(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドーナッツ状の被プリント面を上方に向けて載置したプリント対象物を回転させる回転台と、
インクを吐出するノズルを複数備え、前記回転台に載置された前記プリント対象物の被プリント面の回転の外側から回転中心に向かって移動可能なプリントヘッドと、
前記プリントヘッドの移動速度、前記回転台の回転速度及び前記複数のノズルからのインクの吐出を制御するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、前記回転台に載置した前記プリント対象物を回転させつつ、前記プリントヘッドを連続的に移動させながら前記複数のノズルからインクを吐出させると共に、回転中心に近づくにしたがって前記回転速度及び前記プリントヘッドの移動速度を速くすることにより前記被プリント面と前記プリントヘッドの相対速度が一定になるようにして前記被プリント面に螺旋状にプリントするように制御することを特徴とするプリント装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプリント装置に係り、特に、タイヤの側面等のドーナッツ状の面に所望の絵柄や文字をプリントするプリント装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のタイヤはゴムの補強剤としてカーボンブラックが配合されていることから黒いものが殆どであるが、黒だけでなくカラフルなカラータイヤの要望もあったことからカーボンブラックを使用しない補強剤も開発され、種々の色のタイヤを製造することができるようになった。しかし、コスト面や性能面でカーボンブラックを越える補強剤がないことからカラータイヤが普及しない要因となっている。
【０００３】
そのため、タイヤのゴム自体をカラーにするのではなく、黒いタイヤにプリントによってカラフルな色を付する方法や装置が提案されている。例えば、特許文献１はタイヤの側面にフルカラーの印刷を施すための装置及び方法を開示している。その装置としては、具体的には、搬入部、反転部、印刷部、搬出部及びこれらを制御する制御部及び印刷部の印刷動作を制御する印刷制御部からなり、印刷部ではタイヤの印刷面を清浄及びプライマー塗布を行い、次いでＩＪＰ（インクジェット）印刷装置で印刷を行い、次いで、各印刷の度毎にＵＶランプＵの照射によりインクの硬化・定着を行うものであり、印刷時には識別カメラによって予め付されたタイヤの印刷原点マークを認識し、リングエンコーダが発生する回転パルスの所定のパルス数目を印刷開始位置とし、各ＩＪＰヘッドに印刷開始信号を送信して各ＩＪＰヘッドからインキを噴射することにより、タイヤの所定の印刷位置に所定の印刷パターンを印刷するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１２５４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１のインクジェット印刷装置は、印刷の制御に識別カメラを用いて印刷原点マークの認識や原点信号の発生等を行っていることからカメラのレンズに汚れやごみ等が付着した場合に正しい印刷ができなくなる恐れがあり、また、部品点数も多く制御が複雑になるという問題があった。
また、搬入部、反転部、印刷部、搬出部を備え、各部は搬送チェーンコンベアで連結されて構成されており、装置が大型化するという問題があった。
さらに、印刷時には上抑えロールによってタイヤの側面を強制的に抑え込んで平坦性を確保した上で印刷を行うような構成とされているがタイヤの側面を抑え付けて印刷した印刷面が上抑えロールによる負荷が解放されて元の状態に復元した後では印刷に歪みが生じることが懸念される。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、かかる従来の装置の欠点を改良し、簡単な構成でありながらタイヤの側面等のドーナッツ状の面に正確かつ美しい絵柄や文字をフルカラーでプリントすることが可能なプリント装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の本発明は、ドーナッツ状の被プリント面を上方に向けて載置したプリント対象物を回転させる回転台と、インクを吐出するノズルを複数備え、回転台に載置されたプリント対象物の被プリント面の回転の外側から回転中心に向かって移動可能なプリントヘッドと、プリントヘッドの移動速度、回転台の回転速度及び複数のノズルからのインクの吐出を制御するコントローラとを備え、コントローラは、回転台に載置したプリント対象物を回転させつつ、プリントヘッドを連続的に移動させながら複数のノズルからインクを吐出させると共に、回転中心に近づくにしたがって回転速度及びプリントヘッドの移動速度を速くすることにより被プリント面とプリントヘッドの相対速度が一定になるようにして被プリント面に螺旋状にプリントするように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るタイヤ用プリント装置によれば、プリントヘッドの移動を停止させることなく連続してインクを吐出しながらプリントすることができるので短時間にプリントを行うことができるという効果がある。
また、簡単な構成でありながらタイヤの側面等のドーナッツ状の面に所望の絵柄や文字をフルカラーでプリントすることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）は本発明に係るプリント装置の概要を示す側面図、（ｂ）はその平面図である。
【図２】図１に示すプリント装置の構成図である。
【図３】コントローラ構成を示すブロック図である。
【図４】ノズルによる吐出機構の構成を示す構成図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は回転するプリント対象物へのプリントを説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係るプリント装置について好ましい一実施形態に基づき図面を参照しつつ詳細に説明する。図１（ａ）は本発明に係るプリント装置の概要を示す側面図、（ｂ）はその平面図である。
【００１２】
［プリント装置の構成］
図示されたプリント装置１は、概略として、プリント対象物の被プリント面にフルカラーのプリントを行うプリント部１０と、プリント部１０の後述するインクタンク２１ａ〜２１ｆに加圧エアを送るエアコンプレッサ４０と、プリント対象物へのプリントを制御するプリントのコントローラ５０を備えて構成されている。
【００１３】
プリント部１０は、プリントを行うための各種の機器によって形成されたプリント本体２０と、プリント対象物を回転可能に載置するテーブル部３０を備えて構成されており、プリント本体２０及びテーブル部３０は架台１１に配置されている。
【００１４】
プリント本体２０は、各色別のインク（塗料）をそれぞれ収容する６つのインクタンク２１ａ〜２１ｆと、各色のインクタンク２１ａ〜２１ｆのそれぞれから送られたインクをプリント対象物の被プリント面に吐出するためのノズル２３ａ〜２３ｆを所定の配列で配置したプリントヘッド２３と、プリントヘッド２３をテーブル部３０に載置されたプリント対象物の被プリント面の近傍へ位置させると共にプリント時には被プリント面の回転の外側から回転中心に向かって移動させる案内装置２４を備えている。また、プリント本体２０は、エアコンプレッサ４０から送られてくる加圧エアの圧力を調整してインクタンク２１ａ〜２１ｆのそれぞれに送るエアレギュレータ２６と、案内装置２４に移動可能に取り付けられたプリントヘッド２３のプリント対象物の被プリント面との高さ位置を調整するノズル上下移動機構２９を備えている。
【００１５】
インクタンク２１は、上述のように、６つのインクタンク２１ａ〜２１ｆを備えて構成されており、インクタンク２１ａには白（Ｗ１）のインクが収容され、インクタンク２１ｂにも白（Ｗ２）のインクが収容され、インクタンク２１ｃには黒（Ｋ）のインクが収容され、インクタンク２１ｄにはシアン（Ｃ）のインクが収容され、インクタンク２１ｅにはマゼンタ（Ｍ）のインクが収容され、インクタンク２１ｆにはイエロー（Ｙ）のインクが収容されている。尚、インクタンク２１ａ，２１ｂにはそれぞれ白（Ｗ１及びＷ２）のインクが充填されているが白（Ｗ）はインクタンク２１ａのみとし、インクタンク２１ｂ〜２１ｅはそれぞれ黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）とし、インクタンク２１ｆは予備とすることもできる。また、インクタンク２１ａ〜２１ｆの数はこれに限定されるものではなく、適宜の数を配置してもよい。また、各色のインクは環境に優しい水性インクが利用される。
【００１６】
そして、各インクタンク２１ａ〜２１ｆのそれぞれはインク供給チューブを介して各スプレーガンのノズル２３ａ〜２３ｆと接続されている。すなわち、インクタンク２１ａ（Ｗ１）にはノズル２３ａが接続され、インクタンク２１ｂ（Ｗ２）にはノズル２３ｂが接続され、インクタンク２１ｃ（Ｋ）にはノズル２３ｃが接続され、インクタンク２１ｄ（Ｃ）にはノズル２３ｄが接続され、インクタンク２１ｅ（Ｍ）にはノズル２３ｅが接続され、インクタンク２１ｆにはノズル２３ｆ（Ｙ）が接続されている。尚、図示された各色のノズル２３ａ〜２３ｆは各インクタンク２１ａ〜２１ｆに対して１つとされているが、これに限らず各色のインクタンク２１ａ〜２１ｆに対してノズル２３ａ〜２３ｆを複数、例えば５個ずつ設けることも可能である。
【００１７】
ノズル上下移動機構２９は、プリントヘッド２３の高さ位置の調整を行うための機構である。ノズル上下移動機構２９は、図２に示すように、ネジ溝を備えたネジ部２９ｂに、このネジ部２９ｂの回転によって上下移動するナット部２９ｃが配置されており、ネジ部２９ｂの上端にはハンドル２９ａを有して構成されている。そして、ナット部２９ｃには案内装置２４が取り付けられている。これにより、ハンドル２９ａを回すことによって案内装置２４の高さ位置を調整することによって案内装置２４に取り付けられたプリントヘッド２３の高さを調整することが可能となる。尚、ネジ部２９ｂは架台１１上に立設された支持台２８に回転可能に支持されて立設されている。
【００１８】
案内装置２４は、直線状のレールの上を往復走行する図示しない走行ブロックを備えた直動装置によって構成されており、この走行ブロックにプリントヘッド２３が取り付けられて構成されている。また、走行ブロックは水平軸移動モータ２５によってレール上を走行するように構成されている。そして、水平軸移動モータ２５は、後述するコントローラ５０からの制御信号を受けて図示しない走行ブロックを移動させることによりテーブル部３０に載置されたプリント対象物の被プリント面への所定位置へプリントヘッド２３を案内してプリントを行うようになっている。また、案内装置２４は、後述するテーブル部３０にプリント対象物を載置するための作業を阻害することがないよう、ナット部２９ｃを回転させる等して適宜の場所に待避させることができるようになっている。
【００１９】
テーブル部３０は、プリント対象物を回転可能に載置する載置台であり、概略として、プリント対象物を載置して回転するターンテーブル３３と、プリント対象物の回転中心を位置決めする位置決めガイド３１と、位置決めガイド３１を中心にしてターンテーブル３３を回転させる回転軸モータ３５（図２参照）とを備えて構成されている。そして、ターンテーブル３３の表面には回転時にプリント対象物がターンテーブル３３と共に回転するよう滑り止め部材３６、例えば、板状のゴム等が配設されている。本実施形態ではプリント対象物として自動車のタイヤＴを示している。すなわち、タイヤＴはホイルを取り付けた状態でホイルの中心に設けられている開口部を位置決めガイド３１へ挿入し、ホイルの裏面側がターンテーブル３３に回転可能に保持されるようにしてタイヤＴのプリントを施すべき面側を上にして載置する。このように、単に位置決めガイド３１にタイヤＴのホイルの開口部を挿入するようにして配置することでタイヤＴの中心をターンテーブル３３の回転中心に簡単に位置合わせすることができるようになっている。また、ターンテーブル３３にゴム等の滑り止め部材３６を配設したことでターンテーブル３３にタイヤＴを載置するだけで安定して回転させることができるのでタイヤＴの取り付け取り外しの作業性が向上する。そして、回転軸モータ３５は後述するコントローラ５０からの制御信号を受けてターンテーブル３３上に載置されたタイヤＴを回転させる。
【００２０】
エアコンプレッサ４０は、図４に示すように、各色のインクが充填されたインクタンク２１ａ〜２１ｆのそれぞれに加圧エアの供給を行う加圧エアの供給装置である。このエアコンプレッサ４０から供給された加圧エアは、エアレギュレータ２６によって所定の圧力に調整された後、各インクタンク２１ａ〜２１ｆへ供給され、各ノズル２３ａ〜２３ｆからインクを加圧状態で吐出してプリントを行う。具体的には、図４に示すように、ノズル２３ａの内部には電磁アクチュエータ２３１ａと、電磁アクチュエータ２３１ａによって開閉動作を行うニードル弁２３２ａが配置されおり、電磁アクチュエータ２３１ａはコントローラ５０内に設けられた後述するノズル駆動コントローラ５３ａによってその動作が制御されるようになっている。これにより、ノズル２３ａからのインク（Ｗ）の吐出の制御が行われ、タイヤＴの被プリント面へのプリントが行われる。ノズル２３ａからのインク（Ｗ）の吐出は、その吐出量の多少による色の濃淡についても後述するコントローラ５０によって制御が行われるようになっている。尚、図４ではノズル２３ａについて示しているが他のノズル２３ｂ〜２３ｆも同様の構造となっている。
【００２１】
ここで、プリントヘッド２３のノズル２３ａ〜２３ｆは、最初に白（Ｗ１及びＷ２）のインクからペイントが開始されるようにして配置されている。具体的には、図１（ｂ）及び図２に示すように、最も位置決めガイド３１に近い側に白（Ｗ）のインクをプリントするためのノズル２３ａが配置されている。これにより、初めにノズル２３ａ，２３ｂによって白（Ｗ１及びＷ２）のインクをプリントした後、プリントヘッド２３の前進によって次に配置された黒（Ｋ）のインクをプリントするノズル２３ｃが白（Ｗ）のインクがプリントされた部分に位置することとなる。白（Ｗ１及びＷ２）を最初にプリントするのは各色のインクの色を正しく発色させるためである。従って、白（Ｗ１及びＷ２）が最初であれば、その他の色の順番は特に限定されることはない。
【００２２】
次に、コントローラ５０は、図示しない中央制御装置（ＣＰＵ）及びメモリ等の記憶装置からなる演算装置５１を備えて構成されており、演算装置５１の記憶装置に記録されたプログラムをＣＰＵによって処理することにより各種の動作を行ういわゆるコンピュータの機能を有している。コントローラ５０には、図３に示すように、ノズル２３ａ〜２３ｆからの各インクの吐出の制御を行うノズル駆動コントローラ５３ａと、水平軸移動モータ２５の回転を制御することによってプリントヘッド２３の水平方向への移動の制御を行う水平移動軸モータコントローラ５３ｂと、回転軸モータ３５を制御してターンテーブル３３上に載置されたプリント対象物（タイヤＴ）の回転数を制御する回転軸モータコントローラ５３ｃが設けられており、図示しない記憶装置に記録されたプログラムによって実行されることでそれらの機能が発揮されるようになっている。尚、ＣＰＵやメモリ等の記憶装置等の機器類やその具体的な構造等については公知であり、その詳しい説明は省略する。
【００２３】
また、コントローラ５０は、プリント部１０及びテーブル部３０の動作の設定を入力するための入力部６１を備えており、それらはキーボードの他、タッチパネル６２によって提供されている。また、プリント装置１の動作状況を示すための表示部６３を備えている。尚、タイヤＴの被プリント面にプリントする絵柄や文字等のデータは入力部６１のインターフェイスを介してコントローラ５０に読み込まれ、タッチパネル６２からの入力指示に基づいてコントローラ５０のノズル駆動コントローラ５３ａ、水平移動軸モータコントローラ５３ｂ、回転軸モータコントローラ５３ｃの動作が制御されてプリントが行われる。
【００２４】
次に、コントローラ５０によるプリント制御について説明する。図５（ａ）に示すように、本発明に係るプリント装置１は、プリント対象物であるタイヤＴを回転させると同時に、プリントヘッド２３を外周側から回転中心である位置決めガイド３１方向に連続移動させることにより、タイヤＴの被プリント面に螺旋状にプリントを行うものである。そして、この螺旋状のプリントは、ターンテーブル３３の回転速度とプリントヘッド２３の移動速度さらにはノズル２３ａ〜２３ｆからのインクの吐出位置や吐出量等を水平移動軸モータコントローラ５３ｂと回転軸モータコントローラ５３ｃさらにはノズル駆動コントローラ５３ａを互いにリンクさせながら制御を行なうことによって行われる。
【００２５】
具体的には、回転するタイヤＴの円心を座標（０，０）の原点と定義する。そして、プリントする画像データの中心位置は、タイヤＴの中心と定義する。プリントが行われている際は、タイヤＴがターンテーブル３３上に固定され、プリントヘッド２３が回転していると解釈してノズル２３ａ〜２３ｆの位置を回転中心からの座標値で表現する。ノズル２３ａ〜２３ｆからインクを吐出すべき位置をドット位置と称し、その位置を一定回転角毎または一定距離毎に決定する。次いで、このドット位置に対応する画像データの画素値を、そのドット位置の表現するデータ値とする。各ノズル２３ａ〜２３ｆのドット位置に対応する画像データ上の座標は、タイヤＴの回転角とノズル２３ａ〜２３ｆの移動量から、回転行列式にて直交座標から極座標に変換して求める。
【００２６】
【数１】
0005914064.tif 000002
【００２７】
次いで、回転行列式による変換によって求めた画像データの座標位置における画素データをコントローラ５０によってサンプリングする。この時に座標値が整数にならない場合は、コントローラ５０は画像処理の補間を行ない、あるいは、サンプリングした画素データの濃度値からノズル２３ａ〜２３ｆから吐出すべきインクの量を算出する際に１ドットで表現出来なかった誤差分については周辺ドットに拡散する誤差拡散方式を使用する等して画像データを適宜に修正してプリントを行う。このようなプリントにおける一連の動作はコントローラ５０の演算装置５１に設けられた記憶装置に記録保存されたプログラムに基づくノズル駆動コントローラ５３ａ、水平移動軸モータコントローラ５３ｂ及び回転軸モータコントローラ５３ｃによって実行される。このようにしてタイヤＴの被プリント面にプリントを行う。
【００２８】
プリント時におけるコントローラ５０による各部の制御は、水平移動軸モータコントローラ５３ｂと回転軸モータコントローラ５３ｃさらにはノズル駆動コントローラ５３ａを互いにリンクさせることにより、例えば、ターンテーブル３３の回転速度とプリントヘッド２３が回転中心に近づくほど速くすることにより螺旋軌道上のプリントヘッド２３とタイヤＴの相対移動速度が均一になるようにしてプリントしたり、ターンテーブル３３の回転数は一定に保持しながらプリントヘッドの移動速度を速めたり、あるいは、ノズル２３ａ〜２３ｆからの各インクの吐出量及び吐出速度を適宜に調整することによって行われる。
【００２９】
［プリンタ装置の動作］
次に、プリント装置１の動作について説明する。
初めに、プリント対象物の被プリント面にプリントすべき絵柄や文字等の画像データを入力部６１を介してコントローラ５０の演算装置５１に記録保存する。そして、プリントを行うべきプリント対象物（タイヤＴ）の被プリント面を上にしてテーブル部３０のターンテーブル３３に載置する。このとき位置決めガイド３１によってタイヤＴはその中心がターンテーブル３３の回転中心に位置されると共に、ターンテーブル３３の表面に設けられた滑り止め部材３６によってしっかりと保持される。そして、ハンドル２９ａを操作してプリントヘッド２３を所定の高さ位置に合わせる。次いで、コントローラ５０のタッチパネル６２の図示しない操作ボタンを押してプリントを開始する。タッチパネル６２上のプリント開始ボタンが押されると水平移動軸モータコントローラ５３ｂと回転軸モータコントローラ５３ｃによってそれぞれ水平軸移動モータ２５及び回転軸モータ３５が作動を開始してプリントを開始する。尚、ターンテーブル３３の回転速度はおおよそ１〜２回転／秒であるが、プリントする絵柄や文字に応じて適宜の速度で回転させることができる。
【００３０】
プリントヘッド２３が被プリント面へのプリント開始位置に位置すると最初にノズル２３ａから白（Ｗ１）のインクが吐出されてプリントが開始される。プリントヘッド２３は回転中心方向に移動しつつターンテーブル３３が回転しているので被プリント面に対するノズル２３ａからの白（Ｗ１）のインクによるプリントは螺旋状に行われることになる。そして、プリントヘッド２３のターンテーブル３３の回転によってノズル２３ｂがノズル２３ａのプリント開始位置に位置するとノズル２３ｂからのプリントが開始されて白（Ｗ２）のインクがプリントされる。そして、ノズル２３ａは新たな被プリント面へ白（Ｗ１）のインクでプリントを行う。さらにプリントヘッド２３が回転中心方向に移動しつつターンテーブル３３が回転してノズル２３ｃがノズル２３ａ及びノズル２３ｂのプリント開始位置に位置すると今度はノズル２３ｃからのプリントが開始されて白（Ｗ１）及び白（Ｗ２）がプリントされた場所に黒（Ｋ）のインクがプリントされる。この動作を順次繰り返しながらプリントヘッド２３はタイヤＴの被プリント面へ螺旋状にプリントが行われる。
【００３１】
このプリントヘッド２３によるプリントは、コントローラ５０のノズル駆動コントローラ５３ａによって画像データに基づき各ノズル２３ａ〜２３ｆからインクを吐出すべきドット位置を一定回転角毎または一定距離毎に決定し、このドット位置に対応する画像データの画素値をそのドット位置の表現するデータ値とし、回転行列式（数１）にて変換した座標位置に基づいて行われる。そして、コントローラ５０の水平移動軸モータコントローラ５３ｂ及び回転軸モータコントローラ５３ｃはプリントヘッド２３とターンテーブル３３の回転速度とを制御して演算装置５１に記憶された画像データに基づく絵柄や文字等を被プリント面に描く。
【００３２】
また、回転行列式（数１）による変換の際に座標値が整数にならない場合やサンプリングした画素データの濃度値からノズル２３ａ〜２３ｆから吐出すべきインクの量を算出する際に１ドットで表現出来なかった誤差分等については、ノズル駆動コントローラ５３ａによって各ノズル２３ａ〜２３ｆから吐出するインクの量を制御することで適宜の画像処理が行われる。
【００３３】
以上の動作によりプリント装置１はプリント対象物であるタイヤＴの側面である被プリント面に所定の絵柄や文字のプリントを行う。
【００３４】
［実施形態の効果］
以上のように、本実施形態によるプリント装置によれば、プリントヘッドの移動を停止させることなく連続してインクを吐出しながらプリントすることができるので短時間にプリントを行うことができるという効果がある。また、従来に比べて簡単な構成でありながらタイヤの側面等のドーナッツ状の面に所望の絵柄や文字をフルカラーでプリントすることができるという効果がある。
【００３５】
以上のように、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は詳述した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能であることはいうまでもない。プリント対象物としてタイヤＴを例にして説明したが、これに限定されるものではなく、リング状、円盤状のものや適宜の形状を備えたプリント対象物にプリントを行うことができる。
【符号の説明】
【００３６】
１      プリント装置
１０      プリント部
１１      架台
２０      プリント本体
２１ａ〜２１ｆ      インクタンク
２３      プリントヘッド
２３ａ〜２３ｆ      ノズル
２４      案内装置
２５      水平軸移動モータ
２６      エアレギュレータ
２８      支持台
２９      ノズル上下移動機構
２９ａ      ハンドル
２９ｂ      ネジ部
２９ｃ      ナット部
３０      テーブル部
３１      位置決めガイド
３３      ターンテーブル３３
３５      回転軸モータ
３６      滑り止め部材
４０      エアコンプレッサ
５０      コントローラ
５１      演算装置
５３ａ      ノズル駆動コントローラ
５３ｂ      水平移動軸モータコントローラ
５３ｃ      回転軸モータコントローラ
６１      入力部
６２      タッチパネル
６３      表示部
Ｔ      タイヤ
【図１】
0005914064.tif 000003
【図２】
0005914064.tif 000004
【図３】
0005914064.tif 000005
【図４】
0005914064.tif 000006
【図５】
0005914064.tif 000007