JP2017132256A - 密度補償のためのインク滴の大きさの整合 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、制御用計算機（２）を有する、ドットベースの印刷システム（１）にて、色密度値を変えるための方法を記載する。【解決手段】制御用計算機（２）が、印刷像のラスタライズの後に色密度値の変更を行い、所定の目標色密度値を得るために、被印刷材料上に被着されるべき印刷ドットの数および／または大きさを変えることを本発明は特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、制御用計算機を有する、ドットベースの印刷システムにおいて、色密度値を変えるための方法に関する。

特に、インクジェット技術を用いる印刷機およびプリンターにおいて、印刷時には、常に色密度が変動し、これによって被印刷材料上で、印刷方向に対して横向きの明度（輝度）差が生じてしまう。この密度変動は、印刷ヘッドにおいてしばしばノズルが、製造に起因して、異なるインク滴量を吐出することによって生じる。密度変動のこの問題は、従来技術では、画像修正によって、種々の色分解版のラスタライズの前に修正される。欧州特許出願公開第１３０８２７９号明細書（EP 1 308 279 A2）では、印刷ノズルが正しく動作しない場合に、ノズルが部分的に欠陥を有しているのにもかかわらず、印刷像の色が正しく再現されているという印象を観察者に与えるために、画像において色値を操作することが提案されている。提案されたこの方法では、第１のステップにおいて、テスト印刷およびテストパターンを用いて、印刷ヘッド内のノズルの状態が検出され、記憶される。この際に、各ノズルに対して、密度分布が記憶される。ラスターイメージプロセッサの前に配置されている修正ユニットにおいて、密度差を補償するために、複数の色分解に影響が与えられる。この修正過程は、ラスターイメージプロセッサの前に配置されている修正ユニットにおいて行われる。像は、印刷過程の前にラスタライズされ、その後、ノズルの駆動制御によって印刷される。この手法は、各密度修正時に、像が完全に新たにラスタライズされなければならない、という欠点を有している。これには極めて時間がかかる。

類似の方法が、欧州特許出願公開第１４７５２３３号明細書（EP 1 475 233 A1）において提案されている。この方法は、インク滴量が不均衡な場合の補償方法として、インクジェットプリンターにおいて使用される。この方法でも、印刷ヘッド内の各ノズルに対して、光学的な密度パラメータが記憶され、これによって、ラスタライズの前に印刷像に相応に影響が与えられ、このようにして印刷像における不所望な光学的な密度のズレが低減される。修正が、印刷像のラスタライズの前に行われるので、この方法でも、各密度修正時に、印刷像が新たに、ラスタライズされなければならない。これは、相応の時間消費を意味する。

米国特許出願公開第２００６／０２６２１５１号明細書（US 2006/0262151 A1）から公知のプリンターは同様の欠点を有している。この機器も、密度変動を画像センサによって検出し、デジタル印刷像における密度変動をラスタライズの前に修正ユニットによって変えることによってこれを修正する。このために、記憶装置内に格納されている、いわゆる密度修正係数が使用される。このプリンターも、密度変動の各修正時に、印刷像が新たに、ラスタライズされなければならない、という大きな欠点を有している。

本発明の課題は、色密度変動の迅速かつ柔軟な修正を可能にする、制御用計算機を有する、ドットベースの印刷システムにおいて、色密度値を変えるための方法を実現することである。

上述の課題は、本発明では、請求項１によって解決される。本発明の有利な構成は、従属請求項、明細書および図面から明らかになる。

制御用計算機を有する、ドットベースの印刷システムにおいて、色密度値を変えるための本発明の方法は、特に、インクジェット印刷機において色密度値を変えるのに適している。しかしこの方法を、別の、ドットベースの印刷システムにおいても使用することができる。本発明の方法では、制御用計算機が使用され、これにデジタル版下が供給される。さらに、この制御用計算機に、印刷像における色密度値の所望の変化が供給される。ここで、これは、操作者が設定する色密度値の所望の変化であり得る。一般的に、色密度値の変化ではあるが、構造様式に起因する不所望な色密度値変動が補償され、印刷像における明度差が回避される。本発明では、印刷像のラスタライズの後に色密度値が変更され、所定の目標色密度値を得るために、被印刷材料上に被着されるべき印刷ドットの数または大きさが変更される。ラスタライズ後に色密度値を変えることによって、色密度値修正時の時間のかかる緩慢なラスタライズプロセスを省くことができる。従って本発明では、制御用計算機において、色密度値の変更時に、既にラスタライズされた画像データが個々の色分解版において使用され、新たなラスタライズは不要である。さらに、存在しているラスタ値（網点面積率の値、Ｒａｓｔｅｒｗｅｒｔｅｎ）に基づいて、本発明では、被印刷材料上に被着されるべき印刷ドットの数または大きさが変更される。被印刷材料上に被着されるべき印刷ドットの数または大きさを変更することによって色密度が変化し、これによって、被印刷材料上の明度が変化する。これによって、特に、色密度の不所望な変動が容易かつ迅速に修正される。従って、印刷方向に対して横向きの、印刷像上の明度差は生じない。これによって、製造に起因して異なる大きさのインク滴量を吐出する印刷ヘッドも使用可能になる。新たなラスタライズを省くことによって、印刷プロセスは格段に加速される。これは、市場におけるインクジェット印刷機の受け入れを格段に向上させる。なぜなら、市販されている機械は多くの場合、印刷前に、極めて長い準備時間および修正時間を要するからである。

本発明の第１の構成では、ドットベースの印刷システムはインクジェット印刷機であり、少なくとも１つのデジタルグラフィックカードを有しており、少なくとも１つのデジタルグラフィックカードは、インクジェット印刷機によって出力されるべきインク滴の大きさを変えることによって、被印刷材料上に被着されるべき印刷ドットの大きさを変える。インク滴の大きさを変えることによって、被印刷材料上の色密度を変えることができる。このために、有利には目標密度が設定され、全てのノズルがこれに設定される。従って全てのノズルが、所定の目標密度になる。この場合には、色密度の整合は、既にラスタライズされている印刷像においてインク滴を大きくすることまたは小さくすることによって行われる。これは、ラスタが維持されたままであること、および、インク滴の数および位置は変更されないことを意味している。

本発明の有利な発展形態では、インクジェットのインク滴の大きさは、４つの異なる大きさで出力される。ここで、出力されるインク滴は、０（インク滴が出力されない）、Ｓ（小）、Ｍ（中）またはＬ（大）の大きさを有している。

本発明の別の構成では、制御用計算機は、１つまたは複数の印刷ヘッドにおいて印刷ノズルを駆動制御する１つまたは複数の印刷ヘッド駆動制御電子カードに接続されており、この印刷ヘッド駆動制御電子カードは、印刷ノズルの駆動制御の際に、色密度値の変更を実行する。印刷ヘッド駆動制御電子カードは、色分解版のデジタル画像ラスタデータを、印刷ヘッド内のノズルを操作するための駆動制御信号に変えるのに用いられる。本発明では、ラスタライズされた印刷像が使用されるので、印刷ヘッド駆動制御電子カードは、ラスタライズされた画像値のデジタルデータが操作され、密度において整合されることによって、密度修正を行わなければならない。印刷ヘッド駆動制御電子カードは、１つまたは複数の印刷ヘッドを駆動制御することができる。複数の印刷ヘッド駆動制御電子カードを、１つの印刷ユニット内に平行に設けることもできる。

本発明の別の構成では、制御用計算機と印刷ヘッド駆動制御電子カードとの間に、１つまたは複数の印刷色に対して、１つまたは複数の、割り当てられているデジタルグラフィックカードが設けられている。デジタルグラフィックカードは、制御用計算機のラスタライズされた二値の画像データを受け取り、これを、印刷ヘッド駆動制御電子カードによって処理可能な、相応するデジタル信号に変換する。ここで有利には、各印刷色に対して、１つのデジタルグラフィックカードが設けられている。

有利にはさらに、制御用計算機に、画像検査システムの画像データが供給される。この画像検査システムは、ドットベースの印刷システムによって作成された被印刷材料を検出する。ここで、画像検査システムは、印刷システム自体内に配置可能である。しかし画像検査システムが、印刷システム外に置かれていてもよい。ここでは、規則的な時間間隔で、特に、試し刷りフェーズにおいて、被印刷材料が印刷システムから取り出される、または、直接的に、印刷システム内で画像検査システムによって測定される。このようにして検出された色実際値は、制御用計算機に供給される。制御用計算機は、この色実際値を、デジタル版下の色目標値と比較する。色密度においてズレがある場合には、補償の強さに相応する修正信号が印刷ヘッド駆動制御電子カードに送信される。これは、吐出されるべきインク滴の大きさおよび数を操作し、これによって、確認された色密度のズレを補償することができる。当然、印刷プロセス全体の間に常に、印刷システムによって作成された被印刷材料が、絶え間ない印刷品質管理のために検出され、修正プロセスが繰り返されてもよい。このようにして、閉じられた閉ループ制御回路が形成される。これは自動的に、画像検査システムによって検出された密度のズレを、実行中の印刷タスクの間にも補償する。これは、印刷工の作業を格段に容易にする。なぜなら、印刷の質が、色密度に関して、自動的に最適化されるからである。

本発明のさらなる構成では、被印刷材料上に被着されるべき印刷ドットの色密度値の変更時に、量子化雑音を最小化するための修正関数、特にΔΣ変調が使用される。印刷ヘッド駆動制御電子カード上の印刷像のデータは、ラスタにおいて、極めて低い解像度を有している。なぜなら、インク滴の大きさは、０、Ｓ、ＭおよびＬの４つの段階においてしか変化することができないからである。このような極めて低い解像度によって、高い量子化雑音が生じてしまう。画像データの有用な周波数スペクトル内のノイズ密度を最小化するために、本発明では、雑音を抑える修正関数が使用される。有利には、画像データの変化がΔΣ変調される、ΔΣ変調が使用される。これは、ズレを最小化するために、画像データにおいて、ピクセル毎に、色密度の目標値からのこれまでのズレが測定され、閾値に達すると、ピクセル値が正しい方向へ、上方または下方へ非連続的に変更されることによって、一定のパーセンテージの密度変化が得られることを意味している。

本発明の別の構成では、被印刷材料上に被着されるべき印刷ドットは、行と列で配置されており、修正方法はΔΣ変調であり、ΔΣ変調の使用時に、これは、画像列毎に、乱数値によって初期化される。ラスタライズされた画像データは、行と列とに分けられる。従って各画像ドットは、行アドレスと列アドレスとを有している。ピクセル値の変更時には、ΔΣ変調によってモアレ作用が生じる、という虞がある。なぜなら、実行されるピクセル値変更は、ラスタに添っているからである。このモアレ作用を回避するために、ΔΣ変調が画像列毎に、乱数値によって初期化される。このような乱数値によって、規則的なモアレ構造が破られ、観察者は印刷像上でモアレ作用を見ることはない。

本発明を以下で、図面によって詳細に記載および説明する。

本発明の方法を実行するのに適したインクジェット印刷ヘッドの駆動制御部

図１は、インクジェット印刷機１を開示している。これは、ここでは３つの印刷ヘッド６を有している、側方に拡がっている印刷キャリッジ（Ｄｒｕｃｋｂａｒｒｅｎ）によって動作する。印刷ヘッドは、印刷ノズルを含んでいる。図１では、各印刷ヘッド６は、１０個の印刷ノズルを有している。ここで各印刷ヘッド６は、１つの印刷色を被印刷材料上に被着する。各印刷ヘッド６はここで、インクジェットコンバーターカード５ａ、５ｂの形態の、２つの印刷ヘッド駆動制御電子カードによって駆動制御される。インクジェットコンバーターカード５ａ、５ｂは、個々のノズルの時間的なスイッチオン信号を、印刷ヘッド６を駆動制御するための制御信号に変換する、というタスクを有している。計算能力の理由から、図１では、印刷ヘッド６毎に、２つのインクジェットコンバーターカード５ａ、５ｂが設けられている。

印刷システム１は、さらに、デジタルグラフィックカード４ａ、４ｂ、４ｃを有している。ここで１つのデジタルグラフィックカードは、それぞれ１つのインクチャネルを管理する。これらのデジタルグラフィックカード４ａ、４ｂ、４ｃは、存在する色分解版のラスタライズされたハーフトーン画像から、印刷ヘッド６の個々のノズルの時間的なスイッチオン信号を生成する。これらのデジタルグラフィックカード４ａ、４ｂ、４ｃは、同様に、制御用計算機２に接続されている。制御用計算機２は特に、色分解版のラスタライズされた二値の画像データを、デジタルグラフィックカード４ａ、４ｂ、４ｃに分配する。ここで、制御用計算機２は、同時に、インクジェット印刷機１全体の制御用計算機であってもよく、さらなるタスクを担うことができる。これは例えば、個々のラスタライズされた二値の色分解版へのデジタル版下の変換である。これは、制御用計算機２が特に、ラスターイメージプロセッサも含み得ることを意味している。

制御用計算機２にはさらに、画像検査システム３が接続されている。これは、インクジェット印刷機１内で、または、インクジェット印刷機１外で印刷された被印刷材料を検出し、デジタル化する。このようにして、インクジェット印刷機１の内側または外側の、被印刷材料の実際色値が検出され、品質管理のために使用される。画像検査システム３のデジタル化された色実際値は、インクジェット印刷機１の制御用計算機２に供給され、色密度値の操作のために使用される。この操作によって、インク滴量の差によって生じる密度差が補償される。

簡略化されたモデルでは、例えば、ノズルＡが２．２ピコリットルのインク滴量を有し、ノズルＢが２ピコリットルのインク滴量を有していると仮定される。色密度を整合するために、この簡略化されたモデルでは、インク滴量が整合されなければならない。例えば、このために、ノズルＢのインク滴量が、３０％の網点面積率の場合に、１０％だけ高められる。インク滴量の上昇は、ラスタ点が存在している場合には、インク滴の大きさが統計的に増大されることによって実現される。上述した例では、このために、２００ピコリットル、ひいてはインク滴あたり２ピコリットルに相応する、大きさＳの１００個のインク滴のうち１０個のインク滴が、大きさＭのインク滴に変えられ、これによって、１００個のインク滴に対するインク滴量が、２２０ピコリットルまで上昇される。Ｍのインク滴は、ここで４ピコリットルに相応する。これによって、インク滴の平均的な体積が、２．２ピコリットルまで上昇される。これに相応して、反対に、より小さいインク滴を選択することによって、この方法は、印刷ヘッド６内のノズルの明度上昇（Aufhellung）のために機能する。

印刷ヘッド６内のノズルは、有利にはピエゾ素子によって駆動制御される。ピエゾ素子は、電圧によって、インクが充填されたチャンバへの圧力を形成し、これによってインク滴を生成し、このインク滴がノズル開口部から出る。この信号は、インクジェットコンバーターカード５ａ、５ｂによって生成される。ここで、インクジェットコンバーターカード５ａ、５ｂは、デジタルの２ビット信号を、ノズルのピエゾ素子のアナログ駆動制御信号に変換する。このアナログ駆動制御信号は、１つまたは複数の電圧経過から成り、いわゆる波形である。従って個々のノズルは典型的に、２〜２０ピコリットルの間のインク滴を出力し得る。

制御用計算機２は、画像検査システム３の画像を評価し、ここから、色密度変動を調整するための補償の強さを計算することができる。この補償の強さは、制御用計算機２から、各印刷色に割り当てられたインクジェットコンバーターカード５ａ、５ｂに伝達される。ここで有利には、ノズル若しくは画像列毎の補償の強さが伝達される。このようにして、インク滴の出力が直接的に、インクジェットコンバーターカード５ａ、５ｂ上で操作される。しかも、制御用計算機２内で、新たな色分解版が、ラスターイメージプロセッサ内で製造される必要はない。本発明の主要な着想は、色密度の確率論的な上昇または低減を実現するために、インクジェットコンバーターカード５ａ、５ｂ上のデータを操作する、ということである。

インク滴は、４つの大きさ、０、Ｓ、ＭまたはＬにおいてのみ出力可能なので、インクジェットコンバーターカード５ａ、５ｂ上のデータは極めて低い解像度を有している。そのため、ここで高い量子化雑音が生じる。画像データの有用な周波数スペクトル内のノイズ密度を低減するために、ここで、インクジェットコンバーターカード５ａ、５ｂ上で、ΔΣ変調が使用される。ここで、ピクセル値の形態への画像データの変更は、ΔΣ変調される。これは、ズレを最小化するために、ピクセル毎に、色密度の目標値からのこれまでのズレが測定され、閾値に達すると、ピクセル値が正しい方向へ、上方または下方へ非連続的に変更されることによって、一定のパーセンテージの色密度変化が得られることを意味している。これによって、平均して、所望の密度変化を生じさせる一連のピクセル値変化が生じる。ここで、実行されるピクセル値変化は、ラスタに添っているので、これによってモアレ作用が生じ得る。このようなモアレ作用を回避するために、ΔΣ変調が、画像列毎に、乱数値によって初期化され、これによって、モアレパターンが形成されなくなり、観察者はモアレ作用を見ることがない。

本発明の方法によって、密度修正時に、デジタルグラフィックカード４ａ、４ｂ、４ｃおよび制御用計算機２が、新たにラスタライズされた印刷像を作成または処理する必要がなくなる。制御用計算機２が、補償の強さをノズル毎に計算し、色密度調整のために、これを直接的にインクジェットコンバーターカード５ａ、５ｂに転送するだけでよい。

しかし例外的に、確認された色密度のズレが、インクジェットコンバーターカード５ａ、５ｂ上の操作によって補償可能でない、または、十分に補償可能でない場合には、付加的に、色密度値の修正を、制御用計算機２における新たなラスタライズによって行うことができる。

１ インクジェット印刷機
２ 制御用計算機
３ 画像検査システム
４ａ，４ｂ，４ｃ デジタルグラフィックカード、
５ａ，５ｂ インクジェットコンバーターカード
６ 印刷ノズルを伴う印刷ヘッド

Claims (10)

1. 制御用計算機（２）を有する、ドットベースの印刷システム（１）にて、色密度値を変えるための方法において、
   前記制御用計算機（２）は、印刷像のラスタライズの後に前記色密度値の変更を行い、所定の目標色密度値を得るために、被印刷材料上に被着されるべき印刷ドットの数および／または大きさを変える、
   方法。
2. 前記制御用計算機（２）は、前記被印刷材料上に被着されるべき前記画像ドットの数または大きさを変えることによって、色密度における変動を修正する、
   請求項１記載の方法。
3. 前記ドットベースの印刷システムは、インクジェット印刷機（１）であり、少なくとも１つのデジタルグラフィックカード（４ａ，４ｂ，４ｃ）を有しており、
   前記少なくとも１つのデジタルグラフィックカード（４ａ，４ｂ，４ｃ）は、前記インクジェット印刷機（１）によって出力されるべきインク滴の大きさを変えることによって、前記被印刷材料上に被着されるべき印刷ドットの大きさを変える、
   請求項１または２記載の方法。
4. 前記インクジェットのインク滴の大きさは、４つの異なる大きさで出力される、
   請求項３記載の方法。
5. 前記制御用計算機（２）は、１つまたは複数の印刷ヘッド（６）内の印刷ノズルを駆動制御する１つまたは複数の印刷ヘッド駆動制御電子カード（５ａ，５ｂ）に接続されており、
   前記印刷ヘッド駆動制御電子カード（５ａ，５ｂ）は、前記印刷ノズルを駆動制御する際に、前記色密度値の変更を行う、
   請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 前記制御用計算機（２）と前記印刷ヘッド駆動制御電子カード（５ａ，５ｂ）との間に、１つまたは複数の印刷色に対して、１つまたは複数の、割り当てられているデジタルグラフィックカード（４ａ，４ｂ，４ｃ）が設けられている、
   請求項５記載の方法。
7. 各印刷色に対して、１つのデジタルグラフィックカード（４ａ，４ｂ，４ｃ）が設けられており、各デジタルグラフィックカード（４ａ，４ｂ，４ｃ）は、１つまたは複数の印刷色の処理を制御する、
   請求項６記載の方法。
8. 前記制御用計算機（２）に、画像検査システム（３）の画像データが供給され、前記画像検査システム（３）は、前記ドットベースの印刷システム（１）によって作成された被印刷材料を検出する、
   請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
9. 前記被印刷材料上に被着されるべき前記印刷ドットの色密度値を変更する際に、量子化雑音を最小化するために、修正関数、特にΔΣ変調を使用する、
   請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
10. 前記被印刷材料上に被着されるべき前記印刷ドットは、行と列で配置されており、
    前記修正方法は、ΔΣ変調であり、
    前記ΔΣ変調の使用時に、前記ΔΣ変調を画像列毎に乱数値によって初期化する、
    請求項９記載の方法。

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