补偿堆积高度差的印刷图像的方法

专利名称：补偿堆积高度差的印刷图像的方法
技术领域：
本说明书所公开的实施方案涉及油墨印刷领域，具体而言涉及巻
带式介质印刷(rol卜to-roll media printing)应用。
背景技术：
巻带式印刷通常用于在一单一长度的介质上产生多个图像。在巻 带式印刷中， 一段印刷衬底(substrate)形式的介质从输入巻筒(roll) 中供给到印刷设备。所述印刷设备在衬底上印刷图像，然后将所述衬 底供给到输出巻筒。
巻带式印刷的一种应用是软包装工业(例如，用于薯条或其他小吃 的包装)。在一些软包装的应用中，需要在非常薄的膜上进行印刷。当 印刷在衬底上的油墨层的厚度相当大(例如，油墨层的厚度接近于衬 底的厚度)时，可引起输出巻筒变形，而这种变形可干扰正常的运行。 尤其是，如果印刷油墨的累积堆积高度在整个巻筒上较不一致时，输 出巻筒的一侧或一部分可能变得不平衡。例如，如果印刷在衬底右侧 的图像包括大量内容，而印刷在衬底左侧的图像仅包括有限内容，则 衬底的右侧将具有更高的累积堆积高度，而输出巻筒将具有比其左侧 更大的圆周。另外，所述巻筒的右侧将倾向于拉紧，而巻筒的左侧将 倾向于变松。当重复印刷相同或类似的图像时，正如通常对于巻带式 印刷的情况，结果是这种重复放大了在输出巻筒处的堆积高度问题。 输出巻筒处的变形既导致了在印刷过程中的问题也导致了在后续的包 装过程中的问题。
鉴于以上所述，提供一种补偿堆积高度差的印刷图像的方法是有 利的。

发明内容
一种在一段介质上印刷多个图像的方法，包括从介质的输入巻筒 中将介质供给到印刷设备，在所述印刷设备处将图像印刷在介质上。在将图像印刷到介质上之后，将所述介质传输至输出巻筒。所述方法 进一步包括在印刷介质上为至少一个初始图像确定堆积高度差。基于 所确定的堆积高度差，修改接下来印刷在介质上的图像。基于所确定 的堆积高度差，修改这些接下来的图像。
在至少一个实施方案中，通过为所述图像中的至少一个估计印刷 堆积高度，以确定堆积高度差。在此之后，为所述图像中的至少一个 计算多个累积堆积高度。优选地，沿平行于介质供给方向的多个行， 计算多个累积堆积高度。而且，优选地，当计算所述堆积高度差时， 也可为所述图像中的至少一个计算沿垂直于供给方向的方向上的横截 面高度差。
在至少一个实施方案中，通过相对于印刷在介质上的初始图像位 置调整接下来的图像的位置，以修改接下来印刷在介质上的图像。优 选地，调整接下来的图像的位置可包括，通过垂直于供给方向将接下 来的图像朝向印刷介质的横向边缘中的一个移动，相对于所述至少一 个初始图像平移接下来的图像。而且，优选地，调整接下来的图像的 位置可包括在印刷介质上旋转接下来的图像。
在至少一个实施方案中，确定所述堆积高度差包括使用堆积高度 传感器监控目标功能件。优选地，所述堆积高度传感器发送一信号到 印刷设备，所述信号指示在目标功能件中的任何变形。如果在目标功 能件中存在变形，则以 一种设计用以补偿在目标功能件中的变形的方 式修改由印刷设备印刷的接下来的图像。
在至少一个实施方案中，当印刷接下来的图像时，通过添加一具
有已知堆积高度的至少一个补块(patch)至介质，来修改接下来的图 像。优选地，所述至少一个补块被设置在介质的堆积高度管理区域上， 该堆积高度管理区域例如是介质废料区域或是用于接下来的图像的空 白区域。优选地，所述至少一个补块可以是一基本不变的值，并且可 被提供为介质上的一连续线或者多个矩形、点或者其他形状。优选地, 所述至少一个补块被提供为介质上的周期性形状。
在至少一个实施方案中，基于在至少一个图像上的多个位置处的 堆积高度的估计来确定堆积高度差。
一种在从介质巻筒中提供的介质上印刷多个预期的图像的方法，该方法包括以下步骤a)将介质从介质巻筒供给至印刷设备；b)使用 印刷设备在介质上印刷预期的图像；c)在介质上印刷至少一个图像补 块，所印刷的图像补块具有被配置为使得在输出巻筒中的变形最小化 的堆积高度；以及d)在所述输出巻筒处接收所印刷的介质。优选地， 所述至少一个图像补块被设置在所述介质上的与所述至少一个预期的 图像的位置相同的位置处，其中所述至少一个图像补块被提供为在所 述预期的图像上的过量标记材料。
通过参考接下来的详细说明和附图，上述特征和优点以及其他的 特征和优点将对于本领域中的普通技术人员变得更加显而易见。然而 希望的是提供一种印刷图像的方法，该方法提供对于阅读本公开文本 的读者的显而易见的这些或其他有利特征中的一个或多个，在此所公 开的教导扩展到那些落在所附的权利要求书的范围内的实施方案，而 不管其是否完成上述优点中的一个或多个。


图1示出一配置为补偿堆积高度差的巻带式印刷应用；
图2是示出在最小化堆积高度差时，由图1的印刷设备所进行的
各种计算的示图3示出了 一种衬底，在其上具有平移的各种图像以最小化堆积
高度差；
图4示出了一种衬底，在其上具有旋转的各种图像以最小化堆积
高度差；
图5示出了一种衬底，在其上具有多个补块以最小化堆积高度差；
以及
图6示出图1的巻带式印刷应用的一替代实施方案，其包括多个 堆积高度传感器和闭环控制器。
具体实施例方式
参考图1，示出了一种用于包装应用的巻带式印刷系统10。所述 巻带式印刷系统10包括计算机工作站12、印刷设备14、介质的输入 巻筒16，以及介质的输出巻筒18。介质的输入巻筒16包括一段介质衬底20,所述介质衬底沿供给方向22被供给到印刷设备14。在印刷 设备在衬底20上印刷图像之后，衬底被供给到输出巻筒18。
在计算机工作站12上，创建和/或存储将要使用巻带式印刷系统 10来重复印刷的一个或多个图像。计算机工作站12上也包括了有关 在印刷到介质衬底20上时的预期的图像布局的信息。包括图像数据和 布局数据的数字包装数据都被从工作站传送到印刷设备14。
印刷设备14是一数字印刷机，其包括控制器24和标记系统30。 控制器24包括一处理器26，该处理器被配置为处理从计算机工作站 12所接收的数字包装数据，并且指示标记系统30在何时以及在何处 印刷到衬底20上。所述标记系统30包括被配置为将标记材料传送到 衬底20上以在该衬底20上形成预期的图像的部件。因此，标记系统 30可包括，例如，用于输送油墨的印刷头，用于输送调色剂的感光成 像鼓，或者被配置为输送色料的其他设备。术语"标记材料"是指一 种放置在衬底上的材料，诸如油墨、调色剂或其他材料。术语"色料" 是指，例如颜料、染料或其混合物，诸如染料混合物、颜料混合物、 染料和颜料的混合物等。
正如之前所讨论的，在印刷图像上的各个点处，被输送到衬底20 的色料将具有某一堆积高度，该堆积高度在衬底20的表面上升高。然 而，当堆积高度在整个图像中发生重大变化时，该较大的堆积高度差 可导致输出巻筒18变形。控制器24被配置为监控印刷图像中的堆积 高度差，并且通过调整印刷到衬底上的图像，来减轻这种堆积高度差 的影响。
图像拼版调整
在至少一个实施方案中，控制器24被配置为通过调整印刷图像在 衬底20上的位置，来减轻印刷图像中的堆积高度差的影响。根据传统 的拼版原则，控制器被配置为使废料最小化，并且在给定衬底尺寸和 设计以及诸如冲切之类的最后工序的复杂度时，在衬底上拼版出尽可 能多的图像。然而，控制器24还可被配置为通过沿供给方向22和/ 或横切供给方向22为印刷在衬底上的图像保持一相对均匀的堆积高 度，来保持输出巻筒18的相对均匀。为了维持一相对均匀的堆积高度，控制器首先为将要印刷的一个
或多个图像计算其印刷高度轮廓(height profile )。这可通过估计在 图像上任一位置处的图像堆积高度来实现。通过假定像素高度相对于 像素值(即，各个分色等级的值)通常是一常量，从而可估计在任一像 素位置处的图像像素高度。例如，给定在各个图像像素位置处的图像 矢量和/或各个分色的图像值，并且给定一具体的印刷过程或设备，可 经验性地计算出堆积高度的比例常数。利用该信息，可确定一像素值 到堆积高度的转换矩阵。替代地，可建立一简单的查找表以确定在任 一具体的像素位置的堆积高度。在该两种情况下，都可为所印刷的图 像提供在任一像素位置处的堆积高度的估计。
通过为图像估计在不同像素位置处的堆积高度，控制器24可以为 一个或多个图像确定堆积高度差。堆积高度差仅简单地是一些测量值， 所述测量值提供在两个或更多个不同位置处的堆积高度(或累积堆积 高度)的变化的一些指示值。可沿垂直于供给方向的横向方向或者平行 于供给方向的方向，为一个或多个图像确定堆积高度差。例如，正如 在图2中所示出的，沿垂直于供给方向的方向为各行像素(即，为各个 印刷像素行)计算均方堆积高度差。因此，控制器24为各个印刷行的 计算如下
其中P,J是一行中各个像素的各堆积高度，以及 其中5是所述行的平均堆积高度。
该总和值提供了一堆积高度差，所述差表明在一给定行(即，沿巻 筒的轴的行)中的所述堆积高度变化是相对较大还是相对较小。相对平 滑的行将产生一较小的总和值，表明在整个所述行中的堆积高度变化 较小。相对不平的行将产生一较大的总和值，表明在整个所述行中的
堆积高度变化较大。因此，控制器24被配置为监控一具体的行是否具 有(或将具有)一可导致输出巻筒变形的较大的堆积高度差，或者一不 太可能导致输出巻筒变形的小的堆积高度差。
除了监控在各个行中的堆积高度差，控制器24也可监控沿平行于 供给方向的两行或更多行(即，沿多个印刷像素的列)的累积堆积高度 差。当在行中的堆积高度差表明巻筒沿轴线有多平滑时，沿垂直于行的列(即，平行于供给方向)的累积堆积高度差表明巻筒有多圆柱形。 当巻筒不是圆柱形，并且变得太椭圆或者以其它方式变形时，所述巻 带式的操作受到损害。因此，在至少一个实施方案中，确定两列或更
多列的累积堆积高度。在图2的示例性实施方案中，计算三列累积堆 积高度。正如在图2中所示出的，控制器计算如下
其中H,代表一给定列的累积堆积高度。
在计算了累积堆积高度之后，控制器接下来比较这些累积堆积高 度以确定这些列的累积堆积高度差。具体地，控制器根据以下方程式
计算累积堆积高度差
其中^代表所有列的平均累积堆积高度。
将意识到，取决于巻筒的宽度，选择两个或更多个点以最小化累 积堆积高度。为窄的幅面选择两点(每个边缘上各一个)，而如果膜很 薄并且幅面的宽度大的话，选择三个或更多个点。
通过计算在行和列中的堆积高度差，控制器能够将印刷图像的包 括相对大的堆积高度差的部分从印刷图像的其他部分中识别出来。控 制器接下来对所计算的均方差值运行一最小化函数。该最小化函数提 供关于接下来印刷的图像应如何重新定位以最小化累积堆积高度差以
及从而最小化输出巻筒18中的变形的指示。可通过平移图像(即，横 向移动接下来印刷的图像)或者旋转图像(即，旋转接下来印刷的图像， 诸如90°或180°旋转)，进行接下来的图像的重新定位。
现在参考图3，示出通过平移来重新定位图像的一实例。在图3 中，在村底20的中心部分印刷第一图像31。第一图像包括堆积高度 较大增加的两区域34和35。例如，区域34可以是在此印刷第一显著 包装特征的区域，区域35可以是在此印刷第二显著包装特征的区域。 控制器已为图像计算了堆积高度差，并且已确定可通过平移接下来印 刷的图像来实现对计算出的堆积高度差的补偿。因此，第二印刷图像 32被朝向衬底的右边缘37橫向移动。而且，第三印刷图像33被朝向衬底的左边缘36横向移动。通过在衬底上相对于第一图像平移的第二 图像32和第三图像33,随着时间的推移，巻筒的累积堆积高度差被 最小化。累积堆积高度差的最小化使输出巻筒能够在衬底上施加均匀 的张力，形成一更加拉紧的输出巻筒18，该巻筒是相对圆形并且均匀 的，并且不太可能引起在包装过程的后续程序中的问题。
参考图4,示出通过旋转来重新定位图像的一实例。在图4中， 将第一图像41印刷在衬底20的中心部分。该第一图像41包括堆积高 度较大增加的区域44。区域44可能是在此印刷一包装标题的区域。 控制器已为所述图像计算了堆积高度差，并且已确定可通过旋转接下 来印刷的图像来实现对计算出的堆积高度差的补偿。因此，相对于第 一印刷图像41，将第二印刷图像42在衬底上旋转180。。此外，相对 于所述第二印刷图像42,将第三印刷图像43在村底上旋转180° 。通 过采用这种交替旋转的方式将第一、第二和第三图像41、 42和43定 位在衬底上，沿垂直于供给方向的方向最小化均方堆积高度差，并且 随着时间的推移最小化了巻筒的累积堆积高度差。这导致一更加拉紧 的输出巻筒18,该巻筒相对均匀并且不太可能导致在包装过程的后续 程序中的问题。
智能图像调整
现在参考图1、 2和5，在一实施方案中，控制器24被配置为通 过修改使用印刷设备来在介质上印刷的图像，从而减轻在印刷图像中 的堆积高度差的影响。根据这种方法，补块50被印刷在衬底20上的 选定的堆积高度管理区域中。所述补块被提供为或者是在堆积高度管 理区域中一已知高度轮廓的附加图像，或者是附加的标记材料(诸如调 色剂或油墨)，用以增加将被印刷到介质上的实际预期的图像上的堆积 高度轮廓。
当所述补块被提供为在预期的图像上的附加标记材料时，向该图 像添加过量的标记材料以增加在该图像上的一具体位置处的图像的堆 积高度。该附加的标记材料可被提供为除了在图像上的指定位置处产 生某一颜色所需要的数量之外的额外数量的标记材料。例如，可指示 印刷头在图像的给定像素位置处输送两倍于普通黑油墨数量的量，以将该位置的堆积高度增加到预期高度。替代地，整个图像或者图像的 一部分可被套印以有效增加整个图像的堆积高度。因此，被套印一次 的图像可有效地加倍整个图像的堆积高度。
当补块50被提供为在堆积高度管理区域中的附加图像时，该补块 50可采用诸如直线、矩形、点之类的多种形状中的任何一种，或者任 何其他形状或图案。可沿在供给方向22上的衬底20的长度，连续地 或者周期性地提供补块。补块沿着供给方向22越均匀和连续，则输出 巻筒在该位置处就越圆。
所述堆积高度管理区域可以是在衬底上的废料区域(诸如，将被切 掉的预定区域/线)，或者可以是在图像上有意留下的用于堆积高度管 理的空白区域。取决于将被拼版的图像的轮廓，可确定自然产生的废 料区域是否可被用于堆积高度管理，或者是否需要在将被印刷的图像 的边界内添加专门设计的空白区域。测试是否需要向图像添加空白区 域的一种方法，是使用上述讨论的堆积高度差计算，并且查看所述堆 积高度差值是否高于根据经验确定的阈值。当堆积高度管理区域已知 时，印刷设备在印刷时间内向衬底动态地添加图像补块，以补偿任何 计算出的堆积高度差。在这种情况下，通过在所选择的堆积高度管理 区域添加补块而改变a值以最小化累积图像差。
现在参考图5， 一段衬底20被显示为具有沿衬底的横向边缘设置 在废料区域56中的堆积高度管理区域。印刷图像51至54中的各个包 括一在衬底上增加的堆积高度55的区域。多个矩形形状的补块57被 周期性地设置在废料区域56中。所述多个补块57具有一堆积高度， 使得累积堆积高度H,基本相同于累积堆积高度H,。没有补块57，在衬 底20的右侧上的累积堆积高度(H2)将快速增加而远远超过在衬底20 的左侧上的累积堆积高度(H1)。这将导致在目标功能件18的左侧和右 侧之间的较大的累积堆积高度差，导致目标功能件18变形。然而，使 用在图5中在衬底左侧上提供的补块57，累积堆积高度差被最小化， 从而形成一更加均匀的目标功能件18。
采用智能图像调整，输入控制器的是一预期的图像(其可以以 一位 置约束被提供到控制器)，而从控制器输出的是一在衬底上被描绘的已 修改的图像。当在控制器中审查图像信息时，横截面高度差以及累积堆积高度差被动态计算，并且为添加所述补块而计算一新图像，以减
轻在输出巻筒18上的堆积高度差的影响。因此，在智能图像调整的实 施方案中，印刷初始图4象，并且通过向该初始图4象添加补块来{务改接 下来的图像。所述补块可被设置在空白区域中的预期的图像的界限内， 或者如图5中所列出的，可被印刷在衬底的废料区域的预期的图像的 界限之外。
累积堆积高度的闭环监控
现在参考图1和图6，在一实施方案中，通过实时测量在输出巻 筒上的堆积高度，并且将所测量的堆积高度信息反馈回控制器，来减 轻堆积高度差对印刷图像的影响。基于提供给控制器24的所测量的堆 积高度信息，可向印刷图像添加图像补块，以最小化在输出巻筒所测 得的累积堆积高度差。
在图6的实施方案中，堆积高度传感器60被布置在输出巻筒18 上，以监控在输出巻筒的多个位置的累积堆积高度。例如，在图6中， 示出了三个堆积高度传感器61~63，在输出巻筒18的左侧有一传感 器61，在输出巻筒18的中部有一传感器62，在输出巻筒18的右侧有 一传感器63。所述传感器61~63例如可以是在传感器位置处物理接 触巻筒18以确定堆积高度的机械式传感器。作为另一实例，传感器 61 ~ 63可以是光学传感器，例如能够在传感器位置处测量堆积高度的 激光器。
各个传感器61~63都测量在传感器位置处的巻筒18上的累积堆 积高度，并且输出一测量值。所述传感器测量值作为用以改变图像堆 积高度的负反馈被反馈到控制器24。控制器24接收传感器测量值， 并且计算一将被添加到印刷图像的补块，以补偿输出巻筒18处的累积 堆积高度差。正如上文所解释的，在衬底上的堆积高度管理区域中提 供补块。因此，借助于将堆积高度测量值反馈到控制器24的传感器， 图6的实施方案提供了在输出巻筒18处的累积堆积高度差的闭环控 制。
在图6中，由传感器所返回的值包括传感器61的A，传感器62 的P&,以及传感器63的/>&。控制器24在相应位置处，将图像补块堆积高度设置为(1 -归一化(A))、 (1 —归一化(尸,。)和(1 一归一化 (W3))。通过使用所述三个值的最大值进行归一化，可将传感器值的 归一化变为动态的，即
归一4匕(/^,)=尸/ ,/最大值(i^，尸/Z2,i^)。
这种动态归一化有助于将所增加的图像补块的成本最小化。具体 地，传感器允许在发生纠正成本(即，油墨和成像成本)之前越过某一 阈值误差。而且，因为这是一种累积测量，(即，传感器是在有效测量 迄今为止所印刷的整个衬底长度上的堆积高度，而不仅仅是一有限窗 口)，所以在薄膜的较短的一段内出现的小高度差通常可在累积基础上 抵消，而无须在该时刻进行纠正。
正如之前所讨论的，可连续地或周期性地向废料或指定区域添加 图像补块。然而，所添加的堆积高度相反于输出堆积高度。
然而，归一化的另一种选择是对图像补块使用常量高度值。因此， 使用常量高度值选择，在一个或多个印刷管理区域内连续提供一已知 的堆积高度。该已知的堆积高度的累积效果是在图像管理区域中的一 个高的累积堆积高度值。如果将两个或更多个常量高度值补块添加到 整个衬底及其相对的两侧上，则可容易获得一相对均匀的输出巻筒。 所述常量高度值归一化的优点是快速实现堆积高度的平衡。
尽管在此已提供了各种各样的实施方案，但本领域中的普通技术 人员将意识到可进行其他实践和调整。而且，可将在此所描述的各种 实施方案的这些方面结合其他特征中的方面或者用其代替，以实现与
在此所描述的实施方案所不同的实施方案。例如，对于图6中的闭环
控制系统，控制器可被配置为重新定位接下来所印刷的图像以降低累 积堆积高度差(例如，通过平移或旋转)，而非如上所述将补块添加到 图像中。因此，应理解的是，各种上述所公开的以及其他特征和功能， 或者其替代，都可预期地结合进许多其他不同的系统或应用中。本技 术领域中的普通技术人员可接下来进行各种当前不能预见或未预料到 的替代、修改、变化或者改进，这些替代、修改、变化或者改进也都 被包含在下附的权利要求书中。
权利要求
1.一种在从介质输入卷筒提供的介质上印刷图像的方法，该方法包括以下步骤a)将介质沿供给方向从介质输入卷筒供给到印刷设备；b)使用所述印刷设备在所述介质上印刷至少一个图像；c)在输出卷筒处接收已印刷的介质；d)为所述至少一个图像确定堆积高度差；以及e)响应于所确定的堆积高度差，修改接下来印刷在介质上的图像。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述确定堆积高度差的步骤 包括，为所述图像中的至少一个估计已印刷的堆积高度轮廓。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中所述修改接下来印刷在介质 上的图像的步骤包括，相对于在介质上印刷的所述至少一个图像的位 置，调整接下来印刷在介质上的图像的位置。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中所述调整接下来的图像的位 置的步骤包括，从在介质上印刷的所述至少一个图像的位置处，在印 刷介质上平移接下来的图像。
5. —种在从介质巻筒中提供的介质上印刷多个预期的图像的方 法，该方法包括以下步骤a) 将介质从介质巻筒供给至印刷设备；b) 使用印刷设备在介质上印刷预期的图像；c) 在介质上印刷至少一个图像补块，所印刷的图像补块具有被配 置为使得在输出巻筒中的变形最小化的堆积高度；以及d) 在所述输出巻筒处接收所印刷的介质。
6. 根据权利要求5所述的方法，其中所述至少一个图像补块被设 置在一堆积高度管理区域中，其中所述堆积高度管理区域被设置在所 述介质的废料区域中。
7. 根据权利要求5所述的方法，其中所述至少一个图像补块被设 置在一堆积高度管理区域中，其中所述堆积高度管理区域被设置在所 述介质的与图像的空白区域相一致的部分上。
8. —种在具有两个横向边缘的介质上印刷图像的方法，该方法包括以下步骤a) 在介质的两个横向边缘之间的第一位置印刷至少一个初始图像；b) 从所述至少一个初始图像确定一堆积高度差；c) 为至少一个接下来的图像确定在介质的两个横向边缘之间的 第二位置，其中确定所述第二位置是至少部分地基于在印刷介质上的 已确定的堆积高度差；以及d) 在所述介质上的第二位置，印刷所述至少一个接下来的图像。
9. 根据权利要求8所述的方法，其中所述第二位置是自所述第一 位置的一平移位置，所述平移位置横切所述介质的供给方向。
10. 根据权利要求8所述的方法，其中所述第二位置是自所述第 一位置的一旋转位置。
全文摘要
一种在一段介质上印刷多个图像的方法，该方法包括从介质的输入卷筒中供给介质到印刷设备，在所述印刷设备处将图像印刷在介质上。在将图像印刷到介质上之后，将所述介质输送到输出卷筒。所述方法进一步包括在印刷介质上为至少一个初始图像确定堆积高度差。基于所确定的堆积高度差，修改接下来将印刷在介质上的图像。以一种用于补偿所确定的堆积高度差的方式修改接下来的图像。因此，还公开了一种在各种印刷应用中的卷带式的印刷方法，所述方法可用于平衡在介质卷筒宽度内的油墨层，并且保持输出卷筒的圆柱形形状。
文档编号B41M1/00GK101549596SQ200910132359
公开日2009年10月7日 申请日期2009年3月30日 优先权日2008年3月31日
发明者S·V·拉万卡 申请人:施乐公司