JP2019166832A - 印刷ドラムにおけるノイズトルク - Google Patents

Abstract

【課題】計算機によるインクジェット印刷機のジェッティングドラムの駆動におけるノイズトルクの補償方法を提供する。【解決手段】少なくとも１つの色とジェッティングドラムの少なくとも１回転とに対して、印刷画像生成物を画像センサによって記録し、ジェッティングドラムの駆動トルクを時間的に並行して測定するステップと、記録された画像データから周面上の座標にわたった平均的なグレースケール値推移を生成するステップと、平均的なグレースケール値推移および駆動トルクの測定された推移を、計算機支援されたフーリエ変換を用いて周波数領域に移行させ、周波数領域から次数成分を抽出するステップと、抽出された次数成分から周期的な補償トルクを計算するステップと、インクジェット印刷機のジェッティングドラムを印刷プロセスの範囲において、計算された周期的な補償トルクを考慮して駆動制御するステップと、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、インクジェット印刷機の駆動におけるノイズの補償方法に関する。

本発明は、デジタル印刷の技術領域に属する。

インクジェット印刷機では、印刷基材の搬送は、機械によって、ドラムを続けて配列することによって行われる。この際に、ドラムの周方向において、種々の原因によって生じ得る色濃淡度変動が生じる。これらの原因は例えばドラムの直径変動による印刷基材ガイドの幾何学形状的な欠陥によって生じる紙の移動の不均一性や、不釣り合いなバランスおよびグリッパの湾曲によって生じる、機械のトルク調整における変動や、画像データ距離の周期的なエラー等である。

インクジェット印刷機には、例えば、ジェッティングドラム（Ｊｅｔｔｉｎｇ−Ｚｙｌｉｎｄｅｒ）の駆動のためにロータリーエンコーダーが設けられている。ロータリーエンコーダーは目下の周方向位置を、後の画像解像度に相応して、インクジェットシステムの制御部に供給する。最初のこの種の信号がロータリーエンコーダーから送信されると、相応するインク滴が、信号伝播時間と滴落下時間に基づいて、ある程度の時間の後にはじめて、印刷基材上に滴下する。紙の表面が、一定の速度で均一に移動する場合にだけ、順次連続するインク滴が、相応する画像解像度の間隔で、印刷基材上に配置されるだろう。

表面速度が変化することによって必然的に、印刷基材上に滴下したインク滴はこのような速度変化によって変調されてしまう。固定された機械系列の速度変化が続いて生じると、このような速度変化は、十分に特徴が現れる場合には、印刷基材にわたった濃淡度推移においても見て取れるようになる。

問題であるのは特に、複数の色が相互に重なって印刷される場合、すなわち混合色の印刷の場合である。各個々の色分解版は、それ自体で、回転むらによる濃淡度ノイズを、印刷基材上に形成し、各色分解版は、位相状況において相違している。個々の色は、周方向において続いて配列されており、これによって、それらの色の印刷も時間的にずらして行われるので、ドラムの回転むらによるノイズは、各色に対して、印刷基材上の異なる箇所に生じる。この結果、印刷画像における横方向のストリップとして現れ得る、色空間における局部的なズレが生じてしまう。

ジェッティングドラムを除いて、インクジェット印刷機内のすべてのドラムは、２倍径に構成されている。これとは異なり、ジェッティングドラムは、４倍径に構成されている。すべてのドラムは、製造に起因する不釣り合いなバランスを有しており、すなわち、ドラムの質量中心は自身の回転軸内にはない。不釣り合いなバランスを有しているドラムが重力場において回転すると、付加的なノイズトルクの形態のドラムの次数を伴う交番トルクが生じる。例えば、ジェッティングドラムの次数は０．２５であり、渡し胴およびラッカー印刷ドラムの次数は０．５である。グリッパの駆動制御も、ドラムのトルク調整を困難にし、整数の次数の形態のインクジェット印刷機の回転むらを生じさせる。

インクジェット印刷機の目下の印刷数、ならびに今後、目標とされると思われる、印刷数においても、これらのノイズトルクは、依然として、比較的大きい影響を、機械の回転運動の均一性に対して有している。１時間あたり２，５００回転の場合、１時間あたり１８，０００回転の場合と比べて、所定のトルクは、約５０倍大きい、円周での相対的なずれを生じさせる。製造誤差に基づいて、ジェッティングドラムの表面は周期的なうねりを有しており、このうねりは０．２５の次数、０．５の次数およびすべての整数の次数を含んでいる。さらに、ロータリーエンコーダーも、内部の欠陥および外部の欠陥、例えば取り付け時の欠陥によって、同様に、周期的なエラーを生じさせることがある。これは、回転均一性において、および場合によっては固有の周期的なエラーを有する画像データ距離の時間的な制御においても現れる。表面速度の変化は、すべてのこれらのエラーから成る。

独国特許出願公開第１０２０１４２２５２５６号明細書（ＤＥ１０２０１４２２５２５６Ａ１）から、容器へのインクジェット印刷の方法が公知である。ここでは、少なくとも１つの容器が回転され、かつ／または湾曲した経路に沿って搬送され、側方の容器表面の部分円周区間の、割り当てられた表面速度が計測される。ここで、これらの部分円周区間および／またはこれらの部分円周区間の間に位置する区間に割り当てられた、印刷時点および／または容器の回転速度は、表面速度に合わせられる。印刷ヘッド前の種々の表面速度によって生じる印刷送りの変化を補償することによって、均一な印刷解像度および部分印刷のシームレスな相互接合が可能になる。しかし、付加的なノイズトルクを求めることは開示されておらず、補償トルクの計算に関しては、容器の回転速度が表面速度に合わせられるべきであることが開示されているだけである。したがって、変動する色濃淡度値に関する上述の問題に合うように、補償トルクを正確に計算することはできない。

したがって、本発明の課題は、発生しているノイズトルクを機械の駆動時に効率良く補償することを可能にする、インクジェット印刷機のジェッティングドラムの駆動制御方法を開示することである。

上述の課題は、計算機によるインクジェット印刷機のジェッティングドラムの駆動におけるノイズトルクの補償方法によって解決される。この方法は、少なくとも１つの色とジェッティングドラムの少なくとも１回転とに対して、印刷画像生成物を画像センサによって記録し、計算機によって、ジェッティングドラムの駆動トルクを時間的に並行して測定するステップと、計算機によって、記録された画像データから周面上の座標にわたった平均的なグレースケール値推移を生成するステップと、平均的なグレースケール値推移および駆動トルクの測定された推移を、計算機支援されたフーリエ変換を用いて周波数領域に移行させ、周波数領域から次数成分を抽出するステップと、抽出された次数成分から周期的な補償トルクを計算するステップと、インクジェット印刷機のジェッティングドラムを印刷プロセスの範囲において、計算された周期的な補償トルクを考慮して駆動制御するステップと、を含んでいる。本発明の方法の核心的な部分は、駆動されているジェッティングドラムのトルクに影響を与えるノイズ量をできるだけ正確に特定することである。このようなノイズ量には種々の原因があり、それらのすべての原因は、ジェッティングドラムの駆動に作用し、付加的なノイズトルクの形態で表すことができる。このような付加的なノイズトルクは、この付加的なノイズトルクを補償する相応の補償トルクを計算することを可能にするために、正確に特定されなければならない。このような付加的なノイズトルクの原因はシートガイドの幾何学形状的な欠陥や、不釣り合いなバランスまたはグリッパの湾曲によって生じる、印刷機のトルク調整における変動や、画像データ距離の周期的なエラーにある。ここで、ノイズトルクの正確な特定に重要なのは、ジェッティングドラムの全周にわたって、印刷された印刷画像生成物の画像データを同時に記録することと、印刷画像記録の間に、ジェッティングドラムが駆動される駆動トルクを時間的に並行して測定することと、である。このようにして記録された画像データから得られた、検出された印刷画像のグレースケール値推移は、フーリエ変換によって、周波数領域に移行される。同様に、ジェッティングドラムの測定された駆動トルクの推移が変換される。次に、このようにして得られた、周波数領域におけるスペクトルから、次数成分が抽出される。その後、このような次数成分を用いて、周期的な補償トルクが計算され、この周期的な補償トルクによって、ジェッティングドラムの駆動制御のための適用時に、発生している付加的なノイズトルクが補償される。

この方法の有利な発展形態は、属する従属請求項および属する図面を用いた説明から明らかである。

本発明の方法の有利な発展形態では、印刷画像生成物の記録と駆動トルクの時間的に並行した測定とに対して、少なくとも２回、同様の識別経過が実行される。ここで、駆動トルクの測定されたデータは、駆動における自身のその時々の付加的な周期的なノイズトルクにおいてのみ、相違している。本発明の方法に対して十分なデータが使用可能であること、および結果に不可逆的に誤りを生じさせる測定エラーが生じていないことを確実にするために、少なくとも２回の、いわゆる識別経過、例えば印刷画像生成物の記録と駆動の測定とが必要である。これによって、補償トルクの十分に正確な計算が可能になるはずである。

本発明の方法の別の有利な発展形態では、エラー耐性の向上のために、少なくとも２０回の同様の識別経過が実行される。ここで識別経過の三分の一は、計算機によって周期的な補償トルクを計算するために使用され、残りの三分の二は、計算機によってデータセットを実証するために使用される。平均的なグレースケール値推移ならびにトルク推移をできるだけ正確に特定するために、一部が、求められたデータセットを実証するために使用可能である程度に多くの識別経過が実行されるべきである。ここでは、求められたデータの三分の一は、周期的な補償トルクを計算するために使用され、三分の二は、求められたデータセットを相応に実証するために使用される。これによって十分なロバスト性およびエラー耐性が、データを求める際に、グレースケール値推移およびトルク推移に対して保証される。

本発明の方法の別の有利な発展形態では、少なくとも２０回の同様の識別経過に、ノイズトルクの振幅状況および位相状況を相互に選択することによって、計算機によって次のように影響が与えられる。すなわち、駆動における各付加的な周期的なノイズトルクの、結果として生じる方程式系の調整が、計算機にとって、できるだけ容易に計算されるように影響が与えられる。ここでは、結果として生じる方程式系の調整が最も有利である、駆動における少なくとも２つの付加的な周期的なノイズトルクが選択される。周期的な補償トルクの計算の範囲内では、計算のために相応に解かれなければならない方程式系が生じる。このような方程式系の複雑さは、ここで、付加的なノイズトルクの振幅状況と位相状況に相互に関連する。少なくとも２０回の同様の識別経過から、相互に有利な振幅状況と位相状況を有する識別経過を、補償トルクの計算のために選択することによって、相応に、解くのがそれほど困難ではない、周期的な補償トルクを計算するための方程式系を得ることができる。相応に不利な振幅状況と位相状況を伴う識別経過は、本発明では、データセットを実証するために使用される。

本発明の方法の別の有利な発展形態では、計算機による周期的な補償トルクの計算は、機械学習アプローチを用いて、トレーニングデータセットを繰り返し使用することによって実行される。方程式系を解くことによる周期的な補償トルクの計算のために、「機械学習アプローチ」を使用することが可能であり、これはニューラル・ネットワークの使用と比肩可能である。ここでは、トレーニングデータセットを繰り返し使用することによって、自己学習する、計算機上で実行されるアルゴリズムが、周期的な補償トルクの計算を効率良く実行することが可能になる。自己学習式アルゴリズムに提供されるトレーニングデータセットが多くなるほど、このアルゴリズムは、より効率良く、実際のデータを用いた実際の使用において、周期的な補償トルクの計算を行うことができる。

本発明の方法の別の有利な発展形態では、周波数領域における平均的なグレースケール値推移が計算機によって、数学的に別個に処理され、ここで、１未満の次数は、１以上の次数とは異なって取り扱われる。ジェッティングドラムは、他の多くの印刷ドラムと同様に、例えばグリッパが配置されている通路部分を有しており、この通路部分ではこれに相応して当然ながら印刷は行われないので、このような通路部分の領域に対しては、画像検出部の回転時に、画像データも存在しない。したがって、記録されたグレースケール値推移は空白であり、これは周波数領域へのフーリエ変換時にも受け継がれる。この空白の周りで、変換されたグレースケール値推移に関するデータが相応に数学的に別個に処理されなければならない。ここで生じる、周波数領域における１未満の次数は、１以上の次数とは異なって取り扱われる。

本発明の方法の別の有利な発展形態では、印刷画像生成物を記録するために、画像センサとして、インクジェット印刷機の画像検出システムのインラインカメラが使用される。グレースケール値推移を記録するためには、画像センサが使用されなければならない。ここで、印刷機の画像検出システムのインラインカメラを、印刷機がこのような画像検出システムをクオリティコントロールのために所有している場合に、使用することが可能である。画像検出システムのインラインカメラの使用は、付加的な画像センサをインクジェット印刷機内に組み込む必要がなく、したがって、構造的な変化が不要であるという利点を有している。外部からの解決方法とは異なり、このような手法は、印刷が施されたシートが後に別個に分析される必要がなく、このために処理される必要がないという利点を有している。

本発明の方法の別の有利な発展形態では、印刷画像生成物の記録および時間的に並行して行われる、駆動トルクの測定のために、厳密に２回の識別経過が実行される。ここで、一方のノイズトルクは、周波数サンプリングポイント毎の、同じ振幅の純粋な正弦項だけから成り、他方のノイズトルクは純粋な余弦項から成る。２回より多くの識別経過、もしくは２０回より多くの識別経過を実行するのに対して択一的に、識別経過を２回だけ実行することも可能であり、ここでは、周波数サンプリングポイント毎の、同じ振幅の純粋な正弦項から成るノイズトルクを伴う識別経過と純粋な余弦項から成るノイズトルクを伴う第２の識別経過が実行される。このような方法は、格段に多くの識別経過が実行される場合よりも迅速であり、かつこれによって生じる刷り損じは相応に少なくなる。欠点は、例えば測定ノイズ等の外部のノイズ影響によって影響されやすいということである。

本発明自体ならびに本発明の構造的かつ／または機能的に有利な発展形態を以降で、属する図面に基づいて、少なくとも１つの有利な実施例に基づいて、詳細に説明する。図面では、相応する要素に同じ参照番号が付けられている。

付加的なノイズトルクに対する考えられる原因の概観 ジェッティングドラムでの速度変化と、結果として生じる、色濃淡度推移における変動と、の間の基本的な関連 周波数領域における特定の次数に対する種々の色濃淡度変動の概観 本発明の方法の概略的なフロー

図４において、有利な実施形態における本発明の方法を、概略的に、フローチャートの形態で示す。

印刷機の最初の始動時に、少なくとも２回の識別経過が同様に実行されなければならない。ここではそれぞれ、インラインカメラによって、少なくとも１つの色とジェッティングドラムの少なくとも１回転とに対して、印刷生成物の画像９が記録され、これに対して時間的に同期して、機械の駆動トルクが測定される。これらの測定はここで、注目されるすべての次数成分を含んでいる、駆動における付加的な周期的なノイズトルクにおいてのみ相違している。このような付加的な周期的なノイズトルクの基本的な原因１は、図１に示されている。ノイズから、結果として生じる濃淡度推移への作用連鎖が、個々の各ノイズ原因とともに、極めて明瞭に示されている。

次に印刷生成物の画像から、画像処理によって、平均的なグレースケール値推移１０が周面上の座標にわたって生成される。このような推移１０およびトルク推移はフーリエ変換を介して周波数領域に移行され、ここで、周波数領域におけるグレースケール値推移１１から、上述した次数成分が抽出される。図２は、ジェッティングドラムでの速度変化と、ここから生じる色濃淡度推移変動と、の間の関連を示している。図２の第１の画像には、ジェッティングドラムの測定された周速度２が示されている。第２の画像は、印刷基材上に滴下されたインク滴の、求められた位置エラー３を示している。このような位置エラーはその後、上述した色濃淡度変動として現れる。ここでは、示された信号がジェッティングドラムでのエンコーダー４の信号に相当する時間領域において図示が行われている。表面速度８の変化は、滴位置のエラー、ひいては色濃淡度推移７のエラーを生じさせる。２つの測定曲線の間の逆相関５が極めて良好に見て取れる。図３は、これに対して、該当する次数を伴う周波数領域６を示している。これは、種々の次数に対して、種々の次数成分を示している。これは例えば、色濃淡度７または表面速度８である。

ジェッティングドラムの通路部分では画像情報が生成されないので、グレースケール値推移は、数学的に特別に処理されなければならない。これによって、低減された次数を伴うグレースケール値推移１２が生じる。ここでは、１未満の次数は、１以上の次数とは異なって取り扱われる。

付加的な、周期的なノイズトルクに関するこのようなデータと知識によって、周期的な補償トルク１３が計算され、これによって、周方向における、変動のない、ひいては一定の色濃淡度推移が得られる。

少なくとも２つの付加的な周期的なノイズトルクの選択時には、結果として生じる方程式系の調整ができるだけ有利である、ということに注意が払われるべきである。これは、ノイズトルクの振幅状況と位相状況相互によって影響され得る。

理想的には種々のノイズトルクによる約２０回の測定が記録される。これらの測定の三分の一は、周期的な補償トルク１３を計算するために、例えば機械学習アプローチでのトレーニングデータセットの形態で使用され、残りの三分の二は、データセットを実証するために使用される。このような手法によって、ノイズに対する十分なロバスト性が得られる。

このようにして計算された、周期的な補償トルク１３が、機械のすべての動作状態、例えばフォーマット調節、ラッカーの有／無、プレコートの有／無等に対して当てはまらない場合には、このプロシージャは注目される各コンフィグレーションに対して繰り返されなければならない。

各付加的なノイズトルクは、このような場合には、動作状態に相応に検出されるだろう。

表面速度８および画像データ距離における冒頭に記載したエラーは、これによって小さくなり、最良な場合には、完全に除去される。

使用される多くのインクジェット印刷機では、既に、すべての必要な部品およびセンサが機械内に構築されているので、付加的なハードウェアコストはかからない。

さらに別の択一的な実施形態が存在する。ここでは、識別経過が２回だけ実行される。ここでは、第１の識別経過のノイズトルクは、周波数サンプリングポイント毎の、同じ振幅の純粋な正弦項だけから成り、第２の識別経過のノイズトルクは純粋な余弦項だけから成る。

このような手法は、これがより迅速であり、かつ必要とする紙が少ないという利点を有している。

１ 付加的なノイズトルクの原因
２ ジェッティングドラムの周速度
３ インク滴の位置エラー
４ ジェッティングドラムでのエンコーダー
５ 逆相関
６ 異なる次数を伴う周波数領域
７ 色濃淡度
８ 表面速度
９ 記録された印刷画像
１０ 周面上の座標にわたって求められたグレースケール値推移
１１ 周波数領域にフーリエ変換されたグレースケール値推移
１２ 低減された次数を伴う周波数領域におけるグレースケール値推移
１３ 周期的な補償トルク

Claims (8)

1. 計算機によるインクジェット印刷機のジェッティングドラムの駆動におけるノイズトルクの補償方法であって、前記方法は、
   ・少なくとも１つの色と前記ジェッティングドラムの少なくとも１回転とに対して、印刷画像生成物（９）を画像センサによって記録し、前記計算機によって、前記ジェッティングドラムの駆動トルクを時間的に並行して測定するステップと、
   ・前記計算機によって、記録された画像データ（９）から周面上の座標にわたった平均的なグレースケール値推移（１０）を生成するステップと、
   ・前記平均的なグレースケール値推移（１０）および前記駆動トルクの測定された推移を、計算機支援されたフーリエ変換を用いて周波数領域（１１）に移行させ、前記周波数領域から次数成分を抽出するステップと、
   ・抽出された前記次数成分から周期的な補償トルク（１３）を計算するステップと、
   ・前記インクジェット印刷機の前記ジェッティングドラムを印刷プロセスの範囲において、計算された前記周期的な補償トルク（１３）を考慮して駆動制御するステップと、
   を含んでいる方法。
2. 前記印刷画像生成物（９）の記録と前記駆動トルクの時間的に並行した測定とに対して、少なくとも２回、同様の識別経過が実行され、ここで、前記駆動トルクの測定されたデータは、駆動における自身の各付加的な周期的なノイズトルクにおいてのみ、相違している、
   請求項１記載の方法。
3. エラー耐性の向上のために、少なくとも２０回の同様の識別経過が実行され、ここで前記識別経過の三分の一は、前記計算機によって前記周期的な補償トルク（１３）を計算するために使用され、残りの三分の二は、前記計算機によってデータセットを実証するために使用される、
   請求項２記載の方法。
4. 前記少なくとも２０回の同様の識別経過に、前記ノイズトルクの振幅状況および位相状況を相互に選択することによって、前記計算機によって、駆動における前記各付加的な周期的なノイズトルクの、結果として生じる方程式系の調整が、前記計算機にとって、できるだけ容易に計算されるように影響が与えられ、ここでは、前記結果として生じる方程式系の調整が最も有利である、駆動における少なくとも２つの付加的な周期的なノイズトルクが選択される、
   請求項３記載の方法。
5. 前記計算機による前記周期的な補償トルク（１３）の計算は、機械学習アプローチを用いて、トレーニングデータセットを繰り返し使用することによって実行される、
   請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 前記周波数領域における前記平均的なグレースケール値推移（１１）は、前記計算機によって、数学的に別個に処理され、ここで１未満の次数は、１以上の次数とは異なって取り扱われる、
   請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 前記印刷画像生成物（９）を記録するために、画像センサとして、前記インクジェット印刷機の画像検出システムのインラインカメラが使用される、
   請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 前記印刷画像生成物（９）の記録および時間的に並行して行われる、前記駆動トルクの測定のために、厳密に２回の識別経過が実行され、ここで、一方のノイズトルクは、周波数サンプリングポイント毎の、同じ振幅の純粋な正弦項だけから成り、他方のノイズトルクは、純粋な余弦項から成る、
   請求項１記載の方法。

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