DE102019212739A1

DE102019212739A1 - Zweistufige Dichtekompensation

Info

Publication number: DE102019212739A1
Application number: DE102019212739.8A
Authority: DE
Inventors: Axel Hauck; Ilias Trachanas; Bernd Stritzel; Florian Klöppner
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 2018-09-26
Filing date: 2019-08-26
Publication date: 2020-03-26
Also published as: JP2020049943A; CN110949015A; US20200094575A1; CN110949015B

Abstract

Rechnergestütztes Verfahren zur Kompensation positionsabhängiger Dichteschwankungen in Druckdüsen von Inkjet-Druckköpfen einer Inkjet-Druckmaschine (3), welches die folgenden Schritte des Durchführens einer Vorkompensation aller Farbauszüge eines Druckbildes (8) während eines Rastervorgangs in der Vorstufe, auf Basis eines vorgegebenen Dichtekompensationsprofils, durch einen Vorstufenrechner (1) und des Durchführens einer Online-Kompensation für alle Farbauszüge des nun vorkompensierten Druckbildes (9), während der Erzeugung des Druckbildes (10, 11) im Fortdruck auf Basis eines neu berechneten Dichtekompensationsprofils durch einen Steuerungsrechner der Inkjet-Druckmaschine (3), umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zu Kompensation von Dichteungleichmäßigkeiten quer zur Druckrichtung in einer Inkjet-Druckmaschine.
Die Erfindung liegt im technischen Gebiet des Inkjet-Drucks.
Ein wesentliches Qualitätsmerkmal beim Druck ist es eine eindeutige, klar definierte Abbildung des Bildinhaltes / Sujets zu erzielen. Dabei soll die Abbildung an allen Stellen innerhalb des druckbaren Formates zum gleichen Ergebnis führen, dies erfordert eine örtliche Homogenität des Druckes. Eine Schwierigkeit im Digitaldruck besteht darin quer zur Druckrichtung (X-Track) diese geforderte Homogenität sicher zu stellen. Inkjet Druckköpfe zeigen im Allgemeinen gewisse Streuungen für das Jetten der einzelnen Düsen. Ursachen hierfür sind Streuungen in der Fertigung, in der Tintenversorgung der Druckdüsen, in den mechanischen Streuungen der Piezo Aktoren etc. Dies alles führt dazu dass bei identischer Beaufschlagung der Druckdüsen eine Inhomogenität der Dichte bzw. Färbung über den Druckkopf resultiert.
Dieses Problem wird mit Hilfe von Dichte-Kompensationsverfahren gelöst. Die Dichteungleichförmigkeit bei gleichförmiger Ansteuerung aller Druckdüsen wird mittels Testformen für eine gewisse Anzahl von Flächendeckungen aufgenommen. Anhand der Verläufe quer zur Druckrichtung werden Kompensationsprofile ermittelt und beim Druckprozess entsprechend vorgehalten, so dass letztendlich darüber eine homogene Abbildung erreicht wird.
Für die Lösung dieser Aufgabe sind zwei verschieden Ansätze bekannt und werden bei vorhandenen Drucksystemen auch eingesetzt.
Kompensation durch ortsabhängige Kalibrierung im Rasterprozess:
Die Raster bestehen hier aus 4096 unterschiedlichen Mustern, wobei das Muster mit der Nummer 0 eine komplett weiße Fläche und das Muster mit der Nummer 4095 eine komplett schwarze Fläche repräsentiert. Die Stufen zwischen diesen Werten stellen die Tonwerttreppe da und wachsen monoton. Wird keine Kalibrierung verwendet, so werden die 256 Eingangswert auf die 4096 Muster folgendermaßen abgebildet:

Grauwert 0 -> Muster 0, Grauwert 1 -> Muster 16,... Grauwert 255 -> Muster 4095.

Durch Veränderung der Abbildungsvorschrift kann sowohl eine Kalibierung (Schritte nicht mehr äquidistant) als auch eine Tintenbegrenzung (Muster für Grauwert 255 kleiner als 4095) eingestellt werden. Dieses Verfahren ist bereits seit langem etabliert und wird in verschiedensten Rasterprozessoren eingesetzt.
Um eine Dichtekompensation auf Basis dieses Verfahrens zu realisieren, wird für die Abbildungsvorschrift die Position innerhalb der Zeile berücksichtigt. Dazu wird aus dem Dichteprofil und der Kalibrierung eine Lookup Table (LUT) errechnet, die für die Kombination aus der Position in der Zeile und dem Grauwert die Nummer des zu verwendetem Musters enthält. Bei der Rasterung wird dann dieses Muster verwendet.
Vorteile des Verfahrens:
Die Abbildungseigenschaften des Rasters werden auf diese Weise beibehalten, insbesondere Graininess, Rauschen, Verläufe, etc. werden nicht negativ beeinträchtigt. Die für die Berechnung erforderliche Kenntnis der Flächendeckung ist über den Bildinhalt mit hoher Auflösung bekannt und braucht im Gegensatz zu Verfahren 2 nicht extra ermittelt werden.
Nachteile des Verfahrens: Die Kompensation erfolgt beim Rastern, d.h. Änderungen am Kompensationsprofil erfordern einen erneuten Rastervorgang. Dieser ist relativ zeitaufwändig und nur bedingt onlinefähig. Eine Verschiebung des Druckbildes quer zur Druckrichtung und damit relativ zu den Druckeinheiten erfordert ebenfalls eine erneute Rasterung. Umgekehrt, nach der Rasterung sind Änderungen am Quer-Register, oder der Bogenlage in der Maschine bzw. der Bahnposition quer zur Druckrichtung eigentlich nicht mehr möglich, da sich die lokale Kompensationsstärken mit dem Bild relativ zu den Druckköpfen verschieben und so nicht mehr korrekt zugeordnet sind.
Kompensation auf dem bereits gerasterten Bild im Einzelfarbenauszug (Online-Kompensation):
Die Dichtekompensation erfolgt bei diesem Verfahren auf Basis des gerasterten Farbauszuges. Für die zu kompensierende Stelle im Bild wird zunächst auf Basis des Rasters die vorliegende Flächendeckung ermittelt. Dies erfolgt nicht hochauflösend über die Bildinformation sondern wird mittels einer Matrix z.B. Fenster über 3 × 9 Pixel über das gerasterte Bild d.h. über die Mittelung einer Anzahl Rasterpunkten berechnet. Mit der Flächendeckung wird dann über Interpolation das zugehörige Kompensationsprofil bzw. der lokale Wert berechnet und die Pixelwerte, Verteilung und Stärke so angepasst dass der Bildsollwert erzeugt wird. Dieser Vorgang erfolgt online während des Druckprozesses mittels des Steuerungsrechners der Inkjet-Druckmaschine. Die Anhebung oder Absenkung der Bildwerte erfolgt über das Setzen bzw. Weglassen von Dots oder das Anheben oder Absenken der Dotsize über das gejettete Tropfenvolumen.
Vorteile des Verfahrens:
Dieser Kompensationsvorgang erfolgt online und ist sehr schnell, on the fly, möglich, er benötigt keine Unterbrechung des Druckvorgangs. Eine Verschiebung des Bildes relativ zu den Köpfen z.B. wenn das Register verändert wird ist problemlos möglich.
Nachteile des Verfahrens:
Die Ermittlung der lokalen Flächendeckung über ein gleitendes Fenster kann an den Rändern von Flächen- oder bei Linienelementen in Kombination mit dem Verfahren zu Artefakten führen.
Durch den Eingriff in das gerasterte Bild über die Korrekturmaßnahmen wird das Raster verändert. Dies kann sich insbesondere bei stärkeren Korrekturen störend bemerkbar machen in Form von Strukturen, Graininess, Rauschen oder anderen Artefakten. Der Rasteralgorithmus ist i.a. optimiert auf Bildeigenschaften wie Homogenität, Auflösung, Glätte, Robustheit etc. Ein Eingriff in die Gestaltung des Rasters kann zu Qualitätseinbußen führen.
Ein weiteres Problem beim Inkjetdruck stellen sogenannte White Lines dar, d.h. durch Minderfunktion oder gar Ausfall einzelner Druckdüsen verursachte streifenförmige Artefakte in Druckrichtung. Für diese Fehlerbilder gibt es eigene Ansätze zur Kompensation. Diese kann neben der Kompensation von Dichteunterschieden ebenfalls on the fly im gerasterten Bild während des Druckvorganges erfolgen. Im Fall einer lokalen Häufung von zu kompensierenden White Lines ist eine Dichtekompensation hier besonders schwierig, oft verbleiben visuell sichtbare Inhomogenitäten. Die White Line Kompensation beeinflusst somit auch die Kompensation der Dichteschwankungen. Daher müssen aufgetretene White Lines, bzw. die Maßnahmen zu deren Kompensation, auch bei dem Verfahren zur Kompensation der lokal auftretenden Dichteschwankungen entsprechend mit berücksichtigt werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren zur Kompensation von Dichteschwankungen in Inkjet-Druckköpfen einer Inkjet-Druckmaschine zu offenbaren, welches die Vorteile verschiedener hierzu bekannter Verfahren kombiniert, ohne die Nachteile der entsprechend bekannten Verfahren aufzuweisen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein rechnergestütztes Verfahren zur Kompensation positionsabhängiger Dichteschwankungen in Druckdüsen von Inkjet-Druckköpfen einer Inkjet-Druckmaschine, welches die folgenden Schritte des Durchführens einer Vorkompensation aller Farbauszüge eines Druckbildes während eines Rastervorgangs in der Vorstufe, auf Basis eines vorgegebenen Dichtekompensationsprofils, durch einen Vorstufenrechner und des Durchführens einer Online-Kompensation für alle Farbauszüge während der Ausführung des Druckbildes im Fortdruck auf Basis eines neu berechneten Dichtekompensationsprofils durch eine Steuerungsrechner der Inkjet-Druckmaschine, umfasst. Um die Vorteile beider Verfahren entsprechend auszunutzen, werden beide miteinander kombiniert und angepasst. Die Anpassung besteht darin, dass man das erste bekannte Verfahren der Kompensation während des Rastervorganges über die Anpassung der Kalibrierung als ersten Schritt für eine Art Vorkompensation durchführt. Mit dieser Vorkompensation der auftretenden positionsabhängigen Dichteschwankungen in den Druckdüsen der Inkjet-Druckköpfe lässt sich bereits ein Großteil dieser Abweichungen im Druckverhalten der Druckdüsen beseitigen. Treten dann weitere Probleme hinsichtlich der Dichteschwankungen der Druckdüsen während des Druckprozesses auf, werden diese im Rahmen der Online-Kompensation, welche das zweite, aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren verwendet, bei welchem über die Auswertung der lokalen Flächendeckung und darauf beruhenden Anpassungen von Dots bzw. Dot-Sizes der beim Druck verwendeten Tintentropfen die auftretenden Dichteschwankungen kompensiert. Dafür ist es natürlich notwendig in regelmäßigen Abständen Testdrucke durchzuführen um so neu auftretende Dichteschwankungen zu registrieren. Da bereits im Rahmen der Vorkompensation der Großteil der Dichteschwankungen beseitigt wurde, sind die im Rahmen der Online-Kompensation durchzuführenden Anpassungen deutlich geringer, als wenn nur das Online-Kompensationsverfahren verwendet wird. Damit wird im Endeffekt der Nachteil dieses Online-Kompensationsverfahrens vermieden, nämlich dass durch den Eingriff in das bestehende Raster des zum Zeitpunkt des Druckens bereits bestehenden Rasterbildes Bildartefakte verursacht werden, so weit wie möglich reduziert. Dadurch, dass wiederum auch nur einmal das entsprechende, zu erzeugende Druckbild gerastert wird und danach keine erneute Rasterung mit entsprechender angepasster Kalibrierung mehr durchgeführt wird, wird auch der Nachteil des ersten aus dem Stand der Technik bekannten Verfahrens, nämlich dass erneut ein aufwändiger Rasterprozess durchgeführt werden muss, um während des Druckprozesses auftretende Dichteschwankungen kompensieren zu können, vermieden. Die erfindungsgemäße Kombination beider Verfahren erlaubt somit eine effiziente Kompensation der auftretenden positionsabhängigen Dichteschwankungen in den Druckdüsen, welche die Vorteile beider Verfahren verwendet, aber die Nachteile, soweit es geht, vermeidet.
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 das vorgegebene Dichtekompensationsprofil für die Vorkompensation mittels Testmessungen und/oder auf Basis der vom Druckkopfhersteller dokumentierten Dichte-Inhomogenitäten erstellt wird, während das neu berechnete Dichtekompensationsprofil für die Online-Kompensation vom Steuerungsrechner der Inkjet-Druckmaschine auf Basis eines Vergleichs zwischen vorliegenden Soll- und gemessenen Ist-Werten einer Flächendeckung aller Farbauszüge berechnet wird. Für beide Kompensationsmethoden ist ein entsprechendes Dichtekompensationsprofil vonnöten. Dieses Kompensationsprofil gibt an, welche Druckdüse der Inkjet-Druckköpfe der Inkjet-Druckmaschine um wieviel kräftiger oder schwächer drucken müssen, um die der jeweiligen Druckdüse inhärenten Dichteschwankungen auszugleichen. Das Kompensationsprofil liegt daher stets in Form einer ortsabhängigen Funktion vor, welche die Amplitude, also die Druckstärke, jeder einzelnen Druckdüse bestimmt. Da die Vorkompensation als erster Verfahrensschritt durch eine Anpassung der Kalibrierung des Rasterprozesses in der Vorstufe geschieht, müssen die hierfür notwendigen Kompensationsprofile bzw. das hierfür notwendige Kompensationsprofil zu diesem Zeitpunkt bereits dem Rechner vorliegen. Dies kann durch den Druckprozess vorausgehende Testmessungen erstellt werden, wobei die Dichteschwankungen der einzelnen Druckdüsen überhaupt erst einmal erfasst werden müssen und dann entsprechend ein zu den erfassten Dichteschwankungen passendes Kompensationsprofil erstellt wird. Oder man kann auch die vom Hersteller der Inkjet-Druckköpfe bereitgestellten Kompensationsprofile „ab Werk“ verwenden. Welche Vorgehensweise gewählt wird, hängt von den entsprechenden Bedingungen des Druckprozesses, der verwendeten Inkjet-Druckmaschine, sowie der Erfahrung des Anwenders ab. Denkbar ist auch, dass man mit den Kompensationsprofilen des Druckkopfherstellers beginnt und diese dann durch weitere Testmessungen aktualisiert. Für den zweiten Teil des Verfahrens bezüglich der Online-Kompensation, welche während der Durchführung des Druckprozesses durchgeführt wird, bietet es sich zusätzlich oder alternativ zu Testmessungen an, die während des Druckprozesses erfolgten Druckprodukte selbst als Ausgangspunkt für Messungen der erzeugten Flächendeckung heranzuziehen. Anhand dieser Werte können dann, ähnlich zu den Testmessungen für die Vorkompensation, aktuelle Kompensationsprofile, bzw. ein aktuelles Kompensationsprofil, berechnet werden. Dies ist selbstverständlich für sämtliche vorhandenen Druckköpfe aller Farbauszüge, also der Farbwerke, notwendig.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass bei einer Registeränderung quer zur Druckrichtung, das vom Steuerungsrechner der Inkjet-Druckmaschine berechnete Dichtekompensationsprofil von diesem korrigiert wird, indem vom berechneten Dichtekompensationsprofil das Delta der Registeränderung zwischen ursprünglichem vorgegebenen Dichtekompensationsprofil und durch die Registeränderung verschobenem vorgegebenen Dichtekompensationsprofil subtrahiert wird. Falls eine Registeränderung während der Durchführung des Druckprozesses durchgeführt wird, muss diese natürlich in das während der Online-Kompensation berechnete Kompensationsprofil mit einfließen. Andernfalls würden die ortsabhängigen Kompensationsstärken für jede einzelne Druckdüse aus dem Kompensationsprofil nicht mehr für die ihnen eigentlich zugrunde liegenden Druckdüsen verwendet werden, sondern für eine benachbarte Druckdüse. Um dies zu vermeiden, wird das Delta der Registeränderung entsprechend subtrahiert.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass die Vorkompensation vor allem druckkopfabhängige Dichte-Inhomogenitäten korrigiert, während die Online-Kompensation bevorzugt Drucksubstrateinflüsse beseitigt. Entsprechend des Status des Druckprozesses werden auch bei der Kompensation in den zwei Schritten in jedem Kompensationsschritt bevorzugt die Störeinflüsse korrigiert, welche zu diesem Zeitpunkt des Druckprozesses überwiegen. Bei der Vorkompensation sind dies eher die druckkopfabhängigen Inhomogenitäten, also die Dichteschwankungen, wie sie vor allem auch in den Daten der Druckkopfhersteller, sofern dieser nicht gleich ein daraus abgeleitetes Kompensationsprofil liefert, bekannt sind. Sind diese druckkopfabhängigen Inhomogenitäten über die Vorkompensation erst einmal korrigiert, werden, sie bei der Online-Kompensation sich nur noch geringfügig ändern. Bei letzterer kommen dagegen Substrateinflüsse wesentlich mehr zur Geltung.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass der Steuerungsrechner der Inkjet-Druckmaschine bei der Online-Kompensation die Einflüsse von unterschiedlichen Rastern in der Vorkompensation berücksichtigt. Die beiden Kompensationsschritte im erfindungsgemäßen Verfahren sind also nicht vollständig unabhängig voneinander. Die Einflüsse von unterschiedlichen Rastern in der Vorkompensation zur Beseitigung der dort bereits bekannten Dichteschwankungen, bzw. Inhomogenitäten, ist natürlich auch von der Art der eingesetzten Raster im Rasterungsprozess abhängig. Da diese Raster dann bei der Durchführung des eigentlichen Druckprozesses entsprechend angewandt werden, da ja das gerasterte Druckbild von der Inkjet-Druckmaschine gedruckt wird, ist es sinnvoll, dies als Einflussfaktor für die Online-Kompensation ebenfalls mit zu berücksichtigen. Dies bedeutet aber nicht, dass während der Online-Kompensation eine neue Rasterung erforderlich ist oder durchgeführt wird.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass während der Vorkompensation im Rahmen der Kalibrierung des Rasterprozessors mittels einer Look-Up-Table bestimmten Grauwerten der zu rasternden Farbauszüge des Druckbildes bestimmte Rastermuster zugeordnet werden, die Look-Up-Table als zusätzliche Variable die Position jeder Druckdüse der Druckköpfe der Inkjet-Druckmaschine enthält, für jede Position einer Druckdüse in der Look-Up-Table jeweils ein kompletter Satz Grauwerte mit zugeordneten, angepassten Rastermustern durch den Vorstufenrechner eingetragen wird, diese Rastermuster vom Vorstufenrechner zur Rasterung des Druckbildes eingesetzt werden und das gerasterte Bild auf der Inkjet-Druckmaschine gedruckt wird. Die Vorkompensation nutzt also das bekannte Verfahren zur Kompensation während der Rasterung. Es setzt auf der Tatsache auf, dass ohnehin eine Kalibrierung der Raster, welche für den Rasterungsprozess verwendet werden, notwendig ist. Anstatt dass wie bisher im Rahmen der Rasterung eine Lookup-Table verwendet wird, welche jedem Grauwert ein bestimmtes Rastermuster zuweist, wird dem Rasterungsprozess zusätzlich die Position einer jeden Druckdüse mit zugeführt. Damit lässt sich der Prozess der Kalibrierung, sprich der Zuweisung eines bestimmten Grauwertes zu einem bestimmten Rastermuster, abhängig von der Performance der jeweiligen Druckdüsen machen. Druckt eine Druckdüse z.B. etwas schwächer als erwartet, und ist somit im Rahmen der Dichtekompensation ein verstärkter Tinteneintrag notwendig, so kann für diese Druckdüse ein entsprechendes Raster mit entsprechend erhöhtem Tinteneintrag zugewiesen werden, um den Effekt der Dichteschwankung auszugleichen. Die ohnehin notwendige Kalibrierung wird also gleichzeitig verwendet, um die lokalen Dichteschwankungen mit auszugleichen. Dafür ist natürlich notwendig, dass die Dichteschwankungen der einzelnen Druckdüsen vor der Kalibrierung bekannt sind. Hierfür müssen sie entsprechend vorher ausgemessen werden. Da die Dichtekompensation jedoch fortlaufend durchgeführt werden muss, ist eine regelmäßige Bestimmung der aktuellen Werte für die Dichteschwankung der einzelnen Druckdüsen ohnehin regelmäßig notwendig. Die Einführung der Position jeder Druckdüse als mögliche Variable in die Lookup-Table führt zudem zu einer Aufspreizung der Lookup-Table in die Form einer Matrix. Es existiert also nicht mehr eine Lookup-Table, welche jedem Grauwert ein bestimmtes Raster zuweist, sondern es entstehen n Lookup-Tables, wobei n abhängig von der Anzahl der verwendeten Positionen jeder Druckdüse ist
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass die angepasste Zuordnung von Rastermustern zu Grauwerten für jede Position einer Druckdüse in der Look-Up-Table jeweils abhängig von der Dichteschwankung der jeweiligen Druckdüse ist. Durch diese angepasste Zuordnung wird sichergestellt, dass die lokal auftretende Dichteschwankung, welche jede Druckdüse aufweist, durch die Kalibrierung des Rasters bereits effizient kompensiert werden kann. Weist z.B. eine entsprechende Druckdüse einen zu geringen Tintenausstoß auf, welcher im Druckbild in einem zu geringen Farbwert resultiert, kann durch die angepasste Zuordnung des Rasters zum gewünschten Grauwert diese Dichteschwankung kompensiert werden. Da bei der Kalibrierung die Dichteschwankung, in diesem Fall der zu geringe resultierende Farbwert, bereits bekannt ist, wird für diese Druckdüse, sprich diese Position, für die entsprechenden Grauwerte ein höherer Rasterwert verwendet als dies normalerweise der Fall wäre. Damit wird die Unterfunktion der Druckdüse entsprechend kompensiert.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass eine maximale Tintenbegrenzung umgesetzt wird, indem höheren Grauwerten durch den Vorstufenrechner niedrigere Rastermuster zugeordnet werden, als dies einer äquidistanten Normalverteilung entsprechen würde. Der Inkjet-Druck kennt sogenannte maximale Tintenbegrenzungen, da, anders als beim Offsetdruck, nicht quasi unbegrenzt Farbauszüge übereinander gedruckt werden können. Zu viel Tinte auf einer bestimmten Stelle Drucksubstrat führt zu negativen Effekten, wie z.B. hinsichtlich des Trocknungsverhaltens oder des Zustandes des Drucksubstrates. Die maximale Tintenbegrenzung lässt sich im Rahmen der Kalibrierung sehr einfach durchführen. Anstatt dass höheren Grauwerten, wie z.B. dem höchsten Grauwert 255, entsprechend höhere Rastermuster mit sehr hohem Tintenaufkommen, z.B. dem Maximalwert 4095, zugeordnet werden, wird hier eingegriffen. Der Wert 4095 würde in einem derart hohen Tintenaufkommen resultieren, dass die maximale Tintenbegrenzung bereits überschritten wäre. Daher wird im Rahmen der Kalibrierung den höheren Grauwerten eben nicht ein solches höheres Rastermuster zugewiesen, wie es einem äquidistanten Abstand bei der Umsetzung von 8 Bit Grauwerten auf 12 Bit Rastermuster entsprechen würde, sondern es werden entsprechend niedrigere Rastermuster verwendet. Für den Grauwert 255 würde z.B. auch ein Rastermuster der Nummer 3172 völlig ausreichen. Wichtig ist dabei, dass die somit notwendige Verringerung des Abstandes zwischen den einzelnen Rastermustern, die dann entsprechend den hochlaufenden Grauwerten zugeordnet werden, so durchgeführt wird, dass die Farbtreue, sprich die zu erreichenden Zielfarbwerte des entsprechenden Druckauftrages, weiterhin gegeben ist.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass während der Online-Kompensation der Steuerungsrechner für die zu kompensierende Stelle im Druckbild auf Basis des Rasters die vorliegende Flächendeckung mittels einer Matrix ermittelt, das zugehörige Dichtekompensationsprofil berechnet und die Druckbilddaten so anpasst, dass die Sollwerte der Flächendeckung erreicht werden. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn für die zu kompensierende Stelle im Bild zunächst auf Basis des Rasters die vorliegende Flächendeckung ermittelt wird. Dies erfolgt dabei nicht hochauflösend über die Bildinformation, sondern wird mittels einer Matrix z.B. Fenster über 3 × 9 Pixel über das gerasterte Bild d.h. über die Mittelung einer Anzahl Rasterpunkten berechnet. Mit der Flächendeckung wird dann über Interpolation das zugehörige Kompensationsprofil bzw. der lokale Wert berechnet und die Pixelwerte, Verteilung und Stärke so angepasst, dass der Bildsollwert erzeugt wird.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass die Anpassung der Druckbilddaten durch den Steuerungsrechner über das Setzen, bzw. Weglassen von Pixeln oder das Anheben, bzw. Absenken der Pixelgröße durch Steuerung des gejetteten Tropfenvolumens erfolgt. Dies ist die bevorzugte Herangehensweise zur notwendigen Anpassung der Anhebung oder Absenkung der Bildwerte der Druckbilddaten.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass während der Online-Kompensation auftretende, systematische Dichteschwankungen bei einem nachfolgenden Druckauftrag in der Vorkompensation beseitigt werden. Dies betrifft natürlich nur solche Dichteschwankungen die nicht direkt vom Druckauftrag abhängig sind. Zudem ist eine Datenverbindung zwischen Steuerungsrechner der Inkjet-Druckmaschine, welcher die Online-Kompensation durchführt und dem Vorstufenrechner notwendig, um die erforderlichen Daten dem Vorstufenrechner für die Vorkompensation zur Verfügung zu stellen.
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 Zeichnungen zeigen:

1: ein Beispiel des Aufbaus eines Inkjet-Druckmaschinen-Systems
2: ein Beispiel eines Rasterprozesses mit Kalibrierung und Dichtekompensation
3: den schematischen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens

Das erfindungsgemäße Verfahren wird in einer Inkjet-Druckmaschine 3, welche sich in einem bestimmten Workflow-System befindet, eingesetzt. Ein solches Workflow-System ist beispielhaft in 1 dargestellt. Das Workflow-System läuft auf einem oder mehreren Vorstufenrechnern 1, über den die entsprechenden Druckaufträge 5 bearbeitet werden. Ein Druckauftrag 5, welcher auf einer Inkjet-Druckmaschine 3 gedruckt werden soll, wird dabei durch einen Raster-Image-Prozessor 2 gerastert und von dort werden die gerasterten Druckbilder 4 an die Inkjet-Druckmaschine 3 zum entsprechenden Fortdruck weitergeleitet. Der Raster-Image-Prozessor 2, welcher ebenfalls auf einem Rechner 1 betrieben wird, welcher mit dem Vorstufenrechner des Workflow-Systems identisch sein kann, führt dabei die erfindungsgemäße Kalibrierung zwischen Grauwerten der einzelnen Farbauszüge des Vorstufenbildes und den entsprechenden Rastermustern 7, auf welchen das gerasterte Druckbild 4 entsteht, durch. Der erfindungsgemäße Ausgleich der auftretenden lokalen Dichteschwankungen 8 in der Inkjet-Druckmaschine 3 geschieht ebenfalls im Raster-Image-Prozessor 2.
2 zeigt hierfür wie die Kalibrierung zur Kompensation von Dichteschwankungen entsprechend angepasst wird. Hier existiert nicht mehr eine einzelne Lookup-Table in welcher die Grauwerte 0 bis 255 entsprechend angepasst bestimmte Rastermuster 7 verwenden, sondern hier wird in der Lookup-Table zusätzlich neben dem Grauwert die Position der jeweiligen Druckdüsen aus dem erstellten Dichteprofil, welches die Dichteschwankungen der Inkjet-Druckmaschine 3 aufweist, berücksichtigt. Für die Düsenposition X wird beispielsweise der Satz von Grauwerten 0 bis 255 einem entsprechendem Satz von Rastermustern 0 bis 4095 zugeordnet. Für die nächste Druckdüse X + 1 wird ein weiterer Satz von Grauwerten 0 bis 255 den entsprechenden Rastermustern 7 zugeordnet. Für sämtliche, am Druckauftrag 5 beteiligten und somit zu dichteschwankungskompensierenden Druckdüsen, wird ein entsprechender Satz von Wertepaaren Grauwert zu Rastermuster 7 erstellt.
In einer gesonderten Ausführungsvariante ist die Erstellung der um die Position der jeweiligen Druckdüsen erweiterten Lookup-Table 6 auch ohne die Daten des aktuellen Druckauftrags 5 möglich. Notwendig zur erfindungsgemäßen Dichteschwankungskompensation ist lediglich das erstellte Dichteprofil, welches die lokalen Dichteschwankungen der Inkjet-Druckmaschine 3 beinhaltet.
Ist der Raster-Image-Prozessor 2 erfindungsgemäß kalibriert, kann mit den derart erstellten Lookup-Tables 6, welche die Positionen der einzelnen Druckdüsen berücksichtigen, der jeweilige Druckauftrag 5 gerastert werden. Das daraus erstellte gerasterte Druckbild 4 enthält damit bereits die maschinenspezifische Kompensation der Dichteschwankungen der betreffenden Inkjet-Druckmaschine 3. Damit kann das entsprechend gerasterte Druckbild 4 bereits dichtekompensiert gedruckt werden.
Um nun die beschriebenen Nachteile beider bekannter Verfahren zur Dichtekompensation zu umgehen und die Vorteile zu nutzen wird eine Kombination der beschriebenen Verfahren vorgeschlagen. 3 zeigt schematisch den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Schritt 1 besteht aus der beschriebenen Vorkompensation der Farbauszüge des Druckbildes 8 aus dem aktuellen Druckauftrag beim Rastern auf Basis des Kompensationsprofils oder auch der für die Köpfe bekannten und der vom Kopfhersteller dokumentierten Dichte-Inhomogenitäten mittels des Rechners 1, sowie der in der Rank Calibration ermittelten Einstellungen der Piezo Spannungen für die Einzeldruckköpfe. Dieser Schritt kann mit festen Profilen und Einstellungen beim Rastern durchgeführt werden. Die Änderungshäufigkeit dieser Kompensationsprofile kann niedrig gehalten werden. Nach diesem Schritt erhält man so ein vorkompensiertes, gerastertes Druckbild 9.
In Schritt 2 werden die noch verbleibenden und damit geringen Korrekturen über das online-Kompensationsverfahren kompensiert. Dies wird üblicherweise vom Steuerungsrechner der Inkjet-Druckmaschine 3 durchgeführt. Durch die Kombination ist das Endresultat des nun zusätzlich online-kompensierten Druckbildes 10 positionsunabhängig. Änderungen werden hierbei durch Schritt 2 abgedeckt und durch die geringen verbleibenden Restabweichungen sind die Eingriffe ins Raster relativ gering. Artefakte wie bei größeren Eingriffen können daher vermieden werden. Da sich die Gesamtkompensation aus zwei anteiligen Schritten zusammensetzt müssen auch zwei Profile ermittelt bzw. festgelegt werden. Erfolgt nun eine Registeränderung quer zur Druckrichtung so verschiebt sich mit dem Druckbild 10 auch das erste Profil relativ zu der Druckeinheit, folglich muss dann das Profil für die Onlinekompensation entsprechend korrigiert werden. Das neue, zweite Profil ergibt sich dann aus: $Profil 2 neu = Profil 2 - Delta aus (Profil 1 - Profil 1 vershoben) .$
Durch die Anwendung des zweiten Profils erhält man dann resultierend ein um Registeränderung bereinigtes, online-kompensiertes Druckbild 11.
Die Ermittlung des Dichteverlaufs für die Berechnung von Kompensationsprofil 2 muss logischerweise unter Anwendung der Vorkompensation mit Profil 1 erfolgen.
Die Umsetzung kann in einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante auch so gestaltet werden dass die Vorkompensation die druckkopfabhängigen Inhomogenitäten korrigiert und die Substrateinflüsse in das Onlineverfahren integriert werden. Auch kann das Verfahren weiterhin so gestaltet werden dass die Einflüsse von unterschiedlichen Rastern in das Onlineverfahren integriert werden, sofern verschiedene Rasterungen zum Einsatz kommen.
Der Anteil der mit dem ersten Dichtekompensationsverfahren vorkompensierten Inhomogenitäten kann mit diesen Maßnahmen auf einen Anteil z.B. 80% des Gesamtfehlers reduziert werden. Der grundlegende Vorteil bleibt damit erhalten.
Bezugszeichenliste

1: Vorstufenrechner
2: Raster-Image-Prozessor (RIP)
3: Inkjet-Druckmaschine
4: gerastertes Druckbild
5: Druckauftrag
6: Matrix von positionsabhängigen, kalibrierten Lookup tables (LuT)
7: Rastermuster
8: Druckbild aus dem aktuellen Druckauftrag
9: vorkompensiertes Druckbild
10: online-kompensiertes Druckbild
11: um Registeränderung bereinigtes, online-kompensiertes Druckbild

Claims

Rechnergestütztes Verfahren zur Kompensation positionsabhängiger Dichteschwankungen in Druckdüsen von Inkjet-Druckköpfen einer Inkjet-Druckmaschine (3), die folgenden Schritte umfassend: • Durchführen einer Vorkompensation aller Farbauszüge eines Druckbildes (8) während eines Rastervorgangs in der Vorstufe, auf Basis eines vorgegebenen Dichtekompensationsprofils, durch einen Vorstufenrechner (1) • Durchführen einer Online-Kompensation für alle Farbauszüge des nun vorkompensierten Druckbildes (9), während der Erzeugung des Druckbildes (10, 11) im Fortdruck auf Basis eines neu berechneten Dichtekompensationsprofils durch einen Steuerungsrechner der Inkjet-Druckmaschine (3)
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das vorgegebene Dichtekompensationsprofil für die Vorkompensation mittels Testmessungen und/oder auf Basis der vom Druckkopfhersteller dokumentierten Dichte-Inhomogenitäten erstellt wird, während das neu berechnete Dichtekompensationsprofil für die Online-Kompensation vom Steuerungsrechner der Inkjet-Druckmaschine (3) auf Basis eines Vergleichs zwischen vorliegenden Soll- und gemessenen Ist-Werten einer Flächendeckung aller Farbauszüge des vorkompensierten Druckbildes (9) berechnet wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Registeränderung quer zur Druckrichtung, das vom Steuerungsrechner der Inkjet-Druckmaschine (3) berechnete Dichtekompensationsprofil von diesem korrigiert wird, indem vom berechneten Dichtekompensationsprofil das Delta der Registeränderung zwischen ursprünglichem vorgegebenen Dichtekompensationsprofil und durch die Registeränderung verschobenem vorgegebenen Dichtekompensationsprofil subtrahiert wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkompensation vor allem druckkopfabhängige Dichte-Inhomogenitäten korrigiert, während die Online-Kompensation bevorzugt Drucksubstrateinflüsse beseitigt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerungsrechner der Inkjet-Druckmaschine (3) bei der Online-Kompensation die Einflüsse von unterschiedlichen Rastern in der Vorkompensation berücksichtigt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Vorkompensation im Rahmen der Kalibrierung eines Rasterprozessors (2) mittels einer Look-Up-Table (6) bestimmten Grauwerten der zu rasternden Farbauszüge des Druckbildes (8) bestimmte Rastermuster (7) zugeordnet werden, die Look-Up-Table (6) als zusätzliche Variable die Position jeder Druckdüse der Druckköpfe der Inkjet-Druckmaschine (3) enthält, für jede Position einer Druckdüse in der Look-Up-Table jeweils ein kompletter Satz Grauwerte mit zugeordneten, angepassten Rastermustern (7) durch den Vorstufenrechner (1) eingetragen wird, diese Rastermuster (7) vom Vorstufenrechner (1) zur Rasterung des Druckbildes (8) eingesetzt werden und das gerasterte, vorkompensierte Druckbild (9) auf der Inkjet-Druckmaschine (3) gedruckt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die angepasste Zuordnung von Rastermustern (7) zu Grauwerten für jede Position einer Druckdüse in der Look-Up-Table (6) jeweils abhängig von der Dichteschwankung der jeweiligen Druckdüse ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine maximale Tintenbegrenzung umgesetzt wird, indem höheren Grauwerten durch den Vorstufenrechner (1) niedrigere Rastermuster (7) zugeordnet werden, als dies einer äquidistanten Normalverteilung entsprechen würde.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Online-Kompensation der Steuerungsrechner für die zu kompensierende Stelle im Druckbild (9, 10, 11) auf Basis des Rasters die vorliegende Flächendeckung mittels einer Matrix ermittelt, das zugehörige Dichtekompensationsprofil berechnet und die Druckbilddaten (9, 10, 11) so anpasst, dass die Sollwerte der Flächendeckung erreicht werden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung der Druckbilddaten (9, 10, 11) durch den Steuerungsrechner über das Setzen, bzw. Weglassen von Pixeln oder das Anheben, bzw. Absenken der Pixelgröße durch Steuerung des gejetteten Tropfenvolumens erfolgt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Online-Kompensation auftretende, systematische Dichteschwankungen bei einem nachfolgenden Druckauftrag in der Vorkompensation beseitigt werden.