Skript 2 Kennlinie - Offset-Druck-Farben

Praktikum Prepress/Press Offsetdruck, Versuch 2 – Die Druckkennlinie
Bachelor und Lehramt Druck- und Medientechnik,
Praktikum Press/Prepress
Offsetdruck, Versuch 2 - Die Druckkennlinie
Vorbemerkungen……………………………………………….. 2
2.1. Die densitometrische Messung von Drucken…………. 2
2.2. Die Flächendeckung und der Tonwert…………………. 8
2.3. Die Tonwerte messen……………………………………. 10
2.4. Der Plattenprozess im Offset …………………………… 14
2.5. Die Druckkontrollleiste…………………………………… 17
2.6. Die Druckkennlinie……………………………………….. 17
2.7. Der Versuch………………………………………………. 18
2.8. Vordrucke zum Versuch…………………………….…… 20
Anhang: Die Unterlage bei der densitometrischen Messung 22
Seite
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Vorbemerkungen
Kennlinien sind Ausdrucksmittel für Verfahrenshandschriften – festgehalten in einer Form, die es
ermöglicht, ein definiertes Ausgangsmaterial reproduzierbar zu einem definierten Produkt zu
verändern. Eine Offset – Druckmaschine muss hierfür so eingerichtet werden, dass die Informationen
auf der Druckform auf vorhersehbare Weise auf den Bedruckstoff übertragen werden. Wenn in der
Druckvorstufe genau bekannt ist, auf welche Weise das Offsetdruck – Verfahren die Informationen
verfremdet, kann in der Vorbereitung der Informationen diese Veränderung – soweit technisch möglich
– vorweg kompensiert werden. Dies führt uns dem Ziel näher, die Vorlage möglichst originalgetreu,
also ohne vermeidbare Verfremdungen, im Druck zu reproduzieren.
2.1. Die densitometrische Messung von Drucken
Im Vierfarbendruck werden die Informationen durch Rasterpunkte wiedergegeben. Deren
Farbschichtdicken und Größen entscheiden über ihre Farbwirkung. Da wir im Offset damit rechnen,
dass die Farbschichtdicke in Volltonflächen und auf Rasterpunkten gleich stark ist, schreiben die
Standardisierungsbedingungen einen Bereich der Volltondichte DV für jede Skalenfarbe vor und
minimale und maximale Flächenverhältnisse für die Wiedergabe der Rasterpunkte.
Abb. 1 Darstellung der Halbtöne durch unterschiedlich große Rasterpunkte
Zuerst sehen wir uns die Verhältnisse einer gedruckten Volltonfläche näher an.
Im Vierfarbendruck - oder allgemein im Skalendruck – wird die Farbwirkung der einzelnen Teilfarben
als optische Dichte gemessen.
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Was ist diese optische Dichte? Wir erinnern uns an die Situation bei fotografischen Filmen:
Ι
Ι
Ι0 ΙR
Abb. 2 Strahlengang beim Lichteinfall auf einen transparenten Körper
Bei Durchlichtvorlagen bezeichnen wir die Schwärzung einer Fläche als optische Dichte. Dort
betrachten wir einen teilweise lichtdurchlässigen Körper und unterscheiden
den eintreffenden Lichtstrom Ι0 ,
den reflektierten Lichtstrom ΙR (der im Ausfallwinkel über dem Prüfkörper vollständig erfasst wird)
den durchtretenden Lichtstrom ΙT und
den absorbierten Lichtstrom ΙA . Der einfallende Lichtstrom teilt sich also in 3 Anteile auf: reflektiert,
absorbiert und hindurch gelassen. Ι0 = ΙR + ΙA + ΙT
Definiert man einen Reflexionsgrad ρ = ΙR / Ι0
und einen Absorptionsgrad α = ΙA / Ι0
und einen Transparenzgrad τ = ΙT / Ι0.
so ergänzen sie sich: ρ ρ + + α α + + τ τ = 1. (1)
Das bedeutet, dass die Reflexions-, Absorptions- und Transparenzgrade Werte einnehmen können
von 0 bis 1 und sich alle drei zusammen immer zu 1 ergänzen.
(Ι (ΙΑ)
(Ι
Die Schwärzung eines Films bezeichnen wir auch als optische Dichte, weil sie seine Undurchlässigkeit
erfasst. Wenn man den reziproken Wert des Transparenzgrades 1/τ = I0/IT auf einer logarithmischen
Skala aufträgt, verhält er sich in einem praktischen Bereich weitgehend linear wie der visuelle
Eindruck, den wir von unterschiedlich geschwärzten Filmen aufnehmen. Dieser reziproke Wert 1/τ
geht von 1 bis ∞ , der dekadische Logarithmus log 1/τ entsprechend von 0 bis ∞ .
Die optische Dichte ist demnach D = log 1/τ = - log τ. (2)
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ΙT

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Diese Betrachtungen beschreiben Prozesse, bei denen keine Lichtstreuung vorliegt. Die Streuung von
Licht an rauen Oberflächen (korrekt: diffuse Reflexion) gibt uns ein ganz anderes Szenario:
Messoptik
Abb. 3 Lichtstrahlen fallen auf einen opaken (das Licht trübenden) Körper
Der einfallende Lichtstrom wird auf der streuenden Oberfläche (z. B. Papier) an vielen, winzigen,
unterschiedlich orientierten Fasern und Pigmentpartikeln in die unterschiedlichsten Richtungen
gestreut. Ein Strahl wird in eine kugelförmige Verteilung von Strahlen aufgeteilt. Es gibt also keinen
reflektierten Strahl, der im Ausfallswinkel zu messen wäre, weil der Vorgang keine Reflexion an einer
spiegelnden Oberfläche ist, sondern eine Remission (Zurücksenden) eingestrahlten Lichts in viele
verschiedene Winkel über der Fläche des Prüfkörpers.
n. b.: Die aktuelle fachlich korrekte Ausdrucksweise unterscheidet hier nur noch die spiegelnde und
die diffuse Reflexion. Der Ausdruck „Remission“ gilt im Deutschen als veraltet. Zur deutlichen
Unterscheidung soll er hier aber bewusst weiterhin anstelle der diffusen Reflexion verwendet werden.
Ähnlich verhält es sich mit dem hindurch tretenden Licht. Auch hier finden wir nicht mehr einen Strahl,
sondern aufgrund der vielen Streuflächen im Prüfkörper (z. B. Papier) einen Schein, der sich in alle
Raumrichtungen der Kugel unter der Papierunterfläche ausbreitet.
Der eintreffende Lichtstrom ist hier keine praktisch verwertbare Größe mehr. Ein Messgerät erfasst
nur die reflektierten Strahlen, die in seine eigene Richtung, die Messrichtung laufen; der Großteil der
reflektierten Lichtstrahlen wird von ihm gar nicht erfasst.
Papier
Wenn man die Remissíon einer Druckfläche misst, ist es praktisch, sie mit der Remission eines
definierten Vergleichs ins Verhältnis zu setzen, z. B. mit der einer weißen Fläche. Noch praktischer ist
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es zur Messung von Drucken, als Bezug die Remission des unbedruckten Papiers zu verwenden.
Dann bleibt als Unterschied nur noch die Wirkung des Druckes selbst.
Wir vergleichen dann also die Messung über der bedruckten Fläche mit der über dem Blanko – Papier
und erfassen dadurch nur die Wirkung des Druckes:
Der remittierte Lichtstrom über der bedruckten Probe ΙP
und der remittierte Lichtstrom über dem Blankopapier ΙB
stehen miteinander in einem Verhältnis,
das wir als Remissionsgrad/Reflexionsgrad β eines Druckes bezeichnen.
β =
I
I
P
B
. (3)
Analog der Überlegungen beim Film definieren wir eine optische Dichte des Druckes aus dem
reziproken Wert der Reflexion:
I B D = log = −
I
P
log β
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.
. (4)
Bei solchen Proben, bei denen der remittierte Lichtstrom über dem Druck bis auf etwa 1/100 des
Wertes über weißem Papier heruntergeht, sehen wir gut erkennbare Intensitätsunterschiede. Hier
liegen die praktisch beobachteten optischen Dichten von Skalendrucken, also von 0 bis etwa 2.
Unser Densitometer soll nicht nur die Intensität der Lichtströme messen. Es soll für eine Messung
immer nur die Wirkung einer einzigen Skalenfarbe, z B. des Magenta, erfassen. Dazu schalten wir
einen Farbfilter in den Strahlengang vor das Messgerät.
Wie sollte der Filter beschaffen sein? Er sollte die Farbwirkung der interessierenden Farbe – hier
Magenta – möglichst selektiv erfassen. D.h. er sollte die Wirkungen anderer Farben möglichst
ausblenden.
Außerdem wollen wir ihn so aussuchen, dass er besonders jene Licht – Wellenlängen zum Messgerät
hindurch lässt, die große Unterschiede zeigen, wenn unterschiedliche Farbschichtdicken vorliegen.
Wo liegen diese Wellenlängen?
Für unsere Überlegungen schauen wir uns als Beispiele die Reflexionskurven unterschiedlich dicker
Magentaschichten an:

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Remissionsgrad
1,00
0,90
0,80
0,70
0,60
0,50
0,40
0,30
0,20
0,10
0,00
25
50
75
100
25
50
75
100
25
50
75
100
25 25 25
50
75
25
75 50
100
50 50 100
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75
100
75
100
400 500 600 700
Wellenlänge
Abb. 4 Reflexionskurven verschieden dicker Magentaschichten unter Tageslicht, nur skizziert
Die schwarze Kurve stellt vereinfacht die Tageslichtsimulation D50 dar, also die Lichtverteilung über
dem unbedruckten Papier. Die gelbe Kurve zeigt die Reflexionen der unterschiedlichen
Lichtwellenlängen über einem Druck von (angenommen) 1,00 µm Schichtdicke Magentafarbe.
Dazwischen befinden sich die Reflexionskurven der dünneren Schichten mit 0,25 µm, 0,50 µm und
0,75 µm. Man kann erkennen, dass eine Reflexionsmessung bei z. B. 530 nm Lichtwellenlänge (im
Bereich grüner Farben) sehr empfindlich auf die Schichtdicke reagiert. Und eine Messung im roten
Bereich bei z.B. 700 nm würde kaum zwischen einem starken Druck und Blankopapier unterscheiden.
Also messen wir die optische Dichte wirksam im Bereich der Wellenlängen, die ein Druck absorbiert
und nicht der, die er reflektiert. Folglich wird das Magenta mit Hilfe eines Grünfilters erfasst.
Welche Grünfilter sind geeignet? Am günstigsten wären Farbfilter, die nur in einem engen Bereich um
z. B. 530 nm Licht durchlassen, das vom Densitometer dann erfasst wird. Sobald auch Wellenlängen
in der weiteren Nachbarschaft hindurchgehen, besteht die Gefahr, dass die Farbwirkung von Cyan
oder Gelb die Magentamessung mit beeinflusst. Im Zusammendruck würden wir nicht nur die
Farbwirkung des Magenta erfassen und bräuchten umständliche Korrekturen. Je schmaler das Band
an Wellenlängen ist, das der Grünfilter hindurchlässt, desto selektiver ist die Magenta – Messung.
Daher kommt der Ausdruck, einen möglichst „schmalbandigen“ Filter einzusetzen. Diese Forderung ist
durchaus nicht einfach zu erfüllen, weil Substanzen zum Bau der Farbfilter gefunden werden müssen,

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die praktisch alles sichtbare Licht absorbieren und nur ein schmales Fenster im gewünschten
Grünbereich offen lassen.
Die folgende Darstellung gibt die drei bunten Skalenfarben in der Tageslichtverteilung und die Lagen
der verwendeten Densitometerfilter stark vereinfacht wieder. Man erkennt klar, dass es nicht möglich
ist, Filter zu wählen, die die Fremdabsorptionen völlig ausschließen.
Lichtanteil
Lichtanteil
Lichtanteil
Cyanabsorption
Gelbfilter
Magentafilter
Cyanfilter
Magentaabsorption
Gelbabsorption
Abb.5, Absorptionsbereiche der Skalenfarben und Lage der entsprechenden Densitometer – Filter,
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2.2. Die Flächendeckung und der Tonwert
Halbtöne werden im Vierfarbendruck des Offsets durch Aufrasterung der Druckfläche simuliert. Dabei
gehen wir davon aus, dass die Schichtdicken an Druckfarbe im Vollton und auf allen Punkten – ob
groß oder klein – gleich sind. So bestimmt in erster Näherung also nur der Anteil bedeckter Fläche die
Intensität eines Farbeindrucks. Je höher der Anteil farbbedeckter Fläche ist, desto kräftiger ist der
Farbeindruck einer Partie.
Den Farbeindruck messen wir als optische Dichte mit einem Densitometer. Messen wir Volltonflächen,
können wir auf die Farbschichtdicke schließen. Ist uns aus Flächenmessungen diese Volltondichte
bekannt, so können wir aus densitometrischen Messungen der Rasterfläche auf den Anteil bedruckter
Fläche im Raster schließen. Diesen Flächenanteil nennen wir „Flächendeckungsgrad FD“. Wenn wir
die Flächendeckung im Druck kennen und sie mit den Flächendeckungen auf der Druckplatte oder auf
dem Film vergleichen, können wir ermitteln, welchen Einfluss unser Offsetdruck auf die
standardgemäße Übertragung der Bildinformationen ausgeübt hat.
25% FD 50% FD 65% FD 80% FD
Abb. 6 Beispiele einfacher Rasterfelder
Nun ist es durchaus nicht so, dass ein Raster mit 50% geometrischer Flächendeckung auch einen
halb so starken Farbeindruck hervorruft wie ein Vollton, wenn wir die optische Dichte als Maß
verwenden. Wir müssen klar auseinander halten, ob wir die Wirkung unterschiedlicher Farbschichten
oder Flächendeckungen betrachten.
Dazu stellen wir uns einen Farbfilter vor, auf den Licht fällt und für eine bestimmte Wellenlänge auf
einen Bruchteil, z. B. 1/100 abgeschwächt wird (Abb. 7a). Seine optische Dichte ist 2,0.
Es sind τa = 1/100 und Da = 2,0.
Wenn wir ihn in seiner Dicke halbieren, fällt mehr Licht hindurch, und die optische Dichte ist nur noch
1,0. Die lässt sich analog der Beschreibung bei der Film-Schwärzung (Versuch 1) verstehen.
Hier sind τb = 1/10 und Db = 1,0.
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Abb. 7a, Druckfläche b, halb so dick c, durch Rasterung halbiert
Halbieren wir jetzt das Filtermaterial dadurch, dass wir die Hälfte seiner kleinen Flächenanteile
entfernen („aufrastern“), dann fällt durch die Hälfte der Filterfläche Licht auf 1/100 abgeschwächt und
durch die andere Hälfte ungeschwächtes: τc = τa/2 + ½ = 1/200 + ½ = 0,505
Damit wird hier die optische Dichte über alle Flächenteile Dc = -log(0,0505) = 0,3
Durch die logarithmische Beziehung zwischen Absorption und optischer Dichte hat also ein Raster mit
einer 50% igen Flächendeckung nur noch etwa die 0,3-fache Dichte des Volltons.
Wenn man diesen Zusammenhang kennt und gerasterte Druckflächen nachmisst, erhält man auf
bestimmten Bedruckstoffen, z. B. Papier, einen stärkeren Farbeindruck (eine höhere optische Dichte)
als erwartet. Was verschafft uns nun diesen verstärkten Farbeindruck?
In der folgenden Abbildung fallen Lichtstrahlen auf bedrucktes Papier. Wo sie auf eine bedruckte
Stelle treffen, werden sie beim Durchgang durch die Druckschicht in bestimmten Wellenlängen
geschwächt – der Rest geht hindurch. Auf und in der Papieroberfläche wird dieses teilgeschwächte
Licht von den Streichpigmentpartikeln und den Zellulosefasern gestreut. So kommt ein großer Teil
dieses Lichts diffus wieder nach oben zur Druckschicht, tritt durch diese hindurch, wird in den
bestimmten Wellenlängen noch einmal geschwächt und scheint nach oben. Von oben nehmen wir es
visuell als Farbeindruck wahr, oder ein Messgerät kann es erfassen.
Auf unbedruckter Stelle fallen ebenfalls Lichtstrahlen auf das Papier, werden diffus gestreut und ohne
die Schwächung durch Farbkörper als weißes Licht wahrgenommen.
Abb. 8 zeigt, dass auch am Rande bedruckter Flächen Strahlen in die unbedruckte Randpartie
eindringen und im Papier diffus gestreut werden, d. h. in unterschiedliche Richtungen aufgeteilt und
zurückgeworfen. Dabei geschieht diese Streuung nicht nur an der Oberfläche des Papiers, sondern es
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dringt in das Papier ein Stück ein, bevor es gestreut wird. Wie wir aus der Praxis wissen, dringt ein
Teil des Lichts sogar gestreut durch das Papier ganz hindurch (Transluzenz).
Einige der zurückgeschickten weißen Strahlen laufen nun durch bedruckte Randfläche, verlieren
dadurch an den bestimmten Wellenlängen Anteile und werden somit farbig. Wenn wir sie von oben
sehen, verstärken sie den Anteil als farbig empfundenen Lichtes.
IR
I0
IR trans
Druck
Itrans
Abb. 8 Lichtstreuung und Lichtfang,
Diese Erscheinung wird als Lichtfang bezeichnet und ist immer dann zu beobachten, wenn der
Bedruckstoff die Lichtstrahlen in seine Oberfläche eindringen lässt.
Natürlich gilt das gleiche Modell auch für den umgekehrten Fall, dass Licht in bedruckte Randbereiche
eindringt und nach der Streuung durch unbedruckte Fläche wieder austritt. Diese Strahlen bringen
entsprechend weniger Bunteindruck zum Betrachter, Beide Erscheinungen sind nicht ausgeglichen,
sondern die erste überwiegt. So bleibt eine Verstärkung des Farbeindruckes.
Es ist plausibel, dass der Beitrag des Lichtfangs zum Farbeindruck abhängig von der Menge an
Randlinien ist. Ein Feinraster wird also mehr Lichtfang ergeben als ein Grobraster. Bei FM – Rastern
ist er ebenfalls stärker als bei AM – Rastern. Bei einem AM – Raster mit quadratischen Punkten wie in
Abb. 6 nimmt er erst mit steigender Flächendeckung zu, um nach dem Punktschluss wieder
schrittweise abzunehmen.
2.3. Die Tonwerte messen
I0
Itrans R trans
Itrans
I0
Papier
Im Unterschied zur geometrischen Flächendeckung wird deren optische Wirkung als Tonwert
bezeichnet und ebenfalls in Prozent angegeben. Der Lichtfang ist ein echter physikalischer Effekt,
keine Sinnestäuschung. Deshalb erfassen ihn Messgeräte wie z. B. Densitometer ebenfalls. Das ist
auch für den Drucker praktisch, weil bei seinem Druck der Farbeindruck gewertet wird, nicht die reine
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Itrans
IR
I0
IB

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bedruckte Fläche. Die ist eher ein Verfahrensdetail und in der Beurteilung des Druckes unwichtig. Es
mag deshalb sein, dass die Tonwerte oft in der Literatur und meist in der Praxis vereinfachend als
(optisch wirksame) Flächendeckungen bezeichnet werden.
Wichtig ist noch, sich dessen bewusst zu sein, dass der Lichtfang nur bei Bedruckstoffen mit einer
gewissen Lichteindringtiefe vorkommen kann, nicht aber bei z. B. Aluminium – bedampftem
Etikettenpapier oder Metallfolien, ebenfalls nicht bei Druckplatten.
Wie kann man nun den Tonwert einer Rasterfläche messen?
Man bestimmt erst die optische Dichte einer Volltonfläche und dann die einer Rasterfläche. Beide
Messungen zusammen geben uns die Information, welcher Tonwert vorliegt.
Die Abhängigkeit ist rechnerisch nicht ganz einfach. Man kann sie sich aber leicht aus den
Einzeldefinitionen der Messgrößen herleiten:
„Absorptionsgrad“
Remissionsgrad
optische Dichte
Wir wollen zusätzlich zu den bisher eingeführten Größen (ΙP = Lichtstrom über einem Druck und ΙB =
Lichtstrom über Blankopapier) den Lichtstrom über der Rasterfläche als ΙR und über der Volltonfläche
als ΙV bezeichnen. Außerdem wollen wir auch im Falle der Lichtstreuung von einem Absorptionsgrad
sprechen. Dieser soll der Anteil α des remittierten Lichtstromes sein, der im messbaren Ausschnitt von
der Farbe absorbiert wird.
D
I A I B − I P I P
α = = = 1 − = 1 − β
I I I
β
Über der Volltonfläche messen wir einen Absorptionsgrad αV und über der Rasterfläche einen αR.
Wir definieren die optisch wirksame Rasterfläche (= Tonwert!) im Druck als
=
B
I
I
P
B
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B
= − log β ==> β = 10
α
R A = ⋅100
in %
α
V
B
−D
(5)
(6)
(7)
(8)

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Etwas ungeschickt, weil missverständlich, hatte sich früher das Symbol FD eingebürgert, das oft auch
unkorrekt als Flächendeckung bezeichnet wird. Hierdurch wird fälschlicherweise nicht der Tonwert,
sondern nur die geometrische Flächendeckung suggeriert. Formen wir (5) und (7) entsprechend um:
α
α
R
V
= 1 − β
= 1 − β
R
V
L
L
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β
β
R
V
= 10
= 10
dann ergibt sich beim Einsetzen in (8) die Murray – Davies – Gleichung
Mit einem Taschenrechner ist diese etwas komplizierte Beziehung leicht zu bewältigen. In mittlerer
Vergangenheit, als es noch keine Taschenrechner gab, verwendete man in solchen Fällen
rechenschieberähnliche Konstruktionen, so genannte Nomogramme. Jedes moderne Densitometer
kann diese Umrechnungen durchführen. Für das Verständnis und besonders das Bewusstsein der
komplizierten Abhängigkeit in der Murray-Davies-Gleichung ist die Übung noch sehr hilfreich. Das
−D
−D
nachfolgende Nomogramm lässt uns diese jetzt veraltete Technik nachvollziehen:
In Abb. 8 auf Seite 13 sehen wir drei Skalen. Wir wollen den Tonwert einer Rasterfläche im Cyan
ermitteln.
Im Vollton haben wir eine optische Dichte von 1,55 gemessen, in der Rasterfläche 0,62.
Zuerst suchen wir uns den gemessenen Dichtewert auf der Skala „Farbdichte im Vollton DV“ - 1,55 bei
Cyan.
Dann suchen wir auf der gegenüberliegenden Skala „Farbdichte im Raster DR“ den entsprechenden
Messwert - 0,62.
Legen wir nun ein Lineal von 1,55 im Vollton zu 0,62 im Raster, so schneidet dies die innenliegende
Skala „Tonwert A“ bei einem Wert von 78 %. Der Tonwert = die optisch wirksame Flächendeckung der
gemessenen Rasterfläche ist also 78 %. Mit Hilfe der Murray – Davies – Gleichung lässt sich dieser
Wert bestätigen.
A
1−10
1−10
−D
= −D
R
V
⋅100
in
R
V
%
(9)

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Abb. 9, Nomogramm zur Ermittelung des Tonwertes einer Rasterfläche
Bei der Messung mit einem Auflichtdensitometer im Druck muss man berücksichtigen, dass die
meisten Bedruckstoffe nicht vollkommen opak sind. Das heißt, der Untergrund scheint in der Regel
durch einen Bogen Papier hindurch und wird unseren densitometrischen Messwert beeinflussen.
Daraus folgt bereits, dass der Untergrund, auf dem wir messen, mindestens gleichförmig gefärbt sein
muss, damit sein Einfluss bei der Messung der Blankopartie der Gleiche ist wie bei der Messung der
Rasterpartie. Näheres findet sich im Anhang zum Skript.
Sobald ein Bogen beidseitig bedruckt ist, kann ein Druckbild auf der Rückseite das Messergebnis auf
der Vorderseite komplett verfälschen. In diesem Fall muss man verhindern, dass das Licht tiefer
eindringt als nur in den zu messenden Bogen. Der Untergrund muss dann also schwarz sein. Er muss
mindestens so schwarz sein, dass er kein Licht zurückwirft, das von der Densitometermessung als
Messwert erfasst werden kann. Der ProzessStandard Offsetdruck verlangt hier eine schwarze
Unterlage mit einer optischen Dichte von mindestens 1,5.
Ein weiteres Argument hat die Praxis in Druckereien dazu gebracht, schwarze Unterlagen
vorzuschreiben: Auf weißer Unterlage sieht ein Druckbogen brillanter aus als auf einem bedruckten
Stapel oder in einem gefalzten Heft. Bei der Druckabnahme erscheint der Prüfbogen also brillanter als
die Lieferung später. Um Enttäuschungen vorzubeugen, ist auch hier die visuelle Beurteilung auf
schwarzer Unterlage hilfreich.
72%
+
+ +
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In der Papier- und Druckfarbenindustrie und in vielen Bogenoffset – Druckereien wird abweichend
vom ProzessStandard verfahren und ein Stapel unbedrucktes, gleiches Papier unter den Messbogen
gelegt. Da hier kein Druck auf der Gegenseite liegt, kann dieses Verfahren akzeptiert werden. Es geht
eine erhöhte Lichtmenge durch den bedruckten Bogen nach oben, er erscheint uns heller und die
Farben leuchtender als bei schwarzer Unterlage. Da auch dieses zusätzliche Licht im gleichen Maß
vom Druckfilm verändert wird wie das, was durch die erste Schicht Papier geht, wird der farbige
Eindruck ebenso aufgehellt wie das Papierweiß. Der Messwert der optischen Dichte ist gleich dem,
den man über schwarzer Unterlage gewinnt. Auch der Lichtfang bei Rasterpartien wird im gleichen
Verhältnis verstärkt.
2.4. Der Plattenprozess im Offset
Nach aktueller Vorstellung unterscheiden sich die druckenden und die bildfreien Partien in der
Oberflächenspannung und natürlich in den Substanzen, die diese Oberflächen bilden. Im Nassoffset,
also im konventionellen Offset mit Feuchtmittel, lässt sich das Fotopolymer als druckende Fläche
schlecht vom Feuchtmittel und gut von der Druckfarbe benetzen.
Auf den bildfreien Partien tritt nicht einfach das Gegenteil auf, sondern die Farbe benetzt wohl auch
diese Oberflächen, wenn kein Wasser zugegen ist. Beim Druck „läuft die Platte zu“ ohne Feuchtung,
d. h. sie tont bis zum Vollflächendruck.
Erst das Feuchtmittel, vereinfacht als Wasser betrachtet, benetzt sehr gut die nichtdruckenden
Partien. Es ist in der Lage, nicht nur diese Partien zu besetzen und die Farbe fernzuhalten, sondern
es kann im Lauf von wenigen Überrollungen Farbe verdrängen, wenn die sich dort befindet. Im Druck
„läuft die Platte frei“, sobald genügend Feuchtung angeboten wird.
Auf der Oberfläche aus Aluminium hat sich entweder spontan eine Oxidhaut gebildet, oder bei
modernen Platten ist diese Oxidschicht durch elektrische Oxidation (Eloxierung) gezielt konditioniert
worden. Auf die Oxidschicht ist ein Schutzkolloid aufgetragen, meist Gummi Arabikum. Dieses Gummi
Arabikum besteht aus Makromolekülen, die nach außen eine große Zahl an Säuregruppen aufweisen.
Diese Säurefunktionen verursachen einen stark polaren Charakter der Oberfläche und lassen sich
sehr bereitwillig von einer fest haftenden Wasserschicht belegen. Damit trifft das Feuchtmittel in
Wirklichkeit kein polares Aluminiumoxid auf den bildfreien Stellen, sondern direkt eine Wasserschicht.
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Druckfarbe
Photopolymer
Aluminium
Abb. 10 Aufbau der Substanzschichten auf einer druckenden Offsetplatte
Diese Konkurrenz in der Benetzung – vor allem der bildfreien Stellen – ist ein dynamischer Vorgang.
Während der Druckauflage versuchen beide Partien, ihre Wirkung auf Kosten der anderen
auszudehnen. Diese Konkurrenz kann man z. B. chemisch beeinflussen: ein steigender pH – Wert
favorisiert die druckenden Partien, ein niedrigerer die bildfreien. Das führt dazu, dass oberhalb pH 5,3
sich Tendenzen zum Zulaufen der Raster zeigen können. Auch durch die Wasserhärte, d. h. durch
den Kalkgehalt des Feuchtmittels lässt sich diese Konkurrenz zwischen druckenden und
nichtdruckenden Zonen beeinflussen.
Auf jeden Fall beobachten wir im konventionellen Offset immer ein gewisses Übergewicht der
druckenden Zonen, eine Tonwertzunahme. Wenn der ProzessStandard Offsetdruck für reguläre
Verhältnisse Zuwächse von 10 bis über 20 % fordert, wird klar, dass es sich hier nicht um einen Fehler
des Druckers handelt, sondern um ein Verfahrens – Charakteristikum.
In die endgültigen Tonwerte im Offsetdruck fließt eine Vielzahl von Parametern ein. Hier sind nicht nur
die Plattenvorgänge verantwortlich, sondern auch die Übergabebedingungen von der Platte zum
Gummituch - und besonders vom Gummituch zum Bedruckstoff. In der Literatur wird oft die
mechanische Verbreiterung der Punkte bei diesen Übergabevorgängen sehr betont. Sie hat
wesentlichen Anteil an der Tonwertzunahme, ist aber nicht die einzige Komponente. Die Rheologie
des aktuellen Farbemulgates während dieser Übergaben spielt ebenso eine Rolle wie die Maschinen-
einstellung (Druckbeistellung) und die Bedruckstoffoberfläche. In der nachfolgenden Tabelle sind
solche Einflussgrößen gesammelt.
Feuchtmittel
Gummi Arab.
+ Wasser
Al2O3
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Tab. 1, Parameter zur Beeinflussung der Druckkennlinie:
Papier - Oberflächenglätte
- Porosität allgemein und lokale Porositätsverteilung
- Kompressibilität
- Benetzbarkeit, hier: Aufnahme des Feuchtmittels
Maschine - allgemeine Konstruktion
(Anzahl der Walzen, Bau des Feucht-, des Farbwerkes usw.)
- Reihenfolge der Druckfarben
- Glätte und Kompressibilität des Gummituches (Shore-Härte)
- Druckbeistellung
- Einstellung der Walzen
- Eigenschaften der Druckplatte
(Vermögen zur Wasserspeicherung, Benetzung der Bildstellen mit Farbe und
der bildfreien Stellen mit Feuchtmittel usw.)
- Anzahl der Druck- und Lackierwerke
Druckfarbe - Pigmente und ihre Farbkraft (Konzentration)
- Zügigkeit und Viskosität (Spaltung und Tonwertzunahme)
- Emulgierverhalten (Aufnahme an Feuchtmittel)
- Wegschlagegeschwindigkeit
Feuchtmittel - pH Wert und Pufferung
- Grenzflächenspannungen zu Farbe und Plattenoberfläche
- Emulgierverhalten
Prozess - Temperatur
- Druckgeschwindigkeit
- evtl. inline – Veredelung (Lackierung)
Beim Offsetdruck haben wir somit zwei Tendenzen, die den gedruckten Punkt größer werden bzw.
erscheinen lassen, als er auf der Platte ist. Beide, die Tonwertzunahme und der Lichtfang sind in
beträchtlichem Ausmaß daran beteiligt, wie Halbtöne im Offsetdruck erscheinen. Ein interessanter
Vergleich fand sich auf der Homepage eines Herstellers von Densitometern, der Firma x-rite, Tab.2.
Die Ausdrücke „optical gain“ und besonders „mechanical gain“ sind nicht sehr geschickt gewählt,
werden aber in der englischsprachigen Literatur so verwendet. Vermutlich bestehen sie schon
wesentlich länger als die modernen Kenntnisse der Plattenprozesse.
Tab. 2
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2.5. Die Druckkontrollleiste
Wenn in einem standardisierten Vierfarbendruck die Halbtöne der Vorlage möglichst originalgetreu
wiedergeben werden sollen, braucht der Drucker ein Kontrollmittel. Unter den vielen Modellen für
diesen Zweck sei der Präzisions – Mess - Streifen PMS der FOGRA dargestellt.
Er enthält Messfelder für die Volltondichte DV, einen mittleren Rasterbereich mit 40 % FD (Filmwert!)
und einen hochprozentigen mit 80 % FD (s. Abb. 11). Für jede Skalenfarbe müssen jeweils eigene
Messfelder gedruckt werden. Auf den Montagen muss immer ein Original – Messstreifen verwendet
werden. Wenn man ihn aus falsch verstandener Sparsamkeit kopiert, verfälschen sich die Messfelder
je nach Kopierbedingungen.
Für CTP – Anwender gibt es die Messstreifen als Datensätze.
Jede Rasterart (Punktform, Rasterfrequenz, AM/FM usw.) braucht grundsätzlich eigene Messfelder.
Abb. 11, PMS – Druckkontrolleiste für Cyan
Die Tonwertzunahme TZ40 berechnet sich aus der Differenz zwischen Messwert und Sollwert 40 %.
Ein Tonwert im 40 % - Feld für Cyan von 49 % bedeutet also 9 % Tonwertzunahme, TZ40 = 9 %
2.6. Die Druckkennlinie
Tragen wir in ein Diagramm die Filmwerte der Flächendeckungen gegen die aus der optischen Dichte
gemessenen Tonwerte auf, so würden wir eine Diagonale erhalten, wenn die Übertragung 1: 1 vor
sich ginge. Für jeden Filmwert messen wir aber auf dem Druck einen höheren Tonwert. Daher bildet
sich aus vielen Messwerten zwischen 0 und 100 % Flächendeckung eine aufgewölbte Kurve aus.
Abb. 12 stellt sie dar.
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Praktikum Prepress/Press Offsetdruck, Versuch 2 – Die Druckkennlinie
% FD Druck
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Abb. 12, Die Druckkennlinie im Offset,
Die Toleranzgrenzen für Tonwertzunahmen einiger Praxiskombinationen von Farben und Papier gibt
die folgende Tabelle wieder.
Tab. 3, Tonwertzunahmen nach ProzessStandard Offsetdruck, BvD, FOGRA
Gruppe 1 + 2 Gruppe 4 + 5
80 % 9 - 13 11 - 15
39 % 15 - 21 18 – 24
Papiergruppe 1 = glänzend gestrichen
Papiergruppe 2 = matt gestrichen
Papiergruppe 3 = glänzend gestrichen LWC
Papiergruppe 4 = ungestrichen weiß
Papiergruppe 5 = ungestrichen gelblich
2.7. Der Versuch
In vorhergehenden Drucktests wurden auf einer Vierfarben – Bogenoffset - Druckmaschine
Cyanauszüge einer Testform gedruckt. Auf ihnen ist das IT 8 – Chart und die PMS –
Druckkontrollleiste zu sehen.
In diesem Druckversuch wurden auf zwei Bedruckstoffsorten (mattgestrichenes und ungestrichenes
Papier) 3 unterschiedliche Farb- und Maschineneinstellungen getestet. Es gibt also Versuch 1 bis 3
auf jedem der beiden Papiere.
Druck - Kennlinie
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10
0
% FD Platte Film
linear
min
max
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Für eine ausführliche Aufnahme der Kennkurve sollen die Felder mit Flächendeckungen von 10 bis
100 % in 10 er Schritten vermessen werden. Sie können in eine Tabelle aufgenommen und in das
entsprechende Diagramm eingetragen werden. Im Diagrammvordruck sind für die jeweilige
Bedruckstoffklasse bereits die minimalen und die maximalen Bereiche innerhalb der Standardisierung
eingetragen. Anhand der Messwerte jedes Versuchs wird festgestellt, ob er sich innerhalb der
Standardisierungsbedingungen aufhält, oder ob er davon abweicht. Die Form der erhaltenen Kurve ist
zu diskutieren und die möglichen Einflussparameter.
Messung der optischen Dichte
Es steht ein GRETAG D 196 Auflichtdensitometer zur Verfügung. Sein Display zeigt das Menü. Mit
Hilfe des Einstellrädchens kann ein Menüpunkt ausgewählt werden. Durch leichtes Hinunterdrücken
des hinteren Teils des Densitometers wird jeweils ein Mess- oder Auswahlschritt ausgelöst.
Ein schwarzer Bogen wird als Unterlage ausgelegt. Darauf wird der Messbogen platziert. Im Display
wird „Dichte messen“ gewählt. Das Gerät wählt automatisch den Cyanfilter, wenn wir Cyandrucke
vermessen.
Moderne Densitometer geben auf Wunsch eine ganze Vielfalt von berechneten Werten aus ihrer
Messung an. Im vorliegenden Fall wollen wir aber die optische Dichte messen, sie selbst in Tonwerte
umrechnen oder mit Hilfe des o. a. Nomogramms umarbeiten und dann in das vorbereitete Diagramm
eintragen.
Zuerst wird das Densitometer auf das Auflagenpapier geeicht, d. h. die optische Dichte einer
unbedruckten Papierstelle wird gemessen und zum Bezugswert erklärt. Im Display erscheint der
Menüpunkt „Papierweiß messen“. Zur Kontrolle messen wir dann einige andere unbedruckte Stellen
des Papiers und bekommen einen Eindruck, in welcher Bandbreite die Messwerte schwanken. Das ist
nötig, damit nur die sinnvolle Genauigkeit der folgenden Messungen verwendet wird, nicht die
angezeigte. Dann beginnt die Messung der Felder in 10 % - Schritten. Der Vergleich mit einem
vierfarbig gedruckten Bogen zeigt mit der schwarzen Beschriftung, welches Feld welche
Flächendeckung haben soll. Achtung ! Er gibt nicht nur Schritte von 10 % Weite!
Die gemessenen Dichtewerte werden in die jeweils linke Spalte der vorbereiteten Tabelle eingetragen.
In die jeweils rechte Spalte kommen danach die ermittelten Tonwerte / Flächendeckungen.
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2.8. Vordrucke zum Versuch
Nachfolgend sind die vorbereitete Tabelle und das entsprechende Diagramm für die Papierklassen
1+2 gegeben, auf der Folgeseite für die Papierklassen 4+5.
Tabelle und Diagramm für Messwerte der Versuche auf gestrichenem Papier
%FD
V. 1 matt V. 2 matt
V.3 matt
Film linear min max Dichte Tonwert Dichte Tonwert Dichte Tonwert
0 0 0 0 0 0 0
10 10 15 19
20 20 28 34
30 30 40 46
40 40 49 57
50 50 60 68
60 60 69 77
70 70 80 86
80 80 88 93
90 90 95 98
100 100 100 100 100 100 100
% FD Druck
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Kennlinie Papierklasse 1+2
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
% FD Positivfilm
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linear
min
max

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Tabelle und Diagramm für Messwerte der Versuche auf ungestrichenem Papier
%FD
V. 1
V. 2
V.3
Film linear min max Dichte Tonwert Dichte Tonwert Dichte Tonwert
0 0 0 0 0 0 0
10 10 17 23
20 20 30 38
30 30 44 52
40 40 55 63
50 50 66 74
60 60 74 82
70 70 83 89
80 80 89 95
90 90 95 98
100 100 100 100 100 100 100
% FD Druck
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Kennlinien Papierklassen 4+5
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10
0
% FD Positivfilm
linear
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min
max

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Anhang: Die Unterlage bei der densitometrischen Messung
Visuell ist es ein großer Unterschied, ob wir einen Druckbogen betrachten, der auf einem Stapel
unbedruckten Papiers liegt, oder einen auf schwarzer Unterlage. Wieso soll das bei der
densitometrischen Messung sich so weit ausgleichen, dass wir die gleichen Messwerte der optischen
Dichte erhalten? Hier liegt einer der praktischen Vorteile davon, dass wir nicht wie beim Film die
eingehenden und die ausgehenden Strahlen messen und miteinander in Beziehung setzen. Wir
messen als Bezugspunkt den Wert über Blankopapier und dann den über bedruckter Fläche. Bei
beiden Messungen wird in gleichem Maße der durchscheinende Untergrund als hell mit gemessen
oder (schwarz) nicht erfasst. Zur Berechnung der optischen Dichte verwenden wir nach Gleichung
(10) den Quotienten aus beiden Messungen.
D =
− log
I
I
P
B
Betrachten wir die Skizze in Abb. 12, so können wir ableiten, dass der Messstrahl IP aus einem der
vielen eingesandten Beleuchtungsstrahlen und dessen Streustrahlen im Papier resultiert.
Bogen
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(10)
Untergrund
Abb. 12, Messung der optischen Dichte über einem schwarzen und über einem grauen Untergrund

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Links in der Abbildung dringt ein Lichtstrahl ins Papier und wird dort an vielen Fasern mehrmals
zurückgestreut. Ein Teil der zurück gestreuten Strahlung geht in die Richtung der Messeinheit und
wird erfasst. Er bildet den Messwert über Blankofläche. Über einer bedruckten Fläche geschieht
Ähnliches. Nur wird das eindringende Licht durch den Druck gehen müssen und dort farblich
geschwächt. Dies geschieht zweimal, einmal beim Eintritt und einmal beim Austritt. Wie können den
Druckfarbfilm wie einen Farbfilter betrachten. Dann ist der Lichtstrahl über der Druckfläche zweimal
durch farbliche Absorption geschwächt worden, seine Intensität also nach Gleichung (11) verändert
worden.
I
P
Dabei ist t der Transparenzgrad des „Farbfilters“.
Formen wir Gleichung (2) um, so ist zu erkennen, dass
I
I
= I B
P
B
=
2
⋅τ
2
τ = β
Eigenschaften des „Farbfilters“ abhängt, nicht vom Papier.
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(11)
(12)
gleich dem Remissionsgrad ist, der nur noch von den
Es spielt also für den Messwert keine Rolle, ob der Untergrund unter dem Messbogen schwarz ist
oder hell. Das gilt natürlich nur solange, wie die Bogenrückseite nicht bedruckt ist.
Bergheim, den 03.02.2006