CN103935136B - 用于在旋转的三维体上产生印刷图像的方法 - Google Patents

Abstract

用于在旋转的三维体上产生印刷图像的方法，其中，设置有具有多个布置在直线（G）上的喷墨喷嘴（7）的、用于以印刷节拍印刷的喷墨印刷单元（6），所述体绕与所述直线基本上平行的旋转轴线（A）旋转，并且设置有用于驱动所述体旋转的马达（11），并且具有方法步骤：预先给定用于控制所述马达的基本频率f₀（t），以所述基本频率控制所述马达，并且预先给定所述体的平均半径R₀，其特征在于另外的方法步骤：在所述体旋转期间确定所述体的半径改变ΔR（t），计算所述印刷单元的印刷节拍的修正值k（t），其中，k（t）=1+ΔR（t）/R₀，并且以用于所述印刷节拍的频率f（t）控制所述印刷单元，其中，f（t）=f₀（t）·k（t）。

Description

用于在旋转的三维体上产生印刷图像的方法

技术领域

本发明涉及一种具有权利要求1前序部分特征的、用于在旋转的三维体上产生印刷图像的方法。

背景技术

由US7,955,456B2已经已知泡罩包装的喷墨印刷。这种泡罩包装具有基本上二维的、待印刷的封包薄膜并且被线性输送。因此，尽管生产速度高，印刷本身可以是没有问题的。印刷具有空间弯曲的外表面的、三维成形的体困难得多，尤其因为为了印刷而大多必须使这种体旋转。

然而，也已经知道的是，借助于喷墨印刷单元来印刷旋转的三维体（例如灌装设备中的瓶），并且在此，也已经认识到该问题：旋转的体可能相对于其额定位置具有偏差并且由此会对待产生的印刷图像产生干扰。

DE102009003810A1例如描述用于印刷容器的设备。在其中探讨的问题是，保持装置及容器的对中对于在通常600dpi和高的输送速度情况下的印刷是关键的。现在，该问题的解决方案在于，印刷头能够自动地调节，其中，使用传感器，所述传感器确定容器的地点和角度位态并且将这些值提供给控制装置。然而，没有描述喷墨印刷单元用的节拍（Taktung）的匹配。

DE102009014663A1描述了借助于传感器单元和测量标记无接触地（光电地或者电磁地）确定瓶的旋转位置。在此，在第20段中明确说明，容器纵轴线BA大致相应于旋转轴线DA：由此，偏心旋转的瓶不被认为有问题并且相应地也没有提供任何解决方案。也没有描述节拍的匹配。

然而，即使在旋转盘的角速度不变时，偏心地定位在旋转盘上的体也持续地改变其相对于地点固定的印刷单元的间距，由此，所述体的面对印刷单元并待印刷的表面区段经受轨迹速度（Bahngeschwindigkeit）的持续改变。由此，可能由于改变的印刷分辨率而在待产生的印刷图像中产生明显的并且因此不希望的错误。如果所述体虽然被对中地接收在旋转盘上，然而它的在待印刷的区段中的外表面不是圆柱体形的或者圆柱体区段形的或者旋转盘的角速度改变，则类似的问题可能出现。然而，轨迹速度及其改变的直接测量不能以简单的手段实现。

发明内容

在这种背景下，本发明的任务在于，实现一种相对于现有技术改进了的方法，该方法使得即使当待印刷并因此面对印刷单元的表面区段的轨迹速度改变时也能够以所希望的印刷分辨率印刷旋转的三维体。

根据本发明，该任务通过具有权利要求1的特征的方法解决。本发明的有利改进方案由对应的从属权利要求以及由说明书和对应的附图得出。

用于在旋转的三维体上产生印刷图像的根据本发明的方法，其中，设置有具有多个基本上布置在直线上的喷墨喷嘴的、用于以印刷节拍印刷的喷墨印刷单元，所述体绕与所述直线基本上平行的旋转轴线旋转，并且设置有用于驱动所述体旋转的马达，并且具有方法步骤：预先给定用于控制所述马达的基本频率f₀（t），以所述基本频率f₀（t）控制所述马达，并且预先给定所述体的平均半径R₀，其特征在于另外的方法步骤：在所述体旋转期间确定所述体的半径改变ΔR（t），计算所述印刷单元的印刷节拍的修正值k（t），其中，k（t）=1+ΔR（t）/R₀，并且以用于所述印刷节拍的频率f（t）控制所述印刷单元，其中，f（t）=f₀（t）·k（t）。

根据本发明的方法能够以有利的方法实现：即使当待印刷并因此面对印刷单元的表面区段的轨迹速度改变时，以希望的印刷分辨率、例如以不变的dpi值，以喷墨方法印刷旋转的三维体，例如瓶，或者说它们的（外）表面或者表面的区段。根据本发明，在所述体旋转期间，在优选固定的测量位置上确定所述体的半径改变。所述测量位置上的该半径改变例如可以由所述体的偏心定位、由所述体的非圆柱体形的形状或者由所述体旋转的角速度的改变产生。

根据本发明，由所述半径改变计算修正值并且以相对于所述基本频率被修正的频率来控制所述印刷单元。由此，根据本发明，使用于喷墨喷嘴的印刷节拍与所述半径改变和所述印刷位置上的待印刷的（外）表面区段的轨迹速度的随着所述半径改变而出现的改变相匹配。

因此，所述测量位置和所述印刷位置优选这样选择，使得所述测量位置和所述印刷位置具有至少一个相互关系（Korrelation）。例如，所述测量位置可以在所述体的旋转方向上处于所述印刷位置之前并且空间距离可以被换算成时间距离并且在控制所述印刷单元时被考虑。测量位置也可以基本上与印刷位置相同或者平行于所述旋转轴线地设置（后一种做法在所述体的半径在旋转轴线的方向上不改变的情况下优选）。

在本申请中，一些变量以与时间t相关的方式被提出，例如f₀（t）、ΔR（t）、k（t）和f（t）。替代于此地，这些变量也可以以与所述旋转的角度α相关的方式被提出，其中，适用α=ω（t）·t，ω（t）为所述旋转的角速度。在此，在角速度ω₀不变时足够的是，针对值α=0度至360度提出变量或者甚至在较窄的角度范围内提出变量（在仅应在该角度范围内被印刷的情况下）。

半径改变的所述确定优选基本上在时间上直接在印刷之前进行。然而，根据替代方案也可以设置，在印刷之前的一段时间（例如几秒钟或者几分钟之前）已经实施半径改变的所述确定并且结果被保存在控制曲线中并且该控制曲线在印刷时用于频率修正。如果半径改变的问题基本上仅由所述体的（外部）形状引起，则所述体的在完全旋转情况下的形状或者半径改变也能够被持久地储存并且总是在印刷这样的体时被调用。

根据本发明的方法的一优选改进方案的特征可以在于，所述半径改变ΔR（t）的所述确定作为无接触测量通过距离测量器进行，尤其通过三角测量式测量器具进行。与非无接触地工作的距离测量器及传感器相比得到优点：能够不对待印刷或者已经印刷的表面、例如通过变形或者摩擦施加干扰影响并且由此能够以有利的方法避免印刷图像中的错误。此外，三角测量式测量器具或者三角测量式传感器具有优点，即，能够感测基本上所有的材料，并且，这些三角测量式测量器具或者三角测量式传感器允许非常迅速的测量。替代地，也可以设置，使用以电容或者电感方式工作的间距传感器。

根据本发明的方法的另一优选改进方案的特征可以在于，通过所述距离测量器来测量所述喷墨喷嘴和所述体的在所述部位（墨滴应在该部位处喷到所述表面上）上的表面之间的间距D（t），其中，适用ΔR（t）=D（t）_M-D（t），D（t）_M为D（t）的时间上的平均值。尤其在使用三角测量式测量器具时这种做法是有利的，因为所述器具允许直接测量到所述表面的距离、即间距D（t）。由该间距可计算出半径改变。

根据本发明的方法的另一优选改进方案的特征可以在于，对于所述时间上的平均值适用D（t）_M=D₀-R₀，D₀为所述喷墨喷嘴和所述旋转轴线之间的间距。即，如果已知D₀和R₀，则D（t）进而以及ΔR（t）的确定非常简单，例如在印刷具有在待印刷的表面区段中不变的半径R₀的瓶时和在使该瓶定位在具有处于相对于喷墨喷嘴的不变的间距D₀中的旋转轴线的旋转盘上时。

根据本发明的方法的另一优选改进方案的特征可以在于，所述体的平均半径R₀的预先给定基于R₀=D₀-D（t）_M的确定，D₀作所述喷墨喷嘴和所述旋转轴线之间的间距并且D（t）_M为D（t）的时间上的平均值。即，例如，与例如具有已知并不变的半径R₀的瓶不同，如果所述体具有不均匀的（外部）形状，能够以有利的方式通过在一个时间区间上构成平均值来根据所给出的公式计算R₀，该时间区间相应于以360度旋转（或者当仅应印刷一个周向区段时，则该时间区间相应于以较少的度数旋转）。

根据本发明的方法的另一优选改进方案的特征可以在于另外的方法步骤：预先给定所述体的旋转的角速度ω（t），其中，对于所述基本频率适用f₀（t）=ω（t）·R₀/a，a为所述印刷图像的分辨率。由于角速度和基本频率之间的比例关系，后者可以在得知在印刷时待实现的分辨率（例如作为周向方向上的印刷点的最小的、所希望的间距）的情况下以简单的方式被计算。

根据本发明的方法的另一优选改进方案的特征可以在于，所述角速度是常数ω₀并且由此所述基本频率也是常数f₀，其中，f₀=ω₀·R₀/a。

根据本发明的方法的另一优选改进方案的特征可以在于，所述修正值k（t）的所述计算基本上连续地进行。例如可以设置，连续地确定所述半径改变，至少在所述体完全绕转期间连续地（或者当仅应印刷一个周向区段时略不连续地）确定所述半径，并且从ΔR（t）的值计算出k（t）的值并且由此计算出用于所述控制的f（t）的值。如果测量位置与印刷位置基本上重合或者测量和印刷之间的时间上的错开Δt是已知的，则能够以有利的方式在使用快速的计算机和数据连接的情况下基本上实现控制频率f（t）的实时修正，在必要时具有Δt的时间错开。

在本发明的范围内，也可看到一种用于实施上面提到的、根据本发明的方法和其改进方案的装置。这样的装置具有对于实施根据本发明的方法步骤所需要的部件：具有控制装置的喷墨印刷单元、具有控制装置的马达、距离测量器和用于计算所述修正值的计算机。

所说明的本发明和本发明的所说明的有利改进方案也以相互组合表示本发明的有利改进方案。

附图说明

下面参考对应的附图借助优选实施例详细描述这样的发明以及发明的结构上和/或功能上有利的改进方案。

附图示出：

图1：根据本发明的方法的优选实施例借助在使用于印刷旋转体的装置运行时的流程的示意图。

具体实施方式

图1示出用于印刷旋转的三维体2的装置1，即用于产生所述体的印刷图像的装置。示例性地示出待印刷的瓶，其中，不是该瓶的完整表面3，而是仅一个区段4、例如标签或者税签应被印刷。瓶基本上是旋转对称的，然而，它被非对中地接收在旋转盘5上，即瓶的对称轴线不与旋转盘的旋转轴线A重合。通过被（通常不希望地）偏心地接收在旋转盘上，在旋转盘旋转进而所述体旋转的期间，产生所述体的表面和喷墨印刷单元6或其基本上布置在直线G上的喷墨喷嘴7之间的、随时间t改变的间距D（t）并且产生在时间上改变的半径R（t）。在此，R（t）被确定为所述体的指向喷墨印刷单元的表面（表面的部位，墨滴8应在该部位处喷到该表面上）相对于所述旋转轴线的间距。旋转轴线基本上平行于直线G地取向。以D₀标识喷墨喷嘴和旋转轴线之间的、基本上不变的间距并且以R₀标识所述体的平均半径、在本例中为瓶的基本上不变的半径。ΔR（t）标识所述体的指向喷墨印刷单元的表面和假想的、被对中地接收在旋转盘上的体2’的指向喷墨印刷单元的表面之间的半径改变。假想的体的指向喷墨印刷单元的表面和喷墨印刷单元之间的间距以D（t）_M标识。D（t）_M也可以被理解为随时间t改变的间距D（t）的时间上的平均值。

此外，装置1具有距离测量器8、尤其三角测量式测量器具，所述半径改变ΔR（t）的确定作为无接触测量通过该距离测量器来进行。在此，距离测量器首先测量D（t）的值。由该值和其平均值D（t）_M能够根据公式ΔR（t）=D（t）_M-D（t）计算出ΔR（t）。该计算可以在控制单元10中进行，测量结果D（t）可供所述控制单元使用。在具有不变并且已知的半径R₀的瓶的示例的简单情况下，D（t）_M能够根据公式D（t）_M=D₀-R₀简单地确定，由此得出ΔR（t）=D₀-R₀-D（t）。另一方面，所述体的平均半径R₀（例如当该体非旋转对称、削平或者不均匀地成形时）的预先给定能够以R₀=D₀-D（t）_M的确定为基础。

此外，图1示出用于驱动所述体2旋转的马达11，即在示出的实施例中用于旋转驱动旋转盘5的马达。以预先给定的基本频率f₀（t）控制该马达。例如，所述体的旋转的角速度ω（t）可以由控制单元10预先给定并且可以被传递给马达控制单元12并且从该马达控制单元传递给所述马达，其中，对于基本频率适用f₀（t）=ω（t）·R₀/a，a为印刷图像的分辨率。如果预先给定的角速度是常数ω₀，该基本频率也是常数f₀，其中，适用f₀=ω₀·R₀/a。在简单的情况下，例如使具有不变的半径R₀的、旋转对称的体2以不变的角速度ω₀旋转，其中，所述体偏心地旋转。

喷墨喷嘴7需要印刷节拍f（t）用于印刷，墨滴以该节拍被喷出。该印刷节拍由控制单元10产生作为频率并且传送给印刷控制单元13并且从该印刷控制单元传送给印刷单元6。根据本发明，根据公式f（t）=f₀（t）·k（t）来进行以用于印刷节拍的频率f（t）控制印刷单元，其中，k（t）为对于用以控制所述马达11的频率的修正值。根据本发明，根据公式k（t）=1+ΔR（t）/R₀来进行印刷单元的印刷节拍的修正值k（t）的计算。下面的示例使作为依据的原理清楚：如果体2在旋转期间以其表面3（例如由于该体的偏心定位）处于较靠近印刷单元6处，则所述部位（墨滴8应在该部位上出现）上的表面的轨迹速度提高，因为现在所述部位相对于旋转轴线A具有较大的间距（半径R（t））。因此，墨滴必须以较高的频率被喷出，以保持预先给定的分辨率a。如果所述表面离去，则轨迹速度降低并且所述频率必须被相应地降低。

所述修正值k（t）的计算优选基本上连续地进行。为此，连续地（或者近似连续地或者说印刷频率的数量级的或者更高数量级的节拍频率打节拍地）通过距离测量器9测量间距D（t）并且该值在控制单元10中用于计算修正值k（t）并且用于以印刷节拍f（t）=f₀（t）·k（t）控制所述控制单元9。

参考标记列表

1 装置

2 体

2’ 假想的体

3 表面

4 区段

5 旋转盘

6 喷墨印刷单元

7 喷墨喷嘴

8 墨滴

9 距离测量器

10 控制单元

11 马达

12 马达单元

13 印刷控制单元

A 旋转轴线

G 直线

D（t） 间距

D（t）_M 平均间距

D₀ 间距

R（t） 半径

ΔR（t） 半径改变

R₀ 平均半径

Claims (9)

1.用于在旋转的、三维的体上产生印刷图像的方法，其中，设置有具有多个基本上布置在一直线(G)上的喷墨喷嘴(7)的、用于以印刷节拍印刷的喷墨印刷单元(6)，所述体(2)绕与所述直线(G)基本上平行的旋转轴线(A)旋转，并且设置有用于驱动所述体(2)旋转的马达(11)，并且具有方法步骤：

预先给定用于控制所述马达(11)的基本频率f₀(t)，

以所述基本频率f₀(t)控制所述马达(11)，并且

预先给定所述体(2)的平均半径R₀，

其特征在于另外的方法步骤：

在所述体(2)旋转期间确定所述体(2)的半径改变ΔR(t)，其中，ΔR(t)为所述体(2)的指向喷墨印刷单元的表面和假想的、被对中地接收在旋转盘上的体(2’)的指向喷墨印刷单元的表面之间的半径改变，

计算所述印刷单元(6)的印刷节拍的修正值k(t)，其中，k(t)＝1+ΔR(t)/R₀，并且

以用于所述印刷节拍的频率f(t)控制所述印刷单元(6)，其中，f(t)＝f₀(t)·k(t)。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述半径改变ΔR(t)的所述确定作为无接触测量通过距离测量器(9)来进行。

3.根据权利要求2的方法，其特征在于，通过所述距离测量器(9)测量所述喷墨喷嘴(7)和所述体(2)的在一个部位上的表面(3)之间的间距D(t)，墨滴应在该部位处喷到所述表面上，其中适用ΔR(t)＝D(t)_M-D(t)，D(t)_M为D(t)的时间上的平均值。

4.根据权利要求3的方法，其特征在于，对于所述时间上的平均值适用D(t)_M＝D₀-R₀，D₀为所述喷墨喷嘴(7)和所述旋转轴线(A)之间的间距。

5.根据权利要求1至3之一的方法，其特征在于，所述体(2)的平均半径R₀的所述预先给定基于R₀＝D₀-D(t)_M的确定，D₀为所述喷墨喷嘴(7)和所述旋转轴线(A)之间的间距并且D(t)_M为D(t)的时间上的平均值。

6.根据权利要求1至3之一的方法，其特征在于如下另外的方法步骤：预先给定所述体(2)的旋转的角速度ω(t)，其中，对于所述基本频率适用f₀(t)＝ω(t)·R₀/a，a为所述印刷图像的分辨率。

7.根据权利要求6的方法，其特征在于，所述角速度是常数ω₀并且由此所述基本频率也是常数f₀，其中，f₀＝ω₀·R₀/a。

8.根据权利要求1至3之一的方法，其特征在于，所述修正值k(t)的所述计算基本上连续地进行。

9.根据权利要求2的方法，其特征在于，所述距离测量器(9)为三角测量式测量器具。