EP2488367B1 - Verfahren zum ansteuern eines digitaldruckwerks und digitaldruckmaschine - Google Patents

Verfahren zum ansteuern eines digitaldruckwerks und digitaldruckmaschine Download PDF

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EP2488367B1
EP2488367B1 EP10763316.6A EP10763316A EP2488367B1 EP 2488367 B1 EP2488367 B1 EP 2488367B1 EP 10763316 A EP10763316 A EP 10763316A EP 2488367 B1 EP2488367 B1 EP 2488367B1
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EP
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digital printing
printing unit
digital
printing
data connection
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Stephan Schultze
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J11/00—Devices or arrangements  of selective printing mechanisms, e.g. ink-jet printers or thermal printers, for supporting or handling copy material in sheet or web form
    • B41J11/36—Blanking or long feeds; Feeding to a particular line, e.g. by rotation of platen or feed roller
    • B41J11/42—Controlling printing material conveyance for accurate alignment of the printing material with the printhead; Print registering

Definitions

  • the present invention relates to a method for driving a digital printing unit and a digital printing machine according to the preambles of the independent claims.
  • analog printing units are used in which the printed image as a complete template, for example in the form of a printing plate or a cliché, is present.
  • digital printing units are used in which the printed image is generated in a computing unit and then applied to the material or an image transfer cylinder, for example in the inkjet printing process or electrophotographic printing process.
  • digital printing processes in particular, there is the difficulty of synchronizing the beginning and the inner screen, for example printed lines, of the printed image with the web transport in order to ensure register registration.
  • the prior art uses real incremental encoders or incremental encoder replicas for this purpose.
  • Encoder resolution selected, which can be easily converted into the internal processing.
  • a printing unit is operated, for example, at 600 dpi (dots per inch)
  • the encoder or the encoder emulation it is expedient for the encoder or the encoder emulation to be a multiple or, as is usually the case, a divisor of 600.
  • a corresponding number of increments at the encoder input of the digital printing unit is expected.
  • 600 dpi for example, a sensor resolution of 15 increments per inch can be selected.
  • this can then be increased to 60 increments per inch with a so-called quadruple evaluation.
  • An increase to 600 increments per inch is then typically performed by means of a Phase Locked Loop (PLL).
  • PLL Phase Locked Loop
  • both the position of the printed image on the substrate and the inner, screened composition of the printed image depends on the encoder resolution.
  • the evaluation of the encoder input is jittery, since this is often performed time-discrete.
  • the evaluation of the encoder input is also noisy. Filtering to improve the encoder signal lead to dead times or delays in the overall system.
  • a real incremental encoder or encoder emulation together with the encoder evaluation necessary in the printing unit is cost-intensive.
  • the US 4,933,727 shows no digital printing machine, but a digital printing unit of a printer or copier, wherein a conveyor belt for the transport of the printing material is driven by an electric motor with servo drive.
  • This servo controller receives encoder signals from an electric motor which drives a photoconductor belt for the image formation.
  • the invention is based essentially on the recognition that a more accurate and yet simpler coupling of a digital printing unit to the web transport can be provided if a - expediently shaftless - transport device is used and the printing unit directly to the motion control device (Motion Control, PLC), in particular via a real-time bus connection.
  • Motion Control Motion Control
  • a conventional, indirect and therefore only inaccurate coupling via incremental encoder signals is avoided.
  • the printing process i. the imaging of the cylinder in an electrophotographic process in an ink-jet process is directly controlled by the digitally transmitted values.
  • the digital printing unit is connected directly to the motion control and / or the drives and / or the communication system (eg fieldbus).
  • direct connection means that no (binary) incremental encoder information is transmitted from the motion control system to the digital printing unit, but numerical values and optionally also further (binary) information. These numerical values can be, for example, a machine speed, a master axis position, a Acceleration, a jerk, etc.
  • the further information can be used, for example, to transmit status information (signal acceleration processes, control the imaging from the PLC, etc.).
  • Cyclic transmission offers the advantage of accurate extrapolations and interpolations.
  • the printing unit receiving the position data or its control unit can output a printed image with a small offset.
  • information is typically transmitted in so-called communication cycles. It is usually known at what time (within the communication cycle) the transmitted data will be valid (in the same cycle), valid (in previous cycles) or will be valid (in subsequent cycles). As a result, highly accurate interpolations can be performed in the digital printing unit.
  • the direct connection additionally offers the possibility of a diagnostic connection.
  • the digital printing unit can be controlled by the motion control device, so that the previously existing need for a higher-level control device is eliminated.
  • FIG. 1 a preferred embodiment of a digital printing machine according to the invention is shown schematically and designated 100 in total.
  • a printing material for example paper 101
  • the paper 101 is passed through digital printing units 111, 112, 113, 114 and printed and output by an outfeed 115 again.
  • the feed unit 110 has a drive 110 "'and the pull-out unit 115 has a drive 115"' which are each connected via a data connection 151 to a (transport) control device 150, for example a PLC.
  • the data connection 151 can in particular be designed as a real-time capable fieldbus connection, for example as a SERCOS III connection.
  • a Leitachsposition digitally to the infeed 110 and the extension unit 115 is transmitted via the data connection 151.
  • the digital printing units 111 to 114 for example, based on an inkjet principle or operate electrophotographically. However, it is essential that the digital printing units 111 to 114 are also connected to the communication structure or data connection 151 so that they receive digital values from the controller 150.
  • the data is typically transmitted cyclically, so that there is always a precise time information for the validity of the value for a transmitted value. Also, the transmission of value and time information can be done in pairs. Thus, an interpolation can be performed in order to be able to perform, for example, a line-by-line digital printing accurately.
  • the printing process ie the imaging or application of the color is controlled by means of the transferred values. No (incremental) encoder pulses are used for this purpose.

Landscapes

  • Accessory Devices And Overall Control Thereof (AREA)
  • Character Spaces And Line Spaces In Printers (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines Digitaldruckwerks sowie eine Digitaldruckmaschine nach den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
    • Stand der Technik
  • In der Drucktechnik werden hauptsächlich sogenannte analoge Druckwerke eingesetzt, bei denen das Druckbild als komplette Vorlage, beispielsweise in Form einer Druckplatte oder eines Klischees, vorliegt. Daneben werden jedoch in jüngster Zeit vermehrt sogenannte digitale Druckwerke eingesetzt, bei denen das Druckbild in einer Recheneinheit erzeugt und anschließend, beispielsweise im Tintenstrahldruckverfahren oder im elektrofotografischen Druckverfahren, auf das Material oder einen Bildübertragungszylinder aufgebracht wird. Bei digitalen Druckverfahren besteht insbesondere die Schwierigkeit, den Beginn und das innere Raster, beispielsweise Druckzeilen, des Druckbildes mit dem Bahntransport zu synchronisieren, um eine Registerhaltigkeit zu gewährleisten.
  • Im Stand der Technik werden dazu reale Inkrementalgeber oder Inkrementalgebernachbildungen verwendet. Üblicherweise wird dabei eine Geberauflösung gewählt, die auf einfache Weise in die druckwerksinterne Bearbeitung umgerechnet werden kann. Wird ein Druckwerk beispielsweise mit 600 dpi (Dots per Inch) betrieben, ist es zweckmäßig, wenn der Geber bzw. die Geberemulation ein Vielfaches oder, wie üblicherweise ausgebildet, ein Teiler von 600 ist. D. h. pro Inch Vorschubgeschwindigkeit der Warenbahn oder des Materialbogens wird eine entsprechende Anzahl an Inkrementen am Gebereingang des Digitaldruckwerks erwartet. Im Falle von 600 dpi kann beispielsweise eine Geberauflösung von 15 Inkrementen pro Inch gewählt werden. In einer typischen Geberauswertung innerhalb eines Druckwerks kann dies dann mit einer sogenannten Vierfach-Auswertung auf 60 Inkremente pro Inch gesteigert werden. Eine Erhöhung auf 600 Inkremente pro Inch wird dann typischerweise mittels einer Phasenregelschleife (PLL) durchgeführt.
  • Per Inkrementalgeber an den Bahntransport angekoppelte digitale Druckwerke sind beispielsweise in der DE 10 2006 009 773 A1 oder der EP 1 157 837 A2 beschrieben.
  • Diese Lösung weist jedoch eine Anzahl von Nachteilen auf. Zunächst ist festzustellen, dass sowohl die Position des Druckbildes auf dem Bedruckstoff als auch die innere, gerasterte Zusammensetzung des Druckbildes von der Geberauflösung abhängt. Zusätzlich ist die Auswertung des Gebereingangs jitterbehaftet, da diese oftmals zeitdiskret durchgeführt wird. Die Auswertung des Gebereingangs ist darüber hinaus rauschbehaftet. Filterungen zur Verbesserung des Gebersignals führen zu Totzeiten bzw. Verzögerungen im Gesamtsystem. Auch ist es nicht immer möglich, einen Geber bzw. eine Geberemulation mit einer für das Druckwerk passenden Auflösung bereitzustellen. In diesem Fall verschlechtert sich die Genauigkeit weiter. Auch mechanische Störungen im Bahntransport im Falle eines realen Gebers oder Fehler in einer Geberankopplung führen zu Fehlern im Druckbild. Schließlich ist eine realer Inkrementalgeber bzw. eine Geberemulation zusammen mit der im Druckwerk notwendigen Geberauswertung kostenintensiv.
  • Die US 4,933,727 zeigt keine Digitaldruckmaschine, sondern ein digitales Druckwerk eines Druckers oder Kopierers, wobei ein Förderband für den Transport des Bedruckmaterials von einem Elektromotor mit Servoregler angesteuert wird. Dieser Servoregler erhält Gebersignale von einem Elektromotor, welcher ein Photoleiterband für die Druckbilderzeugung antreibt.
  • Es ist daher wünschenswert, ein Digitaldruckwerk genauer und insbesondere auch einfacher an den Transport der Warenbahn bzw. des Materialbogens anzukoppeln.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Ansteuern eines digitalen Druckwerks sowie eine Digitaldruckmaschine mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
    • Vorteile der Erfindung
  • Die Erfindung fußt im Wesentlichen auf der Erkenntnis, dass eine genauere und dennoch einfachere Ankopplung eines digitalen Druckwerks an den Bahntransport bereitgestellt werden kann, wenn eine - zweckmäßigerweise wellenlose - Transporteinrichtung verwendet wird und das Druckwerk direkt an die Bewegungssteuerungseinrichtung (Motion Control, SPS), insbesondere über eine Echtzeit-Busankopplung, angebunden wird. Eine herkömmliche, mittelbare und daher nur ungenaue Ankopplung über Inkrementalgebersignale wird vermieden. Der Druckvorgang, d.h. die Bebilderung des Zylinders bei einem elektrofotographischen Verfahren bzw. Aufbringen von Farbe bei einem Tintenstrahlverfahren, wird direkt mittels der digital übertragenen Werte gesteuert.
  • Zweckmäßigerweise wird das Digitaldruckwerk direkt an die Motion Control und/oder die Antriebe und/oder das Kommunikationssystem (z.B. Feldbus) angeschlossen. Direkter Anschluss bedeutet dabei, dass keine (binären) Inkrementalgeberinformationen vom Bewegungssteuerungssystem an das Digitaldruckwerk übertragen werden, sondern Zahlenwerte und optional auch weitere (Binär-)Informationen. Diese Zahlenwerte können beispielsweise eine Maschinengeschwindigkeit, eine Leitachsposition, eine Beschleunigung, ein Ruck usw. sein. Die weiteren Informationen können z.B. zur Übertragung von Statusinformationen dienen (Beschleunigungsvorgänge signalisieren, Steuerung der Bebilderung aus der SPS, usw.).
  • Vorteilhaft hieran ist, dass die Auflösung der übertragenen Informationen wesentlich höher gewählt werden kann, als dies bei Geberauswertung der Fall ist. Die übertragenen Informationen sind nicht jitter- oder rauschbehaftet, sondern digital genau.
  • In der digitalen Drucktechnik gilt - ganz im Gegensatz zur herkömmlichen analogen Drucktechnik - das Prinzip, dass die Formatlänge nicht mit der Leitachsbewegung zusammenhängt. Ein digitales Druckwerk wird üblicherweise lediglich im Abstand des Druckrasters, bspw. einer Druckzeile, mit Impulsen versorgt, um den Druckzeitpunkt des nächsten Rasterelements zu kennzeichnen. Aus diesem Grund besteht in der digitalen Drucktechnik auch seit langem die gefestigte Übung, Druckwerke impulsbehaftet anzubinden. Die Erfindung wendet sich nun bewusst von dieser Tradition ab. Durch eine direkte, digitale Anbindung können deutlich genauere Positionsdaten von dem Druckwerk empfangen werden, welches dann intern basierend auf diesen Positionsdaten die Druckzeitpunkte für die Rasterelemente bestimmt.
  • Eine zyklische Übertragung bietet den Vorteil genauer Extrapolationen und Interpolationen. Anhand der Übertragung von Positionsdaten zu bekannten und damit vorbestimmbaren, insbesondere äquidistanten, Zeitpunkten kann das die Positionsdaten empfangende Druckwerk bzw. dessen Steuergerät ein Druckbild mit geringem Versatz ausgeben. Bei Echtzeitkommunikationssystemen wird Information typischerweise in sog. Kommunikationszyklen übertragen. Meist ist bekannt, zu welchem Zeitpunkt (innerhalb des Kommunikationszyklus) die übertragenen Daten gültig sind (im selben Zyklus), gültig waren (in vorangegangenen Zyklen) oder gültig sein werden (in folgenden Zyklen). Hierdurch können im Digitaldruckwerk hochgenaue Interpolationen durchgeführt werden. Durch die Kenntnis der hochgenauen Zykluszeit des Kommunikationszyklus bzw. Istwertverarbeitungszeitpunkte innerhalb des Kommunikationszyklus kann im Digitaldruckwerk auch eine bessere Datenverarbeitung, z.B. durch eine PLL, zur Bebilderung (z.B. Druckkopfansteuerung) erreicht werden. Ein weiterer Vorteil von Echtzeitkommunikationssystemen mit zyklischer Übertragung ist die nahezu jitterfreie Taktung der (hochsetzenden) PLL mittels der Information der Übertragungszyklen (z.B. Synchronisationsinformation des Echtzeitkommunikationsystems SERCOS III).
  • Die direkte Anbindung bietet zusätzlich vorteilhaft die Möglichkeit einer diagnostischen Anbindung. Auch kann das digitale Druckwerk von der Bewegungssteuerungseinrichtung gesteuert werden, so dass die bisher bestehende Notwendigkeit einer überlagerten Steuerungseinrichtung entfällt.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
    • Figurenbeschreibung
    • Figur 1
    zeigt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer als Druckmaschine ausgebildeten erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine.
  • In Figur 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Digitaldruckmaschine schematisch dargestellt und insgesamt mit 100 bezeichnet. Ein Bedruckmaterial, beispielsweise Papier 101, wird der Maschine über ein Einzugswerk (Infeed) 110 zugeführt. Das Papier 101 wird durch Digitaldruckwerke 111, 112, 113, 114 geführt und bedruckt und durch ein Auszugswerk (Outfeed) 115 wieder ausgegeben.
  • Das Einzugswerk 110 weist einen Antrieb 110"' und das Auszugswerk 115 weist einen Antrieb 115"' auf, die jeweils über eine Datenverbindung 151 mit einer (Transport-) Steuerungseinrichtung 150, bspw. einer SPS, verbunden sind. Die Datenverbindung 151 kann insbesondere als echtzeitfähige Feldbusverbindung, bspw. als SERCOS III-Verbindung, ausgeführt sein. Über die Datenverbindung 151 wird bspw. eine Leitachsposition digital an das Einzugswerk 110 und das Auszugswerk 115 übertragen.
  • Die Digitaldruckwerke 111 bis 114 können beispielsweise auf einem Tintenstrahlprinzip basieren oder elektrofotografisch arbeiten. Die Druckwerke übertragen das Druckbild beispielsweise zeilenweise auf das Material 101. Wesentlich ist jedoch, dass die Digitaldruckwerke 111 bis 114 ebenfalls mit der Kommunikationsstruktur bzw. Datenverbindung 151 verbunden sind, so dass sie digitale Werte von der Steuerungseinrichtung 150 empfangen. Bei einem echtzeitfähigen Kommunikationssystemen werden die Daten typischerweise zyklisch übertragen, so dass zu einem übertragenen Wert auch immer eine genau Zeitinformation zur Gültigkeit des Werts vorliegt. Auch kann die Übertragung von Wert und Zeitinformation paarweise erfolgen. Somit kann im eine Interpolationen durchgeführt werden, um bspw. einen zeilenweisen Digitaldruck genau durchführen zu können. Der Druckvorgang, d.h. die Bebilderung bzw. das Aufbringen der Farbe, wird mittels der übertragenen Werte gesteuert. Es werden dazu keine (Inkremental-) Geberimpulse verwendet.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Ansteuern wenigstens eines Digitaldruckwerks (111, 112, 113, 114) einer Digitaldruckmaschine (100) zum Bedrucken eines Bedruckmaterials (101) mit wenigstens einer angetriebenen Transporteinrichtung (110, 115) zum Transportieren des Bedruckmaterials (101) und eine zugeordnete Bewegungssteuerungseinrichtung (150),
    wobei das wenigstens eine Digitaldruckwerk (111, 112, 113, 114) mit der Bewegungssteuerungseinrichtung (150) über eine Datenverbindung (151) verbunden wird,
    wobei Werte den Transport kennzeichnender Größen von der Bewegungssteuerungseinrichtung (150) über die Datenverbindung (151) zu dem wenigstens einen digitalen Digitaldruckwerk (111, 112, 113, 114) digital übertragen und zum Steuern des Druckvorgangs in dem wenigstens einen Digitaldruckwerk (111, 112, 113, 114) verwendet werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei keine Geberimpulse zum Steuern des Druckvorgangs an das wenigstens eine Digitaldruckwerk (111, 112, 113, 114) übertragen werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Werte zeitecht übertragen werden.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Werte zyklisch übertragen werden.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die den Transport kennzeichnende Größe eine Maschinengeschwindigkeit, eine Leitachsposition, eine Beschleunigung und/oder ein Ruck ist.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei weitere Informationen über die Datenverbindung (151) übertragen werden.
  7. Digitaldruckmaschine (100) umfassend
    wenigstens eine angetriebene Transporteinrichtung (110, 115) zum Transportieren eines Bedruckmaterials (101) mit einer zugeordneten Bewegungssteuerungseinrichtung (150),
    wenigstens ein Digitaldruckwerk (111, 112, 113, 114) zum Bedrucken des Bedruckmaterials (101)
    gekennzeichnet durch
    eine Datenverbindung (151) von der Bewegungssteuerungseinrichtung (150) zu dem wenigstens einen Digitaldruckwerk (111, 112, 113, 114) zur digitalen Übertragung von Werten den Transport kennzeichnender Größen zum Steuern des Druckvorganges in dem wenigstens einen Digitaldruckwerk (111, 112, 113, 114).
  8. Digitaldruckmaschine (100) nach Anspruch 7, wobei die Datenverbindung (151) als Echtzeitverbindung ausgebildet ist.
  9. Digitaldruckmaschine (100) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Datenverbindung (151) als Feldbusverbindung ausgebildet ist.
  10. Digitaldruckmaschine (100) nach Anspruch 7, 8 oder 9, wobei die Datenverbindung (151) als SERCOS-Verbindung ausgebildet ist.
EP10763316.6A 2009-10-16 2010-09-23 Verfahren zum ansteuern eines digitaldruckwerks und digitaldruckmaschine Not-in-force EP2488367B1 (de)

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