(57)【要約】      （修正有）【課題】多次元物体上に印刷すること【解決手段】多次元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つの印刷ヘッドと、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位置付けられた支持部材と、物体ホルダと、を含む。該物体ホルダは、支持部材を横切るように構成された移動フレーム１１２と、移動フレーム内に保持されるように、かつ、ある体積の空気がそこから引き出されるときに、多次元物体の周囲において少なくとも部分的に折り畳み可能であるように構成されている、少なくとも１つの顆粒で充填された折り畳み可能な膜１０３Ａ，１０３Ｂと、移動フレームに関連付けられ、かつ、空気が少なくとも１つの折り畳み可能な膜から引き出されるときに、膨張して、少なくとも１つの折り畳み可能な膜を移動フレーム内に保持するように構成されている、少なくとも１つの膨張可能なブラダ２０４と、を含む。【選択図】図３
2019123236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの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、
前記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実質的に平行に位置付けられた支持部材を横切るように構成された移動フレームと、
前記移動フレーム内に保持されるように構成された少なくとも１つの折り畳み可能な膜であって、前記少なくとも１つの折り畳み可能な膜が、複数の顆粒で少なくとも部分的に充填され、かつ、さらに、前記少なくとも１つの折り畳み可能な膜は、ある体積の空気が前記少なくとも１つの折り畳み可能な膜から引き出されるときに、前記少なくとも１つの物体の周囲において少なくとも部分的に折り畳むように構成されている、少なくとも１つの折り畳み可能な膜と、
前記移動フレームの少なくとも１つの内部表面に関連付けられた少なくとも１つの膨張可能なブラダであって、空気が前記少なくとも１つの折り畳み可能な膜から引き出されるときに、膨張して、前記少なくとも１つの折り畳み可能な膜を前記移動フレーム内に保持するように構成されている、少なくとも１つの膨張可能なブラダと、を備える、物体ホルダ。
【請求項２】
前記少なくとも１つの膨張可能なブラダが、前記移動フレームの１つ以上の内部表面に取り付けられる、請求項１に記載の物体ホルダ。
【請求項３】
前記少なくとも１つの膨張可能なブラダが、前記移動フレームに固定して取り付けられる、請求項２に記載の物体ホルダ。
【請求項４】
前記少なくとも１つの膨張可能なブラダが、前記移動フレームに取り外し可能に取り付けられる、請求項２に記載の物体ホルダ。
【請求項５】
前記少なくとも１つの膨張可能なブラダが、少なくとも１つの波形表面を備える、請求項１に記載の物体ホルダ。
【請求項６】
前記少なくとも１つの折り畳み可能な膜が、２つの折り畳み可能な膜を備える、請求項１に記載の物体ホルダ。
【請求項７】
前記移動フレームが、前記対物直接印刷システムの前記少なくとも１つの印刷ヘッドによって形成された前記平面に実質的に垂直な位置と、前記対物直接印刷システムの前記少なくとも１つの印刷ヘッドによって形成された前記平面に実質的に平行な位置との間で旋回可能であるように構成される、請求項１に記載の物体ホルダ。
【請求項８】
少なくとも１つの多次元物体の少なくとも１つの表面上に印刷するための対物直接印刷システムであって、前記対物直接印刷システムが、
マーキング材料を前記少なくとも１つの多次元物体の前記少なくとも１つの表面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位置付けられた支持部材と、
物体ホルダであって、
前記支持部材を横切るように構成された移動フレームと、
前記移動フレーム内に保持されるように構成された少なくとも１つの折り畳み可能な膜であって、前記少なくとも１つの折り畳み可能な膜が、複数の顆粒で少なくとも部分的に充填され、さらに、前記少なくとも１つの折り畳み可能な膜は、ある体積の空気が前記少なくとも１つの折り畳み可能な膜から引き出されるときに、前記少なくとも１つの多次元の物体の周囲において少なくとも部分的に折り畳むよう構成されている、少なくとも１つの折り畳み可能な膜と、
前記移動フレームの少なくとも１つの内部表面に関連付けられた少なくとも１つの膨張可能なブラダであって、空気が前記少なくとも１つの折り畳み可能な膜から引き出されるときに、膨張して、前記少なくとも１つの折り畳み可能な膜を前記移動フレーム内に保持するよう構成されている、少なくとも１つの膨張可能なブラダと、を備える物体ホルダと、
前記移動フレームと一時的にインターフェースするように構成された取り外し可能なベースプラテンであって、前記取り外し可能なベースプラテンは、前記少なくとも１つの折り畳み可能な膜から前記ある体積の空気を引き出す前に、前記少なくとも１つの多次元物体のための初期支持を提供する、取り外し可能なベースプラテンと、を備える、対物直接印刷システム。
【請求項９】
前記少なくとも１つの多次元物体が前記少なくとも１つの印刷ヘッドを通過する際に、前記少なくとも１つの印刷ヘッドに、前記物体ホルダによって保持された前記少なくとも１つの多次元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】
前記少なくとも１つの折り畳み可能な膜に流体的に連結されたポンプをさらに備え、前記ポンプは、前記少なくとも１つの折り畳み可能な膜からある体積の空気を引き出して、前記少なくとも１つの折り畳み可能な膜を折り畳むように、かつ前記少なくとも１つの折り畳み可能な膜内の前記複数の顆粒に対して、前記少なくとも１つの多次元物体の形状に少なくとも部分的に適合するように構成されている、請求項８に記載の対物直接印刷システム。
【請求項１１】
取り外し可能なベースプラテンに関連付けられた複数の基準ピンであって、前記少なくとも１つの多次元物体を支持するように構成されている、複数の基準ピンをさらに備える、請求項８に記載の対物直接印刷システム。
【請求項１２】
前記取り外し可能なベースプラテンは、貫通して形成された複数のスロットをさらに備え、さらに前記複数の基準ピンは、前記複数のスロット内で選択的に移動可能であるように構成されている、請求項１１に記載の対物直接印刷システム。
【請求項１３】
前記複数の基準ピンの各々が、先細になっている、請求項１１に記載の対物直接印刷システム。
【請求項１４】
前記物体ホルダの前記移動フレームが、少なくとも１つの開放側面を備え、さらに前記取り外し可能なベースプラテンは、前記少なくとも１つの開放側面の周囲で前記移動フレームと一時的にインターフェースするように構成されている、請求項８に記載の対物直接印刷システム。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの膨張可能なブラダが、前記移動フレームの４つの内部表面に関連付けられた少なくとも１つの膨張可能なブラダを備える、請求項８に記載の対物直接印刷システム。
【請求項１６】
少なくとも１つの多次元物体に印刷するための方法であって、前記方法が、
移動フレームと、前記移動フレームの１つ以上の表面に関連付けられた少なくとも１つの膨張可能なブラダと、を備える、物体ホルダを提供することと、
前記少なくとも１つの多次元物体を前記物体ホルダの前記移動フレーム内に配置することと、
前記移動フレーム内に、および前記少なくとも１つの多次元物体の少なくとも１つの表面の少なくとも部分的に周囲に、少なくとも１つの顆粒が充填された折り畳み可能な膜を挿入することと、
前記少なくとも１つの顆粒が充填された折り畳み可能な膜に真空を適用することと、
前記少なくとも１つの膨張可能ブラダに加圧空気を適用して、前記少なくとも１つの顆粒で充填された折り畳み可能な膜にクランプ力を提供することと、
前記物体ホルダを、少なくとも１つの印刷ヘッドを越えて搬送することと、
前記物体ホルダ内に保持された前記少なくとも１つの多次元物体の少なくとも１つの表面上に直接印刷することと、を含む、方法。
【請求項１７】
複数の移動可能な基準ピンを上に有するベースプラテンを提供することと、前記移動フレーム内に前記少なくとも１つの多次元物体を支持するために、前記ベースプラテンを前記移動フレームに一時的に関連付けることと、をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記ベースプラテン上の前記複数の移動可能な基準ピンを、少なくとも１つの多次元物体の少なくとも１つの表面の周囲においてに固定することをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記物体ホルダを前記少なくとも１つの印刷ヘッドを越えて搬送する前に、前記移動フレームを前記ベースプラテンから取り外すことをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの多次元物体の少なくとも１つの表面上に直接印刷した後に、前記移動フレームを前記ベースプラテンに戻すことをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
飲料、スポーツグッズ、ファッションアクセサリーなどの消費者製品を競合他社のものから魅力的かつ興味深い方法で差別化することは、製品の販売および消費を増加させる。製品の視覚的なアピールは、消費者にアピールする製品または製品容器にデザインを加えることによって、ターゲット市場にアピールするように最適化することができる。さらに、ベンダーまたはサービスプロバイダは、アイテムをより楽しく、面白くし、特別な機会を記念するために提供されるサービスを宣伝するためなどに、自分たちの製品のパーソナライズを希望することがしばしばある。しかしながら、量産プロセス自体の間に物体に印刷することは広く知られている一方（例えば、ボールの表面は、ボールが完成する前にパターンまたはロゴが印刷され、製造中に膨らまされる）、湾曲した、非平面の、または非線形の表面を有する物体上に個別に印刷するための技術は、一般に限られており、また非常に高価である。
【０００２】
例えば、湾曲した、非平面の、または非線形の表面を有する物体上に印刷するための現状のシステムでは、物体ホルダおよび／または印刷ヘッドを動かすことによって、その位置および／または配向を印刷ヘッドに対して慎重に変更するのと同時に、物体を定常的に保持する物体ホルダを必要とする。そのような物体ホルダは、特注設計され、各物体（または同様の物体の各バッチ）に対して印刷される必要があり、印刷のコストを大幅に増加させる追加のリソースおよび時間を必要とする。また、特注設計された物体ホルダは、大きな格納スペースを占有する。
【０００３】
本特許明細書は、上述した問題および／または他の問題に対処することを意図したデバイスおよび方法を記載している。
【０００４】
本開示の一態様によれば、対物直接印刷システムに少なくとも１つの物体を保持するための物体ホルダが開示される。物体ホルダは、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実質的に平行に位置付けられた支持部材を横切るように構成された移動フレームと、移動フレーム内に保持されるように構成された少なくとも１つの折り畳み可能な膜と、を備え、少なくとも１つの折り畳み可能な膜は、複数の顆粒で少なくとも部分的に充填されており、さらに、少なくとも１つの折り畳み可能な膜は、ある体積の空気が少なくとも１つの折り畳み可能な膜から引き出されるときに、少なくとも１つの物体の周囲において少なくとも部分的に折り畳むように構成されている。物体ホルダはまた、移動フレームの少なくとも１つの内部表面に関連付けられた少なくとも１つの膨張可能なブラダを含み、少なくとも１つの膨張可能なブラダは、少なくとも１つの折り畳み可能な膜から空気が引き出されるときに、膨張して、移動フレーム内に少なくとも１つの折り畳み可能な膜を保持するよう構成される。
【０００５】
本開示の別の態様によれば、少なくとも１つの多次元物体の少なくとも１つの表面上に印刷するための対物直接印刷システムが開示される。対物直接印刷システムは、マーキング材料を少なくとも１つの多次元物体の少なくとも１つ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、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位置付けられた支持部材とを含む。本システムはまた、支持部材を横切るように構成された移動フレームを有する物体ホルダと、移動フレーム内に保持されるように構成された少なくとも１つの折り畳み可能な膜であって、複数の顆粒で少なくとも部分的に充填された、少なくとも１つの折り畳み可能な膜であり、かつ、さらにある体積の空気が少なくとも１つの折り畳み可能な膜から引き出されたときに、少なくとも１つの多次元物体の周囲において少なくとも部分的に折り畳むように構成された少なくとも１つの折り畳み可能な膜とを含む。物体ホルダはまた、移動フレームの少なくとも１つの内部表面に関連付けられた少なくとも１つの膨張可能なブラダを含み、少なくとも１つの膨張可能なブラダは、少なくとも１つの折り畳み可能な膜から空気が引き出されるときに、膨張して、移動フレーム内に少なくとも１つの折り畳み可能な膜を保持するよう構成されており、および移動フレームと一時的にインターフェースするように構成された取り外し可能なベースプラテンを含み、取り外し可能なベースプラテンは、少なくとも１つの折り畳み可能な膜からある体積の空気が引き出される前に、少なくとも１つの多次元物体に対して初期支持を提供する。
【０００６】
本開示の別の態様によると、少なくとも１つの多次元物体に印刷する方法が開示される。本方法は、物体ホルダを提供することであって、物体ホルダは移動フレームと、移動フレームの１つ以上の表面に関連付けられた少なくとも１つの膨張可能なブラダとを備え、少なくとも１つの多次元物体を物体ホルダの移動フレーム内に配置することと、移動フレーム内の少なくとも１つの顆粒が充填された折り畳み可能な膜、および少なくとも１つの多次元物体の少なくとも１つの表面の周囲に少なくとも部分的に挿入することを含む。本方法は、少なくとも１つの顆粒が充填された折り畳み可能な膜に真空を適用することと、少なくとも１つの膨張可能ブラダに加圧空気を適用して、少なくとも１つの顆粒で充填された折り畳み可能な膜にクランプ力を提供することと、少なくとも１つの印刷ヘッドを越えて物体ホルダを搬送することと、物体ホルダ内に保持された少なくとも１つの多次元物体の少なくとも１つの表面上に直接印刷することとを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一実施形態による、３次元物体に印刷するための印刷システムの一例を図示する。
【図２】一実施形態による、図１の印刷システム内部に設置可能な例示的なキャビネットを図示する。
【図３】一実施形態による、図１の印刷システムに物体を搭載するための空気圧フレームアセンブリを有する物体ホルダの分解図を図示する。
【図４】一実施形態による、図３の空気圧フレームアセンブリの斜視図を図示する。
【図５】一実施形態による、図４の空気圧式フレーム組立体の断面図を図示する。
【図６】一実施形態による、図４の空気圧式フレーム組立体のための基準ピン構成の分解図を描写する。
【図７】一実施形態による、図４の空気圧式フレーム組立体の断面図を図示する。
【図８Ａ】一実施形態による、空気圧フレームアセンブリおよび折り畳み可能な膜を有する物体ホルダの部分分解図を図示する。
【図８Ｂ】一実施形態による、空気圧フレームアセンブリおよび折り畳み可能な膜を有する物体ホルダの斜視図を図示する。
【図８Ｃ】一実施形態による、図８Ｂの空気圧式フレームアセンブリおよび折り畳み可能な膜の断面図を図示する。
【図８Ｄ】一実施形態による、空気圧フレームアセンブリ、折り畳み可能な膜、および図８Ｂの解放可能な基準ピン構成を有する物体ホルダの斜視図を図示する。
【図８Ｅ】一実施形態による、物体ホルダおよび印刷システムの概略図を図示する。
【図８Ｆ】一実施形態による、物体ホルダおよび印刷物体を図示する。
【図９】一実施形態による、物体に印刷するための物体ホルダを使用する方法の一例を図示するフローチャートを描写する。
【図１０】本明細書に記載の様々な方法およびプロセスを実施するための１つ以上の電子デバイスの様々な実施形態を描写する。
【０００８】
本開示は、記載された特定のシステム、方法論またはプロトコルに限定されず、これらは変わる可能性がある。この説明で使用する用語は、特定のバージョンまたは実施形態のみを説明するためのものであり、範囲を限定することを意図するものではない。
【０００９】
本明細書で使用されているように、単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」に加えて、単数形の任意の単語は、文脈がそうでないことを明確に指示しない限り、複数形を含む。他に定義されない限り、本明細書で使用される全ての技術用語および科学用語は、当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書で言及されている全ての出版物は、参考として援用される。本明細書のいかなる記載も、本明細書に記載された実施形態が先行発明によってそのような開示に先行する資格がないことを認めるものと解釈されるべきではない。本明細書で使用される場合、「備える」という用語は、「含むが、これに限定されない」を意味する。
【００１０】
「物体」という用語は、任意の多次元材料で作られた印刷媒体基材を指す。物体は、平面、湾曲、非平面、または非線形の表面を含むことができる。内容物は、トナーおよび／またはインクを用いて印刷媒体基材上に印刷されてもよい。物体は、例えば、文字を備える１つ以上の領域と、画像を備える１つ以上の他の領域とを含むことができる。以下に説明するように印刷することができる物体の例としては、制限がなく、スポーツ用のボール、様々なタイプの容器（マグ、ボトルなど）、繊維材料（例えば、衣類、帽子、履物、または他の衣類に使用される織物）、ペン、フォトフレーム、セラミックなどの、円形、球形、長方形、正方形、楕円形、または曲面物体などを含む。
【００１１】
「印刷デバイス」または「印刷エンジン」は、デジタルデータに基づいて物体上にコンテンツを印刷するように構成されたデバイス、または機能の１つがデジタルデータに基づいてコンテンツを印刷する多機能デバイスである。印刷デバイスの例示的な構成要素は、印刷ヘッドが、物体上に文字および／または画像を印刷することができるよう、インクを含有する印刷カートリッジ、トナー、または他の印刷素材を含むことができる印刷ヘッドを含むことができる。
【００１２】
「印刷システム」は、印刷デバイスおよび他の構成要素を含むハードウェア構成要素のシステムである。例えば、印刷システムは、マーキングエンジン（すなわち、印刷ハードウェアまたは印刷エンジン）およびデジタルフロントエンドを含むことができる。デジタルフロントエンド（ＤＦＥ）は、印刷要求を受信して処理し、印刷エンジンの動作を制御して印刷要求を満たすことができる、１つ以上の処理デバイスを含む統合された印刷ワークフロー管理システムである。ＤＦＥおよび印刷エンジンは、単一のデバイス（デジタル印刷機など）の一部であっても、ネットワーク接続された装置のシステムの別個の部分であってもよい。
【００１３】
「プロセッサ」または「処理デバイス」は、プログラミング命令を実行するように構成された電子デバイスのハードウェア構成要素である。「プロセッサ」という用語は、単一のプロセッサ、またはプロセスの様々なステップを共に実施する複数のプロセッサのいずれかを指してもよい。コンテキストが、単一のプロセッサを必要とすること、または複数のプロセッサを必要とすることを特に明示しない限り、「プロセッサ」という用語は単数および複数の実施形態の両方を含む。
【００１４】
本明細書は、印刷システムが物体上に印刷可能なように１つ以上の物体を搭載するために使用され得る空気圧クランプフレームを有する物体ホルダを説明する。このシステムでは、物体ホルダは、様々なサイズおよび形状の１つ以上の物体を受け取ることができる。このようにして、物体の寸法、形状、または他の特性にかかわらず、かつ位置合わせを損なうことなく、物体の種類ごとに物体ホルダを設計および製造するための時間およびリソースを浪費することなく物体への印刷を行うことができる。
【００１５】
図１は、物体に印刷するための印刷システム１００の一例を図示する。いくつかの実施形態では、印刷システム１００は、アレイまたは他の組の印刷ヘッド１３０、支持部材１０６、支持部材１０６に移動可能に搭載された移動フレーム１１２、少なくとも移動フレーム１１２に動作可能に接続されたアクチュエータ１１０、移動フレーム１１２上におよび／または移動フレーム１１２内に保持されるように構成された少なくとも１つの折り畳み可能な物体保持膜１０３と、印刷ヘッド１３０およびアクチュエータ１１０と通信するコントローラ１１４とを含むことができる。図１に示すように、印刷ヘッド１３０のアレイは、２次元アレイに配置されているが、（例えば、１０×１アレイ）他のアレイ構成も使用することができる。いくつかの実施形態では、コントローラ１１４はまた、光センサ１３２に動作可能に接続される。
【００１６】
各印刷ヘッド１３０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）であってもよい。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。各印刷ヘッド１３０は、マーキング材料の供給部（図示せず）に流体接続されている。印刷ヘッド１３０のいくつかまたは全てが、同じ供給部に接続されてもよい。代替的に、および／または加えて、各印刷ヘッド１３０を、それ自身の供給部に接続することができ、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することができる。
【００１７】
支持部材１０６は、印刷ヘッド１３０のアレイによって形成された平面に平行に位置付けられ、図１に示すように、支持部材１０６の一端が支持部材１０６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。このような配向は、印刷システム１００が印刷ヘッドのアレイを水平方向に配向する代替的な実施形態のものよりも小さい占有面積を有することを可能にする。なお、図１は、支持部材１０６として作用する単一レールを図示しているが、互いに平行に配置された複数のレールを組み込んだ支持部材１０６が本開示の範囲内にあることは、当業者には理解されるであろう。
【００１８】
いくつかの実施形態では、移動フレーム１１２は、支持部材１０６に移動可能に搭載され、移動フレーム１１２が支持部材１０６に沿って摺動するのを可能にする。いくつかの実施形態では、移動フレーム１１２は、支持部材１０６に沿って双方向に移動することができる。他の実施形態では、支持部材１０６は、移動可能に搭載された部材のための軌道を形成するために支持部材１０６の下端に戻り経路を提供するように構成されている。いくつかの実施形態では、アクチュエータ１１０は、移動フレーム１１２に動作可能に接続され、移動フレーム１１２を支持部材１０６に沿って移動させて、移動フレーム１１２に連結された物体保持膜１０３が、印刷ヘッド１３０の二次元アレイの一次元において印刷ヘッド１３０のアレイを通過することができる。この実施形態では、物体保持膜１０３は、印刷ヘッド１３０のアレイの長さ寸法に沿って物体（図１には図示せず）を保持することができる。いくつかの実施形態では、物体保持膜１０３によって運ばれる物体と印刷ヘッド１３０との間に存在する間隙は、例えば約５〜約６ｍｍの範囲にある。
【００１９】
コントローラ１１４は、コントローラ１１４と通信するメモリ１１６に記憶されプログラムされた命令で構成され、コントローラ１１４がプログラムされた命令を実行して印刷システム１００内の構成要素を動作させることができる。いくつかの実施形態では、コントローラ１１４は、移動フレーム１１２（および物体保持膜１０３）が印刷ヘッド１３０のアレイを越えて移動するようにアクチュエータ１１０に命令を提供するよう構成されてもよい。コントローラ１１４はまた、物体ホルダ１０３が印刷ヘッド１３０のアレイを通過するときに、物体保持膜１０３によって保持される物体上にマーキング材料を射出するように、印刷ヘッド１３０のアレイを動作させるように構成されてもよい。
【００２０】
依然として図１を参照すると、物体保持膜１０３は、移動フレーム１１２を支持部材１０６に沿って移動させながら物体を物理的に拘束するように構成されているため、拘束された物体は、その形状および／またはサイズにかかわらず、印刷ヘッド１３０のアレイを通過することが可能である。以下でさらに詳細に説明するように、少なくとも１つの物体保持膜１０３は、少なくとも部分的に顆粒で充填された気密袋として形成された少なくとも１つの折り畳み可能な膜から形成されてもよい。膜１０３の外部表面は、例えば、少なくとも０．２以上の静止摩擦係数を有することができ、これにより、折り畳まれた膜１０３が保持される対象の表面をより良好につかむことができる。いくつかの実施形態では、膜１０３は、ゴム化材料で形成することができる。膜１０３はまた、比較的高い弾力性を有する穿刺耐性材料または穿刺耐性材料から作製されてもよい。ある体積の空気が、それに流体連結された真空ポンプ１１３によって膜１０３から引き出されるとき、膜１０３は、少なくとも部分的に物体の周囲に折り畳む。したがって、折り畳まれた膜１０３の内部の真空パックされた顆粒（図示せず）は、物体の少なくとも１つの側面の形状および輪郭にしっかりと一致し、それによって物体を連結された移動フレーム１１２に固定する。
【００２１】
「顆粒」は、比較的小さな穀粒または粒子である。膜１０３内に格納された顆粒は、例えばコーヒー滓、砂、米、ペレット、ビーズ、ナックルボーン（「ジャッキ」とも呼ばれる）、エステルベースのポリウレタン発泡体包装材料などであってもよい。個々の顆粒は、円周が２〜５ｍｍであるが、実施によってはそれより大きくまたは小さくてもよい。さらに、全ての顆粒が必ずしも同じサイズおよび形状である必要はない。加えて、顆粒は多面的であってもよく、これは、一緒にしっかりと真空包装されたときに、移動フレーム１１２に物体を保持するのをアシストすることができる。
【００２２】
真空ホース１０４を通して物体保持膜１０３に真空ポンプ１１３を接続してもよい。真空ホース１０４は、剛性ホース、柔軟な可撓性ホースなどの任意の適切な導管とすることができる。ある体積の空気が膜１０３から引き出されると、膜１０３は、物体の周囲に少なくとも部分的に折り畳むように構成され、それによって、真空パックされた顆粒を印刷物体の形状に適合させる。一実施形態では、リリーフバルブ１０５を利用して、膜１０３の内部の空気圧を均等にして、物体を移動フレーム１１２から解放することができる。真空ポンプ１１３およびバルブ１０５は、コントローラ１１４によって操作されてもよい。
【００２３】
コントローラ１１４は、本対物直接印刷システム１００の様々な構成要素を制御するプロセッサまたは特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を含むことができる。例えば、コントローラ１１４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もよく、これは、実行時に、アクチュエータ１１０に信号を送るか、または他の方法でアクチュエータ１１０を操作して移動フレーム１１２が印刷ヘッド１３０を越えて移動するように、コントローラ１１４を構成する。他の取得された命令が実行されると、コントローラ１１４は、信号を送るか他の方法で印刷ヘッド１３０を操作して、正確な時間におよび膜１０３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。別の実施例では、コントローラ１１４は、様々な印刷ヘッド１３０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１３０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。
【００２４】
コントローラ１１４はまた、ユーザインターフェース１１８と通信するように構成されてもよい。ユーザインターフェース１１８は、ユーザに視覚情報を提示するディスプレイ１２０（タッチスクリーン、モニタ、またはＬＣＤデバイスなど）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入力デバイス１２４（キーパッドなど）とを含む。コントローラ１１４は、オペレータに障害を通知するためにユーザインターフェース１１８を操作するように構成することができる。コントローラ１１４は、システムを監視して、システム内の印刷ヘッド１３０および印刷ヘッド１３０に供給されるインクの構成を検出することができる。例えば、いずれかの印刷ヘッド１３０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、ユーザインターフェースのディスプレイ１２０上でユーザに提示される。コントローラ１１４は、アナンシエータ１２２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。
【００２５】
印刷システム１００は、センサ１２８をさらに含むことができる。センサ１２８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位置付けられた、デジタルカメラまたは他の撮像デバイスのようなデバイスとすることができる。コントローラ１１４は、センサ１２８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。
【００２６】
様々な実施形態では、図１に示すようなシステム構成が、図２で描写されているように、単一のキャビネット１８０内に収容されてもよく生産を行っていないアウトレットに設置されてもよい。一旦キャビネット１８０内に設置されると、移動フレーム１１２および物体保持膜１０３は、以下にさらに説明するように、システム１００と共に使用され様々な物品を印刷することができる。
【００２７】
図３〜図８Ｆを参照すると、本開示の一実施形態による物体保持システム２００が図示されている。図３に示すように、システム２００は、枢動延長部２０６と、複数の顆粒２０３Ａ、２０３Ｂが格納された一対の折り畳み可能な膜１０３Ａ、１０３Ｂとを有する移動フレーム１１２と、複数の調節可能な基準ピン２１０が連結されたベースプラテン２０８と、移動フレーム１１２の内壁内に嵌合するように寸法決めされ、および構成された膨張可能なブラダ２０４を含む。２つの膜１０３Ａ、１０３Ｂが、図３〜図８Ｆに関連して示されているが、より多くまたはより少ない折り畳み可能な膜が利用され得ることが理解されるであろう。加えて、図面を明瞭にするために、膜１０３Ａ、１０３Ｂは、顆粒２０３Ａ、２０３Ｂを圧迫するための真空を提供するための１つ以上の真空ポンプに接続する（およびインターフェースする）ことなく示されている。しかしながら、各膜１０３Ａ、１０３Ｂは、図１に関して示され、および上述されたように真空ポンプ１１３と折り畳み可能な膜１０３との間の構成と同様に、１つ以上の真空ポンプに連結されることが理解されるであろう。さらに、明瞭にするために図３〜８Ｆには示されていないが、膨張可能なブラダ２０４は、制御可能な空気または他の流体供給部に連結され、膨張可能なブラダ２０４を手動もしくは自動的に膨張および／または収縮させることが理解されるであろう。加えて、および／または代替的に、膨張可能なブラダ２０４は、単一、連続ブラダ、または複数の別個のブラダから形成されてもよい。
【００２８】
図３〜図６に示すように、移動フレーム１１２は略四角形の周辺形状を有する四辺構造に形成されているが、矩形や円形等の他の形状を使用してもよい。膨張可能なブラダ２０４は、フレーム１１２の内壁に密接に嵌合するように寸法決めされ構成されている。膨張可能なブラダ２０４は、例えば、接着剤、複数のコネクタなどを介して、フレーム１１２の内壁に永久的に貼り付けけられてもよい。代替的に、膨張可能なブラダ２０４は、例えば、フックアンドルックコネクタ、複数のスナップコネクタなどを介して、フレーム１１２の内壁に取り外し可能に連結されてもよく、または膨張可能なブラダ２０４は、いかなる方法でも、フレーム１１２の内壁に直接貼り付けまたは連結しなくてもよい。膨張可能なブラダ２０４は、その中に形成された１つ以上の密閉された空気チャンバ２１６を含むことができ、これは、連結された加圧ガスまたは流体を介して膨張したときに膨張可能なブラダ２０４の内側への膨張を可能にする。さらに、膨張可能なブラダ２０４の内側に面する側部は、波形表面２１４を含むことができる。以下にさらに説明するように、波形表面２１４は、ブラダ２０４が膨張したときに、折り畳み可能な膜１０３Ａ、１０３Ｂにグリップを提供する助けとなり得る。膨張可能なブラダ２０４はまた、折り畳み可能な膜１０３Ａ、１０３Ｂ上のグリップを強化する材料で形成されてもよく、同様にそのようなグリップを強化する表面処理を提供されてもよい。
【００２９】
ベースプラテン２０８は、図４〜図５に示されるように、フレーム１１２に当接したとき、フレーム１１２の１つの側面を実質的に閉じることができるよう、フレーム１１２の形状と実質的に相補的な形状で形成される。ベースプラテン２０８は、貫通して形成された複数の細長いスロット２１２を含む。スロット２１２は、ベースプラテン２０８の中心から半径方向外側に延在するように、図３〜６に示されている。しかしながら、スロット２１２は、図３〜図６に示されたこれらとは異なる構成で形成されてもよく、より多くのまたはより少ないスロット２１２を利用することができることが理解されるだろう。
【００３０】
１つ以上の基準ピン２１０は、ベースプラテン２０８のスロット２１２のうちいずれか１つに搭載されてもよい。基準ピン２１０は、スロット２１２に沿って調整可能および移動可能に構成され、印刷される物体のための一時的支持体を形成する。図６に示すように、各基準ピン２１０は、上部３１０、縁部３１２、および下部３１４を含むことができる。いくつかの実施形態では、上部３１０は、縁部３１２と反対側の端部に向けて先細にされてもよく、これにより、基準ピン２１０間の物体の設置および取り外し、ならびに印刷操作の完了後のベースプラテン２０８の設置および取り外しの助けとなり得る。縁部３１２は、基準ピン２１０をスロット２１２内のある深さに維持するようなサイズにすることができる。さらに、スロット２１２を少なくとも部分的に越えるように構成された下部３１４は、ガイドナット３１６のようなコネクタに連結可能であり、各基準ピン２１０は、ガイドナット３１６が緩められたときに所与のスロット２１２に沿って調整可能であるが、ガイドナット３１６が締められたときは、スロット２１２に沿った位置で、印刷される物体のサイズおよび形状に応じて選択的に固定される。
【００３１】
例えば、図７は、ベースプラテン２０８上および移動フレーム１１２内の複数の基準ピン２１０間に保持された物体３００（例えば、水ボトル）を図示する。基準ピン２１０の数および位置は、物体３００のサイズおよび形状に基づいて選択することができる。物体３００に対する最初の印刷手順の前に、基準ピン２１０は、移動フレーム１１２内の物体３００の最適な位置決めのために調整されてもよい。最適な位置決めが得られると、基準ピン２１０は選択された位置に固定され、したがって物体３００と同一の物体に対する後続の印刷操作では基準ピン２１０のさらなる調整を必要としない。
【００３２】
図８Ａ〜図８Ｆを参照すると、一実施形態による物体保持システム２００を利用した物体印刷手順を行うための操作ステップの例が示され、説明されている。図８Ａのように、物体３００は、図６〜図７に関して上述したように、ベースプラテン２０８は、移動フレーム１１２の一方の開放側面に実質的に隣接して保持されながら、複数の基準ピン２１０の間の移動フレーム１１２内に配置されてもよい。折り畳み可能な膜１０３Ａ、１０３Ｂは、折り畳まれていない状態で移動フレーム１１２の外側に留まり、そこに顆粒２０３Ａ、２０３Ｂを圧迫するための真空の適用がほとんどまたは全くないので、膨張可能なブラダ２０４は収縮状態を維持することができる。
【００３３】
次に、図８Ｂ〜図８Ｃに示すように、両方の膜１０３Ａ、１０３Ｂは、移動フレーム１１２内に配置され、基準ピン２１０の間の移動フレーム１１２内に保持された物体３００の少なくとも１つの側部を実質的に囲む。移動フレーム１１２内の所望の位置に配置されると、（図１に示すように）例えば、ポンプ１１３を介して、両方の膜１０３Ａ、１０３Ｂに真空を適用することができる。真空が適用されると、膜１０３Ａ、１０３Ｂ内の顆粒は、膜を物体３００の表面２３０の周囲にしっかりと圧迫し、それによって物体３００を締め付ける。
【００３４】
膜１０３Ａ、１０３Ｂの内側に面する表面が物体３００の周囲を圧迫している間、外側に面する表面もまた、適用された真空のために圧迫し、膜１０３Ａ、１０３Ｂが移動フレーム１１２の内壁から僅かに移動することを導く。したがって、移動フレーム１１２内に膜１０３Ａ、１０３Ｂ（および物体３００）を保持するために、加圧空気（または別の流体）がブラダ２０４に適用されて、ブラダ２０４を膨張させる。ブラダ２０４のこの膨張は、膜１０３Ａ、１０３Ｂの少なくともいくつかの外側表面にクランプ力を生じさせ、それによって膜１０３Ａ、１０３Ｂを移動ハウジング１１２内に圧迫して保持する。ブラダ２０４がなければ、膜１０３Ａ、１０３Ｂは、適用された真空を介して圧迫されたときに、移動ハウジング１１２内にしっかりと保持されず、その結果、物体３００の移動およびその後の非効率的または不完全な印刷操作が引き起こされる可能性がある。バルブ（図示せず）は、両方の膜１０３Ａ、１０３Ｂおよびブラダ２０４に存在して、それぞれ内部の圧力を維持することができ、それにより、真空ポンプおよび／または真空ポンプへのアクティブコネクションを必要とせずに、印刷キャビネットへの、および印刷キャビネットからのシステムの搬送を可能とする。
【００３５】
図８Ｄ〜図８Ｅを参照すると、膜１０３Ａ、１０３Ｂが圧迫され、ブラダ２０４が膨張されると、物体３００は、基準ピン２１０がなくても、フレーム１１２内に確実に保持される。したがって、移動フレーム１１２をベースプラテン２０８から離して持ち上げることにより、物体３００は先細の基準ピン２１０から自由になり、印刷に好適な物体３００の２つの側部を露出させることができる。図８Ｅに示すように、移動フレーム１１２は、ベースプラテン２０８に対して実質的に垂直になるように、軸線Ａに沿って枢動延長部２０６で回転することができる。この実質的に垂直な位置になると、移動フレーム１１２は、例えば図１に示す支持部材１０６に沿って垂直方向に移動することができる。したがって、移動フレーム１１２（および物体３００）は、図１に関して再び上述したように、物体３００に対物直接印刷を可能とするために、複数の印刷ヘッド１３０を越えて進むように構成される。
【００３６】
物体への直接印刷動作が完了すると、物体３００は、移動フレーム１１２から取り外されてもよい。図８Ｆに示すように、移動フレーム１１２をベースプラテン２０８に隣接する位置に戻し、ブラダ２０４を収縮させ、伸長した膜１０３Ａ、１０３Ｂを移動フレーム１１２から取り外し、物体３００を基準ピン２１０間から取り外す。物体３００の取り外しは、（ロボットアームなどを介して）自動的にまたは手動で行うことができる。その上、物体３００の取り外しは、キャビネット１８０内で行われてもよく、キャビネット１８０の外側においてオフラインで行われてもよい。印刷された表示３０２または他の印刷されたマーキングを有する物体３００は、次に単独でまたは他の物体と共にパッケージされてもよい。しかしながら、基準ピン２１０が特定の位置に残っているため、物体３００と実質的に同じ別の物体を基準ピン２１０との間に配置して、図８Ａ〜８Ｆに関して上述した対物直接印刷プロセスを繰り返すこともできる。このようにして、様々な形状およびサイズの物体が、各タイプの物体のための高価でスペースを消費する特殊な物体ホルダを必要とせずに、迅速かつ効率的に印刷される。
【００３７】
移動フレーム１１２は、図３〜図８Ｆに関して示され説明されたように、実質的に四角形であるが、矩形、六角形、円筒形などの任意の適切な形状およびサイズであってもよいことを理解されたい。また、１つの物体３００のみが、移動フレーム１１２内に配置されているように示されているが、システム２００は、移動フレーム１１２内に一度に１つ以上の物体を保持するように構成され、その後、一度に１つ以上の物体への対物直接印刷を可能にすることを理解されたい。
【００３８】
さらに、ブラダ２０４は、移動フレーム１１２内に１つ以上の圧迫性膜を保持するための空気圧クランプ力を提供するために使用される膨張可能なブラダであるが、機械的クランプおよび／または電気機械的クランプなどのクランプ力を提供する他の手段が、気体または流体で充填されたブラダで利用されてもよい。また、ブラダ２０４は、移動フレーム１１２の４つの内側側壁に配置されているように示されているが、折り畳み可能な膜の２つの対向する表面にクランプ力を提供するために、２つの対向するブラダ（または他のクランプ機構）のみを使用することも可能である。
【００３９】
図９を参照すると、一実施形態による１つ以上の物体に印刷するための物体ホルダを使用する方法を説明する例示的なフローチャートが図示されている。
【００４０】
ステップ８０２において、印刷対象の１つ以上の物体が、移動フレームに隣接して保持されるベースプラテン上に配置される。ステップ８０４において、ベースプラテン上に配置された複数の基準ピンが、プレステージへ順次１つ以上の物体の周囲に固定され、移動フレーム内の１つ以上の物体に対する繰り返し可能な位置決めを提供する。いくつかの事例では、ステップ８０４は、同じタイプの１つ以上の物体が最初に印刷されるときにのみ適用可能であり得る。したがって、実質的に同じまたは類似の物体タイプを伴った後続の印刷操作では、基準ピンの位置が同一または類似の物体タイプに対して好ましくは変化しないので、ステップ８０４は不要である。
【００４１】
次に、ステップ８０６において、折り畳み可能な膜の少なくとも１つの表面が、印刷される１つ以上の物体の少なくとも１つの表面を少なくとも部分的に囲むように、１つ以上の顆粒充填された折り畳み可能な膜が移動フレーム内に挿入される。その次に、ステップ８０８において、１つ以上の折り畳み可能な膜に真空圧力が適用される。上述したように、この真空圧力は、折り畳み可能な膜内の顆粒を、印刷される１つ以上の物体の少なくとも１つの表面の周囲において圧迫させ、それにより１つ以上の物体を保持するクランプ力を提供する。
【００４２】
ステップ８１０では、加圧空気は、移動フレーム内の１つ以上の折り畳み可能な膜を少なくとも部分的に取り囲む１つ以上の膨張可能なブラダに適用される。この加圧空気の適用は、ブラダを折り畳み可能な膜にクランプ力を提供する点まで膨張させ、それにより、移動フレーム内に折り畳み可能な膜（および印刷される物体）を確実に保持する。
【００４３】
ステップ８１２では、１つ以上の折り畳み可能な膜と１つ以上の膨張可能なブラダとの組み合わせが移動フレーム内に物体を確実に保持することができるので、移動フレームはベースプラテンおよび基準ピンから取り外される。その次に、ステップ８１４で、移動フレームが複数の印刷ヘッドを越えて搬送され、システムが、移動フレーム内に保持された１つ以上の物体に直接印刷することを可能にする。移動フレームは、図１に関して上述したように、支持部材に沿って垂直に移動することができる。
【００４４】
次に、ステップ８１６において、印刷ヘッドが物体に対する印刷操作を完了すると、移動フレームおよび１つ以上の物体がベースプラテンに戻される。その次に、ステップ８１８で、１つ以上の折り畳み可能な膜から真空が除去され、加圧空気を１つ以上の膨張可能なブラダから同様に除去される。ステップ８２０では、次に１つ以上の完了した印刷物体をベースプラテンおよび移動フレームから（自動または手動で）取り外すことができる。
【００４５】
図１０は、コントローラまたは印刷デバイスのような印刷システムの電子構成要素のいずれかに含めることができる内部ハードウェアの一例を描写する。電気バス９００は、ハードウェアの他の図示された構成要素を相互接続する情報ハイウェイとして機能する。プロセッサ９０５は、プログラミング命令を実行するのに必要な計算および論理動作を行うように構成された、システムの中央処理デバイスである。本明細書および特許請求の範囲で使用されているように、「プロセッサ」および「処理デバイス」という用語は、１組のプロセッサまたは１組のプロセッサ内の任意の数のプロセッサを指すことができる。電子データを記憶することができる読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ、ハードドライブおよび他のデバイスは、メモリデバイス９１０の例を構成する。メモリデバイスは、データおよび／または命令が記憶される単一のデバイスまたはデバイスの集合を含むことができる。
【００４６】
任意選択的なディスプレイインターフェース９３０は、バス９００からの情報を、視覚的、グラフィック、または英数字のフォーマットでディスプレイデバイス９４５に表示することを可能にすることができる。オーディオインターフェースおよびオーディオ出力（スピーカなど）も提供することができる。外部デバイスとの通信は、送信機、トランシーバ、アンテナ、通信ポートまたは同様のデバイスなどの様々な通信デバイス９４０を使用して行うことができる。通信デバイス９４０は、インターネット、ローカルエリアネットワーク、またはセルラー電話データネットワークなどの通信ネットワークに取り付けられてもよい。
【００４７】
ハードウェアはまた、キーボード、マウス、ジョイスティック、タッチスクリーン、リモートコントロール、ポインティングデバイス、ビデオ入力デバイスおよび／またはオーディオ入力デバイスなどの、入力デバイス９５０からのデータの受信を可能にするユーザインターフェースセンサ９５５を含むことができる。また、データは、スキャナまたはカメラなどのイメージキャプチャデバイス９２０から受信することもできる。
【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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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図９】
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【図１０】
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