用于利用噴墨印刷頭在對(duì)象的彎曲表面上印刷的設(shè)備的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種用于利用噴墨印刷頭在對(duì)象的彎曲表面上、例如在機(jī)動(dòng)車(chē)輛的車(chē)身上印刷的設(shè)備，其中印刷頭包括具有用于噴出噴墨滴的噴嘴的至少一個(gè)噴嘴排，并且其中印刷頭和/或?qū)ο笥蛇\(yùn)動(dòng)裝置、優(yōu)選地為6軸機(jī)械手來(lái)移動(dòng)，用于產(chǎn)生印刷頭和表面之間的相對(duì)速度分量，其特征在于，印刷頭和/或噴嘴排繞著平行于噴嘴排的軸線以角度反向于印刷頭和表面之間的相對(duì)速度分量的方向傾斜，使得噴出的噴墨滴獲得噴墨滴和表面之間的相對(duì)速度分量，液滴和表面之間的相對(duì)速度分量基本上補(bǔ)償了印刷頭和表面之間的相對(duì)速度分量。因此可以有利地在不改變印刷圖像數(shù)據(jù)的情況下減少或者避免與速度有關(guān)的印刷圖像失真。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于利用噴墨印刷頭在對(duì)象的彎曲表面上印刷的設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有權(quán)利要求1的前序部分所述特征的、用于利用噴墨印刷頭在對(duì)象的彎曲表面上印刷的設(shè)備。此外本發(fā)明涉及一種具有權(quán)利要求9的前序部分所述特征的、用于利用噴墨印刷頭在對(duì)象的彎曲表面上印刷的方法。
[0002]本發(fā)明處于噴墨印刷或噴繪印刷的【技術(shù)領(lǐng)域】中。

【背景技術(shù)】
[0003]已知的是，單色地也或者多色地涂裝具有自由形狀的表面的對(duì)象、例如車(chē)輛的車(chē)身。多色的涂裝可以已經(jīng)在生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)或者隨后實(shí)現(xiàn)。同樣已知的是，車(chē)身配有多彩的圖像。例如在車(chē)輛的側(cè)面或尾部上設(shè)置廣告。
[0004]在這個(gè)【技術(shù)領(lǐng)域】中已知的現(xiàn)有技術(shù)包括如下:
[0005]DE 37 37 455 Al公開(kāi)了一種用于產(chǎn)生色樣的裝置。借助于計(jì)算機(jī)控制的和由機(jī)械手引導(dǎo)的噴墨系統(tǒng)例如以全色(3基色)產(chǎn)生網(wǎng)格化圖像作為車(chē)身裝飾。此外這種圖像是給顧客專(zhuān)門(mén)定制的。
[0006]DE 10 2008 053 178 Al公開(kāi)了一種用于車(chē)身的涂層裝置，該涂層裝置具有多軸機(jī)械手和在其上安裝的噴墨印刷頭。在實(shí)施方式中設(shè)置多個(gè)印刷頭，這些印刷頭共同在機(jī)械手上被弓I導(dǎo)并且相對(duì)于彼此能夠擺動(dòng)，這允許了適配于彎曲的構(gòu)件表面。
[0007]在利用噴墨印刷頭對(duì)彎曲的表面進(jìn)行印刷時(shí)，可能由于印刷圖像的不期望的失真而出現(xiàn)缺點(diǎn)。這種印刷圖像干擾妨礙了實(shí)現(xiàn)更好的印刷質(zhì)量。在圖1A至IC中示出了這個(gè)基本的技術(shù)問(wèn)題。
[0008]由DE 40 33 816 Al已知了一種具有標(biāo)記頭的噴墨印刷機(jī)，該噴墨印刷機(jī)可以通過(guò)噴嘴承載件的相應(yīng)的拱形結(jié)構(gòu)來(lái)靜態(tài)地適配于待印刷的表面。
[0009]與此相比，W02004/007203A1教導(dǎo)了，如此適配于印刷數(shù)據(jù)，使得預(yù)期的失真被補(bǔ)償。為此，首先印刷試樣并且分析該試樣的失真情況。這個(gè)分析結(jié)果引入到所述補(bǔ)償方法中。
[0010]最后US5, 043, 740公開(kāi)了一種補(bǔ)償方法,其中，在不同的時(shí)間點(diǎn)控制噴墨印刷頭的噴嘴。這個(gè)文獻(xiàn)在其導(dǎo)論中很好地說(shuō)明了失真印刷的線的問(wèn)題。
[0011]基于印刷數(shù)據(jù)或噴嘴控制的所提到的補(bǔ)償方法可能同樣會(huì)具有的缺點(diǎn)是，例如這些補(bǔ)償方法是密集計(jì)算的并且在這種情況下是不足夠的:其中，在印刷中形成了在印刷頭運(yùn)動(dòng)時(shí)與該印刷頭的額定值(例如位置、定向、速度、加速度)的偏差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]出于這種背景，本發(fā)明的任務(wù)在于，提出一種對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)的設(shè)備以及一種相應(yīng)的方法，該設(shè)備/該方法允許了，以簡(jiǎn)單的方式并以高的可靠性減少或避免當(dāng)利用噴墨印刷頭在對(duì)象的彎曲表面上印刷時(shí)與速度有關(guān)的印刷圖像干擾。
[0013]該任務(wù)的根據(jù)本發(fā)明的解決方案是一種具有獨(dú)立權(quán)利要求1所述特征的設(shè)備。該任務(wù)的根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)解決方案是一種具有獨(dú)立權(quán)利要求9所述特征的方法。
[0014]一種根據(jù)本發(fā)明的用于利用噴墨印刷頭在對(duì)象的彎曲表面上印刷的設(shè)備，其中，印刷頭包括具有用于噴出噴墨滴的噴嘴的至少一個(gè)噴嘴排，并且其中印刷頭和/或?qū)ο笥蛇\(yùn)動(dòng)裝置、優(yōu)選地為機(jī)械手臂來(lái)移動(dòng)，用于產(chǎn)生印刷頭和表面之間的相對(duì)速度分量，其特征在于，印刷頭和/或噴嘴排繞著平行于噴嘴排的軸線以角度β反向于印刷頭和表面之間的相對(duì)速度分量的方向如此傾斜，使得噴出的噴墨滴獲得噴墨滴和表面之間的相對(duì)速度分量，噴墨滴和表面之間的相對(duì)速度分量基本上補(bǔ)償了印刷頭和表面之間的相對(duì)速度分量。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備有利地允許了，以簡(jiǎn)單的方式并以高的可靠性減少或避免當(dāng)利用噴墨印刷頭在對(duì)象的彎曲表面上印刷時(shí)與速度有關(guān)的印刷圖像干擾。
[0016]根據(jù)本發(fā)明不是如現(xiàn)有技術(shù)中所教導(dǎo)地對(duì)印刷數(shù)據(jù)或者噴嘴控制進(jìn)行匹配，而是反向于印刷頭的向前運(yùn)動(dòng)或主運(yùn)動(dòng)方向如此調(diào)節(jié)所述印刷頭和/或噴嘴排的傾斜度，使得在液滴速度的向量的“層面上”進(jìn)行補(bǔ)償。各個(gè)液滴通過(guò)印刷頭和/或噴嘴排的傾斜在噴出液滴時(shí)獲得附加的速度分量，該附加的速度分量(通過(guò)向量相加)導(dǎo)致了，當(dāng)液滴由不動(dòng)的印刷頭噴出時(shí)，該液滴則朝著對(duì)象表面的方向運(yùn)動(dòng)。因此，在印刷圖像中得到的筆直的線(這些線例如通過(guò)噴嘴排的噴嘴的同時(shí)噴墨來(lái)印刷)從上方垂直于表面來(lái)看印刷為直線并且不會(huì)失真。
[0017]概念“印刷頭和表面之間的相對(duì)速度分量”是指(在印刷頭移動(dòng)的情況下)印刷頭和表面之間的相對(duì)速度向量的平行于印刷頭的向前運(yùn)動(dòng)或主運(yùn)動(dòng)方向的分量。印刷頭的向前運(yùn)動(dòng)不同于側(cè)向地運(yùn)動(dòng)(橫向的、即在噴嘴排的縱向上)和印刷頭的向上和向下運(yùn)動(dòng)(接近和運(yùn)離表面)。相應(yīng)地適用于這種情況，即不移動(dòng)印刷頭，而是移動(dòng)對(duì)象。
[0018]概念“液滴和表面之間的相對(duì)速度分量”在圖2Α的【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】中進(jìn)行說(shuō)明。
[0019]利用根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備可以無(wú)干擾地例如對(duì)車(chē)輛表面、也就是例如車(chē)身部件進(jìn)行印刷。在此，優(yōu)選地使用特別是具有六個(gè)軸的機(jī)械手臂。
[0020]本發(fā)明能夠有利地在例如用于對(duì)手機(jī)殼、玩具進(jìn)行印刷的2.5D印刷機(jī)中或者在用于對(duì)較小的對(duì)象的表面進(jìn)行印刷的無(wú)機(jī)械手的機(jī)器中使用。
[0021]這種類(lèi)型的印刷機(jī)可以具有例如類(lèi)似于工具機(jī)的、例如具有線性導(dǎo)向裝置的x_y或x-y-z工作臺(tái)。
[0022]本發(fā)明的有利的并且因此優(yōu)選的改進(jìn)方案由所屬的從屬權(quán)利要求以及由說(shuō)明書(shū)和所屬的附圖得出。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的一個(gè)優(yōu)選的改進(jìn)方案的特征可以是，即角度β的正弦與印刷頭和表面之間的相對(duì)速度分量的值基本上成正比，特別是角度β的正弦以及印刷頭和表面之間的相對(duì)速度分量的值基本上恒定。這意味著，在印刷頭速度較高的情況下增大該印刷頭或者噴嘴排的傾斜度并且反之亦然。所需的傾斜度可以優(yōu)選地通過(guò)相應(yīng)地控制所述運(yùn)動(dòng)裝置或機(jī)械手臂或者該機(jī)械手臂的工具固定裝置來(lái)調(diào)節(jié)。在使用具有3個(gè)位置自由度和3個(gè)角自由度的傳統(tǒng)6軸機(jī)械手的情況下，因此以有利的方式不需要為傾斜度調(diào)節(jié)設(shè)置附加的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的一個(gè)優(yōu)選的改進(jìn)方案的特征可以是，即設(shè)置至少兩個(gè)噴墨印刷頭用于印刷不同的顏色。例如通過(guò)機(jī)械手臂可以共同實(shí)現(xiàn)對(duì)印刷頭的傾斜度調(diào)節(jié)。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的一個(gè)優(yōu)選的改進(jìn)方案的特征可以是，即能夠單獨(dú)地調(diào)節(jié)噴墨印刷頭的傾斜度。為此可以在印刷頭的工具固定裝置上設(shè)置單獨(dú)的執(zhí)行器。這種解決方案尤其對(duì)于4色印刷可以是有優(yōu)點(diǎn)的，因?yàn)橥ㄟ^(guò)四個(gè)前后相繼布置的印刷頭增加了結(jié)構(gòu)空間，并且彼此間隔的印刷頭可以單獨(dú)地適配于變化的表面曲率。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的一個(gè)優(yōu)選的改進(jìn)方案的特征可以是，即設(shè)置具有至少兩個(gè)噴嘴排的印刷頭。例如通過(guò)機(jī)械手臂或者通過(guò)用于印刷頭的執(zhí)行器可以共同實(shí)現(xiàn)對(duì)這些噴嘴排的傾斜度調(diào)節(jié)。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的一個(gè)優(yōu)選的改進(jìn)方案的特征可以是，即每個(gè)噴嘴排相對(duì)于印刷頭的傾斜度能夠被調(diào)節(jié)，特別是每個(gè)噴嘴排相對(duì)于印刷頭的傾斜度能夠被單獨(dú)地調(diào)節(jié)。由此有利地防止了印刷頭整體地傾斜運(yùn)動(dòng)。此外，由于噴嘴排的微小的重量能夠以有利的方式更快地和更準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)各個(gè)噴嘴排的傾斜度調(diào)整?？梢詾榱藝娮炫诺膫€(gè)別傾斜度調(diào)節(jié)而設(shè)置單獨(dú)的致動(dòng)器。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的一個(gè)優(yōu)選的改進(jìn)方案的特征可以是，即噴嘴排以一傾斜度安裝在相應(yīng)的印刷頭上。這個(gè)技術(shù)方案則特別有利的是，印刷頭在印刷時(shí)總是以相同的基本上恒定的優(yōu)選速度或者設(shè)計(jì)速度向前運(yùn)動(dòng)。于是，印刷頭不需要傾斜或者較小程度地傾斜，因?yàn)橐赃m配于恒定的優(yōu)選速度的傾斜度預(yù)安裝的噴嘴排噴出已經(jīng)具有補(bǔ)償?shù)乃俣确至康囊旱?。并且在其他速度的情況下輕微的印刷頭傾斜也是足夠的。微小的速度偏差則仍然可以通過(guò)印刷頭的傾斜度適配、例如通過(guò)機(jī)械手臂的相應(yīng)的控制來(lái)修正?？們A斜度β =β D+β υ則由噴嘴排的傾斜度β D和印刷頭傾斜度^^來(lái)組成。對(duì)于用于設(shè)計(jì)速度為300mm/s的噴嘴排的傾斜度而言，例如在200mm/s至600mm/s的總速度范圍內(nèi)可以使所需的印刷頭傾斜度降低了 50%至100%。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的一個(gè)優(yōu)選的改進(jìn)方案的特征可以是，即噴墨印刷頭能夠相對(duì)彼此移動(dòng)。由此實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)是，能夠?qū)λ杏∷㈩^以期望的間距窗(最小與最大允許的間距之間)來(lái)保持各個(gè)印刷頭與表面的間距。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備或其優(yōu)選的改進(jìn)方案也可以集成在用于車(chē)輛或其他的商品、例如玩具或者電子消費(fèi)品(手機(jī)、照相機(jī)等)的外殼的生產(chǎn)線中，并且進(jìn)行“inline(在線)”印刷。因此本發(fā)明也涉及一種具有集成根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的生產(chǎn)線。
[0031]上述根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備也可以通過(guò)下述同義的獨(dú)立權(quán)利要求或其特征組合來(lái)描述:用于在對(duì)象的彎曲表面上印刷的噴墨印刷頭，其中，為了補(bǔ)償所述印刷頭的向前運(yùn)動(dòng)而使所述印刷頭或所述印刷頭的噴嘴排在印刷期間傾斜。
[0032]一種根據(jù)本發(fā)明用于利用噴墨印刷頭在對(duì)象的彎曲表面上印刷的方法，其中，印刷頭包括具有用于噴出噴墨滴的噴嘴的至少一個(gè)噴嘴排，并且其中印刷頭和/或?qū)ο笥蛇\(yùn)動(dòng)裝置(優(yōu)選機(jī)械手)來(lái)移動(dòng)，用于產(chǎn)生印刷頭和表面之間的相對(duì)速度分量，其特征在于，印刷頭和/或噴嘴排和/或?qū)ο罄@著平行于噴嘴排的軸線以角度β反向于印刷頭和表面之間的相對(duì)速度分量的方向如此傾斜，使得噴出的噴墨滴獲得噴墨滴和表面之間的相對(duì)速度分量，噴墨滴和表面之間的相對(duì)速度分量基本上補(bǔ)償了印刷頭和表面之間的相對(duì)速度分量。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的方法也如同所述設(shè)備有利地允許了，以簡(jiǎn)單的方式并以高的可靠性減少或避免當(dāng)利用噴墨印刷頭在對(duì)象的彎曲表面上印刷時(shí)與速度有關(guān)的印刷圖像干擾。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)優(yōu)選的改進(jìn)方案的特征可以是，將噴墨印刷頭布置在機(jī)械手臂上并且由該機(jī)械手臂在保持最小間距的情況下沿著表面進(jìn)行引導(dǎo)。
[0035]上述根據(jù)本發(fā)明的方法也可以通過(guò)下述同義的獨(dú)立權(quán)利要求或其特征組合來(lái)描述:用于利用噴墨印刷頭在對(duì)象的彎曲表面上印刷的方法，其中，為了補(bǔ)償所述印刷頭或所述對(duì)象的向前運(yùn)動(dòng)而使印刷頭、該印刷頭的噴嘴排或者對(duì)象在印刷期間傾斜。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0036]下面參考附圖根據(jù)至少一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明本身以及本發(fā)明的結(jié)構(gòu)上和/或功能上有利的改進(jìn)方案。在附圖中彼此相應(yīng)的元件設(shè)有分別相同的附圖標(biāo)記。
[0037]附圖中:
[0038]圖1A，IB, IC示出設(shè)備在不具有速度補(bǔ)償?shù)那闆r下的實(shí)施例的示意圖；
[0039]圖2A，2B示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的示意圖；
[0040]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的示意圖；以及
[0041]圖4A，4B示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0042]圖1A示出具有噴墨印刷頭I的設(shè)備A在對(duì)象B (例如管)的彎曲表面C上印刷時(shí)的側(cè)視圖。印刷頭具有配備相應(yīng)的噴墨噴嘴2的兩個(gè)噴嘴排2a和2b (在圖1B中能更好地看出)。然而印刷頭I也可以具有僅僅一個(gè)噴嘴排或多于兩個(gè)的噴嘴排。
[0043]相對(duì)于印刷頭固定的坐標(biāo)系(印刷頭坐標(biāo)系)的互相正交的軸在附圖中用xTool、yTool和zTool表示。在優(yōu)選的實(shí)施例中，噴墨印刷頭A由機(jī)械手臂E來(lái)移動(dòng)，用于產(chǎn)生印刷頭A和表面C之間的相對(duì)速度分量。在此，軸xTool、yTool和zTool可以理解為機(jī)械手臂E的工具坐標(biāo)系的軸。
[0044]印刷頭A在印刷時(shí)的速度和運(yùn)動(dòng)方向(向前運(yùn)動(dòng)或主運(yùn)動(dòng))在附圖中用向量vHead表示。在彎曲的表面C上印刷時(shí),在印刷期間可以改變運(yùn)動(dòng)方向和速度。于是vHead是時(shí)間t的函數(shù)。于是，對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的補(bǔ)償而言重要的是在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)上vHead的所屬的瞬時(shí)值。
[0045]從噴嘴2噴出的墨滴F具有向著表面C的方向的速度分量vjet，該速度分量相應(yīng)于墨滴F在印刷頭靜止時(shí)的飛行速度并且可以從制造商的說(shuō)明中獲悉或者可以通過(guò)測(cè)量(例如利用高速攝像機(jī))來(lái)確定。該速度分量典型地為每秒數(shù)米。由印刷頭運(yùn)動(dòng)的速度分量vHead與vjet的向量相加得出墨滴F的合成的速度向量vRes。適用的是tan(a)=vHead/vJet。
[0046]圖1B示出了出自圖1A的設(shè)備A和對(duì)象B的前視圖(軸zTool和運(yùn)動(dòng)向量vHead垂直地從紙平面延伸出來(lái))。在此可以識(shí)別出噴嘴2相對(duì)于表面C的不同的印刷間距。管B的輪廓在從前方看時(shí)是簡(jiǎn)單的圓形。然而，在具有相應(yīng)較復(fù)雜的輪廓的其他對(duì)象和自由形狀面上印刷時(shí)也能夠使用本發(fā)明。在圖1A中例如可以看出，管B也可以具有在印刷頭I的運(yùn)動(dòng)方向上正向的和負(fù)向的曲率。
[0047]在圖1C中示出了在印刷頭I以速度vHead沿著縱向在管B上印刷時(shí)的俯視圖，其中印刷頭I平行于運(yùn)動(dòng)方向取向，即噴嘴行2a的軸線3基本上垂直于運(yùn)動(dòng)方向來(lái)取向。于是，由于噴出的墨滴F的有限的(即非無(wú)限的)速度vjet，再結(jié)合各個(gè)噴嘴2相對(duì)于表面C的不同印刷間距，會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)失真，該失真損害了印刷質(zhì)量。
[0048]為了解釋?zhuān)趫D1C的實(shí)例中印刷頭I的所有噴嘴2以等距的時(shí)間間隔同時(shí)噴墨(也就是說(shuō)從上方垂直于表面來(lái)看應(yīng)印刷直線)。印刷間距(即噴嘴2和由噴嘴2噴出的墨滴F在表面C上的擊中點(diǎn)之間的間距)對(duì)于各個(gè)噴嘴2而言是不同的，并且該印刷間距在實(shí)例中對(duì)于外部的噴嘴2而言比對(duì)于在印刷頭I的中間的那些噴嘴而言要大。因此，夕卜部的噴嘴的墨滴F在到達(dá)其擊中點(diǎn)之前飛行更長(zhǎng)時(shí)間。因?yàn)槟蜦也以沿著印刷頭I的運(yùn)動(dòng)方向的速度分量飛行，因此該墨滴相對(duì)于來(lái)自中間的噴嘴的墨滴F偏移地落在所述表面上。已印刷的線垂直于印刷軌跡和表面C的投影則不像期望的那樣筆直，并且因此在從該管上方看時(shí)相應(yīng)于圖1C中所示的投影得出不期望的彎曲的或失真的線4。軸zTool表示在印刷頭I的印刷方向或運(yùn)動(dòng)方向上，軸yTool表示沿著印刷頭I的噴嘴排2a和2b的軸線3，以及軸xTool表示到紙平面中并且在管的中部垂直于管B的表面C。
[0049]圖2A示出了在利用根據(jù)本發(fā)明的速度補(bǔ)償進(jìn)行印刷時(shí)印刷頭I的側(cè)視圖。在此，印刷頭I繞著軸yTool或繞著平行于噴嘴排2a或者2b的軸線3以角度β轉(zhuǎn)動(dòng)，并且因此如此向后(反向于印刷頭和表面之間的相對(duì)速度分量的方向)傾斜，使得墨滴F的合成的速度向量vRes垂直于印刷頭的速度向量vHead。適用的是sin(P) = vHead/vJet并且角度β可以由反正弦根據(jù)β = arcsin (vHead/vJet)來(lái)計(jì)算。如果vHead是時(shí)間函數(shù),則相應(yīng)地適用于β (t) = arcsin (vHead (t) /vjet)。因此，由對(duì)于vHead和vjet已知的或可測(cè)量的值可以計(jì)算出印刷頭I的(必要時(shí)可與時(shí)間相關(guān)的)傾斜度，并且印刷頭I相應(yīng)地(必要時(shí)可與時(shí)間相關(guān)地)傾斜。
[0050](液滴F和表面C之間的)速度向量vjet由兩個(gè)分量vJetX和vJetZ組成。vJetX表示在印刷頭I未傾斜時(shí)(參看圖1A)在向量xTool的方向上，并且vJetZ表示在印刷頭I未傾斜時(shí)(同樣參看圖1A)在向量zTool的方向上。vJetZ形成液滴F和表面C之間的相對(duì)速度分量。
[0051]在圖2B中示出了在利用出自圖2A的速度補(bǔ)償進(jìn)行印刷時(shí)的印刷頭I。軸xTool此時(shí)不再垂直地指向紙平面，而是以角度β輕微地向后傾斜。軸zTool相應(yīng)地不再剛好朝向運(yùn)動(dòng)向量vHead的方向指向，而是以角度β輕微地向下傾斜。墨滴F通過(guò)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償不再具有在印刷頭I的運(yùn)動(dòng)方向上的速度分量，從而該墨滴在運(yùn)動(dòng)方向上無(wú)偏移地打在表面上。已印刷的線5垂直于印刷軌跡和表面C的投影則是筆直的并且因此從管B上方看時(shí)得出期望的直線5。
[0052]在圖3中示出了具有多個(gè)前后相繼布置的印刷頭I的設(shè)備Α，利用這些印刷頭可以在一個(gè)工作步驟中印刷不同的印刷色、例如YMCK。印刷頭I能夠相對(duì)彼此可變地或不變地移動(dòng)。因此，在不會(huì)干擾地提高相對(duì)于表面C的最大印刷間距的情況下可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的速度補(bǔ)償。
[0053]為了在速度vHead不同的情況下將最大印刷間距D在應(yīng)用速度補(bǔ)償?shù)那闆r下保持為盡可能小，印刷頭I根據(jù)速度vHead可以最優(yōu)地互相移動(dòng)。可替換地，印刷頭I也可以固定不變地以固定的值相對(duì)于彼此移動(dòng)，以便例如在最頻繁使用速度vHead的情況下實(shí)現(xiàn)盡可能小的最大印刷間距D。
[0054]圖4A示出了在利用根據(jù)本發(fā)明的速度補(bǔ)償進(jìn)行印刷時(shí)印刷頭I的側(cè)視圖，其中，在印刷頭I未傾斜的情況下墨滴在角度β下以速度vjet從印刷頭I噴出。在此，噴嘴能夠以固定的角度β噴射，該角度例如可以是根據(jù)本發(fā)明的速度補(bǔ)償在最頻繁使用的速度vHead的情況下的補(bǔ)償角度。為此，噴嘴排2a和2b能夠以相應(yīng)的傾斜度β (預(yù))安裝在印刷頭I上?？商鎿Q地，噴射角能夠可變地調(diào)節(jié)，以便在速度vHead不同的情況下對(duì)于在使用根據(jù)本發(fā)明的速度補(bǔ)償時(shí)的盡可能小的最大印刷間距D而言最優(yōu)地調(diào)節(jié)該噴射角。為此可以調(diào)節(jié)所述噴嘴排2a和2b的傾斜度。這可以例如通過(guò)執(zhí)行器、優(yōu)選地為電執(zhí)行器來(lái)起作用。噴射角可以例如通過(guò)可旋轉(zhuǎn)地支承在印刷頭中的噴嘴排來(lái)調(diào)節(jié)，該噴嘴排由所謂的壓電堆來(lái)移動(dòng)?？商鎿Q地，噴射角也可以通過(guò)在電場(chǎng)中使充電的液滴轉(zhuǎn)向來(lái)調(diào)節(jié)。當(dāng)工具坐標(biāo)系的xTool和yTool在印刷頭具有固定的噴射角的情況下在噴射速度向量vjet的方向上取向時(shí)，上述參考圖2A給出的公式也適用于圖4A中的印刷頭I。如果取而代之選擇了工具坐標(biāo)系在圖4中所示的取向，那么印刷頭能夠以噴射角較小程度地轉(zhuǎn)動(dòng)或傾斜，用于根據(jù)本發(fā)明的速度補(bǔ)償。
[0055]在圖4B中示出了具有多個(gè)根據(jù)圖4A以相應(yīng)噴射角β前后相繼地布置的印刷頭I的設(shè)備Α，利用這些印刷頭可以在一個(gè)工作步驟中印刷不同的印刷色。噴射角β能夠不變地調(diào)節(jié)或者能夠可變地調(diào)節(jié)。附加地可以設(shè)置的是，即這些印刷頭I能夠相對(duì)彼此移動(dòng)，以便能夠?qū)崿F(xiàn)更好地適配于待印刷的表面C并且因此在使用或不使用速度補(bǔ)償?shù)那闆r下都使最大印刷間距D保持為盡可能小。
[0056]在沒(méi)有使用根據(jù)本發(fā)明的速度補(bǔ)償?shù)那闆r下，當(dāng)墨滴F在方向xTool上的速度vjet具有vjet = 4m/s、印刷頭I的速度vHead具有vHead = 0.5m/s以及印刷間距差值DeltaD(各個(gè)噴嘴2與噴出的墨滴F在表面C上的相應(yīng)的擊中點(diǎn)的印刷間距的差值)為DeltaD = 8mm時(shí)，噴嘴2的印刷點(diǎn)在印刷頭I的運(yùn)動(dòng)方向上彼此偏移例如高達(dá)vHead/vJet*DeltaD = 1mm。這在印刷分辨率為360dpi的情況下相當(dāng)于多于14個(gè)印刷點(diǎn)。速度補(bǔ)償不僅避免了這種不期望的偏移，而且還避免了在控制所述印刷頭時(shí)不考慮速度分量vHead的情況下可能導(dǎo)致的錯(cuò)誤定位。
[0057]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，印刷頭I的機(jī)械手軌跡或運(yùn)動(dòng)軌跡預(yù)先設(shè)計(jì)為由軸xTool、yTool和zTool定義的工具坐標(biāo)系的位置和方位的走向并且由這個(gè)設(shè)計(jì)生成程序，該程序于是執(zhí)行印刷頭I的計(jì)劃好的運(yùn)動(dòng)，并且印刷頭I的噴嘴2的控制相對(duì)于軌跡同步進(jìn)行，從而將印刷圖像印刷在表面C上的期望的位置。在此也在程序中預(yù)先確定印刷頭的運(yùn)動(dòng)速度vHead和由此計(jì)算出的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。在此，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償隱含在工具坐標(biāo)系沿著軌跡的方位或傾斜度中。
[0058]在一個(gè)可替換的實(shí)施方式中，設(shè)計(jì)沒(méi)有使用運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)能壽E，并且該運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償僅僅在執(zhí)行程序時(shí)由速度向量vHead以及通過(guò)軸xTool、yTool和zTool定義的工具坐標(biāo)系的方位來(lái)計(jì)算和執(zhí)行。這提供的優(yōu)點(diǎn)是，即使在實(shí)際速度與程序設(shè)計(jì)的速度存在偏差時(shí)也可以對(duì)于實(shí)際速度執(zhí)行速度補(bǔ)償。例如當(dāng)在測(cè)試運(yùn)行中僅僅以降低的速度執(zhí)行機(jī)械手程序時(shí)，或者當(dāng)瞬間沖擊約束或加速度約束導(dǎo)致了軌跡速度降低時(shí)，可能得出這個(gè)偏差。
[0059]參考標(biāo)號(hào)表
[0060]I噴墨印刷頭
[0061]2噴墨噴嘴
[0062]2a噴嘴排
[0063]2b噴嘴排
[0064]3 軸線
[0065]4印刷的曲線
[0066]5印刷的直線
[0067]A 設(shè)備
[0068]B 對(duì)象
[0069]C對(duì)象的表面
[0070]D印刷間距
[0071]E機(jī)械手臂
[0072]F噴墨滴
[0073]xTool印刷頭坐標(biāo)系的X軸
[0074]yTool印刷頭坐標(biāo)系的y軸
[0075]zTool印刷頭坐標(biāo)系的z軸
[0076]vHead印刷頭的速度向量
[0077]vjet液滴的速度向量
[0078]VjetX液滴的速度向量的分量
[0079]VjetZ液滴的速度向量的分量
[0080]vRes合成的速度向量
【權(quán)利要求】
1.一種用于利用噴墨印刷頭在對(duì)象的彎曲表面上印刷的設(shè)備，其中，所述印刷頭(I)包括至少一個(gè)噴嘴排(2a，2b)，所述噴嘴排具有用于噴出噴墨滴(F)的噴嘴(2)，并且所述印刷頭(I)和/或所述對(duì)象(B)由一運(yùn)動(dòng)裝置(E)運(yùn)動(dòng)，用于產(chǎn)生所述印刷頭(I)和所述表面(C)之間的相對(duì)速度分量(vHead)，其特征在于，所述印刷頭⑴和/或所述噴嘴排(2a，2b)繞著平行于所述噴嘴排(2a，2b)的軸線⑶以角度(β)反向于所述印刷頭⑴和表面(C)之間的相對(duì)速度分量(vHead)的方向如此傾斜，使得噴出的噴墨滴(F)獲得噴墨滴(F)和表面(C)之間的相對(duì)速度分量(VjetZ)，所述噴墨滴和表面之間的相對(duì)速度分量基本上補(bǔ)償了所述印刷頭(I)和表面(C)之間的相對(duì)速度分量(vHead)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述角度(β)的正弦與所述印刷頭(I)和所述表面(C)之間的相對(duì)速度分量(vHead)的值基本上成正比，特別是所述角度(β)以及所述印刷頭⑴與所述表面(C)之間的相對(duì)速度分量(vHead)的值基本上恒定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于，設(shè)置至少兩個(gè)噴墨印刷頭(I)用于印刷不同的顏色。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述噴墨印刷頭(I)的傾斜度能夠被單獨(dú)地調(diào)節(jié)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，設(shè)置具有至少兩個(gè)噴嘴排(2a，2b)的印刷頭(I)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，每個(gè)噴嘴排(2a，2b)相對(duì)于印刷頭(I)的傾斜度能夠被調(diào)節(jié)，特別是每個(gè)噴嘴排(2a，2b)相對(duì)于印刷頭(I)的傾斜度能夠被單獨(dú)地調(diào)節(jié)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的設(shè)備，其特征在于，所述噴嘴排(2a，2b)以一傾斜度安裝在相應(yīng)的印刷頭(I)上。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述噴墨印刷頭(I)能夠相對(duì)移動(dòng)。
9.一種用于利用噴墨印刷頭在對(duì)象的彎曲表面上印刷的方法，其中，所述印刷頭(I)包括至少一個(gè)噴嘴排(2a，2b)，所述噴嘴排具有用于噴出噴墨滴(F)的噴嘴(2)，并且所述印刷頭(I)和/或所述對(duì)象(B)由一運(yùn)動(dòng)裝置(E)運(yùn)動(dòng)，用于產(chǎn)生所述印刷頭(I)和所述表面(C)之間的相對(duì)速度分量(vHead)，其特征在于，所述印刷頭⑴和/或所述噴嘴排(2a，2b)和/或所述對(duì)象(B)繞著平行于所述噴嘴排(2a，2b)的軸線(3)以角度(β)反向于所述印刷頭⑴和所述表面(C)之間的相對(duì)速度分量(vHead)的方向如此傾斜，使得噴出的噴墨滴(F)獲得噴墨滴(F)和表面(C)之間的相對(duì)速度分量(VjetZ)，所述噴墨滴和表面之間的相對(duì)速度分量基本上補(bǔ)償了所述印刷頭⑴和所述表面(C)之間的相對(duì)速度分量(vHead)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，將所述噴墨印刷頭(I)布置在所述運(yùn)動(dòng)裝置(E)上并且由所述運(yùn)動(dòng)裝置在保持最小間距的情況下沿著所述表面(C)引導(dǎo)。
【文檔編號(hào)】B41J2/01GK104228339SQ201410242243
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月6日
【發(fā)明者】M·內(nèi)爾 申請(qǐng)人:海德堡印刷機(jī)械股份公司