EP2644392B1 - System zum Bedrucken eines Objekts - Google Patents

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EP2644392B1
EP2644392B1 EP13156896.6A EP13156896A EP2644392B1 EP 2644392 B1 EP2644392 B1 EP 2644392B1 EP 13156896 A EP13156896 A EP 13156896A EP 2644392 B1 EP2644392 B1 EP 2644392B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
movement
printing
print head
detector
robot
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP13156896.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2644392A2 (de
EP2644392A3 (de
Inventor
Dr. Bernard Beier
Uwe Ernst
Helge Grandt
Dr. Heiner Pitz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Heidelberger Druckmaschinen AG
Original Assignee
Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Heidelberger Druckmaschinen AG filed Critical Heidelberger Druckmaschinen AG
Publication of EP2644392A2 publication Critical patent/EP2644392A2/de
Publication of EP2644392A3 publication Critical patent/EP2644392A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2644392B1 publication Critical patent/EP2644392B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J25/00—Actions or mechanisms not otherwise provided for
    • B41J25/001—Mechanisms for bodily moving print heads or carriages parallel to the paper surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/14—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with multiple outlet openings; with strainers in or outside the outlet opening
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B13/00—Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00
    • B05B13/02—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work
    • B05B13/04—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work the spray heads being moved during spraying operation
    • B05B13/0447—Installation or apparatus for applying liquid or other fluent material to conveyed separate articles
    • B05B13/0452—Installation or apparatus for applying liquid or other fluent material to conveyed separate articles the conveyed articles being vehicle bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • 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 present invention relates to a system for printing an object according to claim 1, which prints at least one non-planar area of the surface of the object with an image.
  • non-planar areas of the surface of an object for. B. curved sections of bodies of vehicles to print with an inkjet printhead and thereby produce any multicolored images on the surface.
  • the printhead is attached to a robot, e.g. As an articulated arm robot, guided along the surface of the object at a defined distance from the surface, so that the ejected from the print head ink droplets reach the desired locations on the surface and generate the desired image there. Since the surface of the object is usually much larger than the extent of the print head, it is necessary to repeatedly guide the print head on so-called print paths along the surface and build the desired print image from the juxtaposed print webs.
  • the printing webs it is again necessary for the printing webs to adjoin one another in such a way that no visually perceptible disturbances are produced at the edges of the printing webs. If z. For example, if a second printing web is generated at too great a distance from the first printing web, then it may be that a perceptible strip is formed between the two printing webs, which disturbs the desired printed image. Likewise, it may be possible that the two printing webs overlap too far and thus also creates a noticeable strip between the two printing webs, which can disturb the desired printed image.
  • Such disturbances in the printed image can arise, for example, when the mechanics of the print head guide does not have sufficient precision. However, they may also arise, for example, when the printhead is subjected to centrifugal forces during its movement, so that the ejected drops are not placed at the desired locations on the surface.
  • the DE 69005185 T2 and the US 2004/0036725 A1 instead describe two methods of influencing the drop speed and droplet size of the ink drops of ink jet printheads via the particular type of pulse applied to piezo actuators of the printhead. Are varied z. As the pulse length, the pulse height (voltage) and the pulse shape.
  • the US patent describes, for example, how a pre-pulse can be used to specifically influence the size and also the direction of flight of the ink droplet triggered by the actual pulse. It is thus possible to eject individual drops of ink obliquely from the nozzle opening and thus to apply to a different location on the surface of the object to be printed, as it would happen without such pre-pulse.
  • the DE 31 40 486 A1 describes a device for coating objects, such as glass bottles with plastic.
  • the device comprises for this purpose a nozzle head with a plurality of nozzles arranged distributed, from which plastic in the form of each other following droplets is ejected.
  • drive means are provided which cause a relative movement between the surface to be coated of the article and the nozzle head.
  • the nozzles are arranged such that the tracks of the plastic emerging from adjacent nozzles overlap on the object.
  • overlapping can, as already mentioned above, lead to visible disturbances in the printed image due to excessive inking values and therefore adversely affect the desired printed image.
  • a direction and a method of producing color patterns, such as stripes on vehicle bodies is known.
  • the inking can be done with a printhead, which in turn is guided on a robot along the surface of the object to be printed.
  • the printhead has multiple spray nozzles and the width of the strip to be printed can be changed by changing the number and distribution of currently active spray nozzles.
  • the location of a strip in a direction perpendicular to the movement of the printhead can be changed as the printhead is moved overall by the robot.
  • the location of the strip can also be changed by activating a different amount of spray nozzles.
  • a fine control of the strip position can be achieved, which is superimposed on the control by the robot and represents an improvement with respect to the application of strips.
  • the document US 2009/167817 A1 discloses a system for printing on an object which imprints at least one non-planar area of the surface of the object with an image.
  • the system includes an ink-jet printhead, a robot which generates a primary movement, the primary movement comprising at least two laterally juxtaposed printing paths of the ink-jet printhead, and a device which generates a secondary movement, the secondary movement being substantially perpendicular to the primary movement.
  • An inventive system for printing an object which imprints at least one non-planar area of the surface of the object with an image has the following features: an ink-jet printhead with nozzles; a robot which generates a primary movement, the primary movement comprising at least two laterally juxtaposed printing paths of the inkjet printhead; and a device which generates a secondary movement, wherein the secondary movement is substantially perpendicular to the primary movement and whereby the pressure paths laterally adjoin one another.
  • the provision of the device for generating secondary movements in the system according to the invention advantageously leads to positional deviations of the inkjet printhead, i. H. Deviations of the actual position from the desired position for printing a defect-free image, during the primary movement can be compensated, whereby visible and therefore disturbing stripes between the printing webs can be prevented or reduced sufficiently.
  • the fact that the pressure paths laterally adjoin one another means that the edges of the individual printing webs are so exactly adjacent to each other that neither too large distances between the edges still too much overlap is generated and thereby annoying, especially too light or too dark stripes in the area the edges of the printing lines are prevented or reduced sufficiently.
  • the primary movement, which is generated by the robot is preferably a movement of the inkjet printhead, which passes through, for example, a plurality of laterally juxtaposed printing webs in the same direction or in the opposite direction.
  • a first printing web can be generated during a forward movement of the print head over the surface of the object, and a second printing web adjacent thereto during a return movement of the print head adjacent to the first printing web.
  • it can also be provided to initially return the print head inactive and to move it forward again parallel to the first print web.
  • the robot may be an articulated arm robot or a portal robot.
  • the device comprises a piezoactuator or an electro-mechanical component and the secondary movement is a movement of the inkjet printhead.
  • the piezo actuator acts on the inkjet printhead as a whole and causes it to perform perpendicular to the primary movement, the secondary movement as a compensating movement.
  • the device comprises a piezoelectric actuator and the secondary movement is a movement of at least one nozzle of the inkjet printhead.
  • the secondary movement is a movement of at least one nozzle of the inkjet printhead.
  • the secondary movement does not detect the printhead as a whole nor individual nozzles of the printhead, but that according to a preferred embodiment of the system according to the invention the device comprises a piezoactuator and the secondary movement comprises a movement of at least the droplets a nozzle of the inkjet printhead is.
  • the piezo actuator is not a piezoactuator that generates the droplet, but a separate and separate piezoactuator.
  • a further advantageous development of the system according to the invention can be characterized in that the device comprises a detector which detects the actual positions of pressure points of a first pressure path; in that the apparatus comprises a computer which calculates the deviation of the actual positions of the pressure points from their desired positions; and that the device generates as a secondary movement a compensating movement substantially compensating for the deviation on the second printing web.
  • the (possibly disturbing stripes) compensating secondary movement takes place on the basis of a desired-actual-value comparison of already printed pressure points.
  • the device comprises at least one detector, that the robot is an articulated arm robot, and that the detector comprises a rotary encoder which detects the angular position of a joint of the articulated arm robot.
  • the articulated arm robot has a plurality of joints, a detector is preferably provided at each joint, so that the position of the robot in space and in particular of the print head recorded on the robot can be determined exactly in space as the actual position. If this actual position deviates from a predetermined desired position, tracking of the robot can take place. The tracking serves as (possible disturbing stripes) compensating secondary movement.
  • acceleration sensors, inclination sensors, gyrometers can be used to determine the coordinates of the print head in space and possibly also in chronological order.
  • the detector comprises an optical sensor or an ultrasonic sensor, which is directed to the surface of the object.
  • the sensor can detect previously printed print dots of the image on the surface and determine therefrom an edge of the previously printed print web. It is advantageous if at least for the ink of near-edge nozzles of the print head such printing inks are used, which can be easily taken with the detector. Particularly advantageous is the use of special additives in the printing ink, which for example have a fluorescence property and whose fluorescent light can be detected by the detector with high precision.
  • the optical sensor is directed to already printed pressure points on the surface and detects their fluorescence radiation. In this way, it becomes possible to precisely detect the edge of a previously printed web and to precisely align the edge of a web to be printed with the detected edge and thereby prevent or reduce troublesome banding.
  • tracking system which the Position of the inkjet printhead detected.
  • the tracking system tracks a specific point of the print head or a mark on it and determines its path in space.
  • there are three laser pointers on the print head whose (preferably perpendicular to each other) rays generate light spots on the surrounding walls or specially provided detection screens. These points of light can be detected camera-technically in their movement. In turn, the current position of the printhead can be calculated.
  • the device comprises a detector which detects the actual positions of pressure points of a first pressure path; in that the apparatus comprises a computer which calculates the deviation of the actual positions of the pressure points from their desired positions; and in that the device generates, as a secondary movement, a lateral displacement, which substantially corresponds to the deviation, of the image to be printed relative to the nozzles.
  • FIG. 1 shows a system 1 for printing a three-dimensional object 2, with a non-planar surface 3.
  • the system has a print head 4 (eg Spectra Galaxy JA 256/80 AAA), which on an articulated arm robot 5 (eg Kuka KR 60-3 ) is recorded.
  • the robot 5 has three joints 5a, 5b and 5c, with which the robot 5 moves the print head 4 along the surface 3 of the object 2.
  • the print head 4 is also connected via a color and data connection 6 with a color supply and a computer.
  • the connection 6 therefore comprises color supply lines and also signal lines for the individual nozzles 7 of the print head 4.
  • FIG. 1 is also shown that the print head 4 in the position 4 'a printing web A on the surface 3 of the object 2 prints.
  • the movement of the robot 5 and the print head 4 takes place, for example, either into or out of the figure plane.
  • the print head previously printed a printing web B on the surface 3 of the object 2 in a position 4 ", whereby the print head 4, for example, either moved into or out of the picture plane B with their respective edges adjoin one another at the point 8 on the surface 3 such that there is no unprinted strip and no overlapping strip between the two printing lines ") or in several print runs (" multi pass ").
  • FIG. 2 it is first shown again how such an error can look in a corresponding magnification.
  • the print head 4 in its two positions 4 'and 4 "and individual pressure points 9 (or halftone dots of the printed image in eg AM or FM grids) of the printing webs A and B.
  • the respective average distance between pressure points D1 in printing web A and D2 in printing web B is approximately the same, while the distance D3 between the two printing dots 9 at the respective edge of the printing webs A and B is greater than the distances D1 and D2 a bright streak disturbs the print image between the two printing webs A and B.
  • the printing dots originate from the nozzles 7 of the printhead 4 by droplets and these droplets have a certain distance between the nozzle and the surface 3, eg about 1 centimeter in the Flight, the positions of the pressure points 9 on the surface 3 are not exactly predictable, so the distances D1, D2 and D3 are only as a mean to look at It is also possible to set the pressure points of the printing webs A and B tight and thereby produce solid areas.
  • the drop size of the drops 9 (average diameter) on the surface 2 is about 100 microns.
  • the center distance of the drops 9 from each other is also about 100 microns.
  • the variation of the impact points and the path accuracy of the robot 5 are also about 100 microns.
  • FIG. 3 is a system according to the invention with a printhead to see 4, wherein between the printhead 4 and a holder 19 of the robot 5, a piezo-actuator 10 is arranged such that the printhead 4 by means of the piezo-actuator 10 relative to Robot 5 and the holder 19 is movable.
  • the piezo actuator receives via the connection 6 of the print head 4 control signals, which cause that as secondary movement 16 (see. Fig. 1 ) a compensation movement takes place.
  • the control signals for the piezo actuator 4 are supplied by a computer which calculates the necessary offset 11 from the currently determined actual position of the print head 4 and the desired position of the print head 4 and sends a corresponding control signal to the piezo actuator.
  • the necessary actual position can be detected by a detector. For example, rotary encoders 12a, 12b, 12c (cf. FIG. 1 ), which detect the respective angular positions of the joints 5 a, 5 b, 5 c, from which the current actual position of the print head 4 can be determined.
  • the vibrations of the piezoelectric actuator 10 produce variations of the impact points of the droplets or the pressure points 9. These variations may preferably be in the order of magnitude of 10 to 100 micrometers in the preferred example.
  • the vibrations may correspond to a white noise.
  • the vibrations may also be periodic over time, but then have to be in a non-integer ratio to the clock frequency with which the pressure points 9 are generated.
  • the amplitude of the disturbance of the print head 4 by the piezo actuator 10 corresponds to the amplitude of the variation of the impact point of the drops, provided that the secondary movement 16 in the plane of the print head 4, e.g. whose bottom is located.
  • FIG. 4 shows a further embodiment in which the piezoelectric actuator 10 is not arranged on the print head 4 but between a nozzle carrier 7 'for the individual inkjet nozzles 7 and a holder 19.
  • the piezoelectric actuator 10 which in turn is supplied with control signals from a computer, allows the compensating movement as a relative movement of the nozzle carrier 7 ', so that the marginal pressure points 9 of the respective printing webs A and B have the desired for a streak-free printing distance.
  • the embodiment shown also has a piezoactuator 10, but this is arranged on a nozzle carrier 7 ", which only comprises a nozzle 7.
  • the nozzle 7 prints a pressure point 9 which comes to lie on the edge of the printing web A.
  • the piezo actuator 10 is guided as a compensating movement to a secondary movement 16.
  • the pressure point 9 printed with this nozzle comes at a distance to a corresponding pressure point 9 adjacent printing web B, so that a streak-free printing between the two printing webs A and B is possible.
  • the embodiment which is in FIG. 6 also has a piezoelectric actuator 10, but this is so coupled to a peripheral nozzle 7 of the print head 4, that upon actuation of the piezoelectric actuator 10 as a result of a corresponding control signal to be printed with the nozzle pressure point 9 is offset obliquely and in this way, the distance to an adjacent printing dot 9 of the previously printed printing web B is corrected for streak-free printing.
  • a piezoelectric actuator 10 is so coupled to a peripheral nozzle 7 of the print head 4, that upon actuation of the piezoelectric actuator 10 as a result of a corresponding control signal to be printed with the nozzle pressure point 9 is offset obliquely and in this way, the distance to an adjacent printing dot 9 of the previously printed printing web B is corrected for streak-free printing.
  • the direction of flight of the ink droplet, which forms the pressure point 9 of the printing web A be influenced such that the droplet is not substantially perpendicular to the bottom of the printhead 4, but at an angle ⁇ 90 ° ,
  • care must be taken to ensure that the corrected printing dot 9 actually reduces possible stripes and that new stripes are not formed within the printing web A.
  • the piezoactuator can also be used to generate statistical variations in the trajectories (and / or magnitudes) of successive drops, thereby achieving edge blurring of the print web which reduces or prevents spurious streaks.
  • FIG. 7 shows a further preferred embodiment of the system according to the invention.
  • a camera 13 is used.
  • a marginal printing point 9 'of the previously printed printing web B has been printed with a special ink.
  • This printing ink has, for example, special additives which can be excited and have a fluorescent property.
  • An unillustrated computer with which the camera 13 is connected via a line 15, can calculate the edge of the positions of the individual marginal pressure points 9 'in the printing web B and from this correction values for a secondary movement 16 of the printing head 4 during printing of the printing web A. to calculate.
  • These correction values can be applied to the device which initiates the secondary movement via the in FIG. 1 shown connection 6 are fed.
  • Such devices may, for example, in the FIGS. 3 to 6 be shown embodiments with respective piezo actuators 10.
  • FIG. 8 Another preferred embodiment is in FIG. 8 shown.
  • the printing head 4 shown is guided during the printing of the printing web A with a certain overlap to the previously printed printing web B.
  • a pressure point 9a which would be printed without correction with the nozzle 7b is now printed using correction values with an adjacent nozzle 7a.
  • the correction necessary for this purpose can be based, for example, on the detection with a camera 13 (as in FIG FIG. 7 shown).
  • the detected with the camera edge of the printing web B is used by a computer, not shown, for the correction of the assignment of nozzles and pressure points.
  • the pressure points of the printing web A are brought closer to the pressure points of the printing web B. This can be done, for example, by printing the print dots from adjacent nozzles, as in FIG FIG. 8 for the pressure point 9a and the two nozzles 7a and 7b represented by the offset 11 and described above. If on the other hand, it is determined that the printing dots of the respective printing webs A and B would overlap too much, the printing dots are shifted by the correction in the opposite direction, ie printing dots of the printing web A are printed by adjacent nozzles, so that their distance to the printing web B increases becomes.
  • An alternative approach is to move the printhead in multi-pass printing at various speeds at various speeds, thereby producing secondary motion due to variation in the trajectory of the drops.

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  • Spray Control Apparatus (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Bedrucken eines Objekts gemäß Anspruch 1, welches wenigstens einen nicht ebenen Bereich der Oberfläche des Objekts mit einem Bild bedruckt.
  • Im Stand der Technik ist es bereits bekannt, nicht ebene Bereiche der Oberfläche eines Objekts, z. B. gekrümmte Abschnitte von Karosserien von Fahrzeugen, mit einem Tintenstrahl-Druckkopf zu bedrucken und dabei beliebige, mehrfarbige Bilder auf der Oberfläche zu erzeugen. Zu diesem Zweck wird der Druckkopf an einem Roboter, z. B. einem Gelenkarmroboter, entlang der Oberfläche des Objekts in einem definierten Abstand zur Oberfläche geführt, so dass die vom Druckkopf ausgestoßenen Tintentröpfchen an die gewünschten Stellen auf der Oberfläche gelangen und dort das gewünschte Bild erzeugen. Da die Oberfläche des Objekts in der Regel weitaus größer als die Ausdehnung des Druckkopfes ist, ist es notwendig, den Druckkopf mehrfach auf sogenannten Druckbahnen entlang der Oberfläche zu führen und das gewünschte Druckbild aus den nebeneinander liegenden Druckbahnen aufzubauen. Dabei ist es wiederum erforderlich, dass die Druckbahnen derart aneinander anschließen, dass keine optisch wahrnehmbaren Störungen an den Kanten der Druckbahnen erzeugt werden. Wird z. B. eine zweite Druckbahn in zu großem Abstand zur ersten Druckbahn erzeugt, so kann es sein, dass zwischen den beiden Druckbahnen ein wahrnehmbarer Streifen entsteht, der das gewünschte Druckbild stört. Gleichfalls kann es möglich sein, dass die beiden Druckbahnen zu weit überlappen und dadurch ebenfalls ein wahrnehmbarer Streifen zwischen den beiden Druckbahnen entsteht, der das gewünschte Druckbild stören kann. Solche Störungen im Druckbild können z.B. dann entstehen, wenn die Mechanik der Druckkopf-Führung keine ausreichende Präzision aufweist. Sie können aber z.B. auch entstehen, wenn der Druckkopf während seiner Bewegung Fliehkräften ausgesetzt ist, so dass die ausgestoßenen Tropfen nicht an den gewünschten Stellen auf der Oberfläche platziert werden.
  • Es ist beispielsweise aus der DE 102 02 553 A1 bekannt, eine Auftragseinrichtung mit Spritzdüsen manuell, halbautomatisch oder vollautomatisch entlang der Oberfläche eines Objektes, beispielsweise eines Objektes des Hochbaus, Tiefbaus und Ingenieurbaus, zu bewegen und dabei ein beliebiges Bild auf diese Oberfläche aufzutragen. Zunächst wird die Objektoberfläche erkannt und digitalisiert und das zu druckende Bild der Digitalisierung virtuell überlagert. Beim Bedrucken der Oberfläche mit der Auftragseinrichtung ist es erforderlich, die Position der Auftragseinrichtung genau zu kennen. Hierzu werden eine Reihe von Messverfahren vorgeschlagen, z. B. Verfahren der Abstands- und/oder Winkelmesstechnik, der Fernmesstechnik oder der abbildenden Messtechnik. Der Positionsfehler des Positionsmesswertes wird dabei für eine Grenzwertüberprüfung verwendet und es wird keine Farbe ausgegeben, wenn der Positionsfehler außerhalb eines Akzeptanzschwelle liegt.
  • In der vom gleichen Patentanmelder stammenden DE 103 90 349 B4 ist zudem beschrieben, dass der Farbauftrag unterbunden wird, wenn an der Position des Farbauftragselements die entsprechende Farbe oder der Lack bereits vollständig aufgetragen worden ist.
  • Die DE 69005185 T2 und die US 2004/0036725 A1 beschreiben stattdessen zwei Verfahren, die Tropfengeschwindigkeit und die Tropfengröße der Tintentropfen von Tintenstrahl-Druckköpfen über die jeweilige Art des Pulses, welcher an Piezo-Aktoren des Druckkopfes anliegt, zu beeinflussen. Variiert werden z. B. die Pulslänge, die Pulshöhe (Spannung) und die Pulsform. Die US-Schrift beschreibt beispielsweise, wie durch einen Vorpuls die Größe und auch die Flugrichtung des durch den eigentlichen Puls ausgelösten Tinten-Tropfens gezielt beeinflusst werden kann. Es wird dadurch möglich, einzelne Tintentropfen schräg aus der Düsenöffnung auszustoßen und somit an eine andere Stelle auf der Oberfläche des zu bedruckenden Objekts aufzutragen, als es ohne solchen Vorpuls geschehen würde.
  • Die DE 31 40 486 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Beschichten von Gegenständen, wie z.B. Glasflaschen mit Kunststoff. Die Vorrichtung umfasst hierzu einen Düsenkopf mit mehreren verteilt angeordneten Düsen, aus denen Kunststoff in Form von aufeinander folgenden Tröpfchen ausgestoßen wird. Ferner sind Antriebsmittel vorgesehen, die eine Relativbewegung zwischen der zu beschichtenden Oberfläche des Gegenstandes und dem Düsenkopf bewirken. Bezogen auf die Richtung der Relativbewegung sind die Düsen derart angeordnet, dass sich die Spuren des aus benachbarten Düsen austretenden Kunststoffes auf dem Gegenstand überlappen. Ein solches Überlappen kann aber, wie oben bereits erwähnt, zu sichtbaren Störungen im Druckbild durch zu hohe Farbauftragswerte führen und daher sich nachteilig auf das gewünschte Druckbild auswirken.
  • Aus der DE 37 37 455 A1 ist eine Richtung und ein Verfahren zum Erzeugen von Farbmustern, beispielsweise von Streifen auf Fahrzeugkarosserien bekannt. Der Farbauftrag kann mit einem Druckkopf erfolgen, welcher wiederum an einem Roboter entlang der Oberfläche des zu bedruckenden Objektes geführt wird. Der Druckkopf verfügt über mehrere Sprühdüsen und die Breite des zu druckenden Streifens kann geändert werden, indem die Anzahl und die Verteilung der gerade aktiven Sprühdüsen geändert wird. Die Lage eines Streifens in einer Richtung senkrecht zur Bewegung des Druckkopfes lässt sich ändern, wenn der Druckkopf mittels des Roboters insgesamt verschoben wird. Die Lage des Streifens kann außerdem geändert werden, indem eine unterschiedliche Menge von Sprühdüsen aktiviert wird. Hierdurch kann eine Feinsteuerung der Streifenlage erreicht werden, die der Steuerung durch den Roboter überlagert wird und eine Verbesserung bezüglich des Aufbringens von Streifen darstellt.
  • Das Dokument US 2009/167817 A1 offenbart ein System zum Bedrucken eines Objektes, welches wenigstes einen nicht ebenen Bereich der Oberfläche des Objekts mit einem Bild bedruckt. Das System umfasst einen Tintenstrahl-Druckkopf, einen Roboter, welcher eine Primärbewegung erzeugt, wobei die Primärbewegung wenigstens zwei seitlich zueinander liegende Druckbahnen des Tintenstrahl-Druckkopfs umfasst, und eine Vorrichtung, welche eine Sekundärbewegung erzeugt, wobei die Sekundärbewegung im Wesentlichen senkrecht zur Primärbewegung erfolgt. Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zum Bedrucken eines Objektes, welches wenigstens einen nicht ebenen Bereich der Oberfläche eines Objektes mit einem Bild bedruckt, zu schaffen, welches Streifenbildung beim Bedrucken der Oberfläche in mehreren Druckbahnen verhindert oder wenigstens soweit reduziert, dass die verbleibenden Streifen nicht als störend wahrgenommen werden.
  • Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den zugehörigen Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung und den Zeichnungen.
  • Ein erfindungsgemäßes System zum Bedrucken eines Objektes, welches wenigstens einen nicht ebenen Bereich der Oberfläche des Objekts mit einem Bild bedruckt, weist folgende Merkmale auf: ein Tintenstrahl-Druckkopf mit Düsen; ein Roboter, welcher eine Primärbewegung erzeugt, wobei die Primärbewegung wenigstens zwei seitlich zueinander liegende Druckbahnen des Tintenstrahl-Druckkopfs umfasst; und eine Vorrichtung, welche eine Sekundärbewegung erzeugt, wobei die Sekundärbewegung im Wesentlichen senkrecht zur Primärbewegung erfolgt und wodurch die Druckbahnen seitlich aneinander anschließen.
  • Das Vorsehen der Vorrichtung zur Erzeugung von Sekundärbewegungen in dem erfindungsgemäßen System führt in vorteilhafterweise dazu, dass Positionsabweichungen des Tintenstrahl-Druckkopfs, d. h. Abweichungen der Ist-Position von der Soll-Position für das Drucken eines fehlerfreien Bildes, während der Primärbewegung ausgeglichen werden können, wodurch sichtbare und daher störende Streifen zwischen den Druckbahnen verhindert oder ausreichend reduziert werden können. Dass die Druckbahnen seitlich aneinander anschließen, meint dabei, dass die Kanten der einzelnen Druckbahnen derart exakt nebeneinander liegen, dass weder zu große Abstände zwischen den Kanten noch ein zu großer Überlapp erzeugt wird und dass dadurch störende, insbesondere zu helle oder zu dunkle Streifen im Bereich der Kanten der Druckbahnen verhindert oder ausreichend reduziert werden. Die Primärbewegung, welche der Roboter erzeugt ist dabei bevorzugt eine Bewegung des Tintenstrahl-Druckkopfes, welcher beispielsweise mehrere, seitlich zueinander liegende Druckbahnen in gleicher Richtung oder auch in entgegengesetzter Richtung durchläuft. Beispielsweise kann eine erste Druckbahn bei einer Hinbewegung des Druckkopfes über der Oberfläche des Objektes erzeugt werden und eine zweite an diese anschließende Druckbahn bei einer Rückbewegung des Druckkopfes benachbart zur ersten Druckbahn. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, den Druckkopf zunächst inaktiv zurückzuführen und parallel zur ersten Druckbahn wieder vorwärts zu bewegen. Der Roboter kann ein Gelenkarm-Roboter oder eine Portal-Roboter sein.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass die Vorrichtung einen Piezo-Aktor bzw. ein elektro-mechanisches Bauelement umfasst und die Sekundärbewegung eine Bewegung des Tintenstrahl-Druckkopfes ist. Der Piezo-Aktor wirkt dabei auf den Tintenstrahl-Druckkopf als Ganzes ein und bewirkt, dass dieser senkrecht zur Primärbewegung die Sekundärbewegung als Ausgleichsbewegung ausführt.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems ist es vorgesehen, dass die Vorrichtung einen Piezo-Aktor umfasst und die Sekundärbewegung eine Bewegung wenigstens einer Düse des Tintenstrahl-Druckkopfes ist. Gemäß dieser Weiterbildung wird somit nicht der Druckkopf als Ganzes, sondern lediglich wenigstens eine Düse senkrecht zur Primärbewegung bewegt. Dabei kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Düse, eine Düsengruppe oder auch alle Düsen beweglich am Tintenstrahl-Druckkopf aufgenommen sind, so dass die Sekundärbewegung mittels des Piezo-Aktors als eine Relativbewegung bezüglich des Tintenstrahl-Druckkopfes erfolgt.
  • Es gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung kann auch vorgesehen sein, dass die Sekundärbewegung weder den Druckkopf als Ganzes noch einzelne Düsen des Druckkopfes erfasst, sondern dass gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems die Vorrichtung einen Piezo-Aktor umfasst und die Sekundärbewegung eine Bewegung wenigstens der Tropfen einer Düse des Tintenstrahl-Druckkopfes ist. Dabei handelt es sich bei dem Piezo-Aktor nicht um einen Piezo-Aktor, der den Tropfen erzeugt, sondern um einen davon verschiedenen und separaten Piezo-Aktor.
  • Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems kann sich dadurch auszeichnen, dass die Vorrichtung einen Detektor umfasst, der die Ist-Positionen von Druckpunkten einer ersten Druckbahn erfasst; dass die Vorrichtung einen Rechner umfasst, der die Abweichung der Ist-Positionen der Druckpunkte von deren Soll-Positionen berechnet; und dass die Vorrichtung als Sekundärbewegung eine die Abweichung im Wesentlichen kompensierende Ausgleichsbewegung auf der zweiten Druckbahn erzeugt. Mit anderen Worten: die (mögliche störende Streifen) ausgleichende Sekundärbewegung findet auf Basis eines Soll-Ist-Wert-Vergleiches von bereits gedruckten Druckpunkten statt.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung wenigstens einen Detektor umfasst, dass der Roboter ein Gelenkarm-Roboter ist, und dass der Detektor einen Drehgeber umfasst, welcher die Winkelposition eines Gelenkes des Gelenkarm-Roboters erfasst. Sofern der Gelenkarm-Roboter mehrere Gelenke aufweist, wird bevorzugt an jedem Gelenk ein Detektor vorgesehen, so dass die Position des Roboters im Raum und insbesondere des am Roboter aufgenommenen Druckkopfes im Raum als Ist-Position exakt bestimmt werden kann. Sofern diese Ist-Position von einer vorgegebenen Soll-Position abweicht, kann eine Nachführung des Roboters erfolgen. Die Nachführung dient dabei als (mögliche störende Streifen) ausgleichende Sekundärbewegung. Alternativ können auch Beschleunigungssensoren, Neigungssensoren, Gyrometer Anwendung finden, um die Koordinaten des Druckkopfes im Raum und ggf. auch in zeitliche Abfolge zu bestimmen.
  • Es kann ferner gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems vorgesehen sein, dass der Detektor einen optischen Sensor oder einen Ultraschall-Sensor umfasst, welcher auf die Oberfläche des Objektes gerichtet ist. Der Sensor kann beispielsweise auf der Oberfläche bereits zuvor gedruckte Druckpunkte des Bildes erfassen und daraus eine Kante der zuvor gedruckten Druckbahn bestimmen. Von Vorteil ist es dabei, wenn zumindest für die Druckfarbe von randnahen Düsen des Druckkopfes solche Druckfarben zum Einsatz kommen, die leicht mit dem Detektor aufgenommen werden können. Besonders von Vorteil ist dabei der Einsatz von speziellen Additiven in der Druckfarbe, welche beispielsweise eine Fluoreszenzeigenschaft aufweisen und deren Fluoreszenzlicht durch den Detektor mit hoher Präzision erfasst werden kann. Es kann daher gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems vorgesehen sein, dass der optische Sensor auf bereits gedruckte Druckpunkte auf der Oberfläche gerichtet ist und deren Fluoreszenzstrahlung erfasst. Auf diese Weise wird es möglich, die Kante einer zuvor gedruckten Bahn präzise zu erfassen und die Kante einer noch zu druckenden Bahn präzise an die erfasste Kante auszurichten und dadurch störende Streifenbildung zu unterbinden oder zu verringern.
  • Es kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems auch vorgesehen sein, ein sogenanntes Tracking-System einzusetzen, welches die Position des Tintenstrahl-Druckkopfes erfasst. Somit liegt ständig Information über die aktuelle Ist-Position des Druckkopfes im Raum vor und es können ständig Korrekturbewegungen in Form von (mögliche störende Streifen) ausgleichenden Sekundärbewegungen im Raum durchgeführt werden. Das Tracking-System verfolgt dabei einen bestimmten Punkt des Druckkopfes oder eine Markierung an diesem und ermittelt dessen Bahn im Raum. Alternativ befinden sich am Druckkopf drei Laser-Pointer, deren (bevorzugt rechtwinklig zueinander verlaufenden) Strahlen Lichtpunkte auf den umliegenden Wänden oder speziell vorgesehenen Detektionsschirmen erzeugen. Diese Lichtpunkte können kameratechnisch in ihrer Bewegung erfasst werden. Daraus wiederum kann die aktuelle Position des Druckkopfes errechnet werden.
  • Es kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems auch vorgesehen sein, dass die Vorrichtung einen Detektor umfasst, der die Ist-Positionen von Druckpunkten einer ersten Druckbahn erfasst; dass die Vorrichtung einen Rechner umfasst, der die Abweichung der Ist-Positionen der Druckpunkte von deren Soll-Positionen berechnet; und dass die Vorrichtung als Sekundärbewegung eine die Abweichung im Wesentlichen korrespondierende, seitliche Verschiebung des zu druckenden Bildes relativ zu den Düsen erzeugt. Vorteilhaft bei dieser Weiterbildung ist es, dass bei der Sekundärbewegung keine Komponenten des Druckkopfes bewegt werden, sondern dass lediglich eine Verschiebung des Bildes stattfindet, derart, dass ein Druckpunkt nicht mit einer ersten Düse, sondern z. B. mit einer zu dieser benachbarten zweiten Düse gedruckt wird. Hierdurch wird erreicht, dass der Druckpunkt um eine oder mehrere Druckdüse bzw. Druckdüsen versetzt auf die Oberfläche des Objektes gelangt, ohne dass der Druckkopf oder die Düse selbst bewegt werden müssen. Da dabei keine Massen bewegt werden müssen, sind solche Ausgleichsbewegungen sehr schnell und in Abhängigkeit der Rechenkapazität des benötigten Rechners sogar in Echtzeit möglich.
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnungen anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher beschrieben. In den Zeichnungen sind einander entsprechende Elemente mit jeweils denselben Bezugszeichen versehen.
  • Die Zeichnungen zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Ansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Systems;
    Figuren 2 bis 8
    Ausschnitte schematischer Ansichten von verschiedenen, bevorzugten Ausführungsbeispielen eines erfindungsgemäßen Systems.
  • Figur 1 zeigt ein System 1 zum Bedrucken eines dreidimensionalen Objekts 2, mit einer nicht ebenen Oberfläche 3. Das System weist einen Druckkopf 4 auf (z.B. Spectra Galaxy JA 256/80 AAA), welcher an einem Gelenkarm-Roboter 5 (z.B. Kuka KR 60-3) aufgenommen ist. Im gezeigten Beispiel weist der Roboter 5 drei Gelenke 5a, 5b und 5c auf, mit welchen der Roboter 5 den Druckkopf 4 entlang der Oberfläche 3 des Objektes 2 bewegt. Der Druckkopf 4 ist ferner über eine Farb- und Daten-Verbindung 6 mit einem Farbvorrat und einem Rechner verbunden. Die Verbindung 6 umfasst daher Farbversorgungsleitungen und auch Signalleitungen für die einzelnen Düsen 7 des Druckkopfes 4.
  • In Figur 1 ist zudem gezeigt, dass der Druckkopf 4 in der Position 4' eine Druckbahn A auf die Oberfläche 3 des Objektes 2 druckt. Die Bewegung des Roboters 5 und des Druckkopfes 4 erfolgt dabei z.B. entweder in die Figurebene hinein oder aus dieser heraus. Weiterhin ist gezeigt, dass der Druckkopf zuvor in einer Position 4" eine Druckbahn B auf die Oberfläche 3 des Objekts 2 gedruckt hat. Auch dabei hat sich der Druckkopf 4 z.B. entweder in die Figurebene hinein oder aus dieser heraus bewegt. Die beiden Druckbahnen A und B schließen an der Stelle 8 auf der Oberfläche 3 mit ihren jeweiligen Kanten derart aneinander an, dass zwischen den beiden Druckbahnen kein unbedruckter Streifen und auch kein überlappender Streifen besteht. Die einzelnen Druckbahnen A und B können in jeweils einem Durchgang gedruckt werden ("single pass") oder jeweils in mehreren Druckgängen ("multi pass").
  • Es kann nun vorgesehen sein, dass der Roboter 5 und der daran aufgenommene Druckkopf 4 von seiner aktuellen Soll-Position abweicht und daher die Druckbahn A in einem Abstand zur Druckbahn B aufgebracht wird ober mit der Druckbahn B überlappt. In beiden Fällen kann es dabei zu sichtbaren und daher störenden Streifenbildungen an der Stelle 8 kommen. Solche Störungen können erfindungsgemäß jedoch verhindert werden. In den nachfolgenden Figuren 3 bis 8 sind vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Systems gezeigt, die gerade solche Fehler vermeiden oder verringern.
  • In Figur 2 ist jedoch zunächst nochmals dargestellt, wie ein solcher Fehler in entsprechender Vergrößerung aussehen kann. Gezeigt ist der Druckkopf 4 in seinen beiden Positionen 4' und 4" sowie einzelne Druckpunkte 9 (bzw. Rasterpunkte des Druckbildes bei z.B. AM- oder FM-Rastern) der Druckbahnen A und B. Es ist erkennbar, dass der jeweilige mittlere Abstand zwischen Druckpunkten D1 in Druckbahn A und D2 in Druckbahn B in etwa gleich ist, während der Abstand D3 zwischen den beiden Druckpunkten 9 am jeweiligen Rand der Druckbahnen A und B größer ist als die Abstände D1 und D2. Dem Betrachter eines entsprechend bedruckten Objektes 2 würde im Übergangsbereich zwischen den beiden Druckbahnen A und B ein heller Streifen auffallen, der das Druckbild stört. Da die Druckpunkte durch Tröpfchen aus den Düsen 7 des Druckkopfes 4 stammen und diese Tröpfchen einen gewissen Abstand zwischen der Düse und der Oberfläche 3, z.B. etwa 1 Zentimeter, im Flug überwinden müssen, sind die Positionen der Druckpunkte 9 auf der Oberfläche 3 nicht exakt vorhersehbar. Insofern sind die Abstände D1, D2 und D3 nur als Mittelwerte anzusehen. Es ist auch möglich, die Druckpunkte der Druckbahnen A und B dicht zu setzen und dadurch Volltonflächen zu erzeugen.
  • Konkretes und bevorzugtes Beispiel: Die Tropfengröße der Tropfen 9 (mittlerer Durchmesser) auf der Oberfläche 2 liegt bei etwa 100 Mikrometer. Der Mittenabstand der Tropfen 9 voneinander liegt ebenfalls bei etwa 100 Mikrometer. Die Variation der Auftreffpunkte und die Bahngenauigkeit des Roboters 5 liegen ebenfalls bei etwa 100 Mikrometer. Somit kann über die Erzeugung einer Sekundärbewegung in dieser Größenordnung die störende Streifenbildung reduziert oder verhindert werden.
  • In Figur 3 ist ein erfindungsgemäßes System mit einem Druckkopf 4 zu sehen, wobei an zwischen dem Druckkopf 4 und einer Halterung 19 des Roboters 5 ein Piezo-Aktor 10 derart angeordnet ist, dass der Druckkopf 4 mittels des Piezo-Aktors 10 relativ zum Roboter 5 bzw. zur Halterung 19 bewegbar ist. Der Piezo-Aktor erhält über die Verbindung 6 des Druckkopfes 4 Steuersignale, welche dazu führen, dass als Sekundärbewegung 16 (vgl. Fig. 1) eine Ausgleichsbewegung erfolgt. Diese Ausgleichsbewegung führt in Folge der Vibration des Piezo-Aktors 10 zu einem Versatz 11 des Druckkopfes 4, so dass die beiden randständigen Druckpunkte 9 der jeweiligen Druckbahnen A und B so zueinander liegen, dass deren Abstand dem mittleren Abstand der Druckpunkte der jeweiligen Druckbahnen entspricht. Die Steuersignale für den Piezo-Aktor 4 werden von einem Rechner geliefert, welcher aus der aktuell bestimmten Ist-Position des Druckkopfes 4 und der Soll-Position des Druckkopfes 4 den notwendigen Versatz 11 berechnet und ein entsprechendes Steuersignal an den Piezo-Aktor sendet. Die hierfür notwendige Ist-Position kann über einen Detektor erfasst werden. Beispielsweise können hierfür Drehgeber 12a, 12b, 12c (vgl. Figur 1) vorgesehen sein, welche die jeweiligen Winkelpositionen der Gelenke 5a, 5b, 5c erfassen, woraus die aktuelle Ist-Position des Druckkopfes 4 ermittelt werden kann.
  • Die Vibrationen des Piezo-Aktors 10 erzeugen Variationen der Auftreffpunkte der Tropfen bzw. der Druckpunkte 9. Diese Variationen können bevorzugt im bevorzugten Beispiel in der Größenordnungen 10 bis 100 Mikrometer liegen. Die Vibrationen können einem weißen Rauschen entsprechen. Die Vibrationen können auch über die Zeit periodisch sein, müssen dann allerdings in einem nicht ganzzahligen Verhältnis zur Taktfrequenz stehen, mit der die Druckpunkte 9 erzeugt werden.
  • Die Amplitude der Störung des Druckkopfes 4 durch den Piezo-Aktor 10 entspricht der Amplitude der Variation des Auftreffpunkts der Tropfen, sofern die Sekundärbewegung 16 in der Ebene des Druckkopfes 4, z.B. dessen Unterseite liegt.
  • Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der der Piezo-Aktor 10 nicht am Druckkopf 4 sondern zwischen einem Düsen-Träger 7'für die einzelnen Tintenstrahl-Düsen 7 und einer Halterung 19 angeordnet ist. Der Piezo-Aktor 10, welcher wiederum mit Steuersignalen von einem Rechner versorgt wird, erlaubt die Ausgleichsbewegung als Relativbewegung des Düsen-Trägers 7', so dass die randständigen Druckpunkte 9 der jeweiligen Druckbahnen A und B den für einen streifenfreien Druck gewünschten Abstand aufweisen.
  • Die in Figur 5 gezeigte Ausführungsform weist ebenfalls einen Piezo-Aktor 10 auf, dieser ist jedoch an einem Düsenträger 7" angeordnet, welcher lediglich eine Düse 7 umfasst. Die Düse 7 druckt einen Druckpunkt 9, welcher am Rand der Druckbahn A zu liegen kommt. Durch entsprechende Steuersignale zum Ausgleich der Ist-Position bezüglich der Soll-Position des Druckkopfes 4 wird der Piezo-Aktor 10 zu einer Sekundärbewegung 16 als Ausgleichsbewegung geführt. Durch diese Sekundärbewegung der Düse 7 gelangt der mit dieser Düse gedruckte Druckpunkt 9 in einen Abstand zu einem entsprechenden Druckpunkt 9 der benachbarten Druckbahn B, so dass ein streifenfreies Drucken zwischen den beiden Druckbahnen A und B möglich wird.
  • Die Ausführungsform, welche in Figur 6 gezeigt ist, weist ebenfalls einen Piezo-Aktor 10 auf, dieser ist jedoch derart an eine randständige Düse 7 des Druckkopfes 4 gekoppelt, dass bei Betätigung des Piezo-Aktors 10 in Folge eines entsprechenden Steuersignals der mit der Düse zu druckende Druckpunkt 9 schräg versetzt wird und auf diese Weise der Abstand zu einem benachbarten Druckpunkt 9 der zuvor gedruckten Druckbahn B für ein streifenfreies Drucken korrigiert wird. Wie in Figur 6 dargestellt, kann durch den gesondert vorgesehenen Piezo-Aktor 10 die Flugrichtung des Tintentropfens, welcher den Druckpunkt 9 der Druckbahn A bildet, derart beeinflusst werden, dass der Tropfen nicht im Wesentlichen senkrecht zur Unterseite des Druckkopfes 4 erfolgt, sondern unter einem Winkel ≠ 90°. Bei diesem Vorgehen ist darauf zu achten, dass durch den korrigierten Druckpunkt 9 tatsächlich eine Reduzierung möglicher Streifen erfolgt und nicht neue Streifen innerhalb der Druckbahn A gebildet werden. Dies kann unter gegebenen Bedingungen dadurch erreicht werden, dass der Druckpunkt 9 der Druckbahn A soweit versetzt wird, dass weder links noch rechts (mit Bezug zur in Figur 6 gezeigten Zeichnung) vom Druckpunkt 9 Streifen durch veränderte Abstände zwischen den Druckpunkten erkennbar werden. Die Piezo-Aktor kann auch dazu verwendet werden, statistische Schwankungen der Flugbahnen (und/oder der Größen) von aufeinander folgenden Tropfen zu erzeugen, um dadurch eine Randunschärfe der Druckbahn zu erreichen, die störende Streifen reduziert oder verhindert.
  • Figur 7 zeigt ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems. Diesmal kommt zusätzlich eine Kamera 13 zum Einsatz. Ein randständiger Druckpunkt 9' der zuvor gedruckten Druckbahn B ist mit einer besonderen Druckfarbe gedruckt worden. Diese Druckfarbe weist beispielsweise spezielle Additive auf, welche angeregt werden können und eine Fluoreszenzeigenschaft aufweisen. Mit der Kamera 13 und gegebenenfalls mit einem dieser vorgeordneten Bandpassfilter 14 kann das Fluoreszenzlicht des randständigen Druckpunktes 9' erfasst werden. Ein nicht dargestellter Rechner, mit welchem die Kamera 13 über eine Leitung 15 in Verbindung steht, kann aus den Positionen der einzelnen randständigen Druckpunkte 9' in der Druckbahn B deren Kante errechnen und daraus Korrekturwerte für eine Sekundärbewegung 16 des Druckkopfes 4 beim Drucken der Druckbahn A berechnen. Diese Korrekturwerte können der Vorrichtung, welche die Sekundärbewegung einleitet, über die in Figur 1 gezeigte Verbindung 6 zugeleitet werden. Solche Vorrichtungen können beispielsweise die in den Figuren 3 bis 6 gezeigten Ausführungsformen mit jeweiligen Piezo-Aktoren 10 sein.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist in Figur 8 gezeigt. Der dargestellte Druckkopf 4 wird beim Drucken der Druckbahn A mit einem gewissen Überlapp zur bereits zuvor gedruckten Druckbahn B geführt. Ein Druckpunkt 9a, welcher ohne Korrektur mit der Düse 7b gedruckt werden würde, wird nunmehr unter Verwendung von Korrekturwerten mit einer benachbarten Düse 7a gedruckt. Dadurch rückt der Druckpunkt 9a näher an den randständigen Druckpunkt 9 der zuvor gedruckten Druckbahn B und es wird dadurch ein streifenfreies Drucken ermöglicht. Die hierfür notwendige Korrektur kann beispielsweise auf die Detektion mit einer Kamera 13 (wie in Figur 7 dargestellt) zurückgreifen. Die mit der Kamera erfasste Kante der Druckbahn B wird von einem nicht dargestellten Rechner für die Korrektur der Zuordnung von Düsen und Druckpunkten verwendet. Wenn beispielsweise festgestellt wird, dass ohne Korrektur ein zu großer Abstand zwischen den randständigen Druckpunkten der beiden Druckbahnen besteht, so werden die Druckpunkte der Druckbahn A näher an die Druckpunkte der Druckbahn B herangeführt. Das kann beispielsweise dadurch geschehen, dass die Druckpunkte von jeweils benachbarten Düsen gedruckt werden, wie in Figur 8 für den Druckpunkt 9a und die beiden Düsen 7a und 7b durch den Versatz 11 dargestellt und oben beschrieben. Wenn dagegen festgestellt wird, dass die Druckpunkte der jeweiligen Druckbahnen A und B zu stark überlappen würden, so werden die Druckpunkte durch die Korrektur in die entgegengesetzte Richtung verschoben, d. h. Druckpunkte der Druckbahn A werden von benachbarten Düsen gedruckt, so dass deren Abstand zur Druckbahn B vergrößert wird.
  • Eine alternative Lösung sieht vor, dass der Druckkopf beim Drucken im "multi-pass"-Betrieb bei verschiedenen Durchgängen mit verschiedenen Geschwindigkeiten bewegt wird, wodurch eine Sekundärbewegung infolge der Variation in der Flugbahn der Tropfen erzeugt wird.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    System
    2
    Objekt
    3
    Oberfläche
    4
    Druckkopf
    4'
    Position
    4"
    Position
    5
    Roboter
    5a bis 5c
    Gelenke
    6
    Verbindung
    7
    Düse
    7'
    Düsenträger
    7"
    Düsenträger
    7a
    Düse
    7b
    Düse
    8
    Stelle
    9
    Druckpunkte
    9a
    Druckpunkte
    9b
    Druckpunkte
    10
    Piezo-Aktor
    11
    Versatz
    12a bis 12c
    Drehgeber
    13
    Kamera
    14
    Bandpassfilter
    15
    Verbindung
    16
    Sekundärbewegung
    17
    Primärbewegung
    18
    Vorrichtung
    19
    Halterung
    A
    Druckbahn
    B
    Druckbahn
    D1
    Abstände
    D2
    Abstände
    D3
    Abstände

Claims (10)

  1. System zum Bedrucken eines Objekts, welches wenigstens einen nicht ebenen Bereich der Oberfläche (3) des Objekts (2) mit einem Bild bedruckt, mit den folgenden Merkmalen:
    - ein Tintenstrahl-Druckkopf (4) mit Düsen (7);
    - ein Roboter (5), welcher eine Primärbewegung (17) erzeugt, wobei die Primärbewegung wenigstens zwei seitlich zueinander liegende Druckbahnen (A, B) des Tintenstrahl-Druckkopfs (4) umfasst; und
    - eine Vorrichtung (18), welche eine Sekundärbewegung (16) erzeugt, wobei die Sekundärbewegung (16) im Wesentlichen senkrecht zur Primärbewegung (17) erfolgt, dadurch gekennzeichnet dass die Sekundärbewegung (16) Positionsabweichungen des Tintenstrahl-Druckkopfs (4) während der Primärbewegung (17) ausgleicht, wodurch die Druckbahnen (A, B) seitlich aneinander anschließen.
  2. System nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Vorrichtung (18) einen Piezo-Aktor (10) umfasst und die Sekundärbewegung (16) eine Bewegung des Tintenstrahl-Druckkopfs (4) ist.
  3. System nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Vorrichtung (18) einen Piezo-Aktor (10) umfasst und die Sekundärbewegung (16) eine Bewegung wenigstens einer Düse (7) des Tintenstrahl-Druckkopfs (4) ist.
  4. System nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Vorrichtung (18) einen Piezo-Aktor (10) umfasst und die Sekundärbewegung (16) eine Bewegung wenigstens der Tropfen (9) einer Düse (7) des Tintenstrahl-Druckkopfs (4) ist.
  5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass die Vorrichtung (18) einen Detektor (13) umfasst, der die Ist-Positionen von Druckpunkten (9) einer ersten Druckbahn (B) erfasst;
    - dass die Vorrichtung (18) einen Rechner (19) umfasst, der die Abweichung der Ist-Positionen der Druckpunkte von deren Soll-Positionen berechnet; und
    - dass die Vorrichtung (18) als Sekundärbewegung (16) eine die Abweichung im Wesentlichen kompensierende Ausgleichsbewegung auf der zweiten Druckbahn (A) erzeugt.
  6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass die Vorrichtung (18) wenigstens einen Detektor (12a, 12b, 12c) umfasst;
    - dass der Roboter (5) ein Gelenkarm-Roboter ist;
    - und dass der Detektor einen Drehgeber (12a, 12b, 12c) umfasst, welcher die Winkelposition eines Gelenkes (5a, 5b, 5c) des Gelenkarm-Roboters erfasst.
  7. System nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Detektor einen optischer Sensor (13) oder einen Ultraschall-Sensor umfasst, welcher auf die Oberfläche (3) des Objekts (2) gerichtet ist.
  8. System nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der optische Sensor (13) auf bereits gedruckte Druckpunkte auf der Oberfläche (3) gerichtet ist und deren Fluoreszenzstrahlung erfasst.
  9. System nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Detektor (13) ein Tracking-System umfasst, welches die Position des Tintenstrahl-Druckkopfs (4) erfasst.
  10. System nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass die Vorrichtung einen Detektor (13) umfasst, der die Ist-Positionen von Druckpunkten (9) einer ersten Druckbahn (B) erfasst;
    - dass die Vorrichtung einen Rechner (19) umfasst, der die Abweichung der Ist-Positionen der Druckpunkt von deren Soll-Positionen berechnet;
    - dass die Vorrichtung als Sekundärbewegung eine die Abweichung im Wesentlichen kompensierende, seitliche Verschiebung des zu druckenden Bildes relativ zu den Düsen (7) erzeugt.
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