CN112313081B - 打印机 - Google Patents

Abstract

一种打印机，其包括：打印头，所述打印头被配置成选择性地致使标记形成在衬底上；步进马达，所述步进马达具有耦接到所述打印头的输出轴，所述步进马达被布置成改变所述打印头的位置；传感器，所述传感器被配置成生成指示所述步进马达的所述输出轴的角位置的信号；以及控制器，所述控制器被布置成生成用于所述步进马达的控制信号。所述控制信号至少部分基于所述传感器的输出并且至少部分基于目标位置。用于所述步进马达的所述控制信号被布置成致使所述步进马达的绕组生成磁场。场角度限定在所述步进马达的所述输出轴的角位置与所生成的磁场的取向之间。所述控制信号包括被配置成致使所述场角度具有预先确定的值的第一控制信号，以及被配置成致使所述磁场具有预先确定的量值的第二控制信号，并且所述控制器被配置成基于所述目标位置和所述传感器的所述输出改变所述第一和第二控制信号。

Description

打印机

技术领域

本发明涉及一种打印机。更特定来说、但不排他地，本发明涉及用于控制由打印头施加在打印将在其上发生的打印表面上压力的装置和方法。

背景技术

热转印打印机使用载墨色带。在打印操作中，色带上携带的墨水被转印到待打印衬底。为实现墨水的转印，使打印头与色带接触，并且使色带与衬底接触。打印头包含打印元件，打印元件在被加热时（同时与色带接触）致使墨水从色带转印到衬底上。墨水将从色带的相邻于被加热打印元件的区域转印。图像可以通过如下方式打印在衬底上：选择性地加热对应于所述图像的需要墨水被转印的区域的打印元件，并且不加热对应于所述图像的不需要墨水被转印的区域的打印元件。

在一些热转印打印机中，通过使用静止打印头实现打印，色带和衬底移动通过所述静止打印头。此操作可以称为“连续”打印。此处，打印速度由衬底和色带通过静止打印头的移动速度限定。然而，在替代打印技术（所谓的“间歇”打印）中，衬底和色带保持静止，并且打印头相对于静止衬底和色带移动。此处，打印速度由打印头相对于静止色带和衬底的移动速度限定。

直接热敏打印机还使用热敏打印头来在热敏衬底上生成标记。使打印头与衬底直接接触。当打印头的打印元件（同时与衬底接触）被加热时，标记形成在衬底的相邻于被加热的打印元件的区域上。

已知，各种因素都会影响打印质量。例如，重要的是，打印头相对于打印表面适当地定位，并且同样重要的是，打印头向打印表面以及夹设在打印头与打印表面之间的色带和衬底施加适当压力。

在一些现有技术打印机中，打印头相对于打印表面（即，朝向和远离打印表面）的移动由一个或多个马达实现，所述一个或多个马达耦接到打印头，并且被配置成将打印头按压成与打印表面以及位于打印头与打印表面之间的任何衬底和色带接触。此布置有效，但是具有相关联的缺点。特别地，需要高转矩水平，并且在马达绕组中可能生成显著水平的热。

发明内容

本发明的一些实施例的目的是提供一种消除或减轻上文阐述的缺点中的至少一些缺点的新颖打印机。

根据本发明的第一方面，提供一种打印机，其包括：打印头，所述打印头被配置成选择性地致使标记形成在衬底上；步进马达，所述步进马达具有耦接到所述打印头的输出轴，所述步进马达被布置成改变所述打印头的位置。所述打印机进一步包括：传感器，所述传感器被配置成生成指示所述步进马达的所述输出轴的角位置的信号；以及控制器，所述控制器被布置成生成用于所述步进马达的控制信号。所述控制信号至少部分基于所述传感器的输出。所述控制信号至少部分基于目标位置。用于所述步进马达的所述控制信号被布置成致使所述步进马达的绕组生成磁场。场角度限定在所述步进马达的所述输出轴的角位置与所生成磁场的取向之间。所述控制信号包括被配置成致使所述场角度具有预先确定的值的第一控制信号。所述控制信号包括被配置成致使所述磁场具有预先确定的量值的第二控制信号。所述控制器被配置成基于所述目标位置和所述传感器的所述输出改变所述第一和第二控制信号。

使用位置反馈对步进马达进行控制允许控制供应到所述马达的电流的换向，以便致使由所述马达的充能绕组生成的磁场具有致使生成预先确定的转矩的取向。还可以使用电流反馈以便允许控制器致使所期望的电流在马达绕组中流动。因此，为了实现定向马达输出特性（例如所生成的转矩），可以控制两个参数（场取向和电流量值）。

通过控制（和改变）由步进马达生成的磁场的取向和量值两者，可以实现对马达的精确和适应性控制。这使得能够准确地且高效地将马达输出转矩控制成所需值（例如为了实现所期望的输出位置所需的值）。例如，在需要高精度的情况下，场角度可以是主要受控变量，而在需要转矩的情况下，场量值可以是主要受控变量。

通过使用与步进马达的输出轴相关联的编码器，可以提供关于实际转子位置的准确位置信息，从而允许准确地控制场角度。以此方式对场角度的控制允许马达针对给定电流水平生成最大输出转矩，同时还降低步进马达将失速的风险。以此方式，可以提供较小步进马达（即，具有较小最大转矩容量的步进马达），以及针对给定转矩要求的相应较小电源。即，替代必须提供过量转矩容量以便防止失速情况（以及马达控制的相关联损失），可以按闭环场受控方式控制马达以始终生成最大转矩，而无马达将失速的任何风险。因此，可以使用指示马达输出轴的角位置的信号来更新供应到马达的控制信号，以便致使磁场旋转，从而维持预先确定的（且最佳的）场角度。

用于步进马达的控制信号可以包括供应到步进马达的绕组的控制信号。

步进马达可以被布置成相对于打印在其上执行的打印表面改变打印头的位置。

可以基于指示所述步进马达的所述输出轴的角位置的所述信号来生成第一控制信号，以便致使所述场角度具有所述预先确定的值。

即，可以控制磁场以便维持场取向与实际转子位置之间的预先确定的角度。因此，实际转子位置可以用于确定马达可以生成多少转矩（例如基于位置误差），并且用于定向所述场以便致使生成所确定的转矩。

控制器可以被配置成基于位置控制信号来改变所述第一和第二控制信号。所述位置控制信号可以基于所述目标位置和所述传感器的所述输出来生成。

所述位置控制信号可以源自步进马达的输出轴的所期望的（即，目标）位置以及步进马达的输出轴的实际位置。所述位置控制信号可以由PID控制器生成。

控制器可以被配置成基于与位置控制信号的预先确定的关系改变所述第一和第二控制信号。

控制器可以被配置成基于与所述位置控制信号的第一预先确定的关系改变所述第一控制信号。

控制器可以被配置成当所述位置控制信号满足第一预先确定的条件时根据所述第一预先确定的关系改变所述第一控制信号。

例如，如果位置控制信号低于阈值，则可以基于所述位置控制信号改变第一控制信号（即，场角度控制信号），直到第一控制信号达到阈值处的最大值。当存在低位置误差和相应低转矩要求时，以此方式控制场角度提供高度的灵敏度。

可以基于位置控制信号线性地改变第一控制信号（即，场角度控制信号）直到第一控制信号达到阈值处的最大值。

控制器可以被配置成根据所述第一预先确定的关系改变所述第一控制信号，并且可以当所述位置控制信号满足所述第一预先确定的条件时控制所述第二控制信号以使其具有固定值。

第二控制信号的固定值可以对应于磁场的预先确定的量值。

当存在低位置误差和相应的低转矩要求时，通过以此方式改变场角度、同时固定电流缩放值，可以提供高度的灵敏度。

控制器可以被配置成基于与所述位置控制信号的第二预先确定的关系改变所述第二控制信号。

控制器可以被配置成当所述位置控制信号满足第二预先确定的条件时根据所述第二预先确定的关系改变所述第二控制信号。

例如，如果位置控制信号高于阈值，则可以基于所述位置控制信号改变第二控制信号（即，电流缩放控制信号）。当存在大位置误差时，并且在需要相应的大校正转矩的情况下，电流缩放控制提供生成高转矩的能力。然而，通过使用电流缩放来实施此类控制（而非转矩角控制），可以最小化（或者至少减少）马达消耗的功率，并且提高马达的效率。

控制器可以被配置成根据所述第二预先确定的关系改变所述第二控制信号。控制器可以当所述位置控制信号满足所述第二预先确定的条件时控制所述第一控制信号以使其具有固定值。

第一控制信号的固定值可以对应于预先确定的场角度。

当施加高转矩时，场角度可以设置为最大值（90度电角度），以便确保不使用过量电流。

通过在不同区域中改变（和固定）不同控制信号，可以在需要（即，递送高转矩）时提供高效率，同时可以使用高分辨率控制以便在存在低位置误差和相应的低转矩要求时提供高度的灵敏度。以此方式，可以最小化过量电流，从而限制在马达绕组内生成的热。

第一关系可以限定第一控制分辨率，并且第二关系可以限定第二控制分辨率。第一控制分辨率可以高于第二控制分辨率。控制器可以称为双分辨率位置控制器。

例如，当满足第一条件并且需要相对低的电流水平时，可以提供高控制分辨率。另一方面，当满足第二条件并且需要相对高的电流水平时，可以提供较低的控制分辨率。一旦位置误差已经通过施加大校正转矩而减小，便可以再次使用更精细的控制。

场角度的预先确定的值可以基于马达输出特性。马达输出特性可以包括所期望的马达输出特性。

马达输出特性可以包括最大转矩输出。例如，当场角度具有预先确定的值（例如90度电角度）时，步进马达可以针对给定量值的绕组电流生成最大转矩。

所生成的磁场可以相对于所述步进马达的壳体具有预先确定的角取向。可以改变相对于所述步进马达的壳体的所述预先确定的角取向以便使场角度的值维持在所述预先确定的值。即，马达壳体可以是物理上静止的（相对于打印机的主体），其中在任何时间点，所生成的磁场相对于所述壳体具有预先确定的角取向。然而，可以根据需要（例如基于转子的旋转）控制所述预先确定的角取向以便使场角度的值维持在所述预先确定的值。

可以生成用于步进马达的控制信号以便致使所述步进马达生成预先确定的转矩。生成用于所述步进马达的所述控制信号以便致使所述步进马达生成预先确定的转矩可以包括生成用于步进马达的控制信号以便致使预先确定的量值的电流在步进马达的绕组中流动。通过致使所述预先确定的量值的电流在步进马达的绕组中流动，致使磁场具有预先确定的量值。

致使所述预先确定的量值的电流在步进马达的绕组中流动可以包括向所述绕组提供脉冲宽度调制信号。引起所述预先确定的量值的电流可以包括控制提供到所述绕组的脉冲宽度调制信号的占空比。引起所述预先确定的量值的电流可以包括控制在所述绕组中流动的平均电流。

控制器可以包括位置控制器，所述位置控制器被布置成接收所述目标位置和指示所述步进马达的所述输出轴的角位置的所述信号。控制器可以生成所述位置控制信号。所述位置控制信号可以指示待由所述步进马达生成的预先确定的转矩。

所述位置控制信号可以称为转矩需求信号。

位置控制器可以被布置成基于所述目标位置和指示所述步进马达的所述输出轴的角位置的所述信号的所述输出来生成位置误差信号。位置控制器可以基于所述位置误差信号生成所述位置控制信号。

位置误差信号可以基于目标位置与步进马达的输出轴的角位置之间的差。

控制器可以被配置成基于所期望的打印头运动轮廓生成所述目标位置。

所期望的打印头运动轮廓可能旨在致使打印头沿垂直于打印表面和/或平行于打印表面的方向移动。

控制器可以被配置成控制所述步进马达以致使所述打印头维持其可以与所述打印表面间隔开预先确定的间距的位置，这可以基于所述目标位置。

控制器可以被配置成控制所述步进马达以便致使所述打印头从其压靠在所述打印表面上的位置移动到与所述打印表面间隔开的位置，这可以基于所述目标位置。

打印头可以围绕枢轴旋转。步进马达可以被布置成引起所述打印头围绕所述枢轴的旋转，以改变所述打印头相对于所述打印表面的位置。

所述打印机可以进一步包括打印头组件。所述打印头组件可以包括第一臂和第二臂。所述第一臂可以耦接到步进马达，并且打印头可以安置在所述第二臂上。步进马达可以被布置成引起所述第一臂的移动，并且从而可以引起第二臂围绕所述枢轴的旋转，并且可以致使所述打印头相对于所述打印表面的所述位置发生改变。

步进马达可以经由柔性联动装置耦接到第一臂。所述联动装置可以是打印头旋转带。打印头旋转带可以绕过由步进马达的输出轴驱动的辊子，使得步进马达的输出轴的旋转引起打印头旋转带的移动，打印头旋转带的移动引起所述打印头围绕所述枢轴的旋转。

所述打印机可以进一步包括用于沿着可以大致平行于打印表面延伸的轨道输运所述打印头的打印头驱动机构。

控制器可以被配置成控制所述步进马达以致使所述打印头在所述打印头在打印行程之间在沿着轨道的输运期间维持其与所述打印表面间隔开预先确定的间距的位置，所述轨道可以大致平行于打印表面延伸。

控制器可以被配置成控制马达以致使在所述打印头在打印行程期间沿着大致平行于所述打印表面延伸的所述轨道的输运期间，预先确定的压力由打印头施加在打印表面上。

步进马达可以是第一马达，并且打印头驱动机构可以包括第二步进马达。

打印头驱动机构可以进一步包括可操作地连接到打印头的打印头驱动带以及用于控制打印头驱动带的移动的第二马达；其中打印头驱动带的移动致使打印头沿着大致平行于所述打印表面延伸的所述轨道输运。打印头驱动带可以绕过由第二马达驱动的辊子，使得第二马达的输出轴的旋转引起打印头驱动带的移动，打印头驱动带的移动致使打印头沿着大致平行于所述打印表面延伸的轨道输运。

控制器可以被配置成按协调方式控制所述第一和第二马达以在可以平行和/或垂直于所述打印表面的方向上控制所述打印头的位置。

所述打印机可以进一步包括第二传感器，所述第二传感器可以被配置成生成指示所述第二马达的所述输出轴的角位置的信号。所述打印机可以进一步包括控制器，所述控制器可以被布置成生成用于所述第二马达的第二控制信号。所述第二控制信号可以至少部分基于所述第二传感器的输出并且可以至少部分基于第二目标位置。用于所述步进马达的所述第二控制信号可以被布置成致使所述第二马达的绕组生成第二磁场。第二场角度可以限定在所述第二马达的所述输出轴的角位置与所生成的第二磁场的取向之间。所述第二控制信号可以包括可以被配置成致使所述第二场角度具有第二预先确定的值的第一第二控制信号。另一个第二控制信号可以被配置成致使所述第二磁场具有第二预先确定的量值。所述控制器可以被配置成基于所述第二目标位置和所述第二传感器的所述输出改变所述第一和另一个第二控制信号。

可以按类似方式控制第一和第二马达以便提供对每一马达的位置的准确且高效控制，从而在平行和垂直于所述打印表面的方向上提供对打印头的位置的准确控制。

所述打印机可以是热敏打印机，并且打印头可以被配置成选择性地充能以便生成热，这致使标记形成在所述衬底上。

所述打印机可以是热转印打印机，并且打印头可以被配置成选择性地充能以便致使墨水从载墨色带转印到所述衬底，以便致使所述标记形成在所述衬底上。

所述打印机可以是热转印打印机，其可以进一步包括可以各自被构造成支撑色带卷轴的第一和第二卷轴支撑件。所述打印机可以进一步包括色带驱动器，所述色带驱动器可以被配置成引起色带从所述第一卷轴支撑件到所述第二卷轴支撑件的移动。

打印头可以被配置成选择性地充能以便生成热，这可以致使标记形成在热敏衬底上。

根据本发明的第二方面，提供一种热转印打印机，其包括：第一和第二卷轴支撑件，所述第一和第二卷轴支撑件各自被构造成支撑载墨色带卷轴。所述热转印打印机进一步包括：色带驱动器，所述色带驱动器被配置成引起色带从所述第一卷轴支撑件到所述第二卷轴支撑件的移动；以及打印头，所述打印头被配置成选择性地充能以便致使墨水从所述色带转印到所述衬底，以便致使标记形成在所述衬底上。所述色带驱动器包括步进马达，所述步进马达具有与所述卷轴支撑件中的一者可操作地相关联的输出轴，所述步进马达被布置成致使所述卷轴支撑件中的所述一者旋转，以引起所述色带从所述第一卷轴支撑件到所述第二卷轴支撑件的移动。所述色带驱动器进一步包括：传感器，所述传感器被配置成生成指示所述步进马达的所述输出轴的角位置的信号；以及控制器，所述控制器被布置成生成用于所述步进马达的控制信号。所述控制信号至少部分基于所述传感器的输出并且至少部分基于目标位置。用于所述步进马达的所述控制信号被布置成致使所述步进马达的绕组生成磁场，场角度限定在所述步进马达的所述输出轴的角位置与所生成的磁场的取向之间。所述控制信号包括被配置成致使所述场角度具有预先确定的值的第一控制信号，以及被配置成致使所述磁场具有预先确定的量值的第二控制信号。所述控制器被配置成基于所述目标位置和所述传感器的所述输出改变所述第一和第二控制信号。

使用位置反馈对步进马达的控制允许控制供应到所述马达的电流的换向以便致使由所述马达的充能绕组生成的磁场具有致使生成预先确定的转矩的取向。还可以使用电流反馈以便允许控制器致使所期望的电流在马达绕组中流动。因此，为了实现定向马达输出特性（例如所生成的转矩），可以控制两个参数（场取向和电流量值）。

通过控制（和改变）由步进马达生成的磁场的取向和量值两者，可以实现对马达的精确和适应性控制。这使得能够准确地且高效地将马达输出转矩控制成所需值（例如为了实现所期望的输出位置所需的值）。例如，在需要高精度的情况下，场角度可以是主要受控变量，而在需要高转矩的情况下，场量值可以是主要受控变量。

通过控制由步进马达生成的磁场的取向和量值，可以准确地控制马达的位置，而不在马达绕组中生成过量热。

控制器可以被布置成控制步进马达以便致使马达的输出轴旋转至预先确定的角取向，所述预先确定的角取向可以称为目标位置。可以控制马达以便致使在卷轴之间延伸的色带遵循预先确定的运动轮廓。

控制器可以包括位置控制器，所述位置控制器被布置成接收所述目标位置和指示所述步进马达的所述输出轴的角位置的所述信号。控制器可以生成所述位置控制信号。所述位置控制信号可以指示待由所述步进马达生成的预先确定的转矩。所述位置控制信号可以称为转矩需求信号。

位置控制器可以被布置成基于所述目标位置和指示所述步进马达的所述输出轴的角位置的所述信号的所述输出生成位置误差信号。位置控制器可以基于所述位置误差信号生成所述位置控制信号。

位置误差信号可以基于目标位置与步进马达的输出轴的角位置之间的差。控制器可以被配置成基于所期望的色带运动轮廓生成所述目标位置。

第一卷轴支撑件可以是供应卷轴支撑件。第二卷轴支撑件可以是收取卷轴支撑件。

步进马达的输出轴可以与所述收取卷轴支撑件可操作地相关联。控制器可以被布置成控制步进马达以便致使收取卷轴支撑件在安装在其上的收取卷轴上施加所述预先确定的转矩。

控制器可以被布置成控制步进马达的输出轴的角位置以便控制收取卷轴支撑件的角位置。控制器可以被布置成控制步进马达的输出轴的角位置以便控制收取卷轴支撑件的角速度。

所述步进马达可以是第一步进马达。色带驱动器可以进一步包括第二步进马达。第二步进马达的输出轴可以与所述供应卷轴支撑件可操作地相关联。

色带驱动器可以进一步包括第二传感器，所述第二传感器被配置成生成指示第二步进马达的输出轴的角位置的信号，所述控制器可以被布置成生成用于第二步进马达的控制信号。

用于所述第二步进马达的所述控制信号可以至少部分基于所述第二传感器的输出并且至少部分基于第二目标位置。用于所述步进马达的所述控制信号可以被布置成致使第二步进马达的绕组生成磁场，场角度限定在第二步进马达的输出轴的角位置与所生成的磁场的取向之间。所述控制信号可以包括被配置成致使所述场角度具有预先确定的值的另一个第一控制信号，以及被配置成致使所述磁场具有预先确定的量值的另一个第二控制信号。所述控制器可以被配置成基于所述目标位置和所述第二传感器的所述输出改变所述第一和第二控制信号。

所述控制器可以被配置成按位置受控方式控制第一步进马达和第二步进马达。控制器可以被配置成控制第一步进马达和第二步进马达以便根据预先确定的运动轮廓输运色带。通过以此方式控制两个马达，可以准确地控制色带的移动速率和张力。

控制器可以被布置成控制第二步进马达的输出轴的角位置以便控制供应卷轴支撑件的角位置。控制器可以被布置成控制第二步进马达的输出轴的角位置以便控制供应卷轴支撑件的角速度。

在打印操作之间，可以按位置（或速度）受控方式控制两个马达，以便按受控方式加速或减速色带，或者使色带从收取卷轴重绕到供应卷轴。在此类操作期间，维持色带中的预先确定的张力可能没有在打印操作期间那么重要。

根据本发明的第三方面，提供一种操作根据本发明的第一或第二方面中的任一方面的打印机的方法。

在本发明的一个方面的上下文中描述的任何特征都可以应用于本发明的其它方面。例如，在本发明的第一方面的上下文中描述的特征可以应用于本发明的第二方面，并且反之亦然。例如，在本发明的第一方面中的打印头位置控制器的上下文中描述的双分辨率控制方案可以通过本发明的第二方面应用于对色带运动的控制。类似地，在本发明的第一或第二方面中的任一方面的上下文中描述的特征可以应用于本发明的第三方面的方法。

附图说明

现在将参考附图通过示例描述本发明的实施例，其中：

图1是根据本发明的打印机的示意性图示；

图2是更详细地示出图1的打印机的图示；

图3是更详细地示出图1的打印机的透视图示；

图4是示出在打印操作期间对打印头相对于打印表面的位置的控制的流程图；

图5是被布置成控制图1的打印机的替代实施例的部件的控制器的示意性图示；

图6是图5的控制器的一部分的示意性图示；

图7是示出施加到步进马达的控制信号的场角度与所生成的转矩的系数之间的关系的图；并且

图8是示出所需求的转矩与施加到步进马达以通过图5的控制器提供所需求的转矩的控制信号之间的关系的图。

具体实施方式

参考图1，示出热转印打印机1，其中载墨色带2设置在色带供应卷轴3上，通过打印头组件4，并且由色带收取卷轴5收取。色带供应卷轴3由步进马达6驱动，而色带收取卷轴由步进马达7驱动。在所示出的实施例中，色带供应卷轴3安装在其步进马达6的输出轴6a上，而色带收取卷轴5安装在其步进马达7的输出轴7a上。步进马达6、7可以被布置成按推拉模式操作，由此步进马达6使色带供应卷轴3旋转以放出色带，而步进马达7使色带收取卷轴5旋转以便收取色带。在此布置中，可以通过对马达的控制来确定色带中的张力。在我们的较早美国专利号US7,150,572中描述了热转印打印机的卷轴之间的转印带的此布置，其内容以引用方式并入本文中。

在其它实施例中，色带可以按其它方式从色带供应卷轴3通过打印头组件4输运到色带收取卷轴5。例如，仅色带收取卷轴5可以由马达驱动，而色带供应卷轴3被布置成提供色带运动的阻力，从而在色带中引起张力。即，在一些实施例中，可能不需要驱动色带供应卷轴5的马达6。色带移动的阻力可以由供应卷轴上的滑动离合器布置提供。在一些实施例中，驱动色带供应卷轴5和色带收取卷轴7的马达可以是除步进马达以外的马达。例如，驱动色带供应卷轴5和色带收取卷轴7的马达可以是直流(DC)马达。一般来说，驱动色带供应卷轴5和/或色带收取卷轴7的马达可以是通常称为转矩受控马达的马达（例如DC马达）或通常称为位置受控马达的马达（例如步进马达或DC伺服马达）。

由色带供应卷轴3放出的色带在通过打印头组件4之前先通过引导辊子8，并且通过另一个引导辊子9，并且随后被色带收取卷轴5收取。

打印头组件4包括打印头（未示出），所述打印头将色带2和衬底10压靠在打印表面11上以实现打印。所述打印头是包括多个打印元件的热转印打印头，每一打印元件被布置成从色带2去除墨水像素，并且将所去除的墨水像素沉积在衬底10上。

如由箭头A所示，打印头组件4可在大致平行于色带2和衬底10行进通过打印头组件4的方向的方向上移动。进一步，如由箭头B所示，打印头组件4的至少一部分可朝向和远离衬底10移动，以便致使色带2（在通过打印头时）移入和移出与衬底10的接触。

现在参考图2和图3，更详细描述打印机1。打印头组件4进一步包括引导辊子12，色带2围绕引导辊子12在辊子9与打印头之间通过。打印头组件4枢转地安装到打印头托架13以便围绕枢轴14旋转，从而允许打印头朝向或远离打印表面11移动。打印头托架13可沿着线性轨道15移位，线性轨道15相对于打印机1的基板16固定在适当位置中。

打印头托架13在色带移动方向上的位置（并且因此打印头组件4的位置）由托架马达17控制（参见图3）。托架马达17位于基板16后方，并且驱动安装在托架马达17的输出轴17a上的滑轮18。滑轮18继而驱动围绕另一个滑轮20延伸的打印头驱动带19。打印头托架13紧固到打印头驱动带19。因此，滑轮18沿顺时针方向的旋转在图2中向左驱动打印头托架13、并且因此驱动打印头组件4，而滑轮18沿图2中的逆时针方向的旋转在图2中向右驱动打印头组件4。

打印头朝向和远离打印表面11的移动（并且因此打印头在色带2、衬底10和打印表面11上的压力）由马达21控制。马达21也位于基板16后方（参见图3），并且驱动安装在马达21的输出轴上的滑轮22。滑轮22继而驱动围绕另一个滑轮24延伸的打印头旋转带23。打印头组件4包括被布置成围绕枢轴14枢转的第一臂25和第二臂26。第一臂25连接到打印头旋转带23，使得当打印头旋转带23移动时，也致使第一臂25移动。打印头附接到第二臂26。假定枢轴14保持静止（即，打印头托架13并不移动），将了解的是，打印头旋转带23的移动引起第一臂25的移动，以及第二臂26围绕枢轴14、并且因此打印头的对应移动。因此，滑轮22沿顺时针方向的旋转在图2中向左驱动第一臂25，从而致使第二臂26沿大致向下方向移动，并且打印头组件4朝向打印表面11移动。另一方面，滑轮22沿图2中的逆时针方向的旋转致使打印头组件4远离打印表面11移动。

带19、23可以被认为是一种形式的柔性联动装置。然而，术语柔性联动装置并不旨在暗示带能够弹性地表现。即，带19、23在大致平行于色带2和衬底10行进通过打印头组件4的方向的方向（即，在滑轮22与另一个滑轮24之间延伸的方向）上相对无弹性。当然，将了解的是，带19、23将在垂直于色带2和衬底10行进通过打印头组件4的方向的方向上弯曲，以便允许带19、23围绕滑轮18、20、22、24移动。进一步，打印头旋转带23将在垂直于色带2和衬底10行进通过打印头组件4的方向的方向上弯曲，以便允许第一臂25围绕枢轴14的移动弧度。然而，一般来说，将理解的是，相对无弹性确保了由马达21引起的滑轮22的旋转基本上传递到第一臂25、并且因此传递到打印头，并且引起第一臂25、并且因此打印头的移动。带19、23可以例如是带有钢加强部的聚氨酯正时带。例如，带19、23可以是由美国新泽西州的BRECOflex CO., L.L.C.公司制造的AT3 GEN III Synchroflex正时带。

打印头相对于枢轴14的移动弧度由打印头相对于枢轴14的位置确定。打印头的移动范围由第一和第二臂25、26的相对长度以及打印头旋转带23移动的距离确定。因此，通过控制马达21以致使马达轴（并且因此滑轮22）移动通过预先确定的角距离，打印头可以朝向或远离打印表面11移动对应的预先确定的距离。

应进一步了解，由打印头旋转带23施加到第一臂25的力将传递到第二臂26和打印头。因此，如果打印头的移动通过其与表面（诸如例如，打印表面11）接触而被抵制，则由打印头施加在打印表面11上的力将由打印头旋转带23施加在第一臂25上的力确定 – 尽管需要对第一和第二臂25、26的几何形状的必要调整。进一步，由打印头旋转带23施加在第一臂25上的力继而由通过马达21（经由滑轮22）施加到打印头旋转带23的转矩确定。

因此，通过控制马达21输出预先确定的转矩，可以在打印头与打印表面11之间确立对应的预先确定的力（以及对应的压力）。即，可以控制马达21朝向和远离打印表面11移动打印头，并且因此确定打印头施加到打印表面11的压力。对所施加压力的控制很重要，因为其是影响打印质量的因素。

以上描述假定，枢轴14在打印头朝向和远离打印表面11移动时静止。此布置可以例如用于实现连续打印。然而，在一些打印模式（诸如例如，间歇打印）中，打印头在打印操作期间需要沿衬底移动方向移动。此移动通过如上所述在托架马达17的控制下沿着线性轨道15移动托架13来实现。

然而，将了解的是，打印头托架13的任何移动、而无打印头旋转带23的对应移动将致使打印头组件4的第一和第二臂25、26围绕枢轴14旋转，从而朝向或远离打印表面11移动打印头。因此，为在打印头移动期间确保稳定的打印头压力和位置，必需按协调方式控制马达17、21以便驱动打印头驱动器和打印头旋转带19、23。

当枢轴14的位置也移动时，打印头朝向和远离打印表面的移动按与上文所述枢轴14的位置固定的情况类似的方式执行。然而，相对于打印头驱动带19的位置、而非相对于基板16上的任何固定基准执行对马达21的控制、并且因此对打印头旋转带23的移动的控制。

例如，为了在打印头托架13沿着线性轨道15的移动期间维持打印头与打印表面11之间的预先确定的间距，应该控制打印头旋转带23移动与打印头驱动带19相同的量。另一方面，为在打印头托架13沿着线性轨道15的移动期间维持打印头与打印表面11之间的预先确定的压力，应该注意确保控制打印头旋转带23在打印头驱动带19移动时移动，同时仍向第一臂25提供足以生成预先确定的打印头压力的力。

如果控制马达21输出预先确定的转矩，则可以实现此控制，而不管打印头旋转带23相对于打印头驱动带19的位置。这导致在打印头与打印表面11之间确立预先确定的压力（其对应于预先确定的转矩）。即，如果马达21充当转矩-受控马达，则马达21的输出轴（并且因此滑轮22和打印头旋转带23）将旋转以便使马达输出转矩维持在预先确定的水平，而不管打印头托架13在线性轨道15上的位置，或者甚至在打印头托架13的移动期间也是如此。以此方式，可以参考马达21的单个控制参数来控制打印头压力，而不管打印头托架位置或移动状态。

在一些实施例中，马达17、21是步进马达。所述步进马达可以各自与旋转编码器相关联，所述旋转编码器提供关于马达轴的旋转位置的信息。此信息使得步进马达的绕组能够按闭环方式驱动，以便按转矩受控或位置受控方式控制，如下文更详细描述的。

现在参考图4更详细地描述上文描述的打印机1的操作。虽然马达17、21中的每一者可以分别主要控制打印头托架和打印头4中的一者，但是当然将了解的是，打印头托架13和打印头自身两者都受到对打印头托架马达17和打印头马达21中的每一者的控制的影响。当然将了解的是，当下文参考马达21详细描述控制方案时，将了解的是，可以使用相同的控制方案来控制马达17（尽管具有不同位置需求输入）。

可以由控制器（未示出）控制的处理开始于步骤S10，在步骤S10，执行初始化动作。初始化动作可以包括通过使用已知基准位置和编码器72来识别打印头组件的当前位置，以及沿着线性轨道15使打印头托架13移动到所期望的位置。初始化动作可以进一步包括使打印头围绕枢轴14枢转，直到打印头组件4处于其邻接物理止动件和/或其与打印表面11接触的位置，从而允许确立打印头相对于打印表面11的位置。

一旦初始化完成，处理便转到步骤S11，在步骤S11，使打印头移动到准备打印位置中，在准备打印位置中，打印头将不与打印表面接触。准备打印位置对应于远离打印位置已知距离的位置。照此，一旦初始化已经在步骤S10完成，打印头便可以在马达21的位置控制下移动到并且维持在准备打印位置中，其中也按位置受控方式控制马达17以在打印行程开始时使打印托架维持在固定位置中。

一旦在准备打印位置中，处理便转到步骤S12，在步骤S12，打印机将等待直到接收到‘打印’命令。当未接收到‘打印’命令时，处理在步骤S12周围循环。

一旦控制器接收到打印命令，处理便转到步骤S13。在步骤S13，可以按转矩受控模式操作马达21，并且将使其充能以朝向打印表面11驱动打印头。一旦在打印头与打印表面11之间形成接触，打印头便在打印表面11上施加压力。

当打印头托架13静止时，可以向打印头托架马达17施加保持转矩，按位置受控模式操作马达17。此保持转矩可以用于防止打印头托架马达17响应于当打印头4与打印表面11接触时从打印表面11作用在打印头4上的反作用力的旋转。将理解的是，作用在打印头4上的反作用力的分量将经由带19用于促使打印头托架马达17旋转。

例如，可以按闭环位置受控方式控制托架马达17。因此，为维持大致静止托架位置，将向打印头托架马达17的绕组提供电流。当从打印表面11作用在打印头4上的反作用力增加时，可以致使托架13从受控位置稍微移动，使得托架马达17生成转矩（所述转矩基于所期望位置与实际位置之间的角偏移而改变）。因此，如果提供到打印头托架马达17的绕组的电流太低，则马达可能失速，并且托架可以例如通过移动到其行程的一端而按不期望（并且不可预测的）方式移动。

一旦接触压力已经稳定，处理便转到步骤S14。在使用中，在处理转到步骤S14之前可以允许流逝在打印头4与打印表面11之间形成接触之后的预先确定的稳定时间（例如15ms）。

在步骤S14，在待执行间歇打印的情况下，托架马达17按位置受控模式充能以便致使打印头驱动带19移动，从而使打印头托架13沿着线性轨道15移动，从而致使打印头平行于打印表面11移动。在步骤S14期间，可以控制托架马达17以致使打印头托架根据预先确定的运动轮廓沿着线性轨道15移动。所述预先确定的运动轮廓可以包括加速阶段、恒速阶段和减速阶段。所述预先确定的运动轮廓可以包括指示托架马达17在这些阶段中的每一者期间的多个时间点的目标速度的数据。在此移动期间，可以按闭环位置受控方式（如下文更详细描述的）控制托架马达17。

还将了解的是，打印头托架13的此移动还将致使打印头组件4移动。在此过程期间，将通常按转矩受控模式操作马达21，以便致使打印头在打印表面11上施加预先确定的压力。致使打印头4压靠在打印表面11上的预先确定的压力可以对应于最佳打印压力，并且可以通过对供应到打印头马达21的绕组的电流的适当控制来控制。特别地，可以按闭环场受控方式操作马达以便生成预先确定的转矩。

一旦已经确立打印头托架13的所需移动速度，处理便转到步骤S15，在步骤S15，执行打印。打印头在其沿着打印表面11通过时充能，从而根据需要将墨水转印到衬底10。将了解的是，期望在尽可能大比例的打印循环内提供稳定打印力，以便最大化可用于打印的时间（例如，通过最小化打印头力稳定所需的时间）。当然，可以在打印头托架13的恒速运动阶段期间并且还在打印头托架13的加速和/或减速期间执行打印操作。

如果要执行连续打印、而非间歇打印，则可以省略步骤S14，并且处理可以直接从步骤S13转到S15。

一旦打印完成，处理便转到步骤S16，在步骤S16，再次按位置受控模式操作马达21。在步骤S16，可以命令打印头移动到准备打印位置。这致使马达21沿相反方向充能，从而致使打印头组件14远离打印表面11移动。可以控制马达21以致使打印头根据预先确定的运动轮廓从其与打印表面11接触的位置远离打印表面11移动。所述预先确定的运动轮廓可以包括指示马达21在打印头远离打印表面11的所述移动期间的目标速度的数据。

一旦打印头组件缩回到准备打印位置，处理便转到步骤S17，在步骤S17，通过对托架马达17（通常处于位置受控模式）的适当控制来移动打印头托架13以便为后续打印操作做好准备。在打印操作期间，打印头托架13可以沿着线性轨道15沿与移动方向相反的方向移动。在步骤S17期间，可以再次控制托架马达17以致使打印头托架类似于上文参考步骤S14所述根据另一个预先确定的运动轮廓沿着线性轨道15移动。在执行连续打印的情况下，可以省略步骤S17。

然后，处理转到步骤S18，在步骤S18，确定是否需要更多打印。如果需要更多打印，则处理返回到步骤S12。另一方面，如果不需要更多打印，则处理终止在步骤S19。

图5示出被布置成在上文描述的打印操作期间控制马达21的马达控制器60。马达控制器60包括打印头位置加法器65、位置控制器66和转矩控制器69。

马达控制器60生成提供到步进马达驱动器71的控制信号。步进马达驱动器71继而生成提供到晶体管的控制信号，所述晶体管控制在马达21的绕组中流动的电流（如下文参考图6更详细描述的）。

编码器72生成指示马达21的输出轴的角位置的信号。将了解的是，尽管在图5中示出编码器72生成单个输出信号，但是所述输出可以包括多个相关信号。特别地，可以处理由编码器72生成的脉冲以产生指示马达21的输出轴的角位置的信号。指示马达21的输出轴的角位置的所述信号可以称为绝对位置信号P_A。

可以基于由编码器72生成的脉冲生成另一个信号，所述另一个信号指示针对由托架13引起的变化调整的马达21的输出轴的角位置（其可以用于打印头位置控制模式中）。此信号可以称为相对位置信号。所述相对位置信号可以具有如下性质：对于给定打印头位置（即，打印头与打印表面之间的给定间距），即使马达输出轴正在旋转，输出也在托架13移动时保持恒定。可以基于此相对位置信号、而非绝对位置信号生成由打印头位置加法器65生成的提供到打印头位置控制器66的位置误差信号。

马达控制器60可以按任何方便方式实现。例如，马达控制器60的各种块可以各自实现为在通用处理器上运行的单独软件子例程，或者实现为按FPGA（或其任何组合）实现的块。将了解的是，以下描述描述了这些块的功能交互，而非物理实施方案。进一步，尽管将加法器描述为彼此相加或相减输入信号，但是将了解的是，此类操作的极性可以在不同实施方案之间改变（例如基于马达相或编码器连接的方向）。

马达控制器60示出为接收指示打印头位置需求（其可以称为目标位置）的输入。打印头位置需求信号由打印头位置加法器65接收。所述位置需求信号可以在打印机控制器的控制下通过运动控制算法提供到马达控制器60，所述打印机控制器可以被配置成致使打印头遵循预先确定的运动轮廓。

打印头位置加法器65从此位置需求信号减去从编码器72接收的绝对打印头马达位置信号P_A。因此，打印头位置加法器65的输出指示打印头马达21的所需求位置与实际位置之间的差。打印头位置加法器65的输出被传递到打印头位置控制器66。打印头位置控制器66还可以接收位置控制增益（未示出）作为输入。打印头位置控制器66可以是PID控制器，其生成打印头马达位置信号（或转矩需求信号）作为输出，所述信号被传递到转矩控制器69。提供到位置控制器66的增益可以例如仅包括比例分量，并且因此，PID控制回路可以仅使用比例控制。位置控制器还可以是其它类型的控制器，例如PI控制器或PD控制器。

马达控制器60还可以接收多个其它输入（未示出），诸如例如，速度需求信号、托架速度信号以及打印力需求信号。这些信号可以由各种控制器（未示出）处理并且加到打印头马达位置信号，从而形成然后传递到转矩控制器69的转矩需求信号。当然将了解的是，这些其它信号中的任何或所有信号可以为零，使得转矩需求信号直接对应于上文描述的打印头马达位置信号。

转矩控制器69生成传递到步进马达驱动器71的电流缩放信号101，以及场角度控制信号100。场角度控制信号100传递到相位角加法器70，在相位角加法器70处，场角度控制信号100与从编码器72接收的打印头马达位置信号相加。相位角加法器70的输出102传递到步进马达驱动器71。

图6示出被布置成驱动步进马达21的步进马达驱动器71。步进马达21（在此实施例中）是具有彼此按90度示意性地示出的两个相21A、21B的两相双极步进马达。相21A、21B中的每一者可以包括多个绕组。步进马达驱动器71包括步进马达控制器74，步进马达控制器74接收由场矢量生成块80生成的马达相电流信号和由转矩控制器69生成的电流缩放信号101作为输入。场矢量生成块80接收相位角加法器70的输出作为输入（如上文参考图5所述）。

步进马达驱动器71进一步包括成对串联布置的四个功率晶体管75a至75d（75a和75b，75c和75d），每一对在所述对的两个晶体管之间具有中间节点76a、76b。这两对晶体管并联布置在DC电源77与接地连接部78之间。每一对晶体管包括被布置成在DC电源77与接地连接部78之间提供两个并联连接部的上部晶体管75a、75c和下部晶体管75b、75d。如在PWM马达驱动器中常见的那样，续流二极管可以与晶体管75a-75d中的每一者相关联，从而允许电流在晶体管75a-75d截止时继续在绕组中流动。将了解的是，在本领域中已知全桥电流控制器的许多操作模式（例如‘快速’、‘慢速’和‘混合’电流衰减模式），其中按各种顺序切换晶体管以在控制器的控制下实现所期望的马达电流响应。

中间节点76a、76b各自连接到马达21的第一相21A的绕组的相应端部。

在操作中，晶体管75a至75d中的每一者由输出信号74a至74d中的相应一者控制以便致使第一相21A根据所期望的绕组电流水平充能。将了解的是，第一相21A可以在两个方向上充能，并且其可以包括数个绕组，所述绕组中的一些可以沿相反方向布置。

流过第一相21A的绕组的电流通过下部晶体管75b、75d中的一者经由低值分流电阻器79返回到接地连接部78。低值分流电阻器的使用允许数安培的马达绕组电流流动，而不在所述电阻器中导致明显损失。分流电阻器的值确定将针对由转矩控制器69指定给步进马达控制器74的电流缩放信号101的每一值导致在马达绕组中流动的电流水平。低值分流电阻器79可以例如是具有大约0.04欧姆的电阻的电阻器。根据欧姆定律，在电阻器79两端形成的电压与流过第一相21A的绕组的电流成比例。在电阻器79两端形成的电压由步进马达控制器74监测，例如通过提供到带有控制器74的比较器，在所述比较器处，将其与所期望的电流水平进行比较。步进马达控制器74可以被配置成基于灵敏度设置将在电阻器79两端形成的电压与不同参考电压进行比较。因此，对于给定灵敏度设置，电阻器79的选择将确定最大电流水平(I_pk)，并且因此将针对指定给步进马达控制器74的电流缩放信号101的每一值导致在马达绕组中流动的电流水平。

第二相21B由与描述为驱动由输出信号74e至74h控制的第一相21A的晶体管布置类似的晶体管布置（未示出）驱动。

如上文参考图5所述，控制器60被配置成基于指示马达21的输出轴的旋转位置的信号控制步进马达21。所述信号由编码器72生成，编码器72与马达21相关联，并且生成准确地表示马达21的输出轴的角位置的输出。可以相对于马达的定子绕组或步进马达的壳体的某一其它固定位置测量马达21的输出轴的角位置。编码器72可以被布置成在马达21的输出轴的完整回转期间生成2048个输出事件（8192个正交事件）。编码器72可以合适地是由美国俄勒冈州的CUI Inc.公司制造的AMT10电容式编码器。

步进马达21可以合适地是双极两相步进马达，例如由日本的Sanyo-Denki CO.,LTD.公司制造的103H7822-1710马达。此步进马达每个回转具有200个整步，每一整步对应于马达的输出轴的1.8度的角移动。

步进马达控制器74可以是控制器，例如由德国的Trinamic Motion ControlGmbH&Co.KGa公司制造的TMC262。将了解的是，在一些实施例中，步进马达控制器74可以被提供有步和方向控制信号，并且被布置成根据需要在内部确定实现步进马达移动所需的电流量值和场角度值。然而，在一些实施例（如下文更详细描述的）中，步进马达控制器74可以被布置成控制连接到马达绕组的晶体管的换向和切换，以便实现由转矩控制器69和场矢量生成块80指定的电流量值和场角度值。场矢量生成块80可以例如提供为在通用控制器内或FPGA逻辑（例如控制器60）内运行的软件例程，并且因此可以是步进马达控制器74的单独控制器的一部分。

在此布置中，控制器60被布置成从编码器72接收步进马达输出轴的实际角位置作为输入。然后，场矢量生成块80生成电信号，所述电信号提供到步进马达控制器74，这继而致使步进马达的绕组充能以便致使定子场旋转到将致使转子按所期望方式移动的位置。

以此方式，可以控制和优化由步进马达21生成的转矩。例如，通过控制转矩（或场）角度（即，定子场位置与转子位置之间的角偏移），可以针对供应到马达绕组的电流的特定量值最大化转矩。特别地，已知当使用90（电）度的场角度时，步进马达产生最大转矩。因此，此场角度的使用允许步进马达针对给定绕组电流生成最大转矩。

此外，位置反馈基于编码器72的输出的使用允许调制马达绕组电流以便始终产生所期望的转矩水平。即，替代控制步进马达21按开环位置受控模式操作，可以使用位置反馈按闭环方式操作步进马达21。借助此控制布置，并且通过对供应到步进马达21的绕组的电流的适当控制，可以将由步进马达生成的转矩、并且因此打印头压力控制为预先确定的值。

当然，将了解的是，在有益时，步进马达的使用还允许使用常规开环步进马达控制（这可以称为步进模式）。例如，此开环控制可以用于在自由空间中移动打印头，或者维持打印头的预先确定的自由空间位置（例如当打印头在开始打印操作之前维持在准备打印位置中时，或者在打印循环之间的打印头托架移动期间）。

进一步，在一些实施例中，可以按闭环位置受控方式（与闭环转矩受控方式或开环位置受控方式相反）操作步进马达。此控制可以通过使用位置控制器66实现。

通过提供关于步进马达21的输出轴（并且因此转子）的角位置的准确信息，可以实现在常规上与步进马达相关联的许多益处（例如高转矩输出、低成本和高速操作），同时还提供通常与DC马达相关联的有利特性（例如供应到马达的电流与由马达输出的转矩之间的众所周知的关系）。此外，通过提供准确位置信息，并且基于此信息控制定子场，如果负载大于最大转矩容量，则不存在步进马达将失速的风险。替代马达失速，将简单地控制定子场以便旋转到允许提供所需转矩的角度。

在实施例中，在单个打印循环期间可以按上文所述模式中的每一者操作步进马达21。例如，在打印操作期间，当打印头4朝向打印表面11驱动并且维持与打印表面11接触时（例如在上文参考图4描述的步骤S13至S15期间），可以按闭环转矩受控方式操作打印头马达21，其中打印力主要由打印力控制器67控制。

然后，在打印头4远离打印表面11到准备打印位置的移动期间，可以（在位置控制器66的控制下）按闭环位置受控方式操作打印头马达21，以便确保维持准确位置控制。当打印头在打印行程之间移动时，在步骤S17期间，还可以使用闭环位置控制来控制马达21，其中基于托架13的位置或托架马达17的输出轴的旋转位置设置目标位置。此控制允许两个马达17、21的移动即使在快速移动期间也紧密地同步，使得在托架返回期间维持相对于打印表面11的打印头位置。在此类操作期间，将了解的是，期望维持打印头4与打印表面11之间的位置关系，使得打印头的竖直位置（在图2中所示的取向上）并不改变，从而确保打印头处于已知位置中，并且可以在需要时再次朝向打印表面快速移动以执行新的打印操作。

一般来说，闭环位置控制允许马达21按高效方式操作，其中以最小转矩波动并且以降低的失速风险针对给定电流水平实现最快可能操作。

当然，将了解的是，在一些实施例中，可以使用替代控制方案。此外，可以针对每一特定应用适当组合上文所述各种控制技术。

上文参考图5和图6对马达控制布置的描述主要涉及对打印头马达21的控制。然而，将理解的是，还可以为托架马达17提供类似控制器。此外，在一些实施例中，可以始终按闭环位置受控方式操作托架马达17。

现在将更详细地描述步进马达17和21生成转矩的方式。通过基于关于转子的角位置的信息控制供应到步进马达17、21的绕组的电流，控制由马达生成的场的取向。此类控制允许按转矩-受控方式操作步进马达，以便生成预先确定的输出转矩。此所生成的转矩可以转换（经由合适机械联轴器）成将在打印操作期间由打印头施加在打印表面上的预先确定的力（针对特定区，对应于预先确定的压力）。此外，当按位置受控模式时，可以控制预先确定的输出转矩以便引起所期望的位置变化（例如最小化所需求的位置与实际位置之间的位置误差）。

更详细地，如图7中示出，由步进马达生成的转矩取决于在转子的磁场与由充能马达绕组生成的磁场之间形成的角度。在图7中，x轴示出场角度，并且y轴示出转矩系数。在每一点处示出的转矩系数指示在特定场角度下作为最大可用转矩（针对给定绕组电流）的比例生成的转矩。如在此示例中，在使用具有1.8度的整步角度（即，每个回转具有200个整步）的步进马达的情况下，90度的电角度对应于1.8度的物理角度。因此，当在磁场矢量与转子场位置之间形成1.8度的物理角度时，所生成的转矩为最大值。

应注意，在论述转子场的角位置和定子场的方向的情况下，意指存在转子的标称位置和定子场的标称位置，并且这两个位置之间的相对位置根据某一关系改变。转子的标称位置与定子场的标称位置之间的角偏移可以称为场角度（或转矩角度）。

将进一步了解的是，在步进马达中，转子通常被配置成使得就磁和电性能而言存在许多有效相同角位置，所述角位置可以对应于转子轴相对于定子（并且因此相对于马达壳体）的多个不同实际角位置。照此，根据转子的初始位置，当步进马达充能时，转子可以移动到数个（例如50个）不同角位置中的一者。

类似地，马达的定子绕组通常被布置成具有多个具有不同固定角位置的绕组。在任何时间点生成的磁场可以由基于由多个绕组（例如由两个相邻绕组中的每一者）生成的相对场强的矢量表示。例如，如果两个相邻绕组被充能到相同水平，则场矢量将在这两个绕组之间的中途。然而，如果一个绕组完全充能，并且相邻绕组不充能，则场矢量将与充能绕组对准。再次，将了解的是，在马达内可以存在重复绕组，并且照此，当提及场矢量位置时，其意在指代所述场矢量参考每一组绕组的位置。

步进马达的特定结构和控制接口可以根据所使用马达的类型改变，并且将被所属领域的技术人员很好地理解。在专利申请WO 2017/216573中描述特定布置的示例，其以引用方式并入本文中。特别参考其公开的图12和图13。

然而，一般来说，将理解的是，在一些控制布置中，可以单独控制电流的量值和场角度，其中提供控制接口以实现此控制。此外，将理解的是，‘电角度’可以限定在磁场取向与马达的转子之间。

在（例如基于旋转编码器72的输出）知道马达21的转子的实际角位置的情况下，可以控制致使在马达21的绕组中流动的电流以便实现任何所期望的定子场矢量方向，并且因此致使任何所期望的转矩施加到转子。此外，如上所述，在存在90度（电）的场角度时，可以实现由马达（针对给定绕组电流）生成的最大转矩。因此，为控制马达21以便生成最大转矩，将理解的是，期望维持90电度数的场角度。更一般来说，可以控制马达21以便通过对场角度的适当控制在零与最大转矩之间生成预先确定的转矩。

在使用中，每当控制器60接收到指示编码器72的移动的信号时，可以更新供应到马达绕组的电流的量值和极性以便将场角度维持在预先确定的值。基于典型的几何形状和操作条件，控制器可以每秒接收超过75,000个编码器更新。例如，在编码器每个回转生成8192个正交事件并且滑轮22具有17.19 mm的外直径的情况下，针对滑轮22的圆周处每6.59微米的线性移动生成编码器事件。在滑轮22旋转以便导致500 mm/s的线速度（再次，在滑轮22的圆周处）的情况下，每秒生成75846个正交事件。在一些实施例中，带19可以由滑轮22以高达800 mm/s的线速度驱动。在其它实施例中，带23可以由滑轮22以高达大约1000 mm/s的线速度驱动，从而导致每秒生成超过150,000个编码器更新。进一步，还可以以频繁间隔（诸如例如，每毫秒）更新允许调整场矢量的量值的电流缩放因子（即，电流缩放信号101的值）。

因此，不致使转子在原生步位置之间跳动（在常规步进控制中将是这种情况）。相反，转子经历连续旋转磁场，这致使转子按平滑方式旋转。此外，施加到转子的转矩并不经历在步进马达的开环步操作期间经历的相同水平的转矩波动。特别地，由于连续更新的充能场，马达经历平滑转矩，所述平滑转矩对转子与定子的各种物理特征之间的精确对准相对不敏感。

在使用中，可以由场矢量生成块80通过索引到一对查找表中来确定供应到马达的绕组的电流，所述查找表表示供应到所述绕组中的每一者以生成特定磁场矢量的电流的相对量值。即，对于由场角度控制信号100和实际转子位置（如由编码器72所指示）的组合指示的每一磁场矢量位置，存在特定比例的电流待施加到马达的绕组。此外，可以（通过对提供到步进马达控制器74的电流缩放信号的调整）修改供应到马达的绕组的电流的量值以便生成不同转矩水平。

将了解的是，可以使用任何便利技术来将编码器位置转换成适当电角度，以便使得编码器位置能够与所期望的场角度组合。例如，编码器输出可以转换为查找表中的适当索引，而不被转换成物理角度。

然后，通过相位角加法器70加上由场角度控制信号指示的所期望的场领先角度以针对待施加以便提供所需求的转矩的场矢量生成所期望的角度。

因此，如上所述，基于由转矩控制器69生成的电流缩放信号101和场角度控制信号100由步进马达控制器74生成用于每一线圈的线圈电流。

实际上，替代实现连续可变电流缩放，步进马达控制器可以针对电流缩放的值实现预先确定的数目个等距水平。例如，TMC262设备可以被布置成提供32个电流缩放水平，其中供应到马达绕组的电流的实际量值由所述设备的电气配置基于选定水平设置。因此，可以首先确定最大电流能力(I_pk)，并且然后例如由转矩控制器69选择1与32之间的缩放值。最大电流能力可以通过提供到马达21的电源的特性并且通过步进马达控制器74的配置确定。电流缩放值可以经由串行控制接口提供到步进马达控制器74，并且由步进马达控制器74结合由场矢量生成块80提供到步进马达控制器74的相位量值信号用于确定供应到马达绕组的电流的水平。

进一步，尽管编码器位置可以已知为完整回转的1/8192，但是步进马达控制器可以基于微步位置实现位置控制。例如，每一整步（即，1.8度）可以被分成多个（例如256个）等距微步。

因此，360电度数的每一切换序列（对应于4个整步，或7.2物理度）可以被细分成1024个微步。可以提供查找表，其包括待提供到马达绕组以实现这1024个微步水平中的每一者的电流水平。所述查找表可以提供在步进马达控制器74内或者与步进马达控制器74相关联。

当按开环步进（或微步进）模式操作时，步进马达控制器74将内部索引送进查找表以便基于提供到控制器的每一步信号生成适当绕组电流水平。然而，当按场受控方式（按转矩控制器模式或者按闭环位置受控模式）操作时，物理转子位置可以解析为等效微步位置（例如在0至1023的范围内）以便针对每一绕组确定绕组电流水平的适当比例。在以此方式由场矢量生成块80控制绕组电流的量值的情况下，所述查找表可以存储在可由场矢量生成块80存取的存储器位置中。

可能需要按许多方式修改到查找表中的索引以确保获得适当量值的值。例如，可能必需加上或减去预先确定的偏移（例如256)，以便实现所需场角度（例如90电度数）以便在特定方向上生成特定转矩。进一步，如果此调整导致索引超出0至1023的范围，则可以根据情况通过加上或减去1024来处理任何上溢或下溢。最后，可以进一步操纵所产生的索引以便映射到单个象限内的值上（即，0至255的范围内的值）。即，查找表可以仅在单个象限中用电流量值的值（即，值0至255，对应于0至90电度数，或0至1.8物理度）填充，并且可以通过适当修改获得其余象限的量值的值。

将了解的是，在量值的值遵循正弦图案的情况下，可以容易从针对单个象限提供的数据计算其余象限的量值的值（即，90-180、180-270、270-360度）。类似地，可以通过适当操纵容易地从针对正弦图案（或其象限）提供的数据计算遵循余弦图案（例如第二电绕组可能需要）的量值的值。

当然，可以使用替代技术来（例如，通过计算）针对马达绕组中的每一者生成适当电流水平。在一些实施例中，可以对马达绕组中的每一者的适当电流水平进行额外调整。例如，可以修改正弦波换向模式以补偿马达性能中的非线性。

一般来说，如果需要由马达生成受控转矩，则这可以通过将磁场角度设置为领先转子位置预先确定的角度来实现。然后，在转子响应于场的施加而旋转时，可以使用反馈回路立即更新所施加的场以便确保所述场按领先实际转子位置预先确定的量的角度连续施加。此形式的闭环控制可以称为闭环场控制或场取向控制。更一般来说，可以通过控制磁场与转子位置具有预先确定的关系来实现所期望的马达输出特性。

对步进马达的此闭环场控制有效地防止马达可能失速的任何风险。将了解的是，当对转子的所期望移动的抵抗力大于可以由马达针对给定绕组电流施加的最大转矩时，发生常规受控步进马达（即按开环位置受控方式控制的马达）的失速，从而导致场角度增加超过1.8度的最大值，并且在实际转子位置与所期望的位置（对应于在场角度为零的情况下的转子位置）之间发生滑动。此后，将不可能知道马达的实际角位置，并且可能失去位置控制。特别地，一旦转子已经从单极对准滑动，便无法知道其是否已经滑动通过磁重复间隔的单个重复（例如7.2度，其中每一单步为1.8度），或者其多个重复。

然而，位置编码器72的使用确保始终知道转子的实际角位置，并且可以控制场位置矢量以便与转子的实际角位置具有预先确定的角关系。

闭环场受控转子以此方式的使用确保了可以针对给定绕组电流针对给定马达生成最大转矩输出。此外，还将了解的是，避免失速情况的任何风险允许比将原本需要的马达小的马达用于特定应用。即，尽管在与使位置受控马达失速相关联的严重负面后果的情况下习惯上加大马达的大小（即，通过提供能够供应大于所需转矩的转矩的马达）使得失速情况不太可能发生，但是位置反馈的提供允许使用具有特定情况所需的转矩容量不超过其的最大转矩容量的马达。此外，使用较小马达还允许提供适于所期望的转矩水平的电源，而非具有额外容量的电源。在使用中，替代向马达的绕组供应额外电流以便防止任何同步（即，失速）损失，在实际转子位置作为输入提供到控制器的情况下，这是不必要的。

与其中通过监测在马达的绕组中流动的电流并且控制所述电流以便实现所期望的水平（对应于所期望的转矩输出）来控制由马达生成的转矩的常规DC伺服马达控制技术形成对比，对步进马达生成预先确定的转矩的控制使用位置反馈，从而允许控制供应到述马达的电流的换向以便致使由马达的充能绕组生成的磁场具有致使生成预先确定的转矩的取向。还可以使用电流反馈以便允许控制器致使所期望的电流在马达绕组中流动。因此，为了实现定向马达输出特性（例如所生成的转矩），可以控制两个参数（场取向和电流量值）。

将理解的是，步进马达控制器（例如TMC262设备）可以提供内部电流反馈（例如，通过监测在电阻器79两端形成的电压）。即，场矢量生成块80和转矩控制器69可以请求步进马达控制器74致使预先确定的电流在绕组中流动，并且可以在控制过程中使用电流反馈来调制控制信号（例如PWM控制信号）以便确保实现预先确定的电流水平。

当然，将了解的是，具有不同构造的马达将需要不同的控制方案。例如，在具有不同原生分辨率（即，每步度数）的步进马达的情况下，可能需要不同场角度以生成最大转矩。进一步，在一些实施例中，可以以并不对应于最大转矩输出的预先确定的场角度来操作马达。即，场角度无需设置为90电度数。此外，在待以位置受控模式控制马达的情况下，所期望的场领先角度可以设置为零度。

在一些配置中，当按位置受控方式控制步进马达时，可以通过向线圈21A、21B提供恒定电流并且改变场角度（即，通过改变由相位角加法器70输出的控制值）来改变马达转矩。当场角度为90度时，当以此方式控制马达转矩时，马达电流必须设置得足够大以便能够提供马达21可能需要的最大转矩。当不需要最大转矩时，可以减小场角度以导致由马达生成的较低转矩。当使用上述步进马达驱动布置时，这可以提供借以改变马达转矩的高控制分辨率，因为场角度变量可以例如提供8位控制分辨率（即，256个单独控制设置）。

将了解的是，根据焦耳第一定律，通过向线圈21A、21B提供足够高以允许任何可能瞬时最大转矩要求的恒定电流，所述线圈的功率消耗、并且因此温度将相对高。此外，当以此方式控制时，马达21可能低效。有利的是，确保仅汲取瞬时转矩需求所需的电流，使得电流在马达21的整个操作中不恒定。

当然，可以通过使用电流缩放并且始终将转矩角设置成90度来实现马达的更高效使用。然而，这提供有限程度的控制分辨率（例如当使用上述步进马达控制器时，5位）。

因此，已经认识到，为了同时提供增加的控制分辨率，同时还允许马达的高效使用，可以改变电流缩放和场角度值两者以便生成所期望的马达转矩。当需要马达生成较高转矩时，例如当使用宽（例如107 mm宽）打印头时，这可能特别有益。当然，当使用其它打印头（例如53 mm宽）时，也可以使用相同技术。

根据图5，将了解的是，马达驱动器71可以接收相位角加法器70的输出102和电流缩放信号101作为输入。场角度控制信号100的值可以由马达21用于致使场角度具有预先确定的值，并且可以使用电流缩放信号101的值来致使由马达21的绕组生成的磁场具有预先确定的量值。

此外，将了解的是，电流缩放信号101和场角度控制信号100基于打印头的目标位置和绝对位置信号P_A生成，因为这些都由位置加法器65接收，并且从位置加法器65输出位置误差信号。在此控制方案中，位置误差越大，马达21的转矩生成要求就越大，以便使打印头移动到其目标位置。

当转矩生成要求相对低时，可以改变场角度控制信号100，并且电流缩放信号101可以保持在恒定预先确定的值以便控制马达的转矩输出。然而，当转矩生成要求相对高时，场角度控制信号100可以保持在恒定预先确定的值（例如90度，电角度），并且可以改变电流缩放信号101以便提供相应大校正转矩。在某些情况下（例如当需要大校正转矩时），通过仅改变电流缩放信号101的值（而非也改变场角度），可以降低马达21的平均功率消耗，并且可以提高马达21的效率。

已经进一步认识到，当需要相对低转矩时，通过维持电流缩放信号101的值恒定并且改变场角度控制信号100的值，可以针对低转矩要求提供高度控制灵敏度。这可以实现，因为可以使用场角度控制值的整个范围来针对选定电流水平（其可以设置为相对低总体值）在零与最大值之间改变转矩输出。

将了解的是，本文中描述的场角度控制信号100是由转矩控制器69生成的控制信号。在任何瞬时时间点，场角度控制信号100可以具有值（例如在0至255的范围内）。进一步，还将了解的是，本文中描述的电流缩放信号101是由转矩控制器69生成的另一控制信号。在任何瞬时时间点，电流缩放信号101可以具有值（例如在0至31的范围内）。当涉及改变场角度控制信号100或电流缩放信号101时，将理解的是，可以改变那些信号的值。

图8示出转矩控制器69可以如何被配置成根据位置控制（转矩需求）信号改变场角度控制信号100和电流缩放信号101。

第一区Z1可以表示其中由转矩控制器69接收的控制值相对低的情形。当由转矩控制器69接收的控制值相对低时，这可以被认为是第一预先确定的条件。在此区中，场角度控制信号100的值随着转矩需求增加而线性增加，并且电流缩放信号101保持在预先确定的非零恒定值C1。

在转矩需求值的过渡值T1（其也可以称为阈值）处，场角度控制信号100达到预先确定的值F1，预先确定的值F1可以例如等效于90度（电）的场角度。在此布置中，由马达生成的转矩将等于可以针对恒定电流缩放值C1生成的最大值。

当转矩需求增加超过过渡值T1并且被认为相对高时，控制器进入第二区Z2。当由转矩控制器69接收的控制值相对高时，这可以被认为是第二预先确定的条件。在第二区Z2中，场角度控制信号100在预先确定的值F1（例如最大值）处保持恒定，并且电流缩放信号101线性增加。如上所述，与电流缩放信号101的分辨率相比，场角度控制信号100的值可以具有相对高的分辨率。照此，第一区Z1可以被认为具有比第二区Z2的分辨率高的分辨率。

举例来说，如上所述接收场角度控制信号100和电流缩放信号101作为输入的步进马达控制器74可以是TMC262，其能够以8位分辨率接收场角度控制值100并且以5位分辨率接收电流缩放信号101。将理解的是，场角度控制信号100和电流缩放信号101的分辨率并不分别限于8位和5位分辨率，而是将根据所使用的步进马达控制器74改变。然而，为了易于理解，在以下示例中，场角度控制信号100和电流缩放信号101将分别称为具有8位和5位分辨率。

当在第一区Z1中操作时，当使用5位分辨率时，电流缩放信号101可以是恒定的并且由3 (‘00011’)表示，并且当使用8位分辨率时，场角度控制信号101可以从0线性增加到255 （‘00000000’到‘11111111’）。预先确定的电流缩放值C1可以被选择成对应于磁场的预先确定的量值（尽管所生成的转矩的实际量值将取决于场角度，并且可以在零与对应于预先确定的磁场量值的最大转矩值之间改变）。

当在需要较高控制值（转矩需求）的第二区Z2中操作时，场角度控制信号100可以保持在由255 (‘11111111’)表示的恒定预先确定的值F1，并且在使用5位分辨率时，电流缩放值101可以从其预先确定的值C1、3 (‘00011’)线性增加到31 (‘11111’)。预先确定的场角度控制信号值F1可以对应于预先确定的场角度。

将了解的是，当在第一区Z1中操作时，需要相对低的电流水平，并且可以通过使用8位来提供高控制分辨率。然而，当在需要相对高电流水平的第二区Z2中操作时，所提供的分辨率可能低于第一区Z1的分辨率。

通过将电流缩放信号101配置成仅在转矩需求需要其时（即，当其超过过渡值T1时）增加，可以提供对马达当按位置控制模式操作时的功率消耗的更大控制。在不需要最大转矩的情况下，例如当转矩需求相对低时，这可能特别有益。

将理解的是，当在第一区Z1中操作时，需要相对低的电流水平，并且可以通过使用8位来提供高控制分辨率。另一方面，当在需要相对高电流水平的第二区Z2中操作时，所提供的分辨率可能低于第一控制区的分辨率。

当然，还将了解的是，转矩需求值至马达控制信号（即，场角度控制信号100和电流缩放信号101）的上述转换是许多可以选择的替代方案中的一种可能实施方案。

例如，第一与第二区Z1、Z2之间的过渡值T1可以是不同值。类似地，预先确定的电流缩放值C1可以不同（例如更高或更低）。进一步，在第二区Z2中使用的预先确定的场角度控制信号值F1可以是除90度（电）以外的值。然而，将理解的是，与此值的任何偏离都将导致效率下降，并且因此不是最佳值。然而，与此值的小偏离可能仅具有小效率损失，尤其是因为针对每一场角度变化生成的转矩的变化率在大约90度处相对小（因为转矩角特性在此点处相对平坦 –如图6中所示）。

可以更一般地描述场角度控制信号100和电流缩放信号101对位置控制（转矩需求）的依赖性，如下文更详细阐述的。电流缩放信号101可以由P个离散值（当使用5位时，32个）表示。在这P个(32个)值中，Q个值可以由场控制覆盖。在上述示例中，Q为4（可能值为‘0’、‘1’、‘2’和‘3’），其中最大值(‘3’)对应于电流缩放信号101的预先确定的非零恒定值C1。

场角度控制信号100可以由M个离散值（当使用8位时，256个）表示。照此，每一电流缩放间隔将存在M/Q (64)个场角度控制值。可以认为位置控制间隔对应于为1的场角度控制间隔。因此，存在P*(M/Q) (2048)个可能的位置控制值（即，如在图8中的x轴上指示的转矩需求值）。

将了解的是，用户可能希望不使用电流缩放信号101的所有可用值P，使得当在第二区Z2中操作时，电流缩放信号101可以被选择成在小于P（但是大于Q）的值处变得饱和。

进一步，将理解的是，场角度控制信号100将在M-1（在本示例中，255）处变得饱和，并且电流缩放信号101不应该被设置为小于Q-1 (3)以便最大化控制区Z1中的可用分辨率。当然，应注意的是，在需要时，Q可以被选择成低于4。然而，如果期望，只要场角度控制信号100在(M-1)的值处变得饱和，场角度控制信号100的间隔的数目便可以被选择成小于M，以便防止所生成转矩的不连续。

在图8中，场角度控制信号与转矩需求值之间的关系示出为线性关系。在替代实施例中，当场角度控制信号100低于预先确定的最大值时，场角度控制信号100与转矩需求之间的关系可以是非线性的。类似地，当电流缩放信号101高于最小预先确定的值时，电流缩放信号101与转矩需求之间的关系也可以是非线性的。

在另一个替代方案中，可以提供第三（或另一个）控制区。例如，替代转矩需求值中的单个过渡值T1，可以提供过渡区域，在所述过渡区域中，改变场角度控制信号100和电流缩放信号101两者。

在另一实施例中，替代不同控制区（例如Z1、Z2），可以通过参考查找表提供映射。例如，对于每一转矩需求值，一对马达控制信号值可以存储在查找表中，所述查找表存储在与控制器相关联的存储器中。

一般来说，将理解的是，转矩需求（如由位置控制信号所指示）到马达控制信号的转换由那些值之间的关系管控，可以选择这些值以便提供经改善的马达操作。位置控制信号与马达控制信号之间的关系可以包括位置控制信号与场角度控制信号100之间的第一关系，以及位置控制信号与电流缩放信号101之间的第二关系。这些关系可以是在打印机1的设计和测试期间生成并且存储在与控制器相关联的存储器中的预先确定的关系。

虽然结合打印头马达21描述上述马达控制器60，但是将理解的是，还可以使用类似控制器来控制托架马达17。在此布置中，控制器可以被配置成接收指示所需求的托架位置（或托架目标位置）的输入。所需求的托架位置可以在打印机控制器的控制下通过托架运动控制算法提供到控制器，所述打印机控制器可以被配置成致使打印头托架遵循预先确定的运动轮廓（例如在上文参考图4所述的过程的步骤S14和/或S17期间）。

在前述描述的若干部分中，已经互换地使用对力和压力的提及。在打印头压靠的表面具有恒定面积的情况下，将了解的是，力和压力成正比，使得可以实际上根据所施加的力限定压力。然而，所施加的压力将取决于打印头13抵靠其施加压力的打印表面11的宽度（即，延伸到图2中的纸平面中的尺寸）。对于由马达21生成的给定转矩，压力越大，打印表面11便越窄，并且打印表面的压缩程度也是如此，并且反之亦然。打印机可以实现用于打印头的数个安装位置以及改变打印头或打印表面的宽度的能力。照此，控制器30可以另外处理指示打印头抵靠的打印表面11的宽度的信息，并且使用此宽度信息来确定待由马达21生成的所需转矩。

在前述描述中（特别参考图1、图2、图4、图5、图6和图8）已经描述各种控制器。将了解的是，归因于那些控制器的功能可以根据情况由单个控制器或若干单独控制器执行。应进一步了解的是，每一所述控制器自身可以由单个控制器设备或多个控制器设备提供。每一控制器设备可以采用任何合适形式，包括ASIC、FPGA或微控制器，其读取并执行存储在控制器所连接的存储器中的指令。

虽然上述本发明的实施例一般来说涉及热转印打印，但是将了解的是，在一些实施例中，本文中描述的技术可以应用于其它形式的打印，诸如例如，直接热敏打印。在此类实施例中，不需要载墨色带，并且打印头在与热敏衬底（例如热敏纸）接触时充能以便在衬底上形成标记。

此外，虽然上述本发明的实施例一般来说涉及对与打印头相关联的一个或多个马达的控制，但是将了解的是，上述技术还可以应用于步进马达按场受控方式的替代用途。例如，可以按如下方式控制步进马达6、7中的一者或两者：改变供应到马达绕组的电流的量值，同时在需要高转矩时将场角度维持在最佳水平（即，90电度数），并且改变场角度，同时在需要对（相对低）转矩的精细控制时将供应到马达绕组的电流的量值维持在标称低水平，如上文详细描述的。

特别地，使用与步进马达的输出轴相关联的编码器使得能够按场受控方式控制步进马达以便准确地控制马达的位置，而不在马达绕组中生成过量热，从而允许准确地控制在收取与供应卷轴3、5之间输运的色带。

在实施例中，当按连续打印模式操作时（即，在色带在打印期间按大致恒定速度前进的情况下），可以按场受控方式控制与收取卷轴5相关联的马达7以便在打印期间维持色带张力，而如上文详细描述按位置受控方式操作马达6（其与供应卷轴3相关联）以便放出色带。这允许控制色带2的移动速率和张力。此外，通过按转矩受控方式控制收取卷轴5，可以在色带2通过打印头时准确地控制色带2中的张力，以便维持最佳剥离角度，从而允许墨水按受控和最佳方式从色带剥离。

另一方面，在打印操作期间，当打印头与打印表面间隔开时（例如在托架返回期间），可以如上文详细描述的按位置（或速度）受控方式控制两个马达6、7，以便按受控方式加速或减速色带2，或者使色带从收取卷轴5重绕到供应卷轴3。在此类操作期间，将了解的是，维持色带中的预先确定的张力可能没有在打印操作期间那么重要。

可替代地，当按连续打印模式操作时（即，在色带在打印期间按大致恒定速度前进的情况下），可以如上文详细描述的各自按位置受控方式控制马达6、7，以便根据预先确定的运动轮廓输运色带。通过以此方式控制两个马达，可以准确地控制色带2的移动速率和张力。

尽管上文已经描述本发明的各种实施例，但是将了解的是，可以在不背离本发明的精神和范围的情况下对那些实施例做出修改。特别地，在上文已经参考到标签幅材上的打印的情况下，将了解的是，上述技术还可以应用于在任何衬底上的打印。

Claims (28)

1.一种打印机，其包括：

打印头，所述打印头被配置成选择性地致使标记形成在衬底上；

步进马达，所述步进马达具有耦接到所述打印头的输出轴，所述步进马达被布置成改变所述打印头的位置；

传感器，所述传感器被配置成生成指示所述步进马达的输出轴的角位置的信号；以及

控制器，所述控制器被布置成生成用于所述步进马达的控制信号；所述控制信号至少部分地基于所述传感器的输出并且至少部分地基于目标位置，其中：

用于所述步进马达的所述控制信号被布置成致使所述步进马达的绕组生成磁场，场角度限定在所述步进马达的输出轴的角位置与所生成的磁场的取向之间；

所述控制信号包括被配置成致使所述场角度具有预先确定的值的第一控制信号，以及被配置成致使所述磁场具有预先确定的量值的第二控制信号；并且

所述控制器被配置成基于所述目标位置和所述传感器的所述输出来改变所述第一和第二控制信号。

2.根据权利要求1所述的打印机，其中，所述第一控制信号基于指示所述步进马达的输出轴的角位置的所述信号来生成，以便致使所述场角度具有所述预先确定的值。

3.根据权利要求1或2所述的打印机，其中，所述控制器被配置成基于位置控制信号来改变所述第一和第二控制信号，所述位置控制信号基于所述目标位置和所述传感器的所述输出来生成。

4.根据权利要求3所述的打印机，其中，所述控制器被配置成基于与位置控制信号的预先确定的关系来改变所述第一和第二控制信号。

5.根据权利要求4所述的打印机，其中，所述控制器被配置成基于与所述位置控制信号的第一预先确定的关系来改变所述第一控制信号。

6.根据权利要求5所述的打印机，其中，所述控制器被配置成当所述位置控制信号满足第一预先确定的条件时根据所述第一预先确定的关系来改变所述第一控制信号。

7.根据权利要求6所述的打印机，其中，所述控制器被配置成根据所述第一预先确定的关系来改变所述第一控制信号，并且当所述位置控制信号满足所述第一预先确定的条件时控制所述第二控制信号以使其具有固定值。

8.根据权利要求4至7中的任一项所述的打印机，其中，所述控制器被配置成基于与所述位置控制信号的第二预先确定的关系来改变所述第二控制信号。

9.根据权利要求8所述的打印机，其中，所述控制器被配置成当所述位置控制信号满足第二预先确定的条件时根据所述第二预先确定的关系来改变所述第二控制信号。

10.根据权利要求9所述的打印机，其中，所述控制器被配置成根据所述第二预先确定的关系来改变所述第二控制信号，并且当所述位置控制信号满足所述第二预先确定的条件时控制所述第一控制信号以使其具有固定值。

11.根据权利要求10所述的打印机，其中，所述控制器被配置成根据第一预先确定的关系来改变所述第一控制信号，并且当所述位置控制信号满足所述第一预先确定的条件时控制所述第二控制信号以使其具有固定值，所述第一预先确定的关系限定第一控制分辨率，并且所述第二预先确定的关系限定第二控制分辨率，所述第一控制分辨率高于所述第二控制分辨率。

12.根据权利要求3所述的打印机，其中，所述控制器包括位置控制器，所述位置控制器被布置成接收所述目标位置和指示所述步进马达的输出轴的角位置的所述信号，并且生成所述位置控制信号，所述位置控制信号指示待由所述步进马达生成的预先确定的转矩。

13.根据权利要求12所述的打印机，其中，所述位置控制器被布置成基于所述目标位置和指示所述步进马达的输出轴的角位置的所述信号的所述输出来生成位置误差信号，并且基于所述位置误差信号来生成所述位置控制信号。

14.根据权利要求1或2所述的打印机，其中，所述控制器被配置成基于所期望的打印头运动轮廓来生成所述目标位置。

15.根据权利要求1或2所述的打印机，其中，所述控制器被配置成控制所述步进马达，以便致使所述打印头基于所述目标位置维持其与打印表面间隔开预先确定的间距的位置。

16.根据权利要求1或2所述的打印机，其中，所述控制器被配置成控制所述步进马达，以便致使所述打印头基于所述目标位置从其压靠在所述打印表面上的位置移动到与所述打印表面间隔开的位置。

17.根据权利要求1或2所述的打印机，其中，所述打印头可围绕枢轴旋转，并且其中，所述步进马达被布置成致使所述打印头围绕所述枢轴旋转，从而改变所述打印头相对于所述打印表面的位置。

18.根据权利要求17所述的打印机，其进一步包括打印头组件，所述打印头组件包括第一臂和第二臂，所述第一臂耦接到所述步进马达，并且所述打印头安置在所述第二臂上，其中，所述步进马达被布置成致使所述第一臂移动，从而致使所述第二臂围绕所述枢轴旋转，并且致使所述打印头相对于所述打印表面的位置发生改变。

19.根据权利要求1或2所述的打印机，其进一步包括打印头驱动机构，用于沿着大致平行于所述打印表面延伸的轨道输运所述打印头。

20.根据权利要求19所述的打印机，其中，所述控制器被配置成控制所述步进马达，以便在所述打印头在打印行程之间沿着大致平行于所述打印表面延伸的所述轨道的输运期间致使所述打印头维持其与所述打印表面间隔开预先确定的间距的位置。

21.根据权利要求19所述的打印机，其中，所述步进马达是第一马达，并且所述打印头驱动机构包括第二马达，其中所述第二马达是步进马达。

22.根据权利要求21所述的打印机，其中，所述控制器被配置成按协调方式控制所述第一和第二马达，以便在平行和垂直于所述打印表面的方向上控制所述打印头的位置。

23.根据权利要求21所述的打印机，其进一步包括：

第二传感器，所述第二传感器被配置成生成指示所述第二马达的输出轴的角位置的信号；以及

控制器，所述控制器被布置成生成用于所述第二马达的第二控制信号，所述第二控制信号至少部分地基于所述第二传感器的输出并且至少部分地基于第二目标位置：

其中：

用于所述步进马达的所述第二控制信号被布置成致使所述第二马达的绕组生成第二磁场，第二场角度限定在所述第二马达的输出轴的角位置与所生成的第二磁场的取向之间；

所述第二控制信号包括被配置成致使所述第二场角度具有第二预先确定的值的第一第二控制信号，以及被配置成致使所述第二磁场具有第二预先确定的量值的另一个第二控制信号；并且

所述控制器被配置成基于所述第二目标位置和所述第二传感器的所述输出来改变所述第一和另一个第二控制信号。

24.根据权利要求1或2所述的打印机，其中，所述打印机是热敏打印机，并且其中，所述打印头被配置成选择性地充能，以便生成热，这致使标记形成在所述衬底上。

25.根据权利要求24所述的打印机，其中，所述打印机是热转印打印机，并且其中，所述打印头被配置成选择性地充能，以便致使墨水从载墨色带转印到所述衬底，以便致使所述标记形成在所述衬底上。

26.根据权利要求25所述的打印机，其中，所述打印机是热转印打印机，其进一步包括：第一和第二卷轴支撑件，所述第一和第二卷轴支撑件各自被构造成支撑色带卷轴；以及

色带驱动器，所述色带驱动器被配置成致使色带从所述第一卷轴支撑件移动到所述第二卷轴支撑件。

27.根据权利要求24所述的打印机，其中，所述打印头被配置成选择性地充能，以便生成热，这致使所述标记形成在热敏衬底上。

28.一种热转印打印机，其包括：

第一和第二卷轴支撑件，所述第一和第二卷轴支撑件各自被构造成支撑载墨色带卷轴；

色带驱动器，所述色带驱动器被配置成致使色带从所述第一卷轴支撑件移动到所述第二卷轴支撑件；以及

打印头，所述打印头被配置成选择性地充能，以便致使墨水从所述色带转印到衬底，以便致使标记形成在所述衬底上；

所述色带驱动器包括：

步进马达，所述步进马达具有与所述卷轴支撑件中的一者可操作地相关联的输出轴，所述步进马达被布置成致使所述卷轴支撑件中的所述一者旋转，以致使所述色带从所述第一卷轴支撑件移动到所述第二卷轴支撑件；

传感器，所述传感器被配置成生成指示所述步进马达的输出轴的角位置的信号；以及

控制器，所述控制器被布置成生成用于所述步进马达的控制信号；所述控制信号至少部分地基于所述传感器的输出并且至少部分地基于目标位置，其中：

用于所述步进马达的所述控制信号被布置成致使所述步进马达的绕组生成磁场，场角度限定在所述步进马达的输出轴的角位置与所生成的磁场的取向之间；

所述控制信号包括被配置成致使所述场角度具有预先确定的值的第一控制信号，以及被配置成致使所述磁场具有预先确定的量值的第二控制信号；并且

所述控制器被配置成基于所述目标位置和所述传感器的所述输出来改变所述第一和第二控制信号。

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