CN111032362A - 用于印刷曲面的方法以及用于印刷三维表面的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用数字印刷方法印刷曲面(10)的方法，其中，限定的液体量从设置在印刷头(12)的平坦排出表面(14)上的多个可单独启动的排出口(16)喷出，以液滴形式撞击在所述曲面(10)上，在所述方法中，所述曲面(10)和所述排出表面(14)相对于彼此定向，使得所述曲面(10)的区域平行于所述排出表面(14)定向，其中，对于所述表面(10)的凸曲率，所述区域与所述排出表面(14)的间隙B最小，并且对于所述表面(10)的凹曲率，所述区域与所述表面(10)的间隙C最大，其中在所述印刷期间，仅启动用于分配液体量的排出口，所述排出口与从其分配的液滴在所述曲面(10)上的撞击点的间隙在最小间隙B与最大间隙C之间，其中所述最小间隙B由从所述排出口(16)喷出的液体量形成液滴所需要的飞行距离给出，并且所述最大间隙C比所述最小间隙大预定距离t，液滴沿着所述预定距离不变质并且其路径以直线方式延伸，由此在所述排出表面(14)和表面(10)之间的垂直于所述表面(10)的曲率的相对运动期间，所述表面可以被印刷路径，对于所述表面(10)的凸曲率的所述路径的宽度X对应于在所述表面(10)的曲率方向上间隔开的所述最大间隙C的排出口(10)之间的间距，并且对于所述表面(10)的凹曲率的所述路径的宽度X对应于在所述表面(10)的曲率方向上间隔开的所述最小间隙B处的排出口(10)之间的间距。

Description

用于印刷曲面的方法以及用于印刷三维表面的装置

技术领域

本发明涉及使用数字印刷方法印刷弯曲表面的方法，其中能够从设置在印刷头的平坦排出表面上的多个可单独启动的排出口喷射撞击在所述弯曲表面上的限定的液体量。本发明还涉及用于印刷三维表面的装置。

背景技术

从DE 10 2007 021 767 A1中已知一种使用数字印刷方法来印刷具有两个相对彼此倾斜的表面区域的部件的方法。相对彼此倾斜的表面区域通过弯曲的过渡区域合并。在第一步中，在印刷头相对于所述部件线性移动的同时印刷第一表面区域和过渡区域的至少一部分。在第二印刷步骤中，在使所述部件枢转与两个表面区域之间的倾斜角对应的角度之后，在印刷头相对于所述部件移动的同时，印刷第二表面区域和过渡区域的至少一部分。该方法的一个特征是，可以具体地控制总共到达过渡区域的每个表面单元的印刷液的量，使得其与到达平坦表面区域的量相对应；然而，由于不确定的印刷条件，过渡区域不能容易地印刷例如在弯曲的过渡区域上从一个表面区域倾斜地延伸到另一表面区域的精细的图案或线条。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于印刷表面的方法，利用该方法也可以使用数字印刷方法以精确预定的方式印刷三维曲面。此外，本发明的目的是公开一种用于执行该方法的装置。

通过根据权利要求1所述的方法实现了与该方法有关的本发明的部分目的。通过使用本发明的方法，实现了从排出口喷出的液体量具有足够的时间来形成液滴，并且液滴在改变其直线飞行路径之前到达要印刷的表面。因此实现了表面清晰的印刷。使用排出表面相对于凸面或凹面的特定布置，有利地利用了可用的排出口。

通过使用根据权利要求2所述的特征，实现了印刷路径的最佳宽度。

通过使用根据权利要求3所述的特征，所分配的液体量适于要印刷表面相对于排出表面的倾斜度。

通过使用根据权利要求4所述的特征，实现了液滴撞击在要印刷的表面上，使得它们不会以不利的方式切向地运动到表面上，这将导致印刷质量的下降。

通过使用根据权利要求5所述的特征，实现了对于三维曲面可能的最宽印刷路径。

权利要求6限定了一种创造性的方法，其中，要印刷的表面在没有可见的过渡并且没有重叠的情况下被印刷有彼此直接相邻的多个彼此相邻的路径。

权利要求7限定了一种创造性的方法，其中，要印刷的表面在互相重叠且没有可见过渡的情况下被印刷有彼此相邻的多个互相相邻的路径。

权利要求8至10限定了该方法的实施方式，通过利用该实施方式也能够以良好的印刷质量印刷大的不平坦的表面。

权利要求11限定了用于执行本发明方法的装置的基本设计。

权利要求12限定了用于容纳在装置中的底座的驱动装置的有利实施方案。

权利要求13限定了本发明装置的有利的进一步发展。

通过利用方面2的特征，实现了从设置在印刷头的排出表面上的排出口中，只有那些能够喷出以明确的液滴的形式到达表面的液体量的排出口被激活。通过利用方面3和4的特征，实现了具有最大可能宽度的印刷路径。

在参考示意图和进一步细节以示例性方式解释本发明之前，首先提出关于数字印刷方法的一些一般注释：

喷墨方法优选用作印刷方法，其中以计算机系统数字控制的方式从设置在印刷头的排出表面中的排出口或喷嘴喷出预定的液体量。这些液体量以液柱的形式从排出口排出。在其飞行过程中，液柱转变成到达要印刷表面的基本球形的液滴。

排出口通常设置在印刷头的平坦的排出表面中。可以设置一行排出口；也可以有多行，这些行（这些行的排出口优选地互相偏移）在印刷期间在印刷头与要印刷的表面之间的相对运动方向上前后设置。多个单独的印刷头可以以模块化的方式组装成更大的印刷头。

印刷头的印刷宽度（在垂直于印刷头与要印刷的表面之间的相对运动的方向上的排出口之间的最大间隔）通常在10mm至100mm之间。液体从排出口的喷出受到压电装置控制。液滴具有不同的体积，这取决于排出口的几何形状和相关的压电装置。常规体积在3 pl至160 pl之间。液滴大小在3 pl至10 pl之间，可以以600 dpi至1200 dpi的质量水平生产高质量的装饰印刷。

对于涂层，例如以大于80 pl的液滴体积进行处理。

用于白色涂层或金属涂层或具有导电性的印刷液包含颗粒，使得在这种情况下有利地使用相应较大的排出口。

非常薄的层的厚度例如为1μm。涂层的厚度为例如8-20μm。

在连续的印刷步骤中，可以在要单独印刷的表面上层叠或彼此相邻地施加各种不同的层，例如：

–装饰层，

–具有导电区域的功能层，

–透明或覆盖的单色层或单色涂层，

–附着力促进层等。

为了使所施加的层具有适当的质量，重要的是，这些层至少部分地具有恒定的厚度，并且当在多个路径中相邻地施加这些层时，这些路径以无过渡的方式（即无条纹）彼此合并。

当印刷装饰物时，有利的是通过例如使用紫外线干燥来立即固定所喷洒的液滴，使得液滴的位置关系得以保留，这关系到良好的装饰质量。

相反，当施加涂层或功能性表面时，如果仅在液滴已经连接成均匀层之后才激活干燥过程，则是有利的。

此外，如果印刷口或印刷喷嘴在相对运动的方向上倾斜，特别是使得液滴近似垂直地撞击在表面上，则在高印刷速度（即，印刷头与要印刷的表面之间的高的相对运动速度）下是特别有利的。

附图说明

在下文中，将参照示意图以示例性方式并进一步详细地解释本发明。

图1示出了在其下方设置有凸弯曲的要印刷的表面的印刷头，

图2示出了在其下方设置有凹弯曲的要印刷的表面的印刷头，

图3是用于说明球的印刷的图，

图4是用于说明圆柱曲面的印刷的图，

图5示出了用于说明三维曲面的印刷的图，

图6示出了用于说明具有无重叠边界路径的凹曲面或凸曲面的印刷的图，

图7和图8示出用于说明具有相邻设置的重叠路径的凹曲面或凸曲面的印刷的视图，

图9示出了用于说明本发明方法的另一实施方式的视图，

图10示出了多个印刷头及其相对于要印刷表面的布置的立体图，并且

图11示出了用于执行根据本发明的方法的装置的示意图。

具体实施方式

图1示出了将使用数字印刷方法印刷的部件（例如机动车的内部装饰部件）的表面10。为此目的，具有平坦的排出表面14的印刷头12被设置在表面10上方。图1中示意性示出的多个排出口16以已知的方式布置在排出表面14中，在从下方朝着排出表面14观察的视图中可以看到这些排出口。

数字印刷方法（例如喷墨印刷方法）的一个特征是预定的液体量例如可由压电装置控制从排出口16喷出，排出口可以以已知的方式单独地电子致动。这些液体量以直径大约等于排出口直径的液柱的形式从排出口16喷出，并且在其飞行期间转变成通常也绕其轴线运动的液滴。为了以限定的方式可靠地进行表面印刷，各个液柱需要最小飞行距离B，它们可以在该飞行距离内转变为液滴。另一方面，飞行距离不能太长，以免液滴变质。最大容许飞行距离由C指定。

对于具有30pl体积的液滴，最小所需飞行距离B例如为0.5mm。最大容许飞行距离C为2毫米。

如果表面10的曲率半径的值为r（mm）并且距离（C-B）用t（mm）表示，则当t小于r时，基于几何关系，容许宽度X（mm）大约等于以下值：

X = 2 x（t x r）^0.5

从图1可以看出，排出表面14的中心区域有利地被设置成平行于平面，该平面位于排出表面14下方，与表面10相切，在与该平面的间隙B处。利用表面10的曲率，然后根据上述关系确定最大宽度X，其中在表面10和印刷头12之间垂直于绘图平面的相对运动过程中，可以通过符合飞行路径标准B和C的适当液滴在表面10上印刷。可以看出，排出口16总共以较大宽度A设置。位于容许的印刷宽度X之外的排出口没有被激活。

为了可靠地确定排出表面14与要印刷表面10之间的间隙，设置了示意性示出的间隙传感器18。

当通过使用印刷头12和表面10之间在多个重叠路径中的重复相对运动来进行印刷时，可以通过排出表面14和表面10之间的间隙来考虑已经施加的印刷层的厚度。

当激活排出口16使得在印刷头12与表面10之间的相对运动期间首先从设置在前排的印刷口印刷表面的区域，随后在相同的处理步骤中从设置在后排的排出口将印刷液再次施加到已经印刷的表面区域上时，有利的是，使排出表面14相对于相对运动的方向稍微倾斜，从而使得后排的排出口16与随后已经印刷的表面10的间隙B增加已经施加的层的厚度。

在确定要激活的排出口和要喷射的液滴的体积时可以考虑的其他方面如下：

从图1可以看出，要印刷表面10的区域的尺寸和与之相关的排出表面14的区域的尺寸之间的比率根据要印刷的表面区域与排出表面14之间的角度的余弦的倒数增大。对于印刷的均匀表面厚度，因此有利的是，从排出表面的相应区域喷射的液体体积也根据余弦的倒数而增加。

如果液滴倾斜地撞击在要印刷的表面上，则会产生“模糊”。因此有利的是，在特定的印刷步骤中，不印刷相对于排出表面倾斜超过6度（装饰）或12度（涂覆）的表面区域。

图2示出了与图1相似的视图，但图2具有凹曲面10。可以看出，以适当的液滴质量可印刷的区域的宽度X按照以下方式给出：在区域X的边缘处，飞行距离B最小，在区域的中心处，飞行距离C最大。

参照图3说明本发明的其他方面。

在所描绘的实施例中，球体22的要印刷的对象的表面数据被存储在计算机20中。如参照图1所解释的，液滴的最小和最大飞行距离是基于球体22的要印刷的表面10的曲率（即，球体的半径）、印刷头12的数据（诸如排出口的直径）、喷射液体量的体积、印刷液的稠度等来计算的。根据球体直径计算可印刷的球体表面的最大印刷宽度X1。球表面被细分成单独的区段24，每个区段在球体的赤道平面内具有最大容许印刷宽度X1。然后进行球体的印刷，使得将印刷头12设置在球体北极上方的预定间隙B（图1）处，并且球体围绕在绘图平面中延伸的水平轴（未示出）旋转360°。在此，两个在直径上相对的部分24被印刷。在此，印刷头12的各个排出口16的启动使得从球体的极点开始，印刷区段的宽度增大到最大宽度X1，然后再次减小。在印刷两个在直径上相对的区段之后，球体或印刷头12围绕垂直轴旋转与一区段的最大宽度X1对应的角度，使得随后可以再印刷两个彼此相对的区段等等。

要印刷的表面仅很少具有球形或部分球形的形状。更常见的是至少部分呈圆柱形弯曲的表面，或在相互垂直的方向上以不同半径弯曲的表面。

以下印刷模式对于圆柱曲面是有利的：

从圆柱轴线Z的方向看（图4），当根据图1确定的容许印刷宽度X覆盖要印刷的整个区域时，有利的是在一个步骤中印刷圆柱曲面，其中，在表面和印刷头之间发生沿圆柱轴线Z方向的相对运动。如果容许宽度比要印刷的表面的宽度窄，则可以在连续的印刷步骤中印刷彼此相邻的路径。可替代地，如图4所示，将路径B1，B2，...，BN布置成沿圆柱曲率圆周方向是有利的。由于要印刷的表面不垂直于印刷头和表面之间的相对运动方向弯曲，因此可以使用印刷头12的整个宽度。

当要印刷具有两个互相垂直且曲率半径不同的曲率轴的表面（图5）并且这不能在单个路径中实现时，如果路径B1、B2的纵向方向指向具有较小曲率半径的曲率圆周方向并且路径B1、B2在曲率半径较大的曲率的周向上相邻，则有利的是最佳利用印刷头12的宽度。图5的表面10横向于其纵向延伸（在图中从左至右）的曲率比横向于其纵向延伸的曲率小。应当理解，由于参照图1说明的边界条件，当表面的横向方向上的曲率改变时，印刷路径B1、B2的宽度X1、X2可以不同。在印刷期间表面10与印刷头12之间的相对运动期间，控制印刷头12与表面10之间的间隙，使得连续满足图1的条件。每个路径的宽度X1、X2沿其整个长度有利地是恒定的，并且因此由沿着该路径的整个长度横向于纵向方向的表面的最大曲率给出。

参照图6说明如何印刷凸面和凹面，使得彼此相邻布置的印刷路径（以无过渡方式合并，即，无可见过渡）可以通过所谓的多遍方法形成。

图6的右半部分示出了具有曲率轴M1的凸曲面区域10。在第一印刷步骤A1中印刷第一路径B1，其中在印刷头12和表面10之间沿曲率轴M1的方向发生相对运动。排出表面14的有效印刷宽度在此导致路径B1的相应宽度X。在形成路径B1之后，印刷头12与表面10之间相对旋转约一个角度，使得在随后的印刷步骤A2中由印刷头12施加的路径B2在没有重叠的情况下无缝地连接到路径B1。在两个印刷步骤之间控制印刷头12与表面10之间的相对旋转非常精确，使得根据图6在路径的左边缘处到达表面10的液滴精确地连接到根据图6的路径B1的右边缘处施加的液滴，如同它们是常见的宽印刷路径的部件一样。这样，两条路径B1、B2无缝地彼此合并，并且在无可见接缝的情况下从两条路径B1和B2产生组合的印刷表面。

图6的左半部分示出了具有曲率轴M2的凹面10的关系。可以看出，在施加第一路径B1之后，印刷头12和表面10之间的相对旋转在这里也是可行的，使得第二路径B2可以在不与第一路径B1重叠的情况下和直接与之连接的第一路径并排施加，即无可见过渡。

当印刷头12和要印刷的表面10之间的旋转位置仅略微改变一角度时，该角度例如小于6度，有利地2-3度（装饰）或小于12度（涂层、导体路径、功能表面等），有利地使用参照图6说明的方法，其中相邻路径在没有可见过渡的情况下以无重叠的方式彼此邻接。印刷表面上的液滴（这些液滴形成印刷路径的一个边缘）的入射角与形成相邻路径的相邻边缘的液滴的入射角的不同之处仅在于小的旋转角度，使得相邻边缘的印刷在基本上相同的条件下进行并且看不到变化。

在印刷一个路径之后，在印刷头和表面之间稍作枢转之后，印刷相邻路径的方法在高度弯曲的表面的情况下实际上会导致路径变窄，并且因此导致路径增加；但是，这对于印刷质量是有利的。

图7示出了（替代图6的图示）如何将两个路径B1和B2以彼此重叠的方式彼此相邻地施加在部件26的表面10上。为此，首先，对于第一印刷步骤A1，在电子数据处理系统中设置在第一印刷步骤A1中的印刷头12和要印刷的表面10之间的相对旋转位置，在第一印刷步骤中施加第一路径B1。此外，在电子数据处理系统中提前设置在第二印刷步骤A2中要采用的印刷头12和表面10之间的相对旋转位置。为了清楚起见，图7中的第二印刷步骤A2中的印刷头12的位置被描绘为比第一印刷步骤中的更远离表面10。实际上，在第一和第二印刷步骤期间，印刷头12和表面10之间的间隙有利地是相同的。从图7可以看出，在两个预先设置的路径B1和B2之间存在重叠区域30，在该重叠区域中，路径B1的右边缘与路径B2的左边缘重叠。仅为了清楚起见，在第二印刷步骤A2中施加的液滴没有以加黑方式示出。为了在相邻路径B1、B2的印刷强度或颜色强度之间没有可见的差异，当施加第一路径B1时，区域液滴密度在重叠区域30中从左向右减小。因此，第二印刷路径B2的液滴密度在重叠区域30中从左向右增大，使得在重叠区域30中总体上存在与在与重叠区域30相邻的路径B1、B2的区域中相同的液滴密度。可以理解的是，代替表面密度，液滴的体积也改变。

图8示出了路径B1、B2的分层结构，这可以通过前后设置的多行排出口利用在印刷头和表面之间的一次线性相对运动连续地施加层（在所示实施例中为4层）或通过根据印刷头和表面之间的单个线性相对运动来施加每一层来实现。可以看出，在重叠区域30中不同地构建彼此重叠设置的每个层。形成重叠区域30的左路径B1的区域从下向上减小，而形成重叠区域30的右路径B2的区域从下向上增大。

为了进行额外的质量控制，印刷头可以设置有传感器装置，该传感器装置在施加新的层或路径之前感测已施加的层或路径的颜色强度和/或印刷密度，使得当目标值和实际值之间存在偏差时，可以重新调整液滴的表面密度和/或大小。

例如，当通过导电液滴喷射而形成的电导体的路径交叉时，参照图7和8所描绘的施加相互重叠的相邻路径的方法（特别是根据图8的方法）是特别优选的。然后，电导体在没有任何干扰（横截面变化）的情况下以无过渡的方式从一条路径通向相邻路径。

下面参照图9解释一种方法，利用该方法特别是可以以良好的质量在大表面上印刷曲面10。该图示出了在连续的印刷步骤A1至A7期间印刷头12相对于弯曲的要印刷的表面10的相对布置。印刷头12包括排出表面，该排出表面具有在绘图平面中彼此相邻布置的区段S1至S4，该区段S1至S4垂直于绘图平面延伸预定长度，并且每个区段均具有排出口。印刷头12被容纳在未示出的底座中，通过使用该底座，印刷头可在绘图平面内水平和垂直移动。通过使用底座34，设置有要印刷的表面10的部件26可绕垂直于绘图平面延伸的轴线倾斜并且可垂直于绘图平面移动。

在第一印刷步骤A1中，当表面10相对于印刷头12垂直于绘图平面移动时，仅通过激活第一区段S1的排出口来印刷第一路径B1。在第一印刷步骤A1之后，印刷头（12）垂直于第一路径（B1）的纵向延伸（垂直于绘图平面）在横向方向（在绘图平面中为水平方向）上移动，使得第二区段S2位于第一路径B1上。随后，在第二印刷步骤A2中，再次从第二区段S2的排出口印刷第一路径B1，并且从第一区段S1的排出口印刷与第一路径相邻设置的第二路径B2。

重复该过程，直到在印刷步骤A4中，使用第一区段S1的排出口印刷第四路径B4，并且从区段S4至S2的排出口印刷相邻的已经印刷的路径B1至B3。

在进一步的印刷步骤A5至A7中，没有再印刷其他路径；相反，在印刷头12横向移动一个区段的宽度之后，从区段S1开始的激活区段的数量分别减少一个区段，使得在最后的印刷步骤A7之后，所有路径B1到B4已经被所有区段S1到S4印刷。

如图9所示，各个区段的排出口是电子驱动的，使得它们就不会每次都以整个液滴密度印刷路径；相反，仅在最后一个印刷步骤中才完成路径的完整印刷，此后已经从所有区段印刷所有路径。

在两个印刷步骤之间，不仅有利地实现了线性的水平相对运动，而且还使表面10相对于排出表面14倾斜，使得表面10和排出表面14之间的间隙保持大致恒定。

印刷头12和部件26之间的相对运动可以适应于由表面10的曲率给出的条件。

如果要印刷多于图9中所示的四个路径B1至B4，每次在印刷头12垂直于路径的纵向延伸移动一个区段的宽度之后并且可选地在部件26倾斜之后可以重复执行激活所有区段S1到S4的印刷步骤A4。

总之，这通过根据图9的方法实现，在印刷头通过在要印刷的表面与印刷头之间使用曲折状的相对运动完全扫过要印刷的表面之后，要印刷的表面可被均匀地印刷并且具有精确预定的表面密度，其中在曲折状路径的相互平行地直线通过期间分别进行印刷步骤。以这种方式，也可以在没有任何横截面或电阻变化的情况下印刷均匀的导体路径或均匀的导电层，诸如OLED层。

通过使用参照图9描绘的方法，还可以印刷具有两个不同倾斜度的平坦区域的表面，这两个平坦区域在线性曲率区域中彼此合并。

图10以立体图示出了由共同底座（未示出）支撑并组合成块的多个印刷头12a、12b、12c、12d，这些印刷头在路径B1至B4的纵向上前后设置。否则，该布置对应于图9，其中系统处于根据印刷步骤A4的状态。通过使用图10的布置，例如可以从各个印刷头同时喷洒不同的液体（彩色、导电、不导电、透明等），使得可以在短时间内在表面10上印刷复杂的图案和/或恒定厚度的层。印刷头和要印刷的表面之间的曲折状相对运动的直线路径比印刷路径长，使得类似于图9，区段，在路径开始时，最初并不是所有印刷头都被激活，或者依次激活印刷头，并且在路径的末尾，所有印刷头将不再激活或依次停用。

从上面可以看出，有利的是，装置（允许通过使用数字控制印刷方法在基本上不受限制的情况下印刷三维表面）允许印刷头12的排出表面14与要印刷的表面10或具有该表面的部件之间的、在空间的三个互相垂直的方向上线性并且绕三个互相垂直的旋转轴旋转的相对运动。部件的电子控制底座和/或印刷头的电子控制底座是否允许这些可移动性基本上无关紧要。

在图11中示意性地示出了用于印刷三维表面的装置或系统：

用于支撑具有要印刷的表面10的部件26的底座34可移动地附接至框架32。通过使用已知的驱动装置，诸如用于例如CNC精密机床（未示出）的装置，底座34以及要印刷的表面10可在该空间的三个维度上线性移动，并且可围绕三个相互垂直的轴旋转。

在所示实施例中，由多个印刷模块组装的印刷头12（例如，设计为XAAR 1003型或DIMATIX）与液体供应36一起附接至底座38，印刷头12包括平坦的排出表面14，在该排出表面中设置有可单独启动的排出口或喷嘴。类似于底座34，底座38以及随之而来的印刷头12的排出表面14可使用已知的驱动装置（未示出）在空间的三个维度上线性移动，并且可绕三个相互垂直的轴旋转。

液体供应36可以包含不同的液体供应，例如普通印刷油墨、特殊油墨、具有导电颗粒的功能液体、涂料、底漆、用于施加电绝缘层的液体等。

传感器装置40也附接至底座38，利用传感器装置可以确定排出表面14和要印刷的表面10之间的间隙，和/或利用传感器装置可以检测待印刷或已经印刷的表面的光学性质。

要印刷的表面10的几何数据（例如CAD数据和装饰数据），其包含要施加到表面10上的印花以及为此所需的液体数据可以存储在已知设计的电子控制装置42中。控制装置中包含的程序将表面10的几何数据和装饰数据转换成用于控制底座34、38的运动、向印刷头12液体供应以及排出口的选择和启动的控制数据。由传感器装置40确定的值可用于快速设置目标位置或用于确定表面10的实际位置和印刷状态。

例如，用于印刷头12的底座38有利地可在Z方向（印刷头与要印刷的表面10之间的间隙）和Y方向（印刷路径的横向偏移）上移动或驱动。要印刷的部件26的底座34有利地可沿X方向（印刷路径B1、B2的纵向）线性地驱动，并且可绕X轴和Y轴旋转地驱动。

要明确指出的是，出于原始公开的目的以及出于限制要求保护的发明的目的，说明书和/或权利要求书中公开的所有特征应当被视为分开的且彼此独立的，与实施方案和/或权利要求书中特征的组成无关。要明确指出的是，出于原始公开的目的以及为了限制要求保护的发明的目的，特别是为了限制范围规范，所有范围规范或单元组规范都公开了每个可能的中间值或单元的子组。

附图标记列表

10 表面

12 印刷头

14 排出表面

16 排出口

18 间隙传感器

20 计算机

22 球体

24 分段

26 部件

30 重叠区域

32 框架

34 底座

36 液体供应

38 底座

40 传感器装置

42 电子控制系统

A 喷头宽度

A1，A2 印刷步骤

B1，B2 路径

B 最小飞行距离

C 最大飞行距离

M1 曲率轴

X 容许印刷宽度

Z 圆柱轴

方面

1． 一种使用数字印刷方法印刷表面（10）的方法，其中限定的液体量从设置在印刷头（12）的排出表面（14）上的多个可单独启动的排出口（16）喷出，以液滴形式撞击在所述表面（10）上，在所述方法中，根据所述排出表面（14）相对于所述表面（10）的设置以及所述表面（10）的形状，仅驱动那些排出口（16），其与从其分配的液滴的撞击点的距离在预定值范围内。

2． 根据方面1所述的方法，其特征在于，所述排出表面（14）是平坦的，所述表面（10）是弯曲的，并且所述液滴在垂直于所述排出表面（14）的方向撞击在所述表面（10）上，在所述方法中，所述表面（10）和所述排出表面（14）相对彼此定向，使得所述排出表面（14）大致平行于表面区域，并且所述表面区域和所述排出表面（14）之间的间隙在所述预定值范围内。

3． 根据方面2所述的方法，其特征在于，用于凸曲面（10）的间隙在所述值范围的最小值的范围内。

4． 根据方面2所述的方法，其特征在于，用于凹曲面（10）的间隙在所述值范围的最大值的范围内。

5． 根据方面2至4之一所述的方法，其特征在于，由所述液滴施加到所述表面的表面单元的液体量随着各个表面单元与所述排出表面（14）之间的角度增加而增加，使得施加到所述表面单元的液体量与所述角度无关而恒定。

6． 根据方面2至5之一所述的方法，其中仅激活那些排出口（16），所述排出口的液滴以大于78度（用于涂层）和大于84度（用于装饰印刷）的入射角撞击到表面（10）上。

7． 根据方面1至6之一所述的方法，其特征在于，在印刷具有两个相互垂直的曲率轴和不同曲率半径的表面（10）期间，在第一印刷过程中，在具有较小曲率半径的曲率圆周方向上所述印刷头（12）和所述要印刷的表面（10）之间发生相对运动；随后对于未激活的排出口（16），在曲率半径较大的曲率圆周方向上发生所述印刷头（12）与所述要印刷的表面（10）之间的相对运动，随后在进一步的印刷过程中，在具有较小曲率半径的曲率圆周方向上发生所述印刷头（12）与所述要印刷的表面（10）之间的相对运动，使得在所述印刷过程期间形成的路径（B1，B2）在具有较大曲率半径的曲率圆周方向上相邻。

8． 根据方面1至7之一所述的方法，其特征在于，对于所述要印刷的表面（10）的凸曲率或凹曲率以及它们以相邻路径（B1，B2）形式进行的印刷，从所述曲率半径的方向上观察，所述排出表面（14）相对于所述表面（10）的定位在所述表面（10）与所述排出表面（14）之间用于形成相应路径（B1，B2）的两个连续的相对运动期间使得相邻路径直接彼此邻接，所述液体在所述相邻路径内能够达到所述表面。

9． 根据方面1至7之一所述的方法，其特征在于，对于所述要印刷的表面（10）的凹曲率或凸曲率，从所述曲率轴的方向上观察，所述排出表面（14）相对于所述表面（10）的定位在所述表面（10）与所述排出表面（14）之间用于形成相应路径（B1，B2）的两个连续的相对运动期间使得相邻路径彼此重叠，所述液体在所述相邻路径内能够达到所述表面（10），并且生成所述重叠区域（30）的所述排出表面（14）的那些排出口（16）被启动，使得到达所述表面（10）的表面单元的液体量在所述重叠区域（30）和所述路径（B1和B2）的无重叠区域中相等。

10． 根据方面1至6之一所述的方法，其特征在于

所述表面（10）是弯曲的，并且印刷有垂直于其纵向延伸直接相邻的多个路径（B1，......，Bn），

所述排出表面（14）包括具有排出口的多个区段（S1，......，Sn），所述区段垂直于所述路径（B1，......，Bn）的纵向延伸直接相邻，

在第一印刷步骤（A1）中，仅用所述第一区段（S1）印刷第一路径（B1），在所述第一印刷步骤之后，所述印刷头（12）垂直于所述第一路径的纵向延伸移动，使得所述第二区段（S2）位于所述第一路径（B1）上方，随后在第二印刷步骤（A2）中，所述第二区段（S2）再次印刷所述第一路径（B1），并且所述第一区段（S1）印刷与所述第一路径相邻的第二路径（B2），

重复所述过程，直到所述第一区段（S1）印刷第m路径（Bm），并且区段（S2，.....，Sm）印刷相邻的、已经印刷的路径（Bm-1，.....，B1），

并且在随后的印刷步骤中，在所述印刷头（12）在每个印刷步骤中垂直于所述路径的纵向延伸移动一个区段的宽度之后，从所述区段S1到Sm的激活区段的数量减少，

使得在最后的印刷步骤之后，所有区段（S1，...，Sm）的所有路径被印刷。

11． 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，每次在所述印刷头（12）垂直于所述路径的纵向延伸运动一个区段宽度之后，重复激活所有区段（S1，...，Sm）的所述印刷步骤。

12． 根据方面10或11所述的方法，其特征在于，在所述印刷头（12）垂直于所述路径的纵向延伸每次运动一个区段宽度期间，每次发生所述表面（10）相对于所述排出表面（14）的倾斜，使得所述表面（10）和所述排出表面（14）之间的间隙保持大致恒定。

13． 根据方面1至12之一所述的方法印刷三维表面的装置，所述装置包括：

框架（32）；

用于支撑具有要印刷的表面（10）的部件（26）的底座（34）；

另一底座（38），用于支撑至少一个具有排出表面（14）的印刷头（12），所述排出表面包括用于喷射预定液体量的排出口（16）；

驱动装置，利用所述驱动装置可驱动所述排出表面（14）与所述要印刷的表面（10）之间的相对运动；

液体供应器（36），所述液体供应器用于选择性地向所述排出口（16）供应印刷液体；

电子控制装置（42），所述电子控制装置具有所述要印刷的表面（10）的几何数据和装饰数据，所述装饰数据包含要施加到所述表面（10）的具有所需的液体数据的印刷品，并且所述电子控制装置具有程序，所述程序将所述表面（10）的几何数据和所述装饰数据转换成用于控制所述驱动装置、用于控制向所述印刷头（12）的液体供应以及用于所述排出口（16）的选择和启动的控制数据。

14． 根据方面13所述的装置，其特征在于，用于所述印刷头（12）的底座（38）可在所述Z方向（所述印刷头12与所述要印刷的表面10之间的间隙）上和所述Y方向（路径B1、B2的宽度方向）上移动，并且所述要印刷的部件（26）的底座（34）可在所述X方向（路径B1、B2的纵向）上移动并且可绕所述X轴（路径B1、B2的纵向方向）和所述Y轴旋转。

15． 根据方面13或14所述的装置，包括传感器装置（40），所述传感器装置用于确定所述排出表面（14）与所述要印刷的表面（10）之间的间隙和/或用于确定要印刷的表面或已经印刷表面的光学性质。

Claims (13)

1.一种使用数字印刷方法印刷曲面（10）的方法，其中，限定的液体量从设置在印刷头（12）的平坦排出表面（14）上的多个可单独启动的排出口（16）喷出，以液滴形式撞击在所述曲面（10）上，

在所述方法中

-所述曲面（10）和所述排出表面（14）相对于彼此定向，使得所述曲面（10）的区域被定向平行于所述排出表面（14），其中，对于所述表面（10）的凸曲率，所述区域与所述排出表面（14）具有最小间隙B，并且对于所述表面（10）的凹曲率，所述区域与所述表面（10）具有最大间隙C，

-其中在所述印刷期间，仅启动用于分配液体量的排出口，所述排出口与从其分配的液滴在所述曲面（10）上的撞击点的间隙在最小间隙B与最大间隙C之间，其中所述最小间隙B由从所述排出口（16）喷出的液体量形成液滴所需要的飞行距离给出，并且所述最大间隙C比所述最小间隙大预定距离t，液滴沿着所述预定距离不变质并且其路径以直线方式延伸，

-由此在所述排出表面（14）和表面（10）之间的垂直于所述表面（10）的曲率的相对运动期间，所述表面可以被印刷路径，对于所述表面（10）的凸曲率，所述路径的宽度X对应于最大间隙C处的排出口之间的距离，最大间隙C在表面（10）的曲率方向上与排出口间隔开，并且对于所述表面（10）的凹曲率，所述路径的宽度X对应于最小间隙B处的排出口之间的距离，最小间隙B在表面（10）的曲率方向上与排出口间隔开。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，当t小于r时，所述路径的宽度X大约等于2×（t×r）^0.5，其中r是所述表面（10）的曲率半径，并且t等于C减去B。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，通过所述液滴施加到所述表面的表面单元上的液体量随着相应的表面单元与所述排出表面（14）之间的角度增加而增加，使得施加到所述表面单元上的液体量是恒定的，而与所述角度无关。

4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其中仅激活那些排出口（16），所述排出口的液滴以对于涂层而言大于78度和对于装饰印刷而言大于84度的入射角撞击到表面（10）上。

5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其中在印刷具有两个相互垂直的曲率轴和不同曲率半径的表面（10）期间，在第一印刷过程中，在具有较小曲率半径的曲率圆周方向上所述印刷头（12）和所述要印刷的表面（10）之间发生相对运动；随后，当所述排出口（16）不被激活时，在曲率半径较大的曲率圆周方向上发生所述印刷头（12）与所述要印刷的表面（10）之间的相对运动，随后在进一步的印刷过程中，在具有较小曲率半径的曲率圆周方向上发生所述印刷头（12）与所述要印刷的表面（10）之间的相对运动，使得在所述印刷过程期间形成的路径（B1，B2）在具有较大曲率半径的曲率圆周方向上相邻。

6.根据权利要求1至5之一所述的方法，其中，对于所述要印刷的表面（10）的凸曲率或凹曲率以及它们以相邻路径（B1，B2）形式进行的印刷，从所述曲率半径的方向上观察，所述排出表面（14）相对于所述表面（10）的定位在所述表面（10）与所述排出表面（14）之间用于形成相应路径（B1，B2）的两个连续的相对运动期间使得相邻路径直接彼此邻接，所述液体在所述相邻路径内能够达到所述表面。

7. 根据权利要求1至6之一所述的方法，其中，对于所述要印刷的表面（10）的凹曲率或凸曲率，从所述曲率轴的方向上观察，所述排出表面（14）相对于所述表面（10）的定位在所述表面（10）与所述排出表面（14）之间用于形成相应路径（B1，B2）的两个连续的相对运动期间使得相邻路径彼此重叠，所述液体在所述相邻路径内能够达到所述表面（10），并且生成所述重叠区域（30）的所述排出表面（14）的排出口（16）被启动，使得到达所述表面（10）的表面单元的液体量在所述重叠区域（30）和所述路径（B1和B2）的无重叠区域中相等。

8.根据权利要求1至5之一所述的方法，其中

所述表面（10）是弯曲的，并且印刷有垂直于其纵向延伸直接相邻的多个路径（B1，...，Bn），

所述排出表面（14）包括具有排出口的多个区段（S1，...，Sn），所述区段垂直于所述路径（B1，......， Bn）的纵向延伸直接相邻，

在第一印刷步骤（A1）中，仅用所述第一区段（S1）印刷第一路径（B1），在所述第一印刷步骤之后，所述印刷头（12）垂直于所述第一路径的纵向延伸移动，使得所述第二区段（S2）位于所述第一路径（B1）上方，随后在第二印刷步骤（A2）中，在所述第二区段（S2）上再次印刷所述第一路径（B1），并且在所述第一区段（S1）上印刷与所述第一路径相邻的第二路径（B2），

重复所述过程，直到在所述第一区段（S1）上印刷第m路径（Bm），并且在区段（S2，.....，Sm）上印刷相邻的、已经印刷的路径（Bm-1，.....，B1），

并且在随后的印刷步骤中，在所述印刷头（12）每次在每个印刷步骤中垂直于所述路径的纵向延伸移动一个区段的宽度之后，从所述区段S1到Sm的激活区段的数量减少，

使得在最后的印刷步骤之后，所有区段（S1，...，Sm）的所有路径被印刷。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，每次在所述印刷头（12）垂直于所述路径的纵向延伸运动一个区段宽度之后，重复激活所有区段（S1，...，Sm）的所述印刷步骤。

10. 根据权利要求8或9所述的方法，其中，在所述印刷头（12）垂直于所述路径的纵向延伸每次运动一个区段宽度期间，每次发生所述表面（10）相对于所述排出表面（14）的倾斜，使得所述表面（10）和所述排出表面（14）之间的间隙保持大致恒定。

11.一种用于印刷三维表面的装置，所述装置包括

框架（32）；

用于支撑具有要印刷的表面（10）的部件（26）的底座（34）；

另一底座（38），用于支撑至少一个具有排出表面（14）的印刷头（12），所述排出表面包括用于喷射预定液体量的排出口（16）；

驱动装置，利用所述驱动装置可驱动所述排出表面（14）与所述要印刷的表面（10）之间的相对运动；

液体供应（36），所述液体供应用于选择性地向所述排出口（16）供应印刷液体；

电子控制装置（42），所述电子控制装置具有所述要印刷的表面（10）的几何数据和装饰数据，所述装饰数据包含要施加到所述表面（10）的具有所需的液体数据的印刷品，并且所述电子控制装置具有程序，所述程序将所述表面（10）的几何数据和所述装饰数据转换成用于控制所述驱动装置、用于控制向所述印刷头（12）的液体供应以及所述排出口（16）的选择和启动的控制数据，其中所述装置根据权利要求1至10之一发挥作用。

12.根据权利要求11所述的装置，其中，用于所述印刷头（12）的底座（38）可在所述Z方向（所述印刷头12与所述要印刷的表面10之间的间隙）上和所述Y方向（路径B1、B2的宽度方向）上移动，并且所述要印刷的部件（26）的底座（34）可在所述X方向（路径B1、B2的纵向）上移动并且可绕所述X轴（路径B1、B2的纵向方向）和所述Y轴旋转。

13.根据权利要求11或12所述的装置，包括传感器装置（40），所述传感器装置用于确定所述排出表面（14）与所述要印刷的表面（10）之间的间隙和/或用于确定要印刷的表面或已经印刷表面的光学性质。

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