專利名稱：用于確定影印式印刷用紙張質量的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于確定影印式印刷(autotypischeRasterdruck)用紙張質量的方法，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。
對于印刷品產生灰度再現較差的問題。盡管如此為了能夠得到具有不同明亮色調的良好質量的印刷品，人們在很廣泛的范圍里利用所謂的影印式印刷技術。在此圖象不再通過連續(xù)的亮度過渡來確定。而是由密布的幾何圖形圖案來建立圖象，幾何圖形大多為點。在一廣泛應用的印刷技術中這些點是均勻地網目形設置的。根據要被印刷圖象在某一位置上的亮度值使這些點較大或較小。如果這些點足夠緊密地設置并且以足夠的距離觀察這種印刷圖象時，則不再看得到各個點，而是得到一具有不同灰度的圖象印象或者當點采用不同的顏色時，則得到不同的彩色調。對于一定的應用場合也可以不均勻地設置點，其中還確定點的間距或數量，這些將使觀察者看到灰色調或彩色調。
可以根據圖象點的亮度計算這些點的大小。但是在此必須考慮到，點實際上是一個較大的面或者說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量和其它因素所決定的印刷工藝問題在于，點在印刷時自然地變得大于所想要的點。尤其在印刷較高質量的紙張時必須考慮。對這種印刷通常使用帶覆層的紙，其中通過相應的表面結構使點在印刷時不明顯地大于實際想要的點。但這里產生另一個點虛假變大的問題。覆層不是完全不透明的。而是光進入到覆層的一定深度并進入到位于下面的色層然后被散射回來。但是散射回來的光不總是到達觀察者的眼睛。如果光射線非?？拷c的邊緣以一傾斜的角度進入覆層，則光射線在這個點下面被散射并不再從紙張里出來。因此靠近點進入的光射線部分地不再從覆層中出來，使得點看起來大于點的實際狀況；邊緣被“涂抹”，顯得模糊(這被稱為光暈)。
如何能夠確定這種點放大，存在著數學模型(見StefanGustavson，Linkping，1997年9月的論文“在彩色影印中獲得點(DotGain in colour Halftones)”)。根據這個數學模型或也根據對制成的印刷品的光學觀察可以顧及到這個實際的或虛假的點放大，因此能夠實現理論上無缺陷的印刷。但是這是一個純理論的結果。在工藝上不能轉化這一點，因為在相應的那些位置上不能產生適配的印刷點。
但是實踐表明，覆層紙張的光學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，這在觀察印刷品時當然導致不均勻的反射或散射光強。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，因此使光射線不同深度地進入紙張結構。覆層的厚度在局部上也可能是變化的，這也將導致在覆層上不同的散射并且也導致所看到圖象的不均勻放大。
紙張的所有這些缺陷導致不同的點放大。當印刷品完成后，人們在觀察印刷品時可以或多或少地確定這些缺陷。有缺陷的紙張質量只有在昂貴的印刷品完成之后才被發(fā)覺，當然是不能令人滿意的，由此引出本發(fā)明。尤其是紙張生產者當然不會在由其所提供的紙卷中在其間提供這種印刷品用于測試目的。
本發(fā)明的目的在于實現開頭所述形式的方法，通過該方法可以簡便而可靠地在印刷前且沒有這種印刷品情況下確定紙張的質量。
本發(fā)明的解決方案是，圖案位于一個可透光的平面元件上，這個元件通過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，不必實現印刷就可確定紙張質量。盡管在上述的Gustavson論文中已經純理論地提出建議，使網目映象到紙張上并觀察通過網目散射回來的光，以便由此確定虛假的點放大。在此網目不接觸紙張。但是這里涉及到未經過實驗檢驗的純理論考慮，正如作者自己所承認的。在這里得提問，如果一些光射線不再由覆層中出來而實際上被這個覆層表面所吸收，該如何考慮在色點下面擴散的并因此不再被觀察到的光射線效果。此外這個純理論性建議的方法不用于確定紙張質量，尤其是質量波動，而是用于檢驗所提到的點虛假放大的數學模型。在該論文中還提到一種方法，其中將在其上產生相應點的膠片鋪到紙張上。但是這種通過它又要引起點擴散的方法按照上述論文作者的目的還要由此受到損害，即，產生在正常印刷時不存在的表面反射，由此使結果是虛假的。此外這種方法公開地只用于檢驗點擴散機理，而不用于確定紙張質量。
在達姆斯塔特工業(yè)大學造紙工業(yè)學院的AiF-研究項目12395N的中間報告中描述過類似的方法。但是在那里也只是要檢驗紙張對印出圖象的網目表面的光散射和光吸收，即檢驗和檢測上面的效果。由此也不能得到對印刷品可能產生強烈負面影響的紙張質量、尤其是紙張質量不均勻性的檢驗結果。達姆斯塔特大學的研究涉及到光接收現象的一般效應，而我們的發(fā)明缺少變化并且是顯然的。研究項目將不同材料的一般光學特性的數學模型用于首次實際研究。
現在按照本發(fā)明發(fā)現，無需目前所必需的試樣印刷品而以簡單的方法在印刷前就能夠確定紙張質量。不會產生在現有技術中在鋪設膠片時由于對附加平面反射所出現的問題或者說沒有影響，因為對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。因為不要確定點放大的絕對值，盡管在論文中所述的偏見仍然能夠無缺陷且簡單而精確地進行本方法。因為使紙張非常均勻地頂壓到透光平面元件上，因此推斷按照本發(fā)明的方法不會出現現有技術的問題。
在這個透光的平面元件上的圖案是均勻的。如果紙張質量在這個平面元件范圍上是不同的，則人眼立刻識別出在亮度上的區(qū)別或對于彩色點也可以在色彩上識別出區(qū)別。通過這種方法可以比在紙張上印出圖象以后更好地識別出紙張缺陷，因為圖象本身已經具有不同的亮度級并受到印刷過程點轉移的影響。
通過本發(fā)明以特別簡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紙張質量。在此本方法不僅可以應用于覆層紙張，而且可以應用于天然紙張。
可以通過一橡膠彈性的頂壓元件使紙張頂壓到透明的平面元件上。另一有利實施例是，通過一作用以壓差的膜片使紙張頂壓到透明的平面元件上。在此壓差可以通過一壓力氣源和/或一負壓產生。
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行檢驗，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量。但是一特別有利的實施例是所述透明的平面元件是一透明的轉動輥子，在轉動輥子上設置一個或多個光源和光敏元件，使紙張通過另一具有橡膠彈性表面的輥子頂壓到透明輥子上。在此通過CCD元件觀察散射光，CCD元件當然也可以用于基本平的透明的平面元件。具有透明轉動輥子的裝置一方面可以實現對于移動紙帶、例如在產品移動過程中的檢測。為此無需檢測整個紙帶，而是例如只檢測約5cm寬的條帶，因為這樣對滾筒式印刷不會產生特別高的費用。因為紙張質量尤其是材料組分的函數，所以可以通過在相對較小條帶上進行檢測而間接獲得在整個紙張寬度上的信息。在此透明轉動輥子的直徑最好小于寬度，因為否則轉動輥子可能在高速下不穩(wěn)定地旋轉。但是透明轉動輥子也可以與傳真機類似地采用用于檢測單張紙的原始縮排。
重要的是，點可靠地頂壓紙張并在點與紙張之間不存在間距，因為否則將使點過照射。
幾何圖形、即通常是點覆蓋整個觀察面的約15-70％、尤其是這個觀察面的約20-50％已經被證實是特別有利的。通過這種方式在紙張質量或覆層質量已經差別很小的情況下獲得特別明顯構成的反差。幾何圖形為黑色是有利的，因為由此可以特別明顯地看出亮度差別。如果采用尤其是不同顏色的點來代替幾何圖形，則圖象在波動的紙張質量或覆層質量情況下也具有色彩差別。
如同已經提到的，對于影印式印刷也能夠實現點非均勻布置，其中這些點的間距能夠與點大小一起確定亮度值。如果點是均勻分布的，這對于按照本發(fā)明的方法是特別實用的。當規(guī)定每厘米上的點為約40至100個幾何圖形、即點或線時，已經被證實是特別實用的。
一有利的實施例是，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的網目。當紙張通過負壓和膜片(或通過橡膠彈性輥子)被頂壓到薄膜或膠片上時，這些薄膜或照相膠片可以通過一透明的玻璃或塑料板(或透明輥子)來支承。
通過眼睛可以在變換的覆層質量或紙張質量情況下實現對不同亮度級的觀察。但是如果通過CCD相機實現觀察并電子地分析圖象本身，已經被證實是特別實用的。
通過按照本發(fā)明的方法不僅可以檢測來自生產線的紙張。而且當產品參數變化時可以確定，如何使紙張質量改善或變壞。進而可以檢驗，如何將質量與以前產品的質量或與一標準進行比較。檢驗不僅可以在實驗室中而且可以在生產中實現。
點也可以沒有透明載體，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放大；圖3為測量裝置原理結構的細節(jié)；圖4為整個測量裝置的簡圖；圖5為用于本發(fā)明的另一裝置主要部件的橫截面圖，通過該裝置可以實現本發(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4，而在這個印刷點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再散射出來并因此有助于圖象在這個位置上的亮度。光射線B在上面的視圖中通過一黑色印刷點在這個印刷點4下面被散射并因此不再能夠離開覆層2。因此圍繞著印刷點4出現一稍微模糊的暗區(qū)，即，使點4顯得比實際要大。不僅直接落到印刷點4上的光射線C被熄滅，而且靠近點4的光射線也進入覆層2。
對于圖1中下面的實施例進入印刷點4的光射線沒有完全熄滅，而是被削弱。這使得光射線B由點4中出來只是受到削弱，使點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，則也有助于使這個點4顯得模糊。
對于不同的紙張質量或覆層質量，點的放大也是不同的，這一點如圖2所示。對于左邊的點4光射線D還由覆層2中散射出來，因此在這個位置上覆層2在觀察時顯得還明亮。但是對于右邊的點4覆層2更薄，因此光射線D被吸收。因此右邊的點4顯得較大，這一點就如同在圖2下面的部分通過點圖以及光吸收強度曲線所表示的那樣。
按照本發(fā)明通過一裝置可以確定不同的紙張質量和覆層質量，結合圖3和4要簡要描述該裝置。在紙張1，2上(在圖3和4中紙纖維1與覆層2之間沒有區(qū)別)放置一配有點6的膠片5。如圖4所示，這個膠片5通過一玻璃板7支承。在具有點6的膠片5一側鋪上紙張1，2并通過膜片8頂壓膠片5，通過用21表示的真空泵在空間9中的玻璃板7與膜片8之間產生并保持一負壓。也可以選擇從外部對膜片8施加一正壓(未示出)，或者可以通過一橡膠彈性的頂桿(未示出)使紙張1，2頂壓膠片。然后或者可以如圖4左邊所示用眼睛進行觀察?；蛘咄ㄟ^CCD照相機10進行觀察，然后能夠在一單元11中進行電子分析。
在圖4和5中示出一實施例，其中同樣能夠實現上述的電子分析。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子12。如圖6所示，這個空心輥子通過軸承13支承在空心管14上并可以自由轉動。紙張1，2通過另一尤其由橡膠制成的輥子16頂壓輥子12。輥子12和16或者通過紙帶1，2的移動在箭頭方向上轉動。或者也可以電動地驅動輥子16，使例如用于檢測的單張紙被拉進相應的裝置并在輥子之間通過。在空心輥子12上設置光源17和CCD相機的掃描行18。輥子12的外表面配有以6表示的網目點。由光源17產生的、在圖中用虛線表示的、被紙帶1，2反射的光通過由19表示的成象鏡頭映象到CCD相機的掃描行18上。然后通過分析CCD相機的信號可以如上述實施例一樣確定紙張質量。如圖6所示，輥子12轉動。而CCD單元的掃描行18、光學成象裝置19和在圖6中未示出的光源17不一起轉動，而是固定在靜止管14上，通過該管也將CCD單元掃描行18的信號通過導線20導出。以類似的方法也可以實現光源17的供電。
權利要求
1.一種用于確定影印式印刷用紙張質量的方法，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，所述圖案設置在一透光的平面元件上，這個元件通過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.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述幾何圖形是點。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，使所述紙張通過一橡膠彈性頂壓部件頂壓到透明的平面元件上。
4.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，使所述紙張通過一被施加壓差的膜片頂壓到透明的平面元件上。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，通過壓力氣源使產生壓差。
6.如權利要求4所述的方法，其特征在于，通過負壓產生壓差。
7.如權利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，所述透明的平面元件是一透明的轉動輥子，在該轉動輥子中設置一個或多個光源和光敏元件，并且使紙張通過另一具有橡膠彈性表面的輥子頂壓到透明輥子上。
8.如權利要求1至7中任一項所述的方法，其特征在于，通過CCD元件觀察所述散射光。
9.如權利要求1至8中任一項所述的方法，其特征在于，所述幾何圖形覆蓋整個觀察面的約15-70％、尤其是約20-50％。
10.如權利要求1至9中任一項所述的方法，其特征在于，所述幾何圖形是黑色的。
11.如權利要求1至10中任一項所述的方法，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個幾何圖形或線。
12.如權利要求1至7中任一項所述的方法，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，通過一透明玻璃板或塑料板或一輥子支承該薄膜或該膠片。
13.如權利要求1至6中任一項所述的方法，其特征在于，通過人眼實現所述觀察。
14.如權利要求1至6中任一項所述的方法，其特征在于，通過CCD相機實現所述觀察并分析圖象本身。
15.如權利要求1至14中任一項所述的方法，其特征在于，沒有獨立透明載體地涂覆所述點。
全文摘要
一種用于確定影印式印刷用紙張質量的方法，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，這個元件通過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G01N21/55GK1473267SQ02802831
公開日2004年2月4日 申請日期2002年7月5日 優(yōu)先權日2001年7月6日
發(fā)明者C·格爾德, C 格爾德 申請人:諾蘭紙業(yè)有限責任公司