Messen und Prüfen

Beim Steuern von Vorstufen- und Druckprozessen spielt das Messen und Beurteilen von Farbe eine zentrale Rolle. Vorgaben zur Berechnung von Farbräumen und Farbabständen sowie für Normlicht liefert die branchenübergreifend gültige

DIN EN ISO/CIE 11664 – Farbmetrik mit ihren sechs Teilen 

• Teil 1: CIE farbmetrische Normalbeobachter
• Teil 2: CIE-Normlichtarten
• Teil 3: CIE-Normfarbwerte 
• Teil 4: CIE-1976-L*a*b*-Farbraum
• Teil 5: CIE-1976-L*u*v*-Farbraum und empfindungsgemäß gleichabständige u', v'-Farbtafel
• Teil 6: CIEDE2000-Farbabstandsformel

Die Normenreihe liegt auch in deutscher Sprache vor. Teil 4 beschreibt neben dem CIELAB-Farbraum selbst auch die Berechnung von Farbabstandsmaßen. Zwar wird die in Teil 6 genormte neuere und empfindungsgemäß besser gleichabständige CIEDE2000-Formel zur Berechnung des Farbabstands immer häufiger in ISO-Normen für die Druckindustrie implementiert. Die bewährte DeltaE-76-Formel besitzt allerdings bei konventionellen Druckverfahren eine Reihe von Vorteilen für die Prozesssteuerung. Daher werden beispielsweise in ISO 12647-2 die Färbungstoleranzen für den Offsetdruck nach wie vor als DeltaE-76-Werte angegeben.

Noch vor der Druckindustrie beschäftigten sich die Fotografen mit dem Messen optischer Dichten. Die entsprechende Normenreihe ISO 5 Fotografie und Drucktechnik – Messen der optischen Dichte mit den Teilen

• Teil 1: Geometrie und Funktionsdarstellungen
• Teil 2: Geometrische Bedingungen für die Durchlichtmessung 
• Teil 3: Spektrale Bedingungen 
• Teil 4: Geometrische Bedingungen für die Auflichtmessung

wurde daher vom ISO/TC 42 „Fotografie“ entwickelt und wird seit vielen Jahren auch in der Druckindustrie für Dichtemessungen an Durchsichtvorlagen (Filmen) und Aufsichtsvorlagen (Fotoabzügen und Drucken) angewandt. 

Teil 1 enthält grundlegende Vorgaben zum Aufbau von Densitometern sowie Definitionen relevanter optischer Größen. Teil 3 definiert u. a. die spektralen Filterkurven für die Farbfilter Status E (üblich in Europa) und T (üblich in den USA). Anforderungen an die Polarisationsfilter und die Messunterlagen finden sich in Teil 4.

Für spektralfotometrische Messungen gelten in der Druckindustrie die Vorgaben der ISO 13655 Drucktechnik – Spektrale Messung und farbmetrische Berechnung für grafische Objekte. 

Sie gilt sowohl für die Farbmessung als auch für die Densitometrie, und zwar im Auflicht, im Durchlicht und bei Selbstleuchtern (z. B. bei Flachbildschirmen). Die Norm definiert die Eigenschaften der spektralen Messsensorik und legt verschiedene Messmodi (M0, M1, M2, M3) fest, welche jeweils die spektralen Eigenschaften des Messlichts sowie ggf. dessen Filterung kennzeichnen. Mit dem im Jahr 2009 eingeführten Messmodus M1 wurde es möglich, bei der Farbmessung die optische Aufhellung von Papieren mit zu bewerten.

ISO 13655 enthält einige „Dopplungen“ zu anderen ISO-Normen, etwa im Hinblick auf die Berechnung von Farbkoordinaten und Farbabständen oder auf die Messunterlagen. Sie wird dadurch zu einer recht umfassenden Informationsquelle zur spektralen Messung in der Vorstufe und im Drucksaal.

Die im Jahr 2017 publizierte Norm ISO 20654 Drucktechnik – Messung und Berechnung von Tonwerten für Sonderfarben (SCTV) beschreibt, wie die Tonwerte von Sonderfarben aus den Normfarbwerten XYZ, aus CIELAB- oder direkt aus spektralen Messwerten ermittelt werden (SCTV = Spot Colour Tone Value). Im Gegensatz zur Tonwertberechnung aus Farbdichten nach Murray-Davies erzeugt die hier verwendete Farbmetrik-basierte Methode über den gesamten Tonwertbereich zwischen Papierweiß und Vollton visuell annähernd gleichabständige Tonwerte. Nach den Vorgaben dieser Norm können beispielsweise Drucksysteme linearisiert werden, um eine CxF/X-4-Charakterisierungsdatei für Sonderfarben zu erzeugen. Umgekehrt lassen sich aus den spektralen Messwerten gelieferter CxF/X-4-Charakterisierungsdateien farbmetrische Druckkennlinien errechnen.

Automatisierte Produktionsprozesse verlangen, dass auch umfangreichere Messreihen maschinenlesbar protokolliert und kommuniziert werden. Bestandteile der Messprotokolle sind dabei auch relevante Metadaten, wie etwa Informationen zu den zugrunde liegenden Produktions- und Messbedingungen. 

ISO 28178 Drucktechnik — Austauschformat für Farb- und Prozesssteuerungsdaten auf Basis von XML oder ASCII regelt, wie die Messdaten als ASCII- oder XML-Datei aufbereitet sein sollen, um sie effizient austauschen und weiterverarbeiten zu können. Die Norm enthält beispielsweise eine Aufstellung erforderlicher und optionaler Angaben sowie deren Bezeichnung und Reihenfolge innerhalb der Messwertdatei. 

Inzwischen wird zu diesem Zweck allerdings das verbreitete Austauschformat CxF 3.0 (CxF = Colour Exchange Format) empfohlen. Es wurde ursprünglich von X-Rite entwickelt und ist inzwischen als CxF/X in der Normenreihe ISO 17972 Drucktechnik – Farbdatenaustauschformat (CxF/X)  mit den Teilen: 

• Teil 1: Beziehung zu CxF3 (CxF/X) 
• Teil 2: Farbdaten für die Scanner-Kalibrierung (CxF/X-2) 
• Teil 3: Farbdaten zur Charakterisierung von Ausgabesystemen (CxF/X-3)
• Teil 4: Charakterisierungsdaten von Sonderfarben (CxF/X-4)

beschrieben. CxF-Dateien können auch Spektralwerte enthalten, mit denen sich beispielsweise Sonderfarben farbmetrisch präziser beschreiben lassen als durch CIELAB- oder CIEXYZ-Farbkoordinaten. Das zahlt sich besonders aus, wenn die Sonderfarben aufgehellt oder übereinander gedruckt werden.

Während Teil 1 die CxF zugrunde liegenden Konzepte beleuchtet und die Abwärtskompatibilität zu den Vorgaben der ISO 28178 darstellt, definieren die Teile 2 bis 4 die Spezifikationen für den Austausch von Farbdaten bei der Charakterisierung von Ein- und Ausgabesystemen. Zu diesem Zweck werden innerhalb des vorgegebenen CxF-Rahmens auch anwenderspezifische Elemente (sog. CustomResources) verwendet. 

Trotz aller Fortschritte der Messtechnik ist das Auge nach wie vor das wichtigste Instrument, um Vorlagen und Druckergebnisse zu beurteilen. Voraussetzung für eine qualifizierte Abmusterung sind standardisierte Betrachtungsbedingungen. Die Anforderungen sind in ISO 3664 Drucktechnik – Betrachtungsbedingungen definiert. Die Norm legt u. a. fest, dass in der Druckindustrie die Normlichtart D50 (gemäß ISO/CIE 11664-2) zu verwenden ist. In Ausgabe 2009 wurden die Toleranzen für den UV-Metamerieindex der Betrachtungslichtquellen verringert. In der Praxis erhöhte sich dadurch der UV-Anteil im Betrachtungslicht, wodurch der Aufhellungsgrad von Papieren und Prüfdrucksubstraten in das Abmusterungsergebnis einfließt. Im Zusammenspiel mit ISO 13655 (Messmodus M1) stellt ISO 3664 eine gute Übereinstimmung von Mess- und Betrachtungsergebnissen sicher. 

Die farbrichtige Monitordarstellung von Bildern und Dokumenten bzw. das Abstimmen des Druckergebnisses am Bildschirm ist Gegenstand zweier Normen. 

ISO 12646 Drucktechnik – Bildschirme zur Farbkontrolle – Eigenschaften beschreibt die Anforderungen an Softproof-Monitore, die – abhängig von der Darstellungsqualität bei größeren Betrachtungswinkeln – in zwei Klassen eingeteilt werden. 

Die Norm ISO 14861 Drucktechnik – Anforderungen an Monitorproofsysteme enthält Vorgaben für das Gesamtsystem zur Bildschirmabmusterung. Hierzu gehören außer den Anforderungen der ISO 12646 an die Monitor-Hardware beispielsweise die Ansteuerung des Bildschirms und die Betrachtungsumgebung. Außerdem finden sich dort Methoden, mit denen sich die Farbwiedergabequalität der Bildschirmausgabe testen lässt. 

Das Abmusterungsergebnis wird beim Monitorproof durch eine Vielzahl von Faktoren beeinflusst. Oft ist es schwierig, alle Vorgaben der Normen gleichzeitig zu erfüllen, und auch das garantiert nicht immer den Erfolg. In der Praxis werden gute Resultate leider oft nur mit geschlossenen Systemen erzielt, die nicht zwangsläufig alle Anforderungen der beiden Monitorproof-Normen erfüllen. 

Mit wachsender Bedeutung des Digitaldrucks erhöhte sich der Bedarf, die mit unterschiedlichen Systemen und Einstellparametern erzeugten Druckergebnisse objektiv zu beurteilen und miteinander zu vergleichen. Hierzu müssen zahlreiche Bildqualitätsmerkmale definiert, messbar gemacht und die Messergebnisse mit dem visuellen Empfinden korreliert werden. Das ist alles andere als einfach und bleibt Gegenstand der Forschung. Mit ISO/TS 18621 Drucktechnik – Methoden zur Bewertung der Bildqualität von Druckerzeugnissen entsteht eine Reihe von Technischen Spezifikationen zur Bewertung der Druckbildqualität. Bisher sind drei Teile erschienen:  

• Teil 11: Farbumfangsanalyse
• Teil 21: Messung von 1D-Verzerrungen der makroskopischen Homogenität mit Hilfe von Scan-Spektralfotometern
• Teil 31: Bewertung der wahrnehmungsgemäßen Auflösung von Drucksystemen mit der Kontrast-Auflösungs-Tafel

Teil 11 beschreibt eine Methode, um das Volumen von CMYK- und RGB-Druckfarbräumen zu bestimmen. Ausgangspunkt sind beispielsweise das ICC-Profil oder die Charakterisierungsdatei des betreffenden Ausgabeprozesses.

In Teil 21 wird eine Möglichkeit gezeigt, um „makroskopisches Mottling“ in homogenen Farbflächen (ein- oder mehrfarbig) zu bewerten. Ein Anwendungsbeispiel ist der M-Score, der bei der technischen Prüfung von Digitaldrucksystemen verwendet wird.

Teil 31 baut auf dem L-Score auf, der ebenfalls bei der technischen Prüfung von Digitaldrucksystemen herangezogen wird. Mit Hilfe eines Scanners und einer vom Drucksystem ausgegeben speziellen Testtafel kann man die Detailschärfe des Drucksystems beurteilen.

Die Nummern der bisher erarbeiteten Teile der Spezifikationenreihe wurden so gewählt, dass innerhalb der vorgegebenen Systematik weitere Prüfmethoden für Farbwiedergabe, Homogenität und Detailwiedergabe ergänzt werden können. So wird bereits an Testverfahren gearbeitet, mit denen sich die effektive Zahl unterscheidbarer Tonwertabstufungen und die Körnigkeit des Druckbildes messen lassen. Die Tests erfordern i. d. R. eine spezielle Geräte- und/oder Softwareausstattung.

Ein Spezialfall der Bildqualitätsbewertung, der vor allem im Verpackungs- und Etikettendruck eine hohe Bedeutung besitzt, ist das Prüfen der Lesbarkeit von Bar- und Matrixcodes, die heute oft bei hoher Geschwindigkeit (z. B. mit Inline-Kameras in Produktionslinien) ausgelesen werden müssen. Vorgaben dafür finden sich in den Normen ISO/IEC 15416 Informationstechnik – Verfahren der automatischen Identifikation und Datenerfassung – Testspezifikationen für die Druckqualität von Strichcodes – Lineare Symbole und ISO/IEC 15415 Informationstechnik – Verfahren der automatischen Identifikation und Datenerfassung – Testspezifikationen für die Druckqualität von Strichcodes – 2D-Symbole.

Es gibt eine enorme Zahl von Prüfverfahren, mit denen sich die Eigenschaften von Druckfarben und Papieren bestimmen lassen. Viele davon sind international genormt, wobei die Normen zur Papierprüfung im Regelfall unter der Ägide des ISO/TC 6 „Papier, Karton und Faserstoffe“ entstehen. Aktuelle Projekte dieses Gremiums befassen sich beispielsweise mit Mesmethoden für die Wegschlageigenschaften, die Falzfestigkeit oder die Randwinkelbenetzbarkeit von Papieren.

Zu den Prüfnormen für Druckfarben, die im ISO/TC 130 „Drucktechnik“ entstanden, zählt beispielsweise ISO 12634 Drucktechnik – Bestimmen der Zügigkeit pastöser Druckfarben und Bindemittel mit einem Rotations-Farbzügigkeitsmessgerät Beim Druck auf transparente oder farbige Bedruckstoffe wird oftmals Deckweiß verwendet, u. a. als Untergrund für Bildmotive auf Aufklebern oder Verpackungen. Die Opazität der Deckweißschicht stellt hier ein wichtiges Qualitätsmerkmal dar; unter Umständen muss das Deckweiß mehrfach gedruckt werden, um die gewünschte Opazität zu erreichen. Die Norm ISO 23498 Drucktechnik – Visuelle Opazität von gedrucktem Deckweiß beschreibt, wie die Opazität der Farbe Deckweiß durch einen Drucktest geprüft werden kann. Die Berechnung der Opazität aus den Messwerten der Testdrucke basiert auf den Funktionen, die auch in ISO 20654 genutzt werden, um die Tonwerte von Sonderfarben (SCTV) zu ermitteln. Die errechnete Opazität stimmt dadurch gut mit dem visuellen Erscheinungsbild im Druck überein.

Der Technische Report ISO/TR 12705 Drucktechnik – Labortestverfahren für chemische Geistereffekte im Offsetdruck beschreibt eine Labormethode, mit der geprüft werden kann, ob eine bestimmte Kombination von Druckfarbe und Papier das Auftreten von Geistereffekten begünstigt.

Der wachsenden Bedeutung der Druckplattenentwicklung innerhalb der Druckmaschine soll ISO 24487-1 Drucktechnik – Prozesslose Druckplatten – Teil 1: Bewertungsmethoden für Eigenschaften und Leistung  gerecht werden. Die Norm definiert Methoden, mit denen sich ermitteln lässt, wie schnell und vollständig die Schichtreste der „prozesslosen“ Druckplatten durch Feuchtmittel und Druckfarbe entfernt werden, wie widerstandsfähig die Druckplatten gegen Abrieb/Verkratzen, Tonen und Reinigungschemikalien sind und wie sie sich nach Druckunterbrechungen verhalten. 

Die Tests erfordern keine speziellen Laborgeräte und können sowohl vom Druckplattenhersteller als auch von der Druckerei selbst durchgeführt werden. Sollen die Eigenschaften verschiedener Druckplatten verglichen werden, müssen die Tests unter gleichen Bedingungen durchgeführt werden. Denn das Ergebnis hängt maßgeblich von der verwendeten Druckmaschine (u. a. die Einstellungen für Vorfeuchtung und Voreinfärbung) ab, sowie von den Eigenschaften der Druckfarben (u. a. Viskosität, Tack), des Feuchtmittels und des Papiers.

Die Norm ISO 12636 Drucktechnik – Drucktücher für den Offsetdruck spezifiziert Testverfahren und Messgrößen für wichtige Drucktucheigenschaften. Sie versetzt die Anbieter der Drucktücher in die Lage, diese Eigenschaften in standardisierter Form zu kommunizieren und den Druckereien dadurch die Drucktuchauswahl zu erleichtern.

Druckprodukte sind in der Druckweiterverarbeitung oder bei ihrer Verwendung oft physikalischen und/oder chemischen Einflüssen ausgesetzt, die sich nachteilig auf den Nutzwert auswirken können. Mit den in ISO 2836 Drucktechnik – Drucke und Druckfarben — Prüfen der Widerstandsfähigkeit von Drucken gegen verschiedene Chemikalien beschriebenen Methoden lässt sich feststellen, ob ein Druck Farbveränderungen zeigt, wenn er mit bestimmten flüssigen oder festen Substanzen, Lösungsmitteln, Lacken und Säuren in Kontakt kommt. Anhand der Ergebnisse können Druckfarben-/Substratkombinationen gewählt werden, die den zu erwartenden chemischen Belastungen standhalten.

Speziell auf die mechanische Beständigkeit von Druckprodukten zielt ISO 18947  Bildmaterialien und Drucke – Scheuerfestigkeit mit den Teilen

• Teil 1: Allgemeine Testmethoden für die Scheuerprüfung
• Teil 2: Scheuerprüfung für Fotodrucke

Bei der in ISO/TC 42 „Fotografie“ mit Beteiligung des ISO/TC 130 „Drucktechnik“ entwickelten Normenreihe lag der Fokus speziell auf konventionellen Fotoabzügen bzw. fotorealistisch anmutenden Drucken (wie z. B. digital gedruckten Fotos oder Fotobüchern), die in Innenräumen benutzt werden und dabei eher leichten Scheuerbelastungen ausgesetzt sind.  

Die Festigkeit der Klebebindung von Büchern und Broschuren lässt sich mit Hilfe von Pull-Tests ermitteln. Hierfür existiert aber eine Fülle unterschiedlicher Verfahrensweisen und Geräte, mit denen jeweils unterschiedliche Testresultate erzielt werden.

ISO 19594 Drucktechnik – Testmethode für die Bestimmung der Blattausreißfestigkeit von klebegebundenen Produkten – Pulltest mit Aufwärtsbewegung standardisiert das Pulltestverfahren und schafft somit die Voraussetzung für vergleichbare Aussagen über die Klebebindequalität.