過(guò)一橡膠彈性的頂桿(未示出)使紙張1，2頂壓膠片。然后或者可以如圖4左邊所示用眼睛進(jìn)行觀察?；蛘咄ㄟ^(guò)CCD照相機(jī)10進(jìn)行觀察，然后能夠在一單元11中進(jìn)行電子分析。
在圖4和5中示出一實(shí)施例，其中同樣能夠?qū)崿F(xiàn)上述的電子分析。在此平面元件不是平的，而是一由透明材料、尤其是玻璃或塑料制成的空心輥?zhàn)?2。如圖6所示，這個(gè)空心輥?zhàn)油ㄟ^(guò)軸承13支承在空心管14上并可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)。紙張1，2通過(guò)另一尤其由橡膠制成的輥?zhàn)?6頂壓輥?zhàn)?2。輥?zhàn)?2和16或者通過(guò)紙帶1，2的移動(dòng)在箭頭方向上轉(zhuǎn)動(dòng)?；蛘咭部梢噪妱?dòng)地驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?6，使例如用于檢測(cè)的單張紙被拉進(jìn)相應(yīng)的裝置并在輥?zhàn)又g通過(guò)。在空心輥?zhàn)?2上設(shè)置光源17和CCD相機(jī)的掃描行18。輥?zhàn)?2的外表面配有以6表示的網(wǎng)目點(diǎn)。由光源17產(chǎn)生的、在圖中用虛線表示的、被紙帶1，2反射的光通過(guò)由19表示的成象鏡頭映象到CCD相機(jī)的掃描行18上。然后通過(guò)分析CCD相機(jī)的信號(hào)可以如上述實(shí)施例一樣確定紙張質(zhì)量。如圖6所示，輥?zhàn)?2轉(zhuǎn)動(dòng)。而CCD單元的掃描行18、光學(xué)成象裝置19和在圖6中未示出的光源17不一起轉(zhuǎn)動(dòng)，而是固定在靜止管14上，通過(guò)該管也將CCD單元掃描行18的信號(hào)通過(guò)導(dǎo)線20導(dǎo)出。以類似的方法也可以實(shí)現(xiàn)光源17的供電。
權(quán)利要求
1.一種用于確定影印式印刷用紙張質(zhì)量的方法，其中將一密布的幾何圖形圖案涂覆到紙張上，該紙張被照射并且觀察被紙張反射并散射的光，其特征在于，所述圖案設(shè)置在一透光的平面元件上，這個(gè)元件通過(guò)其具有圖案的一面與紙張平面地接觸，并且使紙張頂壓到該平面元件上。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述幾何圖形是點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，使所述紙張通過(guò)一橡膠彈性頂壓部件頂壓到透明的平面元件上。
4.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，使所述紙張通過(guò)一被施加壓差的膜片頂壓到透明的平面元件上。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，通過(guò)壓力氣源使產(chǎn)生壓差。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，通過(guò)負(fù)壓產(chǎn)生壓差。
7.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述透明的平面元件是一透明的轉(zhuǎn)動(dòng)輥?zhàn)樱谠撧D(zhuǎn)動(dòng)輥?zhàn)又性O(shè)置一個(gè)或多個(gè)光源和光敏元件，并且使紙張通過(guò)另一具有橡膠彈性表面的輥?zhàn)禹攭旱酵该鬏佔(zhàn)由稀?br> 8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過(guò)CCD元件觀察所述散射光。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述幾何圖形覆蓋整個(gè)觀察面的約15-70％、尤其是約20-50％。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述幾何圖形是黑色的。
11.如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述幾何圖形是均勻分布的并且每厘米上的圖形為約40至100個(gè)幾何圖形或線。
12.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述透明的平面元件具有一薄膜或一照相膠片，通過(guò)一透明玻璃板或塑料板或一輥?zhàn)又С性摫∧せ蛟撃z片。
13.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過(guò)人眼實(shí)現(xiàn)所述觀察。
14.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過(guò)CCD相機(jī)實(shí)現(xiàn)所述觀察并分析圖象本身。
15.如權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，沒(méi)有獨(dú)立透明載體地涂覆所述點(diǎn)。
全文摘要
一種用于確定影印式印刷用紙張質(zhì)量的方法，其中將一密布的幾何圖形圖案涂覆到紙張上，該紙張被照射并且觀察被紙張反射和散射的光，其特征在于，將所述圖案加到一透光的平面元件上，這個(gè)元件通過(guò)其具有圖案的一面與紙張平面地接觸并且使紙張頂壓到平面元件上。
文檔編號(hào)G01N21/55GK1473267SQ02802831
公開(kāi)日2004年2月4日 申請(qǐng)日期2002年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月6日
發(fā)明者C·格爾德, C 格爾德 申請(qǐng)人:諾蘭紙業(yè)有限責(zé)任公司