EP1990206A2 - Verfahren und Vorrichtung zum Bedrucken eines Bauteils mit zwei zueinander geneigten Oberflächenbereichen mittels eines digitalen Druckverfahrens - Google Patents
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- EP1990206A2 EP1990206A2 EP08008534A EP08008534A EP1990206A2 EP 1990206 A2 EP1990206 A2 EP 1990206A2 EP 08008534 A EP08008534 A EP 08008534A EP 08008534 A EP08008534 A EP 08008534A EP 1990206 A2 EP1990206 A2 EP 1990206A2
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- B41J3/00—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed
- B41J3/407—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed for marking on special material
- B41J3/4073—Printing on three-dimensional objects not being in sheet or web form, e.g. spherical or cubic objects
Definitions
- the invention relates to a method and a device for printing a component by means of a digital printing method, which component has a first and a second surface area.
- the task of printing components with two surface areas, which are inclined at an angle to each other and connected to each other via a transition region may be, for example, plates or strips with at an angle of, for example, 90 ° to each other arranged side surfaces which are connected to each other via an edge formed with a radius or a transition region.
- Such components are printed after mechanical finishing, for example, with an ink jet process, so that their entire visible surface to the outside receives a pleasing appearance, for example, provided with a homogeneous ink layer or with a pattern that runs steadily over the entire surface.
- a printing method for printing a component having two mutually perpendicular surface areas is described, which merge into one another via an inclined surface 116.
- To print each surface area is a printhead 60.
- the inclined surface is printed so that the printheads are each moved beyond the associated surface area, so that at least one part of the inclined surface is printed on.
- a middle region of the inclined surface is printed by both printheads.
- the US 2001019340 A1 describes a printing method and a device for its implementation, in which or when printing three-dimensional surfaces on a printhead trained printing nozzles are each controlled such that only those printing nozzles are activated, the distance from the surface to be printed is within a predetermined value ,
- the EP 1 479 524 A1 also generally describes a method of manufacturing a component having a surface of predetermined appearance, wherein adjacent surface areas disposed at an angle to each other are patterned such that the pattern smoothly transitions from one surface area to the other surface area. There are no indications regarding the printing of a transition area between the surfaces.
- the invention has for its object to provide a method and an apparatus with which it is possible to easily print a transition region formed between two surface regions forming an angle with one another in such a way that a homogeneous printing of the transition region takes place.
- the claim 8 is directed to an apparatus for solving the relevant part of the invention task.
- a digital printing method is understood to mean printing methods in which a liquid in the form of individual liquid droplets is sprayed onto individual surface elements of a surface to be printed by means of at least one digital data set from at least one spray nozzle in order to produce a predetermined pattern on the surface. which can also have the appearance of a homogeneous coloring. Different colors can be produced by different color liquids, which are sprayed in the form of droplets on a surface element or immediately adjacent surface elements. Different color intensities can be produced by the number of droplets reaching a surface element or immediately adjacent surface elements and / or, more recently, by different volumes of the liquid droplets.
- a typical example of a digital printing process is the so-called inkjet printing process in which ink or dye liquid droplets are ejected from a printhead having a plurality of spray nozzles.
- the droplets are generated by thermal evaporation (bubblejet) or by means of piezoelectric elements and sprayed.
- Fig. 1 has a component to be printed 10, in the example shown a edge strip, a non-printing base 12, a likewise not to be printed lateral side 14, a first flat surface area to be printed 16, a to be printed curved transition area 18 in a flat to be printed second Surface area 20 on.
- the surface regions 16 and 20 are perpendicular to one another and in each case continuously transition into the transition region 18, which extends over an angular range of 90 degrees and has a radius of curvature r.
- a print head of a per se known ink jet printing device is described, which is formed for example as a pressure bar and over the entire in Fig. 1 extends perpendicular to the plane of the drawing length of the component 10.
- a pressure bar contains, for example, a plurality of printheads arranged in mutual overlap along its length, so that each surface element can be covered with liquid droplets.
- the printing of the component 10 takes place in the illustrated example such that initially under relative movement between the component 10 and the print head 20 in a direction perpendicular to the plane perpendicular to the paper plane extension direction of the component 10 and parallel to the surface region 16 (x-direction) of the first Surface region 16 and a part of the transition region 18 is printed.
- the control data stored in an EDP system are distorted with respect to the curved transition region 18 in the x-direction compared to a template, which shows the pattern to be generated on the curved surface of the transition region, so that depending on the angle ⁇ , the x-direction with the respective tangent to the surface of the transition region forms, the pattern is stretched.
- the sprayed-off liquid quantity is changed as a function of x.
- x 0 is in Fig. 1 denotes the beginning of the transition region.
- the quantity of liquid to be sprayed off per relative movement unit in the x-direction is constant relative to the color intensity to be achieved.
- the intensity of the printing ie the amount of liquid to be emitted per unit of relative movement in the x direction for the generation of a predetermined color intensity, remains over a distance x 1 , starting from x 0 Fig.
- Fig. 1 is initially constant to the right and then decreases between x 1 and x 2 , for example, linearly, and is set to zero when reaching the point x 2 , so that the according to Fig. 1 lowest part of the transition region 18, which is very strongly inclined to the x-direction, is not printed in this printing step.
- step II in which the second surface area 20 is printed and the in Fig. 1 is shown as y-direction.
- the intensity in the range between y 1 and y 2 decreases to zero, so that the region of the transition region 18 which is inclined more than 60 degrees to the y direction is not printed in this method step.
- the described printing method achieved in a simple manner that the transition region in well-defined way (exact formation of the pattern due to sufficiently large angle of incidence of the droplet direction on the surface (between 90 degrees and 30 degrees)) is printed with good pattern quality, the intensity remains constant in that in the transition region, is printed on in both printing steps (x and y), the pressure intensity of the one printing step decreases and that of the other printing step increases, so that the sum intensity is approximately constant.
- the two printing steps I, II can be carried out, for example, by first performing the printing step x such that the component 12 is moved from right to left under the print head 22, then the component 12 corresponding to the angle of inclination of the first surface area 16 and the first surface area 16 second surface area 20 to each other in the illustrated example by 90 degrees) and is then moved from left to right under the print head 22, wherein the printing operation begins when the point B is located under the print head and the printing ends when the location y 2 is located under the printhead.
- the described method according to which a curved surface can be printed without a print head or the component to be printed being pivoted during the printing process, can be used for a wide variety of components.
- Fig. 2 shows a cross section through a component in which two relief-like surface regions 16 and 20 are interconnected via a transition region 18, wherein the angle ⁇ , the surface regions 16 and 20 together form, about 60 degrees.
- a first printing step I the surface region 20 is printed with a first part of the transition region 18.
- the surface region 16 is printed with a part of the transition region 18 in a second printing step II, wherein the parts of the transition region which are printed in the printing step I and in the printing step II overlap ,
- the pressure intensity ie the amount of pressure fluid delivered per unit of relative movement, can already be modulated during the printing of the relief-like surface areas 16 and 20 depending on the respective angle of inclination between the surface area and the direction of movement.
- Fig. 3 shows a component 10 with three mutually perpendicular to each other forming planar surface areas which are interconnected via curved transition areas, wherein the radii of curvature of the transition regions may be the same or different.
- the surface to be printed on the component 10 is printed in three printing steps I, II and III, in which the component 10 is pivoted to the print head 22 in each case by 90 degrees.
- the transition areas are, as based on the Fig. 1 portrayed, printed.
- Fig. 4 shows a component 10 whose surface is to be completely printed;
- the steps I, II and III correspond to the embodiment according to FIG Fig. 3
- step IV in which the underside of the component 10 is to be printed, the print head 22 and the component 10 are pivoted to each other such that the relative movement between the print head 22 and component 10 is parallel to the bottom.
- Fig. 5 shows a circular bar, which is advantageously printed in four printing steps I to IV, wherein in each of the printing operations to both end regions toward control operations are performed, as shown in the Fig. 1 for the transitional area between Fig. 5 the printing steps II and III have been explained.
- Fig. 6 provides a plan view of a developed surface, for example, of the component 10 according to Fig. 3 with the same length formation of the side regions 20 and 20 '.
- the meanings of x 1 , x 2 and y 1 , y 2 respectively correspond to those of FIG Fig. 1 .
- those surface parts are designated, which are printed in the respective printing process x and y (there are two mutually rotated by 180 degrees printing operations y) with an intensity of 100%, that is, all the colors of which, for example a decor is composed, based on the relative movement in the direction of x or y is 100% delivered.
- the respective ink application is reduced from 100% to 0%, whereby this reduction can be directly proportional decreasing with respect to the inclination angle or the linear relative movement distance.
- Fig. 7 to 9 show examples according to which the printing steps I and II according to Fig. 1 can be controlled.
- Fig. 7 shows an example in which the surface part which is printed with decreasing intensity in step I completely overlaps that surface part which is printed in full intensity in step II and vice versa, the surface part which is printed with decreasing intensity in step II, overlaps the part printed in step I with full intensity.
- Fig. 8 Fig. 14 shows a case where the respective surface portions printed with decreasing intensity overlap but are not congruent.
- Fig. 9 shows the case in which the surface parts, which are each printed with decreasing intensity, are congruent.
- Fig. 7 to 9 are for the surface of the component according to Fig. 6 each to be presented twice, ie to the respective Fig. 7 to 9 joins the Fig. 6 to the left mirror the same figure again.
- Fig. 10 Based on Fig. 10 is below under a similar consideration as in Fig. 1 explains how to achieve a print intensity on the transition region 18 in the printing steps I (relative movement between the print head and the first surface region 16 in the x direction) and the printing step II (relative movement between the print head and the second surface region 20 in the y direction) , which leads to a constant pressure intensity over the entire transition region 18.
- the geometry of the pattern to be created in the transition region 18 can be transformed in a manner known per se by distorting the pattern data used for the control according to the angle ⁇ such that the pattern is printed undistorted in spite of the linear relative movement.
- Fig. 11 shows the basic structure in an apparatus for performing the method according to the invention.
- the printhead 22 which is designed, for example, as a bar, is attached to a drive device 30 with which the print head 22 can be moved in the direction of the vertical double arrow W. Opposite the print head is the component 10 to be printed, which is held by a drive device 32, by means of which it is movable in the direction of the horizontal double arrow Z and in the direction of the double arrow R about an axis perpendicular to the paper plane axis.
- the position of the component 10 relative to a stationary reference point can be detected by means of a sensor device 34.
- an electronic control device 36 with a control panel 38 and a screen 40 is provided.
- the electronic control device 36 includes a microprocessor with program and data storage and is known per se in construction and will therefore not be explained in detail.
- the print head 22 does not extend over the entire width of the component 10 to be printed, it can advantageously also be moved in a direction perpendicular to the plane of the paper by means of the drive device 30.
- the drive device 32 by means of which the component 10 can be pivoted, can also be designed such that the component 10 can be pivoted about three mutually perpendicular spatial axes.
- the drive devices 30 and 32 can be designed in many different ways, wherein it must be ensured that the relative movements necessary for carrying out the method according to the invention are possible between the print head 22 and the component 10.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bedrucken eines Bauteils mittels eines digitalen Druckverfahrens, welches Bauteil einen ersten und einen zweiten Oberflächenbereich aufweist.
- In der Praxis stellt sich in unterschiedlichsten Anwendungsbereichen die Aufgabe, Bauteile mit zwei Oberflächenbereichen zu bedrucken, die in einem Winkel zueinander geneigt und über einen Übergangsbereich miteinander verbunden sind. Solche Bauteile können beispielsweise Platten oder Leisten mit in einem Winkel von beispielsweise 90° zueinander angeordneten Seitenflächen sein, die über eine mit einem Radius ausgebildete Kante bzw. einem Übergangsbereich miteinander verbunden sind. Solche Bauteile werden nach mechanischer Fertigbearbeitung beispielsweise mit einem Tintenstrahlverfahren bedruckt, so dass ihre gesamte nach außen hin sichtbare Oberfläche ein gefälliges Aussehen erhält, beispielsweise mit einer homogenen Farbschicht oder mit einer Musterung versehen wird, die stetig über die gesamte Oberfläche verläuft. Bekannt ist, einen Druckkopf und ein zu bedruckendes Bauteil während des Bedruckens relativ zueinander derart zu bewegen, dass der Druckkopf möglichst unter Konstanthaltung seines Abstandes ständig senkrecht auf die zu bedruckende Oberfläche gerichtet ist. Dies erfordert sowohl einen hohen mechanischen Aufwand der jeweiligen Vorrichtung als auch einen hohen Aufwand bezüglich der Datenverarbeitung zur Steuerung der Vorrichtung.
- In der
US 2003218663 A1 , von der im Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgegangen wird, ist ein Druckverfahren zum Bedrucken eines Bauteils mit zwei zueinander senkrechten Oberflächenbereichen beschrieben, die über eine Schrägfläche 116 ineinander übergehen. Zur Bedruckung jedes Oberflächenbereiches dient ein Druckkopf 60. Die Schrägfläche wird derart bedruckt, dass die Druckköpfe jeweils über den zugehörigen Oberflächenbereich hinaus bewegt werden, so dass mindestens jeweils ein Teil der Schrägfläche vom bedruckt wird. Vorteilhafterweise wird ein mittlerer Bereich der Schrägfläche von beiden Druckköpfen bedruckt. - Die
US 2001019340 A1 beschreibt ein Druckverfahren bzw. eine Vorrichtung zu dessen Durchführung, bei dem bzw. der beim Bedrucken von dreidimensionalen Oberflächen an einem Druckkopf ausgebildete Druckdüsen jeweils derart angesteuert werden, dass nur diejenigen Druckdüsen aktiviert werden, deren Entfernung von der zu bedruckenden Oberfläche innerhalb eines vorbestimmten Wertes liegt. - In der
DE 100 31 030 A1 ist ganz allgemein ein Verfahren zum Herstellen flächiger Bauteile mit vorbestimmtem Oberflächenaussehen beschrieben, bei welchem Verfahren die Bauteile mittels eines programmierbaren Druckverfahrens bedruckt werden. Dabei können auch Bauteile mit zueinander geneigten Oberflächen bedruckt werden. Hinsichtlich der Bedruckung eines Übergangsbereiches zwischen den geneigten Oberflächen finden sich keine Hinweise. - Die
EP 1 479 524 A1 beschreibt ebenfalls allgemein ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mit einer Oberflächen vorbestimmten Aussehens, wobei auf einander angrenzende Oberflächenbereiche, die in einem Winkel zueinander angeordnet sind, ein Muster derart aufgebracht wird, dass das Muster von dem einem Oberflächenbereich zu dem anderen Oberflächenbereich stetig übergeht. Hinsichtlich der Bedruckung eines Übergangsbereichs zwischen den Oberflächen finden sich keine Hinweise. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit dem bzw. der es möglich ist, einen zwischen zwei einen Winkel miteinander bildenden Oberflächenbereichen ausgebildeten Übergangsbereich in einfacher Weise derart zu bedrucken, dass eine homogene Bedruckung des Übergangsbereiches erfolgt.
- Der auf das Verfahren gerichtete Teil der Erfindungsaufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
- Die auf den Anspruch 1 rückbezogenen Verfahrensansprüche sind auf vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens gerichtet.
- Der Anspruch 8 ist auf eine Vorrichtung zum Lösen des diesbezüglichen Teils der Erfindungsaufgabe gerichtet.
- Unter einem digitalen Druckverfahren werden in der vorliegenden Anmeldung Druckverfahren verstanden, bei denen unter elektronischer Steuerung mittels wenigstens eines digitalen Datensatzes aus wenigstens einer Spritzdüse eine Flüssigkeit in Form einzelner Flüssigkeitströpfchen auf einzelne Oberflächenelemente einer zu bedruckenden Oberfläche gespritzt wird, um auf der Oberfläche ein vorbestimmtes Muster, das auch das Aussehen einer homogenen Färbung haben kann, zu erzeugen. Unterschiedliche Farben lassen sich durch unterschiedliche Farbflüssigkeiten erzeugen, die in Form von Tröpfchen auf ein Oberflächenelement oder unmittelbar benachbarte Oberflächenelemente gespritzt werden. Unterschiedliche Farbintensitäten lassen sich durch die Anzahl der auf ein Oberflächenelement oder unmittelbar benachbarte Oberflächenelemente gelangende Tröpfchen und/oder - in neuerer Zeit - durch unterschiedliche Volumina der Flüssigkeitströpfchen erzeugen. Ein typisches Beispiel eines digitalen Druckverfahrens ist das sog. Tintenstrahldruckverfahren, bei dem Tinten- bzw. Färbeflüssigkeitströpfchen aus einem Druckkopf mit mehreren Spritzdüsen abgespritzt werden. Die Tröpfchen werden durch thermische Verdampfung (bubblejet) oder mit Hilfe von Piezoelementen erzeugt und abgespritzt.
- Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert, wobei das digitale Druckverfahren wie ein Tintenstrahldruckverfahren durchgeführt wird.
- In den Figuren stellen dar:
- Fig. 1
- eine Querschnittsansicht eines zu bedruckenden Bauteils mit Erläuterungen zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
- Fig. 2 bis 5
- Querschnitte durch unterschiedliche, zu bedruckende Bauteile,
- Fig. 6
- eine Aufsicht auf die abgewickelte Oberfläche eines Bauteils,
- Fig. 7 bis 9
- Darstellungen zur Erläuterung von unterschiedlichen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- Fig. 10
- eine der
Fig. 1 ähnliche Ansicht zur Erläuterung einer weiteren Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und - Fig. 11
- eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
- Gemäß
Fig. 1 weist ein zu bedruckendes Bauteil 10, im dargestellten Beispiel eine Kantleiste, eine nicht zu bedruckende Unterseite 12, eine ebenfalls nicht zu bedruckende seitliche Seite 14, einen ersten ebenen, zu bedruckenden Oberflächenbereich 16, einen zu bedruckenden gekrümmten Übergangsbereich 18 in einen ebenen zu bedruckenden zweiten Oberflächenbereich 20 auf. Die Oberflächenbereiche 16 und 20 stehen senkrecht aufeinander und gehen jeweils stetig in den Übergangsbereich 18 über, der sich um einen Winkelbereich von 90 Grad erstreckt und einen Krümmungsradius r hat. - Mit 22 ist ein Druckkopf einer an sich bekannten Tintenstrahldruckeinrichtung beschrieben, der beispielsweise als Druckbalken ausgebildet ist und sich über die gesamte in
Fig. 1 senkrecht auf der Zeichnungsebene stehenden Länge des Bauteils 10 erstreckt. Ein solcher Druckbalken enthält beispielsweise mehrere längs seiner Länge in gegenseitiger Überlappung angeordnete Druckköpfe, so dass jedes Oberflächenelement mit Flüssigkeitströpfchen belegt werden kann. Mittels elektronischer Steuerung der Relativstellung zwischen Spritzdüse(n) und zu bedruckender Oberfläche sowie der Art und der Menge der auf ein Oberflächenelement gelangenden Flüssigkeitsmenge lassen sich vorbestimmte digital gespeicherte Muster auf der zu bedruckenden Oberfläche präzise erzeugen. - Die Bedruckung des Bauteils 10 erfolgt in dem dargestellten Beispiel derart, dass zunächst unter Relativbewegung zwischen dem Bauteil 10 und dem Druckkopf 20 in einer Richtung senkrecht zur auf der Papierebene senkrecht stehenden Erstreckungsrichtung des Bauteils 10 und parallel zum Oberflächenbereich 16 (x-Richtung) der erste Oberflächenbereich 16 und ein Teil des Übergangsbereiches 18 bedruckt wird. Die in einem EDV-System abgelegten Steuerungsdaten sind bezüglich des gekrümmten Übergangsbereiches 18 in x-Richtung gegenüber einer Vorlage, die das auf der gekrümmten Oberfläche des Übergangsbereiches zu erzeugende Muster zeigt, verzerrt, so dass abhängig vom Winkel α, den die x-Richtung mit der jeweiligen Tangente an die Oberfläche des Übergangsbereiches bildet, das Muster gedehnt wird. Des Weiteren wird zur Konstanthaltung der Musterintensität über den Übergangsbereich die abgespritzte Flüssigkeitsmenge abhängig von x verändert.
- Mit x0 ist in
Fig. 1 der Beginn des Übergangsbereiches bezeichnet. Für x-Werte gemäßFig. 1 links von x0 ist die je Relativbewegungseinheit in x-Richtung abzuspritzende Flüssigkeitsmenge bezogen auf die zu erreichende Farbintensität konstant. Sobald die Stelle x0 erreicht wird, nimmt die bezogen auf eine bestimmte Relativbewegung zwischen Druckkopf 22 und Bauteil 10 in x-Richtung zu bedruckende Fläche des Übergangsbereiches zu. Die Intensität der Bedruckung, d.h. die je Einheit der Relativbewegung in x-Richtung für die Erzeugung einer vorbestimmten Farbintensität abzustrahlende Flüssigkeitsmenge, bleibt über eine Strecke x1, ausgehend von x0 gemäßFig. 1 nach rechts zunächst konstant und nimmt dann zwischen x1 und x2 ab, beispielsweise linear ab, und wird bei Erreichen der Stelle x2 auf Null gestellt, so dass der gemäßFig. 1 unterste Teil des Übergangsbereiches 18, der zur x-Richtung sehr stark geneigt ist, in diesem Druckschritt gar nicht bedruckt wird. - Zusammengefasst ist bei dem geschilderten Druckvorgang die Druckintensität von A (Beginn des ersten Oberflächenbereiches 16) bis zur Stelle x1 (α = 45°) konstant 100%, und nimmt dann zwischen α = 45° und beispielsweise α = 60° auf 0% ab. Der Bereich, in dem die Neigung zwischen dem Übergangsbereich 18 und dem ersten Oberflächenbereich 16 größer als 60 Grad ist, wird in dem geschilderten Druckschritt gar nicht bedruckt, da bei so starken Neigungswinkeln infolge des Abprallens von Tröpfchen keine definierten Verhältnisse vorliegen.
- An den geschilderten Druckschritt I schlisst sich ein weiterer Druckschritt II an, in dem der zweite Oberflächenbereich 20 bedruckt wird und der in
Fig. 1 als y-Richtung dargestellt ist. Zunächst wird wiederum mit einer Intensität von 100% vom Punkt B bis zum Punkt y1 gedruckt, indem die Oberfläche des Übergangsbereiches 18 zur y-Richtung um 45 Grad geneigt ist. Anschließend nimmt die Intensität in dem Bereich zwischen y1 und y2 (Neigung um 60 Grad) auf Null ab, so dass der zur y-Richtung stärker als 60 Grad geneigte Bereich des Übergangsbereiches 18 in diesem Verfahrensschritt nicht bedruckt wird. - Insgesamt wird mit dem geschilderten Druckverfahren auf einfache Weise erreicht, dass der Übergangsbereich in wohl definierter Weise (genaue Ausbildung des Musters wegen ausreichend großer Auftreffwinkel der Tröpfchenrichtung auf die Oberfläche (zwischen 90 Grad und 30 Grad)) mit guter Musterqualität bedruckt wird, wobei die Intensität dadurch konstant bleibt, dass im Übergangsbereich, auf den in beiden Druckschritten (x und y) gedruckt wird, die Druckintensität des einen Druckschrittes abnimmt und die des anderen Druckschrittes zunimmt, so dass die Summenintensität annähernd konstant ist.
- Die beiden Druckschritte I, II können beispielsweise dadurch ausgeführt werden, dass der Druckschritt x zunächst derart ausgeführt wird, dass das Bauteil 12 von rechts nach links unter den Druckkopf 22 hindurch bewegt wird, das Bauteil 12 dann entsprechend dem Neigungswinkel des ersten Oberflächenbereiches 16 und des zweiten Oberflächenbereiches 20 zueinander im dargestellten Beispiel um 90 Grad) gedreht wird und anschließend von links nach rechts unter dem Druckkopf 22 hindurch bewegt wird, wobei der Druckvorgang beginnt, wenn sich die Stelle B unter dem Druckkopf befindet und der Druckvorgang endet, wenn sich die Stelle y2 unter dem Druckkopf befindet.
- Das beschriebene Verfahren, gemäß dem eine gekrümmte Oberfläche bedruckt werden kann, ohne dass ein Druckkopf oder das zu bedruckende Bauteil während des Druckvorgangs verschwenkt wird, kann für unterschiedlichste Bauteile angewendet werden.
-
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch ein Bauteil, bei dem zwei reliefartige Oberflächenbereiche 16 und 20 über einen Übergangsbereich 18 miteinander verbunden sind, wobei der Winkel γ, den die Oberflächenbereiche 16 und 20 miteinander bilden, etwa 60 Grad beträgt. In einem ersten Druckschritt I wird der Oberflächenbereich 20 mit einem ersten Teil des Übergangsbereiches 18 bedruckt. Nach einer Relativschwenkung zwischen dem Druckkopf 22 und dem Bauteil 10 um den Winkel γ wird in einem zweiten Druckschritt II der Oberflächenbereich 16 mit einem Teil des Übergangsbereiches 18 bedruckt, wobei die Teile des Übergangsbereiches, die im Druckschritt I und im Druckschritt II bedruckt werden, überlappen. Die Druckintensität, d.h. die je Einheit der Relativbewegung abgegebene Druckflüssigkeitsmenge kann bereits während der Bedruckung der reliefartig ausgebildeten Oberflächenbereiche 16 und 20 abhängig vom jeweiligen Neigungswinkel zwischen dem Oberflächenbereich und der Bewegungsrichtung moduliert werden. -
Fig. 3 zeigt ein Bauteil 10 mit drei jeweils einen rechten Winkel miteinander bildenden ebenen Oberflächenbereichen, die über gekrümmte Übergangsbereiche miteinander verbunden sind, wobei die Krümmungsradien der Übergangsbereiche gleich oder unterschiedlich sein können. Die zu bedruckende Oberfläche des Bauteils 10 wird in drei Druckschritten I, II und III bedruckt, bei denen das Bauteil 10 zum Druckkopf 22 jeweils um 90 Grad verschwenkt wird. Die Übergangsbereiche werden, wie anhand derFig. 1 geschildert, bedruckt. -
Fig. 4 zeigt ein Bauteil 10, dessen Oberfläche vollständig bedruckt werden soll; dabei entsprechen die Schritte I, II und III der Ausführungsform gemäßFig. 3 . Im Schritt IV, in dem die Unterseite des Bauteils 10 bedruckt werden soll, sind der Druckkopf 22 und das Bauteil 10 derart zueinander verschwenkt, dass die Relativbewegung zwischen Druckkopf 22 und Bauteil 10 parallel zu der Unterseite erfolgt. - Bei der Bedruckung der spitzwinkeligen Kante 24 müssen keine besonderen Steuerungsmaßnahmen ergriffen werden, da beispielsweise der Seitenbereich beim Bedrucken der Unterseite abgeschattet ist und umgekehrt die Unterseite beim Bedrucken des Seitenbereiches abgeschattet ist. Beim Bedrucken der stumpfwinkeligen Kante 28 dagegen muss, um Überintensitäten zu vermeiden, die jeweilige Druckintensität in einem kurzen Abstand vor dem Erreichen der Kante bzw. der Begrenzung der jeweiligen Fläche vermindert werden.
-
Fig. 5 zeigt einen kreisrunden Stab, der vorteilhafter Weise in vier Druckschritten I bis IV bedruckt wird, wobei in jedem der Druckvorgänge zu beiden Endbereichen hin Steuervorgänge durchgeführt werden, wie sie anhand derFig. 1 für den Übergangsbereich zwischen gemäßFig. 5 den Druckschritten II und III erläutert wurden. Im Beispiel derFig. 5 wird beispielsweise die Druckintensität jeweils vermindert, wenn der Neigungswinkel α größer 30° ist und beträgt bei α = 45° Null. -
Fig. 6 stellt eine Aufsicht auf eine abgewickelte Oberfläche beispielsweise des Bauteils 10 gemäßFig. 3 bei gleichlanger Ausbildung der Seitenbereiche 20 und 20' dar. Die Bedeutungen von x1, x2 und y1, y2 entsprechen jeweils denen derFig. 1 . Mit den mit x1 und y1 sind diejenigen Oberflächenteile bezeichnet, die im jeweiligen Druckvorgang x und y (es gibt zwei gegeneinander um 180 Grad verdrehte Druckvorgänge y) mit einer Intensität von 100% bedruckt werden, d.h., dass sämtliche Farben, aus denen beispielsweise ein Dekor zusammengesetzt ist, bezogen auf die Relativbewegung in Richtung x oder y zu 100% abgegeben wird. Im Differenzbereich zwischen jeweils x1 und x2 sowie y1 und y2 wird der jeweilige Farbauftrag von 100% auf 0% vermindert, wobei diese Verminderung bezogen auf den Neigungswinkel oder die lineare Relativbewegungsstrecke direkt proportional abnehmend sein kann. -
Fig. 7 bis 9 zeigen Beispiele, entsprechend denen die Druckschritte I und II gemäßFig. 1 gesteuert werden können. -
Fig. 7 zeigt ein Beispiel, bei dem der Oberflächenteil, der im Schritt I mit abnehmender Intensität bedruckt wird, denjenigen Oberflächenteil vollständig überlappt, der im Schritt II mit voller Intensität bedruckt wird und umgekehrt, der Oberflächenteil, bei dem im Schritt II mit abnehmender Intensität bedruckt wird, den Teil überlappt, der im Schritt I mit voller Intensität bedruckt wird. -
Fig. 8 zeigt einen Fall, bei dem die jeweiligen Oberflächenteile, in denen mit abnehmender Intensität bedruckt wird, sich überlappen, jedoch nicht deckungsgleich sind. -
Fig. 9 zeigt den Fall, bei dem die Oberflächenteile, die jeweils mit abnehmender Intensität bedruckt werden, deckungsgleich sind. - Die Figuren gemäß
Fig. 7 bis 9 sind für die Oberfläche des Bauteils gemäßFig. 6 jeweils doppelt vorzustellen, d.h. an die jeweilige derFig. 7 bis 9 schließt sich dieFig. 6 nach links gespiegelt die gleiche Figur nochmals an. - Vorteilhaft ist, wenn mit zunehmendem Umfangswinkel, über den sich der Übergangsbereich 18 erstreckt, die Überlappung im Sinne von
Fig. 9 nachFig. 7 zunimmt. - Anhand der
Fig. 10 wird im Folgenden unter einer ähnlichen Betrachtung wie inFig. 1 erläutert, wie sich auf dem Übergangsbereich 18 in den Druckschritten I (Relativbewegung zwischen dem Druckkopf und dem ersten Oberflächenbereich 16 in x-Richtung) und dem Druckschritt II (Relativbewegung zwischen dem Druckkopf und dem zweiten Oberflächenbereich 20 in y-Richtung) eine Druckintensität erzielen lässt, die zu einer konstanten Druckintensität über den gesamten Übergangsbereich 18 führt. - Die Geometrie des dem Übergangsbereich 18 zu erzeugenden Musters kann in an sich bekannter Weise durch Verzerrung der zur Steuerung verwendeten Musterdaten entsprechend dem Winkel α derart transformiert werden, dass das Muster trotz der linearen Relativbewegung unverzerrt gedruckt wird.
- Für den Druckvorgang I gilt, dass, wenn der Winkel α der Winkel zwischen der Senkrechten durch die Mittelpunktslinie P der Oberfläche des Übergangsbereiches 18 und der Verbindungslinie zwischen der Mittelpunktslinie und der Fußpunktslinie ist, in die eine Senkrechte durch den an der Stelle x befindlichen Druckkopf 22 den Übergangsbereich 18 schneidet, dass ein Flächenbereich f des Übergangsbereiches relativ zu einem Flächenbereich f0 in der Relativbewegungsebene des Druckkopfes 22 um den Betrag
wobei I0 die auf dem ersten Oberflächenbereich 16 zu erzielende Druckintensität ist, und α der der jeweiligen Stelle des Übergangsbereiches zugehörende Winkel α ist. α kann in einfacher Weise in x umgerechnet werden, da gilt: - Um in dem Winkelbereich von α = 0 bis α1 eine konstante Druckintensität auf dem Übergangsbereich 18 zu erzeugen, muss die Intensität I(α) also entsprechend der oben genannten Beziehung zunehmen.
- Wenn derjenige Teil des Übergangsbereiches 18 der im Druckvorgang I und im Druckvorgang II bedruckt wird, zwischen den Winkeln α1 und α2 liegt, muss die Druckintensität zwischen α1 und α2 auf Null abnehmen, also es muss gelten:
wobei die vorgenannte Beziehung für α1 < α2 gilt und f(α) eine Funktion ist, die bei α1 den Wert 1 und bei α2 den Wert Null hat. - Im Druckschritt II gelten die vorgenannten Beziehungen in gleicher Weise, wobei für den Wert α jeweils 90° - α zu setzen ist, d.h., der Kosinus durch den Sinus zu ersetzen ist. Damit in dem Bereich α1 und α2 die Druckintensität bei Überlagerung der Druckschritte I und II konstant bleibt, muss also die folgende Beziehung gelten:
wobei
Mit der vorstehenden Beziehung wird erreicht, dass die Druckintensität von α = 0 nach α = 1 (von x0 zu x1) im Druckschritt 1 zunächst proportional zu - Mit einer Steuerung gemäß den vorstehenden Beziehungen lässt sich eine konstante Druckintensität über den gekrümmten Übergangsbereich erzielen. Mit einer Steuerung gemäß insbesonders den
Fig. 7 bis 9 ist die Intensität annähernd konstant. -
Fig. 11 zeigt den grundsätzlichen Aufbau bei einer Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens. - Der beispielsweise als Balken ausgebildete Druckkopf 22 ist an einer Antriebseinrichtung 30 angebracht, mit der der Druckkopf 22 in Richtung des senkrechten Doppelpfeils W bewegbar ist. Gegenüber dem Druckkopf befindet sich das zu bedruckende Bauteil 10, das von einer Antriebseinrichtung 32 gehalten ist, mittels der es in Richtung des waagerechten Doppelpfeils Z bewegbar und in Richtung des Doppelpfeils R um eine senkrecht auf der Papierebene stehende Achse schwenkbar ist.
- Die Position des Bauteils 10 relativ zu einem ortsfesten Bezugspunkt ist mittels einer Sensoreinrichtung 34 erfassbar.
- Zur Steuerung der Antriebseinrichtungen 30, 32 und der Farbdüsen des Druckkopfes 22 ist eine elektronische Steuereinrichtung 36 mit einem Bedienfeld 38 und einem Bildschirm 40 vorgesehen. Die elektronische Steuereinrichtung 36 enthält einen Mikroprozessor mit Programm- und Datenspeichern und ist in ihrem Aufbau an sich bekannt und wird daher nicht im Einzelnen erläutert.
- Wenn sich der Druckkopf 22 nicht über die gesamte Breite des zu bedruckenden Bauteils 10 erstreckt, kann er mittels der Antriebseinrichtung 30 vorteilhafterweise auch in eine Richtung senkrecht zur Papierebene bewegt werden. Die Antriebseinrichtung 32, mittels der das Bauteil 10 verschwenkbar ist, kann auch derart ausgebildet sein, dass das Bauteil 10 um drei aufeinander senkrecht stehende Raumachsen schwenkbar ist. Die Antriebseinrichtungen 30 und 32 können in unterschiedlichster Weise ausgebildet sein, wobei sichergestellt sein muss, dass zwischen dem Druckkopf 22 und dem Bauteil 10 die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens notwendigen Relativbewegungen möglich sind.
- Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe.
-
- 10
- Bauteil
- 12
- Unterseite
- 14
- Seite
- 16
- erster Oberflächenbereich
- 18
- Übergangsbereich
- 20
- zweiter Oberflächenbereich
- 22
- Druckkopf
- 24
- Kante
- 26
- Kante
- 28
- Kante
- 30
- Antriebseinrichtung
- 32
- Antriebseinrichtung
- 34
- Sensoreinrichtung
- 36
- elektronische Steuereinrichtung
- 38
- Bedienfeld
- 40
- Bildschirm
Claims (8)
- Verfahren zum Bedrucken eines Bauteils (10) mittels eines Tintenstrahldruckverfahrens, welches Bauteil einen ersten und einen zweiten Oberflächenbereich (16, 20) aufweist, die in einem Winkel zueinander geneigt sind und über einen Übergangsbereich (18) miteinander verbunden sind, enthaltend folgende Schritte:I) Bedrucken des ersten Oberflächenbereiches (16) sowie zumindest eines an den ersten Oberflächenbereich anschließenden Teils des Übergangsbereiches (18), nicht jedoch des zweiten Oberflächenbereiches (20), während einer ersten linearen Relativbewegung zwischen dem ersten Oberflächenbereich und einem Druckkopf (22) etwa parallel zu dem ersten Oberflächenbereich, wobei der Druckkopf Färbeflüssigkeit in Richtung etwa senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung des ersten Oberflächenbereiches und senkrecht zur Richtung der Relativbewegung abspritzt,II) Bedrucken des zweiten Oberflächenbereiches (20) sowie zumindest eines an den zweiten Oberflächenbereich anschließenden Teils des Übergangsbereiches (18), nicht jedoch des ersten Oberflächenbereiches (16), während einer zweiten linearen Relativbewegung zwischen dem zweiten Oberflächenbereich und einem Druckkopf (22) etwa parallel zu dem zweiten Oberflächenbereich, wobei der Druckkopf Färbeflüssigkeit in Richtung etwa senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung des zweiten Oberflächenbereiches und senkrecht zur Richtung der Relativbewegung abspritzt,dadurch gekennzeichnet, dass
die aus dem Druckkopf (22) austretende Druckflüssigkeit derart gesteuert wird, dass zumindest der Teil des Übergangsbereiches (18), der zu der Richtung der ersten oder zweiten Relativbewegung am stärksten geneigt ist, nur während des Schrittes bedruckt wird, bei dem er die geringere Neigung zu der jeweiligen Relativbewegung hat, und
die je Strecke der jeweiligen Relativbewegung abgespritzte Flüssigkeitsmenge jeweils in einem der Schritte I) und II) während der Bedruckung eines Teils des Übergangsbereiches (18) allmählich auf Null abnimmt, welcher Teil im jeweils anderen der Schritte I) und II) zumindest teilweise ebenfalls bedruckt wird. - Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Teil des Übergangsbereiches (18), in dem die Bedruckung während des Schrittes I) allmählich auf Null abnimmt, außerhalb des Teils des Übergangsbereiches liegt, in dem die Bedruckung im Schritt II) allmählich auf Null abnimmt.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Teil des Übergangsbereiches (18), in dem die Bedruckung während des Schrittes I) allmählich auf Null abnimmt, den Teil des Übergangsbereiches überlappt, in dem die Bedruckung im Schritt II) allmählich auf Null abnimmt.
- Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Teil des Übergangsbereiches (18), in dem die Bedruckung während des Schrittes I) allmählich auf Null abnimmt, mit dem Teil des Übergangsbereiches zusammenfällt, in dem die Bedruckung im Schritt II) allmählich auf Null abnimmt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Bedruckung derart gesteuert wird, dass der erste und der zweite Oberflächenbereich (16, 20) sowie der Übergangsbereich (18) mit gleicher Intensität bedruckt werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Oberflächenbereiche (16, 20) eben und etwa senkrecht zueinander gerichtet sind und der Übergangsbereich (18) ein Zylindersegment mit einem Umfangswinkel von etwa 90 Grad ist und an die Oberflächenbereiche (16, 20) stetig anschließt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Bedruckung derart gesteuert wird, dass eine Geometrie von auf den Übergangsbereich (18) während der Schritte I) und II) gedruckten Mustern gleich ist.
- Vorrichtung zum Bedrucken eines Bauteils mit einem Tintenstrahldruckverfahren, welches Bauteil einen ersten und einen zweiten Oberflächenbereich (16, 20) aufweist, die in einem Winkel γ zueinander geneigt sind und über eine Übergangsbereich (18) miteinander verbunden sind, welche Vorrichtung enthält:wenigstens einen Druckkopf (22),eine Halteeinrichtung (32) zum Halten des Bauteils (10),eine Transporteinrichtung (30, 32) zum Erzeugen einer linearen Relativbewegung zwischen dem Bauteil und dem Druckkopf,eine Schwenkeinrichtung (32) zum Verschwenken des Bauteils relativ zum Druckkopf um eine auf der Richtung der Relativbewegung senkrechte Achse,eine Einrichtung (34) zum Erfassen des Winkels zwischen der Richtung der Relativbewegung und der Oberfläche des Übergangsbereiches (18) undeine Steuereinrichtung (36), welche die Transporteinrichtung (30, 32), die Schwenkeinrichtung (32) und den Druckkopf (22) steuert,dadurch gekennzeichnet, dassdie Steuereinrichtung (36) die Transporteinrichtung (30, 32), die Schwenkeinrichtung (36) und den Druckkopf (22) derart steuert, dass folgende Schritte ablaufen:die aus dem Druckkopf (22) austretende Druckflüssigkeit derart gesteuert wird, dass zumindest der Teil des Übergangsbereiches (18), der zu der Richtung der ersten oder zweiten Relativbewegung am stärksten geneigt ist, nur während des Schrittes bedruckt wird, bei dem er die geringere Neigung zu der jeweiligen Relativbewegung hat, undI) Bedrucken des ersten Oberflächenbereiches (16) sowie zumindest eines an den ersten Oberflächenbereich anschließenden Teils des Übergangsbereiches (18), nicht jedoch des zweiten Oberflächenbereiches (20), während einer ersten linearen Relativbewegung zwischen dem ersten Oberflächenbereich und einem Druckkopf (22) etwa parallel zu dem ersten Oberflächenbereich, wobei der Druckkopf Färbeflüssigkeit in Richtung etwa senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung des ersten Oberflächenbereiches und senkrecht zur Richtung der Relativbewegung abspritzt,II) Bedrucken des zweiten Oberflächenbereiches (20) sowie zumindest eines an den zweiten Oberflächenbereich anschließenden Teils des Übergangsbereiches (18), nicht jedoch des ersten Oberflächenbereiches (16), während einer zweiten linearen Relativbewegung zwischen dem zweiten Oberflächenbereich und einem Druckkopf (22) etwa parallel zu dem zweiten Oberflächenbereich, wobei der Druckkopf Färbeflüssigkeit in Richtung etwa senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung des zweiten Oberflächenbereiches und senkrecht zur Richtung der Relativbewegung abspritzt, wobei
die je Strecke der jeweiligen Relativbewegung abgespritzte Flüssigkeitsmenge jeweils in einem der Schritte I) und II) während der Bedruckung eines Teils des Übergangsbereiches (18) allmählich auf Null abnimmt, welcher Teil im jeweils anderen der Schritte I) und II) zumindest teilweise ebenfalls bedruckt wird.
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