CN105599453A - 用于在喷墨***中对失活的印刷喷嘴进行补偿的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用喷墨印刷机中借助控制计算机对失活印刷喷嘴自动补偿方法，具有步骤：对确定材料组合印刷测试表单；分析测试表单印刷，并且，构建查询表包括与局部面密度相关从0至1补偿概率；探测失活印刷喷嘴；从印刷数据读取失活印刷喷嘴位置上待补偿额定滴点大小；计算失活印刷喷嘴位置上局部面密度；借助计算局部面密度从查询表读取到补偿概率；计算待补偿像素分别右侧和左侧相邻像素、处于0至1之间伪随机数；如果待补偿像素右侧和左侧相邻像素相应所属伪随机数小于从查询表读取到补偿概率，则增大相邻像素滴点大小；计算失活印刷喷嘴位置上所有待补偿额定滴点、相邻滴点大小，将已改变滴点大小应用于印刷数据；借助已改变印刷数据执行印刷任务。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于在喷墨***中对失活的印刷喷嘴进行补偿的方法。
本发明处于数字式印刷的技术领域。
背景技术
喷墨印刷机通常包括一个或多个印刷头，并且，每个印刷头包括一个或多个印刷喷嘴。喷墨印刷机通过射出油墨的方式将喷嘴用于印刷。这样的喷墨印刷机具有喷嘴板，该喷嘴板具有各个喷嘴的特殊布置，这样的特殊布置允许了直至1200dpi的分辨率。这要求大约20μm的喷嘴间距。在单个印刷喷嘴失活时产生了这样的区域：该区域不能通过为此所设定的、在单分色(按照BCMY)方面的喷嘴描绘。因此产生了无色的位置，该位置可能显示为白线。如果涉及到多色印刷，则在该位置上缺少相应的颜色并且色值被扭曲。还需要注意的是，单个喷嘴的射束走向并不是理想地延伸，而是可能会或多或少地与理想情形有偏差，此外应考虑到喷出的点的大小。由此，错误地运作的喷嘴涉及到每个被印刷的文件的印刷品质。单个喷嘴的失活原因是各种各样的，在这里可能涉及到短暂的失活或者持续的失活。
为了降低对尤其满版(in)印刷图像的影响，由现有技术中已知多种用于补偿的方式。在这些方式之一中，尝试将错误通过同一颜色且同一喷墨单元的其它喷嘴来遮盖。也就是说，为了对单个失活的喷墨印刷喷嘴进行补偿，在确定了涉及到哪个单喷嘴后，如此控制相邻的喷嘴，使得这些相邻喷嘴的点大小如此增大，使得该失活的喷嘴的位置被随之遮盖。这些相邻的喷嘴因此随之印刷出失活喷嘴的图像。由此能够阻止因单个喷嘴的无印刷所产生的白线。专利登记US020060125850A1描述了根据该原理工作的方法和印刷机。但该方法对印刷图像有影响：如果多个直接相邻的喷嘴都失活，则尤其有问题。跨越双倍或者多倍距离的补偿不太可能。
另一已知的方式在于，失活的印刷喷嘴被同一位置上所使用相应的其它印刷色的喷嘴来代替。在此尝试通过仍可用的颜色进行适当的且受控的重叠印刷来尽可能接近已失活的印刷色。由此既不需要冗余的印刷喷嘴或印刷头，也不使相邻的印刷喷嘴的失活导致问题出现。然而，补偿方法的主要缺点是它仅可应用于多色印刷。此外需要提高印刷机计算机的计算和控制要求，以便求取到必需的颜色组合。另外，视失活的颜色相对于仍可印刷的剩余颜色的色空间的色差而定，所产生的印刷效果可能明显偏离于额定值。
用于补偿失活的印刷喷嘴的又一方式提供了同一颜色的双喷嘴单元，以便能够通过冗余来补偿单个喷嘴的失活。该做法的实例由专利登记US20060256157A1和US20060268034A1已知。这虽然有效，但也相应地昂贵、需要额外的安装空间并且带来其它问题，如伴随该双单元的复杂控制。
又一已知的方式在于，能够通过来自其它***中的印刷喷嘴来执行补偿。也就是说，多个可定位的印刷头被使用于印刷图像。如果印刷喷嘴失活，则印刷头被重新定位，以便尽可能好地替代该失活的喷嘴。专利或者说专利登记US20120075373A1和US7607752B2公开了实现该方式的方法。这里实际上也需要冗余的同一颜色印刷头，这伴随自身带来已经提及的问题。
发明内容
因此本发明的任务在于，公开一种用于在喷墨印刷机中对失活的印刷喷嘴进行补偿的方法，该方法克服了已知方法关于硬件冗余和效率低下方面的缺点。
根据本发明，该任务通过具有主权利要求1所述特征的方法解决。
本发明在此涉及到一种用于在喷墨印刷机中对失活的印刷喷嘴进行补偿的方法，该方法具有下列步骤：
1.针对确定的材料组合来印刷测试表单；
2.分析处理该测试表单的印刷，并且，构建查询表，该查询表包括从0至1的补偿概率与局部面密度(lokalen)的相关性；
3.探测失活的印刷喷嘴；
4.从印刷数据读取该失活的印刷喷嘴的位置上待补偿的额定滴点的大小；
5.计算该失活的印刷喷嘴的位置上的局部面密度；
6.借助于计算得到的局部面密度从查询表读取补偿概率；
7.计算出针对待补偿像素的分别左侧和右侧的相邻像素的、处于0至1之间的伪随机数；
8.如果针对待补偿像素的左侧和右侧的相邻像素的相应所属的伪随机数小于从查询表所读取到的补偿概率，则使针对该相邻像素的滴点大小增大1；
9.计算出针对失活的印刷喷嘴的位置上所有待补偿的额定滴点的、相邻的滴点大小，并且，将已改变的滴点大小应用于印刷数据；
10.借助已改变的印刷数据来执行印刷任务。
根据本发明的方法的基础在于，通过相邻的印刷喷嘴对失活的印刷喷嘴进行补偿。为此构建查询表，所述查询表包含与面密度相关的、从0至1的补偿概率。这在准备的第一方法步骤中完成，该准备的第一方法步骤对于特定的材料组合一次性实施。在此，印刷具有不同色密度的测试表单，其中，在色密度方面形成人为引入的故障喷嘴缺陷，所述故障喷嘴缺陷已用不同的补偿强度进行校正。针对上述材料组合来印刷所述测试表单，然后在视觉方面判定：对于每个色密度而言在哪个补偿强度情形下获得最佳补偿效果。这在能够识别到既不亮又不暗的线条情形中是最佳的。所述分析处理也可借助于具有随后图像处理的摄像机实施。将求取到的值存储到针对所述材料组合而言特定的查询表(LUT)中。
如果在喷墨印刷机运行中发生故障喷嘴缺陷，则启动校正模式。因为根据经验在实际使用中几乎总有一些喷嘴会失活，因此该校正模式是印刷机的标准应用模式。为了校正一个或多个失活的喷嘴，从印刷数据读取到待补偿的额定滴点。所述额定滴点在此是指：应从失活的印刷喷嘴喷出的滴点。如果在该滴点旁的左侧或右侧没有滴点，则待印刷的滴点安置在该处，并且处理下一滴点。由此仅仅使一个像素宽的结构发生位移，而不是被吞没不见或者模糊成像，因为如果两个相邻的像素都失效，则不能通过相邻的印刷喷嘴进行补偿。如果上述两个相邻的像素都有效，则首先计算出局部面密度。借助于计算出的局部面密度，从上述LUT中下载补偿概率。在这里可以在LUT中调取最接近的值，或者，必要时可进行线性插值。在下一步骤中，针对无论待补偿像素旁的左侧像素还是右侧像素都计算出处于0至1之间值域内的伪随机数。如果随机数小于从LUT下载的补偿概率，则滴点大小增大一个等级。因为在喷墨印刷方法中表面被以加网式印刷，因而需要引入随机因子。于是，例如在印刷一具有50％色密度的灰色表面时分别设置该表面的黑色滴点的一半，因为该表面利用黑色油墨而不是利用“灰色油墨”生成。在这个50％-表面中，如果一喷嘴失活，则通过相邻滴点的增大所进行的补偿自然必须同样平均仅在50％像素的情况下执行，因为否则不会产生用于补偿的灰色线，而是黑色线，如(因印刷喷嘴失活所形成的)白色线一样，黑色线也正是不希望的。通过随机数这可能实现。从LUT所下载的数在该实例中是0.5。随机数在所有情况的一半中都会小于0.5。接着实施针对下一图像行的过程。
本方法的优点是，一方面，相对于已知的、具有冗余印刷***或印刷喷嘴的补偿方法而言，省去了这些昂贵的冗余结构；另一方面，相对于相同位置上使用其它颜色的油墨的补偿方法而言，特别是在单色印刷时能够使用。此外，在多色印刷时，关于目标色密度方面的结果是较精确的。进一步地，根据本发明的方法具有的优点是，能够灵活地实现与基底相关的补偿。补偿的强度对于每个色密度而言是可控的，由此可避免过度补偿或欠补偿。补偿的结果包括随机结构，这改善了图像品质，因为人的眼睛对规则的结构非常敏感地反应。另一优点在于能够在作为图像处理链中的最后一步骤中发生转变，由此能够对新失活的喷嘴来灵活地反应，同样可能的是，输出图像通常横向于印刷方向易于发生位移，而不必为了新计算而停止印刷。本方法与探测到喷嘴如何故障的类型无关。
本方法的有利的和因而优选的改进方案由所属的从属权利要求以及由具有所属附图的说明中获知。
在一个优选的改进方案中，作为滴点大小能够是处于1至n之间的值，并且，待补偿的像素的左侧和右侧的相邻像素根据针对该相邻像素的相应的所属伪随机数增大成下一个较大的滴点大小。根据印刷头的使用可产生额定滴点，该额定滴点具有确定数量的滴点大小。如果存在越多的滴点大小，则在根据本发明的用于通过相邻像素的额定滴点对失活的印刷喷嘴进行补偿的方法中存在越多分级。
在另一优选的改进方案中，查询表包含从0至2或者更高的补偿概率，针对相应像素的伪随机数相应地处于0至2之间，并且因此能够将用于补偿的滴点的大小增大2或者更大。如果使用大于1的补偿概率，则因此对相邻的滴点或印刷喷嘴也能够使用更多的提高级。为此使用0至2之间的相应的随机数。在这种情形下补偿是精确的，因为能够通过不同的补偿大小进行有效的调整。
在又一优选的改进方案中，材料组合包含所有确定了印刷输出品质的参数，尤其是基底、油墨、任务方法、分辨率、干燥参数以及加网过程。因为这些参数中的每个参数都能影响到印刷结果，因此必须考虑所述组合的所有参数。此外，所述LUT仅仅适用于下述材料组合：已借助于所述材料组合来印刷针对为了计算而使用的测试表单。
在又一优选的改进方案中，测试表单包括具有不同色密度的色密度梯尺，失活的印刷喷嘴的模拟缺陷被引入到该不同色密度中。色密度梯尺包含多种色密度，每个横向于色密度的走向的人为故障喷嘴缺陷被引入到所述色密度中。
在根据本发明方法的一个优选的改进方案中，如果相邻的像素上没有滴点，则待补偿的额定滴点相应向右或向左安置到所述相邻像素的位置上。如果在失活的印刷喷嘴的右侧和/或左侧的像素失效，则该失活的印刷喷嘴不被它的相邻喷嘴补偿，因为这些相邻喷嘴不具有下述额定滴点：该额定滴点能被增大用于补偿。因而在这种情形中，所述额定滴点(即，失活的喷嘴的像素)被简单地向右或向左移动了一个像素。像素被移动了一个像素宽，在像素分辨率相应较高的情况下是不产生问题的，因为对于人的眼睛而言几乎感觉不到。
在根据本发明方法的一个优选的改进方案中，局部面密度的计算通过5×5像素的加网实现。局部面密度的必要计算通过周围像素的5×5加网实现。
在本方法的又一优选的改进方案中，滴点大小的总和以5×1行的像素加网的形式被存储到环形存储器中，并且，局部面密度的计算借助于环形存储器的元素的总和实现。因为失活的喷嘴的补偿可针对一整列执行，因而局部面密度的计算可被优化。为此，5×1行总和被存储在5个元素大小的环形缓冲器中，然后，为了计算出局部面密度，利用所述环形缓冲器的元素的总和进行处理，所述环形缓冲器的元素的总和相应于5×5矩阵的所有像素的总和。利用这个步骤不仅使计算步骤的次数最小化，而且使存储器存取的次数也最小化。
在根据本发明的装置的又一优选的改进方案中，在多色印刷时，本方法针对每个颜色的印刷喷嘴独立地运用。如果执行多色印刷，则对所有颜色的所有涉及的印刷头执行根据本发明的方法。因为在每个印刷头上印刷喷嘴的失活分布是不同的，因此本方法是彼此独立的。因此，针对每个颜色需要处理一个测试表单并且需要构建一个相应的LUT。
在根据本发明的装置的一个优选的改进方案中，本方法在加网期间通过工作流-控制计算机或者在印刷机中通过印刷机的局部控制计算机来执行。所描述的方法能够不仅在图像预处理-工作流中(即在加网过程中)转换，而且能够在印刷机本身内部在印刷喷嘴的控制单元中转换。在印刷机内部(绘图单元)转换的优点是，能够对印刷头的喷嘴状态的改变实现灵活地反应。此外，即使在印刷机中使用数字式横向寄存器调适，印刷机内部的补偿校正也能够立即对寄存器变化做出反应。所述补偿因而是在生成用于控制印刷喷嘴的应力曲线之前的最后处理步骤。印刷数据因而能够实时修改并且不必进行存储。
在根据本发明的装置的又一优选的改进方案中，所述补偿的计算和执行由印刷机的控制计算机自动地执行。
根据本发明的方法的执行是印刷机控制的一部分并且能够仅在自动地执行的框架内通过内部的或外部的控制计算机合理地执行。
附图说明
下面参照所属附图借助至少一个优选的实施例详细地说明根据本发明的方法以及该方法在功能上有利的改进方案。在附图中相互对应的元件分别设有同一附图标记。
附图示出：
图1：喷墨-卷筒式印刷机的实例；
图2：由于印刷喷嘴失活所导致的缺陷图像的实例；
图3：所使用的印刷机***的结构；
图4：用于构建LUT的测试表单的实例；
图5：根据本发明的方法的预处理的流程图；
图6：根据本发明的用于补偿印刷喷嘴失活的方法的流程图；
图7：以一个滴点大小进行补偿的实例；
图8：以两个滴点大小进行补偿的实例；
图9：具有不同补偿概率的印刷结果。
具体实施方式
本应用领域在优选的实施变型方案中是喷墨印刷机1。在图1中示出针对这种机器1的结构的实例。在该印刷机1运行时，如开头已经说明的那样，在印刷机构6中的印刷头7中的单个印刷喷嘴可能会失活。于是，结果是白线13，或者说，在多色印刷的情况下，结果是失真的色值。这种白线13的实例在图2中示出。
因为所描述的方法由使用者手动执行是低效的，因此这种执行由喷墨印刷机1的控制计算机14自动地执行。图3示出了这种***的示例性结构。这种自动化的方法在此集成到印刷机1的工作流中。控制计算机15的关于各个方法步骤方面的配置在此能够在需要时由使用者手动地校正。
根据本发明的用于补偿失活的印刷喷嘴的方法的基础在于，通过相邻的印刷喷嘴进行补偿。这种方式在现有技术中是已知的，然而本发明的方法的新颖性在于：应用了具有所属补偿概率的查询表17；以及借助于色密度梯尺对该补偿概率进行计算，所述色密度梯尺具有不同的色密度和人为引入的故障喷嘴缺陷。
在图5中示出了优选实施例。本方法适用于单个颜色，在多色印刷时，本方法独立地应用于每种颜色。为了描述本方法可认为的是，印刷头7能够产生三种不同大小的印刷滴点(1、2、3)，其中，印刷滴点1是最小的滴点，印刷滴点3是最大的滴点。相反地，0值表示额定滴点18失效，或者说，相应的印刷喷嘴失活。然而根据本发明，本方法能够应用于任意多种的滴点大小。
根据本发明的方法包括准备步骤，该准备步骤必须针对特定的材料组合一次性实施。在此，材料组合是指所有确定了印刷输出品质的原料和方法，此外，材料组合还包括：在其上进行印刷的基底；所应用的油墨；工作方法(波形、滴点大小等)；分辨率；干燥参数，只要该干燥参数影响到油墨的扩散特性；所应用的加网过程等等。所述准备步骤包括图5所示的步骤。图4所描绘的专用测试表单16包含了色密度梯尺22，该色密度梯尺例如由10色密度D构建。横向于色密度的走向的是：对人为引入的故障喷嘴缺陷13进行补偿，所述补偿借助不同的补偿概率P执行。测试表单16针对前述材料组合来印刷，然后视觉判断：对于每个色密度D而言在哪个补偿概率P的情况下实现最佳补偿效果。当既不能识别到亮的线条也不能识别到暗的线条时，该补偿概率是最佳的。这种分析处理也可借助于具有随后图像处理的摄像机来实施。所求取到的值被存储在针对材料组合所专用的LUT17中。
为了校正一个或多个失活的喷嘴，执行根据图6的准备步骤。首先，从印刷数据读取待补偿的额定滴点19(MN)。如果在滴点19旁的左侧(MN_x-1)或右侧(MN_x+1)没有滴点，则待印刷的滴点19安置在该处，并且对下一滴点进行处理。由此，仅仅一个像素宽的结构被移动并且不会吞没不见(verschluckt)或者模糊成像。如果两个相邻像素20、21被占据，则首先根据下述公式来计算出局部面密度D18：
式中∑Tropfen表示所有滴点大小(0-3)的总和，maxTropfen表示最大的滴点大小。
优选地，局部面密度18通过5×5加网构成。因为失活喷嘴的补偿可针对一整列执行，因此可优化该局部面密度的计算。为此，5×1行的总和被存储在5个元素大小的环形缓冲器(Ringpuffer)中，为了计算出局部面密度18，于是借助该环形缓冲器的元素的总和进行处理，其中，该环形缓冲器的元素的总和相应于5×5矩阵的所有像素上的总和。利用这个步骤，不仅使计算步骤次数最小化，而且使储存器的存取次数也最小化。利用所计算的局部面密度，从上述LUT17下载补偿概率P。在这里，在LUT17中可读取到最近似的值，或者说必要时可进行线性插值。
在下一步骤中，计算出针对待补偿的像素旁的左侧像素和右侧像素的、处于0至1之间的值域内的伪随机数R。如果该随机数小于从LUT17下载的补偿概率P，则滴点大小被增大一个等级。接下来实施针对下一图像行的过程。
图7示意性地示出了滴点大小的可能组合，这些组合可在补偿滴点大小1增大的情况下产生用于补偿。1在这里相应于正常滴点大小，2表示增大的补偿滴点大小。
图8示意性地示出本方法的改型，其中，LUT内允许直至2的值，因此能够用直至两个滴点大小执行校正。本方法能够扩展到任意多个滴点大小。
图9示出了针对不同概率P沿着缺陷喷嘴的结果。
附图标记列表
1喷墨印刷机
2开卷器
3印刷准备阶段
4用于白色/满版的柔性版机构
5用于底漆的柔性版机构
6喷墨印刷机构
7喷墨印刷头
8用于亮油的柔性版机构
9进一步处理阶段
10收卷器
11印刷基底
12有用部分
13由于失活的印刷喷嘴所导致的图像错误
14印刷机控制器
15控制计算机
16测试表单
17查询表
18局部的面灰度值
19失活的像素(MN)
20左侧相邻像素(MN_x-1)
21右侧相邻像素(MN_x+1)
22色密度梯尺
Claims (11)
1.一种用于在喷墨印刷机(1)中借助于控制计算机(15)对失活的印刷喷
嘴进行自动地补偿的方法，具有下列步骤：
●针对确定的材料组合来印刷测试表单(16)；
●分析处理所述测试表单(16)的印刷，并且，构建查询表(17)，该查询表包括与局部面密度(18)相关的、从0至1的补偿概率；
●探测失活的印刷喷嘴；
●从印刷数据中读取该失活的印刷喷嘴的位置上待补偿的额定滴点的大小；
●计算该失活的印刷喷嘴的位置上的局部面密度(18)；
●借助所计算的局部面密度(18)，从所述查询表(17)读取到补偿概率；
●计算出针对待补偿像素(19)分别右侧和左侧的相邻像素(21、20)的、处于0至1之间的伪随机数；
●如果针对待补偿像素(19)的右侧和左侧的相邻像素(21、20)的相应所属的伪随机数小于从所述查询表(17)读取到的补偿概率，则增大针对该相邻像素(21、20)的滴点大小；
●计算出针对该失活的印刷喷嘴的位置上的所有待补偿的额定滴点的、相邻的滴点大小，并且，将已改变的滴点大小应用于印刷数据；
●借助已改变的印刷数据来执行印刷任务。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，作为滴点大小能够是处于1至n之间的值，并且，依据针对待补偿像素(19)的右侧和左侧的相邻像素(21、20)相应所属的伪随机数，将该相邻像素(21、20)增大成下一个较大的滴点大小。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述查询表(17)包含从0至2或者更大的补偿概率，针对相应像素(20、21)的伪随机数相应地处于0至2之间，并且因此能够将用于补偿的滴点大小增大2或更大。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述材料组合包含确定了印刷输出品质的所有参数，所述参数特别是基底、油墨、任务方法、分辨率、干燥参数以及加网过程。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述测试表单(16)包括色密度梯尺(22)，该色密度梯尺具有不同色密度，在该不同色密度中已引入有失活的印刷喷嘴的模拟缺陷(13)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，如果在所述相邻的像素处无滴点占据，则所述待补偿的额定滴点相应向右或向左安置到所述相邻像素(21、20)的位置上。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述局部面密度(18)的计算通过5×5像素的加网来实现。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在像素加网的5×1行中的滴点大小的总和被存储在环形存储器中，并且，所述局部面密度(18)的计算借助于所述环形存储器的元素的总和来实现。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在多色印刷时，所述方法对于每种颜色的印刷喷嘴(7)独立地应用。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法在加网期间通过工作流-控制计算机(15)或者在印刷机中通过该印刷机(1)的局部控制计算机(14)执行。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述补偿的计算和执行由印刷机(1)的控制计算机(14)自动地执行。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |