CN107175916B - 用于对喷墨印刷机中的故障印刷喷嘴进行补偿的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对喷墨印刷机中的故障印刷喷嘴进行补偿的方法，其中，通过增大相邻印刷喷嘴的墨滴体积补偿故障印刷喷嘴和该方法的特征在于，求取全部印刷喷嘴的印刷点的实际位置并为了补偿其故障，根据印刷喷嘴的印刷点的实际位置和各相邻印刷喷嘴的印刷点的实际位置为每个印刷喷嘴计算出各相邻印刷喷嘴必要的墨滴体积。

Description

用于对喷墨印刷机中的故障印刷喷嘴进行补偿的方法

技术领域

本发明属于数字印刷的技术领域。

背景技术

通常地，喷墨印刷机包括一个或多个印刷头，并且每个印刷头包括多个印刷喷嘴。喷墨印刷机通过射出墨汁的方式将喷嘴用于印刷。这些印刷机包括具有单个喷嘴专门布置方案的喷嘴板。在单个印刷喷嘴出现故障的情况下，可能会出现无法通过为此所设置的喷嘴以单个分色(Einzelfarbenauszug)构绘的区域。因此出现可能以白线呈现的无颜色部位。如果涉及到多色印刷，则该部位上缺乏相应的颜色并且色值会失真。同样值得注意的是，单个喷嘴的喷射曲线并不以理想方式走向，而是可能或多或少地有所偏差，此外还应考虑到喷射点的尺寸。这样一来，功能故障的喷嘴涉及到每个印刷文件的印刷品质。单个喷嘴的故障原因多种多样，在此，故障可能是暂时的，也可能是持续性的。

为了减少对尤其满面(in

)的印刷图像发生影响，现有技术中公开了多个用于补偿的手段。

一种已知的用于补偿故障印刷喷嘴的手段在于，故障印刷喷嘴被相应的其它应用印刷颜色的喷嘴在相同部位上替代。在此尝试：通过将尚可使用的颜色以针对性且受控的方式叠印，用以尽可能地接近故障的印刷颜色。通过这种方式，既不需要使印刷喷嘴或者印刷头发生冗余(Redundanz)，相邻印刷喷嘴的故障也不是问题。然而，这种补偿方法的主要弊端在于，这种方法仅能用于多色印刷。此外，为了求取到所需的颜色组合，需要印刷机的计算机进行更多的计算和控制。除此之外，视故障颜色与剩余颜色尚可印刷的颜色空间之间的颜色差距而定，合成的印刷成果可能与额定值之间存在十分明显的偏差。

另一种用于补偿故障印刷喷嘴的手段在于：设置同一颜色的双喷嘴单元，用以能够通过冗余来补偿单个喷嘴的故障。专利申请文件US 20060256157 A1和US 20060268034A1中公开了这种方法的示例。这种方法虽然有效，但也相对昂贵，且需要额外的构建空间并带来其它问题(譬如双单元的更复杂的控制)。

另一种已知的手段是，通过其它系统的印刷喷嘴进行补偿。也就是说，使用多个可定位的印刷头用于图像印刷。如果印刷喷嘴出现故障，则这些印刷头重新定位，用以尽可能良好地代替故障喷嘴。专利文件或专利申请文件US 20120075373 A1和US 7607752 B2公开了实现这种手段的方法。事实上，在此也需要同一颜色的印刷头的冗余，这也将带来上述问题。

然而，本发明所讨论的最重要的已知手段设置的是：故障通过相邻印刷喷嘴以同一颜色且以同一喷墨单元得以覆盖。也就是说，为了对故障的单个喷墨印刷喷嘴进行补偿，在确定所涉及的是哪个单个喷嘴之后，如此控制相邻喷嘴，从而这样地增大这些相邻喷嘴的点尺寸，使得故障喷嘴的部位得以覆盖。由此，相邻喷嘴一同描绘出故障喷嘴的图像。由此可防止由于单个喷嘴未印刷而出现的白线。专利申请文件US 020060125850 A1描述了根据该原理工作的方法和印刷机。然而，该方法对印刷图像存在影响(尤其是当多个直接相邻的喷嘴出现故障时会存在很大问题)。通过双倍或者多倍间隔进行补偿非常难以实现。

该手段的另一实现方案由欧洲专利文件EP 1157840 B1公开。在此，与缺陷印刷喷嘴相关联的图像值被再分配成一个或多个图像值：该图像值与无缺陷印刷喷嘴相关联，这些无缺陷印刷喷嘴直接位于缺陷印刷喷嘴旁侧，并且具有与缺陷印刷喷嘴相同的颜色。然而同样地，如果多个直接相邻的喷嘴出现故障，对此也成问题。

在该手段中尤为引人注意的基础问题在于：单个印刷喷嘴的印刷点在实际上的位置存在偏差。在此，印刷点指的是由墨滴所产生的颜色圆(Farbkreis)。印刷喷嘴的印刷点(以其圆心点所测得)的位置在实际上不可能总是与相邻印刷喷嘴的印刷点处于相同的间隔。由于生产原因或者由于部分阻塞，因此这些印刷点的位置横向于或者也沿着印刷方向或多或少地偏移。这在通过增大相邻印刷喷嘴的墨滴体积对故障印刷喷嘴进行补偿的手段中导致了：一旦相邻印刷喷嘴的一个或两个印刷点中的印刷点远离于故障印刷喷嘴，尽管进行补偿，但仍会出现(虽然很小的)白线。反之，如果印刷点靠近故障印刷喷嘴，则出现过度补偿。于是出现与白线相反的黑线。为了解决这个问题，必须考虑到全部印刷喷嘴的印刷点的实际位置。

发明内容

由此，本发明的任务在于，提出一种用于补偿喷墨印刷机中故障印刷喷嘴的方法，该方法解决了现有技术中公知的问题并具有更好的工作方式。

该任务通过一种用于补偿喷墨印刷机中故障印刷喷嘴的方法得以解决，其中，通过增大相邻印刷喷嘴的墨滴体积对故障印刷喷嘴进行补偿，并且该方法的特征在于，求取出全部印刷喷嘴的印刷点的实际位置，并且为了对故障进行补偿，根据印刷喷嘴的印刷点的实际位置，以及根据各相邻印刷喷嘴的印刷点的实际位置，针对每个印刷喷嘴计算出各相邻印刷喷嘴必要的墨滴体积。

在此，本发明的核心是，在补偿可能的故障印刷喷嘴之前，求取出全部印刷喷嘴的实际印刷点。因为印刷喷嘴的印刷点的实际位置出于生产原因总是与印刷点的理想的(也就是理论的)位置存在一定的偏差，因此可借助印刷喷嘴的印刷点的已求取到的实际位置对故障印刷喷嘴执行更准确地补偿。对此，关键之处在于：故障印刷喷嘴的相邻印刷喷嘴的印刷点的实际位置。譬如，如果该实际位置以相应确定的量值远离于故障印刷喷嘴，则与相邻印刷喷嘴的印刷点靠近故障印刷喷嘴时相比，通过普遍情况下增大墨滴体积所进行的补偿将带来不一样的结果。

本发明有利的进而优选的改进方案由附属的从属权利要求以及由说明书和附图中得出。

在此，根据本发明的方法的优选的改进方案在于，印刷点之间的间隔越大，各相邻印刷喷嘴的墨滴体积则越大，并且印刷点之间的间隔越小，各相邻印刷喷嘴的墨滴体积则越小，其中，故障印刷喷嘴的补偿分别以所需的最小墨滴体积进行。

也就是说，与相邻印刷喷嘴的印刷点的理想位置相比，如果相邻印刷喷嘴的印刷点的实际位置之间的距离更大，则使用大于标准墨滴体积的墨滴体积用于补偿；反之，如果两个相邻印刷喷嘴的印刷点的实际位置的间隔减小，则用于补偿所需的墨滴体积也相应地减小。在此，原则上在全部颜色中仅采用为了避免白线出现而需要的最小墨滴体积。

在此，根据本发明的方法的优选的改进方案在于，针对喷墨印刷机的全部印刷单元，印刷出喷嘴图案(Düsenmuster)，并且分析处理已印刷的喷嘴图案，用于求取出印刷点的实际位置。

为了求取出印刷点的实际位置，最好是印刷出喷嘴图案，然后分析处理该喷嘴图案。然后，可借助全部印刷喷嘴的全部印刷点的实际位置，求取出用于根据间隔进行补偿所需的全部必要参数。

在此，根据本发明的方法的优选的改进方案在于，借助印刷点的已求取到的实际位置，计算出印刷点的实际位置与其额定位置之间的偏差(包括该偏差的静态分布)，并且由此求取出各相邻印刷喷嘴所需的墨滴体积。

根据印刷喷嘴的实际位置以及由此导出的偏差静态分布，能够针对每个印刷喷嘴求取出相邻印刷喷嘴最佳的、用于补偿各印刷喷嘴所需的必要墨滴体积。

在此，根据本发明的方法的优选的改进方案在于，对用于求取印刷点实际位置的喷嘴图案进行多次印刷，相应地多次分析处理该印刷点的实际位置，用以确定出印刷点的已求取的实际位置的稳定性和可重复性，并将该稳定性和可重复性作为参数汇入各相邻印刷喷嘴必要的墨滴体积的计算中。

为了排除可能的测量不准确性，并且为了确保尽可能正确地求取出印刷点的实际位置，有意义的是：对喷嘴图案进行多次印刷和分析处理，用以从一开始就排除了这种可能的测量不准确性和测量错误。

在此，根据本发明的方法的优选的改进方案在于，在执行一定数量的印刷任务之后，印刷点的实际位置以规律的间隔重新求取。

因为印刷点的实际位置在持续的运行过程中可能发生改变(譬如由于部分阻塞的印刷喷嘴的原因，进而相应倾斜地喷射)，因此提出：以规律的间隔重复求取出印刷点的位置。重复的频率与相应印刷机及其印刷品质相关。在该情况下，使用者的经验至关重要。然而可设想的是，在确定数量的印刷进程之后执行重复或者使用自动化调节，该自动化调节在特定情况下(譬如当低于特定的印刷品质时)执行重复。

在此，根据本发明的方法的优选的改进方案在于，印刷点实际位置的求取是通过沿着印刷方向和横向于印刷方向的二维印刷点求取方式得以实现。

通常而言，尽管印刷点以排列方式(即横向于印刷方向)的实际位置与理论理想位置之间的偏差具有重要意义，然而也应一同考虑到沿着印刷方向(也就是与行状布置的印刷喷嘴排列正交的方向)的偏差。由此能够实现用于补偿故障印刷喷嘴的墨滴体积的尽可能准确的适配。

在此，根据本发明的方法的另一优选的改进方案是，该方法仅被应用于印刷图像中的满面印刷。

因为白线主要是在满面中导致了印刷品质的降低，因此仅针对满面采用根据本发明的方法也是具有意义的。然而，这当然也不排除用于半色调面

尤其当本来就针对全部印刷喷嘴来求取印刷点的实际位置进而与印刷图像类型无关地本来就存在根据本发明的方法所需的全部参数的情况，更是如此。

在此，根据本发明的方法的另一优选的改进方案是，只有已探测到的故障印刷喷嘴被按照根据本发明的方法进行补偿。

存在两种可行的应用类型用于通过增大相邻印刷喷嘴的墨滴体积对故障印刷喷嘴进行补偿。在第一种应用类型中，只有已探测到的故障喷嘴通过相邻印刷喷嘴得以补偿。因此，在这种情况下，根据本发明的方法也可仅针对已探测到的故障印刷喷嘴予以执行。

在此，根据本发明的方法的另一优选的改进方案是，不论其状态如何，全部印刷喷嘴都按照根据本发明的方法进行补偿。

通过相邻印刷喷嘴对故障印刷喷嘴进行补偿的第二种应用方式在于，印刷喷嘴原则上总是以补偿模式运行，因为在实际操作中原本总会有多个印刷喷嘴发生故障，并且由此可省去了复杂地控制如下单个印刷喷嘴的过程：这些单个印刷喷嘴本应补偿各故障的相邻喷嘴。由此，在该运行模式中，全部印刷喷嘴都以补偿模式运行，这虽然导致了性能降低并且墨汁的消耗会稍微增加，然而，这不仅使得单个印刷喷嘴的控制不再必要，而且使得对故障印刷喷嘴进行耗费地探测成为多余。由此，在该运行模式中，合乎逻辑地，无论其状态如何，全部印刷喷嘴都以根据本发明的方法运行。

在此，根据本发明的方法的另一优选的改进方案是，墨滴体积不可自由调节设定，而只能通过波形的脉冲数(Pulszahl)以量化的步骤进行。

这种用于控制相应印刷喷嘴的墨滴体积的变型方案意味着：在实践操作中，通常仅特定的墨滴体积能够以相应量化的步骤可供根据本发明的方法应用。因为墨滴体积的控制无法实现任意小的分辨率，而是始终具有可实现的最小墨滴体积的下限，因此必须进行某种形式的量化。在该改进方案中，这通过波形的脉冲数进行。

所提出的任务的另一解决方案是一种喷墨印刷机，该喷墨印刷机被构造用于执行根据权利要求1至11任一项所述的方法。

附图说明

如上所述的本发明以及本发明结构上或功能上有利的改进方案接下来参考附图基于至少一个优选的实施例进行详细描述。在附图中，相互对应的元件分别采用相同的附图标记表示。

附图示出了：

图1：示意性地示出了页张喷墨印刷机的系统；

图2：示意性地示出了缺失喷嘴故障的示例页张；

图3：示意性地示出了印刷点的理想和实际位置；

图4：根据本发明的方法的进程。

具体实施方式

优选的实施变型的应用领域是喷墨印刷机10。图1示出了这类机器10的构造。在运行该印刷机10时，如上所述，可能会出现印刷机构2中的印刷头4中的单个印刷喷嘴发生故障的情况。其后果就是白线13，或者在多色印刷的情况下，则是失真的色值。图2示出了印刷图像12中的这种白线13。

印刷进程由控制计算机20监控。在此，页张11从进料器1沿着输送方向T通过转移滚筒5输送至印刷滚筒7以及印刷头4，其中，所述印刷头4由一排或多排印刷喷嘴组成。所述滚筒5,7由一个或多个驱动器6加速。然后，经由印刷头4中的印刷喷嘴，颜色被施加到页张11上，用以产生印刷图像12。页张11被继续输送、干燥并通过转移滚筒5进一步输送至收料器3。

在图3中，上方附图示出了印刷喷嘴的已理想地定位的印刷点15,16,17的示例。中间是故障印刷喷嘴，由此，为了进行补偿，两个相邻印刷喷嘴16,17使用相应增大的墨滴体积19，用以补偿该故障喷嘴并且用以填充由此产生的白线13。在图3的下方附图中，针对印刷喷嘴的印刷点16’,17’,18的实际位置再一次示出同一示图。可很好地看到，一些印刷点18横向于相应的印刷方向被推移，这导致了各相邻印刷喷嘴的印刷区域之间出现不同的重叠。此示图是示意性的，并且为清楚起见，印刷点与其目标位置之间的偏差被夸张地呈现。还可看到，故障喷嘴的两个相邻印刷喷嘴的印刷点16’,17’被驶离于该故障喷嘴。在此，与左侧相邻印刷喷嘴17’相比，右侧相邻印刷喷嘴16’的印刷点被更远地驶离于故障印刷喷嘴。按照根据本发明的方法并且如图3所示，由此，为了进行补偿，与左侧相邻印刷喷嘴相比，右侧相邻印刷喷嘴必须使用更大的墨滴体积19，以补偿由故障印刷喷嘴所引起的空缺。这是根据本发明的方法的核心所在。

图4又示意性地示出了根据本发明的方法的进程。第一方法步骤在于，通过喷嘴测试图案(该喷嘴测试图案必须针对全部印刷头4被印刷)，求取出印刷喷嘴的印刷点18的实际点位置(Dot-Position)。已印刷的喷嘴图案被研究并且由此求取到与印刷点15理论存在的理想位置之间的偏差。为了排除可能的错误，喷嘴测试图案被多次印刷且多次测量。然后，除了印刷点18原本的实际位置之外，还可由此求取到实际印刷点18与理论印刷点15之间的偏差的静态分布。然后，通过计算机20可借助这些参数针对每个单个印刷喷嘴计算出：该印刷喷嘴的墨滴体积19的必要大小，用以能够在故障的情况下对左侧相邻或右侧相邻的印刷喷嘴进行相应地补偿。

在此，根据以下公式：

D_补偿＝D₀+4*(印刷点的)标准偏差

针对满面计算出所需的补偿墨滴19的直径。如此一来，譬如，在分辨率为1200dpi、喷嘴间隔为21.17μm、几何标准补偿液滴直径为47.33μm、标准偏差为S＝1.2μm、补偿液滴直径为52.13μm且扩展系数为1.85的情况下，根据该公式，在相邻印刷喷嘴的印刷点所允许的最大间隔的情况下，补偿液滴体积19等于11.72皮升。反之，在相邻印刷喷嘴16’,17’的印刷点的标准间隔的情况下，所需的补偿液滴体积19为8.77皮升；然而，在印刷点与相邻印刷喷嘴之间的间隔最小的情况下，为了能够在故障情况下对相邻印刷喷嘴进行补偿，仅仍需6.36皮升的液滴体积19。

可看到的是，在印刷点最大间隔情况下所需的补偿液滴体积19以几乎两倍所需的补偿液滴体积19与最小间隔的情况相区别。容易想到的是：如果在相邻的故障印刷喷嘴关于其印刷点方面仅具有最小间隔时采用了8.77皮升的标准补偿液滴体积19进行补偿，这将会发生什么。可能会发生过度补偿

这种过度补偿可能会以黑线式印刷错误得以体现。因此，为了避免这种过度补偿，因此，对于每个印刷喷嘴而言，个性化的补偿液滴体积19分别针对左侧和/或右侧相邻印刷喷嘴予以计算且存储。然后，借助这些已改变的补偿液滴体积19，在喷墨机10中执行印刷任务的原本印刷。

在此，印刷机10能够针对如下情况以持续补偿模式运行：对故障印刷喷嘴不执行探测。在该情况下，全部印刷喷嘴将以左侧相邻印刷喷嘴用的补偿液滴体积19与右侧相邻印刷喷嘴用的液滴体积19之间的平均值进行印刷。自然地，对于分别位于最外部的印刷喷嘴而言，将仅使用上述一个存在的值用于对相邻印刷喷嘴的故障进行补偿。

对于使用印刷机10的运行模式的情况(在此仅实际故障的印刷喷嘴被补偿)，则当然使用对之而言重要的值。如果两个相邻印刷喷嘴都发生故障，则相应地使用两个重要值的平均值。

附图标记列表

T 输送方向

1 进料器

2 印刷机构

3 收料器

4 喷墨头

5 转移滚筒

6 驱动器

7 印刷滚筒(喷射滚筒)

8 页张保持区域

9 通道

10 页张印刷机

11 页张

12 印刷图像

13 白线

14 印刷点

15 印刷点的理想位置(中心点)

16 右侧相邻印刷喷嘴的理想印刷点

17 左侧相邻印刷喷嘴的理想印刷点

16’ 右侧相邻印刷喷嘴的实际印刷点

17’ 右侧相邻印刷喷嘴的实际印刷点

18 印刷点的实际推移位置(中心点)

19 故障印刷喷嘴用的补偿体积

20 控制计算机

Claims (9)

1.一种用于对喷墨印刷机中的故障印刷喷嘴进行补偿的方法，其中，故障印刷喷嘴通过增大相邻印刷喷嘴的墨滴体积予以补偿，所述方法包括以下步骤：

-针对喷墨印刷机的全部印刷单元印刷出喷嘴图案

-分析处理已印刷的喷嘴图案，用于求取出全部印刷喷嘴的印刷点的实际位置

-借助已求取的印刷点的实际位置，计算出印刷点的实际位置与其额定位置之间的偏差以及该偏差的静态分布

-根据印刷喷嘴的印刷点的实际位置与各相邻印刷喷嘴的印刷点的实际位置的关系，计算出相邻印刷喷嘴所需要的墨滴体积，用于补偿故障印刷喷嘴，其中，相邻印刷喷嘴的印刷点之间的较大间隔促成所述相邻印刷喷嘴的较大墨滴体积，并且，相邻印刷喷嘴的印刷点之间的较小间隔促成所述相邻印刷喷嘴的较小墨滴体积，其中，对故障印刷喷嘴的补偿分别借助所需的最小墨滴体积进行。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

对喷嘴图案进行多次印刷用于求取出印刷点的实际位置，并且对印刷点的实际位置相应进行多次分析处理，用以确定出印刷点的已求取的实际位置的稳定性和可重复性，并且用以将该稳定性和可重复性作为参数汇入到各相邻印刷喷嘴所需要的墨滴体积的计算中。

3.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，

在执行一定数量的印刷任务之后，印刷点的实际位置以规律的间隔被重新求取。

4.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，

对印刷点的实际位置的求取是通过沿着印刷方向以及横向于印刷方向的二维印刷点求取方式实现。

5.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，

所述方法仅被应用于印刷图像中的满面印刷。

6.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，

只有已探测到的故障印刷喷嘴是按照根据本发明的方法进行补偿。

7.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，

全部印刷喷嘴与其状态无关地按照根据本发明的方法进行补偿。

8.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，

墨滴体积不能够自由调节设定，而只能够通过波形的脉冲数以量化的步骤进行。

9.一种喷墨印刷机，其设置用于执行根据前述权利要求任一项所述的方法。

Images