用于使电子照相印刷设备的控制系统中的开环纸位置误差最小的方法和装置

摘要

一种用于使电子照相机中的印刷介质片的位置估算的误差最小的方法，所述方法包括提供一个包括齿轮系统的输送系统，用于驱动辊子使印刷介质片沿着印刷介质路径运动。所述齿轮相互之间以及和致动器恒定地啮合。对所述电子照相机提供一个色料传送点，在该点色料可被传送到运动着的印刷介质片上。一个检测器被设置在沿着印刷介质路径距离所述传送点一个设置的距离时。所述距离大约等于在所述输送系统的最低频率元件的一转动期间所述介质行进的距离的整数倍。与输送系统的所有其它元件包括致动器和编码器轮相关的频率，被设计成等于这个最低频率的整数倍。所述齿轮系统利用转动致动器致动，使得在所述最低频率元件的一个相应的转动期间，所述致动器大约转动一个整数次。还使用编码器轮对控制算法提供反馈。利用所述检测器检测印刷介质片的位置。

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及一种用于确定电子照相印刷机内的纸的位置的方法和装置，更具体地说，本发明涉及使电子照相印刷机内的纸位置计算的误差最小的方法和装置。

现有技术的说明

使用电子检测器检测电子照相印刷机中纸张沿着纸的路径到达预定点是公知的。在纸在行进中通过所述检测器之后，纸的位置只能根据纸的速度和从纸被检测器检测到之后经过的时间的长度来估算。因为难于精确地估算变动着的纸的速度，所以存在相对于传送夹确定在纸的路径中纸的位置的问题。

本技术领域需要一种相对于传送夹精确地确定在纸的路径中纸的位置的方法。

发明概述

本发明提供齿轮啮合和编码器频率以及检测器相对于传送夹的布置，其能够非常精确地在正确的时间把介质输送到传送夹。

本发明在其一种形式中包括一种用于使电子照相机中印刷介质片的位置的计算误差最小的方法。提供一种包括致动器和齿轮系统的输送系统，用于驱动一组辊子使印刷介质片沿着印刷介质路径运动。所述齿轮彼此并和致动器恒定地啮合。还提供编码器轮用于向运动控制算法提供反馈。所述电子照相机具有色料传送点，在该点色料可被传送到运动着的印刷介质片上。检测器被设置在沿着印刷介质路径离开传送夹一个设置的距离上。这个距离大约等于在输送系统的最低频率元件的一转内印刷介质行进的距离的整数倍。与输送系统中所有其它元件包括致动器和编码器轮相关的频率，被设计等于所述最低频率的整数倍。利用检测器检测印刷介质片的位置。

在本发明的另一种形式中本发明包括一种电子照相机，其包括致动器，用于驱动一组辊子通过包括齿轮系统的输送系统。提供致动器用于使印刷介质片沿着印刷介质路径运动。齿轮相互之间以及和所述致动器恒定啮合。还提供编码器轮用于向运动控制算法提供反馈。色料传送机构把色料传送到运动着的印刷介质上。沿着印刷介质路径把检测器被设置在距离色料传送机构一个距离上。所述距离大约等于在输送系统的最低频率元件一转期间介质行进的距离的整数倍。与输送系统的所有其它元件包括致动器和编码器轮相关的频率，被设计等于所述最低频率的整数倍。所述检测器检测印刷介质片的位置。

本发明的优点在于使得纸位置计算中的误差最小。

本发明的另一个优点在于使得纸的前边沿能够更精确地和中间传送件上的图像对准。

附图说明

本发明的上述的和其它的特征和优点，以及其获得方式，通过结合附图参看下面给出的本发明的优选实施例的说明可以更加清楚地看出，其中：

图1是可以使用本发明的方法的激光打印机的一个实施例的示意性侧视图；

图2是纸位置计算误差对纸行进距离的曲线；

图3是归一化的纸位置对电动机转动的曲线；

图4是归一化的纸位置误差对电动机转动的曲线；以及

图5是从本发明的方法的一个实施例得到的纸位置计算误差对纸行进距离的曲线。

在几个附图中，相应的标号表示相应的部件。这里提出的例子以一种形式说明本发明的一个优选的实施例，这种例子不以任何方式构成对本发明的范围的限制。

本发明的详细说明

参见附图，更具体地说，参见图1，其中示出了多色激光打印机10，其包括色料盒12，14，16，18，光电导鼓20，22，24，26，鼓电动机28，中间传送件皮带30，皮带电动机32，输入纸托架34，纸路径电动机36，纸路径检测器S1，S2，以及和存储装置62相连的微型控制器38。

4个激光打印头的每一个(未示出)沿垂直于图1的平面的扫描方向通过各个光电导鼓20，22，24和26扫描各自的激光束。每个光电导鼓20，22，24和26大约充有-900V的负电压，随后在其由各个激光束照射的外围表面区域被放电到大约-200V。在激光束通过光电导鼓的每次扫描期间，使每个光电导鼓20，22，24和26沿着由方向箭头40表示的前进方向或“通过扫描”方向连续转动，在所示的实施例中顺时针转动。通过光电导鼓的外围表面的激光束的扫描被周期地重复，借以使激光束照射的外围表面的区域放电。

在每个色料盒12，14，16和18中的色料是单独的各个颜色的色料，例如青色，品红色，黄色和黑色。因而，4个激光打印头的每一个控制各个颜色例如青色，品红色，黄色和黑色的打印。此外，每个色料盒12，14，16和18中的色料被充有大约-600V的负电压。因而，当来自色料盒12，14，16和18的色料和各个光电导鼓20，22，24和26接触时，色料便被吸引并附着在被激光束放电到-200V的鼓的外围表面的部分上。皮带30沿由箭头42所示的方向转动，来自每个光电导鼓20，22，24和26的色料便被传送到各个鼓传送夹44中的皮带30的外表面上。当打印介质例如纸46沿箭头49所示的方向沿着纸路径48行进时，色料便从皮带30传送到在相对的辊子52和54之间的纸传送夹50中的纸46的表面上。纸传送夹50也被称为“色料传送夹”。

在第一张纸46被从输入托架34上被拾起之前，至少在第一光电导鼓20上的成像开始。图像开始被传送到传送皮带30上，并且当皮带30上的图像到达距离传送夹50某个距离的点时，托架30接收来自微控制器38的拾取指令。

通过监视打印头扫描数据，微控制器30确定电子照相系统何时开始在光电导鼓20上成像。然后，微控制器38通过除去监视扫描数据之外还监视鼓电动机28的转数和转动位置来确定何时把图像的第一行置于传送皮带30上。鼓电动机38驱动光电导鼓20。鼓电动机也可以驱动或不驱动鼓22，24和26。鼓电动机28的转数和转动位置通过编码器56确定，这在本领域内是熟知的。

当文件的第一行被传送到传送皮带30上时，微控制器38通过监视皮带电动机32的转数和转动位置开始递增地跟踪在皮带30上的图像的位置。和鼓电动机28类似，皮带电动机32的转数和转动位置可以由另一个编码器58确定。由皮带电动机32的转数和转动位置，便可以直接计算皮带30和由其承载的图像的线性运动。因为在传送皮带30上图像的位置和在第一鼓传送夹44与纸传送夹50之间的皮带30的长度是已知的，可以计算在到达纸传送夹50之前图像要行进的剩余距离。

在某个指定的时刻，输入托架34收到来自微控制器38的拾取一张纸的指令。一张纸以基本上恒定的速度通过纸路径48运动，最终启动纸路径检测器S1。微处理器38立即开始通过监视另一个编码器60的反馈递增地跟踪纸的位置，所述编码器60和纸路径电动机36相关。由在启动纸路径检测器S1之后跟踪的纸行进的距离和S1与纸传送夹50之间的已知的距离，可以计算在到达纸传送夹50之前所述一张纸的剩余距离。

光检测器例如S1，S2被置于整个纸路径48内，以便在离散的位置提供实际的介质位置信息，并且所述位置通过监视和驱动电动机36相连的光编码器60被递增地跟踪。不过，由于一些异常情况，例如检测器的不规则的启动时刻，齿轮的制造偏差，以及电动机编码器60的偏心，纸46的实际位置可能和其计算位置相差较大。当需要精确的纸位置，以便使打印介质的前边沿和皮带30上的图像对准时，这便是个问题。

通过利用上面参照图1所述的位置控制环可以获得纸位置的精确的计算。纸和图像对准的成功依赖于纸位置计算的精度。因为所述计算由检测器和编码器信号确定，系统的这些元件必须提供尽可能精确的数据。

位置的不一致可能是由以下的主要误差源引起的：1)在驱动系统的电动机小齿轮66和第一齿轮68之间的啮合引起的驱动链传动误差；以及2)电动机编码器60的偏心引起纸46的速度改变。

本发明提供一种系统，通过在策略上设计传动系统、纸位置检测装置的布置以及编码器轮的布置，把纸位置计算误差减到最小。使纸46和图像对准的误差校正程序从光检测器S1得到其绝对的初始纸位置。当检测器S1被启动时，程序计算在到达传送夹50之前纸46必须行进的剩余距离。一旦检测器S1确定绝对初始纸位置，便可以期望使纸46从检测器S1运动到传送夹50所需的电动机编码器的数值是常数(即对于检测器S1和传送夹50之间的恒定距离)。不过，如果检测器S1被任意地放置，则位置计算可能含有大的误差。

为了更好地理解位置计算中的误差，可以在纸46通过纸路径48运动时对其计算位置和实际位置之间作一比较。来自纸路径电动机36的光编码器60可用于确定纸46的理论增加位置。计算位置和实际位置进行比较，所述实际位置通过在纸上连附一个高分辨率的光编码器片并使其通过一个能够读出这种编码器片的检测器确定。比较两个编码器信号便得到在位置计算中的实际误差。图2表示当纸通过纸路径48运动时的计算误差。

分析图2可以看出，误差信号具有两个感兴趣的基本频率。第一个是和电动机编码器60以及电动机小齿轮66相关的频率。这个误差分量可能是由于电动机小齿轮66的低质量和低成本的制造工艺以及在编码器60在电动机轴36上装配时引入的偏心误差引起的。第二个是电动机小齿轮66对第一减速齿轮68的齿轮啮合频率。这个误差分量可能是由于在减速齿轮68的制造中引入的偏心与/或偏斜误差引起的。第一啮合引入以电动机轴的每一转为周期的误差，因而在驱动链中产生传动误差，其使得对于电动机36的给定的角位移，纸的运动距离不同。

例如，根据电动机轴36的开始位置，纸46在辊子64的第一半转运动的距离可能大于在第二半转运动的距离。图3和图4说明了这种情况。在图3中，介质通过纸路径的理想运动和实际运动进行比较。由图3可见，实际的纸位置可以超前或落后理想的纸位置。图4表示由任何一个引起误差的元件的偏心引入的积累误差。因为在纸路径中具有多个引起误差的元件，总的误差的大小根据各个元件之间的相对状态而不同。

这些图说明，根据误差校正控制算法开始的位置(即光检测器相对于传送夹50被设置的位置)，在位置计算中具有一个可以确定的误差数量。这个未知的误差量可以表示一个使控制算法必须在其范围内操作的大的可允许的误差预算量。检测器距离传送夹的最佳的布置是一个等于介质在输送系统的最低频率元件的一转期间行进的整数倍的距离。如果是这种情况，则图4表示在位置计算中不存在由偏心引起的误差。不过，如果检测器被置于这个距离的一半的位置上，则可以引起大的误差。换句话说，不管偏心的严重程度，齿轮必须总是转动一个整数转来把纸从检测器运动到传送夹50。这意味着应当被计数的电动机编码器的数值在这个距离上将总是相同的-如果检测器被置于距离传送夹50其它任意的距离上，将不会如此。

这个方法解决了由最低频率的元件引入的误差问题，但是由于编码器偏心与/或电动机小齿轮引入的误差仍然存在。为了消除这个误差，使任何元件的最小的周期是电动机36的轴的周期的偶次谐波倍。这确保在最低频率元件的每一转期间电动机36的轴总是转动相同的整数转。这使得编码器60和小齿轮66的误差和来自最低频率元件的误差重叠，但是在较高的频率上。因此，在计算中由所有元件引起的误差被同时减到最小。

利用在前一个例子中使用的产生图2所示的误差的相同的装置，使用本发明的方法在计算中存在的误差如图5所示。如果纸位置在距离传送夹50一个等于最低频率元件的一转行进的距离的整数倍的距离检测，则最终误差在纸路径电动机36的光编码器60的分辨率以内(大约0.06mm每个编码器脉冲)。

本发明提供一种输送系统的最佳设计，包括齿轮系统，检测器在纸路径中的布置和编码器的布置，以便使纸路径计算中的误差最小。概括地说，所有元件都被设计具有等于输送系统的最低频率的偶次谐波的倍数的频率。使驱动电动机编码器和小齿轮在最低频率元件的一转内转动一个整数倍。要求最大精度的检测器被设置在距离传送夹一个等于在所述最低频率元件的一转内行进的距离的整数倍的距离上。所有其它的检测器也以与此相同的方式设置。如果这不可能，则检测器被设置在关于其它频率的整数倍距离处，使得尽量除去由于许多元件引起的误差。避免把检测器设置在距离传送夹一个等于任何频率的连续的整数倍之间的一半的距离上。

本发明使得在纸位置计算中引入的误差最小，并且当纸和图像在传送夹结合时，使得纸和图像能够更精确地对准。

虽然以优选实施例说明了本发明，但是在本发明的构思内还可以作进一步修改。因此，本申请应当包括利用本发明的一般原理进行的任何改变、使用或修正。此外，本发明应当覆盖由本领域公知的和惯用的手段根据本说明实现的任何改型，这些改型将落在所附的权利要求的范围内。