用於使電子照相印刷設備的控制系統中的開環紙位置誤差最小的方法和裝置的製作方法
2023-10-09 03:38:39 1
專利名稱：用於使電子照相印刷設備的控制系統中的開環紙位置誤差最小的方法和裝置的製作方法
背景技術：
發明領域本發明涉及一種用於確定電子照相印刷機內的紙的位置的方法和裝置，更具體地說，本發明涉及使電子照相印刷機內的紙位置計算的誤差最小的方法和裝置。
現有技術的說明使用電子檢測器檢測電子照相印刷機中紙張沿著紙的路逕到達預定點是公知的。在紙在行進中通過所述檢測器之後，紙的位置只能根據紙的速度和從紙被檢測器檢測到之後經過的時間的長度來估算。因為難於精確地估算變動著的紙的速度，所以存在相對於傳送夾確定在紙的路徑中紙的位置的問題。
本技術領域需要一種相對於傳送夾精確地確定在紙的路徑中紙的位置的方法。
發明概述本發明提供齒輪嚙合和編碼器頻率以及檢測器相對於傳送夾的布置，其能夠非常精確地在正確的時間把介質輸送到傳送夾。
本發明在其一種形式中包括一種用於使電子照相機中印刷介質片的位置的計算誤差最小的方法。提供一種包括致動器和齒輪系統的輸送系統，用於驅動一組輥子使印刷介質片沿著印刷介質路徑運動。所述齒輪彼此並和致動器恆定地嚙合。還提供編碼器輪用於向運動控制算法提供反饋。所述電子照相機具有色料傳送點，在該點色料可被傳送到運動著的印刷介質片上。檢測器被設置在沿著印刷介質路徑離開傳送夾一個設置的距離上。這個距離大約等於在輸送系統的最低頻率元件的一轉內印刷介質行進的距離的整數倍。與輸送系統中所有其它元件包括致動器和編碼器輪相關的頻率，被設計等於所述最低頻率的整數倍。利用檢測器檢測印刷介質片的位置。
在本發明的另一種形式中本發明包括一種電子照相機，其包括致動器，用於驅動一組輥子通過包括齒輪系統的輸送系統。提供致動器用於使印刷介質片沿著印刷介質路徑運動。齒輪相互之間以及和所述致動器恆定嚙合。還提供編碼器輪用於向運動控制算法提供反饋。色料傳送機構把色料傳送到運動著的印刷介質上。沿著印刷介質路徑把檢測器被設置在距離色料傳送機構一個距離上。所述距離大約等於在輸送系統的最低頻率元件一轉期間介質行進的距離的整數倍。與輸送系統的所有其它元件包括致動器和編碼器輪相關的頻率，被設計等於所述最低頻率的整數倍。所述檢測器檢測印刷介質片的位置。
本發明的優點在於使得紙位置計算中的誤差最小。
本發明的另一個優點在於使得紙的前邊沿能夠更精確地和中間傳送件上的圖像對準。
本發明的上述的和其它的特徵和優點，以及其獲得方式，通過結合附圖參看下面給出的本發明的優選實施例的說明可以更加清楚地看出，其中圖1是可以使用本發明的方法的雷射印表機的一個實施例的示意性側視圖；圖2是紙位置計算誤差對紙行進距離的曲線；圖3是歸一化的紙位置對電動機轉動的曲線；圖4是歸一化的紙位置誤差對電動機轉動的曲線；以及圖5是從本發明的方法的一個實施例得到的紙位置計算誤差對紙行進距離的曲線。
在幾個附圖中，相應的標號表示相應的部件。這裡提出的例子以一種形式說明本發明的一個優選的實施例，這種例子不以任何方式構成對本發明的範圍的限制。
本發明的詳細說明參見附圖，更具體地說，參見圖1，其中示出了多色雷射印表機10，其包括色料盒12，14，16，18，光電導鼓20，22，24，26，鼓電動機28，中間傳送件皮帶30，皮帶電動機32，輸入紙託架34，紙路徑電動機36，紙路徑檢測器S1，S2，以及和存儲裝置62相連的微型控制器38。
4個雷射列印頭的每一個(未示出)沿垂直於圖1的平面的掃描方向通過各個光電導鼓20，22，24和26掃描各自的雷射束。每個光電導鼓20，22，24和26大約充有-900V的負電壓，隨後在其由各個雷射束照射的外圍表面區域被放電到大約-200V。在雷射束通過光電導鼓的每次掃描期間，使每個光電導鼓20，22，24和26沿著由方向箭頭40表示的前進方向或「通過掃描」方向連續轉動，在所示的實施例中順時針轉動。通過光電導鼓的外圍表面的雷射束的掃描被周期地重複，藉以使雷射束照射的外圍表面的區域放電。
在每個色料盒12，14，16和18中的色料是單獨的各個顏色的色料，例如青色，品紅色，黃色和黑色。因而，4個雷射列印頭的每一個控制各個顏色例如青色，品紅色，黃色和黑色的列印。此外，每個色料盒12，14，16和18中的色料被充有大約-600V的負電壓。因而，當來自色料盒12，14，16和18的色料和各個光電導鼓20，22，24和26接觸時，色料便被吸引並附著在被雷射束放電到-200V的鼓的外圍表面的部分上。皮帶30沿由箭頭42所示的方向轉動，來自每個光電導鼓20，22，24和26的色料便被傳送到各個鼓傳送夾44中的皮帶30的外表面上。當列印介質例如紙46沿箭頭49所示的方向沿著紙路徑48行進時，色料便從皮帶30傳送到在相對的輥子52和54之間的紙傳送夾50中的紙46的表面上。紙傳送夾50也被稱為「色料傳送夾」。
在第一張紙46被從輸入託架34上被拾起之前，至少在第一光電導鼓20上的成像開始。圖像開始被傳送到傳送皮帶30上，並且當皮帶30上的圖像到達距離傳送夾50某個距離的點時，託架30接收來自微控制器38的拾取指令。
通過監視列印頭掃描數據，微控制器30確定電子照相系統何時開始在光電導鼓20上成像。然後，微控制器38通過除去監視掃描數據之外還監視鼓電動機28的轉數和轉動位置來確定何時把圖像的第一行置於傳送皮帶30上。鼓電動機38驅動光電導鼓20。鼓電動機也可以驅動或不驅動鼓22，24和26。鼓電動機28的轉數和轉動位置通過編碼器56確定，這在本領域內是熟知的。
當文件的第一行被傳送到傳送皮帶30上時，微控制器38通過監視皮帶電動機32的轉數和轉動位置開始遞增地跟蹤在皮帶30上的圖像的位置。和鼓電動機28類似，皮帶電動機32的轉數和轉動位置可以由另一個編碼器58確定。由皮帶電動機32的轉數和轉動位置，便可以直接計算皮帶30和由其承載的圖像的線性運動。因為在傳送皮帶30上圖像的位置和在第一鼓傳送夾44與紙傳送夾50之間的皮帶30的長度是已知的，可以計算在到達紙傳送夾50之前圖像要行進的剩餘距離。
在某個指定的時刻，輸入託架34收到來自微控制器38的拾取一張紙的指令。一張紙以基本上恆定的速度通過紙路徑48運動，最終啟動紙路徑檢測器S1。微處理器38立即開始通過監視另一個編碼器60的反饋遞增地跟蹤紙的位置，所述編碼器60和紙路徑電動機36相關。由在啟動紙路徑檢測器S1之後跟蹤的紙行進的距離和S1與紙傳送夾50之間的已知的距離，可以計算在到達紙傳送夾50之前所述一張紙的剩餘距離。
光檢測器例如S1，S2被置於整個紙路徑48內，以便在離散的位置提供實際的介質位置信息，並且所述位置通過監視和驅動電動機36相連的光編碼器60被遞增地跟蹤。不過，由於一些異常情況，例如檢測器的不規則的啟動時刻，齒輪的製造偏差，以及電動機編碼器60的偏心，紙46的實際位置可能和其計算位置相差較大。當需要精確的紙位置，以便使列印介質的前邊沿和皮帶30上的圖像對準時，這便是個問題。
通過利用上面參照圖1所述的位置控制環可以獲得紙位置的精確的計算。紙和圖像對準的成功依賴於紙位置計算的精度。因為所述計算由檢測器和編碼器信號確定，系統的這些元件必須提供儘可能精確的數據。
位置的不一致可能是由以下的主要誤差源引起的1)在驅動系統的電動機小齒輪66和第一齒輪68之間的嚙合引起的驅動鏈傳動誤差；以及2)電動機編碼器60的偏心引起紙46的速度改變。
本發明提供一種系統，通過在策略上設計傳動系統、紙位置檢測裝置的布置以及編碼器輪的布置，把紙位置計算誤差減到最小。使紙46和圖像對準的誤差校正程序從光檢測器S1得到其絕對的初始紙位置。當檢測器S1被啟動時，程序計算在到達傳送夾50之前紙46必須行進的剩餘距離。一旦檢測器S1確定絕對初始紙位置，便可以期望使紙46從檢測器S1運動到傳送夾50所需的電動機編碼器的數值是常數(即對於檢測器S1和傳送夾50之間的恆定距離)。不過，如果檢測器S1被任意地放置，則位置計算可能含有大的誤差。
為了更好地理解位置計算中的誤差，可以在紙46通過紙路徑48運動時對其計算位置和實際位置之間作一比較。來自紙路徑電動機36的光編碼器60可用於確定紙46的理論增加位置。計算位置和實際位置進行比較，所述實際位置通過在紙上連附一個高解析度的光編碼器片並使其通過一個能夠讀出這種編碼器片的檢測器確定。比較兩個編碼器信號便得到在位置計算中的實際誤差。圖2表示當紙通過紙路徑48運動時的計算誤差。
分析圖2可以看出，誤差信號具有兩個感興趣的基本頻率。第一個是和電動機編碼器60以及電動機小齒輪66相關的頻率。這個誤差分量可能是由於電動機小齒輪66的低質量和低成本的製造工藝以及在編碼器60在電動機軸36上裝配時引入的偏心誤差引起的。第二個是電動機小齒輪66對第一減速齒輪68的齒輪嚙合頻率。這個誤差分量可能是由於在減速齒輪68的製造中引入的偏心與/或偏斜誤差引起的。第一嚙合引入以電動機軸的每一轉為周期的誤差，因而在驅動鏈中產生傳動誤差，其使得對於電動機36的給定的角位移，紙的運動距離不同。
例如，根據電動機軸36的開始位置，紙46在輥子64的第一半轉運動的距離可能大於在第二半轉運動的距離。圖3和圖4說明了這種情況。在圖3中，介質通過紙路徑的理想運動和實際運動進行比較。由圖3可見，實際的紙位置可以超前或落後理想的紙位置。圖4表示由任何一個引起誤差的元件的偏心引入的積累誤差。因為在紙路徑中具有多個引起誤差的元件，總的誤差的大小根據各個元件之間的相對狀態而不同。
這些圖說明，根據誤差校正控制算法開始的位置(即光檢測器相對於傳送夾50被設置的位置)，在位置計算中具有一個可以確定的誤差數量。這個未知的誤差量可以表示一個使控制算法必須在其範圍內操作的大的可允許的誤差預算量。檢測器距離傳送夾的最佳的布置是一個等於介質在輸送系統的最低頻率元件的一轉期間行進的整數倍的距離。如果是這種情況，則圖4表示在位置計算中不存在由偏心引起的誤差。不過，如果檢測器被置於這個距離的一半的位置上，則可以引起大的誤差。換句話說，不管偏心的嚴重程度，齒輪必須總是轉動一個整數轉來把紙從檢測器運動到傳送夾50。這意味著應當被計數的電動機編碼器的數值在這個距離上將總是相同的-如果檢測器被置於距離傳送夾50其它任意的距離上，將不會如此。
這個方法解決了由最低頻率的元件引入的誤差問題，但是由於編碼器偏心與/或電動機小齒輪引入的誤差仍然存在。為了消除這個誤差，使任何元件的最小的周期是電動機36的軸的周期的偶次諧波倍。這確保在最低頻率元件的每一轉期間電動機36的軸總是轉動相同的整數轉。這使得編碼器60和小齒輪66的誤差和來自最低頻率元件的誤差重疊，但是在較高的頻率上。因此，在計算中由所有元件引起的誤差被同時減到最小。
利用在前一個例子中使用的產生圖2所示的誤差的相同的裝置，使用本發明的方法在計算中存在的誤差如圖5所示。如果紙位置在距離傳送夾50一個等於最低頻率元件的一轉行進的距離的整數倍的距離檢測，則最終誤差在紙路徑電動機36的光編碼器60的解析度以內(大約0.06mm每個編碼器脈衝)。
本發明提供一種輸送系統的最佳設計，包括齒輪系統，檢測器在紙路徑中的布置和編碼器的布置，以便使紙路徑計算中的誤差最小。概括地說，所有元件都被設計具有等於輸送系統的最低頻率的偶次諧波的倍數的頻率。使驅動電動機編碼器和小齒輪在最低頻率元件的一轉內轉動一個整數倍。要求最大精度的檢測器被設置在距離傳送夾一個等於在所述最低頻率元件的一轉內行進的距離的整數倍的距離上。所有其它的檢測器也以與此相同的方式設置。如果這不可能，則檢測器被設置在關於其它頻率的整數倍距離處，使得儘量除去由於許多元件引起的誤差。避免把檢測器設置在距離傳送夾一個等於任何頻率的連續的整數倍之間的一半的距離上。
本發明使得在紙位置計算中引入的誤差最小，並且當紙和圖像在傳送夾結合時，使得紙和圖像能夠更精確地對準。
雖然以優選實施例說明了本發明，但是在本發明的構思內還可以作進一步修改。因此，本申請應當包括利用本發明的一般原理進行的任何改變、使用或修正。此外，本發明應當覆蓋由本領域公知的和慣用的手段根據本說明實現的任何改型，這些改型將落在所附的權利要求的範圍內。
權利要求
1.一種用於使電子照相機中的印刷介質片的位置估算的誤差最小的方法，所述方法包括以下步驟提供一個輸送系統，用於致動驅動輥子使印刷介質片沿著印刷介質路徑運動；對所述電子照相機提供一個色料傳送點，在該點色料可被傳送到運動著的印刷介質片上；在沿著印刷介質路徑的一個位置設置檢測器，使得所述印刷介質路徑在所述位置和所述色料傳送點之間具有一個大約等於在所述輸送系統的最低頻率元件的一轉期間所述介質行進的距離的整數倍的長度；利用旋轉致動器致動所述輸送系統，使得所述致動器在所述最低頻率的輸送系統元件的相應的轉動期間轉動大約一個整數次；利用檢測裝置檢測所述致動器的運動，使得所述致動器在所述檢測裝置的相應的轉動期間轉動大約一個整數轉；以及利用所述檢測器檢測印刷介質片的位置。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述色料傳送點包括色料傳送夾。
3.如權利要求1所述的方法，其中所述檢測器是光檢測器。
4.如權利要求1所述的方法，其中所述轉動致動器包括小齒輪。
5.如權利要求4所述的方法，其中由於所述小齒輪引起的誤差分量通過使所述小齒輪轉動整數轉被消除。
6.如權利要求1所述的方法，其中所述檢測裝置包括編碼器。
7.如權利要求6所述的方法，其中所述編碼器導致的誤差分量通過使所述編碼器的轉數是整數被消除。
8.如權利要求1所述的方法，其中所述輸送系統包括具有多個齒輪的齒輪系統，所述齒輪系統的所有所述的齒輪被構成使得在所述最低頻率元件的每個相應的一轉期間轉動大約整數轉。
9.如權利要求8所述的方法，其中由所述每個齒輪的旋轉引起的誤差分量通過使所述每個齒輪的轉數是整數被消除。
10.一種電子照相機，包括輸送系統，用於致動驅動輥子使印刷介質片沿著印刷介質路徑運動；色料傳送機構，其被構成用於把色料傳送到運動著的印刷介質片上；沿著印刷介質路徑的一個位置設置的檢測器，使得所述印刷介質路徑在所述位置和所述色料傳送機構之間具有一個大約等於在所述輸送系統的最低頻率元件的一轉期間所述介質行進的距離的整數倍的長度，所述檢測器被構成用於檢測印刷介質片的位置；旋轉致動器，其被構成用於致動所述輸送系統，使得所述致動器在所述最低頻率的輸送系統元件的相應的轉動期間轉動大約一個整數次；以及用於檢測所述致動器的運動的裝置，使得所述致動器在所述檢測裝置的相應的轉動期間轉動大約一個整數轉。
11.如權利要求10所述的電子照相機，其中所述輸送系統包括具有多個齒輪的齒輪系統，所述齒輪系統的所有所述的齒輪被構成使得在所述最低頻率元件的每個相應的一轉期間轉動大約整數轉。
12.如權利要求10所述的電子照相機，其中所述色料傳送機構包括色料傳送夾。
13.如權利要求10所述電子照相機，其中所述檢測器是光檢測器。
14.如權利要求10所述的電子照相機，其中所述轉動致動器包括小齒輪。
15.如權利要求10所述的電子照相機，其中所述檢測裝置包括編碼器。
16.一種用於使電子照相機中的印刷介質片的位置估算的誤差最小的方法，所述方法包括以下步驟提供一個輸送系統，用於致動驅動輥子使印刷介質片沿著印刷介質路徑運動；對所述電子照相機提供一個色料傳送點，在該點色料可被傳送到運動著的印刷介質片上；在沿著印刷介質路徑的一個位置設置檢測器，使得所述印刷介質路徑在所述位置和所述色料傳送點之間具有一個大約等於在所述輸送系統的最低頻率元件的一轉期間所述介質行進的距離的整數倍的長度；以及利用所述檢測器檢測印刷介質片的位置。
17.一種用於使電子照相機中的印刷介質片的位置估算的誤差最小的方法，所述方法包括以下步驟提供一個輸送系統，用於致動驅動輥子使印刷介質片沿著印刷介質路徑運動；對所述電子照相機提供一個色料傳送點，在該點色料可被傳送到運動著的印刷介質片上；利用轉動致動器致動所述輸送系統，使得在所述輸送系統的最低頻率元件的一個相應的轉動期間，所述致動器大約轉動一個第一整數次；在沿著印刷介質路徑的一個位置設置檢測器，使得所述印刷介質路徑在所述位置和所述色料傳送點之間具有一個大約等於在所述致動器的第二整數轉期間最低頻率元件的一轉內所述介質行進的距離的整數倍的長度；利用檢測裝置檢測所述致動器的運動，使得所述致動器在所述檢測裝置的相應的轉動期間轉動大約第三整數轉；以及利用所述檢測器檢測印刷介質片的位置。
18.如權利要求17所述的方法，其中所述第二整數是所述第一整數的倍數。
19.如權利要求17所述的方法，其中所述第二整數是所述第三整數的倍數。
20.一種用於使電子照相機中的印刷介質片的位置估算的誤差最小的方法，所述方法包括以下步驟提供一個輸送系統，用於使印刷介質片沿著印刷介質路徑運動；利用轉動致動器致動所述輸送系統，使得在所述輸送系統的最低頻率元件的一個相應的轉動期間，所述致動器大約轉動一個整數次；檢測所述致動器的運動；以及利用所述檢測器檢測印刷介質片的位置。
21.一種用於使電子照相機中的印刷介質片的位置估算的誤差最小的方法，所述方法包括以下步驟提供一個輸送系統，用於驅動印刷介質片沿著印刷介質路徑運動；對所述電子照相機提供一個色料傳送點，在該點色料可被傳送到運動著的印刷介質片上；利用轉動致動器致動所述輸送系統；檢測所述致動器的運動；在沿著印刷介質路徑的一個位置設置檢測器，使得所述印刷介質路徑在所述位置和所述色料傳送點之間具有一個大約等於在所述致動器的一個整數轉期間所述介質行進的距離的整數倍的長度；以及利用所述檢測器檢測印刷介質片的位置。
全文摘要
一種用於使電子照相機中的印刷介質片的位置估算的誤差最小的方法，所述方法包括提供一個包括齒輪系統的輸送系統，用於驅動輥子使印刷介質片沿著印刷介質路徑運動。所述齒輪相互之間以及和致動器恆定地嚙合。對所述電子照相機提供一個色料傳送點，在該點色料可被傳送到運動著的印刷介質片上。一個檢測器被設置在沿著印刷介質路徑距離所述傳送點一個設置的距離時。所述距離大約等於在所述輸送系統的最低頻率元件的一轉動期間所述介質行進的距離的整數倍。與輸送系統的所有其它元件包括致動器和編碼器輪相關的頻率，被設計成等於這個最低頻率的整數倍。所述齒輪系統利用轉動致動器致動，使得在所述最低頻率元件的一個相應的轉動期間，所述致動器大約轉動一個整數次。還使用編碼器輪對控制算法提供反饋。利用所述檢測器檢測印刷介質片的位置。
文檔編號B65H7/00GK1535400SQ01821150
公開日2004年10月6日 申請日期2001年11月21日 優先權日2000年11月21日
發明者丹尼·K·查普曼, 馬修·L·麥凱, 史蒂文·M·特尼, M 特尼, L 麥凱, 丹尼 K 查普曼 申請人:萊克斯馬克國際公司