(57)【要約】凹凸表面（１６）を有する剛性パネル（１５）上にインク・ジェット印刷を施す。紫外線硬化性インクを使用してパネル（１５）が印刷され、かつ加熱ことを用いることによってさらに完全にインクが硬化かつ乾燥除去されることができる。印刷ヘッドからパネルまでの間隔が、印刷要素からパネル表面までの所定の一定距離を維持するように調節可能である。印刷ヘッド（１３０ａ〜１３０ｄ）がそれぞれ、被印刷物からの印刷ヘッドの間隔を制御するように独立に移動可能である。センサ（１３８）が印刷ヘッドから被印刷物表面までの距離を測定する。紫外線硬化ヘッドを印刷ヘッド往復台（１２９）上に配設可能である。低温紫外線光源を使用して平坦なまたは凹凸のある被印刷物の熱変形を防止し、それによって熱に弱い被印刷物上でスポット硬化を実施することができる。
2004508220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面であって、前記平面に対して変化する表面を有する被印刷物を支持する平面に平行な、複数のインク・ジェット印刷ヘッドを有する印刷ヘッド往復台を移動することと、
印刷ヘッドからインクを射出する被印刷物の表面からの所定距離に、ヘッドをそれぞれ位置決めするために、それぞれのヘッドから平面までの距離を別個に調節することと、
ヘッドからインクを所定の距離を横切って被印刷物表面上に射出することとを含む、被印刷物上に印刷する方法。
【請求項２】
インクが紫外線硬化性インクであり、かつ
表面上に射出したインクを紫外線に曝すことによって、その射出したインクを少なくとも部分的に硬化させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記インクを曝すことが、射出したインクを含む表面上に紫外線を合焦させるために、光源からの紫外線の距離を調節することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記インクを曝すことが、光源から表面までの距離が変化するとき紫外線の焦点を維持するために、射出したインクを含む表面上に紫外線の光源からの焦点距離を調節することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
インクが紫外線硬化性インクであり、
表面上に射出したインクを紫外線に曝すことによって、その射出したインクを少なくとも部分的に硬化させ、次いで表面上に少なくとも部分的に硬化させたインクを有する表面を加熱し、被印刷物上のインクの未重合単量体の成分を減少させることをさらに含む、請求項１の方法。
【請求項６】
前記加熱することが、少なくとも部分的に硬化させた紫外線硬化インクを有する被印刷物表面上に、加熱した空気を流し込み、インクの未硬化成分を被印刷物から除去することを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
１つまたは複数の第２材料層を被印刷物と結合することと、
材料と被印刷物の結合した層上に、被印刷物上に印刷したパターンと協働してキルト・パターンをキルティングすることとを、その後に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
１つまたは複数の第２材料層を被印刷物に結合し、かつ材料と被印刷物の結合した層をキルティングすることと、次いで
インクを射出するべき表面をキルトした被印刷物の凹凸に位置合わせし、かつキルト・パターンと位置合わせして被印刷物上に印刷することによって印刷ステップを実行することとをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
１つまたは複数の第２材料層を被印刷物に結合し、かつ材料と被印刷物の結合した層をキルティングすることと、次いで
キルトした被印刷物の凹凸を検知し、かつ凹凸を検知することに応答して特定した箇所で被印刷物上に印刷することによって印刷ステップを実行することとをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記印刷ヘッドから平面までの距離を調節することが、被印刷物の凹凸を検知することに応答することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
往復台に対する被印刷物表面の位置を検知することと、
前記検知することに応答して、印刷ヘッドから平面までの距離を調節することとをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記位置を検知することが印刷ヘッド往復台の移動中に実行され、かつ
前記調節することが、検知した位置に応答して被印刷物表面からのそれぞれの印刷ヘッドの所定距離を維持するために、印刷ヘッド往復台が移動するとき、印刷ヘッドの位置を平面に対して変化させることを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
パネル表面に向けられた複数のインク・ジェット印刷ヘッドを有する印刷ヘッド往復台を、剛性パネルに平行に移動させることと、
射出したインクが印刷ヘッドからパネル表面へ横切って移動する、印刷ヘッドとパネル表面との間の所定距離を維持するために、パネル表面からの印刷ヘッドの距離をそれぞれ自動的かつ個別に調節することと、
印刷ヘッド往復台の移動中に、所定距離を横切ってかつ剛性パネルの表面上にインクを印刷ヘッドから射出することとを含む、被印刷物で被覆した剛性パネル上に印刷する方法。
【請求項１４】
インクを射出するパネル表面の、往復台からのその距離が、パネルを横切って変化し、かつ
前記調節することが、印刷ヘッドとインクを射出するパネル表面の間の所定間隔を維持するために印刷ヘッドが移動するときに、パネルに対して複数の印刷ヘッドの位置を変化させることを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
印刷ヘッド往復台とインクを射出するべきパネル表面の間の距離を検知することと、
検知した距離に応答して、印刷ヘッド往復台に対して印刷ヘッドの位置を変化させることとをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
パネル表面の凹凸を検知することと、
検知した凹凸に応答して特定した位置まで、パネルに平行に往復台を移動し、かつ前記位置でパネル表面上にインクを射出することとをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
インクが紫外線硬化性インクであり、
表面上に射出したインクを紫外線に曝すことによって、その射出したインクを少なくとも部分的に硬化させることをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記曝すことが、射出したインクを含む表面上に紫外線の焦点を維持するために、光源の移動中に、光源からの紫外線を合焦させることを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記曝すことが、射出したインクを含む表面上に紫外線の焦点を維持するために、光源からの紫外線を合焦させることを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
被印刷物の立体表面上に印刷する装置であって、
被印刷物支持平面を画定する被印刷物支持体と、
平面に平行に延在する印刷ヘッド軌道と、
軌道上に移動可能にそれぞれ支持され、かつ被印刷物支持体によって支持されるとき被印刷物表面に向けられている複数のインク・ジェット印刷ヘッドと、
被印刷物表面上で位置を特定するように動作可能なセンサとを備え、
印刷ヘッドが、センサに応答して、前記平面に対して垂直に、被印刷物表面上の特定された位置から所定距離に個別かつ自動的に移動可能であり、さらに
所定距離を横切ってかつ被印刷物上へ印刷ヘッドからインクを射出することによって、印刷ヘッドを移動かつ制御して被印刷物上に印刷するように動作する制御装置を備える印刷装置。
【請求項２１】
被印刷物の平面に対して平行な軌道上を移動可能であり、印刷ヘッドが平面に対して垂直に個別かつ選択的に移動可能である往復台と、
往復台上に装着され、かつ被印刷物支持体上の被印刷物表面上のインクを照射するように向けてある少なくとも１つの紫外線硬化ヘッドとをさらに備え、
制御装置が、往復台を移動させかつ紫外線硬化ヘッドを動作させるように動作可能である、請求項２０に記載の印刷装置。
【請求項２２】
少なくとも１つの紫外線硬化ヘッドが低温紫外線光源である、請求項２１に記載の印刷装置。
【請求項２３】
少なくとも１つの紫外線硬化ヘッドが、少なくとも２つの紫外線硬化ヘッドを含み、往復台上で印刷ヘッドの両側部に１つずつ配置されて、往復台が軌道上を２つの相反する方向のいずれかを移動するとき、一方が印刷ヘッドを先導しかつ他方が印刷ヘッドの跡を辿り、さらに
制御装置が、紫外線硬化ヘッドのうちの少なくとも追従する一方のヘッドを駆動して、曝されるインクを射出した表面上方の同じ往復台パスにおいて、印刷ヘッドが被印刷物表面上に射出するインクを照射するように動作可能である、請求項２１に記載の印刷装置。
【請求項２４】
少なくとも２つの紫外線硬化ヘッドが低温紫外線光源である、請求項２３に記載の印刷装置。
【請求項２５】
印刷ヘッドによって被印刷物表面上に射出したインクを紫外線に曝すために配置された紫外線硬化ヘッドをさらに備える、請求項２０に記載の印刷装置。
【請求項２６】
紫外線硬化ヘッドが低温紫外線光源である、請求項２５に記載の印刷装置。
【請求項２７】
紫外線硬化ヘッドが、平面に対して移動可能であり、かつ
制御装置が、硬化ヘッドを移動させて被印刷物表面上に射出したインク上に印刷ヘッドからの紫外線の焦点を維持するように動作可能である、請求項２５に記載の印刷装置。
【請求項２８】
被印刷物上の紫外線に曝したインクを加熱するために配置した加熱ステーションをさらに含む、請求項２５に記載の印刷装置。
【請求項２９】
加熱ステーションが、加熱した空気を支持体上の被印刷物上に向けるように配向したブロアを含む、請求項２８に記載の印刷装置。
【請求項３０】
凹凸を被印刷物表面に付与するために、被印刷物をキルティングするように配置したキルティング・ステーションをさらに含む、請求項２０に記載の印刷装置。
【請求項３１】
センサが、軌道上に取り付けた光源および光検知器を含む非接触式の距離測定装置である、請求項２０に記載の印刷装置。
【請求項３２】
センサが、軌道上に取り付けた光源および光検知器を含む非接触式の距離測定装置であり、かつ
軌道が、複数のサーボ・モータを搭載し、それぞれがセンサからの出力信号に応答して印刷中に被印刷物に対して印刷ヘッドの位置を調節する、請求項２０に記載の印刷装置。
【請求項３３】
センサが、被印刷物表面との接触を維持する移動可能な機械式要素を含み、かつ
印刷ヘッドが、機械式要素に応答して移動するために、それに連結されている、請求項２０に記載の印刷装置。
【請求項３４】
複数のインク・ジェット印刷ヘッドが、被印刷物の同じ領域上方を順次に通過するように、往復台の移動方向に離間し、その表面上に１組の複数色の１色をそれぞれ印刷する複数の独立に移動可能な印刷ヘッドを含み、
印刷ヘッドが、それぞれの印刷ヘッドから被印刷物表面までインクが移動する一定の距離を維持するように、センサに応答して平面に対して垂直に個別かつ選択的に移動可能であり、さらに
往復台が被印刷物を横切って移動するとき、印刷ヘッドが被印刷物表面の凹凸を順次に辿るのを制御するように動作可能である制御装置を含む、請求項２０に記載の印刷装置。
【請求項３５】
複数のインク・ジェット印刷ヘッドが、往復台の移動方向に対して垂直に往復台上に並列配置された複数組の独立に移動可能な複数の印刷ヘッドを含み、それぞれが、被印刷物の凹凸が往復台の移動方向に垂直に変化する被印刷物から制御された間隔を維持することができる、請求項３４に記載の印刷装置。
【請求項３６】
複数のインク・ジェット印刷ヘッドが、往復台の移動方向に対して垂直に往復台上に並列配置された複数の独立に移動可能な印刷ヘッドを含み、それぞれが、被印刷物の凹凸が往復台の移動方向に垂直に変化する被印刷物から制御された間隔を維持することができる、請求項２０に記載の印刷装置。
【請求項３７】
インクが印刷ヘッドから被印刷物表面まで射出される均一な距離を維持するために、インクを被印刷物上に付着する間、インク・ジェット印刷ヘッドの位置を自動的に調節することを含む、被印刷物上に印刷する方法。
【請求項３８】
印刷ヘッドが、複数のインク・ジェット印刷ヘッドを備え、かつ
インクがそれぞれの印刷ヘッドから被印刷物表面まで射出される距離が印刷中に一定のままであるように、インクを被印刷物上に付着する間、それぞれの印刷ヘッドの位置を個別に調節することをさらに含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
被印刷物表面と印刷ヘッドの間の距離を測定することと、
印刷中に距離を一定に維持するように、距離の測定に応答して印刷ヘッドの位置を調節することとをさらに含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
印刷ヘッドが、複数のインク・ジェット印刷ヘッドを備え、
それぞれの印刷ヘッドの位置を個別に調節し、かつ印刷ヘッドの異なるヘッドによって異なるインクの色を付着することをさらに含む、請求項３７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本願は、２０００年８月３０日出願の米国特許出願第０９／６５０，５９６号および２００１年３月３０日出願の第０９／８２２，７９５号に対して優先権を主張するものであり、ここで参照によって両者をここに明確に組み込む。
（発明の分野）
本発明は、剛性の被印刷物上に印刷することに関し、また織目加工された、凹凸加工されたまたは他の立体的な被印刷物上に印刷にすることに関する。詳細には、本発明は、織布面を有する物または成形物、事務所用間仕切りや自動車の内部パネルなどの剛性パネル、および他の凹凸加工された物体などの被印刷物上へ印刷することに関し、さらにインク・ジェット印刷技法を用いるそのような印刷に関する。
【０００２】
（発明の背景）
インク・ジェット印刷によって被印刷物にインクを付着させるには、インク・ジェット・ノズルと印刷される被印刷物表面の間の適切な間隔が必要である。インク・ジェット方式によって効果的な印刷を維持するためには、通常このような間隔を１または２ミリメートル以内に設定しなければならない。ノズルから印刷表面までの距離が離れすぎると、異なるノズルから出る小滴の理想的な平行経路からの誤差が拡大する。さらに、プリント・ヘッドから被印刷物までの小滴の飛行経路が長くなればなる程、それだけ印刷精度がプリント・ヘッドと被印刷物の間の相対速度に依存するようになる。このような依存性が、方向の変化を含めて、被印刷物の速度に対するプリント・ヘッドの変化速度を制限する。また、プリント・ヘッド・ノズルから被印刷物まで小滴が移動する速度が、ノズルからの移動距離に伴って低下し、さらにノズルから被印刷物までの距離が増加するにつれて、このような小滴の経路が気流および他の要因によって益々大きく影響を受けるようになる。その上、小滴がノズルから離れる程に、その小滴の形状が変化し、これによって被印刷物上への小滴の影響を変化させる。したがって、プリント・ヘッドから被印刷物までの距離が変化することによって、印刷画像に不規則な効果が生じる。
【０００３】
凹凸加工された表面上へのインク射出における問題に加えて、表面が凹凸付けされている場合は、インクに十分な硬化エネルギーを届けるために厳密に合焦した紫外線エネルギーを必要とする紫外線インクの硬化は実現することが難しい。
【０００４】
幾つかの被印刷物は、加熱すると一時的であれ変形する。このような変形が一時的に起きることがある。例えば、材料が冷却された時、該材料がその変形前の状態に戻る場合などである。しかしながら、たとえ一時的な変形であれ、それがインクを被印刷物上に射出しているときに生じれば、印刷の質に悪影響を及ぼす虞がある。インクが被印刷物に接触すると直ちにそのインクを紫外線に曝すことによって達成する、紫外線インクのスポット硬化では、インク・ジェットが印刷領域上方を１回または複数回通過するとき、発熱放射を伴う紫外線によってフォーム・ボードなどの被印刷物に変形が生じ得る。
【０００５】
以上に述べた理由のために、インク・ジェット印刷は、凹凸加工された材料および他の立体的な被印刷物上では成功せず、特に紫外線硬化性インクによる印刷がインク・ジェット印刷方式では成功しなかった。
【０００６】
（発明の概要）
本発明の１つの目的は、立体的な被印刷物上に、特に高度に織られた布地、房で飾ったまたは不規則な布地および他の材料上に、キルトおよびマットレス・カバーなどの凹凸加工表面上に、さらに成形、型打ちおよび別様に形状を付けた剛性または半剛性材料上に、また他の立体的な表面上に印刷を施すことである。本発明の具体的な１つの目的は、このような表面上にインク・ジェットあるいはデジタル印刷手法を用いて印刷することである。本発明のもう１つの具体的な目的は、このような被印刷物上に紫外線硬化性インクを使用して印刷することである。
【０００７】
本発明の原理によれば、立体的な被印刷物に、その被印刷物の印刷平面に対して移動可能な印刷要素によって画像を印刷する。幾つかの実施形態では、本発明は、印刷ヘッドを有する幅広い被印刷物向けのインク・ジェット印刷装置を提供し、これらの印刷ヘッドが、被印刷物の平面に向かってまたはそれから離れるように移動して、印刷ヘッドのノズルとインクを射出する表面の間に固定した距離を維持する。被印刷物平面の上方で変化可能な距離は、制御されたかつ均一なインク射出距離を実現する。
【０００８】
本発明の１つの実施形態では、印刷要素が、複数のヘッドを、典型的には４個のヘッドを有するインク・ジェット印刷ヘッド・セットであり、複数のヘッドのそれぞれが１組の複数色の１色を被印刷物上に定量射出して多色画像を形成する。一定の距離を維持するためにまたは別様に距離を制御するために、印刷ヘッドまたは印刷ヘッド往復台の軌道からインクを射出するべき被印刷物上の点までの距離を測定するように１つまたは複数のセンサを備える。センサは、印刷ヘッド往復台上のサーボ・モータを制御する制御装置に供給する基準信号を生成する。印刷ヘッドは、往復台に、例えばボール・スクリュー機構上に移動可能に装着されかつサーボ・モータの動作によって被印刷物の平面に向かってかつそれから離れるように移動可能である。
【０００９】
本発明の１つの好ましい実施形態では、１組の４つの異なる色用の印刷ヘッドが、共通の印刷ヘッド往復台に対してそれぞれ個別に移動可能であり、かつ被印刷物の平面に対するその位置が、その他の印刷ヘッドの位置に対して制御することができる１組の４つのサーボ・モータにそれぞれ連結されている。１組のこれらの印刷ヘッドは、往復台が横断方向に被印刷物を走査するとき、被印刷物の幅を横切って順次に後を辿るように、往復台上に横断方向に並列配置されているのが好ましい。それぞれのヘッドは、対応する複数のドット、例えば数が１２８個のドット中に、所与の色のインクを定量射出するための複数のインク・ジェット・ノズルを有し、これらのノズルは、往復台に対して横断方向に一直線上に、すなわち、往復台の走査方向に対して直交する長手方向に延在する。２つのレーザまたは光学センサが往復台上に、ヘッドの両側に１つずつ備わり、ヘッドが両方向で走査しているとき、その表面から被印刷物までの距離を印刷ヘッド前方で測定することができる。制御装置は、独立に移動可能なヘッドがそれぞれ、被印刷物の凹乙を辿りかつ印刷表面から固定した距離を維持するように、印刷ヘッド前方の被印刷物の凹凸を記録しかつそれぞれの印刷ヘッドが測定値を採取した箇所の上方を通過するとき、それぞれの印刷ヘッドの位置を被印刷物平面に向かってかつそれから離れるように変更する。
【００１０】
印刷機械のフレーム上に固定されている被印刷物に対して、印刷ヘッドあるいはそのノズルの位置を調節することが好ましいが、代替的に、固定した垂直位置に維持されている印刷ヘッドに対して、被印刷物表面をフレーム上で位置決めすることができる。
【００１１】
紫外線インクを材料上に印刷しかつそのインクの硬化を紫外線に曝すことによって開始することが好ましい。ヘッドの背後で印刷表面を曝すために、紫外線硬化光源を印刷ヘッド・セットの両側に１つずつ印刷ヘッド往復台上に装着することができる。そのように紫外線硬化光源を印刷ヘッド往復台上に装着することによって、射出されたインクを被印刷物に接触する直後にスポット硬化させることができるが、それによってドットを定位置に凝固させかつそれらが被印刷物上に拡散したり、あるいはその中にしみ込んだりするのを防止する。幾つかの被印刷物では、通常のまたは広帯域幅スペクトルの紫外線硬化光源が、被印刷物を加熱することができる放射線を含む。フォーム・ボードおよび幾つかの他の一般的に使用する被印刷物の場合は、この光源が被印刷物を加熱しかつそれを変形させる。通常は、被印刷物を加熱すると、火ぶくれしたりあるいは膨張するが、冷却するとその元の状態に復帰してしまうという点で、このデポジションは一時的である。紫外線照射を印刷ヘッド往復台の下流側で実行する場合は、害は生じない。しかし、スポット硬化では、印刷時点で被印刷物が変形し、それによってインク・ジェット印刷動作の品質に悪影響を及ぼす。これは、被印刷物に注ぐ光源からのエネルギーが被印刷物を加熱するに足るエネルギーを含まないように、例えば限られた帯域幅の紫外線光源のような、「低温紫外線」源あるいはフィルタまたは他のエネルギー制限装置を含む光源を用いることによって防止される。これは、被印刷物を加熱しないでインクを硬化させる適切な周波数で十分な紫外線エネルギーを供給することによって実行可能である。本発明は、たとえ一時的であれ、加熱すると変形する虞のある被印刷物上に印刷する際に有用である。この変形は、材料が冷えるとその変形前の状態に復帰するようにたとえ一時的であっても、インク・ジェットが印刷領域上方を１回もしくは複数回通過しているときに被印刷物を変形させるスポット硬化では、印刷の品質に悪影響を及ぼす。これは剛性被印刷物上への印刷の大部分の応用例を構成するフォーム・ボード上へ印刷する場合は特に問題である。印刷中にボードが熱によってこのように変形するとなると、変形域よりも上方にヘッド高さを別途調節せざるを得なくなろう。ヘッド高さが高くなればなる程、少し例を挙げれば、飛行のサテライトおよび時間の問題によって、印刷の品質が低下することになる。低温紫外線システムでは、ヘッドから被印刷物までの距離を最小にして印刷の品質を最高にすることができる。
【００１２】
従来の実施では、親出願において本出願人が提案したものを除けば、スポット硬化を用いて剛性被印刷物上にインク・ジェット印刷されたことはない。しかし、印刷ステーションの下流側で紫外線インクを硬化させる低温紫外線は知られているが、それは被印刷物に対する永久変形または熱損傷を防止するために使用された場合である。被印刷物が冷えると消失することになる一時的な変形は、従来技術では問題にされていなかった。インクが被印刷物上に射出されているときに、表面にわずかな隆起またはそりが生じる場合、それはスポット硬化時に発生し得るが、このような変形が問題になろう。
【００１３】
紫外線の照射と同時にまたはその後に、印刷した繊維物質または他の織目または多孔性の布地が、印刷ステーションの下流側でこれらの材料に、好ましくは熱風を吹き付けることによって熱を受けるが、それは紫外線で開始した硬化プロセスを続行しかつインクの未硬化成分を除去するものである。キルト素地の繊維材料では、紫外線硬化性インクを布地上に射出し、かつ好ましくは約９０から９７％重合までインクを硬化させるために射出したインクを紫外線硬化光源に曝し、次いで部分的に硬化した射出インクを含んでいる布地は、わずかな量の未硬化単量体または他のインク成分、例えば、０．０１％を下回る量を含有する紫外線インクの印刷画像を生成するために、紫外線で開始した重合が続行するかまたは未硬化単量体が蒸発する、あるいはそれらが同時に起こる熱風ブロア硬化オーブン内で加熱される。
【００１４】
マットレス・カバー用の木綿地材料などの高度に織られた布地上に紫外線インクを射出する場合は、インクが、１色当たり約１８０×２５４ｄｐｉから１色あたり約３００×３００ｄｐｉのドット密度で射出される。幾つかの一般的な紫外線インクでは、紫外線インク・ジェット印刷ヘッドを利用して、ＣＭＹＫカラー・パレットの４色を、例えば、１滴当たり約７５ピコリットルすなわち約８０ナノグラムの小滴あるいはドットでそれぞれ付着させる。印刷ヘッドと一緒にまたは印刷ヘッドとは独立に移動する紫外線硬化光ヘッドを備えて、リニア・インチ当たり約３００ワットの光線によって１ｃｍ２当たり約１ジュールのエネルギーを注いで、紫外線インクの付着小滴を照射し、それによって少なくとも９０％の紫外線硬化を生成する。次いで、それによって射出インクを部分的に紫外線硬化させた布地は、それを約３０秒から約３分に至るまでの間、約１４９℃（３００°Ｆ）まで加熱するオーブンを通過する。オーブン内では、好ましくは強制熱風を使用して加熱するが、赤外線または他の輻射加熱装置など他の加熱方法も使用することができる。事務所用間仕切りなどの布で被覆した剛性パネルに同じパラメータを用いてもよい。
【００１５】
凹凸加工材料上に印刷するときは、印刷ヘッドからインクを付着するべき被印刷物までの距離を、印刷ヘッド前方でセンサから被印刷物までの距離を測定し、表面の位置をマッピングすることによって求めることができる。長手方向に前進する布地を横断して移動する双方向印刷ヘッドに関しては、印刷ヘッドの対向する両側部上に１つずつ、２つの距離測定センサを備えることによって、印刷ヘッドがいずれかの方向に移動しているときに、凹凸布地面までの距離を測定する。幾つかのインクまたは十分に剛性のある材料に関しては、例えば、１つのローラが印刷ヘッドの前にかつ１つのヘッドが印刷ヘッドの背後にある１対のローラを備えることによって、２つのローラと印刷ヘッド上の基準点の間の平均距離を使用して被印刷物の平面からの印刷ヘッドの距離を制御できるように、機械式の転がりセンサが使用可能である。これを実現するためには、ローラ間の機械式リンクが被印刷物の平面に対して印刷ヘッドを移動させるように、ローラを端部上に有する往復台に１つまたは複数の印刷ヘッドを装着することができる。殆どの場合で、それぞれのローラの代わりに、レーザまたはフォト・アイ・センサなどの非接触センサが好ましい。印刷ヘッドの対向する両側部上の２つのセンサの出力をプロセッサに伝達して、双方向ヘッドの前方でヘッドから布地までの距離を測定し、印刷ヘッドが凹凸表面に対して平行に移動しかつ固定した距離を横切ってインクを布地の上に射出するように、印刷ヘッドに連結したサーボ・モータを駆動して被印刷物表面に対してヘッドを上下させることができる。
【００１６】
本発明のこれらのおよび他の目的は、本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明から容易に明らかになろう。
【００１７】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
図１は、剛性パネル上に印刷するための機械１０を図示する。この機械１０は、矢印１２によって示す長手方向の長さと矢印１３で示す横断方向の長さを有する定置フレーム１１を含む。機械１０には、事務所用間仕切りを作製できるような剛性パネル１５を前方に送る前端部１４がある。パネル１５は金属製または木製フレーム１７を含むことができるが、その上に印刷するべき表面１６を形成する外装材が広がる。その表面１６は、平板であるが高度に織られた布地、発泡樹脂製品などの成形材または何らかの他の凹凸加工されたまたは変化に富んだ表面の場合もある。パネル１５は、コンベヤまたはコンベヤ・システム２０によって機械１０上を長手方向に搬送されるが、このコンベヤ・システムは、機械１０の長さに沿って延在しかつその上にパネル１５を機械１０の前端部１４で供給する一対の対向するピン幅出しベルト・セット２１から形成されている。機械１０の長手方向の長さに沿ってパネル１５を搬送するために、ベルト・セット２１上の精確に認識された長手方向位置に、好ましくは０．６３ｃｍ（１／４インチ）の精度でパネル１５を保持する。コンベヤ２０のベルト２１の長手方向への移動はコンベヤ駆動装置２２によって制御される。このコンベヤ２０は、対向歯型ベルト側部固定装置、パネル１５に係合する、長手方向に移動可能なポジティブ・サイド・クランプ、またはコンベヤ２０に対して固定されたパネル１５を保持する他の固定構造などの代替形態をとり得るが、それらに限定されるものではない。
【００１８】
インク・ジェット印刷ステーション２５、紫外線硬化ステーション２４および加熱乾燥ステーション２６を含む３つのステーションが、コンベヤ２０に沿って備わっている。印刷ステーション２５は、１つまたは複数のインク・ジェット印刷ヘッド３０を有するインク・ジェット往復台を含む。印刷ヘッド３０の往復台が、横断方向サーボ駆動モータ３１および随意選択的な長手方向駆動装置３２の動力によって、フレーム１１を横断して延在するクロス・バー２８の前部上に横断移動可能に示されており、かつ、必須ではないが、フレーム１１上を長手方向にも移動可能である。あるいは、ヘッド３０は、ウェブ１５を横切って延在し、かつ選択可能な複数の点の横断線全体をパネル１５上へ同時に印刷するように構成されることもできる。
【００１９】
インク・ジェット印刷ヘッド３０は、例えば、１滴当たり７５ピコリットルすなわち約８０ナノグラムで紫外線インクを射出するように構成され、かつＣＭＹＫカラー・パレットによる４色のそれぞれに関してそのようにすることができる。これらのドットを約１８０ｄｐｉ掛ける約２５４ｄｐｉの解像度で供給するのが好ましい。解像度は所望通りにさらに高くもまたはさらに低くも可能であるが、１８０×２５４の解像度が好ましい。より鮮明な画像またはより高い彩度が望ましければ、３００×３００ｄｐｉが好ましい。異なる色の小滴が、サイド・バイ・サイドまたはドット・オン・ドットであり得る。ドット・オン・ドット（ドロップ・オン・ドロップと呼ぶ場合もある）は高い密度を生成する。
【００２０】
印刷ヘッド３０には、パネル１５の表面上へ１色または複数色のデザインを選択的に印刷するために、ヘッド３０を選択的に動作させることができる制御装置が備わっている。コンベヤ２０用の駆動装置２２、印刷ヘッド３０用の駆動装置３１、３２および印刷ヘッド３０の動作は、制御装置３５によって、パネル１５上の既知の箇所でパターン３３を印刷するようにプログラム制御されているが、この制御装置は、プログラムされているパターンと、機械制御プログラムおよびパネル１５上における印刷デザイン３３の性質並びに長手方向と横断方向の位置に関する現時点のデータと、機械１０におけるパネル１５の相対的な長手方向の位置を格納する記憶装置３６を含む。
【００２１】
紫外線硬化ステーション２４は、印刷ヘッド３０と一緒に移動可能な、または図示するように、印刷ヘッド３０とは独立に移動可能な紫外線硬化ヘッド２３を含む。この紫外線硬化ヘッド２３は、紫外線の狭く縦に延びる光線を布地の印刷表面上へ厳密に合焦するように構成されている。紫外線硬化ヘッド２３には、布地を横切って光線を移動させるために、布地の印刷面を横断方向に走査するように制御する横断方向駆動装置１９が備わっている。
【００２２】
この硬化ヘッド２３は、制御装置３５によって知的に制御されることが好ましく、選択的に動作して印刷されていない領域を迅速に横切って移動し、かつインクを紫外線で硬化させるのに十分な遅い速度で、紫外線によって印刷画像のみを走査し、それによって時間および印刷されていない領域を走査する紫外線エネルギーの浪費を回避する。ヘッド２３を印刷ステーション２５に含め、かつ印刷ヘッド３０と一緒に移動するように結合する場合は、紫外線硬化光をインクの定量射出と同期させてインクを定量射出した直後に使用することができる。
【００２３】
紫外線硬化ステーション２４は、図示の実施形態では印刷ステーション２５の直ぐ下流側に、あるいは印刷ヘッドの両側で印刷ヘッド往復台上に位置するのが好ましく、布地が印刷直後に紫外線硬化にさらされるようになっている。このように硬化ヘッドを往復台に装着することによって、インクのドットをその付着箇所で凝固させて、小滴の拡散およびインクのしみ込みを回避することができる。特に紫外線硬化ヘッドを往復台に装着する場合は、その紫外線硬化ヘッドは低温紫外線であり、フィルタまたは狭い帯域幅の放射線を用いることによって、フォーム・ボードなどの熱に弱い被印刷物を加熱してインク小滴の付着箇所でそれを変形させないようにする。このような低温紫外線の硬化光線システムは、被印刷物の温度を低く保つために低温ミラー、赤外線遮断フィルタおよび水冷紫外線硬化を用いる。
【００２４】
理論上は、インクを定着させるためにインク単量体の１つの遊離基を硬化するのに１フォトンの紫外線が必要である。実用上は、紫外線硬化ヘッド２３によって印刷表面積の１ｃｍ２当たり１ジュールの紫外線エネルギーを照射する。これを光線幅のリニア・インチ当たり３００ワットのパワーで、布地の印刷領域を横切って紫外光線を掃射することによって実現する。これは少なくとも９０％の紫外線硬化を生成するには十分である。９７％またはそれ以上の硬化を実現するために、紫外線のパワーをリニア・インチ当たり６００ワットまで増大させることができる。あるいは、布地の厚みおよび不透明度が大きすぎない場合は、硬化光線を布地の両側から照射して紫外線インクの硬化を促進することができる。さらに大きなパワーを用いると、布地を焦がしたり、あるいは燃やすことになる虞があるので、紫外線のパワーには実用上の上限がある。
【００２５】
加熱硬化または乾燥ステーション２６を紫外線硬化ステーションの下流側フレーム１１に取り付けても、あるいはオフ・ラインに配置してもよい。９７％の紫外線硬化では、染色堅牢度が十分であり、乾燥ステーションをオフ・ラインにすることが可能になる。オン・ラインのときは、乾燥ステーションを布地の長さに沿って十分に延長して、布地を印刷する速度で、印刷したインクを適切に硬化させなければならない。オフ・ラインに位置するときは、加熱硬化ステーションを印刷速度とは異なる速度で動作させることができる。オーブンまたは乾燥ステーション２６で加熱硬化するには、布地上のインクを３分に至るまでの間、約１４９℃（３００°Ｆ）を維持する。３０秒から３分までの加熱が、期待すべき有利な値域である。強制熱風による加熱が好ましいが、インクの深さまで布地を適切に貫通する限り赤外線加熱器などの他の熱源を使用してもよい。
【００２６】
キルティング・ステーションを印刷ステーションと共にオン・ラインまたはオフ・ラインに配置可能であり、また印刷ステーションの前または後に配置することができる。オーブン２６の下流側にキルティング・ステーションを配置すると、キルトした掛け物およびマットレス・カバーの場合および布地の上に印刷しながら、キルティングを施しかつ位置合わせを行うべき場合には有利である。Ｋａｅｔｔｅｒｈｅｎｒｙ他に付与されかつここに参照によって明確に組み入れられた「針の歪みを補償する巻取り式鎖縫単針マットレス・カバー・キルティング機」と題する米国特許第５，８３２，８４９号に説明されているような、単針式キルティング・ステーションを使用することができる。本発明が使用可能な他の適切な単針式キルティング機が、米国特許第５，６４０，９１６号および第５，６８５，２５０号にそれぞれ、両者とも「キルティング方法および装置」と題して開示されており、それらを参照によってここに明確に組み入れる。このようなキルティング・ステーションには、同じく参照によってここに明確に組み入れる米国特許第５，１５４，１３０号に開示されているような複針式キルティング構造も含まれ得る。
【００２７】
被印刷物上に印刷する前に、それにキルティング、成形または他の凹凸を施す場合は、予め施した凹凸に印刷を位置合わせすることが通常では望ましい。予め施した凹凸に印刷を位置合わせするために、印刷ステーションのセンサによって検知可能な被印刷物上の基準点に対して凹凸パターンの位置を算定することができる。図２および図２Ａの４０ａ、４０ｂとしてそれぞれ図示するように、パターン位置を印刷ヘッド３０上に装着したセンサ４０によって直接検知することができる。この印刷ヘッド３０は、パネル１５などの被印刷物の上面１６に対して下向きになっているノズルまたはインク・ジェット・ノズル配列４１を含む。例えば、パネル１５がその表面１６上に、図２に図示するように、スティッチングまたは成形によって形成した凹部または溝４３を含む場合がある。センサ４０が、ノズル４１から表面１６までの距離を測定する。センサ４０からの情報を制御装置３５に送信し、さらに印刷ヘッド３０の長手方向および横断方向の位置情報と相互に関連させ、かつ凹凸パターンの位置を特定するように変換し、予め施した凹凸パターンと位置合わせして印刷画像を表面１６上に印刷できるようする。
【００２８】
図２の実施形態では、センサ４０が車輪付き往復台４５を含む機械式センサ４０ａである。ノズル４１が往復台４５の中点に装着され、次いでこの往復台４５がその中心を通る長手軸４６回りに枢動可能に印刷ヘッド３０に連結されている。往復台４５は、パネル１５の表面１６上に乗り上げかつ凹凸を辿る左右の検知車４７、４８をそれぞれ有する。往復台４５は、印刷ヘッド３０に対して垂直に移動しかつ表面１６の凹凸を辿る。ノズル４１は、車輪４７、４８間の中間にあるが、車輪４７、４８の垂直平均位置に垂直に配置してある。このようにして、車輪４７、４８が表面１６上に乗り上げるとき、往復台４５によって測定したパネル１５の表面１６の検知位置に応答して、パネル１５の表面１６に対して制御距離にノズル４１を受動的に位置決めする。
【００２９】
紫外線ヘッド２３と布地の間の距離はまた、硬化光が常に布地の印刷凹凸面上に精確に合焦されているように制御可能であることが好ましい。このような距離の制御は、印刷ヘッドに隣接する光ファイバを介して、例えば、印刷ヘッドのそれぞれの側面上に１本のファイバを備えて、紫外線を伝達することによって、あるいは別体の往復台上に紫外線硬化ヘッド２３を装着し、かつそれに別体の距離調節用のサーボ・モータを備えることなどによって印刷ヘッドと共に動く紫外線硬化ヘッドを装着することによって可能である。紫外線硬化ヘッド２３の個別制御は、印刷ヘッドの距離を測定するために使用するセンサに応答するか、あるいは硬化ヘッドの距離を測定するために備える別体のセンサに応答することによって実行可能である。印刷ヘッド・センサを使用して硬化ヘッドから布地までの距離を制御する場合は、記憶装置を使用して表面または表面の一部のマップを格納すると共に、制御装置が、この記憶装置から、布地の上方にある硬化ヘッドの位置に対応する正確な距離情報を取り出すことができる。あるいは、紫外線硬化ヘッドを固定しておいて、光源からの紫外線の焦点距離を自動的に変更することもできる。
【００３０】
パネル１５の表面１６上に凹凸パターンがあろうが、あるいは単に織目加工材料を含むだけであろうが、印刷の質は、ノズル４１とパネル１５の表面１６の間の精確な間隔を保つことよって維持される。図２Ａは、粗目に織られたまたは織布で被覆した上向きの外装面１６を有する剛性パネル１５を図示する。印刷ヘッド３０がクロス・バー２８上を横断方向に移動すると、ノズル４１が向けられているパネル１５表面１６上の箇所の、印刷ヘッド３０に対する垂直位置が、しばしば１ミリメートル以上変化する。このような距離の変化を測定するために、印刷ヘッド３０上または往復台上に、光学またはレーザ・センサ４０ｂを布地の支持体面から固定した高さに備える。センサ４０ｂは、ノズル４１からパネル１５の表面１６までの距離を即座に測定し、かつその測定値を制御装置３５に伝達する。ノズル４１は、印刷ヘッド３０内に取り付けたサーボ・モータ５０の出力アクチュエータ５１上に装着してある。制御装置３５は、ノズル４１からパネル１５の表面１６までの一定の距離を維持するために、センサ４０ｂからの距離の測定値に応答して、サーボ・モータ５０に制御信号を送信して印刷ヘッド３０上のノズル４１を垂直方向に移動させる。
【００３１】
たとえ表面に織目もあるいは凹凸もない剛性パネル上に印刷する場合でも、それを印刷装置のフレーム上に支持するとき、パネルの剛性フレームおよびパネルの厚みによって、パネルの上面が予測不能になるので、印刷ノズルからパネル表面までの距離を検知かつ調節することによる利点があり得る。
【００３２】
図１Ａは、上記機械１０の１つの代替実施形態１００を図示する。この機械の実施形態１００は、矢印１１２で示す長手方向の長さおよび矢印１１３で示す横断方向の長さを有する固定フレーム１１１を含む。機械１００は、剛性の事務所用間仕切りパネル１５を機械１００の長手方向に通して搬送する１つまたは複数のフライト（ｆｌｉｇｈｔｓ）を有するコンベヤ・システム１２０のベルト１２１上に、そのパネル１５を装填することができる前端部１１４を有する。このコンベヤ１２０のベルト１２１は、フレーム１１１の幅を横切って延在しかつ円滑なステンレス鋼製の真空テーブル１０５上に載置されているが、このテーブルは、その中にベルト１２１の裏面と連通する数多くの上向きの真空穴１０６を有する。ベルト１２１は十分に多孔であり、テーブル１０５からの真空がベルト１２１を介して剛性パネル１５の裏面に連通し、ベルト１２１の上面に対接してパネル１５を定位置に保持する際に重力の補助となる。ベルト１２１は、ベルト上に休止するパネルの水平方向滑動の防止を補助する摩擦の大きいゴム様の表面１０８を有することが好ましく、該表面１０８には、テーブル１０５から被印刷物まで真空が連通する数多くの貫通穴１０９が設けられている。
【００３３】
コンベヤ１２０のベルト１２１の上面は、パネル１５がコンベヤ１２０上を水平方向に滑動するのを防止するのに十分な摩擦をその上面とパネル１５の裏側の間に付与するようになっている。さらにコンベヤ１２０は十分に非弾性的であり、精確に前進することができる。このために、ベルト１２１に非弾性的で目の粗い裏当て材１０７を設けてベルトに寸法安定度を付与すると共に、真空がテーブル１０５の穴１０６とベルト１２１表面中の穴１０９の間で連通することができる。フレーム１１１上でのパネル１５の前進移動は、制御装置３５からの信号でサーボ駆動モータ１２２を制御することによるベルト１２１の割出しによって精確に制御可能である。それによってベルト１２１は、パネル１５を機械１００の長手方向の長さを通して搬送するために、ベルト１２１上の精確な認識された長手方向位置にパネル１５を保持する。このようなベルト１２１の割出しは、固定ブリッジ上の印刷ヘッド（その実施形態は図示せず）に対してパネル１５を移動させるために用いる場合には、約０．００１２ｃｍ（０．０００５インチ）の精度まで制御可能でなければならない。
【００３４】
図１Ａの実施形態１００では、コンベヤ１２０のベルト１２１の長手方向の動きをコンベヤ駆動装置１２２によって制御してパネルを印刷位置に移動し、次いでその印刷後にそれを下流側に送る。１つまたは複数の追加的な個別制御可能な駆動装置１３２を設けて、コンベヤ１２０の下流側フライト（備わっていれば）を制御することができる。
【００３５】
インク・ジェット印刷ステーション１２５と、紫外線硬化ステーション１２４および／または加熱ステーション１２６を含むことができる１つまたは複数の硬化もしくは乾燥ステーションとを含む３つのステーションが、コンベヤ１２０が移動する長さ方向に沿って備わっている。印刷ステーション１２５はブリッジ１２８を含む。ベルト１２１が、このブリッジ１２８に対してパネル１５を精確に割り出すように動作可能な場合は、ブリッジをフレーム１１１に取り付けかつそれを横断して延在させることができる。印刷ヘッドの往復台１２９は、ブリッジ１２８の端から端まで横断移動可能であり、かつその上に１つまたは複数組のインク・ジェット印刷ヘッド１３０を有する。ブリッジ１２８の端から端まで横断方向に延在する固定子磁石のリニア・アレイを有するリニア・サーボ・モータ１３１の電機子に往復台１２９を取り付けることが好ましく、往復台１２９が位置決めによってブリッジ１２８の端から端まで横断移動可能になり、上記のように駆動制御信号が制御装置３５によってサーボ１３１に送信される。
【００３６】
図示の実施形態では、ブリッジ１２８が、コンベヤ１２０のそれぞれの側方にあるリニア・サーボ・モータ１３３、１３４の長手方向軌道１３３ｂ、１３４ｂ上に乗る可動式電機子１３３ａ、１３４ａに取り付けてある。ベルト１２１を移動させることによってパネル１５を一旦ブリッジ１２８の下方に位置決めすると、以下に説明するように、横断方向の画像の帯を印刷ヘッド１３０の連続走査で印刷しながら、ブリッジ１２８を長手方向に割り出しする。この割り出しは、所望の印刷の質および解像度を生成するために、必要に応じて確実に走査線を１本１本位置合わせしかつ飛越し可能にするのに必要な程度に精確でなければならない。このような精度は約０．００１２ｃｍ（０．０００５インチ）であることが好ましい。低解像度、したがって低精度は、ビニールなどの滑らかな表面上とは異なる繊維表面上への印刷では許容される。
【００３７】
図３は、ＣＭＹＫ色セットの４色にそれぞれ充当するように構成されている、１組１３０の４つのインク・ジェット印刷ヘッド１３０ａ〜１３０ｄを図示する。これらのインク・ジェット印刷ヘッド１３０ａ〜１３０ｄはそれぞれ、フレーム１１１に対して長手方向にかつブリッジ１２８上の往復台１２９の移動方向に対して直角に一列に延在する１２８個のインク・ジェット・ノズルのリニア・アレイを含む。各ヘッド１３０のノズルは、ＣＭＹＫ色の１つの紫外線インクを、被印刷物１５を横切ってサイド・バイ・サイドで、同時にしかし選択的に射出し、さらにノズルが被印刷物１５を走査しながら連続サイクルでそれを実行するように構成かつ制御されている。１組のヘッド１３０ａ〜１３０ｄは、往復台１２９がブリッジを横断移動する同じ被印刷物１５領域を横切って連続印刷するように並列配置されており、それぞれが、被印刷物１５を横切ってそれぞれのドット位置上に４色のうちの１色を順次に付着させる。
【００３８】
ヘッド１３０ａ〜１３０ｄのそれぞれは、縦にすなわち被印刷物１５平面に対して垂直に独立に動くように往復台に移動可能に装着されている。被印刷物１５平面からの各ヘッド１３０ａ〜１３０ｄの距離は、被印刷物１５の同じ凹凸の上方を次々に辿るように、往復台１２９に取り付けた１組のサーボ１３７ａ〜１３７ｄのそれぞれによって制御されている。サーボ１３７ａ〜１３７ｄは、被印刷物１５の表面１６に凹凸が付いている被印刷物１５の表面１６からの制御距離をそれぞれ維持するために、ヘッド１３０ａ〜１３０ｄの位置を制御する制御装置３５からの信号に応答する。
【００３９】
通常は、これらのヘッドが印刷するべき表面１６からそれらを一定の距離に維持することが望ましい。これは、光学センサ１３８ａ、１３８ｂを往復台１２９の対向する横側部に備えることによって実現される。印刷ヘッド・セット１３０は双方向性であり、左右どちら側に移動しても印刷を行う。印刷ヘッド往復台１２９がブリッジ１２８上を移動するとき、センサ１３８ａまたは１３８ｂの先導する方が、直接センサ１３８と同一線上になる箇所、すなわち典型的には直下におけるセンサ１３８と被印刷物１５の表面１６との間の距離を測定する。このような測定値を制御装置３５に伝達するが、それは測定距離と測定値を採取した被印刷物１５の表面１６上の座標を記録する。これらの座標は、この情報を測定値が採取された往復台の同じパスすなわち走査線において使用することになる被印刷物１５上の横断方向位置を含んでいるだけでよい。しかし、制御装置３５は、ブリッジ１２８に対する、フレーム１１１上のパネル１５の位置を考慮することによって長手方向の座標も記録することができる。
【００４０】
それぞれのヘッドがそれぞれの測定値を採取した被印刷物１５上の横断方向位置に到達すると、これらの測定値に応答して制御装置３５が、ヘッド１３０のそれぞれを被印刷物１５の凹凸表面１６から所定の距離に垂直方向に位置決めするようにサーボ１３７を制御する。したがって、ヘッド１３０のうちで先導センサ１３８に直近のヘッド（センサ１３８から距離Ｂだけ離間する）が、任意の測定値の採取後にＶ／Ｂ秒の遅延で布地の凹凸を辿る（ここでＶはブリッジ１２８上の往復台１２９の速度である）。同様に、これらのヘッド１３０は距離Ａだけ離間しており、したがって先行するヘッドのＶ／Ａ秒後に、それぞれ順次に最初のヘッドと同じ凹凸を辿ることになる。
【００４１】
長手方向のヘッド１３０の長さは、ヘッドが被印刷物１５の凹凸を辿ることができる精度を決める。より狭いヘッド、例えば、長手方向に１つのヘッド当たり６４個または３２個のジェットを有するヘッドを使用することによって、より高い精度を維持することが可能であり、かつより変化の多い凹凸を辿ることが可能になる。したがって、複数組の複数のヘッド１３０を四角に配置したり、あるいは往復台１２９上に他のアレイを配置して、異なる組の複数のヘッドを被印刷物１５およびフレーム１１１の長手方向に、往復台１２９を横切って並列配置することができる。例えば、ヘッド１つごとに６４個のジェットを有する２組の複数のヘッドまたはヘッド１つごとに３２個のジェットを有する４組の複数のヘッドは、同じ１２８個のドット幅走査線を生成するが、凹凸が被印刷物１５上で長手方向に変化する場合は、ヘッドから被印刷物までの間隔を維持する能力が高い。
【００４２】
紫外線硬化性インクを使用する場合は、図１Ａに図示したように紫外線ステーション１２４を設ける。それは、ブリッジ１２８の下流側を横切って印刷ヘッド１３０とは独立に横断移動可能なすなわち別途に印刷ステーション１２５の下流側に位置する印刷ヘッド２３を含むことができ、かつ／または往復台１２９上に装着した紫外線硬化ヘッド１２３ａおよび１２３ｂを含むことができる。往復台１２９がブリッジ１２８を横断移動すると、インクを被印刷物１５上に付着させた後にそれに紫外線を当てるために、印刷ヘッド１３０の跡を辿る硬化ヘッド１２３ａ、１２３ｂのみが動作する。硬化ヘッド１２３ａ、１２３ｂはまた、被印刷物１５の平面に向かってまたはそれから離れるように移動可能であり、図３に図示したように、表面１６からのそれらの間隔を維持するように、サーボ１３９ａ、１３９ｂによってそれぞれ制御可能である。紫外線インクの適切な硬化には、インクを含んでいる表面上に紫外線を合焦させることが必要である。したがって、紫外線ヘッド１２３ａ、１２３ｂを移動させて表面１６から一定の間隔を保つことによって、硬化用紫外線の焦点を維持する。紫外線硬化ヘッドは、印刷表面上に紫外線の狭く縦に延びる光線を厳密に合焦させるように典型的に構成されている。したがって、紫外線硬化ヘッドすなわち光源１２３ａ、１２３ｂを物理的に移動する代わりに、この光線硬化ヘッド１２３ａ、１２３ｂの焦点距離を変化させて被印刷物１５の凹凸を辿ることができる。光線硬化ヘッド１２３はまた、それを使用する場合、被印刷物１５の表面１６に対して垂直に移動するように構成されている。
【００４３】
加熱硬化あるいは乾燥硬化ステーション１２６を印刷ステーション１２５の下流側のフレーム１１１に取り付けることができ、さらに備わっていれば、紫外線硬化ステーションをオフ・ラインに配置することもできる。このような乾燥ステーション１２６を使用して、熱風、放射または他の加熱技法によって溶剤インクを乾燥することができる。それは紫外線インクをさらに硬化すなわち乾燥するためにも使用可能である。
【００４４】
たとえ表面に織目もあるいは凹凸もない剛性パネル上に印刷する場合でも、それを印刷装置のフレーム上に支持するとき、パネルの剛性フレームおよびパネルの厚みによって、パネルの上面が予測不能になるので、印刷ノズルからパネル表面までの距離を検知かつ調節することによる利点があり得る。
【００４５】
以上の説明は本発明の幾つかの好ましい実施形態の典型である。本発明の原理から逸脱することなく以上に説明した実施形態に様々な変更および追加がなされ得ることを当業者なら理解しよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
織目のあるまたは凹凸加工された繊維材料または布地で被覆されている剛性の事務所用間仕切りパネルにインク・ジェット印刷を施す本発明の原理を実施する装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図１Ａ】
図１と同様に、剛性パネルにインク・ジェット印刷を施す本発明の原理を実施する装置の別の実施形態を示す斜視図である。
【図２】
被印刷物に一段と大きな凹凸加工がある場合のプリンタ・ヘッドと被印刷物の間の距離を維持するための構造を図１の線２−２に沿って示す断面図である。
【図２Ａ】
図２と同様に、プリント・ヘッドと被印刷物の間の距離を維持するための代替構造を示す断面図である。
【図３】
凹凸加工された基板上でプリント・ヘッドと被印刷物の間の距離を維持するための構造を図１Ａの線３−３に沿って示す断面図である。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年3月26日(2002.3.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面であって、前記平面に対して変化する表面を有する被印刷物を支持する平面に平行な、複数のインク・ジェット印刷ヘッドを有する印刷ヘッド往復台を移動することと、次いで、
印刷ヘッドからインクを射出するべき被印刷物表面からのそれぞれの所定距離に、ヘッドをそれぞれ位置決めするために、それぞれのヘッドから平面までの距離を個別に調節することと、
前記平面からのその調節した距離において、ヘッドからインクをそれぞれの所定距離を横切って被印刷物表面上に射出することと、
被印刷物を平面内で支持するときに、その平面に対して平行に印刷ヘッド往復台をさらに移動することと、次いで、
平面に対して変化する表面からのそれぞれの所定距離を維持するために、それぞれのヘッドを再び位置決めしてそれぞれの印刷ヘッドから平面までの距離を個別に再調節することと、
前記平面からのその調整した距離において、ヘッドからインクをそれぞれの所定距離を横切って被印刷物平面上にさらに射出することとを含む、被印刷物上に印刷する方法。
【請求項２】
インクが紫外線硬化性インクであり、かつ
表面上に射出したインクを、前記平面に対して平行に移動する往復台上に装着した光源からの紫外線に曝すことによって、射出したインクを少なくとも部分的に硬化させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
インクを曝すことが、往復台が前記平面に対して平行にかつ変化する表面を横切って移動するとき、射出したインクを含む表面上に紫外線を合焦させるために、前記平面からの印刷ヘッドの距離の調節こととは別個に、光源から前記平面までの紫外線の距離を調節することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
インクを曝すことが、往復台が前記平面に対して平行にかつ変化する表面を横切って移動するとき、紫外線の焦点を維持するために、紫外線の光源から射出したインクを含む表面上への焦点距離を調節することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
インクが紫外線硬化性インクであり、
表面上に射出したインクを紫外線に曝すことによって、その射出したインクを少なくとも部分的に硬化させ、次いで表面上に少なくとも部分的に硬化させたインクを有する表面を加熱し、被印刷物上のインクの未重合単量体の成分を減少させることをさらに含む、請求項１の方法。
【請求項６】
加熱することが、少なくとも部分的に硬化させた紫外線硬化インクを有する被印刷物表面上に、加熱した空気を流し込み、インクの未硬化成分を被印刷物から除去することを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
１つまたは複数の第２材料層を被印刷物と結合することと、
材料と被印刷物の結合した層上に、被印刷物上に印刷したパターンと協働してキルト・パターンをキルティングすることとを、その後に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
１つまたは複数の第２材料層を被印刷物に結合し、かつ材料と被印刷物の結合した層をキルティングすることと、次いで
インクを射出するべき表面をキルトした被印刷物の凹凸に位置合わせし、かつキルト・パターンと位置合わせして被印刷物上に印刷することによって印刷ことを実行することとをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
１つまたは複数の第２材料層を被印刷物に結合し、かつ材料と被印刷物の結合した層をキルティングすることと、次いで、
キルトした被印刷物の凹凸を検知し、かつ凹凸を検知することに応答して特定した箇所で被印刷物上に印刷することによって印刷ことを実行することとをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
印刷ヘッドから平面までの距離を調節することが、被印刷物の凹凸を検知することに応答することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
インクを射出するべき被印刷物表面の位置を検知することをさらに含み、かつ印刷ヘッドから平面までの距離を調節することが、前記変化する表面の位置を検知することに応答する、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
位置を検知することが、印刷ヘッド往復台の移動中に実行され、かつ
それぞれの印刷ヘッドから前記平面までの距離を調節することが、検知した位置に応答して被印刷物表面からのそれぞれの印刷ヘッドの所定距離をそれぞれ維持するように、印刷ヘッド往復台が移動するとき、平面に対する印刷ヘッドの位置を変化させることを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
パネル表面に向けられた複数のインク・ジェット印刷ヘッドを有する印刷ヘッド往復台を、剛性パネルに平行に移動させることと、
印刷ヘッドと印刷ヘッドからインクを射出するパネル表面との間の所定距離をそれぞれ維持するために、往復台がパネルに平行に移動しているとき、パネルに向かって及びそれから離れるように、それぞれの印刷ヘッドの位置を自動的かつ個別に調節することと、
印刷ヘッド往復台の移動中にかつ印刷ヘッドの位置を調節中に、所定距離を横切ってかつ剛性パネルの表面上にインクを印刷ヘッドから射出することとを含む、剛性パネル上に印刷する方法。
【請求項１４】
インクを射出するパネル表面の、往復台からの距離がパネルを横切って変化し、かつ
調節することが、印刷ヘッドとインクを射出するパネル表面の間の所定距離をそれぞれ維持するために、往復台が移動するとき、往復台に対して複数の印刷ヘッドの位置をそれぞれ個別に変化させることを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
印刷ヘッド往復台からインクを射出するべきパネル表面までの距離を検知することと、
インク射出距離を、それぞれの所定距離に維持するために、検知した距離に応答して、印刷ヘッド往復台に対して複数の印刷ヘッドの位置を個別に変化させることとをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
パネル表面の凹凸を検知することと、
検知した凹凸に応答して特定した位置まで、パネルに平行に往復台を移動し、かつ前記位置でパネル表面上にインクを射出することとをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
インクが紫外線硬化性インクであり、
表面上に射出したインクを紫外線に曝すことによって、その射出したインクを少なくとも部分的に硬化させることをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記曝すことが、射出したインクを含む表面上に紫外線の焦点を維持するために、光源の移動中に、光源からの紫外線を合焦させることを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記曝すことが、射出したインクを含む表面上に紫外線の焦点を維持するために、紫外線源を調節させることを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
被印刷物の立体表面上に印刷する装置であって、
被印刷物支持平面を画定する被印刷物支持体と、
平面に平行に延在する印刷ヘッド軌道と、
平面と平行な軌道上に移動するようにそれぞれ支持され、かつ被印刷物支持体によって支持されるとき被印刷物表面に向けられた複数のインク・ジェット印刷ヘッドと、
被印刷物表面上で位置を特定するように動作可能なセンサとを備え、
印刷ヘッドが、センサに応答して、平面に対して垂直に、被印刷物表面上の特定された位置からそれぞれの所定距離に個別かつ自動的に移動可能であり、さらに
それぞれの所定距離を横切ってかつ被印刷物上へ印刷ヘッドからインクを射出することによって、各印刷ヘッドを個別に移動かつ制御して被印刷物上に印刷するように動作する制御装置を備える印刷装置。
【請求項２１】
印刷ヘッドによって被印刷物表面上に射出されたインクを紫外線に曝すために配置した紫外線硬化ヘッドをさらに備える、請求項２０に記載の印刷装置。
【請求項２２】
紫外線硬化ヘッドが、平面に対して移動可能であり、かつ
制御装置が、硬化ヘッドを移動させて被印刷物表面上に射出したインク上に印刷ヘッドからの紫外線の焦点を維持するように動作可能である、請求項２１に記載の印刷装置。
【請求項２３】
被印刷物上の紫外線に曝したインクを加熱するために配置した加熱ステーションをさらに含む、請求項２１に記載の印刷装置。
【請求項２４】
加熱ステーションが、加熱した空気を支持体上の被印刷物上に向けるように配向したブロアを含む、請求項２３に記載の印刷装置。
【請求項２５】
凹凸を被印刷物表面に付与するために、被印刷物をキルティングするように配置したキルティング・ステーションをさらに含む、請求項２０に記載の印刷装置。
【請求項２６】
センサが、軌道上に取り付けた光源および光検知器を含む非接触式の距離測定装置である、請求項２０に記載の印刷装置。
【請求項２７】
センサが、軌道上に取り付けた光源および光検知器を含む非接触式の距離測定装置であり、かつ
軌道が、複数のサーボ・モータを搭載し、それぞれがセンサからの出力信号に応答して、被印刷物に対して印刷ヘッドの位置を調節して印刷中にインクを射出する距離を制御する、請求項２０に記載の印刷装置。
【請求項２８】
センサが、被印刷物表面との接触を維持する移動可能な機械式要素を含み、かつ
印刷ヘッドが、機械式要素に応答して移動するために、それに連結されている、請求項２０に記載の印刷装置。
【請求項２９】
複数のインク・ジェット印刷ヘッドが、被印刷物の同じ領域上方を順次に通過するように、往復台の移動方向に離間し、その表面上に１組の複数色の１色をそれぞれ印刷する複数の独立に移動可能な印刷ヘッドを含み、
印刷ヘッドが、平面に対して向かうか離れるように個別かつ選択的に移動可能であり、さらに
往復台が被印刷物を横切って移動するとき、印刷ヘッドが被印刷物表面の凹凸を順次に辿り、それぞれの印刷ヘッドから被印刷物表面までインクが移動する一定の距離を維持するためにセンサに応答して印刷ヘッドを制御するように動作可能である制御装置を含む、請求項２０に記載の印刷装置。
【請求項３０】
複数のインク・ジェット印刷ヘッドが、往復台の移動方向に対して垂直に往復台上に並列配置された複数組の独立に移動可能な複数の印刷ヘッドを含み、それぞれが、被印刷物の凹凸が往復台の移動方向に垂直に変化する被印刷物から制御された間隔を維持することができる、請求項２９に記載の印刷装置。
【請求項３１】
複数のインク・ジェット印刷ヘッドが、往復台の移動方向に対して垂直に往復台上に並列配置された複数の独立に移動可能な印刷ヘッドを含み、それぞれが、被印刷物の凹凸が往復台の移動方向に垂直に変化する被印刷物から制御された間隔を維持することができる、請求項２０に記載の印刷装置。
【請求項３２】
印刷する間、複数のインク・ジェット印刷ヘッドのそれぞれと被印刷物表面との間に、インクが射出される均一な距離を維持するように、各インク・ジェット印刷ヘッドの位置を自動的に個別に調節することを含む、被印刷物上に印刷する方法。
【請求項３３】
被印刷物と印刷ヘッドの間の距離を測定することと、
距離の測定に応答して、位置を個別に調節することとをさらに含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
それぞれの印刷ヘッドの位置を個別に調節し、かつ印刷ヘッドの異なるヘッドによって異なる色のインクを付着することをさらに含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
少なくとも１つのインク・ジェット・ノズルを有し、前記平面に対して非均一箇所にある表面を有する被印刷物を支持する平面に対して平行に印刷ヘッド往復台を移動することと、
ノズルからインクを射出するべき被印刷物表面からの所定距離にノズルを位置決めするために、ノズルから平面までの距離を調節することと、
ノズルから所定距離を横切って被印刷物表面上へ紫外線硬化性インクを射出することと、
表面上に射出したインクを紫外線源からの紫外線に曝すことによって、その射出したインクを少なくとも部分的に硬化させることと、
被印刷物表面上に紫外線の焦点を維持するために、紫外線源を調節することとを含む、布地上に印刷する方法。
【請求項３６】
前記曝すことが、射出したインクを含む表面上に紫外線を合焦させるために、光源からの紫外線の距離を調節することを含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記曝すことが、射出したインクを含む表面上に紫外線の焦点を維持するために、光源からの紫外線の焦点を変化させることを含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
少なくとも１つのインク・ジェット・ノズルを有し、前記平面に対して非均一箇所にある表面を有する被印刷物を支持する平面に対して平行に印刷ヘッド往復台を移動することと、
ノズルからインクを射出するべき被印刷物表面からの所定距離にノズルを位置決めするために、ノズルから平面までの距離を調節することと、
ノズルから所定距離を横切って被印刷物表面上へ紫外線硬化性インクを射出することと、
表面上に射出したインクを紫外線に曝すことによって、その射出したインクを少なくとも部分的に硬化させることと、
被印刷物上の紫外線硬化性インクの未硬化単量体を減少させるために、少なくとも部分的に硬化したインクを有する表面を加熱することとを含む、布地上に印刷する方法。
【請求項３９】
加熱することが、被印刷物上のインクの未硬化単量体を減少させるために、少なくとも部分的に硬化した紫外線硬化インクを有する被印刷物表面上に加熱した空気を流し込むことを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
少なくとも１つのインク・ジェット・ノズルを有し、前記平面に対して非均一箇所にある表面を有する被印刷物を支持する平面に対して平行に印刷ヘッド往復台を移動することと、
ノズルからインクを射出するべき被印刷物表面からの所定距離にノズルを位置決めするために、ノズルから平面までの距離を調節することと、
ノズルから所定距離を横切って被印刷物表面上へ紫外線硬化性インクを射出することと、
１つまたは複数の第２材料層を被印刷物と結合させることと、
材料と被印刷物の結合した層上に、布地上に印刷したパターンと協働してキルト・パターンをキルティングすることと
キルトした布地の凹凸を検知し、かつ凹凸の検知に応答して特定した箇所で、布地上に印刷することによって印刷ステップを実行することとを含み、
ノズルから平面までの距離を調節することが、布地の凹凸を検知することに応答する、布地上に印刷する方法。
【請求項４１】
パネル表面に向けてあるインク・ジェット・ノズルを有する印刷ヘッド往復台を剛性パネルに対して平行に移動させることと、
ノズルとパネル表面の間の所定距離を、インクをノズルから射出するべき箇所で維持するように、パネルからのノズルの距離を自動的に調節することと、
印刷ヘッド往復台の移動中に、ノズルから所定の距離を横切ってかつ剛性パネルの表面上に紫外線硬化性インクを射出することと、
表面上に射出したインクを紫外線に曝すことによって、その射出したインクを少なくとも部分的に硬化させることと、
表面上にその焦点を維持するために紫外線を変化させることとを含む、布地で被覆した剛性パネル上に印刷する方法。
【請求項４２】
前記変化させることが、射出したインクを含む表面上に紫外線の焦点を維持するために、布地に対して垂直に光源を移動することを含む、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記変化させることが、射出したインクを含む表面上に紫外線の焦点を維持するように、光源からの紫外線を可変的に合焦させることを含む、請求項４１に記載の方法。
【請求項４４】
被印刷物の立体表面上に印刷する装置であって、
被印刷物支持平面および平面に対して平行に延在する印刷ヘッド軌道を画定する、被印刷物支持体を有するフレームと、
少なくとも１つのノズルを有しかつ軌道上に移動可能に支持され、ノズルが被印刷物支持体によって支持されている被印刷物表面に向けてある、少なくとも１つのインク・ジェット印刷ヘッドと、
表面部分の平面に対して位置を特定するように動作可能なセンサを備え、
ノズルが、センサに応答して、被印刷物表面上の特定した位置から所定距離まで、平面に対して垂直に移動可能であり、
フレーム上にあり、かつ印刷ヘッドによって被印刷物表面上に射出したインクを紫外線に曝すために配置され、平面に向かってかつそれから離れるように変化する焦点を有する紫外線硬化ヘッドと、
センサに応答して、ノズルを移動かつ制御して、ノズルから所定距離を横切ってかつ被印刷物の立体表面上にインクを射出することによって布地上に印刷するように動作可能であり、かつ平面に向かってまたはそれから離れるように紫外線の焦点を変化させる制御装置とを備える印刷装置。
【請求項４５】
紫外線が硬化ヘッド可変焦点距離を有し、さらに
制御装置が、センサに応答して焦点距離を変化させるように動作可能である、請求項４４に記載の印刷装置。
【請求項４６】
紫外線硬化ヘッドが平面に対して垂直に移動可能であり、さらに
制御装置が、センサに応答して、平面に向かってかつそれから離れるように硬化ヘッドを移動させるように動作可能である、請求項４４に記載の印刷装置。
【請求項４７】
被印刷物の立体表面上に印刷する装置であって、
被印刷物支持平面および平面に対して平行に延在する印刷ヘッド軌道を画定する、被印刷物支持体を有するフレームと、
少なくとも１つのノズルを有しかつ軌道上に移動可能に支持され、ノズルが被印刷物支持体によって支持されている被印刷物表面に向けてある、少なくとも１つのインク・ジェット印刷ヘッドと、
表面部分の平面に対して位置を特定するように動作可能なセンサを備え、
ノズルが、センサに応答して、被印刷物表面上の特定した位置から所定距離まで、平面に対して垂直に移動可能であり、
ノズルを移動かつ制御して、ノズルから所定距離を横切ってかつ被印刷物の立体表面上にインクを射出することによって布地上に印刷するように動作可能である制御装置と、
フレーム上にあり、かつ被印刷物上の紫外線に曝したインクを加熱するために配置された加熱ステーションであって、被印刷物が、順次に印刷および硬化ヘッドを通過し、次いで加熱ステーションに搬送されるとき、布地上の紫外線硬化性インクの未硬化単量体の留分を実質的に減少させるのに十分なエネルギーによって、曝したインクを有する布地を加熱するために、紫外線硬化ヘッドに対して配置されている加熱ステーションとを備える印刷装置。
【請求項４８】
加熱ステーションが、支持体上の被印刷物上に加熱した空気を向けるように配向したブロアを備える、請求項４７に記載の印刷装置。
【請求項４９】
被印刷物をキルティングして被印刷物表面に凹凸を付与するように配置したキルティング・ステーションをさらに備える、請求項４７に記載の印刷装置。
【国際調査報告】
2004508220.tif 000031