CN102442055A - 成像系统及配准图像的方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供成像系统，其包括以顺流的方向移动的图像接收表面；将第一图像施加到所述图像接收表面的第一标记站；以及位于第一标记站的下游的第二标记站，其将第二图像施加到所述图像接收表面。所述成像系统进一步包括，第一检测设备，其位于标记区段或台板的起始处的第一位置，输出与所述移动的图像接收表面相关的速度检测信息；第二检测设备，其位于所述标记区段或台板的末端的第二位置，输出与在所述第一位置和第二位置之间的图像接收表面中的张力增加有关的张力检测信息；以及，与所述第一和第二标记站信息联通的控制系统，其被配置用于根据由所述第一和第二检测设备提供的所述信息来测定所述第一和第二标记站的至少一个的改变的启动时间。

Description

成像系统及配准图像的方法

技术领域

本发明总体上涉及印刷系统中的成像系统及配准图像的方法。

背景技术

示例性实施方式涉及在印刷系统中的图像配准。发现了与用于多色印刷系统的配准系统有关的具体应用，所述配准系统补偿(compensate)在标记站之间的图像接收表面的位置的波动。

为了提供图像的精确印刷，多色数字标记系统需要保持充足的颜色以进行颜色配准。在采用延伸的图像接收表面的系统中，例如纸板(a paper web)或带的系统中，所述接收表面到达第一标记站，在这里第一颜色的标记材料被施加到所述表面，例如通过启动喷墨、将图像暴露在光敏材料上或者将调色剂颗粒施加到选择成像的光敏构件上。然后所述接收表面移动到第二标记站，在这里根据颜色的数量施加第二颜色的成像材料或标记材料等等。可将第二标记站的启动的计时作为所述图像接收表面的速度的函数进行控制，因此由所述两个标记站施加的图像是在另一个配准的图像上面的一个配准的图像，以形成复合的多色图像。可通过执行通常被称为反射印刷(reflex printing)的方法获得高度的处理方向对准(process direction alignment)，其中在某个位置采用编码器检测所述图像接收表面的速度或位置，然后对这些图像进行相应的计时。例如，编码器与驱动夹辊连接。所述辊的旋转速度被用于计算所述图像接收表面通过所述夹辊的速度。然后根据所述第一、第二和随后的标记站各自与所述驱动夹辊的距离以及所述图像接收表面的测定的速度，对用于启动所述第一、第二和随后的标记站的时间进行计算。

就电子照相印刷机而言，可在所述感光体带上放置编码器，以检测所述带的在每个时刻的精确速度。然后，从该信号的计时可用于对启动所述激光光栅输出扫描仪(ROS)或者发光二极管(LED)条进行计时，使得线的平均间距在所述感光体上成像，从而对所述感光体速度与设定速度的任意差异进行补偿。在多色系统中，还可采用从所述编码器的计时来确定启动连续的颜色成像的精确时间，以获得良好的颜色对颜色的配准，再次补偿任意感光体速度差异。

反射印刷系统的隐含的假设是所述带或板是极其硬的(即，它不会伸展或者改变长度)，使得所述板或带速度的编码器测量能精确预测正确的配准。在其中所述带或板显示出任意相当大量的伸展或变形的情况下，反射印刷技术可能仍然会有配准不良的错误。

图像产生系统通常在沿着图像或纸传输路径(例如带环、卷筒)的不同的位置处采用大量的成像器。每一个成像器在特定位置产生分色(separation)，即所述总图像的部分(例如特定颜色)。输送系统在各所述成像器位置之间的运动质量决定了所述分色的对准(例如颜色配准)和得到的图像的质量。反射印刷法检测了所述图像输送系统的速度，并调节所述成像器的计时以使得所述分色重合。双反射印刷在两个不同的位置(例如在所述成像站之前和之后)检测所述图像输送系统的速度，以补偿张力的差异。这种方法的缺点是：1)该第二速度检测方法需要花费额外的费用，并且2)在多数情况下，所述速度检测设备检测推动所述图像输送系统的稍显柔性的(例如用橡胶涂覆的)驱动辊的角速度。该检测方法被认为是不精确的，会导致生成的图像的质量下降。

发明内容

本公开提供成像系统，所述成像系统包括沿顺流的方向移动的图像接收表面；将第一图像施加到所述图像接收表面的第一标记站；以及第二标记站，其位于所述第一标记站的下游，所述第二标记站将第二图像施加到所述图像接收表面。所述成像系统进一步包括第一检测设备，所述第一检测设备位于标记区段或台板(platen)的起始处的第一位置，输出与所述移动的图像接收表面相关的速度检测信息；第二检测设备，所述第二检测设备位于所述标记区段或台板的末端的第二位置，输出与在所述第一位置和第二位置之间的图像接收表面中的张力增加有关的张力检测信息；以及，与所述第一和第二标记站信息联通的控制系统，所述控制系统被配置用于根据由所述第一和第二检测设备提供的所述信息来测定所述第一和第二标记站的至少一个的改变的(modified)启动时间。

本公开内容进一步提供成像系统，所述成像系统包括沿顺流的方向移动的图像接收表面；将第一图像施加到所述图像接收表面的第一标记站；以及第二标记站，其位于所述第一标记站的下游，所述第二标记站将第二图像施加到所述图像接收表面。所述成像系统进一步包括位于第一位置的第一检测设备，所述第一检测设备输出与所述移动的图像接收表面有关的速度检测信息；位于第二位置的第二检测设备，所述第二检测设备输出与在所述第一位置和第二位置之间的介质接收表面中的张力增加有关的张力检测信息；以及，与所述第一和第二标记站信息联通的控制系统，所述控制系统被配置用于根据由所述第一和第二检测设备提供的所述信息来测定所述第一和第二标记站的至少一个的改变的启动时间。与第二辊连接的所述第二检测设备包括伺服电动机，借此所述伺服电动机在第二位置提供转矩以控制在第一位置的所述速度。

本公开内容还进一步提供配准图像的方法，包括移动图像接收表面；在第一和第二间隔的图像施加位置将图像施加到所述图像接收表面；在从所述第一和第二图像施加位置向上游间隔的第一监控位置监控所述图像接收表面的速度；在从所述第一和第二图像施加位置向下游间隔的第二监控位置监控所述图像接收表面内的张力；以及，根据监控的速度和在所述图像接收表面内的张力来控制所述第一和第二图像的施加中的至少一个的计时。

附图说明

图1是根据所述示例性实施方式的一个方面的成像设备的示意图；

图2是根据图1的包含有带环系统的所述成像设备的主视图；

图3是包含有针对图1的所述成像设备的带位移曲线的配准系统的示意图；以及，

图4是显示作为腔真空压强(plenum vacuum pressure)的函数的控制信号的曲线图。

具体实施方式

所述示例性实施方式的一些方面涉及成像设备和用于成像设备的配准系统。所述成像设备包括可伸展的图像接收构件，例如板或带，其限定位于标记站之间沿处理(process)方向被驱动的图像接收表面。所述图像接收表面的处理方向速度可能会由于(例如)所述图像接收构件的伸展或变形中的变化，而沿着其长度变得不同于标称设定速度，并且可能会由于(例如)所述驱动速度中的较小的差异，而随着时间的推移变化。因此所述成像表面具有两个自由度，其是通过在所述接收构件中的速度和相对伸展而限定。

所述成像设备可包括用于将图像提供至印刷介质上的任意设备，例如复印机、激光打印机、书籍制造机、传真机或多功能一体机，所有的这些设备通常可被称为印刷机。将图像(例如图表、正文、照片等)施加到印刷介质的操作在本文中通常被称为印刷或标记。

所述图像接收构件可以是印刷介质的板，例如具有的长度实质上大于其宽度并且实质上大于第一和第二标记站之间的距离的印刷介质的连续的板。所述印刷介质可以是用于成像的纸、塑料或其它合适的物理印刷介质基板。替代地，所述图像接收构件可以是可弯曲的带，例如感光体带，其可以是环状的。在所述第一和第二标记站处被施加到所述带上的图像可以在转移站被转移到印刷介质片上。一般而言，所述印刷介质的板或带在所述处理方向上具有充分伸展性，这样在所述板中张力的差异可导致通过所述第一和第二印刷站施加的图像配准错误。尽管本文将根据纸板经常描述所述图像接收构件，可以理解的是还可以考虑其它的图像接收构件。

如本文所采用的，图像可包括被施加的标记介质(例如墨水或调色剂)的图案。或者，所述图像可包括潜像，例如可通过将感光体带表面的一些部分暴露(例如输出)而形成，标记介质(例如调色剂)随后被施加到感光体带表面。

参考图1，多色数字标记系统10的第一个实施方式以喷墨印刷系统的形式进行图解说明。所述系统10包括位于上游末端16至下游末端20之间的输送机系统12，所述输送系统12可以是例如卷取辊(未图示))，所述输送机系统12沿着通常由箭头A指示的处理方向上的纸路径输送板14。所述印刷系统10包括多个标记站22、24、26、28，所述多个标记站中的一个可对应地用于每一个待施加的墨水颜色(青色、品红色、黄色和黑色)。所述标记站22、24、26、28被沿着所述纸路径在间隔的位置排列设置。所述标记站22、24、26、28中的每一个分别包括打印头(未图示)，其将标记介质(在所述图解说明的实施方式中为墨水)施加到由所述纸的一侧限定的成像表面38。所述打印头30、32、34、36由控制信号40控制，所述控制信号40控制所述打印头的启动，使得由所述第二标记站24(以及随后的标记站26、28)产生的图像重合在由所述第一标记站22施加的图像上。所述控制信号40可包括中央处理单元(CPU)，所述中央处理单元执行储存在相关存储器中的用于产生启动所述打印头的时间/调节所述打印头的指令，或者所述控制信号可以是另一合适的计算机控制设备。在一实施方式中，所述控制信号40可形成针对所述成像设备10的整体控制系统的一部分，其还可向所述标记站提供图像数据。

所述图解说明的输送机系统12包括多个导向构件(例如辊)，所述导向构件通常通过与所述纸板14接触而引导所述纸板14通过所述标记站。所述辊42中的至少一个是驱动辊，通过传动器或者其它适当的驱动系统(未图示)在所述处理方向驱动所述驱动辊。所述驱动辊42可包括一对辊，以在所述一对辊之间形成驱动辊隙。在所述纸板穿过所述驱动辊隙时，所述驱动辊42将驱动力施加到所述纸板。所述驱动传动器被配置用于以基本上恒定的预设速度驱动所述驱动辊42，并且从而驱动纸板14。然而，所述驱动辊42的速度可以随着时间的推移而出现波动，即与其预设速度不同，使得所述板穿过所述辊隙的速度也随着时间的推移而轻微地波动。在所述图解说明的实施方式中，所述打印头22、24、26、28在所述辊隙上游沿着所述纸路径以各种距离进行间隔。

在所述驱动辊42下游和/或上游的一个或一个以上的辊(未图示)可以是张力辊。所述张力辊旨在保持所述板14上的张力恒定且不需要施加驱动力。所述张力辊可以偏向所述板14，以在所述板中产生小量的张力从而在所述板移动通过所述印刷系统10时使所述板保持绷紧。所述施加到所述板的张力引起所述板在所述处理方向上有较小量的收缩。随着时间的推移张力可发生变化。因此，在所述打印头处的所述板的速度可随着时间的推移而与在所述辊隙的速度不同(更高或更低)。

在沿着所述纸路径的两个间隔的监控位置获得所述板14的信息，其使得所述板速度和所述板的张力均被作为连续打印头的相对启动时间的因素考虑。在一实施方式中，在所有的打印头的下游的第一板位置以及在所有的打印头的上游的第二板位置获得所述信息。然而，第一和第二位置的定位可以是沿着所述纸路径的任何地点，其是可获得与所述打印头相邻的板速度和在纸路径上的张力的信息的任何地点。在其中所述驱动辊隙是所述打印头的上游的其它系统中，下游信息可能是有用的。

将在下文中进行更为详细的描述，装置可通过调节预期的机械扰动中图像生成头启动信号的产生而补偿在印刷处理期间的机械扰动。所述装置可包括印刷机控制器，所述印刷机控制器用于产生信号以协调组件的运动与在印刷机中的图像接收器的转动，以及用于产生识别由所述旋转的图像接收器与所述组件的相互作用产生的处理扰动以及针对所述处理扰动的预期的时间的数据，处理扰动补偿器，所述处理扰动补偿器用于产生响应于所述处理扰动识别数据和计时数据的处理扰动补偿信号，以及图像生成头控制器，所述图像生成头控制器用于调节具有所述处理扰动补偿信号的图像生成头启动信号。

所述示例性配准系统包括第一检测设备60和第二检测设备62。所述第一和第二检测设备60、62可提供与所述板有关的时间变化信息和张力变化信息，例如这样的信息，当所述板14随着时间的推移而发生变化时可从该信息得到并监控所述板14的处理方向速度和/或在所述板14中的张力。所述第一检测设备60可位于第一监控位置而所述第二检测设备62可位于第二监控位置，与第一位置在处理方向上分隔，以提供位于所述板14的第一和第二间隔位置的板14上的信息。所述第一检测设备60可以是第二检测设备62的上游。一般而言，所述第一和第二检测设备60、62中的一个被放置在至少一个所述标记站的上游而所述第一和第二检测设备60、62中的另一个被放置在至少一个所述标记站的下游。

为了在下文中进行更为详细的描述，提供设备和方法以补偿归因于在介质输送系统的区段中的介质基板的张力变化的位置错误。所述方法可采用一种速度检测设备和一种张力检测设备。所述速度检测和所述张力检测可被定位在所述介质传送系统区段(例如在所述成像区之前和之后)的两端。伺服控制环可检测位于第一位置的速度，而伺服驱动系统向位于第二位置的驱动辊提供转矩以控制位于所述第一位置的速度。在所述输送系统上的阻力或外力的增加将导致伸展和位置错误的产生。所述伺服驱动系统的控制器信号的增加基本上与在第一和第二位置之间的介质基板上张力的增加成比例。因此，已知的控制器信号是与归因于伸展的介质位移有关，并且可(和所述速度检测一起)被用于精确预测介质基板到达特定位置。

本公开内容的设备和方法不仅限于图像制造系统。它们可用于任何的需要精确预测位于特定位置的所述介质基板位置的设备或系统。再参考图1，输送系统组件的区段中显示包括有输送介质14、介质输送速度检测41(靠近位置1)、输送驱动系统42(靠近位置2)、伺服控制器70以及位置1和2之间的可发生图像生成或其它功能的区段。输送介质的实施例包括由纸、塑料或其它材料组成的板14，由感光材料、中间材料、塑料或其它材料组成的带环，输送一页纸或其它材料的板或带环。所述片状介质可通过真空、静电力、夹持器条或其它方法与所述板或带环接触。

对所述介质输送速度41的检测可包括连接至辊的旋转编码器，和/或激光多普勒表面检测设备或其它设备。所述输送驱动系统42可包括直流电动机(DC motor)、交流电动机(AC motor)、步进电动机、静液压驱动器、或其它致动器(齿轮皮带，或其它传动装置)、功率放大器72，所述功率放大器72通过放大所述低的功率控制信号(并且有时候进行转换)而向所述致动器提供启动功率。所述伺服控制器70可通过将控制信号输出至所述功率放大器而控制所述输送信号的速度。图1的示意图显示了四个成像站，所述四个成像站可分别产生CMYK、22、24、26、28，是彩色图像的图像分色。可采用静电印刷的、喷墨的或其它的成像方法。所述输送介质可被支撑或按在台板或标记区段80(真空)、支撑条或其它支撑结构上，以在所述图像输送系统上施加显著的阻力。在位置1和2之间的所述区段上还可采用其它来自机械设备的力。

将在下文中描述计算所述介质基板(即介质基板位置计算器90)的位置的设备和方法。在一示例性设置中，所述计算器90可采用根据所述伺服控制器70输出的控制信号进行计算的一种速度检测和一种张力检测。在位置1和2之间的力改变了所述介质基板内的张力。所述介质基板的弹力引起相等的位移，其大小可通过所述介质基板的弹性模量来确定。所述介质基板位移可导致在所述介质基板的相同点上的连续的操作(例如图像生成)产生错误(例如引入颜色配准错误)。

在位置1和2之间的力还可改变由图像输送驱动系统施加的所需的力。在常规系统中，该力通过驱动辊2被输送至所述介质基板。当所述力是巨大时，可在所述驱动辊上施加橡胶涂层以增加其摩擦系数而防止滑动。所述橡胶涂层的弹性改变了基板表面速度与驱动辊角速度的比率。因此依靠采用驱动辊角速度检测的速度检测方法可引起错误。

参考图2，在其中展示了可采用本公开内容的整个带环系统。具有孔的输送带环100可在真空空腔(vacuum plenum)102上行进。可在靠近导辊104处将片状介质进料到所述带上。所述真空迫使所述片状介质与所述带100紧密接触并且迫使所述带100与所述空腔表面102紧密接触。在所述空腔上方是图像站(未图示)。驱动电动机108推动所述输送带100通过橡胶涂覆的辊112。编码器可与所述导辊104连接。迫使所述带100和空腔102紧密接触的所述真空的力可以是相当大的。因此在所述带100上的阻力可以是巨大的。在图3中显示了上述内容的示意图。

在常规的反射印刷系统中，从单个编码器测定在所述处理方向上的板速度。在所述常规的系统中，假设在与所述编码器间隔开的打印头处的板的速度与在所述编码器处的板速度相同。然后根据所述测定的速度，各颜色的头各自顺序地分开启动预定数量的编码器脉冲。在所述板没有伸展的情况下，通常应通过这种方法补偿所述颜色对颜色的配准。然而，由于随时间变化所述板的张力发生变化，这种假设不能提供整个印刷的精确配准。

纸(例如)是非常能伸展的介质。每平方米75克(gsm)的纸通常具有杨氏模量，使得通常每英寸一磅(大约0.18kg/cm)的纸板张力将导致所述纸板伸展约0.1％。在具有在各打印头之间的0.8m间距的系统中，所述伸展可代表约800μm位置差异。在常规的系统中，在通过调节第二打印头的启动直到由所述第一和第二打印头产生的线对齐而获得测试打印(test print)时，调节第二打印头的启动以反映在所述纸板中的伸展。然而，所述纸板中的张力可随时间的推移而发生变化。采用常规单个反射配准控制，张力改变20％(例如)可导致约160μm的配准错误。在以每英寸600条线操作的印刷系统中，例如，所述线相距约42μm。因此，160μm的配准错误是显著的，并且通常可被检查所述图像的观察者的肉眼观察到。在所述示例性实施方式中，通常可减少所述配准错误，使得其被保持在小于扫描线的宽度，并且理论上可被完全补偿。

在一示例性的排列设置中，在所述带上的所述阻力沿着所述支撑台板或标记区段80可能是均匀的并且在任何其它地方为零。在这种情况下，所述带张力(T)随着如图3中的虚线120中所示的距离而发生线性变化。归因于阻力的所述带位移(y)如图3中的曲线124所示。所述带位移(y)是零直到开始所述台板(x＝0)并且是二次方的直到结束所述台板(x＝a)。对于具有弹性模量E[N/m]并且被施加阻力F[N/m]的带，带位移的方程式(y)是：

y＝0.5*(F/E)*x²/a；其中x＜a。

上述方程式以及在位置1处的速度检测的积分预测所述带的任意点Z到达特定位置。如果在该特定点发生成像，那么与Z点有关的图像值可放在正确位置。

注意的是上述方程式包含知悉的所述阻力F。所述驱动电动机108可提供转矩以克服所述阻力。为了做到这一点，所述伺服控制器70可向所述功率放大器72提供控制信号40，以提供足够的电动机电流。控制信号的增加与阻力的增加有关。在多数情况下，这种关系是近似线性的。

图4显示了实验200的结果。在该实验中，在所述真空腔内的真空压强以2英寸水柱数增加的步幅从0英寸水柱数升高至8英寸水柱数。所述相关的控制信号以0.02525的步幅从0.26升高至0.37。在控制信号中的所述变化与阻力F和带张力(T)成比例。可从所述功率放大器72计算所述比例常数，所述电动机转矩常数和驱动传动比或可通过校正获得。

上述假设在所述台板长度上的恒定的阻力曲线。在该区段的其它组件可显示在所述带上的不同的纵向力曲线。可采用与上述计算类似的方法进行所述位移计算。

如上所述，提供了输送区段，在所述输送区段中，提供了在第一位置和第二位置之间的处理方向力曲线。在所述第一位置检测所述输送速度，而伺服电动机在第二位置提供转矩以控制在所述第一位置的所述速度。可通过采用在第一位置的速度检测以及被施加到针对处于第二位置的所述电动机的所述功率放大器的伺服控制器控制信号来预测所述输送介质的处理位置。

Claims (10)

1.成像系统，其包括：

图像接收表面，其沿顺流的方向移动；

第一标记站，其将第一图像施加到所述图像接收表面；

第二标记站，其位于所述第一标记站的下游，其将第二图像施加到所述图像接收表面；

位于标记区段的起始处的第一位置的第一检测设备，其输出与所述移动的图像接收表面有关的速度检测信息；

位于所述标记区段的末端的第二位置的第二检测设备，其输出与在所述第一和第二位置之间的介质接收表面中的张力增加有关的张力检测信息；

控制系统，其与所述第一和第二标记站信息联通，所述控制系统被配置用于根据由所述第一和第二检测设备提供的信息测定所述第一和第二标记站中的至少一个的改变的启动时间。

2.根据权利要求1所述的成像系统，进一步包括用于在所述第一和第二标记站之间移动所述图像接收表面的驱动构件，并且其中所述第二检测设备与所述驱动构件连接。

3.根据权利要求1所述的成像系统，其中所述第一检测设备是在所述第一和第二标记站的上游，而所述第二检测设备是在所述第一和第二标记站的下游。

4.根据权利要求1所述的成像系统，其中所述第一检测设备选自编码器和激光多普勒表面检测设备。

5.根据权利要求4所述的成像系统，其中所述第二检测设备根据以下方程式基于阻力(F)计算所述图像接收表面位移(Y)：

Y＝0.5*(F/E)*x²/a；其中，

F等于施加的阻力，

E等于所述图像接收表面的弹性模量，

a等于在所述标记站的所述末端的位置，以及，

x等于到所述第一位置的距离。

6.成像系统，其包括：

图像接收表面，其沿顺流的方向移动；

第一标记站，其将第一图像施加到所述图像接收表面；

第二标记站，其位于所述第一标记站的下游，其将第二图像施加到所述图像接收表面；

位于第一位置的第一检测设备，其输出与移动的所述图像接收表面有关的速度检测信息；

位于第二位置的第二检测设备，其输出与在所述第一和第二位置之间的介质接收表面中的张力增加有关的张力检测信息；

控制系统，其与所述第一和第二标记站信息联通，所述控制系统被配置用于根据由所述第一和第二检测设备提供的信息测定所述第一和第二标记站中的至少一个的改变的启动时间；以及

与第二辊连接的所述第二检测设备，其包括

伺服电动机，从而所述伺服电动机在所述第二位置提供转矩以控制在所述第一位置的所述速度。

7.配准图像的方法，其包括：

移动图像接收表面；

在第一和第二间隔的图像施加位置将图像施加到所述图像接收表面；

在从所述第一和第二图像施加位置向上游间隔的第一监控位置监控所述图像接收表面的速度；

在从所述第一和第二图像施加位置向下游间隔的第二监控位置监控所述图像接收表面内的张力；以及，

根据监控的速度和在所述图像接收表面内的张力来控制所述第一和第二图像的施加中的至少一个的计时。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述张力的监控包括检测与图像接收表面位移相对应的在所述图像接收表面上的阻力。

9.根据权利要求8所述的方法，其中在所述第一监控位置和所述第二监控位置之间应用处理方向力曲线。

10.根据权利要求8所述的方法，其中归因于所述阻力(F)的所述图像接收表面位移(Y)可按如下进行计算：

Y＝0.5*(F/E)*x²/a；其中，

F等于施加的阻力，

E等于所述图像接收表面的弹性模量，

a等于在所述标记站的区段或板的末端的位置，以及，

x等于到所述第一位置的距离。

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