DE102018202045A1

DE102018202045A1 - Multilevel-Dichtekompensation für Digitaldruckmaschinen

Info

Publication number: DE102018202045A1
Application number: DE102018202045.0A
Authority: DE
Inventors: Martin Mayer; Ilias Trachanas; Andreas Schoemann; Gerd Junghans; Thomas Schrank
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 2017-03-08
Filing date: 2018-02-09
Publication date: 2018-09-13
Also published as: US20180257390A1; US10538104B2; JP7050532B2; JP2018144492A; CN108569050A; CN108569050B

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Korrektur von Unebenheiten in der Farbdichte während des Druckvorgangs bei einer Inkjetdruckmaschine mit Druckdüsen und mit einem Rechner, wobei der Rechner nach der Verarbeitung eines gerasterten Druckbildes zur Erreichung von Sollfarbdichtewerten die Anzahl oder Größe (0, S, M, L) der auf dem Bedruckstoff aufzubringenden Tropfen verändert. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass durch Ausmessen einer Testform für jede Druckdüse mit einem Farbmessgerät bei unterschiedlichen Isttonwerten ermittelt wird, welcher Zieltonwert zur Erreichung einer Sollfärbung erforderlich ist, und dass daraus ein flächendeckungsabhängiges Kompensationsprofil ermittelt und im Rechner abgespeichert wird, welches beim Druckvorgang zur Berechnung der Anzahl oder Größe der Tropfen (0, S, M, L) im Rechner angewendet wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur von Unebenheiten in der Farbdichte während des Druckvorgangs bei einer Inkjet-Druckmaschine mit Druckdüsen und mit einem Rechner, wobei der Rechner nach der Verarbeitung eines gerasterten Druckbildes zur Erreichung von Sollfarbdichtewerten die Anzahl oder Größe der auf dem Bedruckstoff aufzubringenden Tropfen verändert.
Bei gattungsgemäßen Verfahren zur Korrektur von Unebenheiten in der Farbdichte geht es darum, Farbdichtekorrekturen auch nach dem Rastern des Druckbildes durchführen zu können, ohne das Druckbild neu rastern zu müssen. Dies ist wichtig, da ein erneutes Rastern des Druckbildes eine erhebliche Rechenleistung und Zeitspanne erfordert. Insbesondere bei kleineren Korrekturen in der Farbdichte ist ein erneutes zeitaufwendiges Rastern des Druckbildes unwirtschaftlich, da der Druckvorgang entsprechend verzögert wird. Dies ist vor allem bei kleinen Auflagen, wie sie bei Digitaldruckmaschinen, wie z. B. Inkjet-Druckmaschinen, häufig vorkommen, unwirtschaftlich. Deshalb vermeidet man die erneute Rasterung des Druckbildes und erreicht die Korrektur der Unebenheiten in der Farbdichte dadurch, dass man die auf dem Bedruckstoff aufzubringenden Tropfen in der Anzahl oder Größe verändert, was durch entsprechende Korrektur-Algorithmen in den Steuerkarten der Inkjetdruckköpfe geschieht. Dies bedeutet also, dass die Korrektur der Farbdichte dem Rasterprozess des Druckbildes nachgelagert ist.
Aus dem Stand der Technik sind weiterhin Verfahren zur Korrektur des gerasterten Druckbildes bekannt, welche einen erneuten Rasterprozess erfordern. Dabei werden den Rasterwerten des Druckbildes Korrekturwerte überlagert und das Bild entsprechend neu gerastert. Dieses Verfahren ist sehr zeitaufwendig und unter anderem aus der Patentanmeldung US 2006/0262151 A1 bekannt. Das Verfahren mit der erneuten Rasterung erzeugt zwar qualitativ sehr gute Ergebnisse, hat aber den Nachteil, dass das Druckbild neu gerastert werden muss, was entsprechend viel Zeit braucht.
Das zuvor erwähnte Verfahren mit nachträglicher Korrektur der Anzahl und Größe der Tropfen ohne erneutes Rastern des Druckbildes hat derzeit den Nachteil, dass die Kompensation nur für einen Tonwertbereich optimiert werden kann. Bildbereiche im Druckbild mit davon abweichenden Tonwerten werden meist nicht ausreichend kompensiert. Diese nicht ausreichende Kompensation wirkt sich im Druckbild in den Überlappungsbereichen benachbarter Druckköpfe, den sogenannten Stitching-Bereichen, stark aus, da diese Bereiche aufgrund der Dosiercharakteristik der Druckköpfe im Allgemeinen einer besonders starken Kompensation bedürfen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Korrektur von Unebenheiten in der Farbdichte während des Druckvorgangs bei einer Inkjet-Druckmaschine mit Druckdüsen und mit einem Rechner zu schaffen, das ein erneutes Rastern des Druckbildes bei der Korrektur von Farbdichtewerten vermeidet und auch für Bildbereiche mit abweichenden Tonwerten Unebenheiten in der Farbdichte kompensieren kann.
Die vorliegende Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass durch das Ausmessen einer Testform für jede Druckdüse in den Druckköpfen einer Inkjet-Druckmaschine mit einem Farbmessgerät bei unterschiedlichen Ist-Tonwerten ermittelt wird, welcher Zieltonwert zur Erreichung einer Sollfärbung erforderlich ist. Dies bedeutet also, dass auf der Testform unterschiedliche Tonwerte aufgebracht sind, deren Sollfärbung gewünscht ist. Anhand der mit dem Farbmessgerät ermittelten Ist-Tonwerte wird dann der passende Zieltonwert ermittelt, welcher zum Erreichen der gewünschten Sollfärbung benötigt wird. Aus dem ermittelten Paar Zieltonwert/Sollfärbung kann dann ein flächendeckungsabhängiges Kompensationsprofil ermittelt werden und im Rechner der Inkjet-Druckmaschine abgespeichert werden. Dieses flächendeckungsabhängige Kompensationsprofil wird dann bei jedem Druckvorgang auf das bereits gerasterte Druckbild angewendet, um die passende Anzahl und/oder Größe der Tropfen bei der Dosierung der Inkjetköpfe im Rechner zu berechnen. Auf diese Art und Weise kann einfach und schnell eine Korrektur der Farbdichte vorgenommen werden, welche auch für unterschiedliche Tonwertbereiche eine signifikante Verbesserung in der Farbdichte liefert.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Rechner das flächendeckungsabhängige Kompensationsprofil dadurch anwendet, dass der Rechner während des Druckvorgangs die notwendige Anzahl und/oder Größe der Tropfen in Echtzeit berechnet. Durch die Berechnung in Echtzeit entsteht durch die Korrektur der Unebenheiten in der Farbdichte gemäß der vorliegenden Erfindung kein Zeitverzug, so dass das Korrekturverfahren bei jedem Druckvorgang ohne zusätzlichen Zeitverlust angewendet werden kann. Die Berechnung der notwendigen Anzahl und Größe von Tropfen in Echtzeit geschieht dabei auf der Ansteuerungselektronik, insbesondere den Steuerkarten, der Inkjetköpfe. Dies vermeidet eine zeitaufwendige erneute Rasterung des Druckbildes im Rasterimage-Prozessor (RIP) der Druckvorstufe.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Tropfen in zwei Größen vorliegen und dass der Rechner die erforderliche Anzahl der Tropfen in den beiden Größen berechnet. Dabei liegen die Tropfen bevorzugt in den Größen S und M vor. Zusätzlich gibt es noch die Tropfengröße 0, auch als Zero-Tropfen bezeichnet, d. h. es wird kein Tropfen aufgebracht. Auf diese Art und Weise ist mit nur zwei Tropfengrößen eine effiziente Korrektur von Unebenheiten in der Farbdichte auch bei unterschiedlichen Tonwertbereichen möglich. Selbstverständlich funktioniert das vorliegende Verfahren auch mit mehr Größen, insbesondere der zusätzlichen Größe L, dies erfordert jedoch mehr Rechenleistung und verbessert die Korrektur der Farbdichteunebenheiten nur wenig mehr.
Bei der vorliegenden Erfindung ist außerdem vorgesehen, dass der Rechner bei der Berechnung des Kompensationsprofils mehrere Verfahrensschritte vornimmt. Zu diesen Verfahrensschritten gehört insbesondere die Berechnung eines Intensitätsprofils, die Eliminierung weißer Linien, das Anpassen des Intensitätsprofils, das Zuordnen von Bildpunkten zu Druckdüsen sowie die Berechnung von Sollwerten. Auf diese Art und Weise werden bei dem Korrekturverfahren nicht nur Unebenheiten in der Farbdichte korrigiert, sondern auch weitere Bildfehler werden vermieden, in dem weiße Linien maskiert werden, wozu das Dichteprofil rechnerisch geglättet wird.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass aus einer Druckvorlage in Form eines Flächendeckungskeils die Anzahl und/oder Größe der Tropfen in Abhängigkeit der Flächendeckung berechnet und das Ergebnis in Form einer Tropfenmischungstabelle abspeichert wird. Diese Tropfenmischungstabelle wird dann beim Druckvorgang zur Korrektur von Unebenheiten in der Farbdichte verwendet.
Weiterhin ist vorgesehen, dass der Rechner für jede Düse die Ist-Flächendeckung und die Soll-Flächendeckung berechnet. Die Soll-Flächendeckung ergibt sich dabei aus der Analyse des Dichteprofils der gedruckten Testform, während die Ist-Flächendeckung für jede Düse aus den Messwerten mit der Testform vom Rechner abgeleitet wird. Entscheidend ist, dass dabei am Ende im Rechner für jede Düse die Ist-Flächendeckung und die zugehörige Soll-Flächendeckung bekannt ist, so dass für jede Düse entsprechende Korrekturwerte verfügbar sind und bei der Erstellung der Tropfenmischungstabelle berücksichtigt werden können.
Weiterhin ist vorgesehen, dass der Rechner einen Kompensationsfaktor aus der Soll-Flächendeckung und der Ist-Flächendeckung berechnet. Diese Tropfenmischungstabelle wird benötigt, um zu ermitteln, wie viele Tropfen z.B. der Größen S und M für eine bestimmte Flächendeckung erforderlich sind.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Figuren näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:

1: das erfindungsgemäße Verfahren zur Korrektur der Farbdichte mit einer Tropfenmischungstabelle,
2: den Aufbau der Tropfenmischungstabelle,
3: die Erstellung der Tropfenmischungstabelle und des Kompensationsfaktors aus der Analyse eines Flächendeckungskeils und
4: die Anwendung der Tropfenmischungstabelle und des Kompensationsfaktors zur Korrektur der Farbdichte beim Druckvorgang.

Die 1 zeigt den Einfluss des neuartigen Multi-Level-Dichte-Kompensationsverfahrens auf das gerasterte Druckbild bei der Erzeugung der Tropfen für die Ansteuerung einer Inkjet-Druckmaschine. Zunächst wird, wie im Stand der Technik, mittels eines Rasterverfahrens 5 das Druckbild in mehrere Farbauszüge gerastert. Beim Rasterverfahren 5 entsteht für jede Farbe ein Farbauszug in Graustufen. Diese Graustufenpixel müssen dann in entsprechende Ansteuergrößen zur Ansteuerung der Druckdüsen der Inkjet-Druckmaschine gewandelt werden. In 1 wird dabei mit zwei unterschiedlichen Tropfengrößen gearbeitet, nämlich den Tropfengrößen S und M. Aus der Umsetzungstabelle der Rastersoftware mit dem Rastertyp Linoprint 02 (Pure S) ist zudem zu erkennen, dass bei einer Erhöhung der Flächendeckung im Bereich zwischen 0 bis 50% Flächendeckung aus nicht vorhandenen Bildpunkten kleine Tropfen S gemacht werden, während bei Flächendeckungswerten zwischen 50 und 100% bei der Erhöhung der Flächenbedeckung aus S-Tropfen Tropfen der Größe M gemacht werden. Bei einer Reduzierung der Flächenbedeckung werden bei einer Flächenbedeckung zwischen 50 und 100% M-Tropfen in S-Tropfen verwandelt und bei einer Flächendeckung zwischen 0 und 50% S-Tropfen in leere Stellen verwandelt. Auf diese Art und Weise kann die Flächendeckung in der Inkjetdruckmaschine oder Druckvorstufe vom Bediener bewusst erhöht oder erniedrigt werden.
Es ist auch die Verwendung von Mischrastern möglich, so können z.B. 0- Tropfen bis 70 % Flächendeckung und M-Tropfen ab 30 % Flächendeckung auftreten.
Am linken Bildrand ist zu sehen, wie die Verteilung der Tropfen und Größen durch eine Tropfenmischungstabelle 4 bei unterschiedlichen Tonwertbereichen feiner abgestuft werden kann. Diese Tropfenmischungstabelle 4, welche in 2 vergrößert abgebildet ist, beinhaltet bei einer Flächendeckung von 0 % keinerlei Tropfen. Bei einer Flächendeckung von 13% werden 20 S-Tropfen und 3 M-Tropfen verwendet. Bei einer Flächendeckung von 25% werden 40 S-Tropfen und 5 M-Tropfen verwendet. Bei einer Flächendeckung von 38% werden 60 S-Tropfen und 8 M-Tropfen verwendet. Dies steigert sich bis zu einer Flächendeckung von 100%, bei der 100% M-Tropfen verwendet werden, siehe auch 2. Diese Tropfenmischungstabelle 4 wird bei dem erfindungsgemäßen Dichteabweichungs-, Erfassungs- und Kompensationsverfahren 1 verwendet. Eine Erhöhung der Flächendeckung durch eine Tropfengrößekorrektur 2 erfolgt dabei auf gleiche Art und Weise wie beim bisherigen Verfahren. Nach Anwendung bei der Tropfenmischungstabelle 4 im Dichteabweichungs-, Erfassungs- und Kompensationsverfahren 1 und einer gewollten Änderung durch eine Tropfengrößekorrektur 2 zur gewollten Erhöhung oder Erniedrigung der Flächendeckungswerte entsteht das zur Ansteuerung der Druckdüsen geeignete Düsenbild 3. Durch Ansteuerung der Druckdüsen mit den zum Düsenbild 3 gehörenden Tropfenansteuerungssignalen wird in der Inkjet-Druckmaschine durch die angesteuerten Inkjetdruckköpfe dann das Druckbild in der gewünschten gedruckten Farbdichte 6 produziert.
Das Kernstück der vorliegenden Erfindung ist die Tropfenmischungstabelle 4, welche in 2 vergrößert abgebildet ist. Diese Tropfenmischungstabelle 4 enthält zu bestimmten Flächendeckungswerten jeweils eine entsprechend zugehörige Anzahl von Tropfen in den Größen S und M bzw. 0 für nicht vorhandene Tropfen, auch Z-Tropfen genannt. Die Tropfenmischungstabelle 4 wird dabei aus einem digitalen Vorstufendruckbild bevorzugt im TIFF-Format abgeleitet. Dieses digitale Druckbild stellt eine Testform dar, welche einen Flächendeckungskeil beinhaltet, d. h. die Flächendeckungswerte sind in bestimmten Abstufungen, welche bevorzugt zu den Abstufungen der Flächendeckung der Tropfenmischungstabelle 4 passen, vorhanden und werden in der Inkjetdruckmaschine gedruckt. Aus dem Flächendeckungskeil lässt sich dann in Abhängigkeit der Flächendeckung eine Tropfenzusammensetzung berechnen, welche in Form der Tropfenmischungstabelle 4 im Rechner der Inkjet-Druckmaschine abgespeichert wird.
Die Vorgehensweise bei der Kompensation und Erfassung der Dichteabweichung wird in 3 weiter erläutert. Auch hier ist zu erkennen, dass die digitale Testform in Form eines Druckbildes im TIFF-Format, welches einen Flächendeckungskeil enthält, zunächst mit der digitalen Druckmaschine abgedruckt und vermessen wird. Das Vermessen geschieht dabei mit einem Farbmessgerät, welches die Bedruckstoffe in der Inkjet-Druckmaschine oder außerhalb der Druckmaschine vermisst. Die Ist-Flächendeckung ist gegeben, es wird die Zielflächendeckung abgespeichert, mit der der Soll-Tonwert erreicht wird. Weiterhin werden im Rechner sogenannte flächendeckungsabhängige Zieltonwerte ermittelt, diese ergeben sich z.B. aus der mittleren Intensität bzw. Dichte aller Düsen einer Druckfarbe bei einer gegebenen Ist-Flächendeckung. In Abhängigkeit der gemessenen Ist-Tonwerte wird für jede Düse im Rechner die entsprechende Ist-Flächendeckung Ist-FD berechnet und aus den flächendeckungsabhängigen Zieltonwerten wird die entsprechende Sollflächendeckung-Soll-FD berechnet. Aus diesen beiden Werten errechnet der Rechner dann einen Kompensationsfaktor Comp, indem er von der Sollflächendeckung die tatsächliche Ist-Flächendeckung abzieht und durch die Ist-Flächendeckung dividiert. Dieser Kompensationsfaktor Comp wird als Zahlenwert für jede Düse gespeichert. Parallel wird das digitale Druckbild des Flächendeckungskeils im Rechner analysiert und daraus eine entsprechende Tropfenmischungstabelle 4 abgeleitet. Die Tropfenmischungstabelle 4 muss nur einmal pro Rasterverfahren ermittelt werden, da sie bei unveränderten Rasterungsparametern unverändert bleibt..
Die Anwendung des Dichteabweichungs-, Erfassungs- und Kompensationsverfahrens 1 wird in Figur 4 näher beschrieben. Es ist zu erkennen, dass in Abhängigkeit des Druckbildes eine bestimmte Ansteuerungsfrequenz mit den Tropfengrößen 0, 1, 2, welche den Tropfengrößen 0, S, M entsprechen, erfolgt. Aus der Ist- Flächendeckung und der für die aktuelle Bildspalte gültigen flächendeckungsabhängigen Kompensationskennlinie wird der Kompensationsfaktor Comp und aus diesem wiederum die Ziel-Flächendeckung berechnet. Als Ergebnis verändert sich die Eingangssequenz der Tropfenfolge in die Ausgangssequenz zur Ansteuerung der Druckdüse. In 4 ist zu erkennen, dass der sechste Tropfen der Sequenz von der Größe S in die Größe M umgewandelt wird, ebenso der neunte Tropfen. Zusätzlich wird der zehnte Tropfen in Form der Größe S anstelle keines Tropfens aufgebracht.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass es den exakten Aufbau des Rasters in den verschiedenen Flächendeckungen mittels der Tropfenmischungstabelle 4 berücksichtigt. Es erzielt auch prinzipiell die gleiche Anzahl von 0-, S- und M-Tropfen wie die Bildrasterung zur Ansteuerung der Inkjetdruckköpfe, es positioniert die Tropfen aber unter Umständen an anderen Stellen als das Rasterverfahren.
Alternativ zu der Vorgehensweise in 4 ist es auch möglich, anstelle der dort genutzten additiven Korrektur einen multiplikativen Ansatz zu verwenden. Zur Vermeidung von Artefakten an Bildgrenzen braucht die additive Korrektur einen Kantenfilter, mit dem die Fehlerzähler zurückgesetzt werden. Dieser Fehlerzähler benötigt im Rechner zusätzlichen Speicherplatz, was unter Umständen Ressourcenprobleme bei der Implementierung auf den in Form von FPGA aufgebauten Ansteuerkarten der Druckdüsen verursacht. Dies wird vermieden, wenn ein multiplikativer Ansatz verwendet wird, der keinen Kantenfilter benötigt und somit Implementierungsvorteile aufweist.
Bezugszeichenliste

1: Dichteabweichungerfassungs- und Kompensationsverfahren
2: Tropfengrößekorrektur
3: Düsenbild
4: Tropfenmischungstabelle
5: Rasterverfahren
6: gedruckte Dichte
0: kein Tropfen
S: kleiner Tropfen
M: mittlerer Tropfen
L: großer Tropfen
FD: Flächendeckung
Comp: Kompensationsfaktor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2006/0262151 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Korrektur von Unebenheiten in der Farbdichte während des Druckvorgangs bei einer Inkjetdruckmaschine mit Druckdüsen und mit einem Rechner, wobei der Rechner nach der Verarbeitung eines gerasterten Druckbildes zur Erreichung von Sollfarbdichtewerten die Anzahl oder Größe (0, S, M, L) der auf dem Bedruckstoff aufzubringenden Tropfen verändert, dadurch gekennzeichnet, dass durch Ausmessen einer Testform für jede Druckdüse mit einem Farbmessgerät bei unterschiedlichen Isttonwerten ermittelt wird, welcher Zieltonwert zur Erreichung einer Sollfärbung erforderlich ist, und dass daraus ein flächendeckungsabhängiges Kompensationsprofil ermittelt und im Rechner abgespeichert wird, welches beim Druckvorgang zur Berechnung der Anzahl und/oder Größe der Tropfen (0, S, M, L) im Rechner angewendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner das flächendeckungsabhängige Kompensationsprofil dadurch anwendet, dass der Rechner während des Druckvorgangs die notwendige Anzahl und/oder Größe der Tropfen (0, S, M, L) in Echtzeit berechnet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tropfen in zwei Größen (S, M) vorliegen und dass der Rechner die erforderliche Anzahl der Tropfen in den beiden Größen (S, M) berechnet.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Tropfen in den beiden Größen S und M vorliegen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner bei der Berechnung des Kompensationsprofils mehrere Verfahrensschritte vornimmt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte die Berechnung eines Intensitätsprofils, die Maskierung weißer Linien, das Anpassen des Intensitätsprofils, das Zuordnen von Bildpunkten zu Druckdüsen sowie die Berechnung von Sollwerten umfassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer Druckvorlage in digitaler Form ein Flächendeckungskeil berechnet wird, dass der Rechner die Anzahl und/oder Größe der Tropfen (0, S, M, L) in Abhängigkeit der Flächendeckung (FD) berechnet und das Ergebnis in Form einer Tropfenmischungstabelle abspeichert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner für jede Düse die Istflächendeckung und die Sollflächendeckung berechnet.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner einen Kompensationsfaktor aus der Sollflächendeckung und der Istflächendeckung berechnet.