(57)【要約】三次元分散表面１４、２４、３４、４４、５４、７４、８４、１０４に被覆剤を非接触塗布するための方法及び装置である。この方法には、前記表面上の所定のパターンを形成すべき位置に荷電粒子１５、２５、３５、５５、６５、７５、８５、１０５を塗布するステップであって、前記荷電粒子の各々を個々に前記表面上の所定の位置に導くステップによって塗布するステップが含まれている。荷電粒子を導くステップは、前記表面を貫通して縦方向に展開する力線を有する調整可能電界１２、２２、３２、４２、５２、７２、８２、１０２によって実施され、それにより前記粒子によって前記所定のパターンに従って前記表面上に前記被覆が形成される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元分散表面（１４、２４、３４、４４、５４、７４、８４、１０４）に被覆剤を非接触塗布するための方法であって、前記方法が、
前記表面上の所定のパターンを形成すべき位置に荷電粒子（１５、２５、３５、５５、６５、７５、８５、１０５）を塗布するステップであって、
前記表面を貫通して縦方向に展開する力線を有する調整可能電界（１２、２２、３２、４２、５２、７２、８２、１０２）によって前記荷電粒子の各々を個々に前記表面上の所定の位置に導くことによって塗布するステップを含み、それにより前記粒子によって前記所定のパターンに従って前記表面に前記被覆が形成される方法。
【請求項２】
前記電界が、少なくともその力線の一部が前記表面を交差するように印加される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記縦方向の前記力線が、６０°と１２０°の間の一定の角度インターバルで前記表面を貫通して展開する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記粒子を前記表面に塗布する位置を制御するべく前記電界の分布を調整するステップをさらに含む、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記粒子を前記表面に塗布する位置を制御するべく、前記粒子を放出するための手段（１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、１００）と前記表面の相対位置を調整するステップをさらに含む、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記粒子を前記表面に塗布する位置を制御するべく、前記粒子を放出するための手段（１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、１００）と前記表面の相対運動を調整するステップをさらに含む、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
電極（１１、２１、３１、４１、５１、７１、１０１）と前記粒子を放出するための手段（１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、１００）の間の前記表面に前記電界が印加される、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記電極が前記表面を含む対象によって形成された、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記表面が前記電極と前記粒子を放出するための前記手段の間に配置された、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記粒子を前記表面に塗布する位置を制御するべく、前記電極の位置を前記表面の位置に対して移動させるステップをさらに含む、請求項７から９までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記粒子が粘着性飛沫の形態をしている、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記飛沫がインクを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記粒子がインクを含む、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記粒子がインクジェット印刷によって塗布される、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記被覆がイメージである、前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記イメージを表すイメージ情報及び前記表面を表す情報から開始し、前記イメージ情報を補償済みイメージ情報に変換するステップと、
前記補償済みイメージ情報に基づいて前記イメージを非接触塗布によって前記表面に転写するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記イメージ情報が、前記表面上の前記イメージの非一様伸張の形態のひずみが小さくなるように変換される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
三次元分散表面（１４、２４、３４、４４、５４、７４、８４、１０４）に被覆剤を塗布するためのデバイスであって、前記デバイスが、
荷電粒子（１５、２５、３５、５５、６５、７５、８５、１０５）を放出するための手段（１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、１００）と、
前記粒子を放出するための前記手段との間に電界（１２、２２、３２、４２、５２、７２、８２、１０２）を形成するための電極（１１、２１、３１、４１、５１、７１、１０１）であって、前記粒子を前記表面に導き、それにより前記粒子が前記被覆を形成するよう、前記電界が前記表面を貫通して縦方向に展開する力線を有する電極と、
予めパターンを決定するための手段であって、前記パターンに従って前記粒子が前記被覆を形成するようになされた手段とを備えたデバイス。
【請求項１９】
前記力線が前記表面と交差する、請求項１８に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記粒子を放出するための前記手段が、本質的に前記表面に向かう方向に前記粒子を放出するようになされた、請求項１８又は１９に記載のデバイス。
【請求項２１】
前記粒子を前記表面に塗布する位置を制御するべく前記電界を調整するようになされた制御手段（３６、４６、１０６）をさらに備えた、請求項１８から２０までのいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２２】
前記制御手段が、さらに、前記粒子を放出するための前記手段によって前記粒子の放出を制御するようになされた、請求項２１に記載のデバイス。
【請求項２３】
前記制御手段が、さらに、前記粒子を前記表面に塗布する位置を制御するべく、前記粒子を放出するための前記手段に対する前記表面の位置を制御するようになされた、請求項２１又は２２に記載のデバイス。
【請求項２４】
前記制御手段が、さらに、前記粒子を前記表面に塗布する位置を制御するべく、前記粒子を放出するための前記手段に対する前記表面の運動を制御するようになされた、請求項２１から２３までのいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２５】
前記制御手段が、さらに、前記粒子を前記表面に塗布する位置を制御するべく、前記電極に対する前記表面の位置を制御するようになされた、請求項２１から２４までのいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２６】
前記粒子が粘着性飛沫の形態をしている、請求項１８から２５までのいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２７】
前記飛沫がインクを含む、請求項２６に記載のデバイス。
【請求項２８】
前記粒子がインクを含む、請求項１８から２７までのいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２９】
荷電粒子を放出するための前記手段が、インクジェット印刷ノズル（１３、２３、３３、４３、５３、６３）を備えた、請求項１８から２８までのいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項３０】
前記被覆がイメージである、請求項１８から２９までのいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項３１】
前記イメージを表すイメージ情報及び前記表面を表す情報から開始し、前記イメージ情報を補償済みイメージ情報に変換するための手段と、
前記補償済みイメージ情報に基づいて前記イメージを非接触塗布によって前記表面に転写するための手段をさらに備えた、請求項３０に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元分散表面に非接触で被覆剤を塗布するためのデバイス及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製品をテキスト及びイメージで装飾すること、すなわち被覆は、広範囲に渡る産業で広く実施されているが、この装飾は、ほとんどの場合、二次元で実施されている。つまり、製品の平らな表面に二次元イメージなどの二次元装飾が施されている。製品の三次元分散表面への三次元装飾は、現時点では普及していない。
【０００３】
今日、業界で最も広く使用されている、消費者エレクトロニクス或いは玩具などの中間サイズの製品をテキスト及びイメージで三次元装飾する方法は、最初にフィルムに装飾が印刷され、続いて、製品に装飾が付着するよう、フィルムが製品に適用される点で間接的であるが、これらの方法には、複雑で、時間がかかり、且つ、高価であるといういくつかの欠点がある。
【０００４】
装飾を最初にフィルムに印刷することなく直接非平坦三次元分散表面に印刷するいくつかの方法が開発されている。
【０００５】
ＵＳ  ５  ８３１  ６４１に、インクジェットを使用した三次元印刷方法が記載されている。この方法の着想は、インクジェット・プロッタのインクジェット・ノズルが存在している場所に実質的に平行に、且つ、該場所から若干間隔を隔てた平面内に対象の表面を自動的に維持するように機能する位置決め装置を使用して対象の三次元表面に印刷することである。この印刷方法は簡単ではあるが、表面が複雑な形状である場合、高度な位置決め力学が必要である。
【０００６】
また、ＵＳ  ２００１／００１９３４０  Ａ１に、インクジェットを使用した別の三次元印刷方法が記述されている。この方法によれば、印刷する対象の表面が複数の目標領域に分割され、その各々に二次元投影平面が近接し、分割された目標領域の各々が投影平面に平行に移動している間、目標部分の各々に投影された部分イメージがインクジェット・プリントヘッドによって印刷される。この方法によれば位置決め力学を使用する必要性が減少するが、この方法は、投影平面及びプリントヘッドに対する対象表面の傾斜によるイメージ劣化の問題を抱えている。
【０００７】
ＧＢ  ２３５１６８２  Ａ１には、絶縁基板若しくは導電性に乏しい基板、たとえば瓶、容器或いは他の入れ物のベースなどの選択された表面領域に被覆剤、典型的には塗料を吹き付ける装置及び方法が記載されている。吹き付けられた被覆剤物質が、電極手段によって確立される静電界によって該選択された表面領域に引き付けられ、該領域を通過する。プレートの形態の導電部材が静電界中に該選択された表面領域に隣接して配置され、該選択された表面領域と境をなす基板の表面領域をマスクするように配列されている。この方法は、他のマスキング構造に勝る利点を有しており、被覆された領域と被覆されていない領域の間に明瞭な境界が形成されるが、記載されている方法は塗料の吹付けに適しており、テキスト及びイメージの印刷には適していない。
【０００８】
二次元表面に印刷するための今日の従来インクジェット印刷システムが、ＵＳ  ４  ６９５  ８４８に記載されている。この文書によれば、滴下生成器によってインク飛沫が生成される。生成された飛沫は、最初に電荷を帯びた後、飛沫が辿る経路の両側に配置された電極対によって偏向する。この偏向は、たとえばイメージ若しくは文字のピクセル全体をプリントヘッドを移動させることなくカバーするために使用されており、また、印刷と非印刷を切り換えるために使用されている。印刷表面に当たらない飛沫は偏向し、側溝に収集される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、三次元分散表面に被覆剤を塗布するための代替且つ改良型方法及びデバイスを提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は、イメージを著しく劣化させることなく非接触で三次元分散表面に適用するための方法及びデバイスを提供することである。
【００１１】
本発明の他の目的は、被覆に先立って対象表面をマスキングする必要のない方法及びデバイスを提供することである。
【００１２】
本発明のさらに他の目的は、周囲の表面に撒き散らすことなく対象表面を粒子で被覆することができる方法及びデバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
これら及び他の目的の少なくともいくつかを達成するために、特許請求の範囲の請求項１に定義されている方法及び請求項１８に定義されているデバイスが提供される。本発明の好ましい実施例は、従属請求項に定義されている。
【００１４】
より詳細には、本発明によれば、非接触で三次元分散表面に被覆剤を塗布するための方法には、前記表面を貫通して縦方向に展開する力線を有する調整可能電界によって荷電粒子の各々を個々に前記表面上の所定の位置に導くことによって、前記表面上の所定のパターンを形成すべき位置に前記荷電粒子を塗布するステップが含まれており、それにより前記粒子によって前記所定のパターンに従って前記表面に前記被覆が形成される。
【００１５】
本明細書において定義されているように、「被覆」は、イメージ、テキスト等での装飾及びワニス装飾或いは１つ又は複数の色を使用した塗装を含むあらゆるタイプの被覆を意味している。
【００１６】
被覆剤の「非接触塗布」は、本明細書においては、表面と塗布手段が接触しない非衝撃塗布として定義されている。前記被覆剤を形成している粒子は、塗布手段から大気中へ放出され、表面に当たる。インクジェット印刷、エアブラシ及び他の吹付け塗装は、非接触塗布の一例である。
【００１７】
「前記表面上の所定の位置」は、本明細書においては、前記表面上の特定の目標領域内の位置として定義され、目標領域は、予め決定され、粒子サイズ及び使用する機器の精度によって許容される微小表面部分領域を構成している。
【００１８】
「所定のパターン」は、たとえば表面を装飾する所望のテキスト若しくはイメージを構築するべく予め決定されるパターンである。
【００１９】
したがって粒子は、電界によって、粒子が前記表面へのその経路内の電界の力線を辿るように表面へ導かれる。より詳細には、粒子は、電界の力線の方向を移動するべく奮闘する。力線は、被覆を施すべき表面を貫通して縦方向に展開しているため、粒子が表面に引き付けられ、それにより表面に前記被覆が形成される。
【００２０】
本発明によれば、前記表面上の所定のパターンを形成すべき位置に前記粒子が塗布される。これは、たとえば所定のテキスト若しくはイメージを共通のインクジェット・プリンタを使用して用紙に印刷する方法に対応する方法で達成することができる。したがって、所定のパターンを形成するべく前記表面上の所定の位置に粒子を塗布することにより、テキスト及びイメージを三次元分散表面に印刷することができる。「吹付け粒子」の各々が表面に当たる位置は予め決定されていないため、たとえば色が異なる表面の吹付け塗装にはマスキングが必要であるが、高い精度で異なる色の印刷を実施することができるため、マスキングは不要である。
【００２１】
また、粒子を電界によって三次元分散表面に導くことにより、プリントヘッドに対する表面の傾斜によるイメージの著しい劣化を伴うことなく表面にテキスト若しくはイメージを印刷することができる。より詳細には、表面がプリントヘッドに対して傾斜しているにもかかわらず、表面に対してほぼ直角に電界の力線を展開させることができる。したがって、ほぼ直角に粒子が表面に衝突するため、イメージを劣化させ、ぼやけたイメージをもたらすことになる表面上の粒子の広がりが小さい。また、この利点の結果として、精度の高い印刷を達成し、且つ、イメージの劣化を回避するために必ずしもプリントヘッドを表面に平行に配置する必要がないため、高度な位置決め力学の必要性が減少する。
【００２２】
たとえば複数の放出ノズルを備えたプリントヘッドを使用する場合、粒子を帯電した状態で電界によって表面に導くことにより、いくつかの物理法則を利用することができる。第１に、等しく帯電した粒子は互いに反発し、第２に、電界の互いに異なる力線は交差しないため、隣接する放出ノズルから放出された粒子は、表面に向かう非交差経路を個別に採択することになる。これらの物理法則により、隣接する放出ノズルから放出された粒子が衝突する危険が最小化される。
【００２３】
代替実施例では、粒子を前記表面上の所定の位置に導くべく、前記電界の代わりに、或いは前記電界と組み合わせて磁界が使用されている。被覆を施すべき表面を貫通して縦方向に展開する磁束線を有する磁界を印加し、且つ、粒子が磁性体からなっている場合、前記表面に粒子が引き付けられる。
【００２４】
本発明の一実施例によれば、前記電界は、少なくともその力線の一部が前記表面を交差するように印加される。それにより、粒子は、表面に衝突するまでこれらの少なくとも一部の力線を辿ることになる。
【００２５】
本発明の他の実施例によれば、前記縦方向の前記力線は、６０°と１２０°の間の一定の角度インターバルで前記表面を貫通して展開している。力線と表面の間の角度をこのインターバルの範囲内に維持することにより、粒子が表面に傾斜して衝突することによるイメージの劣化を微々たるものにすることができるが、粒子サイズ、材料特性など、イメージ品質に影響する他の多くの要因が存在している。
【００２６】
他の実施例では、上記方法には、前記粒子を前記表面に塗布する位置を制御するべく前記電界の分布を調整するステップがさらに含まれている。電界の分布を調整することができるいくつかの方法が存在しており、これらの方法を使用して、粒子を塗布する表面位置を制御することができる。
【００２７】
本発明の他の実施例では、上記方法には、前記粒子を前記表面に塗布する位置を制御するべく、前記粒子を放出するための手段と前記表面の相対位置を調整するステップがさらに含まれている。
【００２８】
本発明のさらに他の実施例では、上記方法には、前記粒子を前記表面に塗布する位置を制御するべく、前記粒子を放出するための手段と前記表面の相対運動を調整するステップがさらに含まれている。前記粒子を表面に塗布する位置の制御には、表面と前記粒子を放出するための手段の相対位置だけではなく、それらの相対運動も考慮されている。
【００２９】
他の実施例では、電極と前記粒子を放出するための手段の間の前記表面に前記電界が印加される。
【００３０】
特定の実施例では、前記表面からなる対象によって前記電極が形成されている。したがって、前記粒子を引き付ける電位は表面に直接印加される。
【００３１】
他の特定の実施例では、前記電極と前記粒子を放出するための前記手段の間に前記表面が配置されている。したがってこの実施例では、前記粒子を引き付ける電位は個別の電極に印加される。この電極は、前記粒子を放出するための手段に対する関係において前記表面の後方に配置することができる。
【００３２】
さらに他の特定の実施例では、上記方法には、前記粒子を前記表面に塗布する位置を制御するべく、前記電極の位置を前記表面の位置に対して移動させるステップがさらに含まれている。
【００３３】
一実施例では、前記粒子は、粘着性飛沫の形態をしており、その粘性は、たとえば５ｃＰないし２５ｃＰである。前記粒子が粘着性飛沫の形態をしている利点の１つは、粘着性飛沫が容易に表面に粘着することである。
【００３４】
他の実施例では、前記飛沫はインクからなっている。本明細書において定義されているように、インクは、所与の印刷温度で粘着性であり、且つ、表面に粘着させるべくプリントヘッドから放出させることができる任意の印刷可能物質を意味している。このインクは着色することができ、或いはいくつかの他の所望の特性、たとえばワニス効果、反射性、耐磨耗性、耐火性等を持たせることも可能である。
【００３５】
さらに他の実施例では、前記粒子はインクからなっている。
【００３６】
さらに他の実施例では、インクジェット印刷によって前記粒子が塗布される。本発明を実施するべくインクジェット印刷分野の従来技術を有利に利用することができ、たとえばインクジェット技術により、被覆を施すべき表面への粒子の極めて正確な位置決めが提供される。
【００３７】
本発明の他の実施例によれば、前記被覆はイメージである。
【００３８】
他の実施例によれば、上記方法には、
前記イメージを表すイメージ情報及び前記表面を表す情報から開始し、前記イメージ情報を補償済みイメージ情報に変換するステップと、
前記補償済みイメージ情報に基づいて前記イメージを非接触塗布によって前記表面に転写するステップがさらに含まれている。
【００３９】
前記イメージを表す前記イメージ情報は、データ・ファイル、たとえばビットマップ・ファイルの形態にすることも、或いはそのイメージに関する情報を引き出すことができる他の情報構造にすることもできる。また、前記表面を表す前記情報も、データ・ファイルの形態或いは他の情報構造にすることができる。
【００４０】
三次元分散表面に一方向から非接触で印刷されるイメージは、プリントヘッドに対して傾斜しているすべての表面部分で多かれ少なかれ劣化する。このイメージ劣化は、部分的には上で言及したイメージ劣化によるものであるが、イメージひずみによるものでもある。イメージひずみは、表面上のイメージのピクセル間の空間が傾斜によって大きくなることによるものである。つまり、イメージひずみは、三次元表面への適用の際の非一様なイメージの伸張によるものである。
【００４１】
この実施例によれば、表面への適用に先立ってイメージのひずみを補償することによってひずみが除去される。イメージは、本明細書においては、前記補償済みイメージ情報を介して補償済み状態、つまり表面の形状によって生じるひずみに対してイメージがいわゆる「逆方向」にひずんだ状態に変換される。したがって、補償済みイメージが表面に適用されると、そのイメージは、表面の形状によって「無ひずみ」のイメージになる。
【００４２】
さらに他の実施例によれば、前記イメージ情報は、前記表面上の前記イメージの非一様伸張の形態のひずみが小さくなるように変換される。
【００４３】
また、本発明によれば、三次元分散表面に被覆剤を塗布するためのデバイスが提供される。このデバイスは、荷電粒子を放出するための手段と、前記粒子を放出するための前記手段との間に電界を形成するための電極であって、前記粒子を前記表面に導き、それにより前記粒子が前記被覆を形成するよう、前記電界が前記表面を貫通して縦方向に展開する力線を有する電極と、予めパターンを決定するための手段であって、該パターンに従って前記粒子が前記被覆を形成するようになされた手段とを備えている。
【００４４】
本発明の一実施例によれば、前記粒子を放出するための前記手段は、本質的に前記表面に向かう方向に前記粒子を放出するようになされている。
【００４５】
本発明の他の実施例によれば、前記デバイスは、前記粒子を前記表面に塗布する位置を制御するべく前記電界を調整するようになされた制御手段をさらに備えている。
【００４６】
本発明の他の実施例では、前記制御手段は、さらに、前記粒子を放出するための前記手段によって前記粒子の放出を制御するようになされている。
【００４７】
他の実施例では、前記制御手段は、さらに、前記粒子を前記表面に塗布する位置を制御するべく、前記粒子を放出するための前記手段に対する前記表面の位置を制御するようになされている。
【００４８】
さらに他の実施例では、前記制御手段は、さらに、前記粒子を前記表面に塗布する位置を制御するべく、前記粒子を放出するための前記手段に対する前記表面の運動を制御するようになされている。
【００４９】
他の実施例では、前記制御手段は、さらに、前記粒子を前記表面に塗布する位置を制御するべく、前記電極に対する前記表面の位置を制御するようになされている。
【００５０】
本発明の他の実施例では、前記粒子は粘着性飛沫の形態をしている。
【００５１】
他の実施例では、前記飛沫はインクからなっている。
【００５２】
さらに他の実施例では、前記粒子はインクからなっている。
【００５３】
さらに他の実施例では、荷電粒子を放出するための前記手段は、インクジェット印刷ノズルを備えている。
【００５４】
本発明の他の実施例によれば、前記被覆はイメージである。
【００５５】
本発明のさらに他の実施例によれば、前記デバイスは、さらに、
前記イメージを表すイメージ情報及び前記表面を表す情報から開始し、前記イメージ情報を補償済みイメージ情報に変換するための手段と、
前記補償済みイメージ情報に基づいて前記イメージを非接触塗布によって前記表面に転写するための手段を備えている。
【実施例】
【００５６】
以下、本発明について、添付の図面を参照してより詳細に説明する。
【００５７】
図１は、荷電粒子を放出するための手段、ここではプリントヘッド１０の形態の手段、及びプリントヘッド１０との間に電界１２を形成するための電極１１を備えた、本発明によるデバイスの一実施例を示したものである。
【００５８】
荷電粒子を放出するための手段は、インクジェット印刷デバイスのプリントヘッドの形態にすることができるが、荷電粒子を表面に個別に塗布することができる他の技法を使用することも可能である。
【００５９】
プリントヘッド１０は、被覆を施すべき三次元分散表面１４に向かって荷電粒子を放出するようになされた放出ノズル１３を備えている。荷電粒子は、たとえばチャージ電極（図示せず）によって、或いは電子放射（同じく図示せず）によって、放出ノズル１３からの放出に先立って帯電させることができる。
【００６０】
電極１１は、この実施例に示すような球の形態若しくはシリンダの形態にすることができ、或いは被覆を施すべき表面の特定の形状に適した他の任意の形状を持たせることができる。
【００６１】
電界１２は、この実施例ではプリントヘッド１０と電極１１の間の電位の差によって確立されている。図１では、これは、プリントヘッド１０の電位Ｖ１と電極１１のもう１つの別の電位Ｖ２で示されている。電位Ｖ２の方が電位Ｖ１より高い場合、荷電粒子は負に帯電し、電極１１に引き付けられる。
【００６２】
この実施例では、荷電粒子は、荷電インク飛沫１５の形態を取っている。
【００６３】
インクには、水をベースとするもの或いは油をベースとするもの若しくは溶媒をベースとするものを使用することができ、ＵＶ硬化性のものを使用することもできる。また、インクは、プリントヘッドからの放出に先立つ加熱によって固体から液体へ相が変化するものであっても良い。インクは着色することができ、或いはいくつかの他の所望の特性、たとえばワニス効果、反射性、耐磨耗性、耐火性等を持たせることも可能である。
【００６４】
対象の三次元分散表面１４に被覆を施す場合、電界１２は、電界１２の力線が表面１４を交差するように表面１４に印加される。ほとんどの場合、これは、電極１１がプリントヘッド１０に対する関係において表面１４の後方に配置されることを意味している。次に、プリントヘッド１０の放出ノズル１３が表面１４に向かって荷電インク飛沫１５を放出する。電極１１によって引き付けられるインク飛沫１５は、電界１２の力線の方向を移動するべく奮闘する。力線は表面１４を交差しているため、表面１４にインク飛沫１５が衝突し、一体となって被覆を形成する。したがってインク飛沫１５は、電界１２によって表面１４に導かれる。
【００６５】
インク飛沫１５は、電界１２によって表面１４に向かって導かれるため、放出ノズル１３の方向は、必ずしも厳密に表面１４に向いている必要はなく、本質的に表面１４の方向に向かってインク飛沫１５が放出されるだけで十分である。つまり、放出ノズル１３は、表面１４から若干外れた位置に向かって配置することができる。
【００６６】
たとえば電界１２の強度を変更することによって、或いはプリントヘッド１０を表面１４に対して移動させることによって電界１２を調整し、それにより表面１４の他の部分をインク飛沫１５で被覆することができる。
【００６７】
インク飛沫１５が表面１４に衝突する実際の位置は、「試行錯誤」によって予め決定することができる。これは、プリントヘッド１０、電極１１及び被覆を施すべき表面１４の間の相対位置の良好な組合せ、及び電界１２の強度を決定するべく、たとえば「試験」表面１４に電界１２を印加し、次に、被覆を施すべき表面１４の個々の位置に対する「試験」被覆を実行することによって実施される。個々の表面位置に対して決定された組合せは、データ・ベースに保存することができるため、特定のタイプの被覆表面に対する全「被覆セッション」を予めプログラムし、被覆を施すべき全く同じ表面を備えた後続するアイテムの各々に自動的に実行することができる。
【００６８】
別法として、或いは追加として、コンピュータ・プログラムによるシミュレーションによってインク飛沫１５が表面１４に衝突する実際の位置を予め決定することも可能である。
【００６９】
インク飛沫１５の放出は、別の方法で実施することもできる。インク飛沫を放出するための一般的な方法の１つは、「連続インクジェット」と呼ばれている方法で、連続したインク飛沫の流れが表面に向かって放出される。インク飛沫を放出するためのもう１つの一般的な方法は、「ドロップ・オン・デマンド」と呼ばれている方法で、必要に応じて飛沫が放出される。
【００７０】
図１に示す実施例では、プリントヘッド１０と電極１１の間に電界１２が確立されている。実際、プリントヘッドから放出されるインク飛沫が電極によって引き付けられる限り、実際のポイント（そのポイントとポイントの間に電界が確立される）は任意であり、したがってプリントヘッドから展開する電界に代わって、プリントヘッドの近傍の他のポイントから展開する電界を使用することも可能である。
【００７１】
また、被覆を施すべき表面の背後に配置される個別の電極に代わって、被覆を施すべき表面の一部である対象自体を使用して電極を形成することも可能である。
【００７２】
図２は、このような代替実施例を示したもので、プリントヘッド２０と被覆を施すべき表面２４からなる対象２１の間に電界２２が確立されている。この実施例では、プリントヘッド２０に電位Ｖ１が印加され、対象２１にもう１つの電位Ｖ２が直接印加されている。したがって、プリントヘッド２０の放出ノズル２３から放出される荷電インク飛沫２５は表面２４に引き付けられ、表面２４に衝突するまで、表面２４から展開している力線の方向を移動するべく奮闘することになる。
【００７３】
図３は、本発明による、被覆を施すべき表面とプリントヘッドの相対位置及び運動を制御するための手段を備えたデバイスの一実施例を示したものである。この「制御手段」は、適切な任意のディジタル若しくはアナログ制御デバイスの形態を取ることができる。図３では、プリントヘッド３０の放出ノズル３３から放出されるインク飛沫３５の表面３４上の位置は、制御手段３６によって制御されている。
【００７４】
表面３４に対するプリントヘッド３０の位置に無関係に、プリントヘッド３０と、図３ではプリントヘッド３０に対する関係において表面３４の後方に配置されている電極３１との間に確立される電界３２の力線は、常に表面３４と交差し、それにより荷電インク飛沫３５が表面３４に向かって引き付けられる。
【００７５】
図３では、表面３４に対するプリントヘッド３０の位置は、自由度１若しくは自由度２の範囲内で変更する（１つの平面内で移動させる）ことができる。より高度な正確性が要求されるアプリケーション向けの他の実施例では、自由度３の範囲内（空間中の複数の平面内）でプリントヘッドを移動させることができる。
【００７６】
図４は、本発明によるデバイスの他の実施例を示したもので、図３に示すデバイスと同様、被覆を施すべき表面４４の位置及びプリントヘッド４０に対する電極４１の位置を変更することができる。プリントヘッド４０及び電極４１の位置は、制御手段４６によって制御されている。表面４４に対する電極４１の移動は、プリントヘッド４０の移動と相俟って、プリントヘッド４０と電極４１の間に確立される電界４２の分布を調整する可能性をさらに付与している。
【００７７】
図５は、プリントヘッド５０の放出ノズル５３が指している、荷電インク飛沫５５を放出する方向に平行の表面５４に被覆剤を塗布する可能性を示したものである。プリントヘッド５０及び電極５１を適切な位置に配置することにより、プリントヘッド５０と電極５１の間の電界５２を一定の許容角度で表面５４と交差させることができるため、電界５２によって導かれたインク飛沫５５が表面５４に衝突する際に、インク飛沫５５が表面５４上でまばらに広がることはない。
【００７８】
力線が６０°と１２０°の間の許容角度インターバルで表面５４と交差するよう、電界５２を調整することができる。力線に必要なことは、このインターバルの範囲内の角度を表面５４に最も近い部分に持たせることのみであることに留意されたい。表面から遠ざかるにつれて、表面５４と関連して力線を他の角度に向けて曲げることができる。また、このインターバルの範囲内の交差角度は、表面５４からなる対象中で電界が終ることを否定するものではなく、また、プリントヘッドに対してもう一方の側の表面上で力線が連続することを否定するものではないことに留意されたい。
【００７９】
被覆を施すべき表面が平行ではなく、プリントヘッド５０の放出ノズル５３が指している方向に対して直角をなしている場合、或いは若干傾斜している場合、放出ノズル５３の表面に向かう方向の直線をインク飛沫が追従すれば、表面に対する最良の衝突角度を達成することができる。このような場合、電極５１を帯電することなく被覆を施すことができる。
【００８０】
図６は、本発明によるデバイスの一実施例の一部を示したもので、プリントヘッド６０は、複数の放出ノズル、この実施例では４つの放出ノズル６３を備えている。異なる放出ノズル６３に、たとえば異なる色のインク飛沫６５を放出させることができる。
【００８１】
図７ａは、花が装飾されたカップを示したものである。このような装飾は、本発明によるデバイスによってカップ或いは他の対象に印刷することができる。図７ｂは、本発明によるデバイスの一実施例による、図７ａに示すカップの装飾を示したものである。図７ｂに示すように、プリントヘッド７０とカップ内の電極７１の間に確立された電界７２によって、カップの外部表面７４にインク飛沫７５が導かれている。装飾パターンは、用紙にテキスト若しくは装飾を印刷するべく通常のインクジェット・プリンタを予めプログラムする方法と同様の方法で、デバイスの制御手段に予めプログラムすることができる。
【００８２】
図８は、本発明によるデバイスによる移動電話シェル８４の被覆を示したものである。通常、移動電話シェルのような製品部品は、いくつかの吹付け塗装技法を使用して被覆されるが、このような技法が抱えている問題は、シェルが塗装されるだけでなく、その周囲まで塗装されることである。この点に関して、本発明によるデバイスは有利である。第１に、電界８２によってインク飛沫８５がシェルに導かれるため、インク飛沫８５がシェル８４以外の場所に落下する危険が減少し、第２に、本発明は、シェル８４に対するプリントヘッド８０の高い精度での位置決め、及びシェル８４の孔中の「非印刷」を選択する可能性など、すべての共通インクジェット印刷技法を利用することができる。
【００８３】
図９は、吹付け塗装による被覆に対する本発明によるデバイスによる被覆のもう１つの利点を示したものである。異なる色を使用してデバイスを吹付け塗装するためにはマスキングが必要であるが、本発明によるデバイスを使用した異なる色の塗装は、高い精度で実施することができるため、マスキングは不要である。
【００８４】
図１０は、本発明による、荷電粒子を放出するための手段、ここではプリントヘッド１００の形態の手段、及びプリントヘッド１００との間に電界１０２を形成するための電極１０１を備えたデバイスの他の実施例を示したもので、図１に示す実施例と類似している。電界１０２の強度を変更することによって、或いはプリントヘッド１００を印刷すべき表面１０４に対して移動させることによって電界１０２を調整し、それにより表面１０４の異なる部分をインク飛沫１０５で被覆することができる。
【００８５】
図１０に示すデバイスは、計算デバイス、ここでは、プリントヘッド１００を備えたインクジェット・プリンタに接続されたパーソナル・コンピュータ（ＰＣ）１０６の形態の計算デバイスと、表面１０４から試験パターンを読み取るための手段、ここでは、同じくＰＣ１０６に接続されたフレーム・グラッバ・カード（ｆｒａｍｅ  ｇｒａｂｂｅｒ  ｃａｒｄ）を備えたビデオ・カメラ１０７の形態の手段と、１つ又は複数のミラー１０８をさらに備えている。ビデオ・カメラ１０７の代わりに、或いはビデオ・カメラ１０７に追加してディジタル・カメラを使用することも可能である。
【００８６】
この実施例では、最初にプリントヘッド１００を使用して表面１０４に二次元試験パターンが適用される。この試験パターンは、たとえばバー・パターン中に配列されたブラック座標ポイントからなっていても良い。
【００８７】
次に、ビデオ・カメラ１０７によって表面からＰＣ１０６に試験パターンが読み取られる。表面１０４に試験パターンを印刷する目的は、表面１０４に印刷されたイメージの電界及びプリントヘッド１００に対する表面１０４の傾斜によるひずみを決定することである。印刷された試験パターンを二次元平面に展開すると、このひずみは、二次元平面内の元の座標ポイントに対する印刷された展開座標ポイントの置換として見ることができる。試験パターンを二次元平面に展開するために、より詳細には弾性展開するためにミラー１０８が使用される。ミラー１０８を表面１０４の頂部の平らな部分に対して４５°傾斜させることにより、表面１０４の一方の面を頂部の平らな部分が存在している二次元平面と同じ二次元平面に展開することができる。この単純な展開技法が機能するのは、単純な三次元表面形状に対してのみである。表面の形状がもっと複雑な形状である場合は、たとえば表面を走査し、次に、コンピュータ・プログラムを使用してモデル化し、且つ、展開することができる。
【００８８】
試験パターンのひずみは、コンピュータ・プログラムを使用して決定される。試験パターンのひずみが決定されると、ひずみを補償する補償パターンが計算される。この計算は、元の試験パターン座標をひずみの方向とは反対の方向へ移動させることによって実施される。
【００８９】
この補償パターンによって表面１０４への所望の印刷イメージを補償済み状態へ変換することができるため、イメージひずみが小さくなる。この変換は、たとえば補間法によって実施することができる。
【００９０】
また、本発明によるデバイスは、図に示す実施例に使用されている電極以外の他の案内電極を備えることができる。また、被覆を施すべき表面上の正確な位置に荷電粒子を導くべく、磁界を電界と組み合わせて使用することも可能である。
【００９１】
本発明は、広範囲に渡る分野及び産業に適用することができる。家庭用品、エレクトロニクス、玩具、スポーツ用品、衣服、流行製品及びパッケージのラベルの印刷或いは装飾はその一例である。
【００９２】
当分野の技術者には、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく上で説明したデバイス及び方法に修正を加えることができることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の基本原理を示す、本発明によるデバイスの一実施例の略図である。
【図２】図１に示す実施例の代替実施例であり、同じく本発明の基本原理を示す、本発明によるデバイスの他の実施例の略図である。
【図３】被覆を施すべき表面とプリントヘッドの相対位置及び相対運動を制御するための手段を示す、本発明によるデバイスの他の実施例の略斜視図である。
【図４】被覆を施すべき表面の電極及びプリントヘッドの両方に対する位置を制御するための手段を示す、本発明によるデバイスの他の実施例の略斜視図である。
【図５】扱いにくい表面の被覆を示す、本発明によるデバイスの他の一実施例の略図である。
【図６】複数の放出ノズルを備えた、本発明によるデバイスの一実施例の一部を示す略斜視図である。
【図７ａ】装飾が施されたカップを示す略斜視図である。
【図７ｂ】本発明によるデバイスを使用した、図７ａに示すカップの装飾を示す略図である。
【図８】本発明によるデバイスを使用した、移動電話シェルの被覆を示す略斜視図である。
【図９】本発明によるデバイスを使用した、表面の一部の被覆を示す略斜視図である。
【図１０】本発明によるデバイスの他の実施例を示す略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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2005532162.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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