Interinstrumentelle Übereinstimmung bei Farb- und ... · bei der Ausarbeitung dieses Berichtes...

Ifra Special Report

Besonders interessant für

Technische DirektorenProduktionsleiterLeiter Druckvorstufe

Stichworte:

Druckmaschinen und DruckPrepress-ProduktionVerbrauchsmaterialien/Materialhandling

02.2007 www.ifra.com/specialreports

Interinstrumentelle Übereinstimmung bei Farb- und Dichtemessungen

© 2007 Ifra, DarmstadtIfra Special Report: Farb- und Dichtemessungen2

Recht herzlich möchten wir uns bei allen bedanken, die bei der Ausarbeitung dieses Berichtes geholfen haben, die hier veröffentlichten Informationen zusammenzutragen, und für die wertvollen Anregungen zur Verbesserung des Textes. Die folgenden Fachleute waren durch das Einbringen ihres Wissens, durch ihre Beratung und geduldige Antworten auf Fragen während der Erarbeitung dieses Berichtes eine große Hilfe.

Dr. Uwe Berthold FOGRA, DeutschlandAnthony Cheng Singapore Press Holdings, SingapurRaymond Cheydleur X-Rite, USADr. Frederick Dolezalek FOGRA, DeutschlandDr. Peter Ehbets X-Rite, SchweizDr. Philip Green London College of Communi- cations, GroßbritannienJan Keller X-Rite, SchweizAndreas Kraushaar FOGRA, DeutschlandUlrich Krzyminsky Techkon, DeutschlandChristopher LaFontaine X-Rite, USAOlli Nurmi VTT, FinnlandDr. Danny Rich Sun Chemical, USA

Wir gehen nicht davon aus, dass alle genannten Experten mit dem hier Dargestellten konform gehen und es befürwor-ten. Die Schlussfolgerungen und Empfehlungen sind unsere eigenen und es gibt nach wie vor umstrittene Bereiche und

Themen, die einer Lösung bedürfen. Das eine gemeinsame Ziel von allen war jedoch, die Farb- und Dichtemessungen und die Übereinstimmung der Ergebnisse verschiedener Messgeräte in einem globalen Maßstab zu verbessern. Einige dieser Probleme sind bei ISO-Tagungen in Diskussion und sie sind Teil des Programms der laufenden Entwicklung und der Verbesserung der ISO-Normen.

An dieser Stelle möchten wir uns auch für die rege Betei-ligung und gute Arbeit all derer bedanken, die in den ISO-Komitees und Arbeitsgruppen mitgearbeitet haben. Hier von „umfassend“ zu sprechen, wäre angesichts der Vielzahl von Normen für Farb- und Dichtemessungen, Prozesskontrolle, visuelle Abstimmung und Proofing untertrieben.

Wir möchten auch für alle Beiträge der Autoren von Berichten und Veröffentlichungen danken, die im Lite-raturverzeichnis dieses Reports erwähnt sind. Ohne ihre Forschungsergebnisse würde uns der notwendige wissen-schaftliche Rückhalt für unsere Überlegungen und Ansichten fehlen.

Zum Abschluss ein herzliches Dankeschön an meine Ifra-Kollegen Manfred Werfel, Beatrix Beckmann und Harald Löffler für ihre zusätzlichen Informationen und ihre Unter-stützung während des langen Reifeprozesses.

Andy WilliamsIfra Research EngineerMai 2007

Danksagung

ImpressumIfra Special Reports, Forschungsberichte, Untersuchungsberichte zu Technik und Organisation sowie Dokumente zur Standardisierung

der Verlagstechnik. Herausgeber: Ifra, Washingtonplatz, 64287 Darmstadt, Deutschland; www.ifra.com; Telefon +49.6151.733-6; Fax

+49.6151.733-800. Chief Executive Officer: Reiner Mittelbach. Director of Research and Deputy CEO: Manfred Werfel. Research Manager:

Harald Löffler. Eine Wiederveröffentlichung – auch auszugsweise – ist nur mit ausdrücklicher Genehmigung des Herausgebers und unter

Angabe der Quelle gestattet.

Bezug: Ifra Special Reports werden zum Preis von 130 EUR* pro Exemplar vertrieben. Für Ifra-Mitglieder ist der Bezugspreis durch den Mitglieds beitrag im Rahmen eines vereinbarten Kontingents abgegolten. Ifra-Mitglieder

erhalten auf Anfrage zusätzliche Exemplare zu einer Kostenpauschale von 13 EUR* pro Exemplar.

* zuzüglich 7 % MwSt. in Deutschland sowie für Unternehmen und Personen der EU, die über keine VAT-Nr. verfügen.

www.ifra.com/specialreports Ifra Special Report: Farb- und Dichtemessungen 3

1 Einführung – Farb- und Dichtemessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2 Executive Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

3 Maximieren der interinstrumentellen Übereinstimmung der Messwerte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3.1 Gesichtspunkte für die Konzeption der Messgeräte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3.1.1 Geometrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3.1.2 Gleichmäßige Beleuchtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3.1.3 Beleuchtungsbereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 3.1.4 Messfeld . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 3.1.5 Lichtquellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 3.2 Messtechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 3.2.1 Messunterlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3.2.2 Positionieren der Probe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3.2.3 Probennahme im Druckprozess und Messgenauigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3.3 Zeitliche Effekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

4 Spektrale Messung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 4.1 Laborbedingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 4.2 Ausführungen der Spektralfotometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 4.2.1 Geräte mit Beugungsgitter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 4.2.2 Geräte mit Interferenzfilter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 4.3 Spezifikationen von Spektralfotometern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 4.4 Der Thermochromie-Effekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 4.5 Hygrochromie – Einflüsse der Änderung der relativen Luftfeuchte auf gemessene Farben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 4.6 Glanz und spiegelnde Reflexionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 4.7 Fluoreszenz und UV-Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 4.8 Farbdifferenzformeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 4.9 Messgeräte-Fehlerdiagnose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 4.9.1 Weißkalibrierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 4.9.2 Farbkachel-Genauigkeitsüberprüfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 4.10 Numerische Werkzeuge zur Verbesserung der interinstrumentellen Übereinstimmung der Messwerte . . . . . 20 4.10.1 X-Rite NetProfiler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4.10.2 Datacolor MAESTRO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 4.10.3 Das gemeinschaftliche CTS Referenzprogramm für Farbe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 4.11 Praktische Spektralfotometrie und Farbmessungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

5 Dichtemessungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 5.1 Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 5.1.1 Breitband-„Wratten“-Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 5.1.2 Interferenzfilter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 5.1.3 Neutrale Filter für die ISO-Norm visuelle Dichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 5.1.4 Polarisationsfilter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 5.1.5 UV-Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 5.2 Das Dilemma mit Densitometern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 5.3 Verbesserte ISO-Normen für bessere interinstrumentelle Übereinstimmung der

Messwerte von Densitometern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 5.3.1 Was in ISO 13656 für die Densitometrie geändert werden muss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 5.3.2 Was in ISO 14981 für die Densitometrie geändert werden muss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 5.3.3 Was in ISO 5-3 und ISO 5-4 für die Densitometrie geändert werden muss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

6 Zukünftige Systeme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

7 Schlussfolgerungen und Empfehlungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Inhaltsverzeichnis

© 2007 Ifra, DarmstadtIfra Special Report: Farb- und Dichtemessungen4

8 Anhang A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338.1 Kalibrierung und Verifizierung nach ISO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338.2 Abschätzung der Unsicherheit nach ISO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

9 Anhang B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359.1 ISO-Standards für Farb- und Dichtemessungen und Prozesssteuerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359.2 ANSI CGATS Standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

10 Literaturverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

www.ifra.com/specialreports Kapitel 1: Einführung – Farb- und Dichtemessung 5

„…Metrologie, Normung und Konformi-tätsbewertung sind die Wissensgrundlage für die Entwicklung einer technischen Infrastruk-tur und damit einer zukunftsfähigen Entwick-lung und vollständigen Teilnahme am inter-nationalen Markt. Sie sind fest miteinander verflochten.“ – Aus der ISO-Werbebroschüre

„Metrology, Standardisation and Conformity Assessment“.

Farbmessungen rückten erst in das Blick-feld der grafischen Industrie, als entsprechende Messgeräte und ISO-Normen zur Verfügung standen. Und jetzt ermöglichen Farbmes-sungen und Farbmanagement eine bessere Kontrolle der genormten Arbeitsabläufe zwi-schen Proof und Druck als Dichtemessungen, obwohl in der Druckindustrie schon länger Dichtemessungen eingesetzt wurden, um Filmverarbeitung, Druckplattenherstellung und Druckprozesse zu kontrollieren – Film- und Druckplattenverarbeitung werden heute nahezu vollständig durch CTP-Prozesse (Digitale Druckplattenbelichtung) ersetzt. Hinzu kommt, dass in diesem Bereich der CTP-Prozessteuerung die Densitometrie zwar zum Teil als verborgene Komponente eines Regelsystems erhalten bleibt, aber eine neue Generation CCD-basierter Messeinrichtungen entsteht, die die Bildanalyse für die Messung der Rasterpunktgröße auf Druckplatten und die Registerregelung nutzt. Densitometrie zur Kontrolle der Druckplattenqualität ist heute weitgehend überholt.

Einer der Gründe, warum Densitome-trie beim Drucken enttäuscht hat, ist die Vielzahl von Normen und das Fehlen einer allgemeinen Übereinstimmung darüber, wie Dichte gemessen werden sollte. Es wurden Unterschiede zwischen absoluter und relativer Dichtemessung gefunden, Unterschiede zwi-schen Breitband-Blaufilterkurven, zwischen Breitband- und Schmalband-Filtern, dem Ein-beziehen oder Ausschalten von Fluoreszenz, Unterschiede zwischen spektralen Dichtemes-sungen gegenüber Messungen mit Farbfiltern, mit oder ohne Polarisationsfilter und Unter-schiede, wie Schwarzfarbe gemessen wird.

1 Einführung – Farb- und Dichtemessung

Im letzten Jahr kam man zu der Erkennt-nis, dass solche Unterschiede einer globalen Norm für die Druckprozesskontrolle im Wege stehen. Generell wäre es viel besser, nur eine Normkonfiguration und ein Normverfahren für die Dichtemessung zu haben. Die einzel-nen Druckfarben für den Vierfarbdruck haben, unabhängig vom Druckprozess, nahezu identische spektrale Eigenschaften – nur die Papierfarbe, auf der die Druckfarben gemes-sen werden, bringt einige Unregelmäßigkeiten in die Druckfarbennormen.

Abgesehen davon treten aufgrund der Messgerätekonstruktion und der Fehler im Messverfahren andere Unterschiede im Mess-ergebnis auf. Messgeräte von verschiedenen Herstellern messen verschieden. Oft ist es sogar schwierig, Messergebnisse zwischen Drucks-tandorten und auch zwischen Druckerei und Kunde zu vergleichen. Manchmal misst sogar ein und dasselbe Mess gerät, nur abhängig von seiner Position zum Messobjekt, verschieden. Dieses Problem besteht sowohl für Densito-meter als auch für Spektralfotometer.

Alle Faktoren, die zu diesen Messdifferen-zen beitragen, gelten unabhängig davon, wel-ches der gängigen Druckverfahren angewandt wird. Infolgedessen gibt es gute Gründe dafür, hinsichtlich der Entwicklung von Messgerä-ten eine Übereinstimmung für den grafischen Sektor insgesamt zu erzielen, und Messgeräte für die Druckdichtemessung von solchen für die Farbmessung zu trennen. Noch ist die Dichtemessung das bevorzugte Verfahren für die Farbregulierung – manuell oder geregelt; eine vollständig farbmetrische Druckprozess-steuerung liegt noch in der Zukunft. Auf der farbmetrischen Seite sind zusätzliche Verbes-serungen an ISO-Normen, Farbmessgeräten, Farbdifferenzformeln und Betrachtungskabi-nen in Vorbereitung, um die Korrelation von Farbmessdaten und die visuelle Abstimmung eines akzeptierten Proofs mit der gedruckten Seite zu verbessern.

Ziel dieses Reportes ist es, die Genauigkeit und Präzision bei Farb- und Dichtemessungen zu erhöhen, die Übereinstimmung zwischen den Messergebnissen der Geräte zu verbessern und deren Reproduzierbarkeit bei Spektral-fotometer- und Densitometer-Handgeräten zu sichern.

Als Schlussfolgerung aus diesem Ifra Spe-cial Report über Farb- und Dichtemessungen ergibt sich, dass sich wesentliche Verbesserun-gen im Hinblick auf eine Übereinstimmung der Messergebnisse nur erzielen lassen, wenn in einem ersten Schritt eine Rationalisierung und Verbesserung bestimmter ISO-Standards erreicht wird und daraufhin die Verwendung von standardkonformen Messgeräten erreicht werden kann. Unterschiede, die aus den Mess-bedingungen und -methoden resultieren, las-sen sich hingegen leichter beheben.

© 2007 Ifra, DarmstadtKapitel 2: Executive Summary6

Die beiden Hauptgründe für die Messung von Druckfarbe auf Papier in der Zeitungs-produktion sind:> die Gewährleistung einer korrekten Far-

breproduktion für den Anzeigenkunden> die Steuerung der Farbführung zum Dru-

cken von Anzeigen und farbgenauen Nachrichtenbildern.

Ein objektives Farbmanagementsys-tem muss beiden Aspekten gerecht werden. Auflicht-Spektralfotometer nach ISO 13655* werden für Farbmessungen und Auflicht-Densitometer nach ISO 5, ISO 13656 und ISO 14981 vom Drucker benötigt.

Erstens. Obwohl es möglich ist, für Farb-messung (Colorimetrie) und Dichtemessung (Densitometrie) nur ein Messgerät, ein Auf-licht-Spektralfotometer zu verwenden, sind die Zielsetzungen der Messungen und ihre entsprechenden ISO-Normen so unterschied-lich, dass kein Hersteller bisher ein für beide Anwendungen optimiertes, in einem Gerät zusammengefasstes Spektralfotometer entwi-ckelt hat, bei dem es einfach ist, von der einen in die andere Betriebsart umzuschalten und die Messung fortzusetzen. Nach Vorschlägen für die Weiterentwicklung der obengenann-ten Norm ISO 13655 können Konstruktion, Bedienbarkeit und Anwendung der Spektral-fotometer sogar komplizierter werden.

Im vorliegenden Report wird die Rück-kehr zu zwei getrennten Messinstrument-klassen – Spektralfotometer und Densitome-ter – empfoh len, die jeweils für ihre spezielle Aufgabe optimiert und genormt sind. In einem standardisierten Arbeitsablauf betref-fen Farbmessung und Farbmanagement nur das Druckvorstufenpersonal, während das Einhalten definierter Dichtewerte im Druck nur den Drucker betrifft.

* Siehe Anhang B. Liste mit kurzen Beschreibungen

von einschlägigen ISO- und ANSI CGATS-Normen

Zweitens. Die unterschiedlichen Kons-truktionen von Spektralfotometern und die verschiedenen Messbedingungen führen bei Farbmessungen zu Differenzen zwischen den Messgeräten, auch wenn sie noch inner-halb der Toleranzen der ISO-Normen liegen. Obgleich für Zeitungen nur kleine portable Auflicht-Spektralfotometer betrachtet werden müssen, beschreibt dieser Report die maßge-benden Faktoren, die unabhängig von der Art der Farbmesseinrichtung berücksichtigt werden müssen. Insbesondere Farbmessun-gen sollten bei geregelter Temperatur durch-geführt werden.

Drittens. Das Kalibrieren eines Spektralfo-tometers mit dem Weißstandard des Herstellers reicht nicht aus, die Langzeit-Messgenauigkeit und eine gute Übereinstimmung der Ablesun-gen der verschiedenen Messgeräte zu sichern. Es sind zusätzliche Sicherungsmaßnahmen erforderlich, bei denen eine gedruckte Kali-brierungsreferenz des Herstellers sowie soft-waregestützte, ferngesteuerte mathematische Analyse der Messung, Gerätediagnose und ferngesteuerte Korrektur der Gerätekalibrie-rung eingesetzt werden. Gegenwärtig wird der X-Rite NetProfiler Service zur Verbesserung der interinstrumentellen Übereinstimmung der Messergebnisse, Langzeit-Farbmessgenauig-keit und Konsistenz empfohlen. Für diese Leistungsprüfung und Kalibrierung müssen die Messgeräte an das Internet angeschlos-sen werden. Moderne Farbmessgeräte sollten miteinander vernetzbar sein – einschließlich der Geräte an entfernten Einsatzorten.

Viertens. ISO-Normen für Densitometer unterscheiden sich unnötigerweise im Bereich der Farbfilter, die zur Messung der gedruck-ten optischen Dichte der Druckfarben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz benutzt wer-den. Die als Status E-, Status T- und Status I-Filter bekannten Filter werden für die Mes-sung des Lichtabsorptionsgrades als Maß für die durch das Farbwerk der Druckmaschine auf das Papier übertragene Farbmittelmenge benutzt. Heute sind die spektralen Farbwerte der Druckfarben, die für die wichtigsten Vierfarben-Druckprozesse – Bogen-Offset-druck, Heatset-Rollenoffsetdruck, Coldset-

Rollenoffsetdruck, Tiefdruck, Siebdruck und Flexodruck – benutzt werden, in dem ent-sprechenden Teil der ISO-2846 genormt und weltweit sehr ähnlich. Im Streben nach einer globalen Norm für die Dichtemessung in der Druckindustrie könnten auch die Densitome-terfilter genormt werden. Es wird empfohlen, den Status E-Filtersatz auszuwählen, da er für eine universelle Implementierung am bes-ten geeignet erscheint. ISO 14981 und ISO 5-3 sollten auf die Anwendung von Status E-Filtern in der Densitometrie verweisen.

Fünftens. Densitometer sollten auch mit einem Satz Kreuzpolarisationsfilter ausge-rüstet sein, um die Genauigkeit der Messung durch Ausschluss einer Beeinflussung durch Licht, das nicht durch die Druckfarbe, sondern durch eine spiegelähnliche nasse oder glän-zende Oberfläche derselben reflektiert wird, zu erhöhen. Von der Oberfläche reflektiertes Licht darf bei der Bestimmung der Menge der aufgebrachten Druckfarbe keinen Einfluss haben.

Sechstens. Ebenso sollte ein abnehmbares oder ein- und ausschaltbares oder einstellba-res UV-Filter an Spektralfotometern und als permanentes Filter an Densitometern ange-bracht werden, um die UV-Komponente der Lichtquelle unter Kontrolle zu haben. Durch Einschalten oder Einstellen des UV-Filters an einem Spekralfotometer ist es möglich, den Fluoreszenzeffekt, der durch fluoreszierende, optisch aufhellende Substanzen (OBA) im Papier verursacht wird, zu messen und eine bessere visuelle Abstimmung zwischen Proof und Fortdruck zu erzielen. Der letzte über-arbeitete Entwurf von ISO 13655 beinhaltet dies.

Siebtens. Die Praxis, den gemessenen Dichtewert des unbedruckten Papiers von der gemessenen Druckfarbendichte abzuziehen, ist hier die letzte Empfehlung zur Verbesserung der Übereinstimmung der Messergebnisse.

Darüber hinaus werden zahlreiche andere Empfehlungen zur Verbesserung der Überein-stimmung gegeben, die sich auf Messverfah-ren, Unterlagenmaterial, Proben und Formeln für Farbdifferenzen erstrecken.

2 Executive Summary

www.ifra.com/specialreports Kapitel 3: Maximieren der interinstrumentellen Übereinstimmung 7

Es wird oft gefragt, wie man es erreichen kann, dass die mit mehreren unterschied-lichen Messgeräten erhaltenen Messergeb-nisse von Proben – oft an verschiedenen Standorten – besser korrelieren. Leider ist die Übereinstimmung der Messergebnisse verschiedener Messgeräte tatsächlich ein sehr komplexes Thema. Die Antwort liegt in der Standardisierung, wie diese Messungen mit allen Messgeräten und an allen Einsatzorten durchzuführen sind.

Es gibt viele Parameter, welche die von einem Messinstrument bei einem Messver-fahren erhaltenen Werte beeinflussen. Dazu gehören:> die vom Hersteller für das Messgerät ver-

wendete Geometrie, Bauweise und Konst-ruktion sowie die eingesetzten Materialien, z. B. Größe der Blende, Filter, Sensoren, Lichtquelle;

> Auflösung des Messgerätes;> elektrische und mechanische Stabilität;

Aufwärmzeit, „Drift“;> Umgebungsbedingungen;> Gerätekalibrierung und Abnahme fak-

toren;> das Verfahren zur Vorbereitung der Pro-

ben und Anordnung der Proben relativ zum Messgerät; Konditionierung, Unterla-genmaterial, Positionierung, Ausrichtung, Zeitunterschiede;

> Unterschiede bei Daten oder Formeln, die zur Korrektur oder Verarbeitung der Daten verwendet werden; Normen, Mittelungen; Formeln für Dichte- oder Farbunterschiede;

> bei dem Messvorgang benutzte Annah-men oder Näherungen; Anzahl der Pro-ben; farbmetrische oder densitometrische Unsicherheiten.

Wenn einer oder mehrere dieser Parame-ter geändert werden, ändern sich auch die resultierenden Werte. Wenn bei zwei ver-schiedenen Anwendern oder Einsatzorten einer dieser Parameter geändert wird, kann nicht erwartet werden, dass die Farb- oder Dichtewerte immer übereinstimmen. Die beste Übereinstimmung der Messergebnisse wird immer dann erreicht, wenn dasselbe Modell des Messgerätes von demselben Hersteller mit allen und an allen Orten abgestimmten Para-metern benutzt wird.

3.1 Gesichtspunkte für die Konzeption der Messgeräte

Bei grafischen Anwendungen soll-ten Spektralfotometer und Densitometer bestimmte gemeinsame Konstruktionsprin-zipien haben.

3.1.1 GeometrieDie bei grafischen Anwendungen für Farb-

messgeräte eingeführte Geometrie ist entwe-der eine 45°/0°- oder eine 0°/45°-Anordnung, d. h. die Beleuchtung kommt umlaufend aus 45° gegen die Flächennormale, die Abtastung erfolgt in 0° gegen die Flächennormale oder umgekehrt.

Abb. 1: 45°/0°-Geometrie des Messgerätes

Nach der Helmholz’schen Theorie kön-nen in einem linearen System die Lichtquelle und der Empfänger vertauscht werden, ohne dass sich dadurch die Ergebnisse ändern. Es hat sich gezeigt, dass dies für die meisten Materialien gilt. Zum Beispiel verwendet ein Hersteller für seine Spektralfotometer eine 45°/0°-Geometrie und für seine Densitometer eine 0°/45°-Geometrie.

3.1.2 Gleichmäßige BeleuchtungWenn genaue und reproduzierbare Werte

erwartet werden, muss die Ausführung der optischen Systeme der Spektralfotometer und Densitometer sehr präzise sein. Dies gilt besonders für Farbmessungen auf relativ rauen Oberflächenstrukturen wie Zeitungs-papier. Die relative Rauigkeit von Zeitungs-papierfasern, ihre stark gerichtete Struktur und die relativ flüssigen mineralölbasierten Druckfarben, die eher den Konturen der Ober-fläche folgen als dass sie einen glänzenden Meniskus bilden, erzeugen normalerweise eine inhomogene Oberfläche.

Bei 45°/0°-Geometrie muss besonders darauf geachtet werden, dass das Messfeld aus einem Kreis mit 45° Erhebungswinkel

(Elevation) beleuchtet wird, andernfalls wer-den die Messungen stark durch die Richtung des Messgerätes relativ zu den Papierfasern beeinflusst. Es können signifikante Messfeh-ler entstehen, wenn kein Ringspiegel benutzt wird oder das Messfeld nicht aus mehreren im Kreis angeordneten punktförmigen Licht-quellen beleuchtet wird. Dabei unterscheiden sich die Meinungen – Rich1 empfiehlt sechs oder acht Beleuchtungspunkte in einem Kreis, d. h. alle 60° bzw. 45°, ISO 149812 fordert nur zwei oder mehrere gleichabständige Beleuchtungspunkte.

Abb. 2: Densitometer mit Ringspiegel

Die Alternative sind Messgeräte mit 0°-Beleuchtung. Dabei wird alles Licht, das den Druckfarbenfilm und die Papieroberflä-che durchdrungen hat, über den Ringspiegel in 45° Elevation um das Messfeld herum im Sensor gesammelt. Wenn keine Ring-optik benutzt wird, sollten die Anzahl und Position der Beleuchtungsquellen oder der Sammelpunkte angegeben werden, da auch diese Aspekte entscheidend sind, wenn rela-tiv unebene und gerichtete bedruckte Oberflä-chen wie Zeitungen gemessen werden.

Es sollte auch erwähnt werden, dass manche Messgeräte-Konstrukteure einsei-tig gerichtete Beleuchtung verwenden, um Farbe in Relation zum Homogenitätsgrad der Oberfläche zu messen. Die strukturelle Beschaffenheit der Oberfläche (Textur) ist eine wichtige Eigenschaft für den visuellen Eindruck und ihr Einfluss auf die Farbe kann mit dem Ändern der Ausrichtung der Probe relativ zur Beleuchtung als Farbabweichung erfasst werden. Dies ist genauso ein zulässi-ges Konzept wie die Messung des Einflusses von Fluoreszenz oder Glanz auf Farbe und den visuellen Eindruck. Der Nachteil ist, dass mehrere Messungen erforderlich sind, um genügend Daten zu erhalten und den Einfluss

3 Maximieren der interinstrumentellen Übereinstimmung der Messwerte

a. Lichtquelle

b. Messfeld

c. Ringspiegel

d. Sensor

Zum Spektrometer(0°) Spiegelnd

© 2007 Ifra, DarmstadtKapitel 3: Maximieren der interinstrumentellen Übereinstimmung8

dieser verschiedenen Parameter auf die Farbe einer Probe bestimmen zu können.

Bei Dichtemessungen heißt es in der Norm ISO 14981: „Eine Richtungsabhängigkeit wird als unbedeutend angesehen, wenn die Mittel-werte von 5 wiederholten Dichtemessungen über die Richtungen 0°, 45° und 90° sich um nicht mehr als 0,03 unterscheiden“.

In ISO 5-43 für Dichtemessung bezieht sich der Begriff „ringförmige Geometrie“ auf eine Ringoptik, während der Begriff

„Umfangs-Geometrie“ eine Näherung an die ringförmige Geometrie ist, z. B. eine Anzahl von am Umfang angeordneten Beleuchtungs-punkten bzw. Sensoren. Bei Beleuchtung oder Abtastung unter nur einem Umfangswinkel zum Messfeld werden gerichtete und unregel-mäßige Oberflächeneffekte verstärkt und sie beeinflussen die Messung. Der Benutzer eines solchen Messgerätes sollte die gemessenen Daten als „45° gerichtet/normal“ oder „nor-mal/45° gerichtet“ erfassen. Dies ist auch, wie in ISO 136554 angegeben, bei Spektraldaten, die mit einem gerichteten Spektralfotometer gemessenen werden, der Fall.

3.1.3 BeleuchtungsbereichGrafische und Proof-Substrate sind bis zu

einem gewissen Grad lichtdurchlässig, sodass das beleuchtende Licht eines Densitometers oder Spektralfotometers leicht das Material durchdringen kann und auf der Rückseite sichtbar wird. Etwas von demselben Licht wird auch seitlich gestreut, was dann an einem Punkt außerhalb des Sammelbereiches des Sensors auftritt. Dieser seitliche Lichtaustritt wird im Englischen als „lateral diffussion“ oder „translucent blurring“ bezeichnet und ist eine Fehlerquelle, weil dadurch die Dich-ten höher und die Reflexion geringer gemes-sen werden als wenn alles abgestrahlte Licht erfasst würde. Die Größe des Fehlers ist die Differenz zwischen dem an der durchschei-nenden Probe gemessenen Reflexionsfaktor und dem korrigierten Reflexionsfaktor. Um den Fehler durch seitlichen Lichtaustritt zu verringern, wird eine etwas größere Fläche beleuchtet als von der Messblende erfasst wird (over-fill illumination) oder umgekehrt (under-fill illumination).

Die Kontrollfelder von Druckkontroll-streifen können kleiner sein als 5 mm². Die geringe Größe der Targets und die zum Able-sen erforderliche kleine Messblende bedin-gen, dass die Abweichungen durch den Fehler infolge des seitlichen Lichtaustritts besonders berücksichtigt werden müssen.

ISO 5-4:1995 fordert, dass „der bestrahlte Bereich der Probe größer sein muss als das Messfeld und seine Grenze mindestens 2 mm jenseits der Grenze des Messfeldes liegen muss“. Für Kontrollfelder mit einer Länge von 5 mm und kleiner ist es nicht durchführbar, mit einem 2 mm größeren Beleuchtungsfleck

„über“zubeleuchten, da die Messblende 1 mm oder kleiner sein müsste.

Für grafische Anwendungen wird in ISO 14981 und ISO/CD 13655 empfohlen, dass die Grenze des bestrahlten Bereiches mindestens 0,5 mm außerhalb (over-fill) oder innerhalb (under-fill) der Grenzen des Messfeldes liegt.

3.1.4 MessfeldZu den oft übersehenen Parametern, wel-

che die Genauigkeit eines Messergebnisses beeinflussen, gehören:> die gemessene Fläche, > die Rasterfeinheit,> die Anzahl der Messungen je Probe.

3.1.5 LichtquellenSpektralfotometer, Spektraldensitometer

und Densitometer verwenden eine oder meh-rere der drei Arten von Lichtquellen – Wolf-ram-Glühfadenlampen, Xenon-Blitzlampen, ähnlich einem Blitzgerät einer Kamera, und in letzter Zeit Leuchtdioden (LEDs). Abhängig von der Art der verwendeten Lampen sollten bestimmte Richtlinien befolgt werden.

WolframWolfram-Halogen- und konventionelle

Wolfram-Glühfaden-Lichtquellen sind die gebräuchlichsten in Densitometern und tragbaren Spektralfotometern eingesetzten Lichtquellen. Sie sind sehr zuverlässig und ihre theoretischen spektralen Eigenschaften entsprechen der CIE Normlichtart A. Die Hauptnachteile sind, dass sie ihre Nenn-Farb-temperatur erst nach einer kleinen „Aufwärm-zeit“ erreichen und dabei eine größere Menge Strom verbrauchen und Hitze erzeugen – ein Nachteil für portable Geräte. Bei verlängerten Messperioden und maximaler Geschwindig-keit sollten Pausen eingelegt werden, damit das Gerät abkühlen und eine Kalibrierung des Weißpunktes erfolgen kann. Ohne diese Sicherheitsmaßnahmen kann die Wärmeent-wicklung ein deutlich anderes Messergebnis für die Farbe der Probe bewirken.

XenonXenon-Lichtquellen erzeugen nicht so viel

Wärme wie Lichtquellen mit Wolframglühfa-den, sodass es bezüglich der oben erwähnten Erwärmung der Probe weniger Bedenken gibt. Trotzdem können sich bei wiederholten Mes-sungen desselben Targetbereiches die Mess-werte ändern.

Xenon-Lichtquellen sind allerdings sehr reich an ultravioletter Energie. Diese ultravio-lette Energie regt fluoreszierende Chemikalien oder in den Proben vorhandene Farbstoffe an und führt zu ungenauen Voraussagen

Spektralfotometer/Densitometer

Rasterfeinheit Rundes Messfeldi

Durchmesser (mm)Nicht rundesii

Messfeld (mm2)

Linien/cm Linien/Inch Minimum Empfohlen Minimum Empfohlen

26 65 3,9 5,9 12,0 27,0

33 85 3,0 4,5 7,0 15,8

40 100 2,5 3,8 5,1 11,4

47 120 2,1 3,2 3,5 7,9

52 133 1,9 2,9 2,9 6,4

60 150 1,7 2,5 2,3 5,1

70 175 1,5 2,2 1,7 3,57

80 200 1,3 1,9 1,3 2,9

100 250 1,0 1,5 0,8 1,8

Tabelle 1: Mindest- und empfohlene Größe und Messfeld5

i Diese Messfeldgrößen gelten für Messgeräte, die relativ zum Messobjekt nicht beweglich sind und eine runde

Messblende haben.

ii Der Bereich kann entweder durch eine einzelne Messung oder durch Mittelung mehrerer Messungen an stocha-

stisch verteilten oder benachbarten Stellen auf der Probe erfasst werden. Dazu gehört auch die Verwendung von

scannenden Messgeräten, von denen manche 8 Messungen pro Millimeter, d. h. 40 Messungen je 5-mm-Kontroll-

feld, durchführen. Bei scannenden Messgeräten, die kontinuierliche Messungen an einer Probe durchführen, oder

Messgeräten mit nicht runden Blenden sollte die entsprechende Messfläche erfasst werden.


bezüglich der Farbanpassung. Um den Ein-fluss der ultravioletten Energie bei Abstim-mung der Papierfärbung oder den Anteil der UV-Energie für die genaue Berechnung des Weißgrades zu verringern, sind üblicherweise entsprechende Filter eingebaut. Wenn das zu benutzende Messgerät kein Filter für die Kali-brierung der UV-Energie enthält, müssen bei Bewertung des Weißgrades einer Charge jedes Mal die Standards nachgemessen werden. Gelagerte Standards können zur Bewertung des Weißgrades nur verwendet werden, wenn sie mit einem Gerät mit UV-Filter gemessen wurden.

Xenon-Lichtquellen sind allerdings war-tungsbedürftige Lichtquellen, die eine spezi-elle sorgfältige Nachkalibrierung und unter Verwendung von Filtern (welche die übertra-gene Lichtenergie reduzieren) eine Feinab-stimmung auf das Spektrum eines speziellen Tageslichtes erfordern.

LeuchtdiodenDie Lichtausbeute von Leuchtdioden,

LEDs, ist über lange Zeit konstant, besonders wenn Temperatur und Strom dieser Bauele-mente gut geregelt sind.> Stabile Lichtquelle – keine Aufwärmzeit

erforderlich> Geringer elektrischer Stromverbrauch und

lange Lebensdauer der Batterie> Geringe Wärmeentwicklung> Lange Lebensdauer der LED> „Eingebaute“ Filter> Typen mit hoher Lichtleistung verfügbar

Abb. 3: Spektrale Lichtstärke einer LED (NICHIA Full

Colour InGaN)

Die Technologie für weiße LEDs hat sich rapide entwickelt. Anfangs waren weiße LEDs eine Kombination von roten, grünen und blauen LEDs in einem Gehäuse. Neuere Ent-

wicklungen verwenden jedoch eine einzelne blaue LED und eine oder mehrere Leucht-stoffbeschichtungen. Einige neuere Drucker, die Modelle Z2100 und Z3100 von Hewlett Packard, haben jetzt ein integriertes Spektral-fotometer mit einer weißen LED-Lichtquelle6. Die spektrale Bandbreite von LEDs wird jetzt jedoch in Stufen über das sichtbare Spekt-rum (und darüber hinaus) besser definierbar, sodass die Hersteller nun in der Lage sind, eine 7 Band-LED-Lichtquelle herzustellen, die für ein Spektralfotometer7 das sichtbare Spektrum umfasst. Es ist zu erwarten, dass Halbleiterlichtquellen die Wolfram-Glühfa-denlampen in Spektralfotometern und Den-sitometern für die grafische Industrie letztlich ersetzen werden.

3.2 MesstechnikWie bereits erwähnt, ist die Fähigkeit, eine

Probe konsistent zu messen, für ein erfolgrei-ches Qualitätskontrollprogramm unerlässlich. Bevor Proben gemessen und in der Datenbank des Rechners eingespeichert werden, muss eine reproduzierbare Messtechnik geschaffen und eingehalten werden. Die Proben sollten immer mehrfach mit der größten am Spektral-fotometer verfügbaren Messblende gemessen werden. Wenn möglich, sollte der Bereich für die Messung deutlich gekennzeichnet werden, z. B. mit gedruckten Passmarken, die ein leichtes Positionieren der Messeinrichtung ermöglichen.

3.2.1 Messunterlage3.2.1.1 Unterlagenmaterial für

FarbmessungenIn Anhang A von ISO/CD 13655 ist vor-

gesehen, dass bei Farbmessungen schwarze Messunterlagen für die Proben verwendet werden. Farbmessungen an Drucken auf Bedruckmaterial mit sehr niedriger Opazität werden stark durch das Material der Messun-terlage beeinflusst, besonders in Bereichen mit geringem Farbauftrag. Zeitungsdruckpapier und viele andere grafische Papiere gehören zu dieser Kategorie der Bedruckstoffe.

Bei der Messung von nur einseitig bedrucktem Papier ist ein weißes Unterla-genmaterial besser.

Bei beidseitig bedrucktem Papier ist ein schwarzes Unterlagenmaterial unverzichtbar. Es gibt jedoch einen deutlichen Unterschied zwischen den Messwerten eines Proofs, der immer auf einem opakeren Material und nur einseitig bedruckt ist, und dem beidseitigen Auflagendruck, selbst wenn eine schwarze Unterlage verwendet wird.

Beim Messen von Testformen für die Erstellung eines ICC-Profils ist es nach Erfah-rung von vielen ICC-Mitgliedern besser, eine weiße Unterlage zu verwenden8.

„Self-backing“ wird nicht länger empfoh-len. Bei „Self-backing“ wird die Probe auf so viele unbedruckte Bogen des Bedruckstoffes gelegt, dass sicher ist, dass keine weitere Änderung des Messwertes erfolgt, wenn wei-tere Bogen hinzugefügt werden. Dies lässt sich in der Praxis mitunter schwer umsetzen, speziell bei scannenden Messgeräten.

Für ein rein weißes Medium empfiehlt ISO/CD 13655 ein Material mit mindestens 75 % Reflexionsgrad bei allen Wellenlängen im Bereich von 420 nm bis 700 nm. Auch das Unterlagenmedium sollte diffus reflek-tieren, nicht fluoreszieren, einen CIELAB C*-Wert von < 3,0 und einen CIELAB L*-Wert zwischen 96,4 und opak haben. Ein derarti-ges Material kann Kunststoff, Keramik oder Papier sein.

3.2.1.2 Unterlagenmaterial für Dichtekontrolle

Wenn Dichtemessungen zur Prozess-steuerung des Drucks durchgeführt werden, wird empfohlen, eine schwarze Unterlage zu verwenden und das Densitometer auf eine unbedruckte Fläche des Papiers zu nullen, d. h. relative Dichtemessungen durchzuführen. Die Spezifikation für das schwarze Unterlagen-material berücksichtigt die ISO-Empfehlung ISO/CD 13655. Das schwarze Material sollte nach der Kalibrierung des Densitometers auf den Weißstandard des Herstellers eine Dichte von 1,5 ± 0,20 aufweisen. Dieser Wert ent-spricht CIELAB-Werten von L* 15-27 (D50, 2°, absolut) oder einem Reflexionsbereich von 2 %–5 %. Es sollte auch spektral nicht-selektiv und diffus-reflektierend sein.

3.2.2 Positionieren der ProbeRotation und Umpositonieren der Probe

reduziert die Schwankungen der Messwerte durch Unregelmäßigkeiten der Oberfläche. Bei Proben mit gerichteter Oberflächenorientie-rung muss immer in einer (derselben) Orien-tierung oder in denselben vier Orientierungen (d. h. um 90° versetzt) gemessen werden und die Ergebnisse müssen gemittelt werden.

3.2.3 Probennahme im Druckprozess und Messgenauigkeit

Tragbare Farb- und Dichte-Messgeräte, die in der grafischen Industrie verwendet werden, sind so konzipiert, dass sie kleine Bereiche der Proofs oder Auflagendrucke

(Ta = 25 °C, IF = 20 mA)

Wellenlänge λ (nm)

Rela

tive

Lich

tstä

rke

4 0 0 4 5 0 5 0 0 5 5 0 6 0 0 6 5 0 70 0

1.2

1

0.8

0.6

0.4

0.2

0

BlauGrünRot

© 2007 Ifra, DarmstadtKapitel 3: Maximieren der interinstrumentellen Übereinstimmung10

ausmessen. Oft sind diese Bereiche Teil eines speziellen Kontrollelements für die Prozess-steuerung und nur 5 mm² groß oder kleiner. Wegen der natürlichen Schwankungen in den Materialien und der mechanischen und physikalischen Schwankungen im Druck-prozess enthalten alle Druckbereiche win-zige stochastische Unregelmäßigkeiten von Druckfarbe und Papier. In der Prozesssteu-erung haben die Messgeschwindigkeit und annähernd genaue Farbführungswerte eine weit höhere Priorität als die absolute Genau-igkeit. Häufige Messungen eines gedruckten Kontrollfeldes an einer Reihe von Druck-exemplaren während des Anlaufes, gefolgt von regelmäßigen Messungen während des gesamten Auflagendrucks ermöglichen eine ausreichende Steuerung des Vorgangs.

Bei der Auswertung der Messungen nach dem Drucken reicht eine Ablesung an einem gedruckten Kontrollfeld allerdings nicht aus, um sicherzugehen, dass das Messergebnis den wahren Wert der Probe oder des Druckauftra-ges darstellt. Es ist üblich, mehrere Ablesun-gen vorzunehmen und einen Mittelwert zu protokollieren. Hieraus ergibt sich die Frage, wie viele Ablesungen erforderlich sind, um die Messgenauigkeit sicherzustellen.

Eine Möglichkeit, die Anzahl der durch-zuführenden Messungen zu schätzen, besteht darin, eine kleine Anzahl von Proben zu mes-sen und mit Hilfe der Streuung der Messwerte zu berechnen, ob weniger oder mehr Messun-gen erforderlich sind. Ein Indikator der gemes-senen Streuung bei Farb- und Dichtemessun-gen ist die statistische Standardabweichung. Die übliche Einheit für Dichtemessungen ist die Volltondichte, obwohl eine Rasterton-dichte von 40 %- oder 50 % ein gebräuch-licher Richtwert für die Qualitätskontrolle sein könnte. Bei Farbmessungen kommt möglicherweise der CIELAB ΔE*ab–Wert (als Maß für die Abweichung eines einzelnen Wertes von dem mittleren Farbwert) für die Berechnung der Standardabweichung und der Anzahl der Ablesungen in Frage.

Die Formel für die Schätzung der Proben-anzahl, die für eine genaue Schätzung des wahren Ergebnisses auf Basis eines geringen Probenumfangs erforderlich ist, lautet:

darin istn = die Anzahl der erforderlichen Proben oder

Messungen

t0,025 = Student-t-Test-Wert für kleine Proben-anzahl (≤ 30 Proben). Der Koeffizient für die Feststellung, dass ein Pro-benmittelwert mit 95 % Wahrschein-lichkeit innerhalb der angegebenen Genauigkeitsgrenzen des wahren Mittelwertes liegt. (Für diesen einsei-tigen t-Wert und den Freiheitsgrad n-1 muss in MS Excel die Funktion TINV mit 2* Wahrscheinlichkeit benutzt werden.

St.abw. = Standardabweichung der Test-Proben (Funktion STABW in MS Excel).

Genauigkeit = geforderte Genauigkeit (in zugehörigen Einheiten z. B. 0,03 Dichte oder 1 CIELAB ΔE*ab).

Gleichung 1: Schätzung der kleinen Proben-anzahl

Beispiel mit Excel-FormelEs werden die Daten von vier Dichtemes-

sungen benutzt, die n – 1 = 3 Freiheitsgrade und eine Genauigkeit der Dichte von 0,03 liefern

= (TINV(2*0,025;3)*St.abw. der Probe/0,03)^2

Gleichung 2: Schätzung mit kleiner Proben-anzahl in Microsoft Excel

Als Ausgangspunkt für einen Test gerin-geren Umfangs an bedruckten Bogen wird vorgeschlagen, die wahrscheinlich erforder-liche Menge zu überschätzen, beispielsweise als Basis für die Berechnung vier oder fünf Bogen zu messen.

Obwohl dies ein unkompliziertes Ver-fahren ist, wird die Prüfung für jede CMYK Vollton- und Rastertondichte und auch für die CELAB ΔE*ab–Werte ziemlich sicher unter-schiedliche Resultate in Bezug auf die Anzahl der benötigten Proben ergeben. Es ist immer eine sichere Strategie, den größten Wert zu nehmen, normalerweise wird aber auch der Mittelwert des erforderlichen geschätzten Probenumfangs ein zuverlässiger Richtwert sein.

Entwickeln eines wiederholbaren Ver fahrensEin alternatives Verfahren zur Bestim-

mung der korrekten Anzahl der durchzufüh-renden Messungen besteht darin, zunächst einen Mittelwert zu berechnen, indem man

eine überhöhte und damit „sichere“ Anzahl von Proben (Druckmuster eines Farbkontroll-streifens) heranzieht und darüber hinaus an jedem Kontrollfeld eine überhöhte, „sichere“ Anzahl von Messungen vornimmt. Die kor-rekte Anzahl der zu entnehmenden Proben hängt von der Konstanz der Materialien, der Übereinstimmung der Druckeinheiten in Bezug auf ihre Druckwiedergabequalität und den Druckbedingungen ab. Handelt es sich um Zeitungsdruckfarben auf Zeitungs-druckpapier, ist eine Anzahl von sechzehn einwandfreien Druckmustern eines Farbkon-trollstreifens und dessen zweimaliges Messen vermutlich überhöht und im täglichen Betrieb nicht praktikabel. Diese Vorgehensweise kann jedoch ein sinnvoller Einstieg sein, um das richtige Verfahren zur Ermittlung genauer und wiederholbarer Mess-Mittelwerte zu bestimmen.

Bleiben wir bei dem Beispiel mit den sech-zehn Druckmustern, so wird jedes Kontroll-feld zwei Mal gemessen – wobei darauf zu achten ist, dass nach dem ersten Mess zyklus eine Neupositionierung des Messgerätes bzw. eine Drehung des Gerätes oder der Probe (z. B. um 90°) erfolgt, sofern es sich um ein nicht-scannendes Messgerät mit gerichteter Beleuchtung handelt. Für jedes Farbfeld der sechzehn Proben wird ein Mittelwert berech-net und gespeichert. Dann wird ein weiterer Satz von acht Proben herangezogen, die unter denselben Bedingungen im selben Drucklauf gedruckt wurden. Diese acht Proben werden nach demselben Verfahren gemessen – zwei Messzyklen, dazwischen Neupositionierung bzw. Drehung um 90° – und für jedes Kont-rollfeld dieses Probensatzes wird ein Mittel-wert berechnet. Anschließend wird der Vor-gang mit nur vier weiteren Proben desselben Testlaufs wiederholt – wobei jedes Kontroll-feld zwei Mal gemessen wird und zwischen den Messzyklen ebenfalls eine Neupositionie-rung bzw. Drehung erfolgt –, dann mit nur zwei weiteren Proben und zwei Messzyklen mit Neupositionierung/Drehung einschließ-lich Mittelwertberechnung und schließlich mit einer einzelnen weiteren Probe und zwei Ablesungen mit Neupositionierung/Drehung.

Im nächsten Schritt folgt die Berechnung der Farbdifferenzwerte zwischen den gemit-telten Farbwerten der einzelnen Farbfelder des größten Probensatzes (Satz von sechzehn Proben) und den gemittelten Farbwerten der Farbfelder eines jeden kleineren Probensat-zes. Dann wird der Punkt ermittelt, an dem das ΔE*ab den gewünschten Grenzwert von beispielsweise 1,5 ΔE*ab übersteigt. Wenn das

2t0.025 x St.abw.

Genauigkeitn =


ΔE*ab der vier Proben und zwei Messungen 0,80 ist und das ΔE*ab der zwei Proben und zwei Messungen 2,1 ist, sollten vier Proben zwei Mal abgelesen werden, um sicherzuge-hen, dass die Abweichung weniger als 1,5 ΔE*ab beträgt. Nachdem die korrekte Anzahl der Proben und Messungen bestimmt wurde, wird ein neuer Probensatz mit dieser Anzahl von Proben und Messzyklen gemessen, um zu bestätigen, dass alle Ablesungen weniger als 1,5 ΔE*ab betragen. Ist eine der Farbdifferen-zen größer als 1,5 ΔE*ab, muss das Verfahren geändert werden, entweder durch Wechseln der Anordnung der Probe oder durch die Entnahme weiterer Proben und deren Mes-sung. Auch wenn es den Anschein hat, dass es zu zeitaufwendig ist, wenn vier Mal oder noch häufiger gemessen wird, bewirkt die am Anfang zur Absicherung genauer Messungen aufgewendete Zeit letztendlich bessere Ergeb-nisse. Die Messgeschwindigkeit moderner Spekralfotometer reduziert die Zeit für zusätz-liche Ablesungen auf nur wenige Sekunden.

Wenn weitere Berechnungen ergeben, dass ein Probensatz einen Farbdifferenz-Mittelwert von 1,4 ΔE*ab hat, die Farbdifferenzwerte zwi-schen den einzelnen Proben dieses Satzes und dem gemittelten Farbwert des Referenzpro-bensatzes (16 Proben) jedoch eine Messwert-Schwankung von, sagen wir, 0,70 aufweisen, kann der wahre Farbdifferenzwert für diesen untergeordneten Probensatz zwischen 0,70 und 2,1 liegen. Daher ist es wichtig, über den Farbdifferenz-Mittelwert hinaus die Relation der fehlerfreien zu den fehlerhaften Druck-mustern zu berücksichtigen. Ist der Grad der Schwankung sehr hoch, kann es empfehlens-

wert sein, einen höheren als den in diesem Beispiel verwendeten Grenzwert von 1,5 ΔE*ab zu wählen.

3.3 Zeitliche EffekteAuf absorbierenden Papieren aufgebrachte

Zeitungsdruckfarben und bestimmte Rollen-offsetdruckfarben trocknen ausschließlich durch Wegschlagen. Es hat sich gezeigt, dass das Eindringen der Druckfarbe in das Papier in zwei Phasen erfolgt:a) ein schnelles Eindringen unter Druck

im Augenblick des Aufdruckens, gefolgt von

b) einem langsameren Eindringen infolge der Kapillarkräfte.

Die übermäßige Absorption eines Druck-farben-Bindemittels kann zu „Durchscheinen“ oder „Durchschlagen“ führen. Leider hat eine Druckfarbe, die vom Papier weitgehend absor-biert wurde, naturgemäß ein mattes Aussehen, weil von ihrer Oberfläche sehr wenig Licht reflektiert werden kann.

Nurmi und Sivonan9 untersuchten die natürliche Abnahme der Farbraumvolumina von Zeitungsdruckfarben auf Zeitungsdruck-papier über einen Zeitraum von drei Tagen. Die Farbvolumina wurden mit Hilfe von ISO 12642-1 (IT8.7.3) Farbtafeln berechnet, die auf 42,5 g/m² Kaipola Zeitungspapier gedruckt und mit einem X-Rite Spectroscan Scanning-Spektralfotometer gemessen wurden.

Es wurden sechs Farbtafeln gedruckt, mit jeweils einer einzelnen Volltonfarbe (C-M-K-R-G-Max. Farbauftrag) auf der Rückseite, sowie eine ohne Rückseitendruck („Papier“).

Das nur auf der einen Seite mit der Farbtafel bedruckte Zeitungsdruckpapier ohne Druck auf der Rückseite hat das größte Farbraum-volumen. Nachstehend die Messergebnisse:> Das Farbvolumen wird nach dem Druck

kleiner.> Die schnellsten Änderungen treten bei

Papier mit niedrigem Flächengewicht und während des ersten Tages nach dem Druck auf.

> Die größten Änderungen treten bei unbe-druckter Rückseite oder maximalem Farb-auftrag auf der Rückseite auf.

> Drucken auf der Rückseite verringert das Farbvolumen und ändert die Farbe um 2–4 CIELAB ΔE*ab.

Farbraumvolumen

50000

55000

60000

65000

70000

75000

80000

nach Druck nach 1 Tag nach 2 Tagen nach 3 TagenZeit

Volu

men

Papier

Cyan

Magenta

Schwarz

Grün

Rot

Max.

Abb. 4: Zeitlicher Effekt auf das Farbraumvolumen

© 2007 Ifra, DarmstadtKapitel 4: Spektrale Messung12

4.1 LaborbedingungenTemperatur und Feuchtigkeitsgehalt

beeinflussen die Eigenschaften der meisten Materialien. Abweichungen bei einem oder beidem tragen zu Abweichungen in den Messdaten bei. Es ist deshalb entscheidend, dass die klimatischen Bedingungen eindeutig festgelegt sind, wenn Probestücke konditio-niert und Tests durchgeführt werden. Wenn dies nicht geschieht, wird es meist unmög-lich werden, zuverlässige Testergebnisse zu erhalten.

Temp. °C ± °C RH % ± %

ISO 554 23° 2° 50 % 5 %

Westeuropa 20° 3° 65 % 5 %

Tropisch 27° 3° 65 % 5 %

Tabelle 2: Bedingungen für Temperatur und Feuchte im

Labor

Argumente für die nach ISO spezifizierte niedrigere relative Feuchte (RH) sind:

Die Tatsachen, dass sich Änderungen der relativen Feuchte auf die Eigenschaften des Papiers bei 50 % relativer Feuchte weniger auswirken als bei 65 %, dass 50 % relative Feuchte für Endnutzungsbedingungen typi-scher ist und dass die für die Papiertests benutzten geheizten nicht klimatisierten Labors eine relative Feuchte im Bereich von 40 %–60 % haben. Die Vereinigten Staaten und eine steigende Zahl von anderen Teilen der Welt haben sich auf die Klimabedingun-gen von ISO 554 geeinigt.

Es ist schwierig und teuer, Labors zu kli-matisieren, und manchmal ist es auch fast unmöglich. Spektralfotometer (und Spek-traldensitometer) und spektrale Messungen werden durch die Temperatur signifikant beeinflusst. Der Einfluss der Feuchte kann als sekundär angesehen werden.

Der Messplatz sollte eine glatte Arbeits-platte sein – stabil, horizontal und mit einem soliden Metallgestell. Die Arbeitsplatte darf sich nicht durchbiegen wenn man sich darauf stützt oder wenn sie mit dem Gewicht von Computern, Computermonitoren, Messgerä-ten und Proben belastet wird. Es sollte eine Einrichtung zur Höhenkorrektur eingebaut sein. Sie sollte kratzfest, leicht zu reinigen und vorzugsweise neutral hellgrau (Munsell 8) lackiert sein. Höchste Genauigkeit wird erzielt, wenn die CIELAB-Werte L* = 80, a* =

0 und b*= 0 (Beleuchtung mit Lichtart D65) eingehalten werden.

Wenn beim Kauf der Farbe kein Spektral-fotometer zur Verfügung steht, könnte alter-nativ auf eine Farbmustertafel Munsell N8 abgestimmt werden10.

Internetzugang und Vernetzung der Mess-geräte sind ein wünschenswertes Merkmal, das zunehmend an Bedeutung gewinnt.

4.2 Ausführungen der Spektral-fotometer

Für den Entwickler von Farbmessgeräten gibt es viele Alternativen, auch im Teilbereich der portablen Handgeräte. Zwei der häufigs-ten Funktionsprinzipien sind:> Beugungsgitter und Dioden-Spektralfoto-

meter> Interferenzfilter und Siliziumsensor-Spek-

tralfotometer

4.2.1 Geräte mit BeugungsgitterBei einem Spektralfotometer mit Dioden-

zeile wird polychromes Licht von der Probe reflektiert und auf den Eingangsschlitz fokus-

siert, an dem der Zerlegungsprozess beginnt, der dann durch ein Beugungsgitter verfeinert und verbreitert wird. Das Beugungsgitter spaltet das Licht in seine einzelnen Wellen-längenkomponenten, d. h. in schmale Wellen-längenbänder auf, die bei Beleuchtung mit weißem Licht die Regenbogenfarben bilden. Schließlich fällt das gestreute Licht auf die Sensor-Diodenzeile, in der jede Diode einen Teil des Spektrums misst. Zwar ist die Funk-tion eines Beugungsgitters visuell der Funk-tion eines Prismas ähnlich, doch unterschei-det sich der Mechanismus deutlich und ist erheblich leistungsfähiger.

Herstellung der Beugungsgitter11

Für ein Beugungsgitter wird zuerst eine Gittervorlage nach einer der folgenden Tech-nologien hergestellt:> Holografische Aufzeichnung auf fotoemp-

findlich beschichteter Fläche mit dual-kohärenter Laserbelichtung und che-mische Entwicklung

> Ionenätzung einer holografischen Vor-lage

4 Spektrale Messung

Abb. 5: Spektralfotometer mit Ringbeleuchtung

Abb. 6: Kopien von Beugungsgittern

Lichtquelle

380 nm 730 nm

Beugungsgitter

Diodenzeile

Probe

Aluminiumbeschichtung

Epoxydharzschicht

Polierter Träger

Geritztes Replikatgitter Holografisches Replikatgitter

www.ifra.com/specialreports Kapitel 4: Spektrale Messung 13

> Mechanisches Linieren mit einem Prä-zisions-Diamant-Schneidwerkzeug

Gitter werden üblicherweise durch ihre Rillendichte gekennzeichnet, angegeben in Linien pro Millimeter (L/mm). Dimension und Periode der Rillen müssen in der Größenord-nung der zu verarbeitenden Wellenlängen liegen. Im optischen System, in dem die Ver-wendung von Gittern am gebräuchlichsten ist, entspricht dies den Wellenlängen zwischen 380 nm und 720 nm (1 Nanometer = 10–9 Meter). Die Rillendichte kann von ungefähr 3600 L/mm hinunter zu bis 300 L/mm reichen, für Farbmessungen sind 600 L/mm üblich.

Um Kosten zu sparen und gleiche Pro-dukte zu erhalten, wird von der Vorlage eine große Anzahl von genauen Kopien, soge-nannte Replikate, hergestellt. Die Gitterstruk-tur wird oft in Epoxydharz oder in UV-aus-gehärtetem Klebstoff kopiert. Reflektierende Beugungsgitter sind mit einer reflektierenden Beschichtung aus Aluminium oder Gold über-zogen, für das sichtbare Spektrum bevorzugt mit Aluminium, weil der Reflexionsgrad von Gold für Wellenlängen unter 600 nm deutlich abfällt und deshalb nicht empfohlen wird.

Üblicherweise sind Replikatgitter Kopien in höherer Generation (Kopien von Kopien), doch ihr Wirkungsgrad kommt dem von Ori-ginalgittern sehr nahe.

Die holografischen Gitter sind heute häu-figer auf der Seite der Fotodetektoren als auf der Seite der Lichtquelle angebracht, sodass das Gerät die Reflexion und die Fluoreszenz der Probe besser feststellen kann. Ein zweiter Vorteil ist, dass es das Gerät von der Licht-quelle unabhängig macht: dasselbe Filter-Detektor-System kann auch als Radiometer betrieben und das abgestrahlte Licht von Monitoren gemessen werden.

Sensor-Fotodioden-AnordnungenDiodenzeilen sind Baugruppen von einzel-

nen wellenlängenempfindlichen Foto dioden in einer linearen Anordnung von bis zu 1024 Elementen. Licht aller Wellenlängen fällt auf die Anordnung und die einzelnen Helligkeiten werden gleichzeitig gemessen. Der Vorgang ist schnell genug, um auch die Spektren von Blitzlichtquellen zu erfassen.

4.2.2 Geräte mit InterferenzfilterBei einem alternativen Spektralfotome-

tertyp wird eine Reihe von Interferenzfiltern verwendet, die auf einer drehbaren Scheibe angebracht sind und die senkrecht zur Ober-fläche der Filter mit parallelem Licht bestrahlt

werden. Jedes Filter lässt vorgegebene Wellen-längen durch, während andere Wellenlängen reflektiert oder blockiert werden. Zusammen mit einem geeigneten Siliziumsensor wird die spektrale Kurve einer Probe in Schritten dem sichtbaren Spektrum entlang erfasst.

Interferenzfilter sind besonders geeignet, wenn die für die Messung erforderlichen Wel-lenlängen bekannt sind. Die Kosten sind rela-tiv gering, sie sind relativ einfach einzubauen und liefern gute Signal/Rausch-Abstände.

Herstellung der Interferenzfilter12

Ein Interferenzfilter wird in drei Abschnit-ten hergestellt:> Im ersten Abschnitt werden die Mitten-

wellenlänge (CWL), die Halbwertsbreite (HBW) und die Form der Übertragungs-kurve des Bandpassbereiches festgelegt.

> In zwei weiteren Abschnitten werden die Dämpfung und der Bereich außerhalb des Bandpassbereiches festgelegt.

Der Bandpass (Durchlassband)-Bereich eines Interferenzfilters wird durch wieder-holtes Abscheiden dünner Schichten von teilweise reflektierender dielektrischer Masse auf einem gläsernen Trägermaterial herge-stellt. Ein typisches Interferenzfilter kann aus über fünfzig solcher Schichten bestehen, jede genau kontrolliert und gleichmäßig auf der vorhergehenden Schicht aufgedampft. Die Dicke jeder Schicht ist gleich einem Viertel der Wellenlänge (λ/4) der Mittenwellenlänge (λ) des Filter-Durchlassbereiches. Wech-selnde Schichten von dielektrischem Material mit hohen und niedrigen Brechungsindizes bilden einen Stapel. Eine die halbe Wellen-

Spitzendurchlässigkeit(Tmax)

50 % von Tmax

(Half PowerPoint)

Mittenwellenlänge(CWL)

10 % von Tmax

1 % von Tmax

HöhereOrdnung

Höhere OrdnungUnterer

Sperr-bereich

ObererSperr-

bereich

Zehntel-Bandbreite (TBW)

Hundertstel-Bandbreite (hBW)

Durchlassband(1. Ordnung)

Halbwerts-Bandbreite oderVolle Breite – Halbes Maximum

(HBW oder FWHM)

Abb. 7: Terminologie der Interferenzfilter

POLYCHROMATISCHESLICHT

MONOCHROMATISCHESLICHT

A ABC E D

A = GlasträgerB = Mehrfach-Kavitäts-BandpassbereichC = SperrbereichD = FarbglasE = EpoxydharzF = Metallring

F

GlasträgerHohe Dielelektizitätszahl (1/4 λ)Niedrige Dielelektizitätszahl (1/4 λ)FarbglasEpoxydharz

Abb. 8: Interferenzfilter (typisch) Abb. 9: Mehrfachkavitäten-Bandpass (Segment B)


länge (λ/2) oder ein Mehrfaches davon dicke Schicht, aufgedampft zwischen zwei symme-trischen Stapeln, bildet eine Abstandsschicht. Die Halbwertsbandbreite eines Interferenz-filters wird durch das Verhältnis der Indices der Materialien mit hohem und niedrigem Brechungsindex, der Anzahl der Schichten in einem Stapel und der Anzahl der Halb-wellen in einem Abstandhalter bestimmt. Eine Abstandshalterschicht und benachbarte Stapel bilden eine „Kavität“, die Basis eines Interferenzfilters.

Die Anzahl der Kavitäten in dem Band-passbereich bestimmt die Form der Durchlass-kurve. Einige Filter werden mit drei Kavitäten hergestellt, wodurch die Filter steile Flanken, verbesserte Dämpfung dicht am Durchlass-bereich und einen relativ flachen Durchlass-bereich haben. Durch schädliche Interferenz verursachte Unterdrückung von Wellenlän-gen wird auf 15 % der Mittenwellenlänge begrenzt. Deshalb müssen zusätzlich Glas- oder metallische Sperren eingebaut werden, um die Durchlässigkeit von unerwünschten Lichtwellenlängen zu reduzieren. Metallische Sperren, die aus Silberschichten bestehen, welche auf dielektrischen Abstandsschichten aufgebracht wurden, reflektieren und absor-bieren außerhalb des Durchlassbereiches des Filters. Die Sperrfähigkeit der metallischen Sperren wird in Hochleistungsfiltern durch Hinzufügen von farbdurchlässigem Glas und speziellen Farbstoffen, die UV- oder langwel-lige Strahlung absorbieren, gesteigert.

Während zusätzliches Sperren die Licht-durchlässigkeit außerhalb des definierten Durchlassbandes eliminiert und das Hinter-grundrauschen absenkt, wird auch die Licht-durchlässigkeit durch das Filter reduziert. Interferenzfilter ermöglichen typischerweise eine Lichtdurchlässigkeit von 10 % bis 70 %.

TemperatureinflüsseInterferenzfilter werden durch die Tem-

peratur beeinflusst. Die Mittenwellenlänge wird linear und in Richtung der Tempera-turänderung verschoben. Dieser Effekt wird primär durch Expandieren oder Kontrahieren der Abstandsschichten verursacht, die gleich-zeitige Änderung ihrer Brechungsindizes ist über den normalen Betriebsbereich jedoch extrem gering. Zum Beispiel liegt der Tem-peraturkoeffizient für ein 400 nm-Filter bei 0,015 nm/°C.

Die empfohlenen Betriebsbedingungen für Interferenzfilter sind –40 °C bis +70 °C und eine maximale Temperaturänderung von 5 °C/min.

Eine überhöhte Abkühlgeschwindigkeit kann einen Bruch der Glasträger verursachen oder Delaminieren der Filter durch unter-schiedliche thermische Kontraktion.

FeuchteeinflüsseInterferenzfilter im und um den Bereich

des sichtbaren Spektrums herum unterlie-gen durch Eindringen von Feuchtigkeit in die hygroskopischen dielektrischen Schich-ten einem umgebungsbedingten Verschleiß. Obwohl die Bandpass- und Sperrelemente der Interferenzfilter mit Epoxydharz lami-niert sind, kann eine Umgebung mit hoher Luftfeuchte ein Ablösen verursachen. Ein als Scribing bekannter Prozess ergibt einen exzellenten Feuchtigkeitsschutz. Bei Scribing reicht das dielektrische Material nicht bis zum Außenrand des Filters und ermöglicht so eine Glas zu Glas-Epoxydharzabdichtung, die das Eindringen von Feuchtigkeit verhindert. Die meisten Filter sind auch in einem Metall-ring versiegelt. Der Hauptzweck dieses Rings ist allerdings der Schutz vor mechanischen Beschädigungen, besonders der relativ wei-chen farbigen Gläser.

Die Mittenwellenlänge und der maximale Durchlass von Interferenzfiltern kann mit dem Alter abdriften, speziell bei hoher Luftfeuchte und sich ändernden Temperaturen. Ein Filter, das durch Alter und Luftfeuchte beschädigt ist, zeigt Verfärbungen ringsherum am äuße-ren Rand, und diese Verfärbung wandert mit der Zeit und zunehmender Beschädigung zur Mitte des Filters. Ein Symptom des Alterns ist ein signifikanter Abfall der Durchlässigkeit, was zu geringerer Empfindlichkeit für eine fluoreszierende Probe führt.

Filter guter Qualität sind hermetisch ver-schlossen und verringern so die Einflüsse des Alterns. Unter guten Umgebungsbe-dingungen, wie z. B. in einem Labor, zeigt ein hermetisch abgeschlossenes Filter nach zwei oder mehr Jahren nur ein Minimum an Alterserscheinungen.

Handhabung von Spektralfotometern/ SpektraldensitometernUnabhängig von Fabrikat, Modell oder

Bauart dieser Messgeräte sind die kritischen Komponenten in Nanometer-Genauigkeit ausgelegt und die Optiken sorgfältig justiert. Obwohl portable Geräte für den Betrieb in industrieller Umgebung meist robust aufge-baut sind, müssen sie doch unter Bedingun-gen internationaler Normen betrieben und genauso vorsichtig behandelt werden wie die entsprechenden Geräte im wissenschaftlichen

Labor. Zur Absicherung der Genauigkeit ist eine vorsichtige Handhabung unerlässlich.

4.3 Spezifikationen von Spektral-fotometern

Spektrale BandbreiteUm die genaue Form, speziell das genaue

Maximum eines Absorptionsbandes zu mes-sen, muss die spektrale Bandbreite des Mess-gerätes wesentlich kleiner sein als die Breite des Absorptionsbandes. Ein spektraler Band-breitenfehler entsteht bei Verwendung einer relativ zur zu messenden Bandbreite des Absorptionsbandes zu großen Bandbreite.

Analyse-Spektralfotometer für die Analyse chemische Lösungen haben Auflösungen von 0,1 nm bis 1 nm. In der grafischen Technik sind Auflösungen von 5 nm bis 10 nm üblich. In der Vergangenheit waren sogar Geräte mit 20 nm-Bandbreite und Schrittweite üblich. Viele farbmetrische Arbeiten13 wurden mit Spektralfotometern mit 20 nm-Schrittweite durchgeführt, die 16 oder 17 Messpunkte über das sichtbare Spektrum ergaben und eine Basis für die Spektralkurven der Geräte bil-deten. Als Fazit kann zusammengefasst wer-den, dass diese Auflicht-Spektralfotometer die Reflexion bei einer Anzahl von begrenzten und festen Wellenlängen messen und dass die gemessene Farbe tatsächlich eine Reihe diskreter Datenpunkte ist.

Bei jeder punktweise aufgenommenen und anschließend gezeichneten Kurve können mathematische Kurven-Glättungsprogramme angewendet werden, um die „fehlenden“ Daten-punkte der Reflexion vorauszuberechnen. An den gemessenen Daten können Cubic Spline-, expo-nentielle, Polynom-, La Grange- oder Potenz-Funktionsalgorithmen angewendet werden, um eine gleichmäßige Kurve zu berechnen.

Bei der Argumentation für 5 nm, 10 nm oder 20 nm Bandbreite geht man davon aus, dass die Farbkurve im Bereich zwischen zwei Messpunkten keinen ungewöhnlichen Verlauf nimmt. Bei reflektierendem Material scheint dies eine gültige Annahme14. Die Kurven, die sich aus den optischen Eigenschaften der Pig-mente ergeben, sind typisch gleichmäßig und leicht vorauszuberechnen. Es ist sicher, dass das Gleiche von farbigen Flüssigkeiten, far-bigen Gläsern und vielen organischen Farb-stoffen nicht gesagt werden kann.

Ein namhafter Hersteller von Spektralfo-tometern tastet in Schritten von 3,5 nm Band-breite ab und gibt die Werte im Bericht in 10 nm-Schritten an. Dies ermöglicht Spektren mit an den spektralen Kurven genau zu erken-nenden steilen Flanken. ISO 13655 empfiehlt


für Auflichtdrucke die Datenerfassung mit 10 nm Bandbreite und Schrittweite und 5 nm für emittierende Geräte wie selbstleuchtende LCD-Anzeigen und Kathodenstrahlröhren-Monitore.

Die endgültige Auflösung hängt vom Beu-gungsgitter, der Schlitzbreite, der Diodengröße und der Qualität der Komponenten ab und ist üblicherweise für ein bestimmtes Messgerät festgelegt. In diesen Messgeräten wird nur ein einziges Strahlenbündel so verwendet, dass ein Bezugsspektrum aufgenommen und gespeichert wird und um nach der Aufnahme des Spektrums der Probe Transmissions- oder Absorptionsspektren zu erzeugen. Die verschie-denen Teile sind robust aufgebaut und erhalten den optischen Abgleich längerfristig.

GenauigkeitDurch Vereinbarung ist Genauigkeit die

Konformität mit dem korrekten oder akzep-tierten Prüfparameter. Im Falle von spektraler Kalibrierung der Skala ist eine Genauigkeit von 0,1 nm oder besser zulässig.

Zahlreiche Untersuchungen haben gezeigt, dass Fehler bezüglich der Mittenwellenlänge bei jedem gemessenen Datenpunkt die Genauigkeit des abgelesenen Wertes weit mehr verschlech-

tern als Abweichungen in der Bandbreite des Messgerätes. Beispielsweise hat Strocka15 fest-gestellt, dass 1 nm Verschiebung der Wellen-länge der Durchlassspitze auf der Wellenlängen-skala (z. B. durch Fehlabgleich der Optiken) ein ΔE(ANS)

** von 1,08 (Pigmente in opakem Kunst-stoff) und 1,67 (Farbstoffe in transparentem Kunststoff) verursacht. Auch eine Verschiebung von 0,25 nm verursacht dieselbe Fehlergröße wie die Differenz zwischen Messgeräten mit 10 nm und 20 nm Bandbreite.

ReproduzierbarkeitKurzzeit-Reproduzierbarkeit ist übli-

cherweise die Verschiebung der Werte bei schnellstmöglichem Durchführen von 20 bis 30 Messungen an einer weißen oder hell-grauen Keramikkachel. Werte über 0,2 ΔE*ab sind nicht zulässig.

Langzeit-Reproduzierbarkeit ist eine über einen Zeitraum von 8 Stunden verteilte Durchführung von 30 Messungen. Nicht zulässige Werte für die Reproduzierbarkeit besagen, dass je Verschiebung mehr als eine Neukalibrierung erforderlich ist.

** Adams-Nickerson-Stultz

Interinstrumentelle Übereinstimmung der MesswerteDer Grad der interinstrumentellen Über-

einstimmung wird üblicherweise als Differenz zwischen den Messwerten zweier Geräte oder zwischen einem Mastergerät und dem Mittel-wert einer Gruppe von Seriengeräten angege-ben. Zur Beschreibung dieses Farbabstandes sind verschiedene Wege möglich, häufig wird ein Durchschnittswert oder ein Mittelwert für eine Reihe von zwölf Keramikkacheln nach dem Ceramic Colour Standard Series II (CCS II) der British Ceramic Research Association (BCRA) genommen. Ein Wert von CIELAB 0,3 ΔE*ab ist zulässig.

Messgeräte und TemperatureinflüsseCCDs haben einen temperaturabhängigen

Leckstrom, der sogar fließt, wenn kein Licht auf das Bauelement auftrifft. Dieses Sig-nal wird als Dunkelstrom bezeichnet. Auch Wärme verursacht eine Ausdehnung der Optik des Gerätes. Wie beschrieben wird üblicher-weise als Monochromator ein holografisches Beugungsgitter benutzt. Wenn sich das Git-ter ausdehnt, verschiebt sich der durch den Sensor angezeigte Bereich des Spektrums und die Kalibrierung des Gerätes ist nicht länger gültig. Aus diesem Grund darf bei der für ein Gerät maximal erlaubten Geschwindigkeit niemals eine längere Folge von Messungen durchgeführt werden, sondern es muss immer eine Abkühlpause von einigen Sekunden ein-gelegt werden.

Die Lampe des Messgerätes kann auch die zu messende Probe erwärmen.

Eine Toleranzangabe für den Einfluss der Temperatur könnte sein:

Spektraler Reflexionsgrad: Innerhalb ± 0,1 %/°CFarbabstand: Innerhalb ΔE*ab 0,05/°C

4.4 Der Thermochromie-EffektThermochromie ist eine Farbänderung

als Folge einer Temperaturänderung. Nach Azom16, Lieferant von CERAM-Keramik-Farbstandards, zeigen alle stark eingefärb-ten Materialien unter Standard-Tageslicht-bedingungen einen bestimmten Grad von Thermochromie.

Keramikkacheln und Temperatur ein-flüsseUnter anderem tritt Thermochromie bei

einigen Kacheln auf, die Selen enthalten. Compton17 berichtet, dass wenn eine Kachel von 25 °C auf 35 °C erwärmt wird – dies ent-spricht einer typischen Temperaturänderung

Abb. 10: Diskrete Messpunkte bei Spektralfotometern

Abb. 11: Zwischen die Datenpunkte eingepasste und geglättete Kurve

Wellenlänge (nm)

Rela

tive

Refle

xion

Wellenlänge (nm)

Rela

tive

Refle

xion


bei Messgeräten mit der damals üblichen anhaltenden polychromen Strahlung –, mit einem Ansteigen der Temperatur eine kleine Reduktion der Reflexion eintritt. Sie beobach-tete, dass im allgemeinen Thermochromie an steilen Spektralprofilen auftritt.

Bei Hewlett Packard nahmen Forscher ein Spektralfotometer mit einer Wolframlampe und maßen eine grüne CCS II Kachel 30 Mal mit maximaler Geschwindigkeit des Mess-gerätes. Mit einem Präzisionsthermometer gemessen wurde ein durch Thermochromie18 verursachter Fehler von ungefähr 0,01 CIELAB ΔE*ab-Einheiten festgestellt, wenn die Tempe-ratur der Kachel um 0,2 °C ansteigt.

In Abbildung 12 zeigt die grüne Kurve die Daten des spektralen Reflexionsgrades einer grünen Bezugskachel, gemessen bei 24,4 °C ± 0,7 °C. Die pinkfarbene Kurve entspricht den Daten des National Physical Laboratory (NPL) für die durch 10 °C (25 °C auf 35 °C) Tempe-raturänderung verursachten Unterschiede des Reflexionsgrades (Einheiten auf der rechten y-Achse).

Aus diesem Grund bewahrt HP die Kacheln bei gleicher Umgebungstemperatur auf wie das Messgerät bei normalem Betrieb; wenn die Kacheln in einem Kasten oder einer Schublade aufbewahrt werden, müsste sie eine halbe Stunde vor der Messung19 geöff-net werden.

Fairchild und Grum20 führten einen ähnlichen Versuch mit einem Gerät mit 0°/45°-Geometrie durch. Für dieselbe Tem-peraturänderung beobachteten sie für eine grüne Kachel einen ΔE*ab-Wert von 0,7. Sie beobachteten allerdings für die orange (1,6)

und rote (1,5) BCRA CCS II-Kachel viel grö-ßere Änderungen.

Die folgende Tabelle zeigt das Thermo-chromie-Verhalten, wenn die BCRA-Farb-kachel die Temperatur um 10 °C gegenüber der Raumtemperatur ändert (ΔE*ab)21.

BCRA-Kachel ΔE*ab

Weiß 0,01

Blassgrau 0,02

Mittelgrau 0,05

Differenzgrau 0,05

Tiefgrau 0,05

Tiefpink 0,60

Orange 1,52

Rot 1,32

Gelb 0,92

Grün 0,92

Differenzgrün 0,91

Cyan 0,46

Tiefblau 0,17

Schwarz 0,02

Tabelle 3: Änderung der Farbe von BCRA CCS II-Keramik-

kacheln bei 10 °C Temperaturanstieg

Erst kürzlich hat NPL in dem NPL-Master-Set von BCRA CCS II-Kacheln eine umfangrei-che Sammlung von spektralen Reflexionsgrad- und Thermochromie-Daten22 herausgegeben.

Wenn die Temperatur über einen Zeitraum von 30 Minuten (die Zeit, in der sich eine Keramikkachel einer kleinen Temperaturän-derung anpasst) oder länger stabil ist, und ein genaues Thermometer, z. B. ein Quecksilber-Glas-Thermometer mit einer Skalenteilung von 0,1 °C zur Verfügung steht, können

hochgenaue Messungen durchgeführt werden, wenn die spektralen Daten bezüglich der Tem-peraturdifferenz korrigiert werden, bevor die farbmetrischen Größen errechnet werden. Die Korrekturdaten sind in der Publikation von Fairchild und Grum aufgelistet.

Pantone–Druckfarbe auf PapierHiltunen23 untersuchte das Verhalten

von Pantone-Druckfarbe auf Papierproben mit einem Elmer-Doppelstrahl-Spektralfoto-meter. Die Proben wurden anfangs auf 94 °C erhitzt. Das Messgerät wurde durch geeignete Maßnahmen isoliert, um zu verhindern, dass die heiße Probe dessen normale Temperatur beeinflusst. Die Ergebnisse zeigen für diese Papierproben eine Änderung von 0,093 ΔE*ab /°C.

°C L* a* b* ΔE*ab

28 55,75 58,42 27,63

35 55,46 58,17 27,26 0,53

40 55,20 57,98 26,88 1,03

45 55,00 57,78 26,55 1,46

Tabelle 4: CIELAB-Werte für das Pantone-Muster Red 032

U bei 4 Oberfächentemperaturen. Die Farbdifferenzen ΔE

wurden aus der niedrigsten Temperaturkurve errechnet.

Unter normalen Betriebsbedingungen sind sowohl die Materialien als auch das Messgerät den gleichen Temperaturänderungen ausge-setzt. Normalerweise ist nicht bekannt, wie viel der Änderung bei der Farbmessung auf Thermochromie des Materials und wie viel auf unkorrigierte thermische Drift des Messgerä-tes zurückzuführen ist. Beide wirken sich aus, obwohl die Hersteller auf die thermische Sta-bilität ihres Messgerätes und die eingebauten Kompensationsschaltungen besonders achten und versuchen, bei der Konzeption eine aus-reichende Kühlung sicherzustellen. Dies ist einer der Gründe, warum während des Mes-sens häufig eine Weißstandard-Kalibrierung durchgeführt werden sollte. Trotzdem ist aus obigen Beispielen zu erkennen, dass es in der Spektralfotometrie keine zufriedenstellende automatische Kompensation der Temperatur gibt, wenn die genauen thermischen Eigen-schaften des Materials unbekannt sind. Kor-rekturwerte sind vom Messgerät, der Farbe und den Materialeigenschaften abhängig. Geregelte Temperatur in den Labors ist eine bessere Lösung.

Eine praxisnahe, in vielen QC-Labors für Farbmessungen benutzte Temperatur beträgt 23 °C ± 2 °C.

Abb. 12: Unterschiede der Reflexion durch Thermochromie

Wellenlänge (nm)

Refle

xion

en

Δ R

efle

xion

en

Grün

Änderung


Die Einrichtungen zur Messung der Tem-peratur reichen vom überschaubaren Queck-silber/Glas-Laborthermometer bis zum mikro-prozessorgesteuerten digitalen Thermometer.

Das Ziel ist eine auf 0,1 °C genaue Tem-peraturmessung. Die Temperatur sowohl der Probe als auch des Spektralfotometers oder Spektraldensitometers sollte sich vor der Mes-sung in der temperaturgeregelten Umgebung mindestens 30 Minuten lang stabilisieren können.

Glasthermometer sind in einer Druckerei-umgebung leichter sauber zu halten, während siliconbestückte Temperaturfühler Kratzer vermeiden, wenn die Temperatur von Kera-mikkacheln gemessen wird. Offensichtlich hat das Anbringen einer Siliconspitze an Glas-thermometern die gleiche Wirkung. Auf jeden Fall ist die Raumtemperatur die wichtigste Größe, die unbedingt geregelt werden sollte.

Interessanterweise kann ein Glasthermo-meter mit einem begrenzten Temperaturbe-reich von 19 °C bis 27 °C und einer Skalen-teilung von 0,1 °C genauer sein als die viel aufwändigere elektronische Ausführung mit einem Thermoelement. Die Verwendung eines Thermoelementes kann die Genauigkeit auf 0,7 °C oder schlechter reduzieren.

Bei Temperaturmessung für Zertifizie-rungszwecke werden sowohl die augenblick-liche Temperatur als auch die Toleranzen des Thermometers festgehalten.

4.5 Hygrochromie – Einflüsse der relativen Luftfeuchte auf gemessene Farben

Beim Messen von Druckfarbe auf Papier ist es auch erforderlich, die augenblickliche Luftfeuchte zu erfassen, weil die Luftfeuchte die Art und Weise ändert, wie die Duckfarbe mit dem Papier reagiert. Die Änderung der Farbe mit der Feuchte wird Hygrochromie genannt.

Der Einfluss der Luftfeuchte auf die phy-sikalischen Eigenschaften von Papier ist gut dokumentiert. Die Daten bezüglich des Ein-flusses der Luftfeuchte auf gedruckte Farben scheinen auf digitales Drucken und Foto-Finishing beschränkt zu sein, bei denen der pigmentierte Toner gegenüber dem gefärb-ten Toner stabiler ist und bei Lagerung unter hoher Luftfeuchte seitliches „Ausbluten“ und Tonwertzunahme auftreten können24, 25,

26. Es gibt zuverlässige Daten über den Ein-fluss der Feuchteänderungen auf die Farbe von gefärbten natürlichen und synthetischen Textilfasern27.

Die Umfeldbedingungen müssen ange-geben und laufend kontrolliert werden, um Farbabweichungen für alle zu beurteilenden Proben zu minimieren.

4.6 Glanz und spiegelnde ReflexionenViele Druckerzeugnisse, speziell Magazine,

erscheinen glänzend, wenn sie unter einem bestimmten Winkel betrachtet werden. Glanz wird durch Lichtreflexionen an der Deckflä-che verursacht. Solche Reflexionen werden auch „first surface reflections“ (Reflexionen der äußersten Oberfläche) oder spiegelnde Reflexionen genannt und ergeben den Ein-druck verstärkter Farbsättigung und Dichte. First-Surface-Reflexionen enthalten jedoch keine Information über die Farbe der darunter liegenden Druckfarbenschicht. Es ergibt sich dann das Problem, dass Glanz einen unbe-kannten Anteil zum Messwert beiträgt und dies eine Diskrepanz zwischen Farbmessung und dem visuellen Eindruck verursacht.

Abb. 13: Spektraler Glanz

Der Einfluss von Glanz und First-Surface-Reflexionen kann bei der Messung der Probe durch Einschalten eines Polarisationsfilters verringert oder beseitigt werden. Farbmessun-gen werden aber nie mit Polarisationsfiltern durchgeführt, da die Korrelation zwischen den

gemessenen Werten und dem visuellen Ein-druck damit sogar verschlechtert wird. Dieses Problem bleibt in der unmittelbaren Zukunft wahrscheinlich ungelöst, und Messungen zur Abstimmung von Proof und Auflagen-druck werden weiter schwierig sein, wenn die Glanzniveaus sich unterscheiden, auch wenn derselbe Spektralfotometertyp benutzt wird.

4.7 Fluoreszenz und UV-FilterViele Anwender glauben, dass in Zukunft

einmal der visuelle Eindruck des Drucks bei der Farbmessung numerisch beschrieben wird. Daran arbeiten zurzeit Forschung und Ent-wicklung. Eines der Probleme auf dem Weg zu diesem Ziel ist die Fluoreszenz. Die durch optische Aufheller (OBA) im Papier verur-sachte Fluoreszenz hat die Aufgabe, das Aus-sehen des Papiers und des Drucks zu verbes-sern. Beim Messen z. B. der Farbabstimmung von Proof und Druckbogen beeinflusst die Fluoreszenz das Verhältnis zwischen Ausse-hen, Farbe und Dichte in unbekannter Größe. Die gemessenen Farbunterschiede werden wahrscheinlich mit der visuellen Beurteilung nicht gut korrelieren. Während es beim Zei-tungsdruck selten auftritt, ist es beim Akzi-denzdruck ein häufiges Problem, das bei der Geräteentwicklung und bei den Messungen beachtet werden muss. Anders ausgedrückt könnte eine Lösung für die Farbmessung darin bestehen, die UV-Komponente des Lichtes auszufiltern, wodurch dann die Fluoreszenz wirksam unterdrückt wird. Jedoch können die gemessenen Werte für den Betrachter nicht das normale Aussehen des Drucks widerspie-geln. Deshalb sollte die Farbmessung den Einfluss der Fluoreszenz einbeziehen und der Beitrag dieser Energie sollte bei Proof und Druck messbar derselbe sein.

Abb. 14: Spektrale Leistungsverteilung für CIE-Standard-Lichtarten28 A und C

CIE-Lichtart A

CIE-Lichtart C


Eine Schwierigkeit besteht darin, dass als Beleuchtungs-Lichtquelle in portablen Den-sitometern und Spektralfotometern sehr oft gasgefüllte Wolfram-Glühlampen, CIE-Licht-art A (mit einer Farbtemperatur von ungefähr 2856 °C), eingesetzt werden. Diese Wolfram-Lichtquellen unterscheiden sich aufgrund von Hersteller, Alter und Temperatur im Anteil der abgestrahlten UV-Energie.

Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, dass ISO 13655 für Farbmessungen die CIE-Lichtart D50 vorschreibt, die in ihrer Spekt-ralkurve eine definierte UV-Komponente ent-hält. Leider verwendet keines der bis heute am Markt verfügbaren Spektralfotometer eine Lichtquelle, die den Anforderungen von ISO 13655 entspricht. Eine D50-Lichtquelle ist schwierig herzustellen, und die Produktion in der Größe für ein portables Messgerät ist ein zusätzliches Problem. Die meisten Hersteller von Spektralfotometern kennen das Problem mit der Lichtart D50, sind aber zurzeit nicht in der Lage, eine Lösung anzubieten.

Die gegenwärtige Verwendung von gas-gefüllten Wolfram-Lichtquellen in Spek-tralfotometern bedeutet, dass die Daten der spektralen Messung mit Hilfe einer nume-rischen Bewertungstabelle von der Lichtart A in die Lichtart D50 transformiert werden müssen, der Einfluss der Fluoreszenz aber nicht genau erfasst werden kann, weil die UV-Komponenten der Lichtquellen der ver-schiedenen Hersteller sehr stark voneinander abweichen.

Obwohl Wolframlampen wesentlich weni-ger ultraviolette (UV) Strahlung abgeben als es die Norm D50 erfordert, verursachen sie noch Anregung von fluoreszierendem Mate-rial in einem gemessenen Medium. In Tests mit einer Reihe normaler Druckpapiere, die

meisten von ihnen enthalten fluoreszierende optische Aufheller, könnte die Streubreite der UV-Strahlung bei den Messungen von Papier und lichten Farben zwischen den Messgerä-ten für dieselbe Probe leicht CIELAB Δb* = 5 betragen.

Betrachtungskabinen haben häufig auch ihre Schwächen, was die Bereitstellung der ISO 3664:200029 entsprechenden Lichtart D50 betrifft.

Tests beim Erstellen von ISO 13655 erga-ben, dass Proben, die in der Betrachtungs-kabine übereinstimmten, einen Unterschied zeigten, wenn sie farbmetrisch gemessen wur-den und umgekehrt. Nicht alle dieser Unter-schiede wurden nur durch unterschiedliche UV-Komponenten der Lichtquellen in den Messgeräten und den Betrachtungskabinen verursacht, auch unvermeidbare Veränderung beim „Beobachter“ und Fehler in den Betrach-tungsbedingungen und andere systematische Gerätefehler tragen dazu bei, so wie sie in normaler Praxis beitragen würden, obwohl immer Maßnahmen eingeleitet werden, diese Fehler zu minimieren. Die Konsequenz daraus ist, dass es schwierig ist, eine starke Korre-lation zwischen der visuellen Bewertung von Druckerzeugnissen und Messungen mit dem Spektralfotometer zu erreichen.

Es wird weiter daran gearbeitet, Wege zu finden, genau der Lichtart D50 entsprechende Geräte zu produzieren. Als Interimsmaßnahme bietet die letzte Ausgabe von ISO 13655 drei alternative Messbedingungen:a) M1 – muss die Spezifikationen von D50

erfüllenb) M2 – verwendet eine beliebige Lichtart

ohne UV-Anteil

c) M3 – verwendet Kreuzpolarisationsfilter oder UV-sperrende Filterung (nur in spe-ziellen Fällen).

Diese drei Optionen sind in der Reihen-folge der Priorität angegeben und können von den Herstellern umgesetzt werden, um beste-hende Geräte nachträglich zu modifizieren.

4.8 FarbdifferenzformelnZurzeit sind zwei CIE-Farbdifferenzfor-

meln in Gebrauch: CIE ΔE*ab (1976) und CIE DE 2000. Die Letztere hat sich bezüglich der Korrelation zwischen gemessenen Farbdiffe-renzwerten und wahrgenommenen Farbdif-ferenzen allgemein als die Bessere erwiesen. Zwischen den Ergebnissen der beiden For-meln können ziemlich große und signifi-kante Unterschiede auftreten. Deshalb ist es bei Angabe von Farbunterschieden erforder-lich, auch anzugeben, welche Formel benutzt wurde.

Bis weitere Erkenntnisse zur Bestimmung der korrekten Werte für die drei in der CIE DE 2000-Formel benutzten Bewertungsparameter zur Verfügung stehen, wird empfohlen, die CIELAB ΔE*ab (1976)-Formel zu benutzen.

Die Farbdifferenzformel CIE 94 wird offi-ziell nicht mehr verwendet.

4.9 Messgeräte-FehlerdiagnoseBevor die Proben mit einem Spektral-

fotometer gemessen werden, müssen zur Überprüfung der Messgenauigkeit Diagnose-tests durchgeführt werden. Diese Tests sollten einen Drift-Test enthalten, um die Reprodu-zierbarkeit von Messung zu Messung zu über-prüfen, einen Diagnosekachel-Test, um die Langzeit-Reproduzierbarkeit zu überprüfen, und eine Weißstandard-Kalibrierung. Nur die Weißstandard-Kalibrierung ist mindestens ein-mal täglich erforderlich, während die anderen Diagnosetests, wie in den nächsten Absätzen beschrieben, weniger häufig, jedoch regelmä-ßig durchgeführt werden sollten. Der einem mangelhaften Testergebnis zugrunde liegende Fehler sollte vor weiteren Messungen behoben werden. Langzeitstabiltät des Messgerätes ist deshalb von entscheidender Bedeutung, weil Standards und Pigment-Primärfarben oft über viele Jahre verwendet werden.

Rich30 warnt davor, dass bei stark meta-meren Proben ein Fehler von einigen Zehn-tel eines Nanometers einen CIELAB ΔE*ab-Farbunterschied ähnlicher Größe ergeben kann. Wenn die Produkttoleranz einen Farb-unterschied von 1,0 ΔE*ab ergibt, dann darf der Beitrag des Messgerätes zu dieser Toleranz

Abb. 15: Spektrale Leistungsverteilung für die CIE-Standard-Lichtarten28 D50 und D65

CIE-Lichtart D50

CIE-Lichtart D65


höchstens 20 % oder ungefähr 0,2 Einheiten betragen. Dieses hohe Maß an Genauig-keit ist in einer Produktionsumgebung sehr schwer zu erreichen und aufrechtzuerhalten. Das Aufrechterhalten einer Genauigkeit und Reproduzierbarkeit zwischen 0,4 und 0,6 ist bei Anwendungen der Produktionssteuerung typischer und für die meisten bildgebenden Situationen und für Electronic-Publishing mehr als angemessen.

4.9.1 WeißkalibrierungWenn eines der folgenden Ereignisse ein-

tritt, muss eine Weißkalibrierung*** durchge-führt werden:> Beginnen einer neuen Mess-Sitzung> Ende einer Pause> Es wurde eine Anzahl aufeinanderfolgen-

der Messungen durchgeführt.> Die Umgebungstemperatur hat sich um

mehr als 5 °C geändert.

Für die Prozesssteuerung ist eine häufige Weißkalibrierung entscheidend, weil eine Drift des Messgerätes als Drift im Prozess interpretiert werden könnte. Bei Einsatz eines automatischen Messtischs muss die Software des Steuergerätes für die automatische Durch-führung der periodischen Weißkalibrierung programmiert werden.

Die Anzahl aufeinanderfolgender Messun-gen zwischen den Weißkalibrierungen hängt von dem zeitlichen Abstand zwischen den Messungen ab. Wenn diese Zeit für die voll-ständige Abkühlung des Messgerätes ausreicht, können vor erneuter Weißkalibrierung einige Hundert Messungen durchgeführt werden.

Bei der Charakterisierung eines Drucks, z. B. beim Erstellen eines ICC-Profiles, werden auf ein Blatt Papier gedruckte Kontrollfelder gemessen. Wenn die Messungen mit der maxi-mal möglichen Geschwindigkeit mit einem Messgerät mit einer Wolframlampe durchge-führt werden, die bei jeder Messung erneut eingeschaltet wird, wird die Kalibrierung nach wenigen Messungen verfälscht – hauptsäch-lich deshalb, weil die physikalischen Dimen-sionen des Beugungsgitters sich ändern, wenn es von der Lampe erwärmt wird. Dann sollte die Weißkalibrierung nach jeweils 10 Mes-sungen, oder bei einer Charakterisierung des Drucks nach einer Zeile von Kontrollfeldern erneut durchgeführt werden.

*** Die Benennung „calibration“ wurde geändert. In den

aktuellen ISO- und ANSI-Dokumenten wird das Wort

„calibration“ durch „standardisation“ ersetzt.

Nicht alle Spektralfotometer verwenden jedoch Beugungsgitter, und dann muss immer zwischen zu wenigen oder zu vielen Weißka-librierungen abgewogen werden, wobei sich ebenfalls Fehler ergeben können.

Heute werden als Weißstandard für die Kalibrierung oft Keramikkacheln verwendet. Vor der Kalibrierung sollten diese Standards auf Sauberkeit überprüft werden. Speziell bei Keramikkacheln ist es erforderlich, den Standard immer an genau derselben Stelle zu messen, weil Keramikkacheln nie völlig gleichmäßig sind. Jeder Hersteller fügt sei-nem Messgerät eine Anleitung bei, in der das genaue Verfahren beschrieben wird.

Jedes Spektralfotometer hat seine eigene Weißstandard-Kachel. Das absolute Spek-trum der Kachel ist im Messgerät gespei-chert; während der Kalibrierung wird die spektrale Response so eingestellt, dass sie innerhalb angegebener Toleranzen mit dem gespeicherten Spektrum übereinstimmt. Eine Weißstandard-Kachel ist so mit einem Mess-gerät „vermählt“; wenn eine Kachel verloren geht oder beschädigt wird, muss das Mess-gerät mit einer neuen Weißstandard-Kachel

„vermählt“ werden. Manchmal bedeutet dies, dass das Messgerät zum Hersteller zurückge-schickt werden muss, obwohl es bei einigen Messgeräten möglich ist, diese am Einsatzort zu „vermählen“.

Die Kacheln sollten vor Verschmutzung geschützt werden. Chemische Stoffe, die Kunststoffe angreifen, müssen vermieden werden, weil sie die Eigenschaften der Refle-xion verändern. Der in der Praxis gefährlichste Stoff ist Aceton, weil es weithin zum Reinigen verwendet wird. Aceton zerstört die Kalib-rierungsfläche. Wenn eine Standard-Kachel verschmutzt ist, kann sie mit einem sauberen, weichen, feuchten Lappen gereinigt werden. Unter Umständen sind bei hartnäckigen Fle-cken oder Verfärbungen auf dem Lappen ein oder zwei Tropfen Spülmittel erforderlich.

Die Weißstandard-Kachel kann zehn Jahre lang benutzt werden, nachdem der Herstel-ler die absolute spektrale Charakterisierung durchgeführt hat. Die Keramikoberfläche darf nicht verkratzt und nicht dauernd dem direk-ten Sonnenlicht ausgesetzt werden.

4.9.2 Farbkachel-Genauigkeits-überprüfung

Für die Überprüfung der Genauigkeit sei-ner portablen Spektralfotometer hat Hewlett Packard eine spezielle Routine entwickelt. Wie oft diese Überprüfung durchgeführt wird, hängt von der jeweiligen Anwendung ab. Die

Genauigkeitsüberprüfung sollte mindestens alle drei Monate durchgeführt werden.

Für die Prozesskontrolle, bei der es sehr auf Genauigkeit ankommt und mit den Daten Trendanalysen durchgeführt werden, sollte die Genauigkeitsüberprüfung mindestens bei jedem Schichtwechsel durchgeführt werden.

Bei der Genauigkeitsüberprüfung wird eine einzelne Farb-Referenzkachel gemessen und die gemessenen Farbwerte müssen inner-halb einer bestimmten Toleranz der Kachel-farbe entsprechen. Wenn die Kachelfarbe auf einen absoluten Standard rückführbar ist, ist die Zertifizierung absolut. Ist dies nicht der Fall, ist sie relativ.

Obwohl eine absolute Farb-Referenz-kachel nicht erforderlich ist, ist es nützlich, den Zugriff darauf zu haben, um beweisen zu können, dass das Messgerät immer korrekt arbeitet. Diese Referenzkachel kann üblicher-weise von einem der etablierten Farblabors oder vom Hersteller des Messgerätes zur Verfügung gestellt werden. Die Möglichkeit sollte vorsorglich geklärt werden und nicht erst dann, wenn Ungenauigkeiten auftreten.

Bei relativer Zertifizierung sind die nomi-nellen Farbkennwerte der Kacheln nicht bekannt und das Leistungsverhalten eines Messgerätes wird mit einem Hilfswert ver-glichen, der vom Messgerät selbst erstellt wird. Keramikkacheln, die nicht über das Rückfüh-ren auf einen Primärstandard charakterisiert wurden, sind relativ preiswert.

Farb-Referenzkacheln gibt es in großer Farbauswahl in dem zuvor erwähnten CCS II-Satz. Die neutrale Kachel ist für die Prüfung der fotometrischen Linearität, aber nicht als Referenzfarbe verwendbar. Andere Kacheln haben ein ausgeprägtes Problem mit seit-lichem Lichtaustritt, sind sehr dunkel, oder haben einen starken Thermochromie-Effekt. Daraus resultieren nur zwei Wahlmöglichkei-ten: Cyan oder Grün.

Hewlett Packard empfiehlt Grün. Andere Autoren haben wegen des Bereiches des Refle-xionsfaktors, mehreren genau definierten Wendepunkten und geringer Empfindlichkeit gegen Temperaturänderungen31 die Cyan CCS II-Kachel vorgeschlagen.

Abbildung 16 zeigt die Daten der spekt-ralen Reflexion für die Masterkacheln Grün und Cyan – gemessen bei 25 °C über den Wellenlängenbereich von 320 nm bis 780 nm für 0°/45°-Geometrie32. Die grüne Kachel hat mehr Wendepunkte als die Cyan-Kachel. Sie kann in einem empfindlicheren Spektral-bereich auch steilere Flanken haben, die das


Erkennen von spektralen Verschiebungen der Messgerätskala unterstützen.

Für alle Messgeräte an einem Einsatz-ort kann eine einzige Farbkachel verwendet werden. Im HP-Labor ist die Kachel in einer Halterung montiert, wie sie vom Messgeräte-hersteller für die Weißreferenzkachel geliefert wird. Dies stellt sicher, dass die Kachel immer genau an derselben Stelle gemessen und das Messgerät nicht verkantet wird.

Farbige Keramikkacheln haben üblicher-weise eine vorgeschlagene Kalibrierungs-Lebensdauer von 5 Jahren. Behandlung und Reinigung ist die gleiche wie bei der Weißreferenzkachel.

AnfangscharakterisierungWenn ein neues Spektralfotometer in

Betrieb genommen wird, ist es zuerst erfor-derlich, die relative Grünreferenzkachel zu messen. Die gemessene Farbe ist ein Hilfs-wert. Weil eine Farbkachel einige Jahre lang verwendet werden kann, wird vorgeschlagen, sie unter verschiedenen Betrachtungsbedin-gungen zu messen, d. h. unter einer Anzahl von Lichtarten und auch CIE- Standard-beobachtern. Wenn das Messgerät mit Fil-tern ausgerüstet werden kann, z. B. mit einem Polarisationsfilter zur Messung von feuchten Druckfarben, sollte bei allen Betrachtungs-bedingungen und Filterkombinationen gemessen werden.

Als Unterstützung bei der Diagnose von Messgerätefehlern ist es sinnvoll, auch das Reflexionsspektrum aufzuzeichnen.

Die Farbreferenz wird so wie die Weiß-referenz gemessen. Es wird jedoch empfohlen, eine kleine Anzahl Messungen im Abstand von jeweils 10 Sekunden durchzuführen und die Ergebnisse zu mitteln. Dabei muss auch die augenblickliche Umgebungstemperatur festgehalten werden. Wenn die Kachel in einem geschlossenen Behälter aufbewahrt wird, sollte der Behälter eine halbe Stunde vor Gebrauch geöffnet werden.

Überprüfung der GenauigkeitFür die Überprüfung der Genauigkeit

wird zuerst die Farbreferenz gemessen und anschließend die Farbdifferenz zu dem Hilfs-wert errechnet. Wenn die Überprüfung abso-lut ist, kann die Toleranz großzügig bemessen sein, wie z. B. ΔE*ab = 0,6. Ist die Überprü-fung relativ, kann sie enger sein, wie z. B. ΔE*ab = 0,2.

Quartalsweise ZertifizierungMessgerätefehler sind nicht die einzige

Quelle von ungenauen Messungen. Häufiger liegt der Fehler im Ablauf der Messung. Dies kann viele Gründe haben, wie z. B. Fehler in der Dokumentation, Personalwechsel usw. Die beste Absicherung gegen diese Probleme besteht darin, an einem der gemeinschaftli-chen Referenzprogramme wie z. B. X-Rites NetProfiler teilzunehmen. Diese Einrichtung bietet die Möglichkeit zur Neukalibrierung des Messgerätes, basierend auf Messungen von lokalen Referenzen, die auf ein virtuelles

Standardmessgerät und verbindliche Normen rückführbar sind.

LangzeitkalibrierungAbhängig von der Anwendung empfehlen

die Hersteller, das Messgerät alle 18 Monate zur Reinigung, Wartung, zum Updaten der Firmware und zur Neu-Zertifizierung zum Hersteller einzusenden.

4.10 Numerische Werkzeuge zur Verbesserung der interinstru-mentellen Übereinstimmung der Messwerte

Einer der beachtlichsten Fortschritte bei Farbmessungen in den letzten Jahren war das Verfahren nach Dr. Danny Rich zur Verbes-serung der Übereinstimmung der Ergebnisse von Messgeräten durch ein numerisches Modell mit wenigen ausgewählten Parame-tern des Spektralfotometers33.

Nach Robertson34 werden in dem Rich’schen Modell vier Parameter identifiziert, welche die Quelle der wesentlichen linearen systematischen Fehler bei Farbmessgeräten darstellen.

Bei dieser Analyse müssen nur vier Feh-lerquellen berücksichtigt werden, d. h.> Nullpunktfehler (Nulloffset oder Schwarz-

pegel),> Signalstärkenfehler (der Unterschied in

linearem Maßstab zwischen Schwarz- und Weißpunkt oder der Skalenkalibrierungs-faktor)

> Wellenlängenfehler (die lineare Differenz der Wellenlängeskala – erste Ableitung), und

> Bandbreitenfehler (zweite Ableitung).

Mit Hilfe von statistischen Schätzwerten für diese vier Parameter kann das Modell dann als Basis für ein Verfahren benutzt werden, nach dem die Ablesungen eines Farbmess-gerätes einem anderen angepasst werden kön-nen. Verschiedene Messgeräte einschließlich unterschiedlicher Modelle desselben Herstel-lers oder Messgeräte unterschiedlicher Her-steller können so aufgebaut sein, dass eine bessere Übereinstimmung bezüglich ihrer Farbmessungen zustande kommt. Das Modell kann die interinstrumentellen Verbesserungen auf einem Niveau zeigen, das dem der Labors der nationalen Normung entspricht oder sie übertrifft.

Im Rich’schen Modell gibt es eine sehr deutliche Wechselwirkung zwischen den Eigenschaften der Oberfläche der Probe und der fotometrischen Skala. Wenn das Modell

Abb. 16: Spektrale Reflexionsdaten für Masterkacheln Grün und Cyan

Wellenlänge

Refle

xion

sgra

d

Grün

Cyan


nur mit glänzenden Keramikkacheln wie den BCRA-Keramikkacheln aufgebaut ist, wer-den matte Materialien wie Textilien schlecht nachgebildet. Wenn das Modell mit Texti-lien oder mit matten Materialien wie Spec-tralon**** aufgebaut ist, werden glänzende Proben wie Autolackierungen sehr schlecht nachgebildet.

Auf ähnliche Art erfassten Rich und Martin35 eine Palette von bunten (Farb-) und unbunten (Grau-) Proben in einem Verhältnis derart, dass die Nachbildung der fotometri-schen Skala optimiert wird, ohne die Wellen-längenskala zu verdecken. Wenn die Anzahl der bunten und unbunten Proben zufällig ver-teilt reduziert wird, bleibt das Modell stabil und konstant. Wenn das jeweilige Verhältnis von unbunten zu bunten Mustern reduziert wird, findet im Modell eine Verschiebung statt. Deshalb ist es in der Praxis entscheidend, eine wesentlich größere Anzahl von unbunten als von bunten Proben zu erhalten.

Die Parameter sollten von 400 nm bis 700 nm bei Wellenlängen im Abstand von 10 nm statistisch ermittelt werden. Bei der Berechnung dieser Parameter muss sicherge-stellt werden, dass das Computerprogramm alle gespeicherten Zahlen mit 32 Bit-Gleit-kommagenauigkeit speichert.

Einzelne Arten von übrig bleibenden oder vermischten Differenzen zwischen den Messgeräten können nicht separiert oder aus-geglichen werden. Die Quellen dieser Unter-schiede sind Nichtlinearitäten im fotometri-schen Bereich und der bei durchscheinendem Material auftretende seitliche Lichtaustritt.

Das Modell kann entweder für ein durch-schnittliches Gerät aus der Produktion oder für einzelne Gruppen von Kundengeräten unter Verwendung von Mustern abgeleitet werden, die vom Kunden zur Verfügung gestellt wurden; dadurch wird für eine sehr gute Übereinstimmung innerhalb des Betrie-bes des Anwenders oder zwischen den Betrie-ben gesorgt.

Sehr gute Ergebnisse wurden beobachtet, wenn das „Durchschnitts“-Modell auf ein ein-zelnes Messgerät angewandt wird. Nicht nur die Ablesungen einzelner Messgeräte bewegen sich näher an die des Referenzgerätes heran (Abweichung), sondern auch die relativen Unterschiede zwischen zwei oder mehreren

**** Spectralon™ – ein thermoplastisches Material, das

von allen bekannten Materialien oder Beschichtun-

gen über dem UV-VIS-NIR-Bereich (200... 1100 nm)

des Spektrums die höchste diffuse Reflexion hat.

Geräten derselben Familie erscheinen etwas verringert (Streuung).

Glücklicherweise sind alle diese Einzelhei-ten und Berechnungen, wie auch viele andere statistische und System-Managementroutinen, die zur Verbesserung der interinstrumentellen Übereinstimmung in einem Gerätebereich benötigt werden, nun in einem kommerziellen Paket „X-Rite NetProfiler“ verfügbar.

4.10.1 X-Rite NetProfilerDer NetProfiler für die grafische Indus-

trie besteht aus Software und zertifizierten gedruckten Farbstandards. Die physischen Farbstandards werden zuerst mit einem X-Rite Master-Spektralfotometer und dann von dem NetProfiler-Kunden mit einem Spektralfoto-meter gemessen, das registriert und mit einem individuellen Identitätscode versehen wurde. Die Messungen des Kunden werden über das Internet mit einem bekannten virtuellen Stan-dard für diesen Gerätetyp verglichen und es wird ein Profil generiert. Von jedem Gerät innerhalb eines Netzwerkes sind umfangrei-che Leistungsstatistiken verfügbar.

Dies ist für die Farbmessung ein entschei-dender Schritt vorwärts, da jeder Gerätetyp und jede Geräteausführung ein charakte-ristisches Mess- und Leistungsprofil hat. Es ist nicht realistisch anzunehmen, dass Messungen mit Spektralfotometern mit 0°/diffus-Geometrie immer genau mit denen mit 0°/45°-Geometrie übereinstimmen, oder dass Beugungsgitter-Spektralfotometer die-selben Farbwert/Temperatur-Koeffizienten wie Interferenzfilter-Geräte aufweisen werden. Somit ist es für die beste interinstrumentelle Übereinstimmung der Messwerte besser, für

jeden Gerätetyp einen virtuellen Standard festzulegen, sodass dessen Leistungsangaben sich global entsprechen und vergleichbar sind. Auf diese Art und durch Verringern der Streu-ung zwischen den Farbmessdaten – entweder von einem zum nächsten Messgerät oder von einem zum nächsten Monat – ist der NetPro-filer in der Lage, eine entscheidende Größe zu eliminieren, welche den Farbmess- und Farbreproduktionsprozess negativ beeinflus-sen kann. Durch regulären Zugriff auf den NetProfiler-Server ist es möglich, die erfor-derliche Qualität eines ganzen Messgeräte-Netzwerkes an allen Einsatzorten – lokal, national oder weltweit – durch Abgleich mit zertifizierten Standards zu schaffen und zu managen und sicherzustellen, dass die Mess-geräte genau arbeiten.

Mit dem Internet verbunden überwacht der NetProfiler alle Messgeräte und hält Fern-diagnosewerkzeuge bereit, die für den regulä-ren Einsatz eingerichtet werden können. Der Prozess kann Unsicherheiten und potentielle Probleme in dem Messgerät erkennen. Sollte das Spektralfotometer nicht mehr innerhalb der Spezifikationen liegen und nicht mehr dem Messgeräte-Netzwerk entsprechen, kann der NetProfiler das Problem erkennen und, wenn möglich, das Gerät instand setzen, sodass es wieder den Spezifikationen entspricht. Unbe-grenzter Zugang zu den Berichten ermöglicht Information über Leistung und Geschichte jedes Gerätes in einem Farbmanagement-Netzwerk. Die Qualitätszertifizierung jedes Gerätes im Netzwerk kann zu jeder Zeit ein-gesehen und ausgedruckt werden.

Einer der grundlegenden Unterschiede zwischen dem X-Rite-Verfahren zur Verbes-

Abb. 17: Fernbediente Spektralfotometer-Kalibrierung mit dem X-Rite NetProfiler


serung der interinstrumentellen Übereinstim-mung der Messwerte und einem alternativen Produkt von Datacolor oder einem Testservice des Collaborative Testing Services (CTS) ist, dass der X-Rite NetProfiler ein zertifizier-tes gedrucktes Referenzmuster verwendet. Datacolor Maestro benutzt den überall vor-handenen BCRA Serie II-Keramikkachelsatz, während CTS Farbtonkarten verwendet. Wie zuvor angemerkt, ist es wesentlich besser, Referenzmaterialien zu benutzen, die den in der Produktion benutzten Materialien am nächsten kommen.

Obwohl das National Physical Laboratory mit allen Keramikkachelsätzen der Ceramic Colour Standards Series II (CCSII) Themo-chromie-Farbkorrekturdaten liefert, können diese Daten nicht dazu benutzt werden, die Farbreferenz-Standards aus anderen Mate-rialien zu korrigieren. X-Rite kennt jedoch das Thermochromie-Verhalten seiner mit Druckfarben auf Papier gedruckten Kalibrie-rungsstandards. Bei bekannter Temperatur der Messumgebung des NetProfiler-Kunden können sie ihre Messgeräte online überprüfen und neu kalibrieren.

4.10.2 Datacolor MAESTROÄhnlich dem X-Rite NetProfiler korrigiert

Datacolor MAESTRO Messunterschiede zwi-schen Farbmessgeräten, die durch Alterung, Umgebung oder Bauweise des Herstellers ver-ursacht werden. Datacolor MAESTRO-Soft-ware setzt Spektralfotometer mit dem Data-color Master-Referenzmessgerät in Beziehung. Als Ergebnis sind die dem Referenzgerät entsprechenden Geräte aufeinander „abge-stimmt“. Die innerhalb eines einzelnen Labors, überall in den Unternehmens-Infrastrukturen und über die Produktions-Versorgungswege auftretenden Unterschiede bei Farbmessun-gen werden minimiert.

Datacolor Maestro bietet betriebliche Genauigkeits-Überprüfungen von ausgewähl-ten Serien von eigenen Spektralfotometern und auch Geräten bestimmter anderer Her-steller. Die Mehrheit der ausgewählten Data-color-Spektralfotometer haben jedoch eine integrierte 0°/diffus Kugel-Geometrie und stehen im Gegensatz zu den 0°/45°-Geomet-rien der in der grafischen Industrie benutzten Geräte. Darüber hinaus wird der MAESTRO-Anwender aufgefordert, mit dem von Data-color gelieferten BCRA-Keramikkachelsatz zu arbeiten, für den es keine laufenden Rück-meldungen via Internet zum Hersteller gibt, sodass die Wahrscheinlichkeit, dass sich damit eine globale Netzwerk-Farbgenauigkeit für

die grafische Industrie erzielen lässt, geringer ist als mit dem X-Rite NetProfiler.

4.10.3 Das gemeinschaftliche CTS-Referenzprogramm für Farbe

Collaborative Testing Services Inc. (CTS)36 ist eine Organisation, die Tests der Labors untereinander durchführt. In diesen Tests wird die Leistungsfähigkeit eines Labors nicht mit einer absoluten Referenz ver glichen. Statt-dessen werden in Zusammenarbeit mit dem Natio nal Institute of Standards and Techno-logy (NIST) multivariate vergleichende statis-tische Verfahren entwickelt, um die Leistungs-fähigkeit zu beurteilen.

Mit diesen Techniken wird ein Konsens-wert über eine große Anzahl von teilnehmen-den Labors ermittelt, die eine Vielzahl von Messgeräten und Verfahren benutzen. Die Werte jedes Labors werden dann mit dem Konsenswert verglichen. Diese Analyse ist auch als „real world“-Analysis bekannt.

Analytiker messen eine Reihe von drei opaken Farbtonchips der Firma Munsell Colour, Macbeth Division. Die Farben sind aus dem gesamten Farbspektrum ausgewählt. Die Farbtonchips bestehen aus einem metameren und einem nicht-metameren Gegenstück mit kleinen Farbunterschieden.

Die Messungen werden entsprechend dem Standardverfahren der American Soci-ety for Testing and Material (ASTM) für die jeweilige Gerätegeometrie unmittelbar nach dem Öffnen der die Muster enthaltenden versiegelten feuchtigkeitsfreien Tragetasche durchgeführt. Bei den Messungen wird jedes Muster mit den anderen Mustern hinterlegt und nach Drehung um 90° ein zweites Mal gemessen. Hierbei wird die einschlägige Norm ASTM E1349 „Standard Test Method for Reflectance Factor and Color by Spectrometry Using Bi directional Geometry“ angewendet, welche die Farbmessungen von opaken Pro-ben mit einem Spektralfotometer mit 45°/0°- oder 0°/45°-Geometrie beschreibt.

4.11 Praktische Spektralfotometrie und Farbmessungen

Es spielt keine Rolle, wie gut das Farb-spektrometer gewartet und betrieben wird, sein Leistungsverhalten ist durch seine inhä-renten Fähigkeiten begrenzt.

Es muss ein Modell-Spektralfotometer beschafft werden, das die für die vorgese-hene spezielle Anwendung erforderlichen Merkmale und Fähigkeiten aufweist.

Obwohl diese Farbspektrometer dafür gebaut sind, die Proben sowohl genau als auch mit hoher Reproduzierbarkeits-Genauig-keit zu messen, werden diese Messungen nur innerhalb eines Bereichs von entsprechenden Toleranzen durchgeführt.

Spektralfotometer sind keine perfekten Messeinrichtungen, und wie gut sie messen, hängt oft von den vom Betreiber des Systems kontrollierten Faktoren ab.

Eine Umgebung konstanter Temperatur verhindert eine durch thermische Änderun-gen innerhalb des Messgerätes und Materials verursachte Änderung des Messergebnisses. Es ist am besten, das Spektralfotometer ein-geschaltet zu lassen oder zur Verringerung der thermischen Drift eine „Aufwärmzeit“ zuzulassen.

Weißkalibrierungsstandards sollten vor-sichtig behandelt werden, da der fotometri-sche Bereich (0 bis 100 %) der Spektralfoto-meter auf diese Standards kalibriert ist. Die weißen Kacheln sollten so behandelt werden, dass sie nicht verschmutzt oder verkratzt wer-den. Verschmutzte Kacheln sollten mit Wasser (und wenn nötig mit einem milden Spülmit-tel) gereinigt und mit einem weichen Tuch getrocknet werden. Es dürfen keine organi-schen Lösungsmittel wie Alkohol oder Aceton verwendet werden.

Spektralfotometer sollten häufiger neu kalibriert werden, weil der fotometrische Bereich (0 bis 100 %) jedes Spektralfotome-ters in der Zeit zwischen den Kalibrierungen aufgrund der Temperatur, der Lichtquelle und/oder der Einflüsse des Fotodetektors „driften“ kann. Jeder „Driftfehler“ wird bei der Kalib-rierung beseitigt und durch häufiges Neuka-librieren bedeutend reduziert.

Die Reflexionsmessungen sollten ISO 13655 entsprechen, mit der Ausnahme, dass ein abnehmbares, einschaltbares oder ein-stellbares UV-Filter benutzt wird, um die UV-Komponente im einfallenden Lichtstrahl durchzulassen, auszufiltern oder einzustellen. Für Messungen der Reflexion wird üblicher-weise eine weiße Unterlage empfohlen, es sei denn, die Rückseite des gemessenen Bereiches ist bedruckt.

Bei Farbreflexionsmessungen sollten polarisierende Optiken vermieden werden.

Mehrfache Messungen eines Kontrollfel-des sollten gemittelt werden. Das Ausmaß sollte von der Gleichmäßigkeit und/oder der zeitlichen Konsistenz des Materials und der zeitlichen Konsistenz des Messgerätes und des Anwenders abhängig sein.

www.ifra.com/specialreports Kapitel 5: Dichtemessungen 23

Beim Offsetdruck, Flexodruck und Buch-druck hängen Farbton und Farbgradation in Bildern von der Änderung der Größe (kon-ventionelles Raster) oder der Frequenz (sto-chastisches Raster) der Rasterelemente ab. Die bestgeeigneten Ton- und Farbwerte jedes Bild elementes werden während der Druckvor-stufe und in Kenntnis der Tatsache festgelegt, dass der nachfolgende Druck unter Verwen-dung einer konstanten und bestimmten, für die gewählte Druckfarben-Papier-Kombina-tion optimierten Filmdicke der Druckfarben ausgeführt wird. Die Wahl von Druckfarbe und Papier bestimmt weitgehend das Ton-wert- und Farbspektrum sowie Farbtreue, Glanz, Opazität und in gewissem Grad die Schärfe des Druckergebnisses. Das Optimieren der Druckfarben-Filmdicke durch Probeläufe vor der Produktion ermöglicht eine gewisse Feinabstimmung von Tonwert- und Farbspek-tren und von entscheidenden Faktoren für die

„Verdruckbarkeit“ wie Abliegen und Trocknung. Wenn einmal die optimalen Druckbedingun-gen für die Materialien ermittelt wurden, ist es die Aufgabe des Druckers, während der Produktion eine gleichbleibende Druckquali-tät sicherzustellen und die Dicke des Druck-

farbenfilms bei allen Druckgeschwindigkeiten, die 1,5 m/s und 90.000 Zeitungsexemplare im Tabloidformat pro Stunde erreichen können, konstant zu halten.

Beim Offsetdruck und Flexodruck kann der Drucker nur die Dicke der Druckfarben-schicht, d. h. einen eindimensionalen Steuer-parameter, einstellen. In Druckereien, die nach ISO-Normen arbeiten – ISO 2846 für die Druckfarben, ISO 12647 für die Pro-duktion von farbseparierten Bildern, Proofs und Auflagendrucken und ISO 13656 für die Druckprozesssteuerung –, ist die optische Dichtemessung ein gutes Hilfsmittel für die Regulierung dieser sehr dünnen Druckfar-benschicht. Für Druckbetriebe (und Farbre-gelungssysteme) ist die optische Dichte als eindimensionale Größe als Messgröße für die Regelung gut geeignet – eine Messgröße, die sicher empfindlicher auf Änderungen reagiert und genauer und konsistenter ist als einfache Sichtkontrolle.

Ohne Zweifel gibt es viele Labor- und Produktionstechniken, welche die Steue-rung von Druckfarben-Filmdicken von 1–1,5 µm auf einer ebenen, nicht absorbierenden Oberfläche mit größerer Genauigkeit ermög-

lichen, doch wird die Dichtemessung wegen ihrer Schnelligkeit, ihrer geringen Kosten und ihres visuellen Bezugs zu Farbintensität und Helligkeit bevorzugt. Dichtemessung ist für die Druckprozesssteuerung ein hinreichend schneller und wiederholbarer Prozess.

Densitometer und Spektralfotometer messen die Dichte auf verschiedene Art. Ein Densitometer berechnet die Dichte basierend auf der Messung eines Reflexionswertes unter Verwendung von Filtern in der Kom-plementärfarbe der zu messenden Druckfarbe oder neutrale Dichtefilter und vorzugsweise nach Einstellen des Nullpunktes auf den unbedruckten Bedruckstoff. Relative Druck-dichtemessung ist das bevorzugte Verfahren, da dadurch der Einfluss des Bedruckstoffes reduziert und die Linearitätsschwankung der Druckfarben-Filmdicke linearisiert wird.

Relative Druckdichte (d. h. nach der Kali-brierung des Densitometers auf die Referenz des Herstellers und Einstellen des Nullpunk-tes des Densitometers auf einen unbedruck-ten Bereich des Papiers, bevor der Proof oder das aus der Produktion entnommene Druck-muster gemessen wird).

Drel = -log10.(Rrel)darin ist R = Gemessener Reflexionswertoder (mühsamer)

Drel = Di+p (abs) – Dp (abs)

darin istDi+p (abs) = Absolute Dichte von Druckfarbe

und Papier (nach Kalibrierung des Densitometers auf die Referenz des Herstellers aber ohne Einmessung (Nullpunkteinstellung) auf das Papier.

Dp (abs) = Absolute Dichte des Papiers (nach dem obengenannten Messverfahren für die absolute Dichte).

Gleichung 3: Reflexionsdichte bei Messung mit Breitbandfilter

Ein Spektralfotometer berechnet die Dichte durch Messen der Response des reflektierten Lichtes an einer Anzahl von diskreten schmal-bandigen Schritten über dem sichtbaren Spek-trum (380 nm–720 nm) und anschließender Anwendung eines entsprechenden Filtersatzes für die numerische Bewertung für die Mitten-

5 Dichtemessungen

Abb. 18: Druckfarbe auf Zeitungsdruckpapier

Druckverfahren Farbfilmdicke

Offsetdruck 1–1,5 μm

Flexodruck 0,75–2 μm

Tiefdruck bis zu 6 μm (bis zu 30 μm für Banknoten)

Siebdruck bis zu 60 μm

© 2007 Ifra, DarmstadtKapitel 5: Dichtemessungen24

Abb. 19: Komponenten eines Auflichtdensitometers37

Abb. 20: Farbfilterfunktion eines Auflichtdensitometers

Abb. 21: Prozent Reflexion (%), konvertiert in Dichte (D) Abb. 22: Änderung der Dichte mit der Farbfilmdicke für einen typischen Skalenfarbensatz38

wellenlängenkurve zur Berechnung der roten, grünen oder blauen ISO-„Filter“-Dichte.

Reflexionsdichte (D) = -log10

darin ist R = gemessener Reflextionswertw = spectrale Produkte von Status E- oder

Status T- bewerteten WellenlängenGleichung 4: Reflexionsdichte aus den Spektraldaten

5.1 FilterZurzeit werden Densitometer mit einer

Vielzahl von Filtersätzen ausgestattet – Status T, Status E, Status I. Darüber hinaus können die Filtersätze mit einem zusätzlichen Satz Kreuzpolarisationsfilter ergänzt werden und in naher Zukunft kann auch ein Ultraviolett (UV)-Filter hinzugefügt werden.

In der Vergangenheit gab es andere Filter-sätze für die Dichtemessung in der grafischen Industrie mit den Bezeichnungen DIN 16536, SPI, Status G oder Status A, diese wurden aber erfreulicherweise in den Druckereien allmäh-lich immer weniger benutzt.

Filter für Densitometer können in drei Arten eingeteilt werden:> Breitbandfilter (farbige Gelatinefilter)> Schmalbandfilter (Gelatine- oder Glas-

Interferenzfilter)> Neutrale Dichtefilter

Display

Log

Verstärker

SensorFarbfilter

Lampe

IR-FilterBlende

Optik

Druckfarbe

Papier

Einfallendes Licht

Probe

FarbfilterEmpfänger

Messelektronik

Display

Dichtewerte

D = 0,05

D = 0,30

D = 1,00

D = 2,00

90 %

50 %

10 %

1 %

720

∑ (R x w)λ = 380

720

∑ wλ = 380

Schwarz

CyanMagentaGelb

Dich

te

Farbfilmdicke


Abb. 23: ISO Status E Farbfilter-Response

Abb. 24: ISO Status T Farbfilter-Response

Die entsprechenden Bandbreiten auf den Kurvenblättern sind:

Status E Status T

Blau 380-535 nm (155 nm B’breite) 380-557 nm (177 nm Bandbreite)

Grün 465-630 nm (165 nm B’breite) 465-630 nm (165 nm Bandbreite)

Rot 557-722 nm (165 nm B’breite) 557-722 nm (165 nm Bandbreite)

5.1.1 Breitband-„Wratten“-FilterIn der grafischen Industrie wurden viele

Densitometer mit Gelatinefiltern ausgerüstet, deren spektrale Response in ISO 5-3 genormt und genau dokumentiert wurde. Bei Gelatine-filtern gibt es eine Anzahl von Bezugsquel-len für Filter, die den ISO-Spezifikationen entsprechen.

Bei den Status E- und Status T–Filtersät-zen sind die Filter für die Druckfarbe Cyan (Rotfilter) und die Druckfarbe Magenta (Grün-filter) die gleichen. Das Status E-Blaufilter für die Druckfarbe Gelb ist nicht so breitbandig wie für Status T.

Gelatinefilter werden durch Auflösen spe-zieller Farbstoffe in flüssiger Gelatine herge-

stellt. Vorbereitetes Glas wird mit der Gelatine beschichtet, die nach dem Trocknen von dem Glas abgezogen und mit Lack beschichtet wird. Jedes Filter ist bezüglich spektraler Transmis-sion und Gesamttransmission genormt.

Wie Farbstoffe bei anderen Anwendungen können sich die spektralen Eigenschaften der in den Filtern verwendeten Farbstoffe abhän-gig vom Farbstoff, dem Alter und der Einwir-kung von Wärme und Licht ändern. Gelati-nefilter sollten kühl und trocken aufbewahrt werden und sollten nicht höheren Temperatu-ren als 50 °C ausgesetzt werden. Gelatinefilter sind nicht so stabil wie Schmalband-Interfe-renzfilter aus Glas und verschlechtern sich schneller. Regelmäßig müssen Kalibrierungen durchgeführt werden. Idealerweise würden die Hersteller von Densitometern mit Gelati-nefiltern die Filter alle zwei Jahre überprüfen und gegebenenfalls erneuern.

5.1.2 InterferenzfilterInterferenzfilter können sowohl in Spek-

tralfotometern als auch in Densitometern ein-gebaut sein. Bezüglich der spektralen Eigen-schaften können Interferenzfilter Breitband-, Schmalband- oder steil abschneidende Filter sein. – siehe Abschnitt 4.2.2 Geräte mit Interferenzfilter, dort wird dieser Filtertyp beschrieben.

5.1.3 Neutrale Filter für die ISO-Norm visuelle Dichte

Zur Bewertung der Schwärzung eines Bil-des, das direkt oder über Projektion betrach-tet wird, wird die visuelle Dichte nach ISO gemessen.

Diese Messungen werden meistens an Schwarz-Weiß-Bildern durchgeführt, können aber auch an anderen Bildtypen durchgeführt werden.

Mit den spektralen Produkten und Bewer-tungsfaktoren für die visuelle Dichte nach ISO wird der in CIE Publikation 18 definierte spektrale Hellempfindlichkeitsgrad für photo-pisches Sehen CIE V(λ) (gesprochen „Vau von Lambda“) ermittelt.

5.1.4 PolarisationsfilterWie Polarisationsfilter funktionierenAllgemeine Lichtquellen, sowohl natür-

liche als auch künstliche, strahlen Licht mit wellenähnlichem Verhalten ab, bei dem die Wellen in einer Vielzahl von Ebenen schwin-gen. Ein Polarisationsfilter filtert und reduziert die Schwingungsebenen der Lichtwellen auf nur eine Ebene – dadurch entsteht polarisiertes Licht. Ein zweites in den Lichtweg von pola-

Log

der S

pekt

ralp

rodu

kte

Status E-Densitometrie

Wellenlänge nm

Status E- Blau Status E- Grün Status E- Rot

Log

der S

pekt

ralp

rodu

kte

Status T-Densitometrie

Wellenlänge nm

Status T- Blau Status T- Grün Status T- Rot


risiertem Licht angeordnetes Polarisationsfil-ter, dessen einzige Schwingungsebene um 90° gegenüber der schon polarisierten Lichtquelle gedreht ist, blockiert das Licht total. Pola-risiertes Licht, das durch ein Polarisations-filter lief und einmal an einer glatten oder glänzenden Fläche reflektiert wurde, bleibt in seiner einen Schwingungsebene polarisiert. Dieses polarisierte Licht, ein bei der Messung der Druckfarbendichte und der Prozesssteue-rung unerwünschtes Element, überträgt keine Information über die aufgebrachte Menge der Druckfarbe. Es wird dann mit Hilfe eines zweiten gekreuzt polarisierenden Filters aus dem reflektierten Licht herausgefiltert. Alles andere reflektierte Licht, das für die Messung eines Dichtewertes gebraucht wird, muss in den gedruckten Druckfarbenfilm eingedrun-gen sein und wurde durch mehrfache interne Reflexionen an den unregelmäßig geformten Pigmentteilchen und der Papierfaseroberflä-che depolarisiert. Dieses Licht, das letztend-lich von Druckfarbe und Papier kommt, ist nicht polarisiert und genau die Art, die für eine genaue Messung der Dichte gedruckter Druckfarbe benötigt wird.

Polarisationsfilter dienen dazu, sowohl die Langzeit- als auch die Kurzzeit-Genauigkeit von Dichtemessungen zu verbessern.a) Sie reduzieren spiegelnde Reflexionen.

Spiegelnde Reflexionen, auch als „first surface reflections“ (Reflexionen der äußersten Oberfläche) bekannt, sind spie-gelähnliche Reflexionen von glänzenden Oberflächen. Für ein Densitometer und in Bezug auf frisch gedruckte Elemente sind sie Lichtreflexionen, die nicht in den Druckfarbenfilm oder das Papier eingedrungen waren und daher durch diese keine Änderung der Lichtfarbe und Intensität erfahren haben. Dieses Licht enthält keine verwendbare Information über die Menge der auf dem Papier vor-handenen Druckfarbe. Jedes spiegelnde Licht, das von dem Messgerätesensor erfasst wird, vermindert die Genau-igkeit der Messung der übertragenen Druckfarbenmenge, oder genauer, den Absorptionsgrad von rotem Licht (Druck-farbe Cyan), grünem Licht (Druckfarbe Magenta), blauem Licht (Druckfarbe Gelb) oder weißem Licht (Druckfarbe Schwarz).Dasselbe Argument gilt auch für die Spektrometrie, bei der spiegelndes Licht die Genauigkeit der Farbmessungen beeinträchtigt. Dies wird aber außerhalb dieses Reports diskutiert.

Abb. 26: Gekreuzte Polarisationsfilter eliminieren polarisiertes Licht39

Abb. 27: Gekreuzte Polarisationsfilter in einem Auflichtdensitometer

a Lichtquelle

b Schwingungsebenen

c Ausbreitungsrichtung

Abb. 25: Lichtwellenausbreitung

Abb. 28: Phasen bei Absorptionstrocknung40

Kein Licht

Polarisationsfilter 1

Schwingungsebenen

Polarisationsfilter 2

Lichtquelle

Schwingungs-ebenen

Polarisations-filter

Oberflächenreflexion

Farbiges Licht Weißes Licht

Linse

Polarisations-filter

Empfänger(Fotodiode)

Übertragene Druckfarbe

Papieroberfläche


Die spiegelnde Komponente von auf den Sensor gerichtetem Licht von feuchten oder glänzenden Oberflächen sollte mit Hilfe von Polarisationsfiltern beseitigt werden.

b) Ähnlich verursachen Veränderungen in der Struktur der bedruckten Oberfläche durch Trocknen des Druckfarbenfilms eine Verringerung des Wertes der gemessenen Druckfarbendichte. Speziell bei Coldset-

Druckfarben auf ungestrichenem Papier, wenn ein feuchter Druckfarbenfilm auf das Papier aufgetragen wird, ist die Ober-fläche der Druckfarbe ziemlich glatt und beim Messen der Dichte wird ein Teil des beleuchtenden Lichtes von der Oberfläche zurück in seine Quelle reflektiert. Dieser Teil des gesamten beleuchtenden Lich-tes wird nicht vom Sensor empfangen, stattdessen hat er dieselbe Wirkung wie

absorbiertes Licht und trägt zum Gesamt-dichtewert bei. Durch das Trocknen der Druckfarbe liegt deren Oberfläche näher an der Oberfläche des Papiers, aber jetzt wird ein Teil dieses von der „äußersten Oberfläche“ reflektierten, unerwünschten Lichtes in Richtung auf den Sensor dif-fus reflektiert, anstatt in Richtung auf die Quelle – was bedeutet, dass dieser Teil des Lichtes als nicht absorbiertes Licht erfasst wird und deshalb zu einer proportionalen Reduktion des gemessenen Dichtewertes führt. Die durch die rauere Oberfläche bewirkte Verringerung der gemessenen Dichte, der Effekt, dass die Oberflächen-Druckfarbenschicht dünner und kom-pakter wird, und die Diffusion des unter der Deckschicht liegenden Farbstoffes und Bindemittels wird „Rücktrocknung“ genannt.

Die Verwendung von Polarisationsfiltern eliminiert weitgehend die Messdifferen-zen, die zwischen noch einigermaßen feuchten und trockenen Drucken auftre-ten können.

c) Ein weiterer Vorteil von Polarisationsfil-tern besteht darin, dass sie den Einfluss von gerichteter Beleuchtung reduzieren.

Beleuchten oder Sammeln mit einer Ring-optik ist nahezu die optimale Bauweise für Auflichtmessungen mit 45°/0°- oder 0°/45°-Geometrie. Wenn es jedoch erfor-derlich ist, eine alternative Beleuchtung zu verwenden und sechs bis acht Punkte-Beleuchtung als zu aufwändig angesehen wird, kann eine gleichabständige Drei-Punkte-Beleuchtung um die Messblende herum ausreichen. Die Qualität dieser Dreieck-Beleuchtung wird durch Polari-sationsfilter verbessert, da sie nochmals das gerichtete polarisierte Licht und die

„First-Surface-Reflexion“ beseitigen oder verringern und dadurch für die Messung nur diffuses Licht benutzt wird.

In der Literatur findet man gelegentlich, dass die 0°/45°- oder 45°/0°- Messgeräte-geometrie den Effekt der Reflexionen an der

„äußersten Oberfläche“ beseitigt. Während dies für relativ glatte, als zertifiziertes Referenz-material (CRM) benutzte und in ISO14981, Anhang A, beschriebene optische Oberflächen stimmt, ist dies bei feuchten Druckfarben und Glanzreflexionen nicht anwendbar. 0°/45°- oder 45°/0°-Geometrien ohne Polarisations-filter bringen Ergebnisse, die sich mehr mit der Trocknung des Druckfarbenfilms als bei

Abb. 29: Kurven der spektralen Daten der Druckfarbe Cyan nach ISO 2846 und der Status E/T-Filter-Response nach

ISO 5-3

Abb. 30: Kurven der spektralen Daten der Druckfarbe Magenta nach ISO 2846 und der Status E/T-Filter-Response nach

ISO 5-3

ISO 2846 Druckfarbe CyanRotfilter – Status E/T

Spektrale Daten

Tran

smis

sion

s/Re

flexi

onsf

akto

r %

Wellenlänge (nm)Cyan SF/HS Cyan Coldset Cyan Tiefdr. Cyan Siebdr. Cyan Flexo Rotfilter

ISO 2846 Druckfarbe MagentaGrünfilter – Status E/T

Spektrale Daten

Tran

smis

sion

s/Re

flexi

onsf

akto

r %

Wellenlänge (nm)Magenta SF/HS Magenta Coldset Magenta Tiefdr. Magenta Siebdr. Magenta Flexo Grünfilter


derselben Geometrie und mit Polarisations-filtern ändern.

Es sollte auch festgestellt werden, dass mit den Fortschritten bei modernen schnel-ler trocknenden Druckfarben für Hochleis-tungsdruckmaschinen der Glanz von feuch-ten Druckfarbenoberflächen reduziert und die Notwendigkeit von Polarisationsfiltern geringer wird, was allerdings durch stärker gestrichene Papiere und stärker glänzende Druckfarben teilweise wieder aufgehoben wird.

Der Einfluss der Reflexionen an der „äußersten Oberfläche“ ist am größten, wenn hochglänzende Druckfarbe mit hochglänzen-dem Papier zusammentrifft, was unabhängig vom Druckprozess häufiger bei Akzidenz-Bogen- und -Rotationsdruck vorkommt.

Besonders Zeitungsdruckfarben auf Zei-tungsdruckpapier haben weniger Probleme mit Glanz, und „on-press“-Hochgeschwindig-keits-Regelsysteme, die mittels Densitometrie die Dicke des Druckfarbenfilms überwachen, können ohne Polarisationsfilter arbeiten. In optischen Systemen wirken Geschwindigkeit und gutes Signal/Rausch-Verhalten üblicher-weise gegeneinander und Kreuzpolarisations-filter reduzieren die Lichtdurchlässigkeit zum Sensor sogar weiter – bis zu 60 %. Bei hoher Geschwindigkeit kann die Empfindlichkeit durch zusätzliche Filter ungünstig beeinflusst werden, es sei denn, schon in der Entwick-lungsphase werden spezielle Maßnahmen getroffen.

Für die Prozesssteuerung, bei der es erfor-derlich ist, die Dicke des Druckfarbenfilms durch Messung der Menge des absorbierten Lichtes zu steuern, sind Polarisationsfilter erforderlich, um die Ablesung bei feuchten Druckfarbenfilmen zu stabilisieren. Beson-ders bei Densitometern als Kontrollinstru-menten für den Druckprozess werden Pola-risationsfilter benötigt. Darüber hinaus gibt es im Leistungsverhalten keine signifikanten Nachteile, wenn die Densitometer von Anfang an mit Polarisationsfilter arbeiten und damit die Lichtquelle hell genug und der Sensor genügend empfindlich ist, damit auch kleine Änderungen der Filmdicke von Schwarzfarbe erkannt werden können.

Das Einsetzen dieser Polarisationsfilter erlaubt dem Drucker, frisch gedruckte Exem-plare direkt von der Rotationsmaschine zu entnehmen und die Dichte zu messen und zu wissen, dass beim Kunden Stunden oder sogar Tage später die gleichen oder sehr ähn-liche Werte gemessen werden.

Abb. 32: Kurven der spektralen Daten der Druckfarbe Schwarz nach ISO 2846 und der Response des visuellen Filters

nach ISO 5-3

Abb. 31: Kurven der spektralen Daten der Druckfarbe Gelb nach ISO 2846 und der Status E-Filter-Response nach ISO 5-3

Das Verringern oder Eliminieren von spiegelnden Reflexionen und „Rücktrock-nungseffekten“ durch das Einschalten von Polarisationsfiltern bei Densitometern ist für die Prozesskontrolle41 vorteilhaft.

5.1.5 UV-FilterDurch optische Aufheller (OBA) im Papier

verursachte Fluoreszenz kann die Messung von Farbe und Dichte beeinträchtigen. Wäh-rend Fluoreszenz beim Drucken von Zeitungen gelegentlich vorkommt, ist sie bei Akzidenz-druckpapieren und im Akzidenzdruck sehr verbreitet und kann einer der entscheiden-den Faktoren für Fehlabstimmung zwischen

ISO 2846 Druckfarbe YellowBlaufilter – Status E

Spektrale Daten

Tran

smis

sion

s/Re

flexi

onsf

akto

r %

Wellenlänge (nm)Yellow SF/HS Yellow Coldset Yellow Tiefdr. Yellow Siebdr. Yellow Flexo Blaufilter

ISO 2846 Druckfarbe SchwarzVisuelles Filter – Status E/T/I

Spektrale Daten

Tran

smis

sion

s/Re

flexi

onsf

akto

r %

Wellenlänge (nm)Schw. SF/HS Schw. Coldset Schw. Tiefdr. Schw. Siebdr. Schw. Flexo Visuelles Filter (555 nm)


Bogen- und Heatset-Offsetdruck-, Coldset (Zeitungs)-Offsetdruck-, Tiefdruck-, Sieb-druck- und Flexodruck-Prozessen verwendet werden, sind in den Abbildungen 29 bis 32 dargestellt.

Die Daten für diese spektralen Response-Kurven werden in der Reihe der kürzlich über-arbeiteten ISO-Normen 2846 angegeben und mit einer D50-Lichtquelle (0°/45°-Geometrie, 2°-Beobachter, absolute Messung) gemessen. Es ist nicht bekannt, ob die spektralen Kurven mit einer Densitometer-Lichtquelle Lichtart A oder einer anderen genormten Lichtquelle sehr verschieden aussehen würden.

Tatsächlich würde ein Densitometer-Filtersatz eines einzigen Response-Typs für alle Normdruckfarben und üblichen Papiertypen, die im Akzidenzdruck und im Zeitungsdruck zum Einsatz kommen, aus-reichen. Eine allgemeine Vereinbarung, nur den ISO Status E-Farbfiltersatz zu benutzen, würde die Anforderungen der Prozesssteu-erung an Normdruckfarben nach ISO 2846 Teil 1 bis 5 erfüllen.

Die Norm ISO 14981:2000, welche für die Densitometer-Druckprozesssteuerung gilt und Spezifikationen für die Kennwerte der Polarisationsfilter enthält, sollte über-arbeitet werden und auf ISO 5-343 verwei-sen und den ISO Status E-Filtersatz mit zusätzlichen UV- und Polarisationsfiltern festlegen.

5.3 Verbesserte ISO-Normen für bessere interinstrumentelle Übereinstimmung der Messwerte von Densitometern

5.3.1 Was in ISO 13656 für die Densito-metrie geändert werden muss

> Der Wortlaut, dass das für Dichtemes-sung ausgewählte Filter jeder der vier Druckfarben – Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz – das Filter ist, das die höchste Dichte ab lesung ergibt, muss modifiziert werden. Bei der schwarzen Druckfarbe ist das korrekte Filter immer das visuelle Filter CIE V(λ).

5.3.2 Was in ISO 14981 für die Densito-metrie geändert werden muss

Die folgenden Änderungen sollten durch-geführt werden:> Nur ein Spektralkurvenstatus für den

Farbfiltersatz: Status E. Zurzeit verweist ISO 14981 bezüglich spektraler Kurven nur auf ISO 5-3. In der Ergänzung sollte speziell auf Status E von ISO 5-3 verwie-sen werden.

Proofs und Fortdrucken sein. Fluoreszenz muss sowohl bei der Entwicklung der Mess-geräte als auch beim Messen berücksichtigt werden.

Dichtemessungen sollten nach ISO 5 durchgeführt werden, dabei wird die CIE Lichtart A gefordert, die UV-Komponente dieser Lichtart kann ausgefiltert werden.

Bei der Druckprozesssteuerung durch Dichtemessungen beeinträchtigt jede Beein-flussung durch Fluoreszenz auch die korrekte Messung der Druckfarben-Filmdicke und das UV-Licht, das die fluoreszierenden OBAs anregt, sollte mit einem UV-Sperrfilter aus-gefiltert werden.

Das UV-Sperrfilter ergänzt insofern die Anwendung von Polarisationsfiltern, als bis jetzt ein wesentlicher Grund für die Streuung bei Polarisationsfiltern der Anteil von UV-Licht war, der durch das polarisierende Mate-rial durchgelassen wurde. Einige Polarisa-tionsfilter lassen, abhängig von dem benutzten Material42, nur sehr wenig und andere eine Zehnerpotenz (10x) mehr UV Strahlung durch. Wenn dem Papier zuvor Fluoreszenz-Aufhel-ler hinzugefügt wurden, haben diese Polari-sationsfilter einen unterschiedlichen Einfluss auf die gemessene Dichte. Das Ausblenden der UV-Komponente hilft, die spektrale Response von Polarisationsfiltern zu normen.

Es wird empfohlen, für Densitometer nur einen Farbfiltersatz, Status E mit Polarisa-tionsfiltern, einzusetzen. Es wäre praktisch, die Funktionen von Polarisationsfiltern und UV-Sperrfilter zu kombinieren.

5.2 Das Dilemma mit DensitometernDie Auswahl eines Filtersatzes für Densi-

tometer bzw. für Dichtemessungen ist immer noch verwirrend und basiert oft mehr auf will-kürlichen Entscheidungen als auf Abstimmung der spektralen Eigenschaften der Druckfarben auf die spektrale Response der Farbfilter, um so die Hauptfunktion eines Densitometers zu erfüllen, die Messung der Filmdicke der Druckfarben für die Druckprozesssteuerung.

Die Vielfalt von Normfiltersätzen, Status E, T oder I, steht einer weltweiten Standar-disierung des Druckprozesses im Wege. Dies war besonders in den letzten Jahren der Fall, da die ISO-Normen 2846 Teil 1 bis 5 für die verschiedenen Druckprozesse beinhalten, dass die Basisfarbstoffe, Pigmente und spektralen Response-Kurven nahezu die gleichen sind, unabhängig davon, welches der klassischen Druckverfahren angewandt wird. Die spektra-len Kurven für jede der Prozess-Druckfarben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz, die bei

> Polarisationsfilter sollten verbindlich vor-geschrieben werden, um den Einfluss der Reflexionen der „äußersten Oberfläche“ in dem vom Lichtsensor des Densitometers empfangenen Licht zu eliminieren.

> Für die Messung der relativen Dichte ist ein Standardverfahren erwünscht, bei dem der Nullpunkt auf den Dichtewert für das Papier eingestellt wird, bevor mit den Messungen begonnen wird (jedoch nach der Kalibrierung).

> Trennung der Dichtemessung mittels Densitometer von der Dichteberechnung anhand der spektralen Response-Daten aufgrund der Filter- und Verfahrens-unterschiede.

> Unterstützung eines Vorschlages, der schon vor der Tagung von ISO TC 130 ein-gebracht wurde: Die letzten Entwicklun-gen in ISO 14981 werden eine Änderung in der Definition der Lichtquelle, zurzeit Lichtart A, bringen. Die Lichtart A wird weiterhin Verwendung finden, aber ohne die durch ein UV-Sperrfilter herausgefil-terte UV-Strahlung.

5.3.3 Was in ISO 5-3 und ISO 5-4 für die Densitometrie geändert werden muss

Neue oder bessere Definitionen werden benötigt für:> Die spektrale Strahlung der Beleuchtung> Die spektrale Response des Empfängers> Die Linearität des Systems> Die Response des Polarisationsfilters> Die Berechnung der Auflichtdichte aus

den Spektraldaten (nicht in ISO 5-3 oder ISO 5-4)

Empfehlungen:> Zuerst ISO 5-3 und ISO 5-4 auf den neu-

esten Stand bringen> Dann Fertigstellen von 5-2, 5-3 und 5-4.

Terminologie in 5-1 auf den neuesten Stand bringen.

© 2007 Ifra, DarmstadtKapitel 6: Zukünftige Systeme30

Idealerweise sollte der beim Betrachten vorhandene UV-Anteil auch in der farbme-trischen Messung erfasst werden. Es ist aber unwahrscheinlich, dass es für kleine portable Spektralfotometer eine D50-Lichtquelle mit vollständigem UV-Anteil geben wird. Die Her-stellung einer derartigen Beleuchtung und das Erzeugen und Steuern eines ausreichenden, der IEC-Norm entsprechenden UV-Pegels ist schwierig.

Betrachtungskabinen können in Zukunft jedoch mit D50-Lichtquellen mit dem voll-ständigen UV-Gehalt ausgerüstet sein. Es ist auch möglich, dass der UV-Anteil der Licht-quelle größer als erforderlich ist und dass ein großes Filter in die Betrachtungskabine eingebaut werden muss, um den UV-Anteil auf innerhalb der Grenzwerte zu reduzieren. Offensichtlich altern die Lichtquelle und das Filter. Sie müssen deshalb periodisch ausge-tauscht werden. Es wird neue Ergänzungen zur Norm ISO 3664 „Betrachtungsbedingun-gen“ geben, in denen die neuen Bedingungen definiert sind.

6 Zukünftige Systeme

Eine wahrscheinlichere Lichtquelle für tragbare Spektralfotometer wird eine D50 (anstatt Lichtart A)-Lichtquelle sein, kom-biniert mit einem UV-Sperrfilter und ohne UV-Gehalt.

Andererseits werden überall drahtlose Netzwerke installiert. In Zukunft werden um PC-Netzwerke herum Messsysteme ein-gerichtet, die viele verschiedene Funktionen ausführen, einschließlich Software, Einstel-lungen und Protokolle der Prozesssteuerung, um menschliche Eingriffe oder Änderun-gen der Softwareeinstellungen aufzuzeigen. Die Kommunikation mit dem Kunden wird drahtlos und elektronisch stattfinden; dies ermöglicht dem Kunden, der Agentur und dem Mitarbeiter, die Inspektionen aus der Ferne durchzuführen: Sie können sich in das PC-System einloggen und überprüfen, ob sich irgendeine Einstellung geändert hat. Mit Online-Referenzgeräten wird sogar eine Überprüfung der Kalibrierung aus der Ferne möglich sein.

www.ifra.com/specialreports Kapitel 7: Schlussfolgerungen und Empfehlungen 31

7 Schlussfolgerungen und Empfehlungen

Getrennte Messgeräte für Farb- und Dichte messungenIn den letzten Jahren gab es einen Trend,

die Funktionen eines Spektralfotometers und eines Densitometers zu kombinieren, sodass Farb- und Dichtemessungen mit demselben Messgerät durchgeführt werden können – eine universelle Einrichtung für jeden Drucker und jede Werbeagentur. Offensichtlich bringt dies für den Hersteller der Geräte kostenspa-rende Vorteile durch Rationalisierung in der Produktion und für den Anwender, der nur noch ein Messgerät anstatt zwei zu kaufen und zu warten braucht.

Die empfohlene Konzeption eines Mess-gerätes für Farbmessungen unterscheidet sich jedoch von der für Dichtemessungen.

Farbmessung:

CIE-Norm-lichtart:

D50

Beobach-tungswinkel:

2°

Weißbezug: Absolut

UV-Filter: Vom Benutzer wählbar – Ein, Aus, oder einstellbar

Farbfilter: Nicht zutreffend. Andere einschlä-gige Lichtarten und Filter-Response-Kurven werden berechnet.

Polarisations-filter:

Keine

Material der Unterlage:

Weiß (für CMS-Profilerstellung oder einzelne Prozessdruckfarben) oder Schwarz (wenn das Substrat durch-scheinend ist und der Probenbereich auf der Rückseite bedruckt ist).

Dichtemessung:

CIE-Norm-lichtart:

A

Beobach-tungswinkel:

Nicht zutreffend (durch Gerätebauart fest, 0° oder 45°)

Weißbezug: Relativ (Nullpunkt auf Dichte des Papiers eingestellt)

UV-Filter: Permanent eingeschaltet

Farbfilter: Status E-Farbfilter für Druckfarben Cyan, Magenta und Gelb, optisches Filter CIE V(λ) für Schwarz

Polarisations-filter:

Zwei – kreuzpolarisiert

Material der Unterlage:

Schwarz

In der Praxis wird die Kontrolle des feuch-ten Druckfarbenfilms an der Druckmaschine vom Drucker am besten mit einem Densito-meter mit Polarisationsfiltern durchgeführt. Von einem Drucker zu verlangen, dass ein Spektralfotometer für die Kontrolle an der

Maschine richtig eingerichtet und kalibriert ist und dass Messungen unter Laborbedingun-gen bezüglich Temperatur, Feuchte, Sauber-keit und Sorgfalt und dem ISO-Messprotokoll entsprechend durchgeführt werden, ist unter Zeitdruck extrem schwierig und in keinem Fall praxisnah.

Darüber hinaus ist ein Spektralfotometer, das mit einem holografischen Beugungsgitter und CCD-Anordnung ausgeführt ist, vermut-lich mehr der Umgebungstemperatur ausge-setzt als Geräte mit Interferenzfilter. Beide Arten werden durch das thermochrome Ver-halten der Druckprobe beeinflusst. Drucke-reiräumlichkeiten sind bezüglich Temperatur selten stabil, besonders in Zeitungsdrucke-reien. Ohne Klimaanlage kann die Tempera-turschwankung in einem Drucksaal, abhän-gig von der Örtlichkeit, der Tageszeit, dem Wochentag und ob die Maschinen laufen oder nicht, mehr als 10 °C betragen. Obwohl die Leitstände der Rotationsdruckmaschinen sich oft in einer schallgeschützten Kabine mit kon-trollierten Lichtbedingungen befinden, steht die Temperaturregelung nicht weit oben auf der Prioritätenliste. Weltweit schwanken die Umgebungstemperaturen von Akzi-denz-Bogen- und Rotationsdruck-Anlagen beträchtlich, und Dichtemessungen müssen oft im Drucksaal in unmittelbarer Nähe der Druckmaschine vorgenommen werden.

Teil des Entwicklungsprozesses eines Messgerätes ist der Einbau einer wirkungs-vollen Kompensation der thermischen „Drift“ innerhalb eines bestimmten Bereiches. Wenn das Messgerät außerhalb dieses Bereiches betrieben wird, ist eine Neu-Kalibrierung auf eine weiße Messkachel oder den Weißstan-dard erforderlich. Eine wirkungsvolle Kom-pensation der Material-Thermochromie wird bei den heutigen niedrigpreisigen portablen Geräten nicht implementiert.

Densitometer und Spektralfotometer arbeiten mit unterschiedlicher Zielsetzung: Mit dem Densitometer wird versucht, die Menge des während des Druckens übertra-genen Farbstoffs zu messen; mit dem Spek-tralfotometer wird versucht, die absolute Farbe, das visuelle Erscheinungsbild einer Farbe oder die visuelle Signifikanz von Far-bunterschieden zu messen. Diese Mischung der Zielsetzungen erfordert zwei getrennte Messgeräte. Darüber hinaus muss allgemein anerkannt werden, dass die von einem Mess-

gerät für Farbmessungen berechnete spektrale Dichte sich von der Dichte eines Densitome-ters mit CIE-Lichtart A und Filtern nach ISO-Status E mit Polarisations- und UV-Filtern unterscheidet.

Zu diesem Punkt sollte angemerkt werden, dass die Empfehlung eines separaten Mess-gerätes für Dichtemessung nicht das Mess-verfahren definiert. Spektral arbeitende Mess-geräte können für Dichtemessungen benutzt werden, mit dem Vorteil größerer Stabilität der Filter-Response, besserer Kurzzeit- und Langzeit-Kalibrierung und Genauigkeit und der Integration in Ferndiagnose- und -zerti-fizierungsprogramme. Das Messgerät und die Benutzerschnittstelle sollten jedoch dahin-gehend verbessert werden, dass das Einstel-len für optische Dichtemessungen nach ISO durch Wählen einer einzigen „Dichte“-Option erfolgt, bei der keine anderen Messvarianten oder Einstellungsfehler möglich sind. Die Funktionen „Tonwertzunahme“ und „Flä-chendeckung“ müssen ebenfalls einbezogen werden. Der Drucker braucht ein Messgerät, auf das er jederzeit zugreifen kann und dessen Handhabung durch komplexe Farbmessfunk-tionen nicht unnötig kompliziert wird.

Portable Spektralfotometer müssen so konstruiert sein, dass das optische System absolut stabil ist.

Kleinste Änderungen der optischen Abstimmung können unbrauchbare Messda-ten verursachen. Außer wenn der Anwender ein kontinuierliches Zertifizierungsverfahren implementiert, wird er keinen Hinweis dar-auf erhalten, dass sein Gerät fehlabgestimmt ist. Sogar eine kleine Änderung der Mitten-Wellenlänge der Messbandbreite kann zu signifikanten Messfehlern führen. Wenn gute interinstrumentelle Abstimmung das Ziel ist, genügt es nicht, das Messgerät auf den Weiß-standard des Herstellers zu kalibrieren.

Die entscheidenden Eigenschaften eines portablen Spektralfotometers sind:> Robustheit und Zuverlässigkeit,> Gute interinstrumentelle Übereinstim-

mung der Messwerte,> Bedienkomfort,> Gute Kurzzeit- und Langzeit-Reprodu-

zierbarkeit.

Alle diese Eigenschaften können in einem Messgerät kombiniert werden, ohne dass

© 2007 Ifra, DarmstadtKapitel 7: Schlussfolgerungen und Empfehlungen32

Kompromisse bei einer Eigenschaft auf Kos-ten einer anderen eingegangen werden.

X-Rite NetProfilerDer NetProfiler ist eine Anwendung, die

über das Internet jedes Spektralfotometer in einem Netzwerk fernüberwachen, diagnosti-zieren, einstellen, kalibrieren und zertifizieren kann. Die Messgeräte können unterschiedli-che Modelle desselben Herstellers oder sogar Modelle verschiedener Hersteller sein, sofern es nur ein Modell ist, das vom NetProfiler unterstützt wird – das Gerät muss in der Lage sein, ferngeprüft und ferngesteuert zu werden. Letztlich ermöglicht das Konzept, dass alle Messgeräte eines ähnlichen Typs einen rück-führbaren Bezug auf ihren eigenen virtuellen Farbstandard haben – unter Verwendung von industriegeeignetem Referenzmaterial, wobei die Nutzung des Internet eine globale Umset-zung der Strategie ermöglicht. Erstmals wird es möglich sein, tatsächlich einen Arbeits-konsens zwischen Farbmessgeräten zu bilden und ihn auf globales Farbmanagement anzu-wenden. Zu diesem Zeitpunkt sollte Farbe zuverlässiger und wirksamer durch Zahlen beschrieben werden, zu denen ähnliche Messgeräte übereinstimmend gelangen – ein wesentlich besseres System als die visuelle Abstimmung von Mustern.

Ein besseres System als der Kauf eines Satzes Keramikkacheln der British Ceramic Research Association (BCRA) ist der X-Rites NetProfiler 2. Der NetProfiler2 liefert die Hilfsmittel, um die Genauigkeit einer gan-zen Reihe von Spektralfotometern und ihre interinstrumentelle Übereinstimmung und Langzeit-Genauigkeit und Kontinuität zu ver-bessern. Darüber hinaus bietet der NetProfiler eine zertifizierte gedruckte Farbreferenz, ISO-Zertifizierung und einen rückverfolgbaren Pfad zu internationalen Standards.

Wenn in die Praxis umsetzbar, würden Spektralfotometer von einer D50-Lichtquelle mit ein- und ausschaltbarem und einstellba-rem UV-Sperrfilter profitieren. Das Ein- oder Ausschalten oder Einstellen des UV-Filters in einem Spektralfotometer ermöglicht, den Ein-fluss der durch die optischen Aufheller (OBA) im Papier verursachten Fluoreszenz zu mes-sen und ein besseres visuelles Abstimmen zwischen Proofs und Auflagendrucken.

Die Technologie der LED-Lichtquellen für Densitometer scheint ein positives Attri-but zu sein. Wegen des geringeren Strom-verbrauchs werden LED-Lichtquellen immer häufiger verwendet werden als Wolfram-Glühlampen (Lichtart A). Die Lebensdauer der Batterie wird verlängert, weil die Batterie weniger oft aufgeladen werden muss. Wieder-aufladbare Batterien, die nur der Hersteller des Messgerätes liefert, können eine überraschend kurze Lebensdauer haben, da sie langen Perio-den der Entladung und gelegentlich kurzen Perioden konstanter Überladung (dauernd an das Ladegerät angeschlossen) ausgesetzt sind und die überschüssige Ladung in Wärme umgewandelt wird.

Die Anzahl der den ISO-Normen ent-sprechenden Densitometer-Filtersätze in ISO 14981 und ISO 5-3 sollte auf nur einen Satz für die in ISO 2846 1-5 definierten Standard-Prozessdruckfarben reduziert werden.

Die Unterschiede zwischen Status T- und Status E-Filtern sind minimal. Drei der vier in ISO 5-3 festgelegten Filter sind die gleichen

– die Filter für Cyan, Magenta und Schwarz. Nur die Filter für die Druckfarbe Gelb sind unterschiedlich. Es wird empfohlen, für die grafische Industrie die spektrale Response für das Status E-Filter für Gelb bei ISO als normative Response festzulegen und die Response für das Status T-Filter für Gelb als informativ anzugeben. Dies würde in der Tat eine etwas sensiblere und bessere Druckpro-zesskontrolle im Hinblick auf die Druckfarbe Gelb ermöglichen.

In Densitometern sollten Polarisations-filter eingebaut sein.

Polarisationsfilter bringen Verbesserun-gen beim Regeln der Druckfarben-Filmdicke während des Druckens und beim Verringern oder Eliminieren des Einflusses von feuch-ten Druckfarben und relativ rauen und unebenen Oberflächen, dem „Rücktrocknen“ (Unterschied der Dichteablesungen zwischen feuchter und trockener Druckfarbe) und bei gerichteter Beleuchtung im Messgerät.

In Densitometern sollten UV-Filter ein-gebaut sein.

Bei den Dichtemessungen der Druckfar-ben für die Druckprozesskontrolle sollte Flu-oreszenz ausgeschlossen werden.

Dichtemessungen sollten erst nach der Nullpunkteinstellung auf das Substrat durchgeführt werden.

Dichtemessungen sollten vom Papier unabhängig sein. Das bedeutet, dass die Dichte relativ zum Bedruckstoff gemessen werden sollte. Der für die Prozesssteuerung interessante Wert ist die Dicke des Druckfar-benfilms und nicht der Beitrag des Papiers zu der Gesamtdichte.

Die Messgeräte sollten netzwerkfähig und über den Computer online an das Inter-net anschließbar sein.

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8.1 Kalibrierung und Verifizierung nach ISO

Kalibrierung und Verifizierung und mess-technische Bestätigung sind die entscheiden-den Begriffe der Messtechnik. Kalibrierung ist eines der Grundelemente und bildet die technische Grundlage für die Verifizierung und messtechnische Bestätigung und damit für garantierte Rückführbarkeit und Messer-gebnisse sowohl im gesetzlichen als auch im industriellen Messwesen.

Zum Beispiel muss, um die Richtigkeit der Ergebnisse der Verifizierung zu garantieren, die Unsicherheit der Verifizierung kleiner sein als ein Drittel des maximal zulässigen Fehlers des Messgerätes. Dasselbe gilt für die Unsicherheit der Kalibrierung, die für eine statistische Sicherheit von 99,7 % kleiner als ein Drittel der Toleranz des kalibrierten Mess-gerätes sein muss.

KalibrierungDie Kalibrierung kann wie folgt definiert

werden: Eine Reihe von Arbeitsgängen, die unter bestimmten Bedingungen die Bezie-hung zwischen Werten festlegen, die von einem Messgerät oder Messsystem angezeigt werden, oder Werten, die eine Materialgröße darstellen, und entsprechenden bekannten Werten einer gemessenen Größe.

Das Ergebnis der Kalibrierung ermöglicht entweder die Zuordnung der Werte der Mess-größe zur Anzeige, oder die Ermittlung der Korrekturen bezüglich der Anzeige. Durch Kalibrierung können auch andere messtech-nische Eigenschaften ermittelt werden, wie die Auswirkung von Einflussgrößen.

Das Ergebnis der Kalibrierung kann in einem Schriftstück, dem Kalibrierungszerti-fikat oder Kalibrierungsbericht, festgehalten werden. Aufgrund dieser Definition wissen wir, dass der Zweck der Kalibrierung die Ermittlung der metrologischen Eigenschaf-ten ist.

VerifizierungIn Verbindung mit dem Messgerätema-

nagement ist die Verifizierung das Mittel zur Überprüfung, dass die Abweichungen zwi-schen den vom Messgerät angezeigten Wer-ten und entsprechenden bekannten Werten einer gemessenen Größe konsistent kleiner sind als der maximal erlaubte Fehler, der in einer Norm, einer Dienstvorschrift oder

Spezifikation definiert ist, die speziell für die Bedienung des Messgerätes gilt.

Das Ergebnis der Verifizierung führt zu einer Entscheidung, den Betrieb fortzusetzen, Anpassungen durchzuführen, zu reparieren, herunterzustufen oder mit dem Betrieb auf-zuhören. In allen Fällen ist es erforderlich, dass eine schriftliche Protokollierung der Verifizierung vorgenommen wird und bei den Papieren des Messgerätes verbleibt.

8.2 Abschätzung der Unsicherheit nach ISO

Es ist eine grundsätzliche Erfahrung in der Messtechnik, dass eine Messung immer Fehler oder Ungenauigkeiten enthält – ein Unsicherheitsniveau.

In den vergangenen Jahren hat das Arbei-ten nach ISO/IEC 17025 und anderen Prüf- und Kalibrierungsnormen die Bedeutung der Abschätzung und Protokollierung der Messunsicherheit erhöht. Messungen sollten von einem Indikator für Zuverlässigkeit und Qualität begleitet werden.

ISO Guide to the expression of uncer-tainty in measurement (GUM)44 (Leitfa-den zur Angabe der Unsicherheit beim Messen)ISO/TAG4/WG3 (der GUM) und ANSI/

NCSL Z540-2-1997 (die US-Version der GUM) liefern die Richtlinien für die Durchführung einer Unsicherheitsanalyse.

Unglücklicherweise kann die Implemen-tierung dieser Richtlinie eine entmutigende Aufgabe sein, speziell dann, wenn jemand mit den mathematischen und statistischen Begrif-fen nicht vertraut ist. Dementsprechend muss das Prüf- und Kalibrierungspersonal oft am Markt verfügbare Hilfsprogramme beschaffen und verwenden, welche die Anforderungen der Analyse erfüllen. Ein Vergleich von sieben Hilfsprogrammen zur Unsicherheitsanalyse wurde von Castrup45 vorgelegt.

Quellen der UnsicherheitDer Messablauf muss eingehend unter-

sucht werden und dann müssen in einer ers-ten Liste die Faktoren, die einen Einfluss auf das Ergebnis der Prüfung haben, festgehal-ten werden. Jeder Aspekt, der die Prüfung beeinflusst, wird einzeln und ausführlicher betrachtet und dann nach Art des Beitrags auf das Ergebnis entschieden.

Fehler im Ablauf der Messung sind typi-scherweise die Grundelemente der Unsicher-heitsanalyse. Die bei der Durchführung der Messung häufiger angetroffenen Fehler sind folgende, sind aber nicht darauf beschränkt:> Systematische Messfehler – systematische

Fehler in der Messeinrichtung und/oder der zu messenden Größe.

> Zufalls- oder Wiederholbarkeits-Fehler – der wiederholten Messungen zugeordnete Fehler.

> Auflösungsfehler – der auf der endlichen Auflösung der Messeinrichtung und/oder der zu messenden Größe beruhende Fehler.

> Digitaler Abtastfehler – der bei der Digi-talisierung eines analogen Signals einge-führte Fehler

> Berechnungsfehler – Fehler durch Runden oder Abschneiden, numerische Interpo-lation, empirisch ermittelte Gleichungen usw.

> Bedienungsfehler – Fehler, der durch das die Messungen durchführende Personal eingeführt wird.

> Fehler durch Umfeldfaktoren – Fehler durch Ändern der Umfeldbedingungen oder durch Korrekturen im Zusammen-hang mit den Umfeldbedingungen.

> Fehler durch Erschütterungen beim Trans-port – zusätzliche Fehler, die (nach der Kalibrierung) während des Transports vom Hersteller zum Anwender auftreten.

Grundsätzlich definiert ISO zwei Arten von Unsicherheitsbeiträgen, mit Typ A oder Typ B gekennzeichnet.

Beiträge Typ A basieren auf der Analyse einer Anzahl von wiederholten Ablesungen zur Berechnung der Standardabweichung. Die Anzahl der Beobachtungen muss groß genug sein, damit das gewünschte Unsicherheitsni-veau erreicht wird. Wenn die aktuelle Prüfung mehr als einmal durchgeführt wird, wird diese Standardabweichung durch die Quadratwur-zel von „n“ dividiert, wobei „n“ die Anzahl der durchgeführten einzelnen Prüfung ist. Dies beruht darauf, dass jedes Mal, wenn die Prü-fung wiederholt wird, die Information über den Messwert zunimmt. (Ein Messwert ist ein physikalischer Parameter, der durch Messen quantifiziert wird).

Beiträge Typ B werden durch nichtsta-tistische Verfahren gewonnen, z. B. durch

8 Anhang A

© 2007 Ifra, DarmstadtKapitel 8: Anhang A34

vorheriges Messen von Daten, Erfahrung und Kenntnis des verwendeten Messsystems und der verwendeten Materialien, Spezifika-tion des Herstellers, Kalibrierungszertifikate, angegebene Unsicherheiten der im Hand-buch angegebenen Daten. Beiträge Typ B sind üblicherweise Gauss-Verteilungen mit n-1 Freiheitsgraden (wobei n die Anzahl der durchgeführten Messungen ist). Typ B-Bei-träge sind üblicherweise rechteckig, gelegent-lich dreieckig oder nach Gauss verteilt, mit unendlich vielen Freiheitsgraden, wenn sie Unsicherheiten sind, die aus dem Kalibrie-rungszertifikat oder den Spezifikationen des Herstellers entnommen sind.

Alle der Norm entsprechenden Unsicher-heitsbeiträge eines Unsicherheitsplanes müs-sen in derselben Einheit angegeben sein. In den meisten Fällen wird die Eingangsgröße in denselben Einheiten angegeben wie die ver-knüpfte Ausgangsgröße. Dies ist jedoch nicht immer der Fall. Wie wird zum Beispiel eine Änderung der Temperatur das Gewicht eines Objektes beeinflussen? In diesen Fällen muss ein Empfindlichkeitskoeffizient bestimmt wer-den, damit bekannt ist, dass eine Änderung der Einheit der Eingangsgröße eine bekannte Änderung der Ausgangsgröße bewirkt. Dieser wird dann als Faktor benutzt, mit dem die Eingangsgröße multipliziert wird, um den Einfluss auf das Messergebnis zu erhalten. Die Empfindlichkeitskoeffizienten können mittels einer Formel und partieller Differen-ziation oder numerisch bestimmt werden, oft mit Hilfe einer Tabellenkalkulation.

Wenn diese fundamentalen Fehlerquel-len einmal identifiziert wurden, kann mit der Abschätzung der Unsicherheiten begonnen werden.

Die Fehler der physikalischen Eigenschaf-ten X und Y sind die Summe der Fehler, die bei dem Messvorgang gefunden wurden; sie können nach Gleichung 5 ausgedrückt werden, worin die tiefgestellten Indizes die verschiedenen Fehler des Messprozesses kennzeichnen.

εX = εX1 + εX2 + ... + εXn

εY = εY1 + εY2 + ... + εYn

Gleichung 5: Allgemeine Form der Glei-chungen für die Abschätzung der Unsicher-heit der Messungen

Berechnung des UnsicherheitsplanesWenn einmal alle Beiträge und Empfind-

lichkeitskoeffizienten ermittelt wurden und über die Verteilungsarten entschieden wurde, kann der Plan mit Hilfe der in GUM enthalte-nen Standardformeln berechnet werden. Für diese Berechnung ist eine Computer-Tabel-lenkalkulation gut geeignet.

Erweiterte UnsicherheitZur Ermittelung der Standardunsicherheit

wird aus allen Beiträgen der quadratische Mittelwert gebildet. Die Standardunsicher-heit wird dann mit einem Erweiterungsfak-tor k multipliziert, der üblicherweise mit statistischen Verfahren auf zwischen 2 und 3 berechnet wird und eine Unsicherheit mit einem Vertrauensniveau von 95,45 % (unge-fähr 95 %) ergibt.

Sofern die Unsicherheit des Prüfsystems gegenüber den Fehlergrenzen der zu prüfen-den Geräte klein ist, wird bei Verwendung des Prüfergebnisses für die Konformitätsbe-wertung die Unsicherheit nicht berücksichtigt. Auf diese Weise gibt es ein gleich verteiltes Risiko, sodass ein Prüfergebnis für ein Mess-gerät an der Toleranzgrenze innerhalb oder außerhalb dieser Grenzen liegt.

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9.1 ISO-Standards für Farb- und Dichtemessungen und Prozess-steuerung

ISO 1:2002Geometrical Product Specification (GPS)Standard reference temperature for geome-

trical product specification and verificationGeometrische Produktspezifikation (GPS)Standardbezugstemperatur für geome-

trische Produkt-Spezifikation und Verifizie-rung.

ISO 5-1:1984Photography – Density measurements –

Part 1: Terms, symbols and notations.Dichtemessungen – Teil 1: Begriffe, Sym-

bole und SchreibweisenLegt Definitionen, Symbole, Schreib-

weisen und ein Koordinatensystem für die Anwendung in der Fotografie und Radiome-trie fest, um optische, die Transmissions- und Reflexions-Messgrößen beeinflussende geo-metrische Faktoren zu beschreiben. Bietet ein System für beschreibende Verfahren zur Mes-sung oder Festlegung von Transmissions- und Reflexions-Eigenschaften von fotografischem Material.


Part 2: Geometric conditions for transmission density.

Fotografie – Dichtemessungen – Teil 2: Geometrische Bedingungen für Übertra gungs-dichte


Part 3: Spectral conditions.Fotografie – Dichtemessungen – Teil 3:

Spektrale BedingungenLegt die spektralen Bedingungen für die

Messung von verschiedenen in der fotogra-fischen Bildreproduktion verwendeten Dich-tetypen fest. Wurde erweitert, um zusätzliche spektrale Typen zu erfassen. Ersetzt die tech-nisch überholte erste Ausgabe.


Part 4: Geometric conditions for reflection density.

Fotografie – Dichtemessungen – Teil 4: Geometrische Bedingungen für Reflexions-dichte.

Legt die geometrischen Bedingungen für die Messung der Reflexionsdichte von foto-grafischem Material und Material für die gra-fische Industrie fest. Legt die Beleuchtung bei allen Azimutwinkeln fest. Erfasst nicht die Situationen, in denen Licht absichtlich pola-risiert wurde. Gilt auch für Messungen dieser Eigenschaften von anderen Materialien.

ISO 554:1976Standard atmospheres for conditioning

and/or testing; SpecificationsNormalklimate für die Konditionierung

und/oder Prüfung; AnforderungenEs werden drei Klimate festgelegt, die

annähernd natürlichen Umweltbedingungen entsprechen. Es ist jedoch erwünscht, nur eines davon zu verwenden.

ISO 2846-1:2006Graphic technology – Colour and trans-

parency of ink sets for four-colour-printing - Part 1: Sheet-fed and heat-set web offset lithographic printing.

Graphische Technik – Farbe und Transpa-renz der Skalendruckfarben für den Vierfar-bendruck - Teil 1: Bogen- und Rollenoffset-Heatset-Druck

In dieser internationalen Norm wird ein Farbensatz festgelegt, der aus einer Reihe von für den Vierfarben-Offsetdruck (für Proof und Auflagendruck) bestimmten Druckfarben zusammengestellt wurde und unter angege-benen Bedingungen auf einem definierten Bedruckstoff mit einem Labor-Bedruckbar-keitsprüfer gedruckt wird. Es wird auch ein Verfahren zur Überprüfung der Konformität beschrieben. 19 Seiten


parency of ink sets for four-colour-printing – Part 2: Coldset offset lithographic printing

Graphische Technik – Farbe und Trans-parenz der Skalendruckfarben für den Vier-farbendruck – Teil 2: Rollenoffset-Coldset-Druck

In diesem Teil von ISO 2846 werden Farbe und Transparenz von Druckfarben festgelegt, die für den Vierfarben-Rollenoffset-Coldset-druck bestimmt sind und unter angegebenen

Bedingungen mit einem Bedruckbarkeits-prüfer gedruckt werden. Es wird auch ein Verfahren zur Überprüfung der Konformität beschrieben. Dieser Teil von ISO 2846 gilt nicht für fluoreszierende Druckfarben und legt keine Pigmente (oder spektrale Refle-xion) fest, um keine Entwicklungen zu ver-hindern, die verschiedene vorteilhaft nutzbare Pigmentkombinationen ermöglichen, sofern die in diesem Teil von ISO 2846 angegebe-nen farbmetrischen Anforderungen weiterhin erfüllt werden. 14 Seiten

ISO 2846-3:2002Graphic technology – Colour and transpa-

rency of printing ink sets for four-colour-prin-ting - Part 3: Publication gravure printing

Graphische Technik – Farbe und Transpa-renz der Skalendruckfarben für den Vierfar-bendruck - Teil 3: Illustrationstiefdruck

In diesem Teil von ISO 2846 werden Farbe und Transparenz der Druckfarben festgelegt, die als Skalendruckfarben ein-schließlich Extender zum Drucken unter angegebenen Tiefdruckbedingungen für den Vierfarben- Illustrationstiefdruck bestimmt sind. Es wird auch ein Verfahren zur Über-prüfung der Konformität beschrieben. Dieser Teil von ISO 2846 gilt nicht für fluoreszie-rende Druckfarben und legt keine Pigmente (oder spektrale Reflexion) fest, um keine Ent-wicklungen zu verhindern, die verschiedene vorteilhaft nutzbare Pigmentkombinationen ermög lichen, sofern die in diesem Teil von ISO 2846 angegebenen farbmetrischen Anfor-derungen weiterhin erfüllt werden. Dieser Teil von ISO 2846 kann auch für bestimmte Nicht-Illustrationsdruck-Anwendungen angewendet werden. 13 Seiten


parency of printing ink sets for four-colour-printing - Part 4: Screen printing

Graphische Technik – Farbe und Transpa-renz der Skalendruckfarben für den Vierfar-bendruck - Teil 4: Siebdruck

In diesem Teil von ISO 2846 werden Farbe und Transparenz der Druckfarben festgelegt, die als Skalendruckfarben einschließlich Extender zum Drucken unter angegebenen Siebdruckbedingungen für den Vierfarben-Siebdruck bestimmt sind. Es wird auch ein Verfahren zur Überprüfung der Konformität

9 Anhang B

© 2007 Ifra, DarmstadtKapitel 9: Anhang B36

beschrieben. Dieser Teil gilt auch für Sieb-druckfarben für konventionelle Trocknung und Strahlungshärtung, legt aber keine Pig-mente (oder spektrale Reflexion) fest, um keine Entwicklungen zu verhindern, die verschiedene vorteilhaft nutzbare Pigment-kombinationen ermöglichen, sofern die in diesem Teil von ISO 2846 angegebenen farb-metrischen Anforderungen weiterhin erfüllt werden. 12 Seiten


parency of printing ink sets for four-colour-printing – Part 5: Flexographic printing

Graphische Technik - Farbe und Transpa-renz der Skalendruckfarben für den Vierfar-bendruck - Teil 5: Flexodruck

In diesem Teil von ISO 2846 werden Farbe und Transparenz der Druckfarben festgelegt, die als Skalendruckfarben einschließlich Extender zum Drucken unter angegebenen Flexodruckbedingungen für den Vierfarben-Flexodruck bestimmt sind. Es wird auch ein Verfahren zur Überprüfung der Konformität beschrieben. 20 Seiten

ISO 3664:2000Viewing conditions – Graphic technology

and photographyBetrachtungsbedingungen für graphische

Technik und PhotographieDiese internationale Norm legt die

Betrachtungsbedingungen für Bilder auf Auflicht- und Durchlicht-Medien wie Dru-cken (sowohl fotografische als auch foto-mechanische) sowie für transparente und auch auf einem Farbmonitor angezeigte Bil-der fest. Die Norm ist nicht auf unbedruckte Papiere anwendbar. 20 Seiten

ISO 3664 (Viewing conditions—Graphic technology and photography) (Betrachtungs-bedingungen für graphische Technik und Photographie) und

ISO 13655 (Graphic technology – Spec-tral measurement and colorimetric computa-tion for graphic arts images)

(Graphische Technik – Spektrale Messung und farbmetrische Berechnung für graphische Objekte).

Zurzeit entsprechen sich diese Normen gegenseitig, sie entsprechen aber nicht den derzeitigen Erfordernissen und Praxis der Industrie.

ISO/CIE 10526:1999CIE standard illuminants for colorimetryCIE Normlichtarten für die FarbmessungIn dieser internationalen Norm werden

zwei Lichtarten für die Anwendung bei Farb-messungen festgelegt. Die CIE Normlichtart A und die CIE Normlichtart D65 werden defi-niert. Die Normlichtart A hat eine relative spektrale Leistungsverteilung eines schwar-zen Körpers bei einer Temperatur von

etwa 2 856 K, die CIE Normlichtart D65 für Durchschnitts-Tageslicht hat eine korre-lierte Farbtemperatur von etwa 6 500 K.

ISO 12645:1998 (R2003)Graphic technology – Process control –

Certified reference material for opaque area calibration of transmission densitometers

Graphische Technik – Prozesskontrolle – Prüfmaterialien für die Kalibrierung von Durchlichtdensitometern hinsichtlich der Flächendeckung

In dieser internationalen Norm werden Anforderungen an zertifiziertes Rasterdruck-Referenzmaterial festgelegt, das für die Kali-brierung in Bezug auf den Flächendeckungs-grad (in Prozent) von Durchlichtdensitometern oder Farbmessgeräten für Anwendungen in der grafischen Industrie benutzt wird.

ISO 12646:2004Graphic technology - Displays for colour

proofing – Characteristics and viewing conditions.

Graphische Technik – Bildschirme zur Farbkontrolle (Softproof) – Eigenschaften und Betrachtungsbedingungen

In dieser internationalen Norm werden die Anforderungen an Gleichmäßigkeit, Größe, Auflösung, Konvergenz, Auffrischungsrate, Leuchtdichteniveau und Betrachtungsbe-dingungen für eine Farbanzeige zur Simu-lation eines Hardkopie-Proofing-Systems festgelegt.

ISO 12647-1:2004Graphic technology – Process control for

the manufacture of half-tone colour separa-tions, proof and production prints – Part 1: Parameters and measurement methods.

Druck- und Reproduktionstechnik – Pro-zesskontrolle für die Herstellung von geras-terten Farbauszügen, Prüfdrucken sowie An- und Auflagendruck – Teil 1: Parameter und ihre Messung

In diesem und weiteren Teilen von ISO 12647 werden Parameter festgelegt, die Druckbedingungen für die verschiedenen in

der grafischen Industrie verwendeten Pro-zesse definieren.


the manufacture of half-tone colour separa-tions, proof and production prints – Part 2: Offset lithographic processes

Graphische Technik – Prozesskontrolle für die Herstellung von Raster-Farbauszügen, Andruck, Prüfdruck und Auflagendruck – Teil 2: Flachdruckverfahren

In dieser internationalen Norm werden eine Anzahl von Prozessparametern und ihre Werte festgelegt, die beim Erstellen von Farbauszügen für den Vierfarben-Offsetdruck oder für die Produktion von Vierfarbendruck nach einem der folgenden Verfahren ange-wendet werden: Heatset-Rollenoffsetdruck, Bogen- oder Endlosformulardruck, oder Proo-fing für diese Prozesse; Offset-Proofing für Raster-Tiefdruck. 26 Seiten

ISO 12647-3:2005Graphic technology- Process control for

the manufacture of half-tone colour separa-tions, proofs and production prints – Part 3: Coldset offset lithography and letterpress on newsprint

Graphische Technik – Prozesskontrolle von gerasterten Farbauszügen, Prüfdrucken sowie An- und Auflagendrucken – Teil 3: Zeitungsdruck

In diesem Teil von ISO 12647 werden Druckbedingungen für den Einfarben- oder Vierfarben-Druck und das Proofing festgelegt. Die Werte der Parameter können beim Daten-austausch zur Beschreibung der vorgesehenen Druckbedingungen und/oder der Prozesskont-rolle durch den Fachmann verwendet werden. 8 Seiten


the manufacture of half-tone colour separa-tions, proofs and production prints – Part 5: Screen printing

Graphische Technik – Prozesskontrolle von gerasterten Farbauszügen, Prüfdrucken sowie An- und Auflagendrucken – Teil 5: Siebdruck

In diesem Teil von ISO 12647 werden eine Anzahl von Prozessparametern und ihre Werte festgelegt, die beim Erstellen von Farbauszü-gen für den Vierfarben-Siebdruck und bei der Produktion von Vierfarben-Proofs und Pro-duktionsdrucken mit Flachbett- oder Zylinder-Siebdruck angewendet werden. 10 Seiten

www.ifra.com/specialreports Kapitel 9: Anhang B 37


the production of half-tone colour separa-tions, proofs and production prints – Part 6: Flexographic printing

Graphische Technik – Prozesskontrolle für die Herstellung von gerasterten Farbauszügen, Prüfdrucken sowie An- und Auflagendruck – Teil 6: Flexodruck

In diesem Teil von ISO 12547 werden eine Anzahl von Prozessparametern und ihre Werte festgelegt, die beim Vierfarbendruck im Flexodruckprozess für Verpackungen und Publikationen außer Zeitungsdruck angewen-det werden.

ISO 13655:2007Graphic technology – Spectral measure-

ment and colorimetric computation for gra-phic arts images

Graphische Technik – Spektrale Messung und farbmetrische Berechnung für graphische Objekte

In dieser internationalen Norm wird eine Methodik für spektrale Auflicht- und Durchlicht-Messungen und Berechnung der farbmetrischen Parameter für Bilder der grafischen Technik festgelegt. Die Norm gilt auch für Farbbilder mit begrenzter Auflage wie Fotografie, Tintenstrahldruck, Thermo-transferdruck und Diffusionstransferdruck, mechanische Übertragung oder Elektrofo-tografie mit Tonertechnik (z. B. für Proofs außerhalb der Druckmaschine) zur Anwen-dung in der grafischen Technik. Diese Norm entspricht technisch ANSI CGATS.5, ist aber nicht identisch.

ISO 13656:2000Graphic technology – Application of

reflection densitometry and colorimetry to process control or evaluation of prints and proofs

Drucktechnik – Anwendung der Auflicht-densitometrie und der Farbmessung in der messtechnischen Prozesskontrolle

Diese internationale Norm gilt für die Prozesskontrolle und Bewertung von Einfar-ben- und Mehrfarben-Proofs und Drucken in der grafischen Technik mit Hilfe von Dichte- und Farbmessungen. In dieser Norm werden Benennungen, Mindestanforderungen für Kontrollstreifen und Prüfverfahren definiert sowie Berichtsverfahren für die Ergebnisse festgelegt. 15 Seiten

ISO 14807, 2001,Photography. Transmission and reflec-

tion densitometers. Method for determining performance

Photographie – Densitometer für die Mes-sung in Transmission und Reflexion – Verfah-ren zum Ermitteln der Leistung

In dieser Norm werden ein allgemeiner Satz von Berichtsparametern definiert und Verfahren beschrieben, die für die Ermittlung und Darstellung der Leistung von Densitome-tern und der Leistungsangaben des Herstellers benutzt werden. Diese internationale Norm gilt für Durchlicht- und Auflicht-Densitome-ter, die normalerweise für den fotografischen, grafischen und radiografischen Handel herge-stellt und dort verwendet werden.

ISO 14981:2000Graphic technology – Process control –

Optical, geometrical and metrological require-ments for reflection densitometers for graphic arts use

Graphische Technik – Prozesskontrolle – Optische, geometrische und messtechnische Anforderungen für Auflichtdensitometer der graphischen Technik

In dieser internationalen Norm werden Anforderungen an Messgeräte festgelegt, die für die Messung von Reflexionsdichten und Tonwerten von Raster- oder Halbton-Mehr-farbendruck auf Material für Auflichtvorlagen verwendet werden. 19 Seiten

ISO 15790:2004Graphic technology and photography –

Certified reference materials for reflection and transmission metrology – Documentation and procedures for use, including determination of combined standard uncertainty

Graphische Technik und Fotografie – Auflicht- und Durchlichtmessung – Doku-mentation und Arbeitsanweisungen für die Anwendung, eingeschlossen die Bestimmung der Standard-Gesamtunsicherheit

In dieser internationalen Norm werden die Anforderungen an die Dokumentation für zer-tifizierte Referenzmaterialien (CRMs), Arbeits-abläufe für die Anwendung von CRMs und Arbeitsabläufe für Berechnung und Bericht der kombinierten Standardunsicherheit von Reflexions- und Transmissions-Messsyste-men angegeben, die in der grafischen Indus-trie, Fotografie und in anderen bildgebenden Industrien verwendet werden. 28 Seiten

ISO/IEC/EN 17025

General Requirements for the Compe-tence of Calibration and Testing Laboratories

– Revised December 2005Allgemeine Anforderungen für die Zulas-

sung als Prüf- und Kalibrierlaboratorium (ISO/IEC 17025:2005);

Die Zunahme der Anwendung von Managementsystemen macht es erforderlich sicherzustellen, dass die Laboratorien für ein Qualitäts-Managementsystem betrieben wer-den können, das sowohl mit der allgemei-neren Management-Norm ISO 9001 konform ist als auch technische Kompetenz zeigt. ISO 17025 wurde erstellt, um alle Anforderungen von ISO 9001 einzubeziehen, die im Rahmen sowohl der Prüf- und Kalibrierungsdienste als auch für die Angabe der technischen Anfor-derungen für technische Kompetenz von Bedeutung sind.

Prüf- und Kalibrierungslaboratorien nach ISO 17025 werden auch entsprechend ISO 9001 betrieben werden.

ISO 9001Quality management systems – Requi re-

mentsQualitätsmanagementsysteme – Anfor-

de rungenDies ist eine allgemeine Management-

norm, die auf jedes Unternehmen und jede öffentliche Verwaltung oder Regierungsstelle angewendet werden kann.

9.2 ANSI CGATS StandardsANSI CGATS.4 – 2006Graphic Technology – Graphic Arts

Reflection Densitometry Measurements – Ter-minology, Equations, Image Elements, and Procedures.

Grafische Technik – Auflichtdichtemes-sungen für die grafische Industrie – Termi-nologie, Gleichungen, Bildelemente und Verfahren

Für den Einsatz von Auflicht-Densitome-tern der grafischen Industrie werden Begriffe, Gleichungen, Bildelemente und der Arbeits-ablauf für Messungen und Datenkommuni-kation definiert.

ANSI CGATS.5 – 2003Graphic technology – Spectral measure-

ment and colorimetric computation for gra-phic arts images.

Grafische Technik – Spektrale Messung und farbmetrische Berechnungen für grafi-sche Objekte.

© 2007 Ifra, DarmstadtKapitel 9: Anhang B38

ANSI CGATS.11/PIMA IT2.11 – 1999Graphic technology and photography –

Reflection and transmission metrology Certi-fied reference materials – Documentation and procedures for use, including determination of combined standard uncertainty.

Grafische Technik und Fotografie – Refle-xions- und Transmissions-Messtechnik

Zertifiziertes Referenzmaterial – Doku-mentation und Verfahrensschritte ein-schließlich Bestimmung von kombinierter Standardunsicherheit.

Diese Norm legt die Dokumentation für zertifiziertes Referenzmaterial (CRMs), Ver-fahrensschritte für die Anwendung von CRMs und Verfahrensschritte für Berechnung und Bericht der kombinierten Standardunsicher-heit fest, wie sie auf die Kalibrierung, Kenn-zeichnung und Verifizierung der Leistung und Routineanwendungen von Reflexions- und Transmissions-Messsystemen in der grafischen Industrie, Fotografie und anderen bildgebenden Prozessen angewendet wird. 18 Seiten

ANSI CGATS.9 -2007Graphic technology – Graphic arts trans-

mission densitometry measurements – Ter-minology, equations, image elements and procedures.

Grafische Technik – Grafische Durch-licht-Densitometrie-Messungen – Termi-nologie, Gleichungen, Bildelemente und Arbeitsschritte

In dieser Norm werden Terminologie, Gleichungen, Elemente der Prozesskontrolle und Arbeitsabläufe für die Messung und Kommunikation von Daten für Durchlicht-Densitometrie für grafische Rasterbilder definiert. Grafische Technik umfasst, ist aber nicht darauf beschränkt, die Herstellung von Material für, und Volumenproduktion durch, Produktionsdruckprozesse für Rollenoffset-druck, Buchdruck, Flexodruck, Tiefdruck und Siebdruck.

Obwohl diese Norm Raster-Anwendun-gen behandelt, gibt es Situationen, in denen nicht-traditionelle Raster- und/oder Halbton-Materialien benutzt werden, für welche diese Berechnungen auch geeignet sind.

In dieser Norm wird eine Methodik für spektrale Auflicht- und Durchlichtmessun-gen und die Berechnung von farbmetrischen Parametern für grafische Objekte festgelegt.

Grafische Objekte umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt, die Herstellung von Material für, und die Volumenproduktion durch Produktionsdruckprozesse für Rollen-offsetdruck, Buchdruck, Flexodruck, Tiefdruck und Siebdruck. Diese Norm gilt bei Anwen-dungen in der grafischen Industrie auch für Bilder, die in begrenzten Stückzahlen herge-stellt werden wie fotografisch, durch Tinten-strahl-, Thermotransfer- oder Diffusionsdru-cker, durch mechanische Übertragung oder Tonertechnologien (d. h. Proofs außerhalb der Druckmaschine). Diese Norm behandelt keine Anforderungen an die Messung von spektra-len Daten der Strahlung von Videomonitoren, noch ersetzt sie die Spezifikationen von ande-ren Messgeometrien, die den Anforderungen von speziellen Anwendungen entsprechen, wie z. B. die Bewertung von Materialien (z. B. Druckfarbe und Papier), die in der grafischen Industrie benutzt werden. 39 Seiten

www.ifra.com/specialreports Kapitel 10: Literaturverzeichnis 39

1 Rich, Danny, „Instruments and Methods for Colour Measurement“. „Colour Engi-neering“, herausgegeben von Phil Green & Lindsay McDonald, John Wiley, ISBN 0-471-48688-4, 2003.

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3 ISO 5-4:1995 „Photography -- Density Measurements -- Part 4: Geometric Con-ditions for Reflection Density“.

4 ISO/CD 13655 „Graphic technology – Spectral Measurement and Colorimetric Computation for Graphic Arts Images“.

5 Dolezalek, F. et al, „Sampling Aperture & Irradiated Area“ (ISO TC 130/WG3, 26-27/04/2006)“ und CGATS/STF N 045

„Procedures for Color Measurement Sys-tem Agreement and Control“

6 Anon, Hewlett-Packard Development Co., TechNotable „HP Embedded Spec-trophotometer with i1 Color Technology“, Juli 2006, http://akiradata.co.id/dsj_z/TechNotable_Spectrophotometer.pdf.

7 Anon, http://www.olympus-global.com/en/news/2006b/nr061113crystale.cfm

8 Anon, „ICC Recommendations for Colour Measurement“, ICC White Paper #3, http://www.color.org/ICC_white_paper-3measurement.pdf

9 Nurmi, O., und Sivonen, J., VTT Techno-logies, „ICC Profiles for Different Paper Categories - the Effect of Time and Print Through in the Gamut in Newspaper Process“. IARIGAI-Konferenz, 2001.

10 Color Order FAQ, Munsell Color Science Laboratory, RIT. www.cis.rit.edu/mcsl/outreach/faq.php

11 Anon, Optometrics Corp., „Diffraction Gra-tings, 2006 Catalog“, www.optometrics.com

12 Anon, Optometrics Corp., „Interference Filters, 2006 Catalog“, www.optometrics.com

13 Billmeyer F., und Saltzman, „Principles of Color Technology“, 2. Auflage, John Wiley & Sons, New York, 1981.

14 McReynolds, John, „X-Rite Tech Talk for Graphic Arts and Color Appearance Pro-fessionals, Nr. 1, Spectrophotometry: 10 nm vs. 20 nm“, X-Rite, 1992.

15 Strocka, Dietrich, „Are Intervals of 20 nm Sufficient for Industrial Colour Measure-ment?“, Colour 73, Adam Hilger, London, S. 453-456, 1973.

16 http://www.ceram.com/colour-standards17 Compton, J.A. „The Thermochromic Pro-

perties of the Ceramic Colour Standard“, in Color Research & Application, 9 1, S. 15–22, Frühjahr 1984.

18 Reniff, L., „Transferring the 45/0 Spect-ral Reflectance Factor Scale“, in Colour Research and Application, 19, 5, S. 332–340, Oktober 1994.

19 Beretta, Giordano, „Spectrophotometer Calibration and Certification“, 1999.

20 Siehe Literaturhinweis 10.21 Anon, Konica Minolta „Precise Color

Communication“, 1998.22 Fairchild, M.D., und Grum, F., „Thermo-

chromism of Ceramic Reference Tiles“, in Applied Optics, 24, 21, S. 3432–3433, November 1985.

23 Hiltunen, J., „Accurate Color Measure-ment“, Uni. of Joensuu, DoP, Väisälä Lab., 2002

24 McCormick-Goodhart, M., und Wilhelm, H., Wilhelm Imaging Research, „Humi-dity-Induced Color Changes and Ink Migration Effects in Inkjet Photographs in Real-World Environmental Conditions“, IS&T’s NIP16:2000 Int. Conference on Digital Printing Technologies, 2000.

25 Image Permanence Institute, „A Con-sumer Guide to Traditional and Digital Print Stability“, HYPERLINK „http://www.imagepermanenceinstitute.org/shtml_sub/consumerguide.pdf“ http://www.imagepermanenceinstitute.org/shtml_sub/consumerguide.pdf, 2004 (Gute Literaturhinweise).

26 Indigo Technology, „Digital Offset Technology“, www.colorline-usa.com/Digital_Offset_color.pdf.

27 & Butts, K., Datacolor International, „Effects of Relative Humidity Variation on Measured Color“, 2002, http://www.datacolor.com/index.php.

28 Schläpfer, K., „Farbmetrik in der grafi-schen Industrie“, UGRA, 3. Auflage, ISBN 3-9520403-1-2, 2002.

29 ISO 3664:2000 „Viewing conditions - Graphic technology and photography“.

30 Rich, Danny. Siehe Literaturhinweis 1.

31 Burns, R.S., und Renff, L., „An Abridged Technique to Diagnose Spectrophotome-tric Errors“, Colour Research and Appli-cation, 22 1, 51-60, Februar 1997.

32 Fairchild, M.D., und Grum, F., „Thermo-chromism of Ceramic Reference Tiles“ in Applied Optics, 24, 21, S. 3432–3433, November 1985.

33 Rich, Danny C., CGATS, „Graphic tech-nology — Improving the Inter-Instru-ment Agreement of Spectrocolorimeters“, 2004.

34 Robertson, A. R., „Diagnostic Performance Evaluation of Spectrophotometers“, Vor-trag im Rahmen der Konferenz Advances in Standards and Methodology in Spec-trophotometry, Oxford, Großbritannien, 1986.

35 Rich, D., und Martin, D., „Improved Model for Improving Inter-Instrument Agree-ment of Spectrocolorimeters“, Analytical Chemica Acta, 380, S. 263–276, 1999.

36 Collaborative Testing Services Inc. (CTS), 340 Herndon Parkway, Herndon, Virginia 20170–4820, USA.

37 Tobias Associates Inc., Technical Bulletins, „Reflections Densitometry“, Abb. 13 und 15.

38 Thompson, Professor Robert, „Printing Materials – Science and Technology“, S.415, 1. Auflage, Pira International Pub-lications, ISBN 1-85802-981-3.

39 Anon, Gretag, „Densitometry Made in Switzerland“, 1987.

40 Young, L.C., „Materials in Printing Pro-cesses“, Focal Press, 1973.

41 Hull, Harry. H., „A Reflection Densitome-ter Head for the Control of Ink Amounts on Proofs“, TAGA Proceedings, 11, S. 149–155, 1959.

42 Ehbets, Dr. Peter, X-Rite, Mitteilung, Dezember 2006.

43 ISO 5-3:1995 „Photography – Den-sity Measurements – Part 3: Spectral Conditions“.

44 ISO “Guide to the Expression of Uncer-tainty in Measurement” (GUM), in Eng-lisch, ISBN 92-67-10188-9; in Franzö-sisch, ISBN 92-67-20188-3, 1995.

45 Castrup, Suzanne, „A Comprehensive Comparison of Uncertainty Analysis Tools“, Measurement Science Conference, Anaheim, CA, USA, 2004. Siehe www.isgmax.com

10 Literaturverzeichnis

Weitere Ifra Special Reports, die für Sie von Interesse sein können:

Revision von ISO 12647-3 (ISR 2.37)

Aus der praktischen Anwendung und aus Rückmeldungen aus den Märkten ergab sich dasErfordernis einer Revision des Zeitungsdruckstandards ISO 12647-3. Anzeigenkunden undandere Datenlieferanten wollen eine einzige digitale Datei für den standardisierten Zeitungs-druck aufbereiten und allen Zeitungen zur Verfügung stellen können. Daher wurden bei derÜberarbeitung von ISO 12647-3:2004 Bedingungen des modernen technischen Arbeitsflusses,wie digitale Anzeigenlieferung und CTP, besser berücksichtigt. Der Reproduktionsprozess undder Druckprozess wurden vollständiger beschrieben, und es wurden Erkenntnisse aus derPraxis und der angewandten Forschung berücksichtigt. Standard-ICC-Farbprofile auf der Basisdes neuen Zeitungsdruckstandards sind seit Mitte 2004 verfügbar. Veröffentlicht von Ifra, 2005

Automatische Kontrolle der Farbdruckqualität (ISR 3.35)

Ein steigender Farbanteil in der Zeitung erfordert erhöhte Anforderungen an die Steuerung derDruckqualität. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit zur Messung der Farbqualität im Auf-lagendruck. Auf der Grundlage einer Markt-, Literatur- und Patentrecherche werden solcheSysteme vorgestellt, die zurzeit hauptsächlich im Akzidenzbereich vorhanden sind. Es sollteeingeschätzt werden, ob und unter welchen Bedingungen Inline-Farbmesssysteme mitgeschlossenem Regelkreislauf im Coldset-Rollenoffset (Zeitung) einsetzbar sind, welcheAnforderungen gestellt bzw. welche Weiterentwicklungen für diesen speziellen Anwendungs-fall gewünscht werden. Veröffentlicht von Ifra, 2002

Farbmetrische Beschreibung der Produktionstoleranzen im Zeitungsdruck (ISR 2.39)

Der überarbeitete Zeitungsdruckstandard ISO 12647-3:2004 findet breite Anwendung. Dies wirfteine Anzahl von praktischen Fragen auf, die in diesem Special Report behandelt werden. Wiehängen Dichte und Farbort der Primärfarben zusammen? Wir stark kann die Dichte im Rahmender vorgegebenen Farbwerte variieren? Welchen Einfluss hat die Farbreihenfolge auf das Errei-chen der geforderten Farbwerte? Welchen Einfluss haben Tonwertschwankungen beim Druck aufdas Farbergebnis? Eine Tageszeitung wird in der Regel erst mehrere Stunden nach dem Druckgelesen. Welche Farbveränderungen finden in dieser Zeit statt? Veröffentlicht von Ifra, 2006

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Interinstrumentelle Übereinstimmung bei Farb- und ... · bei der Ausarbeitung dieses Berichtes...

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