CN110315858B - 用于印刷对象的表面的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于印刷对象(1)的表面(2)的方法，产生墨滴(4)的印刷头(3)将至少两个彼此相邻的且在一条带(12)中搭接的由油墨(5)组成的轨迹(10、11)印刷到表面(2)上，印刷第一轨迹(10)且随后印刷第二轨迹(11)，其中，两个轨迹(10、11)作为满面印刷，轨迹(10、11)在条带(12)中X‑Y缝合，其特征在于，在条带(12)中两个轨迹(10、11)中至少之一附加地使用预定的函数(15,16a‑e)对于墨量的Y走向缝合。本发明能实现：产生高品质或极高品质的印刷产品，特别是避免在相邻印刷的轨迹的搭接区域或条带中肉眼可感知的干扰。

Description

用于印刷对象的表面的方法
技术领域
本发明涉及一种用于印刷对象的表面的方法。
本发明基于图像工业技术领域，并且在此特别是针对三维对象、也即将液态油墨施加(且硬化或干燥)到自由成型面(优选由塑料或金属制成)的工业油墨印刷(Inkjet)领域。
背景技术
在已知的DOD(drop-on-demand，按需滴定)喷墨印刷方法中，印刷图像产生在任意成形的(例如弯曲的)对象表面上，其方式是，具有单个可驱控的喷嘴的油墨印刷头(简称：印刷头)根据要印刷的图像产生出极其精细的(优选在微微升范围内的)墨滴并且将这些墨滴以无接触的方式传递到表面上。喷嘴的驱控可以借助于压电执行器实现。在此，在表面上产生出所印刷的轨迹(Bahn)。多个这种轨迹可以彼此相邻(亦即相互衔接)进而此覆盖了印刷区域。为了在印刷头与表面之间产生相对运动，可以使印刷头运动和/或使对象运动或旋转，其中，可以采用具有多个推动器和/或旋转铰接部的机器人臂。
由一印刷头以邻接方式印刷出的多个轨迹之间存在的所谓的轨迹衔接(Bahnanschluss)可能是“硬的”，即：两个相邻轨迹在这种情况下不具有重叠/搭接
Figure GDA0002714826740000011
这种轨迹衔接大多是裸眼可见的且因此是干扰的，特别是在印刷满面
Figure GDA0002714826740000012
的情况下。因此，优选地选择“软的”轨迹衔接，其中，上述两个轨迹沿着轨迹的Y方向(或横向方向)、即垂直于轨迹的X方向(或纵向方向)交织(在英语以及在德语中均称为“Stitching(缝合)”)。这种缝合能够以地点位置分辨的方式
Figure GDA0002714826740000013
实现，亦即：当印刷头印刷这一个或另一个轨迹时，这两个轨迹中的搭接区域中的每个印刷点配属于这一个或另一个轨迹且被相应地印刷。在此，可以沿着Y方向(Y缝合)选择梳状分布或随机分布。附加地，也可以沿着X方向缝合(X-缝合)，例如同样使用随机分布。如果同时沿着这两个方向缝合(或交织)，那么将其称为X-Y-缝合(X-Y-Stitching)。
文献EP1217578A2公开一种图像处理方法和设备。多个前后相继设置的印刷头沿着X方向在基底上被引导，并且在此印刷出一个轨迹。随后，基底沿着Y方向继续运动。印刷出另一个轨迹且在此进行X-Y缝合。
在互联网中(主页：http://www.globalinkjetsystems.com)对于公众可访问的介绍“分析、理解和改善图像质量”(Debbie Thorp，业务发展总监，奥兰多2015年2月IMI——喷墨印刷会议(Analysing,Understanding&Improving Image Quality”(Debbie Thorp,Business Development Director,Orlando,February,2015,IMI-InkJet PrintingConference))在第26和27页上同样涉及到X-Y缝合的课题。
文献EP 1671800A2公开了一种使得所谓的缝合误差最小化的印刷头系统。在此，采用两个固定设置的印刷头，且每个印刷头印刷出自身配属的轨迹。在这两个轨迹的搭接区域中进行X-Y缝合。附加地，墨量也在印刷点的地点位置处缝合，亦即：搭接区域中的印刷点由这两个轨迹的油墨组合而成，其中，可以选择随机分布，以便避免肉眼可感知的干扰。
在现有技术中可能会出现如下问题：即使在搭接区域中采取措施总还是产生肉眼可感知的干扰：印刷可能会特别是“不平静地(unruhig)”起作用并且所产生的印刷产品的品质可能会遭受此情况。
发明内容
因此本发明的任务在于，提出一种相对于现有技术有所改善的方案，特别是能实现：产生出高品质或极高品质的印刷产品，且在此特别是避免在相邻印刷的轨迹的搭接区域(或条带)中肉眼可感知的干扰。
按照本发明的解决方案：
该任务通过按照本发明的方法得以解决。本发明有利并因此优选的改进方案由具体实施方式以及说明和附图产生。
按照本发明的用于印刷对象的表面的方法，其中，产生墨滴的印刷头将至少两个彼此相邻的且在一条带中搭接的由油墨组成的轨迹印刷到表面上，亦即印刷第一轨迹且随后印刷第二轨迹，其中，这两个轨迹作为满面进行印刷，其中，这些轨迹在所述条带中X-Y缝合(油墨地点位置缝合)，其特征在于，所述条带中的这两个轨迹中的至少一个轨迹附加地采用函数针对墨量的Y走向进行缝合。
本发明有利地能实现：产生出高品质或极高品质的印刷产品(特别是已印刷的对象或本体)，且在此特别是避免在相邻印刷的轨迹的搭接区域(或条带)中肉眼可感知的干扰。
代替于一个印刷头，也可以采用多个印刷头，例如：四个印刷头用于颜色CMYK。一个或多个印刷头可以具有一个喷嘴行或相应多个喷嘴行。
这些轨迹的走向可以是笔直或弯曲的，例如也可以具有沿着不同方向的多个曲线。
满面是这样产生的：由印刷头所施加到对象上的墨滴或由液滴在表面上所形成的像素(或由像素所形成的印刷点)通过汇流形成基本上闭合的油墨层或(薄膜)。满面可以例如借助彩色油墨、锌白、预涂层或亮油进行印刷。也可以印刷专色作为油墨。
按照本发明的步骤，在条带中的这两个轨迹中的至少一个轨迹附加地使用函数针对墨量的Y走向进行缝合，这也可以称为灰度值缝合或者墨量缝合。
本发明具有如下优点：通过将X-Y缝合与基于函数的灰度值缝合自身进行组合，能够有效避免在相邻印刷的轨迹的搭接区域(或条带)中肉眼可感知的干扰。印刷图像相应平静地(ruhig)起作用。本发明由此基于与那种试图单独通过越来越复杂的X-Y缝合方法来提高印刷品质的现有技术不同的另一途径。此外，本发明还基于与那种试图通过采用随机模式掩盖灰度值缝合中干扰效果进而提高印刷品质的现有技术不同的另一途径。在解决方案探索的范畴内大规模的测试已表明了这样的成功途径：除了已知的X-Y缝合之外，采用基于函数的灰度值缝合。“基于函数”在此表示：对于灰度值缝合不选择随机分布，而是选择(与随机分布不同的)函数方面(优选连续的或特别优选朝向相邻轨迹连续下降)的走向。仅仅通过这种方式就能够令人满意地平静地产生出印刷图像。
对于X-Y缝合可选择如下方式：借助于与地点位置相关的随机系数来选定：搭接条带中的像素(印刷点)是配属于第一轨迹还是配属于第二轨迹。在此考虑的是：如果一像素更接近于第一轨迹的那边，则该像素更有可能配属于第一轨迹；而如果一像素更接近于第二轨迹的那边，则该像素不太可能配属于第一轨迹。反之，如果一像素更接近于第二轨迹的那边，则该像素更有可能配属于第二轨迹；而如果一像素更接近于第一轨迹的那边，则该像素不太可能配属于第二轨迹。“接近于轨迹”在此表示例如与相应轨迹的中心的间隔。由此确保了：第一轨迹的像素的数量在第一轨迹与第二轨迹之间的过渡区域(条带)中从第一轨迹朝向第二轨迹连续地减少，而另一方面，与第二轨迹相配属的像素的数量从第一轨迹朝向第二轨迹连续地增加。
与地点位置相关的随机系数f优选可以这样计算得出：
f＝((与第二轨迹的间隔A)^x/((与第二轨迹的间隔A)^x+(与第一轨迹的间隔A)^x)
其中，适用的是：
间隔A是条带中的Y位置(例如是从0至249的值，其中，轨迹1＝位置0，并且轨迹2＝位置249)；并且x是幂或阶h(从0至20的值)；
为了能够将(基于轨迹)要印刷的图像根据X-Y缝合模式进行划分，优选将该图像首先以整个完成的方式在数字栅格图像处理过程中结构化(gerippt)并且因此存在于各个分色中。为了支持这两个轨迹的油墨相互汇流，有利进而优选的是，将第一轨迹仅部分地钉固(pinnen)，其方式是，例如辐射源相对于该轨迹以横向错开的方式在表面上方引导。只有在第二轨迹钉固时，才优选也完全钉固这个搭接区域。
在按照本发明的“灰度值缝合”中优选的是，首先，计算出呈高斯钟形曲线的模式，其中，对于阈值S适用的是：
S＝e^((系数F*(Y-位置-中心M))^2)
由此可以产生如下分布：该分布的宽度和中心点通过变量“系数F”和“中心M”是可调节的。
此时可能有利的是，将先前计算的X-Y缝合与该灰度值钟形曲线进行组合：如果在一位置上不应发生灰度值缝合，那么可以像X-Y缝合中设定(轨迹1或轨迹2)那样印刷整个像素。如果在一位置上应发生灰度值缝合，那么可以根据是否应将像素写入轨迹1还是轨迹2中来确认出用于轨迹1的灰度值以及用于轨迹2的灰度值。
例如可以选择轨迹1和轨迹2这样的分布：对于系数F＝-0.0004(宽的钟形曲线)、中心＝110(稍微在125像素的中心以外)以及幂h＝20(生成窄的X-Y缝合范围)。
本发明的改进方案：
本发明的优选改进方案的特征可以在于，在所述条带中，第一轨迹仅X-Y缝合，而在所述条带中，第二轨迹不仅X-Y缝合而且附加地采用预定函数针对墨量的Y走向进行缝合。这种方式可以称为“非对称”。大量测试表明：这种非对称方法提供了关于可实现的印刷品质方面良好的结果。优选地，针对墨量的Y走向的函数是这样的：在第二轨迹上所印刷的墨量在所述条带中以斜度在Y方向上朝第一轨迹减少。特别优选地作为函数预定高斯钟形曲线，或这种曲线的仅一半，即：只有曲线的从该曲线的中间起下降的侧边(Flanke)。备选地，也可以采用正弦曲线的侧边。然而，总是应考虑连续的过渡。
本发明的优选改进方案的特征可以在于，在第二轨迹上，墨滴在所述条带中如此印刷，使得按照X-Y缝合在第二轨迹上不印刷的部位尽管如此仍附加地采用预定函数针对墨量的Y走向进行缝合且印刷。因此，在第二轨迹上，墨滴印刷在这样的地点位置处：在该地点位置处已经印刷出第一轨迹上最大尺寸的墨滴。这种方式可以优选与非对称方式进行组合。这种组合在大量测试中被认为是特别有利的。
本发明的优选改进方案的特征可以在于，函数的宽度沿着这两个轨迹改变。例如可以将高斯钟形曲线(或者仅仅其侧边)在宽度方面进行改变，例如，沿着轨迹纵向方向以受控随机的方式或者周期的方式。
本发明的优选改进方案的特征可以在于，函数的类型沿着这两个轨迹改变。
本发明的优选改进方案的特征可以在于，函数的类型的改变是通过在不同阶的曲线之间的变换来实现(特别是在二阶曲线与更高阶的至少一个曲线之间)。例如可以将高斯钟形曲线(或仅仅其侧边)换成另一函数(例如更高阶的曲线)，例如是沿着轨迹纵向方向以受控随机的方式或者周期的方式。
本发明的优选改进方案的特征可以在于，所述条带的宽度沿着这两个轨迹改变。与不太强烈弯曲或平整区域相比，在对象的强烈弯曲表面区域中，优选可以预定更小的宽度(例如仅仅50％)。
本发明的优选改进方案的特征可以在于，这种改变可以采用另一预定的函数针对条带的宽度的走向来实现，特别是采用正弦函数。
本发明的优选改进方案的特征可以在于，所述函数和/或所述另一函数根据表面的材料或结构或者表面的涂层的材料或结构来选择。例如在吸取式对象表面情况下可以选择与非吸取式表面的情况不同的另一函数。
本发明的优选改进方案的特征可以在于，对这两个轨迹使用辐射源和/或热源进行钉固，亦即使油墨部分硬化和/或部分干燥。这种源可以是例如紫外线源或红外线源。
本发明的特征、本发明的改进方案以及本发明的实施例也成为本发明任意相互组合的有利改进方案。本发明的改进方案再者可以具有在“技术领域”“背景技术”“发明内容”的上述部分中公开的单个特征或特征组合。
附图说明
接下来参照附图根据优选的实施例更详细地阐述本发明及其优选改进方案。相互对应的特征在附图中设有相同附图标记。其中：
图1：执行本方法的设备；
图2a：搭接条带；
图2b：另一搭接条带；
图3：函数；
图4：另一函数。
具体实施方式
图1示出执行按照本发明的方法的优选实施例中设备的俯视图。
在图1中示出对象1(例如3D本体)，具有(沿着一个空间方向或者优选沿着两个空间方向)弯曲的表面2。该表面2也可具有涂层2a。这个表面2或这个表面的涂层2a由材料2b(例如塑料或金属)制成，必要时也可以具有结构2c(例如粗糙的表面)。
图1也示出了油墨印刷头3，具有油墨喷嘴3a排列，用于喷出墨滴4(参见图2a和2b)。借助于墨滴4将液态油墨5传递到表面2上并且这些墨滴4在表面2上形成相应的印刷点5。这些印刷点5汇流成闭合的油墨面，也即是满面印刷。
此外，图1示出：印刷头3沿着方向6在表面2上运动。在此，印刷头3首先印刷第一轨迹10，并且随后与第一轨迹10相邻地印刷第二轨迹11。X在此是这两个轨迹10和11的纵向方向，Y是与之垂直的横向方向。
由图1可见的是，这两个轨迹10和11在条带12中搭接。该条带12具有宽度12a。条带12的宽度12a可以例如是250个像素(或更少，例如是128或64个像素)。在条带的区域中，按照本发明实现缝合(或者“交织”)，即：条带12中的印刷点5由印刷头3在第一轨迹10或第二轨迹11上印刷。各个印刷点也可以在这两个轨迹上印刷。进一步情况参照两个附图2a和2b进行描述。
此外，图1示出机器人臂8，借助于该机器人臂8能够将印刷头3在表面2上方引导。机器人臂8的控制是通过控制器9实现。控制器9也能够将印刷头3借助待印刷的数据进行驱控。附加地也能够将辐射源或热源7在采用机器人臂7的情况下沿着这两个轨迹10和11运动。借助于该辐射源或热源7能够将这些轨迹中所施加的油墨4部分硬化或部分干燥，这也称为钉固。
图2a示出借助按照本发明的方法的优选实施例所印刷的搭接条带12的示意侧视图。
在图2a中又示出印刷头3，该印刷头3将墨滴4传递到对象1(或其表面2)上。所传递的墨滴呈现为对象1的表面2上的印刷点(或油墨)5。所示出的柱形的高度相应于传递的墨量。墨滴4在表面2上实际上不会形成柱形，而是形成拱形结构，这些墨滴4此外相互汇流进而形成满面(或基本上闭合的油墨薄膜)。就此而言，所示出的柱形仅仅可理解为用于阐明油墨的施加地点位置以及相应地点位置上所施加的油墨量。
由图2a可得知的是，在确定的地点位置上施加油墨13，这些油墨13源于第一轨迹10上的印刷点。亦即：油墨13已在印刷头3沿着第一轨迹10运动时印刷出。此外，由图2a可见的是，已施加第二轨迹11上的油墨14。亦即：油墨14已在印刷头3沿着第二轨迹11运动时印刷出。在一些地点位置上仅仅印刷第一轨迹10的墨滴13。在一些地点位置上仅仅印刷第二轨迹11的墨滴14。然而也存在这样的地点位置：在这些地点位置上施加油墨13和14。这表示：在这些地点位置上，印刷头3不仅在第一轨迹10上而且在第二轨迹11上传递油墨。
由此，在图2a中可见的是，在第一轨迹10与第二轨迹11之间的缝合不仅是X-Y缝合，而且附加地是针对墨量Y走向的缝合(横向于这些轨迹10和11的纵向方向的走向，或者横向于条带12的纵向方向的走向)。墨量的这种走向(在图2a中例如从左往右)不是随机走向，而是符合预定函数15(参见图3)。在图2a中也可见的是，墨滴4可具有不同尺寸。通过施加具有不同油墨体积的墨滴，能够将每个地点位置上所传递的墨量有目的地根据预定函数进行控制。例如可以设定的是，将墨量根据高斯钟形曲线横向于条带12(或沿着条带宽度12a)改变。
借助可印刷出七种不同油墨尺寸的印刷头3能够在第一轨迹上印刷出优选尺寸“四”的墨滴，而在第二轨迹上印刷出尺寸“五”的墨滴。通过这种方式，在测试中已实现了非常良好的结果。
图2b示出借助按照本发明的方法的另一优选实施例所印刷的另一搭接条带12的示意图。
图2b又示出在将油墨5传递到对象1(或其表面2)上时的印刷头3。如图2a中所示出油墨柱那样，图2b所示出油墨柱应示意地阐明所传递的油墨的地点位置和量。
根据图2a的实施形式，也在这个实施例中不仅X-Y缝合，而且附加地使用预定函数15针对墨量的Y走向进行缝合。然而，附加地可见的是，在示例性的印刷点14'处，不仅已印刷第一轨迹10上的油墨13，而且已印刷第二轨迹11上的油墨14。在此，在第一轨迹10上已经施加了墨量的100％。也就是说，整体施加大于100％墨量。也就是说，在第二轨迹11上实现了额外的油墨施加14'。
图3示出按照本发明的方法的优选实施例中所应用的函数(或曲线族)。
在图3中示出函数15。具体地，函数15示出为n阶曲线族。在此，曲线16a相应于零阶，曲线16b相应于一阶，曲线16c相应于二阶(或高斯钟形曲线)，曲线16d相应于三阶，以及曲线16e相应于四阶。横坐标轴相应于Y方向并且表示出条带12的宽度12a的范围。纵坐标相应于0至100％之间可变的墨量。针对按照本发明的方法的执行，可选择和预定n阶曲线。优选地，选择2阶的曲线。也可以选择两个或更多曲线且可以在印刷期间在这些曲线之间变换，特别是可以在二阶曲线与三阶曲线之间变换。
图4示出按照本发明的方法的优选实施例中所应用的另一函数。
在图4中示出另一函数17(优选正弦函数)。该另一函数可以预定针对条带12的宽度12a的走向。横坐标相应于X方向且表示出沿着条带12的纵向方向的区域。纵坐标相应于条带12的可变的宽度12a。在此可以预定优选具有250个像素的最大宽度12a。
附图标记列表：
1 对象
2 表面
2a 表面的涂层
2b 表面的材料
2c 表面的结构
3 印刷头
3a 喷嘴
4 墨滴
5 油墨/印刷点
6 方向
7 辐射源/热源
8 机器人臂
9 控制器
10 第一轨迹
11 第二轨迹
12 (搭接)条带
12a 条带的宽度
13 第一轨迹上的油墨/印刷点
14 第二轨迹上的油墨/印刷点
14' 第二轨迹上的油墨/印刷点
16 函数
16a-e n阶曲线
17 另一函数
X 轨迹和条带的纵向方向
Y 轨迹和条带的横向方向

Claims (10)

1.一种用于印刷对象(1)的表面(2)的方法，
其中，产生出墨滴(4)的印刷头(3)将由油墨(5)组成的至少两个轨迹印刷到所述表面(2)上，所述轨迹彼此相邻并且在一条带(12)中搭接，也即：印刷第一轨迹(10)且随后印刷第二轨迹(11)，
其中，第一轨迹(10)和第二轨迹(11)作为满面进行印刷，并且
其中，第一轨迹(10)和第二轨迹(11)在所述条带(12)中进行X-Y缝合，和
其中，第一轨迹(10)和/或第二轨迹(11)在所述条带(12)中附加使用预定的函数(15,16a-e)针对墨量的Y走向进行缝合，
其特征在于，
所述函数(15,16a-e)的类型沿着第一轨迹(10)和第二轨迹(11)改变，或者
所述条带(12)的宽度沿着第一轨迹(10)和第二轨迹(11)改变。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
第一轨迹(10)在所述条带(12)中仅仅进行X-Y缝合，并且
第二轨迹(11)在所述条带(12)中不仅进行X-Y缝合而且附加使用预定函数(15,16a-e)针对墨量的Y走向进行缝合。
3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
在第二轨迹(11)上，将墨滴(4)在所述条带(12)中印刷成：使得按照X-Y缝合在第二轨迹上不应印刷的部位尽管如此仍附加使用预定函数(15,16a-e)针对墨量的Y走向进行缝合且印刷。
4.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
所述函数(15,16a-e)的宽度沿着第一轨迹(10)和第二轨迹(11)改变。
5.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
在所述函数(15,16a-e)的类型沿着第一轨迹(10)和第二轨迹(11)改变的情况下，所述函数(15,16a-e)的类型的改变是通过在不同阶的曲线(16a-e)之间的变换来实现。
6.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
在所述函数(15,16a-e)的类型沿着第一轨迹(10)和第二轨迹(11)改变的情况下，所述函数(15,16a-e)的类型的改变是通过在二阶曲线与更高阶的至少一个曲线之间的变换来实现。
7.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
在所述条带(12)的宽度沿着第一轨迹(10)和第二轨迹(11)改变的情况下，所述改变是使用另一预定函数(17)针对所述条带(12)的宽度的走向来实现。
8.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
在所述条带(12)的宽度沿着第一轨迹(10)和第二轨迹(11)改变的情况下，所述改变是使用正弦函数针对所述条带(12)的宽度的走向来实现。
9.根据权利要求7所述的方法，
其特征在于，
所述函数(15,16a-e)和/或所述另一预定函数(17)是根据所述表面(2)的材料(2b)或结构(2c)或者所述表面(2)的涂层(2a)的材料(2b)或结构(2c)来选择。
10.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
第一轨迹(10)和第二轨迹(11)使用辐射源(7)和/或热源(7)进行钉固，也即：使油墨部分硬化和/或部分干燥。
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