DE102017120994A1

DE102017120994A1 - Verfahren zur Ermittlung der Gültigkeit eines Temperaturmesswertes in einer Fixierstation einer Druckmaschine

Info

Publication number: DE102017120994A1
Application number: DE102017120994.8A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Bäumler
Original assignee: Oce Holding BV
Current assignee: Canon Production Printing Holding BV
Priority date: 2017-09-12
Filing date: 2017-09-12
Publication date: 2019-03-14

Abstract

Zusammenfassung: In der Fixierstation einer Druckmaschine wird ein Temperatursensor eingesetzt. Der Messwert dieses Temperatursensors wird anhand der Flächenbelegung mit Druckfarbe auf seine Gültigkeit und damit auf seine Verwendbarkeit in der Temperaturregelung für die Fixierstation überprüft. Eine Korrektur eines nicht gültigen Temperaturmesswertes kann anhand der Flächenbelegung mit Druckfarbe vorgenommen werden.

Description

In Druckmaschinen wird mit einer oder mehreren Farbauftragsstationen ein Druckbild aufgetragen. Dies kann mit verschiedenen Verfahren geschehen, wie zum Beispiel digitaler Tintenstrahldruck, digitaler Druck mit festem oder flüssigen Toner oder mit dem Offset-Druckverfahren. Nach dem Auftrag des Druckbilds muss das Druckbild fixiert werden. Dies geschieht beim Tintenstrahldruck in einem Trockner und beim Tonerdruck mit einer Fixierstation. Bei diesem Fixiervorgang ist es erforderlich, dass die Temperatur so hoch eingestellt wird, dass ein optimales Druckbild erzielt wird. Andererseits darf die Temperatur auch nicht zu hoch eingestellt werden, weil sonst entweder das Druckbild negativ beeinträchtigt wird oder weil ein z.B. aus weißem Papier bestehender Aufzeichnungsträger gebräunt werden kann oder gar Feuer fängt.
Auf dem Aufzeichnungsträger wird die höchste Temperatur an nicht mit Farbstoff belegten Stellen erzielt, weil der Farbstoff eine zusätzliche Wärmekapazität bereitstellt. Wenn weiße und mit Farbstoff belegte Flächen des Aufzeichnungsträgers gemeinsam durch die Fixierstation transportiert werden, entsteht an den mit Farbstoff belegten Stellen des Aufzeichnungsträgers eine geringere Temperatur als an den weißen Flächen des Aufzeichnungsträgers.
Zur Überwachung der Temperatur und als Messglied im Regelkreis für die Temperatur werden Temperatursensoren in der Nähe des Auslaufs der Fixierstation eingesetzt. Diese Temperatursensoren liefern nur dann sinnvolle Messwerte, wenn die in ihrem Sichtfeld befindliche Messfläche nicht mit Farbstoff belegt ist. Andernfalls wird aus den oben genannten Gründen eine zu geringe Temperatur angezeigt. Ein solcher Messwert für die Temperatur führt dann zu einer entsprechend erhöhten Wärmeabgabe der Heizelemente der Fixierstation. Diese erhöhte Wärmeabgabe hat wiederum zur Folge, dass der Aufzeichnungsträger über das zum Fixieren der Farbstoffe erforderliche Maß hinaus erhitzt wird, was zur erwähnten Bräunung weißer Flächen des Aufzeichnungsträgers führen kann, die eine nicht erwünschte Beeinträchtigung des Erscheinungsbildes der bedruckten Ware darstellt.
Aufgabe der Erfindung ist es ein einfaches, sicheres und schnelles Verfahren für das Fixieren des Druckbilds auf dem Aufzeichnungsträger in einer Druckmaschine bereitzustellen, bei dem die Temperatur des Aufzeichnungsträgers sicher ermittelt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren des unabhängigen Anspruchs gelöst. Zusammengefasst besteht die Erfindung darin, dass vor dem Drucken einer Seite deren Inhalt analysiert wird. So wird festgestellt, wo sich im Messbereich des Sensors unbedruckte Bereiche befinden, wie groß diese unbedruckten Bereiche sind und ob sie als Messflächen verwendbar sind. Mit dieser Information kann dann die auf dem Steuerrechner der Druckmaschine ablaufende Messroutine eine Überprüfung auf die Gültigkeit der Messwerte vornehmen. Wenn es im Messfenster keine oder nicht genügend große unbedruckte Bereiche gibt, müssen die vom Temperatursensor empfangenen Messwerte verworfen werden. Wenn anhand der Daten des Rastercomputers festgestellt wird, dass über eine vorbestimmte Anzahl von Messfenstern nicht genügend gültige Messwerte erfasst werden können, wird ein von der entsprechenden Routine im Steuerrechner der Druckmaschine ein Fehlersignal ausgegeben, das zum Anhalten des Druckprozesses und der Ausgabe einer entsprechenden Information an das Bedienpersonal der Druckmaschine führen kann.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert.

1 ist die Gesamteinsicht einer Druckmaschine, mit der das Verfahren der Erfindung verwirklicht werden kann.
2 ist eine Ansicht eines Temperatursensors in einer Fixierstation über dem Aufzeichnungsträger zur Erläuterung des Verfahrens.
3 entspricht der 2 mit dem Unterschied, dass eine Wärmebildkamera als Temperatursensor dient.

In 1 ist eine Druckmaschine im Überblick dargestellt. Die Druckmaschine 11 wird von einem Abwickler 27 mit einem bandförmigen Aufzeichnungsträger 13 beschickt. Dieser Aufzeichnungsträger 13 wird in Transportrichtung 39 durch eine oder mehrere Farbauftragsstationen 15 geführt, die ein Druckbild 31 auf dem Aufzeichnungsträger 13 erzeugen. Oft werden vier Farbauftragsstationen für die vier Farben Gelb (Y), Magenta (M), Cyan (C) und Schwarz (K) verwendet. Es ist möglich, mehr oder weniger Farbauftragsstationen zu verwenden. Nach dem Farbauftrag kann das Druckbild leicht verwischt werden. Deshalb ist im Papierlauf nach den Farbauftragsstationen 15 eine Fixierstation 18 angeordnet.
Nach dem Durchlauf der Fixierstation wird der Aufzeichnungsträger 13 entweder durch eine Wendestation in eine zweite, im wesentlichen identische Druckmaschine zum Bedrucken der Rückseite oder einer Nachverarbeitung bzw. einem Aufwickler zugeführt. Der Transport des Aufzeichnungsträgers 13 durch die Druckmaschine 11 erfolgt mittels als Transportmedium dienender Walzen 19. Bogenförmige Aufzeichnungsträger können durch eine geeignete Druckmaschine mittels eines oder mehrerer Transportbänder befördert werden, die als Transportmedium dienen. Die augenblickliche Position des Aufzeichnungsträgers wird mittels mindestens eines Transportsensors 25 erfasst. Hierfür werden die Position direkt erfassende Sensoren verwendet. Es können aber auch die Geschwindigkeit oder die Winkelstellung einer Transportrolle 19 aufnehmende Sensoren verwendet werden, wenn zur Ermittlung der Position noch die jeweils vergangene Zeit z. B. aus der Taktfrequenz eines Mikrocomputers zu den Daten für die Geschwindigkeit oder der Durchmesser (Umfang) der Transportrolle verrechnet werden.
Bei den Farbauftragsstationen 15 kann es sich im Offsetdruck um Walzen handeln, auf denen das Druckbild tragende Druckplatten angeordnet sind. Der Farbstoff wird in den Farbauftragsstationen 15 im Offsetdruck auf diese Walzen mit den Druckplatten aufgebracht und von diesen zunächst auf eine Gummituchwalze und schließlich auf den Aufzeichnungsträger 13 übertragen.
Digitale Druckmaschinen, bei denen Toner als Farbstoff dient, verfügen über einen Fotoleiter in jeder Farbauftragsstation 15, auf dem durch Belichtung ein virtuelles Druckbild erzeugt wird. Noch auf dem Fotoleiter wird entsprechend der durch Belichtung erzeugten Ladung elektrostatisch oder elektrophoretisch ein reales Druckbild erzeugt. Dieses Druckbild wird auf den Aufzeichnungsträger übertragen, entweder direkt vom Fotoleiter oder mittels eines separaten, in Kontakt mit dem Fotoleiter befindlichen Farbauftragskörpers (Transferband oder Transferwalze).
Beim digitalen Tintenstrahldruck handelt es sich bei den Farbauftragsstationen 15 um eine Vielzahl von Düsen, aus denen Tinte als Farbstoff auf den Aufzeichnungsträger gespritzt wird. Hier ist die Fixierstation 18 ein Trockner, in dem heiße Luft auf den Aufzeichnungsträger geblasen wird und/oder Infrarotstrahler die Tinte trocknen. Besonders bei polymerbasierten, filmbildenden Tinten sind zur Trocknung hohe Temperaturen zwischen 120°C und 150°C erforderlich, um die erwünschte optische Anmutung zu erreichen. Polymerbasierte, filmbildende Tinten werden auch als Latex-Tinten bezeichnet.
Bei einer Temperaturüberschreitung kann es zu einer unerwünschten Bräunung des oft aus weißem Papier bestehenden Aufzeichnungsträgers kommen, besonders wenn der Aufzeichnungsträger bei Stillstand der Druckmaschine ungewollt zu lange im Trockner verbleibt. Zudem besteht bei zu hohen Temperaturen das Risiko, dass höherwertige Alkohole verdunsten, die als Lösungsmittel in filmbildenden Tinten enthalten sind. Im Normalfall erfolgt die Trocknung solcher Alkohole durch Wegschlagen in den Aufzeichnungsträger 13. Diese Alkohole sind flüchtige organische Substanzen (nach dem englischen Volatile Organic Compounds mit VOC abgekürzt) und dürfen wegen der Umweltbelastung und aufgrund gesetzlicher Vorschriften nicht mit der Abluft des Trockners emittiert werden. Deshalb müssen Temperaturen vermieden werden, die so hoch sind, dass diese Alkohole aus dem Aufzeichnungsträger ausgetrieben werden und verdunsten.
Im Heatset-Offsetdruck werden als Fixierstationen ähnlich aufgebaute Trocknungseinrichtungen mit einem elektrisch beheiztem Luftstrom und/oder IR-Heizelementen (Infrarotstrahler) verwendet. Bei herkömmlichen Offset-Druckmaschinen reicht oft eine Trocknungsstrecke ohne zusätzlichen Wärmeeintrag als Fixierstation aus. Auch in den Fixierstationen 18 solcher Druckmaschinen kann die vorliegende Erfindung bei der Überwachung der Temperatur in der Trocknungstrecke zum Einsatz kommen.
Beim Offsetdruck werden die Druckplatten in einem als Computer to Plate (CTP) bezeichneten elektronischen Verfahren mittels eines Rastercomputers 14 erzeugt. Im Digitaldruck erfolgt die Belichtung des Fotoleiters beim Tonerdruck bzw. die Ansteuerung der Düsen beim Tintenstrahldruck ebenfalls mittels eines Rastercomputers 14, der aber wegen des höheren Durchsatzes an Daten erheblich schneller sein muss als ein entsprechender Rastercomputer zur Herstellung der Druckplatten für den Offsetdruck.
Mit der Linie 16 wird in 1 dargestellt, dass die Daten des Rastercomputers 14 an die Farbauftragsstationen 15 übertragen werden. Im Falle einer Offset-Druckmaschine werden die Daten des Rastercomputers 14 körperlich durch Montage der Druckplatten auf die Walzen der Farbauftragsstationen übertragen. Für digitale Druckmaschinen erfolgt permanent eine elektronische Datenübertragung der Druckdaten zum Beispiel durch eine faseroptische Datenleitung vom Rastercomputer 14 an die Farbauftragsstationen 15.
Ebenfalls eingezeichnet ist eine Datenübertragung 20 vom Rastercomputer 14 an den Steuerrechner 17 der Druckmaschine 11. Im Falle einer Offset-Druckmaschine kann dies mittels eines separaten Datenträgers wie eines USB-Sticks oder einer Disk erfolgen. Bei digitalen Druckmaschinen ist auch hier eine ständige Verbindung mittels drahtgebundener oder drahtloser elektronischer Übertragung nötig. Diese Verbindung ermöglicht eine Zuordnung der jeweiligen Position des Aufzeichnungsträgers zur jeweiligen Farbauftragsstation 15 und somit zu den Druckdaten, die von dieser Farbauftragsstation aktuell auf den Aufzeichnungsträger gebracht werden.
Um die bedruckte Oberfläche des Aufzeichnungsträgers nicht zu beschädigen, werden berührungslose Temperatursensoren verwendet. Ein besonders geeigneter berührungsloser Sensor ist ein Thermopile. Auch Infrarotkameras können verwendet werden. Bei hohen Geschwindigkeiten des Aufzeichnungsträgers in der Fixierstation ist eine entsprechende Datenrate zur Übertragung aller Elemente des Kamerabildes vorzusehen. Auch für das Thermopile ist es notwendig, bei hohen Geschwindigkeiten des Aufzeichnungsträgers ein Modell mit einer hohen Übertragungsrate an Messwerten zu verwenden.
In 2 a) ist die Fixierstation 18 einer solchen Druckmaschine mit einem bandförmigen Aufzeichnungsträger 13 dargestellt. Diese Druckmaschine wird beim Transaktionsdruck eingesetzt. Die Fixierstation 18 ist ausgerüstet mit mindestens einem Temperatursensor 21. Er dient der Überwachung der Temperatur des Aufzeichnungsträgers 13 und liefert einen Messwert an den Steuerrechner 17 der Druckmaschine. Dieser Messwert kann für die Regelung der Infrarotstrahler bzw. der Heizlüfter der Fixierstation 18 als Istwert dienen. Aufgrund der Eigenschaften dieses Temperatursensors ist eine gewisse Zeitspanne erforderlich, in der der Sensor die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers erfasst, bevor er das Messergebnis elektronisch an den Steuerrechner der Druckmaschine zur Anzeige und/oder als Eingangsgröße für die Regelung übermittelt. Diese Zeitspanne wird als Messfenster bezeichnet. Der Temperatursensor überträgt dabei den Maximalwert der Temperatur, der während des Messfensters ermittelt wurde. Je nach Geschwindigkeit, mit der der Aufzeichnungsträger 13 auf als Transportmedium dienenden Rollen 19 durch die Druckmaschine 11 transportiert wird, und zur Verfügung stehender Rechnerkapazität überträgt die Elektronik dieses Temperatursensors den gemessenen Wert für die Temperatur mit einer bestimmten Datenrate an den Steuerrechner der Druckmaschine. Bei hohen Geschwindigkeiten des Aufzeichnungsträgers (z.B. 80 m/min) muss diese Datenrate sehr schnell gewählt werden, so dass zum Beispiel ein Messwert für die Temperatur pro Sekunde übertragen wird.
Ein in 2 a) beispielhaft dargestellter Temperatursensor 21 ist auf den Rand des Aufzeichnungsträgers 13 gerichtet. In diesem Fall handelt es sich bei diesem Temperatursensor um einen Thermopile. Am Rand des Aufzeichnungsträgers 13 ist eine Folge von Messflächen 23 eingezeichnet, die nacheinander ins Sichtfeld 22 des Temperatursensors gelangen. Die einzelnen Messflächen 23 sind voneinander getrennt, da der Sensor z.B. zur Datenübertragung einige Zeit benötigt oder sich erst wieder stabilisieren muss, nachdem z. B. eine Registermarke durch das Sichtfeld 22 des Temperatursensors gelaufen ist.
Weiter rechts ist in 2 a) (ebenso in 2 b), s.u.) noch einmal ein Temperatursensor 21a dargestellt. Dabei kann es sich um denselben Temperatursensor 21 handeln, der auf den Rand des Aufzeichnungsträgers 13 gerichtet ist, wenn dieser in Richtung des Pfeils 37 verschoben werden kann. Alternativ kann es sich auch um einen zweiten fest eingebauten Temperatursensor handeln.
In 2 b) ist eine Fixierstation 18 dargestellt, durch die in Transportrichtung 39 auf einem Transportmedium 19 (Transportband) bogenförmige Aufzeichnungsträger 13 transportiert werden. Der vorliegende Druckauftrag entstammt dem Bereich Graphic Arts. Die Bögen 13 enthalten als Druckbild 31 sowohl grafische Darstellungen als auch Text. Je nach Druckbild können in den grafischen Darstellungen auch Weißbereiche 33, also nicht bedruckte Bereiche des Aufzeichnungsträgers 13 enthalten sein, die anhand der Druckdaten aus dem Rastercomputer 14 (1) ermittelt werden können.
In 3 wird ein bandförmiger bedruckter Aufzeichnungsträger 13 durch eine Fixierstation 18 befördert. In Transportrichtung hinter der Fixierstation ist als Temperatursensor 21 eine Infrarotkamera angebracht. In ihrem Sichtfeld 22, das wesentlich größer ist als das der Temperatursensoren in den 2 a) und 2 b), befindet sich eine ganze Druckseite, die in kleinere Messflächen 23 unterteilt ist. Diese Messflächen können den einzelnen Pixeln (kleinsten Bildelementen) der Infarotkamera entsprechen. Die Abbildungen der Messflächen 23 können auch durch Zusammenfassung mehrerer Pixel der Infrarotkamera gebildet werden.
Unbedruckte Bereiche des Aufzeichnungsträgers werden als Weißbereiche 33 bezeichnet. Sie haben die geringste Wärmekapazität. Dort stellt sich im Vergleich zu bedruckten Bereichen die höchste Temperatur ein. Daraus folgt, dass nur dann ein plausibler Messwert geliefert wird, wenn sich während des Messfensters eine geeignete unbedruckte Fläche im Sichtbereich des Temperatursensors befindet. Wenn während des Messfensters eine mit Druckfarbe belegte Fläche im Sichtbereich des Temperatursensors vorliegt, wird stattdessen der Maximalwert für die Temperatur von dieser bedruckten Messfläche geliefert. Dieser Wert ist immer kleiner als die Temperatur des Aufzeichnungsträgers an einer unbedruckten Stelle. Wenn ein solcher an einer bedruckten Messfläche ermittelter Messwert in die Regelung für die Temperatur der Fixierstation gespeist wird, wird fehlerhafterweise die Leistung der Infrarotstrahler oder Heizlüfter in der Fixierstation 18 und damit die Temperatur des Aufzeichnungsträgers 13 erhöht.
Bei einem sprunghaften Übergang von bedrucktem Aufzeichnungsträger auf unbedruckten Aufzeichnungsträger, wie er in 2 b) an der in Transportrichtung führenden Kante des Weißbereichs 33 vorliegt, wirkt sich die Trägheit des Sensors (Zeitkonstante) aus. Der Temperatursensor 21 benötigt Zeit, um einzuschwingen und einen stabilen Messwert zu ermitteln. Wenn die Ausdehnung des Weißbereichs in Transportrichtung des Aufzeichnungsträgers nicht genügend lang ist, der Sensor sich also nicht einschwingen kann, ist die gemessene Temperatur zu niedrig. Wenn dieser bei einem noch nicht eingeschwungenen Sensor ermittelte Wert der maximale Temperaturwert innerhalb des Messfensters ist (mangels unbedruckter Messflächen), wird die Regelung fehlerhafterweise ebenfalls die Bahntemperatur erhöhen.
Bei einer Geschwindigkeit von 80 m/min ist eine Messfläche (Messstreifenbereich) von 15 × 40 mm² vorzusehen. Bei der doppelten Geschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers von 160 m/min verdoppelt sich entsprechend die Messfläche auf 15 × 80 mm². Wenn dagegen nur eine Geschwindigkeit von 40 m/min vorliegt, kann die Messfläche geringer bemessen werden mit 15 × 20 mm².
Die Daten des Temperatursensors werden auf elektronischem Wege an den Steuerrechner der Druckmaschine übertragen. Diese Übertragung kann drahtgebunden oder drahtlos erfolgen. Die übertragenen Daten können einzelne Zahlen für jede Messfläche sein oder aber Pixeldaten der Infrarotkamera bzw. ihrer einzelnen Messflächen, also ein Temperaturwert mit Angabe der Position des Pixels, von dem er gewonnen wurde. Entsprechend müssen dann nicht nur die einzelnen Messwerte übertragen werden, sondern auch ihre Position im Messbereich der Infrarotkamera.
Die so übermittelten Messwerte für die Temperatur des Aufzeichnungsträgers 13 werden im Steuerrechner 17 der Druckmaschine bewertet, ob sie als gültig anzusehen sind oder als nicht gültig eingestuft werden müssen. Diese Bewertung der Messwerte für die Temperatur der einzelnen Messflächen auf ihre Gültigkeit kann anhand der Position des Aufzeichnungsträgers mit der aus den Druckdaten des Rastercomputers 14 ermittelten Flächenbelegung korreliert werden.
Wenn zum Beispiel ein Thermopile auf den nicht oder nur wenig, mit Seitenzahlen oder Randnotizen bedruckten Rand des Aufzeichnungsträgers gerichtet ist, kann anhand der mit einem Transportsensor ermittelten Position des Aufzeichnungsträgers und der aus den Daten des Druckauftrags bekannten Aufteilung für den Randbereich der Druckseite festgestellt werden, ob hier zum Beispiel eine Seitenzahl im Bereich der Messfläche gedruckt wurde, eine Registermarke vorhanden ist oder ob ein nicht bedruckter Bereich des Randes im Bereich der Messfläche vorliegt. Dies ist für den in 2 a) weiter links angeordneten Temperatursensor 21 der Fall.
Eine solche Bewertung kann einerseits für einen kontinuierlich bewegten Aufzeichnungsträger anhand von Daten des Transportsensors und einer aus den Daten des Druckauftrags bekannten Anordnung von Druckdaten auf dem Aufzeichnungsträger erfolgen oder nur anhand der dem Bedienpersonal der Druckmaschine bekannten räumlichen Anordnung des stationären Aufzeichnungsträgers im Sichtfeld des Temperatursensors.
Erfindungsgemäß erfolgt die Auswertung der Daten des Temperatursensors zur Ermittlung der Gültigkeit der Messwerte im Steuerrechner der Druckmaschine durch Abgleich mit Druckdaten vom Rastercomputer, indem die Flächenbelegung mit einer oder mehreren Druckfarben auf dem Aufzeichnungsträger im Bereich der Messfläche anhand der Druckdaten des Rastercomputers bestimmt wird. Je nach der zur Verfügung stehenden Rechenkapazität und der Kapazität zur Datenübertragung kann die Ermittlung der Gültigkeit der Messwerte des Temperatursensors im Steuerrechner der Druckmaschine oder im Rastercomputer erfolgen.
Als einfachstes erstes Ergebnis der beiden vorstehend beschriebenen Bewertungen der Messwerte für die Temperatur des Aufzeichnungsträgers ergibt sich, ob dieser Messwert gültig oder nicht gültig ist.
Wenn ein Messwert des Temperatursensors anhand vorbestimmter Kriterien als nicht gültig eingestuft wurde, kann dieser Messwert nicht verwendet werden. Bei einer Infrarotkamera als Temperatursensor werden dann die anderen Messwerte der übrigen Bildteile des Kamerabildes der gesamten Messfläche bewertet. Wenn aus den anderen Bildteilen des Messfelds der Infrarotkamera ebenfalls kein als gültig bewerteter Messwert gewonnen werden kann oder wenn ein Thermopile als Temperatursensor verwendet wird, ist abzuwarten, bis ein später ermittelter Messwert als gültig bewertet werden kann oder der Druckbetrieb einzustellen.
Der Messstreifenbereich (Messfläche) von 15 × 40 mm² (bei 80 m/min Geschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers) wird in kleinere Bereiche (im weiteren „Patch“ genannt) von 15x10 mm² aufgeteilt. Für jeden dieser Patches wird die Flächenbelegung berechnet. Dazu wird die Flächenbelegung jeder Primärfarbe eines Patches errechnet und dann die Flächenbelegungen zusammen addiert. Beispiel: Der Patch hat eine Flächenbelegung für K=5%, für M=2%, für C=3% und für Y=1%. Damit hat der Patch eine Flächenbelegung von 5%+2%+3%+1% = 11%. Wenn die so errechnete Flächenbelegung einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet, wird dieser Patch als „bedruckt“ bezeichnet, ansonsten als „unbedruckt“. Die Einstufung als „unbedruckt“ bedeutet also, dass auf diesem Patch ein gültiger Messwert ermittelt werden kann.
Diese binäre Information wird entsprechend codiert, „bedruckt“ = ,1' und „unbedruckt“ = ,0'. Für jede Seite wird der Messroutine das Layout (z.B. „0011101111...“) des Messstreifens übergeben. Die Messroutine kann dann anhand vorbestimmter Kriterien ermitteln, ob eine ausreichende Anzahl an gemeldeten unbedruckten Bereichen vorliegt, wenn die ungültigen Messwerte verworfen werden, also die Messwerte, die auf als „bedruckt“ = ,1' codierten Bereichen gewonnen wurden.
Weiter ist es möglich, die Bewertung flexibel zu gestalten, ab welcher Flächenbelegung ein Patch als „unbedruckt“ gilt und deshalb einen gültigen Messwert liefern kann. Dies kann abhängig von der Betriebssituation (Geschwindigkeit, maximal erlaubte Bahntemperatur ...) geschehen.
Im Rahmen einer flexibleren Gestaltung der Bewertung der Gültigkeit kann auch eine unterschiedliche Gewichtung der einzelnen Druckfarben vorgesehen werden. Im Falle des Bewertung der Messwerte für die Temperatur des Aufzeichnungsträgers anhand der vom Rastercomputer übermittelten Daten mit der Flächenbelegung an Druckfarbe im Bereich der Messfläche auf dem Aufzeichnungsträger kann diese Gültigkeit anhand eines Schwellwerts ermittelt werden, zum Beispiel 10 % Flächenbelegung mit Farbstoff. Wenn mehrere Druckfarben verwendet werden, kann auch eine Gewichtung nach Art des Farbstoffs vorgenommen werden. So kann z.B. für eine schwach deckende Druckfarbe wie Gelb, die nur geringe Auswirkung auf den gemessenen Temperaturwert hat, eine höhere Flächendeckung zugelassen werden als für eine stark Wärme absorbierende Druckfarbe wie Schwarz. Wenn z. B. ein Schwellwert von maximal 10% an zulässiger Belegung mit Druckfarbe festgelegt wird, um den Messwert noch als gültig einzustufen, so ergeben sich im Vierfarbendruck 2,5% an Belegung mit jeder der vier Farben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz für den Fall, dass allen vier Farben die gleiche Gewichtung zugemessen wird. Wird die Gewichtung für Gelb um 40% erhöht und die Gewichtung von Schwarz um 40% reduziert, so ergeben sich für Gelb 3,5% an zulässiger Belegung und für Schwarz nur 1,5% an erlaubter Flächenbelegung, ohne dass der Schwellwert von 10% an Flächenbelegung mit Druckfarbe überschritten würde. Darüber hinaus kann durch eine solche Gewichtung anhand der verwendeten Druckfarbe auch die Festlegung eines erhöhten Schwellwerts von z.B. 11% möglich werden, ohne dass der Messwert als nicht gültig anzusehen wäre und verworfen werden müsste. Dieser Wert von 11% kann sich z.B. ergeben, wenn für Gelb der Wert für die zulässige Belegung auf 3,5% gesetzt wird, während für die übrigen drei Farben der Wert von 2,5% beibehalten wird.
Das Layout des Messstreifens wird für jede Seite errechnet, jedoch wird die Überprüfung der Messwerte auf ihre Gültigkeit, also die Bewertung als „bedruckt“ bzw. „unbedruckt“ in Druckmaschinen mit einem endlosen bandförmigen Aufzeichnungsträger nicht auf Seitenbasis vorgenommen, sondern erfolgt nahtlos über Seitengrenzen hinweg.
Weiter ist es erforderlich, dass die genannten unbedruckten Bereiche auch genügend oft als Messflächen im Messbereich des Temperatursensors vorkommen. Nur so kann eine kontinuierliche Erfassung der Temperatur des Aufzeichnungsträgers erfolgen, die Voraussetzung für die Regelung der Temperatur des Aufzeichnungsträgers ist. Bei aktuellen Anwendungen besteht die Anforderung, dass etwa jede Sekunde eine geeignete Messstelle in das Messfenster gelangen muss.
Aus diesen Anforderungen ergibt sich folgende Problemstellung, dass sichergestellt sein muss, dass die im Messfenster gemessene Maximaltemperatur tatsächlich an einer geeigneten unbedruckten Messfläche ermittelt wurde. Nur an unbedruckten Stellen kann die maximale Temperatur gemessen werden. Und nur in diesem Falle darf das Ergebnis der Temperaturmessung in die Regelung für die Temperatur der Fixierstation eingespeist werden.
Einfache Vorschläge zur Lösung dieses Problems sind, auf jeder Seite einen 15 x 50 mm² Schutzbereich an der geführten Kante des Aufzeichnungsträgers zu definieren oder den kompletten Rand des Aufzeichnungsträgers auf eine Breite von 15 mm nicht zu bedrucken. Diese Vorschläge bedingen jedoch einen erheblichen Verlust an Aufzeichnungsträger, der aus Kostengründen zu vermeiden ist und deshalb oft nicht akzeptiert werden kann. Die hier beispielhaft genannte Breite von 15 mm für den nicht zu bedruckenden Bereich ergibt sich hierbei aus dem Sichtfeld 22 des Temperatursensors 21, der in einem bestimmten Abstand zum Aufzeichnungsträger in der Fixierstation angebracht ist. Die Länge von 50 mm ergibt sich aus einem 10 mm langen Bereich, der zum Einschwingen des Temperatursensors 21 erforderlich ist, und der vorgenannten Länge der Messfläche von 40 mm bei einer Geschwindigkeit von 80 m/min.
Da zwischen der Errechnung des Messstreifen-Layouts und der tatsächlichen Messung Zeit vergeht, kann man vor dem Farbauftrag feststellen, ob die Temperaturmessung plausible Werte liefern würde. In dem Fall, dass nicht genügend gültige Messwerte ermittelt werden können und die Regelung deshalb fehlschlagen würde, kann das Drucksystem schon vor Erreichen desjenigen Bereichs im Druckauftrag angehalten werden, in dem nicht genügend gültige Messwerte vorliegen. Es ist aber ebenso möglich, in einem Testlauf die Daten einzelner Druckjobs nur durch den Rastercomputer verarbeiten zu lassen und dabei zu prüfen, ob eine ausreichende Anzahl an gültigen Messflächen im jeweiligen Druckjob vorhanden ist.
Diese Vorgehensweise wird dadurch erleichtert, dass dem Steuerrechner der Druckmaschine bekannt ist, wo der berührungslos arbeitende Temperatursensor 21 die Messung auf der Papierbahn vornimmt. In Druckmaschinen für endlose Papierbahnen ist dies normalerweise ein 15 mm bereiter Bereich an der geführten Papierkante. Beim beidseitigen Drucken in einer Twin-Konfiguration zweier hintereinander angeordneter Drucker befindet sich dieser Messstreifen - in Transportrichtung des Aufzeichnungsträgers gesehen - bei der ersten Druckmaschine für die Vorderseite des Aufzeichnungsträgers an der rechten Papierkante und bei der zweiten Druckmaschine für die Rückseite des Aufzeichnungsträgers an der linken Papierkante.
Es können folgende Massnahmen ergriffen werden, wenn keine oder nicht genügend als „unbedruckt“ eingestufte Messflächen ermittelt werden. Der Steuerrechner der Druckmaschine veranlasst ein Anhalten (Stopp) der Druckmaschine und die Ausgabe einer Fehlermeldung am Bedienfeld für den Operator. Dieser Stopp der Druckmaschine veranlasst das Bedienpersonal den Seiteninhalt so zu verschieben, dass die Anzahl als „unbedruckt“, also gültig bewerteter Messflächen höher wird. Unter Umständen kann es auch möglich sein, den Temperatursensor in eine andere Position über dem Aufzeichnungsträger zu bringen, in einen Bereich, in dem während des Druckvorgangs häufiger als „unbedruckt“, also gültig bewertete Messflächen den Temperatursensor passieren.
Es ist möglich, die Flächenbelegung des Messstreifens im Conton-Bereich zu errechnen. Genauer wäre eine Berechnung der Flächenbelegung erst nach dem Halftoning. Die Berechnung im Conton-Bereich ist einfacher durchzuführen und stellt geringere Anforderungen an die CPU.
Ein zweites Ergebnis der Bewertung der Messwerte des Temperatursensors anhand der Flächenbelegung für Messwerte, die als nicht gültig bewertet wurden, besteht darin, dass ein solcher als nicht gültig bewerteter Messwert anhand von Erfahrungswerten für die aktuell vorliegende Flächenbelegung korrigiert wird. Wie vorstehend beim ersten Ergebnis der Bewertung dargestellt ist es wieder möglich, bei mehreren Druckfarben eine Gewichtung nach Art des Farbstoffs vorzunehmen. Die Ermittlung der Erfahrungswerte erfolgt zum Beispiel durch Messreihen bei Erstellung des Prototyps der Druckmaschine oder durch Drucken einer Folge von Testfeldern zum ,Einmessen‘ einer neu an der Druckmaschine eingesetzten Druckfarbe für den jeweils verwendeten Aufzeichnungsträger.
Die Korrektur erfolgt dann durch Umrechnung von dem Temperaturmesswert, der von einer bedruckten Messfläche des Aufzeichnungsträgers gewonnen wurde, also der gemessenen Temperatur einer Fläche mit einer bekannten Flächenbelegung an Farbstoff oder Farbstoffen in einen Messwert, wie er bei weißem Papier als Aufzeichnungsträgers vorläge. Bei Verwendung einer Infrarotkamera werden mehrere Messflächen gleichzeitig erfasst. Für jede Messfläche wird einzeln ermittelt, welche Flächenbelegung vorliegt und ob der Temperaturwert gültig ist oder nicht.
Dann werden entweder alle nicht gültigen Messwerte verworfen oder es erfolgt eine Korrektur der Messwerte für einzelne Flächen wie oben beschrieben. Diese Entscheidung kann im Vorfeld erleichtert werden, indem eine Vorauswahl günstiger Messflächen oder Berechnung günstiger Messfenster durch das Bedienpersonal der Druckmaschine erfolgt. Hier können zum Beispiel oft vorliegende weiße Stellen am Rand einer Seite berücksichtigt werden.
Als drittes Ergebnis der Bewertung der Messwerte des Temperatursensors anhand der Flächenbelegung mit Druckfarbe aus den Daten des Rastercomputers kann bestimmt werden, welche Messwerte tatsächlich in die Regelung gespeist werden bzw. an welchen Stellen auf dem Aufzeichnungsträger und/oder mit welcher Häufigkeit diese Messwerte aufgenommen werden.
Wie auch es auch bereits für das erste und zweite Ergebnis der Bewertung der Messwerte des Temperatursensors anhand der Flächenbelegung mit Druckfarbe aus den Daten des Rastercomputers möglich ist, so ist es für das dritte Ergebnis sogar eine Voraussetzung, dass die Bewertung der Messwerte des Temperatursensors anhand der Flächenbelegung mit Druckfarbe aus den Daten des Rastercomputers vorgenommen wird, bevor die Messung selbst erfolgt. Es ist weiter möglich, diese Bewertung zu einem noch früheren Zeitpunkt vorzunehmen, nämlich bevor das mit den Druckdaten des Rastercomputers erzeugte Druckbild 31 auf den Aufzeichnungsträger aufgebracht wird.
Der in 2 a) eingezeichnete Weißbereich 33 neben dem Adressfeld kann unter Umständen nicht auf jeder Seite vorliegen, wenn z.B. sowohl ein- als auch mehrseitige Rechnungen oder Lieferscheine gedruckt werden, bei denen nur die jeweils erste Seite der Rechnung / des Lieferscheins das Adressfeld und den Weißbereich 33 enthält, die zweite und eventuelle weitere Seiten aber nicht. In einem solchen Fall kann für eine bestimmte Seite vor dem Druck, spätestens aber zu dem Zeitpunkt, an dem diese Seite in das Sichtfeld des Sensors gelangt, festgelegt werden, ob für diese Seite überhaupt ein Messwert zu ermitteln ist.
Entsprechend kann auch im Falle der Verwendung einer Infrarotkamera als Temperatursensor (s. 3) bereits vor der tatsächlichen Ermittlung des Messwertes oder sogar vor dem Druck ermittelt werden, welche der im Sichtfeld 22 der Infrarotkamera 21 befindlichen Messflächen 23 zu verwenden ist oder sind. Die Daten der zu messenden Flächen 23 können der Infrarotkamera 21 vor der Messung übermittelt werden. So kann der Aufwand für die Übertragung der Messwerte reduziert werden, weil nur die Daten der Messflächen 23 übertragen werden, die vor der Messung als gültig ermittelt wurden.
Weiter kann vorgesehen sein, den Temperatursensor in der Fixierstation verschiebbar anzuordnen. Im Transaktionsdruck für Rechnungen, Kontoauszüge und Mailingaktionen befindet sich auf vielen Ausdrucken ein unbedruckter Bereich zwischen einem an einem Rand der Druckseite angeordneten Adressfeld und evtl. bündig zum anderen Rand gedruckten weiteren Informationen. Dieser Bereich kann für eine Temperaturmessung zugänglich werden, wenn ein ursprünglich am Rand des Aufzeichnungsträgers montierter Temperatursensor verschiebbar angeordnet wird, so dass dieser unbedruckte Bereich in das Sichtfeld des Temperatursensors gelangt. Dies ist z.B. bei dem in 2 a) weiter rechts dargestellten Temperatursensor 21a der Fall, der einen auf dem Aufzeichnungsträger 13 neben einem Adressfeld angeordneten Weißbereich 33 erfasst.
Bei kontinuierlich bewegtem Aufzeichnungsträger genügt es, dass der Temperatursensor quer zur Transportrichtung des Aufzeichnungsträgers, also in Richtung des Doppelpfeils 37 verschiebbar angeordnet wird. Die Position der Messfläche 23 in Transportrichtung 39 wird dann bestimmt, indem der Zeitpunkt der Messung festgelegt wird. Wird hingegen eine Temperaturmessung an einem stationären Aufzeichnungsträger vorgenommen, wie es in einer Druckmaschine für Einzelblätter der Fall sein kann, so kann der Temperatursensor zusätzlich in Transportrichtung verschiebbar angeordnet werden. In beiden vorstehend genannten Fällen ist es erforderlich, die (ggf. in zwei Dimensionen zu ermittelnde) Position des Temperatursensors bei der Ermittlung der Flächenbelegung anhand der Daten des Rastercomputers zu berücksichtigen. Bei kontinuierlich laufendem Transport des Aufzeichnungsträgers geschieht dies über die Position des Temperatursensors quer zur Transportrichtung und eine zeitliche Festlegung des Messfensters.
Im Sinne des dritten Ergebnisses der Bewertung der Messwerte des Temperatursensors anhand der Flächenbelegung mit Druckfarbe aus den Daten des Rastercomputers kann entsprechend die Position des Temperatursensors 21 eingestellt werden, wenn, wie vorstehend beschrieben, die Festlegung der Messflächen 23 erfolgt, indem in einem Testlauf die Daten des jeweiligen Druckjobs nur durch den Rastercomputer verarbeitet werden.
In 4 sind die Schritte des Verfahrens dargestellt, die zum dritten Ergebnis der Bewertung der Messwerte des Temperatursensors anhand der Flächenbelegung mit Druckfarbe aus den Daten des Rastercomputers führen. Nach dem Start des Verfahrens werden im Schritt 41 die Druckdaten im Rastercomputer 14 bearbeitet. Danach werden im Schritt 42 die Druckdaten anhand vorgegebener Kriterien bewertet, wo sich mögliche Messflächen mit gültigen Messwerten befinden. Diese Kriterien können sein, wie in 2 a) gezeigt, ,Messung am Rand des Aufzeichnungsträgers' oder ,Messung neben einem Adressfeld‘ etc. Anhand der Flächenbelegung mit Druckfarbe werden dann im Schritt 43 aus der Vielzahl möglicher Messflächen diejenigen ausgewählt, die gültige Messwerte liefern. Danach wird das Druckbild 31 mit den Farbauftragsstationen 15 im Schritt 44 erzeugt und in der Fixierstation 18 im Schritt 45 fixiert. Im Schritt 46 erfolgt dann die Temperaturmessung an den ausgewählten Messflächen 23. Die Korrelation zwischen dem Zeitpunkt, zu dem die Temperatur gemessen wird, und der ausgewählten Messfläche erfolgt dabei im Steuerrechner der Druckmaschine anhand der Daten des Transportsensors 25. Daraufhin endet das Verfahren und kann für weitere Druckdaten neu gestartet werden.
Die vorstehende Erfindung wurde am Beispiel eines Vierfarbdruckers beschrieben. Sie lässt sich aber auch ohne weiteren Aufwand für Druckmaschinen mit einer Farbe oder für siebenfarbige Druckmaschinen einsetzen, also für Druckmaschinen mit einer beliebigen Anzahl an Primärfarben.
Die vorstehende Beschreibung der Erfindung erfolgte am Beispiel eines Tintenstrahldruckers. Sie kann jedoch mit dem Fachmann geläufigen Schritten leicht auf andere Druckmaschinen angepasst werden. Solche Druckmaschinen sind digitale Druckmaschinen, die pulverförmigen oder flüssigen Toner verwenden oder Offset-Druckmaschinen.
Obwohl die vorstehende Erfindung in Bezug auf weißes Papier als Aufzeichnungsträger dargestellt worden ist, versteht der Fachmann, dass sie auch auf farbige Papiere oder andere Materialien als Aufzeichnungsträger angewendet werden kann. Solche anderen Materialien sind zum Beispiel Pappe, Kunststofffolien, Metalle oder Label.
Bezugszeichenliste

(11): Druckmaschine
(13): Aufzeichnungsträger
(14): Rastercomputer
(15): Farbauftragsstation
(16): Übertragung des Druckbilds vom Rastercomputer zur Farbauftragsstation
(17): Steuerrechner der Druckmaschine
(18): Fixierstation
(19): Transportmedium
(20): Übertragung v. Daten zw. Rastercomputer und Steuerrechner der Druckmaschine
(21): Temperatursensor
(22): Sichtfeld des Temperatursensors
(23): Meßfläche
(25): Transportsensor
(27): Abwickler
(29): Aufwickler
(31): Druckbild
(33): Weißbereich
(37): Verschieberichtungen des Temperatursensors
(39): Transportrichtung
(41): Verfahrensschritt 1
(42): Verfahrensschritt 2
(43): Verfahrensschritt 3
(44): Verfahrensschritt 4
(45): Verfahrensschritt 5
(46): Verfahrensschritt 6

Claims

Verfahren zur Bestimmung der Temperatur eines Aufzeichnungsträgers (13), der durch eine Farbauftragsstation (15) mit ein Druckbild (31) bildendem Farbstoff belegt wird, bei dem das Druckbild (31) mit einem Rastercomputer (14) erstellt wird, bei dem der Farbstoff des Druckbilds (31) in einer Fixierstation (18) auf dem Aufzeichnungsträger (13) fixiert wird, bei dem ein in der Fixierstation (18) angeordneter Temperatursensor (21) die Temperatur mindestens einer vorbestimmten Messfläche (23) auf dem Aufzeichnungsträger ermittelt, bei dem ein der Messfläche (23) zugeordneter Temperaturwert anhand einer aus Daten des Rastercomputers (14) ermittelten Flächenbelegung mit Farbstoff im Bereich der Messfläche (23) auf seine Gültigkeit bewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Bewertung des der Messfläche (23) zugeordneten Temperaturwertes anhand der aus Daten des Rastercomputers (14) ermittelten Flächenbelegung mit Farbstoff im Bereich der Messfläche (23) auf seine Gültigkeit vor der Belegung des Aufzeichnungsträgers (13) durch eine Farbauftragsstation (15) mit ein Druckbild (31) bildendem Farbstoff erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Messfläche (23) bestimmt wird, indem aus den Daten des Rastercomputers (14) mindestens eine von mehreren möglichen Messflächen (23) ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Gültigkeit eines Temperaturwerts anhand eines Schwellwerts für die Flächenbelegung mit Farbstoff festgelegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein für eine Messfläche (23) als ungültig bewerteter Temperaturwert anhand der aus Daten des Rastercomputers (14) ermittelten Flächenbelegung mit Farbstoff korrigiert wird und der korrigierte Temperaturwert als gültig bewertet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Transportsensor (25) die Position des Aufzeichnungsträgers (13) zum Zeitpunkt der Belegung mit ein Druckbild (31) bildendem Farbstoff ermittelt und mit der Position zum Zeitpunkt der Temperaturmessung korreliert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem ein Transportsensor (25) - entweder die Geschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers (13) oder die Winkelstellung eines Transportmediums (19) des Aufzeichnungsträgers (13) und - eine elektronische Uhr Zeitintervalle misst und aus der Geschwindigkeit oder der Winkelstellung die Position des Aufzeichnungsträgers ermittelt.
Verfahren nach Anspruch 5 und einem der Ansprüche 6 oder 7, bei dem die Flächenbelegung der Messfläche (23) anhand der mit dem Transportsensor (25) ermittelten Position des Aufzeichnungsträgers (13) mit den Daten des Rastercomputers (14) korreliert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Thermopile als Temperatursensor (21) verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, bei dem eine Infrarotkamera als Temperatursensor (21) verwendet wird.
Verfahren zur Bestimmung der Temperatur eines Aufzeichnungsträgers (13) mit folgenden Schritten: - Daten eines Druckbilds (31) werden mit einem Rastercomputer (14) erstellt, - die Daten des Druckbilds (31) werden auf mögliche Messflächen (23) bewertet, - aus den möglichen Messflächen (23) wird anhand einer im Rastercomputer ermittelten Flächenbelegung mit Farbstoff mindestens eine Messfläche (23) ausgewählt, bei der die Flächenbelegung mit Farbstoff einen vorbestimmten Schwellwert nicht überschreitet, - der Aufzeichnungsträger (13) wird durch eine Farbauftragsstation (15) mit das Druckbild (31) bildendem Farbstoff belegt, - der Farbstoff des Druckbilds (31) wird in einer Fixierstation (18) auf dem Aufzeichnungsträger (13) fixiert, - frühestens nachdem die mindestens eine Messfläche (23) ausgewählt wurde, bei der die Flächenbelegung mit Farbstoff einen vorbestimmten Schwellwert nicht überschreitet, ermittelt ein in der Fixierstation (18) angeordneter Temperatursensor (21) die Temperatur der mindestens einen ausgewählten Messfläche (23) auf dem Aufzeichnungsträger (13).
Druckmaschine, die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 eingerichtet ist.