CN107009770B - 借助计算机改变基于点的印刷系统中油墨密度值的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种用于借助控制计算机(2)改变基于点的印刷系统(1)中油墨密度值的方法。本发明的特征在于，所述控制计算机(2)在加网印刷图像后改变油墨密度值和为了达到预给定的额定油墨密度值改变待施加到承印材料上的印刷点的数目和/或尺寸。

Description

借助计算机改变基于点的印刷系统中油墨密度值的方法
技术领域
本发明涉及一种用于借助控制计算机改变基于点的印刷系统中油墨密度值的方法。
背景技术
尤其是在使用喷墨技术的印刷机和印刷器中，在印刷时在油墨密度方面总是出现波动，这些波动导致了横向于印刷方向的承印材料上出现亮度差异(Helligkeitsunterschieden)。这类密度波动通过如下方式产生：在印刷头中，喷嘴通常由于制造的原因而排出不同尺寸的液滴体积。密度波动的问题在现有技术中通过在对不同分色(Farbauszüge)加网(Rastern)之前进行图像校正得以校正。譬如，在欧洲专利申请EP 1308 279 A2中建议：在不正确工作的印刷喷嘴中操控(manipulieren)图像中的油墨值，以使观察者能够得到这样的印象：尽管喷嘴部分故障，印刷图像仍在颜色方面得以正确呈现。在所建议的方法中，在第一步骤中，借助测试印刷和测试图案对印刷头中的喷嘴进行检测和存储。在此，存储针对每个喷嘴的密度分布。在被布置在加网图像处理器前方的校正单元中，对多个颜色分离(Farbseparation)进行影响，以补偿密度差异。这种校正过程在被布置在加网图像处理器前方的校正单元中实现。在印刷过程之前，对图像进行加网并且随后通过控制喷嘴进行印刷。这种方法方式的缺点在于，在每次校正密度过程中，图像都必须完全重新加网，这非常费时。
欧洲专利申请EP 1 475 233 A1中建议了一种类似的方法，该方法在喷墨印刷器中液滴体积不相等的情况下用作补偿方法。在该方法中，同样针对印刷头中的每个喷嘴存储有光学密度参数，印刷图像在加网之前借助该光学密度参数被相应地影响，从而降低了印刷图像中所不期望的光学密度偏差。因为在印刷图像加网之前进行校正，因此在这些方法中同样必须在每次校正密度时对印刷图像重新加网，这也意味着相应的时间耗费。
由美国专利申请US 2006/0262151 A1中公开的印刷器具有相同的缺点。该仪器也借助于图像传感器检测密度波动并且通过在加网之前由校正单元改变数字印刷图像中的密度波动来校正这些密度波动。为此，使用被储存在存储器中的所谓的密度校正系数(Dichte-Korrektur-Koeffizienten)。这种印刷器同样具有很大的缺点，即，每次校正密度波动时，印刷图像必须被重新加网。
发明内容
本发明的任务在于，提出一种用于借助控制计算机改变基于点的印刷系统中油墨密度值的方法，该方法对油墨密度波动进行快速且灵活的校正。
根据本发明，该任务通过接下来所述方法得以解决。本发明有利的设计方案由从优选实施方式、说明书和附图中得出。
根据本发明的用于借助控制计算机改变基于点的印刷系统中油墨密度值的方法主要适用于改变喷墨印刷机中的油墨密度值。但是，本方法也能够应用于其它基于点的印刷系统。在根据本发明的方法中，采用控制计算机，给该控制计算机供应数字印刷原稿(Druckvorlage)。此外，给控制计算机导入印刷图像中油墨密度值所期望的改变。在此，可以涉及到由操作者预给定的、油墨密度值所期望的改变。但是，通常来说，改变油墨密度值的结果将是，均衡掉所不期望的且由构建类型所导致的、油墨密度值方面的波动，以避免了印刷图像中的亮度差异。现根据本发明设置：在印刷图像被加网之后改变油墨密度值，并且，为了实现预给定的额定油墨密度值，改变待施加到承印材料上的印刷点的数目或者尺寸。通过在加网之后改变油墨密度值，能够取消了校正油墨密度值时耗时且缓慢的加网过程。由此，在本发明中，在控制计算机中在改变油墨密度值时将已加网的图像数据应用于各个分色中，而不需要重新进行加网。基于现有的网目调值(Rasterwerten)根据本发明还设置了：改变待施加到承印材料上的印刷点的数目或者尺寸。通过改变待施加到承印材料上的印刷点的数目或者尺寸，油墨密度得以改变进而承印材料上的亮度得以改变。由此，尤其是能够简单且快速地校正油墨密度方面所不期望的波动，从而不会出现印刷图像上横向于印刷方向的亮度差异。通过这种方式，也能够使用由于制造原因而释放不同尺寸的液滴体积的印刷头。通过取消了重新加网的过程，极大地加速了印刷过程，这显著提高了喷墨印刷机在市场上的接受度，因为市场上的机器大多需要在印刷前进行很长的配备和校正时间。
在本发明的第一设计方案中设置了：所述基于点的印刷系统是喷墨印刷机，并且该喷墨印刷机具有至少一个数字式图形卡，并且通过改变由喷墨印刷机待释放的液滴尺寸，所述至少一个数字式图形卡改变了待施加到承印材料上的印刷点的尺寸。通过改变液滴尺寸可改变承印材料上的油墨密度。为此，优选地确定额定密度，所有喷嘴被调节设定成该额定密度。由此，所有喷嘴实现预给定的额定密度。随后通过扩大或者缩小液滴，从而在已加网的印刷图像中实现墨密度的适配。这意味着，网点保持存在，并且液滴的数目和位置不变。
在本发明一种优选的改进方案中设置了：喷墨液滴的尺寸以四种不同的尺寸输出。在此，被输出的液滴尺寸为下列尺寸：Null(无液滴)、S(小)、M(中)或者L(大)。
在本发明另一种设计方案中设置了：控制计算机连接至一个或多个印刷头控制电子卡(Druckkopf-Ansteuerelektronikkarten)，该一个或多个印刷头控制电子卡用于控制一个或多个印刷头中的印刷喷嘴，并且印刷头控制电子卡改变油墨密度值用以控制印刷喷嘴。印刷头控制电子卡用于将分色的数字图像加网数据转化为用于操纵印刷头中的喷嘴的控制信号。因为在本发明中使用已加网的印刷图像，因此印刷头控制电子卡必须执行密度校正，其方式是，操控已加网图像值的数字数据，并且适配密度。一个印刷头控制电子卡可控制一个或多个印刷头。也可在印刷单元中并行地使用多个印刷头控制电子卡。
在本发明另一种设计方案中设置了：在控制计算机与印刷头控制电子卡之间，针对一个或多个印刷油墨，设置有一个或多个已配属的数字式图形卡(digitaleGrafikkarten)。数字式图形卡获得控制计算机的已加网的二进制图像数据并将其转化成可由印刷头控制电子卡处理的相应数字信号。在此，优选地针对每个印刷油墨设置一个数字式图形卡。
此外，有利地设置了：给控制计算机供应图像监测系统的图像数据，该图像监测系统检测由基于点的印刷系统生成的承印材料。在此，图像监测系统可布置在印刷系统自身中，但是，它也可以支承在外部。在此，承印材料以规律的时间间隔并且尤其是在开始印刷阶段从印刷系统被取出或者直接在印刷系统中被图像监测系统测量。由此检测到的油墨实际值被导入到控制计算机中，该控制计算机将这些油墨实际值与数字印刷原稿的油墨额定值作比较。在油墨密度方面出现偏差时，与补偿强度相对应的校正信号被发送至印刷头控制电子卡，该印刷头控制电子卡操控待排出液滴的尺寸和数目，以校准已确定的油墨密度偏差。当然，在整个印刷过程期间，为了持续地进行印刷品质控制，也可随时检测由印刷系统生成的承印材料，并且重复校正过程。通过这种方式方法，可构建闭合的调节回路，该调节回路在仍持续的印刷任务期间校准了通过图像监测系统所自动检测到的密度偏差。这从根本上减轻了印刷器的工作，因为油墨密度方面的印刷品质被自动地优化。
在本发明另一种设计方案中设置了：在改变待施加到承印材料上的印刷点的油墨密度值时，应用用于使量化噪声(Quantisierungsrauschen)最小化的校正功能，尤其是Sigma-Delta调制。印刷头控制电子卡上的印刷图像数据在网点方面的分辨率很小，因为液滴尺寸仅能在四个等级Null、S、M和L中变化。由于这种很小的分辨率，因此产生了很高的量化噪音。为了将噪音密度在图像数据的有用频谱范围以内最小化，根据本发明使用校正功能。这种校正功能抑制了噪音。优选地使用Sigma-Delta调制，其中，图像数据的改变被Sigma-Delta调制。这意味着，通过如下方式实现恒定的百分比形式的密度改变：即，在图像数据中针对每个像素测量至今与油墨密度额定值的偏差，并且如果达到阈值，则将像素值在正确的方向上朝上或者朝下离散地改变，以使偏差错误最小化。
在本发明另一种设计方案中设置了：待施加到承印材料上的印刷点以行和列方式布置；所述校正方法是Sigma-Delta调制；在应用Sigma-Delta调制时，该Sigma-Delta调制针对每个图像列以随机值进行初始化。已加网的图像数据被划分成行和列，从而每个图像点具有一个行和列地址。在通过Sigma-Delta调制对像素值进行改变时，存在产生莫尔效应(Moire-Effekte)的风险，因为已执行的像素值改变根据网点判定方向。为了避免这种莫尔效应，Sigma-Delta调制针对每个图像列以随机值进行初始化。通过这些随机值打破了规律的莫尔结构，从而观察者在图像上不会察觉到莫尔效应。
附图说明
接下来，本发明通过附图进一步描述和阐释。附图示出：
附图1：适用于执行根据本发明的方法的喷墨印刷头的控制机制。
具体实施方式
附图1示出了喷墨印刷机1，该喷墨印刷机1借助页宽的印刷条工作。印刷条在此具有三个印刷头6，这些印刷头6包含印刷喷嘴。在附图1中，这些印刷头6分别具有十个印刷喷嘴，在此，每个印刷头6将印刷油墨施加到承印材料上。在此，每个印刷头6由呈喷墨转化卡(Inkjet-Konverterkarten)5a,5b形式的两个印刷头控制电子卡进行控制。喷墨转化卡5a,5b的任务是，将各喷嘴在时间上的接通信号转化成用于控制印刷头6的控制信号。出于计算能力的原因，在附图1中给每个印刷头6设置两个喷墨转化卡5a,5b。
此外，印刷系统1具有数字式图形卡4a,4b,4c，其中，一个数字式图形卡分别负责一个油墨通道。数字式图形卡4a,4b,4c由现有分色的已加网的半色调图像来生成印刷头6的各喷嘴在时间上的接通信号。数字式图形卡4a,4b,4c又连接至控制计算机2，该控制计算机2此外将分色的已加网的二进制图像数据分配到数字式图形卡4a,4b,4c上。在此，控制计算机2可同时是整个喷墨印刷机1的控制计算机并且承接其它任务(譬如将数字印刷原稿转化成各个已加网的二进制分色)。这意味着，控制计算机2可尤其是也包含有加网图像处理器(Raster-Image-Prozessor)。
此外，将图像监测系统3连接至控制计算机2，该图像监测系统3在喷墨印刷机1内部或者外部对已印刷的承印材料进行检测且数字化。通过这种方式，可在喷墨印刷机1内部或者外部检测到承印材料的实际油墨值并且用于品质控制。图像监测系统3的已数字化的油墨实际值被导入该喷墨印刷机1的控制计算机2，并且这些油墨实际值能够用于操控油墨密度值。通过这种操控，密度差异能够以有条件的方式通过液滴体积方面的差异得以均衡。
譬如，在简化的模型中假设：喷嘴A的液滴体积为2.2微微升，并且喷嘴B的液滴体积为2微微升。为了适配油墨密度，在该简化的模型中适配液滴体积。为此，例如将喷嘴B的液滴体积在面覆盖30％的情况下还提高了10％。液滴体积的提高通过如下方式实现，即，在存在网点的情况下，液滴尺寸在统计学方面被提高。在所提及的例子中，为此能够将尺寸为S的一百个液滴(该尺寸为S的一百个液滴相应于200微微升，并且因此每个液滴相应于2微微升)中的十个液滴转换为尺寸为M的液滴，以便将一百个液滴的液滴体积提高成220微微升。在此，M液滴相应于4微微升。由此，液滴的平均体积被提高成2.2微微升。反之，相应地，通过选择较小的液滴，使印刷头6中的喷嘴增亮(Aufhellung)手段起作用。
印刷头6中的喷嘴优选地借助于压电元件进行控制，这些喷嘴借助于电压将压力构建到填充有墨滴的腔上进而产生出液滴，该液滴离开喷嘴开口。这些信号由喷墨转化卡5a,5b产生。在此，喷墨转化卡5a,5b将数字式两位信号(ein digitales Zwei-Bit-Signal)转化成喷嘴的压电元件的模拟式控制信号(ein analoges Ansteuersignal)。这种模拟式控制信号包括一个或多个电压变化曲线(所谓的波形，Wave-Formen)。单个喷嘴可以典型地释放2微微升至20微微升之间的液滴。
控制计算机2可以分析处理该图像监测系统3的图像并且由此计算出用于补偿油墨密度波动的补偿强度。这种补偿强度由控制计算机2传送至配属于相应印刷油墨的喷墨转化卡5a,5b。在此，优选传送每个喷嘴(或图像列)的补偿强度。以这种方式和方法，直接在喷墨转化卡5a,5b上操控液滴的输出，而在控制计算机2中无需在图像加网处理器中制造出新分色。本发明的主要思想在于：操控喷墨转化卡5a,5b上的数据，以便对油墨密度实现随机地提高或者降低。
因为喷墨转化卡5a,5b上的数据具有非常小的分辨率，由于仅能够释放四种尺寸的液滴：Null、S、M和L，因此在此产生了高的量化噪声。为了将噪声密度在图像数据的有用的频率范围以内进行降低，在此，在喷墨转化卡5a,5b上使用Sigma-Delta调制。在此，图像数据以像素值形式所发生的变化被Sigma-Delta调制。这表示，恒定的百分比形式的油墨密度变化通过如下方式实现，即，针对每个像素测量至今与油墨密度额定值的偏差，并且在达到阈值的情况下，将像素值在正确的方向上朝上或者朝下离散地改变，以使偏差错误最小化。由此产生像素值改变的结果，这种像素值改变以平均方式得出了最期望的密度改变。已执行的像素值改变在此根据网点判定方向，这可能会导致莫尔效应。为了避免莫尔效应，Sigma-Delta调制对每个图像列以随机值进行初始化，从而不能构成莫尔图案以及使莫尔效应对于观察者不可见。
通过根据本发明的方法，在密度校正时，数字式图形卡4a,4b,4c和控制计算机2不必产生或者处理新的已加网的印刷图像。当控制计算机2对每个喷嘴计算出补偿强度并且将补偿强度直接传送至喷墨转化卡5a,5b以补偿油墨密度时，这就足够了。
但是，如果已确定的油墨密度偏差借助喷墨转化卡5a,5b上的操控在例外情况下不能补偿或者不足以补偿，那么能够通过在控制计算机2中的重新加网来附加地实现油墨密度值的校正。
附图标记列表
1 喷墨印刷机
2 控制计算机
3 图像监测系统
4a,4b,4c 数字式图形卡
5a,5b 喷墨转化卡
6 具有印刷喷嘴的印刷头

Claims (10)

1.一种用于借助控制计算机(2)改变基于点的印刷系统中的油墨密度值的方法，
其特征在于，
所述控制计算机(2)在印刷图像加网之后在不需要重新进行加网的情况下执行对油墨密度值的改变，
在所述控制计算机(2)中，在改变油墨密度值时将已加网的图像数据应用于各个分色中，并且，
为了实现预给定的额定油墨密度值，所述控制计算机改变待施加到承印材料上的印刷点的数目和/或尺寸。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
通过改变待施加到承印材料上的印刷点的数目或者尺寸，所述控制计算机(2)校正油墨密度方面的波动。
3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
所述基于点的印刷系统是喷墨印刷机(1)，并且所述基于点的印刷系统具有至少一个数字式图形卡(4a,4b,4c)，并且
通过改变由所述喷墨印刷机(1)待释放的液滴尺寸，所述至少一个数字式图形卡(4a,4b,4c)改变待施加到承印材料上的印刷点的尺寸。
4.根据权利要求3所述的方法，
其特征在于，
喷墨液滴的尺寸以四个不同的尺寸被输出。
5.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
所述控制计算机(2)连接至一个或多个印刷头控制电子卡(5a,5b)，该一个或多个印刷头控制电子卡用于控制一个或多个印刷头(6)中的印刷喷嘴，并且，
为了控制印刷喷嘴，所述印刷头控制电子卡(5a,5b)执行对油墨密度值的改变。
6.根据权利要求5所述的方法，
其特征在于，
在所述控制计算机(2)与所述印刷头控制电子卡(5a,5b)之间，针对一个或多个印刷油墨，设置有一个或多个已配属的数字式图形卡(4a,4b,4c)。
7.根据权利要求6所述的方法，
其特征在于，
针对每个印刷油墨，设置有一个数字式图形卡(4a,4b,4c)，并且，
每个数字式图形卡(4a,4b,4c)控制一个或多个印刷油墨的处理。
8.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
给所述控制计算机(2)导入图像监测系统(3)的图像数据，所述图像监测系统检测通过所述基于点的印刷系统生成的承印材料。
9.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
在改变待施加到承印材料上的印刷点的油墨密度值时，应用用于使量化噪声最小化的校正功能。
10.根据权利要求9所述的方法，
其特征在于，
所述待施加到承印材料上的印刷点以行和列的方式布置，
所述校正功能是Sigma-Delta调制，并且，
在应用Sigma-Delta调制的情况下，该Sigma-Delta调制针对每个图像列以随机值进行初始化。
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