专利名称：用于在弯曲的容器表面上进行喷墨印刷的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在容器，特别是PET瓶子或者玻璃瓶的弯曲的表面上进行喷墨印刷的方法和装置。
背景技术：
在例如饮料瓶以及诸如此类的容器上进行喷墨印刷由于在转化复杂的印刷原图时的设计自由性和可与不同产品的快速的适应性是具有优点的。但是，由于大多是弯曲的容器表面以及在使用行式印刷头(这由于所要求的高通过量在饮料填充线上是常用的)的情况下，所产生的印刷图案相对各自的模板会出现不期望的偏差，特别是不精确的印刷，这能导致在印刷图案中的不清晰轮廓。如从EP1435296A1、EP0385624A1和W003002349可知的那样，已经尝试通过精确的引导印刷头和表面来改善在弯曲的容器表面上的喷墨印刷质量。但是，在不平坦的容器轮廓上印刷以及在使用具有多个相继布置的喷嘴行的印刷头的情况下问题仍然没有解决。特别是由于不同的印刷间距和偏移的以及关于容器表面倾斜的喷嘴行而产生的问题在所述解决方案中仍然存在。
发明内容
因此需要针对这些方面对印刷方法和相应的装置进行改进。所提出的任务利用根据权利要求1所述的方法来解决。据此待印刷的弯曲的表面相对至少一个喷嘴行运动，该至少一个喷嘴行横向于或者倾斜于相对运动的方向取向。此夕卜，在如下喷射时间点喷射墨滴，所述喷射时间点对于各个墨滴来说依赖于喷射的喷嘴的各自的印刷间距进行调整。喷射时间点可以特别地通过沿着或者逆着印刷进给方向在待印刷的图案模板上推移各个像点进行调整。逆着印刷方向(可理解为印刷进给运动的意思)的像点比未推移的像点在更早的时间点被印刷，或反过来。因此，仅需要匹配印刷模板(Druckvorlage),而无需借助单独的控制信号来分别调整各个喷嘴的喷射时间点。但是后者理论上也是可行的。由此印刷模板可以以简单的方式和在面均一的印刷质量的情况下减小或者补偿在将二维印刷模板转化成三维印刷的情况下的误差。这类误差可能由于在印刷头与待印刷的表面之间的相对运动、由于墨滴的不同的飞行持续时间、不规则的表面和/或由结构形式决定的偏差以及关于预设的印刷位置的倾斜的喷墨入射而产生。特别是PET瓶和玻璃瓶可能具有由制造决定的尺寸公差，这种公差可以根据本发明通过匹配喷射时间点来补偿，以便仍然保证所期望的印刷图案。在这种情况下，相对运动基本上相应于在印刷头与待印刷的表面之间的印刷运动(意思是在列方向和行方向上的进给运动)。印刷间距对于喷嘴行的所有喷嘴来说可以是相同的。喷嘴行的喷射时间点因此同样可以是相同的。
优选设置有至少两个在运动方向上相继布置的喷嘴行，并且喷射时间点依赖于在喷嘴行之间的间距进行调整。由此可以对喷嘴行直至到达物体表面的预设印刷位置的运动时间差进行补偿，同样也可以对墨滴到物体表面上的理想的垂直入射方向与飞行轨迹的偏差进行补偿。在特别有利的改进方案中，喷射时间点此外依赖于墨滴分别与表面形成的入射角度进行调整。由此可以对各个喷嘴行关于预设的印刷位置的几何偏差进行特别准确的计算并且在印刷图案中进行补偿。优选在关于容器的主轴线径向取向的中间位置两侧、在运动方向上相继设置有至少两个喷嘴行，墨滴的喷射时间点此外依赖于在容器的传输轨道与中间位置之间的间距、在各自的喷嘴行与中间位置之间的间距以及容器各自的半径进行调整。这些间距基本上定义了如下直角三角形的直角边，该直角三角形的斜边由假象的从容器的主轴线到各自的喷嘴行的连接线构成。传输轨道例如是置瓶台的运行轨道。在中间位置与传输轨道之间的间距例如关于运行轨道和/或容器主轴线的运动轨迹的节圆来定义。中间位置相应于径向取向的喷嘴行的假想的位置。借助上述的间距可以特别容易的使印刷控制与不同的容器尺寸和容器台匹配。优选在运动方向上相继设置有至少两个喷嘴行，并且喷嘴行横向于运动方向错开，特别是沿着喷嘴行错开各自的印刷分辨率的一半(例如在具有两个喷嘴行的印刷头的情况下)或者是三分之一(例如在具有三个喷嘴行的印刷头的情况下)。喷嘴因此在各先行的喷嘴的印刷间隙中进行印刷。由此可以进一步优化印刷质量。优选表面在喷嘴行前绕转动轴线运动，并且印刷间距关于绕转动轴线形成的可展开的周侧面来定义。这简化了各个喷嘴行的几何偏差的计算。在特别有利的设计方案中，在周侧面的展开部(Abwicklung)上建立印刷模板用于控制至少一个喷嘴行。这使二维的印刷模板与弯曲的印刷表面的匹配变得容易。在本发明的另一种优选的改进方案中，喷嘴行沿着表面运动，并且印刷间距关于至少一个可展开的面来定义，该至少一个可展开的面平行于待印刷的物体的对称轴线。由此也可以特别地以提高的精度对非旋转对称的表面进行印刷。优选以如下方式来调整喷射时间点，S卩，使印刷原图的像点在印刷模板上在运动方向上或者逆运动方向推移，并且基于已推移的像点对至少一个喷嘴行进行控制。在印刷模板上在运动方向上相互错开的像点在不同的时间点被印刷。所属的墨滴因此在不同的时间点被喷射。因此可以通过印刷原图在印刷模板上在运动方向上有针对性的扭曲来对喷嘴的不同印刷间距进行补偿。补充地，可以通过如下方式来匹配喷射时间点，S卩，给各个喷嘴或者印刷模板的各个像点分别配属有时间偏差，并且使墨滴在考虑到分别所配属的时间偏差的情况下进行喷射。由此时间偏差可以不依赖于印刷模板而配属给各个喷嘴或者喷嘴行。优选在关于容器的主轴线径向取向的中间位置上设置有中间喷嘴行，并且在印刷模板上配属于中间喷嘴行的像点相比配属于在运动方向上位于之前或之后的喷嘴行的像点关于运动方向不推移或者更少地推移。因此，中间喷嘴行可以作为关于运动方向的参考位置使用并且使喷射时间点的匹配变得容易。
优选墨滴的喷射时间点可以与沿着容器周界设置的凸的或凹的弯曲半径匹配。由此也可以可变且精确地对具有凸起部或者凹陷部的结构表面进行印刷。此外，喷射时间点可以依赖于墨滴的飞行持续时间和待印刷的表面在运动方向上的速度进行调整。同样可以考虑到例如由于空气扰动、重力和摩擦引起的外部干扰因素。特别地，可以对表面关于喷嘴行针对不同印刷间距的不同远的相对运动利用自己的修正函数进行补偿。墨滴基于这个修正函数优选印刷间距越大那么就越早被喷射。此外，墨滴大小可以与墨滴与物体表面形成的入射角度匹配。由此，对于不同的入射角度来说也可以达到墨滴在表面上所期望的光学密度。特别地，墨滴越大那么墨滴就越倾斜地喷射到表面上。这里最小的墨滴大小在直角的入射方向的情况下得到。在优选的设计方案中，印刷间距在0.5至20mm之间，特别是在I至7mm之间。由此可以以改善了的质量对大多常用的容器进行印刷。根据本发明的方法的另一种优选的改进方案此外包括用于建立印刷模板的步骤，其中:将预设的图案网格放到待印刷的表面上；基于图案网格将印刷原图网格化；将网格化的印刷原图投影到至少一个可展开的面上，以便给印刷原图的投影的像点在该面的展开部上分派印刷坐标。由此可以从网格化到物体上的印刷原图出发优化印刷。这使计算和匹配例如用于对各个喷嘴的几何偏差、飞行时间差、由于容器轮廓而引起的印刷间距的改变以及诸如此类进行补偿的修正函数变得容易。利用用于建立印刷模板的步骤此外可以解决独立的任务，也就是说，可以主要根据物体建立印刷模板。这通过如下方法实现，即，首先印刷原图从创作的角度来看可以与待印刷的物体匹配，紧接着产生与此相对有针对性扭曲的印刷模板。换句话说，该印刷图案可以在仍未扭曲的状态下与待印刷的物体一起进行检查并优化。优选地，网格化的印刷原图投影到至少一个周侧面上，其中，投影源位于周侧面的旋转轴线上。由此使印刷模板的建立以及印刷模板与不同的印刷间距的匹配变得容易。在本发明的特别有利的改进方案中，用于建立印刷模板的步骤借助待印刷的表面的三维计算模型来实现。这从创作的角度来看使特别轻松的、多样的以及节省能源的印刷图案的优化成为可能。所提出的任务此外利用一种用于在弯曲的物体表面，特别是容器表面上进行喷墨印刷的装置来解决，该装置具有:横向于或者斜于印刷方向布置的至少一行喷墨喷嘴；用于待印刷的表面和喷墨喷嘴的相对运动的定位单元；用于控制喷墨喷嘴的控制单元，该控制单元以如下方式来构造，即，可以在如下时间点喷射墨滴，所述时间点对于各个墨滴来说依赖于喷射的喷嘴各自的印刷间距进行调节。该装置的优选的改进方案此外构造用于实施所述方法的根据本发明的改进方案。
在附图中示出本发明的优选实施方式。其中:图1示出在印刷方向上容器和印刷头的喷嘴行的示意图；图2示出容器和印刷头相对于图1侧向旋转90°的视图；图3示出用于说明不同的印刷间距和墨滴飞行时间的简图；图4示出用于说明依赖于入射角度和墨滴大小的印刷密度的简图5示出网格投影到可展开的面上的示意图；以及图6示出具有示意性网格化的印刷原图的容器的侧视图。
具体实施例方式接下来参考图1和2说明根据本发明的用于在容器1，例如饮料瓶上进行喷墨印刷的方法的优选的实施方式。但是，这种方法通常也适合用于对其他具有弯曲的表面的物体进行印刷。这种类型的表面2在图1中示意性表示为容器I的侧壁的区段。表面2绕容器I的主轴I’可转动地定位在喷嘴行4的印刷头3之前。在这种情况下，具有相应的喷嘴行4的印刷机以及用于在印刷头3与待印刷表面2之间实施印刷运动的定位单元可以以公知的方式布置。根据本发明，这些定位单元与(未示出的)控制单元和/或评估单元组合，以便对喷嘴行4和/或各个设置在其上的喷嘴4a的印刷时间点依赖于各自的印刷间距进行调整。如从图2可知的那样，例如至少两个喷嘴行4在印刷方向5上相继布置，从而在图1中仅能识别出其中一个喷嘴行4。此外，示出可选的中间喷嘴行4’，它在径向关于容器I的主轴线I’的中间位置M上取向。喷嘴行4、4’的各个喷嘴4a分别以到表面2的不同的印刷间距6来布置。喷嘴行4、4’横向于或者倾斜于，特别是正交于印刷方向5取向，并且限定了印刷头3的最大印刷宽度B。所示的喷嘴行4、4’以及喷嘴4a的数量在这种情况下仅作为示例。同样也可以设置有多个印刷头3。它们于是优选平行于主轴线I’相互平齐地布置，特别是以如下方式布置，即，喷嘴行4相对中间位置M对称取向，或者说必要时所设置的中间喷嘴行4’正好径向地在中间位置M上取向，如同在图2中所示的那样。如在图2中此外所示的那样，印刷方向5 (意思是印刷进给方向)通过印刷头3与待印刷表面2之间在印刷头3的区域内的相对运动来定义，在所示的示例中通过在表面2的周界线2’上在印刷头3下面的像点P的印刷位置上的切线来定义。墨滴9的喷射时间点可以例如依赖于容器I的传输轨道与中间位置M之间的间距、在各喷嘴行4与中间位置M之间的间距以及容器I的各自的半径rx进行调节。这些间距基本上定义了如下直角三角形的直角边，该直角三角形的斜边由假想的从容器I的主轴线I’到各自的喷嘴行4的连接线构成。在图2中直角边相应于线段rN+dN以及X/2。此外，在周界上的部分区域内示出可选的周界线2”，它表示具有凹弯曲和凸弯曲的容器表面。在这种情况下，印刷间距6沿着转动的容器I的周界改变。在已知容器I的转动位置的情况下墨滴9的喷射可以根据本发明与沿着容器周界的凹陷部和凸起部有针对性匹配。如图1所示的那样，印刷间距6可以直接被定义为到待印刷表面2的间距。如接下来参考图5和6还要更详细的说明的那样，印刷间距6’也可以被定义为关于可展开的面7的虚拟的大小，该可展开的面例如是绕待印刷容器I的主轴线I’的虚拟的周侧面。合适的周侧面是柱体、锥体、截锥体及它们任意的组合。除了容器I在图1和2中所示的转动之外，印刷头3可以沿着表面2运动(未表示出)，特别是当待印刷的容器不具有旋转对称的截面而是例如椭圆截面时。在这种情况下，用于定义印刷间距和/或作为印刷模板使用的可展开的面的母线可以沿着椭圆或者类似形状分布。可展开的面于是则可以平行于容器的对称轴线并且平行于喷嘴行4、4’取向。
在图2的示例中可展开的面7通过其绕容器I的主轴线I’的半径rN来定义，在待印刷的表面2上的像点P的位置通过半径巧来定义。此外，印刷头3以到可展开的面7的间距dN来定位。在这种情况下，在半径rx上的像点P的印刷间距6根据定义等于dN+rN-rx。接下来借助在图2中所示的坐标来说明用于依赖于印刷间距修正印刷时间点的修正函数。但是，依赖于各自的实际或者虚拟的印刷间距6、6’的相应的计算也可以在使用其他坐标系统的情况下进行。但是，所示的示例具有如下优点，即，可展开的面7不仅适用于定义虚拟的印刷间距6’，也适用于定义印刷模板8。在喷嘴行4之间在印刷方向5上由结构形式决定地设置有间距X。由此，普通的印刷分辨率可以达到例如300至600dpi。由于表面2的弯曲，墨滴9不能从多个相继布置的喷嘴行4中同时正交地入射到表面2上。由此，从喷嘴行4喷出的墨滴9由于喷嘴行4的间距X而引起几何偏差。当在印刷位置上的弯曲半径rx与喷嘴行4的间距X的比值越小，这个效果越明显。这个问题以及其解决方法将参考在图2中所示的位于半径rxi的像点P在印刷方向5上的几何印刷偏差Λ Xg利用下述公式⑴至(3)来说明:
权利要求
1.用于在容器(I)，特别是PET瓶子或者玻璃瓶，的弯曲的表面(2)上进行喷墨印刷的方法，其中:待印刷的表面相对至少一个喷嘴行(4、4’ )运动，所述喷嘴行横向于或者倾斜于运动方向(5)取向；并且在如下喷射时间点喷射墨滴(9)，所述喷射时间点对于各个墨滴来说依赖于喷射的喷嘴(4a)各自的印刷间距(6、6’ )进行调整。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述运动方向(5)上相继设置有至少两个喷嘴行(4)，并且所述喷射时间点还依赖于在喷嘴行之间的间距(X)进行调整。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述喷射时间点还依赖于所述墨滴(9)分别与所述表面(2)形成的入射角度(λ)进行调整。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在关于所述容器(I)的主轴线(Γ)径向取向的中间位置(M)的两侧、在所述运动方向(5)上相继设置有至少两个喷嘴行(4)，并且所述墨滴(9)的喷射时间点还依赖于在所述容器(I)的传输轨道与所述中间位置(M)之间的间距、在各自的喷嘴行⑷与所述中间位置(M)之间的间距以及所述容器⑴各自的半径(rx)进行调整。
5.根据上述权利要求中至少一项所述的方法，其中，在所述运动方向(5)上相继设置有至少两个喷嘴行(4、4’)，并且所述喷嘴行横向于运动方向错开，特别是沿着所述喷嘴行错开各自的印刷分辨率的一半或者是三分之一。
6.根据上述权利要求中至少一项所述的方法，其中，所述表面(2)在所述喷嘴行(4、4’ )前绕转动轴线(I ’)运动，并且所述印刷间距(6’ )关于绕所述转动轴线形成的能展开的周侧面(7)来定义。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述周侧面(7)的展开部上建立印刷模板(8)用于控制所述至少一个喷嘴行(4、4’)。
8.根据上述权利要求中至少一项所述的方法，其中，所述喷嘴行(4、4’)沿着所述表面(2)运动，并且所述印刷间距关于至少一个能展开的面来定义，所述能展开的面平行于待印刷的物体的对称轴线地取向。
9.根据上述权利要求中至少一项所述的方法，其中，以如下方式来调整喷射时间点，即，使所属的印刷原图(12)的像点在印刷模板(8)上在所述运动方向(5)上或者逆所述运动方向(5)推移，并且基于已推移的像点对所述至少一个喷嘴行(4)进行控制。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，在关于所述容器(I)的主轴线(Γ)径向取向的中间位置(M)上设置有中间喷嘴行(4’)，并且在所述印刷模板⑶上配属于所述中间喷嘴行的像点相比配属于关于所述运动方向位于之前或之后的喷嘴行(4)的像点关于所述运动方向(5)不推移或者更少地推移。
11.根据上述权利要求中至少一项所述的方法，其中，所述墨滴(9)的喷射时间点与沿着容器周界(2”)设置的凸的或凹的弯曲半径匹配。
12.根据上述权利要求中至少一项所述的方法，其中，所述印刷间距(6)在0.5至20mm之间，特别的在I至7mm之间。
13.根据上述权利要求中至少一项所述的方法，所述方法还包括用于建立印刷模板(8)的步骤，其包括如下分步骤:将预设的图案网格(11)放到所述待印刷的表面(2)上；基于所述图案网格将印刷原图(12)网格化；将网格化的印刷原图投影到至少一个能展开的面(7)上，以便给所述印刷原图的投影的像点在所述面的展开部上分派印刷坐标。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，将所述网格化的印刷原图(12)投影到至少一个周侧面(7)上，并且投影源(10)位于所述周侧面的旋转轴线(Γ )上。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其中，用于建立所述印刷模板(8)的步骤借助所述待印刷的表面(2)的三维计算模型来实施。
16.用于在容器，特别是PET瓶或者玻璃瓶，的弯曲的表面(2)上进行喷墨印刷的装置，它具有: _横向于或者倾斜于印刷方向(5)布置的至少一行(4、4’ )喷墨喷嘴(4a)； -用于待印刷的表面和所述喷墨喷嘴的相对运动的定位单元；和-用于控制所述喷墨喷嘴的控制单元 ，所述控制单元以如下方式来构造，即，使得能够在如下时间点喷射墨滴(9)，所述时间点对于各个墨滴来说依赖于喷射的喷嘴各自的印刷间距(6、6，)进行调整。
全文摘要
本发明说明了一种用于在弯曲的容器表面上进行喷墨印刷的方法和装置。通过使待印刷的弯曲的表面相对至少一个喷嘴行运动，该至少一个喷嘴行横向于运动方向取向，并且在如下喷射时间点喷射墨滴，所述喷射时间点对于各个墨滴来说依赖于喷射的喷嘴各自的印刷间距进行调整，能够对由于不同的印刷间距引起的印刷图案的扭曲进行补偿，并且改善轮廓印刷。
文档编号B41J25/304GK103144442SQ2012105990
公开日2013年6月12日 申请日期2012年11月9日 优先权日2011年11月9日
发明者安德烈亚斯·克劳斯, 安德烈亚斯·松瑙尔, 马丁·卡默尔 申请人:克朗斯股份公司