(57)【要約】  少なくとも部分的に円筒形である対象物に印刷するインクジェットプリンタであって、移動ライン上に位置する１または複数のプリントヘッドと、上記移動ラインに沿って軸方向に位置合わせされた少なくとも部分的に円筒形の対象物を保持し、該対象物を上記プリントヘッドに対して相対的に位置させ、そして該対象物を上記１または複数のプリントヘッドに対して相対的に回転させるキャリッジアセンブリとを備える。上記プリンタは、上記移動ラインに沿って配置され、堆積された流体を固化するためのエネルギーを放射するように構成された固化装置をさらに備えている。
2014512990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも部分的に円筒形の対象物に印刷するためのインクジェットプリンタであって、
流体供給部と通じており、少なくとも部分的に円筒形の対象物を搬送する軸に相対するように位置した複数のプリントヘッドであって、当該各プリントヘッドは予め定められた画像に従って、上記対象物の表面に流体を選択的に堆積するように制御され、第１のプリントヘッドは、第２のプリントヘッドに対して軸方向に離れて配置されている、複数のプリントヘッドと、
上記軸に沿って配置されており、上記対象物の上記表面に堆積された流体を固化することのできるエネルギーを照射する固化装置と、
上記対象物を保持し、上記対象物を上記軸に沿って軸方向に搬送して該対象物を上記複数のプリントヘッドに対して軸方向に位置合わせし、上記対象物を上記複数のプリントヘッドに対して回転させ、上記固化装置に対して上記対象物を軸方向に位置合わせするキャリッジアセンブリとを備えているインクジェットプリンタ。
【請求項２】
上記キャリッジアセンブリは、上記対象物を上記軸に沿って双方向に搬送するように構成されており、上記複数のプリントヘッドは、上記対象物がいずれの方向に搬送されるときにおいても、上記対象物の上記表面に流体を選択的に堆積するように制御される請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項３】
上記固化装置は、上記対象物がいずれの方向に搬送されるときにおいても、上記エネルギーを放射するように構成されている請求項２に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項４】
上記キャリッジアセンブリは、中空円筒形対象物が挿入されるような寸法の自由端を有するマンドレルをさらに備え、上記マンドレルは、回転駆動シャフトへ連結される請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項５】
上記マンドレルはさらに、上記自由端において開口を有するチャンバを画定し、上記自由端に対して上記対象物を引き付けるのに十分な程度に実質的な真空が当該チャンバ内に形成されるように、上記チャンバには流体の流路が通じている請求項３に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項６】
上記複数のプリントヘッドは、上記軸の上方においてアーチ状に配置された印刷トンネルを備える請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項７】
上記軸に沿って並んで配置された、少なくとも２つの印刷トンネルをさらに備える請求項６に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項８】
上記キャリッジアセンブリは、上記軸に沿って双方向に上記対象物を搬送するように構成され、上記複数のプリントヘッドは、上記対象物がいずれの方向に搬送されるときにも、上記対象物の上記表面に流体を選択的に堆積するように制御される請求項６に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項９】
上記固化装置は、上記対象物がいずれの方向に搬送されるときにも、上記エネルギーを照射するように構成されている請求項８に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項１０】
上記軸に沿って軸方向に並ぶように上記キャリッジアセンブリによって支持された、中空円筒形対象物が挿入されるような寸法の自由端を有する、概ね円筒形のマンドレルをさらに備え、上記マンドレルは、回転駆動シャフトへ連結される請求項９に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項１１】
上記マンドレルはさらに、上記自由端において開口を有するチャンバを画定し、上記自由端に対して上記対象物を引き付けるのに十分な程度に実質的な真空が当該チャンバ内に形成されるように、上記チャンバには流体の流路が通じている請求項１０に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項１２】
上記キャリッジアセンブリは、部分的に円筒形の対象物を搬送ライン内の軸方向に沿って並べて保持するように構成された、対向クランプおよび保持アセンブリをさらに備え、上記保持アセンブリは、回転駆動シャフトへ連結される請求項３に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項１３】
上記キャリッジアセンブリは、上記対象物の側方の配置を維持するためのセンタリングガイドをさらに備える請求項１２に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項１４】
上記複数のプリントヘッドは、上記軸の上方においてアーチ状に配置された印刷トンネルを備える請求項１３に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項１５】
上記軸に沿って並んで配置された、少なくとも２つの印刷トンネルをさらに備える請求項１４に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項１６】
上記固化装置は、上記対象物がいずれの方向に搬送されるときにも、上記エネルギーを照射するように構成されている請求項１５に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項１７】
コンピュータ可読の媒体にて表される画像を、少なくとも部分的に円筒形の対象物に印刷するためのコンピュータ制御の装置であって、
少なくとも部分的に円筒形の対象物を支持し、軸に沿って該対象物を移動させ、そして上記軸周りに該対象物を回転させるための、キャリッジアセンブリと、
上記軸と対向するように配置され、複数のプリントヘッドの各々が、流体を上記対象物の表面に選択的に堆積するように構成された複数のプリントヘッドであって、第１のプリントヘッドが、第２のプリントヘッドに対して軸方向に離れて配置されている複数のプリントヘッドと、
上記軸に沿って配置されており、上記対象物の上記表面に堆積された流体を固化することのできるエネルギーを照射する固化装置と、
上記キャリッジアセンブリ、上記複数のプリントヘッド、および上記固化装置と通信するコンピュータを使ったシステムであって、上記画像に従って、上記軸に沿った上記キャリッジアセンブリの論理制御位置、上記対象物の回転、上記プリントヘッドからの上記流体の堆積、およびエネルギーの放射、の制御を行うように構成されている、コンピュータを使ったシステムと、
を備えている装置。
【請求項１８】
上記コンピュータを使ったシステムは、上記軸に沿って双方向に上記キャリッジアセンブリを移動するように構成され、且つ、上記対象物がいずれの方向に移動するときにも、上記対象物の上記表面に流体を堆積するように、上記複数のプリントヘッドを選択的に制御するように構成された請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
上記コンピュータを使ったシステムは、上記固化装置を、上記対象物がいずれの方向に移動されるときにも、当該装置が選択的に上記エネルギーを照射するように制御するように構成された請求項２に記載のインクジェットプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願の相互参照〕
本願は、米国仮出願61/479,106（2011年4月26日出願）の優先権を主張しており、本参照により該出願は本出願に包含される。
【０００２】
〔分野〕
本発明は、広くは印刷に関し、詳細には円筒形の対象物への印刷に関し、より詳細には缶のような中空円筒形対象物、およびボトルのような中空で部分的に円筒形の対象物への印刷に関する。
【背景技術】
【０００３】
本技術分野では、缶やボトルのような円筒形の対象物の表面に印を印刷する現行の方法として、吹き付け塗装、グラビア印刷等が知られている。これらの方法は、上記のような対象物の大量生産に極めて有用であるが、ボトルの広告用ノベルティのような、デザインを迅速に変化させる能力による恩恵を受ける他のマーケットには向かない。
【０００４】
インクジェット印刷は、広く知られている。これは、コンピュータを用いてデジタル方式で制御することができるため、ユーザが希望に応じてデザインを変更することができるという柔軟性を有する。しかしながら、技術の進歩により、非平面の対象物上に真の画像レンダリングが可能となったのはごく最近である。例えば、画像転写のための方法および装置とのタイトルであり、MartinezおよびLaCaze（本願の発明者の一人）に対し、２００６年９月２６日に発行された米国特許７，１１１，９１５号（本参照により完全に本出願に包含される）には、野球のバットのような非平面の固形の対象物に印を印刷するインクジェットプリンタが開示されている。複数のバットが、水平の回転式コンベア構造に保持され、プリントヘッドに相対して配置され、そしてプログラムされた画像ファイルに従って、コンピュータ制御によりインクを塗布する上記プリントヘッドに対して回転される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７，１１１，９１５号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１０／０２９５８８５号明細書
【特許文献３】米国特許第４，９２１，０９３号明細書
【特許文献４】米国特許第４，９２８，５１１号明細書
【特許文献５】米国特許第５，２３１，９２６号明細書
【特許文献６】米国特許第５，５６６，５６７号明細書
【特許文献７】米国特許第５，７４９，６３１号明細書
【特許文献８】米国特許第６，４６７，６０９号明細書
【特許文献９】米国特許第４，１９９，０４９号明細書
【特許文献１０】米国特許第４，５３０，４３３号明細書
【特許文献１１】米国特許第６，１０９，４２９号明細書
【特許文献１２】米国特許第６，７４８，９８３号明細書
【特許文献１３】米国特許第７，２２９，１１０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記構成は、中空の缶や２ピースボトルには適さない。複雑さおよびコストを生じさせることなく、インラインでの缶およびボトルの製造および印刷に結び付けられ、また低速度、高品質、対象物上の画像を即座に変えることができることによる柔軟な商業的製造を許容する、２ピース缶およびボトルのデザインの加工を可能にするプログラム可能なインクジェットプリンタが必要とされている。
【０００７】
他の例としては、共有に係るコペンディングの出願であって、概ね円筒形の対象物に印刷する装置および関連する方法とのタイトルであり、LaCaze（本願の発明者の一人）による出願であって、２０１０年１１月２５日に公開された米国特許出願公開公報ＵＳ２０１０／０２９５８８５（本参照により完全に本出願に包含される）には、缶やボトルのような概ね円筒形の対象物に印刷するインクジェットプリンタについて記載されている。一般的に、缶やボトルのような概ね円筒形の対象物は、プリントヘッドからインクを射出することなく印を付され、軸方向および回転の動作の組み合わせによって、プリントヘッドに相対するような位置とされる。対象物は、上記の軸に対して横向きのプリントヘッドによって対象物の搬送方向に沿って形成され、プリントヘッドが軸方向の同位置に配置された「トンネル」へと搬送される。この代わりに、複数のプリントヘッドを搬送の軸に沿って一列に配置してもよい。プリントヘッドは、プログラムされた画像ファイルに従ってコンピュータ制御によってインクを塗布する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ここで、本発明のまとめとして、本発明の、ある側面、利点、および新規な特徴点について述べる。本発明の特定の１つの実施形態によって、そのような効果のすべてが必ずしも達成されるものではないことを理解されたい。すなわち、本発明は、添付の請求項に予期される範囲内において、様々な実施形態の特定の特徴点を組み合わせることによって具現化または実行されるものであってもよい。
【０００９】
以下では、ほぼ円筒形上の対象物（例えば缶やボトルのような部分的に中空あるいは中空で部分的に円筒形の対象物、そして２ピース缶およびボトルを含む）に非接触で画像を印刷する装置について開示する。ここに記載する装置によって、固形で円筒形の対象物および固形で部分的に円筒形の対象物にも印刷が可能であるという本開示を読んだ関連分野の技術者に利益があることもまた明らかである。
【００１０】
一実施形態では、各中空円筒形対象物は、手動で取り付けられるか、または本技術分野において既知の構成および制御を利用して自動化により機械的に取り付けられる。そして、滑らないように、真空によってキャリッジ（搬送）アセンブリの一部であるマンドレル上に固定される。キャリッジアセンブリは、対象物を搬送軸（またはここで使用されているような軸方向）に沿って、一連のデジタル制御されたプリントヘッドの下部で上記対象物を搬送すると共に、当該対象物へのインクの吐出の間、そのプリントヘッドの正面で対象物を回転させて、所望の印刷デザインを製造する機能を有する。インクは、対象物の直下に位置し、プリントヘッドの下部にあるときまたは本発明を機能させる任意の期間中に機能させることのできるエネルギー放射手段によって、印刷後速やかに部分的にまたは完全に硬化される。
【００１１】
一例に係るキャリッジアセンブリは、スライド式のアクチュエータ上に搭載され、該アクチュエータは次に搭載フレームに固定的に搭載されて、キャリッジアセンブリがスライド式アクチュエータに沿って自由に移動できるようになっていてもよい。また、上記フレームには、第１の実施形態で説明するが、互いに異なる４色での被覆、あるいはコーティング、ラッカー、または上塗りのような本技術分野で知られた被覆を可能にする４つのプリントヘッドを含む任意の数の印刷トンネルが取り付けられる。
【００１２】
第１実施形態の好ましい実施では、上記キャリッジは、上記対象物を前進させて上記第１の印刷トンネルを通り抜けさせる。これにより、上記プリントヘッドの下で、上記対象物がコンピュータ制御のプリントヘッドからのインクの堆積と同期して回転されながら、上記印刷トンネルの上部に設置された供給手段から上記インクが供給される。そのような、インクの堆積、対象物の回転、および軸方向へのその前進の手順は、可変であり、所望の結果を成し遂げるために、いくつかの入力要素によって決定される。当該入力要素は、所望の印刷デザインおよび解像度、対象物の直径および長さ、プリントヘッドの長さおよび堆積速度、所望のインク濃度のみならず、軸方向の位置ずれ、または、プリントヘッドのぐらつきを含んでいる。軸方向のプリントヘッドのぐらつきの正確な量は、上記対象物への印刷が一斉に行われている間の、上記対象物の継続的な軸方向／回転動作を維持することを意図して、前述の入力要素によって決定され、実効の印刷速度／効率の最大化およびプリントヘッドがインクを吐出しない時間の最小化を実現する。同時に上記エネルギー放射手段は、部分的にまたは全体的に上記インクを硬化させる。上記キャリッジは、上記第１の印刷トンネルによって上記対象物の全長にわたって印刷されるように、その回転およびプリントヘッドからのインクの吐出と同期して、軸方向に上記対象物を前進させることを継続して行う。
【００１３】
上記軸方向への前進／回転／エネルギー放射動作は、上記対象物に対する所望のデザインの印刷を完成させるための印刷トンネルの数だけ行ってもよい。一実施形態において、上記キャリッジは、軸方向にロード（取り付け）位置へ戻され、対象物が取り外され、そして、それから次の対象物が取り付けられるのを待機する。しかしながら、本発明は、この取り外し、戻し、および取り付けの手順に限定されるものとして理解されるべきではなく、これらの機能は、任意の手順によって実施可能である。さらに、それぞれに４つのプリントヘッドを有する、２つの印刷トンネルが図面に示されているが、印刷トンネルの数および／または印刷トンネルあたりのプリントヘッドの数は、限定的な要素と考えられるべきではない。
【００１４】
従来知られている技術による構造および制御を使用した自動化を介した、例えば缶の製造に使用される、缶およびカップのような中空円筒形対象物の取り付けおよび取外しの例は、以下に開示されている。米国特許第４，９２１，０９３号（タイトルが「Infeed Means for High Speed Continuous Motion Decorator」であり、発行日が「１９９０年５月１日」である、Peters、Hamot、およびVer Hovenに対し発行された特許）、米国特許第４，９２８，５１１号（タイトルが「Rotary Cup Infeed」であり、発行日が「１９９０年５月２９日」である、Sirvetに対し発行された特許）、米国特許第５，２３１，９２６号（タイトルが「Apparatus and Method for Substantially Reducing Can Spacing and Speed to Match Chain Pins」であり、発行日が「１９９３年８月３日」である、Williams、Sirvet、Gabel、およびBurkeに対し発行された特許）、米国特許第５，５６６，５６７号（タイトルが「Rotary Cup Infeed」であり、発行日が「１９９６年１０月２２日」である、Mainに対し発行された特許）、米国特許第５，７４９，６３１号（タイトルが「Dual Can Rotating Transfer Plate to Conveyor Belt」であり、発行日が「１９９８年５月１２日」である、Williamsに対し発行された特許）、および、米国特許第６，４６７，６０９号（タイトルが「Can Transfer Rotating Plate System」であり、発行日が「２００２年１０月２２日」である、WilliamsおよびDi Donatoに対し発行された特許）。
【００１５】
上記好適な実施においては、上記キャリッジアセンブリがロード位置に戻るときに、プリントヘッドがインクを吐出することなく印刷トンネル内を通り抜けるのに対して、上記第１実施形態の他の実施においては、上記対象物の印刷が続けられる。上記キャリッジは、上記対象物を同時に回転および印刷しながら上記印刷トンネル内の上記プリントヘッドの下の１回目の通過の間には成し遂げられなかった、任意の所望の印刷を完成させる２回目の通過により、軸方向に進んで上記ロード位置に戻る。これにより、上記プリントヘッドがインクを吐出していない時間のさらなる最小化による、実効の印刷速度／効率のさらなる最大化を果たす。上記１回目の通過と同様に、上記２回目の（戻す）通過の間、上記エネルギー放射手段は、同時に上記インクを部分的または全体的に硬化させる。所望の印刷解像度およびインク濃度によって上記所望のデザインを完了させるため、上記対象物は、必要な繰り返しの数だけ、上記印刷トンネル内をいずれの方向へ通過してもよい。そのように軸方向に戻される動作中にも印刷されたか否かにかかわらず、上記所望のデザインが完全に印刷された後、上記対象物は上記ロード位置へ戻される。当該位置において、それが取り外され、そして、次の対象物が取り付けられて、印刷の準備ができた状態となる。
【００１６】
本発明の第２実施形態では、各々の中空部分的円筒形対象物（またはボトル）は、手動で取り付けられる。または、従来から知られている技術による構成および制御を使用して、自動化により機械的に取り付けられる。そして、その閉じ端が真空によって対象物保持アセンブリに固定され、その開放端が対象物クランプアセンブリによって固定され、これらはいずれもキャリッジアセンブリの一部であり、所望の印刷デザインの提供のため、一連のデジタル制御されたプリントヘッドの下で上記ボトルを軸方向に位置合わせすると共に、上記ボトルにインクを堆積しながら、そのようなプリントヘッドの正面で上記ボトルを回転させるために機能する。また、上記インクは、印刷直後に上記ボトルのすぐ下に位置し、プリントヘッドの下部において、または本発明が機能している期間における任意のタイミングで機能するエネルギー放射手段によって部分的または全体的に硬化される。
【００１７】
上記キャリッジアセンブリは、スライド式アクチュエータへ固定的に取り付けられ、スライド式アクチュエータは搭載フレームへと順次取りつけられる。それにより、上記キャリッジアセンブリは、上記スライド式アクチュエータに沿った移動が自由となる。また、上述の第１実施形態のように互いに異なる４つの色、コーティング、ラッカー、または上塗りが可能な従来知られているような４つのプリントヘッドを含んでいる、任意の数の印刷トンネルが上記フレームへ取り付けられる。 
【００１８】
この第２実施形態の好適な実施では、上記第１実施形態の好適な実施と同様に、上記キャリッジは、上記対象物を上記第１の印刷トンネルを通って軸方向に前進させ、それにより、上記プリントヘッドの下方において、上記対象物がコンピュータ制御のプリントヘッドからのインクの堆積と同期して回転している間、上記インクが印刷トンネルの上方に位置する供給手段から供給される。そのような上記インクの堆積の手順において、上記対象物の回転およびその軸方向への前進は可変であり、所望の結果を成し遂げるため、いくつかの入力要素によって決定される。当該入力要素は、所望の印刷デザインおよび解像度、対象物の直径および長さ、プリントヘッドの長さおよび堆積速度、所望のインク濃度、軸方向の位置ずれ、または、上記プリントヘッドのぐらつきを含んでいる。上記ぐらつきの正確な量は、プリントヘッドがインクを吐出しない時間の最小化による、実効の印刷速度／効率の最大化を意図して、上記対象物の印刷が一斉に行われている間、上記印刷トンネル内において上記対象物の継続的な軸方向／回転動作を保つことを意図して、前述の入力要素によって決定される。同時に、上記エネルギー放射手段は、部分的または全体的に上記インクを硬化させる。上記キャリッジは、上記対象物がその全長にわたって上記第１の印刷トンネルによって印刷されるように、上記プリントヘッドからのインクの吐出およびその回転と同期して、上記対象物を上記軸方向に引き続き前進させる。
【００１９】
上記第１実施形態と同様に、この第２実施形態においても、軸方向への前進／回転／エネルギー放射機能は、上記対象物に対する意図されたデザインの印刷を完了するために使用される印刷トンネルの数だけ継続する。さらに、上記キャリッジは、上記ロード位置へ軸方向に戻され、対象物が取り外され、それから次の対象物が取り付けられるのを待機する。しかしながら、本発明は、この取り出し、戻し、および取り付けの手順に限定されるものとして理解されるべきではなく、これらの機能は、任意の手順によって実現可能である。さらに、上記図面は、４つのプリントヘッドをそれぞれ有する２つの印刷トンネルを示しているが、印刷トンネルの数および／または印刷トンネルあたりのプリントヘッドの数は、限定的な要素と考えられるべきではない。
【００２０】
従来知られている技術による構造および制御を使用する自動化を介した、例えばボトルのような中空部分的円筒形対象物の取り付けおよび取外しの例は、以下に開示されている。米国特許第４，１９９，０４９号（タイトルが「Bottle Unscrambler and Loader」であり、発行日が「１９８０年４月２２日」である、Vamvakasに対し発行された特許）、米国特許第４，５３０，４３３号（タイトルが「Bottle-Holder Pincers Forming a Link in a Conveyor Chain」であり、発行日が「１９８５年７月２３日」である、Cucchettoに対し発行された特許）、米国特許第６，１０９，４２９号（タイトルが「Oriented Bottle Conveyor」であり、発行日が「２０００年８月２９日」である、Messerに対し発行された特許）、米国特許第６，７４８，９８３号（タイトルが「Conveyor for Bottle-Filling Machine」であり、発行日が「２００４年６月１５日」である、Bauschに対し発行された特許）、および、米国特許第７，２２９，１１０号（タイトルが「Bottle Loading and Unloading Tool with Extendable Arms」であり、発行日が「２００７年６月１２日」である、Tyeに対し発行された特許）。
【００２１】
上記好適な実施においては、上記キャリッジアセンブリがロード位置に戻るときに、プリントヘッドがインクを吐出することなく印刷トンネル内を通り抜けるのに対して、上記第２実施形態の他の実施においては、上記対象物の印刷が続けられる。上記キャリッジは、同時に上記ボトルを回転しながら、上記印刷トンネル内の上記プリントヘッドの下で１回目の通過の間には成し遂げることができなかった任意の印刷を完了するため、軸方向に進んで上記ロード位置へ戻る。これは、プリントヘッドがインクを吐出しない時間のさらなる最小化による、実効の印刷速度／効率のさらなる最大化を果たす。上記１回目の通過と同様に、上記２回目（戻す）の通過の間、上記エネルギー放射手段は、同時に、部分的または全体的に上記インクを硬化させる。上記ボトルは、所望の印刷解像度およびインク濃度での所望のデザインの印刷を完了させるために必要な繰り返しの数だけ、各方向に上記印刷トンネルを通過してもよい。上記所望のデザインの印刷が完了した後、上記ボトルは上記ロード位置へ戻され、上記対象物クランプアセンブリは上記ボトルの開放端を解放し、上記ボトルの解放のために上記対象物保持アセンブリに空気が供給され、上記ボトルは、手動的に取り外してもよいし、または、従来知られている技術による構造および制御を利用した自動化を介して機械的に取り外してもよい。そして、次のボトルは、取り付けの準備ができた状態となる。
【００２２】
第３実施形態では、各々の中空円筒形対象物は、手動で取り付けてもよいし、または、従来から知られている技術による構成および制御を使用して、自動化により機械的に取り付けられてもよい。そして、ずれ防止のために、キャリッジアセンブリの一部であるマンドレルに負圧によって固定される。キャリッジアセンブリは、上記所望の印刷デザインを実現するため、インクが上記対象物の表面に堆積されている間、一連のデジタル制御されたプリントヘッドに対する上記対象物の軸方向への位置合わせを行い、且つ、そのようなプリントヘッドの前方において上記対象物を回転させる。また、上記インクは、印刷直後に上記対象物のすぐ下に位置し、プリントヘッドの下部において、または本発明が機能している期間における任意のタイミングで機能するエネルギー放射手段によって部分的または全体的に硬化される。
【００２３】
上記キャリッジアセンブリは、スライド式アクチュエータへ固定的に取り付けられ、スライド式アクチュエータは、搭載フレームへと順次取り付けられる。それにより、上記キャリッジアセンブリは、スライド式アクチュエータに沿った移動が自由となる。また、互いに異なる４つの色、コーティング、ラッカー、または上塗りが可能な従来知られているような４つのプリントヘッドを含んでいる、任意の数の印刷トンネルが上記フレームへ取り付けられる。 
【００２４】
上記第３実施形態の好適な実施では、上記キャリッジは上記対象物を軸方向へ前進させて上記第１の印刷トンネル内を通り抜けさせ、それにより、上記プリントヘッドの下で、上記対象物がコンピュータ制御のプリントヘッドからの上記インクの堆積と同期して回転している間、上記インクが上記印刷トンネルの上方に位置する供給手段から供給される。上記インクの堆積、上記対象物の回転、およびその軸方向への前進のそのような手順は可変であり、上記所望の結果を成し遂げるため、いくつかの入力要素によって決定される。当該入力要素は、所望の印刷デザインおよび解像度、対象物の直径および長さ、プリントヘッドの長さおよび堆積速度、所望のインク濃度、軸方向の位置ずれ、または、プリントヘッドのぐらつきを含んでいる。プリントヘッドがインクを吐出しない時間の最小化による実効の印刷速度／効率の最大化を意図して、上記対象物が一斉に印刷されている間、上記印刷トンネル内における上記対象物の継続的な軸方向／回転動作を保つことを意図して、上記ぐらつきの正確な量は、前述の入力要素によって決定される。同時に上記エネルギー放射手段は、部分的または全体的に上記インクを硬化させる。上記対象物がその全長にわたって上記第１の印刷トンネルによって印刷されるように、上記キャリッジは、その回転およびインクの吐出と同期して、上記対象物を軸方向に引き続き前進させる。軸方向への前進／回転／エネルギー放射機能は、上記対象物に対する意図されたデザインの印刷を完了するために使用される印刷トンネルの数だけ継続する。上記キャリッジは、上記対象物を、他のロード位置が存在する上記プリンタの反対端に届くまで、引き続き軸方向（印刷のときと同じ方向）へ前進させ、上記印刷された対象物を取り外し、そして、それから、この第２のロード位置（上記第１のロード位置の反対端に位置する）において、上記次の対象物の取り付け準備がなされた状態となる。これにより、上記プリントヘッドがインクを吐出していない時間のさらなる最小化による、実効の印刷速度／効率のさらなる最大化を果たす。
【００２５】
上記第３実施形態の他の実施では、上記キャリッジアセンブリが元のロード位置に向かって戻るときに、印刷トンネル内のプリントヘッドの下を１回目に通過する間には完了しなかった任意の意図された印刷を引き続き行うための、上記対象物の印刷および回転を同時に行いながらの２回目の通過により、上記対象物の印刷を継続する。上記１回目の通過と同様に、上記２回目の通過の間、エネルギー放射手段は、同時に部分的または全体的に上記インクを硬化させる。上記対象物は、それから、追加のまたは３回目の上記印刷トンネルの通過のために再び反対方向へ、元のロード位置の反対側の端部（前述の第２のロード位置が位置する）に届くまで戻され、印刷された対象物は、圧縮空気によって取り外され、そして、それから、この第２のロード位置（上記第１のロード位置の反対側の端部に位置する）において次の対象物の取り付け準備がなされた状態となる。この第３実施形態の他の実施は、プリントヘッドがインクを吐出しない時間のさらなる最小化により、実効の印刷速度／効率を最大化しながら、上記設計入力要素によって決定された３またはそれ以上の奇数回の通過が必要となる設計に対応することを意図している。
【００２６】
第４実施形態では、各々の中空部分的円筒形対象物（またはボトル）は、手動で取り付けられるか、または、従来から知られている技術による構成および制御を使用して、自動化により機械的に取り付けられ、そして、その閉じ端が真空によって対象物保持アセンブリに固定され、その開放端が対象物クランプアセンブリによって固定される。これらはいずれもキャリッジアセンブリの一部分であり、所望の印刷デザインの提供のため、一連のデジタル制御されたプリントヘッドの下で上記ボトルを軸方向に位置合わせすると共に、上記ボトルにインクを堆積しながら、そのようなプリントヘッドの正面で上記ボトルを回転させるために機能する。また、上記インクは、印刷の後、上記ボトルのすぐ下に位置し、プリントヘッドの下部において、または本発明が機能している期間における任意のタイミングで機能するエネルギー放射手段によって、直ちに部分的または全体的に硬化される。
【００２７】
上記キャリッジアセンブリはスライド式アクチュエータへと、該スライド式アクチュエータは搭載フレームへと順次固定的に取り付けられ、そのため、上記キャリッジアセンブリは、上記スライド式アクチュエータに沿った移動が自由となる。また、互いに異なる４つの色、コーティング、ラッカー、または上塗りが可能な従来知られているような４つのプリントヘッドを含んでいる、任意の数の印刷トンネルが上記フレームに取り付けられる。
【００２８】
上記第４実施形態の好適な実施において、上記キャリッジは、コンピュータ制御のプリントヘッドからのインクの堆積に同期して上記ボトルが回転している間、上記第１の印刷トンネル内の上記プリントヘッドの下を通るように、上記対象物を軸方向へ前進させる。上記インクは、上記印刷トンネルの上部に位置する供給手段から供給される。そのようなインクの堆積、ボトルの回転、および軸方向への前進の順序は可変であり、いくつかの入力要素によって決定される。当該入力要素は、所望の結果を成し遂げるため、所望の印刷デザインおよび解像度、ボトルの直径および長さ、プリントヘッドの長さおよび堆積速度、所望のインク濃度、軸方向の位置ずれ、または上記プリントヘッドのぐらつきを含んでいる。上記ぐらつきの正確な量は、上記ボトルが一斉に印刷されている間、上記印刷トンネル内で上記ボトルの軸方向／回転動作を継続して維持することを意図して、前述の入力要素によって決定される。それによって、上記プリントヘッドがインクを吐出しない時間を最小化することにより、実効の印刷速度／効率が最大化する。同時に上記エネルギー放射手段は部分的にまたは全体的に上記インクを硬化させる。上記ボトルの全長にわたって上記第１の印刷トンネルによって印刷されるように、上記キャリッジは、上記ボトルのその回転と同期した軸方向への前進を継続する。
【００２９】
軸方向への前進／回転／エネルギー放射機能は、上記対象物に対する意図されたデザインの印刷を完了するために使用される印刷トンネルの数だけ継続する。上記キャリッジは、印刷のときと同じ方向へ、他のロード位置が存在する上記プリンタの上記反対端に届くまで上記ボトルの軸方向への前進を続け、上記対象物クランプアセンブリは、上記ボトルの開放端を解放し、そして、上記ボトルを解放するため、空気が上記対象物保持アセンブリへ供給される。これにより、次のボトルは取り付け準備がなされた状態となる。本発明の図面では、４つのプリントヘッドをそれぞれ有する２つの印刷トンネルが示されているが、印刷トンネルの数および／または印刷トンネルあたりのプリントヘッドの数は、限定的な要素と考えられるべきではない。
【００３０】
従来知られている技術による構造および制御を使用する自動化によって、例えばボトルのような中空部分的円筒形対象物の取り付けおよび取り外しを行う例については、上記第２実施形態で既に述べた（米国特許第４，１９９，０４９号、第４，５３０，４３３号、第６，１０９，４２９号、第６，７４８，９８３号、第７，２２９，１１０号）。
【００３１】
上記第４実施形態の他の実施において、上記キャリッジアセンブリが元のロード位置に戻るときに、上記印刷トンネル内の上記プリントヘッドの下方を１回目に通過する間には成し遂げられなかった任意の所望の印刷を引き続き行うための、上記対象物の印刷および回転を同時に行いながらの２回目の通過により、上記ボトルの印刷を継続する。これにより、上記プリントヘッドがインクを吐出していない時間のさらなる最小化による、実効の印刷速度／効率のさらなる最大化を果たす。上記１回目の通過と同様に、戻す通過の間、上記エネルギー放射手段は、一斉に部分的または全体的に上記インクを硬化させる。上記ボトルは、それから、追加のまたは３回目の上記印刷トンネルの通過のために、再び反対方向へ、前述の第２のロード位置が存在する、上記元のロード位置の反対側の端部に届くまで戻され、上記対象物クランプアセンブリは上記ボトルの開放端を解放し、そして、上記ボトルの解放のため、上記対象物保持アセンブリに空気が供給される。これにより、次のボトルは、取り付け準備がなされた状態となる。この第４実施形態の他の実施は、上記プリントヘッドがインクを吐出しない時間のさらなる最小化により、実効の印刷速度／効率を最大化しながら、上記設計入力要素によって決定された３またはそれ以上の奇数回の通過が必要となる設計に対応することを意図している。
【００３２】
本発明のこれらのおよび他の実施形態もまた、添付図面の参照を伴う上記実施形態の以下の詳細な説明から、当業者にとって容易に明らかになるが、本発明は、記載されたいずれの特定の実施形態にも限定されない。
【００３３】
上記本発明は、添付図面を参照して説明される。上記添付図面において、同一または機能的に類似する要素については、同様の参照番号が示されている。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、中空円筒形対象物を装飾するデジタル印刷装置の一例を示している。
【図２】図２は、明瞭のため上部のカバーを取り外した上記装置を描画している。
【図３】図３は、印刷装置の主要な構成要素にクローズアップした図である。
【図４】図４は、上記印刷装置の横正面図である。
【図５】図５は、軸方向に第１の位置まで進んだキャリッジアセンブリを示している。
【図６】図６は、軸方向にさらに進み第２の位置まで達したキャリッジアセンブリを示している。
【図７】図７は、軸方向にさらに進み第３の位置まで達したキャリッジアセンブリを示している。
【図８】図８は、軸方向にさらに進み第４の位置まで達したキャリッジアセンブリを示している。
【図９】図９は、本発明の主要な構成要素間の接続を示している。
【図１０】図１０は、主要な構成要素間の関係をクローズアップした図である。
【図１１】図１１は、主要な構成要素間の接続を明確化した図である。
【図１２】図１２は、キャリッジアセンブリの構成要素を示している。
【図１３】図１３は、キャリッジアセンブリの回転駆動端を示す図である。
【図１４】図１４は、キャリッジアセンブリの端から端までの断面図である。
【図１５】図１５は、エネルギー固化アセンブリと印刷の対象となる中空円筒形対象物との関係を示している。
【図１６】図１６は、エネルギー固化の囲み部を除去することによって、エネルギー放射手段をより明瞭に示している。
【図１７】図１７は、各印刷トンネルの詳細を示している。
【図１８】図１８は、明確化のために印刷トンネル支持部を除去した各印刷トンネルを示す図である。
【図１９】図１９は、明確化のために印刷トンネルを除去したクローズアップ図であり、各プリントヘッドについて、軸方向と該軸に対して直角な方向とにおける関係を示している。
【図２０】図２０は、プリントヘッドの配置により近接した図である。
【図２１】図２１は、印刷が開始されるときの、印刷対象となる中空円筒形対象物を上方から見た平面図である。
【図２２】図２２は、図２１に対してさらに進んだ、印刷対象となる中空円筒形対象物を示している。
【図２３】図２３は、図２１に対して軸方向への通過を続ける、印刷対象となる中空円筒形対象物８を示している。
【図２４】図２４は、上記印刷対象となる中空円筒形対象物が、最初に印刷トンネルを一方向へ通り抜けた後、軸方向に戻される様子を示している。
【図２５】図２５は、プリントヘッドがインクを吐出している間に、上記印刷対象となる中空円筒形対象物が、それが初めに取り付けられた位置である、本発明の終端部の方へ戻される様子を示している。
【図２６】図２６は、上記印刷対象となる中空円筒形対象物の逆方向への（２回目の）上記印刷トンネルの通り抜けが終わろうとしている様子を示している。
【図２７】図２７は、第２の例の実施形態に係る印刷装置を示している。
【図２８】図２８は、対象物センタリングアセンブリをクローズアップした図である。
【図２９】図２９は、位置決めシリンダの端から端までの断面図である。
【図３０】図３０は、上記キャリッジアセンブリの全構成要素を示している。
【図３１】図３１は、上記キャリッジアセンブリの端から端までの断面図である。
【図３２】図３２は、対象物保持アセンブリおよび対象物締結アセンブリの断面をクローズアップした図である。
【図３３】図３３は、上記対象物保持アセンブリおよび上記対象物締結アセンブリの上面図である。
【図３４】図３４は、第２の例の実施形態に係る印刷装置を示している。
【図３５】図３５は、第４の例の実施形態に係る印刷装置を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
〔詳細な記述〕
本発明の様々な実施形態およびそれらによる利点は、図１から図３５を参照することによって、最もよく理解できる。図面における要素は、必ずしも一定の比率で記載されている必要はなく、本発明の原理を明確に示すための強調が行われている。図面を通して、同じ図面および様々な図面の対応する部分については同じ数字を使用する。
【００３６】
本発明は、ここで述べる本質的特徴から乖離しない他の特定の形態や実施形態で提供することもできる。上で述べた実施形態は、あらゆる側面において単なる例示であると見做されるものであり、いかなる方法によっても限定的に解釈されるべきではない。本発明の範囲は、先の実施形態ではなく、後続の請求項によって示される。
【００３７】
最初に図１を参照すれば、例えば缶のような円筒形の対象物を装飾する例示的なデジタル印刷装置が、頂部カバー１が正規の位置に配置された状態で記載されている。図２は、明瞭さのために頂部カバー１を取り除いた本発明を描写している。上記装置は、キャリッジアセンブリ２、印刷トンネル３ａ、３ｂ、支持フレーム４、およびスライド式アクチュエータ５という互いに接続された４つの主要構成要素を備えている。スライド式アクチュエータ５および印刷トンネル３ａ、３ｂは、双方とも支持フレーム４に直接接続されている。キャリッジアセンブリ２は、スライド式アクチュエータ５に直接搭載されている。
【００３８】
図３は、クローズアップした図であり、キャリッジアセンブリ２、印刷トンネル３ａ、３ｂ、および搭載フレーム４の関係を示すと共に、キャリッジアセンブリ２が軸方向に交差して搭載されたスライド式アクチュエータ５についても示している。図４は、上記装置の側面断面図であり、エネルギー固化アセンブリ６、回転駆動アセンブリ７、および中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８を示している。スライド式アクチュエータ５は、回転駆動アセンブリ７がキャリッジアセンブリ２を回転させている間にキャリッジアセンブリ２を印刷トンネル３ａ、３ｂの中に移動させ、これにより中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８が印刷トンネル３ａ、３ｂ内となる。
【００３９】
キャリッジアセンブリ２は、搬送方向に沿った配置となるように搭載され、中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８を内部から支持するような寸法のマンドレルアセンブリ９を含む。マンドレルアセンブリ９は、回転駆動アセンブリ７と連結されている。この実施形態では、エネルギー固化アセンブリ６を含むキャリッジアセンブリ２を示している。エネルギー固化アセンブリ６は、固化エネルギー（後述）が、マンドレルアセンブリ９、具体的には中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８に放射されるように、マンドレルアセンブリ９の下側において上記キャリッジに直接搭載されている。図５は、中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８が第１印刷トンネル３ａ内で印刷開始されるように、スライド式アクチュエータ５を介して、軸方向に連続的に第１印刷トンネル３ａを通って移動したキャリッジアセンブリ２を描写している。印刷中、キャリッジアセンブリ２は、軸方向に継続的に進み、この間、回転駆動アセンブリ７は、中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８が搭載されたマンドレルアセンブリ９を回転させる。他方、エネルギー固化アセンブリ６は、印刷がなされた、中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８にエネルギーを放射して、さらなる印刷の前にインクが流れないように印刷物を部分的に固化するか、または適切かつ望ましい場合には、完成製品として完全にインクを固化する。
【００４０】
図６は、スライド式アクチュエータ５によって、第１の印刷トンネル３ａ内で図５よりもさらに軸方向に進んだキャリッジアセンブリ２を示している。
【００４１】
図７は、スライド式アクチュエータ５によって、図６よりもさらに軸方向に進み、中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８が第１の印刷トンネル３ａを出て、第２の印刷トンネル３ｂに入ったキャリッジアセンブリ２を示している。ここで示す印刷トンネル３ａ、３ｂの数は２つであるが、印刷すべき色数に応じた数であればよく、本実施形態における色数は各印刷トンネル３ａ、３ｂにつき４色に限定される。中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８に印刷されるインク以外の他の媒体としては、これらに限定されないが、上塗りニス、サイズコーティング、下地コーティング、および中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８の外観を向上させるため、または保護するため、および／またはその印刷に用いられるインクの付着性を向上させるために使用する、保護または装飾に適用できる任意の流体を含んでいてもよい。
【００４２】
図８は、スライド式アクチュエータ５によって、第２の印刷トンネル３ｂ内で図７よりもさらに軸方向に進んだキャリッジアセンブリ２を示している。
【００４３】
図９は、主要な構成要素、すなわちスライド式アクチュエータ５、スライド式アクチュエータ５に接続されたキャリッジアセンブリ２、および印刷トンネル３ｂの相互接続を示した、一例に係る印刷トンネル３ｂの透過図である。なお、印刷トンネルは、これを通ったインク（または他の流体）が、中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８上に堆積されるプリントヘッド２５が搭載されるように作られたアーチにより形成される。
【００４４】
図１０はまた、主要な構成要素、すなわちスライド式アクチュエータ５、キャリッジアセンブリ２、印刷トンネル３、およびエネルギー固化アセンブリ６の間の関係を示している。図１１は、明確化のため印刷トンネル３ａ、３ｂおよびエネルギー固化アセンブリ６を取り除き、スライド式アクチュエータ５とキャリッジアセンブリ２との相互接続をさらに明確化している。
【００４５】
図１２は、回転駆動アセンブリ７、エネルギー固化アセンブリ６、および回転するように回転駆動アセンブリ７に連結されたマンドレルアセンブリ９を含むキャリッジアセンブリ２の全主要構成要素と、これに搭載された中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８とを示している。図１３は、キャリッジアセンブリ２の回転駆動端、すなわち図示の回転駆動モータ１１の搭載を支持する搬送搭載板１０、マンドレルアセンブリ９、およびエネルギー固化アセンブリ６を示している。駆動プーリー１２は、モータ１１に連結されており、駆動ベルト１４によって駆動プーリー１３を動かす。モータ１１は、設けることが任意である回転駆動搭載板１５上に搭載されてもよいことが分かる。参照用の破線は、中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８がマンドレルアセンブリ９と軸方向に並んで保持されており、該軸は搬送のラインと一直線に並んでいることも示している。
【００４６】
図１４は、図１２に示したキャリッジアセンブリ２の端から端までの断面図であり、マンドレルアセンブリ９の詳細と、マンドレルアセンブリ９と回転駆動アセンブリ７の駆動プーリー１３との駆動シャフト１６を介した相互接続とを示している。駆動シャフト１６は、支持管１８内に搭載されたベアリング１７ａ、１７ｂを介して搭載され、次に支持管１８は、支持ブロック１９ａ、１９ｂを介して搬送搭載板１０に搭載される。マンドレル２０は、駆動シャフト１６に接続され、中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８を支持する。マンドレル２０、駆動シャフト１６、および支持管１８は、中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８が配置されている、マンドレル２０の自由端に向かって開口する真空／空気チャンバ３０が形成され、支持管１８の側壁には外部真空／空気接続部３１が形成されるように構成され、組み合わされる。中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８のマンドレル２０への装着時には、真空／空気接続部３１を介して真空が適用され、真空／空気チャンバ３０の内部が真空とされ、これにより、中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８へのインクの堆積の正確さが最大化されるように、中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８がマンドレル２０上で軸方向または円周方向に滑ることを防ぐ。空気／真空チャンバ３０は、充填材３２ａ、３２ｂによって大気から隔離されている。第１の回転位置センサ２８ａは、センサ搭載部２９を介して搬送搭載板１０に取り付けられている。第２の回転位置センサ２８ｂは、駆動シャフト１６に直接取り付けられている。第１および第２の回転位置センサ２８ａ、２８ｂは、中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８に対するインクの周方向の正確な配置を制御するために使用される。真空または少なくとも円筒形の対象物をマンドレルに引き付けておくために十分な程度の低圧は、真空／空気接続部３１に接続した、選択的に逆転できるように構成された一般的な空気ポンプによって生じさせることができる。本装置により、中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８の処理が完了したときには、上記ポンプを選択的に逆転させてチャンバ３０に空気を注入し、中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８をマンドレル２０から取り外すことを補助してもよい。
【００４７】
図１５および１６は、エネルギー固化アセンブリ６の詳細を中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８との関係において示している。エネルギー固化アセンブリ６は、エネルギー放射手段２２ａ、２２ｂ、２２ｃを含むハウジング２１を備えている。バッフル２７ａ、２７ｂは、ハウジング２１の頂部表面に搭載されており、中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８へのエネルギー照射を集中させるために使用される。エネルギー固化アセンブリ６は、搬送搭載板１０上に直接搭載されている。「エネルギー」の語は、基板に塗布された乳状液または樹脂を固化させるのに適した任意のタイプの電磁エネルギーを含み、これに限定されないが紫外線を含むと理解される。エネルギーはまた、任意の好適な光源からの可視光を含んでいてもよい。限定的ではない例として発光ダイオード（ＬＥＤ）からの光が挙げられる。また、エネルギー固化アセンブリ６は、印刷処理を通して軸方向に印付けされていれば、中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８と共に移動するようにキャリッジアセンブリ２に搭載されている必要がないことも理解される。実際に、エネルギー固化アセンブリ６は、中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８が、トンネル３を通過して移動されるときに、エネルギー固化アセンブリ６上に保持されるように、印刷トンネル３の１つの端部に固定的に搭載してもよい。
【００４８】
図１７および１８は、印刷トンネル支持フレーム２３、インク供給部２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、およびプリントヘッド２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄを含む、印刷トンネル３の一例の詳細を示している。典型的には、本技術分野の技術者に評価されるように、１つのプリントヘッド２５には１色が使用される。各プリントヘッド２５は、インク供給部２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄから流出し、中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８上に向かうインクの堆積を制御するコンピュータに基づいた制御システム７（詳細は後述する）から情報が伝達される印刷回路基板２６ａ、２６ｂ、２６ｃによって制御される。プリントヘッド２５は、各プリントヘッド２５から中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８の表面までの距離が同じになるように、円弧状に配置される。
【００４９】
図１９は、明確化のために印刷トンネル３を取り除いたクローズアップ図であり、プリントヘッド２５間の軸方向および軸方向に直行する方向における関係を示している。図２０は、プリントヘッドの配置のより近接した図であり、回転駆動アセンブリ７（図示せず）によって回転させられながら、スライド式アクチュエータ５によって軸方向にプリントヘッド２５の下を通過し始めた、中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８を併せて示している。プリントヘッド２５ａおよび２５ｂ間の軸方向のオフセット（搬送方向については理解されている）を強調している。
【００５０】
図２１は、同時且つ連続的に軸方向および回転の動きをしながら、プリントヘッド２５ａによって印刷が開始されようとしている、中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８の正面図である。ここでも、プリントヘッド２５ａと２５ｂ間、２５ｂと２５ｃ間、２５ｃと２５ｄ間の軸方向のオフセットを強調している。軸方向のオフセットの程度または量は可変であり、各プリントヘッド間で等しい必要はなく、各印刷トンネル３において等しい必要もない。プリントヘッド２５は、所望の結果を得るために、所望の印刷デザインおよび解像度、中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８の直径および長さ、プリントヘッド２５の長さおよび堆積速度、所望のインク濃度、およびプリントヘッド２５の軸方向のずれに応じて、インクを分断されたタイミングまたは同時に射出してもよい。
【００５１】
図２２は、中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８が軸方向にさらに進み、この図においては中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８が、同時にかつ連続的に軸方向および回転の動きを行いながら、４つのプリントヘッド２５からのインクの射出を受ける位置まで近接した状態を示している。
【００５２】
図２３は、中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８がプリントヘッド２５を通過し、適用可能である場合には次の印刷トンネルへ入る準備のできた状態で、またはそれが当初装着された位置である本発明の端部へと戻るように、軸方向への移動を続けている状態を示している。その位置では、それが取り外され、次の中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８が、印刷のためにマンドレルアセンブリ９に装着されてもよい。中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８は、手動で装着／取り外ししてもよいし、本技術分野で既知の構成および制御を利用した自動化により、機械的に装着／取り外ししてもよい。
【００５３】
本第１実施形態における代替の実施では、キャリッジアセンブリ２に対し、図２４に示したような、最初の一方向の印刷トンネル３の通過後、回転させながら、プリントヘッド２５に最初に下を通過したときとは逆順でインクを吐出させながら、そのような戻りの動きの間に印刷が継続するように、逆方向の命令を行う。このような方法で印刷を続けることの必要性は、所望の結果を得るために、所望の印刷デザインおよび解像度、中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８の直径および長さ、プリントヘッド２５の長さおよび堆積速度、所望のインク濃度、およびプリントヘッド２５の軸方向のずれに応じて決定されればよい。
【００５４】
図２５は、意図するデザインの印刷を完了させるために必要に応じてプリントヘッド２５からインクを射出させながら、連続的且つ同時に、直線状−または軸方向−および回転の動きをしている間、元それが装着された位置である本発明の端部の方に戻ってゆく、中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８を示している。意図するデザインの印刷を完了させるために必要な印刷トンネルを通過した後、中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８は、元の装着位置に戻して取り外されてもよいし、−図２１に示したように−逆方向に再度移動させて再印刷してもよく、繰り返しの回数は、所望の結果を得るために、所望の印刷デザインおよび解像度、中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８の直径および長さ、プリントヘッド２５の長さおよび堆積速度、所望のインク濃度、およびプリントヘッド２５の軸方向のずれに応じて決定されればよい。
【００５５】
図２６は、逆方向（または２回目）に印刷トンネル３を抜けて端部に近接した中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８を示しており、ここで図示しているのは、下側のプリントヘッド２５ａのみである。対象物８を運ぶキャリッジアセンブリ２が、全ての印刷の通過を完了して、それが最初に装着された位置である、経路の端部に戻ってきたときには、それを取り外して、次の中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８を、印刷のためにマンドレルアセンブリ９に装着してもよい。中空で円筒形であり印刷の対象である対象物８は、手動で装着／取り外ししてもよいし、本技術分野で既知の構成および制御を利用した自動化により、機械的に装着／取り外ししてもよい。
【００５６】
図２７は、第２の例の実施形態に係る印刷装置を示しており、同図では中空で円筒形であり印刷の対象である対象物（またはビン）３８を装飾するためのデジタル印刷装置を描画している。このバージョンは、４つの主要な相互接続された構成要素である、キャリッジアセンブリ４２、印刷トンネル３ａ、３ｂ、支持フレーム４、およびスライド式アクチュエータ５を備えている。スライド式アクチュエータ５および印刷トンネル３ａ、３ｂは、いずれも搭載フレーム４に直接接続されている。次に、キャリッジアセンブリ４２は、スライド式アクチュエータ５に直接搭載されている。
【００５７】
図２８は、対象物センタリングアセンブリ３３をクローズアップした図であって、シリンダ固定手段３９ａ、３９Ｂを介して対象物センタリング支持部３４に直接的に取り付けられた、位置決めシリンダ３５ａ、３５ｂを示す。対象物センタリングガイド３６ａ、３６Ｂは、印刷対象となる部分的円筒形対象物３８を受け止めるための溝６３が画定された支持面６２上に、スライド可能に設置されており、接続ブロック３７ａ、３７ｂを介して位置決めシリンダ３５ａ、３５ｂに接続されており、そして、印刷トンネル３ａ、３ｂ内において正確に印刷されるように、印刷対象となる中空の部分的円筒形対象物３８のセンタリングに使用される。位置決めシリンダ３５ａ、３５ｂは、図２９に詳細が示されている空気シリンダの使用により実現可能である。図２９は、位置決めシリンダ３５ａ、３５ｂの端から端までの断面を描画したものであり、シリンダ空気供給ポート４０ａ、４０ｂを示している。上記シリンダの各々によって、その各々のポート４０に通じるチャンバ５９が画定され、その内部において、プランジャ６０がスライド可能に設置されている。プランジャ６０は、当該シリンダの外側にキャリッジアセンブリ４２に向かって延伸しているアーム６１を有している。空気圧は、ポート４０内を通り抜けてチャンバ５９に与えられ、プランジャ６０を付勢してプランジャアーム６１を延伸させ、その結果、対象物センタリングガイド３６ａ、３６ｂを、それらの各々の接続を介して、印刷対象となる中空の部分的円筒形対象物３８の表面に接触させ、そして、印刷対象となる部分的円筒形対象物３８を、溝６３内で中心に位置した状態に保つ。シリンダ空気供給ポート４０ａ、４０ｂへの空気の供給が停止されたとき、シリンダスプリング４１ａ、４１ｂは、プランジャ６０を側方に偏らせ、これにより、プランジャアーム６１ａ、ｂは、引っ込められる。このセンタリングは、関連技術の技術者が認めるような、空気シリンダ以外の様々な仕組みによって実現してもよい。他の仕組みの例には、スプリング、ソレノイド、液圧によって作動するプランジャ、または上述したような延伸および収縮に利用できる他の適切な仕組みが含まれる。選択的な動作および空気圧の開放は、以下に詳細に説明された適切な制御システムによって提供される。さらに、破線の基準線は、搬送のラインに沿った、印刷対象となる中空の部分的円筒形対象物３８の軸方向の配置を示す。
【００５８】
図３０は、上記キャリッジアセンブリ４２の全ての構成要素を示しており、回転駆動アセンブリ７、エネルギー固化アセンブリ６、印刷対象となる中空の部分的円筒形対象物３８、対象物クランプアセンブリ４３、および対象物保持アセンブリ４４を含んでいる。
【００５９】
図３１は、図３０に示されているキャリッジアセンブリ４２の端から端までの断面図であって、対象物保持アセンブリ４４が、駆動シャフト１６を介して、回転駆動アセンブリ７の駆動プーリー１３へ相互接続されている様子が示されている。駆動シャフト１６は、ベアリング１７ａ、１７ｂを介して取り付けられる。当該ベアリング１７ａ、１７ｂは、支持管１８内に設置されている。当該支持管１８は、支持ブロック１９ａ、１９ｂを介して、キャリッジ搭載プレート１０に搭載されている。対象物保持アセンブリ４４は、駆動シャフト１６に接続され、印刷対象となる中空の部分的円筒形対象物３８を支持する。対象物保持アセンブリ４４、駆動シャフト１６、および支持管１８は、支持管１８の側壁内において、外部の真空／空気接続部３１とともに、真空／空気チャンバ３０を作り出すように、構成および組み立てされる。既に記載された実施形態と同様に、上記対象物保持アセンブリ４４に対して、上記印刷対象となる中空の部分的円筒形対象物３８が取り付けられている状態で、上記真空／空気接続部３１を介して真空が適用される。真空／空気チャンバ３０内においてつくりだされた真空は、上記中空の部分的円筒形対象物３８を所定の位置で保持する。空気／真空チャンバ３０は、密閉手段３２ａ、３２ｂを介して大気から隔離される。回転位置検出手段２８ａの第１の部分は、センサ取り付け手段２９を介して、キャリッジ搭載プレート１０へ取り付けられる。回転位置検出手段２８ｂの第２の部分は、駆動シャフト１６へ直接的に取り付けられる。回転位置検出手段２８ａ、２８ｂは、印刷対象となる中空の部分的円筒形対象物３８に対する、正確な円周へのインクの堆積を制御するために使用される。さらに、印刷対象となる中空の部分的円筒形対象物３８が取り外されるとき、上記真空は開放され、空気圧は、印刷対象となる中空の部分的円筒形対象物３８の取り外しの助けとなるように作用する。
【００６０】
図３２は、図３０に示されている対象物保持アセンブリ４４および対象物クランプアセンブリ４３の断面図である。対象物保持アセンブリ４４は、クランプ留め具４６を介して駆動シャフト１６に固定的に取り付けられたボトルクランプ４５から構成されており、中空の部分的円筒形対象物３８の底部または閉じ端に対し、空気および真空を適用する機能をもたらす。対象物クランプアセンブリ４３は、対象物クランプ支持ブラケット４８から構成されており、上記装置の終端部において、クランプ支持プレート４７を介して、キャリッジ搭載プレート１０へ直接的に取り付けられる。クランプノーズピース４９は、クランプ支持ブラケット４８に設置されたピローブロックベアリング５１内で回転するクランプシャフト５０によって取り付けられている。クランプノーズピース４９は、印刷対象となる中空の部分的円筒形対象物３８の自由な回転を許容しつつ、当該印刷対象となる中空の部分的円筒形対象物３８の開放端を支持する。クランプノーズピース４９によって印刷対象となる中空の部分的円筒形対象物３８の開放端に加えられる圧力は、圧力調整スクリュー５２によって微調整してもよい。圧力調整スクリュー５２は、クランプスプリング５３を介して、クランプシャフト５０に対して予め荷重を加える。垂直方向に調整可能なシリンダ支持プレート５４は、クランプ支持ブラケット４８に取り付けられたクランプシリンダ５５の反対端とともに、対象物センタリング支持部３４およびクランプシリンダ５５へ固定される。クランプシリンダ５５は、当該シリンダ５５が延伸したときに、対象物クランプアセンブリ４３を押し出して、該対象物クランプアセンブリ４３が印刷対象となる中空の部分的円筒形対象物３８から離れるように、シリンダ接続ポート５８ａおよび５８ｂを介して作動し、それにより、本発明から取り除くことができるように、クランプノーズピース４９に印刷対象となる中空の部分的円筒形対象物３８を解放させる。次の印刷対象となる中空の部分的円筒形対象物３８が対象物保持アセンブリ４４に対して配置されたとき、真空／空気チャンバ３０内に真空が適用され、対象物保持アセンブリ４４による、上記印刷対象となる中空の部分的円筒形対象物３８の上記開放端における固定を引き起こす。クランプシリンダ５５は、それから、収縮するように作動し、これにより、対象物クランプアセンブリ４３が印刷対象となる中空の部分的円筒形対象物３８の方へ引っ張られる。その結果、クランプノーズピース４９は、印刷対象となる中空の部分的円筒形対象物３８の開放端に挿入され、当該開放端内に位置する。
【００６１】
図３３は、対象物クランプアセンブリ４３および対象物保持アセンブリ４４の上面図であって、クランプ支持プレート４７、クランプ支持ブラケット４８、シリンダ支持プレート５４、およびキャリッジ取り付けプレート１０の相互接続の説明図である。
【００６２】
中空円筒形対象物８に装飾するためのデジタル印刷装置を表す、印刷装置の第３の模範的な実施形態が図３４に示されている。この第３の実施形態は、図１〜２６に表された上記第１の実施形態の変形例であり、第１ロード位置６４に対して軸対称な第２ロード位置６５のさらなる追加を伴う。この第３の実施形態の好適な実施において、印刷対象となる中空円筒形対象物８は、第１ロード位置６４において取り付けられる。上記印刷対象となる中空円筒形対象物８は、手動で取り付けられる。または、従来から知られている技術による構成および制御を使用して、自動化により機械的に取り付けられる。上記印刷対象となる中空円筒形対象物８は、図２１に示されているように、プリントヘッド２５の第１のセットの下で直線的に前進する。それは、図２２に示されているような本発明の第１実施形態と同一の方法で、その印刷がなされるように継続される。図２３に表されているように、必要な数の印刷トンネル３内での印刷が終了した後、印刷対象となる中空円筒形対象物８は、図３４に表されているように、第１ロード位置６４と軸対称な第２ロード位置６５に到達するまで、引き続き前進させられ、第２ロード位置６５では、その印刷対象となる中空円筒形対象物８が取り外され、そして、次の印刷対象となる中空円筒形対象物８が取り付けられる。印刷対象となる中空円筒形対象物８は、手動で取り付け／取り外される。または、従来から知られている技術による構成および制御を使用して、自動化により機械的に取り付け／取り外される。
【００６３】
第２ロード位置６５における取り付けの後、印刷対象となる中空円筒形対象物８は、図２４に表されているように、上記第１ロード位置６４に向かう軸方向に上記プリントヘッド２５の下を進んで戻る。印刷対象となる中空円筒形対象物８は第１ロード位置６４に到達すると取り外され、次の印刷対象となる中空円筒形対象物８が取り付けられる。印刷対象となる中空円筒形対象物８は、手動で取り付け／取り外される。または、従来から知られている技術による構成および制御を使用して、自動化により機械的に取り付け／取り外される。
【００６４】
本発明の上記第３の実施形態の他の実施では、これらの前進および後進による印刷トンネル３の通り抜けは、所望のデザインを完成させるために必要な繰り返し回数だけ継続され、上記所望の結果を成し遂げるため、所望の印刷デザインおよび解像度、印刷対象となる中空円筒形対象物８の直径および長さ、プリントヘッド２５の長さおよび堆積速度、所望のインク濃度、軸方向の位置ずれ、またはプリントヘッド２５のぐらつきによって決定される。通過が偶数回であれば、本発明の第１実施形態で述べたように、第１のロード位置６４のみとなるので、この実施形態における前進および後進の双方の通過の合計数は、自然に奇数（３、５、７、等）となる。
【００６５】
中空の部分的円筒形対象物（またはボトル）４２のためのデジタル印刷装置を表す、印刷装置の第４の模範的な実施形態が図３５に示されている。この第４実施形態は、図２７〜３３に表された上記第２実施形態の変形例であり、第１ロード位置６４に対して軸対称の第２ロード位置６５のさらなる追加を伴う。
【００６６】
印刷対象となる中空の部分的円筒形対象物３８のためのこの第４実施形態の好適な実施においては、印刷対象となる中空円筒形対象物８のための上記第３実施形態の上記好適な実施と同様に、印刷対象となる中空の部分的円筒形対象物３８は、第１ロード位置６４において取り付けられた後、プリントヘッド２５の第１のセットの下を、軸方向に前進する。必要な数の印刷トンネル３内での印刷が終了した後、印刷対象となる中空の部分的円筒形対象物３８は、図３５に表されているように、第１ロード位置６３と軸対称な第２ロード位置６５に到達するまで、引き続き前進させられ、第２ロード位置６５では、その印刷対象となる中空円筒形対象物３８が取り外され、そして、次の印刷対象となる中空円筒形対象物３８が取り付けられる。印刷対象となる中空の部分的円筒形対象物３８は、手動で取り付け／取り外される。または、従来から知られている技術による構成および制御を使用して、自動化により機械的に取り付け／取り外される。
【００６７】
上記第４実施形態の他の実施では、これらの前進および後進による上記印刷トンネル３の通り抜けは、意図されたデザインを完成させるために必要な繰り返し回数だけ継続すればよく、上記繰り返しの数は、所望の印刷デザインおよび解像度、印刷対象となる中空の部分的円筒形対象物３８の直径および長さ、プリントヘッド２５の長さおよび堆積速度、所望のインク濃度、軸方向の位置ずれ、または、上記プリントヘッド２５のぐらつきによって決定される。通過が偶数回であれば、本発明の第１実施形態で述べたように、第１のロード位置６４のみとなるので、この実施形態における前進および後進の双方の通過の合計数は、自然に奇数（３、５、７、等）となる。
【００６８】
上述した上記装置の機能は、支持フレーム４内に収容された、コンピュータを使用した制御システム７０によって実行された命令を介して制御される。上述の全ての実施形態での使用に適した制御システム７０は、例えば、１または複数のプロセッサを含む。上記コンピュータシステム７０は、メインメモリ、好ましくはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含んでいてもよく、そして、二次メモリを含んでいてもよい。上記二次メモリは、例えば、ハードディスクドライブおよび／またはリムーバブル記憶ドライブを含んでいてもよい。リムーバブル記憶ドライブは、良く知られている方法により、リムーバブル記憶ユニットからの読み取りおよび／またはリムーバブル記憶ユニットに対する書き込みを行う。上記リムーバブル記憶ユニットは、フロッピーディスク、磁気テープ、光学ディスク、および同様のものがこれに該当し、上記リムーバブル記憶ドライブによって読み取りおよび書き込みがなされる。上記リムーバブル記憶ユニットは、コンピュータソフトウェアおよび／またはデータがその中に格納されている、コンピュータが使用可能な記憶媒体を含む。
【００６９】
二次メモリは、コンピュータシステムにロードされる、コンピュータプログラムまたは他の命令を受け入れるための、他の類似する手段を含んでいてもよい。そのような手段は、リムーバブル記憶ユニットおよびインタフェースを含んでいてもよい。例えば、プログラムカートリッジおよびカートリッジインタフェース（例えば、ビデオゲーム装置に設けられるもの）、リムーバブルメモリチップ（例えば、ＥＰＲＯＭまたはＰＲＯＭ）および対応するソケット、並びに、他のリムーバブル記憶ユニットおよび当該上記リムーバブル記憶ユニットから上記コンピュータシステムへのソフトウェアおよびデータの転送を可能とするインタフェース、を含む。
【００７０】
コンピュータプログラム（コンピュータ制御ロジックと呼ばれる）は、メインメモリおよび／または二次メモリに格納される。コンピュータプログラムは、通信インタフェースを介して受信されてもよい。そのようなコンピュータプログラムは、実行されたとき、コンピュータシステムによる、ここに記載された本発明の特徴の正確な実行を可能とする。特に、上記コンピュータプログラムは、実行されたとき、制御プロセッサによる本発明の特徴の実行、および／または、制御プロセッサが本発明の特徴の実行を引き起こすことを可能とする。それ故、そのようなコンピュータプログラムは、コンピュータシステムのコントローラに相当する。 
【００７１】
本発明がソフトウェアを使用して実施される実施形態において、上記ソフトウェアは、コンピュータプログラム製品に格納されてもよく、リムーバブル記憶ドライブ、メモリチップ、または通信インタフェースを利用して、コンピュータシステムにロードされてもよい。制御ロジック（ソフトウェア）は、制御プロセッサによって実行されたとき、上記制御プロセッサは、ここに記載された実施形態の機能を正確に実行する。
【００７２】
他の実施形態において、装置の特徴は、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはフィールドプログラマブル論理アレイ（ＦＰＧＡ）のようなハードウェアコンポーネントを使用するハードウェアを中心として実現される。ここに記載された機能を実行するための、機器の状態での上記ハードウェアの実施は、関連技術の技術者に自明である。さらに他の実施形態では、本発明の特徴は、ハードウェアとソフトウェアを組み合わせて用いることにより実現してもよい。
【００７３】
上述および添付の図面に示されているように、本発明は、概ね円筒形の対象物に印刷するための装置および関連した方法を含む。本発明の特定の実施形態について述べたが、特に先の教示に鑑みて、当該分野の技術者であれば修正をなし得るのであるから、本発明はそれに限定されるものではないと理解される。したがって、添付の請求項は、本発明の精神および範囲を具現化する、これらの特徴点またはこれらの改良を含む、そのような任意の修正をカバーすることを予期している。
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【国際調査報告】
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