用于在喷墨印刷系统中探测失效的印刷喷嘴的方法
【专利摘要】一种用于借助于控制计算机在喷墨印刷机中自动探测失效的印刷喷嘴的方法，所述方法包括以下步骤：执行用于产生具有印刷图像数据的第一印刷图像的印刷进程；通过至少一个图像传感器检测并数字化在所述印刷进程中产生的所述第一印刷图像；在所述控制计算机中将所述第一印刷图像横向于印刷方向地数字式移动至少一个印刷喷嘴；执行用于基于经数字式移动的所述第一印刷图像产生第二印刷图像的另一个印刷进程；通过所述至少一个图像传感器检测并数字化所述第二印刷图像；在所述控制计算机中在所检测的第一和第二印刷图像之间进行比较；通过所述控制计算机由比较结果求取失效的印刷喷嘴。
【专利说明】
用于在喷墨印刷系统中探测失效的印刷喷嘴的方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种具有权利要求1的特征的、用于在喷墨印刷系统中探测失效的印刷喷嘴的方法以及一种具有权利要求9的前序部分的特征的、用于实现这样的方法的设备。
[0002]本发明属于数字印刷的技术领域。
【背景技术】
[0003]通常来说，喷墨印刷机包括一个或者多个印刷头并且每个印刷头包括多个印刷喷嘴。喷墨印刷机使用喷嘴来印刷，其方式是，放出墨。印刷机具有喷嘴板，喷嘴板具有单个喷嘴的特定布置，所述特定布置允许直至1200dpi的分辨率。这要求约20μπι的喷嘴间距。在单个印刷喷嘴失效的情况下产生这样的区域，这些区域不能够通过为其设置的喷嘴以单个分色版根据BCMY来配图。因此产生了未着色的位置，这些位置可能示出为空白行。如果涉及多色印刷，则在该位置缺少相应的颜色并且颜色值失真。也应当注意:单个喷嘴的放出过程并非能够理想地进行而是与之或多或少地有偏差，此外应考虑所喷印的点的大小。因此，功能失效的喷嘴涉及每个所印刷的文档的印刷质量。单个喷嘴的失效的原因是多样的，在此可以涉及暂时失效或者持续失效。
[0004]为了降低对印刷图像尤其是在全版面中的影响，由现有技术已知多种用于补偿的方案。在这些方案的一种方案中尝试通过相同颜色并且在相同的喷墨单元中的其他喷嘴来覆盖该错误。也就是说，为了补偿单个失效的喷墨印刷喷嘴，在确定了涉及哪个单个喷嘴之后如此控制相邻的喷嘴，使得这些喷嘴的点大小如此地放大，使得一起覆盖失效的喷嘴的位置。因此，相邻喷嘴同时记录失效的喷嘴的图像。因此能够阻止由于单个喷嘴的未印刷而产生的空白行。
[0005]另一个已知的方案在于:失效的印刷喷嘴通过在相同的位置处的分别使用的其他印刷颜色的喷嘴来取代。在此，尝试通过还可用的颜色的有针对性的并且受控的叠印尽可能接近失效的印刷颜色。由此既不需要印刷喷嘴或者印刷头的冗余，相邻印刷喷嘴的失效也不是问题。然而，该补偿方法的主要缺点在于，该方法仅仅能够用于多色印刷。此外，通过该印刷机的计算机要求更高的计算和控制需求，以便求取必要的颜色组合。此外根据失效的颜色相对于剩余颜色的还可印刷的颜色空间的色差，该最终的印刷结果绝对可能与期望值明显偏离。
[0006]用于补偿失效的印刷喷嘴的其他方案设置同一种颜色的双重喷嘴单元，以便能够通过冗余来补偿单个喷嘴的失效。或者使用多个可定位的印刷头来印刷图像。如果印刷喷嘴失效，则对印刷头重新定位，以便尽可能好地取代失效的喷嘴。事实上，在这两个方案中需要相同颜色的印刷头的冗余，这随之带来已经提及的问题。
[0007]然而，这样的补偿的前提是首先正确地探测出失效的印刷喷嘴。也就是说不仅必须检测出现了这样的失效，而且必须也识别出恰好涉及哪个印刷喷嘴，因为大多已知的补偿方法需要功能不正常的印刷喷嘴的准确认识。
[0008]对于探测，由现有技术中已知不同的解决方案:
[0009]1.印刷测试-印刷图像
[0010]然后，由机械操作员评价、即清点印刷图像并且由人工输入来告知该机器可能失效的喷嘴的信息。基于该信息如此创建新的印刷图像，使得补偿失效的喷嘴。该进程能够不与主要时间并行地执行。必须首先识别出印刷图像中的错误，以便然后开始所描述的人工进程。需要检查什么导致作业时间的失效。此外涉及非自动的识别，这可能在必要时造成废页的积压。例如，由专利申请US 2011/227988 Al以及专利US 8322814 B2已知这样的测试图案。
[00?1 ] 2.印刷并自动地分析处理特定的测试样张(Test-Form)
[0012]可能性A:在印刷机上作为单独的工作来印刷该测试样张。
[0013]可能性B:该测试样张在转轮印刷时在多个有用部分(Nutzen)之间或者在纸页印刷时在未使用的纸张边缘处。
[0014]该测试样张能够实现失效的喷墨喷嘴的相对简单的自动识别。缺点在于，纸张边缘或者在多个有用部分之间的间隙并非在任何种类的印刷中都是所期望的或者可实现的。当该测试图案作为单独的印刷作业产生时将产生大量的废页。窄的纸张边缘仅仅允许有限大小的测试样张，即仅仅允许多个喷嘴中的一部分喷嘴的检查，从而不保证失效的喷嘴的立刻识别和补偿。也就是说造成了废品的产生或者替代地造成了全纸张规格的不充分的利用。
[0015]3.
[0016]可能性A:实时地借助于摄像机或者传感器读取整个印刷图像。然后，所识别出的数据必须与原始打印图像电子式比较。然而，数据的比较要求非常高的计算能力以及数据的实时比较。在使用可变的数据的情况下也必须提供每个版次的期望印刷图像以便重新比较或者相应地匹配可变的数据。该解决方案要求用于高性能硬件的应用的高成本或者造成数据处理期间该机器的停机时间。该系统容易出错，因为不会自动明白哪个喷嘴行列恰好失效以便之后进行补偿。电子式测定将要求非常精确的装置以及高的成本开销。
[0017]列举专利申请US2013/187970 Al作为其一个示例。在此，数字的期望图像与经印刷的图像的扫描进行比较。描述以下转换，该转换使得所扫描的图像(分辨率转换、扫描仪特性的转换)与数字的期望图像可比较。此外描述以下求差，该求差在发生超过限定的阈值的偏差的情况下被用于探测功能不正常的喷嘴。版次也称为参考标记，借助于该参考标记能够实现功能不正常的印刷喷嘴的位置确定或辨识。
[0018]可能性B:在此也借助于摄像机或者传感器实时地读取整个印刷图像。但是，将数据然后在印刷方向上数字式在灰度值/强度或者类似参量方面进行累计并且横向于印刷方向地创建一轮廓曲线。如果该轮廓曲线包括像素宽度“扰动”，则从中推断功能失效。这里较大的缺点在于，不能够将例如在印刷条形码时的期望扰动与喷嘴功能失效进行区分。在此，由现有技术已知的示例为专利US 8531743 B2。其描述了一种用于探测失效的喷嘴的系统，在该探测中借助于光学传感器采集的图像沿着印刷方向遍寻强度差异条带。在此产生经向上积分的轮廓曲线，其中，查找低于阈值的扰动。阐述了以下方法，所述方法允许将传感器的扫描或采集的行分配到具体的印刷进程颜色，以便因此在该印刷颜色中识别出相应的失效的喷嘴。
[0019]另一个示例为专利申请EP2626209 Al，其中，同样进行了在印刷方向上强度差异条带的探测。在此通过交替的照明、即不同的波长对于每个进程颜色分别产生一个图像，在其中能够直接在该经扫描的分色版中查找条带。在此产生一个向上积分的轮廓曲线，其中，查找低于阈值的扰动。
【发明内容】
[0020]因此，本发明的任务在于公开一种用于在喷墨印刷机中探测失效的印刷喷嘴的方法和设备，该方法克服已知的方法在测试图案的必要性或性能不足方面的缺点。
[0021]该任务的根据本发明的解决方案是一种具有主权利要求1的特征的方法。
[0022]在此涉及一种用于借助于控制计算机在喷墨印刷机中自动探测失效的印刷喷嘴的方法，所述方法包括以下步骤:
[0023]1.执行用于产生具有印刷图像数据的第一印刷图像的印刷进程；
[0024]2.通过至少一个图像传感器检测并数字化在所述印刷进程中产生的所述第一印刷图像；
[0025]3.在所述控制计算机中将所述第一印刷图像横向于印刷方向地数字式移动至少一个印刷喷嘴；
[0026]4.执行用于基于经数字式移动的所述第一印刷图像产生第二印刷图像的另一个印刷进程；
[0027]5.通过所述至少一个图像传感器检测并数字化所述第二印刷图像；
[0028]6.在所述控制计算机中在所检测的第一和第二印刷图像之间进行比较；
[0029]7.通过所述控制计算机由比较结果求取失效的印刷喷嘴。
[0030]根据本发明的方法的基础是，通过印刷图像的移动来探测失效的印刷喷嘴。为此，通过摄像机检测经印刷的第一有用部分并且使其在控制计算机中横向于印刷方向移动至少一个印刷喷嘴。该移动是向左还是向右进行并不重要。唯一的条件是，在移动方向上存在足够到现在为止未使用的印刷喷嘴，从而使得接下来并且尽管移动还能够印刷整个有用部分。在移动了该印刷图像之后印刷、重新数字化下一有用部分并且在控制计算机中将其与旧的未经移动的图像进行比较。通过以下方式能够求取失效的印刷喷嘴，即在印刷方向上竖直的空白面在第二有用部分中“游移(gewandert)” 了所述移动宽度。如果涉及印刷图像的组成部分，则所述组成部分必须相反地在经移动的印刷图像中的相同的图像位置处重新出现。
[0031]该方法的优点是，与由现有技术中已知的方法相比不需要任何特定的用于探测喷嘴失效的测试图案，因为该探测基于真实的印刷图像。
[0032]与在印刷图像中实现喷嘴失效的探测的已知方法相比，与之相反地不需要任何期望印刷图像的认识。与在印刷图像中在无期望印刷图像的认识的情况下辨识有缺陷的喷嘴的已知方法相比，不需要多个印刷品上的经印刷的行的复杂分析。根据本发明，产生对于图像传感器来说通过印刷图像的两个副本间的求差可识别的真正区别，该区别能够具有仅仅一个有缺陷的印刷喷嘴作为原因。由此该探测获得显著更高的可靠性;此外出现显著更短的检查持续时间或更少数量的必要的印刷副本。
[0033]由所属的丛属权利要求以及由具有所属的附图的说明书得出该方法的有利的并且因此为优选的扩展方案。
[0034]在此，一种优选的扩展方案是，对于将数字的所述第一印刷图像横向于所述印刷方向移动至少一个印刷喷嘴附加地，还将所述印刷头在相反方向上移动相同的量值。
[0035]因为在根据本发明的方法中控制计算机在经数字化的第一和第二有用部分之间的比较之前必须重新扣除所述印刷图像的移动一一所述图像传感器确实继续位于相同的位置处一一适合于通过所述印刷头在相反方向上的相同大小的机械移动来再次平衡所述印刷图像的纯数字式移动。由此使得该有用部分对于所述图像传感器来说再次处于旧的位置处，而所述印刷图像朝相邻的印刷喷嘴的移动继续维持。因此，使得所述控制计算机的用于该探测的工作变得容易。替代地，也能够使所述图像传感器以相同的量值并且以与所述印刷图像的数字式移动相同的方向运动。
[0036]在此，另一个优选的扩展方案是，通过求差来实现在所检测的数字的第一和第二印刷图像之间的比较。
[0037]在两个所检测的有用部分之间的比较的最简单且最高效的形式通过求差来实现。仅仅在有缺陷的印刷喷嘴处允许根据所述差还存在重要相关的颜色值。
[0038]在此，一个优选的扩展方案是，由所述控制计算机通过显示向使用者输出探测结果O
[0039]尽管在用于印刷过程的工作流进程的范畴内优选自动地结束探测和补偿，然而该探测结果通过图形显示向人类的使用者的可选反馈是根据本发明的方法的必要的组成部分。
[0040]在此，另一个优选的扩展方案是，将所述探测结果用作用于为至少一个失效的印刷喷嘴启动所述喷墨印刷机的补偿模式的触发信号。
[0041]如已经提及的那样，在工作流进程的范畴内将该探测结果用作用于开启补偿模式的触发信号。
[0042]在此，一个优选的扩展方案是，所述图像传感器相应地检测相应印刷图像的仅仅一个图像区段。
[0043]所述探测方法不必在整个经印刷的有用部分上实施。一个所检测的、检测全部活动的印刷喷嘴的条带也就够了。监视区域的进一步缩小也是可能的，但是自然引起相应的信息损失。
[0044]在此，另一个优选的扩展方案是，在持续的印刷进程期间将所检测的图像区段累计成一个亮度轮廓曲线并且分别在数字的所述第一和第二印刷图像的所检测的图像区段的所述亮度轮廓曲线之间进行求差。
[0045]因为通过失效的印刷喷嘴造成的图像印刷伪像自然条带状地出现在印刷方向上，所以替代于在整个所检测的有用部分或者监视区域上进行比较地，可以将其也累计成亮度轮廓曲线，由此在两个亮度轮廓曲线之间进行比较。这极大地降低控制用于控制计算机的计算开销。
[0046]在此，一个优选的扩展方案是，以多步至少一个印刷喷嘴地进行将数字的所述第一印刷图像横向于所述印刷方向地移动至少两个印刷喷嘴。
[0047]也能够分多步地进行将数字的印刷图像移动整个移动。为此，整个移动自然需要为至少两个印刷喷嘴的距离。由此得出在移动方向上的“光流”，以下位置除外:有缺陷的印刷喷嘴处于所述位置处。例如当在经印刷的有用部分中存在与条带状的图像印刷伪像相似的图像元素时或者当在印刷方向上存在较大的完全未经印刷的区域时，该方案能够是有利的。
[0048]此外，通过喷墨印刷机实现根据本发明的用于解决所提出的任务的方法的实现，其中，该印刷机设置用于实现根据权利要求1至8中至少一项的方法。为了实现根据本发明的方法，本发明也包括一种印刷机，该印刷机根据前述的方法权利要求来设置。
【附图说明】
[0049]接下来参考所属的附图借助于至少一个优选的实施例来进一步描述根据本发明的方法以及该方法的在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。
[0050]附图示出:
[0051 ]图1:喷墨轮转印刷机的一个示例；
[0052]图2:由于印刷喷嘴失效所造成的错误图像的一个示例；
[0053 ]图3:所使用的印刷机系统的结构；
[0054]图4:探测过程的示意性示图；
[0055]图5:根据本发明的方法的流程。
【具体实施方式】
[0056]在优选的实施变型中，应用领域为喷墨印刷机I。在图1中示出这样的机器I的结构的一个示例。如在引言中已经描述的那样，在该印刷机I的运行中在印刷设备6中可能发生印刷头7中的单个印刷喷嘴的失效。然后，结果便是空白行13或者在多种颜色的印刷的情况下颜色值失真。在图2中示出这样的空白行13的一个示例。
[0057]因为所描述的方法的通过使用者的手动执行是不高效的，所以该执行由该喷墨印刷机I的控制计算机15自动地执行。图3示出这样的系统的示例性结构。在此，该自动化方法集成到印刷机I的工作流中。在此，在必要的情况下能够由使用者来手动地修正控制计算机15在各个方法步骤方面的配置。该控制计算机15是印刷机控制装置14的一部分。
[0058]在图4中以优选的实施例的形式详细地示出该探测方法的功能原理。每个经印刷的图像或者图像20的区段通过图像传感器检测。在印刷下一副本或者图像的区段20之前，将该印刷图像横向于印刷方向电子式移动一个或者多个印刷喷嘴，从而其他喷嘴印刷这些图像信息。同时，机械式调节与电子式移动相反地将印刷头横向于印刷方向移动相同的量值，从而使得该印刷图像的下一副本从图像传感器的视角来看被印刷在相同的位置上。数字印刷图像和头的物理位置的反向移动从图像传感器的视角来看抵消了。该图像的行/列在该过程中使其喷嘴分配改变了数字式移动的量值。通过无印刷数据的印刷列所引起的、即所期望的线状的印刷伪像在经两次反向的移动的最终图像中保持在其原始位置上。由有缺陷的喷嘴产生的以印刷列21形式的线状的印刷伪像13与之相反将仅仅跟随物理移动并且因此在最终的印刷图像17中移动。因此，由图像传感器读取的具有和不具有数字式移动的图像的简单求差可以作为用于失效的喷嘴的可靠的探测标准使用，其中，区别在印刷方向纵向上表现为行/列。
[0059]求差的另一个实施变型是，在待确定的短的图像区段的确定的时间段上将在图像传感器中采集的图像数据积分成一亮度轮廓曲线。在此能够立即看出在印刷图像中的错误:图像数据的亮度轮廓曲线一一其在必要时分成各个通道一一在喷嘴功能正常的情况下与先前的图像区段20的亮度轮廓曲线相符。如果在所累计的亮度轮廓曲线中显著的高点或者低点随着印刷图像16相对于喷嘴移动而同时移动，则涉及由有缺陷的或者失效的喷嘴引起的错误13。
[0060]印刷图像的数字式移动也能够在无机械式反向修正的情况下实现。在此，该印刷图像横向于印刷方向移动一个或者多个印刷喷嘴，从而其他喷嘴印刷这些图像信息。然而不同时实施任何机械式反向移动。为了能够实现正确的比较18，将摄像机的图像采集在相应要求的方向上移动必要的量值。替代地，控制计算机也能够在图像分析处理期间、也即在求差之前将所扫描的图像16移动相应的量值。在该操作之后再次能够完全一样地实现连续的图像的求差。但是产生以下缺点，即在基板上的绝对位置发生移动。在大多数的印刷作业中能够容忍该极小的绝对移动。分析和求差反正不会受其影响。
[0061]另一个实施变型为在无机械式反向修正的情况下该数字式移动分多个更小的步:整个移动宽度在此是未知的或不重要的，只要该印刷图像不会从现有印刷喷嘴的范围移出。在控制计算机中的图像分析识别出运动的像素的“光流”并且能够将其与停滞的行13区分开，所述停滞的行由失效的印刷喷嘴产生。在此产生以下缺点:仅仅通过分多个小步的多次移动才会产生“光流”并且因此需要几次印刷。此外，在此也产生以下缺点:即在基板上的绝对位置移动了。
[0062]附图标记列表
[0063]I 喷墨印刷机
[0064]2开卷装置
[0065]3 印刷准备阶段
[ΟΟ??] 4 用于空白/全版面的柔版工具
[0067]5 用于底涂(Primer)的柔版工具
[0068]6 喷墨印刷工具
[0069]7 喷墨印刷头
[0070]8 用于喷色的柔版工具[0071 ] 9后续处理阶段
[0072]10 收卷装置
[0073]11 印刷基板
[0074]12 有用部分
[0075]13 由失效的印刷喷嘴引起的图像错误
[0076]14 印刷机控制装置
[0077]15 控制计算机
[0078]16 经移动的数字印刷图像
[0079]17 最终的印刷图像
[0080]18 比较结果
[0081]19 探测结果
[0082]20 所监视的图像片段
[0083] 21 具有有缺陷的印刷喷嘴的印刷列
【主权项】
1.一种用于借助于控制计算机(15)在喷墨印刷机(I)中自动探测失效的印刷喷嘴的方法，所述方法包括以下步骤: 执行用于产生具有印刷图像数据的第一印刷图像(12)的印刷进程； 通过至少一个图像传感器检测并数字化在所述印刷进程中产生的所述第一印刷图像(12)； 在所述控制计算机(15)中将所述第一印刷图像(12)横向于印刷方向地数字式移动至少一个印刷喷嘴； 执行用于基于经数字式移动的所述第一印刷图像(12)产生第二印刷图像(16)的另一个印刷进程； 通过所述至少一个图像传感器检测并数字化所述第二印刷图像(16); 在所述控制计算机(15)中在所检测的第一和第二印刷图像之间进行比较； 通过所述控制计算机(15)由比较结果(18)求取失效的印刷喷嘴。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于将数字的所述第一印刷图像(12)横向于所述印刷方向移动至少一个印刷喷嘴附加地，还将所述印刷头(7)在相反方向上移动相同的量值。3.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过求差来实现在所检测的数字的第一和第二印刷图像(12、16)之间的比较。4.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，由所述控制计算机(15)通过显示向使用者输出探测结果(19)。5.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将所述探测结果(19)用作用于为至少一个失效的印刷喷嘴启动所述喷墨印刷机(I)的补偿模式的触发信号。6.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述图像传感器相应地检测相应印刷图像的仅仅一个图像区段(20)。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在持续的印刷进程期间将所检测的图像区段(20)累计成一个亮度轮廓曲线并且分别在数字的所述第一和第二印刷图像的所检测的图像区段(20)的所述亮度轮廓曲线之间进行求差。8.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，以多步至少一个印刷喷嘴地进行将数字的所述第一印刷图像(12)横向于所述印刷方向地移动至少两个印刷喷嘴。9.一种具有控制计算机的喷墨印刷机，其特征在于所述印刷机(I)设置用于实现根据权利要求1至8中至少一项所述的方法。
【文档编号】B41J29/38GK106064529SQ201610256659
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年4月22日 公开号201610256659.2, CN 106064529 A, CN 106064529A, CN 201610256659, CN-A-106064529, CN106064529 A, CN106064529A, CN201610256659, CN201610256659.2
【发明人】C·米歇尔, H·克勒, R·蒂塔
【申请人】海德堡印刷机械股份公司