上游和下游传送工具之间传送力的控制的改善的运动质量

摘要

一种介质传送工具，其包括第一介质传送工具，其具有第一传送表面和第一驱动单元，并被配置和可操作以传送该基板介质。第二介质传送工具，其具有第二传送表面和第二驱动单元，该第二介质传送工具从所述第一介质传送工具接收所述基板介质并传送该基板介质。第一测力传感器测量所述第一和第二介质传送工具之间的第一相对力，并输出与所述第一相对力相关的第一力信号。控制单元接收所述第一相对力信号，并基于所述第一相对力信号与预定值的比较将控制信号输出至所述第一和第二驱动单元中的至少一个。该控制信号控制各自所述的第一或第二驱动单元以驱动各自所述第一或第二介质传送工具的运动以保持该力信号在或者不超过所述预定值。还提供了一种使用该介质传送装置的方法。

说明书

技术领域

本发明涉及文档制作的方法。更具体地，本发明涉及在标印站中进行基板介质处理的方法，所述标印站提供基板介质从所述标印区域至下游的处理装置的高运动质量的传递。

背景技术

在直接标印打印应用中，特别是那些使用固定打印头的应用中，没有速度扰动或者间断的基板介质的高运动质量是获得高质量图像产品所必需的。然而，基板介质的从标印区域传送工具机构至下游的传送工具机构的传递会对运动质量产生干扰，这会导致文件上出现不想要的伪迹。

一种可能的解决方案是在传送期间在基板介质中引入故意的变形（intentional buckle）。用这种方法，对运动质量的任何干扰会被该变形吸收，而该基板介质的平坦部分则基本不会受到干扰。遗憾的是，这种技术仅适用于轻重量的介质类型，特别是那些能够被变形而不会对该介质基板造成永久损害的介质类型。这种技术不能用于较重的和较硬的基板介质，包括例如约26至29点（也就是，约0.026-0.029英寸厚度）之间的纸板。因此，希望能有一种可适用于多种类型的基板介质的解决方案。

发明内容

为了克服现有技术中的这些和其它的弱点、缺点和缺陷，本发明提供了一种介质传送工具装置，其包括：第一介质传送工具，其具有第一传送表面和第一驱动单元，该第一介质传送工具被配置并可操作以传送该基板介质。具有第二传送表面和第二驱动单元的第二介质传送工具，其从所述第一介质传送工具接收所述基板介质并传送所述基板介质。第一测力传感器测量所述第一和第二介质传送工具之间的第一相对力，并且输出与所述第一相对力相关的第一力信号。控制单元接收所述第一相对力信号，并基于所述第一相对力信号与预定值的比较输出控制信号至所述第一和第二驱动单元中的至少一个。所述控制信号控制所述各自的第一或第二驱动单元以驱动所述各自的第一或第二介质传送工具的运动以保持所述力控制信号在或者不超过所述预定值。

在根据本发明的介质传送工具装置中，所述第一测力传感器可包括称重传感器、变形测量器。所述第一测力传感器可选地能操作以测量大体与所述第一或第二介质传送工具的处理方向对齐的所述第一相对力的分量。

所述第一和第二介质传送工具中的至少一个可选地被安装到各自的底盘体，并且所述第一测力传感器被安装与该底盘体连接。减摩板可选地支撑该第二传送工具，该减摩板被配置成提供与所述第二传送工具的处理方向对齐的至少一个自由度。

可选地，所述第一和第二传送工具中的至少一个能操作以产生各自的第一或第二保持力以将所述基板介质保持在各自的第一和第二传送表面。该第一或第二保持力可由大气压差、静电场和这两者的结合中的任何一种产生。

在某些实施例中，运动编码器可操作性地与所述第一传送表面和其上的所述基板介质中的至少一个连接，该第一运动编码器被配置并可操作以输出与所述第一传送表面或所述基板介质的运动相关的第一运动信号。

根据本发明的另外的实施例，具有第三传送工具表面和第三驱动单元的第三介质传送工具被配置并可操作以从所述第二介质传送工具接收所述基板介质并传送该基板介质。第二测力传感器测量所述第二和第三介质传送工具之间的相对力，并且输出与所述第二相对立相关的第二力信号。由所述控制单元输出的控制信号控制各自的所述第一或第二驱动单元以驱动各自的所述第一或第二介质传送工具的运动以将所述第一力信号和所述第二力信号之间的差保持在或者不超过预定值。该第三介质传送工具可包括对其进行支撑的减摩板，该减摩板提供大体上在所述第三介质传送工具的处理方向上的至少一个自由度。

根据本发明，还提供了一种介质传送方法，其中基板介质被从第一介质传送工具传送到第二介质传送工具，该第一介质传送工具具有第一传送表面和第一驱动单元，该第二介质传送工具具有第二传送表面和第二驱动单元。测量所述第一和第二介质传送工具之间的第一相对力，并且输出与该第一相对力相关的第一力信号。在控制单元中接收该第一力信号，该控制单元转而基于所述第一相对力信号与预定值之间的比较输出控制信号至所述第一和第二驱动单元中的至少一个。该控制信号控制接收该控制信号的各自所述的第一或第二驱动单元以驱动各自所述第一或第二介质传送工具的运动以保持所述力信号在或者不超过所述预定值。

在本发明的其它实施例中，所述第一和第二介质传送工具中的至少一个被安装至底盘体，该第一测力传感器被安装以与所述底盘体连接。该第一测力传感器可测量与所述第一或第二介质传送工具的处理方向大体对齐的第一相对力的分量。该第二传送工具可选地可由减摩板支撑，该减摩板被配置成提供与所述第二传送工具的处理方向大体对齐的至少一个自由度。

所述第一或第二介质传送工具可产生各自的用于将所述基板介质保持在各自的第一和第二传送表面上的第一或第二保持力，例如，通过大气压力差、静电场或者这两者的结合产生。第一运动编码器可选地与所述第一传送表面和其上的基板介质中的至少一个连接，并且从所述第一运动编码器输出与所述第一传送表面或者所述基板介质的运动相关的第一运动信号。

在进一步的实施例中，所述基板介质可以被进一步从所述第二介质传送工具传送到第三介质传送工具，该第三介质传送工具具有第三传送表面和第三驱动单元。该第二和第三介质传送工具之间的第二相对力被测量，并且与所述第二相对力相关的第二力信号被输出至所述控制单元。由所述控制单元输出的控制信号控制各自所述的第一或第二驱动单元以驱动各自所述的第一或第二介质传送工具的运动以将所述第一力信号和第二力信号之间的差保持在或者不超过所述预定值。该第三传送装置可选地可由减摩板支撑，该减摩板被配置成提供大体上与所述第三传送装置的处理方向对齐的至少一个自由度。

通过参照附图阅读下文的示例性实施例的详细的描述，本申请的这些和其它的目的、目标和优点将变得更显而易见。

附图说明

通过示例的方式描述了一些实施例，并且并不限于附图中所示的例子，其中相同的参考数字表示跨越多个视图的相同的结构，并且其中：

图1示出了根据本发明的一种示例性实施例的一种印刷机；

图2示意性地示出了基板介质的运动控制方案；

图3A和3B为源自按照本发明的系统的一种试验性的实施方式的图形数据；

图4示出了根据本发明的用于基板介质的运动控制方案的可选择的实施例。

具体实施方式

如本文所使用的，“印刷机”是指任何使用墨水、墨粉和类似物等在基板介质上形成图像的设备、机器、装置及类似物。“印刷机”可包含任何装置，例如复印机、制书机、传真机、多功能机器等等，其为任何目的执行印刷输出功能。在描述单色印刷机时，本发明也可包括使用多于一种颜色（例如，红色、蓝色、绿色、黑色、青色、品红色、黄色、白色等等）的墨水或墨粉以在基板介质上形成多色图像的印刷系统。

如本文所使用的，“基板介质”指的是有形的介质，例如纸（例如，一张纸、一卷纸、一沓纸等）、透明胶片、羊皮纸、胶片、织物、塑料、厚度在约26至29点（也就是，约0.026-0.029英寸厚）之间的纸板或者其它可以在其上印刷或者设置图像的基板。

如本文所使用的，“处理路径（process path）”指的是基板介质单元穿过打印机的路径，从而打印机能在该基板介质的一面或两面上进行打印。基板介质单元沿着该处理路径从远离其起始端朝向其末端的移动将被称为沿着“处理方向”移动。

如本文中所使用的，当“传送”被用作为名词时，“介质传送”或者“介质装置”，其每一个或者所有都是指一种可运转用于将基板介质传送通过打印机以被标上图像的机械装置。

现在参照图1，其图示了一种根据本发明说明书的第一实施例的打印机，总体上以10表示。该打印机10可包括可存储一种或更多类型的基板介质的介质进给单元12，基板介质可以从该介质进给单元被进给（例如，切片介质的一片一片的进给）以被标上图像。该介质进给单元12将基板介质传递至标印单元14（marking unit）。该标印单元将被标印的基板介质传递至接口模块16，该接口模块可以，例如为最后修整操作准备该基板。可选地，该打印机10可包括最后修整单元（finishing unit）（未示出），其从接口模块16接收打印的文件，该最后修整单元，例如通过堆叠、分类、整理、装订（stapling）、打孔等等来修整该文件。

标印单元14包括在该标印单元14内的标印区域，总体以20表示。标印区域20包含标印机，在本例中为具有一个或更多的打印头22a、22b等等（总称为打印头22）的喷墨标印机，每个打印头可操作以直接标印所述基板介质，从而在该基板介质上形成图像。打印头22a中可采用的一种技术（仅仅作为一种示例）是喷墨打印头结构。该喷墨打印头可从容器24a、24b等等中吸取墨水。标印区域传送工具26可操作以将基板介质不受限制地牢固地保持在其上，例如通过静电工具或者真空工具进行。在其它实施例中，该标印机可包括任何用于印刷或者文件制作的技术，包括静电（静电印刷的）转印，或者更通俗地，激光打印。

该标印区域传送工具26可进一步操作以通过例如辊子夹28接收向该标印区域20传递的基板介质，并且以积极控制该基板介质的运动的方式将该基板介质传向、传送入、传送通过、传送出和/或传送离开该标印区域20。该标印区域传送工具26将该基板介质保持在该标印区域20内并足够靠近打印头22以使打印头能够标印该基板介质，但是防止该介质接触这些打印头。

该标印区域传送工具26被配置并且可操作用于将该基板介质传递到下游的传送工具30以进行进一步的处理。仅仅作为示例，该下游的传送工具30将从该标印区域传送工具26接收该基板介质并传送该基板介质以经受标印后处理32，包括但不限于紫外光固化、定影（fusing）、涂布（spreading）、干燥等等。可以包括这些处理中的任何或者一些的组合而不会背离本发明公开的范围。如果需要，标印后处理32当然也可以省略。

在此处所描述的本发明说明书的实施例中，基板介质传送工具26、30都位于打印单元14内，所述基板介质传送工具26、30之间的运动被协调。然而，根据本发明的公开，本领域的技术人员能理解的是，本发明可以被实施以在介质进给单元12、标印单元14、或者处理单元16、或者实质上任何其它基板介质在其中传送的单元内或者它们之中的相邻的传送工具之间传送基板介质，而不会背离申请人的本发明的范围。

现在参照图2，其示意性地示出了在标印区域传送工具26和下游的传送工具30之间传送的基板介质的运动控制方案。标印区域传送工具26包括环状带38和围绕辊子32、34和36的路径。在本例中，辊子34用作驱动辊，辊子36为张紧辊，以及辊子32为转向辊。本领域的技术人员可以预见在本发明的范围内的其它结构配置。标印区域传送工具驱动单元40通过控制与驱动辊34可操作地连接的发动机（未示出）来控制该驱动辊34的运动。在一些实施例中，环状带38是能透气的，并且真空保持管42被定位在环状带38的下方，在那里，该环状带38通过该打印头22的下方，也就是，该环状带至少部分位于该真空保持管42和该打印头22之间。该真空保持管42在其上表面引入负大气压，从而吸取空气通过该能透气的环状带34。位于该环状带38上的基板介质单元通过穿过该环状带38和该真空保持管42的气流以及该基板介质15的反向的两侧之间的空气压力差被吸靠在该环状带上。该真空保持管42经由管线74与负真空气压源72流体连通。可选地，例如通过提供流量控制阀门76，压力调节器等等，通过管线74的流量可以被控制或者改变。或者，真空源72自身可被配置成提供可变的真空压力。该打印区域传送工具26通过该标印单元14的框架或者底架部分44安装或者被安装至该标印单元14的框架或者底架部分44。

图2所进一步示出的是下游传送工具30。在本实施例中，下游传送工具30也使用了环状带56和围绕多个辊子52、54的路径，在本实施例中是两个辊子，但是与打印区域传送工具26相似，也可以可选地采用三个或更多的辊子。至少一个辊子，例如下游传送工具30的54是驱动辊，其余的辊子，例如52是空转辊和/或转向辊（steering roller）。下游的传送工具驱动单元58通过控制可操作地连接到驱动辊54的发动机（未示出）来控制该驱动辊54的运动。在本实施例中，环状带56也是透气性的环状带，并且该下游传送工具30在环状带56的至少一部分的下方装备有真空保持管62。

此外，应当理解的是，除了使用真空保持管42-62之外，其它可选择的保持工具，例如本领域已知的静电保持系统，还可以与标印区域传送工具26和/或下游传送工具30一起使用，或者，其它可选择的保持工具，例如本领域已知的静电保持系统，可以与标印区域传送工具26和/或下游传送工具30一起使用来代替各自的真空保持管42-62，而不会背离本发明的范围。

下游传送工具30被安装到底盘框架60或者由底盘框架60支撑。该底盘框架60被进一步可选择地通过减摩导板64（friction-reducing slide）与标印单元14连接，并具有至少一个与基板介质15移动通过该打印机10的处理方向对齐的自由度。可选的导板64例如可以是包括直线球轴承导轨的直线导轨，或者可以提供额外的自由度，例如用于将底盘框架60支撑在流体膜（例如油）上的工具，这会给予底盘框架60在处理方向和相对于该处理方向横向的运动自由度。

下游传送工具底盘60与安装了打印区域传送工具26的框架或底盘44之间的接口由测力传感器70监测。测量传感器70可以是变形测量器、称重传感器或者其它用于测量和/或确定下游底盘60与打印区域传送工具底盘44之间的力的工具。该下游传送工具60被隔离，包括经由可选的导板64，从而使得下游传送工具30与打印区域传送工具26之间的任何相对的力可以被测力传感器70探测到。

在替代性的实施例中，下游传送工具30不是被安装到导板64，而是直接安装到底盘60。底盘60可以以其与框架44之间的相对力可被测力传感器70探测到的方式被支撑在框架44上。仅作为示例，框架44和底盘60之间可以存在枢转连接，并与位于框架44和底盘60之间的接口的第二位置（second point）的所述测量传感器结合。可以进行适当的计算来说明框架44和底盘60之间的力的重力分量（gravitational component）。

在运行中，当基板介质15邻近打印区域20通过并从打印区域传送工具26到达下游传送工具30时，希望该基板介质的运动质量不受中断或者干扰。一种运动干扰源可能是这两个传送工具之间的速度不匹配。在这种情况下，当该下游传送工具对该基板介质15施加力时，该速度不匹配将会表现为施加在该基板介质15上的力或者牵拉，最终对通过该打印区域20的基板介质15的运动质量（例如，该运动的恒速性）造成干扰。随着该力的增加，该基板介质可能会滑动，这会导致图像扭曲和/或不期望的伪影（artifacts）。

因此，设置了控制系统，总体以90表示，该控制系统使用来自源传感器70的输出信号92作为反馈数据。设置了薄片力（sheet force）设置点84。虽然一定程度的力是合适的，但通常，表示该薄片力设置点的信号与来自测力传感器70的信号92一起被传送至求和点（summing junction）82。该求和指令输出96被传送至控制器80，其包括用于确定打印区域传送工具26和下游传送工具30两者或者之一的速度的比例积分微分（PID）控制算法。该控制器80输出控制信号98，其被传送至控制单元58以用于下游传送驱动辊子54的控制。可替换地或者额外地，该控制器80可以传送信号94至打印区域传送工具驱动单元40，以用于控制该打印区域传送工具驱动辊34。通过这种方法，该力反馈控制使得这两个传送工具单元之间的速度保持匹配。

现在参照图3a和3b，图示的是来自于与本发明的公开大体相一致的力反馈系统的试验性实施的数据。在图3a中，图表100由竖立的从属轴102限定，该从属轴根据该数据图交替地测量速度（以米每秒为单位）和力（以牛顿为单位），下文将对此进行更详细地说明。独立的水平轴104描述了从该印刷制作过程的基线开始的时间（以秒为单位）。

图表100的线110表示来自表面编码器（旋转表面编码器76，图2）的数据，其表明在打印区域20中的基板介质15的表面速度。数据线112表示驱动下游传送工具30的真空带的步进电机的步进速度。在本例中，该步进速度112被控制为恒定的。数据线114表示由测力传感器70测量的底盘框架60和框架44之间的接口力。如图表100所示，该接口力114总体在标称的带116内波动，直到该薄片介质15在T1时刻横跨传送工具26、30之间的间隔，即竖直线118。从接口的时刻开始，该接口力114快速增加，并在T2时刻达到峰值，以竖直线120表示。在接口力114的峰值附近，基板介质115的表面速度110的扰动总体在122处表示。接口力115从其峰值的减小是由于该基板介质的滑动造成的，该滑动表明了在122处对运动质量的干扰。

然后参照图3b，图示了总体以200表示的图表，该图表具有类似于图3a中的图表100中的对应部分的从属的竖轴202，以及水平独立轴204。表面编码速度由数据线210表示，真空带驱动电机的步进速度由数据线212表示，并且接口力由数据线214表示。图表200以及得出该图表的实验与前面的例子不同之处在于真空带步进速度212没有被保持恒定在打印区域传送工具26的假定速度上。相反，根据图2中的力反馈系统90来控制该真空带步进速度212。在这种情况下，接口力214在标称的带216内波动，大体与前面的例子相类似。该基板介质15在由竖直线218表示的T3时刻接口所述下游传送工具。然而，在图3b所示的例子中，步进速度212由控制器80根据所述力反馈或者测量传感器70控制，当该接口力214上升时，该步进速度212能够被降低，从而将该步进力214控制在前述的例子中的水平之下。因此，概括参考222，由于接口力214的大幅降低，该表面编码器速度210保持基本恒定，而没有前述例子所出现的运动质量的扰动。

现在参照图4，示出的是本发明的一种替代实施例。具体地，图4的实施例包括另外的下游传送工具310。为了讨论的简洁，下游传送工具310基本上与下游传送工具30类似，例如具有辊子312、314，其中至少一个是驱动辊子，其它的为空转辊和/或转向辊，以及环状带316和围绕辊子312、314的路径。该下游传送工具310被安装到底盘框架318，并由该底盘框架318承载，该底盘框架自身可选地可安装至导板320，该导板在处理方向上具有至少一个自由度。

在下游框架底盘318和下游框架底盘60之间安装有第二测力传感器322。在求和点326，从测力传感器70输出的信号42减去从测力传感器322输出的信号324。通过这种方法，信号328作为反馈源被输入到求和点82。用这种方法，驱动单元58的反馈控制单独地表示了归属于下游传送工具30的力。该反馈力不利用驱动58来补偿归因于下游单元的速度不匹配力。因此，当该力可归因于下游传送工具310时，不会有由于传送工具30的过度缓慢所产生的非故意的变形（unintentional buckle）。

参考上文对第一测力传感器70的讨论，在本发明的范围内，第一下游传送工具30、第二下游传送工具310、它们的各自可选的底盘，以及第二测力传感器322之间的物理接口的相似的变化是能想到的。例如，适当的预加载计算和标准化将使得能够确定有效的力测量，而不需要减摩导板320的结构、成本和费用。