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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft die Kalibrierung eines Farbdruckers. Insbesondere
betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Kalibrieren eines
Farbdruckers, wobei die Kalibrierung derart ausgeführt wird,
dass ein vorheriges Trainieren und eine teure Ausrüstung nicht
erforderlich sind.
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Beschreibung
des Stands der Technik
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Viele
Druckverfahren, einschließlich
eines elektrofotografischen Verfahrens und Tintenstrahlverfahrens,
sind aufwendig und können
aufgrund vieler unterschiedlicher physikalischer Faktoren und Umweltfaktoren
hinsichtlich ihrer Farbantwort driften, das heißt hinsichtlich der Menge an
Farbtoner oder Tinte bzw. Farbstoff, die auf ein Papier aufgedruckt werden.
Dies bedeutet, dass eine bestimmte Kombination von Eingabe-Farbmitteln
an den Drucker, Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz bzw. (c, m, y, k),
in einer unterschiedlichen Farbantwort resultieren, wenn diese mit
einem Drucker zu verschiedenen Zeitpunkten ausgedruckt werden oder
wenn diese Druckaufträge
an verschiedene Drucker des selben Modells erteilt werden. Vorzugsweise
sollte die Farbantwort über
die gesamte Zeit gleichmäßig und einheitlich
zwischen unterschiedlichen Geräten
sein. Systeme gemäß dem Stand
der Technik versuchen, die Unterschiede im Farbverhalten der gemessenen Antwort
des Druckers auf das Soll-Antwortverhalten abzugleichen, und zwar
mit Hilfe von verschiedenen Kalibrierungstechniken.
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Anwender
kalibrieren gegenwärtig
einen Drucker oder ein Kopiergerät
unter Verwendung eines Densitometers oder eines Scanners. Für die Zwecke
der hierin beschriebenen Erfindung bedeutet Kalibrierung Einstellungen
bzw. Anpassungen an einzelnen Tonern oder Farbwerten mittels eindimensionaler
Nachschlagetabellen (Lookup Tables), um für ein gleichmäßiges, vorhersagbares
Farbdrucken zu sorgen. Dieses Dokument beschreibt die Ziele, Techniken
und einen vorgeschlagenen Entwicklungsplan für ein Kalibrierungssystem,
das weder ein Densitometer noch einen Scanner benötigt sondern
visuelle Vergleiche durch einen untrainierten Anwender verwendet.
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Für eine allgemeine
Beschreibung des Prozesses zum Erzeugen von Farbdokumenten sei Bezug
genommen auf R.J. Rolleston, Color Printer Calibration Method For
Accurately Rendering Selected Colors, US-Patent Nr. 5,689,350 vom
18. November 1997 und R.J. Rolleston et at., Color Printer Calibration
Test Pattern, US-Patent Nr. 5,416,613 vom 16. Mai 1995, worin das
Wort Kalibrierung in den vorgenannten Titeln keine Kalibrierung
im Sinne der Erfindung bedeutet. Gemäß einem Lösungsansatz kann man die Erzeugung
von Farbdokumenten als einen zweistufigen Prozess betrachten. Zuerst
die Erzeugung des Bildes durch Scannen eines Originaldokuments mit
Hilfe eines Farbbild-Eingabeendgeräts bzw. Scanners oder Erzeugen
eines Farbbilds auf einer Workstation; und als zweites ein Drucken
des Bildes mit Hilfe eines Farbdruckers in Entsprechung zu den Farben,
die von dem Scanner oder dem computergenerierten Bild festgelegt
werden. Die Ausgabe des Scanners wird allgemein in einen RGB-kalibrierten
(rot-grün-blau)
Farbraum transformiert. Gemäß einem
anderen Lösungsansatz
können
computergenerierte Bilder zunächst
in dem kalibrierten RGB-Farbraum
definiert werden. Diese Farben werden unabhängig von einem speziellen Gerät festgelegt
und auf diese wird geräteunabhängig Bezug
genommen.
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Die
meisten Verfahren zum Kalibrieren im Sinne der Erfindung beinhalten
die Verwendung von möglicherweise
kostspieligen Geräten,
wie beispielsweise Densitometern oder Scannern, um die Farbantwort
des Druckers im Vergleich mit einer Soll-Antwort zu messen, wobei
die Farbantwort und die Soll-Antwort durch eine Dichte ausgedrückt werden.
Bei den Verfahren kann ein Algorithmus verwendet werden, um die
Differenz in dem Farbverhalten der gemessenen Antwort des Druckers
und der Soll-Antwort auszugleichen. In ähnlicher Weise erfordern viele
Verfahren zum Kalibrieren die Verwendung von sehr erfahrenen Bedienpersonen.
Wie in der PCT-Patentaruneldung Nr. WO92/01264 beschrieben, wird
ein solches System gemäß dem Stand
der Technik von gewissen Systemen eingesetzt, die typischerweise
in professionellen Preprint-Shops verwendet werden. In diesem Fall
spezifiziert der Anwender eine kleine Anzahl von Zielpunkten (für gewöhnlich 3
oder 4) auf einem Bild und steuert bzw. regelt die Farben an diesen
Punkten. Ein Hauptnachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass
der Prozess zum Spezifizieren der Zielpunkte eine sehr geschulte Bedienperson
erfordert.
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Ein
zweites System gemäß dem Stand
der Technik, das ebenfalls in der PCT-Patentanmeldung Nr. WO 92/01264 beschrieben
ist, wird von Desktopcomputer-Scannprogrammen
verwendet. Hierbei muss der Anwender nur wenige Parameter steuern, wie
beispielsweise Helligkeit und Kontrast, die eine Abbildung (Mapping)
der von dem Scanner gesehenen Farben steuern. Wiederum besteht ein
Hauptnachteil dieses Prozesses darin, dass dieser einen Anwender
erfordert, der vergleichsweise erfahren ist.
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Ein
drittes Verfahren gemäß dem Stand
der Technik, das in der PCT-Patentanmeldung Nr. WO 92/01264 beschrieben
wird, ist geräteabhängig, weil es
erfordert, dass der Scanner die Farben auf dem Blatt misst. Die
resultierende Kalibrierung besteht für die Kombination aus Scanner
und Drucker anstatt nur für
den Drucker selbst. Dieses Verfahren unterliegt gewissen Beschränkungen.
Beispielsweise lässt dieses
Verfahren keine Möglichkeit
zu, computergenerierte Bilder genau anzuzeigen oder zu drucken, das
heißt
Bilder, die nicht von eingescannten Bildern herrühren sondern ursprünglich von
dem Computer erzeugt wurden.
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Eine
gerätebasierte
Kalibrierung wird von Messungen von Geräten getrieben. Eine gerätebasierte
Kalibrierung führt
zu einheitlichen Ergebnissen, weil der menschliche Faktor minimiert
ist. Die Zeit, die für
eine Kalibrierung erforderlich ist und die Qualität der Ergebnisse
sind vorhersagbar. Obwohl Kalibrierziele für Kunden von einer erfahrenen
Bedienperson vorbereitet werden müssen, kann eine wenig erfahrene
Bedienperson eine sehr gute Kalibrierung vornehmen.
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Eine
Kalibrierung basierend auf menschlichem Sehen ist ebenfalls möglich (vergleiche
beispielsweise P. Engeldrum, W. Hilliard, Interactive Method and
System for Color Characterization and Calibration of Display Device,
US-Patent Nr. 5,638,117 (10. Juni 1997)). Eine sehvorgangsbasierte
Kalibrierung beruht auf der subjektiven Wahrnehmung durch das menschliche
Auge. Eine sehvorgangsbasierte Kalibrierung führt zu stärker abweichenden Ergebnissen
als eine gerätebasierte
Kalibrierung. Falls dieser jedoch gut ausgelegt ist, kann der Kalibrierungsprozess
rasch ausgeführt
werden und erheblich weniger Daten von den Zielen erfordern. Falls
auf eine Bedienperson abgestellt wird, ist der Mensch für gewöhnlich das
am Wenigsten beeinflussbare Element in dem Arbeitsablauf zum Drucken und
Bewerten. Die Qualität
der Kalibrierung kann von einer Bedienperson zu einer anderen Bedienperson
variieren.
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P.
Dundas, D. Temple, S. Zoltner, Printer Color and Gray Balance Adjustment
System, US-Patent Nr.
5,604,567 (18. Februar 1997) beschreiben einen Graustufenabgleich-Lösungsansatz für die Einstellung
eines Kopiergerätes
oder Druckers. Dundas offenbart eine Technik, die die Verwendung
von Ausdrucken von vielfarbigen Seiten für visuelle Vergleiche zulässt. Die
offenbarte Technik arbeitet im Zusammenhang mit speziellen Geräteeinstellungen und
-steuerwerten (beispielsweise Steuerwert für Entwicklerladung), erzeugt
jedoch keine digitalen Übertragungskennlinien
zur Druckersteuerung und sorgt deshalb nicht für eine gleichmäßige Schnittstelle
quer über
Druckermodelle und -technologien. Außerdem minimiert Dundas nicht
die erforderlichen Iterationen und minimiert nicht die Genauigkeit
der Kalibrierung in hervorgehobenen Bereichen und beim Graustufenabgleich.
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Es
wäre falsch
daraus zu schließen,
dass eine gerätebasierte
Kalibrierung im Vergleich zu einer visuell basierten Kalibrierung
stets die bessere Wahl ist.
- – Geräte kosten
Geld. Der Anwender mag eine gute Farbqualität wünschen, ist jedoch nicht bereit,
ein Densitormeter zu erwerben, das kostspieliger ist als viele Drucker
des unteren Preissegments, mit im Voraus festgelegten Referenz-Targets.
- – Geräte können unzuverlässige Ergebnisse
liefern. Einige Drucker des unteren Preissegments können über die
gesamte Seite nicht dieselbe Farbe erzeugen. Farbstoff und Feststoffpartikel können nicht
mit derselben Dichte über
die gesamte Seite aufgedruckt werden. Folglich kann ein Densitometer
einen inkorrekten Wert aufgrund der Position der Probe sehr präzise messen,
während
eine Bedienperson solche Probleme natürlicherweise kompensiert.
- – Papiere
können
unzuverlässig
sein. Sehr oft sind Papiere von geringer Qualität hinsichtlich der Dicke und
Beschichtung unregelmäßig. Druckergebnisse
können
deshalb stark variieren, was die Messergebnisse eines Densitometers
beeinflusst.
- – Eine
Bedienperson könnte
den Drucker mit einem anderen Papier als von dem Kalibrierungssystem
erwartet beschicken. Auch kann eine Bedienperson einen gewissen
Fleck auf einem bestimmten Blatt Papier feststellen, wo ein Probewert
gemessen wird. Dies geschieht oftmals, weil die Bedienperson zuviel
Vertrauen in das Densitometer hat und es weniger wahrscheinlich
ist, dass diese dessen Funktionsweise verifiziert.
- – Es
ist kein Kalibrierungsverfahren bekannt, das eine visuelle Kalibrierung
auf beliebige Soll-Farbantworten oder unterschiedliche Einstellungen
zulässt.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Kalibrierung einer
Farbdruckeinrichtung bereit, welches Verfahren umfasst:
Drucken
eines ersten Soll-Layouts, das gestufte einfarbige Bereiche für die Farben
Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz aufweist, wobei Bereiche einer geringen
Dichte gegen einen Hintergrund von Papierweiß gedruckt werden und Bereiche
einer hohen Dichte gegen einen Hintergrund mit einer Dichte von
100% gedruckt werden, und welches außerdem eine Gradierung bzw.
Stufung von schwarzen Bereichen gegen einen Hintergrund aufweist,
der grobkörnige schwarze
Punkte umfasst;
visuelles Vergleichen der einfarbigen Bereiche
mit ihren Hintergründen,
um Start- und Endpunkte für
jede der Farben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz zu identifizieren;
visuelles
Vergleichen der Gradierung bzw. Stufung von schwarzen Bereichen
mit deren Hintergründen, um
einen am besten passenden Wert für
die Farbe Schwarz zu bestimmen;
Festlegen einer Schwarz-Übertragungskurve
basierend auf den Start- und Endpunkten für die Farbe Schwarz und dem
am besten passenden Wert für
die Farbe Schwarz;
Drucken eines zweiten Soll-Layouts, das
den am besten passenden Wert für
die Farbe Schwarz verwendet, als Hintergrund-Grau, welches zweite Soll-Layout
eine Mehrzahl von Kandidaten-Graubereichen umfasst, die aus Mischungen
von Werten für die
Farben Cyan, Magenta und Gelb gebildet sind;
visuelles Vergleichen
des Hintergrund-Graus mit der Mehrzahl von Kandidaten-Graubereichen und
Auswählen
eines am besten passenden Graubereichs; und
Festlegen von Übertragungskurven
für jede
der Farben Cyan, Magenta und Gelb unter Verwendung der Start- und
Endpunkte für
die Farben Cyan, Magenta bzw. Gelb, sowie der jeweiligen Werte der
Farben Cyan, Magenta und Gelb des am besten passenden Graubereichs.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ferner eine Vorrichtung zum Kalibrieren
einer Farbdruckeinrichtung bereit, welche Vorrichtung umfasst:
Mittel,
um ein erstes Soll-Layout zu drucken, das gestufte einfarbige Bereiche
für die
Farben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz aufweist, wobei Bereiche einer
geringen Dichte gegen einen Hintergrund von Papierweiß gedruckt
werden und Bereiche einer hohen Dichte gegen einen Hintergrund mit
einer Dichte von 100% gedruckt werden, und welches außerdem eine
Gradierung bzw. Stufung von schwarzen Bereichen gegen einen Hintergrund
aufweist, der grobkörnige
schwarze Punkte umfasst;
Mittel zum Eingeben einer Nutzerauswahl,
die Start- und Endpunkte für
jede der Farben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz betrifft, welche
durch visuelles Vergleichen der einfarbigen Bereiche mit deren Hintergründen erhalten
werden können;
Mittel
zum Eingeben einer Nutzerauswahl eines am besten passenden Werts
für die
Farbe Schwarz, welcher durch visuelles Vergleichen der Gradierung
bzw. Stufung von schwarzen Bereichen mit deren Hintergründen erhalten
werden kann;
Mittel zum Festlegen einer Schwarz-Übertragungskurve
basierend auf den Start- und Endpunkten für die Farbe Schwarz und dem
am besten passenden Wert für
die Farbe Schwarz;
Mittel zum Drucken eines zweiten Soll-Layouts,
das den am besten passenden Wert für die Farbe Schwarz verwendet,
als Hintergrund-Grau, welches zweite Soll-Layout eine Mehrzahl von
Kandidaten-Graubereichen umfasst, die aus Mischungen von Werten
für die
Farben Cyan, Magenta und Gelb gebildet sind;
Mittel zum Eingeben
einer Nutzerauswahl eines am besten passenden Graubereichs, welche
durch visuelles Vergleichen des Hintergrund-Graus mit der Mehrzahl
von Kandidaten-Graubereichen erhalten werden kann; und
Mittel
zum Bestimmen von Übertragungskurven
für jede
der Farben Cyan, Magenta und Gelb unter Verwendung der Start- und
Endpunkte für
die Farben Cyan, Magenta bzw. Gelb, sowie der jeweiligen Werte der
Farben Cyan, Magenta und Gelb des am besten passenden Graubereichs.
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Das
Ausführungsbeispiel
stellt eine Kalibrierungsvorrichtung und ein Kalibrierungsverfahren
bereit, die bzw. das einem Nutzer erlaubt, einen Drucker ohne vorheriges
Training und ohne die Verwendung von teuren Messgeräten zu kalibrieren.
Das Ausführungsbeispiel
ist auch kompatibel zu einer Densitometer-Kalibrierung. Das Ausführungsbeispiel
erfordert keine speziellen im Voraus aufgedruckten Targets, die
kostspielig und schwierig herzustellen sein können und die im Laufe der Zeit
verblassen können. Das
Ausführungsbeispiel
ermöglicht
eine Kalibrierung auf beliebige Soll-Farbantworten, beispielsweise
Sollwerte einer Farbdruckeinrichtung oder Druckplatten, die DIC-Farbstoffe
oder SWOP-Farbstoffe verwenden. Die Sollwerte könnten von einem Profil des
internationalen Farbkonsortiums (International Color Consortium; „ICC") erzeugt werden.
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel
gemäß der Erfindung kompensiert
die Drift in der Farbantwort von Druckern dadurch, dass visuelle
Vergleiche von Ausdrucken vorgenommen werden, die mit einem zu kalibrierenden
Drucker erzeugt wurden. Der Prozess ist iterativ und kann deshalb
hinsichtlich der Grobheit oder Feinheit so gut wie gewünscht sein.
Das Endergebnis des Kalibrierungsprozesses ist ein Satz von vier
Kurven oder eindimensionalen Nachschlagetabellen, die das Verhalten
von Farbtonern oder Farbstoffen für Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz
des Druckers modifizieren, um für
einen gleichmäßigen, vorhersagbaren
Farbausdruck zu sorgen. Dieser Prozess der Anwendung von vier Kurven
bzw. eindimensionalen Nachschlagetabellen funktioniert in der Praxis
gut und funktioniert in der Theorie perfekt, wenn die Mischeigenschaften
der Farbtoner oder Farbstoffe sich nicht ändern und nur die Menge an Farbtoner
bzw. einzelnen Farben einer Modifizierung bedürfen. Auch sind Fehler, die
gemäß der Erfindung erzeugt
werden, dergestalt beschaffen, dass diese ohne weiteres festgestellt
und einfach korrigiert werden können.
Das heißt,
dass selbst dann, wenn ein Fehler auftritt, der Fehler leicht behoben
werden kann. Weil die Erfindung visuelle Vergleiche umfasst, können intelligente
Variationen der Soll-Tonerdichte bzw. Soll-Farbdichte, die von einem Anwender erzeugt
werden, dazu verwendet werden, um einen Fehler zu korrigieren.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein erstes Soll-Layout, das als die „Grenzwertseite" gemäß der vorliegenden
Erfindung bezeichnet wird;
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2 ist
ein zweites Soll-Layout, das eine reine 30%-Schwarztönung mit
Grauwerten vergleicht, die mit Hilfe der Farben Cyan, Magenta und Gelb
(nicht Schwarz) erzeugt wurden;
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3a und 3b stellen
ein Flussdiagramm dar, das den vollständigen Satz von Schritten des
Kalibrierungsverfahrens darstellt;
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4 ist
eine Darstellung einer Druckeranzeige gemäß der vorliegenden Erfindung;
und
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5 ist
ein schematisches Flussdiagramm, das die Schritte des Kalibrierungsverfahrens
gemäß der Erfindung
zeigt.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Die
Erfindung stellt eine Kalibrierungsvorrichtung und ein Kalibrierungsverfahren
bereit, die bzw. das einem Anwender erlaubt, einen Drucker ohne
vorheriges Training und ohne die Verwendung von teuren Messgeräten zu kalibrieren.
Die Erfindung ist auch kompatibel zur Densitometer-Kalibrierung. Die
Erfindung erfordert keine speziellen im Voraus bestehenden Referenz-Targets,
die kostspielig und schwierig herzustellen sein können und
die im Laufe der Zeit verblassen. Die Erfindung ermöglicht eine Kalibrierung
auf beliebige Soll-Farbantworten,
beispielsweise auf Sollwerte einer Druckeinrichtung oder von Druckplatten,
die DIC-Farbe oder SWOP-Farbe verwenden. Die Sollwerte könnten von einem
ICC-Profil (International Color Consortium) erzeugt werden. Das
bevorzugte Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung
gleicht die Drift in der Farbantwort von Druckern dadurch aus, dass
visuelle Vergleiche von Ausdrucken vorgenommen werden, die mit einem
zu kalibrierenden Drucker ausgeführt
werden. Der Prozess ist iterativ und kann deshalb hinsichtlich der
Grobheit oder Feinheit der Iterationen so gut wie gewünscht vorgenommen
werden. Das Endergebnis des Kalibrierungsprozesses ist ein Satz
von vier Kurven bzw. eindimensionalen Nachschlagetabellen, welche
das Verhalten von Farbtonern oder Farbstoffen für Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz des
Druckers modifizieren, um für
ein gleichmäßiges, vorhersagbares
Farbdrucken zu sorgen. Dieser Prozess der Anwendung von vier Kurven
bzw. eindimensionalen Nachschlagetabellen arbeitet in der Praxis gut
und in der Theorie perfekt, wenn die Mischeigenschaften der Farbtoner
bzw. Farben sich nicht ändern und
nur die Menge an Toner oder von einzelnen Farben einer Änderung
bedarf. Fehler, die gemäß der Erfindung
erzeugt werden, sind ebenfalls von der Art, dass diese ohne weiteres
detektiert und einfach korrigiert werden können. Das heißt, selbst
dann, wenn ein Fehler gemacht wird, kann der Fehler ohne weiteres
behoben werden. Weil die Erfindung visuelle Vergleiche umfasst,
können
intelligente Abwandlungen für
die Soll-Tonerdichte oder Soll-Farbdichte, die von einem Anwender
erzeugt wurden, verwendet werden, um einen Fehler zu korrigieren.
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Es
gibt verschiedene Methoden einer visuellen Kalibrierung, einschließlich beispielsweise
von Grauabgleich-Verfahren (bei denen gemischte Toner- oder Farb-Grauwerte
mit Grauwerten eines einzelnen Toners bzw. Farbstoffs verglichen
werden), Varianten (bei denen ein Anwender aus Ausdrucken, die hinsichtlich
eines gewissen Farbaspekts abweichen, einen bevorzugten Ausdruck
auswählt)
sowie absoluten Referenzverfahren (bei denen im voraus bestehende
Referenz-Targets sorgfältig
kontrolliert werden, die beispielsweise aus Eintoner-Bereichen oder einfarbigen
Bereichen bestehen, mit aktuellen Ausdrucken verglichen werden.
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Das
augenblicklich bevorzugte Ausführungsbeispiel
gemäß der Erfindung
verwendet die Grauabgleichslösung.
Dabei gibt es zwei grundlegende Teile für das Grauabgleichsverfahren.
Der erste Teil bestimmt die Toner- oder Farbantwort (Toner- oder Farbdichten)
des fraglichen Druckers. Der zweite Teil bestimmt die Kombinationen
aus gemischten Tonern oder Farben, die Grau ergeben.
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Es
ist notwendig, gewisse mathematische Vorbedingungen zu verstehen,
die zeigen, wie visuelle Vergleiche von drei Farbgrauwerten (c,
m, y) mit einfarbigen k-Grauwerten verwendet werden können, um
vier Kalibrationsfunktionen ⨍c, ⨍m, ⨍y und ⨍k zu
erzeugen. Man nehme an, dass eine ideale Dichteantwort einer Druckeinrichtung
bekannt ist und durch vier Funktionen gc(c),
gm(m), gy(y) und
gk(k) festgelegt ist. Die Argumente für die Funktionen
stellen Eingabe-Toner- oder -Farbwerte dar, die zwischen Null (kein
Toner bzw. keine Farbe) und Eins (gesättigter Toner oder Farbe) normalisiert
sind. Es sei angenommen, dass die aktuelle Antwort der Einrichtung
durch hc(c), hm(m),
hy(y) und hk(k)
gegeben ist: Falls modifizierte Eingangs-Tonerwerte oder Eingangs-Farbwerte
c', m', y' und k' dem Gerät zugeführt werden,
so dass gilt c' = ⨍c(c), m' = ⨍m(m), y' = ⨍y(y) und k' = ⨍k(k),
können
die Drifts bzw. Verschiebungen in der Druckeinrichtung kompensiert
werden.
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Das
Ziel besteht darin, die Funktionen ⨍c, ⨍m, ⨍y und ⨍k aufzufinden,
welche die Druckeinrichtung abgleichen. Beispielsweise insbesondere
für Cyan, hc(c') = hc(⨍c(c)) = gc(c).
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Lösen der
Gleichung ergibt die Ergebnisse
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Das
Symbol
bezieht
sich näherungsweise auf
eine Pseudo-Inverse, in dem Sinne, dass es die inverse Funktion
für h
c darstellt, falls diese nicht invertierbar
ist, sowie auf eine Approximation für die Inverse, falls die Funktion
nicht invertierbar ist. Beim Fortschreiten in ähnlicher Weise für die anderen
Toner oder Farben wird die Kalibrierungslösung wie folgt zusammengefasst:
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Es
sei nun angenommen, dass ⨍k bekannt ist. Außerdem sei angenommen, dass
es eine Äquivalenz-Beziehung
(c, m, y) = k für
alle k in dem Bereich [0,1] gibt, die für die gewünschten Sollwerte für die Einrichtung
gilt. Dies bedeutet, dass die Farben visuell identisch sind unter
der Voraussetzung, dass die ideale Antwort des Druckers (definiert
durch vier Funktionen gc, gm,
gy und gk) für die Einrichtung
bekannt ist. Man nehme als erstes an, dass der schwarze Kanal kompensiert
wird durch k' = ⨍k(k). Dann gilt eine andere Äquivalenz-Beziehung (c',m', y') = k'. Weil die visuellen
Antworten von k' und
k durch die Definition äquivalent
sind, dann findet man für
jedes c das Äquivalent
c', das diesem Wert
entspricht. In ähnlicher
Weise findet man für
jedes m das äquivalente
m', das diesem Wert
entspricht, sowie für
jedes y das Äquivalent
y', das diesem Wert
entspricht. Mit anderen Worten, die Funktionen für ⨍c, ⨍m, ⨍y werden durch Abgleich von drei Farb-Graustufen
oder einfarbigen Graustufen bestimmt.
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Der
Kalibrierungsprozess des bevorzugten Ausführungsbeispiels druckt zwei
Soll-Layouts aus dem Bedienfeld eines Druckers aus. Das erste Target (nachfolgend
als die „Grenzwertseite" (Limits Page) bezeichnet)
stellt die Basis für
eine Berechnung der akzeptabelsten Helligkeits-Antwort der Toner
oder Farben dar. Diese Seite enthält Zeilen von C, M, Y und K
sowie kreisförmige
Bereiche (obwohl die Bereiche nicht kreisförmig sein müssen) in einem abgestuften
Bereich aus Eintonerdichten oder einfarbigen Dichten. Die Variablen,
deren erneute Berechnung für
die Werte der Farbtoner oder Farben erforderlich ist, werden durch
Identifizieren der am weitesten links befindlichen Bereiche bestimmt,
die gegen deren Felder in jeder Zeile unterschieden werden können. Deren
entsprechenden numerischen Werte werden auf einem Kontrollfeld eines
Druckers eingegeben. Die Toner- oder Farbantwort des schwarzen Toners oder
der schwarzen Farbe wird durch Identifizieren desjenigen schwarzen
Bereichs bestimmt, der am besten zu einem gewissen Prozentsatz-Hintergrund der Farbe
schwarz passt, der mit einem groben bzw. grobkörnigen Muster aufgedruckt wurde.
Wenn sämtliche
Werte eingegeben worden sind, kann die Toner- oder Farbtonantwort
des Druckers erneut berechnet werden.
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Gemäß der 1,
dem gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsbeispiel
für die
Grenzwertseite, werden die Start- und Endpunkte von Primärfarben bestimmt.
Für jede
Zeile in der Grenzwertseite 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35 und 40 lokalisiert
der Anwender den am weitesten links befindlichen Bereich, der gegen
seinen Hintergrund unterschieden werden kann. Sehr helle Punkte
werden als Startpunkte in der Gradierung bzw. Stufung auf einem
Papier mit weißem Hintergrund
aufgedruckt. Der Anwender wählt
den hellsten Toner- oder Farbwert aus, der von dem Papierweiß unterschieden
werden kann. Die gegenwärtig
bevorzugten Werte werden in der ersten und letzten Zeile 50 und 55 angezeigt.
Dies wird für
jeden Primärtoner
bzw. jede Primärfarbe
ausgeführt,
um die Startpunkte zu bestimmt. Sehr dichte Toner- oder Farbbereiche
werden in der Gradation bzw. Stufung gegen einen dichteren Hintergrund
(100%) gedruckt. Der Anwender wählt
den dunkelsten Toner- oder Farbwert aus, der gegen den dichten Hintergrund
unterschieden werden kann. Dies wird für jeden Primärtoner oder
jede Primärfarbe
ausgeführt,
um die Endpunkte dieser Korrekturfunktionen zu bestimmen. Die Zeilen 5 und 10 sind
schwarz, die Zeilen 15 und 20 sind cyan, die Zeilen 25 und 30 sind
magenta und die Zeilen 35 und 40 sind gelb. Der
Anwender kann zwei Bereichswerte aus Bereichswerten für eine Farbkalibrierung
auswählen,
gegenwärtig
werden in 50 und 550 und 9 angezeigt. Falls irgendwelche der ausgewählten Werte
außerhalb
des Bereichs befindliche Werte sind, kann die Grenzwertseite erneut
mit einem modifizierten Testmuster erzeugt werden, das näher an der
bestimmten Druckerantwort liegt, und kann automatisch erneut ausgedruckt
werden.
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Eine
Bestimmung der Startpunkte der Primärtoner oder Primärfarben
ist erforderlich, weil beispielsweise 4% eines Toners oder einer
Farbe nicht gedruckt werden können,
wohingegen bis zu 1% eines anderen Primärtoners bzw. einer anderen
Primärfarbe
oder desselben Toners oder derselben Farbe, jedoch zu einem anderen
Zeitpunkt, gedruckt werden können.
Viele Faktoren können
dies bewirken, beispielsweise die fein abgestuften Farben eines
Papiers, die Farbe der Beleuchtung, die Abnutzung auf einem Drucker
oder eine korrekte oder ungenügende
Einstellung eines Druckers. Eine Bestimmung der Endpunkte der Primärtoner oder
Primärfarben
ist ebenfalls erforderlich, weil beispielsweise 90% einer Farbe
von 100% der selben Farbe visuell nicht unterschieden werden kann.
Dies bedeutet, dass ein Bild, das Schattendaten zwischen 90% und 100%
enthält,
an Einzelheiten verliert, was darin resultiert, dass viele Schatten
gleich aussehen. Eine Bestimmung der Endpunkte der Primärtoner oder Primärfarben
detektiert wirkungsvoll die Situation, dass eine Nachfrage nach
mehr Toner oder mehr Farbe nicht länger einen Unterschied macht.
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Die
Differenz zwischen den hellsten und dunkelsten Punkten der Primärtoner oder
Primärfarben bestimmt
den Dynamikbereich eines Druckers zu einem vorgegebenen Zeitpunkt.
Das Verhalten eines Druckers zwischen den beiden Endpunkten des schwarzen
Toners bzw. der schwarzen Farbe oder dessen Tonantwortverhalten
findet man zunächst durch
Drucken einer Gradierung bzw. Stufung von schwarzen Farbkreisen
mit der natürlichen
Auflösung des
Druckers gegen einen Hintergrund, der aus grobkörnigen schwarzen Punkten 45 besteht
(vergleiche 1). Dann lokalisiert der Anwender
den Kreis mit demjenigen Grauwert, der am besten zu dem Grauwert
des schwarzen Hintergrundmusters passt. Dies hilft bei der Bestimmung
der Schwarztonantwort des Druckers, das heißt des rein schwarzen Kanaleingabewerts,
der erforderlich ist, um einen vorbestimmten Helligkeitsgrad als
Sollwert zu erzeugen. Das gegenwärtig
bevorzugte Ausführungsbeispiel,
das in der 1 gezeigt ist, verwendet eine
Punktbedeckung des Hintergrunds von 30%.
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Das
zweite Target des bevorzugten Ausführungsbeispiels des Kalibrierungsprozesses,
das nachfolgend als die „Grauabgleich-Seite" bezeichnet wird,
vergleicht den rein schwarzen 30% – Toner bzw. die rein schwarze
30% – Farbe
mit Graustufen, die aus Tonern oder Farben aus cyan, magenta und
gelb erzeugt werden. Der Vergleich stellt Daten für berechnete
Korrekturen an den Bildern dar, die eine Abweichung des Druckers
von einem Normalverhalten kompensieren, nämlich einem theoretischen Verhalten,
beispielsweise unter Verwendung der Grenzwertseite, falls eine Bestimmung
einer Schwarzkanal-Tonantwort ausgeführt wird, wobei die Ergebnisse
der Schwarzkanal-Tonantwort in das Target weiter geleitet werden,
das ausgedruckt wird, und zwar für eine
Bestimmung der Werte für
C, M, Y, das heißt
für die
Grauabgleichsseite.
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Gemäß der 2 verwendet
die Grauabgleichsseite den 30%-Schwarzwert, der in der Grenzwertseite
gefunden wurde, um einen Rahmen aus rein schwarzem Toner oder rein
schwarzer Farbe zu drucken, der sich um Bereichen herum befindet,
um für
eine Grenze zu sorgen, die nachfolgend als Hintergrund-Grau 100 mit
der Auflösung
des Druckers bezeichnet wird. Die Grauabgleichsseite könnte andere
Prozentgrade der Schwarzwerte verwendet, die in der Grenzwertseite
gefunden wurden, um das Hintergrund-Grau zu drucken. 30% werden
bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
gemäß der Erfindung verwendet,
weil dieser Prozentsatz heller und visuell wichtig ist. Das Ziel
besteht darin, eine Mischung der Toner oder Farben CMY aufzufinden,
die mit derselben Helligkeit wie 100 einen besten Graustufenwert zurückgeben.
Es ist sehr schwierig, Graustufenwerte nur mit farbigen Farben wiederzugeben.
Das gegenwärtig
bevorzugte Ausführungsbeispiel
des nachfolgenden Prozesses ist iterativ. Als erstes ist das C,
M, Y-Grau des Druckers ein Bereich, der in der Mitte des Targets 125 gedruckt
wird. Die C, M, Y-Abweichungen von Grau befinden sich um den zentralen
Bereich herum. Jede Spalte von Bereichen repräsentiert eine Veränderung
in der Farbsättigung
mit Ausnahme der letzten Spalte von Mustern, die nur eine Änderung
in der Helligkeit repräsentiert, 150.
Zeilen von Mustern repräsentieren Änderungen
in der Sättigung 105, 110, 115, 120, 130, 135, 140 und 145.
Je weiter die Zeile eines Musters in einer Richtung weg von der
Mitte von C, M, Y-Grau liegt, desto dunkler ist die Farbe. Je weiter
weg die Zeile eines Musters in der anderen Richtung von der Mitte
von C, M, Y-Grau liegt, desto heller ist die Farbe. Die Werte des
Toners bzw. der Farbe in den Bereichen reicht von Null bis 255 und
wird in Potenzen von Zwei dargestellt, einschließlich beispielsweise von Eins,
Zwei, Vier und Acht. Die Muster werden in einer Sequenz angeordnet,
so dass ein Zugriff auf solche Werte in Form von einzelnen Schritten
geschaffen wird, was die Gradierung bzw. Stufung von Null bis 255
reflektiert.
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Das
Soll-Layout weist einen zentralen Bereich und einen peripheren Bereich
auf, so dass Variationen in den Toner- oder Farbdichten in dem zentralen
Bereich weniger intensiv sind als die Variationen in den Toner-
oder Farbdichten in dem peripheren Bereich. Die Position dieser
beiden Bereiche ermöglicht
einem Anwender, eine Kalibrierung rascher auszuführen, weil der Anwender mit
weniger Iterationen eine genauere Abgleichung auffinden kann.
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Der
Anwender lokalisiert denjenigen Farbbereich, der am besten zu dem
Grauwert passt, der sämtliche
der Bereiche umgibt. Der Anwender gibt eine einzige Zeile und eine
einzige Spalte auf einem Kontrollfeld ein, 150 und 155.
Jedes Mal, wenn ein Farbbereich und ein Helligkeitsbereich ausgewählt werden,
wird eine neue Grauabgleichseite mit dem ausgewählten Farbbereich als der mittlere
Bereich 125 erneut ausgedruckt. Dieser Prozess ist iterativ und
wird solange wiederholt, bis eine akzeptable Übereinstimmung festgestellt
wird. Dann stellt der mittlere Bereich 125 den besten Bereich
dar.
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Dann
werden das Verhalten der Toner oder Farben cyan, magenta und gelb
zwischen ihren jeweiligen Grenzwertpunkten sowie deren Beziehung zur
Drift von schwarzem Toner oder schwarzer Farbe berechnet. Das Endergebnis
ist ein Satz von vier Übertragungskurven,
die auf die Eingabe und Ausgabe der einzelnen Cyan-, Magenta-, Gelb-
und Schwarzkanäle
einwirken.
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Die
Erfindung kann auf mehr als eine Soll-Layoutseite mit verschiedenen
Hintergrund-Graustufen
erweitert werden, so dass für
jeden dieser Graustufenwerte ein Anwender eine Kombination von CMY
auffinden kann, die zu dem Hintergrund-Grau passt. Die Erweiterung
könnte
für eine genauere
Kalibrierung sorgen, zu den Kosten, dass der Anwender mehr Zeit
damit verbringen muss, um die Kalibrierung aufzuführen.
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Die 3a und 3b stellen
ein Flussdiagramm bereit, das einen vollständigen Satz von Schritten des
gegenwärtig
bevorzugten Kalibrierungsverfahrens darstellt. Die gegenwärtig bevorzugte
Prozedur wird dabei auf einem Bedienfeld eines Druckers ausgeführt. Aus
dem Bereitschafts- oder Stromsparmodus (300) drückt ein
Anwender die Menuetaste wiederholt (301), um zu dem Bildschirm
Visuelle Kalibrierung (302) überzugehen. Um zu dem Bildschirm
(303) Grenzwerte Ausdrucken überzugehen, drückt der
Anwender Enter (304). Um die Grenzwertseite zu drucken,
drückt
der Nutzer die Aufwärts- und
Abwärts-Pfeiltasten
und selektiert Ja (305). Um die Toner-Antwort oder Farbton-Antwort
des Druckers zurückzusetzen,
folgt der Anwender den Instruktionen, die auf der Grenzwertseite
(306) zur Verfügung
gestellt werden. Null und Neun stellen für die Kalibrierung außerhalb
des Bereichs befindliche Werte dar. Falls irgendeiner der eingegebenen
Werte für
eine beliebige Farbe Null oder Neun ist (307), kann die
Grenzwertseite erneut automatisch ausgedruckt werden (308).
Wenn sämtliche
Werte eingegeben worden sind, erscheint der Bildschirm Graustufen
Ausdrucken (309). Der Anwender drückt die Aufwärts- und
Abwärts-Pfeiltasten
und wählt
Ja aus (309), um die Grauabgleichseite auszudrucken. Um den
Grauabgleich des Druckers einzustellen, folgt der Anwender den Instruktionen,
die auf der Grauabgleichseite zur Verfügung gestellt werden (310).
Die Seite wird solange erneut ausgedruckt, bis der Anwender die
mittlere Zeile als den besten Bereich eingibt (311, 312).
Wenn die eingegebenen Werte zufrieden stellend sind, erscheint der
Bildschirm Farbtest Ausdrucken (313). Um eine Farbtestseite
auszudrucken, welche die ursprünglichen
Werte verwendet, sowie eine Farbtestseite, welche neue Werte verwendet,
drückt
der Anwender die Aufwärts- und Abwärts-Pfeiltasten
und wählt
Ja aus (314, 315, 316, 317).
Der Anwender vergleicht die Farbtestseite, welche die ursprünglichen
Kalibrierungswerte verwendet, mit der Farbtestseite, welche die
neuen Kalibrierungswerte verwendet (316). Wenn der Anwender mit
den Ergebnissen zufrieden ist, wählt
dieser auf dem Bildschirm Änderungen
Anwenden Ja (319, 320) und drückt Enter, um den Drucker auf
der Grundlage der zuvor eingegebenen Werte erneut zu kalibrieren
(321).
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Die 4 ist
eine Ansicht einer Druckeranzeige gemäß der Erfindung. Gegenwärtig wird
die Kalibrierung auf einem Drucker 10 ausgeführt, aber diese
könnte
auf einer beliebigen Druckertechnologie ausgeführt werden, beispielsweise
einschließlich
eines Kopiergeräts,
einer Druckmaschine und irgendeinem anderen solchen Gerät. Typischerweise werden
der Druckereinrichtung Daten über
eine Einrichtung eingegeben, beispielsweise einem Bedienfeld oder
einer Tastatur 20. Die Daten werden typischerweise in einem
Druckergerät 10 verarbeitet
und gewisse Ergebnisse werden in Nachschlagetabellen (LUT) 30 gespeichert.
Der Sollwert-Speicher 40 speichert
Kopien der Grenzwertseite und der Grauabgleichseite zum Ausdrucken.
Gemäß dem aktuell
bevorzugten Ausführuhgsbeispiel
der Erfindung residieren die LUT und der Sollwert-Speicher 50 in
dem Drucker. Diese könnten
auch in zugehörigen
Geräten residieren,
beispielsweise einem Computer oder Server. Sollwert- und Testfarbseiten
werden ausgegeben 60, die für eine zeitnahe Rückkopplung
für die
Kalibrierungsprozedur sorgen.
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Die 5 ist
ein schematisches Flussdiagramm, das die Schritte des erfindungsgemäßen Kalibrierungsverfahrens
zeigt. Als erstes fordert ein Anwender die Grenzwertseite an, um
einen Ausdruck vorzunehmen, und zwar durch Eingabe von Daten über eine
Eingabeeinrichtung (500 und 505). Der Anwender
vergleicht die Farbdichten für
die Primärtoner oder
Primärfarben
visuell (510). Der Anwender gibt Werte ein, die die hellsten
und dunkelsten Farbflecke bezeichnen, die gegen den Hintergrund
unterschieden werden können,
sowie den Farbfleck, der am besten zu einer 30%-Dichte passt. Aus
diesen Daten wird die Schwarz-Übertragungskurve
erzeugt (515 und 520). Der Anwender fordert dann
erneut die Grauabgleichseite an, um einen Ausdruck vorzunehmen (525 und 530).
Der Anwender vergleicht eine Graustufenfarbe, die aus richtigem
Schwarz erzeugt wurde (520) mit Graustufenwerten, die aus
Mischungen von Cyan, Magenta und Gelb erzeugt wurden (535).
Dies stellt einen iterativen Prozess dar (540). Der Anwender
teilt dem Drucker eine Übereinstimmung
mit, die akzeptabel ist, und zwar über das Drucker-Bedienfeld
(545 und 550). Die verbleibenden drei Übertragungskurven
werden berechnet (555) und die LUT aktualisiert (560).
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Wenngleich
die Erfindung in ihren Einzelheiten unter Bezugnahme auf ein spezielles
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
beschrieben worden ist, werden folglich Personen, die über durchschnittliche Fähigkeiten
auf dem technischen Gebiet, auf das sich diese Erfindung bezieht,
verfügen,
wahrnehmen, dass zahlreiche Modifikationen und Verbesserungen vorgenommen
werden können,
ohne den Schutzbereich der nachfolgenden Patentansprüche zu verlassen.
