DE10307136B4

DE10307136B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Drucken mit Fehlerkorrektur

Info

Publication number: DE10307136B4
Application number: DE10307136A
Authority: DE
Inventors: Martin Greive
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 2002-03-18
Filing date: 2003-02-20
Publication date: 2008-08-21
Anticipated expiration: 2023-02-21
Also published as: JP2003276186A; US20030174187A1; US6786568B2; DE10307136A1

Abstract

Druckeinrichtung für ein Tintenstrahl-Drucksystem mit einer Mehrzahl von Düsenreihen, die jeweils einer Prozessfarbe zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reihe von Düsen (30) zum Aufdrucken einer Korrekturfarbe vorgesehen ist, wobei die Korrekturfarbe von jeder Prozessfarbe verschieden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckkopf für ein Tintenstrahl-Drucksystem mit einer Korrektureinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Korrigieren von Fehlern beim Drucken mit einem Tintenstrahldrucksystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
Bei Tintenstrahl-Drucksystemen werden mittels eines oder mehrerer Druckköpfe winzige Farbtröpfchen erzeugt und auf einen Bedruckstoff aufgebracht. Zur Erzeugung der Farbtröpfchen weist der Druckkopf eine Vielzahl von Düsenöffnungen auf, die jeweils mit einem zugehörigen Pumpmechanismus in Verbindung stehen. Die Pumpkammern sind mit Druckfarbe gefüllt und verfügen über eine Einrichtung, mit denen ein kurzzeitiger Überdruck in der Pumpkammer erzeugt werden kann. Als Folge des Überdruckes wird jeweils eine geringe Menge Druckfarbe verdrängt und entweicht über die Düsenöffnung. Durch eine lineare Anordnung einer Vielzahl von Düsen für die gleiche Farbe ist es möglich, einen großen Seitenbereich bzw. eine ganze Seite mit einer Druckfarbe zu bedrucken. Werden nun hintereinander unterschiedliche Farben angeordnet, z. B. Cyan, Magenta, Yellow und Schwarz, so ist es möglich, über eine ganze Seite einen Farbdruck zu erzeugen, der sich aus dem Aufdruck eines Farbauszuges für jede Druckfarbe ergibt. In der Praxis hat sich allerdings immer wieder gezeigt, dass beim Betrieb der Druckköpfe einzelne Düsen ausfallen können und somit auf dem Bedruckstoff ein Farbpunkt fehlt. Diese fehlenden Druckpunkte können vom Auge erkannt werden und stören das Druckbild zum Teil erheblich.
Die EP 0 983 855 A2 offenbart ein Verfahren und einen Tintenstrahldrucker zum Ausgleichen von Druckfehlern durch ausgefallene, schwarze Farbe verdruckende Tintenstrahldüsen. Eine ausgefallene, schwarze Farbe verdruckende Tintenstrahldüse wird identifiziert und die zugehörigen, fehlenden schwarze Druckpunkte werden durch eine oder mehrere nicht-schwarze Prozessfarben, insbesondere Cyan, Magenta und Gelb ersetzt.
Die US 6,270,187 B1 offenbart ebenfalls ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausgleichen von Druckfehlern durch ausgefallene, schwarze Farbe verdruckende Tintenstrahldüsen. Eine ausgefallene, schwarze Farbe verdruckende Tintenstrahldüse wird identifiziert und die zugehörigen, fehlenden schwarze Druckpunkte werden durch eine Kombination von Prozessfarben, insbesondere Cyan, Magenta und Gelb ersetzt.
Die EP 0 394 699 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Detektieren eines ausgefallenen Heizelementes in einem Tintenstrahldrucker unter Einsatz eines Testschaltkreises zum Ausgeben eines Ausfallsignals.
Zur Überwachung der Düsen auf ihre Funktionstüchtigkeit hin und zur Korrektur von ausgefallenen Düsen wurde beispielsweise in der US 6,270,187 vorgeschlagen, die Funktionsfähigkeit der Einzeldüsen ständig zu überwachen. Solange sich aus dieser Überwachung kein Fehler ergibt, wird der Bedruckstoff entsprechend den Vorgaben bedruckt. Sofern allerdings erkannt wird, dass eine der Düsen ausgefallen ist, wird vorgeschlagen, alle Düsen der Farbenreihe abzuschalten, die zwischen der nicht funktionierenden Düse und dem Ende der Düsenreihen liegen. Die Aufgabe der abgeschalteten Düsen wird dann von den übrigen, noch funktionierenden übernommen. Im ungünstigsten Fall heißt dies allerdings, dass beim Ausfall einer Düse, die in der Mitte der Düsenreihe liegt, nur noch die Hälfte der Düsenreihe benutzt werden kann und somit die Druckgeschwindigkeit erheblich verringert wird. Alternativ hierzu wird vorgeschlagen, den Druckpunkt der ausgefallenen Düse durch ein benachbartes Düsenelement setzen zu lassen oder eine Ersatzreihe von Düsen vorzusehen, die immer dann zum Einsatz kommt, wenn ein Düsenelement ausfällt.
In der US 5,581,284 wird beim Ausfall einer Düse vorgeschlagen, den Farbpunkt der nicht funktionierenden Düse durch einen Farbpunkt einer anderen Farbe zu ersetzen. Mit diesem Verfahren kann zwar vermieden werden, dass der Ausfall einer einzelnen Düse durch einen nicht gesetzten Farbpunkt auf dem Bedruckstoff allzu stark sichtbar wird. Nachteilig ist allerdings, dass dieses Verfahren bedingt, dass statt der richtigen Farbe (etwa Cyan) eine andere, stark abweichende Farbe (etwa Magenta) gesetzt wird. Auch diese Art von Korrektur ist für das menschliche Auge insbesondere dann sichtbar, wenn mit der ausgefallenen Düse ein Beitrag zu einer Farblinie oder Farbfläche gedruckt werden soll.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Druckkopf mit einem Korrekturmechanismus und ein Verfahren zum Korrigieren des Druckes beim Ausfall einer Düse vorzuschlagen, bei dem die Korrektur für das Auge kaum sichtbar ist und gleichzeitig die Druckgeschwindigkeit beibehalten werden kann.
Diese Aufgabe wird durch einen Druckkopf eines Tintenstrahl-Drucksystems mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zum Korrigieren des Druckbildes beim Ausfallen einer Düse mit den Merkmalen gemäß Anspruch 9 gelöst.
Zur Korrektur des Ausfalls einer Düse in einem Druckkopf wird erfindungsgemäß somit die Stelle, an der eine Düse ausgefallen ist, mit einer Korrekturfarbe belegt. Durch den Einsatz einer Reihe von Düsen zum Aufdrucken einer Korrekturfarbe steht somit für die ganze Breite des Druckkopfes eine Reihe von Düsen zur Verfügung, mit deren Hilfe jede einzelne Düse des Druckkopfes korrigiert werden kann. Da die Korrekturfarbe von jeder der eingesetzten Prozessfarben unterschiedlich ist, kann die Korrekturfarbe für jede der eingesetzten Prozessfarben verwendet werden. Das korrigierte Druckbild entspricht zwar somit nicht exakt dem ursprünglich angestrebten Druckbild, jedoch ist es möglich, das Druckbild derartig zu korrigieren, dass der Ausfall der Düse nicht oder nur schwer erkennbar ist.
Üblicherweise werden in einem bzw. mehreren Druckköpfen die Prozessfarben Cyan, Magenta, Yellow und Schwarz eingesetzt. Vorteilhafterweise wird für die Korrekturfarbe daher ein Grau gewählt, welches sich aus einem geeigneten prozentualen Mischungsverhältnis der angegebenen Prozessfarben ergibt. Um zu erkennen, ob eine Korrekturdüse aktiviert werden muss, stehen grundsätzlich alle Verfahren zur Verfügung, mit deren Hilfe es möglich ist zu erkennen, ob eine der Düsen der Prozessfarben ausgefallen ist. Insbesondere kann jede einzelne Düse der Prozessfarben auf ihre Funktionstüchtigkeit während des Aufdruckens hin überwacht werden. Sobald erkannt wird, dass eine Düse ausfällt, kann die korrespondierende Korrekturdüse des Korrekturkopfes aktiviert werden.
Alternativ hierzu ist es auch möglich, das mit Hilfe der Prozessfarben aufgebrachte Druckbild zu kontrollieren. Üblicherweise erfolgt dieses mit Hilfe eines Scanners, der im Anschluss an die Prozessfarbendüsen angeordnet ist. Der Scanner erfasst das von den Prozessdruckköpfen aufgebrachte Druckbild und vergleicht es mit einem Solldruckbild. Sofern sich aus diesem Soll-Ist-Vergleich Differenzen ergeben, die auf den Ausfall einer einzelnen Düse in einer der Prozessfarben schließen lassen, so wird die entsprechende Korrekturdüse aktiviert und die Korrekturfarbe in die Fehlstelle eingebracht. Mit dem Einsatz des erfindungsgemäßen Korrekturkopfes ist es im Ink-Jet-Verfahren also möglich, den Ausfall einer einzelnen Düse unabhängig von der Art der Prozessfarbe zu korrigieren.
Weitere Vorteile und vorteilhaft Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Figuren sowie deren Beschreibungsteile, bei deren Darstellung zu Gunsten der Übersichtlichkeit auf eine maßstabsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde. Es zeigen im Einzelnen:
1 einen erfindungsgemäßen Druckkopf in Schnittdarstellung,
2 einen erfindungsgemäßen Druckkopf in Aufsicht,
3 eine alternative Korrekturkopfanordnung in Schnittdarstellung.
In 1 ist eine erste Ausführungsform der Anordnung eines erfindungsgemäßen Korrekturkopfes gezeigt. Dabei wird ein Papierbogen 10 in eine Papierfördereinrichtung A bewegt, die durch den Pfeil angegeben ist. Das auf den Papierbogen 10 aufzubringende Druckbild wird mit Hilfe unterschiedlicher Prozessfarben auf den Papierbogen aufgebracht. Dabei werden üblicherweise unterschiedliche Druckköpfe eingesetzt, welche die verschiedenen Prozessfarben beinhalten. Der Druckkopf 12 beinhaltet die Prozessfarbe Cyan, der Druckkopf 14 die Prozessfarbe Magenta, der Druckkopf 16 die Prozessfarbe Yellow und der Druckkopf 18 die Prozessfarbe Schwarz. Dabei ist zu berücksichtigen, dass zum Einen auch andere Prozessfarben verwendet werden können und zum Anderen auch mehr oder weniger der angegebenen Prozessfarbendruckköpfe 12, 14, 16 und 18 zum Einsatz kommen können, da dies lediglich von dem gewünschten Druckbild abhängt. Nach dem letzten Prozessfarbendruckkopf ist eine Erfassungseinrichtung 20 zum Erfassen des Druckbildes, das auf den Papierbogen 10 aufgebracht worden ist, vorgesehen. Dabei kann insbesondere eine optische Inspektionseinrichtung, wie beispielsweise ein Scanner, eingesetzt werden. Die Erfassungseinrichtung 20 erfasst das auf dem Papierbogen 10 aufgebrachte Druckbild. Über einen Vergleich dieses Druckbildes mit einem hinterlegten Solldruckbild, der beispielsweise in einer Recheneinheit (nicht gezeigt) erfolgen kann, wird ermittelt, ob eine bzw. mehrere der Düsen, der Prozessfarbköpfe 12, 14, 16 oder 18 ausgefallen sind. Sofern dies der Fall ist, wird ein Korrekturkopf 22 so angesteuert, dass der Ausfall dieser Düse bzw. dieser Düsen durch die Aktivierung korrespondierender Düsen des Korrekturkopfes 22 kompensiert werden. Dabei wird auf die Fehlstelle des Druckbildes eine Korrekturdruckfarbe aufgebracht.
Diese Vorgehensweise lässt sich anhand der in 2 dargestellten Aufsicht nochmals verdeutlichen. Der Papierbogen 10 bewegt sich in Förderrichtung A und wird entsprechend an den Prozessfarbendruckköpfen 12, 14, 16 und 18 vorbeigeführt. Jeder dieser Prozessfarbendruckköpfe ist mit Düsen 24 ausgestattet. Die Düsen sind innerhalb eines jeden Druckkopfes im vorliegenden Beispiel nebeneinanderliegend, das heißt in einer Reihe angeordnet. Damit ist es möglich, auf dem Papierbogen jeweils zeilenweise die aufzubringende Prozessfarbe aufzudrucken. Zum Anbringen der Düsen innerhalb des Druckkopfes kommen jedoch auch andere Konfigurationen in Betracht, wenn dadurch beispielsweise die Dichte der Farbpunkte, die auf dem Papierbogen 10 gesetzt werden soll, erhöht werden kann. So können in jedem oder einem Prozessfarbendruckkopf einer Farbe die Düsen auch zweireihig, insbesondere zweireihig und in den Reihen versetzt zueinander, angeordnet werden. Mit Hilfe der Erfassungseinrichtung 20 wird nach dem Aufbringen aller Prozessfarben auf den Papierbogen das auf den Papierbogen aufgebrachte Druckbild kontrolliert und daraufhin untersucht, ob eine Düse 24 in einer der Prozessfarbendruckköpfe 12, 14, 16, 18 ausgefallen ist. Sofern dies mit Hilfe einer elektronischen Auswertung der über die Erfassungseinrichtung 20 gewonnenen Ergebnisse festgestellt wird, wird ein in Förderrichtung A des Papierbogens 10 den Prozessfarbdruckköpfen 12, 14, 16, 18 nachgeordneter Korrekturkopf 22 aktiviert, sodass dieser Fehler ausgeglichen werden kann. Dabei wird eine Korrekturfarbe auf den Papierbogen aufgebracht.
Beispielsweise würde durch den Ausfall der Düse 26 im Prozessfarbendruckkopf 12 die Linie 28 auf dem Papierbogen nicht gedruckt werden. Dies wird über die Erfassungseinrichtung 20 erkannt. Daraufhin wird die zur Düse 26 korrespondierende Korrekturdüse 30 des Korrekturkopfes 22 aktiviert und die fälschlicherweise nicht mit Prozessdruckfarbe belegte Linie 28 mit der Korrekturfarbe 30, gegebenenfalls entsprechend dem aufzubringenden Muster, belegt.
In 3 ist einem weiteren Beispiel gezeigt, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung grundsätzlich auch ohne die Erfassungseinrichtung 20 auskommt. Wiederum wird der Papierbogen 10 relativ zu Prozessfarbdruckköpfen 12, 14, 16 und 18 in Förderrichtung A bewegt, um den Papierbogen mit Druckfarbe zu versehen. Jeder der Prozessfarbdruckköpfe 12, 14, 16 und 18 ist mit einer Überwachungseinrichtung 32 verbunden, die die korrekte Funktionsweise aller Düsen 24 der Prozessfarbdruckköpfe überwacht. Sofern festgestellt wird, dass eine der Düsen 24 der Prozessfarbdruckköpfe ausgefallen ist, wird entweder über die Überwachungseinrichtung 32 oder über eine separat vorzusehende Kontrolleinrichtung (nicht gezeigt) der Korrekturdüsenkopf 22 aktiviert und, wie bereits beschrieben, eine Korrekturfarbe zum Ausgleich für die ausgefallene Prozessfarbe aufgebracht.
Vor dem Aktivieren des Korrekturkopfes 22 kann darüber hinaus geprüft werden, ob die ausgefallene Düse des Prozessfarbendruckkopfes tatsächlich mit einer Korrekturdruckfarbe korrigiert werden soll. Hierbei kann insbesondere berücksichtigt werden, ob die ausgefallene Prozessfarbe zusammen mit dem Hintergrund bzw. der Farbe des Papierbogens 10 eine Korrektur erforderlich macht. Es kann beispielsweise dann auf eine Korrektur durch den Korrekturkopf 22 verzichtet werden, wenn die ausgefallene Prozessfarbe Gelb ist und die Oberfläche des Papierbogens weiß. Weiterhin ist es möglich, vor dem Einsatz des Korrekturdruckkopfes andere Schwellwerte zu setzen, wobei der Korrekturkopf erst dann aktiviert wird, wenn diese Schwellwerte überschritten sind. Dies kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn lediglich in bestimmten Bereichen nur einzelne Punkte aufgedruckt werden, die auch ohne Korrektur durch den Korrekturkopf 22 vom Auge nicht ohne Weiteres wahrgenommen werden können. Sofern gewünscht kann auch ein weiterer Korrekturkopf vorgesehen werden, der mit einer Korrekturfarbe bestückt ist, die von der Korrekturfarbe des ersten Korrekturkopfes 22 verschieden ist.
Wird ein möglichst einfacher Aufbau gewünscht, so kann auch auf die automatische Aktivierung der Korrekturdüse und/oder auf die automatische Erkennung einer ausgefallenen Prozessdüse verzichtet werden. Das Druckbild muss dann vom Bedienpersonal manuell auf den Ausfall einer Prozessdüse überprüft und die Korrekturdüse entsprechend manuell aktiviert werden. Hierzu ist dann eine Aktivierungsmöglichkeit, etwa ein Schalter oder eine softwaremäßige Eingriffsmöglichkeit, vorzusehen.

10: Papierbogen
12: Prozessfarbendruckkopf
14: Prozessfarbendruckkopf
16: Prozessfarbendruckkopf
18: Prozessfarbendruckkopf
20: Erfassungseinrichtung
22: Korrekturdruckkopf
24: Düse
26: Düse
28: Linie
30: Korrekturdüse
32: Überwachungseinrichtung
A: Fördereinrichtung

Claims

Druckeinrichtung für ein Tintenstrahl-Drucksystem mit einer Mehrzahl von Düsenreihen, die jeweils einer Prozessfarbe zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reihe von Düsen (30) zum Aufdrucken einer Korrekturfarbe vorgesehen ist, wobei die Korrekturfarbe von jeder Prozessfarbe verschieden ist.
Druckeinrichtung nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, dass eine Düsenreihe zum Aufdrucken einer ersten Prozessfarbe und weitere Düsenreihen weiterer Prozessfarben vorgesehen sind, wobei die Prozessfarben der ersten und der weiteren Düsenreihen insbesondere Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz sind.
Druckeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2; dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (20, 32) zur Überwachung der Funktionsfähigkeit der Düsen (24) der Prozessfarben, insbesondere eine Einrichtung zur Überwachung des Spannungsverlaufes beim Ansteuern der Düsen der Prozessfarben vorgesehen ist.
Druckeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Düsenreihen der Prozessfarben und der Düsenreihe der Korrekturfarbe ein Inspektionssystem (20) zur Kontrolle des durch die Prozessfarben aufgebrachten Druckbildes vorgesehen ist.
Druckeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zum Ansteuern (32) jeder einzelnen Düse der Reihe von Korrekturdüsen vorgesehen ist, wobei die Düsen dann ansteuerbar sind, wenn eine Fehlfunktion der Düsen der Prozessfarben erkannt wird.
Druckvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Ansteuern (32) der einzelnen Korrekturdüse (30) automatisch aktiviert wird, wenn eine Fehlfunktion der Prozessdüsen (24) über das Inspektionssystem (20) oder die Überwachungseinrichtung (32) der Einzeldüsen der Prozessfarben erkannt wird.
Druckeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur manuellen Aktivierung der Einzeldüsen des Korrekturdüsenarrays vorgesehen ist.
Druckeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturdüsen (30) mit einem Farbreservoir in Verbindung stehen, das eine Korrekturfarbe aufweist, die aus einer gewichteten Summe der Prozessfarben entsteht, wobei die Korrekturfarbe insbesondere ein Grauton ist.
Verfahren zum Korrigieren des Ausfalls einer Düse (24) in einem Druckkopf (12, 14, 16, 18) eines Tintenstrahl-Düsensystems mit einer Mehrzahl von Düsenreihen, die jeweils einer Prozessfarbe zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausfall einer Düse (24) einer der Prozessfarben erkannt wird und die durch den Ausfall der Düse (24) verursachte Fehlstelle auf dem Bedruckstoff mit einer Korrekturfarbe belegt wird, die von der Farbe jeder der Prozessfarben unterschiedlich ist.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausfall einer Düse (24) einer der Prozessfarben durch die Überwachung jeder einzelnen Düse (24) der Prozessfarben erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausfall einer Düse (24) durch ein optisches Inspektionssystem (20) erkannt wir, welches das auf dem Bedruckstoff (10) aufgebrachte Druckbild überwacht.
Verfahren nach einem der Anspruch 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturfarbe durch Aktivieren einer Düse (30) aus einer Düsenreihe eines Korrekturkopfes (22) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Korrekturfarbe eine gewichtete Mischung aus den verwendeten Prozessfarben, insbesondere ein Grauton verwendet wird.