DE102013200738A1

DE102013200738A1 - Gemeinsame Vor- und Rückkopplung einer Farbauftrageinheit mit Farbschrauben

Info

Publication number: DE102013200738A1
Application number: DE102013200738A
Authority: DE
Inventors: Peter Paul; Jorge A. Alvarez; Nancy Y. Jia
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2012-01-23
Filing date: 2013-01-18
Publication date: 2013-07-25
Also published as: JP2013147029A; CN103213388A; BR102013001770A2; MX2013000572A; US20130186290A1

Abstract

Es werden ein Verfahren und ein System zum automatischen Regeln von Farbschrauben für eine Druckmaschine bereitgestellt. Dabei sind die Farbschrauben anpassbar, um die Farbzufuhr zu einzelnen Zonen zu regeln, die sich nebeneinander über die Breite einer Farbwalze befinden. Das System verwendet Vor- und Rückkopplungs-Regelkreise, um die Farbzufuhr basierend auf einer Pixelzählung des Bildinhalts dynamisch anzupassen. Die Pixelzählung schaut weit genug in den Videostrom voraus, um der Anpassung an den Farbschrauben Zeit zu lassen, sich durch das Farbwerk zu verbreiten, um die Farbausgabe am Farbwerk auf die Bildgebungstrommel zu beeinflussen. Die Rückmeldung der erreichten Farbdichte an den Kontrollausschnitten auf der Bildgebungstrommel wird zusätzlich zur Pixelzählung verwendet, um die Motoren der Farbschrauben zu steuern. Die Rückmeldung wird auch verwendet, um die Laufzeitverzögerung und das dynamische Modell der Farbauftragvorrichtung zu aktualisieren, die verwendet werden, um zu bestimmen, wie viel die Farbschrauben basierend auf dem Pixelzählungsstrom anzupassen sind.

Description

Herkömmlicherweise werden für Farbauftrageinheiten mit Farbschrauben in Standard-Offset-Drucksystemen die Farbschrauben typischerweise von einer Bedienperson manuell angepasst, wenn sich die Druckeinheit in einem Wartungsmodus befindet. Obwohl die früheren Vorgehensweisen recht zufriedenstellend waren, besteht ein Bedarf an einem verbesserten Farbschrauben-Anpassungsmechanismus, um die Farbschrauben für ein Lithographiesystem mit variablen Daten automatisch anzupassen.
Es werden ein Verfahren und ein System zum automatischen Regeln von Farbschrauben für eine digitale Offset-Druckmaschine bereitgestellt. Die Farbschrauben sind dabei anpassbar, um die Farbzufuhr zu einzelnen Zonen zu regeln, die sich nebeneinander über Breite einer Farbwalze befinden. Das System verwendet Regelkreise mit Vor- und Rückkopplung, um die Farbzufuhr basierend auf einer Pixelzählung des Bildinhalts dynamisch anzupassen. Die Pixelzählung schaut im Videostrom weit genug voraus, um der Anpassung an den Farbschrauben Zeit zu lassen, sich durch das Farbwerk zu verbreiten, um die Farbausgabe am Farbwerk auf die Abbildungstrommel zu beeinflussen. Eine Rückmeldung der erreichten Farbdichte an Kontrollabschnitten auf der Abbildungstrommel wird zusätzlich zur Pixelzählung verwendet, um die Motoren der Farbschrauben zu steuern. Die Rückmeldung wird auch verwendet, um die Laufzeitverzögerung und das dynamische Modell der Farbauftragvorrichtung zu aktualisieren, die verwendet werden, um zu bestimmen, wie sehr die Farbschrauben basierend auf dem Pixelzählungsstrom anzupassen sind.
Es zeigen:
1 eine Seitenansicht eines Systems für Lithographie mit variablen Daten gemäß eine Ausführungsform;
2 eine schematische seitliche Aufrissansicht eines Lithographiesystems mit variablen Daten mit einem Farbwerk mit Farbschrauben und Vor- und Rückkopplungsschleifen gemäß einer Ausführungsform;
3 ein Blockdiagramm eines Reglers mit einem Prozessor zum Ausführen von Anweisungen, um automatisch Farbschrauben in Lithographiesystemen mit variablen Daten gemäß einer Ausführungsform zu regeln;
4 eine Ansicht einer Farbschraube, die anpassbar ist, um die Farbzufuhr zu einer individuellen Zone einer Farbwalze gemäß einer Ausführungsform zu regeln;
5 ein Ablaufschema eines Verfahrens zum Regeln einer Farbauftrageinheit für ein Lithographiesystem mit variablen Daten gemäß einer Ausführungsform;
6 ein Ablaufschema eines Verfahrens zum Aktualisieren eines dynamischen Modells einer Farbauftragvorrichtung, das mit dem Verfahren verwendbar ist, um eine Farbauftrageinheit gemäß einer Ausführungsform zu regeln;
7 eine Seitenansicht eines variablen Lithographiesystems gemäß einer Ausführungsform;
8 eine Seitenansicht eines Farbauftrag-Teilsystems, das verwendet wird, um eine einheitliche Farbschicht auf eine strukturierte Schicht einer Anfeuchtlösung und Teile einer wieder abbildbaren Oberflächenschicht, die durch die Strukturierung der Anfeuchtlösung freigelegt wird, gemäß einer Ausführungsform aufzutragen;
9 eine Seitenansicht eines Farbauftrag-Teilsystems, das verwendet wird, um eine einheitliche Farbschicht, die eine geregelte Rheologie aufweist, durch Farbvorwärmen auf eine strukturierte Schicht von Anfeuchtlösung und Teile einer wieder abbildungsfähigen Oberflächenschicht, die durch die Strukturierung der Anfeuchtlösung freigelegt wird, gemäß einer Ausführungsform aufzutragen;
10 eine perspektivische Ansicht einer Farbwalze, die in einer Richtung, die zu einer Längsachse der Walze parallel ist, gemäß einer Ausführungsform in einzeln adressierbare Bereiche unterteilt ist; und
11 eine Seitenansicht einer Farbauftragwalze und einer Übertragungsfeuchtwalze, die den verhältnismäßig viel größeren Durchmesser der Farbauftragwalze im Vergleich zur Übertragungsfeuchtwalze gemäß einer Ausführungsform abbildet.
Die offenbarte Ausführungsform betrifft ein Verfahren zur automatischen Farbzufuhr für lithographische Drucksysteme, wozu Lithographiesysteme mit variablen Daten gehören. Das Farbregelsystem verwendet den Videostrom, der die Pixelzählung misst, um die Farbzufuhr und die Zufuhrraten des Feuchtwassers anzupassen, damit sie der Farbbelastung des Bildinhalts entsprechen. Zusätzlich zu den prädiktiven Schätzungen aus der Pixelzählung kann eine Regelung unter Verwendung von Kontrollausschnitten auf der Bildgebungstrommel erfolgen, um die Farbzufuhr zu regeln und andere Farbschraubenattribute zu messen, wie etwa die Laufzeitverzögerung und das dynamische Modell der Farbauftragvorrichtung, die verwendet werden, um die Farbzufuhr mit Bezug auf die Pixelzählung zu bestimmen. Eine automatische Farb- und Feuchtwasserregelung ist wesentlich, wenn ein sich nicht wiederholender oder mit variablen Daten versehener digitaler Bildstrom verwendet wird und der Bedarf an Farbe und Feuchtwasser mit dem sich ändernden digitalen Bildinhalt variiert.
Der Begriff „Druckmedien” bezieht sich im Allgemeinen auf ein gewöhnlich biegsames, manchmal gewelltes, physisches Blatt aus Papier, Stoff, Pappe, Plastik oder Verbundplanfilm, Keramik, Glas, Holz, Blech oder ein anderes geeignetes Druckmediensubstrat für Bilder.
Der Begriff „Drucken mit variablen Daten” oder „digitales Drucken” bezieht sich im Allgemeinen auf ein System, das Dokumente mit variablen Daten bedrucken oder markieren kann, d.h. Dokumente, deren Bildinhalt von Seite zu Seite variiert. Eine „lithographische Druckmaschine mit variablen Daten” führt das Drucken mit variablen Daten aus.
Der Begriff „Farbwerk” wird verwendet, eine Reihe von Walzen oder anderen Mechanismen zu beschreiben, die verwendet werden, um Farbe bis zu einem Bildgebungselement zum Bedrucken eines Druckmediums zu bringen.
Der Begriff „Farbschraube” ist dazu gedacht, eine beliebige Vorrichtung einzubeziehen, welche die Farbmenge regelt, die einem entsprechenden Streifen oder einer Zone des Bildgebungselements mit oder ohne Farbwerk zugeführt wird. Es versteht sich, dass die Erfindung hier ebenso gut auf die Regelung beliebiger Farbdosiervorrichtungen, wie etwa auf die Sperrklinke für die Farbkugel und segmentierte Farbschrauben, sowie auf andere Farbdosiertechnologien, wie etwa Tintenstrahl- oder Ultraschall-Farbdosierung, anwendbar ist.
Der Begriff „Farbauftragvorrichtung” oder „Farbauftrageinheit” ist dazu gedacht, ein Farbwerk, Farbschrauben und ein oder mehrere Farbkästen zum Zuführen von Farbe zu dem Farbwerk im Verhältnis zu den Einstellungen einer Vielzahl von Farbschrauben, die auf einen jeweiligen Farbweg ausgerichtet sind, auf dem Farbe von einem Farbkasten auf ein Substrat oder Bild auf einem zu druckenden Bildaufnahmeelement übertragen wird, zu umfassen.
Wie sie hier verwendet werden, können Beziehungsbegriffe, wie etwa „erster”, „zweiter” und dergleichen, nur verwendet werden, um eine Entität oder Aktion von einer anderen Entität oder Aktion zu unterscheiden, ohne unbedingt eine tatsächliche derartige Beziehung oder Reihenfolge zwischen diesen Entitäten oder Aktionen zu benötigen oder vorauszusetzen. Ebenso können Beziehungsbegriffe, wie etwa „versetzt”, „vorgeschaltet”, „nachgeschaltet”, „oberer”, „unterer”, „vorderer”, „hinterer”, „waagerechter”, „senkrechter” und dergleichen, nur verwendet werden, um eine räumliche Orientierung von Elementen im Verhältnis zu einander zu unterscheiden und ohne unbedingt eine räumliche Orientierung im Verhältnis zu einem beliebigen anderen physischen Koordinatensystem vorauszusetzen. Die Begriffe „umfasst”, „umfassend” oder eine andere Variante derselben sind dazu gedacht, einen nicht ausschließlichen Einbezug abzudecken, so dass ein Prozess, ein Verfahren, ein Artikel oder ein Gerät, der bzw. das eine Liste von Elementen umfasst, nicht nur diese Elemente umfasst, sondern auch andere Elemente umfassen kann, die nicht ausdrücklich aufgeführt sind oder zu diesem Prozess, Verfahren, Artikel oder Gerät gehören. Ein Element, vor dem „ein”, „eine” oder dergleichen steht, schließt nicht ohne weitere Auflagen das Vorliegen zusätzlicher identischer Elemente in dem Prozess, Verfahren, Artikel oder Gerät aus, der bzw. das das Element umfasst. Auch der Begriff „ein anderer” ist als mindestens ein zweiter oder weiterer definiert. Die Begriffe „einschließend”, „aufweisend” und dergleichen, wie sie hier verwendet werden, sind als „umfassend” definiert.
7 bis 11 zeigen die Hardware und die Betriebsumgebung der Lithographie mit variablen Daten, in der die verschiedenen Ausführungsformen in die Praxis umgesetzt werden können.
7 bildet ein System 10 für die variable Lithographie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ab. Das System 10 umfasst ein Bildgebungselement 12, bei dieser Ausführungsform eine Trommel, wobei es sich jedoch ebenso gut um eine Platte, einen Riemen und dergleichen handeln kann das von einer Reihe von Teilsystemen umgeben ist, die nachstehend ausführlich beschrieben werden. Das Bildgebungselement 12 trägt ein Farbbild auf das Substrat 14 am Walzenspalt 16 auf, wo das Substrat 14 zwischen dem Bildgebungselement 12 und einer Druckwalze 18 eingeklemmt wird. Es können viele verschiedene Substratarten verwendet werden, wie etwa Papier, Plastik oder Verbundplanfilm, Keramik, Glas und dergleichen. Der Übersichtlichkeit und Kürze der vorliegenden Erklärung halber geht man davon aus, dass das Substrat Papier ist, wobei es sich versteht, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf diese Substratform eingeschränkt ist. Beispielsweise können andere Substrate Pappe, gewellte Verpackungsmaterialien, Holz, Keramikfliesen, Gewebe (z.B. Kleidung, Gardinen, Kleidungsstücke und dergleichen), Transparent- oder Plastikfilm, Metallfolien und dergleichen umfassen. Eine große Auswahl von Markierungsmaterialien kann verwendet werden, wozu solche mit Pigmentdichten von mehr als zehn Gewichtsprozent (10 %) gehören, wozu ohne Einschränkung Metallfarben oder weiße Farben gehören, die für Verpackungen nützlich sind. Der Übersichtlichkeit und Kürze des vorliegenden Abschnitts der Offenbarung halber verwenden wir im Allgemeinen den Begriff Farbe, von dem es sich versteht, dass er den Bereich von Markierungsmaterialien umfasst, wie etwa Tinten, Pigmente und andere Materialien, die von den hier offenbarten Systemen und Verfahren aufgetragen werden können.
Das eingefärbte Bild von dem Bildgebungselement 12 kann auf viele verschiedene, von kleinen bis zu großen, Substratformate aufgetragen werden, ohne die vorliegende Offenbarung zu verlassen. Bei einer Ausführungsform ist das Bildgebungselement 12 mindestens 38 Zoll (38”) breit, so dass ein standardmäßiger 4-Blatt-Druckbogen oder ein größeres Medienformat untergebracht werden kann. Der Durchmesser des Bildgebungselements 12 muss groß genug sein, um diverse Teilsysteme um seine Umfangsfläche herum unterzubringen. Bei einer Ausführungsform weist das Bildgebungselement 12 einen Durchmesser von 10 Zoll auf, obwohl größere oder kleinere Durchmesser geeignet sein können, je nach Anwendung der vorliegenden Offenbarung.
Wie in 7 gezeigt, ist eine erste Stelle um das Bildgebungselement 12 herum ein Anfeuchtlösungs-Teilsystem 30. Das Anfeuchtlösungs-Teilsystem 30 umfasst im Allgemeinen eine Reihe von Walzen (hier als Anfeuchteinheit bezeichnet), um die Oberfläche der wieder abbildungsfähigen Oberflächenschicht 20 einheitlich anzufeuchten. Es ist wohlbekannt, dass es viele verschiedene Arten und Konfigurationen von Anfeuchteinheiten gibt. Der Zweck der Anfeuchteinheit besteht darin, eine Schicht von Anfeuchtlösung 32 abzugeben, die eine einheitliche und regelbare Dicke aufweist. Bei einer Ausführungsform liegt diese Schicht im Bereich von 0,2 μm bis 1,0 μm und ist sehr einheitlich ohne Löcher. Die Anfeuchtlösung 32 kann hauptsächlich aus Wasser bestehen, wobei wahlweise geringe Mengen von Isopropylalkohol oder Ethanol hinzugefügt werden, um ihre natürliche Oberflächenspannung zu reduzieren und die Verdampfungsenergie zu verringern, die für nachfolgende Laserstrukturierung notwendig ist. Zudem wird im Idealfall ein geeignetes Tensid in einem geringen Gewichtsprozentsatz hinzugefügt, das eine stärkere Anfeuchtung an der wieder abbildungsfähigen Oberflächenschicht 20 fördert. Bei einer Ausführungsform besteht dieses Tensid aus Silikon-Glykol-Polymer-Familien, wie etwa Trisiloxan-, Copolyol- oder Dimethikoncopolyol-Verbindungen, die mühelos eine ebene Ausbreitung und Oberflächenspannungen unter 22 Dyn/cm mit geringem Gewichtsprozentzuwachs fördern. Andere Fluortenside sind ebenfalls mögliche oberflächenspannungsreduzierende Mittel. Wahlweise kann die Anfeuchtlösung 32 einen strahlungsempfindlichen Farbstoff enthalten, um teilweise Laserenergie im Strukturierungsprozess zu absorbieren, wie es nachstehend beschrieben wird. Zusätzlich zu oder als Ersatz für chemische Verfahren können physische/elektrische Verfahren verwendet werden, um das Anfeuchten der Anfeuchtlösung 32 über die wieder abbildungsfähige Oberflächenschicht 20 zu ermöglichen. Bei einem Beispiel funktioniert ein elektrostatisches Hilfsmittel anhand des Anlegens eines starken elektrischen Feldes zwischen der Anfeuchtwalze und der wieder abbildungsfähigen Oberflächenschicht 20, um einen einheitlichen Film von Anfeuchtlösung 32 auf die wieder abbildungsfähige Oberflächenschicht 20 zu ziehen. Das Feld kann erstellt werden, indem eine Spannung zwischen der Anfeuchtwalze und der wieder abbildungsfähigen Oberflächenschicht 20 angelegt wird, oder indem eine vorübergehende doch ausreichend anhaltende Ladung auf die wieder abbildungsfähige Oberflächenschicht 20 selber abgeschieden wird. Die Anfeuchtlösung 32 kann elektronisch leitfähig sein. Daher kann bei dieser Ausführungsform eine Isolierschicht (nicht gezeigt) zu der Anfeuchtwalze und/oder unter der wieder abbildungsfähigen Oberflächenschicht 20 hinzugefügt werden. Unter Verwendung eines elektrostatischen Hilfsmittels kann es möglich sein, das Tensid in der Anfeuchtlösung zu reduzieren oder zu eliminieren.
Nach dem Auftragen einer präzisen und einheitlichen Menge von Anfeuchtlösung wird bei einer Ausführungsform ein optisches Strukturierungs-Teilsystem 36 verwendet, siehe 2, um durch bildweises Verdampfen der Anfeuchtlösungsschicht, beispielsweise unter Verwendung von Laserenergie, selektiv ein latentes Bild in der Anfeuchtlösung zu bilden. Es sei hier zu beachten, dass die wieder abbildungsfähige Oberflächenschicht 20 im Idealfall den größten Teil der Energie möglichst nahe an einer oberen Oberfläche 28 absorbieren soll (8), um eventuelle Energie zu minimieren, die beim Erwärmen der Anfeuchtlösung vergeudet wird, und um sie seitliche Ausbreitung der Wärme zu minimieren, um eine hohe räumliche Auflösungskapazität beizubehalten. Alternativ kann es auch bevorzugt sein, den größten Teil der einfallenden Strahlungs-(z.B. Laser-)Energie innerhalb der Anfeuchtlösungsschicht selber zu absorbieren, beispielsweise indem eine geeignete strahlungsempfindliche Komponente in der Anfeuchtlösung enthalten ist, die in den Wellenlängen der einfallenden Strahlung mindestens teilweise absorbierend ist, oder alternativ indem eine Strahlungsquelle der geeigneten Wellenlänge gewählt wird, die mühelos von der Anfeuchtlösung absorbiert wird (z.B. Wasser, das ein Spitzenabsorptionsband in der Nähe einer Wellenlänge von 2,94 Mikrometern aufweist). Es versteht sich, dass viele verschiedene Systeme und Verfahren zum Abgeben von Energie mit den diversen Systemkomponenten, die hier offenbart und beansprucht werden, verwendet werden können, um die Anfeuchtlösung über die wieder abbildungsfähige Oberfläche zu strukturieren. Die bestimmten Systeme und Verfahren zum Strukturieren schränken jedoch die vorliegende Offenbarung nicht ein.
Nach dem Strukturieren der Anfeuchtlösungsschicht 32 wird ein Farbauftrag-Teilsystem 46 verwendet, um eine einheitliche Farbschicht 48, 8, über der Anfeuchtlösungsschicht 32 und der wieder abbildungsfähigen Oberflächenschicht 20 aufzutragen. Zudem kann wahlweise ein Luftmesser 44 in Richtung auf die wieder abbildungsfähige Oberflächenschicht 20 gerichtet werden, um die Luftströmung über die Oberflächenschicht vor dem Farbauftrag-Teilsystem 46 zu regeln, um eine saubere trockene Luftzufuhr beizubehalten, eine geregelte Lufttemperatur beizubehalten und Staubverschmutzung zu reduzieren. Das Farbauftrag-Teilsystem 46 kann aus einer Reihe von Dosierwalzen bestehen, die elektromechanische Farbschrauben verwenden, um die genaue Zufuhrrate der Farbe zu bestimmen. Die allgemeinen Aspekte des Farbauftrag-Teilsystems 46 sind von der Anwendung der vorliegenden Offenbarung abhängig und werden für den Fachmann gut verständlich sein.
Damit die Farbe aus dem Farbauftrag-Teilsystem 46 die wieder abbildungsfähige Oberflächenschicht 20 anfänglich befeuchtet, muss die Farbe eine ausreichend niedrige Kohäsionsenergie aufweisen, um sich an den freigelegten Teilen der wieder abbildungsfähigen Oberflächenschicht 20 zu teilen (Farbe aufnehmende Öffnungen 40 in der Anfeuchtlösung), und auch wasserabweisend genug sein, um an Anfeuchtlösungsbereichen 38 abgestoßen zu werden. Da die Anfeuchtlösung eine geringe Viskosität aufweist und ölabweisend ist, stoßen Bereiche, die mit Anfeuchtlösung bedeckt sind, die Farbe auf natürliche Art und Weise ab, weil die Aufteilung auf natürliche Art und Weise in der Anfeuchtlösungsschicht erfolgt, die eine sehr geringe dynamische Kohäsionsenergie aufweist. Wenn in Bereichen ohne Anfeuchtlösung die Kohäsionskräfte zwischen den Farben niedriger genug sind als die Adhäsionskräfte zwischen der Farbe und der wieder abbildungsfähigen Oberflächenschicht 20, teilt sich die Farbe zwischen diesen Bereichen beim Austritt aus dem Formwalzenspalt. Die verwendete Farbe sollte daher eine relativ niedrige Viskosität aufweisen, um eine bessere Ausfüllung der Öffnungen 40 und eine bessere Haftung an der wieder abbildungsfähigen Oberflächenschicht 20 zu fördern. Wenn beispielsweise eine ansonsten bekannte UV-Farbe verwendet wird und die wieder abbildungsfähige Oberflächenschicht 20 aus Silikon besteht, müssen Viskosität und Viskoelastizität der Farbe wahrscheinlich geringfügig geändert werden, um die Kohäsion zu verringern und dadurch das Silikon befeuchten zu können. Das Hinzufügen eines geringen Anteils eines niedrigmolekularen Monomers oder das Verwenden eines Oligomers von geringer Viskosität in der Farbformulierung kann diese Änderung der Rheologie zustande bringen. Zudem können Benetzungsmittel und Egalisiermittel zu der Farbe hinzugefügt werden, um ihre Oberflächenspannung weiter abzusenken, um die Silikonoberfläche besser zu befeuchten.
Zusätzlich zu dieser rheologischen Überlegung ist es auch wichtig, dass die Farbzusammensetzung eine wasserabweisende Beschaffenheit behält, so dass sie von den Anfeuchtlösungsbereichen 38 abgestoßen wird. Dies kann beibehalten werden, indem Offset-Farbharze und Lösungsmittel gewählt werden, die wasserabweisend sind und unpolare chemische Gruppen (Moleküle) aufweisen. Wenn die Anfeuchtlösung die Schicht 20 bedeckt, kann sich die Farbe dann nicht schnell verbreiten oder in die Anfeuchtlösung emulgieren, und weil die Anfeuchtlösung eine viel geringere Viskosität aufweist als die Farbe, erfolgt die Filmteilung ganz innerhalb der Anfeuchtlösungsschicht, wodurch eventuelle Farbe abgestoßen wird, damit sie nicht an den Bereichen auf der Schicht 20 haftet, die mit einer geeigneten Menge von Anfeuchtlösung bedeckt sind. Im Allgemeinen kann die Schicht 20, welche die Dicke der Anfeuchtlösung bedeckt, zwischen 0,1 μm und 4,0 μm und bei einer Ausführungsform zwischen 0,2 μm und 2,0 μm liegen, je nach der genauen Beschaffenheit der Oberflächenstruktur. Die Dicke der Farbe, welche die Walze 46a und die wahlweise Walze 46b bedeckt, kann geregelt werden, indem die Zufuhrrate der Farbe durch das Walzensystem angepasst wird, und zwar durch Verwenden von Verteilungswalzen, Anpassen des Drucks zwischen den Zufuhrwalzen und den Endformwalzen 46a, 46b (wahlweise) und durch Verwenden von Farbschrauben, um das Ablaufen von einer Farbwanne (als Teil von 46 gezeigt) anzupassen. Im Idealfall sollte die Dicke der Farbe, die den Formwalzen 46a, 46b vorgelegt wird, mindestens doppelt so groß sein wie die endgültige Dicke, die man auf die wieder abbildungsfähige Schicht 20 übertragen möchte, wenn die Filmteilung erfolgt. Typischerweise kann die endgültige Filmdicke bei ungefähr 1 bis 2 mm liegen. Im Idealfall teilt sich ein optimiertes Farbsystem 46 auf der wieder abbildungsfähigen Oberfläche in einem Verhältnis von ungefähr 50:50 auf (d.h. bei jedem Durchgang bleiben 50 % auf den Farbformwalzen und 50 % werden auf die wieder abbildungsfähige Oberfläche übertragen). Andere Teilungsverhältnisse können jedoch annehmbar sein, so lange das Teilungsverhältnis gut unter Kontrolle ist. Beispielsweise beträgt die Farbschicht für eine Teilung von 70:30 über der wieder abbildungsfähigen Oberflächenschicht 20 30 % ihrer Nenndicke, wenn sie auf der äußeren Oberfläche der Formwalzen vorliegt. Es ist wohlbekannt, dass die Reduzierung einer Farbschichtdicke ihre Fähigkeit zur weiteren Teilung reduziert. Diese Reduzierung der Dicke trägt dazu bei, dass sich die Farbe sehr sauber von der wieder abbildungsfähigen Oberfläche löst, wobei eine restliche Hintergrundfarbe zurückbleibt. Die Kohäsionsfestigkeit oder die interne Haftung der Farbe spielt jedoch ebenfalls eine wichtige Rolle.
An dieser Stelle sind zwei widersprüchliche Ergebnisse erwünscht. Erstens soll die Farbe mühelos in die Öffnungen 40 fließen, damit sie für die folgende Bilderzeugung richtig angeordnet ist. Ferner soll die Farbe mühelos über die Bereiche von Anfeuchtlösung 38 hinweg und davon ab fließen. Es ist jedoch wünschenswert, dass die Farbe in dem Prozess des Abtrennens von den Anfeuchtlösungsbereichen 38 zusammenhält, und letztendlich ist es auch wünschenswert, dass die Farbe an dem Substrat und in sich haftet, wenn sie aus den Öffnungen 40 (8) auf das Substrat übertragen wird, sowohl um die Farbe ganz zu übertragen (die Öffnungen 40 ganz zu entleeren) als auch ein Auslaufen der Farbe auf dem Substrat einzuschränken. Die Farbe wird anschließend auf das Substrat 14 an dem Übertragungs-Teilsystem 70 übertragen. Bei der Ausführungsform, die in 7 abgebildet ist, wird dies erreicht, indem das Substrat 14 durch den Spalt 16 zwischen dem Bildgebungselement 12 und der Druckwalze 18 geführt wird. Zwischen dem Bildgebungselement 12 und der Druckwalze 18 wird ein angemessener Druck angelegt, so dass die Farbe in den Öffnungen 40 (8) in physischen Kontakt mit dem Substrat 14 gebracht wird. Die Haftung der Farbe an dem Substrat 14 und die starke innere Kohäsion bewirken, dass sich die Farbe von der wieder abbildungsfähigen Oberflächenschicht 20 löst und an dem Substrat 14 haftet. Die Druckwalze oder andere Elemente des Spaltes 16 können gekühlt werden, um die Übertragung des eingefärbten latenten Bildes auf das Substrat 14 weiter zu verbessern. In der Tat kann das Substrat 14 selber auf einer relativ kühleren Temperatur gehalten werden als die Farbe auf dem Bildgebungselement 12, oder kann stellenweise gekühlt werden, um bei dem Farbübertragungsprozess behilflich zu sein. Die Farbe kann nach Masse gemessen von der wieder abbildungsfähigen Oberflächenschicht 20 mit einem Wirkungsgrad von mehr als 95 % übertragen werden und kann bei Systemoptimierung einen Wirkungsgrad von 99 % übersteigen.
Mit Bezug auf 8 wird ein Teil des Bildgebungselements 12 im Querschnitt gezeigt. Bei einer Ausführungsform umfasst das Bildgebungselement 12 eine dünne wieder abbildungsfähige Oberflächenschicht 20, die über einer strukturellen Montageschicht 22 (beispielsweise aus Metall, Keramik, Plastik usw.) gebildet ist, die insgesamt einen wieder abbildungsfähigen Teil 24 bildet, der ein wieder beschreibbares Drucktuch bildet. Der wieder abbildungsfähige Teil 24 kann ferner zusätzliche Strukturschichten umfassen, wie etwa eine Zwischenschicht (nicht gezeigt) unter der wieder abbildungsfähigen Oberflächenschicht 20 und entweder über oder unter der strukturellen Montageschicht 22. Die Zwischenschicht kann elektrisch isolierend (oder leitfähig), thermisch isolierend (oder leitfähig) sein, eine variable Verdichtbarkeit und Durometer-Härte aufweisen, und so weiter. Bei einer Ausführungsform besteht die Zwischenschicht aus geschlossenzelligen Polymer-Schaumstoffbögen und Netzgewebeschichten (beispielsweise Baumwolle), die zusammen mit sehr dünnen Klebstoffschichten laminiert werden. Typischerweise sind die Tücher unter Verwendung eines Systems aus 3 bis 4 Lagen, das zwischen 1 und 3 mm dick ist, mit einer dünnen oberen Oberflächenschicht 20, die ausgelegt ist, um optimierte Eigenschaften von Rauheit und Oberflächenenergie aufzuweisen, in Bezug auf Verdichtbarkeit und Durometer-Härte optimiert. Der wieder abbildungsfähige Teil 24 kann die Form einer unabhängigen Trommel oder Bahn oder eines flachen Tuchs, das um einen Zylinderkern gewickelt wird, annehmen. Bei einer anderen Ausführungsform ist der wieder abbildungsfähige Teil 24 eine durchgehende elastische Hülse, die über dem Zylinderkern angeordnet ist. Auch flache Anordnungen aus Platten, Riemen und Bahnen (die von einer darunterliegenden Trommelkonfiguration getragen sein können oder nicht) liegen ebenfalls im Umfang der vorliegenden Offenbarung. Zum Zweck der nachstehenden Diskussion, geht man davon aus, dass der wieder abbildungsfähige Teil 24 von einem Zylinderkern getragen wird, obwohl es sich versteht, dass viele verschiedene Anordnungen, wie zuvor besprochen, von der vorliegenden Offenbarung in Betracht gezogen werden.
Die wieder abbildungsfähige Oberflächenschicht 20 besteht aus einem Polymer, wie etwa aus Polydimethylsiloxan (PDMS bzw. üblicherweise als Silikon bezeichnet), beispielsweise mit einem verschleißfesten Füllmaterial, wie etwa Siliziumdioxid, um dazu beizutragen, das Silikon zu stärken und seine Durometer-Härte zu optimieren, und kann Katalysatorteilchen enthalten, die dazu beitragen, das Silikonmaterial auszuhärten und zu vernetzen. Alternativ kann ein wasserhärtendes Silikon (also mit Zinnkatalysator) im Gegensatz zu einem katalytisch härtenden Silikon (also mit Platinkatalysator) verwendet werden. Die wieder abbildungsfähige Oberflächenschicht 20 kann wahlweise einen geringen Anteil von strahlungsempfindlichem Teilchenmaterial enthalten (nicht gezeigt), das darin verteilt ist und Laserenergie sehr wirksam absorbieren kann. Bei einer Ausführungsform kann die Strahlungsempfindlichkeit erzielt werden, indem ein geringer Anteil von Ruß, beispielsweise in Form mikroskopischen (z.B. mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von weniger als 10 μm) oder nanoskopischen Teilchen (z.B. mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von weniger als 1000 nm) oder Nanoröhrchen, in das Polymer eingeführt wird. Andere strahlungsempfindliche Materialien, die in dem Silikon angeordnet sein können, umfassen Graphen, Eisenoxid-Nanoteilchen, vernickelte Nanoteilchen und dergleichen. Eine relative Bewegung zwischen dem Bildgebungselement oder einer sich bewegenden Oberfläche und dem Farbauftrag-Teilsystem, beispielsweise in der Richtung des Pfeils A, ermöglicht einen Farbauftrag in Prozessrichtung. Ein beispielhaftes Gerät 100 zum Erreichen einer Erhitzung über einen minimalen Zeitraum ist in 9 abgebildet. Zunächst wird die Farbe 100 von einem Reservoir auf Raumtemperatur (nicht gezeigt) durch die Walze 102 zu einer Zwischen-(oder Farbauftrag-)Walze 104 befördert, die durch einen geeigneten Mechanismus aktiv gekühlt sein kann, wie etwa durch Leitungs- oder Konvektionskühlung unter Verwendung einer Kühlfluidquelle, einer Quelle eines Kühlgases (z.B. Luft, Stickstoff, Argon usw.), einer Kühlwalze in physischem Kontakt mit der Walze 102, usw. (nicht gezeigt), entweder innerhalb oder außerhalb der Zwischenwalze 104 (oder beides). Die Farbe 100 wird dann auf eine beheizte Feuchtwalze 108 übertragen, die von innen durch eine Wärmequelle 110, wie etwa Heizung durch Heißluft (oder ein anderes erhitztes Fluid), Strahlungsheizung, elektrisch resistive Heizung, lichtbasierte Heizung oder Heizung durch chemische Reaktion, erhitzt wird. Das Material, die Dimensionen und andere Attribute der beheizten Feuchtwalze 108 werden derart ausgewählt, dass eventuelle Wärmeenergie, die von der Wärmequelle 110 darauf ausgeübt wird, minimiert wird.
Beispielsweise kann mit der beheizten Feuchtwalze 108, die aus durchsichtigem oder zumindest durchscheinendem Material gebildet ist, eine Strahlung direkt durch die Farbe 100 absorbiert werden. In diesem Fall wird das Strahlungsspektrum oder die Wellenlänge ausgewählt, um dem Absorptionsspektrum der Farbe 100 zu entsprechen. Alternativ kann die Strahlung durch das Material absorbiert werden, aus dem die beheizte Feuchtwalze 108 besteht, und anschließend auf die Farbe 100 übertragen werden. In diesem Fall kann die beheizte Feuchtwalze 108 ein thermisch leitfähiges Metall umfassen, wie etwa Kupfer, Aluminium usw. Wenn Infrarotstrahlung (IR) verwendet wird, kann das thermisch leitfähige Metall über einem Walzenkörper angeordnet werden, der für die IR-Strahlung transparent ist, wie etwa Plastik oder Glas, um ein hohes thermisches Diffusionsvermögen und geringe Wärmekapazität bereitzustellen.
Bei noch einem weiteren Lösungsansatz kann ein Heizröhrensystem in der beheizten Feuchtwalze 108 integriert sein. Die beheizte Feuchtwalze 108 kann selber einen Heizmechanismus und mindestens einen abgedichteten, mit Fluid gefüllten Hohlraum innerhalb eines zylindrischen Gehäuses umfassen (z.B. doppelte zylindrische Wände mit einem geschlossenen ringförmigen Hohlraum, der die Heizröhrenstruktur bildet). Der Hohlraum wird auf einem geregelten internen Druck gehalten, der dem Dampfdruck des eingeschlossenen Fluids in der Nähe der Temperatur entspricht, auf der eine effektive Wärmeübertragung gewünscht ist. Durch eine konstante Phasenänderung (Verdampfung) in einem „heißen” Teil (d.h. in der Wärmequelle) des Hohlraums, gefolgt von einer Übertragung des verdampften Fluids auf einen „kalten” Teil (d.h. die Wärmesenke) des Hohlraums und seine nachfolgende Kondensierung in der Nähe des Wärmesenkenteils können auf Grund der schnellen Effekte der Wärmeübertragung mit Phasenänderung große Wärmemengen schnell übertragen werden. Eine geringe thermische Masse ist notwendig, z.B. um einen schnellen und energieeffizienten Temperaturanstieg der Farbe 100 zu ermöglichen. Siehe z.B. das US-Patent Nr. 3,677,329 , das hiermit zur Bezugnahme übernommen wird.
Wie in 10 gezeigt, wird eine Heizwalze 116 in einer Richtung parallel zu einer Längsachse der Heizwalze in individuell adressierbare Bereiche 118 unterteilt. Die Kontrolle über die lokale Temperatur (z.B. insbesondere in dem Bereich der Farbübertragung) der Walze kann dann bereitgestellt werden. Die Temperatur in jedem individuell adressierbaren Bereich kann geregelt werden, beispielsweise als Funktion eines Bildes, das durch das Lithographiesystem mit variablen Daten gebildet wird, sowie als Funktion der Temperatur, auf der eine gewünschte Änderung des komplexen viskoelastischen Moduls der Farbe erzielt wird.
Wie in 11 gezeigt, können die relativen Größen von diversen Bestandteilen des Systems 1100 eine weitere Steigerung der Farbübertragungseffizienz auf das Bildgebungselement bereitstellen. In 11 ist der Durchmesser der Farbauftragwalze 124 relativ viel größer als der Durchmesser der Übertragungsfeuchtwalze 126. Die Farbauftragwalze 124 mit relativ großem Durchmesser weist eine relativ langsame Trennung von der Farbauftragwalze 124 auf die wieder abbildungsfähige Oberflächenschicht 122 auf, was die Farbübertragung auf die wieder abbildungsfähige Oberflächenschicht 122 fördert. Die Übertragungsfeuchtwalze mit relativ kleinem Durchmesser weist eine relativ schnelle Trennung von der wieder abbildungsfähigen Oberflächenschicht auf das Substrat auf, was eine effiziente Übertragung der Farbe von der wieder abbildungsfähigen Oberflächenschicht fördert.
1 ist eine Seitenansicht eines Systems für variable Lithographie gemäß einer Ausführungsform.
Der lithographische Druckprozess mit variablen Daten ist in 1 abgebildet. An der Station 105 wird Feuchtwasser verwendet, um eine Bildgebungsplatte aus Silikon auf einer Bildgebungstrommel 102 anzufeuchten. Das Feuchtwasser bildet einen Film auf der Silikonplatte, die etwa einen (1) Mikrometer dick ist. Die Trommel dreht sich bis zu einer Entwicklungsstation 110, wo ein Hochleistungs-Laserbildgeber verwendet wird, um das Feuchtwasser an den Stellen zu entfernen, an denen die Bildpixel gebildet werden sollen. Dadurch wird Feuchtwasser gebildet, das auf einem latenten Bild basiert. Die Trommel 102 dreht sich dann bis zu einer Entwicklungsstation 140, an der die lithographische Farbe in Kontakt mit dem latenten Bild auf Feuchtwasserbasis gebracht wird, und die Farbe an den Stellen entwickelt wird, an denen der Laser das Feuchtwasser entfernt hat. Eine Farbauftrageinheit 145, wie etwa eine Farbwanne, verwendet eine Farbschraube 150 mit einem Motor, um die Farbe in einer geregelten Menge abzugeben. Ein Farbwerk 115 verdünnt und verschiebt die Farbe nach unten bis zu dem mittleren Bildgebungszylinder 102 oder dem Bildgebungselement. Die Farbe ist wasserabweisend; wasserabweisende Farbe wird von dem Feuchtwasser abgestoßen und daran gehindert, sich daran festzusetzen. In der Station 120 kann ein UV-Licht angelegt werden, so dass die Photoinitiatoren in der Farbe die Farbe teilweise härten können, um sie für eine hocheffiziente Übertragung vorzubereiten. Die Trommel dreht sich dann bis zu einer Übertragungsstation 125, an der die Farbe auf ein Druckmedium 135, wie etwa Papier, übertragen wird. Die Silikonplatte ist biegsam, so dass kein Offset-Tuch verwendet wird, um bei der Übertragung behilflich zu sein. Das UV-Licht kann auf das Papier mit Farbe angelegt werden, um die Farbe auf dem Papier aushärten zu lassen. Die Farbe erreicht ungefähr ein Mikrometer der Schichthöhe auf dem Papier. Ein Reinigungs-Teilsystem 130 reinigt dann die Trommel und bereitet sie für die nächste Bildgebungsumdrehung vor.
Ein Hauptunterschied zwischen dem herkömmlichen lithographischen Offset-Druck und dem lithographischen Druckprozess mit variablen Daten besteht darin, dass jedes Bild anders sein kann, wie immer beim digitalen Drucken. Dies wird häufig als Drucken mit variablen Daten bezeichnet. Herkömmliches lithographisches Offset ist an sich ein reprographischer Prozess dadurch, dass alle Bilder für jede Umdrehung der Bildtrommel gleich sind. Somit ist der durchschnittliche Farbdurchsatz für jede Trommelumdrehung gleich und das kritische Verhältnis von Farbe zu Feuchtwasser ist für jede Umdrehung gleich. Der Prozess wird von einem Bediener manuell abgestimmt, was ein annehmbarer Schritt ist, da sich zwischen den Druckzyklen am Farbbedarf wenig ändert, um die richtige Farbzufuhrrate zu finden, um der Farbbelastung und dem Bildinhalt zu entsprechen und auch um der Mischung aus Farbe und Feuchtwasser zu entsprechen. Der Bediener nimmt Anpassungen an der Farbzufuhr vor und kontrolliert optisch die gedruckte Ausgabe, um den manuellen Abstimmungsprozess auszuführen. Bei einem lithographischen Druckprozess mit variablen Daten werden diese Einschränkungen behoben, indem die Farbauftrageinheit 140 mit Farbschrauben 150 verwendet wird, die von einem Regelsystem automatisch angepasst werden.
2 ist eine schematische seitliche Aufrissansicht eines Lithographiesystems mit variablen Daten mit einem Farbwerk mit Farbschrauben und Vor- und Rückkopplungs-Regelkreisen gemäß einer Ausführungsform. Ein Druckauftrag, der aus einer Vielzahl von Bildern besteht, wird auf einem Bildweg 205 empfangen. Der Druckauftrag wird in Komponentenbilder getrennt, die jeweils eine Seite eines wiederzugebenden Dokuments darstellen. Das Bild wird in Teilbilder aus senkrechten Scan-Daten (Pixeln) gekachelt, die dann mit einer entsprechenden Farbschraube verknüpft werden, um die notwendige Farbe bereitzustellen. In einem Lithographiesystem mit sechsunddreißig (36) Farbschrauben wird das Originalbild beispielsweise in sechsunddreißig unterschiedliche Streifen zerkleinert, die dann den Farbschrauben zugewiesen werden. Nach dem Anfeuchten durch die Anfeuchtstation 105 und dann das Belichten durch die Belichtungsstation 36 ist der Bildzylinder bereit, um Farbe aufzunehmen.
Vor dem Entwickeln der Farbe auf dem belichteten Bildgebungszylinder formuliert die Entwicklungsstation den Farbbedarf für jede der Farbschrauben, indem sie eine Pixelzählung durchführt. Der Teilbildstrom wird von dem Pixelzählermodul 210 verwendet, um eine Pixelzählung zu bestimmen, die den vorweggenommenen Farbgebrauch angibt, wenn der Druckauftrag tatsächlich auf dem lithographischen Drucker mit variablen Daten gedruckt wird. Die Pixelzählung kann anhand eines einfachen Algorithmus oder durch einen Tabellenverweis bestimmt werden. Um eine präzise Vorhersage des Farbgebrauchs sicherzustellen, könnte ein Gewichtungsfaktor berücksichtigt werden, um drucker- oder auftragsspezifische Überlegungen zu behandeln. Die Pixelzählung ist proportional zur Anzahl der einzufärbenden Pixel. Ein Pixelzähler zählt die Anzahl der Pixel, die auf jedem Streifen senkrechter Scan-Liniendaten mit Farbe abzubilden sind; und zwar für jede Farbe. Die Pixelzählungsinformationen werden im Speicher gespeichert.
Die diversen Drehwalzen in dem Farbwerk 115 bewirken eine wesentliche seitliche Verteilung der Farbe, so dass die Farbmenge, die einer gegebenen Zone am Bildgebungselement zugeführt wird, nicht nur von der Farbschraube abhängt, die mit dieser Zone verknüpft ist, sondern auch von den angrenzenden Farbschrauben. Während mit anderen Worten die Farbe von der Farbauftrageinheit 145 zum Bildgebungszylinder über mehrere seitlich drehende Walzen geht, läuft eine gewisse Farbmenge von einer Zone zur anderen aus.
Die Farbe wird an einer Farbauftrageinheit 145 abgegeben, die mit einer flexiblen unteren Partie versehen ist, die aus Farbwerkrakeln besteht, die von Motoren 240 betätigt werden. Die Farbschrauben 150 regeln die Öffnung der Farbwerkrakeln. Die Farbauftragvorrichtung ist in Zonen unterteilt, und jede Zone weist eine Farbschraube auf. Die offenbarte Ausführungsform wird mit sechsunddreißig Farbzonen beschrieben, d.h. mit sechsunddreißig Farbschrauben an der seitlichen Erstreckung der Farbauftragwalze entlang.
Die Farbe wird von der Farbauftrageinheit 145 durch eine Farbauftragwalze aufgenommen. Ein Farbauftragweg, der aus einer Reihe von Walzen besteht, führt die Farbe weiter und verteilt sie, bis sie den Bildgebungszylinder erreicht.
Die Farbauftragwalze ist in Zonen unterteilt, 4, was zu gleich großen Segmenten auf allen Farbauftragwegen führt. Diese Segmente sind diskrete Elemente, die in einem digitalisierten oder diskretisierten Format verarbeitet werden können. Die Anzahl von Farbschrauben an der Farbauftrageinheit des hier beschriebenen Ausführungsbeispiels definiert sechsunddreißig Zonen. Ferner werden mehrere Zonenfelder am Umkreis der Farbauftragwalze entlang ihres Umfangs definiert, die man verwenden kann, um die Verzögerungen und die Dynamik des Farbwerks 115 festzustellen.
Ein Vor-/Rückkopplungsregler 215 verwendet den benötigten Farbbedarf für die Zukunft, wie er von dem Pixelzählermodul 210 definiert wird. Der Vorkopplungsregler 217 bestimmt die Farbbelastung als Funktion der Zeit in der Zukunft, für das, was aus den empfangenen Daten von dem Pixelzählermodul 210 gerade zu drucken ist. Der Vorkopplungsregler 217 ist in der Lage, die benötigte Farbzufuhr basierend auf der Kenntnis des zukünftigen Farbbedarfs aus dem Pixelzählermodul vorwegzunehmen. Dieser Farbbedarf kann von dem Vorkopplungsregler verwendet werden, um eine erste Regelfunktion zu generieren, die man verwenden kann, um mindestens eine der Vielzahl von Farbschrauben zu regeln. Der Vorkopplungsregler 217 muss jedoch die Verzögerung und die transiente Dynamik des Farbwerks 115 sowie die Rückkopplung von den aktuellen Farbdichtemessungen berücksichtigen, um einen aktuellen Sollwert für die Motoren 240 zu bestimmen, welche die Farbschrauben 150 eines Farbwerks mit Farbschrauben 115 antreiben.
Ein Signal von einem Farbdichtesensor 230 oder einem Dichtemesser wird durch bekannte logarithmische Techniken in einen Farbdichtewert umgesetzt. Der besondere Vorteil der Farbdichtemessung liegt darin, dass der Dichtewert eine einfache Beziehung zur Farbschichtdicke aufweist. Es ist möglich, eine große Anzahl von Messwerten an einem Messfeld einer gegebenen Größe innerhalb kurzer Zeit zu erzielen. Die Dichtemessungen werden sowohl dem Vorkopplungsregler 217 als auch dem Rückkopplungsregler 219 in Echtzeit zur Verfügung gestellt.
Der Rückkopplungsregler 219 verwendet die Ergebnisse eines Farbauftragmodells 220, um die erste Regelfunktion zu ändern. Das Farbauftragmodell 220 modelliert die Dynamik der Auftragwalze. Das Modell wird mit der Zeit unter Verwendung des Farbdichtesensors 230 aktualisiert. Dieser Prozess wird für jede der Querprozessstelle ausgeführt, die mit einer Farbschraube verknüpft ist. Dies liegt typischerweise bei ungefähr einem Zoll in Querprozessrichtung. Der Rückkopplungs-Dichtesensor wird ebenfalls verwendet, um das Modell regelmäßig zu aktualisieren. Auch Rückkopplungsparameter 225, wie etwa Verstärkungssignale und Prozessgeschwindigkeit, werden verwendet, um die Robustheit des Modells zu steigern.
Die Vorkopplungs-Regelparameter werden für die bestimmte Farbauftrag-Konfiguration angepasst, um Fehler zu reduzieren und Stabilität zu behalten, d.h. um sicherzustellen, dass die Vorhersage der Pixelzählung und das Farbauftragmodell das Verhalten des Systems unter zahlreichen Bedingungen wiedergeben können. Die Übergangsfunktion des Farbwerks ist von der Geschwindigkeit, auf der die Walzen am Farbwerk 115 angetrieben werden, sowie von der Anzahl der zusammenwirkenden Walzen abhängig. Das Hauptziel besteht darin, die Regelsignale unter Verwendung der Rückkopplungssignale anzusteuern, um das Fehlersignal auf Null zu reduzieren.
Ein Befehl für den Farbbedarf für jede Zone wird in einen Vor-/Rückkopplungsregler 215 eingegeben. Der Vor-/Rückkopplungsregler 215 definiert die Öffnungen der Farbschrauben gemäß seiner Übergangsfunktion oder seinem Öffnungsverhalten. Das Regelungssystem für die Voreinstellung erzielt sein Fehlersignal von einer Messleiste, welche die Farbdicke jeder der sechsunddreißig Zonen an dem Bildgebungselement von der Rückkopplungsschleife misst, welche die Abdeckungseingabe mit Bezug auf jede Zone umfasst. Die Abdeckung stellt die gewünschte Zonenabdeckung dar, die durch die „Tonwertwiedergabekurve” (TRC) und die Farbbelastung für den Druckauftrag bestimmt wird.
3 bildet ein Blockdiagramm eines Reglers 300 mit einem Prozessor zum Ausführen von Anweisungen ab, um die Farbschrauben in einem Lithographiesystem mit variablen Daten gemäß einer Ausführungsform automatisch zu regeln.
Der Regler 300 kann in Vorrichtungen ausgebildet sein, wie etwa in einem Desktop-Computer, einem Laptop-Computer, einem Palmtop, einem integrierten Prozessor, einem Kommunikationshandgerät oder einer anderen Art von Computervorrichtung oder dergleichen. Der Regler 300 kann einen Speicher 320, einen Prozessor 330, Ein-/Ausgabevorrichtungen 340, ein Display 330 und einen Bus 360 umfassen. Der Bus 360 kann die Kommunikation und die Übertragung von Signalen zwischen den Komponenten der Computervorrichtung 300 erlauben.
Der Prozessor 330 kann mindestens einen herkömmlichen Prozessor oder Mikroprozessor umfassen, der Anweisungen auslegt und ausführt. Der Prozessor 330 kann ein Universalprozessor oder eine spezielle integrierte Schaltung sein, wie etwa eine ASIC, und kann mehr als eine Prozessorpartie umfassen. Zusätzlich kann der Regler 300 eine Vielzahl von Prozessoren 330 umfassen.
Der Speicher 320 kann ein Arbeitsspeicher (RAM) oder eine andere Art von dynamischer Speichervorrichtung sein, die Informationen und Anweisungen zur Ausführung durch den Prozessor 330 speichert. Der Speicher 320 kann auch einen Festspeicher (ROM) umfassen, der eine herkömmliche ROM-Vorrichtung oder eine andere Art von statischer Speichervorrichtung umfassen kann, die statische Informationen und Anweisungen für den Prozessor 330 speichert. Der Speicher 320 kann eine beliebige Speichervorrichtung sein, die Daten zur Verwendung durch den Regler 300 speichert.
Die Ein-/Ausgabevorrichtungen 340 (E/A-Vorrichtungen) können einen oder mehrere herkömmliche Eingabemechanismen, die es einem Benutzer ermöglichen, Informationen in den Regler 300 einzugeben, wie etwa ein Mikrofon, ein Berührungsfeld, ein Tastenfeld, eine Tastatur, eine Maus, einen Stift, einen Griffel, eine Spracherkennungsvorrichtung, Schaltflächen und dergleichen, und Ausgabemechanismen, wie etwa einen oder mehrere herkömmliche Mechanismen, die Informationen an den Benutzer ausgeben, einschließlich eines Displays, eines oder mehrerer Lautsprecher, eines Speichermediums, wie etwa eines Speichers, einer magnetischen oder optischen Platte, eines Plattenlaufwerks, einer Druckervorrichtung und dergleichen, und/oder Schnittstellen dafür umfassen. Das Display 330 kann typischerweise ein LCD- oder CRT-Display, wie es bei vielen herkömmlichen Computervorrichtungen verwendet wird, oder eine beliebige andere Art von Anzeigevorrichtung sein.
Der Regler 300 kann Funktionen als Reaktion auf den Prozessor 330 ausführen, indem er Sequenzen von Anweisungen oder Anweisungssätzen ausführt, die in einem computerlesbaren Medium, wie beispielsweise dem Speicher 320, enthalten sind. Solche Anweisungen können in den Speicher 320 von einem anderen computerlesbaren Medium, wie etwa einer Speichervorrichtung, oder von einer getrennten Vorrichtung über eine Kommunikationsschnittstelle eingelesen werden oder können aus einer externen Quelle, wie etwa dem Internet, heruntergeladen werden. Der Regler 300 kann ein selbstständiger Regler sein, wie etwa ein PC, oder kann an ein Netzwerk angeschlossen sein, wie etwa an ein Intranet, das Internet und dergleichen. Je nach Bedarf können andere Elemente in dem Regler 300 enthalten sein.
Der Speicher 320 kann Anweisungen speichern, die von dem Prozessor ausgeführt werden können, um diverse Funktionen auszuführen. Beispielsweise kann der Speicher Anweisungen speichern, um das Farbwerk zu regeln, wobei die ausführbaren Anweisungen in der Lage sind, einen Prozessor anzuleiten, um Folgendes auszuführen: Empfangen eines Druckauftrags, der mindestens ein Bild umfasst; Trennen des mindestens einen Bildes in Teilbilder in Querprozessrichtung, die mit jeder Farbschraube verknüpft sind; Bereitstellen einer Ausgabe gemäß einer ersten Regelfunktion, die anpassbar ist, um eine der mindestens einen bewegbaren Farbschraube basierend auf einem Farbbelastungsbedarf für jedes Teilbild zu regeln; Regeln des mindestens einen betätigbaren Motors, um Farbe durch Bewegen der verknüpften Farbschraube auf das Farbwerk gemäß der ersten Regelfunktion abzugeben; Aktualisieren des gespeicherten dynamischen Modells der Farbauftragvorrichtung für das Farbwerk mit der gemessenen Farbdichte.
4 ist eine Ansicht einer Farbschraube, die anpassbar ist, um die Farbzufuhr zu einer individuellen Zone einer Farbwalze gemäß einer Ausführungsform zu regeln. 4 zeigt eine Walze in dem Farbwerk 115, die über ihre Axiallänge 410 anhand von Motoren 240 und Farbschrauben 150 unterschiedlich eingefärbt werden kann, so dass die Walzenhülle in die Zonen Z₁, Z₂ ... Z_n unterteilt ist. Die Anzahl und die Dimensionen der Zonen 420 können in Querprozessrichtung verteilt sein, um verschiedenen Druckbedürfnissen und Projekten gerecht zu werden. Somit kann es für eine Druckbreite von 36 Zoll in Querprozessrichtung 36 bis 38 Farbschrauben geben, welche die Farbzufuhr über die Querprozessrichtung regulieren. Die in 2 beschriebenen Teilbilder entsprechen einer der Zonen, und jede Zone wird von einer zugewiesenen Farbschraube bedient.
5 ist ein Ablaufschema eines Verfahrens 500, um eine Farbauftrageinheit für ein Lithographiesystem mit variablen Daten gemäß einer Ausführungsform zu regeln. Das Verfahren 500 beginnt damit, dass die lithographische Druckmaschine mit variablen Daten einen Druckauftrag in Vorgang 505 empfängt. In Vorgang 510 wird der Druckauftrag in unterschiedliche Bilder getrennt, wie etwa die Seiten in einem Dokument.
Der Vorgang 515 verarbeitet jedes Bild des Druckauftrags, um die Bilder in Querprozess-Teilbilder zu trennen. Jedes Bild wird in Teilbilder in Querprozessrichtung (Z₁, Z₂ ... Z_n) getrennt, die mit jeder Farbschraube verknüpft sind.
Der Vorgang 520 zählt die Pixel in jedem Teilbild im Voraus. Eine laufende Pixelzählung wird für jedes Teilbild bestimmt. Die Pixelzählung wird mit Bezug auf die Verzögerung und die Übergangsfunktion des Farbwerks 115 im Voraus ausgeführt.
In Vorgang 525 kehrt das Verfahren das dynamische Modell um und integriert Rückmeldungs-Dichtemessungen, um Motorsollwerte für das nächste Zeitsegment zu bestimmen. Eine Simulation des Regelmodells der Farbauftragvorrichtung kann verwendet werden, um Sollwerte für die Farbschrauben voreinzustellen, bevor das Drucken beginnt. Die voreingestellten Sollwerte können erzielt werden, indem die notwendigen Parameter, welche die gewünschten Abdeckungs- und Druckfarben-Kennzeichen umfassen, in einen Prozessor, wie etwa den Prozessor 330, eingegeben werden. Typischerweise verfügt das Prozessorprogramm über die notwendigen Daten bezüglich maschinenspezifischer Parameter, wie etwa Anzahl und Breite der Farbschrauben, Stellgliedinformationen und dergleichen. Die Daten können von vorhergehenden Abläufen erzielt werden oder dadurch, dass ein Bediener Werte eingibt, um auf Parameter einzuwirken, wie etwa auf Farbdichte, Farbwerkverzögerungen, Druckmedienparameter. Die Pixelzählung 520 wird dann als Eingabe in das umgekehrte dynamische Modell der Farbauftragvorrichtung verwendet, um den Vorkopplungsteil des Regelsignals zu bestimmen. Bei einer Ausführungsform kann anhand der Pixelzählung der Wert des Vorkopplungs-Regelsignals für das Zeitsegment t gegeben werden durch: u_ff(t) = C_ffpc(t + t_ff) + β_ff(1)u_ff(t – 1) + β_ff(2)u_ff(t – 2) + ... + β_ff(N_ff)u_ff(t – N_ff), wobei pc() die Pixelzählung ist, t_ff die Verzögerung durch das Farbwerk ist, C_ff ein Modellparameter ist, der einen Zusammenhang zwischen der Pixelzählung und der Farbbelastung herstellt, B_ff() Modellparameter sind, die sich auf die Dynamik des Farbwerks beziehen, und N_ff die Anzahl der Verzögerungszeitsegmente ist, die in dem Modell zu verwenden sind. Die Anzahl von Verzögerungszeitsegmenten, die in dem Modell zu verwenden sind, ist von der spezifischen Dynamik des Farbwerks abhängig. Es sei zu beachten, dass die Pixelzählung für die Zukunft (positiver Wert von t_ff) in der Gleichung verwendet wird. Dies ist sinnvoll, da die Farbbelastung für die Zukunft verwendet wird, um die aktuelle Farbschraubenposition zu bestimmen, um die Verzögerung durch das Farbwerk zu berücksichtigen. Die neuesten Dichtemessungen, das Dichteziel und die Farbbelastung, als diese Dichtemessungen vorgenommen wurden, und die Rückkopplungsverstärkungen werden verwendet, um den Rückkopplungsteil des Regelsignals zu definieren. Bei einer Ausführungsform wird das Rückkopplungs-Regelsignal am Zeitsegment t gegeben durch: u_fb(t) = α_fb(1)u_fb(t – 1) + α_fb(2) u_fb(t – 2) + ... + α_fb(L_fb)u_fb(t – L_fb) + β_fb(0)e_fb(t) + β_fb(1)e_fb(t – 1) + ... + β_fb(M_fb)e_fb(t – M_fb), wobei α_fb() Parameter sind, die sich auf die Dynamik des Farbwerks beziehen, L_fb die Anzahl der verwendeten Terme ist, die sich auf die Dynamik des Farbwerks bezieht, β_fb() Parameter sind, die sich auf die Gewichtung von vergangenen und aktuellen Dichtefehlern und die gewünschte Reaktivität des Reglers beziehen, M_fb die Anzahl der Terme ist, die in dem Fehler-Rückkopplungsteil des Reglers verwendet werden und sich auf die gewünschte Reaktivität der Regelung bezieht, und e_fb(t) der Dichtefehler ist (angestrebte Dichte minus tatsächlicher Dichte). Der Vorkopplungsteil des Regelsignals und der Rückkopplungsteil des Regelsignals werden dann kombiniert, um das zusammengesetzte Regelsignal zu definieren, das verwendet wird, um den Sollwert des Motors 240 für die Farbschraube 150 zu steuern, die mit einem Teilbild in Querprozessrichtung verknüpft ist. Bei einer Ausführungsform wird dies gegeben durch: u(t) = u_ff(t) + u_fb(t). Dies wird für alle Teilbilder in Querprozessrichtung (Z₁, Z₂ ... Z_n) wiederholt.
In Vorgang 530 wird das Bild im nächsten Zeitsegment gedruckt. Das Bild wird dann in einem Zeitsegment gedruckt, das einer festen Prozessrichtungslänge entspricht, wie etwa die Drehung des Bildgebungselements.
In Vorgang 535 wird eine Entscheidung getroffen, ob zum aktuellen Zeitpunkt Dichtemessungen vorzunehmen sind. Dichtemessungen werden regelmäßig ausgeführt. Wenn eine Dichtemessung zum aktuellen Zeitpunkt auszuführen ist, werden Dichteabschnitte in Zonen zwischen den Dokumenten gedruckt und in Vorgang 540 mit einem Dichtemesser gemessen. Die Ergebnisse werden bei der Berechnung des Regelsignals durch den Vorkopplungsregler und den Rückkopplungsregler verwendet.
In Vorgang 545 bestimmt das Verfahren, ob das letzte Zeitsegment aufgetreten ist. Wenn der Druckauftrag nicht beendet ist, kehrt der Prozess zurück (550) zu Vorgang 520, um die Pixelzählung basierend auf den Bild- oder Teilbildsegmenten, die im nächsten Zeitsegment zu drucken sind, zu aktualisieren. Der Vorgang 545 übergibt die Kontrolle an den Vorgang 555 zur weiteren Verarbeitung, wenn bestimmt wird, dass der Druckauftrag beendet ist. In Vorgang 555 wird bestimmt, ob das dynamische Modell der Farbauftragvorrichtung aktualisiert werden muss. Wenn das Modell der Farbauftragvorrichtung aktualisiert werden muss, dann wird die Kontrolle (Vorgang 560) zur weiteren Verarbeitung an das Verfahren 600 abgegeben. Wenn das Modell der Farbauftragvorrichtung nicht aktualisiert werden muss oder die Aktualisierung von dem Vorgang 600 ausgeführt wurde, wird die Kontrolle an den Vorgang 570 abgegeben, was angibt, dass der Druckauftrag beendet ist.
6 ist ein Ablaufschema eines Verfahrens zum Aktualisieren eines dynamischen Modells der Farbauftragvorrichtung, das man mit dem Verfahren verwenden kann, um eine Farbauftrageinheit gemäß einer Ausführungsform zu regeln.
Das Verfahren 600 beginnt mit Vorgang 605, wo der Prozess der Aktualisierung des dynamischen Modells der Farbauftragvorrichtung beginnt. Die Kontrolle wird dann zur weiteren Verarbeitung an den Vorgang 610 abgegeben.
In Vorgang 610 wird ein Druckauftrag, der ein Bild druckt, dass alle Stufen der „Tonwertwiedergabekurve” (TRC) abdeckt, gedruckt. Die Kontrolle wird dann zur weiteren Verarbeitung an den Vorgang 615 abgegeben.
In Vorgang 615 werden Motorsollwerte angepasst, während der TRC-Druckauftrag gedruckt wird. Die Sollwertanpassungen umfassen Stufenänderungen unterschiedlicher Amplitude, sinusförmige Variationen unterschiedlicher Amplitude und Pseudo-Zufallssequenzen für diverse Ausführungsformen der Erfindung. Die Kontrolle wird dann zur weiteren Verarbeitung an den Vorgang 620 abgegeben.
In Vorgang 620 wird die entwickelte Farbdichte auf der Trommel mit einem Dichtemessersensor gemessen. Die Vorgänge 610, 615 und 620 werden wiederholt, bis alle Daten erhoben wurden. Die Kontrolle wird dann zur weiteren Verarbeitung an den Vorgang 625 abgegeben.
In Vorgang 625 werden die Daten unter Verwendung bekannter Techniken aus dem Bereich der Systemidentifizierung, wie sie in der Technik wohlbekannt sind, verwendet, um sich einem dynamischen Modell anzupassen. Sie umfassen das Anpassen einer Verzögerung plus einem parametrierten Modell erster Ordnung an die Stufenantworten, das Anpassen von gewöhnlichen Differenzialgleichungsmodellen mit Matrizen n. Ordnung unter Verwendung von Fehlerquadrattechniken, das Anpassen von Beschreibungsfunktions-Modellen an die Daten und das Anpassen von nicht linearen dynamischen Systemmodellen an die Daten. Es sei zu beachten, dass das Modell derart sein kann, dass Parameter von dem alten dynamischen Modell der Farbauftragvorrichtung durch eine gewisse anteilige Änderung aktualisiert werden kann, wie sie durch die neuen Daten definiert wird. D.h. die Parameter selber können in einem Modell mit unendlicher Impulsantwort (IIR) aktualisiert werden, wobei der aktualisierte Parameterwert gebildet wird, indem ein gewisser Anteil des alten Parameterwertes zu einem gewissen Anteil des neuen Wertes hinzugefügt wird. Daher ändert sich das Modell nicht plötzlich. Es sei zu beachten, dass bei einer anderen Ausführungsform das dynamische Modell der Farbauftragvorrichtung aus getrennten Modellen für jede Farbschraubenzone besteht. Die Kontrolle wird dann zur weiteren Verarbeitung an den Vorgang 630 abgegeben. In Vorgang 630 ist das Verfahren beendet und das aktualisierte dynamische Modell der Farbauftragvorrichtung ist einsatzbereit.
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 3677329 [0034]

Claims

System zum Regeln einer Farbauftrageinheit für eine Druckmaschine, wobei die Farbauftrageinheit eine Vielzahl von Farbschrauben umfasst, wobei jede Farbschraube anpassbar ist, um die Farbzufuhr zu einzelnen Zonen zu regeln, die sich nebeneinander über die Breite einer Walze in einer Druckmaschine befinden, der Farbe durch die Farbauftrageinheit zugeführt wird, wobei das System Folgendes umfasst: einen Vorkopplungsregler, der auf einen Farbbelastungsbedarf für ein Bild reagiert, um eine Ausgabe gemäß einer ersten Regelfunktion bereitzustellen, die anpassbar ist, um mindestens eine der Vielzahl von Farbschrauben zu regeln; und mindestens ein Stellglied, um die Farbzufuhr als Reaktion auf den Vorkopplungsregler zu regeln.
System nach Anspruch 1, wobei das System ferner Folgendes umfasst: einen Rückkopplungsregler, um die erste Regelfunktion anzupassen, und der gemäß einem dynamischen Modell der Farbauftragvorrichtung für die Druckmaschine betriebsfähig ist.
System nach Anspruch 2, wobei der Farbbelastungsbedarf auf einer Pixelzählung des Bildes basiert, das in Teilbilder in Querprozessrichtung getrennt wird, die mit jeder Farbschraube verknüpft sind.
System nach Anspruch 3, wobei der Farbbelastungsbedarf Farbe, die auf dem Bildgebungszylinder der Druckmaschine entwickelt wird, und mindestens eine von einer Dynamik der Farbauftrageinheit oder einer Verzögerung beim Auftragen der Farbe auf den Bildgebungszylinder der Druckmaschine umfasst.
System nach Anspruch 3, wobei das dynamische Modell der Farbauftragvorrichtung auf mindestens einem von Farbdichtemessung, Farbdichteziel, Farbbelastung zum Zeitpunkt der Dichtemessung, Rückkopplungsverstärkung oder einer Kombination davon basiert.
Verfahren zum Regeln einer Farbauftrageinheit für eine Druckmaschine, wobei die Farbauftrageinheit eine Vielzahl von Farbschrauben umfasst, wobei jede Farbschraube anpassbar ist, um die Farbzufuhr zu einzelnen Zonen zu regeln, die sich nebeneinander über die Breite einer Walze in einer Druckmaschine befinden, der Farbe durch die Farbauftrageinheit zugeführt wird, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Empfangen eines Druckauftrags, der mindestens ein Bild umfasst; Trennen des mindestens einen Bildes in Teilbilder in Querprozessrichtung, die mit jeder Farbschraube verknüpft sind; Bereitstellen einer Ausgabe gemäß einer ersten Regelfunktion, die anpassbar ist, um mindestens eine der Vielzahl von Farbschrauben basierend auf einem Farbbelastungsbedarf für jedes Teilbild zu regeln; und Regeln der Farbzuführung als Reaktion auf die erste Regelfunktion.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Verfahren ferner folgende Schritte umfasst: Anpassen der ersten Regelfunktion gemäß einer Ausgabe von einem dynamischen Modell der Farbauftragvorrichtung für die Druckmaschine, wobei der Farbbelastungsbedarf auf einer Pixelzählung für jedes Teilbild basiert.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Farbbelastungsbedarf auf einer Pixelzählung für jedes Teilbild basiert.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Farbbelastungsbedarf Farbe, die auf dem Bildgebungszylinder der Druckmaschine entwickelt wird, und mindestens eine von einer Dynamik der Farbauftrageinheit, einer Verzögerung beim Auftragen der Farbe auf den Bildgebungszylinder der Druckmaschine umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das dynamische Modell der Farbauftragvorrichtung mindestens auf einer Farbdichtemessung, einem Farbdichteziel, einer Farbbelastung zum Zeitpunkt der Dichtemessung, einer Rückkopplungsverstärkung oder einer Kombination davon basiert.