DE102018217362A1

DE102018217362A1 - Substratschrumpfungs-Kompensation

Info

Publication number: DE102018217362A1
Application number: DE102018217362.1A
Authority: DE
Inventors: Thies Schweger
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 2017-11-15
Filing date: 2018-10-11
Publication date: 2019-05-16
Also published as: CN109774321A; US20190149692A1; JP7222665B2; CN109774321B; JP2019089331A; US10462329B2

Abstract

Verfahren zur Kompensation von Substratschrumpfung während eines Druckprozesses in einer Druckmaschine (7) durch einen Rechner (6), welches die Schritte Erzeugen mehrerer Bildteile (9) eines digital vorliegenden, zu produzierenden Druckbildes (13, 14) mit berücksichtigten Informationen über die Substratschrumpfung mittels Unterteilung des Druckbildes (13, 14) durch den Rechner (6), Unterteilung der jeweils erzeugten mehreren Bildteile (9) in eine Anzahl von Datenblöcken (10) durch den Rechner (6), Abspeichern von Ist-Positionen aller Datenblöcke (10) im digitalen Druckbild (15) durch den Rechner (6), Berechnen von Soll-Positionen aller Datenblöcke (10) im digitalen Druckbild (15) durch den Rechner (6) mittels Auseinanderverschieben der Datenblöcke (10) jeweils um ein Pixel, wobei ein-pixelbreite Lücken (11) zwischen den Datenblöcken (10) im digitalen Druckbild (16) entstehen, Umkopieren der Datenblöcke (10) im digitalen Druckbild (16) gemäß den berechneten Soll-Positionen durch den Rechner (6), Berechnen von Positionen der entstandenen ein-pixelbreiten Lücken (11) durch den Rechner (6), Auffüllen der ein-pixelbreiten Lücken (11) durch digitale Bilddaten benachbarter Pixel durch den Rechner (6), wodurch ein kompensiertes, digitales Druckbild (17) entsteht und Drucken des kompensierten, digitalen Druckbildes (17) in der Druckmaschine (7), umfasst.

Description

Die Erfindung beschäftigt sich mit einem Verfahren zur Kompensation von Substratschrumpfung während eines Druckprozesses.
Die Erfindung liegt im technischen Gebiet des Digitaldrucks.
Im Rahmen eines Druckprozesses kommt es zu verschiedenen Verformungen des dabei verwendeten Drucksubstrates. Zum Beispiel ist es bekannt, dass der Flüssigkeitseintrag in das Drucksubstrat durch das Aufbringen von Drucktinte zu einer Aufweitung des Drucksubstrates und damit zu einer Verzerrung des Druckbildes führt. Diese Verzerrung des Druckbildes, bildet sich zumindest teilweise nach dem Trocknen der Tinte wieder zurück, muss aber beim Aufbringen mehrerer Farbauszüge übereinander entsprechend berücksichtigt werden, da es sonst zu Passerproblemen hinsichtlich des Übereinanderdrucks der einzelnen Farbauszüge kommt.
Beim Inkjet-Druck kommt jedoch noch eine weitere Problematik zum Tragen. Da die Tinte beim Inkjet-Druck meist sehr wässrig ist, muss dieses eingebrachte Wasser dem Drucksubstrat durch Trocknung der Tinte schnellstmöglich wieder entzogen werden, damit das bedruckte Drucksubstrat weiterverarbeitet werden kann. Diese Trocknung der Tinte geschieht in einer eigenen Trocknungskomponente der Inkjet-Druckmaschine, welche das Drucksubstrat erwärmt. Da dies sehr schnell geschehen muss, wird mit entsprechend hohen Energie- bzw. Wärmemengen gearbeitet. Diese führen jedoch dazu, dass nicht nur der Tinte Wasser entzogen wird, sondern ebenfalls dem gesamten Drucksubstrat. Durch diesen Wasserentzug im Drucksubstrat kommt es zu einer nicht linearen Schrumpfung des Drucksubstrates, welche üblicherweise trapezförmig oder konvex ausschaut. Diese Form der Schrumpfung ist durch den Papiertransport während der Trocknungsphase bedingt und kann daher nicht umgangen werden. Durch die Notwendigkeit des Transports des Substrats werden zusätzliche Kräfte in das Drucksubstrat hineingebracht, welche ebenfalls zu dieser schrumpfungsbedingten Verzerrung beitragen.
Damit nach dem Druckprozess einschließlich Trocknung das erzeugte Druckbild auf dem Drucksubstrat wieder die richtigen geometrischen Abmessungen aufweist, müssen daher die aufzubringenden Bilddaten entsprechend vorverzerrt, d. h. vergrößert werden. Dies entspricht üblicherweise, abhängig vom verwendeten Drucksubstrat, 0,5% bis maximal 1% der Breite und Höhe des Drucksubstrates. Ausgehend von 0,5% sind dies etwa 5 mm in der Breite bei einer typischen Bogenbreite von 1.050 mm und 4 mm in der Höhe bei einer Bogenlänge von 750 mm. Bezogen auf Pixel sind dies bei einer bedruckten Bildauflösung von 1.200 dpi etwa 200 bis 250 Pixel pro Richtung. Zur Durchführung dieser notwendigen Vorverzerrung sind aus dem Stand der Technik zwei Hauptansätze bekannt:

1. Die Bilddaten werden durch den Renderer-Prozess skaliert. Hiermit kann jedoch nur eine lineare Skalierung durchgeführt werden.
2. Für die bereits beschriebene Papierdehnung ist aus dem Offsetdruck eine manuelle bzw. automatische Papierdehnungskompensation bekannt. Dieses Verfahren setzt auf bereits gerasterten Bilddaten auf, was bedeutet, dass entweder die bereits gerasterten Daten manipuliert werden oder nach der Manipulation eine Neuberechnung des Rasters notwendig ist. Eine Manipulation der bereits gerasterten Daten zerstört dabei das Raster selbst und führt zu einem unruhigen Druckbild.

Die automatische Papierdehnungskompensation ist dabei z. B. aus der deutschen Patentanmeldung DE 10 2014 013 370 A1 bekannt, welche ein Verfahren zur modellbasierten Kompensation lokaler Passerungenauigkeiten in einer Druckmaschine offenbart, in welcher durch die Erstellung eines Modells zur Berechnung geometrischer Abweichungen für die bereits genannten Papierdehnungen aufgrund des Feuchtigkeitseintrags in das Drucksubstrat verwendet wird, um die geometrischen Abweichungen im Druckbild, verursacht durch die Papierdehnung, auf Basis des erstellten Modells zu berechnen und die einzelnen Farbauszüge entsprechend zu modifizieren, um damit der Papierdehnung entgegenwirken zu können. Dieses Verfahren hat jedoch den bereits genannten Nachteil, dass es auf bereits gerasterten Daten aufsetzt, was einen entsprechend hohen Aufwand bezüglich der notwendigen Rechenzeit durch den verantwortlichen Rechner bedingt und zudem das bereits gerasterte Bild negativ beeinflusst.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit, ein Verfahren zur Kompensation der Substratschrumpfung während eines Druckprozesses vorzustellen, welches schnell und effizient die Druckqualität eines Druckprozesses sicherstellt.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Kompensation von Substratschrumpfung während eines Druckprozesses in einer Druckmaschine durch einen Rechner, welches die Schritte Erzeugen mehrerer Bildteile eines digital vorliegenden, zu produzierenden Druckbildes mit berücksichtigten Informationen über die Substratschrumpfung durch Unterteilung durch den Rechner, Unterteilung der jeweils erzeugten mehreren Bildteile in eine Anzahl von Datenblöcken durch den Rechner, Abspeichern von Ist-Positionen aller Datenblöcke im digitalen Druckbild durch den Rechner, Berechnen von Soll-Positionen aller Datenblöcke im digitalen Druckbild durch den Rechner mittels Auseinanderverschieben der Datenblöcke jeweils um ein Pixel, wobei ein-pixelbreite Lücken zwischen den Datenblöcken im digitalen Druckbild entstehen, Umkopieren der Datenblöcke im digitalen Druckbild gemäß den berechneten Soll-Positionen durch den Rechner, Berechnen von Positionen der entstandenen ein-pixelbreiten Lücken durch den Rechner, Auffüllen der ein-pixelbreiten Lücken durch digitale Bilddaten benachbarter Pixel durch den Rechner und Drucken des kompensierten, digitalen Druckbildes in der Druckmaschine, umfasst.
Der Grundansatz des vorliegenden Verfahrens liegt darin, die zu erwartende Schrumpfung des resultierenden Druckbildes durch die Schrumpfung des Drucksubstrates auszugleichen, indem man das zu druckende Druckbild vorverzerrt. Diese Vorverzerrung des noch ungedruckten digitalen Bildes bedeutet im Endeffekt, dass die Bilddaten manipuliert werden müssen. Dies geschieht, indem man in den Bereichen des Drucksubstrates, wo eine entsprechende Schrumpfung auftritt, Bilddaten hinzufügt, um damit die entsprechende notwendige Aufweitung zu erreichen. Dafür ist es notwendig, dass die Information über die bei dem verwendeten Drucksubstrat und der verwendeten Tinte zu erwartende Schrumpfung bekannt ist. Mit dieser Information wird daher ein digital vorliegendes, zu produzierendes Druckbild entsprechend manipuliert. Dies bedeutet, das digital vorliegende Bild beinhaltet bereits die Schrumpfungsinformationen, die im Rahmen des Druckprozesses erwartet werden. Dann beginnt das eigentliche erfindungsgemäße Verfahren. Dabei wird das digital vorliegende Bild entsprechend in mehrere horizontale Bildteile unterteilt. In jedem daraus resultierenden Bildteil wird ein durchschnittlicher Abstand zur eigentlichen Druckgröße ohne die Schrumpfung bestimmt. Anhand der Breite der vorliegenden Lücke pro Bildteil erfolgt dann eine Unterteilung in einzelne Datenblöcke der jeweiligen Bildteile durch den verantwortlichen Rechner in der Vorstufe. Die Positionen der einzelnen Datenblöcke im vorliegenden digitalen Druckbild werden dann abgespeichert. Dann werden durch den Rechner die einzelnen Datenblöcke so auseinandergezogen, dass zwischen den einzelnen Datenblöcken jeweils ein Pixel frei bleibt. Da die Anzahl der Bildteile und Blöcke jeweils in Abhängigkeit von der maximalen Lücke, welche durch die Schrumpfung erzeugt wurde, berechnet wird, führt dieses Auseinanderziehen der einzelnen Datenblöcke zur vollständigen Kompensation der Schrumpfung des Druckbildes. Daher wird mittels der derart berechneten Sollpositionen der einzelnen Datenblöcke ein neues digitales Druckbild erzeugt, in welchem durch diese Verschiebung einschließlich der auftretenden ein Pixel breiten Lücken die Schrumpfung komplett kompensiert wurde. Da sich nun zwischen den einzelnen Datenblöcken Lücken im Druckbild befinden, werden diese Lücken durch digitale Bilddaten der jeweils benachbarten Pixel aufgefüllt. Da die Lücken jeweils nur ein Pixel breit sind, ist dies im resultierenden Druckbild für das menschliche Auge praktisch nicht sichtbar und erzeugt somit keine sichtbaren Artefakte im späteren Druckbild. Das derart kompensierte, digitale Druckbild kann dann in der Druckmaschine entsprechend gedruckt werden. Durch die während des Trocknungsprozesses auftretende Substratschrumpfung erhält man aus dem vorverzerrten, erst digitalen dann erzeugtem Druckbild ein fertiges Druckbild, welches genau den erwarteten geometrischen Abmessungen entspricht.
Vorteilhafte und daher bevorzugte Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich aus den zugehörigen Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung mit den zugehörigen Zeichnungen.
Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass die Berücksichtigung der Substratschrumpfung im digital vorliegenden, zu produzierenden Druckbild durch den Rechner derart geschieht, dass die Größe des digitalen Druckbildes bereits auf die im Druckprozess zu erwartende Substratschrumpfung angepasst wird. Damit das erfindungsgemäße Verfahren erwartungsgemäß funktioniert, muss das digital vorliegende, zu produzierende Druckbild bereits auf die zu erwartende Substratschrumpfung angepasst sein. Die Informationen über die Substratschrumpfung für das jeweils verwendete Substrat müssen also bereits zu Beginn des erfindungsgemäßen Verfahrens vorliegen, damit das digital vorliegende, zu produzierende Druckbild in Vorbereitung des erfindungsgemäßen Verfahrens bereits angepasst werden kann. Die Ermittlung dieser Informationen kann aus einer Datenbank entnommen werden, welche die Schrumpfungsinformationen für verwendete Druckbedingungen, z.B. Tinte und Substrat, enthält. Falls die notwendigen Informationen für den gewünschten Druckprozess noch nicht vorliegen, müssen sie durch Testdrucke ermittelt werden. Sie können dann der Datenbank für spätere Druckprozesse mit vergleichbaren Druckbedingungen hinzugefügt werden.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass der Rechner das digitale Druckbild in Bildteile aus streifenartigen Bildausschnitten unterteilt, welche entweder in oder quer zur Druckrichtung ausgerichtet sind, wobei die Anzahl der Bildteile sich aus der Anzahl der Pixel der größten, durch die Substratschrumpfung entstandenen Pixellücke am Anfang des digitalen Druckbildes abzüglich der Anzahl der Pixel der kleinsten, durch die Substratschrumpfung entstandenen Pixellücke am Ende des digitalen Druckbildes ergibt. Die Anzahl der Bildteile, in welche das digital vorliegende Druckbild unterteilt wird, ist direkt abhängig von der Anzahl der Pixel der größten, durch die Substratschrumpfung entstandenen Pixellücke, welche das bereits um die Information um die Substratschrumpfung angepasste digitale Druckbild aufweist. Je größer die durch die Substratschrumpfung hervorgerufene größte Pixellücke ist, umso mehr Bildteile sind notwendig, da zwischen den einzelnen Bildteilen nicht mehr als ein Pixel Schrumpfungsunterschied bestehen darf. Die Bildteile entsprechen dabei streifenförmigen Bildausschnitten, welche man auch als rechteckförmig bezeichnen kann.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass der Rechner die Bildteile des digitalen Druckbildes in viereckige Datenblöcke unterteilt, wobei die Anzahl der Datenblöcke sich aus der Anzahl der durch die Substratschrumpfung fehlenden Pixel in dem jeweils zu unterteilenden Bildteil ergibt. Die einzelnen streifenförmigen Bildteile werden dann in einzelne viereckige Datenblöcke unterteilt. Die Art des Vierecks ist dabei nicht von Belang. Theoretisch können auch andere geometrische Formen verwendet werden, solange garantiert ist, dass sich die einzelnen Datenblöcke so auseinanderziehen lassen, um damit die ein Pixel breite Datenlücke zu erzeugen. Größere Lücken, die mehr als ein Pixel umfassen, sind aus Gründen der resultierenden Bildqualität zu vermeiden. Die Anzahl der Datenblöcke ist dabei direkt abhängig von der Anzahl der durch die Substratschrumpfung fehlenden Pixel im jeweiligen streifenförmigen Bildausschnitt. Je mehr Pixel durch die Substratschrumpfung in einem einzelnen streifenförmigen Bildteil fehlen, in umso mehr Datenblöcke muss das streifenförmige Bildteil dann unterteilt werden, um mittels des Auseinanderziehens um eine ein Pixel breite Pixellücke die durch die Substratschrumpfung entstandene Pixellücke zu kompensieren.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass Höhe und Breite der erzeugten Datenblöcke plus X- und Y-Koordinaten ihrer Ist-Positionen, sowie ebenfalls die berechneten Soll-Positionen der erzeugten Datenblöcke und die Positionen der entstandenen ein-pixelbreiten Lücken durch den Rechner in einer digitalen Look-Up-Table gespeichert werden. Die genaue Position der erzeugten Datenblöcke, also die Höhe und Breite sowie die X- und Y-Koordinaten der Datenblöcke im digitalen Druckbild, werden dann durch den Rechner in einer digitalen Lookup Table gespeichert, um für die Weiterverarbeitung der einzelnen Datenblöcke möglichst effizient verfügbar zu sein. Gleiches gilt auch für die Soll-Position der einzelnen Datenblöcke nach der Verschiebung sowie die durch die Verschiebung erzeugten ein Pixel breiten Lücken.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass das Auffüllen der ein-pixelbreiten Lücken zwischen den erzeugten Datenblöcken durch digitale Bilddaten benachbarter Pixel durch den Rechner mittels Interpolation der digitalen Bilddaten von mindestens einem der beiden jeweils benachbarten Pixel geschieht, wobei zur Interpolation der jeweils niedrigere Wert, der jeweils höhere Wert, der Durchschnittswert oder der Medianwert der benachbarten Pixel verwendet wird. Die durch die Verschiebung entstandenen ein Pixel breiten Lücken zwischen den erzeugten Datenblöcken müssen wieder aufgefüllt werden, um Bildartefakte zu verhindern. Damit dies für das menschliche Auge möglichst wenig wahrnehmbar geschieht, bietet es sich an, diese Daten mittels Interpolation wieder aufzufüllen. Für die Interpolation werden dabei die Bilddaten der jeweils benachbarten Pixel an der Position des Pixels der einzelnen Pixel-Lücke verwendet. Da die Pixel-Lücke jeweils nur ein Pixel breit ist, bietet es sich daher an, jeweils die Bilddaten der direkt links und rechts benachbarten Pixel zu verwenden. Dabei kann zur Interpolation der jeweils niedrigere Wert der beiden benachbarten Datenpixel verwendet werden oder der jeweils höhere Wert, ein Durchschnitts- oder ein Medianwert. Es ist auch denkbar, mehr als nur einen direkt benachbarten Pixel links oder rechts heranzuziehen und damit dann die Interpolation wie bereits erläutert durchzuführen.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass die Berücksichtigung der Substratschrumpfung im digital vorliegenden, zu produzierenden Druckbild durch den Rechner jeweils in X-Richtung und in Y-Richtung, des digitalen Druckbildes geschieht und die verfahrensgemäße Kompensation der Substratschrumpfung in zwei Durchläufen nacheinander jeweils für die Substratschrumpfung in X- und in Y-Richtung durchgeführt wird. Um eine möglichst vollständige Kompensation der Substratschrumpfung erreichen zu können, bietet es sich an, das bisher beschriebene erfindungsgemäße Verfahren in zwei Richtungen durchzuführen. In einem ersten Durchgang kann man die Bildteile jeweils in X-Richtung des vorliegenden digitalen Bildes erzeugen und daraus die einzelnen Datenblöcke, während man in einem zweiten Durchgang das gleiche Verfahren zur Erzeugung der Bildteile und digitalen Datenblöcke jeweils in Y-Richtung durchführt. X- und Y-Richtung entsprechenden dabei den beiden Achsen einem auf das digitale Druckbild angewandten Koordinatensystems. Dabei ist es möglich, den zweiten Durchgang mit dem bereits kompensierten digitalen Druckbild als Ergebnis des ersten Durchgangs durchzuführen. Alternativ können beide Durchgänge auch parallel unabhängig voneinander durchgeführt werden. Es werden dann jeweils beide Durchgänge mit dem gleichen digitalen Druckbild mit Schrumpfungsinformation durchgeführt und dann die beiden Ergebnisbilder in ein gemeinsames, zu druckendes Gesamtbild überführt. Welcher Ansatz verwendet wird, hängt von den jeweiligen Bedingungen und Parametern des durchzuführenden Druckprozesses ab.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass das digital vorliegende, zu produzierende Druckbild durch den Rechner in mindestens vier Quadranten unterteilt wird und die verfahrensgemäße Kompensation der Substratschrumpfung nacheinander jeweils für die einzelnen Quadranten durchgeführt wird. Um das erfindungsgemäße Verfahren noch genauer und effizienter zu machen, kann das digital vorliegende Druckbild in vier Quadranten unterteilt werden. Auf jeden der einzelnen Quadranten wird dann das erfindungsgemäße Verfahren nacheinander durchgeführt und die so erzeugten kompensierten Quadranten werden wieder zu einem kompensierten digitalen Druckbild zusammengefügt und der Druckmaschine zur Durchführung des Druckprozesses übergeben. Die Größe und genaue Lage der einzelnen Quadranten hängt auch hier wiederum von den Druckbedingungen des zu kompensierenden Druckprozesses sowie dem verwendeten Drucksubstrat und dem zu erzeugenden Druckbild ab.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass das digital vorliegende, zu produzierende Druckbild aus Halbtondaten besteht und nach der verfahrensgemäßen Kompensation der Substratschrumpfung vor dem Druck durch den Rechner gerastert wird. Das erfindungsgemäß kompensierte digitale Druckbild kann dann im Rahmen des Workflows innerhalb der Vorstufe dem Raster-Image-Prozessor übergeben werden, wo es gerastert wird und dann der Druckmaschine zum eigentlichen Druck übergeben wird. Der Vorteil der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor der Rasterung liegt darin, dass keine erneute Rasterung notwendig ist bzw. dass das gerasterte Druckbild nicht nachträglich durch Kompensationsverfahren negativ beeinflusst wird.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass die verfahrensgemäße Kompensation der Substratschrumpfung auf einen Inkjet-Druckprozess angepasst ist und das Drucken des kompensierten digitalen Druckbild in einer Inkjet-Druckmaschine durchgeführt wird. Die beschriebene Substratschrumpfung durch Trocknung ist in allererster Linie ein Problem des Inkjet-Druckprozesses, womit das erfindungsgemäße Verfahren zur Kompensation auftretender Substratschrumpfungen vor allem für eine Inkjet-Druckmaschine angewandt wird. Eine Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens für andere Druckprozesse, wie z. B. den Offsetdruck, ist zwar theoretisch denkbar, jedoch aufgrund der dort viel geringer auftretenden Substratschrumpfungen aufgrund einer wesentlich weniger Wasser beinhaltenden Tinte eigentlich nicht notwendig. Falls jedoch aus irgendwelchen Gründen auch in einer Offsetdruckmaschine derartige Substratschrumpfungen auftreten, ist das Verfahren selbstverständlich auch für eine Offsetdruckmaschine anwendbar.
Die Erfindung als solche sowie konstruktiv und/oder funktionell vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen anhand wenigstens eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In den Zeichnungen sind einander entsprechende Elemente mit jeweils denselben Bezugszeichen versehen.
Die Figuren zeigen:

1: eine Inkjet-Bogendruckmaschine für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
2: ein digital vorliegendes Druckbild mit Substratschrumpfungsinformationen und Unterteilung in Bildteile und Blöcke
3: ein digitales Druckbild mit verschobenen Datenblöcken zur Substratschrumpfungskompensation
4: ein vollständig kompensiertes digitales Druckbild
5: einen schematischen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Das Anwendungsgebiet der bevorzugten Ausführungsvariante ist eine Inkjet-Druckmaschine 7. Ein Beispiel für den grundlegenden Aufbau einer solchen Maschine 7, bestehend aus Anleger 1 für die Zufuhr des Drucksubstrats 2 in das Druckwerk 4, wo es von den Druckköpfen 5 bedruckt und im Trockner 8 getrocknet wird, bis hin zum Ausleger 3, ist in 1 dargestellt. Dabei handelt es sich hier um eine Bogen-Inkjetdruckmaschine 7, welche von einem Steuerungsrechner 6 kontrolliert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß 5 wird beschrieben wie ein digitales Druckbild 13 von einem geschrumpften Zustand 14 in einen kompensierten Soll-Zustand 17 überführt wird. Der gesamte Vorgang ist rechnergesteuert. Dies kann vom Steuerungsrechner 6 der Bogen-Inkjetdruckmaschine 7 durchgeführt werden oder in einer bevorzugten Ausführungsvariante von einem Rechner der Druckvorstufe. 2 zeigt ein Beispiel für einen Ausgangszustand. Dort ist in schwarz mit einer Umrandung der Soll-Zustand dargestellt, welcher ein digitales Druckbild 13 mit der Größe 200 * 200 Pixel zeigt. Im Inneren der Umrandung ist der tatsächlich gedruckte Ist-Zustand nach der Trocknung dargestellt. Dieser Ist-Zustand wird, um die erfindungsgemäße, digitale Gegenverzerrung durchführen zu können, durch eine digitale Vorverzerrung des digitalen Druckbildes 13 erzeugt, wobei ein vorverzerrtes, digitales Druckbild 14 entsteht. Dieses ist im vorliegenden Beispiel von 3 links unten um drei Pixel zu klein, was 197 Pixel Ist-Zustand ergibt, und links oben um zehn Pixel zu klein, was entsprechend 190 Pixel Ist-Zustand ergibt. Das vorverzerrte, digitale Druckbild 14 wird in „10 - 3 + 1 = 8“ Bildteile 9 unterteilt, um nach einer erfindungsgemäßen Kompensation des Druckbildes jeweils nur Sprünge von ein Pixel pro Bildlücke 11 von Bildteil 9 zu Bildteil 9 zu bekommen, was der allgemeinen Formel große Abweichung minus kleine Abweichung plus eins entspricht.
Im nächsten Schritt wird berechnet, wie viele Datenblöcke 10 pro Bildteil 9 gebraucht werden. In dem Bildteil 9 ganz unten mit drei fehlenden Pixeln im vorliegenden Beispiel benötigen wir dabei vier Datenblöcke 10. Die allgemeine Formel zur Berechnung der Anzahl der Datenblöcke 10 ist somit fehlende Pixel im Bildteil 9 plus eins. Die Blöcke 10 ihrerseits haben im Beispiel eine Höhe von 200 Pixel geteilt durch 8 gleich 25 Pixel. Die Breite der Datenblöcke 10 wird gemäß der genannten Formel so gewählt, dass sich die im Ist-Zustand befindlichen 197 Pixel des betreffenden Bildteils 9 gleichmäßig auf vier Blöcke verteilen, was hier also „3 * 49 Pixel“ und „1 * 50 Pixel“ entspricht. Das wiederholt sich für alle acht Bildteile 9 und resultiert in einem aufgeteilten, digitalen Druckbild 15 mit folgenden Daten:

Bildteil 1: 4 Blöcke mit Höhe von jeweils 25 Pixel und 3 * 49 Pixel Breite und 1 * 50 Pixel Breite (Gesamt: 197 Pixel)
Bildteil 2: 5 Blöcke mit Höhe von jeweils 25 Pixel und 4 * 39 Pixel Breite und 1 * 40 Pixel Breite (Gesamt: 196 Pixel)
Bildteil 3: 6 Blöcke mit Höhe von jeweils 25 Pixel und 3 * 32 Pixel Breite und 3 * 33 Pixel Breite (Gesamt: 195 Pixel)
Bildteil 4: 7 Blöcke mit Höhe von jeweils 25 Pixel und 2 * 27 Pixel Breite und 5 * 28 Pixel Breite (Gesamt: 194 Pixel)
Bildteil 5: 8 Blöcke mit Höhe von jeweils 25 Pixel und 7 * 24 Pixel Breite und 1 * 25 Pixel Breite (Gesamt: 193 Pixel)
Bildteil 6: 9 Blöcke mit Höhe von jeweils 25 Pixel und 6 * 21 Pixel Breite und 3 * 22 Pixel Breite (Gesamt: 192 Pixel)
Bildteil 7: 10 Blöcke mit Höhe von jeweils 25 Pixel und 9 * 19 Pixel Breite und 1 * 20 Pixel Breite (Gesamt: 191 Pixel)
Bildteil 8: 11 Blöcke mit Höhe von jeweils 25 Pixel und 8 * 17 Pixel Breite und 3 * 18 Pixel Breite (Gesamt: 190 Pixel)

Dieser Zustand des aufgeteilten, digitalen Druckbildes 15 ist bereits in 2 dargestellt. Die Druckbild-Umrandung zeigt die Soll-Größe 200 * 200 Pixel in Schwarz und die gerechneten Datenblöcke 10 mit ihren Ist-Positionen. Die bis jetzt berechneten Daten, also Höhe und Breite der Datenblöcke 10 plus X- und Y-Position ihrer Ist-Position, werden in einer LUT („lookup table“) gespeichert.
Im nächsten Schritt werden die Soll-Positionen der Datenblöcke 10 berechnet. Hierzu werden die Datenblöcke 10 jeweils in X-Richtung soweit verschoben, dass immer ein Pixel Abstand zwischen den Blöcken 10 vorliegt. Geschoben wird hierbei in die Richtung, wo die fehlenden Pixel als Lücke 11 sichtbar sind. Das Ergebnis ist in 3 in Form eines verschobenen, digitalen Druckbildes 16 dargestellt. Die Soll-Positionen der Datenblöcke 10 in X- und Y-Richtung werden ebenfalls in der LUT gespeichert. Parallel zu den Soll-Positionen der Datenblöcke 10 werden dann noch die Positionen und die Größen der Gap-Bereiche, also der erzeugten 1-Pixel-Lücke zwischen den Datenblöcken 10, ermittelt und ebenfalls in der LUT gespeichert. Zusätzlich zur fett-schwarzen Umrandung des Zieldruckbildes und den IST-Positionen der Datenblöcke 10 sind dort die Gap-Bereiche in Form der Bildlücken 11 gut zu erkennen.
Mit den Informationen der LUT wird dann im finalen Schritt die eigentliche Anpassung des vorliegenden digitalen Druckbildes 13 im Rechner 6 durchgeführt. Hierzu werden per memmove, einem C/C++ Datentransferbefehl oder memcpy, einem C/C++ Datenkopierbefehl, die Datenblöcke 10 von der Ist- in die Soll-Position verschoben bzw. kopiert. Weiterhin werden zur Erzeugung der fehlenden Pixel für die Interpolation die jeweiligen Nachbar-Pixel des zu interpolierenden Pixels der 1-Pixe-Lücke betrachtet und dann zum Auffüllen der jeweils niedrigere Farbwert der beiden Pixel genommen. 4 zeigt für das vorliegende Beispiel den Zustand des interpolierten, digitalen Druckbild 17, in welchem die per Interpolation gefüllten Gap-Bereiche als interpolierte Bildlücken 12 gut zu erkennen sind.
Es ist dabei zu beachten, dass das Beispiel in den 2 bis 4 einen Zwischenschritt bei der Berechnung des fertigen digitalen Bildes einschließlich der Substratschrumpfungsinformationen mit welchem dann gedruckt wird, darstellt. Es entspricht daher dem gewünschten Endzustand des real gedruckten und getrockneten Druckbildes. Das kompensierte, also vorverzerrte, digitale Druckbild 17 welches der Bogen-Inkjetdruckmaschine 7 übergeben wird, entspricht nicht diesem gewünschten gedruckten Endzustand, sondern einem trapezförmig oder konvex gegenverzerrtem Druckbild.
Das gezeigte Ausführungsbeispiel zeigt die Funktionsweise für die X-Richtung. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante werden beide Richtungen betrachtet, also X-Richtung und Y-Richtung. Dies geschieht dann in zwei Durchläufen nacheinander. Für den Sonderfall, das eine Richtung nicht linear und die andere Richtung linear verzerrt ist, wird die Umrechnung in einem Durchlauf durchgeführt. Weiterhin betrachtet das Beispiel nur einen Quadranten bzw. eine Ecke eines Papierbogens. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante werden dagegen die vier Quadranten bzw. vier Ecken eines Papierbogens 2 parallel betrachtet und auch parallel berechnet. Die Umrechnung geschieht dann parallel aus der Mitte des Bogens 2 beginnend zu den vier Ecken hin.
Gegenüber den bekannten Verfahren hegen die Vorteile in der Geschwindigkeit des Verfahrens und der Anwendung auf Halbton-Daten. Die hohe Geschwindigkeit ist erforderlich für moderne Bogen-Inkjet-Druckmaschinen 7. Schließlich wird bei diesen ein Durchsatz von 2500 Bögen 2 pro Stunde erreicht. Bei voll variablem Druck müssen also 2500 unterschiedliche Datensätze pro Stunde berechnet werden. Der Vorteil der Halbton-Daten besteht darin, dass die Daten erst nach der Daten-Verzerrung gerastert werden, was eine aufwändige Neuberechnung des Rasters vermeidet. Zudem gibt es keine negativen Auswirkungen auf ein bereits erzeugtes Raster.
Bezugszeichenliste

1: Anleger
2: Drucksubstrat / Bogen
3: Ausleger
4: Inkjet-Druckwerk
5: Inkjet-Druckkopf
6: Rechner
7: Inkjet-Druckmaschine
8: Trockner
9: Bildteile
10: Bild-/Datenblöcke
11: Bild-/Pixellücken
12: interpolierte Bildlücken
13: digitales Druckbild
14: vorverzerrtes, digitales Druckbild
15: aufgeteiltes, digitales Druckbild
16: verschobenes, digitales Druckbild
17: interpoliertes, digitales Druckbild

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014013370 A1 [0006]

Claims

Verfahren zur Kompensation von Substratschrumpfung während eines Druckprozesses in einer Druckmaschine (7) durch einen Rechner (6), die folgenden Schritte umfassend: • Erzeugen mehrerer Bildteile (9) eines digital vorliegenden, zu produzierenden Druckbildes (13, 14) mit berücksichtigten Informationen über die Substratschrumpfung mittels Unterteilung des Druckbildes (13, 14) durch den Rechner(6) • Unterteilung der jeweils erzeugten mehreren Bildteile (9) in eine Anzahl von Datenblöcken (10) durch den Rechner (6) • Abspeichern von Ist-Positionen aller Datenblöcke (10) im digitalen Druckbild (15) durch den Rechner (6) • Berechnen von Soll-Positionen aller Datenblöcke (10) im digitalen Druckbild (15) durch den Rechner (6) mittels Auseinanderverschieben der Datenblöcke (10) jeweils um ein Pixel, wobei ein-pixelbreite Lücken (11) zwischen den Datenblöcken (10) im digitalen Druckbild (16) entstehen • Umkopieren der Datenblöcke (10) im digitalen Druckbild (16) gemäß den berechneten Soll-Positionen durch den Rechner (6) • Berechnen von Positionen der entstandenen ein-pixelbreiten Lücken (11) durch den Rechner(6) • Auffüllen der ein-pixelbreiten Lücken (11) durch digitale Bilddaten benachbarter Pixel durch den Rechner (6), wodurch ein kompensiertes, digitales Druckbild (17) entsteht • Drucken des kompensierten, digitalen Druckbildes (17) in der Druckmaschine (7)
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Berücksichtigung der Substratschrumpfung im digital vorliegenden, zu produzierenden Druckbild (13, 14) durch den Rechner (6) derart geschieht, dass die Größe des digitalen Druckbildes (13, 14) bereits auf die im Druckprozess zu erwartende Substratschrumpfung angepasst wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner (6) das digitale Druckbild (14) in Bildteile (9) aus streifenartigen Bildausschnitten unterteilt, welche entweder in oder quer zur Druckrichtung ausgerichtet sind, wobei die Anzahl der Bildteile (9) sich aus der Anzahl der Pixel der größten, durch die Substratschrumpfung entstandenen Pixellücke (11) am Anfang des digitalen Druckbildes (14) abzüglich der Anzahl der Pixel der kleinsten, durch die Substratschrumpfung entstandenen Pixellücke (11) am Ende des digitalen Druckbildes (14) ergibt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner (6) die Bildteile (9) des digitalen Druckbildes (14) in viereckige Datenblöcke (10) unterteilt, wobei die Anzahl der Datenblöcke (10) sich aus der Anzahl der durch die Substratschrumpfung fehlenden Pixel in dem jeweils zu unterteilenden Bildteil (9) ergibt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Höhe und Breite der erzeugten Datenblöcke (10) plus X- und Y-Koordinaten ihrer Ist-Positionen, sowie ebenfalls die berechneten Soll-Positionen der erzeugten Datenblöcke (10) und die Positionen der entstandenen ein-pixelbreiten Lücken (11) durch den Rechner (6) in einer digitalen Look-Up-Table gespeichert werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auffüllen der ein-pixelbreiten Lücken (11) zwischen den erzeugten Datenblöcken (10) durch digitale Bilddaten benachbarter Pixel durch den Rechner (6) mittels Interpolation der digitalen Bilddaten von mindestens einem der beiden jeweils benachbarten Pixel geschieht, wobei zur Interpolation der jeweils niedrigere Wert, der jeweils höhere Wert, der Durchschnittswert oder der Medianwert der benachbarten Pixel verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Berücksichtigung der Substratschrumpfung im digital vorliegenden, zu produzierenden Druckbild (13, 14) durch den Rechner jeweils in X-Richtung und in Y-Richtung, des digitalen Druckbildes (13, 14) geschieht und die verfahrensgemäße Kompensation der Substratschrumpfung in zwei Durchläufen nacheinander jeweils für die Substratschrumpfung in X- und in Y-Richtung durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das digital vorliegende, zu produzierende Druckbild (13, 14) durch den Rechner in mindestens vier Quadranten unterteilt wird und die verfahrensgemäße Kompensation der Substratschrumpfung nacheinander jeweils für die einzelnen Quadranten durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das digital vorliegende, zu produzierende Druckbild (13, 14) aus Halbtondaten besteht und nach der verfahrensgemäßen Kompensation der Substratschrumpfung vor dem Druck durch den Rechner (6) gerastert wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verfahrensgemäße Kompensation der Substratschrumpfung auf einen Inkjet-Druckprozess angepasst ist und das Drucken des kompensierten, digitalen Druckbild (17) in einer Inkjet-Druckmaschine (7) durchgeführt wird.