ES2347662T3 - Configuracion de doble lanzadera para impresoras digitales. - Google Patents

Abstract

Sistema para posicionar un conjunto de lanzaderas (3) en una impresora digital sobre un receptor, comprendiendo el conjunto de lanzaderas (3): - una lanzadera de cabezal de impresión (12) que tiene al menos un cabezal de impresión para imprimir sobre el receptor, accionándose la lanzadera del cabezal de impresión por un primer sistema de motor que tiene una primera precisión de posición; - una lanzadera de utilidad (14) que tiene al menos un dispositivo de utilidad para soportar la impresión sobre el receptor, y accionándose por un segundo sistema de motor que tiene una segunda precisión de posición; dichas lanzaderas (12, 14) se pueden posicionar de forma independiente; - caracterizado por que: dicho segundo sistema de motor se acopla al primer sistema de motor de tal manera que el movimiento global de la lanzadera del cabezal de impresión es la suma de los movimientos del primer y segundo sistemas de motor, y por que la precisión de posición del primer sistema de motor es mayor que la precisión de posición del segundo sistema de motor.

Description

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un sistema para posicionar un conjunto de lanzaderas en una impresora digital.

Más específicamente la invención se refiere a un sistema que permite el posicionamiento independiente de una lanzadera de impresión y de utilidad. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Impresión por chorro de tinta

La impresión es una de las formas más populares de transmitir información a miembros del público general. La impresión digital que usa impresoras de matriz de puntos permite la impresión rápida de textos y gráficos almacenados en dispositivos de computación tales como ordenadores personales. Estos métodos de impresión permiten la transmisión rápida de ideas y de conceptos a un producto impreso a un precio económico sin consumo de tiempo ni producción especializada de planchas impresión intermedias, tales como, las planchas litográficas. El desarrollo de los métodos de impresión digital ha hecho la impresión una realidad económica para la persona promedio incluso en el entorno domestico.

Los métodos convencionales de impresión de matriz de puntos a menudo implican el uso de un cabezal de impresión, por ejemplo, un cabezal de impresión por chorro de tinta, con una pluralidad de elementos de marca, por ejemplo, boquillas de eyección por chorro de tinta. Estos elementos de marca transfieren un material de marca, por ejemplo, tinta o resina, desde el cabezal de impresión hasta un medio de impresión, por ejemplo, papel o plástico. La impresión puede ser monocromática, por ejemplo, negra, o multicolor, por ejemplo, impresión totalmente coloreada usando un CMY (cian, magenta, amarillo, negro = un negro absoluto elaborado de una combinación de C, M, Y), un CMYK (cian, magenta, amarillo, negro) o un esquema de color especializado (por ejemplo, CMYK más una o más manchas o colores especializados adicionales). Para imprimir un medio de impresión, tal como, papel o plástico, los elementos de marca se usan o se “disparan” en un orden específico mientras que el medio de impresión se mueve con relación al cabezal de impresión. En cada momento se dispara un elemento de marca, el material de marca, por ejemplo, la tinta, se transfiere al medio de impresión mediante un método que depende de la tecnología de impresión utilizada. Típicamente, en una forma de impresora, el cabezal, se moverá con relación al medio de impresión para producir una denominada línea de trama que se extiende en una primera dirección, por ejemplo, a través de una página. La primera dirección es algunas veces denominada la dirección “de exploración rápida”. Una línea de trama comprende una serie de puntos proporcionados sobre el medio de impresión mediante los elementos de marca del cabezal de impresión. El medio de impresión se mueve, normalmente de forma intermitente, en una segunda dirección perpendicular a la primera dirección. La segunda dirección a menudo se denomina la dirección de exploración lenta.

La combinación de las líneas de trama de impresión y el movimiento del medio de impresión con respecto al cabezal de impresión da como resultado una serie de líneas de trama paralelas, que normalmente están espaciadas de forma cercana entre sí. Observado desde una distancia, el ojo humano percibe una imagen completa y no resuelve la imagen en puntos individuales proporcionados, estos puntos están próximos unos de los otros. Los puntos de diferentes colores distanciados próximos entre sí no se distinguen individuamente pero otorgan la impresión de colores determinados por la cantidad o la intensidad de los tres colores cian, magenta y amarillo que se han aplicado.

Para mejorar la veracidad de la impresión, por ejemplo, de una línea recta, es preferible que si la distancia entre los puntos de la matriz de puntos es pequeña, es decir, la impresión tenga una alta resolución. Aunque no puede decirse que la alta resolución siempre significa una buena impresión, es cierto que una resolución mínima es necesaria para la impresión de alta calidad. Un pequeño espaciamiento entre puntos en la dirección de exploración lenta significa una distancia pequeña entre los elementos marcadores en el cabezal, mientras que los puntos espaciados de forma regular a una distancia pequeña en los lugares de dirección de exploración rápida limitan la calidad de las unidades usadas para mover el cabezal de impresión con respecto al medio de impresión en la dirección de exploración rápida.

De forma general, existe un mecanismo para posicionar un elemento marcador en una ubicación apropiada sobre el medio de impresión antes de que se dispare. Normalmente, un mecanismo de accionamiento de este tipo se controla mediante un microprocesador, un dispositivo digital programable, tal como, una PAL, una PLA, una FPGA o similares aunque el experto apreciará que cualquier cosa controlada mediante un soporte lógico también se puede controlar mediante un soporte físico especializado y que el soporte lógico es sólo una estrategia de implementación.

La mayoría de tales impresiones se producen en entornos domésticos y de oficina usando un pequeño aparato capaz de imprimir solamente en áreas relativamente pequeñas. La mayoría de los formatos de papel populares son formatos de oficina convencionales, tales como, el tamaño de papel A4 ISO 216 y el formato de carta ANSI/ASME Y14.1. Las impresoras de tamaño más grande pueden imprimir normalmente en formato de tabloide ISO 216 A3 o ANSI/ASME Y14.1.

En todas, estas impresoras se limitan en tamaño y en rendimiento.

En años recientes, por ejemplo, las impresoras por chorro de tinta han evolucionado a aplicaciones más industriales. Muchas de estas impresoras pueden lidiar con grandes formatos de papel o usar tipos especiales de tinta.

Preferiblemente, estas impresoras industriales son capaces de imprimir en papel con grandes dimensiones y obtener un alto rendimiento. Son deseables tamaños de hasta 200 x 280 cm como formato de salida. Las aplicaciones especiales son, por ejemplo, impresión de vallas publicitarias, publicidad.

Para obtener un mayor rendimiento se usan normalmente varios cabezales de impresión al mismo tiempo.

Para mejorar la claridad y el contraste de la imagen impresa, investigaciones recientes se han enfocado en mejorar las tintas usadas. Para proporcionar impresiones más rápidas, resistentes a agua con negros más oscuros y colores más vivos, se han desarrollado tintas basadas en pigmentos. Estas tintas basadas en pigmentos tienen un mayor contenido de sólidos que las tintas basadas en tientes anteriores. Ambos tipos de tinta se secan rápidamente, lo que permite que los mecanismos de impresión por chorro de tinta formen imágenes de alta calidad.

En algunas aplicaciones industriales, tales como, la elaboración de planchas de impresión que usan procesos por chorro de tinta, las tintas que tienen características especiales causando problemas específicos.

Por ejemplo, las tintas curables por UV existen para permitir el endurecimiento rápido de las tintas después de la impresión. Un ejemplo se puede encontrar en el documento WO 02/53383. Una fuente de UV especial tiene entonces que proporcionarse para curar las tintas después de la impresión. Después de que la tinta de una banda impresa se ha curado parcialmente mediante la fuente de UV, la banda se puede sobreimprimir inmediatamente sin el problema de que las gotas de tinta se mezclarán causando artefactos.

Usando esta tinta se permite para el uso de métodos de impresión de alta calidad a una alta velocidad evitando otros varios problemas inherentes a la naturaleza del método de registro.

Un problema general de la impresión de matriz de puntos es la formación de artefactos causados por la naturaleza digital de la representación de imagen y el uso de puntos igualmente espaciados.

Ciertos artefactos, tales como, los patrones de Moiré se pueden generar debido al hecho de que los intentos de impresión para representar una imagen continua mediante una matriz o patrón de puntos (casi) igualmente espaciados.

Otra fuente de artefactos pueden ser los errores al emplazar los puntos causados por una variedad de defectos de fabricación, tales como, la ubicación de los elementos marcadores en el cabezal o errores sistemáticos en el movimiento del cabezal de impresión con respecto al medio de impresión. En particular, si uno de los elementos de marca está emplazado de forma errónea

o si su dirección de disparo se desvía de la dirección a la que se destina, la impresión resultante mostrará un defecto que puede recorrer toda la longitud de la impresión. Una variación en la velocidad de la gota también causará artefactos cuando el cabezal de impresión se mueve al momento en que la trayectoria de la gota variará con variación en la velocidad. De forma similar, un error sistemático en la forma en que el medio de impresión se mueve con respecto al medio de impresión puede dar como resultado defectos que pueden ser visibles. Por ejemplo, resbalones entre la unidad para el medio de impresión y el propio medio de impresión introducirán errores. De hecho, cualquier limitación geométrica del sistema de impresión puede ser una fuente de errores, por ejemplo, la longitud del cabezal de impresión, el espaciamiento entre los elementos de marca, la distancia indexada del medio de impresión con respecto al cabezal de impresión en la dirección de exploración lenta.

Tales errores pueden dar como resultado “efecto de banda” que es la impresión distinta a la impresión que se ha aplicado en una serie de bandas. Los errores implicados pueden ser muy pequeños, la discriminación, la resolución del color y el reconocimiento del patrón del ojo humano están tan desarrollados que toma un tiempo notablemente corto para que los errores se hagan visibles.

Para mitigar algunos de estos errores se sabe alternar o variar el uso de elementos marcadores a fin de esparcir los errores a través de toda la impresión de manera que entonces se disimulen al menos algunos errores sistemáticos. Por ejemplo, un método a menudo denominado “acomodación” se conoce a partir del documento US 4.967.203 el cual describe una impresora y un método de eyección por chorro de tinta. Cada ubicación de impresión o “pixel” se puede imprimir por cuatro puntos, uno para cada uno de cian, magenta, amarillo y negro. Los pixeles adyacentes en una línea de trama no se imprimen por la misma boquilla en el cabezal de impresión. Sino que cada otro pixel se imprime usando la misma boquilla. En los sistemas conocidos los pixeles se imprimen en un patrón de tabla de ajedrez, es decir, a medida que el cabezal viaja en la dirección de exploración rápida una boquilla es capaz de imprimir solamente cada otra ubicación de pixel. Por tanto, cualquier boquilla que imprima consistentemente errores no da como resultado una línea de pixeles en la dirección de exploración lenta cada una de las cuales tiene el mismo error. Sin embargo, el resultado es que sólo el 50% de las boquillas en el cabezal pueden imprimir a un solo momento. De hecho, en la implementación, cada boquilla imprime en una ubicación que se desvía una cierta cantidad desde la posición correcta para esta boquilla. El uso de la acomodación puede distribuir estos errores a través de la impresión. De forma general, se acepta que la acomodación es un método ineficiente de impresión ya que no se usan continuamente todas las boquillas y son necesarios varios pasos.

Otro método de impresión se conoce como “entrelazado”, por ejemplo, como se ha descrito en el documento US 4.198.642. El propósito de este tipo de impresión es aumentar la resolución del dispositivo de impresión. Es decir, aunque el espaciamiento entre las boquillas en el cabezal de impresión a lo largo de la dirección de exploración lenta es una cierta distancia X, la distancia entre los puntos impresos en la dirección de exploración lenta es menor que esta distancia. El movimiento relativo entre el medio de impresión y el cabezal de impresión se indexa mediante una distancia dada por la distancia X dividida entre un entero. Esquemas de impresión más sofisticados se pueden encontrar en, por ejemplo, la solicitud europea EP 01000586 y el documento US 6 679

583. Otro problema es que se necesitan altos valores de aceleración cuando la lanzadera comienza a imprimir. La aceleración puede ser hasta de 10/ms2.

Valores de aceleración más bajos para alcanzar altas velocidades de impresión produciría menos problemas con respecto a las vibraciones pero conllevaría a la pérdida de tiempo debido a un tiempo de proceso mayor y de forma inevitable una distancia de proceso mayor que conllevarían a dimensiones incluso más grandes del aparato global haciendo que surjan más problemas de estabilidad.

Por lo tanto, estas impresoras industriales comprenden normalmente -unidades de registro de gran tamaño -uso de múltiples cabezales -peso más pesado -movimientos a alta velocidad sobre distancias largas -aceleraciones mayores -esquemas de registro complicados (acomodación, entrelazado,….) -grandes depósitos de tinta con recarga en línea de los tanques de tinta

en la lanzadera del cabezal de impresión. y además puede comprender también:

-

instalación de pre-curado por UV

-

medios de refrigeración

-

cableado y tubos de transporte de tinta.

Para

posibilitar el registro de alta calidad, se necesita un

posicionamiento y un control preciso y reproducible de la unidad de impresión en estas máquinas industriales. Para la impresión de alta calidad, se ajusta la precisión del emplazamiento del punto a aproximadamente 5μ, mientras que los puntos impresos tienen un tamaño de aproximadamente 30μ. Sin embargo, esto puede variar dependiendo de la aplicación de la precisión de la impresora y del tamaño de punto.

Los sistemas de posicionamiento usados en el estado de la técnica en impresoras domésticas y de oficinas no se pueden alargar simplemente para usarse en aparatos de impresión industriales.

En el documento JP20012701870 se proporciona un método para accionar un carro de una impresora por chorro de tinta en la que el sistema de transmisión por correas tiene dos motores, un motor escalonado y un motor CD que se usa durante la aceleración del carro.

En el documento US5365839 se hace uso de una lanzadera y de una lanzadera de equilibrio accionada por motores lineales.

--

Surgen varios problemas: problemas de inercia debido al gran peso del cabezal de impresión y de los componentes de utilidad (fuente de UV,…). flexión del marco debido a las fuerzas de gravitación o de transmisión del sistema de motor.

--

torsión de husillos de gran tamaño. esfuerzo debido a la tensión en los componentes del sistema de accionamiento de la lanzadera.

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rigidez insuficiente del marco del aparato que conlleva la deformación debido a las fuerzas por tensión y dando como resultado de forma incorrecta el emplazamiento incorrecto de puntos y distancia de registro incorrecta del cabezal de impresión con respecto al receptor. costo de un gran sistema de accionamiento de la lanzadera de alta precisión, por ejemplo, los motores lineales de larga carrera son bastante costosos.

Las grandes fuerzas necesarias para accionar la lanzadera de impresión

conllevan a vibraciones que producen defectos de impresión puesto que los puntos de referencia del sistema de posicionamiento del cabezal de impresión y del posicionamiento del receptor no se fijan firmemente entre sí. Puede considerarse que el eje x del sistema de coordenadas de la unidad del cabezal de impresión y del receptor no se bloquean entre sí.

Ciertas impresoras industriales usan un bajo número de cabezales de impresión, manteniendo el peso de la lanzadera de impresión bajo, teniendo de esta manera el efecto negativo de que el rendimiento es bastante bajo.

Otros tipos usan más cabezales de impresión pero necesitan un sistema de transmisión de papel muy costoso para asegurar la precisión.

Algunas impresoras industriales son sólo capaces de productos finales de baja calidad, tales como, aquellos usados en vallas publicitarias de gran tamaño.

En los documentos JP 62 083159, JP 11 058877, JP 08 267841, JP 62 161568 y US 4 576 490 un número de cabezales de impresión se sitúan en diferentes lanzaderas, pero esto tiene el inconveniente de que cada lanzadera necesita un sistema de posicionamiento de alta precisión separado que tienen que trabajar entonces juntos para también posicionar relativamente los cabezales exactamente entre sí. El documento US 2003/0035037 describe una impresora por chorro de tinta que tiene lámparas de UV fijadas a la lanzadera del cabezal de impresión para el curado intermedio en línea. Las lámparas de UV hacen la lanzadera del cabezal de impresión más pesada y por tanto es más difícil de posicionarla con precisión.

Es claro que el mecanismo de transmisión del estado de la técnica de las impresoras de oficina no es capaz de accionar las grandes lanzaderas de impresión de impresoras industriales a la velocidad y precisión necesarias.

Es claro que para obtener un alto rendimiento, un aparato de impresión por chorro de tinta industrial de alta calidad se tiene que desarrollar una lanzadera de impresión mejorada que tenga alta precisión sobre una gran área y que sea capaz de realizar su función a altas velocidades y altos valores de aceleración. SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Los efectos ventajosos mencionados anteriormente se consiguen mediante un sistema que tiene las características específicas expuestas en la reivindicación 1. Las características específicas para las realizaciones preferidas de la invención se exponen en las reivindicaciones dependientes.

Las ventajas y las realizaciones adicionales de la presente invención serán aparentes a partir de la siguiente descripción y de los dibujos. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La Figura 1 es una vista global general que muestra los componentes

principales del aparato de impresión industrial.

La Figura 2 muestra un motor en concepto de motor de la realización

preferida.

La Figura 3 ilustra las posiciones transversales de los cabezales de

impresión durante los movimientos de exploración posteriores del

conjunto de lanzaderas que usa un esquema de registro posible.

La Figura 4 muestra los componentes para posibilitar el movimiento

transversal del sujetador del cabezal de impresión como se usa en la

realización preferida. Las Figuras 5A y B ilustran la posición de los elementos del sistema de servo control maestro-esclavo. La Figura 6A otorga el diagrama esquemático del servo control del motor durante el accionamiento del motor. La Figura 6B otorga un diagrama esquemático del sistema de servo control usando un solo accionador esclavo tanto para ambos motores de los sistemas de motores en cualquier lado del marco de base.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

La presente invención proporciona un sistema de accionamiento de lanzaderas más preciso que reduce posibles errores de impresión a un coste razonable reduciendo el peso de la lanzadera del cabezal de impresión que transporta los cabezales de impresión y que necesita posicionarse de forma exacta con respecto al receptor. Otras ventajas adicionales se consiguen por:

-

desviar las fuerzas de reacción debido a la aceleración de la

lanzadera del cabezal de impresión del módulo de imagen mediante el

uso del marco separado para el módulo de impresión y el receptor.

-

una mejora pero relativamente barata, sistema de transporte de alta

precisión que usa un motor en concepto de motor.

-

evitar activamente las vibraciones durante la impresión mediante un

bucle de control adaptado, que tiene un filtro digital, en el sistema de

transporte del cabezal.

REALIZACIÓN PREFERIDA

Aunque que la presente invención se describirá en lo sucesivo en la presente memoria en conexión con las realizaciones preferidas de la misma, se entenderá que no tiene por objeto limitar la invención a aquellas realizaciones. En la Figura 1 se proporciona una vista global detallada mostrando los componentes principales del aparato de impresión industrial: -marco de base 1 -marco metrológico o metro 2 -conjunto de lanzaderas 3 -tabla receptora 4 -transportador de cable 5 Marco de base

El marco de base 1 del aparato tiene varias funciones: rígido y tener un gran peso para evitar la deformación y las vibraciones debido a las fuerzas ejercidas sobre el marco de base 1 de los varios componentes del aparato o el entorno. El marco 1 está compuesto por dos largas vigas laterales 6 que se acoplan entre sí mediante vigas transversales 7. El conjunto se estabiliza además mediante el uso de fortificaciones diagonales (no mostradas).

-

forma la base de montaje para el mecanismo de impresión y todos los

demás componentes de la impresora,

-

el marco 1 soporta también las partes mecánicas de suministro de papel

y transportes, por ejemplo,

los motores para el movimiento de

exploración del conjunto de lanzaderas 3.

-

el marco de base 1 ayuda también a soportar las fuerzas generadas

durante la impresión,

-

contiene los módulos necesarios como el suministro de potencia, el

suministro de tinta, las bombas de vacío, las partes electrónicas, etc.

El marco 1 se emplaza directamente sobre el suelo y tiene que ser muy

El tamaño global del marco de base 1 en la realización preferida es de aproximadamente 250 cm x 600 cm. Marco metrológico

El marco metrológico 2 tiene por objeto soportar todos los componentes implicados en el proceso de imagen durante la impresión.

El objetivo es aislar el marco metrológico 2 de las fuerzas que producen las vibraciones y crear una base sin vibraciones para el proceso de imagen. El propio marco metrológico 2 se soporta indirectamente mediante el marco de base 1 por medio de los aislantes de vibración 8.

Horizontalmente, el marco metrológico 2 también se aísla del marco de base 1 para evitar la transmisión de vibraciones. También tiene una alta rigidez para evitar las deformaciones del marco 2 durante la impresión.

El marco metrológico 2 proporciona -correderas guía 9 para guiar el conjunto de lanzaderas 3, una a cada lado del marco 2, -al menos un codificador 10 para posibilitar el posicionamiento exacto de la lanzadera. -el marco metrológico 2 actúa como marco de referencia para al menos todos los componentes implicados indirectamente en el sistema de

imagen, es decir, los cabezales de impresión y el receptor.

El tamaño del marco metrológico 2 está entre el tamaño de la tabla receptora 4 y el marco de base 1 y es aproximadamente 200 cm x 500 cm. Tabla receptora

La tabla receptora 4 sujeta al receptor (no mostrado) durante el proceso de impresión.

La tabla 4 es preferiblemente bastante rígida para contrarrestar las deformaciones. Conjunto de lanzaderas

El conjunto de lanzaderas 3 es el conjunto total de los componentes de la máquina que se mueven sobre la tabla receptora 4 y que proporcionan la acción de impresión. Varios componentes se combinan en la lanzadera La lanzadera del cabezal de impresión 12 tiene al menos dos carros 11 que viajan sobre las correderas guías 9 montadas sobre el marco metrológico 2. La posición y la velocidad del cabezal de impresión se tienen que controlar de forma exacta para asegurar el posicionamiento exacto de las gotas de tinta sobre el receptor para evitar la distorsión de la imagen. Esta corredera 12 se tiene que mantener preferiblemente sustancialmente sin vibración durante la impresión. La corredera 12 puede estar provista de un mecanismo 16 que posibilite un movimiento hacia los lados de los cabezales de impresión situados en el sujetador del cabezal de impresión 15 para posibilitar la impresión de varias bandas de imagen próximas y (parcialmente) superpuestas. Esto depende de los posibles esquemas de registro usados durante la impresión de la imagen. Algunos posibles esquemas de registros se han proporcionado anteriormente en la técnica anterior y las consecuencias adicionales se abarcan además en la descripción. Además, también son necesarios medios de enfriamiento/calentamiento para mantener los cabezales de impresión a una temperatura deseada. La lanzadera de utilidad 14 transporta todas las herramientas que acompañan a la impresión de la imagen. Esto puede ser, por ejemplo,

-

los cabezales de impresión, por ejemplo, para expulsar por chorro las

gotas de tinta sobre el receptor

-

tanques de tinta “cabezales” que forman un suministro local en el

cabezal de la lanzadera

-

lámparas pre-curado para pre-curar o secar la tinta depositada entre los

barridos de exploración proporcionando de esta manera gotas sin

migración.

-

medios de enfriamiento o de calentamiento para acondicionar la tinta o

las lámparas de curado

El conjunto de lanzaderas 3 descansa sobre las correderas 9 que se

montan sobre el marco metrológico 2. En cada lado del conjunto de

lanzaderas 3 puede existir uno o más carros 11, 13 que viajan sobre las

correderas guías 9 del marco metrológico 2.

Todos los componentes se pueden localizar sobre una sola corredera

pero de acuerdo con la presente invención la corredera se divide en dos

correderas independientes que se pueden posicionar por separado.

La corredera del cabezal de impresión 12 contiene los cabezales de

impresión para imprimir bandas de píxeles de imagen que forman la

imagen durante la exploración de la corredera 12 sobre el receptor. Los

cabezales de impresión se montan normalmente en un sujetador del

cabezal de impresión 15 que es un componente de lanzadera del

cabezal de impresión 12.

-lámparas de curado para la inmovilización de las bandas de tinta depositadas antes de imprimir bandas adicionales.

-los sensores necesarios requeridos para la operación o control de calidad de la imagen impresa. En la realización preferida la lanzadera de utilidad 14 viaja sobre cuatro carros 13 que viajan sobre las correderas guías 9. La lanzadera de utilidad 14 no necesita estar totalmente en un estado sin vibración. La posición de las lámparas de curado y otros dispositivos de utilidad no necesitan posicionarse tan precisamente como los cabezales de impresión y estos componentes pueden soportar algunas vibraciones sin causar fallos en sus operaciones. Como resultado de la invención, la separación de varias funciones del

conjunto de lanzaderas 3 con respecto a múltiples lanzaderas permite reducir el peso de la lanzadera del cabezal de impresión 12 y proporciona la posibilidad de tener un control incluso más preciso sobre la posición de los cabezales de impresión.

Para el aparato de impresión de gran tamaño de la realización preferida se usan aproximadamente 64 cabezales de impresión teniendo cada uno una dimensión de 70 x 35 mm. Los cabezales se incorporan en un sujetador del cabezal de impresión 15 que forma parte de la lanzadera del cabezal de impresión 12 que tiene extra enfriamiento y cada cabezal de impresión tiene que estar provisto de la tubería necesaria para el suministro de tinta, un tanque cabezal acompañante y el cableado para transmitir el cabezal de impresión y posible vacío para, por ejemplo, la operación del suministro de tinta.

Debido a los esquemas de registro usados, la lanzadera del cabezal de impresión 12 está provista además de un mecanismo 16 para posibilitar el movimiento hacia los lados para permitir la completa cobertura de toda el área de impresión.

Sumando todo los pesos de todos los componentes y de la propia lanzadera 12 se proporciona un peso total de la lanzadera del cabezal de impresión 12 de, por ejemplo, aproximadamente 250 Kg.

La lanzadera de utilidad 14 en la realización preferida contiene lámparas de curado, cables y cadenas de tubo 5 para permitir la exploración del conjunto de lanzaderas 3, enfriamiento, etc. A medida que se realiza el registro en ambas direcciones de exploración, se duplica una unidad de curado a ambos lados de la lanzadera del cabezal de impresión 12. En la realización descrita de acuerdo con la invención la lanzadera de utilidad 14 comprende preferiblemente la lanzadera del cabezal de impresión 12, pero como una alternativa se podrían proporcionar dos lanzaderas de utilidad independientes

14. La suma total de los pesos para la lanzadera de utilidad 14 puede ser

aproximadamente 200 kg pero puede variar según las herramientas requeridas.

El sistema usado tiene ventajas importantes:

Usando un sistema de la invención para posicionar el conjunto de

lanzaderas 3 de una impresora digital sobre el receptor en el que una lanzadera de cabezal de impresión 12, teniendo al menos un cabezal de impresión, y una lanzadera de utilidad 14, teniendo al menos un dispositivo de utilidad se puede posicionar de forma independiente, la masa de la lanzadera de impresión 12 que se tiene que posicionar con gran precisión se reduce en gran medida lo que permite un sistema de posicionamiento más barato y mejor cualitativamente que si se tiene que posicionar con gran precisión todo el peso de las lanzaderas de impresión 12 y de utilidad 14.

De acuerdo con la invención ambas lanzaderas 12, 14 pueden tener sus propios sistemas de posicionamiento para posicionar el receptor sobre la lanzadera. La posición de las lanzaderas 12, 14 se puede seguir usando, por ejemplo, un codificador magnético 10.

El principio de digitalizar un codificador magnético 10 es similar a aquel usado en los dispositivos ópticos y de contacto. Los transportes de las marcas de código digital son una tira ferromagnética 10 con un patrón de áreas magnetizadas y no magnetizadas. Un cabezal magnético 19 que responde al magnetismo está próximo a la tira 10 y produce impulsos de “0” ó “1” cuando las áreas magnetizadas o no magnetizadas pasan el cabezal. Una técnica contemporánea permite la inscripción del patrón magnético muy precisamente, proporcionando una alta resolución para el transductor.

Preferiblemente, se proporciona un sistema de detección de posición a ambos lados del marco metrológico 2.

En la realización preferida de acuerdo con la invención el sistema de posicionamiento de la lanzadera de utilidad 14 se acopla al modulo de impresión.

Cada lanzadera 12, 14 puede tener también su propio sistema de guías por separado, tal como, un conjunto separado de correderas guías 9 e incluso se pueden proporcionar marcos separados para transportar los sistemas guías.

Más precisamente, ambas lanzaderas 12, 14 se emplazan sobre el mismo marco, en este caso el marco metrológico 2.

En la presente invención las lanzaderas 12, 14 usan preferiblemente el mismo sistema de guías 9.

Una descripción incluso más detallada de la lanzadera de impresión 12 y de su funcionamiento y el sistema de posicionamiento se proporcionará más adelante. Sistema de motor

Par operar la impresora, las lanzaderas 12, 14 tienen que moverse mediante un sistema de motor.

En muchas impresoras se hace uso de un sistema de transmisión por correas en el que una correa tensada se mueve sobre dos poleas mientras que el motor acciona al menos una de las poleas y la lanzadera se fija a la correa.

Como se ha mencionado anteriormente, debido al gran tamaño global del aparato y al gran peso de las lanzaderas un sistema de transmisión por correas no proporciona la precisión necesaria.

Una alternativa de alta precisión en algunas impresoras es el uso de un motor eléctrico lineal. Sin embargo, debido al gran tamaño, esta solución podría ser muy costosa.

En una realización preferida se proporciona la solución usando un motor en un sistema de motor capaz de moverse sobre una gran distancia pero consiguiendo el posicionamiento de alta resolución. La solución de acuerdo a la realización preferida se proporciona en la Figura 2.

De forma general, la solución se puede proporcionar mediante un sistema para mover una lanzadera del cabezal de impresión 12 en una impresora digital con respecto al receptor que usa un primer sistema de motor para inducir, durante la impresión, un movimiento relativo de la lanzadera del cabezal de impresión 12 en una primera dirección, y usar un segundo sistema de motor, en el que el segundo sistema de motor induce un segundo movimiento relativo del primer sistema de motor y la lanzadera del cabezal de impresión 12 en una segunda dirección.

Como puede observarse en la Figura 2, en la realización preferida el primer sistema de motor es un motor eléctrico lineal de poca carrera 20 que proporciona el movimiento de la lanzadera del cabezal de impresión 12 a lo largo de la corredera guía 9 a medida que el rotor 22 del motor lineal se fija a la lanzadera del cabezal de impresión 12 mientras que un segundo sistema de motor proporciona un movimiento de larga carrera usando un sistema de transmisión por correas 23, 24, 25 en el que el estator 21 del motor eléctrico lineal se monta sobre la correa 24 del sistema de transmisión por correas. Este movimiento es también a lo largo de la dirección de la corredera guía 9.

El movimiento total de la lanzadera 12 será un movimiento de traslación que es una suma de los movimientos del primer 20 y segundo sistemas de motor.

Como puede entenderse la transmisión por correas proporciona un movimiento poco preciso del estator 21 del motor lineal 20 en la gran distancia a cubrirse por la lanzadera de impresión 12 mientras que el motor lineal 20 proporciona la precisión necesaria en el proceso de impresión.

La ventaja más importante es que, usando el motor en concepto de motor, es posible proporcionar un emplazamiento altamente preciso de la lanzadera de impresión 12 sobre una gran distancia a un precio razonable.

Aunque este motor en concepto de motor se podría usar para posicionar una sola lanzadera que transporta todos los componentes de lanzadera que comprenden los cabezales de impresión y los dispositivos de utilidad, la lanzadera, como se ha mencionado anteriormente, se divide preferiblemente

en:

--

una lanzadera de cabezal de impresión 12 que tiene que posicionarse muy precisamente y se acciona mediante el rotor 22 del motor lineal 20, y una lanzadera de utilidad 14 que se puede mover con poca precisión que se acopla directamente a la correa 24 del sistema de transmisión

por correas. Esto combina las ventajas de las propiedades de los sistemas de motor

con el peso del conjunto de lanzaderas 3 dividido entre las lanzaderas de utilidad y del cabezal de impresión 12, 14.

El peso de la lanzadera del cabezal de impresión 12 a posicionarse muy precisamente se mantiene de acuerdo con la invención tan bajo como sea posible y para esto el motor lineal 20 necesario para realizar el posicionamiento se puede mantener tan pequeño como sea posible.

En la realización preferida de acuerdo con la invención se hace uso de un sistema de transmisión por correas 23, 24, 25 como el segundo sistema de motor y un motor eléctrico lineal 20 como el primer sistema de transmisión.

Se entiende que se pueden usar otros sistemas de transmisión como primer y segundo sistemas de motor, sin embargo, las propiedades de estos sistemas de transmisión tendrán una influencia importante en las características del aparato: -la precisión que se puede obtener mediante el motor en concepto de motor -la velocidad a la que el sistema de posicionamiento puede operar -el coste del sistema de transmisión de motor global.

Realizaciones son posibles en las que las direcciones en las que operan los sistemas de motor pueden ser muy diferentes pero preferiblemente las direcciones de operación son bastante similares.

Más preferiblemente las direcciones de operación de los sistemas de

motor son paralelas como en la realización preferida en la que la

lanzadera del cabezal de impresión 12 y la lanzadera de utilidad 14 se

mueven a lo largo del mismo sistema de guías 9.

Como puede observarse en la Figura 1 un sistema de transmisión por

correas, con el motor lineal eléctrico 20 adjunto se localiza a cualquier

lado del conjunto de lanzaderas 3. Esto proporciona velocidad y potencia

suficiente para la aceleración rápida y hace que las fuerzas de

aceleración se propaguen equitativamente sobre los dos lados de la

lanzadera 12 evitando sesgarse.

Se entiende que la aceleración rápida de las lanzaderas genera muchas

fuerzas en la impresora. Estas fuerzas actúan sobre el aparato de

impresión por medio de la correa 24, los motores de accionamiento 23,

las poleas 25 y los demás componentes del sistema de transmisión y

pueden introducir vibraciones. El efecto de las fuerzas generadas para

acelerar el peso total del conjunto de lanzaderas 3 sobre el mecanismo

de impresión se puede minimizar diseñando el sistema de impresión con

-

el conjunto de lanzaderas 3 que comprende los cabezales de impresión

para imprimir una imagen sobre un receptor,

-

el marco metrológico 2 para soportar y guiar dicho conjunto de

lanzaderas 3 a lo largo de una trayectoria de impresión,

-

el marco de base 1 para soportar dicho marco metrológico 2;

-

el sistema de transmisión por motor para mover dicho conjunto de

lanzaderas 3 a lo largo de

dicha trayectoria de impresión en la que cuando el sistema de

transmisión por motor mueve el conjunto de lanzaderas 3, las fuerzas de

transmisión y de reacción sobre el sistema de motor 23 actúan sobre el

marco de base 1.

Como puede observarse en la Figura 1, el sistema de transmisión por

correas de la realización preferida, los motores 23 y las poleas 25 del sistema de transmisión por correas se localizan en el marco de base 1. Esto significa que las fuerzas que actúan sobre el motor 23, accionando las correas 24 y las fuerzas sobre las poleas 25 debido al tensado de la correa 24 no influencian los componentes del propio sistema de impresión.

Las fuerzas generadas por el motor lineal 20 actúan sobre la correa 24 en la que se acopla el estator 21 del motor eléctrico lineal 20 y son en este sentido desviadas también del marco de base 1.

Las fuerzas de aceleración se recogen por el marco de base 1, que tiene un gran peso y una alta firmeza. Las lanzaderas 12, 14 descansan solamente sobre el marco metrológico 2 y no se ejercen fuerzas sobre el marco metrológico 2 con la excepción de las fuerzas causadas por la gravedad.

Este sistema evita la ocurrencia de vibraciones en el marco metrológico 2 y puesto que el marco metrológico 2 actúa como una referencia para el motor de impresión que comprende la tabla receptora 4 y la lanzadera del cabezal de impresión 12, se evitan distorsiones en la imagen registrada.

Preferiblemente la orientación de la correa de transmisión 24 es perfectamente paralela a la corredera guía 9 que determina la trayectoria de impresión de manera que la orientación de las fuerzas de accionamiento que actúan sobre el conjunto de lanzaderas 3 es paralela a la trayectoria de impresión.

Para evitar la transmisión de vibraciones desde el marco de base 1 al marco metrológico 2, el marco metrológico 2 se aísla además preferiblemente del marco de base 1 mediante un medio aislante de vibración.

Como se muestra en la Figura 1, este puede ser un aislante (amortiguador) de vibración de caucho que tiene una baja frecuencia propia. Preferiblemente, la frecuencia propia es menor que 8Hz.

En lo sucesivo en esta memoria, se presta más atención al posible método de registro usado en el aparato de impresión y a las consecuencias mecánicas del método.

Como se ha mencionado anteriormente en los antecedentes de la invención se puede hacer uso de entrelazado y de acomodación para mejorar la calidad de imagen.

Cuando se usa el entrelazado, las boquillas de los cabezales de impresión deben de ser capaces de conseguir posiciones intermedias durante carreras de registro posteriores. También para el método de acomodación tiene que ser posible posicionar otras boquillas sobre las líneas que sólo se registran parcialmente y que se tienen que completar por otras boquillas durante exploraciones posteriores de la lanzadera del cabezal de impresión 12 sobre el receptor.

También usando otros métodos de registro en los que se usan imágenes secundarias se necesita un desplazamiento transversal de los cabezales de impresión para alinearse a diferentes posiciones sobre el receptor.

En la Figura 3 se proporcionan las posibles posiciones de los cabezales de impresión en varias etapas de registro 1 a 4 realizadas durante cada movimiento de exploración (en vaivén) para registrar un área determinada. En la realización preferida después de cada paso de los cabezales de registro se proporcionan las gotas depositadas sin migración mediante el uso de lámparas de UV en la lanzadera de utilidad 14 a cada lado de la lanzadera del cabezal de impresión 12 para endurecer la película de las gotas para evitar que las gotas se escapen y se mezclen con las gotas vecinas haciendo que surjan defectos de impresión.

En el método de registro, que usa un simple método de acomodación, ilustrado en la Figura 3 se necesita un total de cuatro pasos de diferentes boquillas sobre el área cubierta para imprimir toda la imagen.

Para realizar el movimiento transversal de posibles cabezales de impresión se proporciona un mecanismo de movimiento hacia los lados adicional 16 que tiene un motor 17 para la transferencia transversal de la parte de la lanzadera del cabezal de impresión 12 que transporta los cabezales de impresión que en lo sucesivo se denomina sujetador del cabezal de impresión

15.

Como se muestra en la Figura 4 los carros 11 de la lanzadera del cabezal de impresión 12 están provistos de un carril guía deslizante 18 sobre la parte superior de los carros de la lanzadera del cabezal de impresión 11.

Preferiblemente, el sujetador del cabezal de impresión 15 se soporta sobre tres carriles guía deslizantes 18 para proporcionar una base de soporte suficiente, pero son posibles las construcciones que usan sólo dos o más de tres carriles guías deslizantes 18 pero estas soluciones demandan un diseño y una producción mucho más rigurosa. Una base de tres carriles guía deslizantes 18 proporciona un área suficiente y evita posibles movimientos basculantes o tensados debido a la fricción que puede ocurrir cuando se soporta sobre, por ejemplo, cuatro carriles guía deslizantes 18 y los carriles guía 18 no se alinean perfectamente.

Preferiblemente, los tres carriles guía deslizantes 18 están provistos de dispositivos de montajes subyacentes o de revestimiento flexibles (no mostrados).

El movimiento del propio sujetador del cabezal de impresión 15, que sólo necesita moverse una distancia limitada, se puede realizar usando un sistema de motor adicional que puede ser, por ejemplo, un sistema de transmisión por usillos, un sistema de transmisión por correas preciso, etc. En la realización preferida esto se realiza usando un motor eléctrico lineal adicional 17 posicionado entre el carro 11 de la lanzadera del cabezal de impresión 12 y el sujetador del cabezal de impresión 15 que descansa sobre los carriles guías deslizantes 18. Transporte cable

En cada impresora que usa un cabezal de impresión de lanzadera se tienen que hacer provisiones para controlar el disparo de los elementos de impresión, por ejemplo, las boquillas del cabezal de impresión de eyección por chorro de tinta. En pequeñas impresoras de escritorio esto es normalmente un cable de cinta conectado a los componentes electrónicos de la impresora y a la lanzadera del cabezal de impresión 12 que se mueve a través de la página que hala el cable de cinta en vaivén.

Normalmente, las pequeñas impresoras tienen pequeños tanques de tinta incorporados en la lanzadera de impresión 12 que se pueden intercambiar cuando se necesite.

Sin embargo, las impresoras industriales tienen una pluralidad de cabezales de impresión (en la realización preferida hasta 64) y consumen mucha tinta de manera que los tanques “cabezales” provistos sobre la lanzadera del cabezal de impresión 12 necesitan recargarse durante la impresión.

Esto trae como consecuencia que se necesiten muchos cables y tuberías para accionar los cabezales de impresión con los datos apropiados y suministrar la tinta necesaria.

También se necesitan algunas las tuberías para un sistema de enfriamiento eventual de los cabezales de impresión y, como se necesita en la realización preferida, el enfriamiento del sistema de lámparas de UV usadas para fijar las gotas de tinta después de que pasan la lanzadera del cabezal de impresión 12.

También se tiene que suministrar potencia para la operación de las lámparas de curado y también se necesita algún cableado para accionar el sistema del motor usado para el movimiento transversal del sujetador del cabezal de impresión 15, el accionamiento del motor lineal que se mueve con la correa de transmisión, los dispositivos sensores, etc. Esto implica muchos cables y tuberías que, puesto que la dimensión del aparato de impresión es bastante grande, implica también mucho peso.

Estos normalmente se agrupan y se ordenan usando un transporte cable 5 para permitir el movimiento que normalmente está compuesto por segmentos que forman entre sí una cadena flexible 5. Esto combinado con la aceleración rápida y la alta velocidad de las lanzaderas durante la impresión, genera también un arrastre de las vibraciones en el aparato de impresión.

Preferiblemente se hace una conexión desde el marco de base 1 hasta la lanzadera de utilidad 14, que puede soportar algunas vibraciones de manera que ni el marco metrológico 2 ni la lanzadera de impresión 12 se enfrentan a las fuerzas generadas por el transporte cable considerable 5.

Un transporte cable más pequeño, de distancia más corta se puede proporcionar entre la lanzadera de utilidad 14 y la lanzadera del cabezal de impresión 12 lo que trae mucha vibración y la arrastra al sistema de impresión. Para equilibrar el efecto del transporte cable 5 sobre el sistema de impresión, se proporcionan preferiblemente dos transportes cables, uno a cada lado del marco de base 1. Ambos transportes cables tienen efectos que se tienen que tomar en cuenta cuando se acciona el conjunto de lanzaderas 3. Acción de impresión

En lo sucesivo en esta memoria se describe cómo se realiza un ciclo de impresión.

Al principio el aparato se elabora para estar listo para operar:

-

todos los datos se preparan y se pueden proporcionar confiablemente en

el orden correcto a partir del procesador de datos con respecto a la

lanzadera del cabezal de impresión 12 y los datos se corrigen, si es

necesario, para desviaciones específicas del aparato de impresión.

-

El suministro de tinta está preparado, lo que significa que todos los

niveles se traen a vacío óptimo y necesario y los valores de presión son

correctos.

-

La temperatura de los cabezales de impresión está dentro del intervalo

de operación.

-

Si se necesita, se limpian las planchas de boquillas de los cabezales de

impresión.

-El conjunto de la lanzadera 3 se pone en la posición de arranque y el

transportador del cabezal de impresión está en la posición transversal

correcta para la primera carrera de impresión. -La lámina receptora se proporciona sobre la tabla receptora 4. Impresión

Cuando se inicia la impresión real se acelera la lanzadera de impresión 12 mediante los motores lineales 20 a cualquier lado de la lanzadera de impresión 12.

A medida que es estator 21 de los motores lineales 20 se acopla a la correa 24 el sistema de transmisión por correas, las fuerzas de reacción se transfieren desde el estator 21 hasta la correa 24 y a través de la correa 24 hasta el motor 23 y las poleas de la correa 25 sobre el marco de base 1, dejando de esta manera el marco metrológico 2 relativamente sin influencias de la aceleración.

La posición de la lanzadera del cabezal de impresión 12 se mide usando sistemas codificadores magnéticos 10, 19 a ambos lados del marco metrológico 2. Dependiendo de la lectura del sistema codificador magnético 10, 19 se ajusta el movimiento del motor lineal 20.

Esta medición del codificador y el control del accionamiento del motor lineal desde un primer servo control engloban todo el sistema de motor.

La distancia de recorrido del motor lineal 20 se puede limitar a, por ejemplo, -4 mm y +4 mm. Para evitar que el motor lineal alcance el final de carrera, se tiene que corregir la posición del estator 21.

Esto se realiza usando la transmisión por correa 23, 24, 25.

En la realización preferida la distancia entre el carro de la lanzadera del cabezal de impresión 11 y el carro de la lanzadera de utilidad 13 se mide mediante un sensor de distancia 28.

Tan pronto como la medición pasa un cierto valor se ponen en marcha los motores 23 de la transmisión por correas y la lanzadera de utilidad 14 se ajusta para seguir a la lanzadera del cabezal de impresión 12. Mientras se hace esto se altera la posición del estator 21 del motor lineal 20 y el motor lineal 20 no puede alcanzar un extremo de la posición de carrera.

Aunque en la realización preferida se mide la distancia entre las lanzaderas 12, 14, se puede detectar la posición relativa del rotor 22 y del estator 21 del motor lineal 20 para accionar el motor de transmisión por correas

23.

Una medición exacta del estator 21 o de la lanzadera de utilidad 14 se puede realizar usando, por ejemplo, el codificador magnético 10.

Los valores medidos se usan para controlar el motor 23 del sistema de transmisión por correas. Esto forma un segundo bucle de control en el sistema de transmisión actual.

Las fuerzas generadas por la aceleración de la lanzadera de utilidad 14 se transfieren de la misma forma al marco de base 1 por medio de la correa 24 y de las poleas de transmisión 25 del sistema de transmisión por correas.

A medida que se acelera el conjunto de lanzaderas 3 conseguirá la velocidad de impresión deseada. La velocidad de la lanzadera de impresión 12 se mantiene constante mediante ajustes rápidos de la posición del motor lineal 20 que contrarrestan las variaciones en la posición que se producen debido a las vibraciones de la correa de accionamiento 24 que actúa también sobre el estator 21 del motor lineal 20. Los ajustes se realizan en la dirección hacia delante o hacia atrás. Todo el movimiento se controla usando los bucles de servo control 26, 27.

Mientras la lanzadera 12 está a una velocidad de impresión, se conseguirá también la locación de impresión deseada sobre la tabla receptora

4. Esto se determina usando el codificador magnético 10 en cualquier lado del marco metrológico 2.

De acuerdo con la locación de la lanzadera del cabezal de impresión 12 en movimiento, los datos se transfieren a los cabezales de impresión y una primera zona explorada de la imagen se imprime durante una primera exploración.

En la realización preferida se hace uso de tinta que se puede endurecer usando luz UV. Para suministrar las gotas registradas sin migración la película externa de las gotas de tinta expulsadas por chorros se endurece mediante las lámparas de UV montadas sobre la lanzadera de utilidad 14 y que siguen la lanzadera del cabezal de impresión 12.

En el extremo de la primera exploración el conjunto de lanzaderas 3 se desacelera después de que se depositan las últimas gotas de tinta. Cuando el formato de la imagen a imprimirse es menor que toda la tabla receptora 4 o cuando se usa un receptor de menor tamaño, entonces no es

necesario que el conjunto de lanzaderas 3 use la longitud total del aparato de impresión.

Al final de la exploración el sujetador del cabezal de impresión 15 se emplaza normalmente en otra posición transversal que depende del esquema de registro escogido haciendo uso de acomodación y/o entrelazado.

Ahora el conjunto de lanzaderas 3 se desacelera de la misma forma en la dirección contraria y a la velocidad y tiempo correcto se imprime una segunda zona explorada de la imagen mediante los cabezales de impresión con una siguiente lámpara UV para suministrar gotas impresas sin migración.

Preferiblemente, como puede observarse, las lámparas UV se proporcionan a ambos lados de los cabezales de impresión para posibilitar la impresión durante la exploración y la exploración de vuelta.

Como ya se ha mencionado anteriormente la lanzadera de utilidad 14 atraviesa preferiblemente la lanzadera del cabezal de impresión.

Si sólo se requiere la impresión en una sola dirección se puede usar un ajuste asimétrico pero un método de registro de este tipo implica automáticamente pérdida de tiempo puesto que la exploración contraria toma mucho tiempo sin imprimir. Esto influencia en gran medida el rendimiento.

Después de la segunda exploración, el sujetador del cabezal de impresión 15 se mueve nuevamente hasta una nueva locación transversal y se realiza una tercera exploración (la segunda en la dirección hacia adelante).

En un esquema de registro posible un total de ocho exploraciones se realizan registrando de esta manera ocho imágenes parciales que forman la imagen total y que se proporcionan de forma intermedia sin migración mediante la lámpara de curado para contrarrestar los artefactos de imagen.

El marco metrológico 2 y la lanzadera de impresión 14 permanecen relativamente sin vibraciones durante la impresión.

Sin embargo, la aceleración y el movimiento de un conjunto de lanzaderas 3, que pesa posiblemente alrededor de 450 kg a aproximadamente 1m/seg no es posible sin vibraciones. Se pueden reconocer varias causáis se producen vibraciones. -Debido a la aceleración relativamente rápida del conjunto de lanzaderas

3, la propia lanzadera 12 se flexionará ligeramente y ajustará la

lanzadera 12 a una ligera oscilación puesto que las fuerzas de

aceleración sólo actúan sobre los extremos soportados. Para evitar la influencia de estas vibraciones la lanzadera 12 debería tener una alta rigidez y su construcción debería incluir también efectos de amortiguadores, posiblemente mediante un amortiguador especializado, para asegurar que estas vibraciones se amortiguan rápidamente antes de que se consiga la posición de impresión mediante la lanzadera en el cabezal de impresión 12. La frecuencia propia de la lanzadera 12 debería estar al menos por encima de 60Hz y preferiblemente por encima de 80Hz.

-Debido a la distribución desigual y variable del peso de la lanzadera 12 entre la izquierda y la derecha a medida que el sujetador del cabezal de impresión 15 se puede transferir al lado izquierdo o derecho, es posible que ocurra un desequilibrio en las fuerzas a ambos lados de marco metrológico 2. Esto mostrará en diferente tensión de la correa 24, mayores fuerzas a

generarse por el motor lineal 20, etc. Esto puede generar una deformación de sesgo del sistema de impresión

e influenciará las propiedades del sistema.

-Se ha mostrado que el transporte cable 5 introduce algunas vibraciones con una frecuencia de aproximadamente 60Hz mientras que se realiza la impresión a una velocidad de 1m/seg.

-Puesto que es posible que el centro del peso se localice más bajo o más alto que el punto de aplicación de las fuerzas de aceleración que actúan sobre las lanzaderas, se puede generar el par de torsión que actúa sobre las lanzaderas 12, 14, proporcionando la vibración.

-Durante la impresión la longitud de la correa 24 entre las lanzaderas 12, 14 y el motor de transmisión por correas 23 cambia continuamente en la que las propiedades de vibración cambian también continuamente dando como resultado posibles vibraciones.

-Aunque el marco metrológico 2 es bastante rígido, puede ocurrir alguna flexión ligera debido al gran peso del conjunto de lanzaderas 3. El valor de esta flexión depende por supuesto de la posición de las lanzaderas. Todos estos factores tienen una influencia en el trabajo de los servos 26,

27 de los motores de accionamiento. Generalmente, la función, o tarea, de un servo se puede describir como

sigue.

Una señal de mando que se emite dentro del “controlador de posicionamiento” del servo. El controlador de posicionamiento es el dispositivo que almacena la información de varios trabajos o tareas. Se ha programado para activar el motor/carga, es decir, cambiar la velocidad/posición.

Después la señal pasa dentro del servo control o sección “de amplificación”. El servo control toma esta señal de bajo nivel de potencia y aumenta, o amplifica, la potencia hasta los niveles apropiados para dar como resultado en realidad el movimiento del servo motor/carga.

Estas señales de bajo nivel de potencia se deben amplificar. Se necesitan mayores niveles de montaje para hacer girar el servo motor a mayores velocidades apropiadas y se requieren mayores niveles de corriente para proporcionar el par de torsión para mover cargas más pesadas.

Esta potencia se suministra al servo control (amplificador) desde el “suministro de potencia”. Este también suministra cualquier voltaje de bajo nivel requerido para la operación de los circuitos integrados.

A medida que la potencia se aplica al servo motor, la carga comienza a moverse, la velocidad y la posición cambian. A medida que la carga se mueve, un tacómetro, un reductor o un codificador detectan el movimiento y proporcionan una señal que se “envía de vuelta” al controlador. Esta señal de “retroalimentación” informa al controlador de posicionamiento si el motor está haciendo el trabajo de forma apropiada.

El controlador de posicionamiento busca esta señal de retroalimentación y determina si la carga se está moviendo apropiadamente mediante el servo motor; y, si no lo hace, entonces el controlador hace las correcciones apropiadas. Por ejemplo, asume que la señal de mando era trasmitir la carga a

1.000 rpm. Por alguna razón está girando en realidad a 900 rpm. La señal de retroalimentación informará al controlador que la velocidad es 900 rpm. Entonces el controlador compara la señal de mando (velocidad deseada) de

1.000 rpm y la señal de retroalimentación (velocidad real) de 900 rpm y anota un error. Entonces el controlador arroga una señal para aplicar más voltaje al servo motor para aumentar la velocidad hasta que la señal de retroalimentación iguale la señal de mando, es decir, que no exista error.

Por lo tanto, un servo incluye varios dispositivos. Es un sistema de dispositivos para controlar algunos artículos (cargas). El artículo (carga) que se controla (regula) se puede controlar de cualquier forma, es decir, posición, dirección, velocidad. La velocidad o posición se controla con respecto a una referencia (señal de mando), siempre y cuando se use el dispositivo de retroalimentación apropiada (dispositivo de detección de error). Las señales de retroalimentación y de mando se comparan y se hacen correcciones. Por tanto, la definición de un sistema servo es, que consiste de varios dispositivos que controlan o regulan la velocidad/posición de una carga.

Sin embargo los servos se deben compensar para asegurar la operación

apropiada. Posiblemente, podrían operar en al menos dos modos distintos. El primer modo de operación, el estado transitorio (también puede determinar el estado de respuesta dinámica), ocurre cuando cambia el mando de entrada. Esto causa que el motor/carga se acelere/desacelere, es decir, cambie de velocidad. Durante este periodo de tiempo, existe un

1) tiempo asociado requerido para que el motor/carga alcance una velocidad/posición final (aumento de tiempo) 2) tiempo asociado requerido para que el motor/carga para asentarse y 3) una cierta cantidad asociada de exceso que es aceptable.

El segundo modo de operación, el estado estable ocurre cuando el motor/carga ha conseguido la velocidad final, es decir, operación continua. Durante este tiempo, existe una precisión de seguimiento asociada (que tan preciso está trabajando la máquina). Esto se denomina típicamente error de estado estable. La máquina podría ser capaz de operar en estos dos distintos modos para lidiar con la variedad de operaciones requeridas para el rendimiento de la máquina. Y a fin de que la máquina trabaje sin exceso, se asiente dentro de los periodos de tiempo adecuados y que tenga un mínimo estado de error estable, el servo se puede ajustar o compensar. La compensación implica el ajuste o puesta a punto de la ganancia y

anchura de banda del servo. Primero que todo, se ordena una vista a la definición de estos términos y después cómo los mismos afectan al rendimiento. Una ganancia es una proporción de rendimiento frente a la entrada. La ganancia, por lo tanto es una medida de la amplificación de la señal de entrada. En un controlador servo, la ganancia afecta la precisión, (es decir, que tan cerca de la velocidad o posición deseada está la velocidad o posición real del motor). Alta ganancia permitirá poco movimiento de precisión y la máquina será capaz de producir partes precisas.

La anchura de banda se expresa o se mide en frecuencia. En un servo, la anchura de banda es una medida de cuan rápida puede responder el controlador/motor/máquina. A mayor anchura de banda, más rápida podrá responder la máquina. La rápida respuesta posibilitará que la máquina reaccione rápidamente. Sin embargo, la anchura de banda tiene que limitarse a

1) las limitaciones de los componentes que sólo pueden soportar mucha

potencia. Además, aumentar la ganancia añade componentes, costos,

complejidad.

2) Condiciones razonables determinan que se tienen que evitar algunas

frecuencias. Las máquinas no deben operarse en el punto resonante, de

lo contrario ocurrirá inestabilidad y severos daños.

En un aparato de impresión como en la realización preferida esto conllevaría rápidamente a distorsiones visibles en la imagen.

En conclusión, los servos normales se compensan o "se ponen a punto" por medio de ajustes de ganancia y de respuesta de manera que la máquina operará satisfactoriamente.

Esto se puede realizar ajustando un simple filtro de poco paso pero también existen filtros más complicados. Un ejemplo es, por ejemplo, un filtro bicuadrático en el que se pueden ajustar menos parámetros.

Sin embargo, debido a la complejidad del aparato cuyas propiedades cambian continuamente durante la operación y el deseo de obtener un alto rendimiento, es posible ajustar solamente la ganancia y la anchura de banda a un valor deseado sin perder significativamente propiedades dinámicas de los servo controles, lo que conlleva a una menor actuación y rendimiento.

Un control mucho mejor se puede obtener usando un servo control que tienen una inteligencia de compensación determinada y un filtrado digital adaptado en el bucle de retroalimentación en el que la inteligencia y el filtrado digital adaptarán los parámetros de servo control con respecto a las propiedades del sistema real.

Para la realización preferida un mejor control sobre el posicionamiento del sujetador del cabezal de impresión 15 se proporciona mediante un sistema, que tiene al menos una lanzadera 12, y que comprende al menos un sistema de servo control 26, en el que el sistema de servo control 26 tiene inteligencia de compensación que se adapta específicamente a los cambios en las propiedades de resonancia del sistema de posicionamiento.

El sistema de posicionamiento incluye el sistema de motor, las correderas 9, el marco y los sistemas de medición.

La adaptación evita la ocurrencia de oscilaciones resonantes que conllevarían a artefactos de imagen o incluso a la falta de funcionamiento del aparato de impresión.

El sistema con la inteligencia de compensación tiene preferiblemente un sistema de servo control 26 que incluye al menos una característica de programación de ganancia. La ganancia del bucle servo 26 tiene que controlarse y se puede gestionar usando un programa específico.

Como el método de accionamiento del sistema de motor lineal para impresión automática incluye el accionamiento de la transmisión por correas 23, 24, 25 es preferible que el sistema de control incluya una dirección de suministro hacia delante. Esto significa que el segundo sistema de motor 23, 24, 25 ya ha arrancado cuando el primer sistema de motor 20 se ajusta en movimiento para anticipar al arranque inevitable cuando la distancia de lanzadera cae fuera del valor deseado. Esto significa que el sistema de control esclavo 27 recibe también la posición/velocidad diana del sistema de control maestro 26, de manera que puede actuar la transmisión esclava mucho antes de que ocurra una posición/velocidad del sistema de control maestro 26, es decir, el sistema de control de esclavo puede anticipar los errores de emplazamiento/velocidad en el sistema de control maestro. El control del suministro hacia delante evita grandes errores de emplazamiento/velocidad en el bucle de control maestro 26 y ensancha la anchura de banda del sistema de control del movimiento global.

El sistema de control usa una inteligencia de compensación que toma en cuenta la posición de la lanzadera del cabezal de impresión 12. Esto significa que se adapta el filtrado dependiendo de la posición de la lanzadera del cabezal de impresión 12 a lo largo de las correderas 9 y dependiendo de la posición de sujetador de cabezal de impresión 15 (entre las posiciones transversales extremas izquierda y derecha).

Preferiblemente también, la aceleración de la lanzadera del cabezal de impresión 12 se toma en cuenta por la inteligencia de compensación para obtener una dirección de suministro hacia delante óptima. Esta aceleración se puede estimar usando las señales de control de transmisión pero se puede medir también usando el sistema de detección del posicionamiento 10, 19 sobre el marco metrológico 2.

Normalmente, la lanzadera en el sistema de control es la lanzadera de cabezal de impresión que transporta los cabezales de impresión.

Una realización preferida que usa los dos sistemas de motor, el sistema de motor 26 incluye una arquitectura jerárquica para controlar los dos sistemas de motor en la que un segundo servo 27 se subordina jerárquicamente con respecto al primer servo 26.

En la realización preferida el sistema comprende un segundo sistema servo 27 en el que el primer sistema servo 26 incluye un motor lineal 20 y el segundo servo sistema 27 incluye un sistema de transmisión por correas.

En la realización preferida el estator 21 del motor del primer sistema servo 26 se localiza sobre la transmisión por correas 24 del segundo sistema servo 27. En la realización descrita está es la misma base que en la que se montan los carros de la lanzadera de utilidad 13.

Para tener las propiedades deseadas el primer sistema servo 26 es un sistema de posicionamiento de alta resolución y el segundo sistema servo 27 es un sistema de posicionamiento que tiene una resolución inferior.

Dependiendo de la construcción del aparato de impresión es preferible que la inteligencia de compensación tome en cuenta la influencia del transportador cable 5.

La configuración maestro-esclavo de los bucles de servo control 26, 27 como se ha descrito anteriormente es sólo una realización posible de dos sistemas de transmisión servo 26, 27 que usan una arquitectura jerárquica para controlar dos sistemas de transmisión servo en los que un segundo sistema de transmisión servo se subordina jerárquicamente con respecto a un primer sistema de transmisión servo. En la realización el sistema comprende un primer sistema servo que incluye un motor lineal 20 y un segundo sistema servo 27 que incluye un sistema de transmisión por correas. En una realización preferida la parte estacionaria del motor lineal del primer sistema servo se monta sobre la correa de la transmisión por correas del segundo sistema servo.

Las Figuras 5A y 5B muestran los componentes que influencian el trabajo de los sistemas servos como se puede usar en la realización descrita: -Piso en el que se posiciona el aparato sistema.

-

Marco de base 1

-

Marco metrológico 2 que descansa sobre el marco de base 1 separado

por los aislantes de vibración

-

Motor de transmisión por correas 23 sobre marco de base 1

-

Correa 24 para accionar la lanzadera de utilidad 14

-

Lanzadera de utilidad 14 y estator 21 del motor lineal 20

-

Lanzadera del cabezal de impresión 12 que es acopla al rotor del motor

lineal 20

-

Sensor de posición 10, 19 que detecta la posición de la lanzadera de

cabezal de impresión 12

-

Sensor de distancia 28 que indica la posición relativa de la lanzadera del

cabezal de impresión 12 (+ rotor lineal) y lanzadera de utilidad 14 (+

estator lineal).

La Figura 6A proporciona el modelo dinámico equivalente del mismo

El modelo sólo muestra un lado del dispositivo de impresión y por lo tanto se podría duplicar.

Cada componente se representa como una masa mientras que la interacción entre las masas se representa como un componente que actúa como un muelle y un componente paralelo que actúa como un amortiguador entre las masas.

El marco de base 1 se posa sobre el suelo usando pequeñas patas incluso estas patas tienen parámetros que determinan la interacción entre el suelo y el marco de base 1.

Los aislantes de vibración entre el marco de base 1 y el marco metrológico 2 proporcionan los parámetros de interacción entre los mismos.

Por otro lado, una fuerza del motor esclavo 23 actúa entre el marco de base 1 y la masa del motor de transmisión por correas 23 que se pone en marcha mediante el giro.

La propia correa 24 determina la interacción entre la masa en movimiento del motor 23 y la masa de la lanzadera de utilidad 14 con el estator 21 del motor lineal 20.

Las fuerzas del motor lineal 20 actúan entre la masa de la lanzadera de utilidad 14 y la masa de la lanzadera del cabezal de impresión 12.

El dispositivo de medición 28 mide la posición de la masa de la lanzadera del cabezal de impresión 12 con relación a la masa de la lanzadera de cabezal de impresión 12 (sensor de distancia) y la posición de la masa de la lanzadera de cabezal de impresión con respecto a la masa del marco metrológico 2 (sistema codificador magnético 10, 19).

Debido a la vibración de la distribución del peso, la longitud de la correa 24 entre el motor y la lanzadera 14, pueden variar todos los parámetros.

Debido al movimiento transversal del sujetador del cabezal de impresión 15, puede variar también la masa del cabezal de impresión 12 que actúa sobre un lado.

La influencia del transporte cable 5 no se incluye en este modelo pero podría incluirse si se necesita.

El modelo sólo proporciona los componentes de un lado del aparato de impresión y un dispositivo de filtrado digital adaptado se proporciona para cada lado del aparato.

Un sistema de servo control integrado que podría proporcionarse se muestra en la Figura 6B en el que todas las mediciones sirven como entrada y el filtro digital adaptado proporciona el filtrado en base a las mediciones en ambos lados del aparato de impresión. Sólo se proporciona un sistema de transmisión por correas 23 y las poleas 25 a cada lado del marco metrológico 2 se acoplan mediante un cardán.

El sistema tiene características resonantes y puntos anti-resonantes que sin embargo cambian en frecuencia y en magnitud debido a las características cambiantes. Como técnica de filtrado se puede usar un modo de un filtro de muesca en movimiento pero se necesitan técnicas de filtrado digitales más complicadas.

El objetivo del dispositivo de filtrado digital es regular la ganancia con respecto a un intervalo de frecuencia deseada y filtrar ciertas frecuencias fuera de la señal de medición y bucle de retroalimentación. El filtrado puede adaptar también la reacción esperada o comportamiento dinámico de los marcos 1, 2 durante la operación. Incluso se puede desarrollar un sistema en el que el sistema de filtrado digital tenga una "función de auto-ajuste" en el que el filtrado se ajusta a sí mismo para obtener parámetros de filtrado ideales para la configuración específica e incluso para pequeñas variaciones en el diseño del aparato de impresión que influencia en el comportamiento dinámico.

Preferiblemente, se tiene q evitar la ocurrencia de los fenómenos de resonancia de distorsión adaptando los parámetros de diseños mecánicos favorables, evitando en lo posible de esta manera la necesidad para técnicas de filtrado complicadas.

El suministro hacia delante en el sistema compensa la elasticidad de la correa. Cuando se arranca la transmisión por correas 23, la correa 24, debido a las fuerzas ejercidas se alarga aproximadamente 1,5 mm y la lanzadera de utilidad 14 con el estator lineal 21 comenzará a moverse un poco después que se arranca el motor 23 de transmisión por correas. Para posibilitar la operación estable la transmisión por correas 23, 24, 25 debería arrancar antes de manera que el motor lineal 20 se mueva al momento preciso con la velocidad adecuada. Debe entenderse que el suministro hacia delante es diferente para los movimientos de exploración y de exploración hacia atrás a medida que discrepa también la longitud de la correa entra en la lanzadera 14 y el motor 23.

De la misma forma del suministro hacia delante, cuando se detiene la lanzadera 14, tienen que tomarse en cuenta la liberación de la tensión de la correa 24 y el acortamiento acompañado del segmento de correa. El giro de la transmisión por correas se puede detener un poco antes.

Como se ha mencionado anteriormente, la lanzadera de cabezal de impresión 12 se acelera mediante el motor lineal 20 tras lo que comienza la transmisión por correas. Esto significa que el motor lineal 20 tiene que ser capaz de acelerar el peso total de la lanzadera del cabezal de impresión 12 más rápidamente y la transmisión por correas sólo acelera la lanzadera de utilidad 14.

Esto significa que el motor lineal de alta precisión 20 tiene que ser bastante grande y por lo tanto más costoso y pesado.

Se podría hacer una configuración alternativa si se hace uso de una configuración en la que la lanzadera de utilidad 14 empuja a la lanzadera de cabezal de impresión 12 a la velocidad de operación.

En el arranque de la exploración, se comienza primero la transmisión por correas 23, 24, 25 y a la lanzadera de utilidad 14 en el lado trasero se le permite hacer contacto con la lanzadera del cabezal de impresión 12 de una forma controlada. Después, la masa combinada de ambas lanzaderas 12, 14 se puede acelerar mediante el motor de transmisión por correas 23. Una vez a la velocidad de operación, el motor lineal 20 sólo tiene que proporcionar una pequeña aceleración para separar la lanzadera del cabezal de impresión 12 de

la lanzadera de utilidad 14 para alcanzar la operación de impresión normal como se ha descrito anteriormente. Durante la desaceleración después de imprimir la lanzadera del cabezal de impresión 12 podría acoplarse al lado frontal de la lanzadera de utilidad 14 y

5 el motor de transmisión por correas 23 podría proporcionar la desaceleración de ambas lanzaderas 12, 14 sin que se implique el motor lineal hasta que se detenga el conjunto de lanzaderas 3. Después, el conjunto de lanzaderas 3 se acelera nuevamente en la dirección contraria mediante la transmisión por correas 23, 24, 25, llevando también de esta manera la lanzadera del cabezal

10 de impresión 12 hasta la velocidad de operación. El motor lineal 20 después trae nuevamente la lanzadera de impresión 12 libre de la lanzadera de utilidad 14 y puede comenzar la impresión. Esto permitirá un motor lineal 20 de menor potencia y por tanto más ligero y más barato reduciendo además el peso del conjunto de lanzaderas 3.

15 Una operación de este tipo incluye preferiblemente el uso de servo controles que tienen modos distintos de operación con parámetros ajustados para las circunstancias de aceleración/estado estable/ desaceleración.

Habiendo descrito en detalle las realizaciones preferidas de la invención actual, ahora será aparente para aquellos expertos en la materia que se le

20 pueden hacer numerosas modificaciones sin alejarse del alcance de la invención que se define en las reivindicaciones anexas. Números de referencias: 1 Marco de base 2 Marco metrológico o metro 3 Conjunto de lanzaderas 4 Tabla receptora 5 Transporte cable 6 Vigas laterales del marco de base 7 Vigas transversales del marco de base 8 Aislantes de vibración 9 Correderas guías o mecanismos de guía 10 Codificador magnético 11 Carro de la lanzadera del cabezal de impresión 12 Lanzadera de cabezal de impresión 13 Carro de la lanzadera de utilidad

14

Lanzadera de utilidad

15

Sujetador del cabezal de impresión

16

Mecanismo de movimiento hacia los lados

17

Motor para el mecanismo de movimiento hacia los lados

18

Carriles guías deslizantes

19

Sensor del cabezal magnético

20

Motor lineal (primer sistema de motor)

21

Estator del motor lineal

22

Rotor del motor lineal

23

Motor de transmisión por correas

24

Correa

25

Poleas

26

Primer bucle servo

27

Segundo servo bucle servo

28

Sistema de sensor de distancia

Claims (5)

1. REIVINDICACIONES

   1.

   Sistema para posicionar un conjunto de lanzaderas (3) en una impresora

   digital sobre un receptor, comprendiendo el conjunto de lanzaderas (3): -una lanzadera de cabezal de impresión (12) que tiene al menos un cabezal de impresión para imprimir sobre el receptor, accionándose la lanzadera del cabezal de impresión por un primer sistema de motor que tiene una primera precisión de posición; -una lanzadera de utilidad (14) que tiene al menos un dispositivo de utilidad para soportar la impresión sobre el receptor, y accionándose por un segundo sistema de motor que tiene una segunda precisión de posición; dichas lanzaderas (12, 14) se pueden posicionar de forma independiente; -caracterizado por que: dicho segundo sistema de motor se acopla al primer sistema de motor de tal manera que el movimiento global de la lanzadera del cabezal de impresión es la suma de los movimientos del primer y segundo sistemas de motor, y por que la precisión de posición del primer sistema de motor es mayor que la precisión de posición del segundo sistema de motor.

2. 2.

   El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las lanzaderas (12, 14) se montan sobre el mismo mecanismo de guía (9).

3. 3.

   El sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en el que lanzadera de utilidad (14) atraviesa la lanzadera de cabezal de impresión (12).

4. 4.

   El sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el peso de la lanzadera del cabezal de impresión (12) es mayor que el peso de la lanzadera de utilidad.

5. 5.

   El sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el segundo sistema de motor es un sistema de motor de transmisión por correas (23, 24, 25) y el primer sistema de motor es un sistema de motor lineal (20) cuyo estator (21) se monta sobre la correa (24) del sistema de motor

   de transmisión por correas.