KR102108543B1 - 프린팅 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

프린팅 경로/구역을 통해서 최적화된 스트링으로 지나가는 복수의 오브젝트들의 외부 표면들 상에 효율적으로 프린팅하기 위한 (즉, 높은 해상도 및 높은 정밀도에서 생산 라인의 속도로) 프린팅 기술이 제시된다. 이 기술에 따르면, 프린팅 헤드 유닛들의 적어도 하나의 어레이가 프린팅 축을 따라서 적어도 하나의 프린팅 경로를 한정하도록 구성되어 제공되며, 이 경우 적어도 하나의 프린팅 경로는 폐쇄 루프 레인의 실질적인 선형 세그먼트이며, 그 폐쇄 루프 레인을 따라서 상기 오브젝트들이 진행하고 있다.

Description

프린팅 시스템 및 방법 {PRINTING SYSTEM AND METHOD}

본 발명은 일반적으로 디지털 프린팅의 분야에 관한 것이며, 더 상세하게는 곡선의 표면 상의 프린팅을 위한 프린팅 시스템 및 방법에 관한 것이다.

디지털 프린팅은 프린팅 산업에서 공통적으로 사용되는 프린팅 기술이며, 그것은 각각의 인상을 가진 이미지의 온-디맨드 프린팅, 짧은 턴-어라운드, 그리고 심지어는 수정 (가변 데이터)을 가능하게 한다. 3차원 오브젝트의 표면 상의 프린팅을 위해서 개발된 몇몇의 기술들이 아래에서 설명된다.

미국 특허 No. 7,467,847 은 3차원 오브젝트의 프린팅 표면 상의 프린팅을 위해 적응된 프린팅 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 복수의 노즐들을 가지는 잉크젯 프린트헤드를 포함하며, 그리고 회전 축 주위의 회전 컴포넌트를 구비하며 그리고 선형 컴포넌트를 구비하여, 프린팅 동안에 상기 프린트헤드와 상기 오브젝트의 상대적인 이동을 초래하도록 작동하며, 이 경우 상기 선형 컴포넌트는 회전의 상기 축에 실질적으로 평행한 방향에 부분적으로 위치하며 그리고 상기 프린트헤드의 노즐 피치는 노즐의 행 (row) 방향에서 프린팅 표면 상으로 프린트될 그리드 피치보다 더 크다.

미국 특허 No. 6,769,357 는 원형의 2조각 캔들 상의 프린팅을 위한 디지털 제어 캔 프린팅 장치에 관한 것이며, 이 장치는 캔들 상에 이미지를 프린트하기 위한 디지털 프린트-헤드들 그리고 등록된 정렬로 프린트-헤드들의 전면에서 상기 캔들을 운반하고 회전하기 위한 드라이브들을 포함한다.

미국 특허 출원 No. 2010/0295885 는 이동 라인 위에 위치한 프린트헤드들을 이용하여 원통형 오브젝트의 표면 상에 프린트를 하기 위한 잉크젯 프린터 그리고 상기 이동 라인을 따라 축 방향으로 정렬된 상기 오브젝트를 유지하고 상기 오브젝트를 상기 프린트헤드들에 상대적으로 위치시키고, 그리고 그것을 상기 프린트헤드에 상대적으로 회전시키도록 구성된 캐리지 어셈블리를 설명한다. 상기 이동 라인을 따라 위치하는 큐어링 (curing) 디바이스는 증착된 유체를 건조시키기에 적합한 에너지를 방출하기 위해서 사용된다.

일반적인 설명

복수의 오브젝트들 상에 동시의 프린팅을 가능하게 함으로써 프린팅 기술의 최대의 활용 (높은 효율성)을 가능하게 하면서도 프린팅 프로세스를 신속히 처리하는 것을 허용하는 프린팅 기술에 대한 필요가 본 발명이 속한 기술 분야에서 존재한다. 그런 프린팅 기술들이 높은 시스템 정밀도 (마이크론)를 가지면서 상대적으로 높은 프린팅 해상도를 유지하는 것이 또한 요청되며, 이는 잉크젯 프린팅 기술이 실제의 생산 라인 사용을 위해서 매우 매력적으로 만든다. 그러므로, 프린팅 엔진 활용을 최대화함으로써 높은 효율성 레벨을 유지하는 것이 그런 기술들에서 제품 생산을 계속해서 수행하기 위해서 필요하다.

상기 언급된 특허 출원들 (US 7,467,847 및 US 6,769,357)에서, 프린팅은 분리된 프린팅 스테이션들에서 발생하며 그리고 오브젝트가 프린팅 스테이션들 사이에서 이송될 때에 중단된다. 이 중단은 프린팅 프로세스를 크게 늦어지게 한다. 본 출원의 발명자들은 생산 라인으로부터 프린팅 시스템으로 스트리밍되는 복수의 오브젝트들의 곡선의 (그리고/또는 평평한) 표면들 상에 빠르고 효율적인 프린팅 프로세스를 수행할 수 있는 신규한 프린팅 기술들을 개발했다.

본 발명은 복수의 프린트 헤드 유닛들을 포함하는 프린트 헤드 어셈블리를 제공하여 프린팅 프로세스를 촉진하는 것이 목표이며, 이 경우에 상기 프린트 헤드 유닛들은 병진 (translation)의 축을 따른 상응하는 복수의 상이한 (예를 들면, 이격하여-위치하는) 위치들에 배치된다. 특히, 몇몇의 실시예들에서, 상기 프린팅 시스템에서 폐쇄 루프 레인 (lane)이 사용되어, 생산 라인으로부터의 오브젝트들의 적어도 하나의 스트림을 관리하고 그리고 상기 프린팅 프로세스의 하나 또는 그 이상의 스테이지들을 통해서 상기 레인 위로 오브젝트의 스트림이 이동하도록 한다. 프린팅 지역은 상기 폐쇄 루프 레인의 섹션을 통해서 한정되며, 이 경우 프린팅 어셈블리는 상기 프린트 헤드 어셈블리의 프린트 헤드 유닛들의 적어도 하나의 어레이에 의하여 상기 프린팅 구역을 가로지르는 상기 오브젝트들의 외부 표면들 상의 프린팅을 위해서 작동 가능하게 설치된다.

프린트 헤드 유닛들의 적어도 하나의 어레이는 오브젝트들의 스트림을 진행시키기 위해서 프린팅 축을 따라서 적어도 하나의 프린팅 경로를 한정하도록 구성되는 것이 바람직하며, 그러면서도 상기 어셈블리의 프린트 헤드 유닛들에 의해 그 외부 표면들 위로 프린팅을 한다. 상기 프린트 헤드 어셈블리는 프린트 헤드 어레이들의 여러 어레이들을 포함할 수 있으며, 그 어레이들 각각은 상기 프린팅 축을 따라 적어도 하나의 프린팅 경로를 한정하도록 구성되며 그리고 오브젝트들 상의 프린팅을 위해 오브젝트들의 추가의 스트림들을 그 스트림들을 따라서 통과시키기 위해서 사용될 수 있다. 예를 들면, 그리고 제한하지 않으면서, 각 프린트 헤드 어레이는 프린트 헤드 유닛들의 하나 또는 그 이상의 정렬된 컬럼 (column)을 포함할 수 있으며, 이 경우 각 컬럼 내의 프린트 헤드 유닛들은 프린트 헤드 유닛들의 각 컬럼의 특정 방위를 한정하는 미리 정의된 경사를 가지며, 그럼으로써 자신들의 프린팅 요소들 (예를 들면, 재료 성분을 분사하기 위한 노들들, 마커들, 각인 도구둘, 레이저 마커들, 페인트 마커들)이 상기 어레이에 의해서 커버된 특정 프린팅 통로를 향하도록 방향을 정한다

상기 레인은 오브젝트들의 스트림을 상기 레인을 따라서 운반하고 그리고 상기 시스템의 다양한 기능성들을 수행하기 위해서 적응된 상기 레인의 하나 이상의 구역들을 통해서 상기 오브젝트들을 지나가게 하도록 구성된 컨베이어 시스템을 포함할 수 있다. 지지 플랫폼들 (또한 여기에서는 캐리지들로 언급된다)은 하나 또는 그 이상의 오브젝트들의 스트림을 상기 레인 위로 이동시키기 위해 상기 컨베이어 시스템 내에서 사용될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 각 지지 플랫폼은 생산 라인트로부터의 오브젝트들의 적어도 하나의 스트림으로 로딩되고 그리고 프로세싱 및 처리를 위해서 자신의 하나 이상의 구역들을 통해서 상기 레인 위로 오브젝트들을 슬라이딩시키도록 구성된다. 상기지지 플랫폼은 그것으로 로딩된 그리고 프린트 헤드 어셈블리에 의해서 한정된 하나 이상의 프린팅 경로들에 관하여 정렬된 오브젝트들의 스트림을 유지하고 그리고 상기 레인의 특정 구역들 (예를 들면, 상기 프린팅 구역)을 통해서 지나갈 때에는 언제나 상기 플랫폼에 의해 운반된 상기 오브젝트들을 제어 가능하게 회전시키도록 구성된다.

상기 레인은 오브젝트들의 하나 또는 그 이상의 그런 스트림들을 수신하도록 구성되며, 프린팅을 완료한 후에 (보통은 레인 위의 단일 루프 이동을 필요로 한다) 오브젝트들을 제거하기 위한 로딩 및 언로딩 구역들을 포함한다. 프라이밍 (priming) 존은 상기 레인의 섹션 상에, 보통은 로딩 구역에 업스트림에 또한 정의되며, 이 경우에 로딩된 오브젝트들의 표면 영역들은 프린팅 프로세스를 위해서 상기 오브젝트들의 표면 영역들을 준비하도록 설계된 선-처리 프로세스를 겪는다. 상기 레인은 큐어링 (curing) 구역을 더 포함할 수 있으며, 이는 보통은 프린팅 구역의 업스트림에 있으며, 이 경우 프린팅 구역에서 나가는 오브젝트들은 자신의 외부 표면에 적용된 재료 성분들을 건조시키기 위해서 큐어링 프로세스 (예를 들면, 장외선 - UV)를 겪는다.

몇몇의 실시예들에서, 프린트 헤드 유닛들의 상기 병진 이동의 축 상으로의 투사들 (projections)은 상기 이동의 축의 상이한 부분들 상에 위치한다. 이 셋업에서, 상기 컨베이어 시스템은 상기 오브젝트들 및 상기 프린트 헤드 유닛들 사이에서 상대적인 움직임을 초래한다. 이 상대적인 움직임은 (i) 오브젝트의 표면의 원하는 구역들을 원하는 프린트 헤드 유닛들에 근접하게 가져오게 하기 위한 이동 축 주위에서의 회전 움직임 그리고 (ii) 프린트 헤드 유닛들 중 하나로부터의 오브젝트를 연속하는 프린트 헤드 유닛으로 가져가기 위해서 필요한 상기 이동의 축을 따른 병진 움직임 (translational motion). 이것은 둘 또는 그 이상의 프린트 헤드 유닛들이 동일한 오브젝트 상에 동시에 프린트하는 것을 가능하게 한다. 본 출원의 기술들에서 상기 오브젝트들은 프린트 헤드 유닛들의 그룹들 사이에서 이동하면서 자신의 위에 프린트될 수 있다. 이 방식에서, 상기 프린팅 프로세스는 가속되며, 높은 프린팅 처리량이 달성될 수 있다. 추가로, 프린트 헤드 유닛들의 어레이에게 연속적으로 오브젝트들을 노출시킴으로써, 상기 프린팅 시스템의 구성은 하나 또는 그 이상의 오브젝트들 상에 같은 시각에 동시에 프린트한다. 프린트 헤드 유닛들의 어레이는 다양한 직경들에서 긴 오브젝트들 상에도 또한 프린팅하기 위해서 적합하다는 것이 또한 주목된다.

상기 프린팅은 연속하여 (연속하는 프린팅) 수행될 수 있으며 또는 불연속 단계들로 수행될 수 있다 (계단식 프린팅). 프린팅이 연속적이면, 오브젝트와 프린트 헤드 유닛들 사이의 상대적인 움직임은 이동의 축을 따른 병진 이동 그리고 이동의 상기 축 주위의 회전을 동시에 포함한다. 이 방식에서, 오브젝트의 표면 상에 이미지 데이터를 프린트하는 것은 실질적으로 나사 모양의 통로를 따라서 발생한다. 프린팅이 불연속 단계들로 발생하면, 오브젝트와 프린트 헤드들 사이의 상대적인 이동은 하나 또는 그 이상의 그룹들에 근접하게 상기 오브젝트의 원하는 구역들을 가져온다. 상기 이동이 중단되며, 그리고 상대적인 이동은 실행되며, 이는 오브젝트의 표면 상에 원주 (circumferential) 프린팅을 가능하게 하기 위한 것이다.

몇몇의 실시예들에서 상기 프린트 헤드 어셈블리는 프린팅 헤드들의 복수의 그룹들을 포함한다. 각 그룹은 이동의 상기 축 주변의 곡선 통로를 따라서 상이한 로케이션들 내에 배치되며 이동의 상기 축의 각 구역을 둘러싼 적어도 두 개의 프린트 헤드 유닛들을 포함한다.

그러므로, 본 출원의 몇몇의 실시예들의 모습은 부피가 있는 오브젝트의 외부 곡선 표면 상에 프린팅을 위해서 구성된 프린팅 시스템에 관한 것이다. 상기 시스템은 컨베이어 시스템 및 프린트 헤드 어셈블리를 포함한다. 상기 컨베이어 시스템은 오브젝트와 프린트 헤드 어셈블리 사이의 이동의 축을 따른 상대적인 이동을 실행하며, 그리고 상기 오브젝트와 프린트 헤드 어셈블리 사이의 이동의 상기 축 주변의 상대적인 회전을 실행하도록 구성된다. 상기 프린트 헤드 어셈블리는 복수의 프린트 헤드 유닛들을 포함하며, 이동의 상기 축 상의 상이한 프린트 헤드 유닛들의 투사들이 상기 이동의 축 상의 상이한 부분들에 위치하도록 배치되며, 각 프린트 헤드 유닛은 적어도 하나의 노즐 그리고/또는 오브젝트의 표면 상으로 재료 성분을 분사하기 위한 (또한 여기에서는 프린팅 요소라고도 언급되는) 분사 개구 (ejection aperture)를 구비한다.

변형에서, 상기 프린트 헤드 어셈블리는 추가적인 프린트 헤드 유닛들을 더 포함하며, 그래서 상기 프린트 헤드 유닛들이 복수의 그룹 내에 배치되도록 하며, 적어도 하나의 그룹은 상기 이동의 축 주위의 곡선 통로를 따라 배치된 적어도 두 개의 프린트 헤드 유닛들을 포함하며, 그리고 각 그룹은 상기 이동 축의 각 구역을 둘러싼다.

다른 변형에서, 상기 프린팅 시스템은 상기 컨베이어 시스템을 동작시키도록 구성된 제어 유닛을 포함하여, 상기 병진 및 회전을 수행하도록 하고 그리고 미리 정해진 패턴에 따라서 상기 프린트 헤드 유닛들 중 적어도 일부를 동작시킨다.

상기 제어 유닛은 상기 컨베이어 시스템 그리고 적어도 일부의 프린트 헤드 유닛들을 동작시키도록 구성되며, 이는 적어도 두 개의 프린트 헤드 유닛들에 의해서 상기 오브젝트의 표면 상에 이미지 데이터를 동시에 실행하기 위한 것이며, 각 프린트 헤드 유닛은 상기 그룹들 각각의 하나에 속한다.

옵션으로, 상기 제어 유닛은 상기 컨베이어 시스템 그리고 적어도 일부의 프린트 헤드 유닛들을 동작시키도록 구성되며, 이는 프린트 헤드 유닛들 중 단일의 하나의 상이한 프린팅 요소들에 의해서 오브젝트의 표면 상에 이미지 데이터를 동시에 프린트하는 것을 실행하기 위한 것이다.

상기 제어 유닛은 상기 컨베이어 시스템 그리고 적어도 일부의 프린트 헤드 유닛들을 동작시키도록 구성되며, 이는 단일의 그룹에 속한 적어도 두 프린트 헤드 유닛들에 의해 오브젝트의 표면 상에 이미지 데이터를 동시에 프린트하는 것을 실행하기 위한 것이다.

변형에서, 상기 컨베이어 시스템은 이동의 상기 축을 따라 오브젝트를 이동시키도록 구성된다. 다른 변형에서, 상기 컨베이어 시스템은 이동의 상기 축을 따라 프린트 헤드 어셈블리를 이동시키도록 구성된다. 또 다른 변형에서, 상기 컨베이어 시스템은 이동의 상기 축 주위에서 상기 오브젝트를 회전하도록 구성된다. 추가의 변형에서, 상기 컨베이어 시스템은 이동의 상기 축 주위에서 상기 프린트 헤드 어셈블리를 회전시키도록 구성된다.

몇몇의 실시예에서 상기 제어 유닛은 상기 컨베이어 시스템을 동작시켜서 계단-같은 방식으로 상기 일반적인 운반 방향을 따라서 상기 병진 이동을 수행하도록 하며, 그리고 상기 지지 플랫폼을 동작시켜서 적어도 이동이 발생하지 않는 시간 간격 동안에 상기 회전을 수행하도록 하며, 그리고 성기 프린트 헤드 유닛들 중 적어도 일부를 동작시켜서 병진이 발생하지 않고 회전이 발생하는 시간 구간 동안에 프린팅을 수행하도록 한다.

몇몇의 실시예들에서, 상기 제어 유닛은 상기 컨베이어 시스템을 동작시켜서 상기 프린트 헤드 유닛들 중 적어도 일부를 동작시켜 프린팅을 수행하도록 하면서 상기 병진 및 회전을 동시에 수행하도록 하며, 그래서 적어도 하나의 실질적인 나선 경로를 따라 상기 오브젝트들의 표면들 상에 이미지 데이터의 실질적으로 계속적인 프린팅이 수행되도록 한다.

변형에서, 상기 컨베이어 시스템은 상기 이동의 축에 실질적으로 수직인 하나 이상의 방사상 축들을 따라서 상기 오브젝트와 상기 프린트 헤드 어셈블리 사이의 상대적인 움직임을 수행하도록 더 구성되며, 이는 상기 적어도 하나의 프린트 헤드 유닛은 상기 표면 상에 데이터를 프린트하면서, 적어도 하나의 프린트 헤드 유닛과 오브젝트의 표면 사이의 원하는 거리를 유지하기 위한 것이다

다른 변이에서, 상기 컨베이어 시스템은 적어도 하나의 프린트 헤드 유닛을 이동 축을 향하여 그리고 멀리 떨어지게 대체하도록 구성된다.

또 다른 변이에서, 컨베이어 시스템은 프린트 헤드 어셈블리를 동작시켜서 이미지 데이터를 프린트하게 하기 이전에 이동 축에 관하여 상기 프린트 헤드 유닛들 중 상기 적어도 하나를 대체하도록 구성되고 동작 가능하다.

추가의 변이에서, 상기 컨베이어 시스템은 상기 적어도 하나의 프린트 헤드 유닛을 이미지 데이터 프린팅 동안에 상기 이동 축에 관하여 대체하도록 구성되고 동작 가능하다.

또 다른 추가의 변이에서, 컨베이어 시스템은 프린팅을 겪고 있는 오브젝트의 표면의 형상에 맞도록 하기 위해서 상기 적어도 하나의 프린트 헤드 유닛의 포지션을 조절하기 위해 상기 대체를 동작시키도록 구성되고 동작 가능하다.

본 발명의 몇몇의 실시예들에서, 상기 제어 유닛은 상기 적어도 하나의 프린트 헤드 유닛의 동작하지 않는 수동 포지션 그리고 동작하는 능동 포지션 사이에서 상기 적어도 하나의 프린트 헤드 유닛의 상기 대체를 동작시키도록 구성된다.

변형에서, 동일한 그룹의 프린트 헤드 유닛들은 동일한 색상의 재료 성분을 분사하도록 구성된다. 다른 변형에서, 프린트 헤드 유닛들의 상기 그룹들 각각은 각자의 색상의 재료 성분을 분사하도록 구성된다.

또 다른 변형에서, 상기 프린팅 시스템은 프린트 헤드 유닛에 의해서 상기 오브젝트들의 외부 표면 상에 분사된 재료 성분을 건조시키도록 구성된 적어도 하나의 큐어링 (curing) 유닛을 포함하며, 상기 하나의 큐어링 유닛은 상기 프린트 헤드 유닛들 중 마지막 것의 이동 축을 따라 다운스트림에 위치한다.

추가의 변형에서, 상기 프린팅 시스템은 프린트 헤드 유닛들 중 적어도 하나에 의해서 분사될 성분을 수용하기 위해서 상기 오브젝트들의 표면들 중 적어도 하나의 위치를 프라이밍 (priming)하도록 구성된 적어도 하나의 프라이밍 유닛을 포함하며, 상기 프라이밍 유닛은 상기 프린트 헤드 유닛들 마지막 것의 이동 축을 따라 업스트림에 위치한다. 추가의 변형에서, 상기 프린팅 시스템은 동일 그룹에 속한 프린트 헤드 유닛들 사이에 위치한 제2 큐어링 유닛을 적어도 포함한다. 옵션으로, 상기 프린팅 시스템은 동일 그룹에 속한 프린트 헤드 유닛들 사이에 위치한 제2 프라이밍 유닛을 적어도 포함한다.

변형에서, 적어도 하나의 그룹의 프린트 헤드 유닛들의 이동 축을 따른 투사들은 상기 이동 축의 단일의 구역 상에 위치한다, 다른 변형에서, 상기 그룹들 중 적어도 하나의 프린트 헤드 유닛들은 엇갈려서, 적어도 하나의 그룹의 프린트 헤드 유닛들 중 적어도 두 개의 이동 축을 따른 투사들은 그 이동 축의 상이한 구역들 상에 위치하도록 한다. 또 다른 변형에서, 상이한 프린트 헤드 유닛들은 오브젝트의 표면의 구역 상에 개별의 재료 성분을 분사하도록 구성되어, 오브젝트 표면 상의 각 성분들의 조합이 원하는 성분을 형성하도록 한다.

추가의 변형에서, 프린트 헤드 유닛들 중 적어도 하나의 연속한 프린팅 요소들 (예를 들면, 노즐들 및/또는 분사 개구들)은 오브젝트의 표면의 구역 상에 각각의 성분들을 분사하도록 구성되어, 오브젝트의 표면 상의 각 성분들의 조합이 원하는 성분을 형성하도록 한다.

옵션으로, 개별 성분들의 조합은 각 성분들 사이의 믹싱 그리고 각 성분들 사이의 화학적 반응 중 적어도 하나를 포함한다.

또 다른 모습에서, 생산 라인 상에서 진행하는 오브젝트들의 외부 표면들에 프린트하기 위한 프린팅 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 적어도 하나의 프린트 헤드 어셈블리들을 포함하며, 적어도 하나의 프린트 헤드 어셈블리들은 프린팅 축을 따라 적어도 하나의 프린팅 경로를 한정하도록 구성된 프린트 헤드 유닛들의 어레이를 포함하며, 상기 프린트 헤더 유닛들은 상기 적어도 하나의 프린팅 경로를 따라 이격하여-위치하는 관계로 배치되며, 프린트 헤드 유닛들 각각은 적어도 하나의 프린팅 요소를 가져서 (예를 들면, 재료 성분 (material composition)을 분사하는 노즐, 마커, 각인 (engraving) 도구, 레이저 마커, 페인트 마커 중 하나 이상을 포함한다), 상기 프린트 헤드 어셈블리에 관하여 이동하면서 상기 적어도 하나의 프린팅 요소에 연속하여 정렬된 상기 오브젝트의 각 부분들 위로 프린팅한다. 컨베이어 시스템은 상기 적어도 하나의 프린팅 경로를 통해서 일반적인 운반 방향을 따라서 연속적인 방식으로 오브젝트들의 적어도 하나의 스트림을 이동시키도록 하기 위해서 사용된다. 상기 컨베이어 시스템은 폐쇄 루프 레인 (lane)을 포함하며, 상기 적어도 하나의 프린팅 경로는 상기 폐쇄 루프 레인의 실질적인 선형 세그먼트이다.

상기 시스템은 오브젝트들의 적어도 하나의 스트림을 각각 지지하 기 위한 지지 플랫폼을 포함한다. 상기 지지 플랫폼은 상기 적어도 하나의 프린팅 경로를 통해 지나가는 상기 일반적인 운반 방향을 따라서 상기 오브젝트들을 이동시키기 위해 상기 컨베이어 시스템 상에 설치 가능하며 그리고 상기 프린팅 경로를 따라서 이동하면서 상기 프린팅 축 주위에서 상기 오브젝트들의 회전을 실행하게 하도록 구성된다.

가능한 실시예에서, 상기 프린트 헤드 어셈블리는 프린트 헤드 유닛들의 적어도 하나의 추가 어레이를 포함하여, 적어도 하나의 추가 프린트 헤드 어레이의 프린팅 유닛들이 상기 프린팅 축을 따른 적어도 하나의 추가 프린팅 경로를 따라서 배치되도록 하며, 그리고 상기 적어도 두 개의 어레이들 중 각각의 하나에서 적어도 두 개의 프린팅 유닛들은 상기 프린팅 축을 가로지르는 축을 따라서 이격하여-위치한다. 따라서, 상기 지지 플랫폼은 오브젝트들의 적어도 하나의 추가 스트림을 지지하도록 구성되며 그리고 상기 적어도 하나의 추가 프린팅 경로를 통해서 지나가는 상기 일반적인 운반 방향을 따라서 상기 컨베이어 시스템 상에서 상기 오브젝트들의 적어도 하나의 추가 스트림을 이동시키도록 구성된다. 예를 들면, 그리고 제한하지 않으면서, 상기 적어도 두 개의 어레이들의 프린트 헤드 유닛들은 공통의 평면에 배치되어 상기 프린트 헤드 유닛들의 각 어레이가 각각의 프린팅 경로를 한정하도록 하며, 이 경우에 상기 컨베이어 시스템 및 상기 지지 플랫폼은 상기 프린팅 헤드 유닛들의 적어도 두 개의 어레이들 각각에 의해서 커버되는 적어도 두 개의 프린팅 경로들을 따라서 오브젝트들의 적어도 두 개의 스트림들을 동시에 이동시키도록 구성된다.

몇몇의 실시예들에서, 제어 유닛은 일반적인 운반 방향을 따른 상기 병진 이동 (translational movement)을 수행하도록 상기 컨베이어 시스템을 동작시키고, 그리고 오브젝트들의 상기 적어도 하나의 스트림 중의 오브젝트들 상에 동시에 프린트하도록 상기 프린트 헤드 유닛들 중 적어도 일부를 동작시키기 위해서 사용된다. 상기 제어 유닛은 상기 회전 이동임을 수행하도록 상기 지지 플랫폼을 동작시키도록 구성될 수 있다.

몇몇의 실시예들에서, 상기 제어 유닛은, 상기 컨베이어 시스템을 동작시켜서 계단-같은 방식으로 상기 일반적인 운반 방향을 따라서 상기 병진 이동을 수행하도록 하며, 그리고 상기 지지 플랫폼을 동작시켜서 적어도 이동이 발생하지 않는 시간 간격 동안에 상기 회전을 수행하도록 하며, 그리고 상기 프린트 헤드 유닛들 중 적어도 일부를 동작시켜서 병진이 발생하지 않고 회전이 발생하는 시간 구간 동안에 프린팅을 수행하도록 구성된다.

옵션으로, 상기 제어 유닛은 상기 컨베이어 시스템 및 상기 지지 플랫폼을 동작시키도록 구성되어 상기 프린트 헤드 유닛들 중 적어도 일부를 동작시켜 프린팅을 수행하도록 하면서 상기 병진 및 회전을 동시에 수행하도록 하며, 그래서 나선 경로를 따른 오브젝트들의 스트림에서 상기 오브젝트들의 표면들 상에 이미지 데이터의 실질적으로 계속적인 프린팅이 수행되도록 한다.

변형에서, 상기 제어 유닛은 상기 컨베이어 시스템 그리고 상기 프린팅 헤드 유닛들 중 적어도 일부를 동작시키도록 구성되며, 이는 프린트 헤드 유닛들 중 상이한 어레이들에 속하는 적어도 두 개의 프린트 헤드 유닛들에 의해서 오브젝트들의 표면들 상에 이미지 데이터의 동시 프린팅을 수행하도록 하기 위한 것이다.

몇몇의 실시예들에서, 상기 제어 유닛은 적어도 하나의 프린트 헤드 유닛과 상기 적어도 하나의 프린트 헤드 유닛에 정렬된 오브젝트 표면 사이의 거리에서의 변화를 가져오도록 구성되며 동작 가능하여, 상기 적어도 하나의 프린트 헤드 유닛의 위치를 조절하여 상기 오브젝트의 표면의 형상에 따르도록 한다.

가능한 실시예에서, 상기 프린트 헤드 유닛들은 상기 프린팅 축들에 실질적으로 수직인 하나 이상의 축들 또는 방사성 축들을 따른 이동을 위해서 설치될 수 있다.

옵션으로, 상기 제어 유닛은 하나 이상의 프린트 헤드 유닛들을 그 하나 이상의 프린트 헤드 유닛들의 동작하지 않는 수동 상태 및 동작하는 능동 상태 사이에서, 그리고 그 하나 이상의 프린트 헤드 유닛들의 상이한 동작 상태들 사이에서 선택적으로 이동시키도록 구성된다.

몇몇의 가능한 실시예들에서, 상기 제어 유닛은 프린팅 경로를 따라 상기 지지 플랫폼에 의해서 운반된 오브젝트들의 각도상 (angular) 위치 그리고 선형 위치에 따라 상기 프린팅 요소들의 동작을 동기화하기 위한 가상 신호를 생성하도록 구성된다. 더 상세하게는, 상기 가상 신호는 상기 캐리지들의 로케이션 그리고 상기 프린팅 구역에서 상기 캐리지들에 의해서 운반된 오브젝트들의 각도상 포지션을 동기시키기 위해서 사용되며 그리고 상기 가상 신호에 따라서 상기 오브젝트들의 각도상 포지션 및 상기 캐리지들의 로케이션을 조절한 이후에 상기 오브젝트들의 표면들 상에 미리 정해진 패턴을 인가하도록 상기 프린팅 헤드들을 동작시키기 위해서 사용된다.

또 다른 모습에서, 생산 라인으로부터의 오브젝트들의 외부 표면들에 프린트하기 방법이 제공되며, 상기 방법은: 프린팅 축을 따라 배치된 프린팅 헤드 유닛들의 적어도 하나의 어레이를 포함하는 프린팅 경로를 통해서 상기 오브젝트들의 적어도 하나의 스트림을 지나가게 하는 단계, 상기 프린팅 경로를 통해서 지나가는 오브젝트들의 상기 스트림의 로케이션들을 표시하며 상기 스트림 내 각 오브젝트의 각도 방위를 표시하는 데이터를 수신하는 단계, 상기 수신한 데이터를 기초로 하여, 상기 적어도 하나의 어레이의 프린트 헤드 유닛들에 대면하는 상기 오브젝트들의 표면 영역들을 판별하고, 그리고 각 프린트 헤드 유닛들에 의해서 상기 표면 영역들 상에 적용될 하나 이상의 프린팅 패턴들을 판별하는 단계, 그리고 각 프린팅 헤드 유닛들에 의해 상기 표면 영역 상에 상기 하나 이상의 패턴들을 적용하기 위해서 프린트 헤드 유닛들의 상기 어레이를 동작시키는 단계를 포함한다.

상기 방법은 상기 하나 이상의 패턴들을 적용하는 동안에 상기 프린팅 경로를 통해서 지나가는 오브젝트들을 회전시키는 단계를 포함할 수 있다. 옵션으로, 상기 하나 이상의 패턴들을 적용하는 동안에 오브젝트들의 상기 스트림은 적어도 하나의 프린팅 경로를 따라서 진행된다. 몇몇의 실시예들에서, 상기 스트림 오브젝트들의 표면 영역들을 상기 프린팅 경로를 통해서 지나가게 하기 이전에 상기 스트림 오브젝트들의 표면 영역들에 전-처리 (pre-treatment) 프로세스가 적용된다. 상기 스트림 오브젝트들의 표면 영역들을 상기 프린팅 경로를 통해서 지나가게 하기 이전에 상기 스트림 오브젝트들의 표면 영역들에 큐어링 (curing) 프로세스가 적용된다.

상기 방법은 프린팅 경로를 통해서 전진하는 오브젝트들의 각도상 위치 그리고 선형 위치에 따라 상기 프린팅 헤드 유닛들의 동작을 동기화하기 위한 가상 신호를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 효과는 본 명세서의 해당되는 부분들에 개별적으로 명시되어 있다.

여기에서 개시된 특허 대상을 더 잘 이해하고 그리고 그것이 실제로 어떻게 수행될 수 있는가를 예시하기 위해서, 첨부된 도면들을 참조하여 단지 비-제한적인 예로서 실시예들이 이제 설명될 것이다.
도 1은 오브젝트들을 폐쇄 루프 레인을 따른 이동을 위해서 그 폐쇄 루프 레인을 채택한 몇몇의 가능한 실시예들에 따른 프린팅 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 몇몇의 실시예들에 따른 프린트 헤드 어셈블리의 상이한 예들을 도시한 개략적인 도면들이며, 이 프린트 헤드 어셈블리는 이동의 축을 따라 연속한 포지션들에 위치한 복수의 프린트 헤드 유닛들을 포함한다.
도 3a 및 도 3b는 몇몇의 가능한 실시예들에 따라서, 단일의 프린트 헤드 유닛들 상의 프린팅 요소들의 가능한 배치를 도시한 개략적인 도면들이다.
도 4a 및 도 4b는 몇몇의 가능한 실시예들에 따른 프린팅 어레이의 상이한 모습들을 도시한 개략적인 도면들이며, 이 프린팅 어레이는 병진 이동의 축을 따른 연속적인 포지션들에 위치한 프린트 헤드 유닛들의 복수의 그룹들을 포함한다.
도 5a 및 도 5b는 몇몇의 가능한 실시예들에 다른 컨베이어 시스템의 사용을 예시하는 개략적인 도면들이다.
도 6a 및 도 6b는 프린트 헤드 유닛들이 제어할 수 있게 이동 가능한 몇몇의 가능한 실시예들을 도시한 개략적인 도면들이다.
도 7a 및 도 7b는 오브젝트의 회전 이전에 그리고 그 회전 동안에, 프린트 헤드 유닛들이 오브젝트의 형상에 맞추어지도록 제어할 수 있게 이동 가능한 실시예들을 예시하는 개략적인 도면들이다.
도 8a는 동일 그룹에 속한 프린트 헤드 유닛들이 이동의 축을 따라 동일한 로케이션에 위치한 몇몇의 실시예들을 예시하는 개략적인 도면이다.
도 8b는 동일한 그룹에 속한 프린트 헤드 유닛들이 서로 엇갈려있으면서, 이동의 축을 따라서 상이한 로케이션들에 위치하고 있는 몇몇의 실시예들을 예시하는 개략적인 도면이다.
도 9a는 몇몇의 실시예들을 예시한 개략적인 도면이며, 여기에서, 프린트 헤드 유닛들의 마지막 그룹의 다운스트림에 적어도 하나의 큐어링/고정 스테이션이 프린트 유닛 어셈블리의 말단에 위치하며 그리고/또는 프린트 헤드 유닛들의 업스트림에 적어도 하나의 프라이밍/선처리 (priming/pretreatment) 스테이션이 프린트 유닛 어셈블리의 시작 부분에 위치한다.
도 9b는 적어도 하나의 큐어링/고정 스테이션 그리고/또는 프라이밍/선처리 스테이션이 프린트 헤드 유닛들의 두 개의 연속적인 그룹들 사이에 위치한 몇몇의 실시예들을 예시한 개략적인 도면이다.
도 9c는 복수의 큐어링/고정 스테이션 그리고/또는 프라이밍/선처리 스테이션이 병진 이동의 축을 따라서 하나씩 위치한 몇몇의 실시예들을 예시한 개략적인 도면이다.
도 9d는 적어도 하나의 큐어링/고정 스테이션 그리고/또는 프라이밍/선처리 스테이션이 동일한 그룹의 프린트 헤드 유닛들 사이에 위치한 몇몇의 실시예들을 예시한 개략적인 도면이다.
도 10a 내지 도 10c는 제1 성분 및 제2 성분이 각각 제1 그룹의 프린트 헤드 유닛들 및 제2 그룹의 프린트 헤드 유닛들에 의해서 오브젝트 표면의 동일한 위치 상에 분사된 몇몇의 실시예들을 도시한 개략적인 도면들이며, 이것은 상기 제1 성분 및 제2 성분의 조합에 의해서 형성된 제3 성분으로 상기 위치를 프린트하기 위한 것이다.
도 11a 내지 도 11c는 제1 성분 및 제2 성분이 단일의 프린트 헤드 유닛에 속한 상이한 노즐들에 의해서 오브젝트 표면의 동일한 위치 상에 분사된 몇몇의 실시예들을 도시한 개략적인 도면들이며, 이것은 상기 제1 성분 및 제2 성분의 조합에 의해서 형성된 제3 성분으로 상기 위치를 프린트하기 위한 것이다.
도 12a 내지 도 12c는 제1 성분 및 제2 성분이 동일한 그룹의 제1 프린트 헤드 유닛 및 제2 프린트 헤드 유닛에 의해서 각각 상기 오브젝트 표면의 동일한 위치 상에 분사된 몇몇의 실시예들을 도시한 개략적인 도면들이며, 이것은 상기 제1 성분 및 제2 성분의 조합에 의해서 형성된 제3 성분으로 상기 위치를 프린트하기 위한 것이다.
도 13a 및 도 13b는 상이한 그룹들에 속한 프린팅 유닛들이 상기 병진 이동 축 주위의 몇몇 포지션에 위치하며, 그리고 바/컬럼 (bar/column)들 내에 조직된, 가능한 실시예를 예시한 개략적인 도면들이다.
도 14는 하나 또는 그 이상의 유형의 입력 데이터에 따라 컨베이어 시스템과 프린트 헤드 어셈블리를 제어하기 위해서 몇몇의 가능한 실시예들에 따라서 이용 가능한 제어 유닛을 도시한 블록도이다.
도 15는 몇몇의 가능한 실시예들에 따른 컨베이어 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 16a 및 도 16b는 몇몇의 가능한 실시예들에 따른 형상인 프린트 헤드 어셈블리의 배치를 개략적으로 도시한다.
도 17은 프린트될 오브젝트들을 유지하고 그리고 그 오브젝트들을 컨베이어 시스템 위로 이동시키고 회전하도록 구성된, 캐리지 및 그 위에 설치된 맨드릴들의 배치를 개략적으로 도시한다.
도 18은 시스템의 프린팅 구역에 진입하는 프린트될 복수의 오브젝트들이 로딩되는 캐리지를 개략적으로 도시한다.
도 19는 상기 프린팅 구역을 가로지르는 세 개의 상이한 캐리지들에 부착된 복수의 오브젝트들 상의 동시 프린팅을 개략적으로 도시한다.
도 20은 몇몇의 가능한 실시예들에 따른 맨드릴 배치를 개략적으로 도시한다.
도 21a 내지 도 21c는 몇몇의 가능한 실시예들에서 이용할 수 있는 가능한 제어 방식들을 개략적으로 도시한다.

본 발명의 다양한 실시예들은 도면들 중 도 1 내지 도 20의 도면들을 참조하여 아래에서 설명되며, 이 도면들은 모든 모습들에서 단지 예시적인 것으로만 간주될 것이며 그리고 어떤 방식이건 제한하지 않는다. 상기 도면들에서 도시된 요소들은 반드시 크기에 맞추어진 것이 아니며, 그 대신에 본 발명의 원칙들을 명료하게 예시하는 것을 강조한다. 본 발명은 여기에서 설명된 본질적인 특성들로부터 벗어나지 않으면서도 다른 특정한 모습들 및 실시예들에서 제공될 수 있을 것이다.

도 1은 몇몇의 가능한 실시예들에 따른 프린팅 시스템 (17)을 개략적으로 도시하며, 이 프린팅 시스템 (17)은 폐쇄 루프 레인 (lane) (10) (예를 들면, 타원형 트랙)을 채택하며, 이는 오브젝트들 (도시되지 않음) - 이 오브젝트 상에 프린트됨 -을 상기 레인을 따라서 그 레인 (10)에서 제공된 프린팅 구역 (12z)을 향하여 이동시키기 위한 것이며, 그리고 하나 또는 그 이상의 프린팅 헤드 어셈블리들 (100)를 포함한다 (예를 들면, 다양한 색상들의 프린팅 헤드들을 포함한다). 이 비-제한적인 예에서의 상기 프린팅 시스템 (17)은 프린트될 복수의 오브젝트들을 생산 라인으로부터 자동적으로 로딩하도록 구성된 로딩 구역 (3061)을 포함한다. 상기 로등 구역 (3061)은 로딩 유닛을 포함할 수 있으며, 이 로딩 유닛은 독립적인 제어기 및 하나 또는 그 이상의 센서들, 모터, 기계들 및 기체역학 요소들을 채택하며, 그리고 로딩 프로세스의 타이밍, 모니터링 및 관리를 위해서 상기 프린팅 시스템 (17)의 제어 유닛 (300)에게 측정된 센서 데이터를 전달하도록 구성된다. 몇몇의 실시예들에서, 상기 로딩 유닛은 오브젝트들의 스트림을 (예를 들면, 상기 오브젝트가 이전의 마크 또는 캡 방위 (cap orientation)를 가지는 경우에 상기 오브젝트의 표면 상에 시작 포인트를 프린트한 마킹을 위해서 사용된) 동일한 정밀 지표로 상기 시스템의 레인에게 로딩하도록 구성된다.

몇몇의 실시예들에서, 상기 로딩된 오브젝트들은 복수의 캐리지들 C₁, C₂, C₃,…,C_n-1, C_n (여기에서는 지지 플랫폼들로 또는 캐리지들 C_i 로 또한 언급됨)에 부착되며, 이 캐리지들은 상기 레인 (10)의 위로의 연속적인 이동을 위한 것이며 그리고 상기 캐리지들 C_i 의 동작 상태 (예를 들면, 속도, 위치, 오류 등)에 관하여 상기 제어 유닛 (300)에게 데이터를 전달하기 위한 것이다. 아래에서 상세하게 설명되는 것처럼, 상기 캐리지들 C_i 는, 선-처리 (pre-treatment) 유닛 (204) (여기에서는 프라이밍 스테이션 (priming station)으로도 또한 언급됨)에서 처리되면서 그리고/또는 프린팅 구역 (12z)에서의 프린팅 이전에, 동안에 또는 이후에 처리되고/코팅되고/프라미잉되면서도, 동시에, 또는 간헐적으로, 또는 독립적으로 제어되는 방식으로 상기 레인 (10)을 따라서 상기 캐리지들 C_i 을 병진 이동시키며, 그리고 동시에, 또는 간헐적으로, 또는 독립적으로 제어되는 방식으로 자신들에게 부착된 오브젝트를 (예를 들면, 도 1에서는 도시되지 않은 회전 가능한 맨드릴 (mandrel)들을 이용하여) 병진 이동시키고 회전시키도록 구성될 수 있다.

사이즈 탐지 유닛 (13)은 로딩 구역 (3061)에서 받아진 상기 오브젝트들의 사이즈들 (기하학적인 치수들 및 형상들)을 판별하기 위해서 그리고 그 사이즈 데이터를 상기 제어 유닛 (300)에게 전달하기 위해서 레인 (10)에서 사용될 수 있다.사이즈 탐지 유닛 (13)으로부터 수신된 사이즈 데이터는 제어 유닛 (300)에 의해서 프로세싱되고 분석되며 그리고 프린트 헤드 어셈블리 (100)의 프린트 헤드 유닛들의 위치들을 조절하고 그리고 어떤 가능한 충동 시나리오들에 관해서 경고하기 위해서 상기 제어 유닛에 의해서 사용된다.

상기 선-처리 (pre-treatment) 유닛 (204)은 상기 레인 (10)을 따라서 병진 이동된 오브젝트들의 표면들에 선-처리 프로세스 (예를 들면, 잉크의 컨테이너로의 부착을 향상시키고 그리고 도입된 프린팅/코팅의 표면 균일성을 생성하기 위한 플라즈마, 코로나 및/또는 플레임 (flame) 처리)를 적용하기 위해서 상기 레인 (10) 내에 또한 제공될 수 있다. 따라서, 제어 유닛 (300)은 사이즈 탐지 유닛 (13)으로부터 수신된 사이즈 데이터에 따라서 상기 선-처리 유닛 (204)의 동자을 조절하도록 구성될 수 있다. 도 1에 예시된 것처럼, 상기 프린트 헤드 어셈블리 (100)는 복수의 캐리지들 C_i (이 예에서는 세 개의 캐리지들 C₁, C₂ 및 C₃ 이 도시된다)을 포함하고 그리고 상기 캐리지들 중 하나 각각에게 부착된 오브젝트들의 표면들 상에 동시에 프린트하도록 구성될 수 있다.

상기 프린팅 구역 (12z)에 존재하는 오브젝트들은 큐어링 (curing) 유닛 (202)을 포함하는 상기 레인 (10)의 부분을 따라서 병진 이동될 수 있다. 상기 큐어링 유닛 (202)은 상기 제어 유닛 (300)에 의해서 동작될 수 있으며 그리고 표면 상기 적용된 성분들의 하나 또는 그 이상의 레이어들을 말림(cure)으로써 (예를 들면, 자외선/UV 잉크 큐어링 프로세스 또는 IR, 전자 빔, 화학적 반응, 및 그와 같은 종류의 어떤 다른 고정 또는 건조 (drying) 프로세스를 채택함으로써) 상기 프린팅 프로세스를 종결시키도록 구성된다. 상기 프린팅 구역 (12z) 및/또는 상기 큐어링 유닛 (202)에 존재하는 오브젝트들에 적용된 색상들, 패턴들 (예를 들면, 프린트 등록 사항, 진단, 없어진 노즐들, 이미지 완전성)을 나타내는 데이터 (예를 들면, 이미지 데이터)를 수집하기 위해서 시각적 검사 유닛 (16)이 더 사용될 수 있다. 프린팅, 그리고 옵션으로는 큐어링 및/또는 검사, 프로세스가 완료된 이후에, 상기 오브젝트들은 상기 레인 (10)을 넘어서 상기 프린팅 시스템 (17)으로부터 자동적인 제거를 위해서 업로딩 구역 (306u)을 향하여 진행할 수 있다. 상기 업로딩 구역 (306u)은 업로딩 유닛을 포함할 수 있으며, 이것은 독립적인 제어기 그리고 하나 이상의 센서 유닛들, 모터들, 기계 요소들 및 기체역학 요소들을 채택하며, 그리고 업로딩 프로세스의 모니터링 및 관리를 위해서 상기 프린팅 시스템 (17)의 제어 유닛 (300)에게 센서 데이터를 전달하도록 구성된다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명 개시의 프린트 헤드 어셈블리 (100)의 상이한 예들을 도시한 개략적인 도면들이며, 상기 프린트 헤드 어셈블리는 병진 이동의 축을 따라 연속적인 포지션들에 위치한 복수의 프린트 헤드 유닛들을 포함한다.

도 2a의 예에서, 프린트 헤드 유닛들 (102a, 104a, 106a, 108a)은 병진 이동의 상기 축 상의 상이한 프린트 헤드 유닛들의 투사 (projection)들이 (프린팅 축을 따라) 병진 이동의 상기 축 (110)의 상이한 부분들 상에 위치하도록 배치되며, 그리고 병진 이동의 상기 축 (100) 주위의 각각의 (각도 상의) 로케이션들에 세팅된다. 도 2b의 예에서, 상기 프린트 헤드 유닛들 (102a, 104a, 106a, 108a)은 병진 이동의 상기 축 상의 상이한 프린트 헤드 유닛들의 투사 (projection)들이 병진 이동의 상기 축 (110)의 상이한 부분들 상에 위치하도록 배치되며, 그리고 병진 이동의 상기 축 (100) 주위에 동일한 (각도 상의) 로케이션들에 세팅되어, 상기 병진 이동의 축 (110)에 실질적으로 평행한 프린트 헤드 유닛들의 라인을 형성한다.

이 비-제한적인 예에서, 병진 이동의 상기 축 (110)은 일반적으로 상기 오브젝트 (101)의 축에 대응하며, 그리고 그 축을 따라서 상기 오브젝트 (101) 및 상기 프린트 헤드 어셈블리 (100) 사이의 개별적인 이동이 발생할 수 있는 축이다. 더욱이, 상기 오브젝트 (100)와 상기 프린트 헤드 어셈블리 (100) 사이의 상대적인 회전은 상기 병진 이동의 축 (110)을 따라서 발생할 수 있다. 상기 이동 움직임 그리고 회전 움직임은 나중에서 아래에서 설명될 것이다.

이제 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 몇몇의 가능한 실시예들에 따른, 단일의 프린트 헤드 유닛들 상의 프린팅 요소들 (130) (예를 들면, 노즐들 또는 분사 개구 (ejection aperture)들)의 가능한 배치들을 개략적으로 도시한다.

도 3a/3b에서 예시된 것처럼, 프린트 헤드 유닛은 오브젝트 (101)의 표면 상으로 재료 성분 (material composition)을 분사하는 것을 가능하게 하도록 구성된 하나 또는 그 이상의 노즐들 또는 분사 개구들 (일반적으로 130)을 포함할 수 있다. 상기 재료 성분은 유체일 수 있으며 (이것은 잉크젯 프린팅, 및 플라스틱 젯팅 및/또는 프린팅의 경우이다) 그리고/또는 고체 (예를 들면, 레이저 프린팅의 경우에서인 분말)일 수 있다. 여기에서의 프린팅이라는 용어는 오브젝트의 표면 상으로 임의 유형의 물질 분사, 그리고/또는 각인 (engraving) 또는 그 표면 상으로 도트들, 라인들 또는 패턴들을 마킹하는 것을 포함한다는 것을 의미한다. 그래서 프린팅은, 예를 들면, 오브젝트의 표면 상에 물질을 분사하고, 각인하고 그리고/또는 그 표면 상에 마스크들을 적용함으로써 그 오브젝트의 색상, 형상, 또는 질감을 변경하는 것을 포함한다. 예를 들면, 그리고 제한하지 않으면서, 상기 프린팅 헤드 유닛들은 프린팅 구역 (12z)을 가로질러 상기 오브젝트들의 외부 표면들 상에 보이는 그리고/또는 보이지 않는 (즉, 전기적인 전하들과 같은 기능적인) 마킹들을 적용하도록 구성된 하나 또는 그 이상의 마커들 (예를 들면, 각인 도구, 레이저 마커, 페인트 마커, 및 그런 종류)을 포함할 수 있다.

도 3a는 프린트 헤드 유닛들 (104a 및 106a)의 프린팅 요소들 (130)의 상이한 구성들을 예시한다. 상기 프린트 헤드 유닛들 (104a 및 106a)은 병진 이동 축에 평행한 프린트 헤드 유닛들의 측면으로부터 본 것이다. 프린트 헤드 유닛 (104a)은 복수의 프린팅 요소들 (130) (예를 들면, 4개)을 포함하며, 이는 병진 이동의 축을 따라서 연속적인 로케이션들에 행 (row)을 따라서 세팅된 것이다. 이 비-제한적 예에서의 상기 프린트 헤드 유닛 (106a)은 단일의 프린팅 요소 (130)를 포함하며, 이는 플라스틱 성분들을 분사하기 위해 본 발명이 속한 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 것이다.

도 3b는 프린트 헤드 유닛 (102)에서 제공된 프린팅 요소들의 가능한 구성을 예시한다. 도 3b는 (상기 병진 이동 축 (110)에 수직인) 프린트 헤드 유닛 (102a)의 전면 모습을 보여준다. 이 비-제한적인 예에서, 프린트 헤드 유닛 (102a)은 상기 병진 이동 축 (110)에 수직인 라인에 세팅된 프린팅 요소들 (130)의 컬럼 (column)을 포함한다. 옵션으로, 모두는 아닌 프린팅 요소들 (130)이 오브젝트의 표면에 수직이다. 도 3b의 예에서, 프린팅 요소는 오베젝트의 표면에 수직이며, 예를 들면, 상기 오브젝트의 표면에 수직인 분사 경로를 따라서 재료 성분을 분사하도록 구성된다. 반면에서, 중앙의 프린팅 요소의 측면 상에 위치한 외부 프린팅 요소들은 상기 오브젝트의 표면에 대해 기울어져 있다.

옵션으로, 본 발명에서의 프린트 헤드 유닛은 상기 오브젝트에 대면하는 프린트 헤드 어셈블리의 표면을 한정하는 2차원의 어레이를 형성하는 프린팅 요소들의 복수의 로우 (row)들 또는 컬럼들을 포함할 수 있다. 상기 프린트 헤드 어셈블리는 직사각형, 평행사변형, 또는 유사한 것과 같은 어떤 형상으로도 구성될 수 있지만, 그것들로 제한되지는 않는다. 이제 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명 개시의 프린팅 시스템 (200)의 상이한 모습들을 개략적으로 도시한다.

도 4a에서, 사시도가 도시되며, 반면 도 4b에서는 전면 모습이 도시된다. 상기 프린팅 시스템 (200)은 오브젝트 (101)의 곡선의 외부 표면 상에 이미지/패턴을 프린팅하도록 구성되며, 그리고 복수의 프린트 헤드 유닛들을 구비한 프린트 헤드 어셈블리 (100), 그리고 컨베이어 시스템 (도 5a 및 도 15에서 참조번호 302)을 포함하며, 이 컨베이어 시스템은 상기 오브젝트 (101) 및/또는 상기 프린트 헤드 유닛들을 이동시키도록 구성된다. 옵션으로, 상기 시스템 (200)은 상기 프린트 헤드 유닛들의 동작 및 상기 컨베이어 시스템 (302)을 제어하도록 구성된 제어 유닛 (300, 도 1 및 21a에 도시됨)을 포함한다. 상기 오브젝트의 곡선의 표면은 원형, 달갈형, 타원형 등일 수 있다.

몇몇의 실시예들에서, 각 프린트 헤드 유닛은, 예를 들면, 위에서 설명된 것처럼, 오브젝트 (101)의 외부 표면 상으로 (잉크, 분말, 건조 유체 (curing fluid), 고착 유체 (fixation fluid), 선처리 (pretreatment) 유체, 코팅 유체, 및/또는 제3의 유체를 생성하기 위한 하나 또는 그 이상의 유체들의 혼합, 그리고/또는 분사되지만 유체인 고체/가스 물질과 같은) 재료 성분을 분사하고/적용하도록 구성된 하나 또는 그 이상의 프린팅 요소들을 포함한다. 상기 프린트 헤드 어셈블리 (100)는 도 2a 및 도 2b에서 설명된 프린트 헤드 어셈블리들로 설계될 수 있을 것이며, 또는 상기 프린트 헤드 유닛들이 그룹들에서 조직되는 프린트 헤드 어셈블리 (100)로 설계될 수 있을 것이며, 이는 이제 설명될 것이다.

도 4a 및 도 4b에서 도시된 예에서, 각 그룹의 프린트 헤드 유닛들은 병진 이동의 상기 축 주위의 곡선의 경로를 따라서 배치되며, 그리고 각 그룹은 병진 이동의 상기 축 (110)의 각 구역을 둘러싼다. 그래서, 프린트 헤드 유닛들 (102a, 102b, 및 102c)은 제1 그룹 (102)에 속한다. (도 13에서 보이는) 프린트 헤드 유닛들 (104a, 104b, and 104c)은 제2 그룹 (104)에 속한다. 참조번호 106a, 106b, 및 106c의 프린트 헤드 유닛들은 제3 그룹에 속한다. 참조번호 108a, 108b, 및 108c의 프린트 헤드 유닛들은 제4 그룹 (108)에 속한다. 상기 그룹들 (102, 104 및 106)은 상기 병진 이동 축을 따라 각자의 로케이션들에 위치한다.

상기 컨베이어 시스템 (302)은 오브젝트 (101) 및/또는 프린트 헤드 어셈블리를 이동시키도록 구성되어, 상기 오브젝트 (101)의 원하는 부분이 원하는 시각에 원하는 프린트 헤드 유닛에 근접하게 가져와지도록 한다. 이런 방식에서, 프린팅은 오브젝트의 외부 표면 상에서 수행될 수 있다. 이 컨베이어는 상기 오브젝트 (101) 및 상기 프린트 헤드 어셈블리 사이에서의 상대적인 움직임의 적어도 두 가지 유형들을 가능하게 하도록 구성된다: (i) 상기 병진 이동 축 (110)을 따라서 또는 평행한 이동 움직임, 그리고 (ii) 상기 병진 이동 축 (110) 주위에서의 회전. 이 방식에서, 상기 오브젝트 (110)의 외부 표면 상의 어떤 포인트도 임의 프린트 헤드 유닛에 근접하게 가져올 수 있다. 옵션으로, 상기 병진 이동의 축에 실질적으로 수직인 하나 또는 그 이상의 방사 (radial) (또는 평면) 축들을 따라서 제3 유형의 상대적인 움직임이 존재한다. 적어도 하나의 프린트 헤드 유닛과 상기 오브젝트의 표면 사이에서의 원하는 거리를 유지하기 위해서 이런 제3의 움직임이 필요할 수 있을 것이다.

몇몇의 실시예들에서, 상기 제어 유닛 (300)은 상기 캐리지의 모션 인코더로부터 상기 어셈블리 (100)의 프린트 헤드 유닛들로 그리고 상기 컨베이어 시스템 (302)으로 하나 또는 그 이상의 신호들을 전송하거나 전달하도록 구성된 전자 유닛이다. 대안으로, 상기 모션 인코더로부터의 신호들은 상기 프린트 헤드 어셈블리로 직접 전달되며, 이 경우에 그 신호들은 상기 제어 유닛 (300)으로부터 수신된 신호들을 기초로 하여 각 프린트 헤드 유닛에 의해서 프린팅 명령어들로 번역된다. 따라서, 상기 캐리지들 중 하나의 캐리지로부터 상기 프린트 헤드 어셈블리 (100)로 전송된 위치 제어 신호(들)는 개별 프린트 헤드 유닛들에게 특정 시각들에서 하나 또는 그 이상의 프린팅 요소들 (예를 들면, 노즐들/분사 개구들)로부터 자신들 각자의 재료 성분들을 분사하도록 지시하기 위해서 상기 제어 유닛 (300)에 의해서 사용될 수 있다. 상기 제어 유닛 (300)은 상기 컨베이어 시스템 (302)으로 제어 신호(들)를 더 생성하여, 원하는 패턴에 따라서 상기 오브젝트들 (101) 그리고/또는 상기 프린트 헤드 어셈블리 (100)를 이동시키도록 상기 컨베이어 시스템 (302)에게 지시한다. 상기 제어 유닛 (300)은 그러므로 상기 프린트 헤드 유닛들의 동작을 상기 오브젝트 (101) 및 상기 프린트 헤드 어셈블리 (100) 사이의 상대적인 움직임과 동기시키며, 이는 상기 오브젝트 상에 원하는 프린팅 패턴을 생성하기 위한 것이며, 그러므로 상기 오브젝트의 외부 표면 상에 원하는 이미지를 프린트하기 위한 것이다.

프린트 헤드 유닛들의 상기 그룹들은 상기 병진 이동 축 (110)을 따라서 세팅되며, 그래서 상기 오브젝트 (101) 및 상기 프린트 헤드 어셈블리 (100) 사이의 상대적인 움직임 동안에, 상기 오브젝트 (101)를 상이한 프린트 헤드 유닛들 또는 프린트 헤드 유닛들의 그룹들에 근접하게 연속하여 가져오도록 한다. 더욱이, 이 움직임의 적어도 특징 스테이지들 동안에, 상기 오브젝트들의 상이한 부분들은 상기 병진 이동 축 (110)을 따라서 연속적인 포지션들에 위치한 프린트 헤드 유닛들 또는 적어도 두 개의 연속적인 그룹들에 속한 프린트 헤드 유닛들에 근접하여 위치할 수 있을 것이다. 이 방식에서, 상기 오브젝트의 외부 표면은 상기 병진 이동 축 (110)을 따라 연속적인 포지션들에 위치한 프린트 헤드 유닛들 또는 상이한 그룹들에 속한 프린트 헤드 유닛들에 의해 동시에 프린트될 수 있다. 옵션으로, 단일의 프린팅 유닛의 상이한 프린팅 요소들은 동시에 두 개의 상이한 오브젝트들 상에 프린트할 수 있다. 위에서 설명된 것처럼, 이 특징은 상기 시스템 (200)이 프린트 헤드들의 활용을 최적화하면서 하나 또는 그 이상의 오브젝트들 상에서 프린팅을 수행하는 것을 가능하게 하며, 그럼으로써 높은 오브젝트들 처리량을 제공할 수 있는 높은 효율의 시스템을 달성한다. 도 4a에서 예시된 것처럼, 특정 시간 구간 동안에, 상기 오브젝트 (101)는 상기 제1 그룹 (이는 참조번호 102a, 102b, 및 102c의 프린트 헤드 유닛들을 포함한다) 그리고 상기 제2 그룹 (이는 참조번호 104a, 104b, 및 104c의 프린트 헤드 유닛들을 포함한다)에 근접하게 위치한다.

하나 또는 그 이상의 오브젝트들 상에서 프린팅 처리량을 향상시키는 것 외에, 상기 시스템 (200)의 구조는 복수의 오브젝트들 (101) 상에서의 동시 프린팅을 또한 가능하게 한다. 이 목적을 위해서, 상기 오브젝트들 (101)은 하나씩 상기 시스템 (200)으로 피딩되며, 그리고 상기 컨베이어 시스템 (302)은 상기 오브젝트들 (101) 그리고/또는 프린트 헤드 유닛들의 어셈블리 (100)를 움직이게 하며 (즉, 병진 이동시키고 그리고/또는 회전시킨다), 그래서 각 오브젝트 (101)가 다른 오브젝트 상에서 프린트하고 있지 않은 프린트 헤드 유닛들의 특정 부분들에 의해서 그 오브젝트 상에 프린트될 수 있도록 한다. (비록 실제로는, 오브젝트가 프린트 헤드들에 비교하여 그리고 이동 축을 따른 프린트 헤드들 사이의 거리들에 비교하여 충분하고 길면 그 오브젝트는 두 개 그룹들보다 많은 그룹들에 의해서 프린트될 수 있다거 하더라도) 예를 들면, 도 4a에서, 상기 오브젝트 (101)는 상기 제1 및 제2 그룹에 근접하여 위치한다 . 어떤 다른 오브젝트도 존재하지 않는다면, 상기 제3 그룹의 프린트 헤드 유닛들 (106a, 106b, 및 106c) 그리고 제4 그룹의 프린트 헤드 유닛들 (108a, 108b, and 108c)은 아이들 (idle)이다. 그러나, 제2 오브젝트가 상기 시스템 (200)으로 도입되어 상기 제1 및/또는 제2 그룹의 프린팅 헤드들에 근접하게 이동된다면, 상기 제1 오브젝트는 상기 제2 및/또는 제3 그룹들에 근접하게 이동될 것이다. 이 방식에서, 상기 프린팅 헤드들의 후자 (제2 및 제3) 그룹들 중 적어도 일부는 상기 제1 오브젝트 상에 이미지를 프린트할 수 있을 것이며 그리고 상기 프린트 헤드 유닛들의 전자 (제1 및 제2) 그룹들은 상기 제2 오브젝트 상에 이미지를 프린트할 수 있을 것이다.

상기 프린팅 시스템은 상기 모든 프린트 헤드 유닛들 하에서 그 프린트 헤드들 유닛들에 의해서 프린트되고 있는 오브젝트들이 존재할 때에 완전하게 활용되는 것으로 간주된다. 이 목적을 위해서, 상기 프린팅 구역 내의 오브젝트들 사이의 어떤 간극 (gap)도 상기 효율을 감소시키는 것으로 간주되며, 그러므로 오브젝트들 사이의 어떤 간극도 최소화될 필요가 있다.

도 4b에서 볼 수 있는 것처럼, 각 그룹의 프린트 헤드 유닛들은 상기 이동 축 (110) 주위에서 세팅되며, 그래서 상기 오브젝트의 외부 표면으로부터 원하는 거리를 유지하도록 한다. 상기 프린트 헤드 유닛들은 이격하여 위치하는 배열로 세팅될 수 있으며, 또는 서로에게 인접하게 있을 수 있다. 동일한 그룹에 속하는 연속하는 프린트 헤드 유닛들 사이의 거리들은 서로에게 동일할 수 있을 것으며 또는 서로에게 상이할 수 있을 것이다. 더욱이, 한 그룹 내에서, 프린트 헤드 유닛들은 오브젝트의 외부 표면 주위에 세팅될 수 있을 것이며, 그래서 상이한 프린트 헤드 유닛들과 상기 오브젝트의 외부 표면 사이의 거리들이 서로에게 동일하도록 하며, 또는 각 프린트 헤드 유닛이 상기 오브젝트의 외부 표면으로부터 각자의 거리를 가지도록 한다. 상기 프린트 헤드 유닛들과 상기 오브젝트의 외부 표면 사이의 거리는 사용된 프린트 헤드 유닛들 및 성분에 종속하며, 그리고 상기 프린트 헤드 유닛들이 자신들의 성분들을 원하는 방식으로 운반하도록 선택된다. 상기 프린트 헤드 유닛들에 의해서 분사된 성분은 화학적 물질, 물질들의 화학적 합성물 그리고/또는 물질들 및/또는 합성물들 사이의 혼합일 수 있다는 것에 유의해야 한다.

본 발명의 몇몇의 실시예들에서, 상이한 프린트 헤드 유닛들에 의한 또는 한 프린트 헤드 유닛의 상이한 프린팅 요소들 (130)에 의한 상기 오브젝트의 표면 상의 프린팅은 이전에 프린트되지 않았던 새로운 통로를 생성하기 위한 목적으로 수행될 수 있을 것이다. 옵션으로, 상기 프린팅 중 일부는 현존하는 프린팅 통로를 따라서 또는 그 가까이에서 수행될 수 있다. 두 개의 다른 통로들에 가까이 또는 그 사이에서 프린트된 통로는 미리 정의된 해상도를 달성하기 위해서 사용될 수 있을 것이다. 현존하는 통로를 따라서 프린트된 통로는 더 조밀한 나선 통로를 생성하기 위해서 더 많은 점들을 추가함으로써 현존하는 통로의 해상도를 완전하게 하기 위해서 사용될 수 있을 것이다. 더욱이, 현존하는 통로를 따르는 통로를 프린트하는 것은 두 개의 상이한 프린팅 요소들 사이에서의 중복을 생성하기 위해서 사용될 수 있을 것이다, 즉. 하나의 프린팅 요소가 동작하지 않는다면, 그러면 두 번째 프린팅 요소가 원하는 데이터의 일부 (예를 들면, 50%)를 프린트한다. 옵션으로, 프린팅 요소들 중 하나의 프린팅 요소가 동작하는 것을 멈추는 경우에, 상기 시스템은 제1 프린팅 요소에 의해서 프린트될 것으로 원래 의도되었던 데이터를 제2 프린팅 요소가 프린트하는 것을 가능하게 하기 위해서 제어될 수 있다. 이것은, 예를 들면, 상기 오브젝트 (101) 및/또는 프린트 헤드 어레이의 움직임 (병진 이동 및/또는 회전)을 저하하도록 (예를 들면, 늦어지게 하도록) 제어함으로써, 또는 상기 제2 프린팅 요소가 더 많은 잉크를 분사하도록 제어함으로써 수행될 수 있을 것이다. 옵션으로, 동일한 그룹에 속한 상기 프린트 헤드 유닛들은 단일 색상의 잉크를 오브젝트의 표면에 분사하도록 구성되며, 그리고 프린트 헤드 유닛들의 상이한 그룹들은 각자의 색상들을 상기 오브젝트의 표면에 분사하도록 구성된다. 대안으로, 동일한 그룹에 속한 상이한 프린트 헤드 유닛들은 상이한 색상들의 잉크를 분사하도록 구성된다.

비록 상기 언급된 도면들에서 각 그룹이 세 개의 프린트 헤드 유닛들을 포함하는 것으로 도시되지만, 상기 그룹들은 임의 개수의, 예를 들면, 한 개, 두 개, 네 개 등의 프린팅 유닛들을 가질 수 있다는 것에 유의해야 한다. 더욱이, 상기 언급된 도면들은 네 개의 그룹들이 존재하는 것을 보여주지만, 어떤 개수의 그룹들도 본 발명의 시스템에 포함될 수 있을 것이다. 추가로, 상기 언급된 도면들에서 상기 프린트 헤드 유닛들은 상기 오브젝트 (101)의 길이보다 더 짧은 것으로 도시된다. 이것은 실제로는 그렇지 않을 수 있으며, 어떤 경우들에는, 상기 프린트 헤드 유닛들은 상기 오브젝트만큼 길 수 있을 것이며, 심지어는 더 길 수도 있다.

상기 시스템 (200)은 두 개의 상이한 프린팅 시퀀스들에 따라서 오브젝트 (101) 상에 프린트하기 위해서 사용될 수 있다: 연속 프린팅 그리고 계단식 프린팅 또는 그것들의 어떤 조합. 연속적인 프린팅에서, 그 프린팅은 상기 오브젝트 (101)와 상기 프린트 헤드 배열 (100) 사이의 상대적인 움직임 동안에 발생하며, 이는 그런 움직임이 병진 이동 축 (110)을 따른 또는 평행한 병진 이동 움직임 및 상기 병진 이동 축 (100) 주변에서의 회전 움직임이 동시에 발생하는 것을 포함할 때이다. 이런 유형의 프린팅에서, 이미지 데이터는 실질적으로 나선형 통로를 따라서 상기 오브젝트의 표면 상에 프린트된다.

계단식 프린팅에서, 상기 오브젝트와 상기 프린트 헤드들 사이의 상대적인 이동은, 병진 이동의 상기 축을 따라 연속적인 포지션들에 위치한 프린트 헤드 유닛들 또는 하나 또는 그 이상의 프린트 헤드 그룹들에 근접하게 상기 오브젝트의 표면의 원하는 구역들을 가져온다. 상기 이동이 멈추며, 반면에 상대적인 회전은 실행된다. 그 회전 동안에, 상기 프린트 헤드 유닛들은 오브젝트의 표면 상에 원주식 (circumferential) 프린팅을 수행한다. 그 프린팅이 수행된 이후에, 상기 상대적인 이동은 다시 시작하여 상기 오브젝트 표면의 하나 또는 그 이상의 추가의 원하는 구역들을 하나 또는 그 이상의 프린트 헤드 그룹들에게 근접하게 가져온다. 상기 회전은 상기 이동 동안에 유지될 수 있을 것이며, 또는 상기 이동의 적어도 일부 동안에 중단될 수 있다.

상기 계단식의 계단들은 작은 계단들일 수 있으며, 이 경우 이동은 상기 오브젝트 (101)의 원하는 구역을 하나의 프린팅 요소 (130)로부터 단일 프린트 헤드 유닛의 연속적인 프린팅 요소 (130)로 이동시키기 위해서 발생하며, 상기 계단들은 더 큰 계단들일 수 있으며, 이 경우 이동은 상기 오브젝트의 원하는 구역을 하나의 프린트 헤드 유닛으로부터 (예를 들면, 상이한 그룹에 속한) 연속적인 프린트 헤드 유닛으로 상기 이동의 축 (110)을 따라서 이동시키기 위해서 발생한다. 몇몇의 실시예들에서, 상기 계단들은, 하나 또는 그 이상의 중간의 프린트 헤드들을 건너뛰면서, 상기 오브젝트 (101)의 원하는 구역을 제1 프린트 헤드 유닛으로부터 제2 프린트 헤드 유닛으로 이동시키기에 충분하게 클 수 있다.

계단식 프린팅에서, 상기 원주식 프린팅은 상기 오브젝트 (101)의 원하는 구역이 원하는 거리만큼 이동되었다는 것을 확인하는 트리거에 의해서 활성화될 수 있을 것이다. 이 트리거는 포지셔닝 인코더 신호 및/또는 인덱스 신호일 수 있으며, 이는 이동 동안에는 활성이며 그리고 어떤 이동도 발생하지 않을 때에는 비활성이다. 원하는 프린트 헤드 유닛들 및 그것의 프린팅 요소들 (130)의 (이동의 축을 따른) 이동 속도 및 위치를 알면, 오브젝트 (101)의 원하는 구역이 원하는 프린트 헤드 유닛 및 그것의 프린팅 요소 (130)에게 노출되는 시각 포인트가 계산될 수 있다. 그래서, 상기 트리거가 포지셔닝 인코더 및/또는 인덱스 신호에 의해서 활성화될 때에, 프린팅을 실행하라는 지시가 상기 인코더 포지션 신호들에 따라서, 예를 들면, 원하는 프린트 헤드 유닛 및/또는 프린팅 요소 (130)로 송신된다. 대안으로, 상기 트리거는 상기 오브젝트 (101)의 한 측면 상에 위치한 광 탐지기 그리고 그 오브젝트 (101)의 제2 측면 상에 위치한 대응하는 광 방사기들에 의해서 활성화될 수 있을 것이다. 상기 오브젝트 (101)가 상기 광 탐지기를 가리고, 그리고 상기 광 방사기로부터의 광이 상기 광 탐지기에 도달하지 않을 때에, 상기 오브젝트의 표면의 원하는 구역은 원하는 양만큼 병진 이동되었다고 여겨진다.

옵션으로, 상기 오브젝트의 표면의 어떤 구역의 원주 좌표가 모니터되며 (예를 들면, 회전의 알려진 속도 및 상기 오브젝트의 알려진 반경을 경유하여 계산된다), 그리고 그 구역이 원하는 프린트 헤드 유닛 또는 프린팅 요소 (130)의 원주 좌표에 대응하는 원하는 원주 좌표에 도달할 때에 제2 트리거가 활성화된다.

변형으로, 이동이 중단된 이후에, 상기 오브젝트의 표면 상의 원하는 구역 또는 프린팅 요소 (130)가 원하는 프린트 헤드 유닛에 노출되도록 상대적인 회전이 수행되며, 그러면 프린팅 (재료 성분의 분사)만이 실행된다. 다른 변형에서, 상기 제2 트리거는 사용되지 않으며, 그리고 이동이 중단될 때에, 상기 오브젝트 표면의 원하는 구역이 상이한 프린트 헤드 유닛 또는 프린팅 요소 (130)에게 노출된다. 원하는 구역의 원주 좌표가 알려지지 않기 때문에, 상기 제어 유닛은 상기 상이한 프린트 헤드 유닛이나 프린팅 요소 (130)에게 원하는 구역 상으로 원하는 프린팅을 실행하라고 지시할 수 있다. 이 마지막 변형은 오브젝트의 프린팅에서의 지연들을 감소시키기에 유용하다. 가능한 프린팅 패턴은, 상이한 시각들에 수행된, 연속적인 프린팅 그리고 계단식 프린팅 둘 모두를 포함할 수 있다.

상기 병진 이동의 축 (110)은 상기 도면들에서 직선으로 보인다. 이것은 반드시 그럴 필요는 없을 것이다. 실제로, 이동의 축은 굽을 수 있을 것이며, 또는 곧은 섹션들 및 굽은 섹션들을 가질 수 있을 것이다.

이제 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 이것들은 몇몇의 실시예들에서 프린팅 시스템에 포함된 컨베이어 시스템 (302)을 예시한다. 도 5a에서 도시된 비-제한적인 예에서, 컨베이어 시스템 (302)은 상기 오브젝트 (101)를 이동시키도록 구성되며, 반면 도 5b에서 상기 컨베이어 시스템 (302)은 프린트 헤드들 (100)의 어셈블리를 이동시키도록 구성된다.

도 5a에서 보이는 비-제한적인 예에서, 상기 시스템 (200)의 상기 컨베이어 시스템 (302)은 상기 오브젝트 (101) 말단에 연결된 오브젝트 홀더 (150)를 포함한다. 변형에서, 상기 오브젝트 홀더는 상기 오브젝트 (101)를 이동 축 (110)을 따라서 이동시키며, 그리고 그 오브젝트를 상기 이동 축 (110) 주위로 회전시킨다. 상기 이동 및 회전은 프린팅의 원하는 방식에 종속하여, 동시일 수도 있고 또는 동시가 아닐 수도 있을 것이다. 옵션으로, 상기 컨베이어 시스템 (302)은 컨베이어 벨트 (152)를 포함하며, 이것은 상기 오브젝트 (101)를 이동 축 (110) (참조번호 154의 이중 화살표에 의해서 도시된다)을 따라서 움직이게 하도록 구성되며, 반면에 상기 오브젝트 홀더의 기능은 상기 오브젝트 (101)를 회전시키는 것 (참조번호 156의 화살표로 표시함)으로 제한된다 .

상기 컨베이어 벨트 (152)는, 전기 모터, 선형 모터 시스템, 경로를 형성하기 위해서 결합하는 다중 선형 모터 시스템, 자기 선형 시스템, 또는 공기압 흐름 시스템과 같은 모션 시스템에 의해서 움직이는 벨트일 수 있다. 복수의 오브젝트들이 다루어지는 경우에, 상기 오브젝트들 각각은 하나 또는 그 이상의 오브젝트 홀더들에 의해서 분리하여 다루어질 수 있을 것이다. 상기 이동 축 (110)을 따르는 상이한 위치들에서 상기 오브젝트들 (101)의 각각은 상기 이동 축 (110)을 따라서 상이한 방식으로 (예를 들면, 상이한 속도로) 이동하도록 제어된다는 것이 일반적일 수 있다.

도 5b에서 보이는 비-제한적인 예에서, 상기 시스템 (200)의 상기 컨베이어 시스템 (302)은 캐리지 (158)를 포함한다. 이 예에서의 상기 캐리지 (158)는 (참조번호 160의 이중 화살표로 표시된) 상기 이동 축 (110)에 평행한 방향을 따라서 상기 프린트 헤드 어셈블리 (100)를 운반하며 그리고 (참조번호 162의 화살표에 의해 표시된 것처럼) 그 이동 축 주위로 상기 프린트 헤드 유닛들과 함께 회전한다.

비록 상기 도면들에서는 도시되지 않았지만, 상기 오브젝트와 상기 프린트 헤드 배열 사이에서의 상대적인 이동 및 회전 움직임에 일어나는 다른 시나리오들 또한 가능하다는 것이 추가되어야 한다. 가능한 제1 시나리오에서, 상기 컨베이어 시스템 (302)은 상기 프린트 헤드 어셈블리 (100)를 상기 이동 축 (110)을 따라서 움직이게 하도록 설계되며 그리고 상기 오브젝트를 상기 이동 축 (110) 주위로 회전시키기 위한 오브젝트 홀더를 포함한다. 제2의 가능한 시나리오에서, 상기 컨베이어 시스템 (302)은 상기 오브젝트 (101)를 상기 이동 축 (110)을 따라서 움직이게 하고 그리고 상기 프린트 헤드 배열을 상기 이동 축 (110) 주위로 회전시키도록 설계된다.

몇몇의 실시예들에서 상기 오브젝트 (101) 그리고 상기 프린트 헤드 배열들 (100) 둘 모두는 움직일 수 있다.

상대적인 움직임의 상기 설명된 방식들 (고정된 프린트 헤드 유닛들 그리고 오브젝트를 이동시킴, 프린트 헤드 유닛들을 움직이게 하고 그리고 고정된 오브젝트, 상기 오브젝트를 이동시키고 상기 프린트 헤드 배열은 회전시킴, 상기 오브젝트를 회전시키고 상기 프린트 헤드 배열을 이동시킴, 프린트 헤드 유닛들을 움직이게 하고 오브젝트를 움직이게 함) 모두는 본 발명의 범위 내에 있으며 그리고 서로에게 동등하다. 본 발명의 설명을 간략하게 하기 위해서, 본 문서의 나머지 부분에서의 설명은 상기 프린트 헤드 유닛들은 고정되고 그리고 상기 오브젝트 (101)은 움직이는 (이동되거나 또는 회전되는) 경우에 관련될 것이다. 그러나, 상기 오브젝트 (101)의 움직임에 관한 참조는 상기 오브젝트 (101) 및 상기 프린트 헤드 배치들 (100) 사이의 상대적인 움직임에 대한 참조들로서 이해되어야 한다.

상기에서 설명된 경우들 둘 모두에서, 개별적인 프린트 헤드 유닛들 및/또는 개별적인 그룹들인 서로에게 대해서 상기 이동 축 (110)을 따라서 움직일 수 있을 것이다. 이것은 프린팅 이전의 그리고/또는 이후의 수동의 그리고/또는 자동적인 캘리브레이션 (calibration)을 위해서 사용될 수 있다. 옵션으로, 개별적인 프린트 헤드 유닛들 및/또는 그룹들은 상기 이동 축 (110)의 주변에서 또는 수직으로 움직일 수 있을 것이다. 이것 또한 프린팅 이전의 그리고/또는 이후의 수동의 그리고/또는 자동적인 캘리브레이션을 위해서 사용될 수 있다.

이제 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 이 도면들은 개별적인 프린트 헤드 유닛들이 제어할 수 있게 움직일 수 있는 몇몇의 가능한 실시예들을 도시한 개략적인 도면들이다.

도 6a에서, 단일의 그룹에 속한 프린트 헤드 유닛들 (102a - 102d)은 오브젝트 (101)의 원주를 따라서 세팅된다. 도 6b에서, 상기 프린트 헤드 유닛들 (102b 및 102d)은 각각 참조번호 180 및 182의 화살표들에 의해서 도시된 것처럼, 이동 축으로부터 (또는 상기 오브젝트 (101)로부터) 멀어지게 움직인다. 본 발명의 몇몇의 실시예들에서, 적어도 몇몇의 프린트 헤드 유닛들은 상기 오브젝트 (101)를 향하여 그리고 멀어지면서 개별적으로 움직여질 수 있다. 옵션으로, 각 프린트 헤드 유닛에 대한 그런 움직임은 상기 이동 축에 수직인 각각의 축을 따라서 발생한다. 옵션으로, 개별 프린트 헤드 유닛들의 방위 (orientation)는 역시 조절될 수 있다.

프린트 헤드 유닛들을 움직이게 하는 능력은 상기 프린트 헤드 유닛들과 상기 오브젝트 (101) 사이의 원하는 거리를 유지하는 것을 가능하게 한다. 또한, 상기 프린트 헤드 유닛들을 움직이는 것은 상기 선택된 프린트 헤드 유닛들을 그 프린트 헤드 유닛들의 능동 포지션들과 수동 포지션들 사이로 움직이게 하는 것을 가능하게 한다. 이것은 상기 프린트 헤드 어셈블리에게 유연성을 부여하며, 그것이 상이한 직경들 및 길이들의 표면들 상에 프린트하기 위한 상이한 방식들로 설정될 수 있도록 한다 (예를 들면, 더 작은 직경들을 가진 오브젝트들에 대해서, 그룹 내의 능동 프린트 헤드 유닛들의 개수는 감소하여, 상기 능동 프린트 헤드들이 상기 오브젝트의 외부 표면으로부터의 원하는 거리에서 있는 것을 가능하게 한다). 변형에서, 상기 프린트 헤드 유닛들은 프린팅 이전에만 움직여질 수 있다. 즉, 오브젝트가 움직이는 것을 시작한 이후에 상기 프린트 헤드 유닛들은 이동의 축에 대해서 자신들의 포지션을 유지한다. 이 특징은 유리하며, 그것이 상기 프린트 헤드 유닛들 그리고 복수의 직경들 및 길이들을 가진 오브젝트들 사이의 원하는 거리를 상기 시스템 (200)이 유지하는 것을 가능하게 하기 때문이다. 다른 변형에서, 상기 프린트 헤드 유닛들은 프린팅 동안에 움직여질 수 있다. 후자의 특징은 오브젝트의 횡단면 사이즈 및/또는 형상이 상기 오브젝트의 길이를 따라서 변하는 경우에, 또는 (도 7a 내지 도 7c에서 예시된 것처럼) 상기 오브젝트가 원형이 아닌 경우에 유리할 수 있다.

이제 도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 오브젝트 (101)를 회전시키기 이전에 그리고 회전시키는 동안에 상기 오브젝트 (101)의 형상에 맞도록 상기 프린트 헤드 유닛들이 제어 가능하게 움직일 수 있는 실시예들을 예시한다.

도 7a에서, 타원형의 횡단면을 가지는 오브젝트 (101)을 상기 시스템 (100)에 가져온다. 프린트 헤드 유닛들 (102a-102d)은 단일의 그룹에 속하며 그리고 원형의 오브젝트의 형상에 부합하도록 초기에 세팅된다. 도 7b에서, 상기 프린트 헤드 유닛들 (102b 및 102b)은 (상기 오브젝트 (101)의 타원형 횡단면의 중심에 위치하여 지면으로부터 나가는 방향으로 움직이는) 이동 축을 향하여 움직여지며, 그래서 원하는 거리가 상기 오브젝트의 외부 표면과 각 프린트 헤드 유닛 사이에서 유지되도록 한다. 상기 오브젝트 (101)는 회전된다. 그 회전 동안에, 상기 프린트 헤드 유닛들 (102a-102d)은 상기 이동 축에 관하여 움직여지며, 그리고 옵션으로 그것들의 방위도 변한다. 특정 시각에, 상기 오브젝트 (102)는 90도 회전된다 (도 6c 참조). 참조번호 102a 및 102d의 프린트 헤드 유닛들은 상기 이동 축을 향하여 움직이며, 반면에 102b 및 102d의 프린트 헤드 유닛들은 상기 이동 축에서 멀어지는 방향으로 움직인다. 이 방식에서, 상기 프린트 헤드 유닛들과 상기 오브젝트의 표면 사이의 원하는 거리가 유지된다. 더욱이, 상기 프린트 헤드 유닛들 모두의 방위는 변하며, 이는 상기 프린트 헤드 유닛들에게 노출된 상기 오브젝트의 구역들에 관하여 원하는 방위를 유지하기 위해서이다.

이전의 도면들에서, 동일한 그룹의 프린트 헤드 유닛들은 상기 이동 축 (110)을 따라서 동일한 좌표에 위치하는 것으로 도시되는 것에 유의해야 한다. 그러나, 이것은 항상 그럴 필요는 없다. 이제 도 8a 및 도 8b를 참조하면, 한 그룹에 속한 프린트 헤드 유닛들의 두 개의 옵션의 배치들을 예시한다. 도 8a에서, 개략적인 도면은 동일 그룹에 속한 프린트 헤드 유닛들이 이동 축 (110)을 따라 동일한 로케이션에 위치하는 몇몇의 가능한 실시예들을 예시한다. 도 8b는 동일한 그룹에 속한 프린트 헤드 유닛들이 서로 엇갈린, 즉, 상기 이동 축 (110)을 따라 상이한 로케이션들에 위치하는 몇몇의 가능한 실시예들을 예시하는 개략적인 도면이다.

도 8a에서, 동일한 그룹에 속하는 프린트 헤드 유닛들 모두는 상기 이동 축 (110)을 따라 동일한 로케이션 X에 위치한다. 다른 말로 하면, 동일한 그룹의 상이한 프린트 헤드 유닛들의 상기 이동 축 (110) 상으로의 투사 (projection)들은 상기 이동 축 상의 동일한 구역 상에 위치한다. 도 8b에서, 동일한 그룹의 각 프린트 헤드 유닛은 상기 이동 축 (110)을 따라 각자의 로케이션에 위치한다. 참조번호 102a의 프린트 헤드 유닛은 이동 축 (110) 상의 좌표 A에 중심을 둔다. 참조번호 102b의 프린트 헤드 유닛은 좌표 B에 중심을 둔다. 참조번호 102c의 프린트 헤드 유닛은 좌표 C에 중심을 둔다. 참조번호 102d의 프린트 헤드 유닛은 좌표 D에 중심을 둔다. 다른 말로 하면, 적어도 하나의 그룹의 적어도 두 개의 프린트 헤드 유닛들의 이동 축을 따른 투사들은 상기 이동 축 (110)의 상이한 구역들 상에 위치한다.

도 9a를 참조하면, 적어도 하나의 큐어링/드라잉 (drying) 스테이션이 프린트 헤드 유닛들의 마지막 그룹의 다운스트림인 프린트 유닛 어셈블리 (100)의 말단에 위치하는 몇몇의 실시예들을 예시한다.

도 9a에서, 오브젝트 (101)는 참조번호 201의 방향에서 왼쪽으로부터 오른쪽으로 움직인다. 이 이동 동안에, 상기 오브젝트의 표면의 구역들은 참조번호 102, 104, 106 및 108의 그룹들의 프린트 헤드 유닛들에게 (또는 프린트 헤드 어셈블리 (100)가 도 2a 및 도 2b에 따라서 세팅되었다면 참조번호 102a, 104a, 106a, 및 108a의 프린트 헤드 유닛들에게) 연속하여 노출되며 그리고 그 구역들 위에 프린트된다. 상기 프린팅은 위에서 설명된 것처럼 연속 프린팅 또는 계단식 프린팅일 수 있다. 본 발명의 몇몇의 실시예들에서, 큐어링/드라잉 스테이션 (202)이 상기 마지막 그룹 (108) (또는 마지막 프린트 헤드 유닛 (108a))으로부터 다운스트림에 위치한다. 프린트 헤드 유닛들로부터 잉크를 받은 이후에, 상기 오브젝트 (101)는 상기 큐어링/드라잉 스테이션으로 이동되며, 거기에서 그 오브젝트의 표면 상에 잉크가 고정된다. 상기 큐어링/드라잉은, 큐어링/드라잉 속도를 향상시키기 위해서 가스 또는 외부 액체의 어떤 조합 없이 또는 그런 조합을 이용하면서, 상기 프린트된 표면을 자외선 (UV) 광에 노출시킴; 상기 프린트된 표면을 전기적인 빔 (electrical beam (EB))에 노출시킴; 상기 표면을 IR (적외선) 방사에 노출시키는 것을 통해 가열함; 통풍 건조와 같은 어떤 알려진 기술에 따라서 수행될 수 있을 것이다. 이 기술들은 프린팅이 수행된 이후에 큐어링/드라잉을 위해서 사용될 수 있을 것이다.

프린팅 이전에 상기 오브젝트의 표면을 프라이밍/선처리 (priming/pretreating)하기 위한 기술들이 또한 사용될 수 있을 것이다: 상기 오브젝트의 프린트된 표면을 불길 및/또는 플라즈마, 및/또는 코로나, 및/또는 표면 클리닝 장비에 노출시킴; 상기 표면에 초벌 (primer) 물질이나 코팅 물질을 적용함; 나중의 건조 (curing)를 향상시키기 위해서 프린트된 또는 프린트 되지 않은 상기 표면을 질소나 불황성 기체와 같은 가스에 노출시킴. 이런 목적을 위해서, 옵션으로, 프라이밍 스테이션 (204)이 제1 프린트 헤드 그룹 (102) (또는 제1 프린트 헤드 유닛 (102a))으로부터 업스트림에 위치한다. 프라이밍 스테이션 (204)에서, 상기 오브젝트 (101)의 표면은 그 위의 급박한 프린팅을 향상시키기 위해서 처리된다. 상기 프라이밍은 프라이밍/선처리를 위해서 사용되는 상기에서 언급된 방법 중 어느 하나에 따라서 수행될 수 있다.

상기 큐어링/드라잉 스테이션은 단일의 큐어링/드라잉 유닛 또는 상기 이동 축 (110) 주위에 세팅된 큐어링/드라잉 유닛들의 그룹을 포함할 수 있다는 것에 주목해야 한다. 유사하게, 상기 프라이밍 스테이션은 단일의 프라이밍 유닛 또는 상기 이동 축 (110) 주위에 세팅된 프라이밍 유닛들의 세트를 포함할 수 있을 것이다.

이제 도 9b를 참조하면, 이 개략적인 도면은 적어도 하나의 큐어링/드라잉 스테이션 및/또는 프라이밍/선처리 스테이션이 프린트 헤드 유닛들의 두 개의 연속적인 그룹들 사이에 위치한 몇몇의 실시예들을 예시한다.

몇몇의 실시예들에서, 프린트 헤드 유닛들의 하나의 또는 몇몇의 그룹들 (로부터의 다운스트림에) 이후에 (또는 상기 이동 축을 따라서 연속하는 포지션들에 위치한 몇몇의 프린트 헤드 유닛들 이후에) 큐어링 스테이션 또는 프라이밍 스테이션을 가지는 것이 바람직할 수 있을 것이다. 예를 들면, 그리고 제한하지 않으면서, 연속적인 그룹들이나 프린트 헤드 유닛들이 같이 혼합되어 바람직하지 않은 결과들을 생기게 할 수 있는 오브젝트 성분들에 적용된다면, 그 두 개의 연속적인 그룹들 또는 프린트 헤드 유닛들 사이에 큐어링 스테이션이 필요하다. 다른 예에서, 특정 프린트 헤드 유닛들 또는 어떤 그룹의 프린트 헤드 유닛들은 오브젝트의 표면 상에 적용되기 이전에 어떤 유형의 프라이밍을 필요로 하는 성분을 분사하도록 구성된다. 이 경우에, 그 특정 프린트 헤드 유닛들 또는 특정 그룹들 이전에 프라이밍 스테이션이 위치해야 할 필요가 있다.

도 9b의 비-제한 예에서, 참조번호 206의 큐어링/드라잉 및/또는 프라이밍/선처리 스테이션이 참조번호 102 및 104의 그룹들 (또는 참조번호 102a 및 104b의 프린트 헤드 유닛들) 사이에 위치하며, 참조번호 208의 큐어링/드라잉 및/또는 프라이밍/선처리 스테이션이 참조번호 104 및 106의 그룹들 (또는 참조번호 104a 및 106b의 프린트 헤드 유닛들) 사이에 위치하며, 그리고 참조번호 210의 큐어링/드라잉 및/또는 프라이밍/선처리 스테이션이 참조번호 106 및 108의 그룹들 (또는 참조번호 106a 및 108b의 프린트 헤드 유닛들) 사이에 위치한다.

이제 도 9c를 참조하면, 이 개략적인 도면은 복수의 큐어링/드라잉/프라이밍/선처리 스테이션들이 이동의 축을 따라서 하나씩 위치한 몇몇의 실시예들을 예시한다. 이 비-제한 예에서, 상기 큐어링/드라잉/프라이밍/선처리 스테이션들 (212, 214, 216, 218, 219)은 상기 오브젝트 (101)의 아래에 위치하며, 반면에 프린트 헤드 그룹들 (또는 개별적인 프린트 헤드 유닛들)은 상기 오브젝트 (101)의 위에 위치한다. 이 방식에서 상기 프린팅 그리고 상기 큐어링/드라잉/프라이밍/선처리는 동시에 수행될 수 있을 것이다. 옵션으로, 상기 스테이션들 (212, 214, 216, 218, 219)은 복수의 프린팅 요소들을 가진 단일의 긴 스테이션의 일부일 수 있다. 이것은 각 사이클 상에서 각 프린트된 레이어에 큐어링/드라잉/프라이밍/선처리를 생성하기 때문에 유리하다.

이제 도 9d를 참조하면, 이 개략적인 도면은 적어도 하나의 큐어링/드라잉 및/또는 프라이밍/선처리 유닛이 프린트 헤드 유닛들의 그룹의 일부인 몇몇의 실시예들을 예시한다. 이 비-제한적 예에서, 참조번호 170의 그룹은 프린트 헤드 유닛들 (170a 및 170c) 그리고 큐어링/드라잉 및/또는 프라이밍/선처리 유닛들 (170b 및 170d)을 포함한다. 이것은 개별적인 프린트 헤드 유닛들에 의한 프린팅 이전에, 사이에, 또는 이후에 큐어링/드라잉 및/또는 프라이밍/선처리가 수행되는 것을 가능하게 한다.

도 9a 내지 도 9d에서 보이는 몇몇의 실시예들에서, 자체-고정된 (self-fixated) 잉크들이 프린트 헤드 유닛들 (35)에서 유리하게 사용될 수 있을 것이다. 그런 자체-고정된 잉크들은 프린트 헤드의 프린팅 어셈블리로부터 분사되어 상기 오브젝트의 표면에 도달한 직후에 즉시 고정되도록 구성되는 것이 일반적이다. 따라서, 자체-고정된 잉크들을 채택한 그런 가능한 실시예들은 상기 프린팅 프로세스의 끝 부분에서 하나의 큐어링 구역을 활용할 수 있을 것이다. 또한, 프린팅 프로세스의 끝 부분에서 단일의 큐어링 구역이 채택된 그런 가능한 실시예들은 더 짧은 길이들 및 더 높은 정밀도들을 가지는 프린팅 헤드 어셈블리들을 설계하는 것을 가능하게 한다.

이제 도 10a 내지 도 10c를 참조하면, 이 도면들은 제1 성분 및 제2 성분이 상기 오브젝트의 표면의 동일한 로케이션 상에 각각 제1 그룹의 프린트 헤드 유닛 및 제2 그룹의 프린트 헤드 유닛에 의해서 (또는 제1 프린트 헤드 유닛 및 제2 프린트 헤드 유닛에 의해서) 분사되는 몇몇의 가능한 실시예들을 도시한 개략적인 도면들이며, 이는 상기 제1 성분 및 제2 성분의 조합에 의해 형성된 제3 조합으로 상기 로케이션을 프린트하기 위한 것이다.

도 10a에서, 상기 오브젝트 (101)는 이동의 상기 축을 따른 방향 (220)으로 움직이며, 그래서 상기 오브젝트 표면의 특정 구역이 제1 그룹의 프린트 헤드 유닛 (102)에게 (또는 프린트 헤드 어셈블리가 도 2a 및 도 2b의 예들에 따라서 구성된다면, 제1 프린트 헤드 유닛 (102a)에게) 노출되도록 한다. 상기 프린트 헤드 유닛은 제어 유닛 (300)으로부터의 지시에 따라, 상기 오브젝트의 표면의 구역 상에 제1 성분 (222)을 분사한다. 도 10b에서, 상기 오브젝트 (101)는 컨베이어 시스템 (302)에 의해서 상기 방향 (220)으로 움직이며, 그래서 상기 오브젝트 표면의 특정 구역이 제2 그룹의 프린트 헤드 유닛 (104)에게 (또는 제2 프린트 헤드 유닛 (104a)에게) 노출되도록 한다. 이 포인트에서, 상기 제어 유닛은 상기 제2 그룹의 프린트 헤드에게 상기 제1 성분을 받아들였던 구역 상에 제2 성분 (224)을 분사하도록 지시한다. 도 9c에서, 상기 제1 성분 및 제2 성분은 조합되며 그리고 제3 성분 (226)을 산출한다. 상기 제1 성분 및 제2 성분의 상기 조합은 믹싱 또는 화학정 반응일 수 있다. 그 믹싱은 제3 색상의 원하는 잉크를 생성하기 위해서 두 개의 상이한 색상들의 잉크를 믹싱하는 것일 수 있다.

이 셋업은 상기 제3 성분 (226)이 상기 바람직한 프린팅 시스템에 의해서 프린트될 수 없는 예에서 유리하다. 예를 들면, 그리고 제한하지 않으면서, 상기 제3 성분이 고체라면, 상기 제3 성분은 잉크젯 프린팅에서 분사될 수 없다. 상기 제1의 액체 성분 및 제2의 액체 성분은 그것들이 액체의 모습으로 프린트 헤드 유닛들에 의해서 상기 타겟 영역으로 전달된다면, 도 10a 내지 도 10c의 기술들에 따른 프린팅 프로세스 동안에 조합될 것이다. 그 타겟 영역 상에서, 액체 컴파운드들 사이에서의 조합이 발생하여 고체 성분을 형성할 것이다.

고체 성분은 극단적인 예이다. 실제로, 심지어는 특정 문턱값을 넘는 유체 점성을 가지는 원하는 액체 성분은 특정 프린트 헤드 유닛들에 의해서 전달될 수 없다 (많은 잉크젯 프린트 헤드 유닛들은, 예를 들면, 10-15 센티푸아즈 (centipoise) 사이의 점성을 가지는 액체들을 분사할 수 없다). 그러나, 원하는 성분의 컴포넌트 성분들이 상기 프린트 헤드 유닛들의 동작 문턱값 아래의 점성을 가진다면, 상기 컴포넌트 성분들은 연속적인 프린트 헤드 유닛들에 의해서 전달될 수 있으며 그리고 타겟 영역 상에서 믹스되어 더 큰 점성의 원하는 성분을 형성할 수 있다.

도 10a 내지 도 10c에서 설명된 성분들의 조합은, 도 11a 내지 도 11c에서 도시된 것과 같은 적어도 두 개의 프린팅 요소들 (226 및 228)을 가지는 단일의 프린트 헤드 유닛들 (102a)에 의해서 달성될 수 있을 것이다. 이 비-제한의 예에서, 제1 프린팅 요소 (226)는 제1 성분 (222)을 상기 오브젝트 (101) 표면의 특정 영역 상에 분사하며, 그리고 제2 프린팅 요소 (228)는 제2 성분 (224)을 상기 오브젝트 (101) 표면의 상기 특정 영역 상에 분사한다.

이제 도 12a 내지 도 12c를 참조하면, 이것들은 제1 성분 및 제2 성분이 동일한 그룹의 제1 프린팅 유닛 및 제2 프린팅 유닛에 의해 상기 오브젝트의 표면의 동일한 로케이션 상에 각각 분사되는 몇몇의 가능한 실시예들을 도시한 개략적인 도면들이며, 이는 상기 제1 성분 및 제2 성분의 조합에 의해서 형성된 제3 성분으로 상기 로케이션을 프린트하기 위한 것이다.

도 12a에서, 제1 프린트 헤드 유닛 (102a)은 상기 제어 유닛 (300)으로부터의 지시에 따라서 상기 오브젝트의 표면의 특정 구역 상에 제1 성분 (222)을 분사하며, 그러면서 상기 오브젝트는 이동의 축 주위로 참조번호 230의 방향으로 회전한다. 도 12b에서, 상기 오브젝트 (101)는 상기 방향 (230)으로 회전하며, 그리고 상기 제1 성분 (220)을 받아들였던 상기 구역은 제1 프린트 헤드 유닛 (102a)와 동일한 그룹에 속한 제2 프린트 헤드 유닛 (102b)에 근접하게 가져와진다. 이 포인트에서, 상기 제어 유닛은 이전에 상기 제1 성분 (222)을 받아들였던 상기 구역 상에 제2 성분 (224)을 분사하도록 상기 제2 프린트 헤드 유닛 (102b)에게 지시한다. 도 12c에서, 상기 제1 성분 및 제2 성분은 (예를 들면, 화학적인 반응 또는 믹싱에 의해서) 같이 조합되며 그리고 제3 성분 (226)을 산출한다. 상기에서처럼, 이 셋업은 상기 제3 성분 (226)이 상기 프린팅 시스템에 의해서 프린트될 수 없는 경우에 유리하다.

비록 도 10a - 도 10c, 도 11a - 11c, 그리고 도 12a - 도 12c의 예들이 두 개의 컴포넌트 성분들에 의해서 형성된 원하는 성분을 프린트하는 것에 관련되지만, 도 10a - 도 10c, 도 11a - 11c, 그리고 도 12a - 도 12c의 기술들은 셋 또는 그 이상의 컴포넌트 성분들에 의한 원하는 성분을 형성하기 위해서 또한 사용될 수 있다는 것에 유의해야 한다.

이제 도 13a 및 도 13b를 참조하면, 이 도면들은 상이한 그룹들에 속한 프린트 유닛들이 상기 이동 축 주위에 동일한 포지션에 위치하고, 그리고 바/컬럼 (bar/column)들 내에 조직되는 가능한 실시예들을 예시한 개략적인 도면들이다. 도 13a에서, 프린트 헤드 어셈블리의 사시도 모습이 도시된다. 도 13b에서, 상기 프린트 헤드 어셈블리의 측면 모습이 도시된다.

위에서 설명된 것처럼, 참조번호 102a, 102b 및 102c의 프린트 헤드 유닛들은 제1 그룹에 속하며, 참조번호 104a, 104b 및 104c의 프린트 헤드 유닛들은 제2 그룹에 속하며, 그리고 참조번호 106a, 106b 및 106c의 프린트 헤드 유닛들은 제3 그룹에 속한다. 도 13a 및 도 13b의 예들에서, 참조번호 102a, 104a 및 106a의 프린트 헤드 유닛들은 상기 이동 축 주위의 제1 각도 좌표 (angular coordinate)에 위치한다. 유사하게, 참조번호 102b, 104b 및 106b의 프린트 헤드 유닛들은 상기 이동 축 주위의 제2 각도 좌표에 위치한다. 더욱이, 참조번호 102c, 104c 및 106c의 프린트 헤드 유닛들은 상기 이동 축 주위의 제3 각도 좌표에 위치한다. 참조번호 102a, 104a 및 106a의 프린트 헤드 유닛들은 상기 이동 축에 실질적으로 평행한 컬럼을 형성한다 (참조번호 102b, 104b 및 106b의 프린트 헤드 유닛들, 그리고 참조번호 102c, 104c 및 106c의 프린트 헤드 유닛들도 마찬가지이다).

각 컬럼에서, 상기 프린팅 헤드들은 서로에게 연결되며 그리고 바 (bar)들을 형성한다. 프린팅 동안의 상기 프린트 헤드 유닛들의 로케이션은 성공적인 프린팅을 달성하기 위해서 중요하다. 상기 프린트 헤드 유닛들은 높은-해상도 프린팅을 위해서 높은 정밀도로 상기 이동 축을 따라서 서로에게 정렬되어야 한다. 그러므로, 상기 프린트 헤드 유닛들을 서로에 대해서 정렬하는 것은 상기 프린팅 프로세스의 중요한 부분이다. 상기 프린팅 헤드들을 바/컬럼들로 배치하도록 하는 것의 유리함은 프린팅 이전에 각 프린팅 헤드의 포지션을 개별적으로 조절하는 것보다는, 상기 이동 축을 따라서 상기 바/컬럼들의 포지션들을 조절한다는 사실에 있다. 각 바/컬럼의 포지션을 조절함으로써, 상기 바/컬럼을 구성하는 복수의 프린팅 헤드 유닛들의 포지션이 조절된다. 그래서, 일단 제1 바/컬럼의 포지션이 선택되면, 모든 다른 바/컬럼들은 상기 제1 바/컬럼과 단순하게 정렬되어야만 한다. 이것은 프린팅 이전에 상기 프린팅 헤드들의 로케이션의 정밀한 그리고 빠른 조절을 가능하게 한다.

비록 도 13a 및 도 13b의 임의 바의 후속의 프린트 헤드 유닛들이 서로에게 연결된 것으로 도시되지만, 이것은 반드시 그래야 하는 것은 아니다. 실제로, 바/컬럼은 적어도 두 개의 연속적인 프린트 헤드 유닛들 세트를 포함할 수 있으며, 이는 두 개의 연속적인 프린트 헤드 유닛들 사이의 빈 공간을 한정하기 위한 것이다.

도 14를 참조하면, 이 도면은 제어 유닛 (300)이 하나 또는 그 이상 유형의 입력 데이터에 따라서 상기 컨베이어 및 프린트 헤드 어셈블리를 제어하는 시스템 (200)의 실시예들 도시하는 블록 도면이다.

이 비-제한적 예에서의 상기 시스템 (200)은 제어 유닛 (300), 컨베이어 시스템 (302), 그리고 프린트 헤드 어셈블리 (100)를 포함하며, 이것들 모두는 위에서 설명되었다. 상기 프린트 헤드 어셈블리 (100)는 위에서 설명된 것과 같은 하나 또는 그 이상의 프라이밍 (204) 및/또는 큐어링 (202) 유닛들 또는 스테이션들을 포함할 수 있으며 또는 포함하지 않을 수 있다. 옵션으로, 상기 시스템 (200)은 상기 오브젝트(들)를 상기 컨베이어 시스템 (302)으로 로딩하고 그리고 일단 프린팅 (그리고 옵션으로 큐어링/드라잉 및/또는 프라이밍/선처리)이 완료되면 상기 오브젝트(들)를 상기 컨베이어 시스템 (302)으로부터 언로딩하도록 구성된 로더/언로더 유닛 (306)을 포함한다. 상기 제어 유닛 (300)은 상기 컨베이어 시스템 (302), 상기 프린트 헤드 어셈블리 (100), 그리고 (만일 존재한다면) 상기 로더/언로더 디바이스 (306)를 동작시켜서, 이 요소들 동작들의 원하는 시퀀스 (프린팅 패턴)를 생성하도록 하며, 이는 상기 오브젝트 (101) 상에 프린트된 이미지를 산출하기 위한 것이다.

옵션으로, 동작들의 상기 시퀀스는 외부 소스로부터 상기 제어 유닛 (300)으로 입력 데이터 (308)로서 전송된다. 상기 외부 소스는, 상기 오브젝트 상에 프린트될 이미지의 속성들 (예를 들면, 색상, 사이즈 등)을 기반으로 하여 동작들의 적합한 시퀀스를 계산하는 컴퓨터일 수 있다. 변형에서, 상기 제어 유닛 (300)은 상기 이미지를 프로세싱하고 그리고 동작의 원하는 시퀀스를 결정하도록 구성된 프로세서 (302a)를 포함한다. 이 경우에, 상기 입력 데이터 (308)는 프린트될 이미지를 나타내는 데이터이며, 상기 프로세서 (302a)는 동작들의 시퀀스를 결정하기 위해서 그 데이터를 사용한다.

변형에서, 상기 시스템 (200)은 거리 센서 (310) 그리고 정렬 센서 (312)를 포함한다. 상기 거리 센서 (310)는 적어도 하나의 프린트 헤드 유닛과 상기 오브젝트의 표면 사이의 거리를 감지하도록 구성된다. 상기 정렬 센서 (312)는 프린트 헤드 유닛들 (또는 존재한다면, 그런 유닛들의 바/컬럼들)이 상기 이동 축을 따라서 그리고/또는 상기 이동 축 주위로 서로에게 적절하게 정렬되었는가의 여부를 판별하도록 구성된다.

상기 제어 유닛 (300)은 상기 프린트 헤드 유닛들이 자신들의 적절한 포지션들에 있는가의 여부를 판별하고, 그리고 그것들을 움직이게 하는가 또는 아닌가를 판별하기 위해서 상기 거리 센서 (310) 및 정렬 센서 (312)로부터 데이터를 수신한다. 변형에서, 상기 제어 유닛 (300)은 상기 프린트 헤드 유닛들에게 프린팅이 시작하기 이전에 (상기 거리 센서 (310)로부터의 데이터에 따라서 상기 이동 축에 수직으로 그리고/또는 상기 정렬 센서 (312)로부터의 데이터에 따라서 상기 이동 축을 따라서 그리고/또는 주위에서) 자신들의 정렬된 포지션들로 이동할 것을 지시한다. 다른 변이에서, (상기에서 예시된 것처럼, 예를 들어, 상기 오브젝트의 횡단면 형상이 그 오브젝트의 길이를 따라서 변하거나 또는 상기 오브젝트의 횡단면의 원형이 아니라면) 상기 제어 유닛 (300)은 상기 프린트 헤드 유닛들에게 상기 프린팅 동안에 자신의 정렬된 포지션들로 이동할 것을 지시한다

상기 거리 센서 (300) 그리고 상기 정렬 센서 (312)는 타겟을 향하여 방사 (radiation) (예를 들면, 전자기적인, 광학적인, 음향적인)를 방출하고 그리고 그 타겟에 의해서 반사된/산란된 방사를 수신함에 의해서 동작할 수 있을 것이다. 상기 센서와 상기 타겟 사이의 거리를 판별하기 위해서, 상기 수신된 방사의 속성 (예를 들면, 방출 이후의 시간 주기, 위상, 강도 등)이 분석된다.

제1 변형에 따라서, 거리 센서 요소가 상기 프린트 헤드 유닛들 중 적어도 하나 위에 설치되며 그리고 방사를 오브젝트로 방출하고 그리고 그 오브젝트로부터의 방사를 수신하도록 구성된다. 제2 변형에 따라서, 상기 거리 센서는 프린트 헤드 유닛의 그리고 오브젝트의 표면의 포지션을 결정하고, 그리고 그 사이의 거리를 계산하는 외부 요소이다.

유사하게, 변형에서, 정렬 센서 (312)의 요소는 프린트 헤드 유닛 상에 설치되며 그리고 다른 프린트 헤드 유닛으로 방사를 방출하고 그 다른 프린트 헤드 유닛으로부터의 방사를 수신하도록 구성된다. 다른 변형에서 상기 정렬 센서 (312)는 외부 요소를 포함하며, 그 외부 요소는 두 개의 프린트 헤드 유닛들 (또는 그런 유닛들의 바/컬럼들)의 포지션을 판별하고 그리고 그것들 사이의 거리를 계산하도록 구성된다.

본 발명의 몇몇의 실시예들에서, 상기 거리 센서 및 정렬 센서는 존재하지 않으며, 그리고 프린팅 이전에 캘리브레이션 프로세스가 필요하다. 그 캘리브레이션 프로세스에서, 상기 어셈블리 (100)의 프린트 헤드 유닛들은 프린팅 이전에 자신들의 포지션들로 이동되며, 그리고 시범 프린팅이 수행된다. 시범 프린팅에서 프린트된 이미지는 사용자 또는 컴퓨터 (예를 들면, 외부 컴퓨터 또는 상기 제어 유닛 그 자체) 중 어느 하나에 의해서 분석되며, 그리고 상기 프린트 헤드 유닛들의 포지션들은 그에 따라서 수동이나 자동으로 조절된다. 일단 이 캘리브레이션 프로세스가 끝나면, 하나 또는 그 이상의 오브젝트들을 프린트하는 것이 발생할 수 있다.

도 15 내지 도 21은 몇몇의 가능한 실시예들에 따른 프린팅 시스템 (17)을 보여준다. 일반적으로, 도 15 내지 도 21에서 도시된 상기 프린팅 시스템 (17)은, 인접한 오브젝트들 사이에서 최소의 간극 (gap) (예를 들면, 약 2 mm 내지 100 mm)을 유지하면서도, 프린트될 오브젝트들 (101)의 계속적인 피드 (여기에서는 오브젝트들의 스트림으로 또한 언급됨)를 유지하고 처리하도록 구성된다.

도 15를 참조하면, 이 비-제한의 예에서 일반적으로 상기 프린팅 시스템 (17)은 폐쇄 루프 레인 (10) 그리고 엘리베이터 시스템 (27) 상에 상기 레인 (lane) (10)의 프린팅 구역 (12z)에 설치된 프린트 헤드 어셈블리 (100)를 포함한다. 상기 프린팅 시스템의 다른 부분들 (예를 들면, 프라이밍 유닛, 큐어링 유닛 등)은 간략함을 위해서 도시되지 않는다. 상기 레인 (10)은 보통은 원형의 레인이며; 이 비-제한의 예에서 실질적으로 타원형의 형상을 가진다. 상기 레인 (10)은 하나 또는 그 이상의 트랙들 (10r)을 포함하는 타원형의 링 형상의 플랫폼 (10p)에 의해서 구현될 수 있으며, 상기 트랙들 각각은 그 트랙 위에 설치되며 그 트랙 위에서의 슬라이딩 움직임을 위해서 구성된 복수의 슬라이딩 보드들 (22)을 가진다. 적어도 두 개의 슬라이딩 보드들 (22) 각각은 상이한 트랙 (10r) 상에 설치되며, 그 적어도 두 개의 슬라이딩 보드들은 상기 레인 (10)에 상대적으로 방사상으로 (radially) 정렬되어, 분리할 수 있는 플랫폼 (37)을 수납하고 캐리지 C_i 를 구현하며, 상기 캐리지는 프린트될 복수의 오브젝트들 (101)을 유지하고, 그리고 그 복수의 오브젝트들을 상기 프린팅 구역 (12z)으로 나아가게 하도록 구성된다. 이 비-제한적 예에서 상기 레인 (10)은 두 개의 트랙들 (10r)을 포함하며 그리고 트랙들 (10r) 상에 미끄러질 수 있게 설치된 상기 슬라이딩 보드들 (22)은 쌍으로 배열되며, 슬라이딩 보드들의 각 쌍의 각 슬라이딩 보드는 상이한 트랙 (10r) 상에 미끄러질 수 있게 설치되어, 탈착 가능 플랫폼 (37)을 슬라이딩 보드들 (22)의 상기 쌍들 중 각각의 하나에 부착시킴으로써 복수의 미끄러질 수 있는 캐리지들 C₁, C₂, C₃,… 이 구축되도록 한다.

타원형 레인 (10)을 구현하는 것은 타원형 트랙 상에서 원하는 계속적인 심리스 (seamless)한 움직임을 얻기 위해서 곡선 레일들에 연결된 똑바른 레일들을 이용하여 실행될 수 있을 것이다. 따라서, 상기 슬라이딩 보드들 (22)은 그 슬라이딩 보드들이 상기 레인 (10)의 곡선 섹션에 걸쳐서 평탄한 통행을 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 상기 레인 (10)의 프린팅 구역들 (12z)은 바람직하게는 상기 타원형 레인 (10)의 실질적으로 똑바른 부분들에 위치하며, 이는 상기 레인 (10)의 곡선 부분들 위에서는 얻기 힘든 높은 정밀도를 허용하는 프린팅 구역들을 고안하기 위한 것이다. 몇몇의 실시예들에서 곡선 형상 트랙들은 상기 트랙의 비선형/곡선 부분들이 필요로 하는 회전을 허용하기 위해서 고유한 베어링 시스템의 공차를 가진 활주부들을 구비한다. 이 공차는 선형의 프린팅 구역 (12z)을 위한 허용 가능한 오차를 초과하는 것이 보통이다. 상기 프린팅 선형 구역 (12z)에서, 허용된 견딜 수 있는 오차들은 몇 마이크론 범위 내에 있으며, 이는 높은 이미지 품질/해상도를 위해 1000 dpi보다 더 큰 해상도를 위한 높은 해상도 요구사항들로 인한 것이다. 그런 높은 해상도는 도트 라인들 사이에 25 마이크론을 필요로 하며, 이것은 상기 슬라이딩 보드들이, 필요한 ±5 마이크론의 견딜 수 있는 도트들 배치 포지션 오차를 통과하지 않을 X, Y, Z 축에서의 누적된 프린팅 묶음 오차 내에서 상기 프린팅 구역 (12z)을 통과하기 위해서 약 ±5 마이크론 도트 정밀도가 필요하다는 것을 의미한다.

상기 프린팅 헤드 어셈블리 (100)는 프린팅 헤드 유닛들 (35)의 어레이를 포함하며, 이것은 매트릭스 보드 (30)에 탈착 가능하게 부착되며 그리고 상기 레인 (10)의 트랙들 (10r)에 상대적으로 매트릭스 보드 상에 정렬된다. 상기 매트릭스 보드 (30)는 엘리베이터 시스템 (27)에 부착되며, 이 엘리베이터 시스템은 상기 프린팅 구역 (12z)에 접근하는 캐리지들 C₁, C₂, C₃,…에 의해서 유지된 상기 오브젝트들 (101)의 치수들에 따라서 상기 프린팅 헤드 유닛들 (35)의 프린팅 요소들의 높이를 조절하도록 구성된다.

이제 도 16a 및 도 16b를 참조하면, 프린트 헤드 어셈블리 (100)의 프린트 헤드 유닛들 (35)의 상기 어레이는 프린트 헤드 유닛들 (35)의 복수의 서브-어레이들 R₁, R₂, R₃,…을 포함할 수 있으며, 상기 서브 어레이들 R₁, R₂, R₃,…의 각각인 하나의 서브 어레이는 상기 프린팅 구역 (12z)에서 각각의 프린팅 경로 T₁, T₂, T₃,…를 한정하도록 구성된다. 도 16a 및 도 16b에서 도시된 것처럼, 상기 프린팅 경로들 T₁, T₂, T₃,…은, 예를 들면, 상기 레인 (10)의 트랙들 (10r)과 실질적으로 정렬된 프린팅 축 (38)을 따라서 한정된다. 이 방식에서, 프린팅 경로 T_j (j = 1, 2, 3, …)를 따라서 이동된 오브젝트들 (101)은 각 서브-어레이 R_j의 프린트 헤드들의 프린팅 요소들 (130) 아래로 통과된다.

복수의 오브젝트들 (101)과 함께 로딩 구역 (3061)에서 상기 레인 (10) 상으로 로딩되는 각 캐리지 C_i 는 상기 프린팅 시스템 (17)의 다양한 스테이지들 (예를 들면, 프라이밍 (204), 프린팅 (12z), 큐어링 (202) 그리고 검사 (16))을 통해서 앞으로 나가며, 그리고 그 후 언로드 구역 (306u)에서 상기 레인 (10)으로부터 제거되며, 그럼으로써 상기 다양한 캐리지들 C_i 의 움직임을 간섭하지 않으면서도 상기 레인에 진입하고 그리고 프린트된 이후에 그 레인을 떠나는 오브젝트들 (101)의 계속적인 스트림을 형성한다. 이 방식에서, 상기 폐쇄 루프 레인 (10)은 프린팅 구역 (12z)으로 오브젝트들 (101)과 함께 로딩된 캐리지들 C₁, C₂, C₃,…의 계속적인 피드를 제공하며, 그리고 각 캐리지 C_i (i = 1, 2, 3, …)의 포지션 및 속도에 대한 독립적인 제어는 상기 프린팅 구역 (12z) 내 인접한 캐리지들 C_i 사이에서 최소의 간극 (예를 들면, 약 1 cm)을 유지한다.

이 비-제한적 예에서 상기 프린트 헤드 어셈블리 (100)는 프린팅 헤드 유닛들 (35)의 10개의 서브-어레이들 R_j (j = 1, 2, 3, …, 10)을 포함하며, 각 서브-어레이 R_j 는 프린팅 헤드 유닛들 (35)의 두 개의 컬럼들 R_ja 및 R_jb (j = 1, 2, 3, …, 10)를 포함한다. 각 서브-어레이 R_j 의 컬럼들 R_ja 및 R_jb에서 상기 프린팅 헤드 유닛들 (35)은 상기 매트릭스 보드 (30)에 상대적으로 비스듬할 수 있으며, 그래서 하나의 컬럼 R_ja 의 프린팅 헤드 유닛들의 프린팅 요소들 (130)이 상기 서브-어레이 컬럼 중 다른 컬럼 R_jb 의 프린팅 헤드 유닛들의 프린팅 요소들 (130)에 인접하여 위치하도록 한다. 예를 들면, 그리고 제한하지 않으면서, 서브-어레이 R_j 내 두 인접한 프린트 헤드 유닛들 R_ja 및 R_jb 사이의 각도 α는 사용된 프린트 헤드 유닛들의 개수에 종속하여 보통 약 0 도 내지 180 도일 수 있다. 상기 엘리베이터 시스템 (27)은 상기 오브젝트들 (101)의 기하학적인 치수들, 예를 들면, 직경에 따라 상기 프린트 헤드 유닛들 (35)의 높이를 조절하도록 구성된다. 예를 들면, 몇몇의 가능한 실시예들에서, 약 50 mm의 직경을 가진 원통형 오브젝트들에 대해서 상기 프린팅 헤드들 (35)이 상기 프린팅 헤드들 (35)의 프린팅 요소들 (35) 아래에서 상기 오브젝트의 표면 상의 포인트들에서의 접선에 실질적으로 수직이 되도록, 상기 프린팅 헤드 어셈블리 (100)가 구성된다. 약 25 mm의 직경을 가진 원통형의 오브젝트들에 대해서, 프린팅 헤드들 사이의 각도들은 약 73도 내에 있으며 그리고 접선은 보존되지 않으며, 이것은 사실상 프린트 헤드들 (35)의 프린팅 요소들 (130) 그리고 그것들 밑에 위치한 상기 오브젝트들의 표면 사이의 작은 간극이라는 결과가 된다. 이 간극의 형성은, 상기 오브젝트의 각 속도 및/또는 선 속도 그리고 상기 프린팅 요소들 (130)과 상기 오브젝트들 (101)의 표면 사이에서 형성된 간극의 사이즈에 따라서 상기 프린팅 요소들 (130)을 통한 잉크의 각 발사의 시점을 주의 깊게 스케줄링함으로써 보상될 수 있을 것이다.

상기 프린트 헤드의 각도상 분배 (angular distribution)는 유리하며, 이는 영역 당 노즐들의 개수를 조밀하게 함으로써 그 분배가 프린팅 경로를 짧게 하기 때문에 (예를 들면, 약 50%만큼), 그리고 그 상기 프린팅 구역 (12z)을 짧게 한 결과이며, 그럼으로써 전체 트랙 길이가 실질적으로 짧아지도록 한다.

도 17은 몇몇의 가능한 실시예들에 따른 캐리지 C_i 의 구조를 도시한다. 이 비-제한의 예에서, 상기 캐리지 C_i 는 캐리지 C_i 의 길이를 따라서 이격하여 배치되어 설치된 회전 가능한 맨드릴 (mandrel)들 (33)의 배치를 포함한다. 더 상세하게는, 상기 회전 가능한 맨드릴들 (33)은 배치되어 회전 가능한 맨드릴들 (33)의 두 개의 정렬된 로우들 (rows) r1 및 r2를 형성하며, 이 경우 상이한 로우들에 속한 인접한 맨드릴들 (33a 및 33b)의 각 쌍은 공통의 도르래 (33p)에 기계적으로 연결되며, 그 도르래는 상기 탈착 가능한 플랫폼 (37)의 길이를 따라서 수직으로 부착된 지지 부재 (37s) 내에 회전 가능하게 설치된다. 상이한 로우들 r1 및 r2에 속한 인전합 맨드릴들 (33)의 각 쌍의 맨드릴들 (33a 및 33b)은 단일의 회전 가능한 샤프트에 기계적으로 연결되며, 상기 샤프트는 벨트 (33q)에 의해서 회전된다.

몇몇의 실시예들에서, 상기 회전 가능한 맨드릴들 배치 (arrangement)의 도르래들 (33p) 모두를 동시에 회전시키기 위해서 사용되며, 그래서 상기 캐리지 C_i 가 상기 프린팅 시스템 (17)의 프라이밍, 프린팅, 및/또는 큐어링 스테이지들 중 어느 하나에 진입할 때면 언제나 모든 맨드릴들 (33)이 동일한 속도에서 또는 동일한 포지션들 및 방향에서 제어 가능하게 동시에 회전될 수 있도록 한다. 맨드릴들 중 상이한 로우들 r1 및 r2에 속한 이전한 맨드릴들 (33a 및 33b)의 쌍들 사이의 간극은, 예를 들면, 약 30 mm의 최소의 바람직한 값으로 세팅될 수 있다. 상기 레인 (10) 상에 인접하여 위치한 캐리지들 사이의 작은 간극 (예를 들면, 약 1cm)을 적절하게 유지하고 그리고 상이한 로우들 r1 및 r2에 속한 맨드릴들 (33a 및 33b)의 쌍들 사이의 간극을 세팅함으로써 (예를 들면, 약 30mm, 85%보다 더 클 수 있는 효율의 결과가 된다), 상당한 효율이 얻어질 수 있다.

각 캐리지 C_i 의 다중의 맨드릴들 (33)을 처리하고 그리고 높은 프린팅 처리량을 얻기 위해서, 몇몇의 실시예들에서 모든 맨드릴들은 단일의 구동 유닛 (도시되지 않음)을 채택하여 0.5%보다 더 작은 속도 정밀도 공차로 회전된다. 따라서, 각 캐리지 C_i 는 단일의 회전 구동기 및 모터 (도시되지 않음)가 장착될 수 있으며, 이 경우에 상기 모터 샤프트는 동일한 벨트 (33q)를 이용하여 모든 맨드릴들을 구동한다. 몇몇의 실시예들에서 상기 맨드릴 (33)의 회전 속도는 상기 도르래들 (33p) 중 하나의 도르래의 회전을 모니터하도록 구성된 단일의 회전 인코더 (도시되지 않음)를 이용하여 모니터된다. 이 비-제한의 예에서, 맨드릴들 (33)의 각 로우 (r1 또는 r2)는 10개의 도르래들 (33p)을 포함하며, 각각의 도르래는 각각이 상이한 로우 r1 및 r1에 속한 두 개의 인접한 맨드릴들 (33a 및 33b)을 회전시키도록 구성되며, 그래서 상기 벨트 (33q)가 상기 10개의 도르래들을 동시에 회전시키도록 하며, 그리고 대응하여 상기 캐리지 C_i 의 20개의 맨드릴들 (33) 모두가 동일한 속도 및 방향에서 동시에 회전되도록 한다.

도 18은 몇몇의 가능한 실시예들에 따라 캐리지 C_i를 상기 레인 (10)에 연결시키는 것을 보여준다. 이 비-제한의 예에서 각 슬라이딩 보드 (22)는 네 개의 수평 휠들 (22w)을 포함하며, 이 경우에 휠들 (22w)의 두 개의 쌍들은 상기 슬라이딩 보드 (22)의 각 측면 상에 설치되며 그리고 휠들 (22w)의 각 쌍은 상기 트랙들 (10r)의 측면들을 따라서 형성된 측면 채널들 (22c)로 눌려진다. 상기 레인 (10)은 복수의 자석 요소들 (10m)을 더 포함할 수 있으며, 이 자석 요소들은 상기 레인을 따라서 설치되어 상기 캐리지 C_i 상에 설치된 선형 모터를 위한 자석 트랙 (세컨더리 모터 요소)을 형성한다. 각 탈착 가능 플랫폼 (37)의 바닥 측면 상에 설치되며 상기 캐리지의 전력 소스 (예를 들면, 배터리, 유도성 충전 및/또는 플렉시블 케이블)로부터 전력을 수신하는 선형 모터 코일 유닛 (29) (강제자 (forcer)/프라이머리 모터 요소)은 상기 레인 위로 상기 캐리지를 동원하기 (mobilizing) 위해서 사용된다. 상기 캐리지 C_i 의 바닥 측면에 부착된 인코더 유닛 (23r)은 상기 캐리지의 제어기 유닛에게 실시간의 캐리지 포지셔닝 신호를 제공하기 위해서 사용된다. 그래서 상기 제어 유닛 (300)이 상기 캐리지 C_i 의 포지셔닝에 대한 교정을 수행하는 것을 허용하기 위해서, 각 캐리지 C_i 는 적어도 하나의 선형 모터 코일 그리고 적어도 하나의 인코더를 포함한다

예를 들면, 그리고 한정하지 않으면서, 선형 모터들을 위해서 사용된 상기 자석 트랙 (10m)은 상기 레인 (10)의 똑바른 부분들 위의 직선들 내에, 그리고 상기 레인 (10)의 곡선 부분 내에서 작은 각도상 간극을 가지고 조직될 수 있을 것이다. 몇몇의 실시예들에서 이 작은 각도상 간극은 정밀한 캐리지 움직임들을 제공하기 위해서 모터 구동기에서 제공된 특별한 펌웨어 알고리즘에 의해서 지원된다. 상기 레인은 상기 채널 (23)의 측면 상의 판독가능 인코딩된 스케일 (23t)를 포함한다. 상기 인코더 스케일 (23t)은 전체 타원형 레인 (10)의 주변에 위치하는 것이 바람직하며, 그리고 각 캐리지 C_i 의 바닥 측면에 부착된 상기 엔코더 유닛 (23r)은 상기 레인 (10)을 따른 상기 캐리지 움직임에 대한 실시간 모니터링을 허용하기 위해서 상기 인코더 채널 (23)에 도입된다.

높은 해상도 인코딩은 약 1 마이크론의 정밀도로 포지션 루프들을 닫는 것을 허용한다. 예를 들면, 그리고 제한하지 않으면서, 상기 향상된 정밀도는 약 5 마이크론의 캐리지 로케이션 정밀도, 상기 프린팅 구역 (12z)에서 50 msec보다 더 작은 적소에 있는 (in-position) 시간 값들, 그리고 0.5%보다 더 작은 정밀도를 를 제공하기 위해서 사용될 수 있다.

도 19는 세 개의 상이한 캐리지들 C₁, C₂ 그리고 C₃ 에 의해서 운반된 복수의 오브젝트들 (101)의 표면들 상에 상기 프린트 헤드 어셈블리 (100)에 의한 동시 프린팅을 개략적으로 도시한다. 높은 프린팅 해상도들을 가능하게 하기 위해서, 상기 프린팅 구역 (12z) 내의 캐리지들 C_i 의 움직임은 매우 높은 정밀도로 수행되어야만 한다. 이 목적을 위해서, 몇몇의 실시예들에서, (미터 당 약 25 마이크론의) 높은 정밀도의 선형 로드 (rod) (44)가 상기 프린팅 구역 (12z)를 따라서 설치되며, 그리고 상기 프린팅 구역 (12z)에 진입하면 상기 선형 로드 (44)와 연동되는 적어도 두 개의 개방 베어링 활주부들 (28)이 각 캐리지 C_i 에 장착된다. 상기 베어링 활주부들 (28) 내부로의 상기 선형 로드 (44)의 수납을 용이하게 하기 위해서, 몇몇의 실시예들에서 상기 선형 로드 (44)에는, 상기 베어링 활주부들 (28)의 열린 구멍 (28b) (도 18에 도시됨) 내부로 상기 로드 (44)가 매끄럽게 삽입되도록 구성된 끝이 가늘어지는 말단 섹션들 (44t)이 장착된다. 개별 캐리지 제어 (각 캐리지 상의 구동기 및 인코더)의 조합은 상기 캐리지 C_i 가 상기 로드 (44) 상으로의 상기 베어링 (28)의 느리면서 매끄러운 슬라이딩을 수행하는 것을 가능하게 하기 위해 상기 끝이 가늘어진 진입 섹션 (44t)의 정확한 포지션에 대한 인식을 가능하게 하며, 그럼으로써 상기 베어링들 (28)에 대한 그리고 상기 로드 (44)에 대한 직접적인 손상을 방지한다. 상기 선형 로드 (44)로의 상기 캐리지의 연동은 모터 구동기 상의 그리고/또는 상기 캐리지의 제어기 내 특수한 펌웨어에 의해서 지원된다.

도 20은 캐리지들 C_i 에 제공된 맨드릴 배치의 더 가까운 모습을 제공한다. 몇몇의 실시예들에서, 상기 맨드릴들 (33)은 상기 시스템이 상기 맨드릴의 직경을 조절하는 것을 가능하게 하도록 구성되며, 이는 (즉, 단일의 맨드릴 유형을 사용하고 그리고 당 산업에서 보통 사용되는 것과 같은 맨드릴 교체를 필요로 하지 않으면서도) 상이한 직경들 및 길이들을 가진 오브젝트들 (101)로의 견고한 부착을 허용하기 위한 것이다. 이 목적을 위해서, 각 맨드릴 (33)은 복수의 연장된 표면들 (41a)로부터 구축될 수 있으며, 이 경우에 각 맨드릴 (33)의 상기 연장된 표면들 (41a)은, 상기 맨드릴 (33)의 회전의 축에 상대적인 상기 연장된 표면 (41a)의 방사상 이동에 영향을 주도록 구성된 지레 메커니즘 (41v)에 연결된다. 상기 지레 메커니즘 (41v)은 상기 맨드릴 (33)의 중앙 샤프트 (41r) 길이의 제어 가능한 조절을 용이하게 하도록 구성된 장력 스프링 (41s)을 사용할 수 있으며, 그래서 상기 중앙 샤프트 (41r)의 길이를 연장하거나 줄어들게 하는 것이 각각 상기 맨드릴 (33)의 상기 연장된 표면들 (41a)의 내부의 (즉, 맨드릴 직경의 증가) 방사상 움직임 또는 외부의 (맨드릴 직경의 감소) 방사상 움직임을 초래하도록 한다. 예를 들면, 그리고 제한하지 않으면서, 25 mm 맨드릴의 외부 직경을 조절하여 50 mm의 내부 직경을 가지는 오브젝트 (101)에 맞도록 한다. 오브젝트들의 상이한 묶음들이 (예를 들면, 생산 라인으로부터) 상기 프린팅 시스템 내부로 도입되고 그리고 라인 위로 상기 맨드릴들을 변경하기 위해서 필요한 셋업 타임이 생산 효율에 영향을 끼칠 때에 이런 유형의 조절이 필요하다. 따라서, 본 발명에서의 조절 가능한 맨드릴 셋업을 사용함으로써 생산 효율이 크게 향상되며, 이는 상이한 크기들/치수들의 오브젝트들에 맞추기 위해서 모든 맨드릴들의 치수들/크기가 제어 유닛에 의해서 디지털 방식으로 제어되기 때문이다.

몇몇의 실시예들에서, 상기 맨드릴들 (33)의 길이들은 상기 오브젝트들 (101)의 기하학적인 치수들에 따라서 또한 제어 가능하게 조절될 수 있다. 예를 들면, 그리고 제한하지 않으면서, 각 맨드릴 (38)은 그 맨드릴에 인가된 예비하중 (preload)에 의해서 팽창되고, 그리고 상기 맨드릴 (33)의 길이에 도달할 때는 언제나, 즉, 중앙 샤프트 (41r) 연장이 상기 오브젝트 (101)의 내부 공간의 길이에 도달할 때에는 언제나 중단되도록 구성될 수 있다. 상기 맨드릴 연장 메커니즘은 로드/언로드 목적을 위해서 상기 예비하중보다 더 높은 압력을 인가함으로써 수축될 수 있다. 따라서, 각 캐리지는 압력에 의해서 활성화되는 단일의 유닛을 이용하여 20개 맨드릴들 (33)을 제어 가능하게 팽창시키고/수축시키도록 구성될 수 있다. 그러나, 디지털 프린팅이 프린트되고 있는 오브젝트의 표면과 완전한 접촉을 필요로 하지 않는 것이 보통이기 때문에, 맨드릴 길이 조절은 필수적으로 요청되는 것은 아니다. 따라서, 상기 오브젝트들 (101)의 부분적인 길이 위로 상기 맨드릴들 (33)에 의한 기계적인 지지를 제공하는 것은 대개의 경우들에 있어서 충분할 것이다.

도 21a 내지 도 21c는 프린팅 시스템 (17)에서 사용될 수 있는 가능한 제어 방식을 보여준다. 상기 제어 유닛 (300)의 태스크들 중 하나는 프린트 헤드 어셈블리 (100) 하에서 각 맨드릴로부터의 프린트 헤드 데이터 분사 신호들을 동기시키거나 (도 21b에서 예시됨) 또는 상기 캐리지를 각 캐리지 C_i 상의 제어기/구동기에 의해서 행해진 엄격한 제어와 정렬시키기 위한 상기 캐리지의 속도를 조절하는 것이며, 이는 모든 프린트 헤드 유닛들 및 캐리지들 움직임 그리고/또는 회전을 위한 가상 신호를 조절하기 위한 것이다 (도 21c에서 도시됨). 이 목적을 위해서, 상기 제어 유닛 (300)은 상기 프린트 구역 (12z) 내 각 캐리지 C_i 의 위치에 따라서 상기 프린트 헤드들에 인가된 잉크 분사 데이터를 동기시키도록 구성되며, 그러면서 동시에 여러 캐리지들 C_i 가 상기 프린팅 구역 내부에서 나아가고 있으며 그리고 그것들의 맨드릴들 (33)이 프린팅 헤드 어레이들 하에서 회전하고 있다.

도 21a는 프린팅 시스템 (17)에서 사용 가능한 일반적인 제어 방식을 보여주며, 이 경우에 상기 제어 유닛 (300)은 자신의 캐리지 포지션 데이터 그리고 맨드릴 각도상 포지션 (방위, 즉, 회전 인코더를 이용하여) 데이터를 수신하기 위해서 상기 캐리지들 C_i 중 하나의 캐리지와 통신하도록 구성되며, 그리고 각 프린팅 헤드의 노즐들 아래에 위치한 오브젝트들 (101)을 가지는 프린팅 헤드들 (35) 중 각 하나의 프린트 헤드를 동작시키기 위해서 상기 프린트 헤드 어셈블리 (100)에 공급된 잉크 분사 데이터 (56d)를 생성하도록 구성된다.

도 21a는 상기 제어 유닛 (300)과 상기 캐리지들 C_i 사이의 통신을 위한 가능한 접근 방식들을 보여준다. 하나의 가능한 접근 방식은 레인 (10) 상의 연속 캐리지들 C_i 의 각 쌍을 전기적으로 (그리고 공기 작용에 의해서) 연결시키기 위해, 예를 들면, 플렉시블 케이블 (도시되지 않음)을 이용하여 상기 레인 (10) 상에서 움직이는 복수의 캐리지들 C_i 사이에 직렬 연결을 설립하는 것이다. 이 접근 방식에서, 상기 캐리지/맨드릴, 전기적인 공급, 포지션 데이터, 그리고 다른 움직임 및 제어 데이터는 상기 캐리지들 C_i 의 직렬 연결을 따라서 직렬로 전달된다. 그런 직렬 통신 접속을 통해서, 예를 들면, 어떤 적합한 직렬 통신 프로토콜 (예를 들면, Ethercat, Etheret 등)을 이용하여 데이터 통신이 수행될 수 있을 것이다. 가능한 실시예들에서, 상기 캐리지 C_i 그리고 상기 제어 유닛 (300) 사이의 전기적인 연결은 전기적인 슬립 링 (slip ring)을 이용하여 그리고/또는 무선으로 설립될 수 있다 (예를 들면, 데이터 통신을 위한 블루투스, IR, RF, 및 유사한 것 그리고/또는 유도성 충전과 같은 무선 전력 공급 방식).

대안의 접근 방식은 직접 연결을 설립하는 것일 수 있으며, 이는 상기 제어 유닛 (300) 및 파워 서플라이 (도시되지 않음) 유닛들 그리고 상기 레인 (10) 상의 캐리지들 C_i 사이의 성형 연결 (파선의 화살표 라인들로 도시됨)로도 불린다. 캐리지들 C_i 와의 그런 직접 연결은 전기적인 슬립 링 (slip ring)을 이용하여 그리고/또는 무선으로 설립될 수 있다 (예를 들면, 데이터 통신을 위한 블루투스, IR, RF, 및 유사한 것 그리고/또는 유도성 충전과 같은 무선 전력 공급 방식).

스위칭 유닛 (56s)은 프린팅 구역 (12z)을 가로질러 상기 캐리지들 C_i 위에서 각자의 프린트 헤드 유닛들 (35)로의 각 캐리지 C_i 의 프린팅 신호 스위칭을 수행하기 위해서 상기 제어 유닛 (300)에서 사용될 수 있다. 상기 스위칭 유닛 (56s)은 모든 캐리지들 C_i 로부터의 모든 프린팅 신호들을 수신하고 그리고 관련된 프린트 헤드들에 관한 캐리지들 C_i 의 포지션을 기초로 하여 상기 수신된 프린팅 신호들 중 각 하나를 스위치하도록 구성될 수 있다.

도 21a는 제어 유닛 (300)이 캐리지들 C_i 중 하나의 캐리지 위에 위치하는, 이 비-제한의 예에서 상기 제1 캐리지 C_i 상에 위치한 가능한 구현을 또한 도시한다. 각 캐리지 C_i 는 상기 레인 (10) 위에서의 상기 캐리지의 속도, 상기 맨드릴 (33)의 회전, 상기 제어 유닛 (300)과의 데이터 통신, 그리고 상기 레인 (10)을 따라 상이한 스테이션들 (예를 들면, 프라이밍, 큐어링, 검사, 로딩 등) 동안에 요청된 상기 캐리지의 다른 태스크들 및 기능성을 수행하는 것을 제어하도록 구성된 제어기 (도시되지 않음)를 또한 포함할 수 있다. 도 21a는 상기 캐리지의 속도를 제어하기 위해서 각 캐리지 C_i에서 사용 가능한 예시적인 제어 방식을 더 보여준다. 이 제어 방식에서, 상기 제어 유닛 (300)으로부터 수신한 속도 제어 데이터에 따라서 전기 모터 (52)를 동작시키기 위해서 구동기 유닛 (51)이 사용되며, 그리고 상기 모터에 결합된, 그리고/또는 모터에 연관된 회전 요소에 결합된 인코더 (53)는 상기 캐리지 C_i 의 현재 속도/포지션을 나타내는 데이터를 획득하기 위해서 사용되며 그리고 그 데이터를 상기 구동기 유닛으로 거꾸로 피드하여, 폐 루프 로컬 제어를 설립한다.

상기 제어 유닛 (300)은 상기 캐리지 C_i 의 독립적인 제어를 구현하도록 구성될 수 있으며, 타원형 레인 (10) 위에서 수행된 프린팅 프로세스의 상이한 스테이지들 (예를 들면, 플라즈마 처리, UV, 검사, 프린팅, 로딩/업로딩)에서 캐리지 움직임 및 맨드릴 회전 속도들을 모니터링하고 관리하는 것, 그리고 옵션으로는 그것의 완전한 중단을 필요로 하는 것이 일반적이다. 예를 들면, 그리고 제한하지 않으면서, 상기 제어 유닛 (300)은 한 캐리지의 맨드릴들 (33) 상에서 복수의 오브젝트들 (101)의 로딩/언로딩을 수행하고, 동시에 상기 프린팅 구역 (12z)을 통해서 높은 속도로 다른 캐리지를 나아가게 하도록 구성될 수 있으며, 그러면서도 캐리지에 의해서 운반된 복수의 오브젝트들 (101)의 외부 표면들 위로 원하는 패턴들을 프린트하면서, 그리고 UV 큐어링 프로세스 하에서 또 다른 캐리지의 맨드릴들을 동시에 앞으로 나가게 하면서 느리게 회전시킨다. 상기 제어 유닛 (300)은 상기 프린팅 구역 (12z)을 가로지르는 상기 캐리지들 C_i 의 맨드릴 회전 및 캐리지 움직임의 높은 정밀도를 보장하도록 더 구성되어, 예를 들면, 약 1200 dpi의 높은 프린트 해상도를 위해 약 5 마이크론의 진보한 정밀도를 유지하도록 한다.

몇몇의 가능한 실시예들에서 각 왜건에는 두 개의 구동기 유닛들 (51), 두 개의 모터들 (52) (즉, 선형 캐리지 움직임 모터 및 맨드릴 회전 모터), 그리고 독립적인 실시간 모션 시스템으로 동작하도록 구성된 하나 또는 그 이상의 고해상도 포지션 인코더들 (53) (즉, 선형 인코더 및 회전 인코더)이 장착된다. 상기 구동기들 중 각각의 하나는 선형 또는 회전 축 움직임을 수행하도록 구성되며, 이 경우 일반적인 제어 방식에 따른 캐리지 선형 진전 및 캐리지 당 (다른 모델들에서는 맨드릴 당) 맨드릴들 회전은 실시간으로 높은 정밀도를 달성하기 위해서 최적화된다. 따라서, 각 캐리지는 상기 오브젝트들의 선형 및 회전 움직임 둘 모두에 영향을 끼칠 수 있다.

도 21b 및 도 21c는 상기 프린트 헤드 어셈블리 (100)의 프린트 헤드 유닛들 (35) 그리고 캐리지들 C_i 사이에서 동기화를 달성하기 위해서 사용 가능한 제어 방식을 개략적으로 도시한 블록 도면들이다. 도 21b는 다중 신호 동기화 접근 방식을 보여주며, 이 경우에 각 캐리지 C_i 로부터의 포지션 (캐리지의 선형 및/또는 맨드릴들의 각도) 데이터는 제어 유닛 (300)이 수신하고 프로세싱한다. 상기 제어 유닛 (300)은 포지션 데이터를 프로세싱하고, 어느 캐리지 C_i 가 각 프린트 헤드 유닛 (35) 아래에 있는지를 정확하게 판별하고, 그리고 그에 따라서 상기 프린트 헤드 유닛들 (35)의 활성화를 위한 제어 신호들을 생성한다. 상기 제어 신호들은 전기적인 슬립 링 메커니즘 (55) (또는 어떤 다른 적합한 회전 케이블 가이드)를 통해서 상기 프린트 헤드 어셈블리 (100)로 배달된다. 이 구성에서 각 캐리지 C_i 는 상기 레인 (10) 상에서의 자신의 속도 및 포지션에 관하여 독립적으로 제어된다.

도 21b는 모든 캐리지 C_i 의 맨드릴 회전들, 속도 그리고 포지션을 상기 프린트 헤드 어셈블리 (100)의 프린트 헤드 유닛들 (35)과 동기시키는 단일의 가상 동기화 신호를 이용하는 다른 접근 방식을 보여준다. 이 실시예에서, 상기 제어 유닛 (300)은 캐리지들 C_i 에게 가상 펄스를 제공하도록 구성되며, 상기 캐리지들은 상기 가상 펄스를 수신하고 그리고 그에 따라서 정렬된다. 일단 상기 가상 펄스와 정렬되면, 요청된 회전 및 필요한 회전 사이의 동기화가 달성된다. 그런 동기화 하에서 상기 제어기는 프린트 헤드 유닛들의 분사 및 프린팅을 개시하기 위해서 그 가상 신호를 사용할 수 있다.

가능한 실시예에서, 상기 전기적인 슬립 링 메커니즘 (55)은 상기 타원형 레인 (10)의 중간 부분에 설치되며, 그리고 상기 캐리지들 C_i 는 상기 전기적인 슬립 링 메커니즘 (55)에 전기적으로 결합된 (상기 캐리지들 사이에 있는) 플렉시블 케이블들을 경유하여 상기 프린트 헤드 어셈블리에 전기적으로 링크된다. 상기 전기적인 슬립 링 메커니즘 (55)은 상기 캐리지들 C_i 로부터 상기 제어 유닛 (300)의 스위칭 유닛 (56s)으로 상기 신호들을 전달하도록 구성될 수 있으며, 상기 제어 유닛은 상기 프린팅 구역 (12z)을 가로질러 각각의 캐리지들 C_i 에 의해서 유지된 상기 오브젝트들 상에서의 프린팅을 위해서 상기 프린팅 헤드들 (35)을 동작시키기 위해 제어 신호들을 생성한다. 다른 가능한 시나리오들에서, 상기 프린팅 구역 (12z) 내에서의 캐리지들 C_i 은 하나의 가상 펄스에 동기되어 동기된 파이어 펄스를 상기 프린트 헤드 유닛들 (35)로 생성하며, 그럼으로써 동시에 상이한 캐리지들 C_i 에 의해 운반된 상이한 복수의 튜브들 상에 단일의 프린트 헤드 프린팅을 가능하게 한다.

이런 설계를 이용하여, 상기 프린팅 시스템은 상기 오브젝트들 (101)의 길이가 프린트 헤드의 길이보다 더 큰 경우에 프린팅 헤드 활용의 높은 효율성을 유지할 수 있으며, 그리고 두 개의 상이한 오브젝트들 (101) 상에 단일 프린트 헤드가 동시에 프린트하고 있는 경우에 높은 프린팅 효율을 유지시킬 수 있다. 상기 프린트 헤드들 (35)은 3D 프린팅 터널 모습을 형성하기 위해서 조직될 수 있다.

여기에서 설명된 기술들을 기반으로 하는 프린팅 시스템 구현은, 예를 들면, 시간 당 5,000 내지 50,000 개의 오브젝트들 사이의 높은 처리량 범위에 도달하도록 설계될 수 있지만, 그것들로 제한되지는 않는다. 몇몇의 실시예들에서, 프린트 헤드 어셈블리에 의해서 프린팅 구역을 가로질러 복수의 오브젝트들 상에 동시에 프린트하기 위한 능력은 프린팅 헤드들의 80% (효율)를 넘는 활용을 산출할 수 있다.

위에서 설명된 프린팅 시스템의 기능들은 컴퓨터-기반의 제어 시스템에 의해서 실행되는 명령어들을 통해서 제어될 수 있을 것이다. 위에서 설명된 실시예들과 함께 사용하기에 적합한 제어 시스템은, 예를 들면, 통신 버스에 연결된 하나 또는 그 이상의 프로세서들 (302a), 하나 또는 그 이상의 휘발성 메모리들 (56m) (예를 들면, 랜덤 엑세스 메모리 - RAM) 또는 비-휘발성 메모리들 (예를 들면, 플래시 메모리)을 포함할 수 있다. 컴퓨터 시스템으로 로딩될 데이터, 컴퓨터 프로그램들 또는 다른 명령어들을 저장하기 위해서 세컨더리 메모리 (예를 들면, 하드디스크 드라이브, 탈부착가능 저장 드라이브, 및/또는 EPROM, PROM 또는 플래시 메모리와 같은 탈부착 가능 메모리 칩)이 사용될 수 있다.

예를 들면, 컴퓨터 프로그램들 (예를 들면, 컴퓨터 제어 로직)은 상기 제어 시스템의 하나 또는 그 이상의 프로세서들에 의한 실행을 위해서 상기 세컨더리 메모리로부터 메인 메모리로 로딩될 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 컴퓨터 프로그램들은 통신 인터페이스를 경유하여 수신될 수 있다. 그런 컴퓨터 프로그램들은 실행될 때에 상기 컴퓨터 시스템이 여기에서 설명된 본 발명의 특정 특징들을 수행하는 것을 가능하게 한다. 특히, 상기 컴퓨터 프로그램들은 실행될 때에 제어 프로세서가 본 발명의 특징들을 수행하고 그리고/또는 수행을 하도록 하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 그런 컴퓨터 프로그램들은 상기 컴퓨터 시스템의 제어기들을 구현할 수 있다.

위에서 설명되고 연관된 도면들에서 도시된 것처럼, 본 발명은 프린팅 구역을 통해서 연속하여 스트림되는 복수의 오브젝트들 상에 동시의 프린팅을 하기 위한 프린팅 시스템, 그리고 관련된 방법을 제공한다. 본 발명이 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자들이 특히 전술한 교시들을 참조하여 수정들을 할 것이기 때문에, 본 발명의 특별한 실시예들이 설명되었지만, 본 발명은 그것들로 제한되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 본 발명이 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자들이 이해할 것처럼, 상기에서 설명된 교시들 중 하나보다 많은 기술을 채택하여 본 발명은 아주 다양한 방식들로 수행될 수 있으며, 그것들 모두는 본 발명의 범위를 초과하지 않는다.

Claims (25)

1. 오브젝트들의 적어도 하나의 스트림을 운반하도록 구성된 지지 플랫폼으로서, 상기 지지 플랫폼은:
   레인 (lane)에 연결된 적어도 하나의 슬라이딩 보드;
   상기 적어도 하나의 슬라이딩 보드에 연결된 맨드릴(mandrel)들의 적어도 하나의 어레이로, 상기 맨드릴들 각각은 자신 위에 상기 오브젝트들 중 하나를 유지하도록 구성된, 맨드릴들의 적어도 하나의 어레이; 그리고
   맨드릴들의 적어도 하나의 어레이에 의해 유지된 오브젝트들의 표면 영역들에 상기 레인을 따라 적어도 하나의 처리 프로세스를 적용하기 위해 상기 적어도 하나의 슬라이딩 보드를 상기 레인을 따라 제어 가능하게 이동시키도록 구성되어 사용할 수 있는 동원 (mobilizing) 메커니즘을 포함하는, 지지 플랫폼.
2. 제1항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 처리 프로세스는:
   프린팅, 검사, 큐어링 (curing), 드라잉 (drying), 먼지 제거, 코팅, 이온화, 및 프라이밍 (priming) 중 적어도 하나인, 지지 플랫폼.
3. 제1항에 있어서,
   상기 동원 메커니즘은,
   상기 레인의 적어도 하나의 곡선 섹션에 걸쳐 상기 적어도 하나의 슬라이딩 보드의 평탄하며 연속적인 이동을 가능하게 하도록 구성되어 사용할 수 있는, 지지 플랫폼.
4. 제1항에 있어서,
   상기 동원 메커니즘은,
   상기 레인 내에 제공된 자석 요소들과 자기적으로 결합하며 그리고 상기 레인에 걸친 상기 적어도 하나의 슬라이딩 보드의 제어 가능한 이동을 허용하도록 구성되어 사용할 수 있는 선형 모터 요소를 포함하는, 지지 플랫폼.
5. 제1항에 있어서,
   상기 맨드릴들은 상기 오브젝트들을 회전시키도록 구성된, 지지 플랫폼.
6. 제1항에 있어서,
   맨드릴들의 상기 적어도 하나의 어레이 중의 각 맨드릴은 자신 위에 상기 오브젝트들 중 하나를 유지하기 위해 자신의 횡단면 치수를 변경하도록 구성되어 사용할 수 있는, 지지 플랫폼.
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 레인을 따라 상기 적어도 하나의 슬라이딩 보드를 이동시키기 위해 상기 동원 메커니즘을 가동시키도록 구성되어 사용할 수 있는 제어 유닛을 포함하는, 지지 플랫폼.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제어 유닛은, 오브젝트들의 적어도 하나의 스트림을 맨드릴들의 적어도 하나의 어레이 상으로 로딩하기 위한 로딩 구역으로 상기 적어도 하나의 슬라이딩 보드를 이동시키도록 구성되어 사용할 수 있는, 지지 플랫폼.
9. 제7항에 있어서,
   상기 제어 유닛은, 상기 적어도 하나의 처리 프로세스를 상기 오브젝트들의 표면 영역들에 적용한 이후에 오브젝트들의 적어도 하나의 스트림을 맨드릴들의 적어도 하나의 어레이로부터 언로딩하기 위해 상기 적어도 하나의 슬라이딩 보드를 언로딩 구역으로 이동시키도록 구성되어 사용할 수 있는, 지지 플랫폼.
10. 제7항에 있어서,
    상기 제어 유닛은,
    상기 지지 플랫폼의 위치, 상기 지지 플랫폼의 속도, 상기 지지 플랫폼의 맨드릴들의 적어도 하나의 어레이 중의 맨드릴들의 각도상 위치, 상기 지지 플랫폼의 맨드릴들의 적어도 하나의 어레이 중의 맨드릴들의 각 속도 (angular velocity) 중 적어도 하나와 연관된 데이터, 그리고 움직일 수 있게 상기 레인에 연결된 적어도 하나의 다른 지지 플랫폼과 연관된 데이터를 전달하도록 구성되어 사용할 수 있는, 지지 플랫폼.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제어 유닛은,
    상기 지지 플랫폼의 속도, 상기 레인 상 상기 지지 플랫폼의 위치, 상기 지지 플랫폼의 맨드릴들의 적어도 하나의 어레이 중의 맨드릴들의 각 (angular) 회전 속도, 상기 맨드릴들의 적어도 하나의 어레이 중의 맨드릴들의 각도상 위치 중 적어도 하나를 상기 전달된 데이터에 기초하여, 제어하도록 구성되어 사용할 수 있는, 지지 플랫폼.
12. 제7항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 맨드릴들의 적어도 하나의 어레이 중의 맨드릴들의 회전을 동일한 각 속도 및 회전 방향으로 작동시키며, 또는 상기 맨드릴들에 의해 유지된 오브젝트들을 실질적으로 동일한 위치에 배치하도록 구성되어 사용할 수 있는, 지지 플랫폼.
13. 제7항에 있어서,
    상기 제어 유닛은,
    상기 오브젝트들의 내부 부분들에 접촉하고 그것들을 맨드릴 위에서 유지하기 위해, 맨드릴들의 상기 적어도 하나의 어레이 중의 맨드릴들의 횡단면 치수들을 조절하도록 구성되어 사용할 수 있는, 지지 플랫폼.
14. 제1항에 있어서,
    각 맨드릴은,
    상기 맨드릴의 중심 축 주위에 배치된 이격하여-위치하는 요소들의 원형 어레이 그리고
    상기 요소들을 상기 중심 축을 향하여 그리고 중심 축으로부터 멀리 이동시키기 위해 사용할 수 있는 메커니즘을 포함하는, 지지 플랫폼.
15. 제1항에 있어서,
    상기 맨드릴들의 적어도 하나의 어레이 중의 맨드릴들은 상기 레인의 적어도 한 섹션에 실질적으로 수직인 두 개의 병렬 로우 (row)들을 형성하는, 지지 플랫폼.
16. 제15항에 있어서,
    상기 두 개의 병렬 로우들 중 상이한 로우들에 속한, 인접하게 배치된 맨드릴들의 각 쌍은 동일한 평면 내에 정렬되며 그리고 그 안에서 상반된 방향들로 확장하는, 지지 플랫폼.
17. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    맨드릴들의 상기 두 개의 병렬 로우들 중 상이한 로우들에 속한, 인접하게 배치된 맨드릴들의 각 쌍은 서로 기계적으로 연결된, 지지 플랫폼.
18. 복수의 오브젝트들의 외부 표면 영역들을 처리하는 방법으로, 상기 방법은:
    움직일 수 있게 레인에 연결된 적어도 하나의 슬라이딩 보드, 상기 적어도 하나의 슬라이딩 보드에 연결된 맨드릴들의 적어도 하나의 어레이를 포함하는 적어도 하나의 지지 플랫폼을 제공하는 단계로, 맨드릴들의 상기 적어도 하나의 어레이 내 각 맨드릴은 자신 위에 상기 오브젝트들 중 하나를 유지하도록 구성된, 제공 단계;
    상기 적어도 하나의 슬라이딩 보드를 상기 레인을 따라 로딩 구역으로 이동시키고 그리고 오브젝트들의 적어도 하나의 스트림을 그 로링 구역 상으로 로딩하는 단계; 그리고
    상기 적어도 하나의 슬라이딩 보드를 상기 레인을 따라서 이동시키고 그리고 하나 이상의 처리 구역들 내 오브젝트들의 상기 적어도 하나의 스트림의 외부 표면 영역들에 적어도 하나의 처리 프로세스를 적용하는 단계를 포함하는, 방법.
19. 제18항에 있어서,
    오브젝트들의 상기 적어도 하나의 스트림을 로딩하거나 언로딩하는 것은 맨드릴들의 상기 적어도 하나의 어레이 중의 맨드릴들의 횡단면 치수를 변경하는 것을 포함하는, 방법.
20. 제18항에 있어서,
    오브젝트들의 적어도 하나의 스트림을 로딩하는 단계는 상기 오브젝트들의 방위를 조절하는 단계를 포함하는, 방법.
21. 제18항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 처리 프로세스를 적용하는 단계는 오브젝트들의 적어도 하나의 스트림을 회전시키는 단계를 포함하는, 방법.
22. 제18항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 지지 플랫폼 그리고 상기 레인에 움직일 수 있게 연결된 적어도 하나의 다른 플랫폼 사이에서 데이터를 전달하는 단계, 그리고 상기 데이터에 기초하여 상기 적어도 하나의 지지 플랫폼의 위치 및 각 속도 중 적어도 하나를 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
23. 제18항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 지지 플랫폼 그리고 제어 유닛 사이에서 데이터를 전달하여, 맨드릴들의 상기 적어도 하나의 어레이 중의 맨드릴들의 회전 속도 및 각도상 위치 중 적어도 하나를 상기 데이터에 기초하여 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
24. 제18항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 처리 프로세스를 적용하면서 상기 적어도 하나의 지지 플랫폼의 연속적인 선형 이동 또는 계단식 선형 이동 중 어느 하나를 수행하는 단계를 포함하는, 방법.
25. 오브젝트들의 적어도 하나의 스트림을 운반하도록 구성된 지지 플랫폼으로서, 상기 지지 플랫폼은:
    상기 지지 플랫폼에 연결된 맨드릴들의 적어도 두 개의 병렬 어레이들로, 상기 맨드릴들 각각은 그 위에 상기 오브젝트들 중 하나를 유지하도록 구성된, 적어도 두 개의 병렬 어레이들; 그리고
    맨드릴들의 상기 적어도 두 개의 병렬 어레이들 중 맨드릴들에 의해 유지된 둘 이상의 오브젝트들의 표면 영역들에 처리 프로세스를 동시에 적용하기 위해 레인을 따라 상기 지지 플랫폼을 이동하게 하도록 구성된 동원 메커니즘을 포함하는, 지지 플랫폼.

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