专利名称：键控上墨单元的联合前馈和反馈控制的制作方法
技术领域：
本公开涉及打标印刷的方法和系统，更具体地涉及用于包括可变数据(variabledata)平版印刷系统的印刷系统的自动供墨方法。
背景技术：
传统上,对于标准胶印平版印刷系统中的键控上墨单元(keyed inking unit)而言，当印刷单元处于维护模式时，墨键(inkkey)通常由操作人员手动调整。虽然过去的实践已经令人相当满意，但仍需改进墨键调整机制从而自动调整可变数据平版印刷系统的墨键。
发明内容
本发明提供了用于数字胶印印刷机的自动控制墨键的方法和系统。墨键是可调整的以控制对横跨墨棍宽度彼此相邻设置的各个区域(individual zone)的墨供给。该系统使用前馈和反馈控制回路从而基于图像内容的像素数来动态地调整墨供给。所述像素数在视频流中预见得足够提如从而有时间使着墨装直的键(inker key )的所述调整在墨传送装置(ink train)上传输，进而影响墨传送装置到成像鼓上的墨输出。除像素数外，还使用在成像鼓上的控制补丁上所获得的墨密度的反馈来操控着墨装置的键的马达。还使用反馈来更新着墨装置传输延迟(inker propagation delay)和动态模型,该动态模型被用来根据像素数流确定需要对着墨装置的键进行多少调整。在一种实施方式中，提供了一种控制用于印刷机的上墨单元的系统，所述上墨单元包括多个墨键，每个墨键能被调整来控制对横跨印刷机中的辊的宽度彼此相邻设置的单个的区域的墨供给，墨通过所述上墨单元被进给给所述辊，所述系统包括:前馈控制器，其响应于图像的墨加载需求以根据第一控制函数提供输出，所述第一控制函数适于控制所述多个墨键中的至少一个；以及，至少一个致动器，其响应于所述前馈控制器以控制所述墨供
5口 O在另一种实施方式中，提供了一种控制用于印刷机的上墨单元的方法，所述上墨单元包括多个墨键，每个墨键能被调整来控制对横跨印刷机中的辊的宽度彼此相邻设置的单个的区域的墨供给，墨通过所述上墨单元被进给给所述辊，所述方法包括:接收包括至少一个图像的印刷作业；将所述至少一个图像分成关联于各个墨键的横跨工艺方向的子图像；根据第一控制函数提供输出，所述第一控制函数适于基于各个子图像的墨加载需求控制所述多个墨键中的至少一个；以及响应于所述第一控制函数控制所述墨供给。
图1是根据实施方式的用于可变数据平版印刷的系统的侧视图；图2是根据实施方式的具有键控着墨装置以及前馈和反馈控制回路的可变数据平版印刷系统的示意性侧面正视图3根据实施方式示出了控制器的框图，该控制器具有用于执行指令以自动控制可变数据平版印刷系统中的墨键的处理器；图4是根据实施方式的墨键的视图，该墨键可调整来控制对墨辊的单独区域的墨供给；图5是根据实施方式的控制用于可变数据平版印刷系统的上墨单元的方法的流程图；图6是根据实施方式的用于更新动态着墨装置模型的方法的流程图，该动态着墨装置模型可以与该方法一起使用以控制上墨单元；图7是根据实施方式的用于可变数据平版印刷的系统的侧视图；图8是根据实施方式的用于在图案化的润版液层上以及在被润版液的图案化所暴露的可再成像表层的部分上施加均匀的墨层的着墨装置子系统的侧视图；图9是根据实施方式的用于在图案化的润版液层上以及在被润版液的图案化所暴露的可再成像表层的部分上施加均匀的墨层的着墨装置子系统的侧视图，该墨层通过墨的预热而具有受控的流变性(rheology)；图10是根据实施方式的墨辊的透视图，该墨辊在平行于该墨辊的纵轴的方向上被划分为若干可单独寻址的区域；以及图11是根据实施方式的上墨辊和转印轧辊的侧视图，该图示出了上墨辊与转印轧辊相比具有相对大得多的直径。
具体实施例方式所公开的实施方式涉及用于包括可变数据平版印刷系统的平版印刷系统的自动供墨方法。墨控制系统使用视频流测量像素数从而自动调整墨供给和润版液供给的速率以匹配图像内容的墨加载。除了由像素数而来的预估值外，还可以利用成像鼓上的控制补丁来实现闭环控制从而控制墨供给并测量诸如着墨装置传输延迟和用于确定针对像素数的墨供给的动态模型之类的其他关键属性。当使用非重复或可变数据的数字图像流且墨和润版液的需求量随着数字图像内容的变化而变化时，墨和润版液的自动控制是必不可少的。术语“印刷介质” 一般是指通常柔性、有时卷曲的物理纸张、布料、纸板、塑料或复合片膜、陶瓷、玻璃、木材、金属片或用于图像的其它合适物理印刷介质承印物。术语“可变数据印刷”或“数字印刷”总体上是指可以印刷或标记可变数据文件(即，图像内容会逐页变化的文件)的系统。“可变数据平版印刷机”执行可变数据印刷。术语“墨传送装置”被用来描述用于将墨运送到成像构件以用于印刷介质的印刷的一系列辊或其他机构。术语“墨键”意在包括任何在具有或不具有墨传送装置的情况下控制供应给成像构件对应地带或区域的墨量的装置。应当理解的是，本发明能同样好地应用于任何墨计量装置的控制，比如用于墨球和分段墨键的棘轮以及诸如喷墨或超声墨计量等其它墨计量技术。术语“着墨装置”或“墨单元”意在包括墨传送装置、墨键以及一或多个墨斗，以便按照与各自墨路径对准的多个键的设置成比例地将墨供应给墨传送装置，沿着所述墨路径，墨被从一个墨斗传送到承印物或者待印刷的成像构件上的图像上。
如此处所使用的，诸如“第一”、“第二”之类的关系术语会只被用来区分一个实体或动作和另一实体或动作，而不一定要求或暗示这些实体或动作之间的任何实际上的这样的关系或顺序。此外，诸如“偏移”、“上游”、“下游”、“顶部”、“底部”、“前”、“后”、“水平”、“竖直”之类的关系术语会只被用来区分元件相对于彼此的空间方位，而不一定暗示相对于任何其他物理坐标系统的空间方位。术语“包括”、“包含”或其任何其他变体意在涵盖非排他性的包括，从而，包括一系列要素的工艺、方法、物件或装置不是只包括这些要素，而是可包括这些工艺、方法、物件或装置没有明确罗列的或者其本身所固有的其他要素。以“一”、“一个”等词开始且没有更多其它约束的要素不排除在包括该元素的工艺、方法、物件或装置中存在另外的相同要素。此外，术语“另一个”被定义为至少第二个或更多。此处所使用的术语“包含”、“具有”等被定义为“包括”。
图7-11示出了可变数据平版印刷的硬件和操作环境，其中可以实施不同的实施方式。图7中图示了根据本公开的一实施方式的用于可变平版印刷的系统10。系统10包括由多个子系统包围的成像构件12，在该实施方式中，成像构件12是鼓，但它也可以等同地为板、带等，下面将进行详细描述。成像构件12将墨图像施加到位于压区16的承印物14，其中承印物14被夹在成像构件12和压印辊18之间。可以采用各种各样类型的承印物，比如纸、塑料或复合片膜、陶瓷、玻璃，等等。为了使本说明清晰和简洁，我们假设承印物是纸，但可以理解的是本公开并不局限于这种形式的承印物。例如，其它承印物可包括纸板、瓦楞包装材料、木材、瓷砖、织物(例如，衣物、帷幔、服装等)、透明薄膜或塑料薄膜、金属箔，等等。可使用的标记材料范围很广，包括那些颜料密度重量百分比大于百分之十(10% )的标记材料，包括但不限于用于包装的金属墨或白色墨。为使本公开的这个部分清楚和简洁，我们一般使用术语墨，其应当被理解为包括诸如墨、颜料以及可被本文所公开的系统和方法施加的其他材料等标记材料的范围。来自成像构件12的着墨图像可被施加到各种各样大小不一的承印物版式上却不会背离本公开。在一实施方式中，成像构件12至少38英寸(38”)宽以便可以容纳标准的4页签字纸(standard4sheetsignature page)或者更大的介质版式。成像构件12的直径必须足够大以容纳围绕其外围表面的各个子系统。在一实施方式中，成像构件12具有10英寸的直径，但根据本公开的应用情况，更大或更小的直径也可能是合适的。如图7中所示，成像构件12周围的第一位置处是润版液子系统30。润版液子系统30通常包括一系列辊(被称为润版单元)，用于均匀地润湿可再成像表层20的表面。众所周知的是，存在许多不同类型和配置的润版单元。润版单元的用途是提供具有均匀且可控厚度的润版液32的层。在一实施方式中，该层在0.2μπι至Ι.Ομπι的范围内，并且非常均匀，没有针孔。润版液32可以主要由水组成，可选地添加少量异丙醇或乙醇以降低它的自然表面张力并降低对于后续激光图案化所必需的蒸发能量。此外，理想地添加小的重量百分比的合适的表面活性剂，从而促进对可再成像表层20的大量的润湿。在一实施方式中，该表面活性剂由娃氧烧乙二醇共聚物族(silicone glycol copolymerfamilies)组成，比如三娃氧烧、共聚多元醇或聚二甲基娃氧烧共聚醇(dimethiconecopolyol)化合物,该类共聚物在添加小的重量百分比的情况下就能容易地促进均匀涂布并使表面张力低于22达因/厘米。其他含氟表面活性剂也可以成为表面张力减小剂。可选地，润版液32可包含对辐射敏感的染料以部分地吸收图案化过程中的激光能量，在下面进一步描述。除化学方法之外或者替代化学方法，可以使用物理/电学方法来促进润版液32对可再成像表层20的润湿。在一实施例中，通过在润版辊和可再成像表层20之间施加高电场，静电辅助装置得以运转，从而将润版液32的均匀的膜吸引到可再成像表层20上。电场可通过在润版辊和可再成像表层20之间施加电压或通过在可再成像表层20自身上沉积瞬态但持续足够久的电荷而创建。润版液32可以是电子导电的。因此，在该实施方式中，可对润版辊添加绝缘层(未图示)和/或在可再成像表层20的下面添加绝缘层。利用静电辅助装置，可以减少或消除来自润版液的表面活性剂。在一实施方式中，在施加了精确且均匀数量的润版液之后，光学图案化子系统36(参见图2)被用来通过利用例如激光能量而按图像方位(image-wise)蒸发润版液层从而在润版液中选择性地形成潜像(latent image)。应当知道的是,可再成像表层20理想地应该尽可能地接近上表面28 (图8)以吸收大部分的能量，从而使加热润版液时浪费的任何能量减到最少并使横向扩散的热减到最少以便维持高的空间分辨能力。替代地，也可优选例如通过在润版液中包含至少部分地吸收入射辐射的波长的适当的辐射敏感成分或者替代地通过选择容易被润版液吸收的适当波长的辐射源(例如，水在2.94微米波长附近具有峰值吸收带)来吸收润版液层自身内部的大部分入射辐射(例如，激光)能量。应当理解的是，用于传递能量以图案化可再成像表面上的润版液的各种不同的系统和方法可以结合本文所公开的并要求保护的各种系统组件进行使用。但是，特定的图案化系统和方法并不限制本公开。在图案化润版液层32以后，使用着墨装置子系统46在润版液32层和可再成像表层20上施加均匀的墨层48，如图8所示。此外，为了保持清洁干燥空气的供给、受控的气温并减少颗粒物污染，气刀44可以可选地在上墨子系统46之前朝向可再成像表层20以控制表面层上的气流。着墨装置子系统46可由一系列计量辊组成，该计量辊使用机电键来确定精确的墨进给速率。着墨装置子系统46的总的方面将取决于本公开的应用，并且可被本领域的技术人员很好地理解。为了使来自着墨装置子系统46的墨开始润湿可再成像表层20，墨必须具有足够低的内聚能以便分离到可再成像表层20的暴露部分(墨接收润版液空隙40)，并且具有足够的疏水性以便在润版液区域38被拒绝。由于润版液的低粘度和疏油性，被润版液覆盖的区域自然拒绝所有的墨，因为分离自然发生在具有非常低的动态聚能的润版液层中。在没有润版液的区域，如果墨之间的内聚力充分小于墨和可再成像表层20之间的粘合力，则墨会在成形辊压区的出口处分离到这些区域之间。因此，为了促使空隙40被更好地填充以及更好地粘附到可再成像表层20，所采用的墨应当具有相对低的粘度。例如，如果另外使用公知的UV墨且可再成像表层20由硅酮组成，则可能需要稍稍改性墨的粘度和粘弹性以降低其内聚力从而能够润湿硅酮。在墨的配方中添加小百分比的低分子量单体或使用较低粘度的低聚物可以实现该流变改性。另外，为了更好地润湿硅酮表面，可以在墨中加入润湿剂和流平剂以进一步降低其表面张力。除了墨的流变性因素外，墨的成分保持疏水特征使得其被润版液区域38拒绝也是重要的。这可通过选择疏水性的和具有非极性化学基团(分子)的胶印墨树脂和溶剂得以保持。当润版液覆盖层20之后，墨不能迅速扩散或乳化到润版液中，且由于润版液比墨具有低得多的粘度，所以在润版液层完全会发生膜分裂，从而拒绝任何墨附着到由足够量的润版液覆盖的层20上的区域。在一般情况下，覆盖层20的润版液的厚度可以在0.1微米-4.0微米之间，并且在一实施方式中根据表面纹理的确切性质该厚度在0.2微米-2.0微米之间。涂敷在辊46a和可选的辊46b上的墨的厚度可以通过以下方式控制:使用分配辊调整墨通过辊系统的进给速率、调整进给辊和最终成形辊46a、46b (可选的)之间的压力、并通过使用墨键来调节墨盘(作为46的部分示出)的流量。理想的情况下，提供给形成辊46a、46b的墨的厚度应该是所期望的在膜分裂时转移到可再成像层20的最终厚度的至少两倍。通常情况下，最终的膜的厚度可以是约1-2毫米。理想情况下，优化的供墨系统46以约50:50的比例(即，在每一次通过过程中，50%保留在墨成形辊上，并且50%转移到可再成像表面)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，对于70:30的分裂率，可再成像表层20上方的墨层当出现在成形辊的外表面上时，有其标称厚度的30%。这是众所周知的，减少墨层的厚度，就会降低其进一步分裂的能力。这种厚度的减少有助于墨从可再成像表面非常干净地脱落，留下残留的背景墨。然而，墨的内聚强度或内部的粘性也起着重要的作用。在这点上有两个所期望的竞争的结果。首先，墨必须容易流动到空隙40，以准确放置，用于随后图像的形成。此外，墨应该可以轻易地流到润版液区38并轻易地从润版液区38流走。但是，合乎期望的是，墨在与润版液区38分开的过程中粘在一起，并且，最后，当墨从空隙40 (图8)转移出并到达承印物上时，还期望使墨附着在承印物上和其本身，以便充分地转移墨(完全腾空空隙40)，并限制在承印物上的墨渗出。接下来，墨在传输子系统70转移到承印物14上。在如图7所示的该实施方式中，这通过将承印物14传送经过在成像构件12和压印辊18之间的压区16来完成。在成像构件12和压印辊18之间施加足够的压力，使得空隙40 (图8)内的墨与承印物14形成物理接触。墨对承印物14的粘附和强的内部凝聚力造成墨从成像的表面层20分离，并附着到承印物14上。可以冷却压区16的压印辊或其他元件，以进一步促进墨潜像转印到承印物14上。事实上，相比于成像部件12上的墨，承印物14本身也可以保持在相对较冷的温度，或者可以局部冷却，以辅助墨转移过程。墨可以从可再成像表层20转移走，转移效率以质量百分比计量，达95%以上，并且系统优化时转移效率可以超过99 %。参考图8，其示出了成像构件12的一部分的横截面。在一实施方式中，成像构件12包括形成于结构安装层上的薄的可再成像表层22 (例如金属、陶瓷、塑料等)，它们一起形成了可再成像部分24，可再成像部分24形成可重写的印刷胶布层(blanket)。重成像部24可进一步包括附加的结构层，如中间层(未显示)，其位于可再成像表层20下面并且在结构安装层22的上面或下面。中间层可以电绝缘(或导电)、热绝缘(或导热)，可以具有可变的压缩性和硬度，等等。在一实施方式中，中间层是由用非常薄的粘接剂层层压在一起的闭孔聚合物发泡片材和编织网状层(例如，棉花)组成。通常情况下，胶布层可根据可压缩性和硬度使用一种3-4叠层系统(3_4plylayer system)进行优化,该叠层系统厚1_3毫米,具有被设计为有最佳粗糙度和表面能特性的薄的顶部表层20。可再成像部分24可以采用独立的鼓或卷筒，或绕圆柱形的芯包裹的扁平的橡胶布的形式。在另一实施方式中，可再成像部分24是放置在圆柱形的芯上的连续的弹性套筒。扁平的板、带、和卷筒装置(其可以通过或可以不通过下置的鼓结构支持)也是在本公开的范围内。基于下面的讨论的目的，将假定可再成像部分24由圆柱形的芯装载，但应理解，如上面所讨论的，许多不同的装置可以通过本公开构思。可再成像表层20由诸如例如具有耐磨损性填料(如二氧化硅)的聚二甲基硅氧烷(PDMS，或更通常称为硅酮)等聚合物组成，以帮助增大硅酮的强度，并优化其硬度，并且可再成像表层20可以包含有助于固化和交联硅酮材料的催化剂颗粒。替代地，可以使用与催化剂固化(又名钼固化)硅酮相对的硅酮湿气固化(又名锡固化)硅酮。可再成像表层20可以可选地包含分散在其中的能够高效地吸收激光能量的小的百分比的辐射敏感的颗粒材料(未图示)。在一实施方式中，将例如细微的(例如，平均颗粒尺寸小于10微米)或纳米级的(例如，平均颗粒尺寸小于IOOOnm)颗粒或纳米管形式的小的百分比的炭黑混合到聚合物中，从而获得辐射敏感性。其他可以被布置在硅酮中的辐射敏感材料包括石墨烯、铁氧化物纳米粒子、镀镍的纳米颗粒等等。在成像部件或移动表面和上墨子系统之间的沿例如箭头A的方向的相对运动使得工艺方向上墨能够进行。图9示出了用于在极短的时间内完成加热的一种示例性的装置100。最初，由辊102将墨100从室温贮存器(未示出)运送到中间(或上墨)辊104，可通过合适的机制主动使墨冷却，该合适的机制如使用在中间辊104内部或外部(或两者)的冷却流体源、冷却气体(例如，空气、氮气、氩气等)源、与辊102物理接触的冷的辊等(图中未示出)的传导或对流冷却。然后将墨100转移到加热轧辊108，加热轧辊108通过热源110从内部加热，该加热方式如热空气(或其它的加热流体)加热、辐射加热、电阻加热、以光为基础的加热、或诱导化学反应加热。选择加热轧辊108的材料、尺寸、和其它属性，使得来自热源110的分配到加热轧辊108的任何加热能量最小化。例如，对于由透明的或者至少半透明的材料形成的加热轧辊108，辐射可由墨100直接吸收。在这种情况下，选择辐射光谱或波长以匹配墨100的吸收光谱。替代地，辐射可由组成加热轧辊108的材料吸收，并随后传导到墨100。在这种情况下，加热轧辊108可包括导热的金属，如铜、铝等。如果采用红外辐射(IR)，导热的金属可被放置在例如塑料或玻璃等对红外辐射是穿透性的辊主体上，以提供高的热扩散性和低的热容。在又一方法中，加热管道系统可设置在加热轧辊108内。加热轧辊108本身可包括加热机构和位于圆筒形壳体内的至少一个密封的、填充流体的腔(例如，具有封闭的环形腔的形成加热管道结构的双圆筒形壁)。该腔被保持在与封闭的流体的蒸汽压相对应的受控的内部压强下，该封闭的流体处于有效热传导所期望的温度附近。通过在该腔的“热”(即热源)部的恒定相变(汽化)，然后将蒸汽化的流体转移到腔的“冷”(即，散热片)部，并且随后在散热片部附近冷凝，这样由于快速的相变传热效应，可以迅速地转移大量的热量。需要低的热质，例如，以便使墨100能够有快速且低功耗的温度上升。参见，例如，美国专利3，677，329，通过引用将其并入本公开。如图10所示，加热辊116可沿着平行于该加热辊的纵轴线的方向分成单独可寻址的区域118。然后，可以提供对辊的局部温度(例如，特别是在墨转移区域的温度)的控制。在每个单独可寻址的区域的温度例如，作为由可变数据平版印刷系统形成的图像的函数，以及可以获得墨的复合粘弹性模量所需的改性的温度的函数，是可以控制的。如图11所示，系统1100的构成元件的各种相对尺寸可以使墨到成像部件的转移效率进一步增加。在图11中，上墨辊124的直径比转印轧辊126的直径相对大得多。相对较大直径的上墨辊124提供墨从上墨辊124到可再成像表层122的相对缓慢的分离，从而促进墨转移到可再成像表层122。相对小的直径的转印轧辊提供从可再成像表层到承印物的相对快速的分离，从而促进墨高效地从可再成像表层转移。图1是根据实施方式的用于可变平版印刷系统的侧视图。图1中描绘了可变数据平版印刷工艺。在站105，使用润版液以润湿成像鼓102上的硅酮成像板。润版液在硅酮板上形成大约一(I)微米厚的膜。鼓旋转到曝光站110，在曝光站110，使用高功率激光成像器将在要形成图像像素的位置的润版液去除。这样就形成了基于润版液的潜像。鼓102然后旋转显影站140，在该处，平版印刷墨与基于润版液的潜像接触并且墨呈现(develop)于已由激光去除了润版液的地方。诸如墨池之类的着墨装置单元145使用具有马达的墨键150以分配受控量的墨。墨传送装置115使墨变薄并向下将墨转移到中央成像滚筒102或成像构件上。墨是疏水性的，疏水性墨被润版液排斥并被防止与其接触。在站120，可以施用UV光，使得墨中的光引发剂可以部分固化墨，从而为其高效率传输做准备。然后，鼓旋转到转印站125，在该处，墨被转移到诸如纸等印刷介质135上。硅酮板是柔性的，所以不使用胶版层来辅助转移。紫外线光可以被施加到有墨的纸张上以便完全固化纸张上的墨。墨在纸张上有大约I微米的堆积高度。然后，清洁子系统130清洁鼓，并为下一个成像旋转循环做准备。传统的平版胶印印刷和可变数据平版印刷工艺的主要区别是如在所有的数字印刷中各个图像可以是不同的。这通常被称为可变数据印刷。本质上，传统的平版胶印是一种翻印工艺，因为对于成像鼓的每一个旋转循环，所有图像是相同的。因此，对于每一个鼓旋转循环，平均墨吞吐量是相同的，并且对于每一个旋转循环，临界的墨与润版液的比率是相同的。因为在印刷周期之间墨需求没什么变化，因而在可接受的步骤中，可以由操作者手动调节该工艺，以找到合适的墨供给速度，从而使墨的加载和图像内容相匹配，并且还使墨和润版溶液混合物相匹配。操作员调整墨的供给并通过目视检查印刷输出，以执行手动调节过程。在可变数据平版印刷工艺中，通过使用具有由控制系统自动调整的键150的着墨装置单元140，这些限制被克服。图2是根据实施方式的具有键控着墨装置以及前馈和反馈控制回路的可变数据平版印刷系统的示意性侧面正视图。在图像路径205处接收包含多个图像的印刷作业。印刷作业被分成分量图像，每个分量图像表示要再现的文件的页面。图像被划分成(tile)垂直扫描数据(像素)的子图像，然后这些子图像与对应的墨键相关联以提供必需的墨。例如，在具有三十六(36)个墨键的平版印刷系统中，原始图像被分割为36个不同区域，然后这些区域被分配给墨键。在被润版站105润湿并接着被曝光站36曝光之后，成像滚筒准备好接收墨。在使墨呈现于被曝光的成像滚筒上之前，显影站通过执行像素计数确定各个墨键的墨需求。由像素计数器模块210利用子图像流确定用于表示在可变数据平版印刷机上实际印刷该印刷作业时的预期的墨使用量的像素数。像素数可以通过简单的算法来确定，或通过查表确定。为了确保墨使用量的精确预测，可以考虑权重因子以顾及到印刷机或作业的具体情况。像素数与待着墨的像素的数量成比例。针对每种颜色，像素计数器计算垂直扫描线数据的各个区域上的待由墨形成图像的像素的数量。像素数信息被存储在存储器中。在墨传送装置115中的各种旋转辊造成墨的实质性横向分布，从而使供给到在成像构件的给定区域的墨的量不仅仅依赖于与该区域相关联的墨键，而且还依赖于相邻的墨键。换言之，当墨通过几个横向旋转的辊从着墨装置单元145移动到成像滚筒时，一定量的墨从一个区域渗入到另一个区域。墨在着墨装置单元145进行分配，着墨装置单元145具有由被马达240操控的墨斗刮刀组成的挠性下部。墨键150控制墨斗刮刀的打开。着墨装置被分成若干区域且每个区域具有一个墨键。所公开的实施方式会被描述为具有36个墨区域，即沿着着墨装置的横向范围有36个墨键。墨由上墨辊从着墨装置单元145提取。由一系列辊组成的着墨装置路径传递和涂布墨，直到墨到达成像滚筒。图4中，上墨辊被分成若干区域，使得在遍布所有的着墨装置路径上有尺寸相等的区段。这些区段是离散元素，能够以数字化的或离散化的格式进行处理。在本文所描述的示例性实施方式的着墨装置单元，墨键的数量定义了 36个区域。围绕上墨辊的外缘沿其圆周进一步定义了若干区域段，以便能够被用来确定墨传送装置115的延迟和动力学特性。前馈/反馈控制器215使用进入未来阶段所需的墨需求量,所需的墨需求量由像素计数模块210确定。前馈控制器217针对根据来自像素计数模块210的所接收的数据决定的将要印刷的内容，确定作为进入未来阶段的时间的函数的墨的加载。前馈控制器217能够基于由像素计数模块所得知的未来的墨需求，预见到所需的墨的供给。该墨需求可被前馈控制器利用来产生第一控制函数，该第一控制函数可被用来控制多个墨键中的至少一个。然而，前馈控制器217需要查明墨传送装置115的延迟和瞬态动力学特性以及来自当前的墨密度测量值的反馈以确定马达240的当前设定值，马达240驱动键控上墨传送装置115 的键 150。来自墨密度传感器230或密度计的信号通过已知的对数技术被转换成墨密度值。墨密度测量的特殊的优点在于密度值与墨层厚度具有简单的关系的事实。在很短的时间内，在给定尺寸的测量域上获得大量的测量值，这是可能的。前馈控制器217和反馈控制器219两者都可以实时进行密度测量。反馈控制器219使用着墨装置模型220的结果来修正第一控制函数。着墨装置模型220使着墨装置动力学特性模型化。随着时间的推移，使用墨密度传感器230更新模型。在关联于着墨装置键的横跨工艺的位置中的每一处执行该工艺。这通常是在横跨工艺方向上的大约I英寸的区段。反馈密度传感器也用于在周期性基础上更新模型。诸如增益信号和处理速度等反馈参数225也用于增强模型的鲁棒性。针对特定的着墨装置配置，调整前馈控制参数，以减小误差，并保持稳定性，即，确保像素数的预测和着墨装置模型可以反映系统在无数条件下的性能。着墨装置系统的瞬态响应取决于墨传送装置115的辊驱动的速度以及合作辊的数目。主要目的是利用反馈信号驱动控制信号以将误差信号减少到零。将每个区域的墨需求的指令输送到前馈/反馈控制器215。前馈/反馈控制器215根据其传递函数或打开响应定义墨键的打开。用于预置的闭环系统从测量杆获得其误差信号，该测量杆通过反馈回路测量成像构件处的36个区域中的每一个的墨厚度，所述反馈回路包括有关各个区域的覆盖范围输入。该覆盖范围代表由“色调再现曲线”(TRC)及用于印刷作业的墨加载所确定的所需的区域覆盖范围。
图3根据实施方式示出了控制器300的框图，控制器300具有用于执行指令以自动控制可变数据平版印刷系统中的墨键的处理器。控制器300可嵌入诸如台式计算机、膝上型计算机、手持式计算机、嵌入式处理器、手持通信设备、或其它类型的计算设备、或类似的设备之内。控制器300可包括存储器320、处理器330、输入/输出设备340、显示器330和总线360。总线360可以让信号在计算设备300的组件之间能进行通信和传输。处理器330可以包括翻译和执行指令的至少一个常规的处理器或微处理器。处理器330可以是通用处理器或专用集成电路，诸如ASIC，并可包括多于一个的处理器部分。此外，控制器300可包括多个处理器330。存储器320可以是随机存取存储器(RAM)或其他类型的动态存储装置，其存储由处理器330执行的信息和指令。存储器320还可以包括只读存储器(R0M)，只读存储器可包括常规的ROM装置或其他类型的静态存储装置，其存储用于处理器330的静态信息和指令。存储器320可以是存储由控制器300使用的数据的任何存储装置。输入/输出设备340 (I/O设备)可以包括:能让用户将信息输入到控制器300的一或多个常规的输入机构，诸如麦克风、触摸板、小键盘、键盘、鼠标、笔、触针、语音识别装置、按钮等；和输出机构，诸如输出信息给用户的一或多个常规的机构，包括显示器、一或多个扬声器、诸如存储器之类的存储介质、磁盘或光盘、磁盘驱动器、印刷机设备等，和/或上述器件的接口。显示器330通常可以是如在许多常规计算设备上使用的IXD或CRT显示器，或任何其他类型的显示设备。通过执行包含在计算机可读介质(诸如，例如，存储器320)中的指令序列或指令集，控制器300可响应于处理器330执行功能。这样的指令可以从另一计算机可读介质(诸如存储装置)或通过通信接口从分离设备读入存储器320中，或可以从外部源(如因特网)下载。控制器300可以是独立的控制器，诸如个人计算机，或可被连接到网络，如内联网、互联网等。根据需要，控制器300可以包括其他元件。存储器320可存储能由处理器执行的指令以实现各种功能。例如，存储器可存储控制上墨传送装置的指令、能够引导处理器的可执行指令，以便执行:接收包括至少一个图像的印刷作业；将该至少一个图像分成关联于各个墨键的横跨工艺方向的子图像；根据第一控制函数提供输出，该第一控制函数适用于基于针对各个子图像的墨加载需求控制至少一个可移动墨键中的一个；根据第一控制函数控制至少一个致动马达以通过移动墨传送装置上的关联墨键来分配墨；用所测得的墨密度为墨传送装置更新所存储的着墨装置动态模型。图4是根据实施方式的墨键的视图，该墨键可调整来控制对墨辊的单个的区域的墨供给。图4示出了墨传送装置115中的辊，其可以通过马达240和键150以不同方式在其轴向长度410上着墨，以便将辊壳体细分为区域ZpZ2、……Zn。区域420的数量和尺寸在横跨工艺方向上被分布以满足不同的印刷需要和印刷项目。因此，对于36英寸的横跨工艺方向的印刷宽度，可有贯穿横跨工艺方向调节墨供给的36至38个着墨装置的键。图2中描述的子图像与这些区域中的一个对应，并且每一区域使用所配置的墨键。图5是根据实施方式的控制用于可变数据平版印刷系统的上墨单元的方法500的流程图。方法500从可变数据平版印刷机接收印刷作业的操作505开始。在操作510，印刷作业被分离成不同的图像，例如在文档中的页。操作515处理印刷作业中的各图像，以便将图像分成横跨工艺的子图像。每幅图像被分成与各个墨键相关联的横跨工艺方向(Z1, Z^Zn)的子图像。操作520在提前的时间(look-ahead time)内对每一个子图像的像素计数。正在运行的像素数被确定用于每个子图像。像素计数在该提前的时间完成，该提前的时间与墨传送装置115的延迟和瞬态响应有关。在操作525中，该方法反转动态模型并结合反馈密度测量值以确定下一时间区段的马达设定值。着墨装置控制模型的模拟可被用于在印刷开始前为墨键预设设定值。预设的设定值可通过将包括所希望覆盖范围和印刷墨特征的必要参数输入诸如处理器330之类的处理器中而获得。通常，处理器程序具有关于机器特定参数的必要数据，比如墨键的数量和宽度、致动器信息，等等。该些数据可从之前的运行情况中获得或者通过操作人员输入的值来获得从而影响诸如墨密度、墨传送延迟、印刷介质参数等参数。然后使用像素数520作为输入输送到着墨装置逆动态模型 来确定所述控制信号的前馈部分。在一实施方式中，给定像素数，时间段t的前馈控制信号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 是像素数，tff 是通过墨传送装置的延迟，Cff是使像素数与墨加载相关联的模型参数，()是关联于墨传送装置的动力学特性的模型参数，并且Nff是在模型中使用的延迟时间区段的数目。在模型中使用的延迟时间区段的数目依赖于墨传送装置的具体动力学特性。注意，在等式中，使用了进入未来阶段的像素数(正值tff)。这是有意义的，由于进入未来阶段的墨加载被用来确定目前的键位置以查明通过墨传送装置的延迟。最近期的密度测量值、密度目标值、当进行这些密度测量时的墨加载以及反馈增益用来定义控制信号的反馈部分。在一实施方式中，在时间区段t的反馈控制信号由下述等式得出: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 ()是关联于墨传送装置的动力学特性的参数，Lfb是所使用的关联于墨传送装置的动力学特性的能级(terms)的数目，β fb ()是关联于过去和现在的密度误差和控制器所需的响应性的加权的参数，Mfb是在控制器的误差反馈部分所使用的能级的数目并关联于所需的控制的反应，并且efb (t)是密度误差(密度目标值减去密度实际值)。然后，将控制信号的前馈部分和控制信号的反馈部分组合来定义总控制信号，该总控制信号用来控制马达240的设定值，该设定值用于与横跨工艺方向子图像相关联的键150。在一实施方式中，该总控制信号由下述等式得出:U (t) =uff (t) +Ufb (t)。对于横跨工艺方向(ZpZfZn)上的所有子图像重复该等式。在操作530中，图像在接下来的时间段被印刷。然后，该图像在对应于固定工艺方向长度(诸如成像构件的旋转长度)的时间区段内印刷。在操作535中，决定是否要在当前时间进行密度测量。密度测量周期性地进行。如果在当前时间要进行密度测量，在文档间区域中印刷密度补丁，并在操作540用密度计测量。结果用于由前馈控制器和反馈控制器进行的控制信号的计算中。在操作545中，该方法确定最后的时间区段是否已出现。如果印刷作业没有完成，该过程返回(550)到操作520，以便在接下来的时间区段内，基于将要印刷的图像或者子图像区段，更新像素数。如果确定已完成印刷作业，操作545将控制转发到操作555，以进行进一步的处理。在操作555中，确定着墨装置的动态模型是否需要更新。如果着墨装置模型需要更新，则控制被传递(操作560)到方法600，以进行进一步的处理。如果着墨装置不需要更新或更新已通过操作600执行完，则控制传递到操作570，表明印刷作业完成。图6是根据一实施方式所示的用于更新能与控制上墨单元的方法一起使用的动态着墨装置模型的方法的流程图。方法600从操作605开始，在该操作开始更新动态着墨装置模型处理。然后，控制被传递到操作610，进行进一步的处理。在操作610中，对印刷作业进行印刷，该印刷作业印刷跨越各级“色调再现曲线”(TRC)的图像。然后，控制被传递到操作615，进行进一步的处理。在操作615中，在印刷TRC印刷作业时，调整马达设定值。设定值的调整包括用于本发明的各种实施方式中的各种幅值的阶跃变化、各种幅值的正弦变化、和伪随机序列。然后，控制被传递到操作620，进行进一步的处理。在操作620中，在鼓上呈现的墨密度用密度计传感器测量。重复操作610，615，和620，直到所有的数据被收集。然后，控制被传递到操作625，进行进一步的处理。在操作625中，使用数据，通过利用来自所述系统识别领域的公知技术拟合动态模型，这对于本领域技术人员而言是公知的。它们包括:对阶跃响应进行延迟加第一阶参数化模型拟合；利用最小二乘法进行N阶矩阵常微分方程模型拟合；对所述数据进行描述函数模型拟合；以及对所述数据进行非线性动力学系统模型拟合。请注意，该模型可以是这样的，来自原有的动态着墨装置模型的参数可以以由新的数据所定义的一定百分比的变化更新。即，参数本身可以在一个无限脉冲响应(IIR)模型中更新，其中，通过将原有的参数值的某一百分比增加到新的值的某一百分比，从而形成更新后的参数值。因此，该模型并没有发生突然的变化。应当知道在另一实施方式中，动态着墨装置模型由各个着墨装置的键的区域的分立模型组成。然后，控制被传递到操作730以进行进一步的处理。在操作730中，该方法被完成，并且更新后的动态着墨装置模型能投入使用。
权利要求
1.一种控制用于印刷机的上墨单元的系统，所述上墨单元包括多个墨键，每个墨键能被调整来控制对横跨印刷机中的辊的宽度彼此相邻设置的单个的区域的墨供给，墨通过所述上墨单元被进给给所述辊，所述系统包括: 前馈控制器，其响应于图像的墨加载需求以根据第一控制函数提供输出，所述第一控制函数适于控制所述多个墨键中的至少一个；以及 至少一个致动器，其响应于所述前馈控制器以控制所述墨供给。
2.根据权利要求1所述的系统，所述系统进一步包括: 反馈控制器，其调整所述第一控制函数并且根据用于所述印刷机的着墨装置动态模型进行操作。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述墨加载需求基于所述图像的像素数，所述图像已被分成关联于各个墨键的横跨工艺方向的子图像。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述墨加载需求包括被呈现于所述印刷机的成像滚筒上的墨以及所述上墨单元的动力学特性、将墨施加到所述印刷机的所述成像滚筒时的延迟中的至少一个。
5.根据权利要求3所述的系统，其中所述着墨装置动态模型基于墨密度测量值、墨密度目标值、密度测量时的墨加载、反馈增益或者它们的组合中的至少一者。
6.一种控制用于印刷机的上墨单元的方法，所述上墨单元包括多个墨键，每个墨键能被调整来控制对横跨印刷机中的辊的宽度彼此相邻设置的单个的区域的墨供给，墨通过所述上墨单元被进给给所述棍,所述方法包括: 接收包括至少一个图像的印刷作业； 将所述至少一个图像分成关联于各个墨键的横跨工艺方向的子图像； 根据第一控制函数提供输出，所述第一控制函数适于基于各个子图像的墨加载需求控制所述多个墨键中的至少一个；以及 响应于所述第一控制函数控制所述墨供给。
7.根据权利要求6所述的方法，所述方法进一步包括: 根据来自所述印刷机的着墨装置动态模型的输出调整所述第一控制函数； 其中所述墨加载需求基于各个子图像的像素数。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述墨加载需求基于各个子图像的像素数。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述墨加载需求包括被呈现于所述印刷机的成像滚筒上的墨以及所述上墨单元的动力学特性、将墨施加到所述印刷机的所述成像滚筒时的延迟中的至少一个。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述着墨装置动态模型基于墨密度测量值、墨密度目标值、密度测量时的墨加载、反馈增益或者它们的组合中的至少一者。
全文摘要
本发明提供了用于印刷机的自动控制墨键的方法和系统。墨键是可调整的以控制对横跨墨辊宽度彼此相邻设置的各个区域的墨供给。该系统使用前馈和反馈控制回路从而基于图像内容的像素数来动态地调整墨供给。所述像素数在视频流中预见得足够提前从而有足够的时间使着墨装置的键的所述调整在墨传送装置上传输，进而影响墨传送装置到成像鼓上的墨输出。除像素数外，还使用成像鼓上的控制补丁上所达到的墨密度的反馈来操控着墨装置键马达。还使用反馈来更新着墨装置传输延迟和动态模型，该动态模型被用来在像素数流的基础上确定需要对着墨装置的键进行多少调整。
文档编号B41F31/02GK103213388SQ2013100223
公开日2013年7月24日 申请日期2013年1月22日 优先权日2012年1月23日
发明者彼得·保罗, 若热·A·阿尔瓦雷斯, 南希·Y·吉亚 申请人:施乐公司