DE102017101251A1

DE102017101251A1 - Verfahren zum Bestimmen und/oder zum Kompensieren von Auswirkungen der Verformung eines Aufzeichnungsträgers

Info

Publication number: DE102017101251A1
Application number: DE102017101251.6A
Authority: DE
Inventors: Tobias Breintner; Daniel Denzinger; Frank Keidel; Stefan Scherdel
Original assignee: Oce Holding BV
Current assignee: Canon Production Printing Holding BV
Priority date: 2017-01-24
Filing date: 2017-01-24
Publication date: 2018-07-26
Also published as: US10207519B2; US20180207957A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (400), bei dem die Klemmeinheiten (131, 132) einer Druckvorrichtung (100) dazu verwendet werden, die Verformung eines Aufzeichnungsträgers (120) aufgrund der in der Druckvorrichtung (100) bewirkten Bahnzugkraft zu ermitteln. Die Verformung kann dabei im Vorfeld zu einem Druckvorgang und/oder während des Druckbetriebs ermittelt werden. Des Weiteren kann die ermittelte Verformung dazu verwendet werden, ein zu druckendes Druckbild anzupassen, um die Verformung des Aufzeichnungsträgers (120) zu kompensieren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Verformung eines bahnförmigen Aufzeichnungsträgers in einer digitalen Druckvorrichtung. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Kompensieren von Auswirkungen der Verformung eines Aufzeichnungsträgers in einer Druckvorrichtung, insbesondere zum Kompensieren von Auswirkungen auf ein zu druckendes Druckbild.
Eine digitale Druckvorrichtung, wie z.B. ein Tintenstrahldrucker, kann dazu verwendet werden, einen bahnförmigen Aufzeichnungsträger zu bedrucken. Dabei kann der Aufzeichnungsträger flexibel und dehnbar sein, wie dies z.B. bei Kunststofffolien oder Textilien der Fall sein kann. Beim Bedrucken eines flexiblen Aufzeichnungsträgers kann sich der Aufzeichnungsträger unter Zug substantiell verformen. Insbesondere kann der Aufzeichnungsträger durch die Bahnzugkraft, die aufgebracht wird, um den bahnförmigen Aufzeichnungsträger durch die Druckvorrichtung zu befördern, substantiell gedehnt werden. Als Folge der Dehnung des Aufzeichnungsträgers kann es zu Verzerrungen des Druckbildes kommen, das auf den gedehnten Aufzeichnungsträgers gedruckt wird.
Um Verzerrungen eines Druckbildes zu kompensieren, wurde in DE 10 2009 051 197 A1 ein Korrekturverfahren für einen digitalen Druckprozess beschrieben, bei dem das Druckbild über einen Berechnungsalgorithmus an die Verformung des Aufzeichnungsträgers in einer Druckvorrichtung angepasst wird. Der Algorithmus verwendet als Eingangsgröße einen Verformungsfaktor, wobei der Verformungsfaktor durch Aufdrucken eines Maßstabes auf den Aufzeichnungsträger und durch Ausmessen des gedruckten Maßstabes durch einen Nutzer oder durch einen optischen Sensor bestimmt wird. In US 4,721,969 A werden Registermarken zur Bestimmung von Registerfehlern verwendet, wobei die Registermarken mit CCD (Charged Coupled Device) Sensoren erfasst werden.
In den beiden oben genannten Dokumenten wird eine aufgedruckte Marke verwendet, um die Verformung eines Aufzeichnungsträgers zu bestimmen. Dies erfordert einen dedizierten Druckprozess zum Druck einer Marke für die Bestimmung der Verformung des Aufzeichnungsträgers und ist somit mit einem zusätzlichen Zeit- und Ressourcenaufwand verbunden.
Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit denen die Verformung eines Aufzeichnungsträgers in einer Druckvorrichtung in effizienter und zuverlässiger Weise bestimmt und/oder kompensiert werden kann.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Verfahrensanspruchs 1 oder durch die Merkmale des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zum Ermitteln der Verformung eines Aufzeichnungsträgers in einer Druckvorrichtung beschrieben. Die Druckvorrichtung umfasst eine erste Klemmeinheit, die vor einem Druckwerk der Druckvorrichtung angeordnet ist, und eine zweite Klemmeinheit, die hinter dem Druckwerk angeordnet ist. Das Verfahren umfasst das Bewirken einer Bahnzugkraft auf den Aufzeichnungsträger zwischen der ersten Klemmeinheit und der zweiten Klemmeinheit durch Vortrieb des Aufzeichnungsträgers mittels der ersten Klemmeinheit und/oder mittels der zweiten Klemmeinheit. Außerdem umfasst das Verfahren das Erfassen von Vortriebinformation in Bezug auf den Vortrieb des Aufzeichnungsträgers. Des Weiteren umfasst das Verfahren das Ermitteln von Dehnungsinformation in Bezug auf eine Dehnung des Aufzeichnungsträgers zwischen der ersten Klemmeinheit und der zweiten Klemmeinheit auf Basis der Vortriebinformation.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Kompensieren der Auswirkung einer Verformung eines Aufzeichnungsträgers in einer Druckvorrichtung beschrieben. Das Verfahren umfasst das Ermitteln von Dehnungsinformation in Bezug auf die Dehnung des Aufzeichnungsträgers in dem Druckwerk. Die Dehnungsinformation kann dabei durch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren zum Ermitteln der Verformung eines Aufzeichnungsträgers ermittelt werden. Außerdem umfasst das Verfahren das Anpassen eines durch das Druckwerk zu druckenden Druckbildes in Abhängigkeit von der Dehnungsinformation. So können Auswirkungen der Verformung des Aufzeichnungsträgers auf das zu druckende Druckbild kompensiert werden.
Im Weiteren werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der schematischen Zeichnung näher beschrieben. Dabei zeigen:

1 ein Blockdiagramm eines beispielhaften Tintenstrahldruckers;
2a, 2b beispielhafte Messgrößen zur Ermittlung der Bahndehnung;
2c eine beispielhafte Kennlinie für die Bahndehnung;
3a beispielhafte Messgrößen zur Ermittlung der Bahndehnung;
3b eine beispielhafte Kennlinie für die Bahndehnung im Hookeschen Bereich; und
4 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Ermittlung der Dehnung eines bahnförmigen Aufzeichnungsträgers.

Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der effizienten und zuverlässigen Ermittlung der Dehnung eines bahnförmigen Aufzeichnungsträgers in einer digitalen Druckvorrichtung. Dabei soll die Ermittlung der Dehnung insbesondere innerhalb der Druckvorrichtung und ggf. während des laufenden Druckbetriebs ermöglicht werden.
1 zeigt ein Blockdiagramm eines Tintenstrahldruckers als Beispiel für eine Druckvorrichtung 100. Die in 1 dargestellte Druckvorrichtung 100 ist für den Druck auf einem bahnförmigen Aufzeichnungsträger 120 ausgelegt (auch als „continuous feed“ bezeichnet). Der Aufzeichnungsträger 120 wird typischerweise von einer Rolle (dem Abwickler) abgewickelt und dann dem Druckwerk der Druckvorrichtung 100 zugeführt. Durch das Druckwerk wird ein Druckbild auf den Aufzeichnungsträger 120 aufgebracht, und der bedruckte Aufzeichnungsträger 120 wird (ggf. nach Fixieren / Trocknen des Druckbildes) wieder auf einer weiteren Rolle (dem Aufwickler) aufgewickelt. Alternativ kann der bedruckte Aufzeichnungsträger 120 durch eine Schneidevorrichtung in Bögen oder Blätter geschnitten werden. In 1 wird die Transportrichtung 1 des Aufzeichnungsträgers 120 durch einen Pfeil 1 dargestellt. Die Ausführungen in diesem Dokument sind auch auf andere Druckvorrichtungen (z.B. auf tonerbasierte Druckvorrichtungen) anwendbar.
Das Druckwerk der Druckvorrichtung 100 umfasst in dem dargestellten Beispiel zwei separate voneinander in Transportrichtung 1 beabstandete Druckriegel 102 mit jeweils mehreren Druckköpfen 103. Die unterschiedlichen Druckriegel 102 können für das Drucken mit Tinten unterschiedlicher Farbe verwendet werden (z.B. Schwarz, Cyan, Magenta und Gelb). Das Druckwerk kann noch weitere Druckriegel 102 für das Drucken mit weiteren Farben oder Flüssigkeiten (wie Primer oder MICR-Tinte) umfassen.
Jeder Druckkopf 103 umfasst mehrere Düsen 104, als Beispiel für Bildpunkterzeugungseinheiten, wobei jede Düse 104 eingerichtet ist, Tintentropfen auf den Aufzeichnungsträger 120 zu feuern. Beispielsweise kann ein Druckkopf 103 2558 bzw. 5312 effektiv genutzte Düsen 104 umfassen, die entlang einer oder mehrerer Reihen quer zur Transportrichtung 1 des Aufzeichnungsträgers 120 angeordnet sind. Mittels der Düsen 104 eines Druckkopfs 103 kann jeweils eine Zeile auf den Aufzeichnungsträger 120 quer zur Transportrichtung 1 gedruckt werden. In Summe können durch einen in 1 dargestellten Druckriegel 102 z.B. K=12790 bzw. K=26560 Tropfen entlang einer Zeile auf den Aufzeichnungsträger 120 gefeuert werden (z.B. für eine Druckbreite von ca. 56cm mit 600 dpi bzw. 1200dpi (dots per inch, d.h. Bildpunkte pro Inch)).
Die Druckvorrichtung 100 umfasst weiter eine Steuereinheit 101 (z.B. eine Ansteuer-Hardware und einen Controller), die eingerichtet ist, die Aktuatoren der einzelnen Düsen 104 der einzelnen Druckköpfe 103 anzusteuern, um in Abhängigkeit von Druckdaten ein Druckbild auf den Aufzeichnungsträger 120 aufzubringen.
Die Druckvorrichtung 100 umfasst somit zumindest einen Druckriegel 102 mit K Düsen 104, die mit einem bestimmten Zeilensignal angesteuert werden können, um eine Zeile (quer zu der Transportrichtung 1 des Aufzeichnungsträgers 120) mit K Bildpunkten bzw. K Spalten auf den Aufzeichnungsträger 120 zu drucken. Die Düsen 104 sind in dem dargestellten Beispiel unbeweglich bzw. fest in der Druckvorrichtung 100 verbaut, und der Aufzeichnungsträger 120 wird mit einer bestimmten Transportgeschwindigkeit (z.B. 80m/min) an den feststehenden Düsen 104 vorbeigeführt. Eine bestimmte Düse 104 kann die Bildpunkte einer entsprechenden in Transportrichtung 1 verlaufenden Spalte auf den Aufzeichnungsträger 120 drucken. Bei dieser Konstellation spricht man von einer 1:1-Zuordnung, da jeder Spalte genau eine Düse 104 und jeder Düse 104 genau eines Spalte zugeordnet ist.
Die Druckvorrichtung 100 umfasst ferner mindestens zwei motorisch angetriebene Klemmeinheiten 131, 132, die eingerichtet sind, den bahnförmigen Aufzeichnungsträger 120 am Eingang des Druckwerks durch die erste Klemmeinheit 131 und am Ausgang des Druckwerks durch die Klemmeinheit 132 zu halten und zu fördern. Wenn sich die Klemmeinheit 132, insbesondere eine Walze der Klemmeinheit 132, ein wenig schneller beim Transport des Aufzeichnungsträgers 120 dreht als die Klemmeinheit 131, so kann eine Bahnzugkraft auf den Aufzeichnungsträger 120 bewirkt werden, um den Aufzeichnungsträger 120 innerhalb des Druckwerks zu spannen. Die Anpresskraft von Walzenpaaren der beiden Klemmeinheiten 131, 132 kann entsprechend groß eingestellt werden. Folglich kann durch eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Walzenpaaren der beiden Klemmeinheiten 131, 132 eine Bahnzugkraft bewirkt werden, wobei die Höhe der Bahnzugkraft von der Höhe der Geschwindigkeitsdifferenz abhängig ist (wobei die Bahnzugkraft typischerweise mit steigender Geschwindigkeitsdifferenz steigt). Ein Walzenpaar einer Klemmeinheit 131, 132 kann dabei eine harte Walze für den Antrieb des Aufzeichnungsträgers 120 und eine weiche Walze für den Andruck des Aufzeichnungsträgers 120 an die harte Walze umfassen.
Durch die Klemmeinheiten 131, 132 kann somit bewirkt werden, dass der Aufzeichnungsträger 120 innerhalb des Druckwerks eine bestimmte Bahnzugspannung aufweist. So kann innerhalb des Druckwerks in präziser Weise ein Druckbild auf den Aufzeichnungsträger 120 gedruckt werden. Durch die Bahnzugspannung kann der Aufzeichnungsträger 120 jedoch gedehnt werden, was zu Verzerrungen des Druckbildes am Ausgang der Druckvorrichtung 100 führen kann.
Im Folgenden werden Verfahren beschrieben, mit denen die Verformung des Aufzeichnungsträgers 120 durch die Bahnzugkraft in einer Druckvorrichtung 100 ohne Aufdrucken einer Marke bestimmt werden kann. Die ermittelte Verformung kann dann z.B. mit dem in DE 10 2009 051 197 A1 beschriebenen Korrekturverfahren kompensiert werden.
Beispielsweise kann vor dem Start eines Druckprozesses mit einem bestimmten Aufzeichnungsträger 120 bzw. mit einem bestimmten Typ von Aufzeichnungsträger 120 die Verformung des Aufzeichnungsträgers 120 bei Belastung des Aufzeichnungsträgers 120 mit einer Bahnzugkraft F bestimmt werden. Im Prinzip kann dabei ein Zugversuch durchgeführt werden, bei dem über eine aufgebrachte Kraft F eine Verformung, insbesondere eine Dehnung ε, des Aufzeichnungsträgers 120 hervorgerufen wird. Der Zugversuch kann dabei innerhalb der Druckvorrichtung 100 oder ggf. auch außerhalb der Druckvorrichtung 100 (z.B. an einer separaten Materialprüfmaschine) durchgeführt werden.
Die derart ermittelte Verformung des Aufzeichnungsträgers 120 kann dann durch Anpassung des Druckbildes, das in der digitalen Druckvorrichtung 100 auf den Aufzeichnungsträger 120 gedruckt wird, kompensiert werden (z.B. mit dem in der DE 10 2009 051 197 A1 beschriebenen Korrekturverfahren). Insbesondere kann das zu druckende Druckbild in Abhängigkeit von der ermittelten Dehnung ε des Aufzeichnungsträgers 120 in Transportrichtung 1 gestreckt werden, um eine nach Abbau der Bahnzugkraft F erfolgende Kontraktion des Aufzeichnungsträgers 120 zu kompensieren.
Zum Ermitteln der Verformung innerhalb der Druckvorrichtung 100 können die Klemmeinheiten 131, 132 der Druckvorrichtung 100 verwendet werden. Die Klemmeinheiten 131, 132 müssen dabei dehnschlupfend ausgeführt sein. Die Klemmeinheiten 131, 132 können jeweils zwei Walzen aufweisen, die jeweils einen Walzennip bilden, durch den der Aufzeichnungsträger 120 durchgeführt wird. Die Walzennips der beiden Klemmeinheiten 131, 132 bilden dann jeweils Klemmstellen, an denen der Aufzeichnungsträger 120 festgeklemmt werden kann. Dabei muss gewährleistet sein, dass der Aufzeichnungsträger 120 bei der verwendeten Bahnzugkraft F nicht durch einen Walzennip rutscht, sondern sich der Aufzeichnungsträger 120 mit den Walzen der Klemmeinheiten 131, 132 bewegt.
Die Klemmeinheiten 131, 132 können alternative oder ergänzende Mittel aufweisen, um die Bahnzugkraft F aufzubauen. Beispielsweise kann eine Walze in Kombination mit Unterdruck dazu verwendet werden, die Bahnzugkraft F im Druckwerk aufzubauen. Alternativ oder ergänzend können die Klemmeinheiten 131, 132 jeweils einen S-Zug oder einen Ω-Zug umfassen. Bei einem S-Zug wird der Aufzeichnungsträger 120 um zwei Walzen geführt, so dass der Verlauf des Aufzeichnungsträgers 120 den Buchstaben „S“ beschreibt. Bei einem Ω-Zug wird der Aufzeichnungsträger 120 um insgesamt drei Walzen (zwei relativ kleine und eine relativ große Walze) geführt, so dass der Verlauf des Aufzeichnungsträgers 120 den Buchstaben „Ω“ beschreibt. Durch ein oder mehrere dieser Mittel kann der Aufzeichnungsträger 120 gehalten werden (auch ohne Verwendung eines Walzennips), um eine Bahnzugkraft F aufzubauen. Dabei ist zum Ermitteln der Verformung vorteilhaft, dass es zu keiner Relativgeschwindigkeit zwischen den Klemmeinheiten 131, 132 und dem bahnförmigen Aufzeichnungsträger 120 kommt.
Mittels der Klemmeinheiten 131, 132 kann innerhalb der Druckvorrichtung 100 und ggf. während des Druckprozesses die Verformung des Aufzeichnungsträgers 120 ermittelt werden. Eine aktuell ermittelte Verformung des Aufzeichnungsträgers 120 kann dann zur dynamischen Anpassung des zu druckenden Druckbildes an die aktuell ermittelte Verformung des Aufzeichnungsträgers 120 genutzt werden. So können Veränderungen der Dehnung des zu bedruckenden bahnförmigen Aufzeichnungsträgers 120, die sich ansonsten auf die Druckqualität auswirken würden, im laufenden Betrieb der Druckvorrichtung 100 dynamisch kompensiert werden. Des Weiteren hat die Ermittlung der Verformung innerhalb einer Druckvorrichtung 100 den Vorteil, dass auch Aufzeichnungsträger 120 aus unbekannten Materialien bzw. mit unbekannten Verformungseigenschaften in der Druckvorrichtung 100 verwendet werden können.
Der Aufzeichnungsträger 120 kann sich zunächst in einem ungespannten Zustand in der Druckvorrichtung 100, insbesondere zwischen den beiden Klemmeinheiten 131, 132 der Druckvorrichtung 100, befinden (z.B. direkt nach dem Einlegen des Aufzeichnungsträgers 120 in die Druckvorrichtung 100).
Der bahnförmige Aufzeichnungsträger 120 kann dann wie in 2a veranschaulicht mit der ersten Klemmeinheit 131 festgehalten werden, während an der zweiten Klemmeinheit 132 der Aufzeichnungsträger 120 durch einen typischerweise elektrischen Antrieb der Klemmeinheit 132 aus der Druckvorrichtung 100 herausgefördert wird. Sobald der bahnförmige Aufzeichnungsträger 120 gespannt ist, erhöht sich bei weiterer Förderung des Aufzeichnungsträgers 120 die Bahnzugkraft F auf den Aufzeichnungsträger 120. Während der weiteren Förderung wird über ein Bahnzugmessgerät ggf. laufend die Bahnzugkraft F in der Druckvorrichtung 100 ermittelt. Sobald eine gewünschte Bahnzugkraft F erreicht wird (z.B. die Bahnzugkraft F, die auch während des Druckprozesses verwendet wird), wird der Antrieb der zweiten Klemmeinheit 132 gestoppt.
Über einen Drehgeber bzw. einen Encoder an der fördernden Klemmeinheit 132, z.B. über einen Drehgeber an einer Walze und/oder an einem Motor der Klemmeinheit 132, kann ermittelt werden, welche Förderlänge l_E des Aufzeichnungsträgers 120 seit dem Spannen des Aufzeichnungsträgers 120 (mit der Bahnzugkraft F=0) aus der Druckvorrichtung 100 gefördert wurde. Andererseits ist die Referenzlänge l₀ eines Aufzeichnungsträgers 120 innerhalb der Druckvorrichtung 100 typischerweise durch die Geometrie der Druckvorrichtung 100, insbesondere durch den Abstand der beiden Klemmeinheiten 131, 132, fest vorgegeben. Die Dehnung bzw. Verformung ε des Aufzeichnungsträgers 120 kann dann als ε=l_E/l₀ ermittelt werden.
Bei der in 2b dargestellten Variante befindet sich der Drehgeber 201 nicht an der zweiten Klemmeinheit 132, sondern an einer durch den Aufzeichnungsträger 120 angetriebenen und zwischen den Klemmeinheiten 131, 132 angeordneten Drehgeberwalze, die der Bewegung des bahnförmigen Aufzeichnungsträgers 120 folgt. Bei der Berechnung der Dehnung ε wird dann nicht die gesamte Referenz- bzw. Bahnlänge l₀ zwischen den Klemmeinheiten 131, 132, sondern die intermediäre Referenz- bzw. Bahnlänge l'₀ zwischen der feststehenden ersten Klemmeinheit 131 und der Drehgeberwalze (in 2b mit E gekennzeichnet) berücksichtigt. Die Dehnung ε ergibt sich dann als Quotient aus der Förderlänge l'_E, die anhand des Drehgebers 201 ermittelt wird, und der intermediären Referenzlänge l'₀, d.h. ε=1'_E/l'₀.
Eine Druckvorrichtung 100 kann es einem Nutzer ermöglichen, die Bahnzugkraft F vor oder während des Druckprozesses flexibel einzustellen, z.B. zu erhöhen oder zu reduzieren. Zu diesem Zweck kann die Geschwindigkeit der zweiten Klemmeinheit 132 verändert werden. Durch die Änderung der Bahnzugkraft F ändert sich typischerweise auch die Dehnung ε des Aufzeichnungsträgers 120. Es kann nun im Vorfeld zu einem Druckprozess für eine Mehrzahl von unterschiedlichen Bahnzugkräften F die Dehnung ε ermittelt werden. Die Bahnzugkraft F und die dafür ermittelte Dehnung ε stellen dabei einen Messpunkt 211 einer Kraft-Dehnungskennlinie 212 dar. Durch Bestimmung einer Mehrzahl von Messpunkten 211 kann die Kraft-Dehnungskennlinie 212 bestimmt werden, z.B. anhand einer Interpolation zwischen den Messpunkten 211 und/oder anhand eines Regressionsverfahrens. Die Messpunkte 211 können dabei durch progressive Erhöhung der Bahnzugkraft F und durch die progressive Ermittlung der Förderlängen l_E bzw. l'_E bestimmt werden.
Die Kraft-Dehnungskennlinie 212 oder eine entsprechende Kraft-Dehnungstabelle können dann im Druckbetrieb der Druckvorrichtung 100 dazu verwendet werden, für eine aktuell eingestellte Bahnzugkraft F die entsprechende Dehnung bzw. Verformung des Aufzeichnungsträgers 120 zu ermitteln. So wird eine flexible Anpassung der Bahnzugkraft F in einer Druckvorrichtung 100 ermöglicht. Insbesondere kann die Druckvorrichtung 100 eine Kraft-Dehnungskennlinie 212 oder eine entsprechende Kraft-Dehnungstabelle dazu verwenden, ein zu druckendes Druckbild in Abhängigkeit von einer eingestellten Bahnzugkraft F anzupassen.
Die Ermittlung der Kraft-Dehnungskennlinie 212 bzw. der Kraft-Dehnungstabelle eines Aufzeichnungsträgers 120 kann ggf. auch außerhalb einer Druckvorrichtung 100 vorgenommen werden, z.B. in einer Materialprüfmaschine. Dabei können im Vorfeld Kennlinien 212 für verschiedene Typen von Aufzeichnungsträgern 120, z.B. Aufzeichnungsträger 120 aus verschiedenen Materialien, aufgenommen und gespeichert werden. Die aufgenommenen Kennlinien 212 bzw. Tabellen können der Steuereinheit 101 einer Druckvorrichtung 100 zur Verfügung gestellt werden. Es kann dann vor dem Druckbetrieb der zu verwendende Typ des Aufzeichnungsträgers 120 ausgewählt werden. Entsprechend der Typauswahl kann dann die Steuereinheit 101 der Druckvorrichtung 100 die zugehörige Kraft-Dehnungskennlinie 212 bzw. Kraft-Dehnungstabelle dazu verwenden, ein zu druckendes Druckbild an die verwendete Bahnzugkraft F in der Druckvorrichtung 100 anzupassen. Dabei ist es jedoch typischerweise erforderlich, dass für den verwendeten Typ des Aufzeichnungsträgers 120 bereits im Vorfeld eine Kraft-Dehnungskennlinie 212 außerhalb der Druckvorrichtung 100 ermittelt wurde.
Zusätzlich zur Dehnung ε in Transportrichtung 1 des Aufzeichnungsträgers, d.h. in Längsrichtung, kann über ein oder mehrere Sensoren, insbesondere über Kantensensoren, die Einschnürung des Aufzeichnungsträgers 120 in Querrichtung, d.h. quer zu der Transportrichtung 1, ermittelt werden. Die Einschnürung kann ebenfalls in Abhängigkeit von der Bahnzugkraft F aufgenommen werden, z.B. als Kraft- Einschnürungskennlinie bzw. Kraft- Einschnürungstabelle. Aus der Einschnürung ergibt sich ein Verformungsfaktor in Querrichtung. Ist die Querkontraktionszahl, d.h. die Poissonzahl, für einen bestimmten Typ von Aufzeichnungsträgers 120 bekannt, so kann auf die Erfassung der seitlichen Einschnürung durch ein oder mehrere Sensoren verzichtet werden, da dann die Einschnürung aus der ermittelten Längsdehnung ε berechnet werden kann.
Die Einschnürung des Aufzeichnungsträgers 120 bei einer während eines Druckprozesses verwendeten Bahnzugkraft F kann ebenfalls bei der Anpassung eines zu druckenden Druckbildes berücksichtigt werden. Mit anderen Worten, das Druckbild kann zusätzlich dynamisch an eine Verformung in Querrichtung angepasst werden. So kann die Druckqualität beim Bedrucken von flexiblen Aufzeichnungsträgern weiter verbessert werden.
Einige Aufzeichnungsträger 120 verformen sich bleibend unter Einwirken einer Bahnzugkraft F, d.h. es kommt zu einer plastischen Verformung und/oder zum Kriechen. Als Folge daraus verbleibt nach Aufbringen einer Bahnzugkraft F, durch die die Dehnung ε₁ bewirkt wird, nach anschließender Entspannung eine Dehnung ε₂. Würde das zu druckende Druckbild entsprechend der Dehnung ε₁ skaliert, dann wäre das Druckbild nach der Entspannung des Aufzeichnungsträgers 120 in Längsrichtung zu lang. Der Ausgleich des zu druckenden Druckbildes sollte jedoch derart erfolgen, dass das Druckbild nach Verlassen der Druckvorrichtung 100 im ungespannten Zustand die gewünschten Maße aufweist.
Es kann daher nach Aufbringen der Bahnzugkraft F und nach Messung der Verformung bzw. Dehnung ε₁, die Bahnzugkraft F wieder abgebaut werden. Als Folge daraus wird sich die bei der Bahnzugkraft F ermittelte Förderlänge l_E bzw. l'_E wieder reduzieren, es wird aber aufgrund der bleibenden Verformung eine reduzierte Förderlänge l_x bzw. l'_x verbleiben. Aus der reduzierten Förderlänge l_x bzw. l'_x kann dann die Verformung bzw. Dehnung ε₂=l_x/l₀ bzw. ε₂=l'_x/l’₀ im entspannten Zustand ermittelt werden. Die Förderlänge kann dabei, wie oben beschrieben mit Metermaß oder über die Aufnahme der Drehgeberbewegung in der Druckvorrichtung 100 ermittelt werden. Zur Kompensation eines zu druckenden Druckbildes wird dann die Differenz der Verformung bzw. Dehnung ε₁ - ε₂ verwendet werden, so dass eine bleibende Verformung des Aufzeichnungsträgers 120 in präziser Weise berücksichtigt werden kann.
Die Verformung unter Belastung kann zumindest anteilig zeitabhängig sein, was typischerweise als Kriechen bezeichnet wird. Als Folge daraus können sich im laufenden Druckbetrieb andere Dehnungen ergeben als in einem Zugversuch, der in oder außerhalb der Druckvorrichtung 100 durchgeführt wird. Aus der Geometrie der Druckvorrichtung 100 und aus der Transportgeschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers 120 während des Druckprozesses kann die Durchlaufzeit des Aufzeichnungsträgers 120 durch die Druckvorrichtung 100, insbesondere die Durchlaufzeit des Aufzeichnungsträgers 120 von der ersten Klemmeinheit 131 bis zur zweiten Klemmeinheit 132, ermittelt werden. Die Durchlaufzeit während des Druckprozesses kann dann dazu verwendet werden, die Dehnung des Aufzeichnungsträgers 120 während des Druckprozesses zu ermitteln. Insbesondere kann ein in einem Zugversuch ermittelter Dehnungswert in Abhängigkeit von der Durchlaufzeit angepasst werden. Durch die Berücksichtigung der tatsächlichen Durchlaufzeit kann die Genauigkeit der Anpassung eines zu druckenden Druckbildes an die Verformung eines Aufzeichnungsträgers 120 weiter erhöht werden.
Während des Druckprozesses können durch Änderungen der Eigenschaften wie z.B. der Dicke und/oder des Elastizitätsmoduls eines Aufzeichnungsträgers 120 Störungen verursacht werden. Beispielsweise können Änderungen der Eigenschaften des zu bedruckenden Aufzeichnungsträgers 120 zu Schwankungen in der Bahnzugkraft in der Druckvorrichtung 100 führen, wenn keine Regelung der Bahnzugkraft bzw. Bahnzugspannung erfolgt. Schwankungen der Bahnzugkraft F können zu Schwankungen der Dehnung des Aufzeichnungsträgers 120 und somit zu Verzerrungen eines gedruckten Druckbildes führen.
Während des Druckprozesses kann daher die aktuelle Bahnzugkraft kontinuierliche bzw. periodisch gemessen werden. Anhand einer zuvor ermittelten Kraft-Dehnungskennlinie 212 bzw. Kraft-Dehnungstabelle für den Aufzeichnungsträger 120 kann dann für die aktuell gemessene Bahnzugkraft die aktuelle Dehnung ermittelt und bei der Korrektur des zu druckenden Druckbildes berücksichtigt werden. So können Variationen von Eigenschaften des Aufzeichnungsträgers 120 in präziser Weise kompensiert werden.
Die Verformung des Aufzeichnungsträgers 120 kann alternativ oder ergänzend mittels eines Bahnlaufmodells im laufenden Betrieb bestimmt werden. Die Ermittlung der Verformung mittels eines Bahnlaufmodells kann in Druckvorrichtungen 100 mit und ohne Bahnzugkraftregelung erfolgen.
3a zeigt eine erste Walze n₁ der ersten Klemmeinheit 131, die sich im Druckprozess mit einer ersten Geschwindigkeit v₁, insbesondere mit einer ersten Tangentialgeschwindigkeit v₁, dreht, und eine zweite Walze n2 der zweiten Klemmeinheit 132, die sich im Druckprozess mit einer zweiten (Tangential-)Geschwindigkeit v₂ dreht. In Transportrichtung 1 vor der ersten Klemmeinheit 131 wirkt eine erste Bahnzugkraft Foi auf den Aufzeichnungsträger 120 und bewirkt dort eine erste Dehnung ε₀₁ des Aufzeichnungsträgers 120. Zwischen der ersten Klemmeinheit 131 und der zweiten Klemmeinheit 132 wirkt eine zweite Bahnzugkraft F₁₂ auf den Aufzeichnungsträgers 120 und bewirkt dort eine zweite Dehnung ε₁₂ des Aufzeichnungsträgers 120. Es gilt $\frac{ν_{1}}{1 + ε_{01}} = \frac{ν_{2}}{1 + ε_{12}}$

was wie folgt umgeformt werden kann: $ε_{12} = \frac{ν_{2}}{ν_{1}} * (1 + ε_{01}) - 1$
Wenn die Dehnung ε₀₁ vor Einlauf in die Druckvorrichtung 100 gering ist und vernachlässigt werden kann, kann die Dehnung ε₁₂ des Aufzeichnungsträgers 120 in der Druckvorrichtung 100, d.h. zwischen den beiden Klemmeinheiten 131, 132, direkt aus den Geschwindigkeiten v₁, v₂ des Aufzeichnungsträgers 120 an den Klemmeinheiten 131, 132 berechnet werden. Diese Geschwindigkeiten können mit Hilfe von Drehgebern an den Walzen n₁, n₂ der Klemmeinheiten 131, 132 und/oder an den Motoren der Klemmeinheiten 131, 132 bestimmt werden. Eine Ermittlung der aktuellen Bahnzugkraft F während des Druckbetriebs ist dann nicht erforderlich, und das zu druckende Druckbild kann auch ohne Kraftmessung dynamisch kompensiert werden. So kann die Genauigkeit der Verformungskompensation weiter erhöht werden. Insbesondere wird so eine dynamische Kompensation an aktuelle Bahnzugkräfte und/oder Dehnungswerten erfolgen.
Sollte die erste Dehnung ε₀₁ vor Einlauf in die Druckvorrichtung 100 nicht vernachlässigbar sein, kann die erste Dehnung ε₀₁ z.B. über eine zuvor ermittelte Kraft-Dehnungskennlinie 212 des Aufzeichnungsträgers 120 und über eine Messung der ersten Bahnzugkraft Foi bestimmt werden. Die Kraft-Dehnungskennlinie 212 des Aufzeichnungsträgers 120 kann dabei anhand der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren ermittelt werden.
Alternativ oder ergänzend kann die erste Dehnung ε₀₁ im laufenden Betrieb ermittelt werden. Durch Umformung der o.g. Formel für die zweite Dehnung ε₁₂ ergibt sich $ε_{12} = \frac{ν_{2}}{ν_{1}} * (1 + ε_{01}) - 1 = \frac{ν_{2} (1 + ε_{01})}{ν_{1}} - 1$
Die zweite Geschwindigkeit v₂, d.h. die Tangentialgeschwindigkeit, der zweiten Walze n2 kann aus der zweiten Winkelgeschwindigkeit ω₂ der zweiten Walze n2 und dem Radius r₂+ Δr₂ der zweiten Walze n2 ermittelt werden, wobei r₂ der Nennradius und Δr₂ eine unbekannte Fertigungsvarianz ist. Dabei gilt v₂₌ ω₂*(r₂+Δr₂), und es ergibt sich, $ε_{12} = \frac{ω_{2} (r_{2} + Δ r_{2} + ε_{01} r_{2} + ε_{01} Δ r_{2})}{ν_{1}} - 1 = \frac{ω_{2} (r_{2} + k)}{ν_{1}} - 1$

mit k = Δr₂ + ε₀₁r₂ + ε₀₁Δr₂
für konstante Δr₂, ε₀₁, r₂, Δr₂
Folglich wirkt sich ein nicht exakt bekannter Durchmesser bzw. Radius an der zweiten Walze n2, d.h. Δr₂, in derselben Weise auf die Dehnung ε₁₂ des Aufzeichnungsträgers 120 in der Druckvorrichtung 100 aus wie die Vordehnung ε₀₁ des Aufzeichnungsträgers 120 vor der ersten Klemmeinheit 131. Der Einfluss kann durch einen Korrekturfaktor k zusammengefasst werden.
Um den Korrekturfaktor k für einen Aufzeichnungsträger 120 zu bestimmen, kann die Randbedingung genutzt werden, dass für eine zweite Bahnzugkraft F₁₂₌0 die zweite Dehnung ε₁₂₌0 sein muss. Da mit F₁₂₌0 kein Bahnlauf möglich ist, kann für zumindest zwei unterschiedliche Bahnzugkräfte F₁₂ eine Messung der Dehnung ε₁₂ durchgeführt werden, um die Messpunkte 311, 312 zu erhalten (siehe 3b). Auf Basis der Messpunkte 311, 312 für unterschiedliche Bahnzugkräfte F₁₂ des Aufzeichnungsträgers 120 zwischen den Klemmeinheiten 131, 132 kann dann ein Dehnungswert ε für F₁₂ = 0 extrapoliert werden. Dabei kann berücksichtigt werden, dass die Kraft-Dehnungskennlinie eines Materials im Hookeschen Bereich eine Gerade ist.
Aus dem ersten Messpunkt (F₁, ε₁) und dem zweiten Messpunkt (F₂, ε₂) ergibt sich somit die Geradengleichung für die Kraft-Dehnungskennlinie $F = \frac{F_{2} - F_{1}}{ε_{2} - ε_{1}} (ε - ε_{1}) + F_{1}$
Unter Berücksichtigung der Randbedingung F(ε=0)=0 ergibt sich dann aus der Geradengleichung $\frac{F_{2} - F_{1}}{F_{1}} = \frac{ε_{2} - ε_{1}}{ε_{1}}$
Aus den o.g. Formeln für die Dehnung ergibt sich dann für die beiden Messpunkte $ε_{1} = \frac{ω_{2,1} (r_{2} + k)}{ν_{1,1}} - 1 = \frac{ω_{2,1} (r_{2} + k)}{ω_{1,1} r_{1}} - 1$
$ε_{2} = \frac{ω_{2,2} (r_{2} + k)}{ω_{1,2} r_{1}} - 1$

wobei ω_2,1 die Winkelgeschwindigkeit der zweiten Walze n2 für den ersten Messpunkt ist, ω_1,1 die Winkelgeschwindigkeit der ersten Walze n1 für den ersten Messpunkt ist, ω_2,2 die Winkelgeschwindigkeit der zweiten Walze n2 für den zweiten Messpunkt ist, und ω_1,2 die Winkelgeschwindigkeit der ersten Walze n₁ für den zweiten Messpunkt ist. r₁ ist der Nennradius der ersten Walze n₁ und r₂ ist der der Nennradius der zweiten Walze n2.
Die Formeln für die beiden Dehnungswerte ε₁ und ε₂ können dann in die aus der Geradengleichung in Beziehung zu den Kräften der Messwerte eingesetzt werden, so dass sich folgende Formel ergibt $\frac{F_{2} - F_{1}}{F_{1}} = \frac{\frac{ω_{2,1}}{ω_{1,1} r_{1}} - \frac{ω_{2,2}}{ω_{1,2} r_{1}}}{\frac{ω_{2,2}}{ω_{1,2} r_{1}} - \frac{1}{(r_{2} + k)}}$

die nach dem Korrekturfaktor k aufgelöst werden kann. Somit kann der Korrekturfaktor k auf Basis von mindestens zwei Messwerten während des Druckbetriebs ermittelt werden.
Durch den oben beschriebene Abgleich wird auch bewirkt, dass Fertigungstoleranzen der Walzen n₁, n₂, die sich aufgrund der Ähnlichkeit der beiden Tangentialgeschwindigkeiten v₁ und v₂ substantiell auf die Messgenauigkeit auswirken können, durch den Korrekturfaktor k kompensiert werden können.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 400 zum Ermitteln der Verformung eines Aufzeichnungsträgers 120 in einer Druckvorrichtung 100. Der Aufzeichnungsträger 120 kann dabei bahnförmig sein und kann z.B. von einer Rolle abgewickelt und in einer Transportrichtung 1 durch die Druckvorrichtung 100 durchgeführt werden. Die Druckvorrichtung 100 umfasst ein Druckwerk, z.B. ein oder mehrere Tintenstrahldruckriegel 102, die eingerichtet sind, ein Druckbild auf den Aufzeichnungsträger 120 zu drucken. Die Druckvorrichtung 100 umfasst weiter eine erste Klemmeinheit 131, die in Transportrichtung 1 des Aufzeichnungsträgers 120 vor dem Druckwerk der Druckvorrichtung 100 angeordnet ist, und eine zweite Klemmeinheit 132, die in Transportrichtung 1 hinter dem Druckwerk angeordnet ist.
Die erste Klemmeinheit 131 und/oder zweite Klemmeinheit 132 können Walzen umfassen, die jeweils einen Walzennip bilden, durch den der Aufzeichnungsträger 120 geführt wird. Dabei können die Walzen der zweiten Klemmeinheit 132 den Aufzeichnungsträger 120 durch das Druckwerk ziehen und dabei eine Bahnzugkraft auf den Aufzeichnungsträger 120 bewirken. Des Weiteren kann auch die erste Klemmeinheit 131 Walzen umfassen, die einen Walzennip bilden, durch den der Aufzeichnungsträger 120 geführt wird. Die erste Klemmeinheit 131 kann eingerichtet sein, den Aufzeichnungsträger 120 zumindest teilweise zurückzuhalten, um die Bahnzugkraft auf den Aufzeichnungsträger 120 zu bewirken. Die erste Klemmeinheit 131 und die zweite Klemmeinheit 132 können in einem Druckbetrieb der Druckvorrichtung 100 eine bestimmte Bahnzugkraft bewirken, so dass der Aufzeichnungsträger 120 im Druckwerk gespannt ist und somit in zuverlässiger Weise bedruckt werden kann. Andererseits können durch die Bahnzugkraft Verformungen des Aufzeichnungsträgers 120 bewirkt werden, die am Ausgang der Druckvorrichtung 100, nachdem sich die Verformungen zumindest teilweise wieder zurückgebildet haben, zu Verzerrungen des Druckbildes auf dem Aufzeichnungsträger 120 führen können.
Das Verfahren 400 umfasst das Bewirken 401 einer Bahnzugkraft auf den Aufzeichnungsträger 120 zwischen der ersten Klemmeinheit 131 und der zweiten Klemmeinheit 132 durch Vortrieb des Aufzeichnungsträgers 120 mittels der ersten Klemmeinheit 131 und/oder mittels der zweiten Klemmeinheit 132. Insbesondere kann der Aufzeichnungsträger 120 mittels der zweiten Klemmeinheit 132 in Transportrichtung 1 vorgetrieben werden. Alternativ oder ergänzend kann der Aufzeichnungsträger 120 mittels der ersten Klemmeinheit 131 entgegen der Transportrichtung 1 vorgetrieben werden.
Insbesondere kann der Vortrieb des Aufzeichnungsträgers 120 durch Rotation zumindest einer der Walzen der zweiten Klemmeinheit 132 bewirkt werden. Beispielsweise kann der Aufzeichnungsträger 120 zumindest teilweise durch die erste Klemmeinheit 131 gehalten werden und von der zweiten Klemmeinheit 132 gezogen werden. Die Bahnzugkraft kann in Vorfeld vor Druckbeginn oder während des Druckbetriebs bewirkt werden.
Das Verfahren 400 umfasst weiter das Erfassen 402 von Vortriebinformation in Bezug auf den Vortrieb des Aufzeichnungsträgers 120. Insbesondere kann Vortriebsinformation in Bezug auf die Rotation der zumindest einen Walze der zweiten Klemmeinheit 132 ermittelt werden. Die Vortriebinformation kann insbesondere einen Weg bzw. eine Strecke anzeigen, den die Walze, insbesondere die Oberfläche der Walze, der zweiten Klemmeinheit 132 zurückgelegt hat, um die Bahnzugkraft aufzubringen (typischerweise ausgehend von einem Zustand bei dem gerade keine Bahnzugkraft aufgebracht wird). Die zurückgelegte Wegstrecke kann z.B. durch einen Drehgeber an der Walze der zweiten Klemmeinheit 132 und/oder durch einen Drehgeber 201 auf einer dedizierten Drehgeberwalze der Druckvorrichtung 100 ermittelt werden. Die zurückgelegte Wegstrecke zeigt die Förderstrecke bzw. Förderlänge des Aufzeichnungsträgers 120 an, die durch die zweite Klemmeinheit 132 gefördert wurde, um die Bahnzugskraft aufzubauen.
Alternativ oder ergänzend kann die Vortriebinformation die Geschwindigkeit der Walze der zweiten Klemmeinheit 132 anzeigen sowie ggf. die Geschwindigkeit einer Walze der ersten Klemmeinheit 131 anzeigen, die vorliegen, wenn die Bahnzugkraft aufgebracht wird (und wenn der Aufzeichnungsträger 120 durch die Klemmeinheiten 131, 132 gefördert bzw. vorgetrieben wird). Die Geschwindigkeit kann dabei eine Tangentialgeschwindigkeit und/oder eine Winkelgeschwindigkeit einer Walze umfassen. Die Berücksichtigung der Geschwindigkeit einer Walze ermöglicht es, die Verformung eines Aufzeichnungsträgers 120 während des Druckbetriebs zu ermitteln und ggf. zu kompensieren.
Das Verfahren 400 umfasst weiter das Ermitteln 403 von Dehnungsinformation in Bezug auf eine Dehnung ε des Aufzeichnungsträgers 120 zwischen der ersten Klemmeinheit 131 und der zweiten Klemmeinheit 132 auf Basis der Vortriebinformation. Insbesondere kann auf Basis der zurückgelegten Wegstrecke und/oder auf Basis der Walzengeschwindigkeit die Dehnung ε eines Aufzeichnungsträgers 120 in Transportrichtung 1 einer Druckvorrichtung 100 in präziser Weise ermittelt werden. Das Verfahren 400 ermöglicht somit eine effiziente und präzise Ermittlung der Verformung eines Aufzeichnungsträgers 120 direkt innerhalb einer Druckvorrichtung 100.
Es wird somit ein Verfahren 400 beschrieben, bei dem die Klemmeinheiten 131, 132 einer Druckvorrichtung 100 dazu verwendet werden, die Verformung eines Aufzeichnungsträgers 120 aufgrund der in der Druckvorrichtung 100 bewirkten Bahnzugkraft zu ermitteln. Die Verformung kann dabei im Vorfeld zu einem Druckvorgang und/oder während des Druckbetriebs ermittelt werden. Des Weiteren kann die ermittelte Verformung dazu verwendet werden, ein zu druckendes Druckbild anzupassen, um Auswirkungen der Verformung des Aufzeichnungsträgers 120 auf das Druckbild auf dem Aufzeichnungsträger 120 zu kompensieren.
Der Aufzeichnungsträger 120 kann durch die erste Klemmeinheit 131 fixiert werden, wenn die Bahnzugkraft bewirkt wird. Zu diesem Zweck kann der Aufzeichnungsträger 120 im Walzennip der Walzen der ersten Klemmeinheit 131 fixiert werden und die Walzen der ersten Klemmeinheit 131 können sillstehen. Die Vortriebinformation kann dann eine Förderlänge l_E oder l'_E des Aufzeichnungsträgers 120 anzeigen, die zum Aufbau der Bahnzugkraft durch die zweite Klemmeinheit 132 gefördert wurde. Beispielsweise kann die Förderlänge l_E durch einen Drehgeber an der zweiten Klemmeinheit 132 ermittelt werden. Die Dehnungsinformation, insbesondere die Dehnung ε, des Aufzeichnungsträgers 120 kann dann auf Basis der durch den Drehgeber ermittelten Förderlänge l_E und auf Basis einer Referenzlänge l₀ des Aufzeichnungsträgers 120 zwischen der ersten Klemmeinheit 131 und der zweiten Klemmeinheit 132 ermittelt werden. Alternativ oder ergänzend kann die Förderlänge l'_E durch einen intermediären Drehgeber 201 auf einer Drehgeberwalze ermittelt werden, die zwischen der ersten Klemmeinheit 131 und der zweiten Klemmeinheit 132 angeordnet ist. Die Dehnungsinformation, insbesondere die Dehnung ε, des Aufzeichnungsträgers 120 kann dann auf Basis der durch den intermediären Drehgeber 201 ermittelten Förderlänge l'_E und auf Basis einer intermediären Referenzlänge l'₀ zwischen der ersten Klemmeinheit 131 und der Drehgeberwalze ermittelt werden. Die Referenzlänge l₀ bzw. die intermediäre Referenzlänge l'₀ sind dabei typischerweise durch die Struktur der Druckvorrichtung 100 festgelegt. Durch die Fixierung des Aufzeichnungsträgers 120 wird eine präzise Ermittlung der Verformung eines Aufzeichnungsträgers 120 vor Druckbeginn ermöglicht.
Das Verfahren 400 kann ferner umfassen, das Bewirken einer Mehrzahl von unterschiedlichen Bahnzugkräften. Es kann dann für die Mehrzahl von unterschiedlichen Bahnzugkräften anhand der in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen eine Mehrzahl von Dehnungsinformationen für die Mehrzahl von unterschiedlichen Bahnzugkräften ermittelt werden. Es können somit mehrere Messpunkte 211 ermittelt werden. Es kann dann auf Basis der Mehrzahl von unterschiedlichen Bahnzugkräften und auf Basis der Mehrzahl von Dehnungsinformationen ein Zusammenhang, insbesondere eine Kraft-Dehnungskennlinie 212 oder eine Kraft-Dehnungstabelle, zwischen Bahnzugkraft und Dehnung für den Aufzeichnungsträger 120 ermittelt werden. Dieser Zusammenhang kann dann im Druckbetrieb der Druckvorrichtung 100 verwendet werden, um das Druckbild infolge der Verformung des Aufzeichnungsträgers 120 zu kompensieren. Durch die Ermittlung eines, ggf. funktionalen, Zusammenhangs kann der Druckprozess in flexibler Weise angepasst werden.
Das Verfahren 400 kann ferner umfassen, das Erfassen von Positionsinformation in Bezug auf zumindest eine Kante des Aufzeichnungsträgers 120, die in Transportrichtung 1 zwischen der ersten Klemmeinheit 131 und der zweiten Klemmeinheit 132 verläuft. Die Positionsinformation kann z.B. mittels eines optischen Sensors und/oder mittels eines Kantensensors erfasst werden. Es kann dann auf Basis der Positionsinformation eine Einschnürung des Aufzeichnungsträgers 120 ermittelt werden. Alternativ oder ergänzend kann eine Querkontraktionszahl für den Aufzeichnungsträger 120 ermittelt werden, z.B. anhand der Materialeigenschaften des Aufzeichnungsträgers 120 und/oder anhand von Versuchen. Die Einschnürung des Aufzeichnungsträgers 120 aufgrund der Bahnzugkraft kann dann auf Basis der Dehnungsinformation und auf Basis der Querkontraktionszahl ermittelt werden. Somit können auch Verformungen quer zu der Transportrichtung 1 in präziser Weise ermittelt und kompensiert werden.
Das Verfahren 400 kann ferner umfassen, im Anschluss an das Bewirken 401 der Bahnzugkraft, das Reduzieren der durch die erste Klemmeinheit 131 und/oder durch die zweite Klemmeinheit 132 auf den Aufzeichnungsträger 120 bewirkten Bahnzugkraft. Insbesondere kann die Bahnzugkraft vollständig abgebaut werden. Es kann dann Rücktriebinformation in Bezug auf eine rückwärtige Bewegung des Aufzeichnungsträgers 120, insbesondere in Bezug auf eine rückwärtige Rotation der zumindest einen Walze der zweiten Klemmeinheit 132, ermittelt werden, die beim Reduzieren der bewirkten Bahnzugkraft erfolgt. Insbesondere kann die Strecke ermittelt werden, die die Walze der zweiten Klemmeinheit 132 in Rückwärtsrichtung zurücklegt, wenn die Bahnzugkraft abgebaut wird. Diese Strecke zeigt dann die Kontraktion des Aufzeichnungsträgers 120 bei Abbau der Bahnzugkraft an. Es kann dann auf Basis der Rücktriebinformation ein Ausmaß der plastischen Verformung des Aufzeichnungsträgers 120 ermittelt werden. Insbesondere kann eine Dehnung ermittelt werden, die der Aufzeichnungsträger 120 auch nach Abbau der Bahnzugkraft beibehält. Diese Dehnung zeigt die plastische Verformung des Aufzeichnungsträgers 120 durch die Bahnzugkraft an. Die plastische Verformung kann dann bei der Anpassung des Druckbildes berücksichtigt werden. So kann die Genauigkeit der Verformungskompensation weiter erhöht werden.
Die Vortriebinformation kann Information in Bezug auf eine erste Geschwindigkeit v₁ bzw. ω₁ zumindest einer Walze der ersten Klemmeinheit 131 und in Bezug auf eine zweite Geschwindigkeit v₂ bzw. ω₂ zumindest einer Walze der zweiten Klemmeinheit 132 umfassen. Die Dehnungsinformation kann dann auf Basis eines Verhältnisses der zweiten Geschwindigkeit v₂ bzw. ω₂ und der ersten Geschwindigkeit v₁ bzw. ω₁ ermittelt werden. Insbesondere kann die Dehnungsinformation mittels der folgenden Formel ermittelt werden: $ε_{12} = \frac{ω_{2} (r_{2} + k)}{ν_{1}} - 1$
Dabei ist ε₁₂ die Dehnung des Aufzeichnungsträgers 120 zwischen der ersten Klemmeinheit 131 und der zweiten Klemmeinheit 132. ω₂ ist die Winkelgeschwindigkeit der Walze der zweiten Klemmeinheit 132, r₂ ist der Nennradius der Walze der zweiten Klemmeinheit 132, und v₁ ist die Tangentialgeschwindigkeit der Walze der ersten Klemmeinheit 131. Somit kann die Verformung eines Aufzeichnungsträgers 120 während des Druckbetriebs ermittelt und ggf. kompensiert werden.
Der Korrekturfaktor k in der obigen Formel kann ggf. vernachlässigt werden. Typischerweise ist der Korrekturfaktor k von einer Vordehnung des Aufzeichnungsträgers 120 vor bzw. bei Erreichen der ersten Klemmeinheit 131 abhängig. Des Weiteren kann der Korrekturfaktor k von einer Abweichung Δr₂ des Radius der Walze der zweiten Klemmeinheit 132 von dem Nennradius r₂ abhängig sein.
Zur Ermittlung des Korrekturfaktors k kann das Verfahren 400 ferner umfassen, das Ermitteln der Geschwindigkeiten v₁ bzw. ω₁ der Walze der ersten Klemmeinheit 131 und der Geschwindigkeit v₂ bzw. ω₂ der zweiten Klemmeinheit 132 für eine erste Bahnzugkraft F₁ und für eine zweite Bahnzugkraft F₂. Der Korrekturfaktor k zur Kompensation von Fertigungsungenauigkeiten der Walzen der ersten Klemmeinheit 131 und/oder der zweiten Klemmeinheit 132 und/oder zur Berücksichtigung einer Vordehnung des Aufzeichnungsträgers 120 in Transportrichtung 1 vor bzw. an der ersten Klemmeinheit 131 kann dann auf Basis der ersten Bahnzugkraft F₁, auf Basis der zweiten Bahnzugkraft F₂, auf Basis der Geschwindigkeit v₁ bzw. ω₁ der Walze der ersten Klemmeinheit 131 und auf Basis der Geschwindigkeit und v₂ bzw. ω₂ der Walze der zweiten Klemmeinheit 132 ermittelt werden. Insbesondere kann die folgende Formel verwendet werden, um den Korrekturfaktor k zu ermitteln, $\frac{F_{2} - F_{1}}{F_{1}} = \frac{\frac{ω_{2,1}}{ω_{1,1} r_{1}} - \frac{ω_{2,2}}{ω_{1,2} r_{1}}}{\frac{ω_{2,2}}{ω_{1,2} r_{1}} - \frac{1}{(r_{2} + k)}}$
Die Dehnungsinformation, insbesondere die Dehnung ε₁₂ zwischen der ersten Klemmeinheit 131 und der zweiten Klemmeinheit 132, kann dann in präziser Weise auf Basis des Korrekturfaktors k ermittelt werden. So kann die Genauigkeit der ermittelten Dehnungsinformation weiter erhöht werden.
Des Weiteren wird in diesem Dokument ein Verfahren zum Kompensieren von Auswirkungen der Verformung eines Aufzeichnungsträgers 120 in einer Druckvorrichtung 100 beschrieben. Die Druckvorrichtung 100 umfasst dabei eine erste Klemmeinheit 131, die in Transportrichtung 1 des Aufzeichnungsträgers 120 vor einem Druckwerk der Druckvorrichtung 100 zum Druck eines Druckbildes angeordnet ist, und eine zweite Klemmeinheit 132, die in Transportrichtung 1 hinter bzw. nach dem Druckwerk angeordnet ist. Die zweite Klemmeinheit 132 umfasst dabei typischerweise Walzen, die einen Walzennip bilden, durch den der Aufzeichnungsträger 120 geführt wird und durch den eine Bahnzugkraft auf den Aufzeichnungsträger 120 bewirkt werden kann, so dass der Aufzeichnungsträger 120 in dem Druckwerk gespannt ist.
Das Verfahren umfasst das Ermitteln von Dehnungsinformation in Bezug auf eine Dehnung des Aufzeichnungsträgers 120 in dem Druckwerk. Die Dehnungsinformation kann z.B. auf einer Speichereinheit der Druckvorrichtung 100 gespeichert werden. Die Dehnungsinformation kann die Verformung, insbesondere die Dehnung und/oder die Einschnürung, eines Aufzeichnungsträgers 120 für eine Mehrzahl von unterschiedlichen Bahnzugkräften anzeigen. Beispielsweise kann die Dehnungsinformation eine Kraft-Dehnungskennlinie 212 des Aufzeichnungsträgers 120 anzeigen.
Während eines Druckvorgangs kann dann auf die gespeicherte Dehnungsinformation zugegriffen werden. Die Dehnungsinformation kann dabei durch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren 400 ermittelt werden bzw. ermittelt worden sein. Insbesondere kann die Dehnungsinformation vor einem Druckvorgang erfasst worden sein und/oder während eines Druckvorgangs ermittelt werden. Alternativ oder ergänzend kann die Dehnungsinformation im Vorfeld, z.B. im Rahmen eines Zugversuchs an einer Materialprüfmaschine, ermittelt und auf der Druckvorrichtung 100 gespeichert worden sein.
Außerdem umfasst das Verfahren das Anpassen eines durch das Druckwerk zu druckenden Druckbildes in Abhängigkeit von der Dehnungsinformation. Insbesondere können dabei die Abmessungen eines zu druckenden Druckbildes angepasst werden, um zu gewährleistet, dass das Druckbild nach Entspannung des Aufzeichnungsträgers 120 am Ausgang der Druckvorrichtung 100 die gewünschten Ziel-Abmessungen aufweist.
Im Rahmen der Anpassung des zu druckenden Druckbildes kann zunächst die aktuelle Bahnzugkraft auf den Aufzeichnungsträger 120 ermittelt werden, z.B. mittels eines Kraftsensors der Druckvorrichtung 100. Es kann dann auf Basis der Dehnungsinformation, insbesondere auf Basis einer Kraft-Dehnungskennlinie 212, die aktuelle Verformung, insbesondere die aktuelle Dehnung, des Aufzeichnungsträgers 120 bei der aktuellen Bahnzugkraft ermittelt werden. Das zu druckende Druckbild kann dann in Abhängigkeit von der aktuellen Verformung, insbesondere in Abhängigkeit von der aktuellen Dehnung, angepasst werden.
Das Verfahren zum Kompensieren von Auswirkungen der Verformung eines Aufzeichnungsträgers 120 kann ferner das Ermitteln von Zeitinformation in Bezug auf eine Durchlaufzeit des Aufzeichnungsträgers 120 durch das Druckwerk umfassen. Insbesondere kann die Durchlaufzeit eines bestimmten Abschnitts des Aufzeichnungsträgers 120 von der ersten Klemmeinheit 131 bis zur zweiten Klemmeinheit 132 ermittelt werden. Das zu druckende Druckbild kann dann auch in Abhängigkeit von der Zeitinformation angepasst werden. Insbesondere kann die Verformung des Aufzeichnungsträgers 120 auf Basis der Zeitinformation ermittelt und bei der Anpassung des zu druckenden Druckbildes berücksichtigt werden. Durch die Berücksichtigung der Zeitinformation können insbesondere zeitabhängige Verformungseffekte, wie Kriechen, berücksichtigt und kompensiert werden. So kann die Druckqualität des Aufzeichnungsträgers 120 weiter erhöht werden.
Des Weiteren wird in diesem Dokument eine Vorrichtung, insbesondere eine Druckvorrichtung 100, beschrieben, die eingerichtet ist, eines oder mehrere der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren auszuführen.
Die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen ermöglichen es, auch ohne Drucken einer Marke die Verformung eines Aufzeichnungsträgers 120 in einer Druckvorrichtung 100 in präziser Weise zu bestimmen. So können zusätzliche Druckmodule und Auslesemodule eingespart werden. Des Weiteren können störende Marken auf dem Aufzeichnungsträger 120 vermieden werden. Außerdem kann die Fehleranfälligkeit bei der Auswertung einer gedruckten Marke vermieden werden. Die beschriebenen Maßnahmen ermöglichen es, unbekannte Typen von Aufzeichnungsträgern 120 zu bedrucken. Außerdem wird die Berücksichtigung von plastischer Verformung ermöglicht. Des Weiteren kann eine zeitliche Abhängigkeit der Verformung berücksichtigt werden, was z.B. bei der Variation der Druckgeschwindigkeit oder der Bahnlänge oder bei Schwankungen der Materialeigenschaften eines bestimmten Typs von Aufzeichnungsträger 120 (von Rolle zu Rolle oder innerhalb einer Rolle) relevant sein kann. Insbesondere können Schwankungen der Materialeigenschaften zwischen zwei oder mehreren unterschiedlichen Rollen des Aufzeichnungsträgers 120 berücksichtigt werden. Des Weiteren können auch Schwankungen der Materialeigenschaften innerhalb einer einzigen Rolle des Aufzeichnungsträgers 120 (z.B. zwischen einem Rollenanfang und einem Rollenende) berücksichtigt werden.
Die beschriebenen Maßnahmen ermöglichen es, Störungen direkt im Druckbetrieb auszugleichen. Des Weiteren kann durch die Ermittlung der Verformung eines Aufzeichnungsträgers 120 innerhalb einer Druckvorrichtung 100 der Kompensationsprozess beschleunigt und mit reduzierten Kosten durchgeführt werden. Außerdem kann durch die beschriebenen Maßnahmen die Verformung eines Aufzeichnungsträgers 120 in Transportrichtung 1 und/oder quer zu der Transportrichtung 1 im Betrieb der Druckvorrichtung 100 erfasst und variabel kompensiert werden.
Bezugszeichenliste

1: Transportrichtung
100: Druckvorrichtung
101: Steuereinheit der Druckvorrichtung 100
102: Druckriegel
103: Druckkopf
104: Düse
110: Gebereinheit
120: Aufzeichnungsträger
131: erste Klemmeinheit
132: zweite Klemmeinheit
201: Drehgeber
211: Messpunkt
212: Kraft-Dehnungskennlinie
311-312: Messpunkt
400: Verfahren zur Ermittlung der Dehnung eines Aufzeichnungsträgers
401-402: Verfahrensschritte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009051197 A1 [0003, 0018, 0020]
US 4721969 A [0003]

Claims

Verfahren zum Ermitteln der Verformung eines Aufzeichnungsträgers (120) in einer Druckvorrichtung (100), wobei die Druckvorrichtung (100) eine erste Klemmeinheit (131) vor einem Druckwerk der Druckvorrichtung (100) und eine zweite Klemmeinheit (132) hinter dem Druckwerk umfasst; wobei das Verfahren (400) die Schritte umfasst, - Bewirken (401) einer Bahnzugkraft auf den Aufzeichnungsträger (120) zwischen der ersten Klemmeinheit (131) und der zweiten Klemmeinheit (132) durch Vortrieb des Aufzeichnungsträgers (120) mittels der ersten und/oder zweiten Klemmeinheit (131, 132); - Erfassen (402) von Vortriebinformation in Bezug auf den Vortrieb des Aufzeichnungsträgers (120); und - Ermitteln (403) von Dehnungsinformation in Bezug auf eine Dehnung des Aufzeichnungsträgers (120) zwischen der ersten Klemmeinheit (131) und der zweiten Klemmeinheit (132) auf Basis der Vortriebinformation.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei - der Aufzeichnungsträger (120) durch die erste Klemmeinheit (131) fixiert wird, wenn die Bahnzugkraft bewirkt wird; und - die Vortriebinformation eine Förderlänge (l_E, l'_E) des Aufzeichnungsträgers (120) anzeigt, die zum Aufbau der Bahnzugkraft durch die zweite Klemmeinheit (132) gefördert wurde.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei - die Förderlänge (l_E) durch einen Drehgeber an der zweiten Klemmeinheit (132) ermittelt wird; und - die Dehnungsinformation des Aufzeichnungsträgers (120) auf Basis der durch den Drehgeber ermittelten Förderlänge (l_E) und auf Basis einer Referenzlänge (l₀) zwischen der ersten Klemmeinheit (131) und der zweiten Klemmeinheit (132) ermittelt wird; und/oder - die Förderlänge (1'E) durch einen intermediären Drehgeber (201) auf einer Drehgeberwalze ermittelt wird, die zwischen der ersten Klemmeinheit (131) und der zweiten Klemmeinheit (132) angeordnet ist; und - die Dehnungsinformation des Aufzeichnungsträgers (120) auf Basis der durch den intermediären Drehgeber (201) ermittelten Förderlänge (1'E) und auf Basis einer intermediären Referenzlänge (l'₀) zwischen der ersten Klemmeinheit (131) und der Drehgeberwalze ermittelt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren (400) ferner umfasst, - Bewirken einer Mehrzahl von unterschiedlichen Bahnzugkräften; - Ermitteln einer Mehrzahl von Dehnungsinformationen für die Mehrzahl von unterschiedlichen Bahnzugkräften; und - Ermitteln eines Zusammenhangs (212) zwischen Bahnzugkraft und Dehnung für den Aufzeichnungsträger (120) auf Basis der Mehrzahl von unterschiedlichen Bahnzugkräften und der Mehrzahl von Dehnungsinformationen.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren (400) ferner umfasst, - Erfassen von Positionsinformation in Bezug auf zumindest eine Kante des Aufzeichnungsträgers (120), die zwischen der ersten Klemmeinheit (131) und der zweiten Klemmeinheit (132) verläuft; - Ermitteln einer Einschnürung des Aufzeichnungsträgers (120) auf Basis der Positionsinformation; und/oder - Ermitteln einer Querkontraktionszahl für den Aufzeichnungsträger (120); und - Ermitteln einer Einschnürung des Aufzeichnungsträgers (120) auf Basis der Dehnungsinformation und auf Basis der Querkontraktionszahl.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren (400) ferner umfasst, - im Anschluss an das Bewirken (401) der Bahnzugkraft, Reduzieren der auf den Aufzeichnungsträger (120) bewirkten Bahnzugkraft; - Erfassen von Rücktriebinformation in Bezug auf eine rückwärtige Bewegung des Aufzeichnungsträgers (120), die bei dem Reduzieren der bewirkten Bahnzugkraft erfolgt; und - Ermitteln eines Ausmaßes einer plastischen Verformung des Aufzeichnungsträgers (120) auf Basis der Rücktriebinformation.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - die Vortriebinformation Information in Bezug auf eine erste Geschwindigkeit (v₁) zumindest einer Walze der ersten Klemmeinheit (131) und in Bezug auf eine zweite Geschwindigkeit (v₂) zumindest einer Walze der zweiten Klemmeinheit (132) umfasst; und - die Dehnungsinformation auf Basis eines Verhältnisses der zweiten Geschwindigkeit (v₂) und der ersten Geschwindigkeit (v₁) ermittelt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei - das Verfahren (400) ferner umfasst, Ermitteln der Geschwindigkeiten der Walze der ersten Klemmeinheit (131) und der zweiten Klemmeinheit (132) für eine erste Bahnzugkraft und für eine zweite Bahnzugkraft; - das Verfahren (400) ferner umfasst, Ermitteln eines Korrekturfaktors zur Kompensation von Fertigungsungenauigkeiten der Walzen der ersten Klemmeinheit (131) und/oder der zweiten Klemmeinheit (132) und/oder zur Berücksichtigung einer Vordehnung des Aufzeichnungsträgers (120) in Transportrichtung (1) des Aufzeichnungsträgers (120) vor der ersten Klemmeinheit (131), auf Basis der ersten Bahnzugkraft, der zweiten Bahnzugkraft und der Geschwindigkeiten der Walze der ersten Klemmeinheit (131) und der zweiten Klemmeinheit (132); und - die Dehnungsinformation auf Basis des Korrekturfaktors ermittelt wird.
Verfahren zum Kompensieren von Auswirkungen einer Verformung eines Aufzeichnungsträgers (120) in einer Druckvorrichtung (100), wobei die Druckvorrichtung (100) eine erste Klemmeinheit (131) in Transportrichtung (1) des Aufzeichnungsträgers (120) vor einem Druckwerk der Druckvorrichtung (100) zum Druck eines Druckbildes und eine zweite Klemmeinheit (132) in Transportrichtung (1) hinter dem Druckwerk umfasst; wobei das Verfahren umfasst, - Ermitteln von Dehnungsinformation in Bezug auf eine Dehnung des Aufzeichnungsträgers (120) in dem Druckwerk, insbesondere durch das Verfahren (400) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche; und - Anpassen eines durch das Druckwerk zu druckenden Druckbildes in Abhängigkeit von der Dehnungsinformation.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei - das Verfahren ferner umfasst, Ermitteln von Zeitinformation in Bezug auf eine Durchlaufzeit des Aufzeichnungsträgers (120) durch das Druckwerk; und - das zu druckende Druckbild auch in Abhängigkeit von der Zeitinformation angepasst wird.