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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern der Farbmenge, die sich während der Abarbeitung eines Druckauftrags auf einer Farbwalze einer Druckmaschine befindet, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Je größer diese Menge ist, umso intensiver ist die Einfärbung. Es ist daher wichtig, diese Farbmenge konstant zu halten, solange das Druckergebnis farblich einwandfrei ist, und wenn farbliche Abweichungen festgestellt werden, die Farbmenge möglichst schnell auf einen neuen Wert einstellen zu können, von dem erwartet wird, daß er ein farblich einwandfreies Druckergebnis liefern wird.
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Das Farbwerk einer Druckmaschine umfaßt üblicherweise eine Farbquelle, etwa in Form eines Farbkastens, mit einer Dosiereinrichtung, und eine Transporteinrichtung, die eine mehr oder minder große Zahl besagter Farbwalzen umfaßt, und die den von der Farbquelle dosierten Farbmengenstrom der Druckform zuführt. Druckmaschinen für qualitativ hochwertigen Farbdruck erlauben es, die Farbmenge auf einer solchen Farbwalze jeweils zonenweise unabhängig zu regeln. Maschinen mit dieser Eigenschaft sind zum Beispiel in
DE 40 04 056 A1 ,
DE 37 07 695 A1 und
DE 197 27 387 C1 beschrieben. Zonen der Farbwalze, die zum Einfärben von Zonen der Druckform mit hohem Farbverbrauch dienen, werden auf diese Weise stärker mit Farbe versorgt als solche mit geringem Verbrauch. Um die Farbmenge auf einer Zone der Farbwalze auf einen neuen Wert einzustellen, ist es notwendig, den von der Farbquelle für diese Zone abgegebenen Farbmengenstrom zu variieren. Da sich dieser Farbmengenstrom auf eine große Zahl von Walzen verteilt, bevor er die Druckform erreicht, vergeht geraume Zeit zwischen einer Änderung des Sollwerts der Farbmenge und einer dementsprechenden Neueinstellung der Dosiereinrichtung einerseits und dem Zeitpunkt, wo sich die geänderte Dosierung auf die Farbmenge auf der Walze und somit auf die Farbversorgung der Druckform auswirkt. Während dieser Zeit wird Makulatur produziert.
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Es ist daher von großem Interesse, diese Zeit so kurz wie möglich zu halten. Zu diesem Zweck hat die Anmelderin ein Verfahren entwickelt, bei dem, wenn der Sollwert der Farbmenge für eine Zone der Walze von einem ersten auf einen zweiten Wert geändert wird, ein erster Korrektur-Farbmengenstrom festgelegt wird und der Farbmengenstrom für diese Zone während eines Übergangszeitintervalls auf die Summe aus Korrektur-Farbmengenstrom und dem zweiten Sollwert entsprechenden Farbmengenstrom eingestellt wird. Wenn der zweite Sollwert größer als der erste ist, ist der Korrektur-Farbmengenstrom positiv; wenn der zweite Sollwert kleiner als der erste ist, ist der Korrektur-Farbmengenstrom negativ. Das heißt, es wird eine Zeit lang reichlich Farbe beziehungsweise zu wenig Farbe aus der Farbquelle zugeführt, um möglichst schnell zu der gewünschten Farbmenge auf der Farbwalze zu gelangen, und nach Ablauf einer Zeitspanne, nach der diese zweite Farbmenge in etwa erreicht sein müßte, wird auf den dem zweiten Sollwert entsprechenden Farbmengenstrom umgestellt, der so bemessen ist, daß die zweite Farbmenge auf der Walze im Dauerbetrieb aufrechterhalten wird.
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Dieses Verfahren wird bei Farbwerken der Anmelderin seit 1986 eingesetzt. Ein entsprechendes Verfahren ist auch in der
DE 43 37 343 A1 beschrieben. Die Anwendung ähnlicher Verfahren zur Feuchteregelung bei einer Offsetdruckmaschine ist aus
DE 39 07 584 A1 und
DE 197 01 219 A1 bekannt.
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Im Dokument
DE 33 38 143 A1 ist ein Verfahren zur Voreinstellung eines Farbwerks beschrieben, um eine möglichst schnelle Einstellung an die Fortdruckverhältnisse zu erreichen. Vor Druckbeginn wird den Farbwerkswalzen über eine Heberwalze eine genau definierte Farbmenge zugeführt, sodass daraus auf den Farbwerkswalzen eine genau vorbestimmte Schichtdicke erhalten wird. Auf den Farbwerkswalzen wird dazu eine Grundfarbschicht überall gleicher Schichtdicke erzeugt, auf die eine weitere Farbschicht entsprechend den im Fortdruck entstehenden Gleichgewichtszustand einstellenden Gefällen der Schichtdicke der Druckfarbe auf den Farbwerkswalzen in Transportrichtung erzeugt wird.
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Bei der zonenweisen Farbmengenregelung ergibt sich ein Problem dadurch, daß wenn der Sollwert des von der Farbquelle für eine Zone abzugebenden Farbmengenstroms verändert wird, dies die Farbversorgung nicht nur der entsprechenden Zone der Druckform, sondern auch von benachbarten Zonen verändert. Der Grund dafür ist, daß die Farbe im Farbwerk der Druckmaschine verrieben wird, so daß ein Farbaustausch zwischen verschiedenen Zonen stattfindet.
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Durch den Farbaustausch zwischen den Zonen verlängert sich die Zeit, bis nach einer Sollwertänderung sich wieder ein stationärer Zustand in der betroffenen Zone und der Nachbarzone einstellt.
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Ein weiteres Problem bei der bekannten Farbmengenregelung mit Hilfe eines Korrektur-Farbmengenstroms ist, daß bei einer starken Verringerung des Farbmengensollwerts der Korrekturfarbmengenstrom so stark negativ ist, daß die im Übergangszeitintervall einzustellende Summe aus Korrekturfarbmengenstrom und dem zweiten Sollwert entsprechenden Farbmengenstrom kleiner ist als Null ist. Ein solcher negativer Farbmengenstrom entspräche der Aufnahme von Farbe aus dem Farbwerk durch die Farbquelle und ist mit üblichen Farbquellen nicht entsprechend realisierbar. Daher dauert es in einem solchen Fall besonders lang, bis ein neuer Sollwert für die Farbmenge einer Zone tatsächlich erreicht ist.
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Ein ähnliches Problem tritt bei der Heraufsetzung des Farbmengensollwerts auf. Der größtmögliche Farbmengenstrom, den die Farbquelle in einer Zone dosieren kann, ist begrenzt, und es ist denkbar, daß bei einer Heraufsetzung des Farbmengensollwerts die im Übergangszeitintervall einzustellende Summe aus Korrektur-Farbmengenstrom und dem zweiten Sollwert entsprechenden Farbmengenstrom größer ist als der maximal dosierbare Farbmengenstrom. Auch in einem solchen Fall wird die neue Sollfarbmenge erst mit beträchtlicher Verzögerung erreicht.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zum Steuern der Farbmenge in verschiedenen Zonen einer Farbwalze anzugeben, das es erlaubt, auch in den oben geschilderten Fällen einen neuen Sollwert der Farbmenge schnell einzustellen beziehungsweise mit dessen Hilfe erreicht werden kann, daß eine Zone, für die der Sollwert der Farbmenge geändert worden ist, und ihr benachbarte Zonen möglichst schnell stationäre Farbmengen erreichen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Steuern der Farbmenge in verschiedenen Zonen einer Farbwalze in einer Druckmaschine, bei dem Sollwerte der Farbmenge für jede Zone zeitabhängig vorgegeben werden, wobei jedem Sollwert der Farbmenge ein Wert des von einer Farbquelle für die Zone abgegebenen Farbmengenstroms entspricht, bei dem, wenn für eine Zone der Sollwert konstant bleibt, eine konstante Farbmenge in dieser Zone durch Abgeben des dem Sollwert entsprechenden Farbmengenstroms aus der Farbquell nach einem Übergangszeitinterval aufrechterhalten wird; und
im Falle der Änderung des Sollwerts für eine gegebene Zone von einem ersten auf einen zweiten Wert die Farbmenge in dieser Zone verändert wird, indem
- – nach einer gegebenen Regel in Abhängigkeit von dem ersten und zweiten Sollwert ein erster Korrektur-Farbmengenstrom festgelegt wird,
- – der Farbmengenstrom für diese Zone während eines Übergangszeitintervalls auf die Summe aus Korrektur-Farbmengenstrom und dem zweiten Sollwert entsprechendem Farbmengenstrom eingestellt wird,
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das dadurch gekennzeichnet ist, daß weitere Korrektur-Farbmengenströme für der gegebenen Zone benachbarte Zonen festgelegt werden und der Farbmengenstrom für jede dieser Zonen während des Übergangszeitintervalls auf die Summe aus jeweils dieser Zone zugeordnetem Korrektur-Farbmengenstrom und dem Sollwert der Zone entsprechendem Farbmengenstrom eingestellt wird.
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Die weiteren Korrektur-Farbmengenströme haben sinnvollerweise das gleiche Vorzeichen und einen kleineren Betrag als der erste Korrektur-Farbmengenstrom. Das Verhältnis der Farbmengenströme wird zweckmäßigerweise in Abhängigkeit von der Intensität der Verreibung der Farbe im Farbwerk festgelegt, und zwar ist das Verhältnis um so größer, je stärker die Verreibung und je kleiner die Flächendeckung ist, das heißt je stärker der Farbaustausch zwischen Zonen ist.
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Um die Steuerung des Verfahrens einfach zu halten, kann als Bedingung für die Festlegung der weiteren Korrektur-Farbmengenströme vorgesehen werden, daß die Differenz zwischen erstem und zweitem Sollwert einen Grenzwert überschreitet. Dabei wird von der Vorstellung ausgegangen, daß wenn die Sollwertdifferenz klein ist, die Farbänderung innerhalb der hiervon betroffenen Zone also eher gering ist, Folgeänderungen der Farbmenge in benachbarten Zonen kaum mehr wahrnehmbar sein werden und keinen merklichen Einfluß mehr auf die Druckergebnisse haben werden.
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Alternativ oder ergänzend kann als Bedingung für die Festlegung der weiteren Korrektur-Farbmengenströme vorgesehen werden, daß die Summe aus erstem Korrektur-Farbmengenstrom und dem zweiten Sollwert entsprechendem Farbmengenstrom für die gegebene Zone einen oberen Grenzwert überschreitet oder einen unteren Grenzwert unterschreitet. Dabei kann es sich beim unteren Grenzwert insbesondere um Null und beim oberen Grenzwert um den von der Farbquelle für die gegebene Zone maximal dosierbaren Farbmengenstrom handeln.
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Eine einfache Regelung ergibt sich ferner auch dadurch, daß die Korrektur-Farbmengenströme jeweils im Übergangszeitintervall konstant sind. Die Dauer des Übergangszeitintervalls kann auf einen festen, insbesondere von dem ersten und zweiten Sollwert der Farbmenge unabhängigen Wert festgelegt werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Figuren.
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Es zeigen:
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1 einen stark schematisierten Ausschnitt aus einer Druckmaschine, die zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist,
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2 die zeitlichen Verläufe von Sollwerten der Farbmenge sowie des Farbmengenstroms gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel des Verfahrens; und
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3 die zeitlichen Verläufe der Soll-Farbmenge und des Farbmengenstroms gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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1 ist eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer Druckmaschine zur Ausführung des Verfahrens. Die Druckmaschine umfaßt als Farbquelle für die zonenweise Farbversorgung einen Farbkasten 10 mit einer Mehrzahl von über die Breite des Farbkastens 10 gestaffelt angeordneten Rakeln 11. Jeder Rakel 11 ist ein (nicht dargestellter) Stellmotor zugeordnet, der die Breite eines Dosierspalts oder den Anpreßdruck der Rakel 11 an eine erste Walze 12 in Abhängigkeit von einem Farbmengenstrom-Sollwertsignal einstellt, das für jede Rakel 11 von einer Steuerschaltung 18 zur Verfügung gestellt wird. Diese Rakeln 11 und ihre Stellmotoren fungieren als Stellglieder, mit deren Hilfe der vom Farbkasten 10 für eine gegebene Zone abgegebene Farbmengenstrom einstellbar ist.
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Die Walze 12 gibt einen Teil des Farbmengenstroms an eine weitere Walze 13 ab, an der sie abrollt. Ein Restanteil, dessen Größe bei sich ändernden Arbeitsbedingungen der Druckmaschine variieren kann, wird von der Walze 12 zum Farbkasten 10 zurückgefördert. Der dosierte Farbmengenstrom entspricht daher nicht dem tatsächlichen Farbverbrauch der Maschine.
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Anstelle des hier gezeigten Farbkastens 10 kann als Farbquelle auch ein (an sich bekannter) Aufbau mit einer zwischen einem Duktor und einer ersten Farbwerkwalze oszillierenden Heberwalze vorgesehen sein. In diesem Fall ist der Farbmengenstrom nicht nur durch Einstellen von Farbzonenöffnungen, wie oben beschrieben, sondern zusätzlich auch durch Einstellen der Farbstreifenbreite auf der Heberwalze dosierbar. Auch hier wird nur ein Teil des dosierten Farbmengenstroms ins Farbwerk übertragen, ein Rest verbleibt an der Heberwalze und wird durch deren Schwenkbewegung zum Duktor zurückgefördert.
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Das Farbwerk umfaßt eine große Zahl von Walzen, wobei in der diesbezüglich idealisierten Figur nur drei Walzen 12, 13, 14 dargestellt sind, die dazu dienen, die Farbe zu verteilen, zu verreiben, mit von einem (nicht dargestellten) Feuchtwerk zugeführtem Feuchtmittel zu emulgieren und schließlich auf eine Druckform 15 zu übertragen. Entsprechend den Rakeln 11 weisen die Walzen 12, 13, 14 und die Druckform 15 jeweils Zonen, hier mit a, b, c..., h bezeichnet, auf, die ihre Farbe jeweils größtenteils von der zugeordneten Rakel 11 des Farbkastens 10 beziehen.
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Bezugszeichen 16 stellt einen Druckmaterialbogen mit einem aufgedruckten Bild dar.
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2 zeigt in zwei Diagrammen einmal den zeitlichen Verlauf von Sollwerten der Farbmenge F für verschiedene Zonen, die von außen an die Steuerschaltung 18 angelegt werden, sowie den zeitlichen Verlauf der Farbmengenströme für die betreffenden Segmente, die die Steuerschaltung an den entsprechenden Rakeln 11 einstellt.
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In 2 ist der Fall dargestellt, daß die Soll-Farbmenge der Zone c zum Zeitpunkt t1 von einem Sollwert Fc auf einen neuen Sollwert Fc' umgestellt wird. Für die nächstbenachbarten Zonen b, d beziehungsweise a, e gelten Sollwerte Fb beziehungsweise Fa, diese bleiben währenddessen konstant.
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Den genannten Sollwerten der Farbmenge entsprechen jeweils proportionale Einstellwerte sc, sc', sb, sa des für die Zonen c, b und d beziehungsweise a und e abgegebenen Farbmengenstroms (die Sollwerte für die Zonen b und d beziehungsweise a und e sind beim vorliegenden Beispiel lediglich aus Gründen der einfacheren Darstellung gleich gewählt.)
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Zum Zeitpunkt t1 legt die Steuerschaltung für die betrachteten Zonen c, b und d beziehungsweise a und e Korrektur-Farbmengenströme Δsc, Δsb, Δsa fest und gibt an die Farbquellen-Farbmengenstrom Steuersignale aus, die jeweils der Summe aus Korrektur-Farbmengenstrom und dem geltenden Farbmengen-Sollwert entsprechendem Farbmengenstrom entsprechen.
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Das Verhältnis der Korrektur-Farbmengenströme zueinander entspricht jeweils dem Ausmaß der Verreibung der Farben im Farbwerk und der zonalen Flächendeckung. Die Abhängigkeit von der Flächendeckung rührt daher, daß die mittlere Verweildauer der Farbe im Farbwerk um so größer ist, je geringer die Flächendeckung ist. Mit steigender Verweildauer der Farbe steigt auch die Zahl ihrer Durchgänge durch verreibende Spalte des Farbwerks. Je stärker die Verreibung oder je kleiner die Flächendeckung ist, desto geringer ist der Größenunterschied zwischen dem Farbmengen-Korrekturstrom der von der Sollwertänderung betroffenen Zone c und denen der nächstbenachbarten Zonen b, d beziehungsweise der übernächst benachbarten Zonen a, e.
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Nach Ablauf des Übergangszeitintervalls, zum Zeitpunkt t2, werden für jede Zone die dem nun geltenden Farbmengensollwert Fc', Fb, Fa entsprechenden Farbmengenströme eingestellt. Die Farbmengenströme für die Zonen a, b, d, e sind zwar nicht verändert worden, doch hat die stärkere Farbversorgung der Zone c die Folge, daß auch diese Zonen auf der letzten Walze 14 mehr Farbe tragen als vor der Änderung der Farbmenge der Zone c. Die zeitweilig Heraufsetzung der Farbmengenströme auch für diese benachbarten Zonen bewirkt, daß die neue stationäre Farbmenge dieser Zonen schneller erreicht wird, als dies möglich wäre, wenn nur die Farbmenge der Zone c geregelt würde und abgewartet würde, bis infolge der Verreibung sich auch in den Nachbarzonen neue stationäre Verhältnisse einstellen.
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3 zeigt ein zweites Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, wiederum anhand von zwei Diagrammen, von denen eines den der Steuerschaltung 18 von außen vorgegebenen Sollwert der auf der Walze 14 einzustellenden Farbmenge F für die Zonen a bis e als Funktion der Zeit darstellt und das zweite die in Reaktion auf die Vorgabe des Sollwerts von der Steuerschaltung 18 an die Farbquelle 10 ausgegebenen Werte des Farbmengenstroms s für die gleichen Zonen, ebenfalls als Funktion der Zeit, zeigt.
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Wie aus dem ersten Diagramm zu entnehmen ist, gelten von t = 0 bis t = t1 für die hier betrachteten Zonen a bis e Soll-Farbmengen Fa, Fb, Fc, Fd, Fe (der einfacheren Beschreibung und übersichtlicheren Darstellung wegen wird für die Zonen a und c die gleiche Farbmenge angenommen.) Zum Zeitpunkt t1 wird für die Zone e eine neue Farbmenge Fe' vorgegeben. Die Steuerschaltung 18 berechnet den Farbmengenstrom se', der von der Farbquelle in die Zone e abgegeben werden muß, damit sich die Farbmenge Fe' bei konstanten Betriebsbedingungen einstellt. Anhand der zwei Farbmengen Fe, Fe' oder, was auf dasselbe hinausläuft, der Farbmengenströme se, se', berechnet die Steuerschaltung 18 ferner einen Korrektur-Farbmengenstrom Δse*: Δse* = f(Fe, Fe')
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Die Funktion f ist positiv, wenn Fe kleiner als Fe' ist, im hier vorliegenden Fall ist sie negativ.
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Während eines Übergangszeitintervalls, das von t1 bis t2 andauert, gibt die Steuerschaltung an die Farbquelle für die Zone e einen Sollwert des Farbmengenstroms aus, der durch die Summe von se' und Δse* gegeben ist. Ab dem Zeitpunkt t2 wird der zuvor berechnete Sollwert se' eingestellt. Da die Sollwert-Differenz kleiner als ein Grenzwert ist, wird in den Nachbarzonen nichts verstellt.
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Diese Vorgehensweise entspricht daher noch der herkömmlichen Steuerung. Zum Zeitpunkt t3 wird jedoch der für die Zone b vorgegebene Wert der Farbmenge Fc so stark auf einen neuen Wert Fb' geändert, daß diese herkömmliche Art der Regelung an ihre Grenzen stößt. Hier ist die Differenz Fb – Fb' nämlich so groß, daß der anhand der gleichen Funktion f wie zuvor berechnete Korrektur-Farbmengenstrom Δsb* vom Betrag her größer ist als der Farbmengenstrom sb', der der neuen Farbmenge Fb' im Dauerbetrieb entspricht. Der Korrektur-Farbmengenstrom müßte daher während des Übergangszeitintervalls t3 bis t4 negativ werden, was nur begrenzt möglich ist. Um dennoch während des Übergangszeitintervalls die neue Farbmenge in der Zone b zu erreichen, wird deshalb der Farbmengenstrom für die Zone b während des Übergangszeitintervalls auf 0 gesetzt, das heißt die Farbquelle gibt in diese Zone keine Farbe mehr ab, und gleichzeitig wird der Farbmengenstrom auch für die benachbarten Zonen reduziert. Dabei wird die Reduzierung so gewählt, daß die Summe der Korrektur-Farbmengenströme, um die in den benachbarten Zonen a, c, d reduziert wird, genau dem Fehler entspricht, der bei der Regelung des Farbmengenstroms in der Zone b sich dadurch ergibt, daß kein negativer Farbmengenstrom, sondern allenfalls ein Farbmengenstrom von 0 eingestellt werden kann. Mit anderen Worten: Δsb* – Δsb = Δsa + Δsc + Δsd.
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Wie beim vorherigen Beispiel sind die Korrektur-Farbmengenströme der benachbarten Zonen um so kleiner, je weiter diese von der von der Neufestlegung der Farbmenge betroffenen Zone entfernt sind.
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Bei diesem Beispiel werden weitere Korrektur-Farbmengenströme jeweils nur für nächst- und übernächstbenachbarte Zonen festgelegt, nicht aber für die Zone e, die von der betroffenen Zone weiter entfernt ist. In der Praxis kann die Zahl der benachbarten Zonen, für die Korrektur-Farbmengenströme festgelegt werden, selbstverständlich größer sein oder auf die unmittelbar benachbarten Zonen beschränkt sein.
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Eine Regelung des Farbmengenstroms in der mit Bezug auf 3 beschriebenen Art ist selbstverständlich nicht nur dann möglich, wenn der während des Übergangszeitintervalls abzugebende Farbmengenstrom 0 unterschreitet. Grundsätzlich kann ein beliebiger Grenzwert festgelegt werden, bei dessen Unterschreitung der Farbmengenstrom nicht nur in der von der Neufestlegung der Farbmenge betroffenen Zone, sondern auch in benachbarten Zonen reduziert wird.
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Eine gleichartige Regelung ist möglich, wenn bei einer Heraufsetzung des Sollwerts der Farbmenge während des Übergangszeitintervalls ein Farbmengenstrom eingestellt werden müßte, der zu groß ist, um von der Farbmenge korrekt dosiert werden zu können.
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Bei einer weiteren Variante des Verfahrens wird lediglich der Betrag des anhand der Funktion f berechneten Korrektur-Farbmengenstroms Δs* bewertet, und, wenn dieser größer als ein Grenzwert ist, wird der berechnete Korrektur-Farbmengenstrom auf mehrere Zonen verteilt: Δs* = Σ iΔsi, wobei die Summe über die von der Neufestlegung der Farbmenge betroffene Zone und ihre benachbarten Zonen ausgeführt wird. Wenn der Korrektur-Farbmengenstrom kleiner als der Grenzwert ist, wird davon ausgegangen, daß Änderungen in der Farbmenge der betroffenen Zone nicht zu merklichen Folgeänderungen in benachbarten Zonen führen werden, und daß es deshalb ausreichend ist, nur für die betroffene Zone selbst den Farbmengenstrom zu ändern.
