无键着墨装置的基于图像数据的温度控制

摘要

本发明提供了基于像素计数自动控制用于可变数据平版印刷的无键着墨装置的温度的方法和系统。着墨装置加热元件能调节以控制墨进给到单个的区域，所述单个的区域在横跨墨辊的宽度上彼此相邻设置。该系统使用前馈和反馈控制回路以基于图像内容的像素数自动控制墨的供应。像素计数足够提前地预测视频流，以便有时间调节着墨装置加热元件，以通过着墨装置单元予以传送，进而影响墨从着墨装置到成像鼓上的输出。除了像素数以外，还使用成像鼓上的控制补丁上所获得的墨密度的反馈来操控着墨装置加热元件。还使用反馈来更新着墨装置的传送延迟，并使用动态模型以根据像素数流来确定需要对着墨装置加热器进行多大的调整。

说明书

技术领域

本公开涉及标记和印刷的方法和系统，更具体地涉及基于像素 计数控制用于可变数据平版印刷的无键着墨装置的温度。

背景技术

通常，对于传统的平版印刷中的无键着墨装置(keyless inker)， 可以通过手动调节墨池的温度来调节墨供应。对于可变数据印刷，在 横跨处理(cross-process)方向和处理方向的墨加载(ink load)是不同的。 也就是说，在印刷文件时，随着时间的推移，在每一处理和横跨处理 位置，墨加载会变化，因为文档的每个页面可能有不同的内容。墨供 应系统必须自动调节，以使墨供应和由可变数据图像内容所体现的动 态的墨加载相匹配。当印刷单元处于维护模式时，通常由操作人员手 动调节墨池。虽然过去的实践已经令人相当满意，但对于改善的墨池 温度调节机制仍然有需求，以便自动地调整流入可变数据平版印刷系 统的墨。

发明内容

本发明提供了基于像素计数自动控制用于可变数据平版印刷的 无键着墨装置的温度的方法和系统。墨池具有加热器，该加热器能调 节以控制墨进给到单个的区域，所述单个的区域在横跨墨辊的宽度上 彼此相邻设置。基于图像内容的像素数，系统使用前馈和反馈控制回 路以动态调节墨供给。像素计数足够提前于视频流(video Stream)，以 便有时间调节墨池加热器，从而通过墨传送装置(ink train)予以传送， 进而影响墨从墨传送装置到成像鼓上的输出。除了像素数以外，还使 用成像鼓上的控制补丁上所获得的墨密度的反馈来操控墨池加热器。 还使用反馈来更新着墨装置的传送延迟，并使用动态模型以根据像素 数流来确定需要对墨池加热器进行多大的调整。

在一种实施方式中，提供了一种控制用于印刷机器的无键上墨 单元的墨池的温度的系统，所述印刷机器包括在横跨印刷机器中的辊 的宽度上彼此相邻的至少一个加热元件，每个加热元件适于控制墨进 给至单个的墨池区，该系统包括：前馈控制器，其响应于图像的墨加 载需求，以根据第一控制函数提供输出，所述第一控制函数适于控制 至少一个所述墨池区的所述温度；以及至少一个加热器元件，其响应 于所述前馈控制器以控制至少一个所述墨池区的所述温度。

在另一种实施方式中，提供了一种控制用于印刷机器的无键上 墨单元的墨池的温度的方法，所述印刷机器包括被配置为加热所述墨 池的至少一个加热元件，该方法包括：接收包含至少一个图像的印刷 作业；将所述至少一个图像分成与每个加热元件以及关联的墨池区相 关联的横跨处理方向的子图像；根据第一控制函数提供输出，所述第 一控制函数适于控制至少一个所述墨池区的所述温度；以及控制至少 一个加热器元件以控制至少一个所述墨池区的所述温度。

附图说明

图1是根据本发明的实施方式所述的用于可变数据平版印刷的 系统的侧视图;

图2是根据一种实施方式所述的具有无键着墨装置和前馈控制 回路以及反馈控制回路的可变数据平版印刷系统的示意性侧视图;

图3根据一种实施方式示出具有处理器的控制器的框图，该处 理器用于执行指令以自动控制可变数据平版印刷系统中的墨池的温 度；

图4是根据一种实施方式所述的具有加热器的多个墨池的视 图，该些加热器能调节以控制墨辊的单个段的温度;

图5是根据一种实施方式所述的具有控制无键上墨系统中的墨 池的温度的控制模块的墨池的视图；

图6是根据一种实施方式所述的控制用于可变数据平版印刷系 统的上墨单元方法的流程图；

图7是根据一种实施方式所述的能够使用控制上墨单元的方法 的用于更新动态着墨装置模型的方法的流程图；

图8是根据一种实施方式所述的用于可变数据平版印刷的系统 的侧视图；

图9是根据一种实施方式所述的着墨装置子系统的侧视图，该 子系统用于在图案化的润版液层上以及通过润版液的图案化而暴露的 能再成像表面层(reimageable surface layer)的部分上施加均匀的墨层;

图10是根据一种实施方式所述的着墨装置子系统的侧视图， 该子系统用于在图案化的润版液层上以及通过润版液的图案化而暴露 的能再成像表面层的部分上施加均匀的墨层，该墨层通过墨的预加热 而具有受控的流变；

图11是根据一种实施方式所述的墨辊的立体图，在与该辊的 纵向轴线平行的方向上，该辊被划分成数个能单独寻址的区域;

图12是根据一种实施方式所述的上墨辊和转印压区辊的侧视 图，该图示出了上墨辊与转印压区辊相比具有相对大得多的直径。

具体实施方式

所公开的实施方式涉及到用于平版胶版印刷系统的自动墨供给 的方法，该平版胶印印刷系统包括可变数据的平版印刷系统。墨控制 系统使用视频流测量像素数来自动调整墨的温度，并因此调整墨的供 应，以匹配图像内容的墨加载。除了来自像素数的预估值外，可以通 过使用在成像鼓上的控制补丁来实现闭环控制，以控制墨的供应和其 他关键属性，如着墨装置的传输延迟和用于确定墨供给与像素数的关 系的动态模型。当使用非重复的或可变的数据数字图像，并且墨和润 版液的需求随着数字图像内容的不断变化而变化时，墨和润版液的自 动控制是必不可少的。

术语“印刷介质”一般是指通常柔性的有时卷曲的实体片材的纸 张、布料、纸板、塑料或复合片膜、陶瓷、玻璃、或用于成像的其它 合适的实体印刷介质承印物。

术语“可变数据印刷”总体上涉及可以印刷或标记可变数据文件 的系统，可变数据文件即图像内容随页码的不同而变化的文件。“可变 数据平版印刷机器”执行可变数据印刷。

术语“墨传送装置”被用来描述将墨运送到成像构件以用于印刷 介质的印刷的一系列的辊或其他机构。

术语“墨单元”或“着墨装置”旨在包括墨传送装置、墨池、和一 个或多个墨源，以便将墨按与至少一个墨池的设置成比例地供应到墨 传送装置，该墨池与各自的墨通路对准，墨沿着墨通路从一个墨源转 移到承印物或者转移到成像器部件上待印刷的图像上。

如这里所使用的关联术语，例如“第一”，“第二”等，可以单独 用来将一个实体或操作与另一实体或操作区分，而不一定要求或意味 着这些实体或操作之间的任何实际的这样的关联或顺序。此外，关系 术语，如“偏移”、“上游”、“下游”、“顶部”、“底部”、“前”、“后”、“水 平”、“垂直”等可以单独用于区分元件彼此之间的空间方位关系，而不 一定意味着相对于任何其他的物理坐标系统的空间方位。术语“包 括”、“含有”或者其任何其他变体意在涵盖非排他的包含，诸如包含一 系列要素(element)的工艺、方法、物品或装置不是仅包含这一系列要 素，而是可以包括没有明确地罗列到的其他要素，或者包括对于这样 的工艺、方法、物品或装置所固有的其他要素。以不定冠词“一”、“一 个”或类似术语开始的要素没有更多约束地不排除在包含该要素的工 艺、方法、物品或装置中存在额外的相同的要素。同样，术语“另一 个”被定义为至少第二或更多个。本文所使用的术语“包含”、“具有”和 类似术语被定义为“含有”。

图8-12显示了可变化数据平版印刷的硬件和操作环境，其中 可以实施不同的实施方式。

图8示出了根据本公开的一种实施方式所述的用于可变数据平 版印刷的系统10。系统10包括由多个子系统包围的成像构件12，在 此实施方式中，成像构件12为鼓，但可以等同地为板、带、和类似 物，下文将进行详细描述。成像构件12施加墨图像到在压区16的承 印物14，其中承印物14被夹持在成像构件12和压印辊18之间。也可 以采用各种各样类型的承印物，如纸、塑料或复合片膜、陶瓷、玻 璃、以及类似物。为了使解释清晰和简洁，我们假设承印物是纸，但 应理解，本公开并不限定于这种形式的承印物。例如，其它承印物可 包括纸板、瓦楞纸包装材料、木材、陶瓷砖、织物(例如，衣物、布 料、服装等)、透明膜或塑料膜、金属箔、及类似物。可使用宽范围的 标记材料，包括那些重量百分比大于百分之十(10％)的颜料密度的标记 材料，包括但不限于用于包装的金属墨或白色墨。为了使本部分的披 露清楚和简洁，我们通常使用术语墨，该墨应被理解为包括一定范围 的标记材料，如墨、颜料、和其他可以使用本发明所公开的系统和方 法施加的材料。在不脱离本公开的保护范围的情况下，来自成像构件 12的上墨的图像可以施加到各种各样规格的大小不一的承印物上。在 一种实施方式中，成像构件12为至少38英寸(38”)宽，这样可容纳标 准的4张签字页或者更大的介质幅面。成像构件12的直径必须足够大 以容纳围绕其周面的各个子系统。在一种实施方式中，成像构件12具 有10英寸的直径，但根据本公开的应用情况，更大或更小的直径可能 是适当的。

如图8所示，在成像构件12周围的第一位置是润版液子系统 30。润版液子系统30通常包括一系列辊(称为润湿单元)，用于均匀地 润湿能再成像表面层20的表面。存在许多不同类型和配置的润湿单 元，这是公知的。润湿单元的用途是提供具有均匀和可控厚度的润版 液32的层。在一种实施方式中，该层是在0.2微米至1.0微米的范围 内，并且非常均匀而无针孔。润版液32可以主要由水组成，可选地添 加少量的异丙醇或乙醇，以减少它的自然表面张力，以及降低蒸发能 量，这对于随后的激光图案化是必需的。此外，理想地，添加小的重 量百分比的合适的表面活性剂，从而促进能再成像表面层20的高度润 湿。在一种实施方式中，这种表面活性剂包括如三硅氧烷共聚多元醇 或聚二甲基硅氧烷共聚醇(dimethiconecopolyol)化合物等硅氧烷乙二醇 共聚物族，该类共聚物在添加小的重量百分比的情况下，就能容易促 进均匀涂布，并使表面张力保持在低于22达因/厘米。其他含氟表面活 性剂也有可能是表面张力减小剂。可选地，润版液32可以含有辐射敏 感染料以便部分地吸收图案化过程中的激光能量，在下面进一步描 述。除了化学方法或者替代化学方法，可以使用物理/电气方法，以便 促进润版液32润湿能再成像表面层20。在一种实施方式中，静电辅助 装置可以通过在润版辊和能再成像表面层20之间施加高的电场而运行 操作，以将均匀的润版液32的膜吸引到能再成像表面层20上。电场 可以通过在润版辊和能再成像表面层20之间施加电压或通过在能再成 像表面层20本身上沉积瞬态但足以持久存在的电荷而创建。润版液32 可以是电子导电的。因此，在本实施方式中，绝缘层(图中未示出)可以 被添加到润版辊和/或被添加到成像的表面层20的下面。使用静电辅助 装置，可减少或消除润版液中的表面活性剂。

在一种实施方式中，例如，在施加精确且均匀量的润版液后， 光学图案化子系统36通过使用激光能量图像定位(image-wise)蒸发润 版液层(参见图1和图2)，从而被用来在润版液中选择性地形成潜像。 这里应当指出，理想地，能再成像表面层20由于接近上表面28(图9) 所以其应该理想地吸收大部分的能量，从而尽量减少在加热润版液中 浪费的任何能量，并尽量减少横向扩散的热量，以维持高的空间分辨 能力。替代地，吸收润版液层本身内部的大部分的入射辐射(例如，激 光)能量也可能是优选的，例如，通过在润版液中包括适当的辐射敏感 组分，该辐射敏感组分至少部分地吸收入射辐射的波长，或者替代 地，通过选择很容易被润版液吸收的适当波长的辐射源(例如，水在 2.94微米波长附近具有峰值的吸收带)。应理解，用于传递能量以图案 化能再成像表面上的润版液的各种不同的系统和方法可以使用本发明 所公开和主张的各种系统组件。然而，特定的图案化系统和方法并不 限制本公开。

在图案化润版液层32以后，使用着墨装置子系统46以在润版 液层32和能再成像表面层20上施加均匀的墨层48，如图9所示。此 外，气刀44可以可选地朝向能再成像表面层20，以在上墨子系统46 用于保持清洁干燥空气的供应、受控的空气温度以及减少灰尘污染的 目的之前控制表面层上的气流。着墨装置子系统46可由使用网纹辊的 “无键”系统组成，以计量到一个或多个成形辊46a、46b上的胶印墨。 替代地，着墨装置子系统46可以由包括一系列的计量辊的更多的传统 元件组成，这些计量辊使用机电键来测定墨的精确的进给速率。着墨 装置子系统46的总的方案将根据本公开的应用而定，并且本领域的技 术人员会很好地理解。

为了使来自着墨装置子系统46的墨开始润湿能再成像表面层 20，墨必须具有足够低的内聚能以便分裂到能再成像表面层20的暴露 部分(墨接收润版液空隙40)，并且还有足够的疏水性，以便被润版液 区域38拒绝。既然润版液的粘度低、疏油，由于在具有非常低的动态 聚能的润版液层自然会发生分裂，因此，润版液覆盖的区域自然拒绝 所有的墨。在没有润版液的区域，如果墨之间的内聚力充分地小于墨 和能再成像表面层20之间的粘合力，那么墨会在成形辊压区的出口处 的这些区域之间分裂。因此，采用的墨应具有相对低的粘度，以促使 其更好地填充空隙40并更好地粘附到能成像表面层20。例如，如果使 用其他公知的UV墨，并且能再成像表面层20是由硅酮(silicone)组 成，那么墨的粘度和粘弹性将可能需要稍微改性以降低内聚力，从而 能够润湿硅酮。在墨配方中添加小的百分比的低分子量的单体或使用 较低粘度的低聚物可以实现该流变改性。另外，可以在墨中加入润湿 剂和流平剂，以进一步降低其表面张力，从而更好地润湿硅酮表面。

除了墨流变因素外，墨组合物保持疏水性也是重要的，以便其 被润版液区域38拒绝。这可以通过选择疏水性的和具有非极性的化学 基团(分子)的胶印墨树脂和溶剂得以保持。当润版液覆盖层20时，接 着墨不能够迅速扩散或乳化到润版液，并且因为润版液比墨具有低得 多的粘度，所以在整个润版液层会发生膜分裂，从而拒绝任何墨附着 到由足够量的润版液覆盖的层20上的区域。在一般情况下，覆盖层20 的润版液的厚度可以在0.1微米-4.0微米之间，并且在一种实施方式中 根据表面纹理的确切性质该厚度在0.2微米-2.0微米之间。涂敷在辊 46a和可选的辊46b上的墨的厚度可以通过以下方式控制：使用匀墨辊 调整墨通过辊系统的进给速率、调整进给辊和最终成形辊46a、46b(可 选)之间的压力、并通过使用墨键来调节墨盘(作为46的部分示出)的溢 出(flow off)。理想的情况下，提供给形成辊46a、46b的墨的厚度应该 是所期望的在膜分裂时转移到能再成像层20的最终厚度的至少两倍。 另外，也可以使用无键的系统，该系统可以控制整体的墨膜厚度，该 控制的方式为通过使用具有均匀成形的墨运载凹坑的网纹辊，并保持 获得所需墨粘度的温度。通常情况下，最终的膜的厚度可以是约1-2 毫米。理想情况下，优化的供墨系统46以约50:50的比例(即，在每一 次通过过程中，50％保留在墨成形辊上，并且50％转移到能再成像表 面)分裂到能再成像表面上。然而，其它的分裂比例也是可接受的，只 要分裂比例得到很好的控制即可。例如，对于70:30的分裂比例，能 再成像表面层20上方的墨层当出现在成形辊的外表面上时，有其标称 厚度的30％。这是众所周知的，减少墨层的厚度，就会降低其进一步 分裂的能力。这种厚度的减少有助于墨从能再成像表面非常干净地脱 离，留下残留的背景墨。然而，墨的内聚强度或内部的粘性也起着重 要的作用。

在这点上有两个所期望的竞争的结果。首先，墨必须容易流动 到空隙40，以准确放置，用于随后图像的形成。此外，墨应该可以轻 易地流到润版液区38并轻易地从润版液区38流走。但是，合乎期望 的是，墨在与润版液区38分开的过程中粘在一起，并且，最后，当墨 从空隙40(图9)转移出并到达承印物上时，还期望使墨附着在承印物上 和其本身，以便充分地转移墨(完全腾空空隙40)，并限制在承印物上 的墨渗出。接下来，墨在传输子系统70转移到承印物14上。在如图8 所示的该实施方式中，这通过将承印物14传送经过在成像构件12和 压印辊18之间的压区16来完成。在成像构件12和压印辊18之间施 加足够的压力，使得空隙40(图9)内的墨与承印物14形成物理接触。 墨与承印物14的粘附和强的内部凝聚力造成墨从能再成像表面层20 分，并附着到承印物14上。可以冷却压区16的压印辊或其他元件， 以进一步促进墨潜像转印到承印物14上。事实上，相比于墨成像部件 12上的墨，承印物14本身也可以保持在相对较冷的温度，或者可以局 部冷却，以辅助墨转移过程。墨可以从能再成像表面层20转移走，转 移效率以质量百分比计量，达95％以上，并且系统优化时转移效率可 以超过99％。

参考图9，其示出了成像构件12的一部分的横截面。在一种 实施方式中，成像构件12包括形成于结构安装层22上的薄的能再成 像表面层20(例如金属、陶瓷、塑料等)，它们一起形成了再成像部 24，再成像部24形成可重写的印刷胶布层(blanket)。重成像部24可进 一步包括附加的结构层，如中间层(未显示)，其位于能再成像表面层 20下面并且在结构安装层22的上面或下面。中间层可以电绝缘(或导 电)、热绝缘(或导热)，可以具有可变的压缩性和硬度，等等。在一种 实施方式中，中间层是由用非常薄的粘接剂层层压在一起的闭孔聚合 物发泡片材和编织网状层(例如，棉花)组成。通常情况下，胶布层可根 据可压缩性和硬度使用一种3-4叠层系统（3-4plylayer system）进行优 化，该叠层系统厚1-3毫米，具有被设计为有最佳粗糙度和表面能特 性的薄的顶部的表面层20。能再成像部24可以采用独立的鼓或卷筒， 或绕圆柱形的芯包裹的扁平的橡胶布的形式。在另一实施方式中，能 再成像部24是放置在圆柱形的芯上的连续的弹性套筒。扁平的板、 带、和卷筒装置(其可以通过或可以不通过下置的鼓结构支持)也是在本 公开的范围内。基于下面的讨论的目的，将假定能再成像部24由圆柱 形的芯装载，但应理解，如上面所讨论的，许多不同的装置可以通过 本公开构思。

能再成像表面层20由诸如例如具有耐磨损性填料(如二氧化硅) 的聚二甲基硅氧烷(PDMS，或更通常称为硅酮)等聚合物组成，以帮助 增大硅酮的强度，并优化其硬度，并且能再成像表面层20可以包含有 助于固化和交联硅酮材料的催化剂颗粒。替代地，可以使用与催化剂 固化(又名铂固化)硅酮相对的硅酮湿气固化(又名锡固化)硅酮。能再成 像表面层20可以可选地包含分散在其中的能够高效地吸收激光能量的 小的百分比的辐射敏感的颗粒材料。在一种实施方式中，将例如微量 级的(例如，平均颗粒尺寸小于10微米)或纳米级的(例如，平均颗粒尺 寸小于1000纳米)颗粒或纳米管形式的小的百分比的炭黑混合到聚合 物中，从而获得辐射敏感性。其他可以被布置在硅酮中的辐射敏感材 料包括石墨烯、铁氧化物纳米粒子、镀镍的纳米颗粒等等。在成像部 件或移动表面和上墨子系统之间的沿例如箭头A的方向的相对运动使 得处理方向上墨能够进行。

图10示出了用于在极短的时间内完成加热的一种示例性的装 置。最初，由辊102将墨1000从室温贮存器(未示出)运送到中间(或上 墨)辊104，可通过合适的机制主动使墨冷却，该合适的机制如使用在 中间辊104内部或外部(或两者)的冷却流体源、冷却气体(例如，空 气、氮气、氩气等)源、与辊102物理接触的冷的辊等(图中未示出)的 传导或对流冷却。然后将墨100转移到加热压区辊108，加热压区辊 108通过热源110从内部加热，该加热方式如热空气(或其它的加热流 体)加热、辐射加热、电阻加热、以光为基础的加热、或诱导化学反应 加热。选择加热压区辊108的材料、尺寸、和其它属性，使得来自热 源110的分配到加热压区辊108的任何加热能量最小化。例如，对于 由透明的或者至少半透明的材料形成的加热压区辊108，辐射可由墨 100直接吸收。在这种情况下，选择辐射光谱或波长以匹配墨100的吸 收光谱。替代地，辐射可由加热压区辊108的组成材料吸收，并随后 传导到墨100。在这种情况下，加热压区辊108可包括导热的金属，如 铜、铝等。如果采用红外辐射(IR)，导热的金属可被放置在例如塑料或 玻璃等对红外辐射是穿透性的辊主体上，以提供高的热扩散性和低的 热容。

在又一方法中，加热管道系统可设置在加热压区辊108内。加 热压区辊108本身可包括加热机构和位于圆筒形壳体内的至少一个密 封的、填充流体的腔(例如，具有封闭的环形腔的形成加热管道结构的 双圆筒形壁)。该腔被保持在与封闭的流体的蒸汽压相对应的受控的内 部压强下，该封闭的流体处于有效热传导所期望的温度附近。通过在 该腔的“热”(即热源)部的恒定相变(汽化)，然后将蒸汽化的流体转移到 腔的“冷”(即，散热片)部，并且随后在散热片部附近冷凝，这样由于快 速的相变传热效应，可以迅速地转移大量的热量。需要低的热质，例 如，以便使墨100能够有快速且低功耗的温度上升。参见，例如，美 国专利3,677,329，通过引用将其并入本公开。

如图11所示，加热辊116可沿着平行于该加热辊的纵轴线的 方向分成单独可寻址的区域118。然后，可以提供对辊的局部温度(例 如，特别是在墨转移区域的温度)的控制。在每个单独可寻址的区域的 温度例如，作为由可变数据平版印刷系统形成的图像的函数，以及可 以获得墨的复合粘弹性模量所需的改性的温度的函数，是可以控制 的。

如图12所示，系统1100的构成元件的各种相对尺寸可以使墨 到成像部件的转移效率进一步增加。在图12中，上墨辊124的直径比 转印压区辊126的直径相对大得多。相对较大直径的上墨辊124提供 墨从上墨辊124到能再成像表面层122的相对缓慢的分离，从而促进 墨转移到能再成像表面层122。相对小的直径的转印压区辊提供从能 再成像表面层到承印物的相对快速的分离，从而促进墨有效地从能再 成像表面层转移。

图1是根据一种实施方式所述的用于可变平版印刷系统的侧视 图。

图1中描绘了数字胶版印刷工艺。在站105，使用润版液以润 湿成像鼓12上的硅酮成像板。润版液在硅酮板上形成大约1微米厚的 膜。鼓旋转到曝光站36，在曝光站36，使用高功率激光成像器将在要 形成图像像素的位置的润版液去除。这样就形成了基于润版液的潜 像。鼓12然后旋转到显影站140，在该处，平版印刷墨与基于润版液 的潜像接触并且墨呈现于已由激光去除了润版液的地方。带有墨池的 墨辊单元145使用加热器设备150以分配受控量的墨。墨传送装置 115使墨变薄并将墨向下转移到中央成像滚筒12或成像构件上。墨是 疏水性的，疏水性墨被水排斥并被防止与水接触。在站120中，可以 施用UV光，使得墨中的光引发剂可以部分地固化墨，从而为其高效 率传输做准备。然后，鼓旋转到转印站125，在该处，墨被转移到诸 如纸等印刷介质135上。硅酮板是柔性的，所以不使用胶版层来辅助 转移。紫外线光可以被施加到有墨的纸张上以便完全地固化纸张上的 墨。墨在纸张上有大约1微米的堆积高度。然后，清洁子系统130清 洁鼓，并为下一个成像旋转循环做准备。

传统的平版胶印印刷和可变数据平版印刷工艺的主要区别是每 一个图片都可能是不同的，如在所有的数字印刷中。这通常被称为可 变数据印刷。本质上，传统的平版胶印是一种翻印工艺，因为对于成 像鼓的每一个旋转循环，所有图像是相同的。因此，对于每一个鼓旋 转循环，平均墨吞吐量是相同的，并且对于每一个旋转循环，临界的 墨与润版液的比率是相同的。因为在印刷周期之间墨的需求只有少量 变化，因而在可接受的步骤中，可以由操作者手动调节该工艺，以找 到合适的墨供给速度，从而使墨的加载和图像内容相匹配，并且还使 墨和润版溶液混合物相匹配。操作员调整墨的供应并通过目视检查印 刷输出，以进行手动调节过程。在可变数据平版印刷过程中，通过使 用具有加热器设备150的着墨单元140，克服了这些限制，从而做出与 图像流变化的墨的加载相应的调整。

图2是根据一种实施方式所述的具有无键着墨装置以及前馈和 反馈控制回路的可变数据平版印刷系统的示意性侧视图。在图像路径 205处接收包含多个图像的印刷作业。印刷作业被分成分量图像，每个 分量图像表示要再现的文件的页面。图像按照约1英寸宽×1像素水平 扫描数据(像素)划分(tile)成垂直条纹的子图像，该像素水平扫描数据然 后与相应的墨路径相关联，以提供必要的墨。例如，在具有三十六(36) 个区域的可变数据平版印刷系统中，原始图像分割为36或更多的不同 的条纹。这些条纹然后在成像滚筒(激光处理)曝光，并且这些条纹然 后被映射到墨辊上，以作为有自己的上墨需求的单个区域。图像通过 曝光站36渲染(rendering)后，准备好接收墨。

在图像通过曝光站渲染时或渲染之前，显影站通过执行像素计 数，配制每一个区域的墨的需求。由像素计数器模块210使用子图像 流确定像素数，像素数表示在可变数据平版印刷机上实际印刷该印刷 作业时任何时间点上的预期的墨的使用量。像素数可以通过简单的算 法来确定，或通过查表确定。为了确保墨用量的精确的预测，可以考 虑权重因子(weighing factor)以顾及到印刷机或作业的具体情况。像素 数与将要着墨的像素的数量成比例。对每种颜色，像素计数器计算将 要在约1英寸宽×1像素水平扫描线数据的垂直条纹的每个条纹上用墨 形成图像的像素的数量。像素数信息被存储在存储器中。

在墨传送装置115中的各种可选的旋转辊造成墨的实质性横向 的分布，从而使供给到在成像构件的给定区段的墨的量不仅仅依赖于 与该区段相关联的墨池，而且还依赖于相邻的墨池区。换言之，当墨 通过几个横向旋转的辊从着墨装置单元145移动到成像构件/滚筒时， 一定量的墨从墨辊上的一个区域溢出到另一个区域。

墨在着墨装置单元145分配，着墨装置单元145具有较低部分 的以便接收和存储来自外部源的墨。着墨装置单元145还包括加热墨 池，其温度由温度控制模块240调节。着墨装置分为多个区域并且每 个区域负责提供墨给墨辊的一部分。所描述本公开的实施方式具有36 个墨区域，即沿着墨辊的横向范围有36个墨池。

墨由上墨辊从着墨装置单元145提取。由一系列辊组成的着墨 路径传递和涂布墨，直到墨到达成像构件。

图4中，上墨辊被分成数个区段，使得在遍布所有的着墨装置 路径上有尺寸相等的区段。这些区段是离散的元件，能够以数字化的 或离散化的格式进行处理。在本文所描述的示例性实施方式的着墨装 置单元上的墨路径的数量定义了36个区域。在着墨辊上的每个区段可 以有单个的墨池，或者可以有任何其他合适比例的墨池。墨辊上每三 个区段有一个墨池的比率是绰绰有余的。几个区域段进一步沿上墨辊 的圆周限定在其外周，这样可用于确定墨传送装置115的延迟和瞬态 热动力学特性。

前馈/反馈控制器215使用进入未来阶段所需的墨需求量，所 需的墨需求量由像素计数模块210确定。前馈控制器217针对根据来 自像素计数模块210的所接收的数据决定的将要印刷的内容，确定作 为进入未来阶段的时间的函数的墨的加载。前馈控制器217能够基于 由像素计数模块所得知的未来的墨的需求，预见到所需的墨的供应。 该墨的需求可以由前馈控制器使用，以产生第一控制函数，该第一控 制函数可用于控制墨池中的一个的温度。来自前馈控制器217的控制 信号的稳健性需要查明墨传送装置115的延迟和瞬态动力学特性，以 及来自当前的墨密度测量值的反馈，以确定在目标墨池中的温度控制 模块240的当前设定点。把墨池调节到设定温度将确保墨传送装置115 得到所必需的墨。

来自墨密度传感器230或光密度计的信号通过已知的对数技术 被转换成墨密度值。墨密度测量的特殊的优点在于密度值与墨层厚度 事实上具有简单的关系。在很短的时间内，在给定尺寸的测量域上获 得大量的测量值，这是可能的。前馈控制器217和反馈控制器219两 者都可以实时地进行密度测量。

反馈控制器219使用着墨装置模型220的结果来修正第一控制 函数。着墨装置模型220使着墨装置瞬态热动力学特性模型化。随着 时间的推移，使用墨密度传感器230更新模型。对与墨辊相关联的横 向处理位置中的每一个位置执行该处理。这通常是在墨辊的横跨处理 方向上大约1英寸的区段。反馈密度传感器也用于在周期性基础上更 新着墨装置模型。诸如增益信号和处理速度等反馈参数225也用于增 强模型的稳健性。

针对特定的着墨装置配置，调整前馈控制参数，以减小误差， 并保持稳定性，即，确保像素数的预测和着墨装置模型可以反映系统 在无数条件下的性能。着墨装置系统的瞬态响应取决于墨传送装置115 的辊驱动的速度以及合作辊的数目。主要目的是运行反馈信号，以将 误差信号减少到零。

将针对每个区域的墨的需求的指令输送到前馈/反馈控制器 215。前馈/反馈控制器215根据其针对温度控制模块的作为墨池温度 的函数的传递函数来定义温度响应。用于预置的闭环系统从测量光密 度的测量杆获得其误差信号，光密度与成像构件的36个区域中的每一 个的来自反馈回路的墨厚度相关，所述反馈回路包括有关每个区域的 覆盖范围输入。覆盖范围代表由“色调再现曲线”(TRC)及用于印刷作 业的墨加载所确定的所需的区域覆盖范围。

图3根据一种实施方式示出了在数字印刷系统中具有用于执行 指令的处理器以自动控制墨池的温度的控制器300的方框图。

控制器300可嵌入诸如台式计算机、膝上型计算机、手持式计 算机、嵌入式处理器、手持通信设备、或其它类型的计算设备、或类 似的设备。控制器300可包括存储器320、处理器330、输入/输出设 备340、显示器330和总线360。总线360可以让信号在计算设备300 的组件之间进行通信和传输。

处理器330可以包括解释和执行指令的至少一个常规的处理器 或微处理器。处理器330可以是通用处理器或专用集成电路，诸如 ASIC，并可包括多于一个的处理器部分。此外，控制器300可包括多 个处理器330。

存储器320可以是随机存取存储器(RAM)或其他类型的动态存 储装置，其存储由处理器330执行的信息和指令。存储器320还可以 包括只读存储器(ROM)，只读存储器可包括常规的ROM装置或其他类 型的静态存储装置，其存储用于处理器330的静态信息和指令。存储 器320可以是存储由控制器300使用的数据的任何存储装置。

输入/输出设备340(I/O设备)可以包括：能让用户将信息输入 到控制器300的一个或多个常规的输入机构，诸如麦克风、触摸板、 按键板、键盘、鼠标、笔、触针、语音识别装置、按钮、和类似物； 和输出机构，诸如输出信息给用户的一个或多个常规的机构，其包括 显示器、一个或多个扬声器、诸如存储器之类的存储介质、磁盘或光 盘、磁盘驱动器、印刷机设备等，和/或上述器件的接口。显示器330 通常可以是如在许多常规计算设备上使用的LCD或CRT显示器，或 任何其他类型的显示设备。

通过执行包含在计算机可读介质(诸如，例如，存储器320)中 的指令序列或指令集，控制器300可响应于处理器330执行功能。这 样的指令可以从另一计算机可读介质(诸如存储装置)或通过通信接口从 单独的设备读入存储器320中，或可以从外部源(如因特网)下载。控制 器300可以是独立的控制器，诸如个人计算机，或可被连接到网络， 如内联网、互联网等。根据需要，控制器300可以包括其他元件。

存储器320可存储能由处理器执行的指令以执行各种功能。例 如，存储器可存储控制上墨传送装置的指令、控制至少一个墨池的温 度的可执行指令、能够引导处理器的可执行指令，以便执行：接收包 括至少一个图像的印刷作业；将该至少一个图像分成与该至少一个墨 池相关联的横跨处理方向的子图像；提供对应于第一控制函数的输 出，该第一控制函数适于根据每一个子图像的墨加载需求控制该至少 一个墨池的温度；控制至少一个加热器元件以便根据第一控制函数来 调整至少一个墨池中的墨的供应；使用所测得的墨密度更新所存储的 用于上墨传送装置的着墨装置动态模型。

图4是根据一种实施方式所示出的可调整以控制墨辊的单个区 段的温度的墨池的视图。图4示出了在墨传送装置115中的辊，其可 以通过墨池以不同方式在其轴向长度410上着墨，以便将辊壳体细分 为区域Z₁、Z₂、……Z_n。沿横跨处理方向可以分布这样数量和尺寸的 区域，以满足不同的印刷需要和印刷项目。因此，对于36英寸的横跨 处理方向的印刷宽度，可以有跨越横跨处理方向的调节墨供应的36至 38个墨池。每个墨池420具有专用的加热器元件430，以将墨的温度 保持在分配水平。将墨池分割成区段(S₁，S₂，...，S_n)，并且墨池可以 有与区域一样多的数量，或者可以少到针对辊上的所有的单独的墨区 域只有1个墨池。在优选的实施方式中，一个墨池用于辊上的三个墨 区域。这些墨池中的每一个都设置有各自的单独可控的温度调节装置 (T₁，T₂，...，T_n)。区段(S₁，S₂，...，S_n)通过墨池或墨槽内的分隔物彼 此分开。然而，这些分隔物不需要使区段完全分开，它们应当防止液 体墨在墨槽中沿纵向方向流动。它们使位于一个区段的墨材料保留在 该区段中，即使当墨辊转动时也如此，并防止大量的液体从一个区域 流到另一个区域。温度加热器430(T₁，T₂，...，T_n)可以由前馈/反馈控 制器215单独控制。也可以这样设定：前馈/反馈控制器215为所有的 温度调节加热器设置共同的基本加热温度，并且个别可调性能仅在该 基本加热温度以上才有效。必须在各自区段(S₁，S₂...S₃)的温度可以单 独调整的情况下，使得在每个区域中可以设定不同的温度。加热器 430选自由电阻加热器、感应加热器、电加热器、管式加热器、或它们 的组合组成的组。

图5是根据一种实施方式所示的具有温度控制模块以控制无键 上墨系统中的墨池的温度的墨池的视图500。在无键上墨过程中，混 合罐580准备均匀的印刷流体材料混合物，以便通过墨系统泵510和 管道520传送到类似于在图1中所示的系统的无键上墨系统。具有小 腔(网纹辊)的鼓540旋转到使其表面的一部分浸渍在墨池420中并且其 表面腔填满了墨的位置，然后使用刮刀440从鼓540上刮墨，直至鼓 540的整个横向处理长度有一致的墨量，而不管在前一个网纹辊旋转循 环中有多少墨被去除。然后墨可以被计量510送到墨形成辊，在成像 鼓上显影，最后转移到输出介质上。因此，不需要调节单个的键，并 且获得良好的图像质量，而不管在处理方向和横跨处理方向上的可变 墨的需求是什么。避免了重载缺陷，并且避免了浮散效应(blooming)。 在实践中，可能需要一些手动调节以调整平均的墨供给。该调节通过 温度控制模块240改变墨的温度进行。

图6是根据一种实施方式所示的控制可变数据平版印刷系统的 上墨单元的方法600的流程图。方法600从可变数据平版印刷机接收 印刷作业的操作605开始。在操作610，印刷作业被分开成不同的图 像，例如在文档中的页。

操作615处理印刷作业中的各图像，以便将图像分成横向处理 子图像。每幅图像被分成与每个墨池区相关联的横跨处理方向(Z₁， Z₂…Z_n)的子图像。

操作620在提前的时间内对每一个子图像的像素计数。对每个 子图像，正在运行的像素数被确定。在提前的时间内，执行像素计 数，该提前的时间由墨传送装置115的延迟和瞬态响应定义。

在操作625，该方法反转动态模型，并结合反馈密度测量值， 以确定下一个时间区段的电机设定值。然后使用像素数620作为输入 输送到着墨装置逆动态模型来确定所述控制信号的前馈部分。在一种 实施方式中，给定像素数，时间区段t的前馈控制信号值可以由下述等 式得出：u_ff(t)=C_ff pc(t+t_ff)+β_ff(1)u_ff(t-1)+β_ff(2)u_ff(t-2)+…+β_ff(N_ff) u_ff(t-N_ff)，其中，pc()是像素数，t_ff是通过墨传送装置的延迟，C_ff是使 像素数与墨加载相关联的模型参数，β_ff()是关联于墨传送装置的动力 学特性的模型参数，并且N_ff是在模型中使用的延迟时间区段的数目。 在模型中使用的延迟时间区段的数目依赖于墨传送装置的具体动态学 特性。注意，在等式中，使用了进入未来阶段的像素数(正值t_ff)。这是 有意义的，由于进入未来阶段的墨加载被用来确定目前的墨池区域的 温度设定点，以查明通过墨传送装置的延迟。最近期的密度测量值、 密度目标值、当进行这些密度测量时的墨的加载以及反馈增益用来定 义控制信号的反馈部分。在一种实施方式中，在时间区段t的反馈控制 信号由下述等式得出：u_fb(t)=α_fb(1)u_fb(t-1)+α_fb(2)u_fb(t-2)+…+α_fb(L_fb)u_fb(t-L_fb)+β_fb(0)e_fb(t)+β_fb(1)e_fb(t-1)+…+β_fb(M_fb)e_fb(t-M_fb)，其中，α_fb()是关联 于墨传送装置的动力学特性的参数，L_fb是所使用的关联于墨传送装置 的动力学特性的能级(terms)的数目，β_fb()是关联于过去和现在的密度 误差和控制器所需的响应性(responsiveness)的加权的参数，M_fb是在控 制器的误差反馈部分所使用的能级的数目并关联于所需的控制的响应 性，并且e_fb(t)是密度误差(密度目标值减去密度实际值)。然后，将控 制信号的前馈部分和控制信号的反馈部分组合来定义总控制信号，该 总控制信号用来控制温度控制模块240设定点，该设定点用于与横跨 工艺方向子图像相关联的键。在一种实施方式中，该总控制信号由下 述等式得出：u(t)=u_ff(t)+u_fb(t)。对于横跨处理方向(Z₁，Z₂…Z_n)上的所 有子图像重复该等式。

在操作630，图像在接下来的时间区段被印刷。然后，该图像 印刷在对应于固定处理方向长度（诸如成像构件的旋转长度）的时间 区段内印刷。

在操作635，决定是否要在当前时间进行密度测量。密度测量 周期性地进行。如果在当前时间要进行密度测量，在文档间区域中印 刷密度补丁，并在操作640用密度计测量。结果用于由前馈控制器和 反馈控制器进行的控制信号的计算中。

在操作645，该方法确定最后的时间区段是否确定。如果印刷 作业没有完成，该过程返回(650)到操作620，以便在接下来的时间区 段内，基于将要印刷的图像或者子图像区段，更新像素数。如果确定 已完成印刷作业，操作645将控制转发到操作666，以进行进一步的处 理。在操作655，确定着墨装置的动态模型是否需要更新。如果着墨 装置模型需要更新，则控制被传递(操作660)到方法700，以进行进一 步的处理。如果着墨装置不需要更新或更新已由操作600执行完，则 控制传递到操作670，表明印刷作业完成。

图7是根据一种实施方式所示的用于更新能与控制上墨单元的 方法一起使用的动态着墨装置模型的方法的流程图。

方法700从操作705开始，在该操作开始更新动态着墨装置模 型处理。然后，控制被传递到操作710，进行进一步的处理。

在操作710，对印刷作业进行印刷，该印刷作业印刷跨越各级 “色调再现曲线”(TRC)的图像。然后，控制被传递到操作715，进行 进一步的处理。

在操作715，在印刷TRC印刷作业时，调整温度设定值。设 定值的调整包括用于本发明的各种实施方式中的各种幅值的阶跃变 化、各种幅值的正弦变化、和伪随机序列。然后，控制被传递到操作 720，进行进一步的处理。

在操作720，在鼓上的显影的墨的密度用密度计传感器测量。 重复操作710、715、和720，直到所有的数据被收集。然后，控制被 传递到操作725，进行进一步的处理。

在操作725，使用数据，通过利用来自所述系统的领域中的公 知技术拟合动态模型，这对于本领域技术人员而言是公知的。它们包 括：对阶跃响应进行延迟加第一阶参数化模型拟合；利用最小二乘法 进行N阶矩阵常微分方程模型拟合；对所述数据进行描述函数模型拟 合；以及对所述数据进行非线性动力学系统模型拟合。请注意，该模 型可以是这样的，来自原有的动态着墨装置模型的参数可以如由新的 数据所定义的一定百分比的变化来更新。即，参数本身可以在一个无 限脉冲响应(IIR)模型中更新，其中，通过将原有的参数值的某一百分 比增加到新的值的某一百分比，从而形成更新后的参数值。因此，该 模型并没有发生突然的变化。然后，控制被传递到操作730以进行进 一步的处理。

在操作730，该方法被完成，并且更新的动态着墨装置模型能 投入使用。