EP3504594B1 - Farbdruckwerk mit einer steuervorrichtung und jeweils einer druckstation für jede farbe - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a color printing unit with one printing station for each color and one anode roller per printing station, with an endless transfer belt covering the anode rollers and guided over a deflection roller and a control roller, with sensor means for detecting in particular the density and / or position of on the transfer belt printed reference markings and with a control device for controlling and regulating the straight running of the transfer belt and the position of the control roller by means of a servomotor depending on the detected properties of the reference markings.
- Such color printing units are general prior art for electrophotographic printers.
- LED or laser full-color printers are also generally known in large format printing with a printing width> 297 mm. These have at least four electrophotographic printing units - one for each color - in the respective printing width. For full-color prints, the colors cyan, magenta, yellow and black are overlaid.
- Ink unit (development unit) and toner are also a variety of large format color printers on the market that use this and similar technologies.
- the design "tandem architecture with intermediate carrier band" as it is, for example, as prior art in the US 4,903,067 is described in particular with reference to FIG.
- this type of design for producing color prints there is a printing unit for each of the four colors from the electrophotographic units described above for a monochrome printer, with the exception of the fixation.
- a toner image in the respective color cyan, magenta, yellow and black is developed on each photoconductor.
- the toner is not transferred directly to the substrate but only to an intermediate carrier.
- This intermediate carrier is usually designed as a special endless belt.
- the belt is referred to as an ITB (intermediate transfer belt) or transfer belt.
- the four colors are then collected and then all transferred together onto the substrate in one step. Both the transfer from the photoconductors to the transfer belt and from the transfer belt to the substrate takes place electrostatically analogously to the transfer described above for a monochrome process from the photoconductor to the substrate. Finally, the toner is fixed on the substrate.
- From the DE 10 2012 104 584 A1 is a method for controlling a color printer or color copier, in which a color separation of a first color and a color separation of a second color are printed on the printing material in order to produce a print image. Furthermore, at least one control field is printed with a predetermined pattern of the first and second colors. The total color value of the control field is measured with the help of a color value sensor. Furthermore, a deviation between the measured color value and a target color value of the control field is determined and, depending on the deviation, a control signal is generated to correct the registration error between the two color separations. In the case of such color prints, the printing material is stretched by means of transport elements.
- an image forming apparatus having a color difference detection pattern output device which outputs an image signal for generating a color difference detection pattern for detecting periodic rotation variations occurring in the image forming apparatus.
- the image generation device furthermore has a pattern recognition device for detecting the color difference detection pattern on an endless carrier.
- Phase detection means recognize the rotation phase of at least one of the image carriers of the image generation device on the basis of a detection signal Pattern recognition device.
- the image generation device is provided with a rotation phase controller for individually controlling the rotation phase of at least one of the image carriers of the image generation device and the endless carrier on the basis of the phase information detected by the phase detection device.
- the JP 3399492 B2 describes a belt drive control device which has excellent responsiveness and accuracy in position correction and suppresses high-frequency vibrations in the normal state after snaking.
- a position and speed computing unit determines at least two of the snake variables. Meandering changes the variable and meandering speed in response to the detection signal from the position of the transfer belt.
- a control unit changes the sampling period of the transfer belt or the control gain based on a result of the calculation by the position and speed computing unit.
- a driver circuit generates a control voltage corresponding to the control output signal of the control unit in order to drive a steering motor.
- an apparatus for tracking the position of a moving photoconductive belt and adjusting an imager in an electrophotographic printing machine to correct misalignment during formation of a composite image. Registration errors are detected by developing a suitable set of target marks, registering these target marks and controlling the position of the imager.
- the photoconductive belt is driven, guided and tensioned by a stripping roller, a tension roller, a follower roller and a drive roller.
- At least one optical sensor on the transfer belt, with the aid of which, for example, the density and / or position of reference marks printed on the transfer belt can be measured.
- various sizes can be determined, such as stitching, registering, ie the positional accuracy of the partial color prints (color separations) on the printed product relative to one another (also called color register), and the alignment of the stations.
- the sensor can be fixed in the area of a dedicated deflection roller, in the area of which the transfer belt is conveyed without waves.
- the sensor according to the prior art is arranged opposite a special tensioning roller.
- the tensioning roller smoothes the transfer belt at this point, so that errors in the detection of the optical density, for example due to a ripple in the transfer belt, are avoided.
- Such a special deflecting roller or such a special tensioning roller represent an additional effort which has a significant impact both in terms of costs and in terms of space requirements.
- the EP 2 028 557 A2 discloses a sensor device which is arranged in the region of the photoconductor drums and which serves to regulate the speed of the transfer belt. A degree of runout regulation of the transfer belt with the aid of the measurement results of the sensor device is not suggested.
- the US 2015/205231 discloses a control roller that serves to control the degree of runout of a transfer belt.
- the sensor means used here represent edge sensors for determining the positions of the edge of the transfer belt. These sensors are arranged in an area where the transfer belt is freely tensioned without a guide.
- the invention is based on the object of designing a color printing unit of the type mentioned at the outset in such a way that reference markings applied to the transfer belt can be reliably evaluated in a simple manner, so that the transfer belt can always be held in the center by means of a control system.
- the object is achieved according to the invention in that the sensor means are arranged in the area of the control roller for the transfer belt and that during the measurement, relative movements between the sensor means and control roller are excluded at least for the period in which the printed reference markings run under the sensor means.
- the transfer belt is also tensioned smoothly near the control roller, so that the deflection otherwise used and / or tensioning roller is saved, as a result of which the color printing unit can be manufactured more cost-effectively and, in particular, is more compact due to the rollers saved. Because no relative movements are carried out between the sensor means and the control roller while the printed reference markings run underneath the sensor means, there are also no errors in the detection of the reference markings.
- control device is designed in such a way that deflection of the control roller is avoided during the period in which the printed reference markings run under the sensor means. This can be implemented without any problems, since the belt control easily copes with short interruptions such as 100 mm reference markings in the feed direction.
- the bar is attached to the supports or bearings of the control roller.
- the sensor means can advantageously be formed by a contact image sensor.
- control roller connected to the control device is deflected in the X and Y directions by the servomotor so that the transfer belt always runs in the center.
- control roller is simultaneously designed as a tension roller.
- the tensioning action can be done at both ends of the control roller evenly via spring force or e.g. can be applied by adjusting cylinders, but the motors of the control roller can also be initially controlled so that the transfer belt has the same tension effect on both sides and that the control signals for the control roller are superimposed on the tension signals.
- the control roller would thus serve both as a deflection roller and as a tension roller and as a control roller.
- FIG. 1 is a schematic, highly simplified representation of a compact printing station 1 of a color printing unit with a photoconductor drum 2 (OPC - organic photo conductor drum) reproduced.
- a charging unit, a developer unit, an exposure unit and an erasing and cleaning device are arranged in a housing 3 around this photoconductor drum 2, as described in detail in the German patent application DE 10 2016 208 479.8 is described.
- an endless transfer belt 5 (ITB - Intermediate Transfer Belt) is guided to a control roller 6 for the transfer belt 5.
- the transfer belt 5 shown broken off in the illustration is moved in the running direction 7 according to the arrow.
- the control roller 6 is deflected with a suitable control by means of a servomotor 8 in the X and Y directions, so that the transfer belt 5 always runs in the center and is possibly tensioned.
- the surface of the photoconductor drum 2 is electrostatically negatively charged by means of the charging unit.
- the charge on the photoconductor drum 2 is now erased by exposure according to the information of the image or image to be printed by means of the exposure unit at the locations at which the toner is to be applied to the photoconductor drum 2 by making the photoconductor drum 2 conductive at the exposed locations and consequently loses its charge.
- the negatively charged toner is transferred from a mixing unit via a toner transfer roller to the more positively charged points of the photoconductor drum 2 which have been neutralized by exposure.
- the areas of the photoconductor drum 2 with the toner are rotated further up to the anode roller 4 and the transfer belt 5, where the negatively charged toner of the photoconductor drum 2 is attracted to the anode roller 4 and adheres to the transfer belt 5 lying in between.
- the transfer belt 5 then transports the toner image to the medium to be printed in a transfer station in a known manner.
- the charge on the photoconductor drum 2 is equalized by means of the quenching device, and then the residual toner, if any, is removed from the photoconductor drum 2 by the cleaning device.
- sensor means (10) which scan the transfer belt 5 are arranged above the control roller 6 and the transfer belt 5.
- the sensor means can be, for example, an optical sensor, three optical sensors which are assigned to the three areas 11 to 13, or a contact image sensor (CIS - Contact Image Sensor).
- CIS - Contact Image Sensor a contact image sensor
- the density and / or position of reference markings printed on the transfer belt 5 are measured. Different sizes such as stitching, passer, i.e. determine the positional accuracy of the partial color prints on the printed product and the alignment of the stations.
- a color printer or color copier has one for each of its colors, for example according to the CMYK color model, using the Figure 1 described printing station 1c to 1k, which are arranged one behind the other along the upper run of the transfer belt 5, such as the Figure 2 shows.
- the associated anode rollers 4c to 4k are shown hidden under the upper run of the transfer belt 5.
- These printing stations 1c to 1k print only the central area of the transfer belt 5 with useful information, the useful or printing area 11, which is transferred to the printing medium. Laterally, the left side area 12 and the right side area 13 of the transfer belt 5 usually remain free.
- the arrow again points in the running direction 7 of the transfer belt 5, so that it can be seen that the printing area 11 runs the printing stations 1c to 1k one after the other.
- the printing stations 1c to 1k can print their respective color images one above the other on the printing area 11, so that a latent color toner image is formed on the transfer belt 5, which can be transferred to a colored print image on the medium to be printed.
- These printing stations 1c to 1k have to be coordinated with one another with regard to an optimal print image, for example in relation to register-accurate printing of the individual printing stations 1c to 1k, line thickness, area coverage, colors and print image of the individual units.
- the Figure 3 shows a machine control for a color printing unit according to the invention, in which a control device 14 is provided which is to ensure that the transfer belt 5 does not run out of the center after a relatively short operating time.
- the sensor system assigned to the control device 14 essentially consists of two fork light barriers, three reflection light barriers and a gravity sensor.
- the servomotor 8 responsible for adjusting the control roller 6 in the X and Y directions is connected to the control device 14 so that the transfer belt 5 runs straight and in the middle. By adjusting the control roller 6 in the X and Y directions, the servomotor 8 has a direct influence on the drift of the transfer belt 5.
- An initial sensor 15 can be assigned to this servomotor 8. During its initialization phase, the servomotor 8 moves with its switching flag to the switching point of the initial sensor 15, since the motor position is not available as an absolute value. From this point, the position is then calculated and saved again depending on the travel path.
- the initial sensor 15 is a fork light barrier, the light beam interrupts the switching flag.
- An emergency shutdown is to bring the transfer belt 5 directly to the breastfeeding belt if the transfer belt 5 drifts too much in one direction for any reason.
- two reflective light barriers 16 are attached under one side of the transfer belt 5. Normally, the transfer belt 5 runs between these two reflective light barriers 16. However, if the transfer belt 5 runs out of this area, this is recognized and leads to the transfer belt 5 being switched off immediately. This mechanism can also be used to detect whether the transfer belt 5 has been changed after this is inserted correctly.
- a control sensor 17 recognizes a white index strip 18 glued onto the transfer belt 5 and thereby calls up the function with the control algorithm in the control device 14.
- the reflected light barrier used as a control sensor 17 is directed from above onto the inner side of the transfer belt 5.
- the control sensor 17 is attached at an angle to the transfer belt 5, so that only the index strip 18 reflects enough light and the control sensor 17 does not always switch by recognizing the transfer belt 5.
- a belt sensor 19 detects the position of the transfer belt 5.
- the fork light barrier used for this purpose delivers an analog signal, which is evaluated by the control device 14 for regulating the servomotor 8.
- a programmed digital PI controller is provided in the control device 14 for the actual regulation of the transfer belt 5.
- the control function in the program is always called up once per cycle. The call occurs when the control sensor 19 detects the index strip 18. This ensures that this is always done at the same time intervals, but also that the tape position is scanned at the same point. In order to determine the current actual value of the tape position, the sample is scanned 50 times and the mean value is calculated from these values.
- the printer has a gravity sensor 20 with which a possible skewing of the large format color printer is recognized. If this inclination exceeds the control range of the transfer belt 5, the user is asked to align the printer. The user is shown on a monitor which base he has to adjust.
- the printer has a temperature and humidity sensor, which can be installed in the control device 14. The measured values of these sensors are taken into account directly by the control algorithm.
- the control device 14 effects the printing of at least one predestined or fixed pattern by means of the printing stations 1c to 1k, preferably on at least one of the side areas 12 and 13 of the transfer belt 5.
- This pattern which is subsequently read out by the sensor means 10, is compared in the control device 14 with predetermined sample images. On the basis of this evaluation, the individual components are activated until the predestined pattern on the transfer belt 5 corresponds to the defined pattern image.
- the evaluation and the adjustment are preferably carried out continuously, in particular changes in the temperature and / or the air humidity being recorded and taken into account.
- the control device 14 ensures, in particular, the register-accurate printing of the individual printing stations with respect to one another, so that the lines printed by the printing stations 1c to 1k on the side regions 12 and 13 of the transfer belt 5 lie one above the other. Furthermore, the control device 14 sets the line thickness, the area coverage, the toner application, the color calibration, the color mixture, the Color homogeneity, the scale setting and the speed calibration as well as the straight running of the transfer belt 5.
- the speeds influence the drives and an alignment of the transfer belt 5 by means of the servomotor 8.
- At least one optical sensor 10 is arranged on the transfer belt, with the aid of which the density and / or position of the reference markings printed on the transfer belt 5 is measured.
- an optical sensor instead of an optical sensor, three individual sensors can be arranged in the middle of the transfer belt 5 and on the side regions 11 and 12.
- the contact image sensor can also scan the entire width of the transfer belt 5.
- the sensor according to the prior art is arranged opposite a special tensioning roller. This tensioning roller smoothes the transfer belt 5 at this point, so that errors in the detection of the optical density, for example due to a ripple in the transfer belt, are avoided.
- control device 14 is designed in such a way that it controls the color printing unit in such a way that deflection and regulation of the control roller 6 is prevented for the period in which the printed reference markings run under the sensor means 10. This can be implemented practically well, since the belt control copes with short interruptions such as 100 mm reference marks in the feed direction without any problems.
- the reference markings can be reliably recognized by the sensor means, they must either be applied to the transfer belt 5 in a fixed cycle and the control device 14 synchronously interrupts the control of the control roller 6. Or they are detected by a sensor arranged in front of the sensor means then the control device 14 transmits a signal to interrupt the control of the control roller 6.
- the control sensor 17 can take on this task, for example.
- the sensors 10 for example the contact image sensor, are mounted on a strip which follows the movements of the control roller 6. It is therefore essential that no relative movements between sensor means 10 and control roller 6 can occur during the measurements.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Farbdruckwerk mit jeweils einer Druckstation für jede Farbe sowie je einer Anodenwalzen pro Druckstation, mit einem über eine Umlenk- und eine Steuerwalze geführten die Anodenwalzen überdeckenden endlosen Transferband, mit Sensormitteln zur Erfassung insbesondere der Dichte und/oder Position von auf dem Transferband gedruckten Referenzmarkierungen und mit einer Steuervorrichtung zur Steuerung und Regelung des Geradeauslaufs des Transferbandes sowie der Position der Steuerwalze mittels eines Stellmotors in Abhängigkeit der detektierten Eigenschaften der Referenzmarkierungen.
- Derartige Farbdruckwerke sind für elektrofotografische Drucker allgemeiner Stand der Technik. Auch im Großformatdruck mit einer Druckbreite > 297 mm sind LED- oder Laser-Vollfarbdrucker allgemein bekannt. Diese verfügen über mindestens vier elektrofotografische Druckeinheiten - für jede Farbe eine - in der jeweiligen Druckbreite. Für vollfarbige Ausdrucke werden die Farben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz überlagert. Für die Realisierung im Detail sind vielfältige Möglichkeiten in der Literatur, beispielsweise im Buch "Handbuch der Printmedien" von Helmut Kipphan (Hrsg.), Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2000, Kapitel 5.2.3 "Farbwerk (Entwicklungseinheit) und Toner", Seiten 726 bis 730, beschrieben. Außerdem gibt es eine Vielzahl von Großformat-Farbdruckern auf dem Markt, die diese und ähnliche Technologien einsetzen.
- Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird nun die Bauform "Tandemarchitektur mit Zwischenträgerband" beschrieben, wie sie als Stand der Technik beispielsweise in der
US 4,903,067 anhand insbesondere deren Figur 9 beschrieben wird. Bei dieser Art der Ausführung zur Erstellung von Farbdrucken gibt es für jede der vier Farben ein Druckwerk aus den oben beschriebenen elektrofotografischen Einheiten für einen monochromen Drucker mit Ausnahme der Fixierung. So wird auf jedem Fotoleiter ein Tonerbild in der jeweiligen Farbe Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz entwickelt. Der Toner wird jedoch nicht direkt auf das Substrat sondern erst auf einen Zwischenträger übertragen. Dieser Zwischenträger ist meist als ein spezielles endloses Band ausgeführt. Das Band wird als ITB (intermediate transfer belt) oder Transferband bezeichnet. Darauf werden die vier Farben gesammelt und dann alle zusammen in einem Schritt auf das Substrat übertragen. Sowohl der Transfer von den Fotoleitern auf das Transferband als auch vom Transferband auf das Substrat erfolgt elektrostatisch analog zum oben beschriebenen Transfer für einen monochromen Prozess vom Fotoleiter auf das Substrat. Abschließend wird der Toner auf dem Substrat fixiert. - Bei derartigen Farbdrucken besteht insbesondere bei Großformatdruckern das Problem, dass das Transferband schon nach relativ kurzer Betriebszeit aus der Mitte herauslaufen kann. Dieses Abdriften des Transferbandes von seinem Geradlauf kann durch Wechsel des Transferbandes, Schieflage des Druckers, Schwankungen der Temperatur und Luftfeuchtigkeit, die eine Ausdehnung des Transferbandes bedingen, das Ein- und Ausschwenken der verschieden Anodenwalzen, Toleranzen in den Umlenkwalzen sowie Andruck der Reinigungseinheit hervorgerufen werden.
- Um eine gleichbleibende Position der Information auf dem Substrat zu erzielen und Bildverzerrungen zu vermeiden, muss sichergestellt werden, dass das Transferband ideal gerade läuft. Falls das Transferband zu einer Seite "weg läuft" oder driftet kann dies zur Zerstörung des Transferbandes führen. Deshalb ist es notwendig, eine Regelung für den Geradlauf des Transferbandes zu verwenden, vor allem unter dem Gesichtspunkt, dass von der ersten bis zur letzten Druckstation nur ein Pixelversatz von maximal 0,1 mm zulässig ist.
- Aus der
DE 10 2012 104 584 A1 ist ein Verfahren zum Steuern eines Farbdruckers oder Farbkopierers, bei dem zum Erzeugen eines Druckbildes ein Farbauszug einer ersten Farbe und ein Farbauszug einer zweiten Farbe auf den Bedruckstoff gedruckt werden. Ferner wird mindestens ein Kontrollfeld mit einem vorbestimmten Muster der ersten und zweiten Farbe aufgedruckt. Mit Hilfe eines Farbwertsensors wird der Gesamtfarbwert des Kontrollfeldes gemessen. Ferner wird eine Abweichung zwischen dem gemessenen Farbwert und einem Soll-Farbwert des Kontrollfeldes ermittelt und abhängig von der Abweichung wird ein Steuersignal zur Korrektur des Passerfehlers zwischen den beiden Farbauszügen erzeugt. Bei derartigen Farbdrucken wird der Bedruckstoff mittels Transportelementen gespannt. - In der
US 9,335,671 B2 - Aus der
DE 69 619 766 T2 ist eine Bilderzeugungsvorrichtung mit einer Farbunterschied-Detektionsmuster-Ausgabeeinrichtung bekannt, die ein Bildsignal zur Erzeugung eines Farbunterschied-Detektionsmusters ausgibt, zur Detektion von in der Bilderzeugungsvorrichtung auftretenden periodischen Rotationsvariationen. Die Bilderzeugungsvorrichtung weist weiterhin eine Mustererkennungseinrichtung zur Detektion des Farbunterschied-Detektionsmuster auf einem endlosen Träger auf. Phasenerfassungsmittel erkennen die Rotationsphase wenigstens eines der Bildträger der Bilderzeugungsvorrichtung anhand eines Detektionssignals der Mustererkennungseinrichtung. Schließlich ist die Bilderzeugungsvorrichtung mit einer die Rotationsphasensteuerung zur individuellen Steuerung der Drehphase von mindestens einem der Bildträger der Bilderzeugungseinrichtung und den Endlosträger auf der Grundlage der durch die Phasendetektionseinrichtung detektierten Phaseninformation versehen. - Die
JP 3399492 B2 - Aus der
US 5,394,223 A ist eine Vorrichtung zum Tracking der Position eines sich bewegenden photoleitenden Bandes und ein Justieren eines Imagers in einer elektrophotografischen Druckmaschine bekannt, um Ausrichtungsfehler während der Bildung eines zusammengesetzten Bildes zu korrigieren. Registrierungsfehler werden dadurch erfasst, dass eine geeignete Menge von Zielmarkierungen entwickelt, diese Zielmarkierungen erfasst und die Position des Imagers gesteuert werden. Das photoleitende Band ist dabei durch eine Abstreifwalze, eine Spannwalze, eine Mitläuferwalze und eine Antriebswalze angetrieben, geführt und gespannt. - Aus diesen Entgegenhaltungen ist also bekannt, am Transferband mindestens einen optischen Sensor anzuordnen, mit dessen Hilfe beispielsweise die Dichte und/oder Position von auf dem Transferband gedruckten Referenzmarkierungen gemessen werden kann. Mit diesen Messwerten können verschiedene Größen ermittelt werden, wie Stitching, Passer, d.h. die Lagegenauigkeit der Teilfarbendrucke (Farbauszüge) auf dem Druckprodukt zueinander (auch Farbregister genannt), und die Ausrichtung der Stationen. Der Sensor kann im Bereich einer eigens dafür vorgesehenen ortsfest gelagerten Umlenkwalze, in deren Bereich das Transferband wellenfrei gefördert wird fest angeordnet sein. Für genaue Messwerte wird der Sensor gemäß dem Stand der Technik gegenüber einer speziellen Spannwalze angeordnet. Die Spannwalze glättet das Transferband an dieser Stelle, so dass Fehler bei der Erfassung der optischen Dichte beispielsweise durch eine Welligkeit des Transferbandes vermieden werden. Eine solche spezielle Umlenkwalze oder eine solche spezielle Spannwalze stellen jedoch einen zusätzlichen Aufwand dar, der sowohl in Bezug auf Kosten als auch in Hinblick auf den Platzbedarf erheblich zu Buche schlägt.
- Die
EP 2 028 557 A2 offenbart eine Sensoreinrichtung, die im Bereich der Fotoleitertrommeln angeordnet ist, und die der Geschwindigkeitsregelung des Transferbandes dient. Eine Gradeauslauf-Regelung des Transferbandes unter Zuhilfenahme der Messergebnisse der Sensoreinrichtung ist nicht angeregt. - Die
US 2015/205231 offenbart eine Steuerwalze, die zur Steuerung bzw. Regelung des Gradeauslaufs eines Transferbandes dient. Die hier verwendeten Sensormittel stellen jedoch Kantensensoren zur Ermittlung der Positionen der Kante des Transferbandes dar. Diese Sensoren sind in einem Bereich, wo das Transferband ohne Führung frei gespannt ist, angeordnet. - Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, ein Farbdruckwerk der eingangs genannten Art derart auszubilden, dass auf einfache Weise auf dem Transferband aufgebrachte Referenzmarkierungen sicher ausgewertet werden können, so dass das Transferband mittels einer Regelung immer mittig gehalten werden kann.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß für ein Farbdruckwerk der eingangs genannten Art durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Sensormittel im Bereich der Steuerwalze für das Transferband angeordnet sind und dass während der Messung zumindest für den Zeitraum, in dem die gedruckten Referenzmarkierungen unter den Sensormitteln entlang laufen, Relativbewegungen zwischen Sensormitteln und Steuerwalze ausgeschlossen werden. Nahe der Steuerwalze ist das Transferband ebenfalls glatt gespannt, so dass die sonst eingesetzte Umlenk- und/oder Spannwalze eingespart wird, wodurch das Farbdruckwerk kostengünstiger hergestellt werden kann und insbesondere durch die eingesparten Walzen kompakter baut. Dadurch, dass keine Relativbewegungen zwischen Sensormitteln und Steuerwalze durchgeführt werden, während die gedruckten Referenzmarkierungen unter den Sensormitteln entlang laufen, entstehen auch keine Fehler bei der Detektion der Referenzmarkierungen.
- Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Steuervorrichtung derart ausgebildet ist, dass während des Zeitraums, in dem die gedruckten Referenzmarkierungen unter den Sensormitteln entlang laufen, eine Auslenkung der Steuerwalze vermieden wird. Dies lässt sich deshalb anstandslos umsetzen, da die Bandregelung kurze Unterbrechungen wie beispielsweise 100 mm Referenzmarkierungen in Vorschubrichtung ohne Weiteres verkraftet.
- Es hat sich bewährt, wenn die Sensormittel auf einer Leiste montiert sind, die den Bewegungen der Steuerwalze folgt. Dadurch sind grundsätzlich Relativbewegungen ausgeschlossen.
- Nachahmenswert ist, dass die Leiste an den Trägern oder Lagern der Steuerwalze befestigt ist.
- In vorteilhafter Weise können die Sensormittel durch einen Kontakt-Bildsensor gebildet Sein.
- Vorteilhaft ist, wenn die mit der Steuervorrichtung verbundene Steuerwalze derart durch den Stellmotor in X- und Y-Richtung ausgelenkt wird, so dass das Transferband immer mittig läuft.
- Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Sensormittel oberhalb der Steuerwalze und des Transferbandes angeordnet sind.
- Von Vorteil ist, wenn die Steuerwalze gleichzeitig als Spannwalze ausgebildet ist. Dabei kann die Spannwirkung wie bekannt an beiden Enden der Steuerwalze gleichmäßig über Federkraft oder z.B. durch Anstellzylinder aufgebracht werden, es können aber auch die Motoren der Steuerwalze zunächst so angesteuert werden, dass eine beidseitig gleiche Spannwirkung auf das Transferband eintritt und dass die Steuersignale für die Steuerwalze den Spannsignalen überlagert wird. Damit würde die Steuerwalze sowohl als Umlenkwalze als auch als Spannwalze und als Steuerwalze dienen.
- Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
- Figur 1
- eine Druckstation mit einer Fotoleitertrommel, eine zugeordnete Anodenwalze und eine Steuerwalze für ein Transferband,
- Figur 2
- die Anordnung mehrerer Druckstationen entlang des Transferbandes und
- Figur 3
- eine erfindungsgemäße Ausbildung der Maschinensteuerung des Farbdruckwerkes.
- In der
Figur 1 ist eine schematische, stark vereinfachte Darstellung einer kompakten Druckstation 1 eines Farbdruckwerkes mit einer Fotoleitertrommel 2 (OPC - organic photo conductor drum) wiedergegeben. Um diese Fotoleitertrommel 2 sind in einem Gehäuse 3 eine Ladeeinheit, eine Entwicklereinheit, eine Belichtungseinheit und eine Lösch- und Reinigungsvorrichtung angeordnet, wie sie ausführlich in der Deutschen PatentanmeldungDE 10 2016 208 479.8 beschrieben ist. - Zwischen der Fotoleitertrommel 2 und einer Transfer- oder Anodenwalze 4 wird ein endloses Transferband 5 (ITB - Intermediate Transfer Belt) zu einer Steuerwalze 6 für das Transferband 5 geführt. Das in der Darstellung abgebrochen wiedergegebene Transferband 5 wird dabei in Laufrichtung 7 gemäß dem Pfeil bewegt. Die Steuerwalze 6 wird mit einer geeigneten Regelung mittels eines Stellmotors 8 in X- und Y-Richtung ausgelenkt, damit das Transferband 5 immer mittig läuft, und ggf. gespannt wird.
- Mittels eines Stellmotors 9 für die Anodenwalze 4 lässt sich diese zur Minimierung des Verschleißes in ihre Ruheposition bringen, wenn sie im aktuellen Druckprozess nicht benötigt wird.
- Die Oberfläche der Fotoleitertrommel 2 wird mittels der Ladeeinheit elektrostatisch negativ aufgeladen. Die Ladung auf der Fotoleitertrommel 2 wird nun durch Belichtung gemäß den Informationen des zu druckenden Image oder Bildes mittels der Belichtungseinheit an den Stellen gelöscht, an denen der Toner auf die Fotoleitertrommel 2 aufgetragen werden soll, indem an den belichteten Stellen die Fotoleitertrommel 2 leitend wird und demzufolge ihre Ladung verliert. Aus der Entwicklereinheit wird der negativ aufgeladene Toner von einer Mischeinheit über eine Toner-Transferwalze an die durch Belichtung neutralisierten, positiver geladenen Stellen der Fotoleitertrommel 2 übertragen.
- Die mit dem Toner behafteten Stellen der Fotoleitertrommel 2 werden bis zur Anodenwalze 4 und dem Transferband 5 weiter gedreht, wo der negativ geladene Toner der Fotoleitertrommel 2 von der Anodenwalze 4 angezogen wird und auf dem dazwischen liegenden Transferband 5 anhaftet. Das Transferband 5 transportiert dann in bekannter Weise das Toner-Bild zu dem in einer Transferstation zu bedruckenden Medium.
- Bei der weiteren Drehung der Fotoleitertrommel 2 wird mittels der Löschvorrichtung die Ladung auf der Fotoleitertrommel 2 vergleichmäßigt und anschließend der gegebenenfalls verbleibende Resttoner von der Fotoleitertrommel 2 durch die Reinigungsvorrichtung beseitigt.
- Erfindungsgemäß sind oberhalb der Steuerwalze 6 und des Transferbandes 5 Sensormittel (10) angeordnet, die das Transferband 5 abtasten. Die Sensormittel können beispielsweise ein optischer Sensor, drei optische Sensoren, die den drei Bereichen 11 bis 13 zugeordnet sind, oder ein Kontakt-Bildsensor (CIS - Contact Image Sensor) sein. Mit Hilfe dieser Sensormittel (10), insbesondere des Kontakt-Bildsensors, werden die Dichte und/oder Position von auf dem Transferband 5 gedruckten Referenzmarkierungen gemessen. Aus den detektierten Messwerten lassen sich verschiedene Größen wie Stitching, Passer, d.h. die Lagegenauigkeit der Teilfarbendrucke auf dem Druckprodukt zueinander und die Ausrichtung der Stationen ermitteln.
- Ein Farbdrucker oder Farbkopierer weist für jede seiner Farben beispielsweise nach dem CMYK-Farbmodell eine derartige anhand der
Figur 1 beschriebene Druckstation 1c bis 1k auf, die entlang des oberen Trums des Transferbandes 5 hintereinander angeordnet sind, wie dies dieFigur 2 zeigt. Unter dem oberen Trum des Transferbandes 5 sind die zugehörigen Anodenwalzen 4c bis 4k verdeckt dargestellt. Diese Druckstationen 1c bis 1k bedrucken nur den mittleren Bereich des Transferbandes 5 mit Nutzinformationen, den Nutz- oder Druckbereich 11, der auf das Druckmedium übertragen wird. Seitlich bleiben üblicherweise der linke Seitenbereich 12 und der rechte Seitenbereich 13 des Transferbandes 5 frei. - Der Pfeil zeigt wieder in die Laufrichtung 7 des Transferbandes 5, so dass erkennbar ist, dass der Druckbereich 11 die Druckstationen 1c bis 1k nacheinander anläuft. Dadurch können die Druckstationen 1c bis 1k ihr jeweiliges Farbbild übereinander auf dem Druckbereich 11 drucken, damit ein latentes farbiges Toner-Image auf dem Transferband 5 entsteht, das auf dem zu bedruckenden Medium zu einem farbigen Druckbild übertragen werden kann. Diese Druckstationen 1c bis 1k müssen hinsichtlich eines optimalen Druckbildes beispielsweise in Bezug auf passergenauen Druck der einzelnen Druckstationen 1c bis 1k, Liniendicke, Flächendeckung, Farben und Druckbild der einzelnen Einheiten zueinander abgestimmt werden. Dies erfolgt über eine Kalibrierung der einzelnen Komponenten wie beispielsweise Druckstationen 1c bis 1k und Transferband 5 mittels einer nachfolgend anhand der
Figur 3 beschriebenen Maschinensteuerung, welche die Komponenten zueinander synchronisiert. Diese automatische Abstimmung und Kalibrierung erfolgt dabei auf dem Transferband 5 und nicht auf einem Druckmedium. - Die
Figur 3 zeigt eine Maschinensteuerung für ein erfindungsgemäßes Farbdruckwerk, bei der eine Steuervorrichtung 14 vorgesehen ist, die dafür sorgen soll, dass das Transferband 5 nicht schon nach relativ kurzer Betriebszeit aus der Mitte herausläuft. Die der Steuervorrichtung 14 zugeordnete Sensorik besteht im Wesentlichen aus zwei Gabellichtschranken, drei Reflexionslichtschranken und einem Gravitationssensor. - Der für die Verstellung der Steuerwalze 6 in X- und Y-Richtung zuständige Stellmotor 8 ist mit der Steuervorrichtung 14 verbunden, damit das Transferband 5 gerade und mittig läuft. Durch die Verstellung der Steuerwalze 6 in X- und Y-Richtung hat der Stellmotor 8 direkt Einfluss auf die Drift des Transferbandes 5.
- Diesem Stellmotor 8 kann ein Initialsensor 15 zugeordnet sein. Während seiner Initialisierungsphase fährt der Stellmotor 8 mit seiner Schaltfahne bis zum Schaltpunkt des Initialsensors 15, da die Motorposition nicht als Absolutwert vorliegt. Ab diesem Punkt wird die Position dann immer wieder je nach Verfahrweg berechnet und gespeichert. Der Initialsensor 15 ist eine Gabellichtschranke, deren Lichtstrahl die Schaltfahne unterbricht.
- Eine Notabschaltung soll, wenn das Transferband 5 aus irgendeinem Grund zu stark in eine Richtung driftet, das Transferband 5 unmittelbar zum Stillband bringen. Dazu sind unter einer Seite des Transferbandes 5 zwei Reflexlichtschranken 16 angebracht. Im Normalfall läuft das Transferband 5 zwischen diesen beiden Reflexlichtschranken 16. Läuft das Transferband 5 jedoch aus diesem Bereich heraus, wird das erkannt und führt zum sofortigen Abschalten des Transferbandes 5. Über diesen Mechanismus kann auch erkannt werden, ob nach einem Wechsel des Transferbandes 5 dieses korrekt eingelegt ist.
- Ein Regelsensor 17 erkennt einen weißen, auf dem Transferband 5 aufgeklebten Indexstreifen 18 und ruft dadurch in der Steuervorrichtung 14 die Funktion mit dem Regelalgorithmus auf. Die als Regelsensor 17 verwendete Reflexlichtschranke ist von oben auf die innenliegende Seite des Transferbandes 5 gerichtet. Allerdings ist der Regelsensor 17 schräg zum Transferband 5 angebracht, damit nur der Indexstreifen 18 genügend Licht reflektiert und der Regelsensor 17 nicht immer durch Erkennen des Transferbandes 5 schaltet.
- Ein Bandsensor 19 erkennt die Lage des Transferbandes 5. Die dazu verwendete Gabellichtschranke liefert ein analoges Signal, welches von der Steuervorrichtung 14 zur Regelung des Stellmotors 8 ausgewertet wird. Für die eigentliche Regelung des Transferbandes 5 ist ein programmierter digitaler Pl-Regler in der Steuervorrichtung 14 vorgesehen. Es wird immer einmal pro Umlauf die Regelfunktion im Programm aufgerufen. Der Aufruf geschieht, wenn der Regelsensor 19 den Indexstreifen 18 erkennt. Dadurch ist gewährleistet, dass dies immer in den gleichen Zeitabständen erfolgt, aber auch die Bandposition an der gleichen Stelle abgetastet wird. Um den aktuellen Istwert der Bandposition zu ermitteln, wird zum Abtastzeitpunkt 50-mal abgetastet und aus diesen Werten der Mittelwert berechnet. Neben der eigentlichen Regelsensorik verfügt der Drucker über einen Gravitationssensor 20, mit dem ein möglicher Schiefstand des Großformat-Farbdruckers erkannt wird. Übersteigt dieser Schiefstand den Regelbereich des Transferbandes 5, wird der Benutzer aufgefordert, den Drucker auszurichten. Dabei wird dem Benutzer auf einem Monitor angezeigt, welchen Standfuß er verstellen muss.
- Weiterhin verfügt der Drucker über einen Temperatur- und Feuchtigkeitssensor, die in der Steuervorrichtung 14 eingebaut sein können. Die Messwerte dieser Sensoren werden direkt von dem Regelalgorithmus berücksichtigt.
- Sonstige Einflüsse auf das Transferband 5 werden direkt über die Gabellichtschranke erkannt und ausgeregelt.
- Die Steuervorrichtung 14 bewirkt den Druck wenigstens eines prädestinierten oder festgelegten Muster mittels der Druckstationen 1c bis 1k vorzugsweise auf wenigstens einem der Seitenbereiche 12 und 13 des Transferbandes 5. Dieses anschließend von dem Sensormitteln 10 ausgelesene Muster wird in der Steuervorrichtung 14 mit vorgegebenen Musterbildern abgeglichen. Aufgrund dieser Auswertung werden die einzelnen Komponenten angesteuert, bis das prädestinierte Muster auf dem Transferband 5 dem festgelegten Musterbild entspricht.
- Die Auswertung und der Abgleich erfolgen vorzugsweise kontinuierlich, wobei insbesondere Änderungen der Temperatur und/oder der Luftfeuchtigkeit erfasst und berücksichtigt werden.
- Die Steuervorrichtung 14 sorgt insbesondere für den passergenauen Druck der einzelnen Druckstationen zueinander, so dass die von der Druckstationen 1c bis 1k auf den Seitenbereichen 12 und 13 des Transferbandes 5 aufgedruckten Linien übereinander liegen. Weiterhin stellt die Steuervorrichtung 14 die Linienstärke, die Flächendeckung, den Tonerauftrag, die Farbkalibrierung, die Farbmischung, die Farbhomogenität, die Maßstabeinstellung und die Geschwindigkeitskalibrierung sowie den Geradlauf des Transferbandes 5 ein.
- So lassen sich beispielsweise aus den durch den Kontakt-Bildsensor 16 erfassten und der Steuervorrichtung 14 gewonnen Daten die Lichtintensität und/oder Belichtungszeit der Schreibköpfe, der Tonerauftrag der jeweiligen Druckstation 1c bis 1k, eine Anpassung der Hochspannungen für den Tonerübertrag über eine Spannungsversorgung, die Geschwindigkeiten der Antriebe sowie eine Ausrichtung des Transferbandes 5 mittels des Stellmotors 8 beeinflussen.
- Diese Vorgänge können vorzugsweise Online während eines Druckes erfolgen. Sie lassen sich aber jederzeit auch außerhalb eines Druckvorganges durchführen. Zusätzlich können auch zwischen zwei Druckaufträgen größere Muster in den mittleren Druckbereich 11 auf das Transferband 5 aufgetragen werden, wo sonst das Druckmedium beschrieben wird.
- Am Transferband ist mindestens ein optischer Sensor 10 angeordnet, mit dessen Hilfe die Dichte und/oder Position der auf dem Transferband 5 gedruckten Referenzmarkierungen gemessen wird. Anstelle eines optischen Sensors können drei Einzelsensoren in der Mitte des Transferbandes 5 und an den Seitenbereichen 11 und 12 angeordnet sein. Es kann aber auch der Kontakt-Bildsensor die gesamte Breite des Transferbandes 5 abtasten. Zum Erhalt genauer Messwerte ist der Sensor gemäß dem Stand der Technik gegenüber einer speziellen Spannwalze angeordnet. Diese Spannwalze glättet das Transferband 5 an dieser Stelle, so dass Fehler bei der Erfassung der optischen Dichte beispielsweise durch eine Welligkeit des Transferbandes vermieden werden.
- Bei dem erfindungsgemäßen Farbdruckwerk ist nun eine derartige zusätzliche Spannwalze eingespart, wodurch sich sowohl in Bezug auf Kosten als auch in Hinblick auf Platzbedarf erhebliche Vorteile ergeben. Dadurch, dass der Sensor 10 im Bereich der Steuerwalze 6 für das Transferband 5 angebracht ist, kann der Aufwand minimiert bzw. vermieden werden. Die Steuerwalze 6 wird mit einer geeigneten Regelung durch die Steuervorrichtung 14 direkt mit Möglichkeit zur Verstellung in X- und Y-Richtung ausgelenkt, so dass das Transferband 5 immer mittig gehalten wird. Diese häufig auftretende Auslenkung der Steuerwalze 6 würde jedoch Ungenauigkeiten bei den Sensordaten verursachen.
- Die Steuervorrichtung 14 ist jedoch derart ausgebildet, dass sie das Farbdruckwerk so ansteuert, dass für den Zeitraum, in dem die gedruckten Referenzmarkierungen unter den Sensormitteln 10 entlang laufen, eine Auslenkung und Regelung der Steuerwalze 6 unterbunden wird. Dies lässt sich praktisch gut umsetzen, da die Bandregelung kurze Unterbrechungen wie beispielsweise 100 mm Referenzmarkierungen in Vorschubrichtung anstandslos verkraftet.
- Damit die Referenzmarkierungen sicher durch die Sensormittel erkannt werden können, müssen diese entweder in einem festen Takt auf das Transferband 5 aufgebracht werden und die Steuervorrichtung 14 unterbricht synchron dazu die Regelung der Steuerwalze 6. Oder sie werden von einem vor den Sensormitteln angeordneten Sensor erfasst, der dann der Steuervorrichtung 14 ein Signal zur Unterbrechung der Regelung der Steuerwalze 6 übermittelt. Diese Aufgabe kann beispielsweise der Regelsensor 17 übernehmen.
- In einer erfindungsgemäßen Variante werden die Sensoren 10, beispielsweise der Kontakt-Bildsensor, auf einer Leiste montiert, die den Bewegungen der Steuerwalze 6 folgt. Wesentlich ist also, dass es während der Messungen keine Relativbewegungen zwischen Sensormitteln 10 und Steuerwalze 6 auftreten können.
-
- 1
- Druckstation
- 2
- Fotoleitertrommel (OPC - organic photo conductor drum)
- 3
- Gehäuse
- 4
- Transfer- oder Anodenwalze
- 5
- Transferband (ITB - Intermediate Transfer Belt)
- 6
- Steuerwalze
- 7
- Laufrichtung
- 8
- Stellmotor für die Steuerwalze
- 9
- Stellmotor für die Anodenwalze
- 10
- Sensormittel
- 11
- Nutz- oder Druckbereich
- 12
- linke Seitenbereich
- 13
- rechte Seitenbereich
- 14
- Steuervorrichtung
- 15
- Initialsensor
- 16
- Reflexlichtschranken
- 17
- Regelsensor
- 18
- Indexstreifen
- 19
- Bandsensor
- 20
- Gravitationssensor
Claims (8)
- Farbdruckwerk mit jeweils einer Druckstation (1c, 1m, 1y, 1k) für jede Farbe sowie je einer Anodenwalze (4c, 4m, 4y, 4k) pro Druckstation, mit einem über eine Umlenk- und eine Steuerwalze (6) geführten, die Anodenwalzen überdeckenden endlosen Transferband (5), mit Sensormitteln (10) zur Messung insbesondere der Dichte und/oder Position von auf dem Transferband (5) gedruckten Referenzmarkierungen und mit einer Steuervorrichtung (14) zur Steuerung und Regelung des Geradeauslaufs des Transferbandes (5) mittels eines auf die Steuerwalze (6) einwirkenden Stellmotors (8) in Abhängigkeit der detektierten Eigenschaften der Referenzmarkierungen, so ausgebildet, dass die Sensormittel (10) im Bereich der Steuerwalze (6) für das Transferband (5) angeordnet sind und dass während der Messung zumindest für den Zeitraum, in dem die gedruckten Referenzmarkierungen unter den Sensormitteln (10) entlang laufen, Relativbewegungen zwischen Sensormitteln (10) und der über den Stellmotor (8) in X- und Y-Richtung auslenkbaren Steuerwalze (6) ausgeschlossen werden.
- Farbdruckwerk nach Anspruch 1, so ausgebildet, dass die Steuervorrichtung (14) derart ausgebildet ist, dass während des Zeitraums, in dem die gedruckten Referenzmarkierungen unter den Sensormittel (10) entlang laufen, eine Auslenkung der Steuerwalze (6) vermieden wird.
- Farbdruckwerk nach Anspruch 1 oder 2, so ausgebildet, dass die Sensormittel (10) auf einer Leiste montiert sind, die den Bewegungen der Steuerwalze (6) folgt.
- Farbdruckwerk nach Anspruch 3, so ausgebildet, dass die Leiste an den Trägern oder Lagern der Steuerwalze (6) befestigt ist.
- Farbdruckwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, so ausgebildet, dass die Sensormittel (10) durch einen Kontakt-Bildsensor gebildet sind.
- Farbdruckwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, so ausgebildet, dass die mit der Steuervorrichtung (14) verbundene Steuerwalze (6) derart durch den Stellmotor (8) in X- und Y-Richtung ausgelenkt wird, dass das Transferband (5) immer mittig läuft.
- Farbdruckwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, so ausgebildet, dass die Sensormittel (10) oberhalb der Steuerwalze (6) und des Transferbandes (5) angeordnet sind.
- Farbdruckwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, so ausgebildet, dass die Steuerwalze (6) gleichzeitig als Spannwalze ausgebildet ist.
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