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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Systeme für bewegte Rollen bzw. Papierrollen und betrifft insbesondere Systeme für bewegte Rollen, die ein Spiegelungssystem zum Erkennen von Bildern aufweisen, die durch unterschiedliche Druckköpfe gedruckt werden.
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Hintergrund
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Ein bekanntes System zum Auswerfen von Tinte zur Erzeugung von Bildern auf einer bewegten Rolle eines Druckmaterials ist in 6 gezeigt. Das System 10 enthält eine Rollenabwickeleinheit 14, eine Papieraufbereitungseinheit 16, eine Medienpräparierstation 18, eine Vorheizwalze 22, mehrere Markier- bzw. Druckstationen 26, eine Umkehrwalze 30, eine Nivellierwalze 34 und eine Verteileinheit 38. Kurz gesagt, die Rollenanwickeleinheit 14 enthält einen Aktuator, etwa einen Elektromotor, der eine Rolle aus Druckmaterial in einer Richtung in Drehung versetzt, so dass Druckmaterial von der Rolle entnommen wird. Das Druckmaterial wird von der Abwickeleinheit 14 über die Papieraufbereitungseinheit 16 und die Medienpräparierstation 18 entlang einem Pfad geführt, der durch die Vorheizwalze 22, die Umkehrwalze 30 und die Nivellierwalze 34 gebildet ist, wobei das Druckmaterial dann durch die Verteileinheit 38 zu einer Aufwickeleinheit 40 geführt wird. Die Papieraufbereitungseinheit enthält eine beheizte Walze, die das Druckmaterial auf eine vorbestimmte Temperatur bringt, um die Oberflächenpräparation des Mediums zu beginnen. Die Medienpräparierstation 18 entfernt Schmutz und lose Teilchen von der Rollenmaterialoberfläche, die zu bedrucken ist, und die Vorheizwalze 22 wird auf eine Temperatur aufgeheizt, die ausreichend Wärme auf das Druckmaterial überträgt, um eine optimale Tintenaufnahme auf der Rollenmaterialsoberfläche zu erreichen, wenn diese die Druckstationen 26 durchläuft. Jede der Druckstationen 26a, 26b, 26c und 26d in 6 enthält zwei versetzt angeordnete Druckkopfarrays mit voller Breite, wovon jedes drei oder mehr Druckköpfe aufweist, die Tinte auf die Rollenoberfläche aufspritzen. Die unterschiedlichen Druckstationen geben Tinte mit unterschiedlicher Farbe auf das Rollenmaterial aus, um ein zusammengesetztes Farbbild zu erzeugen. In einem System geben die Druckstationen blaue, rote, gelbe und schwarze Tinte zur Erzeugung zusammengesetzter Farbbilder aus. Die Oberfläche des die Tinte aufnehmenden Rollenmaterials trifft auf keine Walze, bis sie die Nivellierwalze 34 berührt. Die Nivellierwalze 34 modifiziert die Temperatur des Rollenmaterials und verringert einen Temperaturunterschied zwischen mit Tinte bedruckten und nicht mit Tinte bedruckten Bereichen des Rollenmaterials. Nach der Temperaturangleichung wird die Tinte durch die Heizeinheit 44 erwärmt, bevor das bedruckte Rollenmaterial in die Verteileinheit 38 eintritt. Die Verteileinheit 38 übt Druck auf die aufgebrachte Tinte auf der Oberfläche des Rollenmaterials aus, um die im wesentlichen halbkreisförmigen Tintentropfen auf der Oberfläche des Rollenmaterials zu glätten, um eine Tintenfüllung mit den unterschiedlichen Farben zu erreichen und um ein gleichmäßigeres Bild für den Betrachter zu präsentieren. Das Rollenmaterial wird dann um die Aufwickeleinheit 40 herum aufgewickelt, um dann zu einem weiteren System für die weitere Bearbeitung des bedruckten Rollenmaterials transportiert zu werden.
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Dieses System 10 enthält ferner zwei Belastungszellen, wovon eine an einer Position in der Nähe der Vorheizwalze 22 und die andere an einer Position in der Nähe der Umkehrwalze 30 angeordnet ist. Diese Belastungszellen erzeugen Signale, die der Spannung auf dem Rollenmaterial in der Nähe der Position der Belastungszelle entsprechen. Jede der Walzen 22, 30 und 34 besitzt einen Codierer bzw. Signalgeber, der in der Nähe der Oberfläche der Walze angeordnet ist. Es können mechanische oder elektronische Einrichtungen sein, die die Wickelgeschwindigkeit einer Walze messen, die von dem Signalgeber überwacht wird, wodurch ein Signal erzeugt wird, das der Winkelgeschwindigkeit der Walze entspricht. In einer bekannten Weise wird das der Winkelgeschwindigkeit entsprechende Signal, das von dem Signalgeber gemessen wird, der Steuerung 60 zugeleitet, die die Winkelgeschwindigkeit in eine lineare Rollengeschwindigkeit umwandelt. Die lineare Rollengeschwindigkeit kann ebenfalls durch die Steuerung 60 in Bezug auf die Spannungsmesssignale eingestellt werden, die von den Belastungszellen erzeugt werden. Die Steuerung 60 ist mit einer I/O-Schaltung bzw. Eingabe/Ausgabe-Schaltung, einem Speicher, programmierten Befehlen und anderen elektronischen Komponenten versehen, um ein Doppelspiegelungsdrucksystem einzurichten, das die Ansteuersignale für die Druckköpfe in den Druckstationen 26 erzeugt. Der Begriff „Steuerung” oder „Prozessor”, wie er in dieser Anmeldung verwendet wird, bezeichnet eine Kombination aus elektronischen Schaltungen und Software, die elektrische Signale erzeugt, um einen Teil oder den gesamten Vorgang oder das System zu steuern.
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Das System 10 umfasst ferner eine Abbildungseinrichtung 68, etwa einen „Bild-auf-Rollenarray-(IOWA)Sensor, der Bilddaten erzeugt, die einem Bereich des Rollenmaterials entsprechen, der die Abbildungseinrichtung durchläuft. Die Abbildungseinrichtung 68 kann mit einer Reihe von Abbildungssensoren versehen sein, die als eine einzelne Reihe oder mehrere Reihen in Form eines Arrays angeordnet sind, das sich über zumindest einen Bereich des zu bedruckenden Rollenmaterials erstreckt. Die Abbildungssensoren lenken Licht in Richtung des bewegten Rollenmaterials und erzeugen elektrische Signale mit einer Intensität, die einem von dem Rollenmaterial reflektierten Licht entspricht. Die Intensität des reflektierten Lichts ist von der Lichtmenge abhängig, die von der Tinte auf der Oberfläche absorbiert wird, ist abhängig von dem Licht, das durch die Struktur des Rollenmaterials gestreut wird, und ist abhängig von dem Licht, das von der Tinte und der Rollenoberfläche reflektiert wird. Die Abbildungseinrichtung 68 ist mit der Gerätesteuerung 60 gekoppelt, um zu ermöglichen, dass die von der Abbildungseinrichtung 68 erzeugten Bilddaten empfangen und von der Steuerung 60 verarbeitet werden. Diese Bilddatenverarbeitung ermöglicht es der Steuerung, die Anwesenheit und die Lage von Tintentropfen zu erkennen, die auf die Oberfläche des Rollenmaterials an der Abbildungseinrichtung 68 aufgebracht sind.
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Wie zuvor angegeben ist, verwendet die Steuerung 60 die Spannungsmessdaten von den beiden Belastungszellen zusammen mit den Messungen für die Winkelgeschwindigkeit von Signalgebern, um lineare Rollengeschwindigkeiten an den Walzen 22, 30 und 34 zu berechnen. Diese linearen Geschwindigkeiten ermöglichen es dem Prozessor zu bestimmen, wann ein Rollenmaterialbereich, der von einer Druckstation bedruckt ist, etwa der Station 26a, gegenüberliegend ist zu einer weiteren Druckstation, etwa der Druckstation 26b, so dass die zweite Druckstation durch die Steuerung 60 mit Ansteuersignalen beaufschlagt werden kann, um Tinte mit unterschiedlicher Farbe auf das Rollenmaterial in geeigneter Ausrichtung zu der bereits auf dem Rollenmaterial durch die vorhergehende Druckstation angeordneten Tinte auszugeben. Wenn die nachfolgende Druckstation zu früh oder zu spät angesteuert wird, landet die ausgegebene Tinte auf dem Rollenmaterial an Positionen, die ein optisches Rauschen in dem Bild verursachen können. Diese Wirkung ist als Fehljustierung oder Fehlausrichtung oder Fehlregistrierung bekannt. Genaue Messungen sind daher bei der Ausrichtung unterschiedlicher Farbbilder auf Rollenmaterial zum Erzeugen von Bildern mit kleinem oder geringem optischen Rauschen wichtig.
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Ein Faktor, der die Ausrichtung von Bildern beeinflusst, die durch unterschiedliche Gruppen von Druckköpfen bedruckt werden, ist die Schrumpfung des Rollenmaterials. Die Schrumpfung des Rollenmaterials wird hervorgerufen durch Einwirkung von relativ hohen Temperaturen, wenn sich das Rollenmaterial entlang des relativ langen Weges durch das Rollendrucksystem transportiert wird. Die hohen Temperaturen führen zu einem Abgeben von Feuchtigkeit aus dem Rollenmaterial, was ein Schrumpfen des Rollenmaterials verursacht. Wenn sich die physikalischen Abmessungen des Rollenmaterials ändern, nachdem eine Gruppen aus Druckköpfen ein Bild mit einer Farbtinte erzeugt hat, und bevor eine weitere Gruppe aus Druckköpfen ein Bild mit einer weiteren Farbtinte erzeugt hat, wird die Ausrichtung der beiden Bilder beeinflusst. Die Änderung kann ausreichend sein, um eine Fehljustierung zwischen Tintenmustern, die von unterschiedlichen Gruppen von Druckköpfen ausgegeben werden, bewirken. Der Betrag der Schrumpfung hängt von der Temperatur, der das Rollenmaterial ausgesetzt ist, von der Geschwindigkeit des Rollenmaterials bei der Bewegung über die erwärmten Komponenten hinweg, von dem Feuchtigkeitsgehalt des Papiers und auch von der Papierart ab. Die Verringerung der Auswirkungen von Abmessungsänderungen des Rollenmaterials auf die Ausrichtung des Bildes ist ein wichtiges Ziel in Drucksystemen für Rollenmaterialien.
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Überblick
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Ein Verfahren ermöglicht das Messen von Änderungen in den Abmessungen des Rollenmaterials, um eine Einstellung der Aufbereitung und der Ausrichtungssteuerung der Druckmedien zu ermöglichen. Das Verfahren umfasst: das Erkennen einer Abmessungsänderung in einem Rollenmaterial, das sich durch ein Drucksystem bewegt, das Vergleichen der erkannten Abmessungsänderung mit einem vorbestimmten Schwellwert und das Ändern der Betriebsweise einer Komponente in dem Rollendrucksystem in Reaktion auf die Abmessungsänderung, wenn diese den vorbestimmten Schwellwert übersteigt.
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Ein Rollendrucksystem kompensiert Abmessungsänderungen bzw. Dimensionsänderungen in einem bewegten Rollenmaterial, um eine Fehljustierung bzw. Fehlausrichtung in den Bildern, die auf das bewegte Rollenmaterial aufgedruckt werden, zu vermeiden. Das System umfasst: eine Abbildungseinrichtung, um Bilddaten eines Rollenmaterials zu erzeugen, das durch die Abbildungseinrichtung läuft, eine Steuerung, die mit dem Rollendrucksystem in Verbindung steht, wobei die Steuerung ausgebildet ist, eine Abmessungsänderung in dem Rollenmaterial in Bezug auf die Bilddaten, die von der Abbildungseinrichtung empfangen werden, zu messen und die Betriebsweise einer Komponente in dem Rollendrucksystem in Reaktion auf die gemessen Abmessungsänderung zu ändern, sofern diese den vorbestimmten Schwellwert übersteigt.
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In einer Ausführungsform des Rollendrucksystems gemäß Anspruch 8 ist die Steuerung ausgebildet, einen Funktionsstatus einer Heizeinrichtung in der Rollenmaterialaufbereitungseinheit in Reaktion auf die in Prozessquerrichtung gemessene Abmessungsänderung zu ändern, wenn die Abmessungsänderung den vorbestimmten Schwellwert überstiegen hat.
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In einer weiteren Ausführungsform des Rollendrucksystems aus Anspruch 8 ist die Steuerung ausgebildet, einen Funktionsstatus einer Kühleinheit in der Rollenmaterialaufbereitungseinheit in Reaktion auf die den Prozessquerrichtung gemessene Abmessungsänderung zu ändern, wenn diese Änderung den vorbestimmten Schwellwert übersteigt.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Rollendrucksystem ferner: mehrere Druckköpfe, wobei die Steuerung ferner ausgebildet ist, Druckköpfe zum Auswerfen auf das Rollenmaterial in einem vorbestimmten Muster anzusteuern; wobei die Abbildungseinrichtung ausgebildet ist, Bilddaten zu erzeugen, die dem vorbestimmten Muster aus Tinte auf dem Rollenmaterial entsprechen; und wobei die Steuerung funktionsmäßig mit der Abbildungseinrichtung verbunden ist, um die Bilddaten zu empfangen, wobei die Steuerung ferner ausgebildet ist, eine Abmessungsänderung in dem Rollenmaterial aus den erzeugten Bilddaten zu messen.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Steuerung ferner ausgebildet, eine erste Gruppe aus Druckköpfen der mehreren Druckköpfe zum Ausgeben einer ersten Farbtinte anzusteuern, um ein erstes vorbestimmtes Muster auf dem Rollenmaterial mit der ersten Tintenfarbe zu erzeugen, um eine zweite Gruppe aus Druckköpfen zum Auswerfen einer Farbtinte anzusteuern, die sich von der ersten Tintenfarbe unterscheidet, um ein zweites vorbestimmtes Muster auf dem Rollenmaterial in der unterschiedlichen Tintenfarbe zu erzeugen, und um die Abmessungsänderung in der Prozessquerrichtung in dem Rollenmaterial aus räumlichen Unterschieden zwischen dem ersten vorbestimmten Muster und dem zweiten vorbestimmten Muster zu erkennen.
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Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die vorangehenden Aspekte und weitere Merkmale eines Systems und Verfahrens, die Abmessungsänderungen in einem Rollenmaterial erkennen, das durch ein Rollendrucksystem läuft und die Funktionsweise einer Komponente in dem Rollendrucksystem in Reaktion auf die erkannte Abmessungsänderung bei Überschreiten eines vorbestimmten Schwellwertes ändert, sind in der folgenden Beschreibung erläutert, wenn diese mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen studiert wird.
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1 zeigt eine Abmessungsänderung in der Prozessquerrichtung in einem Rollenmaterial, das sich durch ein Rollendrucksystem bewegt.
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2 ist eine Blockansicht eines Rollendrucksystems, das Abmessungsänderungen in einem Rollenmaterial erkennt und die Funktionsweise von Komponenten in dem Rollendrucksystem ändert, um Abmessungsänderungen, die vorbestimmte Schwellwerte überschreiten, zu kompensieren.
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3 ist ein Flussdiagramm eines Prozesses, der durch eine oder mehrere Steuerungen, die das Rollendrucksystem aus 2 ansteuern, eingerichtet ist.
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4 ist eine Darstellung eines Testmusters, das zum Erkennen von Abmessungsänderungen in einer Prozessquerrichtung verwendet wird, wenn das Rollenmaterial eine Druckzone durchlauft.
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5 ist eine Darstellung einer Druckkopfkonfiguration, die eine Druckzone festlegt.
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6 ist eine Blockansicht eines Doppelspiegelungs-Rollendrucksystems.
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Detaillierte Beschreibung
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Für ein allgemeines Verständnis des Umfeldes für das hierin offenbarte System und Verfahren sowie für Details für das System und Verfahren wird Bezug genommen auf die Zeichnungen. In den Zeichnungen wurden durchwegs gleiche Bezugszeichen verwendet, um gleiche Elemente zu bezeichnen. Im hierin verwendeten Sinne schließt der Begriff „Drucker” jegliche Einrichtung mit ein, die eine Druckausgabefunktion für einen beliebigen Zweck ausführt, etwa bezeichnet dieser Begriff einen Digitalkopierer, eine Buchdruckmaschine, eine Fax-Anlage, eine Multifunktionseinrichtung, oder dergleichen. Ferner richtet sich die nachfolgend angegebene Beschreibung an ein System zum Betreiben eines Druckers, der Bilder auf einem bewegten Rollenmaterial erzeugt, das von Walzen angetrieben wird. Der Begriff „Komponente” betrifft eine Einrichtung oder ein Teilsystem in dem Rollendrucksystem, das durch eine Steuerung in dem Rollendrucksystem angesteuert wird, um das Rollenmaterial aufzubereiten, das Rollenmaterial zu bedrucken oder das Rollenmaterial durch das Rollendrucksystem zu transportieren.
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In einer Ausführungsform eines Rollendrucksystems, das eine Doppelspiegelungs- bzw. Doppelreflextechnik zur Steuerung des Ansteuerns der Druckköpfe in den Druckstationen verwendet, verwenden die Druckstationen Druckköpfe mit fester Tinte. Festtintendruckstationen verwenden eine Tinte, die in fester Form in den Druckköpfen bereitgestellt wird, die zu einer Schmelzeinrichtung transportiert wird, in der die Tinte auf Schmelztemperatur erhitzt und in flüssige Tinte umgewandelt wird. Die flüssige Tinte wird den Druckköpfen in den Druckstationen zugeleitet und von den Druckköpfen auf das bewegte Rollenmaterial in Reaktion auf Ansteuersignale aufgebracht, die von der Steuerung 60 erzeugt werden. In einem derartigen Direktdrucksystem mit kontinuierlicher Zuführung ist die Druckzone der Bereich des Rollenmaterials, der sich von der ersten Druckstation zu der letzten Druckstation erstreckt. In einigen Systemen ist diese Druckzone einige Meter lang. Wenn die Wickelgeschwindigkeit jedes Lagegebers bzw. Signalgebers, der in der Nähe einer Walze angeordnet ist, in eine lineare Geschwindigkeit für das Rollenmaterial umgewandelt wird, können sich die Schwankungen zwischen der linearen Rollengeschwindigkeit an den unterschiedlichen Walzen im Laufe der Zeit aufsummieren und können zu Fehljustierungen der Bilder führen.
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Im Gleichgewichtszustand für ein derartiges Drucksystem muss die Durchschnittsgeschwindigkeit des Rollenmaterials multipliziert mit der Rollenmaterialmasse pro Länge gleich sein an allen Walzen oder anderen schlupffreien Grenzflächen des Rollenmaterials. Andererseits würde das Rollenmaterial entweder reißen oder locker werden. Um den Unterschieden in den Momentangeschwindigkeiten an den Walzen an oder in der Nähe der Druckzone Rechnung zu tragen, interpoliert ein Doppel-Reflex-Prozessor zwischen den linearen Rollengeschwindigkeiten an einem Walzenpaar, wobei eine Walze auf jeder Seite einer Druckstation in Bezug auf die Richtung des bewegten Rollenmaterials angeordnet ist, um eine lineare Geschwindigkeit für das Rollenmaterial an einer Position in der Nähe der Druckstation zu erkennen. Diese Interpolation verwendet die lineare Rollengeschwindigkeit, die aus der Winkelgeschwindigkeit einer Walze abgeleitet ist, die an einer Position angeordnet ist, bevor das Rollenmaterial die Druckstation erreicht, und verwendet die lineare Rollengeschwindigkeit, die von der Winkelgeschwindigkeit einer Walze abgeleitet ist, die an einer Position angeordnet ist, nachdem das Rollenmaterial die Druckstation durchlaufen hat, zusammen mit den relativen Abständen zwischen der Druckstation und den beiden Walzen. Der interpolierte Wert stellt eine Korrelation mit einer Linearen Rollengeschwindigkeit an der Druckstation her. Es wird eine lineare Rollengeschwindigkeit für jede Druckstation interpoliert. Die interpolierte Rollengeschwindigkeit an jeder Druckstation ermöglicht es dem Prozessor, die Ansteuersignale für die Druckköpfe in jeder Druckstation zu erzeugen, um damit Tinte auszuwerfen, wenn der entsprechende Bereich des Rollenmaterials an jeder Druckstation vorbeitransportiert wird. Ein Doppelreflex-Steuersystem ist in der
US-Patentschrift 7,665,817 mit dem Titel „Doppelreflexverfahren” beschrieben.
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1 zeigt vier Muster 104, 108, 112 und 116, die mit vier Gruppen aus Druckköpfen gedruckt wurden, wobei jede Gruppe vier Druckköpfe aufweist, die Tinte mit einer einzelnen Farbe auf ein Rollenmaterial 102 auswerfen, das sich in der Prozessrichtung P bewegt. Somit ist das Muster 104 von anderer Farbe als die anderen drei Muster und in ähnlicher Weise ist jedes der anderen Muster 108, 112 und 116 farblich verschieden von den anderen Mustern. Wie in 1 gezeigt ist, ist das Muster 104 rot, das Muster 108 ist blau, das Muster 112 ist gelb und das Muster 116 ist schwarz. Jedes in 1 gezeigte Muster enthält Knotenlinien, die in der Figur übertrieben dargestellt sind, um den Bereich jedes Musters anzugeben, der durch einen der Druckköpfe in der Gruppe aus Druckköpfen gedruckt wurde, die das Muster erzeugt hat. Die Länge in Prozessquerrichtung jedes Musters in 1 ist unterschiedlich, um die Wirkung der Rollenmaterialschrumpfung auf den Druckprozess der Muster darzustellen. Da das rote Muster zuerst gedruckt wurde, bewegt sich das Rollenmaterial, auf das dieses Muster aufgedruckt wurde, weiter durch das Drucksystem nach dem Aufdrucken dieses Musters im Vergleich zu dem Bereich des Rollenmaterials, auf dem das schwarze Muster aufgedruckt wurde. Folglich war die Einwirkung auf den Bereich des Rollenmaterials, der unter der roten Tinte liegt, langer in Bezug auf die Wärme und auch in Bezug auf den zugehörigen Wasserverlust. Der Wasserverlust kann ausreichend hoch sein, um eine Schrumpfung des Rollenmaterials hervorzurufen. Somit schrumpft das rote Muster auch in der Länge gemäß der Prozessquerrichtung. Da der Bereich des Rollenmaterials, der unter der schwarzen Tinte liegt, weniger Zeit zum Schrumpfen hatte nach dem Drucken des schwarzen Tintenmusters, ist das schwarze Muster 116 breiter. Diese Abmessungsunterschiede in der Prozessquerrichtung sind ausreichend, um eine Fehljustierung zwischen den Tintenmustern, die durch die unterschiedlichen Gruppen aus Druckköpfen aufgebracht wurden, hervorzurufen. Beispielsweise wurde in einem Rollendrucksystem beobachtet, dass das Rollenmaterial in der Prozessquerrichtung um bis zu 50 μm an Ausdehnung in der Querrichtung von 2,9 Zoll über eine Strecke hinweg schrumpfte, die das Rollenmaterial zwischen dem Drucken des roten Musters und dem Drucken des schwarzen Musters zurücklegte. Somit sich in diesem Beispiel die Tropfen der roten Tinte als Folge dieser Schrumpfung verschoben. Wenn folglich die roten Tropfen unter dem schwarzen Druckkopf durchlaufen, werden die Tropfen der schwarzen Tinte, die durch diesen Druckkopf ausgeworfen werden, auf Positionen eintreffen, die weiter weg sind von dem roten Tropfen im Vergleich dazu, wie dies beabsichtigt ist, wenn die Bilddaten erzeugt werden. Die Größe der Schrumpfung hängt von der Wärme ab, mit der das Rollenmaterial beaufschlagt wird, hängt von der Geschwindigkeit des Rollenmaterials bei Bewegung über erhitzte Komponenten ab und hängt von der Feuchtigkeitsmenge des Papiers und der Art des Papiers ab.
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Um der Fehljustierung Rechnung zu tragen, die sich aus Abmessungsänderungen in dem sich durch ein Rollendrucksystem bewegendes Rollenmaterial ergeben, wurden ein Verfahren und ein System entwickelt, die die Abmessungsänderung in der Prozessquerrichtung in dem Rollenmaterial messen, wobei die Änderung durch Einwirkung von Wärme auf das Rollenmaterial entlang dem Weg des Rollenmaterials hervorgerufen wird, wobei die Funktionsweise einer oder mehrerer Komponenten in dem Rollendrucksystem geändert wird, um die gemessene Rollenmaterialschrumpfung zu kompensieren. Beispielsweise kann das Erkennen einer Rollenmaterialschrumpfung dazu führen, dass eine oder mehrere Komponenten in einer Rollenmaterialaufbereitungseinheit mit höherer Temperatur betrieben werden, um Wasser aus dem Rollenmaterial auszutreiben und um das Material zu schrumpfen, bevor dieses die Druckzone erreicht. Auf diese Weise kann das Rollenmaterial vor dem Drucken vorgeschrumpft werden und das Rollenmaterial kann daraufhin nicht mehr so schrumpfen, so dass dies in sichtbarer Weise erkennbar ist. Sobald geeignete Rollenmaterialaufbereitungsparameter erkannt und verwendet wurden, ändert sich die Materialschrumpfung mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht mehr und das Verfahren und das System können wöchentlich oder täglich ausgeführt werden. Das System und das Verfahren können zusätzlich oder alternativ an Walzenänderungen für das Druckmedium, zu Beginn eines Druckauftrags, oder während eines Druckauftrags ausgeführt werden. Das System 200 ist in einer Blockansicht der 2 gezeigt. Wie in dieser Figur dargestellt ist, umfasst das Rollendrucksystem 200 eine Systemsteuerung 202, eine digitale Eingangsseite (DFE) 204, einen binären Bildprozessor 208, die Druckkopfschnittstellen- und Signalverstärkerplatinen 216, mehrere Druckköpfe 220, eine Abwicklungssteuerung 224, eine Rollenaufbereitungssteuerung 228, eine Ausrichtungssteuerung 232 und eine Rollenabbildungseinrichtung 234.
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Genauer gesagt, die Systemsteuerung 202 empfängt Steuerinformation zum Betreiben des Rollendrucksystems von einer digitalen Eingangsseite (DFE) 204. Während eines Druckauftrags werden auszudruckende Bilddaten ebenfalls von der DFE an die Rollendrucksystemkomponenten geleitet, die die Druckköpfe veranlassen, Tinte auf das Rollenmaterial auszugeben und Tintenbilder zu erzeugen, die den von der DFE zugeleiteten Bilder entsprechen. Diese Komponenten schließen den binären Bildprozessor 208 und die Druckkopfschnittstellen- und Signalverstärkerplatinen 216 mit ein. Der binäre Prozessor 208 führt binäre Bildverarbeitungsprozesse aus, etwa eine Prozessrichtungsnormierung. Jede Druckkopfschnittstellen- und Signalverstärkerplatine 216 erzeugt die Ansteuersignale, die die Tintentropfenauswurfeinheiten in den Druckköpfen 220 ansteuern, die elektrisch mit einer der Platinen 216 verbunden sind. Die Ausrichtung und die Farbsteuerung werden durch die Ausrichtungssteuerung 232 bereitgestellt, um die Tintenauswurfzeitabfolge und die Druckkopfposition einzustellen.
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Die Abbildungseinrichtung 234 liefert Bilddaten des Rollenmaterials an einer vorbestimmten Position entlang des Rollenmaterials durch das Rollendrucksystem für die Ausrichtungssteuerung 232. Die Ausrichtungssteuerung führt eine Signalverarbeitung an den Bilddaten, die von der Abbildungseinrichtung erhalten werden, durch, um die Zeitabfolge und die Druckkopfbewegungseinstellungen zu bestimmen, die für den Druckprozess erforderlich sind. In den Ausführungsformen, die ebenfalls eine Rollenaufbereitung einstellen, werden die Temperatur- und/oder andere Funktionsparameter von Komponenten, die das Rollenmaterial durch das System transportieren, ebenfalls bestimmt und für die Rollenaufbereitungssteuerung 228 bereitgestellt. Die Rollenaufbereitungssteuerung erzeugt die Ansteuersignale, um die Funktionsweise der Aktuatoren und Heizelemente zu steuern, die das Rollenmaterial für das Bedrucken konditionieren bzw. aufbereiten. Wie in diesem Dokument hierin verwendet ist, bezeichnet „die Rollenaufbereitungseinheit” eine beliebige Komponente, die entlang des Rollenweges angeordnet ist, um einige Eigenschaften des Rollenmaterials zu beeinflussen, etwa, die Temperatur, die Reinheit, den Wasserinhalt oder Oberflächenbedingungen des Rollenmaterials. Zu derartigen Einheiten gehören erhitzte Walzen, Gebläseeinheiten und dergleichen.
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Die in dem System 200 verwendeten Steuerungen enthalten Speichereinrichtungen für Daten und Programmbefehle. Die Steuerungen können in Form von allgemeinen oder spezialisierten programmierbaren Prozessoren, die programmierte Befehle ausführen, eingerichtet werden. Die Befehle und Daten, die zum Ausführen der programmierten Funktionen erforderlich sind, können in dem Speicher abgelegt sein, der jeder Steuerung zugeordnet ist. Die programmierten Befehle, Speicher und Schnittstellenschaltungen bilden die Steuerung, um die zuvor beschriebenen Funktionen auszuführen. Diese Steuerungen können auf einer Leiterplatte bereitgestellt werden oder können als eine Schaltung in einem anwendungsspezifischen integrierten Schaltungsbaustein (ASIC) vorgesehen werden. Jede der Schaltungen kann mit einem separaten Prozessor eingerichtet werden, oder es können mehrere Schaltungen auf dem gleichen Prozessor eingerichtet sein. Alternativ können die Schaltungen mit diskreten Komponenten oder mit Schaltungen, die in VLSI-Schaltungen vorgesehen sind, aufgebaut sein. Des weiteren können die hierin beschriebenen Schaltungen auch durch eine Kombination aus Prozessoren, ASICs, diskreten Komponenten oder VLSI-Schaltungen aufgebaut sein.
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Ein Verfahren zum Erkennen von Abmessungsänderungen in einem Rollenmaterial beim Durchlaufen eines Rollendrucksystems und zum Ändern des Betriebs von Rollendrucksystemkomponenten in Reaktion auf erkannte Abmessungsänderungen, die einen vorbestimmten Schwellwert übersteigen, ist in 3 gezeigt. Das Verfahren 300 beginnt durch das Erzeugen von Testmustern auf dem Rollenmaterial (Block 304). Die Testmuster werden erzeugt, indem Ausrichtungsmusterdaten von einem Speicher zu dem binären Abbildungsprozessor 212 geleitet werden und an die Druckkopfschnittstellen- und Signalverstärkerplatinen 216 ausgegeben zu werden. Die Ansteuersignale aus den Druckkopfschnittstellen- und Signalverstärkerplatinen bewirken ein Betreiben der Druckköpfe derart, dass diese Tinte auf das Rollenmaterial zur Erzeugung des Testmusters auswerfen. Wenn das Testmuster an der Abbildungseinrichtung 234 vorbeiläuft, werden Bilddaten des Testmusters erzeugt (Block 308) und verarbeitet, um Abmessungsänderungen in dem Rollenmaterial zu erkennen (Block 312). Obwohl Änderungen in der Abmessung sowohl in der Prozessrichtung als auch in der Prozessquerrichtung erkannt werden können, verarbeitet der in 3 gezeigte Prozess die Bilddaten des Testmusters derart, dass Abmessungsänderungen in der Prozessquerrichtung erkannt wenden. Die erkannten Abmessungsänderungen in der Prozessquerrichtung werden mit einem vorbestimmten Schwellwert verglichen (Block 316). Wenn die erkannte Abmessungsänderung in der Prozessquerrichtung den Schwellwert übersteigt, wird die Funktionsweise einer Rollendrucksystemskomponente geändert, um die Abmessungsänderung zu kompensieren (Block 320). Zu den Änderungen der Funktionsweise gehören, ohne einschränkend zu sein, eine Änderung einer Temperatureinstellung, die zum Regulieren einer erhitzten Walze dient, oder das Aktiven/Deaktivieren eines Gebläses oder das Einstellen der Temperaturvorgabe, mit der eine Heizeinrichtung oder eine Kühleinrichtung für einen Luftstrom oder andere Flüssigkeiten zum Aufbereiten eines Rollenmaterials verwendet werden. Das Verfahren aus 3 kann nach einer gewissen Zeitdauer wiederholt werden, um die Rollenmaterialaufbereitung zu stabilisieren und um zu verifizieren, dass die Abmessungen des Rollenmaterials innerhalb des Schwellwertes liegen.
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Ein Beispiel eines Testmusters, das gedruckt werden kann, um die Rollenmaterialschrumpfung in einer Prozessquerrichtung zu bewerten, ist in 4 gezeigt. Das Testmuster 400 enthält mehrere Striche, wobei jeder Striche aus Tinte erzeugt ist, die von einem einzelnen Tintenstrahlausgabeelement in einem Druckkopf ausgeworfen wurde. Die Striche 402 sind in der Druckprozessrichtung 432 gebildet, wobei mehrere Reihen aus Strichen vorgesehen sind, die entlang der Prozessquerachse 436 angeordnet sind. Das Testmuster 400 ist so gestaltet, dass es in einem Drucker verwendet wird, der eine blaue, eine rote, eine gelbe und eine schwarze (CMYK) Farbstation aufweist. Das Testmuster 400 ist ferner so gestaltet, dass es in Tintenfarbstationen verwendet wird, die ausgebildet sind, das sie für ein ineinander Verschachteln des Druckens unter Anwendung zweier Druckkopfarrays für jeder der CMYK-Farben geeignet sind. Striche mit der gleichen Farbe, d. h. einer von jeder der ausgerichteten Druckköpfe in jeder Farbstation, sind benachbart zueinander in jeder Reihe des Testmusters 400 angeordnet, wie dies für die blauen Striche 404, die roten Striche 408, die gelben Striche 412 und die schwarzen Striche 416 zu erkennen ist. In 4 sind die Striche in jeder Reihe des Testmusters 400 in einer Leiter mit 7 (sieben) Tintenauswurfeinheiten angeordnet, so dass eine Tintenauswurfeinheit in dem Tintendruckkopf einen Strich erzeugt, und so dass der nächste Strich in der Reihe von einem Tintenauswurfelement stammt, das um 6 (sechs) Positionen in der Prozessquerrichtungsachse 436 verschoben ist. Der Abstand 420 zwischen aufeinanderfolgenden Strichen in einer Reihe des Testmusters 400 ist die Breite der sechs druckenden Tintenauswurfeinheiten. In alternativen Testmustern könnten Leiterstrukturen mit einer größeren oder kleineren Anzahl an Tintenauswurfelementen in jeder Gruppe verwendet werden, die ein ähnliches Testmuster mit seiner Reihen aus Strichen erzeugt.
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Die Länge der Striche 402 entspricht der Anzahl an Tropfen, die zum Erzeugen eines Striches verwendet wird. Die Anzahl an Tropfen wird so ausgewählt, dass ein Strich erzeugt wird, der ausreichend größer ist in der Länge als die Auflösung eines optischen Detektors in der Prozessrichtung. Die Strecke, die von einem optischen Detektor abgebildet wird, ist abhängig von der Geschwindigkeit des Bildelements, das sich an dem Detektor vorbeibewegt, und von der Linienrate des optischen Detektors. Eine einzelne Reihe aus optischen Detektoren, die sich über die Breite des Abbildungsbereichs auf dem Bild empfangenden Element erstreckt, wird in dieser Anmeldung als eine Abtastlinie oder Abtastzeile bezeichnet. Die Striche werden mit einer Länge erzeugt, die größer ist als eine einzelne Abtastlinie in der Prozessrichtung, so dass das Strichbild in der Bildverarbeitung aufgelöst werden kann. Diese mehreren Abtastlinien sind erforderlich, um die gesamte Länge der Striche in der Prozessrichtung abzubilden.
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Das Verfahren zur Messung der Papierschrumpfung, die die Ausrichtung in der Prozessquerrichtung beeinflussen, beinhaltet das Analysieren von Bildern der Striche, wie sie von der Abbildungseinrichtung 234 aufgenommen werden, um relative Pixelpositionen für Tropfen herauszufinden, die von unterschiedlichen Druckköpfen ausgegeben wurden (beispielsweise rot und schwarz). Teilgruppen von Düsen von unterschiedlichen Druckköpfen werden verwendet, um Striche mit unterschiedlicher Farbe zu erzeugen, die eine Breite eines einzelnen Pixels besitzen. Beispielsweise ermöglicht das in 4 gezeigte Testmuster, dass ein Strich von jeder Düse in einer Konfiguration aus Druckköpfen erzeugt wird, etwa wie dies in 5 gezeigt ist. Die Bilder der Striche werden verarbeitet, um die Mittelpunkte der Striche zu bestimmen. Diese Bildanalyse ist in der Lage, die Position aller Düsen auf dem Druckkopf zu erkennen. Der Unterschied im Abstand zwischen der äußersten linken und der äußersten rechten Düse auf dem Druckkopf gibt die Papierbreite zu dem Zeitpunkt an, an dem das Bild mit der Abbildungseinrichtung 234 aufgenommen wurde. Wenn dieser Abstand für Druckköpfe mit unterschiedlicher Position auf dem Rad des Rollenmaterials variiert, dann ist eine Papierschrumpfung in Querrichtung eingetreten. Verfahren zum Analysieren von Bildern von Strichen in einem Testmuster zur Erkennung der Prozess- und Prozessquerrichtungspositionen der Striche und ihrer Mittelpunkte sind in anhängigen Patentanmeldungen mit dem Titel offenbart: „Testmuster für eine grobe Justierung von Tintenstrahldruckköpfen und Verfahren zur Analyse von Bilddaten, die dem Testmuster entsprechen, in einem Tintenstrahldrucker” und Testmuster wirksam zur Feinjustierung von Tintenstrahldruckköpfen und Verfahren zum Analysieren von Bilddaten, die dem Testmuster entsprechen, in einem Tintenstrahldrucker”. Beide Offenbarungen sind in dieser Anmeldung ausdrücklich mit eingeschlossen.
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Die vorbestimmten Schwellwerte können empirisch bestimmt werden, um die Größe der Schrumpfung anzugeben, die die Bildqualität beeinflusst. Wenn eine Abmessungsänderung in der Prozessquerrichtung den Schwellwert übersteigt, dann ist das Rollenmaterial in der Prozessquerrichtung um einen Betrag geschrumpft seit dem Beginn des Druckens, der mit hoher Wahrscheinlichkeit die Bildqualität beeinflusst. Die Steuerung kann die Funktionsweise einer Rollendrucksystemskomponente ändern, um mehr Feuchtigkeit aus dem Rollenmaterial auszutreiben, bevor es bedruckt wird, so dass es danach weniger schrumpft. Die Änderungen in den Rollendruckkomponenten können mit einschließen, beispielsweise Änderungen in der Temperatur, bei der eine oder mehrere Komponenten, etwa Walzen, betrieben werden. Beispielsweise wird ein Temperatursollwert für erhitzte Walzen in der Rollenaufbereitungseinheit erhöht, um die Temperatur in der Walze zu erhöhen, so dass die erhitzte Walze das Rollenmaterial aufheizen und damit Feuchtigkeit aus dem Rollenmaterial verdampfen kann. Wenn mehr Feuchtigkeit in dem Rollenmaterial wünschenswert ist, kann die Temperatur der Walze verringert wenden, um die Wärmemenge zu verringern, die auf das Rollenmaterial durch die Walze übertragen wird.
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Ein Beispiel einer Druckkopfanordnung, die zum Erkennen einer Materialsschrumpfung beim Durchlaufen des Rollenmaterials durch die Druckzone, die durch die Druckköpfe definiert ist, verwendet werden kann, ist in 5 gezeigt. Die Druckzone 1000 enthält vier Farbeinheiten 1012, 1016, 1020 und 1024, die entlang einer Prozessrichtung 1004 angeordnet sind. Jede Farbeinheit wirft Tinte mit einer Farbe aus, die unterschiedlich ist zu den anderen Farbeinheiten. In einer Ausführungsform wirft die Farbeinheit 1012 blaute Tinte, die Farbeinheit 1016 rote Tinte, die Farbeinheit 1020 gelbe Tinte und die Farbeinheit 1024 schwarze Tinte aus. Die Prozessrichtung ist die Richtung, in der sich ein Bildaufnahmebereich bewegt, wenn er die Farbeinheiten von der Farbeinheit 1012 zur Farbeinheit 1024 durchläuft. Jede Farbeinheit enthält zwei Druckarrays, die zwei Druckbalken aufweisen, wovon jeder mehrere Druckköpfe trägt. Beispielsweise enthält das Druckkopfarray 1032 der roten Farbeinheit 1016 zwei Druckbalken 1036 und 1040. Jeder Druckbalken trägt mehrere Druckköpfe, etwa beispielsweise den Druckkopf 1008. Der Druckbalken 1036 besitzt drei Druckköpfe, während der Druckbalken 1040 vier Druckköpfe aufweist, wobei jedoch andere Druckbalken eine größere oder eine kleinere Anzahl an Druckköpfen enthalten können. Die Druckköpfe auf den Druckbalken innerhalb eines Druckarray, etwa die Druckköpfe auf den Druckbalken 1036 und 1040, sind versetzt angeordnet, um ein Drucken über den Bildaufnahmebereich hinweg mit einer ersten Auflösung zu ermöglichen. Die Druckköpfe auf den Druckbalken mit dem Druckarray 1034 in der Farbeinheit 1016 sind ineinander verschachtelt in Bezug auf die Druckköpfe in dem Druckarray 1032, um ein Bedrucken mit der Farbtinte über den Bildaufnahmebereich hinweg in der Prozessquerrichtung mit einer zweiten Auflösung zu ermöglichen. Die Druckbalken und Druckarrays jeder Farbeinheit sind in dieser Weise aufgebaut. Ein Druckkopfarray in jeder Farbeinheit ist zu einer der Druckkopfarrays in jeder der anderen Farbeinheiten ausgerichtet. Die anderen Druckkopfarrays in den Farbeinheiten sind in ähnlicher Weise zueinander ausgerichtet. Somit ermöglichen es die ausgerichteten Druckkopfarrays, dass Tropfen sequentiell mit unterschiedlichen Primärfarben aufgedruckt werden, um damit Sekundärfarben zu erzeugen. Die verschachtelten Druckköpfe ermöglichen ebenfalls, dass ineinanderliegende Tintentropfen mit unterschiedlicher Farbe den Farbbereich, der für den Druck verfügbar ist, erweitern.
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In Betrieb bestimmt das System, ob eine Rollenmaterialschrumpfung akzeptabel ist, indem Justier- bzw. Ausrichtungsmuster gedruckt werden und indem Bilder des bedruckten Rollenmaterials mit der Rollenabbildungseinrichtung erzeugt werden. Die Bilddaten für die Muster werden verarbeitet, um die Größe der Materialschrumpfung zu bestimmen, und wenn die Größe die empirisch bestimmten Schwellwerte übersteigt, wird die Funktionsweise einer oder mehrerer Rollendrucksystemskomponenten geändert. Die Schrumpfung kann über einen Durchlauf hinweg kontinuierlich überwacht werden, indem Striche in Zonen zwischen den Dokumenten auf dem Rollenmaterial aufgedruckt werden. Zonen zwischen den Dokumenten sind Bereiche zwischen Dokumentenbereiche, wobei Dokumentenbereiche Bereiche sind, auf die reguläre Druckauftragsbilder aufgedruckt werden. Die in den Zonen zwischen den Dokumenten aufgedruckten Muster können bei der Endbearbeitung des bedruckten Rollenmaterials ausgeschnitten werden.
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Zu beachten ist, dass Varianten der zuvor offenbarten Merkmale und andere Merkmale und Funktionen oder Alternativen davon vorteilhaft in viele andere unterschiedliche Systeme oder Anwendung kombiniert werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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