Densitometer und Spektralphotometer: Ein funktionaler Vergleich

Bei der Entscheidung für die geeignete Farbmess-Instrumentierung ist es unerlässlich, dass Sie die betrieblichen Merkmale, funktionalen Vergleiche und Feinheiten sowohl des Densitometers als auch des Spektralphotometers verstehen. Dies lässt sich am besten anhand der folgenden detaillierten Instrumentenbeschreibungen von Densitometer und Spektralphotometer vermitteln.

Densitometer
Die Dichte ist ein Maß für die Absorption einer Druckfarbe bei bestimmten Lichtwellenlängen. Beispielsweise weist gelbe Tinte eine maximale Absorption im blauen Bereich auf, daher wird ihre Dichte mit einem Filter mit blauer Charakteristik berechnet. Für CMYK-Farben sind die entsprechenden Filter Rot, Grün, Blau und „Visual“, welcher etwas breiter als der Grünfilter ist. Über die Messung spezifischer Lichtwellenlängen hinaus transformiert das Densitometer das gemeldete Ergebnis zudem gemäß der folgenden Beziehung:

Dichte = – Log₁₀ ( Remission )

Die Remission ist ein Maß für das reflektierte Licht, wobei 1,0 perfekt reflektierend und 0,0 ein perfekter Absorber ist. Nach der obigen Gleichung würde Papier mit einer Remission von 0,85 eine Dichte von 0,07 D ergeben. Eine gesättigte Tinte mit einer Remission von 0,1 würde eine Dichte von 1,0 D ergeben. Die Dichte ist nützlich, da sie eng mit der relativen Farbschichtdicke der meisten Druckfarben korreliert. Die meisten Betrachter würden zustimmen, dass es sehr schwierig ist, den Unterschied zwischen gelber Tinte bei 0,8 D und 1,0 D zu erkennen, und dennoch wären 125 % der Tinte verbraucht worden, um das 1,0-D-Ergebnis zu erzielen. Aufgrund dieser Eigenschaften übertrifft das Densitometer bei der Überwachung der Farbschichtdicke schnell die Fähigkeiten selbst des bestgeschulten Auges. Die Festlegung der korrekten Volltondichte ist wichtig, da die Farbauszüge auf der Annahme einer spezifischen Farbschichtdicke basieren.

Sobald die Dichte gemessen wurde, können zusätzliche Daten mithilfe standardisierter Gleichungen berechnet werden. Diese Metriken sind:

• Scheinbare Punktfläche
• Scheinbare Farbannahme (Trap)
• Punktzuwachs und Druckkontrast
• Schieben und Dublieren

Während die Dichte zur Steuerung der Volltöne nützlich ist, überwachen Punktfläche oder Punktzuwachs / Kontrast die Halbtöne. Diese Metriken kontrollieren die Tonwertwiedergabequalität, die aufgrund der Druckbedingungen an der Maschine variiert. Das Trapping bewertet die Leistung der Tinte beim direkten Auftrag auf ein Substrat, wie es bei einem Vollton der Fall wäre, sowie beim Auftrag auf nasse Tinte, wie es bei einem Überdruck der Fall wäre. Schieben und Dublieren können Defekte in der Abbildung erkennen, bei denen Punkte in einer Dimension gestreckt oder aufgrund einer Verunreinigung des Gummituchs durch den vorherigen Druckvorgang wiederholt werden.

Es ist wichtig zu beachten, dass es erhebliche Unterschiede zwischen den spektralen Filtercharakteristiken gibt, die in verschiedenen Anwendungen und an verschiedenen Orten für Dichtemessungen verwendet werden. Die im Handel erhältliche Vielfalt an akzeptierten Filtersätzen entspricht den etablierten ANSI-Standards.

• Status A- und M-Standards werden in fotografischen Anwendungen verwendet.
• Status T-Standards repräsentieren Breitbandfilter, die typischerweise in Nordamerika verwendet werden.
• In Europa werden Status E-Filter verwendet.
• Es gibt noch einen weiteren Satz von Schmalbandfiltern, die als Status I bezeichnet werden.

Für die Kalibrierung, die Prozesskontrolle der Farben und die quantitative Farbkommunikation ist es entscheidend, dass die Status-Charakteristik des Filtersatzes identifiziert wird.

Spektralphotometer
Der vorangehende Abschnitt hat die Grundlagen der Druckqualitätsmessung aufgezeigt, wie sie von einem herkömmlichen Drei-Filter-Densitometer bereitgestellt werden. Man kann sagen, dass diese Technik, so nützlich und praktisch sie für die Überwachung von Druckvariablen auch ist, wenig dazu beiträgt, die beim Drucken verwendeten Materialien zu qualifizieren. Um Tinte und Papier zu qualifizieren, ist ein Spektralphotometer nützlicher. Das moderne Spektralphotometer für den Drucksaal sowie für Tinten- und Papierhersteller ist ein kostengünstiges, schnelles und nützliches Messinstrument zur Erfassung diskreter Spektrum-Amplitudenwerte in Intervallen von typischerweise 10 nm oder 20 nm. Dieses Instrument wird typischerweise eingesetzt:

• im Proof-Bereich
• im Drucksaal
• bei Papier- und anderen Substratherstellern
• bei Tinten- und Farbmittelherstellern

In der Druckindustrie wird ein Spektralphotometer am häufigsten verwendet, um das von einer gedruckten Probe reflektierte Licht zu messen und die Lichtabsorption sowie mehrere andere wichtige Parameter zu berechnen. Wie beim Densitometer wird eine stabile weiße Lichtquelle senkrecht zur Druckprobe zur Beleuchtung verwendet. Der Hauptunterschied zwischen Spektralphotometer und Densitometer besteht darin, dass im optischen Pfad das reflektierte Licht durch sehr schmalbandige Filter in spektrale Abtastwerte im Abstand von 10 nm bis 20 nm getrennt wird. Die resultierende spektrale Remissionskurve ist ein hervorragendes Identifikationsmerkmal einer Farbprobe, ähnlich wie Fingerabdrücke zur Identifizierung von Personen verwendet werden können. Mit einem solchen spektralen Fingerabdruck lässt sich schnell feststellen, ob die an die Druckmaschine gelieferte Magenta-Tinte mit Rubine- oder Rhodamin-Pigment formuliert ist, was zwar visuell sehr ähnlich ist, aber über den resultierenden Farbraum hinweg dramatisch unterschiedliche Farben erzielen würde. Eine der für den Menschen intuitivsten Metriken, die aus diesen spektralen Daten berechnet werden können, sind die Helligkeit (L*), die Buntheit (C*) und der Bunttonwinkel (h°) einer Farbprobe. Diese Art von Metrik hat ihre Wurzeln in frühen Arbeiten von Alfred Munsell und anderen, die versuchten, die Farben, die sie in der Natur sahen, zu organisieren.

• L* – der Wert der Probe in Bezug auf Helligkeit oder Dunkelheit ohne Berücksichtigung der Farbe.
• C* – ein Maß für die Sättigung oder Intensität einer Farbe.
• h° – die Qualität der Farbe in Bezug auf die Primärfarben Rot, Gelb, Grün und Blau.

Die Berechnung von Metriken, die mit der menschlichen Wahrnehmung korrelieren, wird typischerweise als Kolorimetrik bezeichnet. In gewissem Sinne gelten die meisten Spektralphotometer also auch als Spektralkolorimeter, da sie auf Basis der gemessenen Spektraldaten auch kolorimetrische Daten liefern können.