(57)【要約】      （修正有）【課題】三次元的な対象物の表面に印刷し、その際に確実に損傷なく対象物を保持できる機械を提供する。【解決手段】機械１は、ボール２を保持する保持装置８を備える。保持装置８は、３つのサッカ８ａを備える。サッカ８ａは、ボールを、確実に損傷なく把持し、それぞれの負圧により保持する。３つのサッカ８ａの代わりに、円形の１つのサッカ８ａ又は環状の１つのサッカ８ａを設けてもよい。複数のサッカ８ａが直ぐ傍に相並んで、相互に隣り合って装置８に配置されていることが看取される。これにより、ボール２の表面の、サッカ８ａが覆う域が小さく維持され、印刷可能な域はごく僅かにしか制限されない。特に、サッカ８ａをボールのそれぞれ反対側に設ける必要はない。好適には、サッカ８ａ全体は、表面全体の約１／８又はそれ以下に相当する表面積部分に位置する。【選択図】図１
0003194775.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
インクジェット印刷ヘッド（６）を有する、対象物（２）にインクジェット方式で印刷する印刷装置（６）と、
対象物（２）を保持する保持装置（８）と、
対象物（２）を回動させる回動装置（９）であって、該回動装置（９）は、それぞれ異なる２本の回動軸線（１０，１１）を中心に対象物（２）を回動させる第１の駆動装置（Ａ１）と第２の駆動装置（Ａ２）とを有する、回動装置（９）と、
を備える、三次元的な対象物にインクジェット方式で印刷する機械であって、
対象物（２）を保持する前記保持装置（８）は、少なくとも１つのサッカ（８ａ）を備えることを特徴とする、三次元的な対象物にインクジェット方式で印刷する機械。
【請求項２】
対象物（２）を回動させる前記回動装置（９）は、揺れ腕（９ａ）を備え、前記第２の駆動装置（Ａ２）は、前記揺れ腕（９ａ）を駆動し、前記第１の駆動装置（Ａ１）は、前記サッカ（８ａ）を駆動する、請求項１記載の機械。
【請求項３】
前記回動軸線（１０，１１）は、互いに交差して、互い垂直に位置する、請求項２記載の機械。
【請求項４】
前記揺れ腕（９ａ）は、前記インクジェット印刷ヘッド（６）からの対象物（２）の距離（１８）を変更する変更装置（１４）に配置されており、該変更装置（１４）は、前記距離（１８）を変更する第３の駆動装置（Ａ３）を備える、請求項２又は３記載の機械。
【請求項５】
前記インクジェット印刷ヘッド（６）からの対象物（２）の距離（１８）を変更する前記変更装置（１４）は、前記インクジェット印刷ヘッド（６）からの対象物（２）の距離（１８）を変更する前記変更装置（１４）を回動させる第４の駆動装置（Ａ４）を備える、請求項４記載の装置。
【請求項６】
対象物（２）を回動させる前記回動装置（９）は、３つの支持球体（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）を備え、前記第１の駆動装置（Ａ１）は、第１の支持球体を駆動し、前記第２の駆動装置（Ａ２）は、第２の支持球体を駆動し、前記第１及び第２の駆動装置（Ａ１，Ａ２）は、それぞれ摩擦ホイール（１３ａ，１３ｂ）を備え、前記サッカ（８ａ）は、通風機（８ｂ）を備える、請求項１記載の機械。
【請求項７】
インクジェット方式で印刷する前記印刷装置（６）は、対象物（２）に対して相対的に前記インクジェット印刷ヘッド（６）を位置決めする第５の駆動装置（Ａ５）と、前記インクジェット印刷ヘッド（６）と対象物（２）との距離（１８）を測定するセンサ（３）とを備える、請求項１から６までのいずれか１項記載の機械。
【請求項８】
対象物（２）は、ボール（２）であり、該ボール（２）は、ガスが充填されるカバーを備え、当該機械は、対象物にガスを充填する充填ユニット（１５）を備える、請求項１から７までのいずれか１項記載の機械。
【請求項９】
ボール（２）にガスを充填する前記充填ユニット（１５）は、調整装置（１９）を備え、該調整装置（１９）は、前記インクジェット印刷ヘッド（６）に対するボール（２）の距離（１８）が所定の値に一致するまで、ボール（２）にガスを充填する又はボール（２）からガスを排出する、請求項８記載の機械。
【請求項１０】
対象物（２）を保持する前記保持装置（８）は、少なくとも２つ又は３つのサッカ（８ａ）を備え、該サッカ（８ａ）は、対象物（２）を保持する前記保持装置（８）に相互に隣り合って配置されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の機械。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、請求項１の上位概念部に記載の構成を有する、三次元的な対象物にインクジェット方式で印刷する機械に関する。
【０００２】
本考案は、対象物、例えばボール又は別の球状の製品のような曲面に印刷像を形成する技術分野に位置する。
【背景技術】
【０００３】
この技術分野において公知の背景技術には、以下の記載内容が含まれる。
【０００４】
米国特許第６９２３１１５号明細書は、ボールに印刷する機器を開示している。ボールは、円筒体に貯蔵されていて、機械式のグリッパにより、インクジェット印刷ヘッドに向けて案内され、印刷中、２軸を中心に回動させられる。機械式のグリッパは、ボールを、互いに反対側に位置する２箇所で、２つの機械式のクランプジョーを用いて把持し、ボールをクランプする。両方のクランプジョーのうちの１つが駆動される。両方のクランプジョーは、フレームに保持されている。フレームも同様に駆動される。
【０００５】
特開２００７−８１１０号公報も、インクジェットによりボールに印刷する機器を開示している。ボールは、印刷中、グリッパ機構により保持される。グリッパ機構は、緊締装置として構成されている。機器は、更に、３つの駆動装置を備える。これらの駆動装置は、２軸を中心にボールを回動させ、１方向に移動させる。
【０００６】
米国特許公開２００２／０１３４２５７号明細書は、インクジェットによりボールに印刷する別の機器を開示している。ボールは、２つの保持ピンの間にクランプされ、相互に垂直に位置する２軸を中心に回動可能である。
【０００７】
特開平０８−２０７２６５号公報には、インクジェットにより円筒体に印刷する機械が開示されている。この機械では、円筒体は、回動可能な２つの支持ローラに回動可能に支持されていて、円筒体軸線に対して平行に移動可能な印刷ヘッドにより印刷される。
【０００８】
上述の背景技術において記載された技術的な構成手段の使用は、以下の欠点を伴うことがある。対象物は、印刷中確実に保持しなければならない。そのために背景技術において、様々な機械式の保持機構、クランプ機構又は緊締機構が設けられている。しかし、これらの機構は、多くの対象物に短時間で印刷したい場合に欠点を有する、というのも、そのために対象物を素早く印刷機により保持し、そして再び解放できなければならないからである。更に、対象物の表面を損傷してはならない。機械式の構成手段は、表面を傷付ける恐れを有する。更に、保持装置は、対象物の多くの箇所又は任意の箇所に印刷したい場合、対象物の大き過ぎる面積を覆ってはならない。従って、互いに反対側に位置する２箇所での対象物の保持は、不都合である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第６９２３１１５号明細書
【特許文献２】特開２００７−８１１０号公報
【特許文献３】米国特許公開２００２／０１３４２５７号明細書
【特許文献４】特開平０８−２０７２６５号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【００１０】
このような背景を鑑みて、本考案の課題は、背景技術に対して改善された、三次元的な対象物の表面に印刷し、その際に確実に損傷なく対象物を保持できる機械を提供することである。その際、対象物が保持される域は、表面のできるだけ僅かしか占めないようにするべきである。更に、対象物は、容易に任意の方向に回動可能であるべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この課題を解決するための本考案の構成では、インクジェット印刷ヘッドを有する、対象物にインクジェット方式で印刷する印刷装置と、対象物を保持する保持装置と、対象物を回動させる回動装置であって、回動装置は、それぞれ異なる２本の回動軸線を中心に対象物を回動させる第１の駆動装置と第２の駆動装置とを有する、回動装置と、を備える、三次元的な対象物にインクジェット方式で印刷する機械であって、対象物を保持する保持装置は、少なくとも１つのサッカを備えることを特徴とする。
【考案の効果】
【００１２】
本考案に係る機械は、好適には、三次元的な対象物、例えばボールに、その表面の任意の箇所で印刷し、その際、対象物を確実に表面の破損なく保持することを可能にする。この場合、対象物が保持される域は、表面の僅かな割合しか占めない、つまり、表面の大部分は、印刷にとってアクセス可能に維持される。この場合、対象物は、容易に任意の方向に回動可能である。
【００１３】
ボールは、ほぼ球状であってよく、つまり通風機ドボールやサッカーボールであってよく、又は、ボールは、回転楕円体であってよく、尖端を成すように延在する２つの端部を有してよい、つまりラグビーボールやアメリカンフットボール用のボールであってよい。ボールは、ガスが充填された、例えば革、ゴム又はプラスチック製のカバー（外皮）を有する。カバーは、縫い目を有してよい。
【００１４】
両駆動装置は、好適には電気式の回転駆動装置である。インクジェット印刷ヘッドは、好適には、インク滴がほぼ下向きに吐出されるように、配置されている。
【００１５】
本考案の好適な、従って有利な改良態様は、付属の従属請求項並びに明細書及び付属の図面の記載から明らかである。
【００１６】
本考案に係る機械の好適な改良態様は、対象物を回動させる回動装置が揺れ腕を備え、第２の駆動装置は、揺れ腕を駆動し、第１の駆動装置は、サッカを駆動する、ことを特徴とする。揺れ腕は、好適にはほぼＬ字形に形成してよい。第１の駆動装置は、好適には、揺れ腕の一方の端部に配置されている。第２の駆動装置は、好適には、揺れ腕の、反対側に位置する端部に配置されている。
【００１７】
本考案に係る機械の好適な改良態様は、回動軸線が互いに交差し、互いに垂直に位置する、ことを特徴とする。回動軸線は、好適には、Ｌ字形の揺れ腕の両アームに対してほぼ平行に位置する。交差点は、好適には対象物の中心に、例えばボール中心点に位置する。第１の回動軸線は、好適には水平面上に位置する。
【００１８】
本考案に係る機械の好適な改良態様は、揺れ腕が、インクジェット印刷ヘッドからの対象物の距離を変更する変更装置に配置されており、変更装置が、この距離を変更する第３の駆動装置を備える、ことを特徴とする。この変更装置は、好適には、リニア駆動装置を備える、鉛直方向に移動可能なロッドである。第２の駆動装置は、好適には、変更装置、特にロッドに配置されている。リニア駆動装置によるロッドの昇降運動時に、揺れ腕を回動させる第２の駆動装置及び揺れ腕が連行される。
【００１９】
本考案に係る機械の好適な改良態様は、インクジェット印刷ヘッドからの対象物の距離を変更する変更装置が、インクジェット印刷ヘッドからの対象物の距離を変更する変更装置を回動させる第４の駆動装置を備える、ことを特徴とする。回動運動は、対象物を機械の工具平面に対して平行に（好適にはほぼ水平面上で）移動させて、工具平面上の様々なユニットの各作用領域に移動させて、そこに位置決めすることを可能にする。これらのユニットは、特にインクジェット印刷ヘッド及び照射により印刷像を乾燥しかつ／又は硬化するユニットである。
【００２０】
本考案に係る機械の好適な態様は、対象物を回動させる回動装置が３つの支持球体を備え、第１の駆動装置は、第１の支持球体を駆動し、第２の駆動装置は、第２の支持球体を駆動し、第１及び第２の駆動装置は、それぞれ摩擦ホイールを備え、サッカは、通風機を備える、ことを特徴とする。この態様は、対象物が自由に全方向に回動可能であり、対象物表面のあらゆる箇所に印刷できる、という利点を提供する。制御装置を介して、両駆動装置は、対象物の所望の運動が形成されるように、制御される。
【００２１】
本考案に係る機械の好適な態様は、インクジェット方式で印刷する印刷装置が、対象物に対して相対的にインクジェット印刷ヘッドを位置決めする第５の駆動装置と、インクジェット印刷ヘッドと対象物との距離を測定するセンサとを備える、ことを特徴とする。第５の駆動装置は、印刷ヘッドを、対象物の中心点に対して前進又は後退させて、これにより印刷距離、つまりインク飛翔幅を変更することができる。第５の駆動装置は、ヘッドを回動させかつ旋回させることもでき、これにより、ヘッドを、常に送り印刷方向に対して垂直に配向し、場合により傾斜の適合を行うことができる。
【００２２】
本考案に係る機械の好適な改良態様は、対象物が、ボールであり、ボールは、ガスが充填されるカバーを備え、当該機械が、対象物にガスを充填する充填ユニットを備える、ことを特徴とする。これにより、好適には、未だガスが充填されていないボール及び／又は過少に充填されたもしくは過剰に充填されたボールも印刷機に使用することが可能になる。この場合、ガスの充填は、インラインで行い、場合により修正することができる。
【００２３】
本考案に係る機械の好適な改良態様は、ボールにガスを充填する充填ユニットが、調整装置を備え、調整装置は、インクジェット印刷ヘッドに対するボールの距離が所定の値に一致するまで、ボールにガスを充填する又はボールからガスを排出する。対象物の周長さが充填の圧力と共に変化するので、対象物の内部におけるガス圧の変化により、周長さの適合をもたらすことができる。周長さが変化すると、印刷ヘッドに対する対象物表面の印刷すべき箇所の距離も変化する。印刷ヘッドを調節する駆動装置は、このようにして省略することができる。対象物における圧力の適合は、継続的に行うこともできる。そのために、継続的な距離測定を行うことができる。距離がずれると、調整装置を介してガス圧が相応に修正される。このようにして、距離は、所定の値の範囲内に維持することができる（最小及び最大の印刷距離）。
【００２４】
本考案に係る機械の好適な改良態様は、対象物を保持する保持装置が、少なくとも２つ又は３つのサッカを備え、サッカは、対象物を保持する保持装置に相互に隣り合って配置されている。このようにして、複数の小さなサッカを（大きな１つのサッカの代わりに）使用することができ、これらのサッカは、互いに極めて近くに配置することができるので、対象物表面の大部分の割合に支障なく印刷することができる。
【００２５】
以下に、本考案自体並びに本考案の構造的及び／又は機能的に好適な改良態様を、付属の図面を用いて、少なくとも１つの好適な態様につき詳説する。図面において、対応する構成要素には同一の符号が設けられている。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本考案に係る機械の第１の好適な態様の概略図である。
【図２】本考案に係る機械の第２の好適な態様の概略図である。
【図３】本考案に係る機械の第３の好適な態様の概略図である。
【考案を実施するための形態】
【００２７】
次に本考案の実施の形態を図示の態様を用いて詳しく説明する。
【００２８】
図１には、本考案に係る機械の好適な態様を２方向からみた概略図が示されている。機械１は、工具平面１ｂを有するフレーム１ａを備える。工具平面１ｂ上に、対象物２の印刷の全プロセスのための様々なユニットが設けられている。対象物２は、好適にはガスが充填されたボール２であり、ボール２の周長さは、ガスの圧力に関係している。
【００２９】
工具平面１ｂのユニットは：
・距離センサ３である。距離センサ３は、インクジェット印刷ヘッド６からのボール２の表面の距離を測定する。測定結果は、測定された実際距離が予め設定された目標距離からずれている場合に距離変更もしくは距離修正を生じさせるために利用される。測定は、経過時間測定（超音波又は光）又は三角測量（光）であってよく、そのために公知のセンサを用いてよい。
・クリーニングユニット４である。クリーニングユニット４は、ボール２の表面の少なくとも印刷すべき箇所を、好適には液状のクリーナを用いてクリーニングする。このユニットは、クロス洗浄ユニットとして設けてよく、この場合、クリーナが含浸されたクロスが自動化されて表面上を案内され、その際、汚れを吸収し、クリーニングされた箇所を乾燥する。
・プライマ用の塗布ユニット５である。印刷すべき箇所は、インキの表面付着性を改善するプライマで予め処理する必要があり得る。このユニットは、スプレーノズルとして設けてよい。
・インクジェット印刷ヘッド６である。印刷ヘッドは、インク滴を画像データに応じてボール表面に転移させる。多色刷りには複数の印刷ヘッド６（例えばＣＭＹＫ）を設けてもよい。印刷ヘッド６は、ボール２に対する距離を変更可能に配置してよい。印刷ヘッド６は、更に、回動及び／又は旋回可能であってよい。このような位置適合及び角度適合のために、別個の駆動装置を設けてよい。印刷ヘッドに対応して、ノズルのクリーニング及びカバーのためのクリーニングユニットを配置してよい。
・照射ユニット７である。照射ユニット７は、塗布されたインキを乾燥させるかつ／又は硬化させる放射線を発生させる。好適には、放射線は、使用されるインクシステムに応じて赤外線又は紫外線である。高温空気ジェットを用いてもよい。
【００３０】
機械１は、ボール２を保持する保持装置８を備える。図示の態様では、保持装置８は、３つのサッカ８ａを備える。サッカ８ａは、ボールを、確実に損傷なく把持し、それぞれの負圧により保持する。３つのサッカ８ａの代わりに、円形の１つのサッカ８ａ又は環状の１つのサッカ８ａを設けてもよい。複数のサッカ８ａが直ぐ傍に相並んで、相互に隣り合って装置８に配置されていることが看取される。これにより、ボール２の表面の、サッカ８ａが覆う域が小さく維持され、印刷可能な域はごく僅かにしか制限されない。特に、サッカ８ａをボールのそれぞれ反対側に設ける必要はない。好適には、サッカ８ａ全体は、表面全体の約１／８又はそれ以下に相当する表面積部分に位置する。
【００３１】
機械１は、ボール２を回動させる回動装置９を備える。回動装置９は、揺れ腕９ａを備える。揺れ腕９ａに、ボール２を保持する保持装置８が配置されている。更に、揺れ腕９ａに第１の駆動装置１が設けられている。第１の駆動装置１は、保持装置８を、第１の回動軸線１０を中心に回動させるために用いられる。
【００３２】
ボール２を回動させる回動装置９は、ボール表面、つまり印刷すべき箇所と、インクジェット印刷ヘッド６との間の距離を変更する変更装置１４に配置されている。回動装置９は、変更装置１４に回動可能に保持されていて、回動装置９の回動のために第２の駆動装置Ａ２が設けられている。回動装置９は、ロッド９として構成されており、ロッド９は、第３の駆動装置Ａ３により直線移動させられる。
【００３３】
変更装置１４は、第２の駆動装置Ａ４により回動させることができる。この回動により、ボール２は、工具平面１ｂのユニットの各作用域にもたらされ、つまり、例えばインクジェット印刷ヘッド６による印刷後、照射ユニット７による乾燥及び／又は硬化のために、又は、予めユニット４によるクリーニングのために、かつ、ユニット５によるプライマ塗布のために、各作用領域にもたらされる。
【００３４】
３つのサッカ８ａの間に、ボールにガスを充填する充填ユニット１５を設けてよい。充填ユニット１５は、例えば通路を備える尖端部材として構成してよく、尖端部材に、ボールの弁が被せられ、尖端部材の通路を通して圧力下のガスがボールに充填される。
【００３５】
図２には、本考案に係る機械の別の好適な態様を２方向からみた概略図が示されている。この機械１では、揺れ腕９ａが、フレーム１ａに設けられた２つの回動支持部１６ａ，１６ｂに保持されている。印刷時に、ボール２は、第２の駆動装置Ａ２により、インクジェット印刷ヘッド６の傍を通して移動させられる。このようにして第１の印刷トラックがボール２の表面上に印刷された後で、ボール２は、第１の駆動装置Ａ１により、ほぼ１つの印刷トラックの幅だけ後続回動させられる。次いで、第２の駆動装置Ａ２による回動による第１の印刷トラックに続く第２の印刷トラックの印刷が行われ、これが続く。
【００３６】
図２には、工具平面１ｂ上にユニットとしてインクジェット印刷ヘッド６だけが図示されている。
【００３７】
図３には、本考案に係る機械の別の好適な態様を２方向からみた概略図が示されている。機械１のフレームａ１に、３つの保持球体１２ａ，１２ｂ，１２ｃが自由に回動可能に保持されている。ボール２は、これらの保持球体により支持される。保持球体は、公知の球体ころとして構成してよい。球体の下側に通風機８ｂが配置されており、通風機８ｂは、ボール２とフレーム１ａとの間のリングギャップ１７を通して空気を吸い込む。これにより、ボール２は、下方に保持球体に引き付けられ、保持球体に摩擦接触する。両駆動装置Ａ１，Ａ２は、各摩擦ホイール１３ａ，１３ｂを介して１つの保持球体に作用する。これにより、駆動装置の回動は、保持球体の回動をもたらし、最終的に摩擦を介してボールの回動をもたらす。ボール２は、このようしてインクジェット印刷ヘッド６の下方で自由に回動可能であり、従って、あらゆる任意の箇所で印刷することができる。
【００３８】
様々な直径を有するボールに印刷するために、サッカ８ａを調節可能に構成するか又はサッカを交換可能にしてよい。リングギャップ１７も同じく変更可能に構成してよく、これにより、リングギャップ１７を様々な大きさのボールに適合させることができる。
【００３９】
機械は、更に、
・ボールを貯蔵するユニット
・印刷装置６に向けてボールを供給するユニット
・ボールをカウントするユニット
・印刷装置６に向けて供給する前に所定の圧力にボールに空気を入れるユニット
・ボールを検査してエラーを含むボールを排除するユニット
・機械１内でボールを位置合わせするユニット
・交換可能な印刷ヘッドを備える印刷装置６
・印刷ヘッド６用のインク供給装置
・印刷を検査してエラーを含む印刷済みボールを排除するユニット
・包装機械に向けて完成したボールを運ぶユニット
・ボール及びオペレータを防護するハウジング
を備えてよい。
【符号の説明】
【００４０】
１  機械
１ａ  フレーム
１ｂ  工具平面
２  対象物
３  距離センサ
４  クリーニングユニット
５  プライマ用の塗布ユニット
６  インクジェット印刷ヘッド
７  照射ユニット
８  対象物を保持する保持装置
８ａ  サッカ
８ｂ  通風機
９  対象物を回動させる回動装置
９ａ  揺れ腕
１０，１１  回動軸線
１２ａ，ｂ，ｃ  保持球体
１３ａ，ｂ  摩擦ホイール
１４  距離を変更する変更装置
１５  対象物に充填する充填ユニット
１６ａ，ｂ  回動支持部
１７  リングギャップ
１８  距離
１９  調整装置
Ａ１  第１の駆動装置
Ａ２  第２の駆動装置
Ａ３  第３の駆動装置
Ａ４  第４の駆動装置
Ａ５  第５の駆動装置
【図１】
0003194775.tif 000003
【図２】
0003194775.tif 000004
【図３】
0003194775.tif 000005