專利名稱：用于數(shù)字打印機的雙托架結(jié)構(gòu)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于在數(shù)字打印機中定位托架組件的系統(tǒng)。具體而言， 本發(fā)明涉及允許對打印托架及應用托架進4亍獨立定位的系統(tǒng)。
背景技術：
噴墨打印
打印是將信息傳達至公眾成員的一種最普及的方式。使用點矩陣打 印機的數(shù)字打印允許迅速打印存儲在諸如個人電腦的計算裝置上的文 本及圖形。這些打印方法允許以較經(jīng)濟的價格將思想及概念迅速轉(zhuǎn)化為 打印制品而不會浪費時間并專門制造諸如平版的中間打印版。數(shù)字打印 方法的發(fā)展已經(jīng)使得即使在家庭環(huán)境下普通人也可較經(jīng)濟的實現(xiàn)打 印。
常規(guī)點矩陣打印方法通常涉及使用打印頭，例如，具有多個打印元 件(例如，噴墨嘴)的噴墨打印頭。打印元件從打印頭向諸如紙或塑料 的打印介質(zhì)傳輸諸如墨水或樹脂的打印材料。打印可以是諸如黑色的單
色、或諸如使用CMY(青色、品紅色、黃色、黑色-由C、 M、 Y的結(jié) 合形成的處理黑色)、CMYK(青色、品紅色、黃色、黑色)、或特殊 彩色方案(例如，CMYK加一個或更多附加點或特殊彩色)的全彩打印 的多色。為了打印諸如紙或塑料的打印介質(zhì)，以特殊順序使用或"發(fā)射" 打印元件，同時打印介質(zhì)相對于打印頭運動。每次發(fā)射打印元件，諸如
介質(zhì)。通常，在一種形式的打印機中，將使頭相對于打印介質(zhì)運動以產(chǎn) 生例如穿過頁面在第一方向上延伸的所謂光柵線(raster line)。第一方 向有時被稱為"快速掃描"方向。光柵線包括通過打印頭的打印元件輸 送至打印介質(zhì)上的一系列點。打印介質(zhì)通常在與第一方向垂直的第二方 向上間歇運動。第二方向通常被稱為慢速掃描方向。
打印光柵線以及相對于打印頭移動打印介質(zhì)的結(jié)合形成通常緊密 布置的一系列平行光柵線。從遠處觀察，在這些點足夠接近的情況下， 人眼觀察到完整圖像而不會將圖像分辨為獨立點。不同顏色緊密布置的
點不會被獨立地辨識而是顯現(xiàn)出由已經(jīng)使用的青色、品紅色以及黃色三 種顏色的量或濃度所決定的顏色。
為了改進例如直線的打印精度，優(yōu)選地，如果點矩陣的點之間的間 距較小，則打印具有較高分辨率。盡管高分辨率不總是意味著好的打 印，但最小分辨率是高質(zhì)量打印所必需的。在慢速掃描方向上較小的點 間隔意味著打印頭上打印元件之間較小的間距，而在快速掃描方向上以 較小間距規(guī)則分布的點對用于在快速掃描方向上相對于打印介質(zhì)移動 打印頭的驅(qū)動質(zhì)量造成限制。
通常，在其發(fā)射前，有用于將打印元件定位在打印介質(zhì)上適當位置
的機構(gòu)。通常，這樣的驅(qū)動機構(gòu)由微處理器、諸如PAL、 PLA、 FPGA 或類似裝置的可編程數(shù)字裝置控制，盡管本領域技術人員將理解任何由 軟件控制的裝置均可由專用硬件來控制，而軟件僅是一種實施策略。
大部分上述打印利用僅能夠在相對較小區(qū)域上進行打印的小型設 備在家庭及辦公環(huán)境下完成。大部分常用的紙張格式是諸如ISO 216 A4 紙尺寸及ANSI/ASME Y14.1 Letter格式的標準辦公格式。大型打印機通 ?？梢栽贗S0216A3或ANSI/ASMEY14.1 Tabloid格式上進行打印。
整體而言，這些打印機在尺寸及產(chǎn)出量上有限。
近來，例如噴墨打印機已經(jīng)涉及到更廣泛的工業(yè)應用。大部分這些 打印機可處理較大紙張格式或使用特殊類型的墨水。
優(yōu)選地，這些工業(yè)打印機能夠打印大尺寸紙張并獲得高產(chǎn)出量。高 達200x280cm的尺寸是希望的輸出格式。特殊應用例如為海報打印，廣 告等。
為了獲得高產(chǎn)出量，通常同時使用數(shù)個打印頭。
為了改進打印圖像的清晰度及對比度，近來的研究集中于使用墨水 的改進。為了以更深的黑色及更生動的顏色提供更快更不溶水的打印， 已經(jīng)研發(fā)出顏料墨。這些顏料墨具有比之前的染料墨更高的固體含量。 兩種墨水均能較快的干燥，這允許噴墨打印機構(gòu)形成高品質(zhì)圖像。
在一些工業(yè)應用中，例如使用噴墨處理制造打印板，具有特殊特性
的墨水會引起特殊問題。
例如，存在UV可凝固墨水以允許在打印之后使墨水快速硬化?？?在WO 02/53383中找到示例。然后需要設置特殊UV源以在打印之后使 墨水凝固。在打印帶的墨水已經(jīng)通過UV源部分凝固之后，該帶可立即 被套印而不會存在墨滴將混合導致贗像的問題。
使用上述墨水允許以高速使用高品質(zhì)打印方法，從而避免記錄方法 的性質(zhì)固有的數(shù)個其他問題。
點矩陣打印的 一 個常規(guī)問題是因圖像表達法的數(shù)字特'性以及均勻 間隔點的使用而導致贗像的形成。因為打印試圖通過(幾乎)均勻間隔 點矩陣或圖案描繪連續(xù)圖像，故可能會產(chǎn)生諸如莫爾圖案的特定贗像。 贗像的另一個來源可能是因諸如在頭中打印元件的位置的各種不同制 造誤差以及打印頭相對于打印介質(zhì)運動的系統(tǒng)誤差所導致的對點的錯 誤布置。具體而言，如果一個打印元件被誤置或其發(fā)射方向從希望方向 偏離，打印結(jié)果將顯現(xiàn)會在整個打印過程中存在的缺陷。
因為隨著速度的改變墨滴的飛行時間也將改變，故當打印頭正在運 動時，墨滴速度的改變也將導致贗像。類似的，用于移動打印介質(zhì)的驅(qū) 動系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差會導致可辨識的缺陷。例如，用于打印介質(zhì)的驅(qū)動器 與打印介質(zhì)之間的滑動本身將導致誤差。
事實上，打印系統(tǒng)的任何幾何結(jié)構(gòu)限制均可以是誤差源，例如，打 印頭的長度、打印元件之間的空間、打印介質(zhì)相對于頭在慢掃描方向上
的標定距離。上述誤差會導致"條狀化(banding)"，其是以一系列帶 進行打印的清楚印象。涉及的誤差可以非常小，人眼的顏色辨別力、分 辨率及圖像識別力發(fā)展的很好，極小的誤差可會被看到。
為了消除這些誤差，公知要改變或變更對打印元件的使用以在打印 過程中分散誤差，由此會掩蓋至少一些系統(tǒng)誤差。例如，從US 4,967,203 可知通常被稱為"疊瓦打印(shingling)"的一種方法描述了噴墨打印 機及方法。可通過四種點(青色、品紅、黃色及黑色)來打印各個打印 位置或"像素"。在光柵線上相鄰的像素不會由打印頭中相同的噴嘴打 印。替代地，使用相同的噴嘴打印間隔像素。在公知的系統(tǒng)中，以方格 圖案打印像素，即，當頭在快速掃描方向上往復運動時，噴嘴能夠僅在 間隔像素位置進行打印。因此，任何始終錯誤打印的噴嘴會不會導致慢 掃描方向上的均具有相同誤差的像素線。但是，結(jié)果是僅頭中50%的噴 嘴可在任意時間同時打印。事實上，實踐中，每個噴嘴均在從用于該噴 嘴的正確位置偏離一定量的位置打印。對疊瓦打印的使用可將這些誤差 在整個打印過程中分布。通常的認識是疊瓦打印是不充分的打印方法， 因為并非連續(xù)使用全部噴嘴，且需要通過數(shù)次。
公知的打印的另一種方法是例如在文獻US 4,198,642中公開的"隔 行打印(interlacing)"。這種類型打印的目的在于增大打印裝置的分辨 率。即，盡管打印頭上沿慢掃描方向上噴嘴之間的間距是特定間距X, 但在慢掃描方向上的打印點之間的間距小于該間距。打印介質(zhì)與打印頭 之間的相對運動由間距X除以整數(shù)得出的間距所索引(index)。
例如可在文獻European application EP 01000586以及US 6,679,583 中找到更具體的打印技術方案。
另一個問題在于，當托架開始打印時，需要較高的加速度值。加速 度可高達10m/s2。以較低的加速度值達到較高的打印速度將產(chǎn)生較少的 振動問題，但較長的加速時間將導致時間損失，且不可避免的較長加速 距離將導致甚至更大的設備整體尺寸，引起更大的穩(wěn)定性問題。
因此這些工業(yè)打印機通常包括
大尺寸記錄單元
使用多頭
更大重量
在較長距離上高速運動 摔交高加速度
復雜記錄方案(疊瓦打印，隔行打印等)
在打印頭托架上具有在線墨罐補給的大墨水存儲器，
并還可包括
UV預凝固裝置
冷卻裝置
布線及輸墨管。
為了能夠?qū)崿F(xiàn)高品質(zhì)打印，在這些工業(yè)設備中需要對打印單元的精 確且可重復定位及控制。為了高品質(zhì)打印，將點布置精度設定約為 而打印的點具有約30^內(nèi)的尺寸。^旦是，取決于對打印^/L的應用，可以 改變精度及點尺寸。
不能將用于現(xiàn)有技術家用及辦^^用打印機的定位系統(tǒng)簡單地擴大 來用于工業(yè)打印設備。
在文獻JP20012701870中，提供了用于驅(qū)動噴墨打印機的托架的方 法，其中帶驅(qū)動系統(tǒng)具有兩個電機， 一個為步進電機，而另一個為在托 架加速期間使用的DC電機。
在文獻US5,365,839中，使用托架及由線性電機驅(qū)動的平衡托架。 存在數(shù)個問題
因打印頭以及應用部件(UV源等)的較大重量導致的慣性問題。 因電機系統(tǒng)的重力或驅(qū)動力導致的框架折彎。 大尺寸心軸的扭曲。
因托架驅(qū)動系統(tǒng)的部件上的張緊導致的應變。
因應力引起設備框架的剛性不足導致形變以及對點的錯誤布置以 及打印頭在接收件上的錯誤記錄距離。
高精度托架驅(qū)動系統(tǒng)的成本，例如，長行程線性電機極其昂貴。
當打印頭定位系統(tǒng)以及接收件定位的基準點并非4皮此剛性固定 時，需要驅(qū)動打印托架的較大的力導致振動，由此引起打印缺陷?？梢?視為打印頭驅(qū)動器的協(xié)調(diào)系統(tǒng)的軸線x與接收件彼此并未互鎖。
特定工業(yè)打印機使用較少數(shù)量的打印頭，由此將打印托架的重量保 持得較低，由此導致負面效果，即產(chǎn)出量較低。
其他類型使用更多的打印頭，但需要非常昂貴的紙張驅(qū)動系統(tǒng)以確 保精度。
一些工業(yè)打印機僅能為低品質(zhì)成品，例如那些用于大尺寸廣告板的 工業(yè)打印才幾。
清楚的是，現(xiàn)有技術辦公打印機的驅(qū)動機構(gòu)不能夠以所需速度及精 度來驅(qū)動工業(yè)打印機的較大打印托架。
清楚的是，為了獲得高產(chǎn)出量，需要發(fā)展具有改進打印托架的高品 質(zhì)工業(yè)噴墨打印設備以在較大區(qū)域上具有高精度并能夠?qū)崿F(xiàn)高速及加
速度值。

發(fā)明內(nèi)容
可通過具有權(quán)利要求1的具體特征的系統(tǒng)來實現(xiàn)上述有利效果。在 從屬權(quán)利要求中給出本發(fā)明的優(yōu)選實施例的具體特征。
可通過以下描述及附圖理解本發(fā)明的其他優(yōu)點及實施例。


圖1是示出工業(yè)打印設備的主要結(jié)構(gòu)的整體視圖。 圖2示出了優(yōu)選實施例中電機概念中的電機。
圖3示出了使用可能記錄方案在托架組件的后續(xù)掃描運動期間打印 頭的一黃向運動4立置。
動的部件。
圖5A及圖5B示出了主從伺服控制系統(tǒng)的元件的位置。 圖6A給出了電機驅(qū)動器中電機的伺服控制的示意性視圖。 圖6B給出了在基礎框架的任意一側(cè)為電機系統(tǒng)中的兩個電機使用 單一從致動器的伺服控制系統(tǒng)的示意性視圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提供了 一種更精確的托架驅(qū)動系統(tǒng)，其通過減d、承載打印頭 并需要相對于接收件精確定位的打印頭托架的重量，以合理成本減小可 能的打印誤差。通過以下設置獲得其他優(yōu)點
通過使用用于打印模塊的獨立框架以及接收件使因打印頭托架的 加速產(chǎn)生的反作用力從圖像模塊偏離。
使用電機概念中的電機的改進但相對廉價高精度傳輸系統(tǒng)。
通過在頭傳輸系統(tǒng)中具有數(shù)字過濾器的合適的控制環(huán)來主動避免 打印期間的振動。
優(yōu)選實施例
以下將結(jié)合其優(yōu)選實施例來描述本發(fā)明，應當理解，并不意在將本 發(fā)明限制為那些實施例。在圖l中，給出了非詳細視圖，示出了工業(yè)打 印設備的主要構(gòu)成
基礎框架1
計量框架2
托架組件3
接收件平臺4
載線器5。
基礎框架
設備的基礎框架1具有數(shù)個功能
其形成用于打印機的打印機構(gòu)以及所有其他部件的安裝基礎， 基礎框架1還支撐進紙機構(gòu)及承載例如用于托架組件3的掃描運動 的電機。 基礎框架1還有助于處理打印期間產(chǎn)生的力， 其包含諸如電源、供墨器、真空泵、電子部件等必需模塊。 基礎框架1被直接布置在底板上，并必需非常堅硬并具有較大重量 以避免因作用在各個設備部件的基礎框架1或環(huán)境的力導致的形變及振動。
基礎框架1由通過橫梁7彼此連接的兩個長側(cè)梁6構(gòu)成。通過使用 斜穩(wěn)定件(未示出)來使整體結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。
優(yōu)選實施例中的基礎框架1的整體尺寸約為250cmx600cm。 計量框架
根據(jù)本發(fā)明計量框架2意在支撐在打印期間在成像處理中涉及的全
部部件。
目標在于將計量框架2從引起振動力隔離開，并產(chǎn)生用于成像處理 的無振動基礎。
優(yōu)選地計量框架2本身通過隔振器8被基礎框架1間接支撐。 計量框架2還一皮水平地從基礎框架1隔離開以避免振動的傳遞。 其還具有較高剛性以避免打印期間計量框架2的形變。 計量框架2提供
在計量框架2各個側(cè)邊用于導引托架組件3的導軌9， 至少一個編碼器10,其能夠?qū)ν屑芫_定位。
計量框架2對至少直接涉及成像系統(tǒng)的全部部件(即，打印頭及接
收件)起基準框架的作用。
計量框架2的尺寸處于接收件平臺4與基礎框架1的尺寸之間，約 為200cm x 500cm。
接收件平臺
接收件平臺4在打印處理期間保持接收件(未示出)。 接收件平臺4優(yōu)選地剛性較高以抵抗形變。 托架組件
托架組件3是在接收件平臺4上運動并提供打印動作的設備部件的 總的組件。
數(shù)個部件在托架中組合 打印頭，例如用于將墨滴噴在接收件上， "頭"墨水罐，在往返運動的頭上形成局部供應，
凝固燈，用于使在掃描運動之間使沉積墨水預凝固或干燥，由此防 止墨滴遷移，
冷卻或加熱裝置，用于調(diào)節(jié)墨水以及/或凝固燈。
托架組件3停留在安裝在計量框架2上的導軌9上。在每側(cè)上，托 架組件3可具有一個或更多在計量框架2的導軌9上運動的架體11, 13。
可以將全部部件布置在單一托架上，但優(yōu)選地將托架劃分為可獨立 定位的兩個獨立^乇架。
打印頭托架12包含打印頭，以在打印頭托架12在接收件上掃描期 間打印形成圖像的圖像像素條。打印頭通常被安裝在作為打印頭托架12 的部件的打印頭保持器15中。打印頭托架12具有至少兩個架體11,其 在安裝在計量框架2上的導軌9上運動。
打印頭的位置及速度必需被精確控制以確保墨滴在接收件上的精 確定位以避免圖像千擾。上述打印頭托架12優(yōu)選地在打印期間被大致 保持為不振動。
打印頭托架12可被設置有機構(gòu)16，其可使位于打印頭保持器15中 的打印頭側(cè)向運動，由此使得能夠打印數(shù)個鄰近并(部分)重疊的圖像 條。這取決于在圖像打印期間可能使用的記錄方案。 一些可行的記錄方 案已經(jīng)在以上現(xiàn)有技術中給出，并對后續(xù)效果做了描述。還需要冷卻/ 加熱裝置以將打印頭保持在希望的溫度。
應用托架14承載打印圖像相關的全部應用設備。這例如可包括 凝固燈，用于在打印其他條之前使墨水沉積條不運動。 對打印圖像進行操作或品質(zhì)控制所需的必要傳感器。 在優(yōu)選實施例中，應用托架14在于導軌9上運動的四個架體13上 運動。
應用托架14不需要處于完全不振動狀態(tài)。
凝固燈的位置及其他應用裝置不需要向打印頭那樣精確定位，且這 些部件可以維持一些振動而不會引起其操作故障。
托架組件3在多個托架上的數(shù)個功能的分開允許減小打印頭托架 12的重量，并使得能夠?qū)Υ蛴☆^的位置進行更精確的控制。
對于大尺寸打印設備的優(yōu)選實施例，使用約64個打印頭，每個都 具有70x35mm的尺寸。將頭形成在作為打印頭托架l2的部件的打印頭
保持器15中，其額外冷卻，且每個打印頭需要設置有用于墨水供應的 必要管路，相關頭罐及用于驅(qū)動打印頭的布線，以及例如用于墨水供應
操作的可行真空件。因為所使用的記錄方案，打印頭托架12還設置有 能夠進行側(cè)向運動的機構(gòu)16,以允許完全覆蓋整個打印區(qū)域。
全部部件以及托架12本身的重量的總和可得出打印頭托架12的總 重量，例如約250Kg。
應用托架14在優(yōu)選實施例中包含凝固燈、線纜以及管鏈路5，以允 許托架組件3的掃描及冷卻等。因為在兩個掃描方向上進行記錄，故在 打印頭托架12的兩側(cè)復制凝固單元。在描述的實施例中，應用托架14 去除了打印頭托架12,但是作為替代實施例，可以設置兩個獨立的應用 托架14。用于應用托架14的總重量可以約為200Kg，但可依需求應用 而改變。
使用的系統(tǒng)具有重要的優(yōu)點
通過使用用于在接收件上定位數(shù)字打印機的托架組件3的系統(tǒng)(其 中可以獨立地來定位具有至少一個打印頭的打印頭托架12以及具有至 少一個應用裝置的應用托架14),需要以高精度定位的打印頭托架12 的質(zhì)量被大大降低，由此相較于需要以高精度來定位打印頭托架12及 應用托架14的全部重量的情況，允許實現(xiàn)廉價及性質(zhì)更佳的定位系統(tǒng)。
托架12及14兩者可具有其自身的定位系統(tǒng)以在托架上定位接收 件。例如可以使用磁編碼器10來跟蹤托架12及14的位置。磁編碼器 10中的數(shù)字化方法與在光學及接觸裝置中使用的類似。數(shù)字編碼標記的 載體是具有磁性及非磁性區(qū)域的圖案的鐵磁條10。響應于磁化的磁頭19 緊鄰條IO,并在磁性或非磁性區(qū)域通過頭時產(chǎn)生"0"或"1"脈沖?，F(xiàn) 在的技術允許極為精確地界定磁性圖案，由此提供用于轉(zhuǎn)換器的較高的 分辨率。
優(yōu)選地，在計量框架2的兩側(cè)設置位置感應系統(tǒng)。 在優(yōu)選實施例中，應用托架14的定位系統(tǒng)連接至打印模塊。 每個托架12， 14還可具有其自身單獨的導引系統(tǒng)，例如獨立的導
軌9的組，甚至可以提供用于承載導引系統(tǒng)的獨立框架。
更優(yōu)選地，在相同框架上(在此情況下為計量框架2)布置托架12,
14兩者。
優(yōu)選地，托架12, 14兩使用相同的導軌系統(tǒng)9。200680015840.9
說明書第10/24頁
將在以下給出對打印頭托架12及其功能以及定位系統(tǒng)的更詳細描述。
電機系統(tǒng)
為了操作打印機，必需由電機系統(tǒng)來移動托架12, 14。
在很多打印機中，使用帶驅(qū)動系統(tǒng)，其中在兩個滑輪上安裝張緊 帶，同時電機驅(qū)動至少一個滑輪且托架被安裝至帶。
如上所述，因為設備的較大整體尺寸以及托架的較大重量，帶驅(qū)動 系統(tǒng)不能提供所需的精度。
在一些打印機中高精度替代示例使用線性電機。但是，因為較大尺 寸，上述解決方案成本過高。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，給出在能夠在較大距離上運動但實現(xiàn)高 分辨率定位的電機系統(tǒng)中使用電機的解決方案。在圖2中給出根據(jù)優(yōu)選 實施例的解決方案。
大致上，可由以下系統(tǒng)設置根據(jù)本發(fā)明的解決方案，該系統(tǒng)使用用 于在打印期間在第一方向引起打印頭托架12的相對運動的第一電機系 統(tǒng)來相對于接收件在數(shù)字打印機中移動打印頭托架12，并使用第二電機 系統(tǒng)，其中第二電機系統(tǒng)在第二方向上引起第一電機系統(tǒng)及打印頭托架 12的第二相對運動。如圖2所示，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，第一電機 系統(tǒng)是小行程線性電機20,其在線性電機的轉(zhuǎn)子22安裝至打印頭托架 12時沿導軌9提供打印頭托架12的運動，而第二電機系統(tǒng)通過使用帶 驅(qū)動系統(tǒng)23, 24， 25 (其中線性電機的定子21被安裝在帶驅(qū)動系統(tǒng)的 帶24上)來提供長行程運動。上述運動還沿著導軌9的方向。打印頭 托架12的整體運動是第一及第二電機系統(tǒng)的運動之和的平移運動。
可以理解的是，在20提供打印處理所需的精度的同時，帶驅(qū)動提 供線性電機20的定子21在待由打印頭托架12覆蓋的長距離上不夠精 確的運動。
本發(fā)明最重要的優(yōu)點在于通過使用電機概念中的電機，能夠以合理 成本提供打印頭托架12在長距離上的精確布置。
盡管可以使用電機概念中的該電機來對承載包括打印頭及應用設 備的全部托架部件的單一托架進行定位，但如上所述優(yōu)選地將托架分 為需要被極精確地定位并由線性電機20的轉(zhuǎn)子22驅(qū)動的打印頭托架 12,以及可以不精確地運動并直接連接至帶驅(qū)動系統(tǒng)的帶24的應用托架14。
由此將在本發(fā)明上述實施例中使用的電機系統(tǒng)的特'性的優(yōu)點與托
架組件3在打印頭托架12及應用托架14上劃分重量相結(jié)合。
打印頭托架12需要被極精確定位的重量被保持的盡可能的低，因 此可以將進行定位所需的線性電機20保持得盡可能的小。
在優(yōu)選實施例中，使用帶驅(qū)動系統(tǒng)23, 24， 25作為第二電機系統(tǒng)， 而使用線性電機20作為第 一驅(qū)動系統(tǒng)。
應當理解，可以4吏用其他驅(qū)動系統(tǒng)作為第一及第二電才幾系統(tǒng)，^f旦 是，這些驅(qū)動系統(tǒng)的特性會對上述設備的特性產(chǎn)生重大的影響
電機概念中的電機可獲得的精度，
定位系統(tǒng)可以操作的速度，
整個電機驅(qū)動系統(tǒng)的成本。
以下實施例是可行的，其中電機系統(tǒng)操作的方向可以相差很大，但 優(yōu)選地在本發(fā)明中電機系統(tǒng)的操作方向非常接近。更優(yōu)選地是，在優(yōu)選 實施例中電機系統(tǒng)的操作方向平行，其中打印頭托架12與應用托架14 沿相同的導引系統(tǒng)9運動。
如圖1所示，具有相關線性電機20的帶驅(qū)動系統(tǒng)布置在托架組件3 任一側(cè)上。由此為快速加速提供了足夠的速度及動力，并使加速力在打 印頭托架12的兩側(cè)均等分布，從而避免了歪斜。
應當理解，托架的快速加速在打印機中產(chǎn)生很多力。這些力通過驅(qū) 動系統(tǒng)的帶24、驅(qū)動電機23、滑輪25以及其他部件作用在打印設備上， 并會導致振動。根據(jù)本發(fā)明通過設計打印系統(tǒng)具有以下設置可以減小用 于加速托架組件3的總重量所產(chǎn)生的力作用在打印機構(gòu)上的效果
托架組件3，包括用于在接收件上打印圖像的打印頭，
計量框架2，用于支撐并沿打印路徑導引所述托架組件3,
基礎框架l,用于支撐上述計量框架2，
電機驅(qū)動系統(tǒng)，用于沿上述打印路徑移動上述托架組件3,其中當 電機驅(qū)動系統(tǒng)移動托架組件3時，電機系統(tǒng)23上的驅(qū)動及反作用力作 用在基礎框架1上。
如圖1所示的優(yōu)選實施例的帶驅(qū)動系統(tǒng)，帶驅(qū)動系統(tǒng)的電機23及 滑輪25被布置在基礎框架1上。這意味著作用在電機23上以及驅(qū)動帶 24的力以及滑輪25上因帶24的張力而產(chǎn)生的力不會影響打印系統(tǒng)本身
的部件。
由線性電機20產(chǎn)生的力作用在帶24上，線性電機20的定子21連 接在帶24上，上述力還以此方式偏離至基礎框架1。
具有較大重量及較高剛性的基礎框架1承載加速力。托架12, 14 僅停留在計量框架2上，除了重力，不會有力作用在計量框架2上。根 據(jù)本發(fā)明的上述系統(tǒng)避免在計量框架2中產(chǎn)生振動，因為計量框架2用 作包括接收件平臺4及打印頭托架12的打印引擎的基準，故避免了對 記錄圖像的千擾。
優(yōu)選地，驅(qū)動帶24的取向優(yōu)選地平行于導軌9,其確定打印路徑， 使得作用在托架組件3上用于移動其的作用力的取向平行于打印路徑。
為了避免振動從基礎框架1傳輸至計量框架2，優(yōu)選地通過振動隔 離裝置將計量框架2進一步從基礎框架1隔離。
如圖l所示，振動隔離裝置可以是具有低本征頻率的橡膠震動隔離 器(阻尼器)。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選地，本征頻率低于8Hz。
以下將進一步描述在打印設備中使用的可行記錄方法以及方法的 機械結(jié)果。
如上所述，在本發(fā)明的背景技術中，可以使用隔行打印及疊瓦打印 來改進圖像品質(zhì)。當使用隔行打印時，打印頭的噴嘴必需能夠在后續(xù)記 錄行程期間到達中間位置。對于疊瓦打印方法而言，需要能夠在僅部分 記錄的路線上定位其他噴嘴，且其需要在打印頭托架12于接收件上的 后續(xù)掃描期間通過其他噴嘴來完成。
還使用其中使用次圖像的其他記錄方法，需要打印頭的橫向位移以 對準接收件上的不同位置。
在圖3中，給出了打印頭在用于記錄特定區(qū)域的每次掃描運動(來 回)期間在數(shù)個記錄步驟1至4的可能位置。
在優(yōu)選實施例中，在記錄頭每次通過之后，通過使用于打印頭托架 12兩側(cè)在應用托架14上的UV燈來使沉積墨滴不會遷移，而使墨滴的 表面硬化以避免墨滴流出并與臨近墨滴混合導致打印缺陷提高。
在上述記錄方法中，如圖3所示，使用簡單疊瓦打印方法，需要不 同噴嘴在覆蓋區(qū)域上通過四次以打印整個圖像。
為了使打印頭的橫向運動成為可能，提供了具有電機17的額外側(cè) 向運動機構(gòu)16用于使承載打印頭的打印頭托架12的一部分(以下稱為
打印頭保持器15)橫向位移。
根據(jù)本發(fā)明，系統(tǒng)總體上包括至少 一 個額外電機系統(tǒng)用于至少在第 三方向上引入打印頭托架的一部分的運動。
優(yōu)選地，上述第三方向垂直與第一及第二電才幾運動方向。
如圖4所示，打印頭托架12的架體11在打印頭托架架體11的頂 部設置有滑動導軌18。
優(yōu)選地，打印頭保持器15被支撐在三個滑動導軌18上以給予足夠 的支撐基礎，但僅使用兩個或超過三個滑動導軌18的結(jié)構(gòu)也是可行的， 但這些方案需要更嚴苛的設計及制造。
三個滑動導軌18的基礎提供了充足的區(qū)域，并避免了因摩擦(例 如在被支撐在四個滑動導軌18上且四個滑動導軌18并未被很好地對準 的情況下會發(fā)生)導致的搖擺及張緊。
優(yōu)選地，三個滑動導軌18設置有下方或上方柔性安裝裝置(未示 出)。在圖中未示出的一種實際實施例是滑動導軌被定位在三個特殊設 計的鉸鏈(例如由允許沿Z軸旋轉(zhuǎn)的萬向節(jié)形成)上，用于在非常嚴苛
控性。 可以利用額外電機系統(tǒng)(例如可以是心軸驅(qū)動系統(tǒng))、精確帶驅(qū)動 系統(tǒng)等來實現(xiàn)僅需在有限距離上進行的打印頭保持器15自身的運動。
在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，利用布置在打印頭托架12的架體 11與位于滑動導軌18上的打印頭保持器15之間的額外線性電機17來 實現(xiàn)上述目的。
載線器
在各個打印機中，需要規(guī)定打印頭往復運動的策略以對打印元件 (例如，噴墨打印頭的噴嘴)的發(fā)射(firing)進行控制。在小型的桌上
的輕質(zhì)帶狀線纜，打印頭托架12來回拉動帶狀線纜并在紙面上、移動。 小型打印機通常具有在需要時可以被替換的包含在打印頭托架12
中的小型墨罐。但是，工業(yè)打印機可具有多個打印頭(在優(yōu)選實施例中
高達64個)并會消耗大量墨水，由此在打印期間需要對在打印頭托架
12上設置的"頭"罐進行補充。
由此產(chǎn)生以下結(jié)果，需要大量布線及管路以以合適的數(shù)據(jù)來驅(qū)動打
印頭并供應所需的墨水。
還需要一些管路用于打印頭的最終冷卻系統(tǒng)，如優(yōu)選實施例所需，
使用對UV燈系統(tǒng)的冷卻以在打印頭托架12通過之后固定墨滴。
還需要供應能量以操作凝固燈，并需要 一 些布線以驅(qū)動電機系統(tǒng)，
其用于打印頭保持器15的橫向運動、對與驅(qū)動帶、傳感器等一同運動 的線性電機的驅(qū)動。當打印設備的尺寸非常大時，這意味著需要大量布 線及管路，并意味著很大的重量。通常使用載線器5來分組并安排上述 部件以允許運動，該載線器由一同形成柔性鏈5的各段構(gòu)成。這在打印 期間與托架的快速加速及高速結(jié)合，還在打印設備中產(chǎn)生拖曳及振動。
優(yōu)選地，進行從基礎框架1到應用托架14的連接，這會承受一些 振動由此計量框架2及打印頭托架12均不會面對由相當大的載線器5 產(chǎn)生的力。可在應用托架14與打印頭托架12之間設置較小、較短距離 的載線器，其不會在打印系統(tǒng)中帶來很大的振動及拖曳。為了平衡載線 器5在打印系統(tǒng)上的效果，優(yōu)選地設置兩個載線器，在基礎框架l兩側(cè) 各一個。這些載線器均具有在驅(qū)動托架組件3時需要考慮的效果。
打印動作
以下描述如何實現(xiàn)打印循環(huán)。 首先，使設備就緒以進行運行
準備所有數(shù)據(jù)，并方便地以正確順序從數(shù)據(jù)處理器到打印頭托架12 提供數(shù)據(jù)，且如果需要，為打印設備的具體偏差進行數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)。
使墨供應就緒，這意味著將全部墨水水平設至為最佳且需要的真空 及壓力值為正確的。
打印頭的溫度處于操作范圍內(nèi)。
如果需要，對打印頭的噴嘴板進行清潔。
將托架組件3置于開始位置，且打印頭載體處于第一打印行程的正
確橫向位置。
在接收件平臺4上設置接收件片。
打印
當開始實際打印時，通過位于打印頭托架12任一側(cè)的線性電才幾20 來使打印頭托架12加速。
當線性電機20的定子21連接至帶驅(qū)動系統(tǒng)的帶24時，反作用力 從定子21被傳遞至帶24并通過帶24到達基礎框架1上的電機23及帶
滑輪25，由此使得計量框架2相對而言不受加速的影響。
使用處于計量框架2兩側(cè)的磁編碼器系統(tǒng)10， 19來測量打印頭才乇 架12的位置。
取決于對磁編碼器系統(tǒng)10， 19的讀取，調(diào)整線性電機20的運動。 上述編碼器測量以及線性電機驅(qū)動控制形成整體電機系統(tǒng)的第一 伺服控制環(huán)。
根據(jù)優(yōu)選實施例，例如可將線性電機20的行程距離限制為-4mm與 +4mm，由此限制線性電機的成本。為了避免線性電機到達行程的末端， 需要對定子21的位置進行修正。
利用帶驅(qū)動器23， 24， 25來實現(xiàn)上述目的。
在優(yōu)選實施例中，由距離傳感器28來測量打印頭托架架體11與應 用4乇架架體13之間的距離。
一旦測量值超過特定值，就將帶驅(qū)動器的電機23設定為運動，并 將應用托架14設定為遵循打印頭托架12。
雖然進行以上設置，但可以改變線性電機20的定子21的位置，且 線性電機20不會到達行程位置的端部。
盡管在優(yōu)選實施例中測量托架12與托架14之間的距離，但可以;f僉 測線性電機20的轉(zhuǎn)子22及定子21的相對位置以驅(qū)動帶驅(qū)動電機23。 例如可以利用^f茲編碼器10來完成對定子21或應用4乇架14的精確測量。
使用測量值來對帶驅(qū)動系統(tǒng)的電機23進行控制。由此形成本驅(qū)動 系統(tǒng)中的第二控制環(huán)。
由應用托架14的加速產(chǎn)生的力也會類似地通過帶驅(qū)動系統(tǒng)的帶24 及驅(qū)動滑輪25傳遞至基礎框架1。
當托架組件3加速時，其將達到希望的打印速度。通過對線性電機 20的位置進行快速調(diào)節(jié)來將打印頭托架12的速度保持恒定，該位置調(diào) 節(jié)抵消因驅(qū)動帶24上的振動(其還作用在線性電機20的定子21上) 而導致的位置改變?？稍谇胺交蚝蠓竭M行上述調(diào)節(jié)。利用伺服控制環(huán) 26, 27來對電機系統(tǒng)的整體運動進行控制。
當托架12處于打印速度時，其也將在接收件平臺4上達到希望打 印位置。
利用位于計量框架2任一側(cè)上的磁編碼器10來進行上述感應。 根據(jù)運動的打印頭托架12的位置，數(shù)據(jù)被傳輸至打印頭及在第一
次掃描期間打印圖像的第 一細條。
在優(yōu)選實施例中，使用可利用UV燈硬化的墨水。為了使記錄墨滴 不會遷移，噴出的墨滴的外表面由安裝在應用托架14上并跟隨打印頭
托架12的UV燈硬化。在第一次掃描結(jié)束時，托架組件3在最后的墨滴 沉積之后減速。
當待打印的圖像的格式小于整個接收件平臺4或使用較小的接收件 時，托架組件3就不需要使用打印設備的總長度。
在掃描結(jié)束時，取決于所選擇的利用疊瓦打印及/或隔行打印的記錄 方案，通常將打印頭保持器15布置在另一橫向位置。此時類似地在相 反方向上使托架組件3加速，且在正確的速度及時間點，利用下述UV 燈以使打印點不遷移后，通過打印頭來打印圖像的第二條。
如圖所示，優(yōu)選地在打印頭兩側(cè)設置UV燈以允許在掃描及反向掃 描期間進行打印。如上所述，應用托架14優(yōu)選地橋接打印頭托架。
如果僅需要單方向打印，則可以使用不對稱設置，但這種記錄方法 自然存在時間損失的問題，因為反向掃描會花費大量時間但不會進行打 印。這會嚴重地影響產(chǎn)出量。
在第二次掃描之后，再次將打印頭保持器15移動至新的橫向位置 并進行第三次掃描(第二次在向前方向)。
在可能的記錄方案中，完成總共八次掃描，由此記錄形成總圖^象的 八個部分圖像，且通過凝固燈使其臨時不會遷移以對抗圖像贗像。
在打印期間，計量框架2及應用托架14保持相對無振動。
但是，托架組件3的加速及運動(可能約lm/sec的速度重約450Kg ) 沒有振動是不可能的。
如果有振動可以識別振動的數(shù)個成因。
因為托架組件3的相對快速加速，因為加速力僅作用在支撐端上， 托架12自身將略微折彎并將托架12設定為輕微振蕩。為了避免這些振 動的影響，托架12需要具有較高的剛性，且其結(jié)構(gòu)也應當包括(可通 過專用阻尼器實現(xiàn)的)阻尼效果，以確保在打印頭托架12到達打印位 置之前快速地減弱這些振動。托架12的本征頻率應當至少在60Hz之 上，優(yōu)選為80Hz之上。
因為可以在左右兩側(cè)移動打印頭保持器15,由于在左右兩側(cè)之間打 印頭托架12的重量的不相同、變化及分布的原因，可能在計量框架2的兩側(cè)產(chǎn)生力的不平衡。這將表現(xiàn)為帶24的不同的張力，要由線性電
機20產(chǎn)生更大的力等。
這會產(chǎn)生打印系統(tǒng)的歪斜形變，并將影響系統(tǒng)的特性。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在以lm/sec的速度進行打印時，載線器5會引起具有約 60Hz頻率的一些振動。
因為重心可能位于作用在托架上加速力的施加位置之下或之上，古文 會產(chǎn)生作用在托架12, 14上的轉(zhuǎn)矩，由此導致振動。
在打印期間，帶24在托架12, 14與帶驅(qū)動電機23之間的長度連 續(xù)改變，其中振動特性可能會連續(xù)改變，由此導致振動。
盡管計量框架2的剛性極高，會因托架組件3的較大重量導致產(chǎn)生 一些微小的折彎。上述折彎的量當然取決于托架位置。
所有這些因素均會對驅(qū)動電機的伺服系統(tǒng)26， 27的工作產(chǎn)生影響。
通常而言，可將伺服系統(tǒng)的功能或任務描述如下。
命令信號發(fā)送至伺服系統(tǒng)的"定位控制器"。定位控制器是存儲關 于各種工作(或任務)的信息的裝置。對其進行編程以激勵電機/負載， 即，改變速度/位置。信號然后通過進入伺服控制或"放大"部分。伺服 控制獲取該低能量水平信號，并將能量增大(或放大)至合適水平以實 際引起伺服電機/負載的運動。必需將這些低能量水平信號進行放大。需 要更高電壓水平以以合適的高速度使伺服電機旋轉(zhuǎn)，并需要高電流水平 提供轉(zhuǎn)矩以使更大的負載運動。
將上述能量從"能量供應"供應至伺服控制(放大器)。其還供應 任何集成電路運行所需的任意低水平電壓。
當能量被供應至伺服電機時，負載開始運動，速度及位置改變。
當負載運動時，轉(zhuǎn)速計、解析器或編碼器檢測上述運動并提供"反 饋"至控制器的信號。該"反饋"信號告知定位控制器電機是否正在進 行正確的任務。
定位控制器分析該反饋信號并判定負載是否由伺服電機正確地移 動；如果判定為否，則控制器進行適當?shù)男拚＠?，假設命令信號是 以1000rpm來驅(qū)動負載。因為某些原因，其實際以900rpm旋轉(zhuǎn)。反饋 信號將告知控制器速度為900卬m?？刂破魅缓髮?000rpm的命令信號 (希望速度)與900rpm的反饋信號(實際速度)進行比較，并注意到 誤差?？刂破魅缓筝敵鲂盘栆栽谒欧姍C上施加更大電壓以增大速度直
至反饋信號等于命令信號，即，不存在誤差。因此，伺服系統(tǒng)涉及數(shù)個 裝置。其是用于控制一些物件(負載)的裝置的系統(tǒng)?？梢匀魏畏绞?即， 位置、方向、速度)來控制受控(受調(diào)節(jié))的物件(負載)。只要使用 合適的反饋裝置(誤差檢測裝置)，就可以相關于基準(命令信號)來 控制速度或位置。比較反饋與命令信號，然后進行修正。因此，對伺服 系統(tǒng)的定義是其由對負載的速度/位置進行控制或調(diào)節(jié)的數(shù)個裝置構(gòu) 成。
但是，必需補償伺服系統(tǒng)以確保正確操作。其可以以至少兩個不同
模式進行運行
第一運行模式，當輸入命令改變時產(chǎn)生瞬態(tài)(也可被稱為動態(tài)響應 狀態(tài))。這使得電機/負載進行加速/減速，即，改變速度。在該時IS:期 間，存在相關的
1) 電機/負載達到最終速度/位置所需時間(升高時間)，
2) 電機/負載停止所需時間，和
3) 可接受的特定量過沖。
當電機/負載已經(jīng)到達最終速度時(即，連續(xù)運行)產(chǎn)生運行的第二 模式(穩(wěn)定狀態(tài))。在此時間期間，存在關聯(lián)以下精度(設備運行的精 度如何)。這通常被稱為穩(wěn)態(tài)誤差。設備能夠以兩種不同模式運行以應 對設備性能所需的各種運行。為了使設備運行而不會過度過沖，在適當 時段內(nèi)停止并具有最小穩(wěn)態(tài)誤差，可以調(diào)節(jié)或補償伺服系統(tǒng)。
補償涉及對伺服系統(tǒng)的增益及帶寬進行調(diào)節(jié)(或調(diào)諧)。首先，順 序描述對這些術語的定義，然后描述其如何影響性能。增益是輸出與輸 入的比率。因此增益是對輸入信號的放大的測量。在伺服控制器中，增 益影響精度(即，電機實際的速度或位置與希望速度或位置的接近程 度)。高增益允許小的精確運動及設備將能夠制造精密部件。
帶寬以頻率表達或測量。在伺服系統(tǒng)中，帶寬是控制器/電機/設備 可進行何種快速程度的響應的測量。帶寬越寬，設備可越快地進4亍響 應?？焖夙憫獙⑹沟迷O備能夠快速反應。但是，因為以下原因需要限制 帶寬
1 )僅可處理如此大的能量的部件的限制。此外，增大的增益增加 了部件、成本及復雜性。
2)共振條件確定需要避免一些頻率。設備絕不能在共振點運^f亍，
否則將產(chǎn)生不穩(wěn)定及損壞。在如上述優(yōu)選實施例的打印設備中，這將迅 速引起圖像的可見干擾。
總而言之，通常通過對增益以及響應的調(diào)整來對伺服系統(tǒng)進行補償 (或"調(diào)諧")使得設備可滿意地運行。
通過設定簡單的低通濾波器可實現(xiàn)上述目的，但也存在更復雜的濾 波器。
一個示例例如是可以設定更多參數(shù)的四次方濾波器。
但是，因為設備的復雜性(在運行期間特性連續(xù)改變)及對獲得高 產(chǎn)出量的需求，能夠?qū)⒃鲆婕皫捳迷O定為希望的值而不會過分損失 伺服控制的動態(tài)特性，由此導致較低的性能及產(chǎn)出量。
在其中智能及數(shù)字濾波會使伺服控制參數(shù)適應實際系統(tǒng)特性的反 饋環(huán)中，利用具有特定補償智能的伺服控制以及自適應數(shù)字濾波，可以 獲得好得多的控制。
對于優(yōu)選實施例，通過具有至少一個托架12并包括至少一個伺月良 控制系統(tǒng)26的系統(tǒng)對打印頭保持器15的定位給予更佳的控制，其中伺 服控制系統(tǒng)26具備補償智能，其具體適應于對定位系統(tǒng)的共振特性的 改變。
上述定位系統(tǒng)包括電機系統(tǒng)、導軌9、框架以及測量系統(tǒng)。 適應性避免了諧振的產(chǎn)生，諧振將導致圖像贗像甚至導致打印設備 不能工作。
具有補償智能的系統(tǒng)優(yōu)選地包括具有至少 一個增益計劃特征的伺 服控制系統(tǒng)26 。伺服環(huán)26的增益需要控制并可以利用特定計劃管理。
因為驅(qū)動線性電機系統(tǒng)用于自動打印的方法包括驅(qū)動帶驅(qū)動器 23, 24， 25，故優(yōu)選地控制系統(tǒng)包括前饋引導。這意味著在將第一電機 系統(tǒng)20設定為運動時第二電機系統(tǒng)已經(jīng)被啟動以預見托架距離落在所 需值外時不可避免的啟動。這意味著從控制系統(tǒng)27也4^收主控制系統(tǒng) 26的目標位置/速度，由此可以在主控制系統(tǒng)26的位置/速度產(chǎn)生之前已 經(jīng)致動從驅(qū)動器，即，從控制系統(tǒng)可預見主控制系統(tǒng)中的位移/速度誤 差。前饋控制可避免主控制環(huán)26中較大的位移/速度誤差，并可加寬整 個運動控制系統(tǒng)的帶寬。
控制系統(tǒng)利用將打印頭托架12的位置考慮在內(nèi)的補償智能。這意 味著取決于打印頭托架12沿導軌9的位置并取決于打印頭保持器15的 位置(在左右極限橫向位置之間)，對濾波進行適應。
優(yōu)選地，補償智能還將打印頭托架12的加速考慮在內(nèi)以獲得最佳 前饋引導?？梢酝ㄟ^使用驅(qū)動控制信號來估計上述加速，但也可使用計
量框架2上的位置4全測系統(tǒng)10， 19來測量上述加速。
通常，控制系統(tǒng)中的托架是承載打印頭的打印頭托架。
根據(jù)本發(fā)明使用兩個電機系統(tǒng)及伺服系統(tǒng)26的優(yōu)選實施例包括用 于控制兩個電機系統(tǒng)的分級結(jié)構(gòu)，其中第二伺服系統(tǒng)27分級從屬于第 一伺服系統(tǒng)26。
在優(yōu)選實施例中，上述系統(tǒng)包括第二伺服系統(tǒng)27，其中第一祠月艮系 統(tǒng)26包括線性電機20而第二伺服系統(tǒng)27包括帶驅(qū)動系統(tǒng)。
在優(yōu)選實施例中，第 一伺服系統(tǒng)26的電機的定子21被布置在第二 伺服系統(tǒng)27的帶驅(qū)動器的帶24上。在上述實施例中，基礎為其上安裝 有應用托架架體13的基礎。
為了具有希望的特性，第一伺服系統(tǒng)26是高精度定位系統(tǒng)而第二 伺服系統(tǒng)27是低精度定位系統(tǒng)。
取決于打印設備的結(jié)構(gòu)，補償智能優(yōu)選地將載線器5的影響考慮在內(nèi)。
上述伺服控制環(huán)26, 27的主-從結(jié)構(gòu)僅是使用分級結(jié)構(gòu)來控制兩個 伺服驅(qū)動系統(tǒng)的兩個伺服驅(qū)動系統(tǒng)26, 27的一個可行實施例，其中第 二伺服驅(qū)動系統(tǒng)分級從屬于第一伺服驅(qū)動系統(tǒng)。在實施例中，上述系統(tǒng) 包括具有線性電機20的第一伺服系統(tǒng)以及具有帶驅(qū)動系統(tǒng)的第二伺服 系統(tǒng)27。在優(yōu)選實施例中，第一伺服系統(tǒng)的線性電機的靜止部分被安裝 在第二伺服系統(tǒng)的帶驅(qū)動器的帶上。
圖5A及圖5B示出了可在上述實施例中使用的影響伺服系統(tǒng)工作的 部件
設備定位到其上的底板， 基礎框架1,
由減振器隔離位于基礎框架1上的計量框架2， 基礎框架1上的帶驅(qū)動電機23, 用于驅(qū)動應用托架14的帶24， 應用托架14及線性電機20的定子21, 具有線性電機20的連接轉(zhuǎn)子的打印頭托架12, 檢測打印頭托架12的位置的位置傳感器10， 19，
指示打印頭托架12 (+線性轉(zhuǎn)子)與應用托架14 (+線性定子)的 相對位置的距離傳感器28。
圖6A給出了相同系統(tǒng)的等同動態(tài)模型。
該才莫型僅示出了打印驅(qū)動一側(cè)，因此可以加倍。每個部件均一皮表示 為質(zhì)量，而質(zhì)量之間的相互作用被表示為在質(zhì)量之間起彈簧作用的分量 以及起阻尼器作用的平行分量。
使用小腳部將基礎框架1放置在底板上，甚至這些腳部也具有決定 底板與基礎框架1之間相互作用的參數(shù)。作為本發(fā)明的結(jié)果基礎框架1 與計量框架2之間的振動隔離器賦予兩者之間的相互作用參數(shù)。
另一方面，從電機23的力在基礎框架1與帶驅(qū)動電機23的被設定 為旋轉(zhuǎn)運動的質(zhì)量之間起作用。帶24自身利用線性電機20的定子21 來決定電機23的運動質(zhì)量與應用托架14的質(zhì)量之間的相互作用。
線性電機20的力作用在應用托架14的質(zhì)量與打印頭托架12的質(zhì) 量之間。測量裝置28對應用托架14的質(zhì)量相對于打印頭托架12的質(zhì) 量的位置(距離傳感器)以及打印頭托架12的質(zhì)量相對于計量框架2 的質(zhì)量的位置(磁編碼器系統(tǒng)IO, 19)進行測量。
因為重量分布以及帶24在電機23與托架14之間長度的變化，可 以改變?nèi)康膮?shù)。
因為打印頭保持器15的橫向運動，作用在一側(cè)的打印頭托架12的 質(zhì)量也可改變。
載線器5的影響并未被上述模型包含內(nèi)，但如果需要也可包含。 如上所述，上述模型僅給出打印設備一側(cè)的部件，而在設備的兩側(cè) 設置自適應數(shù)字濾波裝置。
可為另一側(cè)增加第二模型，其中框架的質(zhì)量可以共用。 在圖6B中示出集成伺服控制系統(tǒng)，其可被設置使得其中全部測量 均作為輸入而自適應數(shù)字濾波器基于在打印設備兩側(cè)的測量進行濾 波。提供單個帶驅(qū)動電機23，且在計量框架2的兩側(cè)的滑輪25由萬向
軸連接。
因其特性的原因，該系統(tǒng)具有共振及抗共振點，但其因特性的改變 而在頻率及幅值方面改變。雖然濾波技術使用可以是移動陷波濾波器模 式，但需要復雜的多的數(shù)字濾波技術。
數(shù)字濾波裝置的目的在于在希望的頻率范圍上調(diào)節(jié)增益并從測量
信號及反饋環(huán)中過濾掉特定的頻率。在運行期間濾波還可適于框架1, 2 期望的反作用或動態(tài)性能。
甚至可以研發(fā)出其中數(shù)字濾波系統(tǒng)具有"自調(diào)諧功能"(其中濾波 自我調(diào)節(jié)以為具體設置甚至為打印設備影響動態(tài)性能的小的設計變更 獲得理想的參數(shù))的系統(tǒng)。
優(yōu)選地，通過適應有利的機械設計參數(shù)來避免干擾共振現(xiàn)象的產(chǎn) 生，由此能夠避免對復雜濾波技術的需求。
系統(tǒng)中的前饋補償了帶的彈性。當啟動帶驅(qū)動器23,因為施加的力
的原因，帶24延長約1.5mm,且具有線性定子21的應用托架14將在 帶驅(qū)動器的電機23啟動之后開始略微運動。為了實現(xiàn)平順運行，應當 預先啟動帶驅(qū)動器23, 24， 25,由此線性電機20以正確的速度在正確 的時間運動?？梢岳斫猓驗橥屑?4與電機23之間的帶長也不相同， 故前饋對于掃描及反向掃描運動不同。
與前饋類似，當使托架14停止時，需要考慮帶24張緊的解除以及 帶部分的相應縮短。可以較早的停止帶驅(qū)動器的轉(zhuǎn)動。
如上所述，在帶驅(qū)動器啟動之后，通過線性電機20對打印頭托架 12進行加速。這意味著線性電機20需要能夠相當快地對打印頭托架12 的全部重量進行加速，而帶驅(qū)動器僅對應用托架14進行加速。
這意味著高精度線性電機20將極大，由此更加昂貴笨重。
如果使用其中應用托架14將打印頭托架12推動至運行速度的結(jié) 構(gòu)，則可以設置替代結(jié)構(gòu)。
在掃描開始時，首先啟動帶驅(qū)動器23， 24, 25,并允許后側(cè)應用托 架14以受控方式與打印頭托架12發(fā)生接觸。然后，通過帶驅(qū)動電機23 可以對4乇架12， 14兩者的質(zhì)量的組合進行加速。 一旦處于運行速度， 則線性電機20僅需提供很小的加速以將打印頭托架12從應用托架14 分離以實現(xiàn)上述正常打印運行。
在加速期間，在打印之后，可以將打印頭托架12引至應用托架14 的前側(cè)，且?guī)?qū)動電機23可提供托架12， 14兩者的減速且不會涉及線 性電機直至托架組件3停止。然后，通過帶驅(qū)動器23， 24， 25使托架 組件3再次在相反方向上加速，由此也將打印頭托架12推動至運行速 度。線性電機20然后可再次使打印頭托架12從應用托架14脫離并可 開始打印。這將允許小功率、更輕、更廉價的線性電機20進一步減小
托架組件3的重量。
上述操作優(yōu)選地包括使用伺服控制，其具有不同的運行模式，其中 參數(shù)被設定至加速/平穩(wěn)狀態(tài)/減速情況。
已經(jīng)對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述，現(xiàn)在對本領域技術人員清 楚的是不脫離所附權(quán)利要求界定的本發(fā)明的范圍，可以對其進行各種改
沐
又o
標號
1基礎框架 2計量框架 3托架組件 4接收件平臺 5載線器
6基礎框架的側(cè)梁
7基礎框架的橫梁
8振動隔離器
9導軌或?qū)б龣C構(gòu)
10》茲編；馬器
11打印頭托架的架體
12打印頭托架
13應用托架的架體
14應用托架
15打印頭保持器
16側(cè)向運動才/L構(gòu)
17側(cè)向運動纟幾構(gòu)的電枳j
18滑動導軌
19磁頭傳感器
20線性電機(第一電機系統(tǒng))
21線性電機的定子
22線性電機的轉(zhuǎn)子
23帶驅(qū)動電枳j
24帶
25滑輪
26第一飼服環(huán)
27第二飼服環(huán)
28距離傳感器系統(tǒng)
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)，用于在接收件上定位數(shù)字打印機中的托架組件(3)，所述托架組件(3)包括打印頭托架(12)，其具有至少一個用于在所述接收件上進行打印的打印頭；應用托架(14)，其具有用于支持在所述接收件上進行打印的至少一個應用裝置；其特征在于，所述托架(12，14)可以獨立地定位。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，每個托架(12, 14)均具 有不同定位系統(tǒng)，用于在所述接收件上對所述托架(12, 14)進行定位。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述應用托架(14)的所 述定位系統(tǒng)與所述打印托架(12)相連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述托架(12, 14)被安裝在相同的導引機構(gòu)(9)上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述應用托架 (14)橋接所述打印托架(12)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2-5中任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述打印頭托架 (12)的所述定位系統(tǒng)具有比所述應用托架(14)的所述定位系統(tǒng)更高的精度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2-6中任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述打印頭托架 (12)的所述定位系統(tǒng)具有更好的動態(tài)特性。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的系統(tǒng)，其中，對所述打印頭托 架(12)進行優(yōu)化以具有最小重量。
9. 根據(jù)權(quán)利要求卜8中任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述應用托架 (14)被帶驅(qū)動電機系統(tǒng)(23， 24, 25 )定位，且所述打印頭托架(12)被線性電機系統(tǒng)(20)定位，其中所述線性電機(20)的定子(21)安 裝在所述帶驅(qū)動電機系統(tǒng)的帶(24)上。
全文摘要
提供了一種打印頭定位系統(tǒng)，其中所述托架組件被分為具有高精度定位性能的打印托架以及僅需要低精度定位系統(tǒng)的應用托架。因為這種劃分，需要被精確定位的部件的質(zhì)量被大大減小，由此更容易對輕負載精確定位，并允許在維持高打印精度的同時使用更廉價的驅(qū)動系統(tǒng)。
文檔編號B41J3/44GK101171133SQ200680015840
公開日2008年4月30日 申請日期2006年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月9日
發(fā)明者A·-J·貝爾特曼, A·布拉爾斯, B·弗林登, B·弗霍斯特, M·范卡爾姆索特, W·范德溫克爾 申請人:愛克發(fā)印藝公司