DE102006042068A1

DE102006042068A1 - Verfahren zum Bedrucken von Objekten

Info

Publication number: DE102006042068A1
Application number: DE102006042068A
Authority: DE
Inventors: Klaus Pechtl
Original assignee: KBA Metronic GmbH
Current assignee: KBA Metronic GmbH
Priority date: 2006-09-05
Filing date: 2006-09-05
Publication date: 2008-03-20
Also published as: EP1897696A2; JP2008062646A; US20080062440A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur rotativen Bedruckung von flachen, insbesondere kreisscheibenförmigen Objekten mittels eines frei programmierbaren Druckverfahrens, wobei die Bedruckung um eine senkrecht zur Druckebene stehende Drehachse mit einem sich in radialer Richtung zur Drehachse erstreckenden Druckkopf erfolgt, bei dem die kartesischen Koordinaten jedes Bildpunktes des Ausgangsbildes in polare Koordinaten umgewandelt werden, wodurch ein erstes Zwischenbild entsteht, und das erste Zwischenbild zumindest virtuell dargestellt wird in kartesischen Koordinaten, wobei der Radius der Y-Achse und der Winkel der X-Achse entspricht, wodurch ein zweites Zwischenbild entsteht, und zumindest ein Teil der Bildpunkte, insbesondere jeder Bildpunkt des zweiten Zwischenbildes in Abhängigkeit seiner Radius-Koordinate gestreckt und/oder gestaucht wird, wodurch ein sich geschlossenes drittes Zwischenbild entsteht, und zumindest ein Teil der Bildpunkte, insbesondere jeder Bildpunkt des dritten Zwischenbildes in Abhängigkeit seiner Radius-Koordinate aufgehellt wird, wodurch ein viertes Zwischenbild erstellt wird, und das vierte Zwischenbild mit einem Graustufenraster überlagert wird, wobei eine Anpassung der Lage der Bildpunkte an das Graustufenraster und/oder Mittelung der Grauwerte oder Farbwerte gemäß der Anteile der Bildpunkte in den Rasterfeldern des Graustufenrasters erfolgt, wodurch ein Druckbild entsteht und das Druckbild gedruckt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur rotativen Bedruckung von flachen, insbesondere kreisscheibenförmigen Objekten mittels eines frei programmierbaren Druckverfahrens wobei die Bedruckung um eine senkrecht zur Druckebene stehende Drehachse mit einem sich in radialer Richtung zur Drehachse erstreckenden Druckkopf erfolgt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Bedruckung von flachen, insbesondere kreisscheibenförmigen Objekten.
Die Bedruckung von Einzelobjekten wie beispielsweise von optischen Datenträgern wie CDs oder DVDs mit klischeebehafteten Druckverfahren ist bekannt und beispielsweise in der DE 44 38 246 beschrieben.
Eine frei programmierbare Art der Bedruckung ist beispielsweise in der DE 699 03 607 und in der DE 101 27 659 beschrieben. Bei beiden Schriften werden in unterschiedlichen Ausführungen die zu bedruckenden Datenträger in eine Vorrichtung so aufgenommen, dass der Datenträger oder die Halterung mit dem Datenträger oder die oberhalb der zu bedruckenden Oberfläche befindlichen Druckköpfe in einer Halterung um eine zentrale Achse rotieren können.
Mittels der Tintenstrahldruckköpfe erfolgt dann eine Bedruckung der Oberfläche des Datenträgers in einem oder mehreren Umläufen, wobei im letzteren Fall die Tintenstrahldruckköpfe in Abhängigkeit des Rotationswinkels radial verschoben werden können, um so eine höhere Punktauflösung zu erreichen oder bei der Verwendung von Druckköpfen mit kleiner Druckbreite die zu bedruckende Fläche streifenweise zu bedrucken. Hierzu wird die Tropfenfrequenz der einzelnen Düsen mit der Rotationsbewegung des Datenträgers oder der Aufnahmevorrichtung für den Datenträger so synchronisiert, dass sich ein homogener Eindruck des gedruckten Bildes ergibt.
Nachteilig bei der beschriebenen Ausführung ist, dass solche in den Patentschriften verwendeten Druckköpfe nicht kommerziell erhältlich sind oder nur mit einer geringen Druckbreite erhältlich sind. Kommerziell erhältliche Druckköpfe mit großer Druckbreite steuern die beinhalteten Düsen mit einem gemeinsamen Impuls an, so dass stets mit einem Druckimpuls eine vollständige Drucklinie quer zur Druckrichtung gedruckt wird.
Da die in den genannten Schriften beschriebenen Verfahren eine Bedruckung auf eine rotierende Scheibe beschreiben, liegen die gedruckten Druckpunkte bei Verwendung kommerziell erhältlicher Druckköpfe in Richtung der Drehachse enger zusammen, wodurch einerseits eine höhere Punktdichte resultiert und andererseits eine höhere Farbdichte, da die Größe der aus jeder Düse ausgestoßenen Tropfen im wesentlichen konstant ist.
Beim Einsatz schmaler Druckköpfe kann dies gegebenenfalls toleriert werden, allerdings ist in diesem Fall eine mehrfache Rotation der zu bedruckenden Scheibe erforderlich, so dass die gesamte Bedruckungszeit wesentlich erhöht wird. Werden hingegen wie in den genannten Schriften beschrieben Druckköpfe verwendet, bei welchen jede einzelne Düse eines Druckkopfs unabhängig von den benachbarten Düsen mit frei wählbaren elektrischen Signalen angesteuert werden kann, so lassen sich bei einer entsprechenden Aufbereitung des Druckbildes mittels einer Software hochwertige Ergebnisse erzielen.
Solche Köpfe sind jedoch kommerziell von einem Anwender nicht zu erhalten, da sie von ihrem inneren Aufbau aufgrund der individuellen elektrischen Ansteuermöglichkeit jeder Düse und damit jedes diese Düse treibenden Elementes und der Ausführung der dazugehörigen von den benachbarten Düsen mechanisch und fluidisch entkoppelten jeweiligen Tintenzuführungen extrem aufwendig gestaltet sind, damit in ihrer Herstellung entsprechend teuer wären und daher nicht kommerziell angeboten werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu beseitigen, so dass kommerziell erhältliche Druckköpfe mit großer Druckbreite verwendet werden können und damit ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, wodurch es möglich ist, ein Objekt wie beispielsweise einen Datenträger, insbesondere kreisscheibenförmigen Datenträger in rotativer Weise mittels eines frei programmierbaren Druckverfahrens insbesondere auch bei nur einer Umdrehung so zu bedrucken, dass die resultierende Druckauflösung und/oder Druckdichte des gedruckten Bildes insbesondere innerhalb enger Toleranzen über die gesamte Bildfläche im Wesentlichen konstant ist und damit ein homogener Bildeindruck des gedruckten Bildes bei einem Betrachter entsteht. Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin, das Verfahren so zu erweitern, dass bei einer mehrfarbigen Bedruckung in einander nachfolgenden Bedruckungsstationen ein Moiré Effekt minimiert wird.
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die Aufbereitung der Druckdaten des zu druckenden Bildes und die Art der Ausführung der Vorrichtung zur Bedruckung gemäß den unabhängigen Ansprüchen.
Hierbei macht sich die Erfindung zu Nutze, dass Druckdaten der zu druckenden Bilder insbesondere bei einer frei programmierbaren Bedruckung üblicherweise in elektronischer Form als Dateien weiterverarbeitet werden. Dabei liegen in den meisten Fällen die Druckdaten in Form eines Bitmap-Bildes vor. Ein solches Bild kann ein Ausgangsbild des erfindungsgemäßen Verfahrens bilden, welches erfindungsgemäß vor einem Druckvorgang aufbereitet wird.
Liegt ein Ausgangsbild als Schwarzweißbild oder als Graustufenbild vor, so kann das erfindungsgemäße Verfahren unmittelbar mit diesem Ausgangsbild durchgeführt werden. Liegt hingegen ein mehrfarbiges Ausgangsbild vor, so kann es vorgesehen sein, dieses Ausgangsbild oder ein im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens gebildetes mehrfarbiges Zwischenbild in monochrome Teilfarbbilder aufzuspalten und jedes dieser monochromen Teilfarbbilder erfindungsgemäß weiter zu verarbeiten und anschließend die teilfarbigen Druckbilder übereinander zu drucken, um so wiederum ein mehrfarbiges Druckbild auf dem zu bedruckenden Objekt zu erhalten.
Die wesentlichen erfindungsgemäßen Aspekte werden daher im Rahmen dieser Erfindungsbeschreibung anhand eines monochromen Ausgangsbildes erläutert. Alle hier genannten Verfahrensschritte sind analog auf die aufgespaltenen Teilfarbbilder identisch anwendbar.
Bei einem Ausgangsbild der eingangs genannten Art kann jeder zu druckende Bildpunkt durch ein oder mehrere Bytes beschrieben werden, welche die Koordinaten des jeweiligen Bildpunktes und seine Farbwerte umfassen. Das gesamte Bild kann dabei in der Regel als eine Matrix von Bildpunkten aufgebaut sein oder mittels bekannter Verfahren in eine solche überführt werden, wobei der Matrix, insbesondere eines ursprünglichen nicht aufbereiteten Ausgangsbildes, ein rechtwinkliges, d.h. kartesisches Koordinatensystem zugrunde liegt und damit der Ort jedes Bildpunktes in diesem Ausgangsbild über seine X-Koordinate und seine Y-Koordinate bestimmt ist.
Die Farbinformationen jedes Bildpunktes können je nach dem zugrunde liegenden Farbmodel beispielsweise durch RGB-Werte für die Farben Rot, Grün und Blau oder durch die bei Druckanwendungen bevorzugten CMYK-Werte für die Druckfarben Cyan (C), Magenta (M), Gelb (Yellow) und Schwarz (Kontrast) angegeben werden. Es sind selbstverständlich auch andere Farbmodelle einsetzbar je nach Anforderung. Bei rein monochromen Bildern kann z.B. nur die Farbsättigung bzw. Farbdichte der einen Farbe angegeben sein.
Solange noch keine Aufbereitung der Bilddaten eines Ausgangsbildes für einen Druck erfolgt ist wird somit jeder einzelne Bildpunkt durch einen eigenen Farbwert dargestellt, dessen Helligkeit und Farbton durch die Kombination der oben genannten Farbwerte bestimmt ist. Ein solches Bild lässt sich mit den konventionellen, zur Verfügung stehenden Druckverfahren noch nicht direkt drucken, da nahezu alle Druckverfahren stets Mischfarben und deren Helligkeiten aus einzelnen nebeneinander und/oder teilweise übereinander liegenden Druckpunkten aufbauen.
Hierbei werden die tatsächlichen Druckpunkte in der Regel kleiner gewählt als die darzustellenden Bildpunkte, um so über die Größe der Druckpunkte und/oder deren Verteilung innerhalb des Bildpunktes für den Betrachter den tatsächlichen Farb- und Helligkeitswert möglichst optimal nachzubilden. Es wird dabei insbesondere bei konventionellen Druckanwendungen stets von einem weißen Untergrund ausgegangen, der durch die aufgebrachten Druckfarben mehr oder weniger überdeckt wird und in der Farbbetrachtung als zusätzliche Farbe gesehen werden kann.
Da nahezu alle Druckverfahren mit nur einer begrenzten Anzahl an druckbaren Farbtönen auskommen müssen, wie beispielsweise bei dem bereits genannten CMYK Druckverfahren, ist es daher erforderlich, das zu druckende Bitmap-Bild in ein dem Druckverfahren angepasstes, druckbares Binärbild umzuwandeln. Da dies meist über einen sogenannten Raster-Image-Prozess (RIP) geschieht, spricht man hier vom Rippen des Bildes.
Ein so geripptes Bild weist nun für jede Farbe einen eigenen Farbauszug auf, entsprechend der beim Drucken verwendeten Druckfarben. Unterschiedlich helle Bereiche innerhalb der jeweiligen Farbauszüge werden dabei durch eine unterschiedliche Flächenbelegung des entsprechenden Bildpunktes erzeugt, so dass beispielsweise ein Bildpunkt, der eine Helligkeit von 50% aufweist dadurch erzeugt werden kann, dass die Hälfte des Bildpunktes im Druck mit einer 100% Farbe belegt ist und die andere Hälfte frei bleibt und damit der weiße Untergrund zum Vorschein kommt. Die Farbauszüge beinhalten somit nur noch die Informationen an welchen Positionen des zu druckenden Bildes Druckpunkte gesetzt werden, sie haben also einen binären Charakter.
Jeder Farbauszug weist weiterhin in der Regel eine höhere Druckpunktanzahl als die Bildpunktanzahl des Ausgangsbildes auf, was aus der Forderung der möglichst optimalen Nachbildung der Farb- und Helligkeitswerte des Ausgangsbildes im Druckbild resultiert, insbesondere wenn das Druckverfahren ein rein binäres Druckverfahren ist, wie es beispielsweise beim Thermotransferdruck oder den meisten Tintenstrahldruckverfahren der Fall ist.
Bei diesen binären Druckverfahren können stets nur gleich große Druckpunkte gedruckt werden, was für eine möglichst optimale Darstellung des Ausgangsbildes im Druckbild eine sehr hohe Anzahl an Druckpunkten erfordert und darüber hinaus auch eine hohe Druckpunktdichte im Druck, um dem Auge des Betrachters eine möglichst homogene Darstellung des Druckbildes zu bieten.
Bei der Erstellung von Bildern, die auf ein bestimmtes Objekt gedruckt werden sollen, wird zum Teil nicht sofort berücksichtigt, dass ein Teil der Bildpunkte ggfs. gar nicht auf das Objekt gedruckt werden können, da sie außerhalb bedruckbarer Bereiche des Objektes liegen würden. Es kann daher gemäß der Erfindung vorgesehen sein, dass aus dem Ausgangsbild oder einem der Zwischenbilder nicht druckbare Bildbereiche ausmaskiert werden.
Z.B. können hierfür bei dem zu druckenden Ausgangsbild in kartesischen Koordinaten die Form und Begrenzungen der zu bedruckenden Oberfläche des Druckobjektes, z.B. eines Datenträgers als Maske überlagert werden, so dass lediglich die tatsächlich zu druckenden Bereiche als neue Bilddaten eines bereits ausmaskierten Ausgangsbildes zwischengespeichert werden. Eine solche Maske kann ebenso als eine Datei vorliegen, die z.B. mit einer logischen Funktion mit den Bilddaten verknüpft wird.
Hat die zu bedruckende Oberfläche beispielsweise eine Kreisform mit einer zentralen kreisförmigen Aussparung wie bei einer CD oder DVD üblich, so besitzt das ausmaskierte Ausgangsbild ebenfalls eine Kreisform und weist die genannte Aussparung auf. Über das Druckobjekt überstehende Bereiche des Ausgangsbildes werden somit über die genannte Maske entfernt.
Eine Ausmaskierung kann zu jeder Zeit bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgten, ist somit also nicht darauf beschränkt, bereits unmittelbar bei dem Ausgangsbild angewendet zu werden. Es kann eine Ausmaskierung auch erst bei einem der Zwischenbilder erfolgen, jedoch wird die Ausmaskierung des Ausgangsbildes als vorteilhaft empfunden, da zum Einen im Folgenden weniger Datenvolumen bearbeitet werden muss und somit bei einer Software bzw. einem Rechner, der das erfindungsgemäße Verfahren durchführt, Rechenzeit gespart werden kann und zum Anderen die Maske dem in dem jeweiligen Zwischenbild verwendeten Koordinatensystem entsprechen muss, was einen zusätzlichen Aufwand bedeutet.
Bei einer rotativen Bedruckung um eine senkrecht zur Druckebene stehende Drehachse wird erfindungsgemäß das Druckbild nicht mehr in gewohnter Weise in einem rechtwinkligen oder kartesischen Koordinatensystem gedruckt, sondern in einem polaren Koordinatensystem, indem eine Druckzeile eines Druckverfahrens wie beispielsweise die Druckzeile eines Thermotransferdruckers oder Thermosublimationsdruckers oder der Druckkopf eines Tintenstrahldruckers um eine senkrecht zur Drucklinie des Druckkopfes liegenden Drehachse rotiert wird, und dabei auf eine zu bedruckende Oberfläche druckt.
Da für die nachfolgende Betrachtung des Prinzips lediglich die Relativbewegung zwischen dem zu bedruckenden Objekt und dem Druckkopf betrachtet werden muss, ist es selbstverständlich auch möglich, dass der Druckkopf still steht und das zu bedruckende Objekt sich unter dem Druckkopf um die genannte Achse dreht.
Durch die rotative Art der Bedruckung ergeben sich eine Reihe von Änderungen und Anforderungen an die Bildaufbereitung, die sich teilweise stark von der bekannten Bildaufbereitung unterscheiden, beziehungsweise gemäß der Erfindung darüber hinausgehen.
Um die elektronischen Bilddaten eines Ausgangsbildes, sei es monochromer oder farbiger Art, erfindungsgemäß entsprechend aufzubereiten wird daher vorgeschlagen, in einem ersten Schritt, insbesondere mittels einer Software, die kartesischen Koordinaten jedes Bildpunktes des Ausgangsbildes in polare Koordinaten umzuwandeln, wodurch ein erstes Zwischenbild entsteht.
Dieses erste Zwischenbild muss nicht als tatsächliches betrachtbares Bild vorliegen, sondern es ist wesentlich für die Erfindung, dass die Bilddaten entsprechend aufbereitet werden und so ein solches virtuelles bzw. imaginäres erstes Zwischenbild ergeben.
Die Umwandlung kann z.B. erfolgen, indem z.B. ausgehend von dem Mittelpunkt der späteren rotativen Bedruckung, beispielsweise dem Mittelpunkt einer CD, für jeden zu druckenden Bildpunkt aus den rechtwinkligen Koordinaten der Radius und der Winkel berechnet werden. Statt der bisherigen kartesischen Koordinaten können sodann zu jedem Bildpunkt die zugehörigen polaren Koordinaten gespeichert werden.
Würde man diese Daten in ein kartesisches Koordinatensystem abbilden, wobei die X-Achse dem Winkel und die Y-Achse dem Radius des entsprechenden Bildpunktes entspricht und die Bildpunktgröße entsprechend der Ausgangsdaten konstant gehalten wird, so ist leicht zu erkennen, dass für kleiner werdende Radien immer weniger Bildpunkte aufgetragen werden und damit die Lücken zwischen den Bildpunkten größer werden. Eine solche Darstellung kann als eine virtuelle Darstellung in einem kartesischen Koordinatensystem vorliegen und stellt ein zweites Zwischenbild im Sinne der Erfindung dar. Es ist nicht nötig, dass das zweite Zwischenbild tatsächlich zur Darstellung kommt, es ist jedoch auch möglich.
Da ausgehend von dem Ausgangsbild benachbarte Bildpunkte nahtlos aneinander liegen, ist es erforderlich die jeweiligen Bildpunkte des zweiten Zwischenbildes der innen liegenden Radien R_i in tangentialer Richtung, also entlang der X-Richtung, jeweils um den Faktor R_a/R_i zu strecken (R_a = Radius des äußersten Bildpunktes). Hierdurch wird ein geschlossenes Bild, d.h. ein drittes Zwischenbild im Sinne der Erfindung erzeugt.
Da die spätere Bedruckung beispielsweise mit einem InkJet Druckkopf in einem – vom Druckkopf aus betrachteten – kartesischen Koordinatensystem erfolgt, ist es zudem erforderlich die so gedehnten Bildpunkte aufzuhellen, um die durch die Streckung erfolgte Druckdichteerhöhung zu kompensieren. Hierdurch wird ein viertes Zwischenbild erzeugt.
Eine solche Vorgehensweise wird verständlich, wenn man berücksichtigt, dass jeder Bildpunkt zu diesem Zeitpunkt noch nicht druckbar ist, da er noch eine variable Graustufe beinhaltet, welche direkt nicht gedruckt werden kann. Vielmehr ist es erforderlich diese analogen Graustufen für jeden Bildpunkt in ein angepasstes Muster einer mehr oder weniger großen Anzahl von Druckpunkten umzuwandeln, welche mit einem der genannten Druckverfahren gedruckt werden kann. Ein solches gewandeltes Bild wird als Druckbild bezeichnet.
Sämtliche Zwischenbilder können z.B. nur virtuell vorliegen, also z.B. als eine auf einem Computer gespeicherte Datei.
Durch die Aufhellung in Abhängigkeit der Radius-Koordinate kann eine Aufhellung in Richtung des Radius erfolgen, insbesondere also in Richtung der Drucklinie eines Druckkopfes, der im rotativen Druck radial zur Drehachse ausgerichtet ist. Durch eine bevorzugt zu kleineren Radien erfolgende Aufhellung kann eine oben genannte Druckdichtenerhöhung, die sich durch das Druckprinzip ergibt, bei kleineren Radien kompensiert werden.
Der Grad der Aufhellung kann dabei bevorzugt eine Funktion der Radiuskoordinate des jeweiligen Bildpunktes sein. Beispielsweise kann es sich um eine lineare Aufhellung handeln, die durch das Verhältnis des jeweiligen Radius eines betrachteten Bildpunktes zum größten zu betrachtenden Radius gegeben ist. So würde bei Bildpunkten mit maximalem Radius Ra z.B. keine Aufhellung erfolgen. Die jeweilige Aufhellungsfunktion kann hierbei insbesondere an den jeweils eingesetzten Druckkopf angepasst sein.
Der Grad der Aufhellung kann dabei im Wesentlichen dem linearen Verzerrungsfaktor entlang des Radius der oben genannten Bildpunktverzerrung entsprechen, so dass der Bildpunkt entsprechend seiner Verzerrung umso heller ist, je kleiner der Radius R_i ist. Dieser Zusammenhang zwischen Verzerrung und Helligkeit kann linear sein oder allgemein einer mathematischen Funktion folgen oder auch beliebig sein, je nach Erfordernis und gewünschtem Druckergebnis.
Der oben genannte Streckungsfaktor kann ebenfalls eine Funktion der Radius-Koordinate des jeweiligen Bildpunktes sein. Die Durchführung einer Streckung hat den Vorteil, dass ein geschlossenes drittes Zwischenbild erzeugt werden kann.
Bezüglich der Aufhellung und Streckung/Stauchung der Bildpunkte ist darauf hinzuweisen, dass die Reihenfolge der Durchführung dieser erfindungsgemäßen Maßnahmen irrelevant ist. Es kann daher erfindungsgemäß auch zunächst die Aufhellung und anschließend die Streckung/Stauchung vorgenommen werden.
Erfindungsgemäß kann es vorgesehen sein, ein zuvor erstelltes Zwischenbild, insbesondere das vierte Zwischenbild vor dem eigentlichen Drucken weiter zu verarbeiten, insbesondere an das verwendete Druckverfahren anzupassen und/oder in ein Halbtonbild zu wandeln. Hierfür kann zur Wandlung ein viertes Zwischenbild z.B. mit einem Raster überlagert werden, im Folgenden Graustufenraster genannt, wobei die in einer Rasterfläche zumindest teilweise liegenden Bildpunkte des vierten Zwischenbildes zu einem zu druckenden Bildpunkt zusammengefasst werden können.
Eine solche Überlagerung wird ebenfalls bevorzugt nur virtuell erfolgen, also im Wesentlichen softwaregestützt. Das Raster kann z.B. schachbrettartig ausgebildet sein, wobei bevorzugt für den später erfolgenden Druckprozess das Raster dem Druckverfahren angepasst ist und der Abstand benachbarter Felder des Rasters entlang der X-Achse und der Y-Achse jeweils dem Abstand der einzelnen zu druckenden Bildpunkte entspricht, und wobei für eine symmetrische Auflösung die Abstände in X- und Y-Richtung bevorzugt gleich groß gewählt werden können.
Es ist ersichtlich, dass innerhalb der Rasterfelder des Graustufenrasters nur in wenigen Fällen genau ein Bildpunkt des vierten Zwischenbildes liegt. Vielmehr überlappen die einzelnen, ggfs. teilweise verzerrten Bildpunkte in den meisten Fällen die Grenzen zwischen benachbarten Rasterfeldern. Es kann dann vorgesehen sein, dass der Grauwert und/oder Farbwert eines in einer Rasterfläche zusammengefassten zu druckenden Bildpunktes jeweils aus den anteiligen Grau-/Farbwerten der zusammengefassten Bildpunkte ermittelt wird. Die zu druckenden Bildpunkte, die durch das Graustufenraster definiert sind, bzw. deren Farb-, bzw. Graustufen können sich so z.B. als ein Mittelwert der Anteile der dieses Feld überlappenden benachbarten und ggfs. gestreckten Bildpunkte des zweiten Zwischenbildes ergeben, so dass sich hieraus ein Druckbild ergibt.
Alternativ können die Bildpunkte innerhalb des überlagerten Graustufenrasters auch neu angeordnet werden, da dieses Graustufenraster genau an das Druckraster der späteren Bedruckung angepasst ist. Entsprechend des Überlappungsgrades der jeweiligen Bildpunkte zu benachbarten Rasterfeldern kann z.B. nur eine Verschiebung des Bildpunktes in das benachbarte Rasterfeld vorgenommen werden oder es werden neue Bildpunkte dadurch erzeugt, dass aus benachbarten Bildpunkten gewichtet mit den jeweiligen prozentualen Überlappungen neue Bildpunkte an den Rasterfeldpositionen errechnet werden. Es ist selbstverständlich auch möglich eine Kombination beider Verfahren zu verwenden.
Wurde mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bislang ein mehrfahrbiges Ausgangsbild bearbeitet, so kann es jetzt vorgesehen sein, in einem nachfolgenden Schritt die erforderliche Farbseparation durchzuführen und jede Farbseparation mittels des Rippens in ein binäres Halbtonbild umzuwandeln. Wurde hingegen die Farbseparation schon eingangs durchgeführt, so ist jedes Teilfarbbild erfindungsgemäß zu behandeln, wie es zuvor beschrieben wurde.
Beim Rippen kann je nach Art des in dem letztendlich im Druckprozess verwendeten Druckverfahrens eine unterschiedliche Umwandlung in die Halbtonbilder erfolgen.
Wird beispielsweise als Druckverfahren ein Thermotransferdruckverfahren oder ein binäres Tintenstrahldruckverfahren verwendet, wodurch lediglich Druckpunkte mit jeweils gleicher Größe erzeugt werden können, so können die jeweils zu druckenden unterschiedlichen Farbtöne oder Grauwerte jedes einzelnen Rasterfeldes des Druckbildes durch eine Verteilung und Anordnung von gleichgroßen Druckpunkten innerhalb eines Rasterfeldes, welcher den Bildpunkt repräsentiert, angenähert werden. Das tatsächliche Druckraster ist somit feiner als das Raster eines Zwischenbildes, insbesondere des Druckbildes und ein Feld des Graustufenrasters umfasst z.B. eine quadratische Anordnung von Druckrasterpunkten.
Soll beispielsweise die in einem zu druckenden Rasterfeld vorliegende von 0% bis 100% reichende analoge Grausstufung oder Farbstufung mit einem binären Druckverfahren in Schritten von etwa 1% angenähert werden, so kann jedes Rasterfeld des Graustufenrasters mit einem Druckraster mit beispielsweise 10 × 10 Druckpunkten ausgelegt werden, wodurch insgesamt 10 × 10 + 1 = 101 unterschiedliche Flächenbelegungszustände des gedruckten Rasterfeldes erzeugt werden können, d.h. zum einen der Leerzustand und zum anderen eine Belegung von 1 bis 100 Prozent.
Werden hingegen Druckverfahren mit variabler Druckpunktgröße verwendet, wie beispielsweise sogenannte Greyscale-Tintenstrahldruckverfahren, mit denen es möglich ist, einzelne Druckpunkte jeweils mit unterschiedlicher Größe zu erzeugen, so kann der Farbton oder Grauwert jedes einzelnen Rasterfeldes des Graustufenrasters und damit jedes zu druckenden Bildpunktes jeweils durch einen einzigen Druckpunkt entsprechender Größe innerhalb des Rasterfeldes angenähert werden. In diesem Fall kann das Druckraster zweckmäßigerweise gleichzeitig dem Graustufenraster entsprechen.
Es ist selbstverständlich ebenfalls möglich, beide Verfahren zu kombinieren, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn mit einem Greyscale-Tintenstrahl-Druckverfahren nur eine begrenzte Anzahl von unterschiedlich großen Druckpunkten erzeugt werden kann.
Können beispielsweise nur 7 unterschiedlich große Druckpunkte erzeugt werden und werden aber etwa 100 unterschiedliche mögliche Graustufen in jedem Bildpunkt gewünscht, so kann bei einer quadratischen Anordnung des Druckrasters jeder Bildpunkt mit einem aus 4 × 4 Druckpunkten bestehenden Rasterfeld aufgebaut werden. Dadurch ergeben sich 4 × 4 × 7 + 1 = 113 mögliche unterschiedliche Graustufen bzw. Farbstufen für den jeweiligen gedruckten Bildpunkt.
Die Wahl eines 3 × 3 Druckrasters führt hingegen zu einer Stufenanzahl von 3 × 3 × 7 + 1 = 64, was gegebenenfalls zu niedrig ist. Es ist selbstverständlich je nach Anwendungsfall auch möglich nicht-quadratische Druckraster zu verwenden.
Es ist selbstverständlich auch möglich, ohne Beschränkung der Allgemeinheit der Erfindung, die Farbseparation vor der Mittelwertbildung der Bildpunkte im vierten Zwischenbild vorzunehmen, um hierdurch beispielsweise eine bessere Anpassung der Halbtonbilder an das Originalbild zu ermöglichen und damit einen homogeneren Bildeindruck zu erreichen.
Das genaue Vorgehen soll anhand der nachfolgenden Beispiele erläutert werden.
Es zeigen:
1: ein ausmaskiertes Ausgangsbild
2: ein gestrecktes und in Polarkoordinaten gewandeltes zweites Zwischenbild
3: ein aufgehelltes Bild
4: eine erfindungsgemäße Druckvorrichtung
Beispiel 1:
Es soll ein einfarbiges rechteckiges Bild auf die Oberfläche einer CD gedruckt werden, welches als digitale Bitmapdatei vorliegt und dessen jeweilige Bildpunkte Grauwerte von 0 bis 255 annehmen können, wobei 0 der Farbe Weiß und 255 der Farbe Schwarz entspricht.
In einem ersten Schritt wird über das als Rechteck vorliegende Bildformat des Ausgangsbildes rechnerisch eine Maske gelegt, deren Form den zu bedruckenden Bereichen entspricht, wodurch die außerhalb des bedruckbaren Bereiches der CD liegenden Bereiche abgeschnitten d.h. ausmaskiert werden. Es ergibt sich dadurch ein kreisförmiges ausmaskiertes Ausgangsbild 1 mit einer zentralen kreisförmigen Aussparung 2, wie in 1 gezeigt.
In einem zweiten Schritt wird nun das ausmaskierte Ausgangsbild 1 entlang seines kreisförmigen Umfanges 3, z.B. mittels einer geeigneten Software auf einem Computer dergestalt um 360 Grad abgerollt, dass alle Bildpunkte mit Ausnahme der sich auf dem äußersten Umfang befindlichen Bildpunkte entlang ihrer Tangente zum jeweiligen Kreisbogen gestreckt werden.
Dies entspricht zum einen einer Transformation der kartesischen Koordinaten der Bildpunkte in polare Koordinaten (erstes Zwischenbild), der Darstellung der Bildpunkte in einem rechtwinkligen Koordinatensystem (zweites Zwischenbild) und zum anderen der Streckung der Bildpunkte (drittes Zwischenbild).
Hierdurch ergibt sich eine linear größer werdende tangentiale Verzerrung der einzelnen Bildpunkte nach Innen entlang des Radius und dass so resultierende Bild 4 hat eine rechteckige Form dessen lange Seite 5 dem äußeren Umfang des zuvor kreisförmigen Ausgangsbildes 1 entspricht und dessen kurze Seite 6 dem Radius des zuvor kreisförmigen Ausgangsbildes 1 entspricht abzüglich des Radius der inneren Aussparung 2 wie in 2 gezeigt.
Da bei der späteren Bedruckung die Druckdichte der Druckpunkte radial nach innen hin höher wird und damit bei einer konstanten Druckpunktgröße auch die Flächenbelegung und damit der Grauwert des zu druckenden Bildpunktes höher werden würde, ist es in einem dritten Schritt vorgesehen dem Bild 4 eine beispielsweise lineare Aufhellung entlang der kurzen Seite 6 zu überlagern, wie in 3 gezeigt ist. Dies ergibt das vierte Zwischenbild im Sinne der Erfindung.
Es ist selbstverständlich möglich diesen Schritt bereits auf das in Polarkoordinaten gewandelte Bild 4 oder auch sogar auf das Ausgangsbild 1 anzuwenden, wobei hier dann eine radiale Aufhellung zum Kreismittelpunkt hin erforderlich ist oder auch erst nach einem der nachfolgenden Schritte durchzuführen, solange das Bild noch nicht gerippt wurde, da das Aufhellen noch unabhängig von dem verwendeten Graustufenraster und dem verwendeten Druckraster ist.
In einem vierten nachfolgenden Schritt wird nun über das so erzeugte vierte Zwischenbild 4 ein Graustufenraster gelegt, wodurch die Druckpositionen der einzelnen zu druckenden Bildpunkte festgelegt werden und sich damit ein Druckbild ergibt. Der Grauwert jeder einzelnen Rasterzelle des Graustufenrasters kann sich dabei als Mittelwert aus den Grauwerten der in diesem Rasterfeld ganz oder teilweise liegenden Bildpunkte des vierten Zwischenbildes 4 und aus ihrer jeweiligen entsprechenden rechnerischen Gewichtung ergeben. Es ergibt sich so ein Druckbild.
Nachfolgend kann das Rippen des Druckbildes erfolgen, wobei spätestens nun bekannt sein muss, welches Halbtonverfahren angewendet werden soll, beziehungsweise welches Druckverfahren bei der späteren Bedruckung verwendet werden soll. Es soll in diesem Beispiel ein Tintenstrahldruckverfahren verwendet werden, welches mit Greyscale Druckköpfen arbeitet und jeweils Tintentropfen mit 7 unterschiedlichen Größen erzeugen kann. Da erfahrungsgemäß das menschliche Auge nicht mehr als 100 unterschiedliche Grauwerte auflösen kann, sollen anstelle der in den Bilddaten vorhandenen 256 unterschiedlichen Grauwerte nur etwa 100 Grauwerte gedruckt werden.
Das bedeutet, dass jeder zu druckende Bildpunkt des Graustufenrasters durch eine Rasterpunktmatrix von beispielsweise 4 × 4 repräsentiert wird, wodurch sich für jeden später gedruckten Bildpunkt 113 unterschiedliche mögliche Grauwerte ergeben.
Die Umwandlung des Druckbildes in das zu druckende Halbtonbild erfolgt daher in einem nachfolgenden fünften Schritt dadurch, dass dem Graustufenraster ein Druckraster überlagert wird, wodurch jedes Rasterfeld des Graustufenrasters jeweils in eine 4 × 4 Druckpunktmatrix unterteilt wird. Der in der tatsächlichen Bedruckung zu realisierende Grauwert des jeweiligen Grauwertes eines Rasterfeldes des Graustufenrasters wird dann dadurch erzeugt, dass sowohl eine entsprechende Anzahl an Feldern des Druckrasters bedruckt wird als auch jedes zu druckende Feld des Druckrasters mit einem Druckpunkt entsprechender (ggfs. unterschiedlicher) Größe bedruckt wird. Die Anordnung der Druckpunkte innerhalb der gewählten Matrix ist dabei beliebig und hängt nur von der verwendeten Software bzw. von dem gewünschten Ergebnis ab. So kann es zweckmäßig sein, eine symmetrische Anordnung in jeder 4 × 4 Matrix zu wählen oder aber auch eine statistische Verteilung der Druckpunkte, um beispielsweise einen möglichen Moiré Effekt zu minimieren.
Jedem Feld des Druckrasters kann dabei eine Zahl von 0 bis 7 zugeordnet werden, welche die Druckpunktgröße für das jeweilige Feld des Druckrasters repräsentiert. Die Zahl 0 steht dabei für keine Bedruckung, die Zahlen 1 bis 7 für die entsprechende unterschiedliche Größe des zu druckenden Punktes. Das so erzeugte Halbtonbild wird nachfolgend in einem sechsten Schritt mittels der nachfolgend beschriebenen Vorrichtung auf die Oberfläche der CD gedruckt.
Beispiel 2:
Es soll ein mehrfarbiges Bild auf eine CD Oberfläche aufgedruckt werden, welches als Bitmap Datei vorliegt und dessen jeweilige Bildpunkte mehrfarbige Informationen beinhalten. Im Unterschied zu der im Beispiel 1 beschriebenen Vorgehensweise wird das Bild in einem weiteren Schritt in seine jeweiligen zu druckenden Farbauszüge aufgespaltet, wodurch mehrere jeweils einfarbige Bilder entstehen.
Jedes der so erzeugten Farbauszugsbilder wird in der im Beispiel 1 beschriebenen Art weiterverarbeitet, wobei die Verteilung der Druckpunkte jedes Bildpunktes innerhalb der jeweiligen Rasterpunktmatrix so zu wählen ist, dass die nacheinander auf die CD aufgedruckten Farbauszüge zueinander keinen Moiré Effekt zeigen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bedruckung der CD mit einem erfindungsgemäß aufbereiteten Druckbild umfasst, wie in 4 gezeigt, im Wesentlichen eine Aufnahmevorrichtung 10 für den zu bedruckenden Datenträger 11, eine beispielsweise oberhalb der zu bedruckenden Fläche befindlichen Druckeinrichtung 12, einer Steuereinrichtung 13 und einem Antriebselement 14. Der zu bedruckende Datenträger 11 kann für eine Bedruckung z.B. in eine dafür vorgesehene Aussparung 20 auf der Aufnahmevorrichtung 10 eingelegt werden. Es kann bevorzugt vorgesehen sein, den Datenträger dort zu zentrieren und mittels geeigneter, nicht dargestellter Einrichtungen beispielsweise mittels eines Unterdrucks (Vakuums) zu fixieren.
Die Aufnahmevorrichtung 10 kann dabei so ausgeführt sein, dass sie mit dem insbesondere fixierten Datenträger 11 um eine Rotationsachse 15 drehbar gelagert ist und über einen Antrieb 14 mit einer über die Steuereinrichtung 13 vorgegebenen Geschwindigkeit in Drehrichtung 16 rotieren kann. Ausgehend von einer über einen Sensor 17 erfassten Nullstellung 18 der Aufnahmevorrichtung 10 wird der Datenträger 11 mittels der auf die zu bedruckenden Fläche wirkenden Druckeinrichtung 12 während seiner Rotationsbewegung bedruckt, indem die jeweiligen zu druckenden Druckpunkte entsprechend des zuvor erzeugten Halbtonbildes in Abhängigkeit von dem aktuellen Rotationswinkel der Aufnahmevorrichtung 10 gedruckt werden. Hierbei wird der aktuelle Rotationswinkel mit dem Sensor 17 gemessen und der Wert an die übergeordnete Steuerung 13 übergeben, welche in Abhängigkeit von der aktuellen Stellung der Aufnahmevorrichtung 10 die Druckeinrichtung 12 ansteuert, z.B. durch Übertragung der zu einem Winkel gegebenen Druckpunkte.
Die Druckeinrichtung 12 umfasst beispielsweise einen oder mehrere konventionelle Tintenstrahldruckköpfe, deren jeweilige Düsen in bekannter konventioneller Weise angesteuert werden, wodurch mit jedem Druckimpuls stets eine Vielzahl von Düsen oder alle gleichzeitig angesteuert werden. Hierbei kann es bevorzugt vorgesehen sein, dass ein erfindungsgemäß aufbereitetes Druckbild bei nur einem einzigen relativen Umlauf von Druckeinrichtung zur Aufnahmevorrichtung das komplette Bild gedruckt wird.
In einer alternativen Ausführung können als Druckeinrichtung auch einer oder mehrere Thermotransferdruckköpfe oder Thermosublimationsköpfe verwendet werden. Solche kommerziell erhältliche Druckköpfe werden dabei in ähnlicher Weise wie die bereits genannten Tintenstrahldruckköpfe so angesteuert, das mit jedem Druckimpuls stets eine Vielzahl oder gar alle Elemente der Thermoleiste angesteuert werden, so dass auch in diesem Fall stets eine komplette Druckzeile oder größerer Teilbereich davon mit einem einzigen Druckimpuls erzeugt wird.

Claims

Verfahren zur rotativen Bedruckung von flachen, insbesondere kreisscheibenförmigen Objekten mittels eines frei programmierbaren Druckverfahrens wobei die Bedruckung um eine senkrecht zur Druckebene stehende Drehachse mit einem sich in radialer Richtung zur Drehachse erstreckenden Druckkopf erfolgt, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) die kartesischen Koordinaten jedes Bildpunktes des Ausgangsbildes (1) werden in polare Koordinaten umgewandelt, wodurch ein erstes Zwischenbild entsteht, b) das erste Zwischenbild wird zumindest virtuell dargestellt in kartesischen Koordinaten, wobei der Radius der Y-Achse und der Winkel der X-Achse entspricht, wodurch ein zweites Zwischenbild entsteht, c) zumindest ein Teil der Bildpunkte, insbesondere jeder Bildpunkt des zweiten Zwischenbildes wird in Abhängigkeit seiner Radius-Koordinate gestreckt und/oder gestaucht wodurch ein in sich geschlossenes drittes Zwischenbild entsteht, d) zumindest ein Teil der Bildpunkte, insbesondere jeder Bildpunkt des dritten Zwischenbildes wird in Abhängigkeit seiner Radius-Koordinate aufgehellt, wodurch ein viertes Zwischenbild (4) erstellt wird, e) das vierte Zwischenbild (4) wird mit einem Graustufenraster überlagert, wobei eine Anpassung der Lage der Bildpunkte an das Graustufenraster und/oder Mittelung der Grauwerte oder Farbwerte gemäß der Anteile der Bildpunkte in den Rasterfeldern des Graustufenrasters erfolgt, wodurch ein Druckbild entsteht; f) das Druckbild wird gedruckt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Ausgangsbild (1) oder einem der Zwischenbilder (4) nicht druckbare Bildbereiche ausmaskiert werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Drucken ein Druckbild in ein Halbtonbild gewandelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Wandlung in ein Halbtonbild ein Druckbild mit einem Druckraster überlagert wird, wobei die Anzahl und Größe der druckbaren Druckpunkte an das verwendete Druckverfahren angepasst ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein farbiges Ausgangsbild und/oder farbiges Zwischenbild in Farbauszüge aufgespalten wird wobei jeder Farbauszug ein Ausgangsbild oder Zwischenbild bildet auf welches das Verfahren angewendet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das die Druckbilder der jeweiligen Farbauszüge in Halbtonbilder gewandelt und sich gegenseitig überlagernd auf die zu bedruckende Oberfläche des Objektes gedruckt werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein durch eine Rasterfläche gegebener zu druckender Druckbildpunkt in mehrere Rasterbildpunkte unterteilt ist und ein vorgegebener Farb- oder Grauwert erzeugt wird durch die Anzahl und/oder Anordnung und/oder Größe der beim Druck belegten Rasterbildpunkte.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bedruckung ein Tintenstrahldrucker/Tintenstrahldruckkopf eingesetzt wird, insbesondere mit dem Tintentropfen unterschiedlicher Größe erzeugbar sind.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bedruckung ein Thermotransferdrucker/Thermotransferdruckkopf eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bedruckung ein Thermosublimationsdrucker/Thermosublimationsdruckkopf eingesetzt wird.
Vorrichtung zur Bedruckung von kreisscheibenförmigen Objekten mit einer Druckeinrichtung (12) und einer Drehachse (15), um die herum das Objekt in einer Aufnahmevorrichtung (10) positionierbar ist und wobei die Druckeinrichtung (12) sich in radialer Richtung zur Drehachse (15) und parallel zu einer zu bedruckenden Oberfläche eines Objektes (11) erstreckt und die Druckeinrichtung (12) und die Aufnahmevorrichtung (10) relativ zueinander um die Drehachse (15) bewegbar sind, wobei in Abhängigkeit der Winkelposition zwischen Druckeinrichtung (12) und Aufnahmevorrichtung (10) ein in Polarkoordinaten vorliegendes Druckbild auf ein Objekt (11) übertragbar ist.