JP4532954B2 - 印字装置 - Google Patents

Description

本発明は、金属板、包装用箱、表示ボード、自動車等の車両、記録シート等の各種被印字体に画像を印字（プリント）する印字装置に関する。

従来、構造物等用金属板、荷箱、表示ボード、自動車等の車両、記録シート等の各種被印字体に、１０．５ポイント、１２ポイント等の一般的なサイズのドキユメント印字などと比べると大きいサイズの画像（文字、各種マーク、図形、これらの組み合わせ等）を記録する場合、記録すべき画像相当の透孔、打ち抜き部等の空白パターンを形成したマスク版を被印字体に当てがい、該マスク版上から塗料を塗布したり、吹きつけたりして印字することや、鉛筆、ペン等の筆記具やインクノズルなどを２次元平面内で動かして印字することが行われてきた。

これら印字方法のうち、筆記具、インクノズルなどを２次元平面内で動かして印字する方法は、マスク版を使用する印字方法に比べると、定まった画像だけでなく、各種画像を任意に記録でき、印字すべき画像の変更にも対応できる。

しかしながら、筆記具、インクノズルなどを２次元平面内で動かして印字するためのプロッタ等の印字装置は、印字すべき画像が大型化してくると、それに伴って筆記具、インクノズル等を広い範囲にわたり動かさなければならず、印字装置が大型化、高価格化してくるし、大型化してくると、大きい設置スペースも必要になってくる。

そこで本発明は、被印字体に各種画像を各種サイズで印字でき、その割りには小型に安価に製作できる印字装置を提供することを課題とする。

本発明はかかる課題を解決するため、
塗料噴射ノズルを有する球体と、該球体をその中心まわりに回動可能に保持する球体保持装置と、該球体に連結された操作部材とを含み、該操作部材はこれが１平面内で動かされることで前記球体が回動するように該球体に連結されており、該操作部材を該１平面内で印字すべき画像に倣って動かし、前記塗料噴射ノズルから塗料を噴出させることで該塗料噴射ノズルに対向配置される、該１平面と平行な被印字体表面に該画像と相似形の画像を印字できる印字装置（第１の印字装置）を提供する。
この印字装置は、前記塗料噴射ノズルとは反対側で前記球体に突設されたシャフトと、該シャフトにシャフト長手方向に移動可能に設けられたスライダとを含んでおり、前記操作部材は該スライダに球面軸受けを介して相対回動可能に設けられており、それにより前記球体に連結されている。

また、本発明はかかる課題を解決するため、
塗料噴射ノズル及び該ノズルに球体内塗料通路を介して連通する塗料供給口を有する球体と、
該球体を受け支える平面視リング形状の球面受け座、該球面受け座内側の塗料溜め凹部及び該塗料溜め凹部に連通する塗料供給路を有する球体支持部材と、
前記球体を前記球体支持部材の球面受け座に押圧するための押圧部材と、
前記塗料噴射ノズルとは反対側で前記球体に突設されたシャフトと、
前記シャフトにシャフト長手方向に移動可能に設けられたスライダと、
前記スライダに球面軸受けを介して相対回動可能に設けられた操作部材とを含んでおり、
前記球体は、塗料供給口を前記球体支持部材の塗料溜め凹部に臨ませて前記球面受け座に配置されているとともに、前記押圧部材にて回動可能に該球面受け座に押圧されており、
前記操作部材を１平面内で印字すべき画像に倣って動かし、前記塗料噴射ノズルから塗料を噴出させることで該塗料噴射ノズルに対向配置される、該１平面と平行な被印字体表面に該画像と相似形の画像を印字できる印字装置（第２の印字装置）を提供する。

ここで「画像」とは文字、各種マーク、図形、これらの組み合わせ等を指し、「印字」とはかかる画像を書き込むことである。また、「塗料」とは、球体の塗料噴射ノズルから噴出させることができ、それにより該ノズル前方に配置される被印字体に画像を書き込むことができる流動物であり、一般的には塗料と区別されることがあるインクなども含まれる。

本発明に係る第１の印字装置によると、操作部材を駆動することで球体を回動させて塗料噴射ノズルの向きを制御できるとともに該ノズルへ塗料を圧送供給して該ノズルから塗料を直線的に噴射させることができる。

かかる球体の回動は、該球体に突設されたシャフトを動かすことで行え、該シャフトの駆動はその長手方向に移動可能に設けられたスライダを動かすこと行え、該スライダの駆動はこれに球面軸受けを介して回動可能に設けられた操作部材を動かすことで行える。すなわち、操作部材を駆動することで球体を回動させて塗料噴射ノズルの向きを制御できる。
このとき、操作部材を１平面内で印字すべき画像（原画像）に倣って動かし、塗料噴射ノズルから塗料を直線状に噴射させることで、該ノズルの前方に該１平面と平行に配置された被印字体表面に該画像と相似形の画像を印字することができる。
操作部材を１平面内で動かすとき、該操作部材のスライダに対する相対回動中心と前記球体中心との距離が変動するが、この距離変動に応じてスライダがシャフトに沿って移動できるので支障はない。

操作部材の駆動は、手動で行うこともできるし、例えば、操作部材を互いに直交するＸ軸、Ｙ軸方向に駆動できるＸ−Ｙ駆動装置にて駆動することもできる。さらに、該Ｘ−Ｙ駆動装置の動作をコンピュータ等で制御することも可能である。

第１印字装置によると、前記球体の中心と被印字体の印字表面との距離及び（又は）該距離に対する球体中心と前記操作部材との距離を選択することで、原画像と同じサイズの画像の印字、原画像に対し拡大された又は縮小された画像の印字を行える。

例えば、原画像に対し拡大された画像を印字する場合でも、それは球体中心と被印字体の印字表面との距離を球体中心と操作部材との距離より大きくすることで行え、印字装置自体のサイズを大型化する必要はなく、小型のものでも拡大画像の印字が可能であり、しかも、原画像に倣った操作部材の小さい動きで拡大された画像を高速に印字することができる。

本発明に係る第２の印字装置によると、球体支持部材の塗料供給路から塗料溜め凹部へ塗料を圧送することができ、圧送されて該凹部に達した塗料を該凹部に臨んでいる球体の塗料供給口に、さらに該供給口から球体内塗料通路を経て塗料噴射ノズルへ供給し、該ノズルからその前方に配置される被印字体に向け直線的に噴射させることができる。

該球体は球体支持部材の球面受け座に押圧部材で回動可能に押圧された状態にあり、球体中心まわりに回動させることができる。該球体の塗料供給口が支持部材の塗料溜め凹部から逸脱しない範囲で該球体を回動させることで、塗料噴射ノズルによる塗料噴射方向を変更して塗料噴射を行える。

かかる球体の回動は、該球体に突設されたシャフトを動かすことで行え、該シャフトの駆動はその長手方向に移動可能に設けられたスライダを動かすこと行え、該スライダの駆動はこれに球面軸受けを介して回動可能に設けられた操作部材を動かすことで行える。すなわち、操作部材を駆動することで球体を回動させて塗料噴射ノズルの向きを制御できる。

このとき、操作部材（より正確には該操作部材のスライダに対する相対回動中心）を１平面内で印字すべき画像（原画像）に倣って動かし、前記のとおり塗料噴射ノズルから塗料を直線状に噴射させることで、該ノズルの前方に該１平面と平行に配置された被印字体表面に該画像と相似形の画像を印字することができる。

操作部材を１平面内で動かすとき、該操作部材のスライダに対する相対回動中心と前記球体中心との距離が変動するが、この距離変動に応じてスライダがシャフトに沿って移動できるので支障はない。

前記操作部材の駆動は、手動で行うこともできるし、例えば、操作部材を互いに直交するＸ軸、Ｙ軸方向に駆動できるＸ−Ｙ駆動装置にて駆動することもできる。さらに、該Ｘ−Ｙ駆動装置の動作をコンピュータ等で制御することも可能である。

第２印字装置によると、前記球体の中心と被印字体の印字表面との距離及び（又は）該距離に対する球体中心と前記操作部材のスライダに対する相対回動中心との距離を選択することで、原画像と同じサイズの画像の印字、原画像に対し拡大された又は縮小された画像の印字を行える。

例えば、原画像に対し拡大された画像を印字する場合でも、それは球体中心と被印字体の印字表面との距離を球体中心と操作部材のスライダに対する相対回動中心との距離より大きくすることで行え、印字装置自体のサイズを大型化する必要はなく、小型のものでも拡大画像の印字が可能であり、しかも、原画像に倣った操作部材の小さい動きで拡大された画像を高速に印字することができる。

操作部材を１平面内で印字すべき画像に倣って動かし、該１平面と平行に配置された被印字体表面に該画像と相似形の画像を印字するための各部の簡潔な配置関係として、前記塗料噴射ノズルを球体半径方向に塗料を噴射するノズルとし、前記球体の中心、前記塗料噴射ノズル及び前記操作部材の前記スライダに対する回動中心を一直線上に配置し、該ノズルの塗料噴射方向を該直線方向に設定する例を挙げることができる。

前記球体の回動範囲を該球体の塗料供給口が前記塗料溜め凹部に臨む位置から逸脱しない範囲に規制する球体回動規制部を設けてもよい。
前記押圧部材による前記球体の前記球面受け座への押圧は、例えば、該押圧部材に対し該球面受け座の方へ向け偏倚力を付与するバネ力によって行うことができる。
前記球体支持部材は前記塗料溜め凹部に連通する洗浄剤供給路を有していてもよい。

以上説明したように本発明によると、被印字体に各種画像を各種サイズで印字でき、その割りには小型に安価に製作できる印字装置を提供することができる。

以下図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明に係る印字装置の１例の断面図である。
この印字装置は、球体１を備えており、該球体１は球体支持部材２と球体押圧部材３との間に挟着されている。

球体１は、保持ケース４の中空部に位置しており、球体半径方向に塗料を直線状に噴射することができる塗料噴射ノズル１１を備えているとともに該ノズルの塗料噴射方向に対し直交する半径方向に開口する塗料供給口１２を有しており、塗料供給口１２は球体中心Ｃ１を通って直角に屈曲する球体内塗料通路１３を介してノズル１１に連通している。
保持ケース４はノズル１１の前方へ開口（４１）しているとともに反対側の後方へも開口（４２）している。

球体支持部材２は保持ケース４の中空部の下部に固定されており、上方に向けられた平面視（平面から見て）リング形状の球面受け座２１を有しているとともに該球面受け座２１で囲まれた内側に塗料溜め凹部２２を有している。球体１はこの球面受け座２１に球体中心Ｃ１を中心に回動可能に配置されている。受け座２１には塗料漏洩防止のためのオーリング２１１を嵌め込んである。

球体支持部材２は、さらに、塗料溜め凹部２２に連通する塗料供給路２３及び洗浄剤供給路２４を有しており、洗浄剤供給路２４の凹部２２への出口部分には逆止弁Ｖを設けてある。
また、保持ケース４の下部には、該塗料供給路２３に連通する塗料通路４３及び洗浄剤供給路２４に連通する洗浄剤通路４４を形成してある。

押圧部材３は、保持ケース４の上端にボルトＢで固定されたガイド部材５に昇降可能に嵌められている。押圧部材３は下端面が凹球面３１に形成されており、これが球体１に当接している。押圧部材３は上部がスプリング嵌装用軸３２に形成されており、これにコイルスプリング３３が嵌められている。スプリング３３の下端は押圧部材３の段差面３４に当接しており、上端は押しボルト６に当接している。押しボルト６は、ガイド部材５の上端部に螺着されたキャップ部材６０に螺合されている。

スプリング３３は押圧部材３に球体支持部材２の球面受け座２１の方へ向かう偏倚力を付与するもので、押圧部材３はこのバネ力のもとに球体１を回動可能に球面受け座２１へ押圧している。スプリング３３の強さは押しボルト６を回してこれを昇降させることで調整できる。

球体１には、さらに、ノズル１１とは反対側に向けてシャフト７が突設されており、このシャフトにスライダ８が嵌められている。スライダ８はシャフトに沿ってその長手方向に往復動可能に嵌められている。シャフト７はここでは断面円形のもので、スライダ８は自身の円形孔部分で該シャフトに摺動可能に嵌められている。

スライダ８には球面軸受け９０を介して操作部材９が設けられている。操作部材９は球面軸受け９０の作用でスライダ８に対し回動可能であり、その回動中心Ｃ２はここでは球体中心Ｃ１を通るシャフト７の中心軸線上にある。
さらに言えば、この印字装置では、塗料噴射ノズル１１は球体１の半径方向に塗料を噴射するノズルとされており、球体中心Ｃ１、ノズル１１及び操作部材９のスライダ７に対する回動中心Ｃ２が一直線（例えば後述する基準線Ｌ）上に配置されており、ノズル１１の塗料噴射方向が該直線方向に設定されている。

シャフト７の自由端部にはキー溝７１が形成されており、スライダ８に設けたキー８１がこれに摺動可能に嵌まっている。また、図１には図示を省略しているが、球面軸受け９０はより詳細には図２に示すものである。図２（Ａ）は球面軸受け９０をより詳細に示すための該軸受けとその周辺部分の拡大断面図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。

図２に示すように、球面軸受け９０はスライダ８に嵌着された球体部分９１とこれに回動可能に嵌合した凹球面を有する部材９２とを含んでおり、部材９２は操作部材９に保持されている。球体部分９１はその中央部にリング部材９１１を有している。リング部材９１１はその一部に部材外周から内周へ貫通するとともに部材の両側面間にも貫通するスリット９１１Ｓを有しており、スリット９１１Ｓの両内側面はシャフト７の長手方向に沿って延びている。

前記凹球面を有する部材９２にはピンＰが保持されており、該ピンはリング部材９１１のスリット９１１Ｓに嵌まり込んでいる。ピンＰの中心軸線は操作部材９のスライダ８に対する回動中心、すなわちここでは球面軸受け９０の球体部分９１の中心Ｃ２を通っている。
ピンＰがリング部材９１１のスリット９１１Ｓに嵌まっていることで、シャフト７、従って塗料噴射ノズルを有する球体１は、操作部材９に対し独立してシャフト中心軸線まわりに回ることが禁じられている。

回り止め機構はこのような機構に限定されるものではない。例えば、スライダ８とシャフト７相互の回り止め機構部分については、スライダ８のシャフト長手方向に沿う移動を許しつつシャフト７の、従って球体１のシャフト中心軸線まわりの回動を禁ずる機構として、滑りキー機構や、断面多角形のシャフトとこれに回動不能に嵌まるスライダによる機構などを採用することも可能である。

保持ケース４の後部開口４２にはシャフト７に遊嵌する筒状シール部材４３が嵌め込まれており、該シール部材４３の先端部は球体１表面に摺動可能に接触している。後述するように塗料溜め凹部２２に供給される塗料は球体１が球面受け座２１に摺動可能に押圧されていることや、さらには球面受け座２１に嵌め込んだオーリング２１１によっても漏れ止めされるが、かかるシール部材４３によってもシールされる。

以上説明した印字装置によると、図示を省略した塗料圧送供給装置から保持ケース４の塗料通路４３、さらに球体支持部材２の塗料供給通路２３を経て塗料溜め凹部２２へ塗料を圧送することができる。さらに、圧送されて凹部２２に達した塗料を該凹部に臨んでいる球体１の塗料供給口１２に、さらに該供給口から球体内塗料通路１３を経て塗料噴射ノズル１１へ供給し、ノズル１１からその前方に配置される被印字体Ｗに向け直線的に噴射させることができる。

球体１は球体支持部材２の球面受け座２１に押圧部材３で回動可能に押圧された状態にあるから球体中心Ｃ１まわりに回動させることができ、球体１の塗料供給口１２が支持部材２の塗料溜め凹部２２から逸脱しない範囲で該球体を回動させることで、塗料噴射ノズル１１による塗料噴射方向を変更して塗料噴射を行える。

なお、このとき球体１の塗料供給口１２が塗料溜め凹部２２から逸脱しないように、球体回動規制部を設けてもよい。例えばシャフト７の移動範囲をかかる逸脱防止のための範囲に規制する部材７０を設け、これを球体回動規制部としてもよく、操作部材９の移動範囲を規制するものをもって球体回動規制部としてもよい。

かかる球体１の回動は、操作部材９を動かし、この動作をスライダ８及びシャフト７を介して球体１に伝達することで行える。すなわち、操作部材９を駆動することで球体１を回動させて塗料噴射ノズル１１の向きを制御できる。

このとき、操作部材９を１平面Ｓ１内で、従ってまた部材９のスライダ８に対する相対回動中心Ｃ２を１平面Ｓ１内で印字すべき画像（原画像）に倣って動かし、塗料噴射ノズル１１から塗料を直線状に噴射させることで、該ノズルの前方に該１平面Ｓ１と平行に配置された被印字体Ｗの表面Ｓ２に該画像と相似形の画像を印字することができる。

ここでは、かかる１平面の例として、図示のとおり、球体中心Ｃ１、ノズル１１及び操作部材回動中心Ｃ２を結ぶ直線のうち、水平のものを基準線Ｌとし、これに垂直な面Ｓ１を挙げている。

操作部材９を面Ｓ１内で動かすとき、操作部材９のスライダ８に対する相対回動中心Ｃ２と球体中心Ｃ１との距離が変動するが、この距離変動に応じてスライダ８がシャフト７に沿って移動できるので支障はない。

また、操作部材９は面Ｓ１と平行に動かすが、このとき、スライダ８上のキー８１がシャフト７のキー溝７１に嵌まっているとともにピンＰが球面軸受け９０のリング部材スリット９１１Ｓに嵌まってシャフトの中心軸線回りの回動が禁じられているので、球体１がシャフト中心軸線にまわりに回動して球体１の塗料供給口１２が塗料溜め凹部２２から逸脱することはない。

この印字装置によると、基準線Ｌ上における球体中心Ｃ１と被印字体Ｗの印字表面Ｓ２との距離ａ及び（又は）該距離ａに対する球体中心Ｃ１と操作部材９のスライダ８に対する相対回動中心Ｃ２との距離ｂを選択することで、原画像と同じサイズの画像の印字、原画像に対し拡大された又は縮小された画像の印字を行える。

すなわち、ａ＝ｂに設定することで原画像と同サイズ画像を、ａ＞ｂに設定することで原画像に対しａ／ｂの倍率で拡大された画像を、ａ＜ｂに設定することで原画像に対しａ／ｂに縮小された画像を印字することができる。

また、原画像に対し拡大された画像を印字する場合でも、それは距離ａを距離ｂより大きくすることで行え、印字装置自体のサイズを大型化する必要はなく、小型のものでも拡大画像の印字が可能であり、しかも、原画像に倣った操作部材９の小さい動きで拡大された画像を高速に印字することが可能である。

操作部材９の駆動は、手動で行うこともできるし、例えば、操作部材９を互いに直交するＸ軸、Ｙ軸方向に駆動できるＸ−Ｙ駆動装置、或いはラックピニオン機構、ネジ機構、ベルト機構、これらの組み合わせ機構等の各種機構にて駆動することもできる。さらに、該Ｘ−Ｙ駆動装置等の機構の動作をコンピュータ等で制御することも可能である。

印字終了後は、保持ケース４の洗浄剤通路４４及び球体支持部材２の洗浄剤供給路２４から洗浄剤（洗浄液）を供給して印字装置の洗浄を行うことができる。印字中に塗料溜め凹部２２の塗料が洗浄剤供給路２４へ侵入してくることは逆止弁Ｖで阻止される。

本発明に係る印字装置は、金属板、包装用箱、表示ボード、自動車等の車両、記録シート等の各種被印字体に画像を印字（プリント）する作業に利用できる。

本発明に係る印字装置の１例の断面図である。 図２（Ａ）は球面軸受けをより詳細に示すための該軸受けとその周辺部分の拡大断面図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。

符号の説明

１ 球体
１１ 塗料噴射ノズル
１２ 塗料供給口
１３ 塗料通路
Ｃ１ 球体中心
２ 球体支持部材
２１ 球面受け座
２１１ オーリング
２２ 塗料溜め凹部
２３ 塗料供給路
２４ 洗浄剤供給路
Ｖ 逆止弁
３ 押圧部材
３１ 凹球面
３２ スプリング嵌装用軸
３３ コイルスプリング
３４ 段差面
４ 保持ケース
４１、４２ 保持ケース開口
４３ 塗料通路
４４ 洗浄剤通路
４５ シール部材
Ｂ ボルト
５ ガイド部材
６ 押しボルト
６０ キャップ部材
７ シャフト
７１ キー溝
７０ 回動規制部
８ スライダ
８１、８２ キー
９０ 球面軸受け
９１ 球体部分
９１１ リング部材
９１１Ｓ スリット
９２ 凹球面を有する部材
９ 操作部材
Ｐ ピン
Ｃ２ 操作部材の回動中心
Ｌ 直線（基準線）
Ｗ 被印字体
Ｓ１ 操作部材９を動かす１平面
Ｓ２ 被印字体表面
ａ 球体中心Ｃ１と被印字体表面Ｓ２との距離
ｂ 球体中心Ｃ１と操作部材回動中心Ｃ２との距離

Claims (7)

1. 塗料噴射ノズルを有する球体と、
   該球体をその中心まわりに回動可能に保持する球体保持装置と、
   前記塗料噴射ノズルとは反対側で前記球体に突設されたシャフトと、
   前記シャフトにシャフト長手方向に移動可能に設けられたスライダと、
   前記スライダに球面軸受けを介して相対回動可能に設けられた操作部材とを含んでおり、
   該操作部材を１平面内で印字すべき画像に倣って動かし、前記塗料噴射ノズルから塗料を噴出させることで該塗料噴射ノズルに対向配置される、該１平面と平行な被印字体表面に該画像と相似形の画像を印字できることを特徴とする印字装置。
2. 塗料噴射ノズル及び該ノズルに球体内塗料通路を介して連通する塗料供給口を有する球体と、
   該球体を受け支える平面視リング形状の球面受け座、該球面受け座内側の塗料溜め凹部及び該塗料溜め凹部に連通する塗料供給路を有する球体支持部材と、
   前記球体を前記球体支持部材の球面受け座に押圧するための押圧部材と、
   前記塗料噴射ノズルとは反対側で前記球体に突設されたシャフトと、
   前記シャフトにシャフト長手方向に移動可能に設けられたスライダと、
   前記スライダに球面軸受けを介して相対回動可能に設けられた操作部材とを含んでおり、
   前記球体は、塗料供給口を前記球体支持部材の塗料溜め凹部に臨ませて前記球面受け座に配置されているとともに、前記押圧部材にて回動可能に該球面受け座に押圧されており、
   前記操作部材を１平面内で印字すべき画像に倣って動かし、前記塗料噴射ノズルから塗料を噴出させることで該塗料噴射ノズルに対向配置される、該１平面と平行な被印字体表面に該画像と相似形の画像を印字できることを特徴とする印字装置。
3. 前記塗料噴射ノズルは球体半径方向に塗料を噴射できるノズルであり、前記球体の中心、前記塗料噴射ノズル及び前記操作部材の前記スライダに対する回動中心が一直線上に配置されており、該ノズルの塗料噴射方向が該直線方向に設定されている請求項２記載の印字装置。
4. 前記球体の回動範囲を該球体の塗料供給口が前記塗料溜め凹部に臨む位置から逸脱しない範囲に規制する球体回動規制部を備えている請求項２又は３記載の印字装置。
5. 前記押圧部材による前記球体の前記球面受け座への押圧が該押圧部材に対し該球面受け座の方へ向け偏倚力を付与するバネ力によってなされる請求項２、３又は４記載の印字装置。
6. 前記球体支持部材は前記塗料溜め凹部に連通する洗浄剤供給路を有している請求項２から５のいずれかに記載の印字装置。
7. 前記塗料噴射ノズルは球体半径方向に塗料を噴射できるノズルであり、前記球体の中心、前記塗料噴射ノズル及び前記操作部材の前記スライダに対する回動中心が一直線上に配置されており、該ノズルの塗料噴射方向が該直線方向に設定されている請求項１記載の印字装置。