CN109219524B - 控制数字打印装置中的打印头的打印操作 - Google Patents

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Abstract

用于在片材或网状材料上进行喷墨打印的数字打印装置(100)。该装置包括带(106)，带用于支撑和传送固定到带的片材或网状材料。带沿着至少由马达(110)驱动的第一辊(102)和由带驱动的第二辊(104)被引导。多个打印头(211…216)沿着带的路径被排列。控制系统(220)被配置为控制马达的操作和打印头的打印操作。第一编码器(122)被配置成将第一编码器信号供给到控制系统，用于控制马达的操作，第一编码器与第一辊相关联。第二编码器(124)被配置成将第二编码器信号供给到控制系统，用于控制每个打印头的打印操作，第二编码器与第二辊相关联。

Description

控制数字打印装置中的打印头的打印操作
技术领域
本发明涉及数字打印领域，并且更具体地涉及一种数字纺织品打印装置和方法，其中借助于包括多个打印头的喷墨打印机，不同颜色的墨水被打印在诸如片材或网状材料的纺织材料上。
背景技术
在包括喷墨打印机的数字打印装置中，诸如纺织材料的片材或网状材料在传送方向上被传送。在本发明的上下文中，从动带系统(driven belt system)被用于传送片材或网状材料。带系统(belt system)包括沿辊的圆柱形表面被引导的一个或多个带(belt)，每个辊围绕相应的旋转轴旋转。不同辊的旋转轴基本上平行。辊中的至少一个由马达驱动，由于电动马达的高可控性，优选地由电动马达驱动。辊中的至少一个是可自由旋转的，即，不由马达驱动，而是由一个或多个带驱动。
片材或网状材料以已知的方式依附到带系统的带上，例如，通过静电力或通过机械固定(诸如，通过夹紧、真空固定、通过热塑性塑料依附、或粘合)而被固定。
完整的打印过程涉及通过喷墨打印机将打印介质施加在片材或网状材料上(其可以经历预处理)以获得在片材或网状材料上的图像、干燥介质、固定介质。另外，介质可以经历后处理。在本发明的上下文中，专注于控制在片材或网状材料上的打印介质的施加。
用于基本颜色的打印头(通常是用于四种或六种不同颜色的四个或六个打印头)一个接一个地被安装，如在片材或网状材料的传送方向上可见的。基于由打印头从控制器接收的信号，墨滴从打印头被喷射以形成图像的像素。如在片材或网状材料的传送方向上可见的，打印质量可以例如高达1200点每英寸(dpi)，并且这需要彩色墨滴相对于彼此在片材或网状材料上的的精确定位。因此，从特定打印头喷射墨滴的时序需要相对于支撑片材或网状材料的移动带而被精确地控制。
在数字打印装置的控制系统中，理论轴被限定，理论轴通过控制接口从操作员接收速度命令。驱动数字打印装置的带的马达的轴一对一地耦接到理论轴。马达轴的角位置由马达编码器感测。马达的伺服控制被配置为使用马达编码器来使马达轴非常接近理论轴(“刚性设置”)，使得马达的位置和速度误差在打印期间尽可能低。
同时，马达编码器可以提供用于控制每个打印头的打印动作的脉冲。
WO 2015/185101 A1尤其公开了打印装置中的介质传送。介质传送可以包括一个或多个辊和带系统。打印介质可以由在打印头之下的辊和带承载。旋转编码器可以耦接到辊或诸如电动马达的驱动机构中的一个。马达编码器可以生成表示介质传送状态的编码器信号。该编码器信号可用于使用于打印头的一个或多个点火脉冲信号同步。
然而，作为刚性设置的结果，马达的伺服控制不是绝对稳定的，并且可以被表征为“紧张”。这使得马达编码器的信号不适合作为用于控制打印头的打印操作的脉冲发生器。
发明内容
提供一种具有针对打印头的打印操作的改进的控制或至少可替代的控制的数字打印装置，会是令人期望的。
为了更好地解决这个问题，在本发明的第一方面中，提供了一种用于在片材或网状材料上进行喷墨打印的数字打印装置，该数字打印装置包括：带，用于支撑和传送固定到带上的片材或网状材料，带沿着至少第一辊和第二辊被引导，其中第一辊具有第一旋转轴并且由马达驱动以围绕第一旋转轴旋转，并且第二辊具有第二旋转轴并且由带驱动以围绕第二旋转轴旋转；沿着带的路径排列的多个打印头；控制系统，被配置为控制马达的操作和打印头的打印操作；以及与第一辊相关联的第一编码器，第一编码器被配置为将第一编码器信号供给到控制系统用于控制马达的操作。数字打印装置进一步包括与第二辊相关联的第二编码器，并且第二编码器被配置为将第二编码器信号供给到控制系统用于控制每个打印头的打印操作。
当第一辊驱动带时，由带驱动而不是由马达直接驱动的第二辊由于其惯性和带中的应变而将没有第一辊那么紧张。这里，带具有阻尼功能。由于第一编码器用于控制马达的操作，并且第二编码器用于控制打印头的打印操作，因此第一编码器和第二编码器两者都需要凭借控制带移动以及控制打印头的管理打印操作来获得良好的打印结果。
在数字打印装置的实施例中，控制系统包括用于控制马达的操作的伺服控制器，以及用于控制每个打印头的打印操作的运动控制器。
伺服控制器(有时也被称为伺服驱动器)通常接收来自控制系统(在此情形下：运动控制器)的命令信号，放大信号，并且将电流传输到伺服马达(在此情形下：驱动第一辊的马达)以便产生与命令信号成比例的运动。通常，命令信号表示期望速度。
运动控制器产生用于输入到伺服控制器的虚拟主轴，以便伺服控制器将马达耦接到虚拟轴。通过马达的伺服控制的刚性设置(高精度和高带宽)，马达将非常接近地跟随主轴。结果是，马达在打印期间的位置和速度误差非常低。
第一编码器信号被供给到伺服控制器。第一编码器信号用在伺服控制器的位置控制回路中。
第二编码器信号被供给到运动控制器。第二编码器信号用在运动控制器的打印头控制中，用于精确地安排喷射来自特定打印头的墨滴的时间。
在实施例中，数字打印装置进一步包括与马达相关联的第三编码器，第三编码器被配置为将第三编码器信号供给到伺服控制器，用于进一步控制马达的操作。第三编码器信号用在伺服控制器的速度控制回路中。
在数字打印装置的实施例中，对于每个打印头，运动控制器包括：
第二编码器信号输入，被配置为接收第二编码器信号；
启动/偏移组件，耦接到第二编码器信号输入，并且被配置为限定用于打印头的打印操作的启动时序和/或偏移时序；
频带补偿组件，耦接到启动/偏移组件，并且被配置为设置用于打印头的打印操作的频带补偿时序；
同步组件，耦接到频带补偿组件，并且被配置为使打印头的打印操作的时序与其他打印头的打印操作的时序同步；
转换组件，耦接到同步组件，并且被配置为将打印头的打印操作的时序转换为期望的打印分辨率；以及
打印头控制信号输出组件，耦接到转换组件，并且被配置为将打印头控制信号供给到打印头。
因此，运动控制器处理第二编码器信号以产生用于每个相应的打印头的不同的打印头控制信号。考虑不同打印头之间的偏移，而执行频带补偿(例如，补偿带的中性线的不均匀分布)。
在本发明的第二方面中，提供了一种在片材或网状材料上进行数字喷墨打印的方法。该方法包括：提供用于支撑和传送固定到带上的片材或网状材料的带，带沿着至少第一辊和第二辊被引导，其中第一辊具有第一旋转轴并且由马达驱动以围绕第一旋转轴旋转，并且第二辊具有第二旋转轴并且由带驱动以围绕第二旋转轴旋转；提供沿着带的路径排列的多个打印头；提供与第一辊相关联的第一编码器；并且通过第一编码器供给第一编码器信号，用于控制马达的操作。该方法进一步包括：提供与第二辊相关联的第二编码器；并且通过第二编码器供给第二编码器信号，用于控制每个打印头的打印操作。
因为本发明的这些和其它方面通过参考下面的具体实施方式并且结合附图考虑而变得更容易理解，本发明的这些和其它方面将更容易被理解，在附图中相同的附图标记表示相同的部件。
附图说明
图1示意性地描绘了本发明的数字喷墨打印装置的俯视图，其中为了清楚起见省略了打印头。
图2示意性地描绘了图1的数字喷墨打印装置的侧视图，结合用于控制数字喷墨打印装置的控制系统的示意图而示出了打印头。
图3示意性地描绘了图2的控制系统的运动控制器。
图4图示了由耦接到图1的数字喷墨打印装置的马达驱动辊的第一编码器提供的差分编码器信号。
图5图示了由耦接到图1的数字喷墨打印装置的带驱动辊的第二编码器提供的差分编码器信号。
具体实施方式
图1和图2分别示意性地描绘了本发明的数字喷墨打印装置100(下文也称为打印装置100)的俯视图和侧视图。打印装置100包括至少第一辊102和第二辊104，每个辊通过合适的对应轴承结构(未示出)被安装在框架(未示出)中，并且被配置为分别围绕第一旋转轴103和第二旋转轴105旋转。闭环带106围绕第一辊102和第二辊104被安装。打印装置100可以包括一个或多个另外的辊(未示出)，例如，用于使带106拉紧的拉紧辊。
机械齿轮传动装置108具有输入轴(shaft)112和输出轴。第一辊102耦接到机械齿轮传动装置108的输出轴，而机械齿轮传动装置108的输入轴112耦接到旋转马达110的输出轴。马达110优选为电动马达。
马达110被配置为驱动第一辊102以围绕它的第一旋转轴103旋转。第一辊102的旋转使得带106在由双箭头107指示的方向中的选定的一个方向上移动。带106的移动使得第二辊104围绕它的第二旋转轴105旋转。第二辊不由其他装置驱动的。
沿着带106的路径，多个打印头211、212、213、214、215、216被排列。在图2所示的实施例中，六个打印头211-216被示出。然而，伴随着打印装置100的适当调整，另一数量(至少一个)的打印头也是可能的。
第一编码器122与第一辊102相关联。第一编码器122为旋转编码器，并且包括例如可旋转部分122a和固定部分122b，其中可旋转部分122a被固定到第一辊102以随第一辊102旋转，并且固定部分122b相对于打印装置100的框架被固定。
第二编码器124与第二辊104相关联。第二编码器124为旋转编码器，并且包括例如可旋转部分124a和固定部分124b，其中可旋转部分124a被固定到第二辊104以随第二辊104旋转，并且固定部分124b相对于打印装置100的框架被固定。
第三编码器126与马达110相关联。第三编码器126为旋转编码器，并且包括例如可旋转部分126a和固定部分126b，其中可旋转部分126a被固定到马达110的输出轴以随马达110旋转，并且固定部分126b相对于打印装置100的框架被固定。
第一编码器122、第二编码器124和第三编码器126可以是相同类型或不同类型。作为示例，编码器可以是Sin/Cos编码器，每个编码器提供选定数量的脉冲每转。作为示例，第一编码器122可以生成5000个脉冲每转。作为另一示例，第二编码器124可以生成5000个脉冲每转。作为又一示例，第三编码器126可以生成2048个脉冲每转。
第一编码器122被配置为供给第一编码器信号202，第二编码器124被配置为供给第二编码器信号204，并且第三编码器126被配置为供给第三编码器信号206，如用线所表现的。第一编码器信号202、第二编码器信号204和第三编码器信号206中的每一个可以是脉冲信号。
第一编码器信号202作为位置信号被输入到控制系统220，具体地被输入到控制系统220的伺服控制器230。在伺服控制器230中，位置信号被区分(differentiated)以获得速度信号。
图4图示了由耦接到数字喷墨打印装置100的马达驱动第一辊102的第一编码器122提供的区分后的第一编码器信号的值。区分后的第一编码器信号表示第一辊102在19.2rpm的RS1设定点处的以每分钟转数rpm表示的转速RS1随着以毫秒ms表示的时间t的变化。第一辊102的周长为1.3m，这对应于每分钟25米的带速。如图4中可见，区分后的第一编码器信号具有相对大的高频分量，并且因此可被表征为紧张。
第二编码器信号204作为位置信号被输入到控制系统220，具体地被输入到控制系统220的运动控制器232。在运动控制器232中，位置信号被区分以获得速度信号。
图5图示了由耦接到数字喷墨打印装置100的带驱动第二辊104的第二编码器124提供的区分后的第二编码器信号的值。区分后的第二编码器信号表示第二辊104的以每分钟转数rpm表示的转速RS2随着以毫秒ms表示的时间t的变化。如图5中可见，当与区分后的第一编码器信号相比时，区分后的第二编码器信号具有显著减小的高频分量，使得第二编码器信号非常适合通过运动控制器232精确控制打印头211、212、213、214、215、216的打印操作。
第三编码器信号206作为位置信号被输入到控制系统220，具体地被输入到控制系统220的伺服控制器230。在伺服控制器230中，位置信号被区分以获得速度信号。
参考图2和图3，运动控制器232将位置命令值236从虚拟主轴组件304提供到伺服控制器230。伺服控制器230控制马达110，如由线234所指示的。
运动控制器232包括第二编码器信号输入302，第二编码器信号输入302被配置为接收第二编码器信号204。
对于每个打印头211、212、213、214、215、216，相应的启动/偏移组件311、312、313、314、315、316耦接到第二编码器信号输入302，并且被配置为限定用于相应的打印头211、212、213、214、215、216的打印操作的相应的启动时序和/或偏移时序321、322、323、324、325、326。
对于每个打印头211、212、213、214、215、216，相应的频带补偿组件331、332、333、334、335、336耦接到相应的启动/偏移组件311、312、313、314、315、316，并且被配置为设置用于相应的打印头211、212、213、214、215、216的打印操作的相应的频带补偿时序341、342、343、344、345、346。
对于每个打印头211、212、213、214、215、216，相应的同步组件351、352、353、354、355、356耦接到相应的频带补偿组件331、332、333、334、335、336，并且被配置为使相应的打印头211、212、213、214、215、216的打印操作的时序与其他打印头的打印操作的时序同步。
对于每个打印头211、212、213、214、215、216，相应的转换组件361、362、363、364、365、366耦接到相应的同步组件351、352、353、354、355、356，并且被配置为将相应的打印头211、212、213、214、215、216的打印操作的时序转换为期望的打印分辨率。
对于每个打印头211、212、213、214、215、216，相应的打印头控制信号输出组件371、372、373、374、375、376耦接到相应的转换组件361、362、363、364、365、366，并且被配置为将相应的打印头控制信号241、242、243、244、245、246供给到相应的打印头211、212、213、214、215、216。
如上面具体说明的，用于在片材或网状材料装置上进行喷墨打印的数字打印装置包括带，带用于支撑和传送固定到带的片材或网状材料。带沿着至少由马达驱动的第一辊和由带驱动的第二辊被引导。多个打印头沿着带的路径排列。控制系统被配置为控制马达的操作和打印头的打印操作。第一编码器被配置成将第一编码器信号供给到控制系统，用于控制马达的操作，第一编码器与第一辊相关联。第二编码器被配置成将第二编码器信号供给到控制系统，用于控制每个打印头的打印操作，第二编码器与第二辊相关联。
要注意的是，所公开的实施例仅仅是本发明的示例，本发明能够以各种形式体现。因此，本文中公开的特定结构和功能细节不应被解释为限制性的，而是仅作为权利要求的基础并且作为教导本领域技术人员在实际上任何适当详细的结构中多样地使用本发明的代表性基础。此外，本文中使用的术语和短语不旨在是限制性的，而是相反，旨在提供本发明的可理解的描述。
本文中使用的术语“一”被定义为一个或一个以上。如本文中使用的术语多个被限定为两个或两个以上。如本文中使用的术语另一被限定为至少第二或第二以上。本文中使用的术语包括和/或具有被定义为包括(即开放式语言，不排除其它要素或步骤)。在权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制权利要求或本发明的范围。
尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定手段，但是这些手段的组合可以用来获益。
本文中使用的术语“耦接”被定义为“连接”，但不一定是直接连接并且不一定是机械连接，而是功能连接。
单个处理器或其它处理单元可以实现在权利要求中记载的几个项目(诸如图3中的组件)的功能。
控制系统220和/或伺服控制器230和/或运动控制器232的功能可以在计算机软件(一个或多个计算机程序)中实现，计算机软件被定义为被设计用于在计算机系统上执行的指令序列。计算机软件、计算机程序或计算机软件应用程序可以包括子程序、函数、程序、对象方法、对象实现、可执行应用程序、小应用程序、伺服小程式(servlet)、源代码、目标代码、共享库/动态加载库和/或被设计用于在计算机系统上执行的其他指令序列。
计算机程序可以存储和/或分布在适合的介质上，诸如光学存储介质或与其他硬件一起提供的固态介质或作为其他硬件的部件提供的固态介质，但是也可以以其他形式分发，诸如通过因特网或其他有线或无线远程通信系统来分发。

Claims (10)

1.一种数字打印装置，用于在片材或网状材料上进行喷墨打印，所述数字打印装置包括：
带，用于支撑和传送固定到所述带上的所述片材或网状材料，所述带沿着经由至少第一辊和第二辊的路径被引导，其中所述第一辊具有第一旋转轴并且由马达驱动以围绕所述第一旋转轴旋转，并且所述第二辊具有第二旋转轴并且由所述带驱动以围绕所述第二旋转轴旋转；
多个打印头，沿着所述带的所述路径排列，每个打印头可操作以在所述片材或网状材料上打印；
控制系统，被配置为控制所述马达的操作和所述打印头的打印操作；以及
与所述第一辊相关联的第一编码器，所述第一编码器被配置为将第一编码器信号供给到所述控制系统用于控制所述马达的所述操作，
其中第二编码器与所述第二辊相关联，并且所述第二编码器被配置为将第二编码器信号供给到所述控制系统用于控制每个打印头的所述打印操作。
2.根据权利要求1所述的数字打印装置，其中，所述控制系统包括：
伺服控制器，用于控制所述马达的所述操作，以及
运动控制器，用于控制每个打印头的所述打印操作。
3.根据权利要求2所述的数字打印装置，其中，所述第一编码器信号被供给到所述伺服控制器。
4.根据权利要求3所述的数字打印装置，其中，所述第一编码器信号表示所述第一辊的角位置。
5.根据权利要求2所述的数字打印装置，其中，所述第二编码器信号被供给到所述运动控制器。
6.根据权利要求5所述的数字打印装置，其中，所述第二编码器信号表示所述第二辊的角位置。
7.根据权利要求2所述的数字打印装置，进一步包括：
与所述马达相关联的第三编码器，所述第三编码器被配置为将第三编码器信号供给到所述伺服控制器，用于进一步控制所述马达的所述操作。
8.根据权利要求7所述的数字打印装置，其中，所述第三编码器信号表示所述第一辊的角速度。
9.根据权利要求2所述的数字打印装置，其中对于每个打印头，所述运动控制器包括：
第二编码器信号输入，被配置为接收所述第二编码器信号；
启动/偏移组件，耦接到所述第二编码器信号输入，并且被配置为限定用于所述打印头的所述打印操作的启动时序和/或偏移时序；
频带补偿组件，耦接到所述启动/偏移组件，并且被配置为设置用于所述打印头的所述打印操作的频带补偿时序；
同步组件，耦接到所述频带补偿组件，并且被配置为使所述打印头的所述打印操作的时序与其他打印头的打印操作的时序同步；
转换组件，耦接到所述同步组件，并且被配置为将所述打印头的所述打印操作的所述时序转换为期望的打印分辨率；以及
打印头控制信号输出组件，耦接到所述转换组件，并且被配置为将打印头控制信号供给到所述打印头。
10.一种用于在片材或网状材料上进行数字喷墨打印的方法，所述方法包括：
提供带，所述带用于支撑和传送固定到所述带上的所述片材或网状材料，所述带沿着经由至少第一辊和第二辊的路径被引导，其中所述第一辊具有第一旋转轴并且由马达驱动以围绕所述第一旋转轴旋转，并且所述第二辊具有第二旋转轴并且由所述带驱动以围绕所述第二旋转轴旋转；
提供沿着所述带的所述路径排列的多个打印头，每个打印头可操作以在所述片材或网状材料上打印；
提供与所述第一辊相关联的第一编码器；并且
通过所述第一编码器供给第一编码器信号，用于控制所述马达的操作，
所述方法进一步包括：
提供与所述第二辊相关联的第二编码器；并且
通过所述第二编码器供给第二编码器信号，用于控制每个打印头的打印操作。
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