CN105008133A - 印刷系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种印刷技术被呈现用于在以优化的批次传送经过印刷路线/印刷区的多个物体的外表面上进行有效印刷（即，估计具有高分辨率和高精度的生产线）。根据此技术，设置至少一个印刷头单元阵列，其配置用于沿印刷轴线限定至少一条印刷路线，其中所述至少一条印刷路线是闭环通道的大致线性的部段，所述物体沿着所述闭环通道行进。

Description

印刷系统和方法

技术领域

本发明大体属于数字印刷领域，且涉及印刷系统和方法，特别是用于在曲面上的印刷。

背景技术

数字印刷是一种在印刷业中常用的印刷技术，因为其允许按需印刷、短周转期，且甚至允许每次印制时修改图像（可变的数据）。下文中将说明一些开发用于在三维物体表面上进行印刷的技术。

美国专利号7,467,847涉及一种适用于在三维物体的印刷表面上进行印刷的印刷设备。该设备包括具有多个喷嘴的喷墨印刷头，且在印刷期间利用绕旋转轴线的旋转部件和利用线性部件可操作来引起印刷头与物体相对的移动，其中线性部件至少部分沿大致与旋转轴线平行的方向，且其中印刷头的喷嘴节距大于沿喷嘴排方向的待印刷至印刷表面上的栅距。

美国专利号6,769,357涉及一种用于在圆形的两片式容器上进行印刷的数字化控制的容器印刷设备，该设备包括用于在容器上印刷图像的数字印刷头和用于在套准对齐的印刷头前方运输且旋转容器的驱动。

美国专利申请号2010/0295885描述了一种使用印刷头在圆柱状物体上进行印刷的喷墨印刷机，该印刷头定位在行进路线和运输组件上方，该运输组件经配置用于固定沿行进路线轴向对准的物体并相对印刷头定位该物体以及使其相对印刷头旋转。沿行进路线的固化设备被用来发出适宜于固化所沉积流体的能量。

发明内容

本领域中需要一种印刷方法，在通过允许在多个物体上同时印刷使能实现该印刷技术的最大利用（高效）的同时，允许快速执行印刷过程。还要求此类印刷技术来保持相对高的印刷分辨率，带有很高的系统精度（微米），这使得喷墨印刷技术在实际生产线中的使用非常具有挑战性。因此，在这样的技术中通过最大化印刷机的利用来保持高效水平以实施生产运行是必要的。

在上述专利公开（美国7,467,847和美国6,769,357）中，印刷发生在分开的印刷站，且印刷在物体在印刷站之间运输时被中断。这种中断严重减缓了印刷过程。本发明的发明人开发了一种新的印刷技术，其使得能够在从生产线成批进入印刷系统的多个物体的弯曲（和/或平的）表面上进行快速且有效的印刷过程。

本发明旨在通过设置包括多个印刷头单元的印刷头组件快速执行印刷过程，此处印刷头单元布置在沿平移轴线的相对应的多个不同（例如，间隔开的）位置中。特别地，在一些实施例中，在印刷系统中用闭环通道来管理来自生产线的至少一批物体，并在通道上方移动该批物体经过印刷过程的一个或更多个阶段。沿闭环通道的一部分限定有印刷区域，印刷组件可操作地安装在其中用于通过印刷头组件的至少一个印刷头单元阵列在横穿于印刷区域的物体的外表面上进行印刷。

至少一个印刷头单元阵列优选配置成沿印刷轴线限定至少一条印刷路线，用于在通过印刷头组件的印刷头单元在该批物体的外表面上方进行印刷的同时，使该批物体沿着印刷路线前进。印刷头组件可以包括若干个印刷头单元的阵列，每一个都配置成沿印刷轴线限定至少一条印刷路线，且其可以用于使额外的批次的物体沿着印刷路线传送用于在物体上进行印刷。例如且不是限制性的，每个印刷头阵列都可以包括一列或更多列对准的印刷头单元，其中每列中的印刷头单元具有限定每列印刷头单元的特定取向的预定倾斜，以由此将它们的印刷元件（例如，用于喷射材料组分的喷嘴、标记器、雕刻工具、激光标记器、涂料标记器）指向由该阵列所覆盖的特定的印刷路径。

通道可以包括输送系统，所述输送系统配置成沿该通道输送一批物体并将物体传送经过通道的适用于执行系统的各种功能的一个或更多个区域。可以在输送系统中使用一个或更多个支撑平台（此文中也称为支架）来在通道上方平移一批物体。在一些实施例中，每个支撑平台配置成装载有来自生产线的至少一批物体且使物体在通道上方滑动经过通道的用于加工和处理的一个或更多个区域。支撑平台可以配置成保持装载到该支撑平台的一批物体且相对于由印刷头组件限定的一个或更多个印刷路线对准，以及以能控制的方式使由平台运载的物体只要经过通道的特定区域（例如印刷区域）则旋转。

通道可以包括装载和卸载区，其配置来接收一个或更多个这样的一批物体，以及在完成印刷（通常需要在通道上方行进单个环路）之后从其移除物体。还可以在通道的一部分上限定涂底（priming）区，通常在装载区的上游，其中被装载物体的表面区域在此经历用于印刷工艺而预备物体的表面区域的预处理工艺。通道可以进一步包括固化区域，通常在印刷区域的上游，其中从印刷区域出来的物体经历固化工艺（例如，紫外线-UV）以使应用至物体外表面的材料组分固化。

在一些实施例中，印刷头单元在平移轴线上的投影落在平移轴线的不同部分。在此设置中，输送系统使物体与印刷头单元之间发生相对运动。相对运动提供（i）为了将物体表面的期望区域带到期望的印刷头单元附近而围绕平移轴线的旋转运动以及（ii）将物体从其中一个印刷头单元带到连续的印刷头单元所需要的沿平移轴线的平移运动。这使得两个或更多个印刷头单元能同时在同个物体上印刷。在本申请的技术中，在物体在印刷头单元组之间运动的同时可在物体上进行印刷。以此方式，印刷工艺得以加速，且能实现高的印刷产量。额外地，印刷系统的构型通过将依次的物体暴露于印刷头单元阵列而同时在一个以上的物体上进行同步印刷。还需注意的是，印刷头单元阵列适宜于在有多种直径的长物体上进行印刷。

印刷可以连续实施（连续印刷）或以分离的步骤实施（分步式印刷）。如果印刷是连续的，物体与印刷头单元之间的相对运动包括同时进行的沿平移轴线的平移和围绕平移轴线的旋转。以此方式，在物体表面上的图像数据印刷沿大致螺旋路径进行。如果印刷以分离的步骤进行，则物体与印刷头之间的相对平移将物体的期望区域带入一个或更多个组的附近。平移停止，且进行相对旋转，以便能够在物体表面上进行周向印刷。

在一些实施例中，印刷头组件包括多组印刷头。每组包括至少两个印刷头单元，其布置在沿围绕所述平移轴线的弯曲路径的不同位置处且包围平移轴线的各自区域。

因此，本申请的一些实施例的一个方面涉及一种配置用于在容积物体的弯曲外表面上进行印刷的印刷系统。系统包括输送系统和印刷头组件。输送系统配置用于沿平移轴线在物体与印刷头组件之间进行相对平移，以及用于围绕平移轴线在物体与印刷头组件之间进行相对旋转。印刷头组件包括多个印刷头单元，其布置成使得不同印刷头单元在平移轴线上的投影落在平移轴线的不同部分上，印刷头单元中的每一个都具有至少一个喷嘴和/或喷射孔（本文中也称为印刷元件）用于喷射材料组分至物体表面。

在一个变型中，印刷头组件还包括另外的印刷头单元，使得印刷头单元布置成多组，至少一组包括印刷头单元中的至少两个布置成沿着围绕平移轴线的弯曲路径，且每组包围平移轴线的各自区域。

在另一个变型中，印刷系统包括控制单元，其配置成操作输送系统来进行所述平移和旋转，以及根据预定的模式来操作印刷头单元中的至少一些。

控制单元可以配置成操作输送系统和印刷头单元中的至少一些，从而通过至少两个印刷头单元在物体表面上进行图像数据的同时印刷，每个印刷头单元均属于各自的组。

可选地，控制单元配置成操作输送系统和印刷头单元中的至少一些，从而通过单个印刷头单元的不同印刷元件在物体表面上进行图像数据的同时印刷。

控制单元可以配置成操作输送系统和印刷头单元中的至少一些，从而通过属于单个组的至少两个印刷头单元在物体表面上进行图像数据的同时印刷。

在一个变型中，输送系统配置用于沿平移轴线移动物体。在另一个变型中，输送系统配置用于沿平移轴线移动印刷头组件。在再另一个变型中，输送系统配置用于绕平移轴线旋转物体。在另一个变型中，输送系统配置用于绕平移轴线旋转印刷头组件。

在一些实施例中，控制单元配置成操作输送系统以步进式方式进行平移，以及至少在其中不发生平移的时间间隔期间进行旋转，并且在其中不发生平移但发生旋转的时间间隔期间来操作印刷头单元中的至少一些来执行印刷。

在一些实施例中，控制单元配置用于在操作印刷头单元中的至少一些来进行印刷的同时，操作输送系统来同时执行平移和旋转，使得沿至少一个大致螺旋路径在物体表面上实施图像数据的连续印刷。

在一个变型中，所述输送系统还配置用于进行物体与印刷头组件之间沿大致垂直于平移轴线的一个或更多个径向轴线的相对运动，以便在所述至少一个印刷头单元在所述表面上印刷数据的同时，在至少一个印刷头单元与物体表面之间保持期望的距离。

在另一个变型中，输送系统配置用于移动至少一个印刷头单元的位置以朝向平移轴线和远离平移轴线移动。

在又另一变型中，输送系统配置用于且能够操作来在操作印刷头组件以印刷图像数据之前使所述印刷头单元中的所述至少一个的位置相对于平移轴线移动。

在另一个变型中，输送系统配置用于且能够操作用于在图像数据的印刷期间使所述至少一个印刷头单元的位置相对于平移轴线移动。

在又另一变型中，输送系统配置用于且能够操作来操作所述位移以调整所述至少一个印刷头单元的位置以与经历所述印刷的物体的表面形状一致。

在本发明的一些实施例中，控制单元配置来操作所述至少一个印刷头单元的在所述至少一个印刷头单元的不工作的被动位置与工作的主动位置之间的所述位移。

在一个变型中，同组的印刷头单元配置用于喷射相同颜色的材料组分。在另一个变型中，每一组印刷头单元配置用于喷射各自颜色的材料组分。

在又另一变型中，印刷系统包括至少一个固化单元，其配置用于固化由任意印刷头单元喷射在物体外表面上的材料组分，该固化单元位于沿着最后一个印刷头单元的平移轴线的下游处。

在另一个变型中，印刷系统包括至少一个涂底单元，其配置用于在物体表面的至少一个位置涂底以接纳待由至少一个印刷头单元所喷射的组分，该涂底单元位于沿着所述印刷头单元中的最后一个的平移轴线的上游处。在又另一个变型中，印刷系统包括位于属于同一组的印刷头单元之间的至少第二固化单元。可选地，印刷系统包括位于属于同一组的印刷头单元之间的至少第二涂底单元。

在一个变型中，至少一组的印刷头单元的沿平移轴线的投影落在平移轴线的单个区域上。在另一个变型中，至少一组的印刷头单元错开布置，使得至少一组中的至少两个印刷头单元的沿平移轴线的投影落在平移轴线的不同区域上。在又另一个变型中，不同印刷头单元配置用于在物体表面的区域上喷射各自的材料组分，使得物体表面上的各组分的结合形成所期望的组分。

在另一个变型中，至少一个印刷头单元的连续印刷元件（例如，喷嘴和/或喷射孔）配置用于在物体表面的区域上喷射各自的组分，使得物体表面上的各组分的结合形成所期望的组分。

可选地，各组分的结合包括各组分之间的混合与各组分之间的化学反应中的至少一个。

在又另一方面，提供了一种用于在生产线上行进的物体的外表面进行印刷的印刷系统。系统可以包括一个或更多个印刷头组件，该印刷头组件包括印刷头单元阵列，该印刷头单元阵列配置来限定沿印刷轴线的至少一条印刷路线，印刷头单元布置成沿着该至少一条印刷路线间隔开的关系，印刷头单元中的每一个都具有至少一个印刷元件（例如，包括用于喷射材料组分的喷嘴、标记器、雕刻工具、激光标记器和涂料标记器中的至少一个），用于在相对于印刷头组件移动的同时，在连续与至少一个印刷元件对准的物体的各部分上进行印刷。输送系统用于沿大体输送方向以连续方式移动至少一批物体经过所述至少一条印刷路线，该输送系统包括闭环通道，所述至少一条印刷路线大致是所述闭环通道的线性部段。

系统可以包括用于分别支撑至少一批物体的支撑平台。支撑平台可安装在输送系统上，用于沿大体输送方向使物体移动经过至少一条印刷路线，并且配置用于在物体沿印刷路线移动的同时使其围绕印刷轴线旋转。

在可能的实施例中，印刷头组件包括至少一个额外的印刷头单元阵列，使得至少一个额外的印刷头阵列的印刷单元顺着沿沿印刷轴线的至少一条额外的印刷路线布置，且至少两个阵列中每一个中的至少两个印刷单元沿横穿印刷轴线的轴线间隔开。因此，支撑平台可以配置成支撑至少一批额外的物体并且使其在输送系统上沿着大体输送方向移动经过至少一条额外的印刷路线。例如且非限制性的，至少两个阵列的印刷头单元可以布置在共同的平面中使得每个印刷头单元阵列限定各自的印刷路线，此时输送系统和支撑平台配置用于沿由各自的至少两个印刷头单元阵列所覆盖的至少两条印刷路线同时移动至少两批物体。

在一些实施例中，使用控制单元来操作输送系统以执行沿大体输送方向的平移运动，操作支撑平台以执行旋转运动，以及操作印刷头单元中的一些来在至少一批物体中的物体上同时进行印刷。控制单元可以配置成操作支撑平台来执行旋转运动。

在一些实施例中，控制单元配置成操作输送系统来以步进式方式沿大体输送方向执行平移运动，以及操作支撑平台来至少在不发生平移运动的时间间隔期间执行旋转，以及在不发生平移但发生旋转的时间间隔期间操作印刷头单元中的至少一些来执行印刷。

可选地，控制单元可以配置用于在操作印刷头单元中的至少一些来进行印刷的同时，操作输送系统和支撑平台来同时执行平移和旋转，使得沿螺旋路径在一批物体中的物体的表面上实施大致连续的图像数据印刷。

在一个变型中，控制单元配置成操作输送系统和印刷头单元中的至少一些，从而通过属于不同印刷头单元阵列的至少两个印刷头单元在物体的表面上同时进行图像数据的印刷。

在一些实施例中，控制单元配置用于且能够操作来使至少一个印刷头单元和与该至少一个印刷头单元对准的物体表面之间的距离发生改变，以由此调整至少一个印刷头单元的位置来与物体表面的形状一致。

在可能的实施例中，可以安装印刷头单元用于沿径向轴线或者大致与印刷轴线垂直的一个或更多个轴线的运动。

可选地，控制单元配置成选择性使一个或更多个印刷头单元在其的不工作被动状态与工作主动状态之间以及在其的不同工作状态之间转换。

在一些可能的实施例中，控制单元配置成根据由支撑平台沿印刷路线所运载的物体的角位置和线性位置，产生用于印刷元件的同步操作的虚拟信号。更具体地，使用虚拟信号以使支架的位置和由印刷区中的支架所运载的物体的角位置同步，以及在根据虚拟信号调整支架的位置和物体的角取向之后，操作印刷头来将预定图案应用到物体的表面。

在又另一方面，提供了一种在来自生产线的物体的外表面上进行印刷的方法，该方法包括：使至少一批所述物体传送经过印刷路线，该印刷路线包括沿印刷轴线布置的至少一个印刷头单元阵列；接收数据，该数据指示经过印刷路线的一批物体的定位以及指示该批物体中每个物体的角取向；基于所接收到的数据，确定物体面对至少一个印刷头单元阵列的表面区域，以及确定由各自印刷头单元在表面区域上应用的一个或更多个印刷图案；以及操作印刷头单元阵列来通过各自的印刷头单元在表面区域上应用一个或更多个图案。

方法可以包括在一个或更多个图案的应用期间，使物体旋转经过印刷路线。可选地，在一个或更多个图案的应用期间，该批物体沿至少一条印刷路线前进。在一些实施例中，在将该批物体传送经过印刷路线之前，应用预处理工艺至该批物体的表面区域。在将该批物体传送经过印刷路线之前，还可应用固化工艺至该批物体的表面区域。

方法还可以包括根据行进经过印刷路线的物体的角位置和线性位置，产生用于同步印刷头单元操作的虚拟信号。

附图说明

为了更好地理解本文中所公开的主题以及示例如何在实践中实施它，将参照附图且仅以非限制性示例的方式对实施例进行说明，其中：

图1示意性地图示采用闭环通道来使物体沿其平移的一些可能的实施例的印刷系统；

图2A和图2B是图示根据一些实施例的印刷头组件的不同示例的示意图，其包括沿平移轴线定位于连续位置处的多个印刷头单元；

图3A和图3B是图示根据一些可能的实施例的单个印刷头单元上的印刷元件的可能的布置的示意图；

图4A和图4B是图示根据一些可能的实施例的印刷阵列的不同视图的示意图，其包括沿平移轴线位于连续位置处的多组印刷头单元；

图5A和图5B是例示根据一些可能的实施例的使用输送系统的示意图；

图6A和图6B是图示一些可能的实施例的示意图，其中印刷头单元能以可控制的方式移动；

图7A和图7B是例示可能的实施例的示意图，其中印刷头单元在物体旋转之前和旋转期间能以可控制的方式移动来适应物体的形状；

图8A是例示一些实施例的示意图，其中属于同一组的印刷头单元定位在沿平移轴线的相同位置处；

图8B是例示一些实施例的示意图，其中属于同一组的印刷头单元错开布置，定位在沿平移轴线的不同位置处；

图9A是例示一些实施例的示意图，其中至少一个固化/定影站（curing/fixing station）位于印刷单元组件端部在最后一组印刷头单元下游处和/或其中至少一个涂底/预处理站位于印刷第一组件起点在第一组印刷头单元上游处；

图9B是例示一些实施例的示意图，其中至少一个固化/定影站和/或涂底/预处理站位于连续的两组印刷头单元之间；

图9C是例示一些实施例的示意图，其中多个固化/定影站和/或涂底/预处理站沿平移轴线一个接一个地定位；

图9D是例示一些实施例的示意图，其中至少一个固化/定影站和/或涂底/预处理站位于同一组的印刷头单元之间；

图10A至图10C是图示一些实施例的示意图，其中，第一和第二组分分别通过第一组和第二组的印刷头单元喷射在物体表面的相同位置上，以便于使用由第一和第二组分的结合所形成的第三组分来印刷该位置；

图11A至图11C是图示一些实施例的示意图，其中，第一和第二组分通过属于单个印刷头单元的不同喷嘴喷射在物体表面的相同位置上，以便于使用由第一和第二组分的结合所形成的第三组分来印刷该位置；

图12A至图12C是图示一些实施例的示意图，其中，第一和第二组分分别通过同一组的第一和第二印刷头单元喷射在物体表面的相同位置上，以便于使用由第一和第二组分的结合所形成的第三组分来印刷该位置；

图13A和图13B是例示可能的实施例的示意图，其中，属于不同组的印刷单元位于平移轴线周围的相同位置处，并且安排成行/成列。

图14是图示根据一些可能的实施例以根据一种或更多种输入数据来控制输送系统和印刷头组件的可使用的控制单元的框图；

图15示意性地图示根据一些可能的实施例的输送系统；

图16A和图16B示意性地图示根据一些可能的实施例的以阵列形式的印刷头组件的布置；

图17示意性地图示支架和安装在支架上的芯轴（mandrel）的布置，其配置用于将待印刷物体保持在输送系统上以及使其在输送系统上方平移和旋转；

图18示意性地图示装载有多个待印刷物体的支架正进入系统的印刷区；

图19示意性地图示在附接至横穿印刷区的三个不同的支架的多个物体上的同时印刷；

图20示意性地图示根据一些可能的实施例的芯轴布置；以及

图21A至图21C示意性图示能在一些可能的实施例中可使用的可能的控制方案。

具体实施方式

以下参照附图的图1至图20对本发明的各实施例进行说明，这在所有方面都被认为仅仅是说明性的，且不以任何方式限制本发明。附图中所示出的元件不一定是按比例的，而是重点在于清楚说明本发明的原理。在不偏离本文中所述的必要特征的情况下，本发明可以设置成其它特定形式和实施例中。

图1示意性地图示根据一些可能的实施例的印刷系统17，该印刷系统17采用闭环通道10（例如，椭圆轨道）来顺着闭环通道10朝设置在通道10中的印刷区12z平移待印刷物体（未示出），且该印刷系统17包括一个或更多个印刷头组件100（例如，包括各种颜色的印刷头）。此非限制性示例中的印刷系统17包括配置用于从生产线自动装载多个待印刷物体的装载区306l。装载区306l可以包括装载单元，该装载单元采用独立控制器和一个或更多个传感器、马达机构和气动元件，且配置来为了定时、监控和管理装载过程而将所检测的传感器数据与印刷系统17的控制单元300通信。在一些实施例中，装载单元配置来以相同的准确性指数（使用于为了在物体表面上标记印刷起点，例如在其中物体具有预先标记或盖取向的情况下）将一批物体装载到系统的通道。

在一些实施例中，装载的物体被装到多个支架C₁，C₂，C₃……C_n-1，C_n（本文中还被称作支撑平台或支架C_i），其用于在通道10上方的连续运动且用于根据支架Ci的操作状态（例如，速度、位置、误差等）来将数据与控制单元300通信。如下文详细说明的，支架Ci可以配置用于同步地，或者间歇地，或者以独立控制的方式使支架C_i沿着通道10移动，且当物体在预处理单元204（还被称作涂底站）中被处理和/或在印刷区12z中进行印刷之前、印刷期间或印刷之后被处理/涂覆/涂底时，该支架C_i配置用于同步地，或者间歇地，或者以独立控制的方式使装到支架C_i的物体移动和旋转（例如，使用可旋转芯轴，未在图1中示出）。

可以用尺寸检测单元13在通道10中确定装载区306l处所接收的物体的尺寸（几何大小和形状）以及将尺寸数据传送至控制单元300。接收自尺寸检测单元13的尺寸数据通过控制单元300进行处理和分析，并且使用其调整印刷头组件100的印刷头单元的位置并且警报任何可能的碰撞情况。

预处理单元204还可以设置在通道10中来向沿着通道10移动的物体表面应用预处理过程（例如，等离子、电晕和/或火焰处理以提高油墨至容器的粘附性并且使所引入的印刷/涂敷产生表面均一性）。因此，控制单元300可以配置来根据接收自尺寸检测单元13的尺寸数据调整预处理单元204的操作。如图1所例示的，印刷头组件100可以配置来容纳多个支架C_i（在此示例中示出了三个支架C₁、C₂、C₃），并且在装在每个支架上的物体的表面上同时进行印刷。

离开印刷区12z的物体可以沿着通道10的包括固化单元202的部分移动。固化单元202可以通过控制单元300来操作，并且配置来通过对应用至物体表面的一层或更多层组分进行固化（例如，采用紫外线/UV油墨固化工艺或任何其它定影或干燥工艺例如IR、电子束、化学反应等诸如此类的）来结束印刷过程。可以进一步用图像检查单元16来收集能够指示应用于离开印刷区12z和/固化单元202中的物体的颜色、图案（例如印刷套准（print registration）、诊断、缺失的喷嘴、图像完整性）的数据（例如，图像数据）。印刷以及可选地固化和/或检查过程完成之后，为了从印刷系统17自动移除，物体可以朝着卸载区306u在通道10上方前进。卸载区306u可以包括卸载单元，其采用独立的控制器以及一个或更多个传感器单元、马达机构和气动元件，并且配置来为了监测和管理卸载过程将传感器数据与印刷系统17的控制单元300通信。

图2A和图2B是图示本公开的印刷头组件100的不同示例的示意图，其包括沿平移轴线位于连续位置的多个印刷头单元。

在图2A的示例中，印刷头单元102a、104a、106a、108a布置成使得不同印刷头单元在平移轴线上的投影落在平移轴线110的不同部分上（沿印刷轴线），并且放置在围绕平移轴线110的各个（角度）的位置。在图2B的示例中，印刷头单元102a、104a、106a、108a布置成使得不同印刷头单元在平移轴线上的投影落在平移轴线110的不同部分上，并且定位在围绕平移轴线110的相同（角度）的位置处，以形成大致与平移轴线110平行的一排印刷头单元。

在此非限制性示例中，平移轴线110大体与物体101的轴线相对应，且沿着该轴线物体101与印刷头组件100之间可以发生各自的平移。此外，物体101与印刷头组件100之间可以围绕平移轴线100发生相对旋转。平移和旋转运动的细节将稍后在下文讨论。

现在参照图3A和图3B，其示意性地图示根据一些可能的实施例，单个印刷头单元上的印刷元件130（例如，喷嘴或喷射孔）的可能的布置。

如图3A/3B所例示的，印刷头单元可以包括一个或更多个喷嘴或喷射孔（通常标为130），其配置用于使能将材料组分喷射到物体101的表面。材料组分可以是流体（在喷墨印刷、以及塑料喷射或/和印刷的情况下）和/或固体（例如，在激光印刷情况下的粉末）。术语“印刷”此文中是指包括任何类型的将材料喷射到物体表面和/或在物体表面上雕刻或标记点、线或图案。因此，印刷包括例如通过将材料喷射在物体表面上，在物体上雕刻和/或应用标记来改变物体的颜色、形状或质地。例如且不是限制性的，印刷头单元可以包括一个或更多个标记器（例如，雕刻工具、激光标记器、涂料标记器以及诸如此类的），其配置来在横穿印刷区12z的物体外表面上应用可见的和/或不可见的（即，功能性的，例如电荷）标记。

图3A例示印刷头单元104a和106a的印刷元件的不同构型。从侧面显示印刷头单元104a和106a与平移轴线平行。印刷头单元104a包括多个印刷元件130（例如，四个），沿平移轴线在连续位置设成一排。此非限制性示例中的印刷头单元106a包括单个的印刷元件130，如本领域中用于喷射塑料组分所通常使用的。

图3B例示设置在印刷头单元102a中的印刷元件的可能构型。图3B图示印刷头单元102a的前视图（与平移轴线110垂直）。在此非限制性示例中，印刷头单元102a包括一列印刷元件130，设置成与平移轴线110垂直的直线。可选地，不是所有印刷元件130都与物体表面垂直。在图3B的示例中，印刷元件与物体表面垂直，即配置用于沿垂直于物体表面的喷射路径喷射材料组分。另一方面，位于中央印刷元件侧面的外侧印刷元件相对于物体表面倾斜。

可选地，本发明中所用的印刷头单元能够包括多行或多列印刷元件，它们形成限定印刷头组件面对物体的表面的二维阵列。印刷头组件可以配置成任意形状，例如但不限于矩形、平行四边形等等。现在参照图4A和图4B，其示意性地图示本公开的印刷系统200的不同视图。在图4A中示出了透视图，而图4B中示出了前视图。印刷系统200配置用于在物体101的弯曲外表面上印刷图像/图案，并且包括具有多个印刷头单元的印刷头组件100以及配置用于使物体101和/或印刷头单元移动的输送系统（在图5A和图15中标示为302）。可选地，系统200包括配置用于控制输送系统302和印刷头单元操作的控制单元（在图1和图21A中标示为300）。物体弯曲的表面可以是圆形、卵形、椭圆形等。

在一些实施例中，如上所述的，每个印刷头单元包括一个或更多个印刷元件，例如其配置用于在物体101的外表面上喷射/应用材料组分（例如油墨、粉末、固化流体、定影流体、预处理流体、涂覆流体和/或一种或多种用于产生第三流体的组分和/或当喷射时为流体的任意固体/气体材料）。印刷头组件100可以设计成图2A和图2B中所描述的印刷头组件，或者如现在即将说明的，设计成印刷头单元在其中被布置成组的印刷头组件100。

在图4A和图4B所示的示例中，每一组的印刷头单元布置成沿围绕平移轴线的弯曲路径，且每组包围平移轴线110的各自的区域。因此，印刷头单元102a、102b和102c属于第一组102。印刷头单元104a、104b和104c（见图13）属于第二组104。印刷头单元106a、106b和106c属于第三组106。印刷头单元108a、108b和108c属于第四组108。组102、104和106沿平移轴线位于各自的位置处。

输送系统302配置用于使物体101和/或印刷头组件100移动，使得物体101的预期部分在预期时间被带到预期的印刷头单元附近。以此方式，能够在物体外表面上实施印刷。输送器配置用于使得在物体101与印刷头组件之间能有至少两种相对运动：（i）沿着或平行于平移轴线110的平移运动；（ii）绕平移轴线110的旋转。以此方式，物体101外表面上任意点能被带到任意印刷头单元的附近。可选地，沿大致与平移轴线垂直的一个或更多个径向（或平面）轴线存在第三种相对运动。此第三种运动可以是以便于在至少一个印刷头单元与物体表面之间保持期望的距离所必需的。

在一些实施例中，控制单元（300）是电子单元，其配置用于从支架的运动编码器向组件100中的印刷头单元以及向输送系统302传递或传输一种或更多种信号。可替代地，来自运动编码器的信号直接传输给印刷头组件，其中基于接收自控制单元300的信号，它们由每个印刷头单元转译成印刷指令。因此，从其中一个支架编码器向印刷头组件100传递的位置控制信号可以由控制单元（300）使用来指示单个印刷头单元在特定时间从一个或更多个印刷元件（例如，喷嘴/喷射孔）喷射它们各自的材料组分。控制单元300进一步向输送系统302生成控制信号，以指示输送系统302根据所需图案使物体101和/或印刷头组件100移动（即平移和/或旋转）。控制单元300因此使印刷头单元的操作与物体101和印刷头组件100之间的相对运动同步，以便于在物体上产生期望的印刷图案且由此在物体外表面上印刷期望的图像。

印刷头单元组沿平移轴线110设定，使得在物体101与印刷头组件100之间相对运动期间，物体101被连续带入不同印刷头单元或印刷头单元组的附近。此外，在这种运动的至少一些阶段期间，物体101的不同部分可以位于属于至少两个连续的组的印刷头单元或沿平移轴线110位于连续位置的印刷头单元的附近。以此方式，物体的外表面可以由属于不同组的印刷头单元或沿平移轴线110位于连续位置的印刷头单元同时印刷。可选地，单个印刷单元的不同印刷元件可以同时在两个不同的物体上印刷。如上所述，此特征使得系统200能够在优化印刷头的使用的同时，在一个或更多个物体上实施印刷，由此实现能够提供高的物体吞吐量的高效系统。如图4A中所例示的，在一定时间周期期间，物体101位于第一组（其包括印刷头单元102a、102b和102c）和第二组（其包括印刷头单元104a、104b和104c）的附近。

除了提高在一个或更多个物体上的印刷吞吐量之外，系统200的结构使得还能够同时在多个物体101上进行印刷。为了此目的，物体101一个接一个地供给进入系统200，输送系统302使物体101和/或印刷头单元的组件100移动（即，平移和/或旋转），使得每个物体101都能通过不在另一物体上进行印刷的印刷头单元的某些部分进行印刷。例如，在图4A中，物体101在第一和第二组的附近（虽然在实际中，如果物体与印刷头以及印刷头之间沿平移轴线的距离相比足够长，则物体能通过两组以上的组来进行印刷）。如果没有其它物体存在，第三组的印刷头单元（106a、106b和106c）和第四组的印刷头单元（108a、108b和108c）是不工作的。然而，如果第二个物体进入到系统200并移动到第一和/或第二组的印刷头附近，第一个物体将被移动到第二和/或第三组的附近。以此方式，至少某些后者组（第二和第三组）的印刷头将能在第一个物体上印刷图像，且前者组（第一和第二组）的印刷头单元将能在第二个物体上印刷图像。

当在所有印刷头单元下方都有正由印刷头单元印刷的物体时，则认为印刷系统是被充分利用的。为此目的，印刷区中物体之间的任何间隙都被视为降低效率，因此需要最小化物体之间的间隙。

如图4中能够看到的，每一组的印刷头单元都设定在平移轴线110周围，从而与物体外表面之间保持期望的距离。印刷头单元可以设置成间隔布置，或者可以彼此相邻。属于同一组的连续印刷头单元之间的距离可以彼此相等或彼此不同。此外，在一组内，印刷头单元可以设定成围绕物体外表面，使得不同印刷头单元与物体外表面之间的距离彼此相等，或者使得每个印刷头单元具有离物体外表面的各自的距离。印刷头单元与物体外表面之间的距离取决于所使用的印刷头单元的类型以及组分，并选择使得印刷头单元以期望的方式传送它们的组分。应该注意到的是，通过印刷头单元喷出的组分可以是化学材料、材料的化学化合物和/或材料与/或化合物之间的混合物。

在本发明的一些实施例中，通过不同印刷头单元或印刷头单元的不同印刷元件130在物体外表面上的印刷可以是为了产生事先没有印刷过的新路径的目的来实施。可选地，有些印刷可以沿着或靠近已有印刷路线来实施。可以使用靠近两条其它路径或两条路径之间印刷的路径来达到预先确定的分辨率。可以使用沿已有路径印刷的路径通过增加更多点以产生更密集的螺旋路径来完成已有路径的分辨率。此外，可以使用沿已有路径印刷路径来在不同印刷元件之间产生冗余，即，如果一个印刷元件未工作，则第二个印刷元件印刷期望数据的一部分（例如50%）。可选地，在其中一个印刷元件停止操作的情况下，能够控制单元以使第二个印刷元件能够印刷最初期望由第一个印刷元件印刷的数据。这可以例如通过控制（例如，减缓）减慢物体101和/或印刷头阵列的运动（平移和/或旋转），或者通过控制第二个印刷元件以喷射更多油墨来完成。可选地，属于同一组的印刷头单元配置用于向物体表面喷射单个颜色的油墨，而不同组的印刷头单元配置用于向物体表面喷射各自的颜色。可替代地，属于同一组的不同印刷头单元配置用于喷射不同颜色的油墨。

应当注意到的是，虽然在上述图中显示每组包括三个印刷头单元，但是各组可以具有任意数量的印刷头单元，例如一个、两个、四个等等。此外，虽然上述图显示存在四个组，但是本发明的系统中可以包括任意数量的组。额外地，上述图中的印刷头单元显示出比物体101的长度更短。事实可以并不如此，例如在一些情况下，印刷头单元可以与物体一样长，或者甚至更长。

系统200能够用来根据两种不同的印刷顺序在物体101上印刷：连续印刷和步进印刷（step printing）或其的任意组合。在连续印刷中，当物体101与印刷头布置100之间的相对运动包括沿着或平行于平移轴线110的平移运动和绕平移轴线110的旋转运动时，印刷发生在物体101与印刷头布置100之间的相对运动期间。在这种印刷中，图像数据沿大致螺旋路径印刷在物体表面上。

在步进印刷中，物体与印刷头之间的相对平移将物体表面的期望区域带到一个或更多个印刷头组或沿平移轴线位于连续位置处的印刷头单元的附近。平移停止，而开始进行相对旋转。在旋转期间，印刷头单元在物体表面上实施周向印刷。在实施印刷之后，重新开始相对平移来将物体表面的一个或更多个额外的期望区域带到一个或更多个印刷头组的附近。可以在平移期间保持旋转，或者至少在平移的部分过程中断。

步进可以是小的步进，此时发生平移是为了将物体101的期望区域从单个印刷头单元的一个印刷元件130移动到依次的印刷元件130，或者可以是更大的步进，此时发生平移是为了将物体的期望区域沿平移轴线110从第一个印刷头单元向连续的印刷头单元（例如，属于不同组的）移动。在一些实施例中，步进可以大到足以将物体101的期望区域从第一印刷头单元平移到第二印刷头单元，同时跳过一个或更多个中间的印刷头单元。

在步进印刷中，周向印刷可以通过触发器来激活，触发器确认物体101的期望区域已经平移了期望的距离。此触发器可以是定位编码器信号和/或指示信号，它在平移期间是激活的，且当没有平移发生时是未激活的。已知期望印刷头单元及其印刷元件130（沿平移轴线）的平移速度和位置时，能够计算物体101的期望区域暴露至期望印刷头单元及其印刷元件130的时间点。由此，当触发器被定位编码器和/或指示信号激活时，进行印刷的指令根据编码器位置信号被送到例如期望的印刷头单元和/或印刷元件130。可替代地，触发器可以通过位于物体101一侧上的光检测器和位于物体101的第二侧上的对应的光发射器来激活。当物体101遮蔽光检测器且来自光发射器的光无法到达光检测器时，则认为物体表面的期望区域已平移了期望的量。

可选地，当物体表面的一定区域到达与期望的印刷头单元或印刷元件130的周向坐标对应的期望的周向坐标时，对该区域的周向坐标进行监控（例如，通过已知的旋转速度和已知的物体半径进行计算），并且激活第二触发器。在一个变型中，在平移停止后，实施相对旋转以将物体表面上的期望区域暴露至期望的印刷头单元或印刷元件130，然后仅在此时进行印刷（喷射材料组分）。在另一个变型中，不使用第二触发器，且当平移停止时，物体表面的期望区域暴露至不同的印刷头单元或印刷元件130。由于期望区域的周向坐标是已知的控制单元能够指示不同的印刷头单元或印刷元件130，来影响在期望区域上进行期望的印刷。最后这种变型对于减少物体印刷中的延迟是有用的。可能的印刷模式可以包括在不同时间实施的连续印刷和步进印刷两者。

应当注意到，平移轴线110在图中示为直线。其可并不一定如此。实际上，平移轴线可以是曲线，或者可以具有笔直部分和曲线部分。

现在参照图5A和图5B，其例示包括在一些实施例中的印刷系统中的输送系统302。在图5A所示的非限制性示例中，输送系统302配置用于移动物体101，而在图5B中，输送系统302配置用于移动印刷头组件100。

在图5A所示的非限制性示例中，系统200的输送系统302包括与物体101的端部连接的物体固定器150。在一个变型中，物体固定器使物体101沿平移轴线101移动，以及使物体绕平移轴线101旋转。平移和旋转可以同时或者不同时，取决于期望的印刷方式。可选地，输送系统302包括输送带152，其配置用于使物体101沿平移轴线101移动（如由双箭头154所示），而物体固定器的功能限于旋转物体101（如由箭头156所示）。

输送带152可以是通过运动系统（例如电动马达、线性马达系统、结合来形成路径的多个线性马达系统、磁力线性系统或者空气压力流系统）来被移动的带。在处理多个物体的情况下，每一个物体都可以分开地被一个或更多个物体固定器处理。情况可以是在沿平移轴线110的不同位置处，每个物体101都被控制以不同方式（例如，以不同速度）沿平移轴线110平移。

在图5B所示的非限制性示例中，系统200的输送系统302包括支架158。本示例中的支架158沿与平移轴线110平行的方向（如由双箭头160所示）运载印刷头组件100并与印刷头单元一起绕平移轴线旋转（如由箭头162所示）。

应当补充说明的是,虽然在图中未示出，但是还可以有能用于在物体与印刷头布置之间产生相对平移和旋转运动的其它方案。在第一种可能的方案中，输送系统302设计用于使印刷头组件100沿平移轴线110移动，且包括用于使物体绕平移轴线101旋转的物体固定器。在第二种可能方案中，输送系统302设计用于使物体101沿平移轴线101移动以及用于使印刷头布置绕平移轴线110旋转。

在一些实施例中，物体101和印刷头布置100两者均可以被移动。

相对运动的上述所有方式（固定的印刷头单元和移动的物体，移动的印刷头单元和固定的物体，平移物体和旋转印刷头布置，旋转物体和平移印刷头布置，移动印刷头单元和移动物体）都在本发明的范围内并且彼此等同。为了简化本发明的说明，在本文的其余部分，说明书将涉及其中印刷头单元是固定的且物体101是被移动的（平移和旋转）的情况。然而，涉及物体101的运动应当理解为涉及物体101与印刷头布置100之间的相对运动。

在上述两种情况中，单独的印刷头单元和/或单个组可相对彼此沿平移轴线110移动。这可以在印刷之前和/或之后用于手动和/或自动校准。可选地，单个印刷头单元和/或组可以绕或垂直于平移轴线110移动。这也可以用于在印刷之前和/或之后手动和/或自动校准。

现在参照图6A和图6B，其实示出一些可能的实施例的示意图，其中单独的印刷头单元可以可控制的方式移动。

在图6A中，印刷头单元102a-102d属于单个组，并且设定成沿物体101的周向。在图6B中，印刷头单元102b和102d移动远离平移轴线（或者离开物体101），如由箭头180和182分别所指示的。在本发明的一些实施例中，至少一些印刷头单元能够单独地朝着物体101移动和移动远离物体101。可选地，每个印刷头单元的此类运动沿与平移轴线垂直的各自轴线进行。可选地，单独的印刷头单元的方向也能够被调整。

移动印刷头单元的能力使得能够在印刷头单元与物体101之间保持期望的距离。而且，印刷头单元的移动使得所选择的印刷头单元能够在其的主动位置与其的被动位置之间移动。这给予印刷头组件灵活性，因为它能配置成不同方式以在不同直径和长度的表面上进行印刷（例如，对于小直径的物体，一个组中主动的印刷头单元的数量减少，以使得主动的印刷头与物体外表面之间处于期望的距离）。在一个变型中，印刷头单元能仅仅在印刷之前移动，即在物体开始移动之后，印刷头单元保持它们相对于平移轴线的位置。此特征是有利的，因为它使得系统200能够在印刷头单元与具有多个直径和长度的物体之间保持期望的距离。在另一个变型中，印刷头单元能在印刷期间被移动。后一个特征可以在物体的截面尺寸和/或形状沿物体长度变化的实例中，或者在物体不是圆形（如图7A至7C所例示的）的情况下是有利的。

现在参照图7A至图7C，其例示其中在物体101的旋转之前和旋转期间，印刷头单元可以可控制方式移动来适应物体101的形状的实施例。

在图7A中，具有椭圆形截面的物体101被带入系统100中。印刷头单元102a-102d属于单个组并且最初设定成与圆形物体的形状匹配。在图7B中，印刷头单元102b和102c朝着平移轴线移动（位于物体101上椭圆形截面的中央并且移出页面），使得在物体外表面与每个印刷头单元之间保持了期望的距离。物体101被旋转。在旋转期间，印刷头单元102a-102d相对于平移轴线移动，且可选地改变它们的取向。在一定的时间，物体102已经旋转了90度（见图6C）。印刷头单元102a和102d已朝着平移轴线移动，而印刷头单元102b和102c已移动远离平移轴线。以此方式，保持了印刷头单元与物体表面之间的期望距离。此外，为了相对于暴露至印刷头单元的物体区域保持期望的取向，所有印刷头单元的取向都已改变。

应当注意到，在先前的图中，已经示出同一组的印刷头单元沿平移轴线110位于相同的坐标处。然而，其并不一定如此。现在参照图8A和图8B，其例示属于一组的印刷头单元的两种可选的布置。在图8A中，示意图例示了一些可能的实施例，其中，属于同一组的印刷头单元沿平移轴线110定位在相同的位置处。图8B是例示一些可能的实施例的示意图，其中，属于同一组的印刷头单元错列开，即沿平移轴线110定位在不同位置处。

在图8A中，属于同一组的所有印刷头单元都沿平移轴线110定位在相同的位置X处。换言之，同一组的不同印刷头单元在平移轴线110上的投影落在平移轴线的相同区域。在图8B中，同一组的每个印刷头单元都沿平移轴线110定位在各自的位置处。印刷头单元102a的中心在平移轴线110上的坐标A处。印刷头单元102b的中心在坐标B处。印刷头单元102c的中心在坐标C处。印刷头单元102d的中心在坐标D处。换言之，至少一组的至少两个印刷头单元沿平移轴线的投影落在平移轴线110的不同区域上。

现在参照图9A，其例示一些实施例，其中至少一个固化/干燥站位于印刷单元组件100的端部处，在最后一组印刷头单元的下游。

在图9A中，物体101沿方向201从右向左移动。在此平移期间，物体表面的区域连续暴露至组102、104、106和108的印刷头单元（或者如果印刷头组件100是根据图2A和图2B设定的，则暴露至印刷头单元102a、104a、106a和108a）且在上面进行印刷。如上所述，印刷可以是连续印刷或者步进印刷。在本发明的一些实施例中，固化/干燥站202位于最后一组108（或者最后一个印刷头单元108a）的下游。在接收来自印刷头单元的油墨之后，物体101移动到固化/干燥站，在此处油墨被定影在物体表面上。固化/干燥可以按照任意已知的技术来实施，例如：将印刷过的表面暴露至紫外（UV）光，不与或者与气体或外部液体任何结合来提高固化/干燥速度；将印刷过的表面暴露至电子束（EB）；通过暴露至IR（红外）辐射来加热该表面；通风干燥。这些技术可以在实施印刷之后用于固化/干燥。

在印刷之前还可以使用来涂底/预处理物体表面的技术包括：将物体的印刷过的表面暴露至火焰和/或等离子和/或电晕和/或表面清洁设备：和/或抗静电设备；表面加热或干燥设备；应用涂底剂或涂覆材料至表面；将印刷过的或者未印刷的表面暴露至气体（例如氮气或者惰性气体）来加强后续的固化。为此目的，可选地，涂底站204位于第一个印刷头组102（或者第一个印刷头单元102a）的上游。在涂底站204中，对物体101的表面进行处理以便促进即将在该表面上进行的印刷。可以根据上述用于涂底/预处理的方式中的任意一种实施涂底。

应当注意到的是，固化/干燥站可以包括单个的固化/干燥单元或者设置在平移轴线110周围的固化/干燥单元组。类似地，涂底站可以包括单个的涂底单元或者设置在平移轴线110周围的涂底单元组。

现在参照图9B，其例示一些实施例的示意图，其中，至少一个固化/干燥站和/或涂底/预处理站位于连续的两组印刷头单元之间。

在一些实施例中，在一组或一些组的印刷头单元之后（下游）（或者在沿平移轴线位于连续位置的一些印刷头单元之后）具有固化或涂底站可以是期望的。例如且并不是限制性的，如果依次的组或印刷头单元对物体应用可以混合在一起且产生不期望结果的组分时，则在这两个依次的组或印刷头单元之间需要固化站。在另一个示例中，某些印刷头单元或某些组的印刷头单元配置用于喷射在应用于物体表面之前需要某种涂底的组分。在此情况下，涂底站需要放置在某些印刷头单元或某些组之前。

在图9B的非限制性示例中，固化/干燥和/或涂底/预处理站206位于组102与104之间（或者印刷头单元102a与104a之间），固化/干燥和/或涂底/预处理站208位于组104与106之间（或者印刷头单元104a与106a之间），且固化/干燥和/或涂底/预处理站210位于组106与108之间（或者印刷头单元106a与108a之间）。

现在参照图9C，其是例示一些实施例的示意图，其中多个固化/干燥/涂底/预处理站沿平移轴线一个接一个地定位。在此非限制性示例中，固化/干燥/涂底/预处理站212、214、216、218、219位于物体101下方，而印刷头组（或者单个的印刷头单元）位于物体101上方。以此方式，印刷和固化/干燥/涂底/预处理可以同时实施。可选地，站212、214、216、218、219可以是具有多个印刷元件的单个长站的一部分。这是有利的，因为它在每个循环上都对每一个印刷层进行固化/干燥/涂底/预处理。

现在参照图9D，其是例示一些实施例的示意图，其中至少一个固化/干燥和/或涂底/预处理单元是印刷头单元组的一部分。在此非限制性示例中，组170包括印刷头单元170a和170c以及固化/干燥和/或涂底/预处理单元170b和170d。这使得固化/干燥和/或涂底/预处理能够在通过单独的印刷头单元进行印刷之前、之间或之后实施。

在图9A至图9D所示的一些实施例中，在印刷头单元35中使用自定影油墨（self-fixated ink）可以是有利的。此类自定影油墨通常经配置以在从印刷头的印刷元件喷射之后一到达物体表面就立即定影。因此，此类采用自定影油墨的可能的实施例可以在印刷过程结束时采用一个固化区。此外，其中在印刷过程结束时采用单个固化区的此类可能的实施例中，允许设计具有更短长度和更高精度的印刷头组件。

现在参照图10A至图10C，其是图示一些可能的实施例的示意图，其中，为了用由第一和第二组分结合形成的第三组分来印刷物体表面的某些位置，分别通过第一和第二组的印刷头单元（或者通过第一和第二印刷头单元）将第一和第二组分喷到物体表面的相同位置上。

在图10A中，物体101以方向220沿着平移轴线移动使得物体表面的某些区域暴露至第一组102的印刷头单元（或者如果印刷头组件是根据图2A或图2B的示例设定的，则暴露至第一印刷头单元102a）。根据来自控制单元（300）的指示，印刷头单元将第一组分222喷射在物体表面的区域上。在图10B中，物体101通过输送系统（302）沿方向220移动，使得物体表面的区域暴露至第二组104的印刷头单元（或者暴露至第二个印刷头单元104a）。此时，控制单元指示第二组的印刷头将第二组分224喷射在接收了第一组分的区域上。在图9C中，第一和第二组分结合且产生第三组分226。第一和第二组分的结合可以是混合或者化学反应。混合可以是用于产生期望的第三种颜色的油墨而对两种不同颜色的油墨进行的混合。

这种设置在其中第三组分226不能通过期望的印刷系统印刷的情况下是有利的。例如且并不是限制性的，如果第三组分是固体，则第三组分不能在喷墨印刷时被喷射。如果第一和第二液体组分以液体形式通过印刷头单元被运往目标区域，则第一和第二液体组分在根据图10A至图10C的技术在印刷期间结合。在目标区域上，将发生液体化合物之间的结合以形成固体组分。

固体组分是极端的示例。实际上，即使是具有高于某一阈值的流体粘度的期望液体组分也无法通过某些印刷头单元来运送（例如许多喷墨印刷头单元能喷射具有在10-15厘泊之间的粘度的液体）。然而，如果期望组分的构成组分具有低于印刷头单元的操作阈值的粘度，则该构成组分能通过连续的印刷头单元运送并在目标区域上混合以形成更加粘性的期望组分。

图10A至图10C中所述的组分的结合可以通过具有至少两个印刷元件226和228的单个印刷头单元102a来完成，如图11A至图11C所描绘的。在此非限制性示例中，第一个印刷元件226在物体101的表面的特定区域上喷射第一组分222，且第二个印刷元件228在物体101的表面的该特定区域上喷射第二组分224。

现在参照图12A至图12C，其是说明一些可能的实施例的示意图，其中，第一和第二组分分别通过同组的第一个和第二个印刷元件喷射在物体表面的相同位置上，以便于使用由第一和第二组分结合形成的第三组分印刷该位置。

在图12A中，在物体沿方向230围绕平移轴线旋转时，根据来自控制单元（300）的指示，第一个印刷头单元102a在物体表面的特定区域上喷射第一组分222。在图12B中，物体101沿方向230旋转，且接纳了第一组分222的该区域被带到与第一个印刷头单元102a属于同一组的第二个印刷头单元102b的附近。此时，控制单元指示第二个印刷头单元102b在先前接纳了第一组分222的区域上喷射第二组分224。在图12C中，第一和第二组分结合在一起（例如，通过化学反应或混合）且产生第三组分226。如上的，这种设置在其中第三组分226不能通过印刷系统印刷的情况下是有利的。

应当注意到，虽然图10A-10C、图11A-11C和图12A-12C的示例涉及印刷由两种构成组分形成的期望组分，但是图10A-10C、图11A-11C和图12A-12C的技术还能用于通过结合三种或更多构成组分所形成的期望组分。

现在参照图13A和图13B，其是例示可能的实施例的示意图，其中，属于不同组的印刷单元位于平移轴线周围的相同位置处并且被布置成列/成行。在图13A中，图示出印刷头组件的透视图。在图13B中，图示出印刷头组件的侧视图。

如上所解释的，印刷头单元102a、102b和102c属于第一组，印刷头单元104a、104b和104c属于第二组，以及印刷头单元106a、106b和106c属于第三组。在图13A和图13B的示例中，印刷头单元102a、104a和106a位于围绕平移轴线的第一角坐标处。类似地，印刷头单元102b、104b和106b位于围绕平移轴线的第二角坐标处。此外，印刷头单元102c、104c和106c位于围绕平移轴线的第三角坐标处。印刷头单元102a、104a和106a形成大体与平移轴线平行的一列（印刷头单元102b、104b和106b，以及印刷头单元102c、104c和106c也如此）。

在每一列中，印刷头彼此连接且形成行。在印刷期间印刷头单元的位置对于实现成功的印刷是至关重要的。为了高分辨率的印刷，印刷头单元以高准确性沿平移轴线彼此对准。由此，印刷头单元相对于彼此的对准是印刷过程的重要部分。具有布置成行/列的印刷头的优点在于在印刷之前不是单独地调整每个印刷头的位置，而是调整沿平移轴线的行/列的位置。通过调整每行/列的位置，构成行/列的多个印刷头单元的位置被调整。由此，在第一行/列的位置选定时，所有其它行/列必须简单地与第一行/列对准。这使得印刷之前能够准确且快速调整印刷头的位置。

尽管图13A和图13B中的任意行的随后的印刷头单元都显示是彼此连接的，但实际上并不一定如此。实际上，一行/列能够包括至少两套随后的印刷头单元以便在它们之间限定空的空间。

现在参照图14，其是示出系统200的实施例的框图，其中控制单元300根据一种或多种输入数据控制输送器和印刷头组件。

此非限制性示例中的系统200包括控制单元300、输送系统302和印刷头组件100，所有这些都已在上文进行了说明。如上所述的，印刷头组件100可以包括或不包括一个或更多个涂底（204）和/或固化（202）单元或站。可选地，系统200包括装载器/卸载器单元306，其配置用于将物体装载到输送系统302上，且在印刷（以及可选地，固化/干燥和/或涂底/预处理）完成时则从输送系统302卸载物体。控制单元300操作输送系统302、印刷头组件100和装载器/卸载器装置306（如果存在）来产生这些元件操作的期望顺序（印刷模式），以便于在物体（101）上生成印刷的图像。

可选地，操作的顺序从作为输入数据308的外部源传递给控制单元300。外部源可以是计算机，其基于待印刷在物体上的图像的性质（例如，颜色，尺寸等）计算合适的操作顺序。在一个变型中，控制单元300包括配置用于处理图像和确定期望操作顺序的处理器302a。在此情况下，输入数据308是表示待印刷图像的数据，处理器302a用它来确定操作的顺序。

在一个变型中，系统200包括距离传感器310和对准传感器312。距离传感器310配置用于感知至少一个印刷头单元与物体表面之间的距离。对准传感器312配置用于确定印刷头单元（或者如果存在的话，这种单元的行/列）彼此是否沿平移轴线和/或围绕平移轴线适当地对准。

控制单元300从距离传感器310和对准传感器312接收数据，以便于确定印刷头单元是否处于它们的正确位置以及确定是否移动它们。在一个变型中，控制单元300指示印刷头单元在印刷开始之前移动到它们指定的位置（根据来自距离传感器310的数据垂直于平移轴线，和/或根据来自对准传感器312的数据沿着和/或围绕平移轴线）。在另一变型中，控制单元300指示印刷头单元在印刷期间移动到它们的指定位置（例如，如上所解释的，如果在物体的截面形状沿物体的长度变化或者物体的截面形状不是圆形的情况下）。

距离传感器310和对准传感器312可以通过向目标发射辐射（例如，电磁波、光波、声波）和接收被目标反射/散射的辐射来工作。对所接收的辐射的性质（例如，发射之后的时间周期，相位,强度等等）进行分析以便于确定传感器与目标之间的距离。

根据第一变型，距离传感器元件安装在至少其中一个印刷头单元上并且配置用于向物体发射辐射以及从物体接收辐射。根据第二变型，距离传感器是外部元件，其确定印刷头单元和物体表面的位置，并且计算其间的距离。

类似地，在一个变型中，对准传感器312的元件安装在印刷头单元上并且配置用于向另一印刷头单元发出辐射以及从其接收辐射。在另一变型中，对准传感器312包括配置用于确定两个印刷头单元（或者此类单元的行/列）的位置以及计算其间距离的外部元件。

在本发明的一些的实施例中，不存在距离传感器和对准传感器，且在印刷之前需要校准过程。在校准过程中，组件100的印刷头单元在印刷之前移动到它们的位置且实施试印刷。试印刷中所印刷的图像由用户或者通过计算机（例如，外部计算机或者控制单元本身）进行分析，并相应地手动或者自动调整印刷头单元的位置。当此校准过程完成时，则能够进行对一个或更多个物体的印刷。

图15至图21展示根据一些可能的实施例的印刷系统17。总之，图15至图21中所示的印刷系统17配置来保持和处理待印刷物体101的连续供应（本文中也称作一批物体），同时保持相邻物体101之间的最小间隙（例如，约2mm至100mm）。

参照图15，在此非限制性示例中，印刷系统17一般包括闭环通道10和印刷头组件100，该印刷头组件100安装在升降系统27上的通道10的印刷区12z中。为了简化的目的，未示出印刷系统的其它部分（例如，涂底单元、固化单元等）。通道10通常是圆形的通道；但是在此非限制性示例中具有大致椭圆的形状。通道10可以通过椭圆的环形平台10p来执行，该平台10p包括一个或更多个轨道10r，每个轨道10r具有多个安装在轨道10r上并且配置用于在上面的滑动移动的滑动板22。每个安装在不同轨道10r上的至少两个滑动板22相对于通道10径向地对准以接收可拆卸的平台37和使支架C_i发挥作用，支架C_i配置用于固定多个待印刷的物体101，以及使它们朝向印刷区12z前进。在此非限制性示例中，通道10包括两个轨道10r，且可滑动地安装在轨道22上的滑动板22布置成对，每对滑动板中的每一个滑动板都可滑动地安装在不同轨道22上，使得多个可滑动的支架C₁，C₂，C₃……通过将可拆卸的平台37附接至所述对的滑动板22中的每一个上来构成。

使椭圆通道10发挥作用可以使用直轨连接到弯轨来实施以在椭圆轨道上实现期望的连续无缝移动。因此，滑动板22可以配置成使得它们能够顺利经过通道10的弯曲部分。通道10的印刷区12z优选位于椭圆通道10的大致直的部分，以便于使印刷区能够具有在通道10的弯曲部分上难以实现的高精度。在一些实施例中，弯曲形状的轨道具有带内置轴承系统公差的转轮以允许轨道非线性/弯曲部分所需要的旋转。这些公差通常超出对于线性印刷区12z的总的可容许误差。在线性印刷区12z中，由于分辨率大于1000dpi的高图像质量/分辨率的高分辨率要求，可容许的误差被允许在几微米的范围内。因为如此高的分辨率点线之间需要25微米，这意味着为了使滑动板以在X，Y,Z轴的累计印刷预计误差不超过所要求的±5微米的可容许点放置位置误差经过印刷区12z而要求约±5微米的点精度。

印刷头组件100包括印刷头单元阵列35，其以可移除方式附接至基质板30并且在其上相对于通道10的轨道10r对准。基质板30附接至升降系统27，该升降系统27配置来根据由接近印刷区12z的支架C₁、C₂、C₃……固定的物体101的尺寸调整印刷头单元35的印刷元件的高度。

现在参照图16A和图16B，印刷头组件100的印刷头单元阵列35可以包括多个印刷头单元35的子阵列R₁、R₂、R₃……，所述子阵列R₁、R₂、R₃……中的每一个均配置来在印刷区12z中限定各自的印刷路线T₁、T₂、T₃……。如图16A和图16B中所示，印刷路线T₁、T₂、T₃……沿印刷轴线38（例如与通道10的轨道10r大致对准）被限定。以此方式，沿印刷路线T_j（j=1，2，3……）移动的物体101经过各自的子阵列R_j的印刷头的印刷元件130下方。

在装载区（306l）处待装载到通道10上的带有多个物体101的每个支架C_i前进经过印刷系统17的各个阶段（例如，涂底204，印刷12z，固化202和检查16），且然后在卸载区306u从通道10被移除，由此形成连续批的物体101进入和在被印刷之后离开通道，而不干扰各个支架C_i的运动。以此方式，闭环通道10提供装载有物体101的支架C₁、C₂、C₃……的连续供给至印刷区12z内，以及对每个支架C_i（i=1，2，3……）的位置和速度的独立控制保持在印刷区12z中的相邻支架C_i之间的最小间隙（例如，约1cm）。

在此非限制性示例中，印刷头组件100包括十个印刷头单元35的子阵列R_j（j=1,2,3……,10），每个子阵列R_j包括印刷头单元35的两列R_ja和R_jb（j=1,2,3……,10）印刷头单元35。子阵列R_j的R_ja和R_jb列中的印刷头单元35可以相对于基质板30倾斜，使得其中一列R_ja的印刷头单元的印刷元件130定位成与另一列子阵列R_jb的印刷头单元的印刷元件130相邻。例如且并不是限制性的，子阵列R_j中两个相邻的印刷头单元R_ja与R_jb之间的角度α一般可以是约0o至180o，取决于所使用的印刷头单元的数量。升降系统27配置用于根据物体101的几何尺寸（例如直径）调整印刷头单元35的高度。例如，在一些可能的实施例中，印刷头组件100配置成使得对于具有大约50mm直径的圆柱状物体，印刷头35大致垂直于在所述印刷头35的印刷元件130下方的物体表面上的点处的切线。对于具有大约25mm直径的圆柱状物体，印刷头之间的角度保持在大约73度且不保持切线，这实际上引起印刷头35的印刷元件130与位于它们下方的物体表面之间的小间隙。此间隙的形成可以通过根据物体的角速度和/或线速度以及印刷元件130与物体101表面之间形成的间隙大小来精确安排经过印刷元件130每次油墨排放的时间来补偿。

印刷头的角度分布是有利的，因为其通过使单位面积的喷嘴数量密集缩短了印刷路线（例如，缩短大约50%），并因此缩短印刷区12z（这是非常精准的），从而引起总轨道长度明显缩短。

图17图示根据一些可能的实施例的支架C_i的结构。在此非限制性示例中，支架C_i包括沿支架C_i的长度间隔开安装的可旋转芯轴33的布置。更具体地，可旋转芯轴33布置来形成对准的两行可旋转芯轴33，r1和r2，其中属于不同行的每对相邻芯轴33a和33b机械联接至普通滑轮33p，该普通滑轮33p可旋转地安装在沿可拆卸平台37的长度竖直附接的支撑构件37s中。属于不同行r1和r2的每对相邻芯轴33的芯轴33a和33b机械联接至单个的可旋转轴，该轴通过带33q而被旋转。

在一些实施例中，同一带33q用于使可旋转芯轴组件的所有滑轮33p同步旋转，使得无论何时支架C_i进入印刷系统17的涂底、印刷和/或固化阶段中的任意阶段，所有芯轴33都能够可控地以相同速度、在相同位置以及方向同步旋转。属于不同行r1和r2芯轴的成对相邻芯轴33a与33b之间的间隙可以设置成期望的最小值，例如大约30mm。通过适当地保持通道10上相邻的支架之间的间隙（例如，大约1cm），以及设置属于不同行r1和r2的成对芯轴33a与33b之间的间隙（例如，大约30mm，导致可以大于85%的效率），可以获得可观的效率。

为了使用每个支架C_i的多个芯轴33并且获得高的印刷生产量，在一些实施例中，所有芯轴都采用单个的驱动单元（未示出）以小于0.5%的速度精度公差旋转。因此，每个支架C_i均可以配备单个的旋转驱动器和马达（未示出），此时马达轴使用相同的带33q驱动所有芯轴33。在一些实施例中，芯轴33旋转的速度使用单个的旋转编码器（未示出）来监控，其配置来监控滑轮33中的一个的旋转。在此非限制性示例中，每行（r1或r2）芯轴33包括10个滑轮33p，每个滑轮配置成使各自属于不同行r1和r2的两个相邻芯轴33a和33b旋转，使得带33q同时旋转这十个滑轮，且相应地支架C_i的所有二十个芯轴33因此以相同的速度和方向同步旋转。

图18显示根据一些可能的实施例的支架C_i与通道10的联接。此非限制性示例中的每个滑动板22包括四个水平轮22w，其中两对轮22w安装在滑动板22的每一侧上，且每对轮22w被按压至沿轨道10r侧面形成的侧槽22c中。通道10可以还包括多个磁力元件10m，其沿通道10安装形成用于安装在支架C_i上的线性马达的磁道（辅助马达元件）。安装在每个可拆卸平台37的底侧上并且从支架的动力源（例如，电池，感应充电和/或柔性电缆）接收电能的线性马达线圈单元29（压力器/主马达元件）被用于使支架在通道上方移动。附接至支架C_i底侧的编码器单元23r被用来向支架的控制器单元提供实时的支架定位信号。每个支架C_i因此包括至少一个线性马达线圈和至少一个编码器以便允许控制单元300来实施支架C_i的定位的校正。以此方式，可以在实现支架在通道10的线性和弯曲区域上方移动的定位高精度的同时，实施支架C_i的线性马达致动。

例如且并非限制性的，用于线性马达的磁道10m可以在通道10的直的部分上方排成直线，并且在通道10的弯曲部分中带有小角度间隙。在一些实施例中，此小角度间隙通过设置在马达驱动器中的特定固件算法支撑以提供准确的支架运动。通道还可以包括编码器槽23，其包括位于槽23的横向侧上的可读编码器刻度23t。编码器刻度23t优选置于整个椭圆通道10的周围，且附接至每个支架C_i的底侧的编码器单元23r被引入编码器槽23中以允许实时监控支架沿通道10的移动。

高分辨率编码允许以大约1微米的精度封闭定位环路。例如且并非限制性的，提高的精度可以用于提供大约5微米的支架位置精度、印刷区12z中小于50毫秒的就位时间值以及小于0.5%的速度精度。

图19示意性图示通过三个印刷头组件100在由三个不同支架C₁，C₂和C₃运载的多个物体101表面进行的同步印刷。为了能够具有高的印刷分辨率，支架C_i在印刷区12z中的运动应当以非常高的精度进行。为了此目的，在一些实施例中，沿印刷区12z安装了高度精确（大约每米25微米）的直线杆44，且每个支架C_i配备有至少两个开口的轴承转轮28，其在进入印刷区12z时与直线杆44变得接合。为了有助于在轴承转轮28内侧接收直线杆44，在一些实施例中，直线杆44配备有渐缩的端部部分44t，其配置用于使杆44顺利插入轴承转轮44的开口28b（图18示出）中。单独的支架控制（每个支架上的驱动器和编码器）的结合使得能够识别渐缩的进入部分44t的确切位置，以允许支架C_i来实施使轴承28缓慢顺利滑动至杆44上，由此防止对轴承28和杆44的直接损伤。支架与直线杆44的接合由支架的控制器中的和/或马达驱动器上的专用固件支撑。

图20提供了设置在支架Ci中的芯轴布置的更近距离的视图。在一些实施例中，芯轴33配置成使系统能够调整芯轴的直径，以便于使芯轴能够稳固附接至具有不同直径和长度的物体101（即，使用单个的芯轴类型，且无需如行业中常用的芯轴更换）。为了此目的，每个芯轴33都可以由多个细长表面41a构成，其中每个芯轴33的细长表面41a都连接到杠杆机构41v，其配置成影响细长表面41a相对于芯轴33的旋转轴线的径向运动。杆杠机构41v可以采用拉簧41s，其配置来有助于以可控制方式调整芯轴33的中心轴41r的长度，使得中心轴41r的长度的伸长或缩短引起芯轴33的细长表面41a的各自的向内（即，芯轴直径增大）或向外（即，芯轴直径减小）的径向运动。例如且并非限制性的，将具有25mm的外部直径的芯轴调整至与具有50mm内部直径的物体101配合。当不同批次的物体101引入到印刷系统（例如，从生产线）时需要此类的调整，且改变生产线上方的芯轴所要求的安装时间影响生产效率。相应地，通过使用本发明的可调整的芯轴安装能够显著提高生产效率，因为所有芯轴的尺寸/大小都通过控制单元数字化控制以装配到不同大小/尺寸的物体上。

在一些实施例中，芯轴33的长度也可以根据物体101的几何尺寸以可控制的方式调整。例如且并非限制性的，每个芯轴33都可以配置成通过应用之气的预加载压力而膨胀，且每当达到芯轴33的长度时（即当中心轴41r伸长达到物体101内部空间的长度时）停止。芯轴伸长机构可以通过应用比为装载/卸载目的预加载的压力更高的压力而被缩小。因此，每个支架可以配置成用由压力激活的单个单元以可控制方式膨胀/缩小20个芯轴33。然而，芯轴长度调整不是必须要求的，因为数字印刷通常不要求与待印刷物体101的表面完全接触。因此，通过芯轴33在物体101的部分长度上方提供机械支撑在大部分情况下将是足够的。

图21A至图21C展示能够在印刷系统17中使用的可能的控制方案。控制单元300的任务之一是同步来自印刷头组件100下方的每个芯轴的印刷头数据喷射信号（图21B中所例示）或调整支架的速度以与通过在每个支架Ci上的控制器/驱动器所完成的严格控制来使其对准，以便调整用于所有印刷头单元和支架移动或/和旋转的虚拟信号（图21C中所展示）。为了此目的，控制单元300配置成根据每个支架C_i在印刷区12z中的位置同步供给至印刷头单元的喷墨数据，而同时多个支架C_i前进至印刷区内部且它们的芯轴33在其印刷头阵列下方旋转。图21A显示能在印刷系统17中使用的一般控制方案，其中控制单元300配置成与支架C_i中的每一个通信来接收其支架位置数据和芯轴角位置（取向，即使用旋转编码器）数据，并生成喷墨数据56d供给至印刷头组件100来操作每一个具有物体101位于其喷嘴下方的印刷头35。

图21A展示控制单元300与支架C_i之间通信的可能方法。一个可能的方法是在多个在通道10上移动的支架C_i之间建立串行连接，例如使用柔性电缆（未示出）来电（连接以及气动连接）通道10上每对连续的支架C_i。在此方法中，支架/芯轴的电力供应、位置数据以及其它运动和控制数据沿支架C_i的串行连接被串行传输。在此类串行通信连接下的数据通信可以例如使用任意合适的串行通信协议（例如，实时以太网（Ethercat）、以太网（Etheret）等等）来实施。在可能的实施例中，支架C_i与控制单元300之间的电连接可以用电滑环和/或以无线方式（例如，蓝牙，IR，RF等用于数据通信和/或无线供电方案，诸如感应充电）来建立。

可替代方法可以是在控制单元300和供电单元（未示出）与通道10上的支架C_i之间建立直接连接，也称为星形连接（由虚线箭头所图示）。此类与支架C_i的直接连接可以用电滑环和/或以无线方式（例如，蓝牙，IR，RF等用于数据通信和/或无线供电方案，诸如感应充电）来建立。

转换单元56s可以在控制单元300中用来进行将每个支架C_i的印刷信号转换至横穿印刷区12z的支架C_i上方的各自的印刷头单元35（指示和编码器信号以及其它信号）。转换单元56s可以配置用于从所有支架C_i接收所有印刷信号并且基于支架C_i相对于相关印刷头35的位置转换每一个所接收到的印刷信号。

图21A还展示了可能的执行，其中控制单元300放置在支架C_i中的一个上；在此非限制性示例中其放在第一个支架C₁上。每个支架C_i可以还包括控制器（未示出），该控制器配置用于控制支架在通道10上方的速度，芯轴33的旋转，与控制单元300的数据通信，以及实施沿通道10的不同站期间所期望的其它任务（例如涂底、固化、检查、装载等）和支架功能。图21A进一步显示能在每个支架C_i中用来控制支架速度的示例性控制方案。在此控制方案中，使用驱动器单元51来根据接收自控制单元300的速度控制数据操作电动马达52，以及使用联接至马达和/或联接至与马达相关的旋转元件的编码器53来获取指示支架C_i的当前速度/位置的数据并将其反馈给驱动器单元，由此建立闭环局部控制。

控制单元300可以配置来对支架C_i执行独立控制，在椭圆通道10上方进行的印刷过程的不同阶段（例如，等离子体处理、UV、检查、印刷、装载/卸载），通常要求监控和管理支架运动以及芯轴旋转速度，以及可选地还有其完全停止。例如且并不是限制性的，控制单元300可以配置来在一个支架的芯轴33上实施多个物体101的装载/卸载，同时在由支架运载的多个物体101外表面上方印刷期望图案的同时使另一支架高速前进经过印刷区12z，然后同时使处于UV固化工艺期间的又另一支架的芯轴前进且缓慢旋转。控制单元300进一步配置用于保证支架运动以及横穿印刷区12z的支架C_i的芯轴旋转的高准确性，例如以大约1200dpi的高印刷分辨率保持大约5微米的前进精度。

在一些可能的实施例中，每个推车配备有两个驱动器单元51、两个马达52（即，线性支架运动马达和芯轴旋转马达）和配置用于作为独立的实时运动系统来操作的一个或更多个高分辨率的定位编码器53（即，线性编码器和旋转编码器）。每一个驱动器都配置成实施线性或旋转轴线运动，此时根据优化来实现实时高准确性的一般控制方案，支架线性前进和每一支架的芯轴（或者在其它模式中的每个芯轴）旋转。因此，每个支架都能影响物体的线性和旋转运动两者。

图21B和图21C是示意性地说明能用于在支架C_i与印刷头组件100的印刷头单元35之间实现同步的可能的控制方案的框图。图21B展示多信号同步的方法，其中来自每个支架C_i的位置（支架的线性和/或芯轴的角度）数据通过控制单元300接收且处理。控制单元300处理位置数据，准确确定位于每个印刷头单元35下方的支架C_i，并因此生成激活印刷头单元35的控制信号。控制信号通过电滑环机构55（或者任意其它合适的旋转电缆引导构件）传递到印刷头组件100。在此种构型中，每个支架C_i被独立控制关于其在通道10上的速度和位置。

图21B展示另一种方法，采用使芯轴旋转、所有支架C_i的速度和位置与印刷头组件100的印刷头单元35同步的单个虚拟同步信号。在此实施例中，控制单元300配置成向支架C_i提供虚拟脉冲，支架C_i接收虚拟脉冲且然后因此对准。在与虚拟脉冲对准使，所请求的旋转与所要求的旋转之间实现同步。在这样的同步下，控制器可以使用虚拟信号来启动印刷头单元喷射和印刷。

在可能的实施例中，电滑环机构55安装在椭圆轨道10的中间，且支架C_i通过电联接至电滑环机构55的（支架之间的）柔性电缆电连接至印刷头组件。电滑环机构55可以配置成将信号从支架C_i传递至控制单元300的转换单元56s，这样产生用于在物体上进行印刷的操作印刷头35的控制信号，这些物体通过横穿印刷区12z的各支架C_i所固定。在其它可能的情况下，印刷区12z中的支架C_i同步至一个虚拟脉冲以产生至印刷头单元35的同步的触发脉冲（fire pulse），由此允许单个的印刷头同时在由不同支架C_i运载的多个不同的管上进行印刷。

利用这种设计，印刷系统能够在其中物体101的长度大于印刷头长度的情况下保持利用印刷头的高效率，以及在其中单个印刷头同时在两个不同的物体101上印刷的情况下保持高的印刷效率。印刷头35可以布置来形成三维印刷隧道形状。

基于本文中所述的技术的印刷系统执行可以设计成达到高生产量的范围，例如且并非限制性的，达到每小时5000至50000个物体。在一些实施例中，通过印刷头组件同时在横穿印刷区的多个物体上进行同时印刷的能力可以产生超过80%（效率）的印刷头的利用率。

上文中所述的印刷系统的功能可以通过基于计算机控制系统执行指示来进行控制。适合与上述实施例一起使用的控制系统可以包括例如连接到通信总线的一个或更多个处理器302a，一个或更多个永久性存储器56m（例如，随机存取存储器-RAM）或非易失性存储器（例如，闪速存储器）。可以使用辅助存储器（例如，硬盘驱动，可移动存储驱动和/或可移动存储芯片，诸如EPROM、PROM或闪速存储器）用于存储待加载到计算机系统的数据、计算机程序或其它指示。

例如，计算机程序（例如，计算机控制逻辑）可以从辅助存储器加载到主存储器中用于由控制系统的一个或更多个处理器来执行。可替代地或额外地，计算机程序可以通过通信接口来接收。此类计算机程序在执行时使计算机系统能完成如本文中所讨论的本发明的某些特征。特别地，计算机程序在执行时使控制处理器能实施和/或产生本发明的特征的性能。因此，此类计算机程序可以使计算机系统的控制器发挥作用。

如上所述以及相关附图所示的，本发明提供了一种用于同时在接连流经印刷区的多个物体上进行印刷的印刷系统以及相关的方法。虽然对本发明的特定实施例进行了说明，但是应当理解到，本发明不受限于此，因为本领域技术人员可以对本发明做出改变，特别是考虑到前述教导。如本领域技术人员将领会到的，在不超出本发明范围的前提下，本发明能从那些上面所述的以各种方式采用一种以上的技术来实施。

Claims (25)

1. 一种用于在来自生产线的物体的外表面上印刷的印刷系统，所述系统包括：

一个或更多个印刷头组件，所述印刷头组件包括印刷头单元阵列，所述印刷头单元阵列配置来限定沿印刷轴线的至少一条印刷路线，所述印刷头单元布置成沿所述至少一条印刷路线间隔开的关系，所述印刷头单元中的每个均具有至少一个印刷元件，用于在相对于所述印刷头组件移动的同时，在连续与所述至少一个印刷元件对准的所述物体的各自的部分上印刷；以及

输送系统，其配置用于使至少一批物体沿大体输送方向以连续方式移动经过所述至少一条印刷路线，所述输送系统包括闭环通道，所述至少一条印刷路线大致是所述闭环通道的线性部段。

2. 根据权利要求1所述的系统，其包括用于分别支撑所述至少一批物体的支撑平台，所述支撑平台能安装在所述输送系统上，用于使所述物体沿所述大体输送方向移动经过所述至少一条印刷路线，且经配置来引起所述物体在沿所述印刷路线移动的同时绕所述印刷轴线旋转。

3. 根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述印刷头组件还包括：至少一个额外的印刷头单元阵列，使得所述至少一个额外的印刷头阵列的印刷单元布置成沿所述印刷轴线的至少一条额外的印刷路线，至少两个阵列中每一个中的至少两个印刷单元沿横穿所述印刷轴线的轴线间隔开。

4. 根据权利要求2和3所述的系统，其中，所述支撑平台配置来支撑额外的至少一批物体以及在所述输送系统上使其沿所述大体输送方向移动经过所述至少一条额外的印刷路线。

5. 根据权利要求4所述的系统，其中，所述至少两个阵列的所述印刷头单元布置在共同的平面中，使得所述印刷头单元的每个阵列限定各自的印刷路线，所述输送系统和所述支撑平台经配置用于同时使至少两批物体沿由各自的至少两个印刷头单元阵列所覆盖的至少两条印刷路线移动。

6. 根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述印刷元件包括以下中的一个或更多个：用于喷射材料组分的喷嘴、标记器、雕刻工具、激光标记器、涂料标记器。

7. 根据权利要求1至6中任一项所述的系统，其包括控制单元，所述控制单元配置来操作所述输送系统以沿所述大体输送方向执行所述平移运动，以及来操作所述印刷头单元中的至少一些来同时在所述至少一批物体中的所述物体上进行印刷。

8. 根据权利要求2和7所述的系统，其中，所述控制单元配置成操作所述支撑平台来执行所述旋转运动。

9. 根据权利要求8所述的系统，其中，所述控制单元配置成以步进式方式操作所述输送系统来执行沿所述大体输送方向的所述平移运动，以及至少在不发生平移运动的时间间隔期间来操作所述支撑平台以执行旋转，以及在不发生平移但发生旋转的时间间隔期间操作所述印刷头单元中的至少一些来执行印刷。

10. 根据权利要求8或9所述的系统，其中，所述控制单元配置成在操作所述印刷头单元中的至少一些来进行印刷时，操作所述输送系统和所述支撑平台来同时进行平移和旋转，使得沿螺旋路径在所述一批物体中的物体的表面上实施图像数据的大致连续印刷。

11. 根据权利要求3以及权利要求7至10中任一项所述的系统，其中，所述控制单元配置成操作所述输送系统和所述印刷头单元中的至少一些，以便在物体表面上由属于不同印刷头单元阵列的至少两个印刷头单元进行图像数据的同时印刷。

12. 根据权利要求7至11中任一项所述的系统，其中，所述控制单元配置成且能使在至少一个印刷头单元和与所述至少一个印刷头单元对准的物体表面之间的距离发生改变，以由此调整所述至少一个印刷头单元的位置来适应所述物体的表面的形状。

13. 根据权利要求12所述的系统，其中，所述印刷头单元安装用于沿径向轴线或大致与所述印刷轴线垂直的一个或更多个轴线移动。

14. 根据权利要求7至13中任一项所述的系统，其中，所述控制单元配置成选择性使所述印刷头单元中的一个或更多个在其的不工作被动状态与其的工作主动状态之间转换，以及在其的不同工作状态之间转换。

15. 根据权利要求7至14中任一项所述的系统，其中，所述控制单元配置成根据由所述支撑平台沿所述印刷路线所运载的物体的角位置和线性位置产生用于同步操作印刷元件的虚拟信号。

16. 根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其包括至少一个固化单元，所述固化单元经配置用于固化由所述印刷头组件喷射在所述物体的表面上的材料组分，所述至少一个固化单元位于所述至少一条印刷路线的沿所述大体输送方向的下游的位置处。

17. 根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其包括至少一个涂底单元，所述涂底单元配置用于给所述物体的表面的至少一个位置处涂底，以接收待由所述印刷头组件的印刷头单元喷射的组分，所述涂底单元位于所述印刷头组件的上游。

18. 根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述印刷头单元中的至少一个的连续的印刷元件经配置用于在所述物体表面的区域上喷射各自的组分，使得在所述物体表面上的各自组分的结合形成所期望的组分。

19. 根据权利要求18所述的系统，其中，所述各自的组分的结合包括所述各自的组分之间的混合和所述各自的组分之间的化学反应中的至少一者。

20. 一种在来自生产线的物体的外表面上进行印刷的方法，所述方法包括：

将至少一批所述物体传送经过印刷路线，所述印刷路线包括沿印刷轴线布置的至少一个印刷头单元阵列；

接收数据，所述数据指示所述一批物体经过所述印刷路线的位置以及指示所述一批物体中每个的角取向；

基于所接收到的数据，确定所述物体面朝着所述至少一个阵列的所述印刷头单元的表面区域，以及由各自的印刷头单元在所述表面区域上应用的一个或更多个印刷图案；以及

操作所述印刷头单元阵列来由所述各自的印刷头单元在所述表面区域上应用所述一个或更多个图案。

21. 根据权利要求20所述的方法，其包括在应用所述一个或更多个图案期间，使所述物体旋转经过所述印刷路线。

22. 根据权利要求20或21所述的方法，其包括在应用所述一个或更多个图案期间，使所述一批物体沿所述至少一条印刷路线前进。

23. 根据权利要求20至22中任一项所述的方法，其包括在使所述一批物体传送经过所述印刷路线之前，将预处理工艺应用至所述一批物体的表面区域。

24. 根据权利要求20至23中任一项所述的方法，其包括在将所述一批物体传送经过所述印刷路线之前，将固化工艺应用至所述一批物体的表面区域。

25. 根据权利要求20至24中任一项所述的方法，其中，包括根据行进经过所述印刷路线的所述物体的角位置和线性位置，产生用于同步所述印刷头单元的操作的虚拟信号。