DE10032765A1 - Farbeinstellvorrichtungssteuerung in einer Druckpresse,einschließlich Druckfarbenausbreitung in Querrichtung, Druckfarbensättigung, und Rückflusskompensation - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Festlegung von Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellungen für mehrere Farbeinstellvorrichtungen in einer Druckpresse beschrieben. Jede der Farbeinstellvorrichtungen steuert die Menge an Druckfarbe, die einer Walze und dann einer jeweiligen Farbeinstellvorrichtungszone auf einem Substrat zugeführt wird, um ein Bild zu drucken. Ein Preßmodell setzt Bildanforderungen in Beziehung zu Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellungen. Das Preßmodell enthält eine Verstärkung und einen jeweiligen Offset, welcher jeder Farbeinstellvorrichtung zugeordnet ist. Der Offset repräsentiert das Ausmaß, um welches sich ein Wert, der durch die Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellung repräsentiert wird, von der tatsächlichen Farbeinstellvorrichtungsöffnung unterscheidet. Die Drift bei den jeweiligen Offsets der Farbeinstellvorrichtungen wird dadurch verfolgt, daß Steuereinstellungen, die von dem Preßmodell vorhergesagt werden, mit endgültigen Steuereinstellungen verglichen werden, nachdem ein Druckauftrag zufriedenstellend beendet wurde.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein System und ein Verfahren zum Steuern der Druckfarbenzufuhr zu einer Rollenoffsetpresse, um Sollwerte für die Farbe zu erzielen und beizubehalten. Insbesondere betrifft die Erfindung ein System zum Steuern der Druckfarbenzufuhr und zum Kompensieren des Druckfarbenflusses in Querrichtung infolge der Bewegung der Vibratorrollen, des Druckfarbenrückflusses zum Druckfarbenvorratsbehälter, der nicht linearen Beziehung zwischen Druckfarbendicke und Druckfarbendichte, und der inversen Beziehung zwischen der Druckstockbedeckung und der Zeitkonstante, die zur Erzielung einer akzeptablen Farbqualität erforderlich sind.

Eine Rollenoffsetpresse weist eine Druckfarbenauftragseinrichtung für jede Farbe der Druckfarbe auf, die bei dem Druckvorgang verwendet wird. Jede Farbauftragsanordnung weist einen Druckfarbenbehälter sowie einen Abstreifer auf, der entlang der Außenoberfläche einer Farbbehälterrolle angeordnet ist. Die Menge an Druckfarbe, die der Walzenstraße der Presse zugeführt wird, und schließlich einem Substrat wie beispielsweise Papier, wird dadurch eingestellt, daß der Abstand zwischen dem Rand des Abstreifers und der Außenoberfläche der Farbbehälterrolle eingestellt wird. Der Abstreifer ist in mehrere Abstreifersegmente unterteilt, und die Position jedes Abstreifersegmentes in Bezug auf die Farbbehälterrolle ist unabhängig einstellbar durch Bewegung einer Einstellschraube, oder Farbeinstellvorrichtung, um hierdurch die Menge an Druckfarbe zu steuern, die einem entsprechenden vertikalen Streifen oder einer vertikalen Zone des Substrats zugeführt wird. Es wird darauf hingewiesen, daß auch elektronische Äquivalente einer Farbeinstellvorrichtung vorhanden sind, beispielsweise jenes Äquivalent, das in US- Patent Nr. 5 129 320 beschrieben ist, das am 14. Juli 1992 an Fadner ausgegeben wurde. Der Begriff "Farbeinstellvorrichtung" soll jedes Gerät umfassen, welches die Menge an Druckfarbe steuert, die einem entsprechenden vertikalen Streifen oder einer entsprechenden vertikalen Zone des Substrats zugeführt wird.

Typischerweise wird Druckfarbe auch in Querrichtung von einer vertikalen Zone zu benachbarten vertikalen Zonen ausgebreitet, infolge der Bewegung von Vibrationswalzen, die in Querrichtung in Bezug auf das Substrat oszillieren.

Die Menge an Druckfarbe auf der Farbbehälterwalze selbst ist ebenfalls einstellbar, durch Änderung des Winkels, um welchen sich die Farbbehälterwalze bei jedem Hub dreht. Typischerweise tritt dies durch Einstellung einer Ratschenanordnung auf, wie sie auf diesem Gebiet bekannt ist.

Um die Ursprungspositionen der Farbeinstellvorrichtungen vorher einzustellen, ist es für einen Benutzer der Druckerpresse üblich, gedruckte Kopien oder Abzüge des zu druckenden Bildes zu untersuchen, und die Menge an Farbe festzustellen, die in jeweiligen vertikalen Zonen des zu druckenden Bildes erforderlich ist. Auf der Grundlage dieser visuellen Untersuchung sowie der Erfahrung mit der Presse, der Druckfarbe, und der Art des Substrats (typischerweise Papier) führt der Benutzer eine Voreinstellung der Farbeinstellvorrichtungen durch, um die Einstellungen zu approximieren, die erforderlich sind, sobald die Presse läuft. Beispielsweise weist gelbe Druckfarbe mit niedrigem Haftvermögen eine geringe Pigmentstärke auf, und benötigt eine größere Menge an Druckfarbe, um ein Bild mit einer vorgegebenen optischen Dichte zu erzeugen. Als weiteres Beispiel benötigt unbeschichtetes Papier mehr Druckfarbe als beschichtetes Papier, um ein Bild mit einer vorgegebenen optischen Dichte zu erhalten.

Zusätzlich zur Voreinstellung der Farbeinstellvorrichtungen, ist es für einen Benutzer der Presse, nachdem diese läuft, üblich, ständig die Druckerzeugnisse zu überwachen, und geeignete Farbeinstellvorrichtungseinstellungen durchzuführen, um eine ordnungsgemäße Qualitätskontrolle der Farbe des gedruckten Bildes zu erreichen. Wenn beispielsweise die Farbe in einer Zone zu schwach ist, stellt der Benutzer die entsprechende Farbeinstellvorrichtung so ein, daß ein größerer Druckfarbenfluß zu dieser Zone zugelassen wird; ist die Farbe zu stark, wird die entsprechende Farbeinstellvorrichtung so eingestellt, daß die Druckfarbenmenge abnimmt. Im Betrieb der Druckpresse können weitere Farbeinstellungen erforderlich sein, um sich ändernde Zustände der Presse zu kompensieren, oder um persönliche Vorlieben des Kunden zu berücksichtigen.

Die voranstehend geschilderten Verfahren mit visueller Untersuchung, die im Zusammenhang mit der Voreinstellung der Farbeinstellvorrichtung und der Farbsteuerung eingesetzt werden, sind ungenau, teuer, und zeitaufwendig. Da die erforderlichen Bildfarben häufig Halbtöne sind, die mit anderen Farben kombiniert werden, benötigen derartige Verfahren darüber hinaus ein hohes Ausmaß an Erfahrung des Benutzers.

Weiterhin sind verschiedene andere Verfahren zur Voreinstellung der Farbeinstellvorrichtungen bekannt, die sich auf eine exaktere Messung der Plattenbedeckung verlassen, um exaktere Ergebnisse als jene Verfahren zu erzielen, die durch visuelle Ermittlung erhalten werden. Die Plattenabdeckung ist das Verhältnis der mit Druckfarbe bedeckten Fläche zur Gesamtfläche der Druckplatte, und stellt ein Maß für die Menge an Druckfarbe zur Verfügung, die zum Drucken des gewünschten Bildes erforderlich ist. Durch Unterteilung der Druckplatte in Zonen entsprechend den Farbeinstellvorrichtungen, und durch Bestimmung der Plattenabdeckung jeder Zone, kann eine anfängliche Farbeinstellvorrichtungseinstellung festgelegt werden.

Beispielsweise beschreibt das US-Patent Nr. 3 958 509 ein Verfahren, bei welchem die Plattenabdeckung jeder Farbeinstellvorrichtungszone durch die photoelektrische Abtastung eines Abschnitts der Druckplatte bestimmt wird. Die Farbeinstellvorrichtungspositionen werden so berechnet, daß sie proportional zur Plattenabdeckung in einer entsprechenden Zone sind. Die US-Patente Nr. 4 210 818, 4 187 435 und 4 180 741 beschreiben ebenfalls Systeme, bei denen Farbeinstellvorrichtungen entsprechend der Plattenabdeckung in einer entsprechenden Zone eingestellt werden. Hierbei wird die Plattenabdeckung unter Verwendung einer Lichtquelle zum Beleuchten einer Bildfläche bestimmt, beispielsweise eines Photofilms des Bildes, oder einer Druckplatte, die bedruckt werden soll, wobei Lichtsensoren zur Messung des von dem Film reflektierten Lichtes eingesetzt werden. Auch werden die Farbeinstellvorrichtungspositionen so berechnet, daß sie proportional zur Plattenabdeckung in einer entsprechenden Zone sind.

Andere Farbeinstellvorrichtungs-Voreinstellsysteme sind in den US-Patenten 5 170 711, 5 070 784 und 5 524 542 beschrieben. Die dort beschriebenen Systeme berücksichtigen auch verschiedene empirische Parameter, die mit den Eigenschaften der Presse, der Druckfarbe, der Art der Arbeit und dem Papiertyp zusammenhängen. Derartige empirische Parameter werden typischerweise aus der ständigen Benutzung des voreingestellten Systems gelernt. Mehrere unterschiedliche Gruppen von Parametern sind häufig für verschiedene Typen von Druckarbeiten erforderlich, insbesondere für unterschiedliche Plattenabdeckungen.

Die voranstehend geschilderten Verfahren zur Voreinstellung der Farbeinstellvorrichtungen sind ebenfalls relativ ineffizient und ungenau, da sie nicht verschiedene Faktoren berücksichtigen wie etwa den Druckfarbenrückfluß, die Druckfarbenausbreitung in Querrichtung, und die Druckfarbensättigung. Da Substratmaterial verschwendet wird, bis eine akzeptable Farbe erhalten wird, minimiert ein exakteres Verfahren zur Voreinstellung der Farbeinstellvorrichtungen die erforderliche Anzahl an Einstellungen, während die Presse läuft, wodurch sowohl wertvolle Zeit als auch Materialkosten eingespart werden. Insbesondere für Druckaufträge kurzer Dauer kann die Verschwendung beim Start einen wesentlichen Prozentsatz der Gesamtzeit und der erforderlichen Materialien ausmachen.

Es sind auch andere Verfahren als die visuelle Untersuchung des gedruckten Bildes zur Überwachung der Farbqualität bekannt, sobald die Presse läuft. Diese Verfahren umfassen typischerweise die Messung der optischen Dichte eines gedruckten. Bildes. Die optische Dichte verschiedener Punkte eines gedruckten Bildes kann unter Verwendung eines Densitometers oder eines Abtastdensitometers gemessen werden, entweder Off-Line oder On-Line in Bezug auf den Rollendruckvorgang. Off-Line-Messungen der optischen Dichte werden dadurch durchgeführt, daß ein Testbild mit einer Lichtquelle beleuchtet wird, und die Intensität des von dem Bild reflektierten Lichtes gemessen wird. Die optische Dichte (D) ist folgendermaßen definiert:

D = log₁₀(R)

wobei R das Reflexionsvermögen ist, oder das Verhältnis der reflektierten Lichtintensität zur einfallenden Lichtintensität. Ein wirksames On-Line-Verfahren zur exakten Messung der optischen Dichte eines gedruckten Bildes ist in der US-Patent Anmeldung mit der Seriennummer 08/434,928 beschrieben, nunmehr US-Patent Nr. 5 724 259 mit den Erfindern John C. Seymour, Jeffrey P. Rappette, Frank N. Vroman, Chia-Lin Chu, Bradly 5. Moersfelder, Michael A. Gill und Karl R. Voss, und dem Inhaber der vorliegenden Erfindung übertragen wurde.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Systems und eines Verfahrens zur exakten Voreinstellung von Farbeinstellvorrichtungen bei einer Rollenoffsetpresse. Ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Systems und eines Verfahrens zur exakten Steuerung von Farbeinstellvorrichtungen bei einer Rollenoffsetpresse in deren Betrieb. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines exakteren Farbauftragsystemmodells, welches verschiedene Faktoren berücksichtigt, beispielsweise die Auswirkungen der Walzenstraße, der Gesamtverstärkung, und der Beziehung zwischen der optischen Dichte und der Druckfarbenfilmdicke auf dem Papier. Andere Faktoren, die in dem Farbauftragsystemmodell enthalten sind, sind der Rückfluß von Druckfarbe von der Farbbehälterwalze zum Druckfarbenvorratsbehälter, die Querbewegung von Druckfarbe in benachbarte Farbeinstellvorrichtungszonen, die Zeitkonstante, die für einen Druckfarbenänderung benötigt wird, und Verzögerungen zwischen Messungen und Dichteänderungen.

Die jüngere Computer-Druckplattentechnik hat es ermöglicht, daß die digitale Darstellung eines Bildes direkt auf eine Druckplatte übertragen wird. Die Verwendung dieser digitalen Daten vor dem Druck ermöglicht es darüber hinaus, die Druckplattenabdeckung einfach und exakter zu erhalten.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Rollenoffsetdrucksystems gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Darstellung einer Farbauftragsanordnung mit einer Farbbehälterwalze, einem Druckfarbenvorratsbehälter und Farbeinstellvorrichtungen;

Fig. 3(a) und 3(b) Seitenansichten der Farbauftragseinrichtung von Fig. 2 entlang der Linie 3-3;

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Farbeinstellvorrichtungssteuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 einen Graphen, der die gemessene Farbeinstellvorrichtungsöffnung in Abhängigkeit von der angezeigten Farbeinstellvorrichtungsöffnung darstellt;

Fig. 6(a) bis 6(c) Graphen, welche die Druckfarbenfilmdicke auf den entsprechenden Farbbehälterwalzen und die prozentuale Farbeinstellvorrichtungsöffnung für die Druckfarben Zyan, Magenta, und Gelb zeigen;

Fig. 7 eine schematische Darstellung der Walzenstraße der unteren Druckeinheit einer Druckpresse des Typs Harris M1000B;

Fig. 8 eine Darstellung eines Einquetschpunktes zwischen zwei Walzen, an welchem Druckfarbe von einer Walze 100 auf eine Walze 102 übertragen wird;

Fig. 9 eine Darstellung eines Einquetschpunktes zwischen einer Formwalze 120 und dem Plattenzylinder 122;

Fig. 10 einen Graphen, der die Druckfarbenfilmdicke an verschiedenen Oberflächen der Walzenstraße von Fig. 7 zeigt, wobei jede Kurve einem unterschiedlichen Wert der Abdeckung von 0% bis 100% entspricht;

Fig. 11 einen Graphen, der die relative Druckfarbenzufuhr zur Platte in Abhängigkeit der relativen Plattenabdeckung gemäß zwei unterschiedlichen Modellen zeigt;

Fig. 12 einen Graphen, der die Beziehung zwischen der relativen Farbeinstellvorrichtungsöffnung und der relativen Plattenabdeckung für drei unterschiedliche Werte des Aufteilungsverhältnisses k angibt;

Fig. 13 eine Gruppe gekoppelter Gleichungen, die eine Beziehung für die Druckfarbendicken an jedem Einquetschpunkt der Walzenstraße 96 angeben;

Fig. 14 die Ergebnisse, die nach Lösung der gekoppelten Gleichungen von Fig. 13 erhalten werden, unter der Annahme einer Druckfarbenfilmdicke auf der Oberfläche S₀ gemäß einer frei wählbaren Einheit (t₀ = 1) und eines Aufteilungsverhältnisses von 0,5 für sämtliche Einquetschpunkte, berechnet für unterschiedliche Werte der Plattenabdeckung;

Fig. 15 ein Diagramm mit einer Darstellung der Beziehung zwischen der relativen Druckfarbenfilmdicke auf dem Papier und der Plattenabdeckung;

Fig. 16 einen Graphen, der die Beziehung zwischen der Dichte und der relativen Ratscheneinstellung angibt;

Fig. 17 eine Darstellung des Farbauftragsystemmodells mit einer unbekannten Farbeinstellvorrichtungsverteilungsfunktion;

Fig. 18 eine Darstellung des Versuchsaufbaus für die Druckplatte;

Fig. 19 eine Darstellung der Dichte in Abhängigkeit von der Farbeinstellvorrichtungsposition unter Verwendung der Versuchsanordnung für die Druckplatte von Fig. 18, wobei die Vibrationswalzen erst gesperrt und dann freigeschaltet sind; Kurve 204 zeigt die Plattenabdeckung in Abhängigkeit von der Farbeinstellvorrichtungsnummer;

Fig. 20 eine detailliertere Auftragung der Kurve 202 von Fig. 19;

Fig. 21 eine Erläuterung der Ergebnisse, die durch Einsatz von Gleichung 13 bei den Daten von Fig. 20 erhalten werden;

Fig. 22 eine Darstellung der empirisch ermittelten Farbeinstellvorrichtungsverteilungsfunktion;

Fig. 23 eine Tabelle, die numerische Werte enthält, welche die Farbeinstellvorrichtungsverteilungsfunktion als Funktion der Position in Zentimetern angeben;

Fig. 24 eine Vektorgleichung zur Bestimmung der Druckfarbenfilmdicke auf der Rolle in der i-ten Farbeinstellvorrichtungszone;

Fig. 25 eine schematische Darstellung des Farbauftragsystemmodells;

Fig. 26 eine Darstellung einer Toeplitz-Matrix VM, die aus der Farbeinstellvorrichtungsverteilungsfunktion erzeugt wird;

Fig. 27 die Auswirkungen ungünstiger Verhältnisse auf die Matrix VM;

Fig. 28 die Eigenwerte der Matrix VM;

Fig. 29 die Fourier-Transformierte der Farbeinstellvorrichtungsverteilungsfunktion;

Fig. 30 eine herkömmliche Proportional-Integral- Ableitungs-Regelschleife;

Fig. 31 eine Farbregelschleife gemäß der vorliegenden Erfindung und

Fig. 32 in Verhältnis zum adaptiven Aktualisieren der Verstärkungs- und Offsetwerte in dem Farbauftragsystemmodell.

In Fig. 1 ist ein Rollenoffsetdrucksystem 10 zum Drucken eines Mehrfarbbildes auf einer Papierbahn 12 dargestellt. Bei der bevorzugten Ausführungsform drucken vier Druckeinheiten 14, 16, 18 und 20 jeweils eine Farbe des Bildes auf die Papierbahn 12. Diese Art von Druck wird üblicherweise als Rollenoffsetdruck bezeichnet. Jede Druckeinheit 14, 16, 18, 20 weist einen oberen Gummizylinder 22 auf, einen oberen Druckplattenzylinder 24, einen unteren Gummizylinder 26, und einen unteren Druckplattenzylinder 28, um einen Druck auf beide Seiten der Papierbahn 12 zuzulassen. Bei dem Drucksystem 10 sind die Farben 31, 32, 33 und 34 auf der Einheit 14, 16, 18 bzw. 20 typischerweise Schwarz (K), Zyan (C), Magenta (M) und Gelb (Y). Der Ort der Druckeinheiten 14, 16, 18 und 20 in Bezug aufeinander wird durch den Drucker festgelegt, und kann variieren.

Jede Druckeinheit 14, 16, 18 und 20 weist einen zugehörige Farbauftragsanordnung 36 auf, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Die Farbauftragsanordnung 36 arbeitet sie, daß sie Druckfarbe der Papierbahn 12 zuführt, um Bilder zu drucken. Die Farbauftragsanordnung 36 weist einen Druckfarbenvorratsbehälter 38 auf, der neben einer Farbbehälterwalze 40 (auch als die Druckfarbenkugel bekannt) angeordnet ist, die sich quer über die Papierbahn erstreckt. Ein Abstreifer 42 erstreckt sich entlang der Farbbehälterwalze 40 und ist so segmentiert, daß der Abstand jedes Segments in Bezug auf die Farbbehälterwalze 40 unabhängig eingestellt werden kann. Wie in den Fig. 3(a) und 3(b) gezeigt, weist jedes Abstreifersegment 44 einen Rand 46 auf, der zur Außenoberfläche 48 der Farbbehälterwalze 40 hin und von dieser weg bewegt wird, durch Einstellung eines zugehörigen Druckfarbenflußeinstellgerätes 50.

Genauer gesagt bildet ein Abschnitt der Farbbehälterwalze 40 eine Hauptwand des Druckfarbenvorratsbehälters 38. Die andere Hauptwand des Vorratsbehälters 38 wird durch die Abstreifersegmente 44 zur Verfügung gestellt. Druckfarbe gelangt von dem Druckfarbenvorratsbehälter 38 durch den Raum zwischen der Oberfläche der Farbbehälterwalze 40 und dem unteren Rand 46 des Abstreifersegments 44 hindurch, und der Abstand des Abstreiferrandes 46 zur Farbbehälterwalze 40 wirkt sich so aus, daß die Dicke des Druckfarbenfilms gesteuert wird, welche der Außenoberfläche 48 der Farbbehälterwalze 40 zur Verfügung gestellt wird.

Mehrere der Druckfarbenflußeinstellgeräte 50 sind in gleichen Abständen in Querrichtung entlang der Farbauftragsanordnung 36 angeordnet, so daß sie sich gegen die Abstreifersegmente 44 an diesen Orten andrücken, um die Größe des Abstands zwischen der Walze 40 und dem Abstreifersegment 44 festzulegen und einzustellen. Jedes Druckfarbenflußeinstellgerät 50 weist eine Farbeinstellvorrichtung 54 auf, welche mit Schraubengewinden versehen ist, die im Eingriff mit Gewinden in einem festen Abschnitt des Gestells der Farbauftragsanordnung 63 stehen. Die Farbeinstellvorrichtung 54 weist einen Spitzenabschnitt 56 auf, der gegen das zugehörige Abstreifersegment 54 drückt, um dieses auszulenken, und hierdurch eine lokal einstellbare Steuerung des Abstands und der Druckfarbenzufuhr zur Verfügung zu stellen.

Die Farbeinstellvorrichtung 54 wird durch einen Betätigungsmotor 58 angetrieben, der in beiden Richtungen arbeitet, und dazu dient, die Farbeinstellvorrichtung 54 zur Farbbehälterwalze 40 hin und von dieser weg zu bewegen. Ein Potentiometer 60 weist einen beweglichen Arm auf, der mechanisch mit der Farbeinstellvorrichtung 54 verbunden ist. Das Potentiometer 60 weist ein Paar äußerer elektrischer Anschlußklemmen auf, und eine elektrische Anschlußklemme im Inneren, die zwischen den äußeren elektrischen Anschlußklemmen angeordnet ist. Die innere Anschlußklemme des Potentiometers ist mechanisch mit dem beweglichen Arm des Potentiometers 60 verbunden. Die Position des beweglichen Arms des Potentiometers 60 hängt von der Position der Farbeinstellvorrichtung 54 ab. Das Potentiometer 60 wird an seinen äußeren elektrischen Anschlußklemmen mit elektrischer Energie versorgt, so daß ein elektrisches Signal, welches die Position der Farbeinstellvorrichtung angibt, an der inneren elektrischen Anschlußklemme des Potentiometers erzeugt wird. Die innere Anschlußklemme des Potentiometers ist elektrisch mit einer Leitung 64 verbunden. Das elektrische Signal auf der Leitung 64 ist als ein Eingangssignal an die Steuerkonsolen- und Verarbeitungseinheit 68 angeschlossen, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Der Motor 58 reagiert auf ein Signal auf der Leitung 66, um die Farbeinstellvorrichtung 54 je nach Erfordernis zu positionieren.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird der allgemeine Betrieb eines Farbeinstellvorrichtungssteuersystems 70 erläutert. Das Farbeinstellvorrichtungssteuersystem 70 arbeitet so, daß es die Position der Farbeinstellvorrichtungen einstellt, um die Position der Abstreifersegmente 44 zu steuern, und hierdurch wiederum die Menge an Druckfarbe zu steuern, welche entsprechenden Farbeinstellvorrichtungszonen auf der Papierbahn 12 zugeführt wird. Eine Steuerkonsolen- und Verarbeitungseinheit 68 empfängt Daten auf einer Leitung 72 von einem vor der Presse angeordneten Datensystem 74. Die Daten auf der Leitung 72 stellen Information in Bezug auf die Plattenabdeckung des gewünschten Bildes zur Verfügung. Beispielsweise können optische Druckplattenscanner dazu verwendet werden, die Daten auf der Leitung 72 zur Verfügung zu stellen. Wie auf diesem Gebiet bekannt ist, sorgen optische Druckplattenscanner typischerweise für die geeignete Druckplattenkalibrierung, Korrekturen für die Gleichförmigkeit, und für geometrische Korrekturen. Die Daten auf der Leitung 72 können auch in digitalem Format vorliegen, von einem System wie beispielsweise einem digitalen Computer-Druckplattensystem (CTP) des Typs CREO. Alternativ können die Daten auf der Leitung 72 von einer CTP-Datei stammen, wobei die gesamte Bildfläche einfach dadurch erhalten wird, daß die Bildflächen aufsummiert werden. Die Daten auf der Leitung 72 von einem digitalen Computer-Druckplattensystem des CREO stellen typischerweise ein Bild in der herkömmlichen Form eines mit Markierungen versehenen Bilddateiformats (Tagged-Image-File-Formau TIFF) dar, welches die Platte repräsentiert, typischerweise in einem Format von 300 Punkt pro Zoll. Dieses Format sorgt für eine erheblich höhere Auflösung, als dies für die Druckfarbeneinstellung erforderlich ist, und derartige große Datenmengen sind unzweckmäßig.

Das Softwareprogramm Photoshop (Version 4.0) wird dazu verwendet, die Bitmap-TIFF-Dateien, die von der Druckplatteneinstellvorrichtung erzeugt werden, in Graupegelbilder mit niedriger Auflösung umzuwandeln, und schließlich als Rohdateien auszugeben, die von dem Abdeckungsberechnungsprogramm im Anhang 1 eingelesen werden.

Die Steuerkonsolen- und Verarbeitungseinheit 68 erzeugt, in Reaktion auf die Plattenabdeckungsdaten und ein geeignetes Farbauftragsystemmodell, die nachstehend noch genauer erläutert werden, Signale auf der Leitung 66, um die Motoren 58 zu dem Zweck unabhängig anzutreiben, damit die Position jedes Abstreifersegments 44 gesteuert wird. Darüber hinaus schickt die Steuerkonsolen- und Verarbeitungseinheit 68 ein Signal über die Leitung 76 an die Drehsteuereinheit 78. Die Drehsteuereinheit 78 arbeitet über eine Ratschenanordnung (nicht gezeigt), um das Ausmaß der Drehung der Farbbehälterwalze 40 während jedes Hubs zu steuern, wie dies auf diesem Gebiet wohlbekannt ist.

Ein geeignetes Farbauftragssystem berücksichtigt verschiedene, unterschiedliche Aspekte des Farbauftragssystems, von dem Druckfarbenvorratsbehälter 38 zur Papierbahn 12. Ein Aspekt des Farbeinstellvorrichtungssteuersystems 70, der in dem Modell enthalten ist, ist die Beziehung zwischen der tatsächlichen Farbeinstellvorrichtungsöffnung und im angezeigten Farbeinstellvorrichtungswert an der Einheit 68. Wie voranstehend bereits erwähnt, werden Signale auf der Leitung 66 von der Einheit 68 entsprechenden Motoren 58 zugeführt, welche die zugehörigen Abstreifersegmente 44 bewegen. Die Position jedes Abstreifersegmentes 44 wird mit Hilfe eines zugeordneten Potentiometers 60 gemessen, und als ein Wert auf einer LED-Anzeige 80 dargestellt (siehe beispielsweise US-Patent Nr. 4 008 664). Die Beziehung zwischen den tatsächlichen Farbeinstellvorrichtungsöffnungen, die beispielsweise mit einer Fühlerlehre gemessen werden, und den dargestellten Farbeinstellvorrichtungswerten an der Anzeige 80 ist in Fig. 5 dargestellt. Diese Beziehung kann mit einer linearen Verstärkung und einem Kalibrieroffset modelliert werden. Es wird darauf hingewiesen, daß dann, wenn der angezeigte Wert auf der Anzeige 80 auf 0% eingestellt ist, immer noch eine minimale Öffnung für Schmierzwecke vorhanden ist. Der Kalibrieroffset kann zusätzlich dazu verwendet werden, Farbeinstellvorrichtungen zu kompensieren, die nicht ausreichend auf Null eingestellt sind. Die Beziehung zwischen Farbeinstellvorrichtungsöffnungen und angezeigten Farbeinstellvorrichtungswerten ist folgendermaßen:
Gleichung 1:

P = a (I-b)

wobei
P die Farbeinstellvorrichtungsöffnung in tausendstel Zoll ist;
I der angezeigte Farbeinstellvorrichtungswert in Prozent,
a eine Konstante ist, gemessen bei 0,14, und
b der angezeigte Wert ist, wenn die Farbeinstellvorrichtungsöffnung gerade geschlossen ist.

Ein weiterer Aspekt, der in dem Farbauftragsystemmodell berücksichtigt wird, ist die Beziehung zwischen der Druckfarbenfilmdicke auf der Farbbehälterwalze und der Farbeinstellvorrichtungsöffnung. Diese Beziehung ist in den Fig. 6(a) bis 6(c) für die Druckfarben Zyan, Magenta und Gelb dargestellt. Die Druckfarbenfilmdicke auf der Farbbehälterwalze wurde unter Verwendung eines Laserverschiebungssensors gemessen, beispielsweise eines Instruments Omron Z4M-W40. Dieser Sensor verwendet einen kleinen Laserpunkt von weniger als 1 mm Durchmesser mit einem Triangulationsverfahren, um relative Höhenunterschiede zu messen, und weist eine Auflösung von 1,5 Mikrometer (0,06 tausendstel Zoll) auf. Die Ergebnisse für Zyan, Magenta und Gelb deuten auf eine lineare Beziehung zwischen der Druckfarbenfilmdicke auf der Farbbehälterwalze und den Farbeinstellvorrichtungsöffnungen hin, allerdings mit unterschiedlichen Steigungen z. Die Beziehung zwischen der Druckfarbenfilmdicke auf der Farbbehälterwalze und der Farbeinstellvorrichtungsöffnung ist folgendermaßen:
Gleichung 2:

T_b = zP

wobei
T_b die Druckfarbenfilmdicke auf der Farbbehälterwalze 40 (in tausendstel Millimeter) ist,
z eine von der Druckfarbe abhängige Konstante ist und
P die Farbeinstellvorrichtungsöffnung gemäß Gleichung 1 ist.

Fig. 7 ist eine Seitenansicht einer Walzenstraße 96 einer unteren Druckeinheit einer Druckpresse des Typs Harris M1000B. Druckfarbe wird von der Farbauftragsanordnung 36 über die Farbbehälterwalze 40 einer Duktorwalze 98 zugeführt, die sich ständig aus dem Kontakt mit der Farbbehälterwalze 40 und der Walze 100 vorwärts und rückwärts bewegt. Druckfarbe wird dann von der Walze 100 den verschiedenen anderen Walzen 102 bis 124 zugeführt. Da es nicht möglich ist, die Druckfarbenfilmdicke auf der Duktorwalze 98 zu messen, wird die Annahme getroffen, daß die Beziehung zwischen der Druckfarbenfilmdicke auf der Farbbehälterwalze 40 und der Druckfarbenfilmdicke auf der Duktorwalze 98 ebenfalls linear ist.

Die Drehsteuereinheit 78 stellt die Ratscheneinstellung so ein, daß linear der Winkel gesteuert wird, um welchen sich die Farbbehälterwalze 40 bei jedem Hub dreht. Der Drehwinkel legt zusammen mit dem Positionieren der Abstreifersegmente 44 die Menge an Druckfarbe fest, die an die Duktorwalze 98 übertragen wird. Bei der Beziehung zwischen dem Drehwinkel und der an die Duktorwalze 98 übertragenen Menge an Druckfarbe wird ebenfalls angenommen, daß sie linear ist. Daher ist die Druckfarbenfilmdicke, die der Duktorwalze 98 in de Walzenstraße 96 zugeführt wird, proportional dem Produkt der Farbeinstellvorrichtungsöffnung und der Ratscheneinstellung. Diese Beziehung läßt sich folgendermaßen darstellen:
Gleichung 3:

T = g T_b R

wobei
T die Druckfarbenfilmdicke auf der Duktorwalze 98 ist,
g eine Konstante ist, die mit dem Wirkungsgrad der Druckfarbenübertragung zusammenhängt, und
t_b die Druckfarbenfilmdicke auf der Farbbehälterwalze 40 ist (wie in Gleichung 2 definiert), und
R die Ratscheneinstellung ist (relativ, von 0 bis 1).

Eine weitere erforderliche Eigenschaft des Modells stellt die Beziehung zwischen der an der Duktorwalze erforderlichen Druckfarbe und der Plattenabdeckung dar (ohne Berücksichtigung der Auswirkung der Vibrationswalzen). Es können verschiedene Plattenabdeckungsgleichungen eingesetzt werden. Es läßt sich eine auf einem Modell beruhende Plattenabdeckungsgleichung ableiten, wie dies nachstehend noch erläutert wird.

In Fig. 7 geben die Pfeile die Drehrichtung der Walzen 98 bis 12 an. Die Walzen 100, 104, 114 und 118 sind Vibrationswalzen, die darüber hinaus eine Oszillationsbewegung vorwärts und rückwärts in Querrichtung in Bezug auf die Papierbahn 12 durchführen, und daher so arbeiten, daß sie Druckfarbe von einer Farbeinstellvorrichtungszone zu benachbarten Farbeinstellvorrichtungszonen verteilen.

Den Außenoberflächen S_-1, S₀, S₁, . . ., S₂₈ der Walzen 98 bis 124 sind Druckfarbenfilmdicken t₁, t₀, t₁, . . ., t₂₈ zugeordnet. Die Druckfarbenfilmdicke auf der Papierbahnoberfläche S₂₉ ist mit t₂₉ bezeichnet. Zur Berechnung von t₂₉ wird ein Modell für die gesamte Walzenstraße 96 (von der Duktorwalze 98 zur Papierbahn 12) aufgestellt, auf der Grundlage einer kontinuierlichen Druckfarbenfilmdicke. Die Walzen 100 und 102 und die zugehörigen Oberflächen S₁ bis S₄, und ebenso die Druckfarbenfilmdicken t₁ bis t₄ sind in der Fig. 8 gezeigt. Druckfarbe wird von der Walze 100 auf die Walze 102 übertragen. Hierbei besteht die Walze 100 aus Metall, und die Walze 102 aus Gummi. Es lassen sich zwei Gleichungen ableiten, um die Druckfarbenfilmdicken zwischen Walzen an jedem Eintrittspunkt miteinander in Beziehung zu setzen:
Gleichung 4:

t₂ = k (t₁ + t₄)

Gleichung 5:

t₃ = (1-k) (t₁ + t₄)

wobei
t_n die Druckfarbenfilmdicke auf der Oberfläche S_n ist,
n = 1 bis 4 ist, und
k das Druckfarbenaufteilungsverhältnis zwischen der Metallwalze und der Gummiwalze ist.

Gleichungen entsprechend der Gleichung 4 und der Gleichung 5 sind dazu ausreichend, die Druckfarbenfilmdicke auf jede Walzenoberfläche in der Walzenstraße 96 zu beschreiben, mit Ausnahme der Druckfarbenfilmdicke auf dem Plattenzylinder, die Walze 122. Die Oberfläche des Plattenzylinders 122 enthält eine Druckplatte, die das zu druckende Bild aufweist. Eine unterschiedliche Gruppe von Gleichungen ist bei dem Einquetschpunkt zwischen einer Formwalze 106, 110, 120 und dem Plattenzylinder 122 anwendbar. Obwohl die Formwalzen 106, 110 und 120 ähnliche Funktionen haben, wird bei diesem Beispiel die Walze 120 betrachtet. Wie in Fig. 9 gezeigt ist, wird Druckfarbe von der Formwalze 120 auf den Plattenzylinder 122 übertragen. Für die Flächen des Plattenzylinders 122, welche vollständig abgedeckt sind, bleiben die Einquetschgleichungen gleich den Gleichungen 4 und 5. Für die Flächen des Plattenzylinders 122, die eine Abdeckung von Null aufweisen, empfängt der Plattenzylinder 122 überhaupt keine Druckfarbe, und bleibt die gesamte Druckfarbe auf der Formwalze 120. Es ist erforderlich, die Plattenabdeckung c in die Gleichungen auf folgende Weise aufzunehmen:
Gleichung 6:

t₂₄ = k(t₂₃ + t₂₂)

Gleichung 7:

t₂₁ = (1-c)t₂₂ + c(1-k) (t₂₂ + t₂₃)

wobei
t₂₂ die Druckfarbenfilmdicke auf der Formwalze 120 vor dem Einquetschpunkt ist,
t₂₁ die Druckfarbenfilmdicke auf der Formwalze 120 nach dem Einquetschpunkt,
t₂₃ die Druckfarbenfilmdicke auf dem Plattenzylinder 122 vor dem Einquetschpunkt,
t₂₄ die Druckfarbenfilmdicke auf dem Plattenzylinder 122 nach dem Einquetschpunkt,
k das Aufteilungsverhältnis für den Plattenzylinder 122, und
c die Plattenabdeckung.

Infolge des Grundsatzes der Erhaltung der Druckfarbe gibt folgende Gleichung die Beziehung zwischen der Druckfarbe welche der Duktorwalze 98 zugeführt wird, und der Druckfarbe an, die der Papierbahnoberfläche S₂₉ zugeführt wird:
Gleichung 8:

t₀-t_-1 = t₂₉

wobei
t₀ die Druckfarbenfilmdicke auf der Oberfläche S₀ auf der Duktorwalze 98 ist,
t_-1 die Druckfarbenfilmdicke auf der Oberfläche S_-1 der Duktorwalze 98 (zum Druckfarbenvorratsbehälter 40 zurückgeführte Druckfarbenvorratsbehälter), und
t₂₉ die Druckfarbenfilmdicke auf der Papierbahnoberfläche S₂₉ ist.

Unter Verwendung der Gleichungen 4 bis 8 werden Gleichungen für jeden Einquetschpunkt der Walzenstraße 96 aufgestellt, und wird der Satz sich ergebender gekoppelter Gleichungen für Druckfarbenfilmdicken an jeder Oberfläche S_-1 bis S₂₉ gelöst. Der vollständige Gleichungssatz ist in Fig. 13 dargestellt. Unter der Annahme einer Druckfarbenfilmdicke auf der Oberfläche S₀ einer willkürlichen Einheit (t₀ = 1) und eines Aufteilungsverhältnisses von 0,5 für sämtliche Einquetschpunkte wird die Druckfarbenfilmdicke an jeder Oberfläche für sich ändernde Abdeckungen entsprechend c = 0,1, 0,3, 0,5, 0,7, 0,9 und 1,0 berechnet. Die Ergebnisse sind in Fig. 14 angegeben.

Fig. 10 stellt im wesentlichen eine andere Art und Weise der Darstellung der Daten von Fig. 14 dar, wobei die Daten unterschiedlich normiert sind. Fig. 10 zeigt eine Reihe von Kurven, welche die Druckfarbenfilmdicke (in willkürlichen Einheiten) an jeder Oberfläche S_-1 bis S₂₉ der Walzenstraße 96 zeigen. Jede Kurve entspricht einem unterschiedlichen Wert für die Plattenabdeckung, von 0% bis 100%. Fig. 10 verdeutlicht, daß dann, wenn die Druckfarbenfilmdicke den Wert von einer willkürlichen Einheit auf der Papierbahnoberfläche S₂₉ aufweisen soll, die Druckfarbenfilmdicke, welche der Walze 98 zugeführt wird, annähernd 3 bis 7 Einheiten betragen muß, abhängig von der Plattenabdeckung.

Nimmt man erneut eine Druckfarbenfilmdicke auf der Oberfläche S₀ von einer willkürlichen Einheit an, und ein Aufteilungsverhältnis von 0,5 für sämtliche Einquetschpunkte, so kann die Gruppe gekoppelter Gleichungen von Fig. 13 als Matrix geschrieben werden. Diese Matrix kann symbolisch invertiert und nach t₂₉ in Abhängigkeit von der Plattenabdeckung c folgendermaßen aufgelöst werden:
Gleichung 9:

In Fig. 15 ist diese Gleichung aufgetragen, also die relative Druckfarbenfilmdicke auf dem Papier in Abhängigkeit von der Plattenabdeckung.

Eine andere Art und Weise, die Beziehung von Fig. 15 zu verstehen, besteht darin festzustellen, daß der Kehrwert von Gleichung 9 so normiert werden kann, daß er einen Wert von 1,0 bei c = 1,0 aufweist. Die Ergebnisse, wenn der Kehrwert von t₂₉ genommen wird, und eine Normierung erfolgt, sind durch die Datenpunkte angegeben, die in Fig. 11 die Form eines Rhombus aufweisen. Dies stellt die auf einem Modell beruhende Plattenabdeckungsgleichung dar. Die Beziehung zwischen den rhombenförmigen Datenpunkten kann durch eine gerade Linie, Linie 180, approximiert werden. Die Linie 180 hat folgende Gleichung:
Gleichung 10:

E = 0,54c + 0,46

wobei
E der relative Druckfarbennutzungsfaktor ist, und
c die Plattenabdeckung.

Gleichung 10 stellt eine lineare Plattenabdeckungsgleichung mit einem Offset von ungleich Null dar. Der normierte Kehrwert von t₂₉ stellt einen relativen Druckfarbennutzungsfaktor zur Verfügung, oder anders ausgedrückt ein Maß für die relative Druckfarbendicke an der Duktorwalze 98, die dazu erforderlich ist, eine Druckfarbenfilmdicke von einer willkürlichen Einheit auf der Papierbahn zu erhalten.

Aus Gleichung 10 geht hervor, daß eine Druckfarbenzufuhr von 46% in Bezug auf jene, die für vollständige Abdeckung erforderlich ist, selbst bei einer Plattenabdeckung von 0% benötigt wird. Dies widerspricht dem herkömmlichen Paradigma, daß keine Druckfarbe benötigt wird, wenn eine Abdeckung von 0% vorhanden ist. Das herkömmliche Paradigma in Bezug darauf, wieviel Druckfarbenzufuhr für eine Abdeckung von 0% erforderlich ist, ist als Linie 182 in Fig. 11 dargestellt. Linie 182 stellt eine proportionale Plattenabdeckungsgleichung dar. Nach dem herkömmlichen Paradigma sollte die Farbeinstellvorrichtung nicht geöffnet werden, wenn die Plattenabdeckung gleich Null ist.

Allerdings ist das herkömmliche Paradigma nicht exakt, da es die Tatsache vernachlässigt, daß die Druckfarbe nicht nur nach vorn zur Papierbahn 12 transportiert wird, sondern ein Teil der Druckfarbe auch zurück zum Druckfarbenvorratsbehälter 38 transportiert wird. Wiederum muß die Differenz zwischen der Druckfarbe, die der Duktorwalze 98 zugeführt wird, und der Druckfarbe, die zum Vorratsbehälter 38 zurückgeführt wird, gleich der Druckfarbe sein, die der Papierbahn zugeführt wird, um die gesamte Druckfarbenmenge zu berücksichtigen. Daher muß man sich ins Gedächtnis zurückrufen, daß die Farbeinstellvorrichtungsöffnung in direkter Beziehung zur Druckfarbenzufuhr steht, und nicht zum Druckfarbenverbrauch. Weiterhin wird darauf hingewiesen, daß für einen gleichmäßigen Druck über die Papierbahn die Druckfarbenfilmdicke über den Formwalzen (welche Druckfarbe auf die Druckplatten übertragen) gleichförmig gehalten werden muß, selbst wenn nur ein kleiner Punkt in einer bestimmten Farbeinstellvorrichtungszone gedruckt werden soll.

Es wird darauf hingewiesen, daß Gleichung 10 aus Daten abgeleitet wurde, die bei einer Presse des Typs Harris M1000B erhalten wurden dieselbe Vorgehensweise kann jedoch bei jeder Farbauftragskettenanordnung eingesetzt werden. Darüber hinaus können direkte Messungen durchgeführt werden, beispielsweise unter Einsatz einer Folge von Platten mit progressiv höherer Abdeckung. Insbesondere kann eine auf Versuchen beruhende Plattenabdeckungsgleichung dadurch bestimmt werden, daß eine Reihe von Messungen unter Verwendung von Platten durchgeführt wird, die beispielsweise drei Abschnitte aufweisen, wobei in jedem Abschnitt ein unterschiedlicher Prozentsatz an Druckfarbenabdeckung vorhanden ist. Die Abschnitte sollten ausreichend breit sein, so daß die Vibrationswalzen die Ergebnisse nicht beeinflussen. Darüber hinaus sollte die Platte eine durchgehende Abdeckung aufweisen, so daß Punktverstärkungsprobleme die Ergebnisse nicht beeinflussen. Die erste Platte wird zum Drucken von Bildern verwendet, und Messungen erfolgen an Punkten in der Mitte jedes Abschnitts. Die Bedingungen für die Presse sollten gleich bleiben, während eine andere entsprechende Platte mit unterschiedlichen Plattenabdeckungsprozentwerten zum Drucken von Bildern verwendet wird, und weitere Messungen erfolgen.

Die Empfindlichkeit von E, dem relativen Druckfarbennutzungsfaktor, auf Änderungen des Aufteilungsverhältnisses k, wurde dadurch untersucht, daß entsprechende Linien für verschiedene Werte des Aufteilungsverhältnisses berechnet wurden. Insbesondere wurde k auf 0,2, 0,5 und 0,8 eingestellt, entsprechend Druckfarbe, die Metallwalzen bevorzugt, Gummi- und Metallwalzen, die Druckfarbe gleichmäßig bevorzugen, bzw. Druckfarbe, welche Gummiwalzen bevorzugt. Die Ergebnisse sind in Fig. 12 aufgeführt und zeigen, daß die Annahme eines festen Aufteilungsverhältnisses von 0,5 die Ergebnisse von Fig. 11 nicht stark beeinflußt.

Die Beziehung zwischen der optischen Dichte eines Druckfarbenfilms und der Druckfarbenfilmdicke auf der Papierbahn stellt einen anderen Aspekt des Farbauftragsystemmodells dar. Eine Approximation erster Ordnung dieser Beziehung besteht darin, daß die optische Dichte proportional zur Druckfarbenfilmdicke auf der Papierbahn ist. Allerdings berücksichtigt die Approximation erster Ordnung nicht den Sättigungseffekt. Ein besseres Modell für die Beziehung ist folgendes:
Gleichung 11:

D = D_t(1-e^-mF)

wobei
D die Druckfarbenfeststoffdichte ist,
d_t die Sättigungsdichte, also die Dichte eines unendlich dicken Druckfarbenfilms,
m eine Konstante, und
F die Druckfarbenfilmdicke auf der Papierbahn.

Die Sättigungsdichte D_t hängt äußerst stark von der Glätte des Substrats ab. Unbeschichtetes Papier weist eine erheblich niedrigere Sättigungsdichte auf als beschichtetes Papier. Ein anderer Faktor, der die Sättigungsdichte beeinflußt, ist die spezielle verwendete Druckfarbe. Beispielsweise weist gelbe Druckfarbe eine niedrigere Sättigungsdichte auf als schwarze Druckfarbe. Die Konstante m stellt den Druckfarbenstärkeparameter dar, der stark von der Färbestärke der Druckfarbe abhängt, also der Menge an Pigmenten.

Gleichung 11 ist üblicherweise als die Tollenaar-Ernst- Formel bekannt. Um die Konstanten m und D_t zu bestimmten wurde ein Versuch durchgeführt, bei welchem die Ratschenanordnung auf verschiedene Prozentsätze eingestellt wurde, beispielsweise 10%, 20%, 30%, . . ., 90%, ein durchgehendes Bild bedruckt wurde, und dessen optische Dichte gemessen wurde. In Fig. 16 ist die Dichte in Abhängigkeit von der relativen Ratscheneinstellung aufgetragen. Unter Vorgabe einer erforderlichen Dichte gestattet Fig. 16 die Bestimmung der relativen Ratscheneinstellung, welche diese bestimmte Dichte ergibt. Nimmt man an, daß die Druckfarbenfilmdicke proportional zur relativen Ratscheneinstellung ist, können die Konstanten m und D_t in Gleichung 11 bestimmt werden. Macht man eine Anpassung nach der Methode der kleinsten Fehlerquadrate bei den Datenpunkten von Fig. 16, so erhält man folgende Gleichung für die Kurve 184:
Gleichung 12:

D = 2,45(1-exp(-1,81 t₂₉).

Gleichung 12 kann nach t₂₉ aufgelöst werden:
Gleichung 13:

Die Tollenaar-Ernst-Formel wurde dazu verwendet, ein Modell für die Beziehung zwischen der Druckfarbenfilmdicke und der Dichte anzugeben. Fachleuten auf diesem Gebiet sind andere, ähnliche Gleichungen bekannt, welche diese Beziehung empirisch beschrieben. Beispielsweise sind sechs unterschiedliche Gleichungen in Chou, Shem "Relationship Between Ink Mileage and Ink Transfer" in den 1991 TAGA Proceedings angegeben.

Das Farbauftragsystemmodell, das bislang durch die Gleichungen 10 und 12 beschrieben wurde, ist am deutlichsten in Fig. 17 dargestellt. Die Beschreibung dieses Modells ist zu, diesem Zeitpunkt nicht vollständig, da die Auswirkung der Querbewegung der Vibrationswalzen auf den Druckfarbenfluß nicht berücksichtigt wurde. Es wird angenommen, daß der Effekt der Vibrationswalzen auf den Druckfarbenfluß dadurch im Modell berücksichtigt werden kann, daß eine Farbeinstellvorrichtungsverteilungsfunktion verwendet wird, die mit den Farbeinstellvorrichtungsöffnungen gefaltet wird. Anders ausgedrückt ist ein Faltungsmodell ein solches Modell, bei welchem angenommen wird, daß die Öffnung einer bestimmten Farbeinstellvorrichtung dazu führt, daß ein fester Prozentsatz an Druckfarbe auf jede der benachbarten Farbeinstellvorrichtungszonen übertragen wird. Das Faltungsmodell nimmt darüber hinaus an, daß der Prozentsatz an Druckfarbe, die in einer bestimmten Zone abgelagert wird, unabhängig von der Größe der Farbeinstellvorrichtungsöffnung ist, und ebenso unabhängig von der Plattenabdeckung ist.

Fig. 17 zeigt daher einen Teil des Farbauftragsystemmodells, bei welchem die Farbeinstellvorrichtungsöffnungen, die mit einer Farbeinstellvorrichtungsverteilungsfunktion (am Block 186) gefaltet sind, Information in Bezug auf die Menge an Druckfarbe zur Verfügung stellen, die dem Plattenzylinder zugeführt wird. Der relative Druckfarbennutzungsfaktor E, der eine Funktion der Plattenabdeckung in jeder Farbeinstellvorrichtungszone ist, ist im Block 188 vorgesehen, und stellt Information in Bezug auf die Druckfarbendicke zur Verfügung, die an der Papierbahn erforderlich ist. Ein Druckfarbensättigungsblock 190 setzt die Druckfarbenfilmdicke in Beziehung zu Dichtewerten.

Die Form der Farbeinstellvorrichtungsverteilungsfunktion wurde dadurch bestimmt, daß verschiedene Versuche mit einer Druckpresse des Typs Harris M1000B unter Verwendung des Druckplattenversuchsaufbaus von Fig. 18 durchgeführt wurden. Der Versuchsaufbau besteht aus einer Gruppe von vertikalen Streifen, von denen jeder einer Farbeinstellvorrichtung auf der Presse entspricht. Die Breite dieses Streifens beträgt 4 Zentimeter, was der Breite des Abstreifersegments 44 entspricht, das von jeder Farbeinstellvorrichtung gesteuert wird (also der Breite der zugehörigen Farbeinstellvorrichtungszone). Die ungeradzahligen Farbeinstellvorrichtungsstreifen bei dem Versuchsaufbau weisen durchgehende Abdeckungen auf, die sich über variierende Längen der Platten erstrecken. Die geradzahligen Farbeinstellvorrichtungsstreifen weisen variierende Halbtonabdeckungen auf, die sich über die Gesamtlänge der Platte erstrecken. Der Versuchsaufbau enthält daher zwei Farbeinstellvorrichtungszonen für jeden Schritt in Bezug auf das Ausmaß der Abdeckung (also 0%, 10%, 20%, . . ., 100%). Ein Farbeinstellvorrichtungsstreifen erzielt eine vorgegebene Plattenabdeckung mittels durchgehender Abdeckung über einen Prozentsatz der Plattenlänge, und der andere erzielt dieselbe Plattenabdeckung durch einen entsprechenden Halbtonprozentsatz, der über die vollständige Plattenlänge geht.

Es wurde ein Versuch durchgeführt, bei welchem die Vibrationswalzen gesperrt wurden, und sämtliche Farbeinstellvorrichtungen mit Ausnahme der Farbeinstellvorrichtung # 13 geschlossen wurden. Es wird darauf hingewiesen, daß die Farbeinstellvorrichtung # 13 einem durchgehenden Streifen entspricht, der sich über die Länge der Platte erstreckt, und sandwichartig von einem Paar 90%-tiger Halbtonstreifen eingeschlossen ist. Die optischen Dichten der entsprechenden Farbeinstellvorrichtungszonen des gedruckten Bildes wurden dann gemessen. Wie durch die durchgezogene Kurve 200 in Fig. 19 dargestellt ist, ergab die Messung der optischen Dichte des durchgehenden Streifens den Wert von 2,1, und betrugen die Dichten bei den benachbarten Halbtonstreifen annähernd 0,15. Dies zeigt, daß Druckfarbe nicht in die benachbarten Zonen nur infolge des Bedarfs der Zonen mit hoher Abdeckung fließt, oder infolge des Walzendrucks. Statt dessen wird Druckfarbe an benachbarte Zonen nur durch die Zwangsbewegung der Vibrationswalzen übertragen. Die glatten Übergänge an den Grenzen zwischen Zonen liegen daran, daß die Vibrationswalzen nicht vollständig gesperrt werden konnten, und tatsächlich eine minimale Bewegungsentfernung von 0,25 Zoll immer noch vorhanden blieb. Als Beispiel für die Druckfarbenverteilung bei vollständiger Abwesenheit von Vibrationswalzen vgl. Fig. 8 von "About Measurement and Computation of Ink Transfer in Inking Units of Printing Presses", Scheuter & Rech, 1990 TAGA Proceedings. Die Dichte an der Zone entsprechend der Farbeinstellvorrichtung # 11 stieg auf 0,6 an, was an dem kombinierten Effekt einer minimalen Farbeinstellvorrichtungsöffnung, die zum Schmieren erforderlich war, und der Tatsache lag, daß die Zonenabdeckung entsprechend der Farbeinstellvorrichtung # 11 sehr niedrig war, nämlich 10%.

Normalerweise weisen die Vibrationswalzen eine Querbewegungsentfernung von annähernd 1,5 Zoll auf. Die Druckfarbenverteilung mit den freigeschalteten Vibrationswalzen ist als Kurve 202 von Fig. 19 dargestellt.

Fig. 20 stellt eine detailliertere Auftragung der Kurve 202 von Fig. 19 dar. Die durchgehende Druckfarbendichte ist in Abhängigkeit von der relativen Farbeinstellvorrichtungsposition aufgetragen, wobei der Nullpunkt des Diagramms dem Zentrum der Farbeinstellvorrichtung entspricht, welche geöffnet war (Einstellvorrichtung # 13). Die Dichte wurde jeweils in Abständen von 1 Zentimeter in dem gedruckten Bild gemessen, entsprechend dem durchgehenden schwarzen Balken am Boden des Versuchsaufbaus. Es sieht so aus, daß die Kurve 202 in Bezug auf die Kurve 200 für zumindest zwei bis drei Farbeinstellvorrichtungszonen auf jeder Seite der Zone entsprechend der Farbeinstellvorrichtung # 13 verbreitert ist, infolge der Tatsache, daß bei einer Druckpresse des Typs Harris M1000B vier Vibrationswalzen vorhanden waren. Es wird angenommen, daß die Form der Kurve 202 asymmetrisch ist, infolge der unterschiedlichen Abdeckung zwischen Zonen. Kurve 204 zeigt die Plattenabdeckung in Abhängigkeit von der Farbeinstellvorrichtungsnummer. Nach Korrektur der Kurve 202 in Bezug auf unterschiedliche Plattenabdeckungen wird eine symmetrischere Druckfarbenverteilungskurve erhalten, wie dies nachstehend noch genauer erläutert wird.

Unter Rückkehr zu Fig. 17 wird zur Festlegung der Form der Farbeinstellvorrichtungsverteilungsfunktion eine Korrektur der in Fig. 20 dargestellten, gemessenen Dichtedaten zuerst in Bezug auf die Auswirkungen der Druckfarbensättigung vorgenommen, und dann in Bezug auf die Plattenabdeckung.

Anders ausgedrückt wird von gemessenen Dichtewerten (beginnend an der rechten Seite von Fig. 17) eine Korrektur von rechts nach links vorgenommen, um die entsprechenden Farbeinstellvorrichtungseinstellungen zu bestimmen. Fig. 21 zeigt die Ergebnisse des Einsatzes von Gleichung 13 (also des Kehrwertes der Sättigungsdruckfarbenformel) bei den Daten von Fig. 20, um eine Kurve der Druckfarbenfilmdicke in Abhängigkeit von der Farbeinstellvorrichtungsposition (in Bezug auf die Farbeinstellvorrichtung # 13) zu erhalten.

Um die Unterschiede bezüglich der Plattenabdeckung zwischen den jeweiligen Farbeinstellvorrichtungszonen zu berücksichtigen ist der Einsatz von Gleichung 10 erforderlich. Gleichung 10 berücksichtigt den relativen Wirkungsgrad der Nutzung einer vorgegebenen Druckfarbenfilmdicke bei jeder Farbeinstellvorrichtungszone. Bereiche mit der niedriger Plattenabdeckung nutzen die Druckfarbe, die von den Vibrationswalzen ausgebreitet wird, "effizienter" als Farbeinstellvorrichtungszonen, die eine höhere Plattenabdeckung aufweisen. Ein Bereich mit niedriger Abdeckung erfordert daher eine relativ kleinere Farbeinstellvorrichtungsöffnung. Zur Berechnung der erforderlichen Farbeinstellvorrichtungseinstellung, um eine vorbestimmte Druckfarbenfeststoffdichte zu erzielen, ist daher eine Multiplikation mit dem relativen Druckfarbennutzungsfaktor erforderlich (der von der Plattenabdeckung abhängt). Die durchgezogene Linie in Fig. 22 zeigt die Ergebnisse des Einsatzes von Gleichung 10 bei der Kurve von Fig. 21 (oder des Einsatzes sowohl von Gleichung 10 als auch Gleichung 13 bei den ursprünglichen Daten von Fig. 20).

Die gestrichelte Linie in Fig. 22 stellt eine symmetrierte Version der Daten dar, die dadurch erhalten wird, daß entsprechende Punkte auf beiden Seiten des Spitzenwertes gemittelt werden. Diese gestrichelte Linie repräsentiert die Farbeinstellvorrichtungsverteilungsfunktion 206. Dies stellt die Verbreiterung von Druckfarbe von einer Druckfarbenquelle aus dar, welche die Breite einer Farbeinstellvorrichtungszone hat. Dagegen ist dies nicht eine "Punktverbreitungsfunktion" infolge der Druckfarbenverbreiterung von einem einzelnen Druckfarbenpunkt aus. Die Farbeinstellvorrichtungsverteilungsfunktion 206 stellt die Faltung der wahren Punktverbreiterungsfunktion mit einer Impulsfunktion dar, welche die Breite einer Farbeinstellvorrichtungszone angibt.

Fig. 23 ist eine Tabelle, welche numerische Werte enthält, die die Farbeinstellvorrichtungsverteilungsfunktion 206 in Abhängigkeit von der Position in Zentimetern angeben. Eine andere Darstellungsweise für diese Daten ist über einen Vektor V:

V = [0,007, 0,009, 0,016, 0,043, 0,196, 0,460, 0,196, 0,043, 0,016, 0,009, 0,007].

Der Vektor V wird dadurch erhalten, daß die Daten in Fig. 23 über die Breite entsprechend jeder Farbeinstellvorrichtungszone (4 Zentimeter) gemittelt werden, und dann eine solche Skalierung erfolgt, daß die Addition sämtlicher Vektorelemente den Wert 1 ergibt. Die Elemente des Vektors V können dann als der Bruchteil an Druckfarbe interpretiert werden, der zu einer bestimmten Farbeinstellvorrichtungszone verteilt wird. Jede Farbeinstellvorrichtung führt zu ihrer eigenen Verteilung an Druckfarbe, die proportional zur Farbeinstellvorrichtungsöffnung ist. Bei der Presse des Typs Harris M1000B werden 46% der Druckfarbe, die von einer bestimmten Farbeinstellvorrichtung zur Verfügung gestellt wird, direkt in deren entsprechende Farbeinstellvorrichtungszone geleitet, 20% unmittelbar benachbarten Zonen zugeführt, und werden 4% zur nächsten Gruppe von Nachbarn weitergeleitet usw.

Eine Vektorgleichung, welche die Beziehung der Druckfarbenfilmdicke auf der Duktorwalze 98 zur Druckfarbenfilmdicke angibt, die dem Plattenzylinder 122 zugeführt wird, läßt sich folgendermaßen schreiben:
Gleichung 14:

L_i = V TD

wobei
L_i die Druckfarbenfilmdicke auf einer abgebildeten Fläche der Druckplatte auf dem Plattenzylinder 122 in der i-ten Farbeinstellvorrichtungszone ist,
V der Vektor ist, welcher die Farbeinstellvorrichtungsverteilungsfunktion repräsentiert, und
TD der folgende Vektor ist:

[T_i-5T_i-4T_i-3T_i-2T_i-1T_iT_i+1T_i+2T_i+3T_i+4T_i+5]^T

wobei
T_i die Druckfarbenfilmdicke auf der Duktorwalze 98 in der i-ten Farbeinstellvorrichtungszone ist.

Unter Berücksichtigung von Gleichung 10 kann die Beziehung zwischen der Druckfarbenfilmdicke an dem Plattenzylinder 122 und der Druckfarbenfilmdicke auf der Papierbahn 12 durch folgende Vektorgleichung angegeben werden:
Gleichung 15:

wobei
F_i die Druckfarbenfilmdicke auf der Papierbahn in der i-ten Farbeinstellvorrichtungszone ist,
L_i die Druckfarbenfilmdicke auf einem Bildbereich der Druckplatte auf dem Plattenzylinder 122 in der i-ten Farbeinstellvorrichtungszone ist, und
C_i die Plattenabdeckung für die i-te Farbeinstellvorrichtungszone ist.

Unter Verwendung der Gleichungen 1, 2, 3, 13 und 14 kann die Druckfarbenfilmdicke auf der Papierbahn in der i-ten Farbeinstellvorrichtungszone als folgende Vektorgleichung umgeschrieben werden:
Gleichung 16:

wobei
F_i die Druckfarbenfilmdicke auf der Papierbahn in der i-ten Farbeinstellvorrichtungszone ist (i ist der Zonenindex, von 1 bis 24),
G die Gesamtsystemverstärkung ist (welche die Konstanten a, z und g berücksichtigt), R die Ratscheneinstellung ist,
C_i die Plattenabdeckung in der i-ten Farbeinstellvorrichtungszone,
V der Vektor, der die Farbeinstellvorrichtungsverteilungsfunktion repräsentiert, und
(I_i-b_i) ein Vektor ist, welcher die Zonenfarbeinstellvorrichtungsöffnung minus deren Kalibrieroffset repräsentiert, in Farbeinstellvorrichtungszonen, die zur i-ten Farbeinstellvorrichtungszone zentriert sind.

Insbesondere ist Gleichung 16 genauer in Fig. 24 gezeigt.

Fig. 25 ist eine Darstellung des vollständigen Farbauftragsystemmodells. Eine andere Betrachtungsweise der Beziehung zwischen der Druckfarbenfilmdicke auf der Duktorwalze und der Farbeinstellvorrichtungsverteilungsfunktion ist eine Faltung, statt der Matrixmultiplikation von Gleichung 14. Anders ausgedrückt ist zur Bestimmung einer Funktion L, welche die Menge an Druckfarbe angibt, die dem Plattenzylinder bei vorgegebenen Farbeinstellvorrichtungsöffnungen zugeführt wird, eine Faltung einer Funktion T, welche die Druckfarbenfilmdicke auf der Duktorwalze angibt, mit der Funktion V erforderlich, welche die Farbeinstellvorrichtungsverteilungsfunktion repräsentiert:
Gleichung 17:

L = V * T,

wobei * die Faltung angibt.

Das Farbauftragsystemmodell, das in Fig. 25 dargestellt ist, kann dazu verwendet werden, eine erwartete optische Dichte der Druckfarbe zu berechnen, mit vorgegebenen angezeigten Farbeinstellvorrichtungseinstellungen. In diesem Fall gehen die Berechnungen von links nach rechts vor. Das Farbauftragsystemmodell kann auch dazu verwendet werden, benötigte Farbeinstellvorrichtungseinstellungen bei vorgegebenen Dichten und Plattenabdeckungen c für jede Farbeinstellvorrichtungszone zu berechnen, wobei in diesem Fall die Berechnungen in Fig. 25 von rechts nach links gehen. Um die erforderlichen Farbeinstellvorrichtungsöffnungen aus Daten zu bestimmen, welche die zonale Plattenabdeckung und erforderliche Dichten repräsentierten, ist eine Entfaltung oder Matrixmultiplikation mit der invertierten Matrix VM erforderlich, wie dies nachstehend noch erläutert wird.

Gleichung 14 kann als Matrixmultiplikation folgendermaßen umgeschrieben werden:
Gleichung 18:

L = VM T

wobei L eine Matrix mit 24 mal 1 Elementen ist, welche Werte enthält, die die Druckfarbenfilmdicke angeben, die der Druckplatte zugeführt wird, und T eine Matrix mit 24 mal 1 Elementen ist, welche Werte enthält, die die Druckfarbenfilmdicke auf den Duktorwalzen angeben. (Die Größe wird durch die Tatsache festgelegt, daß 14 Farbeinstellvorrichtungen auf der Presse des Typs Harris M1000B vorhanden sind). Eine Matrix VM mit 24 mal 24 Elementen wird als die Vibratormatrix ausgebildet, wobei VM_ij den Anteil der Druckfarbe von der Farbeinstellvorrichtung j angibt, der die Platte in der Farbeinstellvorrichtungszone i erreicht. Wenn die Druckfarbenverbreiterung über die Farbeinstellvorrichtungen invariant ist, dann ist die Matrix VM eine Toeplitz-Matrix, also eine Matrix, bei welcher jede Zeile eine verschobene Version der darüberliegenden Zeile ist. Jede Zeile enthält die Elemente des Vektors V. Die Matrix VM ist in Fig. 26 angegeben.

Gleichung 18 kann nach T aufgelöst werden:
Gleichung 19:

T = VM^-1 L.

Wenn die Matrix VM invertierbar ist, kann eine Lösung für Farbeinstellvorrichtungsöffnungen erhalten werden, da die Farbeinstellvorrichtungsöffnungen in linearer Beziehung zur Druckfarbenfilmdicke auf der Duktorwalze stehen. Allerdings kann die invertierte Matrix VM in geringem Ausmaß ungünstige Eigenschaften aufweisen. Dies bedeutet, daß die Matrix Rauschen verstärken kann. Fig. 27 erläutert diesen Effekt. Die Linie 212 stellt die Kurve für T dar, wenn L ein Vektor ist, der nur Einsen enthält. Linie 214 stellt die Kurve von T dar, wenn L ein Vektor ist, der abwechselnd Einsen und Minuseinsen enthält. Fig. 27 zeigt das Ergebnis, das durch Multiplikation der Matrix VM mit einem Vektor aus nur Einsen erhalten wird, wobei die Größe nicht erhöht ist, jedoch bei Multiplikation mit einem Vektor aus abwechselnd Einsen und Minuseinsen zu einem Vektor führt, der in der Größe um etwa 7,5 vergrößert ist. Dies führt zu einem Problem, wenn Rauschen zwischen zwei Werten gleicher Größer alterniert, wobei in diesem Fall der Rauschpegel um einen Faktor von 7,5 erhöht wird.

Da erwartet wird, daß der Schätzwert für L signifikantes Rauschen aufweist, sowohl als Prozeßvariationen, als auch als Meßfehler, kann die Verstärkung des Rauschens zur Destabilisierung eines Farbkontrollsystems führen.

Singulärwertentfaltung (SVD) stellt ein Werkzeug dar, das dazu eingesetzt werden kann, die Rauschverstärkung für eine direkte Matrixinversion zu verringern. Grundsätzlich besteht die SVD-Vorgehensweise darin, die Matrix in eine Matrix umzuwandeln, die ähnlich ist, jedoch nicht so ungünstig ausgebildet wie die ursprüngliche. Dies wird dadurch erzielt, daß Komponenten der Matrix entfernt werden, welche die schlechten Bedingungen hervorrufen, um eine neue Matrix zu erzeugen. Das Inverse der neuen Matrix wird als Pseudo-Inverses bezeichnet.

Die übliche Definition eines Eigenwertes einer Matrix A stellt jene Werte λ dar, für welche die Determinante einer bestimmten Größe gleich Null ist: det(A-λI) = 0. Der Wert λ ist als der Eigenwert bekannt. Im allgemeinen weist eine N × N-Matrix N-Eigenwerte auf. Für jeden Eigenwert gibt es einen Eigenvektor X, für den folgendes gilt: Ax = λx. Die Multiplikation eines Eigenvektors x mit einer Matrix A skaliert diesen Eigenvektor mit λ. Wenn Rauschen in der Richtung eines der Eigenvektoren von VM^-1 vorhanden ist, dann gibt λ eine Vorhersage dafür an, wie stark das Rauschen verstärkt (oder verringert) wird.

Die Eigenwertuntersuchung wurde für die Matrix VM durchgeführt. Fig. 28 gibt die Eigenwerte an, die in absteigender Größe aufgetragen sind. Der kleinste Eigenwert beträgt 0,134 und hat einen entsprechenden Eigenvektor, welcher der Linie 214 von Fig. 27 sehr ähnlich sieht. Der größte Eigenwert ist 0,982, der einen entsprechenden Eigenvektor aufweist, der wie die Linie 212 in Fig. 27 aussieht.

Die Eigenvektoren einer Matrix spannen den Raum auf. Jeder beliebige Vektor y kann daher als gewichtete Summe der Eigenvektoren x_i ausgedrückt werden. Für alle Vektoren y ist ein Satz von Gewichten a_i mit folgenden Eigenschaften vorhanden:

y = Σ a_i x_i.

Daher gilt

A y = A Σ c_i x_i = Σ c_i A x_i = Σ c_i λ_i x_i.

Hieraus wird deutlich, daß für einen frei wählbaren Vektor die Multiplikation mit einer Matrix den Vektor in gewissem Ausmaß zwischen dem kleinsten Eigenvektor und dem größten Eigenvektor skaliert. Diese beiden Werte stellen daher den Schlüssel dafür dar, festzustellen, in welchem Ausmaß eine Matrix schlechte Eigenschaften aufweist. Anders ausgedrückt wird zum Konditionieren einer Matrix diese Matrix in ein Produkt aus Eigenvektoren und Eigenwerten zerlegt, werden die kleinsten Eigenwerte eliminiert, und wird dann die neue Matrix gebildet. Die neue Matrix stellt die engste Approximation an die ursprüngliche Matrix dar, die ohne die Eigenvektoren gebildet werden kann, die dem kleinsten Eigenwert zugeordnet sind.

Eine weitere Vorgehensweise zum Auflösen der Gleichung 17 nach T nutzt das Faltungstheorem. Das Faltungstheorem gibt an, daß eine Faltung im Raumbereich einer Multiplikation im Frequenzbereich entspricht. In Bezug auf Gleichung 17 bedeutet dies, daß das Produkt der Fourier-Transformierten der Farbeinstellvorrichtungsverteilungsfunktion V und der Fourier-Transformierten der Farbeinstellvorrichtungsöffnungen gleich der Fourier-Transformierten der Druckfarbenfilmdicke auf der Platte ist. Definiert man ν, l und t als die Fourier- Transformierten von V, L bzw. T, dann kann die Entfaltung folgendermaßen durchgeführt werden:
Gleichung 20:

t = l/ν.

In dieser täuschend einfachen Gleichung tauchen nicht viele Einzelheiten auf. Um Gleichung 20 tatsächlich einzusetzen, muß man nur die Fourier-Transformierten von L und V berechnen. Dies kann wirksam mit Hilfe der schnellen Fourier-Transformation (FFT) durchgeführt werden, jedoch ist für kleinere Vektoren der Wirkungsgrad nicht kritisch. Dann wird eine Division punktweise zwischen den beiden Frequenzraumvektoren l und ν durchgeführt. Das Ergebnis der Division muß dann zurück in den Raumbereich durch eine inverse Fourier-Transformation umgewandelt werden.

Fig. 29 zeigt die Fourier-Transformierte der Farbeinstellvorrichtungsverteilungsfunktion. Dies ist jene Funktion, die der Divisor im Frequenzraum in Gleichung 20 ist. Es wird deutlich, daß bei sehr niedrigen Frequenzen keine merkliche Abschwächung vorhanden ist. Bei den höheren Frequenzen führt jedoch eine Division mit einem Wert von 0,14 zu einer Multiplikation von etwa 7,5.

Eine weitere Vorgehensweise, die von der FFT-Vorgehensweise abgeleitet ist, wird als Wiener-Entfaltung bezeichnet, welche die Frage der Optimierung bei Vorhandensein von Rauschen löst. Mit einer Matrix wie VM führt ein Wiener-Entfaltungsverfahren im wesentlichen dazu, die Effekte zu unterdrücken, die bei den höheren Frequenzen auftreten.

Die Kombination der Gleichungen 1, 2 und 3 ergibt folgendes Resultat:
Gleichung 21:

T_i = g z a R(I_i-b_i) = G R (I_i-b_i).

Die Konstanten g, z und a können einzeln gemessen werden. Eine einfachere, alternative Vorgehensweise besteht darin, nur ihr Produkt G zu bestimmen, wie dies in Gleichung 16 definiert ist. Glücklicherweise kann G durch Versuchsmessungen einfach ermittelt werden. Um G zu bestimmen, werden Messungen von Bildern auf der Papierbahn bei einem bestimmten Vektor I aus bekannten Farbeinstellvorrichtungseinstellungen durchgeführt. Es werden Dichtemessungen des Bildes durchgeführt, und der Vektor T der Druckfarbenfilmdicke auf der Duktorwalze wird durch voranstehend geschilderte Maßnahmen berechnet, also unter Verwendung der Gleichungen 10 und 12, und Durchführung einer Entfaltung. G ergibt sich aus folgender Gleichung:
Gleichung 22:

Gleichung 22 kann für jede spezielle Farbeinstellvorrichtungszone i gelöst werden, um einen Schätzwert für den Wert von G zu erhalten. Alternativ kann ein verbesserter Schätzwert dadurch erhalten werden, daß ein gewichtetes Mittel der berechneten Schätzwerte für G für einige Kombinationen der Farbeinstellvorrichtungszonen berechnet wird. Es wird darauf hingewiesen, daß nach der Bestimmung von G immer noch zwei unbekannte Variablen in Gleichung 21 vorhanden sind, nämlich R, die Ratscheneinstellung, und I_i, die Farbeinstellvorrichtungseinstellungen. Es ist möglich, für jede Auswahl der Ratscheneinstellung R eine Lösung für einen Farbeinstellvorrichtungseinstellvektor I zu finden. Eine Vorgehensweise zur Bestimmung des Vektors I besteht darin, es dem Benutzer der Presse zu gestatten, eine geeignete Ratscheneinstellung auszuwählen, auf der Grundlage seiner Beurteilung und der Plattenabdeckung.

Ein genaueres und weniger arbeitsintensives Verfahren für die Ratscheneinstellung besteht in der Automatisierung des Prozesses. Theoretisch ist jede Ratscheneinstellung akzeptierbar. In der Praxis gibt es allerdings Einschränkungen für die Ratscheneinstellung.

Ratscheneinstellungen, die zu niedrig sind, können Farbeinstellvorrichtungsöffnungen erfordern, die jenseits der physikalischen Grenzen der Farbeinstellvorrichtung liegen. Andererseits führt eine zu hohe Einstellung der Ratsche zu sehr kleinen Farbeinstellvorrichtungsöffnungen, und zu einer größeren Empfindlichkeit der Druckfarbenfilmdicke in Bezug auf die Farbeinstellvorrichtungsöffnung. Dies verringert die Genauigkeit in Bezug auf die Farbeinstellvorrichtungsöffnung.

Die optimale Bedingung wird erreicht, wenn die Ratscheneinstellung so niedrig wie möglich ist, ohne Farbeinstellvorrichtungsöffnungen jenseits eines bestimmten Bruchteils der physikalischen Grenze zu erzwingen. Dieser Bruchteil H ist dazu erforderlich, um nachfolgende Einstellungen zu ermöglichen. Der Wert von H hängt von dem Ausmaß ab, in welchem das Modell und die Parameter exakt die jeweilige Presse widerspiegeln, von dem Ausmaß aus, in welchem die Druckfarbenfestkörperdichten gegenüber "idealen Dichten" variiert werden müssen, um dem persönlichen Geschmack zu entsprechen, und dem Ausmaß, in welchem bei der jeweiligen Presse Prozeßvariationen in Bezug auf die Farbe auftreten können. Der Grenzwert für H kann den Wort von 0,8 annehmen.

Die Einstellung der Ratsche wird folgendermaßen durchgeführt:
Gleichung 23:

R = max_i[T_i/(G(H-b_i)].

Die Farbeinstellvorrichtungsöffnungen I_i für jede Farbeinstellvorrichtung i werden dann gemäß folgender Gleichung berechnet:
Gleichung 24:

I_i = T_i/(G R) + B_i.

Bei dem voranstehend geschilderten und in Fig. 24 dargestellten Farbauftragsystemmodell kann eine Feinabstimmung dadurch durchgeführt werden, daß genauere Werte für G, die Pressenverstärkung und b_i, den Offset für jede Farbeinstellvorrichtung (vgl. Gleichung 1) berechnet werden. Bei diesen Werten kann eine adaptive Feinabstimmung unter Verwendung von Information von einem oder mehreren unterschiedlichen Druckaufträgen durchgeführt werden. Dies stellt den Vorteil zur Verfügung, daß kein zusätzlicher Druckauftrag mit speziellen, einzeln angefertigten Versuchsplatten durchgeführt werden muß. Fig. 32 erläutert ein derartiges Verfahren für die Feinabstimmung, um genauere Parameter in dem Farbauftragsystemmodell zu erhalten. Der Offset für jede Farbeinstellvorrichtung, der eine Drift während des Druckvorgangs zeigen kann, kann genauer verfolgt werden. Darüber hinaus kann die Pressenverstärkung bestimmt werden. Das Farbauftragsystemmodell kann danach dazu verwendet werden, genauere ursprüngliche Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellungen für die Voreinstellung zur Verfügung zu stellen.

Im Schritt 300 wird das Farbauftragsystemmodell zusammen mit einem ersten Auftrag dazu verwendet, ursprüngliche Farbeinstellvorrichtungseinstellungen zu berechnen, sowie eine Ratscheneinstellung, zum Zwecke der Voreinstellung.

Diese Einstellungen werden berechnet auf der Grundlage vorausgewählter Anfangswerte für die Verstärkung G und den Offset b_i (wobei i die i-te Farbeinstellvorrichtung bezeichnet). Beispielsweise ist am Anfang b_i = 0. Die berechneten Anfangswerte für die Farbeinstellvorrichtungseinstellungen für jede Farbeinstellvorrichtung i und Ratscheneinstellung werden mit I_iINT und R_INT bezeichnet.

Wenn der erste Auftrag auf der Presse abläuft, arbeitet im Schritt 302 entweder ein Drucker oder ein automatisches Farbsteuersystem so, daß die Farbeinstellvorrichtungen und möglicherweise auch die Ratsche eingestellt werden, auf der Grundlage tatsächlicher Pressenbetriebsbedingungen und gewünschter Ergebnisse.

Im Schritt 304 wird eine Ermittlung durchgeführt, ob die Druckfarbenfarbe akzeptierbar ist. Sobald die Einstellungen der Farbeinstellvorrichtung und der Ratsche zu einer akzeptablen Farbe führen, werden diese endgültigen Einstellungen aufgezeichnet, die mit I_iFIN bzw R_FIN bezeichnet sind. Im Schritt 306 erfolgt eine Ermittlung, ob sich die endgültige Ratscheneinstellung gegenüber der ursprünglichen Ratscheneinstellung geändert hat. Ist dies der Fall, so geht die Verarbeitung zum Schritt 308 über, und wird das Farbauftragsystemmodell mit dem neuen Ratscheneinstellwert (R_FIN statt R_INT) dazu verwendet, entsprechende umskalierte Werte für I_iINT zu berechnen. Die umskalierten Werte werden mit I'_iINT bezeichnet.

Falls sich die Ratscheneinstellung nicht geändert hat, geht die Verarbeitung zum Schritt 316 über.

Im Schritt 316 wird die Verstärkung in dem Farbauftragsystemmodell berechnet (wobei erneut R_FIN als Ratscheneinstellung verwendet wird), und aktualisiert. Genauer gesagt kann, beginnend mit der in Fig. 24 angegebenen Gleichung, zur Vereinfachung der Vektor durch den Vektor [00000100000]^T ersetzt werden. Dies führt zu folgendem:

oder nach einer Umordnung:

G (I_i-b_i) = [F_i(0,54C_i + 0,46)]/R.

Für I'_iINT und I_iFIN sind R sowie sämtliche F_i und C_i gleich, so daß folgendes gilt:

G'(I'_iINT-b_iINT) = (G(I_iFIN-b_iINT).

Die Summation beider Seiten für sämtliche Farbeinstellvorrichtung ergibt:

Daher kann die aktualisierte Verstärkung, die mit G' bezeichnet wird, berechnet werden:

G' = [GΣ(I_iFIN-b_iINT)]/[Σ(I'_iINT-b_iINT)].

Im Schritt 318 wird das Farbauftragsystemmodell mit dem aktualisierten Wert für G (G') und der endgültigen Ratscheneinstellung (R_FIN) dazu berechnet, I_iADJ zu berechnen.

Im Schritt 320 wird I_iADJ mit I_iFIN verglichen, und wird die Differenz berechnet, die als ΔI_i(ADJ-FIN) bezeichnet wird.

Schließlich wird im Schritt 322 ein neuer Wert für den Offset berechnet, und mit b_iFIN bezeichnet. Insbesondere gilt

b_iFIN = b_iINT + ΔI_i(ADJ-FIN).

Auf diese Weise können die Verstärkung G und der Farbeinstellvorrichtungsoffset b_i ständig überwacht und je nach Erfordernis aktualisiert werden, um exaktere Werte in dem Farbauftragsystemmodell zur Verfügung zu stellen. Das Farbauftragsystemmodell kann dann dazu verwendet werden, die ursprünglichen Farbeinstellvorrichtungseinstellungen für Voreinstellungszwecke für einen folgenden Druckauftrag zu berechnen. Das in Fig. 32 dargestellte Verfahren kann dann in nachfolgenden Druckaufträgen dazu eingesetzt werden, adaptiv die Verstärkung G und den Farbeinstellvorrichtungsoffset b_i zu überwachen und zu aktualisieren.

Das voranstehend geschilderte und in Fig. 25 dargestellte Farbauftragsystemmodell ist ebenso bei einem Farbsteuersystem bei einer Presse im Betrieb einsetzbar. Die Farbqualität wird typischerweise auf der Presse durch Messung der optischen Dichte einer Gruppe von Farbbalken überwacht, die auf die Papierbahn gedruckt werden. Die gemessene Dichte kann sich von einem gewünschten Wert aus verschiedenen Gründen unterscheiden. Beispielsweise haben sowohl die Papierqualität als auch die Papiereigenschaften eine Auswirkung auf die Farbqualität. Darüber hinaus kann zu Beginn der Papierbahn die gewünschte Farbqualität in gewissem Ausmaß eingestellt werden müssen. Andere Gründe für die Einstellung der Farbe im Betrieb der Presse umfassen die persönliche Vorliebe eines Druckkunden, der den Betrieb der Presse überwacht.

Ein Farbsteuersystem, welches eine herkömmliche Proportional-Integral-Ableitungs-Steuerschleife (PID- Steuerschleife) verwendet, ist in Fig. 30 dargestellt. Allgemein gesprochen, werden Messungen der Farbdichte durch ein Farbüberwachungssystem (CMS) 220 erhalten, und werden mit gewünschten Werten im Block 222 verglichen. Die Ergebnisse des Vergleichs werden einer PID-Schleife 224 zugeführt, welche Steuersignale erzeugt, die Farbeinstellvorrichtungen zugeführt werden, und die Farbeinstellvorrichtungen werden entsprechend eingestellt. Der eingestellte Druckfarbenfluß arbeitet sich durch die Druckfarbenwalzenstraße hindurch, und wird auf der Papierbahn abgelagert. Typischerweise wird die Steuerschleife wiederholt, sobald sich die Bilder entsprechend dem eingestellten Druckfarbenfluß auf der Papierbahn zum Punkt der Farbdichtemessung bewegt haben.

Die in Fig. 30 dargestellte, herkömmliche Steuerschleife berücksichtigt nicht die lineare Beziehung zwischen der Druckfarbendichte und der Druckfarbendicke auf der Papierbahn, und leidet daher an einer beträchtlichen Nichtlinearität. Wenn die Druckfarbenfilmdicke sehr gering ist, führt eine Änderung der Druckfarbenfilmdicke um eine Einheit zu einer relativ großen Änderung der Dichte. Bei höheren Dichten (bei Annäherung an die Sättigungsdichte) führt dieselbe Änderung der Druckfarbenfilmdicke zu einer relativ kleinen Änderung der Dichte. Die Systemverstärkung kann bei extrem niedrigen Dicken viermal so groß sein, verglichen mit jener bei der nominellen Dicke.

Ein Farbsteuersystem, welches den Druckfarbendichtesättigungseffekt sowie andere Effekte berücksichtigt, ist in Fig. 31 dargestellt. Ein Farbüberwachungssystem, welches exakt die optische Dichte eines gedruckten Bildes im Betrieb der Presse mißt, ist in der erteilten US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 08/434,928 beschrieben, nunmehr US-Patent Nr. 5,724,259, mit den Erfindern John C. Seymour, Jeffrey P. Rappette, Frank N. Vroman, Chia-Lin Chu, Bradly S. Moersfelder, Michael A. Gill und Karl R. Voss. Diese Patentanmeldung wird in die vorliegende Anmeldung durch Bezugnahme eingeschlossen. Eine Videokamera wird dazu verwendet, hintereinander Bilder in unterschiedlichen Farbeinstellvorrichtungszonen über die Papierbahn aufzunehmen. Die Videokamera wird in Querrichtung über die Papierbahn in einer Reihe von Schritten bewegt, um Bilder in unterschiedlichen Zonen in Abständen von annähernd einer Sekunde aufzunehmen.

Um die Auswirkungen der Druckfarbendichtesättigung zu berücksichtigen wurde die Steuerschleife von Fig. 31 von einer "Dichtesteuerschleife", wie sie in dem herkömmlichen Modell beschrieben wurde, in eine "Druckfarbenfilmdickensteuerschleife" umgeändert. Eine Wandlerschaltung 230 wandelt die gewünschte Druckfarbendichte in eine gewünschte Druckfarbenfilmdicke um, und eine Wandlerschaltung 232 wandelt die gemessene Druckfarbendichte in einen Druckfarbenfilmdickenwert um. Die Wandlerschaltungen 230 und 232 arbeiten gemäß der in Gleichung 12 angegebenen Beziehung.

Ein Vergleich zwischen den gewünschten und tatsächlichen Druckfarbenfilmdickenwerten wird im Block 234 durchgeführt, und die Ergebnisse werden einer PID-Schleife 236 zugeleitet. Die idealen Parameter für die PID-Schleife hängen von der Verstärkung des Systems ab. Sind die PID-Parameter zu niedrig, dann ergibt sich eine langsame Konvergenz der Steuerschleife. Sind die Parameter zu hoch, so versucht die Steuerschleife eine Überkorrektur, und oszilliert. Im Idealfall stellen die PID-Parameter einen Kompromiß zwischen diesen Bedingungen dar.

Das herkömmliche Steuersystem berücksichtigt nicht den relativen Druckfarbennutzungsfaktor, der von der Plattenabdeckung abhängt. Eine Einstellung einer Farbeinstellvorrichtung um ein vorbestimmtes Ausmaß in einem Bereich niedriger Plattenabdeckung führt zu einer größeren Änderung der Druckfarbenfilmdicke auf der Papierbahn (entsprechend einer höheren Änderung der optischen Dichte), verglichen mit derselben Farbeinstellvorrichtungseinstellung in einem Bereich mit hoher Plattenabdeckung. Um diesen Effekt zu korrigieren werden die Verstärkungen für die PID-Schleife auf niedrigere Werte in Bereichen mit geringerer Abdeckung eingestellt, und zwar durch folgende Gleichungen:

P' = (0,46 + 0,54c)P

P = (0,46 + 0,54c)I

D' = (0,46 + 0,54c)D.

Die Variablen P, I und D sind die "Standard-"PID-Parameter entsprechend einer Abdeckung von 100%, und die gestrichelten Variablen sind die korrespondierenden korrigierten Variablen. Diese Korrekturen werden durch den Block 238 durchgeführt, und berücksichtigen die Gleichung 10.

Die Auswirkungen der Vibrationswalzen sind ebenfalls in dem Farbsteuersystem von Fig. 31 enthalten. Mathematisch gesprochen stellt dies ein Entfaltungsproblem oder Problem zur Wiederherstellung der Schärfe dar, bei welchem man versucht, die Farbeinstellvorrichtungseinstellungen aufzufinden, wenn eine Farbeinstellvorrichtungsverteilungsfunktion und eine gewünschte Druckfarbenverteilung vorgegeben sind. Bei der bevorzugten Ausführungsform des Farbsteuersystems erreichen die Druckfarbendichtemessungen für jeweilige Farbeinstellvorrichtungszonen die PID-Schleife zeitlich hintereinander, statt alle auf einmal.

Würden die Messungen sämtlich zum gleichen Zeitpunkt ankommen, würde sich das Problem so darstellen, daß man versucht, die optimalen Korrekturen auf der Grundlage eines Vektors der Druckfarbenfilmdickenfehler zu bestimmen. In diesem Fall ist allerdings der Vektor der Dichtefehler so eingeschränkt, daß bei ihm bis auf ein Element sämtliche Elemente auf Null gesetzt sind. Wie voranstehend geschildert besteht ein Verfahren zur Erhaltung der Farbeinstellvorrichtungseinstellungen in der Bestimmung der inversen Farbeinstellvorrichtungsverteilungsfunktion und deren Faltung mit dem Druckfarbenfilmdickenfehlervektor im Block 240. Da die Elemente des Farbauftragsystemmodell linear sind, ist das Ergebnis, wenn die Einstellvorrichtungen einzeln aufgenommen und summiert werden, das gleiche wie dann, wenn sie gleichzeitig aufgenommen werden.

Es ist vorzuziehen, eine Messung bei einer Farbeinstellvorrichtungszone durchzuführen, eine Korrektur durchzuführen, eine weitere Messung vorzunehmen, eine weitere Korrektur durchzuführen, usw. Dies ist schneller als darauf zu warten, bis die Messungen für sämtliche Farbeinstellvorrichtungszonen eingetroffen sind. Ein potentielles Problem könnte darin bestehen, daß die zweite und weitere Messungen möglicherweise durch die Tatsache "korrumpiert" werden, daß die Farbe der benachbarten Farbeinstellvorrichtungszone eingestellt wird, während die Dichte in der zweiten Farbeinstellvorrichtungszone gemessen wird. Allerdings besteht der einzige Zweck der Farbkorrektur in der Änderung der Farbe in nur einer Farbeinstellvorrichtungszone. Soweit die Farbeinstellvorrichtungsverteilungsfunktion korrekt die Druckfarbenverteilung modelliert, ändern sich die Dichten der benachbarten Farbeinstellvorrichtungszonen nicht.

Eine Komplikation, die auftreten könnte, besteht darin, daß der Steueralgorithmus eine Farbeinstellvorrichtungseinstellung verlangen kann, die jenseits der physikalischen Grenzen einer Farbeinstellvorrichtung liegt. Beispielsweise kann die angeforderte Farbeinstellvorrichtungseinstellung eine Öffnung von mehr als 100% verlangen, oder eine Einstellung, die negativ ist. Bei der einfachsten Ausführung werden angeforderte Farbeinstellvorrichtungsöffnungen, die außerhalb des Bereichs liegen, einfach abgeschnitten, so daß sie nicht über die Extremwerte hinausgehen.

Bei der bevorzugten Ausführungsform werden getrennte Aktionen durchgeführt, wenn einerseits bei einer Farbeinstellvorrichtung gefordert wird, daß sie sich um mehr als 100% bewegt, und andererseits bei der Farbeinstellvorrichtung gefordert wird, daß sie sich auf weniger als Null bewegt. Im ersten Fall kann es immer noch nötig sein, die vorgeschriebene Dichte durch Erhöhung der Ratscheneinstellung zu erreichen. Um dies zu erzielen wird die Ratscheneinstellung in solchem Ausmaß erhöht, daß die angeforderte Farbeinstellvorrichtungseinstellung innerhalb der physikalischen Grenzen liegt.

Da die Ratscheneinstellung und die Farbeinstellvorrichtungsöffnung multiplikativ sind, ist die Korrektur einfach. Wenn beispielsweise die angeforderte Farbeinstellvorrichtungsöffnung 120% beträgt, muß die momentane Ratscheneinstellung auf zumindest das 1,2-fache ihres Momentanwerts erhöht werden. In diesem Fall würde die neue Farbeinstellvorrichtungsöffnung auf 100% eingestellt. Alternativ könnte vorgezogen werden, die Ratscheneinstellung 10% höher zu wählen, damit ein weiterer Einstellbereich vorhanden ist.

Wenn die Ratscheneinstellung geändert wird, müssen sämtliche Farbeinstellvorrichtungsöffnungen entsprechend kompensiert werden. Wenn die Ratscheneinstellung durch Multiplikation mit Q erhöht wird, müssen die Farbeinstellvorrichtungsöffnungen sämtlich mittels Division durch Q verkleinert werden.

Wenn von einer Farbeinstellvorrichtungsöffnung gefordert wird, daß sie negativ wird, so kann es geschehen, daß es unmöglich ist, die Solldichten zu erreichen. Ein Beispiel ist eine Farbeinstellvorrichtungszone mit sehr niedriger Abdeckung, die neben einer Farbeinstellvorrichtungszone mit sehr hoher Abdeckung liegt. Die Druckfarbenausbreitung infolge d 09361 00070 552 001000280000000200012000285910925000040 0002010032765 00004 09242er Vibrationswalzen von der benachbarten Farbeinstellvorrichtungszone kann bereits zu stark sein. Ein Abschneiden der Farbeinstellvorrichtungsöffnung (also Einstellung auf Null) vermeidet, daß von der Farbeinstellvorrichtung gefordert wird, daß sie sich über ihre Grenze hinausbewegt, jedoch werden hierdurch möglicherweise keine optimalen Dichten erzielt.

Die suboptimalen Dichten ergeben sich infolge der Tatsache, daß eine Kompensation der Auswirkungen der Vibrationswalzen Änderungen der Farbeinstellvorrichtungsöffnungen für mehrere Farbeinstellvorrichtungen erfordert. Wenn eine Abschneidung nur bei einer einzelnen Farbeinstellvorrichtung erfolgt, so kann es geschehen, daß keine adäquate Kompensation vorhanden ist. Als Beispiel für den schlimmsten Fall ist es, wenn eine Dichtemessung oberhalb des Sollwerts in einer Farbeinstellvorrichtungszone i erfolgt, und diese Farbeinstellvorrichtung bereits auf Null eingestellt ist, nicht erforderlich, die benachbarten Farbeinstellvorrichtungen zu bewegen, um eine Farbeinstellvorrichtungsänderung zu kompensieren, die nicht durchgeführt werden könnte.

Ein weiteres Beispiel für einen suboptimalen Zustand infolge einer Abschneidung und Kompensation der Effekte der Vibrationswalzen ist das voranstehende Beispiel mit niedriger Abdeckung neben einer hohen Abdeckung. Nur eine Abschneidung kann dazu führen, daß kein ausreichender Ausgleich zwischen überschüssiger Dichte in der Farbeinstellvorrichtungszone mit niedriger Abdeckung und einer unzureichenden Dichte in der Farbeinstellvorrichtungszone mit hoher Abdeckung erreicht werden kann.

Eine Vorrichtung zur Erzeugung von Farbeinstellvorrichtungsänderungen, welche diese suboptimalen Bedingungen verbessern, besteht in der Vektorabschneidung. Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden Messungen zu jedem Zeitpunkt nur in einer Farbeinstellvorrichtungszone durchgeführt. Infolge der Kompensation der Auswirkungen der Vibrationswalzen führt jede Dichtemessung zu einem Vektor aus Farbeinstellvorrichtungsänderungen, die über mehrere Farbeinstellvorrichtungen ausgebreitet sind. Wenn irgendeine dieser Farbeinstellvorrichtungsänderungen zu einer Farbeinstellvorrichtung führt, deren Bereich überschritten ist, dann wird die Größe jeder einzelnen Farbeinstellvorrichtungsänderung mit einer Konstanten multipliziert, die ausreichend klein ist, so daß von keiner Farbeinstellvorrichtung gefordert wird, daß sie sich außerhalb ihres Bereiches begibt. Daher wird der gesamte Farbeinstellvorrichtungsöffnungsänderungsvektor skaliert, damit sämtliche Farbeinstellvorrichtungsöffnungen innerhalb ihres Bereiches bleiben.

Die Möglichkeit, in die Grenzen hineinzulaufen, wird unter Verwendung von Wiener-Entfaltungs- oder SVD-Techniken minimiert, wie dies bereits erläutert wurde. Beide Vorgehensweisen verringern die Hochfrequenzverstärkung, und begrenzen daher das Ausmaß, in welchem die Farbeinstellvorrichtungen negativ werden können.

Eine zusätzliche Komplikation für die Farbsteuerung stellt die Auswirkung der Abdeckung auf die Zeitkonstante der Presse dar, also das Ausmaß der Zeit, welches benötigt wird, damit sich eine Änderung des Farbauftragspegels auf einer Presse stabilisiert. Es wurden Computermodelldaten für die Beziehung zwischen der Anzahl an Andruckvorgängen, die zur Erzielung einer Stabilisierung erforderlich sind, und der Plattenabdeckung vorgeschlagen. Diese Beziehung kann durch folgende Gleichung beschrieben werden, die einen Fit von Computermodelldaten darstellt, die von Chou, Shem und Bain, Lawrence mit dem Titel "Computer Simulation of Offset Printing: I. Effects of Image Coverage on Feedrate" vorgeschlagen wurden, in den 1996 TAGA-Proceedings:
Gleichung 25:

t = 3,6 + 19/c.

Quantitativ benötigt in Bereichen niedriger Plattenabdeckung eine Änderung der Druckfarbenfilmdicke mehr Zeit, um sich durch die Druckfarbenwalzenstraße 96 zu bewegen, da die Menge an Druckfarbe, die an den verschiedenen Walzen anhaftet, relativ groß im Vergleich zur Menge an Druckfarbe ist, welche die Walze verläßt und auf die Papierbahn 12 gelangt. Dies entspricht dem elektrischen Modell einer RC-Zeitkonstante, wobei C die Kapazität für Druckfarbe der Walzen repräsentiert, und eine geringere Abdeckung einen größeren Widerstand R parallel zu einem festen Wert R_b repräsentiert, der den Rückfluß in dem Druckfarbenvorratsbehälter 38 repräsentiert.

Der Offsetterm (3,6) in Gleichung 25 repräsentiert die reine Verzögerungszeit, welche die Druckfarbe benötigt, die Druckfarbenkette zu durchlaufen, und auf das Papier zu fließen.

Um die längere Einstellzeitkonstante für einen Bereich mit leichterer Abdeckung zu kompensieren, verwendet die PID-Schleife 236 einen Integralterm, der umgekehrt proportional zur Summe des Flusses der Druckfarbe infolge der Abdeckung in der interessierenden Zone ist, plus dem Ausmaß des Rückflusses der Druckfarbe.

Bei einer herkömmlichen PID-Schleife 224 führt eine Änderung der PID-Eingangsgröße dazu, daß eine Änderung der PID-Ausgangsgröße im wesentlichen sofort vor sich geht. Allerdings kann eine Änderung eines Druckfarbenabstreifersegments 44 keine Auswirkung auf die Druckfarbenabdeckung des Substrats zeigen, bis die Walzen eine minimale, aber ausreichende Drehung durchgeführt haben, so daß sich die Änderung der Dicke über die verschiedenen Walzen zum Substrat ausbreiten kann. Zusätzliche Ausbreitungsverzögerungen werden im allgemeinen durch das Erfordernis hervorgerufen, daß sich das gedruckte Substrat um ein gewisses Ausmaß bewegt, bevor es das CMS erreicht.

Andere Effekte, die in dem Farbauftragsystemmodell berücksichtigt werden können, umfassen die Auswirkungen von Geisterbildern, der Pressengeschwindigkeit, der unterschiedlichen Art von Papier, der Nichtlinearität der Filmdicke in Abhängigkeit von einer kleinen Farbeinstellvorrichtungsöffnung, und die physikalische Punktverstärkung. Ein weiterer Faktor, der berücksichtigt werden könnte, ist das Dämpfungssystem, welches eine wesentliche Auswirkung auf das gedruckte Bild hat. Eine ordnungsgemäße Dämpfungsfluidvoreinstellung ist ebenfalls zusätzlich zur Farbeinstellvorrichtungsvoreinstellung erwünscht.

Es wird darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf die spezielle Konstruktion und Anordnung von Teilen beschränkt ist, die hier erläutert und beschrieben wurden, sondern sämtliche abgeänderten Ausführungsformen umfaßt, die mit Wesen und Umfang der vorliegenden Erfindung verträglich sind, die sich aus der Gesamtheit der Anmeldeunterlagen ergeben und von den beigefügten Patentansprüchen umfaßt sein sollen. Es wird deutlich, daß angesichts der voranstehenden Lehren zahlreiche Modifikationen und Abänderungen möglich sind. Es wird darauf hingewiesen, daß innerhalb des Wesens und Umfangs der Erfindung diese anders in die Praxis umgesetzt werden kann, als dies hier speziell beschrieben wurde. Fachleuten auf diesem Gebiet werden nach Lesen der vorliegenden Beschreibung alternative Ausführungsformen und Abänderungen des erfindungsgemäßen Verfahrens auffallen. Insbesondere wurde zur Verdeutlichung ein Beispiel mit einer einzigen Oberfläche des Papiers einer Einzelpapierbahnpresse verwendet, jedoch ist die Erfindung ebenso vorteilhaft auf beiden Oberflächen des Papiers einsetzbar, oder bei einer Presse mit mehreren Papierbahnen. Es sind zahlreiche Verfahren bekannt, um eine Vermeidung der Unschärfe zu erzielen, und die Erfindung sollte nicht so verstanden werden, daß sie auf die geschilderten Verfahren beschränkt ist. Bei der vorliegenden Beschreibung wurde eine Matrix VM angenommen, die eine Toeplitz-Matrix ist, und wurde angenommen, da die Querverbreiterung der Druckfarbe invariant über die Farbeinstellvorrichtungszonen ist. Obwohl die FFT- und Wiener-Verfahren diese räumliche Invarianz erfordern, sind das direkte Matrix-Inversionsverfahren und das SVD-Verfahren nicht in dieser Hinsicht eingeschränkt.

Diese räumlich varianten Verfahren können eingesetzt werden, wenn die Querverbreiterung der Druckfarbe von der Abdeckung abhängt. Zwar lehrt die vorliegende Beschreibung die Verfahren zum Kompensieren von Auswirkungen der Druckfarbensättigung, und der getrennten Kompensation für den Rückwärtsfluß der Druckfarbe, jedoch sollte Fachleuten auf diesem Gebiet bewußt sein, daß diese Schritte zu einem einzigen Schritt kombiniert werden könnten, zur Verbesserung des Berechnungswirkungsgrades, und daß eine derartige Ausführungsform die äquivalente Umsetzung der Erfindung darstellt. Darüber hinaus wurde zwar bei den Beispielen die wohlbekannte mechanische Farbeinstellvorrichtung eingesetzt, jedoch ist die Erfindung auch ebenso bei anderen Geräten verwendbar, die den Druckfarbenfluß regelt. Darüber hinaus beruhen zwar die Beispiele auf der Druckeinheit des Typs Harris-Heidelberg M1000B, jedoch ist die Erfindung ebenso bei anderen Druckstraßenkonstruktionen einsetzbar.

Claims (14)

1. Verfahren zur Bestimmung ursprünglicher Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellungen für mehrere Farbeinstellvorrichtungen in einer Druckpresse, wobei die mehreren Farbeinstellvorrichtungen die Menge an Druckfarbe steuern, die einer Walze zugeführt wird, und dann einer entsprechenden Farbeinstellvorrichtungszone auf einem Substrat, um ein Bild zu drucken, und zur Verfolgung der Drift in mehreren jeweiligen Offsets der mehreren Farbeinstellvorrichtungen, wobei ein Offset das Ausmaß repräsentiert, um welches sich ein Wert, der durch die Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellung repräsentiert wird, von der tatsächlichen Farbeinstellvorrichtungsöffnung unterscheidet, mit folgenden Schritten:
Festlegung eines Preßmodells, wobei das Preßmodell Bildanforderungen in Beziehung zu Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellungen setzt, und eine Verstärkung und einen jeweiligen Offset enthält, der jeder Farbeinstellvorrichtung zugeordnet ist;
Verwendung des Preßmodells zur Berechnung anfänglicher Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellungen für einen ersten Druckauftrag, unter Verwendung einer Anfangsverstärkung und eines jeweiligen anfänglichen Offsets für jede Farbeinstellvorrichtung;
Erhalten endgültiger Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellungen für jede Farbeinstellvorrichtung, nachdem der erste Druckauftrag in zufriedenstellender Weise beendet wurde;
Berechnung eines aktualisierten Offsets für jede jeweilige Farbeinstellvorrichtung, durch Erhalten der Differenz zwischen der ursprünglichen Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellung und der endgültigen Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellung, und Addition des anfänglichen Offsets; und
Verwendung des Preßmodells zur Berechnung ursprünglicher Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellungen für einen zweiten Druckauftrag, unter Verwendung der jeweiligen aktualisierten Offsets für jede Farbeinstellvorrichtung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die endgültigen Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellungen erhalten werden, sobald die Bildanforderungen im wesentlichen erfüllt sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Preßmodell weiterhin eine Ratscheneinstellung enthält und die Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellungen von der Ratscheneinstellung abhängen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine aktualisierte Verstärkung dadurch berechnet wird, daß die ursprüngliche Verstärkung mit einer Summierung, über mehrere Farbeinstellvorrichtungen, der Differenz zwischen der endgültigen Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellung und den jeweiligen ursprünglichen Offset multipliziert wird, und dann durch die Summierung über die mehreren Farbeinstellvorrichtungen der Differenz zwischen der ursprüngliche Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellung und dem jeweiligen ursprünglichen Offset dividiert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Preßmodell zur Berechnung einer nachgestellten Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellung unter Verwendung der aktualisierten Verstärkung verwendet wird.

6. Verfahren zur Bestimmung ursprünglicher Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellungen für mehrere Farbeinstellvorrichtungen in einer Druckpresse, bei welcher jede der mehreren Farbeinstellvorrichtungen die Menge an Druckfarbe steuert, die einer Walze zugeführt wird, und dann einer jeweiligen Farbeinstellvorrichtungszone auf einem Substrat, um ein Bild zu drucken, mit folgenden Schritten:
Festlegung eines Preßmodells, welches Bildanforderungen mit Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellungen in Beziehung setzt, wobei das Preßmodell eine Verstärkung und einen jeweiligen Offset enthält, der jeder Farbeinstellvorrichtung zugeordnet ist;
Verwendung des Preßmodells zur Berechnung ursprünglicher Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellungen für einen ersten Druckauftrag, unter Verwendung einer ursprünglichen Verstärkung und eines jeweiligen ursprünglichen Offsets für jede Farbeinstellvorrichtung;
Erhalten endgültiger Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellungen für jede Farbeinstellvorrichtung, nachdem der erste Druckauftrag zufriedenstellend beendet wurde;
Berechnung einer aktualisierten Verstärkung durch Multiplizieren der ursprünglichen Verstärkung mit einer Summierung über mehrere Farbeinstellvorrichtungen der Differenz zwischen der endgültigen Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellung und dem jeweiligen ursprünglichen Offset, und nachfolgende Division durch die Summierung über die mehreren Farbeinstellvorrichtungen der Differenz zwischen der ursprünglichen Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellung und dem jeweiligen ursprünglichen Offset;
Verwendung des Preßmodells zur Berechnung einer nachgestellten Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellung unter Verwendung der aktualisierten Verstärkung;
Berechnung eines aktualisierten Offsets für jede Farbeinstellvorrichtung, durch Erhalten der Differenz zwischen der eingestellten Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellung und der endgültigen Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellung und Addieren des ursprünglichen Offsets; und
Verwendung des Preßmodells zur Berechnung ursprünglicher Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellungen für einen zweiten Druckauftrag, unter Verwendung der aktualisierten Verstärkung und der jeweiligen aktualisierten Offsets für jede Farbeinstellvorrichtung.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Offset das Ausmaß repräsentiert, um welches sich eine Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellung gegenüber der tatsächlichen Farbeinstellvorrichtungsöffnung unterscheidet.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die endgültigen Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellungen erhalten werden, sobald die Bildanforderungen erfüllt wurden.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die aktualisierte Verstärkung dadurch erhalten wird, daß beide Summierungen über sämtliche Farbeinstellvorrichtungen durchgeführt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Preßmodell weiterhin eine Ratscheneinstellung in Beziehung zu den Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellungen setzt.

11. Verfahren zur Bestimmung ursprünglicher Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellungen für mehrere Farbeinstellvorrichtungen in einer Druckpresse, wobei jede der mehreren Farbeinstellvorrichtungen die Menge an Druckfarbe steuert, die einer Walze und dann einer jeweiligen Farbeinstellvorrichtungszone auf einem Substrat zugeführt wird, um ein Bild zu drucken, mit folgenden Schritten:
Festlegung eines Preßmodells, welches Bildanforderungen in Beziehung zu Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellungen setzt, wobei das Preßmodell eine Verstärkung enthält, eine Ratscheneinstellung, und einen jeweiligen Offset, welcher jeder Farbeinstellvorrichtung zugeordnet ist;
Verwendung des Preßmodells zur Berechnung ursprünglicher Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellungen für einen ersten Druckauftrag, unter Verwendung einer ursprünglichen Verstärkung, einer ursprünglichen Ratscheneinstellung und eines ursprünglichen jeweiligen Offsets für jede Farbeinstellvorrichtung;
Erhalten einer endgültigen Ratscheneinstellung und endgültiger Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellungen für jede Farbeinstellvorrichtung, nachdem der erste Druckauftrag zufriedenstellend beendet wurde;
Verwendung des Preßmodells zur Berechnung umskalierter Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellungen unter Verwendung der endgültigen Ratscheneinstellung;
Berechnung einer aktualisierten Verstärkung durch Multiplizieren der ursprünglichen Verstärkung mit einer Summierung über mehrere Farbeinstellvorrichtungen der Differenz zwischen der endgültigen Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellung und dem jeweiligen ursprünglichen Offset, und nachfolgende Division durch die Summierung über die mehreren Farbeinstellvorrichtungen der Differenz zwischen der umskalierten Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellung und dem jeweiligen ursprünglichen Offset;
Verwendung des Preßmodells zur Berechnung einer nachgestellten Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellung unter Verwendung der aktualisierten Verstärkung und der endgültigen Ratscheneinstellung;
Berechnung eines aktualisierten Offsets für jede Farbeinstellvorrichtung, durch Erhalten der Differenz zwischen der nachgestellten Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellung und der endgültigen Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellung, und Addieren des ursprünglichen Offsets; und
Verwendung des Preßmodells zur Berechnung ursprünglicher Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellungen für einen zweiten Druckauftrag unter Verwendung der aktualisierten Verstärkung und der jeweiligen aktualisierten Offsets für jede Farbeinstellvorrichtung.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Offset das Ausmaß repräsentiert, um welches sich eine Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellung gegenüber der tatsächlichen Farbeinstellvorrichtungsöffnung unterscheidet.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die endgültigen Farbeinstellvorrichtungssteuereinstellungen erhalten werden, sobald die Bildanforderungen erfüllt sind.

14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die aktualisierte Verstärkung dadurch erhalten wird, daß beide Summierungen über sämtliche Farbeinstellvorrichtungen durchgeführt werden.