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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Sensoreinrichtung für eine Druckmaschine
nach dem Oberbegriff der Ansprüche
1 und 7.
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Die
Sensortechnik ist in vielen Gebieten der Technik verbreitet, beispielsweise
in der Industrieautomatisierung und auch zunehmend im Automobilbau.
Auf dem Gebiet von Druckmaschinen werden Sensoren beispielsweise
verwendet um einen Bogen von Bedruckstoff oder Passer- oder Registermarken automatisch
zu erfassen. Mit Hilfe der derart erfassten Passer- oder Registermarken
ist die Position eines Bogens auf einem Transportband der Druckmaschine
oder die Position des Druckbildes bezüglich des Bogens feststellbar.
In der Druckmaschinenindustrie besteht ein zunehmender Anspruch
der Kunden an die Qualität
der durch die Druckmaschine hergestellten Druckergebnisse. Diesem
Qualitätsanspruch
Rechnung zu tragen ist eine Aufgabe bei der Entwicklung von Druckmaschinen.
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Aufgabe
der Erfindung ist, einen Druck mit hoher Qualität in einer Druckmaschine bereitzustellen.
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Die
Aufgabe löst
die Erfindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und des Anspruchs
7. Vorgesehen ist ein Verfahren zum Steuern einer Sensoreinrichtung
für eine
Druckmaschine, bei dem die Sensoreinrichtung in einer Druckmaschine
bei einer ersten Betriebsart wenigstens eine Marke erfasst und das
Erfassen der Marke eine zweite Betriebsart auslöst, bei der die optische Dichte
und die Farbe der Marke durch die Sensoreinrichtung erfasst wird.
Ferner ist eine Sensoreinrichtung für eine Druckmaschine bereitgestellt
mit einer ersten Betriebsart einer Sensoreinrichtung zum Erfassen
einer Marke und einer Auslöseeinrichtung
zum Auslösen
einer zweiten Betriebsart zum Erfassen der optischen Dichte der Marke
und der Farbe der Marke beim Erfassen der Marke.
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Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
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Vorteilhaft
wird die optische Dichte der Marke bestimmt und anschließend anhand
der Ergebnisse der optischen Dichte die Farbe der Marke bestimmt. Somit
werden mit einer Messung mehrere Eigenschaften erfasst.
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Bei
einer Ausführungsform
löst das
Erfassen des Rands der Marke ein Beleuchten der Marke mit wenigstes
drei verschiedenen Farben aus. Diese Variante gestattet besonders
geeignete Farbmessungen der Marke. Ferner liefert die Marke bei
einem Beleuchten mit mehreren Farben einen geeigneten Kontrast,
welcher von der Sensoreinrichtung gut erfassbar ist.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung werden die Werte der optischen Dichte und der Farbe
der Marke bei verschiedenen Bedruckstoffen als Träger der
Marke mit einem bedruckstoffspezifischen Korrekturwert multipliziert.
Auf diese Weise wird dem Umstand Rechnung getragen, dass der Bedruckstoff
die optische Dichte und Farbe der Marke beeinflusst und daher die
optische Dichte und Farbe der Marke bei verschiedenen Bedruckstoffen
unterschiedliche Werte aufweisen.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden
die Werte der optische Dichte und der Farbe der Marke bei verschiedenen
Verfärbungen
eines Transportbands als Träger der
Marke mit einem transportbandspezifischen Korrekturwert multipliziert.
Hierbei werden Veränderungen
der erfassten Werte etwa aufgrund von Verschmutzungen oder altersbedingten
Verfärbungen des
Transportbands berücksichtigt.
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Bei
einer speziellen Ausführungsform
umfasst die Sensoreinrichtung eine Differenzdiode, die ein empfindliches
Messen der optischen Dichte und der Farbe der Marke ermöglicht.
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Nachfolgend
sind Ausführungsformen
der Erfindung anhand der Figuren in Einzelheiten beschrieben.
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1 zeigt eine schematische
Ansicht einer Sensoreinrichtung in einer Druckmaschine mit einem Abschnitt
eines transparenten Transportbands und einem Reflektor,
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2 zeigt eine schematische
Ansicht einer Sensoreinrichtung in einer Druckmaschine mit einem Abschnitt
eines transparenten Transportbands und einem Reflektor.
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1 zeigt eine schematische
Ansicht einer Sensoreinrichtung 1 in einer Druckmaschine.
Die Sensoreinrichtung 1 ist oberhalb eines transparenten endlosen
Transportbands 3 angeordnet, von welchem hierbei ein Abschnitt
dargestellt ist. Die Sensoreinrichtung 1 umfasst einen
Lichtsender zum Aussenden von Licht und einen Empfänger zum
Empfangen des reflektierten Lichts. Die Sensoreinrichtung 1 kann
einen oder mehrere Sensoren umfassen. Auf dem Transportband 3 sind
Marken 5 aufgedruckt, welche hierbei schematisch als Rechtecke
dargestellt sind. Ferner können
die Marken 5 auf einem Bedruckstoff aufgedruckt werden,
wobei die Sensoreinrichtung 1 den Vorderrand des Bedruckstoffs,
etwa einen Bogen Papier, und anschließend die Marken 5 erfasst.
Die Marken 5 sind Passer- und/oder Registermarken. Unter
Registermarken sind Marken 5 zu verstehen, welche dazu
dienen, die Position eines Druckbildes auf einem Bogen zu bestimmen,
unter Passermarken sind Marken 5 zu verstehen, welche entsprechend
bei einem Mehrfarbdruck verwendet werden. Insbesondere bezeichnet
das Register die Position von Farbauszügen bezogen auf die Außenränder eines
Bogens und der Passer die Position der Farbauszüge zueinander. Die einzelnen
Farbauszüge
setzen sich übereinander
gedruckt zum mehrfarbigen Bild zusammen. Die Marken 5 sind
entweder auf dem Transportband 3 oder auf einem Bedruckstoff
aufgedruckt, etwa einem Bogen von Papier. Die Marken 5 sind
jeweils von einzelnen Druckwerken oder Druckmodulen der Druckmaschine
aufgebracht und stellen jeweils eine Farbe der Druckmaschine dar,
in diesem Beispiel vier Farben, etwa Schwarz, Gelb, Magenta und
Cyan. Die Anordnung von Marken 5 ist nur beispielhaft,
weitere Anordnungen sind ausführbar.
Die Sensoreinrichtung 1 befindet sich zuerst in einer ersten
Betriebsart und sendet ein Lichtsignal in Richtung des Transportbands 3,
welches beim vorliegenden Fall, bei dem die Marken 5 auf
das Transportband 3 gedruckt sind,
entweder auf eine Marke 5 oder auf das Transportband 3 trifft.
Von der Marke 5 wird das Licht im Wesentlichen reflektiert und
von der Sensoreinrichtung 1 empfangen. Das Licht, welches
auf das Transportband 3 trifft, transmittiert zum großen Teil
und trifft auf einen Reflektor 11, der unterhalb des Transportbands 3 angeordnet ist.
Der Reflektor 11 reflektiert das auf ihn treffende Licht
im Wesentlichen zur Sensoreinrichtung 1 zurück. Durch
den Unterschied im von der Sensoreinrichtung 1 empfangenen
Kontrast bei Vorhandensein einer Marke 5 zum einen und
bei Fehlen einer Marke 5 zum anderen werden die einzelnen
Marken 5 detektiert. Bei Vorhandensein einer Marke 5 im
Lichtweg zwischen der Sensoreinrichtung 1 und dem Reflektor 11 wird
weniger Licht vom Empfänger
in der Sensoreinrichtung 1 als bei Fehlen einer Marke 5 im Lichtweg
empfangen. Insbesondere wird jeweils ein durch das Erfassen des
Rands der Marke 5 erzeugtes Signal zu einer Steuerungseinrichtung 10 übertragen.
Wenn das Lichtsignal der Sensoreinrichtung 1 auf eine Marke 5 trifft
und reflektiert wird, empfängt die
Sensoreinrichtung 1 ein anderes stärkeres Signal, als wenn das
Lichtsignal auf das Transportband 3 trifft. Auf diese Weise
wird der Rand der Marke 5 erfasst. Aus der Position des
Rands der Marke 5 wird die Register- und/oder Passerhaltigkeit
der Marke 5 bestimmt, d. h. eine eventuelle Abweichung
der Marke 5 von einer Sollposition auf dem Transportband 3, hierbei
eine eventuelle Abweichung in Transportrichtung des Transportbands 3.
Hierzu wird in der Steuerungseinrichtung 10 ein Takt abgezählt, welcher
beim Erfassen des Rands der Marke 5 stoppt. Ein Impuls startet
das Zählen
des Takts, welcher beispielsweise den Vorderrand eines Bogens von
Papier auf dem Transportband 3 simuliert. Die derart erhaltene
Taktzahl entspricht folglich einer simulierten Taktzahl von einem
Vorderrand des Bogens von Papier zum Rand der Marke 5,
wobei die Taktzahl einem Abstand zugeordnet werden kann. Die Sollposition
der Marke 5 ist in der Steuerungseinrichtung 10 mit
einer Soll-Taktzahl
gespeichert. Ein Vergleich der Soll-Taktzahl mit der gemessenen
Taktzahl ergibt ein Abweichung der Marke 5 in Transportrichtung,
den sogenannten Intrack Fehler. Beim Erfassen des Rands der Marke 5 wird
die Sensoreinrichtung 1 in eine zweite Betriebsart geschaltet
und das Bestimmen der optischen Dichte und der Farbe der Marke 5 ausgelöst. Die Sensoreinrichtung 1 ist
folglich selbsttriggernd, das Erfassen der optischen Dichte und
der Farbe der Marke 5 in der zweiten Betriebsart wird zeitlich
definiert ausgelöst
durch das Erfassen des Rands der Marke 5. Das Auslösen der
zweiten Betriebsart wird gewöhnlich
mittels eines Impulses durchgeführt. Hierzu
ist eine Auslöseeinrichtung 14 vorgesehen, welche
mit der Sensoreinrichtung 1 verbunden ist. Die Auslöseeinrichtung 14 ist
in den Fig. als einzelner Schaltungsblock dargestellt, diese kann
auch von der Sensoreinrichtung 1 oder der Steuerungseinrichtung 10 umfasst
sein. Die Auslöseeinrichtung 14 umfasst eine
elektronische Schaltung, welche beim Erfassungssignal beim Erfassen
des Vorderrands der Marke 5 das Erfassen der optischen
Dichte und der Farbe der Marke 5 durch die Sensoreinrichtung 1 auslöst. Aufgrund
des Signals bei Erfassen des Rands der Marke 5 durch die
Sensoreinrichtung 1 wird das Messen der optischen Dichte
und der Farbe der Marke 5 durchgeführt. In der Steuerungseinrichtung 10 wird
dem von der Marke 5 empfangenen reflektierten Licht eine
optische Dichte zugeordnet. Die optische Dichte der Marke 5 wird
bestimmt, indem die Amplitude des Signals gemessen wird, das aus
der Differenz der empfangenen Lichtsignale von auf das Transportband 3 und
von auf die Marke 5 fallendem Licht gebildet wird. Der
Signalpegel des resultierenden Signals ist ein Maß für den Kontrast
zwischen dem Transportband 3 und der Marke 5.
Ferner wird mit der gleichen Messung durch die Sensoreinrichtung 1 die
Farbe der Marke 5 bestimmt, nacheinander die Farbe Schwarz,
Gelb, Magenta und Cyan bei diesem Beispiel entsprechend den nacheinanderfolgenden
Farben der Marken 5 auf dem Transportband 3. Zu
diesem Zweck umfasst die Sensoreinrichtung 1 entweder Farbfilter
oder eine spektrale Erkennungsvorrichtung. Bei der Verwendung von
Farbfiltern im Lichtsender wird das Licht von der Sensoreinrichtung 1 nach
dem Erfassen des Vorderrands der Marke 5 mit wenigstens
drei verschiedenen Farben in Richtung der Marken 5 ausgestrahlt.
Hierbei werden die einzelnen Farben in schneller Abfolge nacheinander ausgesendet.
Aus den empfangenen Signalen der einzelnen ausgesendeten Farben,
bei drei verschiedenen Farben sind dies drei Signale, wird anschließend, in der Steuerungseinrichtung 10 die
Farbe der Marke 5 bestimmt. Die Farbe jeder Marke 5 wird
folglich mit wenigstens drei verschiedenen Farbstrahlen gemessen.
Diese Farbbestimmung ist insbesondere im Lichter- und Mitteltonbereich
vorteilhaft. Bei der Variante der Verwendung einer spektralen Erkennungsvorrichtung
wird in der Steuerungseinrichtung 10 ein reflektiertes
und empfangenes Licht strahlbündel
in seine Frequenzbestandteile, welche die einzelnen Farben kennzeichnen,
getrennt, die einzeln auswertbar sind. Sämtliche für das Messen der Dichte, Farbe
und des Registers notwendigen Informationen sind im von der Marke 5 zur
Sensoreinrichtung 1 reflektierten Lichtsignal enthalten
und werden von der Sensoreinrichtung 1 erfasst und von
der Steuerungseinrichtung 10 ausgewertet. Wenn eine gewisse
Zeit lang kein Rand einer Marke 5 erfasst wird, schaltet die
Auslöseeinrichtung 14 die
Sensoreinrichtung 1 in die erste Betriebsart zurück. Beim
Erfassen eines Rands einer folgenden Marke 5 wird wieder
die zweite Betriebsart eingestellt, wie vorstehend beschrieben.
In dem Fall, dass die Marken 5 auf einem Bedruckstoff aufgedruckt
sind, wird von der Sensoreinrichtung 1 zuerst der Vorderrand
des Bedruckstoffs erfasst und ein Sensorsignal zur Steuerungseinrichtung 10 übertragen.
Durch das Sensorsignal ausgelöst
wird eine Anzahl von Takten bis zum Erfassen der ersten Marke 5 auf
dem Bedruckstoft gezählt.
Die Anzahl von Takten vom Vorderrand des Bedruckstoffs bis zur ersten
Marke 5 wird einer Länge
zugeordnet, so dass der tatsächliche
Abstand vom Vorderrand des Bedruckstoffs bis zur ersten Marke 5 bekannt
ist. Bei einer Ausführungsform
stammen die Takte von einem Enkoder bei einer Umlenkwalze, welcher
die Bewegung des Transportbands 3 steuert, so dass einer
Anzahl von Takten des Enkoders eine Länge des Transportbands 3 zuordnenbar
ist. Da das Transportband 3 den Bedruckstoft trägt, ist
hiermit auch der Abstand vom Vorderrand zur Marke 5 bekannt.
In entsprechender Weise sind die Abstände vom Vorderrand des Bedruckstoffs
zu den übrigen Marken 5 messbar.
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2 zeigt eine Variante der
Erfindung mit einer schematischen Ansicht eines Abschnitts des Transportbands 3,
auf dem eine Anordnung von Marken 5 aufgebracht ist. Im
Unterschied zur Ausführungsform
nach 1 wird hierbei
ein Lichtsignal von einer Beleuchtungseinrichtung 12 ausgesendet,
welche unterhalb des transparenten Transportbands 3 angeordnet
ist. Die Strahlung der Beleuchtungseinrichtung 12 transmittiert
im Wesentlichen durch das transparente Transportband 3 und
gelangt bei den Stellen, bei denen keine Marke 5 aufgedruckt
ist, zur Sensoreinrichtung 1. Dann befindet sich die Sensoreinrichtung 1 in
der ersten Betriebsart, bei der noch keine Marke 5 erfasst
ist. Die Sensoreinrichtung 1 umfasst bei diesem Beispiel
einen Lichtempfänger, welcher
das Licht der Beleuch tungseinrichtung 12 durch das transparente
Transportband 3 empfängt. Bei
den Stellen, bei denen eine Marke 5 auf das Transportband 3 aufgedruckt
ist, gelangt ein Anteil des Lichts der Beleuchtungseinrichtung 12 zur
Sensoreinrichtung 1, weitere Anteile des Lichts werden von
der Marke 5 reflektiert oder absorbiert, je nach optischer
Dichte und Farbe der Marke 5. Beim Erfassen der Marke 5 auf
dem transparenten Transportband 3 wird von der Auslöseeinrichtung 14 die
zweite Betriebsart ausgelöst.
Der durch die Marke 5 transmittierte Anteil des Lichts,
der jeweils von den Marken 5 gefiltert wird, enthält Informationen über die
optische Dichte und die Farbe der Marken 5. Durch jede einzelne
Marke 5 transmittieren hierbei unterschiedliche Anteile
des Lichts, abhängig
von der Dichte und Farbe der Marke 5. Diese Anteile des
durch die Marken 5 transmittierten Lichts der Beleuchtungseinrichtung 12 werden
in der Sensoreinrichtung 1 spektral ausgewertet. Der vorstehende
Vorgang wird bei der zweiten Betriebsart schnell nacheinander mit
mehreren Beleuchtungsfarben wiederholt, das Auswerten der transmittierten
Strahlung der verschiedenen Farben der Marken 5 wird entsprechend
wiederholt. Aus den Ergebnissen der verschiedenen Beleuchtungsfarben
wird für
jede Marke 5 einzeln ihre Farbe ermittelt. Zuerst wird
auf die beschriebene Weise der Vorderrand des Bedruckstoffs erfasst
oder ein Signal ausgelöst,
das den Vorderrand des Bedruckstoffs simuliert, und anschließend werden
die Marken 5 erfasst. Der Abstand des Vorderrands des Bedruckstoffs
oder des simulierten Vorderrands des Bedruckstoffs zu den Marken 5 wird
jeweils durch Abzählen einer
Taktzahl bestimmt. Hieraus ergibt sich die Registerhaltigkeit der
Marke 5 in Transportrichtung, der Intrack. Nach dem Erfassen
der Marken 5 löst
die Auslöseeinrichtung 14,
die mit der Sensoreinrichtung 1 verbunden ist, ein Signal
aus, welches eine Routine zum Erfassen der optischen Dichte und
der Farbe jeder Marke 5 startet. Beim vorliegenden Beispiel
werden auf diese Weise die Farben und die optischen Dichten von
vier Marken 5 bestimmt, indem die Beleuchtungseinrichtung 12 eine
schnell nacheinanderfolgende Bestrahlung mit verschiedenen spektralen Beleuchtungsfarben
durchführt,
für jede
Marke 5 einzeln.
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Durch
das Verwenden einer Differenzdiode 2, wenigstens zwei Fotodioden
in Differenzdiodenanordnung, wird eine höhere Messempfindlichkeit erzielt.
Während der
Messung deckt die zu messende Marke 5 den von den beiden
Dioden der Differenzdiode 2 empfangenen Lichtstrahl nacheinander
ab und erzeugt bei den Rändern
der Marke 5 ein Differenzsignal, welches zur Messung der
Position des Rands der Marke 5 verwendet wird. Die Sensoreinrichtung 1 wird
hierbei im Transmissionsmodus betrieben, d.h. die im Allgemeinen
mehrfarbige Lichtstrahlung der Sensoreinrichtung 1 bei
der zweiten Betriebsart transmittiert durch das lichtdurchlässige Transportband 3 und
wird von der Marke 5 oder dem Bedruckstoft reflektiert.
Eine andere Möglichkeit
besteht darin, das Summensignal der Differenzdiode 2 zu
bestimmen. In dem Moment, wenn die Marke 5 den von den
beiden Dioden der Differenzdiode 2 empfangenen Lichtstrahl
abdeckt, wird das Summensignal gemessen. Das Summensignal der beiden
Dioden der Differenzdiode 2 ist proportional zur optischen
Dichte der Marke 5 und daher ist die optische Dichte der Marke 5 hieraus
bestimmbar.
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Das
vorstehend beschriebene Erfassen der Registerhaltigkeit, der optischen
Dichte und der Farbe der Marke 5 wird bevorzugt während des
Druckvorgangs durchgeführt.
Die Ergebnisse der Messungen werden dann von der Maschinensteuerung
in der Steuerungseinrichtung 10 der Druckmaschine dazu verwendet,
entsprechende Korrekturen durchzuführen, welche die gewünschte Registerhaltigkeit,
optische Dichte und Farbe in der Druckmaschine wiederherstellen.
Die Marken 5 sind hierzu zwischen dem Bedruckstoff auf
dem Transportband aufgedruckt. Bei einer Variante der Erfindung
sind die Marken 5 auf dem Bedruckstoff aufgedruckt, wobei
die Lichtstrahlung durch den Bedruckstoff hindurch verläuft. Bei
dieser Variante erfasst die Sensoreinrichtung 1 zum Bestimmen
der Registerhaltigkeit zusätzlich
den Vorderrand des Bedruckstoffs, etwa einen Bogen Papier, anstatt
wie beim Fall ohne Bedruckstoff beim Kalibrierungslauf, den Vorderrand
des Bedruckstoffs zu simulieren, wie vorstehend beschrieben. Eine
abgezählte
Taktzahl zwischen dem von der Sensoreinrichtung 1 erfassten
Vorderrand des Bedruckstoffs und dem Rand der Marke 5 dient
dann zum Bestimmen der Registerhaltigkeit, wie vorstehend beschrieben.
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Insbesondere
bei digitalen Druckmaschinen werden unterschiedliche Bedruckstoffe
mit verschiedenen Farben verwendet, wobei das Erfassen der optischen Eigenschaften
von auf diesem aufgedruckten Marken 5 erschwert wird. Ferner
verschmutzt das Transportband 3 als Träger der Marken 5 und
verändert
dadurch im Laufe der Zeit seine optischen Eigenschaften. Insbesondere
beim Messen im Transmissionsmodus, bei dem das Licht von der Sensoreinrichtung 1 oder
von der Beleuchtungseinrichtung 12 durch das Transportband 3 oder
die Marke 5 verläuft und
Sender und Empfänger
des Lichts auf entgegengesetzten Seiten des Transportbands 3 angeordnet sind,
werden die Messergebnisse durch diese Veränderungen beeinflusst. Daher
wird vor dem Druckvorgang ein Kalibrierungslauf durchgeführt, bei
dem bekannte Dichten und Farben von Marken 5 bei verschiedenen
Bedruckstoffen mit unterschiedlichen Bedruckstofffarben gemessen
werden und die erhaltenen Werte gespeichert werden. Außerdem werden Messungen
bei unterschiedlich verfärbten
Transportbändern 3 mit
bekannten Dichten und Farben von Marken 5 durchgeführt und
die erhaltenen Werte gespeichert, wobei die unterschiedlichen Färbungen die
erfahrungsgemäßen Verschmutzungen
des Transportbands 3 simulieren. Die Verfärbung des Transportbands 3 wird
vor dem Druckauftrag in einem Kalibrierungslauf ermittelt, wie vorstehend,
oder als geschätzter
Wert in der Steuerungseinrichtung 10 gespeichert, welcher
vom Alter des Transportbands 3 abhängt. Für verschiedene Alter des Transportbands 3 liegen
dann verschiedene Werte in der Steuerungseinrichtung 10 vor.
Die beim Kalibrieren gemessenen Werte hinsichtlich verschiedener
Bedruckstoffe und verschiedener Verfärbungen der Transportbands 3 werden
in der Steuerungseinrichtung 10 als Korrekturwerte gespeichert,
die beim Druckvorgang abgerufen und verwendet werden. Die von der
Sensoreinrichtung 1 bei der zweiten Betriebsart gemessenen Werte
der optischen Dichte und der Farbe der Marke 5 werden mit
diesen bedruckstoffspezifischen und/oder transportbandspezifischen
Korrekturwerten multipliziert. Das bei der Multiplikation der gemessenen
Werte mit den vom Bedruckstoff abhängigen Korrekturwert und vom
Transportband 3 abhängigen Korrekturwert
erhaltene Ergebnis ergibt letztlich die optische Dichte und Farbe
der Marke 5 unabhängig von
den vorstehenden Einflüssen.
Auf diese Weise werden die Einflüsse
unterschiedlicher Bedruckstoffarten bezüglich ihrer Bedruckstofffarben
und der durch Alterung des Transportbands 3 bedingten Verfärbungen
oder Verschmutzungen beim Messen der optischen Dichte und der Farbe
der Marken 5 berücksichtigt.