熱轉印打印的制造方法
【專利摘要】一種熱轉印打印機，包括：第一和第二卷軸支架，其均被構造成支撐色帶的卷軸；色帶驅動器，其被構造成使得色帶從所述第一卷軸支架運動到所述第二卷軸支架；用于將墨水從色帶選擇性轉印到基體的打印頭；以及馬達，其被聯接到打印頭并且被設置成改變打印頭相對于執行打印所處的表面的位置，從而控制打印頭施加在該表面上的壓力；其中打印頭可繞樞軸旋轉并且馬達被設置成導致打印頭繞樞軸的旋轉，以便改變打印頭相對于所述表面的位置。
【專利說明】熱轉印打印機
【技術領域】
[0001]本公開涉及熱轉印打印機，并且具體地但不排他地涉及用于監測和控制打印圖像的質量的方法。
【背景技術】
[0002]如PCT W097/36751和之后的PCT W099/34983中所描述的，滑動模式打印是一種公知熱轉印打印方法，其中打印機控制器控制熱轉印色帶以在選擇范圍內小于要打印的基體的速度的速度運動，并且在相同過程中控制至熱轉印打印頭的信號以便在與色帶和基體的運動方向相同的平面內打印類似地減小尺寸的圖像，以致隨著熱轉印打印進行，墨水某種程度地“涂抹”到基體上。期望結果是，在色帶和基體的運動方向的平面中，完整尺寸的圖像被打印到基體上，但是消耗的色帶量小于完整尺寸的圖像。
[0003]存在熱轉印打印的大體兩種公知模式:連續打印和間歇打印。在兩種打印模式中，打印機執行一系列有規律地重復的打印循環，每個循環均包括:打印階段，在所述打印階段期間墨水被轉印到基體；以及另一非打印階段，在所述另一非打印階段期間設備準備用于下一循環的打印階段。
[0004]在連續打印中，在打印階段期間，使得靜止打印頭接觸打印機色帶，該色帶的另一側接觸其上要打印圖像的基體(術語"靜止〃在連續打印的背景下被用于表明:雖然打印頭將運動成接觸和離開色帶，但是打印頭不會相對于色帶路徑在色帶沿該路徑前進的方向上運動)。基體和打印機色帶二者被運輸經過打印頭，但通常不必具有相同速度。通常運送經過打印頭的僅相對小長度的基體被打印，并且因此為了避免色帶的嚴重浪費，有必要在打印操作之間反轉色帶的行進方向以避免色帶的浪費，如下文被更詳細描述的。因此在基體以恒定速度行進的典型打印過程中，僅在打印頭鄰近要被打印的基體的區域時打印頭延伸成接觸色帶。正好在打印頭延伸之前，所述色帶加速到所需速度，該所需速度在正常操作中可以是基體的行進速度。之后在打印階段期間色帶速度維持在該恒定速度，并且在打印階段已經完成之后，色帶減速并且之后沿反轉方向被驅動，以致色帶的用過區域在打印頭的上游側。隨著要被打印的基體的下一區域靠近，之后色帶可以加速回到正常打印速度，并且色帶被定位成使得在打印頭運動到打印位置時，色帶的靠近色帶先前用過區域的未使用區域位于打印頭和基體之間。因此，色帶沿兩個方向的非常快速的加速和減速是理想的，并且色帶驅動系統理想地能夠準確地定位色帶，以便在色帶的先前用過部分介于打印頭和基體之間時避免進行打印操作。
[0005]在間歇打印中，基體以步進方式前進經過打印頭，以致在每個循環的打印階段期間，基體是靜止的且色帶通常但不必是靜止的。通過相對于基體和色帶移位打印頭來實現基體、色帶和打印頭之間的相對運動。在相繼循環的打印階段期間，基體前進以便將要被打印的下一區域置于打印頭下方，并且色帶前進以致色帶的未使用區段位于打印頭和基體之間。同樣，希望再次快速且準確地運送色帶，以便確保在打印頭前進以進行打印操作時未使用色帶始終位于基體和打印頭之間。[0006]一些商售熱轉印打印機被構造成僅以間歇和連續模式中的一種操作。S卩，由打印機的結構特征來確定打印機操作所處的模式。其他商售熱轉印打印機提供了使得用戶能夠在運行時選擇間歇操作模式或連續操作模式的功能。
【發明內容】
[0007]本公開提供了具有各種特征的熱轉印打印機。
[0008]根據本公開的第一方面，提供熱轉印打印機，其包括:第一和第二卷軸支架，其均被構造成支撐色帶的卷軸；色帶驅動器，其被構造成使得色帶從所述第一卷軸支架運動到所述第二卷軸支架；用于將墨水從色帶選擇性轉印到基體的打印頭；以及馬達，其被聯接到打印頭并且被設置成改變打印頭相對于執行打印所處的表面的位置，從而控制打印頭施加在該表面上的壓力；其中打印頭可繞樞軸旋轉，并且馬達被設置成導致打印頭繞樞軸的旋轉以便改變打印頭相對于所述表面的位置。
[0009]使用被聯接到打印頭并且被設置成改變打印頭相對于執行打印所在的表面(其可以是輥或平坦表面)的位置從而控制打印頭施加在該表面上的壓力的馬達允許以某些方式優化打印。即，打印頭所施加的壓力能夠實質上影響打印圖像的質量，并且提供被設置成改變打印頭位置的馬達能夠提供準確的壓力控制從而允許優化打印質量。
[0010]馬達可以經由例如皮帶的柔性鏈接被聯接到打印頭。即，在一些實施例中，有用的是，在馬達和打印頭之間的聯接中提供一定柔順性(或者彈性)。
[0011]皮帶可以繞過由馬達驅動的輥，以致馬達的旋轉導致皮帶運動，皮帶運動導致打印頭繞樞軸旋轉。在一些實施例中，皮帶可以沿著至少部分線性路徑運動，打印頭被安裝到與皮帶聯接并被構造成隨皮帶沿路徑運動的部件，其中所述部件沿路徑的運動導致打印頭繞樞軸旋轉。
[0012]皮帶可以繞過另一輥，并且所述樞軸可以與所述另一輥同軸。即，打印頭可以繞所述另一輥的軸線樞轉。
[0013]打印機可以進一步包括打印頭驅動機構，其用于沿與預定基體運輸路徑大體平行地延伸的軌道來運輸打印頭。在執行間歇打印時會需要打印頭的這種運動。在執行連續打印時這樣的運動可以被用于允許改變打印頭的位置。
[0014]打印機可以進一步包括控制器，其被設置成控制馬達以控制打印頭繞樞軸的旋轉。控制器可以被構造成監測馬達的參數。參數可以是被供應到馬達的功率。馬達可以采取任何方便的形式，但是在一種實施例中馬達是步進馬達。
[0015]在使用步進馬達來導致打印頭樞轉的情況下，可以由馬達驅動電路來驅動步進馬達，并且控制器可以被構造成監測被供應到馬達驅動電路的功率。在一些實施例中，可以通過監測指示供應的功率的參數(例如監測與被供應到馬達驅動電路的功率具有已知關系的參數)來實現這樣的監測。被供應到馬達驅動電路的功率可以被看作是被供應給馬達的功率的指示(或與其基本相同)。
[0016]控制器可以被構造成比較監測參數與閾值。閾值可以被選擇成例如允許控制器確定打印頭是否接觸表面。即，當打印頭接觸表面時參數可以顯示出猛增，并且這種增加可以通過與閾值比較而被確定。替代性地，可以確定監測參數的變化率，并且探測到變化率超過預定變化率可以被視為指示出打印機已經接觸表面。[0017]打印機可以被設置成在打印頭與表面接觸之后導致打印頭進一步旋轉。這樣的進一步旋轉會導致打印頭施加在表面上的壓力增加。
[0018]進一步旋轉可以是預定的進一步旋轉。即，進一步旋轉可以包括轉動步進馬達達預定數量的步數。
[0019]替代性地，進一步旋轉可以是基于監測參數，例如打印頭施加在表面上的壓力。可以以任何便利方式監測壓力，包括通過使用被設置成測量被施加在表面上的壓力的測力儀(或用于測量力或壓力的其他適當機構)來實現。即，打印頭施加在表面上的壓力可以被監測，并且這種監測可以被用于控制打印頭的進一步旋轉，以試圖確保打印頭在表面上施加了所需壓力。
[0020]控制器可以被設置成基于監測參數(例如監測壓力)來控制打印頭繞樞軸的旋轉。
[0021]根據本公開的第二方面，提供一種熱轉印打印機，其包括:第一和第二卷軸支架，其均被構造成支撐色帶的卷軸；色帶驅動器，其被構造成使得色帶從所述第一支架運動到所述第二卷軸支架；用于將墨水從色帶選擇性轉印到基體的打印頭；第一和第二馬達；打印頭驅動機構，其用于沿與預定基體運輸路徑大體平行地延伸的軌道運輸打印頭并且用于使得打印頭移位成接觸和離開色帶；以及打印頭壓力控制機構，其用于沿多個離散壓力設定點控制打印頭抵靠色帶和表面的壓力。
[0022]打印頭驅動機構可以包括:第一皮帶，其操作地連接到打印頭并且與預定基體運輸路徑大體平行地延伸；用于控制第一皮帶的第一馬達；第二皮帶，其操作地連接到打印頭并且與第一皮帶大體平行地延伸；用于控制第二皮帶的第二馬達；以及由第二皮帶驅動的樞轉機構；其中通過移動第二皮帶來控制打印頭施加在色帶上的壓力。
[0023]樞轉機構可以包括接合第一皮帶的基座、樞轉地連接到基座并接合于第二皮帶的第一臂、以及第二臂。打印頭可以被置于第二臂上。第一馬達和第二馬達中的至少一個可以是步進馬達，但是能夠使用任意便利的馬達。
[0024]打印機可以進一步包括光學裝置，其用于在用過色帶離開打印頭之后從所述用過色帶捕獲圖像。這樣的光學裝置能夠采取任何合適的形式并且能夠被設置成從用過色帶捕獲任意數據。這樣的裝置能夠敏感于電磁輻射，例如可見光。光學裝置可以被構造成提供反饋信號到控制器。
[0025]根據本公開的第三方面，提供一種熱轉印打印機，其包括:第一和第二卷軸支架，其均被構造成支撐色帶的卷軸；色帶驅動器，其被構造成使得色帶從所述第一卷軸支架運動到所述第二卷軸支架；用于將墨水從色帶選擇性轉印到基體的打印頭；馬達，其被聯接到打印頭并且被設置成改變打印頭相對于執行打印所處的表面的位置，從而控制打印頭施加在該表面上的壓力；以及監視器，其被設置成監測打印頭是否到達相對于表面的預定位置。
[0026]以此方式，提供能夠確定打印頭是否與打印表面處于已知關系的打印機。可以通過打印頭和打印表面之間的接觸或者通過打印頭在打印表面上施加的具體壓力來限定這樣的已知關系。已經發現，監測打印頭是否已經達到相對于打印表面的預定位置會允許更好地定位打印頭并且在一些實施例中允許更好質量的打印。
[0027]監視器可以被設置成監測打印頭是否已經接觸表面。監視器可以進一步被設置成生成指示打印頭施加在表面上的壓力的數據。[0028]馬達的運動可以至少部分基于監視器的輸出。
[0029]將意識到，在本公開的第一、第二或第三方面的背景下討論的特征能夠被應用到本公開的其他方面。
[0030]上述段落借助于總體介紹的方式被提供，并且不試圖限制所附權利要求的范圍。結合附圖參考下述具體描述將最佳地理解當前優選的實施例及進一步的優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]圖1是具有光學裝置的打印機系統的第一實施例的視圖。
[0032]圖1A是圖1的打印機系統的另選視圖。
[0033]圖2是具有光學裝置的打印機系統的第二實施例的視圖。
[0034]圖3是被用于驅動圖1和圖2的打印機系統中的步進馬達的電路的示意圖。
[0035]圖4是更具體地示出圖3的電路的一部分的示意圖。
[0036]圖5是示出打印頭相對于壓板輥的角度位置的視圖。
[0037]圖6是處于第一構造的具有打印頭控制系統的打印機的實施例的視圖。
[0038]圖6A是處于第二構造的圖6的打印機的視圖。
[0039]圖7是圖6和圖6A的打印機系統的透視圖。
[0040]圖8是與步進馬達關聯的電路的示意圖，該馬達被設置成使得打印頭繞圖6、圖6A和圖7的打印機中的樞軸旋轉。
[0041]圖9是示出施加到圖8的步進馬達的控制脈沖以及電壓和壓力的相關測量值的圖形。
[0042]圖10是示出被施加到步進馬達的步數與得到的打印頭壓力之間的關系的圖形。
[0043]圖11是具有替代性打印頭控制系統的打印機的實施例的視圖。
[0044]圖12是具有另一替代性打印頭控制系統的打印機的實施例的視圖。
[0045]圖13是打印機系統的光學裝置的示例的示意圖。
[0046]圖14A示出了預期打印圖像的實施例。
[0047]圖14B示出圖14A的探測圖像。
[0048]圖15A示出了預期打印圖像的實施例。
[0049]圖15B示出具有失敗像素的圖15A的探測圖像。
[0050]圖16A示出預期打印圖像的實施例。
[0051]圖16B示出具有壓力下降的圖16A的探測圖像。
[0052]圖17A示出預期打印圖像的實施例。
[0053]圖17B示出具有未對準打印頭的圖17A的探測圖像。
[0054]圖18是示出針對示例I中的良好打印來說的實際數據和測量數據之間的比較的圖形。
[0055]圖19是示出針對示例I中的具有壓力下降的打印來說的實際數據和測量數據之間的比較的圖形。
【具體實施方式】
[0056]參考附圖來描述本發明，附圖中相同的附圖標記用于指代相同的元件。通過下述具體描述將更好地理解本發明的各元素的關系和功能。然而，下述本發明的實施例僅是示例性的，并且本發明不限于附圖中示出的實施例。
[0057]本公開提供了提供對熱轉印打印機或套印機所打印的圖像的質量保證指示的方法和設備。在熱轉印打印中，色帶(本領域中也被稱為“帶”)繞供應卷軸和重繞(或收取)卷軸之間的路徑纏繞。在色帶路徑中安裝有被操作成將墨水打印到鄰近基體上的熱打印頭。在打印期間，從色帶的各區段去除一些或者所有墨水，從而導致在色帶路徑的位于打印頭和重繞卷軸之間的區段(色帶路徑的“用過”區段)內的色帶上的“負”圖像。
[0058]圖1示出了這種系統的實施例。美國專利號7，150, 572公開了圖1所示的熱轉印打印機，其全部內容被并入以供參考。然而，打印監測系統可以用于任何合適的打印機系統。參考圖1，示意性示出的打印機具有由虛線I表示的外殼，所述外殼支撐第一軸2和第二軸3。可移位打印頭4也被安裝在外殼上，打印頭可沿線性軌道移位，如箭頭5所示的。打印頭4優選地包括可選擇性可充能的加熱元件；在打印期間，與被充能加熱元件相鄰的色帶上的墨水融化并被轉印到基體。打印機色帶6從被接收在由軸2驅動的卷軸支架8上的卷軸7延伸出、繞過輥9和10到達被支撐在由軸3驅動的卷軸支架12上的第二卷軸11。由色帶6沿用的在輥9和10之間的路徑在打印頭4前方經過。將要沉積有打印物的基體13沿著與輥9和10之間的色帶6平行的路徑，色帶6介于打印頭4和基體13之間。
[0059]軸2被步進馬達14驅動并且軸3被步進馬達15驅動。又一步進馬達16控制打印頭4在其線性軌道上的位置。控制器17控制三個步進馬達14、15和16中的每個，步進馬達能夠沿兩個方向驅動打印色帶6，如箭頭18所示的。在圖1示出的構造中，卷軸7和11以彼此相同的方式纏繞并且因此沿相同旋轉方向旋轉從而運送色帶，但是將意識到，具體問題應具體分析。在一些實施例中，每個馬達被充能以沿帶運送方向驅動其相應卷軸。即，馬達被設置成推動-拉動地驅動所述帶的卷軸。
[0060]軸2可以以任意便利方式被步進馬達14驅動。例如在一種實施例中，在軸2和步進馬達14的輸出軸之間提供固定傳動比的驅動聯接。這能夠例如借助于皮帶驅動或軸2本身是步進馬達14的輸出軸的方式被設置。可以在步進馬達14的輸出軸和軸2之間提供齒輪箱。軸3可以由步進馬達15通過使用類似設置來驅動。
[0061]在一種實施例中，打印機包括電磁傳感器，其被設置成感測電磁福射并且基于感測的電磁輻射生成指示色帶性質的數據。在一種實施例中，電磁傳感器是光學裝置20，其可以是攝像機，例如線掃描攝像機或者面陣攝像機，以便捕獲熱轉印色帶的圖像。光學裝置20捕獲在色帶的用過區段上一個或更多個“負”圖像中的一個或更多個圖像。用過色帶的圖像給出對在基體上打印的圖像的質量的指示。例如，如果色帶上的負圖像過暗，這意味著打印頭4沒有轉印足夠的墨水到基體上(B卩，在打印之后過多墨水留在基體上)，這會在例如打印頭4沒有足夠大地壓靠到色帶6的情況下、或者在打印頭4發生故障的情況下發生。光學裝置20所捕獲的圖像由處理圖像的控制器17接收。
[0062]圖1A示出圖1的打印機的另選視圖并且能夠再次看到攝像機20。在圖1A的視圖中，色帶從卷軸7經過打印頭4被運送到卷軸11。
[0063]在某些實施例中，照明源可以用于輔助光學裝置20捕獲色帶上的圖像。照明源可以提供恒定照明。替代性地和/或另外地，可以使用閃光照明源。
[0064]在另一實施例中，如圖2所示，光學裝置包括光學探測器，例如線性光學探測器30。在已經進行打印之后，光學探測器測量色帶的光學透射率。由例如發光二極管的至少一個光源31照明色帶。在一種實施例中，光源包括多個大功率增紅發光二極管。在打印之后過多墨水留在色帶上的情況下，比預期更少的光將從所述至少一個光源31行進到光學探測器30，從而提供打印具有不可接受質量的指示。
[0065]算法(在下文被進一步描述)被用于測量打印質量并確定打印誤差。具體地，算法比較已經發生打印后留在色帶上的墨水量(通過使用在圖1和圖1A實施例中呈攝像機形式的光學裝置20或圖2實施例中的光學探測器30捕獲的數據)與發生良好打印之后會留下的預期墨水量。可以使用任何合適的算法。例如，打印的點或像素的預期總數量能夠與從色帶去除的實際點相比較。在另一實施例中，打印的每個單個點能夠與從色帶移除的相應實際點相比較。替代性地，打印能夠被劃分成區域(例如線或其他區)，并且能夠在預期圖像和色帶上的測量圖像之間比較區域的總和或平均值。
[0066]控制器17還可以接收指示試圖被打印在基體上的圖像的信號。控制器17被編程以執行在被接收的與試圖被打印頭打印的圖像有關的數據組和從光學裝置所捕獲的圖像接收的數據組之間的比較，并且提供指示出這兩個數據組之間的一致性水平的輸出。輸出能夠是模擬或數字形式。這個方法提供了一種手段，其提供與試圖被打印頭打印相比的對打印頭已經實際打印的成功性和或準確性的指示。
[0067]使得控制器17能夠接收指示出這兩個數據組之間的可接受一致性的預定水平的輸入，并且控制器17進一步被可選地編程為提供又一輸出，其指示出這些輸出的任意給定一致性輸出或輸出系列是否滿足、超過或不是預定水平。借助這樣的方法，控制器17能夠進一步可選地提供〃合格/不合格〃的輸出和宣告。
[0068]更具體地，在如圖1和圖1A所示的在打印后使用攝像機來捕獲色帶的圖像的情況下，被捕獲圖像能夠與參考圖像進行比較。能夠通過使用任何合適的圖像比較算法來執行這樣的比較。例如，被捕獲圖像中每個像素的值(即I或O)能夠與參考圖像中的每個像素的值(即I或O)進行比較，并且僅當預定比例的像素(可以是全部像素)具有相同值時可以認為打印是可接受的。可以通過生成要被打印的圖像的反像而從要被打印的圖像來生成參考圖像，其中在要被打印的圖像中具有值‘I’的每個像素在反像中具有值‘0’，并且在要被打印的圖像中具有值‘0’的每個像素在反像中具有值‘I’。
[0069]上述光學裝置具有各種其他用途。光學裝置能夠在打印前或打印后檢查色帶。在一種實施例中，光學裝置能夠讀取被插入的色帶上的代碼，以便獲得與色帶性質或打印機所需操作有關的信息。例如，光學裝置能夠被用于掃描包括代碼或其他可讀記號的專用打印色帶引導帶。代碼可以是加密或未加密的。代碼可以例如是一維或二維條形碼。打印機可以使用這個代碼以提供與色帶有關的信息。這樣的色帶信息能夠包括色帶等級、寬度、長度(例如為了加速校準新的色帶卷)、色帶壽命、有效期、供應商或商標、墨水顏色、墨水類型等等。打印機也可以使用代碼來提供推薦或默認打印機操作參數，例如最小或最大速度、打印頭壓力參數、打印頭溫度或能量信息等等。替代性地或者另外地，能夠在不需要特殊代碼的任何處理的情況下通過處理色帶本身的圖像來確定色帶的寬度(和色帶的其他參數)。
[0070]系統也能夠使用色帶上的標記來提供色帶上的長度測量，之后所述長度測量能夠被用于確定卷軸直徑。作為背景來說，當新色帶卷被插入打印機內時，并且在由相應地驅動供應和收取卷軸的驅動馬達實現色帶在卷軸之間的運動的情況下，打印機通常需要某些方法來確定色帶供應卷軸和色帶收取卷軸的直徑，以致其能夠將驅動馬達的旋轉運動(例如步進馬達的步數)關聯于將被抽出或收取的帶的線性長度。光學裝置使用色帶上的這些標記來確定卷軸直徑。在一種實施例中，色帶包括沿色帶長度分開預定距離布置的至少兩個標記。例如，標記可以是兩個打印條碼或可被光學裝置讀取的其他圖像。標記可以是已經去除或部分去除墨水的色帶的部分，其具有可被光學裝置探測到的不同墨水量或不同表面特性(例如光澤或紋理)。這些標記被光學裝置用于將色帶長度關聯于馬達旋轉。在一些實施例中，標記可以被打印機生成到色帶上(例如通過打印預定圖案)，這假定存在足夠準確的控制以便允許標記以已知距離分開的方式被適當地定位。在另一些實施例中，標記可以在其生產期間被生成在色帶上。
[0071]更具體地，如果已知包括在色帶上以已知距離X分開的預定標記，并且如果在帶行進了該已知距離X而經過光學裝置20時監測卷軸的旋轉(以整圈或整圈的部分度量)，則能夠確定卷軸直徑的測量值。
[0072]即，將意識到，在從卷軸抽出色帶或色帶被收取到卷軸上的情況下能夠應用如下表達式:
N^d = X(I)
其中:d是卷軸直徑；并且 η是旋轉數量(不必是整數數量的旋轉)。
[0073]在一種實施例中，在色帶被收取到要確定其直徑的卷軸上的情況下，卷軸能夠被步進馬達驅動通過預定角度距離，并且能夠計數步進馬達施加到卷軸以導致色帶運動通過所述預定標記之間的距離X的步數數量。在假定步進馬達的步數與卷軸的一圈旋轉之間的已知比率的情況下，能由步數數量徑直地確定旋轉圈數η。這樣，等式(I)中的唯一未知量是直徑d，并且因此等式(I)能夠被求解以便提供對卷軸直徑的指示。
[0074]替代性地，要監測其直徑的卷軸可以被聯接到去能的步進馬達。之后原動力可以被施加到另一卷軸，從而導致要測量其直徑的卷軸旋轉。之后，能夠測量通過去能步進馬達的旋轉(例如通過由原動力導致拉動所述帶)所產生的反電勢，以便提供與色帶通過已知距離X的運動相對應的脈沖數，其中已知一圈旋轉中的脈沖數。之后，能夠通過使用上述方法來計算感興趣的卷軸的直徑。現在描述用于驅動馬達并測量BEMF (即，反電勢)脈沖的電子電路。
[0075]圖3示出用于驅動兩個步進馬達14、15的電路，其中每個步進馬達被設置成驅動相應帶卷軸7、11。恒壓電源100給第一馬達驅動電路101和第二馬達驅動電路102充能。
[0076]微控制器109發送脈沖輸出110至第一馬達驅動器101并且發送脈沖輸出111至第二馬達驅動器102，每個脈沖輸出110、111的每個脈沖代表相應步進馬達的步進運動。在一種實施例中每個步進馬達包括兩個正交纏繞線圈，并且電流由相應馬達驅動器101、102以依次至線圈中一者或兩者且以兩序(正和負)的方式施加到相應馬達14、15，以便實現馬達軸的步進前進。這樣，將意識到每個馬達驅動器101、102可以由四個連接來連接到其相應步進馬達，其中針對兩個線圈中的每個具有兩個連接。替代性地，每個步進馬達可以包括兩個單極中心抽頭線圈，且電流僅以單序(正或負)的方式被供應。在這樣的實施例中，每個馬達驅動器101、102可以由六個連接來連接到其相應步進馬達，其中針對兩個線圈中的每個具有三個連接。[0077]圖4更具體地示出適于驅動單極線圈的圖3的電路的一部分。電源100的正供電軌道116被設置成供應電流到其中一個馬達的四個繞組117、118、119和120。電流通過繞組117-120被晶體管121汲取，所述晶體管121由馬達控制和時序邏輯電路122控制。步進率受線123上的輸入控制，并且通過線124上的輸入來使能或禁用驅動(線124上的高值使能，低值禁用)。
[0078]在馬達被充能以便驅動器其相應卷軸的情況下，該馬達的驅動電路被使能并且得知馬達運動所經過的步數數量(以及因此，馬達運動所經過的角度)。在馬達被去能的情況下，該馬達的驅動電路被禁用(線124為低值)。因此被去能的馬達用作發電機，并且在每個馬達繞組117-120上生成反電勢。圖4的框128中的部件對應于圖3的馬達驅動電路101、102中的一個。繞組120上形成的電壓被施加到電平轉換器電路125，其輸出被施加到過零檢測器126，在該過零檢測器126的正輸入上供給以參考電壓。過零檢測器126的輸出是在線127上的一系列脈沖。那些脈沖被發送給微控制器109。這些脈沖提供對去能步進馬達的角度運動的指示，所述角度運動能夠以上述方式被用于確定卷軸的直徑。
[0079]在另一實施例中，光學裝置分析已打印色帶的灰階以便確定打印質量。即，在打印后色帶的灰階圖像被獲取并被分析，以便確定打印質量。
[0080]指示出打印質量的數據能夠單獨地或與其他數據或反饋信號(例如指示出色帶張力的信息或指示出打印頭的能耗的信息)相結合地由控制器使用，以調節打印機參數。這樣的參數能夠包括打印頭角度(即打印頭撞擊壓板輥所在的角度)和打印頭壓力(即打印頭施加到壓板輥上的壓力)。在下文進一步詳細描述打印頭壓力的調節。現在描述打印頭角度的調節。
[0081]圖5示出壓板輥130、打印頭邊緣132和剝離輥133，所述剝離輥133被設置成在打印后引導色帶離開打印路徑。線134代表蓋板21的相鄰邊緣。虛線135代表在最接近打印頭邊緣132的點處與輥130相切的位置(將意識到在打印期間，基體和打印色帶將被夾設于邊緣132和輥130之間)。線136代表從輥130的旋轉軸線137延伸的半徑。線138代表穿過軸線137并且與邊緣134平行的概念線。線138僅僅是代表穿過軸線137的基準方向，能夠測量半徑136相對于該基準方向的對應于角139的角度位置。
[0082]角140是打印頭相對于切線135的傾斜角。這個角對于所產生的打印的質量關鍵的，并且通常由制造商規定，例如必須與如30度的名義值相差在I或2度內。但是，不同打印頭呈現不同特性，并且希望能夠對角140進行一度或兩度的精細調節。
[0083]將意識到，角140首先依賴于打印頭在其支撐結構上的定位并且其次依賴于切線135的位置。如果打印頭要在圖5中向右移，則打印頭相對于輥的旋轉軸線的角度位置將變化。該角度位置由角139的幅值來代表。隨著角139增加，角140減小。類似地，如果圖5中所示的打印頭要向左移，則代表打印頭相對于輥的旋轉軸線的角度位置的角139將減小，并且角140將增加。這種關系使得可以通過調節打印頭4如圖1中箭頭5所示沿軌道的位置而對打印頭角度做出調節。能夠基于指示出如上所述由光學裝置產生的打印質量的數據來做出這樣的調節。
[0084]在另一實施例中，光學裝置能夠被用于探測色帶隨時間的橫向運動(軌跡)。這樣的運動可以是沿大體與在供應卷軸和收取卷軸之間的預期色帶運動方向垂直的方向。例如，如果在帶盒上存在彎曲軸或心軸，則色帶將傾向于追蹤輥的一端，例如色帶可能伸縮并導致色帶斷開。如果色帶橫向運動超過預定極限值，則打印機能夠向用戶發出警告消息。
[0085]光學裝置也能夠被用于探測色帶的末端，以便給予用戶色帶何時需要被更換的預先警告。能夠在距其末端固定距離處標記色帶，或者色帶能夠具有沿長度的規則標記，以便提供與色帶的剩余長度有關的信息。
[0086]探測的圖像能夠被用于探測丟失或錯誤像素，并且因而調節打印圖像。在一種實施例中，探測的圖像能夠與指示出打印頭的加熱元件的電阻率的數據相結合，以便確定打印頭的加熱元件的狀態。例如，已知通過測量熱打印頭中的各電阻的某些電氣性質來探測所述電阻的‘完好性’或狀態的方法。通過比較預期圖像與色帶的實際圖像，光學裝置能夠探測色帶上的“丟失點”(圖像上的未打印像素)，并且單獨地或與旨在識別打印頭的故障加熱元件的系統結合地工作，以便提供一個或更多個下述特征。打印機能夠沿打印頭移動圖像以便不使用故障像素來打印，而是使用已經被確定正常工作的像素。即，可以僅使用未探測到故障的加熱元件來打印圖像。
[0087]在另一實施例中，打印機能夠在臟打印頭導致的丟失像素和打印頭故障所導致的丟失像素(例如有缺陷的電阻元件)之間進行區分。控制器能夠使用如下邏輯在臟打印頭和缺陷打印頭之間進行區分。如果光學裝置生成的數據指示出打印圖像中已經丟失了一些像素并且故障加熱元件探測系統也指示出故障像素，則生成故障打印頭消息。然而，如果光學裝置指示出丟失像素，但是故障加熱元件探測系統沒有指示出對應加熱元件的故障，則能夠確定打印頭可能臟了。打印機能夠被構造成向用戶提供關于兩種情況之間進行區分的警告(例如在前一情況下是〃請更換打印頭〃并且在后一情況下是〃請清潔打印頭〃)。打印機也能夠提供被顯示在屏幕上的用戶友好的圖像，以便通過顯示哪些被恰當地打印、哪些未通過電阻測試以及哪些僅看起來是臟的而給出壞/臟的加熱元件或像素的WYSIWYG顯
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[0088]在另一實施例中，本公開提供用于所謂的滑動模式打印的裝置和方法。滑動模式打印是一種熱轉印打印方法，其中打印機控制器將熱轉印色帶的速度控制成為比要被打印的基體的速度更小的速度。在相同過程期間，控制過程將信號輸出到熱轉印打印頭以便打印圖像，該圖像沿色帶和基體的運動方向類似地減小尺寸，以致隨著熱轉印打印進行，墨水某種程度地“涂抹”到基體上。所需結果是，在色帶和基體運動方向的平面中，完整尺寸的圖像被打印到基體上，但是消耗的色帶的量小于完整尺寸的圖像。
[0089]滑動模式打印有三重目的。該方法:(i)比常規打印消耗更少的色帶；(ii)在給定打印機約束和熱打印技術的約束下，能夠打印到比以對于產生可接受質量而言通常可行的速度更快的速度運動的基體上；以及(iii)增加打印機的產能，這是因為對于給定色帶加速度，在較短時間段內實現了滑動打印所需的較低的色帶速度。
[0090]熱轉印打印中所用的打印頭通常相對于與要被打印的基體相鄰的壓板或輥被定位。熱轉印打印過程需要打印頭壓抵靠于基體、熱轉印色帶被夾在打印頭和基體之間、并且基體壓抵靠于壓板、輥或其他支撐物。打印頭壓抵靠于色帶和基體的力或壓力需要被維持在預定極限值內，以便提供具有可接受打印質量的足夠打印并且避免鉤破或折斷色帶或基體。因此，將意識到，當試圖以滑動模式打印時，打印頭壓力的容限稍緊于常規打印中的，并且因此，例如色帶和基體的摩擦性質的其它因素是影響成功的滑動模式打印的實質性因素。因此，當設定熱轉印打印機以使其以滑動模式打印時，需要在設定打印頭壓力方面的附加精確量，并且此外，對于所用的不同類型的基體和色帶，設定可能需要是不同的。
[0091]一旦滑動模式打印機被設定并打印，則打印質量會隨著基體的摩擦特性的細微變化而改變，或者打印質量會由于例如大氣溫度和濕度的環境變化而變化，即使是相同類型的基體，基體的摩擦特性也會隨批次而變化。打印質量也會不利地受灰塵或其他因素(其會改變色帶相對基體和打印頭的摩擦及因此的滑動)的影響。因此，不具有足夠控制的滑動模式打印能夠證明在基體上打印一致質量圖像的稍不可靠的方法并且能夠導致過多地出現色帶折斷和/或不良/不可接受的打印質量。這又能夠導致不可接受的打印"停機"以及因而導致維護和調整成本。
[0092]在某些情況下，滑動模式打印的期望優點不僅被可接受質量的打印圖像的不可靠或不一致的水平所否定。其主要原因是，滑動模式打印的現有方法是“開環的”，這是因為最初設定打印頭壓力，但是之后壓力并不響應于例如如上所述基體和色帶的摩擦特性的變化而被控制。因此，被選擇以提供可接受滑動模式打印和打印質量的最初壓力會變得太低或者太高，在任一情況下均會導致一者或兩者的不良、不可接受的打印質量或打印機故障，例如色帶斷裂。
[0093]本公開提供用于滑動模式打印的閉環控制方法和設備，在各種實施例中，其響應于反饋信號而自動地和/或連續地調節打印頭壓力，所述反饋信號代表了確定打印頭壓力是否傾向于變得過輕或過重并且將打印頭壓力維持處于遞送在預定極限值內的可接受打印質量的水平的方法。本公開還提供了控制打印圖像和打印質量的方法，其包括通過響應于反饋信號調節至打印頭的各加熱元件的功率來調節圖像的暗度。
[0094]圖6和圖6A示出了能夠進行滑動模式打印的打印機300的實施例。圖6示出處于延伸位置的打印頭4并且圖6A示出處于縮回位置的打印頭4。打印機300的各方面類似于圖1所示的，并且使用相同的部件編碼。打印頭4被可樞轉地安裝在托架50上，該托架50可沿線性軌道22平移，該線性軌道22相對于基板21固定就位。控制打印頭組件50的位置的步進馬達16位于基板21后方，但是驅動帶輪23，該帶輪23又驅動繞另一帶輪25延伸的皮帶24，該皮帶24被固定到托架組件50。因此帶輪23沿順時針方向的旋轉在圖6中向左驅動托架組件50并因此驅動打印頭4，而帶輪23沿圖6中逆時針方向的旋轉在圖6中向右驅動打印頭組件4。通過附接到樞軸40的一個臂42上的皮帶32的運動來提供打印頭4抵靠色帶6和基體的壓力，該樞軸40的另一臂44被附接到打印頭4。通過使用馬達46來控制帶輪48的運動從而移動皮帶32,這實現對打印頭4所施加的壓力的準確調節。馬達46優選地是步進馬達。通過使得馬達4沿一個方向步進(完整步數或微步數)，皮帶32將樞軸40旋轉成使得打印頭4更靠近基體定位并且壓力增加，并且通過使得馬達46沿另一方向步進，皮帶32使得樞軸40沿另一方向旋轉，從而減小打印頭4的壓力。通過感測驅動皮帶32的馬達46的步進馬達驅動參數并且關聯其作為打印頭壓力的量度，控制對打印頭壓力的精細調節，如下文更具體描述的。
[0095]能夠被用于感測打印頭壓力的一個參數是當打印頭運動時馬達46消耗的功率，因為隨著打印頭壓力增加，馬達46必須更努力工作以運動，因此消耗更多功率。這參考圖8被描述。測量步進馬達消耗的功率的一種方法是測量馬達驅動電路200所汲取的功率，該電路200借助于穩定DC (即恒壓)電源201來驅動步進馬達46。在這樣的情況下，汲取的電流是汲取的功率的有用指示。這是因為，如果假定電壓是恒定的(由于電源201的性質，情況如此)，則將意識到監測電流與馬達驅動器200所消耗的功率成正比，比例常數由恒定電壓得出。雖然感興趣的是被供應到馬達46的功率，但是如果假定馬達驅動器200所消耗的功率相比于馬達46所消耗的功率(已經發現這是合理消耗)是可以忽略的，則監測被供應馬達驅動器200的功率提供了對被供應到馬達46本身的功率的可接受近似。
[0096]測量馬達驅動器200所汲取的電流的便利方法是在電源201和馬達驅動器200之間的線路內插入小電阻202 (例如具有0.3歐姆阻抗的電阻)，并且測量測量電阻202上的壓降，根據歐姆定律，所述壓降將與汲取的電流成正比。壓降被施加到電平轉換器203，之后被傳送到模數轉換器204，所述模數轉換器的輸出被傳送到微處理器205。微處理器205可以專用于分析指示出馬達46所汲取的功率的信號或者可以額外地執行附加功能。具體地，如圖8所示，微處理器205可以提供控制信號至馬達驅動器200，從而導致馬達驅動器200使得馬達46步進。
[0097]因為現代的步進驅動電路通常借助于在高脈沖頻率(例如50 kHz)操作的脈寬調制來驅動馬達，所以期望從電阻上的壓降濾波掉這些切換頻率。這是因為雖然脈寬調制被施加到馬達驅動器200和馬達46之間的連接，但是脈寬調制將影響馬達驅動器200從電源201汲取的電流。切換頻率可以通過使用具有適當截止頻率的低通濾波器被濾波，其中該適當截止頻率例如小于脈沖頻率的1/10(例如在先前示例中，對于50 kHz的脈沖頻率來說的5 kHz的截止頻率)。
[0098]在確定壓板何時接觸輥時，已經發現通過使用圖8的電路來監測被供應到馬達驅動器200的功率是有用的。之后，其他技術(如下所述)能夠被用于在打印頭和輥之間接觸之后控制馬達。
[0099]將意識到，一旦步進馬達46已經產生了正確的頭壓力，則能夠通過沿逆時針方向旋轉兩個馬達46和16以提供基本相同的線性皮帶速度來執行間歇打印沖程。以此方式，在維持頭壓力的同時，打印頭能夠沿線性軌道運動。
[0100]圖6和圖7所示的皮帶驅動系統提供了顯著優點。因為不需要壓縮空氣，所以所述皮帶驅動系統能夠容易地集成到通常使用熱轉印打印機的生產線中。該設計減少了打印頭跳動，這是因為相比于僅控制打印頭的力的現有技術的空氣驅動系統，能夠精確地控制頭位置。另外，打印頭4能夠根據需要在打印之間或多或少地被提升，從而允許較高的產能；因為打印頭能夠運動更短距離，所以能夠更快速地完成。
[0101]打印機300可以使用各種反饋信號來控制打印頭的操作。在一種實施例中，系統包括光學裝置(如前所述)，例如攝像機，從而捕獲在打印頭和色帶重繞卷軸之間的色帶用過區段的圖像。在另一實施例中，系統使用來自色帶驅動系統的工況的反饋。例如，反饋可以包括來自色帶供應卷軸步進馬達、色帶收取卷軸步進馬達或二者的做功、反電勢、溫度和其他反饋信號。每個信號均代表打印以及帶驅動和帶運動過程中的一個側面。
[0102]當使用例如攝像機的光學裝置時，攝像機圖像探測用過色帶上的“負”圖像的“灰階”。能夠意識到，如果打印頭壓力過弱，則熱打印頭將沉積較少墨水到基體上，從而留下更多墨水在用過色帶上，因此由攝像機捕獲的用過色帶圖像將呈現比所需的更深的灰度。控制系統借助于適當PID或其他控制算法響應這個信號，并且導致打印頭樞轉步進馬達會旋轉計算數量的步數，以便增加或減少壓力，從而將從色帶沉積的墨水量維持在預定極限值內。[0103]相反地，如果打印頭壓力過高，則其會開始導致色帶和基體之間的滑動更困難(更大摩擦)，那么色帶的卷軸驅動馬達的反饋信號將顯示出對應變化，因為那些馬達會更努力工作以便在卷軸之間推動-拉動色帶。控制系統借助于PID或其他控制算法響應這些反饋信號，以便使得打印頭樞轉馬達沿減小色帶和基體上的打印頭壓力所必須的方向步進以計算數量的步數。
[0104]借助于這種控制算法，能夠意識到，能夠響應于反饋信號來調節打印頭壓力以便連續地傳遞打印頭壓力，所述打印頭壓力會在打印機的整個操作運行期間實現可接受質量圖像的充分的滑動模式打印。因此自動校正的閉環控制的滑動模式打印方法和設備實現了滑動模式打印的優點，且同時避免了失敗或不可接受打印質量的原因。
[0105]用于控制至打印頭的各個加熱元件的功率的類似控制機制可以結合于或獨立于前述打印頭壓力控制方法被使用。具體地，如果光學裝置探測到在用過色帶上的圖像(或者其部分)比所需的更淺或更深，則被提供給打印頭的加熱元件的能量可以被調節以提高圖像質量。
[0106]在另一方面，打印系統提供了對打印頭抵靠色帶和基體施加的壓力的精確控制。現有技術使用氣缸來控制打印頭的壓力。在現有設置中，氣缸壓力會被設定得過高，這會導致色帶和/或打印頭的過早失效。當抵靠壓板移動打印頭時，需要探測打印頭抵靠壓板的接觸點。在一種實施例中，在打印頭或輥/壓板內提供測力儀(或本領域中公知的其他適當的力測量裝置)，當在某位置處達到所需力時該測力儀會通知用戶。
[0107]上文已經解釋了，能夠通過監測被供應到馬達46的功率(或通過監測與被供應到馬達46的功率成近似已知關系的數量)來監測打印頭施加到壓板輥的力。隨著馬達運轉，電流開始降低并且隨后在打印頭接觸壓板時達到峰值。基于校準技術，能夠得知控制器導致馬達46可轉動經過的步數的數量，以致打印頭在壓板上施加所需力。
[0108]在進一步細節中，圖9示出了三個振蕩軌跡。標記為A的第一軌跡示出了由微處理器205提供給馬達驅動器200的步進命令信號。標記為B的第二軌跡示出電阻202上的監測壓降。
[0109]隨著步數300被施加到馬達46，打印頭接近且隨后接觸壓板。從第二軌跡B能夠看出，電阻202上的壓降(且因此通過其的電流)在301處增加，從而表明打印頭已經接觸壓板。這通過比較監測壓降和預定閾值而能夠由微處理器205感測到。其后，一系列其他步數302被施加到馬達46從而導致打印頭抵靠壓板施加的壓力增加。通過使用感測打印頭施加在壓板上的壓力的測力儀通過使用反饋機制能夠確定被施加的步數數量。以此方式，能夠施加一個或更多個步數，能夠從測力儀獲得讀數，并且能夠做出是否應當施加其他步數的判定。替代性地，從具體力需要應用具體數量的步數的先前判定能夠得知要被施加的步數數量。
[0110]例如，在一種實施例中，當40N的力被打印頭施加到壓板時發生最佳打印。圖10是示出在達到閾值之后被施加到馬達46的步數數量與得到力之間的關系的圖形。通過使用測力儀測量由打印頭施加到壓板的力來試驗地獲得這個數據，并且從這個數據能夠得出所應用的步數和所施加的力之間的下述近似關系:
力=2.1346X 步數 + 42.998(2)。
[0111]在一種實施例中，由至馬達驅動器200的輸入來設定馬達驅動器200驅動馬達46所用的電流。輸入可以受微處理器205控制。在達到表明打印頭和壓板之間接觸的閾值之前，馬達46可以以相對小的電流被驅動，并且之后為了提供額外轉矩，馬達46可以以較大電流被驅動。這能夠參見與圖9中的第二軌跡B。實際上，增加被供應到馬達的電流會增加馬達所提供的轉矩，從而降低馬達將失速的風險并且使得更容易合適地實現所需壓力。實際上，在一種實施例中，確保馬達轉矩使其能夠提供比實際需要的力大50%的力。
[0112]圖9還示出了向步進馬達46施加步數303以導致打印頭遠離壓板地縮回。為了施加步數303，馬達46以較小電流被驅動，如從第二軌跡B所見的。
[0113]最后，圖9包括第三軌跡C，其是測量被施加到壓板上的力的測力儀的輸出。能夠看出在第一時間304期間，可忽略的壓力被施加在壓板上。在第二時間305期間，當打印頭已經接觸壓板時，能夠看出顯著較大的壓力被施加在壓板上，并且在施加步數302之后，所施加的壓力進一步增加。在施加步數303之后，壓力再次下降。
[0114]這種壓力控制對于滑動模式打印也是重要的。這個特征省去了用戶設定壓力，因為打印機自動完成了。
[0115]精確打印頭位置控制的額外優點是當在具有不均勻厚度的基體上打印時調節打印頭的位置的能力。例如，由膜片形成拉鏈密封的塑料袋，其中更厚拉鏈橫跨所述膜被形成。當在這種基體上打印時，將需要能夠使得打印頭從較厚部分移開。使用本打印頭，打印頭能夠被快速地調節以跳過拉鏈，將其移動正好足夠遠以從拉鏈暢通，并且之后快速移回以便能夠打印。使用現有打印頭設計，打印頭會完全延伸或完全縮回，而無法控制在其間的狀態。也就是說，實施例允許打印頭的位置被調節以適應各種基體厚度和基體厚度的變化。
[0116]這種精確控制能夠由圖3示出的雙皮帶設置提供。替代性地，這種精確控制能夠通過使用例如圖11所示的單皮帶設置提供。
[0117]在圖11的設置中，打印頭不沿線性軌道運動。這樣的運動實際上不是僅以連續模式操作的打印機中所必須的。然而，打印頭4仍然被設置成繞樞軸40旋轉，該旋轉由臂42的運動所導致，由皮帶32移動臂42，該皮帶32被繞在帶輪48上，該帶輪48又由步進馬達46驅動，如上所述。因此圖11的設置提供了準確壓力控制的優點(如上所述)，但是這是在打印頭不沿線性軌道運動的打印機中。
[0118]在圖12所示的替代性實施例中，打印頭4繞與輥51同軸的樞軸40a旋轉。皮帶32繞輥48、51纏繞，輥48被步進馬達驅動，如上所述。
[0119]在圖6、圖11和圖12的每種實施例中，通過由步進馬達驅動的皮帶的運動使得打印頭繞樞軸旋轉。這將一定彈性引入到步進馬達的旋轉與打印頭繞樞軸的旋轉之間的聯接中，并且已經發現這樣的彈性提供實現打印頭旋轉的有效且可靠的方式。實際上，本公開預見到了，可以通過在驅動馬達和打印頭之間提供彈性的任意聯接來導致打印頭繞樞軸旋轉。在一種實施例中，皮帶32是10 mm寬且351 mm長的Synchroflex AT3皮帶。皮帶所繞的帶輪均是Synchroflex AT3 15帶齒帶輪。但是將意識到,在替代性實施例中可以使用其他皮帶和帶輪。
[0120]在替代性實施例中，打印頭可以被直接聯接到步進馬達以實現其旋轉。
[0121]示例
6400 Videojet Dataflex?打印機被改進成包括光學裝置，以提供打印質量評估。具有數據捕獲卡的獨立PC被用于數據捕獲和處理。但是，將意識到可以通過打印機內的適當硬件來實施PC的功能。
[0122]如圖13示意性示出的，通過兩個線性光學探測器150來測量打印后色帶的光學透過率。這些探測器150被置于色帶上方大約35 mm。從下方使用發出645 nm波長的光的八個大功率增紅發光二極管151來照射色帶。發光二極管151被裝納在打印機色帶下方的燈箱152內。光從發光二極管行進通過聚光丙烯酸半桿(acrylic half rod)153和透鏡式散射器154。散射器沿色帶長度從發光二極管保持會聚光，但是在色帶的寬度上將光散射以便確保在色帶寬度上的均勻照明。光通過燈箱頂部的窄縫155離開燈箱。色帶覆蓋所述縫，從而最小化污染風險。光學傳感器150和平凸會聚透鏡156被置于色帶上方。光學傳感器使用256個光電二極管來成像所述色帶。Videojet Dataflex?打印機以300dpi打印。對于55毫米色帶(650個色帶像素)而言,每個光電二極管測量來自三個色帶像素的光。信噪比足以探測單個像素失效。
[0123]控制電子器件由三個元件構成:電源、傳感器控制邏輯、以及步進馬達信號處理單元。電源為LED產生+5V供應、-5V供應和八個恒流源供應。包括電位計以允許LED亮度變化。TAOS線性傳感器陣列需要5V的供應電壓、1.5 MHz的時鐘和一系列輸入(SI)信號。控制邏輯從12MHz石英振蕩器產生1.5 MHz時鐘和SI信號。SI上的上升沿每160個時鐘循環出現一次并且觸發來自傳感器的數據的輸出。這個數據被傳遞到PC。
[0124]步進馬達信號處理單元多路復用來自主打印機PCB的步進馬達信號并且將所述信號傳遞到PC。測試操縱所述步進馬達，并且由裝備有Adlink PCIe 2010數據采集卡的外部PC來捕獲和處理傳感器數據。
[0125]光學打印質量評估技術使用算法來示范如何能夠識別打印錯誤。來自打印機的步進馬達信號被用于在打印期間跟蹤色帶和打印頭。這些運動之后被組合以便得出在所有時間上相對于光學傳感器的色帶位置。這個信息被用于將光學傳感器所記錄的圖像匹配于它們沿色帶的真實位置。沿色帶每200 Mffl的點的傳感器圖像被提取并以正確次序被置于新圖像內。這提供了探測的圖像數據。針對探測的色帶圖像內的每個豎直線，獲得打印暗度的總和。然后，這些數據與預期圖像數據相比較。
[0126]打印質量評估技術使得能夠進行對如下打印失敗模式的探測:失敗的打印頭像素、未對準打印頭、打印錯誤和打印頭壓力下降。圖14A和圖14B比較了良好打印的預期和感測數據。圖15A至圖17B示出了在已經發生打印之后保留在色帶上的墨水的預期量(預期打印)以及在失敗打印之后保留的實際量(感測打印)的圖像。能夠清楚地看出失敗打印的圖像缺陷。圖15A和圖15B顯示了失敗像素，圖16A和圖16B顯示了打印頭壓力下降，并且圖17A和圖17B顯示了未對準的打印頭。
[0127]圖18和圖19顯示了預期數據和感測數據的圖形比較，其用于識別打印錯誤并評估傳感器可再現性。圖18比較良好打印的預期和感測數據。預期和傳感器數據之間的關聯是清楚的。繪出了十七個清晰的傳感器數據軌跡。傳感器數據顯示出良好的可再現性。圖19比較了 ’打印頭壓力下降’失敗模式的預期和感測數據。示出了傳感器數據中的圖像強度的減小。
[0128]描述和示出的實施例應該被認為在性質上是描述性的而不是限制性的，應該理解的是，僅示出并描述了優選實施例并且希望保護落入如權利要求所限定的本發明范圍內的所有修改和改型。應該理解的是，雖然在說明書中使用詞語如“優選的”、“優選地”、“優選”或“更優選”來建議所描述的特征是理想的，但是其不是必要的并且缺少這樣特征的實施例可被認為落入所附權利要求所限定的本發明的范圍內。關于權利要求，希望的是當使用詞語如“一”、“一個”、“至少一個”或“至少一部分”來提到一個特征時，不試圖將權利要求僅限制于僅一個這樣的特征，除非權利要求中明確相反地聲明。當使用語言“至少一部分”和/或“一部分”時，項目能夠包括項目的一部分和/或整個項目，除非權利要求中明確相反地聲明。
[0129]在本文通過“步數”來引用步進馬達的運動，但是將意識到術語“步數”試圖廣義地涵蓋完成由步進馬達的構造限定的完整步數以及能夠通過使用公知微步數技術來控制馬達運動所經過的子步數。例如，在一些實施例中，馬達46 (圖3)步進以1/8的微步數來步進。
[0130]在本文已經參考步進馬達，將意識到在替代性實施例中也可以使用除步進馬達之外的其他馬達。實際上，步進馬達是被稱為位置受控馬達的一類馬達的示例。位置受控馬達是通過指令的輸出旋轉位置來控制的馬達。即，輸出位置可以根據要求變化，或者可以通過控制指令輸出旋轉位置改變所處的速度來改變輸出旋轉速度。步進馬達是開環位置受控馬達。即，與指令旋轉位置或旋轉速度相關的輸入信號被饋送到步進馬達，并且步進馬達被驅動以實現所指令的位置或速度。
[0131]一些位置受控馬達具有提供指示出馬達的實際位置或速度的反饋信號的編碼器。反饋信號可以被用于產生與指令輸出旋轉位置(或速度)相比較的誤差信號，所述誤差信號被用于驅動馬達來最小化誤差。以此方式具有編碼器的步進馬達可以形成閉環位置受控馬達的一部分。
[0132]閉環位置受控馬達的替代性形式包括具有編碼器的DC馬達。來自編碼器的輸出提供反饋信號，當反饋信號與指令輸出旋轉位置(或速度)相比較時能夠生成誤差信號，誤差信號被用于驅動馬達來最小化誤差。
[0133]將從上文可知，各種位置受控馬達是已知的并且能夠被用于打印設備的實施例。將進一步意識到，在另一些實施例中可以使用常規DC馬達。
[0134]雖然在本文已經參考一個或更多個控制器，但是將意識到能夠通過一個或更多個控制器來提供本文描述的控制功能。這樣的控制器能夠采取任何合適的形式。例如可以通過一個或更多個適當編程的微處理器(具有用于程序代碼的相關存儲器，這種存儲器包括易失性和/或非易失性存儲器)來提供控制。替代性地或者另外地，控制可以通過其他控制硬件提供，所述控制硬件例如但不限于專用集成電路(ASIC)和/或一個或更多個被適當構造的現場可編程門陣列(FPGA)。
[0135]雖然本文的各種公開描述了兩個帶卷軸中的每個均由相應馬達驅動，但是將意識到在替代性實施例中，可以以不同方式在卷軸之間輸送所述帶。例如可以使用位于這兩個卷軸之間的輸帶輥。另外或者替代性地，供應線軸可以被設置成向帶運動提供機械阻力，從而生成在帶中的張力。
[0136]在本文已經參考探測入射在光學傳感器上的光，但是應該意識到在本發明的一些實施例中，也可以使用其他形式的電磁輻射。即，不需要傳感器來探測可見光。
[0137]在本文已經參考基于打印后感測的色帶性質來生成數據，但是在另一些實施例中可以基于打印圖像的性質來生成這樣的數據。即，可以從已經執行打印后的基體來生成數據。這樣的數據之后可以被類似于如在本文已述的從打印后色帶的獲得的數據被使用。具體地，本文參考生成指示打印后留在色帶上的墨水量的數據和/或基于打印后留在色帶上的墨水量生成數據，但是能夠生成指示打印后沉積在基體上的墨水量的類似數據和/或基于打印后沉積在基體上的墨水量來生成類似數據。
[0138]本文已經參考使用光學方法來確定打印后留在色帶上的墨水量。也能夠使用其他方法。例如，在一些實施例中，可以通過使用設置成從色帶生成數據的電容傳感器來確定打印后留在色帶上的墨水量。
[0139]已經參考了監測打印質量的優化。能夠以任意便利的方式監測這樣的打印質量，并且在本文已經描述了各種方式。具體地，可以基于對應于試圖要被打印的像素的被打印像素的數量來限定打印質量。替代性地或者另外地，可以通過比較圖像內打印的像素總數量與試圖要被打印的像素數量來限定打印質量。在一些實施例中，打印質量度量可以基于打印圖像的相對暗度(或打印后色帶的相對“明度”)而定。
【權利要求】
1.一種熱轉印打印機，包括: 第一和第二卷軸支架，所述第一和第二卷軸支架均被構造成支撐色帶的卷軸； 色帶驅動器，所述色帶驅動器被構造成使得色帶從所述第一卷軸支架運動到所述第二卷軸支架； 打印頭，所述打印頭被構造成將墨水從所述色帶選擇性轉印到基體；以及 馬達，所述馬達被聯接到所述打印頭并且被設置成改變所述打印頭相對于執行打印所處的表面的位置，從而控制所述打印頭施加在所述表面上的壓力； 其中，所述打印頭可繞樞軸旋轉，并且所述馬達被設置成導致所述打印頭繞所述樞軸的旋轉以便改變所述打印頭相對于所述表面的位置。
2.根據權利要求1所述的打印機，其中，所述馬達經由柔性鏈接被聯接到所述打印頭。
3.根據權利要求2所述的打印機，其中，所述鏈接是皮帶。
4.根據權利要求3所述的打印機，其中，所述皮帶繞過由所述馬達驅動的輥，以致所述馬達的旋轉導致所述皮帶的運動，所述皮帶的運動導致所述打印頭繞所述樞軸旋轉。
5.根據權利要求4所述的打印機，其中，所述皮帶沿著至少部分線性路徑運動，所述打印頭被安裝到與所述皮帶聯接并被構造成隨所述皮帶沿所述路徑運動的部件，其中所述部件沿所述路徑的運動導致所述打印頭繞所述樞軸旋轉。
6.根據權利要求4所述的打印機，其中，所述皮帶繞過另一輥，所述樞軸與所述另一輥同軸。
7.根據任意前述權利要求所述的打印機，還包括: 打印頭驅動機構，其用于沿與所述預定基體運輸路徑大體平行地延伸的軌道來運輸所述打印頭。
8.根據任意前述權利要求所述的打印機，還包括控制器，其被設置成控制所述馬達以控制所述打印頭繞所述樞軸的旋轉。
9.根據權利要求8所述的打印機，其中，所述控制器被構造成監測所述馬達的參數。
10.根據權利要求9所述的打印機，其中，所述參數是供應給所述馬達的功率。
11.根據權利要求10所述的打印機，其中，所述馬達是步進馬達。
12.根據權利要求11所述的打印機，其中，所述步進馬達由馬達驅動電路驅動，并且所述控制器被構造成監測被供應給所述馬達驅動電路的功率。
13.根據權利要求10或12所述的打印機，其中，所述控制器被構造成通過監測指示出被供應的功率的參數來監測被供應的功率。
14.根據權利要求9-13中任一項所述的打印機，其中，所述控制器被構造成比較所監測的參數與閾值。
15.根據權利要求14所述的打印機，其中，所述閾值被選擇成允許所述控制器確定所述打印頭是否已經接觸所述表面。
16.根據權利要求15所述的打印機，還包括在所述打印頭與所述表面接觸之后導致所述打印頭的進一步旋轉。
17.根據權利要求16所述的打印機,其中,所述進一步旋轉是預定進一步旋轉。
18.根據權利要求16所述的打印機，其中，所述進一步旋轉是基于所監測的參數。
19.根據權利要求8-18中任一項所述的打印機，其中，所述控制器被設置成基于所監測的參數來控制所述打印頭繞所述樞軸的旋轉。
20.根據權利要求18或19所述的打印機，其中，所述監測的參數是所述打印頭施加在所述表面上的壓力。
21.一種熱轉印打印機，包括: 第一和第二卷軸支架，其均被構造成支撐色帶的卷軸； 色帶驅動器，其被構造成使得所述色帶從所述第一支架運動到所述第二卷軸支架； 被構造成將墨水從所述色帶選擇性轉印到基體的打印頭； 第一和第二馬達； 打印頭驅動機構，其用于沿與預定基體運輸路徑大體平行地延伸的軌道來運輸所述打印頭并且用于使得所述打印頭移位成接觸和離開所述色帶；以及 打印頭壓力控制機構，其用于沿多個離散壓力設定點控制所述打印頭抵靠所示色帶和所述表面的壓力。
22.根據權利要求21所述的打印機，其中，所述打印頭驅動機構包括: 第一皮帶，其操作地連接到所述打印頭并且與所述預定基體運輸路徑大體平行地延伸； 用于控制所述第一皮帶的第一馬達； 第二皮帶，其操作地連接到所述打印頭并且與所述第一皮帶大體平行地延伸； 用于控制所述第二皮帶的第二馬達； 由所述第二皮帶驅動的樞轉機構； 其中通過移動所示第二皮帶來控制所述打印頭施加在所述色帶上的壓力。
23.根據權利要求21或22所述的打印機，其中，所述這樞轉機構包括接合所述第一皮帶的基座、樞轉地連接到所述基座并接合于所述第二皮帶的第一臂、以及第二臂，其中所述打印頭被置于所述第二臂上。
24.根據權利要求所述22或23所述的打印機，其中，所述第一馬達和所述第二馬達中的至少一個是步進馬達。
25.根據權利要求21-24中任一項所述的打印機，還包括光學裝置，其用于在用過色帶離開所述打印頭之后從所述用過色帶捕獲圖像。
26.根據權利要求25所述的打印機，其中，所述光學裝置被構造成提供反饋信號到所述控制器。
27.一種熱轉印打印機，包括: 第一和第二卷軸支架，其均被構造成支撐色帶的卷軸； 色帶驅動器，其被構造成使得所述色帶從所述第一卷軸支架運動到所述第二卷軸支架； 被構造成將墨水從所述色帶選擇性轉印到基體的打印頭； 馬達，其被聯接到所述打印頭并且被設置成改變所述打印頭相對于執行打印所處的表面的位置，從而控制所述打印頭施加在所述表面上的壓力；以及 監視器，其被設置成監 測所述打印頭是否已經到達相對于所述表面的預定位置。
28.根據權利要求27所述的打印機，其中，所述監視器被設置成監測所述打印頭是否已經接觸所述表面。
29.根據權利要求27或28所述的打印機，其中，所述監視器被進一步設置成生成指示所述打印頭施加在所述表面上的壓力的數據。
30.根據權利要求27或28所述的打印機，其中，所述馬達的運動至少部分基于所述監視器的輸出 。
【文檔編號】B41J25/312GK103930280SQ201280050648
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2012年8月15日 優先權日:2011年8月15日
【發明者】M.麥克內斯特里, S.巴克比 申請人:錄象射流技術公司