打印机的制作方法
本发明涉及一种打印机。更具体地，但不排他地，本发明涉及用于控制由打印头施加在发生打印的打印表面上的压力的设备和方法。
背景技术：
热转印打印机使用传墨色带。在打印操作中，将色带上携带的油墨转印到待打印的衬底。为了实现油墨的转印，使打印头与色带接触，并且使色带与衬底接触。打印头包含打印元件，该打印元件在与色带接触的同时被加热时使油墨从色带转印到衬底上。油墨将从与被加热的打印元件相邻的色带的区域被转印。可通过选择性地加热与需要转印油墨的图像区域对应的打印元件并且不加热与不需要转印油墨的图像区域对应的打印元件，来将图像打印在衬底上。
在一些热转印打印机中，通过使用色带和衬底运动经过的固定打印头实现打印。该操作可以被称为“连续”打印。此处，打印速度由经过固定打印头的衬底和色带的运动速度限定。然而，在替代性打印技术（所谓的“间歇”打印）中，保持衬底和色带固定，并且使打印头相对于固定的衬底和色带运动。此处，打印速度由打印头相对于固定的色带和衬底的运动速度限定。
直接热敏打印机使用热敏打印头来在热敏衬底上生成标记。使打印头与衬底直接接触。当打印头的打印元件在与衬底接触的同时被加热时，在衬底的与被加热的打印元件相邻的区域上形成标记。
众所周知，有多种因素会影响打印质量。例如，重要的是，将打印头相对于打印表面正确地定位，并且同样重要的是，打印头将适当的压力施加至打印表面以及被夹在打印头与打印表面之间的色带和衬底。
在一些现有技术的打印机中，打印头相对于打印表面（即，朝向和远离打印表面）的运动通过气缸气动地实现，该气缸按压打印头以与打印表面以及位于打印头与打印表面之间的任何衬底和色带接触。这种布置是有效的，但是有相关联的缺点。具体地，在打印操作期间，通常无法轻易地改变打印头所施加的压力，并且使用打印头需要压缩空气的可用供应。
技术实现要素：
本发明的一些实施例的目的是提供一种消除或者减少至少一些上述缺点的新型打印机。
根据本发明的第一方面，提供了一种打印机，其包括：打印头，该打印头配置为选择性地使在衬底上创建标记；第一马达，该第一马达联接至打印头并且被布置为改变打印头相对于抵靠其执行打印的打印表面的位置，从而控制由打印头施加在打印表面上的压力；以及控制器，该控制器被布置为控制第一马达。控制器被布置为控制供应给第一马达的绕组的电流的大小，从而使预定压力由打印头施加在打印表面上。
控制供应给第一马达的绕组的电流的大小允许以扭矩受控方式来控制第一马达，从而生成预定的输出扭矩。能够（经由合适的机械联接）将这种生成的扭矩转换为在打印操作期间待由打印头施加在打印表面上的预定力（对于特定区域而言，与预定压力对应）。也就是说，通过对第一马达进行扭矩控制，能够实现对打印压力的精确控制。
控制器可以被布置为在第一操作模式和第二操作模式下控制第一马达。在第一操作模式下，控制器可以被布置为控制供应给第一马达的绕组的电流的大小，从而使预定压力由打印头施加在打印表面上。在第二操作模式下，控制器可以被布置为控制第一马达的输出轴的角位置，从而控制打印头相对于打印表面的位置。
第一操作模式可以被称为扭矩受控模式。也就是说，在第一操作模式下，扭矩可以是主要控制参数。由第一马达生成的扭矩可能与供应给第一马达的绕组的电流具有一种已知的关系。由打印头施加在打印表面上的压力可能与第一马达所生成的扭矩具有一种已知的关系。因此，通过控制供应给第一马达的绕组的电流的大小，能够控制由打印头施加在打印表面上的压力。
第二操作模式可以被称为位置受控模式。也就是说，在第二操作模式下，位置可以是主要控制参数。更具体地，第一马达的输出轴的角位置可以是受控参数。将理解，在位置受控模式下，由马达生成的扭矩仍然可以受到控制。例如，在位置受控模式下，可以控制由马达生成的扭矩，从而使马达的输出轴运动到期望角位置。
通过在第一操作模式和第二操作模式下控制马达，能够通过确保控制模式适用于特定情况来实现改进的打印机性能。例如，通过在扭矩受控模式下操作第一马达，能够精确地控制由打印头施加在打印表面上的压力。另一方面，通过在位置受控模式下控制第一马达，能够快速且有效地将打印头相对于打印表面定位。
在第二操作模式下，打印头可以与打印表面间隔开。
当打印头与打印表面间隔开时在位置受控模式下操作第一马达允许快速且有效地操作打印机，并且允许在连续图像的打印之间将打印头从打印表面撤回预定量。然而，如果仅仅使用了扭矩控制，则在第一马达的输出轴的旋转没有机械阻力的情况下（例如，当打印头与打印表面间隔开时），打印头可能无法在任意位置（即，自由空间位置）保持稳定。
控制供应给第一马达的绕组的电流的大小可以包括：控制电流的大小不超过预定最大值。
预定最大值可以与预定最大扭矩值对应。预定最大扭矩值可以与待由打印头施加在打印表面上的预定压力对应。
控制器可以被布置为基于指示第一马达的输出轴的角位移的传感器信号来控制第一马达。
打印机可以包括被布置为生成指示第一马达的输出轴的角位移的所述传感器信号的传感器。传感器可以是编码器，例如，旋转编码器。
在第二操作模式下，可以基于指示第一马达的输出轴的角位移的传感器信号来控制第一马达。可替代性地或者另外，在第二操作模式下，可以基于第一马达的输出轴的期望角位置按照开环方式来控制第一马达。
在第一操作模式下，可以基于指示第一马达的输出轴的角位移的传感器信号来控制第一马达。
这种控制允许将位置信息提供给控制器，从而实现第一马达的闭环控制。以这种方式，能够将适当的控制信号提供给第一马达，从而使由第一马达生成期望扭矩。例如，在第一马达是步进马达的情况下，能够确定磁场角（即，在定子磁场位置与转子位置之间的角偏移），并且能够使马达绕组所生成的磁场（即，定子磁场）具有特定取向。针对供应给马达绕组的特定大小的电流，这种控制能够用于最大化所生成的扭矩。
第一马达可以是位置受控马达。第一马达可以是步进马达。
通过使用指示第一马达的输出轴的角位移的传感器信号作为控制输入，能够实现与步进马达通常相关联的许多益处（例如，高扭矩输出、低成本、和高速操作），同时还提供通常与dc马达相关联的有利特征（例如，在供应给马达的电流与由马达输出的扭矩之间的众所周知的关系）。
在第一操作模式下，控制器可以被布置为控制供应给第一马达的绕组的电流，从而基于指示第一马达的输出轴的角位移的传感器信号来控制所述第一马达的定子磁场的取向。
以这种方式，可控制并优化第一马达所生成的扭矩。例如，通过控制磁场角（即，定子磁场位置与转子位置之间的角偏移），能够针对供应给马达绕组的电流的具体大小来最大化扭矩。具体地，众所周知，当使用90（电）度的磁场角时，步进马达产生最大扭矩。因此，对定子磁场的取向的控制允许控制磁场角，这继而允许步进马达针对给定绕组电流生成最大扭矩。而且，通过提供精确的位置信息并且基于该信息来控制定子磁场，没有如下风险：如果负载大于最大扭矩容量，则步进马达将停转。
控制器可以进一步被布置为控制第一马达的角位置。
所述控制器可以被配置为控制第一马达，从而使第一马达的输出轴尝试旋转预定角位移。
在打印头与打印表面间隔开的情况下，第一马达使所述第一马达的输出轴旋转预定角位移的尝试将通常会使发生预定角位移的对应旋转。因此，除非打印头的运动受到阻碍（例如，通过与打印表面接触），否则对第一马达进行位置控制能够允许对打印头进行精确的位置控制。
在第二操作模式下，第一马达可以被配置为控制第一马达，从而使第一马达的输出轴尝试旋转达基于指示第一马达的角位移的传感器信号而被控制的预定角位移。可替代性地或者另外，在第二操作模式下，第一马达可以基于期望角位置或者期望角位移以开环方式被控制，从而旋转到预定角位置。
对角位置的所述控制可以是基于指示第一马达的角位移的传感器信号。
指示第一马达的角位移的传感器信号可以由传感器生成。传感器可以采取任何合适的形式，并且可以是例如磁性或者光学编码器。
所述控制器可以被配置为基于接收到的目标位置和接收到的当前位置来控制第一马达。
在第二操作模式下，第一马达可以被配置为基于接收到的目标位置和接收到的当前位置来控制第一马达从而致使第一马达的输出轴。
所述控制器可以被布置为基于马达速度信号和马达电流信号中的至少一个来控制第一马达的输出轴的角位置。
控制第一马达以尝试旋转预定角位移允许以位置受控方式来控制第一马达，以便朝打印表面运动并且压在打印表面上。通过在这种位置受控运动期间限制供应给第一马达的电流，能够实现位置控制（例如，预定运动速度、和停在任何任意位置的能力）和这些扭矩控制（例如，生成与在打印操作期间待由打印头施加在打印表面上的预定压力对应的预定输出扭矩）的益处。也就是说，通过对第一马达进行扭矩受限位置控制，能够实现在打印之前、期间和之后对打印压力和打印头位置两者的精确控制。
预定角位移可以与打印头相对于打印表面越过打印头与打印表面接触的点的运动对应，以便在使用时打印表面阻挡第一马达的输出轴旋转通过预定角位移。
也就是说，该预定角位移可以使打印机部件的机械布置在使用时不可能实现预定角位移，因为，例如，打印头在已经实现了预定角位移之前将接触打印表面。
控制器可以被布置为控制第一马达，从而命令第一马达的输出轴旋转，直到指示第一马达的输出轴的实际运动的信号指示已经完成预定角位移为止。
所述控制器可以被配置为在第二操作模式下控制第一马达，以使打印头维持打印头与打印表面间隔开预定间隔的位置。
在位置受控模式下，可以使打印头维持准备打印位置，在该准备打印位置中打印头与打印表面间隔开一小段距离（例如，2mm）。以这种方式，能够保持打印头足够接近打印表面，以便在需要打印时打印头可以快速响应，但是也能够保持打印头与打印表面充分间隔开，从而使打印头不会干扰衬底。
所述控制器可以被配置为在第一操作模式下控制第一马达，以使打印头从打印头与打印表面间隔开的位置朝打印表面运动。
在扭矩受控模式下，可以使打印头从在其中打印头与打印表面间隔开一小段距离（例如，2mm）的准备打印位置朝打印表面运动。以这种方式，一旦接收到打印命令，控制器便能够从在位置受控方式下控制第一马达切换至在扭矩受控方式下控制第一马达，以便使打印头朝打印表面运动，且然后使在打印与打印表面之间形成受控打印力。
所述控制器可被配置为在第二操作模式下控制第一马达，以使打印头从其中打印头被压靠打印表面的位置运动到打印头与打印表面间隔开的位置。
其中打印头与打印表面间隔开的位置可以是准备打印位置。可替代性地，其中打印头与打印表面间隔开的位置可以是缩回位置。
控制供应给第一马达的绕组的电流的大小可以包括：将脉冲宽度调制信号提供给所述绕组。控制电流的大小可以包括：控制提供给所述绕组的脉冲宽度调制信号的占空比。控制供应给第一马达的绕组的电流的大小可以包括：控制供应给所述绕组的平均电流。
通过利用脉冲宽度调制（pwm）来控制供应给第一马达的绕组的电流，能够控制在所述绕组中流动的平均电流。也就是说，在pwm操作期间，在马达绕组中流动的瞬时电流将改变，但是能够控制平均值具有期望值。进一步地，第一马达的绕组的整流（诸如，例如，在无刷dc马达中）将导致在多个绕组中的不同绕组中流动的电流根据第一马达的输出轴相对于绕组的位置的旋转位置以及第一马达的内部结构而改变。然而，在第一马达的所有绕组内流动的电流的平均值将指示由第一马达生成的总扭矩。
打印头可以绕枢轴可旋转，并且第一马达可以被布置为使打印头绕枢轴旋转以改变打印头相对于打印表面的位置。
热转印打印机还可以包括打印头组件，该打印头组件包括第一臂和第二臂，第一臂联接至第一马达，并且打印头被设置在第二臂上。第一马达可以被布置为使第一臂运动，从而使第二臂绕枢轴旋转，并且引起打印头相对于打印表面的位置改变。
第一马达可以经由柔性联动装置联接至第一臂。
术语“柔性联动装置”并不旨在暗示联接行为是弹性的。也就是说，柔性联动装置可以是相对无弹性的，从而引起第一马达的任何运动都被传递至第一臂，并且引起第一臂发生对应运动，并且因此引起第二臂和打印头发生对应运动，而不是引起柔性联动装置发生弹性变形（即，拉伸）。
联动装置可以是打印头旋转带。
打印头旋转带可以绕过由第一马达驱动的辊，从而使第一马达的旋转引起打印头旋转带运动，打印头旋转带的运动引起打印头绕枢轴旋转。辊可以由第一马达的输出轴驱动，从而使第一马达的输出轴的旋转引起打印头旋转带运动。
打印机还可以包括用于沿大体上平行于打印表面延伸的导轨输送打印头的打印头驱动机构。
导轨可以在与衬底和/或色带的方向平行的方向上延伸，以输送打印头。
控制器可以被配置为在第二操作模式下控制第一马达，以在沿大体上平行于打印表面延伸的导轨输送打印头期间使打印头维持在打印头与打印表面间隔开预定间隔的位置。
在完成打印图像之后，可以使打印头缩回到准备打印位置并且在大体上平行于打印表面的方向上沿导轨运动，从而准备开始打印新图像。
控制器可以被配置为在第一操作模式下控制第一马达，以在沿大体上平行于打印表面延伸的导轨输送打印头期间使所述预定压力由打印头施加在打印表面上。
在打印图像期间，可以将打印头压靠在打印表面上并且在大体上平行于打印表面的方向上沿导轨运动，从而打印图像的多条线。
可以基于打印头沿大体上平行于打印表面延伸的导轨的位置来确定预定角位移。
打印头驱动机构可以包括可操作地连接至打印头的打印头驱动带和用于控制打印头驱动带的运动的第二马达；其中，打印头驱动带的运动引起沿大体上平行于打印表面延伸的导轨输送打印头。
打印头驱动带可以绕过由第二马达驱动的辊，从而使第二马达的输出轴的旋转引起打印头驱动带的运动，打印头驱动带的运动引起沿大体上平行于打印表面延伸的导轨输送打印头。
打印头驱动带可以大体上平行于打印头旋转带延伸。也就是说，打印头驱动带（其被布置为使打印头沿大体上平行于打印表面延伸的导轨被输送）可以大体上平行于打印头旋转带延伸，该打印头旋转带使打印头绕枢轴旋转。
打印表面可以大体上平行于衬底运动和/或色带运动的方向延伸。
第二马达可以是位置受控马达。第二马达可以是步进马达。第二马达可以被称为打印头驱动马达。
第一马达可以是dc马达。第一马达可以是无刷dc马达，诸如，例如，三相无刷dc马达。
打印机可以是热敏打印机，其中，打印头被配置为被选择性地激励以生成会在衬底上创建标记的热。
打印机可以是热转印打印机，其中，打印头被配置为被选择性地激励，使油墨从传墨色带被转印到衬底，从而使在衬底上创建标记。
打印机可以是热转印打印机，其还包括：第一卷轴支架和第二卷轴支架，该第一卷轴支架和该第二卷轴支架分别被配置为支撑色带的卷轴；以及色带驱动器，该色带驱动器被配置为使色带从第一卷轴支架运动到第二卷轴支架。
打印头可以被配置为被选择性地激励，以生成会在热敏衬底上创建标记的热。
根据本发明的第二方面，提供了一种控制打印机的方法，打印机包括：打印头，该打印头被配置为选择性地在衬底上创建标记；第一马达，该第一马达联接至打印头并且被布置为改变打印头相对于抵靠其执行打印的打印表面的位置，从而控制由打印头施加在打印表面上的压力；以及控制器，该控制器被布置为控制第一马达。该方法包括：控制供应给第一马达的绕组的电流的大小，从而使预定压力被打印头施加在打印表面上。
控制器可以被布置为在第一操作模式和第二操作模式下控制第一马达。该方法可以包括：在第一操作模式下，控制供应给第一马达的绕组的电流的大小，从而使预定压力被打印头施加在打印表面上。该方法可以包括：在第二操作模式下，控制第一马达的输出位置的角位置，从而控制打印头相对于打印表面的位置。
该方法可以包括：在第二操作模式下控制第一马达，以使打印头维持打印头与打印表面间隔开预定间隔的位置。
该方法可以包括：在第一操作模式下控制第一马达，以使打印头从打印头与打印表面间隔开的位置朝打印表面运动。
该方法可以包括：在第二操作模式下控制第一马达，以使打印头从打印头被压靠在打印表面上的位置运动到打印头与打印表面间隔开的位置。
该方法可以包括：在第二操作模式下控制第一马达，以在沿大体上平行于打印表面延伸的导轨输送打印头期间使打印头维持在打印头与打印表面间隔开预定间隔的位置。
该方法可以包括：在第一操作模式下控制第一马达以在沿大体上平行于打印表面延伸的导轨输送打印头期间使所述预定压力由打印头施加在打印表面上。
该方法可以包括：确定打印头在平行于打印表面的方向上的位置，并且基于打印头在平行于打印表面的方向上的位置来控制第一马达。
控制供应给第一马达的绕组的电流的大小可以包括：控制电流的大小不超过预定最大值。
控制供应给第一马达的绕组的电流的大小可以包括：确定打印头相对于打印表面的目标位置；控制供应给第一马达的绕组的电流的大小，以使打印头朝目标位置运动；以及，如果使打印头朝目标位置运动所需的电流超过预定最大值，则控制电流的大小不超过预定最大值。
控制供应给第一马达的绕组的电流的大小可以包括：确定与打印头的目标位置对应的第一马达的输出轴的旋转位置；以及控制供应给第一马达的绕组的电流的大小以使第一马达的输出轴朝确定的旋转位置运动。
控制供应给第一马达的绕组的电流的大小还可以包括：确定打印头在平行于打印表面的方向上的实际位置；其中，确定与打印头的目标位置对应的第一马达的输出轴的旋转位置是基于打印头在平行于打印表面的方向上的实际位置。
根据本发明的第三方面，提供一种包括打印头的打印机，该打印头被配置成选择性致使在衬底上创建标记。打印机包括具有联接到打印头的输出轴的步进马达，该步进马达被布置为改变打印头相对于抵靠其执行打印的打印表面的位置，以及控制由打印头施加在打印表面上的压力。打印机还包括传感器，其被配置成生成指示步进马达的输出轴的角位置的信号。打印机还包括控制器，其被布置为生成用于步进马达的控制信号，从而使由步进马达生成预定扭矩；所述控制信号至少部分地基于所述传感器的输出。
与传统的dc-伺服马达控制技术-其中，通过监测在马达的绕组中流动的电流且控制电流来控制由马达生成的扭矩，以便实现期望电平（其对应于期望的扭矩输出）-相比，生成预定扭矩的步进马达的控制使用位置反馈，因此允许控制供应给马达的电流的整流，从而使由马达的激励绕组生成的磁场具有引起生成预定扭矩的取向。还可使用电流反馈，从而允许控制器引起期望的电流在马达绕组中流动。因此，存在能够被控制的两个参数（磁场取向和电流大小），以便实现取向的马达输出特征（例如，生成扭矩）。
用于步进马达的所述控制信号可以被布置为使由步进马达的绕组生成磁场，磁场角限定在步进马达的输出轴的角位置与所生成的磁场的取向之间。可以控制所述控制信号的生成，从而使所述磁场角具有预定值。
通过使用与步进马达的输出轴关联的编码器，能够提供关于实际转子位置的精确位置信息，因此允许精确地控制磁场角。以这种方式控制磁场角允许对于给定电流电平，由马达生成最大输出扭矩，同时还减少步进马达将停转的风险。以这种方式，能够提供更小的步进马达（即，具有更小的最大扭矩容量的步进马达），且相应地用于给定扭矩需要的更小电源。也就是说，代替不得不提供过量的扭矩容量从而防止停转状况（以及，马达控制的关联损耗），能够以闭环磁场受控方式控制马达以一直生成最大扭矩，而没有马达将停转的任何风险。指示马达输出轴的角位置的信号能够因此用于更新供应给马达的控制信号，从而使磁场旋转，由此维持预定（和最佳）的磁场角。
用于步进马达的控制信号可以包括：供应给步进马达的绕组的控制信号。
磁场角的预定值可以基于马达输出特征。马达输出特征可以包括期望的马达输出特征。
马达输出特征可以包括最大扭矩输出。例如，当磁场角具有预定值时（例如，90度电角度），步进马达可以生成用于给定大小的绕组电流的最大扭矩。
所生成的磁场可以具有相对于所述步进马达的壳体的预定角度取向。
相对于所述步进马达的壳体的预定角度取向可以改变，以便将磁场角的值维持在所述预定值处。也就是说，马达壳体可以物理上固定（相对于打印机的本体），其中，在任何时间点处所生成的磁场具有相对于壳体的预定角度取向。然而，可以根据要求控制预定角度取向（例如，基于转子的旋转），从而将磁场角的值维持在所述预定值处。
可以基于指示步进马达的输出轴的角位置的信号生成控制信号，从而使磁场角具有所述预定值。
可以生成控制信号，从而使所述磁场具有预定大小。
以这种方式，能够独立地控制磁场角和磁场大小两者。例如，在一种控制模式下，磁场角可以设置为90度电角度，从而提供最大扭矩。
控制器可以被布置为控制步进马达，从而使预定压力由打印头施加在打印表面上。预定压力可以对应于所述预定扭矩。
控制器可以被布置为在第一操作模式和第二操作模式下控制步进马达。在第一操作模式下，控制器可以被布置为控制步进马达，从而使预定压力由打印头施加在打印表面上。在第二操作模式下，控制器可以被布置为控制步进马达的输出轴的角位置，从而控制打印头相对于打印表面的位置。
在第二操作模式下，打印头可以与打印表面间隔开。
在第一操作模式下，可以基于所述传感器的所述输出控制步进马达。
在第一操作模式下，控制器可以被布置为生成用于步进马达的控制信号，从而使由步进马达生成所述预定扭矩；所述控制信号至少部分地基于所述传感器的所述输出。
所述控制器可以被配置为在第二操作模式下控制步进马达，以使打印头维持在打印头与打印表面间隔开预定间隔的位置。
所述控制器可以被配置为在第一操作模式下控制步进马达，以使打印头从打印头与打印表面间隔开的位置朝打印表面运动。
所述控制器可被配置为在第二操作模式下控制步进马达，以使打印头从其中打印头被压靠在打印表面上的位置运动到打印头与打印表面间隔开的位置。
生成用于步进马达的控制信号从而使由步进马达生成预定扭矩可以包括：生成用于步进马达的控制信号从而使预定大小的电流在步进马达的绕组中流动。
使所述预定大小的电流在步进马达的绕组中流动可以包括：向所述绕组提供脉冲宽度调制信号。致使所述预定大小的电流可以包括控制提供至所述绕组的脉冲宽度调制信号的占空比。致使所述预定大小的电流可以包括控制在所述绕组中流动的平均电流。
打印头可以绕枢轴可旋转，并且其中，步进马达被布置为使打印头绕枢轴旋转以改变打印头相对于打印表面的位置。
打印机还可以包括打印头组件，打印头组件可以包括第一臂和第二臂。第一臂可以联接到步进马达，且打印头可以被安置在第二臂上。步进马达可以被布置为使第一臂运动，从而使第二臂绕枢轴旋转，并且引起打印头相对于打印表面的位置改变。
步进马达可以经由柔性联动装置联接至第一臂。联动装置可以是打印头旋转带。
打印头旋转带可以绕过由步进马达的输出轴驱动的辊，从而使步进马达的输出轴的旋转引起打印头旋转带运动，打印头旋转带的运动引起打印头绕枢轴的旋转。
打印机还可以包括用于沿大体上平行于打印表面延伸的导轨输送打印头的打印头驱动机构。
控制器可以被配置为在第二操作模式下控制步进马达，以在沿大体上平行于打印表面延伸的导轨输送打印头期间使打印头维持在打印头与打印表面间隔开预定间隔的位置。
控制器可以被配置为在第一操作模式下控制第一马达，以在沿大体上平行于打印表面延伸的导轨输送打印头期间使所述预定压力由打印头施加在打印表面上。
打印头驱动机构可以包括可操作地连接至打印头的打印头驱动带和用于控制打印头驱动带的运动的第二马达；其中，打印头驱动带的运动引起沿大体上平行于打印表面延伸的导轨输送打印头。
打印头驱动带可以绕过由第二马达驱动的辊，从而使第二马达的输出轴的旋转引起打印头驱动带的运动，打印头驱动带的运动引起沿大体上平行于打印表面延伸的导轨输送打印头。
第二马达可以是位置受控马达。第二马达可以是步进马达。可以以速度受控方式控制第二马达。
根据本发明的第四方面，提供一种包括打印头的打印机，该打印头配置成选择性致使在衬底上创建标记。打印机还包括第一马达，其联接到打印头并且被布置为改变打印头相对于抵靠其执行打印的打印表面的位置，以及被布置为控制由打印头施加在打印表面上的压力。打印机还包括打印头驱动机构，该打印头驱动机构用于沿大体平行于打印表面延伸的导轨输送打印头，打印头驱动机构包括可操作地连接到打印头的打印头驱动带和用于控制打印头驱动带的运动的第二马达；其中，打印头驱动带的运动引起沿大体平行于打印表面延伸的导轨输运打印头。打印机还包括被布置为控制第一马达的控制器。控制器被布置为生成用于第一马达的控制信号，从而使得预定压力由打印头施加在打印表面上。至少部分地基于由所述第二马达生成的扭矩生成所述控制信号。
由于在第二马达与打印头之间（经由打印头驱动带）的机械联接，由第二马达生成的扭矩影响由打印头施加在打印表面上的压力。因此，可以考虑由所述第二马达生成的扭矩生成用于第一马达的控制信号，从而确保在打印操作期间预定压力由打印头施加在打印表面上。
第一马达可以被称为打印头马达。第二马达可以被称为打印头托架马达。打印头可以安装到打印头托架，打印头托架被配置成沿大体平行于打印表面延伸的导轨输运。
可以以位置受控方式控制第二马达，以控制打印头沿大体平行于打印表面的方向的运动。可以以速度受控方式控制第二马达，以控制打印头沿大体平行于打印表面的方向的运动。
可以以扭矩受控方式控制第一马达，从而使得，预定压力由打印头施加在打印表面上。控制器可以被布置为生成用于第一马达的控制信号，从而使得由第一马达生成预定扭矩，且因此使得所述预定压力由打印头施加在打印表面上。
可以至少部分地基于指示由所述第二马达生成的扭矩的的信号生成用于第一马达的控制信号。
可以至少部分地基于用于第二马达的控制信号生成用于第一马达的控制信号。
可以至少部分地基于指示旋转速率和/或在第二马达的旋转速率中的变化的信号生成用于第一马达的控制信号。
可以已知在第二马达（且因此打印头沿大体平行于打印表面的方向）的加速或减速或者匀速运动阶段期间，需要将特定或预定水平的扭矩施加到第一马达，以便使预定压力由打印头施加在打印表面上。
可以至少部分地基于指示第二马达的输出轴的角位置的信号生成用于第一马达的控制信号。
第二马达的输出轴的角位置可以对应于打印头沿大体平行于打印表面的方向的线性位置，且因此对应于特定扭矩需要。例如，在打印头沿大体平行于打印表面的方向的线性位置与由第二马达施加的扭矩之间可以存在已知的关系。也就是说，对于具有已知长度且其速度和加速度分布是已知的打印馈送，打印头的线性位置可以指示第二马达的加速度或速度（且因此指示由第二马达施加的扭矩）。因此，知道打印头沿大体平行于打印表面的方向的线性位置允许推导出第一马达的扭矩需要。
打印头可以绕枢轴可旋转。第一马达可以被布置为使打印头绕枢轴旋转，以改变打印头相对于打印表面的位置。
打印机还可以包括打印头组件，该打印头组件包括第一臂和第二臂，第一臂联接至第一马达，并且打印头被设置在第二臂上，其中，第一马达被布置为使第一臂运动，从而使第二臂绕枢轴旋转，并且引起打印头相对于打印表面的位置改变。
第一马达可以经由柔性联动装置联接至第一臂。联动装置可以是打印头旋转带。
打印头旋转带可以绕过由第一马达的输出轴驱动的辊，从而使第一马达的输出轴的旋转引起打印头旋转带运动，打印头旋转带的运动引起打印头绕枢轴旋转。
打印头驱动带可以绕过由第二马达驱动的辊，从而使第二马达的输出轴的旋转引起打印头驱动带运动，打印头驱动带的运动引起沿大体上平行于打印表面延伸的导轨输送打印头。
根据本发明的第五方面，提供一种包括打印头的打印机，该打印头被配置成选择性致使在衬底上创建标记。打印机还包括第一马达，其联接到打印头并且被布置为改变打印头相对于抵靠其执行打印的打印表面的位置，以及被布置为控制由打印头施加在打印表面上的压力。打印机还包括打印头组件，该打印头组件包括第一臂和第二臂，打印头被安置在第二臂上，其中，第一马达经由打印头旋转带联接到第一臂，打印头旋转带绕过由第一马达的输出轴驱动的辊，使得第一马达的输出轴的旋转引起打印头旋转带的运动，打印头旋转带的运动引起第一臂的运动，由此引起第二臂绕枢轴的旋转，由此引起打印头相对于打印表面的位置改变。打印机还包括打印头驱动机构，该打印头驱动机构用于沿大体平行于打印表面延伸的导轨输送打印头，打印头驱动机构包括可操作地连接到打印头的打印头驱动带和用于控制打印头驱动带的运动的第二马达；其中，打印头驱动带的运动引起沿大体平行于打印表面延伸的导轨输运打印头。打印机还包括被布置为控制第一马达的控制器，其中，控制器被布置为生成用于第一马达的控制信号，从而使由第一马达生成预定扭矩，且因此使预定压力由打印头施加在打印表面上，且预定扭矩至少部分地基于指示第一马达的输出轴的旋转速度的信号和指示第二马达的输出轴的旋转速度的信号。
其中，打印头位置由两个驱动带控制，一个负责沿垂直于打印表面方向的运动（其由第一马达驱动），且一个负责沿平行于打印表面的方向的运动（其由第二马达驱动），将理解，为了维持打印头沿垂直于打印表面的方向的位置且因此维持预定打印力，第一和第二马达中的每一个应当根据预定关系旋转（以及其中，类似的几何结构用于每个带和关联的驱动部件，马达应当以同步方式旋转）。因此，基于每一个马达的旋转速度生成的误差信号将与打印力误差相关。这种误差信号能够用于控制第一马达，从而基于第二马达的速度识别第一马达的速度与所预期速度的任何偏差，且因此允许修正在打印头压力中的任何误差。也就是说，与其中位置误差可以被用于调整目标位置的传统闭环位置控制技术相比，可以基于速度（或速率）误差信号改变施加到第一马达（其以扭矩受控方式操作）的扭矩，以便减少在打印头压力中的振荡。
可以因此基于所述误差信号生成用于第一马达的控制信号。可以生成用于第一马达的控制信号，从而使由第一马达生成预定扭矩，所述预定扭矩基于所述预定压力和所述误差信号。
以这种方式，指示速度误差的信号能够用于改变由第一马达生成的扭矩，由此修正在打印头压力中的任何误差，该误差可以例如由打印头的振荡引起（例如，由于在打印头驱动部件或者打印表面中的回弹）。马达驱动信号以这种方式的修改可以被认为是一种阻尼形式，且尤其是主动阻尼。
指示第一马达的输出轴的旋转速度的信号可以包括：指示第一马达的输出轴的旋转速率的信号。指示第二马达的输出轴的旋转速度的信号可以包括指示第二马达的输出轴的旋转速率的信号。将理解，当存在指示旋转速度的信号时，还可以提供指示旋转方向的信号，从而允许确定旋转速率。
可以基于在指示第一马达的输出轴的旋转速度的所述信号与指示第二马达的输出轴的旋转速度的所述信号之间的比较生成用于第一马达的所述控制信号。
预定扭矩可以至少部分地基于所述预定压力。
预定扭矩可以包括第一分量和第二分量，第一分量基于所述预定压力，第二分量基于指示第一马达的输出轴的所述旋转速度的所述信号和指示第二马达的输出轴的所述旋转速度的所述信号。
第一分量可以被认为是固定分量。第二分量可以被认为是可变分量。
指示第一马达的输出轴的所述旋转速度的所述信号可以基于指示第一马达的输出轴的旋转位置的信号。第一马达的输出轴的旋转位置可以对应于打印头沿大体垂直于打印表面的方向的位置。
可以以扭矩受控方式控制第一马达，从而使预定压力由打印头施加在打印表面上。
指示第二马达的输出轴的所述旋转速度的所述信号可以基于指示第二马达的输出轴的旋转位置的信号。
第二马达的输出轴的旋转位置可以对应于打印头沿大体平行于打印表面的方向的线性位置。
指示第二马达的输出轴的所述旋转速度的所述信号可以基于用于第二马达的控制信号。
可以以位置受控方式控制第二马达，以控制打印头沿大体平行于打印表面的方向的运动。可以以速度受控方式控制第二马达，以控制打印头沿大体平行于打印表面的方向的运动。
打印头驱动带可以绕过由第二马达驱动的辊，从而使第二马达的输出轴的旋转引起打印头驱动带运动，打印头驱动带的运动引起沿大体上平行于打印表面延伸的导轨输送打印头。
控制器可以被布置为在第一操作模式和第二操作模式下控制第一马达。在第一操作模式下，控制器可以被布置为控制第一马达，从而使预定压力由打印头施加在打印表面上。在第二操作模式下，控制器可以被布置为控制第一马达的输出轴的角位置，从而控制打印头相对于打印表面的位置。第一操作模式可以被称为扭矩受控模式。第二操作模式可以被称为位置受控模式。
控制器可以被布置为在第三操作模式下控制第一马达。在第三操作模式下，控制器可以被布置为控制第一马达，从而使第一马达的输出轴以预定速度旋转。第三操作模式可以被称为速度受控模式。
在第三操作模式下，控制器可以被布置为控制第一马达的输出轴的角位置，从而使第一马达的输出轴以预定速度旋转。第三操作模式可以因此被认为是第二操作模式的实施例。
在第二操作模式下，打印头可以与打印表面间隔开。
控制器可以被你布置为基于指示第一马达的输出轴的旋转位置的信号控制第一马达。在第一操作模式下，可以基于指示第一马达的输出轴的旋转位置的信号控制第一马达。
第一马达可以是步进马达。
打印机还可以包括传感器，其被配置成生成指示第一马达的输出轴的角位置的信号。在第一操作模式下，控制器可以被布置为生成用于步进马达的控制信号，从而使由步进马达生成预定扭矩；所述控制信号至少部分地基于所述传感器的输出。
在第三操作模式下，控制器可以被布置为生成用于步进马达的控制信号，从而使第一马达的输出轴在预定速度处旋转；所述控制信号至少部分地基于所述传感器的输出。第三操作模式可以被称为闭环速度受控模式。
在第三操作模式下，控制器可以被布置为生成用于步进马达的控制信号，从而使由步进马达生成预定扭矩；所述预定扭矩至少部分地基于所述传感器的输出和所述预定速度。也就是说，可以由马达生成足够的扭矩，以使输出轴以预定速度运动。
用于第一马达的所述控制信号可以被布置为使由第一马达的绕组生成磁场，磁场角限定在第一马达的输出轴的角位置与所生成的磁场的取向之间。可以控制所述控制信号的生成，从而使所述磁场角具有预定值。
上文中结合本发明的第三方面描述的更多特征可以与本发明的第四或第五方面中的任一项组合。相反，结合发明的第四或第五方面描述的特征可以彼此组合，或者与本发明的第三方面组合。
所述控制器可以被配置为在第二操作模式下控制第一马达，以使打印头维持在打印头与打印表面间隔开预定间隔的位置。
所述控制器可以被配置为在第三操作模式下控制第一马达，以使打印头从打印头与打印表面间隔开的位置朝打印表面运动。可以控制第一马达，以使打印头根据预定运动分布从其与打印表面间隔开的位置朝打印表面运动。预定运动分布可以包括在打印头朝打印表面的所述运动期间指示用于第一马达的目标速度的数据。可以基于指示打印表面的位置的数据生成预定运动分布。指示打印表面的位置的所述数据可以基于指示第一马达的输出轴的角位置的信号。
所述控制器可以被配置为在第一操作模式下控制第一马达，以使打印头从打印头与打印表面间隔开的位置朝打印表面运动。
所述控制器可以被配置为在第二操作模式下控制第一马达，以使打印头从其中打印头被压靠在打印表面上的位置运动到打印头与打印表面间隔开的位置。
生成用于第一马达的控制信号从而使由第一马达生成预定扭矩可以包括：生成用于第一马达的控制信号，从而使预定大小的电流在第一马达的绕组中流动。
使所述预定大小的电流在第一马达的绕组中流动可以包括：向所述绕组提供脉冲宽度调制信号。引起所述预定大小的电流可以包括控制提供至所述绕组的脉冲宽度调制信号的占空比。引起所述预定大小的电流可以包括控制在所述绕组中流动的平均电流。
控制器可以被配置为在第二操作模式下控制第一马达，以在沿大体上平行于打印表面延伸的导轨输送打印头期间使打印头维持在打印头与打印表面间隔开预定间隔的位置。
控制器可以被配置为在第一操作模式下控制第一马达，以在沿大体上平行于打印表面延伸的导轨输送打印头期间使所述预定压力由打印头施加在打印表面上。
第二马达可以是位置受控马达。第二马达可以是步进马达。可以以速度受控方式控制第二马达。
根据本发明的第一、第三、第四和第五方面中的任一项所述的打印机可以是热敏打印机。打印头可以被配置为被选择性地激励，以生成会在衬底上创建标记的热。
打印机可以是热转印打印机。打印头可以被配置为被选择性地激励，从而使油墨从传墨色带被转印到衬底，从而会在衬底上创建标记。
热转印打印机还可以包括：第一卷轴支架和第二卷轴支架，该第一卷轴支架和该第二卷轴支架分别被配置为支撑色带的卷轴；以及色带驱动器，该色带驱动器被配置为使色带从第一卷轴支架运动到第二卷轴支架。
打印头可以被配置为被选择性地激励，以生成会在热敏衬底上创建标记的热。
根据本发明的第六方面，提供一种热转印打印机，其包括：第一卷轴支架和第二卷轴支架，该第一卷轴支架和该第二卷轴支架分别被配置为支撑传墨色带的卷轴；色带驱动器，该色带驱动器被配置为使色带从第一卷轴支架运动到第二卷轴支架；以及打印头，该打印头可以被配置为被选择性地激励，从而使油墨从传墨色带被转印到衬底，从而会在衬底上创建标记。色带驱动器包括步进马达，其具有可操作地与所述卷轴支架中的一个关联的输出轴，步进马达被布置为使卷轴支架中的所述一个旋转，以使得色带从第一卷轴支架至第二卷轴支架的所述运动。色带驱动器还包括：传感器，其被配置成生成指示步进马达的输出轴的角位置的信号；以及控制器，其被布置为生成用于步进马达的控制信号，从而使由步进马达生成预定扭矩；所述控制信号至少部分地基于所述传感器的输出。
步进马达生成预定扭矩的控制使用位置反馈，从而允许控制供应给马达的电流的整流，以便使由马达的激励绕组生成的磁场具有引起待生成的预定扭矩的取向。还可使用电流反馈，从而允许控制器引起期望的电流在马达绕组中流动。因此，存在能够被控制的两个参数（磁场取向和电流大小），以便实现指向的马达输出特征（例如，所生成扭矩）。
用于步进马达的所述控制信号可以被布置为使由步进马达的绕组生成磁场，磁场角限定在步进马达的输出轴的角位置与所生成的磁场的取向之间。可以控制所述控制信号的生成，从而使所述磁场角具有预定值。
通过使用与步进马达的输出轴关联的编码器，能够提供关于实际转子位置的精确位置信息，因此允许精确地控制磁场角。以这种方式控制磁场角允许对于给定电流电平，由马达生成最大输出扭矩，同时还减少步进马达将停转的风险。以这种方式，能够提供更小的步进马达（即，具有更小的最大扭矩容量的步进马达），和相应地用于给定扭矩需要的更小电源。也就是说，代替不得不提供过量的扭矩容量从而防止停转状况（以及，马达控制的关联损耗），能够以闭环磁场控制方式控制马达以一直生成最大扭矩，而没有马达将停转的任何风险。指示马达输出轴的角位置的信号能够因此用于更新供应给马达的控制信号，从而使磁场旋转，由此维持预定（和最佳）的磁场角。
控制器可以被布置为控制步进马达，从而使得在第一与第二卷轴之间输运的色带中建立预定张力。预定扭矩可以基于预定张力。
第一卷轴支架可以是供应卷轴支架。第二卷轴支架可以是收取卷轴支架。
步进马达的输出轴可以可操作地与所述收取卷轴支架关联。控制器可以被布置为控制步进马达，从而使得所述预定扭矩由收取卷轴支架施加在安装在其上的收取卷轴上。
通过以扭矩受控方式控制收取卷轴，在收取卷轴之间延伸的色带中的张力能够被精确地控制。以这种方式，能够维持经过打印头的色带的角度（其可以被称为剥离角），从而确保油墨以受控且最佳的方式从色带剥离。
步进马达可以是第一步进马达。色带驱动还可以包括第二步进马达。第二步进马达的输出轴可以可操作地与所述供应卷轴支架关联。
色带驱动器还可以包括第二传感器，其被配置成生成指示第二步进马达的输出轴的角位置的信号，控制器被布置为生成用于第二步进马达的控制信号，从而使得由第二步进马达生成预定扭矩；所述控制信号至少部分地基于所述第二传感器的输出。
控制器可以被配置为在第一操作模式下控制第一步进马达，且在不同于第一操作模式的第二操作模式下控制第二步进马达。
在第一操作模式下，控制器可以被布置为控制第一步进马达，从而使得所述预定扭矩由安装在其上的卷轴的收取卷轴支架施加。第一操作模式可以被称为扭矩受控模式。
在第二操作模式下，控制器可以被布置为控制第二步进马达的输出轴的角位置，从而控制供应卷轴支架的角位置。第二操作模式可以被称为位置受控模式。在第二操作模式下，控制器可以被布置为控制第二步进马达的输出轴的角位置，从而控制供应卷轴支架的角速度。第二操作模式可以替代性地被称为速度受控模式。
在打印操作期间，当使打印头施加预定压力在打印表面上时，控制器可以被布置为在第一操作模式下控制第一步进马达。在打印操作期间，当使打印头施加预定压力在打印表面上时，控制器可以被布置为在第二操作模式下控制第二步进马达。
也就是说，在打印操作期间，当打印色带中的张力是重要特征时，可以以扭矩受控模式控制第一马达，从而将色带张力维持在预定水平处，同时以位置（或速度）受控方式控制第二马达，从而以位置（或速度）受控方式在卷轴之间使色带行进。
在打印操作之间，当打印头与打印表面间隔开时，控制器可以被布置为以第二操作模式控制第一步进马达。在打印操作之间，可以以位置（或速度）受控方式控制两个马达，从而以受控方式使色带加速或减速，或者将色带从收取卷轴重绕到供应卷轴。与在打印操作期间相比，在这种操作期间，维持在色带中的预定张力可以不那么重要。
根据本发明的第七方面，提供操作根据本发明的第三至第六方面中的任一项的打印机的方法。
在本发明的一个方面的背景下描述的任何特征能够应用于本发明的其它方面。具体地，在本发明的第一方面的背景下描述的特征能够应用于本发明的第二方面。类似地，在本发明的第一方面的背景下描述的特征可以应用于本发明的第三至第七方面。进一步，在本发明的第三至第六方面中的任一个的背景下描述的特征可以与本发明的第三至第六方面中的其他方面或本发明的第七方面组合。
附图说明
现在将参考附图通过举例的方式来描述本发明的实施例，在附图中：
图1是根据本发明的打印机的示意图；
图2是更详细地示出了图1的打印机的图示；
图3是更详细地示出了图1的打印机的透视图；
图4是示出了在打印操作期间对打印头相对于打印表面的位置的控制的流程图；
图5是被布置为控制图1的打印机的部件的控制器的示意图；
图6是图5的控制器的一部分的示意图；
图7是示出了在打印操作期间对打印头相对于打印表面的位置的控制的流程图；
图8是示出了在打印操作期间打印头的实际位置与打印头的目标位置之间的关系的曲线图；
图9是被布置为控制图1的打印机的部件的替代性实施例的控制器的示意图；
图10是图9的控制器的一部分的示意图；
图11是示出在施加到步进马达的控制信号的磁场角与所生成的扭矩的系数之间的关系的曲线图；
图12是可以在图1的打印机的实施例中使用的步进马达的一部分的示意图；
图13是示出在打印周期的多个阶段期间由图1的打印机的两个马达生成的扭矩和马达中的一个的速度的曲线图；
图14是示出在打印操作期间由打印头生成的力的曲线图；以及
图15是示出在打印操作期间当施加阻尼时由打印头生成的力的曲线图。
具体实施方式
参考图1，图示了热转印打印机1，在该热转印打印机1中传墨色带2设置在色带供应卷轴3上、通过打印头组件4并且被色带收取卷轴5收取。色带供应卷轴3由步进马达6驱动，而色带收取卷轴由步进马达7驱动。在所示的实施例中，色带供应卷轴3安装在其步进马达6的输出轴6a上，而色带收取卷轴5安装在其步进马达7的输出轴7a上。步进马达6、7可以被布置为在推挽模式下操作，由此，步进马达6使色带供应卷轴3旋转以放出色带，而步进马达7使色带收取卷轴5旋转以收取色带。在这种布置中，色带中的张力可以通过控制马达来确定。在我们的早期美国专利号us7,150,572号中描述了用于在热转印打印机的卷轴之间传输带的这种布置，该案的内容以引用的方式并入本文。
在其它实施例中，色带可以经过打印头组件4按照其它方式从色带供应卷轴3被输送到色带收取卷轴5。例如，仅仅色带收取卷轴5可以由马达驱动，而色带供应卷轴3被布置为对色带运动提供阻力，从而在色带中产生张力。也就是说，在一些实施例中，可以不需要驱动色带供应卷轴5的马达6。对色带运动的阻力可以由色带供应卷轴上的滑动离合器布置提供。在一些实施例中，驱动色带供应卷轴5和色带收取卷轴7的马达可以是不同于步进马达的马达。例如，驱动色带供应卷轴5和色带收取卷轴7的马达可以是直流（dc）马达。一般而言，驱动色带供应卷轴5和/或色带收取卷轴7的马达可以是通常被称为扭矩受控的扭矩受控马达（例如，dc马达）的马达或者通常称为位置受控马达（例如，步进马达、或者dc伺服马达）的马达。
由色带供应卷轴3放出的色带在通过打印头组件4之前通过导辊8，且然后通过又一导辊9，且随后被色带收取卷轴5收取。
打印头组件4包括按压色带2的打印头（未示出）、以及抵靠打印表面11以实现打印的衬底10。打印头是热转印打印头，其包括多个打印元件，该多个打印元件分别被布置为从色带2移除一像素的油墨并且将所移除的像素的油墨沉积在衬底10上。
打印头组件4可在大体上平行于经过打印头组件4的色带2和衬底10的行进方向的方向上运动，如箭头a所示。进一步，打印头组件4的至少一部分可朝和远离衬底10运动，从而使色带2（当经过打印头时）移入以与衬底10接触和移出以不与衬底10接触，如箭头b所示。
现在参考图2和图3，更详细地描述了打印机1。打印头组件4还包括：导辊12，围绕该导辊12色带2在辊9与打印头之间通过。打印头组件4枢转安装到打印头托架13上以用于绕枢轴14旋转，从而允许打印头朝或者远离打印表面11运动。打印头托架13可沿线性导轨15移位，该线性导轨15固定在相对于打印机1的基板16的位置中。
打印头托架13在色带运动方向上（并且因此在打印头组件4的位置中）的位置由托架马达17控制（参见图3）。托架马达17位于基板16后面并且驱动安装在托架马达17的输出轴17a上的滑轮18。滑轮18继而驱动在又一滑轮20周围延伸的打印头驱动带19。打印头托架13紧固到打印头驱动带19上。因此，滑轮18沿顺时针方向旋转会驱动打印头托架13，并且因此驱动打印头组件4到图2的左侧，而滑轮18沿图2中的逆时针方向旋转会驱动打印头组件4到图2的右侧。
打印头朝和远离打印表面11的运动（并且因此打印头对色带2、衬底10和打印表面11的压力）由马达21控制。马达21也位于基板16后面（参见图3）并且驱动安装在马达21的输出轴上的滑轮22。滑轮22继而驱动在又一滑轮24周围延伸的打印头旋转带23。打印头组件4包括第一臂25和第二臂26，该第一臂25和该第二臂26被布置为绕枢轴14枢转。第一臂25连接至打印头旋转带23，使得在打印头旋转带23运动时也使第一臂25运动。打印头附接至第二臂26。假定枢轴14保持固定（即，打印头托架13不运动），将理解，打印头旋转带23的运动引起第一臂25运动，并且引起第二臂26绕枢轴14进行对应运动，因此引起打印头运动。因此，滑轮22沿顺时针方向旋转会驱动第一臂25到图2的左侧，从而使第二臂26沿大体上朝下的方向运动，并且使打印头组件4朝打印表面11运动。另一方面，滑轮22沿图2中的逆时针方向的旋转会使打印头组件4远离打印表面11运动。
带19、23可以被视为柔性联动装置的一种形式。然而，术语“柔性联动装置”并不旨在暗示带表现为弹性的。也就是说，带19、23沿大体上平行于经过打印头组件4的色带2和衬底10的行进方向的方向（即，在滑轮22与又一滑轮24之间延伸的方向）是相对无弹性的。当然，将理解，带19、23将沿垂直于经过打印头组件4的色带2和衬底10的行进方向的方向弯曲，从而允许带19、23在滑轮18、20、22、24周围运动。进一步，打印头旋转带23将沿垂直于经过打印头组件4的色带2和衬底10的行进方向的方向弯曲，从而允许第一臂25绕枢轴14的运动弧度。然而，一般而言，将理解，相对无弹性确保由马达21引起的滑轮22的任何旋转被大体上传递至第一臂25并且引起第一臂25运动，且因此引起打印头运动。例如，带19、23可以是具有钢增强件的聚氨酯同步带。例如，带19、23可以是由美国新泽西州的brecoflex有限责任公司制造的at3geniiisynchroflex同步带。
打印头相对于枢轴14的运动弧度由打印头相对于枢轴14的位置确定。打印头的运动程度由第一和第二臂25、26的相对长度以及由打印头旋转带23运动的距离确定。因此，通过控制马达21以使马达轴（并且因此使滑轮22）运动通过预定角距离，能够使打印头朝向或者远离打印表面11运动对应预定距离。
还将理解，由打印头旋转带23施加至第一臂25的力将被传递至第二臂26和打印头。因此，如果打印头的运动因为打印头与表面（诸如，例如，打印表面11）接触而变得相反，则由打印头施加在打印表面11上的力将由打印头旋转带23施加在第一臂25上的力确定，尽管有必要调整第一臂25和第二臂26的几何结构。进一步，由打印头旋转带23施加在第一臂25上的力继而由马达21（经由滑轮22）施加至打印头旋转带23的扭矩确定。
因此，通过控制马达21以输出预定扭矩，能够在打印头与打印表面11之间建立对应预定力（和对应压力）。也就是说，能够控制马达21以使打印头朝向和远离打印表面11运动，并且因此确定打印头施加至打印表面11的压力。当所施加的压力是影响打印品质的因素时，对所施加的压力的控制便至关重要。
上述描述假定，当打印头朝向和远离打印表面11运动时，枢轴14是固定的。例如，这种布置可以用于实现连续打印。然而，在一些打印模式（诸如，例如，间歇打印）下，在打印操作期间需要打印头沿衬底运动方向运动。这种运动由托架13在托架马达17的控制下沿线性导轨15运动实现，如上所述。
然而，将理解，打印头托架13的任何运动在打印头旋转带23没有做出对应运动的情况下，将引起打印头组件4的第一臂25和第二臂26绕枢轴14旋转，从而使打印头朝向或者远离打印表面11运动。因此，为了在打印头运动期间确保稳定的打印头压力和位置，有必要控制马达17、21，从而以协调的方式驱动打印头驱动带19和打印头旋转带23。
以与其中枢轴14的位置是固定的上述情况相似的方式执行，打印头在枢轴14的位置也正在运动时朝向和远离打印表面的运动。然而，相对于打印头驱动带19的位置，而不是相对于基板16上的任何固定基准面来执行对马达21的控制，且因此执行对打印头旋转带23的运动的控制。
例如，为了在打印头托架13沿线性导轨15运动期间维持打印头与打印表面11之间的预定间隔，应该控制打印头旋转带23运动与打印头驱动带19相同的量。另一方面，为了在打印头托架13沿线性导轨15运动期间维持打印头与打印表面11之间的预定压力，应该注意确保控制打印头旋转带23在打印头驱动带19运动时运动，同时，仍然向第一臂25提供足以生成预定打印头压力的力。
如果控制马达21以输出预定扭矩，则不管打印头旋转带23相对于打印头驱动带19的位置如何，都能够实现这种控制。这导致在打印头与打印表面11之间建立预定压力（其与预定扭矩对应）。也就是说，如果马达21作为扭矩受控马达操作，则马达21的输出轴（并且因此滑轮22和打印头旋转带23）将旋转，以将马达输出扭矩维持在预定水平，而不管打印头托架13在线性导轨15上的位置如何，或者甚至在打印头托架13的运动期间。以这种方式，能够参考马达21的单个控制参数来控制打印头压力，而不管打印头托架位置或者运动状态如何。
在一些实施例中，马达21是dc马达，诸如，例如，无刷dc马达（bldc）。例如，dc马达可以是具有约36伏的额定电压或者每分钟约3500转的空载转速的bldc马达。进一步，例如，dc马达可以能够在流入约5安培电流时生成约500毫牛顿米（milli-newton-metres）的额定扭矩，并且在流入约8安培的电流时生成约800毫牛顿米的起动扭矩。例如，dc马达可以包括被布置为控制马达的绕组的整流的内部驱动电子器件。当然，也可以针对每个特定应用适当地选择具有除此之外的规格的马达。而且，能够通过使用联接至马达的变速箱来更改或者优化马达操作特征。
这种类型的dc马达在供应给马达的电流与由马达输出的扭矩之间大体呈现众所周知的关系。因此，通过向马达21提供预定电流，能够在马达的输出轴处生成对应预定扭矩，从而导致在打印头与打印表面11之间建立预定压力。
也就是说，通过对供应给马达21的电流进行适当控制，能够将由马达21生成的扭矩控制为预定值，并且因此能够将打印头压力控制为预定值。
通过对马达21进行扭矩控制来对打印头压力进行控制允许可控制打印头“进入”或者“出来”。也就是说，在没有对位置进行控制的情况下，沿顺时针方向或者逆时针方向在扭矩控制模式下驱动马达21。当被驱动“进入”时，打印头运动直到其到达物理止动件为止，在此之后，马达21将继续生成预定缩回扭矩，但是由于物理止动件的存在将不会有任何进一步的运动（下文中将更详细地描述）。另一方面，当打印头被驱动“出来”时，打印头朝外运动直到其到达打印表面11，在此之后，马达21将继续生成预定打印扭矩，但是由于打印表面11的存在将不会有任何进一步的运动（同样在下文中将更详细地描述）。
现在参考图4描述上文简述的打印机1的操作。所描述的处理由与打印机1相关联的控制器（未示出）执行。处理始于步骤s1，在该步骤s1中可以执行初始化动作。一旦完成，处理便转到步骤s2，在该步骤s2中打印机1处于待机或者准备打印状态。在这种状态下，打印头从打印表面撤回，并且控制器正在等待接收“打印”命令。虽然没有接收到“打印”命令，但是处理循环步骤s2。
当控制器接收到“打印”命令时，处理转到步骤s3，并且马达21被激励以沿顺时针方向运动并且输送预定扭矩（即，在预定电流流过马达绕组的情况下），从而使打印头组件4朝打印表面11运动。一旦打印头与打印表面11之间形成接触，打印头便会在打印表面上施加压力，该压力与为马达21设置的预定扭矩对应。一旦接触压力已经稳定，则处理转到步骤s4。在步骤s4处，在将执行间歇打印的情况下，托架马达17被激励从而使打印头驱动带19运动，使得打印头托架13沿线性导轨15运动，从而引起打印头平行于打印表面11运动。一旦已经建立打印头托架所需要的运动速度，处理便会转到步骤s5，在该步骤s5中执行打印。打印头在其沿打印表面11经过时被激励，从而按照需要将油墨转印到衬底10。
在需要执行连续打印的情况下（与间歇打印相反），能够省略步骤s4，并且处理能够从步骤s3直接转到步骤s5。
一旦打印完成，处理转到步骤s6，在该步骤s6中控制马达21在具有预定缩回扭矩的反方向（即，逆时针方向）上被激励，从而引起打印头组件4远离打印表面11运动。提供物理止动件（未示出）以防止打印头组件4从打印表面11运动超过预定距离。也就是说，当在扭矩受控模式下控制马达21时，马达21仅仅能够操作以沿特定方向（即，朝向或者远离打印表面11）驱动打印头托架4。因此，提供止动件以防止打印头组件4（并且因此打印头）从打印表面11运动太远。物理止动件被布置为将打印头托架4停在离打印表面11的一段距离处、在缩回位置中。缩回位置允许衬底10的安全运动并且允许在没有损坏打印头、色带2或者衬底10的风险的情况下执行系统维护。例如，缩回位置允许色带2在没有受到打印头干扰的情况下穿线通过打印机1。进一步，将理解，一些衬底可以不平坦，并且可以包括凸出部分，该凸出部分如果与打印头接触便可对打印头造成损坏。因此，将缩回位置选择为离打印表面11足够远（并且也离衬底10足够远），从而避免任何这种接触。
一旦打印头组件4与止动件邻接，马达21将继续生成缩回扭矩，然而运动将停止。因此，通过适当选择缩回扭矩值，能够利用预定缩回力将打印头组件4压在止动件上，从而将打印头组件4维持在缩回位置中直到需要再次打印为止。将理解，可以将缩回力选择为小于打印力。也就是说，将打印头组件4维持在缩回位置中可以需要比实现高质量打印所需的力更小的力（和对应的更小扭矩）。
一旦打印头组件缩回，处理便转到步骤s7，在该步骤s7中，通过对托架马达17进行适当控制以准备后续打印操作来运动打印头托架13。例如，可以使打印头托架13沿与打印操作期间的运动方向相反的方向沿线性导轨15运动。当然，在执行连续打印的情况下，可以省略步骤s7（正如步骤s4一样）。处理然后转到步骤s8，在该步骤s8中，确定是否需要更多打印。如果需要更多打印，则处理返回步骤s2，在该步骤s2中，等待下一个“打印”命令。另一方面，如果不需要更多打印，则处理终止于步骤s9。
虽然参考图4描述的通过对马达21进行扭矩控制来对打印头压力进行控制可以提供一定程度的控制，但是其不允许将打印头维持在接近打印表面11的任意位置中（除了在被压靠在止动件上时）。因此，当马达21由扭矩控制单独控制时，为打印头提供接近打印表面但是与打印表面分开的“准备打印”位置是不可能的。也就是说，虽然上述缩回位置允许避免与衬底有任何不必要的接触，但是该位置必然导致在打印头与衬底10之间存在显著间隔。因此，当接收到“打印”命令时，该距离必须通过使打印头组件4朝衬底10（和打印表面11）运动来关闭。然而，这种运动如果被执行得足够迅速从而允许高速打印，则可能导致打印头在与打印表面11接触时弹起，从而需要等待更多的时间直到建立稳定的打印压力为止。
然而，在替代控制模式下，dc马达21由闭环位置控制器控制，该闭环位置控制器也设置有扭矩限制，从而允许提供准备打印位置。
图5图示了布置为对马达21提供组合扭矩和位置控制的控制器30。该控制器30包括位置控制器31、速度设定点加法器32、速度控制器33、电流设定点加法器34、扭矩控制器35和马达驱动器36。控制器30，更具体地是位置控制器31接收位置设定点信号psp作为输入。例如，位置设定点信号可以采取指示应当将打印头运动至准备打印位置、打印位置或者起始（缩回）位置中的一个的信号形式。位置控制器31还接收指示马达21的旋转位置的位置反馈信号pf作为第二输入。
位置反馈信号pf由编码器37生成，该编码器37附接至马达21并且生成精确地表示马达21的位置的输出。例如，编码器37可以是包括磁体的磁性编码器，该磁体安装为与马达21的输出轴一起旋转并且其磁场由霍尔效应传感器编码器芯片感测。例如，霍尔效应传感器编码器芯片可以生成每转约1000脉冲。编码器可以适当地提供输出，该输出是经由串行接口的绝对值编码器位置输出、或者伪正交调幅编码器输出。例如，合适的霍尔效应传感器可以由具有由奥地利microsystems制造的零件号为as5040的部件提供。
替代性地，位置反馈信号pf可以由马达21的内部部件或者生成精确地表示马达21的角位置的输出的任何部件生成。为了整流的目的按常规合并入bldc马达的霍尔效应传感器不可以以低速提供足够分辨率以精确地控制马达21的位置。因此，附加编码器（诸如，上述编码器）可以是优选的。
还将理解，位置反馈信号pf可以由生成精确地表示打印头组件4的位置的输出的任何部件生成。
位置控制器31也接收指示打印头托架13的位置的打印头托架位置信号pc作为第三输入。可以基于已经使托架马达17运动通过的步骤数来生成打印头托架位置信号pc。例如，打印头托架位置信号pc可以基于供应给托架马达17的控制信号。以组合方式，打印头托架位置信号pc和位置反馈信号pf允许计算打印头相对于打印表面11的实际位置。
位置控制器31生成基于位置设定点信号psp、打印头托架位置信号pc和位置反馈信号pf（这些信号合在一起指示打印头托架13的实际位置和打印头组件的实际位置）的马达速度设定点信号ssp作为输出。在打印头组件13的后续运动期间，调整速度设定点信号ssp从而确保以适当的方式来控制运动。例如，当接收到使打印头从准备打印位置运动以与打印表面11接触的指令时，位置控制器31最初生成一系列速度设定点信号ssp，该速度设定点信号ssp采取增加斜坡的形式，该增加斜坡具有在与负载组合的马达21和马达驱动器36（即，打印头组件4）的能力范围内已知的增长速率（即，加速度）。一旦生成的速度设定点ssp特征到达预定最大速度，速度设定点特征便会变得平坦，即，维持预定最大速度。而且，一旦打印头组件4的实际位置接近打印表面11，便可以生成减速斜坡，使得马达21在接触之前减速，从而减少打印头弹起的可能性。可以与其中马达21是dc马达或步进马达的实施例组合，执行打印头位置的这种控制。
因此，位置反馈信号pf被位置控制器31用作一组预定运动分布函数的索引。例如，每个运动分布函数可以包括加速斜坡、最大速度和减速斜坡。将理解，各种运动分布的特征都取决于该分布的目的（例如，向内运动以准备打印、向内运动至打印位置、向外运动到准备打印位置等），并且也取决于打印机1的各种特征。例如，可以需要不同的运动分布来与不同的打印头宽度一起使用。
在一些实施例中，位置控制器31可以包括具有设定点加法器的简单的闭环位置控制器，该设定点加法器从生成位置误差信号的位置设定点减去实际位置信号（如由位置反馈信号pf所指示的），该位置错误信号被提供给比例积分控制器（该比例积分控制器本身可以限制最大加速度/速度等）。
将位置控制器31的输出（即，速度设定点信号ssp）提供给速度设定点加法器32，该速度设定点加法器32还接收速度反馈信号sf。该速度反馈信号sf由速度转换器37a基于编码器37的输出生成。速度转换器37a将编码器37生成的脉冲转换为指示马达21的旋转速度的信号。
速度设定点加法器32从生成速度误差信号的速度设定点信号sp减去速度反馈信号sf，该速度错误信号被提供给速度控制器33。例如，速度控制器33可以采取比例积分（pi）控制器的形式，并且被布置为生成使马达21操作以最小化速度设定点ssp与速度反馈信号sf之间的差异（即，最小化速度误差信号）的扭矩设定点信号tsp作为输出。
速度控制器的输出33（即，扭矩设定点信号tsp）继而被提供给扭矩设定点加法器34，该扭矩设定点加法器34还接收指示由马达21生成的扭矩的扭矩反馈信号tf。众所周知，由dc马达产生的扭矩与在绕组中流动的电流成正比。因此，可以通过监测在马达21的绕组中流动的电流来生成扭矩反馈信号。
扭矩设定点加法器34从生成扭矩误差信号的扭矩设定点信号tsp减去扭矩反馈tf信号，该扭矩错误信号被提供给扭矩控制器35。该扭矩控制器35被布置为生成提供给马达驱动器36的马达控制信号作为输出。例如，扭矩控制器35可以采取比例积分（pi）控制器的形式，并且操作从而最小化在扭矩设定点信号tsp与扭矩反馈信号tf之间的差异（即，最小化扭矩误差信号）。因此，如果生成的扭矩小于扭矩设定点，则使马达21生成更大的扭矩，且反之亦然。
扭矩控制器35还接收与马达21所生成的最大扭矩对应的扭矩限制信号tl作为输入。该扭矩限制信号tl被确定为与预定打印头接触力对应。扭矩限制信号tl用于防止打印头接触力超过预定打印头接触力。也就是说，即使校正速度误差信号所需的扭矩大于扭矩限制tl，也防止扭矩控制器35生成使马达生成该水平的扭矩的信号。例如，当扭矩误差信号足够大以使扭矩控制器35的输出超过扭矩限制tl时，输出可以仅仅限于与扭矩限制tl对应的最大值。
将理解，如果马达21受到位置控制以尝试驱动打印头到超越打印表面11的目标位置（由于打印表面11的存在，该目标不能实现），则马达21将驱动打印头尽可以远直到其遇到打印表面11，在该点处，由马达21生成的扭矩将上升至能够由马达21输出的最大扭矩。这种操作可导致在打印头与打印表面之间生成大的打印头力。然而，上述布置允许马达21所生成的最大扭矩（即，扭矩限制tl）与在打印头与打印表面11之间生成的预定打印头力对应。因此，如果设置了超越打印表面11的目标位置，则打印头力能够通过对扭矩限制tl的适当选择而被控制。也就是说，在扭矩受限的位置受控模式下，马达21能够用于对打印头进行位置控制，同时还传递与预定打印压力对应的预定扭矩。
将理解，扭矩限制tl可以取决于打印头组件4或者打印头的特征（例如，打印头宽度）而改变。进一步，扭矩限制tl可以在打印头运动期间改变，从而在加速、减速和固定操作期间适应不同的扭矩需要。例如，与维持预定打印头力所需的扭矩限制相比，在从固定位置的加速期间可能需要更大的扭矩限制tl。因此，扭矩控制器35可以生成采取扭矩限制分布形式的动态扭矩限制。扭矩控制器35可以基于打印头的实际位置或者打印头的实际速度（如分别由位置反馈信号pf和速度反馈信号sf指示的）来改变这种扭矩限制（例如，通过索引分布）。
马达驱动器36将由扭矩控制器35所生成的马达控制信号转换为供应给马达绕组的脉冲宽度调制（pwm）信号。控制pwm信号的占空比以按照扭矩控制器35的需要生成或多或少的扭矩。
如上所述，可以基于在马达21的绕组内流动的电流来生成扭矩反馈信号。例如，可以借助于低值分流电阻器来监测电流，该低值分流电阻器被布置为与马达驱动器36的功率级的共同接地连接串联。
图6更详细地示出了马达驱动器36的部件。具体地，马达驱动器36包括pwm块38，该pwm块38接收由扭矩控制器35生成的马达控制信号和嵌入马达21中的霍尔效应传感器的输出作为输入，该霍尔效应传感器被配置为生成指示马达21的转子的当前旋转位置的输出。pwm块使用这些信号来生成pwm输出信号q1至q6。基于马达控制信号来控制pwm信号的占空比，而基于霍尔效应传感器的输出来控制输出信号q1至q6的整流。
马达驱动器36还包括功率级39，该功率级39包括6个功率晶体管40a至40f，该6个功率晶体管40a至40f成对串联布置（40a和40b、40c和40d、以及40e和40f），每对都具有在该对的两个晶体管之间的中间节点41a、41b、41c。3对晶体管并联布置在dc电源42与接地连接43之间。每对晶体管都包括被布置为在dc电源42与接地连接43之间提供三个并联连接的上晶体管40a、40c、40d和下晶体管40b、40d、40f。如在pwm马达驱动中常见的，可以将续流二极管与晶体管40a至40f中的每一个相关联，从而允许电流在晶体管40a至40f被关掉时继续在绕组中流动。
中间节点41a、41b、41c分别连接至马达21的三个绕组21a、21b、21c中的相应绕组的第一端。马达21的三个绕组21a、21b、21c中的每一个的第二端都在节点21d处连接在一起。
在操作中，每个晶体管40a至40f都由输出信号38a至38f中的相应输出信号控制，以使马达绕组21a至21c根据期望扭矩、和按照众所周知的整流和pwm技术的当前旋转位置而被按顺序地激励。例如，马达绕组21a至21c可以根据梯形波形或者正弦波形而被激励。
流过绕组21a至21c的电流经由相应低值分流电阻器44a、44b、44c通过下晶体管40b、40d、40f中的一个返回至接地连接43。例如，低值分流电阻器44a、44b、44c中的每一个都可以是具有约0.3欧姆的电阻的电阻器。经由放大器45a、45b、45c监测在每个电阻器44a、44b、44c两端形成的电压。每个放大器45a、45b、45c都生成指示在电阻器44a、44b、44c中的相应电阻器两端形成的电压的输出。根据欧姆定律，在电阻器43a、43b、43c两端形成的电压与流过绕组21a、21b、21c中的相应绕组的电流成正比。
例如，放大器45a、45b、45c可以是高速轨对轨运算放大器，其被配置有偏移量，从而使输出被偏置为接地电平与电压供应电平之间的约一半。也就是说，放大器45a、45b、45c的输出能够从偏置位置沿正方向和负方向两者摇摆，从而允许检测到形成在电阻器44a、44b、44c两端的正电压和负电压两者。
如上所述，在操作期间，根据众所周知的整流和pwm技术来激励马达绕组21a至21c。因此，在pwm“开启”期间，电流在流过电阻器44a、44b、44c中的相应一个之前将从电源42流过上晶体管40a、40c、40e中的相应一个，流过绕组21a、21b、21c，流过下晶体管40b、40d、40f中的相应一个，从而在电阻器44a、44b、44c中的所述一个两端生成正电压。另一方面，在pwm“关闭”期间，马达绕组21a、21b、21c将充当发电机，并且电流将传导通过与每一个晶体管40a至40f相关联的续流二极管。该续流电流将导致在pwm“关闭”期间在电阻器44a、44b、44c两端形成负电压。上述放大器配置允许在pwm“关闭”期间测量这种负电压，以及在pwm“开启”期间测量正电压。
将放大器45a、45b、45c的输出提供给模数转换器（adc）46a、46b、46c。每个模数转换器（adc）46a、46b、46c都将由放大器45a、45b、45c中的相应一个输出的电压信号转换为指示在电阻器43a、43b、43c中的相应一个的两端形成的电压的数字信号。
将adc输出提供给控制器47的输入，例如，该控制器47可以采取具有快速信号处理能力的数字信号处理器（dsp）或者微控制器的形式。控制器47对adc输出信号进行数字处理以生成在绕组21a、21b、21c中流动的平均电流的测度。也就是说，移除由放大器45a、45b、45c引入的任何偏移电压的影响（从而允许检测正电压和负电压）。因此，控制器47执行处理以生成数字信号，该数字信号指示由于对绕组21a、21b、21c的pwm控制而生成的绝对负电压和绝对正电压。这些数字信号进一步由控制器47处理以计算在任何时间点流过每个绕组21a、21b、21c的有效平均电流。这种处理可以涉及整流在电阻器两端测量到的正电压和负电压，以反映在绕组21a、21b、21c内的电流的大小（与电阻器电流不同，其不会改变pwm脉冲之间的方向）。这种处理可以进一步涉及执行滤波或者平均化，例如，以移除不需要的测量产物。可以将处理过的电流值组合（例如，通过平均化）以形成单个电流值，该单个电流值指示在绕组21a、21b、21c内流动的电流。然后，将处理过的电流值提供给扭矩加法器34作为扭矩反馈信号。
将理解，可以提供附加部件以在电阻器44a、44b、44c与扭矩加法器34之间执行信号调节。例如，在数字域中执行的任何上述处理也可以替代性地在模拟域中执行。例如，可以在放大器45a、45b、45c的输出端处整流电压信号。替代性地或另外，可以使用电平变换器来生成适当的信号偏移。类似地，可以使用低通滤波器来从信号波形移除不需要的高频分量。进一步，可以提供adc46a、46b、46c作为离散部件，或者作为控制器47的输入级的部分。此外，控制器47本身可以是控制器30的部分。
因此，能够如上所述操作控制器30，以使马达21在扭矩受限位置控制模式下操作。因此，能够操作马达21以将打印头维持在任何任意位置（利用限制扭矩），或者在多个位置之间运动。这种位置可以包括准备打印位置、打印位置和起始位置。
进一步，在打印期间，可使用马达来对打印头进行位置控制，同时还输送与预定打印压力对应的预定扭矩。
一旦打印完成，便能够在位置控制下将打印头撤回到准备打印位置。替代性地，当打印完成时，能够将打印头撤回到起始位置（该起始位置可以设置有或者可以不设置有物理止动件）。
如参考图7所描述的，执行处理，该处理被执行以通过控制马达17和21以这种方式控制打印头位置和压力。该处理始于步骤s10，在步骤s10中执行初始化过程。该初始化过程包括通过使用已知的基准位置和编码器来识别打印头组件的当前位置。在该初始化过程期间，可以例如控制马达21以使打印头组件4绕枢轴14运动直到打印头组件4处于其中其与物理止动件（诸如，上面参考扭矩受控操作描述的物理止动件）邻接和/或其中其与打印表面11接触的位置为止。这种最终位置可以通过监测运动期间供应给马达21的电流（例如，使用电阻器45）来检测。只要打印头组件4的运动由与物理屏障（诸如，止动件或者打印表面11）接触而受到阻碍，电流就将会上升，因此马达的扭矩输出增加。以这种方式，控制器确定打印头组件4的当前位置，并且能够参考编码器37的输出来监测相对于该位置的后续运动。
一旦初始化完成，处理便转到步骤s11，在该步骤s11中打印机1处于待机或者准备打印状态。将打印头运动到准备打印位置，以准备在接收到打印命令时立即打印。准备打印位置与远离打印位置的、是已知数量的编码器脉冲的位置对应。因此，一旦在步骤s10中已经完成了初始化，便能够在位置控制下将打印头运动到准备打印位置并且将打印头维持在准备打印位置。
处理然后转到步骤s12，在该步骤s12中打印机等待接收打印命令。虽然没有接收到“打印”命令，但处理循环步骤s12。当控制器接收到“打印”命令时，处理转到步骤s13，并且马达21被激励以使其运动到目标位置，该目标位置超越在打印表面11与打印头之间的接触点。这种目标位置的使用使得马达旋转，从而使打印头组件4朝打印表面11运动。一旦在打印头与打印表面11形成接触，打印头便会在打印表面上施加压力，该压力与为马达21设置的预定扭矩（即，扭矩限制）对应。也就是说，尽管实际位置还未到达目标位置，但是由扭矩控制器35提供的扭矩限制防止马达21生成除了预定扭矩限制之外的任何更多扭矩。
一旦接触压力已经稳定（例如，在由实验确定的预定稳定时期之后），处理便转到步骤s14。在步骤s14中，在将执行间歇打印的情况下，激励托架马达17以使打印头驱动带19运动，使得打印头托架13沿线性导轨15运动，从而导致打印头平行于打印表面11运动。还将理解，打印头托架13的这种运动也将导致打印头组件4运动。然而，控制器30，更具体地是位置控制器31被布置为控制打印头运动（通过生成适当的速度设定点信号），使得使打印头的运动与打印头托架13的运动对应。也就是说，在打印头托架13的运动期间的任何点处，打印头目标位置将与超越打印表面11与打印头之间的接触点的目标位置对应，并且接触压力将维持为与针对马达21设置的最大扭矩对应的值。
图8示出了托架马达17（其控制打印头托架13的运动）的运动与打印头组件4的目标位置之间的关系。x轴表示打印头托架13的位置，并且因此表示打印头沿衬底运动方向（即，沿图1中的箭头a指示的方向）的打印头的横向位置。左手垂直轴表示供应给托架马达17的步进马达脉冲数。右手垂直轴表示与马达21的运动对应的编码器脉冲数。
线50表示打印头托架13运动与供应给托架马达17的步进马达脉冲数之间的关系。能够看到，线50是直线。因此，步进马达17运动的每一步都使打印头托架13做出对应运动。参考位置r表示打印头托架13在线性导轨15的一端处，其中，打印头与打印表面11接触。
考虑到打印头托架13与打印头组件4之间经由枢轴14（其在上文详细描述）的联接，将理解，打印头托架13沿方向a（图1）的任何横向运动将还使打印头组件4沿方向b（图1）做出对应运动，即，除非也使打印头旋转带23运动。同样，为了将打印头组件的位置维持沿方向b，托架马达17的任何运动（以及因此打印头驱动带19的运动）应当与马达21的等效运动（以及因此打印头旋转带23的运动）匹配。因此，线50也表示在打印头托架13沿方向a运动时必须由马达21运动以将打印头组件4的相对位置维持沿方向b的编码器37的脉冲数。对于相对于参考位置r的任何打印头托架位置，存在将由托架马达17已经移动的多步和将由马达21已经移动的对应编码器脉冲数。因此，对于相对于参考位置r的任意打印头托架位置d，托架马达17将已经运动了多步d'，并且马达21将已经运动了使得生成多个编码器脉冲d''的量。
类似地，打印头驱动带19相对于打印头旋转带23的任何运动将导致打印头组件沿方向b的位置变化。第二线51从第一线50偏移并且与第一线50平行。在线51与线50之间的偏移表示打印头驱动带19与打印头旋转带23的运动量之间的偏移，并且因此表示打印头组件4沿方向b的位移。因此，线51表示在打印头托架13沿方向a运动时由马达21移动以使打印头组件4维持在准备打印位置（其稍微从接触位置偏移）所需的编码器脉冲数。
第三线52沿与线51相反的方向从第一线50偏移并且与第一线50平行。在线52与线50之间的偏移表示在打印头驱动带19与打印头旋转地23的运动量之间的偏移，并且因此表示打印头组件4沿方向b的位移。线52表示由马达21运动以使打印头组件4维持超越与打印表面11接触的位置的位置中可能所需的编码器脉冲数。然而，将理解，由于打印表面11阻碍了打印头组件4的运动，因此该位置无法实现。因此，线52能够被理解为表示目标位置，该目标位置在被供应给位置控制器31时将使打印头被压靠在打印表面11上。上述扭矩限制tl将导致打印头在预定力的作用下被压靠在打印表面11上。
上面参考图8描述的关系可以采取查找表的形式，该查找表可由控制器31访问并且允许基于打印头托架13沿方向a的位置和打印头组件4沿方向b的目标位置来对马达21进行位置控制。也就是说，对于打印头托架13的每个位置（即，对于图8的x轴上的每个位置），按照多个编码器脉冲数的马达21的目标位置能够来源于图8的打印头相对于打印表面11的三个不同目标位置。第一目标位置与准备打印位置对应并且由线51表示。第二目标位置与打印头与打印表面11之间形成接触的点对应并且由线50表示。第三目标位置与超越与打印表面11的接触位置的点对应并且由线52表示。第三目标位置允许打印头在上述预定打印力的作用下被压靠在打印表面11上。
必要时可以提供另外的目标位置。例如，可以提供与起始（缩回）位置对应的附加线。
一旦打印头托架13需要的运动速度已经建立，（包括打印头旋转带23和马达21的对应运动），处理便会转到步骤s15，在该步骤s15中执行打印。打印头在其沿打印表面11经过时被激励，从而按照需要将油墨转印到衬底10。
如上面参考图4所描述的，在需要执行连续打印的情况下（与间歇打印相反），能够省略步骤s14，并且处理能够从步骤s13直接转到步骤s15。
一旦打印完成，处理转到步骤s16，在步骤s16中，命令特定于位置控制器31的目标位置运动到准备打印位置（即，线51）。这使得马达21沿反方向（即，逆时针方向）被激励，从而使打印头组件4远离打印表面11运动。
一旦打印头组件缩回到准备打印位置，处理便转到步骤s17，在该步骤s17中，通过对托架马达17进行适当控制以准备后续打印操作来运动打印头托架13。可以使打印头托架13沿与打印操作期间的运动方向相反的方向沿线性导轨15运动。也根据线50和51对特定于位置控制器31的目标位置进行对应调整。因此，当打印头托架13沿线性导轨15运动时，打印头仍然留在准备打印位置中。
当然，在执行连续打印的情况下，可以省略步骤s17（正如步骤s14一样）。处理然后转到步骤s18，在该步骤s18中，确定是否需要更多打印。如果是，处理返回步骤s12，在该步骤s12中，等待下一个“打印”命令。另一方面，如果不需要更多打印，则处理终止于步骤s19。
将理解，虽然上文描述了在组合的扭矩和位置受控模式下控制马达21，但是其它控制技术也是可能的。也就是说，能够在不同的操作模式（诸如，例如，可以被称为扭矩受控模式的第一操作模式）下控制马达21。在第一操作模式下，扭矩可以是主要控制参数。第二操作模式可以被称为位置受控模式。在第二操作模式下，位置可以是主要控制参数。
更详细地，当未与打印表面接触时和当被保持在准备打印位置时，能够以位置受控方式（例如，使用由编码器37提供的位置反馈、或者开环位置控制模式）来控制马达21。然而，当需要打印时，能够按照扭矩受控方式来控制马达21的扭矩输出。也就是说，当打印头在位置控制下处于准备打印位置并且接收到打印信号时，能够控制马达21以使打印头朝打印表面运动，如上文参考步骤s13所描述的。然而，在打印头与打印表面11之间的接触点之前或者在该接触点处，马达21能够切换为扭矩控制模式。可以在接收到打印命令时立即执行这种转变。这将导致打印头被朝向打印表面11驱动并且与打印表面11接触，同时，马达21处于扭矩受控模式。
替代性地，位置与扭矩控制之间的转变可以基于到达已知位置。例如，可以基于与接触位置（如在初始化期间确定的）对应的已知数量的编码器脉冲、或者增加的马达扭矩（如电阻器44a、44b、44c检测到的，即，图6）来执行转变。
目标扭矩被设置为生成预定打印力。这导致朝打印表面11驱动打印头并且产生预定打印力。
打印然后发生，如上所述，其中，打印头托架13按照需要运动从而使打印头在间歇打印模式下沿打印表面11运动。在该运动期间，马达21仍然在扭矩控制下并且将按照需要运动以维持预定扭矩水平（以及因此接触力）。
一旦打印完成，便再次以位置受控方式来控制马达21以按照需要撤回至准备打印位置（或者至完全缩回位置）。例如，这种运动能够通过使马达21运动通过与所需运动量对应的多个脉冲数。
类似地，当打印头托架13在打印操作结束之后运动时，能够以位置受控方式来控制马达21以将打印头维持在准备打印位置。具体地，通过操作马达17可以使打印头托架13沿与打印操作期间的运动方向相反的方向沿线性导轨15运动。在该运动期间，可以以开环方式来控制马达21，其中施加至马达21的绕组的激励磁场旋转达与使打印头托架13沿导轨15运动所需的打印头托架马达17的运动对应的量（这种关系由图8中的线51表示）。
这种控制布置在打印期间提供扭矩控制的益处，同时也在打印周期之间提供位置控制的益处。将理解，能够使用能够在扭矩受控或位置受控模式下操作的任意形式的马达应用这种技术。
例如，由打印头施加的压力可以是用于53mm打印头宽度的15.7n（1.6kgf）。能够将这种压力转换为待由马达21输出的扭矩。这种转换将取决于机械联接（包括臂25、26的相对长度和滑轮22的直径）、以及所述联接的任何传动效应。然后，能够根据马达21的扭矩常数，即，每单位安培（a）电流（nm/a）生成的牛顿米（nm）扭矩，来将所需扭矩转换为电流限制。
进一步，由打印头施加的压力可以取决于衬底速度改变。由打印头施加的压力也可以由用户指定为给定特定衬底速度时施加的一定比例的压力。50%的压力可以被认为是标称的。
打印机可以存储指示最小压力（与0%的用户输入相关联）和最大压力（与100%的用户输入相关联）的数据，当接收到特定用户输入时，待施加的压力可以由来自存储的最小压力和存储的最大压力的线性插值确定。
在上述实施例中，马达21是dc马达。然而，在替代实施例中，可以使用不同马达来驱动打印头旋转带23，并且因此控制打印头压力。例如，在实施例中，马达是步进马达。步进马达可以与旋转编码器相关联，该旋转编码器提供与马达轴的旋转位置有关的信息。这种信息能够使步进马达的绕组以闭环方式驱动。
图9示出马达控制器60，其被布置为控制当实施为步进马达55时的马达21。步进马达控制器60包括打印头速度需求加法器61、打印头速度控制器62、托架速度加法器63、主动阻尼块64、打印头位置加法器65、打印头位置控制器66、打印力控制器67、扭矩需求加法器68、扭矩控制器69和相位角加法器70。
马达控制器60生成被提供给步进马达驱动器71的控制信号。步进马达驱动器71继而生成被提供给晶体管的控制信号，该晶体管控制在马达55的绕组中流动的电流（如在下文中参考图10更详细的描述的）。
编码器72生成指示马达55的输出轴的角位置的信号。编码器72的输出由速度转换器73处理，速度转换器73将由编码器72生成的信号转换成指示马达55的旋转速度的信号。
然而将理解，单个输出信号在图9中示出为由编码器生成，输出可以包括多个相关信号。具体地，由编码器72生成的脉冲可以被处理以产生指示马达55的输出轴的角位置的信号（其能够用于磁场控制）。指示马达55的输出轴的角位置的信号可以被称为绝对位置信号。可以基于由编码器72生成的脉冲生成又一信号，其指示针对由托架13引起的变化调整过的马达55的输出轴的角位置（其可以在打印头位置控制模式下使用）。这种信号可以被称为相对位置信号。相对位置信号可以具有如下属性，即，对于给定打印头位置（即，在打印头与打印表面之间的给定间隔），即使马达输出轴旋转，输出在托架13运动时也保持恒定。可以基于该相对位置信号，而不是绝对位置信号生成被提供给打印头位置控制器66的由打印头位置加法器65生成的位置误差信号。
可以以任何便利的方式实施马达控制器60。例如，马达控制器60的多个块可以分别实施为在通用处理器上运行的单独的软件子-进程，或者实施为在fpga实施的块（或者其任意组合）。将理解，如下描述描述了这些块的功能交互，而不是物理实施。而且，虽然多种加法器被描述为从彼此加上增加或者减去输入信号，但是将理解，在不同实施之间，这些操作的极性可以改变（例如，基于马达相或编码器连接的方向）。
马达控制器60接收指示打印机1的多种特征以及用于打印机1的控制参数的多个输入。更具体地，打印头速度需求加法器61接收打印头速度需求信号作为输入。打印头速度需求加法器61从该速度需求信号减去从速度转换器73接收的打印头马达速度信号。打印头速度需求加法器61的输出被传至打印头速度控制器62。打印头速度控制器62还接收速度控制增益（未示出）作为输入。打印头速度控制器62生成打印头马达速度控制信号作为输出，其被传至扭矩需求加法器68。
托架速度加法器63接收打印头托架速度信号作为输入。可以例如基于用于托架马达17（其被以位置或速度受控方式控制）的控制信号生成该信号。托架速度加法器63从该托架速度信号减去从速度转换器73接收的打印头马达速度信号。托架速度加法器63的输出因此指示在步进马达55（即，打印头马达21）与托架马达17之间的速度中的差异。托架速度加法器63的输出被传至主动阻尼块64。主动阻尼块64还接收阻尼控制增益（未示出）作为输入。主动阻尼块64生成打印头马达阻尼信号作为输出，其被传至扭矩需求加法器68。
打印头位置加法器65接收打印头位置需求信号作为输入。打印头位置加法器65从该位置需求信号减去从编码器72接收的打印头马达位置信号。打印头位置加法器65的输出因此指示在打印头马达55的需求位置与实际位置之间的差异。打印头位置加法器65的输出被传至打印头位置控制器66。打印头位置控制器66还接收位置控制增益（未示出）和托架速度加法器63的输出作为输入。打印头位置控制器66生成打印头马达位置信号作为输出，其被传至扭矩需求加法器68。
打印力控制器67接收打印力需求信号作为输入。打印力控制器67还接收打印头托架速度信号作为输入。在一些实施例中，代替或除了打印头托架速度信号，打印力控制器67可以接收打印头托架位置信号作为输入。打印力控制器67生成打印力信号作为输出，其被传至扭矩需求加法器68。
扭矩需求加法器68从打印头速度控制器62、主动阻尼块64、打印头位置控制器66和打印力控制器67中的每一个接收输入。扭矩需求加法器68将所接收的输入加起来以生成扭矩需求信号输出，其被传至扭矩控制器69。在使用中，取决于所选择的马达控制模式，传至扭矩需求加法器68的输入中的一个或多个可以是零，使得控制块62、64、66和67中的一个或多个不影响马达21的控制。
当然，将理解，在图9中示出的控制架构是各种控制块功能上如何交互的大体图示。因此，将理解，扭矩控制器69与扭矩需求加法器68组合，可以按照需要接收、处理和/或忽视来自一个或多个其他控制块（例如，控制块62、64、66和67）的各种输入，从而根据选择的操作模式控制马达55。
扭矩控制器69生成被传至步进马达驱动器71的电流缩放信号和相超前信号。相超前信号被传至相位角加法器70，在相位角加法器70中，相超前信号与从编码器72接收的打印头马达位置信号相加。相位角加法器70的输出被传至步进马达驱动器71。
在使用中，在马达控制器60内的各种控制块可以组合或者孤立地操作，以便在多个不同控制模式中的一种下控制步进马达55（在下文中更详细的描述所述控制模式）。也就是说，在任何时间点，上述控制块中的一个或多个可以无助于马达的控制。
图10示出布置为驱动步进马达55的步进马达驱动器71。步进马达55（在该实施例中）是两相双极步进马达，其具有以彼此相对90度示意性示出的两相55a、55b。每个相55a、55b可以包括多个绕组。步进马达驱动器71包括步进马达控制器74，其接收由磁场向量生成块80生成的马达相电流信号和由扭矩控制器69生成的电流缩放信号作为输入。磁场向量生成块80接收相位角加法器70的输出作为输入（如上参考图9所述）。马达步进驱动器71还包括成对（75a和75b、75c和75d）串联布置的四个功率晶体管75a至75d，每对具有在该对两个晶体管之间的中间节点76a、76b。两对晶体管并联布置在dc电源77与接地连接78之间。每对晶体管包括上晶体管75a、75c和下晶体管75b、75d，其被布置为在dc电源77与接地连接78之间提供两个并联连接。如在pwm马达驱动器中常见的，可以将续流二极管与晶体管75a至75d中的每一个相关联，从而允许电流在晶体管75a至75d关掉时继续在绕组中流动。将理解，存在在本领域中已知的全桥式电流控制器的许多操作模式（例如，“快速”、“慢速”和“混合”电流衰退模式），其中，晶体管在控制器的控制下以各种序列切换以实现期望的马达电流响应。
中间节点76a、76b分别连接至马达55的第一相55a的绕组的相应端。
在操作中，晶体管75a至75d中的每一个由输出信号74a至74d中的相应一个控制，从而使得，根据期望绕组电流电平激励第一相55a。将理解，能够沿两个方向激励第一相55a。而且，如在下文中更详细的描述的，参考图12，第一相55a可以包括若干绕组，其中一些可以沿相反方向布置。
流过第一相55a的绕组的电流经由低值分流电阻器79通过下晶体管75b、75d中的一个返回至接地连接78。使用低值分流电阻器允许若干安培的马达绕组电流流动而不在电阻器中引起显著损失。对于通过扭矩控制器69的特定于步进马达控制器74的电流缩放信号的每个值，分流电阻器的值确定将被致使在马达绕组中流动的电流电平。低值分流电阻器79可以例如是具有大约0.04欧姆的电阻的电阻器。根据欧姆定律，在电阻器79两端形成的电压与流过第一相55a的绕组的电流成正比。例如通过将形成在电阻器79两端的电压提供给带有控制器74的比较器来由步进马达控制器74监测该电压，在比较器中，比较该电压与期望的电流电平。步进马达控制器74可以被配置为基于灵敏设置比较在电阻器79两端形成的电压与不同的基准电压。因此，对于给定灵敏设置，电阻器79的选择将确定最大电流电平（ipk），且因此确定对于特定于步进马达控制器74的电流缩放信号的每个值将被致使在马达绕组中流动的电流的电平。
由与描述为驱动第一相55a的晶体管类似的晶体管布置（未示出）（其由输出信号74e至74h控制）驱动第二相55b。
如上面所描述的，参考图9，控制器60被配置成基于指示马达55的输出轴的旋转位置的信号控制步进马达55。由编码器72生成信号，该编码器72与马达55关联且其生成精确地表示马达55的输出轴的角位置的输出。可以相对于马达的定子线圈、或步进马达的壳体的一些其他固定位置测量马达55的输出轴的角位置。在马达55的输出轴的完整旋转期间，编码器72可以被布置为生成2048个输出事件（8192个正交事件）。编码器72可以适当地是由美国俄勒冈州cui股份有限公司制造的amt10电容式编码器。
步进马达55可以适当地是一种双极两相步进马达，诸如由日本三洋株式会社制造的103h7822-1710马达。该步进马达每转具有200个完整步，每个完整步对应于马达的输出轴的1.8度的角运动。
步进马达控制器74可以是诸如由德国trinamicmotioncontrol股份有限公司和有限合伙公司制造的tmc262。将理解，在一些实施例中，步进马达控制器74可以设置有步和方向控制信号，且被布置为在内部确定按照需要实现步进马达运动需要的电流大小和磁场角值。然而，在一些实施例中（如在下文中更详细的描述的），步进马达控制器74可以被布置为控制连接至马达绕组的晶体管的整流和切换，从而实现由扭矩控制器69和磁场向量生成块80规定的磁场角值和电流大小。磁场向量生成块80可以例如被设置为在通用控制器内或在fpga逻辑（例如，控制器60）内运行的软件进程，且可以因此是用于步进马达控制器74的单独的控制器。
在这种布置中，控制器60被布置为从编码器72接收步进马达输出轴的实际角位置作为输入。磁场向量生成块80然后生成被提供给步进马达控制器74的电气信号，其继而导致步进马达的绕组被激励，从而使定子磁场旋转至将使转子以期望的方式运动的位置。
以这种方式，能够控制和优化步进马达55所生成的扭矩。例如，通过控制扭矩（或磁场）角（即，在定子磁场位置与转子位置之间的角偏移），能够针对供应给马达绕组的电流的特定大小来最大化扭矩。具体地，众所周知，当使用90（电）度的磁场角时，步进马达产生最大扭矩。因此，这种磁场角的使用允许步进马达生成用于给定绕组电流的最大扭矩。
此外，基于编码器72的输出使用位置反馈允许调制马达绕组电流，从而产生期望的扭矩水平。也就是说，代替在开环位置受控模式下控制步进马达55去操作，能够使用位置反馈以闭环方式操作步进马达55。利用这种控制布置以及通过供应给步进马达55的绕组的电流的适当控制，扭矩由步进马达生成，且因此打印头压力能够被控制至预定值。
当然，将理解，步进马达的使用还允许当有益时使用传统的开环步进马达控制（其可以被称为步进模式）。例如，这种开环控制可以被用于使打印头在自由空间内运动，或者用于维持打印头的预定自由空间位置（例如，当在开始打印操作之前将打印头维持在准备打印位置中时，或者在打印周期之间在打印头托架运动期间）。
而且，在一些实施例中，可以以闭环位置控制方式操作步进马达（与闭环扭矩受控方式或者开环位置控制方式相反）。可以通过使用位置控制器66实现这种控制。
然而，通过提供涉及步进马达55的输出轴（且因此转子）的角位置的精确信息，能够实现传统上与步进马达关联的许多好处（例如，高扭矩输出、低成本和高速操作），同时还提供通常与dc马达关联的有利特征（例如，在供应给马达的电流与通过马达输出的扭矩之间的众所周知的关系）。而且，通过提供精确的位置信息并且基于该信息来控制定子磁场，没有如下风险：如果负载大于最大扭矩容量，则步进马达将停转。代替马达停转，定子磁场将仅仅被控制以旋转至允许提供所需要的扭矩的角度。
在一个实施例中，在单个打印周期期间，步进马达55可以在上述模式中的每一个下操作。例如，在打印操作期间，当打印头4与打印表面11接触时，打印头马达55可以以闭环扭矩受控方式操作，其中，打印力主要由打印力控制器67控制。
然后，在打印头4远离打印表面11运动至准备打印位置期间，打印头马达55可以以闭环位置受控方式（在位置控制器66的控制下）操作，从而确保维持精确的位置控制。该类型的控制允许马达55以高效方式、以实现用于给定电流电平的最快可能操作、以最小的扭矩脉动以及以减少的停转风险操作。
然后，在托架返回期间，在打印头4沿平行于打印表面11的方向运动（但是与打印表面间隔开）期间，打印头马达21可以以开环位置受控方式（即，步进模式）操作，其中，基于托架13的位置或者托架马达17的输出轴的旋转位置设置目标位置。甚至在快速运动期间，这种开环控制也允许两个马达17、21的运动紧密地同步，以便在托架返回期间，维持打印头相对于打印表面11的位置。
例如，可以在扭矩控制器69的控制下执行这种开环控制，其中，基于在托架马达位置中的变化更新所需求的马达磁场取向（例如，通过在每次托架马达运动四分之一步时，更新所需求的定子磁场位置四分之一步）。在这种布置中，扭矩控制器69可以生成相位角信号，该信号直接传至马达驱动器71，而不要求从编码器72提供任何附近信号。
另外，在一些实施例中，在打印头4从准备打印位置朝打印表面11运动且与打印表面11接触期间，打印头驱动马达55可以被以闭环速度受控方式控制，从而运动预定速度或者根据预定运动分布运动。如在下文中更详细的描述的，可以由速度控制器62执行这种控制。
当然，将理解，在一些实施例中，可以使用替代控制方案。此外，对于每个特定应用，上述各种控制技术可以适当地组合。例如，在打印头4沿平行于打印表面11的方向运动期间，马达55可以以闭环位置受控方式操作，其中，基于托架马达位置控制目标位置。在这些操作期间，将理解可期望维持在打印头4与打印表面11之间的位置关系，使得打印头的竖直位置（沿着在图2中示出的取向）不改变，确保打印头处于已知位置中，且在需要时能够再一次朝打印表面迅速运动，以执行新的打印操作。
因此，可以使用步进马达代替dc马达，其中，所执行的控制操作的序列大体如上文中例如参考图4和图7进一步描述的那样。
通过基于涉及转子的角位置的信息控制供应给步进马达的绕组的电流，控制由马达生成的磁场的取向。该类型的控制允许步进马达以扭矩受控方式操作，从而生成预定输出扭矩。（经由合适的机械联接）能够将这种生成的扭矩转换为在打印操作期间待由打印头施加在打印表面上的预定力（对于特定区域而言，与预定压力对应）。
更详细地，如在图11中所示的，由步进马达生成的扭矩依赖于在转子的磁场和由被激励的马达绕组生成的磁场之间形成的角度。在图11中，x轴示出磁场角，且y轴示出扭矩系数。在每个点处示出的扭矩系数将所生成的扭矩指示为在特定磁场角处的最大可用扭矩（对于给定绕组电流）的比例。如在该示例中，当使用具有1.8度的完整步角度的步进马达的情况下（即，每转具有200个完整步），90度的电气角对应于1.8度的物理角。因此，当在磁场向量与转子磁场位置之间形成1.8度的角度时，所生成的扭矩因此处于最大值。
应当注意，在讨论转子磁场的角位置和定子磁场的方向的情况下，意思是，存在转子的标称位置和定子磁场的标称位置，以及在这两个位置之间的相对位置根据一些关系改变。在转子的标称位置与定子磁场的标称位置之间的角偏移可以被称为磁场角（或者扭矩角度）。
还将理解，在步进马达中，转子大体被配置成使得在磁性和电气性能方面存在许多实质相同的角位置，其可以对应于转子轴相对于定子（且因此相对于马达壳体）的多个不同的实际角位置。因此，取决于转子的初始位置，当激励步进马达时，转子可以运动至若干（例如50个）不同的角位置中的一个。
类似地，马达的定子线圈通常被布置成以便具有多个绕组，该多个绕组具有不同的固定角位置。在任何时间点处生成的磁场能够由向量表示，该向量基于由多个绕组（例如，由两个邻近的绕组中的每一个）生成的相对磁场强度。例如，如果两个邻近的绕组被激励至相同电平，则磁场向量将在两个绕组之间的中间处。然而，如果一个绕组被完全激励，而邻近的绕组不被激励，则磁场向量将与被激励的绕组对准。再次，将理解，在马达内可以存在重复的绕组，且因此，当参考磁场向量位置时，意思是参考对每一组绕组进行参考的磁场向量的位置。
图12示意性示出诸如可以被用于实施马达21的双极混合步进马达55的绕组结构的示例。马达55包括壳体81和转子82。转子82包括永磁体（未示出）和多个（例如50个）等距间隔开的齿（其围绕转子的周边分布）（同样未示出）。在图示的示例中，存在八个绕组，其中，两个“a”绕组83、84，两个“ᾱ”绕组85、86，两个“b”绕组87、88和两个“
因此，将理解，在整个电气切换周期期间（即，使每个绕组循环过完整的360正弦或余弦波），定子磁场将事实上旋转180度。而且，在同一完整的电气切换周期期间，转子（如果不受阻的话）将旋转7.2度。因此，将理解，当用于参考在定子磁场向量与转子位置之间的角偏移时，术语“磁场角”可以不严格地参考任何物理上可观察的角度，而是参考切换波形的相对相中的偏移。而且，将理解，与特定磁场角对应的各种物理角可以基于马达结构改变。
换言之，磁场角基于在单个电气切换周期的参考系内的相对角位置（如由马达的重复磁性和电气布置指示的），而特定磁场角可以对应于多个不同的实际转子位置。
将理解，磁场角能够在0和±180度电角度（或者，如在图11中所示的，等价地，0和+360度）之间改变，这在具有1.8度每步的原始精度的步进马达中，对应于±3.6度的实际转子位置。也就是说，两个完整步向前，或者两个完整步往后。还将理解，取决于转子的初始起动位置，施加到步进马达的相同激励状态可以具有导致马达的转子采用多个不同角度配置中的一个的效果（假定马达不以任何方式受限）。
如在图11中示出的，从上述类型的步进马达可用的最大扭矩（针对给定绕组电流）在四个完整步的时段内相对于磁场角大致正弦地改变。也就是说，对于上述类型的具有1.8度的原始步大小的步进马达来说，在零度的角度处，所生成的扭矩是零，在1.8度（90度电角度）的角度处升高至最大值，之后在3.6度（180度电角度）处往后下降至零。而且，由于马达结构的性质，对于给定的定子磁场向量位置，一旦转子已经运动多于两个完整步（3.6度的转子运动，在电气切换周期中是180度），所产生的扭矩变成负值，且事实上推动转子更远离“零”度位置运动。因此，如上文中简要描述的，能够通过控制定子磁场向量实现最大扭矩输出，以维持相对于实际转子位置偏移1.8度（即，90度电角度）的角位置。
在被称为完整步操作的基本操作形式中，可以通过使施加到绕组的信号行进而操作步进马达，使得对于需要由马达轴推进的每一步，马达磁场以马达的原始精度（例如，1.8度）根据对应于完整步的角度索引。以这种方式，导致生成磁场向量的电气信号可以以90度电角度的增量推进。在这种操作期间，且当不存在对转子的运动的约束时，一旦建立每个磁场向量位置，转子将迅速采用与原始步位置完全对准的位置，且一旦转子已经运动到该位置，将不再施加更多的扭矩（即，磁场角将为零）。
然而，在力起作用以阻碍转子的旋转的情况下，可以导致转子采用与原始步位置不完全对准的位置。也就是说，如果请求1.8度的一步，则在被施加到马达轴的抵抗力约束之前，转子可以仅旋转小于所请求的量的量，且当运动已经停止时一些残余的扭矩可以被施加到马达。任何残余扭矩的大小将取决于对旋转的妨碍的性质（例如，打印表面的回弹），其中，在由马达施加的扭矩与转子所经受的反作用力之间找到平衡。
而且，在操作马达从而迅速执行多个步（或者子步）的情况下，在请求第二步之前，转子可以从不完整执行第一步。因此，不断变化转子所经受的扭矩，当请求每一步时增加，且在转子开始执行每一步时减少（假定，磁场角一直被维持在可接受范围内，且从不发生停转）。
可以在开环控制系统中使用上文描述的步进马达的完整步操作。也就是说，不存在关于马达的转子的实际位置的信息，且有必要控制施加到马达的绕组的电流，使得定子磁场向量旋转至期望位置，其中，假定转子跟随磁场向量，从而一直最小化在转子位置与磁场向量位置之间的角度。
然而，给定马达55的转子的实际角位置的知识（例如，基于旋转的编码器72的输出），能够控制被致使在马达55的绕组中流动的电流，从而实现任何期望的定子磁场向量方向，且因此致使任何期望的扭矩被施加到转子。此外，如上所述，能够在存在90度电角度的磁场角时，实现由马达生成的最大扭矩（对于给定绕组电流）。因此，为了控制马达55从而生成最大扭矩，将理解期望维持90度电角度的磁场角。
以这种方式，通过使用关于转子的角位置的实际信息，能够连续地更新供应给马达55的绕组的电流，从而实现马达55的激励，这确保电磁场不断地引导转子位置达最大磁场角的90度电角度，由此确保恒定（且最大的）扭矩（对于给定电流值）被施加到马达55的轴。由扭矩控制器69执行这种控制，扭矩控制器69生成电流缩放信号和相超前信号（例如，90度），其中，相超前信号由相位角加法器70加至实际转子位置。
在使用中，可以更新供应给马达绕组的电流的大小和极性，从而在每次控制器60接收到指示编码器72的运动的信号时，将磁场角维持在预定值。基于典型的几何结构和操作条件，控制器可以每秒接收超过75,000次编码器的更新。例如，在编码器每转生成8192个正交事件且滑轮22具有17.19mm的外径的情况下，对于在滑轮22的周边处的每一次6.59微米的线性运动，生成一个编码器事件。在滑轮22旋转从而（再次，在滑轮22的周边处）引起500mm/s的线性速度的情况下，每秒生成75846个正交事件。在一些实施例中，带19可以由滑轮22以多达800mm/s的线性速度驱动。在另外的实施例中，带23可以由滑轮22以多达约1000mm/s的线性速度驱动，从而引起每秒生成超过150,000次编码器更新。而且，允许调整磁场向量的大小的电流缩放因子（即，电流缩放信号的值）还可以以频繁的间隔（诸如，例如，每毫秒）更新。
因此，不使转子在原始步位置之间跳跃。而是，转子经受连续旋转磁场，其导致转子以平滑方式旋转。而且，施加到转子的扭矩不经受与在步进马达的开环步操作期间所经受的相同水平的扭矩脉动。具体地，因为连续更新的激励磁场，马达经受平滑的扭矩，其对在转子与定子的各种物理特征之间的精确对准相对不敏感。
在使用中，通过由磁场向量生成块80在表示供应给每一个绕组的相对电流大小的一对查找表内索引，确定供应给马达的绕组的电流，以生成特定磁场向量。也就是说，对于每个磁场向量位置，存在施加到马达的绕组的特定比率的电流。而且，供应给马达的绕组的电流大小能够被修改（通过调整提供给步进马达控制器74的电流缩放信号），从而生成不同扭矩水平。
将理解，电流电平将与特定扭矩水平（该特定扭矩水平与特定打印力水平对应）对应，且查找表可以提供实现特定扭矩水平需要的一组电流电平（如在下文中更详细的描述的）。所需要的扭矩可以是可配置的（例如，用于实施不同的打印力设置），且因此，可以提供多个查找表（例如，对于多个不同的打印力设置中的每一个提供一个）。替代性地，可以存储用于最大和最小打印力设置的查找表，其中，插值基于所存储的最大和最小值而用于生成中间打印力设置所需要的电流电平。可以基于对特定打印机配置执行的实验，按经验地生成查找表数据。
现在更详细地描述其中可以使用众所周知的正弦整流技术来确定在两相双极混合步进马达内的两相中的每一个内流动的电流电平的示例的方式。将理解，对于相a和b中的每一个，电气切换序列是正弦，但是在它们之间具有90°的相位移。所引起的在相a中流动的电流值等于：
其中：
ia是将供应给相a的电流；
ipk是峰值电流；
cs是电流缩放因子（在下文中更详细地讨论）；以及，
θ是期望的磁场向量角。
类似地，所引起的在线圈b中流动的电流值等于：
其中：
ib是供应给相b的电流。
当然，将理解，代替实时计算，可以基于在查找表中存储的数据生成这些电流值。
此外，代替由单个处理块使用上述方程计算，可以由马达驱动器71基于从扭矩控制器69接收的信号来确定适当的马达绕组电流电平。更详细地，磁场向量生成块80可以基于期望的磁场向量角生成将施加到马达相55a、55b中的每一个的规范化的电流值。规范化的电流值随后由步进马达控制器74组合，其中，电流缩放信号的值由扭矩控制器69规定。峰值电流值ipk可以由电源和/或步进马达控制器74的配置确定，且可被选择以提供期望的最大扭矩值。
当期望的磁场向量角θ从0°行进至360°时，将导致转子（如果不受阻，且假定角度变化足够减慢以便使转子跟上）运动通过物理角7.2°，对于具有1.8°的步大小的马达，这对应于四个完整步位置。
对于由马达轴物理上旋转的每7.2°，或者对于旋转的每四个完整步，该切换周期重复。
将理解，以这种方式供应给马达的绕组的电流的控制可需要步进马达控制器，其允许供应给绕组的电流的直接配置，代替简单的步和/或方向控制。一个这种合适的控制器可以是上文中参考的tmc262控制器。类似地，可以由具有例如每转8192个正交事件精度的编码器（也在上文中更详细地描述）提供精确位置信息。
在使用中，可以执行初始化进程，在此期间，电流被施加到马达55的绕组，且允许转子对准至磁场的位置。应当在不为转子的运动提供反对的情况下执行这种初始化。这允许转子与马达的原始精度对准（例如，与完整步位置对准），以及允许由编码器72测量转子的实际位置，以及所测量的实际位置与已知的被驱动的定子磁场取向比较。
例如，在初始化进程期间，绕组电流可以基于预定磁场角（例如，θ=0°）和预定峰值电流值以及最大电流缩放因子被设置为一值（例如，最大可能的电平，从而最小化任何最终位置误差）。然后，一旦置位时间已经流逝，编码器位置被设置为基准值（例如，0）。因此，能够知道编码器基准值（例如，0）对应于在后续切换操作中的预定磁场角（例如，θ=0°）。
之后，能够由编码器72监测转子从基准位置的相对运动，同时能够由磁场向量生成块80控制由定子生成的磁场向量的位置。因此，能够一直监测和控制在转子的角位置与磁场向量（即，磁场角）之间的角度。
也就是说，在初始化之后每次编码器位置变化，绝对转子位置（其具有零至360物理度的范围）被映射至在0°至7.2°的重复范围内的位置。例如，相对于零位置的9.0°的绝对角被视为1.8°，等等。使用众所周知的三角关系，每个物理转子位置然后被映射至在0°至360°的电气切换范围内的角度。例如，可以如下计算电气角：
其中：
θel是电气角；以及
θr是物理转子角度。
以这种方式，物理角能够被转换成在0°至360°的电气切换范围中内的适当角度。将理解，任何便利的技术可以被用于将编码器位置转换成适当的电气角。替代性地，编码器输出可以被转换成查找表内的适当索引，而不转换成物理角。
然后由相位角加法器70加上期望的磁场超前角（例如，90°），以生成用于磁场向量的期望角度，该期望角度将被应用于维持最优的扭矩。
因此，由如上所述的，基于由扭矩控制器69规定的期望的扭矩和期望的磁场角，步进马达控制器74生成用于每个线圈的线圈电流。
实际上，代替提供连续可变的电流缩放（即，值cs），步进马达控制器可以提供用于cs的值的预定数目的等距间隔开的电平。例如，tmc262装置可以被布置为提供32个电流缩放电平，其中，供应给马达绕组的电流的实际大小由装置的电气配置基于所选择的电平设置。因此，可以首先确定最大电流容量（ipk），以及然后例如由扭矩控制器69选择在1与32之间的缩放值。可以通过提供给马达55的电源的特征以及通过步进马达控制器74的配置确定最大电流容量。电流缩放值可以经由串行控制接口提供给步进马达控制器74，以及由步进马达控制器74与由磁场向量生成块80提供给步进马达控制器74的相大小信号组合，用于确定供应给马达绕组的电流电平。
而且，当可以已知编码器位置是完整旋转的1/8192时，步进马达控制器可以提供基于微型步位置的位置控制。例如，每个完整步（即，1.8度）可以被分成多个（例如，256个）等距间隔开的微型步。
因此，360度电角度的每个切换序列（其对应于4个完整步，或者7.2物理度）可以细分成1024个微型步。可以提供查找表，其包括提供给马达绕组以实现这些1024个微型步电平中的每一个的电流电平。可以在步进马达控制器74内或者与步进马达控制器74关联提供查找表。
当在开环步（或者微型步）模式下操作时，步进马达控制器74将行进到查找表内的内部索引，从而基于提供给控制器的每个步信号生成适当的绕组电流电平。然而，当以磁场受控方式操作时，能够将物理转子位置求解成等效微型步位置（例如，在0至1023的范围中），从而为每个绕组确定绕组电流电平的适当比率。在由磁场向量生成块80以这种方式控制绕组电流的大小的情况下，查找表可以被存储在可通过磁场向量生成块80访问的存储器位置中。
可以需要以若干方式修改到查找表内的索引，以确保获得适当大小的值。例如，可有必要加上或减去预定偏移（例如，256），从而实现需要的磁场角（例如，90度电角度），以便生成沿特定方向的特定扭矩。而且，如果这种调整导致范围0至1023外的索引，则能够通过酌情加上或减去1024而对付任何过溢或者下溢。最后，所得到的索引可以被进一步操纵，从而被映射到在单个象限内的值上（即，在0至255范围中的值）。也就是说，查找表可以仅利用在单个象限中的电流大小值（即，值0至255，对应于0至90度电角度，或者0至1.8物理度）填充，且用于剩余的象限的大小值能够通过适当的修改获得。
将理解，在大小值遵循正弦模式的情况下，能够轻易地从被提供用于单个象限的数据计算用于剩余象限（即，90-180、180-270、270-360度）的大小值。类似地，通过适当的操纵，可以从被提供用于正弦模式（或其象限）的数据，轻易地计算遵循余弦模式的大小值（例如，其可能由第二电气绕组所需）。
当然，替代技术可用于生成用于每一个马达绕组的适当的电流电平（例如，通过计算）。在一些实施例中，可以对用于每一个马达绕组的适当电流电平进行额外的调整。例如，可以修改正弦波整流模式，以补偿在马达性能中的非线性。
一般而言，如果需要由马达生成控制的扭矩，则这能够通过将磁场角设置为使转子位置超前达对应于用于在特定马达布置中的给定绕组电流的最大扭矩的角度（例如，1.8度）来实现。这将导致由马达生成用于给定绕组电流的最大扭矩。然后，随着转子响应于磁场的施加而旋转，所施加的磁场能够使用反馈环路立即更新，从而确保磁场以一定角度连续地施加，该角度使实际转子位置超前预定量。这种形式的闭环控制可以指的是闭环磁场控制，或者磁场取向控制。更一般而言，通过控制磁场能够实现期望的马达输出特征，以具有关于转子位置的预定关系。
步进马达的这种闭环磁场控制有效地防止马达能够停转的任何风险。将理解，当对转子的期望运动的抵抗力大于针对给定绕组电流能够由马达施加的最大扭矩时，发生传统方式控制的步进马达的停转（即，以开环位置受控方式控制的步进马达），从而导致磁场角增加到超过1.8度的最大值，且在实际转子位置与期望位置（其对应于在磁场角为零的情况下的转子位置）之间发生滑移。之后，将不可能知道马达的实际角位置，且可能失去位置控制。具体地，一旦转子已经从一个极对准滑移，不能知道其是否已经滑移通过磁性重复间隔的单次重复（例如，在每个单步是1.8度的情况下，是7.2度），或者滑移通过其多次重复。
然而，位置编码器72的使用确保转子的实际角位置一直是已知的，且磁场位置向量能够被控制，从而具有与转子的实际角位置的预定角度关系。
以这种方式使用闭环磁场控制的转子确保对于给定马达，针对给定的绕组电流，能够生成最大扭矩输出。此外，还将理解，避免任何停转状况的风险会允许对于特定应用，使用比原本将必需的马达更小的马达。也就是说，考虑与位置受控马达的停转关联的严重负面后果，虽然惯例是使马达过大（即，通过提供能够供应大于所需要扭矩的扭矩的马达），使得停转状况不太可能发生，但提供位置反馈允许使用具有不多于特定情况所需要容量的最大扭矩容量的马达。而且，使用更小的马达还允许提供适宜于期望的扭矩水平的电源，而不是具有额外容量的电源。在使用中，代替供应额外的电流至马达的绕组从而防止同步的任何损耗（即，停转），在提供实际转子位置作为对控制器的输入的情况下，这是不必要的。
与传统的dc-伺服马达控制技术-其中，由马达生成的扭矩通过监测在马达的绕组中流动的电流且控制该电流来控制，以便实现期望电平（其对应于期望的扭矩输出）-相比，生成预定扭矩的步进马达的控制使用位置反馈，因此允许控制供应给马达的电流的整流，从而使由马达的激励绕组所生成的磁场具有致使生成预定扭矩的取向。还可使用电流反馈，从而允许控制器致使期望的电流在马达绕组中流动。因此，存在能够被控制的两个参数（磁场取向和电流大小），以便实现指向的马达输出特征（例如，生成扭矩）。
将理解，步进马达控制器（例如，tmc262装置）可以提供内部电流反馈（例如，通过监测在电阻器79两端形成的电压）。也就是说，可以通过磁场向量生成块80和扭矩控制器69请求步进马达控制器74以使预定电流在绕组中流动，且步进马达控制器74可以在控制过程中使用电流反馈以调制控制信号（例如，pwm控制信号），从而确保实现预定的电流电平。
当然，将理解，具有不同构造的马达将需要不同的控制方案。例如，在步进马达具有不同原始精度（即，每步的度）的情况下，可以需要不同的磁场角以生成最大扭矩。而且，在一些实施例中，可以以不对应于最大扭矩输出的预定磁场角操作马达。也就是说，磁场角不必然被设置为90度电角度。此外，在位置受控模式下控制马达的情况下，期望的磁场超前角可以被设置为零度。
如在上文中进一步描述的打印机1的背景中更详细地讨论的那样，现在将更详细地讨论在如上所述的扭矩受控方式下操作打印头马达21的使用。具体地，将在具有被布置为驱动打印机托架13的托架马达17和被布置为驱动打印头4的打印头马达21的打印机的背景下（如上文参考图1至图3所述的），讨论马达的操作。然而，虽然每个马达17、21可以分别主要控制打印头托架13和打印头4中的一个，但是当然将理解，打印头托架13和打印头4本身都受打印头托架马达17和打印头马达21中的每一个的控制的影响。此外，将理解，在一些实施例中，马达21可以是步进马达或者dc马达。现在将在其中马达21是步进马达55的打印机的背景中描述打印机操作，其中，控制器60为如上文中参考图9所述的那样。
如上文参考图7所述的，在步骤s13处，当由控制器接收“打印”命令时，打印头驱动马达21可以被激励，以使打印头4朝打印表面11运动且与打印表面11接触，以及使打印头4以预定压力压靠在打印表面11上。
在打印头4从准备打印位置朝打印表面11且与打印表面11接触的这种运动期间，可以以扭矩受控方式控制打印头驱动马达21。例如，可以由扭矩控制器69生成控制信号，以便使马达21生成预定扭矩，从而导致打印头4运动至与打印表面11接触，且在打印表面11上施加预定力。
替代性地，在一些实施例中，在打印头4从准备打印位置朝打印表面11运动且与打印表面11接触期间，打印头驱动马达21可以被以速度（或位置）受控方式控制，从而以预定速度运动或者根据预定运动分布运动。例如，可以生成一种运动分布（包括，例如，目标速度数据以及加速和减速阶段），其旨在使打印头4运动至与打印表面11尽可能迅速地接触，而不在形成与打印表面11的接触时经历显著的弹起。
例如，打印头驱动马达21可以例如由在速度控制器62中实施的pid控制环路控制，该速度控制器62接收由速度需求加法器61生成的速度误差信号作为输入，并且生成传递到扭矩控制器69的控制输出并继而控制施加到马达的扭矩（通过定子磁场的适当控制），以便带来期望的运动分布。提供给速度控制器62的增益可以例如仅包括比例分量，且因此，pid控制环路可以仅使用比例控制。
替代性地，打印头驱动马达21可以由在位置控制器66中实施的pid控制环路控制，其接收由打印头位置加法器65生成的位置误差信号作为输入，并且生成传递到扭矩控制器69的控制输出并继而控制施加到马达的扭矩（通过定子磁场的适当控制），以便带来期望位置变化。提供给位置控制器66的增益可以例如仅包括比例分量，且因此，pid控制环路可以仅使用比例控制。
位置控制器66还可以考虑托架位置，从而确保马达21也考虑马达17的任何运动而运动。例如，如上所述，可以基于打印头马达21的输出轴（如由编码器72指示的）和托架马达17的输出轴（例如，基于提供给托架马达17的控制信号）的相对位置生成相对位置信号。该相对位置信号可以用作打印头位置控制器66的输入（在图9中未示出）。
替代性地（同样如上所述的），相对位置信号可以被提供给打印头位置加法器65，代替从编码器72接收的打印头马达位置信号。在这种实施例中，打印头位置加法器65的输出指示在需求和打印头4相对于打印表面11的实际位置之间的差异（假定位置需求信号被适当地校准），而不是仅仅指示打印头马达21的位置（取决于托架马达17的位置，其可对应于不同的打印头位置）。
另外，可以检测打印头4与打印表面11接触的点（例如，通过监测打印头驱动马达21的旋转），且所检测的接触位置用于在后续运动中修改打印头驱动马达21的控制。在打印头4与打印表面11之间形成初始接触之后，这种控制可以使在打印力中的任何振荡能够减少。例如，可以基于所检测的接触位置，修改预期由打印头驱动马达21运动的距离，以及所生成的导致该运动的运动分布。可以例如在有定期打印操作期间执行打印头驱动马达21的旋转的这种监测和接触位置的检测。替代性地，可以在单独的初始化进程期间执行监测。
利用其致使打印头4压靠在打印表面11上的预定压力可以对应于最优打印压力，且可以被通过适当地控制供应给打印头马达21的绕组的电流而控制。具体地，马达可以以闭环磁场控制方式操作，以便生成预定扭矩。
当打印头托架13固定时，保持扭矩可以被施加到打印头托架马达17，马达以位置受控模式操作。该保持扭矩可以起作用，以防止当打印头4与打印表面11接触时打印头托架马达17响应于来自打印表面11的作用于打印头4的反作用力而旋转。将理解，反作用力的作用于打印头4的分量将经由带19起作用，以驱动打印头托架马达17旋转。
例如，可以以开环步进方式控制托架13。因此，为了维持大致固定的托架位置，电流将被提供给打印头托架马达17的绕组。当来自打印表面11作用于打印头4的反作用力增加时，可以致使托架13略微从受控位置运动，使得由托架马达17生成扭矩（如在图11中针对马达21所示的，扭矩基于在期望位置与实际位置之间的角偏移改变）。因此，如果提供给打印头托架马达17的绕组的电流太低，则马达可以停转，且托架可以通过运动至其行进的一端沿不期望（且不可预测）的道路运动。
一旦已经实现所需要的打印压力，处理转到步骤s14，其中，通过打印头托架马达17的运动引起打印头托架13运动。在使用中，在形成在打印头4与打印表面11之间的接触之后，可以允许在处理转到步骤s14之前，流逝预定置位时间（例如，15ms）。将理解，由在间歇打印模式下操作的打印机执行所描述的打印操作。
将理解，可期望为尽可能大比例的打印周期提供稳定的打印力，从而最大化可用于打印的时间（例如，通过最小化打印头力稳定所需要的时间）。此外，在可能时，可以在打印头托架13的恒定速度运动时期的期间，以及在打印头托架13的加速和/或减速期间执行打印操作。
图13示意性示出在图像的打印期间施加到托架马达17和打印头驱动马达21中的每一个的扭矩水平，以及在这种打印操作期间打印头托架13的线性速度。
如在图13中所示的，在时间t0处，打印头托架速度是零。打印头托架13然后在时间t1处以恒定速率的加速度加速至速度v1，之后维持恒定速度v1直到时间t2为止。在时间t2处，打印头托架13开始以恒定速率的减速度减速至在时间t3处的速度零。
现在参考由打印头托架马达17生成的扭矩，将理解，当打印头托架从静止加速时，施加扭矩。例如，在时间t0和t1之间的加速阶段期间，生成大致恒定的扭矩t1。一旦已经在时间t1处达到恒定速度，打印头托架马达17在时间t1和t2之间生成减少水平的恒定扭矩t2。恒定扭矩t2可以大体对应于克服在打印机中的各种摩擦和抵抗力所需要的扭矩。然后，在时间t2和t2之间的减速阶段期间，生成负扭矩t3。该负扭矩t3具有与正扭矩t1类似的大小，但是方向相反。还将理解，由打印头托架马达17生成的扭矩可以不是控制变量。也就是说，可以以位置和/或速度受控方式控制打印头托架马达17，其中，在每一个运动阶段期间生成足够的扭矩，以执行期望位置和/或速度变化。
现在参考施加到打印头马达21的扭矩（这可以以扭矩受控方式操作），当打印头托架13在时间t0和t1之间从静止加速时，施加扭矩t4，其起作用以维持在打印头托架运动开始之前建立的打印头压力。然而，如果在打印头托架13的上述运动期间，没有由打印头马达21生成的扭矩，则例如由于在由打印头托架13的运动施加到打印头4的力（在托架马达17的影响下）与各种其他力（例如，来自打印表面11的反作用力、在带23和滑轮22、24中的摩擦、通过马达21对运动的固有抵抗等）之间的交互，可以导致打印头4以意外方式运动。进一步，将理解，如果打印头马达21在该加速阶段期间仅仅保持固定（即，绝对防止旋转），打印头4将被迫进入打印表面11，由此增加打印力。因此，为了维持沿大体垂直于打印表面的方向的打印头位置（由第二臂26的角位置确定），以及由打印头4施加至打印表面11的压力，打印头马达21有必要生成减少的扭矩以抵抗运动。
因此，在时间t0和t1之间的加速阶段期间，由打印头马达21生成扭矩t4，从而考虑由托架马达17生成的扭矩t1的影响，以及用于维持期望的打印头压力。也就是说，托架马达17起作用以增加打印头力。在与静态情况（这在图13中在时间t0之前发生）相比较时，打印头马达扭矩因此减少，以便补偿托架马达17的动作。可以由打印力控制器67执行打印头压力的这种控制，打印力控制器67基于打印力需求信号向扭矩控制器69提供适当的控制信号。
在使用中，打印力控制器67接收指示托架马达17的电流旋转速度的数据作为输入（该数据可以基于提供给托架马达17的控制信号）。打印力控制器67接收涉及托架马达17的旋转速度的有规律的速度更新。基于该速度数据，生成指示托架马达17的旋转的加速度的数据。然后与打印力需求信号组合使用该加速度数据，以确定由打印头马达21施加的适当的扭矩。
例如，在一实施例中，打印力控制器67可以设置有最大托架马达加速度值和最小托架马达加速度值，这些值可以被存储在与控制器关联的存储器中。用于打印头马达的预定扭矩值可以与最小和最大加速度值中的每一个关联。然后，当已经确定每一个加速度值时（例如，基于所接收的速度数据），可以通过在预定扭矩值之间的线性插置确定由打印头马达21施加的适当的扭矩。
还将理解，在时间t0和t1之间，扭矩t4可以不是恒定的，且所施加的扭矩可以基于托架马达17的实际加速度改变（其可以从上文描述且在图13中示出的恒定加速度分布改变）。
一旦已经在时间t1处达到恒定速度且打印头托架马达17生成减少水平的恒定扭矩t2，则在时间t1和t2之间控制打印头马达21以生成增加水平的恒定扭矩t5。由打印头马达21施加的从扭矩t4至t5的扭矩增加能够理解为是由托架马达17生成的扭矩从t1至t2减少的结果。
具体地，在打印头托架13的加速度期间所需的增加的扭矩导致打印头压靠在打印表面上，由此减少需要由打印头马达21生成的扭矩的量，以提供预定打印力。然而，一旦到达恒定速度阶段（即，从时间t1至t2），要不是由打印头马达21生成的扭矩增加，则由打印头4施加在打印表面11上的力将减少。
然后，在时间t2和t2之间的减速阶段期间，当由打印头托架马达17生成负扭矩t3时，需要由打印头马达21生成大的正扭矩t6。将理解，由托架马达17生成的负扭矩将有效地起作用以减少打印力。因此，在减速阶段期间增加的扭矩被施加到打印头马达21，以便在减速度期间维持恒定打印头压力。
将理解，为了执行打印操作，需要使预定压力形成在打印头4与打印表面11之间。而且，如果在该打印操作期间（例如，在间歇打印期间）需要打印头托架13运动，则在控制马达17、21方面存在进一步的挑战。具体地，为了在打印操作期间维持大致恒定的打印压力，当致使打印头托架13加速、运动和减速时，应当由打印头马达21生成改变的扭矩，例如如上文中参考图13所述。
当然，在一些实施例中，不同的扭矩和/或速率分布可以被用于上文中所述的那些。例如，在时间t0与t1之间的加速阶段期间，打印头托架马达17的加速度可以遵循s曲线。将理解，由打印头托架马达17实际上生成的扭矩将按照需要改变，以确保实现期望的加速度。这种加速度分布可以提供减少的振荡（例如，由于在带19、23中的柔性）。可以考虑由打印头托架马达17应用的不同加速度分布，修改由打印头马达21施加的扭矩。
在一个实施例中，可以向打印力控制器67提供指示托架马达17的加速度状态（例如，“加速度”、“稳定速度”或者“减速度”）的输入信号。可以执行不同的处理，以确定将基于加速度状态由打印头马达21施加适当的扭矩。例如，在加速阶段期间，可以执行上文所述的处理。然后，在稳定速度阶段期间，可以生成恒定扭矩值。最后，在减速阶段期间，可以基于确定的减速速率（例如，基于接收的速度数据）和预定扭矩值（其与最小和最大减速度值关联）生成扭矩。这种预定扭矩值可以与关联于上文所述的加速度值的预定扭矩值不同。
总体而言，可以以扭矩受控方式控制打印头马达21，从而使预定压力由打印头4施加在打印表面11上，其中，基于由托架马达17生成的扭矩改变由打印头马达21生成的扭矩。
当然，还将理解，在打印操作期间的各种时间处所经受和需要生成的力和扭矩的大小将取决于每一个系统的精确的几何结构、特定打印技术的需要以及各种系统部件的属性（例如，摩擦、柔韧性等）。然而，一般而言，将理解，当以位置或速度受控方式控制托架马达17以控制打印头托架13的运动时，在打印操作期间施加到打印头马达21的控制信号可以基于由托架马达17生成的扭矩而改变，且从而补偿由托架马达17生成的扭矩。
进一步，将理解，上文中参考图13描述的相对力和扭矩基于具有双带布置的打印机，其以间歇打印模式打印图像。然而，在使用不同打印模式（例如，连续打印）的情况下，将不需要打印头托架13在打印操作期间运动，且因此，将没有由打印头托架马达17提供的由打印头马达21克服的可变扭矩。此外，在打印机被配置不同的情况下，必要时，将需要生成不同的扭矩。可以按经验确定需要由打印头马达21生成用于特定打印机配置或打印模式的扭矩。
一旦图像的打印已经完成，打印头4便可运动以脱离与打印表面的接触且打印头托架13运动，从而准备好开始新的打印操作。可以通过操作在位置受控模式操作的打印头马达21来执行这些操作，例如如上文参考步骤s16和s17所述。可以由位置控制器66执行这种控制，其中基于需求位置和实际打印头马达位置执行控制。还将理解，将考虑托架位置，从而确保距打印表面的正确的打印头间隔。
尽管可以响应于如上所述施加到打印头托架马达17的扭矩而控制供应给打印头马达21的扭矩，但在一些实施例中，还可以（或替代性地）基于其他输入因素，或者以更精确地控制打印头压力的目标控制扭矩。例如，随着打印头朝打印表面运动并与打印表面接触，将理解，打印头可以在再一次形成接触之前从表面弹回，且最终停在接触中。由打印头4施加在打印表面11上的力可以因此在停在预定打印力之前变动或振动。将理解，在打印头力不稳定的这种时段期间，不可能或者至少难以可靠地进行打印。
类似地，甚至在打印力已经建立且稳定的情况下，将理解当打印头托架13开始运动时，这能够导致打印力中的一些波动或振荡。甚至在基于由托架马达17施加的预期扭矩来修改由打印头马达21施加的扭矩情况下（诸如例如，如上所述的扭矩t4，其考虑到扭矩t1而被修改），这也可以是真实的。
可以至少部分由于在带19、23（其可以例如沿大致垂直于打印表面的方向弯曲）中的一个或两个中和/或在打印表面11（其可以包括橡胶部分）中的柔性而引起这种振荡。
如上文简短描述的，可以通过控制施加到打印头马达21的扭矩，或者通过确定施加到打印头马达21的加速度分布的形状，来减少在打印头与打印表面接触时的弹起。例如，可以控制打印头马达21以生成预定扭矩，其中，所生成的扭矩在运动期间减少（例如，随着打印头4接近打印表面11）。然而，该动作可以并不完全移除在打印头压力中的这种振荡。而且，甚至一旦打印头力已经稳定，变化或者振荡可以随后例如由打印头托架13的加速（或者减速）触发。
因此，在一些实施例中，主动阻尼的形式可以进一步被用于抑制打印头的不需要振荡。这种主动阻尼依赖于涉及打印头马达21的转子的实际角位置的信息的使用，该信息可以由编码器的存在而提供（同样如上文所述）。可以由与打印力控制器67组合操作的主动阻尼块64来控制这种主动阻尼。
将理解，在打印头托架13的运动期间，假定维持臂26的恒定角度（且因此相对于打印表面11沿垂直于打印表面11的方向维持恒定打印头位置），以及假定每个滑轮18、22具有相同直径，则打印头马达21的任何旋转将与托架马达17的相同旋转对应。此外，考虑到打印头托架13的速度是已知的（通过以位置或速度受控方式控制打印头托架马达17），能够生成指示在打印头托架马达17与打印头马达21的旋转速度之间的变化的速度误差信号。任何这种变化将与打印头4相对于打印表面11的位置中的上文所述的振荡大体对应。由托架速度加法器63生成该速度误差信号。
一旦已经生成该误差信号，能够控制打印头马达21，以便例如通过施加基于误差信号的一定量的扭矩（作为对预期需要的扭矩的附加，其由打印力控制器67规定）阻尼振荡，该附加扭矩由主动阻尼块64规定。例如，可以与速度误差信号的大小成正比施加附加扭矩。附加扭矩可以大小为正或者为负，使得施加到打印头马达21的总扭矩包括固定部分和可变部分，该固定部分基于预期需要的扭矩，可变部分与速度误差信号成正比变化。替代性地，附加（可变）的所施加扭矩可以以一些其他方式来源于误差信号（例如在pid控制环路中使用积分和/或微分控制项）。向主动阻尼块提供的增益输入允许按照需要规定各种增益参数。
将理解，除了每个马达17、21的旋转速度，可以提供方向信息，使得每个马达17、21的旋转速率是已知的。这种速率数据可以被包括在任何误差信号生成中。速度误差信号可以因此包括速率误差信号。
图14示出由在打印表面11的地方中设置的负载单元测量的贯穿间歇打印操作所记录的打印力。x轴示出时间，其中，由负载单元生成的电压与在y轴上示出的施加的打印力成正比。在所示出的绘图中，x轴的全部期间是约200ms，其中，所施加的打印力总共约130ms。能够看出，打印力在显著振荡直到约时间t11为止之前，最初在时间t10处从零力f0急剧地升高至峰值力f1。在时间t11之后，存在相对稳定的阶段，在此期间，力大致等于力f2。在时间t12处，打印力再次减少至零。
能够看出，在打印力的初始施加之后，振荡持续显著的时间期间，该期间合计占打印周期期间的显著比例。也就是说，时间t10至t11（其是约55ms的期间）合计占从t10至t12的时间（其是约130ms的期间）的显著比例。因此，对于打印周期期间的显著比例（即，在该示例中超过40%），施加到打印表面的力是错误的。
然而，图15示出贯穿间歇打印操作所记录的替代打印力，在此期间，主动阻尼用于减少振荡。如在图14中那样，x轴示出时间，其中，由负载单元生成的电压与在y轴上示出的所施加的打印力成正比。整个绘图再次示出200ms的总期间。能够看出，打印力在再次下降和稍微振荡直到约时间t21为止之前，最初在时间t20处从零力f10急剧地升高至峰值力f11。在时间t21之后，存在相对稳定的阶段，在此期间，力大致等于力f12。在时间t22处，打印力再次减少至零。
能够看出，如在没有使用阻尼的情况下所看到的，初始峰值力f11（如在图15中所示）具有与峰值力f1（如在图14中所示）类似的大小。然而，在初始峰值之后力的单次下沉之后，对于打印周期的大部分，打印力约在力f12的水平处相对稳定。也就是说，时间t20至t21（其是约18ms的期间）合计占从t20至t22的时间（其是约130ms的期间）的小部分。因此，对于打印周期期间的大部分（即，从时间t21至t22，其持续约112ms，或者打印周期期间的约86%），施加到打印表面的力是大致正确的。
应当注意，在从t21至t22的时期期间，在打印力中可以存在小的波动和振荡。然而，这些大体小于在没有阻尼的操作期间观察到的那些。将理解，在正常操作期间，可以改变打印力。然而，可期望，将打印力维持在需要时足以油墨从色带转印到衬底的水平处。与最大打印力（如果超过该最大打印力，则可能增加磨损）相比，通常维持最小打印力（如果不达到最小打印力，则可能导致不完全的油墨转印）被认为是更重要的。例如，在目标打印力周围0.5kgf内的打印力可以被认为是可接受的打印力。
以这种方式，能够使用指示打印头马达21的实际转子位置的位置反馈，以便精确地控制供应给该马达的扭矩，以便减少在打印力中的振荡。也就是说，控制器被布置为生成用于打印头马达21的控制信号，从而使打印头马达21生成预定扭矩，且由此使打印头4在打印表面11上施加预定压力。基于指示打印头马达17的输出轴的旋转位置的信号（例如，编码器输出信号）和指示第二马达的输出轴的旋转位置的信号（例如，用于该马达的控制信号）改变预定扭矩，从而减少振荡的影响。
将理解，如上文中详细描述的，在马达21是步进马达的情况下，可以通过改变供应给马达绕组的电流的大小来控制扭矩，同时将磁场角维持在最佳水平（即，90度电角度）。
在上文描述的部分中，已经交替使用了对力和压力的引用。在打印头压靠其的表面具有恒定面积的情况下，将理解，力和压力（pressure）直接成比例，从而实际上可以按照所施加的力来定义压力。然而，所施加的压力将取决于被打印头13抵靠其施加压力的打印表面11的宽度（即，延伸到图2中的纸的平面中的尺寸）。对于由马达21生成的给定扭矩，打印表面11越窄，压力越大，并且打印表面的压缩程度也如此，且反之亦然。打印机可以为打印头提供若干安装位置并且提供改变打印头或者打印表面的宽度的能力。因此，控制器30可以另外处理指示打印头压靠其的打印表面11的宽度的信息，并且使用该宽度信息来确定由马达21生成的所需扭矩。
已经在上述描述中（特别是参考图1、图5、图6、图9和图10）描述了各种控制器。将理解，归属于那些控制器的功能能够由单个控制器或者单独控制器执行。还将理解，每个描述的控制器本身都能够由单个控制器装置或者多个控制器装置提供。每个控制器装置都能够采取任何合适形式，包括asic、fpga、或者读取和执行存储在连接至控制器的存储器中的指令的微控制器。
虽然上述本发明的实施例大体涉及热转印打印，但是将理解，在一些实施例中，本文所描述的技术能够应用于其它形式的打印，诸如，例如，直接热敏打印。在这种实施例中，不需要传墨色带，并且打印头在与热敏衬底（例如，热敏纸）直接接触时被激励，从而在衬底上创建标记。
此外，虽然上文所述的本发明的实施例大体涉及与打印头关联的马达的控制，但是将理解，上文所述的技术还可以应用到步进马达的以磁场受控方式的替代性使用。例如，可以通过改变供应给马达绕组的电流大小控制步进马达6、7中的一个或两个，同时将磁场角维持在最佳水平（即，90度电角度），如上文中详细描述的。
具体地，与步进马达的输出轴关联的编码器的使用使得能够以磁场受控方式控制步进马达，从而输送预定扭矩，因此允许在收取与供应卷轴3、5之间输运的色带中建立预定张力，允许基于期望张力（例如，基于色带宽度、卷轴直径等等）确定扭矩。
在一个实施例中，当以连续打印模式操作时（即，在打印期间，在色带以大致恒定速度行进的情况下），可以以磁场受控方式控制与收取卷轴5关联的马达7，从而在打印期间维持色带张力，同时马达6（其与供应卷轴3关联）以位置受控方式操作从而放出色带。这允许色带2的运动速率和张力两者得以控制。此外，通过以扭矩受控方式控制收取卷轴5，在色带2经过打印头时，能够精确地控制在色度2中的张力，从而维持最佳剥离角，因此允许从色带以受控且最佳的方式剥离油墨。
另一方面，在打印操作之间，当打印头与打印表面间隔开时（例如，在托架返回期间），可以以位置（或速度）受控方式控制两个马达6、7，从而以受控方式加速或减速色带2，或者使色带从收取卷轴5重绕至供应卷轴3。在这些操作期间，将理解，与在打印操作期间相比，在色带中维持预定张力可以不那么重要。
虽然上面已经描述了本发明的各个实施例，但是要理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，能够对这些实施例进行修改。具体地，在上文已经参考在标签幅上进行打印的情况下，要理解，上述技术能够应用于任何衬底上的打印。
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