EP2769848B1 - Verfahren zum Erzeugen eines Druckbildes - Google Patents

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EP2769848B1
EP2769848B1 EP14153913.0A EP14153913A EP2769848B1 EP 2769848 B1 EP2769848 B1 EP 2769848B1 EP 14153913 A EP14153913 A EP 14153913A EP 2769848 B1 EP2769848 B1 EP 2769848B1
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EP
European Patent Office
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printing
printing unit
nozzles
printed
der
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EP14153913.0A
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EP2769848A3 (de
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Jörg-Achim FISCHER
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Heidelberger Druckmaschinen AG
Original Assignee
Heidelberger Druckmaschinen AG
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Publication date
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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
    • 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
    • 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
    • B41J2/21—Ink jet for multi-colour printing
    • B41J2/2132—Print quality control characterised by dot disposition, e.g. for reducing white stripes or banding
    • B41J2/2135—Alignment of dots
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
    • B41J3/40733—Printing on cylindrical or rotationally symmetrical objects, e. g. on bottles
    • 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
    • B41J3/54—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed with two or more sets of type or printing elements
    • B41J3/543—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed with two or more sets of type or printing elements with multiple inkjet print heads

Definitions

  • the present invention relates to a method for generating a print image with the features of the preamble of claim 1.
  • the invention lies in the technical field of printing, in particular the printing of three-dimensional bodies by means of several ink jet printing units.
  • a device for printing on objects which has a plurality of fields of printing nozzles in a printing station which completely overlap.
  • a plurality of printing stations can also be provided in succession on portals, the printing stations being movable in a lateral direction.
  • Bottles in filling systems in contrast to flat substrates, can usually not be conveyed with high precision, at least not with a precision in the order of the print resolution of an inkjet printing unit. Therefore, there may be changes in the position of the objects, which result in undesired disturbances, e.g. light streaks, of the printed image. So far, attempts have been made to improve the conveying of the objects so that undesired changes in position can be avoided. However, this approach is all the more difficult the faster it is to be produced.
  • a method for generating a print image on an object to be printed wherein for printing the object a first ink jet printing unit with a first array of ink jet nozzles and a second ink jet printing unit with a second array of ink jet nozzles and for conveying the object a conveying unit is inserted in a conveying direction, the first field and the second field being perpendicular to the conveying direction and partially overlapping in an overlap area, with the steps: printing a first section of the printed image with the first printing unit at a first position, - conveying the object in the conveying direction (5) from the first position to a second distance from the first position
  • Position, and - printing a second section of the print image with the second printing unit at the second position is characterized by the further steps: - measuring a first position value of the object at the first position and a second position value of the object at the second position, wherein the first position value and the second position value are each measured perpendicular to the conveying direction, - determining a change in position of the object perpendicular to the conveying direction using the first and the second position value, and - compensation of the change in position when printing the second section by seamlessly printing the second section on the first section using a number of nozzles corresponding to the change in position within the overlap region of the second field and a complementary number of nozzles outside the overlap region of the second field.
  • the method according to the invention advantageously makes it possible to produce an essentially interference-free print image on the object with the ink jet printing units spaced apart in the conveying direction of the object.
  • An undesired change in position of the object is determined from measured values and compensated in an advantageous manner: an overlap of the nozzle fields provided according to the invention is used to e.g. avoid bright streaks in the printed image in an advantageous manner. If an undesired change in position of the object requires a countermeasure, nozzles in the overlap area are switched on to a certain extent and the printed image or the second section is “pushed towards the first section”.
  • the second printing unit is preferably supplied with the corresponding, ie to a certain extent also "shifted", printing data.
  • a preferred development of the method according to the invention can be characterized in that when the two position values are measured, a marking is detected on the object or on the conveyor unit.
  • the provision of such markings and measuring units directed at and coordinated with the markings can sufficiently improve the respective measurement.
  • the marking can also be applied to the object by the first printing unit, or a partial area of the first section of the printed image can serve as a marking.
  • Such a printed marking can be made with an invisible ink which contains fluorescent substances, are generated and illuminated, for example for visualization or measurement, with so-called black light (UV-A radiation).
  • a preferred development of the method according to the invention can be characterized in that the object is a three-dimensional body and the printed image is generated on its outer surface.
  • the invention is particularly useful when printing three-dimensional objects, e.g. Bottles, an advantage because such bodies can often be conveyed less precisely than e.g. flat, essentially two-dimensional substrates and compensation measures may be required.
  • a preferred development of the method according to the invention can be characterized in that the second ink jet printing unit additionally undergoes a position change to compensate for a change in position of the object, the value of which is smaller than the print resolution of the second printing unit. If, despite compensation from the use of the overlap nozzles, undesirable disturbances in the printed image are still to be expected, the second printing unit can advantageously experience an additional change in position, i.e. be moved into a compensating position. Such a compensating movement can preferably be carried out using a piezo actuator.
  • Figure 1 shows a device 1 for generating a printed image 2 on an object 3, for example a bottle or any rotationally symmetrical body, or a device for performing the method according to the invention.
  • the object is shown twice in the figure: once "left” in a first position P1 and once "right” in a second position P2.
  • the object is conveyed from the first position in the conveying direction 5 to the second position by means of a conveyor unit 4 while the method is being carried out.
  • the conveying device can have a so-called plate 6 on which the object is arranged during conveying.
  • Figure 1 also shows a first ink jet printing unit D1 and a second ink jet printing unit D2: printing unit D1 prints at position P1 and printing unit D2 at position P2.
  • Printing unit D1 prints an "upper" first section A1.
  • Printing unit D2 prints a "lower” second section A1.
  • Printing unit D1 has a first field F1 of inkjet nozzles and printing unit D2 has a second field F2 of inkjet nozzles. Both printing units can preferably be constructed identically.
  • the nozzles of the two fields are each arranged on a straight line G1 or G2, which runs essentially perpendicular to the conveying direction 5.
  • Bottles 3 in filling plants are partly conveyed on circular tracks 5.
  • the illustration in the figure can be understood as a side view of such a circular path.
  • the printing units D1 and D2 would then be arranged essentially tangentially to the circular path 5 and directed radially onto the bottles.
  • object 3 is at a height H1, which is measured as the first position value.
  • H1 the term “height” is not intended to say anything about the orientation of the object in space. If the object shown were transported lying instead of standing and if the two printing units D1 and D2 were also arranged lying instead of standing, the "height" would not be measured in the vertical but in the horizontal direction (parallel to the straight lines G1 and G2 then lying) . Further note: The height H1 is shown in the figure for reasons of clarity at the top of the plate 4. However, the height H1 is measured by means of a first measuring unit M1 on a measuring mark 7, which can be attached to the object or on the plate or at another location on the conveyor unit 4.
  • object 3 is at a height H2, which is measured as a second position value (corresponding to the first position value).
  • H2 is measured as a second position value (corresponding to the first position value).
  • the plate 4 and thus also the object 3 undergoes a change in position "upwards" during conveying in the conveying direction 5.
  • Both position values are therefore supplied to a control device 8 via data connections (only indicated by short dashes).
  • the control device can now determine a change in position Delta_H from the two position values H1 and H2, for example by forming a difference. This change in position can now be used according to the invention for compensation during printing.
  • the two printing units D1 and D2 it is necessary for the two printing units D1 and D2 to have an overlap area L in that the nozzle fields F1 and F2 overlap, that is to say that both nozzles of the field F1 and nozzles of the field F2 are arranged are. Since the object 3 in the example shown has undergone a change in position Delta H “upward”, the second section A2 is printed according to the invention essentially seamlessly on the first section A1 by activating one or more nozzles 9 of the second field F2 in the overlap area .
  • the number of the nozzles 9 activated for the compensation is determined by the control unit 8: the number corresponds to the change in position Delta H, ie so many nozzles 9 are used for the compensation that the width of their pressure range essentially corresponds to the change in position Delta_H.
  • the Printing unit D2 activated a complementary number of nozzles outside the overlap area, so that the entire second section A2 can be printed.
  • the active nozzles of fields F1 and F2 ie those involved in the printing of sections A1 and A2 respectively, are shown in dark.
  • the information Delta_H is thus used to determine the active printing nozzles.
  • the difference H2-H1 (e.g. in micrometers) is e.g. converted into a digital value K (e.g. the concrete value 2), which represents a K-fold (corresponding to e.g. 2-fold) the print resolution of the two printing units.
  • K e.g. the concrete value 2
  • This digital value is fed to a multiplexer.
  • the multiplexer has an input with n channels, which is supplied with the n print data for the print image with n pixels (perpendicular to the conveying direction 5). Each channel controls one nozzle.
  • the output is connected to the n inputs of the printhead.
  • the multiplexer can be part of the control unit 8.
  • Control unit 8 can use a fast and highly precise piezo actuator 10 to adjust the printing unit D2, which is finer than the print resolution. This also makes it possible to compensate for the previously uncompensated remainder of the change in position Delta_H.
  • a printing line instead of just two printing units (as in Figure 1 shown), three, four or more printing units can also be provided, arranged to overlap a printing line and used and controlled according to the invention.
  • the overlap area of a middle printing unit of the printing line would thus be divided into two: once to one and to the other neighboring printing unit (as in Figure 1 shown).
  • a plurality of printing lines (each consisting of at least two laterally arranged printing units) are arranged in succession in the conveying direction and that the individual printing lines print different colors, for example CMYK printing lines for four-color printing.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Ink Jet (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Druckbildes mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
  • Die Erfindung liegt in dem technischen Gebiet des Druckens, insbesondere des Bedruckens von dreidimensionalen Körpern mittels mehrerer Tintenstrahl-Druckeinheiten.
  • Aus der US 7,955,456 B2 ist bereits das Inkjet-Bedrucken von Blisterverpackungen bekannt. Diese weisen eine im Wesentlichen zweidimensionale zu bedruckende Siegelfolie auf und werden linear gefördert. Trotz hoher Produktionsgeschwindigkeiten ist das Fördern und Bedrucken daher meist problemlos möglich. Weitaus schwieriger ist das Bedrucken von dreidimensional ausgeformten Körpern mit im Raum gekrümmten Außenoberflächen.
  • Aus der US 2005/0078133 A1 ist ein Verfahren zum Kompensieren ausgefallener Druckdüsen bekannt. Dabei werden zwei Druckstationen, welche mit ihren Feldern von Druckdüsen vollständig überlappen, zur Kompensation von ausgefallenen Düsen mit veränderten Druckdaten versorgt.
  • Aus der US 2008/0048388 A1 ist eine Vorrichtung zum Bedrucken von Objekten bekannt, welche in einer Druckstation mehrere Felder von Druckdüsen aufweist, welche vollständig überlappen. Es können auch mehrere Druckstationen nacheinander an Portalen vorgesehen sein, dabei sind die Druckstationen in eine laterale Richtung bewegbar.
  • Es ist bereits bekannt beim Erzeugen eines Druckbildes auf einem zu bedruckenden Objekt mehrere Tintenstrahl-Druckeinheiten einzusetzen, da die Breite der Druckeinheiten meist geringer als die Breite des Druckbildes ist. Die Druckeinheiten werden dabei derart nebeneinander angeordnet, dass die jeweiligen zu druckenden Abschnitte des Druckbildes nahtlos aneinander anschließen. Da die Druckeinheiten allerdings auch eine größere Breite aufweisen, als ihr jeweiliges Feld von Tintenstrahl-Düsen, ist es zudem erforderlich, die Druckeinheiten in Förderrichtung des Objekts beabstandet anzuordnen, d.h. das Objekt an zwei verschiedenen Positionen bzw. Aufenthaltsorten des Objekts zu bedrucken. Ferner ist es bereits bekannt, den nahtlosen Anschluss zweier zu druckender Abschnitte mit sich überlappenden Düsenfeldern zu erzeugen, um einen fließenden (und nicht einen abrupten) Übergang der Abschnitte zu ermöglichen. Die beiden Abschnitte greifen dabei im Überlappbereich gewissermaßen "ineinander" und ergänzen sich dort zu einem vollständigen Druckbild. Bei gerasterten Druckbildern kann dieses "Ineinandergreifen" jedoch zu unerwünschten Störungen führen.
  • Diese bekannten Maßnahmen funktionieren gut, solange das zu bedruckende Objekt während des Förderns keine unerwünschten Positionsänderungen erfährt, z.B. senkrecht zur Förderrichtung. Objekte, wie z.B. Flaschen in Abfüllanlagen im Gegensatz zu flachen Bedruckstoffen, können allerdings meist nicht hochpräzise gefördert werden, zumindest nicht mit einer Präzision in der Größenordnung der Druckauflösung einer Tintenstrahl-Druckeinheit. Daher kann es zu Positionsänderungen der Objekte kommen, die sich in unerwünschten Störungen, z.B. hellen Streifen, des Druckbildes äußern. Bisher wurde versucht, das Fördern der Objekte zu verbessern, so dass unerwünschte Positionsänderungen vermieden werden können. Dieser Ansatz ist allerdings umso schwieriger, je schneller produziert werden soll.
  • Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zum Erzeugen eines Druckbildes zu schaffen, welches es ermöglicht, mit wenigstens zwei in Förderrichtung eines Objekts zu einander beabstandeten Tintenstrahl-Druckeinheiten ein im Wesentlichen störungsfreies Druckbild auf dem Objekt zu erzeugen, insbesondere für den Fall, dass das Objekt auf dem Weg vom der ersten zur zweiten Druckeinheit eine unerwünschte Positionsänderung erfährt.
  • Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe stellt das Verfahren mit den Merkmalen von Hauptanspruch 1 dar. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Erfindung ergeben sich aus den zugehörigen Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Erzeugen eines Druckbildes auf einem zu bedruckenden Objekt, wobei zum Bedrucken des Objekts eine erste Tintenstrahl-Druckeinheit mit einem ersten Feld von Tintenstrahl-Düsen und eine zweite Tintenstrahl-Druckeinheit mit einem zweiten Feld von Tintenstrahl-Düsen und zum Fördern des Objekts in eine Förderrichtung eine Fördereinheit eingesetzt werden, wobei das erste Feld und das zweite Feld senkrecht zur Förderrichtung verlaufen und dabei teilweise in einem Überlapp-Bereich überlappen, mit den Schritten: - Drucken eines ersten Abschnitts des Druckbildes mit der ersten Druckeinheit an einer ersten Position, - Fördern des Objekts in der Förderrichtung (5) von der ersten Position zu einer von der ersten Position beabstandeten zweiten
  • Position, und - Drucken eines zweiten Abschnitts des Druckbildes mit der zweiten Druckeinheit an der zweiten Position, zeichnet sich durch die weiteren Schritte aus: - Messen eines ersten Positionswertes des Objekts an der ersten Position und eines zweiten Positionswertes des Objekts an der zweiten Position, wobei der erste Positionswert und der zweite Positionswert jeweils senkrecht zur Förderrichtung gemessen werden, - Bestimmen einer Positionsänderung des Objekts senkrecht zur Förderrichtung unter Verwendung des ersten und des zweiten Positionswertes, und - Kompensation der Positionsänderung beim Drucken des zweiten Abschnitts durch nahtloses Drucken des zweiten Abschnitts an den ersten Abschnitt unter Einsatz von einer der Positionsänderung entsprechenden Anzahl von Düsen innerhalb des Überlapp-Bereichs des zweiten Felds und einer komplementären Anzahl von Düsen außerhalb des Überlapp-Bereichs des zweiten Felds.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es in vorteilhafter Weise, mit den in Förderrichtung des Objekts zu einander beabstandeten Tintenstrahl-Druckeinheiten ein im Wesentlichen störungsfreies Druckbild auf dem Objekt zu erzeugen. Eine unerwünschte Positionsänderung des Objekts wird dabei aus Messwerten bestimmt und in vorteilhafter Weise kompensiert: Ein erfindungsgemäßer vorgesehener Überlapp der Düsenfelder wird genutzt, um z.B. helle Streifen im Druckbild in vorteilhafter Weise zu vermeiden. Düsen im Überlapp-Bereich werden, sofern eine unerwünschte Positionsänderung des Objekts eine Gegenmaßnahme erforderlich macht, gewissermaßen zugeschaltet und das Druckbild bzw. der zweite Abschnitt "in Richtung erster Abschnitt geschoben". Die zweite Druckeinheit wird hierzu bevorzugt mit der Kompensation entsprechenden, also gewissermaßen ebenfalls "verschobenen" Druckdaten versorgt.
  • Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sich dadurch auszeichnen, dass beim Messen der beiden Positionswerte eine Markierung auf dem Objekt oder auf der Fördereinheit erfasst wird. Durch das Vorsehen solcher Markierungen und auf die Markierungen gerichteter und auf diese abgestimmter Messeinheiten kann die jeweilige Messung ausreichend verbessert werden. Die Markierung kann außerdem auch durch die erste Druckeinheit auf das Objekt aufgebracht werden oder es kann ein Teilbereich des ersten Abschnitts des Druckbildes als Markierung dienen. Eine solche gedruckte Markierung kann mit einer nicht sichtbaren Tinte, welche fluoreszierende Stoffe enthält, erzeugt werden und z.B. zur Sichtbarmachung bzw. Vermessung mit so genanntem Schwarzlicht (UV-A-Strahlung) beleuchtet werden.
  • Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sich dadurch auszeichnen, dass das Objekt ein dreidimensionaler Körper ist und das Druckbild auf dessen Außen-Oberfläche erzeugt wird. Die Erfindung ist gerade beim Bedrucken dreidimensionaler Objekte, z.B. Flaschen, von Vorteil, weil solche Körper oftmals weniger präzise gefördert werden können, als z.B. flache, im Wesentlichen zweidimensionale Bedruckstoffe und Kompensationsmaßnahmen erforderlich werden können.
  • Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sich dadurch auszeichnen, dass die zweite Tintenstrahl-Druckeinheit zur Kompensation einer Positionsänderung des Objekts, deren Wert kleiner als die Druckauflösung der zweiten Druckeinheit ist, zusätzlich eine Positionsänderung erfährt. Sofern trotz Kompensation durch den Einsatz der Überlapp-Düsen immer noch unerwünschte Störungen im Druckbild zu erwarten sind, kann die zweite Druckeinheit in vorteilhafter Weise eine zusätzliche Positionsänderung erfahren, d.h. in eine Ausgleichsposition bewegt werden. Eine solche Ausgleichs-Bewegung kann bevorzugt unter Einsatz eines Piezo-Aktuators erfolgen.
  • Das oben genannte erfindungsgemäße Verfahren kann auch durch folgenden synonymen Hauptanspruch bzw. dessen Merkmalskombination beschrieben werden: Verfahren zum Erzeugen eines Druckbildes mit zwei Abschnitten auf einem dreidimensionalen Objekt unter Einsatz von Tintenstrahldüsen, wobei eine Positionsänderung des Objekts zwischen dem Drucken der Abschnitte durch den Einsatz von zusätzlichen Tintenstrahldüsen kompensiert wird.
  • Die Erfindung als solche sowie konstruktiv und/oder funktionell vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und eines konkreten Beispiels näher beschrieben.
  • Die Zeichnungen zeigen:
    • Figur 1
    Eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der Abläufe beim Betrieb einer Vorrichtung zum Bedrucken von Objekten, und
    Figur 2
    Eine schematische Darstellung eines konkreten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der Abläufe beim Betrieb einer Vorrichtung zum Bedrucken von Objekten.
  • Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum Erzeugen eines Druckbildes 2 auf einem Objekt 3, z.B. eine Flasche oder ein beliebiger rotationssymmetrischer Körper, bzw. eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Objekt ist in der Figur zweimal dargestellt: einmal "links" in einer ersten Position P1 und einmal "rechts" in einer zweiten Position P2. Das Objekt wird während der Durchführung des Verfahrens mittels einer Fördereinheit 4 von der ersten Position in Förderrichtung 5 zur zweiten Position gefördert. Die Fördereinrichtung kann einen so genannten Teller 6 aufweisen, auf dem das Objekt während des Förderns angeordnet ist.
  • Figur 1 zeigt auch eine erste Tintenstrahl-Druckeinheit D1 und eine zweite Tintenstrahl-Druckeinheit D2: Druckeinheit D1 druckt an Position P1 und Druckeinheit D2 an Position P2. Druckeinheit D1 druckt einen "oberen" ersten Abschnitt A1. Druckeinheit D2 druckt einen "unteren" zweiten Abschnitt A1. Druckeinheit D1 weist ein erstes Feld F1 von Tintenstrahl-Düsen und Druckeinheit D2 weist ein zweites Feld F2 von Tintenstrahl-Düsen auf. Beide Druckeinheiten können bevorzugt identisch aufgebaut sein. Die Düsen der beiden Felder sind jeweils auf einer Geraden G1 bzw. G2 angeordnet, die im Wesentlichen senkrecht zur Förderrichtung 5 verläuft.
  • Flaschen 3 in Abfüllanlagen werden teils auf kreisförmigen Bahnen 5 gefördert. Die Darstellung in der Figur kann als eine Seitenansicht auf eine solche Kreisbahn verstanden werden. Die Druckeinheiten D1 und D2 wären dann im Wesentlichen tangential zur Kreisbahn 5 angeordnet und radial auf die Flaschen gerichtet.
  • In Position P1 befindet sich das Objekt 3 in einer Höhe H1, welche als erster Positionswert gemessen wird. Anmerkung: Der Begriff "Höhe" soll in dieser Anmeldung nichts über die Orientierung des Objekts im Raum aussagen. Würde das gezeigte Objekt liegend statt stehend transportiert werden und wären die beiden Druckeinheiten D1 und D2 ebenfalls liegend statt stehend angeordnet, so wäre die "Höhe" nicht in vertikaler, sondern in horizontaler Richtung (parallel zu den dann liegenden Geraden G1 und G2) zu messen. Weitere Anmerkung: Die Höhe H1 ist in der Figur aus Gründen der Übersichtlichkeit am oberen Rand des Tellers 4 eingezeichnet. Die Messung der Höhe H1 erfolgt jedoch mittels einer ersten Mess-Einheit M1 an einer Messmarke 7, welche an dem Objekt oder an dem Teller oder an einer anderen Stelle der Fördereinheit 4 angebracht sein kann.
  • In Position P2 befindet sich das Objekt 3 in einer Höhe H2, welche als zweiter Positionswert (entsprechend dem ersten Positionswert) gemessen wird. In Figur 1 ist zu erkennen, dass der Teller 4 und damit auch das Objekt 3 während des Förderns in Förderrichtung 5 eine Positionsänderung "nach oben" erfährt. Beide Positionswerte werden daher über (nur durch kurze Striche angedeutete) Datenverbindungen einer Steuereinrichtung 8 zugeführt. Die Steuereinrichtung kann nun aus den beiden Positionswerten H1 und H2 eine Positionsänderung Delta_H bestimmen, z.B. durch eine Differenzbildung. Diese Positionsänderung kann nun erfindungsgemäß für eine Kompensation beim Drucken genutzt werden.
  • Um die erfindungsgemäße Kompensation durchführen zu können, ist es erforderlich, dass die beiden Druckeinheiten D1 und D2 einen Überlapp-Bereich L aufweisen, indem die Düsen-Felder F1 und F2 überlappen, indem also sowohl Düsen des Feldes F1 als auch Düsen des Feldes F2 angeordnet sind. Da das Objekt 3 im gezeigten Beispiel eine Positionsänderung Delta H "nach oben" erfahren hat, wird der zweite Abschnitt A2 erfindungsgemäß im Wesentlichen nahtlos an den ersten Abschnitt A1 gedruckt, indem eine oder mehrere Düsen 9 des zweiten Feldes F2 im Überlapp-Bereich aktiviert werden. Die Anzahl der für die Kompensation aktivierten Düsen 9 wird von der Steuereinheit 8 bestimmt: Die Anzahl entspricht der Positionsänderung Delta H, d.h. es werden so viele Düsen 9 für die Kompensation herangezogen, dass die Breite von deren Druckbereich der Positionsänderung Delta_H im Wesentlichen entspricht. Außerdem wird an der Druckeinheit D2 eine komplementäre Anzahl von Düsen außerhalb des Überlapp-Bereichs aktiviert, so dass der gesamt zweite Abschnitt A2 gedruckt werden kann. Zur Verdeutlichung sind die jeweils aktiven, d.h. am jeweiligen Drucken der Abschnitte A1 bzw. A2 beteiligten Düsen der Felder F1 und F2 dunkel dargestellt.
  • An der Druckeinheit D2 wird die Information Delta_H somit zur Festlegung der aktiven Druckdüsen benutzt. Die Differenz H2-H1 (z.B. im Mikrometern) wird z.B. in einen Digitalwert K (z.B. der konkrete Wert 2) gewandelt, der ein K-faches (entsprechend z.B. 2-faches) der Druckauflösung der beiden Druckeinheiten darstellt. Dieser Digitalwert wird auf einen Multiplexer geführt. Der Multiplexer hat einen Eingang mit n Kanälen, der mit den n Druckdaten für das Druckbild mit n Bildpunkten (senkrecht zur Förderrichtung 5) versorgt wird. Jeder Kanal steuert eine Düse. Der Ausgang ist mit den n Eingängen des Druckkopfes verbunden. Die Kompensation kann nun in Inkrementen der Druckauflösung erfolgen (entsprechend z.B. 2 Düsen für die Kompensation mit K=2). Der Multiplexer kann Teil der Steuereinheit 8 sein.
  • Auf diese Weise kann die Kompensation genutzt werden, um die Positionsänderung Delta_H in Schrittweiten der Düsenabstände, also entsprechend der Druckauflösung, zu kompensieren. Für den Fall, dass die Positionsänderung Delta_H nicht exakt durch eine solche Kompensation kompensiert werden kann, etwa weil die Positionsänderung Delta_H kein ganzzahliges Vielfaches des Düsenabstandes ist, und der nicht kompensierte Rest der Positionsänderung Delta_H zu unerwünschten Störungen im Druckbild führen würde ist Folgendes vorgesehen: die Steuereinheit 8 kann über einen schnellen und hochgenauen Piezo-Aktuator 10 eine Verstellung der Druckeinheit D2 bewirken, die feiner als die Druckauflösung ist. Dadurch wird auch eine Kompensation des bislang nicht kompensierten Rests der Positionsänderung Delta_H möglich.
  • Nachfolgend wird mit Bezug zu Figur 2 ein mit konkreten Zahlenwerten unterlegtes Beispiel angegeben.
  • Vorbemerkungen:
    1. 1. Ein Multiplexer 11 schaltet die zu druckenden Bilddaten der Tintenstrahl-Druckeinheit D2 der zweiten Druckreihe R2 auf deren Düsen (bzw. auf die Eingänge von D2) entsprechend der mechanischen Position von D2 an einer Nahtstelle zu einer weiteren Tintenstrahl-Druckeinheit D1 oder D3 der ersten Druckreihe R1 (bei Vorliegen von nur einer Nahtstelle). Der Multiplexer 11 schaltet die zu druckenden Bilddaten von D2 auf deren Düsen entsprechend der mechanischen Position von D2 an zwei Nahtstellen zu zwei weiteren Tintenstrahl-Druckeinheit D1 und D3 der ersten Druckreihe R1 (bei Vorliegen von zwei Nahtstellen). Gezeigt ist in Figur 2 die Situation bei Vorliegen von zwei Nahtstellen. Gezeigt sind in Figur 2 zudem drei verschiedene, mögliche mechanische Positionen von D2 in x-Richtung. Aus darstellungstechnischen Gründen sind diese drei Positionen senkrecht zur x-Richtung nebeneinander und nicht überlagert gezeigt.
    2. 2. Der Multiplexer 11 hat für die Anzahl der mit D2 zu druckenden Spuren des Druckbildes eine Anzahl N von Dateneingängen. Die Anzahl N ist stets kleiner (oder gleich) der Anzahl n der verfügbaren Düsen von D2.
    3. 3. Der Korrekturbereich, d.h. die Verschiebung der Istposition von D2 gegenüber der Sollposition von D2, bestimmt die Anzahl der notwendigen Ausgänge des Multiplexers 11 und die Anzahl der Schaltverbindungen S des Multiplexers 11.
    4. 4. Es gibt den Zustand, dass eine positive Korrektur (z.B. in positive x-Richtung, D2 rechts in Figur 2) durchgeführt werden muss, wobei K_pos = Anzahl der Düsen des positiven Korrekturbereichs.
    5. 5. Es gibt den Zustand, dass eine negative Korrektur (z.B. in negative x-Richtung, D2 mittig in Figur 2) durchgeführt werden muss, wobei K_neg = Anzahl der Düsen des negativen Korrekturbereichs.
    6. 6. Es auch gibt den Zustand, dass nicht korrigiert werden muss (D2 links in Figur 2).
    7. 7. Der Korrekturbereich kann in Millimetern angegeben werden und wird hier zur Vereinfachung symmetrisch betrachtet, z.B. +/- 0,35 mm. Der gesamte Korrekturbereich ist demnach = 0,7 mm. K_pos und K_neg werden nach den folgenden Formeln berechnet: K _ pos = aufgerundeter Wert von K _ pos / Auflösung der Druckeinheit ,
      Figure imgb0001
       K _ neg = aufgerundeter Wert von K _ neg / Auflösung der Druckeinheit .
      Figure imgb0002
    8. 8. Für die Anzahl aller Korrekturdüsen von D2 gilt: K = K_neg + K_pos.
    9. 9. Für die Anzahl der benötigten Düsen von D2 gilt: n > N + K, wobei N Anzahl der druckenden Spuren.
    10. 10. Für die Anzahl M der benötigten Ausgänge des Multiplexers gilt: M = N + K_pos + K_neg.
    11. 11. Für die Anzahl der Schaltstellungen S eines Multiplexerdatenpfads (Schaltverbindungen) gilt: S = K_pos + K_neg + 1.
  • Konkretes Zahlen-Beispiel:
    • Der Bereich zwischen den Druckeinheiten D1 und D3 beträgt 990 Spuren.
    • Es sollen nach oben und nach unten (bzw. in positive und negative x-Richtung) jeweils etwa 350 µm korrigiert werden können.
    • Bei 70 µm Auflösung der Druckeinheit D2 (Spurabstand der gedruckten Tintenstrahltropfen) entspricht dies nach oben und nach unten jeweils 5 Spuren:
      • ∘ 5 Spuren zur Korrektur einer nach oben verschobenen Druckeinheit D2.
      • ∘ 5 Spuren zur Korrektur einer nach unten verschobenen Druckeinheit D2.
      • ∘ Plus eine Mittelstellung, für bereits vorhandene, korrekte Einstellung.
    • Aus Symmetriegründen ergeben sich dann 11 Schaltstellungen für jeden Multiplexer-Ausgang und somit gilt: K = 10 und S = 11.
    • Der Multiplexer muss somit in diesem Beispiel 1000 Eingänge der Druckeinheit D2 adressieren können.
    • Die Mittelstellung (bei der keine Korrektur erforderlich ist) wird dann definiert mit Spur 6 für die unterste Spur und mit Spur 995 für oberste Spur.
    • Zu beachten ist, dass der Multiplexer intern jeden Eingang auf S verschieden Ausgänge schalten können muss.
  • Die Korrektur kann berechnet oder elektronisch ermittelt werden und zur zusätzlichen Kompensation mittels eines Stellelements (Piezoelements) an D2 genutzt werden.
    • Die Druckeinheit würde in diesem Fall direkt von einem Piezoelement in seiner Höhe verstellt werden. Die Verstellzeit muss dabei in den Gesamtablauf passen und darf diesen nicht stören.
    • Dies geschieht nach der Messung der Größe H2 und vor dem Drucken. Um den Messfehler möglichst klein zu halten, sollte der Messzeitpunkt von H2 unmittelbar vor dem Druckzeitpunkt stattfinden.
    • Lässt man z.B. eine Millisekunde Zeit für Messen und Stellen, so muss das mechanische System für eine Grenzfrequenz im kHz-Bereich ausgelegt sein, was mit einem Piezoelement gerade noch möglich ist.
  • Anstelle von nur zwei Druckeinheiten (wie in Figur 1 gezeigt) können auch drei, vier oder mehrere Druckeinheiten vorgesehen, zu einer Drucklinie überlappend angeordnet und erfindungsgemäß eingesetzt und angesteuert werden. Der Überlapp-Bereich einer mittleren Druckeinheit der Drucklinie wäre somit zweigeteilt: einmal zur einen und einmal zur anderen Nachbar-Druckeinheit hin angeordnet (wie in Figur 1 gezeigt). Außerdem kann es auch vorgesehen sein, dass mehrere Drucklinien (aus jeweils mindestens zwei lateral angeordneten Druckeinheiten) in Förderrichtung aufeinander folgend angeordnet sind und dass die einzelnen Drucklinien verschiedenen Farben drucken, z.B. CMYK-Drucklinien für den Vierfarbdruck.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Vorrichtung
    2
    Druckbild
    3
    Objekt
    4
    Fördereinheit
    5
    Förderrichtung
    6
    Teller
    7
    Messmarke
    8
    Steuereinrichtung
    9
    Düsen
    10
    Piezo-Aktuator
    11
    Muliplexer
    A1
    erster Abschnitt
    A2
    zweiter Abschnitt
    D1
    erste Tintenstrahl-Druckeinheit
    D2
    zweite Tintenstrahl-Druckeinheit
    D3
    dritte Tintenstrahl-Druckeinheit
    G1
    Gerade
    G2
    Gerade
    H1
    erster Positionswert
    H2
    zweiter Positionswert
    L
    Überlapp-Bereich
    M1
    erste Mess-Einheit
    M2
    zweite Mess-Einheit
    P1
    erste Position
    P2
    zweite Position
    R1
    erste Druckreihe
    R2
    zweite Druckreihe
    x
    Richtung

Claims (7)

  1. Verfahren zum Erzeugen eines Druckbildes auf einem zu bedruckenden Objekt, wobei zum Bedrucken des Objekts (3) eine erste Tintenstrahl-Druckeinheit (D1) mit einem ersten Feld von Tintenstrahl-Düsen (F1) und eine zweite Tintenstrahl-Druckeinheit (D2) mit einem zweiten Feld von Tintenstrahl-Düsen (F2) und zum Fördern des Objekts (3) in eine Förderrichtung (5) eine Fördereinheit (4) eingesetzt werden, wobei das erste Feld (F1) und das zweite Feld (F2) senkrecht zur Förderrichtung (5) verlaufen und dabei teilweise in einem Überlapp-Bereich (L) überlappen, mit den Schritten:
    - Drucken eines ersten Abschnitts (A1) des Druckbildes (2) mit der ersten Druckeinheit (D1) an einer ersten Position (P1),
    - Fördern des Objekts (3) in der Förderrichtung (5) von der ersten Position (P1) zu einer von der ersten Position (P1) beabstandeten zweiten Position (P2), und
    - Drucken eines zweiten Abschnitts (A2) des Druckbildes (2) mit der zweiten Druckeinheit (D2) an der zweiten Position (P2),
    - Messen eines ersten Positionswertes (H1) des Objekts (3) an der ersten Position (P1) und eines zweiten Positionswertes (H2) des Objekts (3) an der zweiten Position (P2), wobei der erste Positionswert (H1) und der zweite Positionswert (H2) jeweils senkrecht zur Förderrichtung (5) gemessen werden,
    - Bestimmen einer Positionsänderung (Delta_H) des Objekts (3) senkrecht zur Förderrichtung (5) unter Verwendung des ersten und des zweiten Positionswertes (H1, H2), und
    - Kompensation der Positionsänderung (Delta_H) beim Drucken des zweiten Abschnitts (A2) durch nahtloses Drucken des zweiten Abschnitts (A2) an den ersten Abschnitt (A1) unter Einsatz von einer der Positionsänderung entsprechenden Anzahl von Düsen (9) innerhalb des Überlapp-Bereichs (L) des zweiten Felds (F2) und einer komplementären Anzahl von Düsen außerhalb des Überlapp-Bereichs (L) des zweiten Felds (F2).
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass beim Messen der beiden Positionswerte (H1, H2) eine Markierung (7) auf dem Objekt (3) oder auf der Fördereinheit (4) erfasst wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Markierung (7) mit der ersten Druckeinheit (D1) gedruckt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Objekt (3) ein dreidimensionaler Körper ist und das Druckbild (2) auf dessen Außen-Oberfläche erzeugt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die zweite Tintenstrahl-Druckeinheit (D2) zur Kompensation einer Positionsänderung des Objekts, deren Wert kleiner als die Druckauflösung der zweiten Druckeinheit (D2) ist, zusätzlich eine Positionsänderung erfährt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die zusätzliche Positionsänderung durch einen Piezo-Aktuator (10) bewirkt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Steuereinheit (8) zum Einsatz kommt, welche die Düsen (9) innerhalb des Überlapp-Bereichs (L) des zweiten Felds (F2) bestimmt und ansteuert.
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