用于使材料板、特別是木板的表面打印有多色圖像的裝置和方法

專利名稱：用于使材料板、特別是木板的表面打印有多色圖像的裝置和方法
用于使材料板、特別是木板的表面打印有多色圖像的裝置和方法本發明涉及用于使材料板、特別是木板的表面打印有多色圖像的裝置和方法。現有技術中已知，根據噴墨打印的類型能使木板直接打印有多色圖像。因此，文獻WO 02/00449建議通過以下方法打印用于廚房的前板，即，使前板在傳送帶上運動至打印裝置，并且打印裝置使運動小車處的唯一打印頭運動到前板上，以對打印頭下方的區域進行打印。在經歷打印之后，前板借助傳送帶繼續運動相應的距離，隨后開始下一個打印過程直至前板的表面完全被打印。以多次通過(所謂的多次通過)的方式進行打印的該方法對于工業生產是不經濟的，這是因為較小的打印頭必須多次行駛到工件上方，以打印較大的面積。因此，該方法非常慢，并由此耗時。此外，該方法不提供令人滿意的打印質量，這是因為在前板上僅反復打 印各個線條時會經常造成各個線條之間可察覺到的移位。在文獻WO 02/00449中已建議進一步改動該多次通過的方法，以使單獨的運動打印頭由沿傳送方向相繼設置的噴梁來代替，這些噴梁橫向于傳送帶延伸，以由此沿前板的整個寬度打印前板。還由文獻EP 1872959A1已知相應的內容。該文獻建議一種用于打印平坦的木基元件表面的方法，該方法在圖I中示出。在該方法中，木板10通過傳送帶14相對于用于多種顏色的固定打印頭12運動。在此，打印頭12覆蓋待打印的表面的整個寬度。在傳送帶14傳送木板的過程中，打印頭噴出小墨滴來打印木板的表面。由文獻JP 2000-334684同樣已知，為了打印木質物體，使這些木質物體借助傳送帶經過固定的打印頭。木板在單次通過(“單次通過”)時借助固定的打印頭來打印，其中，木板借助傳送帶連續地通過設備并經過打印頭的方法相對于“多次通過”方法在經濟方面已有大幅改善。然而，這種方法也具有多個缺點。特別是，對于固定地設置打印頭并且運送帶上的木板相對于打印頭水平運動的這些方法，不可能實現滿足較高和最高要求的打印結果。特別是，待打印的工件在傳送帶上的運送會使得由于傳送帶本身的彈性而導致工件運動經過打印頭的速度有波動。其它來自外部的影響，如運送介質上的外部(同步運行的)測量系統的測量誤差、負載變化、測量精度、木板的直線運行等會相應地影響打印結果。這導致各個顏色的打印點或“圓點”不再處于所設定的位置。更確切地說，工件以一時間差在各個顏色頭下方經過，然后，各個顏色點的打印必然以與下一個打印頭有一位移地進行。相應地，例如用于青色C、品紅色M、黃色Y或黑色K的打印點在工件的表面上滑過，這些打印點的位置如圖3中所示彼此相對，而不是如圖2中所示的常規設定的間距。當不同顏色的點彼此相疊地打印以示出混合顏色時，這特別是會對打印質量造成可察覺到的影響。通過由于波動的運送速度而造成的移位，這些點僅還覆蓋在部分區域內，以能夠產生混合顏色，而在邊緣區域內造成色邊，這會負面地影響上色。工件的運送速度的上述波動還造成打印及時地在工件的邊緣處開始的問題。文獻WO 02/00449對此建議為了獲取工件在傳送帶上的位置以及工件的輪廓和厚度而設有傳感器。因此，在工件進入打印頭下方的區域內之前，借助傳感器大致獲悉工件的前邊緣。由此，根據傳送速度和傳感器與打印頭之間的距離可給出用于打印開始的開始信號。然而，由于傳送帶的所謂速度波動會造成相應的位置波動，從而打印過早或過晚開始并相應地過早或過晚結束。同樣，這可以作為可見的未打印區域而負面地影響顯示圖像。此外，借助傳送帶難以使工件總是保持在離打印頭的經定義的固定距離處。由原理決定了這種打印頭要求為了不變的良好圖像質量必須遵循打印頭和待打印的表面之間的預定間距，其中，間距僅為I毫米或更小。在此，即便是小偏差也會負面地影響打印圖像。因為傳送帶隨著時間會磨損和/或由于墨水不期望地積聚而增大厚度，其中這些效應并不是均勻地出現在整個傳送帶上，所以已知方法會造成傳送帶使工件以變化的間距經過打印頭，其中，各個工件的間距也會隨著時間變化。因此，這些方法不能確保不變的良好打印質量。此外，存在這樣的危險過高地運送工件，以使得存在碰觸和損壞打印頭的危險。
此外，如圖4中所示，當這些木板運動經過傳送帶14并以較大速度接近打印頭12時，在一定條件下由于木板10或材料板30的運動經常會造成邊緣處的空氣渦流20。這些空氣渦流20造成，在材料板30或木板10的邊緣附近打印時由各個打印頭12噴出的噴墨液滴不受控地產生漩渦，并不再到達預定位置。這造成打印圖像變差，其中，這種變差在距離邊緣O. 5到2厘米的范圍內是可察覺的。此外，空氣渦流20在每個根據顏色分開設置的打印頭12處出現，其中，這些空氣渦流20由于不同的空間和空氣動力學情況而對于每個打印頭12是不同的。由此，不同顏色的色滴不同地產生漩渦，這會進一步負面地影響打印質量。同樣，在工件的后邊緣處產生相應的效果，該后邊緣形成用于空氣流的分離邊緣。在已知的單次通過的方法中負面地影響打印質量的這些影響隨著生產速度的增大并且由此隨著工件的運送速度的增大以及工件的尺寸、厚度和/或重量的增大而增大，從而特別是用于越來越大的工件的越來越快的制造設備的已知方法在由此可實現的打印質量方面不斷變差。因此，本發明的任務是提供一種用于使材料板、特別是木板的表面打印有多色圖像的方法和裝置，該方法和裝置在較高的生產率下提供不變的高打印質量。第一方面涉及用于使材料板、特別是木板的表面打印有多色圖像的打印裝置，該打印裝置具有用于將材料板保持在定向位置的裝置；用于打印材料板表面的打印單元，其中，打印單元具有對應于待打印的表面的寬度的、多個彼此相鄰設置的打印頭，這些打印頭分別用于多種顏色；以及用于使打印單元沿經過固定保持的材料板表面的移動范圍移動的
>J-U ρ α裝直。在此較佳地，打印單元沿與材料板供給到打印單元的方向垂直的方向移動。在較佳的實施方式中，用于將材料板保持在定向位置的裝置構造成一個或多個支承板，材料板平坦地放置于所述支承板上并通過真空來保持。在另一較佳的實施方式中，用于將材料板保持在定向位置的裝置設置成接納處于第一高度的材料板并升高到第二高度，該第二高度對應于材料板的表面被打印單元打印的位置。在另一較佳的實施方式中，此外該裝置具有空氣引導設備，該空氣引導設備沿打印方向設置在材料板的兩側。空氣引導設備還可以被稱為空氣導向設備。在又一較佳的實施方式中，該裝置還具有清潔設備，該清潔設備沿打印裝置的移動范圍設置，并設置成實施用于打印單元的清潔循環。在又一較佳的實施方式中，該裝置還具有部分清潔設備，該部分清潔設備沿打印裝置的移動范圍設置，并設置成從打印頭的噴嘴吸收和收集為了部分清潔而噴出的色滴。·在又一較佳的實施方式中，該裝置還具有用于監測打印質量的裝置，該用于監測打印質量的裝置沿打印裝置的移動范圍設置，其中，用于監測打印質量的裝置具有用于將控制打印帶饋送到一位置的裝置，控制打印帶能在該位置借助打印單元打印有測試圖樣，并且用于監測打印質量的裝置還具有用于獲取所打印的測試圖樣的光學系統，以及用于將獲取的所打印的測試圖樣與理論圖樣進行比較以監測打印質量的裝置。在又一較佳的實施方式中，該裝置還具有用于避免碰撞的系統，其中，設置在打印單元處的傳感器可識別出位于材料板表面上的物體，并且在識別出物體時促使用于使打印 單元移動的裝置進行立即的制動反應和/或借助提升裝置促使打印單元進行向上的避讓運動。在又一較佳的實施方式中，用于使打印單元移動的裝置設置成，打印單元至少在材料板的表面上在速度調節時以預先給出的恒定速度V τε卩來運動。在又一較佳的實施方式中，用于使打印單元移動的裝置具有線性馬達驅動裝置。較佳地，打印裝置是用于使材料板、特別是木板的表面打印有多色圖像的制造設備的一部分。此外，該制造設備較佳地還具有定向裝置，其中，該定向裝置設置成使材料板沿第一方向和垂直于第一方向的第二方向定向。在又一較佳的實施方式中，制造設備具有用于儲存多個已打印的材料板的儲存系統，其中，將傳送帶上的材料板引入該儲存系統，這些材料板在該儲存系統中儲存于多個平面上，并從該儲存系統輸出但不碰到材料板的打印表面。第二方面涉及一種用于使材料板、特別是木板的表面打印有多色圖像的方法，該方法包括將材料板定向成其表面位于已定義位置和已定義高度；保持材料板；以及使打印單元沿移動路程移動經過被保持的材料板的表面，并借助打印單元對被保持的材料板的表面進行打印，其中，打印單元具有對應于待打印的表面的寬度的、多個相繼設置的打印頭，這些打印頭分別用于多種顏色；此外，該方法的較佳實施方式包括沿饋送方向饋送材料板，其中，饋送方向與打印單元移動的方向垂直。此外，該方法的另一較佳實施方式包括使打印單元移動到清潔設備上方的清潔位置或移動到部分清潔設備上方的部分清潔位置，其中，清潔位置或部分清潔位置沿移動路徑設置，并且實施用于打印單元的清潔循環或者實施部分清潔，在部分清潔過程中，使打印頭的未使用的噴嘴噴出小色滴。此外，該方法的另一較佳實施方式包括將打印單元移動到用于控制打印的位置；將測試圖樣打印在控制打印帶上；借助照相機獲取所打印的測試圖樣；并將獲取的所打印的測試圖樣與理論圖像作比較，以監測打印質量。接下來，參照所附的附圖并根據各種實施方式來詳細描述本發明，這些附圖示出圖I示出根據現有技術的用于打印木板的方法；圖2示出不同顏色的打印點在已打印表面上的理想分布；圖3不出不同顏色的打印點在已打印表面上的分布,其中，由于位置移位，打印點朝向彼此移動；圖4示出在根據圖I的方法中出現的空氣渦流；圖5示出根據第一實施方式用于使材料板表面打印有多色圖像的裝置；圖6示出根據較佳實施方式、用于使材料板表面打印有多色圖像的方法的流程圖； 圖7示出根據較佳實施方式、用于使材料板表面打印有多色圖像的裝置；圖8示出剖過圖7中所示、用于使材料板表面打印有多色圖像的裝置處于靜止位置中的示意剖視圖；圖9示出剖過圖7中所示、用于使材料板表面打印有多色圖像的裝置在打印時的示意剖視圖；

圖10示意地示出根據較佳實施方式的、用于避免碰撞的系統；圖11示意地示出用于監測打印質量的設備的第一實施方式；圖12示意地示出用于監測打印質量的設備的第二實施方式；圖13至15示意地示出根據實施方式的儲放設備的實施方式；圖16示意地示出空氣引導設備的較佳實施方式，以及圖17示出固定在打印單元處的干燥設備。將描述用于使材料板、特別是木板的表面打印有多色圖像的裝置和方法的各種實施方式。這些裝置和方法適于打印如刨花板、中密度纖維板MDF、高密度纖維板HDF之類的木板或者木基板，這些木板的厚度在O. 5毫米與50毫米之間、寬度達1300毫米，較佳地達3050毫米，長度達3000毫米，較佳地達6000毫米。在此，這些裝置和方法不限于木板，而是還可以應用于如由玻璃或塑料制成的其它平坦和大面積的材料板。當然，也可設想由塑料和木質部分構成的混合板，以及如由材料板構成的相應層疊板，這些板較佳地具有針對所應用的打印技術所準備或合適的表面。還可設想將金屬或非金屬板或這些板的混合物或層壓體作為用于打印的材料板。圖5示出打印裝置100的第一實施方式。如可從圖5中看出，材料板30借助傳送帶14引入構造成制造設備的打印工位的打印裝置100內。在打印裝置100內，材料板在經定義的定位和位置定向。在定向之后，材料板30保持在此定向好的定位和位置中。隨后，打印單元110在單次通過(即所謂的單次通過)中經過材料板30的表面，以產生期望的打印圖像。為此，打印頭110設有用于每個顏色的多個打印頭112 (參照圖9)，這些打印頭覆蓋待打印的表面的整個寬度。打印頭分別具有多個噴嘴，這些噴嘴分別能噴出小色滴。較佳地，打印頭構造成壓電噴墨頭。打印頭112由計算系統控制，以基于數字圖像數據來產生多色圖像。在完成打印之后，材料板30借助傳送帶14離開打印裝置。由于在此材料板30固定地保持在預定義和定向好的位置，所以這種打印方式是可再現的。同樣，消除了由于定位精度、高度波動或同步波動所造成的負面影響，如它們在由現有技術已知的方法中與通過的工件一起出現的那樣。這允許實現打印質量的明顯可察覺的改善和可再現性。在此較佳的是，打印單元110沿橫向于材料板30通過打印裝置的運送方向延伸的方向來運動。這允許以有利的方式在打印單元100內設置其它設備和功能，如下文所述那樣。參照圖6，現在描述一種用于使木板的表面打印有多色圖像的較佳方法。在步驟501中饋送材料板。材料板能設有無涂層或預涂層的表面，或者實施成刨花板、中密度纖維板MDF或高密度纖維板HDF。較佳地，在短循環壓力機或短循環涂敷設備內使材料板涂有裝飾材料(Unidekor)或期望設計以作為例如白色的密封層。較佳地，在此生產具有三聚氰胺表面的粘合材料板。以此方式生產“基底層”節約了投資并還在生產成本方面比多層基底層的經典構造更有利。隨后，材料板離開短循環層壓設備并饋送到預處理的步驟502。隨后在預處理的步驟502中，材料板設有底漆。底漆用于提供良好地適于打印的表面。根據例如高光澤的期望表面，底漆還可通過一次或多次打磨和/或刮鏟過程來代替或補充。 然后，經預處理的材料板在傳送帶上饋送到定向裝置200 (參見圖7)，在步驟503中，在該定向裝置內對材料板進行定向。然后，在步驟504中，借助打印設備100在數字打印時將例如飾板圖像(Furnierbild)之類的可視打印布局打印到材料板30的表面上。還是新的打印圖像在干燥步驟505中進行干燥。在此，可借助受控的、特別是暖空氣或熱空氣的供氣、借助紫外線或根據其它已知方法來進行干燥。在此，還可以在打印設備100內進行材料板的總體定向。在此情況下，取消步驟503。較佳地，經干燥的材料板在其在后處理507的步驟中被后處理之前在步驟506中儲存于儲存器內。儲存器使得能夠針對性地和根據任務地供給表面的該后處理。同時，儲存器用作緩沖器，以接納經打印的材料板，而在步驟507中用于實施后處理的裝置由于定期進行的清潔工作而暫時不能大量投入使用。儲存器以此方式使打印過程與后處理分離，并允許不管后處理區域內的清潔工作如何都連續地進行打印過程。在步驟507中進行后處理時，將例如由三聚氰胺制成的透明保護層、所謂的鍍層、漆層或活性PU層置于打印圖形上。可以根據客戶要求可選地使用這些層。在將鍍層用作封閉層時，通過使壓板結構化來產生表面結構。參照圖7至9，現在描述打印裝置100的較佳實施方式。如圖7中所示，材料板30首先饋送到定向裝置200，該定向裝置較佳地構造為生產線的工位。在此，材料板30可借助如圖5的傳送帶14之類的傳送帶或以其它合適的方式引入定向裝置200內。在定向裝置200內設有傳送帶120，材料板30放置于這些傳送帶上。通過借助可移動止擋件220將材料板30推抵固定止擋件210，定向裝置200對材料板30進行定向。在此，可移動止擋件220由移動設備222來移動，該移動設備由未示出的控制單元來控制。以此方式，獲得材料板30的沿橫向于傳送帶120的運行方向的方向的定向，從而材料板以其側向邊緣占據通過固定止擋件210限定的側向定向。同時，借助例如呈可升高或可擺動的耙狀止擋件的形式的可移動對中單元240，材料板30沿與傳送帶的運行方向平行的方向移動抵靠止擋件230，該止擋件230較佳地也可實施成可升高或可擺動的止擋件。以此方式，材料板30沿關于由傳送帶120限定的運送方向的縱向和橫向來進行定向。在完成定向之后，移動設備222使可移動止擋件220遠離材料板30運動，且可升高或可擺動的止擋件230通過擺動或升高來離開材料板30的移動路線，以釋放材料板。然后，傳送帶120使側向定向的材料板30朝向打印裝置100運動，并運動到該打印裝置內。為了避免在將定向裝置200運送到打印裝置100內時材料板30例如由于打滑而又失去其定向，較佳地規定，材料板30借助真空固定地保持于傳送帶120上。對此，傳送帶120設有孔，空氣能穿過這些孔進入。在傳送帶120下方設有與空氣抽吸單元連接的空腔，其中通過抽吸經過傳送帶120和來自空腔的空氣來形成真空，該真空使材料板30固定地保持于傳送帶120上。在此，真空較佳地的是可切換的真空。在此，當由可移動止擋件220將材料板30壓抵固定止擋件210時，接通真空，以使材料板30固定地保持在該側向限定的定向。在接通真空的情況下，然后，材料板30移動到打印裝置100內。圖8是剖過圖7的打印裝置100的示意橫向剖視圖。在此，打印裝置100較佳地以龍門結構來實施，該打印裝置具有機座102、龍門柱106、108和橫梁104。打印單元110經由吊架172固定在滑塊170處。替代地，打印單元110還可以直接與滑塊170連接，或與滑塊170實施成一體。滑塊170借助縱向導向件(未示出)支承于橫梁104處并保持，并借 助驅動裝置(未示出)能相對于橫梁104移動。驅動裝置能具有由伺服馬達驅動的主軸驅動裝置。較佳地，驅動裝置構造成直線電動機、特別是同步直線電動機。直線電動機的轉子與滑塊170固定連接，而直線電動機的定子與橫梁104固定連接。附加地，長度測量系統設有線性比例尺，該長度測量系統確定滑塊以及由此轉子的位置。應用直線電動機特別有利，這是因為這種驅動構造允許實現高強度的移動軸，由此可實現運動的高精度。同時，直線電動機能產生較大的加速力，由此移動軸能以高動態和高移動速度來運動。由此，可以實現具有相應高生產率和經濟性的短周期循環。此外，在打印裝置100內較佳地設置有空氣引導設備130和可調節的空氣引導設備132。此外,較佳地設有部分清潔設備150和/或清潔設備160。在可移動的空氣引導設備132和清潔設備160之間可設有用于監測打印質量的單元140。此外，打印裝置100較佳地具有支承板124，這些支承板借助活塞桿126由氣缸128來支承，并且高度可移動。在圖8中同樣可示意性地看出傳送帶120。圖8在此示出打印裝置110在部分清潔設備150上方處于靜止位置的狀態下的打印裝置100。打印裝置100內沒有材料板30。現在，描述打印裝置100的運行方式。借助傳送帶120將材料板30運送到打印裝置100內。在此，材料板30已沿傳送帶120的運送方向的縱向和橫向進行了定向。在打印裝置100內，較佳地沿橫向于傳送帶120的方向設有止擋件(未示出)。傳送帶120運送材料板30，直至材料板碰到該止擋件(未示出)為止。以此方式，精細地定向材料板30沿傳送帶120縱向的位置。現在，材料板30支承于支承板124上。同樣，這些支承板較佳地根據真空技術的類型來構造。現在，接通用于支承板124的真空，并斷開用于傳送帶120的真空。現在，材料板30由支承板124保持沿縱向和橫向所限定的定向，而材料板的表面不以任何方式被接觸。由此，表面一方面自由地進行打印，另一方面不會有負面地影響打印結果的損壞或影響的危險。現在，氣缸128借助活塞桿126升高支承板124，并由此將保持于該支承板上的材料板30升高到預定義的高度，如圖9中所示。在圖9中所示的材料板30的升高位置中，材料板30占據預定的、被稱為零位的位置。在此，零位對應于經定義厚度的材料板的表面位置，該位置用作基準。現在，厚度與該基準有偏差的材料板30通過如下方式獲得在表面零位的定位，即，支承板124借助氣缸128可進行高度調節，這需要具有相應伺服驅動裝置的相應可移動止擋件或者用于多個氣缸128的定位測量系統和控制系統。然而，較佳的是，以如下方式針對材料板30的不同厚度對打印裝置100進行調節，即，橫梁104借助未示出的升高裝置來進行高度調節，以針對不同的材料板厚度來調節打印頭的高度位置。現在，打印單元110借助被驅動的滑塊170離開其靜止位置。在此，根據預定義的加速度曲線，首先使滑塊較快地加速，以實現用于打印過程的預定工作速度V τε卩。在此，力口速度設計成打印單元在開始打印過程之前已達到速度ν τε卩。因為材料板30保持于定向好和限定好的位置，其中，材料板30邊緣的位置被限定并且是已知的，所以能夠在邊緣處開始高精度的打印過程。為了考慮到邊緣位置的本身較小的、可能留有的偏差，采用用于獲取邊緣位置的傳感器系統。由于材料板30仍保持靜止，因而不會出現由現有技術已知的、因變化的速度造成的位置移位的問題，從而可以精確地在由傳感器獲知的邊緣位置處開始進行打印。然后，打印單元110以恒定的速度卩經過材料板30的表面，其中，打印單元110的打印頭112的噴嘴噴出小色滴，以打印出期望的打印圖像。當打印單元110經過材料板30的表面并已進行打印，則根據預定的減速曲線對滑板進行制動，直至打印單元110停止。 接下來，打印單元110又移回靜止位置。在移回靜止位置的同時，材料板30借助支承板124下降，直至材料板碰到傳送帶120。現在，切斷支承板124的真空，并接通用于傳送帶120的真空，以將打印好的材料板30送出打印裝置100。現在，較佳地在送出打印好的材料板30的同時，可以將用于打印的新材料板30運送到打印裝置100內。為了實現改善的打印質量，較佳地規定，打印單元110以恒定的速度經過固定保持的材料板30，其中，滑塊170的驅動單元以閉環速度控制回路來工作。各個顏色“青色、品紅色、黃色、黑色以及如有可能其它的顏色”作為色點或圓點以由打印單元100的結構所預先給出的機械上固定的間距、并以由打印單元的計算機控制系統(未示出)所預先給出的、可精確定義的時間順序來涂敷于材料板30的表面上。由于打印單元110以恒定速度運行，所以可以精確地確定各個色點的涂敷和定位。由于連續地測量滑塊170以及由此打印單元110的實際速度并由滑塊170的驅動系統的驅動控制系統在內部調節回路中將該實際速度與理論速度進行比較并立即調整可能產生的偏差，因而滑塊170和打印單元110可以非常精確地以恒定速度ν τερ移動。由此，色點或圓點以高精度和高可再現性涂敷于工件30的表面上,并實現較高的打印質量。如圖8至10中所示，打印裝置較佳地具有兩個空氣引導設備130和132。空氣引導設備130和132與龍門架的上部結構連接，因而，在升高或降低橫梁以及打印設備110的打印頭112的平面時，為了適應于不同的材料板厚度，這些空氣引導設備也一起運動，并由此保持相對于打印頭112的平面的不變間距。在此，空氣引導設備130構造成固定的，而空氣引導設備132較佳地在工件平面中和與打印頭112平行的平面內可移動或設置成可移動。以此方式，空氣引導裝置132根據待打印的材料板30的不同尺寸來調節其位置。空氣引導裝置130、132用于遮蓋可能造成空氣渦流的工件邊緣處的突然過渡，并用于有序地引導在打印單元110移動時產生的氣流。為此目的，如例如圖16中所示地，空氣引導裝置130、132被如此構造和設置，以使得第一段134構造成基本上平直，并且設置成位于待打印的工件30的表面高度，并與該工件30緊鄰。隨后是具有按空氣動力學成形的輪廓的第二段136，該第二段在圖16中例如是向下彎曲形的段。當用于打印材料板30的打印頭110移動時，打印單元110首先接近空氣引導裝置130。由于段136的按空氣動力學成形的輪廓，因而沒有突兀邊緣抵抗空氣流，并且由于段136的逐步上升，將空氣流引導成不產生或僅產生相對較小的空氣渦流。此外，構造成平直并與材料板表面平行的段134還用于沿該段的延伸減少可能的空氣渦 流。以此方式避免混亂的空氣渦流，并產生恒定的、受引導的空氣流，這類似于車輛中的導流板產生的或在飛機機翼的前緣處出現的作用。因此，在材料板30本身的邊緣處不出現或僅出現無關緊要的混亂的空氣渦流，而這些空氣渦流會對打印結果造成負面影響。在材料板30的相對側，第二空氣引導裝置132以相應方式使得在分離邊緣處不產生空氣渦流，并以此方式同樣有助于避免在邊界區域內由于空氣渦流所造成的打印質量變差。在定位色點時還考慮到由于在空氣引導裝置130、132處出現的恒定的、受引導的氣流所可能留有的影響。在此，能以各種方式來實施空氣引導裝置130、132。如在圖8至10和16中所示的空氣引導裝置130、132的實施方式，這些氣體引導裝置可實施成較大的元件。在段134下方還可以設有側凹，或者空氣引導裝置130、132僅實施成相應彎曲的板。如上所述，在打印單元110經過材料板30并已進行打印之后，打印單元100的運動被制動并停下。這可以就在打印單元110完全通過材料板30之后進行。替代地，打印單元110繼續移動并經過較佳地設置的清潔設備160才停下。借助清潔設備160可對打印頭112清潔，清潔也被稱為“凈化”。由于所采用的打印頭的功能原理，必然需要以規定的間距進行這種清潔循環。在此，清洗噴嘴，并去除并抽吸位于噴嘴內和噴嘴處的噴墨殘余物，以避免使打印頭無法使用。清潔設備160收集從噴嘴噴出的噴墨量并將它們運走。這種清潔循環的定期實施增加了打印頭的昂貴的磨損部件的使用壽命。由于清潔設備160在此設置在滑塊170以及由此打印單元110的移動范圍內，所以這種清潔循環的實施基本上僅需要用于實施清潔循環本身所需的時間。與此相對，打印單元110和/或打印頭112不必離開打印裝置100。這是相對于現有技術中已知的單次通過方法的顯著改善。在單次通過方法中，為了清潔，打印頭必須移動離開系統、從打印位置進入清潔位置。這產生較大的維護費用。同時，在清潔所需的時間期間(該時間包括使打印頭離開打印位置進入清潔位置并從清潔位置進入打印位置所需的時間)，沒有打印裝置用于生產，這造成較高的生產取消。同樣，由原理決定了有必要以規則間距來使用打印頭112的所有噴嘴，這意味著，必須借助所有噴嘴定期至少噴出小噴墨。否則，噴嘴內的噴墨量面臨變干以及噴嘴被堵塞的風險，這導致噴嘴失靈并造成打印圖像內缺少的點。特別是對于較大生產批量總是反復打印相同的圖樣并且通過不使用某些噴嘴來獲得該圖樣時面臨該風險。因此，在打印裝置100內設有部分清潔設備150。部分清潔設備150用于接納從打印頭112噴出的色滴并收集這些色滴。該部分清潔設備可簡單地構造成板或盤，在該板或盤上設置有海綿或毛氈，以留住所吸收到的色滴。然后，打印單元110能以規則的間距或者根據噴嘴使用的得到計算機支持的分析結果來在打印時移動經過部分清潔設備150，并且至少使未充分使用的噴嘴噴出較小的彩色量，并以此方式預防性地清潔噴嘴和避免噴嘴干燥。這也被稱為部分清潔或“部分凈化”。這同樣相對于現有技術中已知的單次通過方法是顯著改善，在該已知方法中，由于固定的打印頭，這種預防性的清潔和彩色量的噴出僅能在工件上或所經過的傳送帶上進行。如果在這種清潔時將墨水噴到工件上，則這通常造成打印圖像的可察覺到的影響，因而，工件作為廢料來處理并相應地降低生產率。如果相反噴到傳送帶上，則傳送帶會被污染，并且隨著時間越來越多和越來越大的噴墨沉積物形成于傳送帶上，因而，傳送帶上的工件越來越高，這又會負面地影響打印質量和/或增大碰撞到的危險。清潔設備160、用于監測打印質量的裝置140以及部分清潔設備150較佳地與龍門架的上部結構連接，以在升高或降低橫梁以及打印設備Iio的打印頭112的平面時，為了適應于不同的材料板厚度而使這些裝置一起運動，并如此保持相對于打印頭112的平面不變的間距。根據較佳的實施方式，打印裝置100裝備有用于避免碰撞的系統。如圖10中所示，為此目的在打印單元110處設有傳感器174，該傳感器識別物體40或其它不平、凸起部等，這些物體或不平位于打印單元110的軌道內，并由此面臨接觸或碰撞的危險。傳感器可以是超聲波傳感器、紅外傳感器、振動傳感器或圖像傳感器。傳感器還可以構造成電線、線材或接觸板，該接觸板設置在打印單元前方一定距離處，并且在碰到物體40時觸發接觸。傳感器識別出打印單元前方較佳為200毫米的范圍內的物體40。當識別出這種物體40時，促 使滑塊170的驅動裝置立即引入制動反應，并使打印單元停下和避免碰撞。這避免了打印頭昂貴的磨損部件處的損傷，并避免為了去除損傷而長時間停工，因此提高了打印裝置的可靠性。替代地或補充地，還可以在打印單元110內設有提升裝置(未示出)。當傳感器174識別出物體40時，提升裝置在例如應用一個或多個氣缸的情況下沿滑塊170方向提升打印單元110。以此方式，使打印單元110繞過物體40。由此，改善了防碰撞保護。為了避免打印單元110在這種提升運動時激烈地撞上滑塊170和/或吊桿172的部件并由此經受可能損壞打印單元110或其功能的較強烈的震動，較佳地在打印單元110和/或滑塊170處設有減震裝置(未示出)。減震裝置可以例如是橡膠緩沖塊，該橡膠緩沖塊可以減弱可能的沖擊。參照圖11和12，現在描述用于監測打印質量的裝置140的實施方式。圖11示出用于監測打印質量的裝置140的第一實施方式。如圖11中所示，紙道142從紙卷143退繞，并經由轉向輥饋送到打印位置，并在該位置用作控制打印帶145。打印單元110在于工件30上打印自由定義的次數之后額外地運行經過設置在材料板30后面區域內的控制打印帶145，并用使該控制打印帶打印有測試圖樣。在打印有測試圖樣之后，控制打印帶145作為紙道的一部分由紙卷144收卷。在此,控制打印帶145經過照相機141,該照相機攝取控制打印帶145上測試圖樣的輸出打印圖像。照相機141可例如是基于行的黑/白照相機或者彩色照相機。附加地或替代地，還可應用彩色測量系統，特別是彩色光譜儀。然后，與該照相機連接的計算機系統將由照相機攝取的測試圖像與理論圖像進行比較，并生成打印質量的誤差報告。由此，可以發現可能缺少的打印點或圓點，這些打印點提示打印噴嘴被堵塞，由此可在打印過程的同時并由此近乎“在線”地檢測打印頭的缺陷位置和打印的顏色偏差。根據與理論圖像的比較結果，例如可以觸發清潔循環或進行必要的顏色校正。允許的公差可被定義和調節。這允許快速地識別和消除會負面地影響或可能影響打印質量的可能問題。以此方式，可以保持打印質量一直較高，并使由于有缺陷的打印質量而造成的廢料減少。此外，與工件分開的、單獨的控制打印帶145的應用還允許應用測試圖像，該測試圖像與打印在材料板30上的圖像明顯不同。由于此外對控制打印帶145的打印緊鄰材料板30進行，所以打印單元110可以在工作進程中連同打印材料板30 —起實施測試打印。由此，使打印質量報告完全集成到打印過程中。如果借助將材料板30上的打印圖像與該打印圖像的理論圖像進行比較的系統來實施對打印質量的監測，則根據打印圖像會識別不出或無法充分地識別出一定誤差。如果例如在打印圖像中不采用某些噴嘴，則由此識別不出在打印圖像時不使用的噴嘴被堵塞。同樣，對于僅由一種均勻顏色或漸變的顏色變化構成的打印圖像，不可能識別出打印單元和/或各個打印頭的移位。在任何情況下，在這種系統中僅可以犧牲整個或至少部分地作為用于監測打印質量的“測試圖樣”的材料板，這造成相應的廢料，并由此造成相應的時間和金錢損失。圖12示出用于監測打印質量的裝置140的另一實施方式。在圖12中不采用連續的紙帶而是將控制圖樣帶146用作控制帶。控制圖樣帶146具有預定義的尺寸，并可以是由紙、卡紙板或類似物構成的圖樣。控制圖樣帶146較佳地由與材料板30相同的材料制成。側向供給和輸出控制圖樣帶146。較佳是彩色照相機的照相機147生成置于控制圖樣 帶146上的測試打印的圖像。同樣在此情況下，如之前參照圖11中所述的那樣，進行與理論圖像的比較，以監測打印質量。現在參照圖17。如圖17中所示，干燥設備180較佳地固定在打印單元110處。干燥設備180沿打印方向看設置在打印單元110后面，并用于使在表面上由打印頭112打印的色點干掉，以使色點不流動。干燥設備180能借助紫外線、紅外射線或熱空氣來工作。由于干燥設備180與打印單元一起運動，所以實現對表面上的色點進行均勻的干燥。圖13至15是用于儲存已打印的材料板30的儲存系統300的實施方式。因為新打印的或新上漆的材料板30由于表面被損壞的危險而不能彼此疊置，所以在許多情況下為了進一步處理而必須進行儲存，但不能采用在木材處理中常見的儲存系統，在常見的儲存系統中，木基材料板彼此堆疊或者以螺旋形堆疊物來儲存并在此轉向。因此規定儲存系統300接納材料板30，而不在多個平面內接觸表面。打印好的材料板30相繼在例如承載傳送帶310的條帶上饋送到儲存系統300。儲存器前面的最后一個傳送帶320可通過調節傳送帶320的高度來控制各個平面。各個相繼到達的材料板30在儲存層內同樣由條帶310接納。儲存器300能在出口處經由高度可調的傳送帶330又被清空。但清空還可以通過使經由饋送帶(傳送帶320)的運送方向反向來進行。替代地,還可以代替調節傳送帶320和330的高度，在儲存系統300內設計高度可調的傳送帶310的平面。如前所述，較佳地借助定向裝置200來對材料板30定向。替代地，還可以在打印裝置100內實施定向。對此例如可以將空氣引導設備130、132同時用作材料板30的止擋件。同樣可以用盒箱系統(Kassettensystem)來代替傳送帶120和支承板124。在此，向打印單元100提供至少一個盒箱,該盒箱用作材料板30的運送設備和支承件。盒箱也能根據真空技術來構造，以固定地保持材料板。盒箱較佳地也可以構造成高度可移動。較佳實施方式的前述說明是非限制性的。特別是，能以各種方式來應用所述裝置和方法。如前所述，較佳地規定，借助高度可調的支承板124升高材料板30的高度，其中，材料板30升高超過傳送帶120的高度。如果升程被設計成使材料板30的高度位于這樣的高度，即，較佳地設置的單元(如空氣引導設備130、132、用于監測打印質量的裝置140、部分清潔設備150和/或清潔設備160)設置在高于傳送帶120 —足夠高度，則傳送帶120還可如較佳規定地不橫向穿過打印裝置100而是沿打印裝置縱向延伸。同樣，在前述說明中提及的氣缸可由液壓缸、伺服馬達驅動裝置或其它合適的驅動裝置來代替。此外，前述的實施方式的各種方面并不限于這些。因此，例如可設想，前述用于避免碰撞的系統還可以在由現有技術已知的方法中使用，如參照圖I所述，在已知方法中，材料板在單次通過時(“單次通過”)借助固定的打印頭來進行打印，其中材料板連續地借助傳送帶120經過設備和打印頭。同樣可設想，在如參照圖I所述的這種方法中，傳送帶120上方設有如前所述的空氣引導設備130或132之類的空氣引導設備，其中材料板30在空氣引導設備之間水平地運送。
特別有利的是，在經過板之前、在材料板30上近邊緣打印時，對所有噴嘴給出打印脈沖。通過該打印脈沖確保噴出微小量的墨，并且噴嘴通道可用于打印。這較佳地在駛向恒定的速度Vffg卩時、或者在用于控制打印的裝置上并在此在圖樣上實施。同時，可以還在控制打印紙上實施短時的測試打印或清洗，以在如此實施的部分清潔時經由控制系統來驗證打印單元是否完好地起作用。部分清潔可以不僅對于未使用的噴嘴、而且對于極少使用的噴嘴也是必要的。較佳地，靜止位置設置在清潔裝置或部分清潔裝置之上。附圖標記列表ΡΡ108110 木板143，144 紙卷12打印頭145控制打印帶14傳送帶146控制圖樣帶16轉向輥147照相機20空氣渦流 150部分清潔設備30材料板160清潔設備40物體170滑塊100打印裝置172吊架102機座174用于避免碰撞的傳感器104 橫梁106，108龍門架支柱180干燥設備110打印單元200定向裝置112打印頭210固定止擋件120傳送帶220可移動止擋件124支承板222移動單元126活塞桿230可升高或可擺動止擋件128 氣缸130，132空氣引導設備240對中設備134第一段300儲存系統
136第二段310傳送帶140用于監測打印質量的設備320傳送帶(饋送單元)330傳送帶(輸出單元)501-507方法的步驟 141照相機142 紙道
權利要求
1.一種用于使材料板、特別是木板的表面打印有多色圖像的打印裝置，所述打印裝置包括 用于將材料板(30)保持在定向位置的裝置； 用于打印所述材料板(30)的表面的打印単元(110)，其中，所述打印単元(110)具有對應于所述待打印的表面的寬度的、多個彼此相鄰設置的打印頭(112)，所述打印頭分別用于多種顏色； 以及用于使所述打印単元(110)沿經過固定保持的材料板(30)的表面的移動范圍移動的裝置；其中，所述打印裝置(100)還具有清潔設備(160)，所述清潔設備沿所述打印單元(110)的移動范圍布置并設置成實施用于所述打印単元(110)的清潔循環，和/或所述打印裝置(100)還具有部分清潔設備(150)，所述部分清潔設備沿所述打印単元(110)的移動范圍布置并設置成從所述打印頭(112)的噴嘴接收并收集為了部分清潔而噴出的色滴。
2.如權利要求I所述的打印裝置，其特征在于，所述部分清潔設備(150)實施成用于監測打印質量的裝置，其中，所述用于監測打印質量的裝置具有用于將控制打印帶(145)或控制圖樣帶(146)饋送到一位置的裝置，所述控制打印帶(145)或控制圖樣帶(146)在所述位置能借助所述打印単元(110)打印有測試圖樣，所述測試圖樣至少符合部分清潔的要求。
3.如權利要求2所述的打印裝置，其特征在于，所述用于監測打印質量的裝置還具有用于獲取經打印的測試圖樣的光學系統，以及用于將獲取的經打印的測試圖樣與理論圖樣比較從而監測打印質量的裝置。
4.一種用于使材料板、特別是木板的表面打印有多色圖像的方法，所述方法包括 將所述材料板(30)定向成其表面位于已定義位置和已定義高度；保持所述材料板(30);以及 使打印単元(110)沿經過被保持的材料板(30)的表面的移動路程移動，以及借助所述打印単元(110)對被保持的材料板的表面進行打印，其中，所述打印単元(110)具有對應于所述待打印的表面的寬度的、多個彼此相鄰設置的打印頭(12，112)，所述打印頭分別用于多種顔色； 使所述打印単元(110)移動到清潔設備(160)上方的清潔位置或移動到部分清潔設備(150)上方的部分清潔位置，其中，所述清潔位置或部分清潔位置沿所述移動路徑設置；以及 實施用于所述打印単元(110)的清潔循環和/或實施部分清潔，在所述部分清潔過程中，使所述打印頭的極少使用或未使用的噴嘴噴出小色滴。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，還包括 將所述打印単元(110)移動到用于控制打印的位置； 借助測試圖樣在控制打印帶(145)或控制圖樣帶(146)上實施打印；其中，所述測試圖樣至少符合部分清潔的要求。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，借助光學系統來獲取經打印的測試圖樣，并將獲取的經打印的測試圖樣與理論圖樣進行比較，以監測打印質量或者控制所實施的清潔。
7.如權利要求5或6所述的方法，其特征在于，在所述打印単元(110)沿所述材料板(30)的移動路徑移動并開始打印過程之前，所述打印単元(110)根據預定義的加速曲線從靜止位置加速到預先給定的運行速度ν τε卩；在所述打印過程中，所述打印単元(110)以恒定的速度移動；隨后，所述打印単元(110)根據預先給出的減速曲線進行制動，直至所述打印単元(110)停下，并且隨后所述打印単元(110)又移動回到所述靜止位置。
8.如前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述靜止位置設置在所述清潔設備(160)或所述部分清潔設備(150)上方。
9.如前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在開始打印過程之前或在所述材料板(30)移動之前，對所述打印頭(112)的所有噴嘴發出打印脈沖。
全文摘要
本發明涉及一種用于使材料板、特別是木板的表面打印有多色圖像的方法和打印裝置，其中，該方法包括如下特征將材料板(30)定向成其表面位于已定義位置和已定義高度；將材料板(30)保持在位；以及使打印單元(110)沿經過保持在位的材料板(30)的表面的移動路徑移動；并借助打印單元(110)對保持在位的材料板的表面進行打印，打印單元(110)包括對應于待打印的表面的寬度的、多個彼此相鄰設置的打印頭(12，112)，這些打印頭分別用于多種顏色；使打印單元(110)移動到清潔設備(160)上方的清潔位置或移動到部分清潔設備(150)上方的部分清潔位置，其中該清潔位置或部分清潔位置沿移動路徑設置；以及實施用于打印單元(110)的清潔循環和/或實施部分清潔，在部分清潔過程中，使打印頭的極少使用或未使用的噴嘴噴出小色滴。
文檔編號B41J3/28GK102844193SQ201180019354
公開日2012年12月26日 申請日期2011年2月17日 優先權日2010年2月17日
發明者T·彼得, M·格里斯多恩, S·扎特勒, T·索拉瓦 申請人:迪芬巴赫自動化系統有限公司