DE102019134721A1

DE102019134721A1 - Verfahren zum Ermitteln von fehlerhaften Druckdüsen einer Druckvorrichtung

Info

Publication number: DE102019134721A1
Application number: DE102019134721.1A
Authority: DE
Inventors: Claus Schneider
Original assignee: Canon Production Printing Holding BV
Current assignee: Canon Production Printing Holding BV
Priority date: 2019-12-17
Filing date: 2019-12-17
Publication date: 2021-06-17
Also published as: US11820131B2; US20210178754A1; JP2021094859A

Abstract

Bei einem Verfahren und einer Einrichtung zum Ermitteln von fehlerhaften Druckdüsen (50) einer Druckvorrichtung (10), werden mehrere (i) Druckdüsen (50) mindestens einer Grundfarbe so angesteuert, dass sie in mehreren in Druckrichtung (y) gesehen aufeinanderfolgenden und in Zeilenrichtung (x) verlaufenden Linien-Reihen (L) Druckpunkte (74) eines Testbildes (60) auf einen Aufzeichnungsträger (12) drucken, die in Druckrichtung (y) gesehen Linien (64) bilden. Dabei sind die Linien (64) aufeinander folgender Linien-Reihen (L) in Zeilenrichtung (x) gegeneinander verschoben und die Linien (64) jeder Linien-Reihe (L) haben voneinander in Zeilenrichtung (x) einen vorgegeben konstanten Abstand (67). Weiterhin wird mit Hilfe einer Bilderfassungseinheit (44) das gedruckte Testbild (60) bildpunktweise erfasst und Bilddaten bereitstellt, wobei eine Bildmusterverarbeitung eine Homogenisierung der Bilddaten durch Filterung durchführt, die homogenisierten Bilddaten auswertet und fehlerbehaftete Bildbereiche (56) ermittelt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Ermitteln von fehlerhaften Druckdüsen einer Druckvorrichtung mit Hilfe eines von einer Bilderfassungseinheit erfassten Testbildes.
Fehlerhafte Druckdüsen einer Tintenstrahldruckvorrichtung mindern die Druckqualität eines gedruckten Druckbildes. Insbesondere kann das Druckbild durch eine ausgefallene Druckdüse einen optisch sichtbaren weißen Streifen haben. Ein grundsätzliches Ziel besteht in der Ermittlung von fehlerhaften Druckdüsen einer Druckvorrichtung, um eine hohe Druckqualität zu gewährleisten.
Aus der DE 10 2016 120 753 A1 ist ein Verfahren zur Ermittlung des Zustands mindestens einer Druckdüse einer Tintenstrahl-Druckvorrichtung bekannt. Bei dem bekannten Verfahren wird mit Hilfe der Druckvorrichtung ein Testbild gedruckt. Die Druckdüsen werden dabei so angesteuert, dass ein vorgegebenes Muster von Linien in Transportrichtung über 2032 µm Gesamt-Länge auf einen Aufzeichnungsträger gedruckt wird, wobei jede Druckdüse genau eine Linie druckt. Anschließend wird das Testbild mit Hilfe einer Bilderfassungseinheit erfasst. Ausgehend von einer bestimmten Druckdüse eines oder mehrere Druckköpfe wird die dazugehörige Linie ermittelt, um einen Zustand dieser bestimmten Druckdüse zu bestimmen. Dazu werden an jeder Position, an der eine Druckdüse angesteuert wurde eine Linie zu drucken, ein Grauwert dieser Linie ermittelt und mit einem Schwellenwert verglichen. Abhängig vom Vergleich wird eine Fehlfunktion festgestellt.
Allerdings besteht das Problem, dass durch die Länge des vorgegebenen Musters, jeweils nur Druckdüsen eines Druckriegels einer Grundfarbe auf einer Seite auf ihren Zustand hin überprüft werden. Dadurch wird bei einer typischen Druckvorrichtung mit vier Grundfarben (CMYK) die Druckdüsen jeder Grundfarbe nur alle vier Seiten überprüft. Das führt bei auftretenden Druckdüsenfehlern zu einer verzögerten Feststellung dieser und damit zu einer verminderten Druckqualität und/oder zu einem erhöhten Ausschuss. Weiterhin ist das linienweise Überprüfen, bei dem jede Linie mittels Schwellenwertanalyse überprüft wird, zeitaufwendig und ineffizient.
Ausgehend von dem aus DE 10 2016 120 753 A1 bekannten Verfahren ist es Aufgabe der Erfindung eine Verbesserung anzugeben um die Reaktionszeit zum Ermitteln von fehlerhaften Druckdüsen einer Druckvorrichtung zu verringern.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Bei der Erfindung erfolgt ein bildpunktweises Erfassen eines als definiertes Testbild gedruckten Druckbildes, wobei mehrere Druckdüsen mindestens einer Grundfarbe so angesteuert werden, dass sie in mehreren in Druckrichtung gesehen aufeinanderfolgenden und in Zeilenrichtung verlaufenden Linien-Reihen, Druckpunkte in jeder Druck-Zeile auf einen Aufzeichnungsträger drucken und so in Druckrichtung gesehen Linien bilden. Auf diese Weise werden Bilddaten bereitgestellt, wobei eine Bildmusterverarbeitung homogenisierte Bilddaten auswertet und fehlerbehaftete Bildbereiche ermittelt.
Beim Homogenisieren der Bilddaten werden Helligkeitswerte der erfassten Bildbereiche geglättet. Diese Glättung, oder Einebnung, mittels vorzugsweise digitaler Filterung führt dazu, dass fehlende oder fehlerhafte Linien sich deutlich von ordnungsgemäß gedruckten Linien abheben. Solche Fehlstellen können auf schnelle und einfache Weise anhand homogenisierter Bilddaten erkannt werden. Weiterhin erlaubt das Verfahren die Erfassung des gedruckten Testbildes mit geringerer Auflösung als die Auflösung der Druckvorrichtung in Zeilenrichtung. Gleichzeitig erlaubt das Verfahren das dichtere Anordnen der gedruckten Linien auf dem Aufzeichnungsträger, so dass das Testbild auf dem Aufzeichnungsträger in Druckrichtung verkürzt ist, beispielsweise 800 µm bis 1000 µm beträgt, insbesondere 900 µm. Trotz der dichten Anordnung der Linien und der geringen Länge des Testbildes auf dem Aufzeichnungsträger, ist es mit Hilfe der Homogenisierung möglich, das Testbild beispielsweise mit einer Auflösung von 1200 dpi zu drucken und dieses Testbild mittels einer Bilderfassungseinheit mit einer verringerten Bildauflösung von zum Beispiel 600 dpi zu erfassen und dennoch fehlerhafte Bildbereiche und damit fehlerhafte Druckdüsen zu ermitteln. Dieser reduzierte Platzverbrauch erlaubt es, alle Druckdüsen jeder Grundfarbe auf jeder gedruckten Seite mit einem eigenen Testbild zu überprüfen. Dies reduziert die Reaktionszeit bei einem Fehlerfall von Druckdüsen, wodurch eine Erhöhung der Druckqualität möglich ist, bei gleichzeitiger Reduzierung von Ausschuss.
Insbesondere werden die homogenisierten Bilddaten des erfassten Testbildes analysiert und Bildbereiche erkannt, die eine vom Durchschnitt zumindest eines Bereichs des Testbildes abweichende Farbeigenschaft haben und jeweils die zugehörige Druckdüse ermittelt. Die Homogenisierung umfasst insbesondere die Glättung der Bilddaten mit Hilfe eines gleitenden Mittelwert Algorithmus. Dadurch können Druckdüsen ermittelt werden, die eine Fehlfunktion aufweisen, insbesondere Druckdüsen, die nicht drucken, beziehungsweise unvollständig und/oder schräg auf den Aufzeichnungsträger drucken.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Einrichtung zum Erzeugen von Druckbildern offenbart, die eine Druckvorrichtung, eine Bilderfassungseinheit und eine Steuereinheit umfasst. Die mit dieser Einrichtung erzielten technischen Vorteile stimmen mit denen überein, die im Zusammenhang mit dem Verfahren nach der Erfindung erläutert werden.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele anhand von Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:

1 eine schematische Seitenansicht einer Druckvorrichtung;
2 eine schematische Draufsicht der Druckvorrichtung nach 1;
3 eine schematische Seitenansicht einer Bilderfassungseinheit und eines Aufzeichnungsträgers zum Erfassen von auf dem Aufzeichnungsträger gedruckten Druckbildern;
4 eine schematische Darstellung des Aufzeichnungsträgers mit einem aufgedruckten Testbild;
5 eine schematische Detaildarstellung eines Testbildes;
6 eine schematische Darstellung eines erfassten, homogenisierten Testbildes nach 4; und
7 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Ermitteln von fehlerhaften Druckdüsen einer Druckvorrichtung.

1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Druckvorrichtung 10 zum Bedrucken eines bahnförmigen Aufzeichnungsträgers 12. Die Druckvorrichtung 10 ist in dem Ausführungsbeispiel als eine bekannte Tintenstrahldruckvorrichtung ausgeführt. Eine solche Druckvorrichtung ist beispielsweise aus dem Dokument DE 10 2014 106 424 A1 bekannt.
Die Druckvorrichtung 10 hat je Grundfarbe mindestens einen Druckriegel 18 bis 24 mit einem oder mehreren in 2 dargestellten Druckköpfen 26, die quer zu einer Transportrichtung T1 des kontinuierlich antreibbaren bahnförmigen Aufzeichnungsträgers 12 angeordnet sind. Die Transportrichtung T1 entspricht damit auch einer Druckrichtung T1. Der Aufzeichnungsträger 12 kann aus Papier, Pappe, Karton, Textil, einer Kombination davon und/oder sonstigen geeigneten und bedruckbaren Medien hergestellt sein.
Alternativ zu kontinuierlich zugeführten bahnförmigen Aufzeichnungsträgern 12 können der Druckvorrichtung 10 auch blattförmige Aufzeichnungsträger zum Bedrucken zugeführt werden.
Der Aufzeichnungsträger 12 wird durch die Druckvorrichtung 10 hindurchgeführt und dabei über Einzugswalzen 28, 30 und mehrere Führungswalzen 32 bis 42 unter den Druckriegeln 16 bis 24 mit den Druckköpfen 26 an diesen vorbeigeführt, wobei die Druckköpfe 26 ein Druckbild 43 auf den Aufzeichnungsträger 12 in Form von Druckpunkten aufbringen. Das Druckbild 43 ist in 2 exemplarisch als zwei über die bedruckbare Breite des Aufzeichnungsträgers 12 gedruckte parallele Balken dargestellt.
Mit Hilfe einer Bilderfassungseinheit 44 wird das gedruckte Druckbild 43 über die gesamte bedruckbare Breite des Aufzeichnungsträgers 12 zeilen- oder bereichsweise erfasst.
Mit Hilfe einer Abzugswalze 46 wird der Aufzeichnungsträger 12 weiter zu einer nicht dargestellten Trocknung und gegebenenfalls zu einer nachfolgenden weiteren Druckvorrichtung geführt, in der dann insbesondere die Rückseite des Aufzeichnungsträgers 12 bedruckt werden kann. Anschließend oder alternativ kann der Aufzeichnungsträger 12 einer Nachverarbeitung zugeführt werden, in der der Aufzeichnungsträger 12 geschnitten, gefaltet und/oder in sonstigen Arbeitsschritten endverarbeitet wird. Insbesondere werden in der Nachverarbeitung auf den Aufzeichnungsträger 12 gedruckte Testbilder aus ihm herausgeschnitten.
Für einen Vollfarbdruck werden typischerweise vier Grundfarben eingesetzt, nämlich CMYK (Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz). Zusätzliche Grundfarben, wie zum Beispiel grün, orange oder violett, können den Farbumfang der Druckvorrichtung 10 erweitern. Darüber hinaus können noch weitere Farben oder Sondertinten, wie MICR-Tinte (Magnetic Ink Character Recognition = magnetisch lesbare Tinte) vorhanden sein. Jede Grundfarbe wird mit den Druckköpfen 26 eines jeweiligen Druckriegels 18 bis 24 auf den Aufzeichnungsträger 12 gedruckt. Ebenso ist es möglich, dass transparente Spezialflüssigkeiten, wie Primer oder Trocknungsverbesserer, vor oder nach dem Drucken des Druckbildes 43 ebenfalls mit Hilfe eines separaten Druckriegels digital aufgetragen werden, um die Druckqualität oder das Haften der Tinte auf dem Aufzeichnungsträger 12 zu verbessern. Beim Ausführungsbeispiel nach 1 wird eine Primerflüssigkeit mit Hilfe des Druckriegels 16 auf den Aufzeichnungsträger 12 gedruckt.
2 zeigt eine schematische Draufsicht der Druckvorrichtung 10 nach 1. Die Druckriegel 16 bis 24 bilden eine Druckeinheit 47. Mit jedem der Druckriegel 16 bis 24 der Druckvorrichtung 10 kann zeilenbreit gedruckt werden. Hierzu umfasst jeder Druckriegel 16 bis 24 mehrere Druckköpfe 26, die in zwei Reihen auf Lücke nebeneinander angeordnet sind.
In 2 umfasst jeder Druckriegel 16 bis 24 fünf Druckköpfe 26, um das Druckbild 43 in mehreren Spalten 48 auf den Aufzeichnungsträger 12 aufzubringen. Jeder Druckkopf 26 umfasst eine Vielzahl an Druckdüsen 50 (in 2 sind zur Vereinfachung lediglich zehn Druckdüsen dargestellt), wobei jede Druckdüse Tintentropfen eines variablen Volumens auf den Aufzeichnungsträger 12 in Form von Druckpunkten aufbringen kann. In der Praxis kann jeder Druckkopf 26 mehrere hundert bis mehrere tausend auf den Aufzeichnungsträger 12 gerichtete Druckdüsen 50 umfassen. Die Druckdüsen 50 sind quer zur Druckrichtung T1 in einer Reihe angeordnet. Mit Hilfe der Druckdüsen 50 eines Druckkopfs 26 kann ein Druckbild 43 über einen Teil einer Zeile entlang der bedruckbaren Breite des Aufzeichnungsträgers 12 und in Form einer Spalte 48 über die Länge des Aufzeichnungsträgers 12 in Druckrichtung T1 gedruckt werden. Dabei wird durch jeden Druckkopf 26 ein Bereich des Aufzeichnungsträgers 12 unterhalb des Druckkopfs 26 bedruckt.
Das Drucken auf den Aufzeichnungsträger 12 erfolgt gemäß einer zweidimensionalen Rastermatrix, bei dem jedem Rasterpunkt einer Zeile der Rastermatrix eine Druckdüse zugeordnet ist. Ein bedruckter Rasterpunkt, d.h. ein Druckpunkt, entlang einer Zeile über die bedruckbare Breite des Aufzeichnungsträgers 12 hat also eine ihm zugehörige Druckdüse 50 des Druckriegels 18 bis 24. Die Druckauflösung in Zeilenrichtung x (d.h. quer zur Transportrichtung T1) wird in dpi (dots per inch) angegeben. Sie liegt typischerweise im Bereich von 600 dpi bis 1200 dpi. Jedem Rasterpunkt in Zeilenrichtung x ist eine entsprechende Druckdüse zugeordnet. Die Druckauflösung in Transportrichtung T1 wird bei einzeiligen Druckköpfen durch die Transportgeschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers 12 und die Zeilentaktung der Druckköpfe 18 bis 24 beim zeilengetakteten Druck bestimmt.
Mit Hilfe einer Steuereinheit 52 werden die einzelnen Druckdüsen 50 der Druckköpfe 26 der Druckriegel 18 bis 24 ausgehend von Druckdaten gemäß einem Druckraster von Rasterpunkten angesteuert, so dass die einzelnen Tintentropfen auf die durch die Druckdaten definierte Position in x-Richtung und y-Richtung, d.h. entsprechend der Zeilenrichtung und Druckrichtung T1, auf dem Aufzeichnungsträgers 12 aufgebracht werden. Die Tintentropfen bilden auf dem Aufzeichnungsträger 12 die Druckpunkte, die in ihrer Gesamtheit das Druckbild 43 auf dem Aufzeichnungsträger 12 bilden. Um das Druckbild auf dem Aufzeichnungsträger 12 zu bilden, müssen Tintentropfen nicht auf jeden Rasterpunkt aufgebracht werden. Die Druckpunkte und ihre durch die Druckdaten definierte Position sind wie erwähnt in einem gleichmäßigen Raster über die bedruckbare Breite des Aufzeichnungsträgers 12 und in Druckrichtung T1 angeordnet. Es kann vorkommen, dass aufgrund fehlerhafter Druckdüsen Tintentropfen nicht gedruckt werden oder Tintentropfen nicht den vorgesehenen Druckpunkt bilden.
3 zeigt eine schematische Seitenansicht der Bilderfassungseinheit 44 und des Aufzeichnungsträgers 12 zum Erfassen von auf dem Aufzeichnungsträger 12 gedruckten Druckbildern 43. Die Bilderfassungseinheit 44 hat mehrere in mindestens einer Zeile angeordnete lichtempfindliche Bildpunkterfassungsbereiche 54. Die Bildpunkterfassungsbereiche 54 umfassen jeweils Sensorelemente zum Erfassen der Helligkeit des auftreffenden Lichts in den Farben rot, grün und blau (RGB). Jeder Farbe (RGB) wird dabei ein separater Farbkanal der Bilderfassungseinheit 44 zugeordnet. Mit Hilfe eines Bildpunkterfassungsbereichs 54 wird ein Bildbereich 56 mit einem oder mehreren Raster- und/oder Druckpunkten des auf den Aufzeichnungsträger 12 gedruckten Druckbildes 43 erfasst.
Für jeden Bildbereich 56 erfasst die Bilderfassungseinheit 44 somit eine optische Abbildung der Druckpunkte auf einem lichtempfindlichen Bildpunkterfassungsbereich 54. Jeder Bildpunkterfassungsbereich 54 hat dabei ein auf den Aufzeichnungsträger 12 gerichtetes Blickfeld 58. Mit Hilfe mehrerer in mindestens einer Zeile nebeneinander angeordneter Bildpunkterfassungsbereiche 54, wird das Druckbild 43 über die gesamte bedruckbare Breite des Aufzeichnungsträgers 12 erfasst. In 3 sind zur einfachen Darstellung nur vier Bildpunkterfassungsbereiche 54 gezeigt.
Abhängig von der Anzahl der Bildpunkterfassungsbereiche 54 der Bilderfassungseinheit 44 werden in einem Bildbereich 56 typischerweise eine Vielzahl von Rasterpunkten erfasst, die Druckpunkte und nicht bedruckte Rasterpunkte des Druckbildes 43 enthalten. Basierend auf der Flächendeckung der Druckpunkte in einem Bildbereich 56 kann mit Hilfe der Bilderfassungseinheit 44 ein Helligkeitswert in den Farbkanälen RGB der Bilderfassungseinheit 44 für den jeweiligen Bildbereich 56 des Druckbildes 43 ermittelt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Bilderfassungseinheit 44 als Zeilenkamera ausgeführt, beispielsweise eine allPixa Pro Kamera des Anbieters Chromasens, die das Druckbild 43 zeilenweise erfasst. Die Zeilenkamera erfasst eine Zeile des Druckbildes 43 mit einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten lichtempfindlichen Bildpunkterfassungsbereichen 54, insbesondere in Form eines CCD-, CMOS-, NMOS- oder InGaAs-Sensors. Die Zeilenkamera allPixa Pro hat beispielsweise drei Zeilen mit jeweils 4096 Bildpunkterfassungsbereichen 54.
Bildpunkterfassungsbereiche 54 werden auch als Pixel bezeichnet. Durch jeden Bildpunkterfassungsbereich 54 werden Helligkeitswerte in jeweils einem Farbkanal der Bilderfassungseinheit 44 erfasst.
Die Steuereinheit 52 ist außerdem so ausgebildet und eingerichtet, dass sie die Bilddaten der mit Hilfe der Bilderfassungseinheit 44 in Form von Bildbereichen 56 erfassten Druckbilder 43 mit den Druckdaten vergleicht und eine Zuordnung von Bildbereichen 56 zu Rasterpunkten und/oder zu Druckpunkten herstellt. Mit Hilfe der Zuordnung von Bildbereichen zu Raster- und/oder Druckpunkten stellt die Steuereinheit auch eine Zuordnung zu Druckdüsen her. Weiterhin ist die Steuereinheit 52 so ausgebildet und eingerichtet, dass sie Werte, wie beispielweise Helligkeitswerte, Kontrastwerte und Referenzwerte für die Bilderfassungseinheit 44 und eine Bildmusterverarbeitung verarbeitet und speichert. Dadurch ist die Steuereinheit 52 mit Hilfe der Bildmusterverarbeitung in der Lage defekte und/oder fehlerhafte Druckdüsen 50 zu ermitteln, wie es weiter unten anhand 7 beschrieben wird.
4 und 5 zeigen ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung. Aus Vereinfachungsgründen umfasst die Druckvorrichtung 10 hier nur 96 Druckdüsen 50. Eine Verallgemeinerung für eine größere Anzahl (bis mehrere tausend) von Druckdüsen erfolgt weiter unten. Diese 96 Druckdüsen 50 drucken das Druckbild 43 in Form eines Testbildes 60, 62 für eine bestimmte Grundfarbe. Das Testbild 60, 62 umfasst vier aufeinanderfolgende Linien-Reihen L, wobei in jeder Linien-Reihe L (siehe auch in 5 Bezugszeichen 66) zugehörige Druckdüsen 50 eine Anzahl von 96/4=24 Linien 64 in Druckrichtung y auf entsprechende Rasterpunkte 76 drucken. Beispielsweise umfasst jede Linie 64 zehn bedruckte Rasterpunkte, d.h. zehn Druckpunkte 74. Die Rasterpunkte in jeder Linien-Reihe L sind in Zeilenrichtung x gesehen in Gruppen 59 zu je vier Rasterpunkten je Druck-Zeile 78 unterteilt, d.h. jede Linien-Reihe L umfasst 96/4=24 Gruppen 59. In der ersten Linien-Reihe L drucken Druckdüsen 50 auf ihnen zugeordnete erste Rasterpunkte einer jeden Gruppe 59. Die anderen Rasterpunkte einer jeden Gruppe 59, d.h. der zweite, dritte und vierte Rasterpunkt, werden nicht bedruckt. So entstehen in Druckrichtung y über mehrere Druck-Zeilen 78 verlaufende Linien 64 in der ersten Linien-Reihe L.
In der zweiten Linien-Reihe L, wird ähnlich vorgegangen wie bei der ersten Linien-Reihe L, jedoch werden hier Druckdüsen 50 angesteuert, die jeweils dem zweiten Rasterpunkt einer jeden Gruppe 59 zugeordnet sind. Die anderen Rasterpunkte der jeweiligen Gruppe 59 werden nicht bedruckt. Analog wird in der dritten und vierten Linien-Reihe L vorgegangen.
Wie zu erkennen ist ergibt sich ein Testbild 60, bei dem die Linien 64 einer jeden Linien-Reihe L voneinander in Zeilenrichtung x einen konstanten Abstand von vier Rasterpunkten haben. Die Linien 64 aufeinander folgender Linien-Reihen L sind jeweils um einen Rasterpunkt gegeneinander verschoben. Würde man die vier Linien-Reihen L übereinander drucken, so wären in x-Richtung alle Rasterpunkte von den Druckdüsen 50 bedruckt. Das Testbild 60, 62 wurde also beim vorliegenden Verfahrensbeispiel in y-Richtung aufgefächert.
Das beschriebene Beispiel mit lediglich 96 Druckdüsen 50 lässt sich verallgemeinern. Bei einer gesamten Anzahl j von Druckdüsen 50 entsprechend einer Anzahl j von Rasterpunkten in x-Richtung ist einem bestimmten Rasterpunkt i die Druckdüse i zugeordnet, mit i als ganzzahlige Laufvariable i von 1, 2, 3, ..., j. Die i Druckdüsen bzw. i Rasterpunkte werden in Zeilenrichtung x in aufeinander folgenden n Gruppen geordnet, wobei jeder Gruppe k Druckdüsen bzw. k Rasterpunkte zugeordnet werden, wobei n eine Laufvariable von 1, 2, 3, ..., o ist, mit o gleich die Gesamtzahl der Gruppen gleich j/k.
Es werden aufeinander folgende k Linien-Reihen L gedruckt, wobei in der k-ten Linien-Reihe die k-ten Druckdüsen einer jeden n-ten Gruppe angesteuert werden, um Linien des Testbildes zu drucken. Im Beispiel nach 4 ist j=96, k=4, o=96/4=24.
In der Praxis ist für eine Druckbreite von 600 mm und einer Druckauflösung von 1200 dpi zum Beispiel j=27000, k=4, o=27000/4=6750. Der Wert k kann von 4 bis 16 variiert werden. Die Druckpunkte je Linie 64 kann im Bereich von 6 bis 12 variiert werden und liegt vorzugsweise bei 10, d.h. jede Linie 64 wird über zehn Druck-Zeilen 78 gedruckt. Wenn je Linie 64 zehn Druckpunkte in vier Linien-Reihen L gedruckt werden, ist das Testbild 60, 62 in Druckrichtung T1 insgesamt 0,8 mm bis 0,9 mm lang. Das mit einer Druckauflösung von 1200 dpi gedruckte Testbild wird von einer Bilderfassungseinheit mit 600 dpi Auflösung erfasst und aus den Bilddaten des erfassten Testbildes können die fehlerhaften Druckdüsen ermittelt werden.
4 zeigt das mit Hilfe der Druckvorrichtung 10 aufgedruckte Testbild 60, 62. In 4a wird ein fehlerfrei gedrucktes Testbild 60 dargestellt, 4b hingegen stellt ein fehlerhaft gedrucktes Testbild 62 dar. Das Testbild 60 wird durch die Druckdüsen 50 einer einzigen Grundfarbe der Druckvorrichtung 10 gedruckt, vorzugsweise werden nacheinander vier Testbilder 60, 62 in jeweils einer einzigen Grundfarbe Cyan, Magenta, Gelb oder Schwarz gedruckt. Das Muster besteht aus einzelnen von jeweils einer Druckdüse 50 gedruckten Linien 64, die in einem vorgegebenen, gleichmäßigen Abstand 67 zueinander in mehreren Linien-Reihen L über die bedruckbare Breite des Aufzeichnungsträgers 12 angeordnet sind. Der Abstand 67 der Linien 64 ist dabei so gewählt, dass die Bilderfassungseinheit 44 beim Erfassen des Testbildes in jedem Bildbereich 56 jeweils eine Linie 64 oder einen Teil einer Linie 64 erfasst. Das Muster des Testbildes 60 im Ausführungsbeispiel ergibt sich aus dem in 7 weiter unten beschriebenen Verfahren.
Bei fehlerfreiem Druck des Testbildes 60 wird ein gleichmäßiges Muster des Testbildes 60 gedruckt, wie in 4a dargestellt. In diesem Fall drucken alle Druckdüsen 50 fehlerfrei. In dem Fall, in dem eine Druckdüse 50 fehlerhaft ist und nicht druckt, beziehungsweise unvollständig und/oder schräg auf den Aufzeichnungsträger 12 druckt, wird das gleichmäßige Muster des Testbildes 60 unterbrochen oder gestört und die jeweilige Abweichung erkennbar. Diese Abweichungen werden insbesondere als helle Bereiche auf dem Aufzeichnungsträger 12 optisch erkennbar. In 4b ist das Testbild 62 mit einer einzigen fehlerhaften, nicht druckenden Druckdüse 50 dargestellt, in dem Fall fehlt in dem Muster des Testbildes 62 eine gedruckte Linie 64. Diese kann einer bestimmten Gruppe 59 und einer bestimmten Linien-Reihe 66 zugeordnet werden. Durch den Abstand zwischen den Linien 64 ist eine eindeutige Zuordnung von Bildbereichen 56 zu einzelnen Rasterpunkten und damit Druckdüsen 50 möglich.
Die 5 zeigt eine schematische Detaildarstellung eines Teils des aufgedruckten Testbildes 60 von vier Linien-Reihen 66 (entspricht dem Bezugszeichen L in 4) und vier Gruppen 59. In 5 sind die einzelnen Druckpunkte 74 (grau eingefärbt) und Rasterpunkte 76 (weiß), die das Testbild 60 ergeben, voneinander abgegrenzt und erkennbar in der Rastermatrix angeordnet. In den meisten Anwendungsfällen ist der Aufzeichnungsträger 12 weißes Papier, so dass nicht bedruckte Rasterpunkte heller erscheinen als bedruckte Druckpunkte. Jede Linie 64 in 5 wird über zehn Druckzeilen 78 gedruckt und umfasst somit zehn Druckpunkte 74 in Druckrichtung T1. Der Abstand 67 zwischen zwei Linien 64 einer Linien-Reihe 66 umfasst quer zur Druckrichtung T1 in einer Druckzeile 78 drei Rasterpunkte 76. Weiterhin sind die Linien 64 einer Linien-Reihe 66 von den Linien 64 der folgenden Linien-Reihe 66 jeweils um einen Rasterpunkt 76 versetzt angeordnet.
6 zeigt eine schematische Darstellung des mit Hilfe der Bilderfassungseinheit 44 erfassten Testbildes 60, 62 nach 4 nachdem es mit Hilfe der Bildmusterverarbeitung homogenisiert wurde. Der Umriss des Aufzeichnungsträgers 12 ist in 6 zum besseren Verständnis gestrichelt dargestellt, das homogenisierte Testbild 68, 70 befindet sich nicht auf dem Aufzeichnungsträger 12, sondern wird in Form von Bilddaten mit Hilfe der Bildmusterverarbeitung gespeichert und verarbeitet. In 6a ist ein fehlerfreies Testbild 68 dargestellt, in 6b ein Testbild 70 mit einem fehlerhaften Bereich 72. Bei der Homogenisierung wird eine Farbeigenschaft der Bildbereiche 56 des Testbildes 60, 62 digital über die Bereiche des Testbildes 60, 62 geglättet und/oder gefiltert. Diese Homogenisierung entspricht einer Tiefpassfilterung eines Bildsignals, wobei hohe Frequenzen ausgefiltert werden und somit eine Weichzeichnung des Testbildes 60, 62 erfolgt. Insbesondere wird als Farbeigenschaft ein Helligkeitswert der Bildbereiche 56 verwendet.
Aus der Homogenisierung resultiert, bei einem fehlerfrei gedruckten Testbild 60, eine Fläche mit nahezu einheitlicher Helligkeit, wie in 6a in dem homogenisierten Testbild 68 dargestellt. Bei einem fehlerhaft gedruckten Testbild 62, beispielsweise durch eine nicht druckende Druckdüse 50, ist der fehlerhafte Bereich 72 auf dem homogenisierten Testbild 70 als heller Bereich 72 erkennbar, wie in 6b dargestellt. Durch die Homogenisierung ist es beispielsweise einer Bedienperson leicht möglich, auf einen Blick eine gute Übersicht über die Qualität des Testbildes 60, 62 zu erhalten.
Die Homogenisierung wird im Ausführungsbeispiel als gleitender Mittelwert ermittelt. Dabei wird iterativ über eine festgelegte Anzahl an nebeneinanderliegenden Bildbereichen 56 in Zeilenrichtung jeweils der arithmetische Mittelwert der Helligkeitswerte der Bildbereich 56 berechnet.
Der gleitende Mittelwert ist die Folge der Mittelwerte der Helligkeitswerte von a aufeinanderfolgenden Bildbereichen 56. Im Praxisbeispiel ist a gleich fünf. Dadurch wird iterativ für fünf aufeinanderfolgende Bildbereiche 56 in Zeilenrichtung jeweils der arithmetische Durchschnitt der Helligkeitswerte ermittelt. Im Ergebnis wird eine neue Bilddatenmenge ermittelt, die das homogenisierte Testbild 70, 72 bildet.
Alternativ wird die Homogenisierung mittels eines gewichteten gleitenden Mittelwerte Algorithmus oder eines exponentiellen gleitenden Mittelwerts Algorithmus durchgeführt. Hierzu wird den Helligkeitswerten vor der Mittelwertberechnung lineare oder exponentielle Gewichte zugeordnet.
Ausgehend von dem homogenisierten Testbild 70, 72 erfolgt dann in der Bildmusterverarbeitung die Ermittlung der fehlerhaften Druckdüsen 50.
7 zeigt ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zum Ermitteln von fehlerhaften Druckdüsen einer Grundfarbe der Druckvorrichtung 10. Der Ablauf startet im Schritt S100.
Im Schritt S102 wird das Testbild 60, 62 gedruckt. Im Ausführungsbeispiel gemäß 4 werden 96 Druckdüsen 50 dafür so angesteuert, dass zuerst die ersten Druckdüsen 50 jeder Gruppe n in einer ersten Linien-Reihe L jeweils die Linie 64 des Testbildes 60, 62 drucken, danach die zweiten Druckdüsen 50 jeder Gruppe n in einer zweiten Linien-Reihe L jeweils die Linie 64 des Testbildes 60, 62 drucken, anschließend die dritten Druckdüsen 50 jeder Gruppe n in einer dritten Linien-Reihe L jeweils die Linie 64 des Testbildes 60, 62 drucken und zuletzt die vierten Druckdüsen 50 jeder Gruppe n in einer vierten Linien-Reihe L jeweils die Linie 64 des Testbildes 60, 62 drucken. Das resultierende Testbild 60, 62 ist in 4 dargestellt. Das Testbild 60, 62 wird im Ausführungsbeispiel in der Grundfarbe Schwarz auf den Aufzeichnungsträger 12 gedruckt. Alternativ wird das Testbild 60, 62 mehrmals gedruckt, in jeweils einer Grundfarbe der Druckvorrichtung 10.
Im Schritt S104 wird das im Schritt S102 gedruckte Testbild 60, 62 mit Hilfe der Bilderfassungseinheit 44 bildpunktweise erfasst.
Im nächsten Schritt S106 ermittelt die Bildmusterverarbeitung mit Hilfe des erfassten Testbildes 60, 62 den Farbkanal der Bilderfassungseinheit 44 in dem das erfasste Testbild 60, 62 den höchsten Kontrast hat. Im weiteren Verlauf des Verfahrens werden die Bilddaten des ermittelten Farbkanals genutzt um das erfasste Testbild 60, 62 zu analysieren. Diese Bilddaten sind Helligkeitswerte eines Farbkanals der Bilderfassungseinheit 44.
Im Schritt S108 werden die Bilddaten des Testbildes 60, 62 von der Bildmusterverarbeitung mit Hilfe eines vorher beschriebenem gleitenden Mittelwertalgorithmus homogenisiert.
Im Schritt S110 werden Bereiche 72 im homogenisierten Testbild 68, 70 ermittelt, die heller als ein voreingestellter, in der Steuereinheit 52 gespeicherter Referenzwert sind. Für jede Grundfarbe der Druckvorrichtung 10 ist ein Referenzwert in der Steuereinheit 52 gespeichert. Dieser Referenzwert wird auch als Schwellenwert bezeichnet. Helligkeitswerte eines Farbkanals der Bilderfassungseinheit 44 bewegen sich typischerweise von 0 bis 255. In den meisten Anwendungsfällen ist der Aufzeichnungsträger 12 weißes Papier. Der Schwellenwert kann dann beispielsweise zwischen 120 und 150 festgelegt werden. Ein Bereich 72, der den Schwellenwert übersteigt, weist auf eine fehlerhaft und/oder nicht gedruckte Linie 64 hin und somit auf eine fehlerhafte Druckdüse.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird im Schritt S110 ein Referenzwert abhängig von der durchschnittlichen Helligkeit aller Bildbereiche des homogenisierten Testbildes 68, 70 ermittelt.
Dem ermittelten Bereich 72 wird im Schritt S112 ausgehend von den Druckdaten des Testbildes 68, 70 die zugehörige n-te Gruppe 59 zugeordnet in dem sich der Bereich 72 befindet.
Im Schritt S114 wird für jeden im Schritt S110 ermittelten Bereich 72 die k-te Linien-Reihe 66 zugeordnet in dem sich der Bereich 72 befindet.
Anschließend wird im Schritt S116 für den im Schritt S110 ermittelten Bereich 72, ausgehend von der im Schritt S112 ermittelten n-ten Gruppe und von der im Schritt S114 ermittelten k-ten Linien-Reihe, die zugehörige Druckdüse i ermittelt. Somit ist die fehlerhafter Druckdüse eindeutig identifiziert. Sind in den homogenisierten Bilddaten des Testbildes mehrere auffällige Bereiche 72 vorhanden, so wird für jeden Bereich 72 die zugehörige Druckdüse i ermittelt. Der Ablauf endet im Schritt S118.
Das beschriebene Verfahren zeichnet sich durch technisch hohe Effizienz und Wirtschaftlichkeit aus. Mit Hilfe der Homogenisierung der Bilddaten kann eine Analyse der so aufbereiteten Bilddaten mit hoher Geschwindigkeit erfolgen und fehlerhafte Bildbereiche erkannt und die zugehörigen fehlerhaften Druckdüsen identifiziert werden. Der zur Homogenisierung einzusetzende digitale Algorithmus beziehungsweise der digitale Filter sind einfach aufgebaut und arbeiten mit hoher Geschwindigkeit. Die Auflösung in dpi für die Bilderfassungseinheit 44 kann gegenüber der Druckauflösung in Zeilenrichtung deutlich vermindert sein, was es ermöglicht kostengünstige Kamerasysteme einzusetzen.
Bezugszeichenliste

10: Druckvorrichtung
12: Aufzeichnungsträger
16 bis 24: Druckriegel
26: Druckkopf
28, 30: Einzugswalze
32 bis 42: Führungswalze
43: Druckbild
44: Bilderfassungseinheit
46: Abzugswalze
47: Druckeinheit
48: Spalten des Druckbildes auf Aufzeichnungsträger
50: Druckdüse
52: Steuereinheit
54: Bildpunkterfassungsbereich
56: Bildbereich
58: Blickfeld der Bildpunkterfassungsbereiche
59: Gruppe n
60: Testbild
62: fehlerhaftes Testbild
64: Linie des Testbildes
66, L: Linien-Reihe
67: Abstand zwischen zwei Linien 64
68: Homogenisiertes Testbild
70: Fehlerhaftes homogenisiertes Testbild
72: Fehlerhafter Bereich
74: Druckpunkt
76: Rasterpunkt
78: Druck-Zeile
T1: Druckrichtung, Transportrichtung

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

DE 102016120753 A1 [0003, 0005]
DE 102014106424 A1 [0013]

Claims

Verfahren zum Ermitteln von fehlerhaften Druckdüsen (50) einer Druckvorrichtung (10), bei dem mehrere (i) Druckdüsen (50) mindestens einer Grundfarbe so angesteuert werden, dass sie in mehreren (k) in Druckrichtung (y) gesehen aufeinanderfolgenden und in Zeilenrichtung (x) verlaufenden Linien-Reihen (L), die jeweils eine vorgegebene Anzahl (m) von Druck-Zeilen (78) umfassen, Druckpunkte (74) eines Testbildes (60) in jeder Druck-Zeile (78) auf einen Aufzeichnungsträger (12) drucken, die in Druckrichtung (y) gesehen Linien (64) bilden, bei dem die Linien (64) aufeinander folgender Linien-Reihen (L) in Zeilenrichtung (x) gegeneinander verschoben sind, bei dem die Linien (64) jeder Linien-Reihe (L) voneinander in Zeilenrichtung (x) einen vorgegebenen konstanten Abstand (67) haben, und bei dem eine Bilderfassungseinheit (44) das gedruckte Testbild (60) bildpunktweise erfasst und Bilddaten bereitstellt, wobei eine Bildmusterverarbeitung eine Homogenisierung der Bilddaten durch Filterung durchführt, die homogenisierten Bilddaten auswertet und fehlerbehaftete Bildbereiche (56) ermittelt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Testbild (60) in einem vorgegebenen Raster auf den Aufzeichnungsträger (12) mit Hilfe von i Druckdüsen (50) gedruckt wird, mit i als ganzzahlige Laufvariable von 1, 2, 3, ..., j, wobei j die Menge aller Druckdüsen (50) der Grundfarbe ist, bei dem jeder Druckdüse i ein Rasterpunkt (76) auf dem Aufzeichnungsträger (12) in Zeilenrichtung (x) zugeordnet wird, bei dem die i Druckdüsen (50) in Zeilenrichtung (x) gesehen in aufeinanderfolgenden n Gruppen (59) zu je k aufeinanderfolgenden Druckdüsen (50) geordnet werden, wobei k die Anzahl von Druckdüsen (50) in jeder Gruppe (59) und n eine Laufvariable von 1, 2, 3, ..., o ist, wobei o die Anzahl aller Gruppen (59) ist, die sich aus j/k ergibt, und bei dem die k-ten Druckdüsen (50) jeder n-ten Gruppe (59) angesteuert werden, um in einer k-ten Linien-Reihe (L) jeweils die Linie (64) des Testbildes (60) zu drucken.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Bildmusterverarbeitung die homogenisierten Bilddaten des erfassten Testbildes (60) analysiert und Bildbereiche erkennt, die eine vom Durchschnitt zumindest eines Bereichs des Testbildes (60) abweichende Farbeigenschaft haben und jeweils die zugehörige k-te Linien-Reihe (L) sowie die jeweils zugehörige n-te Gruppe (59) und daraus die jeweils zugehörige i-te Druckdüse (50) ermittelt.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Farbeigenschaft ein Helligkeitswert ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Bildmusterverarbeitung zur Homogenisierung der Bilddaten als Algorithmus eine gleitende Mittelwertbildung benachbarter Bildbereich (56) umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Bildmusterverarbeitung die homogenisierten Bilddaten mit einem Schwellenwert vergleicht und abhängig vom Vergleich einen Fehler signalisiert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Anzahl m an Druckpunkten (74) der in jeder Linien-Reihe (L) in Druckrichtung (y) gedruckten Linien (64) zwei bis zwölf, insbesondere acht bis zehn beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Anzahl k an Druckdüsen (50) in jeder Gruppe drei bis sechs, insbesondere vier beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Testbild (60) mit Hilfe der Druckdüsen (50) in jeweils einer Grundfarbe gedruckt wird, insbesondere werden nacheinander vier Testbilder (60) in jeweils einer einzigen Grundfarbe gedruckt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Bildmusterverarbeitung für die Analyse des erfassten Testbildes (68) einen Farbkanal der Bilderfassungseinheit (44) auswählt, insbesondere den Farbkanal, in dem das erfasste Testbild den höchsten Kontrast hat.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Auflösung der Bilderfassungseinheit (44) kleiner oder gleich die Hälfte der Auflösung ist, mit der die Druckvorrichtung (10) in Zeilenrichtung (x) Testbilder (60) druckt.
Einrichtung zum Erzeugen von Druckbildern (43), mit einer Druckvorrichtung (10) zum Erzeugen mindestens eines Testbildes auf einem Aufzeichnungsträger (12), mit einer in Druckrichtung (y) stromabwärts der Druckvorrichtung (10) angeordneten Bilderfassungseinheit (44) zum Erfassen des auf dem Aufzeichnungsträger (12) erzeugten Testbildes (60), mit einer Steuereinheit (52), wobei die Steuereinheit (52) so ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie mehrere (i) Druckdüsen (50) mindestens einer Grundfarbe so ansteuert, dass die Druckdüsen (50) in mehreren in Druckrichtung (y) gesehen aufeinanderfolgenden und in Zeilenrichtung (x) verlaufenden Linien-Reihen (L), die jeweils eine vorgegebene Anzahl (m) von Druck-Zeilen (78) umfassen, Druckpunkte (74) eines Testbildes (60) in jeder Druck-Zeile (78) auf einen Aufzeichnungsträger (12) drucken, die in Druckrichtung (y) gesehen Linien (64) bilden, dass die Linien (64) aufeinander folgender Linien-Reihen (L) in Zeilenrichtung (x) gegeneinander verschoben sind, dass die Linien (64) jeder Linien-Reihe (L) voneinander in Zeilenrichtung (x) einen vorgegebenen konstanten Abstand (67) haben, und dass die Bilderfassungseinheit (44) das gedruckte Testbild (60) bildpunktweise erfasst und Bilddaten bereitstellt, wobei eine Bildmusterverarbeitung eine Homogenisierung der Bilddaten durch Filterung durchführt, die homogenisierten Bilddaten auswertet und fehlerbehaftete Bildbereiche (56) ermittelt.