用于對噴墨印刷機中的故障印刷噴嘴進行補償的方法與流程

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本發明屬于數字印刷的技術領域。

背景技術：

通常地，噴墨印刷機包括一個或多個印刷頭，并且每個印刷頭包括多個印刷噴嘴。噴墨印刷機通過射出墨汁的方式將噴嘴用于印刷。這些印刷機包括具有單個噴嘴專門布置方案的噴嘴板。在單個印刷噴嘴出現故障的情況下，可能會出現無法通過為此所設置的噴嘴以單個分色(einzelfarbenauszug)構繪的區域。因此出現可能以白線呈現的無顏色部位。如果涉及到多色印刷，則該部位上缺乏相應的顏色并且色值會失真。同樣值得注意的是，單個噴嘴的噴射曲線并不以理想方式走向，而是可能或多或少地有所偏差，此外還應考慮到噴射點的尺寸。這樣一來，功能故障的噴嘴涉及到每個印刷文件的印刷品質。單個噴嘴的故障原因多種多樣，在此，故障可能是暫時的，也可能是持續性的。

為了減少對尤其滿面(in)的印刷圖像發生影響，現有技術中公開了多個用于補償的手段。

一種已知的用于補償故障印刷噴嘴的手段在于，故障印刷噴嘴被相應的其它應用印刷顏色的噴嘴在相同部位上替代。在此嘗試：通過將尚可使用的顏色以針對性且受控的方式疊印，用以盡可能地接近故障的印刷顏色。通過這種方式，既不需要使印刷噴嘴或者印刷頭發生冗余(redundanz)，相鄰印刷噴嘴的故障也不是問題。然而，這種補償方法的主要弊端在于，這種方法僅能用于多色印刷。此外，為了求取到所需的顏色組合，需要印刷機的計算機進行更多的計算和控制。除此之外，視故障顏色與剩余顏色尚可印刷的顏色空間之間的顏色差距而定，合成的印刷成果可能與額定值之間存在十分明顯的偏差。

另一種用于補償故障印刷噴嘴的手段在于：設置同一顏色的雙噴嘴單元，用以能夠通過冗余來補償單個噴嘴的故障。專利申請文件us20060256157a1和us20060268034a1中公開了這種方法的示例。這種方法雖然有效，但也相對昂貴，且需要額外的構建空間并帶來其它問題(譬如雙單元的更復雜的控制)。

另一種已知的手段是，通過其它系統的印刷噴嘴進行補償。也就是說，使用多個可定位的印刷頭用于圖像印刷。如果印刷噴嘴出現故障，則這些印刷頭重新定位，用以盡可能良好地代替故障噴嘴。專利文件或專利申請文件us20120075373a1和us7607752b2公開了實現這種手段的方法。事實上，在此也需要同一顏色的印刷頭的冗余，這也將帶來上述問題。

然而，本發明所討論的最重要的已知手段設置的是：故障通過相鄰印刷噴嘴以同一顏色且以同一噴墨單元得以覆蓋。也就是說，為了對故障的單個噴墨印刷噴嘴進行補償，在確定所涉及的是哪個單個噴嘴之后，如此控制相鄰噴嘴，從而這樣地增大這些相鄰噴嘴的點尺寸，使得故障噴嘴的部位得以覆蓋。由此，相鄰噴嘴一同描繪出故障噴嘴的圖像。由此可防止由于單個噴嘴未印刷而出現的白線。專利申請文件us020060125850a1描述了根據該原理工作的方法和印刷機。然而，該方法對印刷圖像存在影響(尤其是當多個直接相鄰的噴嘴出現故障時會存在很大問題)。通過雙倍或者多倍間隔進行補償非常難以實現。

該手段的另一實現方案由歐洲專利文件ep1157840b1公開。在此，與缺陷印刷噴嘴相關聯的圖像值被再分配成一個或多個圖像值：該圖像值與無缺陷印刷噴嘴相關聯，這些無缺陷印刷噴嘴直接位于缺陷印刷噴嘴旁側，并且具有與缺陷印刷噴嘴相同的顏色。然而同樣地，如果多個直接相鄰的噴嘴出現故障，對此也成問題。

在該手段中尤為引人注意的基礎問題在于：單個印刷噴嘴的印刷點在實際上的位置存在偏差。在此，印刷點指的是由墨滴所產生的顏色圓(farbkreis)。印刷噴嘴的印刷點(以其圓心點所測得)的位置在實際上不可能總是與相鄰印刷噴嘴的印刷點處于相同的間隔。由于生產原因或者由于部分阻塞，因此這些印刷點的位置橫向于或者也沿著印刷方向或多或少地偏移。這在通過增大相鄰印刷噴嘴的墨滴體積對故障印刷噴嘴進行補償的手段中導致了：一旦相鄰印刷噴嘴的一個或兩個印刷點中的印刷點遠離于故障印刷噴嘴，盡管進行補償，但仍會出現(雖然很小的)白線。反之，如果印刷點靠近故障印刷噴嘴，則出現過度補償。于是出現與白線相反的黑線。為了解決這個問題，必須考慮到全部印刷噴嘴的印刷點的實際位置。

技術實現要素：

由此，本發明的任務在于，提出一種用于補償噴墨印刷機中故障印刷噴嘴的方法，該方法解決了現有技術中公知的問題并具有更好的工作方式。

該任務通過一種用于補償噴墨印刷機中故障印刷噴嘴的方法得以解決，其中，通過增大相鄰印刷噴嘴的墨滴體積對故障印刷噴嘴進行補償，并且該方法的特征在于，求取出全部印刷噴嘴的印刷點的實際位置，并且為了對故障進行補償，根據印刷噴嘴的印刷點的實際位置，以及根據各相鄰印刷噴嘴的印刷點的實際位置，針對每個印刷噴嘴計算出各相鄰印刷噴嘴必要的墨滴體積。

在此，本發明的核心是，在補償可能的故障印刷噴嘴之前，求取出全部印刷噴嘴的實際印刷點。因為印刷噴嘴的印刷點的實際位置出于生產原因總是與印刷點的理想的(也就是理論的)位置存在一定的偏差，因此可借助印刷噴嘴的印刷點的已求取到的實際位置對故障印刷噴嘴執行更準確地補償。對此，關鍵之處在于：故障印刷噴嘴的相鄰印刷噴嘴的印刷點的實際位置。譬如，如果該實際位置以相應確定的量值遠離于故障印刷噴嘴，則與相鄰印刷噴嘴的印刷點靠近故障印刷噴嘴時相比，通過普遍情況下增大墨滴體積所進行的補償將帶來不一樣的結果。

本發明有利的進而優選的改進方案由附屬的從屬權利要求以及由說明書和附圖中得出。

在此，根據本發明的方法的優選的改進方案在于，印刷點之間的間隔越大，各相鄰印刷噴嘴的墨滴體積則越大，并且印刷點之間的間隔越小，各相鄰印刷噴嘴的墨滴體積則越小，其中，故障印刷噴嘴的補償分別以所需的最小墨滴體積進行。

也就是說，與相鄰印刷噴嘴的印刷點的理想位置相比，如果相鄰印刷噴嘴的印刷點的實際位置之間的距離更大，則使用大于標準墨滴體積的墨滴體積用于補償；反之，如果兩個相鄰印刷噴嘴的印刷點的實際位置的間隔減小，則用于補償所需的墨滴體積也相應地減小。在此，原則上在全部顏色中僅采用為了避免白線出現而需要的最小墨滴體積。

在此，根據本發明的方法的優選的改進方案在于，針對噴墨印刷機的全部印刷單元，印刷出噴嘴圖案(düsenmuster)，并且分析處理已印刷的噴嘴圖案，用于求取出印刷點的實際位置。

為了求取出印刷點的實際位置，最好是印刷出噴嘴圖案，然后分析處理該噴嘴圖案。然后，可借助全部印刷噴嘴的全部印刷點的實際位置，求取出用于根據間隔進行補償所需的全部必要參數。

在此，根據本發明的方法的優選的改進方案在于，借助印刷點的已求取到的實際位置，計算出印刷點的實際位置與其額定位置之間的偏差(包括該偏差的靜態分布)，并且由此求取出各相鄰印刷噴嘴所需的墨滴體積。

根據印刷噴嘴的實際位置以及由此導出的偏差靜態分布，能夠針對每個印刷噴嘴求取出相鄰印刷噴嘴最佳的、用于補償各印刷噴嘴所需的必要墨滴體積。

在此，根據本發明的方法的優選的改進方案在于，對用于求取印刷點實際位置的噴嘴圖案進行多次印刷，相應地多次分析處理該印刷點的實際位置，用以確定出印刷點的已求取的實際位置的穩定性和可重復性，并將該穩定性和可重復性作為參數匯入各相鄰印刷噴嘴必要的墨滴體積的計算中。

為了排除可能的測量不準確性，并且為了確保盡可能正確地求取出印刷點的實際位置，有意義的是：對噴嘴圖案進行多次印刷和分析處理，用以從一開始就排除了這種可能的測量不準確性和測量錯誤。

在此，根據本發明的方法的優選的改進方案在于，在執行一定數量的印刷任務之后，印刷點的實際位置以規律的間隔重新求取。

因為印刷點的實際位置在持續的運行過程中可能發生改變(譬如由于部分阻塞的印刷噴嘴的原因，進而相應傾斜地噴射)，因此提出：以規律的間隔重復求取出印刷點的位置。重復的頻率與相應印刷機及其印刷品質相關。在該情況下，使用者的經驗至關重要。然而可設想的是，在確定數量的印刷進程之后執行重復或者使用自動化調節，該自動化調節在特定情況下(譬如當低于特定的印刷品質時)執行重復。

在此，根據本發明的方法的優選的改進方案在于，印刷點實際位置的求取是通過沿著印刷方向和橫向于印刷方向的二維印刷點求取方式得以實現。

通常而言，盡管印刷點以排列方式(即橫向于印刷方向)的實際位置與理論理想位置之間的偏差具有重要意義，然而也應一同考慮到沿著印刷方向(也就是與行狀布置的印刷噴嘴排列正交的方向)的偏差。由此能夠實現用于補償故障印刷噴嘴的墨滴體積的盡可能準確的適配。

在此，根據本發明的方法的另一優選的改進方案是，該方法僅被應用于印刷圖像中的滿面印刷。

因為白線主要是在滿面中導致了印刷品質的降低，因此僅針對滿面采用根據本發明的方法也是具有意義的。然而，這當然也不排除用于半色調面尤其當本來就針對全部印刷噴嘴來求取印刷點的實際位置進而與印刷圖像類型無關地本來就存在根據本發明的方法所需的全部參數的情況，更是如此。

在此，根據本發明的方法的另一優選的改進方案是，只有已探測到的故障印刷噴嘴被按照根據本發明的方法進行補償。

存在兩種可行的應用類型用于通過增大相鄰印刷噴嘴的墨滴體積對故障印刷噴嘴進行補償。在第一種應用類型中，只有已探測到的故障噴嘴通過相鄰印刷噴嘴得以補償。因此，在這種情況下，根據本發明的方法也可僅針對已探測到的故障印刷噴嘴予以執行。

在此，根據本發明的方法的另一優選的改進方案是，不論其狀態如何，全部印刷噴嘴都按照根據本發明的方法進行補償。

通過相鄰印刷噴嘴對故障印刷噴嘴進行補償的第二種應用方式在于，印刷噴嘴原則上總是以補償模式運行，因為在實際操作中原本總會有多個印刷噴嘴發生故障，并且由此可省去了復雜地控制如下單個印刷噴嘴的過程：這些單個印刷噴嘴本應補償各故障的相鄰噴嘴。由此，在該運行模式中，全部印刷噴嘴都以補償模式運行，這雖然導致了性能降低并且墨汁的消耗會稍微增加，然而，這不僅使得單個印刷噴嘴的控制不再必要，而且使得對故障印刷噴嘴進行耗費地探測成為多余。由此，在該運行模式中，合乎邏輯地，無論其狀態如何，全部印刷噴嘴都以根據本發明的方法運行。

在此，根據本發明的方法的另一優選的改進方案是，墨滴體積不可自由調節設定，而只能通過波形的脈沖數(pulszahl)以量化的步驟進行。

這種用于控制相應印刷噴嘴的墨滴體積的變型方案意味著：在實踐操作中，通常僅特定的墨滴體積能夠以相應量化的步驟可供根據本發明的方法應用。因為墨滴體積的控制無法實現任意小的分辨率，而是始終具有可實現的最小墨滴體積的下限，因此必須進行某種形式的量化。在該改進方案中，這通過波形的脈沖數進行。

所提出的任務的另一解決方案是一種噴墨印刷機，該噴墨印刷機被構造用于執行根據權利要求1至11任一項所述的方法。

附圖說明

如上所述的本發明以及本發明結構上或功能上有利的改進方案接下來參考附圖基于至少一個優選的實施例進行詳細描述。在附圖中，相互對應的元件分別采用相同的附圖標記表示。

附圖示出了：

圖1：示意性地示出了頁張噴墨印刷機的系統；

圖2：示意性地示出了缺失噴嘴故障的示例頁張；

圖3：示意性地示出了印刷點的理想和實際位置；

圖4：根據本發明的方法的進程。

具體實施方式

優選的實施變型的應用領域是噴墨印刷機10。圖1示出了這類機器10的構造。在運行該印刷機10時，如上所述，可能會出現印刷機構2中的印刷頭4中的單個印刷噴嘴發生故障的情況。其后果就是白線13，或者在多色印刷的情況下，則是失真的色值。圖2示出了印刷圖像12中的這種白線13。

印刷進程由控制計算機20監控。在此，頁張11從進料器1沿著輸送方向t通過轉移滾筒5輸送至印刷滾筒7以及印刷頭4，其中，所述印刷頭4由一排或多排印刷噴嘴組成。所述滾筒5,7由一個或多個驅動器6加速。然后，經由印刷頭4中的印刷噴嘴，顏色被施加到頁張11上，用以產生印刷圖像12。頁張11被繼續輸送、干燥并通過轉移滾筒5進一步輸送至收料器3。

在圖3中，上方附圖示出了印刷噴嘴的已理想地定位的印刷點15,16,17的示例。中間是故障印刷噴嘴，由此，為了進行補償，兩個相鄰印刷噴嘴16,17使用相應增大的墨滴體積19，用以補償該故障噴嘴并且用以填充由此產生的白線13。在圖3的下方附圖中，針對印刷噴嘴的印刷點16’,17’,18的實際位置再一次示出同一示圖。可很好地看到，一些印刷點18橫向于相應的印刷方向被推移，這導致了各相鄰印刷噴嘴的印刷區域之間出現不同的重疊。此示圖是示意性的，并且為清楚起見，印刷點與其目標位置之間的偏差被夸張地呈現。還可看到，故障噴嘴的兩個相鄰印刷噴嘴的印刷點16’,17’被駛離于該故障噴嘴。在此，與左側相鄰印刷噴嘴17’相比，右側相鄰印刷噴嘴16’的印刷點被更遠地駛離于故障印刷噴嘴。按照根據本發明的方法并且如圖3所示，由此，為了進行補償，與左側相鄰印刷噴嘴相比，右側相鄰印刷噴嘴必須使用更大的墨滴體積19，以補償由故障印刷噴嘴所引起的空缺。這是根據本發明的方法的核心所在。

圖4又示意性地示出了根據本發明的方法的進程。第一方法步驟在于，通過噴嘴測試圖案(該噴嘴測試圖案必須針對全部印刷頭4被印刷)，求取出印刷噴嘴的印刷點18的實際點位置(dot-position)。已印刷的噴嘴圖案被研究并且由此求取到與印刷點15理論存在的理想位置之間的偏差。為了排除可能的錯誤，噴嘴測試圖案被多次印刷且多次測量。然后，除了印刷點18原本的實際位置之外，還可由此求取到實際印刷點18與理論印刷點15之間的偏差的靜態分布。然后，通過計算機20可借助這些參數針對每個單個印刷噴嘴計算出：該印刷噴嘴的墨滴體積19的必要大小，用以能夠在故障的情況下對左側相鄰或右側相鄰的印刷噴嘴進行相應地補償。

在此，根據以下公式：

d補償＝d0+4*(印刷點的)標準偏差

針對滿面計算出所需的補償墨滴19的直徑。如此一來，譬如，在分辨率為1200dpi、噴嘴間隔為21.17μm、幾何標準補償液滴直徑為47.33μm、標準偏差為s＝1.2μm、補償液滴直徑為52.13μm且擴展系數為1.85的情況下，根據該公式，在相鄰印刷噴嘴的印刷點所允許的最大間隔的情況下，補償液滴體積19等于11.72皮升。反之，在相鄰印刷噴嘴16’,17’的印刷點的標準間隔的情況下，所需的補償液滴體積19為8.77皮升；然而，在印刷點與相鄰印刷噴嘴之間的間隔最小的情況下，為了能夠在故障情況下對相鄰印刷噴嘴進行補償，僅仍需6.36皮升的液滴體積19。

可看到的是，在印刷點最大間隔情況下所需的補償液滴體積19以幾乎兩倍所需的補償液滴體積19與最小間隔的情況相區別。容易想到的是：如果在相鄰的故障印刷噴嘴關于其印刷點方面僅具有最小間隔時采用了8.77皮升的標準補償液滴體積19進行補償，這將會發生什么。可能會發生過度補償這種過度補償可能會以黑線式印刷錯誤得以體現。因此，為了避免這種過度補償，因此，對于每個印刷噴嘴而言，個性化的補償液滴體積19分別針對左側和/或右側相鄰印刷噴嘴予以計算且存儲。然后，借助這些已改變的補償液滴體積19，在噴墨機10中執行印刷任務的原本印刷。

在此，印刷機10能夠針對如下情況以持續補償模式運行：對故障印刷噴嘴不執行探測。在該情況下，全部印刷噴嘴將以左側相鄰印刷噴嘴用的補償液滴體積19與右側相鄰印刷噴嘴用的液滴體積19之間的平均值進行印刷。自然地，對于分別位于最外部的印刷噴嘴而言，將僅使用上述一個存在的值用于對相鄰印刷噴嘴的故障進行補償。

對于使用印刷機10的運行模式的情況(在此僅實際故障的印刷噴嘴被補償)，則當然使用對之而言重要的值。如果兩個相鄰印刷噴嘴都發生故障，則相應地使用兩個重要值的平均值。

附圖標記列表

t輸送方向

1進料器

2印刷機構

3收料器

4噴墨頭

5轉移滾筒

6驅動器

7印刷滾筒(噴射滾筒)

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