JP2012515097A - デジタル式クラッチ版パッド印刷システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

デジタル式クラッチ版印刷システムが、実質的に非弾性の支持部材を搬送するコンベアと、前記支持部材上に硬化性材料を少なくとも１つの凹所部分を有した所望デザインのパターンで堆積させる堆積装置と、所望パターンの前記硬化性材料を硬化させて、上面を有したクラッチ版を形成するための手段と、前記少なくとも１つの凹所部分にインクを堆積させると共に、前記上面からインクを拭い取るためのインク供給装置と、前記クラッチ版に接触するようにしたパッドであって、前記凹所部分からインクを受け取り、対象物に接触して該インクを転写するようにしたパッドとを具備する。デジタル式クラッチ版媒体および方法がまた開示される。

Description

本発明はパッド印刷機に関し、特にデジタル式クラッチ版パッド印刷システムおよび方法に関する。

なお、本願は、2009年1月13日に出願された米国特許出願第 61/144,329号「デジタル式クラッチ版パッド印刷システムおよび方法」の優先権を主張する。

パッド印刷システムは、例えば料金別納証のような高品質印刷に用いられる。パッド印刷システムは、クラッチ版から画像として転写されるインクを受ける変形可能なパッドを用いる。クラッチ版には、料金別納証がエッチングまたは刻設されている。パッドから画像が料金別納証を付けるべき物品に転写される。

これらシステムは良好に作用し、高品質の画像を平坦面、テクスチャー付の表面および非平面へ転写する。パッド印刷法の欠点の１つは、クラッチ版の製造、例えば準備、エッチングおよび取付けが高額である点である。従って、パッド印刷法は少量印刷や一回だけの印刷ではコスト的に利用できない。

少量印刷や一回だけの印刷では、システムの柔軟性からデジタルシステム（例えばレーザー印刷やインクジェット印刷）が頻繁に利用される。これらの方法は、画像のような印刷コマンドを単純に機械によって制御するので、少量印刷や一回だけの印刷に関して有効である。従って、印刷または転写すべき画像の変更にかかるコストが非常に低くなる。

然しながら実用上、デジタル印刷は、プリントヘッドを印刷対象物の表面の直近（表面からの離約0.5〜2.5mm内）で待機させることのできる対称形状（例えば球形や円錐形、円筒形など）や、平坦面または略平坦面への応用に限定されている。

パッドシステムにおいてデジタル印刷を柔軟にする他の方法として、印刷パッド上に印刷を直接噴射し、そのインクを対象物に転写するようにした方法もある。然しながら、パッド印刷はインク「噴射」にはあまり適しておらず、しばしば不鮮明となり不十分な画像転写となってしまう。

米国特許第7,210,405号明細書

従って、デジタル式クラッチ版パッド印刷システムおよび方法が必要である。望ましくは、こうしたシステムおよび方法は、少量印刷や一回だけの印刷にクラッチ版を利用可能とする。一層望ましくは、従来のクラッチ版作成に伴うコストをかけることなく高品質の画層転写ができるようなシステムシステムおよび方法が必要である。

デジタル式クラッチ版印刷システムが、実質的に非弾性の支持部材を搬送するコンベアと、前記支持部材上に硬化性流体を所望デザインのパターンで噴射する噴射装置と、所望パターンの前記硬化性流体を所望パターンで硬化さる手段とを具備する。前記所望パターンは少なくとも１つの凹所部分を有しており、硬化した流体は上面を有したクラッチ版を形成する。

インク供給装置によってインクが前記少なくとも１つの凹所部分に堆積され、そしてクラッチ版の前記上面からインクが拭き取られる。印刷パッドを前記クラッチ版に接触させ、前記凹所部分から該印刷パッドにインクが移される。前記印刷パッドを更に対象物に接触させて該対象物にインクを転写する。この形態では、コントローラーによって前記流体噴射装置を制御する。

クラッチ版形成流体は紫外線によって硬化し、流体を硬化させるための手段は紫外線エネルギー源である。
１つの形態では、前記支持部材は細長い柔軟な要素である。該システムは、支持部材の供給装置と、印刷の後に支持部材を回収する回収装置とを含むことができる。

インク供給装置は、前記クラッチ版にインクを供給して少なくとも１つの凹所部分にインクを堆積させ、該クラッチ版から過剰なインクを拭き取るインクカップとドクターブレードとを含むことができる。
デジタル式クラッチ版媒体およびパッド印刷方法がまた開示される。

本発明のこれらの特徴および利点並びに他の特徴および利点は、以下の発明の詳細な説明および特許請求の範囲から用意に明らかとなろう。

本発明の原理を実施するデジタル式クラッチ版パッド印刷装置の略図であり、凹所部分を示すためにクラッチ版の一部を断面にして示す図である。 本発明の原理によって形成された「Ｏ」の文字を一例として示す図である。

本発明の利益や利点は以下の説明および添付図面から当業者には容易に明らかとなろう。
本発明は種々の形態で実施可能であるが、現時点で好ましい実施の形態を図面に示し以下説明する。好ましい実施の形態は、本発明の一例であって本発明を特定の実施の形態に限定する趣旨ではない。

更に、本明細書における「発明の詳細な説明」との項目名は米国特許庁の要求に関連し、ここに開示の発明の主題を暗に限定するものはないし、或いはそのように推測されるべきでもない。

図１を参照すると、デジタル式クラッチ版パッド印刷システム１０が示されている。図示するシステム１０は、インク１２の供給源１１、ドクターブレード１６を備えたインクカップ１４および印刷パッド１８などの従来のパッド印刷システムの種々の構成要素を含んでいる。印刷パッド１８は弾性部材であってインク画像保持部材（典型的にクラッチ版２０、以下、クラッチ版または画像保持部材と称する）に接触し、クラッチ版２０から画像を受取るように移動する。印刷パッド１８は、変形して非平面へ画像全体を転写可能となっている。

典型的な構成では、印刷パッド１８は（矢印２２にて示すように）往復動作して、画像保持部材２０に接触、離反する。次いで、画像を転写すべき対象物に印刷パッド１８が接触するように動作させるために種々の構成を利用可能である。１つの構成が、本願の出願人に譲渡されたHessert等の米国特許第7,210,405号に開示されており、その開示内容は本願と一体をなすものとして参照する。

周知のパッド印刷システムとは異なり、本システム１０はデジタル式に作られたクラッチ版２０を利用している。複雑な輪郭や対称形状、略平坦形状、平坦形状その他従来のパッド印刷プロセスで装飾可能な形状の装飾が可能である。

本実施の形態では、クラッチ版２０は支持媒体２４、好ましくは紙製のテープ、箔、高分子材料等の柔軟で可搬性の支持媒体上に作られる。支持媒体２４はロールのような供給源２６から供給される。

機械（コンピューター）式制御装置のような制御装置２７を用いる従来のシステムと同様に、支持媒体２４は、インクジェット装置と同様の液体噴射装置２８へ供給される。液体かつ／またはセラミックベースの材料のようなクラッチ版形成材料３０が、液体噴射装置２８から支持媒体２４へ供給される。従来の印刷システムとは異なり、本デジタル式クラッチ版パッド印刷システム１０では、クラッチ版形成材料３０が、凹所部分３６（図２）を定義する画像に噴射され、該凹所部分３６を画成する領域に噴射、堆積される。例えば、図２を参照すると、クラッチ版２０に「Ｏ」の文字を生成するために、クラッチ版形成材料３０は、（クロスハッチ３２で示す）中心の中実の円形部分および（クロスハッチ３４で示す）外側の周辺を形成するように噴射される。これによって、中心の中実の円形部分と外側の周辺部分との間にＯの文字に一致する開いた部分（つまり参照番号３６で示す凹所部分）が形成される。

クラッチ版２０の凹所部分３６が形成されると、例えばパッド印刷方法のような従来の印刷方法が用いられる。つまり、インクカップ１４または他のインク輸送システムを用いて、凹所部分３６にインク１２が満たされ、そしてインクカップ１４のドクターブレード１６によってクラッチ版２０が清掃される。次いで、印刷パッド１８をクラッチ版２０に接触させて凹所部分３６のインク１２が印刷パッド１８に転写される。次いで、画像を転写すべき対象物にこの印刷パッド１８を接触させる。

クラッチ版を形成する従来公知の（減法、つまりプレートから材料を除去する）方法とは異なり、既述したように、デジタル式に形成された本クラッチ版２０は、加法的なプロセスつまり硬化することのできる流体（硬化性流体）のようなクラッチ版形成材料３０を支持媒体２４上に堆積させて形成される。本実施の形態では、支持媒体２４およびクラッチ版形成材料３０は、（クラッチ版形成材料３０と支持媒体２４との間に）高粘着性を有した非弾性部材が形成され、かつ、クラッチ版形成材料３０の表面が滑らかに仕上がるように協調設計（カスタム設計）される。好ましくは、流体つまりクラッチ版形成材料３０は、ドロップオンデマンド（drop-on-demand）タイプのシステム（ピエゾインクジェットやサーマルインクジェットなど）で用いられ、乾燥すると比較的硬くなり非吸収性を備えるようになる。

デジタル式に形成されたクラッチ版２０において、クラッチ版形成材料３０は（例えば紫外線のような）エネルギー硬化性材料である。こうした材料３０は、材料を輸送するために必要な溶媒の使用を低減または排除し、かつ、クラッチ版表面として直ちに或いは概ね直ちに利用可能となるように配合される。エポキシ（直ちに或いは概ね直ちに硬化する）等の他の材料もまた利用できる。

図１に示すように、１つの可能なシステムおよび方法では、支持媒体２４はロール２６から噴射ステーション３８を通過して供給され、噴射ステーション３８において、流体噴射装置２８から流体つまりクラッチ版形成材料３０が支持媒体２４において所望の画像の凹所部分に噴射される。

支持媒体２４は、次いで、堆積されたクラッチ版形成材料３０と共にUV硬化ステーション４０を通過して搬送され、支持媒体２４上のクラッチ版形成材料３０が硬化される。硬化したクラッチ版形成材料３０は堆積され（つまり加法的なプロセス）、余白３６がインクを受容する空所なっている従来と同様のクラッチ版２０を形成する。

次いで、支持媒体２４上のクラッチ版２０は、インク輸送ステーション４１へ搬送され、そこでインクカップ１４がクラッチ版２０上へ移動して凹所部分３６にインク１２が堆積され、ドクターブレード１６がクラッチ版２０の表面から余分のインク１２を掻き取る。或いは、インクカップ１４を静止させて、クラッチ版（ウェブ）２０がインクカップ１４に対して移動するようにしてもよい。次いで、印刷パッド１８が移動してクラッチ版２０に接触し、インク１２が印刷パッド１８上に転写され、次いで、該印刷パッドは、画像を転写すべき対象物に接触するように移動する。

或いは、支持媒体２４は多孔性材料として、表面から溢れさせ掻き取る工程を経ることなく、インク１２が画像領域を透過するようにしてもよい。

支持媒体２４は廃棄ロール４２に巻き取り廃棄、再使用またはリサイクルするようにできる。クラッチ版形成材料３０もまた廃棄またはリサイクル可能な材料とすることができる。既述したように、クラッチ版２０は少量印刷や一回だけの印刷に用いることができる。支持媒体２４および用いるクラッチ版形成材料３０は比較的安価であり、クラッチ版２０を形成するための時間は短い（労力は小さい）ので、こうした限定的な製造でも従来のパッド印刷プロセスと同等の高品質で行うことができる。

或いは、支持媒体２４は、金属、セラミック、ガラスのような剛体の支持材料として、該支持材料上に陰画クラッチ版面を形成する加法的なプロセスを行うようにもできる。こうした実施形態では、支持媒体２４は、前記加法的なプロセス、硬化プロセス、インク供給、掻き取りプロセスおよびパッド印刷プロセスを通過するように回転式に移動させることができる。最終ステーションは、クラッチ版材料３０を除去し、新たな像を形成するようにクラッチ版形成材料３０の噴射のために表面が準備される。

本実施形態の方法によって、加法的なクラッチ版製造プロセス１０を用いて、印刷システムの各サイクルのために唯一の画像を作ることができる。各画像は、新たな画像を印刷用に描く前に、複数の物品を連続して装飾するために用いることができることは言うまでもない。

１または複数の流体噴射装置２８を用いて、クラッチ版形成材料３０を支持媒体２４へ供給してプロセス効率を高めるようにしてもよい。既述の説明から流体噴射装置２８、噴射ステーション３８、硬化ステーション４０、インク輸送ステーション４１等の種々の構成要素は、必要に応じてシュラウド４４その他の分離手段によって、間隔をあけて互いに分離されていることは理解されよう。空間は貴重でそして多くの機械は接地面積が最小となるように設計されていることを考慮すると、仕切りおよび／またはシュラウド４４は、必要に応じてステーション３８、４０、４１を分離するために用いられよう。

クラッチ版２０を形成するために、加法的なプロセスを用いることができる。例えば、近時公知となっている（そして開発中の）３Ｄ印刷技術、ラピッドプロトタイピング技術その他の加法的な製造プロセスを用いてクラッチ版の表面を作ることができる。そのために、クラッチ版材料は支持媒体上に噴射され、或いは、固体や粉体の場合には支持媒体上に堆積され、そして硬化され使用される。直ちに或いは概ね直ちに硬化して印刷プロセスを効率的にすることが好ましい。

本明細書中において参照した全ての特許は、その旨特記してしていなくとも参照によって本願に組み入れるものとする。
また、本明細書において、「a」または「an」との記載は、単数および複数を含むものとする。反対に、複数形にて表記されていても、適切な場合には単数を含むものとする。

既述の説明から、本発明の新規なコンセプトの精神と範囲から逸脱することなく、種々の改良と変更とが可能であることは言うまでもない。例示した特定の実施形態は限定する意図はなく、またそのように推認すべきでもない。本開示は、特許請求の範囲がこうした全ての修正を包含することを意図している。

１０ デジタル式クラッチ版パッド印刷システム
１１ インク供給源
１２ インク
１４ インクカップ
１６ ドクターブレード
１８ 印刷パッド
２０ クラッチ版
２４ 支持媒体
２６ 支持媒体の供給源
２８ 流体噴射装置
３０ クラッチ版形成材料
３６ 凹所部分
３８ 噴射ステーション
４０ UV硬化ステーション
４１ インク輸送ステーション
４４ シュラウド

Claims (18)

1. デジタル式クラッチ版パッド印刷媒体において、
   実質的に非弾性の支持部材と、
   画像を画成する凹所部分を形成するように、所望パターンで塗布された硬化可能な材料であって、上面を有したクラッチ版を形成するため硬化する材料と具備し、
   インクが前記クラッチ版に供給されて前記凹所部分に充填され、そして該インクは前記上面から拭い取られ、前記凹所部分からインクがパッドへ移され、その後、目的物に転写されるようにしたデジタル式クラッチ版パッド印刷媒体。
2. 前記クラッチ版材料は、液体または液状の形態で塗布される流体である請求項１に記載のデジタル式クラッチ版パッド印刷媒体。
3. 前記流体は紫外線硬化性流体である請求項２に記載のデジタル式クラッチ版パッド印刷媒体。
4. 前記支持部材は、細長い柔軟な要素である請求項１に記載のデジタル式クラッチ版パッド印刷媒体。
5. 前記支持部材は、紙、箔またはポリマー材料である請求項１に記載のデジタル式クラッチ版パッド印刷媒体。
6. 前記クラッチ版材料は乾燥により硬化する請求項１に記載のデジタル式クラッチ版パッド印刷媒体。
7. デジタル式クラッチ版印刷システムにおいて、
   実質的に非弾性の支持部材を搬送するコンベアと、
   前記支持部材上に硬化性材料を少なくとも１つの凹所部分を有した所望デザインのパターンで堆積させる堆積装置と、
   所望パターンの前記硬化性材料を硬化させて、上面を有したクラッチ版を形成するための手段と、
   前記少なくとも１つの凹所部分にインクを堆積させると共に、前記上面からインクを拭い取るための手段と、
   前記クラッチ版に接触するようにしたパッドであって、前記凹所部分からインクを受け取り、対象物に接触して該インクを転写するようにしたパッドとを具備するデジタル式クラッチ版パッド印刷システム。
8. 前記硬化性材料は流体であり、前記堆積装置は前記硬化性流体を前記支持材料へ部材するための噴射装置である請求項７に記載のデジタル式クラッチ版パッド印刷システム。
9. 前記流体を硬化させる手段は紫外線エネルギー源である請求項８に記載のデジタル式クラッチ版パッド印刷システム。
10. 前記堆積装置を制御するためのコントローラーを更に具備する請求項７に記載のデジタル式クラッチ版パッド印刷システム。
11. 前記支持部材は細長い柔軟な要素である請求項７に記載のデジタル式クラッチ版パッド印刷システム。
12. 前記支持部材を供給する供給装置と、印刷後に支持部材を回収する回収装置とを更に具備する請求項１１に記載のデジタル式クラッチ版パッド印刷システム。
13. 前記インク供給装置は、前記クラッチ版にインクを供給して少なくとも１つの凹所部分にインクを堆積させ、該クラッチ版から過剰なインクを拭き取るインクカップとドクターブレードとを含む請求項７に記載のデジタル式クラッチ版パッド印刷システム。
14. 実質的に非弾性の支持部材の上に硬化性流体を少なくとも１つの凹所部分を形成するように所望パターンで堆積させる段階と、
    上面を有したクラッチ版を形成するため前記材料を硬化する段階と、
    前記少なくとも１つの凹所部分にインクを充填する段階と、
    前記クラッチ版に印刷パッドを接触させ前記凹所部分からインクを該印刷パッドに移す段階と、
    前記印刷パッドを目的物に接触させ該印刷パッドから前記目的物へ印刷を転写する段階とを含んで成るパッド印刷方法。
15. 前記材料が硬化性流体であって、該流体を噴射によって前記支持部材上に堆積させるようにした請求項１４に記載のパッド印刷方法。
16. 前記硬化性流体は紫外線によって硬化する流体であって、前記流体を硬化させる段階は該紫外線エネルギーを前記流体に照射して該流体を硬化させることを含む請求項１５に記載のパッド印刷方法。
17. 前記支持部材は細長い柔軟な要素である請求項１４に記載のパッド印刷方法。
18. 前記印刷パッドを前記クラッチ版に接触させ前記凹所部分からインクをを該印刷パッドに移する段階の後に、前記支持部材を巻き取る段階を更に含んで成る請求項１７に記載のパッド印刷方法。

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