KR20010051693A

KR20010051693A - 인쇄 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20010051693A
Application number: KR1020000067674A
Authority: KR
Inventors: 앤더슨마크에이; 마이섹브라이언제이
Original assignee: 마리 오 휴버; 애질런트 테크놀로지스, 인크.
Priority date: 1999-11-16
Filing date: 2000-11-15
Publication date: 2001-06-25
Also published as: DE10052153B4; JP2001180062A; TW515761B; GB0027407D0; GB2356600B; DE10052153A1; GB2356600A; US6568777B1

Abstract

협력 운동의 네비게이션 표면(80)을 감시하고, 이동하는 프린터 헤드(33)의 위치를 나타내는 위치 신호(65)의 생성 및 처리를 위해 네비게이션 엔진(73)으로 데이터를 제공하는 네비게이션 유닛(32)을 포함하는 인쇄 장치.

Description

인쇄 장치 및 그 방법{OPTICAL NAVIGATION SYSTEM AND METHOD}

본 발명은 가공물(workpiece)에 대한 도구(toolpiece)의 정확한 위치 설정을 필요로 하는 적용예에 사용하는 광학 네비게이션(navigation) 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 알고 있는 네비게이션 표면에 따라서 도구를 위치 설정하는 광학 네비게이션 시스템에 관한 것이다.

도구를 이용하여 동작을 수행하는 장치에서, 소망의 동작을 실행하여 소망의 결과를 얻기 위해서 가공물에 대하여 도구를 정확하게 위치 설정하는 것이 종종 필요하다. 반복성이 중요한 동작에 있어서는, 가공물에 대한 동작의 각각의 연속적인 상호 동작을 통해 도구의 위치를 정확하게 제어하는 것이 상당히 중요하다.

가공물상에서 동작하는 장치의 일예는 예를 들어, 레이저, 잉크젯 또는 물감 승화식(dye-sublimation) 프린터 또는 도 1에 도시된 장치와 같이 제한되어 있지 않은 전형적인 인쇄 장치이다. 도 1은 프린터 카트리지(30), 저장통(35), 잉크 헤드(33) 및 인쇄 매체(31)를 도시하고 있다. 이 프린터는 물감, 즉 색소를 종이 또는 수지코팅 표면체와 같은 인쇄 매체상에 분포시킴으로써 인쇄 동작을 수행한다.

전형적인 인쇄 장치에 의해 실행되는 인쇄 프로세스동안에, 사전 설정된 위치에서 색소, 즉 물감을 인쇄 매체에 사출하기 위해서, 프린터 헤드를 인쇄 매체의 표면 주위로 이동시키는 것이 일반적이다. 소망의 반복가능하게 안정적인 결과를 얻기 위해서, 프린터 헤드의 위치를 정확하게 제어하는 것이 필요하다.

프린터 헤드의 위치를 제어하는 공지 방법은 인쇄 프로세스동안에 인쇄 장치를 통해 인쇄 매체를 이송하는 회전 샤프트를 감시하는 회전 샤프트 인코더, 글라스 에칭 광학 인코더, 및 스테퍼 모터를 사용하는 것을 포함하고 있다. 불행히도, 회전식 인코더는 프린트 헤드 네비게이션(navigation)의 안정되고 정확한 제어를 불가능하게 하는 기계적 백래시(backlash)가 있다. 글라스 에칭 인코더는 매우 비싸며 고해상도의 인쇄가 요구되는 고가의 장치에 이용불가능하다. 결국, 스테퍼 모터는 스탭 카운트 손실로 인해 부정확하다. 또한, 스테퍼 모터는 상대적으로 비싸다.

광학 네비게이션 시스템은 가공물에 대한 도구의 위치를 결정하는데 사용되지만, 이러한 시스템은 인쇄 매체 자체의 표면 또는 특성에 의존하기 때문에, 결과적으로 불안정하다. 따라서, 업계에서는 전술한 결점과 부적합성에 중점을 둘 필요성이 있다.

본 발명은 협력 운동 네비게이션 표면(cooperative navigation surface), 그 네비게이션 표면을 광학적으로 감시하는 네비게이션 유닛, 및 도구의 위치를 나타내는 출력 신호를 생성하는 네비게이션 엔진을 구비한다. 본 발명은 개별적인 표면 즉, 인쇄 매체상에서 인쇄하는 동안, 공지된 협력 운동의 네비게이션 표면으로부터 발생되는 광학 피드백에 의거하여 인쇄 매체상에서 인쇄하는 프린트 헤드의 네비게이션을 구비한다. 또한, 본 발명은 X 방향의 프린트 헤드의 운동과 Y 방향의 인쇄 매체의 운동을 추적하는 네비게이션 유닛을 제공하고자 한다. 공지된 네비게이션 표면의 광학 네비게이션을 구비함으로써, 본 발명은 전형적인 광학 네비게이션 시스템과 공통으로 가지고 있는 에러 및 부정확성을 피하고자 한다.

본 발명은 인쇄 매체상에서 인쇄하는 방법을 제공하는 것으로서 또한 볼 수 있다. 이러한 관점에서, 본 발명은 다음의 단계, 즉 협력 운동의 네비게이션 표면을 광학적으로 감시하여 그에 따라서 이미지 출력 신호를 생성하는 단계와 상기 이미지 출력 신호에 따라서 인쇄 매체에 색소를 사출하는 단계에 의해 광범위하게 요약될 수 있다.

도 1은 종래 기술을 예시하는 도면,

도 2는 본 발명의 일 실시예를 예시하는 도면,

도 3는 네비게이션 유닛을 예시하는 도면,

도 4는 인쇄 매체에 대한 네비게이션 표면을 예시하는 도면,

도 5는 네비게이션 유닛에 의해 캡쳐된 기준 스냅샷과 비교 스냅샷간의 교차 상관관계를 나타내는 도면,

도 6은 본 발명의 방법을 나타내는 흐름도.

도면에 예시되어 있는 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 본 발명은 도면과 결부되어 설명될 것이지만, 개시되어 있는 실시예에 제한은 없다. 반대로, 첨부한 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 사상과 범위내에서 대체, 수정, 및 변경이 가능하다.

도 2를 참조하면, 인쇄 매체(31)를 수용하는 페이퍼 경로(또는 작업 경로)에 인접하게 배열되어 있는 프린터 카트리지(30)가 도시되어 있다. 프린터 카트리지(30)에는 프린터 헤드(33)와 네비게이션 유닛(32)이 결합되어 있다. 도 3을 참조하면, 네비게이션 유닛(32)은 이미저(61)와, 인쇄 매체(31)에서 반사된 빛을 이미저(61)상에 집속시키는 광학 시스템(62)을 포함하고 있다. 인쇄 매체(31)의 조명도는 광원(64)에 의해서 제공된다. 이미저(61)는 바람직하게 상보형 금속 산화 반도체(CMOS) 포토 이미저이지만, 전화 결합 소자(CCD), 광다이오드 어레이 또는 포토 트랜지스터 어레이와 같은 다른 촬상 소자가 또한 사용될 수 있다. 광원(64)으로부터의 빛은 인쇄 매체(31)에서 광학 시스템(62)을 통해 이미저(61)상으로 반사된다. 도 3에 도시된 광원(64)은 발광 다이오드(LED)이다. 그러나, 예를 들어, 백열등또는 형광등과 같은 다른 광원이 또한 사용될 수 있다. 또한, 빛의 레벨이 이미저(61)의 감도 임계치 조건을 만족한다면, 네비게이션 유닛(32) 외부의 대기중의 광원이 이용될 수 있다. 이미저(61)는 현재 감시되고 있거나 이미저(61)에 의해서 촬상되고 있는 네비게이션 표면(80)의 일부를 나타내는 신호(63) 또는 스냅샷을 소정의 속도로 생성한다. 이러한 출력 신호(63)는 네비게이션 엔진(73)에 전달되고, 메모리(72)에 저장될 수 있다. 네비게이션 엔진은 생생한 이미지 데이터를 제어기(71)에 전달되는 위치 정보로 변환시킨다. 네비게이션 엔진(73)은 위치 신호(66)를 생성하여 그 신호를 제어기(71)에 출력한다. 그 다음, 제어기(71)는 프린트 헤드(33)를 위치 조정하는데 사용될 수 있는 출력 신호(65)를 생성한다. 네비게이션 엔진(73)과 메모리(72)는 네비게이션 유닛(32)의 필수 부품으로서 구성될 수 있다는 것을 알아야 한다. 또한, 네비게이션 엔진(73)은 제한없이 예를 들어, 전용 디지털 신호 프로세서(DSP), ASIC 또는 논리 게이트의 결합체로서 구현될 수 있다.

도 6는 본 발명의 방법을 설명하는 흐름도이다. 프린트 헤드(33)는 위치조정된다. 네비게이션 표면(80)의 기준 스냅 샷(REF)은 네비게이션 유닛(32)을 통해 얻게 된다(201). 기준 스냅 샷(REF)은 메모리(72)에 저장된다(202). 정해진 주기 시간이 경과한 후(203), 네비게이션 표면(80)의 비교 스냅 샷(CMP)은 네비게이션 유닛(32)을 통해 얻게 된다(204). 네비게이션 엔진(73)은 기준 스냅 샷(REF)을 비교 스냅 샷(CMP)과 교차 연관시킴으로써 프린트 헤드(33)의 위치를 계산한다(205). 프린트 헤드(33)의 위치는 205의 계산에 따라서 제어기(71)에 기록된다(206). 기준 스냅샷(REF)가 얻어졌기 때문에, 프린트 헤드(33)가 소정의 거리이상(또는 CMP와 REF 스냅샷이 공통의 소정 영역이하로 공유하고 있는 점으로)으로 이동하였는지를 결정한다(207). 207에서, 프린트 헤드(33)가 소정의 거리("바운드를 벗어나") 이상으로 이동하였다고 결정되면, 206에서 얻어진 비교 스냅샷(CMP)은 메모리(72)에 저장되며, 새로운 REF 스냅샷이 된다(208). 그 다음, 프린트 헤드(33)는 206에서 제어기(71)에 기록된 위치에 따라서 재 위치설정된다(209).

바람직하게, 네비게이션 표면(80)은 네비게이션 유닛(32)의 이미저(61)에 의해 감시될 수 있는 모든 표면 영역을 따라 협력 운동의 텍스쳐, 또는 패턴을 가지게 된다. 그러나, 네비게이션 표면(80)의 표면 텍스쳐는 또한 무작위 성질을 가질 수 있다는 것을 알아야 한다.

도 5는 다른 표면 특성, 또는 패턴을 가지고 있는 네비게이션 표면(80)을 도시하고 있다. 이러한 예에서, 영숫자는 설명을 위해 쉽게 구별할 수 있기 때문에, 이러한 패턴은 표현을 쉽게 하기 위해 영숫자로 표현되어 있다. 그러나, 실제, 이러한 영숫자는 본 발명에서 고려되는 효과적인 네비게이션 표면 패턴으로서 사용될 수 있다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예는 네비게이션 창(95)는 네비게이션 유닛(32)과 특히 이미저(61)가 인쇄 매체(31)의 위치를 가시적으로 감시할 수 있도록 네비게이션 표면(80)에 형성되어야 할 필요가 있다. 인쇄 매체(31)가 네비게이션 표면(80)과 다른 평면내에 있기 때문에, 관측 창(95)의 광학 시스템 즉, 렌즈가 이 차이를 보상하고 이미저(61)로 하여금 인쇄 매체(31)와 네비게이션 표면(80)을 정확하게 촬상할 수 있게 하는 것이 바람직하다.

제 1 기준(REF) 스냅샷(REF)(41), 제 2 비교(CMP) 스냅샷(CMP)(42), 및 공통의 영역(45)이 도 5에 도시되어 있다. 각각의 스냅샷, 즉 REF(41)과 CMP(42)는 소정의 면적, 예를 들어, 1㎟ 을 나타낸다.

인쇄 과정동안, 네비게이션 유닛(32)은 기준 스냅샷(REF)으로서 네비게이션 표면(80)의 제 1 스냅샷(이미지)을 얻게 된다. 이러한 기준 스냅샷 데이터(REF)는 메모리(72)에 저장된다. 정해진 시간후에, 네비게이션 표면(80)의 제 2 스냅샷은 비교(CMP) 스냅샷(42)으로서 네비게이션 유닛(32)에 의해 얻어진다. CMP(42)를 나타내는 데이터는 REF(41)를 나타내는 데이터와 네비게이션 엔진(73)에 의해 비교되어, 프린트 헤드(33)의 현재의 위치를 결정하기 위해 메모리(72)에 저장된다. 특히, CMP 데이터는 제 1 (REF) 스냅샷(41)과 제 2 (CMP) 스냅샷(42)사이의 X 와 Y 양방향의 오프셋을 결정하기 위해서 메모리(72)에 저장된 REF 이미지 데이터와 수학적으로 교차 연관된다. 교차 연관 계산은 다음과 같이 될 수 있다.

여기서, r_m,n과 c_m,n은 {m,n}에서의 REF와 CMP 스냅샷을 나타내고, i와 j은 REF와 CMP 스냅샷사이의 오프셋을 나타낸다.

각각의 스냅샷의 주체인 네비게이션 표면(80)의 면적은 실질적으로 네비게이션 표면(80)의 총 크기(면적)보다 상당히 적다. 프린트 헤드(33)가 이동할 때, 네비게이션 유닛(32)은 네비게이션 표면(80)에 따라 이동한다. 교차 연관 계산이 효과적으로 실행되기 위해서, REF 스냅샷에 포함되어 있는 네비게이션 표면(80)의 세목이 제 2 CMP 스냅샷에 포함된 네비게이션 표면(80)의 세목과 일부 공용부(공통 영역(45))을 가지고 있는 것이 중요하다. 환원하면, REF 스냅샷이 얻어지는 지점과 CMP 스냅샷이 얻어지는 지점사이의 네비게이션 유닛(32)에 의한 이동 거리는 크기 않을 수 있어서, CMP 스냅샷에 포함된 세목은 REF 스냅샷과의 공용부가 전체적으로 부족하다. 이러한 조건이다면, 프린트 헤드(33)는 "소실(lost)" 또는 "경계외(out of bound)"가 될 것이다. 네비게이션이 원활하게 기능을 하기 위해서, 네비게이션 표면의 CMP 스냅샷이 제 1 REF 스냅샷 이미지에 또한 나타나는 네비게이션 표면의 세목의 적어도 일부를 포함하도록 취해지는 것이 필요하다.

프린트 헤드/네비게이션 유닛이 진행함에 따라, CMP와 REF 스냅샷간의 겹침부(또는 공통 영역)가 감소한다. 극단적인 경우에, REF 스냅샷(41)과 스냅샷(48)이 도 5에 예시되어 있는 바와 같이, CMP와 REF 이미지간에 겹치지(공통 영역) 않을 것이다. 이러한 경우에, 네비게이션 유닛(32)은 "소실" 상태가 되고, 프린트 헤드(33)의 위치를 적당히 기록할 수 없다. 그러나, 본 발명에서, CMP 스냅샷과 REF 스냅샷간의 공통 영역이 소정의 영역, 즉, 공용부(겹침부)의 퍼센트로 감소할 때, CMP 스냅샷은 저장 메모리(72)에 카피되어 새로운 REF 스냅샷이 된다. 이러한 과정을 재기준화 과정(re-referencing procedure) 즉 REREF이라 한다. 즉시, REREF 다음에, CMP 스냅샷과 REF 스냅샷은 동일하고, 이것은 교차 연관 목적을 위해 완전하거나 완전히 겹친다(공용부)는 것을 의미한다.

전술한 과정의 대안은 네비게이션 표면을 따라 여러 지점에서 네비게이션의 일련의 스냅샷을 취함으로써 전체 네비게이션 표면(80)의 누적 스냅샷을 얻고, 그 데이터를 메모리(72)에 저장하는 것에 관한 것이다. 저장된 이러한 데이터는 전체 네비게이션 표면(누적 스냅샷), 또는 선택 부분을 누적으로 나타내고 있다. 다음에, 프린트 헤드(33)가 위치 설정되고, 인쇄 프로세스동안에 재위치 설정될 때, 네비게이션 표면의 비교 스냅샷(CMP)이 취해지고 메모리(72)에 저장된 누적 스냅샷 데이터와 비교된다. 이러한 대안은 용량 증가의 스냅샷 데이터 사이즈를 조정하기 위해서, 용량 증가의 하드웨어, 특히 메모리를 필요로 한다. 그러나, 네비게이션 표면(80)의 모든 세목이 메모리(72)에 저장되어 있기 때문에, CMP 스냅샷이 REF 스냅샷과 공통의 세목을 공유하지 않은 곳에서(프린트 헤드(33)가 미동작 상태인 곳) 교차 연관 계산이 실행되지 않을 수 있는 가능성이 제거된다.

본 발명은 인쇄 장치를 예를 들어 설명하고 있다. 당업자는 본 발명이 포토그래픽 또는 평반(flat-bed) 페이퍼 스캐너와 같은 스캐닝 장치에 동일하게 적용가능하다는 것을 알 것이다. 또한, 본 발명은 조립 작업이 실행되는 자동화 공장 또는 제조 장비 등에 구현될 수 있다. 또한, 본 발명은 수술 기구의 제어부 또는 진단 촬상부와 같은 의학 장비에 또한 적용가능하다.

전술한 설명은 예시와 설명을 위해서 제시되었다. 본 발명은 전술한 정확한 형태로 한정하고자 하는 것은 아니다. 전술한 설명으로 여러 수정 또는 변경이 가능하다. 전술한 실시예는 본 발명의 이론과 그 실행 장치를 최대한 설명하기 위해 선택되고 설명되었고, 따라서, 당업자는 고려되는 특정 용도에 적합한 여러 수정과 여러 실시예에 본 발명을 이용할 수 있다. 이러한 모든 수정과 변경은 법률적으로 공정하게 권리 부여되는 정도에 따라서 해석될 때 첨부된 청구범위내에서 가능하다.

Claims

색소를 인쇄 매체(31)에 사출하는 프린트 헤드(33)와,

협력 운동의 네비게이션 표면(80)을 광학적으로 감시하고, 그에 따라 이미지 출력 신호를 생성하는 네비게이션 유닛(32)

을 포함하는 인쇄 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 네비게이션 유닛(32)은 상기 협력 운동의 네비게이션 표면(80)을 광학적으로 감시하고, 그에 따라 제 2 이미지 출력 신호를 생성하는 인쇄 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 협력 운동의 네비게이션 표면(80)을 더 포함하는 인쇄 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 이미지 출력 신호를 저장하는 메모리 저장 매체(72)를 더 포함하는 인쇄 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 저장 메모리(72)에 저장된 상기 이미지 출력 신호와 상기 제 2 이미지 출력 신호에 따라서 상기 프린트 헤드의 위치를 결정하고, 위치 출력 신호(65)를 생성하는 네비게이션 엔진(73)을 더 포함하는 인쇄 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 위치 출력 신호(65)에 따라서 상기 프린트 헤드의 위치설정을 제어하는 제어기(71)를 더 포함하는 인쇄 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 인쇄 매체를 수용하는 인쇄 매체 경로를 더 포함하는 인쇄 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 협력 운동의 네비게이션 표면(80)은 인쇄 매체(31)를 볼 수 있는 관측창(95)을 포함하는 인쇄 장치.
인쇄 매체(31)상에 인쇄하는 방법에 있어서,

제 1 이미지 출력 신호를 생성하기 위해서 네비게이션 표면(80)을 광학적으로 촬상하는 단계(201)와,

저장 메모리에 상기 제 1 이미지 출력 신호를 저장하는 단계(202)와,

정해진 시간 주기동안 대기하는 단계(203)와,

제 2 이미지 출력 신호를 생성하기 위해서 상기 네비게이션 표면을 광학적으로 촬상하는 단계(204)와,

상기 저장 메모리에 저장된 상기 제 1 이미지 출력 신호와 상기 제 2 이미지 출력 신호에 따라서 상기 프린트 헤드의 위치를 결정하는 단계(205)와,

위치 출력 신호를 생성하는 단계(206)

를 포함하는 인쇄 방법.
제 9 항에 있어서,

상기 위치 출력 신호에 따라서 상기 인쇄 매체(31)에 비례하여 상기 프린트 헤드(33)를 위치 설정하는 단계(209)를 더 포함하는 인쇄 방법.