(57)【要約】      （修正有）【課題】物体の表面にインクを直接付着させるための印刷システムに関し、より詳細には、物体に印刷中に対物直接印刷システムに物体を確実に保持する装置を提供する。【解決手段】物体ホルダは、物体の表面上にマーキング材料を射出するように構成された少なくとも１つの印刷ヘッドによって形成された平面に平行に配置された支持部材を摺動可能に横切るように構成された背部支持部を有する。上アームおよび下アームは、背部支持部に取り付けられている。少なくとも１つの保持ビットが上アームおよび下アームのそれぞれに取り付けられ、連帯して物体を物体ホルダに保持する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を対物直接印刷システムに保持するための物体ホルダであって、
対物直接印刷システムの少なくとも１つの印刷ヘッドによって形成された平面に平行に配置された支持部材を摺動可能に横切るように構成された背部支持部と、
前記背部支持部に取り付けられた上アームおよび下アームと、
前記上アームおよび下アームの各々に取り付けられた少なくとも１つの保持ビットであって、連帯して物体を前記物体ホルダに保持する保持ビットと、
を含む、物体ホルダ。
【請求項２】
前記上アームと下アームとの距離は、異なるサイズの物体を保持するように調節可能である、請求項１に記載の物体ホルダ。
【請求項３】
前記保持ビットは取り外し可能であり、したがって他の保持ビットと交換可能である、請求項１に記載の物体ホルダ。
【請求項４】
少なくとも１つの保持ビットは、前記物体に保持力を与えるために真空によって補助される吸引カップを備える、請求項１に記載の物体ホルダ。
【請求項５】
保持ビットの一端は前記保持ビットの他端から付勢されている、請求項１に記載の物体ホルダ。
【請求項６】
物体の表面に印刷するための対物直接印刷システムであって、
マーキング材料を物体の表面上に射出するように構成された少なくとも１つの印刷ヘッドと、
前記印刷ヘッドによって形成される平面に平行に配置された支持部材と、
物体ホルダであって、
前記支持部材を摺動可能に横切るように構成された背部支持部と、
前記上アームおよび下アームの各々に取り付けられた少なくとも１つの保持ビットであって、連帯して前記物体を前記物体ホルダに保持する保持ビットと、
を含む物体ホルダと、
前記物体が前記印刷ヘッドを通過する際に、前記印刷ヘッドに、前記物体ホルダによって保持された前記物体上にマーキング材料を射出させるように構成されたコントローラと、
を含む、印刷システム。
【請求項７】
前記物体ホルダに前記支持部材を摺動可能に横切るように動作可能にさせるためのアクチュエータをさらに備える、請求項６に記載の対物直接印刷システム。
【請求項８】
プーリに接触するベルトをさらに備え、前記プーリの１つは、前記プーリに前記ベルトを前記プーリの周りで移動させ、かつ前記物体ホルダに前記印刷ヘッドを通過させる前記アクチュエータに動作可能に接続される、請求項７に記載の対物直接印刷システム。
【請求項９】
前記ベルトは前記プーリの周りに巻き掛けられて無端ベルトを形成し、前記無端ベルトと係合する追加のプーリであって、前記無端ベルトの動きに応じて前記追加のプーリを回転させて前記物体ホルダを移動させる追加のプーリをさらに備える、請求項８に記載の対物直接印刷システム。
【請求項１０】
前記支持部材は、前記支持部材の一端が前記支持部材の他端よりも高い重力ポテンシャルになることができるように配向されている、請求項６に記載の対物直接印刷システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体の表面にインクを直接付着させるための印刷システムに関し、より詳細には、物体に印刷中に対物直接印刷システムに物体を確実に保持する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
書類複製技術において既知であるプリンタは、インクまたはトナーのようなマーキング材料を紙に塗布する。コーヒーカップ、ボトルなどのような無視できない奥行きを有する物体に何かを印刷するためには、通常はラベルを印刷し、印刷したラベルを物体の表面に適用する。しかしながら、一部の製造および生産環境では、物体自体に直接印刷することが望ましいが、これは様々な障害をもたらすものであり、それらが解決されないとそのような特殊な対物直接印刷システムはより広く商業的に受容されない。これらの障害のうちの１つは、物体への印刷中に、そのような特殊なプリンタに物体を固定する方法である。そのような対物直接印刷システムは、多くの場合物体ホルダと称する成分を有する。本発明は、具体的には、物体の表面に直接印刷するように設計された対物直接印刷システムにおいて使用するための物体ホルダに関する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
対物直接印刷システムに物体を保持するための物体ホルダについて開示する。一実施形態では、物体ホルダは、物体の表面上にマーキング材料を射出するように構成された少なくとも１つの印刷ヘッドによって形成された平面に平行に配置された支持部材を摺動可能に横切るように構成された背部支持部を有する。上アームおよび下アームは、背部支持部に取り付けられている。少なくとも１つの保持ビットが上アームおよび下アームのそれぞれに取り付けられ、連帯して物体を物体ホルダに保持する。
【０００４】
本発明の物体ホルダの様々な実施形態を使用するように構成された対物直接印刷システムについても開示する。一実施形態では、対物直接印刷システムには、インクなどのマーキング材料を射出するように構成された少なくとも１つの印刷ヘッドが組み込まれている。物体ホルダは、印刷ヘッドによって形成された平面に平行に配置された支持部材を摺動可能に横切るように構成されている。アクチュエータは、物体が支持部材に沿って印刷ヘッドを通過するように物体ホルダを動作可能に動作させる。コントローラは、物体が印刷ヘッドを通過するときに、印刷ヘッドに物体ホルダによって保持された物体上にマーキング材料を射出させる。
【０００５】
前述した装置および対物直接印刷システムの特徴および利点は、以下の説明および添付の図面から容易に明らかになるであろう。
【０００６】
本明細書に開示する主題の前述のおよび他の特徴および利点は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本明細書に開示する対物直接印刷システムの一実施形態例を示す。
【図２】図２は、対物直接印刷システムに物体を保持するための本発明の物体ホルダの一実施形態を示す。
【図３Ａ】図３Ａは、物体ホルダに保持された携帯電話に支持を提供するプレートを固定するように設計された保持ビットの実施形態の側面図を示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、保持ビットが付勢されてペンを保持する実施形態を示す。
【図３Ｃ】図３Ｃは、手持ちの携帯電話器を保持するように構成された物体ホルダの実施形態を示す。
【図４】図４は、図２の物体ホルダの別の実施形態を示しており、ここで物体は、各々がそれぞれの真空ポンプに接続された吸引カップを含む保持ビットによって保持されている。
【図５】図５は、図２の物体ホルダの別の実施形態を示しており、物体ホルダは、背部支持部に挿通された回転可能な軸に固定された端部キャップを有する調節可能な背部支持部をさらに含む。
【図６】図６は、図２の物体ホルダの別の実施形態を示しており、ここで上アームと下アームとの距離は、物体ホルダが異なるサイズの物体に適合するように調節可能である。
【図７】図７は、図２の物体ホルダの別の実施形態を示しており、ここで物体ホルダは選択的に回転可能であり、保持ビットによって保持された物体は選択的に回転可能である。
【図８】図８は、図１の対物直接印刷システムの代替的な実施形態を示す。
【図９】図９は、図１の対物直接印刷システムの別の代替的な実施形態を示す。
【図１０】図１０は、キャビネット内に収容された本発明の対物直接印刷システムの一実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
対物直接印刷システムに物体を確実に保持する物体ホルダと、本発明の物体ホルダの様々な実施形態を動作可能に使用するように構成された対物直接印刷システムとを開示する。
【０００９】
「物体」は、その少なくとも１つの表面にインクで印刷される。例示的な物体をいくつか挙げると、スポーツ器具および道具類、ゴルフクラブおよびボール、記念品、コーヒーカップなどである。
【００１０】
「対物直接印刷システム」または単に「印刷システム」は、物体の表面に印刷するように設計されたプリンタである。図１の対物直接印刷システムには、少なくとも以下の機能成分、すなわち、少なくとも１つの印刷ヘッド、支持部材、アクチュエータ、コントローラおよび物体ホルダが組み込まれている。
【００１１】
「印刷ヘッド」は、インクのようなマーキング材料の液滴を物体の表面に放射または射出し、それによってその物体に模様をつける成分（インクジェットなど）である。一実施形態では、対物直接印刷システムは、複数個のモノクロ印刷ヘッドとＵＶ硬化ランプとを有する。印刷ゾーンは、Ｍ個組の単一の印刷ヘッドの幅（〜４インチ）である。各印刷ヘッドは、マーキング材料の供給部（図示せず）に流体接続している。印刷ヘッドの一部またはすべてが同じ供給部に接続している場合がある。各印刷ヘッドはそれ自身の供給部に接続でき、それにより各印刷ヘッドは、異なるマーキング材料を射出できる。１０×１配列の印刷ヘッドを図１の１０４に示す。
【００１２】
図１の１０６の「支持部材」は、印刷ヘッドによって形成される平面に平行に配置され、支持部材の一端が支持部材の他端よりも高い重力ポテンシャルになるように配向される。印刷ヘッドおよび支持部材を垂直に構成することにより、本発明の対物直接印刷システムは、印刷ヘッドおよび支持部材を水平に構成したシステムよりも設置面積を小さくできる。代替的な実施形態では、水平構成における印刷ヘッドの配向によって、物体ホルダは、水平に配置された印刷ヘッドを通過するよう物体を移動させる。
【００１３】
図１の１１０の「アクチュエータ」は、物体ホルダに支持部材を摺動可能に横切らせる電気機械的装置である。一実施形態では、コントローラは、印刷ヘッドと印刷されている物体の表面とのギャップ内の乱気流を減じる速度で、アクチュエータに物体ホルダを移動させる。
【００１４】
図１の１１２の「物体ホルダ」は、物体ホルダが支持部材に沿って移動している間に物体を物理的に保持して、物体が印刷ヘッドを通過できるようにする。図１の物体ホルダは、支持部材１０６を摺動可能に横切るように構成されたシャトルマウント１０８に取り付けられて示されている。別の実施形態では、背部支持部は、支持部材を摺動可能に横切るように構成される。図２に示すように、物体ホルダは、背部支持部と、背部支持部に取り付けられた上アームおよび下アームを有する。
【００１５】
図１の１１４の「コントローラ」は、本発明の対物直接印刷システムの様々な成分を制御するプロセッサまたはＡＳＩＣである。コントローラは、メモリ１１６から機械可読プログラム命令を取得するように構成されており、命令は、実行されるとコントローラを構成して、信号を送るか他の方法でアクチュエータ１１０を操作して、物体ホルダに印刷ヘッドを通過させる。他の取得された命令が実行されると、コントローラは、信号を送るか他の方法で印刷ヘッドを操作して、正確な時間におよび物体ホルダによって保持された物体の表面上の所望の位置で、マーキング材料の射出を開始／停止させるように構成される。コントローラは、様々な印刷ヘッドを操作するようにさらに構成されて、それにより個々の印刷ヘッドが異なるサイズのマーキング材料の液滴を射出してもよい。コントローラは、ユーザインタフェースと通信するように構成されてもよい。
【００１６】
図１の１１８の「ユーザインタフェース」は、一般に、視覚情報をユーザに提示するためのタッチスクリーン、モニタ、またはＬＣＤ装置などのディスプレイ１２０と、可聴音を発するアナンシエータ１２２と、ユーザ入力または選択を受信するためのキーパッドのような入力装置１２４とを含む。コントローラは、ユーザインタフェースを操作してオペレータに障害を通知させるように構成できる。コントローラはシステムを監視して、システム内の印刷ヘッドおよび印刷ヘッドに供給されているインクの構成を検出する。インクまたは印刷ヘッドの構成が物体に正確かつ適切に印刷できない場合、例えばインク交換が必要である、または印刷ヘッドの再構成が必要であるといったメッセージが、ユーザインタフェースのディスプレイ上でユーザに提示される。コントローラは、ユーザインタフェースのアナンシエータを使用してオペレータにシステム状態を通知し、障害状態および表示メッセージに注意を引くように構成できる。ユーザインタフェースは、警告灯をさらに含んでもよい。
【００１７】
図１の１２６の「識別タグ」は、物体ホルダに取り付けられた機械可読の表示である。識別タグは、センサ１２８のような入力装置によって読取り可能または他の方法で受信可能な識別子を具体化する。識別子は、印刷されている物体に関する情報および／または物体が支持部材を横切る際の物体の位置を含んでいる。受信した識別子は、次にコントローラに伝達される。識別タグは、例えば、入力装置がＲＦＩＤリーダである無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグであり得る。識別タグは、入力装置がバーコードリーダであるバーコードであってもよい。別の実施形態では、識別タグは、識別タグを含む領域の表面をたどる付勢アームによって検出または読み取ることができる、物体または物体ホルダ内の１つ以上の突起、くぼみ、またはそれらの組み合わせを含む。この実施形態では、付勢アームは、検出された突起、くぼみ、および識別タグを含む機械的表示の位置などを電気信号に変換するカムフォロアであり、電気信号はコントローラに伝達されて処理される。他の実施形態では、識別タグは、光学的または電磁的な表示を含む。コントローラは、入力装置から受信した識別子を、メモリ１１６に記憶されている様々な識別子と比較する。コントローラは、受信した識別子がメモリに記憶された識別子に対応しないことに応じて、アクチュエータの動作および／または印刷ヘッドの動作を無効にすることができる。コントローラは、ユーザインタフェースを使用して、実行する必要のある処理をオペレータに通知するように構成することもできる。例えば、識別タグは、物体ホルダ内の物体が印刷前のプリコートまたは物体が印刷された後のポストコートなどの特別な処理を必要とすることを示すことができる。識別タグの位置または識別タグの検出の失敗は、物体ホルダによって保持された物体がずれている、緩んでいる、または全く存在していないことをコントローラに示すことができる。これらの例では、コントローラは、検出された状態に関してディスプレイ１２０にメッセージを伝達する。
【００１８】
図１の１２８の「センサ」は、例えばテストパターンを有する印刷媒体のシートを画像化することによって画像データを生成するように配置されたデジタルカメラまたは他の撮像装置のような装置である。コントローラは、センサから画像データを受信し、画像データを分析して、印刷ヘッドの位置合わせ、画質、および不作動射出器、インク不足、または低品質インクといった他のメンテナンスの問題を特定するように構成される。コントローラは、ユーザインタフェースを使用してこの動作を通知して、コントローラが対物直接印刷システムを無効にした理由をオペレータが理解できるようにする。
【００１９】
物体ホルダの実施形態
ここで図２を参照すると、これは、物体に印刷中に対物直接印刷システムに物体を確実に保持するための本発明の物体ホルダの一実施形態を示す。物体ホルダ２００は、支持部材１０６を摺動可能に横切るように構成された背部支持部２０８を有する。上アーム２０３および下アーム２０４は背部支持部に取り付けられている。上アームおよび下アームのそれぞれは、連帯して物体２０５を保持する保持ビット２０１Ａおよび２０１Ｂを有する。保持ビットは、上コネクタ２０２Ａおよび下コネクタ２０２Ｂのそれぞれに取り付けられている。この実施形態では、保持ビットは（２０９で）軸方向に配置される。保持ビットは取り外し可能であり、他の保持ビットと交換可能に構成できる。例えば、保持ビット２０１Ａは、ボトル２０５にねじ込むキャップとすることができ、保持ビット２０１Ｂは、吸引力を付加してボトル２０５の底を固定する吸引カップとすることができる。一実施形態では、物体ホルダは、物体ホルダを回転させることができるように（２０６で）軸方向に配置された一対の軸受２０７Ａおよび２０７Ｂ上に載置される。例として示すように、物体ホルダは、軸受２０７Ａ〜２０７Ｂを通る中心線２０６が物体ホルダの重心上またはその近傍にあるように構成できる。上アームおよび／または下アームのエラストマーパッドまたは他の材料を利用して、物体ホルダ内に物体を支持する一助としてもよい。
【００２０】
ここで図３Ａを参照すると、これは、物体ホルダに保持された携帯電話に支持を提供するプレートを固定するように設計された保持ビットの実施形態の側面図を示す。保持ビット３０１Ａ〜３０１Ｂは、物体ホルダの上アームおよび下アームにねじ込むねじ式コネクタ３０２Ａ〜３０２Ｂに取り付けられて、選択的に保持を調節できるようになっている。保持ビットは、物体ホルダに保持された携帯電話に支持を提供するプレート３０３を固定するように設計されている。図３Ｂは、保持ビット３０７Ａ〜３０７Ｂが付勢されて、例えばペンを保持する実施形態を示す。図３Ｃは、手持ちの携帯電話器を保持するように構成された物体ホルダの実施形態を示す。
【００２１】
ここで図４を参照すると、これは図２の本発明の物体ホルダの別の実施形態を示しており、物体４０５は、吸引カップを含む保持ビット４０１Ａ〜４０１Ｂによって保持されている。吸引カップの各々は調節可能なコネクタ４０２Ａ〜４０２Ｂに取り付けられている。この実施形態では、コネクタは、それぞれ真空ポンプ４０４Ａ〜４０４Ｂによって真空ライン４０３Ａ〜４０３Ｂを通じて真空に引かれ得るように構成されている。真空ポンプ４０４Ａおよび４０４Ｂは、単一の真空ポンプを備えることができる。
【００２２】
ここで図５を参照すると、これは図２の本発明の物体ホルダの別の実施形態を示しており、物体ホルダは、背部支持部５０８に挿通された回転可能な軸５０３に固定された端部キャップ５０２を有する調節可能な背部支持部をさらに含む。ハンドル５０４を一方向に回転させると、端部キャップは物体５０５に押し付けられる。ハンドル５０４を反対方向に回転させると、端部キャップは物体から離れるように移動する。
【００２３】
ここで図６を参照すると、これは図２の本発明の物体ホルダの別の実施形態を示しており、ここで上アーム２０３と下アーム２０４との距離は、物体ホルダが異なるサイズの物体に適合するように（６０２で）調節可能である。軸６０３は、物体ホルダの背部端の上部６０５および下部６０６を貫通している。ハンドル６０４を一方向に回転させると、上アーム２０３と下アーム２０４との距離は小さくなる。ハンドルを反対方向に回転させると、上アーム２０３と下アーム２０４との距離は大きくなる。このようにして、物体ホルダは、異なるサイズの物体に調節可能である。
【００２４】
ここで図７を参照すると、これは図２の本発明の物体ホルダの実施形態を示しており、ここで物体ホルダは、物体７０５の中心線２０９と軸方向に配置された第１の回転可能軸７０４を含む。ステッパモータなどのモータ７０３は、保持ビットによって保持された物体が周方向に回転できるように選択的に軸７０４を回転させる。ステッパモータなどのモータ７０６は、物体ホルダが周方向に回転できるように選択的に軸７０２を回転させる。コントローラは、物体および／または物体ホルダが必要に応じて同時に選択的に回転できるように、モータを動作可能に制御する。図７の実施形態は、物体ホルダが選択的に回転されている間に物体の位置を固定することができ、物体が選択的に回転されている間に物体ホルダの位置を固定することができる。他の実施形態では、モータの１つのみを使用することができる。識別タグ１２６は、背部支持部、上アーム、下アーム、または保持ビットのうちの１つに固定することができる。
【００２５】
示された実施形態は説明のためのものであり、添付の請求の範囲を厳密にそれらの実施形態に限定するものと見なすべきではないことを理解されたい。他の実施形態は、添付の特許請求の範囲に含まれるものとする。
【００２６】
対物直接印刷システムの実施形態
本発明の物体ホルダの様々な実施形態を使用するように構成された対物直接印刷システムについても開示する。
【００２７】
ここで図８を参照すると、これは図１の対物直接印刷システムの代替的な実施形態を示しており、ここではベルトを使用して物体ホルダに印刷ヘッドを通過させる。支持部材は、一対の支持部材８０６Ａおよび８０６Ｂを備え、その周りにシャトルマウント１０８が摺動可能に取り付けられる。一対の固定プーリ８０８Ａ、８０８Ｂとベルト８１０とは、一対のプーリに巻き掛けられた無端ベルトを形成し、回転プーリ８１２は無端ベルトに係合して、無端ベルトが一対のプーリの周りで動いて本明細書に開示する物体ホルダを動かすのに応じて、第３プーリを回転させることができる。アクチュエータ８１６は、駆動プーリを動作可能に回転させて無端ベルトをプーリの周りで動かす。コントローラ１１４は、アクチュエータを動作させるように構成される。図１の物体ホルダは、下にある成分を示すために省略されている。
【００２８】
ここで図９を参照すると、これは図１の対物直接印刷システムのさらに別の実施形態を示している。ベルト９０２の一端は、アクチュエータ８１６に動作可能に接続された巻き取りリール９０４に動作可能に接続されている。ベルトの他端は９０６で位置的に固定されている。ベルトはまた、物体ホルダに取り付けられた回転可能なプーリ８１２と係合する。支持部材は、一対の支持部材８０６Ａおよび８０６Ｂを備え、その周りにシャトルマウント１０８が摺動可能に取り付けられる。アクチュエータは、巻き取りリールを回転させてベルトの長さの一部を巻き取りリールの周りに巻いて、物体ホルダに印刷ヘッドを通過させる。アクチュエータは、巻き取りリールからベルトをほどく。コントローラ１１４は、アクチュエータを動作させるように構成される。図１の物体ホルダは、下にある成分を示すために省略されている。
【００２９】
ここで図１０を参照すると、これはキャビネット１００２に収容された本発明の対物直接印刷システム１０００の実施形態を示している。物体ホルダは省略されている。
【００３０】
本明細書に開示された対物直接印刷システムは、コンピューティング業界で一般に理解されているように、ワークステーションと通信するように配置することができる。そのようなワークステーションは、プロセッサおよびメモリを備えたマザーボード、ネットワークカード、ビデオカード、フロッピー（登録商標）ディスクや光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、磁気テープなどの機械可読媒体に読み書き可能なハードドライブ、およびコンピュータワークステーションの機能を実行するために必要な他のソフトウェアおよびハードウェアを含む様々な成分を収容するコンピュータケースを有する。ワークステーションはさらに、情報、画像、分類、計算値、抽出された血管、患者医療情報、結果、中間値などを表示するＣＲＴ、ＬＣＤ、またはタッチスクリーン装置などの表示装置を含む。ユーザは、その情報のいずれかを見て、そこに表示されたメニューオプションから選択することができる。ワークステーションは、本明細書の教示によって処理するために必要な情報の入力、選択、変更、および受諾のために、英数字値、メニュー、スクロールバー、ダイヤル、スライドバー、プルダウンオプション、選択ボタンなどを表示するように構成されたオペレーティングシステムおよび他の特殊なソフトウェアを有する。ワークステーションは、本発明の対物直接印刷システムの動作に関する画像および情報を表示することができる。ユーザまたは技術者は、実装に応じて、必要または所望に応じて、ワークステーションのユーザインタフェースを使用して、パラメータを設定し、値を表示／調整／削除し、本発明の対物直接印刷システムの様々な動作成分の様々な態様を調整することができる。これらの選択または入力は、記憶装置に記憶することができる。設定は記憶装置から取得できる。ワークステーションは、ラップトップ、メインフレーム、またはＡＳＩＣ、回路などの専用コンピュータであってもよい。
【００３１】
ワークステーションのどの成分も、対物直接印刷システムのモジュールおよび処理ユニットのいずれかと通信するように配置することができ、本発明の対物直接印刷システムのどの動作成分も、記憶装置およびコンピュータ可読メディアと通信するように配置することができ、必要に応じてそれらを使用してデータ、変数、記録、パラメータ、関数、および／または機械可読／実行可能プログラム命令を格納／取得して、それらの所期の機能を実行することができる。本発明の対物直接印刷システムの様々な成分は、有線または無線プロトコルを介してネットワークを通じて１つ以上の遠隔装置と通信するように配置されてもよい。対物直接印刷システムの成分のいずれかによって実行される機能の一部または全部は、ワークステーションによって全体的または部分的に制御され得ることを理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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