CN109890617A - 打印设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于在物体上进行打印的打印设备。所述设备包括用于载运将要在其上进行打印的物体(108)的多个载运装置(104)，所述载运装置(104)各自包括被配置成固持物体并使物体旋转的可旋转操纵装置。轨道(102)界定所述多个载运装置中的每一者可以沿着其进行移动的路径。多个处理站(106A‑106F)沿着所述轨道而布置并且包括至少一个打印站(106C)。控制器(110)被配置成独立地控制所述载运装置(104)中的每一者相对于所述轨道的位置和速度。所述操纵装置被布置成通过耦合到设置在所述至少一个处理站处的驱动装置(610)以使得将转矩从所述驱动装置传输到所述操纵装置而在所述多个处理站中的至少一者处使物体旋转。

Description

打印设备
技术领域
本公开涉及一种打印设备，其中在处理站之间载运物体，所述处理站包含用于将图像打印到物体的表面上的至少一个打印站。
背景技术
许多行业需要高容量复杂打印过程，在所述过程中在一连串处理中处理大量物体。举例来说，此类过程中的每个物体可能接收若干油墨沉积和修整处理。此类工业打印过程的一个示例是数字罐打印，其中在一连串打印操作中将高分辨率数字图像施加到圆柱形罐的主体。
高容量复杂打印过程领域中的已知问题是如何以一种方式针对所述物体来布置处理站和载运装置，使得在使打印物体的速率(处理量)最大化的同时使设备所需的物理空间最小化。
为了有效地处理大量物体，工业打印过程通常涉及对若干物体同时执行不同的操作。按照交错的进程将所述物体载运穿过一连串处理站，其中每个物体在任何时候经历与其它物体不同的过程。过程通常包含物体的装载和卸载、检查、一个或多个油墨沉积的施加、干燥以及罩光油的施加。
用于在打印站之间载运物体的已知设备是心轴轮***(还被称为轴盘)。在心轴轮***中，多个心轴以相等的间距固定在旋转或分度轮周围。所述轮通过增量旋转的序列而分度，在此期间，通过心轴在站之间载运物体。在轮的每个增量旋转中，每个心轴移动到先前被相邻的心轴占用的位置。在任何时候，给定心轴轮处的物体正在经历在前一步骤期间在相邻的心轴轮处曾对物体执行的过程。
心轴轮***的问题在于每个分度的步骤的持续时间受到序列中的最慢的过程限制。正在经历相对快的过程的物体因此必须在完成最慢的过程时在一定时间内保持不动。例如，如果最慢的过程花的时间是较快的过程的两倍，那么将需要物体在较快的处理站处在所述过程执行所花的持续时间的两倍内保持不动。此不动的时间是打印过程中的低效的源头。
心轴轮***还受到以下要求限制：相邻的心轴之间的最小距离至少与最长的处理站的长度一样长。因此，总的周向长度至少是最长的处理站的长度乘以处理站的数目。在若干处理站具有比最长的站更小的长度的情况下，需要在较小的处理站之间提供冗余空间以使分度起作用。由于冗余空间而引起的设备的额外的大小是心轴轮打印***中的低效的另一源头。
需要一种打印设备，所述打印设备可以在克服心轴轮设备的问题的同时保持由交错分度处理提供的高容量打印的优点。
发明内容
在本发明的第一方面中，提供了一种用于在物体上进行打印的打印设备，所述设备包括：多个载运装置，所述多个载运装置用于载运将要在其上进行打印的物体，所述载运装置各自包括被配置成固持物体并使物体旋转的旋转操纵装置；轨道，所述轨道界定所述多个载运装置中的每一者可以沿着其进行移动的路径；多个处理站，所述多个处理站沿着所述轨道布置并且包括至少一个打印站，所述多个处理站包括在所述被载运的物体经历过程时载运装置静止或移动所处的位置；以及控制器，所述控制器被配置成独立地控制所述载运装置中的每一者沿着所述轨道相对于彼此的位置和速度。
本发明因此允许例如使物体在处理站之间移动时其它物体保持静止。
其中可以使多个载运装置彼此独立地在轨道周围移动的设备的提供比已知的打印***有利，因为这实现了以下打印***：需要物体移动的过程可以与需要静止物体的过程同时发生；相邻的处理站之间的距离不受最大的处理站的占用面积限制；以及并行的打印操作允许达成不受到最慢的处理站的处理量限制的处理量，进而实现最佳紧凑的机器设计。
优选的是，所述控制器被配置成允许使所述多个载运装置中的至少一者在所述轨道上以第一速度移动，而使所述多个载运装置中的至少另一者在所述轨道上以第二速度移动，所述第一速度可以是零速度，其中所述第二速度不等于所述第一速度。
优选的是，所述多个处理站还包括以下各者中的一者或多者：至少一个干燥站、至少一个装载站，以及至少一个卸载站。
优选的是，所述控制器被配置成控制每个载运装置的所述位置和所述速度，使得当在所述至少一个打印站处在物体上进行打印时每个载运装置是静止的或以第一速度移动，并且使每个载运装置以第二速度移动穿过所述至少一个干燥站，其中所述第二速度不等于所述第一速度。
优选的是，所述控制器被配置成允许所述多个载运装置中的一者在打印站处是静止的或以第一速度移动，而所述多个载运装置中的另一者以第二速度移动穿过干燥站。
优选的是，所述操纵装置被布置成通过耦合到所述至少一个处理站处的驱动装置以使得将转矩从所述驱动装置传输到所述操纵装置而在所述多个处理站中的至少一者处使物体旋转。
优选的是，所述打印设备包括邻近于所述轨道而安装的轨道或衬垫，并且其中所述操纵装置包括被配置成在所述操纵装置沿着所述轨道移动时接触所述轨道或所述衬垫的轮子，进而致使所述操纵装置在所述操纵装置沿着所述轨道移动时旋转。
优选的是，所述轨道形成所述载运装置可以在其上移动的闭合路径。
优选的是，所述处理站中的至少一者在所述轨道上重复，进而允许处于所述轨道上的不同位置的多个物体同时经历相同的过程。
优选的是，所述控制器被配置成移动至少一个载运装置，使得所述至少一个载运装置穿过被载运的物体通常在其处将被处理的重复的处理站中的第一者而不进行处理，而是在相同类型的所述重复的处理站中的第二者处经过处理，进而允许所述第一处理站不运行却不会中断所述设备的操作。
优选的是，所述多个处理站包括至少两个打印站，所述至少两个打印站彼此平行地设置但定位成沿着它们的打印轴线偏移。
在本发明的第二方面中，提供了一种使用所述第一方面的打印设备的方法，所述方法包括：使第一载运装置在第一处理站处沿着所述轨道移动，而第二载运装置在第二处理站处保持静止，其中所述两个载运装置设置在相同轨道上。以此方式，有可能在所述第一处理站处理多个物体的同时所述第二处理站处理单个物体。
在本发明的第三方面中，提供了一种在物体上进行打印的方法，所述方法包括：使被配置成载运第一物体的第一载运装置移动到被配置成执行第一过程的第一处理站的附近；使所述第一载运装置移动到闲置位置，而使被配置成载运第二物体的第二载运装置移动到所述第一处理站的附近；使所述第一载运装置移动到被配置成执行第二过程的第二处理站，同时使所述第二载运装置移动到被配置成执行所述第二过程的第三处理站。
以上步骤提供了一种在物体上进行打印的方法，所述方法允许在闭合轨道上与个别的过程串行地发生并行的过程，因此允许比已知的方法增加的处理量。
优选的是，所述第二过程的持续时间大于所述第一过程的持续时间。
优选的是，所述方法还包括使被配置成载运第三物体的第三载运装置从所述第一处理站的附近移动到所述闲置位置，同时所述第一载运装置和所述第二载运装置分别保持在所述第二处理站和所述第三处理站处。
优选的是，所述第一过程包括以下各者中的至少一者：装载、检查、卸载、清洁、表面能量修改、打印、涂覆、干燥、固化或固定由载运装置载运的物体，并且优选的是，其中所述第二处理站和所述第三处理站是打印站，并且所述第二过程包括将单种色彩打印到所述物体的表面上。
优选的是，所述方法包括使所述第一载运装置和所述第二载运装置保持在所述第二处理站和所述第三处理站处，同时在由相应的载运装置固持的第一物体和第二物体上进行打印。
优选的是，所述方法包括使所述第一载运装置和所述第二载运装置一起移动到第四处理站和第五处理站中，所述第四处理站和所述第五处理站各自被配置成使用相同的单种色彩执行打印操作，其中所述色彩不与在所述第二处理站和所述第三处理站中打印的所述色彩相同；以及在由所述第一载运装置和所述第二载运装置固持的所述第一物体和所述第二物体上进行打印。
优选的是，所述轨道是闭合轨道。
在本发明的第四方面中，提供了操作打印设备的方法，所述打印设备包括：多个载运装置，所述多个载运装置用于载运将要在其上进行打印的物体，所述载运装置各自包括被配置成固持物体并且使物体旋转的旋转操纵装置；轨道，所述轨道界定所述多个载运装置中的每一者可以沿着其移动的路径；控制器，所述控制器被配置成独立地控制所述载运装置中的每一者相对于所述轨道的位置和速度；以及多个处理站，所述多个处理站沿着所述轨道布置并且包括至少一个打印站，其中所述处理站中的至少一者在所述轨道上重复，所述方法包括：移动至少一个载运装置，使得所述至少一个载运装置穿过所述被载运的物体通常在其处将被处理的重复的处理站中的第一者而不进行处理，而是在相同类型的所述重复的处理站中的第二者处经过处理，进而允许所述第一处理站不运行却不会中断所述设备的操作。
通过提供具有重复的处理站的设备并且在不停止的情况下穿过选定的处理站，有可能在不中断所述设备的操作的情况下在(例如)维护、维修或更换处理站期间停用所述站。
本发明的设备和方法适用于广泛的打印过程，包含(但不限于)常规的接触方式(例如，胶版印刷和柔版印刷)、数字接触方式(例如，电子照相打印、数字胶印以及带转印)和数字非接触方式(例如，喷墨打印、静电喷墨打印和压电喷墨打印)。
打印通常在沿着轨道布置的一个或多个打印站处进行。所述打印站通常形成沿着轨道布置的更大量的处理站的子集，所述处理站还可以包含装载站/卸载站、干燥站、固化站和其它处理站。
在本发明的一些实施例中，将不同的打印方法进行组合。举例来说，第一打印站可以使用胶印将第一打印层(例如，白色基层)施加到物体，而后续的打印站可以使用数字打印，例如喷墨，以将四原色图像打印在物体的表面上。
本发明的设备和方法适用于使用多种油墨中的一者或多者的打印过程，所述油墨包含(但不限于)水性油墨、烃类溶剂基油墨和UV可固化油墨。可以根据四原色模型(例如，CMYK以及扩展域模型：六色***，CMYKOGV和CMYKRGB)来执行彩色打印。可以使用专色油墨，包含白色、金属油墨、荧光油墨、罩光漆和功能性油墨(例如，磁性)。
以下公开内容还提供使用本发明的设备的特定分度方案的示例，与使用心轴轮的等效***相比，所述示例提供了增加的处理量和/或减小的总大小。
本公开参考在有颈或无颈圆柱形整体容器的主体上进行打印来描述打印过程，但本发明的设备和方法适用于在广泛的物体上进行“适形状”打印，所述物体包含(例如)罐子、瓶子、管子、锅、杯或其它容器或盖子(例如，酒瓶螺旋盖)。制成物体的材料可以包含金属、涂覆金属、预打印材料、塑料、纸、卡片。将要打印的物体优选是圆柱形，但可以具有其它几何形状。
现在将参考附图通过示例描述本发明的各方面。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的打印设备的示意性框图。
图2是根据本发明的第二实施例的打印设备的示意性框图。
图3是根据本发明的第三实施例的打印设备的示意性框图。
图4A至图4E说明在图3中示出的设备的操作期间所执行的序列中的步骤的示例。
图5是根据本发明的第四实施例的打印设备的示意性框图。
图6A和图6B是在本发明的一些实施例中用于驱动物体操纵装置的旋转的磁性旋转耦合件的透视图。
具体实施方式
本发明提供打印设备和打印方法，其中沿着轨道提供载运装置，并且所述载运装置可以沿着所述轨道彼此独立地移动。使用可以独立移动的载运装置提供了比已知的装置中可能有的分度方案灵活得多的分度方案的可能性。
以下公开内容提供了使用本发明的设备的特定分度方案的示例，与使用心轴轮的等效***相比，所述示例提供了增加的处理量和/或减小的总大小。
图1和图2示出根据本发明的实施例的打印设备100的示例。在每个实施例中，所述设备包括轨道102，多个载运装置104(在下文称为“分送车”)设置在所述轨道上并且分送车104可以沿着所述轨道移动。
沿着轨道102布置多个处理站106，并且多个分送车104中的每一者被配置成将容器108连续地载运到处理站106中的每一者的附近。在图1中示出的实施例中，处理站106包括装载站106A、检查站106B、各自打印不同的分色(青色、洋红色、黄色和黑色)的四个打印站106C、干燥站106D、涂覆站106E和卸载站106F。在图2中示出的实施例中，处理站106包括装载站106A、检查站106B、各自打印不同的分色(白色、青色、洋红色、黄色，橙色、绿色、紫色和黑色)的八个打印站106C、干燥站106D、涂覆站106E和卸载站106F。每个处理站被配置成一次对一个容器108执行过程，干燥站106D除外，所述干燥站可以同时处理多达五个容器108。
图1和图2的一连串的处理站106经过选择以提供一种打印设备，在所述打印设备中物体108被装载、检查、使用四个或八个分色打印过程在其上进行打印、干燥、涂覆和卸载。然而，技术人员将理解，参考此图和后面的图所描述的处理站的数目、类型和次序可以在本发明的范围内改变以便用于其它应用。可以在本发明的范围内使用的其它类型的处理站的示例是清洁(接触或非接触)、预涂覆、用于修改表面能量的预处理(例如，等离子体或火焰处理)、涂层或打印的固化，以及打印的固定。
在一些实施例中，图1和图2的设备包括处于打印站106C之前的清洁站(未示出)，以用于在打印之前从物体移除灰尘或其它污垢。所述清洁站可以定位在检查站106B之前、检查站106B之后或者可以与检查站106B组合。所述清洁站可以包括用于从物体的表面移除灰尘颗粒的气刀清洁器。
在一些实施例中，图1和图2的设备包括定位在打印站106C之后的打印质量检查站(未示出)。所述打印质量检查站包括一个或多个相机，所述一个或多个相机被布置成检查在打印站106C处施加的打印的质量。
控制装置110直接地或经由轨道102与分送车104中的每一者通信，以便相对于所述轨道102独立地控制分送车104中的每一者的位置和速度。
每个分送车104首先通过约束力且其次通过动力而耦合到轨道102。所述约束力要求分送车仅沿着轨道102的路径移动并且允许沿着轨道高精度地导引分送车104。在一些实施例中，分送车104包括与轨道接合的线性轴承。线性轴承104与轨道102之间的接合将分送车104的运动约束到一个自由度。
在此实例中，通过磁直线电机***来提供分送车104与轨道102之间的动力。分送车104包括永磁体元件，所述永磁体元件电磁耦合到在轨道102周围间隔的电磁体***。位置感测***测量轨道102上的每个分送车104的位置，并且使用控制装置110通过控制沿着轨道102间隔的电磁体的磁化来控制轨道102上的每个分送车104的位置、速度和加速度。控制装置110将通常经编程以使分送车104根据预定序列在处理站106之间移动，其中提前确定每个分送车104在每个站106处花费的时间量。
在一些实施例中，分送车104与轨道102之间的动力耦合可以不经由磁直线电机***，而是可以替代地经由允许每个分送车相对于轨道104独立移动的另一***。在一个替代性实施例中，可个别控制的旋转轮安装在每个分送车104上并且与轨道102接触。在另一替代性实施例中，分送车104使用离合器***而机械地耦合到轨道102，所述离合器***允许可变地控制每个分送车速度。在上文描述的替代性实施例中，控制器可以经由无线接口与分送车104直接通信，或者可以经由嵌入轨道中的有源或无源应答器进行通信。
用于本发明中的合适的轨道***的示例是来自HepcoMotion公司的精密轨道***(Precision Track Systems)和由罗克韦尔自动化(Rockwell Automation)生产的iTRAK智能轨道***。
根据图1的实施例，轨道102形成闭合路径，所述闭合路径允许分送车104进行路径的重复的环路，而在分送车104返回到其开始位置时在循环结束时没有延迟。在此实施例中，轨道102的形状是基本圆盘-矩形，具有彼此垂直偏移的两个水平线性区段102A和102B。上部线性区段102A的第一端通过位于基本垂直平面中的半圆形弧102C而连接到下部线性区段102B的第一端。类似地，上部区段102A的第二端通过另一此类弧102D而连接到下部区段102B的第二端。闭合轨道102的其它形状是可能的，并且可能是有益的，这取决于所使用的过程的要求(例如，由于处理设备的操作的优选定向)。在一些其它实施例中，轨道可以具有垂直线性区段，处理站沿着所述垂直线性区段布置，并且所述垂直线性区段的顶部和底部通过半圆形弧区段而彼此连接。在其它实施例中，线性区段可以不平行或位于同一平面中。
分送车104包括操纵装置，所述操纵装置在此实施例中是适于载运容器的旋转心轴。每个心轴经由轴承而安装到其相应的分送车104，所述轴承允许所述心轴围绕其中心轴线旋转，并且进而使附接的容器围绕与所述心轴同轴的其中心轴线旋转。
在一些实施例中，所述操纵装置可以适于使用固持装置，例如内部或外部保持夹子或颈部固持卡盘，来载运物体。所述固持装置可以适于固持将要在其上进行打印的其它物体。
操纵装置能够在被驱动时围绕它们的轴线旋转。可以通过多种方式实现用于使操纵装置旋转的驱动器，包含安装在分送车上的伺服电机，经由电力轨道、数据轨道或无线手段通过到所述分送车的连接来对所述伺服电机进行供电和控制。替代地，分送车104可以是无源的，借此，通过将旋转运动从不位于分送车上的驱动装置耦合到所述操纵装置来实现对所述操纵装置的驱动。优选的是，分送车104是无源的，从而不需要呈电供应、控制接线、用于保持物体的气动或其它连接的形式的外部服务。
在处理站106处提供将旋转运动耦合到所述心轴(或者其它操纵装置)，其中所述过程要求使物体旋转。驱动器(旋转运动的来源)可以是个别的伺服电机、来自服务于若干相邻的站的共同马达的齿轮传动或皮带驱动器、产生旋转磁场的定子线圈等。可以通过机械力或通过磁力或这些的组合来提供所述耦合。参考图6更详细地论述此特征。
干燥站106D可以包括空气泵或风扇，用于在被打印的物体的表面上强加空气，以便蒸发所沉积的油墨和提取的蒸发蒸气中的液体。
在其它实施例中，可以提供钉扎或固化站来作为干燥站106D的代替或补充。在一些实施例中，所述钉扎或固化站包含用于向被打印的物体的表面提供红外辐射、紫外辐射和感应加热中的一者或多者的构件。
干燥站106D可以沿着轨道102的区段延伸，其中控制物体连续地移动穿过干燥器，而不是在分立的位置之间分度。如果打印过程要求油墨在打印不同的分色之间经过干燥、钉扎或固化，那么可以将干燥106D或钉扎或固化站放置在打印站106C之间。
涂覆站106E在被打印和干燥的物体的表面上施加罩光油(OPV)层。可以通过辊或喷涂机施加所述亮光漆。OPV自身向被打印的物体赋予有益的性质，例如光泽度、耐磨性等，并且可以为了与物体表面材料和油墨兼容而进行选择。亮光漆可以热固化、UV固化等，并且可以作为设备的部分来部分或完全执行固化，或者通过在设备的下游的单独的固化炉来执行固化。
当分送车104执行轨道102的单个环路时，所述分送车循序地访问选定的处理站106。下文陈述的步骤描述了一个分送车在图1和图2中示出的实施例中在轨道102的单个环路期间经历的一系列过程的示例。
当在先前的循环结束时卸载被打印的容器之后，使分送车104到达装载站106A的附近并且在通过输送器(未示出)将未打印的容器108带到装载站106A时停止。将容器108呈现为与分送车104的心轴同轴对准，并且将所述容器传递到分送车104的心轴上。
分送车104将所述容器从装载站106A载运到检查站106B，所述检查站包括缺陷检查装置。分送车104再次在检查站106B处停止，其中随后使容器108旋转心轴的至少一个整转。在此旋转期间，缺陷检查装置检查容器108的表面上的可能不利于打印过程的任何畸形或污染物。通过位于检查站106B处的驱动装置的旋转运动与心轴/操纵装置之间的磁耦合来实现容器108的旋转，当分送车104在检查站106B处停止时接合所述磁耦合。所述检查装置可以是光学相机***、具有电流检测***的导电条，或任何其它合适的表面检查装置。如果检测到缺陷，那么从检查站106B处的心轴喷出容器108。在继续移动之前，可以检查心轴以确保已经成功地卸载物体，然后空的心轴按照正常的方式继续穿过设备，不同之处在于，针对空的心轴而停用每个过程站处的处理步骤。
在成功的检查之后，使分送车104和容器108移动到第一打印站106C。在那里，使容器108以对于在发生打印过程时所采用的打印过程来说适当的旋转速度和次数关于心轴旋转。如上文描述，所述打印过程不受限于任何一种方法，而是可以包含适于或能够在容器上进行打印的任何合适的打印过程。这些可以是常规的接触打印方法，例如胶版印刷、柔版印刷或旋转丝网印刷；或数字方法，例如电照相术或非接触的喷墨打印。对于其中打印头具有比容器表面上的所打印的像素更宽间隔的喷射器的喷墨打印方法的示例，在分送车处于打印站时，使容器108旋转多个整转。在容器108的每次旋转期间，在打印头根据将要打印的图像而喷射油墨时，使打印头在平行于容器的轴线的方向上在一个像素间距的距离内移动。这持续容器108的多次旋转，从而导致在容器表面多次交错地通过打印头下方的情况下将整个图像覆盖在容器108表面上。在其它过程期间，可能需要不同的旋转次数。
与检查站106B一样，在打印站106C处的容器108的旋转是通过在分送车处于打印站106C时将位于打印站106C处的驱动器的旋转运动或转矩耦合到操纵装置来执行。
通过根据由非接触式读取头611获得的位置信号来控制打印头或打印装置的同步而在打印站106C处执行打印与容器108表面位置的配准，所述非接触式读取头读取安装在操纵装置上的旋转增量编码器环612的角位置。
在编码器环612上编码有可以用于推断出操纵装置的角位置并且因此推断出其上的容器108的角位置的信息。静止的读取头611在打印站106C处相对于轨道102被单独地安装在固定位置，其中操纵装置通过耦合到驱动装置而旋转。读取头611被配置成当分送车104处于轨道102上借此编码器环602与读取头611对准的位置时读取在编码器环612中编码的角位置数据，并向控制装置110提供信息。合适的编码器装置是由雷尼绍公司(Renishawpic)制造的TONiCTM光学读取头以及RESM旋转编码器环。
使用静止的读取头自动地向给定处理站处的过程控制器提供所述过程控制器所需的关于当前处于那个站106处的容器108的位置的实时数据，而不需要在特定分送车104前进穿过设备时一直在处理站106之间切换与所述分送车相关联的数据。这进一步消除了对用于读取处理站106处的容器108的角位置的到分送车104的电力或数据连接的需要。
如果编码器环与被打印的物体的直径相同，那么在打印站106C处布置从分送车104上的编码器环612进行读取的静止的读取头会自动补偿打印站106C处的分送车104的线性位置的误差。这是因为相对于打印头使物体的轴线移动的沿着轨道的小的平移误差或移动(这原本会导致打印配准误差)以与编码器环602旋转相同的切向距离相同的方式出现在读取头。因此，打印站处的分送车位置的小的平移误差不会导致打印配准误差。
随后使分送车104和容器108移动到后续的打印站106C，在那里循序地对容器108执行后续的打印操作。所述后续的打印操作可以使用与初始的打印操作相同或不同的打印方法，以便添加其它过程分色或现场色彩。后续的打印站106C可以用于通过以下方式来使打印宽度增加到超过单个打印站的宽度：具有与第一打印站相同色彩的油墨的第二打印站，但所述第二打印站相对于第一打印站在沿着打印轴线的方向上移位(在这里将打印轴线界定为打印头的喷射器或喷嘴的阵列的线或与打印辊的容器的接触线等的方向)。一般来说，在容器上操作的打印站106C的序列可以包括用于实现期望的效果的多种打印方法。在每个打印站106C处按照与在第一打印站106C中相同的方式来执行对容器108的旋转以及打印与容器108表面的配准的控制。
在其中在打印站106C之后提供打印质量检查站的实施例中，可以在打印质量检查站处以比打印站106C处更低的旋转速度使物体旋转(例如，与5rps相比之下的3rps)，以便考虑到低于打印速度的相机数据采集速度。
一旦打印好，分送车104和容器108便穿过干燥站106D。可以实施干燥机106D，使得载运打印好的容器108的分送车104连续地移动穿过干燥机106D而不在一个或多个站中停止。在此实例中，干燥是通过气流，但其它示例可以使用加热的空气、红外辐射、容器主体的感应加热、紫外辐射等。因为本发明的分送车104可以独立移动，所以有可能一个分送车104连续地穿过干燥站106D而使其它分送车104在其它处理站106处停止。
在一个实施例中，在分送车104通过安装在每个操纵装置上的轮子与平行于轨道而安装的导轨的滚动接触而移动穿过干燥机时使容器108旋转。在分送车沿着轨道移动时，通过轮子与导轨的滚动接触而使所述轮子转动，进而导致容器108旋转。可以将此类导轨安装在轨道上的需要在分送车沿着轨道移动时使容器108旋转的任何位置。还可以在通过驱动装置610使操纵装置旋转所处的站106之前有用地定位短的导轨或衬垫，以便在旋转方向上提供某一初始的角动量，以便提供站106处的耦合的更快的同步。
在干燥过程之后，使分送车104和打印好的容器108到达涂覆站106E，在那里施加罩光油(OPV)。通过将OPV的受控层从网纹辊传递到容器108表面的辊来施加亮光漆。在此操作期间，通过与检查站处的相同方式经由磁耦合来使容器108旋转至少一个整转。OPV通常是可热固化的配方，所述OPV在干燥和固化时给予打印相对于操纵和磨损的高度保护。
随后使分送车104和容器108移动到卸载站106，在所述卸载站处从心轴移除打印好的容器108。在一些实施例中，将打印好的容器传递到真空型皮带上，所述真空型皮带将打印好且上过漆的容器108输送到与设备分开的用于固化OPV的固化炉。在已经从分送车104卸载打印好的容器108之后，可以检查心轴以确保已经恰当地卸载了所述容器，之后，空的分送车104返回到装载站106以开始后续的循环。
在分送车104和容器108正在经历上文描述的过程时，其它分送车104和容器108按照交错的时间经历相同的一系列过程。因此，在一个或多个容器108定位在打印站106C处时，其它容器将处于所述序列的检查阶段106B和装载阶段106A。一般来说，每个容器108按序访问每个处理站106。每个容器108还按照将容器108添加到***的次序来访问每个处理站106。为了使过程的效率最大化，每个处理站106活动的时间比例应尽可能大。
上文描述的设备和方法比在背景技术中描述的心轴轮装置有利。以上装置允许在使一个容器108连续地移动穿过干燥站时使其它容器保持在打印站106处。这在可能的同步过程方面比先前已知的装置提供更大的灵活性。以上设备和过程还实现一种***，其中相邻的处理站106之间的距离不受最大的处理站106的占用面积限制。这之所以可能是因为可以围绕轨道改变个别受控的分送车104之间的距离。
图3示出本发明的另一实施例，其中沿着路径重复具有较慢的过程循环(即，需要较长的时间来对容器执行过程)的处理站106，而不重复具有较快的过程循环的处理站106。不是循序地访问设备中的处理站106中的每一者，分送车104在每个非重复的处理站106处停止，但不停止地穿过一些重复的处理站106。这提供了一种***，其中一个以上容器108可以在重复的处理站106处同时经历相同的过程，这允许在轨道102上并行地执行较慢的过程。通过并行地执行较慢的过程而串行地执行较快的过程，与其中每个容器108访问每个处理站106的打印设备相比，增加了打印过程的处理量。
图3的打印设备包括沿着轨道102提供的装载站106A、检查站106B、八个打印站106C、干燥站106D、涂覆站106E和卸载站106F。在此实例中，由每个打印站6C执行的打印过程具有比装载过程、检查过程、涂覆过程和卸载过程更大的持续时间。单个容器108的干燥过程可能比打印过程慢；但是，因为干燥站106D能够同时处理多达五个容器108，所以干燥站具有比打印站106C中的每一者更大的处理量。
八个打印站106C包括沿着轨道102提供的四对112相同的站106C。第一对112C包括第一青色打印站112Ci和第二青色打印站112Cii。第二对112M包括第一洋红色打印站112Mi和第二洋红色打印站112Mii。第三对112Y包括第一黄色打印站112Yi和第二黄色打印站112Yii。第四对112K包括第一黑色打印站112Ki和第二黑色打印站112Kii。(可以不同地选择四原色的次序C-M-Y-K以适合所使用的打印过程)。
在每个分送车104穿过设备时，所述分送车循序地在装载站106A、检查站106B、涂覆站106E和卸载站106E处停止。给定分送车104不在每个打印站106C处停止，而是仅在每对112打印站的第一或第二打印站106C处停止。连续的分送车104在交替的打印站106C处停止，使得如果前导的分送车104在每对112中的第一打印站106C处停止，那么之后的分送车104将在每对112中的第二打印站106C处停止，并且下一个分送车104将再次在每对112中的第一打印站106C处停止，且依此类推。
打印站106C的以上布置具有比其中每个容器108穿过等效设备的每个打印站106C的所述设备更大的处理量。通过使用可以个别地控制分送车104的打印设备，使得此类***成为可能。提供可个别控制的分送车104允许循序地载运第一组容器108穿过一连串较快的站(或者载运到闲置等候区中)，同时其它容器108在较慢的处理站106中保持静止(相对于轨道)。
技术人员将理解，可以将上文描述的设备的原理应用于具有不同数目的打印头(例如，三组六个打印头)的***。在给定实施例中使用的打印头106的组合将取决于设备中的不同过程的相对的处理时间以及用户的特定目标。
图4A至图4E示出其中多个分送车A、B、C、D、E和F载运多个容器穿过图3的打印设备的检查站6B和打印站的步骤。在图4A至图4E中示出的分送车和容器的位置按照它们在根据本发明的实施例的方法中出现的顺序而示出。
在图4A中，第一分送车A在检查站106B处静止，在那里对所述第一分送车固持的第一容器进行检查。此时，第二分送车B在装载站106A处静止，在那里向所述第二分送车装载第二容器。
在图4B中，使分送车A移动到闲置位置402并停止，而由分送车B固持的第二容器在检查站106B处受到检查。此时，将第三容器装载到第三分送车C上。
在图4C中，在完成对第二容器的检查之后，使分送车A和B一起移动到所述一对青色打印站112C，其中分送车A处于第二青色打印站112Cii处，并且分送车B处于第一青色打印站112Ci处。青色打印站112C开始在分别由分送车A和分送车B固持的第一容器和第二容器上进行打印。同时，使分送车C移动到检查站106B，在那里检查第三容器，并且将第四容器装载到定位在装载站106A处的第四分送车D上。
在图4D中，使分送车C移动到闲置位置402，而使分送车D移动到检查站，在那里检查第四容器。使第五分送车E移动到装载站106A，在那里向所述第五分送车装载第五容器。因为打印站112Ci和112Cii处的打印过程具有比装载过程和检查过程更长的持续时间，所以分送车A和B分别停留在青色打印站112Ci和112Cii中并继续打印。
在图E中，已经完成青色打印过程并且使分送车A和B一起移动到所述一对洋红色打印站112M。在大致相同的时间，完成对第四容器的检查，并且使分送车C和D一起移动到青色打印站112Ci和112Ci，其中分送车C从闲置位置402移动到第二青色打印站112Cii，并且分送车D从检查站106B移动到第一青色打印站112Ci而不在闲置位置402停止。同时，使分送车E移动到检查站106B，并且在装载站106A处向第五分送车F装载第五容器。
对于其中仅串行地执行过程的设备，所述设备的总的处理量受到最慢的元件的处理量限制。
举例来说，如果最慢的过程步骤是打印，使静止打印持续时间是0.8秒且在打印站之间分度的时间是0.2秒，那么穿过打印站且因此穿过整个设备的最大处理量是每秒1个容器(每分钟60个容器)。
通过使用并行的打印过程，可以使设备的总的处理量增加到超过循环中的最慢的过程的处理量。下表A示出使用图3的打印设备来并行地执行慢过程的过程序列的详细示例。可以看到，在打印站106具有0.8秒的静止打印持续时间和0.4秒的在打印站之间分度的时间时，所述设备能够提供每1.2秒2个容器的处理量，这等效于每分钟100个容器。
在表A中给出所述序列的每个阶段的过程时序的细节
表A：
应理解，当参考静止的物体或分送车时，这是指沿着轨道102的分送车104的位置。技术人员将理解，术语“静止”在此上下文中包含其它运动的可能性，包含分送车和物体的操纵装置围绕其轴线的旋转。
以上示例提供了根据本发明的并行处理的一个方案的详细的记述。技术人员将理解，上文描述的概念可以应用于具有不同的功能要求的广泛的打印设备。过程和并行操作的数目将取决于设备的个别要求。
举例来说，在另一实施例中，可以并行地装载、串行地检查将要打印的多对物体且随后一次对三个物体进行打印。一般来说，当每个操作的持续时间的比率最紧密地匹配针对每个操作提供的并行站的数目的比率时，可以使并行处理最有效。
此外，如上文描述的具有对物体的移动的独立控制并具有重复的处理站的***提供了冗余度，这允许在(例如)维护、维修或更换处理站期间穿过选定的处理站而不处理却不会中断所述设备的操作。
图5示出一种设备，其中可以通过替代方式配置在图3的设备中使用的同一组八个打印站106C以增加打印区域的宽度而不是机器的处理量。在此实施例中，对于每对打印头112，第一打印头和第二打印头在平行于将要打印的物体的轴线的方向上彼此偏移与单个打印头106C相距小于或等于打印宽度的距离。穿过所有八个打印站对物体进行分度，从而接收色彩打印过程。物体上的所得的打印达到单个打印头106C的宽度的两倍。
图6A和图6B示出可以在处理站处使用以驱动上文描述的实施例的物体操纵装置104的类型的磁性旋转耦合***600的示例。所述耦合***包括驱动装置610(在图6A中示出)，所述驱动装置具有通过马达进行旋转的驱动圆盘601(未示出)。驱动装置610位于处理站处以驱动形成可移动的载运装置104的部分的无源耦合圆盘603。
在此实例中，所述耦合包括两个非磁圆盘：处理站处的驱动圆盘601和分送车104上的从动圆盘603。所述两个非磁圆盘601和603载运以互补的图案嵌入到圆盘601和603的面向表面中的永磁体604。当由于分送车104到达处理站而使两个圆盘601和603的轴线对准时，从动圆盘603角度与驱动圆盘601角度自对准，进而使其旋转与驱动圆盘601的旋转同步。
使用与分送车分开的驱动***的优势在于，分送车不需要任何电连接。操纵装置是无源装置，其中经由来自位于其中需要将要打印的物体的旋转的处理站处的驱动装置的耦合来实现容器的受控的旋转。在分送车中不存在电连接基本上降低了设计其中分送车可以围绕轨道独立移动的合适设备的难度。

Claims (19)

1.一种用于在物体上进行打印的打印设备，所述设备包括：
多个载运装置，所述多个载运装置用于载运将要在其上进行打印的物体，所述载运装置各自包括被配置成固持物体并使物体旋转的旋转操纵装置；
轨道，所述轨道界定所述多个载运装置中的每一者可以沿着其进行移动的路径；
多个处理站，所述多个处理站沿着所述轨道布置并且包括至少一个打印站；以及
控制器，所述控制器被配置成独立地控制所述载运装置中的每一者相对于所述轨道的位置和速度，其中所述操纵装置被布置成通过耦合到设置在所述至少一个处理站处的驱动装置，使得将转矩从所述驱动装置传输到所述操纵装置，从而在所述多个处理站中的至少一者处使物体旋转。
2.根据权利要求1所述的打印设备，其中，所述控制器被配置成允许使所述多个载运装置中的至少一者在所述轨道上以第一速度移动，而使所述多个载运装置中的至少另一者在所述轨道上以第二速度移动，所述第一速度可以是零速度，其中所述第二速度不等于所述第一速度。
3.根据权利要求1或2所述的打印设备，其中，所述多个处理站还包括以下各者中的一者或多者：至少一个干燥站、至少一个装载站，以及至少一个卸载站。
4.根据权利要求2或3所述的打印设备，其中，所述控制器被配置成控制每个载运装置的所述位置和所述速度，使得当在所述至少一个打印站处在物体上进行打印时每个载运装置是静止的或以第一速度移动，并且使每个载运装置以第二速度移动穿过所述至少一个干燥站，其中所述第二速度不等于所述第一速度。
5.根据权利要求2至4所述的打印设备，其中，所述控制器被配置成允许所述多个载运装置中的一者在打印站处是静止的或以第一速度移动，而所述多个载运装置中的另一者以第二速度移动穿过干燥站。
6.根据任一前述权利要求所述的打印设备，所述打印设备包括邻近于所述轨道而安装的轨道或衬垫，并且其中所述操纵装置包括被配置成在所述操纵装置沿着所述轨道移动时接触所述轨道或所述衬垫的轮子，进而致使所述操纵装置在所述操纵装置沿着所述轨道移动时旋转。
7.根据任一前述权利要求所述的打印设备，其中，所述轨道形成所述载运装置可以在其上移动的闭合路径。
8.根据任一前述权利要求所述的打印设备，其中，所述处理站中的至少一者在所述轨道上重复，进而允许处于所述轨道上的不同位置的多个物体同时经历相同的过程。
9.根据权利要求8所述的打印设备，其中，所述控制器被配置成移动至少一个载运装置，使得所述至少一个载运装置穿过被载运的物体通常在其处将被处理的重复的处理站中的第一者而不进行处理，而是在相同类型的所述重复的处理站中的第二者处经过处理，进而允许所述第一处理站不运行却不会中断所述设备的操作。
10.根据任一前述权利要求所述的打印设备，其中，所述多个处理站包括至少两个打印站，所述至少两个打印站彼此平行设置但定位成沿着它们的打印轴线偏移。
11.一种使用根据任一前述权利要求所述的打印设备的方法，所述方法包括：使第一载运装置在第一处理站处沿着所述轨道移动，而第二载运装置在第二处理站处保持静止，其中所述两个载运装置设置在相同轨道上。
12.一种在打印过程期间使物体沿着轨道移动的方法，所述方法包括：
使被配置成载运第一物体的第一载运装置沿着轨道移动到被配置成执行第一过程的第一处理站的附近；
使所述第一载运装置沿着所述轨道移动到闲置位置，而使被配置成载运第二物体的第二载运装置移动到所述第一处理站的附近；
使所述第一载运装置沿着所述轨道移动到被配置成执行第二过程的第二处理站，同时使所述第二载运装置移动到也被配置成执行所述第二过程的第三处理站。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第二过程的持续时间大于所述第一过程的持续时间。
14.根据权利要求12或13所述的方法，所述方法还包括使被配置成载运第三物体的第三载运装置从所述第一处理站的附近移动到所述闲置位置，同时所述第一载运装置和所述第二载运装置分别保持在所述第二处理站和所述第三处理站处。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其中，所述第一过程包括以下各者中的至少一者：装载、检查、卸载、清洁、表面能量修改、打印、涂覆、干燥、固化或固定由载运装置载运的物体，并且优选的是，其中所述第二处理站和所述第三处理站是打印站，并且所述第二过程包括将单种色彩打印到所述物体的表面上。
16.根据权利要求15所述的方法，所述方法还包括使所述第一载运装置和所述第二载运装置保持在所述第二处理站和所述第三处理站处，同时在由相应的载运装置固持的第一物体和第二物体上进行打印。
17.根据权利要求16所述的方法，所述方法还包括：
使所述第一载运装置和所述第二载运装置一起移动到第四处理站和第五处理站中，所述第四处理站和所述第五处理站各自被配置成使用相同的单种色彩执行打印操作，其中所述色彩不与在所述第二处理站和所述第三处理站中打印的所述色彩相同；以及
在由所述第一载运装置和所述第二载运装置固持的所述第一物体和所述第二物体上进行打印。
18.根据权利要求12-17中任一项所述的方法，其中，所述轨道是闭合轨道。
19.一种操作设备的方法，所述设备包括：多个载运装置，所述多个载运装置用于载运将要在其上进行打印的物体，所述载运装置各自包括被配置成固持物体并且使物体旋转的旋转操纵装置；轨道，所述轨道界定所述多个载运装置中的每一者可以沿着其移动的路径；控制器，所述控制器被配置成独立地控制所述载运装置中的每一者相对于所述轨道的位置和速度；以及多个处理站，所述多个处理站沿着所述轨道布置并且包括至少一个打印站，其中所述处理站中的至少一者在所述轨道上重复，所述方法包括：
移动至少一个载运装置，使得所述至少一个载运装置穿过所述被载运的物体通常在其处将被处理的重复的处理站中的第一者而不进行处理，而是在相同类型的所述重复的处理站中的第二者处经过处理，进而允许所述第一处理站不运行却不会中断所述设备的操作。
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