DE102008038770A1

DE102008038770A1 - Verfahren und Anordnung zum Steuern eines Druckers oder Kopierers

Info

Publication number: DE102008038770A1
Application number: DE102008038770A
Authority: DE
Inventors: Holger Dipl.-Ing. Hofmann
Original assignee: Oce Printing Systems GmbH and Co KG
Current assignee: Canon Production Printing Germany GmbH and Co KG
Priority date: 2008-08-12
Filing date: 2008-08-12
Publication date: 2010-02-25

Abstract

In einem Konfigurationsmodus wird eine zu bedruckende Papierbahn (1) mit Hilfe eines Sensors (5) in Transportrichtung (2) abgetastet. In einem als Lernphase dienenden Konfigurationsmodus werden auf der Papierbahn (1) vorgedruckte Positionsmarken oder im Randbereich der Papierbahn (1) vorhandene Randlöcher mit Hilfe der beim Abtasten durch den Sensor (5) ermittelten Helligkeitswerte detektiert. Abhängig vom Verlauf der ermittelten Helligkeitswerte wird ein Schwellwert (S) festgelegt und als Parameter für einen Druckbetriebsmodus voreingestellt. Im Druckbetriebsmodus wird die zu bedruckende Papierbahn (1) mit Hilfe des Sensors (5) in Transportrichtung (2) abgetastet. Beim Abtasten wird jeweils ein Helligkeitswert ermittelt und mit dem als Parameter voreingestellten Schwellwert (S) verglichen. Abhängig vom Vergleichsergebnis wird ein Binärsignal erzeugt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Steuern eines Druckers oder Kopierers. Mit Hilfe des Druckers oder Kopierers wird ein mit in periodischen Abständen wiederkehrenden Markierungen versehenes bahnförmiges Trägermaterial bedruckt. Um mindestens einen zum Bedrucken des Trägermaterials auf das Trägermaterial umzudruckenden Farbauszug exakt auf dem bahnförmigen Trägermaterial in einer zur Markierung korrekten Lage zu positionieren, wird das Trägermaterial mittels einer Sensoranordnung abgetastet. Das Trägermaterial wird während des Abtastens an der Sensoranordnung vorbeigeführt und die Sensoranordnung erzeugt beim Detektieren einer Markierung ein entsprechendes Sensorsignal.
Solche Markierungen können insbesondere in den seitlichen Randbereichen des bahnförmigen Trägermaterials vorhandene Randlöcher oder auf das Trägermaterial gedruckte Farbmarken, so genannte Vordruckmarken, sein. Bekannte Drucker, die sowohl bahnförmiges Trägermaterial mit Randlochung als auch bahnförmiges Trägermaterial ohne Randlochung verarbeiten, haben üblicherweise eine erste Sensoranordnung zum Erfassen der Randlöcher und eine zweite Sensoranordnung zum Erfassen von auf das Trägermaterial gedruckten Farbmarken. Die erste Sensoranordnung kann dabei ein mechanisches Eingriffselement zum Eingriff in die Randlochung des Trägermaterials, wie beispielsweise ein Stachelrad, oder eine Durchlichtschranke umfassen. Die zweite Sensoranordnung kann als so genannter Lichttaster ausgeführt sein.
Zur Anpassung an unterschiedlich breite Trägermaterialien und unterschiedliche Positionen der Farbmarken auf dem Trägermaterial können die erste Sensoranordnung und/oder zweite Sensoranordnung quer zur Transportrichtung des Trägermaterials verschoben werden. Dadurch wird die Breite und die Position eines in Transportrichtung des Trägermaterials abtastbaren Streifens festgelegt.
Aus dem Dokument US 2007/0248367 A1 ist ein Verfahren zum Ermitteln einer für die Positionierung eines zu bedruckenden bahnförmigen Trägermaterials in einem Drucker oder Kopierer relevanten Markierung bekannt. Die Markierung kann insbesondere eine Farbmarke oder eine Perforierung quer zur Transportrichtung des Trägermaterials sein. Mit Hilfe eines Zeigegerätes wird die Position der Markierung auf dem im Drucker oder Kopierer eingelegten Trägermaterial erfasst.
Aus dem Dokument US 6,128,106 A ist eine Bilderfassungsvorrichtung bekannt, bei der die Bilderfassungsgeschwindigkeit eines Einzelblatts angepasst werden kann.
Aus dem Dokument WO 99/24262 A2 ist ein Verfahren zum Transport eines bahnförmigen Aufzeichnungsträgers mit Randlochung in einem Drucker bekannt, bei dem ein Stachelradsensor zum Erfassen der Randlochung vorgesehen ist.
Aus dem Dokument EP 0 432 289 B1 ist ein optischer Sensor für reflektierende und nicht reflektierende Materialien bekannt. Zum Erfassen der Randlochung eines bahnförmigen Trägermaterials wird eine Reflektionslichtschranke genutzt.
Aus dem Dokument DE 196 31 747 A1 ist eine Sensoranordnung zum Erfassen einer Markierung eines bewegten bahnförmigen Aufzeichnungsträgers in einer elektrofotografischen Druck- oder Kopiereinrichtung bekannt. Die Sensoreinrichtung hat mehrere Lichtquellen, wobei zum Erfassen eines Randlochs die Lichtquelle auf der einen Seite des Trägermaterials und ein opto-elektrisches Element auf der anderen Seite des Trägermaterials angeordnet sind. Ferner können mit Hilfe der Sensoranordnung auch auf der Oberfläche des Trägermaterials vorhandene, sich von der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers deutlich abhebende Markierungen erfasst werden.
Aus dem Dokument US 6,402,405 B1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines traktorlosen Aufzeichnungsträgerantriebs in einem elektrografischen Drucker bekannt. Ein Sensor tastet während des Transportvorgangs des Trägermaterials einen vorgegebenen Bereich des Trägermaterials ab und sendet Abtastsignale zu einer Auswerteeinrichtung. Mit Hilfe der Auswerteeinrichtung wird eine Markierung identifiziert. Mit Hilfe des Abstands zwischen zwei detektierten Markierungen wird die Seitenlänge ermittelt.
Aus dem Dokument US 2003/0224900 A1 ist ein Verfahren zum Überwachen von vorgedruckten Daten in einem Drucksystem bekannt. Dabei werden Kontrollzahlen auf das Trägermaterial gedruckt, die in einer Kontrollliste enthalten sind. Am Ausdruck wird dann überprüft, ob die Kontrollzahlen in gleicher Reihenfolge wie in der Kontrollliste gedruckt worden sind.
Aus dem Dokument US 7,260,334 B2 ist ein Verfahren zum Steuern eines Druckers oder Kopierers unter Verwendung eines Tonermarkenbandes sowie eines nach dem Triangulationsprinzip arbeitenden Reflexsensors bekannt. Dabei sind eine Vielzahl von Marken zu einem zusammenhängenden Markenband zusammengefasst, wobei Druckbilder den Markenbändern zugeordnet sind.
Die vorstehend genannten Dokumente werden hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Beschreibung aufgenommen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zum Steuern eines Druckers oder Kopierers anzugeben, bei denen mit Hilfe einer Sensoranordnung verschiedene in periodischen Abständen wiederkehrende Markierungen eines bahnförmigen Trägermaterials sicher erfasst werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Anordnung mit den Merkmalen des unabhängigen Anordnungsanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Durch die Erfindung wird erreicht, dass ein an die konkrete Markierung angepasster Schwellwert ermittelt und als Parameter voreingestellt wird, mit dem dann in einem Druckbetriebsmodus die jeweilige Markierung sicher erkannt werden kann. Dadurch ist es insbesondere möglich, eine einzige Sensoranordnung zu verwenden, mit der sowohl unterschiedliche auf das Trägermaterial gedruckte Farbmarken als auch im Trägermaterial vorhandene Randlöcher sowie im Trägermaterial vorhandene Perforierungen als Markierung erfasst werden können.
Die Sensoranordnung kann dabei im Konfigurationsmodus sowohl automatisch an die Reflektionseigenschaften des Trägermaterials als auch automatisch an die Reflektionseigenschaften der Markierung angepasst werden. Die Reflektionseigenschaften der Markierung können sowohl vom Trägermaterial selbst als auch von der Farbe und dem Auftragsprozess, mit dem die Farbe auf das Trägermaterial aufgebracht worden ist, abhängen. Mit der Sensoranordnung wird insbesondere der Kontrast bzw. die Kontraständerung der abgetasteten Fläche gemessen oder auf andere Weise ermittelt.
Der Kontrast kann beispielsweise nach einer der folgenden Gleichungen ermittelt werden: K = ȳMax – ȳMin K = yMax – yMin wobei

y_Max: der für ein Merkmal oder für mehrere Merkmale ermittelte maximale Helligkeitswert ist;
y_Min: der für ein Merkmal oder für mehrere Merkmale ermittelte minimale Helligkeitswert ist;
ȳ_Max: der ermittelte maximale Helligkeitswert der über die Helligkeitsverläufe mehrerer Merkmale gemittelten Helligkeitswerte ist; und
ȳ_Min: der ermittelte minimale Helligkeitswert der über die Helligkeitsverläufe mehrere Merkmale gemittelten Helligkeitswerte ist.

Dabei ist es vorteilhaft zu überprüfen, ob der ermittelte Kontrast kleiner oder gleich einem als Parameter voreingestellten minimal erforderlichen Kontrast ist.
Vorzugsweise wird der Verlauf der Helligkeitswerte ausgewertet und der Schwellwert abhängig vom Verlauf der Helligkeitswerte ermittelt. Der Schwellwert legt die Abtastempfindlichkeit der Sensoranordnung bzw. die Schaltschwelle zum Erzeugen eines binären Ausgangssignals im Druckbetriebsmodus fest. Der Schwellwert gibt somit an, ab welchem Helligkeitswert oder bis zu welchem Helligkeitswert ein abgetasteter Bereich als detektierte Markierung eingestuft wird. Durch das Festlegen des Schwellwerts im Konfigurationsmodus kann die Abtastempfindlichkeit der Sensoranordnung auf die konkreten Eigenschaften des verwendeten Trägermaterials und die Eigenschaften der Markierungen des Trägermaterials angepasst werden. Somit ist ein automatischer Lernprozess bzw. eine automatische Konfiguration des Druckers oder Kopierers möglich.
Der Schwellwert kann vorteilhaft nach einer der folgenden Gleichungen ermittelt werden: S = (ȳMax + ȳMin)/2 S = (yMax + yMin)/2wobei

Ferner ist es vorteilhaft, einen über mehrere Merkmale gemittelten Verlauf von Helligkeitswerten und/oder über mehrere Merkmale gemittelte Helligkeitswerte zu ermitteln und ausgehend vom gemittelten Verlauf der Helligkeitswerte bzw. ausgehend von den gemittelten Helligkeitswerten den Schwellwert zu ermitteln. Der gemittelte Helligkeitsverlauf kann nach folgender Gleichung ermittelt werden:
wobei

ȳ(n): der gemittelte Helligkeitswert ist;
p: die Laufvariable des jeweiligen Merkmals ist;
P: die Anzahl der auszuwertenden Merkmale ist;
y_p(n): der Helligkeitswert des jeweiligen Merkmals p zum jeweiligen Abtastzeitpunkt n ist; und
N: die Anzahl der Abtastungen pro Merkmal ist.

Vorteilhaft ist es, wenn die Sensoranordnung einen Erfassungsbereich hat, dessen Breite quer zur Transportrichtung des Trägermaterials durch den Drucker oder Kopierer geringer als die Breite des Trägermaterials ist. Dadurch können einfache und kostengünstige Sensoranordnungen, insbesonde re Lichttaster, zum Erfassen der Markierungen genutzt werden.
Nach dem Einlegen des bahnförmigen Trägermaterials, wie beispielsweise einer Papierbahn, in den Drucker oder Kopierer, wird der Erfassungsbereich der Sensoranordnung so angeordnet, dass die Markierungen des Trägermaterials beim Transport des Trägermaterials an der Sensoranordnung vorbei transportiert werden und in den Erfassungsbereich der Sensoranordnung gelangen. Dazu kann die Sensoranordnung manuell oder motorisch angetrieben quer zur Transportrichtung des Trägermaterials verschoben werden.
Die Erfindung kann vorteilhaft bei elektrografischen Druck- oder Kopiergeräten eingesetzt werden, deren Aufzeichnungsverfahren zur Bilderzeugung insbesondere auf dem elektrofotografischen, magnetografischen oder ionografischen Aufzeichnungsprinzip beruhen. Ferner können die Druck- oder Kopiergeräte ein Aufzeichnungsverfahren zur Bilderzeugung nutzen, bei dem ein Bildaufzeichnungsträger wie z. B. beim sogenannten Direct-Imaging-Bilderzeugungsverfahren direkt oder wie z. B. bei elektrofotografischen Bilderzeugungsverfahren indirekt elektrisch punktweise angesteuert wird. Die Erfindung ist jedoch nicht auf solche elektrografischen Druck- oder Kopiergeräte beschränkt, sondern kann auch mit anderen Druckverfahren benutzt werden, beispielsweise mit Geräten, die mit Tintenstrahl-Druckverfahren arbeiten.
Vorteilhaft ist es, das Trägermaterial im Konfigurationsmodus mit einer ersten Transportgeschwindigkeit an der Sensoranordnung vorbei zu transportieren und das Trägermaterial im Druckbetriebsmodus mit einer gegenüber der ers ten Transportgeschwindigkeit höheren zweiten Transportgeschwindigkeit an der Sensoranordnung vorbei zu transportieren. Dadurch können im Konfigurationsmodus ausreichend viele Helligkeitswerte erfasst werden, auf deren Basis der Schwellwert ermittelt wird. Im Druckbetriebsmodus sind dann hohe Druckgeschwindigkeiten, beispielsweise im Bereich ≥ 1 m pro Sekunde, insbesondere von bis zu 2,1 m pro Sekunde, möglich. In der Sensoranordnung kann beispielsweise mit Hilfe eines Komparators im Druckbetriebsmodus ein Sollwertvergleich mit den im Druckbetriebsmodus zu dem jeweiligen Abtastzeitpunkt erfassten Helligkeitswert jeweils durchgeführt werden. Dadurch ist im Druckbetriebsmodus eine Übertragung der Helligkeitswerte zur Steuereinheit des Druckers oder Kopierers nicht erforderlich. Dadurch können für den Druckbetriebsmodus ausreichend hohe Verarbeitungsgeschwindigkeiten der Sensoranordnung und der Steuereinheit erreicht werden. Die Abtastrate bzw. die Abtastfrequenz der Sensoranordnung hat im Konfigurationsmodus einen Wert im Bereich zwischen 10 Hz bis 1000 Hz, vorzugsweise 100 Hz. Die Abtastrate bzw. die Abtastfrequenz der Sensoranordnung hat im Druckbetriebsmodus einen Wert im Bereich zwischen 10 kHz bis 100 kHz, vorzugsweise 25 kHz.
Weiterhin ist es vorteilhaft, durch wiederholtes Abtasten des Trägermaterials einen streifenförmigen Bereich des Trägermaterials mit Hilfe der Sensoranordnung längs der Transportrichtung des Trägermaterials abzutasten, wobei die Breite des streifenförmigen Bereichs geringer als die Breite des bahnförmigen Trägermaterials ist. Dadurch ist es möglich, den abzutastenden Bereich auf den Bereich zu beschränken, in dem die Markierungen tatsächlich vorhanden sind bzw. in dem die Markierungen erwartet werden. Der Verarbeitungsaufwand kann dadurch erheblich reduziert werden.
Ferner ist es vorteilhaft, die ermittelten Helligkeitswerte im Konfigurationsmodus jeweils von der Sensoranordnung zur Steuereinheit zu übertragen. Diese Übertragung erfolgt vorzugsweise über eine bekannte Datenübertragungsverbindung, insbesondere über eine bekannte serielle Schnittstelle, wie einer USB oder RS232 Schnittstelle, oder über ein bekanntes Bussystem, wie ein CAN-Bus.
Weiterhin ist es vorteilhaft, im Druckbetriebsmodus mit Hilfe der Sensoranordnung zu jedem Abtastzeitpunkt einen Helligkeitswert zu ermitteln und mit dem voreingestellten Sollwert zu vergleichen. Die Sensoranordnung erzeugt dann abhängig vom Vergleichsergebnis ein binäres Signal. Abhängig vom Signalzustand bzw. vom Schaltzustand des Binärsignals erhält die Steuereinheit die Information über das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Markierung im Erfassungsbereich der Sensoranordnung. Die Steuereinheit erhält dadurch die Information über das Vorhandensein der Markierung im Sensorbereich unmittelbar nachdem die Markierung im Erfassungsbereich der Sensoranordnung infolge der Transportbewegung des Trägermaterials in den Erfassungsbereich der Sensoranordnung gelangt ist. Die Sensoranordnung umfasst insbesondere eine Lichtquelle und einen Detektor zum Erfassen des von der Lichtquelle abgestrahlten und vom Trägermaterial reflektierten Lichts. Der Detektor ist vorzugsweise ein photoelektrisches Element, das abhängig von der vom Trägermaterial bzw. von der Markierung reflektierten Lichtmenge einen Helligkeitswert bestimmt. Für jede zu druckende Druckseite ist jeweils mindestens eine Markierung vorgesehen, wobei abhängig von dieser Markierung das Positionieren eines auf dieser Druckseite zu positionierenden Druckbildes insbesondere durch eine Manipulation der Transportgeschwindigkeit zum Transport des Trägermaterials und/oder durch eine geeignete zeitliche Steuerung des Bilderzeugungs- und/oder Umdruckprozesses des Druckbildes auf das Trägermaterial.
Die Anordnung mit den Merkmalen des unabhängigen Anordnungsanspruchs kann auf die gleiche Weise bzw. mit entsprechenden Vorrichtungsmerkmalen weitergebildet werden, wie für das Verfahren nach Anspruch 1 angegeben. Insbesondere kann die Anordnung durch die in den abhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmalen weitergebildet werden.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
1 einen erfindungsgemäßen Hochleistungsdrucker zum Bedrucken eines mit in periodischen Abständen wiederkehrenden Markierungen versehenen bahnförmigen Trägermaterials;
2 einen Ausschnitt einer Papierbahn mit einer Randlochung, wobei die Randlöcher der Randlochung einen konstanten Abstand zueinander haben;
3 ein Diagramm mit dem Verlauf der in einem Konfigurationsmodus ermittelten Helligkeitswerte beim Abtasten eines seitlichen Randbereichs des Trä germaterials, in dem die Randlöcher einer Randlochung angeordnet sind;
4 ein Diagramm mit dem Amplitudenspektrum der ersten 24 Abtastungen nach 3;
5 ein Diagramm mit dem gemittelten Signalverlauf über die vier detektierten Randlöcher nach 3;
6 ein Diagramm mit dem Verlauf der Standardabweichung der Helligkeitswerte der vier Randlöcher nach 3 bei jeweils 48 Messwerten je Randloch;
7 ein Diagramm mit dem Amplitudenspektrum der Helligkeitsverläufe nach 3;
8 ein Diagramm mit dem Verlauf eines V-förmigen Referenzsignals und
9 ein Diagramm mit dem Verlauf einer Kreuzkorrelationsfunktion zum Ermitteln des Maximums und des Minimums des Helligkeitsverlaufs.
In 1 ist ein Hochleistungsdrucksystem 20 zum Bedrucken eines bahnförmigen Trägermaterials 1 gezeigt. Das Trägermaterial hat an den Seitenrändern jeweils eine Randlochung mit in regelmäßigen Abständen angeordneten Randlöchern. Ein Ausschnitt des bahnförmigen Trägermaterials 1 mit den in einem Abstand D angeordneten Randlöchern der Randlochung ist in 2 dargestellt. Der Abstand D ist bei üblichen Randlochungen 0,5 Zoll. Das Trägermaterial 1 wird von einer nicht dargestellten Zuführeinrichtung oder Vorverarbeitungseinheit dem Hochleistungsdrucksystem 20 in Richtung des Pfeiles 2 zugeführt und über verschiedene Papierführungselemente an einer Umdruckstelle einer elektrografischen Bilderzeugungseinheit 3 vorbei geführt. An dieser Umdruckstelle wird ein mit Hilfe der Bilderzeugungseinheit 3 erzeugtes dem zu erzeugenden Druckbild entsprechendes Tonerbild von einem Bildträger oder Zwischenbildträger, wie einer Fotoleitertrommel, einem Fotoleiterband, einer Transfertrommel oder einem Transferband, auf das Trägermaterial 1 umgedruckt. Um das Druckbild in einer gewünschten Position auf dem Trägermaterial 1 zu positionieren, wird das Druckbild relativ zu einem als Markierung dienenden Randloch der Randlochung positioniert. Dazu wird mit Hilfe eines als Lichttaster ausgebildeten Sensors 5 der Randbereich in voreingestellten Zeitabständen, d. h. zu voreingestellten Abtastzeitpunkten, abgetastet.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die als Trägermaterial dienende Papierbahn 1 nach der Umdruckstelle abgetastet, wobei über die dabei ermittelte Randlochung die Position des Trägermaterials 1 im Hochleistungsdrucksystem 20 ermittelt wird. Detektiert der Sensor 5 im Druckbetriebsmodus ein Randloch, gibt er ein entsprechendes Binärsignal an eine Steuereinheit 4 des Hochleistungsdrucksystems 20. Die Steuereinheit 4 steuert einen Schrittmotor 11 zum Antrieb der Papierbahn 1. Die Steuereinheit 4 steuert den Schrittmotor 11 derart an, dass die Antriebsgeschwindigkeit zum Transport der Papierbahn 1 erforderlichenfalls geändert wird, damit eine Seitengrenze zwischen zwei auf die Papierbahn 1 zu druckenden Druckseiten exakt zu einem Sollzeitpunkt an der Umdruckstelle eintrifft bzw. dort zum Sollzeitpunkt positioniert ist und ausgehend von diesem Sollzeitpunkt der Umdruck des dem Druckbild entsprechenden Tonerbildes beginnt. Mit Hilfe der durch den Sensor 5 erfassten Position der Randlöcher der Randlochung wird somit der Papiertransport zu den erzeugten Tonerbildern synchronisiert.
Alternativ kann auch der Bilderzeugungsprozess derart gesteuert werden, dass er ausgehend von dem zu erwartenden Zeitpunkt gesteuert wird, zu dem die Seitengrenze an der Umdruckstelle eintrifft. Der Sensor 5 erfasst dabei den Kontrast zwischen der Papierbahn 1 und dem durch das jeweilige Randloch sichtbaren Hintergrund. In gleicher Weise kann der Sensor 5 einen Bereich der Papierbahn 1 nach auf die Papierbahn 1 gedruckten Farbmarken abtasten, die einen Kontrast zur Papierbahn 1 haben und somit mit Hilfe des Sensors 5 einfach detektiert werden können. Beim Eintreffen einer Farbmarke im Erfassungsbereich des Sensors 5 gibt dieser im Druckbetriebsmodus ein Binärsignal an die Steuereinheit 4 aus. Der Bilderzeugungsprozess und/oder der Transport des Papierbahn 1 werden derart gesteuert, dass ein Tonerbild an einer gewünschten Position auf die Papierbahn 1 umgedruckt wird. Das auf die Papierbahn 1 umgedruckte Tonerbild wird anschließend mit Hilfe einer Fixiereinheit J auf der Oberfläche der Papierbahn 1 fixiert. Die Papierbahn 1 wird dann über eine Abzugswalze 10 in Richtung des Pfeiles P2 aus dem Hochleistungsdrucksystem 20 transportiert. Der Antrieb der Papierbahn 1 im Hochleistungsdrucksystem 20 erfolgt zusätzlich zur Abzugswalze über Antriebswalzen 7 und 8. Ferner hat das Hochleistungsdrucksystem 20 ein Bedienfeld 6, das übliche Eingabemittel, wie z. B. Bildschirm, Maus und/oder Tastatur, vorzugsweise eine tastsensitive Anzeigeeinheit (Touch-Screen) als Mensch-Maschine-Schnittstelle hat.
In einem Konfigurationsmodus wird die Papierbahn 1 mit einer geringeren Transportgeschwindigkeit angetrieben als im Druckbetriebsmodus. Der Sensor 5 ermittelt dann im Konfigurationsmodus die Helligkeitswerte des zu den Abtastzeitpunkten abgetasteten Erfassungsbereichs des Sensors 5 und überträgt diese Helligkeitswerte zur Steuereinheit 4. Die Steuereinheit 4 ermittelt dann den Verlauf der Helligkeitswerte. Ausgehend von dem Verlauf der Helligkeitswerte ermittelt die Steuereinheit 4 die für das Positionieren des Tonerbildes auf der Papierbahn 1 relevante Markierungen. Ausgehend von dem ermittelten Helligkeitsverlauf legt die Steuereinheit 4 im Konfigurationsmodus einen Schwellwert zum Erfassen der Markierungen fest und überträgt diesen zum Sensor 5. Der Schwellwert wird in der Steuereinheit 4 und/oder im Sensor 5 gespeichert. Der Sensor 5 nutzt diesen Schwellwert im Druckbetriebsmodus als Referenzwert. Die Abtastrate bzw. die Abtastfrequenz der Sensoranordnung hat im Konfigurationsmodus einen Wert im Bereich zwischen 10 Hz bis 1000 Hz, vorzugsweise 100 Hz.
Im Druckbetriebsmodus tastet der Sensor 5 mit einer gegenüber dem Konfigurationsmodus höheren Abtastrate die am Sensor 5 vorbei transportierte Papierbahn 1 ab und erfasst zu jedem Abtastzeitpunkt den Helligkeitswert des von der Papierbahn 1 im Erfassungsbereich reflektierten Lichts und vergleicht diesen Helligkeitswert mit dem voreingestellten Referenzwert. Die Abtastrate bzw. die Abtastfrequenz hat im Druckbetriebsmodus einen Wert im Bereich zwischen 10 kHz bis 100 kHz, vorzugsweise 25 kHz. Unterschreitet der ermittelte Helligkeitswert den Referenzwert wird vom Sensor 5 ein Steuersignal erzeugt, das zur Steuereinheit 4 übertragen wird. Dieses Steuersignal ist ein Binärsignal und gibt an, dass der als Referenzwert voreingestellte Schwellwert durch den aktuell abgetasteten Helligkeitswert unterschritten worden ist und die Markierung, im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Randloch, im Erfassungsbereich des Sensors 5 vorhanden ist. Es ist vorteilhaft, den Sensor 5 in Transportrichtung 2 der Papierbahn 1 vor der Umdruckstelle, d. h. stromaufwärts der Bilderzeugungseinheit 3, anzuordnen. Dies ist insbesondere sinnvoll, damit sich nach dem Umdruck von der Papierbahn 1 lösende Tonerteilchen nicht auf den lichtgebenden oder lichtdetektierenden Elementen des Sensors 5 ablagern und die Funktion des Sensors 5 beeinträchtigen können. Ferner besteht der Vorteil der Anordnung des Sensors 5 vor der Umdruckstelle darin, dass bei der Abtastung von Farbmarken nur diese Farbmarken auf der zu bedruckenden Papierbahn 1 vorhanden sind und nicht zusätzlich das von der Bilderzeugungseinheit 3 auf die Papierbahn 1 umgedruckte Tonerbild. Dadurch werden Störeinflüsse durch das auf die Papierbahn umgedruckte Tonerbild vermieden.
Nachfolgend wird im Zusammenhang mit den 3 bis 9 die Detektion der in regelmäßigen Abständen wiederkehrenden Markierungen der Papierbahn 1 im Konfigurationsmodus beschrieben. Elemente mit der gleichen Funktion oder mit demselben Aufbau haben dieselben Bezugszeichen.
In 3 ist der Helligkeitsverlauf beim Erfassen von vier Randlöchern mit Hilfe des Sensors 5 in einem Diagramm dargestellt. Dabei ist die mit Hilfe des Sensors 5 ermittelte Lichtmenge y über den Abtastzeitraum von 192 Abtastvorgängen dargestellt. Die Abtastung erfolgt dabei mit einer Abtastfrequenz f_a. Aus der Abtastfrequenz f_a ergibt sich die Abtastzeit T_a nach folgender Gleichung:
Bei einer Transportgeschwindigkeit v_a der Papierbahn 1 kann der örtliche Abstand d zwischen zwei Messwerten wie folgt ermittelt werden: d = va·Ta
Die Geschwindigkeit und damit der Abstand d zwischen zwei Messwerten sowie die Abtastfrequenz werden dabei so gewählt, dass jedes Merkmal mit Hilfe mehrerer Messwerte sicher erfasst werden kann. Die Anzahl N der Messwerte pro Merkmal ergibt sich aus folgender Gleichung:
wobei D der Abstand zwischen zwei Merkmalen ist, d. h. im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Abstand zwischen zwei Randlöchern, wie dies in 2 gezeigt ist.
Die Papierbahn 1 wird im Konfigurationsmodus um eine Strecke bewegt, die vorzugsweise ein ganzzahliges Vielfaches des vorgegebenen Merkmalsabstandes D ist. Die Anzahl der so erfassten Merkmale wird im Folgenden mit P bezeichnet. Die Gesamtzahl M der Messwerte ergibt sich dann aus folgender Gleichung: M = P·N
Der Signalverlauf y(m) wird über die Messwerte m = 0 bis m = M – 1 ermittelt. Wird der Signalverlauf in P gleiche Ab schnitte geteilt, so erhält man für jedes Einzelmerkmal einen Teil-Signalverlauf mit jeweils N Messwerten. Treten die Merkmale im vorgegebenen Abstand D auf, so enthält jeder Abschnitt P in den Teilsignalverlauf über genau ein Merkmal. Dabei ist es möglich, dass die Merkmale auf den Grenzen der Abschnitte P liegen. Dies beeinträchtigt jedoch nicht die weitere Analyse des Signalverlaufs. Die Teilsignalverläufe werden für das jeweilige Merkmal durch die folgende Funktion ermittelt y_p(n); wobei p = 0 bis p = P – 1 und n = 0 bis n = N – 1
Der in 3 dargestellte Signalverlauf über 192 Messwerte umfasst Teilsignalverläufe über vier Merkmale (P = 4). Zu jedem Merkmal werden 48 Messwerte ermittelt (N = 48). Die Bereiche des Signalverlaufs mit geringer Lichtmenge kennzeichnen die Randlöcher, d. h. zu diesen Abtastzeitpunkten befindet sich ein Randloch im Erfassungsbereich des Sensors 5. Die Bereiche des Signalverlaufs mit hoher Lichtmenge geben an, dass sich zum jeweiligen Abtastzeitpunkt kein Randloch, d. h. kein Merkmal, im Erfassungsbereich des Sensors 5 befunden hat.
Nach der Ermittlung des in 3 dargestellten Signalverlaufs wird der gesamte Signalverlauf y(m) mit Hilfe einer diskreten Fourier-Transformation analysiert und überprüft. Die diskrete Fourier-Transformation der Funktion y(m) ist die komplexe Spektralfunktion Y(jω_b):
Für die weitere Analyse wird der Betrag der Spektralwertfunktion das so genannte Amplitudenspektrum weiter verarbeitet. Ferner ist es ausreichend, nur die das erste Merkmal betreffenden Werte des Amplitudenspektrums für b = 1 bis b = B zu berechnen, wobei B ≥ P sein sollte. Ferner ist es vorteilhaft, wenn B ≤ M/2 ist. Der Betrag der Spektralwertfunktion wird nach folgender Formel berechnet:
Der Betrag der Spektralwertfunktionen für b = 0 wird nicht ermittelt, da dieser den für die Weiterverarbeitung nicht relevanten Gleichanteil des Signals angibt. Für Werte von B > M/2 erhält man das gespiegelte Spektrum, d. h. Y(jωb)| = |Y(jωM–b)
In 4 ist erkennbar, dass der Amplitudenwert bei b = 4, d. h. bei b = P einen besonders hohen Wert erreicht. Dieser hohe Amplitudenwert resultiert daraus, dass in jedem Abschnitt P der Länge D genau ein Merkmal, d. h. ein Randloch, detektiert worden ist. Weiterhin können Amplitudenwerte, bei denen b ein Vielfaches von P ist, besonders hohe Werte haben. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beim Erfassen von vier Merkmalen sind die Amplitudenwerte von b = 8, b = 12 und b = 16, b = 20 und b = 24 gegenüber den weiteren Amplitudenwerten erhöht. In 4 ist das Amplitudenspektrum |Y(jωb)| für den Bereich 1 ≤ b ≤ 24 dargestellt. Anschließend wird durch einen weiteren Algorithmus geprüft, ob der ermittelte Amplitudenwert b = P gegenüber den weiteren ermittelten Amplitudenwerten einen besonders hohen Wert erreicht hat. Dazu wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel folgende Beziehung geprüft:
g₁(b) ist dabei ein geeigneter Gewichtungsfaktor, der durch geeignete empirische Untersuchungen ermittelt und in der Steuereinheit 4 als Parameter voreingestellt ist. Als geeignet haben sich folgende Gewichtungsfaktoren bei praktischen Versuchen erwiesen: g1(b) = –1 für b < P g1(b) = 1 für b = P g1(b) = 0 für b ≥ P
Damit ergibt sich für die zu prüfende Bedingung im vorliegenden Ausführungsbeispiel für P = 4: |Y(jω4)| – |Y(jω1)| – |Y(jω2)| – |Y(jω3)| > 0
Ist diese Bedingung nicht erfüllt, wird angenommen, dass jeder Abschnitt der Länge D nicht genau ein Merkmal enthält oder Störsignale vorliegen, die das Ergebnis verfälschen. Wird dies ermittelt, so wird auf der Anzeigeeinheit des Bedienfelds 6 im Konfigurationsmodus eine entsprechende Fehlermeldung ausgegeben. Sind wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel mehrere Merkmale (P = 4), abgetastet wor den, wird aus diesen ermittelten Merkmalen ein gemittelter Signalverlauf ȳ(n) nach folgender Gleichung berechnet:
Bei anderen Ausführungsbeispielen, bei denen nur ein Signalverlauf ermittelt wird, wird dieser eine Signalverlauf für die weiteren Ausführungen als gemittelter Signalverlauf genutzt.
In 5 ist in einem Diagramm der gemittelte Signalverlauf der in 3 dargestellten Signalverläufe für vier Merkmale über 48 Messwerte dargestellt. Der gemittelte Signalverlauf ȳ(n) gibt die Charakteristik genau eines Merkmales als Durchschnittsverlauf an. Mit Hilfe des minimalen und maximalen Helligkeitswert, d. h. der gemittelten Lichtmenge ȳ, wird der Kontrast K der Merkmale gegenüber der Papierbahn 1 erfasst sowie die einzustellende Abtastempfindlichkeit des Sensors 5 ermittelt. Für den Kontrast K der Merkmale soll folgende Bedingung gelten, damit im Druckbetrieb eine Abtastung sicher möglich ist: K = ȳMax – ȳMin ≥ KMin
Falls diese Bedingung nicht erfüllt ist, wird an der Anzeigeeinheit des Bedienfeldes 6 eine Fehlermeldung ausgegeben. Der minimal erforderliche Kontrast K_min ist in der Steuereinheit 4 als voreingestellter Parameter gespeichert. Die an die tatsächlich vorhandenen Merkmale und an die Abtastbedingungen im Drucker 20 angepasste Abtastempfindlichkeit wird durch die voreingestellte Schaltschwelle S vorgegeben. Die Schaltschwelle S wird nach folgender Gleichung berechnet: S = (ȳMax + ȳMin)/2
Diese Schaltschwelle S wird durch die Steuereinheit 4 berechnet und als voreinzustellender Schwellwert S zum Sensor 5 übertragen. Der Sensor 5 stellt den übertragenen Schwellwerts als Schaltschwelle an einem internen Komparator des Sensors 5 ein. Mit Hilfe des Komparators wird dann im Druckbetriebsmodus automatisch der zu jedem Abtastzeitpunkt ermittelte Helligkeitswert verglichen und abhängig vom Vergleichsergebnis ein Binärsignal ausgegeben.
Bei der Abtastung mehrerer Merkmale, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel von vier Merkmalen, kann zusätzlich ein Verlauf der Standardabweichung σ(n) folgender Gleichung berechnet werden:
Werden nicht mehrere Merkmale abgetastet, sondern nur ein Merkmal ist die Standardabweichung σ(n) = 0.
In 6 ist der Verlauf der Standardabweichung bei vier Merkmalen (P = 4) und 48 Messwerten pro Randloch (N = 48) in einem Diagramm dargestellt. Aus den N Standardabweichungen wird die mittlere Standardabweichung d ermittelt. Diese mittlere Standardabweichung d ist ein Maß für die Erfassungsungenauigkeit der Messwerte. Diese Erfassungsungenauigkeit wird auch als Ungleichmäßigkeit der erfassten Messwerte bezeichnet. Um zu überprüfen, dass kein Störsig nal vorliegt, das die korrekte Ermittlung der Merkmale verhindert, wird σ - ermittelt und mit folgender Bedingung überprüft:
Wenn der Wert größer als der voreingestellte zulässige Wert σ -_max ist, muss angenommen werden, dass die Merkmale nicht in regelmäßigen Abständen angeordnet sind oder ein zu großes Störsignal vorhanden ist. Wird dies festgestellt, wird eine Fehlermeldung über die Anzeigeeinheit des Bedienfeldes 6 ausgegeben.
Die in der Steuereinheit 4 voreingestellte mittlere maximal zulässige Standardabweichung σ -_max wird durch geeignete Versuche ermittelt und in der Steuereinheit 4 als Parameter voreingestellt.
Der gemittelte Signalverlauf ȳ(n) wird mit Hilfe einer diskreten Fourier-Transformation weiter analysiert. Die diskrete Fourier-Transformation ist die komplexe Spektralfunktion Ȳ(jω_b):
Für die weitere Analyse wird der Betrag der Spektralfunktion |Ȳ(jω_b)|, das so genannte Amplitudenspektrum, nach folgender Gleichung berechnet:
Die Spektralwertfunktion ist somit auf den Bereich b = 1 bis b = N/2 beschränkt, da b = 0 den Gleichanteil des Signals ergibt, der für die weitere Analyse nicht relevant ist und der Bereich für k > N/2 lediglich das gespiegelte Spektrum, d. h. |Ȳ(jω_b)| = |Ȳ(jω_N–b)|.
In 7 ist das Amplitudenspektrum |Ȳ(jω_b)| für den Bereich 1 ≤ b ≤ N/2 dargestellt. Die Amplitude der Grundschwingung ist |Ȳ(jω₁)|. Diese Grundschwingung hat im Vergleich zu den Amplituden höherer Frequenzen einen relativ hohen Wert. Dies wird durch folgende Bedingung überprüft:
Ist diese Bedingung erfüllt, ist sichergestellt, dass im Signalverlauf die Grundschwingung dominiert, die von dem genau einen abgetasteten Merkmal hervorgerufen worden ist. Ist diese Bedingung nicht erfüllt, muss davon ausgegangen werden, dass in einem Abschnitt der Länge D mehr als ein Merkmal erfasst worden ist oder Störsignale vorliegen, die das Ergebnis erheblich verfälschen. Wird die Bedingung nicht erfüllt, so wird eine entsprechende Fehlermeldung auf der Anzeigeeinheit des Bedienfeldes 6 ausgegeben. Mindestens ein geeigneter Gewichtungsfaktor g₂(r) ist durch praktische Versuche ermittelt und in der Steuereinheit 4 als Parameter gespeichert worden. Für eine weitere Analyse und Überprüfung kann die Amplitude der Grundschwingung mit den gewichteten Mittelwerten der Amplituden der Ober schwingungen verglichen werden, wobei überprüft wird, ob nachfolgende Bedingung erfüllt ist:
Der Gewichtungsfaktor g₃(r) ist durch praktische Versuche ermittelt und in der Steuereinheit 4 als Parameter voreingestellt. Wenn die Bedingung nicht erfüllt ist, muss ebenfalls angenommen werden, dass in einem Abschnitt der Länge D mehr als ein Merkmal erfasst worden ist oder Störsignale vorliegen, die das Ergebnis verfälschen und eine korrekte Merkmalsermittlung verhindern. Somit wird eine Fehlermeldung über die Anzeigeeinheit des Bedienfeldes 6 ausgegeben, wenn die Bedingung nicht erfüllt ist.
Ist ermittelt worden, dass nur ein Merkmal im Abschnitt der Länge D vorhanden ist und durch die aufgenommenen Messwerte detektiert worden ist, soll die genaue Position des Merkmals ermittelt werden. Diese Position des Merkmals ist erforderlich, um die automatische Positionierung der Papierbahn 1 zur Vorbereitung des Druckvorgangs und/oder zur Kontrolle der Position der Papierbahn 1 bzw. der vorgesehenen Druckbereiche relativ zur Umdruckstelle zu überprüfen. Aus dem gemittelten Signalverlauf ȳ(n) und einem in 8 dargestellten V-förmigen Referenzsignal wird für den Bereich 0 ≤ n ≤ N/2 nach folgender Gleichung berechnet:
und für den Bereich N/2 ≤ n ≤ N nach der Gleichung:
Die Kreuzkorrelationsfunktion Φ_xy(b) wird nach folgender Formel berechnet:
In 9 ist ein Diagramm mit dem Verlauf der Kreuzkorrelationsfunktion dargestellt. Mit Hilfe des Verlaufs der Kreuzkorrelationsfunktion kann einfach ermittelt werden, an welcher Position das Maximum und das Minimum der ermittelten Helligkeitswerte liegt. Die abgetasteten Merkmale, d. h. die abgetasteten Lochbereiche, reflektieren weniger Licht als die weiße Papierbahn 1. Die gemessene Lichtmenge ist bei dem Vorhandensein eines Randlochs im Erfassungsbereich des Sensors 5 relativ klein und bei weißem Papier entsprechend groß. Die Position des mit Hilfe der Kreuzkorrelationsfunktion ermittelten Minimums n_Φmin gibt dabei den Mittelpunkt des Randlochs innerhalb der abgetasteten Strecke D an. Die Position des ermittelten Maximums der Kreuzkorrelationsfunktion n_Φmin kennzeichnet die Mittelposition zwischen zwei Randlöchern. Der Abstand der Merkmale sollte mit der abgetasteten Strecke D übereinstimmen, so dass die Gleichung gilt:
Die Steuereinheit 4 prüft, ob diese Bedingung erfüllt ist. Ist dies der Fall, kann die Position des Maximums und des Minimums zuverlässiger ermittelt werden als direkt aus dem gemittelten Signalverlauf ȳ(n) wie dies beim Vergleich der in den 5 und 9 gezeigten Signalverläufen erkennbar ist. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann jedoch auch die Berechnung der Kreuzkorrelationsfunktion nicht durchgeführt werden und zum Ermitteln der Position des Randlochs der in 3 oder in 5 gezeigte Signalverlauf genutzt werden. Ist die Position des Merkmals im Druckbetriebsmodus durch die Ausgabe und Übertragung eines entsprechenden Binärsignals vom Sensor 5 zur Steuereinheit 4 ermittelt worden, berechnet die Steuereinheit 4 aus der ermittelten Position des Merkmals ob und wenn um welche Wegstrecke die Papierbahn 1 zu verschieben ist, damit ein nachfolgend zu veranlassender Umdruck eines Druckbildes auf die Papierbahn 1 in einer gewünschten relativen Lage zum ermittelten Merkmal, d. h. zum ermittelten Randloch, erfolgen kann. Insbesondere kann beim Start eines Druckvorgangs nach einem Halt der Papierbahn 1 die Papierbahn 1 in eine geeignete Ausgangsstellung positioniert werden, wobei insbesondere die Wegstrecke, um die die Papierbahn zur Startstellung transportiert werden muss, von weiteren Faktoren, wie der tatsächlichen Position des Sensors 5, der Position der Umdruckstelle und der Zeit, die für die Beschleunigung der Papierbahn 1 benötigt wird. Diese und weitere Faktoren zum Ermitteln der Druckstartposition ausgehend von einem detektierten Merkmal selbst sind für verschiedene Druckeinrichtungen aus dem Stand der Technik bekannt.
Bei der beschriebenen Lösung ist es besonders vorteilhaft, dass mit Hilfe nur eines Sensors 5 sowohl Randlöcher einer im Randbereich der Papierbahn 1 vorhandenen Randlochung als auch so genannte Vordruckmarken, die bereits vor dem Zuführen der Papierbahn 1 auf der Papierbahn 1 in regelmäßig wiederkehrenden Abständen auf diese gedruckt sind, erfasst werden können. Mehrere Sensoren zum Detektieren unterschiedlicher Merkmale auf Trägermaterialien 1 sind somit im Hochleistungsdrucksystem 20 nicht mehr erforderlich. Durch die beschriebene Vorgehensweise wird durch den Sensor 5 insbesondere überprüft, ob ein durch ein Randloch sichtbarer Hintergrund heller oder dunkler als die Papierbahn 1 ist. Dabei wird ausgenutzt, dass ein übliches Randloch einen Durchmesser von ca. 4 mm hat und der Bereich zwischen zwei Randlöchern 8,7 mm breit bzw. lang ist. Dadurch kann ein Randloch eindeutig identifiziert und damit eindeutig detektiert werden.
Ist der durch das Randloch sichtbare Hintergrund heller als die Papierbahn 1, beispielsweise bei einer Anordnung des Sensors 5 gegenüber einer Umlenkrolle, über die die Papierbahn 1 geführt wird und die eine metallisch glänzende Oberfläche hat, oder bei der Anordnung eines lichtreflektierenden Elements auf der dem Sensor 5 gegenüberliegenden Seite der Papierbahn 1, ist die erfasste Helligkeit im Bereich des Randlochs höher als die erfasste Helligkeit im Bereich der Papierbahn 1 zwischen den Randlöchern. Beispielsweise kann das lichtreflektierende Element eine lichtreflektierende Folie sein, die dem Sensor 5 gegenüberliegend in dessen Erfassungsbereich angeordnet ist. Der in den 3 und 5 gezeigte beispielhafte Verlauf der Helligkeit betrifft jedoch den Fall, dass der durch das Randloch sichtbare Hintergrund dunkler als die Papierbahn 1 ist. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung kann detektiert werden, ob der Hintergrund des Randlochs heller oder dunkler als die Papierbahn ist. Der Schwellwert S wird dabei wie bereits erläutert nach folgender Gleichung ermittelt: S = (ȳMax + ȳMin)/2
Ferner wird überprüft, ob die Anzahl der gemittelten Einzelwerte ȳ(n) größer als der Schwellwert S ist: Anzahl (j(n)) > S
Wenn die Hälfte oder mehr als die Hälfte der gemittelten Einzelwerte ȳ(n) größer als der Schwellwert S sind, vorzugsweise wenn mehr als die Hälfte der gemittelten Einzelwerte ȳ(n) größer als der Schwellwert S sind, so wird angenommen, dass der durch die Randlöcher mit Hilfe des Sensors 5 erfassbare Hintergrund dunkler als die Papierbahn 1 ist. Dies ist in 5 dargestellt.
Ist weniger als die Hälfte der gemittelten Einzelwerte ȳ(n) größer als der Schwellwert S, so wird angenommen, dass der durch ein Randloch sichtbare Hintergrund heller als die Papierbahn 1 ist. In diesem Fall geben die Positionen des Minimums und des Maximums der Kreuzkorrelationsfunktion anders als in Verbindung mit 9 beschrieben an, dass die Mittelposition zwischen zwei Randlöchern durch das Minimum der Kreuzkorrelationsfunktion n_Φmin und die Position des Mittelpunkts des Randlochs durch das Maximum der Kreuzkorrelationsfunktion n_Φmax spezifiziert ist. Auch das im Druckbetriebsmodus vom Sensor 5 ausgegebene Binärsignal wird dann entweder durch den Sensor 5 invertiert oder dessen Bedeutung bei der Weiterverarbeitung durch die Steuereinheit 4 entsprechend weiterverarbeitet.
Die Abtastempfindlichkeit bzw. die Schaltschwelle des Sensors 5 wird automatisch im Konfigurationsmodus auf die beschriebene Art und Weise ermittelt und im Sensor 5 als Parameter voreingestellt. Die Helligkeitswerte werden im Konfigurationsmodus über eine geeignete Schnittstelle, beispielsweise eine serielle Schnittstelle, vom Sensor 5 zur Steuereinheit 2 übertragen. Im Druckbetriebsmodus wird das Binärsignal vorzugsweise über eine Signalleitung (hard wired) übertragen. Der Sensor 5 tastet im Konfigurationsmodus die Papierbahn 1 mit einer geringen ersten Abtastfrequenz, beispielsweise mit einem Wert im Bereich von 10 Hz bis 1000 Hz, ab und im Druckbetriebsmodus mit einer hohen zweiten Abtastfrequenz, beispielsweise mit einem Wert im Bereich von 10 kHz bis 100 kHz, ab. Die Abtastfrequenz zur Ermittlung der Messwerte ist insbesondere durch die Dauer der Digital-Analog-Wandlung im Sensor 5 und von der verfügbaren Datenübertragungsrate zur Datenübertragung zwischen Sensor 5 und Steuereinheit 4 abhängig. Somit kann durch den Einsatz eines schnelleren Analog-Digital-Wandlers und/oder einer Schnittstelle mit höherer Datenübertragungsrate die Abtastfrequenz insbesondere im Konfigurationsmodus erhöht werden. Die Geschwindigkeit mit der die Papierbahn 1 am Sensor 5 vorbeigeführt wird, ist im Konfigurationsmodus entsprechend geringer als im Druckbetriebsmodus. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass einzelne im Ausführungsbeispiel angeführte Auswerte- und Verarbeitungsschritte, weggelassen werden können. Somit können alle angegebenen bei anderen Ausführungsbeispielen einzelnen Auswerte- und Verarbeitungsschritte zur Beschränkung der beanspruchten Gegenstände herangezogen werden.
Die Erfindung beruht insbesondere auf der Erkenntnis, dass in einem Konfigurationsmodus eine zu bedruckende Papierbahn 1 mit Hilfe eines Sensors 5 in Transportrichtung 2 abgetastet wird. In einem als Lernphase dienenden Konfigurationsmodus werden auf der Papierbahn 1 vorgedruckte Positionsmarken oder im Randbereich der Papierbahn 1 vorhandene Randlöcher werden mit Hilfe der beim Abtasten durch den Sensor 5 ermittelten Helligkeitswerten detektiert. Abhängig vom Verlauf der ermittelten Helligkeitswerte wird ein Schwellwert S festgelegt und als Parameter für einen Druckbetriebsmodus voreingestellt. Im Druckbetriebsmodus wird die zu bedruckende Papierbahn 1 mit Hilfe des Sensors 5 in Transportrichtung 2 abgetastet. Beim Abtasten wird jeweils ein Helligkeitswert ermittelt und mit den als Parameter voreingestellten Schwellwert S verglichen. Abhängig vom Vergleichsergebnis wird ein Binärsignal erzeugt.

1: Papierbahn
2: Richtungspfeil
3: Bilderzeugungseinheit
4: Steuereinheit
5: Sensor
6: Bedienfeld
7, 8, 10: Antriebswalzen
9: Fixiereinheit
11: Zentralantriebsmotor
20: Hochleistungsdrucker

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 2007/0248367 A1 [0004]
- US 6128106 A [0005]
- WO 99/24262 A2 [0006]
- EP 0432289 B1 [0007]
- DE 19631747 A1 [0008]
- US 6402405 B1 [0009]
- US 2003/0224900 A1 [0010]
- US 7260334 B2 [0011]

Claims

Verfahren zum Steuern eines Druckers oder Kopierers, bei dem der Drucker (20) oder Kopierer in einem Konfigurationsmodus betrieben wird, wobei im Konfigurationsmodus – zumindest ein Bereich eines mit in periodischen Abständen wiederkehrenden Markierungen versehenen bahnförmigen Trägermaterials (1) mit Hilfe einer Sensoranordnung (5) in Transportrichtung (2) des Trägermaterials (1) abgetastet wird, – zu jedem Abtastzeitpunkt zumindest ein Helligkeitswert (y) des zu diesem Abtastzeitpunkt abgetasteten Bereichs ermittelt wird, – ausgehend von den ermittelten Helligkeitswerten mindestens eine der wiederkehrenden Markierungen ermittelt wird, – abhängig von den ermittelten Helligkeitswerten (y) ein Schwellwert (S) zum Detektieren der Markierungen festgelegt wird, – der festgelegte Schwellwert (S) als Parameter voreingestellt wird, bei dem der Drucker (20) oder Kopierer in einem Druckbetriebsmodus betrieben wird, wobei im Druckbetriebsmodus – der Bereich des mit in periodischen Abständen wiederkehrenden Markierungen versehenen bahnförmigen Trägermaterials (1) mit Hilfe der Sensoranordnung (5) in Transportrichtung (1) abgetastet wird, – abhängig vom als Parameter voreingestellten Schwellwert (S) ein Signal erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Konfigurationsmodus ausgehend von den ermittelten Helligkeitswerten der Kontrast zwischen mindestens einer Markierung und dem unbedruckten Trägermaterial (1) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial (1) mit Hilfe der Sensoranordnung (5) über mindestens einen Abschnitt in Transportrichtung (2) abgetastet wird, in dem mindestens zwei Markierungen vorhanden sind, dass zumindest die Helligkeitswerte für den Helligkeitsverlauf jeweils eines jeder Markierung zugeordneten Teilabschnitts ermittelt werden, dass Helligkeitswerte für einen gemittelten Helligkeitsverlauf der den Markierungen zugeordneten Teilabschnitten ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der gemittelte Helligkeitsverlauf nach folgender Gleichung ermittelt wird:
wobei ȳ(n) der gemittelte Helligkeitswert ist; p die Laufvariable des jeweiligen Merkmals ist; P die Anzahl der auszuwertenden Merkmale ist; y_p(n) der Helligkeitswert des jeweiligen Merkmals p zum jeweiligen Abtastzeitpunkt n ist; und N die Anzahl der Abtastzeitpunkte pro Merkmal ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontrast K nach einer der folgenden Gleichungen ermittelt wird: K = ȳMax – ȳMin K = yMax – yMin wobei y_Max der für ein Merkmal oder für mehrere Merkmale ermittelte maximale Helligkeitswert ist; y_Min der für ein Merkmal oder für mehrere Merkmale ermittelte minimale Helligkeitswert ist; ȳ_Max der ermittelte maximale Helligkeitswert der über die Helligkeitsverläufe mehrerer Merkmale gemittelten Helligkeitswerte ist; und ȳ_Min der ermittelte minimale Helligkeitswert der über die Helligkeitsverläufe mehrere Merkmale gemittelten Helligkeitswerte ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass überprüft wird, ob der ermittelte Kontrast (K) kleiner oder gleich einem als Parameter voreingestellten minimal erforderlichen Kontrast (K_Min) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert S nach einer der folgenden Gleichungen ermittelt wird: S = (ȳMax + ȳMin)/2 S = (yMax + yMin)/2wobei y_Max der für ein Merkmal oder für mehrere Merkmale ermittelte maximale Helligkeitswert ist; y_Min der für ein Merkmal oder für mehrere Merkmale ermittelte minimale Helligkeitswert ist; ȳ_Max der ermittelte maximale Helligkeitswert der über die Helligkeitsverläufe mehrerer Merkmale gemittelten Helligkeitswerte ist; und ȳ_Min der ermittelte minimale Helligkeitswert der über die Helligkeitsverläufe mehrere Merkmale gemittelten Helligkeitswerte ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial (1) im Konfigurationsmodus mit einer ersten Transportgeschwindigkeit an der Sensoranordnung (5) vorbei transportiert wird, wobei die Sensoranordnung (5) das Trägermaterial (1) zu voreingestellten ersten Abtastzeitpunkten abtastet, und dass das Trägermaterial (1) im Druckbetriebsmodus mit einer gegenüber der ersten Transportgeschwindigkeit höheren zweiten Transportgeschwindigkeit an der Sensoranordnung (5) vorbei transportiert wird, wobei die Sensoranordnung (5) das Trägermaterial (1) zu voreingestellten ersten Abtastzeitpunkten abtastet, und dass die durch die ersten Abtastzeitpunkte festgelegte Abtastfrequenz geringer ist als die durch die zweiten Abtastzeitpunkte festgelegte Abtastfrequenz.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Konfigurationsmodus die zu den Abtastzeitpunkten ermittelten Helligkeitswerte jeweils von der Sensoranordnung (5) zur Steuereinheit (4) übertragen werden, dass die Steuereinheit (4) den Schwellwert (S) ermittelt, dass die Steuereinheit (4) den ermittelten Schwellwert (S) zur Sensoranordnung (5) übertragen wird, und dass der Schwellwert (S) in der Sensoranordnung (5) als Parameter voreingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert (S) im Konfigurationsmodus abhängig vom Verlauf zumindest eines Teils der ermittelten Helligkeitswerte ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelpunkt der Ausdehnung der Markierung in Transportrichtung (1) vorzugsweise mit Hilfe einer Vergleichsfunktion ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Druckbetriebsmodus mit Hilfe der Sensoranordnung (5) zu jedem Abtastzeitpunkt ein Helligkeitswert ermittelt und mit dem voreingestellten Schwellwert verglichen wird, wobei die Sensoranordnung (5) abhängig vom Vergleichsergebnis ein Binärsignal ausgibt.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (4) abhängig von dem Binärsignal eine Antriebseinheit zum Transport des Trägermaterials und/oder einen Bilderzeugungsprozess zum Erzeugen eines Druckbildes derart steuert, dass das auf dem Trägermaterial (1) zu erzeugende Druckbilde eine voreingestellte relative Lage zu einer mit Hilfe der Sensoranordnung (5) erfassten Markierung hat.
Anordnung zum Steuern eines Druckers oder Kopierers zum Bedrucken eines mit in periodischen Abständen wiederkehrenden Markierungen versehenen bahnförmigen Trägermaterials, mit einer Steuereinheit (4) zum Steuern des Druckers (20) oder Kopierers, mit einer Sensoranordnung (5) zum Abtasten zumindest eines Bereichs des Trägermaterials (1) in dessen Transportrichtung (2), wobei die Sensoranordnung (5) in einem Konfigurationsmodus den Bereich abtastet und zu jedem Abtast zeitpunkt zumindest einen Helligkeitswert (y) des zu diesem Abtastzeitpunkt abgetasteten Bereichs ermittelt und zur Steuereinheit (4) überträgt, wobei die Steuereinheit (4) im Konfigurationsmodus abhängig von den ermittelten Helligkeitswerten mindestens eine der wiederkehrenden Markierungen ermittelt und einen Schwellwert (S) zum Detektieren der Markierungen festlegt, wobei die Steuereinheit (4) im Konfigurationsmodus den Schwellwert (S) zur Sensoranordnung (5) als in der Sensoranordnung (5) als Parameter voreinzustellenden Schwellwert (S) überträgt, wobei die Sensoranordnung (5) in einem Druckbetriebsmodus den Bereich des mit in periodischen Abständen wiederkehrenden Markierungen versehenen bahnförmigen Trägermaterials (1) abtastet, und wobei die Sensoranordnung (5) im Druckbetriebsmodus abhängig vom in der Sensoranordnung (5) voreingestellten Schwellwert (S) ein Signal erzeugt und zur Steuereinheit (4) überträgt.