CN101171138A - 用于数字打印机的分段接收件平台和喷程距离校准 - Google Patents
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Abstract
提供一种用于在使用承载打印头(3)的托架(2)的数字打印机(例如,喷墨打印机)中保持接收件的接收件平台(1),其被划分为其高度及方位可以调节的小平台段(5)。即使对托架(2)的导引存在偏差或在往复运动期间出现弯曲,通过调节段(5),可使平台(1)形变以获得恒定的接收件至打印头距离。优选地将平台段(5)安装在可变形平台支撑(13)上。可以通过测量距离轮廓并调节调整螺丝或螺栓来校准接收件至打印头“喷程距离”,以排列平台段(5)至准理想打印距离。
Description
技术领域
本发明涉及打印机中的接收件平台。具体而言,本发明涉及可调节接收件平台,其能够对打印头至接收件的距离进行校准。
背景技术
打印是将信息传达至公众成员的一种最普及的方式。使用点矩阵打印机的数字打印允许迅速打印存储在诸如个人电脑的计算装置上的文本及图形。这些打印方法允许以较经济的价格将思想及概念迅速转化为打印制品而不会浪费时间并专门制造诸如平版的中间打印版。数字打印方法的发展已经使得即使在家庭环境下普通人也可较经济的实现打印。
常规点矩阵打印方法通常涉及使用打印头,例如,具有多个打印元件(例如,喷墨嘴)的喷墨打印头。打印元件从打印头向诸如纸或塑料的打印介质传输诸如墨水或树脂的打印材料。打印可以是诸如黑色的单色、或诸如使用CMY(青色、品红色、黄色、黑色=由C、M、Y的结合形成的处理黑色)、CMYK(青色、品红色、黄色、黑色)、或特殊彩色方案(例如,CMYK加一个或更多附加点或特殊彩色)的全彩打印的多色。为了打印诸如纸或塑料的打印介质,以特殊顺序使用或“发射”打印元件,同时打印介质相对于打印头运动。每次发射打印元件,诸如墨水的打印材料均利用取决于所使用的打印技术的方法被传输至打印介质。通常,在一种形式的打印机中,将使头相对于打印介质运动以产生例如穿过页面在第一方向上延伸的所谓光栅线(raster line)。第一方向有时被称为“快速扫描”方向。光栅线包括通过打印头的打印元件输送至打印介质上的一系列点。打印介质通常在与第一方向垂直的第二方向上间歇运动。第二方向通常被称为慢速扫描方向。
打印光栅线以及相对于打印头移动打印介质的结合形成通常紧密布置的一系列平行光栅线。从远处观察,在这些点足够接近的情况下,人眼观察到完整图像而不会将图像分辨为独立点。不同颜色紧密布置的点不会被独立地辨识而是显现出由已经使用的青色、品红色以及黄色三种颜色的量或浓度所决定的颜色。
为了改进例如直线的打印精度,优选地,如果点矩阵的点之间的间距较小,则打印具有较高分辨率。尽管高分辨率不总是意味着好的打印,但最小分辨率是高质量打印所必需的。在慢速扫描方向上较小的点间隔意味着打印头上打印元件之间较小的间距,而在快速扫描方向上以较小间距规则分布的点对用于在快速扫描方向上相对于打印介质移动打印头的驱动质量造成限制。
为了在快速扫描方向上于接收件上运动,可以将数个打印头布置在单一托架上,在接收件上运动,在导轨上导引。通常,在其发射前,有用于将打印元件定位在打印介质上适当位置的机构。通常,上述驱动机构由微处理器、诸如PAL、PLA、FPGA或类似装置的可编程数字装置控制,尽管本领域技术人员将理解任何由软件控制的装置均可由专用硬件来控制,而软件仅是一种实施策略。
点矩阵打印的一个常规问题是因图像表达法的数字特性以及均匀间隔点的使用而导致赝像的形成。因为打印试图通过(几乎)均匀间隔点矩阵或图案描绘连续图像,故可能会产生诸如莫尔图案的特定赝像。赝像的一个来源可能是因诸如在头中打印元件的位置的各种不同制造误差以及打印头相对于打印介质运动的系统误差所导致的对点的错误布置。具体而言,如果一个打印元件被误置或其发射方向从希望方向偏离,打印结果将显现会在整个打印过程中存在的缺陷。因为随着速度的改变墨滴的飞行时间也将改变,故当打印头正在运动时,墨滴速度的改变也将导致赝像。类似的,用于移动打印介质的驱动系统的系统误差会导致可辨识的缺陷。例如,用于打印介质的驱动器与打印介质本身之间的滑动将导致误差。
特别是在大尺寸喷墨打印机及工业喷墨打印设备中,接收介质传输系统需要在传输距离方面非常精确及可靠以避免条状化(banding)问题。
在特定打印机中,介质被保持在通常具有较大直径的卷轴辊上,但是这种打印机在其能够处理的介质种类上受到限制。其不能处理相对较硬的介质。
相较于家用或办公定打印机,工业打印机的另一方面在于包含打印头的托架通常相对较重。由于工业打印机中较高的托架速度,墨滴在由喷墨打印头释放时沿从打印头至接收件的倾斜路径行进。即使喷程距离(即头与接收件之间的距离)的最小的偏差也将导致对墨滴的定位偏差。需要在托架的整个宽度及托架运动的整个长度上保持喷程距离恒定以避免墨滴偏移。
其他记录处理也需要恒定的打印头/接收件距离,例如确保沿打印区域的相同影响。
小型打印机通常具有单导轨或布置在相同一侧的两根导轨。在工业打印机中,这会带来问题,这是因为由于较大的重量,在较重托架使常规大尺寸导轨变形时,托架会在导轨上产生相当大的转矩力,引起喷程距离变化,由此导致需要确保记录品质的问题。
在数字打印中另一公知方面是需要调整打印头与接收件之间的距离以补偿介质的厚度,在喷墨打印中,需要上述操作以保持喷程距离恒定。
在EP336870中,根据记录介质的厚度相对于卷轴辊自动或手动地调节打印头的位置。
在更近的US2004/17456中,可以类似地调节打印引擎的数个元件(例如,接收件平台、打印头、托架、导轨)以对介质厚度进行补偿。
但是,所有这些元件同时的调节使得调节困难,并且可能在定位打印头中出现错误。
在US2004/17456中,提出采用使用距离传感器的动态补偿装置来保持喷程距离恒定,但因为其是使用运动部件的主动方法,故这是一种复杂、昂贵及相对不可靠的方法。
上述系统还采用总共四个导轨来承载打印头托架。这样消除了转矩问题,但即使如此,导轨也会略微弯曲,由此降低记录平台中央的喷程距离。
尚未认识到的一个问题是,因为热膨胀的原因,托架系统会发生应变,由此导致形变及可能的劣化打印品质。
清楚的是,还需要对大型打印系统进行改进以在记录区域上保持打印头至接收件的距离恒定。
发明内容
可通过具有权利要求1的特定特征的可调节接收件平台系统来避免上述缺陷。在从属权利要求中给出本发明的优选实施例的特定特征。
权利要求8要求保护了一种用于对局部打印头至接收件距离进行校准的方法。在从属权利要求中给出了方法的优选实施例。
可通过以下描述及附图理解本发明的其他优点及实施例。
附图说明
图1示出了适用于本发明的优选实施例的打印头往复运动机构。
图2示出了中央静态分段接收件平台及动态平台的原理。
图3示出了具有可调节平台段的接收件平台的原理。
图4A及图4B示出了具有安装在局部可调的平台框架上的平台支撑部的实施例。
具体实施方式
虽然以下将结合其优选实施例对本发明进行描述,但应当理解的是并不意在将本发明限制于这些实施例。
通过用于在打印期间保持接收件的可调节接收件平台组件提供了对问题的解决方案,其中接收件平台被划分为局部可调的平台段。
为了更清楚的表明本发明的优点,给出对诸如在接收件平台上运动的托架中具有一个或更多打印头的喷墨打印机的数字打印机的问题的纵览。
参考图1及图2,示出了适用于本发明的优选实施例的打印头往复运动机构及其上布置有接收件的接收件平台。
根据本发明,设置有分段静态平台1,在打印细条时,当承载喷墨打印头3的托架2在接收介质上沿导轨4a,4b进行快速扫描时,分段静态平台1在打印动作期间保持介质(未示出)。在打印动作期间,接收介质的整个工作部分都完全被静态平台1支撑。特别是在使用薄介质时,这非常重要。介质传输系统没有运动部件位于工作区域下方。仅有固定部件位于工作区域下方。这意味着静态平台1至少具有支撑记录工具将在其上工作的接收材料区域的宽度及长度,在此情况下,喷墨打印头3将记录图像细条。
因此,在打印期间接收介质总是被保持静止,且可以获得在距离及方位上进给接收介质的高精度,由此在打印图像中产生较少赝像。
用于保持接收介质的力可以是任何一种力,但优选地是能够被转换的力。上述力可以是静电力、磁力(特定介质)或优选为真空力。优选地,设置接收件平台1的分段5的穿孔顶板,其在穿孔下连接至真空腔。平台1及真空腔形成其中可以产生真空的封闭箱。通过诸如通风系统的排气系统来供应并维持真空,排气系统将空气从真空腔抽出以获得腔内的真空。为了移动接收件材料,设置两个动态抽吸平台6,其在打印步骤之间接收件传输期间附着至接收件。
现将描述托架导轨机构及其相关问题。
托架及托架导引机构包括:
具有打印头保持器7的托架2,
升降打印头保持器7以为接收介质的介质厚度进行调节的升降机构8,
打印头框架的双梁9,
导轨机构4
一个导轨4a上的滑块10,
被向上驱动以夹持第二导轨4b的圆柱轮11及反向轮12。
如图1所示的双梁托架导引具有例如优于单侧托架导轨的数个优点。
因为在两侧支撑托架2,故不会产生将导致偏离的转矩力,且打印头3将与接收件平台1保持平行。
特殊元件可避免因框架9及托架2的热膨胀导致的应变及力的产生。
在后侧,利用滑块10将托架2安装在导轨4a上。这允许沿轨4a,4b在快速扫描方向上运动,但会限制托架2在横向及上下方向的运动以避免托架在轨4a,4b上弹跳及摆动。
公知轨4a,4b会在横向方向上发生约0.1mm/m的偏移,但该误差可以被忽略,因为其对于全部打印头4的打印元件或喷嘴而言均相同,因此不会被观察者的肉眼注意到。
在另一轨4b上,托架2在于圆导轨4b上运行的圆柱轮11上运行。轮11由在另一侧的被推向轨4b的反向轮12支撑,由此防止托架2在竖直方向上的运动。
上述系统不允许在快速扫描方向上的自由运动,因为热膨胀的原因,而给予轮11,12在轨4b上略微横向运动的空间,由此避免系统的应变及形变以及轨4a,4b的横向偏移。
但是,依然存在的问题是例如重达50kg的托架2的运动会导致:
框架9的弯曲,
轨4a,4b的弯曲。
当托架2在轨道上从打印机中的接收件平台1的一侧移动至另一侧时,上述可能是可变弯曲。
轨道的弯曲在使托架2从开始运动至中间点时会导致打印头3的微小前倾,而在从中间移动至轨道的末端时会导致后倾。打印头3的倾斜会引起喷程距离的变化,因为喷射墨滴的倾斜路径,其将导致偏移像素。
当上述倾斜并非轨道恒定且角度偏差因喷程距离而提高时,必需避免这种偏差。
当对轨4a,4b的安装并不完善且两者会同时具有从理想优选水平路径向上及向下偏移时,会产生相同的问题。
但是,打印头3的记录元件的行,即喷墨打印头的喷嘴保持与接收件平行。
当轨4a,4b呈现从理想路径不相同程度偏离时会产生更加严重的问题。
一个轨具有比另一个轨更大的弯曲。
对轨4a,4b的安装不对等。
这导致打印头3侧向偏斜且喷嘴的喷程距离在打印头3的一侧与相同打印头3的另一侧不同。不能通过简单上下移动托架2或打印头3来容易地修正上述偏差。
确定的事实是,尽管这些偏差是局部现象,但这些偏差会逐渐影响整个导轨4a,4b。
本发明的目的在于在所有时间均保持喷程距离恒定。因此,接收件应当遵循具有理想喷程距离或记录距离的假想表面的带,即,当轨4a,4b弯曲或偏移时,其应跟随打印头3的上下运动,且如果托架2因导轨4a,4b的不对等偏离而倾斜时,接收件应当倾斜。
为了获得基本上恒定喷程距离,需要一种特殊的接收件平台组件。
根据本发明的优选实施例,在系统中央布置有可调节接收件平台1组件,用于在打印期间保持接收件,其包括接收件平台1,收件平台1被划分为平台段5,其中平台段5局部可调。
接收件平台1的平台段5例如利用真空力来保持接收件。顶表面由具有约0.5至2mm宽的穿孔的刚性板形成,以在打印动作期间使得真空吸引位于其上的接收介质。此外,还提供小槽(约0.5mm)以在较大区域上分布真空。
穿孔也可由顶板内的小狭缝替代。
如图3中夸张地示出,静态真空平台1的段5于高度上在多个位置可调节,由此其可沿快速扫描方向符合托架2及打印头3的高度轮廓。在优选实施例中,接收件平台1沿快速扫描方向被划分为多个段5。这些段5可在不同高度上独立受控。沿快速扫描运动的连续部分,这提供了对打印头3或打印工具与接收介质之间的距离最佳的校准。
可以在高度上对接收件平台段5进行调节,例如用以符合托架框架9因重量导致的弯曲,但优选地,它们也可在方位上调节以能够倾斜,以符合其中打印头3沿导引路径倾斜的可能状态。
例如如果在每个平台段5使用多个调节螺丝,则不仅可调节平台段5的平均高度,还可调节平台段5的方位。在优选实施例中,取决于打印工具或打印头3至接收介质距离的目标或所需精度,静态平台段5可具有沿快速扫描方向处于数厘米至数十厘米的范围内的尺寸。
在图4A及图4B中示出用于允许平台段5的调节的系统的优选实施例。为了获得逐渐展开的接收件平台1,接收件平台组件优选地包括:
平台支撑13,用于在其上安装平台段5,其中平台支撑13是用于平台段5的相对柔性安装基础。可使平台支撑13自身形变以符合由假想路径(由打印头3的记录端遵循)形成的波浪式平面。
平台支撑13自身可调节地安装在抵抗任何形变的刚性平台框架14上。例如以此方式来对由位于可形变平台支撑13上的安装螺丝15不可调节地安装的平台段5进行调节以由此共同形成遵循理想打印平面的波动的相对平滑平面。
如上所述,可在高度及方位上进行调节,这可在快速扫描方向(上升或下降)或横向方向(侧向倾斜)的方向上不同。
平台支撑13优选地为安装至刚性平台框架14的可形变平台支撑杆13。可以选择支撑13的材料及直径以获得逐渐形变所需的特定参数。
尽管可以通过数个不同部分形成平台支撑13或平台支撑杆13,优选地,平台支撑杆13是沿平台长度的连续杆。
优选地,提供两个平台支撑13以使得能够容易地对平台段5的倾斜进行调节。
优选地利用在平台段之间的弹簧偏压校准螺栓17来完成对平台支撑杆13的调节,但可以想到其他方法。
如图4A及图4B所示,平台支撑杆13被强力弹簧16向上推动,但被调节螺栓17保持。
通过沿两个平台支撑杆13调节不同螺栓17,其形变且设定整个平台段5以形成逐渐展开的记录表面。
此外,对平台段5的独立调节也是可行的,但这使得更难获得平滑接收件平台1。
使用以下方法,利用分段接收件平台1可校准局部打印头至接收件距离:
在第一步骤中,测量接收件平台1相对于打印头位置的距离轮廓,由此形成距离轮廓数据。
然后,调节可调节装置17,由此改变平台段5的高度或方位以局部地校准打印头至接收件的距离。
因为对平台支撑13的调节可能不仅直接影响相邻平台段5,还对其他段5有影响,优选的是重复数次测量及调节步骤直至实现最佳距离轮廓。
可以手动进行测量,但优选地设置自动测量装置安装至打印托架2。
可以手动进行对调节装置17的调节,但优选地使用作用在测量距离轮廓数据上的自动螺丝驱动装置来进行调节。
可以进行测量而无需接收件平台1上的接收材料,但如果接收材料(例如,通过真空强力附着至接收件平台1的刚性材料)的性质及特性将影响打印期间平台段5的高度及方位,可以在接收件平台1上存在接收件的情况下进行测量,随后在没有接收件的情况下进行调节。
如上所述,可以通过每个段的一个或更多高度调节螺丝17或者业界公知用于对平台段5的高度进行调节的其他装置来实现对静态平台段5的高度调节。
已经对本发明的优选实施例进行了描述,现在对本领域技术人员清楚的是不脱离所附权利要求界定的本发明的范围,可以对其进行各种改变。
标号:
1静态接收件平台
2托架
3打印头
4a、b导轨
5平台段
6动态吸引平台
7打印头保持器
8升降机构
9双梁打印头框架
10滑块
11圆柱轮
12反向轮
13平台支撑
14平台框架
15平台段安装螺丝
16弹簧
17调节螺栓或调节装置
Claims (11)
1.一种用于数字打印机的可调节接收件平台组件,用于在打印期间保持接收件,包括被划分为平台段(5)的接收件平台(1),其特征在于,所述平台段(5)可局部调节。
2.根据权利要求1所述的接收件平台组件,还包括:
至少一个平台支撑(13),用于在其上安装所述平台段(5),以及
至少一个刚性平台框架(14),其上安装有所述平台支撑(13),
其中,所述平台支撑(13)的位置可相对于所述平台框架(14)局部调节,由此调节所述平台段(5)。
3.根据权利要求1或2所述的接收件平台组件,其中所述调节是高度调节。
4.根据上述任一权利要求所述的接收件平台组件,其中所述调节是方位调节。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的接收件平台组件,其中所述至少一个平台支撑(13)是安装至所述平台框架(14)的可形变平台支撑杆(13)。
6.根据权利要求5所述的接收件平台组件,其中所述平台支撑杆(13)是沿所述平台长度的连续杆。
7.根据权利要求5或6所述的接收件平台组件,其中可以通过调节弹簧偏压校准螺栓(17)来实现对所述平台支撑杆(13)的调节。
8.一种用于在数字打印机中进行局部打印头至接收件距离校准的方法,所述数字打印机具有用于在接收件上打印图像的打印头(3),和用于在打印期间保持所述接收件的接收件平台(1),所述接收件平台(1)被划分为可利用调节装置(17)进行调节的可调节平台段(5),该方法包括以下步骤:
测量所述接收件平台(1)相对于所述打印头(3)位置的距离轮廓以获得距离轮廓数据,
调节所述可调节装置(17),由此改变所述平台段(5)的高度或方位以局部校准所述打印头至接收件距离,
重复前述步骤直至达到最佳距离轮廓。
9.根据权利要求8所述的方法,其中利用自动测量装置来进行所述测量。
10.根据权利要求9所述的方法,其中所述打印头(3)被安装到在所述接收件平台(1)上往复运动的打印托架(2)上,并且所述自动测量装置被安装至所述打印托架(2)上。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的方法,其中所述可调节装置(17)是调节螺栓(17),且利用作用在测量的距离轮廓数据上的自动螺栓驱动装置来完成所述调节。
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