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技術 印刷ヘッドの確率論的監視

出願人 ハイデルベルガードルツクマシーネンアクチエンゲゼルシヤフト
発明者 シュテフェンネープニクラスレモンノリックアンドレアスヘンイェンスフォアヒェアンドレアスフェールナー
出願日 2019年7月10日 (1年5ヶ月経過) 出願番号 2019-128410
公開日 2020年1月16日 (11ヶ月経過) 公開番号 2020-006690
状態 特許登録済
技術分野 インクジェット(インク供給、その他)
主要キーワード 補償措置 欠陥商品 下方境界 特性値測定 評価判断基準 カーネル密度 テスト印刷パターン 損失関数
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年1月16日)のものです。
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図面 (7)

課題

計算機(6)によって、インクジェット印刷機(7)において、欠陥を有する印刷ヘッド(5)を検出および補償する方法である。

解決手段

計算機(6)は、印刷ノズルテストパターンおよび/または面を占有している要素の評価によって、印刷ヘッド(5)の個々の印刷ノズルに対する特性値を求め、閾値に基づいて、印刷ノズルの故障確率(12)を計算し、特定の故障確率(12)を超えた場合に、該当する印刷ノズルを補償し、計算機(6)は、印刷ヘッド(5)の個々の印刷ノズルの個別の故障確率(12)によって、印刷ヘッドの故障確率(17)を計算し、これに関連して、補償措置(18)が導入される。閾値が多次元特性値境界(16)に相当し、多次元特性値境界から、計算機(6)が、アルゴリズムを用いて、カーネル密度推定器(11)によって、多次元分布関数を介して、印刷ノズルの故障確率(12)を計算する。

概要

背景

インクジェット印刷機では、故障機能低下または傾斜噴射等の欠陥を伴う、識別されていない欠陥印刷ノズルによって欠陥商品、ひいては販売されるべきではない印刷物が生じてしまう。課題は、このような欠陥をできるだけ回避すること、および欠陥の無い製品または少なくとも欠陥が低減されている製品を保証することである。各個々の印刷ノズルの質はここで、特有特性値を介して表される。これらの特性値は例えば、強さ、傾斜性グレースケール値であり、適切なテスト印刷パターンの記録の適切な画像処理によって得られる。これらの特性値は通常、印刷動作中に、所定のインターバルで求められる。

印刷ノズルの質は汚れによって変化し得るので、特定の閾値を超えてから、充分な印刷の質を再生するための措置が講じられることがある。これらの措置には例えば、パージ印刷ヘッドの種々の洗浄プログラムから印刷ヘッドの交換までが含まれる。これは、顧客における生産に関連しているが、組み立てにおける品質保証においても既に関連している。複数の個々の規定によって論理的に結合される、このためによく使用される判断基準は、故障している印刷ノズルの数である。別の判断基準は、1つの印刷ヘッドの全ての印刷ノズルの傾斜噴射値の標準的な偏差である。これらのデータはここで、2つのアプローチによって、1回の測定から得られる。

まだ機能している、隣接する印刷ノズルが、吐出するインク量を増大することによって、個々の故障している印刷ノズルを補償することができる。

このような事情は、印刷ヘッドの交換が必要か否かを判断する際に、故障している印刷ノズル間の機能している印刷ノズルの間隔が僅かであることが必要であるという点において顧慮される。

さらに、現下既知の方法は、いわゆるαエラーおよびβエラーを低減させない。これらのエラーはそれぞれ、本来は機能できる印刷ノズルがどれくらい多く、誤って遮断および補償されているのか(αエラー)もしくは本来は欠陥を有している印刷ノズルがどれくらい多く補償されていないのか(βエラー)を示している。これによって、印刷ノズルのレベルでも、上述したパージ、洗浄および印刷ヘッド交換等の印刷ヘッドに対する措置に関しても補償措置の不要な投入が行われてしまう、または印刷の質が低下してしまう。したがって公知の方法は、厳密に言えば、印刷ノズルの特性値にばらつきがない、安定した、噴射プロセス前提としている。しかし、このような前提は、実際の条件下では保持されない。

したがって、特性値が繰り返し求められる。すなわち、測定が複数回実行される。ここで特性値が、これらの測定のうちのいずれかにおいて設定値を上回ると、この印刷ノズルは欠陥を有しているとされる。この結果、欠陥印刷ノズルの数が増大する。さらに、この数は、測定の回数に関連している。すなわち、プロセスにばらつきがある場合には、さらなる各測定時に、別の印刷ノズルが規定から外れる可能性がある。さらに、測定が任意の頻度で行われる場合には、いずれかは、全ての印刷ノズルが故障しているとされることになる。さらに、断定的な、いわばバイナリクラス分けが行われる。すなわち、個々の印刷ノズルは良品不良品であり、印刷ノズルの元来のアナログの状態がどのように良好であるかは考慮されない。

さらに米国特許出願公開第2010/0165022号明細書(US20100165022A1)から、検査ステムを含んでいるインクジェット印刷機に関する方法が公知であり、ここで方法は、講じられる措置に関する判断のために用いられる。ここに記載されている手法は、故障しているノズルの数に基づいた、一種故障確率を判断基準として用いる。

さらに、このような問題に対して、現下の時点ではまだ開示されていない、独国特許出願DE102018204312.4から、印刷物の、人間による評価をできるだけ最良再現する、閾値の重み付けされた、最適な算出のための手法およびストラテジーが公知である。このような閾値は、統計的な予測モデルに対して使用され得る。この予測モデルは、各印刷ノズルに対して、印刷の質のトレランス境界を越えている確率を、過去の測定値に基づいて予測する。印刷物の人間による評価に最適に合わせられた閾値を使用することによって、αエラーおよびβエラー(経営学的な見方では、生産者リスクおよび消費者リスクとして知られている)が、エラー判断に対するできるだけ低いリスクまで低減される。これを重み付けして行うこともできる。例えば消費者リスクが、生産者リスクよりも10倍重要である場合には、相応に重み付けされた総体的なリスクをこのようにして低減することもできる。しかし、この出願は完全に、個々の印刷ノズルの、確率に基づいた閾値算出ひいてはこのような印刷ノズルの検出および補償に制限されている。印刷ヘッド自体は詳しく考察されない。

さらに、米国特許第5587730号明細書(US5587730B)から、冗長的印刷機能を有する、熱を用いたインクジェット印刷機が公知である。これは、第1の色のインク滴を印刷するメイン印刷ヘッドと、第1の色および/または別の色のインク滴を印刷するサブ印刷ヘッドとを含んでいる。サブ印刷ヘッドは、選択的に、第1のモードまたは第2のモードに従って印刷を行う。第1のモードでは、サブ印刷ヘッドが、メイン印刷ヘッドに加わり、2つの印刷ヘッドが、第1の色のインク滴を印刷する。メイン印刷ヘッドが故障している場合に、第2のモードにおいて、メイン印刷ヘッドの代わりにサブ印刷ヘッドが、第1の色のインク滴を印刷する。

概要

計算機(6)によって、インクジェット印刷機(7)において、欠陥を有する印刷ヘッド(5)を検出および補償する方法である。計算機(6)は、印刷ノズルテストパターンおよび/または面を占有している要素の評価によって、印刷ヘッド(5)の個々の印刷ノズルに対する特性値を求め、閾値に基づいて、印刷ノズルの故障確率(12)を計算し、特定の故障確率(12)を超えた場合に、該当する印刷ノズルを補償し、計算機(6)は、印刷ヘッド(5)の個々の印刷ノズルの個別の故障確率(12)によって、印刷ヘッドの故障確率(17)を計算し、これに関連して、補償措置(18)が導入される。閾値が多次元特性値境界(16)に相当し、多次元特性値境界から、計算機(6)が、アルゴリズムを用いて、カーネル密度推定器(11)によって、多次元分布関数を介して、印刷ノズルの故障確率(12)を計算する。

目的

課題は、このような欠陥をできるだけ回避すること、および欠陥の無い製品または少なくとも欠陥が低減されている製品を保証することである

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

計算機(6)によって、インクジェット印刷機(7)において、欠陥を有する印刷ヘッド(5)を検出および補償する方法であって、前記方法では、前記計算機(6)は、印刷ノズルテストパターンおよび/または面を占有している要素の評価によって、印刷ヘッド(5)の個々の印刷ノズルに対する特性値を求め、閾値に基づいて、前記印刷ノズルの故障確率(12)を計算し、特定の故障確率(12)を超えた場合に、該当する印刷ノズルを補償し、前記計算機(6)は、印刷ヘッド(5)の前記個々の印刷ノズルの個別の前記故障確率(12)によって、前記印刷ヘッドの故障確率(17)を計算し、これに関連して、補償措置(18)が導入される方法において、前記閾値が多次元特性値境界(16)に相当し、前記多次元特性値境界から、前記計算機(6)が、アルゴリズムを用いて、カーネル密度推定器(11)によって、多次元分布関数を介して、印刷ノズルの前記故障確率(12)を計算する、という特徴を有している方法。

請求項2

前記個々の印刷ノズルの前記特性値が、一連の個別測定から形成され、前記計算機(6)によって統計的に記述される、請求項1記載の方法。

請求項3

前記計算機(6)は、前記印刷ノズルテストパターンおよび/または面を占有している要素の評価時に、欠陥を有すると識別された、前記印刷ヘッド(5)の各印刷ノズルに対して、それぞれn個の隣接する前記印刷ノズルの非故障確率が相互に乗算されることによって、前記印刷ヘッドの故障確率(17)を計算し、これによって、欠陥を有する各印刷ノズルに対して補償確率(14)が得られ、前記補償確率(14)から、前記印刷ヘッドの故障確率(17)が計算される、請求項1または2記載の方法。

請求項4

前記計算機は、欠陥を有すると識別された各印刷ノズルに対する前記補償確率(14)から、前記補償確率(14)が相互に乗算されることによって、前記印刷ヘッドの故障確率(17)を計算する、請求項3記載の方法。

請求項5

前記印刷ヘッドの故障確率(17)を計算するために、まだ欠陥の識別および遮断が行われていない、n個の隣接する各印刷ノズルの前記非故障確率(12)だけが相互に乗算される、請求項4記載の方法。

請求項6

前記計算機(6)は、補償措置(18)の導入のために、前記印刷ヘッドの故障確率(17)に加えて付加的に、印刷ノズルの欠陥の識別および遮断が行われている場合に、各n個の隣接する印刷ノズルのうちの所定の印刷ノズルの欠陥の識別および遮断が同様に行われているか否かも考慮する、請求項4または5記載の方法。

請求項7

前記計算機は、欠陥を有する各印刷ノズルの前記補償確率(14)から最も低い値が選び出されることによって、前記印刷ヘッドの故障確率(17)を計算する、請求項3記載の方法。

請求項8

前記補償措置(18)は、パージ洗浄および前記印刷ヘッド(5)の交換を含んでおり、前記印刷ヘッドの故障確率(17)が特定の境界値を上回ると導入される、請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。

請求項9

前記計算機(6)は、印刷ヘッド(5)の前記個々の印刷ノズルの前記個別の故障確率(12)を計算するために、前記印刷ヘッド(5)における前記印刷ノズルの位置を考慮する、請求項1から8までのいずれか1項記載の方法。

請求項10

印刷ヘッド(5)の前記個々の印刷ノズルの前記個別の故障確率(12)の計算時に、各個々の印刷ノズルの印刷特性重み付けが、特性値経過にわたった損失関数を使用して実行される、請求項1から9までのいずれか1項記載の方法。

技術分野

0001

本発明は、印刷ヘッド確率論的監視を用いて、インクジェット印刷機において、欠陥を有する印刷ヘッドを検出および補償する方法に関する。

0002

本発明は、デジタル印刷の技術領域に属する。

背景技術

0003

インクジェット印刷機では、故障機能低下または傾斜噴射等の欠陥を伴う、識別されていない欠陥印刷ノズルによって欠陥商品、ひいては販売されるべきではない印刷物が生じてしまう。課題は、このような欠陥をできるだけ回避すること、および欠陥の無い製品または少なくとも欠陥が低減されている製品を保証することである。各個々の印刷ノズルの質はここで、特有特性値を介して表される。これらの特性値は例えば、強さ、傾斜性グレースケール値であり、適切なテスト印刷パターンの記録の適切な画像処理によって得られる。これらの特性値は通常、印刷動作中に、所定のインターバルで求められる。

0004

印刷ノズルの質は汚れによって変化し得るので、特定の閾値を超えてから、充分な印刷の質を再生するための措置が講じられることがある。これらの措置には例えば、パージ、印刷ヘッドの種々の洗浄プログラムから印刷ヘッドの交換までが含まれる。これは、顧客における生産に関連しているが、組み立てにおける品質保証においても既に関連している。複数の個々の規定によって論理的に結合される、このためによく使用される判断基準は、故障している印刷ノズルの数である。別の判断基準は、1つの印刷ヘッドの全ての印刷ノズルの傾斜噴射値の標準的な偏差である。これらのデータはここで、2つのアプローチによって、1回の測定から得られる。

0005

まだ機能している、隣接する印刷ノズルが、吐出するインク量を増大することによって、個々の故障している印刷ノズルを補償することができる。

0006

このような事情は、印刷ヘッドの交換が必要か否かを判断する際に、故障している印刷ノズル間の機能している印刷ノズルの間隔が僅かであることが必要であるという点において顧慮される。

0007

さらに、現下既知の方法は、いわゆるαエラーおよびβエラーを低減させない。これらのエラーはそれぞれ、本来は機能できる印刷ノズルがどれくらい多く、誤って遮断および補償されているのか(αエラー)もしくは本来は欠陥を有している印刷ノズルがどれくらい多く補償されていないのか(βエラー)を示している。これによって、印刷ノズルのレベルでも、上述したパージ、洗浄および印刷ヘッド交換等の印刷ヘッドに対する措置に関しても補償措置の不要な投入が行われてしまう、または印刷の質が低下してしまう。したがって公知の方法は、厳密に言えば、印刷ノズルの特性値にばらつきがない、安定した、噴射プロセス前提としている。しかし、このような前提は、実際の条件下では保持されない。

0008

したがって、特性値が繰り返し求められる。すなわち、測定が複数回実行される。ここで特性値が、これらの測定のうちのいずれかにおいて設定値を上回ると、この印刷ノズルは欠陥を有しているとされる。この結果、欠陥印刷ノズルの数が増大する。さらに、この数は、測定の回数に関連している。すなわち、プロセスにばらつきがある場合には、さらなる各測定時に、別の印刷ノズルが規定から外れる可能性がある。さらに、測定が任意の頻度で行われる場合には、いずれかは、全ての印刷ノズルが故障しているとされることになる。さらに、断定的な、いわばバイナリクラス分けが行われる。すなわち、個々の印刷ノズルは良品不良品であり、印刷ノズルの元来のアナログの状態がどのように良好であるかは考慮されない。

0009

さらに米国特許出願公開第2010/0165022号明細書(US20100165022A1)から、検査ステムを含んでいるインクジェット印刷機に関する方法が公知であり、ここで方法は、講じられる措置に関する判断のために用いられる。ここに記載されている手法は、故障しているノズルの数に基づいた、一種故障確率を判断基準として用いる。

0010

さらに、このような問題に対して、現下の時点ではまだ開示されていない、独国特許出願DE102018204312.4から、印刷物の、人間による評価をできるだけ最良再現する、閾値の重み付けされた、最適な算出のための手法およびストラテジーが公知である。このような閾値は、統計的な予測モデルに対して使用され得る。この予測モデルは、各印刷ノズルに対して、印刷の質のトレランス境界を越えている確率を、過去の測定値に基づいて予測する。印刷物の人間による評価に最適に合わせられた閾値を使用することによって、αエラーおよびβエラー(経営学的な見方では、生産者リスクおよび消費者リスクとして知られている)が、エラー判断に対するできるだけ低いリスクまで低減される。これを重み付けして行うこともできる。例えば消費者リスクが、生産者リスクよりも10倍重要である場合には、相応に重み付けされた総体的なリスクをこのようにして低減することもできる。しかし、この出願は完全に、個々の印刷ノズルの、確率に基づいた閾値算出ひいてはこのような印刷ノズルの検出および補償に制限されている。印刷ヘッド自体は詳しく考察されない。

0011

さらに、米国特許第5587730号明細書(US5587730B)から、冗長的印刷機能を有する、熱を用いたインクジェット印刷機が公知である。これは、第1の色のインク滴を印刷するメイン印刷ヘッドと、第1の色および/または別の色のインク滴を印刷するサブ印刷ヘッドとを含んでいる。サブ印刷ヘッドは、選択的に、第1のモードまたは第2のモードに従って印刷を行う。第1のモードでは、サブ印刷ヘッドが、メイン印刷ヘッドに加わり、2つの印刷ヘッドが、第1の色のインク滴を印刷する。メイン印刷ヘッドが故障している場合に、第2のモードにおいて、メイン印刷ヘッドの代わりにサブ印刷ヘッドが、第1の色のインク滴を印刷する。

発明が解決しようとする課題

0012

したがって、本発明の課題は、インクジェット印刷機において、欠陥を有する印刷ヘッドを検出および補償する、改善された方法を見出すことである。

課題を解決するための手段

0013

上述の課題は、計算機によって、インクジェット印刷機において、欠陥を有する印刷ヘッドを検出および補償する方法によって解決される。この方法では、計算機は、印刷ノズルテストパターンおよび/または面を占有している要素の評価によって、印刷ヘッドの個々の印刷ノズルに対する特性値を求め、閾値に基づいて、これらの印刷ノズルの故障確率を計算し、特定の故障確率を超えた場合に、該当する印刷ノズルを補償する。ここでこの計算機は、印刷ヘッドの個々の印刷ノズルの個別の故障確率によって、印刷ヘッドの故障確率を計算し、これに関連して、補償措置が導入される。この方法は、閾値が多次元特性値境界に相当し、この多次元特性値境界から、計算機が、アルゴリズムを用いて、カーネル密度推定器によって、多次元分布関数を介して、印刷ノズルの故障確率を計算するという特徴を有している。本発明によるこの方法の核心部分は、計算された、印刷ヘッドの個々の印刷ノズルの個別の故障確率が、ここから、該当する印刷ヘッドの故障確率が、この印刷ヘッドに対して、境界として計算されるように相互に結合される、ということである。このような故障確率が計算されている場合には、補償措置が導入されるか否かを判断することができ、さらに場合によっては、どのような補償措置が導入されるかも判断することができる。ここでこの故障確率は、特性値の形態で、最後の先行する測定に関連して表される、現下の状態だけを常に表す。さらなる措置が必要であるかの判断に関して故障確率を評価するために、同様に、閾値が設けられる。特性値が通常、多次元特性値であるということを理解することが重要である。すなわち、個々の特性値は評価されず、同時に観察される複数の種々の特性値が評価される。これに相応して、個々の印刷ノズルの故障確率を求めるために用いられる閾値も多次元特性値境界である。このような計算は、アルゴリズムによって、有利には、カーネル密度推定器によって行われる。カーネル密度推定器は、多次元分布関数の使用を介して、印刷ノズルの故障確率を、多次元特性値および相応する多次元特性値境界に関して計算する。カーネル密度推定器による計算が不可能な場合には、正規分布使用可能である。

0014

この方法の有利な発展形態は、属する従属請求項ならびに属する図面を用いた説明から明らかである。

0015

本発明による方法の有利な発展形態では、個々の印刷ノズルの特性値が、一連の個別測定から形成され、計算機によって統計的に記述される。特定の印刷ヘッドの故障確率を計算するために、本発明による方法では当然、まずは、個々の印刷ノズルの故障確率が特定されなければならない。これは、一連の個別測定によって、個々の印刷ノズルの特性値が計測され、検出され、評価されることによって行われる。ここでこの評価は、統計的な記述によって行われ、詳細には、個々の特性値が一連の個々の測定にわたって統計的に検出されるという意図で行われ、これによって、時間にわたった個々の特性値のばらつきも相応に検出される。このような統計的な記述に従って、特性値が数学的に処理される。これは、これらが数学的な演算器によって、このような一連の特性値と閾値との比較が可能になるようにまとめられるという形態で行われる。ここで重要なのは、求められた一連の特性値に基づいた、特性値の想定される今後の展開に対する予測を作成することである。次に、故障確率が、予測された継続した特性値が閾値を上回る確率から得られる。

0016

本発明による方法の別の有利な発展形態では、計算機は、印刷ノズルテストパターンおよび/または面を占有している要素の評価時に、欠陥を有すると識別された、印刷ヘッドの各印刷ノズルに対して、それぞれn個の隣接する印刷ノズルの非故障確率が相互に乗算されることによって、印刷ヘッドの故障確率を計算する。これによって、欠陥を有する各印刷ノズルに対して補償能力が得られ、このような補償確率から、印刷ヘッドの故障確率が計算される。ここで、個々の印刷ノズルの故障確率が既知である場合には、ここから、本発明に相応して、該当する印刷ノズルが存在している印刷ヘッド全体の故障確率が計算されるはずである。これは、個々の印刷ノズルの故障確率を観察することによって行われるのではなく、既に欠陥を有すると識別されている印刷ノズルの各隣接する印刷ノズルの非故障確率を相互に乗算することによって行われる。すなわち、各印刷ノズルに対して、補償確率が計算される。次にこのような補償確率から、印刷ヘッド全体の故障確率が計算される。印刷ヘッドは、自身の個々の、欠陥を有する印刷ノズルがもはや補償されない場合にのみ、それ以上利用可能ではなくなるので、これは論理的でもある。基本的には、全体が次のようにして考察されるべきである。すなわち、欠陥を有すると識別された各印刷ノズルに対して、このような印刷ノズルと、補償に必要な、隣接する各印刷ノズルとから成る小グループが作成されて考察されるべきである。通常、ここでは、欠陥を有する1つの印刷ノズルの左側の隣接する2つの印刷ノズルおよび右側の隣接する2つの印刷ノズルが補償に使用され、欠陥を有する各印刷ノズルに対して、5つの印刷ノズルから成る小グループが生じる。このような、欠陥を有する印刷ノズルの補償確率を評価するために、次に、隣接する印刷ノズルの非故障確率が用いられる。欠陥を有するまたは故障している印刷ノズルは実際には常に、隣接する印刷ノズルによって補償されるので、印刷ヘッド全体の故障確率にとって、自身の隣接する印刷ノズルによって補償可能ではない印刷ノズルがどれくらい多く存在しているかが重要である。上述の方法によって、これが、印刷ヘッドの全ての印刷ノズルに対して求められ、次に、このような補償確率から、印刷ヘッド全体の故障確率が計算される。

0017

本発明による方法の別の有利な発展形態では、計算機は、欠陥を有すると識別された各印刷ノズルに対する補償確率から、印刷ヘッドの故障確率を計算する。これはこれらの補償確率が相互に乗算されることによって行われる。印刷ヘッドの故障確率は論理的には、個々の補償確率の乗算から生じる。印刷ノズルの個々の補償確率のこのような乗算が結果として過度に低い値をもたらす場合、印刷ヘッドの補償能力の回復のための措置が実行されなければならない。しかしこれが成功せず、これによって印刷ヘッドの故障確率が特定の境界を越えて上昇する場合には、印刷ヘッドは相応に交換されなければならない。

0018

本発明による方法の別の有利な発展形態では、印刷ヘッドの故障確率を計算するために、まだ欠陥の識別および遮断が行われていない、n個の隣接する各印刷ノズルの非故障確率だけが相互に乗算される。ここで重要なのは、欠陥を有する印刷ノズルの補償確率を介して印刷ヘッドの故障確率を計算するために、当然、それ自体まだ欠陥の識別および遮断が行われていない5つの印刷ノズルから成る小グループにおける非故障確率だけが相互に乗算されてよい、ということである。このような場合には、欠陥の識別および遮断が行われた、5つの印刷ノズルから成る小グループの中央の印刷ノズルは最終的に、もはや補償されない。このような該当する印刷ノズルに対する補償確率はここで当然、である。択一的な手法は、欠陥の識別および遮断が行われた個々の印刷ノズルの補償確率を計算する中間ステップを省き、単純に、隣接する各印刷ノズルの全体的な非故障確率だけを印刷ヘッド全体にわたって相互に乗算することである。これによって、印刷ヘッド全体の非故障確率が得られ、ここから、印刷ヘッド全体の故障確率を計算することができる。ここで、個々の印刷ノズルの補償確率を計算する中間ステップを行うか否かは、ユーザーに委ねられている。印刷ヘッドの故障確率の計算が、欠陥の識別が行われた個々の印刷ノズルの補償確率を計算する中間ステップを介して行われるか、または単に、隣接する印刷ノズルの全体的な非故障確率が迅速に相互に乗算されることによって、これが行われるかは、ここで、最終的な作用においてそれほど重要ではなく、欠陥の識別および遮断が行われた印刷ノズルが両方の場合において、故障確率もしくは補償確率の計算に用いられなくてよい。なぜなら、自身の各零の値に基づいて、これは、論理的に、印刷ヘッドの故障確率の数学的な計算を阻止するだろうからである。このような乗算における個々のファクターの柔軟性に基づいて、個々の印刷ノズルの補償確率に関する情報はいずれにせよ、印刷ヘッドの計算された、総故障確率に組み込まれる。これは、もはやこれを個々に証明することができない場合でも当てはまる。個々の印刷ノズルの補償確率に対してこのような個々の証明性が必要ない場合、このような中間ステップも問題なく省くことができる。

0019

本発明による方法の別の有利な発展形態では、計算機は、補償措置の導入のために、印刷ヘッドの故障確率に加えて付加的に、印刷ノズルの欠陥の識別および遮断が行われている場合に、各n個の隣接する印刷ノズルのうちの所定の印刷ノズルの欠陥の識別および遮断が同様に行われているか否かも考慮する。そうである場合には、欠陥の識別および遮断が行われた個々の印刷ノズルは補償可能ではない。なぜなら、自身の、5つの印刷ノズルから成る小グループ内に、さらに少なくとも1つの別の、同様に欠陥を有する印刷ノズルが存在するからであり、このことが、印刷ヘッドの計算された故障確率の他に、相応に考慮されなければならないからである。印刷ヘッドの故障確率の計算時に、このような印刷ノズルが、上述したように、考慮されないにもかかわらず、該当する印刷ヘッドの状態の評価に対して、当然、このような補償不可能な個々の印刷ノズルに関する情報は極めて重要であり、無視されるべきではない。

0020

本発明による方法の別の有利な発展形態では、計算機は、欠陥を有する各印刷ノズルの補償確率から最も低い値が選び出されることによって、印刷ヘッドの故障確率を計算する。印刷ヘッドに対する択一的な評価判断基準は、ワーストケース確定することである。これは、欠陥の識別および遮断が行われた全ての印刷ノズルに対する補償確率が相互に乗算されるのではなく、単に、最も悪い補償確率が選び出され、印刷ヘッド全体に対するワースト・ケース値として使用されることによって行われる。印刷ノズルに対する最も低い補償確率は、ここで、印刷ヘッド全体の故障確率を表す。

0021

本発明による方法の別の有利な発展形態では、補償措置は、パージ、洗浄および印刷ヘッドの交換を含んでおり、印刷ヘッドの故障確率が特定の境界値を上回ると導入される。印刷ヘッド全体の故障確率が特定の境界値または閾値を上回ると、上で挙げた補償措置が実行されなければならず、これによって印刷ヘッドが投入可能であることが保証される、もしくは再び投入可能にされる。多くのケースにおいて、パージ、すなわち、高い圧力による印刷ノズルを通じたインクの押し出し、または洗浄によって充分に、個々の印刷ノズルを再び投入可能にし、これによって、印刷ヘッドの総故障確率が境界値を下回るようにすることができる。これが充分でない場合には、印刷ヘッドが交換されなければならない。

0022

本発明による方法の別の有利な発展形態では、計算機は、印刷ヘッド(5)の個々の印刷ノズルの個別の故障確率を計算するために、印刷ヘッドにおける印刷ノズルの位置を考慮する。印刷ヘッドにおける印刷ノズルの位置、すなわち、例えば印刷ヘッドのどのブロックに印刷ノズルが位置しているか、またはこれが縁部に位置しているかは、印刷ノズルの性能、ひいては印刷ノズルの故障確率に同様に影響を及ぼす。したがって、印刷ノズルの位置は、故障確率の計算時に相応に考慮されるべきである。

0023

本発明による方法の別の有利な発展形態では、印刷ヘッドの個々の印刷ノズルの個別の故障確率の計算時に、各個々の印刷ノズルの印刷特性の重み付けが、特性値経過にわたった損失関数を使用して実行される。印刷ノズルの個別の故障確率の計算時に影響を与える特性値経過は、個々の特性値測定のばらつきから生じる。このようなばらつきが極めて大きいが、依然としてトレランス境界内にある場合、ばらつきが小さい場合と類似した故障確率が生じる。これを阻止し、特性値の比較的大きい散乱を、個々の印刷ノズルの計算された故障確率においても再現するために、特性値経過にわたって、いわゆる損失関数が設けられる。これは例えば放物線状である。これによって、各特性値に対する最適な目的点の近傍に位置する特性値に対して最小の損失が生じるが、特性値に対する比較的高い損失が、別の方向でトレランス境界を散乱させる。

0024

本発明自体ならびに本発明の構造的かつ/または機能的に有利な発展形態を以降で、属する図面を参照して、少なくとも1つの有利な実施例に基づいて詳細に説明する。図面では、相互に対応する要素にそれぞれ同じ参照番号が付けられている。

図面の簡単な説明

0025

枚葉インクジェット印刷機の構造の例
ミッシングノズルによって生じた空白行の概略的な例
3つの印刷ノズルへのカーネル密度推定の適用
隣接している印刷ノズルのカーネル密度推定の差
印刷ノズルが、欠陥を有する、隣接している印刷ノズルの補償に寄与することができる、累積された確率
本発明による方法の概略的なフロー

実施例

0026

有利な実施形態の適用領域は、インクジェット印刷機7である。このようなインクジェット印刷機7の基本的な構造の例は、印刷基材2を印刷機構4に供給するフィーダ1から、デリバリ3までであり、図1に示されている。印刷機構では印刷ヘッド5によって印刷が施される。ここでこれは、制御計算機6によってコントロールされる枚葉インクジェット印刷機7である。このような印刷機7の動作時には、上述したように、印刷機構4内の印刷ヘッド5内で、個々の印刷ノズルが故障することがある。この結果「空白行」9もしくは多色印刷の場合には、歪んだ色値が生じる。このような「空白行」9の例は、図2において、印刷画像8において示されている。

0027

本発明による方法の基礎は、従来技術から知られている、統計的な予測モデルによって求められた閾値の、重み付けされた、最適な算出方法である。ここでこの予測モデルは、各ノズルに対して、印刷の質のトレランス境界16を上回る確率12を、過去の測定値に基づいて予測する。ここには、このような多次元特性値境界16がどのようにして得られるか、もしくは1次元の場合には、1種類だけの特性値のもとで、どのようにして境界値16が得られるのかが示されている。このような特性値境界16は、現下の特性値の特徴に関連して利用され、これによって、各個々の印刷ノズルに対する故障確率12を示すことができる。これらの特性値は、一連の個別測定から形成される。ここで重要なのは、これらの特性値が統計的に記述され、これに相応して、数学的に処理されるということである。本発明による方法は計算機支援されて実施され、ここで、有利な計算機6は、インクジェット印刷機7の上述した制御計算機6である。

0028

図6には、本発明による方法のフローが、有利な実施形態で、概略的に示されている。本発明による方法を実施するために、印刷ノズルテストパターンを印刷し、カメラによって読み込み、このようにして、デジタル化されたテストパターン画像15を、印刷ノズルの質に関して評価することが必要である。有利な構成では、充分なデータベースを提供するために、少なくとも30回のテストパターン印刷および相応する測定が必要である。カメラとして有利には、インクジェット印刷機7の画像検査システムが使用される。これはインラインで、インクジェット印刷機内に存在している。有利には、いわゆるカーネル密度推定器11によって、測定から、すなわちデジタル化されたテストパターン画像15から、各印刷ノズルに対して、多次元分布密度関数が推定される。このようなカーネル密度推定11の例は、図3に示されている。ここでは、3つの印刷ノズルN1−N3の下方のトレランス境界と上方のトレランス境界との間の印刷領域(UTG−OTG)10が示されており、さらに実際の印刷経過が示されている。所望の領域10内で印刷を行う印刷ノズルが多くなるほど、印刷ノズルの故障確率12であるWは低くなる。このような結果を保証するために、有利な実施形態では、付加的に、印刷領域(UTG−OTG)10にわたって損失関数が設けられる。このような損失関数は、最適な印刷点の近傍にある特性値に対する損失を最小にする。しかし、特性値がトレランス境界(UTG,OTG)に近づくほど、損失がより高くなる。次に、多次元特性値境界16に基づいて、印刷ノズル毎に、隣接している印刷ノズルの間の差分形成によって、閾値を上回る確率13が計算される。これは図4において、図3に示されている印刷ノズルN1〜N3に対して示されている。このような差分形成の基礎は、これによって、個々の印刷ノズルにおいて、まだ、トレランス内に位置しており、したがって発見されていない個々の印刷ノズルの印刷点の偏差も識別されるということである。例えば印刷ノズルがぎりぎり、トレランス内で偏差して左へ印刷し、左側の隣接している印刷ノズルがぎりぎり、トレランス内で右へ印刷する場合、個々の印刷ノズルが特性値境界を守っていても、これは総計において、目に見えアーチファクトを生じさせてしまうことがある。しかし、差分形成によって、これが求められる。ここでは個々の印刷ノズルの故障確率12が結合され、1つの印刷ヘッドの総体的な故障確率17が示される。印刷ヘッド5のこのような故障確率は、ここで、措置18、例えばパージ、洗浄等をトリガするために利用される。これらの措置が成功した場合、通常のように印刷が継続され得る。しかし、これらの措置が成功しないままの場合には、これらは、反復して、すなわちパージ等の簡単な措置から始めて、種々の洗浄プログラムを介して、最終的な印刷ヘッド交換の措置まで繰り返されなければならない。

0029

ここで、本発明による方法を理解するために、印刷ヘッド5が実際には、常に、欠陥を有すると識別され、相応に遮断されている印刷ノズルを有している、ということに常に留意することが重要である。このような、欠陥を有する印刷ノズルを補償するために、常にn個の印刷ノズルが、欠陥を有する印刷ノズルの各側で必要であり、通常はn=2である。したがって、遮断されている各印刷ノズルに対して、5つの印刷ノズルから成る小グループが生じる。この5つの印刷ノズルから成る小グループとは、中央の遮断されている印刷ノズル、左側の2つの印刷ノズル、右側の2つの印刷ノズルである。5つの印刷ノズルから成る小グループの個々の故障確率12の結合は、2つの左側の印刷ノズルと、2つの右側の印刷ノズルの非故障確率の乗算によって行われ、ここでこの非故障確率は、1−故障確率から得られる。ここから、5つの印刷ノズルから成る小グループの中央である、該当する、遮断されている印刷ノズルの補償確率14が導出される。すなわち、補償確率14は、該当する5つの印刷ノズルから成る小グループ内で別の印刷ノズルが故障しており、これが5つの印刷ノズルの法則を破るので、欠陥を有する、遮断されている印刷ノズルがもはや補償されないという確率である。このような印刷ノズルはこの場合に、補償不可能な空白行9を生じさせる。空白行が生じる場合、印刷ヘッド5に対する措置18が必然的に講じられなければならない。これに対して、どこか別の箇所で、すなわち5つの印刷ノズルから成る小グループ内とは別の箇所で印刷ノズルの故障が生じている場合には、これは補償可能であり、迅速に措置18が講じられる必要はない。この場合には、次のサイクルの間に、このような故障が相応に考慮される。

0030

5つの印刷ノズルから成る小グループが複数個存在する場合、結果として生じる個々の確率12が、統計的に組み合わされてよい。これに対して、種々の手法が存在している。
1.ワースト・ケース考察
2.非故障確率12の乗算

0031

ワースト・ケース考察の場合には、単純に、最低の補償確率14が選択される。すなわち、各隣接する4つの印刷ノズルによる補償の確率が最も低い、5つの印刷ノズルから成る小グループの補償確率14が選択される。

0032

第2の場合には、印刷ヘッドの粗い特徴付けのために、N=2048の個々の非故障確率12が相互に乗算され、これによって、印刷ヘッドパフォーマンス(PHD)の形態の質の良さの基準が得られる。図5は、3つの印刷ノズルN1、N2およびN2048に対する例を、3つの各非故障確率12とともに示している。すなわち、3つの印刷ノズルは、予定された領域(UTG−OTG)において印刷を行い、したがって、場合によっては欠陥を有する、隣接している印刷ノズルの補償に適している。ここで、5つの印刷ノズルから成る小グループの補償確率14の計算の中間ステップを省くことができるが、これは必須ではない。既知の、欠陥を有する印刷ノズルは、その非故障確率12が零であり、これによって計算を妨害するであろうから、乗算から省かれなくてはならない。したがって、印刷ヘッド5の絶対的な補償能力は、このような質の良さの基準においては考慮されない。

0033

つまり、これは、印刷ヘッド5の2つの質の特性値が提供され、次にこれに基づいて、判断が行われ得るということを意味している。すなわち、印刷ヘッド5のワースト・ケース補償確率14および総体的な故障確率である。2つの特性値は完全に相互に結合されてもよい。つまり、結果として生じる印刷ヘッドパフォーマンスは、所定のトレランス内で印刷する、印刷ノズルの補償に関与していない全ての印刷ノズルの確率ならびに補償に関与している全ての印刷ノズルの補償能力の関数である。

0034

どのような故障確率12から、措置18、すなわちパージ、洗浄、印刷ヘッドの交換までの措置18がトリガされるのかは、とりわけ、最終製品への質の要求に関連している。これが空白行9の発生を容認する場合には、措置18は当然、すぐには必要とされず、特定の質の下方境界から、はじめて必要とされる。

0035

ここで、従来技術における手法との本質的な相違は、判断がここで、もはや数に基づいて行われるのではなく、確率に基づいて行われるということである。従来技術では、結果は断定的であり、すなわち、良品か不良品かである。本明細書で提案された手法では、これに対して、印刷ヘッド5全体に対して、連続した故障確率が示される。

0036

利点
・判断が、数に基づいて行われるのではなく、確率に基づいて行われる。より高い情報価値が存在するので、これはより高い確実性を有する。

0037

・良品の印刷ノズルが誤って遮断されない、もしくは比較的少数の良品の印刷ノズルしか誤って遮断されず、さらに、欠陥印刷ノズルが遮断されないことがない、もしくは遮断されない欠陥印刷ノズルは比較的少数である。これは、パージ、洗浄、印刷ヘッド交換等の措置18の投入が低減されることによるコスト削減につながり、さらにインクジェット印刷機7の比較的高い生産性につながる。

0038

・従来技術では、結果は断定的であり、すなわち、良品か不良品かである。本発明による手法では、印刷ヘッド5全体に対して、故障確率が示される。

0039

1フィーダ
2現下の印刷基材/現下の印刷シート
3デリバリ
インクジェット印刷機構
インクジェット印刷ヘッド
6計算機
7インクジェット印刷機
8 現下の印刷シート上の印刷画像
9空白行
10許容されている印刷領域(UTG−OTG)
11カーネル密度推定
12印刷ノズルの(非/)故障確率
13閾値を上回る確率
14補償確率
15デジタル化されたテストパターン画像
16特性値境界
17印刷ヘッドの総体的な故障確率
18 印刷ヘッドの質に対する措置

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