JP2013147029A - キー付きインク塗布装置のフィードフォワードおよびフィードバック共同制御 - Google Patents
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Abstract
【課題】ディジタルオフセット印刷機用のインクキーを自動的に制御するための方法およびシステムを提供する。
【解決手段】インクキーは、インクローラの幅方向に相互に隣り合って配設される個々のゾーンへのインクの給送を制御するために調整可能であり、システムは、画像コンテンツの画素数に基づいてインク給送を動的に調整するためにフィードフォワードおよびフィードバック制御ループを使用する。画素数は、ビデオストリームにおいて画素をかなり先まで先読みしてインク塗布キーにおける調整がインクトレインを伝搬してインクトレイン上の作像ドラムへのインク出力に影響を与えるための時間を十分に取れるようにする。
【選択図】図2
【解決手段】インクキーは、インクローラの幅方向に相互に隣り合って配設される個々のゾーンへのインクの給送を制御するために調整可能であり、システムは、画像コンテンツの画素数に基づいてインク給送を動的に調整するためにフィードフォワードおよびフィードバック制御ループを使用する。画素数は、ビデオストリームにおいて画素をかなり先まで先読みしてインク塗布キーにおける調整がインクトレインを伝搬してインクトレイン上の作像ドラムへのインク出力に影響を与えるための時間を十分に取れるようにする。
【選択図】図2
Description
本発明は、キー付きインク塗布装置のフィードフォワードおよびフィードバック共同制御に関する。
従来、スタンダード・オフセット・リソグラフィック印刷システムのキー付きインク塗布装置の場合、インクキーは、通常、印刷装置が保守モードにあるときにはオペレータ員によって手動的に調整される。従来の実行もそれなりに満足のいくものであったが、可変データ・リソグラフィ・システムのためのインクキーを自動的に調整するように、改良されたインクキーの調整メカニズムが求められている。
ディジタルオフセット印刷機用のインクキーを自動的に制御するための方法およびシステムが提供されている。インクキーは、インクローラの幅方向に相互に隣り合って配設される個々のゾーンへのインクの給送を制御するために調整可能である。このシステムは、画像コンテンツの画素数に基づいてインクの給送を動的に調整するためにフィードフォワードおよびフィードバック制御ループを使用する。画素数は、ビデオストリームにおいて画素をかなり先まで先読みしてインク塗布キーでの調整がインクトレインを伝搬してインクトレイン上の作像ドラムへのインク出力に影響を与える時間を十分に取れるようにすることができる。画素数の他に、作像ドラムの制御パッチ上で到達したインク濃度のフィードバックも使用され、インク塗布キーモータへコマンドを実行する。フィードバックはまた、画素数ストリームに基づいてインク塗布キーをどの程度調整すべきかを判断するために用いられるインク塗布伝搬遅延および動的モデルを更新するためにも使用される。
本明細書の実施形態は、可変データ・リソグラフィ・システムを含む平版オフセット印刷システムのための自動インク給送方法に関する。インク制御システムは、画素数を測定するビデオストリームを用いて、画像コンテンツのインク負荷に一致させるためにインク給送および湿し水給送の速度を自動的に調整する。画素数からの予測推定に加えて、作像ドラム上の制御パッチを用いて閉ループ制御が達成されることで、インク給送を制御し、インク給送対画素数を判定するために使用されるインク塗布伝搬遅延や動的モデルなどの他のキー属性を測定する。非反復性即ち可変性のデータのディジタル画像が用いられ、インクと湿し水の要求がディジタル画像コンテンツの変化に伴って変化する場合、インクと湿し水の自動制御は不可欠である。
用語「印刷媒体」は、一般に、紙、服、段ボール、プラスチックや複合シートフィルム、セラミック、ガラスで通常は可撓性であるが反っている場合もある物理的用紙、または画像のための他の適切な物理的印刷媒体基質をいう。
用語「可変データ印刷」または「ディジタル印刷」は、一般に、可変データドキュメント、即ち、ページ間で画像コンテンツが変化するドキュメント、を印刷したりマーキング付けしたりすることができるシステムをいう。「可変データリソグラフィック印刷機」は可変データ印刷を実行する。
用語「インクトレイン」は、印刷媒体の印刷のための作像部材にインクを搬送するために用いられる一連のローラまたは他のメカニズムを記述するために使用される。
用語「インクキー」は、インクトレインの使用にかかわらず、作像部材の対応するストリップまたはゾーンへ給送されるインクの量を制御する任意の装置を含むように意図されている。本発明は、インクボールやセグメントされたインクキーに対するラチェットなどの任意のインク計量装置のみならずインクジェットや超音波インク計量などの他のインク計量技術の制御に対して等しく良好に適用されることが理解されよう。
用語「インク塗布」または「インク装置」は、インクトレイン、インクキー、および、インクが1つのインク溜めから印刷される作像部材上の基質または画像へ転写されるそれぞれのインク経路に位置合わせされる複数のキーの設定に比例してインクをインクトレインへ給送するための1つ以上のインク溜め、を含むように意図されている。
本明細書において使用されている「第1」、「第2」などの関係用語は、このようなエンティティやアクション間の実際のそのような関係や順番を必ずしも必要としたり示唆したりせずに単に1つのエンティティまたはアクションを他のエンティティまたはアクションから区別するためだけに使用される。また、「オフセット」、「上流」、「下流」、「上」、「下」、「前方」、「後方」、「水平」、「垂直」などの関係用語は、互いに相対する要素の空間的配向を単に区別するためだけに使用され、必ずしも任意の他の物理的な座標系に相対する空間的配向を示唆する必要はない。用語「含む」や「含んでいる」または任意の他の活用変形は、非排他的に含有をカバーすることを意図しており、要素のリストを含む処理、方法、物品、または装置は、これらの要素のみを含まないが、非明示的にリストされるかまたはこのような処理、方法、物品、または装置に固有である他の要素を含むことができる。「1つの」、などの冠詞付きの要素は、それ以上は制約されずに、この要素を含む処理、方法、物品、または装置における更なる同一の要素の存在を除外するものではない。また、用語「他の、別の」は、少なくとも、第2またはそれ以上として定義付けされる。さらに、本明細書中に使用されている用語「含む」、「有する」などは、「含んでいる」として定義される。
図7〜11は、異なる実施形態を実施する可変データリソグラフィのハードウェアと動作環境を示す。
図7は、本明細書の一実施形態による可変平版印刷用のシステム10が図示されている。システム10は、作像部材12、本実施形態ではドラムを備えるが、等価的に、下記に詳述する幾つかのサブシステムによって囲まれたプレートやベルトであってよい。作像部材12はニップ16において基質14にインク画像を塗布し、ニップ16では作像部材12と加圧ローラ18との間で基質14が締め付けられる。紙、プラスチック、複合シートフィルム、セラミック、ガラス等の多種多様な基質を用いることができる。本説明の明瞭さと簡潔さに配慮し、我々は、基質として用紙を想定するが、本明細書がこの形態の基質に限定されないことを理解されたい。例えば、厚紙、波形包装材、木材、セラミックタイル、織物(例えば、衣服、生地、衣類等)、透明フィルムもしくはプラスチックフィルム、金属箔等の他の基質を含めることができる。これらに限定はされないが、包装に有用な金属インクや白色インクを含む10重量%を上回る顔料密度を有するものを含む様々な露光寛容度のマーキング材料を用いることができる。本明細書のこの部分の明瞭さと簡潔さとに配慮し、我々は、インクという用語を概ね用いるが、この用語は、本願明細書に開示するシステムと方法とに適用することのできるインク、顔料、他の材料等の一定範囲のマーキング材料を含むと理解されたい。
作像部材12からのインク塗布画像は、本明細書を逸脱することなく、小から大まで多種多様な基質規格に適用することができる。一実施形態では、作像部材12は、少なくとも38インチ幅とし、標準的な四葉折り丁頁あるいはより大きな媒体規格に対応できるようにしてある。作像部材12の直径は、その周面周りの様々なサブシステムに対応するよう十分大きくしなければならない。一実施形態では、作像部材12は、10インチの直径を有するが、本明細書の用途に応じてより大きな直径あるいはより小さな直径も妥当であろう。
図7に示すように、作像部材12周りの第1の位置には湿潤溶液サブシステム30が配置されている。湿潤溶液サブシステム30は、一般的に再作像可能表層20の表面を均一に湿潤する一連のローラ(湿潤装置という)を備える。多くの異なるタイプおよび構成の湿潤装置が存在することが、よく知られている。湿潤装置の目的は、均一で制御可能な厚さを有する湿潤溶液32の層をもたらすことである。一実施形態では、この層は0.2μm〜1.0μmの範囲で、ピンホールを持たず極めて均一である。湿潤溶液32は、主に水と、必要に応じて、その固有表面張力を低減し、加えて後のレーザによるパターン形成に必要な気化エネルギを下げるべく添加される少量のイソプロピルアルコールあるいはエタノールとで構成することができる。加えて、適切な界面活性剤を理想的には少量の重量%だけ添加し、再作像可能表層20に対する大量の湿潤を増進させる。一実施形態では、この界面活性剤は、少量の重量%の添加で22ダイン/cm未満の均一な拡散と表面張力とを増進するトリシロキサンコポリオール化合物やジメチコーンコポリオール化合物等のシリコーングリコールコポリマー系列からなる。他のフルオロ界面活性剤もまた、考えられる表面張力低減剤である。任意選択として、湿潤溶液32に、下記にさらに説明するパターン形成工程においてレーザエネルギを一部吸収する放射線感応染料を含有させることができる。化学的方法に加え、あるいはこれに代えて、物理的/電気的方法を用い、再作像可能表層20上への湿潤溶液32の湿潤を促進することができる。一例では、静電補助剤を湿潤ローラと再作像可能表層20との間の高電界の印加により作動させ、再作像可能表層20上に湿潤溶液32の均一膜を吸着する。この電界は、湿潤ローラと再作像可能表層20との間に電圧を印加するか、あるいは再作像可能表層20自体に一過性ながら十分持続する電荷を帯電させることで、生成することができる。湿潤溶液32は、導電性とすることができる。それ故、本実施形態では湿潤ローラおよび/または下側再作像可能表層20に対し絶縁層(図示せず)を付加することができる。静電補助剤を用いることで、湿潤溶液からの界面活性剤の低減や除去が可能となる。
厳密で均一な量の湿潤溶液を塗布した後、一実施形態では、光学的なパターン形成サブシステム36(図2および図1参照)を用い、例えばレーザエネルギを用いて湿潤溶液層を像様に蒸発させることで湿潤溶液内に選択的に潜像を形成する。再作像可能表層20が理想的には出来る限り上面28(図8)に近いエネルギの大半を吸収し、湿潤溶液の加熱に浪費されるあらゆるエネルギを最小化するとともに熱の側方拡散を最小化し、高い空間解像能力を維持すべきであることに、留意されたい。別の選択肢として、例えば入射放射線の波長において少なくとも一部吸収性である湿潤溶液内に適当な放射線感応成分を含めることで、あるいは湿潤溶液(例えば、水は2.94μmの波長近傍にピーク吸収帯域を有する)により容易に吸収される適当な波長の放射線源を選択することで、湿潤溶液層自体の中で入射放射(例えば、レーザ)エネルギの大半を吸収することもまた好ましいであろう。再作像可能面上へ湿潤溶液をパターン形成するエネルギを給送する様々な異なるシステムと方法を、本願明細書に開示し特許請求の範囲に記載した様々なシステム構成要素と共に用いることができる点は、理解されるであろう。しかしながら、特定のパターン形成システムや方法が本明細書を限定するわけではない。
湿潤溶液層32のパターン形成に続き、インク塗布サブシステム46を用い、湿潤溶液32の層と再作像可能表層20の上に図8に示すインクの均一層48を塗布する。加えて、空気ナイフ44を任意選択として再作像可能表層20に向け案内し、清浄な乾燥空気供給と制御された空気温度の維持と塵埃汚染の低減とを目的とするインク塗布サブシステム46の前の表層上で空気流を制御することができる。インク塗布サブシステム46は、精密なインク給送速度を特定する電機キーを用いる一連の計量供給ローラを含むことができる。インク塗布サブシステム46の一般的な態様は、本明細書の用途に依存することになることを当業者にはよく理解されたい。
インク塗布サブシステム46からのインクが再作像可能表層20上を最初に湿潤するようにすべく、インクは、再作像可能表層20(インク受容湿潤溶液空隙40)の露出部分上で分離させるのに十分低い凝集エネルギを有さなければならず、湿潤溶液領域38においてはじかれるのに十分な疎水性も有さなければならない。湿潤溶液は低粘度で疎油性であるため、湿潤溶液で覆われた領域は、当然のことながらすべてのインクをはじき、何故なら分離は当然のことながら極めて低い動的凝集エネルギを有する湿潤溶液層内で生ずるからである。湿潤溶液を伴わない領域において、インク間の凝集力がインクと再作像可能表層20との間の付着力を十分に下回る場合、形成ローラニップの出口におけるこれらの領域の間でインクが分離することになる。したがって、用いるインクは、空隙40のより優れた充填と再作像可能表層20へのより優れた付着とを増進させるべく、比較的低い粘度を有するべきである。例えば、それ以外の既知のUVインクを用い、再作像可能表層20がシリコーンで構成される場合、インクの粘度と粘弾性を若干改変してその凝集性を低下させ、それによってシリコーンを湿潤できるようにする必要がありそうである。インク組成物内に少量の低分子量モノマーを添加しあるいはより低い粘性のオリゴマーを用いることで、この流動性の改変を達成することができる。加えて、シリコーン面を良好に湿潤すべくその表面張力をさらに低下させるよう、インクに対し湿潤レベリング剤を添加することができる。
この流動力学的な考察に加え、インク組成物が疎水特性を維持し、それが湿潤溶液領域38によってはじかれるようにすることもまた重要である。これは、疎水性で無極性化学基(分子)であるオフセットインク樹脂と溶剤とを選択することで、維持することができる。湿潤溶液が層20を被覆すると、インクは湿潤溶液に素早く分散しあるいは乳化することはできず、湿潤溶液がインクよりもずっと低粘度であるため、膜分離が湿潤溶液層内の全体で発生し、それによって適切な量の湿潤溶液で被覆された層20上の領域へのインクの付着は一切拒まれる。一般に、この湿潤溶液の厚みの被覆層20は、表面のきめの厳密な特性に応じて0.1μm〜4.0μmの間、一実施形態では0.2μm〜2.0μmの間であってよい。ローラ46aと任意選択のローラ46b上に被覆されるインクの厚さは、分配ローラを用いたローラシステムを介してインクの給送速度を調整し、給送ローラと最終形成ローラ46a,46b(任意選択)との間の圧力を調整し、インクトレイ(46の一部として図示)からの流離を調整するインクキーを用いることで、制御することができる。理想的には、形成ローラ46a,46bに提示されるインクの厚さは、膜分離が発生する際に再作像可能層20への転写が望まれる最終的な厚さの少なくとも2倍とすべきである。通常、最終的な膜厚は約1〜2μmとすることができる。理想的には、最適化されたインクシステム46は約50:50の比率で再作像可能面上に分離(すなわち、各パスに、50%がインク形成ローラ上に残留し、50%が再作像可能面上に転写)される。しかしながら、分離比が良好に制御されている限り、他の分離比も容認可能とすることができる。例えば、70:30の分離では、再作像可能表層20上のインク層は、これが形成ローラの外面上に存するときのその公称厚さの30%となる。インク層の厚さを低減することでさらに分離するその能力を低減することは、よく知られている。この厚さの低減は、残留背景インクを残した状態で再作像可能面から極めて清浄にインクを離脱させるのに役立つ。しかしながら、インクの凝集力すなわち内部粘着性もまた重要な役割を有する。
この時点で、所望の2つの競合結果が存在する。まず、インクは、簡単に空隙40内に流入し、続く作像向けに適切に配置されるようにしなければならない。さらに、インクを湿潤溶液領域38上で簡単に流し流離させなければならない。しかしながら、湿潤溶液領域38からの分離工程においてインクが互いに固着することは望ましいことであり、究極的には空隙40(図8)から基質へ転写される際にインクが基質とそれ自体に付着し、インクの完全転写(空隙40を完全に空にすること)と基質におけるインクの吹き出しの制限の両方を行うこともまた望ましい。インクは次に、転写サブシステム70において基質14に転写される。図7に示す実施形態では、これは作像部材12と加圧ローラ18との間のニップ16に基質14を挿通させることで達成される。適切な圧力を作像部材12と加圧ローラ18との間に作用させ、空隙40(図8)内のインクを基質14との物理的な当接状態にする。基質14に対するインクの付着と強固な内部凝集とが、インクを再作像可能表層20から分離させ、基質14に付着させる。加圧ローラあるいはニップ16の他の要素は、インク塗布された潜像の基質14への転写をさらに向上させるべく冷却することができる。事実、基質14自体を作像部材12上のインクよりも比較的低い温度に保つか、あるいは局部的に冷却し、インク転写工程を支援することができる。このインクは、質量で測って95%を上回る効率で再作像可能表層20から転写離脱させることができ、システム最適化を用い効率99%を上回ることができる。
図8を参照すると、作像部材12の一部が断面で示される。一実施形態では、作像部材12は、構造的装着層22(例えば、金属、セラミック、プラスチック等)上に形成した薄い再作像可能層20を備え、これらが合わさって再書き込み可能な印刷ブランケットを形成する再作像可能部分24を形成する。再作像可能部分24にはさらに、再作像可能表層20の下側で構造的装着層22の上側もしくは下側のいずれかに配設される中間層(図示しない)などの追加の構造層を設けることができる。中間層は、電気的絶縁性(あるいは導電性)でかつ遮熱性(あるいは伝熱性)とし、多様な圧縮性とデュロメータ等を有することができる。一実施形態では、中間層は、極めて薄い接着剤層を合わせて積層した閉塞セルポリマー発泡シートと編組みメッシュ層(例えば、木綿)とで構成される。通常、ブランケットは、最適化された粗さと表層エネルギ特性とを有するよう設計された薄い上面表層20を有する1〜3mmの間の厚さである3〜4枚の層を用い、圧縮性とデュロメータの点で最適化される。再作像可能部分24は、独立ドラムやロール紙あるいは胴コア周りに巻き付けられた平坦なブランケットの形であってもよい。別の実施形態では、再作像可能部分24は、胴コア上に配置した連続的な弾性スリーブである。平板、ベルト、およびロール紙構成(下敷きとなるドラム構成により支持されてもされなくてもよい)もまた、本明細書の範囲内である。下記説明する際、再作像可能部分24は胴コアにより担持されていることを前提としているが、本明細書では前述した多くの異なる構成を熟慮してあることを理解されたい。
再作像可能表層20は、例えばシリコーンを強化し、そのデュロメータを最適化するのに役立つシリカ等の耐摩耗性充填材を有するポリジメチルシロキサン(PDMS、より一般的にはシリコーンと呼ばれる)等のポリマーからなり、シリコーン材料を硬化させて架橋させるのに役立つ触媒粒子を含むことができる。別の選択肢として、触媒硬化(別名白金硬化)シリコーンとは対照的なシリコーン加湿硬化(別名スズ硬化)シリコーンを用いることができる。再作像可能表層20には、任意選択としてレーザエネルギを極めて効率よく吸収することのできる少量の放射線感応微粒材料27をその中に分散含有させることができる。一実施形態では、放射線感度は、少量のカーボンブラックを例えばマイクロスケール粒子(例えば、平均粒径10μm未満)もしくはナノスケール粒子(例えば、平均粒径1000nm未満)あるいはナノチューブの形状でポリマーに混合することで得ることができる。シリコーン中に配置することのできる他の放射線感応材料には、グラフェン、酸化鉄ナノ粒子、ニッケルメッキしたナノ粒子等が含まれる。例えば、矢印A方向の作像部材や可動面とインク塗布サブシステムとの間の相対運動は処理方向のインク塗布を可能にする。
最少時間で加熱を達成する1つの例示装置100が、図9に図示される。まず、インク100は、ローラ102により室温貯槽(図示せず)から中間(すなわちインク塗布)ローラ104へ搬送され、このローラは、中間ローラ104の内部あるいは外部のいずれか(もしくはその両方)の低温流体源や低温ガス(例えば、空気、窒素、アルゴン等)源やローラ102に物理的に当接する低温ローラ等(図示せず)を用い、熱伝導冷却あるいは対流冷却等の適当な機構によって能動的に冷却することができる。そこでインク100は被加熱ニップローラ108へ転写され、このローラは、高温空気(あるいは他の被加熱流体)加熱、放射加熱、電気抵抗加熱、光準拠加熱、または化学反応誘導加熱等の熱源110によって内部から加熱される。被加熱ニップローラ108の材料、寸法、および他の属性は、熱源110からそこに分与されるあらゆる熱エネルギが最小化されるよう選択される。例えば、透明か少なくとも半透明の材料で形成された被加熱ニップローラ108を用いることで、インク100によって直接的に放射線を吸収することができる。この場合、放射線スペクトルあるいは波長は、インク100の吸収スペクトルに一致するよう選択する。別の選択肢として、放射線を、被加熱ニップローラ108を含む材料で吸収し、その後にインク100に転写することができる。この場合、被加熱ニップローラ108は、銅やアルミニウム等の熱伝導性金属を含むことができる。赤外線放射線(IR)を用いた場合、熱伝導性金属をプラスチックやガラス等のIR放射線を透過させるローラ本体上に配置し、高い放熱性と低い熱容量とを提供することができる。
さらに別の手法では、ヒートパイプシステムを被加熱ニップローラ108内に組み込むことができる。被加熱ニップローラ108は、それ自体が加熱機構と筒状筺体(ヒートパイプ構造を形成する封止環状空洞を有する二重筒状壁)内の少なくとも1つの封止された流体充填空洞とを備えることができる。空洞は、効果的な伝熱が所望される温度近傍の封入流体の蒸気圧力に対応する制御された内部圧力に維持される。空洞の「高温」(すなわち、熱源)部分における一定の相変化(気化)と、続いて気化流体の空洞の「低温」(すなわち、ヒートシンク)部分への移送と、その後に続くヒートシンク部分近くの凝縮とを介し、急速相変化伝熱効果によって大量の熱を高速で伝えることができる。例えば、インク100内の急速かつパワー効率のよい温度上昇を可能にすべく、低い熱量が要求される。例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第3,677,329号を参照されたい。
図10に示すように、加熱ローラ116を加熱ローラの長手方向軸に平行な方向に個別対処可能な領域118に分割する。そして、ローラの(例えば、具体的にはインク転写領域での)局部温度に対する制御を提供することができる。各個別対処可能領域の温度は、例えば可変データ・リソグラフィ・システムが形成する画像の関数として、加えてインクの複素粘弾性率の所望の修正値が得られる温度の関数としても制御することができる。
図11に示すように、システム1100の様々な構成要素の相対的な寸法が作像部材に対するインク転写効率をさらに増大させることができる。図11において、インク塗布ローラ124の直径は、転写ニップローラ126の直径をかなり大きく上回るものである。比較的大径のインク塗布ローラ124は、インク塗布ローラ124から再作像可能表層122への比較的緩速の分離を提示し、再作像可能表層122へのインク転写を促す。比較的小径の転写ニップローラは、再作像可能表層から基質への比較的高速の分離を提示し、再作像可能表層122からの効率的なインク転写を促す。
図1は、一実施形態による可変リソグラフィのためのシステムを示す側面図である。
図1には、可変データリソグラフィック印刷処理が示されている。ステーション105において、湿し水は、作像ドラム102上のシリコーン作像プレートを湿潤するために用いられる。この湿し水はシリコーン板上に約1ミクロンの膜厚のフィルムを形成する。ドラムは露光ステーション36へ向けて回転し、このステーションにて、画素が形成される場所から湿し水を除去するために高出力のレーザ作像装置が用いられる。これによって湿し水ベースの潜像が形成される。その後、ドラム102は現像ステーション140へ向けて回転し、このステーションにて、平版印刷インクが湿し水ベースの潜像に接触し、レーザが湿し水を除去した場所でインクが現像される。インク浴などのインク塗布装置145は、モータ付きのインクキー150を用いて、規制された量のインクを分配する。インクトレイン115はインクを薄肉化し、このインクを下方の中心作像胴102すなわち作像部材へ移す。インクは疎水性であり、疎水性のインクは湿し水ではじかれ、これに付着しないように防止される。ステーション120において、UV光はインク中の光開始剤がインクを部分硬化させるように塗布され、高効率で転写されるようにインクを調整する。その後、ドラムは、インクが紙などの印刷媒体135へ転写される転写ステーション125へ向けて回転する。シリコーンプレートは順応し易いので、転写を支援するためのオフセットブランケットは不用である。UV光はインクによって紙に塗布され、紙面上のインクを完全に硬化することができる。このインクの紙面からの積層高さは約1ミクロンである。その後、清掃サブシステム130はドラムを清掃し、次の作像回転に備える。
従来のリソグラフィックオフセット印刷と可変データリソグラフィ印刷処理の主な差は、すべてのディジタル印刷と同様に、すべての画像を異ならせることができることである。これは、大抵の場合、可変データ印刷と呼ばれる。従来のリソグラフィックオフセットは、作像ドラムの各回転にすべての画像が同じである点において、本質的に複写プロセスである。ドラムの各回転のインクの平均スループットは同じであり、インク対湿し水の限界比率は各回転に同じである。この処理は、印刷サイクル間のインク要求が殆ど変化しないので、インク負荷と画像コンテンツを一致させ、さらにインクと湿し水の混合液を一致させるように正確なインクの給送率を判定するためにオペレータによって手動的に調節される容認可能なステップである。オペレータは、インクの給送を調整し、印刷された出力を視覚的に検査して、手動の調節処理を行う。可変データリソグラフィ処理において、これらの制限は、制御システムによって自動調整されるキー150を有するインク塗布装置140を用いて克服される。
図2は、一実施形態によるキー付きインク塗布とフィードフォワードおよびフィードバック制御ループとを有する可変データ・リソグラフィ・システムを概略的に示す側面図である。複数の画像から成る印刷ジョブは画像経路205で受け取られる。印刷ジョブは、各々が再生される文書のページを表す構成画像へ分離される。画像は、垂直走査データ(画素)から成るサブ画像へタイル状に分離され、その後、対応するインクキーに対応付けられて必要なインクを付与する。例えば、36個のインクキーを有するリソグラフィ印刷システムにおいて、元画像が36個の個別のストリップに切り分けられ、その後、これらのストリップはインクキーへ割り当てられる。湿潤ステーション105による湿潤、その後、露光ステーション36による露光を経た後、作像胴はインクを受容する準備ができる。
露光された作像胴にインクを現像する前に、現像ステーションは画素数カウントを実行することにより各インクキーにインク要求を定式化する。サブ画像ストリームは画素カウンタモジュール210によって用いられ、可変データリソグラフィプリンタへ実際に印刷ジョブを印刷するときの予想されるインクの使用量を表す画素数を求める。画素数は、単純なアルゴリズムによりまたは先読みテーブルにより求めることができる。インク使用量の厳密な予測を確実にするために、重み付け係数を考慮してプリンタやジョブの固有の特徴に対応することができる。画素数はインク塗布される画素の数に比例する。画素カウンタは、各カラーに、垂直の走査線データ各ストライプへインクで作像される画素数をカウントする。画素数情報はメモリへ格納される。
インクトレイン115の様々な回転ローラによってインクの実質的な側方分配が生じ、作像部材で所与のゾーンへ給送されるインクの量は、そのゾーンに関連付けられるインクキーのみならず、隣接するインクキーからの影響を受ける。言い換えれば、インクがいくつかの側方回転ローラを経由してインク塗布装置145から作像部材/胴へ移動するにつれて、ある一定量のインクがインクロール上の1つのゾーンから他のゾーンへ滲み出す。
インクは、モータ240によって作動されるインク溜めのブレードから成る可撓性の下方部分を備える、インク塗布装置145において分配される。インクキー150はインク溜めブレードの開口を制御する。インク塗布は複数のゾーンに分離され、各ゾーンは1つのインクキーを有している。本明細書の実施形態は、例えば、36個のインクゾーン、即ち、インク塗布ロールの側方範囲に沿って配設される36個のインクキーについて記載される。
インクはインク塗布ローラによりインク塗布装置145からピックアップされる。一連のローラから成るインク塗布経路は、作像部材に到達するまで、インクをパスし、塗り拡げる。
図4に示すように、インク塗布ロールは、インク塗布経路のすべてを経由して結果的に等しい大きさのセグメントにつながるゾーンに分離される。これらのセグメントは、ディジタルまたは離散化された形式において処理される離散的なエレメントである。本明細書に記載されている例示的な実施形態では、インク塗布装置におけるインクキーの数は36個のゾーンを画定する。いくつかのゾーンフィールドは、インク塗布ローラの円周に沿った外周の周りでさらに画定され、インクトレイン115の遅延や動力学を確かめるために用いることができる。
フィードフォワード/フィードバック制御装置215は、画素カウントモジュール210によって求められる、今後必要とされるインク要求を使用する。フィードフォワード制御装置217は、画素カウントモジュール210から受信したデータから印刷されようとするものに対して今後の時間の関数として、インク負荷を求める。フィードフォワード制御装置217は、画素カウントモジュールから今後発生するインク要求の知識に基づいて、必要とされるインクの給送を予想することが可能である。このインク要求はフィードフォワード制御装置によって用いられ、複数のインクキーの少なくとも1つを制御するために使用することができる第1の制御関数を生成することができる。しかしながら、フィードフォワード制御装置217は、インクトレイン115の遅延や過渡的動力学だけでなく現在のインク濃度測定からのフィードバックを明確にして、キー付きインク塗布トレイン115のキー150を駆動するモータ240に対して現在設定点を求める必要がある。
インク濃度センサ230すなわち濃度計から送られる信号は公知の対数計算方法によりインク濃度値へ変換される。インク濃度測定の特別な利点は、濃度値がインク層の厚さと簡潔な関係を有しているという事実にある。数多くの測定値を所与の寸法の測定分野で短期間に取得することが可能である。濃度測定は、フィードフォワード制御装置217とフィードバック制御装置219の両制御装置がリアルタイムで使用可能である。
フィードバック制御装置219は、第1の制御機能を変更するためにインク塗布モデル220の結果を使用する。インク塗布モデル220は、インク塗布動力学をモデリングする。このモデルは、インク濃度センサ230を用いて経時的に更新される。この処理は、インク塗布キーに関連付けられたクロス現像場所の各々に対して実行される。これは、通常、インク塗布ロールのクロス現像方向に約1インチである。フィードバック濃度センサは定期的にモデルを更新するためにも使用される。また、利得信号と処理速度などのフィードバックパラメータ225は、モデルの堅牢性を高めるために用いられる。
フィードフォワード制御パラメータは特定のインク塗布構成に対して調整され、誤差を削減しかつ安定性を維持する、即ち、画素数の予測およびインク塗布モデルの予測が無数の条件下でもこのシステムの行動を反映することができることを確実とする。インク塗布システムの過渡的応答は、インクトレイン115におけるローラが駆動される時の速度のみならず、協働するローラの数の影響も受ける。主な目的は、エラー信号をゼロまで低減させるようにフィードバック信号用いて制御信号を駆動することである。
各ゾーンのインク要求へのコマンドは、フィードフォワード/フィードバック制御装置215へ入力される。フィードフォワード/フィードバック制御装置215はその転写機能または開口応答に基づいて、インクキーの開口を画定する。前設定(プリセット)用の閉ループシステムは、各ゾーンに関して被覆入力を含むフィードバックループからの作像部材での36個のゾーンの各ゾーンのインク厚さを測定する測定バーからその誤差信号を取得する。この被覆は、印刷ジョブのための「階調再現曲線」(TRC)とインク負荷とにより決定される所望されるゾーン被覆を示す。
図3は、一実施形態による、可変データ・リソグラフィ・システムにおけるインクキーを自動制御するために命令を実行するためのプロセッサを有する制御装置300を示すブロック図である。
制御装置300は、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、ハンドヘルド(片手持ち)コンピュータ、組込みプロセッサ、ハンドヘルド通信装置などのデバイスまたは他の種類のコンピューティングデバイスなどにおいて具体化されてよい。制御装置300は、メモリ320、プロセッサ330、入力/出力装置340、ディスプレイ330、およびバス360を含むことができる。バス360は、コンピューティングデバイス300の構成部品間で信号送受信や転送を許可することができる。
プロセッサ330は、命令を解釈し実行する少なくとも1つの従来のプロセッサまたはマイクロプロセッサを含むことができる。プロセッサ330は、汎用プロセッサや、ASICなどの特殊用途向け集積回路であってもよいし、複数のプロセッサ部分を含んでもよい。さらに、制御装置300は、複数のプロセッサ330を含むことができる。
メモリ320は、プロセッサ330により実行するための情報や命令を格納するランダムアクセスメモリ(RAM)または別のタイプの動的格納装置であってよい。メモリ320は、プロセッサ330への静的情報や命令を格納する従来のROM装置や別のタイプの静的格納装置を含む読み出し専用メモリ(ROM)を含むこともできる。メモリ320は、制御装置300によって使用されるデータを格納する任意のメモリデバイスであってよい。
入力/出力デバイス340(I/Oデバイス)は、ユーザが制御装置300へ情報を入力することを可能にする、マイク、タッチパッド、キーパッド、キーボード、マウス、ペン、スタイラス、音声認識装置、ボタン等の1つ以上の従来の入力メカニズムと、メモリ、磁気ディスクまたは光学ディスク、ディスクドライブ、プリンタデバイスなどのディスプレイ、1つ以上のスピーカ、記憶媒体、および/または、これらに用いられるインターフェースを含む、ユーザへ情報を出力する1つ以上の従来のメカニズムなどの出力メカニズムと、を含むことができる。通常、ディスプレイ330は、通常、数多くの従来のコンピューティングデバイス上で使用されるLCDまたはCRTディスプレイ、あるいは任意の他のタイプのディスプレイデバイスであってよい。
制御装置300は、例えば、メモリ320などのコンピュータ可読媒体に含まれている命令シーケンスまたは命令セットを実行することによりプロセッサ330に応答して機能を実行することができる。このような命令は、格納装置などの別のコンピュータ可読媒体から、または通信インターフェースを経由して分離装置から、メモリ320へ読み込むことができるし、あるいは、インターネット等の外部ソースからダウンロードすることもできる。制御装置300は、パーソナルコンピュータなどの独立型の制御装置であってもよいし、または、イントラネット、インターネット等のネットワークに接続することもできる。必要に応じて、他のエレメントを御制御装置300に含むこともできる。
メモリ320は、様々な機能を実行するためにプロセッサによって実施される命令を格納することができる。例えば、メモリは、インク塗布トレインを制御するための命令と、少なくとも1つの画像を含む印刷ジョブを受信し、少なくとも1つの画像を各インクキーに関連付けられたクロス現像方向のサブ画像へ分離し、各サブ画像のインク負荷要求に基づいて少なくとも1つの可動インクキーのいずれか1つを制御するように適合可能な第1の制御機能に基づいて出力を提供し、第1の制御機能に基づいてインク塗布トレイン上で関連付けられたインクキーを移動させてインクを分配するように少なくとも1つの作動可能なモータを制御し、測定されたインク濃度によってインク塗布トレインのために格納されたインク塗布動的モデルを更新するようにプロセッサへ指令することができる実施可能な命令と、を格納することができる。
図4は、一実施形態によるインクロールの個々のゾーンへのインク給送を制御するために調整可能なインクキーを示す図である。図4は、ローラシェルがゾーンZ1,Z2...Znへ再分割されるようにモータ240とキー150によってその軸長さ410に沿って異なるようにインク塗布され得るインクトレイン115内のローラを示している。ゾーン420の数と寸法は異なる印刷のニーズやプロジェクトを満たすようにクロス現像方向に分散させることができる。そこで、36インチのクロス現像方向の印刷幅の場合、このクロス現像方向を横切ってインク給送を規制する36〜38個のインクキーがある。図2に記載されているサブ画像は複数のゾーンのいずれか1つに対応しており、各ゾーンは割り当てられたインクキーによって操作される。
図5は、一実施形態による可変データ・リソグラフィ・システムのためのインク塗布装置を制御する方法500を示す流れ図である。方法500は、アクション505において印刷ジョブを受け取る可変データリソグラフィ機から開始される。アクション510において、印刷ジョブは、文書内のページなどの区別できる画像に分離される。
アクション515は、クロス現像サブ画像へ画像を分離させるように印刷ジョブの各画像を処理する。各画像は、各インクキーのゾーンに関連付けられるクロス現像方向(Z1,Z2...Zn)のサブ画像へ分離される。
アクション520は、先読み時間中、各サブ画像において画素をカウントする。実行中の画素数はサブ画像ごとに求められる。画素数は、先読みインクトレイン115の遅延および過渡的応答によって定義付けられる、先読み時間にわたって実行される。
アクション525において、この方法は、動的モデルを反転させ、にフィードバック濃度測定値を組み込み、次の時間セグメントのためのモータ設定値を求める。インク塗布制御モデルのシミュレーションは、印刷開始前に、インクキーの設定値をプリセットするために使用することができる。プリセットされた設定値は、所望の被覆と印刷されるインクの特徴を含む必要なパラメータをプロセッサ330などのプロセッサへ入力することによって取得することができる。通常、プロセッサプログラムはインクキーの数および幅やアクチュエータ情報などのマシン固有のパラメータに関する必要なデータを有している。データは、直前の実行から、あるいは、オペレータがインク濃度、インクトレイン経由の遅延、印刷媒体パラメータなどのインパクトパラメータへ値を入力することで取得することができる。その後、画素数520は、インク塗布逆動力学モデルへの入力として用いられ、制御信号のフィードフォワード部分を決定する。一実施形態において、画素数が与えられたとき、時間セグメントtに対するフィードフォワード制御信号値は、uff(t)=Cffpc(t+tff)+βff(1)uff(t−1)+βff(2)uff(t−2)+...+βff(Nff)uff(t−Nff)によって与えられ、ここで、pc()は画素数であり、tffはインクトレイン経由の遅延であり、Cffは画素数をインク負荷に関連付けるモデルパラメータであり、Bff()はインクトレインの動力学に関連付けられたモデルパラメータであり、Nffはこのモデルに使用するための遅延時間セグメントの数である。このモデルに使用する遅延時間セグメントの数はインクトレインの特定の動力学に依存する。今後発生する画素数(tffの正の値)が等式において用いられることに注目されたい。今後発生するインク負荷がインクトレイン経由の遅延を明らかにするために現在のキーポジションを求めるために使用されるので、これは理にかなっている。直前の濃度測定、濃度目標、それらの濃度測定が行われたときに掛かるインク負荷、およびフィードバック利得は、制御信号のフィードバック部分を定義付けるために使用される。一実施形態において、時間セグメントtにおけるフィードバック制御信号は、ufb(t)=αfb(1)ufb(t−1)+αfb(2)ufb(t−2)+...+αfb(Lfb)ufb(t−Lfb)+βfb(0)efb(t)+βfb(1)efb(t−1)+...+βfb(Mfb)efb(t−Mfb)によって与えられ、ここで、αfb()はインクトレインの動力学に関連するパラメータであり、Lfbはインクトレインの動力学に関連付けて用いられる項の数であり、βfb()は過去と現在の濃度差の重み付けと制御装置の所望の応答性に関連付けられたパラメータであり、Mfbは制御装置の誤差のフィードバック部分に使用される項の数であり、制御の所望の応答性に関連付けられており、efb(t)は濃度誤差(目標濃度−実際濃度)である。制御信号のフィードフォワード部分と制御信号のフィードバック部分は、その後、クロス現像方向のサブ画像に対応付けられたキー150に対してモータ240の設定点を指令するために使用される集計制御信号を定義するために結合される。一実施形態において、これは、u(t)=Uff(t)+Ufb(t)で表される。これはクロス現像方向(Z1,Z2...Zn)のすべてのサブ画像に対して繰り返される。
アクション530において、画像は次の時間セグメントにわたって印刷される。その後、画像は、作像部材の回転などの固定処理方向長さに対応する時間セグメントへ印刷される。
アクション535において、現在の時間において濃度測定を行うべきかどうかを判断する。濃度測定は定期的に実行される。濃度測定が現在時間で行われる場合、濃度パッチは文書間ゾーン内で印刷され、アクション540において濃度計によって測定される。結果は、フィードフォワード制御装置とフィードバック制御装置による制御信号の計算において使用される。
アクション545において、方法は、直前の時間セグメントが発生したかどうかを判断する。印刷ジョブが完了していない場合、処理は、次の時間セグメントで印刷される画像またはサブ画像セグメントに基づいて画素数を更新するために、アクション520へ戻る(550)。印刷ジョブが完了したと判断された場合、アクション545は、更なる処理のために、アクション555へ制御を転送する。アクション555において、インク塗布動的モデルを更新する必要があるかどうかが判断される。インク塗布モデルを更新する必要がある場合、制御は更なる処理のために方法600へ渡される(アクション560)。アクション600において、インク塗布モデルが更新されないかまたは更新が実行された場合、制御はアクション570へパスされて、印刷ジョブが完了したことを示す。
図6は一実施形態による、インク塗布装置を制御するための方法により使用可能な動的インク塗布モデルを更新するための方法を示す流れ図である。
方法600は、更新された動的インク塗布モデル処理がスタートするアクション605から開始される。その後、制御は、更なる処理のためにアクション610へ渡される。
アクション610において、「階調再現曲線」(TRC)のすべてのレベルにまたがって画像を印刷する印刷ジョブが印刷される。その後、制御は、更なる処理のためにアクション615へ渡される。
アクション615において、TRC印刷ジョブが印刷されている間にモータ設定点が調整される。この設定点の調整は、本発明の様々な実施形態に対して、様々な振幅の段変化、様々な振幅の正弦波変動、および擬似ランダムシーケンスを含む。その後、制御は、更なる処理のために、アクション620へ渡される。
アクション620において、ドラム上で現像されたインクの濃度が濃度計センサによって測定される。すべてのデータが収集されるまで、アクション610、615、および620が繰り返される。その後、制御は、更なる処理のために、アクション625へ渡される。
アクション625において、データは、当業者によく知られているようなシステム識別の分野から既知の技術を用いて動的モデルを当てはめるように使用される。これらの技術は遅延プラス一次数のパラメータ化されたモデルをステップ応答に当てはめ、最小二乗法を用いてN次数行列の常微分方程式モデルを当てはめ、データに記述関数モデルを当てはめ、非線形の動的システムモデルをデータに当てはめることが含まれる。モデルは、古い動的インク塗布モデルからのパラメータが新しいデータによって定義される一定の割合の変化によって更新されるようなモデルであってよいことに留意されたい。つまり、パラメータ自体は、ある一定の割合の古いパラメータ値をある一定の割合の新しい値へ追加することによって更新されたパラメータ値が形成される無限インパルス応答(IIR)モデルにおいて更新することができる。したがって、モデルが急に変更されることはない。別の実施形態において、動的インク塗布モデルがインク塗布キーゾーンごとに分離したモデルから構成されることに注目されたい。その後、制御は、更なる処理のためにアクション630へ進む。
アクション630において、方法が終了し、更新された動的インク塗布モデルを使用する用意ができる。
Claims (10)
- 印刷機用のインク塗布装置を制御するためのシステムであって、前記インク塗布装置は複数のインクキーを含み、各インクキーが前記インク塗布装置によりインクが給送されている前記印刷機のローラの幅方向に相互に隣り合って配置される個々のゾーンへのインク給送を制御するために調整可能である、前記システムは、
前記複数のインクキーの少なくとも1つを制御するように適合可能な第1の制御機能に基づいて画像が出力を提供するようにインク負荷要求に応答するフィードフォワード制御装置と、
前記フィードフォワード制御装置に応答して前記インク給送を制御するための少なくともの1つのアクチュエータと、
を含む、システム。 - 前記印刷機のためのインク塗布動的モデルに基づいて前記第1の制御機能を適合させかつ動作可能にするフィードバック制御装置をさらに含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記インク負荷要求は、各インクキーに関連付けられたクロス現像方向のサブ画像へ分離された画像の画素数に基づいて要求される、請求項2に記載のシステム。
- 前記インク負荷要求は、前記印刷機の作像胴へ現像されたインクと、前記インク塗布装置の動力学の少なくとも1つと、前記印刷機の前記作像胴へインクを塗布する際に発生する遅延と、を含む、請求項3に記載のシステム。
- 前記インク塗布動的モデルは、インク濃度測定、インク濃度目標、濃度測定時のインク負荷、フィードバック利得、またはこれらの組合せの少なくとも1つに基づいている、請求項3に記載のシステム。
- 印刷機用のインク塗布装置を制御するための方法であって、前記インク塗布装置は複数のインクキーを含み、各インクキーが前記インク塗布装置によりインクが給送されている前記印刷機のローラの幅方向に相互に隣り合って配置される個々のゾーンへのインク給送を制御するために調整可能であり、前記方法は、
少なくとも1つの画像を含む印刷ジョブを受け取るステップと、
前記少なくとも1つの画像を各インクキーに関連付けられたクロス現像方向のサブ画像へ分離させるステップと、
各サブ画像のインク負荷要求に基づいて前記複数のインクキーの少なくとも1つを制御するように適合可能な第1の制御機能に基づいて出力を提供するステップと、
前記第1の制御機能に応答して前記インク給送を制御するステップと、を含む方法。 - 前記印刷機のためのインク塗布動的モデルからの出力に基づいて前記第1の制御機能を適合させるステップをさらに含む、請求項6に記載の方法。
- 前記インク負荷要求は各サブ画像の画素数に基づいている、請求項7に記載の方法。
- 前記インク負荷要求は、前記印刷機の前記作像胴に現像されたインクと、前記インク塗布装置の動力学の少なくとも1つと、前記印刷機の前記作像胴へインクを塗布する際に発生する遅延と、を含む、請求項8に記載の方法。
- 前記インク塗布動的モデルは、インク濃度測定、インク濃度目標、濃度測定時のインク負荷、フィードバック利得、またはこれらの組合せの少なくとも1つに基づいている、請求項8に記載の方法。
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