DE102018212063B3

DE102018212063B3 - Cross-Talk-Vermeidung

Info

Publication number: DE102018212063B3
Application number: DE102018212063.3A
Authority: DE
Inventors: Steffen Neeb; Nicklas Norrick; Andreas Henn; Jens Forche; Johann Weigert; Dirk Kirchhoff; Bernd Stritzel
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 2018-07-19
Filing date: 2018-07-19
Publication date: 2019-08-14
Anticipated expiration: 2038-07-20
Also published as: CN110733247A; CN110733247B

Abstract

Verfahren zur Vermeidung von Cross-Talk in einem Druckprozess einer Inkjet-Druckmaschine (7) mittels eines Rechners (6), wobei die Inkjet-Druckmaschine (7) über Druckköpfe (5) mit Druckdüsen (13) verfügt, welche in Reihen und Spalten mit jeweils einer bestimmten Anzahl Druckdüsen (13) angeordnet sind und die Druckdüsen (13) jeder Reihe sich jeweils einen Tintenversorgungskanal (12) teilen und der Rechner (6) zur Durchführung des Druckprozess einen Rasterprozess durchführt, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass während des Rasterprozesses der Rechner (6) die zu erzeugenden Bilddaten (15) so anpasst, dass die Druckdüsen (13) einer Reihe einen Grenzwert (8) einer bestimmten Tintenentnahmefrequenz nicht übersteigen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung von Cross-Talk in einer Inkjet-Druckmaschine.
Die Erfindung liegt im technischen Gebiet des Inkjet-Drucks.
Bei modernen Inkjet-Druckköpfen sind die Druckdüsen mehrreihig angeordnet, um die erforderliche hohe Auflösung zu erzielen. Intern sind die einzelnen, benachbarten Druckdüsen unter anderem hydraulisch, hinsichtlich der Tintenversorgungskanäle, mechanisch und elektrisch, hinsichtlich des piezoelektrischen Materials der Düsenplatte, miteinander verbunden. Diese Verbindung führt zu einer Beeinflussung des Verhaltens benachbarter Druckdüsen, z.B. wenn Druckdüsen, welche gemeinsam an einem Versorgungskanal hängen, gleichzeitig drucken. Man spricht dabei vom sogenannten Cross-Talk. Dieser Effekt führt dazu, dass die erzeugten Tropfen zum Teil stark von ihrer Sollgröße und Sollgeschwindigkeit abweichen können. Das führt zu lokal gestörten Druckbildern und damit zu verminderter Druckqualität.
Im Detail bedeutet dies, dass die Druckpunkte in der Größe und der Lage auf dem Substrat von ihren Sollwerten abweichen. Cross-Talk bewirkt ebenfalls eine Instabilität beim Jetten, was sich durch eine vermehrte Bildung von Tintentropfen an der Düsenplatte bemerkbar machen kann. Diese Tintentropfen werden immer größer und können letztendlich zu Schiefspritzern und den Ausfall von Druckdüsen führen.
Aus dem Stand der Technik sind zur Lösung des Problems des Cross-Talks verschiedene Ansätze bekannt. Sehr verbreitet sind Hardwareansätze, bei denen die Druckköpfe bereits so designt werden, dass der Cross-Talk möglichst minimiert wird. Druckkopfhersteller versuchen z.B. durch das Einfügen von bestimmten Design-Elementen in die Tintenzuführung, wie Engstellen und Unterbrechungen, den Cross-Talk zu vermindern.
Allerdings erhöhen solche Engstellen und Unterbrechungen den Durchflusswiderstand, was letztendlich zu einer Verringerung der möglichen Druckgeschwindigkeit führt.
Aus dem US Patent 7,661,793 B2 ist ein Druckkopf für eine Inkjet-Druckmaschine bekannt, bei dem jede Druckdüse eine Kammer mit einer eigenen Ausstoßvorrichtung für die Tintentropfen und eine eigene Tinteneinlassöffnung besitzt. Zudem sind eine Vielzahl von Tintenversorgungskanälen spezifisch mit den Einlassöffnungen der Druckdüsen verbunden. Dies wird realisiert, indem man die Einlassöffnungen jeweils an einer Seite des zugrunde liegenden Wafers, auf welchem die Druckdüsen konstruiert sind, einätzt, während die Tintenversorgungskanäle auf der anderen Seite des Wafers eingeätzt sind. Durch diesen Aufbau mit den entsprechend langen Tintenversorgungskanälen wird der Cross-Talk zwischen benachbarten Druckdüsen relativ gut minimiert.
Nachteil dieser Hardwarelösung ist allerdings, dass es eine sehr spezifische Lösung ist. Nicht jeder Druckkopf weist diese besondere Struktur auf. Wenn aus konstruktionsbedingten, rechtlichen oder wirtschaftlichen Gründen der Einsatz eines solchen Druckkopfes, der speziell für die Vermeidung von Cross-Talk designt wurde, nicht möglich ist, müssen andere Möglichkeiten zur Vermeidung von Cross-Talk gefunden werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren zur Vermeidung von Cross-Talk in Inkjet-Druckmaschinen zu finden, welches nicht vom Aufbau des verwendeten Inkjet-Druckkopfes abhängig ist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Vermeidung von Cross-Talk in einem Druckprozess einer Inkjet-Druckmaschine mittels eines Rechners, wobei die Inkjet-Druckmaschine über Druckköpfe mit Druckdüsen verfügt, welche in Reihen und Spalten mit jeweils einer bestimmten Anzahl Druckdüsen angeordnet sind und die Druckdüsen jeder Reihe sich jeweils einen Tintenversorgungskanal teilen und der Rechner zur Durchführung des Druckprozess einen Rasterprozess durchführt und welches dadurch gekennzeichnet ist, dass während des Rasterprozesses der Rechner die zu erzeugenden Bilddaten so anpasst, dass die Druckdüsen einer Reihe einen Grenzwert einer bestimmten Tintenentnahmefrequenz nicht übersteigen. Da der Cross-Talk dadurch verursacht wird, dass benachbarte Druckdüsen, die am gleichen Tintenversorgungskanal hängen, sich gegenseitig beeinflussen, wenn sie gleichzeitig drucken und damit Tinte aus diesem selben Tintenversorgungskanal entnehmen, ist die beste Lösung, eine solche gleichzeitige Tintenentnahme benachbarter Druckdüsen, die eben an diesem selben Tintenversorgungskanal hängen möglichst zu reduzieren. Da dies natürlich im Einklang mit den zu erzeugenden Druckbilddaten geschehen muss, da man nicht einfach beliebig die Verwendung von Druckdüsen im Druckkopf sperren kann ohne die von der Inkjet-Druckmaschine erreichbare Druckqualität negativ zu beeinflussen, ist der vielversprechendste Ansatz, den Rasterprozess, mit welchem die Druckbilddaten für die Inkjet-Druckmaschine erzeugt werden, entsprechend zu beeinflussen. Da während der Durchführung des Rasterprozesses durch den Rechner sämtliche zur Erzeugung der Druckbilddaten notwendigen Informationen, z. B. hinsichtlich der zu erreichenden Druckbildauflösung, bekannt sind, kann an dieser Stelle das Rasterbild so manipuliert werden, dass benachbarte Druckdüsen, welche am selben Tintenversorgungskanal hängen, möglichst wenig gleichzeitig verwendet werden. Um dies sicherzustellen, sollte eine bestimmte Tintenentnahmefrequenz für diesen betreffenden Versorgungskanal und alle daran hängenden Druckdüsen nicht überschritten werden. Solange man diese Grenzfrequenz bzw. diesen Grenzwert der Tintenentnahmefrequenz einhält, bleibt der Cross-Talk entsprechend minimal.
Vorteilhafte und daher bevorzugte Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich aus den zugehörigen Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung mit den zugehörigen Zeichnungen.
Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass der Grenzwert der Tintenentnahmefrequenz sich aus der Rasterfrequenz in Längsrichtung und einem Faktor n einer bestimmten Anzahl von Zeitschritten in Druckrichtung ergibt. Dies beschreibt den bereits erläuterten Zusammenhang. Die Rasterfrequenz in Längsrichtung ist nichts Anderes als die Angabe wie häufig in Längsrichtung die entsprechenden Druckdüsen, die an einem gemeinsamen Tintenversorgungskanal hängen, drucken. Entscheidend ist dabei der Faktor n. Denn dieser gibt an, wie oft die Düsen des gemeinsamen Versorgungskanals innerhalb von bestimmten Zeitschritten drucken dürfen, um eben die entsprechende Grenzfrequenz nicht zu überschreiten. Der Faktor n ist also der eigentlich begrenzende Faktor, welcher die Grenzfrequenz bzw. den Grenzwert der Tintenentnahmefrequenz definiert.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass die Rasterfrequenz in Längsrichtung sich aus der Druckgeschwindigkeit der Inkjet-Druckmaschine und der Auflösung in Druckrichtung ergibt. Diese Daten ergeben sich zum einen aus den Druckbilddaten, also hier der Druckauflösung, welche durch den Druckauftrag vorgegeben ist, und den Parametern der Inkjet-Druckmaschine , also hier vor allem der entsprechenden Druckgeschwindigkeit.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass der Grenzwert der Tintenentnahmefrequenz für Druckdüsen einer Reihe für einen Druckkopf über Messungen bestimmt wird oder vom Druckkopfhersteller vorgegeben wird. Die maximal mögliche Tintenentnahmefrequenz für Druckdüsen, welche am gleichen Tintenversorgungskanal hängen, lässt sich zum einen über Messungen bestimmen oder ist in vielen Fällen vom Druckkopfhersteller direkt vorgegeben. Dieser Grenzwert muss dabei verfahrensgemäß eingehalten werden. Wie bereits erläutert ist dabei der Faktor n, welcher die entsprechenden Zeitschritte, innerhalb derer die Druckdüsen des gleichen Tintenversorgungskanals nicht gleichzeitig verwendet werden dürfen, der eigentlich begrenzende Faktor, welcher für die Durchführung des Rasterprozesses von Bedeutung ist.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass zur Vermeidung von Cross-Talk der Rechner das Raster abhängig vom Grenzwert der Tintenentnahmefrequenz so anpasst, dass Druckdüsen der gleichen Reihe eines Druckkopfs innerhalb des Faktors n nicht mehrfach verwendet werden. Aus der bekannten Grenzfrequenz bzw. dem Grenzwert der Tintenentnahmefrequenz lässt sich erfindungsgemäß der begrenzende Faktor n berechnen, welcher dann im Rasterprozess vom Rechner berücksichtigt werden muss. Dies geschieht, indem der Rechner das Raster so anpasst, dass eben diese Druckdüsen, welche am gleichen Tintenversorgungskanal hängen, innerhalb einer bestimmten Anzahl Zeitschritte, welche durch den Faktor n vorgegeben werden, nicht mehrfach verwendet werden dürfen. Es darf also in dieser gleichen Reihe von Druckdüsen, die am gleichen Tintenversorgungskanal hängen, immer nur maximal eine Druckdüse innerhalb der n Zeitschritte drucken.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass zur Erhöhung der erreichbaren Flächendichte die Reihen eines Druckkopfs in Teilbereiche aufgeteilt werden und die untersagte mehrfache Verwendung von Druckdüsen der gleichen Reihe nur für diese Teilbereiche gilt. Falls es für die Abarbeitung des Druckauftrages notwendig ist, Flächen mit einer sehr hohen Flächendichte zu bedrucken, z. B. Volltonbereiche, kann es passieren, dass die durch den Grenzwert bzw. den Faktor n vorgegebene Beschränkung des Drucks mit benachbarten Druckdüsen diese Volltonbereiche nicht in ausreichender Auflösung bedruckt werden können. Für diesen Fall ist es möglich, die Reihen von Druckdüsen, welche am gleichen Tintenversorgungskanal hängen, in kleinere Teilbereiche aufzuteilen. Die Berücksichtigung des Grenzwertes der Tintenentnahmefrequenz gilt dann entsprechend nur jeweils für diese Teilbereiche. Die Teilbereiche können z. B. jeweils vier Düsen je Teilbereich ausmachen, die jeweils benachbart sind. Damit lässt sich Cross-Talk natürlich nicht mehr völlig vermeiden, jedoch ist immer noch eine spürbare Verbesserung in der Verringerung dieses störenden Effektes erreichbar. Im Endeffekt muss hier hinsichtlich der Druckqualität abgewogen werden zwischen Anforderung des Druckauftrages, die erreicht werden sollen, und einer Verminderung der Druckqualität durch auftretenden Cross-Talk.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass für eine weitere Erhöhung der erreichbaren Flächendichte die Anzahl der Zeitschritte des Faktors n verringert wird. Reicht die Aufteilung der Reihen von Druckdüsen, welche an einem gemeinsamen Tintenversorgungskanal hängen, in Teilbereiche immer noch nicht aus, um die gewünschte Flächendichte zu erreichen, kann in einem weiteren Schritt auch die Anzahl der Zeitschritte des Faktors n verringert werden. Eine Kombination dieses Änderungsparameters mit der Größe der Teilbereiche ist dabei sinnvoll. Welche Wertekombination für die Größe der Teilbereiche und die Anzahl der Zeitschritte am vorteilhaftesten ist, hängt von den jeweiligen Umständen ab. Besonders die Verringerung der Anzahl der Zeitschritte des Faktors n sollte jedoch noch vor der Unterteilung der betreffenden Reihen von Druckdüsen in Teilbereiche nicht leichtfertig angegangen werden. Nur falls die gewünschte Flächendichte durch die Einschränkungen hinsichtlich der Tintenentnahmefrequenz des erfindungsgemäßen Verfahrens gar nicht mehr anders erreicht werden kann, sollte zu dieser Maßnahme gegriffen werden.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass der Rechner im Verlauf des Rasterprozesses einen Fehlerterm, welcher die Abweichung zu einem Originalbild angibt, berechnet, den Rasterprozess so durchführt, dass dieser Fehlerterm minimal wird und den Grenzwert der Tintenentnahmefrequenz bei der Berechnung des Fehlerterms berücksichtigt. Diese Vorgehensweise ist eine Hilfsmaßnahme, um den Rasterprozess so zu gestalten, dass er ein gerastertes Bild abgibt, welches sich möglichst am aus den Druckauftragsdaten bekannten Originalbild orientiert und diese möglichst wahrheitsgetreu wiedergibt. Die Berechnung des Fehlerterms lässt sich dabei sehr gut mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verknüpfen. Der Grenzwert der Tintenentnahmefrequenz bzw. der begrenzende Faktor n können gut in die Berechnung des Fehlerterms integriert werden, so dass ein resultierender minimaler Fehlerterm gleichzeitig den Effekt des Cross-Talks mitberücksichtigt.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass der Rechner für die Berechnung des Faktors n stets die maximale Druckgeschwindigkeit der Inkjet-Druckmaschine verwendet. Aus dieser Tatsache ergibt sich, dass für die Berücksichtigung und Verminderung des Cross-Talks eben keine druckgeschwindigkeitsabhängige Rasterung durchgeführt wird. Da die Grenzfrequenz ohnehin bekannt ist, da diese beim Design der Waveform ermittelt wird, oder vom Druckkopfhersteller bereits vorgegeben ist, bleiben also als Variablen des erfindungsgemäßen Verfahrens vor allem der begrenzende Faktor n und natürlich die durch die Druckauftragsdaten vorgegebenen Druckauflösung.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass das Verfahren für Druckköpfen durchgeführt wird, deren Druckdüsen in eine vordere und eine hintere Bank von jeweils 16 Reihen und 64 Spalten angeordnet sind. Die verwendeten Druckköpfe, für welche das erfindungsgemäße Verfahren entwickelt wurde, besitzen 2048 Druckdüsen, welche gestaffelt in Reihen und Spalten angeordnet sind. Die Druckdüsen sind dabei aufgeteilt in eine vordere und hintere Bank, welche jeweils aus 16 Reihen und 64 Spalten von Druckdüsen bestehen. Jeweils die Druckdüsen einer 16er Reihe hängen dabei an einem Tintenversorgungskanal und sind somit hinsichtlich des Cross-Talk-Effektes anfällig. Bei Einsatz eines solchen Druckkopfes ergibt sich z. B. ein begrenzender Faktor n von zwei Zeitschritten in Druckrichtung. Das heißt, dass innerhalb von zwei Zeitschritten in Druckrichtung keine der Düsen der 16er Reihe wiederverwendet werden darf. Das erfindungsgemäße Verfahren kann jedoch selbstverständlich auch für andere Druckköpfe mit einer andere Struktur mit anders angeordneten Druckdüsen verwendet werden und ist nicht auf diesen spezifischen Aufbau beschränkt.
Die Erfindung als solche sowie konstruktiv und/oder funktionell vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen anhand wenigstens eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In den Zeichnungen sind einander entsprechende Elemente mit jeweils denselben Bezugszeichen versehen.
Die Zeichnungen zeigen:

1: ein Beispiel des Aufbaus einer Bogen-Inkjet-Druckmaschine
2: Cross-Talk ab Grenzfrequenz schematisch dargestellt
3: die schematische Anordnung von Druckdüsen an einem Druckkopf
4: den schematischen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens

Das Anwendungsgebiet der bevorzugten Ausführungsvariante ist eine Inkjet-Druckmaschine 7. Ein Beispiel für den grundlegenden Aufbau einer solchen Maschine 7, bestehend aus Anleger 1 für die Zufuhr des Drucksubstrats 2 in das Druckwerk 4, wo es von den Druckköpfen 5 bedruckt wird, bis hin zum Ausleger 3, ist in 1 dargestellt. Dabei handelt es sich hier um eine Bogen-Inkjet-Druckmaschine 7, welche von einem Steuerungsrechner kontrolliert wird und Ihre Daten vom Rechner 6 des Raster-Image-Prozessors (RIP) bekommt. Beim Betrieb dieser Druckmaschine 7 kann es, wie bereits beschrieben, zu Cross-Talk-Effekten aufgrund des Einflusses der gemeinsamen Tintenversorgung 12 bestimmter, benachbarter Druckdüsen 13 kommen.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass bei der Vorbereitung des Drucksujets 15, also der Generierung des Rasters 15, bestimmte Punktanordnung im Raster 15 bestraft werden, welche zu einer ungünstigen Auslastung der Druckdüsen 13 im Hinblick auf Cross-Talk-Effekte führen. Es wird von einem Rechner durchgeführt - bevorzugt vom Rechner 6 welcher auch den Rasterprozess steuert.
Die bevorzugt verwendeten Druckköpfe 5 besitzen jeweils 2048 Druckdüsen 13, welche gestaffelt in Reihen und Spalten angeordnet sind, um die notwendige Auflösung quer zur Drückrichtung zu erreichen. 3 zeigt beispielhaft die schematische Anordnung von Druckdüsen 13 an einem solchen Druckkopf 5. Der Punkt-, bzw. Pixelabstand quer zur Druckrichtung beträgt dabei 1200 dpi also 21,667 µm. Die Druckdüsen 13 sind aufgeteilt in eine vordere und eine hintere Bank, welche jeweils aus 16 Reihen und 64 Spalten bestehen. Die Druckdüsen 13 einer 16er-Reihe hängen an einem Versorgungskanal 12 und sind somit gekoppelt. Zwei aufeinanderfolgende Druckdüsen 13 dieser 16er-Reihe haben quer zur Druckrichtung einen Abstand von vier Pixel. Um zwei benachbarte Punkte zu drucken, ist immer eine Druckdüsen 13 aus der vorderen und eine aus der hinteren Bank notwendig. Die nächste Druckdüsen 13 einer 16er-Reihe druckt erst wieder nach 4 Pixeln quer zur Druckrichtung.
Bekannt ist zudem die optionale Struktur, in welcher die Druckdüsen 13 in Druckrichtung in einer 16er-Reihe immer um 14 Pixel versetzt angeordnet sind. Die Abstände zwischen den Druckdüsen 13 sind bekannt und ergeben sich über den Satz von Pythagoras und dem Düsenraster mit Δx und Δy. Die Druckwellenlaufzeiten lassen sich bei bekannter Wellenfortpflanzungsgeschwindigkeit c errechnen: $t_i = a_i / c$
Die Druckwellenlaufzeiten dürfen dann nicht mit den Jetting-Zeiten zusammenfallen, die sich aus der Anordnung der Druckdüsen 13 in y-Richtung und der Druckgeschwindigkeit ergeben: $t_j e t t i n g = y_i / ν_druck$
Der Cross-Talk-Effekt ist nun eine Störung der Druckverhältnisse der Tinte innerhalb eines Versorgungskanals 12. Wenn eine bestimmte Tintenentnahmefrequenz, also die Grenzfrequenz 8, überschritten wird, kommt es zu Resonanzeffekten und die volumengetreue Entnahme ist nicht mehr sichergestellt. Dies ist schematisch in 2 dargestellt. Gut ist hier anhand der Messkurve 11 zu erkennen, wie bei Überschreiten der Grenzfrequenz 8 die Resonanzeffekte überhand nehmen und das Verhältnis von Tintentropfengeschwindigkeit und -größe 9 bei zunehmender Jettingfrequenz 10 immer mehr abweicht.
Um den Cross-Talk zu verhindern, d.h. um zu verhindern, dass innerhalb einer 16er-Reihe zwei Druckdüsen 13 zu Zeitpunkten zum Einsatz kommen, die oberhalb der Grenzfrequenz 8 sind, muss letzten Endes folgende Gleichung eingehalten werden: $t_{Grenz} <n * t_{Jetting}$
t_Grenz ist dabei der Kehrwert der Grenzfrequenz f_Grenz, entspricht also einer Zeit in der Größenordnung 1/30 kHz von 33 µs.
t_Jetting ist dabei der Kehrwert der Rasterfrequenz in Längsrichtung, abhängig von der Druckgeschwindigkeit v_Maschine und der Auflösung in Druckrichtung s_Raster: $t_{Jetting} = S_{Raster} {/V}_{Maschine}$
Beispielrechnung: $V_{Maschine} = 0.7 m/s$
$S_{Raster} = 21,667 μ m (entspricht 1200 dpi)$
$f_{Grenz} = 30 kHz (aus Messungen am Druckkopf 5 bekannt)$
Daraus folgt, dass n = 2. Dabei muss n ganzzahlig sein und wird stets aufgerundet. Das heißt, dass für 2 Zeitschritte in Druckrichtung keine der Druckdüsen 13 der 16er-Reihe wiederverwendet werden darf. Bei dem heute verwendeten Druckkopf 5 ist der Tintenzufuhrkanal 12 für eine Düsenreihe nochmals durch eine Engstelle geteilt. Diese wirkt als Dämpfer für Druckwellen, so dass die oben beschriebene Regelung, also dass „keine der Druckdüsen 13 der 16er-Reihe wiederverwendet werden darf“, in einer bevorzugten Ausführung noch gemäß folgender Kriterien verfeinert werden kann:

1. Im Idealfall wird keine der Druckdüsen 13 der 16er-Reihe benutzt.
2. Falls aufgrund des gewünschten Rastertons eine höhere Anzahl an Dots/ Fläche notwendig sein sollte, wird darauf geachtet, dass zumindest keine der Druckdüsen 13 aus einer Achter-Reihe während dieser zwei Zeitschritte benutzt wird.
3. Bei noch höheren Druckdichten kann die Anzahl der Zeitschritte auf eins reduziert werden unter Beibehaltung der Regel, dass in diesem Zeitschritt keine der anderen sieben Druckdüsen 13 benutzt wird.

Zudem kann das erfindungsgemäße Verfahren noch weiter ausgebaut werden. So wird während der Berechnung eines Rasters 15 typischerweise ein Fehlerterm 14 berechnet, welcher die Abweichung zu dem Originalbild angibt. Das Ziel eines Rasterverfahrens ist es dabei stets diesen Fehlerterm 14 zu minimieren. Der Fehlerterm 14 kann nun derart erweitern werden, dass er das oben beschriebene, unerwünschte Verhalten bestraft. Erfindungsgemäß wird daher das Raster 15 durch den Rechner 6 im RIP so gestaltet, dass Cross-Talk im weitesten Sinne vermieden wird. Der Fehlerterm 14 kann zudem so gestaltet sein, dass eine Gewichtung erfolgt zwischen Abbildungsqualität und Druckqualität erfolgt.
Bei gleicher Grenzfrequenz 8 und Druckauflösung wird das Problem bei höheren Druckgeschwindigkeiten immer kritischer. Bei 2.7 m/s, was 10000 Druck/h entspricht, ergibt sich bereits n = 5.
Der Faktor n muss beim Rastern für die jeweilige Grenzfrequenz 8 dabei stets bei maximaler Druckgeschwindigkeit bestimmt werden. Dies bedeutet, dass keine druckgeschwindigkeitsabhängige Rasterung notwendig ist. Sie ist zwar prinzipiell möglich, aber extrem komplex. Die Grenzfrequenz 8 ist ohnehin bekannt, da diese beim Design der Waveform ermittelt wird, bzw. vom Druckkopfhersteller vorgegeben ist.
Wie bereits erwähnt bewirkt Cross-Talk ebenfalls eine Instabilität beim Jetten, was sich durch eine vermehrte Bildung von Tintentropfen an der Druckdüsenplatte bemerkbar machen kann. Diese Tintentropfen werden immer größer und können letztendlich zu Schiefspritzern und den Ausfall von Druckdüsen 13 führen. Nicht-druckende Druckdüsen 13 saugen zudem aufgrund des negativen Meniskusdruckes und der sehr verschiedenen Oberflächenspannungen von Druckdüsenplattenoberfläche zur Innenfläche der Druckdüsen 13 solche Tintenansammlungen an der Druckdüsenplatte weg, falls sich die Tropfen nahe genug an solchen Druckdüsen 13 befinden, bzw. die Düsenkante berühren.
Daraus folgt nun eine weitere Bedingung für das Rasterbild 15 speziell beim Druck von sehr hohen Flächendeckungen, welche im erfindungsgemäßen Verfahren in einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante berücksichtigt wird:
Das Rasterbild 15 muss vom Rechner 6 so aufgebaut werden, dass nicht alle Druckdüsen 13 gleichzeitig drucken, sondern abwechselnd Druckdüsen 13 mit einer bestimmten Wiederholfrequenz abgeschaltet werden.
Darüber hinaus bestehen noch weitere Ausführungsvarianten, welche das erfindungsgemäße Verfahren ergänzen.
Es kann z.B. alternativ eine Datenbank mit unerwünschten Mustern vorliegen. Diese Muster sind abhängig von der Druckkopfgeometrie, also der Anordnung der Druckdüsen 13 und der Lage der Versorgungskanäle 12. Für jede Druckdüsen 13 muss dabei bekannt sein, welche anderen Druckdüsen 13 im Kopf 5 über Versorgungskanäle 12 verbunden sind und wie groß die Abstände zu diesen anderen Druckdüsen 13 sind. Die Muster der Datenbank sind im Allgemeinen abhängig von der Druckgeschwindigkeit. Für die Berechnung des Rasters 15 durch den Rechner 6 wird nun in dieser Datenbank für die Muster ein Fehlergewicht hinterlegt. Der Fehlerterm 14, welcher während der Rastererzeugung berechnet wird, kann nun bei einem Auftreten von in der Datenbank hinterlegten Mustern um diese Fehlergewichte erweitert werden. Auf diese Weise kann die Wahrscheinlichkeit minimiert werden, dass die in der Datenbank hinterlegten Muster auftreten können. Die einzelnen Muster können auch gewichtet werden, der Grad der Unerwünschtheit kann also noch mit berücksichtigt werden.
Diese Datenbank der unerwünschten Muster kann auch von Hand bzw. durch subjektive Bewertung erzeugt werden. Hierzu würden verschiedene Muster gedruckt und subjektiv bewertet, wie unruhig die Rasterfläche für das menschliche Auge wirkt. Aufgrund der subjektiven Bewertung wird eine Gewichtung der Muster dann durchgeführt.
Weitere bevorzugte Ausführungsvarianten für die erfindungsgemäße Rasterung umfassen folgende Alternativen:
Alternative 1:
In einem Prozess, welcher nach der Rasterung durchgeführt wird, kann nach unerwünschten Mustern gesucht werden. Diese Suche wird vom Rechner 6 entweder über das bekannte Schema durchgeführt oder auf Basis der Datenbank von Mustern. Wird ein solches Muster gefunden, kann versucht werden das Raster 15 an dieser Stelle so zu modifizieren, dass man ein Muster erhält welches keinen Cross-Talk erzeugt. Die Modifikation kann etwa durch das Verschieben von betroffenen Pixeln auf eine ihrer Nachbarpositionen erfolgen. Zusätzlich kann man diese Modifikation auch nur mit einer tonwertabhängigen Wahrscheinlichkeit durchführen lassen, da mit steigendem Tonwert die Häufigkeit dieser Muster stark steigt.
Alternative 2:
Es gibt auch die Möglichkeit, dass der Rechner 6 ein Rasterbild 15 auf Basis einer von vornherein berechneten Schwellwertmatrix bzw. eines LookUp Tables von Rasterkacheln erzeugt. Bei der Berechnung einer solchen Schwellwertmatrix, bzw. einer solchen LookUp Tables ist es ebenfalls möglich alle bisher beschriebenen Verfahren zur Reduzierung von CrossTalk zu verwenden.
Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist insbesondere, dass die Bestimmung des Faktors n einfach und schnell in den Rasteralgorithmus integrierbar ist. Es muss lediglich die Maximaldruckgeschwindigkeit und die Grenzfrequenz 8 der jeweiligen Tinte-Waveform-Kombination vorliegen. Bei der Einführung eines neuen Druckkopfs 5 oder einer anderen Tinte etc. müsste eine formelmäßig oder durch aufwändige Druckversuche erzeugte Datenbank entsprechend aktualisiert werden. Bei der Rasterung würde die zweite Alternative bevorzugt zum Einsatz kommen, da aktuell die Rasterung auf Basis eines LookUp Tables arbeitet.
Bezugszeichenliste

1: Anleger
2: aktuelles Drucksubstrat / aktueller Druckbogen
3: Ausleger
4: Inkjet-Druckwerk
5: Inkjet-Druckkopf
6: Rechner
7: Inkjet-Druckmaschine
8: Grenzfrequenz
9: Verhältnis Tintentropfengeschwindigkeit / Tintentropfengröße
10: Jettingfrequenz
11: Messkurve Tintentropfengeschwindigkeit / -größe zu Jettingfrequenz
12: Tintenversorgungskanal
13: Inkjet-Druckdüse
14: berechneter Fehlerterm
15: gerastertes Druckbild

Claims

Verfahren zur Vermeidung von Cross-Talk in einem Druckprozess einer Inkjet-Druckmaschine (7) mittels eines Rechners (6), wobei die Inkjet-Druckmaschine (7) über Druckköpfe (5) mit Druckdüsen (13) verfügt, welche in Reihen und Spalten mit jeweils einer bestimmten Anzahl Druckdüsen (13) angeordnet sind und die Druckdüsen (13) jeder Reihe sich jeweils einen Tintenversorgungskanal (12) teilen und der Rechner (6) zur Durchführung des Druckprozess einen Rasterprozess durchführt, dadurch gekennzeichnet, dass während des Rasterprozesses der Rechner (6) die zu erzeugenden Bilddaten (15) so anpasst, dass die Druckdüsen (13) einer Reihe einen Grenzwert (8) einer bestimmten Tintenentnahmefrequenz nicht übersteigen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert (8) der Tintenentnahmefrequenz sich aus der Rasterfrequenz in Längsrichtung und einem Faktor n einer bestimmten Anzahl von Zeitschritten in Druckrichtung ergibt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rasterfrequenz in Längsrichtung sich aus der Druckgeschwindigkeit der Inkjet-Druckmaschine (7) und der Auflösung in Druckrichtung ergibt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert (8) der Tintenentnahmefrequenz für Druckdüsen (13) einer Reihe für einen Druckkopf (5) über Messungen bestimmt wird oder vom Druckkopfhersteller vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung von Cross-Talk der Rechner (6) das Raster (15) abhängig vom Grenzwert (8) der Tintenentnahmefrequenz so anpasst, dass Druckdüsen (13) der gleichen Reihe eines Druckkopfs (5) innerhalb des Faktors n nicht mehrfach verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der erreichbaren Flächendichte die Reihen eines Druckkopfs (5) in Teilbereiche aufgeteilt werden und die untersagte mehrfache Verwendung von Druckdüsen (13) der gleichen Reihe nur für diese Teilbereiche gilt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für eine weitere Erhöhung der erreichbaren Flächendichte die Anzahl der Zeitschritte des Faktors n verringert wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner (6) im Verlauf des Rasterprozesses einen Fehlerterm (14), welcher die Abweichung zu einem Originalbild angibt, berechnet, den Rasterprozess so durchführt, dass dieser Fehlerterm (14) minimal wird und den Grenzwert (8) der Tintenentnahmefrequenz bei der Berechnung des Fehlerterms (14) berücksichtigt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner (6) für die Berechnung des Faktors n stets die maximale Druckgeschwindigkeit der Inkjet-Druckmaschine (7) verwendet.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren für Druckköpfe (5) durchgeführt wird, deren Druckdüsen (13) in eine vordere und eine hintere Bank von jeweils 16 Reihen und 64 Spalten angeordnet sind.