CN103153634B - 印刷设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种控制施加到通过热转印头印刷的基底上的压力的方法。印刷头移位设施包括诸如弹簧的弹性构件，当所述印刷头接合所述基底时，所述弹性构件进行偏转。所述方法包括监控印刷头位置和弹簧偏转以控制由所述印刷头施加的压力。

Description

印刷设备

技术领域

本发明涉及印刷设备，尤其涉及热转印设备。

背景技术

热转移套印设备通常包括具有线性阵列或二维阵列的热元件的热印刷头。在使用时，根据表示待印刷的图像的数据(例如，来自计算机或扫描装置的输出数据)，热印刷元件被选择性地供电。使热印刷头与承载热熔性油墨或热熔性蜡的条或带接触，将该条或带夹在热印刷头和基底之间。接着，对热印刷头中的元件的选择性供电引发热熔性油墨从条到基底的转移。

本领域技术人员已经意识到，由热印刷头所提供的印刷质量在很大程度上取决于热印刷头通过该条施加到印刷的基底上的压力。

已经提出了许多不同形式的设备以控制印刷头施加到基底上的压力。一种常见形式的设备结合电磁控制装置使用通过气压回路输送的压缩空气来控制气压。该方法具有的缺陷是，难以改变压力设置以产生不同的质量和/或不同厚度的待印刷的基底。

日本专利申请No.4128053中描述另一形式的设备，其教导了使用压缩弹簧形式的弹性构件而在印刷头和基底之间产生压力。英国专利申请No.2294907中描述了另一个示例，其教导了使用步进马达结合弹性构件来驱动印刷头与基底接触预定的步长，以实现所需的压力。

所描述的现有技术具有许多缺陷。其中的一个缺陷是，施加的压力在一定程度上取决于基底的硬度。该问题通常可通过校正和控制多个能够使打印设置进入控制计算机并且储存到控制计算机中的构件得以克服。现有技术形式的设备存在的另一问题是：由于控制机构通过使印刷头逐渐降低来补偿变薄的基底，因此用于施加压力的控制机构是单向的。然而，应该理解，如果基底变厚，则压力将增加。因此，这种类型的印刷机的典型应用受限于厚度得到很好的控制且基本上是平坦的基底。此外，在使用时，印刷头必须在两次印迹之间撤回，从而重设施加的压力。

本发明的目的在于提供一种热印刷设备，其在一定程度上至少减少上文提到的问题；或者至少提供一种新的且有用的选择。

发明内容

因此，在一方面中，本发明提供一种控制印刷头施加的压力的方法，所述印刷头形成热转印设备的一部分，所述设备包括用于待印刷的基底的支撑面、热印刷头、和朝向所述支撑面移动所述热印刷头的驱动部件，所述驱动部件包括可弹性变形的构件，当所述印刷头接触所述支撑面上的基底时该构件变形，所述方法特征在于：该方法包括检测所述印刷头的位置以及所述可弹性变形的构件的变形。

优选地，所述驱动部件包括步进马达，并且使用取决于电磁传感器的响应的控制回路来确定所述可弹性变形的构件的变形，所述电磁传感器检测被定位成监控所述印刷头的位移的磁体。

优选地，所述方法还包括：执行校正功能以确保，当所述电磁传感器的根据印刷头的移动的响应基本上为线性时，所述可弹性变形的构件的变形被确定。

优选地，所述方法包括进一步执行校正以确保的所述可弹性变形的构件的恒定变形，而不受温度影响。

在第二方面中，本发明提供一种热转印设备，其具有用于待印刷的基底的支撑面、热印刷头、和使所述热印刷头朝向所述支撑面移动的驱动部件，所述设备特征在于：所述设备包括在所述驱动部件内的可弹性变形的构件，当所述印刷头接触所述支撑面上的基底时该可弹性变形的构件变形；以及监控所述印刷头的位置和所述可弹性变形的构件的变形的一个或多个传感器。

优选地，所述一个或多个传感器包括电磁传感器。

优选地，所述电磁传感器包括霍尔效应传感器。

可执行本发明的许多变型对于本领域技术人员是明显的。下面的描述仅仅作为执行本发明的一种方式的示例，且没有对变型或等同物的说明不应视为限制本发明。只要可能，则特定元件的描述应当视为包括不论是现在还是将来的其任何等同物和全部等同物。

附图说明

现将参考附图描述包含本发明的各个方面的热转印设备的一个运行实施方式，其中：

图1示出根据本发明的热转印设备的从前面观看的正视图；

图2示出在图1中示出的热转印设备的平面图(从相反的一侧观看)；

图3示出用于使在“上方”位置的印刷头在竖向上移位的倾翻机构的端部示意图；

图4示出与图3类似、但印刷头在“下方”位置上的视图；

图5示出在校正阶段中采集的三个传感器根据印刷头位置变化的响应；

图6示出在该基底存在时在校正阶段一个传感器根据印刷头位置变化的实时响应；和

图7示出三个传感器的响应随着温度的变化，这三个传感器的输出在图5中示出。

具体实施方式

图1至图4示出体现本发明的各个方面的热转印设备的优选形式。在该形式中示出的热印刷头10附接至可使该印刷头在竖向上朝向和远离基底支撑件12移动的托架11。基底支撑件12可以是该设备的一部分，或者可以提供为环境的一部分，在使用中，该设备安装在该环境中。

然后，托架11附接至驱动带13，该驱动带允许印刷头在沿着水平轴线的两个方向上移动。为此，驱动带安装在一对被隔开的滚轮14上，并且应该理解，滚轮14的旋转方向决定托架11在水平方向上的移动方向。

以常规的方式，将印刷头10朝向基底支撑件12降低，使浸满油墨的条或带15移位与由基底支撑件12支撑的基底16相接触。然后，印刷头10内的元件被选择性启动以加热带15中的油墨并且将该油墨从带15转移至基底16。

在示出的形式中，通过安装在枢轴杆20上的倾翻单元实现托架11的竖向移动。倾翻单元包括可旋转地安装在枢轴杆20上的一对端组件21。端组件21通过轨条22相互连接以确保该端组件一起枢转。在每一组件21中限定槽23且在该槽内安装扇形齿轮24，该扇形齿轮24可以相对于其所在的槽在竖向上滑动。弹性构件，优选盘簧25，设置在各个扇形齿轮24和相应的端组件21之间，使得扇形齿轮24的位移可被转移至安装该扇形齿轮24的端组件。

提供具有输出小齿轮27的一对步进马达26，该输出小齿轮27啮合扇形齿轮24。因此，步进马达的运转引起扇形齿轮的移位从而使端组件21和轨条22围绕枢轴杆20旋转。

轨条22的旋转通过叉组件28被转移至托架11，叉组件28也安装在枢轴杆20上且通过轨条22移位而与操纵杆29接触，该操纵杆从托架11延伸经过轴承30。应当理解，叉组件28环绕托架11，并且，当滚轮14驱动带13运行时，叉28与托架11在水平方向上是可移位的。因此，轨条22在其底侧上具有承载面31以允许托架11在竖向上的有效移位，而与托架的水平位置无关。

用于控制条或带15的张力的部件不构成本发明的一部分，但是可包括条带张力器35和在欧洲专利申请中所描述类型的张力控制系统的组合。

泛言之，本发明通过监控印刷头的移动以及弹簧25的压缩，来控制印刷头抵靠基底的压力。这样，可维持基底上的恒定压力而与基底的厚度无关。

有利地，一对磁体38被安装在轨条22上，且通过使用安装在轨条22上方的电磁传感器39(例如霍尔效应传感器)，以与磁体38相互作用，轨条22的旋转位置可以被测量从而推断印刷头10的竖向位置。

随着步进马达26旋转使印刷头向下移位与带15和基底16接触，扇形齿轮24的所有移动借助弹簧25开始被转移至端组件21。当印刷头与带和基底接触时，基底上存在轻微的压缩直到达到平衡，然后步进马达26进一步运转将导致弹簧25的偏转以通过印刷头10对基底施加压力。在下文中描述了用于控制该压力的方法和构件。

在印刷机初始化，且基底没有就位时，印刷机将使步进马达26旋转从而驱动印刷头向下。如图5中所示，当印刷头向下移动时，在各个位置采集霍尔效应传感器39的响应，且通过控制印刷机操作的微型计算机将该响应以电子形式储存用于后续的存取。数据被储存成查阅表，该查阅表使传感器值与印刷头位置关联。

通过扇形齿轮24的精确尺寸以及倾翻机构、叉组件28和托架11的几何形状，确定印刷头10相对于步进马达位置的位置。因此，可执行直接计算以使步进马达步长转换成印刷头在竖向上的位移。

图5示出四条竖线A、B、C和D。A代表与条或带15成一条直线的参考平面(下文称为基面)，而B、C和D分别代表基面下方1mm、3mm和5.5mm的位置。优选地，设备被优化成在基面下方的1mm至5.5mm的位置范围内(即在线B和线D之间)在基底上印刷。应当注意，在该区域中，传感器根据印刷头位置变化的响应基本上是线性的。

在运行中，基底16就位，印刷头10朝向基底移动，且当印刷头与基底接触时，印刷头将停止移动。步进马达26的任何进一步旋转将产生增大的压力以及弹簧25的压缩。压缩弹簧25所需的力等于印刷头施加到基底16上的力。

现参考图6，当使用且基底就位时，一旦印刷头已经接合基底，则所测量的传感器输出曲线(y)值将低于校正曲线(x)值。根据本发明，印刷机被程控以使步进马达26持续旋转直到霍尔效应传感器所储存的值与所测量的值之间的差(x-y)达到预定水平。因此，印刷机通过监控霍尔效应传感器的输出来控制施加到基底的压力。

与现有技术相比，本发明具有多个优点。如果基底是可压缩的，则霍尔效应传感器记录相对于在查阅表中所储存的值具有减小的斜率的增量。通过控制传感器读数的差值，印刷机补偿基底的压缩性，其可能在多次印刷之间改变。如果例如由于基底与印刷头的不良对齐而导致在印刷期间印刷机到基底的距离改变，则印刷头将根据从传感器所收到的反馈而缩回或延伸，以维持良好的印刷质量。

当使印刷头在位置A和位置B之间移动时，微型计算机采集来自传感器39的数据，且假定轨条22的位置与不存在基底时轨条22占据的位置的差值表示弹簧25的偏转，从而表示施加到基底的压力。通过响应于轨条位置传感器39的反馈而调节步进马达26，由维持所计算的差值的控制环路来控制压力。

在所描述的实施方式中，应该注意，相对于传感器和各个定位在轨条上的磁体之间的距离，霍尔传感器的响应是非线性的。因此，根据步进马达的步数确定通过在竖向上来回移动托架11所产生的传感器响应曲线。在使用时，响应曲线与传感器的反馈比较，从而用来控制步进马达位置。因此，所描述的实施方式将可以施加均匀的压力而与基底厚度和基底硬度无关，因为，与现有技术相比，本发明能够响应于传感器的反馈改变待应用的步进马达步长的数值。

图7示出霍尔效应传感器(如本文中使用的)随着温度的响应，并且示出在5℃所测量的值和45℃所测量的值之间的一些漂移。因此，用来表征根据印刷头位移变化的霍尔效应传感器输出的初始化曲线在开始运行时被测量，这一点是重要的。

由于测量压力时的误差，以这种方式在可变的温度环境下操作印刷机可导致印刷质量降低，因此对于这种可变的温度环境，可配置印刷机在可替换模式下运行。在可替换模式下，不需要用来测量相对于移位的霍尔传感器响应的初始化步骤。相反，例如，通过使用机械布置以固定基面和基底之间的间隔，印刷机被限制于仅在区域C和区域D之间印刷。当印刷头在区域B和区域C之间来回移动时，从图5可以看出，霍尔传感器响应相对于移位基本上是线性的。因此，通过采集霍尔传感器读数和移位位置同时在竖向上来回移动印刷头，印刷机能够确定该线性区域的斜率。然后，该斜率可被推断为理论线，通过该理论线建立霍尔效应传感器响应目标值用于如上所述的压力控制。

通过在图6中观察传感器经历的温度漂移可以看出，尽管传感器值变化，但是霍尔传感器响应仍具有与温度无关的线性区域。通过确定在印刷头的每一次缩回和伸长期间的目标斜率，印刷头能够采集数据而保持压力控制机构不受温度的影响。

Claims (7)

1.一种控制印刷头施加的压力的方法，所述印刷头构成热转印设备的一部分，所述设备包括用于待印刷的基底的支撑面、热印刷头、和使所述热印刷头朝向所述支撑面移动的驱动部件，所述驱动部件包括可弹性变形的构件，当所述印刷头接触所述支撑面上的基底时所述可弹性变形的构件变形，其中，所述方法包括，当所述印刷头移动以与所述基底接触时，检测所述印刷头的位置和所述可弹性变形的构件的变形。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述驱动部件包括步进马达，并且，使用取决于电磁传感器的响应的控制回路，来确定所述可弹性变形的构件的变形，所述电磁传感器检测被定位成监控所述印刷头的位移的磁体。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述方法还包括执行校正功能以确保，当所述电磁传感器根据所述印刷头的移动的响应基本上为线性时确定所述可弹性变形的构件的变形。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述方法包括进一步进行校正以确保所述可弹性变形的构件恒定变形而不受温度的影响。

5.一种热转印设备，所述设备具有用于待印刷的基底的支撑面、热印刷头、和使所述热印刷头朝向所述支撑面移动的驱动部件，其中，所述设备包括：在所述驱动部件内的可弹性变形的构件，当所述印刷头接触所述支撑面上的基底时所述可弹性变形的构件变形；和用来当所述印刷头移动以与所述基底接触时监控所述印刷头的位置和所述可弹性变形的构件的变形的一个或多个传感器。

6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述一个或多个传感器包括电磁传感器。

7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述电磁传感器包括霍尔效应传感器。