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Die vorliegende Erfindung betrifft die Ausrichtung bzw. Justierung von Bildern in Drucksystemen. Die vorliegende Erfindung findet Anwendung in Verbindung mit einem Justiersystem für ein Mehrfarbendrucksystem, wobei Schwankungen der Position einer bildaufnehmenden Oberfläche zwischen den Druckstationen kompensiert werden.
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Um exaktes Drucken von Bildern zu ermöglichen, müssen Mehrfarb-Digitaldrucksysteme eine geeignete Justierung bzw. Ausrichtung von Farbe zu Farbe besitzen. In Systemen, die eine längliche Bildaufnahmeoberfläche verwenden, etwa ein Papierrollenmaterial oder einen Riemen, erreicht die Aufnahmeoberfläche eine erste Druckstation, in welcher eine Drucksubstanz einer ersten Farbe auf die Oberfläche aufgebracht wird, beispielsweise durch Erzeugen von Tintenstrahlen, oder die Farbe wird aufgebracht durch Belichten eines Bildes auf einem photoleitenden Material, oder es werden Tonerteilchen auf ein selektiv abgebildetes photoleitendes Element aufgebracht. Die Aufnahmeoberfläche bewegt sich dann zu einer zweiten Druckstation, in der ein Bild oder eine Drucksubstanz einer zweiten Farbe aufgebracht wird, usw., wobei dies von der Anzahl der Farben abhängt. Der Zeitpunkt für die Aktivierung der zweiten Druckstation kann als eine Funktion der Geschwindigkeit der Bildaufnahmeoberfläche so gesteuert werden, dass die Bilder, die durch die zwei Druckstationen aufgebracht werden, übereinander so ausgerichtet sind, dass ein gemeinsames Mehrfarbenbild entsteht. Es kann ein hoher Grad an Ausrichtung bzw. Justierung in der Prozessrichtung erreicht werden, indem ein Mechanismus eingerichtet wird, der generell als Reflexdrucken bzw. Spiegelungsdrucken bezeichnet wird, wobei die Geschwindigkeit oder die Position der Bildaufnahmeoberfläche mit einem Lagegeber an einer gewissen Stelle gemessen wird und anschließend die Bilder entsprechend zeitgesteuert erzeugt werden. Beispielsweise ist ein Lagegeber mit einer Antriebswalze verbunden. Die Drehgeschwindigkeit der Walze wird verwendet, um die Geschwindigkeit der Bildaufnahmeoberfläche zu berechnen, wenn diese den Walzenspalt durchläuft. Der Zeitpunkt für das Aktivieren der ersten, der zweiten und der nachfolgenden Druckstationen wird dann auf der Grundlage ihrer jeweiligen Entfernungen von dem Walzenspalt der Antriebswalze und der ermittelten Geschwindigkeit der Bildaufnahmeoberfläche berechnet.
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Im Falle eines elektrophotographischen Druckers ist ein Lagegeber an dem Photorezeptorriemen angebracht, um die genaue Geschwindigkeit des Riemens für jeden Zeitpunkt des Riemens zu messen. Die Zeitgebung durch dieses Signal kann dann angewendet werden, um das Aktivieren des Laserrasterausgangsscanners (ROS) oder des Balkens mit lichtemittierenden Dioden (LED) zeitlich so zu steuern, dass ein gleichmäßiger Abstand von Zeilen auf dem Photorezeptor abgebildet wird, so dass Unregelmäßigkeiten in der Geschwindigkeit des Photorezeptors in Bezug auf eine festgelegte Geschwindigkeit kompensiert werden. In einem Mehrfarbensystem kann die Zeitgebung, die durch den Lagegeber erreicht wird, ebenfalls verwendet werden, um den genauen Zeitpunkt zur Aktivierung nachfolgender Farbbilder zu bestimmen, so dass eine gute Ausrichtung oder Justierung zueinander erreicht wird, wodurch wiederum Schwankungen der Photorezeptorgeschwindigkeit kompensiert werden.
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Eine implizite Annahme in Reflexdrucksystemen besteht darin, dass der Riemen oder das Rollenmaterial unendlich steif ist (d. h. es gibt keine Dehnung oder eine Änderung der Länge), so dass die Messung des Lagegebers der Rollengeschwindigkeit oder der Riemengeschwindigkeit eine exakte Vorhersage einer korrekten Ausrichtung ermöglicht. In Situationen, in denen der Riemen oder das Rollenmaterial einen nicht vernachlässigbaren Grad an Dehnung oder Deformation besitzen, können Fehljustierungsfehler in Reflexdrucktechniken auftreten.
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In Bilderzeugungssystemen werden häufig mehrere Bilderzeugungseinheiten an unterschiedlichen Stellen entlang eines Bildtransportweges oder Papiertransportweges (beispielsweise entlang einer Riemenschleife, eines Rollenmaterial, ...) eingesetzt. Jede Bilderzeugungseinheit erzeugt eine Separation, d. h. einen Teil des Gesamtbildes (beispielsweise eine spezielle Farbe) an einer speziellen Position. Die Präzision der Bewegung des Transportsystems zwischen den Bilderzeugungseinheiten bestimmt die Ausrichtung bzw. Justierung der Separationen (beispielsweise die Farbjustierung) und die Qualität des resultierenden Bildes. Beim Reflexdrucken wird die Geschwindigkeit des Bildtransportsystems gemessen und es wird die zeitliche Aktivierung der Bilderzeugungseinheit so eingestellt, dass die Separationen übereinstimmen. Beim Doppel-Reflexdrucken wird die Geschwindigkeit des Bildtransportsystems an zwei unterschiedlichen Positionen gemessen (beispielsweise vor und nach den Bilderzeugungsstationen), um eine Änderung in der Spannung zu kompensieren. Nachteile dieses Verfahrens sind: 1) diese zweite Geschwindigkeitsmessung ist ein zusätzlicher Aufwand, und 2) in vielen Fällen ermitteln die Geschwindigkeitsmesseinrichtungen die Winkelgeschwindigkeit einer gewissen zugehörigen Antriebswalze (beispielsweise mit Gummibeschichtung), die das Bildtransportsystem antreibt. Es ist bekannt, dass diese Messung ungenau ist, und zu einer geringeren Qualität des erzeugten Bildes führt.
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Die vorliegende Erfindung stellt ein Bilderzeugungssystem bereit mit: einer Bildaufnahmeoberfläche, die in einer Abwärtsrichtung bzw. Prozessrichtung bewegt wird; einer ersten Markier- bzw. Druckstation, die ein erstes Bild auf die Bildaufnahmeoberfläche aufbringt; und einer zweiten Markier- bzw. Druckstation, die in Prozessrichtung nach der ersten Druckstation angeordnet ist und die ein zweites Bild auf die Bildaufnahmeoberfläche aufbringt. Das Bilderzeugungssystem umfasst ferner eine erste Messeinrichtung an einer ersten Position am Anfang eines Druckabschnitts oder einer Druckauflage, die Geschwindigkeitsmessinformation ausgibt, die die sich bewegende Bildaufnahmeoberfläche betrifft; ferner umfasst das Bilderzeugungssystem: eine zweite Messeinrichtung an einer zweiten Position an einem Ende des Druckabschnittes oder der Druckplatte, die eine Spannungsmessinformation ausgibt, die einen Anstieg der mechanischen Spannung in der Medienaufnahmeoberfläche zwischen der ersten und der zweiten Position betrifft; und das System umfasst ferner ein Steuersystem in Verbindung mit der ersten und zweiten Druckstation, wobei das Steuersystem ausgebildet ist, eine modifizierte Aktivierungszeit der ersten und/oder der zweiten Druckstation auf der Grundlage der Information, die von der ersten und der zweiten Messeinrichtung geliefert wird, zu bestimmen.
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Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein Bilderzeugungssystem bereit, das umfasst: eine Bildaufnahmeoberfläche, die in einer Abwärtsrichtung bzw. Prozessrichtung bewegt wird; eine erste Markier- bzw. Druckstation, die ein erstes Bild auf die Bildaufnahmeoberfläche aufbringt; und eine zweite Markier- bzw. Druckstation, die in Prozessrichtung nach der ersten Druckstation angeordnet ist, und die ein zweites Bild auf die Bildaufnahmeoberfläche aufbringt. Das Bilderzeugungssystem umfasst ferner: eine erste Messeinrichtung an einer ersten Position, die eine Geschwindigkeitsmessinformation in Bezug auf die sich bewegende Bildaufnahmeoberfläche ausgibt; eine zweite Messeinrichtung an einer zweiten Position, die eine Spannungsmessinformation in Bezug auf einen Spannungsanstieg in der medienaufnehmenden Oberfläche zwischen der ersten und der zweiten Position angibt; und ein Steuersystem in Verbindung mit der ersten und der zweiten Druckstation, wobei das Steuersystem ausgebildet ist, eine modifizierte Aktivierungszeit der ersten und/oder der zweiten Druckstation auf der Grundlage der Information zu bestimmen, die von der ersten und der zweiten Messeinrichtung ausgegeben wird. Die zweite Messeinrichtung, die mit einer zweiten Walze in Verbindung steht, umfasst einen Servomotor, wobei der Servomotor ein Drehmoment an der zweiten Position bereitstellt, um die Geschwindigkeit an der ersten Position zu steuern.
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Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein Verfahren zum Ausrichten bzw. Justieren von Bildern bereit, wobei das Verfahren umfasst: Bewegen einer Bildaufnahmeoberfläche; Aufbringen von Bildern auf die Bildaufnahmeoberfläche an einer ersten und einer zweiten Bildaufbringposition, die zueinander beabstandet sind; Überwachen einer Geschwindigkeit der Bildaufnahmeoberfläche an einer ersten Überwachungsposition, die in Prozessrichtung vor der ersten und der zweiten Bildaufbringposition angeordnet ist; Überwachen einer Spannung bzw. Verspannung in der Bildaufnahmeoberfläche an einer zweiten Überwachungsposition, die in Prozessrichtung nach der ersten und der zweiten Bildaufbringposition angeordnet ist; und Steuern eines Zeitpunkts des Aufbringens des ersten Bildes und/oder des zweiten Bildes in Reaktion auf die überwachte Geschwindigkeit und die Spannung bzw. Verspannung in der Bildaufnahmeoberfläche.
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1 ist eine schematische Ansicht einer Bilderzeugungseinrichtung gemäß einem Aspekt der anschaulichen Ausführungsform;
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2 ist eine Aufrissansicht der Bilderzeugungseinrichtung mit einem Riemenschleifensystem gemäß 1;
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3 ist eine schematische Ansicht eines Ausrichtungssystems bzw. Justiersystems mit einem Diagramm für die Versetzung des Riemens für die Bilderzeugungseinrichtung aus 1;
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4 ist ein Graph, der ein Steuersignal als Funktion des Vakuumdrucks in einem Verteilerkanal darstellt.
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Aspekte der vorliegenden Erfindung betreffen eine Bilderzeugungseinrichtung und ein Justiersystem für eine Bilderzeugungseinrichtung. Die Bilderzeugungseinrichtung umfasst ein streckbares Bildaufnahmeelement, etwa ein Rollenmaterial oder einen Riemen, das eine Bildaufnahmeoberfläche bildet, die in einer Prozessrichtung zwischen Druckstationen bewegt wird. Die Prozessrichtungsrichtungsgeschwindigkeit der Bildaufnahmeoberfläche kann über die Länge im Hinblick auf eine nominale festgelegte Geschwindigkeit variieren auf Grund von beispielsweise Schwankungen bei der Dehnung oder Deformation des Bildaufnahmeelements und es kann auch eine Variation im Laufe der Zeit auftreten auf Grund von beispielsweise kleinen Schwankungen der Antriebsgeschwindigkeit. Die Bilderzeugungsoberfläche besitzt somit zwei Freiheitsgrade, die durch die Geschwindigkeit und die relative Dehnung in dem Aufnahmeelement festgelegt sind.
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Die Bilderzeugungseinrichtung kann eine beliebige Einrichtung umfassen, um ein Bild auf einem Druckmedium zu erzeugen, etwa kann diese Einrichtung in Form eines Kopierers, eines Laserdruckers, einer Buchdruckanlage, eines Faxgerätes oder eines Multifunktionsgeräts bereitgestellt werden, wobei diese Geräte alle gemeinsam als Drucker bezeichnet werden. Der Vorgang des Aufbringens von Bildern auf Druckmedien, beispielsweise Graphiken, Texte, Photographien, etc. wird generell hierin als Drucken oder Markieren bezeichnet.
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Das Bildaufnahmeelement kann ein Rollenmaterial eines Druckmediums sein, etwa ein zusammenhängendes Rollenmaterial eines Druckmediums mit einer Länge, die wesentlich größer ist als seine Breite und wesentlich größer ist als der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Druckstation. Das Druckmedium kann Papier, Kunststoff oder ein anderes geeignetes physikalisches Druckmediensubstrat sein, um darauf Bilder zu erzeugen. Alternativ kann das Bildaufnahmeelement ein flexibler Riemen sein, etwa ein Photorezeptorriemen, der in Form einer Schleife vorgesehen sein kann. Bilder, die auf den Riemen an der ersten und der zweiten Druckstation aufgebracht werden, werden auf ein Blatt eines Druckmediums an einer Transferstation übertragen. Generell sind das Rollenmaterial aus Printmedium oder der Riemen derart ausgebildet, dass sie ausreichende Dehnbarkeit in der Prozessrichtung besitzen, so dass Unterschiede in der Spannung des Rollenmaterials zu einer Fehljustierung von Bildern führen können, die durch die erste und die zweite Druckstation aufgebracht werden. Obwohl das Bildaufnahmeelement häufig hierin als ein Rollenmaterial aus Papier beschrieben wird, ist zu beachten, dass auch andere Bildaufnahmeelemente hierin mit eingeschlossen sind.
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Im hierin verwendeten Sinne kann ein Bild ein Muster eines aufgebrachten Druckmediums aufweisen, etwa in Form einer Tinte oder eines Toners. Oder das Bild kann ein latentes Bild umfassen, wie es beispielsweise durch Belichtung (beispielsweise Entladung) von Bereichen einer Photorezeptorriemenoberfläche erzeugt werden kann, auf welche ein Markiermedium, etwa ein Toner nachfolgend aufgebracht wird.
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1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Mehrfarben-Digital-Drucksystems 10 in Form eines Tintenstrahldrucksystems. Das System 10 umfasst ein Transportsystem 12, das ein Rollenmaterial 14 aus Papier entlang eines Papierweges in einer Prozessrichtung transportiert, die generell durch den Pfeil A angegeben ist, wobei dies zwischen einem oberen Ende 16 und einem dahinter angeordneten Ende 20 erfolgt, etwa in Form einer Aufnahmewalze (nicht gezeigt). Das Drucksystem 10 umfasst mehrere Markierstationen bzw. Druckstationen 22, 24, 26, 28, wobei eine für jede der aufzubringenden Tintenfarben Zyan, Magenta, Gelb und Schwarz vorgesehen ist. Die Druckstationen 22, 24, 26, 28 sind an zueinander beabstandeten Positionen entlang des Papierweges angeordnet. Jede der Druckstationen 22, 24, 26, 28 enthält einen Druckkopf (nicht gezeigt), der ein Druckmedium, in der dargestellten Ausführungsform in Form von Tinte, auf eine Bilderzeugungsoberfläche 38 aufbringt, die durch eine Seite des Papiers gebildet ist. Die Druckköpfe 30, 32, 32, 34, 36 werden durch ein Steuersignal 40 gesteuert, das den Aktivierungszeitpunkt der Druckköpfe so steuert, dass ein Bild durch die zweite Druckstation 24 (und nachfolgend durch die Druckstationen 26, 28) einem Bild überlagert wird, das von der ersten Druckstation 22 aufgebracht wird. Das Steuersignal 40 umfasst bzw. wird erzeugt von einer zentralen Recheneinheit (CPU), die Befehle ausführt, die in einem zugehörigen Speicher abgelegt sind, um Auswurfzeiten bzw. Aktivierungszeiten/Einstellungen für die Druckköpfe zu erzeugen, oder das Steuersignal kann ein anderes geeignetes computergesteuertes System sein oder von diesem erzeugt werden. In einer Ausführungsform bildet das Steuersignal 40 einen Teil eines Gesamtsteuersystems für die Bilderzeugungseinrichtung 10, wobei das System auch Bilddaten für die Druckstationen bereitstellt.
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Das dargestellte Transportsystem 12 umfasst mehrere Führungselemente, etwa Walzen, die das Papiermaterial 14 entlang den Druckstationen führen, wobei dies üblicherweise durch Kontakt mit dem Rollenmaterial erfolgt. Mindestens eine der Walzen 42 ist eine Antriebswalze, die in der Prozessrichtung durch einen Motor oder ein anderes geeignetes Antriebssystem (nicht gezeigt) angetrieben wird. Die Antriebswalze 42 kann zwei Walzen umfassen, um damit einen Antriebswalzenspalt dazwischen zu erzeugen. Die Antriebswalze 42 übt eine Antriebskraft auf das Papiermaterial aus, wenn dieses sich durch den Spalt bewegt. Der Antriebsmotor ist so ausgebildet, dass die Antriebswalze 42 angetrieben wird, um somit das Papiermaterial 14 anzutreiben, wobei dies mit einer im Wesentlichen konstanten voreingestellten Geschwindigkeit erfolgt.
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Jedoch kann sich die Geschwindigkeit der Antriebswalze 42 im Laufe der Zeit ändern, d. h. diese kann von ihrer voreingestellten Geschwindigkeit abweichen, so dass die Geschwindigkeit des Rollenmaterials, das durch den Walzenspalt läuft, ebenfalls geringfügig im Laufe der Zeit schwanken kann. In der dargestellten Ausführungsform sind die Druckköpfe 22, 24, 26, 28 entlang des Papierweges mit unterschiedlichen Abständen vor dem Walzenspalt angeordnet.
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Eine oder mehrere Walzen (nicht gezeigt), die in Prozessrichtung vor und/oder nach der Antriebswalze 42 angeordnet sind, können Spannwalzen sein. Die Spannwalzen versuchen, eine konstante (mechanische) Spannung in dem Rollenmaterial 14 aufrecht zu erhalten, ohne dass eine Antriebskraft ausgeübt wird. Die Spannwalzen können in Richtung auf das Rollenmaterial 14 vorgespannt sein, um eine kleine Spannung in dem Rollenmaterial zu erzeugen, so dass das Rollenmaterial gespannt bleibt, wenn es sich durch das Drucksystem 10 bewegt. Die auf das Rollenmaterial ausgeübte Spannung führt zu einer geringen Dehnung des Rollenmaterials in der Prozessrichtung. Es können Änderungen der Spannung im Laufe der Zeit auftreten. Als Folge davon kann auch die Geschwindigkeit des Rollenmaterials im Laufe der Zeit (kann also größer oder kleiner werden) in Bezug zu der Geschwindigkeit an dem Walzenspalt variieren.
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Information über das Rollenmaterial 14 wird an zwei beabstandeten Überwachungspositionen entlang des Papierweges erhalten, so dass es möglich ist, sowohl die Rollenmaterialgeschwindigkeit als auch die Spannung des Materials für eine relative Aktivierungszeit nachfolgender Druckköpfe zu verwenden. In einer Ausführungsform wird die Information an einer ersten Materialposition in Prozessrichtung nach den gesamten Druckköpfen und an einer zweiten Materialposition in Prozessrichtung vor allen Druckköpfen erhalten. Jedoch können die Positionen für die erste und die zweite Position beliebig entlang des Papierweges festgelegt werden, um Information von dem Material, etwa die Geschwindigkeit und die Spannung in dem Papierweg benachbart zu den Druckköpfen zu erhalten. In anderen Systemen, in denen der Antriebswalzenspalt in Prozessrichtung vor den Druckköpfen angeordnet ist, kann eine nachgeordnete Information nützlich sein.
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Eine nachfolgend detaillierter beschriebene Vorrichtung kann mechanische Störungen während eines Druckprozesses kompensieren, indem das Erzeugen von bilderzeugenden Druckkopfaktivierungssignalen in der Erwartung einer mechanischen Störung vorgenommen wird. Die Vorrichtung kann eine Druckersteuerung umfassen, um Signale zur Koordination der Bewegung von Komponenten in Bezug auf ein rotierendes Bildaufnahmeelement in einem Drucker zu erzeugen und um Daten zu erzeugen, die eine Prozessstörung angeben, die sich aus einer Wechselwirkung der rotierenden Bildaufnahmeeinheit mit den Komponenten und einer erwarteten Zeit für die Prozessstörung ergibt. Die Vorrichtung umfasst ferner einen Prozessstörungskompensator, um ein Prozessstörungskompensationssignal zu erzeugen, das der Erkennung der Prozessstörung und den Zeitdaten entspricht, und es ist ferner eine Bilderzeugungsdruckkopfsteuerung vorgesehen, um ein Bilderzeugungsdruckkopfaktivierungssignal in Bezug auf das Prozessstörungskompensationssignal einzustellen.
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Das anschauliche Justiersystem umfasst eine erste Messeinrichtung 60 und eine zweite Messeinrichtung 62. Die erste und die zweite Messeinrichtung 60, 62 können Information im Hinblick auf die Zeitfluktuationen und Spannungsfluktuationen in Bezug auf das Rollmaterial bereitstellen, beispielsweise Information, aus der Prozessrichtungsgeschwindigkeit und/oder eine Spannung in dem Rollenmaterial 14 ermittelt und diese Änderungen im zeitlichen Verlauf überwacht werden können. Die erste Messeinrichtung 60 ist an einer ersten Überwachungsposition und die zweite Messeinrichtung 62 ist an einer zweiten Überwachungsposition, die von der ersten Position in der Prozessrichtung beabstandet ist, angeordnet, um Information über das Rollenmaterial 14 an der ersten und der dazu beabstandeten zweiten Position des Rollenmaterials 14 bereitzustellen. Die erste Messeinrichtung 16 kann beispielsweise in Prozessrichtung vor der zweiten Messeinrichtung 62 angeordnet sein. Generell ist die erste oder die zweite Messeinrichtung 60, 62 vor mindestens einer der Druckstationen und die andere Messeinrichtung 60, 62 ist in Prozessrichtung nach mindestens einer der Druckstationen angeordnet.
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Wie nachfolgend detaillierter beschrieben ist, werden eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitgestellt, um Positionsfehler auf Grund von Spannungsänderungen in dem Mediumssubstrat in einem Abschnitt eines Mediumtransportsystems zu kompensieren. Das Verfahren kann eine Geschwindigkeitsmesseinrichtung und eine Spannungsmessung verwenden. Die Geschwindigkeitsmessung und die Spannungsmessung können dabei an gegenüberliegenden Enden eines Abschnitts des Mediumtransportsystems vonstatten gehen (beispielsweise vor und nach der Bilderzeugungszone). Eine Servo-Steuerungsschleife misst die Geschwindigkeit an einer ersten Position und ein Servorantriebssystem liefert ein Drehmoment für die Antriebswalze an einer zweiten Position, um die Geschwindigkeit an der ersten Position zu steuern. Eine Vergrößerung der Zugkraft oder anderer externer Kräfte auf das Transportsystem bewirkt eine Dehnung und führt zu einem Positionsfehler. Der Anstieg im Steuersignal des Servorantriebssystems ist im Wesentlichen proportional zum Spannungsanstieg in dem Mediumsubstrat zwischen der ersten und der zweiten Position. Somit ist das bekannte Steuerungssignal eine Funktion der Verschiebung des Mediums auf Grund einer Dehnung und kann verwendet werden (zusammen mit der Geschwindigkeitsmessung), um in genauer Weise die Ankunft des Mediumsubstrats an einer speziellen Position vorherzusagen.
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Die Vorrichtung und das Verfahren der vorliegenden Erfindung sind nicht auf ein Bilderzeugungssystem beschränkt. Diese Vorrichtungen und Verfahren können auch in einem beliebigen Gerät oder einem System angewendet werden, das eine genaue Vorhersage der Position des Mediumsubstrats an einer speziellen Position erfordert. Es sei wieder auf 1 verwiesen; eine Anzahl von Transportsystemkomponenten ist hierin dargestellt, so dass diese ein Transportmedium 14, eine Transportgeschwindigkeitsmessung bzw. Messeinrichtung 41 (in der Nähe der Position 1), ein Transportantriebssystem 42 (in der Nähe der Position 2), eine Servosteuerung 70 und einen Abschnitt zwischen den Positionen 1 und 2 aufweisen, wobei die Bilderzeugung oder andere Funktionen ausgeführt werden. Zu Beispielen von Transportmedien gehören ein Rollenmaterial 14, das aus Papier, Kunststoff oder einem anderen Material hergestellt ist, eine Riemenschleife, die aus einem photoempfindlichen Material aufgebaut ist, einem Zwischenmaterial, Kunststoff oder einem anderen Material, einem Rollenmaterial oder einer Riemenschleife, auf welchem ein Blatt Papier oder ein anderes Material transportiert wird, und dergleichen. Das Blatt kann mit dem Rollenmaterial oder der Riemenschleife durch Vakuum, elektrostatische Kräfte, Greifbalken oder andere Verfahren in Kontakt sein.
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Das Messen der Mediumtransportgeschwindigkeit 41 kann die Verwendung eines Drehcodierers bzw. Drehwinkelgebers enthalten, der an einer Walze angebracht ist, und/oder es kann eine Doppler-Oberflächenmessung Anwendung finden oder es können andere Vorrichtungen verwendet werden. Das Transportantriebssystem 42 umfasst beispielsweise einen Gleichstrommotor, einen Wechselstrommotor, einen Schrittmotor, einen hydrostatischen Antrieb oder einen anderen Aktuator (Getrieberiemen oder andere Übertragungsmittel), einen Leistungsverstärker 72, der die Aktivierungsleistung für den Aktuator durch Verstärkung (und manchmal Umwandlung) des Kleinleistungssteuersignals liefert. Die Servosteuerung 70 kann die Geschwindigkeit im Transportsystem über das Ausgeben eines Steuersignals an den Leistungsverstärker steuern. Das Diagramm aus 1 zeigt 4 Bilderzeugungsstationen 22, 24, 26, 28, die CMYK erzeugen können, d. h. entsprechende Bildseparationen eines Farbbildes. Es können xerographische Verfahren, Tintenstrahlverfahren oder andere Bildererzeugungstechniken eingesetzt werden. Das Transportmedium kann von einer Auflage oder einen Druckabschnitt 80 (Vakuum) gehalten oder getragen werden oder durch Auflagebalken oder andere Trägerstrukturen, die eine signifikante Zugkraft auf das Bildtransportsystem ausüben. Es können auch andere Kräfte von mechanischen Elementen in dem Abschnitt zwischen den Positionen 1 und 2 ausgeübt werden.
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Eine Vorrichtung und ein Verfahren, die die Position des Mediumsubstrats (d. h. ein Positionsberechner für das Mediumsubstrat 90) werden nachfolgend beschrieben. In einer anschaulichen Anordnung verwendet die Recheneinheit 90 eine einzelne Geschwindigkeitsmessung und eine einzelne Spannungsmessung, die aus dem Steuersignal berechnet werden, das wiederum von der Servorsteuerung 70 ausgegeben wird. Die Kräfte zwischen der Position 1 und der Position 2 ändern die Spannung in dem Mediumsubstrat. Die Elastizität des Mediumsubstrats kann eine entsprechende Verschiebung hervorrufen, deren Größe durch den Elastizitätsmodul des Mediumsubstrats bestimmt werden kann. Diese Verschiebung des Mediumsubstrats kann einen Fehler in nachfolgenden Vorgängen (beispielsweise bei der Bilderzeugung) an dem gleichen Punkt auf dem Mediumsubstrat hervorrufen (beispielsweise kann dadurch ein Farbjustierfehler hervorgerufen werden).
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Kräfte zwischen der Position 1 und der Position 2 können auch die erforderliche Kraft ändern, die von dem Bildtransportantriebssystem ausgeübt wird. In konventionellen Systemen wird diese Kraft auf das Mediumsubstrat über eine Antriebswalze 2 übertragen. Wenn die Kraft relativ groß ist, wird eine Gummibeschichtung auf die Antriebswalze aufgebracht, um den Reibungskoeffizienten zu erhöhen, so dass ein Schlupf verhindert wird. Die Elastizität der Gummibeschichtung ändert das Verhältnis der Substratoberflächengeschwindigkeit zur Winkelgeschwindigkeit der Antriebswalze. Somit kann ein Verfahren für die Geschwindigkeitsmessung, das auf der Verwendung der Winkelgeschwindigkeit der Antriebswalze beruht, zu Fehlern führen.
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In 2 ist ein vollständiges Riemenschleifensystem dargestellt, in welchem die vorliegende Erfindung angewendet werden kann. Eine Transportriemenschleife 100 mit Löchern bewegt sich über eine Vakuumverteilleitung 102. Blätter können auf den Riemen in der Nähe einer Steuerwalze 104 aufgebracht werden. Das Vakuum zwingt das Blatt in engen Kontakt mit dem Riemen 100 und bewirkt einen engen Kontakt des Riemens 100 mit der Oberfläche der Verteilereinrichtung 102. Über der Verteilereinrichtung sind Bilderzeugungsstationen (nicht gezeigt) angeordnet. Ein Antriebsmotor 108 treibt den Transportriemen 100 über eine gummibeschichtete Walze 112 an. Es kann ein Codierer bzw. Lagegeber mit der Steuerwalze 104 verbunden sein. Die Kraft des Vakuums, die den Riemen 100 und die Vorrichtung 102 in engen Kontakt hält, kann dabei beträchtlich sein. Daher kann die Zugkraft auf den Riemen 100 relativ groß sein. Eine schematische Darstellung des zuvor dargestellten Sachverhalts ist in 3 gezeigt.
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In einem konventionellen Reflexdrucksystem wird die Rollenmaterialgeschwindigkeit in der Prozessrichtung durch einen einzelnen Codierer bestimmt. In dem konventionellen System wird angenommen, dass die Geschwindigkeit des Rollenmaterials an den Druckköpfen, die von dem Codierer beabstandet sind, gleich ist zu der Geschwindigkeit beim Codierer. Die Druckköpfe jeder Farben werden dann jeweils sequenziell mit einer vorgegebenen Anzahl an Codiererpulsen getrennt auf der Grundlage der bestimmten Geschwindigkeit aktiviert. Ohne eine Dehnung des Rollenmaterials sollte die Justierung von Farbe zu Farbe generell in diesem Verfahren kompensiert sein. Auf Grund von zeitlich schwankenden Änderungen in der Spannung des Rollenmaterials trifft diese Annahme jedoch nicht zu und es erfolgt keine genaue Justierung während des gesamten Druckvorganges.
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Beispielsweise ist Papier ein sehr dehnbares Medium. Ein Papier mit 75 g/m2 (gsm) besitzt typischerweise einen Elastizitätsmodul, so dass eine typische Materialspannung von einem Pfund/Inch (ungefähr 0,18 kg/cm) eine Dehnung in dem Papier von ungefähr 0,1% hervorruft. In einem System mit einem Abstand von 0,8 m zwischen den Druckköpfen kann eine derartige Dehnung eine Änderung in der Position von 800 μm hervorrufen. In einem konventionellen System wird die Aktivierung des zweiten Druckkopfes so eingestellt, dass diese der Dehnung in dem Rollenmaterial zu dem Zeitpunkt entspricht, an dem ein Testdruck erhalten wird, wobei die Aktivierung so eingestellt ist, dass die Zeilen, die von dem ersten und dem zweiten Druckkopf erzeugt werden, zueinander ausgerichtet oder justiert sind. Jedoch kann die Spannung in dem Rollenmaterial sich im Laufe der Zeit ändern. Eine 20%ige Änderung der Spannung führt beispielsweise zu einer Fehljustierung von ungefähr 160 μm, wenn das konventionelle Einzelreflex-Steuerungssystem angewendet wird. In einem Drucksystem, das beispielsweise mit 600 Zeilen pro Inch arbeitet, sind die Zeilen ungefähr um 42 μm voneinander getrennt. Eine Fehljustierung von 160 μm ist daher wesentlich und kann typischerweise mit dem bloßen Auge eines Betrachters, der das Bild ansieht, erkannt werden. In der anschaulichen Ausführungsform kann die Fehljustierung generell so weit reduziert werden, dass diese kleiner ist als die Breite einer Abtastzeile und kann theoretisch vollständig kompensiert werden.
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In einer anschaulichen Ausführungsform kann die Zugkraft auf den Riemen entlang der Auflage oder des Druckabschnitts 80 gleichmäßig sein und kann ansonsten überall Null sein. In diesem Falle ändert sich die Riemenspannung (T) linear mit dem Abstand, wie dies in der gestrichelten Linie 120 in 3 gezeigt ist. Die Riemenverschiebung bzw. der Versatz (y) auf Grund der Zugkraft ist in der Kurve 124 in 3 gezeigt. Der Riemenversatz (y) ist Null bis zum Beginn der Auflage (x = 0) und ist quadratisch bis zum Ende der Auflage (x = a). Für einen Riemen mit einem Elastizitätsmodul von E[N/m] und einer angelegten Zugkraft von F[N/m] ist die Gleichung für den Riemenversatz (y): y = 0,5 × (F/E)·x2/a; wobei x < a.
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Die obige Gleichung und die Integration der Geschwindigkeitsmessung an der Position 1 ergibt eine Vorhersage eines beliebigen Punktes Z auf dem Riemen an einer speziellen Position. Wenn eine Bilderzeugung an dieser speziellen Position erfolgt, so kann der Bildwert, der mit diesem Punkt Z verknüpft ist, an der korrekten Position aufgebracht werden.
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Zu beachten ist, dass die obige Gleichung erfordert, dass die Zugkraft F bekannt ist. Der Antriebsmotor 108 kann ein Drehmoment liefern, um die Zugkraft zu überwinden. Um dies zu bewältigen, kann die Servosteuerung 70 ein Steuersignal 40 dem Leistungsverstärker 72 zuführen, um einen ausreichenden Motorstrom bereitzustellen. Der Anstieg im Steuersignal ist eine Funktion des Anstiegs der Zugkraft. In vielen Fällen ist diese Abhängigkeit ungefähr linear.
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4 zeigt das Ergebnis eines Experiments 200. In dem Experiment wurde der Vakuumdruck in der Verteilerleitung von 0 Inch Wassersäule auf 8 Inch Wassersäule in Schritten von 2 Inch Wassersäule erhöht. Das zugehörige Steuersignal stieg von 0,26 auf 0,37 in Schritten von 0,02525 an. Diese Änderung im Steuersignal ist proportional zur Zugkraft F und der Riemenspannung (T). Die Proportionalitätskonstante kann aus dem Leistungsverstärker 72, der Motordrehmomentskonstante und dem Antriebsübertragungsverhältnis berechnet oder durch Kalibrierung ermittelt werden.
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Im Vorhergehenden wird angenommen, dass ein konstantes Zugprofil über die Auflagelänge vorliegt. Andere Komponenten in dem Abschnitt können ein anderes Kräfteprofil in Längsrichtung für den Riemen aufweisen. Die Berechnung der Verschiebung bzw. Versetzung kann in ähnlicher Weise wie in der obigen Berechnung ausgeführt werden.
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Wie zuvor erläutert ist, wird ein Transportabschnitt bereitgestellt, in welchem ein Kräfteprofil in der Prozessrichtung zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position angewendet wird. Die Transportgeschwindigkeit wird an der ersten Position gemessen und ein Servormotor liefert ein Drehmoment an einer zweiten Position, um die Geschwindigkeit in der ersten Position zu steuern. Die Prozessposition des Transportmediums kann vorhergesagt werden, indem die Geschwindigkeitsmessung an der ersten Position und das Servorsteuerungssignal, das dem Leistungsverstärker für den Motor an einer zweiten Position zugeleitet ist, verwendet werden.
