WO2007128779A2 - Drucksystem und verfahren zum betreiben eines drucksystems - Google Patents

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WO2007128779A2
WO2007128779A2 PCT/EP2007/054313 EP2007054313W WO2007128779A2 WO 2007128779 A2 WO2007128779 A2 WO 2007128779A2 EP 2007054313 W EP2007054313 W EP 2007054313W WO 2007128779 A2 WO2007128779 A2 WO 2007128779A2
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printing
print data
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Ulrich BÄUMLER
Ernst Engst
Johannes Steigerwald
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Canon Production Printing Germany GmbH and Co KG
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Oce Printing Systems GmbH and Co KG
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/40—Picture signal circuits
    • H04N1/40068—Modification of image resolution, i.e. determining the values of picture elements at new relative positions
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04N1/40—Picture signal circuits
    • H04N1/405—Halftoning, i.e. converting the picture signal of a continuous-tone original into a corresponding signal showing only two levels

Definitions

  • the invention relates to a printing system.
  • the invention relates to a printing system for a high-performance printing system, to which the printing data are supplied with a standardized print data stream and in which different brightness levels are generated by means of a screening method.
  • Arithmetic unit which converts both the print data stream in a bitmap file and performs the screening process.
  • the screening method is also referred to as dithering or dithering.
  • High-performance Printer Printing Technologies ", Dr. Gerd Goldmann, Issue 5a, October 2000 (ISBN 3-00-001019- Germany) are explained in detail in Chapter 6 Raster techniques and the print quality achieved here In screening or dithering, here also as amplitude modulated screening
  • the threshold value is arranged in a so-called screening matrix, whereby a halftone image is converted into a bilevel bitmap image by means of a comparator and the screening matrix
  • Halftone images are bitmaps in which each pixel is assigned a gray level in the form of a multi-bit number, whereas halftone images distinguish between an original image contained in the print data stream and a quantified Image corresponding to the original image but converted to the resolution of the printing system.
  • the original image may be, for example, a resolution of 50 dpi with 256 brightness levels per pixel, which is converted into a quantized image at 300 dpi and 32 gray levels per pixel.
  • the generation of such a quantified image is hereinafter referred to as rasterization.
  • the raster thus sets the spatial resolution of the image.
  • screening refers exclusively to the conversion of the quantified image into brightness levels (grayscale or color steps) that can be directly converted by the print head.
  • the screening thus indicates the setting of the
  • Brightness resolution of the image Screening is synonymous with dithering.
  • a screening method ordered matrices such as those known from WO 02 / 51125A1 or stochastic matrices can be used.
  • an error diffusion method in place of a template-based screening method, as known, for example, from US 5,835,687 and EP 0 545 734 B1, respectively.
  • the screened image can be printed directly on the printhead, that is, the brightness levels of each pixel can be printed directly on a corresponding carrier.
  • the so-called bilevel pressure is applied, where either toner or no toner is applied to a single pixel.
  • multilevel printing methods in which the amount of toner per pixel can be varied in several stages, so that different brightness values can be generated by different amounts of toner. To a finer one Resolution of the brightness, it is expedient to use a screening method even in a multilevel printing method.
  • This device for screening is part of a control device, which can also be provided with a device for setting the optimum density of the respective image data, whereby the
  • Resolution of image data is changed. For each set resolutions corresponding screening matrices are selected.
  • the image data is supplied from a host computer to the printer along with an image data resolution signal, so that the corresponding screening matrices can be selected based on that signal.
  • Such printing systems are suitable for small office printers with which relatively small amounts of print data are printed, which are already prepared by means of printer drivers on computers in which the print data are generated in suitable for the screening halftone images.
  • the invention has for its object to provide a printing system for high-performance printing, with which a print data stream can be processed more efficiently, wherein the processing of the print data stream includes a screening. Furthermore, the invention has the object to provide an efficient method for operating a printing system.
  • Heavy duty printing includes a controller for receiving, rasterizing, and screening a print data stream.
  • the printing system is characterized in that the control device has a screening device for screening and an independent screening device for screening.
  • the inventors have recognized that the screening is very printer-specific. Because the screening device is decoupled from the rasterizer, it can more easily be adapted specifically to the printhead used in the printing system. When changing or replacing the printhead, the screening device can be easily changed or replaced accordingly.
  • control device it is known from conventional printing systems to make the control device scalable, with the control device having one or more as needed Raster modules for screening and screening have.
  • the control device can comprise one or more raster devices which perform the labor-intensive rastering. It is not necessary to provide a separate screening device for each raster device, but for a given printhead, a single screening device is usually sufficient. As a result, the scalability of the printing system to a different throughput of a print data stream is easier and less expensive to implement.
  • the raster device has a data memory for temporarily storing the rastered print data.
  • the halftoning in which the spatial resolution of the printing data is obtained is temporally decoupled from the screening in which the resolution with respect to the brightness level is achieved.
  • This data memory also allows, if a problem should occur in the printer, such as a paper jam or the like., That the rasterized print data that are printer-unspecific, are read from the data memory and fed to another printer for printing. A renewed time-consuming rastering of the print data is then no longer necessary. This represents a significant advantage over conventional printing systems, where rastering and screening are each performed in a single package.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a printing system according to the invention in a block diagram
  • FIG. 3 shows the structure of a screening device used in the printing system according to FIGS. 1 and 2, and FIG.
  • Fig. 4 shows the structure of a screening module used in the screening device.
  • This printing system 1 schematically shows the structure of a printing system 1 according to the invention.
  • This printing system 1 is a printing device with a control device 2 for receiving, screening and screening a print data stream.
  • This printing device 1 has an electrographically operating print head 3, with which approximately circular printing dots are printed in a grid on a paper web 4.
  • the incoming print data stream is received via an interface 5 and a data connection 6 from a print server 7.
  • the print data stream has a standardized format, such as one of the formats IPDS, AFP, PostScript or PCL.
  • the control device 2 has a raster device 8 and a screening device 9.
  • the raster device 8 serves the pressure data contained in the print data stream in a quantified image with the resolution with which they are to be printed on the recording medium 4 to implement.
  • the raster device thus sets the local resolution of the print data.
  • the screening device 9 is designed to screen or dither the quantified pressure data.
  • the screening device thus sets the brightness levels such that they can be printed by the print head 3. If the print head 3 operates according to the bilevel printing method, only the values 1 or 0 are assigned to the individual pixels, depending on whether the pixel is to be printed or not to be printed. On the other hand, if the print head 3 operates according to the multilevel printing method, the individual pixels are assigned numerical values which define the brightness levels that can be printed by the print head 3. Current printheads 3 operating on the multilevel printing process can print the pixels with sixteen different brightness levels so that the numbers defining brightness levels are each 4-bit long binary numbers. The screened print data can thus be used directly for controlling the print head 3.
  • the printing system 1 is characterized in that the raster device 8 and the screening device 9 are formed from two separate structural units. In the present embodiment, they are located adjacent in the printing system 1 and use the same power supply.
  • the raster device 8 has a similar structure to that described in WO 00/22537 or in DE 10 2005 062 576.2, which includes an I / O module, one or more raster modules and a serializer module having.
  • the raster data described in these documents Modules are designed for both raster exporting and screening.
  • the present invention differs, since here the raster modules are designed only for screening and not for screening.
  • the rasterizer 8 may be scaled equally, that is, one or more raster modules may be provided as needed. Since enormous amounts of data have to be processed and exchanged during grating, the documents WO 00/22537 and DE 10 2005 062 576.2 deal above all with the data connection between the individual modules. These data links are equally used in the present invention, therefore, WO 00/22537 and DE 10 2005 062 576.2 are incorporated by reference into the present application.
  • the raster device 8 has a data memory 10 in which the rastered print data are stored.
  • This data memory 10 can be distributed to the individual raster modules.
  • a large-volume memory unit for the entire raster device 8 is provided with a storage volume of at least 1 gigabyte, preferably at least 4 to 50 gigabytes.
  • This data memory can be designed as a semiconductor memory or in the form of a hard disk. The advantage of a hard disk is that it can inexpensively provide a storage capacity of a few 10 gigabytes, so that an entire print job can be cached. The data access to a hard disk is of course slower than on a corresponding semiconductor memory.
  • a high-speed serial data link 11 is provided for transmitting the print data, which may comprise a plurality of high-speed links. Furthermore, between the raster device 8 and the Screening device 9 a data bus 12 is arranged, which serves for transmitting control data.
  • Data connections 11, 12 correspond to the data connections described in DE 10 2005 062 576.2, for which reason reference is made to this document in this regard.
  • the structure of the screening device 9 is shown schematically in FIG.
  • the screening device is controlled by a programmable logic device (FPGA) 13 and a field independent programmable gate array 13
  • FPGA programmable logic device
  • the data memory 14 is a semiconductor memory and comprises a plurality of DDR-SDRAM dimming modules with a storage volume of at least one gigabyte and preferably at least 4 gigabytes.
  • the screening device 9 has a bus interface 15, which is connected to the data bus 12, and a data interface 16, which is connected to the serial data connection 11.
  • the main element of the screening device 9 is a screening module 17, which will be explained in more detail below.
  • the screening module 17 is in communication with the bus interface 15, the data interface 16 and a memory manager 18.
  • the memory manager 18 controls the data flow within the screening device 9 from and to the screening module 17, the bus interface 15, a memory controller 19 and a printhead interface 20.
  • the screening module 17 carries out screening with ordered matrices, as is known, for example, from WO 02 / 51125A1. Here are arranged on matrices
  • Threshold values are compared with the brightness values of the pixels of the quantified pressure data, and based on the comparison with the threshold values, the brightness values for controlling the print head 3 are determined.
  • the quantized image data has 8-bit brightness values (256 brightness levels) that are associated with the Screening method to 4-bit brightness values (16 brightness levels) can be reduced. This reduction of the quantified print data to the screened print data represents a compression by a factor of 1: 2.
  • the compressed print data compressed in this way are buffered by the screening module 17 via the memory management 18 of the memory controller 19 into the data memory 14.
  • Exemplary embodiment has a threshold interface 21 and a comparator unit 22.
  • the comparator unit 22 is designed to simultaneously compare brightness values of four pixels in parallel.
  • the threshold interface 21 supplies the thresholds necessary for comparison to the comparator unit 22.
  • the threshold interface 21 is designed so that it can pass four threshold values to the comparator unit 22 at a time.
  • Threshold interface 21 reads out the corresponding thresholds from memory 14 via memory manager 18 and memory controller 19. The memory 14 thus serves both for storing the threshold values and for storing the screened print data.
  • the screening module 17 has a bypass data connection 23 for bypassing the comparator unit 22. Via this bypass data link 23, a set of new threshold values can be passed from the rasterizer 8 via the serial data link 11 past the comparator unit 22 via the
  • the memory controller 19 are entered into the data memory 14. This is it it is possible to rapidly replace the existing thresholds with a set of new thresholds, which allows the screening method to be adapted to the current printing parameters. For example, it may be convenient to adjust the thresholds accordingly to the new type of paper when replacing the type of paper to be printed.
  • the print data screened in the data memory 14 are read out via the memory controller 19, via the memory management 18 and the print head interface 20 and transmitted to the print head 3 for controlling the printing process.
  • the screening is temporally decoupled from the printing, so that it is ensured that the printing process can take place continuously.
  • Fig. 2 shows an alternative embodiment of the printing system 1 according to the invention, which comprises a printing device with a screening device 9, a print head 3, which prints on a paper web 4 circular pixels.
  • the raster device 8 is formed separately from this printing device and connected to the printing device via a high-speed data link 24.
  • the raster device 8 in turn has a data memory 10 for temporarily storing the rasterized or quantified print data.
  • the raster device 8 and the screening device 9 in turn form the control device 2 of the printing system, but they are locally separated from each other.
  • the raster device 8 can also be connected to one or more printing devices via the high-speed data link 24 and thus several Supply printing devices with quantified print data.
  • the structure of the raster device 8 otherwise corresponds exactly to the structure of the corresponding raster device of the embodiment shown in Fig. 1.
  • the independent device of the raster device achieves the following advantages from the screening device:
  • the screening of the print data is independent of the printing device used with the same resolution.
  • the rasterized and stored in the data memory 10 print data can be transmitted in case of problems at the printing device to another printing device either directly from the raster device (embodiment of FIG. 2) or via the server 7 (embodiment of FIG. 1 and 2). As a result, the already applied considerable power is not lost by rasterizing the print data.
  • Separating the screening and screening can provide a dedicated screen-dedicated hardware solution that scans the print data "on the fly", that is to say that the print data being fed through the high-speed serial data link 11 is screened without delay a single screening module 17, regardless of whether the scalable raster device 8 is provided with one or more raster modules In the present embodiment, up to twelve raster modules can be provided in the raster device 8.
  • up to twelve raster modules can be provided in the raster device 8.
  • Using a hard disk as a data store significantly delays all data processing. If, on the other hand, all the data are stored in a semiconductor memory, then this must either have an enormous storage capacity or one must manage to store the amount of data in sections, which complicates the entire process.
  • the screening device 9 is formed independently of the raster device 8, it can be adapted more cost-effectively and easily to changes in the printing device. Since the screening is very printer-specific, in contrast to screening, the printing system according to the invention can react more easily and precisely to changes in the printing process.
  • the method according to the invention is intended above all for single-color printing and highlight color printing, provided that in the case of highlight color printing the colors are not mixed with one another, ie that they are printed independently of one another.
  • highlight color printing it is not always possible to completely separate the screening and the screening since the image to be printed must be separated into the individual printing inks during the screening process.
  • single-color printing and highlighting Color printing are thus the advantages achieved by the invention more pronounced than in multi-color printing.
  • the screening is performed by means of ordered matrices.
  • the embodiments described above each have a single printhead. However, in multi-color printing, it may be convenient to provide multiple printheads.
  • the plurality of print heads are preferably supplied with print data by a single screening device. When screening the different colors, different sets or matrices of thresholds should be used. These are stored in memory 14.
  • the print data are screened with a raster device and screened by a screening device independent thereof.
  • the very printer-specific screening device can thus be arranged close to the print head and designed specifically for the print head.
  • the printer-unspecified raster device can be located remotely from the printhead and both devices can be independently optimized for the particular requirements of the printing process. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Drucksystem und ein Verfahren zum Betreiben eines Drucksystems. Erfindungsgemäß werden die Druckdaten mit einer Raster-Einrichtung gerastert und einer davon unabhängigen Screening-Einrichtung gescreent. Die sehr druckerspezifische Screening-Einrichtung kann somit nahe am Druckkopf angeordnet und spezifisch für den Druckkopf ausgebildet sein. Dir druckerunspezifische Raster-Einrichtung kann entfernt vom Druckkopf angeordnet werden und beide Einrichtungen können unabhängig voneinander auf die jeweiligen Ansprüche des Druckvorganges optimiert werden.

Description

Drucksystem und Verfahren zum Betreiben eines Drucksystems
Die Erfindung betrifft ein Drucksystem. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Drucksystem für ein Hochleistungsdrucksystem, dem die Druckdaten mit einem standardisierten Druckdatenstrom zugeführt werden und bei dem unterschiedliche Helligkeitsstufen mittels eines Screening-Verfahrens erzeugt werden.
Derartige Drucksysteme für den Hochleistungsdruck sind bekannt. Sie weisen einen Kontroller auf, der mit einer
Recheneinheit versehen ist, die sowohl den Druckdatenstrom in eine Bitmap-Datei umsetzt als auch das Screening- Verfahren ausführt. Das Screening-Verfahren wird auch als Dithering-Verfahren bzw. als Dithern bezeichnet. In „Das Druckerbuch - Technik und Technologien der OPS-
Hochleistungsdrucker-Drucktechnologien", Dr. Gerd Goldmann, Ausgabe 5a, Oktober 2000 (ISBN 3-00-001019- Germany) sind im Kapitel 6 Rastertechniken und die hierbei erzielte Druckqualität ausführlich erläutert. Beim Screening bzw. Dithern, das hier auch als amplitudenmoduliertes Rastern bezeichnet wird, wird das Bild punktweise mit der zu druckenden Auflösung abgetastet und mit Schwellwerten verglichen. Die Schwellwerte sind in einer so genannten Screening-Matrix angeordnet. Mittels eines Komparators und der Screening-Matrix wird somit ein Halbtonbild in ein Bilevel-Bitmap-Bild umgesetzt, das direkt auf den Druckkopf gegeben werden kann. Halbtonbilder sind Bitmaps, bei denen jedem Bildpunkt (Pixel) eine Graustufe in Form einer mehrere Bits umfassenden Zahl zugeordnet ist. Bei den Halbtonbildern unterscheidet man zwischen einem Originalbild, das in dem Druckdatenstrom enthalten ist, und einem quantifizierten Bild, das dem Originalbild entspricht, jedoch in die Auflösung des Drucksystems umgesetzt ist. Das Originalbild kann zum Beispiel eine Auflösung von 50 dpi mit 256 Helligkeitsstufen pro Pixel sein, das in ein quantifiziertes Bild mit 300 dpi und 32 Graustufen pro Pixel umgesetzt wird. Das Erzeugen eines solchen quantifizierten Bildes wird im Folgenden als Rastern bezeichnet. Mit dem Rastern wird somit die örtliche Auflösung des Bildes eingestellt.
Mit dem Begriff Screenen wird im Folgenden ausschließlich das Umsetzen des quantifizierten Bildes in Helligkeitsstufen (Grau- bzw. Farbstufen), die vom Druckkopf direkt umgesetzt werden können, bezeichnet. Das Screenen bezeichnet somit das Einstellen der
Helligkeitsauflösung des Bildes. Das Screenen ist ein Synonym zum Dithern.
Bei einem Screening-Verfahren können geordnete Matrizen, wie sie beispielsweise aus der WO 02/51125A1 bekannt sind oder stochastische Matrizen verwendet werden. Gleichermaßen ist es möglich, anstelle von einem auf Matrizen beruhenden Screening-Verfahren ein Error- Diffusions-Verfahren zu verwenden, wie es zum Beispiel aus der US 5,835,687 bzw. der EP 0 545 734 Bl bekannt ist.
Das gescreente Bild kann direkt auf dem Druckkopf ausgedruckt werden, d.h., dass die Helligkeitsstufen der einzelnen Bildpunkte direkt auf einem entsprechenden Träger gedruckt werden können. Oftmals wird der so genannte Bilevel-Druck angewandt, bei dem an einem einzelnen Bildpunkt entweder Toner oder kein Toner aufgebracht wird. Es gibt aber auch Multilevel- Druckverfahren, bei welchen die Tonermenge pro Bildpunkt in mehreren Stufen veränderbar ist, so dass durch unterschiedliche Tonermenge unterschiedliche Helligkeitswerte erzeugt werden können. Um eine feinere Auflösung der Helligkeit zu erzielen, ist es zweckmäßig, auch bei einem Multilevel-Druckverfahren ein Screening- Verfahren einzusetzen.
Aus der US 5,140,349 gehen mehrere Druckvorrichtungen
(Fig. 20, 21, 23) hervor, die jeweils eine Einrichtung zum Screenen aufweisen. Diese Einrichtung zum Screenen ist Bestandteil einer Steuervorrichtung, die auch mit einer Einrichtung zum Einstellen der optimalen Dichte der jeweiligen Bilddaten versehen sein kann, womit die
Auflösung der Bilddaten verändert wird. Für die jeweils eingestellten Auflösungen werden entsprechende Screening- Matrizen ausgewählt. Bei einem anderen Drucksystem werden die Bilddaten von einem Host-Computer an den Drucker zusammen mit einem Signal für die Auflösung der Bilddaten geliefert, so dass die entsprechenden Screening-Matrizen anhand dieses Signals ausgewählt werden können. Derartige Drucksysteme sind für kleine Bürodrucker geeignet, mit welchen relativ kleine Mengen an Druckdaten gedruckt werden, die mittels Druckertreiber an Computern, in welchen die Druckdaten erzeugt werden, bereits in für das Screening geeignete Halbtonbilder aufbereitet werden.
Beim Hochleistungsdruck müssen aufgrund der enormen Datenmengen der Druckdaten entsprechende Rechenkapazitäten zum Durchführen des Rasterns und des Screenens bereitgestellt werden. Es ist auch bekannt, das Rastern und das Screenen mit Hilfe von Standard-Prozessoren und gegebenenfalls mit speziell hierfür ausgebildeten Hardware-Coprozessoren durchzuführen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drucksystem für Hochleistungsdruck zu schaffen, mit welchem ein Druckdatenstrom effizienter verarbeitet werden kann, wobei die Verarbeitung des Druckdatenstroms ein Screening beinhaltet . Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde ein effizientes Verfahren zum Betreiben eines Drucksystems zu schaffen .
Die Aufgabe wird durch eine Drucksystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelost. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen Unteranspruchen angegeben.
Das erfindungsgemaße Drucksystem für den
Hochleistungsdruck weist eine Steuervorrichtung zum Empfangen, Rastern und Screenen eines Druckdatenstromes auf. Das Drucksystem zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuervorrichtung eine Raster-Einrichtung zum Rastern und eine davon unabhängige Screening-Einrichtung zum Screenen aufweist .
Hierdurch wird das Rastern und Screenen voneinander entkoppelt. Dies fuhrt zu erheblichen Vorteilen gegenüber herkömmlichen Drucksystemen, da die Erfinder erkannt haben, dass das Rastern ein sehr langwieriger Prozess ist, der mit dem im Hochleistungsdruck üblichen Datenmengen, die einige 100 Megabyte bis einige Gigabyte umfassen können, eine betrachtliche Zeit dauern kann.
Weiterhin haben die Erfinder erkannt, dass das Screenen sehr druckerspezifisch ist. Da die Screening-Einrichtung von der Raster-Einrichtung entkoppelt ist, kann sie einfacher spezifisch auf den in der Drucksystem verwendeten Druckkopf angepasst ausgebildet sein. Bei einer Änderung bzw. einem Austausch des Druckkopfes kann die Screening-Einrichtung einfach entsprechend abgeändert oder ausgetauscht werden.
Es ist von herkömmlichen Drucksystemen bekannt, die Steuervorrichtung skalierbar auszubilden, wobei die Steuervorrichtung je nach Bedarf eine oder mehrere Rastermodule zum Rastern und Screenen aufweisen. Bei dem erfindungsgemäßen Drucksystem ist es möglich, lediglich die Steuervorrichtung bezüglich der Raster-Einrichtung skalierbar auszubilden, d.h., dass die Steuervorrichtung eine oder mehrere Raster-Einrichtungen umfassen kann, die das arbeitsintensive Rastern durchführen. Es ist nicht notwendig, für jede Raster-Einrichtung eine separate Screening-Einrichtung vorzusehen, sondern für einen bestimmten Druckkopf genügt in der Regel eine einzige Screening-Einrichtung. Hierdurch wird die Skalierbarkeit des Drucksystems auf einen unterschiedlichen Durchsatz eines Druckdatenstromes einfacher und kostengünstiger realisierbar .
Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist die Raster- Einrichtung einen Datenspeicher zum Zwischenspeichern der gerasterten Druckdaten auf. Hierdurch ist das Rastern, bei dem die örtliche Auflösung der Druckdaten erzielt wird, vom Screenen, bei dem die Auflösung im Hinblick auf die Helligkeitsstufe erzielt wird, zeitlich entkoppelt. Dieser Datenspeicher erlaubt weiterhin, falls im Drucker ein Problem auftreten sollte, wie zum Beispiel durch einen Papierstau o.dgl., dass die gerasterten Druckdaten, die druckerunspezifisch sind, aus dem Datenspeicher ausgelesen und einem weiteren Drucker zum Ausdrucken zugeführt werden. Ein erneutes zeitintensives Rastern der Druckdaten ist dann nicht mehr notwendig. Dies stellt einen wesentlichen Vorteil gegenüber den herkömmlichen Drucksystemen dar, bei welchen das Rastern und das Screenen jeweils in einer einzigen Baueinheit durchgeführt werden .
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft näher anhand der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen schematisch: Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drucksystems in einem Blockschaltbild,
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drucksystems in einem Blockschaltbild,
Fig. 3 den Aufbau einer in dem Drucksystem gemäß Fig. 1 und Fig. 2 verwendeten Screening-Einrichtung, und
Fig. 4 den Aufbau eines in der Screening-Einrichtung verwendeten Screening-Moduls .
Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau eines erfindungsgemäßen Drucksystems 1. Dieses Drucksystem 1 ist eine Druckvorrichtung mit einer Steuervorrichtung 2 zum Empfangen, Rastern und Screenen eines Druckdatenstromes. Diese Druckvorrichtung 1 weist einen elektrografisch arbeitenden Druckkopf 3 auf, mit welchem etwa kreisförmige Druckpunkte in einem Raster auf eine Papierbahn 4 gedruckt werden .
Der eingehende Druckdatenstrom wird über ein Interface 5 und eine Datenverbindung 6 von einem Druckserver 7 empfangen .
Der Druckdatenstrom weist ein standardisiertes Format auf, wie zum Beispiel eines der Formate IPDS, AFP, PostScript oder PCL.
Die Steuervorrichtung 2 weist eine Raster-Einrichtung 8 und eine Screening-Einrichtung 9 auf.
Die Raster-Einrichtung 8 dient dazu, die im Druckdatenstrom enthaltenen Druckdaten in ein quantifiziertes Bild mit der Auflösung, mit welcher sie auf den Aufzeichnungsträger 4 gedruckt werden sollen, umzusetzen. Mit der Raster-Einrichtung wird somit die örtliche Auflösung der Druckdaten eingestellt.
Die Screening-Einrichtung 9 ist zum Screenen bzw. Dithern der quantifizierten Druckdaten ausgebildet. Mit der Screening-Einrichtung werden somit die Helligkeitsstufen derart eingestellt, dass sie vom Druckkopf 3 gedruckt werden können. Arbeitet der Druckkopf 3 nach dem Bilevel- Druckverfahren, so werden den einzelnen Bildpunkten lediglich die Werte 1 oder 0 zugeordnet, je nachdem, ob der Bildpunkt gedruckt oder nicht gedruckt werden soll. Arbeitet der Druckkopf 3 hingegen nach dem Multilevel- Druckverfahren, so werden den einzelnen Bildpunkten Zahlenwerte zugeordnet, die die Helligkeitsstufen definieren, die vom Druckkopf 3 gedruckt werden können. Aktuelle Druckköpfe 3, die nach dem Multilevel- Druckverfahren arbeiten, können die Bildpunkten mit sechzehn unterschiedlichen Helligkeitsstufen drucken, so dass die die Helligkeitsstufen definierenden Zahlen jeweils 4-Bit-lange Binärzahlen sind. Die gescreenten Druckdaten können somit unmittelbar zur Ansteuerung des Druckkopfes 3 verwendet werden.
Das erfindungsgemäße Drucksystem 1 zeichnet sich dadurch aus, dass die Raster-Einrichtung 8 und die Screening- Einrichtung 9 aus zwei separaten Baueinheiten ausgebildet sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind sie benachbart im Drucksystem 1 angeordnet und verwenden die gleiche Stromversorgung.
Die Raster-Einrichtung 8 ist im Prinzip ähnlich aufgebaut, wie die in der WO 00/22537 bzw. in der DE 10 2005 062 576.2 beschriebene Steuereinrichtung, die ein I/O-Modul, ein oder mehrere Raster-Module und ein Serializer-Modul aufweist. Die in diesen Dokumenten beschriebenen Raster- Module sind sowohl zum Ausfuhren des Rasterns als auch des Screenens ausgebildet. Diesbezüglich unterscheidet sich die vorliegende Erfindung, da hier die Raster-Module nur zum Rastern und nicht zum Screenen ausgebildet sind. Bei der vorliegenden Erfindung kann die Raster-Einrichtung 8 gleichermaßen skaliert werden, d.h., dass je nach Bedarf ein oder mehrere Raster-Module vorgesehen werden. Da beim Rastern enorme Datenmengen bearbeitet und ausgetauscht werden müssen, befassen sich die Dokumente WO 00/22537 und DE 10 2005 062 576.2 vor allem mit der Datenverbindung zwischen den einzelnen Modulen. Diese Datenverbindungen werden gleichermaßen bei der vorliegenden Erfindung verwendet, weshalb die WO 00/22537 und die DE 10 2005 062 576.2 unter Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung inkorporiert werden.
Die erfindungsgemaße Raster-Einrichtung 8 weist einen Datenspeicher 10 auf, in dem die gerasterten Druckdaten gespeichert werden. Dieser Datenspeicher 10 kann auf die einzelnen Raster-Module verteilt sein. Vorzugsweise wird eine großvolumige Speichereinheit für die gesamte Raster- Einrichtung 8 mit einem Speichervolumen von mindestens 1 Gigabyte, vorzugsweise mindestens 4 bis 50 Gigabyte vorgesehen. Dieser Datenspeicher kann als Halbleiterspeicher oder auch in Form einer Festplatte ausgebildet sein. Der Vorteil einer Festplatte liegt darin, dass sie kostengünstig eine Speicherkapazität von einigen 10 Gigabyte zu Verfugung stellen kann, so dass ein gesamter Druckauftrag zwischengespeichert werden kann. Der Datenzugriff auf eine Festplatte ist naturlich langsamer als auf einen entsprechenden Halbleiterspeicher.
Zwischen der Raster-Einrichtung 8 und der Screening- Einrichtung 9 ist zum Übertragen der Druckdaten eine serielle Hochgeschwindigkeits-Datenverbindung 11 vorgesehen, die mehrere High-Speed-Links umfassen kann. Weiterhin ist zwischen der Raster-Einrichtung 8 und der Screening-Einrichtung 9 ein Datenbus 12 angeordnet, der zum Übertragen von Steuerdaten dient. Diese
Datenverbindungen 11, 12 entsprechen den in der DE 10 2005 062 576.2 beschriebenen Datenverbindungen, weshalb diesbezüglich auf dieses Dokument Bezug genommen wird.
Der Aufbau der Screening-Einrichtung 9 ist schematisch in Fig. 3 gezeigt. Die Screening-Einrichtung wird durch einen programmierbaren Logikbaustein (FPGA = Field Programmable Gate Array) 13 und einem hiervon unabhängigen
Datenspeicher 14 analysiert. Der Datenspeicher 14 ist ein Halbleiterspeicher und umfasst mehrere DDR-SDRAM Dimm- Module mit einem Speichervolumen von zumindest einem Gigabyte und vorzugsweise mit mindestens 4 Gigabyte.
Die Screening-Einrichtung 9 weist ein Bus-Interface 15, das mit dem Datenbus 12 verbunden ist, und ein Daten- Interface 16 auf, das mit der seriellen Datenverbindung 11 verbunden ist. Das Hauptelement der Screening-Einrichtung 9 ist ein Screening-Modul 17, das unten naher erläutert wird. Das Screening-Modul 17 steht in Verbindung mit dem Bus-Interface 15, dem Daten-Interface 16 und einer Speicherverwaltung 18. Die Speicherverwaltung 18 steuert den Datenstrom innerhalb der Screening-Einrichtung 9 von und zu dem Screening-Modul 17, dem Bus-Interface 15, einem Speicher-Controller 19 und einem Druckkopf-Interface 20.
Das Screening-Modul 17 fuhrt ein Screenen mit geordneten Matrizen aus, wie es beispielsweise aus der WO 02/51125A1 bekannt ist. Hierbei werden auf Matrizen angeordnete
Schwellenwerte mit den Helligkeitswerten der Bildpunkte der quantifizierten Druckdaten verglichen und anhand des Vergleiches mit den Schwellenwerten werden die Helligkeitswerte zur Ansteuerung des Druckkopfes 3 ermittelt. Im vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel weisen die quantifizierten Bilddaten 8 Bit umfassende Helligkeitswerte (256 Helligkeitsstufen) auf, die mit dem Screening-Verfahren auf 4 Bit umfassende Helligkeitswerte (16 Helligkeitsstufen) reduziert werden. Diese Reduktion der quantifizierten Druckdaten auf die gescreenten Druckdaten stellt eine Kompression um den Faktor 1:2 dar. Die derart komprimierten gescreenten Druckdaten werden vom Screening-Modul 17 über die Speicherverwaltung 18 des Speicher-Controllers 19 in den Datenspeicher 14 zwischengespeichert .
Das Screening-Modul 17 des vorliegenden
Ausfuhrungsbeispiels weist ein Schwellenwerte-Interface 21 und eine Vergleichereinheit 22 auf. Die Vergleichereinheit 22 ist zum gleichzeitigen parallelen Vergleichen von Helligkeitswerten von vier Bildpunkten ausgebildet. Das Schwellenwerte-Interface 21 fuhrt die zum Vergleichen notwendigen Schwellenwerte der Vergleichereinheit 22 zu. Das Schwellenwerte-Interface 21 ist so ausgebildet, dass es jeweils vier Schwellenwerte gleichzeitig an die Vergleichereinheit 22 übergeben kann. Das Schwellenwerte- Interface 21 liest die entsprechenden Schwellenwerte mittels der Speicherverwaltung 18 und dem Speicher- Controller 19 aus dem Speicher 14 aus. Der Speicher 14 dient somit sowohl zum Speichern der Schwellenwerte als auch zum Speichern der gescreenten Druckdaten.
Das für ein Screening-Verfahren notwendige Datenvolumen an Schwellenwerten ist sehr umfangreich und kann 1 bis mehrere Megabyte umfassen. Die Übertragung derart großer Datenmengen über den Datenbus 12 wurde erheblich Zeit in Anspruch nehmen. Deshalb weist das Screening-Modul 17 eine Bypass-Datenverbindung 23 zum Umgehen der Vergleichereinheit 22 auf. Über diese Bypass- Datenverbindung 23 kann ein Satz neuer Schwellenwerte von der Raster-Einrichtung 8 über die serielle Datenverbindung 11 vorbei an der Vergleichereinheit 22 über die
Speicherverwaltung, den Speicher-Controller 19 in den Datenspeicher 14 eingetragen werden. Hierdurch ist es möglich, die vorhandenen Schwellenwerte durch einen Satz neuer Schwellenwerte schnell zu ersetzen, wodurch das Screening-Verfahren an die aktuellen Druckparameter angepasst werden kann. So kann es zum Beispiel zweckmäßig sein, bei Austausch der Sorte des zu bedruckenden Papiers die Schwellenwerte entsprechend an die neue Papiersorte anzupassen .
Die im Datenspeicher 14 gescreenten Druckdaten werden über den Speicher-Controller 19, über die Speicherverwaltung 18 und das Druckkopf-Interface 20 ausgelesen und dem Druckkopf 3 zum Ansteuern des Druckvorganges übermittelt.
In einem Hochleistungsdrucker soll der Druckvorgang möglichst immer ohne Unterbrechung erfolgen. Durch das
Vorsehen des für die gescreenten Druckdaten großvolumigen Datenspeichers 14 wird das Screenen zeitlich vom Drucken entkoppelt, so dass sichergestellt ist, dass der Druckvorgang kontinuierlich erfolgen kann.
Fig. 2 zeigt eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Drucksystems 1, das eine Druckvorrichtung mit einer Screening-Einrichtung 9 einen Druckkopf 3 umfasst, der auf eine Papierbahn 4 kreisförmige Bildpunkte druckt. Die Raster-Einrichtung 8 ist separat von dieser Druckvorrichtung ausgebildet und über eine Hochgeschwindigkeitsdatenverbindung 24 mit der Druckvorrichtung verbunden. Die Raster-Einrichtung 8 weist wiederum einen Datenspeicher 10 auf zum Zwischenspeichern der gerasteten bzw. quantifizierten Druckdaten. Die Raster-Einrichtung 8 und die Screening-Einrichtung 9 bilden wiederum die Steuervorrichtung 2 des Drucksystems, wobei sie jedoch örtlich voneinander separierbar sind. Die Rastereinrichtung 8 kann auch mit einer oder weiteren Druckvorrichtungen über die Hochgeschwindigkeitsdatenver- bindung 24 verbunden sein und so mehrere Druckvorrichtungen mit quantifizierten Druckdaten versorgen .
Der Aufbau der Raster-Einrichtung 8 entspricht ansonsten exakt dem Aufbau der entsprechenden Raster-Einrichtung des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels.
Gleichermaßen, ob die Raster-Einrichtung 8 unabhängig von der Druckvorrichtung (Fig. 2) oder als Bestandteil der Druckvorrichtung (Fig. 1) ausgebildet ist, werden durch die unabhängige Ausbildung der Raster-Einrichtung von der Screening-Einrichtung die folgenden Vorteile erzielt:
Das Rastern der Druckdaten ist bei gleicher Auflösung unabhängig von der verwendeten Druckvorrichtung. Die gerasterten und im Datenspeicher 10 abgespeicherten Druckdaten können bei Problemen an der Druckvorrichtung an eine weitere Druckvorrichtung entweder direkt von der Raster-Einrichtung (Ausführungsform gemäß Fig. 2) oder über den Server 7 (Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2) übermittelt werden. Dadurch geht die bereits aufgebrachte erhebliche Leistung durch das Rastern der Druckdaten nicht verloren.
- Durch das Trennen des Rasterns und des Screenens kann eine speziell zum Screenen dedizierte Hardware-Lösung vorgesehen werden, die die Druckdaten „on the fly" screent, d.h., dass die über die serielle Hochgeschwindigkeitsdatenverbindung 11 zugeführten Druckdaten ohne Verzögerung gescreent werden. Es genügt somit ein einziges Screening-Modul 17, unabhängig davon, ob die skalierbare Raster-Einrichtung 8 mit einem oder mehreren Raster-Modulen versehen ist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel können bis zu zwölf Raster-Module in der Raster-Einrichtung 8 vorgesehen werden . Bei bisherigen Drucksystemen wurden in der Steuereinrichtung nach dem Rastern der Daten diese in einem Datenspeicher zwischengespeichert, von dem Datenspeicher wieder zum Screenen ausgelesen und wieder auf dem Datenspeicher in der Steuereinrichtung zwischengespeichert. Es sind somit wesentlich mehr Zugriffe auf den Datenspeicher notwendig. Bei Verwendung einer Festplatte als Datenspeicher verzögert dies die gesamte Datenverarbeitung erheblich. Werden hingegen alle Daten in einem Halbleiterspeicher abgelegt, so muss dieser entweder eine enorme Speicherkapazität aufweisen oder man muss sich mit einem abschnittsweisen Speichern der Datenmenge behelfen, was das gesamte Verfahren kompliziert macht.
Da bei der Erfindung das Screenen „on the fly" erfolgt, wird ein weiterer Schreib- und Lesevorgang der zu scannenden Druckdaten eingespart. Dies bewirkt eine weitere Effizienzsteigerung.
Da die Screening-Einrichtung 9 unabhängig von der Raster-Einrichtung 8 ausgebildet ist, kann sie kostengünstiger und einfacher an Änderungen an der Druckvorrichtung angepasst werden. Da das Screening im Gegensatz zum Rastern sehr druckerspezifisch ist, kann beim erfindungsgemaßen Drucksystem einfacher und präziser auf Änderungen im Druckvorgang reagiert werden.
Das erfindungsgemaße Verfahren ist vor allem für den Einfarben-Druck und dem Highlight-Colour-Druck vorgesehen, sofern beim Highlight-Colour-Druck die Farben nicht miteinander gemischt werden, d.h., dass sie unabhängig voneinander gedruckt werden. Beim Mehrfarben-Druck ist ein vollständiges Trennen des Rasterns und des Screenens nicht immer möglich, da das zu druckende Bild beim Rastern druckerspezifisch in die einzelnen Druckfarben getrennt werden muss. Beim Einfarben-Druck und beim Highlight- Colour-Druck sind somit die mit der Erfindung erzielten Vorteile ausgeprägter als beim Mehrfarben-Druck.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wird das Screening mittels geordneter Matrizen durchgeführt. Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, das Screening mittels stochastischer Matrizen oder mittels dem Error- Diffusions-Verfahren durchzuführen .
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele weisen jeweils einen einzigen Druckkopf auf. Beim Mehrfarbendruck kann es jedoch zweckmäßig sein, mehrere Druckköpfe vorzusehen. Die mehreren Druckköpfe werden vorzugsweise von einer einzigen Screening-Einrichtung mit Druckdaten versorgt. Beim Screenen der unterschiedlichen Farben sind unterschiedliche Sätze bzw. Matrizen von Schwellenwerte zu verwenden. Diese sind im Speicher 14 hinterlegt.
Die Erfindung kann folgendermaßen kurz zusammengefasst werden:
Erfindungsgemäß werden die Druckdaten mit einer Raster- Einrichtung gerastert und einer davon unabhängigen Screening-Einrichtung gescreent. Die sehr druckerspezifische Screening-Einrichtung kann somit nahe am Druckkopf angeordnet und spezifisch für den Druckkopf ausgebildet sein. Dir druckerunspezifische Raster- Einrichtung kann entfernt vom Druckkopf angeordnet werden und beide Einrichtungen können unabhängig voneinander auf die jeweiligen Ansprüche des Druckvorganges optimiert werden . Bezugszeichenliste
1 Drucksystem
2 Steuervorrichtung
3 Druckkopf
4 Papierbahn
5 Interface
6 Datenleitung
7 Server
8 Raster-Einrichtung
9 Screening-Einrichtung
10 Datenspeicher
11 serielle Datenverbindung
12 Datenbus
13 programmierbarer Logikbaustein
14 Datenspeicher
15 Bus-Interface
16 Daten-Interface
17 Screening-Modul
18 Speicherverwaltung
19 Speicher-Controller
20 Druckkopf-Interface
21 Schwellwerte-Interface
22 Vergleichereinheit
23 Bypass-Datenverbindung
24 DatenVerbindung

Claims

Patentansprüche
1. Drucksystem für den Hochleistungsdruck mit einer Steuervorrichtung (2) zum Empfangen, Rastern und Screenen eines Druckdatenstromes, wobei die Steuervorrichtung (2) eine Raster-Einrichtung (8) zum Rastern und eine davon unabhängige Screening- Einrichtung (9) zum Screenen aufweist.
2. Drucksystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Raster-Einrichtung (8) einen Datenspeicher (10) zum Zwischenspeichern der gerasterten Druckdaten aufweist.
3. Drucksystem nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Drucksystem (1) eine Schnittstelle (5) zu einem Druckserver (7) aufweist, über welche die gerasterten Druckdaten an den Druckserver (7) zum Ausdruck an einem weiteren Drucksystem übermittelt werden können.
4. Drucksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Screening-Einrichtung (9) zum Speichern von gescreenten Druckdaten und zum Speichern von Schwellwerten für das Screening einen Datenspeicher (14) aufweist.
5. Drucksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zwischen der Raster-Einrichtung (8) und der
Screening-Einrichtung (9) eine schnelle Datenverbindung (11) zum Übertragen der gerasterten Druckdaten vorhanden ist, wobei die Datenverbindung (11) an der Screening- Einrichtung mit einem Screening-Modul verbunden ist, so dass die eingehenden gerasterten Druckdaten unmittelbar gescreent werden.
6. Drucksystem nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in der Screening-Einrichtung eine Bypass- Datenverbindung (23) zum Umgehen einer Vergleichereinheit (22) des Screening-Moduls (17) ausgebildet ist, um
Schwellwerte für das Screening-Verfahren über die schnelle Datenverbindung (11) in den Datenspeicher (14) der Screening-Einrichtung (9) übermitteln zu können.
7. Drucksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Druckdatenstrom ein standardisierte Format, wie z.B. IPDS, AFP, PostScript oder PCL, aufweist.
8. Drucksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Drucksystem (1) einen Druckkopf (3) aufweist, mit welchem etwa kreisförmige Druckpunkte in einem Raster auf einen Aufzeichnungsträger (4) mit einem Bilevel- Druckverfahren oder einem Multilevel-Druckverfahren gedruckt werden.
9. Drucksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Raster-Einrichtung (8) skalierbar ausgebildet ist und ein oder mehrere Raster-Module umfasst.
10. Drucksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Screeneng-Einrichtung (9) aus einem programmierbaren Logikbaustein (13) und einem Datenspeicher (14) besteht.
11. Drucksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Drucksystem zum Einfarben-Druck bzw. zum Highlight-Colour-Druck ausgebildet ist.
12. Verfahren zum Betreiben eines Drucksystems, umfassend die folgenden Schritte:
- Empfangen eines Druckdatenstroms, - Rastern des Druckdatenstroms mit einer Rastereinrichtung (8),
- Screenen des Druckdatenstroms mit einer Screening- Einrichtung (9), die unabhängig von der Raster-Einrichtung
(8) ausgebildet ist, und - übermitteln der gescreenten Druckdaten an einen
Druckkopf (3) zum Ausdruck auf einen Aufzeichnungsträger.
13. Verfahren nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein Drucksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11 verwendet wird.
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