借助兩個噴墨印刷頭在承印物上產生由區段組成的印刷圖像的方法
【專利摘要】借助兩個噴墨印刷頭產生印刷圖像的方法，印刷圖像在y方向上由基本在y坐標Y1上的第一和第二區段組成，第一印刷頭產生第一區段且第二印刷頭產生第二區段，具有以下步驟：在印刷圖像的數據中圍繞部位Y1選出在x方向延伸的寬度為DY的數據條；在該條中檢查印刷圖像的數據，看是否存在延展為dx和dy的可進行邊棱探測的數據區；選出數據區并檢測其x坐標和y坐標；產生印刷圖像；用攝像機在承載物上拍攝與數據區相關的測量區的圖像，該圖像在部位x1、y1處拍攝且至少具有尺寸dx*dy；在測量區圖像的數據中實施邊棱探測；在探測到邊棱時修正優選電動調節兩個印刷頭至少之一的y位置。由此可避免接合錯誤。該方法優選作為閉環調整運行。
【專利說明】借助兩個噴墨印刷頭在承印物上產生由區段組成的印刷圖像的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種具有權利要求1的前序部分的特征的方法。
[0002]本發明的【技術領域】涉及利用噴墨印刷頭印刷(所謂的“噴墨印刷”)。
【背景技術】
[0003]該【技術領域】中的現有技術例如包括US7, 955，456，B2，其中，已經公開一種泡殼包裝的噴墨印刷。所述泡殼包裝具有基本上二維的待印刷的封箔并且被線性地輸送。因此，盡管生產速度高，輸送和印刷大多能夠是無困難的。具有在空間中彎曲的外表面的、三維成型的體的印刷困難得多。此外，在兩種情況下能夠需要印刷這樣的區域，即所述區域比單個印刷頭的寬度寬。為了印刷包裝，例如填充設備中的瓶子，增加使用噴墨印刷系統。在此，這樣的系統的各個印刷頭或模塊例如具有大約50至大約10mm的寬度，視類型和制造者而定。因此，較寬的印刷系統由多個單個模塊通過相互并排連接(所謂的“接合”)構造用于達到要求的印刷寬度，其中，不可避免地產生對接部位。
[0004]在所述對接部位上,各個模塊(例如XaarlOOl)必須如此相互調節(x、y和角度),使得在印刷中所述模塊相互間的連接部不作為印刷圖像中的條可見:模塊的過重疊或欠重疊作為不希望的深條(墨太多)或淺條(墨太少)表現出來。該調節不僅直接在最終安裝之后而且在每個更換模塊的修理之后實施，以便確保無連接部的印刷圖像。此外，如果套準器例如通過熱影響改變，那么可能在運行期間也需要這種調節。
[0005]目前市場上常見的模塊的分辨率處于300和600dpi之間，這相應于80至40 μ m。為了避免模塊連接部的可見性，印刷圖像中的所印刷的線在兩個模塊之間的過渡區域(“接合”區域)中的錯誤定位不能大于一半的線寬度(在上面的實例中:40或20μπι)。在運行期間，這樣的位置誤錯誤可完全通過溫度影響產生。
[0006]此外，公開的現有技術包括W02011/011038A1，其公開一種用于避免印刷錯誤的方法，其中，首先在設置期間印刷測試圖像，在該測試圖像中測量所謂的“接合錯誤”并且通過相應修正后的(所謂的“掩蔽的”)數據控制所述印刷頭，也就是所述修正在數據的層面上進行。在此，獲得這樣的認識，即印刷圖像中的深部位比淺部位對于可見的錯誤更有影響，因此有時候也可根據圖像內容修正并且因此選擇LUT結構，在該結構中能夠調節出不同的權重因子(例如乘數，其考慮承載物的不同速度)。在后續生產期間，印刷圖像被監視并且在印刷密度(所謂的“印刷濃度”)改變時動態地適配掩蔽的強度。使用測試圖像的問題可在于，(根據系統的穩定性)必要時必須前后相繼地(重復地)印刷和測量多個測試圖像，這需要時間并且產生廢紙。該文獻沒有提到所述頭的機械調節。在該文獻中特別是沒有描述的是:可僅僅將印刷圖像或其分析處理用于校正并且因此可避免印刷測試圖像。
【發明內容】
[0007]在這種背景下，本發明的任務在于，實現一種與現有技術相比改進的方法，該方法能夠實現的是，避免在借助多個噴墨印刷頭印刷時由于所謂的接合錯誤(由于多個印刷頭相互排列引起的錯誤，其中，所述印刷頭彼此具有太大或太小的間距)引起的質量損失并且在此省去預先(必要時迭代地)印刷測試圖像及其測量。
[0008]該任務的根據本發明的解決方案是具有獨立權利要求1的特征的方法。本發明的有利的改進方案從所屬的從屬權利要求中以及從說明書和所屬的附圖中得出。
[0009]根據本發明的用于借助兩個噴墨印刷頭在承載物上產生由區段組成的印刷圖像的方法，其中，所述印刷圖像在y方向上由第一和第二印刷圖像區段基本上在y坐標Yl處組成，第一印刷頭產生所述第一區段并且第二印刷頭產生所述第二區段，所述方法具有以下步驟:在所述印刷圖像的數據中選出在X方向上延伸的、圍繞部位Yl的寬度為DY的數據條；檢查所選出的條中的印刷圖像的數據中是否存在尺寸為X方向上的dx和y方向上的dy的數據區，在該數據區中可進行邊棱探測；選出所述數據區并且檢測所述數據區的X坐標xl和y坐標yl ;產生印刷圖像；借助攝像機在所述承載物上拍攝與所述數據區相關的測量區的圖像，所述圖像在部位xl、yl上被拍攝并且至少具有大小dx*dy ;在所述測量區的圖像的所述數據中實施邊棱探測；并且在探測到邊棱的情況下修正所述兩個印刷頭中的至少一個印刷頭的y位置。
[0010]根據本發明的方法以有利的方式允許的是，在借助多個噴墨印刷頭印刷時避免由于所謂的接合錯誤導致的質量損失并且在此省去預先(必要時迭代地)印刷測試圖像及其測量。也就是說，該方法不需要附加的印刷和數據，而是直接利用印刷圖像或者從中獲得的信息或數據工作。因此，能夠省去匹配的測試圖像的建立及其印刷以及由此引起的不希望的廢紙。取而代之的是，本發明的方法在實際的印刷數據中找到承印物上的匹配的部位以進行攝像機檢測。因為所述方法主要能夠電腦支持地實施，因此它能夠非常快速地實施并且相應地能夠快速地進行印刷頭定位的修正。此外，這樣的修正能夠在印刷期間進行，從而即使小的失調也能夠被隨時探測和修正。因此，所述方法也卓越地適用于閉環調整。
[0011]本發明方法的一個優選改進方案的特征可在于，在邊棱探測時使用索貝爾濾波器(同義詞:索貝爾算子)。索貝爾濾波器計算出灰度值曲線的第一導數，其中，同時正交于求導方向地被平滑。在此，基礎算法借助矩陣使用卷積，該矩陣由原始圖像中產生梯度圖像，該梯度圖像用灰度值表示原始圖像中的高頻率。最大強度的區域是原始圖像的亮度最強烈地改變并且最大的亮度邊棱所在的方位。因此，通常還根據所述卷積通過索貝爾算子實施閾值比較。
[0012]本發明方法的一個優選改進方案的特征可在于，在檢查所述印刷圖像的數據時檢查是否存在大約50 %至大約70 %的中間色密度的數據區。在非優選時，也可使用更低或更高的值(大約30%至大約90% )。甚至還可考慮100%的中間色密度:更確切地說，在具有100%色密度的測量區中雖然不能確定過重疊，但是為此通過所產生的淺線可強烈地看見欠重疊。因此，優選在大約50%至大約70%之間的中間色密度是優選的，因為不僅能夠可靠地探測過重疊，而且能夠可靠地探測欠重疊。
[0013]本發明方法的一個優選改進方案的特征可在于，在檢查所述印刷圖像的數據時檢查所述數據區是否具有勻質的、也就是均勻的(非異質或太不均勻的)色密度。在這樣的數據區中，過重疊和欠重疊會導致可被良好探測到的深線或淺線及其可被探測到的邊棱。
[0014]本發明方法的一個優選改進方案的特征可在于，在檢查所述印刷圖像的數據時檢查所述數據區是否沒有或者僅僅具有所述色密度或者說相應的灰度值的輕微到最大中間(或平均)的曲線，尤其適用于這樣的曲線:所述區中(所述數據條的內部)的印刷圖像的色密度曲線或相應的灰度值曲線的斜率處于大約O (沒有變化)和大約0.5 (最大中間曲線的區域)之間，優選處于大約0.05和大約0.25(中間曲線的區域)之間并且特別優選為大約 0.1。
[0015]本發明方法的一個優選改進方案的特征可在于，所述數據條的選出、所述數據區的檢查和選出在印刷開始之前進行并且所述數據區或相關的測量區的在此被檢測到的坐標在數據存儲器中被準備用于拍攝所述圖像。在這種常常稱為“預檢”的過程中能夠計算機技術地獲得對于檢查(圖像拍攝和圖像評估)所需的數據。在此，計算時間并不重要，因為在印刷和檢查開始之前，計算已經基本上結束了。
[0016]本發明方法的一個優選改進方案的特征可在于，所述方法作為調整實施，其方式是，在一個調整循環中多次拍攝圖像、實施邊棱探測并且實施印刷頭修正。以這種方式可能的是，即使小的和/或緩慢產生的或變化的失調也可以在沒有顯著延遲的情況下被識別和修正，從而使得一個印刷任務的具有大量相同或變化的印刷圖像的所有印刷圖像具有高質量。
[0017]本發明方法的一個優選改進方案的特征可在于，在產生多色印刷圖像的情況下，對于至少兩個分色單獨地實施所述方法。優選地，在公知的具有青色、品紅色、黃色和黑色(CMYK)的四色印刷中，每個所謂的分色C、M、Y和K可單獨地根據本發明處理并且必要時優選通過閉環調整進行所需的修正。
[0018]本發明方法的一個優選改進方案的特征可在于，所述印刷頭的位置修正通過電動調節(或馬達調節)進行。為此優選地，使用快速反應的致動器，從而使得所述印刷頭的必需的位置修正能夠基本上在沒有時間延遲的情況下實施并且由此能夠基本上避免帶有錯誤的印刷圖像。
[0019]上面提到的根據本發明的方法也能夠通過以下同義的獨立權利要求或其特征組合說明:一種用于噴墨印刷的方法，其中，攝像機在承印物上拍攝測量區的圖像，計算機通過圖像處理確定印刷頭的失調并且調整并且在此電動地調節印刷頭的橫向位置。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]本發明本身以及本發明的結構上和/或功能上有利的改進方案在下面參考附圖借助優選的實施例詳細說明。
[0021]附圖示出:
[0022]圖1示出在實施根據本發明的方法的優選實施例的情況下，印刷系統的優選實施例的不意圖；
[0023]圖2示出印刷圖像或其呈x-y_數據量形式的代表的示意圖；和
[0024]圖3示出示例性的攝像機圖像的示意圖。
【具體實施方式】
[0025]圖1示出具有可印刷區域2的承印物1，所述可印刷區域由兩個區段2a和2b組合而成。區段2a由噴墨印刷頭3a印刷并且區段2b由噴墨印刷頭3b印刷。在y方向上，所述兩個區段在部位Yl處鄰接。所述兩個印刷頭在區域DY中重疊，該區域DY也可稱為接合區域。在該區域中，由于印刷頭在橫向的y方向上的不精確的定位(失調)，在印刷圖像中會產生不希望的淺線(印刷頭彼此的間距太大)或深線(印刷頭的重疊太大)。在用戶處新安裝的印刷裝置雖然開始時被高精確地校準，但是，以后由于熱影響也會產生非常細微并且僅僅緩慢改變的失調，該失調盡管偏離額定值很小，但是，在印刷圖像中仍會導致可見并且因此干擾性的影響(例如所提到的線)。根據本發明，這些線應該被避免。
[0026]印刷頭3b能夠在y方向上調節。設置一致動器4作為用于該調節的驅動裝置。可在X方向上調節的攝像機5對準承印物I并且能夠拍攝承印物的一些區域的圖像11 (見圖3)。所述圖像被提供給一調整裝置的計算機6。
[0027]圖2示出印刷圖像7，該印刷圖像應該被印刷到可印刷區域2中。該印刷圖像作為文件存在，該文件包括印刷圖像數據的χ-y-矩陣，例如所謂的位圖文件。在數據矩陣中選出一個在X方向上延伸的條8，該條在其寬度方面基本上與所述區域DY相一致并且優選關于所述部位Yl的y位置對稱。之所以選出該區域或處于其中的印刷圖像數據，是因為在其中會出現上述不希望的淺線或深線。也可以選出一個更寬的條，所述條8處于該更寬的條中。該條中選出的數據在后面被檢查。
[0028]所選出的印刷圖像數據的檢查如下進行:在計算機6中在使用相應程序的情況下檢查在條8中是否在任意部位(具有坐標xl和yl)上存在尺寸或大小為X方向上的dx和y方向上的dy的區9，該區可用作承印物I上的測量區9’(見圖1)。在此，所述程序如下檢查區9中的數據:所述數據是否適合基于已知的圖像處理步驟進行邊棱探測，例如是否適合于應用數字式邊棱濾波器、例如所謂的索貝爾濾波器。如果區9例如具有基本上均勻的灰度值，則所述區9是合適的。“灰度值”在該上下文中也可理解為在四色印刷的傳統制造時色值C、M、Y或K的單個色值。因此，在CMYK印刷圖像中，對于每個分色單獨地檢查是否存在一個區。在具有非常不均勻的灰度值的區中或在例如具有字符的區中，由于灰度值曲線的空間頻率高，僅僅邊棱探測不足以探測存在的線。因此，這樣的區不被選出。
[0029]尤其在滿足以下三條標準的情況下，區9是合適的:
[0030]A)所述區具有大約50%至大約70%的中間色密度；
[0031]B)所述區具有基本上均勻的色密度變化曲線或相應的灰度值變化曲線或者具有僅僅輕微的、最多中間的色密度變化曲線或相應的灰度值變化曲線，其由于所述變化曲線的空間頻率太小而不能被使用的邊棱濾波器識別到。對于所述變化曲線可適用的是:區9中(數據條8的內部)的印刷圖像的色密度變化曲線或相應的灰度值變化曲線的斜率處于大約0(沒有變化)和大約0.5(最大中間變化曲線的區域)之間,優選處于大約0.05和大約0.25之間(中間變化曲線的區域)并且特別優選為大約0.1。
[0032]C)所述區必須具有這樣的位置xl、yl和延展dx*dy,使得所述區完全處于條8中并且所述區必須足夠大，使得數字的濾波器能夠以其全部的濾波器尺寸被推到部位Yl上。實例I (理想情況):索貝爾濾波器具有5*5像素的大小并且每個像素具有10*10 μ m的大小。然后，對于DY得出2*5*10μπι= 10ym的最小寬度。實例2 (實際例子):對接部位的位置已經具有大約10ym的誤差。還要加上由采用的攝像機與印刷地點和印刷油墨干燥地點的間距引起的或者由印刷頭和攝像機的機械保持裝置上的熱效應引起的誤差。因此，條DY的寬度實際上為大約2mm或更大。具有1mm成像圈的攝像機能夠無問題地檢測這樣的2mm寬的條，該條甚至還可以側向地來回運動幾毫米。索貝爾濾波器具有5*5像素的大小并且每個像素具有10*10 μ m的大小。條8具有大約2mm的寬度。由此，在該實際例子中，索貝爾濾波器能夠以其全部的寬度在條中移動。
[0033]如果在條8中發現這樣的區9，則該區被選出以進一步進行本發明的方法并且由此成為測量區9’。如果發現多個有用的區，例如區9和10，則在這種情況下可從中選出最有用的區，例如那個最滿足上面列舉的判據A至C的區。所選出的區的坐標(X坐標xl和y坐標yl)被檢測并且由此可供進一步的步驟使用。
[0034]在此，數據條的選出、數據區的檢查和選出優選可在印刷開始之前進行并且數據區9或相關的測量區9’的在此檢測到的坐標xl和yl能夠在數據存儲器6’中被準備用于借助攝像機5拍攝圖像11。
[0035]現在，攝像機5拍攝測量區9’ (見圖1)的圖像11 (見圖3)。為此，攝像機能夠例如通過調節被帶入允許拍攝圖像的位置中。但是，如果攝像機已經如此定位，使得寬度為DY的條在所述攝像機的下方穿過，則攝像機僅需在測量區到達攝像機拍攝區域中的時刻被激活。為此，可使用所選出的測量區的坐標xl和yl，所述坐標在已知承印物尺寸或印刷圖像2在承印物上的位置和承印物I的輸送速度時允許計算出攝像機的觸發時間點。所拍攝的圖像應該至少具有所述大小dx*dy,從而在該圖像中可實施邊棱探測。
[0036]所拍攝的圖像11的數據(例如作為位圖)被提供給計算機5。現在，計算機或在該計算機上運行的程序實施邊棱探測，其中，例如使用上面已經提到的索貝爾濾波器。
[0037]如果存在至少一個印刷頭的顯著失調，則邊棱探測將提供測量區9’的圖像11的數據中的邊棱作為結果。在此，也可實施閾值比較:如果超過一個給出的閾限，則探測到印刷頭的不希望的過重疊。如果低于另一個給出的閾限，則探測到不希望的欠重疊，也就是所述印刷頭的間距太大。視情況(過重疊或欠重疊)而定，確定所述印刷頭中的至少一個印刷頭的電動調節的方向。
[0038]圖3示例性示出所選出的測量區9’的三個這樣的拍攝圖像11。在左邊的圖像中可看到，兩個印刷頭3a和3b相互精確地對準并且因此在印刷頭的對接部位Yl上沒有產生可見的線。因此，所述圖像顯示出勻質的灰度值。在中間的圖像中可看到，兩個印刷頭過度重疊并且因此在對接部位Yl上產生深線。右邊的圖像示出的情況是，兩個印刷頭相互距離太遠并且因此在印刷圖像中在對接部位Yl上產生淺線。
[0039]如果所實施的邊棱探測探測到圖3的左邊或右邊圖像中所示的兩種情況中的一個，則計算機6發射信號到致動器4，該致動器4進行印刷頭3b的修正調節。替代地，也可以調節印刷頭3a或者也可以調節這兩個印刷頭。所述調節無論如何在y方向上發生并且所述調節的值與探測到的線寬度相關。
[0040]因為印刷頭3b的調節導致印刷圖像2中的變化并且圖3中示出的線的寬度在此減小，因此所述測量區9的圖像11的重新拍攝能夠在以后的印刷及其通過邊棱探測的重新分析處理中用于形成閉環調節循環(或調節回路)。在所述調整或描述的掃描調整系統的范圍內，反復地或者甚至連續地選出測量區9’并且拍攝其圖像、實施圖像數據中的邊棱探測并且在存在邊棱時激發補償調節。所述測量區也可僅僅一次、優選在印刷開始之前被選出并且然后在調整期間總是又用于監視。在印刷相同的情況下，一個固定的測量區是有利的，相反地，在印刷變化的情況下，對于每個改變的印刷重新確定測量區是有利的。由此最后使用第一印刷頭的最后一個噴嘴(或噴嘴組)與相鄰的第二印刷頭的第一個噴嘴(或噴嘴組)的間距作為調整參量。該間距能夠根據在邊棱探測時得到的(淺或深)線的寬度確定。
[0041]如果印刷CMYK圖像，則有利的是，對于每個分色、也就是對于C、M、Y和K單獨實施所述方法，也就是對于每個分色確定數據區9并且由此確定測量區9’。用于不同分色的測量區不必具有相同的χ-y-坐標，也就是攝像機5能夠拍攝承印物I上的印刷圖像的處于不同地點的圖像11。然后，同樣也可對于每個分色單獨地實施邊棱探測并且將結果、也就是用于電動調節的調整值供應給用于不同的油墨CMYK的各個印刷頭。也就是說，可以使僅僅一個分色、多個或者甚至全部分色或者配屬的印刷頭經歷修正。為了進行不同分色的拍攝，攝像機可配備有相應的、優選可自動更換的濾色器或者可以采用相應的、優選自動更換的照明器件。如果對于所述分色中的一個在條8中不能確定出對于邊棱探測有用的數據區9，則可以將這兩個所涉及印刷頭3a和3b從調整中排除，因為所涉及的印刷頭的失調不會導致通過線的形成引起的可見干擾。如果在一個分色中對于印刷頭的所有對接部位出現相同的情況，則可以將整個分色從調整中排除。
[0042]附圖標記列表
[0043]I承印物
[0044]2可印刷區域
[0045]2a, 2b 區段 [0046]3a, 3b 噴墨印刷頭
[0047]4致動器
[0048]5攝像機
[0049]6計算機
[0050]6’數據存儲器
[0051]7印刷圖像(數據)
[0052]8條(數據)
[0053]9區域(數據)
[0054]9’測量區
[0055]10區(數據)
[0056]11圖像
[0057]Yl印刷頭的對接部位
[0058]DY條的寬度
[0059]xl測量區的X坐標
[0060]yl測量區的y坐標
[0061]dx測量區沿X方向的寬度
[0062]dy測量區沿y方向的寬度
【權利要求】
1.一種用于借助兩個噴墨印刷頭在承載物上產生由區段組成的印刷圖像的方法，其中，所述印刷圖像⑵在y方向上由第一和第二印刷圖像區段(2a，2b)基本上在y坐標Yl上組成，第一印刷頭(3a)產生所述第一區段(2a)并且第二印刷頭(3b)產生所述第二區段(2b)，所述方法具有以下步驟: -在所述印刷圖像(X)的數據中圍繞部位Yl選出一個在X方向上延伸的、寬度為DY的數據條⑶； -在所選出的條(8)中檢查所述印刷圖像(7)的數據，看是否存在一個延展為X方向上的dx和y方向上的dy的數據區(9)，在該數據區中可進行邊棱探測； -選出所述數據區(9)并且檢測所述數據區(9)的X坐標Xl和y坐標yl ； -產生印刷圖像(2，2a，2b)； -利用攝像機(5)在所述承載物⑴上拍攝與所述數據區(9)相關的測量區(9’ )的圖像(11)，其中，所述圖像(11)在部位xl、yl處拍攝并且至少具有尺寸dx*dy ; -在所述測量區(9’ )的圖像(11)的數據中實施邊棱探測；并且 -在探測到邊棱的情況下修正所述兩個印刷頭(3a，3b)中的至少一個印刷頭的y位置。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在邊棱探測時使用索貝爾濾波器。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，在邊棱探測時實施至少一個閾值比較。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在檢查所述印刷圖像(7)的數據時檢查是否存在具有大約50%至大約70%的中間色密度的數據區(9)。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在檢查所述印刷圖像(7)的數據時檢查所述數據區(9)是否具有勻質的色密度。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在檢查所述印刷圖像(7)的數據時檢查所述數據區(9)是否沒有色密度或相應灰度值的變化曲線或者僅僅具有色密度或相應灰度值的輕微到至多中間的變化曲線，尤其這樣一個變化曲線，對于該變化曲線適用的是:所述區(9)中的印刷圖像(7)的色密度變化曲線或相應的灰度值變化曲線的斜率處于大約O與大約0.5之間，優選處于大約0.05與大約0.25之間并且特別優選為大約0.1。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述數據條(8)的選出、所述數據區(9)的檢查和選出在印刷開始之前進行并且所述數據區(9)或相關的測量區(9’)的在此被檢測到的坐標在數據存儲器(6’ )中被準備用于拍攝圖像(11)。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法作為一調整實施，其方式是，在一調整循環中多次拍攝圖像(11)、實施邊棱探測并且實施印刷頭修正。
9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在產生多色印刷圖像的情況下，對于至少兩個分色單獨地實施所述方法。
10.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述印刷頭(3a，3b)的位置修正通過電動調節進行。
【文檔編號】B41J29/38GK104029511SQ201410203049
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年3月4日 優先權日:2013年3月4日
【發明者】H-J·拉特延 申請人:海德堡印刷機械股份公司