用于探测有缺陷的印刷喷嘴的被压缩的印刷图像的制作方法

本发明涉及一种用于探测和补偿喷墨印刷机中的有缺陷的印刷喷嘴的方法。

本发明属于数字印刷的技术领域。

背景技术：

在工业印刷产业中，数字印刷——特别是喷墨印刷形式的数字印刷变得越来越重要。在喷墨印刷中由系统决定地，在确保印刷质量方面，有与之前优选使用的胶版印刷不同的问题处于关注焦点。因此，在自动的质量保证范畴内，显然必须特别考虑这些喷墨特定的问题。在此，一个要点涉及喷墨印刷头中的各个印刷喷嘴的缺陷。这些有缺陷的印刷喷嘴产生特定的错误图像，这种错误图像对于喷墨印刷来说是特征性的，并且这些有缺陷的印刷喷嘴在该技术领域内也称为“缺失喷嘴(missingnozzles)”。

这种有缺陷的印刷喷嘴的原因可能是多方面的。主要原因是：当印刷喷嘴长时间不使用时，印刷喷嘴变干。在此，变干的油墨剩余物堵塞印刷喷嘴，使得该印刷喷嘴不再能够印刷、仅还能部分地印刷和/或以歪斜的印刷点印刷。其他的错误来源包括灰尘颗粒或堵塞印刷喷嘴出口的其他颗粒。如此受损害的印刷喷嘴在所产生的印刷图像中引起特征伪像(artefakt)。因此，在单色印刷时，完全失效的印刷喷嘴在其不再对印刷图像做出贡献的位置处在白色的印刷基底上留下白色的线——因此也称为“白线(whiteline)”。如果具有歪斜印刷点的印刷喷嘴偏差太多，则该印刷喷嘴同样引起“白线”。然而在此，在斜喷的印刷喷嘴施加其油墨的位置处还附加地产生所谓的“暗线”(darkline)。在此，白线的颜色取决于所基于的印刷基底。带颜色的印刷基底——例如浅绿色的纸自然相应地引起浅绿色的线。如果在该位置处进行多色印刷，则这会导致色值失真。尽管该色值失真在完成的印刷图像中不太明显，但在大多数情况下仍然易于被人眼看出。

为了消除有缺陷的印刷喷嘴并且相应地避免“白线”，在现有技术中公开许多方案。除了提供冗余的印刷喷嘴或印刷头以外，例如已知使用能够在相同位置进行印刷的其他印刷颜色的印刷喷嘴，以便在该位置处借助其余可用颜色的混合物尽可能好地再现出(nachbilden)失效的印刷喷嘴缺失的色值。在此，缺失的色值很少会被百分之百地准确再现，但是对于人眼来说，即使是近似也会导致明显改善的印刷图像。

此外，用于补偿“缺失喷嘴”的主要方案是：通过相邻的印刷喷嘴(这些印刷喷嘴执行增加的油墨施加)补偿失效的或有缺陷的印刷喷嘴。在此，相邻的印刷喷嘴施加如此多的油墨，使得它们之间的缺失的印刷喷嘴尽可能良好地运行。在仅部分失效的或歪斜印刷的印刷喷嘴的情况下，必须相应地匹配通过相邻印刷喷嘴的补偿。通常，出于实际原因，所涉及的印刷喷嘴被完全关断然后作为失效的印刷喷嘴通过相邻喷嘴被补偿。在此，始终应注意不执行过度补偿，因为这会由于过多的油墨施加而导致相应的暗色的线——即“暗线”。

然而，为了完全补偿有缺陷的印刷喷嘴，首先必须探测该印刷喷嘴。为此，在现有技术中同样公开许多方法。最常见的方案是在印刷基底上以规则的距离印刷测试图案，在所述测试图案中，所有使用的印刷头的所有印刷喷嘴分别印刷至少一个小的测试对象。然后优选地，可以通过图像检测系统来自动化地测量和分析处理这些测试图案。如果这些图像对象中的一个显示出显著的偏差，则由此可以推断出相应的印刷喷嘴的状态。因此可以相对可靠地探测有缺陷的印刷喷嘴。然而，这种方案的缺点是：测试图案在其结构和整体性方面与真正待产生的印刷图像不同。因此不能总是说，测试图案中的异常的印刷喷嘴是否真正地引起例如“白线”形式的图像伪像。因此，取决于用于测试图案中所产生的图像对象的评估标准，借助对测试图案的印刷和分析处理，经常发现太少的有缺陷的印刷喷嘴。反之，在太严格的标准的情况下，经常求取到太多的假阳性错误(falsch-positivfehler)并且太多的印刷喷嘴被相应地标记为有缺陷的。此外，测试图案需要在印刷基底上占用空间，这增加了浪费(makulatur)。而且正是出于以上这些原因，通常在每个页张上仅印刷所使用的一个印刷颜色的一个测试图案，这导致直至发现有缺陷的印刷喷嘴存在相应的滞后时间(totzeit)。

因此，为了避免这些缺点，由现有技术已知：由所产生的印刷图像本身探测有缺陷的印刷喷嘴。因此，德国专利de102015207566b3公开一种方法，所述方法用于借助数字印刷图像相对于印刷头在垂直于印刷方向的移位以及物理印刷头的反向移位来在印刷图像中探测有缺陷的印刷喷嘴，由此，可以由相应的印刷喷嘴在印刷基板上的迁移看出：异常的图像成分(例如白线)是否由于失效的印刷喷嘴所引起，或者，异常的图像成分是否是印刷图像本身的组成部分。

此外，由当前尚未公开的德国专利申请de102016224971.1已知一种用于探测失效的印刷喷嘴的方法，在该方法中，由所产生的印刷图像产生列总和特性(spaltensummenprofil)并且将该列总和特性与理想的参考图像的相应列总和特性进行比较，以便探测由于“白线”而引起的偏差，然后可以将该偏差分配给故障的印刷喷嘴。

然而，这些方法也具有一些缺点。例如，由借助列总和特性的方法无法目标明确地排除由“缺失喷嘴”以外的原因引起的伪像，因为关于面覆盖和其他图像成分的信息丢失。在借助数字印刷图像的移位加上印刷头的反向移位的方法中，通常存在的问题是：印刷头不能足够快地被反向移位(gegenverschieben)，或者，为了进行持续的质量控制，印刷头的移位是开销大的。此外，在由实际的印刷图像探测的情况下，当然也可以始终仅探测也对印刷实际的印刷图像做出贡献的那些有缺陷的印刷喷嘴。当然，由实际的印刷图像进行探测总是意味着一定的浪费，因为有缺陷的印刷喷嘴总是在实际印刷之后才被探测到。

技术实现要素：

因此，本发明的任务是公开一种用于探测和补偿有缺陷的印刷喷嘴的替代方法，该替代方法克服了由现有技术已知的方法的缺点。

该任务通过用于通过计算机探测和补偿喷墨印刷机中的有缺陷的印刷喷嘴的方法来解决，该方法包括以下步骤：通过计算机将数字式存在的印刷图像的图像高度压缩到印刷控制条(druckkontrollstreifen)的图像高度上，其中，图像宽度保持不受影响，将所压缩的数字印刷图像印刷在印刷基底上，通过至少一个图像传感器记录所印刷的、所压缩的数字印刷图像，通过计算机将所记录的印刷图像与所压缩的数字印刷图像进行比较，通过计算机由所述比较求取对于所述数字印刷图像来说有缺陷的印刷喷嘴并且补偿这些探测到的有缺陷的印刷喷嘴，借助经补偿的有缺陷的印刷喷嘴将数字印刷图像印刷在后续的印刷基底上。因此，根据本发明的方法的本质主要在于：既不印刷喷嘴测试图案也不印刷面覆盖元素，因为这两者都不具有待产生的印刷图像的特定特征。此外，也不由真正的印刷图像进行探测，因为这总是需要产生浪费。替代地，计算机将预备级中数字式存在的待产生的印刷图像从其正常高度压缩成仅几厘米高的条带，并且随后将该条带类似作为喷墨印刷机中的测试图案进行印刷。因为印刷头的有缺陷的印刷喷嘴通常会留下在印刷方向上呈条状的印刷错误——例如所谓的“白线”，因此这意味着，为了目标明确地探测“白线”和造成“白线”的有缺陷的印刷喷嘴，不一定必须存在完整的印刷图像。与由现有技术已知的纯列总和特性相比，如此压缩的印刷图像还具有以下优点：该印刷图像还具有关于面覆盖的图像信息。因此，可以目标明确地跟踪“白线”，并且因此也可以跟踪为此负责的有缺陷的印刷喷嘴。为了避免直至补偿所发现的“缺失喷嘴”的滞后时间形式的浪费，始终在真正的印刷图像之前将所压缩的印刷图像印刷到印刷衬底上。在此，所压缩的印刷图像的宽度保持不变。此外，所压缩的印刷图像(该印刷图像具有与随后待印刷的未改变的印刷图像相同的宽度)也应该被置于与未改变的印刷图像相同的水平位置处，以便简化像素与喷嘴的分配(pixel-nozzle-zuordnung)。然后，由图像检测系统记录、数字化和分析处理所压缩的、所印刷的印刷图像。为此，该图像检测系统具有至少一个图像传感器、通常一个至多个rgb摄像机。所述分析处理以如下方式进行：将由图像检测系统记录和重新数字化的所压缩的印刷图像与计算机中的数字式存在的所压缩的印刷图像进行比较。

该方法的有利的和优选的扩展方案由说明书以及附图中得出。

根据本发明的方法的一种优选扩展方案是：计算机在rgb颜色空间、lab颜色空间或印刷颜色空间(cmyk加可选的附加印刷颜色)中执行数字式存在的印刷图像的图像高度的压缩，其中，如果印刷图像不处于所涉及的颜色空间中，则计算机将印刷图像转换到该颜色空间中。数字式存在的印刷图像通常在预备级中才处于rgb颜色空间中。然后在准备印刷过程的范畴内，将该印刷图像转换到lab颜色空间中并且为了印刷而转换到喷墨印刷机的印刷颜色空间(通常是cmyk加可选的附加颜色——通常是ogv)中。因此，当然可以在所有三个颜色空间中执行数字式存在的印刷图像的图像高度的压缩。选择哪个颜色空间取决于相应印刷过程的要求以及根据本发明的方法的当前经验值。

根据本发明的方法的另一优选扩展方案是：由计算机通过使用插值法执行压缩。在使用合适的插值法的情况下，当前的数字印刷图像的印刷宽度在此保持不变，只有图像的高度被压缩。插值法的类型取决于具体情况。通常，使用双三次插值法(bikubischeinterpolationsverfahren)。

根据本发明的方法的另一优选扩展方案是：计算机将所压缩的数字印刷图像以及所记录的印刷图像划分成各个分色，然后在所划分的分色之间执行所压缩的数字印刷图像与所记录的印刷图像之间的比较。为了使计算机对有缺陷的印刷喷嘴的求取变得容易，建议将所检测的、所记录的印刷图像划分成其各个分色。这同样可以借助原始的数字式存在的所压缩的印刷图像来实现，使得随后仅在各个分色方面进行比较。因此这也是有意义的，因为在喷墨印刷中，每种印刷颜色无论如何都由一个另外的印刷头施加，因此，有缺陷的印刷喷嘴分别仅影响一种确定的分色(farbauszug)。当然，这仅适用于执行多色印刷。在单色印刷的情况下，省去该方法步骤。

根据本发明的方法的另一优选扩展方案是：计算机要么在rgb颜色空间、lab颜色空间中，要么在印刷颜色空间(cmyk加可选的附加印刷颜色)中执行所压缩的数字印刷图像与所记录的印刷图像之间的比较，其中，计算机将不处于所涉及的颜色空间中的那些印刷图像转换到所涉及的颜色空间中，然后在该颜色空间中将所压缩的数字印刷图像以及所记录的印刷图像划分成各个分色。由图像检测系统重新数字化的印刷图像大多处于rgb颜色空间中，因为所使用的图像传感器大多是rgb传感器。反之，被数字压缩的印刷图像通常还是处于lab颜色空间中，因为该lab颜色空间优选在印刷预备级中用于印刷过程的准备。喷墨印刷机再次在具有其可用的印刷颜色的印刷颜色空间中运行，所述印刷颜色包括cmyk加可选的附加颜色(通常ogv)。这意味着，有缺陷的印刷喷嘴分别会从该范围(cmyk加ogv)印刷出确定的印刷颜色。所以，为了让两个印刷图像处于相同的颜色空间中，自然必须执行颜色转换。只有这样才能够实现对所压缩的所检测的印刷图像与所压缩的数字印刷图像的各个分色进行有意义的比较。在哪个颜色空间中进行比较对于根据本发明的方法来说是次要的。印刷颜色空间适用于此，因为有缺陷的印刷喷嘴在该颜色空间中运行。在这种情况下，将两个印刷图像从它们各自的颜色空间(在这种情况下rgb颜色空间或lab颜色空间)转换到用于cmyk加ogv的印刷颜色空间中，并且随后在该颜色空间中执行比较。如果选择其他的颜色空间，则必须将印刷图像相应地转换到该颜色空间中。

根据本发明的方法的另一优选扩展方案是：借助icc色彩特性文件(icc-farbprofil)实现划分成各个分色以及转换到一个其他的颜色空间中。icc特性文件的使用适用于这两个过程。

根据本发明的方法的另一优选扩展方案是：借助压缩将图像高度减小到原始图像高度的至多10％。在此，必须谨慎权衡所减少的印刷高度或图像高度。太大的压缩图像会占用大量空间并且相应地产生浪费，此外会消耗不必要的油墨。在太强的压缩和被相应压缩得太小的印刷图像的情况下，又会发生过多(例如面覆盖形式的)图像内容的丢失。在压缩之后，图像高度不应超过原始图像高度的至多10％，因为否则，由所产生的控制元素引起的浪费太大。对于大多数情况，不超过原始高度的5％的范围内的数量级就是足够的。因此，例如可以将具有70厘米的原始图像高度的印刷图像压缩到1厘米的图像高度上，其中，如此产生的1厘米高的控制元素对于根据本发明的“缺失喷嘴”的探测来说是绝对足够的。

根据本发明的方法的另一优选扩展方案是：将该方法用于页张喷墨印刷机(bogen-inkjetdruckmaschine)，并且所印刷的和所记录的印刷图像相应于各个印刷页张。根据本发明的方法当然可以用于所有的喷墨印刷方法。然而优选将该方法用于页张喷墨印刷机。在此，可以特别好地使用根据本发明的方法，因为待压缩的数字式存在的印刷图像已经分离地存在于印刷页张上。

根据本发明的方法的另一优选扩展方案是：最迟在如下印刷页张上对所压缩的数字印刷图像进行印刷：该印刷页张直接处于具有待印刷的印刷图像的印刷页张前面。在此，依照逻辑地，以所压缩的印刷图像形式存在的印刷图案或控制图案必须最迟被置于如下页张上：该页张处于应该在其上印刷相应的未压缩的印刷图像的页张的前面。在此，必须预先将所压缩的印刷测试图案印刷在多少页张上取决于图像检测系统的以及所使用的计算机的分析处理速度，或者说，取决于喷墨印刷机系统可以多块地对所探测到的有缺陷的印刷喷嘴作出补偿反应。然而，由于在喷墨印刷机投入运行时无论如何都会印刷多个浪费页张，所以这不是问题。反之，通过根据本发明的方法甚至可以将投入运行时的浪费(inbetriebnahme-makulatur)减少到最少一张，其中，这是最佳的情况。

根据本发明的方法的另一优选扩展方案是：除了所压缩的印刷测试图案以外，印刷经匹配的印刷喷嘴探测图案，该印刷喷嘴探测图案同样由至少一个图像传感器所记录并且由计算机分析处理，并且该印刷喷嘴探测图案使所探测的印刷喷嘴错误与各个印刷喷嘴之间的分配变得容易。因为由所印刷的印刷图像进行探测的一个已知缺点是：所发现的印刷错误与造成该印刷错误的印刷喷嘴之间的分配是困难的，所以可能有用的是，除了所压缩的印刷测试图案，还印刷和分析处理经匹配的印刷喷嘴探测图案。最后，根据本发明的方法是由印刷图像探测“缺失喷嘴”的特殊子类型。因此，应该能够容易地实现所检测的“白线”与造成该“白线”的所属的有缺陷的印刷喷嘴之间的准确分配。在此，对于每个待检查的印刷图像，大多仅需要印刷一次附加的印刷喷嘴探测图案。如果待印刷的印刷图像的印数(auflage)多于一个，则对于这些印刷图像的后续样本来说，仅印刷所压缩的印刷测试图案并且为了分配给相应的喷嘴而使用一次性印刷的印刷喷嘴测试图案就是足够的。一种替代方法在于使用具有相应较高的图像分辨率的摄像机；所述图像分辨率通常至少在喷墨印刷机的图像分辨率上。这使得将“白线”分配给印刷喷嘴变得容易得多。然而，目前使用这种高分辨率的摄像机仍然太昂贵。

附图说明

以下参照所属的附图根据至少一个优选实施例进一步描述本发明以及本发明的结构上和/或功能上有利的扩展方案。在附图中，相互对应的元件分别设有相同的附图标记。附图示出：

图1示出页张喷墨印刷机的结构的一个示例；

图2示出由于“缺失喷嘴”所造成的“白线”的一个示例；

图3示出两个印刷页张，这两个印刷页张具有按照根据本发明的方法产生的被压缩的控制元素；

图4示出根据本发明的方法的示意性流程。

具体实施方式

优选的实施变型方案的应用领域是喷墨印刷机7。图1示出这种机器7的基本结构的示例，该机器由进料器1直至收料器3构成，该进料器用于将印刷基底2提供到印刷机构4中，该印刷基底在该印刷机构中由印刷头5印刷。在此，涉及一种由控制计算机6控制的页张喷墨印刷机7。在这种印刷机7运行时，如上所述，印刷机构4中的印刷头5中的各个印刷喷嘴可能会失效。于是，结果是“白线”9或者在多色印刷的情况下出现失真的色值。印刷图像8中的这种“白线”9的示例在图2中示出。

在图4中以一种优选的实施变型方案示意性示出根据本发明的方法的流程。首先，在印刷准备的范畴内，将用于当前印刷页张2(在图4中作为y示出)的印刷图像8换算到减小的印刷长度上(例如从70cm到1cm)。在当前使用的页张喷墨印刷机7中，将印刷长度减小到几厘米导致1cm的原始印刷长度被减小到约4-8个像素。借助内联摄像机的更高扫描频率得到相应更高的分辨率。在此，该过程由计算机6执行，该计算机例如可以是印刷机7的控制计算机或其他的可用的计算机。重要的是：计算机6(例如通过到通信网络的连接端)具有至所使用的页张喷墨印刷机7的数据连接。在此，通过使用合适的插值法来实现压缩。在此，印刷图像8的印刷宽度保持不变。然后，借助icc色彩特性文件将所压缩的印刷图像12换算成各个分色。在此，借助计算机6从颜色空间rgb或lab转换到印刷颜色空间cmyk-ogv中。因此，所压缩的印刷图像12在其尺寸方面相应于印刷控制条。

在下一步骤中，对如此产生的印刷控制条12进行印刷和分析处理。在此，理想地，将印刷控制条12印刷在前面的(vorlaufende)印刷页张10(在图4中标记为x)上、印刷在前面的印刷页张10的印刷图像11的下方——例如页张下缘处。根据分析处理所需的计算时间，也可以将计算出的印刷控制条12印刷在再前面的印刷页张(即x-1、x-2等)上——在图4中未示出。然后，通过图像检测系统的内联摄像机12读取所印刷的印刷控制条12并且将其重新数字化。针对所检测的印刷控制条12，然后计算机6由rgb摄像机数据计算出cmykogv的各个分色。接下来，计算机6将由所印刷的且所检测的印刷控制条12求取的印刷喷嘴特性与数字式存在的原始图像的或所压缩的原始图像的印刷喷嘴特性进行比较。由此，计算机6例如通过探测产生的差分信号中的峰值来求取对于当前的印刷页张2的印刷图像y8而言重要相关的有缺陷的印刷喷嘴。

最后的步骤是：借助被相应补偿的有缺陷的印刷喷嘴在当前印刷页张2上印刷真正的印刷图像y8。在此，针对所述过程的一个示例在图3中示出。在此，原始图像被印刷在当前的印刷页张2上，而没有出现“白线”9，因为由分析所求取的故障的有缺陷的印刷喷嘴在各个颜色方面被补偿。这例如可以通过与该故障的印刷喷嘴相邻的印刷喷嘴或其他合适的补偿方法实现。如果要在后续的印刷页张上印刷其他印刷图像，则相应地重复根据本发明的方法，其中，再次将用于后续印刷图像的印刷图像的印刷控制条13以压缩形式置于当前印刷页张2上——例如页张下缘上。

该方法适用于一个印数(druckauflage)，即每页仅印刷一次。然而，该方法也可以用于大于1的印数并且理想地避免由于“白线”造成的所有浪费。

在另一优选实施变型方案中，除了所压缩的印刷图像12、13以外，还可以印刷缩短的喷嘴探测图案。这使对有缺陷的喷嘴的准确探测或像素/喷嘴分配变得容易。对于大于1的印数，在此仅须印刷一次喷嘴探测图案，然而为了探测应该连续地印刷所压缩的印刷图像。

总之，通过根据本发明的方法，印刷页张2、10的印刷图像8、11被压缩到控制条12、13的长度上，但该印刷图像仍然包含图像内容——例如未改变的图像8、11的分离的面覆盖。该印刷图像作为控制探测元素12、13被一并印刷在之前印刷的页张2、10上并且被测量和分析。由此，预先求取对于原始图像的印刷而言重要相关的关键喷嘴，并且在印刷过程中对该关键喷嘴自身进行补偿。

附图标记列表

1进料器

2当前的印刷基底/当前的印刷页张

3收料器

4喷墨印刷机构

5喷墨印刷头

6计算机

7喷墨印刷机

8当前的印刷页张上的印刷图像

9白线

10前面的印刷页张

11前面的印刷页张上的印刷图像

12由当前的印刷页张上的所压缩的印刷图像构成的控制区

13由后续的印刷页张上的所压缩的印刷图像构成的控制区