CN100575109C - 特别用于乙烯树脂上uv喷墨打印的高精度输送 - Google Patents

Abstract

公开了一种喷墨打印装置(30，40，50)和方法，使用一个相对支撑区域纵向输送基底的系统以及一个以平行基底输送的方向移动打印头的系统。打印头(20)的多行横向扫描之间的分度起初由基底输送系统(16)进行，并且通过使用一种编码器或其它基底位置测量装置(26)进行实际输送距离的测量。一个控制器(25)确定实际和预定输送距离之间的任何误差量。接着控制器(25)发送信号以移动打印头(20)来补偿输送系统输送中的任何误差。随之对下一个基底分度步骤作出补偿调节，这样打印头趋于在下一个校对移回原始位置或零位置，并且不会由于累积的移动脱离该原始位置。对于具有相对打印机框架(11)可移动的装载打印头(20)的桥(17)的打印机来说，打印头运动通过移动桥实现，例如通过致动一个线性移动伺服桥运动系统(31)。对于固定桥的辊式打印机，可使打印头(20)在桥(17)上纵向移动以进行校正运动。

Description

特别用于乙烯树脂上UV喷墨打印的高精度输送

本申请要求于2004年1月30日申报的美国临时申请系列No.60/540,933的优先权，在此处特别引入作为参考。

技术领域

本发明涉及喷墨打印，特别地涉及打印头相对于打印头横向扫描之间的基底的纵向分度(indexing)。

背景技术

喷墨打印的宽幅应用在不断发展。在宽幅喷墨打印中，来自硬板或弹性卷轴的基底，相对于喷墨打印头被支撑。该打印头典型地在基底被支撑的打印位置通过相对于基底的横向移动在基底上打印一行图像。打印头在一个在打印位置横穿基底延伸的桥上横移过基底，在一个可在桥上移动的支架上运载打印头。这样的一行图像典型地由打印头上相应的多个喷嘴喷射的点形成的多条线构成。一个完整的图像是通过分度相对于基底纵向分度打印头在扫描运动中并排打印多个这样的行而形成的。一般地，当打印一行图像时，在打印头横移过基底运动期间，打印头和基底之间没有相对运动。但是，在图像的每一行的打印之间，实施基底相对于打印头的纵向分度。该分度可通过在其支撑上纵向移动基底或通过相对于该支撑移动桥而实现。一个具有两种类型的纵向移动的打印系统在美国专利No.6,012,403中已经公开，这里特别引入作为参考。

打印头和基底之间在纵向上的相对运动，即垂直于打印头的横向行打印的移动，要求分度距离足够精确，以避免由打印相邻行的点形成的横线之间的分度步的长度公差引起打印图像的可见伪迹。除特定应用的分辨率的要求外，对精度要求的程度取决于喷射的油墨的性质和基底的物理特性。例如，通过卷式或卷到片的处理，很多宽幅印刷用于印刷在乙烯树脂基底卷筒上的海报、横幅和招牌。一般地，这些基底用溶剂型油墨印刷，其形成的点在干燥前在乙烯树脂基底上略微扩散。这些点扩散可弥补几分之一英寸的纵向输送误差。但是这些点扩散降低了被印刷的图像的分辨率和图像的整体质量。

宽幅喷墨打印的优点源自使用暴露于紫外线中被固化的油墨。这些紫外线固化的油墨可在很多实施例中制作出优质图像并且可在某些基底上印刷而其它油墨不能。此外，紫外线固化的油墨不具有一些其它油墨的某些工作和环境缺陷。使用UV油墨的喷墨打印的实施例在美国专利No.6,312,123；6,467,898；6,523,921和6,702,438以及PCT公布WO02/078958和WO02/18148中都有描述，此处特别引入作为参考。

UV油墨较溶剂型和其它油墨的优点包括例如较少的点扩散，特别是在基底如乙烯树脂上印刷时。UV油墨的这些特性可带来更高的分辨率。然而，高的分辨率也暴露出一些由于输送或打印头扫描行之间分度公差造成的伪迹。人的肉眼，例如，可分辨小于千分之一寸(即，＜0.001英寸)的瑕疵。这就在使用辊式进给基底时产生了问题，特别是使用光滑、低吸收性的基底，当点扩散最小时可发生。

卷筒式给纸打印机特别容易发生难以控制的纵向输送错误。当试图纵向分度一个卷筒，特别是高弹性材料形成的卷筒时，累积的驱动连接的公差、基底在辊子上的潜在滑动以及其它机械限制产生了难以预测的错误。对改进打印头和基底之间的分度精度的尝试集中在输送控制上。例如，已经尝试使用一个编码器来测量基底相对于打印头的桥的实际输送。在对基底输送驱动的闭环控制中使用编码器仅适度地获得了成功，因为缺少环的控制“刚度”。使用编码器读取分度步骤的结果并将结果反馈给控制以作出随后的校正，这已经产生了其它问题。

当在纵向输送步骤后输送系统控制器已经接收了来自编码器的错误信号时，时间消耗在作出输送后校正中，延迟了横向打印头扫描。此外，校正输送步骤也容易发生错误，这就需要另外一个校正步骤。再者，错误可显示基底已经输送的太远，需要负校正步骤，或卷筒的反卷步骤。不是所有的打印机都能够实现基底卷筒的反向运动，并且很多可以反向进行基底输送的打印机不能精确或有效地完成。故此，已经尝试故意卷筒给送不足。卷筒的给送不足增加了需要校正的可能性和必须做出的校正的可能总数。这些困难的后果就是，在上述问题存在的前提下，在许多实施例中都无法实现在光滑基底上使用UV油墨的高质量的喷墨打印。

因此，需要一种方法以提高打印头和基底之间的相对纵向输送的精度，特别是光滑基底如乙烯树脂，并且特别是当使用UV油墨打印时。

发明内容

本发明的主要目的在于使基底相对于喷墨打印头横向轨迹的相对运动的传入精度提高。

根据本发明的原理，一个复合输送系统传入基底相对于喷墨打印头横向轨迹的相对运动。

本发明的这些和其它目的和优点将根据下面的详述更加清楚。

附图说明

图1为现有技术的喷墨打印系统的透视图。

图2和图1类似，为实现本发明原理的喷墨打印系统的一个实施例的透视图。

图3和图2类似，为实现本发明原理的喷墨打印系统的另一个实施例的透视图。

图4和图2类似，为实现本发明原理的喷墨打印系统的又一个实施例的透视图。

具体实施方式

图1中，说明了现有技术中的一种喷墨打印装置10。该装置10包括一个具有一个支撑基底15的基底支撑平面12的框架11。该基底15被描述为从卷辊供应装置13沿框架11并且在支撑平面12上通过一组或多组安装于框架11上旋转的给送辊14被纵向输送的一卷材料。一个驱动马达16，可为一个伺服驱动马达，推动基底经过固定于框架11的桥17，桥上安装一个支架18，其在桥17上沿输送方向横向运动。支架18上安装有一个或多个喷墨打印头20，载着它们横过框架11。支架18通过桥17和支架18运载的线性伺服马达19横移过桥17。打印头20包括从支架18伸出朝向支撑平面12的喷嘴(未示出)，当基底15被支撑在平面12上时在基底15上喷墨。一个控制器25操纵打印头，以使在基底上的喷墨与打印头相对基底的定位同步，以产生和编程图案一致的图像。控制器25也控制相对框架11纵向移动基底15的马达16和移动支架18横向穿过桥17的马达21。

该装置10还具有一个编码器26，在靠近静止桥17的点处安装在框架11上，具有一个直径约6英寸的传感轮27，与基底15接合并响应基底15相对桥17的运动产生测量信号。该测量信号被传至控制器25，再响应基底输送测量信号发送一个输送调节信号给马达16。该马达16对基底15做出输送调节。在现有技术中，这样的调节在减少输送错误伪迹方面不尽人意。

在图2中，描述了根据本发明一个实施例的打印装置30。该装置30具有某些和图1所示的装置10相同的部件，用同样的附图标记表示。此外，该装置30包括一个具有美国专利No.6,012,403中描述特征的输送系统，其中安装的桥17在框架11上纵向移动。该移动是由桥17和框架11运载的线性伺服马达31提供的。提供一个控制器35，具有上述装置10的控制器25的功能，此外还具有控制马达31以相对框架11纵向移动桥17的功能。这样，控制器35可通过保持桥17相对于框架11静态并相对框架11纵向移动基底15，或保持基底15相对框架11静态并相对框架11移动桥17，或将桥17和基底15相对框架11的运动合并，以相对打印头20纵向分度基底15。因此，马达16和31可通过控制器35择一或结合通电。

经验显示，通过马达31在框架11上移动桥17以实现打印头20相对基底15的纵向分度远远比通过马达16相对框架11移动基底15的分度精确的多。但是，也有一些例子显示通过马达16驱动基底15穿过框架11的输送也具有优点，特别是在连续的基底卷材上印刷巨幅图像时。

根据本发明，一个编码器26或其它位置测量和反馈装置被如此构造和安装在装置30上，以精确地测量基底卷材15响应对来自控制器25的分度命令信号做出反应的马达16的致动而输送的实际距离。在图2的实施例中，位置测量装置为编码器或分解器的形式，位于框架11上的固定位置并接近装置30内桥17的正常停靠位置。编码器26被调整或足够准确以对应于期望的分度精度的准确度测量实际的输送距离。例如，如果分度精度优选1/2000英寸以避免打印伪迹，位置测量装置必须如此构造以读取至少1/2000英寸的实际输送距离，并且优选1/4000英寸。

控制器35被如此编程以使当基底15在马达16致动下被输送时，基底15的运动被编码器26测量，控制器35接收来自编码器26的测量信号，计算任何输送误差，并发送校正信号至马达31。这样马达31移动桥17以纵向移动打印头20一距离，以补偿马达16输送基底15中产生的任何误差。马达31驱动桥17的这样的移动非常精确地进行，典型地为大约+/-5微米。结果，在打印头支架反向移动到基底15位于导致在基底15上打印图像行的打印头扫描之间的一侧期间，输送校正可精确快捷地进行。

进一步根据本发明，马达31驱动桥17移动产生的任何误差校正从控制器35发出信号给马达16驱动的下一个分度运动中减去。例如，如果通过移动桥17做出一个向前纵向的校正X，基底15的下一个输送距离就减去X。如果在反向纵向做出校正，那么基底15的下一个输送距离就加上X。这就防止桥17沿框架11逐渐纵向移动并最终达到行程终点。

图3描述了根据本发明又一个实施例的喷墨打印装置40，其中桥17在框架11上为静止的。在该装置40中，打印头20在支架18上在纵向具有少量移动能力。该移动能力只需几千分之一英寸。通过为支架18上的打印头20提供一个可滑动的配件41可实现该移动，提供少量纵向打印头行程。可提供一个凸轮42以在该由伺服马达43驱动的配件上移动打印头。运行中，控制器35将校正信号发送给伺服马达43，同上述实施例30中发送给伺服马达31一样。本实施例很容易用于现有的具有固定桥的卷材输送打印机。

图4描述了根据本发明又一个实施例的喷墨打印装置50，其中一个编码器或分解器26被固定于桥17，以和桥17一同移动而不是相对框架11静止。该位置测量装置的放置更倾向于精确地测量基底卷材15经过打印头的实际位移而不必理会桥17的位置。在装置50中，位置测量装置的输出就是卷材相对打印头20上次位置的实际距离。

在描述中位置测量和反馈装置被示为一个编码器或者分解器，本领域技术人员了解，其它可精确测量卷材12位移的装置也都可使用。

本发明根据具体实施例进行了阐述。本领域技术人员可以了解，对所述特征的增加、删除和改进都在本发明的保护范围之内。因此，要求的保护范围记载于权利要求书中。

Claims (19)

1、一种在打印头的打印横向扫描之间相对打印头分度基底的方法，该方法包括：

分度基底以纵向移动基底一递增距离；

测量在分度期间基底移动的实际距离，并根据该测量确定基底移动的实际距离与该递增距离之间的差值；以及

响应该差值，调节打印头的纵向位置。

2、如权利要求1所述的方法，其中：

通过以预定量驱动一个输送元件来进行基底的分度，以使基底纵向移动该递增距离通过打印位置。

3、如权利要求1所述的方法，还包括：

在调节后的纵向位置用打印头横向扫描。

4、如权利要求1所述的方法，还包括：

在调节后的纵向位置用打印头横向扫描；接着，

进一步以递增距离纵向分度基底，该递增距离被打印头的纵向位置调节量修正。

5、如权利要求1所述的方法，还包括：

测量基底移动的实际距离包括测量相对打印机的固定框架的距离。

6、如权利要求1所述的方法，还包括：

测量基底移动的实际距离包括测量相对打印头纵向位置的距离。

7、一种喷墨打印方法，包括：

用位于打印位置的打印头横向穿过基底喷墨打印图像的第一行，该基底在打印位置是静止的；

接着，响应来自控制器的表示设定输送距离的输送信号，纵向输送基底通过打印位置，并且当如此输送时，测量基底纵向移动的实际距离；

然后，计算设定输送距离和测定的实际距离之间的差值作为校正距离；

接着，纵向移动打印头该校正距离；

然后，打印头横向穿过基底喷墨打印另一行图像，基底静止在打印位置。

8、如权利要求7所述的方法，还包括：

响应来自控制器的输送信号，进一步纵向输送基底通过打印位置，该输送信号表示减去计算出的校正距离的设定输送距离。

9、如权利要求7所述的方法，还包括：

打印另一行图像后，纵向移动打印头以将打印头挪到基准位置；

再次响应来自控制器的表示减去计算出的校正距离和校正后的距离的设定输送距离的输送信号，纵向输送基底通过打印位置。

10、如权利要求7-9中任一项所述的方法，其中：

当设定输送距离大于实际距离时，沿输送方向纵向移动打印头，并且当设定输送距离小于实际距离时，在与输送方向相反的方向纵向移动打印头。

11、如权利要求7-9中任一项所述的方法，其中：

喷墨打印进行时打印头横向移动穿过桥，并且通过相对一个固定框架移动桥以纵向移动打印头。

12、如权利要求7-9中任一项所述的方法，其中：

喷墨打印进行时打印头横向移动穿过桥，并且通过相对桥移动打印头以纵向移动打印头。

13、一种喷墨打印装置，包括：

框架；

横过框架延伸并限定一个打印位置的桥；

运动系统，被设计为相对框架纵向移动打印头；

输送系统，被设计为纵向推动基底通过打印位置；

可横过桥移动的打印头，以在打印位置穿过基底打印一行图像；

控制器，其可操作而致动该输送系统以实现基底通过打印位置的纵向分度运动；

卷材位置测量装置，以测量并给控制器传递一信号，该信号与分度运动中基底的实际移动距离相对应；

该控制器可操作而致动该运动系统，以纵向移动打印头一距离，该距离对应分度运动期间基底的实际移动距离与预定距离之间的差值。

14、如权利要求13所述的装置，其中：

该桥通过该运动系统可相对框架纵向移动；并且

控制器可操作而致动该运动系统以相对框架纵向移动桥，从而纵向移动打印头一距离，该距离对应分度运动期间基底的实际移动距离与预定距离之间的差值。

15、如权利要求14所述的装置，其中：

该运动系统包括一个具有固定于框架的纵向延伸的定子和固定于桥并响应控制器的电枢的线性伺服马达。

16、如权利要求13所述的装置，其中：

打印头通过该运动系统可相对桥纵向移动；并且

控制器可操作而致动该运动系统，以相对桥纵向移动打印头，从而纵向移动打印头一距离，该距离对应分度运动期间基底的实际移动距离与预定距离之间的差值。

17、如权利要求13～16任意一项所述的装置，其中：

卷材位置测量装置包括一个编码器，该编码器响应基底相对该编码器的运动。

18、如权利要求13～16任意一项所述的装置，其中：

卷材位置测量装置固定于框架。

19、如权利要求13～16任意一项所述的装置，其中：

卷材位置测量装置固定于桥。

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