专利名称：连续彩色喷墨印刷机、其所用同步方法及其印刷产品的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种连续彩色喷墨印刷机、用于这种印刷机的同步方法以及利用这种印刷机得到的印刷产品。
数字喷墨印刷机近年来发展很快，特别是在能印刷彩色图像的办公自动印刷装置中。这种喷墨方法同以前的接触式印刷技术相比具有很大的优点，例如静音操作以及不与基体接触的优点。
这种喷墨方法的费用也比其它诸如光电照相的数字式彩色印刷技术的费用低，并且可更好地实现彩色的还原，以及更加适于印刷多种不同种类的基体。
在诸如印刷织物、广告画、墙面或地板、标牌、塑料卡片甚至印刷图书/杂志或目录的工业用彩色印刷应用领域中，现有所使用的印刷系统还是使用诸如凹版印刷、胶印或丝网印刷的接触式操作的常规技术。因为在使用这些常规技术之前，必须制作诸如用于凹板印刷的雕刻辊、用于丝网印刷的丝网或者胶印板等机械的图像载体以打印图像，因此这些常规技术的使用成本较高。对于在短时间内打印少量产品来说，制作这些图像载体所需要的成本和时间是主要问题。
在常规印刷技术的约束下，所要印刷的工业产品的设计要做调整·产品不适于在长的和成本高的生产线上生产。
·由于当更换图像载体而导致的停止生产以及当恢复打印时调整新的载体而引起的产品损失和更换颜色时油墨的损失，会使印刷机成本变大，因此这样的印刷机不适于生产小批量的产品。
·结合大量识别指令的大批量生产是能够实现的。所谓的“即时”生产是不可能，所述“即时”生产指的是为满足用户当时要求的产品提供分配线路。另一方面，这些常规生产系统带来大量和高成本的设备；而且不能出售的产品和次品出现频繁，生产的库存较大。
但是，常规系统被基于数字印刷的系统所取代一出现诸如信息通道的数字传送系统，该系统可始终提供关于产品要求的信息，从而实现“即时”生产；
一可以满足消费者和使用者的需要、兴趣和样式对产品进行更多的改变和更换；一限制了由大量的固定资本和不能出售的产品而带来的分配线路，从而降低成本。
如果这种技术不会损害印刷质量，印刷工业将采用更加灵活和快捷的数字印刷技术。喷墨印刷技术是所出现的可选择的技术中的主要一种。
如对比文件[1]FR-A-9111151所描述的喷墨印刷技术，特别使用偏析连续喷墨技术，适用于广泛使用的印刷头产品。可以制造连续彩色印刷机，在所述的印刷机中，几个印刷头连续排列以印刷在所述印刷头下方的连续通过的带式基体。虽然这些电子印刷机的成本高于常规机械印刷机，但是由于这些电子印刷机能够生产小批量产品、即时生产以及在生产线上生产产品，并且消除用于新图案而设置的图像载体所需要的投资，因此这种电子印刷机在经济上的运行条件比机械式印刷机好。但是，数字印刷机的新运行条件带来新的以前未知的约束·由于批量小以及由此而导致的在基体前进时频繁地停机和开机，因此这种数字印刷机必须能够以可改变的速度进行打印。为了使生产的固定资本降至最小，未来的打印方法将能够在生产线上实施或者与其它诸如基体本身的制作、以及粘结、压制或包装等生产步骤结合在一起。因此基体速度的改变是频繁的，这是由于所述速度变化是与生产线上的其它工序是相关的。
·产品的质量要求需要所述数字印刷机具有高分辨率以及使颜色叠加和合并的精度提高。
·被打印的产品批量和长度很小，有时比印刷机中的基体长度还要短、导致在同一台机器中并存几个图像的打印输出。
·经济上的制约，要求打印机能连续生产。打印机在提高生产效率的同时能连续生产，减少停机。
·在生产线上进行打印产品，需要利用极佳的图像定位，在一个具有初始预打印基础图案的基体上打印可以改变的数字图像。
·为了保护环境，用水基墨进行打印的情况越来越频繁，因此没有溶剂。这就需要在两个不同颜色的打印单元之间插入横向联接或/和干燥系统，从而由于这些系统的尺寸而使所述单元之间的产品长度增加，并且改变了基体的温度。这两个因素，即生产线长度增加和环境温度的改变，使印刷机中的基体变形增大。
过去所用的用于凹版印刷、具有一旋转框架的丝网印刷或胶印技术的常规接触式印刷机一直以恒定的速度工作。当开始印刷的，基体加速阶段通常小于图像载体相互间调整所需要的时间(与不同主色的图像相一致)。
目前，使基体瞬时速度(加速或减速)同步的问题是未知的。在速度恒定的情况下，利用机械方法使图像载体相互间移动进行调整。当基体的前进速度降低时，在打印基体上用肉眼检测颜色配合的质量。当基体速度提高时，重复打印在带的边缘上的校正测试图案以及在一个检测器上对打印结果进行显示，并利用一台与频闪照明设备相联的照像机来观察检测图案，从而得到用于调整的电子辅助设备。由于环境改变，摩擦，甚至各种图像载体尺寸的不同，实际上定位的缓慢漂移总是随着时间出现的，印刷机的操作人员通过连续检测和调整印刷机的定位来进行校正。
在办公数字印刷机中面临着不同颜色间同步的问题。对比文件2，即于1989年12月在“图像技术”杂志的15卷16号上公开的，由M.Dizechi所写的“Designof a paper Drive Mechanism of a single-pass color Electrostatic plotter forAccurate Image Registration”一文，描述了一种单向彩色静电印刷机的同步方法，其中第一颜色印刷头在基体边缘处以规则间隔打印同步测试图案。通过伺服控制基体驱动马达使基体前进速度保持不变。在基体前进过程中，利用上游的CCD照相机显示所述测试图案，所述每个照相机都与一个印刷头相联。然后，每个印刷头在由它的照像机测定的测试图案上的标记间中止，以便在基体上的测试图案之间打印相等分配的各自颜色的网点行，从而使不同颜色叠加。
由于测试图案标记之间的距离小于图像尺寸，因此需要确定每个印刷头打印图像的起点。通过以标定操作速度确定各个印刷头之间的时间差来完成上述确定打印图像起点的步骤。上述时间差由操作者确定，该操作者结合不同的颜色在另一个特定标准测试图案上完成一系列打印测试。
对比文件3(US-A-5,452,073)披露了另一种用于光电照相印刷机的同步系统。这种同步系统与上述静电系统的不同之处在于，该光电照相印刷机不是一种直接印刷技术。这种光电照相技术涉及预先形成在一个传送带上的彩色图像的转印。所述图像通过在传送带和被打印基体之间的机械接触来完成转印。所披露的这种同步系统使与不同颜色相联的各个印刷滚筒在传送带上打印不同的测试图案。在所有印刷滚筒的输出侧设置一个单向的光学系统(但是应在转印到基体上之前)，用于分析形成在传送带上每个颜色的测试图案的位置差。利用这些差值来校正与每种颜色相关联的驱动印刷滚筒的马达。对于这种同步系统来说，印刷和同步也是在基体和传送带的速度不变的情况下完成的。这篇对比文件没有描述用于确定图像起点的精确时刻的方法。
对比文件4(即1995年出版的SPIE第2658期，96-104页，由Caselli etal.所著的“A Strategy for Tandem Color Registration”一文)披露了一种用于光电照相印刷机的同步系统。利用传送带中的一个孔来实现图像的初始信号。根据检测所述孔和确定各个印刷滚筒延时的一个光学系统可实现各种颜色的同步。但是，这种解决方案不能额外印刷或定做一份预先印刷过的文件。
以可改变的速度印刷基体在工业打印应用中也是已知技术，但是在这些应用中，打印结果是一种单一颜色制成的，或者由几种独立的颜色制成；不同颜色网点的相对定位不是重要的。但是，应该注意的是，即使在单色印刷中，由于各个印刷头固有的响应时间的存在，以可改变的速度进行打印特别会对喷墨印刷技术带来同步的问题。所述喷墨印刷机以一定距离喷射墨滴，所述墨滴击打所述基体以印刷在基体上。从印刷头到基体之间的墨滴路径宽度是由墨滴喷射速度和喷嘴与基体之间的距离决定的，因此，如果基体速度改变，显然必须对墨滴路径宽度进行一种特定的补偿。这种用于喷射过程调解墨滴路径宽度的补偿系统在现有技术领域是已知的，并且这样的系统已在商业上使用，例如IMAGE系列的4型喷墨印刷机。
由于需要实现同步并且具有信息时钟，因此对于以可改变的速度使一种多种颜色印刷机实现同步操作，难点在于—能够进行精确同步校正的极好分辨率。这需要一种非常可靠的时钟，和/或非常精确的基体移动空间变址；—在各个印刷头处的基体位置的极好的表示方法，以使不同颜色网点的相对位置精确。特别在加速或减速过程中，时钟必须不受印刷头之间基体变形或滑动而引起的误差的影响；—正确产品(或图像)标准的编码；可以同时在该印刷机中印刷几种不同的产品。
这些特点在现有的常规印刷技术中是未知的，并且由于下列因素在工业环境中很难得到上述特点，例如
—基体前进速度很高；—基体的组织、颜色或结构使得以高分辨率印刷变址标记是不可能的，并且这在工业环境中是明显的。
本发明目的在于提供一种可解决上述问题的连续多种颜色喷墨印刷机。
本发明涉及一种连续彩色喷墨印刷机，该印刷机包括一种由马达驱动并在至少一个与一个传感器相联的印刷头下方通过的基体，以及一个过程控制器，该印刷头可通过一个墨线路供墨；该印刷机特征在于，该印刷机还包括一个与所述过程控制器相连以及与位于所述基体驱动马达上的一个位置编码器相连的同步线路，所述编码器(所述编码器是一个具有高分辨率的位置编码器，通常分辨率为每转3000至300,000点)将一个信号传送给所述同步线路，所述编码器可发出一个表示基体前进几个微米距离的高频脉冲；该印刷机还包括一个用于将第一标记规则地印刷到基体上的印刷装置。
对于一个编码器的使用，例如可将其放在所述马达的转旋轴上，最好利用一个可发出很高分辨率的信号的光学系统来操作该编码器。
最好利用位于所述印刷头输入侧的另一个印刷系统将所述第一标记规则地印刷在所述基体上。如果使用一个传送带，那么可在这种基体传送带的制作过程中印刷这些第一标记或简单地形成这些第一标记。对于一种预先印刷过的基体，可在预先印刷过程中制作这些第一标记。
利用一种诸如CCD照相机和照相设备或用于测定基体光学反射的传感器的光学系统使所述第一标记的几何形状和颜色能在工业环境中明显地显示。所述第一标记的几何形状最好优为宽度在一个或几个微米之间的方框，其颜色最好为荧光颜色。这些第一标记一般可印刷在基体或传送带的正面或设有改进的照相环境和显示系统的背面。利用一个光学系统显示每个印刷头上的标记。所述的显示能够产生一个精确的时间脉冲信号，DTOPi，该信号确定这样一个瞬时，即第一标记经过与印刷头Ti相联的传感器下方的时刻。两个第一标记之间的距离大约是100至5000个打印点行的距离。
在本发明的同步系统中，两个DTOPi信号脉冲之间的时间间隔包含恒定的和整数M个HTRAMi时钟周期。该HTRAMi时钟是用于控制印刷头打印一行点的指令信号。利用这样的方式，对于每种颜色，始终使同样M个点行打印在两个第一标记之间的基体上。这样，由于这些第一标记实际上与基体联在一起，因此即使两个印刷头之间的基体发生变形，各种颜色的相对位置也可以得到控制。
实际上，产生DTOPi信号的光学传感器并不位于印刷头相同的位置上，而是在输入侧。特别地，其位置与印刷头之间的距离略大于两个第一标记之间的间距并且小于两倍第一标记的间距。
按照本发明的第三个特点，对于带状基体，在基体上印刷可与所述第一标记明显区分的第二标记。这些第二标记可由第一印刷头印刷在基体的边缘上。在一个优选实施例中，在一条与基体前进方向平行的直线上，将这些第二标记打印在基体边缘上，但是使该直线与第一标记形成的直线保持一个适当的距离。对于一种预先印刷的基体，可在预先印刷过程中制作这种第二标记。
这些第二标记的作用是识别被打印图案中的变化。利用一个光学系统来显示这些第二标记，以便产生一个用于显示被打印图案中的变化的精度不高的信号，该信号被称为PATTERN信号。在一个优选实施例中，利用打印和测定一系列固定的几个方块来识别该PATTERN信号，所述方块之间的间距远小于所述第一标记之间的间距。
对于可进行或也可不进行预先印刷的板状基体来说，利用所述光学传感器下方的板材后部边缘的外表可自然地产生一个第二标记，并且以与带状基体相类似的方式进行同步操作。
按照本发明的另一特点，为了使所述同步系统更加完善，该同步线路为显示DTOPi信号执行预测、过滤和开窗操作。首先，便第一标记在一个限定的时间窗口中得到检测，所述时间窗口以所述第一标记可能经过所述传感器下方的瞬时为中心。这种解决方法限制了可能与所有在的寄生振荡有关的干扰检测。如果一个第一标记不在显示窗口得到检测，那么将产生一个模拟DTOPi信号，所述模拟信号起始于根据两个在先脉冲之间的间隔所得到的预测值，这意味着印刷可以连续进行，特别是当图案改变时，甚至当第一标记不能得到检测时。同时，所述显示窗口在下一个检测的时间被加宽。如果在出现4个错误的DTOPi信号后，错误仍存在时，那么将停止印刷。
在一个优选实施例中，通过对由所述印刷头打印的多种颜色标准测试图案的间歇式分析。使补偿所述印刷系统的不同颜色印刷头之间的相对位置得到测定。该标准测试图案包括能与由各种印刷头所打印的网点明显区分的几何图案。在连续印刷产品的生产过程中印刷所述测试图案。
如果产品在生产线上驻留时间短，那么可在生产线的出口分析上述测试图案，以便在一个短时间周期内完成校正和调整。但是，如果生产线长，例如对于乙烯底涂层来说，需要在设置于生产线上的瞬间在印刷位置下方的恒温炉中停留几分钟，那么必须在产品从生产线末端排出之前对所述测试图案进行在线分析。
根据本发明的另一个特点，在所有印刷头下方有一个测试图案分析系统，该系统包括一个装有适用透镜的彩色照相机(CCD型)和一个相联的计算机系统，该照相机安装在一个具有一个远距离位置分度器的机械移动系统上，所述分度器的位置大致与基体前进方向垂直。当所述标准测试图案大约在由照像机移动扫描区域内时，所述基体传送线间歇式地停止。利用在基体边缘上打印一个特定PATTERN标记、识别一个标准图案的存在以及控制前进基体的暂停，可以使基体上的标准测试图案得到检测。利用一个与所述测试图案分析系统相联的光学传感器测定该PATTERN标记，所述传感器与用于印刷头上的传感器类似。当基体停止在所述分析系统的有效区域下方时，在所述机械系统移动照像机的同时，该照像机分析不同颜色墨滴的击打。同时，所述计算机系统记录打印网点的特征并利用移动的生产线周围的位置分度器发出的位置信息记录照像机的位置。通过将打印在测试图案中的网点位置与它们的理论值进行比较，可以确定每种颜色打印网点的位置差并且在下一次生产过程中在印刷系统中补偿这些差值所述计算机系统自动地计算这些补偿值并将其传送给印刷过程控制器。
本发明还涉及一种带式或板式产品(地板/墙壁表层、织物、广告板)，所述产品可利用本发明的同步系统进行印刷或附加印刷。
所述使用本发明印刷机制作的打印(或附加打印)产品包括一种背景固定但其它装饰部分是可变的图像，并且可利用本发明印刷机连续地印刷所述图像。一个例子是用于一较大的国际或国家公司的广告宣传画的当地经销商的地址和电话等。图像中固定的和可改变的部分印刷在同一个基体上。
本发明印刷机可用于印刷高质量彩色图像—在基体加速和减速阶段的印刷过程中；—具有高分辨率，颜色叠加与重合的精度得到提高；—能够在印刷机中同时印刷输出几个图案；—使停机的可能降至最小，具有很高的生产效率；—能够对包含一种第一预先印刷基础图案的产品进行在线附加印刷，并具有极好的图像间相对定位；—能够在两个印刷头之间的间距较大的情况下进行印刷，特别便于在用于印刷不同颜色的组件之间插入横向连接和/或干燥系统。
图1A和图1B分别示意性地表示常规的具有一个旋框架的丝网印刷机的机械结构的侧视图和俯视图；图2A和图2B分别是示意性地表示一种凹版印刷机的机械结构的侧视图和俯视图；图3A，4A；以及图3B，4B分别是示意性地表示连续喷墨印刷机的机械结构的两个侧视图和两个俯视图；图5是表示本发明喷墨印刷机的工作原理结构图；图6描述了图5中所示的印刷系统中的同步操作；图7至图9分别描述了本发明印刷机的几个不同特点。
图1A和图1B示意性地表示一种常规丝网印刷机的机械结构，该印刷机可在一种织物基体10上进行印刷，该基体由一个辊子11进给并且可连续地前进。该基体粘结在一种粘性的传送带12上。装置13是一个用于粘结和驱动基体1O的装置。装置14是一个用于粘接带12的装置。变形比织物基体10小的传送带12在一个马达作用下移动。因此该织物被传送带12驱动，并且当该织物前进到由雕刻丝网印刷辊15形成的彩色印刷组件的下方时，这种织物被定位，每个辊15将一定量的油墨涂覆在基体10上，所述油墨在辊15中循环并且通过雕刻在所述辊15上的孔压出，所述孔与将要被印刷的图案相一致。每个辊子或旋转框架15在基体10上施加一个可被控制的压力，所述压力可控制被转印油墨的量。印刷完成后，基体10在传送带12的输出侧与传送带12分开，以进行诸如使油墨凝固或使油墨干燥的后续生产工艺。在这种情况下，当以前所印刷的颜色还是湿的时候，就开始印刷后续的颜色。该印刷系统还包括一个用于去除经过传送带组织并浸入该组织的油墨的传送带12清洁装置16。
图2A和2B示意性地表示一种凹板印刷机的机械结构，该印刷机在一个由驱动马达21连续进给的基体20上进行印刷。辊子22是输入所述基体的辊子。该基体20与织物相比机械强度大且变形小，例如可以是在中央部分用通常用一种玻璃纤维结构加强的乙烯材料涂布。因此不需要传送带，并且这种基体可以承受传送系统的机械应力。每个印刷滚筒23都包括与被印刷图像一致的雕刻凹版着墨孔(凹版印刷方法)。这些着墨孔都由与所述滚筒相接触的一个供墨装置24(供墨机构、供墨辊以及刮板)来充墨填。由于基体20的孔隙度较低并且通常所用的墨是水基墨，因此在每个印刷组件23之间设置一个加热系统25，以使新印刷的墨不会通过与下游的辊子接触而被转印到所述下游辊子上。
图3A，3B和图4A，4B示意性地表示连续喷墨印刷机的机械结构。喷墨印刷头30表示在这些图中。
图3A和3B中所示的印刷机使用一个传送带31，这种印刷机适用于用辊子印刷诸如织物的多孔和易变形的基体以及包括在输入时不重叠的纸张或者印板的基体。
图4A和图4B中所示的印刷机更加适用于诸如乙烯涂布的机械强度较高的基体。图4A和4B表示了第一和第二标记显示器32A和32B、一个用于第一标记的标记装置33、一个校准测试图案显示器34、一个驱动马达35以及干燥装置36。
这些印刷机结构可分别直接用于常规的如图1中所示的丝网印刷机或图2中所示的凹板印刷机，所述印刷机通过接触的方式来进行操作。生产中主要区别在于，即使在速度瞬变阶段。利用一种简单和耐用的方法使喷射墨滴印刷必须与基体移动同步，所述方法指的是在工业环境中能工作的方法；这正是本发明的目的。
图5表示本发明喷墨印刷机的功能结构。
图5中表示一个用于第一标记51的印刷器40、传感器41和49，一个彩色照相机42、一个驱动马达43、分别与数个印刷头T1、T2、T3和T4相连的油墨线路44以及一个与印刷头T1、T2、T3和T4相连并与传感器41(图3和图4中的标号32)和49相连的同步线路45，以及一个与过程控制计算机系统46相连的标准测试图案读出线路47。
如图4中所示直接驱动基体50或如图3中所示将基体50粘在或简单地放在传送带上间接地驱动基体50，使基体50通过连续印刷头T1，T2，T3和T4的下方。可以利用一个(或几个)马达驱动装置移动所述基体50。每个印刷头T1、T2、T3或T4印刷与将要印刷图像的一个基本颜色有关的墨。如参考文献FR-A-9111151所述的，利用同时控制大量平行设置的喷墨口来完成印刷。通过一个为每个印刷头特设的供墨线路44为所述印刷头供墨。称为“过程控制器”的计算机系统46控制每个印刷头T1、T2、T3或T4的印刷。
根据本发明的第一特点，马达43装有一个高分辨率的位置编码器48，通常为3000至300000点，马达转动，所述编码器产生一高频脉冲(通常为100-500千赫)，表示基体50前进几个微米的间距(3至30μm)。该分辨率大约低于编址能力的10倍到50倍，所述编址能力即沿基体50前进方向所测得的打印点相邻线间的标称距离。由于同步系统的原因，该分辨率可使不同颜色的墨滴精确地定位，精度可超过所述编址能力的大约1/10。根据显示在基体上的印刷标记进行操作的一个系统不可能达到这样的分辨率。由“TACHY”所表示的从编码器48输出的信号被传送到同步线路15。表示在图6和图9中的该信号提供一个基体50的速度和位置的近似图像。从不考虑基体滑动或变形的意义上来说，该信号是不精确的。利用设置在马达上的旋转编码器48，最好借助一个光学装置进行操作，可以提供一种分辨率很高的信号。
该TACHY信号用作产生一个表示为HTRAMi的时钟帧的基础，所述表示为HTRAMi的时钟帧与每个彩色印刷头Ti有关。该时钟脉冲是每行由点所组成的线的打印开始信号。通过设计使所述HTRAMi信号周期是所述TACHY信号的倍数(因此它含有整数个TACHY脉冲)，通常是在10和50个脉冲之间，这取决于编址能力。包含在HTRAMi信号周期中的TACHY脉冲数量随时间而变化，并且所述脉冲数量作为下面将描述的第二DTOPi信号的函数对于每个印刷头Ti是不同的。
根据本发明的第二个特点，最好使用一个位于印刷头Ti输入侧上的印刷系统40将第一标记51规则地印刷在基体50上。如果使用一个传送带，那么也可以将这些第一标记印刷在同一个传送带或者在传送带制造过程中简单地将所述第一标记印在所述传送带上。如果产品是被添加的，那么在所述印刷系统的输入端必须使所述标记已经存在(以及因此而进行预先印刷)。
利用一个诸如CCD照像机和照明设备或者用于测量基体光反射的传感器此类的光学系统使所述标记51的几何形状和颜色能够在一个工业环境中清楚地显示。特别适于选用通常尺寸为5mm×5mm(或1cm×1cm)的方框和荧光颜色。根据最好的照相环境和显示系统，这些标记可印刷在基体的正面或背面。
利用相关的传感器41来显示每一印刷头Ti上的第一标记51，所述传感器是一个光学系统。该显示结果能够产生一个精确的时间信号脉冲，所述信号脉冲在图6中表示为DTOPi。该DTOPi信号确定了这样一个瞬时，即在该时刻一个标记51经过与一个印刷头Ti相关的传感器41的下方。最好，利用有线控制器对光学传感器41显示信号进行诸如滤波以及时间漂移的合适处理来产生所述DTOPi信号，以便移动所述印刷标记51的边缘经过的准确时刻。两个标记51之间的距离可以是大约印刷网点的100至5000行。因此，所述这些标记51的显示频率小于所述HTRAMi信号的显示频率大约100至5000倍。
在按照本发明的同步线路中，DTOPi信号的两个连续脉冲之间的持续时间总包含有恒定的整数个HTRAMi信号周期，所述数量在图中表示为M。这意味着在基体上的两个标记51之间的印刷网点的行数M对于每一种颜色都是相同的。因此，因为标记51实际上与基体相关，所以即使该基体在两个印刷头之间发生变形，不同颜色的相对位置也能保持合适。实际上，标记51之间的距离是这样选择的，即对于基体极端变形的条件(加速最大值和减速最大值)，两个连续的标记51之间的基体50的长度变化小于所述编址能力D(即连续网点之间的行距)，这种限制与常规基体的前进和变形特点(或者如果使用传送带；那么指的是传送带的前进和变形特点)是相一致的(变形最大值大约为1％)。
图8中详细地描述了在考虑基体50变形的前提下的HTARMi时钟校正原理。实际上，每个用于产生一个DTOPi信号的光学传感器41并不位于相关印刷头Ti的位置上，而是在它们之前。精确地说，所述传感器41的位置稍微大于两个第一标记之间的距离，小于所述距离的两倍。这种偏移能在第一DTOPi间隔经过印刷头之前使所述同步线路45计算两个连续标记51之间的间隔中的TACHY脉冲，因此使所述同步线路45计算HTRAMi时钟参数的校正值并将该校正值传送给印刷头。
TACHY脉冲的数量被重新分成M个近似相等的周期以形成在印刷头Ti处与与网点输出同步的HTRAMi时钟。
当设置基体前进速度时，所述基体变形降为0并且HTRAMi信号的连续脉冲之间的差别不超过一个TACHY脉冲。当所述基体存在一个可测量的变形时，两个连续标记51之间的可计算的TACHY脉冲数量发生变化(当所述基体拉伸时，该数量增加；反之当基体松驰时，该数量减少)。为了补偿基体50的变形，使用对于两个第一连续标记之间间隔所测量的TACHY脉冲数量之间的差值ΔTACHY以改正HTRAMi时钟中的TACHY脉冲的数量。在一个优选实施例中，如图8中所示，在所考虑的两个第一标记之间的间隔中的ΔTACHY差值被重新近似线性分配。这种补偿为HTRAM时钟周期提供一个单一变化，并且特别确保在所考虑的两个第一标记之间间隔中的第一HTRAM周期等于在前面间隔中的上一HTRAM周期。显而易见地，这种还保证在这种情况下的两个相应第一标记之间间隔中的HTRAMi脉冲的数量等于M。
按照本发明的第三个特点，对于带状基体来说第二标记打印在基体50上而不是在传送带上。这些第二标记可以明显地与第一标记51区分开。这些第二标记可以由第一印刷头T1打印在所述基体的边缘处。在对所述基体进行预先打印时，可在预先印刷过程中制作所述第二标记。在一个优选实施例中，在与所述基体前进方向平行的一条直线上将所述第二标记打印在基体边缘上，但应该与第一标记51的直线保持适当的距离。
这些第二标记的作用是识别被印刷的图案中的变化。利用一个光学系统(所述系统与前面所述及的系统可以是同一个也可以是同一种类型的)显示这些标记，以产生一个用于显示将被印刷图案中的变化的精度不高的信号PATTERN。在一个优选实施例中，利用打印和测定一系列固定的连续方块53来识别该PATTERN信号，所述方块53之间间隔一定距离，该距离如图9中所示大大小于第一标记之间的距离。众多的方块意味着可以明确地检定所述图案的变化。当测定PATTERN信号时，该同步线路印刷头提供命令以停止印刷现在的产品并且一旦收到下一个DTOPi信号脉冲时继续印刷下一个产品。
对于板状基体进行预先印刷或者不进行预先印刷，利用光学传感器下方的板材后部边缘的外表自然地产生标记53，并且以与带状基体相类似的方式进行同步操作。
按照本发明的另一个特点，为了使系统更加完善，所述同步线路45在DTOPi信号显示时执行预测、过滤以及开窗口操作。首先，使第一标记51在一个限定的时间窗口中得到检测，所述时间窗口以所述第一标记可能经过所述传感器下方的瞬时为中心。这种解决方式限制了可能与所存在的寄生振荡(打印缺陷或电磁干扰)有关的干扰检测。如果一个第一标记51不在显示窗口得到检测，那么将产生一个模拟DTOPi信号，所述模拟信号起于根据两个第一在先标记之间的间隔得到的预测。这意味着印刷可以连续进行，特别是当图案改变或在两个预先印刷或不进行预先印刷的板材之间时，甚至当第一标记51不能得到检测时。同时，所述显示窗口在下一检测时被加宽。如果在出现4个错误的DTOPi信号后，错误仍存在时，那么将停止印刷。
为了得到令人满意的同步操作，通常需要考虑每个传感器与每个相联的印刷头之间的精确的时间差以及不同印刷头之间的精确时间差。这些时间差用整数和分数个HTRAMi来表示。类似地，在同一打印单元中墨喷嘴之间也存在一些位置差。在一个优选实施例中，通过间歇地分析由所述印刷头在基体整个宽度上打印的多种颜色标准测试图案，使印刷系统中所述位置差得到测定。该标准测试图案包括能与由各种印刷单元所打印的网点明显区分几何图案。在连续印刷产品的生产过程中印刷所述测试图案。如果产品在生产线上驻留时间短，那么可在生产线出口分析上述测试图案，以便在一个短时间周期内完成校正和调整。但是，如果生产线长，例如对于乙烯底涂层来说，必须在设置于生产线上的瞬间在印刷位置下方的恒温炉中停留几分钟，那么必须在产品从生产线排出之前对所述测试图案进行在线分析。
根据本发明的另一个特点，在印刷头下方安装一个用于分析测试图案的系统，该系统包括一个装有适用透镜的彩色照像机(CCD型)和一个联的处理系统。该照像机安装在一个具有一个远距离位置分度器的机械移动系统上，所述分度器的位置大致与基体前述方向垂直，当所述标准测试图案大约在照像机扫描区域内时，所述基体50传送线间歇式地停止。利用在基体边缘上打印一个特定的PATTERN标记和识别一个标准图案的存在，可以使基体上的标准测试图案得到检测。利用一个与所述测试图案分析系统相联的光学传感器49测定该PATTERN标记，所述传感器49与同印刷头Ti相联的第二标记41显示器相类似；它使基体暂时停止前进。当基体停留在所述分析系统下方时，在所述机械系统移动照像机42的同时(与基体前进方向横向)；所述照像机分析不同颜色墨滴的击打。同时，所述处理系统记录打印网点的特征并利用在移动轴上的位置分度器所发出的位置信息记录照像机42的位置。通过将打印的网点位置与它们的理论值进行比较，可以确定每种颜色打印网点的位置差并且在印刷系统中，在下一次生产过程中补偿这些差值。所述处理系统自动地计算这些补偿值并将其传送给印刷过程控制器。
尽管暂时中止基体的前进以显示标准测试图案会降低印刷机的总生产率，但是这种解决方案对于在一种结构有时可能很复杂的工业基体上明显和精确的测定用不同颜色印刷的网点来说，是一种最完善的方法。由于在基体加速或减速阶段能够进行印刷，因此这个校正阶段只会对基体产生的很小损伤，只限于测试图案区域，在一个、二个或三个DTOP间隔中存在，测试图案本身是非常小的。
权利要求
1.一种连续彩色喷墨印刷机，该印刷机包括一种由马达驱动并在至少一个与一个传感器相联的印刷头下方通过的基体以及一个过程控制器，通过一个墨线路为所述印刷头提供墨，所述印刷机还包括一个与所述过程控制器相连并与位于所述基体驱动马达上的一个位置编码器相连的同步线路，所述编码器是一个具有高分辨率的位置编码器，该编码器将一个信号传送给所述同步线路，该印刷机还包括一个用于将第一标记规则地印刷到所述基体上的印刷装置。
2.按照权利要求1的印刷机，其特征在于，所述编码器的分辨率为马达每转3,000至300,000个网点。
3.按照权利要求1的印刷机，其特征在于，利用一个光学装置来操作所述编码器。
4.按照权利要求1的印刷机，其特征在于，该印刷装置位于所述印刷头之前。
5.按照权利要求1的印刷机，其特征在于，还包括一个传送带，在所述传送带的制造过程中形成所述第一标记。
6.按照权利要求1的印刷机，其特征在于，所述每个传感器是一个用于显示这些第一标记的光学系统，该光学系统输出一个确定第一标记经过该传感器下方的瞬时的脉冲信号。
7.按照权利要求6的印刷机，其特征在于，还包括一个用于处理来自输出所述脉冲信号的传感器的显示信号的线路；所述线路使用诸如处理滤波和时间漂移的有线控制器以便传送被打印标记经过一侧的精确时刻。
8.按照权利要求6的印刷机，其特征在于，所述第一标记的形状为一个方框，其边长为几个微米。
9.按照权利要求1的印刷机，其特征在于，所述第一标记的颜色为荧光色。
10.按照权利要求1的印刷机，其特征在于，两个所述第一标记的间距大约为100至5,000行印刷网点的间距。
11.按照权利要求6的印刷机，其特征在于，对于每一种颜色，打印在两个所述第一标记之间的打印网点都是相同数量M个。
12.按照权利要求6的印刷机，其特征在于，每个所述光学传感器位于相关的印刷头的输入侧上，所述印刷头的间距略大于所述两个第一标记的间距，但小于所述两个第一标记的两倍间距。
13.按照权利要求1的印刷机，其特征在于，所述第一印刷头打印第二标记。
14.按照权利要求13的印刷机，其特征在于，所述这些第二标记印刷在所述基体的边缘上。
15.按照权利要求14的印刷机，其特征在于，位于所述基体边缘上的所述这些第二标记形成一条平行于所述基体前进方向的直线，并且该直线与所述第一标记形成的线间隔适当的距离。
16.按照权利要求13的印刷机，其特征在于，还包括一个用于显示这些第二标记的光学系统，所述光学系统产生一个表示被印刷图案中的变化的信号。
17.按照权利要求13的印刷机，其特征在于，所述第二标记由一系列方块组成，这些方块之间的距离远远小于所述第一标记的间距。
18.按照权利要求17的印刷机，其特征在于，对于板状基体，利用所述光学传感器下方的板材后部边缘的外表可自然地产生一个第二标记。
19.按照权利要求1的印刷机，其特征在于，所述同步线路执行与所述第一标记经过传感器下方相一致的信号显示操作的预测、过滤和开窗口操作。
20.按照权利要求1的印刷机，其特征在于，还包括一个位于所述印刷头输出侧的用于分析测试图案的系统，该系统包括一个装有适用透镜的彩色照像机和一个处理系统，所述照像机安装在一个具有一个远距离位置分度器的机械移动系统上，所述分度器的位置大致与基体前进方向垂直。
21.按照权利要求20的印刷机，其特征在于，所述标准测试图案包括能与由各种印刷单元在基体的整个宽度上所打印的网点明显区分的几何图案。
22.按照权利要求20的印刷机，其特征在于，利用在基体边缘上打印一个特定标记来测定基体上的一个标准测试图案。
23.按照权利要求22的印刷机，其特征在于，用于测定测试图案标记的检测器与同所述印刷头相联的感传感器相类似。
24.按照权利要求1的印刷机同步方法，其特征在于，首先使所述第一标记在一个限定的时间窗口中得到检测，所述时间窗口以所述第一标记可能经过所述传感器下方的瞬间时刻为中心。
25.按照权利要求24的方法，其特征在于，如果一个所述第一标记不在显示窗口得到检测，那么将产生一个模拟信号，所述模拟信号起始于基于两个在先间隔的预测值，同时，所示显示窗口在下一个检测的时刻被加宽，如果在出现四个错误信号后，错误仍然存在，那么将停止印刷。
26.按照权利要求24的方法，其特征在于，通过对由所述印刷头打印的多种颜色标准测试图案的间歇式分析，使所述印刷系统中的相对位置得到测定，所述这些标准测试图案包括能与由各种印刷单元打印的网点明显区分的几何图案。
27.按照权利要求26的方法，其特征在于，如果产品在生产线上驻留时间短，那么可在生产线出口分析所述测试图案。
28.按照权利要求26的方法，其特征在于，如果生产线长，那么通过使基体前进暂时中止，在生产线上分析所述测试图案。
29.按照权利要求24的方法，其特征在于，当所述基体停在所述分析系统下方时，在一个照像机被所述机械系统按照基体前进方向横向移动的同时，该照像机分析不同颜色墨滴的击打，同时所述处理系统记录打印网点的特征并利用在移动轴向上的位置分度器输出的位置信息记录照像机的位置，通过将打印在测试图案中的网点位置与它们的理论值进行比较，可以确定每种颜色打印网点的位置差并且在下一次生产过程中在所述印刷系统中补偿这些差值，所述处理系统自动地计算这些补偿值并将其传送给印刷过程控制器。
30.利用如权利要求1所述的印刷机得到的印刷产品，包括一种背景固定但其它装饰部分是可改变的图像，并且利用所述的印刷机可连续地打印所述图像。
全文摘要
本发明涉及一种连续彩色喷墨印刷机,该印刷机包括一种由马达(43)驱动并在至少一个与一个传感器(41)相联的印刷头(Ti)下方通过的基体(50),利用一个墨线路(44)为所述印刷头(Ti)提供墨,该印刷机还包括一个与一个操作控制器(41)和一个位于所述基体驱动马达上的位置编码器(48)相连的同步线路(45),所述编码器将一个信号(TACHY)传送给所述同步线路(65),所述编码器是一个具有高分辨率的位置编码器。
文档编号B41J3/407GK1194208SQ9712598
公开日1998年9月30日 申请日期1997年11月15日 优先权日1996年11月15日
发明者A·杜南德, D·爱斯特奥勒 申请人:托克索特科学和应用公司