CN110022950B - 运动球 - Google Patents

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Abstract

提供了一种具有带有外基质表面的表皮的运动球。表皮包括多个凸起的透镜状特征，每个凸起的透镜状特征具有末端和多个平台区域。凸起的透镜状特征由尺寸墨水形成并设置在外基质表面上并从外基质表面延伸，使得每个末端与外基质表面间隔开大于约0.05毫米的高度。包括凸起的透镜特征和平台区域的表皮在其物理表面几何形状内限定多个基于方向的设计，使得当从第一视角观察运动球时第一设计是可见的、当从第二视角观察运动球时第二设计是可见的并且当从第三视角观察运动球时第三设计是可见的。

Description

运动球
技术领域
本公开涉及运动球及其制造和形成方法。
背景技术
各种运动球(例如足球)通常包括外壳和内部。外壳形成运动球的外部部分，并且通常由多个耐用且耐磨的面板形成，这些面板沿着邻接的边缘区域(例如通过缝合或粘合剂)连接在一起，即通过接缝连接在一起。外壳可以包括内层或中间结构，中间结构形成运动球的中部部分并且定位在外壳和内部之间。
设计和其他装饰元素，例如全息图、梯度图像、运动图形、交替颜色方案、几何设计、旋转引起的对比图形和整体纹理图案可以应用于外壳的外部表面。设计和装饰元件还可以包括印刷在外壳上或施加到外壳上的设计用于通过透镜观察的交错图像。
设计和装饰元件通常通过诸如热转印膜或离型纸的工艺施加。纹理图案通常通过诸如压花、压凹、冲压、模塑或激光蚀刻的工艺施加。
发明内容
提供了一种运动球及其制造方法。运动球包括具有外基质表面的表皮。表皮包括设置在外基质表面上的表面纹理，并且表面纹理包括设置在外基质表面上并从外基质表面延伸的多个凸起的透镜状特征以及设置在凸起的透镜状特征之间的多个平台区域。每个凸起的透镜状特征由尺寸墨水形成。每个凸起的透镜状特征具有末端，该末端与外部基质表面间隔开大于约0.05毫米(mm)的高度。
包括凸起的透镜状特征和表面纹理的平台区域的表皮限定了多个基于方向的设计。多个基于方向的设计包括由凸起的透镜状特征限定的第一设计、由凸起的透镜状特征限定的第二设计以及由平台区域限定的第三设计。
当从相对于从表皮的外基质表面延伸的表面法线的第一视角观察运动球时，第一设计是可见的。当从相对于表面法线的第二视角观察运动球时，第二设计是可见的。第一视角和第二视角是共面的并且在表面法线的相对侧上。当从第一视角和第二视角之间的第三视角观察运动球时，第三设计是可见的。
可以通过本文公开的制造方法形成运动球，其包括以下步骤：提供具有外基质表面的表皮；选择第一设计、第二设计和第三设计；将基础墨水施加到外基质表面上；通过增材制造工艺将尺寸墨水附加地施加到表皮的外基质表面上。
本申请还提供了以下内容：
1).一种运动球，包括：
表皮，所述表皮具有外基质表面和多个凸起的透镜状特征，所述凸起的透镜状特征设置在所述外基质表面上并从所述外基质表面延伸，其中所述多个凸起的透镜状特征由尺寸墨水形成，并且其中所述多个凸起的透镜状特征中的每一个具有与所述外基质表面间隔开大于约0.05毫米(mm)的高度的末端；
其中，包括所述多个凸起的透镜状特征的所述表皮限定多个基于方向的设计，所述多个基于方向的设计包括由所述凸起的透镜状特征限定的第一设计和由所述凸起的透镜状特征限定的第二设计；以及
其中，当从相对于从所述外基质表面延伸的表面法线的第一视角观察所述运动球时，所述第一设计是可见的，并且其中当从相对于所述表面法线的第二视角观察所述运动球时，所述第二设计是可见的。
2).根据1)所述的运动球，其中所述第一视角和所述第二视角是共面的并且位于所述表面法线的相对侧上。
3).根据2)所述的运动球，其中当所述第一视角大于约15度时所述第一设计是可见的，并且其中当所述第二视角大于约15度时所述第二设计是可见的。
4).根据3)所述的运动球，其中：
所述表皮还包括设置在所述多个凸起的透镜状特征之间的多个平台区域；
所述多个基于方向的设计还包括由所述多个平台区域限定的第三设计；以及
当从所述第一视角和所述第二视角之间的第三视角观察所述运动球时，所述第三设计是可见的。
5).根据1)所述的运动球，其中所述表皮还包括设置在所述多个凸起的透镜状特征之间的多个平台区域；
其中，所述多个凸起的透镜状特征和所述多个平台区域限定了表面轮廓，所述表面轮廓包括交替和重复的一系列所述平台区域和所述凸起的透镜状特征，其中每个凸起的透镜状特征位于多个平台区域之间。
6).根据5)所述的运动球，其中所述多个凸起的透镜状特征形成一系列同心圆。
7).根据1)所述的运动球，其中所述多个凸起的透镜状特征中的每一个具有包括第一侧壁的第一部分和包括第二侧壁的第二部分，并且其中所述第一设计由所述多个凸起的透镜状特征中的每一个的所述第一部分和第一侧壁限定，以及所述第二设计由每个所述凸起的透镜状特征的所述第二部分和第二侧壁限定。
8).根据7)所述的运动球，其中：
所述尺寸墨水包括第一颜色的第一尺寸墨水和第二颜色的第二尺寸墨水；
所述第一部分由所述第一尺寸墨水构成；
所述第二部分由所述第二尺寸墨水构成；以及
所述平台区域是第三种颜色。
9).根据8)所述的运动球，其中所述第一颜色不同于所述第二颜色，并且所述第三颜色不同于所述第一颜色和所述第二颜色。
10).根据1)所述的运动球，其中所述运动球不包括双凸透镜。
11).根据1)所述的运动球，其中所述凸起的透镜状特征设置在所述外基质表面的大部分上。
12).根据1)所述的运动球，其中所述高度为约0.07毫米(mm)至约0.15毫米(mm)。
13).根据10)所述的运动球，其中所述高度约为0.11毫米(mm)。
14).一种制造运动球的方法，包括：
提供具有外基质表面的表皮；
选择第一设计、第二设计和第三设计；
将基础墨水施加在所述外基质表面上；
通过增材制造工艺在所述外基质表面上附加地施加尺寸墨水，以在所述外基质表面上形成多个凸起的透镜状特征，其中所述基础墨水设置在所述外基质表面和所述尺寸墨水之间；
其中每个所述凸起的透镜状特征从所述外基质表面延伸，并且具有包括第一侧壁的第一部分、包括第二侧壁的第二部分以及与所述外基质表面间隔开大于约0.05毫米(mm)的高度的末端；
其中包括所述多个透镜状特征的所述表皮限定多个基于方向的设计，所述多个基于方向的设计包括由所述凸起的透镜状特征的所述第一部分和第一侧壁限定的第一设计和由所述凸起的透镜状特征的所述第二部分和第二侧壁限定的第二设计；以及
其中，当从相对于从所述外基质表面延伸的表面法线的第一视角观察所述运动球时，所述第一设计是可见的，并且其中当从相对于所述表面法线的第二视角观察所述运动球时，所述第二设计是可见的。
15).根据14)所述的方法，其中通过所述增材制造工艺将所述尺寸墨水附加地施加到所述外基质表面还包括：
将丝网定位在所述外基质表面上，使得所述外基质表面面向所述丝网，所述丝网具有邻近所述外基质表面定位的基质侧和与所述基质侧相对定位的开口侧，并且其中所述丝网和所述外基质表面在所述丝网内和所述外基质表面上限定墨水池；
用第一次施加的尺寸墨水淹没所述墨水池；
用浸没工具穿过所述丝网的所述开口侧，以压缩和分配所述第一次施加的尺寸墨水通过所述丝网并且到达所述外基质表面；
开始所述第一次施加的尺寸墨水的中间固化过程；
用随后施加的尺寸墨水淹没所述墨水池；
用浸没工具穿过所述丝网的所述开口侧，以压缩和分配所述随后施加的尺寸墨水通过所述丝网；
开始所述随后施加的尺寸墨水的中间固化过程；
从所述外基质表面移除所述丝网；
在所述表皮上施加外部涂层，包括所述凸起的透镜状特征；以及
完成所述外部涂层的最终固化过程。
16).根据15)所述的方法，其中重复用所述随后施加的尺寸墨水淹没所述墨水池、用所述浸没工具穿过所述丝网的所述开口侧以压缩和分配所述随后施加的尺寸墨水通过所述丝网、以及开始所述随后施加的尺寸墨水的中间固化过程的步骤，直到所述高度为约0.07毫米(mm)至约0.15毫米(mm)。
17).根据14)所述的方法，其中所述第一视角和所述第二视角是共面的并且位于所述表面法线的相对侧上。
18).根据17)所述的方法，其中当所述第一视角大于约15度时，所述第一设计是可见的，并且当所述第二视角大于约15度时，所述第二设计是可见的。
19).根据18)所述的方法，其中：
所述表皮还包括设置在所述多个凸起的透镜状特征之间的多个平台区域；
所述多个基于方向的设计还包括由所述多个平台区域限定的第三设计；以及
当从所述第一视角和所述第二视角之间的第三视角观察所述运动球时，所述第三设计是可见的。
20).根据14)所述的方法，其中所述表皮还包括设置在所述多个凸起的透镜状特征之间的多个平台区域，并且其中所述多个凸起的透镜状特征和所述多个平台区域限定表面轮廓，所述表面轮廓包括交替和重复的一系列所述平台区域和所述凸起的透镜状特征，使得每个凸起的透镜状特征位于多个平台区域之间。
当结合附图时，本教导的上述特征和优点以及其他特征和优点从以下对一些最佳方式的详细描述和用于执行如所附权利要求中限定的本教导的其他实施例的详细描述中是显而易见的。
附图说明
图1是示例性运动球的示意性正视图，其具有附加地施加到外基质表面的尺寸墨水的表面纹理；
图2是沿图1中的线2-2截取的运动球的示意性横截面视图，其中表面纹理设置在外基质表面上，使得表面纹理限定包括多个凸起的透镜状特征和多个平台区域的表面轮廓；
图3是图2的一部分的放大的示意性横截面示图，其中表面纹理的示例凸起透镜状特征以第一示例构造示出；
图4是以第二示例构造示出的表面纹理的示例凸起透镜状特征的示意性横截面视图；
图5是从示例性第一视角观察的图1中示出的运动球的示意性正视图；
图6是从示例性第二视角观察的图1中所示的运动球的示意性正视图；
图7是从示例性第三视角观察的图1中所示的运动球的示意性平面图；
图8是定位在示例面板上方的丝网的示意性透视图；
图9是示例增材制造装置的示意性透视图；
图10是详细说明制造运动球的方法的流程图；
图11是进一步详细说明通过增材制造工艺将尺寸墨水附加地施加到外基质表面以在外基质表面上形成多个凸起的透镜状特征的步骤的流程图。
具体实施方式
虽然可以关于特定应用或行业描述本公开，但是本领域技术人员将认识到本公开的更广泛的适用性。本领域普通技术人员将认识到，诸如“上方”、“下方”、“向上”、“向下”等术语用于描述附图，并且不代表对如所附权利要求所限定的本公开范围的限制。任何数字标记，例如“第一”或“第二”仅是说明性的，并不旨在以任何方式限制本公开的范围。
术语“包括”、“包含”和“具有”是包含性的，因此指定所述特征、步骤、操作、元件或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元素或部件的存在或添加。在可能的情况下，可以改变步骤、过程和操作的顺序，并且可以采用附加或替代步骤。如在本说明书中所使用的，术语“或”包括相关所列项目的任何一个和所有组合。术语“任何”应理解为包括所引用项目的任何可能组合，包括引用项目中的“任何一个”。术语“任何”应理解为包括所附权利要求的所引用权利要求的任何可能组合，包括所引用权利要求中的“任何一个”。
术语“一”、“一个”、“该”、“至少一个”和“一个或多个”可互换使用，以指示存在至少一个项目。除非上下文另有明确说明，否则可以存在多个这样的项目。除非根据上下文(包括所附权利要求)明确或清楚地另外指出，否则本说明书中的参数(例如数量或条件)的所有数值应理解为在所有情况下均由术语“约”修饰，无论“约”是否实际出现在数值之前。“约”表示所述数值允许一些轻微的不精确(对于值的精确性有一些接近；大约或合理地接近该值；接近)。如果在本领域中没有以这种普通含义理解由“约”提供的不精确性，那么这里使用的“约”表示至少可以由测量和使用这些参数的普通方法产生的变化。另外，范围的公开应被理解为具体公开该范围内的所有值和进一步划分的范围。
附图中所示的特征可以与任何附图中所示的特征组合、替换或修改。除非另有说明，否则任何特征、元素或限制均不与任何其他特征、元素或限制互斥。此外，操作不需要任何特征、元素或限制。附图中示出的任何特定构造仅是说明性的，并且所示的具体构造不限制权利要求或说明书。
以下讨论和附图公开了与运动球的制造有关的各种运动球构造和方法。尽管在相关附图中将运动球描绘为足球，但是与构造和方法相关联的构思可以应用于各种类型的可充气运动球，例如篮球、橄榄球(用于美式橄榄球或英式橄榄球)、排球、水马球等，以及例如棒球和垒球的各种不可充气的运动球也可以包含在此讨论的构思。
参考附图，其中相同的附图标记在若干视图中指代相同的部件，提供了运动球10及其制造方法100。
如图1所示，运动球10可以是可充气的运动球(例如足球等)或者是不可充气的运动球10(例如垒球等)。具有足球的一般构造的运动球10在图1中示出。运动球10可以具有包括表皮12和内部16的分层结构(图2-4)。表皮12形成运动球10的外部部分。内部16形成运动球10的内部部分。运动球10还可包括位于表皮12和内部16之间的表皮12内部的中间结构。
在运动球10的不可充气的示例性构造中，内部16可以是实心质量体和中空质量体中的一种，其尺寸固定。在运动球10的可充气示例性构造中，内部16可以是气囊。在这样的示例性构造中，为了便于充气(即用加压空气填充内部)，内部16通常包括延伸穿过表皮12的带阀门的开口以及中间结构(如果存在的话)，由此可从运动球10的外基质表面18进入。在充气时，气囊16被加压，并且加压使得运动球10呈现指定的三维形状。更具体地，气囊16内的压力使气囊16在内基质表面20上对表皮12施加向外的力。
表皮12形成运动球10的外部部分。如图2-4所示，表皮12包括外基质表面18(即运动球10的外表面)和与外基质表面18相对的内基质表面20。内基质表面20可以与球内部16相邻地设置。表皮12可以构成为包括内层22、外膜24以及设置在内层22和外膜24之间的粘合材料26的分层结构。
内层22可以包括内基质表面20，其中内基质表面20邻近球内部16定位。内层22可以由聚合物材料、聚合物泡沫材料、泡沫材料、纺织品等构成。合适的聚合物材料的示例包括但不限于聚氨酯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚酯、聚丙烯、聚烯烃等。合适的聚合物泡沫材料的示例包括但不限于聚氨酯、乙烯醋酸乙烯酯等。合适的纺织材料的示例包括但不限于由聚酯、棉、尼龙、人造纤维、丝、氨纶或各种其他材料形成的机织或针织纺织品。纺织材料还可以包括多种材料，例如聚酯和棉混纺。在可充气球示例中，内层22还可以为运动球提供柔软的感觉，赋予能量返回，并限制气囊16的膨胀。
外膜24可以通过粘合材料26粘合到内层22。外膜24可以是聚氨酯膜等。
表皮12通常可以由多个面板形成，其中每个面板28(图8)具有限定外基质表面18的一部分的相应的面板表面。相应的面板可以通过至少一个接缝沿着邻接的边缘区域36(图8)连接在一起。面板28可以通过缝合、粘合、焊接、粘合剂或其他合适的连接方法沿着邻接的边缘区域36连接。当构成示例性足球10的一部分时，表皮12可以包括各种数量的面板28，例如传统的十一(11)个面板或任何其他数量的面板28。表皮12还可呈现基本均匀或不间断的构造，其不包括通过接缝在邻接的边缘区域36处连接的面板28，或者包括更少的面板28。在存在减少数量的面板28或者球10呈现基本均匀或不间断构造的构造中，凹口或假接缝可以定位在表皮12中以赋予面板28的外观。
如图1-7所示，表皮12包括设置在外基质表面18上并且附加地施加到外基质表面18上的表面纹理44。表面纹理44可以在运动球10上形成装饰或美学元件，通过其中包含的徽标显示运动球10品牌，并且可以进一步以这样的方向施加，以优化与使用者的手和/或脚接触的点处的抓握，或者改善飞行期间的空气动力学。表面纹理44可以设置在外基质表面18的一小部分上、单个面板表面上、选定的一组面板表面上或者设置在外基质表面18的大部分上(图1和5-7)。
表面纹理44包括从外基质表面18延伸的多个凸起的透镜状特征58。如图2-4所示，多个凸起的透镜状特征58中的每一个都具有末端62，末端62与外基质表面18间隔开大于约0.05毫米(mm)的高度64。在一个示例性实施例中，高度64可以从大约0.07毫米(mm)到大约0.15毫米(mm)。在另一个示例中，高度64约为0.11毫米(mm)。如图3和4所示，多个凸起的透镜状特征58中的每一个可以具有包括第一侧壁32的第一部分30和包括第二侧壁42的第二部分40。在这样的示例中，有利的是高度64为至少0.05毫米(mm)且小于0.15毫米(mm)，以便增强球10的可玩性。凸起的透镜状特征58具有在上述范围内的高度64，允许各个设计46、47、48和整个形貌设计56的可见性，同时也表现出使用者和/或运动员的手或脚与球10的外表面之间的所需抓握或接触，同时仍然允许球10保持所需的空气动力学和飞行特性。
表面纹理44可以进一步包括与外基质表面18齐平的多个平台区域60。每个平台区域60可以设置在多个凸起的透镜状特征58之间，并且同样地，每个凸起的透镜状特征58可以定位在多个平台区域60之间。另一方面，多个凸起的透镜状特征58和多个平台区域60限定了表面轮廓50(图2-4)，该表面轮廓50包括交替的和重复的一系列平台区域60和凸起的透镜状特征58。
如图1和5-7所示，表面纹理44可以形成横跨表皮12的外基质表面18的形貌设计56。形貌设计56可以采用许多形式，例如，形貌设计56可以包括但不限于一系列同心形状，例如同心圆。形貌设计56还可以包括但不限于一系列凸起的多边形形状；一系列凸起的字母；一系列凸起的星星；华夫(waffle)格式图案；一系列凸起的角形设计，以堆叠或重复格式定位的凸起三角形设计和/或以堆叠或重复格式定位的凸起的插入符号型设计；和其他独特和抽象的设计或图案。此外，表面纹理44在大部分外基质表面18上不需要是均匀的，通常通过诸如压花、压凹、冲压、离型纸的方法在运动球10的外基质表面18上形成表面纹理就是这种情况。
此外，包括多个凸起的透镜状特征58的表皮12(即表面纹理44)限定了多个基于方向的设计46、47、48。如图5-7所示，多个基于方向的设计包括第一设计46(图5)、第二设计47(图6)和第三设计48(图7)。第一设计46、第二设计47和第三设计48可以是交替的配色方案、几何设计、旋转引起的对比图形、运动图形、字母、单词、徽标、商标名称或其他抽象或图形设计。在图5-7所示的示例中，第一设计46体现为徽标，第二设计47体现为品牌名称，第三设计48体现为一系列数字或字母，更具体地是型式年份。
当从相对于从外基质表面18延伸的表面法线74(图1和5)的第一视角68观察运动球10时，第一设计46是可见的。更具体地，当第一视角68相对于表面法线74大于约十五(15)度时，第一设计46是可见的。
当从相对于从外基质表面18延伸的表面法线74(图1和6)的第二视角70观察运动球10时，第二设计47是可见的。更具体地，当第二视角70相对于表面法线74大于约十五(15)度时，第二设计47是可见的。
参考图1和图5-7，第一视角68、第二视角70和表面法线74是共面的，即，布置在平面P中。第一视角68和第二视角70还设置在平面P中的表面法线74的相对侧上。换句话说，第一视角68从平面P内的表面法线74沿第一旋转方向76测量，并且第二视角70从平面P内的表面法线74沿第二旋转方向78测量。在这种情况下，第一方向76和第二方向78在平面P内是相反的旋转方向。
特别参考图1和图7，当从第三视角72观察运动球10时，第三设计48是可见的。第三视角72在第一视角68和第二视角70之间，以及当第一视角68小于十五(15)度并且第二视角小于十五(15)度时被定义。换句话说，第三视角72包括从平面P内的表面法线74沿第一旋转方向76测量的第一个十五(15)度和从平面P内的表面法线沿第二旋转方向78测量的第一个十五(15)度。
每个凸起的透镜状特征58由尺寸墨水形成。尺寸墨水可以是适合于通过增材制造工艺100增材制造和/或尺寸印刷的树脂基墨水、发泡墨水、水基墨水、水基硅墨水等。更具体地说，尺寸墨水可以是含有聚氨酯树脂组分和发泡墨水组分的混合墨水。尺寸墨水还可包括有机化合物，例如环己酮(CH2)5CO。尺寸墨水还可包括聚氨酯粉末以增加墨水的质地。
在一个示例性实施例中，尺寸墨水可以包括浓度或基于百分比的量为约15％至约25％的聚氨酯树脂组分、浓度或基于百分比的量小于约为7％的发泡墨水组分、以及浓度或基于百分比的量为约65％至约80％的环己酮(CH2)5CO组分。在这样的示例中，尺寸墨水的粘度可以为约300decipascalsecond(dpa.s)至约400(dpa.s)，固体含量的百分比可以为约25％至约30％，以及挥发性有机化合物(VOC)可以为约710g/L至约770g/L。
尺寸墨水可以颜色上是清澈的，以使得尺寸墨水是透明或半透明的。尺寸墨水也可以着色成预定的颜色。
在尺寸墨水是清澈的(即透明或半透明的)示例实施例中，运动球10还包括设计层，该设计层包含相应的基于方向的设计46、47、48。设计层可以以整体方式包含相应的基于方向的设计46、47、48。或者，设计层可以包含相应的设计46、47、48作为交错图像，例如，每个图像(第一设计46)被切成细条并与一个或多个类似排列的图像(第二设计47和第三设计48)交织。设计层被施加到外基质表面18并且设置在外基质表面18和凸起的透镜状特征58之间。在该示例中，凸起的透镜状特征58由颜色清澈的尺寸墨水构成，并且在设计层上附加地施加到外基质表面18上。
当设计层包含作为整体图像或颜色方案的相应的基于方向的设计46、47、48，由透明的彩色尺寸墨水构成的凸起的透镜状特征58被附加地施加在设计层上并且定位成使得凸起的透镜状特征58用作透镜。在这种情况下，第一设计46可见的第一视角68是由第一设计46占据的外基质表面18的局部区域中凸起的透镜状特征58的高度64的函数；第二设计47可见的第二视角72是由第二设计47占据的外基质表面18的局部区域中凸起的透镜状特征58的高度64的函数。
当设计层包含作为交错图像的相应的基于方向的设计46、47、48时，凸起的透镜状特征58由清澈颜色的尺寸墨水构成，尺寸墨水被附加地施加在设计层上并且定位成使得凸起的透镜状特征58用作透镜。因此，例如，当从第一视角68观察运动球10时，凸起的透镜状特征58放大第一设计46的线性条带，并且当从第二视角70观察运动球10时，凸起的透镜状特征58放大第二设计47的线性条带。
在有色或着色墨水包含凸起的透镜状特征58的示例性实施例中，尺寸墨水的聚氨酯树脂组分由约45％至约99％的白色聚氨酯树脂和约1％至约65％的除白色之外的至少一种所需颜色的聚氨酯树脂组成。着色的聚氨酯树脂可以包括多种颜色的树脂，使得预定的混合物产生预定的和/或所需的着色。
此外，在有色或着色墨水包括凸起的透镜状特征58的示例实施例中，基于方向的设计46、47、48体现在表面纹理44中，即凸起的透镜状特征58和平台区域60。这样，第一设计46(图5)可以由凸起的透镜状特征58限定，第二设计47(图6)可以由凸起的透镜状特征58限定以及第三设计72(图7)可以由平台区域60限定。在该示例中，运动球10不包括设计层、双凸透镜或多个透镜，例如凸透镜或柱面透镜。而是，在该示例性实施例中，凸起的透镜状特征58的着色和物理表面几何形状提供了相应的基于方向的设计46、47、48的透镜效果。这样，产生透镜效应所需的视角变化(即将可视设计从一个相应的设计改变为另一个相应的设计)比使用双凸透镜产生效果要大得多。结果，基于方向的设计46、47、48是变换透镜设计，其中基于方向的设计46、47、48基本上彼此不同并且需要相对较大的视角变化来将可见性从一个设计切换到另一个设计。
参考图3和图4，凸起的透镜状特征58可以具有包括第一侧壁32的第一部分30和包括第二侧壁42的第二部分40。在示例性实施例中，其中尺寸墨水是着色的并且基于方向的设计46、47、48体现在表面纹理44(即凸起的透镜状特征58和平台区域60)中，第一设计46可以由一个部分限定，例如，由相应凸起的透镜状特征58的第一部分30和第一侧壁32限定，并且第二设计47可以由另一部分限定，例如，由相应凸起的透镜状特征58的第二部分40和第二侧壁42限定。第三设计48可以由平台区域60限定。
在一个示例中，限定第一设计46的第一部分30和第一侧壁32可以由第一颜色的尺寸墨水构成。限定第二设计47的第二部分40和第二侧壁42可以由第二颜色的尺寸墨水构成。限定第三设计48的平台区域60可以是第三颜色。
在某些情况下，第一颜色可以与第二颜色相同，或者第一颜色可以与第二颜色不同，这取决于相应的第一设计46和第二设计47的构成以及相应凸起的透镜状特征58在外基质表面18上和相应的设计46、47内的位置。再次，取决于相应的第三设计48的构成和相应的平台区域60在外基质表面18上和在第三设计48中的位置，第三颜色可以与第一颜色和第二颜色相同；第三颜色可以与第一颜色相同但与第二颜色不同；第三颜色可以与第二颜色相同但与第一颜色不同；或者，第三颜色可以与第一颜色和第二颜色中的每一种都不同。
参考图8-11，运动球10可以通过本文公开的制造方法100制造。制造运动球10的本方法100可以包括四个通用步骤101-104，如图10中的流程图形式所示。
在步骤101，提供表皮12。如上所述，表皮12具有外基质表面18(即运动球10的外表面)和与外基质表面18相对的内基质表面20。表皮12通常可由多个面板28形成，其中每个面板具有相应的面板表面，该面板表面限定外基质表面18的一部分。
在步骤102，选择多个基于方向的设计，即图5-7中的示例所示的第一设计46、第二设计47和第三设计48。第一设计46、第二设计47和第三设计48可以是交替的配色方案、几何设计、旋转引起的对比图形、运动图形、字母、单词、徽标、商标名称或其他抽象或图形设计。在图5-7所示的示例中，第一设计46(图5)呈现为徽标、第二设计47(图6)呈现为商标名称以及第三设计48(图7)呈现为一系列数字或字母，尤其是型式年份。基于方向的设计46、47、48可以是变换透镜设计，其中基于方向的设计46、47、48基本上彼此不同并且需要相对大的视角变化以将可见性从一个设计切换到另一个设计。
在步骤103，可选地，可以将基础墨水施加到外基质表面18，使得基础墨水设置在外基质表面18和形成表面纹理44的尺寸墨水之间。基础墨水可以是一种底漆，其设计用于在尺寸墨水和外基质表面18之间产生更好的粘合。基础墨水可以具有约80dpa.s至约200dpa.s的粘度和可以为约700g/L至约900g/L的挥发性有机化合物(VOC)。
可以通过丝网印刷工艺等施加基础墨水。基础墨水可以通过由图9所示的自动打印设备89控制的浸没工具94施加到外基质表面18，并且这里分别参考步骤104的步骤201-203更详细地讨论。基础墨水可以以多层施加，使得浸没工具94完成至少一次击打或者通过外基质表面18，以实现每个基础墨水层的施加。例如，基础墨水可以施加在两(2)层中，其中浸没工具94与每个基础墨水层施加相结合地完成两(2)次击打或通过，即浸没工具94总共四(4)次击打或通过外基质表面18。
在步骤104，通过增材制造工艺将尺寸墨水附加地施加到外基质表面18，以在外基质表面18上形成多个凸起的透镜状特征58。如果将基础墨水在步骤103处施加到外基质表面18，则基础墨水设置在外基质表面18和尺寸墨水之间。这样，尺寸墨水形成设置在外基质表面18上的凸起的透镜状特征58。
每个凸起的透镜状特征58从外基质表面18延伸。如图2-4所示，多个凸起的透镜状特征58中的每一个具有末端62，末端62与外基质表面18间隔开大于约0.05毫米(mm)的高度64。在一个示例性实施例中，高度64可以从大约0.07毫米(mm)到大约0.15毫米(mm)。在另一个示例中，高度64约为0.11毫米(mm)。如图3和4所示，多个凸起的透镜状特征58中的每一个可以具有包括第一侧壁32的第一部分30和包括第二侧壁42的第二部分40。
表皮12还可以包括与外基质表面18齐平的多个平台区域60。每个平台区域60设置在多个凸起的透镜状特征58之间，并且同样地，每个凸起的透镜状特征58被定位在多个平台区域60之间。换句话说，多个凸起的透镜状特征58和多个平台区域60限定了表面轮廓50(图2)，该表面轮廓50包括交替的和重复的一系列平台区域60和凸起的透镜状特征58。
包括多个透镜状特征58和平台区域60的表皮12限定多个基于方向的设计，包括第一设计46、第二设计47和第三设计48。换句话说，第一设计46、第二设计47和第三设计48体现在表面纹理44中，即凸起的透镜状特征58和平台区域60中。这样，第一设计46(图5)可以由凸起的透镜状特征58限定，第二设计47(图6)可以由凸起的透镜状特征58限定，并且第三设计72(图7)可以由平台区域60限定。更具体地，第一设计46(图5)可以由凸起的透镜状特征58的第一部分30和第一侧壁32限定。第二设计47(图6)可以由凸起的透镜状特征58的第二部分40和侧壁42限定。第三设计72(图7)可以由平台区域60限定。在该示例性实施例中，表面纹理44(即凸起的透镜状特征58和平台区域60)的着色和物理表面几何形状提供了相应的基于方向的设计46、47、48的透镜效果。这样，产生透镜效果所需的视角变化(即将可视设计从一个相应的设计改变为另一个相应的设计)比使用双凸透镜产生效果要大得多。结果，基于方向的设计46、47、48是变换透镜设计，其中基于方向的设计46、47、48基本上彼此不同并且需要相对大的视角变化以将可见性从一个设计切换到另一个设计。
在这样的示例中，当从相对于从外基质表面18延伸的表面法线74(图1和图5)的第一视角68观察运动球10时，第一设计46是可见的。更具体地，当第一视角68相对于表面法线74大于约十五(15)度时，第一设计46是可见的。当从相对于从外基质表面18延伸的表面法线74(图1和图6)的第二视角70观察运动球10时，第二设计47是可见的。更具体地，当第二视角70相对于表面法线74大于约十五(15)度时，第二设计47是可见的。
参考图1和图5-7，第一视角68、第二视角70和表面法线74设置在平面P中，使得第一视角68和第二视角70是共面。第一视角68和第二视角70还设置在表面法线74的相对侧上。换句话说，第一视角68从平面P内的表面法线74沿第一方向76测量，以及第二视角70从平面P内的表面法线74沿第二方向78测量。在这种情况下，第一方向76和第二方向78是平面P内的相反旋转方向。
当从第三视角70(图1和7)观察运动球10时，第三设计48是可见的。第三视角70在第一视角68和第二视角72之间，并且在第一视角68小于十五(15)度时和第二视角小于十五(15)度时被限定。
增材制造工艺是使用表面纹理44与第一设计46、第二设计47和第三设计48的三维(3D)设计数据来构建组件的过程，即，通过沉积材料(即尺寸墨水)逐层构建表面纹理44的透镜状特征58。合适的增材制造工艺包括但不限于丝网印刷、3D印刷、增层制造、立体平版印刷术等。
步骤104，通过增材制造工艺将尺寸墨水附加地施加到外基质表面18，在图11中进一步详细说明。具体地，通过增材制造工艺将尺寸墨水附加地施加到外基质表面18的步骤104包括在图11中作为步骤201-210以流程图形式详述的若干子步骤。
在步骤201，将丝网80定位在外基质表面18上，使得外基质表面18面向丝网80，如图8所示。进一步参考图8和9，丝网80可以具有与外基质表面18相邻定位的基质侧88和与基质侧88相对定位的开口侧90。丝网80可以具有框架82和内部网格部分84。内部网格部分84可包含在框架82内并且可以具有厚度86。内部网格部分84的厚度86由凸起的透镜状特征58的高度64确定。根据上文详述的示例性实施例，厚度86大于约0.05毫米(mm)。厚度86必须大于高度64，因为丝网80的内部网格部分84和外基质表面18限定墨水池92，墨水池92构造成接收尺寸墨水以形成表面纹理44的凸起的透镜状特征58。
内部网格部分84可以在不包括表面纹理44的区域中用阻挡模板阻挡，使得尺寸墨水被限制进入墨水池92并且在这些区域中前进到外基质表面18。换句话说，仅允许尺寸墨水通过丝网80进入墨水池92，并且在未被阻挡模板阻挡的区域中进入外基质表面18。
在步骤202，墨水池92被第一次施加的尺寸墨水淹没。在步骤203，并且如图9所示，在框架82内的丝网80的开口侧90由被自动打印设备89控制的浸没工具94穿过。当浸没工具94穿过丝网80的开口侧90时，在步骤202中涌入到墨水池92中的第一次施加的尺寸墨水被压缩并分配通过丝网80的内部网格部分84，进入墨水池92，并且到达外基质表面18。在一个示例中，浸没工具94可以完成丝网80的开口侧90的两(2)次击打或通过，以压缩和分配每次施加到的尺寸墨水，包括第一次施加的尺寸墨水。
在步骤204，开始第一次施加的尺寸墨水的中间固化过程。尺寸墨水的固化过程可以是时间干燥、加热固化或干燥等中的一种。在一个示例中，第一次施加的尺寸墨水通过时间干燥过程固化，使得第一次施加的尺寸墨水固化约三(3)分钟至约五(5)分钟的时间段。
在步骤205，墨水池92被后续施加的尺寸墨水淹没。在步骤206，框架82内的丝网80的开口侧90由被自动打印设备89控制的浸没工具94穿过。当浸没工具94穿过丝网80的开口侧90时，在步骤205中涌入到墨水池92中的随后施加的尺寸墨水被压缩并分配通过丝网80的内部网格部分84，进入墨水池92，并且到达外基质表面18。在一个示例中，浸没工具94可以完成丝网80的开口侧90的两(2)次击打或通过，以压缩和分配每次施加的尺寸墨水，包括随后施加的尺寸墨水。
在步骤207，开始随后施加的尺寸墨水的中间固化过程。尺寸墨水的固化过程可以是时间干燥、加热固化或干燥等中的一种。在一个示例中，随后施加的尺寸墨水通过时间干燥过程固化，使得随后施加的尺寸墨水固化约三(3)分钟至约五(5)分钟的时间段。
如图11所示，可以重复步骤205-207，直到相应凸起的透镜状特征58的高度64大于0.05毫米(mm)，并且优选地，从大约0.07毫米(mm)到大约0.15毫米(mm)。
在一个示例性实施例中，其中高度64被设计为约0.11毫米(mm)，步骤205-207完成两次，使得墨水池92首先被第一次施加的尺寸墨水淹没，然后被随后施加的尺寸墨水(即第二次施加的尺寸墨水)淹没，再次被再一次随后施加的尺寸墨水(即第三次施加的尺寸墨水)淹没。
在该示例中，尺寸墨水可以分层施加，如图3和4所示，使得位于外基质表面18和第二层93之间的第三层91对应于第一次施加的尺寸墨水；位于第三层91和第一层95之间的第二层93对应于第二次施加的尺寸墨水；以及位于第二层93和末端62之间的第一层95对应于第三次施加的尺寸墨水。在相同的示例中，对于每次施加的尺寸墨水或每层的施加，浸没工具94在每个墨水层91、93、95的丝网80的开口侧90上完成两(2)次通过或击打，总计六(6)次通过或击打。
返回参照图11，在步骤202-207中施加和固化尺寸墨水之后，在步骤208处，可以从外基质表面18移除丝网80。
在步骤209，可以将外部涂层施加到表皮12，即外基质表面18和由尺寸墨水限定的凸起的透镜状特征58。外部涂层可以通过丝网印刷工艺等施加。外部涂层可以具有约60dpa.s至约120dpa.s的粘度，并且挥发性有机化合物(VOC)可以为约825g/L至约870g/L。外部涂层可以是水基的，固含量百分比为约15％至约17％。
在步骤210，开始用于外部涂层的最终固化过程。外部涂层的固化过程可以是时间干燥、加热固化或干燥等中的一种。
详细描述和附图或图是对本教导的支持和描述，但是本教导的范围仅由权利要求限定。虽然已经详细描述了用于执行本教导的一些最佳模式和其他实施例，但是存在用于实践所附权利要求中限定的本教导的各种替代设计和实施例。

Claims (20)

1.一种运动球，包括：
表皮，所述表皮具有外基质表面和多个凸起的透镜状特征，所述凸起的透镜状特征设置在所述外基质表面上并从所述外基质表面延伸，其中所述多个凸起的透镜状特征由着色尺寸墨水形成，并且其中所述多个凸起的透镜状特征中的每一个具有与所述外基质表面间隔开大于0.05毫米(mm)的高度的末端；
其中，包括所述多个凸起的透镜状特征的所述表皮限定多个基于方向的设计，所述多个基于方向的设计包括由所述凸起的透镜状特征限定的第一设计和由所述凸起的透镜状特征限定的第二设计；以及
其中，当从相对于从所述外基质表面延伸的表面法线的第一视角观察所述运动球时，所述第一设计是可见的，并且其中当从相对于所述表面法线的第二视角观察所述运动球时，所述第二设计是可见的。
2.根据权利要求1所述的运动球，其中所述第一视角和所述第二视角是共面的并且位于所述表面法线的相对侧上。
3.根据权利要求2所述的运动球，其中当所述第一视角大于15度时所述第一设计是可见的，并且其中当所述第二视角大于15度时所述第二设计是可见的。
4.根据权利要求3所述的运动球，其中：
所述表皮还包括设置在所述多个凸起的透镜状特征之间的多个平台区域；
所述多个基于方向的设计还包括由所述多个平台区域限定的第三设计；以及
当从所述第一视角和所述第二视角之间的第三视角观察所述运动球时，所述第三设计是可见的。
5.根据权利要求1所述的运动球，其中所述表皮还包括设置在所述多个凸起的透镜状特征之间的多个平台区域；
其中，所述多个凸起的透镜状特征和所述多个平台区域限定了表面轮廓，所述表面轮廓包括交替和重复的一系列所述平台区域和所述凸起的透镜状特征，其中每个凸起的透镜状特征位于多个平台区域之间。
6.根据权利要求5所述的运动球，其中所述多个凸起的透镜状特征形成一系列同心圆。
7.根据权利要求4所述的运动球，其中所述多个凸起的透镜状特征中的每一个具有包括第一侧壁的第一部分和包括第二侧壁的第二部分，并且其中所述第一设计由所述多个凸起的透镜状特征中的每一个的所述第一部分和第一侧壁限定，以及所述第二设计由每个所述凸起的透镜状特征的所述第二部分和第二侧壁限定。
8.根据权利要求1所述的运动球，其中所述运动球不包括双凸透镜。
9.根据权利要求1所述的运动球，其中所述凸起的透镜状特征设置在所述外基质表面的大部分上。
10.根据权利要求1所述的运动球，其中所述高度为0.07毫米(mm)至0.15毫米(mm)。
11.根据权利要求8所述的运动球，其中所述高度为0.11毫米(mm)。
12.一种运动球，包括：
表皮，所述表皮具有外基质表面、多个凸起的透镜状特征以及设置在所述多个凸起的透镜状特征之间的多个平台区域，所述凸起的透镜状特征设置在所述外基质表面上并从所述外基质表面延伸，其中：
所述多个凸起的透镜状特征中的每一个具有与所述外基质表面间隔开大于0.05毫米(mm)的高度的末端；
所述多个凸起的透镜状特征中的每一个由尺寸墨水形成并且具有包括第一侧壁的第一部分和包括第二侧壁的第二部分，其中所述尺寸墨水包括第一颜色的第一尺寸墨水和第二颜色的第二尺寸墨水；
所述第一部分由所述第一尺寸墨水构成；
所述第二部分由所述第二尺寸墨水构成；以及
所述平台区域是第三颜色。
13.根据权利要求12所述的运动球，其中所述第一颜色不同于所述第二颜色，并且所述第三颜色不同于所述第一颜色和所述第二颜色。
14.一种制造运动球的方法，包括：
提供具有外基质表面的表皮；
选择第一设计、第二设计和第三设计；
将基础墨水施加在所述外基质表面上；
通过增材制造工艺在所述外基质表面上附加地施加尺寸墨水，以在所述外基质表面上形成多个凸起的透镜状特征，其中所述基础墨水设置在所述外基质表面和所述尺寸墨水之间；
其中每个所述凸起的透镜状特征从所述外基质表面延伸，并且具有包括第一侧壁的第一部分、包括第二侧壁的第二部分以及与所述外基质表面间隔开大于0.05毫米(mm)的高度的末端；
其中包括所述多个凸起的透镜状特征的所述表皮限定多个基于方向的设计，所述多个基于方向的设计包括由所述凸起的透镜状特征的所述第一部分和第一侧壁限定的第一设计和由所述凸起的透镜状特征的所述第二部分和第二侧壁限定的第二设计；以及
其中，当从相对于从所述外基质表面延伸的表面法线的第一视角观察所述运动球时，所述第一设计是可见的，并且其中当从相对于所述表面法线的第二视角观察所述运动球时，所述第二设计是可见的。
15.根据权利要求14所述的方法，其中通过所述增材制造工艺将所述尺寸墨水附加地施加到所述外基质表面还包括：
将丝网定位在所述外基质表面上，使得所述外基质表面面向所述丝网，所述丝网具有邻近所述外基质表面定位的基质侧和与所述基质侧相对定位的开口侧，并且其中所述丝网和所述外基质表面在所述丝网内和所述外基质表面上限定墨水池；
用第一次施加的尺寸墨水淹没所述墨水池；
用浸没工具穿过所述丝网的所述开口侧，以压缩和分配所述第一次施加的尺寸墨水通过所述丝网并且到达所述外基质表面；
开始所述第一次施加的尺寸墨水的中间固化过程；
用随后施加的尺寸墨水淹没所述墨水池；
用浸没工具穿过所述丝网的所述开口侧，以压缩和分配所述随后施加的尺寸墨水通过所述丝网；
开始所述随后施加的尺寸墨水的中间固化过程；
从所述外基质表面移除所述丝网；
在所述表皮上施加外部涂层，包括所述凸起的透镜状特征；以及
完成所述外部涂层的最终固化过程。
16.根据权利要求15所述的方法，其中重复用所述随后施加的尺寸墨水淹没所述墨水池、用所述浸没工具穿过所述丝网的所述开口侧以压缩和分配所述随后施加的尺寸墨水通过所述丝网、以及开始所述随后施加的尺寸墨水的中间固化过程的步骤，直到所述高度为0.07毫米(mm)至0.15毫米(mm)。
17.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一视角和所述第二视角是共面的并且位于所述表面法线的相对侧上。
18.根据权利要求17所述的方法，其中当所述第一视角大于15度时，所述第一设计是可见的，并且当所述第二视角大于15度时，所述第二设计是可见的。
19.根据权利要求18所述的方法，其中：
所述表皮还包括设置在所述多个凸起的透镜状特征之间的多个平台区域；
所述多个基于方向的设计还包括由所述多个平台区域限定的第三设计；以及
当从所述第一视角和所述第二视角之间的第三视角观察所述运动球时，所述第三设计是可见的。
20.根据权利要求14所述的方法，其中所述表皮还包括设置在所述多个凸起的透镜状特征之间的多个平台区域，并且其中所述多个凸起的透镜状特征和所述多个平台区域限定表面轮廓，所述表面轮廓包括交替和重复的一系列所述平台区域和所述凸起的透镜状特征，使得每个凸起的透镜状特征位于多个平台区域之间。
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