專利名稱：在膠印中確定的墨水和潤濕溶劑的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及在運動或固定表面上的薄膜，特別涉及近似于實時地監(jiān)控在膠印機的印刷版上的這種薄膜。
背景技術：
膠印使用墨水和潤濕溶劑來區(qū)分印刷版的印刷和非印刷區(qū)域。非圖像區(qū)域的親水性和圖像區(qū)域的親油性是膠印工藝的基本先決條件。為了產生連續(xù)高質量的輸出，需要適當地用墨水覆蓋印刷版的圖像區(qū)以及用潤濕溶劑覆蓋非圖像區(qū)域。當墨水與潤濕溶劑的比率能夠清楚地區(qū)分非圖像和圖像區(qū)域時，產生清晰銳利的圖像。
簡而言之，非印刷區(qū)域具有一層潤濕溶劑，而印刷區(qū)域具有附著有墨水的一層照相平版印刷膜。在打印區(qū)域中也有少量的潤濕溶劑進入到墨水中。
在現有技術中，通常把潤濕溶劑簡稱為“水”，這樣用“墨水/水平衡”來表示在打印和非打印區(qū)域之間墨水與潤濕溶劑的比率(或者反之亦然)。
如果施加太少墨水，則圖像變淡，色彩平衡不正確，圖像密度變得不均勻，并且銳利的邊緣變得模糊。另一方面，如果施加太多墨水，則圖像具有不良的邊界，可能出現非打印區(qū)的斑紋(撇渣)，導致不正確的色彩平衡，并且增加顏色剝落和分離的危險(即，當折疊時在頁面之間的墨水轉印)。
墨水過多或墨水過少都會導致降低印刷質量，并且這種印制品必須被丟棄。把印刷質量保持在最低水平之上將減少浪費和節(jié)約紙張、墨水以及潤濕溶劑。
不同的印刷和操作條件需要不同的墨水/水的平衡，以獲得最佳的印刷質量。除了獲得墨水與水之間的正確比率之外，墨水和水的絕對量具有二次影響。減少水和墨水將在一些階段中導致撇渣并且要避免這種情況。增加水和墨水將保持印刷質量，但是會造成這兩者的浪費。當在正常處理過程中還容易導致過量墨水的剝落和分離。產生高質量的印刷和經濟的印刷輸出的目標是正確的墨水/水的平衡。在實踐中，隨著由于印刷溫度和印刷版的磨損這樣的因素所導致條件的逐步改變，因此目標范圍傾向于改變。
印刷工業(yè)很大程度上依賴于確定輸出產品的質量的主觀判斷。特別地，視覺檢查被用于根據一組公共的工業(yè)標準而評價一個印制品。印刷機操作員根據所獲得的個人經驗調節(jié)墨水與潤濕溶劑的比率。使用對一個采樣點的視覺檢查的當前方法，使得打印機操作員可能不會注意到打印質量的逐步或間斷性的下降。打印質量可能根據所涉及的人員不同而在各打印批次之間具有變化。
尋找解決潤濕溶劑厚度的問題的解決方案的嘗試可以從美國專利No.5,646,738(在2000年2月29日授予Fukuoka等人)、6,029,577(在1997年7月8日授予Honkawa等人)以及4,737,035(在1988年4月12日授予Aoki等人)。但是沒有一種現有技術文獻中提供近似于實時地確定潤濕溶劑厚度的改變的方法。也沒有任何上述文獻提供高空間分辨率的測量方法(即，小于1平方毫米的測量面積)。
美國專利5,341,734(在1994年8月30日授予Jesehke等人)描述從一塊版上的測試圖案區(qū)域上(通過施加能量)除去一些潤濕溶劑的方法。因此，該測試圖案以比其它版更低的濕潤度進行打印，從而它在其它版之前先撇渣。當墨水轉移到非圖像區(qū)域上時，在測試區(qū)域測量到撇渣。
美國專利5,551,342(在1996年9月3日授予Fuchs等人)、美國專利5,568,769(在1996年10月29日授予Leuerer)以及美國專利4,649,502(在1987年3月10授予Keller等人)都描述了測量在從印刷機出來的印刷紙張上的墨水密度。該墨水密度測量值與所存儲的一組點或來自原始校樣副本的測量值相比較，以及一個反饋信號用于糾正印刷機的設置。
當(在版、覆蓋層或紙張上)測量到墨水密度的減小時，沒有一種現有技術能夠確定這是否是墨水不足還是過度潤濕(即，太多水而導致過度的乳化)的結果。
本發(fā)明的一個目的是精確和接近實時地獲得表示潤濕溶劑和/或墨水厚度的指示，從而克服或至少改進與現有技術相關的一個或多個問題。最好還自動監(jiān)控墨水和潤濕溶劑以及它們的相對量，以進一步提供用于印刷機的控制機制。

發(fā)明內容
在此提供一種用于確定在膠印版的非圖像區(qū)域中的潤濕溶劑厚度改變的方法，其中包括如下步驟把光源照射在膠印版上，該光源具有已知的亮度；檢測從所述版鏡面反射的光線，并且形成其亮度信號；以及確定在所檢測光亮度信號中的相對改變，作為潤濕溶劑的厚度改變的指示。
在此進一步提供一種儀器，用于確定在膠印版上的潤濕溶劑的厚度改變，其中包括光源，用于把已知亮度的光線照射在一個膠印版上；光檢測器，用于檢測從所述版鏡面反射的光線，并且形成其亮度信號；以及數據處理器，用于確定在所反射的光亮度信號中的相對改變，該改變量作為潤濕溶劑的厚度改變的指示。
在所檢測光亮度信號中的相對改變量可以被確定為光源亮度信號與所檢測光亮度信號的比率，或者當該光源的亮度保持恒定時直接從所檢測光亮度信號確定在所檢測光亮度信號中的相對改變量。
在此進一步提供一種用于確定在移動的膠印版上的圖像密度的改變量的方法，其中包括如下步驟把一個光源照射到所述膠印版上；檢測從所述版散射的光，并且形成表示其亮度的信號；對所述散射亮度信號進行數據處理，以識別圖像區(qū)域，以及對所述圖像數據進行進一步的數據處理，以確定在每個圖像區(qū)域中的圖像密度。
在此進一步提供一種用于確定在移動的膠印版上的圖像密度的改變量的儀器，其中包括光源，用于把光線照射到膠印版上；光檢測器，用于檢測從所述版散射的光，并且產生表示其亮度的信號；數據處理器，用于從所述散射的亮度信號識別圖像區(qū)域，以及確定在每個圖像區(qū)域中的圖像密度。
對于非圖像區(qū)域，散射的亮度信號被表示為零密度，其數值被用作為確定圖像密度的一個參考值。閾值電平可以被確定以通過比較其散射亮度信號而識別圖像和非圖像區(qū)域。
在此還提供一種用于確定在移動的膠印版上的潤濕溶劑的厚度的方法，其中包括如下步驟把光源照射在所述膠印版上；檢測從所述版散射的光并且形成其亮度信號；檢測從所述版鏡面反射的光并且形成其亮度信號；對所述散射亮度信號進行數據處理，以識別非圖像區(qū)域；對所述反射亮度信號進行濾波，以僅僅接收對應于所述識別的非圖像區(qū)域的數據；以及從所述濾波的信號確定潤濕溶劑的厚度。
在此進一步提供一種用于確定在移動的膠印版上的潤濕溶劑的厚度的儀器，其中包括照射在一個膠印版上的光源；光檢測器，用于接收從所述版散射的光并且形成其亮度信號；光檢測器，用于接收從所述版鏡面反射的光并且形成其亮度信號；數據處理器，用于對所述散射亮度信號進行處理，以識別非圖像區(qū)域，對所述反射亮度信號進行濾波，以僅僅接收對應于所述識別的非圖像區(qū)域的數據，以及從所述濾波的信號確定潤濕溶劑的厚度。
該濾波可以通過把該印刷版到所反射亮度信號的空間映射而實現，以僅僅通過與非圖像區(qū)域相關的數據。閾值電平可以被確定以通過比較散射亮度信號而識別圖像和非圖像區(qū)域。
在此進一步提供一種用于確定在膠印印刷機中出現撇渣情況的方法，其中包括如下步驟把光源照射在所述膠印版上；檢測從所述版散射的光并且形成其亮度信號；存儲表示非圖像區(qū)域的一個或多個位置的記錄；以及對所述散射的亮度信號進行數據處理，以識別在所述位置處墨水的存在情況。
在此進一步提供一種用于確定在膠印印刷機中出現撇渣情況的儀器，其中包括用于把光線照射在所述膠印版上的光源，該光源具有已知的亮度；光檢測器，用于接收從所述版散射的光并且產生其亮度信號；數據處理器，其存儲表示非圖像區(qū)域的一個或多個位置的記錄，以及對所述散射的亮度信號進行處理，以識別在所述位置處墨水的存在情況。
該散射亮度信號可以與表示出現撇渣的一個閾值相比較。該閾值可以從由沒有墨水的印刷版收集的數據得出。
在此進一步提供一種光學儀器，用于確定移動的膠印版的圖像和非圖像區(qū)域的屬性，其中包括用于把一束光照射到所述膠印版上的光源；第一光檢測器，用于接收從所述版上鏡面反射的光線，并且產生其亮度信號；以及第二光檢測器，用于檢測來自所述版的散射光，并且產生其亮度信號。
該光源被設置為把光線以相對印刷版表面形成銳角的方向照射。另外，第一檢測器可以被設置在類似的銳角上，并且第二檢測器被設置為基本上與印刷版表面相垂直。最好，該光源為激光源。該光源、第一和第二檢測器可以容納在單個殼體中。在此可以進一步提供一個數據處理器，用于接收和處理反射亮度信號和散射亮度信號。


下面參照附圖描述本發(fā)明的多個實施例，其中圖1為表示對于理想化的印刷版的測量裝置的一個實施例的示意圖；圖2A為表示該裝置的一個實施例的部件分解透視圖；圖2B為在圖2A中所示的電子模塊的示意電路圖；圖3為示出當潤濕溶劑的量變化時所測量的反射光亮度的曲線圖；圖4為示出控制儀器測量與已經在一個測試過程中獲得的該裝置的一個實施例的測量之間的關系的曲線圖；圖5為示出儀器測量與生產控制信號的對應關系的曲線圖；圖6示出表示從測試版的測試案獲得的圖像密度的確定的數據；圖7為示出厚度測量的曲線圖；圖8為版間距檢測系統(tǒng)的示意電路圖；圖9A示出用于自動測量同步的裝置和數據；圖9B為與圖9A的自動測量同步相關的流程圖；圖10為與確定平均潤濕溶劑厚度相關的流程圖；圖11為與印刷機反饋特性的優(yōu)化相關的示意圖；圖12A為與撇渣的檢測相關的流程圖；圖12B為示出用于檢測撇渣的測量的曲線圖；圖13示出潤濕溶劑厚度的正覆蓋層測量的數據；以及圖14為示出可能的儀器位置的示意圖。
具體實施例方式
測量儀器圖1示出一種儀器10，其中包含(要在下文中描述的)電子部件的外殼20包含直接光源30、反射光檢測器40和散射光檢測器50。光源的光按照入射路徑35入射，并且與位于印刷版60上的(理想)薄膜表面58相互作用，導致在鏡面反射路徑45和散射路徑55上反射。
直接光源30可以是任何光源，但是最好是激光器，因為它容易獲得并且容易獲得指向給定目標的光源。檢測器40和50容易通過市場上可獲得的硅電池檢測器而實現。為了清楚起見，與光源30相關的光濾光器和檢測器40、50沒有示出。
更加具體來說，光源30通常為650nm，3mW的二極管激光器模塊，其具有使用塑料非球面鏡的準直透鏡300-0360-780。適合采用由美國Optima Precision公司所制造的型號為DLM 2103-650的激光器模塊。該光源可以被準直或聚焦，以根據設備/印刷機的速度而檢測在該版上的不同尺寸的區(qū)域。另外，光線可以在該光源附近被偏振，最好使用s-偏振方向(其中電矢量與入射面正交)，以最佳的入射角使反射信號強度最大。也可以包含濾光器，以阻擋來自一般位于檢測器的正前方的例如人工光源或陽光的干擾波長。根據被測量撇渣情況的墨水的顏色和/或厚度，可以采用其它波長的激光源。
檢測器40、50可以是硅光電二極管型，例如可以從英國的Centronic公司獲得的OSD15-5T型號，其具有15mm2的有效面積和400-1050nm的波長范圍。來自反射和散射檢測器40、50的輸出數據信號r(t)、s(t)被提供到一個常規(guī)的數據處理器70。
圖2A示出圖1的裝置的儀器的布線分解示意圖。主體100被提供作為用于構成部件的一個氣密、粗糙的外殼。具有0mm至25mm的測量射束點尺寸的激光器30提供一個直接相干光源，并且光線在經過一個透明模塊110射出該裝置之前通過一個光學元件105。該反射檢測器40被設置為檢測通過光學元件115的光線的鏡面反射光。該散射檢測器50被垂直安裝，從而檢測通過光學元件120的散射光。各個的O環(huán)被提供以安裝各種光學元件105、115、120。
通過電路板130提供激光器30的控制，使得來自激光器30的光強保持恒定(在任何適當的電平上)。特定的電子電路將參照圖2B描述。
為了保證光學元件的檢測器沒有灰塵、蒸汽和霧水，提供一個用于通風窗的空氣管道，提供干燥壓縮空氣。通過這種設計，不需要定期地進行清理和維護。
頂板140完成用于工業(yè)應用的裝置的組裝。該裝置的尺寸大約為32H×94W×96Lmm。儀器10被設計為在穩(wěn)定測量表面上方8毫米的工作距離上工作，并且能夠在每秒中提供最少1000次的測量。當然，該儀器的尺寸可以根據個人需求的實際規(guī)定而改變。
再次參見圖1，個人計算機70接收來自反射檢測器40和散射檢測器50的預處理信號，該預處理是在該儀器上執(zhí)行的?，F在參見圖2B，示出基于微處理器的電子設備的優(yōu)選實施例。來自兩個檢測器40、50的模擬信號被提供到模-數電路200(德州儀器公司的TMS320F240)，一般以20MHz的速度進行工作。微處理器205(德州儀器公司的TMS320F240)具有構成存儲器210、存儲器(RAM和ROM)215、系統(tǒng)時鐘220和通信接口225。在圖2A中所示的連接器145表示一般基于RS485標準的雙向數據總線230。由微處理器所執(zhí)行的功能包括(i)檢測版間距，(ii)計算相對于版間距的位置，(iii)計算印刷機的速度，(iv)識別圖像和非圖像區(qū)域，(v)確定潤濕溶劑的厚度，(vi)確定墨水厚度，(vii)統(tǒng)計操作，例如計算平均值、標準偏差、統(tǒng)計過程控制限度，(viii)觸發(fā)在預設的版位置處的測量，(ix)與主機系統(tǒng)進行通信，以及(x)診斷自檢測以及向主機報告狀態(tài)。
確定潤濕溶劑的厚度第一實施例提供用于對印刷版的非圖像部分上的潤濕溶劑厚度的接近實時的測量。它僅用于非圖像區(qū)域，例如空白印刷版或印刷滾輪。其工作原理是把不需要相干的光源指向印刷滾輪的非圖像部分，其被潤濕溶劑的薄膜所覆蓋。從薄膜反射的光量被檢測，并且獲得反射光的亮度與輸入光的亮度的比值(即，Ii/I0)。
在一個變型中，如果光源的光強(輸出功率)為恒定，則它僅僅足以測量反射光，不需要形成該比率。
如上文所述，該直接光源30提供直接光束35，最好具有在0mm2至25mm2的射束尺寸。光束35最好以30度和60度之間的角度入射到印刷版60上的潤濕溶劑58(或根據情況為墨水)的涂層上。最好，圖1中所示的潤濕溶劑58是一種理想的表示，并且由于印刷版的多孔性質，在顯微水平上實際表面覆蓋是不均勻的。
假設液體不能夠完全覆蓋印刷版60，則在反射方向上的散射光束55的光強隨著潤濕溶劑覆蓋程度而單調增加，如下文所述。當潤濕溶劑58完全覆蓋印刷版60時，反射光45的光強趨向于飽和。
通過相關的數據處理器，例如個人計算機75或者板上微處理器130，然后可以確定反射光束45的光強與直接光束35的光強的比率。識別這種潤濕溶劑500的涂層上的改變使得印刷機的操作員能夠減少廢品量。因此，接近實時地定量測量潤濕溶劑厚度可以有助于制作高質量的印制品。
圖3示出在對Roland 2000膠印機上執(zhí)行測試過程中通過圖2中所示的實施例所獲得的曲線圖(即，僅僅具有所連接的反射光檢測器40)。y軸為所測量的隨時間變化的反射信號。在點A處，印刷機每小時大約印刷3000張，并且產生與高質量相符合的輸出。在點B，少量地向上調節(jié)潤濕溶劑的流量，以穩(wěn)定在點C。在點C，潤濕溶劑的流量明顯地減少，當到達點D時，有少量的潤濕溶劑遺留在印刷版上。然后在點E增加潤濕溶劑的流量。點F示出該潤濕溶劑穩(wěn)定，但是沒有過多的潤濕溶劑，該狀態(tài)保持到點G。潤濕溶劑的流量再次減小，在點H，具有非常少的潤濕溶劑。在點J，潤濕溶劑被恢復到比點A處的原來的流量略高，并且在點K之后穩(wěn)定。
可以看出，在測量的反射光和輸入信號的比值與覆蓋印刷版的潤濕溶劑厚度之間形成單調增加的關系。因此，信號比的觀察給出對潤濕溶劑濃渡的良好測量。
圖4示出從使用對工作在50000張報紙每小時(即，以25000轉每小時的速度旋轉的雙滾筒)的MAN-Roland Colorman 40打印機的裝置的一個實施例進行測試所獲得的數據。在46分鐘的印刷過程中，數據被以大約3kHz的數據率裝載到數據處理器70。為了確認該裝置的結果，攝像機被設置用于在印刷運行過程中監(jiān)視操作顯示控制臺和用于測量在運轉過程中所經過的時間的時鐘。在控制臺上讀取的潤濕溶劑的每個改變被隨著時間的經過而順序地記錄。上方的曲線(即，“控制”)表示控制設置，而下方的曲線(即“tmfi”)表示由圖2中的儀器所確定的反射光強。
需要大約26分種進入印刷狀態(tài)，潤濕器設置大約每分鐘增加2個單位，直到潤濕器讀數表示30個單位為止。每分鐘之后，潤濕器設置大約減小2個單位，直到控制顯示示出14個單位。在此時，彩色打印問題變得明顯，過量的藍墨出現在測試頁上。潤濕器控制然后返回到大約20個單位的正常設置。從該曲線可以看出從儀器10獲得的讀數通常對應于控制儀器。但是，顯然儀器10在點A和B檢測的大的躍變可能由于潤濕溶劑濺到印刷版上而造成的，這不被控制儀器所檢測。在用于報紙工業(yè)中正常的潤濕器設置范圍內，裝置的響應大約為線性。另外，還示出該裝置在工業(yè)環(huán)境中并且以商用打印速度獲得滿意的測試。
圖5涉及用安裝在MAN-Roland Colorman S機器上的儀器10所獲得的測量。潤濕溶劑厚度的可識別測量被確定，并且y軸示出從反射檢測器40推得的一個平均輸出信號。x軸示出從印刷版的最佳潤濕溶劑覆蓋率推算而得的機器控制儀器(被表示為百分比)。該數據再次表示一個潤濕溶劑厚度的單調遞增函數。
圖像密度的確定如上文所述，儀器10收集來自印刷機的滾輪表面的散射光所測量的光強量基本上與出現在該版上的潤濕溶劑水平無關。所檢測信號的幅度對于滾輪的表面粗糙度以及在滾輪上的墨水量敏感。按照這種方式測量在散射信號中的光強提供幾個因素的指示(在下文中描述)，包括滾輪的表面粗糙度、圖像區(qū)域中的墨水密度變化、以及出現在非圖像區(qū)域上的墨水存在情況(通常稱為撇渣)。
具體來說，散射檢測器50可以用于測量在印刷版上的圖像密度，例如已經在以全速進行工作的報紙印刷機上進行的測試。圖6示出對一個印刷版(以15000周/每小時的速度工作的MAN-Roland GEOMAN印刷機)記錄的散射檢測器50的信號。該版包括具有增加的圖像密度的圖像塊的測試圖案。從(標記的)非圖像區(qū)域測量的更高信號。在該版上來自非圖像區(qū)域的測量值基本上相接近，并且基本上與同時測量的潤濕溶劑的量無關。根據良好建立的光散射模式(例如，Rayleigh和Mie)，散射信號主要與光的波長和所測量介質(即，印刷版)的粗糙度相關。因此，對于非圖像區(qū)域的散射信號的幅度提供相對測量值，由此可以計算印刷版的狀態(tài)和進行準備。
如圖6中所示，不同圖像密度的區(qū)域可以容易識別。由于閾值St(如圖所示)，表示圖像區(qū)域和非圖像區(qū)域的數據可以被唯一地識別(即，分別在直線的下方和上方)?！霸陂撝抵稀钡臄祿梢蕴峁ν瑫r測量的潤濕溶劑測量值的前后關系。換句話說，來自反射檢測器40的鏡面反射光信號-給出對潤濕溶劑厚度的測量-可以通過根據閾值對散射數據進行高通濾波而排除圖像區(qū)域數據而進行量化。在數據處理的意義上，來自散射檢測器50的信號與一個確定的閾值設置點相比較，并且該結果信號用于確定檢測區(qū)域是否為圖像或非圖像區(qū)域。
墨水厚度的確定在印刷版上的圖像圖案在特定印刷周期過程中應當不會改變，但是施加到該版上的墨水量可能改變。通過重復測量在固定圖像點處的散射信號，然后計算墨水量的相對變化量。在圖6的意義上，這是識別表示圖像區(qū)域的數據點的幅度的相對改變量的處理。但是重要的是儀器10能夠在印刷版上基本上相同的位置進行測量，以保證在印刷周期過程中的測量可直接地比較(即，來自相同的圖像密度區(qū)域)。
當獲得最大顏色密度時，獲得目標墨水量。如果墨水量小于該目標墨水密度，則不能夠獲得最大的可能密度。如果墨水量太大，則需要潤濕溶劑來防止撇渣，并且由于墨水和水的過度乳化，墨水密度還小于最大可能密度。另外，乳化的墨水層導致印制品的持久性降低。這表現為墨水脫落在讀者的手上或者表現為當報紙在印刷機中被切割和重疊時一頁的圖像轉印到其相對頁面上的脫離。
使用所述的散射和反射檢測器40、50，密度不足可以與潤濕水平相關聯。如果潤濕水平正常(相對于以前確定的定位點，例如在打印工作的初始優(yōu)化時)，墨水密度可以通過增加墨水而提高。相反，如果潤濕水平比正常情況要高，則墨水密度可以通過減少水和墨水而提高。
圖7示出由從10％至100％密度范圍內的圖像塊所構成的印刷版測試圖案的厚度測量。插入示出對于測試圖案的一個印制品的實際散射信號測量的表現。主曲線圖示出在(非優(yōu)化的)“正?！庇∷l件下并且在墨水關鍵設置被增加“10 clicks”之后對于圖案的散射信號級別高度。在10至90％的密度范圍上，所測量的散射信號級別已經增加20％。在0％(非圖像)處，信號保持相同(沒有要測量的墨水)，并且具有100％的密度塊(表示這已經是最大密度)。
利用同時對潤濕和墨水密度的測量，可以把墨水和潤濕水平置于反饋控制之下。
版間距檢測系統(tǒng)由散射檢測器50所收集的信號的另一個用途是檢測間距。例如，散射密度測量能夠對印刷版進行定時或啟動。反射光檢測器信號r(t)還可以單獨或與散射信號s(t)相結合用于間距檢測。
在典型的印刷機工作速度進行版間距的實際檢測需要比100微秒更好的時間分辨率。需要超過12000樣本每秒的數據獲取速度來實現該性能。使用用于此目的的數據獲取系統(tǒng)對模-數轉換器和處理速度具有較高的要求。另外，這種設計捕獲比潤濕溶劑測量所需數據更多得多的數據。
在簡化以實際應用中，基于混合微處理器/硬件的間距檢測系統(tǒng)在圖8中示出。包含來自反射傳感器40或反射傳感器50(以零信號為特征)的間距信息的模擬測量信號250被放大和濾波252，然后在輸入到比較器256之前被進行另外的信號處理254。比較級別由來自微處理器258的數-模信號所提供，并且可以自動確定或手動設置。當間距條件被比較器256所確定時，一個中斷請求信號被發(fā)送到微處理器258。
間距信號被微處理器258所使用，以計算圓筒版的旋轉速度，并且還與數據獲取相同步，從而需要大大減少的測量速度來保證版上的空間配合。例如，對于墨水厚度，如果需要尋找這兩個版上的相同點的話。
間距信號測量對于確定在版上的確切空間位置來說，以及如果特定的印刷機具有兩塊在圓筒版的圓周上的印刷版，則對于區(qū)別兩個版來說是重要的。
自動測量同步通過把微處理器控制、基于中斷請求的間距檢測、印刷機速度計算以及微處理器編程相整合，可以獲得自動的測量同步功能。參見圖9A，通過檢測版間距(如上文所述)，儀器10與印刷機操作相同步。通過時間序列間距，微處理器精確地計算印刷機速度。在該版上的單個或多個(空間)測量位置被通過微處理器的直接編程而指定，或者通過來自主機系統(tǒng)的數字通信而指定。使用這些特定位置、間距同步和印刷機速度計算作為輸入，微處理器計算用于連續(xù)版測量的精確時間觸發(fā)點。在計算時間時，微處理器進行測量，隨后進行任何其它可以被指示的處理，與在版上的特定空間位置相關的結果被傳輸到該主機(即，作為[位置]、[反射信號]、[散射信號])。
圖9B示出描述自動測量同步的應用的流程圖。
在步驟300中，確定要在版圓周上進行測量的分布的預定標準。在步驟302，該信息被存儲在一個存儲器位置。這產生印刷品測量的空間分布的一個庫304。在步驟306，計算印刷機速度，并且在步驟308中與印刷品測量的空間分布一同允許對將用于下一個檢測周期的一組基于時間的觸發(fā)進行計算，創(chuàng)建檢測的時間分布的一個庫310。
在步驟312中，該處理等待下一個版間距的檢測。在檢測到版間距之后，步驟314觸發(fā)對版印刷的測量，并且使得定時器復位。在步驟316中，在定時器的當前數值與數據獲取事件之間進行比較。一旦它們一致，則在步驟318中，觸發(fā)測量和數據記錄，導致創(chuàng)建所存儲數據記錄320。在步驟322中，執(zhí)行任何必要的統(tǒng)計操作，導致創(chuàng)建統(tǒng)計計算的數據記錄324。在步驟326中，檢查最后的數據點是否被采樣，如果沒有，則該處理反饋到步驟316。如果最后數據點已經被處理，則在步驟328中，所存儲的數據記錄和計算結果被傳輸到主機。在步驟330中，準備下一次印刷的處理，并且在重復從步驟306開始的處理之前，在步驟332中等待來自主機的指令。
使用這種方案，該設備獲得最大的空間分辨率和空間可重復性，但是還把數據通信保持在中等水平。接收該結果的主機系統(tǒng)不需要強大的獲取和處理系統(tǒng)。集成的設計方案便于該儀器與一般用于印刷機控制中的系統(tǒng)控制器相集成。
平均潤濕溶劑厚度計算如參見圖6所述，可以按照自動識別和排除來自圖像區(qū)域的測量的方式執(zhí)行對印刷版上的平均潤濕溶劑厚度的測量和計算。圖10為詳細示出在一個處理的應用的流程圖。
在步驟350中，設置非圖像閾值。在步驟352中，從反射傳感器40和散射傳感器50獲取數據。接著，在步驟354中檢測印刷版間距。如果結果為“否”，則從該印刷版取得數據點，并且在步驟356中，檢測該區(qū)域是否為非圖像區(qū)域。這是通過測試散射信號數值與預定值St的比較而實現的。如果該數值大于閾值，則比較結果為“是”，并且在步驟358中，用反射信號的新數值更新變化的潤濕溶劑的平均值，并且存儲為平均潤濕溶劑厚度值的一個記錄360。在出現與步驟354檢測的版間距時，在步驟362中，傳送潤濕溶劑厚度值的平均值。
潤濕溶劑應用的閉環(huán)控制工業(yè)程序不涉及潤濕溶劑厚度的直接測量。現在存在有多種方式可以把這種測量集成到半自動或全自動潤濕控制系統(tǒng)中。在第一實施例中，該儀器被本地集成到潤濕控制器中。在該結構中，印刷機控制系統(tǒng)指示潤濕系統(tǒng)把特定的潤濕溶劑膜厚度提供到該版上。然后，潤濕控制器使用潤濕溶劑膜厚度測量來在內部糾正該潤濕程度，該設計方案特別適用于在潤濕系統(tǒng)響應中的糾正短期和長期漂移，因為反饋控制環(huán)路具有非常小的時間常數。
在圖11中所示的第二實施例中，儀器10直接通過數據總線400和傳感器控制器405連接到印刷機控制系統(tǒng)410。印刷機操作員可以監(jiān)視和控制在每個版425上的潤濕程度。如果水膜厚度偏離所需的設置，則該印刷機控制系統(tǒng)410指示潤濕控制系統(tǒng)415來根據需要增加或減小潤濕程度。在設置中，操作員和印刷機控制系統(tǒng)對于印刷機具有非常全面的狀態(tài)指示。這是非常重要的，例如如果在該印刷機控制器被用于響應由印刷機控制系統(tǒng)410當前測量的任何參數設置幅度而調節(jié)水/墨水平衡的情況下。
在印刷處理可以用于最佳設置之前，整個系統(tǒng)必須使用對印刷機“跟蹤標記(footprinting)”的費時間和人力的方法來特性化和優(yōu)化。該過程涉及幾天的測量和調節(jié)，在該過程中，打印質量發(fā)生一定程度的變化，使得輸出產品不能夠用于商用目的。因此，對印刷機跟蹤標記是費時和費錢的處理過程。把本發(fā)明的儀器包含到印刷版425中，把信號傳輸回印刷機控制器410，使得印刷機自動保持在特定的輸出質量范圍內。印刷機操作員能夠調節(jié)印刷機的參數，例如墨水厚度或潤濕程度，以對該印刷機進行特性化調節(jié)，但是會導致輸出質量下降到預設值之下的任何調節(jié)立即被該印刷機控制系統(tǒng)所抵消。即使在跟蹤標記過程中，可以保證印刷機的額定輸出質量高于預定水平，這使得跟蹤標記處理能夠在商業(yè)運作中實現。這將對印刷機的所有人帶來顯著的成本方面的優(yōu)勢。
印刷機返回特征的自動優(yōu)化圖11的另一個方面提供一種機制用于對不同印刷機結構計算最佳反饋性能。
最小安裝包括儀器10通過通訊總線400連接到傳感器控制器405。傳感器控制器405反過來連接到印刷機控制系統(tǒng)410。印刷機控制系統(tǒng)410指示潤濕器控制系統(tǒng)415何時進行潤濕以及潤濕量如何。把該儀器與潤濕控制器415相集成能夠使該潤濕控制器監(jiān)控實際出現在該版上的潤濕量，因此提供一種反饋機制，由此計算誤差信號，并且用于糾正潤濕量。更改潤濕要求的印刷機結構變化被通過反饋機制而自動糾正。這種因素包括但不限于印刷機部件的溫度變化(例如，圓筒版的加熱導致潤濕溶劑的蒸發(fā)加劇、在紙張吸收性中的變化、版的磨損)。
把傳感器直接或間接地與印刷機控制系統(tǒng)相集成能夠通過在印刷機控制軟件中的算法充分地進行測量和反饋控制。保持印刷機控制系統(tǒng)的集中性能夠采用考慮到整個印刷機系統(tǒng)的更加靈活的方法。
潤濕溶劑和墨水量被通過使用該方法而進行可控制地反饋。在墨水密度中的變化可能會導致在墨水或潤濕程度中的變化并且被相應地糾正對于墨水，可以采有相同或其它儀器10、10’，連接到相同的數據總線400。該墨水量控制器420與印刷機控制系統(tǒng)410進行通信。
在控制系統(tǒng)中的反饋特性的優(yōu)化需要印刷機對由控制器所發(fā)出的指令的動態(tài)響應的估計。儀器在印刷版上的定位使得能夠實現比當印制品退出該印刷機時進行檢查更加迅速和穩(wěn)定的反饋機制。估計印刷機動態(tài)響應的優(yōu)選方法是以可接受的打印質量輸出操作該打印機，以及一旦實現一種穩(wěn)定的結構，則(使用計算機或印刷機控制器)在潤濕中施加顯著的干擾。墨水和潤濕水平相被監(jiān)控。響應的速度、幅度和振蕩成份的檢驗將允許使用常規(guī)的反饋方法或者例如神經網絡或者人工智能這樣的自適應處理控制機制進行反饋參數的估計(例如成比例、積分和微分PID)。在另一種優(yōu)化處理中，印刷機將在墨水和水的返回控制下被操作，并且手動地干擾該潤濕。把印刷機返回到原始操作設置的反饋控制的效果將被校準，并且反饋參數被根據需要而調節(jié)，以接近到目前為止可用的臨界潤濕系統(tǒng)。這種方法例如被記錄在″自調節(jié)控制器的應用(Implementation of Self Tuning Controller)″，Kevin Warwick，1988，Peter Perigrenus，UK(ISBN 0863411274)或者″自調節(jié)系統(tǒng)控制器和信號處理(Self-Tuning SystemsControl & Signal Processing)″，P.E.Wellstead and M.B.Zarrop 1991，John Wiley & Sons(ISBN0471928836)中。
還可以進行涉及墨水量干擾的模擬方法。
撇渣檢測撇渣是由于具有不足的潤濕溶劑的印刷機運行的結果。來自墨水印版滾輪的墨水轉移到印刷版的非圖像區(qū)域，因為防止墨水沾附到版的非圖像區(qū)域上的水不足。撇渣的視覺效果是在印刷頁面上出現墨水的雜色圖案。撇渣是最不希望出現的現象。在該儀器中的散射光檢測器55對于由于墨水的存在而導致的光吸收敏感。因此，輸出信號s(t)還可以被用于確定何時出現撇渣情況。該信號可以被集成到潤濕控制器或者印刷機控制器系統(tǒng)中(如上文所述)，然后進行為了防止進一步的撇渣而所必需的調節(jié)。
圖12A為示出如何實現撇渣檢測的流程圖。在步驟450中，提供用于撇渣閾值的數值。該撇渣閾值被存儲作為一個記錄451。步驟452和454表示在一個或多個非圖像位置處從散射光檢測器50連續(xù)獲取數據，直到印刷機操作員確定該印刷機能夠正確地工作為止。一旦出現這種情況，在步驟456，計算并存儲一組預定的測量位置作為一個發(fā)布記錄458。這些位置可以表示從以前的經驗得知與該印刷版的其它位置相比較早出現撇渣現象的位置(例如，緊接著在高密度圖像之后的非圖像區(qū)域)。
在步驟460中，根據測量發(fā)布記錄458執(zhí)行一個數據獲取周期。該數據設置表示對于可接受的打印質量的參考值，并且同樣地在步驟462中被存儲，以及由此建立一個傳感器參考數據集記錄464。然后該進程進行到監(jiān)視階段，其中在步驟466中對完整的版印刷獲取數據，然后在步驟468，與參照記錄464相比較。如果在步驟470中確定該差別大于一個閾值，然后在步驟472中，一個警報被發(fā)過到主機。在步驟474中，等待進一步的指令，其中在步驟476判斷重新開始在步驟466的監(jiān)視，或者在步驟478停止監(jiān)視并等待進一步的指令。
圖12B示出在使用MAN Roland GEOMAN印刷機的一個商業(yè)報紙印刷運作過程中從散射檢測器50獲得的信號的例子的曲線圖。上曲線示出當沒有觀察到撇渣時的響應。在該版表面上，散射信號保持在一個小的范圍內。當出現撇渣時，如下曲線所示，在打印輸出的頁面上觀察到墨水，并且該墨水還被散射檢測器所觀察出現在該版上。平均信號的幅度減小以及信號的視在噪聲增加。通過在無撇渣周期過程中用非圖像區(qū)域的空間分布來調試控制系統(tǒng)，可以由該儀器進行數據處理來識別墨水何時明顯地出現在任何非圖像區(qū)域上(即，撇渣)。當在整個印刷處理過程中采用，并且這種信號被反饋回印刷機控制器，則當在打印過程中在任何位置處出現撇渣時，將會提醒操作員。
如上文所述，該傳感器能夠最初確定測量區(qū)域是否包括圖像或非圖像區(qū)域。該信息可以用于指導被已知非圖像的區(qū)域進行撇渣檢測測量。由于撇渣傾向于開始在高圖像密度塊之后出現，因此撇渣檢測可以集中在這些區(qū)域上。
在覆蓋后位置中的水厚度的測量在這一點所述的測量假設該工作位置是在潤濕和著色之后，但是在覆蓋滾輪(blanket roller)之前(參見圖10)。覆蓋滾輪430和圓筒版425之間的相互作用使得水和墨水從圓筒版轉印到覆蓋滾輪上，然后轉印到紙上。體現本發(fā)明的儀器可以在與覆蓋滾輪接觸之前和之后采用。在覆蓋后位置中，儀器10可以測量任何剩余的潤濕溶劑厚度，表示并非所有的水都轉印到覆蓋滾輪上。
圖13示出在各種潤濕設置(在x軸上示出)測量的覆蓋后水厚度的結果。該曲線表明在覆蓋后位置中測量的耐久性，因為水膜厚度與覆蓋前位置具有相同的量級。
儀器位置本領域的專業(yè)人員容易理解，該儀器位置不限于在印刷版上的測量。還可以有利地在把墨水和潤濕溶劑從版425轉印到紙張440上的潤濕溶劑傳送印版滾輪435或者在覆蓋滾輪430上進行測量。在覆蓋滾輪430和圓筒版425上具有多個位置將提供有利的信息。圖14示出可以安裝該儀器的多個位置。
由本發(fā)明的實施例所提供的其它優(yōu)點與現有技術相反，本發(fā)明的實施不需要測試圖案，因為傳感器系統(tǒng)能夠同時確定水量和墨水密度。并且，進行測量的時間非常接近印刷的時間，因此沒有由于下游的紙張測量所導致時間延遲。這使得可以應用更加有效的控制環(huán)路。
布魯斯特角反射變化的影響可以通過使用s-偏振光(即，與入射平面相正交的電矢量)來減小。
結合凹進傳感器殼體的保護透明窗是有利的。通過把恒定的清理氣體流施加到該窗表面上，使這些窗保持在無污染狀態(tài)下。凹陷到儀器體中的窗提供一個管道使空氣流到外部環(huán)境中。該氣流防止彈道污染物(ballistic contaminants)進入，例如液滴或特定物體的快速移動。
結合常規(guī)濾光器(例如薄膜干涉濾光器)使得來自光源的光通過；但是阻擋來自例如人工照明或陽光這樣的潛在干擾源的光線通過。光濾光器還可以包括偏振元件，以在檢測之前對光信號進行光學分析。光濾光器還可以包括聚焦元件，用于提高靈敏度和減小對雜散光線干擾的易感性。
本領域的專業(yè)人員容易理解該儀器可以優(yōu)選地安裝在掃描儀機構上，以把該儀器的檢測器沿著印刷機的寬度方向上平移。
所述的儀器可以應用于印刷機上的其它表面，例如覆蓋滾輪或者水或墨水印版滾輪上。
上文僅僅針對本發(fā)明的一個/一些實施例進行描述，可以作出各種變型和/或改變而不脫離本發(fā)明的精神和范圍，該實施例是說明而非限制性的。
權利要求
1.一種用于確定在膠印版的非圖像區(qū)域中的潤濕溶劑厚度改變的方法，其中包括如下步驟把光源照射在膠印版上，該光源具有已知的亮度；檢測從所述版鏡面反射的光線，并且形成其亮度信號；以及確定在所檢測光亮度信號中的相對改變，作為潤濕溶劑的厚度改變的指示。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，通過形成光源亮度信號與所檢測光亮度信號的比率，而確定在所檢測光亮度信號中的相對改變量。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，當該光源的亮度保持恒定時，直接從所檢測光亮度信號確定在所檢測光亮度信號中的相對改變量。
4.一種儀器，用于確定在膠印版上的潤濕溶劑的厚度改變，其中包括光源，用于把已知亮度的光線照射在一個膠印版上；光檢測器，用于檢測從所述版鏡面反射的光線，并且形成其亮度信號；以及數據處理器，用于確定在所反射的光亮度信號中的相對改變，該改變量作為潤濕溶劑的厚度改變的指示。
5.根據權利要求4所述的儀器，其特征在于，通過形成光源亮度信號與所檢測光亮度信號的比率，而確定在所檢測光亮度信號中的相對改變量。
6.根據權利要求4所述的儀器，其特征在于，當該光源的亮度保持恒定時，直接從所檢測光亮度信號確定在所檢測光亮度信號中的相對改變量。
7.一種用于確定在移動的膠印版上的圖像密度的改變量的方法，其中包括如下步驟把一個光源照射到所述膠印版上；檢測從所述版散射的光，并且形成表示其亮度的信號；對所述散射亮度信號進行數據處理，以識別圖像區(qū)域，以及對所述圖像數據進行進一步的數據處理，以確定在每個圖像區(qū)域中的圖像密度。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述處理步驟包括確定一個閾值水平，通過把其與所述散射亮度信號相比較而識別圖像和非圖像區(qū)域。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于進一步包括如下步驟，對于非圖像區(qū)域，把所述散射的亮度信號表示為零密度，并且利用所述密度數值作為圖像密度處理步驟的一個參考值。
10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述圖像密度處理步驟是通過根據所述參考值計算所述散射密度信號的幅度而執(zhí)行的。
11.一種用于確定在移動的膠印版上的圖像密度的改變量的儀器，其中包括光源，用于把光線照射到膠印版上；光檢測器，用于檢測從所述版散射的光，并且產生表示其亮度的信號；數據處理器，用于從所述散射的亮度信號識別圖像區(qū)域，以及確定在每個圖像區(qū)域中的圖像密度。
12.根據權利要求11所述的儀器，其特征在于，所述數據處理器利用一個閾值水平，通過把其與所述散射亮度信號相比較而識別圖像和非圖像區(qū)域。
13.根據權利要求12所述的儀器，其特征在于，對于非圖像區(qū)域，把所述散射的亮度信號表示為零密度，并且利用所述密度數值作為確定圖像密度的一個參考值。
14.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述數據處理器通過根據所述參考值計算所述散射密度信號的幅度確定圖像密度。
15.一種用于確定在移動的膠印版上的潤濕溶劑的厚度的方法，其中包括如下步驟把光源照射在所述膠印版上；檢測從所述版散射的光并且形成其亮度信號；檢測從所述版鏡面反射的光并且形成其亮度信號；對所述散射亮度信號進行數據處理，以識別非圖像區(qū)域；對所述反射亮度信號進行濾波，以僅僅接收對應于所述識別的非圖像區(qū)域的數據；以及從所述濾波的信號確定潤濕溶劑的厚度。
16.根據權利要求15所述的方法，其特征在于，所述濾波步驟把該印刷版空間映射到所反射亮度信號，以僅僅通過與非圖像區(qū)域相關的數據。
17.根據權利要求16所述的方法，其特征在于，所述數據處理步驟包括確定一個閾值電平，以通過把其與散射亮度信號相比較而識別圖像和非圖像區(qū)域。
18.一種用于確定在移動的膠印版上的潤濕溶劑的厚度的儀器，其中包括照射在一個膠印版上的光源；光檢測器，用于接收從所述版散射的光并且形成其亮度信號；光檢測器，用于接收從所述版鏡面反射的光并且形成其亮度信號；數據處理器，用于對所述散射亮度信號進行處理，以識別非圖像區(qū)域，對所述反射亮度信號進行濾波，以僅僅接收對應于所述識別的非圖像區(qū)域的數據，以及從所述濾波的信號確定潤濕溶劑的厚度。
19.根據權利要求18所述的儀器，其特征在于，所述數據處理器通過把該印刷版空間映射到所反射亮度信號，以僅僅通過與非圖像區(qū)域相關的數據，而過濾所述反射亮度信號。
20.根據權利要求19所述的儀器，其特征在于，所述數據處理器存儲一個閾值電平，以通過把其與散射亮度信號相比較而識別圖像和非圖像區(qū)域。
21.一種用于確定在膠印印刷機中出現撇渣情況的方法，其中包括如下步驟把光源照射在所述膠印版上；檢測從所述版散射的光并且形成其亮度信號；存儲表示非圖像區(qū)域的一個或多個位置的記錄；以及對所述散射的亮度信號進行數據處理，以識別在所述位置處墨水的存在情況。
22.根據權利要求22所述的方法，其特征在于，所述數據處理步驟包括把所述散射亮度信號與表示出現撇渣的一個閾值相比較。
23.根據權利要求22所述的方法，其特征在于，所述閾值從由沒有墨水的印刷版收集的數據得出。
24.一種用于確定在膠印印刷機中出現撇渣情況的儀器，其中包括用于把光線照射在所述膠印版上的光源，該光源具有已知的亮度；光檢測器，用于接收從所述版散射的光并且產生其亮度信號；數據處理器，其存儲表示非圖像區(qū)域的一個或多個位置的記錄，以及對所述散射的亮度信號進行處理，以識別在所述位置處墨水的存在情況。
25.根據權利要求24所述的儀器，其特征在于，所述數據處理器包括把所述散射亮度信號與表示出現撇渣的一個閾值相比較。
26.根據權利要求25所述的儀器，其特征在于，所述閾值從由沒有墨水的印刷版收集的數據得出。
27.一種光學儀器，用于確定移動的膠印版的圖像和非圖像區(qū)域的屬性，其中包括用于把一束光照射到所述膠印版上的光源；第一光檢測器，用于接收從所述版上鏡面反射的光線，并且產生其亮度信號；以及第二光檢測器，用于檢測來自所述版的散射光，并且產生其亮度信號。
28.根據權利要求27所述的光學儀器，其特征在于，所述該光源被設置為把光線以相對印刷版表面形成銳角的方向照射，所述第一檢測器可以被設置在類似的銳角上，并且所述第二檢測器被設置為基本上與印刷版表面相垂直。
29.根據權利要求28所述的光學儀器，其特征在于，所述光源為激光源。
30.根據權利要求29所述的光學儀器，其特征在于，所述第一光檢測器和第二光檢測器可以容納在單個殼體中。
31.根據權利要求27至30中的任何一項所述的光學儀器，其特征在于，進一步包括一個數據處理器，用于接收和處理反射亮度信號和散射亮度信號。
全文摘要
在此公開一種用于確定膠印版的圖像和非圖像區(qū)域的屬性的光學儀器。激光源(30)把激光束(35)照射到膠印版(60)的表面層(50)上。鏡面反射的光束(45)被光檢測器(40)所檢測。另外，散射光(55)被光檢測器(50)所檢測。檢測器(40、50)分別產生用于反射和散射光的光強信號。數據處理器(70)處理該光強信號，以分別確定與印刷版的非圖像和圖像區(qū)域上的潤濕溶劑和墨水相關的各種屬性。這些屬性包括在非圖像區(qū)域上的潤濕溶劑的厚度、在移動印刷版的圖像區(qū)域上的圖像密度、以及在印刷版的非圖像區(qū)域上出現撇渣的情況。所處理的光強信號還被用于控制墨水和潤濕溶劑施加到膠印印刷機上。
文檔編號B41F33/00GK1416394SQ01806270
公開日2003年5月7日 申請日期2001年3月7日 優(yōu)先權日2000年3月9日
發(fā)明者艾里斯戴爾·思考特·馬丁, 羅杰·普萊斯·耐特菲爾得, 克里斯托弗·海葉斯·夫拉恩德, 曼蒂·格拉斯, 戴維·伊恩·弗拉恩特, 邁克爾·勞倫斯·布拉澤 申請人:聯邦科學和工業(yè)研究組織