(57)【要約】      （修正有）【課題】走行方向の印刷ノズルの印刷品質に関して確実に検出し、かつ、効率的である、欠陥のある印刷ノズルを検出する方法を提供する。【解決手段】演算装置によりインクジェット印刷機において欠陥のある印刷ノズルを検出する方法であって、検出のために印刷ノズルテストパターンを印刷し、印刷ノズルテストパターンを、少なくとも１つの画像センサにより検出し、演算装置により、検出された印刷ノズルテストパターンの評価によって欠陥のある印刷ノズルを識別する、方法において、印刷ノズルテストパターンを形成するために印刷ノズルごとに面１４を印刷し、演算装置は、検出された印刷ノズルテストパターンを評価するために、各面の重心を求め、全ての面において、求められた重心の実際位置をそれぞれの目標位置と比較することを特徴とする。【選択図】図５
2020006688.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
演算装置（６）によりインクジェット印刷機（７）において欠陥のある印刷ノズルを検出する方法であって、
検出のために印刷ノズルテストパターン（１２）を印刷し、該印刷ノズルテストパターン（１２）を、少なくとも１つの画像センサにより検出し、前記演算装置（６）により、検出された前記印刷ノズルテストパターン（１２）の評価によって欠陥のある印刷ノズルを識別する、方法において、
前記印刷ノズルテストパターン（１２）を形成するために印刷ノズルごとに面（１３，１４）を印刷し、前記演算装置（６）は、検出された前記印刷ノズルテストパターン（１２）を評価するために、各前記面（１３，１４）の重心を求め、全ての前記面（１３，１４）において、求められた前記重心の実際位置をそれぞれの目標位置と比較する
ことを特徴とする、欠陥のある印刷ノズルを検出する方法。
【請求項２】
周期的に印刷された均一の間隔を置いた複数の前記面（１３，１４）の、上下に配置された特定数の水平の列を印刷することにより、前記印刷ノズルテストパターン（１２）を形成し、該印刷ノズルテストパターン（１２）のそれぞれの列に、それぞれ専ら周期的に、前記特定数の前記水平の列に対応する前記印刷ノズルが前記面（１３，１４）を形成することを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
周期的に印刷された相互に均一の間隔を置いた複数の前記面（１３，１４）を、同時に印刷基材（２）を停止させた状態で複数回の印刷により形成することを特徴とする、請求項２記載の方法。
【請求項４】
周期的に印刷された相互に均一の間隔を置いた前記複数の面（１３，１４）を、本刷りにおいて増大された吐出周波数によって複数回の印刷により形成することを特徴とする、請求項２記載の方法。
【請求項５】
各前記面（１３，１４）の前記重心を、前記面（１５）の縁に楕円を最適に適合させることにより求め、前記楕円の中心は、前記重心を成すことを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
各前記面（１３，１４）の前記重心を、前記面（１３，１４）の面積慣性モーメントを算出することにより求めることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
付加的に、前記面（１３，１４）の印刷点に関する局所的な密度分布でもって重み付けを行うことを特徴とする、請求項６記載の方法。
【請求項８】
各前記面（１３，１４）の前記重心を、印刷点に関する局所的な密度分布の頻度分布の推測により求め、前記頻度分布の推測において二次元正規分布が想定されることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
各前記面（１３，１４）の前記重心を求めるとき、前記重心の分散値を考慮することを特徴とする、請求項５から８までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次元の印刷ノズルテストパターンを用いることにより、欠陥のある印刷ノズルを検出する方法に関する。
【０００２】
本発明は、インクジェット印刷の技術分野にある。
【０００３】
インクジェット印刷機では、印刷ノズルが故障する、または特有の特性値が、設定された許容限度を超過することに基づきスイッチオフされることがある。両方のケースでは、印刷画像にエラーが発生する、たとえばいわゆる白スジ、つまり白い線がベタ面に生じるおそれがある。したがって、個々の印刷ノズルを判別できるようにするには、印刷動作時に特定の間隔で検出パターンを挿入しなければならない。そうすることで、これらの検出パターンは、ノズルに関して評価され、これにより印刷ノズルの今後のスイッチオフまたは再度のスイッチオンに関する決定が成される。
【０００４】
従来技術において、様々な検出パターンが知られている。広く知られた印刷ノズルテストパターンは、以下の通りである：各々の印刷ノズルが、１本の鉛直の線を印刷し、これらの鉛直の線は、これらが重ならず評価性が与えられるように、検出パターンにおいて配置されている：たとえばいわゆる１１ｅｒ−Ｍｕｓｔｅｒまたは「ｂｉｇ  Ｄｏｔ  Ｔｅｓｔ  Ｔｒｅｐｐｅｎ」。印刷ノズル番号と線との間の明確な対応関係が存在するので、対応付けが可能である。デジタル画像処理の方法を介して、各印刷ノズルに対して、特性値である振幅または印刷強さおよび位相、つまりずれ噴出値が求められる。
【０００５】
しかし、今日求められる全ての特性値は、専ら横方向、つまり印刷方向に対して横向きに関する。印刷基材の走行方向でも印刷ノズル品質の信頼性の高い通知を可能にするテストパターンはこれまで存在しない。しかも、これまでに存在する横方向のデータでは、特に白スジに関して全ての印刷品質問題を表すことはできない。そこで走行方向の特性値の変動も同様に印刷品質に重大な影響を有するという根拠のある疑いが存在する。
【０００６】
すなわち従来技術の欠点は、現在では個々のノズルに対して求められる全ての特性値が、専ら横方向に関するということである。しかも、これまでに存在する横方向のデータでは、全ての、特に白スジの印刷品質問題を表すことはできない。したがって、走行方向の特性値の変動は、これまでに使用された品質分析によって考慮されない。
【０００７】
米国特許出願公開第２０１３／０１８２０２９号明細書（ＵＳ  ２０１３／０１８２０２９Ａ１）において、印刷ノズルテストパターンから欠陥のある印刷ノズルを正確に検出するための充分な情報を求めることができないという同様の問題が知られている。したがってそこでは、異なる２つの印刷ノズルテストパターンを印刷することが提案される：通常に印刷される第１のノズルテストパターンおよび２倍のインク量で印刷される第２のノズルテストパターン。そのとき両方のテストパターンの評価を介して、故障した印刷ノズルを著しく、より確実に識別することができる。というのも、既知のインクの量の増加により、印刷ノズルの印刷不足または全く行われない印刷を極めて良好に検出することができるからである。しかしこの発明も、印刷ノズルテストパターンの印刷および評価によって求められた特性値が専ら横方向に関するという問題を解決しない。印刷ノズル品質を表すために走行方向のテストパターンを求めることは、このアプローチでも可能ではない。
【０００８】
したがって本発明の課題は、走行方向の、印刷ノズルの印刷品質に関して確実に表現することをも可能にし、したがって従来技術において公知の方法よりも効率的である、インクジェット印刷機において欠陥のある印刷ノズルを検出する方法を見出すことである。
【０００９】
この課題は、演算装置によりインクジェット印刷機において欠陥のある印刷ノズルを検出する方法であって、検出のために印刷ノズルテストパターンを印刷し、印刷ノズルテストパターンを、少なくとも１つの画像センサにより検出し、演算装置により、検出された印刷ノズルテストパターンの評価によって欠陥のある印刷ノズルを識別する、方法において、印刷ノズルテストパターンを形成するために印刷ノズルごとに面を印刷し、演算装置は、検出された印刷ノズルテストパターンを評価するために、各面の重心を求め、全ての面において、求められた重心の実際位置をそれぞれの目標位置と比較することを特徴とする、欠陥のある印刷ノズルを検出する方法により解決される。走行方向の、印刷ノズルに対する特性値を特定するための、印刷ノズルテストパターンの本発明による評価を可能にするために、印刷ノズルテストパターンは、各印刷ノズルが横方向の、つまり印刷方向に対して横向きの情報だけではなく、走行方向の、つまり印刷基材の走行方向に沿った情報をも含むように形成しなければならない。これは、各印刷ノズルがもはや一重の垂直の画線を形成するだけではなく、横方向のみならず走行方向の情報をも含む二次元の拡がりを有する面を形成することにより、達成される。この場合、演算装置が各面に対して、画像センサにより検出された、ひいてはデジタル化された印刷画像において、各面の重心を求めるように、評価が行われる。画像センサは、通常はカメラである。インクジェット印刷機が画像検査のためのインライン画像検出システムを有するとき、好適にはインライン画像検出システムのカメラ（システム）が使用される。重心は、各印刷ノズルにおける中心の印刷点に相応する。印刷ノズルテストパターンにおいて各面に対する目標印刷点ひいては事実上の目標重心が知られているので、実際の求められる重心は、目標重心と比較され、したがって所望の特性値が横方向だけではなく走行方向でも求められ、この特性値は、次いで、欠陥のある印刷ノズルを検出するために使用されることが可能である。好適には、本発明に係る方法は、枚葉インクジェット印刷機に使用される。しかも、輪転／ウェブインクジェット印刷機に問題なく使用することも可能である。
【００１０】
方法の、有利であり、したがって好適な発展形態は、付属の図面とともに、付属の従属請求項および明細書から明らかである。
【００１１】
本発明に係る方法の好適な発展形態によれば、周期的に印刷された相互に均一の間隔を置いた複数の面の、上下に配置された特定数の水平の列を印刷することにより、印刷ノズルテストパターンを形成し、印刷ノズルテストパターンのそれぞれの列に、それぞれ専ら周期的に、水平の列の特定数に対応する印刷ノズルが面を形成する。この場合、印刷ノズルテストパターンは、公知の方法で形成されるので、これまでの従来技術と同様に、各印刷ノズルにより、相応のテスト対象を含む特定数の水平の列が印刷される。各列においてｘ番目ごとの印刷ノズルだけが印刷するので、もちろん印刷ノズルテストパターンごとにｘに対応する列が必要である。しかし、従来技術において知られた印刷ノズルテストパターンとは異なり、本発明に係る方法では、もはや個々の鉛直の線を印刷するのではなく、重心を有する対応する面を印刷する印刷ノズルのテストパターンが形成される。
【００１２】
本発明に係る方法の別の好適な発展形態によれば、周期的に印刷された相互に均一の間隔を置いた複数の面を、同時に印刷基材を停止させた状態で複数回の印刷により形成する。これは、所望の相互に均一の間隔を置いた面を形成する最も効率的な方法を成す。というのも、そうすると、あとで相互に均一の間隔を置いた複数の面を形成する、特定の大きさを有するインク滴だけを形成すればよいからである。もちろんそのためには、鉛直の線が形成される、これまでの従来技術の場合とは異なり、印刷基材は、印刷ノズルの印刷プロセス中停止しなければならず、移動してはならない。その結果、印刷基材の搬送に対する相応の要求が生じる。というのも、相応の印刷ノズルテストパターンを印刷するために、基材を頻繁に停止させて、いくぶんか後続移動させなければならないからである。インクジェット印刷機は、基材搬送に関して、このような動作が可能なように構成しなければならない。
【００１３】
本発明に係る方法の別の好適な発展形態によれば、周期的に印刷された相互に均一の間隔を置いた複数の面を、本刷りにおいて増大された吐出周波数での複数回の印刷により形成する。相互に均一の間隔を置いた面を有する印刷ノズルテストパターンを形成するための、頻繁に停止させて、後続搬送させる、印刷基材の必要な搬送が極めて問題である場合には、代替的に、印刷基材が通常の本刷りのように移動するとき、相互に均一の間隔を置いた複数の面を有するテストパターンを形成することも可能である。しかしそのためには、相互に均一の間隔を置いた複数の面を形成するために、増大された吐出周波数が必要であり、これにより相互に均一の間隔を置いた複数の面においてより大きなインク滴を形成するために必要な複数回の印刷が保証される。２つのアプローチのうちのどちらが、つまり印刷基材が同時に停止された複数回の印刷かまたは本刷りで増大された吐出周波数での複数回の印刷かのどちらが用いられるかは、使用される印刷機システム、つまりインクジェット印刷機に何がより良好に適しているか、または何が使用者の好みにより対応するのかに依存する。
【００１４】
本発明に係る方法の別の好適な発展形態によれば、各面の重心を、面の縁に楕円を最適に適合させることにより求め、楕円の中心は、重心を成す。本発明に係る方法において必要な操作である、各面の重心を求めるために、様々なアプローチが可能である。これらのアプローチのうちの１つは、面の縁にわたって楕円を置く、または楕円が面の縁を相応に画定するように楕円を適合させることにある。これが実現されると、楕円の中心を算出することが可能であり、したがってこれは論理的に面の中心に一致する。この場合、この面の中心は、求められるべき面の重心に一致する。
【００１５】
本発明に係る方法の別の好適な発展形態によれば、各面の重心を、面の面積慣性モーメントを算出することにより求める。各面の重心を求める代替的な方法は、面積慣性モーメントの相応の算出である。どの方法が、つまり面積慣性モーメントの算出または使用される楕円の中心の算出のどちらがより有望であるかは、相応の印刷プロセスの状況に依存する。場合により、両方のアプローチを用いてもよく、この場合、より良好な結果をもたらすものが選択される。
【００１６】
本発明に係る方法の別の好適な発展形態によれば、付加的に、面の印刷点に関する局所的な密度分布でもって重み付けを行う。面を形成する、該当するノズルの印刷点に関する面の局所的な密度分布でもって重み付けを行うことにより、面積慣性モーメントの算出を付加的に改善することが可能である。
【００１７】
本発明に係る方法の別の好適な発展形態によれば、各面の重心を、印刷点に関する局所的な密度分布の頻度分布の推測により求め、頻度分布の推測において二次元正規分布が想定される。静的な方法、たとえば印刷点に関する局所的な密度分布の頻度分布の記載の推測により重心を求めることは、各面の重心を求めるための別のアプローチである。
【００１８】
本発明に係る方法の別の好適な発展形態によれば、各面の重心を求めるとき、重心の分散値を考慮する。印刷ノズルパターンにおいて各印刷ノズルにおける各面での相応の重心がばらつくことがあるので、つまり同一の印刷ノズルは、第１の印刷ノズルテストパターンにおいて、後続の印刷ノズルテストパターンとは別の重心を有するので、相応に求められる重心をすでに印刷が行われた印刷ノズルテストパターンの履歴において顧慮して、そうして得られた分散値を目標重心との比較に際して相応に考慮することが提案される。ゆえに、常に、それぞれ現在の印刷ノズルテストパターンの、それぞれ目下求められる重心しか比較のために考慮されないときよりも、相応の特性値のより確実な評価を、横方向および走行方向の両方で達成することができる。
【００１９】
以下、本発明自体、および本発明の構造的にかつ／または機能的に好適な発展形態を、付属の図面に関して、少なくとも１つの好適な実施の形態に基づいて詳説する。複数の図面において、相互に対応する要素には、それぞれ同一の符号が設けられている。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】枚葉インクジェット印刷機の構造の例を示す。
【図２】「ミッシングノズル」に起因する「白スジ」の例を概略的に示す。
【図３】鉛直の線を含むテストパターンの例を示す。
【図４】対象面を含むテストパターンの例を示す。
【図５】楕円重心が求められる対象面を示す。
【００２１】
好適な実施の形態の用途は、インクジェット印刷機７である。印刷ヘッド５により印刷が行われる印刷機構４へ印刷基材２を供給するためのフィーダ１からデリバリ３に至るまでのそのような機械７の基本構造の一例が、図１に示されている。印刷機７は、本形態では、枚葉インクジェット印刷機７である。枚葉インクジェット印刷機７は、制御演算装置６により管理される。この印刷機７の動作時、すでに記載したように、印刷機構４における印刷ヘッド５に設けられた個々の印刷ノズルの故障が生じることがある。この場合、結果として、「白スジ」９または多色刷りの場合には変化した色値が生じる。印刷画像８におけるそのような「白スジ」９の一例が、図２に示されている。
【００２２】
本発明に係る方法の目的は、横方向および走行方向の両方の情報を供給する、印刷ノズル特性値を検出するためのテストパターン１２を利用することである。そのようなテストパターン１２は、本発明によれば、以下のように形成される：
−基材２は、印刷中、印刷ヘッド５に対して相対移動せず、つまり停止している。
−各印刷ノズルは、極めて短い期間内で複数回印刷する。印刷プロセスごとにいわゆるＳ滴が形成される。
−その際、印刷ノズルは、これらが重ならず、評価性が与えられるように駆動制御される。たとえば、それぞれ１０番目の印刷ノズルが使用されるごとに、印刷ノズルテストパターン１２が合計で１０回印刷されなければならない。基材２は、個々の印刷の間に相応に摺動させられる。シートを摺動させることなく全ての印刷ノズルが印刷することも可能である。ただしこれは、印刷ヘッド幾何学形状に依存する。
【００２３】
図４は、そのような印刷画像の一例を示している。ここでは、より大きな点１３または滴１３だけを考慮すればよい。というのも、点１３または滴１３に対してのみ、１つの同一の印刷ノズルが複数回前後して印刷を行ったからである。一方、小さな点は、制御に起因して生じたものであり、完成したテストパターン１２には、これらは存在しないであろう。したがって、このことは単なる例と解されるべきである；最終的なテストパターン１２では、これに応じて全ての印刷ノズルが複数回印刷するだろう。したがって、各点１３は、大小にかかわらず、図４において、印刷ノズルに対応する。さらに、図４の全ての滴１３は、いわゆる「コーヒーステイン」１４を有する。これは、図５に再度詳しく示される。ただし、コーヒーステイン１４は、本発明に係る方法を損なうものではない。
【００２４】
制御演算装置６によって実行されるまたは補助される印刷ノズルテストパターン１２の評価は、以下のように行われる：ノズル番号に対する滴１３の対応付けは、カウントすることにより行われる。ヘッド幾何学形状、ひいてはｘ方向およびｙ方向の目標間隔が知られている。この場合、故障したノズルは、簡単な計算操作により考慮することが可能である。
【００２５】
各滴１３は、１つの同一の箇所での複数回の印刷の結果として、幾何学的に評価される。これは、以下のアプローチを介して行うことができる：
ａ）いわゆるカーブフィッティングによる縁１５に対する楕円の最適化された適合。楕円の中心または面積重心は、ｘ方向およびｙ方向の中心位置を成す。楕円は、平面内の角度位置とそれぞれの半軸の長さとにより、ｘ方向およびｙ方向の分散値に対する近似値を供給する。
ｂ）各印刷点において、ｘ方向およびｙ方向の面積重心および面積慣性モーメントの計算が行われる。これは、ｘ、ｙ位置値およびｘ、ｙ分散値に同様に対応する。さらに、印刷点に関する局所的な密度分布でもって重み付けを行うことが可能であり得る。
ｃ）各印刷点において、印刷点に関する局所的な密度分布に基づく、頻度分布の推測を行うことも可能であり得る。そのために、二次元正規分布を用いることが可能であり得る。これは、同様にｘ、ｙ位置値およびｘ、ｙ分散値に対応する。
【００２６】
滴の全体において、演算装置６により、印刷ノズルパターンの実際位置が目標位置と比較される。そのために、すでに現在の印刷ノズルテストパターン１０でも用いられる様々なアプローチが存在する。
【００２７】
図５は、左側に、本発明による、相応の縁（「コーヒーステイン」）を有するテストパターン１２からの面１４を例示している。右側には、アプローチａ）による縁１５に対して楕円が最適に適合された、同一の面が示されている。半軸および角度が良好に認められる。
【００２８】
ただし、これまでの印刷ノズルテストパターン１０が有する、たとえば基材および色の依存性に関する全ての制限は、本発明による、面１４を有する印刷ノズルテストパターン１２においても生じる。どの程度これらの特性値のどの性質が印刷品質制限を招くのか、現在のノズルテストパターン１０と同様に、それぞれ検査しなければならない。すなわち、たとえば印刷ノズルが白スジ９を形成するとき、決定された特性値の限度をそれぞれ求めなければならない。
【００２９】
代替的な実施の形態では、本発明による印刷ノズルテストパターン１２は、本刷りでも形成することが可能である。理想的には、このテストパターン１２の吐出周波数は、可能な限り最大に設定されるだろう；これは、４６ｋＨｚ〜１００ｋＨｚにある。
【００３０】
これにより、走行方向の引離しが最小化される。これにより、テストパターン１２は、引き続きコンパクトに表すことが可能であり、シートまたはウェブの走行による不都合な影響が最小化されている。一方、吐出周波数を増大させないと、テストパターン１２は、現在すでに使用されている、ノズル線を有するテストパターン１０と同様の外観となるだろう。そのような標準テストパターン１０は、図３に例示されている。小さな鉛直の線１１は、ここではそれぞれ４つの滴で形成された。
【００３１】
この代替的な実施の形態において、基材停止状態において形成されたテストパターン１２の場合と同様の評価戦略を利用することが可能である。評価について述べられたそこに該当するものと同じことが、同様に本実施の形態にも当てはまる。
【００３２】
従来技術に対する、本発明に係る方法または印刷ノズルテストパターン１２の利点は、個々の印刷ノズルにおいて求められる全ての特性値が、もはや横方向（ｘ方向）だけに関するのではなく、同様に印刷基材２の走行方向（ｙ方向）にも関することである。これにより、走行方向に依存する印刷品質問題、特に白スジ９をも説明することが可能である。たとえば、これは、一般的に走行方向の特性値の変動に関する。本発明に係る方法は、それぞれｘ方向およびｙ方向で位置値および分散値の両方を供給する。
【００３３】
ただし、テストパターン１２を検出するために使用されるカメラの充分な解像度が考慮されるべきである。とりわけ、画像検査／画質品質分析のためにインライン画像検出システムが使用されるとき、そこにあるカメラの解像度が充分でないことが多い。
【符号の説明】
【００３４】
１  フィーダ
２  目下の印刷基材／目下の印刷シート
３  デリバリ
４  インクジェット印刷機構
５  インクジェット印刷ヘッド
６  演算装置
７  インクジェット印刷機
８  目下の印刷シート上の印刷画像
９  白スジ
１０  鉛直の線を含む標準的な印刷ノズルテストパターン
１１  テストパターンにおける鉛直の印刷ノズル線
１２  本発明による、面を有する印刷ノズルテストパターン
１３  印刷ノズルテストパターンにおける面
１４  「コーヒーステイン」縁を含む単一の面
１５  縁に楕円が最適に適合された単一の面
【図１】
2020006688.tif 000003
【図２】
2020006688.tif 000004
【図３】
2020006688.tif 000005
【図４】
2020006688.tif 000006
【図５】
2020006688.tif 000007
【外国語明細書】
2020006688.tif 000008
2020006688.tif 000009
2020006688.tif 000010
2020006688.tif 000011
2020006688.tif 000012
2020006688.tif 000013
2020006688.tif 000014
2020006688.tif 000015
2020006688.tif 000016
2020006688.tif 000017
2020006688.tif 000018
2020006688.tif 000019
2020006688.tif 000020
2020006688.tif 000021
2020006688.tif 000022
2020006688.tif 000023
2020006688.tif 000024
2020006688.tif 000025
2020006688.tif 000026