CN110497707B - 密度波动的补偿 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于通过计算机(1)对喷墨印刷机(3)中与位置有关的密度波动(8)进行补偿的方法，其中，在喷墨印刷机(3)的栅格图像处理器(2)的校准范畴内，借助于查阅表(6、6a)给要栅格化的分色的确定的灰度值配属确定的栅格图案(7)，该栅格图案(7)由计算机(1)用于印刷图像的栅格化，且在喷墨印刷机(3)上印刷出栅格化的印刷图像(4)，其特征在于，查阅表(6b)包含喷墨印刷机(3)的印刷头的每个印刷喷嘴的位置作为附加的变量，且对于印刷喷嘴的每个位置在查阅表(6b)中通过计算机(1)记入各自整组灰度值连同配属的适配的栅格图案(7)。

Description

密度波动的补偿

技术领域

本发明涉及一种用于对喷墨印刷机中与位置有关的密度波动进行补偿的方法。

背景技术

本发明基于喷墨印刷的技术领域。

在喷墨印刷中重要的品质特征在于，实现图像内容/主题的明确、清楚限定的成像(Abbildung)。在此，在可印刷的格式以内所有部位上的成像应促成相同结果，这需要印刷的区域均匀性

喷墨印刷中的困难在于：横向于印刷方向(X-轨迹)确保所要求的均匀性。一般而言，喷墨印刷头针对各个喷嘴的喷射呈现出一定的散射(Streuung)。对此原因在于：在制造中、在喷嘴的供墨中、在压电执行器的机械散射中发生诸如此类的散射。所有这些都导致了：在喷嘴的相同加载的情况下，引起通过印刷头产生的密度(或上色)的不均匀。

该问题借助于密度补偿方法来解决。在所有喷嘴进行相同形式地驱控的情况下的密度多变性是借助于针对一定数量的面覆盖

的试验形状(Testformen)被吸收。依据横向于印刷方向的走向，求取出补偿特性曲线并且在印刷过程中相应地维持，从而最后由此实现均匀地成像。

由现有技术，对于喷墨印刷机中的密度补偿主题已知美国专利申请US2012/0081444A1，其公开了一种用于补偿密度波动的方法，其中，印刷出第一图像。该第一图像由用户随后针对可能的密度波动进行检测。这些密度波动被确认，在其尺寸和延展范围方面是特定的，并且随后借助于校正表(Korrekturtabelle)以计算机支持的方式被补偿。借助这种校正表于是产生第二图像，印刷出该第二图像，并且同样检测总归仍继续存在的密度波动。如果相应的变化已证实为是起作用的，那么，将这些变化作为有效求取的校正值记入到表格中，并且针对正式印刷对局部密度波动进行连续校正。

对于密度波动问题的解决方案，在现有技术中，一般已知两种不同手段方法并且也用于现有的印刷系统。

方法1.在栅格化(预补偿)之前，对单个分色的灰度值图像(连续调分色)进行补偿；

其方式是：借助于补偿特性曲线，将一分色中的灰度值根据其额定值、根据在图像中横向于印刷方向的位置、以及根据来自特性曲线所属的补偿值进行修改，以便在印刷中实现额定值。因为这些信息仅仅离散地(例如仅仅针对10个面覆盖等诸如此类)存在，因而采用内插法，以便将所要求的参数实现成像。只有在修改各个分色之后，才对其栅格化(Rastern)。

优点在于：栅格的成像特性通过这种方式得以保留，特别是对颗粒、噪音、走向等不产生负面影响。对于计算所需要的面覆盖认识，是通过图像内容以高分辨率方式已知并且相比于下述方法2不需要额外被求取。

缺点在于：这种补偿必须在栅格化之前实现，也即：如果在补偿特性曲线上发生变化，则需要重新栅格化过程。这是相对耗时的，并且仅能够有条件地联机实现(bedingt

)。印刷图像横向于印刷方向进而相对于印刷单元的移位同样需要重新栅格化。与之不同地，在栅格化之后，在横向套准上的改变或在机器中页张位置的改变(或横向于印刷方向幅带位置上的改变)基本不再可能，这是因为局部补偿强度会随着图像相对于印刷头移位，并且由此不再正确地实现配属关系。此外，这些色值通常仅存在8位分辨率，这在应用同样8位目标值范围内的成像的情况下导致了量化效应(Quantisierungseffekten)。因此，这些输入值必须通过适合的变换来转换成更高分辨的值范围。

该方案的实例在美国专利申请US 2010/0321434 A1中公开。这个专利申请给出一种用于对喷墨印刷机进行校准的方法，其中校准密度波动。该方法相应地涉及对现存的灰度值进行适配，也就是说，相应于已经提出的第一方案。

方法2.在已经栅格化的图像上对单个分色进行补偿(联机补偿)；

其方式是：密度补偿在该方法中是基于已栅格化的分色进行。针对图像中要补偿的部位，首先基于栅格来求取出存在的面覆盖。这不是高分辨率地通过图像信息实现，而是借助于矩阵(例如3×9像素的窗格)通过经栅格化的图像(亦即通过多个栅格点求平均)计算得出。借助面覆盖随后通过内插法计算出所属的补偿特性曲线(或局部值)，并且将像素值、分布和强度如此适配，使得产生图像额定值。这个过程以联机方式在印刷过程期间实现。图像值的提高或降低是通过设置或除去喷射的油墨体积的点(Dot)或者通过提高或降低喷射的油墨体积的点尺寸来实现。

优点在于：这个补偿过程以联机的方式实现，并且能够非常快速地(on the fly)实现，这个补偿过程不需要中断印刷过程。图像相对于印刷头的移位(例如当改变套准时)能够毫无问题地实现。

缺点在于：结合该方法，局部面覆盖通过滑动窗格的求取可能会在面元素的边缘上或在线元素的情况下导致形成物(Artefakten)。通过校正措施干预经栅格化的图像，这会改变了栅格。这可能特别是在较强地校正的情况下会被干扰地察觉到，即呈结构、颗粒、噪音或其他形成物的形式。栅格算法是优化图像特性的，例如均匀性、分辨率、平滑性、耐用性等。干预栅格构型可能会导致品质损失。

喷墨印刷中的另一问题是所谓的白线，即：由于单个印刷喷嘴的功能不足或完全失灵所引起的沿着印刷方向的条状形成物。针对这些错误图像，存在用于补偿的固有方案。这种固有方案可以除了密度差异补偿之外同样快速地在经栅格化的图像中在印刷过程期间实现。在局部经常出现待补偿的白线的情况下，密度补偿在此是特别困难的，经常会保留有视觉上可见的不均匀性。白线补偿因此也影响到密度波动的补偿。因此，出现的白线(或用于对其补偿的措施)也必须在用于补偿局部出现的密度波动的方法中相应地一同得到考虑。

发明内容

因此，本发明的任务在于，提出一种用于对喷墨印刷机中出现的密度波动进行补偿的方法，该方法比迄今已知的方法更高效并且能实现改善的补偿。

该任务通过一种用于通过计算机对喷墨印刷机中与位置有关的密度波动进行补偿的方法来解决，其中，在喷墨印刷机的栅格图像处理器的校准范畴内，借助于查阅表(Look-Up-Table)将要栅格化的分色的确定的灰度值配属于确定的栅格图案(Rastermuster)，计算机将这些栅格图案用于印刷图像的栅格化，并且在喷墨印刷机上印刷出经栅格化的图像，其特征在于，查阅表包含喷墨印刷机的印刷头的每个印刷喷嘴的位置作为附加的变量，并且针对印刷喷嘴的每个位置，通过计算机分别将整组灰度值连同所配属的经适配的栅格图案记入查阅表中。按照本发明的方法基于如下事实，即：总归需要针对栅格化过程的栅格校准。代替于迄今在栅格化的范畴内应用给每个灰度值分配确定的栅格图案的查阅表，根据本发明，给栅格化过程附加地一同提供每个印刷喷嘴的位置。因此能够使得校准过程(也就是说将确定的灰度值分配给确定的栅格图案)与相应印刷喷嘴的性能有关。如果印刷喷嘴例如稍弱于所期望地印刷并且因此在密度补偿的范畴内需要增强油墨施加，那么，针对该印刷喷嘴，可以分配具有相应提高油墨施加的相应栅格，以便补偿密度波动的影响。也就是说，总归必要的校准同时用于一同补偿局部密度波动。为此，自然必要的是，各个印刷喷嘴的密度波动在校准之前是已知的。为此，必须相应地提前将其测出。然而，因为密度补偿必须连续地执行，因此，针对各个印刷喷嘴的密度波动，总归有规律地需要有规律地确定出当前值。此外，将每个印刷喷嘴的位置作为可能的变量引入到查阅表中，这会促成查阅表分裂成(Aufspreizung)矩阵形式。也就是说，不再存在给每个灰度值分配确定的栅格的一个查阅表，而是生成n个查阅表，其中，n是与每个印刷喷嘴的应用位置的数量有关。

本方法的有利的进而优选的改进方案由所属优选实施方式以及说明书连同附图产生。

按照本发明的方法的优选改进方案在此在于，在查阅表中，针对印刷喷嘴的每个位置，栅格图案与灰度值之间经适配的配属关系分别与相应印刷喷嘴的密度波动有关。通过这种经适配的配属关系确保了：每个印刷喷嘴所具有的局部出现的密度波动能够通过栅格的校准已经有效地得到补偿。如果例如相应印刷喷嘴具有过小的喷墨(这种过小的喷墨在印刷图像中产生过小的色值)，那么可以通过将栅格以适配的方式配属于期望的灰度值来补偿该密度波动。因为在校准的情况下密度波动(在这种情况下是过小的所产生的色值)已经是已知的，因而针对该印刷喷嘴(也即针对该位置)对于相应的灰度值采用比常规情形要高的栅格值。由此，相应地补偿该印刷喷嘴的功能不足。

按照本发明的方法的另一优选改进方案在此在于，喷墨印刷机的印刷喷嘴的密度波动通过密度特性曲线(Dichteprofil)代表，该密度特性曲线用于通过计算机在查阅表中针对印刷喷嘴的每个位置来计算出栅格图案与灰度值之间的配属关系。印刷喷嘴的密度波动必须对于按照本发明的方法自然是已知的。密度特性曲线的应用最有可能适用于校准(也即在校准的范畴内栅格图案与灰度值之间的分配)。密度特性曲线通常在按照本发明的印前阶段中通过试验测量(Testmessung)建立。该密度特性曲线准确地显示出：哪个印刷喷嘴(或哪个印刷喷嘴区域)以哪种喷墨进行印刷，进而相应印刷喷嘴产生出哪种合成色值。因此，所建立的密度特性曲线包含所应用的印刷喷嘴(或各自所应用的喷墨印刷头)的相应密度波动。

按照本发明的方法的另一优选改进方案在此在于，计算机针对相邻的印刷喷嘴位置的一区域分别采用在查阅表中相同组的灰度值连同所配属的经适配的栅格图案。假如不是针对印刷喷嘴的每个位置都必须(或应当)采用自身的查阅表，那么也可以给多个相邻印刷喷嘴位置分别配属相同组灰度值连同相应所配属的栅格图案。这例如在如下情况下出现，即：如果密度波动相当迟缓地发生(即不是从一印刷喷嘴到另一印刷喷嘴出现高程度的密度波动)。另一重点在于，将所需的数据管理耗费保持得很小，其方式是，不是给每个印刷喷嘴位置都分配自身的查阅表，而是多个相邻的印刷喷嘴分享具有相应值对(灰度值与栅格图案)的一个查阅表。因此能够显著更有效地校准，这是因为相应降低了数据管理耗费。

按照本发明的方法的另一优选改进方案在此在于，查阅表中相同组的灰度值连同所配属的经适配的栅格图案采用了适配于平均值的栅格图案，其中，该平均值与该区域的印刷喷嘴的密度波动有关。进一步地，此外如下方案是可能的，即：相邻印刷喷嘴位置的区域不仅各自分享了查阅表中相同组的灰度值连同所配属的栅格图案，而且相应所配属的栅格图案还适配于这样的平均值，该平均值与该区域的印刷喷嘴的密度波动有关。这促成了：当过渡到具有新查阅表的下一区域时，分享了查阅表中一组经适配的栅格图案的这些印刷喷嘴位置的区域不会过于突然地变换。也就是说，平均值的这种应用使得过渡更平缓，由此相应减少由于硬过渡所可能引起的形成物。

按照本发明的方法的另一优选改进方案在此在于，计算机在多色印刷的情况下针对每个分色执行按照本发明的方法。在多色印刷的情况下针对每个分色建立且采用具有查阅表的自身矩阵，该查阅表包括灰度值与配属的栅格图案的值对以及每个负责该分色印刷的印刷喷嘴的位置。

按照本发明的方法的另一优选改进方案在此在于，在查阅表中，分别将12位栅格图案配属给8位灰度值，由此4096个栅格图案分别相对于256个灰度值。也就是说，在查阅表中发生量化(Quantisierung)。在此，分别给256个灰度值从12位储存池(Pool)的栅格图案(即4096个可用的栅格图案)配属出相应的对于该灰度值最适合的栅格图案。理论上，其他位进行编码的灰度值也是可能的。对于按照本发明的方法，相应的灰度值和栅格图案的数量仅仅起到次要的作用。决定性的是，分别针对印刷喷嘴的确定的位置或者位置区域配属有特定的栅格图案，并且由此执行校准并且同时执行密度波动的补偿。假如例如不采用4096个栅格图案，而是其他数量的栅格，那么这同样毫无问题是可行的。

按照本发明的方法的另一优选改进方案在此在于，执行最大油墨限制(maximaleTintenbegrenzung)，其方式是，与符合等距正态分布的情况相比，通过计算机给更高的灰度值配属更低的栅格图案。喷墨印刷认识到所谓的最大油墨限制，这是因为(不同于胶印印刷)并非能够在一定程度上不受限进行分色叠印。在承印基底的确定的部位上过多的油墨导致了负面效果(例如关于承印基底的干燥性能或状态方面)。最大油墨限制可以在校准范畴内非常简单地执行。代替给较高的灰度值(例如最高的灰度值255)配属具有非常高的油墨量的相应较高的栅格图案(例如最大值4095)，在此则实行干预。这个值4095在如此高的油墨量中会引起：已经超过最大油墨限制。因此，在校准的范畴内，给较高的灰度值就没有分配如此较高的栅格图案(就像相应符合从8位灰度值转换到12位栅格图案情况下等距间隔那样)，而是采用相应较低的栅格图案。对于灰度值255，例如数目为3172的栅格图案也完全足够。在此重要的是，如此执行由此必要地减小各个栅格图案之间的间隔(这些栅格图案随后相应地配属给提高的灰度值)，以至于继续色彩保真(Farbtreue)，也即实现相应印刷任务要实现的目标颜色值。

附图说明

本发明作为本发明这样的以及构造和/或功能上有利的改进方案以下参照附图根据至少一个优选实施例进一步描述。在附图中相互对应的元素设有各自相同的附图标记。附图示出：

图1：喷墨印刷机系统的结构示例；

图2：常规的栅格化过程的示例；

图3：具有校准的栅格化过程的示例；

图4：具有校准和密度补偿的栅格化过程的示例；

图5：按照本发明的方法的示意流程。

具体实施方式

按照本发明的方法用于喷墨印刷机3，该喷墨印刷机3处于确定的工作流系统中。这种工作流系统示例性地在图1中示出。工作流系统在一个或多个计算机1上运行，通过该计算机1处理相应的印刷任务5。在喷墨印刷机3上应印刷的印刷任务5在此通过栅格图像处理器2栅格化，并且从此处将经栅格化的印刷图像4传输给喷墨印刷机3用于相应的正式印刷。同样运行在计算机1上的栅格图像处理器2在此执行按照本发明在印前阶段图像的各个分色的灰度值与相应栅格图案7之间的校准，在这些相应栅格图案7上生成经栅格化的印刷图像4。同样在栅格图像处理器2中对喷墨印刷机3中所出现的局部密度波动8实现按照本发明的补偿。

按照本发明的方法在其优选实施变型方案中关于其流程再次在图5中示意地示出。首先，测出各喷墨印刷机3的相应密度波动8。在此建立针对该喷墨印刷机3的相应密度特性曲线。借助这些数据和印刷任务5相应的印前阶段数据，于是对栅格图案7进行加工校准，在该校准的范畴内也对喷墨印刷机3所出现的密度波动8进行补偿。这通过建立相应查阅表6b实现，该查阅表6b以矩阵方式不仅包含灰度值与相应适配的栅格图案7之间的值对，而且附加地还包含另外的参数：喷墨印刷机3所应用的印刷头的相应的印刷喷嘴的位置。也就是说，建立查阅表6b的矩阵，其中，在极端情况下，针对印刷喷嘴的每个位置，建立自身的查阅表6b。在图2至4中进一步描述这样的查阅表6、6a、6b的构造结构。

图2示出栅格化的流程，该栅格化还不具有校准。可容易见到的是，给0至255的每个灰度值分配有确定的栅格图案7。存在4096个不同栅格图案7，这些栅格图案7基于由喷墨印刷机3所提供的墨滴尺寸的数量以及基于单个栅格图案7所具有的各个栅格像素而得出。栅格图像处理器2中的查阅表6在此给每个在仍未栅格化的印刷图像中出现的灰度值分配一个特定的栅格图案7。如果不进行校准，那么在此在进行配属时的相应步骤是等距的。也即：例如给灰度值0配属栅格图案0，这是因为灰度值0相应于不存在相应颜色，并且因此相应地自然在所配属的栅格图案7中不允许设有像素。于是，灰度值1相应于栅格图案16…直至灰度值255相应于栅格图案4095。在各个步骤之间的间隔在此与分辨率(或印前阶段图像与栅格图像4之间的分辨率差)有关。在存在的值为8位灰度值和12位栅格图案的情况下，间隔相应地为16。

在图3中示出栅格化的流程，示例性具有校准以及具有所引入的油墨限制。该方法相应于没有校准的方法，然而在此不再存在栅格图案7与灰度值的单个配属关系之间的等距间隔，而是这种配属关系是相应适配的。由此，例如最大灰度值255不再相应于栅格图案4095，而是栅格图案3172。由此确保了在印刷中最大油墨施加不会上升到不允许的值。在校准的范畴内，可以将配属给相应灰度值的各个栅格图案7之间的间隔按各个灰度值任意适配。如何准确地实现适配，这与所涉及的喷墨印刷机3的状态(或要完成的印刷任务5)有关。

图4又示出将用于补偿密度波动的校准按照本发明如何相应地适配的方法。在此，不再存在单个查阅表6、6a(在这种单个查阅表6、6a中，灰度值0至255采用了以相应适配的方式所确定的栅格图案7)，而是在此附加地除了灰度值之外还考虑来自所建立的密度特性曲线的各印刷喷嘴的位置，所述密度特性曲线具有喷墨印刷机3的密度波动8。对于喷嘴位置X，例如将一组灰度值0至255配属给0至4095的栅格图案的相应组。对于下一印刷喷嘴X+1，将另一组灰度值0至255配属给相应的栅格图案7。针对参与印刷任务5进而要进行密度波动补偿的全部印刷喷嘴，建立出灰度值与栅格图案7的值对的相应组。

在一个单独的实施变型方案中，在没有当前印刷任务5的数据的情况下，也能够建立出查阅表6b。对于按照本发明进行密度波动补偿而言必要的仅仅是已建立的密度特性曲线，所述密度特性曲线包含喷墨印刷机3的局部密度波动8。

如果栅格图像处理器2按照本发明是校准的，那么可以借助如此建立的查阅表6b(该查阅表6b考虑到各个印刷喷嘴的位置)将相应的印刷任务5栅格化。因而，由此所建立的经栅格化的印刷图像4已经包含：对所涉及的喷墨印刷机3的密度波动8进行机器特定的补偿。因此，能够以已经密度补偿的方式印刷出相应经栅格化的印刷图像4。

附图标记列表

1 计算机

2 栅格图像处理器(RIP)

3 喷墨印刷机

4 经栅格化的印刷图像

5 印刷任务

6 查阅表(LuT)

6a 经校准的查阅表(LuT)

6b 与位置有关的经校准的查阅表(LuT)的矩阵

7 栅格图案

8 密度波动

Claims (7)

1.一种用于通过计算机（1）对喷墨印刷机（3）中与位置有关的密度波动（8）进行补偿的方法，其中，在喷墨印刷机（3）的栅格图像处理器（2）的校准范畴内，借助于查阅表给印刷图像的待栅格化的分色的每种灰度值配属有一种确定的栅格图案（7），计算机（1）将栅格图案（7）用于印刷图像的栅格化，并且在喷墨印刷机（3）上印刷出经栅格化的印刷图像（4），其特征在于，计算机（1）将附加的变量记入到查阅表（6b）中，所述附加的变量是针对喷墨印刷机（3）的印刷头中的每个印刷喷嘴的位置，并且针对印刷喷嘴的每个位置，计算机分别将整组灰度值连同所配属的经适配的栅格图案（7）记入在查阅表（6b）中，其中，在查阅表（6b）中针对印刷喷嘴的每个位置的、栅格图案（7）与灰度值之间经适配的配属关系分别与相应印刷喷嘴的密度波动（8）有关。

2.根据权利要求1所述的用于通过计算机（1）对喷墨印刷机（3）中与位置有关的密度波动（8）进行补偿的方法，其特征在于，喷墨印刷机（3）的印刷喷嘴的密度波动（8）通过密度特性曲线代表，所述密度特性曲线用于通过计算机（1）在查阅表（6b）中针对印刷喷嘴的每个位置来计算出栅格图案（7）与灰度值之间的配属关系，所述密度特性曲线特别是借助于试验测量来建立。

3.根据权利要求1或2所述的用于通过计算机（1）对喷墨印刷机（3）中与位置有关的密度波动（8）进行补偿的方法，其特征在于，针对相邻的印刷喷嘴位置的一区域，计算机（1）分别采用在查阅表（6b）中相同组的灰度值连同所配属的经适配的栅格图案（7）。

4.根据权利要求3所述的用于通过计算机（1）对喷墨印刷机（3）中与位置有关的密度波动（8）进行补偿的方法，其特征在于，在查阅表（6b）中相同组的灰度值连同所配属的经适配的栅格图案（7）采用适配于平均值的栅格图案（7），其中，该平均值与该区域的印刷喷嘴的密度波动（8）有关。

5.根据权利要求1或2所述的用于通过计算机（1）对喷墨印刷机（3）中与位置有关的密度波动（8）进行补偿的方法，其特征在于，在多色印刷的情况下，计算机（1）针对每个分色执行按照本发明的方法。

6.根据权利要求1或2所述的用于通过计算机（1）对喷墨印刷机（3）中与位置有关的密度波动（8）进行补偿的方法，其特征在于，在查阅表（6b）中，分别将12位栅格图案（7）配属于8位灰度值，由此，4096个栅格图案（7）分别相对于256个灰度值。

7.根据权利要求6所述的用于通过计算机（1）对喷墨印刷机（3）中与位置有关的密度波动（8）进行补偿的方法，其特征在于，执行最大油墨限制，其方式是，与符合等距正态分布的情况相比，通过计算机（1）将较高的灰度值配属于较低的栅格图案（7）。

Images