Qualitätskontrolle im Seriendruck: Industriefarbscanner sorgen für Farbtreue von Verpackungen

Neben Schutz und Konservierung liefern Verpackungen den ersten Eindruck auf den Inhalt einer Ware. Eine gleich bleibende Verpackungsfarbe ist entscheidend für Unverwechselbarkeit und bildet die Marke eines Produkts. Dementsprechend erhalten Druckereien die meisten Beschwerden aufgrund von Abweichungen von der Wunschfarbe des Kunden. Gibt beispielsweise ein Pralinenhersteller der Druckerei zunächst für ein Farbmuster das OK, reklamiert er vielleicht am nächsten Tag, dass der Druckton nicht seinen Hausfarben entspricht. Schuld ist neben dem unterschiedlich einfallenden Tages- oder Kunstlicht auch die subjektiv unterschiedliche Wahrnehmung desselben Farbtons durch die Beteiligten im Produktionsprozess, z.B. Grafiker und Drucker. Grenzen des menschlichen Auges Problematisch bei der Inspektion eines Farbdrucks ist unsere eingeschränkte Wahrnehmung des tatsächlich abgebildeten Farbspekt­rums. Begutachtet ein Schokoladenhersteller, ob die soeben eingetroffene Serie an Verpackungen durchgängig sein charakteristisches Blau trägt, entgehen ihm viele Einzelheiten. Für ihn ist nur der grobe Mittelwert aus den Grundfarben Rot, Grün und Blau des RGB-Farbspektrums erkennbar. Welche der zum Blauspektrum zählenden Farbanteile im Vergleich zum Muster fehlen könnten, lässt sich nur durch eine zuverlässige Beleuchtung und ein objektives Messverfahren beurteilen. Denn Farbabweichungen entstehen zu 80% deshalb, weil Vorlage und Reproduktion bei unterschiedlichen Lichtverhältnissen und nur unter Augenmaß inspiziert wurden. Präzise Erfassung von Farbabweichungen Zur objektiven Überprüfung schnell durchlaufender Bandware wie Verpackungen aus Kunststoff, Kartonage oder Papier eignen sich am besten Farbzeilenkameras. Während Flächenkameras nur begrenzte Ausschnitte erfassen, die anschließend zusammengefügt werden müssen, nehmen Zeilenkameras durch eine kontinuierliche Abtas­tung Bilder beliebiger Breite auf. Der Sensor besteht hier nicht aus einer Fläche, die abwechselnd aus RGB-Werten besteht, sondern aus einer Anordnung von Pixeln in drei individuellen Zeilen, die jeweils rot-, grün- und blauempfindlich sind. Flächenkameras hingegen arbeiten in der Regel mit Interpolationsverfahren. \’Bei der Abtastung eines Verpackungsprüflings wird somit bei Farbzeilenkameras für jeden Bildpunkt mit der Information aus dreierlei Farbkanälen eine echte Farbinformation gewonnen\‘, erklärt Ralf Zimmermann, Sales Manager beim Bildbearbeitungsspezialisten Chromasens GmbH in Konstanz. Farbzeilenkameras erreichen so eine Farbqualität, die bisher nur von teuren Prismenkameras bekannt war. Die Horizontalauflösung der Zeilensensoren ist so hoch, dass durch eine Zeilenkamera mehrere Flächenkameras ersetzt werden können. Hohe Fördergeschwindigkeiten ohne Produktionsstopps Gewöhnliche Zeilenkameras konnten unterschiedliche Transportgeschwindigkeiten bisher nur durch eine kurzzeitige Schließung des \’Kameraauges\‘ über einen Hardware-Shutter kompensieren, während die Zeilenfrequenzen entsprechend angepasst wurden. Dadurch wurden Bildinformationen nicht immer lückenlos erfasst, was schlimmstenfalls zu Fehlinterpretationen der geprüften Ware führt. \’Trilineare Zeilenkameras von Chromasens lösen dieses Problem über einen Intelligent Digital Shutter, der die Kamera nie verschließt, sondern die unterschiedlich nötigen Belichtungszeiten kameraintern ausgleicht\‘, sagt Zimmermann. Die Technik ermöglicht Durchsatzraten mit bis zu 6m gescanntem Verpackungsmaterial pro Sekunde. Unabhängig von der Transportgeschwindigkeit der Prüflinge gewährleistet das System eine konstante Farbqualität und Auflösung der Bilder. Je nach erforderlicher Messgenauigkeit sind trilineare Zeilenkameras inzwischen in der Baureihe Aleos mit 1.024, 2.048, 4.096 und 7.300 Pixeln erhältlich. Voraussetzung für die Erfassung von Farbdetails ist eine gute Beleuchtung. Idealerweise kommen hier LED-Leuchten zum Einsatz, die gegenüber gewöhnlichen Halogenlampen eindeutig im Vorteil sind. Durch eine hohe Belichtungsstärke und Homogenität werden kleine Unregelmäßigkeiten und Fehler in der gedruckten Farbe auch bei hohen Scannergeschwindigkeiten erfasst. Automatische Farbkorrektur mit Zeilenkameras Lange Zeit übernahmen primär Spektralfotometer die Messung von Farbe und optischer Dichte während eines Drucks. Zwar konnte hiermit ein absoluter Farbwert bestimmt werden, jedoch immer nur punktuell über die Abtastung kleiner farbiger Kontrollmarken im Falz oder im Rand eines Druckbogens. Informationen zum Gesamtbild – Kleckse, Verschmierungen und Helligkeitsunterschiede – entgingen dem Sensor. Erst Zeilenkameras ermöglichen es, durch ihre flächenweise Ablichtung zu beurteilen, ob ein Farbton auch auf dem gesamten Druckbogen gleich bleibt. Durch die nanometergenaue Erfassung des abgestrahlten Lichts eines gemessenen Farbpunkts lässt sich dessen genauer Farbort bestimmen. Um festzustellen, ob der gemessene Ton mit einem festgelegten Referenzwert übereinstimmt, tastet der Zeilensensor den Druckbogen lückenlos ab und vergleicht jeden Messwert mit dem Spektrum der Farben, die zuvor in der Steuerungssoftware für die Verpackung spezifiziert wurden. Werden während des Scanvorgangs Abweichungen entdeckt, kann eine elektronische Nachkorrektur der Mischverhältnisse ohne Unterbrechung des Druckvorgangs durchgeführt werden. Verbindliche Messstandards festlegen und verwenden Eine absolute Übereinstimmung zwischen erfasstem und vorgegebenem Farbwert ist nicht erreichbar und oft auch nicht maßgebend. \’Für jeden Nanometer im Spektrum müsste man im Grunde einen eigenen Intensitätswert messen, damit das menschliche Auge auch bei unterschiedlichen Lichtverhältnissen denselben Farbeindruck hat, auch wenn es im Grunde nur drei Farben wahrnehmen kann\‘, erläutert Michael Heizmann vom Fraunhofer Institut für Informations- und Datenverarbeitung (IITB) in Karlsruhe. In der täglichen Praxis wird aber die Einhaltung eines bestimmten Toleranzbereichs angestrebt. Allerdings gelänge eine Farbtreue zwischen Vorlage und gedruckter Verpackung häufiger, wenn einheitliche Messstandards eingehalten würden. Verfahren wie der Prozess-Standard-Offset­druck haben sich aufgrund verbindlich definierter Farbmesswerte auf Charakterisierungscharts bewährt: \’Bei Druckereien, die sich danach richten, sind die Beschwerden von Kunden um mehr als die Hälfte zurückgegangen\‘, verrät Dirk Müller vom Verband Druck und Medien Bayern e.V. in München. Noch sind optoelektronische Messverfahren durch Farbscanner im Verpackungsdruck nicht selbstverständlich. Mit der Einhaltung allgemein gültiger Standards wie dem Prozess-Standard Offsetdruck nach der Norm ISO12647-2 und einer entsprechenden Kalibrierung der Druckmaschinen könnte die Prüfeffizienz gesteigert werden. Erst dann ließen sich durch eine lückenlose Druckkontrolle mit modernen Industriefarbscannern gleichbleibende Farbergebnisse reproduzieren.