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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit einem Verfahren zur Detektion und Kompensation defekter Druckdüsen in einer Inkjet-Druckmaschine unter Berücksichtigung struktureller Einflüsse, welche auf die Druckdüsen einwirken.
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Die Erfindung liegt im technischen Gebiet des Inkjet-Drucks.
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Bezüglich der Detektion und Kompensation von defekten Düsen gibt es im Inkjetdruck verschiedene Lösungsansätze. Ein erster bekannter Ansatz besteht in der Detektion der Jettingpositionen aller Düsen mittels eines gedruckten Düsentestmusters und daraus abgeleitet einer Entscheidung über das Abschalten derart detektierter, defekter Düsen. Die Entscheidung basiert auf dem so ermittelten Phasenfehler, also der Abweichung des Druckpunktes der Druckdüsen, bzw. auch aus den Positionen ermittelten Phasendifferenz zweier Nachbardüsen und einer zu geringen Amplitude, d.h. Druckstärke einer einzelnen Druckdüse. Die gemessenen Phasenwerte beinhalten dabei alle Fehler welche aus den Druckdüsen selbst, sowie aus den Druckköpfen bzw. deren Justage resultieren. Insbesondere die Z-Rotation des Druckkopfes sowie Stitchingfehler an den Übergangsbereichen zwischen den Druckköpfen sind hier wesentlich. Die zur Messung der Phasenwerte gedruckten Düsentestmuster sind so aufgebaut, dass von den Druckdüsen in Druckrichtung freistehende Linien gedruckt werden, deren Position dann quer zur Druckrichtung gemessen wird. Die einzelnen Linien stehen so weit auseinander, dass sie nicht durch die benachbarten Linien beeinflusst werden.
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Ein weiterer Ansatz besteht in der Messung eines gedruckten Rasters und/oder einer Vollfläche (GVA) und der anschließenden Ermittlung von durch defekte oder schiefspritzende Düsen, verursachten White Lines und ihrer Auswirkung auf das resultierende Druckbild. Bei diesem Ansatz werden zwar Phase und Amplitude der beteiligten Druckdüsen nicht ermittelt, dafür lässt sich bestimmen, ob ev. defekte Druckdüsen für die gedruckten Flächen, bzw. Raster überhaupt ein Problem darstellen. Bei Druck eines Rasters oder einer Vollfläche kommen die einzelnen Tintentropfen allerdings in Wechselwirkung bzw. Kontakt mit den benachbarten Tintentropfen. Bei der Grauwertanalyse (GVA) besteht bei der Zuordnung einer Druckdüse zu einer bestehenden White Line eine Unsicherheit von ca. +/- 1 Druckdüse für das Pixel-Nozzle-Mapping. Diese Unsicherheit resultiert z.T. daraus, dass für das Pixel-Nozzle-Mapping Informationen aus dem Düsentestmuster verwendet werden, welche jedoch vom Einfluss der Koaleszenz-frei sind, während die White Line jedoch unter dem Einfluss von Koaleszenz in der Raster-/Vollfläche entsteht. Denn hier können Koaleszenzeffekte zwischen den benachbarten Tintentropfen auftreten. Ein noch nicht fixierter Tintentropfen der in Kontakt mit einem bereits vorhandenen seitlichen Tintentropfen kommt, wird zu diesem hingezogen. Die Folge ist ein seitlicher Versatz ähnlich einem Phasenfehler.
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Zur Kompensation defekter Druckdüsen gibt es grundsätzlich zwei Verfahren: Die Korrektur im gerasterten Bild auf der Druckmaschine oder vor dem Rastern in den Grauwertbildern der einzelnen Farbauszüge. Die Kompensation erfolgt in beiden Fällen letztendlich durch Abschalten der detektierten, defekten Düse und Überhöhen des Tintenausstoßes der direkt benachbarten Düsen zur Vermeidung von sichtbaren White Lines. Optional erfolgt auch eine Absenkung der übernächsten Nachbardüsen zur Vermeidung einer Überkompensation in Form von Dark Lines. Die Kompensationsparameter sind meist abhängig vom Rastertonwert. Im Allgemeinen werden die Kompensations- und Dilutionstärke für alle Druckdüsen in gleichem Maße angewandt.
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Die genannten Verfahren behandeln allerdings mit wenigen Ausnahmen alle Druckdüsen gleich und berücksichtigen nicht geometrische oder andere spezifische Besonderheiten wie z.B. Anordnungsstrukturen der Druckdüsen in Spalten und Reihen, Stitchingbereiche mit Übergangsstruktur zwischen den Köpfen, geometrische Fehler aufgrund von Einbauungenauigkeiten, wie Z-Rotation, etc.
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Daraus resultiert eine nicht optimale Kompensationsqualität. White Lines bleiben trotz Kompensation teilweise noch sichtbar. Ein bekannter Lösungsansatz für diese Probleme umfasst die teilweise Anpassung von Kompensationsstärken für Druckdüsen aus unterschiedlichen Druckkopfbänken. Diese Lösung ist jedoch bei weitem nicht ausreichend um die vielen verschiedenen spezifischen Besonderheiten und ihre Effekte auf die Kompensationsqualität zu auszugleichen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren zur Detektion und Kompensation defekter Druckdüsen in Inkjet-Druckmaschine zu offenbaren, welches eine verbesserte Kompensationsqualität, verglichen mit aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, aufweist.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Detektion und Kompensation defekter Druckdüsen in einer Inkjet-Druckmaschine mittels eines Rechners, wobei Testmuster gedruckt, mittels eines Bilderfassungssystems erfasst, digitalisiert und vom Rechner ausgewertet werden und der Rechner anhand dieser Auswertung defekte Druckdüsen erkennt und kompensiert, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass der Rechner im Rahmen der Auswertung zur Detektion defekter Druckdüsen strukturbedingte Abweichungen im Testmuster ermittelt und auf eine zugrunde liegende Systematik untersucht, abhängig von den ermittelten strukturbedingten Abweichungen spezifische Druckdüsengruppen 27 mit bestimmten Kompensationsparametern erstellt und eine gezielte Kompensation der detektierten, defekten Druckdüsen mittels Zuordnung der betroffenen Druckdüsen zu den entsprechenden Druckdüsengruppen 27 durchführt. Kern der Erfindung ist also, dass bezüglich der Druckdüsen Gruppen ermittelt und erstellt werden, in welche dann detektierte defekte Druckdüsen eingeordnet werden können. Entscheidend ist dabei, dass jede spezifische Druckdüsengruppe 27 einer bestimmten strukturbedingten Abweichung zugeordnet ist. So gibt es Druckdüsen, die alle ein ähnliches, bestimmtes Verhalten zeigen, also der gleichen, strukturbedingten Beeinflussung unterliegen. Diese Druckdüsen sollen, wenn sie oberhalb gewisser Grenzschwellwerte liegen und somit als defekt eingestuft werden, dann alle in die gleiche spezifische Druckdüsengruppe 27 eingeordnet werden, um damit eine spezifische Kompensation durchzuführen, welche auf diese bestimmte strukturbedingte Abweichung optimiert ist. Da diese strukturbedingten Abweichungen üblicherweise benachbarte Druckdüsen betreffen, sind im Ergebnis dieser Einsortierung in bestimmte Druckdüsengruppen 27, die betroffenen Druckdüsen zudem meist auch geometrisch nah beieinander gelegen. Zusammengefasst wird also ein bestimmtes Verhalten einzelner Druckdüsen, welches von den geometrischen Strukturen des Druckkopfes abhängig ist, ermittelt und die Kompensation auf dieses bestimmte Verhalten angepasst, um somit eine verbesserte Kompensationsqualität zu erhalten.
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Vorteilhafte, daher bevorzugte Weiterbildungen dieser Erfindung ergeben sich aus den zugehörigen Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen.
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Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass bei der Auswertung der gedruckten Testmuster zur Detektion defekter Druckdüsen der Koaleszenzeffekt gedruckter Tintentropfen ermittelt und berücksichtigt wird Dies ist notwendig, da der Koaleszenzeffekt gedruckter Tintentropfen auf dem Drucksubstrat das Testmuster beeinflusst, bzw. verfälscht und somit sowohl die Detektion defekter Druckdüsen an sich erschwert, als auch die Ermittlung bestimmter strukturbedingten Abweichungen zu einer spezifischen Kompensation behindert.
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Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass der Rechner die Randbedingungen des Koaleszenzeffekts in Form der verwendeten Tinte, der Druckgeschwindigkeit bzw. dem Zeitversatz zwischen benachbarten Tintentropfen, dem Tintentropfenvolumen, dem Spreitverhalten auf dem Drucksubstrat, der Düsengeometrie der Druckköpfe und dem Rastertonwert und Rasteraufbau bei der Auswertung entsprechend berücksichtigt. Dies erleichtert die erfindungsgemäße Berücksichtigung des Koaleszenzeffektes bei der Auswertung der gedruckten Testmuster, da der Koaleszenzeffekt von diesen Randbedingungen direkt abhängig ist und somit eine genauere Bestimmung und entsprechende Entfernung des Koaleszenzeffektes aus dem Detektionsergebnis möglich wird.
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Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass detektierte, defekte Druckdüsen abgeschaltet werden und durch Kompensationsstärken in Form eines erhöhten Tintenausstoßes nächster benachbarter Druckdüsen und durch Dilutionstärken in Form eines verringerten Tintenausstoßes übernächster benachbarter Druckdüsen kompensiert werden und für die detektierten, defekten Druckdüsen einer Druckdüsengruppe 27 jeweils spezifische Kompensations- und Dilutionstärken angewandt werden. Dies entspricht der Standardkompensation in Form eines erhöhten Tintenausstoßes der direkt benachbarten Druckdüsen zur Kompensation der defekten Druckdüsen sowie eines verringerten Tintenausstoßes der übernächsten benachbarten Druckdüsen, um eine mögliche Überkompensation zu verhindern. D.h. erfindungsgemäß werden nun die Kompensationen und die Dilution so angepasst, dass diese spezifisch in Abhängigkeit der jeweils zugeordneten Druckdüsengruppe 27 und somit der jeweiligen zugrundeliegenden strukturbedingten Abweichungen wirkt.
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Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass detektierte, defekte Druckdüsen für manche bestimmten Druckdüsengruppen 27 zur Kompensation mit spezifisch angepasster Druckstärke weiterdrucken. Für manche bestimmten Druckdüsengruppen 27 kann es sinnvoll sein, die als defekt erkannte Druckdüse nicht zu deaktivieren, sondern sie im Verbund mit einer Anpassung der Kompensation und Dilution der Nachbardüsen weiterdrucken zu lassen. Dies bringt im Endeffekt bessere Kompensationsresultate als das reine Deaktivieren und Kompensieren über die Nachbardüsen.
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Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass die spezifischen Kompensations- und Dilutionstärken, sowie die angepasste Druckstärke einer Druckdüsengruppe 27 zusätzlich vom jeweiligen Rastertonwert im Bereich der entsprechenden detektierten, defekten Druckdüse abhängig sind. Damit werden zusätzlich die jeweils vorhandenen Flächendichtewerte im Bereich der defekten Druckdüse berücksichtigt und somit auch das zu erzeugende Druckbild selber besser in das Kompensationsverfahren einbezogen, was in einer verbesserten Druckqualität für die kompensiert defekte Druckdüse resultiert.
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Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass die Kriterien zur Zuordnung für eine bestimmte Druckdüsengruppe 27 Kenngrößen wie Koaleszenzeffekte benachbarter Tintentropfen, das Layout der Druckdüsen, bzw. Druckköpfe, sowie der vom Layout abhängige Zeitversatz beim Drucken einzelner Druckdüsen, die Position der Druckdüsen im Druckkopf, die Anordnung der Druckköpfe als Printbar, die Struktur der Tintenversorgungskanäle der Druckdüsen, die elektrische Ansteuerung der Druckdüsen, Stitchingfehler, sowie die Z-Rotation der einzelnen Druckköpfe umfassen. Dies sind nur Beispiele für mögliche Kenngrößen, anhand derer Druckdüsen in bestimmte Druckdüsengruppen 27 einsortiert werden. Diese Kenngrößen beschreiben dabei die bereits erwähnten zugrundeliegenden Strukturbedingungen, welche die entsprechenden spezifischen Abweichungen im Verhalten einzelner Druckdüsen hervorrufen. Da all diese Kenngrößen jeweils ähnliche Abweichungen verursachen, kann mittels der so vorgenommenen Zuordnung zu bestimmten Druckdüsengruppen 27 eine gruppenbasierte Kompensation einzelner Druckdüsen durchgeführt werden, welche zum einen die Kompensation für diese Druckdüsen spezifisch an die Fehlerursache anpasst und zum anderen effizienter in der Abarbeitung ist, als wenn jede Druckdüse einzeln bezüglich der Ursache der Abweichung untersucht und angepasst kompensiert werden muss.
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Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass der Rechner im Falle von Mehrfachzuordnungen einer Druckdüse zu mehreren Druckdüsengruppen 27 die Druckdüsengruppe 27 mit der jeweils besten Kompensationsgüte auswählt. Natürlich ist es möglich, dass eine defekte Druckdüse von mehreren strukturbedingten Abweichungen beeinflusst wird. In diesem Fall sollte die Druckdüsengruppe 27 für diese Druckdüse entscheidend sein, dessen strukturbedingte Abweichung einzeln oder in Summe am größten ist, und welche somit bei spezifisch angepasster gruppenbasierter Kompensation die beste Kompensationsgüte verspricht.
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Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass als Kriterien für den Defekt einer Druckdüse die Druckstärke und die Abweichung des Druckpunktes der erzeugten Tintentropfen angewandt werden. Obwohl viele Parameter das Verhalten einer Druckdüse beschreiben, sind die wichtigsten für die Kompensation entscheidendsten die entsprechende Druckstärke einer Druckdüse und vor allem die Abweichung des realen Druckpunktes des von der Düse erzeugten Tintentropfens von seinem Sollwert. Daher werden vor allem diese beiden Kriterien herangezogen, um zu entscheiden, ob eine Druckdüse korrekt druckt oder als defekt einzuordnen ist.
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Eine weitere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei, dass bei detektiertem Defekt einer Druckdüse im Bereich von benachbarten Druckdüsen die zu einer bestimmten Druckdüsengruppe 27 gehören, eine Druckdüse kompensiert wird, welche nicht die größte Abweichung des Druckpunktes der Druckdüsen im Bereich der benachbarten Druckdüsen aufweist. Durch die spezifische Geometrie eines Druckkopfes bzw. der Lage einer Druckdüse in diesem Druckkopf kann der Fall auftreten, dass eine detektierte White Line, welche einer bestimmten defekten Druckdüse zugeordnet wurde, im Rahmen des Detektionsverfahrens besser kompensiert wird, wenn nicht die eigentlich ursächlich ausgemachte Druckdüse deaktiviert und von den benachbarten Druckdüsen kompensiert wird, sondern eine andere Nachbardüse. Dies liegt darin begründet, dass das Druckverhalten einer bestimmten Druckdüse besonders hinsichtlich der Abweichung des Druckpunktes massiv eben von der geometrischen Struktur des Druckkopfes und der Lage der Druckdüse im Druckkopf abhängt. Daher kann es vorkommen, dass je nach Situation der als defekt deklarierten Druckdüse und ihrer entsprechenden Nachbardüsen die Kompensation einer benachbarten Druckdüse im Endeffekt ein verbessertes Kompensationsresultat liefert, als wenn die Druckdüse mit der größten Abweichung als defekt deklariert, deaktiviert und kompensiert würde.
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Die Erfindung als solche sowie konstruktiv und funktionell vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen anhand wenigstens eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In den Zeichnungen sind aneinander entsprechende Elemente mit jeweils denselben Bezugszeichen versehen.
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Die Zeichnungen zeigen:
- 1: ein Beispiel einer Bogen.Inkjet-Druckmaschine
- 2: ein Beispiel eines Druckbildes mit einer White Line
- 3: schematischer Aufbau des Bilderfassungssystems
- 4: die Ursache des Koaleszenzeffektes durch unterschiedliche Druckzeitpunkte
- 5: die Auswirkung des Koaleszenzeffektes auf den Druckpunkt benachbarter Druckdüsen
- 6: abweichenden Aufbau der Tintenversorgungsleitungen im Stitchingbereich
- 7: die spezifische Anordnung von Druckdüsen in Düsenreihen/-bänken
- 8: die spezifische Symmetrie zwischen gegenüberliegenden Druckdüsen einer Düsenbank
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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-Inkjetdruckmaschine 7, welche von einem Steuerungsrechner 6 kontrolliert wird. Zusätzlich kann auch ein Inline-Bilderfassungssystem 12 vorhanden sein, dessen Kamerasystem 8 nach dem letzten Druckkopf 5 positioniert ist. Beim Betrieb dieser Druckmaschine 7 kann es, wie bereits beschrieben, zu Ausfällen einzelner Druckdüsen in den Druckköpfen 5 im Druckwerk 4 kommen. Folge sind dann „White Lines“ 10, bzw. im Falle eines mehrfarbigen Drucks, verzerrte Farbwerte. Ein Beispiel einer solchen „White Line“ 10 in einem Druckbild 9 ist in 2 dargestellt.
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3 zeigt zudem ein Beispiel für das verwendete Bilderfassungssystem 12, welches das erfindungsgemäße Verfahren einsetzt. Es besteht aus mindestens einem Bildsensor, üblicherweise einer Kamera 8, welche in die Bogen-Druckmaschine 7 integriert ist. Die mindestens eine Kamera 8 nimmt die von der Druckmaschine 7 erzeugten Druckbilder 9 auf und sendet die Daten an einen Rechner 6, 13 zur Auswertung. Dieser Rechner 6, 13 kann ein eigener separater Rechner 13 sein, z.B. ein oder mehrere spezialisierte Bildverarbeitungsrechner 13, oder auch mit dem Steuerungsrechner 6 der Druckmaschine 7 identisch sein. Mindestens der Steuerungsrechner 6 der Druckmaschine 7 besitzt ein Display 14, auf welchem die Ergebnisse der Bildinspektion dem Anwender 11 angezeigt werden.
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Wie bereits eingangs erläutert werden zur Vermeidung von White Lines beim Druck schiefspritzende Druckdüsen 21 vor Beginn und auch während des Druckens in Düsentestmustern detektiert. Dabei treten die aus dem Druck von Raster- und Vollflächen bekannten allgemeinen Koaleszenzeffekte 15 jedoch nicht auf, da die Linien des Düsentestmusters weit genug auseinander stehen, so dass sich die Tintentropfen benachbarter Druckdüsen 21 nicht beeinflussen. Da die Koaleszenzeffekte 15 jedoch beim realen Fortdruck eine wichtige Rolle spielen, müssen sie für eine effiziente Detektion fehlerhafter Druckdüsen 21 ebenfalls erfasst werden.
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Im Folgenden wird kurz noch einmal kurz erläutert, wie die beschriebenen Koaleszenzeffekte 15 zustande kommen. Verursacht werden sie vor allem durch die Druckkopf- und Düsengeometrie der Inkjet-Druckköpfe 5. Bei diesen drucken strukturbedingt direkt seitlich benachbarte Druckdüsen 21 zu unterschiedlichen Zeiten. 4 zeigt diesen Sachverhalt 15 allgemein auf der rechten Seite der Figur beispielhaft. Wie in der linken Seite 28 von 4 zu erkennen ist, sind bei Druck von Pixel 4 Nachbar-Pixel 3 und Pixel 1 schon vorhanden. Der Tropfen von Pixel 1 hat also die längste Zeit um zu spreiten. Bei korrekten Positionen 16 wird Pixel 4 bei ausreichendem Durchmesser daher Pixel 1 als erstes berühren und wird durch Koaleszenz 28 nach rechts zu Pixel 1 hingezogen. Umgekehrt wird Pixel 2 ebenfalls Pixel 1 zuerst berühren und nach links gezogen. Der Effekt ist vermutlich etwas schwächer als für Pixel 3. Die Pixel 2 und 4 landen schließlich nicht auf ihren Sollpositionen 16, es entsteht quasi nach Auftreffen auf das Substrat 2 ein Phasenfehler.
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Dieser Stärke des Koaleszenzeffektes 15, 28 wird von mehreren Randbedingungen beeinflusst, wie:
- - dem Koaleszenzverhalten der Tinte
- - der Druckgeschwindigkeit bzw. Zeitversatz zwischen den benachbarten Dots
- - dem Tropfenvolumen
- - dem Spreitverhalten auf dem Substrat 2
- - der Düsengeometrie der Druckköpfe 5
- - dem Rastertonwert und - aufbau des Rasters
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Um den strukturbedingten Koaleszenzeffekt 15 für die Detektion defekter Druckdüsen 21 entsprechend zu berücksichtigen, wird nun im erfindungsgemäßen Verfahren zunächst der Einfluss der Koaleszenz 15 auf die resultierende Tintentropfenpositionen durch Druck entsprechender Testformen für die gegebenen Randbedingungen ermittelt. Der Positionierungsfehler, also der echte Phasenfehler der Druckdüsen, wird ohne Koaleszenzeinfluss 15 im Düsentestmuster gemessen. Dies kann initial vor Beginn des Fortdruckens oder online während desselben erfolgen. Der für das Raster resultierende Phasenfehler für alle Druckdüsen 21 wird vom Rechner 6, 13 dann über die Summe der beiden Komponenten berechnet. Die Entscheidung über das Ausschalten einzelner Düsen 21 läuft dann wie bisher im Stand der Technik ab, nur dass jetzt erfindungsgemäß der Koaleszenzeffekt 15 für das Setzen der entsprechenden Schwellwerte bei deren Überschreiten die Düsen 21 deaktiviert werden, berücksichtigt wird. Die Entscheidung über eine defekte Druckdüse 21 geht entweder über den Einzelwert einer Druckdüse 21, welcher dann über einem Grenzwert liegt oder der Abstand benachbarter Druckdüsen 21 liegt über dem Grenzwert für Pixelpaare. In einer alternativen Ausführungsform kann der Koaleszenzeinfluss 15 auf die Position eines Pixels auch über ein Modell oder eine Simulation ermittelt werden.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform umfasst die Möglichkeit zur Bestimmung des Koaleszenzeinflusses 15 über die GVA besteht darin, das Düsentestmuster einmal „normal“, also mit dunkler Linie auf hellem Hintergrund, und einmal invers zu Drucken, also die nicht-druckende Linie in Rasterfläche. Beim „normalen“ Düsentestmuster drucken die Düsen ohne Koaleszenzeinfluss 15; beim inversen Druck bildet sich die helle Linie unter dem Einfluss ihrer Nachbardüsen.
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Die strukturellen Einflüsse der Druckdüsengeometrie wirken sich allerdings nicht nur auf die Detektion, sondern natürlich auch auf die Kompensation defekter Druckdüsen 21 aus. Daher ist es notwendig diese hier ebenfalls zu berücksichtigen.
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Daher wird im erfindungsgemäßen Verfahren in einer bevorzugten Ausführungsform die Auslegung und Parametrierung der Kompensation defekter Druckdüsen 21 unter Berücksichtigung der spezifischen, geometrischen und strukturellen Besonderheiten die sich in Summe auf die Positionierung des Tintenauftrages durch die Düsen 21 auswirkt, durchgeführt.
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Folgende geometrische oder strukturelle Besonderheiten, die sich auf das Druckergebnis und damit auf die Kompensation auswirken, werden dabei berücksichtigt:
- 1. Aufbau einer gesamten Druckbar 4 über x Druckköpfe 5 quer
- 2. Der Druckkopfaufbau - je nach Kopfmodell befinden sich mehrere Düsenbänke in Druckrichtung hintereinander.
- 3. Auswirkungen und Wechselwirkungen der Geometrie mit Koaleszenzeffekten 15 -> Die Koaleszenz 15 bewirkt ebenfalls einen Versatz nach links 18 oder rechts 19 der Tropfenposition 16 bestimmter Druckdüsen 21 in ihrer Druckstärke 17 beim Druck von Raster- oder Vollflächen; 5 zeigt diesen Einfluss beispielhaft für die Pixel 2 und 4
- 4. Ausrichtung und Anordnung der Druckdüsen 21 in X-Reihen und Y-Spalten im Druckkopf 5, z.B. zwei 8-er Düsengruppen 27 innerhalb einer 16-er Düsenspalte 27, welche diese 16er Druckdüsen 27 in ihrem Druckverhalten von folgenden 16-er Druckdüsen 27 unterscheiden, sh. 7
- 5. Symmetrien zwischen Düsenspalten, so sind z.B. jeweils 2 benachbarte Spalten symmetrisch; dies wird in 8 gezeigt, wo auch der Aufbau einer Druckdüse mit dem Piezo-Aktuator 25, den Tintenzuleitungen 26 und der Tintenkammer 24 erkennbar ist.
- 6. Bei Nachbardüsen gibt es oft 4-er Gruppen, 32-er Gruppen, 64-er Gruppen mit entsprechend ähnlichem, abweichenden Druckverhalten
- 7. Versorgungskanäle 20 für die Tinte, Vorlauf/Rücklauf; z.B. gibt es einheitliche symmetrische Tintenkanäle 20 für die Druckdüsen 21 im Mittelbereich 22 der Druckköpfe, aber Abweichungen in den Randbereichen (Stitching) 23 wegen begrenztem Bauraum in den Druckköpfen 5; dies wird in 6 dargestellt
- 8. Im Randbereiche der Druckköpfe 23 existiert oft eine spezifische Kanalführung der Zu- und Ablaufkanäle 20, 26; dies wird ebenfalls in 6 dargestellt
- 9. Systematiken in der elektrischen Ansteuerung der Druckdüsen 21; d.h. bestimmte Düsengruppen werden über die gleiche Elektronik angesteuert
- 10. Auswirkungen der Stitching Restfehler beim Kopfübergang; d.h. Stitching Fehler quer zur Druckrichtung wirken sich systematisch auf die Pixelabstände von den Sollpositionen 16 aus
- 11. Z-Rotation der einzelnen Druckköpfe 5 Abweichung von der idealen Z-Rotationsausrichtung bewirken je nach Düsenanordnung für benachbarte Pixel einen systematischen Positionierungsfehler im 2-er Rhythmus
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Weitere Einflussgrößen umfassen Auswirkungen zeitlich veränderlicher Eigenschaften, wie eine nachlassende Druckqualität einzelner Druckdüsen 21 durch Kopfkontakt mit dem Drucksubstrat 2 oder Eintrocknung der Druckdüsen 21.
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Die Berücksichtigung dieser Einflussgrößen geschieht dabei wie folgt: Wesentliches Merkmal aller bevorzugten Ausführungsvarianten ist die Festlegung spezifischer Verfahrensschritte oder -parameter für definierte Düsengruppen. Im einfachsten Fall können die Druckstärken 17 in Form von einer Kompensationsstärke, also einer erhöhten Druckstärke 17, und / oder einer Dilutionstärke, also einer verringerten Druckstärke 17, für die Druckdüsen 21 einer Gruppe vereinheitlicht werden, d.h. diese Druckdüsen 21 werden im Kompensationsfall gleichbehandelt, abweichend von den Druckdüsen 21 anderer Gruppen. Auch kann es sinnvoll sein bei der Kompensation über die beiden Nachbardüsen unterschiedlich stark zu kompensieren. Im komplexeren Fall können die Verfahrensschritte angepasst werden. So kann es für einzelne Düsengruppen sinnvoll sein die Düsen 21 nicht auszuschalten und über die Nachbardüsen zu kompensieren, sondern die Kompensation über die schrägspritzende Druckdüse 21 selbst vorzunehmen. Bei der Verletzung der Paarbeziehung durch einen zu großen Abstand benachbarter Druckdüsen 21, kann es für spezifische Druckdüsen 21 einer Gruppe sinnvoll sein eine bestimmte Druckdüse 21 und nicht zwangsweise diejenige mit der größeren individuellen Phasenabweichung auszuschalten. Die Anwendung der düsengruppenspezifischen Anpassung kann wiederum für jeden Rastertonwert unterschiedlich ausgelegt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird von einem Rechner 6, 13 wie oben vorgestellt, durchgeführt und teilt sich dabei in folgende Verfahrensschritte:
- 1. Für eine düsengruppenspezifische Kompensation muss in einem ersten Schritt die auftretende Systematik ermittelt werden, welche Druckdüsen 21 verhalten sich in gleicher Art und Weise. Hierfür ist auch der Einsatz komplexer Datenanalyseverfahren möglich, z.B. angewandt auf die Messungen der Druckdüsen-Phasenwerte oder Rasterdichtemessungen. Auch können bei diesem Schritt je nach eingesetztem Inkjet-Druckkopf 5 bekannte Druckdüsen-Layouts oder sonstige geometrische Besonderheiten zugrunde gelegt werden.
- 2. Für die Gruppen muss die optimale Vorgehensweise bei der Kompensation einschließlich der dabei angewandten Kompensationsparameter ermittelt werden. Dies kann über Drucktests unter Verwendung spezieller Testformen oder über Simulationsverfahren oder Modelle erfolgen.
- 3. Im Kompensationsfalle selbst ist dann die Zuordnung der detektierten Problemdüse zu den definierten Gruppen zu bestimmen und die zugeordnete Kompensation einschließlich der festgelegten Parameter anzuwenden.
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Das Verfahren kann zudem in weiteren, bevorzugten Ausführungsformen ergänzt werden. Zum Beispiel kann das Verfahren sowohl vor dem Rastern durchgeführt werden oder auf das bereits gerasterte Bild angewandt werden. Dies ist von der Grundidee unabhängig. Sofern eine exakte Druckdüsen-Zuordnung zum Bildinhalt steht kann problemlos auch bei der Kompensation im Grauwertbild die Kompensation wie beschrieben spezifisch ausgelegt werden. Eine weitere Ausführungsform besteht zudem darin, dass der Rechner 6, 13 im Falle von Mehrfachzuordnungen einer Druckdüse 21 zu mehreren Gruppen die Gruppe mit der besten Kompensationsgüte einzeln oder in Summe auswählt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anleger
- 2
- aktuelles Drucksubstrat / aktueller Druckbogen
- 3
- Ausleger
- 4
- Inkjet-Druckwerk
- 5
- Inkjet-Druckkopf
- 6
- Rechner
- 7
- Inkj et-Druckmaschine
- 8
- Bildsensor / Kamerasystem
- 9
- gedrucktes Druckbild
- 10
- White Line
- 11
- Anwender
- 12
- Bilderfassungssystem
- 13
- Bildverarbeitungsrechner
- 14
- Display
- 15
- Allgemeine Koaleszenzverteilung
- 16
- Position der Druckdüsen
- 17
- Druckstärke
- 18
- Versatz nach links
- 19
- Versatz nach rechts
- 20
- Tintenversorgungskanäle
- 21
- Druckdüsen
- 22
- Mittelbereich der Druckköpfe
- 23
- Randbereich der Druckköpfe
- 24
- Tintenkammer
- 25
- Piezo-Aktuator der Druckdüse
- 26
- Tintenzuleitung
- 27
- Druckdüsengruppe
- 28
- Beispiel für Koaleszenz bestimmter Düsen
