JP2020032726A - 印刷システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の印刷ヘッドユニットを設けた印刷ヘッドアセンブリによる印刷工程を促進する印刷システムおよび方法を提供する。【解決手段】最適化された流れで印刷経路／ゾーンを通過する複数の物体の外面に効率的に印刷を施す印刷技術（すなわち、高解像度および高精度の製造ライン率）を提供する。この技術によれば、印刷軸に沿って少なくとも１つの印刷経路を画定するように構成された、少なくとも１つの印刷ヘッドユニットアレイが提供され、この少なくとも１つの印刷経路は、物体が前進する閉ループレーンの実質的に直線の区間である。【選択図】図１４

Description

本発明は、概してデジタル印刷の分野におけるものであり、特に湾曲面上に印刷するための印刷システムおよび方法に関する。

デジタル印刷は、オンデマンド印刷、短いターンアラウンド、さらに一刷り毎の画像（可変データ）の修正が可能であるため、印刷業界で一般的に使用されている印刷技術である。３次元物体の表面に印刷するように開発された技術のいくつかを以下で説明する。

特許文献１は、３次元物体の印刷面に印刷を施すように適合された印刷装置に関する。この装置は、複数のノズルを設けたインクジェット印刷ヘッドを備え、このインクジェット印刷ヘッドは印刷中に、回転軸周囲の回転成分および直線成分によって、印刷ヘッドと物体との相対移動を実行するべく動作可能であり、ここで、直線成分の少なくとも一部は、回転軸と実質的に平行な方向に向いており、また、印刷ヘッドのノズルピッチは、ノズルロウ（列）方向において、印刷面に印刷されるグリッドピッチよりも大きい。

特許文献２は、円形ツーピース缶に印刷するためのデジタル制御された缶印刷装置に関し、この装置は、画像を缶に印刷するデジタル印刷ヘッドと、登録した整列にて缶を印刷ヘッドの前へ搬送し、回転させる駆動部とを設けている。

特許文献３は、移動ラインの上に位置する印刷ヘッドと、物体を、移動ラインに沿って軸方向に整列した状態で保持し、物体を印刷ヘッドに対して位置決めし、印刷ヘッドに対して回転させるように構成されたキャリッジアセンブリとを使用して、円筒形物体に印刷するインクジェットプリンタについて述べている。付着させた流体の硬化に適したエネルギーを放出するために、移動ラインに沿って配置された硬化装置を使用する。

米国特許第７，４６７，８４７号 米国特許第６，７６９，３５７号 米国特許出願第２０１０／０２９５８８５号

当該分野では、複数の物体への同時印刷を可能にすることにより、印刷技術を最大限利用（高効率）できるようにしながら、印刷工程を促進するための印刷技術が必要である。さらに、こうした印刷技術は、非常に高いシステム精度（ミクロン）で、比較的高い印刷解像度を保つ必要があるため、現実の製造ラインでのインクジェット印刷技術の使用は非常に困難である。そのため、このような技術では、製造ランを実行する上で、印刷エンジンを最大限利用して高い効率水準を維持することが必要である。

上で述べた特許文献（特許文献１、特許文献２）では、印刷は、分散型印刷ステーションにおいて実行され、また、物体が印刷ステーション間を搬送されている間は中断される。この中断は、印刷工程を大幅に遅速化させる。本発明の発明者は、製造ラインから印刷システム内へ送られる複数の物体の湾曲（および／または平坦）面への高速かつ効率的な印刷工程の実施を可能にする、新規の印刷技術を開発した。

本発明は、複数の印刷ヘッドユニットを設けた印刷ヘッドアセンブリを提供することに
よる印刷工程の促進を目的とし、この印刷ヘッドユニットは、並進軸に沿った、対応する複数の異なる（例えば、離間した）場所に配置される。特に、いくつかの実施形態では、印刷システム内に閉ループレーンを使用して、製造ラインから送られた少なくとも１つの物体流を管理し、この物体流を、レーン上で、印刷工程の１つ以上のステージにわたって移動させる。閉ループレーンの或る区間に沿って印刷ゾーンが画定されており、この印刷ゾーンには印刷アセンブリが動作可能に設置され、印刷ヘッドアセンブリの少なくとも１つの印刷ヘッドユニットアレイにより、印刷ゾーンをトラバースしている物体の外面に印刷が施される。

少なくとも１つの印刷ヘッドユニットアレイは、印刷軸に沿った少なくとも１つの印刷経路を画定するように構成されることが好ましく、物体流は、この印刷経路に沿って前進しながら、アセンブリの印刷ヘッドユニットによりその外面が印刷される。印刷ヘッドアセンブリは、数個の印刷ヘッドユニットアレイを備えてよく、各印刷ヘッドユニットアレイは、印刷軸に沿って少なくとも１つの印刷経路を画定するように構成されており、この印刷経路は、物体の印刷を行うべく追加の物体流を通すために使用され得る。例えば、また限定することなく、各印刷ヘッドユニットアレイは、印刷ヘッドユニットの１つ以上の整列したカラムを備えてよく、各カラム内の印刷ヘッドユニットは事前定義された傾斜を有し、この傾斜は、印刷ヘッドユニットの各カラムの特定の配向を画定することで、その印刷素子（例えば、材料組成物を吐出するための印刷用ノズル、マーカ、刻印ツール、レーザマーカ、ペイントマーカ）を、アレイがカバーする特定の印刷経路に向ける。

レーンは、物体流をレーンに沿って搬送して、物体を、本システムの多様な機能を実行するように適合されたレーンの１つ以上のゾーンを通過させるように構成されたコンベヤシステムを備えてよい。コンベヤシステム内に１つ以上の支持プラットホーム（ここではキャリッジとも言及する）を使用して、物体流をレーン上で並進させることができる。いくつかの実施形態では、各支持プラットホームは、製造ラインから送られた少なくとも１つの物体流を搭載（ローディング）し、物体を、レーン上で、加工および処理のための１つ以上のゾーンを通って滑動させるように構成されている。支持プラットホームは、そこに搭載され、印刷ヘッドアセンブリによって画定された１つ以上の印刷経路に関して整列した物体流を保持するように、および、レーンの特定のゾーン（例えば印刷ゾーン）を通過する時は常に、プラットホームで運ばれた物体を制御可能に回転させるように構成されてよい。

レーンは搭載および荷下ろし（アンローディング）ゾーンを設けてよく、これらのゾーンは、１つ以上のこうした物体流を受容し、印刷完了後に（典型的には、レーン１周の移動が必要である）物体をレーンから取り除くように構成されている。レーンの或る区間（典型的には、搭載ゾーンの上流）に下準備ゾーンを画定することもでき、ここでは、搭載された物体の表面範囲が、物体の表面範囲を印刷工程に向けて準備するように設計された事前処理工程に課される。レーンは、硬化ゾーン（典型的には、印刷ゾーンの上流）をさらに備えてよく、ここでは、印刷ゾーンを出る物体が、その外表面に塗布された材料組成物を硬化させるための硬化工程（例えば、紫外線（ＵＶ））に課される。

いくつかの実施形態では、並進軸上の印刷ヘッドユニットの突出部が並進軸の異なる部分に位置する。この設定では、コンベヤシステムは、物体と印刷ヘッドユニットとの間の相対移動を実行する。この相対移動は、（ｉ）物体表面の所望の領域を所望の印刷ヘッドユニット付近まで運ぶための、並進軸周囲での回転動作と、（ｉｉ）物体を１つの印刷ヘッドユニットから連続した印刷ヘッドユニットへ運ぶために必要な、並進軸に沿った並進移動と、の両方を提供する。これにより、２つ以上の印刷ヘッドユニットが、同一の物体に同時に印刷できるようになる。本出願の技術において、物体は、印刷ヘッドユニット群の間で移動されながら、印刷され得る。こうすることで、印刷工程が加速化し、高い印刷処理量を達成できる。さらに、印刷システムの構成は、連続した物体を印刷ヘッドユニッ
トアレイに晒すことで、一度に２つ以上の物体に同時印刷を行う。印刷ヘッドユニットアレイは、様々な直径を持った、長さの長い物体への印刷にも適している点にさらに留意する。

印刷は、連続的（連続印刷）または分散ステップ的（ステップ印刷）に実行され得る。印刷が連続的な場合は、物体と印刷ヘッドユニットとの間の相対移動には、同時的な並進軸に沿った並進と並進軸周囲の回転とが含まれる。こうすることで、物体表面への画像データ印刷が、実質的にらせん状経路に沿って行われる。印刷が分散ステップにて行われる場合には、物体の所望領域が、物体と印刷ヘッドとの間の相対並進によって、１つ以上の群の付近へ運ばれる。物体表面への円周印刷を可能にするために、並進が停止し、相対回転が実行される。

いくつかの実施形態では、印刷ヘッドアセンブリは複数の印刷ヘッド群を設けている。各群は、並進軸周囲の曲線経路に沿った異なる場所に配置され、並進軸の各領域を包囲している少なくとも２つの印刷ヘッドユニットを設ける。

したがって、本出願のいくつかの実施形態の態様は、ボリュメトリックオブジェクトの湾曲した外面に印刷するように構成された印刷システムに関する。本システムは、コンベヤシステムおよび印刷ヘッドアセンブリを備える。コンベヤシステムは、物体と印刷ヘッドアセンブリとの間の並進軸に沿った相対並進を実行し、また、並進軸周囲で物体と印刷ヘッドアセンブリとの間の相対回転を実行するように構成されている。印刷ヘッドアセンブリは、並進軸上における異なる印刷ヘッドユニットの突出部が並進軸の異なる場所に位置するように配置された複数の印刷ヘッドユニットを備え、各印刷ヘッドユニットは、物体表面上に材料組成物を吐出するための少なくとも１つのノズルおよび／または吐出孔（ここでは、印刷素子とも言及している）を設けている。

或る応用形では、印刷ヘッドアセンブリは追加の印刷ヘッドユニットをさらに備えており、これにより、前記印刷ヘッドユニットが複数の群に配され、少なくとも１群は、並進軸の周囲の曲線経路に沿って配置された少なくとも２つの印刷ヘッドユニットを備え、各群は並進軸の各領域を包囲している。

別の応用形では、印刷システムは、所定のパターンに従って、上記の並進および回転を実行するべくコンベヤシステムを操作するように、また、少なくともいくつかの印刷ヘッドユニットを操作するように構成された制御部を備える。

制御部は、各々が各群に属する少なくとも２つの印刷ヘッドユニットにより、物体表面への画像データの同時印刷を実行するべく、コンベヤシステムおよび少なくともいくつかの印刷ヘッドユニットを操作するように構成されてよい。

オプションにて、制御部は、１つの印刷ヘッドユニットの異なる印刷素子による物体表面への画像データの同時印刷を実行するべく、コンベヤシステムおよび少なくともいくつかの印刷ヘッドユニットを操作するように構成される。

制御部は、１つの群に属する少なくとも２つの印刷ヘッドユニットにより、物体表面への画像データの同時印刷を実行するべく、コンベヤシステムおよび少なくともいくつかの印刷ヘッドユニットを操作するように構成されてよい。

或る応用形では、コンベヤシステムは、物体を並進軸に沿って移動させるように構成されている。別の応用形では、コンベヤシステムは、印刷ヘッドアセンブリを並進軸に沿って移動させるように構成されている。さらに別の応用形では、コンベヤシステムは、物体
を並進軸周囲で回転させるように構成されている。さらなる応用形では、コンベヤシステムは、印刷ヘッドアセンブリを並進軸周囲で回転させるように構成されている。

いくつかの実施形態では、制御部は、並進を段階様式で実行するべく、また、少なくとも、並進が生じない時間間隔中に回転を実行するべく、コンベヤシステムを操作するように、さらに、並進が生じず回転が生じる時間間隔中に印刷を実行するべく、少なくともいくつかの印刷ヘッドユニットを操作するように構成されている。

いくつかの実施形態では、制御部は、印刷を実行するべく少なくともいくつかの印刷ヘッドユニットを操作しつつ、並進および回転を同時に実行するべくコンベヤシステムを操作するように構成されており、これにより、画像データの連続した印刷を、少なくとも１つの実質的にらせん状の経路に沿って、物体表面に実行することができるようになる。

或る応用形では、少なくとも１つの印刷ヘッドユニットが物体表面に印刷しつつ、該少なくとも１つの印刷ヘッドユニットと物体表面との間に所望の距離を維持するために、上記コンベヤシステムは、物体と印刷ヘッドアセンブリとの間における相対移動を、並進軸に対して実質的に垂直な１本以上の半径方向軸に沿って実行するようにさらに構成されている。

別の応用形では、コンベヤシステムは、少なくとも１つの印刷ヘッドユニットを、並進軸に向かうまたは離れるべく変位させるように構成されている。

さらに別の応用形では、コンベヤシステムは、画像データを印刷するべく印刷ヘッドアセンブリを操作する前に、上記少なくとも１つの印刷ヘッドユニットを並進軸に関して変位させるように構成され、そのように動作可能である。

さらなる応用形では、コンベヤシステムは、画像データ印刷中に、少なくとも１つの印刷ヘッドユニットを並進軸に関して変位させるように構成され、そのように動作可能である。

またさらなる応用形では、コンベヤシステムは、上記少なくとも１つの印刷ヘッドユニットの位置を、印刷を施されようとしている物体表面の形状と適合させるように調整するべく、変位を操作するように構成され、そのように動作可能である。

本発明のいくつかの実施形態では、制御部は、少なくとも１つの印刷ヘッドユニットの上記変位を、上記少なくとも１つの印刷ヘッドユニットの作動していない休止中のポジション（inoperative passive position）と作動している動作中のポジション（operative active position）との間で操作するように構成されている。

或る応用形では、同一群の印刷ヘッドユニットは、同色の材料組成物を吐出するように構成されている。別の応用形では、各群の印刷ヘッドユニットは、各色の材料組成物を吐出するように構成されている。

さらに別の応用形では、印刷システムは、印刷ヘッドユニットが物体外面に吐出した材料組成物を硬化させるように構成された少なくとも１つの硬化部を備え、この硬化部は、並進軸に沿った最後の印刷ヘッドユニットの下流に配置されている。

さらなる応用形では、印刷システムは、少なくとも１つの印刷ヘッドユニットが吐出する組成物を受容できるように物体表面の少なくとも１つの場所を下準備するように構成された少なくとも１つの下準備部を備え、この下準備部は、並進軸に沿った最後の印刷ヘッ
ドユニットの上流に配置されている。またさらなる応用形では、印刷システムは、同一群に属する印刷ヘッドユニットの間に配置された少なくとも第２の硬化部を備える。オプションにて、印刷システムは、同一群に属する印刷ヘッドユニットの間に配置された少なくとも第２の下準備部を備える。

或る応用形では、少なくとも１群の印刷ヘッドユニットの並進軸に沿った突出部は、並進軸の１つの領域上に位置する。別の応用形では、少なくとも１群の印刷ヘッドユニットはジグザグ配置されているため、少なくとも１群の少なくとも２つの印刷ヘッドユニットの並進軸に沿った突出部は、並進軸の異なる領域に位置する。さらに別の応用形では、異なる印刷ヘッドユニットは、物体表面の或る領域に各々の材料組成物を吐出し、これにより、物体表面上の各々の組成物の組み合わせが所望の組成物を形成するように構成されている。

さらなる応用形では、少なくとも１つの印刷ヘッドユニットの連続した印刷素子（例えば、ノズルおよび／または吐出孔）は、物体表面の或る領域に各々の組成物を吐出し、これにより、物体表面上の各々の組成物の組み合わせが所望の組成物を形成するように構成されている。

オプションで、各々の組成物の組み合わせは、各々の組成物間の混合と、各々の組成物間の化学反応とのうち少なくとも１つを備える。

さらに別の態様では、製造ライン上で前進している物体の外面に印刷するための印刷システムが提供される。本システムは、１つ以上の印刷ヘッドアセンブリを備えてよく、この印刷ヘッドアセンブリは、印刷軸に沿って少なくとも１つの印刷経路を画定するように構成された印刷ヘッドユニットのアレイを備え、印刷ヘッドユニットは、少なくとも１つの印刷経路に沿って離間関係にて配置されており、印刷ヘッドユニットの各々は、印刷ヘッドアセンブリに関して移動しながら、少なくとも１つの印刷素子（例えば、材料組成物を吐出するためのノズル、マーカ、刻印ツール、レーザマーカ、ペイントマーカのうち少なくとも１つを備える）と順次整列した物体の各部分に印刷するための少なくとも１つの印刷素子を設けている。コンベヤシステムは、少なくとも１つの物体流を、少なくとも１つの印刷経路を通る主搬送方向に沿って順次移動させるために使用され、コンベヤシステムは、閉ループレーンを備え、少なくとも１つの印刷経路は、閉ループレーンの実質的に直線の区間である。

本システムは、少なくとも１つの物体流をそれぞれ支持するための支持プラットホームを備えてよい。支持プラットホームは、物体を、少なくとも１つの印刷経路を通る主搬送方向に沿って移動させるためのコンベヤシステム上に搭載することができ、印刷経路に沿って移動中の物体を印刷軸周囲で回転させるように構成されている。

可能な実施形態では、印刷ヘッドアセンブリは、少なくとも１つの追加の印刷ヘッドユニットのアレイを備え、これにより、少なくとも１つの追加の印刷ヘッドユニットのアレイの印刷部が、印刷軸に沿った少なくとも１つの追加の印刷経路に沿って配置され、また、少なくとも２つのアレイの各々における少なくとも２つの印刷部は、印刷軸を横切る軸に沿って離間している。したがって、支持プラットホームは、少なくとも１つの追加の物体流を支持するように、また、これをコンベヤシステム上で、少なくとも１つの追加の印刷経路を通って主搬送方向に沿って移動させるように構成されてよい。例えば、また限定することなく、少なくとも２つのアレイの印刷ヘッドユニットは共通の平面上に配置されてよく、これにより、各印刷ヘッドユニットアレイが各々の印刷経路を画定でき、コンベヤシステムおよび支持プラットホームは、少なくとも２つの物体流を、少なくとも２つの印刷ヘッドユニットアレイの各々がカバーする少なくとも２つの印刷経路に沿って同時に移動させる
ように構成されている。

いくつかの実施形態では、制御部は、主搬送方向に沿った並進移動を実施するべく、コンベヤシステムを操作するように、また、回転動作を実行するべく支持プラットホームを操作するように、さらに、少なくとも１つの物体流のうちの物体に同時に印刷するべく、少なくともいくつかの印刷ヘッドユニットを操作するように使用されている。制御部は、回転動作を実行するべく支持プラットホームを操作するように構成されてよい。

いくつかの実施形態では、制御部は、主搬送方向に沿って段階様式で並進移動を実行するべく、コンベヤシステムを操作するように、また、少なくとも並進移動が生じない時間間隔中に回転を実行するべく、支持プラットホームを操作するように、さらに、並進が生じず、回転が生じる時間間隔中に印刷を実行するべく、少なくともいくつかの印刷ヘッドユニットを操作するように構成されている。

オプションにて、制御部は、印刷を実行するべく、少なくともいくつかの印刷ヘッドユニットを操作しつつ、並進および回転を同時に実行するべく、コンベヤシステムおよび支持プラットホームを操作するように構成されてよく、これにより、物体流内の物体表面に、画像データが、らせん状経路に沿って実質的に連続して印刷される。

或る応用形では、制御部は、異なる印刷ヘッドユニットアレイに属する少なくとも２つの印刷ヘッドユニットにより、画像データを物体表面に同時印刷するべく、コンベヤシステムおよび少なくともいくつかの印刷ヘッドユニットを操作するように構成されている。

いくつかの実施形態では、制御部は、少なくとも１つの印刷ヘッドユニットと、少なくとも１つの印刷ヘッドユニットと整列した物体表面との間の距離を変更して、少なくとも１つの印刷ヘッドユニットの位置を物体表面の形状と適合するよう調整するべく構成され、そのように動作可能である。

可能な実施形態では、印刷ヘッドユニットは、半径方向軸、または印刷軸に対して実質的に垂直な１本以上の軸に沿って移動するように搭載されてよい。

オプションにて、制御部は、１つ以上の印刷ヘッドユニットを、その作動していない休止中のポジションと作動している動作中のポジションとの間、およびその異なる作動状態の間で選択的にシフトするように構成されている。

いくつかの可能な実施形態では、制御部は、支持プラットホームにより印刷経路に沿って運ばれている物体の角位置および直線位置に従って、印刷素子の動作を同期させる仮想信号を生成するように構成されている。より詳細には、仮想信号を使用して、キャリッジの場所、および印刷ゾーン内をキャリッジによって運ばれている物体の角位置を同期させ、また、仮想信号に従って、キャリッジの位置および物体の角配向を調整した後に、物体表面に所定のパターンを適用するべく、印刷ヘッドを操作する。

さらに別の態様では、製造ラインから送られた物体の外面に印刷する方法が提供され、該方法は、少なくとも１つの物体流を、印刷軸に沿って配置された少なくとも１つの印刷ヘッドユニットアレイを備える印刷経路に通すことと、印刷経路を通る物体流の場所と、物体流における各物体の角配向とを示すデータを受信することと、受信したデータに基づいて、少なくとも１つのアレイの印刷ヘッドユニットと対向した物体の表面領域、および各印刷ヘッドユニットによって表面領域に付加する１つ以上の印刷パターンとを決定することと、各印刷ヘッドユニットにより１つ以上のパターンを表面領域に付加するために、印刷ヘッドユニットアレイを操作することとを備える。

この方法は、１つ以上のパターンの付加中に、印刷経路を通る物体を回転させることを備えてよい。オプションにて、１つ以上のパターンの付加中に、物体流が、少なくとも１つの印刷経路に沿って前進される。いくつかの実施形態では、物体流を印刷経路に通す前に、物体流の表面領域に事前処理工程が適用される。物体流を印刷経路に通す前に、物体流の表面領域に硬化工程も適用されてよい。

この方法は、印刷経路を通って前進している物体の角位置および直線位置に従って、印刷ヘッドユニットの動作を同期させるための仮想信号を生成することをさらに備えてよい。

次に、ここで開示している主題をより良く理解するために、また、実際にどのように実行され得るかを例示するために、添付の図面を参照し、非限定的な実施例のみによって、実施形態を説明する。

閉ループレーン（物体はこれに沿って並進される）を採用したいくつかの可能な実施形態による印刷システムを示す略図である。 いくつかの実施形態による、並進軸に沿った連続位置に配置された複数の印刷ヘッドユニットを設けた、印刷ヘッドアセンブリの異なる例を示す略図である。 いくつかの実施形態による、並進軸に沿った連続位置に配置された複数の印刷ヘッドユニットを設けた、印刷ヘッドアセンブリの異なる例を示す略図である。 いくつかの可能な実施形態による、１つの印刷ヘッドユニット上の印刷素子の可能な構成を示す略図である。 いくつかの可能な実施形態による、１つの印刷ヘッドユニット上の印刷素子の可能な構成を示す略図である。 いくつかの可能な実施形態による、並進軸に沿って連続した位置に複数の印刷ヘッドユニット群を設けた印刷アレイの異なる図を示す略図である。 いくつかの可能な実施形態による、並進軸に沿って連続した位置に複数の印刷ヘッドユニット群を設けた印刷アレイの異なる図を示す略図である。 いくつかの可能な実施形態によるコンベヤシステムの使用を例示した略図である。 いくつかの可能な実施形態によるコンベヤシステムの使用を例示した略図である。 印刷ヘッドユニットが制御可能に可動である、いくつかの可能な実施形態を示す略図である。 印刷ヘッドユニットが制御可能に可動である、いくつかの可能な実施形態を示す略図である。 物体の回転前および回転中に、印刷ヘッドユニットを物体の形状に合わせるべく制御可能に移動できる、可能な実施形態を例示した略図である。 物体の回転前および回転中に、印刷ヘッドユニットを物体の形状に合わせるべく制御可能に移動できる、可能な実施形態を例示した略図である。 同一群に属する印刷ヘッドユニットが並進軸に沿った同じ場所に位置決めされた、いくつかの実施形態を例示した略図である。 同一群に属する印刷ヘッドユニットがジグザグに、並進軸に沿った異なる場所に位置決めされた、いくつかの実施形態を例示する略図である。 少なくとも１つの硬化／固定ステーションが、印刷ヘッドユニットの最終群の下流における、印刷部アセンブリの最後尾に配置され、および／または、少なくとも１つの下準備／事前処理ステーションが、第１群の印刷ヘッドユニットの上流における、印刷部アセンブリの先頭に配置されている、いくつかの実施形態を例示する略図である。 ２つの連続した印刷ヘッドユニット群の間に、少なくとも１つの硬化／固定ステーションおよび／または下準備／事前処理ステーションが配置された、いくつかの実施形態を例示した略図である。 複数の硬化／固定ステーションおよび／または下準備／事前処理ステーションが並進軸に沿って次々と配置された、いくつかの実施形態を例示した略図である。 少なくとも１つの硬化／固定部、および／または下準備／事前処理部が、同一群の印刷ヘッドユニットの間に配置されている、いくつかの実施形態を例示した略図である。 物体表面の同じ場所に第１および第２組成物がそれぞれ第１および第２群の印刷ヘッドユニットによって射出され、これにより、第１および第２組成物の組み合わせによって形成された第３の組成物で該場所を印刷する、いくつかの実施形態を例示した略図である。 物体表面の同じ場所に第１および第２組成物がそれぞれ第１および第２群の印刷ヘッドユニットによって射出され、これにより、第１および第２組成物の組み合わせによって形成された第３の組成物で該場所を印刷する、いくつかの実施形態を例示した略図である。 物体表面の同じ場所に第１および第２組成物がそれぞれ第１および第２群の印刷ヘッドユニットによって射出され、これにより、第１および第２組成物の組み合わせによって形成された第３の組成物で該場所を印刷する、いくつかの実施形態を例示した略図である。 第１および第２組成物が、１つの印刷ヘッドユニットに属する異なるノズルによって物体表面の同じ場所に噴射され、これにより、同場所が、第１および第２組成物の組み合わせにより形成された第３組成物で印刷される、いくつかの実施形態を示す略図である。 第１および第２組成物が、１つの印刷ヘッドユニットに属する異なるノズルによって物体表面の同じ場所に噴射され、これにより、同場所が、第１および第２組成物の組み合わせにより形成された第３組成物で印刷される、いくつかの実施形態を示す略図である。 第１および第２組成物が、１つの印刷ヘッドユニットに属する異なるノズルによって物体表面の同じ場所に噴射され、これにより、同場所が、第１および第２組成物の組み合わせにより形成された第３組成物で印刷される、いくつかの実施形態を示す略図である。 第１および第２組成物が、同一群の第１および第２印刷ヘッドユニットのそれぞれによって物体表面の同じ場所に噴射され、これにより、同場所が、第１および第２組成物の組み合わせにより形成された第３組成物で印刷される、いくつかの実施形態を示す略図である。 第１および第２組成物が、同一群の第１および第２印刷ヘッドユニットのそれぞれによって物体表面の同じ場所に噴射され、これにより、同場所が、第１および第２組成物の組み合わせにより形成された第３組成物で印刷される、いくつかの実施形態を示す略図である。 第１および第２組成物が、同一群の第１および第２印刷ヘッドユニットのそれぞれによって物体表面の同じ場所に噴射され、これにより、同場所が、第１および第２組成物の組み合わせにより形成された第３組成物で印刷される、いくつかの実施形態を示す略図である。 異なる群に属する印刷部が並進軸周囲の同じ位置に配置され、バー／カラム状に編成された、可能な実施形態を例示する略図である。 異なる群に属する印刷部が並進軸周囲の同じ位置に配置され、バー／カラム状に編成された、可能な実施形態を例示する略図である。 いくつかの可能な実施形態による、コンベヤシステムおよび印刷ヘッドアセンブリを１種類以上の入力データに従って制御するために使用できる制御部を示すブロック図である。 いくつかの可能な実施形態によるコンベヤシステムを示す略図である。 いくつかの可能な実施形態による、アレイに形成された印刷ヘッドアセンブリの構成を示す略図である。 いくつかの可能な実施形態による、アレイに形成された印刷ヘッドアセンブリの構成を示す略図である。 印刷対象の物体をコンベヤシステム上に保持し、コンベヤシステム上で並進および回転させるように構成されたキャリッジ、およびこれに搭載された心棒の構成を示す略図である。 システムの印刷ゾーンに進入する、印刷対象の複数の物体を搭載したキャリッジを示す略図である。 印刷ゾーンをトラバースする３つの異なるキャリッジに取り付けられた複数の物体への同時印刷を示す略図である。 いくつかの可能な実施形態による心棒の構成を示す略図である。 いくつかの可能な実施形態において使用できる可能な制御スキームを示す略図である。 いくつかの可能な実施形態において使用できる可能な制御スキームを示す略図である。 いくつかの可能な実施形態において使用できる可能な制御スキームを示す略図である。

以降では、図１〜図２０を参照して本発明の様々な実施形態を説明するが、これらの図面は、あらゆる観点にて、いかなる形においても制限ではなく例証としてのみ考慮されるべきである。図面中の要素は必ずしも寸法どおりではなく、代わりに、本発明の原理を明確に例示することに重点を置いている。本発明は、ここで述べている本質的な特徴から逸脱しない範囲で、その他の特定の形態および実施形態にて提供されてもよい。

図１は、閉ループレーン１０（例えば楕円軌道）を採用したいくつかの可能な実施形態による印刷システム１７を示す略図であり、閉ループレーン１０は、印刷対象の物体（図示せず）を該レーン１０内に設けられた印刷ゾーン１２ｚへ送るべく、これに沿って並進させるためのものであり、印刷ゾーン１２ｚは１つ以上の印刷ヘッドアセンブリ１００（例えば、各色の印刷ヘッドを具備する）を備えている。この非限定的な実施例では、印刷システム１７は、製造ラインから複数の印刷対象物体を自動搭載するように構成された搭載ゾーン３０６ｌを備える。搭載ゾーン３０６ｌは、独立型の制御部および１つ以上のセンサを採用した搭載部、モータ、機械要素、空気圧素子を備え、また、搭載工程を時間調整、監視、管理するために、測定されたセンサデータを印刷システム１７の制御部３００に通信するように構成されている。いくつかの実施形態において、搭載部は、物体流を、同一の正確なインデックス（例えば、物体が先行のマークまたはキャップの向きを有する場合などに、物体の表面上に印刷開始点をマーキングするために使用される）でシステムレーンに搭載するように構成されている。

いくつかの実施形態では、搭載された物体は複数のキャリッジＣ_１、Ｃ_２、Ｃ_３、．．．、Ｃ_ｎ−１、Ｃ_ｎ（「支持プラットホーム」または「キャリッジＣ_ｉ」とも呼ばれる）に取り付けられ、これらのキャリッジは、レーン１０にかけて連続移動するように、また、キャリッジＣ_ｉの動作状態に関するデータ（例えば、速度、位置、エラーなど）を制御部３００と通信するように構成されている。以降で詳細に説明するように、キャリッジＣ_ｉは、キャリッジＣ_ｉをレーン１０に沿って、同時または断続的に、あるいは個別に制御された方法で、移動させ、さらに、キャリッジＣ_ｉに取り付けられた物体を、事前処理部２０４にて処理され（本明細書では「下準備ステーション」とも呼ぶ）、および／または
、印刷ゾーン１２ｚ内での印刷前、最中、またはその後に、処置／コーティング／下準備されながら、同時または断続的に、あるいは個別に制御された方法で、移動および回転（例えば、図１には示していない回転可能な心棒の使用による）させるように構成されている。

搭載ゾーン３０６ｌに受容された物体のサイズ（幾何学寸法および形状）を決定し、サイズデータを制御部３００へ通信するサイズ検出部１３を、レーン１０内で使用してもよい。サイズ検出部１３から受信したサイズデータは制御部３００により処理、分析され、また制御部３００によって、印刷ヘッドアセンブリ１００の印刷ヘッドユニットの位置を調整し、あらゆる可能な衝突シナリオに警告を発するために使用される。

レーン１０に沿って移動される物体の表面に事前処理工程を施すための事前処理部２０４を、レーン１０内に設けてもよい（コンテナへのインクの付着性を向上させ、導入する印刷／コーティングの表面を均一化するために実施される、例えばプラズマ、コロナ、および／または火炎処理）。したがって、制御部３００は、事前処理部２０４の動作を、サイズ検出部１３から受信したサイズデータに従って調整するように構成されてよい。図１に例証するように、印刷ヘッドアセンブリ１００は、複数のキャリッジＣ_ｉを収容でき（この例では、３つのキャリッジＣ_１、Ｃ_２、Ｃ_３を示す）、また、各々のキャリッジに取り付けた物体の表面に同時印刷を行うように構成されてよい。

印刷ゾーン１２ｚから出た物体は、レーン１０の、硬化部２０２を備えた部分に沿って移動され得る。硬化部２０２は、制御部３００によって操作されてよく、また、表面に付加された１つ以上の組成物層を硬化させて印刷工程を完成するように構成されてよい（例えば、紫外線／ＵＶインク硬化工程や、その他のあらゆる固定または乾燥工程、例えば赤外線、電子ビーム、化学反応などを採用）。印刷ゾーン１２ｚおよび／または硬化部２０２から出る物体に付加された色、パターン（例えば、印刷レジストレーション、診断、ノズル欠損、画像完成度）を表すデータ（例えば画像データ）を収集するために、ビジョン検査部１６をさらに使用できる。印刷工程の完了後、またオプションで硬化および／検査工程の完了後に、物体をレーン１０上で前進させ、印刷システム１７から物体を自動除去するための荷下ろしゾーン３０６ｕへ送ってよい。荷下ろしゾーン３０６ｕは荷下ろし部を設けてよく、荷下ろし部は、独立型制御部および１つ以上のセンサユニット、モータ、機械要素および空気圧要素を採用し、また、荷下ろし工程を監視および管理するために、センサデータを印刷システム１７の制御部３００と通信するように構成されている。

図２Ａ、図２Ｂは、並進軸に沿った連続位置に配置された複数の印刷ヘッドユニットを設けた、本開示の印刷ヘッドアセンブリ１００の異なる例を示す略図である。

図２Ａの例では、印刷ヘッドユニット１０２ａ、１０４ａ、１０６ａ、１０８ａは、並進軸上の異なる印刷ヘッドユニットの突出部が、並進軸１１０の異なる部分（印刷軸に沿う）上に配置され、また並進軸１００周囲のそれぞれの（角）位置に位置決めされるように配置されている。図２Ｂの例では、印刷ヘッドユニット１０２ａ、１０４ａ、１０６ａ、１０８ａは、並進軸上の異なる印刷ヘッドユニットの突出部が並進軸１１０の異なる部分上に配置され、また、並進軸１１０周囲の同一の（角）位置に位置決めされて、並進軸１１０と実質的に平行な印刷ヘッドユニットラインを形成している。

この非限定的な実施例では、並進軸１１０は物体１０１の軸とほぼ一致し、物体１０１と印刷ヘッドアセンブリ１００との間の各々の並進はこの並進軸１１０に沿って生じ得る。さらに、並進軸１００周囲では、物体１０１と印刷ヘッドアセンブリ１００との間の相対回転が生じ得る。並進動作および回転動作については、以降で詳細に説明する。

次に、いくつかの可能な実施形態による、１つの印刷ヘッドユニット上の印刷素子１３０（例えば、ノズルまたは吐出孔）の可能な構成を概略的に示す図３Ａ、図３Ｂを参照する。

図３Ａ、図３Ｂに例示されるように、印刷ヘッドユニットは、物体１０１の表面に材料組成物を吐出できるように構成された、１以上のノズルまたは吐出孔（一般に符号１３０で示す）を設けてよい。材料組成物は、流体（例えば、インクジェット印刷、プラスチック噴射または／および印刷の場合）、および／または固体（例えば、レーザ印刷の場合、粉体）であってよい。「印刷」とは、本明細書では、物体表面へのあらゆるタイプの材料吐出、および／または、物体表面へのドット、ライン、パターンの刻印またはマーキングを含むことを意味する。従って、例えば、「印刷」には、物体の表面に材料を吐出する、物体の表面にマークを刻印および／または付加することにより、例えば物体の色、形状、または質感を変更することが含まれる。例えば、非限定的に、印刷ヘッドユニットは、印刷ゾーン１２ｚを横断する物体の外面に可視および／または不可視の（つまり、電子の電荷など機能的なもの）マーキングを付加するように構成された１つ以上のマーカ（例えば刻印工具、レーザマーカ、ペイントマーカなど）を備えてよい。

図３Ａは、異なる構成を持った、印刷ヘッドユニット１０４ａ、１０６ａの印刷素子１３０を例証する。印刷ヘッドユニット１０４ａ、１０６ａを、並進軸と平行な側面から示す。印刷ヘッドユニット１０４ａは、複数の印刷素子１３０（例えば４つ）を、並進軸に沿った連続位置にあるロウに沿って設けている。この非限定的な実施例において、印刷ヘッドユニット１０６ａは、プラスチック組成物の噴射について、当該技術分野において一般的に使用されているとおり、１つの印刷素子１３０を設けている。

図３Ｂは、印刷ヘッドユニット１０２ａに設けられた可能な印刷素子の構成を例示する。図３Ｂは、印刷ヘッドユニット１０２ａ（並進軸１１０に対して垂直）の正面図を示す。この非限定的な実施例では、印刷ヘッドユニット１０２ａは、並進軸１１０に対して垂直なライン状に設定された印刷素子１３０のカラム（列）を設けている。オプションでは、全ての印刷素子１３０が物体表面に対して垂直なわけではない。図３Ｂの実施例では、印刷素子は物体表面に対して垂直であり、例えば、物体表面に対して垂直な吐出路に沿って材料組成物を吐出するように構成されている。その一方で、中央印刷素子の両側に位置する外側印刷素子は、物体表面に対して斜位に位置する。

オプションにて、本発明で使用する印刷ヘッドユニットは、物体と対面した印刷ヘッドアセンブリの面を画定している２次元アレイを形成する印刷素子の複数のロウまたはカラム（列）を設けてよい。印刷ヘッドアセンブリは、矩形、平行四辺形など（これらに限定はされない）のあらゆる形状に構成できる。次に、図４Ａ、図４Ｂを参照するが、これらは、本開示の印刷システム２００の異なる図を概略的に示す。図４Ａは斜視図を、図４Ｂは正面図を示している。印刷システム２００は、物体１０１の湾曲した外面に画像／パターンを印刷するように構成されており、複数の印刷ヘッドユニットを有する印刷ヘッドアセンブリ１００と、物体１０１および／または印刷ヘッドユニットを移動させるように構成されたコンベヤシステム（図５Ａ、図１５の３０２）とを設けている。オプションにて、システム２００は、コンベヤシステム３０２と、印刷ヘッドユニットの動作とを制御するように構成された制御部（図１、図２１Ａの３００）を設ける。物体の湾曲面は円形、長円形、楕円形などであってよい。

いくつかの実施形態では、各印刷ヘッドユニットは、例えば、上述したように物体１０１の外面に材料組成物（インク、粉体、硬化流体、定着流体、前処理流体、コーティング流体、および／または第３液を作成するための１つ以上の流体の組成物、および／または噴射中に流体であるあらゆる固体／気体材料、など）を噴射／付加するように構成された
１つ以上の印刷素子を設けている。印刷ヘッドアセンブリ１００は、図２Ａ、図２Ｂの説明で述べた印刷ヘッドアセンブリとして、または、次に説明する印刷ヘッドユニットが群編成された印刷ヘッドアセンブリ１００として設計できる。

図４Ａ、図４Ｂに示す実施例において、各群の印刷ヘッドユニットは、並進軸周囲の湾曲路に沿って配置され、また、各群は並進軸１１０の各領域を包囲している。そのため、印刷ヘッドユニット１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは第１群１０２に属する。印刷ヘッド１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ（図１３に見られる）は第２群１０４に属する。印刷ヘッドユニット１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃは第３群１０６に属する。印刷ヘッドユニット１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃは第４群１０８に属する。群１０２、１０４、１０６は、並進軸に沿ったそれぞれの場所に配置されている。

コンベヤシステム３０２は、物体１０１の所望部分が所望の印刷ヘッドユニットの付近へ所望時に運ばれるように、物体１０１および／または印刷ヘッドアセンブリ１００を移動させるように構成されている。こうして、物体の外面に印刷が実行され得る。コンベヤは、物体１０１と印刷ヘッドアセンブリとの間で、（ｉ）並進軸１１０に沿った、またはこれと平行な並進移動、（ｉｉ）並進軸１１０周囲での回転、という少なくとも２種類の相対動作を可能とするように構成されている。こうすることで、物体１０１の外面上の任意の点をあらゆる印刷ヘッドユニットの付近へ運ぶことができるようになる。オプションにて、並進軸に実質的に垂直な１以上の半径方向軸（または平面軸）に沿って、第３のタイプの相対動作が存在する。この第３動作は、少なくとも１つの印刷ヘッドユニットと物体表面との間に所望の距離を維持するために必要となる場合がある。

いくつかの実施形態では、制御部（３００）は、１つ以上の信号を、キャリッジの動作エンコーダからアセンブリ１００内の印刷ヘッドユニットおよびコンベヤシステム３０２へ送信または転送するように構成された電子部である。あるいは、動作エンコーダからの信号は印刷ヘッドアセンブリへ直接転送され、ここで、制御部３００から受信した信号に基づき、各印刷ヘッドユニットによって印刷命令に変換される。したがって、キャリッジのエンコーダの１つから印刷ヘッドアセンブリ１００へ送信された位置制御信号は、特定の時間に１つ以上の印刷素子（例えばノズル／吐出孔）からそれぞれの材料組成物を吐出させるよう、個々の印刷ヘッドユニットに命令するために制御部（３００）により使用される。制御部３００はさらに、物体１０１および／または印刷ヘッドアセンブリ１００を所望のパターンに従って移動（つまり、並進および／または回転）させるようコンベヤシステム３０２に命令するためのコンベヤシステム３０２への制御信号を生成した。そのため、制御部３００は、物体上に所望の印刷パターンを作成し、物体の外面に所望の画像を印刷するために、印刷ヘッドユニットの動作を、物体１０１と印刷ヘッドアセンブリ１００との間の相対動作に同期させる。

印刷ヘッドユニット群は、物体１０１と印刷ヘッドアセンブリ１００との間の相対動作の最中に、物体１０１が異なる印刷ヘッドユニットまたは印刷ヘッドユニット群の付近へ順次運ばれるように、並進軸１１０に沿って設置されている。さらに、この動作の少なくとも特定の段階中に、物体１０１の異なる部分は、少なくとも２つの連続した群に属する印刷ヘッドユニット付近、または並進軸１１０に沿った連続位置に位置する印刷ヘッドユニット付近にあってよい。これにより、物体の外面は、異なる群に属する印刷ヘッドユニット、または並進軸に沿った連続位置に位置する印刷ヘッドユニットによって同時に印刷され得る。オプションにて、１つの印刷部の異なる印刷素子が、２つの異なる物体に同時に印刷することもできる。上述したように、この特徴により、システム２００は、印刷ヘッドの実用性を最適化しつつ、１つ以上の物体に印刷できるようになるため、高い物体処理量を可能にする高効率なシステムが達成される。図４Ａに例示したように、特定の期間中、物体１０１は第１群（印刷ヘッドユニット１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを設ける）
付近、および第２群（印刷ヘッドユニット１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ）付近にある。

１つ以上の物体への印刷処理量の拡大に加え、システム２００の構造は、複数の物体１０１への同時印刷も可能にする。これを行うために、物体１０１は１つずつ連続してシステム内に供給され、コンベヤシステム３０２は、各物体１０１が、印刷ヘッドユニットの別の物体への印刷を行っていない特定部分によって印刷され得るように、物体１０１および／または印刷ヘッドユニットのアセンブリ１００を移動（つまり、並進および／または回転）させる。例えば図４Ａでは、物体１０１は第１群および第２群の付近にある（しかし、実際には、物体が印刷ヘッドよりも、また、並進軸に沿った印刷ヘッドの間の距離よりも十分に長い場合には、物体は３つ以上の群によって印刷され得る）。他に物体がない場合には、第３群の印刷ヘッドユニット（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ）および第４群の印刷ヘッドユニット（１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ）がアイドル状態になる。しかし、第２の物体がシステム２００内に導入され、第１群および／または第２群の印刷ヘッドの付近へ移動されると、第１の物体は第２群および／または第３群の付近へ移動される。こうすることで、後者（第２および第３）群の印刷ヘッドユニットの少なくともいくつかが第１の物体に画像を印刷できるようになり、前者（第１および第２）の群の印刷ヘッドユニットが第２の物体に画像を印刷できるようになる。

印刷システムは、全ての印刷ヘッドユニットの下に、印刷ヘッドユニットによって印刷中の物体が存在する場合に、最大限利用されると考えられる。このため、印刷ゾーン内の物体間の隙間は効率を低下させると考えられるので、物体間の隙間を最小化することが必要となる。

図４Ｂに見られるように、各群の印刷ヘッドユニットは、物体の外面からの所望の距離を維持できるよう、並進軸１１０の周囲に配備されている。印刷ヘッドユニットは、互いに離間あるいは近接した配置にて配備されてよい。同一群に属する連続した印刷ヘッドユニット間の距離は、互いに等しくても、または互いに異なっていてもよい。さらに、１群内の印刷ヘッドユニットを、異なる印刷ヘッドユニットと物体の外面との間の距離が互いに等しくなるように、または、各印刷ヘッドユニットが物体の外面からそれぞれの距離を有するように、物体の外面の周囲に配備することもできる。印刷ヘッドユニットと物体の外面との間の距離は、使用する印刷ヘッドユニットのタイプと組成物とに依存し、また、印刷ヘッドユニットがその組成物を所望の様式で届けられるように選択される。印刷ヘッドユニットによって噴射される組成物は、化学材料、材料の化学化合物、および／または材料および／または化合物の混合物であってよい。

本発明のいくつかの実施形態では、異なる印刷ヘッドユニットによる、または印刷ヘッドユニットの異なる印刷素子１３０による物体表面への印刷を、未印刷の新たな経路を形成する目的で実行できる。オプションにて、いくつかの印刷を、既存の印刷された経路に沿って、またはその付近にて実行してもよい。２つの別の経路の付近、またはその間に印刷された経路を使用して、事前定義された解像度を達成できる。既存の経路に沿って印刷された経路を使用し、これにさらにドットを追加してより高密度のらせん状経路を形成することにより、既存経路の解像度を完成できる。さらに、既存経路に沿った経路の印刷は、２つの異なる印刷素子の間に冗長を実現するため、つまり、１つの印刷素子が動作しない場合に、第２の印刷素子が所望データの一部（例えば５０％）を印刷するために用いることができる。オプションにて、印刷素子の１つが動作を停止した場合に、第２の印刷素子に元々第１の印刷素子によって印刷されるはずだったデータを印刷させるようにシステムを制御することが可能である。これは、例えば、物体１０１および／または印刷ヘッドユニットアレイの動作（並進および／または回転）を制御する（例えば遅くする）ことで、または、より多くのインクを噴射するように第２印刷素子を制御することで為されてよい。オプションにて、同一群に属する印刷ヘッドユニットを、物体表面に１色のインクを噴射するように構成したり、異なる群に属する印刷ヘッドユニットを、物体表面にそれぞれ異なる色を噴射するように構成する。あるいは、同一群に属する異なる印刷ヘッドユニットを、異なる色のインクを噴射するように構成する。

上で述べた図面では、各群は３つの印刷ヘッドユニットを設けて示されているが、各群は例えば１、２、４などの任意の数の印刷ヘッドユニットを有してよいことに留意すべきである。さらに、上で述べた図面は４つの群の存在を示しているが、本発明のシステムに任意数の群を設けることが可能である。さらに、上で述べた図面における印刷ヘッドユニットは、物体１０１の長さよりも短く示されている。いくつかの場合にあるように、印刷ヘッドユニットは物体と同じ長さ、あるいは物体よりも長くてよく、その場合には上記の限りではない。

システム２００は、２つの異なる印刷シーケンス、つまり連続印刷、ステップ式印刷、またはこれらの任意の組み合わせに従って物体１０１に印刷するために使用できる。連続印刷では、物体１０１と印刷ヘッド装置１００との間の相対移動が、並進軸１１０に沿った、またはこれと平行な並進移動と、並進軸１１０の周囲での回転動作とを同時に含む場合には、印刷は、物体１０１と印刷ヘッド装置１００との間の相対動作の最中に実施される。このタイプの印刷では、画像データは、実質的にらせん状の経路に沿って物体表面に印刷される。

ステップ式印刷では、物体と印刷ヘッドとの間の相対並進が、物体面の所望の領域を、並進軸に沿った連続位置に配置された１つ以上の印刷ヘッド群または印刷ヘッドユニットの付近へと運ぶ。並進は、相対回転の実行中に停止される。この回転中に、印刷ヘッドユニットが物体表面への円周印刷を実行する。印刷の実行後に、相対並進が再開されて、物体表面の１つ以上のさらなる所望の領域が、１つ以上の印刷ヘッド群の付近へ運ばれる。回転は並進の最中にも維持されてよく、あるいは並進の少なくとも一部の最中は中断されてよい。

ステップは、物体１０１の所望領域を１つの印刷ヘッドユニットの１つの印刷素子１３０からこれに続く次の印刷素子１３０へ移動させるための並進を生じる小さいステップであっても、物体の所望領域を並進軸１１０に沿って第１印刷ヘッドユニットからこれに続く次の印刷ヘッドユニット（例えば、別の群に属するもの）へ移動させるための並進を生じる大きいステップであってもよい。いくつかの実施形態では、ステップは、物体１０１の所望領域を第１印刷ヘッドユニットから、１つ以上の中間印刷ヘッドユニットを飛ばして第２印刷ヘッドユニットへ並進させるのに十分に大きなステップであってよい。

ステップ式印刷では、物体１０１の所望領域が所望の距離だけ並進されたことを確認するトリガによって、円周印刷が起動され得る。このトリガは、位置決めエンコーダ信号および／またはインデックス信号であってよく、これらの信号は並進中に有効で、並進していない時には無効である。所望の印刷ヘッドユニットおよびその印刷素子１３０の並進の速度と位置（並進軸に沿った位置）がわかると、物体１０１の所望領域が所望の印刷ヘッドユニットおよびその印刷素子１３０に晒される時間点を算出することができる。そのため、位置決めエンコーダおよび／またはインデックス信号によってトリガが起動されると、例えばエンコーダ位置信号に従って、印刷を実行せよとの命令が所望の印刷ヘッドユニット、および／または印刷素子１３０へ送られる。あるいは、トリガは、物体１０１の片側に設置された光検出器と、これに対応した、物体１０１の第２の側に設置された発光装置とによって起動されてよい。物体１０１が光検出器を覆い隠し、発光装置からの光が光検出器に到達しない場合、物体表面の所望領域が所望の距離だけ並進されたと考えられる。

オプションでは、物体表面の特定領域の円周の座標（例えば、物体の既知の回転速度と既知の半径から算出する）を監視し、領域が、所望の印刷ヘッドユニット、または印刷素子１３０の円周の座標と一致する所望の円周の座標に達すると、第２トリガが起動される。応用形では、並進の停止後に、物体表面の所望領域を所望の印刷ヘッドユニット、または印刷素子１３０に露出させるために、相対回転を実行し、この実行後にのみ、印刷（材料組成物の吐出）が行われる。別の応用形では、第２トリガは使用されず、また、並進が停止すると、物体表面の所望領域が異なる印刷ヘッドユニット、または印刷素子１３０に露出される。所望領域の円周の座標が既知であるので、制御部は異なる印刷ヘッドユニット、または印刷素子１３０に、所望の領域上に所望の印刷を行うよう命令することができる。この最後の応用形は、物体への印刷における遅延を減少させるために役立つ。可能な印刷パターンは、連続印刷と時間を変えて実行されるステップ式印刷との両方を含んでよい。

図面では、並進軸１１０は直線として示されている点に留意する。しかし、必ずしもそうでなくてもよい。実際、並進軸は曲線であっても、直線区間と曲線区間を併せ持っていてもよい。

次に、図５Ａ、図５Ｂを参照すると、いくつかの実施形態の印刷システムに設けられたコンベヤシステム３０２を例示している。図５Ａに示す非限定的な実施例では、コンベヤシステム３０２は物体１０１を移動させるように構成され、一方、図５Ｂに示すコンベヤシステム３０２は印刷ヘッドアセンブリ１００を移動させるように構成されている。

図５Ａに示す非限定的な実施例では、システム２００のコンベヤシステム３０２は、物体１０１の端部に連結した物体ホルダ１５０を設けている。或る応用形では、物体ホルダは、物体１０１を並進軸１１０に沿って移動させ、さらに並進軸１１０周囲で物体を回転させる。並進と回転は、所望の印刷方式に応じて、同時でまたは別々に行うことができる。オプションでは、コンベヤシステム３０２は、物体１０１を並進軸１１０に沿って移動させるように構成された（両方向矢印１５４で示す）コンベヤベルト１５２を設けている一方で、物体ホルダの機能は物体１０１の回転に限定される（矢印１５６に示す）。

コンベヤベルト１５２は、電気モータ、リニアモータシステム、経路を形成するべく組み合わせた複数のリニアモータシステム、磁気リニアシステム、または空圧流システムなどの、モーションシステムによって移動されるベルトであってよい。複数の物体を扱う場合には、各物体を、１つ以上の物体ホルダによって別個に扱うことができる。並進軸１１０に沿った異なる場所において、各物体１０１が、異なる方式（例えば異なる速度）で、並進軸１１０に沿って並進するように制御されるケースもある。

図５Ｂに示す非限定的な例では、システム２００のコンベヤシステム３０２はキャリッジ１５８を設けている。この実施例のキャリッジ１５８は、印刷ヘッドアセンブリ１００を、並進軸１１０と平行な方向に沿って移動させ（両方向矢印１６０で示す）、並進軸周囲で印刷ヘッドユニットと共に回転する（矢印１６２で示す）。

図には示していないが、物体と印刷ヘッド装置との間に相対並進および回転動作が生じるためのその他のシナリオも可能である点を追記すべきである。第１の可能なシナリオでは、コンベヤシステム３０２は、印刷ヘッドアセンブリ１００を並進軸１１０に沿って移動させるように設計され、また、物体を並進軸１１０周囲で回転させる物体ホルダを設けている。第２の可能なシナリオでは、コンベヤシステム３０２は、物体１０１を並進軸１１０に沿って移動させるように、また、印刷ヘッド装置を並進軸１１０周囲で回転させるように設計されている。

いくつかの実施形態では、物体１０１と印刷ヘッド装置１００の両方を移動させることができる。

上述した全ての相対移動方式（固定された印刷ヘッドユニットと移動する物体、移動する印刷ヘッドユニットと固定された物体、物体の並進と印刷ヘッド装置の回転、物体の回転と印刷ヘッド装置の並進、印刷ヘッドユニットの移動と物体の移動）は、本発明の範囲に包括され、相互に同等である。本発明の説明を単純化するために、本明細書の残り部分では、印刷ヘッドユニットが固定され、物体１０１が移動（並進および回転）されるケースについて説明する。しかし、物体１０１の移動への言及は、物体１０１と印刷ヘッドユニット装置１００との間の相対移動への言及として理解されるべきである。

上述した両方の場合において、個々の印刷ヘッドユニットおよび／または個々の群は、互いに対して並進軸１１０に沿って移動できてよい。これは、印刷前および／または印刷後における手動および／または自動のキャリブレーションに使用できる。オプションにて、個々の印刷ヘッドユニットおよび／または群は並進軸１１０の周囲で、または並進軸１１０に対して垂直方向に移動可能である。これも、印刷前および／または印刷後の、手動および／または自動キャリブレーションに使用することができる。

次に、図６Ａ、図６Ｂを参照すると、これは個々の印刷ヘッドユニットが制御可能に可動ないくつかの可能な実施形態を示す略図である。

図６Ａでは、印刷ヘッドユニット１０２ａ〜１０２ｄは１つの群に属し、物体１０１の円周に沿って配備されている。図６Ｂでは、印刷ヘッドユニット１０２ｂ、１０２ｄが、矢印１８０、１８２でそれぞれ示すように、並進軸から（または物体１０１から）離れて移動される。本発明のいくつかの実施形態では、少なくとも数個の印刷ヘッドユニットを物体１０１に向かって、また物体１０１から離して、個々に移動させることができる。オプションにて、各印刷ヘッドユニットのこうした移動は、並進軸と平行な各軸に沿って実施される。オプションにて、個々の印刷ヘッドユニットの向きも調整できる。

印刷ヘッドユニットを移動できることによって、印刷ヘッドユニットと物体１０１との間に所望の距離を維持することができる。また、印刷ヘッドユニットを移動することで、選択された印刷ヘッドユニットをその動作中のポジションと休止中のポジションとの間で移動できるようになる。これにより、印刷ヘッドアセンブリを異なる直径および長さの表面に印刷するべく異なる方式で構成できるようになるため、印刷ヘッドアセンブリに柔軟性が加わる（例えば、直径の小さい物体の場合では、１つの群内の動的な印刷ヘッドユニットの数を減少させて、動的な印刷ヘッドを物体の外面からの所望の距離に配置することができる）。或る応用形では、印刷ヘッドユニットは印刷前にのみ移動することができ、つまり、物体の移動開始後には、印刷ヘッドユニットは並進軸に対するその位置を維持する。この特徴は、システム２００が、印刷ヘッドユニットと複数の直径および長さを持つ物体との間に所望の距離を保てるようになるため有利である。別の応用形では、印刷ヘッドユニットを印刷中に移動することができる。この特徴は、物体の断面サイズおよび／または形状が物体の長さに沿って異なる場合、または、物体が円形でない場合（図７Ａ〜図７Ｃに例示される）に有利であり得る。

次に図７Ａ〜図７Ｃを参照すると、物体１０１の回転前および回転中に、印刷ヘッドユニットを物体１０１の形状に合わせるべく制御可能に移動できる例示的な実施形態を示す。

図７Ａでは、楕円形の断面を有する物体１０１がシステム１００へと運ばれる。印刷ヘッドユニット１０２ａ〜１０２ｄは１つの群に属しており、最初に円形物体の形状に合わ
せて配備される。図７Ｂでは、物体の外面と各印刷ヘッドユニットとの間に所望の距離を維持するために、印刷ヘッドユニット１０２ｂ、１０２ｃが並進軸（物体１０１の楕円形の断面の中心に位置し、ページ外へと延びている）に向かって移動される。物体１０１は回転される。この回転中に、印刷ヘッドユニット１０２ａ〜１０２ｄが並進軸に関して移動され、またオプションで向きが変更される。或る時点で、物体１０２は９０°回転される（図６ｃ参照）。印刷ヘッドユニット１０２ａ、１０２ｄは並進軸に向かって移動された一方で、印刷ヘッドユニット１０２ｂ、１０２ｃは並進軸から離れて移動された。こうすることで、印刷ヘッドユニットと物体表面との間に所望の距離が維持される。さらに、物体の印刷ヘッドユニットに露出させる領域に関して所望の向きを維持するために、全ての印刷ヘッドユニットの向きを変更した。

前出の図面では、同一群の印刷ヘッドユニットは、並進軸１１０に沿った同一の座標に配置された状態で示されていることに留意すべきである。しかし、必ずしもそうでなくてもよい。次に図８Ａ、図８Ｂを参照すると、１つの群に属する印刷ヘッドユニットの２つのオプション配置を例示している。図８Ａでは、同一群に属する印刷ヘッドユニットが並進軸１１０に沿った同じ場所に位置決めされているいくつかの可能な実施形態を、略図によって例示している。図８Ｂは、同一群に属する印刷ヘッドユニットがジグザグに、つまり並進軸１１０に沿った異なる場所に位置決めされた、いくつかの可能な実施形態を例示する略図である。

図８Ａでは、同一群に属する全ての印刷ヘッドユニットが、並進軸１１０に沿った同じ場所Ｘに位置決めされている。言い換えれば、並進軸１１０上の同一群に属する異なる印刷ヘッドユニットの突出部は、並進軸の同じ領域上に入るということである。図８Ｂでは、同じ群の各印刷ヘッドユニットが、並進軸１１０に沿ったそれぞれの場所に位置決めされている。印刷ヘッドユニット１０２ａが、並進軸１１０上の座標Ａに中心決めされている。印刷ヘッドユニット１０２ｂは座標Ｂに中心決めされている。印刷ヘッドユニット１０２ｃは座標Ｃに中心決めされている。印刷ヘッドユニット１０２ｄは座標Ｄに中心決めされている。言い換えれば、少なくとも１つの群の少なくとも２つの印刷ヘッドユニットの並進軸に沿った突出部が、並進軸１１０の異なる領域に入るということになる。

次に、図９Ａを参照すると、少なくとも１つの硬化／乾燥ステーションが、印刷部アセンブリ１００の最後尾、つまり最終の印刷ヘッドユニット群の下流に配置された、いくつかの実施形態を例示している。

図９Ａでは、物体１０１は右から左へ、方向２０１へ移動される。この並進中に、物体表面の領域が、群１０２、１０４、１０６、１０８の印刷ヘッドユニットに対して、（または、印刷ヘッドアセンブリ１００が図２Ａ、図２Ｂに従って配備された場合には、印刷ヘッドユニット１０２ａ、１０４ａ、１０６ａ、１０８ａに対して）順次露出され、印刷される。この印刷は、上述した連続印刷またはステップ式印刷であってよい。本発明のいくつかの実施形態では、硬化／乾燥ステーション２０２は、最終群１０８（または最終の印刷ヘッドユニット１０８ａ）の下流に配置されている。物体１０１は、印刷ヘッドユニットからインクを受容した後に、硬化／乾燥ステーションへ移動され、ここでインクが物体表面上に固定される。硬化／乾燥は、次のような任意の既知の技術に従って実行される：硬化／乾燥速度を早めるためにガスまたは外部液の任意の組み合わせを用いず、または用いて、印刷面を紫外線（ＵＶ）光に露出する；印刷済みの表面を電気ビーム（ＥＢ）に露光する；ＩＲ（赤外線）放射への露光により表面を加熱する；換気乾燥する。これらの技術は、印刷実行後の硬化／乾燥のために使用できる。

印刷前の物体表面に下準備／事前処理する技術もまた使用できる：印刷した物体表面を炎、および／またはプラズマ、および／またはコロナ、および／または表面洗浄装置、お
よび／または帯電防止装置、表面加熱または乾燥装置に晒す；表面に下準備またはコーティング材料を塗布する；後続の硬化処理を増強するために、印刷済みまたは印刷前の表面を窒素や不活性物質などのガスに晒す。この目的で、オプションにて、第１印刷ヘッド群１０２（または第１印刷ヘッドユニット１０２ａ）の上流に下準備ステーション２０４が配置されている。下準備ステーション２０４では、物体１０１の表面に、間近に迫った印刷を強化するための処理を施す。下準備は、上で述べた下準備／事前処理に使用する方式のうち任意のものに従って実行できる。

硬化／乾燥ステーションは、並進軸１１０の周囲に配備された１つの硬化／乾燥部、または硬化／乾燥部の群を設けてよい点が注目されるべきである。同様に、下準備ステーションは、並進軸１１０の周囲に配備された１つの下準備部または下準備部の群を設けてよい。

次に、図９Ｂを参照すると、２つの連続した印刷ヘッドユニット群の間に、少なくとも１つの硬化／乾燥ステーション、および／または下準備／事前処理ステーションが配置された、いくつかの実施形態を例示している略図を示す。

いくつかの実施形態では、１つ以上の印刷ヘッドユニット群の後（下流）に（または、並進軸に沿った連続位置に配置されているいくつかの印刷ヘッドユニットの後に）、硬化または下準備ステーションを設けることが望ましくあり得る。例えば、また限定することなく、連続する群または印刷ヘッドユニットが、混合されて望ましくない結果をもたらす可能性のある物体組成物に適合する場合には、これら２つの連続した群または印刷ヘッドユニットの間に硬化ステーションが必要となる。別の例では、特定の印刷ヘッドユニット、または特定の群の印刷ヘッドユニットは、物体の表面上に付加する前に特定の種類の下準備を要する組成物を噴射するように構成されている。このケースでは、下準備ステーションを、特定の印刷ヘッドユニットまたは特定の群よりも手前に配置する必要がある。

図９Ｂの非限定的な例では、硬化／乾燥、および／または下準備／事前処理ステーション２０６が、群１０２と１０４（または印刷ヘッドユニット１０２ａと１０４ａ）の間に配置され、硬化／乾燥、および／または下準備／事前処理ステーション２０８が、群１０４と１０６（または印刷ヘッドユニット１０４ａと１０６ａ）の間に配置され、硬化／乾燥および／または下準備／事前処理ステーション２１０が群１０６と１０８（または、印刷ヘッドユニット１０６ａ、１０８ａ）の間に配置されている。

次に、図９Ｃを参照すると、複数の硬化／乾燥／下準備／事前処理ステーションが並進軸に沿って１つずつ次々と位置決めされたいくつかの実施形態を例示した略図を示す。この非限定的な実施例では、硬化／乾燥／下準備／事前処理ステーション２１２、２１４、２１６、２１８、２１９は物体１０１の下に位置している一方で、印刷ヘッド群（または個々の印刷ヘッドユニット）は物体１０１の上に位置している。こうすることで、印刷および硬化／乾燥／下準備／事前処理を同時に実行できる。オプションにて、ステーション２１２、２１４、２１６、２１８、２１９は、複数の印刷素子を設けた１つの長いステーションの一部であってよい。これは、各サイクルにおいて、印刷された各層に硬化／乾燥／下準備／事前処理を行えるため、有利である。

次に、図９Ｄを参照すると、少なくとも１つの硬化／乾燥、および／または下準備／事前処理部が印刷ヘッドユニット群の一部であるいくつかの実施形態を例示した略図を示す。この非限定的な実施例では、群１７０は印刷ヘッドユニット１７０ａ、１７０ｃと、硬化／乾燥部および／または下準備／事前処理部１７０ｂ、１７０ｄを設けている。これにより、硬化／乾燥、および／または下準備／事前処理を、個々の印刷ヘッドユニットによる印刷の前、最中、後に実行できるようになる。

図９Ａ〜図９Ｄに示すいくつかの実施形態では、印刷ヘッドユニット３５に自己固定型のインクを有利に使用できる。このような自己固定型のインクは、典型的には、印刷ヘッドの印刷素子から射出されて物体表面に到達すると瞬時に固定するように構成されている。したがって、こういった自己固定型インクを採用した可能な実施形態は、印刷工程の最後に１つの硬化ゾーンを利用してよい。さらに、印刷工程の最後に１つの硬化ゾーンを採用するこのような可能な実施形態により、長さが短く、精密度の高い印刷ヘッドアセンブリの設計が可能となる。

次に、図１０Ａ〜図１０Ｃを参照すると、物体表面の同じ場所に第１および第２組成物がそれぞれ第１および第２群の印刷ヘッドユニットによって、（または、第１および第２印刷ヘッドユニットによって）射出され、これにより、第１および第２組成物の組み合わせで形成された第３の組成物により該場所を印刷する、いくつかの可能な実施形態を例示した略図を示す。

図１０Ａでは、物体１０１は、物体表面の特定領域が第１群１０２の印刷ヘッドユニットに露出されるよう（または、印刷ヘッドアセンブリが図２Ａまたは図２Ｂの実施例に従って構成されている場合には、第１印刷ヘッドユニット１０２ａに露出されるよう）、並進軸に沿った方向２２０へ移動される。印刷ヘッドユニットは、制御部（３００）からの命令に従って、第１組成物２２２を物体表面の該当領域に射出する。図１０Ｂでは、物体１０１は、物体表面の該当領域が第２群１０４の印刷ヘッドユニット（または第２印刷ヘッドユニット１０４ａ）に晒されるよう、コンベヤシステム（３０２）により方向２２０へ移動される。この時点で、制御部は、第２群の印刷ヘッドに、第１組成物を受容した領域に対して第２組成物２２４を噴射するよう命令する。図９Ｃでは、第１および第２組成物が組み合わさって、第３組成物２２６を生じている。第１および第２組成物の組み合わせは、混合または化学反応であってよい。混合は、所望の第３色のインクを生成するための、異なる２色のインクの混合であってよい。

この設定は、所望の印刷システムで第３組成物２２６を印刷できない場合に有利である。例えば、また限定することなく、第３組成物が固体である場合は、インクジェット印刷で第３組成物を吐出することはできない。第１および第２の液体組成物が液体の状態で印刷ヘッドユニットにより対象領域に送達される場合には、第１および第２の液体組成物は、印刷工程中に、図１０Ａ〜図１０Ｃの技術に従って組み合わされる。対象領域上で液体化合物間の組み合わせが生じることにより、固体組成物が形成される。

固体組成物は極端な例である。実際には、特定の閾値を超える流体粘性を持った所望の液体組成物であっても、特定の印刷ヘッドユニットで送達させることは不可能である（例えば、多くのインクジェット印刷ヘッドユニットで噴射できるのは、粘性１０〜１５センチポアズの液体である）。しかし、所望の組成物の構成組成物の粘性が印刷ヘッドユニットの動作閾値よりも低い場合には、構成組成物を連続した印刷ヘッドユニットにより対象領域上に送達させ、対象領域上で混合させることで、より高粘度の所望の組成物を形成することができる。

図１０Ａ〜図１０Ｃで説明した組成物の組み合わせは、図１１Ａ〜図１１Ｃに示すように、少なくとも２つの印刷素子２２６、２２８を有する１つの印刷ヘッドユニット１０２ａによって達成できる。この非限定的な実施例では、第１印刷素子２２６が、物体１０１の表面の特定領域上に第１組成物２２２を吐出し、第２印刷素子２２８が、物体１０１の表面の該特定領域上に第２組成物２２４を吐出する。

次に、図１２Ａ〜図１２Ｃを参照すると、第１および第２組成物を、同一群の第１およ
び第２印刷部のそれぞれによって物体表面の同じ場所に噴射して、当該場所を第１および第２組成物の組み合わせにより形成された第３組成物で印刷する、いくつかの可能な実施形態を例示した略図である。

図１２Ａでは、物体が並進軸周囲で方向２３０へ回転中に、第１印刷ヘッドユニット１０２ａが、制御部（３００）からの命令に従って、第１組成物２２２を物体表面の特定領域上に噴射する。図１２Ｂでは、物体１０１は方向２３０に回転し、第１組成物２２２を受容した領域が、第１印刷ヘッドユニット１０２ａと同じ群に属する第２印刷ヘッドユニット１０２ｂの付近へと運ばれる。この時点で、制御部が、既に第１組成物２２２を受容している領域に第２組成物２２４を噴射するよう、第２印刷ヘッドユニット１０２ｂに命令する。図１２ｃでは、第１および第２組成物が組み合わされて（例えば、化学反応または混合による）、第３組成物２２６を生じている。上で述べたように、この設定は、印刷システムによって第３組成物２２６を印刷できない場合に有利である。

図１０Ａ〜図１０Ｃ、図１１Ａ〜図１１Ｃ、図１２Ａ〜図１２Ｃの例は２つの構成組成物で形成された所望の組成物の印刷に関するが、図１０Ａ〜図１０Ｃ、図１１Ａ〜図１１Ｃ、図１２Ａ〜図１２Ｃの技術は、３つ以上の構成組成物を組み合わせて所望の組成物を形成するためにも使用できることに注意すべきである。

次に、図１３Ａ、図１３Ｂを参照すると、これは異なる群に属する印刷部が並進軸周囲の同じ位置に配置され、バー／カラム状に編成された、可能な実施形態を例示する略図である。図１３Ａに印刷ヘッドアセンブリの斜視図を示す。図１３Ｂに、印刷ヘッドアセンブリの側面図を示す。

上で説明したように、印刷ヘッドユニット１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは第１群に属し、印刷ヘッドユニット１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃは第２群に属し、印刷ヘッドユニット１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃは第３群にそれぞれ属する。図１３Ａ、図１３Ｂの実施例では、印刷ヘッドユニット１０２ａ、１０４ａ、１０６ａが並進軸周囲で第１角座標に配置されている。同様に、印刷ヘッドユニット１０２ｂ、１０４ｂ、１０６ｂは、並進軸周囲で第２角座標に配置されている。さらに、印刷ヘッドユニット１０２ｃ、１０４ｃ、１０６ｃは、並進軸周囲で第３角座標に配置されている。印刷ヘッドユニット１０２ａ、１０４ａ、１０６ａは、並進軸と実質的に平行なカラムを形成している（印刷ヘッドユニット１０２ｂ、１０４ｂ、１０６ｂ、印刷ヘッドユニット１０２ｃ、１０４ｃｃ、１０６ｃも同様）。

各カラムにおいて、印刷ヘッドは互いに連結してバーを形成している。印刷中における印刷ヘッドユニットの場所は、印刷の成功を達成するために重要である。高解像印刷では、印刷ヘッドユニット同士を並進軸に沿って高精度で整列させる。したがって、印刷ヘッドユニットを互いに対して整列させることは、印刷工程の重要な部分である。印刷ヘッドをバー／カラム状に整列させることの利点は、印刷前に各印刷ヘッドの位置を個々に調整することよりむしろ、バー／カラムの位置が並進軸に沿って調整されることにある。各バー／カラムの位置を調整することにより、バー／カラムを構成している複数の印刷ヘッドユニットの位置が調整される。そのため、一旦、第１バー／カラムの位置を選択すれば、単純に他の全てのバー／カラムも第１バー／カラムと共に整列される。これにより、印刷前に印刷ヘッドの場所の正確かつ迅速な調整を行える。

図１３Ａ、図１３Ｂのこれに続く任意のバーの印刷ヘッドユニットは互いに連結しているように示されるが、必ずしもそうでなくてよい。事実、バー／カラムは、間に空間を空けて配置された後続する少なくとも２つの印刷ヘッドを設けてよい。

次に、図１４を参照すると、制御部３００が、１種類以上の入力データに従って、コンベヤと印刷ヘッドアセンブリを制御するシステム２００の実施形態を例示したブロック図を示す。

この非限定的な例におけるシステム２００は、制御部３００、コンベヤシステム３０２、印刷ヘッドアセンブリ１００を設け、これら全てについては上で説明している。上で述べているように、印刷ヘッドアセンブリ１００は、下準備部またはステーション（２０４）、および／または硬化部またはステーション（２０２）を１つ以上設けていても、いなくてもよい。オプションにて、システム２００は、物体をコンベヤシステム３０２に搭載し、印刷（ならびにオプションで、硬化／乾燥、および／または下準備／事前処理）が完了するとコンベヤシステム３０２から物体を下ろすように構成された搭載／荷下ろし部３０６を設けている。制御部３００は、物体（１０１）上に印刷された画像を生成するために、コンベヤシステム３０２、印刷ヘッドアセンブリ１００、搭載／荷下ろし機器３０６（装備する場合のみ）を操作して、これら要素の所望の操作順序（印刷パターン）を作り出す。

オプションでは、この操作順序が、外部ソースから制御部３００へ入力データ３０８として送信される。外部ソースは、物体に印刷する画像の特性（例えば色、サイズなど）に基づいて、適切な操作順序を計算するコンピュータであってよい。応用形では、制御部３００は、画像を処理し、所望の操作順序を決定するように構成されたプロセッサ３０２ａを設けている。この場合、入力データ３０８は印刷する画像を表すデータであり、操作順序を決定するためにプロセッサ３０２ａによって使用される。

或る応用形では、システム２００は距離センサ３１０および整列センサ３１２を設ける。距離センサ３１０は、少なくとも１つの印刷ヘッドと物体の表面との間の距離を感知するように構成されている。整列センサ３１２は、印刷ヘッドユニット（または、それがある場合には、このようなユニットのバー／カラム）が、並進軸に沿って、および／または並進軸の周囲で互いに正確に整列しているかどうかを決定するように構成されている。

制御部３００は、印刷ヘッドユニットが適切な位置にあるかどうか、また、印刷ヘッドユニットを移動させるかどうかを決定するために、距離センサ３１０および整列センサ３１２からデータを受信する。或る応用形では、制御部３００が印刷ヘッドユニットに対し、印刷開始前に指定された位置へ移動するように（距離センサ３１０からのデータに従い、並進軸に対し垂直方向へ、および／または、整列センサ３１２からのデータに従い、並進軸に沿って、および／または並進軸の周囲へ）命令する。別の応用形では、制御部３００が印刷ヘッドユニットに対し、印刷中に指定された位置へ移動するように命令する（例えば、上述したように、物体の断面形状が物体全長に沿って異なる場合、または物体の断面が円形でない場合）。

距離センサ３１０および整列センサ３１２は、対象物に向けて放射物（例えば電磁的、光学的、音響的）を放射し、対象物によって反射／散乱された放射物を受容することで動作できる。受容した放射物の特性（例えば、放射後の時間、位相、強度など）を分析し、センサと対象物との間の距離を決定する。

第１応用形によれば、距離センサ素子が印刷ヘッドユニットの少なくとも１つに搭載されており、物体へ放射物を放射し、物体から放射物を受容するように構成されている。第２応用形によれば、距離センサは、印刷ヘッドユニットおよび物体表面の位置を決定し、これらの間の距離を計算する外部素子である。

同様に、或る応用形では、整列センサ３１２の素子が印刷ヘッドユニットに搭載されて
おり、別の印刷ヘッドユニットへ放射物を放射し、この印刷ヘッドユニットから放射物を受容するように構成されている。別の応用形では、整列センサ３１２は、２つの印刷ヘッドユニット（またはこのようなユニットのバー／カラム）の位置を決定し、これらの間の距離を計算するように構成された外部素子を設けている。

本発明のいくつかの実施形態では、距離センサおよび整列センサを設けず、印刷の前にキャリブレーション工程が必要である。キャリブレーション工程では、印刷前にアセンブリ１００の印刷ヘッドユニットがそれぞれの位置へ移動され、試し印刷を実行する。試し印刷で印刷した画像が、ユーザまたはコンピュータ（例えば外部コンピュータまたは制御部自体）のいずれかによって分析され、これに従って印刷ヘッドユニットの位置を手動でまたは自動的に調整する。このキャリブレーション処理が終了すると、１つ以上の物体の印刷を実施できる。

図１５〜図２１は、いくつかの可能な実施形態による印刷システム１７を示している。概して、図１５〜図２１に示す印刷システム１７は、隣接する物体１０１の間に最小の隙間（例えば約２〜１００ｍｍ）を維持しつつ、印刷対象である物体１０１（ここでは「物体流」とも言及している）の連続供給を維持および処理するように構成されている。

図１５を参照すると、この非限定的な実施例において、印刷システム１７は、概して、閉ループレーン１０と、レーン１０の印刷ゾーン１２ｚ内の、昇降システム２７に搭載された印刷ヘッドアセンブリ１００とを備える。簡素化するために、印刷システムのその他の部分（例えば、下準備部、硬化部など）は示していない。レーン１０は概して円形レーンであり、この非限定的な実施例では実質的に楕円形状である。レーン１０は、１つ以上のトラック１０ｒを備える楕円形リング形状のプラットホーム１０ｐによって実施でき、トラック１０ｒの各々には複数の滑動台２２が搭載され、トラック１０ｒ上を滑動するように構成されている。異なるトラック１０ｒに搭載された少なくとも２つの滑動台２２が、取り外し可能なプラットホーム３７を受容するために、レーン１０に対して放射状に整列されており、印刷対象の複数の物体１０１を保持し、これらを印刷ゾーン１２ｚへ前進させるように構成されたキャリッジＣ_ｉを実現している。この非限定的な実施例では、レーン１０は２つのトラック１０ｒを備え、トラック２２上に滑動可能に取り付けられた滑動台２２は対で配置されており、各対の滑動台の各々は異なるトラック２２に滑動可能に取り付けられており、これにより、複数の滑動可能なキャリッジＣ_１、Ｃ_２、Ｃ_３、．．．が、取り外し可能なプラットホーム３７を上記滑動台２２の対の各１つに取り付けることで構成されるようになる。

楕円形レーン１０は、直線レールと曲線レールとを連結させて使用し、楕円軌道上で所望の連続したなめらかな動作を達成することにより達成できる。したがって、滑動台２２は、レーン１０の曲線区間をスムーズに通過できるように構成され得る。レーン１０の曲線部分では達成が難しい高精度を可能にする印刷ゾーンを作り出すために、レーン１０の印刷ゾーン１２ｚは、楕円形レーン１０の実質的に直線部分に位置することが好ましい。いくつかの実施形態では、曲線形状のトラックは、トラックの非直線部分／曲線部分に必要な回転を可能にする、内蔵型軸受けシステムの公差を持ったランナを設けている。典型的に、これらの公差は、直線印刷ゾーン１２ｚの許容可能な総誤差を超える。印刷直線ゾーン１２ｚでは、許される許容可能誤差は、高画像品質／高解像用の１０００ｄｐｉより大きな解像度についての高分解能要求により、数ミクロンの範囲である。このような高分解能では、滑動台が印刷ゾーン１２ｚを、要求される±５ミクロンの許容可能なドット配置の位置誤差に合格しない、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸における累積印刷バジェットエラー（accumulated printing budget error）にて通過するためには、ドットライン間に２５ミクロンを
要する、つまり、約±５ミクロンのドット精度が要求される。

印刷ヘッドアセンブリ１００は、マトリクス基板３０に取り外し可能に取り付けられ、そこでレーン１０のトラック１０ｒに対して整列される印刷ヘッドユニット３５のアレイを設ける。マトリクス基板３０は、印刷ゾーン１２ｚに接近するキャリッジＣ_１、Ｃ_２、Ｃ_３．．．、に保持された物体１０１の寸法に従って、印刷ヘッドユニット３５の印刷素子の高さを調整するように構成された昇降システム２７に取り付けられている。

次に、図１６Ａ、図１６Ｂを参照すると、印刷ヘッドアセンブリ１００の印刷ヘッドユニット３５のアレイは、印刷ヘッドユニット３５の複数のサブアレイＲ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、．．．を備えてよく、上記サブアレイＲ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、．．．の各々は、印刷ゾーン１２ｚ内にそれぞれの印刷経路Ｔ_１、Ｔ_２、Ｔ_３．．．を画定するように構成されている。図１６Ａ、図１６Ｂに示すように、印刷経路Ｔ_１、Ｔ_２、Ｔ_３．．．は、例えばレーン１０のトラック１０ｒと実質的に整列するというように、印刷軸３８に沿って画定されている。こうすることで、印刷経路Ｔ_ｊ（ｊ＝１、２、３、．．．）に沿って移動される物体１０１が、各サブアレイＲ_ｊの印刷ヘッドの印刷素子１３０の下を通過する。

搭載ゾーン（３０６ｌ）においてレーン１０上に搭載された、複数の物体１０１を載せた各キャリッジＣ_ｉは、印刷システム１７の各種ステージ（例えば、下準備２０４、印刷１２ｚ、硬化２０２、検査１６）を通過して前進された後、荷下ろしゾーン３０６ｕにてレーン１０から除去され、これにより、レーンに投入され、印刷された後にレーンから出るという、様々なキャリッジＣ_ｉの移動を妨害することのない、連続した物体１０１の流れが形成される。こうすることで、閉ループレーン１０が、物体１０１を搭載したキャリッジＣ_１、Ｃ_２、Ｃ_３．．．を印刷ゾーン１２ｚ内へ連続的に供給し、各キャリッジＣ_ｉ（ｉ＝１、２、３．．．）の位置および速度の独立した制御により、印刷ゾーン１２ｚ内で隣接し合うキャリッジＣ_ｉ間の隙間を最小（例えば約１ｃｍ）に維持する。

この非限定的な実施例では、印刷ヘッドアセンブリ１００は印刷ヘッドユニット３５の１０個のサブアレイＲ_ｊ（ｊ＝１、２、３．．．１０）を備え、各サブアレイＲ_ｊは、印刷ヘッドユニット３５の２つのカラムＲ_ｊａおよびＲ_ｊｂ（ｊ＝１、２、３．．．１０）を備える。各サブアレイＲ_ｊのカラムＲ_ｊａおよびＲ_ｊｂ内の印刷ヘッドユニット３５は、１つのカラムＲ_ｊａの印刷ヘッドユニットの印刷素子１３０が、サブアレイカラムＲ_ｊｂの他のカラムの印刷ヘッドユニットの印刷素子１３０に隣接して位置するよう、マトリクス基板３０に対して傾斜していてよい。例えば、限定することなく、サブアレイＲ_ｊの２つの隣接した印刷ヘッドユニットＲ_ｊａとＲ_ｊｂの間の角度αは、使用する印刷ヘッドユニットの個数に応じて、概して約０〜１８０°であってよい。昇降システム２７は、物体１０１の幾何学寸法（例えば直径）に従って、印刷ヘッドユニット３５の昇降を調整するように構成されている。例えば、いくつかの可能な実施形態では、印刷ヘッドアセンブリ１００は、直径約５０ｍｍの円筒形の物体の場合には、印刷ヘッド３５が、物体表面の、印刷ヘッド３５の印刷素子１３０の下にあたる地点にて、接線に対し実質的に垂直となるように構成される。直径約２５ｍｍの円筒形の物体の場合では、印刷ヘッド間の角度は約７３度に保たれ、接線は維持されず、これにより、印刷ヘッド３５の印刷素子１３０とその下に位置する物体表面との間の隙間が小さくなる。この隙間の形成は、印刷素子１３０からの各インク排出の時間を、物体の角度および／または直線速度と、印刷素子１３０と物体１０１の表面との間に形成された隙間のサイズとに従って注意深くスケジュールすることで補正できる。

印刷ヘッドの角度分布は、面積当たりのノズル数を密集させることで、印刷ゾーン１２ｚ（非常に正確）を縮小し、その結果、総トラック長さが大幅に短縮することで、印刷経路が短縮（例えば約５０％）されるため、有利である。

図１７は、いくつかの可能な実施形態によるキャリッジＣ_ｉの構造を示す。この非限定
的な例では、キャリッジＣ_ｉは、キャリッジＣ_ｉの長さに沿って離間して取り付けられた回転可能な心棒３３の構成を備える。より詳細には、回転可能な心棒３３は、回転可能な心棒３３の２つの整列したロウｒ１、ｒ２を形成するように配置されており、異なるロウに属する隣接し合った心棒３３ａと３３ｂの各対は、取り外し可能なプラットホーム３７の長さに沿って直立して取り付けられた支持部材３７ｓに回転可能に搭載されている共通の滑車３３ｐに機械的に連結している。心棒３３の隣接し、異なるロウｒ１、ｒ２に属する心棒３３ａ、３３ｂの各対は、ベルト３３ｑにより回転される１本の回転シャフトに機械的に連結している。

いくつかの実施形態では、同一のベルト３３ｑを使用して、回転可能な心棒配置の全ての滑車３３ｐを同時に回転させるので、キャリッジＣ_ｉが印刷システム１７の下準備、印刷、および／または硬化ステージのいずれかに入る時は常に、全ての心棒３３を、同じ速度で、または同じ位置において、さらに同じ方向へ、同時に制御可能に回転させることができる。心棒の異なるロウｒ１、ｒ２に属する隣接した心棒３３ａ、３３ｂの対の間の隙間は、最小の所望値、例えば約３０ｍｍに設定することが可能である。レーン１０上に隣接して位置しているキャリッジ間の小さい隙間（例えば、約１ｃｍ）を適切に維持することにより、また、異なるロウｒ１、ｒ２に属する心棒３３ａと３３ｂの対の間に隙間を設定することにより（例えば、約３０ｍｍで、効率が８５％よりも高くなることがある）、かなりの効率性が得られ得る。

いくつかの実施形態では、各キャリッジＣ_ｉの複数の心棒３３を扱うため、また、高い印刷処理量を得るために、１つの駆動部（図示せず）を採用し、全ての心棒を０．５％未満の速度精度公差で回転させている。したがって、各キャリッジＣ_ｉは単体の回転ドライバおよびモータ（図示せず）を装備してよく、モータシャフトが同じベルト３３ｑを使用して全ての心棒３３を駆動する。いくつかの実施形態では、心棒３３の回転速度を、滑車３３ｐの１つの回転を監視するように構成された１つの回転エンコーダ（図示せず）を使用して監視する。この非限定的な例では、心棒３３の各ロウ（ｒ１またはｒ２）は、１０個の滑車３３ｐを設け、各滑車は、異なるロウｒ１、ｒ２に各々属する２つの隣接した心棒３３ａ、３３ｂを回転させるので、ベルト３３ｑが１０個の滑車を同時に回転させ、これに対応し、キャリッジＣ_ｉの２０本全ての心棒３３が同一の速度および方向で同時に回転される。

図１８は、いくつかの可能な実施形態による、キャリッジＣ_ｉのレーン１０への連結を示す。この非限定的な実施例では、各滑動台２２は４つの水平車輪２２ｗを備え、この２対の車輪２２ｗが滑動台２２の両側に取り付けられ、また、各対の車輪２２ｗは、トラック１０ｒの側部に沿って形成された側部溝２２ｃ内に押入されている。レーン１０は、これに沿って取り付けられ、キャリッジＣ_ｉに設置されたリニアモータ用の磁石トラック（２次モータ素子）を形成している、複数の磁気素体１０ｍをさらに設けてよい。各々の取り外し可能なプラットホーム３７の底面に取り付けられ、キャリッジの電源（例えば、電池、誘導性充電、および／または可撓ケーブル）から電力を受容するリニアモータコイル部２９（フォーサ／１次モータ素子）を、レーン上でキャリッジを動かすために使用する。キャリッジＣ_ｉの底面に取り付けたエンコーダ部２３ｒは、リアルタイムのキャリッジ位置決め信号をキャリッジの制御部に提供するために使用される。そのため、各キャリッジＣ_ｉは、少なくとも１つのリニアモータコイルと、少なくとも１つのエンコーダを設け、制御部３００がキャリッジＣ_ｉの位置決めを訂正できるようにしている。こうすることで、レーン１０の直線領域と曲線領域にわたりキャリッジ移動の高精度な位置決めを達成しつつ、キャリッジＣ_ｉのリニアモータの起動が実行され得る。

例えば、また限定することなく、リニアモータに使用する磁気トラック１０ｍは、レーン１０の直線部分にかけて直線に、また、レーン１０の曲線部分にかけては小さい角隙間
を設けて編成できる。いくつかの実施形態では、この小さい角隙間は、モータドライバ内に設けられた、正確なキャリッジの動きをもたらすための、特別なファームウェアアルゴリズムによってサポートされる。レーンはエンコーダ溝２３をさらに設けてよく、この溝２３の側部は、可読のエンコードされたスケール２３ｔを備えている。エンコーダスケール２３ｔは好ましくは楕円形レーン１０全体の周囲に配置され、各キャリッジＣ_ｉの底面に取り付けられたエンコーダユニット２３ｒがエンコーダ溝２３内に導入されていることで、レーン１０に沿ったキャリッジの移動をリアルタイム監視できる。

高精度エンコードにより、位置ループを約１ミクロンの精度で閉鎖することが可能である。例えば、また限定することなく、約５ミクロンのキャリッジ位置精度、印刷ゾーン１２ｚでの５０ミリ秒よりも短い位置決め完了時間、および０．５％未満の速度精度を得るために、改善された精度を使用してもよい。

図１９は、印刷ヘッドアセンブリ１００による、３つの異なるキャリッジＣ_１、Ｃ_２、Ｃ_３によって搬送された複数の物体１０１の表面への同時印刷を概略的に示す。高い印刷解像度を可能にするには、印刷ゾーン１２ｚ内でのキャリッジＣ_ｉの移動が非常に高精度にて実施されなければならない。この目的のために、いくつかの実施形態では、高精度（約２５ミクロン／ｍ）の線棒４４が印刷ゾーン１２ｚに沿って設置されており、各キャリッジＣ_ｉは、印刷ゾーン１２ｚに入ると線棒４４と係合する、少なくとも２つの開いたベアリングランナ２８を装備している。いくつかの実施形態では、ベアリングランナ２８内への線棒４４の受容を容易化するために、線棒４４は、線棒４４をベアリングランナ４４の開口部２８ｂ（図１８に示す）内に滑らかに導入させるように構成された先細り端部区間４４ｔを装備している。各キャリッジ制御を組み合わせることで（各キャリッジ上のドライバおよびエンコーダ）、キャリッジＣ_ｉが線棒４４上へのベアリング２８のゆっくりで滑らかな滑動を可能にするために、先細り進入区間４４ｔの正確な位置を認識できるようになり、これによりベアリング２８および棒４４への直接の損傷が防止される。キャリッジと線棒４４の係合は、キャリッジの制御部内および／またはモータドライバ上の特別なファームウェアによってサポートされる。

図２０は、キャリッジＣ_ｉに設けられた心棒配置を示す近景図である。いくつかの実施形態では、心棒３３は、直径および長さの異なる物体１０１に堅固に取り付けるために、システムによって心棒の直径を調整できるように構成されている（すなわち、１つの心棒タイプを使用し、また、当該分野の産業で一般に用いられる心棒の交換を行う必要がない）。この目的のために、各心棒３３は複数の細長い面４１ａで構成されてよく、各心棒３３のこの細長い面４１ａは、心棒３３の回転軸に対する細長い面４１ａの半径方向への動作に影響するように構成されたレバー機構４１ｖに連結している。レバー機構４１ｖは、心棒３３の中心シャフト４１ｒの長さの制御可能な調整を容易化するように構成された引張バネ４１ｓを採用してよく、この引張バネ４１により、中心シャフト４１ｒの長さの伸張または短縮によって、心棒３３の細長い面４１ａのそれぞれ内方（すなわち、心棒直径の増大）または外方（すなわち、心棒直径の減少）への半径方向の移動が生じる。例えば、また限定することなく、２５ｍｍの心棒の外径を、内径５０ｍｍの物体１０１内に嵌合するように調整する。このタイプの調整は、異なるバッチ内の物体１０１を（例えば製造ラインから）印刷システムに導入し、心棒をラインにかけて変更するために必要な設定時間が製造効率に影響を及ぼす際に、必要となる。したがって、全ての心棒の寸法／サイズは、異なるサイズ／寸法の物体内に嵌合するべく制御部によってデジタル制御されるため、本発明において調整可能な心棒設定を用いることで、製造効率を大幅に改善することができる。

いくつかの実施形態では、心棒３３の長さも、物体１０１の幾何学寸法に従って制御可能に調整できる。例えば、また限定することなく、各心棒３３は、これに印加されたプリ
ロード圧力によって膨張するように、また、心棒３３の長さに達すると、すなわち、中心シャフト４１ｒの伸張が物体１０１の内部空間の長さに達すると、膨張を停止するように構成されてよい。心棒伸張機構は、搭載／荷下ろしの目的で、プリロード圧力よりも高い圧力を印加することにより収縮させることができる。したがって、各キャリッジは、圧力で作動された１つのユニットを使用して、２０本の心棒３３を制御可能に膨張／収縮させることが可能である。しかし、典型的に、デジタル印刷では、印刷を施す物体１０１の表面との完全な接触を必要としないため、心棒の長さ調整は必須ではない。したがって、ほとんどの場合には、物体１０１の一部の長さにかけて心棒３３による機械的サポートを提供するだけで十分である。

図２１Ａ〜図２１Ｃは、印刷システム１７に使用できる可能な制御スキームを示す。制御部３００のタスクのうちの１つは、印刷ヘッドアセンブリ１００の下の各々の心棒からの印刷ヘッドデータ噴射信号（図２１Ｂに例証）を同期させること、または、全ての印刷ヘッドユニットおよびキャリッジの移動および／または回転のための仮想信号を調整するべく、各キャリッジＣ_ｉ上の制御部／ドライバによるキャリッジを厳密な制御によって整列させるために、キャリッジの速度を調整すること（図２１Ｃに例証）である。この目的のために、制御部３００は、複数のキャリッジＣ_ｉが印刷ゾーン内を前進し、その心棒３３がそれらの印刷ヘッドユニットアレイの下で回転している間に、これと同時に、印刷ゾーン１２ｚ内での各キャリッジＣ_ｉの位置に従って印刷ヘッドに供給されたインク噴射データを同期させるように構成されている。図２１Ａは、印刷システム１７において使用できる一般的な制御スキームを示し、この制御スキームでは、制御部３００は、ノズル下に物体１０１が位置している印刷ヘッド３５の各１つずつを操作するために、キャリッジ位置データおよび心棒角位置（向き、すなわち、回転エンコーダを使用する）データを受信し、印刷ヘッドアセンブリ１００に供給されたインク噴射データ５６ｄを生成するべく、キャリッジＣ_ｉの各々と通信するように構成されている。

図２１Ａは、制御部３００とキャリッジＣ_ｉの間で通信するための可能なアプローチを示す。１つの可能なアプローチは、例えば、可撓ケーブル（図示せず）を使用して、レーン１０上の連続した各キャリッジＣ_ｉの対どうしを電気的（および空圧的）に接続することで、レーン１０上を移動中の複数のキャリッジＣ_ｉ間にシリアル接続を確立する。このアプローチでは、キャリッジ／心棒、電源、位置データ、その他の移動および制御データが、キャリッジＣ_ｉのシリアル接続に沿ってシリアル転送される。こうしたシリアル通信接続上でのデータ通信は、例えば、あらゆる適切なシリアル通信プロトコル（例えば、Ｅｔｈｅｒｃａｔ、Ｅｔｈｅｒｅｔなど）を使用して実行できる。可能な実施形態では、キャリッジＣ_ｉと制御部３００との間の電機接続は、電気スリップリングを用いて、および／または無線（例えば、データ通信用のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ、赤外線、無線周波など、および／または、誘導性充電などの無線電源スキーム）により、確立できる。

代替アプローチは、制御部３００と電源部（図示せず）とレーン１０上のキャリッジＣ_ｉとの間に、スター接続とも呼ばれる直接接続（矢印付き破線で示す）を確立するというものであってよい。こうしたキャリッジＣ_ｉとの直接接続は、電気スリップリングを使用して、および／または、無線（例えば、データ通信用のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ、赤外線、無線周波など、および／または、誘導性充電などの無線電源スキーム）により、確立できる。

制御部３００内に、各キャリッジＣ_ｉの印刷信号（インデックス信号、エンコーダ信号、その他の信号）を、印刷ゾーン１２ｚをトラバースしているキャリッジＣ_ｉの上に位置した各印刷ヘッドユニット３５へ切り替える切替装置５６ｓを使用してよい。切替装置５６ｓは、全てのキャリッジＣ_ｉからの全ての印刷信号を受信し、受信した印刷信号の１つずつを、関連する印刷ヘッド３５に対するキャリッジＣ_ｉの位置に基づいて切り替えるよ
うに構成されてよい。

図２１Ａは、さらに、制御部３００が１つのキャリッジＣ_ｉ上（この非限定的な実施例では、第１キャリッジＣ_１上）に配置される可能な実装を示す。各キャリッジＣ_ｉは、レーン１０上でのキャリッジの速度、心棒３３の回転、制御部３００とのデータ通信を制御し、また、レーン１０に沿って異なるステーション（例えば、下準備、硬化、検査、搭載など）にある最中に、必要に応じ、キャリッジのその他のタスクおよび機能を実行するように構成された制御部（図示せず）をさらに設けてよい。図２１Ａは、さらに、キャリッジの速度を制御するために各キャリッジＣ_ｉにおいて使用できる例示的な制御スキームを示す。この制御スキームでは、ドライバ部５１を使用して、電気モータ５２を、制御部３００から受信した速度制御データに従って作動させ、また、モータおよび／またはこれに関連する回転素子に接続しているエンコーダ５３を使用して、キャリッジＣ_ｉの現在の速度／位置を示すデータを取得し、このデータを再びドライバ部へ供給し、これにより閉ループの局所制御を確立する。

制御部３００は、典型的にキャリッジの移動速度および心棒の回転速度の監視と管理、さらにオプションでキャリッジの完全な停止を要する、キャリッジＣ_ｉの独立した制御を、楕円形レーン１０上での印刷処理の異なるステージ（例えば、プラズマ処理、ＵＶ、検査、印刷、搭載／荷下ろし）において実現するように構成されてよい。例えば、また限定することなく、制御部３００は、１つのキャリッジの心棒３３上への複数の物体１０１の搭載／荷下ろしを実行し、これと同時に、別のキャリッジを、キャリッジによって運ばれる複数の物体１０１の表面上に所望のパターンを印刷しながら、印刷ゾーン１２ｚ中を高速で前進させ、またこれと同時に、ＵＶ硬化処理にて、さらに別のキャリッジの心棒を前進させ、ゆっくりと回転させるように構成されてよい。制御部３００は、さらに、例えば約１２００ｄｐｉの高い印刷解像能の場合で約５ミクロンの前進精度を維持するために、印刷ゾーン１２ｚをトラバースしているキャリッジＣ_ｉの高精度のキャリッジ移動および心棒回転を保証するように構成されている。

いくつかの可能な実施形態では、各ワゴンに、独立型リアルタイム移動システムとして動作するように構成された、２つのドライバ部５１と、２つのモータ５２（すなわち、リニア式キャリッジ移動モータと心棒回転モータ）と、１つ以上の高解像位置エンコーダ５３（すなわち、リニアエンコーダと回転エンコーダ）とを装備している。それぞれのドライバは、直線移動または回転軸移動を実行するように構成されており、ここで、キャリッジの直線前進と、キャリッジ毎の（または他のモデルでは心棒毎の）心棒の回転とは、高精度をリアルタイムに達成するように最適化された一般的な制御スキームに従う。したがって、各キャリッジは、物体の直線移動および回転動作の両方を実行することができる。

図２１Ｂ、図２１Ｃは、印刷ヘッドアセンブリ１００のキャリッジＣ_ｉと印刷ヘッドユニット３５との間の同期を達成するために使用できる、可能な制御スキームを概略的に示すブロック図である。図２１Ｂは、各キャリッジＣ_ｉからの位置（キャリッジの直線位置、および／または、心棒の角位置）データが制御部３００により受信および処理される、多重信号同期アプローチを示す。制御部３００は、位置データを処理し、どのキャリッジＣ_ｉが各印刷ヘッドユニット３５の下に位置しているかを的確に決定し、これに従って、印刷ヘッドユニット３５を作動させる制御信号を生成する。制御信号は、電気スリップリング機構５５（または、その他任意の適切な回転式ケーブルガイド）を介して印刷ヘッドアセンブリ１００へ伝送される。この構成では、各キャリッジＣ_ｉが、レーン１０上でのその速度および位置に関連して独立的に制御される。

図２１Ｂは、全てのキャリッジＣ_ｉの心棒の回転、速度、位置を、印刷ヘッドアセンブリ１００の印刷ヘッドユニット３５と同期させる、１つの仮想同期信号を採用した別のア
プローチを示す。この実施形態では、制御部３００はキャリッジＣ_ｉに仮想パルスを提供し、キャリッジＣ_ｉがこれを受信し、次にこれに従って整列されるように構成されている。仮想パルスによって整列されると、要求される回転と必須回転との間の同期が達成される。このような同期の下で、制御部は、仮想信号を使用して、印刷ヘッドユニットに吐出および印刷を開始させてよい。

可能な実施形態では、楕円形レーン１０の中間に電気スリップリング機構５５が設置されており、キャリッジＣ_ｉが、電気スリップリング機構５５と電気接続している可撓ケーブル（キャリッジ間に配線されている）によって、印刷ヘッドアセンブリに電気的につながれている。電気スリップリング機構５５は、信号を、キャリッジＣ_ｉから、印刷ゾーン１２をトラバースしている各キャリッジＣ_ｉにより保持された物体上に印刷するべく印刷ヘッド３５を動作させるための制御信号を生成する制御部３００の切替ユニット５６ｓへ転送するように構成されてよい。別の可能なシナリオでは、印刷ゾーン１２ｚ内のキャリッジＣ_ｉは、１つの仮想パルスと同期されて、同期されたファイアパルスが印刷ヘッドユニット３５に作成され、これにより、１つの印刷ヘッドで異なるキャリッジＣ_ｉによって運ばれている複数の異なる管に同時に印刷することが可能になる。

この設計を用いることで、印刷システムは、物体１０１の長さが印刷ヘッドの長さよりも長い場合に、印刷ヘッドの利用において高い効率を維持し、１つの印刷ヘッドが２つの異なる物体１０１に同時に印刷する場合に、高い印刷効率を維持することができる。印刷ヘッド３５は、３次元印刷のトンネル形状を形成するように編成できる。

ここで説明した技術に基づく印刷システムの実現は、例えば、また限定することなく、毎時、物体５，０００〜５０，０００個の範囲の高処理量に到達するように設計できる。いくつかの実施形態では、印刷ゾーンをトラバースしている複数の物体に、印刷ヘッドアセンブリによって同時印刷する機能により、印刷ヘッドの８０％（効率）以上の使用が可能になり得る。

上で説明した印刷システムの機能は、コンピュータベースの制御システムで実行される命令を介して制御できる。上で述べた実施形態との併用に適した制御システムは、例えば、通信バスに接続した１つ以上のプロセッサ３０２ａ、１つ以上の揮発性メモリ５６ｍ（例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ））、または不揮発性メモリ（例えばフラッシュメモリ）を設けてよい。２次メモリ（例えば、ハードディスクドライブ、可読記憶ドライブ、および／または、ＥＰＲＯＭ、ＰＲＯＭ、フラッシュメモリのようなリムーバブルメモリチップ）を使用して、コンピュータシステムにロードされるデータ、コンピュータプログラム、その他の命令を記憶することができる。

例えば、コンピュータプログラム（コンピュータ制御論理など）を２次メモリからメインメモリ内へロードし、制御システムの１つ以上のプロセッサによって実行することができる。あるいは、または追加的に、コンピュータプログラムを通信インターフェース経由で受信してもよい。このようなコンピュータプログラムは、実行されると、コンピュータシステムに、ここで説明した本発明の特定の特徴を実行させることができる。特に、コンピュータプログラムは、実行すると、本発明の特徴のパフォーマンスを制御プロセッサに実行させる、および／または誘発する。したがって、このようなコンピュータプログラムは、コンピュータシステムの制御部を実現できる。

上で説明し、関連する図面に示したように、本発明は、印刷ゾーンを連続して流動する複数の物体に同時印刷する印刷システム、および関連する方法を提供するものである。本発明の特定の実施形態を説明したが、本発明は、特に先述の示唆を考慮して、当業者により変更されてよいため、これに限定されるものではないと理解されよう。当業者は、上述
した技術のうち１つ以上を、全て本発明の範囲を超えることなく採用することで、本発明を非常に多様な方法で実施できることを理解するであろう。

Claims (25)

1. 製造ラインから送られた物体の外面に印刷を施すための印刷システムであって、前記システムは、
   １つ以上の印刷ヘッドアセンブリであって、前記印刷ヘッドアセンブリは、印刷軸に沿って少なくとも１つの印刷経路を画定するように構成された印刷ヘッドユニットのアレイを備え、前記印刷ヘッドユニットは、前記少なくとも１つの印刷経路に沿って離間関係にて配置されており、前記印刷ヘッドの各々は、前記印刷ヘッドアセンブリに関して移動しながら、前記少なくとも１つの印刷素子と順次整列した物体の各部分に印刷するための少なくとも１つの印刷素子を設けている、１つ以上の印刷ヘッドアセンブリと、
   少なくとも１つの物体流を、前記少なくとも１つの印刷経路を通る主搬送方向に沿って順次移動させるように構成されたコンベヤシステムであって、前記コンベヤシステムは、閉ループレーンを備え、前記少なくとも１つの印刷経路は、前記閉ループレーンの実質的に直線の区間である、コンベヤシステムとを備える、
   印刷システム。
2. 前記少なくとも１つの物体流をそれぞれ支持するための支持プラットホームを備え、前記支持プラットホームは、前記物体を、前記少なくとも１つの印刷経路を通る主搬送方向に沿って移動させるための前記コンベヤシステム上に搭載することができ、前記印刷経路に沿って移動中の前記物体を前記印刷軸周囲で回転させるように構成されている、請求項１に記載のシステム。
3. 前記印刷ヘッドアセンブリは、少なくとも１つの追加の印刷ヘッドユニットのアレイをさらに備え、これにより、前記少なくとも１つの追加の印刷ヘッドアレイの前記印刷部が、前記印刷軸に沿った少なくとも１つの追加の印刷経路に沿って配置され、前記少なくとも２つのアレイの各々における少なくとも２つの印刷部は、前記印刷軸を横切る軸に沿って離間している、請求項１または２に記載のシステム。
4. 前記支持プラットホームは、少なくとも１つの追加の物体流を支持するように、また、これを前記コンベヤシステム上で、前記少なくとも１つの追加の印刷経路を通って前記主搬送方向に沿って移動させるように構成されている、請求項２および３に記載のシステム。
5. 前記少なくとも２つのアレイの前記印刷ヘッドユニットは共通の平面上に配置されており、これにより、各印刷ヘッドユニットアレイが各々の印刷経路を画定し、前記コンベヤシステムおよび前記支持プラットホームは、前記少なくとも２つの物体流を、前記少なくとも２つの印刷ヘッドユニットアレイの各々がカバーする前記少なくとも２つの印刷経路に沿って同時に移動させるように構成されている、請求項４に記載のシステム。
6. 前記印刷素子は、材料組成物を吐出するためのノズル、マーカ、刻印ツール、レーザマーカ、ペイントマーカのうちの１つ以上を備える、前出の請求項のいずれか１項に記載のシステム。
7. 前記主搬送方向に沿った前記並進移動を実行するべく、前記コンベヤシステムを操作するように、また、前記少なくとも１つの物体流の前記物体に同時印刷するべく、少なくともいくつかの前記印刷ヘッドユニットを操作するべく構成された制御部を備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載のシステム。
8. 前記制御部は、前記回転動作を実行するべく、前記支持プラットホームを操作するように構成されている、請求項２および７に記載のシステム。
9. 前記制御部は、前記主搬送方向に沿って段階様式で前記並進移動を実行するべく、コンベヤシステムを操作するように、また、少なくとも並進移動が生じない時間間隔中に回転を実行するべく、前記支持プラットホームを操作するように、さらに、並進が生じず、回転が生じる時間間隔中に印刷を実行するべく、少なくともいくつかの前記印刷ヘッドユニットを操作するように構成されている、請求項８に記載のシステム。
10. 前記制御部は、印刷を実行するべく、少なくともいくつかの前記印刷ヘッドユニットを操作しつつ、並進および回転を同時に実行するべく、前記コンベヤシステムおよび前記支持プラットホームを操作するように構成されており、これにより、前記物体流内の前記物体表面に、画像データが、らせん状経路に沿って、実質的に連続して印刷される、請求項８または９に記載のシステム。
11. 前記制御部は、異なる印刷ヘッドユニットアレイに属する少なくとも２つの印刷ヘッドユニットにより、画像データを物体表面に同時印刷するべく、コンベヤシステムおよび少なくともいくつかの前記印刷ヘッドユニットを操作するように構成されている、請求項３および請求項７〜１０のいずれか１項に記載のシステム。
12. 前記制御部は、少なくとも１つの印刷ヘッドユニットと、前記少なくとも１つの印刷ヘッドユニットと整列した前記物体表面との間の距離を変更して、前記少なくとも１つの印刷ヘッドユニットの位置を前記物体表面の形状に適合するように調整するように構成され、そのように動作可能である、請求項７〜１１のいずれか１項に記載のシステム。
13. 前記印刷ヘッドユニットは、半径方向軸、または前記印刷軸に対して実質的に垂直な１本以上の軸に沿って移動するように搭載されている、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記制御部は、１つ以上の前記印刷ヘッドユニットを、その作動していない休止中の状態と作動している動作中の状態との間、およびその異なる作動状態の間で選択的にシフトするように構成されている、請求項７〜１３のいずれか１項に記載のシステム。
15. 前記制御部は、前記支持プラットホームにより前記印刷経路に沿って運ばれている前記物体の角位置および直線位置に従って、前記印刷素子の動作を同期させる仮想信号を生成するように構成されている、請求項７〜１４のいずれか１項に記載のシステム。
16. 前記印刷ヘッドアセンブリによって、前記物体表面に吐出された材料組成物を硬化させるように構成された少なくとも１つの硬化部を備え、前記少なくとも１つの硬化部は、前記主搬送方向に沿った、前記少なくとも１つの印刷経路の下流の位置に配置されている、前出の請求項のいずれか１項に記載のシステム。
17. 前記印刷アセンブリの印刷ヘッドユニットが吐出した組成物を受容できるように、前記物体表面の少なくとも１つの場所を下準備するように構成された少なくとも１つの下準備部を備え、前記下準備部は、前記印刷ヘッドアセンブリの上流に配置されている、前出の請求項のいずれか１項に記載のシステム。
18. 少なくとも１つの前記印刷ヘッドユニットの連続した印刷素子は、各組成物を前記物体表面の或る領域に吐出するように構成されており、これにより、前記各組成物が前記物体表面上で組み合わされて所望の組成物を形成する、前出の請求項のいずれか１項に記載のシステム。
19. 前記各組成物の組み合わせは、前記各組成物の混合と、前記各組成物間の化学反応のう
    ち少なくとも１つを備える、請求項１８に記載のシステム。
20. 製造ラインから送られた物体の外面に印刷する方法であって、前記方法は、
    少なくとも１つの前記物体の流れを、印刷軸に沿って配置された少なくとも１つの印刷ヘッドユニットアレイを備える印刷経路に通すことと、
    前記印刷経路を通る前記物体流の場所と、前記物体流における各物体の角配向とを示すデータを受信することと、
    前記受信したデータに基づいて、前記少なくとも１つのアレイの前記印刷ヘッドユニットと対向した前記物体の表面領域と、各印刷ヘッドユニットによって前記表面領域に付加する１つ以上の印刷パターンとを決定することと、
    前記各印刷ヘッドユニットにより前記１つ以上のパターンを前記表面領域に付加するために、前記印刷ヘッドユニットアレイを操作することとを備える、
    方法。
21. 前記１つ以上のパターンの付加中に、前記印刷経路を通る前記物体を回転させることを備える、請求項２０に記載の方法。
22. 前記１つ以上のパターンの付加中に、前記物体流を、前記少なくとも１つの印刷経路に沿って前進させることを備える、請求項２０または２１に記載の方法。
23. 前記物体流を前記印刷経路に通す前に、前記物体流の表面領域に事前処理工程を適用することを備える、請求項２０〜２２のいずれか１項に記載の方法。
24. 前記物体流を前記印刷経路に通す前に、前記物体流の表面領域に硬化工程を適用することを備える、請求項２０〜２３に記載の方法。
25. 前記印刷経路を通って前進している前記物体の角位置および直線位置に従って、前記印刷ヘッドユニットの動作を同期させるための仮想信号を生成することを備える、請求項２０〜２４に記載のいずれか１項に方法。

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