DE10160606B4

DE10160606B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Führen eines bandförmigen endlosen Trägermaterials in einem elektrografischen Drucker oder Kopierer

Info

Publication number: DE10160606B4
Application number: DE10160606A
Authority: DE
Inventors: Markus Dipl.-Ing.(FH) Löbel; Stefan Dipl.-Ing. Maier
Original assignee: Oce Printing Systems GmbH and Co KG
Current assignee: Canon Production Printing Germany GmbH and Co KG
Priority date: 2001-12-10
Filing date: 2001-12-10
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2021-12-11
Also published as: DE10160606A1; US6766129B2; US20030123903A1

Abstract

Vorrichtung zum Führen eines bandförmigen Trägermaterials in einem elektrographischen Drucker oder Kopierer,
mit einem bandförmigen Trägermaterial (12), das über mindestens ein Walzenelement (24) geführt ist, wobei die Richtung der Längsachse des Walzenelements (24) von der Förderrichtung (P1) des Trägermaterials (12) im Normalbetrieb verschieden ist,
mit mindestens einer Drehanordnung (60), durch die das Walzenelement um eine Drehachse (72) drehbar ist,
wobei die verlängerte Drehachse (72) das Trägermaterial (12) in dessen Förderrichtung (P1) gesehen vor der Winkelhalbierenden (80) des mit dem Trägermaterial (12) bedeckten Kreisbogens des Walzenelements (24) schneidet, so dass das Walzenelement (24) einen Nachlauf (79) hat.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Führen eines bandförmigen endlosen Trägermaterials in einem elektrografischen Drucker oder Kopierer, wobei das Trägermaterial über mindestens ein Walzenelement geführt ist. Die Längsachse des Walzenelementes verläuft im Wesentlichen quer zur Förderrichtung des Trägermaterials.

In elektrografischen Druckern und Kopierern werden oft Tonerbilder von einem Tonerträgerband auf ein Trägermaterial übertragen. Das Tonerträgerband trägt das zu übertragende Tonerbild und hat eine vorbestimmte Bandspannung. Solche Tonerträgerbänder können z.B. Transferbänder zum Übertragen von Tonerbildern oder Fotoleiterbänder zum Erzeugen von Tonerbildern sein. Aus der WO 00/54266 A2 derselben Anmelderin ist eine Einrichtung zum Übertragen mindestens eines Tonerbildes von einem Tonerträgerband auf ein Trägermaterial beschrieben. Das Tonerträgerband wird so geführt, dass bei einer Schwenkbewegung einer Schwenkanordnung die Bandspannung stets gleich groß bleibt.

Aus der WO 01/11432 A1 derselben Anmelderin ist ein Verfahren und eine Steuerung zur Positionsregelung eines bandförmigen Bildträgers in einem elektrografischen Drucker oder Kopierer bekannt. Die laterale Position des bandförmigen Zwischenbildträgers wird mit Hilfe einer Positionsmarke durch einen gerätefesten Sensor regelmäßig erfasst. Mit Hilfe von Positionskorrekturmitteln wird entsprechend der erfassten Lage und Sollpositionswerten eine Korrektur der Lage des Zwischenbildträgers quer zur Transportrichtung durchgeführt.

Fertigungsbedingt haben umlaufende Tonerträgerbänder eine geringfügig unterschiedliche Länge und Konizität. Im Drucker oder Kopierer müssen die Tonerträgerbänder jedoch eine definierte Zugspannung haben. Aus der WO 91/11432 A1 und der WO 00/54266 sind Vorrichtungen zum Längenausgleich und zum Konizitätsausgleich bekannt. Neben einer Spannbewegung in Umlaufrichtung muss eine solche Anordnung auch eine Kippbewegung von bis zu etwa ± 5° ausführen können. Die Kippbewegung wird durch die Konizität des Bandes erzwungen. Bisher wurde die Kippbewegung durch eine in Gleitlagern gelagerte Achse realisiert. Aufgrund der Reibung der Gleitlager ist eine ruckfreie Kippbewegung infolge des sogenannten Stick-Slip-Effekts nicht möglich. Ferner hat eine solche Lagerung Spiel und muss zusätzlich axial fixiert werden. Die Elemente zum Erzeugen der Kippbewegung müssen sehr präzise gefertigt sein, um bei einer Kippbewegung den Bandlauf nicht zu beeinträchtigen.

Tonerträgerbänder werden in elektrografischen Druckern oder Kopierern über mehrere fest oder an Hebel gelagerten Umlenkwalzen geführt, wobei das Band von mindestens einer dieser Walzen angetrieben wird. Dabei müssen Elemente vorgesehen werden, die eine konstante Bandspannung und gleichzeitig einen gleichmäßigen lateralen Bandlauf gewährleisten. Ferner muss auch eine eventuell vorhandene Konizität des Trägermaterials berücksichtigt und ausgeglichen werden. Bereits geringe Abweichungen in der parallelen Ausrichtung der Walzen und bereits eine geringe Konizität des bandförmigen Trägermaterials führen zu Kraftdifferenzen zwischen den beiden Bandkanten. Das bandförmige Trägermaterial ist bestrebt, diese Kraftdifferenzen auszugleichen, wodurch es lateral wegdriftet. Ein sicherer Lauf des Trägermaterials ist dann nicht mehr gewährleistet.

Aus den Dokumenten DE 694 11 200 T2 , US 6,181,900 B1 , EP 0 038 207 A2 und DE 2 358 069 A sind weitere Bandführungsvorrichtungen bekannt, bei denen mittels einer Walze der Lauf von bandförmigem Material beeinflusst wird.

Bei bekannten Anordnungen ist zum Spannen des Trägermaterials eine Spannvorrichtung mit einer gegen das Trägermaterial drückenden Walze vorgesehen. Die Walze der Spannvorrichtung ist orthogonal zu ihrer Längsachse kippbar, d.h. drehbar, so dass die Spannwalze eine vom Band erzwungene Kippbewegung ausführen kann. Die Bauteile einer solchen Spann- und Kippvorrichtung dürfen nur sehr geringe Fertigungstolleranzen aufweisen. Durch die bekannte Vorrichtung lässt sich zwar eine Verbesserung des Bandlaufs erreichen, jedoch ist eine solche Vorrichtung zum Führen des bandförmigen Trägermaterials dann sehr teuer und somit für eine Massenanwendung in Druckern und Kopierern nicht geeignet.

Eine weitere bekannte Anordnung sieht neben der Walze zum Spannen des Trägermaterials eine weitere Walze vor, die relativ zum Trägermaterial kippbar ist. Dadurch kann zwar eine Konizität des Trägermaterials ausgeglichen und Kräfte, die zu einer seitlichen Drift führen, kompensiert werden, jedoch muss der Kippwinkel bei einem Testlauf ermittelt und eingestellt werden. Nach einem Transport des Druckers oder Kopierers sowie bei einer Änderung der Eigenschaften des Trägermaterials muss der Kippwinkel neu bestimmt und eingestellt werden. Somit sind aufwendige Einstellarbeiten notwendig, um einen sicheren Lauf des Trägermaterials zu gewährleisten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Führen eines bandförmigen endlosen Trägermaterials in einem elektrografischen Drucker oder Kopierer anzugeben, bei der bzw. bei dem ein sicherer Lauf des Trägermaterials mit einfachen Mitteln sichergestellt ist.

Diese Aufgabe wird für eine Vorrichtung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und durch die Merkmale des Patentanspruchs 21 sowie für ein Verfahren zum Führen eines bandförmigen endlosen Trägermaterials mit den Merkmalen des Patent anspruchs 20 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.

Bei einer Vorrichtung zum Führen eines bandförmigen endlosen Trägermaterials wird gemäß eines ersten Aspekts der Erfindung das endlose Trägermaterial über mindestens ein Walzenelement geführt. Mit Hilfe einer Drehanordnung ist das Walzenelement um eine zur Längsachse im Wesentlichen orthogonal verlaufenden Drehachse drehbar. Die Drehachse schneidet das Trägermaterial in dessen Förderrichtung gesehen vor der Winkelhalbierenden des mit dem Trägermaterial bedeckten Kreisbogens des Walzenelementes, wodurch das bandförmige Trägermaterial ruhig und sicher über das Walzenelement läuft. Im Unterschied zu bekannten Vorrichtungen ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein sicherer Bandlauf auch dann gewährleistet, wenn Kraftunterschiede quer zum Trägermaterial vorhanden sind. Selbst bei sogenannten Stick-Slip-Effekten, die z.B. bei gelagerten Drehzapfen auf grund der Haftreibung zwischen Drehzapfen und Lager auftreten, ist ein sicherer Bandlauf möglich. Eine eventuell vorhandene Konizität des Trägermaterials wird mit Hilfe der Drehanordnung durch das Walzenelement ausgeglichen. Die Vorrichtung hat einen einfachen Aufbau, wobei zum Aufbau der Vorrichtung kostengünstige Bauteile mit üblichen Fertigungstoleranzen genutzt werden können.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird das Walzenelement in Bezug auf die Förderrichtung des Trägermaterials gezogen. Dadurch wird erreicht, dass trotz einer drehbaren Anordnung des Walzenelementes ein sicherer Lauf des Trägermaterials gewährleistet ist, wobei insbesondere die laterale Position des Trägermaterials konstant gehalten werden kann. Eine Vorrichtung, bei der das Walzenelement in Bezug auf die Förderrichtung des Trägermaterials gezogen ist, ist mit geringem Aufwand kostengünstig herstellbar.

Bei einer Weiterbildung dieser Ausführungsform hat das Walzenelement einen Nachlauf. Dadurch ist ein ruhiger Lauf des Walzenelementes gewährleistet. Das Walzenelement ist bestrebt, sich exakt quer zum Trägermaterial auszurichten. Durch die vorhandene Dreheinrichtung ist weiterhin ein Ausgleich der Konizität gewährleistet. Ein sicherer Bandlauf und eine konstante laterale Position des Trägermaterials können dadurch einfach und kostengünstig realisiert werden.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das endlose bandförmige Trägermaterial ein umlaufendes Band, wie z.B. ein Fotoleiterband, ein Transferband oder ein Applikatorband. Solche Bänder werden insbesondere bei Hochleistungsdrucksystemen und Hochleistungskopiersystemen eingesetzt und haben oft hohe Umlaufgeschwindigkeiten. Es ist besonders vorteilhaft, eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Führen eines bandförmigen endlosen Trägermaterials zum Führen solcher umlaufender Bänder einzusetzen, da mit dieser Vorrichtung Schäden am Band und am Drucker oder Kopierer vermieden werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das endlose Trägermaterial eine Papierbahn. Papierbahnen werden in Druckern oder Kopierern als zu bedruckendes Trägermaterial verwendet. Für qualitativ hochwertige Druckerzeugnisse ist ein sicherer Lauf und eine konstante laterale Position der Papierbahn beim Hindurchführen durch den Drucker oder Kopierer erforderlich. Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung gewährleistet mit einfachen Mitteln einen solchen sicheren Lauf der Papierbahn.

Bei einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist das Walzenelement mit Hilfe einer durch eine Feder vorgespannte Hebearmanordhung geführt. Eine Federkraft der Feder drückt das Walzenelement gegen das endlose Trägermaterial. Dadurch wird erreicht, dass das endlose Trägermaterial durch das Walzenelement nicht nur geführt, sondern auch gespannt wird. Eine Spannvorrichtung mit Hilfe einer Feder und einer Hebearmanordnung ist sehr kostengünstig und einfach herzustellen, wobei eine solche Anordnung einen geringen Platzbedarf hat.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das Walzenelement in einem Bereich um die Drehachse derart schwenkbar, dass eine Konizität des Trägermaterials und/oder des Walzenelementes ausgleichbar ist. Dadurch wird erreicht, dass Fertigungstoleranzen des Trägermaterials und des Walzenelementes einfach durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ausgeglichen werden.

Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung enthält die Drehanordnung mindestens zwei Blattfederelemente, die in einem Abstand im Wesentlichen quer zur Bewegungsrichtung des Trägermaterials so angeordnet sind, dass sie ein Viergelenk bilden, wobei ein Drehpol des Viergelenks die Drehachse bildet. Dadurch wird erreicht, dass im Unterschied zu Drehanordnungen mit Gleitlagern eine ruckfreie Drehbewegung möglich ist und dass der Drehpol des Viergelenks durch die Anordnung der Blattfederelemente einfach festgelegt werden kann. Die Drehachse wird bei einer solchen Vorrichtung nicht unmittelbar aus Bauteilen gebildet, wodurch es möglich ist, die Drehachse auch außerhalb der Vorrichtung oder durch nicht zur Drehanordnung gehörende Bauteile hindurch verläuft. Zusätzlicher Platzbedarf und zusätzlicher Konstruktionsbedarf zum Anordnen der Drehachse ist somit nicht notwendig. Die Blattfederelemente können z.B. auch durch eine Blattfeder gebildet werden.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das Trägermaterial über ein zweites Walzenelement geführt, wobei eine zweite Drehanordnung vorgesehen ist, durch die das Walzenelement um eine zur Längsachse des zweiten Walzenelementes im Wesentlichen orthogonal verlaufende Drehachse drehbar ist. Mit Hilfe dieser zweiten Drehanordnung ist die Spur des Trägermaterials einstellbar. Dadurch wird erreicht, dass das Trägermaterial über zwei Walzenelemente geführt ist, wobei ein Walzenelement die konstante Spannung des Trägermaterials gewährleistet und das zweite Walzenelement zum Regeln der lateralen Position des Trägermaterials dient. Das Trägermaterial hat mit Hilfe einer solchen Vorrichtung eine konstante Spannung und wird sicher geführt. Eine laterale Drift des Trägermaterials wird durch eine solche Vorrichtung durch die zweite Drehanordnung wirkungsvoll vermieden. Ein konstanter Geradeauslauf des Trägermaterials ist gewährleistet.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung wird das Trägermaterial über weitere quer zur Bewegungsrichtung des Trägermaterials angeordnete Walzenelemente geführt, die über ein Hebelsystem derart miteinander verbunden sind, so dass bei einer gleichbleibenden Spannung das Trägermaterial an ein zweites Trägermaterial herangeschwenkt und von diesem abgeschwenkt werden kann. Dadurch wird erreicht, dass ein Tonerbild, das sich auf dem Trägermaterial befindet, auf ein zweites Trägermaterial wahlweise umgedruckt werden kann. Vor allem beim Mehrfarbendruck, bei dem mehrere Tonerbilder aus unterschiedlichen Farben überlagert werden, ist eine solche wahlweise Übertragung von Tonerbildern notwendig.

Durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Führen eines bandförmigen endlosen Trägermaterials in einem elektrografischen Drucker oder Kopierer wird ein sicherer Lauf des Trägermaterials gewährleistet. Das Verfahren ist kostengünstig ohne großen Aufwand durchführbar. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht einen sicheren Geradeauslauf des Trägermaterials.

Eine Vorrichtung zum Führen eines bandförmigen endlosen Trägermaterials in einem elektrografischen Drucker oder Kopierer hat gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ein Walzenelement, über das das bandförmige endlose Trägermaterial geführt ist. Ein Walzenträger, in dem die Enden des Walzenelementes gelagert sind, ist mit Hilfe eines elastischen Verbindungselementes mit einem Rahmen des Druckers oder Kopierers verbunden, derart, dass der Walzenträger längs zum Trägermaterial verschiebbar und/oder quer zum Trägermaterial kippbar ist. Dadurch wird erreicht, dass das Trägermaterial sicher geführt ist und in einer eingestellten Spur gehalten wird. Eine laterale Drift des Trägermaterials wird durch diese Vorrichtung vermieden, wodurch ein sicherer Lauf des Trägermaterials im Drucker oder Kopierer gewährleistet ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat einen einfachen Aufbau und ist kostengünstig herzustellen. Verschleißelemente enthält diese Vorrichtung nicht, so dass sie nahezu wartungsfrei betreibbar ist.

Bei einer Weiterbildung der Vorrichtung enthält das elastische Verbindungselement mindestens zwei Blattfedern, die in einem Abstand im Wesentlichen quer zur Bewegungsrichtung des Trägermaterials derart zueinander angeordnet sind, dass sie ein Viergelenk bilden. Dadurch wird erreicht, dass die Walze um einen Drehpol des Viergelenks schwenkbar ist, wodurch auch ein leicht konisches Trägermaterial im Drucker oder Kopierer sicher geführt werden kann. Durch ein Dosieren der Federkraft, ein Variieren des Abstandes zwischen den Federn und der verwendeten Form der Blattfedern kann die erfindungsgemäße Vorrichtung einfach an die örtlichen Gegebenheiten des Druckers oder Kopierers sowie an die Eigenschaften des Trägermaterials angepasst werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert. Darin zeigen:
1 einen Koppelhebel-Bewegungsmechanismus zum Führen eines umlaufenden Bandes mit einer Spannvorrichtung und einer schwenkbaren Antriebswalze;
2 eine Seitenansicht der Spannvorrichtung nach 1;
3 eine Draufsicht auf die in 2 gezeigte Spannvorrichtung;
4 den Koppelhebel-Bewegungsmechanismus nach 1, wobei eine Schwenkbewegung des Koppelhebel-Mechanismus und eine Schwenkbewegung der Antriebswalze durch Strichlinien dargestellt sind;
5 einen Ausschnitt der Spannvorrichtung nach 2 in einer zweiten Ausführungsform;
6 einen Ausschnitt der in 2 dargestellten Spannvorrichtung;
7 eine dritte Ausführungsform der Spannvorrichtung;
8 eine vierte Ausführungsform der Spannvorrichtung;
9 eine Draufsicht einer fünften Ausführungsform der Spannvorrichtung;
10 eine Seitenansicht der fünften Ausführungsform der Spannvorrichtung;
11 eine Verlagerung des Drehpunktes durch unterschiedliche Federformen bei der Spannvorrichtung;
12 eine Verlagerung des Drehpunktes bei einer Veränderung des Abstandes zwischen den Federn;
13 die Veränderung der Drehachse bei unterschiedlichen Blattfederanordnungen;
14 eine Spannvorrichtung, bei der die Lage des Drehpunks zu einem instabilen Bandlauf führt;
15 ein Diagramm, in dem die Auswirkung einer unsymmetrischen Kraft auf den Bandlauf bei einem Spannvorrichtung nach 2 dargestellt sind;
16 ein Diagramm, in dem die Auswirkung einer unsymmetrischen Kraft auf das Band bei einer in 7 dargestellten Spannvorrichtung dargestellt sind;
17 ein Diagramm, in dem die Auswirkungen einer unsymmetrischen Kraft auf das Bandmaterial bei einer Spannvorrichtung nach 9 dargestellt sind;
18 ein Diagramm, das zeigt, welche Auswirkungen eine unsymmetrische Spannkraft bei einer Spannvorrichtung nach 14 auf den Bandlauf hat;
19 ein über drei Walzen geführtes umlaufendes Band, wobei die Walzenpositionen für zwei unterschiedliche Bandlängen dargestellt sind;
20 die Anordnung nach 19, wobei die Positionen der Walzen beim Einsatz eines konischen Bandes dargestellt sind;
21 eine bekannte Walzendrehanordnung;
22 eine erfindungsgemäße Walzendrehanordnung;
23 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Walzendrehanordnung; und
24 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Walzendrehanordnung.
In 1 ist ein Bandlaufwerk 10 dargestellt, bei dem ein endloses umlaufendes Band 12 über einen Koppelhebel-Bewegungsmechanismus 14 und über eine Antriebswalze 16 geführt ist. Das Bandlaufwerk 10 enthält weiterhin eine Spannvorrichtung 18. Die Spannvorrichtung 18 hat einen Schwenkhebel 20, dessen erstes Ende um eine starre Drehachse schwenkbar ist und an dessen zweitem Ende eine Walze 24 drehbar gelagert ist, die als Spannwalze dient. Mit Hilfe einer Feder 26 ist der Schwenkhebel 20 derart vorgespannt, dass die Spannwalze 24 von innen gegen das Band 12 drückt und dieses mit einer durch die Feder 26 eingestellten Kraft spannt. Der Koppelhebel-Bewegungsmechanismus 14 hat mehrere Walzen 28 bis 38, die über Hebel 40 bis 50 miteinander verbunden sind. Die Enden der Hebel 40 und 50, an denen keine Walzen angeordnet sind, haben ortsfeste Drehachsen 52, 54. Der Koppelhebel-Bewegungsmechanismus 14 wird zum wahlweisen Übertragen von Tonerbildern auf bzw. von dem Band 12 genutzt, wobei eine nicht dargestellte Antriebseinheit mindestens einen Hebel bewegt. Die mögliche Bewegung des Koppelhebel-Bewegungsmechanismus 14 wird nachfolgend in der Beschreibung zu 4 noch näher erläutert.
Die Antriebswalze 16 ist mit Hilfe einer nicht dargestellten Vorrichtung und eines nicht dargestellten Stellantriebs um eine Drehachse 56 schwenkbar. Die Drehachse 56 verläuft etwa in der Mitte der Antriebswalze 16 orthogonal zu deren Längsachse. Der Schwenkbereich der Antriebswalze 16 ist durch den Pfeil P2 dargestellt. Durch ein Schwenken der Antriebswalze 16 um die Drehachse 56 wird die mit Hilfe von nicht dargestellten Sensoren erfasste laterale Position des Bandes 12 geregelt, wodurch eine laterale Drift des Bandes 12 bei einer Bewegung des Bandes 12 in Pfeilrichtung des Pfeils P1 vermieden wird. Durch diese Regelung wird eine seitliche Drift des Bandes 12 vermieden, die z.B. infolge einer durch ein fertigungsbedingt konisches Band 12 verursachten Kraftdifferenz resultiert. Eine seitliche Drift des Bandes 12 kann ebenfalls durch eine nicht exakt parallele Ausrichtung der Walzen 16, 24, 28 bis 38 verursacht sein. Auch bewirkt eine quer zum Band 12 durch die Spannvorrichtung 18 verursachte Kraftdifferenz von etwa 5 % der Gesamtspannkraft, z.B. ± 8 N bei einer Gesamtspannkraft von 150 N, dass ein sicherer Bandlauf des Bandes 12 nicht mehr gewährleistet ist und das Band 12 unaufhaltsam zu einem Walzenende driftet.
In 2 ist eine Seitenansicht der Spannvorrichtung 18 dargestellt. Gleiche Elemente haben gleiche Bezugszeichen. Der Schwenkhebel 20 der Spannvorrichtung 18 enthält einen Walzenträger 58 zur Aufnahme der Enden der Walze 24. Der Walzenträger 58 ist über einen Drehzapfen 60 drehbar mit einem Schwenkelement 62 verbunden. Das Schwenkelement 62 ist um die Drehachse 22 in Pfeilrichtung P3 schwenkbar. Ein Ende der Feder 26 ist mit einem am nicht dargestellten Rahmen des Druckers oder Kopierers befestigten Stützlager 64 verbunden. Das andere Ende der Feder 26 steht in Eingriff mit dem Schwenkelement 62 des Schwenkhebels 20. Wird anstatt des Bandes 12 ein längeres Band 12a eingesetzt oder nimmt die Länge des Bandes z.B. durch Alterung zu, so nimmt das Band 12 die in 2 gestrichelt dargestellte Bändposition infolge der durch die Spannvorrichtung 18 erzeugten Spannkraft ein, wobei die Walze 24 mit einer eingestellten Kraft von innen gegen das Band 12 drückt, wie bereits in Zusammenhang mit 1 beschrieben. Die Walze 24 nimmt dann die mit Hilfe von Strichlinien dargestellte Position 24a und der Schwenkhebel 20 die durch Strichlinien dargestellten Position 20a ein.
In 3 ist eine Draufsicht auf die Spannvorrichtung 18 dargestellt. Die Längsachse des Drehzapfens 60 bildet eine Drehachse 72, um die der Walzenträger 58 relativ zum Schwenkelement 62 in Pfeilrichtung P4 drehbar ist, wodurch die Walze 24 auch bei einem konischen Band derart zum Band 12 ausgerichtet werden kann, dass die durch die Feder 26 eingestellte Spannkraft gleichmäßig auf der gesamten Bandbreite wirkt. Wie bereits in Zusammenhang mit 2 erwähnt, sind die Walzenenden 68, 70 der Walze 24 im Walzenträger 58 gelagert. Die Drehachse 72 ist sowohl zur Längsachse 66 der Walze 24 als auch zur Drehachse 22 des Schwenkhebels 20 orthogonal.
4 zeigt das Bandlaufwerk 10 nach 1, wobei eine Positionsänderung des Koppelhebel-Bewegungsmechanismus 14 und ein Drehen der Antriebswalze 16 um die Drehachse 56 mit Hilfe von Strichlinien dargestellt ist. Der Hebel 44 ist mit Hilfe des nicht dargestellten Stellantriebs in Pfeilrichtung des Pfeils P5 verschiebbar. Durch die Verschiebung des Hebels 44 werden sowohl die Positionen der Hebel 40, 42, 46, 48, 50 als auch die Positionen der Walzen 28 bis 38 verändert. Die Positionsänderung der Hebel 48, 50, 40 ist durch die Pfeile P6, P7, P8 angegeben. Die Spannbewegung der Spannvorrichtung 18 ist mit Hilfe des Pfeils P3 angedeutet, wobei eine mögliche veränderte Position des Schwenkhebels 20 und der Spannrolle 24 mittels Strichlinien dargestellt ist.
Der Koppelhebel-Bewegungsmechanismus 14, der durch eine Bewegung des Koppelhebels 44 in Pfeilrichtung P5 verschiebbar ist, dient vor allem zum Heranführen des Bandes 12 an weitere Tonerträgermaterialien, z.B. im Bereich der Walze 30 und im Bereich der Walze 36. Dadurch kann insbesondere beim Mehrfarbendruck das Übertragen von Tonerbildern von und auf andere Trägermaterialien, wie z.B. von einem Fotoleiterband zum Band 12 und vom Band 12 zu einer Papierbahn einfach erfolgen. Die Antriebswalze 16 ist wie bereits erwähnt um die Drehachse 56 in Pfeilrichtung des Pfeils P2 drehbar, um die laterale Position und die Drift des Bandes 12 zu regeln. Mögliche Lagepositionen der Antriebswalze 16 sind ebenfalls mit Hilfe von Strichlinien dargestellt.
In 5 ist eine Seitenansicht eines Walzenträgers 74 in einer zweiten Ausführungsform der Spannvorrichtung 18 zur Aufnahme der Walze 24 dargestellt. Der Walzenträger 74 ist in gleicher Art und Weise über einen Drehzapfen 60 mit dem Schwenkelement 62 drehbar verbunden, wie der Walzenträger 58 bei der Spannvorrichtung 18 nach den 2 und 3. Bei einer Bewegung des Bandes 12 in Pfeilrichtung des Pfeils P1 wird die Spannwalze 24 um ihre Längsachse 66 gedreht.
Der Walzenträger 74 ist um die Drehachse 72 des Drehzapfens 60 drehbar. Diese Drehachse 72 schneidet das Band 12 im Punkt 76. Die Walze 24 berührt das Band 12 im Bereich 78. In der in 5 gezeigten Anordnung berührt die Walze 24 das Band 12 in einem Punkt 78. Im Unterschied dazu umschließt das Band 12 bei den Anordnungen nach den 1 bis 4 einen Teil des Umfangs der Walze 24, d.h. einen Kreisausschnitt der Walze 24. Der Berührungspunkt 78 zwischen Walze 24 und Band 12 ist bei den Vorrichtungen nach den 1 bis 4 die Winkelhalbierende des mit dem Band 12 bedeckten Kreisbogens der Walze 24. Die Drehachse 72 schneidet das Band 12 in dessen Förderrichtung P1 gesehen vor dem Berührungspunkt 78 der Walze 24 mit dem Band 12. Die Walze 24 hat somit einen sogenannten Nachlauf 79, wodurch ein sehr ruhiger Walzenlauf und somit ein sehr stabiler Bandlauf des Bandes 12 möglich ist. Stö reinflüsse auf den Bandlauf, wie z.B. ein leicht konisches Band 12 oder eine nicht korrekte parallele Ausrichtung der Walzen 24, 28 bis 38, hat einen wesentlich geringeren Einfluss auf den stabilen Bandlauf bei einem Walzenträger 74 mit einem Nachlauf 79. Eine Walze 24, die in einem Walzenträger 74 mit einem Nachlauf 79 angeordnet ist, wird auch als gezogene Walze 24 bezeichnet.
6 zeigt eine Seitenansicht der Spannvorrichtung 18 nach 2 und 3. Die vom Band 12 und einer Winkelhalbierenden 80 des mit dem Band 12 bedeckten Kreisbogens der Walze 24 eingeschlossenen Winkel 82, 84 sind gleich groß. Eine Tangente 86 des Bandes 12 verläuft durch den Schnittpunkt 78 der Winkelhalbierende 80 mit dem Band 12. Der Schnittpunkt 76 zwischen Drehachse 72 und Tangente 86 liegt in Bewegungsrichtung P1 des Bandes 12 nach dem Schnittpunkt 78. Somit hat die Walze 24 bei der Anordnung nach 6 einen Vorlauf. Der Vorlauf bewirkt eine relativ schlechte Bandführung, so dass schon bei einer geringen, fertigungsbedingten Konizität des Bandes 12 ein stabiler Lauf des Bandes nicht möglich ist.
Um dennoch einen stabilen Lauf gewährleisten zu können, müssen die Walzen des Bandlaufwerks 10 exakt parallel ausgerichtet sein und das Band 12 darf keine Konizität aufweisen. Eine solche exakte parallele Ausrichtung der Walzen erfordert nicht nur aufwendige Einstellarbeiten, sondern auch sehr präzise gefertigte Bauteile, die eine solche präzise Justage überhaupt erst ermöglichen. Auch die Bauteile der Spannvorrichtung 18 müssen präzise gefertigt sein und dürfen insbesondere an den Drehelementen, wie der Drehachse 22 und dem Drehzapfen 60, nur ein sehr geringes Spiel haben. Insbesondere die Drehung um die Drehachse 72 muss ohne Spiel sehr leichtgängig erfolgen, um zumindest eine geringe Konizität des Bandes 12 auszugleichen. Jedoch ist bei einem gleit- oder kugelgelagerten Drehzapfen 60 eine Drehbewegung immer rei bungsbehaftet, wodurch sogenannte Stick-Slip-Effekte auftreten, bei denen vor einer Drehbewegung erst eine Haftreibung zwischen Lager und Drehzapfen 60 überwunden werden muss. Auch müssen zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden, um ein axiales Spiel des Drehzapfens 60 zu begrenzen.
Mit der Drehung der Antriebswalze 16 und der Walze 24 wird beim Bandlaufwerk 10 eine vorhandene Unparallelität anderer Walzen des Bandlaufwerks 10 kompensiert. Eine Justage des Bandlaufwerks 10, insbesondere der Walzen, war jedoch durch die mechanischen Toleranzen der einzelnen Bauteile erst experimentell bei einem Probelauf des Bandlaufwerks 10 möglich. Bei Bandlaufwerken 10 mit einer Walzenbreite von 560 mm wurde ein möglicher Kippbereich von ± 0,25 mm ermittelt, in dem ein sicherer Bandlauf noch möglich ist. Der Kippbereich ist dabei eine mögliche Positionsänderung der Walze 24 an den Walzenrändern. Nach einem Transport des Druckers oder Kopierers sowie nach einem Austausch des Bandes 12 ist eine Neujustierung der Walzen notwendig, um einen sicheren Bandlauf zu gewährleisten. Bei der in 6 gezeigten Anordnung wurde ermittelt, dass bei einer Gesamtspannkraft von 150 N, mit der das Band 12 mit Hilfe der Spannvorrichtung 18 gespannt wird, eine Kraftdifferenz von 8 N auf der Breite des Bandes 12 zu einem instabilen Bandlauf und zu einer nicht ausregelbaren Drift des Bandes führt.
In 7 ist eine dritte Ausführungsform einer Spannvorrichtung 85 dargestellt. Die Spannvorrichtung 85 ist ähnlich wie die Spannvorrichtung 18 nach 6 aufgebaut. Im Unterschied zu der in 6 gezeigten Spannvorrichtung 18 ist die Spannvorrichtung 85 derart angeordnet, dass der Schnittpunkt 76 der Drehachse 72 mit der Tangente 86 in Förderrichtung P1 des Bandes 12 vor dem Schnittpunkt 78 der Winkelhalbierenden 80 mit der Tangente 86 bzw. mit dem Band 12 angeordnet ist. Die Längsachsen des Schwenkelementes 62, des Walzenträgers 58, die etwa zwischen der Drehachse 22 und der Walze 24 verlaufen, stimmen mit der Längsachse des Drehzapfens 60 in etwa überein, wodurch die Längsachsen des Schwenkelementes 62 und des Walzenträgers 58 in etwa mit der Drehachse 72 übereinstimmen.
In 8 ist eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung 87 dargestellt. Wesentliche Elemente dieser Spannvorrichtung 87 stimmen mit der Spannvorrichtung 18 gemäß 6 überein. Die Längsachse des Walzenträgers 58 ist in 8 mit 59 und die Längsachse des Schwenkelementes 62 ist mit 63 bezeichnet. Im Unterschied zu der Spannvorrichtung 18 nach 6 ist bei der Spannvorrichtung 87 die Längsachse des Drehzapfens 60 gegenüber den Längsachsen 59, 63 des Schwenkelementes 62 und des Walzenträgers 58 derart gedreht, dass die Längsachse des Drehzapfens 60 und somit die Drehachse 72 die Tangente 86 in Bewegungsrichtung des Bandes 12 gesehen vor dem Schnittpunkt 78 der Winkelhalbierenden 80 und der Tangente 86 schneidet. Dadurch wird erreicht, dass die Walze 24 einen Nachlauf hat und somit eine gezogene Walze 24 bildet. Ein sicherer Bandlauf und eine korrekte laterale Führung des Bandes 12 ist mit einer solchen Spannvorrichtung 87 auch bei einem konischen Band 12 und bei einer nicht exakt parallelen Ausrichtung der Walzen 24, 28 bis 38, 16 sowohl bei der Spannvorrichtung 85 nach 7 als auch bei der Spannvorrichtung 87 nach 8 mit kostengünstigen Bauelementen einfach möglich. Kraftdifferenzen von bis zu 30 % der Gesamtspannkraft können mit diesen erfindungsgemäßen Spannvorrichtungen 85, 87 kompensiert werden, wodurch ein sicherer Bandlauf gewährleistet ist.
In 9 ist eine Draufsicht auf eine fünfte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung 91 dargestellt. Im Unterschied zu den Spannvorrichtungen 18, 85, 87 nach den 6 bis 8 werden bei der Spannvorrichtung 91 nach 9 zwei Z-förmige Blattfedern 88, 90 als Drehelement anstatt des Drehzapfens 60 eingesetzt. Die Blattfedern 88, 90 sind jeweils mit dem Walzenträger 58 und mit dem Schwenkelement 62 fest verbunden, wodurch die Blattfedern 88, 90, der Walzenträger 58 und das Schwenkelement 62 eine trapezförmige Anordnung bilden.
Die Blattfedern 88, 90 haben am Schwenkelement 62 einen ersten Abstand 92 und am Walzenträger 58 einen zweiten Abstand 94 zueinander, wobei der erste Abstand 92 geringer ist als der zweite Abstand 94. Der Walzenträger 58 und somit die Walze 24 ist in Richtung des Pfeils P9 relativ zum Schwenkelement 62 drehbar. Die Längsachsen der Blattfedern 88, 90 bilden jeweils eine Polgerade 96, 98, die einen gemeinsamen Schnittpunkt 100 haben. Die trapezförmige Anordnung des Schwenkelements 62, des Walzenträgers 58 und der Blattfedern 88, 90 bildet ein Gelenkviereck eines Hebelgetriebes, wobei der Abstand 92, der Abstand 94 und jede Blattfeder 88, 90 jeweils einen Hebel bildet. Der Schnittpunkt 100 ist der Drehpol dieses Gelenkvierecks. Das Gelenkviereck wird auch als Viergelenk bezeichnet. Eine Winkelhalbierende 102 des durch die Polgeraden 96, 98 aufgespannten Winkels stimmt etwa mit den Längsachsen des Schwenkelementes 62 und des Walzenträgers 58 überein. Die Blattfedern 88, 90 sind derart angeordnet, dass der zwischen der Winkelhalbierenden 102 und den Polgeraden 96, 98 jeweils eingeschlossene Winkel 104, 106 etwa 47° beträgt. Die eingeschlossenen Winkel 104, 106 können im Bereich zwischen 5° und 9° voreingestellt werden. Besonders vorteilhaft ist es, die Winkel auf einen Wert im Bereich zwischen 30° und 70° einzustellen.
In 10 ist eine Seitenansicht der Spannvorrichtung 91 nach 9 dargestellt. Durch den Drehpol 100 verläuft orthogonal zu den Polachsen 96, 98 eine Drehachse 108, die die Tangente 86 im Punkt 76 schneidet. In Bewegungsrichtung P1 des Bandes 12 durchstößt die Drehachse 108 das Band 12 vor dem Berührungspunkt 78 zwischen Walze 24 und Band 12. Dadurch hat die Walze 24 einen Nachlauf und ist eine gezogene Walze 24. Ein sicherer Bandlauf ist dadurch auch dann gewährleistet, wenn die Spannkraft nicht gleichmäßig auf der Breite des Bandes 12 auf das Band 12 wirkt. Der Einsatz von Blattfedern 88, 90 ist gegenüber einer Anordnung mit Drehzapfen 60 sehr kostengünstig herzustellen, wobei aufwendige und kostenintensive Anordnungen zum Scheren des axialen Spiels des Drehzapfens 60 und zum Vermindern des Stick-Slip-Effekts nicht vorgesehen werden müssen.
In 11 ist eine Draufsicht auf die Spannvorrichtung 91 nach 9 dargestellt, wobei die Auswirkung einer unterschiedlichen Neigung der Blattfedern 88, 90 auf die Lage des Drehpols 100 dargestellt sind. Werden anstatt der Blattfedern 88, 90, Blattfedern 88a, 90a mit einer geringeren Steigung eingesetzt, verändert sich auch der Anstieg der Polgeraden 96, 98, wobei die Position der Polgeraden 96a, 98a einen Drehpol 100a bilden. Der Drehpol 100a ist im Unterschied zum Drehpol 100 in Richtung der Walze 24 auf der Winkelhalbierenden 102 verschoben. Die Blattfedern 88b, 90b haben einen noch geringeren Anstieg als die Blattfedern 88a, 90a, wobei die Polgeraden 96b, 98b in ihrem Schnittpunkt den Drehpol 100b bilden.
Der Drehpol 100b ist auf der Winkelhalbierenden 102 gegenüber dem Drehpol 100a weiter in Richtung der Walze 24 verschoben. Durch die Verschiebung des Drehpols 100 infolge der unterschiedlichen Blattfedern 88, 90; 88a, 90a; 88b, 90b verschiebt sich bedingt durch die Verschiebung des Drehpols 100, 100a, 100b auch die Drehachse 108. Die durch die Drehpole 100a, 100b gebildeten Drehachsen sind auf der Winkelhalbierenden 102 parallel zur Drehachse 108 verschoben, wodurch der Schnittpunkt 76 in Richtung des Schnittpunkts 78 verschoben wird. Der Nachlauf, der sich aus dem Abstand der Schnittpunkte 78, 76 ergibt, ist durch den geringeren Anstieg der Z-förmigen Blattfedern 88a, 90a, 88b, 90b verringert.
In 12 ist eine Draufsicht auf die Spannvorrichtung 91 nach den 9 bis 11 dargestellt, wobei die Auswirkung unterschiedlicher Abstände der Blattfedern 88, 90 auf die Position des Drehpols 100 dargestellt ist. Wie schon in Zusammenhang mit 9 beschrieben, sind die Blattfedern 88, 90 in einem Abstand 92 am Schwenkelement 62 und in einem Abstand 94 am Walzenträger 58 angeordnet und mit diesem jeweils fest verbunden. Werden nun anstatt der Blattfedern 88, 90 die Blattfedern 88c und 90c angeordnet, deren jeweilige Abstände 92c, 94c jeweils geringer als die Abstände 92, 94 sind, werden die Polgeraden 96, 98 derart verschoben, dass sie einen Drehpol 100c bilden, der gegenüber dem Drehpol 100 auf der Winkelhalbierenden 102 in Richtung der Walze 24 verschoben ist.
Werden anstelle der Blattfedern 88, 90, die Blattfedern 88d, 90d mit einem noch geringeren Abstand 92d am Schwenkelement 62 befestigt, als die Blattfedern 88c, 90c an dem Schwenkelement 62 befestigt sind, wobei auch der Abstand 94d geringer ist, als der Abstand 94c, so wird der Drehpol 100 weiter in Richtung der Walze 24 verlagert und die Polgeraden 96c, 98c bilden den Drehpol 100d. Durch Blattfederanordnungen nach den 11 und 12 lässt sich die Position des Drehpols 100 und somit der Drehachse 108 einfach variieren. Die Spannvorrichtung 91 lässt sich dadurch sehr einfach an die Anforderungen unterschiedlicher Bandlaufwerke 10 und unterschiedlicher Bänder 12 anpassen.
In 13 ist eine Spannvorrichtung 91 mit einer weiteren Anordnungsvariante der Blattfedern 88, 90 dargestellt. Die Blattfedern 88, 90 sind bei einer ersten Variante derart angeordnet, dass die Polgeraden 96, 98 in positivem mathematischen Drehsinn in die Position 96e, 98e gedreht sind. Durch die Drehung der Polgeraden 96, 98 wird auch die Lage des Schnittpunks 100e und der senkrecht zu den Polgeraden 96, 98 durch diesen Schnittpunkt 100e verlaufende Drehachse 108e gedreht, wodurch der Abstand des Schnittpunktes 76e der gedrehten Drehachse 108e mit der Tangente 86 so verschoben ist, dass der Abstand zwischen dem Schnittpunkt 78 und dem Schnittpunkt 76e größer ist als der Abstand zwischen dem Schnittpunkt 78 und dem Schnittpunkt 76. Der Nachlauf der Walze 24 wurde dadurch vergrößert.
Werden bei einer zweiten Variante die Blattfedern 88, 90 im negativen mathematischen Drehsinn derart gedreht, dass die Polgeraden 96, 98 die Positionen 96f, 98f einnehmen, so ergibt sich eine Drehachse 108f, die die Tangente 86 im Schnittpunkt 76f schneidet. Der Abstand zwischen dem Schnittpunkt 78 und dem Schnittpunkt 76f ist geringer als der Abstand zwischen dem Schnittpunkt 78 und dem Schnittpunkt 76, wodurch dann ein geringerer Nachlauf der Walze 24 eingestellt ist. Durch eine unterschiedliche Anordnung der Blattfedern 88, 90 um eine zur Längsachse der Walze 24 parallele Drehachse kann der Betrag des Nachlaufs einfach verändert und an das jeweilige Bandlaufwerk 10 sowie an unterschiedliche Bänder 12 angepasst werden.
In 14 ist eine Draufsicht einer Spannvorrichtung 101 dargestellt, bei der Blattfedern 88g, 90g derart angeordnet sind, dass der Abstand 92g der Blattfedern 88g, 90g am Spannelement 62 größer ist, als der Abstand 94g der Blattfedern 88g, 90g am Walzenträger 58. Dadurch wird der Drehpol 100g und somit auch die Drehachse 108 auf der Winkelhalbierenden 102 derart verschoben, dass die Walze 24 keinen Nachlauf, sondern einen Vorlauf hat. Die Drehachse 108 schneidet die nicht dargestellte Tangente 86 in Bewegungsrichtung P1 des nicht dargestellten Bandes 12 nach dem Berührungspunkt 78 der Walze 24 mit dem Band 12. Gegenüber einer Spannvorrichtung 91 nach einer der 9 bis 12 hat die Spannvorrichtung 101 nach 14 keinen Nachlauf und bildet somit auch keine gezogene Walze 24. Die Spannvorrichtung 101 bewirkt schon bei einer geringen nicht-parallelen Ausrichtung der Walzen des Bandlaufwerks 10 einen unruhigen Lauf des Bandes 12. Infolge einer solchen nicht-parallelen Ausrichtung der Walzen oder infolge eines geringfügig konischen Bandes 12 wirkt eine unterschiedliche Spannkraft der Spannvorrichtung 101 quer zur Laufrichtung des Bandes 12 auf das Band 12. Ein sicherer Lauf des Bandes 12 ist mit einer Spannvorrichtung 101 gemäß 14 dann nicht mehr gewährleistet.
In 15 ist ein Diagramm dargestellt, das die Auswirkungen einer unterschiedlichen Spannkraft quer zum Band bei einer bekannten Spannvorrichtung 18 nach 2 oder 6 zeigt. Bei einer solchen Spannvorrichtung 18, bei der die Walze 24 keinen Nachlauf hat, ist ein Bandlauf schon bei einem Spannkraftunterschied von ± 8 N zwischen linker und rechter Bandkante nicht mehr möglich. Auch durch eine Verdrehung der Antriebswalze 16 ist bei dieser Spannvorrichtung und einem Spannkraftunterschied von ± 8 N quer zur Bewegungsrichtung des Bandes 12 nicht mehr ausgleichbar.
In 16 ist ein Diagramm dargestellt, in dem der Bereich eines möglichen Bandlaufs in Abhängigkeit des Spannkraftunterschiedes quer zum Band 12 im Verhältnis zur Gesamtspannkraft bei einer Spannvorrichtung 85 nach 7 dargestellt ist. Bei dieser Spannvorrichtung 85 ist ein sicherer Bandlauf bis zu einem Kraftunterschied von ± 22,5 N von linker zu rechter Bandkante möglich. Dadurch ist bei der Spannvorrichtung ein sicherer Bandlauf; auch dann gewährleistet, wenn ein relativ großer Kraftunterschied der Spannkraft zwischen linker und rechter Bandkante vorhanden ist.
In 17 ist in einem Diagramm der Bereich eines sicheren Bandlaufs bei einer Spannvorrichtung 91 nach 9 in Abhängigkeit des Spannkraftunterschiedes quer zum Band 12 dargestellt. Bei der Spannvorrichtung 91 ist ein sicherer Bandlauf selbst bei Kraftunterschieden von ± 39,5 N möglich. Ein sicherer Bandlauf ist somit auch bei einer nicht-parallelen Ausrichtung der Walzen 24, 28 bis 38 und bei einem leicht konischen Band 12 möglich, ohne dass weitere Maßnahmen oder aufwendig herzustellende Bauteile eingesetzt werden müssen. Dadurch wird das Band 12 durch die Spannvorrichtung 91 gemäß 9 nicht nur gespannt, sondern auch sicher geführt.
In 18 ist ein Diagramm dargestellt, das einen möglichen Bandlauf bei einem Spannkraftunterschied quer zum Band 12 in Abhängigkeit der Gesamtspannkraft bei einer Spannvorrichtung 101 nach 14 zeigt. Bei dieser Spannvorrichtung 101, deren Walze 24 keinen Nachlauf hat, ist ein sicherer Bandlauf nur bis zu einem Spannkraftunterschied zwischen rechter und linker Bandseite von ± 8 N bei einer Gesamtspannkraft von etwa 150 N gewährleistet. Bei dieser Spannvorrichtung 101 müssen zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden, um einen sicheren Bandlauf zu gewährleisten.
Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung können anstatt des gleitgelagerten Drehzapfens 60 auch kugelgelagerte oder walzengelagerte Drehzapfen eingesetzt werden. Die Neigungswinkel des Drehzapfens 60 zu den Längsachsen des Spannelementes 62 und des Walzenträgers 58 können je nach Anforderungen und konstruktiven Gegebenheiten des Bandlaufwerks 10 verändert werden. Dadurch können die Lage und die Neigung der Drehachse 108 und dadurch Nachlauf eingestellt werden.
Bei der Spannvorrichtung 91 nach den 9 bis 13 sind Z-förmig gebogene Blattfedern 88, 90 eingesetzt worden. Andere Blattfederformen sind möglich. Die Bandführungseigenschaften der Spannvorrichtung 18 lassen sich bei Spannvorrichtungen 18 mit Blattfedern 88, 90 durch eine Veränderung der Anordnung der Blattfedern 88, 90 einfach an die Gegebenheiten des Bandlaufwerks 10 anpassen, wie bereits in der Beschreibung zu den 9 bis 13 erläutert. Bei den erfindungsgemäßen Spannvorrichtungen können übliche Bauteiltoleranzen des mechanischen Aufbaus des Bandlaufwerks 10 beibehalten werden und müssen nicht verschärft werden, da eine erfindungsgemäße Spannvorrichtung auch bei einer nicht exakt parallelen Ausrichtung der Walzen oder einem geringfügig konischen Band 12 einen sicheren Bandlauf gewährleistet. Der Einsatz von Blattfedern 88, 90 bei der Drehvorrichtung zum Verdrehen der Walze 24 quer zur Bewegungsrichtung des Bandes 12 ermöglicht auf teure und montageaufwendige Elemente zur Lagerung der Drehelemente, z.B. des Drehzapfens 60, zu verzichten. Es werden vielmehr einfache kostengünstige Blattfedern 88, 90 eingesetzt. Mit der Spannvorrichtung 91 nach den 9 bis 13 lässt sich die Bandführung erheblich verbessern und die Herstellungskosten des Bandlaufwerks 10 erheblich reduzieren. Auch entfallen aufwendige Einstellarbeiten am Bandlaufwerk 10 bei der Inbetriebnahme und Wartung des Druckers oder Kopierers. Bei anderen Ausführungsformen werden die Blattfedern 88, 90 miteinander verbunden, so dass sie ein Blattfederelement bilden.
In 19 ist ein Bandlaufwerk 110 in einer perspektivischen Darstellung gezeigt, bei dem ein Band 112 über Walzen 114, 116, 118 geführt ist. Wird das Band 112 z.B. bei einer Wartung des Druckers oder Kopierers durch ein neues, kürzeres Band 112a ausgetauscht, wird die Lage der Walze 118 derart eingestellt, dass sie die Walzenposition 118a einnimmt. Die Walze 118 ist somit die Spannwalze des Bandlaufwerks 110.
In 20 ist das Bandlaufwerk 110 dargestellt, wobei das Band 112 eine Konizität hat. Die Spannwalze 118 gleicht diese Konizität des Bandes 112 aus, indem die Walze 118 die Position 118b einnimmt.
In 21 ist eine Spannvorrichtung 120 dargestellt, die die Walze 118 enthält. Eine solche Spannvorrichtung 120 ist z.B. aus der internationalen Patentanmeldung WO 01/11432 A1 bekannt. Die Enden 122, 124 der Walze 118 sind in einem Walzenträger 126 gelagert. Der Walzenträger 126 ist über eine Drehanordnung 128 mit einer Schwenkanordnung 130 verbunden. Die Schwenkanordnung 130 hat zylindrische Enden 132, 134, die drehbar mit einem Rahmen 136 des Druckers oder Kopierers verbunden sind. Mit Hilfe der Drehanordnung 128 ist der Walzenträger 126 mit der Walze 118 in Pfeilrichtung des Pfeils P20 drehbar. Eine Konizität des Bandes 112 ist durch eine solche Drehung ausgleichbar.
Mit Hilfe einer weiteren Antriebseinheit ist die Spannvorrichtung 120 um die zylindrischen Enden 132, 134 schwenkbar, um das Band 112 mit einer eingestellten Spannkraft zu spannen. Vor allem die Bauteile der Drehanordnung 128 dürfen bei der Spannvorrichtung 120 nach 21 nur geringe Fertigungstoleranzen haben, um eine sichere Führung des Bandes 112 zu gewährleisten. Die Fertigung der Bauteile der Drehanordnung 128 ist dadurch jedoch sehr kostenintensiv. Auch die Antriebseinheit zum Drehen der Walze 118 mit Hilfe der Drehanordnung 128 ist aufwendig und kostenintensiv.
In 22 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Drehanordnung 138 zum Drehen des Walzenträgers 126 dargestellt. Die Drehanordnung 138 enthält eine Blattfeder 140, die die Schwenkanordnung 130 und den Walzenträger 126 verbindet. Die Blattfeder 140 ist sowohl mit der Schwenkanordnung 130 als auch mit dem Walzenträger 126 fest verbun den. In Ruhelage bilden die Schwenkanordnung 130, der Walzenträger 126 und die Blattfeder 140 ein Trapez, vorzugsweise ein gleichschenkliges Trapez, wobei die Schwenkanordnung 130 und der Walzenträger 126 die parallelen Seiten des Trapezes bilden. Die Schenkel des Trapezes werden durch die Blattfeder 140 gebildet.
Die Grundlinie des Trapezes, die durch den Walzenträger 126 gebildet wird, ist länger als die Grundlinie des Trapezes, die durch die Schwenkanordnung 130 gebildet ist. Die Anordnung der Blattfeder 140, der Schwenkanordnung 130 und des Walzenträgers 126 bildet ein Viergelenk, wobei die Ausrichtung der Polgeraden 142, 144 durch die Teile der Blattfeder 140 gebildet werden, die die Schenkel des Trapezes bilden. Der Schnittpunkt der Polgeraden 142, 144 bildet den Drehpol 146 des Viergelenks. Orthogonal zu den Polgeraden 142, 144 verläuft durch den Drehpol 146 die Drehachse der Drehanordnung 138. Bei einer Kraftwirkung auf den Walzenträger 126 in Richtung des Pfeils P24 wird der Walzenträger 126 in die Position 126a gedreht, wobei die Blattfeder 140 die Position 140a einnimmt. In der Position 140a ist die Blattfeder 140 mit Hilfe von Strichlinien dargestellt. Die Drehung des Walzenträgers 126 kann sowohl durch eine nicht dargestellte Antriebsvorrichtung als auch durch eine Kraftwirkung des Bandes 112 auf die Walze 118 erfolgen.
In 23 ist die Spannvorrichtung 120 nach 21 mit der Drehanordnung 138 nach 22 in einer perspektivischen Darstellung gezeigt. Die Drehanordnung 138 enthält die Blattfeder 140, wodurch die Walze 118 in Pfeilrichtung des Pfeils P20 drehbar ist. Mit Hilfe der Spannvorrichtung 120 kann sowohl durch ein Schwenken der Walze 118 mit Hilfe der Schwenkanordnung 130 ein Längenausgleich des Bandes 112 erfolgen als auch durch eine Drehung des Walzenträgers 126 in Richtung des Pfeils P20 die Konizität des Bandes 112 und eine nicht-parallele Ausrichtung der Walzen 114, 116 ausgeglichen werden. Die Drehanordnung 138 ist sehr kostengünstig herzustellen und enthält keine Verschleißteile. Die Rückstellkraft der Walze 118 kann durch Variation der Federkraft der Blattfeder 140 und durch den Anstieg der Trapezschenkel und durch den Abstand der Trapezschenkel zueinander beeinflusst werden.
Bei anderen Ausführungsformen kann die Blattfeder 140 auch mehrere Federelemente enthalten. So kann die Blattfeder 140 z.B. aus zwei Teilen gefertigt werden. Auch können anstatt der Blattfeder 140 andere Federelemente eingesetzt werden, insbesondere Anordnungen mit Spiralfedern oder mit elastischen Elementen, wie z.B. Elastomeren.
In 24 ist eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Drehanordnung 152 dargestellt. Der Walzenträger 126 ist mit der Schwenkanordnung 130 mit Hilfe einer ersten Blattfederanordnung 148 und einer zweiten Blattfederanordnung 150 drehbar verbunden. Die Blattfedern 148, 150, die Schwenkanordnung 130 und der Walzenträger 126 bilden, wie bereits in Zusammenhang mit 22 für die Blattfeder 140 beschrieben, ein Viergelenk in einer trapezförmigen Anordnung. Der Drehpol des Viergelenks kann sowohl bei der Anordnung nach 24 als auch bei den Anordnungen nach 22 oder 23 außerhalb des Bandlaufwerks 10 liegen. Wird dabei ein Nachlauf der Walze 118 bewirkt, so wird eine höhere Laufstabilität des Bandes 112 erreicht, wie bereits in Zusammenhang mit den 1 bis 18 erläutert.
Für eine Drehanordnung 138, 152 werden nur wenige Bauteile benötigt, die sehr kostengünstig herzustellen sind. Die erfindungsgemäße Drehanordnung 138, 152 gewährleistet eine reibungsfreie Lagerung, so dass die sogenannten Stick-Slip-Effekte vermieden werden. Auch haben die Drehanordnungen 138, 152 im Unterschied zur Drehanordnung 128 nach 21 kein Lagerspiel. Ein stabiler Bandlauf ist somit möglich. Die Drehanordnungen 138, 152 können je nach Ausführung eine Kippbewegung von bis zu ± 5° ausführen, die durch die Konizität des Bandes 112 erzwungen wird. Eine definierte Rückstellkraft lässt sich durch die Federkraft der Blattfedern 140, 148, 150 einfach einstellen. Durch das gleichschenklige Viergelenk, das durch die Blattfeder 140 bzw. durch die Blattfedern 148, 150 gebildet wird, ist bei einer Kraftwirkung des Bandes 112 auf die Walze 118 eine definierte Verdrehung des Walzenträgers 126 mit der Walze 118 möglich. Ein solches Viergelenk wird auch als Gelenkviereck bezeichnet.

10: Bandlaufwerk
12: endloses umlaufendes Band
14: Koppelhebel-Bewegungsmechanismus
16: Antriebswalze
18: Spannvorrichtung
20: Schwenkhebel
22: Drehachse
24: Spannwalze
26: Feder
28 bis 38: Walzen
40 bis 50: Hebel
52, 54: ortsfeste Drehachse
56: Drehachse
58: Walzenträger
59: Längsachse Walzenträger
60: Drehzapfen
62: Schwenkelement
63: Längsachse Schwenkelement
64: Stützlager
66: Längsachse
68, 70: Walzenenden
72: Drehachse
74: Walzenträger
76: Schnittpunkt Drehachse-Band
78: Berührungspunkt Walze-Band
79: Nachlauf
80: Winkelhalbierende
82, 84: Teilwinkel
86: Tangente
85, 87, 91: Spannvorrichtung
88, 90: Blattfeder
92, 94: Abstand
96, 98: Polgeraden
100: Drehpol
101: Spannvorrichtung
102: Winkelhalbierende
104, 106: Teilwinkel
108: Drehachse
110: Bandlaufwerk
112: endloses umlaufendes Band
114, 116, 118: Walzen
120: Spannvorrichtung
122, 124: Walzenenden
126: Walzenträger
128: Drehanordnung
130: Schwenkanordnung
132, 134: zylindrische Enden
136: Rahmen
138: Drehanordnung
140: Blattfeder
142, 144: Polgeraden
146: Drehpol
148, 150: Blattfedern
152: Drehanordnung
P1 bis P24: Richtungspfeile

Claims

Vorrichtung zum Führen eines bandförmigen Trägermaterials in einem elektrographischen Drucker oder Kopierer, mit einem bandförmigen Trägermaterial (12), das über mindestens ein Walzenelement (24) geführt ist, wobei die Richtung der Längsachse des Walzenelements (24) von der Förderrichtung (P1) des Trägermaterials (12) im Normalbetrieb verschieden ist, mit mindestens einer Drehanordnung (60), durch die das Walzenelement um eine Drehachse (72) drehbar ist, wobei die verlängerte Drehachse (72) das Trägermaterial (12) in dessen Förderrichtung (P1) gesehen vor der Winkelhalbierenden (80) des mit dem Trägermaterial (12) bedeckten Kreisbogens des Walzenelements (24) schneidet, so dass das Walzenelement (24) einen Nachlauf (79) hat.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Walzenelement (24) in Bezug auf die Förderrichtung (P1) des Trägermaterials (12) gezogen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse des Walzenelements (24) quer zur Förderrichtung (P1) des Trägermaterials (12) im Normalbetrieb verläuft.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse des Walzenelements (24) orthogonal zur Drehachse (72) verläuft.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse des Walzenelements (24) und die Drehachse (72) windschief zueinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial (12) ein umlaufendes Band ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Band ein Fotoleiterband, ein Transferband oder ein Applikatorband ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial (12) eine Papierbahn ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial (12) ein endloses Trägermaterial ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Walzenelement (24) mit Hilfe einer durch eine Feder (26) vorgespannte Hebelarmanordnung (20) geführt ist, wobei die Federkraft der Feder (26) das Walzenelement (24) gegen das Trägermaterial (12) drückt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Walzenelement (24) um die Drehachse (72) derart schwenkbar ist, dass eine Konizität des Trägermaterials (12) und/oder des Walzenelements (24) ausgeglichen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Drehanordnung einen Drehzapfen (60) enthält, dessen Längsachse die Drehachse (72) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehanordnung mindestens eine Blattfeder (88, 90) enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehanordnung mindestens zwei Blattfederelemente (88, 90) enthält, die in einem Abstand quer zur Förderrichtung (P1) des Trägermaterials (12) derart zueinander angeordnet sind, dass die Drehanordnung ein Viergelenk bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (108) durch einen Drehpol (100) des Viergelenks verläuft.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (72, 108) das Trägermaterial (12) in der Mitte der Querausdehnung des Trägermaterials (12) schneidet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial (12) über ein zweites Walzenelement (16) geführt ist, wobei die Längsachse des zweiten Walzenelements (16) quer zur Förderrichtung (P1) des Trägermaterials (12) im Normalbetrieb verläuft, dass eine zweite Drehanordnung vorgesehen ist, durch die das zweite Walzenelement (16) um eine zweite Drehachse (56) drehbar ist, wobei mit Hilfe der zweiten Drehanordnung die Spur des Trägermaterials (12) einstellbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass weitere quer zur Förderrichtung (P1) des Trägermaterials (12) angeordnete Walzenelemente (28 bis 38) vorgesehen sind, über die das Trägermaterial (12) geführt ist, wobei die Walzenelemente (28 bis 38) über starre Koppelhebel (40 bis 50) miteinander verbunden sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Betriebszustand das Trägermaterial (12) in einem Umdruckbereich nahe einem zweiten Trägermaterial angeordnet ist, um ein Tonerbild zu übertragen, dass in einem zweiten Betriebszustand das Trägenmaterial (12) entfernt vom zweiten Trägermaterial angeordnet ist, um die Übertragung des Tonerbildes zu verhindern, und dass die Bandspannung des Trägermaterials (12) in beiden Betriebszuständen gleich groß ist.
Verfahren zum Führen eines bandförmigen Trägermaterials in einem elektrographischen Drucker oder Kopierer, bei dem ein bandförmiges Trägermaterial (12) über mindestens ein Walzenelement (24) geführt wird, wobei die Richtung der Längsachse des Walzenelements (24) von der Förderrichtung (P1) des Trägermaterials (12) im Normalbetrieb verschieden ist, das Walzenelement (24) um eine Drehachse (72) durch mindestens eine Drehanordnung (60) gedreht wird, und bei dem das Trägermaterial (12) in dessen Förderrichtung (P1) gesehen vor der Winkelhalbierenden (80) des mit dem Trägermaterial (12) bedeckten Kreisbogens des Walzenelements (24) von der verlängerten Drehachse (72) geschnitten wird, so dass das Walzenelement (24) einen Nachlauf (79) hat.
Vorrichtung zum Führen eines bandförmigen Trägermaterials in einem elektrographischen Drucker oder Kopierer, mit einem bandförmigen Trägermaterial (112), das über mindestens ein Walzenelement (118) geführt ist, mit einem Walzenträger (126), in dem die Enden (122, 124) des Walzenelements (118) gelagert sind, mit mindestens einem elastischen Verbindungselement (140), das den Walzenträger (126) derart mit einem Rahmen (130) verbindet, dass der Walzenträger (126) längs zum Trägermaterial (112) verschiebbar und/oder quer zum Trägermaterial (112) kippbar ist, so dass das Walzenelement (118) einen Nachlauf hat.
Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Verbindungselement (140) eine Drehanordnung (128) bildet, um dessen Drehachse (146) der Walzenträger (126) drehbar ist, wobei die Drehachse (146) orthogonal zur Längsachse des Walzenelements (118) verläuft.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Verbindungselement mindestens eine Blattfeder (140) enthält, die zusammen mit dem Walzenträger (126) und dem Rahmen (130) ein Viergelenk bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse durch einen Drehpol (146) des Viergelenks verläuft.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass des elastische Verbindungselement (140) eine Rückstellkraft auf das Walzenelement (118) bei einer Verdrehung des Walzenelements (118) aus der Position quer zum Trägermaterial (112) ausübt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (146) das Trägermaterial (112) in der Mitte der Querausdehnung des Trägermaterials (112) schneidet.