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EP3085536A1 - Verfahren zur detektion ausgefallener druckdüsen in inkjet-drucksystemen - Google Patents

Verfahren zur detektion ausgefallener druckdüsen in inkjet-drucksystemen Download PDF

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Publication number
EP3085536A1
EP3085536A1 EP16161337.7A EP16161337A EP3085536A1 EP 3085536 A1 EP3085536 A1 EP 3085536A1 EP 16161337 A EP16161337 A EP 16161337A EP 3085536 A1 EP3085536 A1 EP 3085536A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
image
printing
print image
print
control computer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16161337.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christoph Michel
Hans Köhler
Ralf Tita
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Heidelberger Druckmaschinen AG
Original Assignee
Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Heidelberger Druckmaschinen AG filed Critical Heidelberger Druckmaschinen AG
Publication of EP3085536A1 publication Critical patent/EP3085536A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
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    • B41J2/2132—Print quality control characterised by dot disposition, e.g. for reducing white stripes or banding
    • B41J2/2139—Compensation for malfunctioning nozzles creating dot place or dot size errors

Definitions

  • the present invention relates to a method for detecting failed nozzles in inkjet printing systems having the features of claim 1 and a device for implementing such a method having the features of the preamble of claim 9.
  • the invention lies in the technical field of digital printing.
  • inkjet printing machines include one or more printheads and each printhead includes a plurality of printing nozzles.
  • the inkjet printing machines use the nozzles for printing by emitting ink.
  • These printing machines have nozzle plates with specific arrangements of the individual nozzles, which allow a resolution of up to 1200 dpi. This requires nozzle spacings of approx. 20 ⁇ m.
  • Failure of a single pressure nozzle creates areas that can not be imaged by the designated nozzle in the single color separation, according to BCMY. This results in color-free areas, which can show up as white lines. If it is a multicolor print, the corresponding color is missing at this point and the color values are distorted.
  • the beam path of a single nozzle is not ideal but may deviate more or less, and the size of a jetted point must also be taken into account.
  • a malfunctioning nozzle affects the print quality of each printed document.
  • the reasons for the failure of individual nozzles are diverse, it may be a temporary failure or a permanent failure.
  • One approach attempts to cover the error with other nozzles in the same color and inkjet unit. That is, it will be to compensate for individual failed inkjet printing nozzles after determining which individual nozzle, the adjacent nozzles are controlled so that the dot sizes of these nozzles are increased so that the location of the failed nozzle is covered with. The neighboring nozzles thus write the picture of the failed nozzle. White lines, which result from the non-printing of individual nozzles, can thus be prevented.
  • Another known approach is to replace the failed pressure nozzle through the nozzles of the other used inks in the same place.
  • An attempt is made, by targeted and controlled overprinting of the remaining available colors, to come as close as possible to the failed printing ink.
  • This eliminates the need for redundant nozzles or heads, nor does the failure of adjacent nozzles cause problems.
  • the main drawback of this compensation method is that it can only be used for multicolor printing.
  • an increased computing and taxation needs by the computer of the printing press required to determine the necessary color combinations.
  • the resulting print result may deviate significantly from the desired values.
  • the prerequisite for such compensation is the correct detection of a failed pressure nozzle. That is, not only does it need to be recognized that such a failure has occurred, but it also has to be recognized which pressure nozzle is exactly as most known compensation methods require the exact knowledge of the non-functioning pressure nozzles.
  • Test print images are printed.
  • Option A The test form is printed as a separate job on the press.
  • Option B The test form is between the benefits of printing from the roll or unused paper edge when printing sheets.
  • This test form allows a relatively simple automated detection of failed inkjet nozzles.
  • Disadvantage is that a paper edge or gap between the benefits not desired in each type of printing, or can be implemented. It creates a lot of waste when the test pattern is created as a separate print job.
  • a narrow paper edge allows only limited test shapes - so only the inspection of a part of the nozzles, so that an immediate detection and compensation of failed nozzles is not guaranteed. That is, there is production of rejects or, alternatively, inadequate use of full paper size.
  • the object of the present invention is therefore to disclose a method and a device for detecting failed nozzles in inkjet printing machines, which overcomes the disadvantages of the known methods with respect to the need for a test pattern or a lack of performance.
  • the inventive solution to this problem is a method having the features of main claim 1.
  • the basis of the method according to the invention is the detection of failed printing nozzles by a displacement of the printed image.
  • the first printed benefit is detected by a camera and moved in the control computer by at least one pressure nozzle transversely to the printing direction. Whether the shift to the left or to the right happens is irrelevant. The only condition is that in the direction of displacement enough to date unused printing nozzles are present, so that continue and despite the shift of the entire benefit can be printed.
  • the next benefit is printed, digitized again and compared in the control computer with the old, non-shifted image. Unusual pressure nozzles can be determined by the fact that in the printing direction vertical free surfaces in the second use have "moved" around the shift width. If they were part of the printed image, they would have to appear again in the same image location in the shifted print image.
  • the advantage of this method is that, compared to the method known from the prior art, no special test pattern for detecting a nozzle failure is needed, since the detection is based on the actual printed image. In contrast to the known methods, which realize the detection of a nozzle failure in the printed image, no knowledge of a desired print image is required. Compared to known methods, which identify missing nozzles in the print image without knowledge of the target print image, no complex analyzes of the printed lines over many prints are necessary. It is according to the invention a real, recognizable for the image sensor by subtraction between two copies of the printed image discernible difference, which can have as cause only a faulty pressure nozzle.
  • a preferred development is that, in addition to the displacement of the first digital print image by at least one print nozzle transversely to the printing direction, a displacement of the print head by the same amount takes place in the opposite direction. Since the control computer in the method according to the invention before the comparison between the first and second digitized benefits, the calculation of the print image out again - the image sensor is indeed still in the same place - it makes sense, the purely digital shift of the printed image by an equal mechanical Offset the print head in the opposite direction again. As a result, the benefit for the image sensor is back to the old location, while the shift of the printed image is still maintained on adjacent printing nozzles. The work of the control computer for the detection is thus facilitated. Alternatively, the image sensor can also be moved by the same amount and the same direction of the digital shift of the printed image.
  • a further preferred development is that the comparison between the first and second recorded digital print image is done by subtraction.
  • the simplest and most efficient way of comparing the two recorded benefits is achieved by subtraction. Only at points of a defective pressure nozzle may a relevant color value be present after the difference.
  • the detection result is output by the control computer via a display to a user.
  • detection and compensation preferably take place automatically within the scope of a workflow process for the printing process
  • an optional feedback of the detection result to the human user via a graphical display is a necessary component of the method according to the invention.
  • the detection result is used as a trigger for the start of a compensation mode of the inkjet printing press for the at least one failed printing nozzle.
  • the detection result is used in the context of the workflow process as a trigger for the activation of a compensation mode.
  • the image sensor detects only one image section of the respective print image.
  • the detection process does not have to be performed over the entire printed benefit. It also reaches a detected strip, which detects all active pressure nozzles. Further reductions in the surveillance area are possible, but of course lead to a corresponding loss of information.
  • a further preferred development is that the captured image section is added up to a brightness profile during the current printing process and the difference between the brightness profiles of the captured image sections of the respective first and second digital print image occurs. Since the image artifacts caused by failed print nozzles naturally appear strip-shaped in the print direction, instead of a comparison over the entire recorded benefit or monitoring area, this can also be added up to a brightness profile, whereby the adjustment then takes place between the two brightness profiles. This reduces the computational effort for the control computer massively.
  • a preferred development is that the displacement of the first digital print image by at least two printing nozzles transversely to the printing direction in steps of at least one pressure nozzle happens.
  • the shift of the digital print image by the total shift can also happen in several steps. For this, of course, a total shift by the distance of at least two pressure nozzles is required.
  • this approach may be beneficial when used in print Picture elements are present which resemble the strip-like image artifacts or if larger, completely unprinted areas are present in the printing direction.
  • An implementation of the method according to the invention to achieve the object is also achieved by an inkjet printing press, wherein the printing press for implementing a method according to at least one of claims 1 to 8 is set up.
  • the invention also includes a printing machine which is set up in accordance with the previous method claims.
  • FIG. 1 An example of the structure of such a machine 1 is in FIG. 1 shown.
  • individual print nozzles may fail in the print heads 7 in the printing unit 6.
  • the result is white lines 13, or in the case of multi-color printing, distorted color values.
  • An example of such a White Line 13 is in FIG. 2 shown.
  • FIG. 3 shows the exemplary structure of a such system.
  • the automated method is integrated into the workflow of the printing machine 1.
  • the configuration of the control computer 15 with regard to individual method steps can be manually corrected by the user if necessary.
  • the control computer 15 is part of the printing press controller 14.
  • FIG. 4 The functional principle of the detection method is in FIG. 4 shown in detail in the form of a preferred embodiment.
  • Each printed image, or even the portion of an image 20 is detected by an image sensor.
  • the print image Prior to printing the next copy or portion 20 of the image, the print image is electronically shifted transversely to the print direction by one or more print nozzles so that other nozzles print the image information.
  • a mechanical adjustment simultaneously displaces the printheads by the same amount across the print direction, counter to the electronic shift, so that the next copy of the print image is printed at the same position from the perspective of the image sensor.
  • the opposite shift of the digital print image and the physical position of the head cancel each other out from the perspective of the image sensor.
  • the lines / columns of the image change their nozzle assignment by the amount of digital shift in this process.
  • a line-shaped artifact which is caused by a pressure column without pressure data, that is intended, remains in the resulting, twice counter-shifted image, in its original position.
  • a linear artifact 13 in the form of a pressure column 21, which is generated by defective nozzles, will only follow the physical displacement and thus be displaced in the resulting printed image 17.
  • a further embodiment variant of the difference formation is the integration of the image data recorded in the image sensor over a specific period of a short image section to be defined into a brightness profile.
  • an error in the print image is immediately visible:
  • the digital shift of the print image is possible even without mechanical counter-correction.
  • the print image is shifted transversely to the printing direction by one or more printing nozzles, so that other nozzles print the image information.
  • no simultaneous mechanical counter-displacement is performed.
  • the image acquisition of the camera is shifted by the necessary amount in the required direction.
  • the control computer during image evaluation i. before subtraction, move the scanned image 16 by the appropriate amount. After this operation, the differences of the successive images are just as possible again.
  • the absolute position shifts on the substrate For most print jobs, this minimum absolute displacement can be tolerated. Analysis and subtraction are not affected anyway.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Ink Jet (AREA)

Abstract

Verfahren zur automatisierten Detektion ausgefallener Druckdüsen in einer Inkjet-Druckmaschine mittels eines Steuerungsrechners, die folgenden Schritte umfassend: €¢ Durchführung eines Druckprozesses zur Produktion eines ersten Druckbildes mit Druckbilddaten €¢ Erfassung und Digitalisierung des ersten im Druckprozess produzierten Druckbildes durch mindestens einen Bildsensor €¢ Digitale Verschiebung des ersten Druckbildes um mindestens eine Druckdüse quer zur Druckrichtung im Steuerungsrechner €¢ Durchführung eines weiteren Druckprozesses zur Produktion eines zweiten Druckbildes auf Basis des digital verschobenen ersten Druckbildes €¢ Erfassung und Digitalisierung des zweiten Druckbildes durch den mindestens einen Bildsensor €¢ Abgleich zwischen erstem und zweitem erfassten Druckbild im Steuerungsrechner €¢ Ermittlung ausgefallener Druckdüsen aus dem Abgleichergebnis durch den Steuerungsrechner.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion ausgefallener Druckdüsen in Inkjet-Drucksystemen mit den Merkmalen von Anspruch 1 und eine Vorrichtung zur Umsetzung eines solchen Verfahrens mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 9.
  • Die Erfindung liegt in dem technischen Gebiet des Digitaldrucks.
  • 1m Allgemeinen umfassen Inkjet-Druckmaschinen einen oder mehrere Druckköpfe und jeder Druckkopf umfasst eine Vielzahl von Druckdüsen. Die Inkjet-Druckmaschinen verwenden die Düsen zum Drucken, indem Tinte ausgestrahlt wird. Diese Druckmaschinen haben Düsenplatten mit spezifischen Anordnungen der Einzeldüsen, die eine Auflösung bis 1200 dpi erlauben. Dies erfordert Düsenabstände von ca. 20µm. Bei Ausfall einer einzelnen Druckdüse entstehen Bereiche, die nicht durch die dafür vorgesehene Düse in dem Einzelfarbenauszug, nach BCMY, bebildert werden können. Es entstehen daher farbfreie Stellen, die sich als White Lines zeigen können. Handelt es sich um einen mehrfarbigen Druck, so fehlt die entsprechende Farbe an dieser Stelle und die Farbwerte werden verzerrt. Zu beachten ist auch, dass der Strahlverlauf einer Einzeldüse nicht ideal verläuft sondern davon mehr oder weniger abweichen kann, außerdem ist die Größe eines gejetteten Punktes zu berücksichtigen. Somit betrifft eine fehlfunktionierende Düse die Druckqualität jedes gedruckten Dokuments. Die Ursachen für den Ausfall von Einzeldüsen sind verschiedenartig, dabei kann es sich um einen temporären Ausfall oder um einen dauernden Ausfall handeln.
  • Um die Auswirkungen auf das Druckbild insbesondere in Vollflächen zu reduzieren, sind aus dem Stand der Technik mehrere Ansätze zur Kompensation bekannt. In einem dieser Ansätze wird versucht, den Fehler durch andere Düsen in derselben Farbe und derselben Inkjet Einheit zu überdecken. D.h. es werden zur Kompensation einzelner ausgefallener Inkjet-Druckdüsen nach Feststellung, um welche Einzeldüse es sich handelt, die benachbarten Düsen so angesteuert, dass die Punktgrößen dieser Düsen so vergrößert werden, dass die Stelle der ausgefallenen Düse mit überdeckt wird. Die Nachbardüsen schreiben damit das Bild der ausgefallenen Düse mit. White Lines, welche durch das Nichtdrucken einzelner Düsen entstehen, können so verhindert werden.
  • Ein weiterer bekannter Ansatz besteht darin, die ausgefallene Druckdüse durch die Düsen der jeweils anderen benutzten Druckfarben an gleicher Stelle zu ersetzen. Dabei wird versucht, durch gezielten und gesteuerten Übereinanderdruck der noch verfügbaren Farben, der ausgefallenen Druckfarbe möglichst nahe zu kommen. Dadurch ist weder eine Redundanz an Druckdüsen oder -köpfen erforderlich, noch stellt der Ausfall benachbarter Druckdüsen ein Problem dar. Hauptnachteil dieser Kompensationsmethode ist jedoch, dass sie nur für den Mehrfarbendruck eingesetzt werden kann. Zudem ist ein erhöhter Rechenund Steuerbedarf durch den Rechner der Druckmaschine erforderlich, um die notwendigen Farbkombinationen zu ermitteln. Außerdem kann - je nach Farbabstand der ausgefallenen Farbe zum noch druckbaren Farbraum der Restfarben - das resultierende Druckergebnis durchaus deutlich von den Sollwerten abweichen.
  • Andere Ansätze zur Kompensation ausgefallener Druckdüsen sehen doppelte Düseneinheiten in derselben Farbe vor, um über Redundanz den Ausfall einzelner Düsen kompensieren zu können. Oder es werden mehrere positionierbare Druckköpfe zum Druck eines Bildes benutzt. Fallen Druckdüsen aus, werden die Druckköpfe neu positioniert, um die ausgefallene Düse möglichst gut zu ersetzen. Bei beiden Ansätzen ist de facto eine Redundanz an Druclcköpfen derselben Farbe erforderlich, was die bereits genannten Probleme mit sich bringt.
  • Voraussetzung für eine solche Kompensation ist jedoch erst einmal die korrekte Detektion einer ausgefallenen Druckdüse. D.h., es muss nicht nur erfasst werden, dass es zu einem solchen Ausfall gekommen ist, sondern es muss auch erkannt werden, um welche Druckdüse es sich genau handelt, da die meisten bekannten Kompensationsverfahren die genaue Kenntnis der nicht funktionsfähigen Druckdüsen erfordern.
  • Zur Detektion sind aus dem Stand der Technik verschiedene Lösungsansätze bekannt:
    • 1. Es werden Test-Druckbilder gedruckt.
  • Diese Druckbilder werden dann durch einen Maschinenbediener beurteilt, d.h. ausgezählt und die Information eventuell ausgefallender Düsen wird der Maschine durch manuelle Eingabe mitgeteilt. Auf Grund dieser Information wir eine neues Druckbild so erstellt, dass die ausgefallenen Düsen kompensiert werden. Dieser Prozess kann nicht hauptzeitparallel durchgeführt werden. Ein Fehler im Druckbild muss zunächst erkannt werden, um dann den beschriebenen manuellen Prozess einzuleiten. Es ist eine Inspektion erforderlich, was zu einem Ausfall von Produktionszeit führt. Zudem handelt es sich um keine automatische Erkennung, was gegebenenfalls einen Anfall von Makulatur verursachen kann. Beispiele solcher Testmuster sind aus der Patentanmeldung US 2011/227988 A1 , sowie dem Patent US 8322814 B2 bekannt.
    • 2. Drucken und automatisches Auswerten einer spezifischen Test-Form
  • Möglichkeit A: Die Testform wird als separater Job auf der Druckmaschine gedruckt. Möglichkeit B: Die Testform wird zwischen den Nutzen beim Drucken von der Rolle oder am nicht genutzten Papierrand beim Bogen-Druck.
  • Diese Test-Form ermöglicht eine relativ einfache automatisierte Erkennung der ausgefallenen Inkjet Düsen. Nachteil ist, dass ein Papierrand oder Zwischenraum zwischen den Nutzen nicht bei jeder Art von Druck gewünscht, bzw. umsetzbar ist. Es entsteht eine große Makulatur, wenn das Testmuster als separater Druckauftrag erzeugt wird. Ein schmaler Papierrand erlaubt nur begrenzt große Test-Formen - also nur die Inspektion von einem Teil der Düsen, so dass eine umgehende Erkennung und Kompensation von ausgefallenen Düsen nicht gewährleistet ist. D.h., es kommt zu einer Produktion von Ausschuss oder alternativ zu einer unzureichenden Nutzung des vollen Papierformates.
    • 3.
    • Möglichkeit A: Das gesamte Druckbild wird in Echtzeit mit Hilfe von Kameras oder Sensoren eingelesen. Die erkannten Daten müssen dann elektronisch mit dem Original-Druckbild abgeglichen werden. Der Abgleich der Daten erfordert allerdings eine sehr hohe Rechenleistung und Vergleiche der Daten in Echtzeit. Beim Einsatz variabler Daten muss auch das soll-Druckbild mit jedem Ausdruck erneut zum Abgleich zur Verfügung gestellt werden oder entsprechend den variablen Daten angepasst werden. Die Lösung erfordert hohe Kosten für den Einsatz leistungsfähiger Hardware oder verursacht Stillstandszeiten der Maschine während der Datenverarbeitung. Das System ist fehleranfällig, da nicht automatisch klar ist, welche Düsenreihe genau ausgefallen ist, um dann die Kompensation vorzunehmen. Ein elektronisches Ausmessen würde sehr präzise Geräte sowie einen hohen Kostenaufwand verlangen.
      Als Beispiel hierfür ist die Patentanmeldung US 2013/187970 A1 zu nennen. Hier wird das digitale Sollbild mit dem Scan des gedruckten Bildes verglichen. Es werden Transformationen beschrieben, die das gescannte Bild (Auflösungstransformation, Transformation der Scanner Charakteristik) vergleichbar mit dem digitalen Sollbild machen. Des Weiteren wird eine Differenzbildung beschrieben, die bei Abweichungen über definierte Schwellwerte zur Detektion einer nicht funktionierenden Düse verwendet wird. Auch wird der Druck einer Referenzmarke genannt, anhand der eine Positionsbestimmung bzw. Identifizierung der nicht funktionierenden Druckdüse erreicht werden kann.
    • Möglichkeit B: Auch hier wird das gesamte Druckbild in Echtzeit mit Hilfe von Kameras oder Sensoren eingelesen. Die Daten werden dann aber in Druckrichtung digital bzgl. der Grauwerte/Intensitäten oder ähnlichen Größen aufsummiert und es wird ein Profil quer zur Druckrichtung erstellt. Weist dieses Profil Pixelbreite "Einbrüche" auf, so wird daraus auf eine Fehlfunktion geschlossen. Großer Nachteil hier ist, dass ein Soll-Einbruch, z.B. bei Druck eines Barcodes, nicht von einer Düsenfehlfunktion unterschieden werden kann. Bekannte Beispiele aus dem Stand der Technik sind dabei das Patent US 8531743 B2 . Es beschreibt ein System zur Detektion ausgefallener Düsen, bei der ein mit einem optischen Sensor aufgenommenes Bild nach Intensitätsunterschieds-Streifen entlang der Druckrichtung durchsucht wird. Hierbei wird ein auf integriertes Profil erzeugt wobei nach Einbrüchen, die eine Schwellwerte unterschreiten gesucht wird. Es werden Verfahren erläutert, die die Zuordnung der Scans bzw. aufgenommen Zeilen des Sensors auf einzelne Druckprozessfarben erlauben, um somit die jeweilige ausgefallende Düsen in der Druckfarbe zu erkennen.
  • Ein weiteres Beispiel ist die Patentanmeldung EP 2626209 A1 , wo ebenfalls eine Detektion von Intensitätsunterschieds-Streifen entlang der Druckrichtung vorgenommen wird. Hierbei wird durch eine wechselnde Beleuchtung, d.h. unterschiedliche Wellenlängen, jeweils ein Bild pro Prozessfarbe erzeugt, worin direkt nach Streifen in diesem gescannten Farbauszug gesucht werden kann. Hierbei wird ein aufintegriertes Profil erzeugt, wobei nach Einbrüchen, die einen Schwellwert unterschreiten, gesucht wird.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Detektion ausgefallener Druckdüsen in Inkjet-Druckmaschinen zu offenbaren, welches die Nachteile der bekannten Verfahren hinsichtlich Notwendigkeit eines Testmusters, bzw. mangelnder Performance überwindet.
  • Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe stellt ein Verfahren mit den Merkmalen von Hauptanspruch 1 dar.
  • Es handelt sich dabei um ein Verfahren zur automatisierten Detektion ausgefallener Druckdüsen in einer Inkjet-Druckmaschine mittels eines Steuerungsrechners, die folgenden Schritte umfassend:
    1. 1. Durchführung eines Druckprozesses zur Produktion eines ersten Druckbildes mit Druckbilddaten
    2. 2. Erfassung und Digitalisierung des ersten, im Druckprozess produzierten, Druckbildes durch mindestens einen Bildsensor
    3. 3. Digitale Verschiebung des ersten Druckbildes um mindestens eine Druckdüse quer zur Druckrichtung im Steuerungsrechner
    4. 4. Durchführung eines weiteren Druckprozesses zur Produktion eines zweiten Druckbildes auf Basis des digital verschobenen ersten Druckbildes
    5. 5. Erfassung und Digitalisierung des zweiten Druckbildes durch den mindestens einen Bildsensor
    6. 6. Abgleich zwischen erstem und zweitem erfassten Druckbild im Steuerungsrechner
    7. 7. Ermittlung ausgefallener Druckdüsen aus dem Abgleichergebnis durch den Steuerungsrechner.
  • Grundlage des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Detektion ausgefallener Druckdüsen durch eine Verschiebung des Druckbildes. Dazu wird der erste gedruckte Nutzen durch eine Kamera erfasst und im Steuerungsrechner um mindestens eine Druckdüse quer zur Druckrichtung verschoben. Ob die Verschiebung nach links oder nach rechts geschieht, ist unerheblich. Einzige Bedingung ist, dass in Verschiebungsrichtung genügend bis dato ungenutzte Druckdüsen vorhanden sind, so dass weiterhin und trotz Verschiebung der gesamte Nutzen gedruckt werden kann. Nach der Verschiebung des Druckbildes wird der nächste Nutzen gedruckt, erneut digitalisiert und im Steuerungsrechner mit dem alten, nicht verschobenen Bild verglichen. Ausgefallene Druckdüsen lassen sich dadurch ermitteln, dass in Druckrichtung vertikale freie Flächen im zweiten Nutzen um die Verschiebungsbreite "gewandert" sind. Würde es sich um Bestandteile des Druckbildes handeln, müssten sie dagegen am gleichen Bildort im verschobenen Druckbild wieder auftauchen.
  • Vorteil dieses Verfahrens ist, dass gegenüber dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren kein spezielles Testmuster zur Detektion eines Düsenausfalls benötigt wird, da die Detektion auf dem tatsächlichen Druckbild beruht.
    Gegenüber den bekannten Verfahren, welche die Detektion eines Düsenausfalls im Druckbild realisieren, wird hingegen keine Kenntnis eines Solldruckbildes benötigt. Gegenüber bekannten Verfahren, welche im Druckbild ohne Kenntnis des Solldruckbildes fehlende Düsen identifizieren, sind keine komplexen Analysen der gedruckten Linien über viele Drucke nötig. Es wird erfindungsgemäß ein echter, für den Bildsensor durch Differenzbildung zwischen zwei Kopien des Druckbildes erkennbarer Unterschied erzeugt, der als Ursache ausschließlich eine fehlerhafte Druckdüse haben kann. Dadurch erlangt die Detektion eine deutlich höhere Zuverlässigkeit; zudem kommt es zu einer deutlich kürzeren Inspektionsdauer, bzw. einer geringeren Anzahl von benötigten Druckkopien. Vorteilhafte und daher bevorzugte Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich aus den zugehörigen Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung mit den zugehörigen Zeichnungen.
  • Eine bevorzugte Weiterbildung ist dabei, dass zusätzlich zum Verschieben des ersten digitalen Druckbildes um mindestens eine Druckdüse quer zur Druckrichtung eine Verschiebung des Druckkopfes um den gleichen Betrag in entgegengesetzter Richtung stattfindet.
    Da der Steuerungsrechner im erfindungsgemäßen Verfahren vor dem Abgleich zwischen erstem und zweitem digitalisierten Nutzen die Verschiebung des Druckbildes wieder herausrechnen muss - der Bildsensor befindet sich ja weiterhin an der gleichen Stelle - bietet es sich an, die rein digitale Verschiebung des Druckbildes durch eine gleich große mechanische Verschiebung des Druckkopfes in die entgegengesetzte Richtung wieder auszugleichen. Dadurch befindet sich der Nutzen für den Bildsensor wieder an der alten Stelle, während die Verschiebung des Druckbildes auf benachbarte Druckdüsen weiterhin erhalten bleibt. Die Arbeit des Steuerungsrechners für die Detektion wird damit erleichtert. Alternativ kann auch der Bildsensor um den gleichen Betrag und die gleiche Richtung der digitalen Verschiebung des Druckbildes bewegt werden.
  • Eine weitere bevorzugte Weiterbildung ist dabei, dass der Abgleich zwischen erstem und zweitem erfassten digitalem Druckbild durch eine Differenzbildung geschieht.
    Die einfachste und effizienteste Form des Vergleiches zwischen den beiden erfassten Nutzen wird durch eine Differenzbildung erreicht. Nur an Stellen einer defekten Druckdüse darf nach der Differenz noch ein relevanter Farbwert vorhanden sein.
  • Eine bevorzugte Weiterbildung ist dabei, dass das Detektionsergebnis durch den Steuerungsrechner über eine Anzeige an einen Benutzer ausgegeben wird.
    Obwohl im Rahmen eines Workflow-Prozesses für den Druckvorgang Detektion und Kompensation bevorzugt automatisch ablaufen werden, so ist doch eine optionale Rückmeldung des Detektionsergebnis an den menschlichen Benutzer über eine grafische Anzeige, ein notwendiger Bestandteil des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Eine weitere bevorzugte Weiterbildung ist dabei, dass das Detektionsergebnis als Trigger für den Start eines Kompensationsmodus der Inkjet-Druckmaschine für die mindestens eine ausgefallene Druckdüse verwendet wird.
    Wie bereits erwähnt, wird das Detektionsergebnis im Rahmen des Workflow-Prozesses als Trigger für die Zuschaltung eines Kompensationsmodus' verwendet.
  • Eine bevorzugte Weiterbildung ist dabei, dass der Bildsensor jeweils nur einen Bildabschnitt des jeweiligen Druckbildes erfasst.
    Das Detektionsverfahren muss nicht über den gesamten gedruckten Nutzen ausgeführt werden. Es reicht auch ein erfasster Streifen, welcher sämtliche aktiven Druckdüsen erfasst. Weitere Verkleinerungen des Überwachungsbereiches sind möglich, führen aber natürlich zu entsprechendem Informationsverlust.
  • Eine weitere bevorzugte Weiterbildung ist dabei, dass der erfasste Bildabschnitt während des laufenden Druckprozesses zu einem Helligkeitsprofil aufsummiert wird und die Differenzbildung zwischen den Helligkeitsprofilen der erfassten Bildabschnitte des jeweils ersten und zweiten digitalen Druckbildes geschieht.
    Da die durch ausgefallene Druckdüsen verursachten Bildartefakte naturgemäß streifenförmig in Druckrichtung auftauchen, kann, anstelle eines Abgleiches über den gesamten erfassten Nutzen, bzw. Überwachungsbereich, dieser auch zu einem Helligkeitsprofil aufsummiert werden, wodurch der Abgleich dann zwischen den beiden Helligkeitsprofilen stattfindet. Dies verringert den Rechenaufwand für den Steuerungsrechner massiv.
  • Eine bevorzugte Weiterbildung ist dabei, dass die Verschiebung des ersten digitalen Druckbildes um mindestens zwei Druckdüsen quer zur Druckrichtung in Schritten von mindestens einer Druckdüse geschieht.
    Die Verschiebung des digitalen Druckbildes um die Gesamtverschiebung kann auch in mehreren Schritten passieren. Dafür ist natürlich eine Gesamtverschiebung um den Abstand von mindestens zwei Druckdüsen erforderlich. Dadurch ergibt sich ein "optischer Fluss" in Verschiebungsrichtung mit Ausnahme der Stellen, wo sich defekte Druckdüsen befinden. Dieser Ansatz kann z.B. von Vorteil sein, wenn im gedruckten Nutzen Bildelemente vorhanden sind, welche den streifenförmigen Bildartefakten ähneln oder wenn größere, komplett nichtbedruckte Bereiche in Druckrichtung vorhanden sind.
  • Eine Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Lösung der gestellten Aufgabe wird zudem durch eine Inkjet-Druckmaschine erreicht, wobei die Druckmaschine zur Umsetzung eines Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8 eingerichtet ist. Die Erfindung umfasst zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch eine Druckmaschine, die gemäß den vorherigen Verfahrensansprüchen eingerichtet ist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren sowie funktionell vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens werden nachfolgend unter Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen anhand wenigstens eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In den Zeichnungen sind einander entsprechende Elemente mit jeweils denselben Bezugszeichen versehen.
    Die Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1: ein Beispiel einer Inkjet-Rollendruckmaschine
    • Fig. 2: ein Beispiel eines Fehlerbildes verursacht durch einen Druckdüsenausfall
    • Fig. 3: Aufbau des verwendeten Druckmaschinensystems
    • Fig. 4: schematische Darstellung des Detektionsvorgangs
    • Fig. 5: den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens
  • Anwendungsgebiet ist in der bevorzugten Ausführungsvariante eine Inkjet-Druckmaschine 1. Ein Beispiel für den Aufbau einer solchen Maschine 1 ist in Figur 1 dargestellt. Beim Betrieb dieser Druckmaschine 1 kann es, wie bereits einleitend beschrieben, zu Ausfällen einzelner Druckdüsen in den Druckköpfen 7 im Druckwerk 6 kommen. Folge sind dann White Lines 13, bzw. im Falle eines mehrfarbigen Drucks, verzerrte Farbwerte. Ein Beispiel einer solchen White Line 13 ist in Figur 2 dargestellt.
  • Da eine manuelle Durchführung des beschriebenen Verfahrens durch einen Anwender ineffizient wäre, wird die Durchführung automatisiert vom Steuerungsrechner 15 der Inkjet-Druckmaschine 1 durchgeführt. Figur 3 zeigt den beispielhaften Aufbau eines solchen Systems. Das automatisierte Verfahren ist dabei in den Workflow der Druckmaschine 1 integriert. Die Konfiguration des Steuerungsrechners 15 hinsichtlich einzelner Verfahrensschritte kann dabei im Bedarfsfall vom Anwender manuell korrigiert werden. Der Steuerungsrechner 15 ist Teil der Druckmaschinensteuerung 14.
  • Das Funktionsprinzip des Detektionsverfahrens ist in Figur 4 in Form eines bevorzugten Ausführungsbeispiels detailliert dargestellt. Jedes gedruckte Bild oder auch der Abschnitt eines Bildes 20 wird durch einen Bildsensor erfasst. Vor dem Druck der nächsten Kopie oder des Abschnitts 20 des Bildes wird das Druckbild elektronisch quer zur Druckrichtung um eine oder mehrere Druckdüsen verschoben, sodass andere Düsen die Bildinformationen drucken. Eine mechanische Verstellung verschiebt gleichzeitig entgegen der elektronischen Verschiebung die Druckköpfe um den gleichen Betrag quer zu Druckrichtung, sodass die nächste Kopie des Druckbilds aus Sicht des Bildsensors auf der gleichen Position gedruckt wird. Die gegenläufige Verschiebung des digitalen Druckbildes und der physikalischen Position des Kopfes heben sich aus Sicht des Bildsensors auf. Die Linien/Spalten des Bildes ändern bei diesem Vorgang ihre Düsenzuordnung um den Betrag der digitalen Verschiebung. Ein linienförmiges Artefakt, welches durch eine Druckspalte ohne Druckdaten hervorgerufen wird, also gewollt ist, bleibt im resultierenden, zweimal gegenläufig verschobenen Bild, an seiner ursprünglichen Position. Ein linienförmiges Artefakt 13 in Form einer Druckspalte 21, welches durch fehlerhafte Düsen erzeugt wird, wird dagegen lediglich der physikalischen Verschiebung folgen und damit im resultierenden Druckbild 17 verschoben sein. Damit kann eine simple Differenzbildung der vom Bildsensor eingelesenen Bilder mit und ohne digitale Verschiebung, bei der sich ein Unterschied als Linie/Spalte längs in Druckrichtung zeigt, als sicheres Detektionskriterium für eine ausgefallene Düse verwendet werden.
  • Eine weitere Ausführungsvariante der Differenzbildung ist die Integration der im Bildsensor aufgenommenen Bilddaten über einen bestimmten Zeitraum eines festzulegenden kurzen Bildabschnittes zu einem Helligkeitsprofil. Hierbei wird ein Fehler im Druckbild sofort sichtbar: Das Helligkeitsprofil der Bilddaten, ggf. in einzelne Kanäle aufgeteilt, wird im Falle funktionierender Düsen mit dem Helligkeitsprofil des vorherigen Bildabschnitts 20 übereinstimmen. Verschieben sich markante Hoch- oder Tiefpunkte im aufsummierten Helligkeitsprofil gleichzeitig mit der Verschiebung des Druckbildes 16 relativ zu den Düsen, so handelt es sich um einen Fehler 13, der durch eine defekte oder ausgefallene Düse verursacht wird.
  • Die digitale Verschiebung des Druckbildes ist auch ohne mechanische Gegenkorrektur möglich. Dabei wird das Druckbild quer zur Druckrichtung um eine oder mehrere Druckdüsen verschoben, sodass andere Düsen die Bildinformationen drucken. Es wird allerdings keine gleichzeitige mechanische Gegenverschiebung ausgeführt. Um einen korrekten Abgleich 18 zu ermöglichen, wird die Bildaufnahme der Kamera um den notwendigen Betrag in der jeweils geforderten Richtung verschoben. Alternativ kann auch der Steuerungsrechner während der Bildauswertung, d.h. vor der Differenzbildung, das gescannte Bild 16 um den entsprechenden Betrag verschieben. Nach dieser Operation sind die Differenzbildungen der aufeinanderfolgenden Bilder wieder genauso möglich. Es ergibt sich allerdings der Nachteil, dass sich die absolute Position auf dem Substrat verschiebt. Bei den meisten Druckaufträgen kann diese minimale, absolute Verschiebung toleriert werden. Analyse und Differenzbildung sind davon ohnehin nicht beeinflusst.
  • Eine weitere Ausführungsvariante ist die digitale Verschiebung ohne mechanische Gegenkorrektur in mehreren kleineren Schritten: Die Gesamtverschiebungsbreite ist dabei unbekannt, bzw. unwichtig - solange das Druckbild nicht aus dem Bereich der vorhandenen Druckdüsen hinausbewegt wird. Die Bildanalyse im Steuerungsrechner erkennt den "optischen Fluss" der sich bewegenden Pixel und kann dies von den stillstehenden Linien 13 unterscheiden, die durch ausgefallene Druckdüse entstehen. Hierbei ergibt sich der Nachteil, dass ein "optischer Fluss" erst durch mehrfaches Verschieben in kleinen Schritten entsteht und damit einige Drucke benötigt werden. Des Weiteren ergibt sich auch hier der Nachteil, dass sich die absolute Position auf dem Substrat verschiebt.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Inkjet-Druckmaschine
    2
    Abwickler
    3
    Druckvorbereitungsstufe
    4
    Flexo-Werk für Weiß-/Vollfläche
    5
    Flexo-Werk für Primer
    6
    Inkjet-Druckwerk
    7
    Inkjet-Druckkopf
    8
    Flexo-Werk für Lack
    9
    Weiterverarbeitungsstufe
    10
    Aufwickler
    11
    Drucksubstrat
    12
    Nutzen
    13
    durch ausgefallene Druckdüse verursachter Bildfehler
    14
    Druckmaschinensteuerung
    15
    Steuerungsrechner
    16
    verschobenes, digitales Druckbild
    17
    resultierendes Druckbild
    18
    Abgleichergebnis
    19
    Detektionsergebnis
    20
    überwachter Bildausschnitt
    21
    Druckspalte mit defekter Druckdüse

Claims (9)

  1. Verfahren zur automatisierten Detektion ausgefallener Druckdüsen in einer Inkjet-Druckmaschine (1) mittels eines Steuerungsrechners (15), die folgenden Schritte umfassend:
    • Durchführung eines Druckprozesses zur Produktion eines ersten Druckbildes (12) mit Druckbilddaten
    • Erfassung und Digitalisierung des ersten im Druckprozess produzierten Druckbildes (12) durch mindestens einen Bildsensor
    • Digitale Verschiebung des ersten Druckbildes (12) um mindestens eine Druckdüse quer zur Druckrichtung im Steuerungsrechner (15)
    • Durchführung eines weiteren Druckprozesses zur Produktion eines zweiten Druckbildes (16) auf Basis des digital verschobenen ersten Druckbildes (12)
    • Erfassung und Digitalisierung des zweiten Druckbildes (16) durch den mindestens einen Bildsensor
    • Abgleich zwischen erstem und zweitem erfassten Druckbild im Steuerungsrechner (15)
    • Ermittlung ausgefallener Druckdüsen aus dem Abgleichergebnis (18) durch den Steuerungsrechner (15).
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zusätzlich zum Verschieben des ersten digitalen Druckbildes (12) um mindestens eine Druckdüse quer zur Druckrichtung eine Verschiebung des Druckkopfes (7) um den gleichen Betrag in entgegengesetzter Richtung stattfindet.
  3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Abgleich zwischen erstem und zweitem erfassten, digitalen Druckbild (12, 16) durch eine Differenzbildung geschieht.
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Detektionsergebnis (19) durch den Steuerungsrechner (15) über eine Anzeige an einen Benutzer ausgegeben wird.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Detektionsergebnis (19) als Trigger für den Start eines Kompensationsmodus der Inkjet-Druckmaschine (1) für die mindestens eine ausgefallene Druckdüse verwendet wird.
  6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Bildsensor jeweils nur einen Bildabschnitt (20) des jeweiligen Druckbildes erfasst.
  7. Verfahren nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der erfasste Bildabschnitt (20) während des laufenden Druckprozesses zu einem Helligkeitsprofil aufsummiert wird und die Differenzbildung zwischen den Helligkeitsprofilen der erfassten Bildabschnitte (20) des jeweils ersten und zweiten digitalen Druckbildes geschieht.
  8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Verschiebung des ersten digitalen Druckbildes (12) um mindestens zwei Druckdüsen quer zur Druckrichtung in Schritten von mindestens einer Druckdüse geschieht.
  9. Inkjet-Druckmaschine mit einem Steuerungsrechner
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Druckmaschine (1) zur Umsetzung eines Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8 eingerichtet ist.
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