專利名稱：鍵控上墨單元的聯合前饋和反饋控制的制作方法
技術領域：
本公開涉及打標印刷的方法和系統，更具體地涉及用于包括可變數據(variabledata)平版印刷系統的印刷系統的自動供墨方法。
背景技術：
傳統上,對于標準膠印平版印刷系統中的鍵控上墨單元(keyed inking unit)而言，當印刷單元處于維護模式時，墨鍵(inkkey)通常由操作人員手動調整。雖然過去的實踐已經令人相當滿意，但仍需改進墨鍵調整機制從而自動調整可變數據平版印刷系統的墨鍵。
發明內容
本發明提供了用于數字膠印印刷機的自動控制墨鍵的方法和系統。墨鍵是可調整的以控制對橫跨墨棍寬度彼此相鄰設置的各個區域(individual zone)的墨供給。該系統使用前饋和反饋控制回路從而基于圖像內容的像素數來動態地調整墨供給。所述像素數在視頻流中預見得足夠提如從而有時間使著墨裝直的鍵(inker key )的所述調整在墨傳送裝置(ink train)上傳輸，進而影響墨傳送裝置到成像鼓上的墨輸出。除像素數外，還使用在成像鼓上的控制補丁上所獲得的墨密度的反饋來操控著墨裝置的鍵的馬達。還使用反饋來更新著墨裝置傳輸延遲(inker propagation delay)和動態模型,該動態模型被用來根據像素數流確定需要對著墨裝置的鍵進行多少調整。在一種實施方式中，提供了一種控制用于印刷機的上墨單元的系統，所述上墨單元包括多個墨鍵，每個墨鍵能被調整來控制對橫跨印刷機中的輥的寬度彼此相鄰設置的單個的區域的墨供給，墨通過所述上墨單元被進給給所述輥，所述系統包括:前饋控制器，其響應于圖像的墨加載需求以根據第一控制函數提供輸出，所述第一控制函數適于控制所述多個墨鍵中的至少一個；以及，至少一個致動器，其響應于所述前饋控制器以控制所述墨供
5口 O在另一種實施方式中，提供了一種控制用于印刷機的上墨單元的方法，所述上墨單元包括多個墨鍵，每個墨鍵能被調整來控制對橫跨印刷機中的輥的寬度彼此相鄰設置的單個的區域的墨供給，墨通過所述上墨單元被進給給所述輥，所述方法包括:接收包括至少一個圖像的印刷作業；將所述至少一個圖像分成關聯于各個墨鍵的橫跨工藝方向的子圖像；根據第一控制函數提供輸出，所述第一控制函數適于基于各個子圖像的墨加載需求控制所述多個墨鍵中的至少一個；以及響應于所述第一控制函數控制所述墨供給。
圖1是根據實施方式的用于可變數據平版印刷的系統的側視圖；圖2是根據實施方式的具有鍵控著墨裝置以及前饋和反饋控制回路的可變數據平版印刷系統的示意性側面正視圖3根據實施方式示出了控制器的框圖，該控制器具有用于執行指令以自動控制可變數據平版印刷系統中的墨鍵的處理器；圖4是根據實施方式的墨鍵的視圖，該墨鍵可調整來控制對墨輥的單獨區域的墨供給；圖5是根據實施方式的控制用于可變數據平版印刷系統的上墨單元的方法的流程圖；圖6是根據實施方式的用于更新動態著墨裝置模型的方法的流程圖，該動態著墨裝置模型可以與該方法一起使用以控制上墨單元；圖7是根據實施方式的用于可變數據平版印刷的系統的側視圖；圖8是根據實施方式的用于在圖案化的潤版液層上以及在被潤版液的圖案化所暴露的可再成像表層的部分上施加均勻的墨層的著墨裝置子系統的側視圖；圖9是根據實施方式的用于在圖案化的潤版液層上以及在被潤版液的圖案化所暴露的可再成像表層的部分上施加均勻的墨層的著墨裝置子系統的側視圖，該墨層通過墨的預熱而具有受控的流變性(rheology)；圖10是根據實施方式的墨輥的透視圖，該墨輥在平行于該墨輥的縱軸的方向上被劃分為若干可單獨尋址的區域；以及圖11是根據實施方式的上墨輥和轉印軋輥的側視圖，該圖示出了上墨輥與轉印軋輥相比具有相對大得多的直徑。
具體實施例方式所公開的實施方式涉及用于包括可變數據平版印刷系統的平版印刷系統的自動供墨方法。墨控制系統使用視頻流測量像素數從而自動調整墨供給和潤版液供給的速率以匹配圖像內容的墨加載。除了由像素數而來的預估值外，還可以利用成像鼓上的控制補丁來實現閉環控制從而控制墨供給并測量諸如著墨裝置傳輸延遲和用于確定針對像素數的墨供給的動態模型之類的其他關鍵屬性。當使用非重復或可變數據的數字圖像流且墨和潤版液的需求量隨著數字圖像內容的變化而變化時，墨和潤版液的自動控制是必不可少的。術語“印刷介質” 一般是指通常柔性、有時卷曲的物理紙張、布料、紙板、塑料或復合片膜、陶瓷、玻璃、木材、金屬片或用于圖像的其它合適物理印刷介質承印物。術語“可變數據印刷”或“數字印刷”總體上是指可以印刷或標記可變數據文件(即，圖像內容會逐頁變化的文件)的系統。“可變數據平版印刷機”執行可變數據印刷。術語“墨傳送裝置”被用來描述用于將墨運送到成像構件以用于印刷介質的印刷的一系列輥或其他機構。術語“墨鍵”意在包括任何在具有或不具有墨傳送裝置的情況下控制供應給成像構件對應地帶或區域的墨量的裝置。應當理解的是，本發明能同樣好地應用于任何墨計量裝置的控制，比如用于墨球和分段墨鍵的棘輪以及諸如噴墨或超聲墨計量等其它墨計量技術。術語“著墨裝置”或“墨單元”意在包括墨傳送裝置、墨鍵以及一或多個墨斗，以便按照與各自墨路徑對準的多個鍵的設置成比例地將墨供應給墨傳送裝置，沿著所述墨路徑，墨被從一個墨斗傳送到承印物或者待印刷的成像構件上的圖像上。
如此處所使用的，諸如“第一”、“第二”之類的關系術語會只被用來區分一個實體或動作和另一實體或動作，而不一定要求或暗示這些實體或動作之間的任何實際上的這樣的關系或順序。此外，諸如“偏移”、“上游”、“下游”、“頂部”、“底部”、“前”、“后”、“水平”、“豎直”之類的關系術語會只被用來區分元件相對于彼此的空間方位，而不一定暗示相對于任何其他物理坐標系統的空間方位。術語“包括”、“包含”或其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包括，從而，包括一系列要素的工藝、方法、物件或裝置不是只包括這些要素，而是可包括這些工藝、方法、物件或裝置沒有明確羅列的或者其本身所固有的其他要素。以“一”、“一個”等詞開始且沒有更多其它約束的要素不排除在包括該元素的工藝、方法、物件或裝置中存在另外的相同要素。此外，術語“另一個”被定義為至少第二個或更多。此處所使用的術語“包含”、“具有”等被定義為“包括”。
圖7-11示出了可變數據平版印刷的硬件和操作環境，其中可以實施不同的實施方式。圖7中圖示了根據本公開的一實施方式的用于可變平版印刷的系統10。系統10包括由多個子系統包圍的成像構件12，在該實施方式中，成像構件12是鼓，但它也可以等同地為板、帶等，下面將進行詳細描述。成像構件12將墨圖像施加到位于壓區16的承印物14，其中承印物14被夾在成像構件12和壓印輥18之間。可以采用各種各樣類型的承印物，比如紙、塑料或復合片膜、陶瓷、玻璃，等等。為了使本說明清晰和簡潔，我們假設承印物是紙，但可以理解的是本公開并不局限于這種形式的承印物。例如，其它承印物可包括紙板、瓦楞包裝材料、木材、瓷磚、織物(例如，衣物、帷幔、服裝等)、透明薄膜或塑料薄膜、金屬箔，等等。可使用的標記材料范圍很廣，包括那些顏料密度重量百分比大于百分之十(10% )的標記材料，包括但不限于用于包裝的金屬墨或白色墨。為使本公開的這個部分清楚和簡潔，我們一般使用術語墨，其應當被理解為包括諸如墨、顏料以及可被本文所公開的系統和方法施加的其他材料等標記材料的范圍。來自成像構件12的著墨圖像可被施加到各種各樣大小不一的承印物版式上卻不會背離本公開。在一實施方式中，成像構件12至少38英寸(38”)寬以便可以容納標準的4頁簽字紙(standard4sheetsignature page)或者更大的介質版式。成像構件12的直徑必須足夠大以容納圍繞其外圍表面的各個子系統。在一實施方式中，成像構件12具有10英寸的直徑，但根據本公開的應用情況，更大或更小的直徑也可能是合適的。如圖7中所示，成像構件12周圍的第一位置處是潤版液子系統30。潤版液子系統30通常包括一系列輥(被稱為潤版單元)，用于均勻地潤濕可再成像表層20的表面。眾所周知的是，存在許多不同類型和配置的潤版單元。潤版單元的用途是提供具有均勻且可控厚度的潤版液32的層。在一實施方式中，該層在0.2μπι至Ι.Ομπι的范圍內，并且非常均勻，沒有針孔。潤版液32可以主要由水組成，可選地添加少量異丙醇或乙醇以降低它的自然表面張力并降低對于后續激光圖案化所必需的蒸發能量。此外，理想地添加小的重量百分比的合適的表面活性劑，從而促進對可再成像表層20的大量的潤濕。在一實施方式中，該表面活性劑由娃氧燒乙二醇共聚物族(silicone glycol copolymerfamilies)組成，比如三娃氧燒、共聚多元醇或聚二甲基娃氧燒共聚醇(dimethiconecopolyol)化合物,該類共聚物在添加小的重量百分比的情況下就能容易地促進均勻涂布并使表面張力低于22達因/厘米。其他含氟表面活性劑也可以成為表面張力減小劑。可選地，潤版液32可包含對輻射敏感的染料以部分地吸收圖案化過程中的激光能量，在下面進一步描述。除化學方法之外或者替代化學方法，可以使用物理/電學方法來促進潤版液32對可再成像表層20的潤濕。在一實施例中，通過在潤版輥和可再成像表層20之間施加高電場，靜電輔助裝置得以運轉，從而將潤版液32的均勻的膜吸引到可再成像表層20上。電場可通過在潤版輥和可再成像表層20之間施加電壓或通過在可再成像表層20自身上沉積瞬態但持續足夠久的電荷而創建。潤版液32可以是電子導電的。因此，在該實施方式中，可對潤版輥添加絕緣層(未圖示)和/或在可再成像表層20的下面添加絕緣層。利用靜電輔助裝置，可以減少或消除來自潤版液的表面活性劑。在一實施方式中，在施加了精確且均勻數量的潤版液之后，光學圖案化子系統36(參見圖2)被用來通過利用例如激光能量而按圖像方位(image-wise)蒸發潤版液層從而在潤版液中選擇性地形成潛像(latent image)。應當知道的是,可再成像表層20理想地應該盡可能地接近上表面28 (圖8)以吸收大部分的能量，從而使加熱潤版液時浪費的任何能量減到最少并使橫向擴散的熱減到最少以便維持高的空間分辨能力。替代地，也可優選例如通過在潤版液中包含至少部分地吸收入射輻射的波長的適當的輻射敏感成分或者替代地通過選擇容易被潤版液吸收的適當波長的輻射源(例如，水在2.94微米波長附近具有峰值吸收帶)來吸收潤版液層自身內部的大部分入射輻射(例如，激光)能量。應當理解的是，用于傳遞能量以圖案化可再成像表面上的潤版液的各種不同的系統和方法可以結合本文所公開的并要求保護的各種系統組件進行使用。但是，特定的圖案化系統和方法并不限制本公開。在圖案化潤版液層32以后，使用著墨裝置子系統46在潤版液32層和可再成像表層20上施加均勻的墨層48，如圖8所示。此外，為了保持清潔干燥空氣的供給、受控的氣溫并減少顆粒物污染，氣刀44可以可選地在上墨子系統46之前朝向可再成像表層20以控制表面層上的氣流。著墨裝置子系統46可由一系列計量輥組成，該計量輥使用機電鍵來確定精確的墨進給速率。著墨裝置子系統46的總的方面將取決于本公開的應用，并且可被本領域的技術人員很好地理解。為了使來自著墨裝置子系統46的墨開始潤濕可再成像表層20，墨必須具有足夠低的內聚能以便分離到可再成像表層20的暴露部分(墨接收潤版液空隙40)，并且具有足夠的疏水性以便在潤版液區域38被拒絕。由于潤版液的低粘度和疏油性，被潤版液覆蓋的區域自然拒絕所有的墨，因為分離自然發生在具有非常低的動態聚能的潤版液層中。在沒有潤版液的區域，如果墨之間的內聚力充分小于墨和可再成像表層20之間的粘合力，則墨會在成形輥壓區的出口處分離到這些區域之間。因此，為了促使空隙40被更好地填充以及更好地粘附到可再成像表層20，所采用的墨應當具有相對低的粘度。例如，如果另外使用公知的UV墨且可再成像表層20由硅酮組成，則可能需要稍稍改性墨的粘度和粘彈性以降低其內聚力從而能夠潤濕硅酮。在墨的配方中添加小百分比的低分子量單體或使用較低粘度的低聚物可以實現該流變改性。另外，為了更好地潤濕硅酮表面，可以在墨中加入潤濕劑和流平劑以進一步降低其表面張力。除了墨的流變性因素外，墨的成分保持疏水特征使得其被潤版液區域38拒絕也是重要的。這可通過選擇疏水性的和具有非極性化學基團(分子)的膠印墨樹脂和溶劑得以保持。當潤版液覆蓋層20之后，墨不能迅速擴散或乳化到潤版液中，且由于潤版液比墨具有低得多的粘度，所以在潤版液層完全會發生膜分裂，從而拒絕任何墨附著到由足夠量的潤版液覆蓋的層20上的區域。在一般情況下，覆蓋層20的潤版液的厚度可以在0.1微米-4.0微米之間，并且在一實施方式中根據表面紋理的確切性質該厚度在0.2微米-2.0微米之間。涂敷在輥46a和可選的輥46b上的墨的厚度可以通過以下方式控制:使用分配輥調整墨通過輥系統的進給速率、調整進給輥和最終成形輥46a、46b (可選的)之間的壓力、并通過使用墨鍵來調節墨盤(作為46的部分示出)的流量。理想的情況下，提供給形成輥46a、46b的墨的厚度應該是所期望的在膜分裂時轉移到可再成像層20的最終厚度的至少兩倍。通常情況下，最終的膜的厚度可以是約1-2毫米。理想情況下，優化的供墨系統46以約50:50的比例(即，在每一次通過過程中，50%保留在墨成形輥上，并且50%轉移到可再成像表面)分裂到可再成像表面上。然而，其它的分裂比例也是可接受的，只要分裂比率得到很好的控制即可。例如，對于70:30的分裂率，可再成像表層20上方的墨層當出現在成形輥的外表面上時，有其標稱厚度的30%。這是眾所周知的，減少墨層的厚度，就會降低其進一步分裂的能力。這種厚度的減少有助于墨從可再成像表面非常干凈地脫落，留下殘留的背景墨。然而，墨的內聚強度或內部的粘性也起著重要的作用。在這點上有兩個所期望的競爭的結果。首先，墨必須容易流動到空隙40，以準確放置，用于隨后圖像的形成。此外，墨應該可以輕易地流到潤版液區38并輕易地從潤版液區38流走。但是，合乎期望的是，墨在與潤版液區38分開的過程中粘在一起，并且，最后，當墨從空隙40 (圖8)轉移出并到達承印物上時，還期望使墨附著在承印物上和其本身，以便充分地轉移墨(完全騰空空隙40)，并限制在承印物上的墨滲出。接下來，墨在傳輸子系統70轉移到承印物14上。在如圖7所示的該實施方式中，這通過將承印物14傳送經過在成像構件12和壓印輥18之間的壓區16來完成。在成像構件12和壓印輥18之間施加足夠的壓力，使得空隙40 (圖8)內的墨與承印物14形成物理接觸。墨對承印物14的粘附和強的內部凝聚力造成墨從成像的表面層20分離，并附著到承印物14上。可以冷卻壓區16的壓印輥或其他元件，以進一步促進墨潛像轉印到承印物14上。事實上，相比于成像部件12上的墨，承印物14本身也可以保持在相對較冷的溫度，或者可以局部冷卻，以輔助墨轉移過程。墨可以從可再成像表層20轉移走，轉移效率以質量百分比計量，達95%以上，并且系統優化時轉移效率可以超過99 %。參考圖8，其示出了成像構件12的一部分的橫截面。在一實施方式中，成像構件12包括形成于結構安裝層上的薄的可再成像表層22 (例如金屬、陶瓷、塑料等)，它們一起形成了可再成像部分24，可再成像部分24形成可重寫的印刷膠布層(blanket)。重成像部24可進一步包括附加的結構層，如中間層(未顯示)，其位于可再成像表層20下面并且在結構安裝層22的上面或下面。中間層可以電絕緣(或導電)、熱絕緣(或導熱)，可以具有可變的壓縮性和硬度，等等。在一實施方式中，中間層是由用非常薄的粘接劑層層壓在一起的閉孔聚合物發泡片材和編織網狀層(例如，棉花)組成。通常情況下，膠布層可根據可壓縮性和硬度使用一種3-4疊層系統(3_4plylayer system)進行優化,該疊層系統厚1_3毫米,具有被設計為有最佳粗糙度和表面能特性的薄的頂部表層20。可再成像部分24可以采用獨立的鼓或卷筒，或繞圓柱形的芯包裹的扁平的橡膠布的形式。在另一實施方式中，可再成像部分24是放置在圓柱形的芯上的連續的彈性套筒。扁平的板、帶、和卷筒裝置(其可以通過或可以不通過下置的鼓結構支持)也是在本公開的范圍內。基于下面的討論的目的，將假定可再成像部分24由圓柱形的芯裝載，但應理解，如上面所討論的，許多不同的裝置可以通過本公開構思。可再成像表層20由諸如例如具有耐磨損性填料(如二氧化硅)的聚二甲基硅氧烷(PDMS，或更通常稱為硅酮)等聚合物組成，以幫助增大硅酮的強度，并優化其硬度，并且可再成像表層20可以包含有助于固化和交聯硅酮材料的催化劑顆粒。替代地，可以使用與催化劑固化(又名鉬固化)硅酮相對的硅酮濕氣固化(又名錫固化)硅酮。可再成像表層20可以可選地包含分散在其中的能夠高效地吸收激光能量的小的百分比的輻射敏感的顆粒材料(未圖示)。在一實施方式中，將例如細微的(例如，平均顆粒尺寸小于10微米)或納米級的(例如，平均顆粒尺寸小于IOOOnm)顆粒或納米管形式的小的百分比的炭黑混合到聚合物中，從而獲得輻射敏感性。其他可以被布置在硅酮中的輻射敏感材料包括石墨烯、鐵氧化物納米粒子、鍍鎳的納米顆粒等等。在成像部件或移動表面和上墨子系統之間的沿例如箭頭A的方向的相對運動使得工藝方向上墨能夠進行。圖9示出了用于在極短的時間內完成加熱的一種示例性的裝置100。最初，由輥102將墨100從室溫貯存器(未示出)運送到中間(或上墨)輥104，可通過合適的機制主動使墨冷卻，該合適的機制如使用在中間輥104內部或外部(或兩者)的冷卻流體源、冷卻氣體(例如，空氣、氮氣、氬氣等)源、與輥102物理接觸的冷的輥等(圖中未示出)的傳導或對流冷卻。然后將墨100轉移到加熱軋輥108，加熱軋輥108通過熱源110從內部加熱，該加熱方式如熱空氣(或其它的加熱流體)加熱、輻射加熱、電阻加熱、以光為基礎的加熱、或誘導化學反應加熱。選擇加熱軋輥108的材料、尺寸、和其它屬性，使得來自熱源110的分配到加熱軋輥108的任何加熱能量最小化。例如，對于由透明的或者至少半透明的材料形成的加熱軋輥108，輻射可由墨100直接吸收。在這種情況下，選擇輻射光譜或波長以匹配墨100的吸收光譜。替代地，輻射可由組成加熱軋輥108的材料吸收，并隨后傳導到墨100。在這種情況下，加熱軋輥108可包括導熱的金屬，如銅、鋁等。如果采用紅外輻射(IR)，導熱的金屬可被放置在例如塑料或玻璃等對紅外輻射是穿透性的輥主體上，以提供高的熱擴散性和低的熱容。在又一方法中，加熱管道系統可設置在加熱軋輥108內。加熱軋輥108本身可包括加熱機構和位于圓筒形殼體內的至少一個密封的、填充流體的腔(例如，具有封閉的環形腔的形成加熱管道結構的雙圓筒形壁)。該腔被保持在與封閉的流體的蒸汽壓相對應的受控的內部壓強下，該封閉的流體處于有效熱傳導所期望的溫度附近。通過在該腔的“熱”(即熱源)部的恒定相變(汽化)，然后將蒸汽化的流體轉移到腔的“冷”(即，散熱片)部，并且隨后在散熱片部附近冷凝，這樣由于快速的相變傳熱效應，可以迅速地轉移大量的熱量。需要低的熱質，例如，以便使墨100能夠有快速且低功耗的溫度上升。參見，例如，美國專利3，677，329，通過引用將其并入本公開。如圖10所示，加熱輥116可沿著平行于該加熱輥的縱軸線的方向分成單獨可尋址的區域118。然后，可以提供對輥的局部溫度(例如，特別是在墨轉移區域的溫度)的控制。在每個單獨可尋址的區域的溫度例如，作為由可變數據平版印刷系統形成的圖像的函數，以及可以獲得墨的復合粘彈性模量所需的改性的溫度的函數，是可以控制的。如圖11所示，系統1100的構成元件的各種相對尺寸可以使墨到成像部件的轉移效率進一步增加。在圖11中，上墨輥124的直徑比轉印軋輥126的直徑相對大得多。相對較大直徑的上墨輥124提供墨從上墨輥124到可再成像表層122的相對緩慢的分離，從而促進墨轉移到可再成像表層122。相對小的直徑的轉印軋輥提供從可再成像表層到承印物的相對快速的分離，從而促進墨高效地從可再成像表層轉移。圖1是根據實施方式的用于可變平版印刷系統的側視圖。圖1中描繪了可變數據平版印刷工藝。在站105，使用潤版液以潤濕成像鼓102上的硅酮成像板。潤版液在硅酮板上形成大約一(I)微米厚的膜。鼓旋轉到曝光站110，在曝光站110，使用高功率激光成像器將在要形成圖像像素的位置的潤版液去除。這樣就形成了基于潤版液的潛像。鼓102然后旋轉顯影站140，在該處，平版印刷墨與基于潤版液的潛像接觸并且墨呈現(develop)于已由激光去除了潤版液的地方。諸如墨池之類的著墨裝置單元145使用具有馬達的墨鍵150以分配受控量的墨。墨傳送裝置115使墨變薄并向下將墨轉移到中央成像滾筒102或成像構件上。墨是疏水性的，疏水性墨被潤版液排斥并被防止與其接觸。在站120，可以施用UV光，使得墨中的光引發劑可以部分固化墨，從而為其高效率傳輸做準備。然后，鼓旋轉到轉印站125，在該處，墨被轉移到諸如紙等印刷介質135上。硅酮板是柔性的，所以不使用膠版層來輔助轉移。紫外線光可以被施加到有墨的紙張上以便完全固化紙張上的墨。墨在紙張上有大約I微米的堆積高度。然后，清潔子系統130清潔鼓，并為下一個成像旋轉循環做準備。傳統的平版膠印印刷和可變數據平版印刷工藝的主要區別是如在所有的數字印刷中各個圖像可以是不同的。這通常被稱為可變數據印刷。本質上，傳統的平版膠印是一種翻印工藝，因為對于成像鼓的每一個旋轉循環，所有圖像是相同的。因此，對于每一個鼓旋轉循環，平均墨吞吐量是相同的，并且對于每一個旋轉循環，臨界的墨與潤版液的比率是相同的。因為在印刷周期之間墨需求沒什么變化，因而在可接受的步驟中，可以由操作者手動調節該工藝，以找到合適的墨供給速度，從而使墨的加載和圖像內容相匹配，并且還使墨和潤版溶液混合物相匹配。操作員調整墨的供給并通過目視檢查印刷輸出，以執行手動調節過程。在可變數據平版印刷工藝中，通過使用具有由控制系統自動調整的鍵150的著墨裝置單元140，這些限制被克服。圖2是根據實施方式的具有鍵控著墨裝置以及前饋和反饋控制回路的可變數據平版印刷系統的示意性側面正視圖。在圖像路徑205處接收包含多個圖像的印刷作業。印刷作業被分成分量圖像，每個分量圖像表示要再現的文件的頁面。圖像被劃分成(tile)垂直掃描數據(像素)的子圖像，然后這些子圖像與對應的墨鍵相關聯以提供必需的墨。例如，在具有三十六(36)個墨鍵的平版印刷系統中，原始圖像被分割為36個不同區域，然后這些區域被分配給墨鍵。在被潤版站105潤濕并接著被曝光站36曝光之后，成像滾筒準備好接收墨。在使墨呈現于被曝光的成像滾筒上之前，顯影站通過執行像素計數確定各個墨鍵的墨需求。由像素計數器模塊210利用子圖像流確定用于表示在可變數據平版印刷機上實際印刷該印刷作業時的預期的墨使用量的像素數。像素數可以通過簡單的算法來確定，或通過查表確定。為了確保墨使用量的精確預測，可以考慮權重因子以顧及到印刷機或作業的具體情況。像素數與待著墨的像素的數量成比例。針對每種顏色，像素計數器計算垂直掃描線數據的各個區域上的待由墨形成圖像的像素的數量。像素數信息被存儲在存儲器中。在墨傳送裝置115中的各種旋轉輥造成墨的實質性橫向分布，從而使供給到在成像構件的給定區域的墨的量不僅僅依賴于與該區域相關聯的墨鍵，而且還依賴于相鄰的墨鍵。換言之，當墨通過幾個橫向旋轉的輥從著墨裝置單元145移動到成像滾筒時，一定量的墨從一個區域滲入到另一個區域。墨在著墨裝置單元145進行分配，著墨裝置單元145具有由被馬達240操控的墨斗刮刀組成的撓性下部。墨鍵150控制墨斗刮刀的打開。著墨裝置被分成若干區域且每個區域具有一個墨鍵。所公開的實施方式會被描述為具有36個墨區域，即沿著著墨裝置的橫向范圍有36個墨鍵。墨由上墨輥從著墨裝置單元145提取。由一系列輥組成的著墨裝置路徑傳遞和涂布墨，直到墨到達成像滾筒。圖4中，上墨輥被分成若干區域，使得在遍布所有的著墨裝置路徑上有尺寸相等的區段。這些區段是離散元素，能夠以數字化的或離散化的格式進行處理。在本文所描述的示例性實施方式的著墨裝置單元，墨鍵的數量定義了 36個區域。圍繞上墨輥的外緣沿其圓周進一步定義了若干區域段，以便能夠被用來確定墨傳送裝置115的延遲和動力學特性。前饋/反饋控制器215使用進入未來階段所需的墨需求量,所需的墨需求量由像素計數模塊210確定。前饋控制器217針對根據來自像素計數模塊210的所接收的數據決定的將要印刷的內容，確定作為進入未來階段的時間的函數的墨的加載。前饋控制器217能夠基于由像素計數模塊所得知的未來的墨需求，預見到所需的墨的供給。該墨需求可被前饋控制器利用來產生第一控制函數，該第一控制函數可被用來控制多個墨鍵中的至少一個。然而，前饋控制器217需要查明墨傳送裝置115的延遲和瞬態動力學特性以及來自當前的墨密度測量值的反饋以確定馬達240的當前設定值，馬達240驅動鍵控上墨傳送裝置115 的鍵 150。來自墨密度傳感器230或密度計的信號通過已知的對數技術被轉換成墨密度值。墨密度測量的特殊的優點在于密度值與墨層厚度具有簡單的關系的事實。在很短的時間內，在給定尺寸的測量域上獲得大量的測量值，這是可能的。前饋控制器217和反饋控制器219兩者都可以實時進行密度測量。反饋控制器219使用著墨裝置模型220的結果來修正第一控制函數。著墨裝置模型220使著墨裝置動力學特性模型化。隨著時間的推移，使用墨密度傳感器230更新模型。在關聯于著墨裝置鍵的橫跨工藝的位置中的每一處執行該工藝。這通常是在橫跨工藝方向上的大約I英寸的區段。反饋密度傳感器也用于在周期性基礎上更新模型。諸如增益信號和處理速度等反饋參數225也用于增強模型的魯棒性。針對特定的著墨裝置配置，調整前饋控制參數，以減小誤差，并保持穩定性，即，確保像素數的預測和著墨裝置模型可以反映系統在無數條件下的性能。著墨裝置系統的瞬態響應取決于墨傳送裝置115的輥驅動的速度以及合作輥的數目。主要目的是利用反饋信號驅動控制信號以將誤差信號減少到零。將每個區域的墨需求的指令輸送到前饋/反饋控制器215。前饋/反饋控制器215根據其傳遞函數或打開響應定義墨鍵的打開。用于預置的閉環系統從測量桿獲得其誤差信號，該測量桿通過反饋回路測量成像構件處的36個區域中的每一個的墨厚度，所述反饋回路包括有關各個區域的覆蓋范圍輸入。該覆蓋范圍代表由“色調再現曲線”(TRC)及用于印刷作業的墨加載所確定的所需的區域覆蓋范圍。
圖3根據實施方式示出了控制器300的框圖，控制器300具有用于執行指令以自動控制可變數據平版印刷系統中的墨鍵的處理器。控制器300可嵌入諸如臺式計算機、膝上型計算機、手持式計算機、嵌入式處理器、手持通信設備、或其它類型的計算設備、或類似的設備之內。控制器300可包括存儲器320、處理器330、輸入/輸出設備340、顯示器330和總線360。總線360可以讓信號在計算設備300的組件之間能進行通信和傳輸。處理器330可以包括翻譯和執行指令的至少一個常規的處理器或微處理器。處理器330可以是通用處理器或專用集成電路，諸如ASIC，并可包括多于一個的處理器部分。此外，控制器300可包括多個處理器330。存儲器320可以是隨機存取存儲器(RAM)或其他類型的動態存儲裝置，其存儲由處理器330執行的信息和指令。存儲器320還可以包括只讀存儲器(R0M)，只讀存儲器可包括常規的ROM裝置或其他類型的靜態存儲裝置，其存儲用于處理器330的靜態信息和指令。存儲器320可以是存儲由控制器300使用的數據的任何存儲裝置。輸入/輸出設備340 (I/O設備)可以包括:能讓用戶將信息輸入到控制器300的一或多個常規的輸入機構，諸如麥克風、觸摸板、小鍵盤、鍵盤、鼠標、筆、觸針、語音識別裝置、按鈕等；和輸出機構，諸如輸出信息給用戶的一或多個常規的機構，包括顯示器、一或多個揚聲器、諸如存儲器之類的存儲介質、磁盤或光盤、磁盤驅動器、印刷機設備等，和/或上述器件的接口。顯示器330通常可以是如在許多常規計算設備上使用的IXD或CRT顯示器，或任何其他類型的顯示設備。通過執行包含在計算機可讀介質(諸如，例如，存儲器320)中的指令序列或指令集，控制器300可響應于處理器330執行功能。這樣的指令可以從另一計算機可讀介質(諸如存儲裝置)或通過通信接口從分離設備讀入存儲器320中，或可以從外部源(如因特網)下載。控制器300可以是獨立的控制器，諸如個人計算機，或可被連接到網絡，如內聯網、互聯網等。根據需要，控制器300可以包括其他元件。存儲器320可存儲能由處理器執行的指令以實現各種功能。例如，存儲器可存儲控制上墨傳送裝置的指令、能夠引導處理器的可執行指令，以便執行:接收包括至少一個圖像的印刷作業；將該至少一個圖像分成關聯于各個墨鍵的橫跨工藝方向的子圖像；根據第一控制函數提供輸出，該第一控制函數適用于基于針對各個子圖像的墨加載需求控制至少一個可移動墨鍵中的一個；根據第一控制函數控制至少一個致動馬達以通過移動墨傳送裝置上的關聯墨鍵來分配墨；用所測得的墨密度為墨傳送裝置更新所存儲的著墨裝置動態模型。圖4是根據實施方式的墨鍵的視圖，該墨鍵可調整來控制對墨輥的單個的區域的墨供給。圖4示出了墨傳送裝置115中的輥，其可以通過馬達240和鍵150以不同方式在其軸向長度410上著墨，以便將輥殼體細分為區域ZpZ2、……Zn。區域420的數量和尺寸在橫跨工藝方向上被分布以滿足不同的印刷需要和印刷項目。因此，對于36英寸的橫跨工藝方向的印刷寬度，可有貫穿橫跨工藝方向調節墨供給的36至38個著墨裝置的鍵。圖2中描述的子圖像與這些區域中的一個對應，并且每一區域使用所配置的墨鍵。圖5是根據實施方式的控制用于可變數據平版印刷系統的上墨單元的方法500的流程圖。方法500從可變數據平版印刷機接收印刷作業的操作505開始。在操作510，印刷作業被分離成不同的圖像，例如在文檔中的頁。操作515處理印刷作業中的各圖像，以便將圖像分成橫跨工藝的子圖像。每幅圖像被分成與各個墨鍵相關聯的橫跨工藝方向(Z1, Z^Zn)的子圖像。操作520在提前的時間(look-ahead time)內對每一個子圖像的像素計數。正在運行的像素數被確定用于每個子圖像。像素計數在該提前的時間完成，該提前的時間與墨傳送裝置115的延遲和瞬態響應有關。在操作525中，該方法反轉動態模型并結合反饋密度測量值以確定下一時間區段的馬達設定值。著墨裝置控制模型的模擬可被用于在印刷開始前為墨鍵預設設定值。預設的設定值可通過將包括所希望覆蓋范圍和印刷墨特征的必要參數輸入諸如處理器330之類的處理器中而獲得。通常，處理器程序具有關于機器特定參數的必要數據，比如墨鍵的數量和寬度、致動器信息，等等。該些數據可從之前的運行情況中獲得或者通過操作人員輸入的值來獲得從而影響諸如墨密度、墨傳送延遲、印刷介質參數等參數。然后使用像素數520作為輸入輸送到著墨裝置逆動態模型 來確定所述控制信號的前饋部分。在一實施方式中，給定像素數，時間段t的前饋控制信號值可以由下述等式得出:Uff (t) =Cffpc (t+tff) + i3ff
(I)Uff (t~l) + β ff (2 ) uff (t~2) +...+ β ff (Nff) uff (t-Nff )，其中，pc O 是像素數，tff 是通過墨傳送裝置的延遲，Cff是使像素數與墨加載相關聯的模型參數，()是關聯于墨傳送裝置的動力學特性的模型參數，并且Nff是在模型中使用的延遲時間區段的數目。在模型中使用的延遲時間區段的數目依賴于墨傳送裝置的具體動力學特性。注意，在等式中，使用了進入未來階段的像素數(正值tff)。這是有意義的，由于進入未來階段的墨加載被用來確定目前的鍵位置以查明通過墨傳送裝置的延遲。最近期的密度測量值、密度目標值、當進行這些密度測量時的墨加載以及反饋增益用來定義控制信號的反饋部分。在一實施方式中，在時間區段t的反饋控制信號由下述等式得出:Ufb (t) =afb (I) Ufb (t_l) + afb (2) Ufb(t_2)+...+ afb (Lfb)Ufb (t~Lfb) + β (O) efb (t) + β (I) efb (t~l) +...+ β fb (Mfb) efbU-Mfb),其中，afb ()是關聯于墨傳送裝置的動力學特性的參數，Lfb是所使用的關聯于墨傳送裝置的動力學特性的能級(terms)的數目，β fb ()是關聯于過去和現在的密度誤差和控制器所需的響應性的加權的參數，Mfb是在控制器的誤差反饋部分所使用的能級的數目并關聯于所需的控制的反應，并且efb (t)是密度誤差(密度目標值減去密度實際值)。然后，將控制信號的前饋部分和控制信號的反饋部分組合來定義總控制信號，該總控制信號用來控制馬達240的設定值，該設定值用于與橫跨工藝方向子圖像相關聯的鍵150。在一實施方式中，該總控制信號由下述等式得出:U (t) =uff (t) +Ufb (t)。對于橫跨工藝方向(ZpZfZn)上的所有子圖像重復該等式。在操作530中，圖像在接下來的時間段被印刷。然后，該圖像在對應于固定工藝方向長度(諸如成像構件的旋轉長度)的時間區段內印刷。在操作535中，決定是否要在當前時間進行密度測量。密度測量周期性地進行。如果在當前時間要進行密度測量，在文檔間區域中印刷密度補丁，并在操作540用密度計測量。結果用于由前饋控制器和反饋控制器進行的控制信號的計算中。在操作545中，該方法確定最后的時間區段是否已出現。如果印刷作業沒有完成，該過程返回(550)到操作520，以便在接下來的時間區段內，基于將要印刷的圖像或者子圖像區段，更新像素數。如果確定已完成印刷作業，操作545將控制轉發到操作555，以進行進一步的處理。在操作555中，確定著墨裝置的動態模型是否需要更新。如果著墨裝置模型需要更新，則控制被傳遞(操作560)到方法600，以進行進一步的處理。如果著墨裝置不需要更新或更新已通過操作600執行完，則控制傳遞到操作570，表明印刷作業完成。圖6是根據一實施方式所示的用于更新能與控制上墨單元的方法一起使用的動態著墨裝置模型的方法的流程圖。方法600從操作605開始，在該操作開始更新動態著墨裝置模型處理。然后，控制被傳遞到操作610，進行進一步的處理。在操作610中，對印刷作業進行印刷，該印刷作業印刷跨越各級“色調再現曲線”(TRC)的圖像。然后，控制被傳遞到操作615，進行進一步的處理。在操作615中，在印刷TRC印刷作業時，調整馬達設定值。設定值的調整包括用于本發明的各種實施方式中的各種幅值的階躍變化、各種幅值的正弦變化、和偽隨機序列。然后，控制被傳遞到操作620，進行進一步的處理。在操作620中，在鼓上呈現的墨密度用密度計傳感器測量。重復操作610，615，和620，直到所有的數據被收集。然后，控制被傳遞到操作625，進行進一步的處理。在操作625中，使用數據，通過利用來自所述系統識別領域的公知技術擬合動態模型，這對于本領域技術人員而言是公知的。它們包括:對階躍響應進行延遲加第一階參數化模型擬合；利用最小二乘法進行N階矩陣常微分方程模型擬合；對所述數據進行描述函數模型擬合；以及對所述數據進行非線性動力學系統模型擬合。請注意，該模型可以是這樣的，來自原有的動態著墨裝置模型的參數可以以由新的數據所定義的一定百分比的變化更新。即，參數本身可以在一個無限脈沖響應(IIR)模型中更新，其中，通過將原有的參數值的某一百分比增加到新的值的某一百分比，從而形成更新后的參數值。因此，該模型并沒有發生突然的變化。應當知道在另一實施方式中，動態著墨裝置模型由各個著墨裝置的鍵的區域的分立模型組成。然后，控制被傳遞到操作730以進行進一步的處理。在操作730中，該方法被完成，并且更新后的動態著墨裝置模型能投入使用。
權利要求
1.一種控制用于印刷機的上墨單元的系統，所述上墨單元包括多個墨鍵，每個墨鍵能被調整來控制對橫跨印刷機中的輥的寬度彼此相鄰設置的單個的區域的墨供給，墨通過所述上墨單元被進給給所述輥，所述系統包括: 前饋控制器，其響應于圖像的墨加載需求以根據第一控制函數提供輸出，所述第一控制函數適于控制所述多個墨鍵中的至少一個；以及 至少一個致動器，其響應于所述前饋控制器以控制所述墨供給。
2.根據權利要求1所述的系統，所述系統進一步包括: 反饋控制器，其調整所述第一控制函數并且根據用于所述印刷機的著墨裝置動態模型進行操作。
3.根據權利要求2所述的系統，其中所述墨加載需求基于所述圖像的像素數，所述圖像已被分成關聯于各個墨鍵的橫跨工藝方向的子圖像。
4.根據權利要求3所述的系統，其中所述墨加載需求包括被呈現于所述印刷機的成像滾筒上的墨以及所述上墨單元的動力學特性、將墨施加到所述印刷機的所述成像滾筒時的延遲中的至少一個。
5.根據權利要求3所述的系統，其中所述著墨裝置動態模型基于墨密度測量值、墨密度目標值、密度測量時的墨加載、反饋增益或者它們的組合中的至少一者。
6.一種控制用于印刷機的上墨單元的方法，所述上墨單元包括多個墨鍵，每個墨鍵能被調整來控制對橫跨印刷機中的輥的寬度彼此相鄰設置的單個的區域的墨供給，墨通過所述上墨單元被進給給所述棍,所述方法包括: 接收包括至少一個圖像的印刷作業； 將所述至少一個圖像分成關聯于各個墨鍵的橫跨工藝方向的子圖像； 根據第一控制函數提供輸出，所述第一控制函數適于基于各個子圖像的墨加載需求控制所述多個墨鍵中的至少一個；以及 響應于所述第一控制函數控制所述墨供給。
7.根據權利要求6所述的方法，所述方法進一步包括: 根據來自所述印刷機的著墨裝置動態模型的輸出調整所述第一控制函數； 其中所述墨加載需求基于各個子圖像的像素數。
8.根據權利要求7所述的方法，其中所述墨加載需求基于各個子圖像的像素數。
9.根據權利要求8所述的方法，其中所述墨加載需求包括被呈現于所述印刷機的成像滾筒上的墨以及所述上墨單元的動力學特性、將墨施加到所述印刷機的所述成像滾筒時的延遲中的至少一個。
10.根據權利要求8所述的方法，其中所述著墨裝置動態模型基于墨密度測量值、墨密度目標值、密度測量時的墨加載、反饋增益或者它們的組合中的至少一者。
全文摘要
本發明提供了用于印刷機的自動控制墨鍵的方法和系統。墨鍵是可調整的以控制對橫跨墨輥寬度彼此相鄰設置的各個區域的墨供給。該系統使用前饋和反饋控制回路從而基于圖像內容的像素數來動態地調整墨供給。所述像素數在視頻流中預見得足夠提前從而有足夠的時間使著墨裝置的鍵的所述調整在墨傳送裝置上傳輸，進而影響墨傳送裝置到成像鼓上的墨輸出。除像素數外，還使用成像鼓上的控制補丁上所達到的墨密度的反饋來操控著墨裝置鍵馬達。還使用反饋來更新著墨裝置傳輸延遲和動態模型，該動態模型被用來在像素數流的基礎上確定需要對著墨裝置的鍵進行多少調整。
文檔編號B41F31/02GK103213388SQ2013100223
公開日2013年7月24日 申請日期2013年1月22日 優先權日2012年1月23日
發明者彼得·保羅, 若熱·A·阿爾瓦雷斯, 南希·Y·吉亞 申請人:施樂公司