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JP2004508220A - Method and apparatus for printing on rigid panels and on textured or textured surfaces - Google Patents

Method and apparatus for printing on rigid panels and on textured or textured surfaces Download PDF

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JP2004508220A
JP2004508220A JP2002523292A JP2002523292A JP2004508220A JP 2004508220 A JP2004508220 A JP 2004508220A JP 2002523292 A JP2002523292 A JP 2002523292A JP 2002523292 A JP2002523292 A JP 2002523292A JP 2004508220 A JP2004508220 A JP 2004508220A
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ink
printing
carriage
distance
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JP2002523292A
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Japanese (ja)
Inventor
コドス、リチャード、エヌ
Original Assignee
エル アンド ピー プロパティ マネジメント カンパニー
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Publication date
Priority claimed from US09/822,795 external-priority patent/US6523921B2/en
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Abstract

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。Ink jet printing is performed on a rigid panel (15) having a textured surface (16). The panel (15) is printed using UV-curable ink and the ink can be more completely cured and dried off by using heating. The distance from the printhead to the panel is adjustable to maintain a predetermined constant distance from the printing element to the panel surface. Each of the print heads (130a-130d) is independently movable to control the distance of the print head from the substrate. A sensor (138) measures the distance from the printhead to the surface of the substrate. An ultraviolet curing head can be disposed on the print head carriage (129). A low temperature UV light source can be used to prevent thermal deformation of flat or uneven substrates, thereby effecting spot curing on heat-sensitive substrates.

Description

【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1cm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1cm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。
[0001]
This application claims priority to US patent application Ser. No. 09 / 650,596 filed on Aug. 30, 2000 and No. 09 / 822,795 filed on Mar. 30, 2001. The two are hereby expressly incorporated by reference.
(Field of the Invention)
The present invention relates to printing on rigid substrates and to printing on textured, textured or other three-dimensional substrates. In particular, the present invention relates to printing on substrates or objects having a woven fabric surface, rigid panels such as office partitions and automobile interior panels, and other textured objects. And to such printing using ink jet printing techniques.
[0002]
(Background of the Invention)
In order to deposit ink on a substrate by ink jet printing, a proper spacing between the ink jet nozzles and the surface of the substrate to be printed is required. In order to maintain effective printing by the ink jet method, such a distance must usually be set within one or two millimeters. If the distance between the nozzles and the printing surface is too large, the error of the droplets coming from different nozzles from the ideal parallel path will increase. Furthermore, the longer the flight path of the droplet from the print head to the substrate, the more the printing accuracy depends on the relative speed between the print head and the substrate. These dependencies, including changes in direction, limit the rate of change of the print head relative to the speed of the substrate. Also, as the speed at which the droplets move from the print head nozzle to the substrate decreases with the distance traveled from the nozzle, and as the distance from the nozzle to the substrate increases, the path of such droplets increases. Are increasingly affected by airflow and other factors. Moreover, as the droplet moves away from the nozzle, the shape of the droplet changes, thereby changing the effect of the droplet on the substrate. Thus, varying the distance from the print head to the substrate produces an irregular effect on the printed image.
[0003]
In addition to the problem of ink ejection onto a textured surface, if the surface is textured, the UV ink requires strictly focused UV energy to deliver sufficient curing energy to the ink. Curing is difficult to achieve.
[0004]
Some substrates deform, even temporarily, when heated. Such deformation may occur temporarily. For example, when the material is cooled, the material returns to the state before the deformation. However, print quality can be adversely affected, even if it is a temporary deformation, when it occurs while the ink is being ejected onto the substrate. Spot curing of ultraviolet ink, achieved by exposing the ink to ultraviolet light as soon as the ink comes into contact with the substrate, causes the foam to be exposed to ultraviolet radiation with exothermic radiation when the ink jet passes one or more times over the print area. -A printed material such as a board may be deformed.
[0005]
For the reasons mentioned above, ink-jet printing has not been successful on textured materials and other three-dimensional substrates, especially printing with UV-curable ink has been successful with ink-jet printing. Did not.
[0006]
(Summary of the Invention)
One object of the present invention is to provide textured surfaces such as quilts and mattress covers on three-dimensional substrates, especially on highly woven fabrics, tufted or irregular fabrics and other materials. Above, furthermore, printing on molded or stamped and otherwise shaped rigid or semi-rigid materials, and on other three-dimensional surfaces. One particular object of the present invention is to print on such surfaces using ink jet or digital printing techniques. Another specific object of the present invention is to print on such a substrate using an ultraviolet curable ink.
[0007]
According to the principles of the present invention, an image is printed on a three-dimensional substrate by a printing element that is movable with respect to a printing plane of the substrate. In some embodiments, the present invention provides ink jet printing devices for a wide range of substrates having printheads that move toward or away from the plane of the substrate. Maintain a fixed distance between the nozzles of the print head and the surface from which the ink is ejected. The variable distance above the substrate plane provides a controlled and uniform ink ejection distance.
[0008]
In one embodiment of the invention, the printing element is an ink jet print head set having a plurality of heads, typically four heads, each of the plurality of heads being a set of multi-colored heads. One color is quantitatively ejected onto a printing material to form a multicolor image. In order to maintain a constant distance or otherwise control the distance, one or the other is used to measure the distance from the trajectory of the printhead or printhead carriage to the point on the substrate where ink should be ejected. It has a plurality of sensors. The sensor generates a reference signal that is supplied to a controller that controls a servo motor on the printhead carriage. The print head is movably mounted on a carriage, for example, on a ball screw mechanism, and is movable toward and away from the plane of the substrate by operation of a servo motor.
[0009]
In one preferred embodiment of the invention, a set of four different color printheads are each individually movable with respect to a common printhead carriage and their position with respect to the plane of the substrate is Each is coupled to a set of four servo motors that can be controlled relative to other print head positions. A set of these printheads are arranged transversely side by side on the carriage so that the carriage sequentially scans across the width of the substrate as it scans the substrate in the transverse direction. Is preferred. Each head has a plurality of ink jet nozzles for dispensing ink of a given color in a corresponding plurality of dots, for example, 128 dots, and these nozzles are reciprocated. It extends in a straight line transverse to the table, ie in a longitudinal direction perpendicular to the scanning direction of the carriage. Two laser or optical sensors are provided on the carriage, one on each side of the head, so that when the head is scanning in both directions, the distance from its surface to the substrate can be measured in front of the print head. The control unit records the irregularities of the print object in front of the print head and controls each print head so that each independently movable head follows the recess of the print object and maintains a fixed distance from the printing surface. As it passes over the location where the measurements were taken, the position of the respective print head is changed towards and away from the substrate plane.
[0010]
It is preferred to adjust the position of the print head or its nozzles with respect to the substrate fixed on the frame of the printing machine, but, alternatively, for a print head maintained at a fixed vertical position. The substrate surface can be positioned on the frame.
[0011]
Preferably, UV ink is printed on the material and curing of the ink is initiated by exposure to UV light. Ultraviolet curing light sources can be mounted on the printhead carriage, one on each side of the printhead set, to expose the print surface behind the head. By mounting the UV curing light source on the print head carriage in such a manner, the ejected ink can be spot cured immediately after contacting the substrate, thereby solidifying the dots into place and allowing them to solidify. Prevents diffusion on or infiltration of the substrate. In some substrates, a conventional or broad-spectrum, ultraviolet-curing light source includes radiation that can heat the substrate. In the case of foam boards and some other commonly used substrates, this light source heats and deforms the substrate. Normally, this deposition is temporary in that the substrate is blistered or expanded when heated, but returns to its original state when cooled. No harm occurs if the UV irradiation is performed downstream of the print head carriage. However, spot curing deforms the substrate at the time of printing, thereby adversely affecting the quality of the ink jet printing operation. This may be a "cold UV" source or filter or other energy source, such as a limited bandwidth UV light source, such that the energy from the light source pouring onto the substrate does not include enough energy to heat the substrate. This is prevented by using a light source that includes a limiting device. This can be done by supplying sufficient UV energy at the appropriate frequency to cure the ink without heating the substrate. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful for printing on a printing material that may be deformed when heated, even temporarily. This deformation causes the substrate to deform when the ink jet passes one or more times over the print area, even temporarily, such that the material returns to its pre-deformation state when the material cools. Spot curing has an adverse effect on print quality. This is especially a problem when printing on a foam board, which constitutes most applications of printing on rigid substrates. If the board were to be deformed in this way during printing, the head height would have to be adjusted separately above the deformation area. The higher the head height, the lower the quality of the print, due to flight satellites and time issues, to name a few. In low temperature UV systems, the print quality can be maximized by minimizing the distance from the head to the substrate.
[0012]
In conventional practice, except for those proposed by the applicant in the parent application, spot-curing has never been ink jet printed on a rigid substrate. However, low temperature ultraviolet light, which cures the ultraviolet ink downstream of the printing station, is known, if used to prevent permanent deformation or thermal damage to the substrate. Temporary deformation, which disappears when the substrate cools, has not been a problem in the prior art. If the surface is slightly bumpy or warped as the ink is being ejected onto the substrate, it can occur during spot curing, but such deformation may be a problem.
[0013]
Simultaneously with or after irradiation with UV light, the printed fibrous material or other texture or porous fabric receives heat, preferably by blowing hot air on these materials downstream of the printing station, which is Is to continue the curing process started in and remove the uncured components of the ink. For quilted substrate fiber materials, the UV curable ink is injected onto the fabric and the injected ink is exposed to an UV light source to cure the ink, preferably to about 90 to 97% polymerization, and then partially cured. The fabric containing the ejected ink is UV-initiated to produce a printed image of the UV ink containing a small amount of uncured monomer or other ink component, eg, less than 0.01%. The polymerization proceeds or the uncured monomer evaporates or they are heated in a hot air blow-curing oven.
[0014]
When injecting ultraviolet ink onto highly woven fabrics such as cotton fabric materials for mattress covers, the ink is ejected at a dot density from about 180 × 254 dpi per color to about 300 × 300 dpi per color. You. Some common UV inks utilize a UV ink jet printhead to color the four colors of the CMYK color palette at, for example, about 75 picoliters or about 80 nanograms per drop or dot, respectively. Attach. With a UV curable light head that moves with or independently of the printhead, the light is approximately 1 cm per linear inch at approximately 300 watts. 2 Irradiating the deposited droplets of UV ink with about 1 Joule of energy per shot, thereby producing at least 90% UV cure. The fabric, thereby partially UV curing the ejected ink, is passed through an oven that heats it to about 149 ° C (300 ° F) for about 30 seconds to about 3 minutes. In the oven, heating is preferably performed using forced hot air, but other heating methods such as infrared or other radiant heating devices can also be used. The same parameters may be used for rigid panels covered with cloth, such as office partitions.
[0015]
When printing on textured materials, determine the distance from the print head to the substrate to which ink is to be applied by measuring the distance from the sensor to the substrate in front of the print head and mapping the position of the surface. Can be. For a bi-directional print head moving across a longitudinally advancing fabric, having two distance measurement sensors, one on each opposing side of the print head, allows the print head to move in either direction. When moving, measure the distance to the uneven fabric ground. For some inks or sufficiently rigid materials, for example, two rollers and a printing roller may be provided, with one roller in front of the print head and one head having a pair of rollers behind the print head. A mechanical rolling sensor can be used so that the average distance between reference points on the head can be used to control the distance of the print head from the plane of the substrate. To accomplish this, one or more printheads are mounted on a carriage having rollers on the ends such that the mechanical link between the rollers moves the printhead relative to the plane of the substrate. be able to. In most cases, instead of a respective roller, a non-contact sensor such as a laser or photo eye sensor is preferred. The outputs of the two sensors on opposing sides of the printhead are transmitted to a processor to measure the distance from the head to the fabric in front of the bidirectional head, the printhead moves parallel to the uneven surface and A servo motor coupled to the print head can be driven to raise and lower the head relative to the surface of the substrate so as to eject ink over a fixed distance onto the fabric.
[0016]
These and other objects of the invention will be readily apparent from the following detailed description of preferred embodiments of the invention.
[0017]
(Detailed description of preferred embodiments)
FIG. 1 illustrates a machine 10 for printing on a rigid panel. The machine 10 includes a stationary frame 11 having a longitudinal length indicated by arrow 12 and a transverse length indicated by arrow 13. The machine 10 has a front end 14 that feeds a rigid panel 15 forward such that an office partition can be made. The panel 15 can include a metal or wooden frame 17 over which the cladding forming the surface 16 to be printed is spread. The surface 16 may be a flat but highly woven fabric, a molding such as a foamed resin product or some other textured or varied surface. The panels 15 are conveyed longitudinally over the machine 10 by a conveyor or conveyor system 20, which extends along the length of the machine 10 and places the panels 15 thereon. It is formed from a pair of opposing pin tentering belt sets 21 supplied at the front end 14. In order to transport the panel 15 along the longitudinal length of the machine 10, the panel is positioned at a precisely recognized longitudinal position on the belt set 21, preferably with an accuracy of 1/4 inch. Hold 15 The movement of the conveyor 20 in the longitudinal direction of the belt 21 is controlled by a conveyor driving device 22. The conveyor 20 may be an opposed toothed belt side anchoring device, a longitudinally movable positive side clamp that engages the panel 15, or other anchoring that holds the panel 15 secured to the conveyor 20. Alternatives, such as structure, may be taken, but are not limited thereto.
[0018]
Three stations are provided along the conveyor 20, including an ink jet printing station 25, an ultraviolet curing station 24, and a heat drying station 26. Printing station 25 includes an ink jet carriage having one or more ink jet print heads 30. The carriage of the print head 30 can be traversed on the front of a cross bar 28 extending across the frame 11 by the power of a transverse servo drive motor 31 and an optional longitudinal drive 32. Although shown and not required, it is also movable longitudinally on the frame 11. Alternatively, the head 30 may be configured to extend across the web 15 and print the entire traversal of the selectable points simultaneously on the panel 15.
[0019]
The ink jet print head 30 is configured, for example, to emit ultraviolet ink at 75 picoliters or about 80 nanograms per drop, and may do so for each of the four colors according to the CMYK color palette. Preferably, these dots are provided at a resolution of about 180 dpi times about 254 dpi. The resolution can be higher or lower as desired, but a resolution of 180 × 254 is preferred. If a sharper image or higher saturation is desired, 300 × 300 dpi is preferred. Droplets of different colors can be side-by-side or dot-on-dot. Dot-on-dot (sometimes called drop-on-drop) produces high density.
[0020]
The print head 30 includes a controller that can selectively operate the head 30 to selectively print one or more color designs on the surface of the panel 15. The operations of the drive unit 22 for the conveyor 20, the drive units 31 and 32 for the print head 30, and the print head 30 are program-controlled by the control unit 35 to print the pattern 33 at a known location on the panel 15. However, the control system provides the programmed pattern, the machine control program and current data regarding the nature and longitudinal and transverse positions of the printed design 33 on the panel 15 and the relative position of the panel 15 on the machine 10. And a storage device 36 for storing various longitudinal positions.
[0021]
The UV curing station 24 includes an UV curing head 23 that is movable with the print head 30 or, as shown, independently of the print head 30. The ultraviolet curing head 23 is configured to precisely focus a narrow, vertically extending light beam of ultraviolet light onto the printing surface of the fabric. The UV curing head 23 is provided with a transverse drive 19 which controls the transverse scanning of the printed surface of the fabric to move the light beam across the fabric.
[0022]
The curing head 23 is preferably intelligently controlled by the controller 35 and operates selectively to move quickly across unprinted areas and to cure the ink with ultraviolet light. At slow speeds, the UV only scans the printed image, thereby avoiding the waste of time and UV energy scanning over unprinted areas. If the head 23 is included in the printing station 25 and is coupled so as to move with the print head 30, the ultraviolet curing light can be used immediately after the ink is dispensed in synchronization with the dispensing of the ink.
[0023]
UV curing station 24 is preferably located on the printhead carriage immediately downstream of printing station 25, or on both sides of the printhead in the illustrated embodiment, such that the fabric is exposed to UV curing immediately after printing. Has become. By mounting the curing head on the carriage in this way, the ink dots can be coagulated at the locations where they are attached, thereby preventing the diffusion of small droplets and the infiltration of ink. In particular, when an ultraviolet curing head is mounted on a carriage, the ultraviolet curing head is low-temperature ultraviolet light, and a filter or a narrow band of radiation is used to heat a heat-sensitive printing material such as a foam board to form an ink. Do not deform the droplets where they adhere. Such low temperature UV curing light systems use low temperature mirrors, IR blocking filters and water cooled UV curing to keep the temperature of the substrate low.
[0024]
Theoretically, one photon of UV light is needed to cure one free radical of the ink monomer to fix the ink. In practice, the printing surface area is 1 cm 2 Irradiate 1 joule of UV energy per shot. This is accomplished by sweeping ultraviolet light across the printed area of the fabric at a power of 300 watts per linear inch of light width. This is sufficient to produce at least 90% UV cure. Ultraviolet power can be increased to 600 watts per linear inch to achieve 97% or greater cure. Alternatively, if the fabric is not too thick and opaque, curing light can be applied from both sides of the fabric to promote curing of the UV ink. If a larger power is used, the fabric may be burned or burned, so that there is a practical upper limit to the power of the ultraviolet light.
[0025]
The heat curing or drying station 26 may be mounted on the downstream frame 11 of the UV curing station or may be located off-line. With 97% UV curing, the color fastness is sufficient and allows the drying station to be offline. When on-line, the drying station must be extended sufficiently along the length of the fabric to properly cure the printed ink at the speed of printing the fabric. When located off-line, the heat cure station can be operated at a speed different from the printing speed. For heat curing in oven or drying station 26, the ink on the fabric is maintained at about 149 ° C (300 ° F) for up to three minutes. Heating from 30 seconds to 3 minutes is an advantageous value range to expect. Heating with forced hot air is preferred, but other heat sources such as infrared heaters may be used as long as they adequately penetrate the fabric to the depth of the ink.
[0026]
The quilting station can be located on-line or off-line with the printing station, and can be located before or after the printing station. The placement of the quilting station downstream of oven 26 is advantageous in the case of quilted hangers and mattress covers and where quilting and alignment should be performed while printing on fabric. Described in U.S. Pat. No. 5,832,849 entitled "Rewindable Chain Stitch Single-needle Mattress Cover Quilting Machine to Compensate for Needle Distortion" issued to Kaetterhenry et al. And specifically incorporated herein by reference. A single-needle quilting station can be used, as is the case. Other suitable single-needle quilting machines in which the present invention can be used are disclosed in U.S. Patent Nos. 5,640,916 and 5,685,250, respectively, both entitled "Quilting Methods and Apparatus". And they are hereby expressly incorporated by reference. Such a quilting station may also include a double-needle quilting structure as disclosed in US Pat. No. 5,154,130, also specifically incorporated herein by reference.
[0027]
If quilting, molding or other irregularities are to be applied to the substrate before printing on it, it is usually desirable to align the print with the previously applied irregularities. In order to align the print with the previously applied asperities, the position of the asperity pattern can be calculated relative to a reference point on the substrate that can be detected by a sensor at the printing station. As shown in FIGS. 2 and 2A as 40a and 40b, respectively, the pattern position can be directly detected by the sensor 40 mounted on the print head 30. The print head 30 includes an array 41 of nozzles or ink jet nozzles that face downward relative to the upper surface 16 of the substrate, such as the panel 15. For example, panel 15 may include a recess or groove 43 formed on its surface 16 by stitching or molding, as shown in FIG. Sensor 40 measures the distance from nozzle 41 to surface 16. The information from the sensor 40 is transmitted to the control device 35, and further correlated with the longitudinal and transverse position information of the print head 30 and converted so as to specify the position of the concavo-convex pattern. So that the print image can be printed on the surface 16.
[0028]
In the embodiment of FIG. 2, the sensor 40 is a mechanical sensor 40a including a wheeled carriage 45. Nozzle 41 is mounted at the midpoint of carriage 45, which is then pivotally connected to print head 30 about a longitudinal axis 46 passing through its center. The carriage 45 has left and right detection wheels 47 and 48 which ride on the surface 16 of the panel 15 and follow irregularities, respectively. The carriage 45 moves perpendicular to the print head 30 and follows the irregularities on the surface 16. The nozzle 41 is located in the middle between the wheels 47 and 48, but is arranged vertically at the vertical average position of the wheels 47 and 48. In this way, when the wheels 47, 48 ride on the surface 16, in response to the detection position of the surface 16 of the panel 15 measured by the carriage 45, the nozzle 41 is moved to a control distance with respect to the surface 16 of the panel 15. Position passively.
[0029]
Preferably, the distance between the UV head 23 and the fabric is also controllable such that the curing light is always accurately focused on the uneven printing surface of the fabric. Such distance control may be provided by transmitting ultraviolet light via optical fibers adjacent to the printhead, for example, with one fiber on each side of the printhead, or by a separate carriage. This is possible by mounting the UV-curing head 23 thereon, and by mounting a UV-curing head that moves with the print head, such as by providing a separate servo motor for adjusting the distance. Individual control of the UV curing head 23 can be performed by responding to a sensor used to measure the print head distance, or by responding to a separate sensor provided to measure the curing head distance. . If the printhead sensor is used to control the distance from the curing head to the fabric, a storage device may be used to store a map of the surface or a portion of the surface, and the control device may store the map from the storage device. , Accurate distance information corresponding to the position of the curing head located above is obtained. Alternatively, the focal length of the ultraviolet light from the light source can be automatically changed while the ultraviolet curing head is fixed.
[0030]
Whether there is an embossed pattern on the surface 16 of the panel 15 or simply includes textured material, the quality of the print is such that a precise spacing between the nozzle 41 and the surface 16 of the panel 15 is maintained. Therefore, it is maintained. FIG. 2A illustrates a rigid panel 15 having an upward facing surface 16 that is coarsely woven or covered with a woven fabric. As the print head 30 moves transversely over the cross bar 28, the vertical position relative to the print head 30 where the nozzles 41 are directed on the panel 15 surface 16 often changes by more than one millimeter. To measure such a change in distance, an optical or laser sensor 40b is provided on the printhead 30 or on the carriage at a fixed height above the fabric support surface. The sensor 40 b immediately measures the distance from the nozzle 41 to the surface 16 of the panel 15, and transmits the measured value to the control device 35. The nozzle 41 is mounted on an output actuator 51 of a servo motor 50 mounted in the print head 30. The controller 35 sends a control signal to the servomotor 50 in response to the distance measurement from the sensor 40b to maintain a constant distance from the nozzle 41 to the surface 16 of the panel 15, and The nozzle 41 on 30 is moved in the vertical direction.
[0031]
Even when printing on a rigid panel with no texture or irregularities on the surface, when supporting it on the frame of the printing device, the rigid frame of the panel and the thickness of the panel make the top surface of the panel unpredictable. There may be advantages by sensing and adjusting the distance from the print nozzle to the panel surface.
[0032]
FIG. 1A illustrates one alternative embodiment 100 of the machine 10. This machine embodiment 100 includes a stationary frame 111 having a longitudinal length indicated by arrow 112 and a transverse length indicated by arrow 113. The machine 100 loads the rigid office partition panel 15 onto a belt 121 of a conveyor system 120 having one or more flights that carry the rigid office partition panel 15 through the length of the machine 100. It has a front end 114 that can be used. The belt 121 of the conveyor 120 extends across the width of the frame 111 and rests on a smooth stainless steel vacuum table 105 which communicates with the back of the belt 121 therein. It has a number of upwardly directed vacuum holes 106. The belt 121 is sufficiently porous that the vacuum from the table 105 communicates with the back surface of the rigid panel 15 via the belt 121 and assists gravity in holding the panel 15 in place against the upper surface of the belt 121. It becomes. The belt 121 preferably has a high friction rubber-like surface 108 that assists in preventing horizontal sliding of panels resting on the belt, which surface 108 has a number of vacuum connections from the table 105 to the substrate. Are provided.
[0033]
The upper surface of the belt 121 of the conveyor 120 provides sufficient friction between its upper surface and the backside of the panel 15 to prevent the panel 15 from sliding horizontally on the conveyor 120. In addition, the conveyor 120 is sufficiently inelastic to allow precise advancement. To this end, an inelastic and coarse backing material 107 is provided on the belt 121 to provide dimensional stability to the belt, and a vacuum communicates between the holes 106 in the table 105 and the holes 109 in the surface of the belt 121. can do. The forward movement of the panel 15 on the frame 111 can be precisely controlled by indexing the belt 121 by controlling the servo drive motor 122 with a signal from the control device 35. The belt 121 thereby holds the panel 15 in a precise, recognized longitudinal position on the belt 121 to transport the panel 15 through the longitudinal length of the machine 100. Such indexing of the belt 121, when used to move the panel 15 relative to the printhead (an embodiment not shown) on the fixed bridge, is about 0.0005 inches (0.0012 cm). Must be controllable up to the accuracy of
[0034]
In the embodiment 100 of FIG. 1A, the longitudinal movement of the belt 121 of the conveyor 120 is controlled by a conveyor drive 122 to move the panel to a printing position and then send it downstream after printing. One or more additional individually controllable drives 132 may be provided to control the downstream flight (if provided) of the conveyor 120.
[0035]
Three stations, including an ink jet printing station 125 and one or more curing or drying stations, which may include an ultraviolet curing station 124 and / or a heating station 126, are along the length of the travel of the conveyor 120. Equipped. Printing station 125 includes bridge 128. If the belt 121 is operable to accurately index the panel 15 against this bridge 128, the bridge can be attached to the frame 111 and extend across it. The printhead carriage 129 is traversable across the bridge 128 and has one or more sets of ink jet printheads 130 thereon. Preferably, the carriage 129 is mounted on the armature of a linear servomotor 131 having a linear array of stator magnets extending transversely across the bridge 128, and the carriage 129 is positioned so that It becomes traversable from end to end, and the drive control signal is transmitted to the servo 131 by the controller 35 as described above.
[0036]
In the illustrated embodiment, a bridge 128 is attached to a movable armature 133a, 134a that rides on a longitudinal track 133b, 134b of a linear servo motor 133, 134 on each side of the conveyor 120. Once the panel 15 is positioned below the bridge 128 by moving the belt 121, the bridge 128 is moved longitudinally while the transverse image band is printed in a continuous scan of the print head 130, as described below. Find out. The index must be as accurate as necessary to ensure that scan lines are aligned and skippable as needed to produce the desired print quality and resolution. . Preferably, such precision is about 0.0005 inches. Low resolution, and thus low accuracy, is acceptable for printing on different fiber surfaces than on smooth surfaces such as vinyl.
[0037]
FIG. 3 illustrates a set 130 of four ink jet print heads 130a-130d configured to respectively cover the four colors of the CMYK color set. Each of these ink jet print heads 130a-130d has 128 ink jet nozzles extending in a row longitudinally with respect to the frame 111 and perpendicular to the direction of movement of the carriage 129 on the bridge 128. Linear arrays. The nozzles of each head 130 eject one UV ink of the CMYK color side-by-side simultaneously, but selectively, across the substrate 15 and in a continuous cycle as the nozzles scan the substrate 15. It is configured and controlled to do so. A set of heads 130a-130d are arranged in parallel such that carriage 129 continuously prints across the same substrate 15 area moving across the bridge, each having a respective dot location across substrate 15. One of the four colors is sequentially deposited on the top.
[0038]
Each of the heads 130a to 130d is movably mounted on a carriage so as to move vertically, that is, perpendicularly to the plane of the printing object 15 independently. The distance of each of the heads 130a to 130d from the plane of the printing object 15 is controlled by each of a set of servos 137a to 137d attached to the carriage 129 so that the heads 130a to 130d follow the same unevenness of the printing object 15 one after another. . Servos 137a to 137d are provided by a signal from a controller 35 for controlling the positions of the heads 130a to 130d in order to maintain the control distance from the surface 16 of the printing material 15 having the unevenness on the surface 16 of the printing material 15. Respond to
[0039]
It is usually desirable for these heads to keep them at a certain distance from the surface 16 to be printed. This is realized by providing the optical sensors 138a and 138b on the opposite lateral sides of the carriage 129. The print head set 130 is bidirectional and prints whether it moves to the left or right. As the print head carriage 129 moves over the bridge 128, the leading of the sensor 138a or 138b may be directly collinear with the sensor 138, i.e., typically the sensor 138 and the surface 16 of the substrate 15 directly beneath. Measure the distance between Such measurements are transmitted to the controller 35, which records the measured distance and the coordinates on the surface 16 of the substrate 15 from which the measurements were taken. These coordinates need only include the transverse position on the substrate 15 that will use this information in the same pass or scan line of the carriage from which the measurements were taken. However, the controller 35 can also record longitudinal coordinates by considering the position of the panel 15 on the frame 111 relative to the bridge 128.
[0040]
When each head reaches the transverse position on the substrate 15 from which each measurement was taken, the controller 35 responds to these measurements by moving each of the heads 130 from the uneven surface 16 of the substrate 15 to a predetermined position. The servo 137 is controlled so as to be positioned at a distance of the vertical direction. Therefore, of the heads 130, the head closest to the leading sensor 138 (separated from the sensor 138 by the distance B) follows the unevenness of the fabric with a delay of V / B seconds after taking an arbitrary measurement value (where V is Speed of carriage 129 on bridge 128). Similarly, these heads 130 are separated by a distance A, so that after V / A seconds of the preceding head, they will each follow the same irregularities as the first head one after the other.
[0041]
The length of the head 130 in the longitudinal direction determines the accuracy with which the head can follow the unevenness of the printing medium 15. By using a narrower head, for example a head with 64 or 32 jets per head in the longitudinal direction, it is possible to maintain higher accuracy and follow more variable irregularities Becomes possible. Therefore, a plurality of sets of the plurality of heads 130 are arranged in a square, or another array is arranged on the carriage 129, and a different set of the plurality of heads is moved in the longitudinal direction of the printing object 15 and the frame 111. 129 can be arranged side by side. For example, two sets of multiple heads with 64 jets per head or four sets of multiple heads with 32 jets per head produce the same 128 dot width scan lines. However, when the unevenness changes in the longitudinal direction on the printing material 15, the ability to maintain the interval from the head to the printing material is high.
[0042]
If an ultraviolet curable ink is used, an ultraviolet station 124 is provided as shown in FIG. 1A. It may include a print head 23 traversable independently of the print head 130 across the downstream side of the bridge 128, i.e., separately located downstream of the print station 125, and / or on the carriage 129. It may include mounted UV curing heads 123a and 123b. As the carriage 129 moves across the bridge 128, only the curing heads 123a, 123b, which follow the print head 130, operate to deposit ink on the substrate 15 and irradiate it with ultraviolet light. The curing heads 123a, 123b are also movable toward or away from the plane of the substrate 15 and, as illustrated in FIG. 139b. Proper curing of ultraviolet ink requires focusing ultraviolet light on the surface containing the ink. Therefore, the focus of the curing ultraviolet light is maintained by moving the ultraviolet heads 123a and 123b to keep a certain distance from the surface 16. UV curing heads are typically configured to tightly focus narrow, vertically extending light rays of ultraviolet light on the printing surface. Therefore, instead of physically moving the ultraviolet curing head, that is, the light sources 123a and 123b, the focal length of the light curing heads 123a and 123b can be changed to trace the unevenness of the printing object 15. The light curing head 123, when used, is also configured to move perpendicular to the surface 16 of the substrate 15.
[0043]
A heat cure or dry cure station 126 can be attached to the frame 111 downstream of the print station 125 and, if provided, the UV cure station can be located off-line. Such a drying station 126 can be used to dry the solvent ink by hot air, radiation, or other heating techniques. It can also be used to further cure or dry the UV ink.
[0044]
Even when printing on a rigid panel with no texture or irregularities on the surface, when supporting it on the frame of the printing device, the rigid frame of the panel and the thickness of the panel make the top surface of the panel unpredictable. There may be advantages by sensing and adjusting the distance from the print nozzle to the panel surface.
[0045]
The above description is exemplary of some preferred embodiments of the present invention. Those skilled in the art will appreciate that various changes and additions can be made to the embodiments described above without departing from the principles of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG.
1 is a perspective view of one embodiment of an apparatus embodying the principles of the present invention for ink-jet printing a rigid office divider panel coated with a textured or textured fibrous material or fabric. .
FIG. 1A
FIG. 3 is a perspective view of another embodiment of an apparatus embodying the principles of the present invention for performing ink jet printing on a rigid panel, similar to FIG. 1.
FIG. 2
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line 2-2 in FIG. 1 illustrating a structure for maintaining a distance between a printer head and a print object when the print object has a larger unevenness.
FIG. 2A
FIG. 3 is a cross-sectional view similar to FIG. 2, showing an alternative structure for maintaining the distance between the print head and the substrate.
FIG. 3
FIG. 3B is a cross-sectional view illustrating a structure for maintaining a distance between the print head and the print substrate on the uneven substrate, taken along line 3-3 in FIG. 1A.

Claims (40)

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。
Moving a printhead carriage having a plurality of ink jet printheads, the plane being parallel to a plane supporting a substrate having a surface varying with respect to said plane;
Separately adjusting the distance from each head to a plane to position each of the heads at a predetermined distance from the surface of the substrate on which ink is ejected from the print head;
Ejecting ink from a head across a predetermined distance onto a surface of the substrate, wherein the method comprises printing on the substrate.
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。
2. The method of claim 1, wherein the ink is an ultraviolet curable ink, and further comprising at least partially curing the ejected ink by exposing the ejected ink on a surface to ultraviolet light.
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。3. The method of claim 2, wherein exposing the ink comprises adjusting a distance of the ultraviolet light from a light source to focus the ultraviolet light on a surface containing the ejected ink. 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。The step of exposing the ink includes adjusting a focal length of the ultraviolet light from the light source on the surface containing the ejected ink to maintain the focus of the ultraviolet light as the distance from the light source to the surface changes. 3. The method according to 2. 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。
The ink is an ultraviolet curable ink,
By exposing the ejected ink to ultraviolet light, the ejected ink is at least partially cured, and then the surface having the at least partially cured ink on the surface is heated to reduce the ink on the substrate. 2. The method of claim 1, further comprising reducing a component of the unpolymerized monomer.
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。6. The method of claim 5, wherein the heating includes flowing heated air over a substrate surface having the at least partially cured ultraviolet curable ink to remove uncured components of the ink from the substrate. the method of. 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。
Combining one or more second material layers with the substrate;
The method of claim 1, further comprising: quilting the quilt pattern on the combined layer of material and substrate in cooperation with the pattern printed on the substrate.
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。
Bonding one or more second material layers to the substrate and quilting the bonded layer of material and substrate, and then aligning the surface from which ink is to be ejected with the irregularities of the quilted substrate; 8. The method of claim 7, further comprising performing a printing step by printing on the substrate in alignment with the quilt pattern.
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。
Responsive to bonding one or more second material layers to a substrate and quilting the bonded layer of material and substrate and then detecting irregularities in the quilted substrate and detecting irregularities 8. The method of claim 7, further comprising: performing a printing step by printing on the substrate at the identified location.
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。10. The method of claim 9, wherein adjusting a distance from the printhead to a plane further comprises responding to detecting irregularities in the substrate. 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。
Detecting the position of the substrate surface relative to the carriage,
2. The method of claim 1, further comprising adjusting a distance from a printhead to a plane in response to the sensing.
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。
Detecting the position is performed during movement of the printhead carriage, and the adjusting maintains a predetermined distance of each printhead from the substrate surface in response to the detected position. The method of claim 11, comprising changing a position of the printhead relative to a plane as the printhead carriage moves.
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。
Moving a printhead carriage having a plurality of ink jet printheads directed at the panel surface parallel to the rigid panel;
Automatically and individually adjusting the distance of the printhead from the panel surface, respectively, to maintain a predetermined distance between the printhead and the panel surface as the ejected ink travels from the printhead across the panel surface. When,
Ejecting ink from a printhead across a predetermined distance and onto a surface of the rigid panel during movement of the printhead carriage, a method for printing on a rigid panel coated with a substrate.
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。
The distance of the surface of the panel from which the ink is ejected from the carriage varies across the panel, and said adjusting prints to maintain a predetermined distance between the printhead and the surface of the panel from which the ink is ejected. 14. The method of claim 13, comprising changing the position of the plurality of print heads relative to the panel as the head moves.
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。
Detecting the distance between the print head carriage and the panel surface from which ink is to be ejected;
15. The method of claim 14, further comprising: changing a position of the print head relative to the print head carriage in response to the sensed distance.
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。
Detecting irregularities on the panel surface;
15. The method of claim 14, further comprising: moving the carriage parallel to the panel to a location determined in response to the detected asperity, and ejecting ink at the location on the panel surface.
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。
The ink is an ultraviolet curable ink,
14. The method of claim 13, further comprising at least partially curing the ejected ink by exposing the ejected ink to ultraviolet light on a surface.
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。18. The method of claim 17, wherein the exposing comprises focusing ultraviolet light from the light source during movement of the light source to maintain the focus of the ultraviolet light on the surface containing the ejected ink. 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。18. The method of claim 17, wherein the exposing comprises focusing ultraviolet light from a light source to maintain the focus of the ultraviolet light on the surface containing the ejected ink. 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。
An apparatus for printing on a three-dimensional surface of a printing object,
A substrate support defining a substrate support plane;
A printhead trajectory extending parallel to the plane;
A plurality of ink jet print heads each movably supported on a track and directed at the surface of the substrate when supported by the substrate support;
A sensor operable to identify a position on the surface of the substrate,
A printhead is individually and automatically movable in response to a sensor, perpendicular to said plane, a predetermined distance from a specified location on the substrate surface, and further traversing the predetermined distance and the substrate. A printing apparatus, comprising: a control device that operates to move and control the print head by ejecting ink from the print head upward to print on a printing substrate.
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。
A carriage that is movable on a trajectory parallel to the plane of the substrate, and the print head is individually and selectively movable perpendicular to the plane;
At least one UV curing head mounted on the carriage and oriented to irradiate ink on the substrate surface on the substrate support;
21. The printing apparatus according to claim 20, wherein the controller is operable to move the carriage and operate the ultraviolet curing head.
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。22. The printing device according to claim 21, wherein at least one ultraviolet curing head is a low temperature ultraviolet light source. 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。
At least one UV curing head includes at least two UV curing heads, one on each side of the print head on the carriage, the carriage moving on the track in one of two opposing directions. The one leading the print head and the other following the print head, and the controller drives at least one of the UV curing heads to follow to eject the exposed ink. 22. The printing apparatus according to claim 21, wherein the print head is operable to irradiate ink ejecting onto the substrate surface in the same carriage pass above.
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。24. The printing device according to claim 23, wherein at least two UV curing heads are low temperature UV light sources. 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。21. The printing apparatus according to claim 20, further comprising an ultraviolet curing head arranged to expose the ink ejected by the print head onto the substrate surface to ultraviolet light. 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。26. The printing device according to claim 25, wherein the ultraviolet curing head is a low temperature ultraviolet light source. 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。
An ultraviolet curing head is moveable relative to the plane, and a controller is operable to move the curing head to maintain a focus of ultraviolet light from the print head on ink ejected onto the substrate surface. 26. The printing device according to claim 25.
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。26. The printing apparatus according to claim 25, further comprising a heating station arranged to heat the ink exposed to ultraviolet light on the substrate. 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。29. The printing apparatus of claim 28, wherein the heating station includes a blower oriented to direct heated air onto the substrate on the support. 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。21. The printing apparatus according to claim 20, further comprising a quilting station arranged to quilt the substrate to impart irregularities to the substrate surface. 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。21. The printing device according to claim 20, wherein the sensor is a non-contact distance measuring device including a light source and a light detector mounted on a track. 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。
The sensor is a non-contact distance measuring device that includes a light source and a photodetector mounted on the track, and the track is equipped with multiple servo motors, each of which prints in response to an output signal from the sensor 21. The printing apparatus according to claim 20, wherein the position of the print head is adjusted with respect to the substrate during printing.
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。
21. The sensor of claim 20, wherein the sensor includes a movable mechanical element that maintains contact with the substrate surface, and the printhead is coupled thereto for moving in response to the mechanical element. Printing device.
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。
A plurality of ink jet print heads are spaced apart in the direction of movement of the carriage so as to sequentially pass over the same area of the substrate, and a plurality of ones of a plurality of colors are printed on the surface thereof. Including an independently movable printhead,
A print head that is individually and selectively movable perpendicular to a plane in response to a sensor so as to maintain a constant distance of travel of the ink from each print head to a substrate surface; 21. The printing apparatus according to claim 20, further comprising a controller operable to control the print head to sequentially follow the asperities on the substrate as it moves across the substrate.
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。The plurality of ink jet print heads include a plurality of sets of independently movable print heads arranged in parallel on the carriage perpendicular to the direction of movement of the carriage, each of which has irregularities on the substrate. 35. The printing apparatus according to claim 34, wherein a controlled spacing from the substrate, which varies perpendicular to the direction of movement of the carriage, can be maintained. 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。The plurality of ink jet print heads include a plurality of independently movable print heads arranged in parallel on the carriage in a direction perpendicular to the direction of movement of the carriage, and each of the print heads has irregularities on the carriage. 21. The printing apparatus according to claim 20, wherein a controlled distance from the printing material that changes perpendicular to the moving direction can be maintained. 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。A substrate comprising automatically adjusting the position of the ink jet print head while depositing the ink on the substrate to maintain a uniform distance at which ink is ejected from the print head to the substrate surface. How to print on. 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。
The printhead comprises a plurality of ink jet printheads and deposits ink on the substrate such that the distance at which the ink is ejected from each printhead to the substrate surface remains constant during printing. 38. The method of claim 37, further comprising adjusting the position of each printhead individually during operation.
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。
Measuring the distance between the substrate surface and the print head;
38. The method of claim 37, further comprising: adjusting a position of the print head in response to the distance measurement to maintain the distance constant during printing.
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。
A printhead comprising a plurality of ink jet printheads;
38. The method of claim 37, further comprising individually adjusting the position of each printhead and applying different ink colors by different ones of the printheads.
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