DE19722073C2 - Verfahren und Zeilendrucker für die digitale Ausgabe und farbmetrische Messung von farbigen Bildern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Zeilendrucker für die digitale Ausgabe und farbmetrische Messung von farbigen Bildern, wobei der Zeilendrucker besteht aus einem Gehäuse, einer Papierzuführungseinrichtung, einer Papier­ ausgabeeinrichtung, einem quer zum Papiervorschub beweglichen Druckerschlitten samt Druckkopf und flexiblem Druckerkabel, einer Transportwalze für, den Papiervorschub und einem Druckerkontroller für die Steuerung der Druckfunktionen.

Nach der DE 39 30 782 C1 ist eine Vorrichtung zum Ausmessen eines Druckkontrollstreifens auf dem bedruckten Bogen bekannt, die in einer Druckmaschine angeordnet ist. Diese Vorrichtung ist aufwendig und aufgrund ihrer Größe für die Kombination mit einem Zeilendrucker ungeeignet. Der Meßzylinder dieser Vorrichtung erlaubt außerdem nur Messungen auf einem in der Breite begrenzten Streifen, aber keine Messungen in der gesamten Fläche eines Bildes oder einer Testform.

In der EP 0 764 836 A2 wird eine Meßeinrichtung beschrieben, die aus mehreren elektrluminiszierenden Strahlern und aus einem Sensor besteht. Strahler und Sensor sind dabei nach Art der Halbleitertechnik auf einem Substrat aufgebracht. Diese Meßeinrichtung arbeitet zwar genauer als eine ähnliche, mit farbigen Leuchtdioden ausgestattete Meßeinheit, kann aber nicht die für das sogenannte "Color Management" notwendige Genauigkeit von Spektralphotometern erreichen. Insbesondere ist diese Meßeinheit nicht geeignet, Normspektralwerte zu messen, weil der Weißabgleich auf dem jeweils zu bedruckenden Papier vorgenommen wird und nicht auf einem bestimmten, immer verfügbaren Weißstandard, der dem ideal mattweißen Körper der farbmetrischen Normen entspricht oder in einem festen Bezug dazu steht. Hinzu kommt noch, daß die Meßgeometrie dieser Meßeinrichtung keiner der gültigen Farbmeßnormen entspricht und keine vollständigen Remissionskurven gemessen werden.

Farbdrucker bzw. Zeilendrucker finden als digitale Ausgabe­ geräte als Teil eines Computersystems für die Bearbeitung von farbigen Bildern verbreitete Anwendung. Solche Computersysteme werden vor allem auch im DTP-Bereich (Desk Top Publishing- Bereich) für die Gestaltung von Bildern und Druckseiten eingesetzt, die später auf einer Druckmaschine in großer Stückzahl vervielfältigt werden. Solche DTP-Systeme bestehen aus einem Computer mit Farbbildschirm, einem Scanner für die digitalisierte Eingabe der Bilddaten der zu bearbeitenden Bilder in den Computer, einem Filmbelichter für die Ausgabe von Filmen für die spätere Kopie auf Druckplatten und einem digitalen Farbausgabegerät. Das Farbausgabegerät liefert einen Ausdruck der mit dem DTP-System bearbeiteten Bilder oder von Druckseiten, wobei die Farben des digitalen Ausdrucks dem Originalbild oder dem angestrebten Ergebnis auf der Druck­ maschine entsprechen sollen. Digitale Farbausgabegeräte erzeugen in der Regel den druckbaren Farbumfang durch den Über- und Nebeneinanderdruck von mehreren Prozeßfarben (üblicherweise Cyan, Magenta, Yellow und Black). Das Farbausgabegerät erhält vom Computer digitale Steuerdaten, die beinhalten, in welchem Verhältnis die einzelnen Prozeß­ farbenkanäle des Druckkopfes angesteuert werden sollen. Zwischen diesen Steuerdaten und der auf dem Ausgabemedium tatsächlich erzeugten Farbe besteht kein allgemein gültiger Zusammenhang, da Materialeigenschaften von Bedruckstoff und Prozeßfarben sowie Umgebungsparameter wie Temperatur und Feuchtigkeit die tatsächlich entstehende Farbe bestimmen. Verschiedene Ausgabegeräte, -verfahren und -medien führen bei gleichen Steuerdaten zu verschiedenen Farbwiedergaben. Die Zielsetzung liegt daher darin, das Farbverhalten des Ausgabegerätes zu charakterisieren. Es wird eine mathematische Beziehung zwischen den Farbsteuerdaten und den tatsächlich im Ausgabeprozeß erzeugten Farben hergestellt. Dieser Prozeß wird als Farbcharakterisierung oder Farbprofilierung bezeichnet. Das Ergebnis ist ein sogenanntes Farbprofil.

Für die Farbprofilierung sind Verfahren entwickelt worden, die mit dem vorerwähnten "Color Management" bezeichnet werden, dessen Prinzip darin besteht, die gerätespezifischen Farbdaten von digitalen Ein- und Ausgabegeräten, wie Scanner, Digi­ talkameras, Bildschirmen und Druckern durch Farbprofile in absolute, geräteunabhängige Farbdaten umzusetzen. Geräte­ spezifische Farbdaten sind die Rasterprozentwerte der Druck­ farben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz (CMYK-Daten) oder die RGB-Daten für die Grundfarben Rot, Grün, Blau. CMYK- und RGB- Daten sind gerätespezifisch, weil derselbe Satz von CMYK-Daten auf zwei verschiedenen Druckmaschinen gedruckt zu verschie­ denfarbigen Bildern führen kann oder weil derselbe RGB- Datensatz auf verschiedenen Bildschirmen abweichende Farben erzeugt. CMYK- und RGB-Daten sind deshalb ohne Korrektur nicht auf mehrere Geräte übertragbar. Die Korrektur besteht darin, daß die CMYK- und RGB-Daten durch Messung mit einem farb­ metrischen Meßgerät in geräteunabhängige XYZ-Daten oder so­ genannte LAB-Daten transferiert werden, die geräteunabhängig bearbeitet, gespeichert und als digitale Daten weltweit ausgetauscht werden können. Diese LAB-Daten führen in Verbindung mit dem Farbprofil des Gerätes auf beliebigen Geräten zu einheitlichen Farbdarstellungen. Derartig profi­ lierte Geräte können somit XYZ-Daten aus beliebigen Quellen farbrichtig darstellen. Grundlage des "Color Managements" sind somit Farbmessungen, die nach genormten Meßverfahren durch­ geführt werden und die absolute Normspektralwerte XYZ oder davon abgeleitete Kennwerte liefern. Diese genormten Meß­ verfahren sind u. a. in DIN 5033 festgelegt.

Zur Zeit erfolgt die Farbcharakterisierung in drei Schritten. Im ersten Schritt wird eine sogenannte Testform auf dem Farb­ ausgabegerät ausgegeben. Diese Testform besteht aus einer Anzahl von Farbfeldern. Jedes einzelne Farbfeld wird durch definierte Farbsteuerdaten erzeugt. Die Farbsteuerdaten für die einzelnen Felder sind so gewählt, daß der maximal mögliche Farbumfang des Ausgabegerätes erfaßt wird. Die Farbsteuer­ daten, die die Testform repräsentieren, werden von einem Computer an das Farbausgabegerät geschickt.

Im zweiten Schritt wird jedes einzelne Testfeld der Testform mit einem Farbmeßgerät farbmetrisch gemessen. Es handelt sich dabei um Handmeßgeräte, die manuell über jedem einzelnen Farbfeld positioniert werden oder um xy-Koordinatenmeßtische, auf denen die Testform aufgelegt wird und ein motorisch gesteuertes Meßgerät Farbfeld für Farbfeld anfährt und farbmetrisch erfaßt. Die Farbmeßdaten werden an einen Computer übertragen.

Im dritten Schritt werden die übertragenen Farbmeßdaten von einer Farbprofilierungssoftware mit den Farbsteuerdaten in eine mathematische Beziehung gesetzt und ein Farbprofil be­ rechnet. Spezifische Farbunstimmigkeiten eines Ausgabegerätes können durch Anwendung eines spezifischen Farbprofiles somit kompensiert werden.

Die für die Farbcharakterisierung verwendeten Testformen be­ sitzen zahlreiche unterschiedlich gefärbte Meßfelder. Um eine möglichst lückenlose Charakterisierung des gesamten darstell­ baren Farbenraumes zu erreichen, enthalten Testformen 400 bis 2000 Farbfelder. Die genormte Testform ANSI IT 7.8/3 zum Beispiel besitzt 928 Farbfelder mit einer Größe von 6 × 6 mm. Die vielen Farbfelder nacheinander mit einem Handmeßgerät zu messen, ist zeitaufwendig und mühsam, und zwar auch dann, wenn die Meßwerte vom Meßgerät über ein Datenkabel nach jeder einzelnen Messung von selbst zum Computer übertragen werden, der nach Abschluß der Messungen das Farbprofil berechnet. Die monotone Wiederholung des Meßvorgangs führt außerdem leicht zu Bedienungsfehlern. Die Auswertung mit einem Koordinatenmeß­ tisch benötigt zusätzliche Arbeitsfläche, ist von der Bedieung her anspruchsvoll und technisch besonders aufwendig.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, diese auf­ wendigen und umständlichen Vorgänge zu vermeiden, ein für das Color Management rationelleres Verfahren zu schaffen und einen Zeilendrucker der eingangs genannten Art zu seiner Durchfüh­ rung dahingehend umzugestalten, daß ein solches Gerät neben der ihm eigenen Funktion des Druckens die farbmetrische Mes­ sung und gegf. auch die Berechnung und die Anwendung des Farbprofils ausführt, um damit den Ablauf der Farbprofilierung zu automatisieren und den Benutzter von manueller und fehleranfälligen Ausführung mit einem Farbmeßgerät herkömm­ licher Art zu befreien.

Diese Aufgabe ist bzgl. des Verfahrens durch die Verwendung eines digitalen Zeilendruckers als Farbausgabegerät gelöst, mit dessen Druckermechanik gleichzeitig beim Farbausdrucken oder am fertigen Farbausdruck ein komplett für farbmetrische Remissionsmessungen ausgebildeter Farbmeßkopf mit der Drucker­ mechanik über die bedruckte Fläche geführt und dabei die zu ermittelnden, in das Farbprofil umzusetzenden Normspektral­ werte oder davon abgeleitete Farbwerte unter Aufrechterhaltung der auf einen Weißstandard vorgenommenen Ausgangskalibration gemessen werden.

Bezgl. des Zeilendruckers ergibt sich die Lösung der Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruches 2 angeführten Merkma­ le. Diesbezüglich vorteilhafte Ausführungsformen und Weiter­ bildungen ergeben sich nach den Unteransprüchen.

Im Drucker ist also erfindungsgemäß der komplette, gewis­ sermaßen aus einem Farbmeßgerät herausgelöste Meßkopf inte­ griert, mit dem die Farbfelder der vorher gedruckten Testform zeilenweise automatisch abgetastet werden, und für den konti­ nuierlichen Abtastvorgang wird die ohnehin vorhandene Druckermechanik genutzt. Außerdem wird für die Stromversorgung des Meßkopfes und für den Transport der Meßdaten das flexible Datenkabel benutzt, das der Bewegung des Druckkopfes folgt und diesen mit Strom und den notwendigen Steuersignalen versorgt. Der Meßkopf wird entweder neben dem Druckkopf installiert oder kann im Austausch gegen den Druckkopf in dessen Halterung eingesetzt werden. Der Meßkopf kann dabei mit einem Teil der notwendigen Auswerteelektronik bestückt sein, wobei jener Teil der Auswerteelektronik bevorzugt wird, der die analogen Meßsignale unmittelbar am Meßkopf verstärkt und eventuell auch digitalisiert, um einen ungestörten Datentransport über das flexible Datenkabel zu erreichen. Im Bereich der Ruheposition des Druckkopfes und des Meßkopfes an einem Ende der Füh­ rungsbahn wird für die gelegentliche Kalibration des Meßkopfes ein keramischer Weißstandard angeordnet.

Außerdem kann das digitale Ausgabegerät mit einer eigenen, im Gerät installierten Rechnereinheit ausgestattet werden, die für das Drucken und Messen der Testform und für die Farbcha­ rakterisierung des Druckers unabhängig vom Computer des DTP- Systems verschiedene Funktionen ausführt. Diese Funktionen sind im einzelnen der Steuervorgang für das Drucken einer oder verschiedener Testformen mit den in der Rechnereinheit ge­ speicherten Farbsteuerreferenzdaten, der Steuervorgang für das Messen der Testform, die Auswertung der Meßdaten und die Berechnung des Farbprofils und schließlich das Speichern eines oder mehrerer Farbprofile und die automatische Korrektur der Steuerdaten für den eigentlichen Druckprozeß nach einem der berechneten und gespeicherten Farbprofile. Die im Ausgabegerät installierte Rechnereinheit kann eine selbständige, nur für die beschriebenen Funktionen vorgesehene Einheit sein oder die Erweiterung eines Druckerprozessors, die in Ausgabegeräten für professionelle Anwendungen häufig vorhanden sind. In beiden Fällen wird das Ausgabegerät weitgehend unabhängig vom DTP- Computer, wodurch Anschluß und Betrieb einfacher und sicherer werden und der DTP-Computer von zusätzlichen Rechen- und Steuerfunktionen entlastet wird.

Nach der DE 44 39 533 C2 ist zwar auch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur farbmetrischen Erfassung von Farbkontroll­ feldern bei der Farbkalibrierung bekannt, hierbei handelt es sich aber um einen elektronischen Bilddigitalisierer mit dessen optischer Einheit auf einem gemeinsamen Halter befestigte Kantenfilter verbunden sind, die mit dieser Einheit beim Abtastvorgang über die Abtastfläche bewegt werden. Diese Vorrichtung ist jedoch, abgesehen davon, daß es sich um einen Scanner handelt, für den vorliegenden Zweck nicht geeignet, da die Übernahme von Kantenfiltern in die Transporteinrichtung eines Zeilendruckers, sofern sie denn überhaupt möglich wäre, nicht zu einem im vorliegenden Sinne funktionsfähigen Meßsystem führt. Hinzu kommt noch, daß bei Flachbettscannern mit CCD-Zeile gemäß der DE 44 39 533 die Abtastung der Vorlage durch eine eindimensionale Bewegung der optischen Einrichtung erfolgt, d. h., eine Bewegung quer zur Abtastrichtung, wie beim erfindungsgemäß verwendeten Zeilendrucker, liegt nicht vor, die ja durch den Papiertransport und die Querbewegung des Druckerschlittens zweidimensional ist. Außerdem erfolgt bei dieser bekannten Vorrichtung der Weißabgleich nicht an einem Weißstandard, sondern am in dieser Hinsicht besonders ausge­ stalteten und zu scannenden Bedruckstoff selbst, d. h., damit besteht Abhängigkeit vom Bedruckstoff selbst, und mangels eines konstanten Weißbezuges kann in Konsequenz den Anfor­ derungen des Color Managements nach geräteunabhängigen Farb­ werten nicht genügt werden. Schließlich ist diese bekannte Vorrichtung auf schmale, streifenförmige Testfelder beschränkt und kann die quadratischen oder rechteckigen Felder der bekannten bzw. genormten Testformen nicht erfassen.

Das erfindungsgemäße Verfahren und der zugehörige Zeilen­ drucker einschließlich seiner vorteilhaften Weiterbildungen werden nachfolgend an Hand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 perspektivisch den typischen Aufbau eines Zeilen­ druckers;

Fig. 2 perspektivisch das Prinzip des austauschbaren Meß­ kopfes;

Fig. 3 perspektivisch eine Meßeinrichtung für die "Inline- Messung" nach dem Dreibereichsverfahren;

Fig. 3A die Meßeinrichtung nach Fig. 3 im Schnitt;

Fig. 4 ein Blockdiagramm der vollständigen Farbmeßein­ richtung nach dem Dreibereichsverfahren gemäß Fig. 3, 3A;

Fig. 5 ein Blockdiagramm zum spektralen "Inline-Meßsystem" und

Fig. 5A einen Schnitt durch den Meßkopf des Meßsystems gemäß Fig. 5

Der in Fig. 1 dargestellte Zeilendrucker, der nur der Vollständigkeit halber erläutert sei, da an sich bekannt, besteht aus dem Gehäuse 1, mit der Papierzu­ führungseinrichtung 2 und der Ausgabevorrichtung 3 für die bedruckten Bögen. Die Papierzuführungseinrichtung 2 kann mehrere Blätter aufnehmen und über einen nicht dargestellten Einzelblatteinzug der eigentlichen Druckvorrichtung zuführen. Die Druckvorrichtung besteht aus dem Druckerschlitten 4 mit dem auswechselbaren Druckkopf 5, in dem Patronen 6 für die Druckfarben sitzen, die bei den weit verbreiteten Tintenstrahldruckern in Form kleiner Tröpfchen auf das Papier übertragen werden, was zu einem punktförmigen Bildaufbau nach dem Prinzip der subtraktiven Farbmischung führt. Die Farbtröpfchen werden entweder thermisch oder mit Piezokristallen durch digitalisierte Stromstöße erzeugt, die nach dem Bestand der Bilddaten im Computer oder im Druckerprozessor gesteuert werden. Der Druckerschlitten 4 mit dem Druckkopf 5 wird auf der Führungschiene 7 hin- und herbewegt, wobei der Antrieb vorzugsweise durch einen über Rollen geführten Zahnriemen 8 erfolgt. Bei jedem Hin- und Rücklauf des Druckkopfes wird eine Reihe von Punkten gedruckt und der Druckbogen durch die Transportwalze 9 ein kleines Stück weiter in Richtung der Ausgabevorrichtung 3 transportiert. Mit 10 ist in Fig. 1 das flexible Druckerkabel bezeichnet, das als Flachbandkabel ausgeführt ist und mehrere Kupferleitungen trägt und die bewegliche elektrische Verbindung zwischen der Druckereinheit und der nicht dargestellten Steuereinheit des digitalen Farbaus­ gabegerätes herstellt. Mit dem Transportmechanismus, bestehend aus dem Druckerschlitten 4, der Führungsschiene 7, dem Zahnriemenantrieb 8, der Transportwalze 9 und dem flexiblen Datenkabel 10 sind alle Elemente vorhanden, die für eine "Inline-Messung" mit einem austauschbaren Meßkopf 11 oder einem neben dem Druckkopf 5 auf dem Druckerschlitten 4 befestigten Meßkopf erforderlich sind.

Fig. 2 zeigt das Prinzip eines gegen den Druckkopf 5 austauschbaren Meßkopfes 11. Kontaktbuchsen 12 auf der Seite des Druckerschlittens 4 und Kontaktstifte 13 auf der Seite des Meßkopfes stellen über das flexible Flachbandkabel 10 die elektrische Verbindung zwischen dem Druckerkontroller, der Steuer- und Auswerteelektronik und dem Meßkopf 11 her. Die Steuer- und Auswerteelektronik ist jener fest im Drucker installierte Teil der Farbmeßeinrichtung, der mit einem eigenen Prozessor die Meßsignale zu digitalen Farbdaten aufbereitet und in einem festgelegten Datenformat an die Rechnereinheit im Drucker oder an den DTP-Computer überträgt, was noch näher erläutert wird. Mit 14 ist schematisch jener Teil der Meßelektronik dargestellt, der sich mit dem Meßkopf 11 hin und her bewegt und hauptsächlich für die Verstärkung der Meßsignale unmittelbar am Ort ihrer Gewinnung sorgt. Für einen festen Sitz des Meßkopfes 11 im Druckerschlitten 4 sind Buchsen und Raststifte 15 (siehe Fig. 3A) oder eine ähnliche leicht lösliche mechanische Verbindung vorgesehen. Mit 17 ist ein Weißstandard (siehe Fig. 2) für die gelegentliche Kalibration der Farb­ meßeinrichtung bezeichnet, der im Bereich der Ruheposition angeordnet ist. Er besteht vorzugsweise aus Keramik mit einer glatten, porenfreien Oberfläche, die leicht gereinigt werden kann und wird vorteilhaft auf dem Führungsblech 16 befestigt, das den Papierbogen zur Transportwalze 9 führt.

Die Führung des Papierbogens erfolgt beim Bedrucken von der Papierzuführungseinrichtung 2 in Richtung Ausgabevorrichtung 3. Für das anschließende Messen auf der gedruckten Testform kann der Bogen der Ausgabevorrichtung 3 entnommen und über die Zuführungseinrichtung 2 nochmals durch den Drucker geführt werden. Der Papiertransport kann aber auch dahingehend programmiert werden, daß nach dem Bedrucken mit der Testform der Bogen automatisch zurücktransportiert wird und für den Meßvorgang ebenfalls automatisch nochmals durch den Drucker geführt wird. Weiterhin kann vorgesehen werden, daß die Messungen bereits beim Rücktransport des bedruckten Blattes ausgeführt werden.

Die beschriebene Ausführung, wonach Druckkopf 5 und Meßkopf 11 gegeneinander ausgetauscht werden, ist eine besonders kostengünstige Lösung, besitzt aber den Nachteil, daß der Austausch vom Benutzer vorgenommen werden muß. Etwas aufwendiger aber vorteilhafter ist es, wenn der Druckerschlitten zwei Aufnahmeeinrichtungen aufweist, so daß Druckkopf und Meßkopf nebeneinander im Drucker verbleiben können. Dafür ist es allerdings notwendig, neben den zwei Aufnahmeeinrichtungen zusätzliche Leitungen in dem flexiblen Flachbandkabel anzuordnen und den Drucker wenigstens um die Breite des Meßkopfes zu verbreitern, damit das bedruckbare und meßbare Format erhalten bleibt. Auch bei dieser Lösung muß dafür gesorgt werden, daß Druckkopf und Meßkopf schnell und leicht ausgewechselt werden können, damit der Meßkopf gereinigt und die Farbpatronen ersetzt werden können.

Die gemeinsame Anordnung von Druckkopf 5 und Meßkopf 11 erlaubt eine Programmierung, nach der das Drucken und Messen in einem Durchlauf der Testform erfolgt. Das simultane, nur um einen kleinen zeitlich Abstand versetzte Drucken und Messen bietet einen besonderen Vorteil, wenn die Farbmessung nicht an einer Testform, sondern bei der Ausgabe von Bildern geschieht. Solche Messungen direkt im Bild sind von Interesse, wenn die Forderung besteht, daß an festgelegten Bildstellen eine bestimmte Farbe eingehalten wird. Mit den Bilddaten, die den Druckvorgang steuern, können vom DTP- Computer oder vom Druckerkontroller auch die Steuerbefehle für die Messungen übertragen werden, wenn vorher bei der Bildbearbeitung am DTP-Computer die Bildstellen festgelegt sind. Werden bei der Bildbearbeitung außerdem die für die Bildstelle gewünschten Farbkennwerte und zulässigen Toleranzen festgelegt, kann der Druckprozeß dahin kontrolliert werden, daß das Überschreiten der Toleranzen durch ein akustisches oder optisches Signal angezeigt wird oder daß eine Anzeige der Meßwertabweichung am Bildschirm des DTP-Systems oder durch ein besonderes Display am Drucker erfolgt. Statt einer solchen Anzeige der Meßwertabweichung kann auch vorgesehen werden, daß nach der Ausgabe der Bilder der Drucker automatisch ein Meßprotokoll ausdruckt, das die Meßstellen, die Sollwerte, die Toleranzen, die Istwerte und die Abweichungen enthält. Schließlich liefert das simultane Messen im Bild die Möglichkeit, die Ausgabe mit korrigierten Steuerdaten zu wiederholen, wobei die Korrektur im DTP- Computer oder im Druckerprozessor auf Basis der vorher gemessenen Farbabweichungen erfolgt. Damit gelingt es, wenn entsprechend vielen Sollwerten spezifiziert werden, den Ausdruck von Bildern über den ganzen Bildumfang zu kontrollieren.

Eine weitere Kontrollmöglichkeit für den farbgenauen Ausdruck von Bildern kann unter Verwendung der ohnehin im DTP-Computer oder im Druckerkontroller als L*a*b-Werte oder der XYZ-Normspektralwerte abgelegten Bilddaten erfolgen. Damit wird eine nahezu lückenlose Farbkorrektur im gesamten Bild erreicht.

Da Drucken und Messen im beschriebenen Fall kurz hintereinander erfolgen, kann es für naßdruckende Tinten erforderlich sein, zwischen Drucken und Messen eine Trocknung durchzuführen. Die Trocknung erfolgt vorteilhaft mit einer Vorrichtung, die auf dem Druckerschlitten 4 zwischen Druckkopf 5 und Meßkopf 11 angeordnet ist, wie in Fig. 3 schematisch dargestellt und mit 18' bezeichnet. Eine solche Trockenvorrichtung 18' kann je nach chemischer Zusammensetzung der Tinte eine Infrarot-Lichtquelle, eine UV-Lichtquelle oder eine Heizspirale sein.

Für die Farbmessung stehen zwei Verfahren zur Auswahl, das Dreibereichsverfahren und das spektrale Verfahren, die beide unter anderen in der neunteiligen Norm DIN 5033 beschrieben sind.

Fig. 3 zeigt einen für die Inline-Messung besonders geeigneten Meßkopf für das Dreibereichsverfahren, der in ähnlicher Form in dem Patent DE 43 05 968 C2 beschrieben ist. Oben in der perspektivischen Darstellung ist der Meßkopf 18 in seinen Umrissen über dem Ausschnitt 19 der ausgedruckten Testform mit den Farbfeldern 20 dargestellt. Links neben dem Meßkopf ist die vorerwähnte, mit 18' bezeichnete Trockenvorrichtung dargestellt. Weitere Einzelheiten des Meßkopfes 18 zeigt der Schnitt in Fig. 3A längs Linie A-B in Fig. 3. Die Testform 21 wird durch die Meßlichtlampe 22 und die vorgeschaltete Meßlichtoptik 23 senkrecht beleuchtet. Die Sammlung des von der Testform remittierten Lichts erfolgt unter 45°, wodurch die genormte Meßgeometrie 0°/45° entsteht. Das remittierte Licht wird drei Siliziumdioden 24 mit vorgeschalteten Linsen und den Tristimulusfiltern 25 zugeführt, wovon in der Schnittdarstellung nur zwei Dioden dargestellt sind. Die als Meßsignal gewonnenen Diodenströme werden der Verstär­ kerelektronik 26 mit den Operationsverstärkern 27 zugeführt. Die weitere elektrische Verbindung zum flexiblen Flachbandkabel 10 erfolgt über die Kontaktstifte 13, für die im Druckerschlitten 4 entsprechende Buchsen 12, wie vorerwähnt, vorhanden sind. In den Meßkopfkörper 28 sind mindestens zwei Raststifte 15 eingepreßt, für die zur mechanischen Fixierung des Meßkopfes entsprechende Buchsen im Gehäuse des Druckerschlittens 4 angeordnet sind. Von besonderer Bedeutung ist der staubdichte Abschluß des Meßkopfes durch die beidseitig entspiegelte dünne Glasplatte 29 auf der Unterseite des Meßkopfes. Durch sie wird verhindert, daß Papierstaub und ähnliche Verunreinigungen in den Meßkopf eindringen und störendes Streulicht verursachen können. Am herausgenommenen Meßkopf kann die Glasplatte leicht gereinigt werden. Ein ballig ausgeführtes Gleitstück 30 aus leicht gleitfähigem Kunststoff sorgt für einen gleichbleibenden Abstand zwischen Meßkopf und Testform, so daß keine Abstandsänderung die Messung beeinflussen können. Schließlich schützt eine mit dem Meßkopfkörper 28 verschraubte Abdeckung 31 die Verstärkerelektronik 26 und die Photodioden 24 vor Verunreinigungen.

Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm der vollständigen Inline- Farbmeßeinrichtung, unterteilt in den beweglichen Teil A des Meßkopfes und Teil B, der die im Drucker fest installierte Steuer- und Auswerteelektronik darstellt. Beide Teile sind durch das flexible Flachbandkabel 10 miteinander verbunden. Das Licht der Lampe 32 ist auf die Testform 19 gerichtet. Die analogen Meßsignale der drei Photodioden 24 mit den vorgeschalteten Tristimulusfiltern 25 werden den drei Operationsverstärkern 33 zugeführt. Die verstärkten Meßsignale werden an die stationär angeordnete Steuer- und Auswerteelektronik in Teil B weitergeleitet und gelangen dort zunächst zum Multiplexer 34, der die Meßsignale der drei Dioden 24 in hoher Frequenz nacheinander schaltet, wobei der Takt des Multiplexers 34 vom Prozessor 35 gesteuert wird. Die getakteten analogen Meßsignale werden im Analogdigitalwandler 36 in digitale Signale gewandelt, der ebenfalls vom Prozessor 35 gesteuert wird, und die digitalen Signale werden dem Prozessor zur weiteren Auswertung übergeben. Der Speicher 37 enthält das Programm für den gesamten Ablauf der Inline-Messung. Das Programm steuert zuerst den Ausdruck der Testform und dann die vollständige Meßroutine. Der Speicher 38 nimmt nach der Auswertung durch den Prozessor 35 die Meßwerte auf, wobei es sich vorzugsweise um die Farbkennwerte L*a*b* oder um die Normspektralwerte XYZ handelt. Beide Speicher kommunizieren bidirektional mit dem Prozessor 35, der nach der Anforderung durch den Druckerprozessor oder den Prozessor des DTP- Computers die L*a*b*- oder XYZ-Werte zur Berechnung des Farbprofils über die bidirektionale Schnittstelle 39 an einen der genannten Prozessoren überträgt. Der Voll­ ständigkeit halber ist in Fig. 4 mit 40' noch die Spannungs­ versorgung für das ganze "Inline-Meßsystem" angedeutet, die aber auch von der ohnehin vorhandenen Spannungsversorgung des Druckers übernommen werden kann.

Fig. 5 zeigt das spektrale "Inline-Meßsystem". Spektrale Farbmeßgeräte unterteilen das sichtbare Spektrum in einzelne Bandbreiten, deren Intensität durch Photoelemente gemessen und zu einer Remissionskurve ausgewertet wird. Aus der Remissionskurve werden die farbmetrischen L*a*b*-Werte, die Normspektralwerte XYZ und alle anderen gebräuchlichen Kennwerte berechnet. Die Aufteilung des Spektrums in Bandbreiten kann durch mehrere schmalbandige Filter oder durch optische Gitter erfolgen. In modernen Geräten werden fast ausschließlich Gitter eingesetzt, die das zerlegte Licht auf eine Diodenzeile projizieren. In Fig. 5 sind die wesentlichen Komponenten eines solchen spektralen Farbmeßgerätes als Blockdiagramm dargestellt und in Fig. 5A im Schnitt der Meßkopf 40 gemäß Fig. 5. Das Blockdiagramm ist von besonderem Interesse, weil es zeigt, daß die Komponenten eine unterschiedliche Anordnung im Zeilendrucker zulassen. Das remittierte Meßlicht wird über den Lichtleiter 41 zum Monochromator 42 (ein Gitter-Dioden-Modul) geleitet. Am holographischen Gitter 43 erfolgt die spektrale Zerlegung des Meßlichts, das auf die Diodenzeile 44 fokussiert wird. Üblich sind Diodenzeilen mit 256 aneinandergereihten Dioden, wodurch eine hohe, mit Filtergeräten nicht mögliche Auflösung des Spektrums erzielt wird. Die Signale der Diodenzeile 44 werden der Verstärkerschaltung 45 und dann der Steuer- und Auswerteeletronik 46 zugeführt, die im wesentlichen wie in Fig. 4 aus dem Prozessor, dem Multiplexer, dem AD-Wandler, dem Speicher, der Schnittstelle und der Stromversorgung besteht. Die Leiterplatte mit der Verstärkerschaltung 45 wird grundsätzlich unmittelbar auf die Ausgänge der Diodenzeile 44 gesetzt, um Störungen der unverstärkten Signale zu vermeiden. Gitter-Dioden-Modul 42 und Verstärkerschaltung 45 bilden damit immer eine Einheit. Die Steuer- und Auswerteelektronik 46 wird man vorteilhaft im Drucker fest installieren. Für die Anordnung von Meßkopf und Monochromator auf dem beweglichen Druckerschlitten 4 stehen zwei Möglichkeiten zur Wahl: So kann der Meßkopf 40 gemeinsam mit dem Gitter-Dioden-Modul 42 und der Verstärkerschaltung 45 auf dem Druckerschlitten 4 angeordnet werden. In diesem Fall genügt zur Verbindung mit der Steuer- und Auswerteelektronik das flexible Datenkabel 10. Ferner ist es möglich, nur den Meßkopf 40 auf dem Druckerschlitten 4 zu befestigen und das Gitter-Dioden-Modul 42 samt Verstärkerschaltung 45 gemeinsam mit der Steuer- und Auswerteelektronik im Drucker stationär unterzubringen. In diesem Fall muß der Lichtleiter 41 beweglich angeordnet werden, um gemeinsam mit dem flexiblen Flachbandkabel 10 der Bewegung des Druckerschlittens 4 folgen zu können. Das ist technisch möglich, weil der Lichtleiter dünn und flexibel ist und außerdem aus mehreren dünnen Fasern besteht, die zum Beispiel auch als flexibles Band angeordnet werden können, ähnlich den Kupferleitungen im flexiblen Flachbandkabel 10. Die getrennte Anordnung von Meßkopf 40 vom Gitter-Dioden- Modul 42 erfordert allerdings eine steckbare Kopplung 47 für den Lichtleiter 41 unmittelbar am Meßkopf 40, damit dieser auswechselbar bleibt. Welche Art der Anordnung von Meßkopf und Monochromator vorteilhaft ist, hängt von der Konstruktion des Zeilendruckers ab. Für kleinformatige Drucker wird man die getrennte Anordnung bevorzugen, während für großformatige Drucker die gemeinsame Unterbringung von Meßkopf und Gitter-Dioden-Modul Vorteile bietet, weil hier vom Druckerschlitten längere Wege zurückgelegt werden müssen, was zwangsläufig zu einer höheren Beanspruchung des flexiblen Lichtleiters führt.

Die Übertragung des remittierten Lichts über einen flexiblen Lichtleiter 41 kann dazu führen, daß durch die veränderliche Verbiegung des Lichtleiters bei der Bewegung des Druckerschlittens 4 die Übertragungsleistung nicht konstant bleibt, sondern leichten Schwankungen unterliegt. Solche Schwankungen sind bekannt und treten auch dann auf, wenn die Krümmung der Lichtleiter das kritische Maß nicht überschreitet, das die Totalreflexion des Lichts im Lichtleiter beeinflussen sollte. Die Schwankungen können kompensiert werden, indem man im Meßkopf 40 ein konstantes Meßlicht erzeugt und ihn mit dem Druckerschlitten einmal über die ganze Druckbreite hin und her bewegt. Die dabei auftretenden Schwankungen der vom Gitter-Dioden-Modul 42 ausgehenden Signale werden in Abhängigkeit von der zurückgelegten Wegstrecke von der Steuer- und Auswerteelektronik 46 aufgezeichnet und in einen besonderen Speicher abgelegt. Es ist empfehlenswert, die Schwankungen sowohl für den Hinlauf als auch für den Rücklauf auszuwerten. Die gespeicherten Schwankungen können mit Hilfe eines Korrekturprogramms vom Prozessor der Steuer- und Auswerteelektronik zur Korrektur der späteren Meßwerte benutzt werden. Das für den Testlauf erforderliche konstante Meßlicht wird auf einfache Weise dadurch erzeugt, indem der Meßkopf über einen unbedruckten Bogen geführt wird. Das beschriebene Korrekturverfahren setzt natürlich voraus, daß der Lichtleiter 41 beim Bewegen des Druckerschlittens 4 immer wieder die gleichen Krümmungen ausführt, was durch eine geeignete Anordnung des Lichtleiters im Drucker erreicht wird.

Der Meßkopf 40 des spektralen Meßgeräts ist, wie der Schnitt gemäß Fig. 5A zeigt, ähnlich aufgebaut, wie der Meßkopf des Dreibereichsgeräts gemäß Fig. 3A. Die Sammlung des remittierten Meßlichts erfolgt hier allerdings durch den Lichtleiter 41', dem eine Optik in Form einer Stablinse 48 und ein Infrarotsperrfilter 49 vorgeschaltet ist.

Claims (15)

1. Verfahren zur Farbcharakterisierung von digitalen Farb­ ausgabegeräten beim sogenannten Color Management, wobei die die Testform repräsentierenden Farbsteuerdaten der Testformfarbfelder dem Farbausgabegerät computerisiert vermittelt, die Testfelder der ausgegebenen Testform farbmetrisch gemessen und die Farbmeßdaten per Computer erfaßt werden, gekennzeichnet durch die Verwendung eines digitalen Zeilendruckers als Farbaus­ gabegerät, mit dessen Druckermechanik gleichzeitig beim Farbausdrucken oder am fertigen Farbausdruck ein für farbmetrische Remissionsmessungen ausgebildeter Farbmeß­ kopf mit der Druckermechanik über die bedruckte Fläche geführt und dabei die zu ermittelnden, in das Farbprofil umzusetzenden Normspektralwerte oder davon abgeleitete Farbwerte unter Aufrechterhaltung der auf einem Weiß­ standard vorgenommenen Ausgangskalibration gemessen wer­ den.

2. Zeilendrucker zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, bestehend aus einem Gehäuse (1), Einrichtung (2, 3) zur Papierzufuhr und Papierausgabe, einem quer zum Papiervorschub beweglichen Druckerschlitten (4) samt Druckkopf (5) und flexiblem Druckerkabel (10), einer Transportwalze (9) für den Papiervorschub und einem Druckerkontroller für die Steuerung der Druckfunktionen, dadurch gekennzeichnet, daß am Druckerschlitten (4) des Zeilendruckers anstelle oder neben dem Druckkopf (5) ein eine Meßlichtlampe (22) mit vorgeschalteter Optik, drei Photoelemente (24) mit vorgeschalteten Linsen und Tristimulusfiltern (25) und eine Verstärkerelektronik (14, 26, 45) enthaltender Farbmeß­ kopf (11, 18, 40) für Remissionsmessungen fixierbar angeord­ net ist, der mit seiner Meßöffnung gegen die Papier­ durchlaufebene orientiert und der mit seiner inner- oder außerhalb des Druckers angeordneten Steuer- und Auswert­ elektronik (46) verbunden ist, und daß im Drucker ein Weißstandard (17) für die Kalibration des Farbmeßsystems, vom Farbmeßkopf (11, 18, 40) erreichbar, an einem Ende der Führungsbahn (7) des Druckerschlittens (4) angeordnet ist.

3. Zeilendrucker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbmeßkopf (11; 18; 40) mit einer mechanischen Rasteinrichtung (15) am Druckerschlitten (4) fixiert ist.

4. Zeilendrucker nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbmeßkopf (11; 18; 40) über Kontaktstifte (13) mit dem flexiblen Druckerkabel (10) am Druckerschlitten (4) verbunden ist, wobei die Rastanordnung der Kontakt­ stifte (13) der Rastanordnung der Kontaktstiftaufnahmen am Druckerschlitten (4) für die Kontaktstifte des Druckkopfes (5) entspricht.

5. Zeilendrucker nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbmeßkopf (11; 18; 40) auf seiner unteren, der Meßfläche zugewandten Seite durch eine entspiegelte Glasplatte (29) abgeschlossen ist.

6. Zeilendrucker nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbmeßkopf (11; 18; 40) auf seiner unteren, der Meßfläche zugewandten Seite mit einem balligen Abstands­ halter (30) versehen ist.

7. Zeilendrucker nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung des Farbmeßkopfes (11; 18; 40) neben dem Druckkopf (5) zwischen Farbmeßkopf (11; 18; 40) und Druckkopf (5) ein Trockner (18') angeordnet ist.

8. Zeilendrucker nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf (40) für die Lichtsammlung einen Licht­ leiter (41') aufweist mit eingangsseitig vorangestellter Optik (48) und ausgangsseitig mit einem steckbaren Verbindungsteil (47) zur Kopplung an einen mit einem Gitter-Dioden-Monochromator (42) verbundenen flexiblen, am Druckerschlitten (4) angeordneten Lichtleiter (41).

9. Zeilendrucker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der spektrale Monochromator (42) in fester Zuordnung am Lichteintritt einen zum Spalt aufgefächerten Licht­ leiter (41), ein holographisches fokusierendes Gitter (43), eine Diodenzeile (44) und eine unmittelbar mit den Kontakten der Diodenzeile verbundene Verstärkereinheit (45) besitzt und gemeinsam mit dem Meßkopf (40) steckbar mit elektrischen Kontaktstiften (13) und einer mecha­ nischen Rasteinrichtung (15) auf dem Druckerschlitten (4) angeordnet ist.

10. Zeilendrucker nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der spektrale Monochromator (42) mit der Ver­ stärkerelektronik (45) durch einen flexiblen am Druckkopf (4) befestigten Lichtleiter (41) oder ein flexibles Lichtleiterband mit dem beweglichen Meßkopf (40) verbunden und fest im Zeilendrucker angeordnet ist.

11. Zeilendrucker nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Farbmeßsystem eine im Drucker fest angeordnete Steuer- und Auswerteelektronik (46) mit Prozessor (35), Multiplexer (34), Analogdigitalwandler (36), Programmspei­ cher (37), Meßdatenspeicher (38), mit einer bidirektio­ nalen Schnittstelle (39) für die Verbindung zum Druc­ kerkontroller und zum Computer des DTP-Systems und ein flexibles Druckerkabel (10) als elektrische Verbindung zum Druckkopf (5) und zum Meßkopf (11; 18; 40) besitzt.

12. Zeilendrucker nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und Auswerteelektronik (46) ein Programm und einen Speicher für die Korrektur von Lichtverlusten im bewegten flexiblen Lichtleiter oder Lichtleiterband (41) enthält.

13. Zeilendrucker nach einen der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und Auswerteelektronik (46) des Meßsystems oder der Druckerkontroller ein Programm für die Berechnung und einen Speicher für das Speichern von Farbprofilen und Bildkorrektur enthält.

14. Zeilendrucker nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckerkontroller zusätzliche Einrichtungen für die Steuer- und Auswertefunktionen für das Farbmeßsystem und neben den Programmen für das Drucken und Messen mehrere DTP-Programme für Schriften, Seitenaufbau und sonstige DTP-Funktionen und einen Rasterbildprozessor (RIP) enthält.

15. Zeilendrucker nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und Auswerteelektronik (46) ein Programm für Steuerbefehle und die Papiervorschubwalze (9) einen in der Drehrichtung umkehrbaren Antrieb besitzt für den automatischen Rücktransport der ausgedruckten Testform in die Papierzufuhreinrichtung (2).