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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckvorrichtung zum Ausbilden eines Bildes auf einer Materialbahn, die kontinuierlich befördert wird, und insbesondere eine Druckvorrichtung mit einem Steuerungsmechanismus für die Geschwindigkeit der Materialbahn, der verhindert, dass aufgrund einer Variation in der Beförderungsgeschwindigkeit der Materialbahn eine Transferunschärfe auftritt.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Bei einer Druckvorrichtung zum Ausbilden von Bildern auf einer kontinuierlichen Materialbahn wird die Materialbahn befördert, indem ein Traktionsmechanismus angetrieben wird, der an der Druckvorrichtung angebracht ist, wobei Stiftelemente des Traktionsmechanismus mit Perforationen der Materialbahn im Eingriff sind. Wenn eine solche Materialbahn mit den Perforationen verwendet wurde, bestand jedoch das Problem, dass beide Enden der Materialbahn mit Perforationen nach dem Drucken abgeschnitten werden mussten, und dieser Schneidvorgang war aufwändig.
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Daher wurde in der Praxis dann eine Druckvorrichtung verwendet, bei welcher eine Materialbahn ohne Perforationen verwendet wurde und mittels eines Förderwalzenmechanismus statt des Traktionsmechanismus befördert wurde. Bei dieser Druckvorrichtung zum Ausbilden eines Bildes auf der Materialbahn ohne Perforationen ist es jedoch, während die Materialbahn mittels des Förderwalzenmechanismus befördert wird, schwieriger, die Materialbahn korrekt zu der Transfereinheit zu befördern, wenn die Druckgeschwindigkeit gesteigert wird.
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Eine Vorrichtung zum Lösen dieses Problems wurde in
JP-A-2001-335206 angeboten. Diese Vorrichtung beinhaltet einen Steuerungsmechanismus zum Steuern der Materialbahn-Transitposition und der Spannung auf der stromaufwärtigen Seite in einer Förderrichtung der Materialbahn zu der Transfereinheit, und einen Steuerungsmechanismus zum Steuern der Materialbahn-Transitposition und der Spannung auf der stromabwärtigen Seite in der Förderrichtung der Materialbahn zu der Transfereinheit, um die Beförderung der Materialbahn mit hoher Präzision zu ermöglichen.
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Mit dem oben genannten Aufbau wird die Materialbahn mit hoher Geschwindigkeit und hoher Präzision befördert, aber es besteht noch das Problem, dass die Materialbahn nicht notwendigerweise korrekt befördert wird, wenn die Förderlast abrupt verändert wird, wie beispielsweise beim Beginn des Druckvorgangs.
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Das heißt, wenn die Beförderung der Materialbahn beim Beginn des Druckvorgangs beschleunigt wird, wird die Belastung in der die Spannung erzeugenden Walze abrupt variiert. Dann verändert sich auch die Förderlast des Fördermechanismus für die Materialbahn, so dass die Fördergeschwindigkeit der Materialbahn sich verändert. Wenn das Bild in der Transfereinheit auf der Materialbahn aufgezeichnet wird, tritt daher die Transferunschärfe auf.
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Außerdem wird, wenn die Rückführbeförderung durchgeführt wird, wenn der Druckvorgang angehalten wird, die Materialbahn von der Spannführung getrennt, und beim Beginn des nächsten Druckvorgangs tritt ein Stoß auf, wenn die Materialbahn und die Spannführung wieder in Kontakt gebracht werden, und eine Schwingung wird auf die Transfereinheit übertragen, was zu dem Problem führt, dass die Transferunschärfe auftritt.
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Dieses Problem ist insbesondere dann ernst, wenn die Druckvorrichtung bei höherer Geschwindigkeit betrieben wird. Es ist nämlich festgestellt worden, dass die Beschleunigung der Materialbahn beim Start des Druckvorgangs gesteigert wird und dass die Materialbahnspannung abrupt und übermäßig ansteigt, so dass sich die Transferunschärfe noch stärker bemerkbar macht.
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Als weiterer Stand der Technik ist das Dokument
DE 35 90 511 C2 bekannt, das eine Bahnspannungssteuervorrichtung einer Rollen-Rotationsdruckmaschine betrifft. Hierbei ist es vorgesehen, dass die Geschwindigkeitsänderungsgröße der Zugwalze durch eine Tänzerwalzenstellungs-Detektorvorrichtung, eine Drehzahl-Regelvorrichtung und eine Zugwalzen-Drehzahländerungsvorrichtung entweder vor oder nach dem Ansteilen des Druckzylinders an den Gegendruckzylinder so eingestellt wird, dass die Tänzerwalze ständig in ihrer Neutralstellung haltbar ist. Als weitere Dokumente sind die
US 5,791,541 A sowie die
DE 37 31 214 A1 bekannt. Letztere betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Regeln für das gesteuerte Zuführen von Bahnmaterial zu Druckmaschinen, bei der eine Zugwalze mit einer Andruckwalze zusammenwirkt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Im Hinblick auf die oben erfolgten Betrachtungen ist es ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Druckvorrichtung mit hoher Druckqualität zu schaffen, bei welcher die Transferunschärfe reduziert wird, indem die Beförderungsgeschwindigkeit während des normalen Transits der Materialbahn stabilisiert wird.
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Ein zweites Ziel der Erfindung ist es, eine Druckvorrichtung mit hoher Druckqualität zu schaffen, bei welcher verhindert wird, dass aufgrund von Geschwindigkeitsvariationen die Transferunschärfe auftritt, indem eine Belastung des Mechanismus zur Beförderung der Materialbahn unterdrückt und die Fördergeschwindigkeit der Materialbahn beim Start des Druckvorgangs sanft gesteigert wird.
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Um diese Ziele zu erreichen, schafft die vorliegende Erfindung einerseits eine Druckvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Mit diesem Aufbau ist es möglich, die Förderbelastung der Materialbahn zu jeder Zeit konstant zu halten und die Geschwindigkeitsveränderungen des Fördermechanismus zu unterdrücken, wodurch das Auftreten der Transferunschärfe aufgrund von Veränderungen der Fördergeschwindigkeit reduziert wird.
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Wenn die von der Spannungserzeugungswalze erzeugte Spannung durch Verändern der Länge des Materialbahnkontakts mit der Walze gesteuert wird, wird die auf die Materialbahn aufgebrachte Spannung einfach gesteuert.
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Gemäß der Erfindung können die Mittel zum Steuern der mittels der Spannungserzeugungswalze aufgebrachten Spannung Antriebsmittel zum Drehen der Walze um eine Drehwelle herum aufweisen, die in einer exzentrischen Position vorgesehen ist, eine Druckwalze, die mit einem elastischen Körper unterstützt ist, um die Materialbahn gegen die Spannungserzeugungswalze zu drücken, und Steuermittel zum Steuern der Antriebsmittel bei einem erfassten Signal des ersten Sensors.
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Mit diesem Aufbau wird die Kontaktlänge der Materialbahn mit der Spannungserzeugungswalze gemäß einem Drehwinkel der Walze verändert.
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Die oben genannten Ziele werden andererseits erreicht mit einer Druckvorrichtung gemäß dem Anspruch 3.
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Auf diese Art und Weise ist es durch Steuern der auf die Materialbahn aufgebrachten Spannung gemäß einer Ausgabe des zweiten Sensors möglich, zu verhindern, dass beim Beginn des Druckvorgangs eine abrupte und übermäßige Spannung auftritt. Beim Beginn des Beförderns der Materialbahn wird nämlich die Drehstellung der Walze fixiert, wo die auf die Materialbahn mittels der Spannungserzeugungswalze aufgebrachte Spannung minimal ist, und nach dem Beginn des Beförderns der Materialbahn wird die Drehstellung der Walze verändert, so dass die auf die Materialbahn aufgebrachte Spannung nach und nach gesteigert wird, wodurch es möglich ist, Variationen in der Fördergeschwindigkeit der Materialbahn zu unterdrücken und die Transferunschärfe zu reduzieren.
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Weitere Merkmale und Auswirkungen der Erfindung werden deutlich aus der nun folgenden Beschreibung der Ausführungsformen.
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Figurenliste
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Diese und weitere Ziele und Vorteile dieser Erfindung werden deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung, und zwar im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen, wobei:
- 1 eine schematische Ansicht ist, die eine Ausführungsform einer Druckvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 2 eine Ansicht ist, die eine Ausführungsform eines Mechanismus zur Spannungserzeugung zeigt, der einen Hauptbereich der Erfindung darstellt;
- 3 eine Ansicht zum Erläutern des Betriebs des Mechanismus zur Spannungserzeugung der Erfindung ist;
- 4 eine Ansicht zum Erläutern des Betriebs des Mechanismus zur Spannungserzeugung der Erfindung ist;
- 5 ein Graph zum Erläutern von Veränderungen in der Materialbahnspannung beim Beginn des Druckvorgangs in der herkömmlichen Vorrichtung ist; und
- 6 eine Graph zum Erläutern von Veränderungen in der Materialbahnspannung beim Beginn des Druckvorgangs in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nun wird eine genauere Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen erfolgen.
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1 zeigt eine Ausführungsform einer Druckvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei Bezugsziffer 1 eine Materialbahn bezeichnet. In der Druckvorrichtung ist die Materialbahn normalerweise das Papier, ist aber nicht notwendigerweise auf das Papier begrenzt, und die Materialbahn kann auch eine Plastikfolie sein.
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Die von einer Blattzuführung (nicht dargestellt) in einer früheren Stufe der Druckvorrichtung her zugeführte Materialbahn 1 wird unter einem Gehäuse der Druckvorrichtung her geführt, und zwar mittels einer Führungswalze 2, und sie wird mittels einer Materialbahn-Aufnahmewalze 3 zu einem Luftschleifenmechanismus 4 befördert.
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Der Luftschleifenmechanismus 4 ist so gesteuert, dass mittels eines Sensors 5 erfasst wird, wie weit die Materialbahn 1 durchhängt, und die Geschwindigkeit der Materialbahn-Aufnahmewalze 3 wird gemäß des Betrags des Durchhängens variiert, um den Betrag des Durchhängens konstant zu halten. In 1 werden vier optische Sensoren verwendet, um den Betrag des Durchhängens zu erfassen. Die Materialbahn 1 wird dann zu einer Transfereinheit 6 zum Übertragen des Bildes auf die Materialbahn 1 mittels eines Fördermechanismus 7 befördert.
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Um das Mäandern der Materialbahn in der Nähe eines Eintritts des Fördermechanismus
7 zu korrigieren, befindet sich eine Kantenführung
8 zum Korrigieren der Transitposition der Materialbahn in der hinteren Stufe des Luftschleifenmechanismus
4. Der Aufbau eines Führungselements zum Korrigieren der Position der Materialbahn ist wohlbekannt und beispielsweise in
JP-A-2001-335206 offenbart, und er wird hier nicht genauer beschrieben. Die Materialbahn
1 wird dann mittels eines Mechanismus
9 zur Spannungserzeugung, der mit einer Spannungserzeugungswalze
9a ausgestattet ist, einer geeigneten Spannung unterworfen, und sie wird über eine Spannführung
11 zu der Transfereinheit
6 befördert.
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Mit Bezug auf 2 wird nun der Aufbau des Mechanismus 9 beschrieben.
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Die Materialbahn 1 bewegt sich, um in Kontakt mit einer Spannungserzeugungswalze 9a zu geraten, während sie mittels der Führungswellen 9c und 9d geleitet wird. Mehrere Druckwalzen 9b sind der Spannungserzeugungswalze 9a gegenüber auf der gegenüberliegenden Seite der Materialbahn 1 vorgesehen. Die mehreren Druckwalzen 9b erzeugen eine Spannung durch Pressen der Materialbahn 1 gegen die Spannungserzeugungswalze 9a unter Verwendung einer Blattfeder 9e.
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Eine Drehwelle 9f der Spannungserzeugungswalze 9a ist mit einem Schrittmotor 12 zum Antreiben verbunden, so dass die Walze 9a zusammen mit der Drehung des Motors 12 gedreht wird. Die Drehwelle 9f ist an einer Position exzentrisch von einer Mittelachse der Spannungserzeugungswalze 9a angebracht, wie in 3 dargestellt. Wenn die Drehwelle 9f und die Druckwalze 9b in einer in 3 gezeigten relativen Position platziert sind, wird demzufolge die auf die Materialbahn 1 aufgebrachte Spannung gesteigert, wohingegen die aufgebrachte Spannung kleiner ist, wenn sie sich in der in 4 gezeigten relativen Lage zueinander befinden.
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Ein Walzenerfassungssensor 10 zum Erfassen der Drehstellung der Spannungserzeugungswalze 9a besteht aus einer Scheibe 10a und einem Element 10b, das vorgesehen ist, um die Scheibe sandwichartig zu umgeben. Eine Licht aussendende Diode (nicht dargestellt) ist auf einer Seite des Elements 10b vorgesehen, und ein Licht aufnehmendes Element (nicht dargestellt) ist auf der anderen Seite vorgesehen, wodurch die Stellung der Walze 9a erfasst wird, indem bestimmt wird, ob Licht mittels einer Halbscheibe 10a aufgefangen wird. Unter Verwendung des Sensors 10 ist es so möglich, zu bestimmen, ob sich die Spannungserzeugungswalze 9a in der in 3 gezeigten oder in der in 4 gezeigten Stellung befindet, und zu unterscheiden, ob sich die Walze 9a in einer Richtung dreht, in der die auf die Materialbahn 1 aufgebrachte Spannung steigt oder absinkt. Der Aufbau des Sensors 10 ist nur beispielhaft, und verschiedene andere Aufbauten können von der wohlbekannten Technik genommen werden. Ein von einem Walzenpositionserfassungssensor erfasstes Signal wird auf eine Steuerung 14 angewandt und als Steuersignal zum Steuern des Motors 12 verwendet.
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Andererseits bewegt sich die durch eine Führungswelle 9d hindurchtretende Materialbahn 1 in Kontakt mit einer Spannführung 11. Diese Spannführung 11 ist an einem Spannungsarm 11a angebracht, welcher drehbar um eine Achse 11b herum gelagert ist.
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Wenn der Spannungsarm 11a in Richtung des Pfeils in der Figur gedreht wird, wird sein Drehwinkel mittels eines Winkelpositionssensors 13 erfasst. Die Details des Winkelpositionssensors 13 sind nicht dargestellt, aber der Widerstandswert kann beispielsweise gemäß dem Drehwinkel variiert werden. Ein erfasstes Signal dieses Sensors 13 wird auf die Steuerung 14 aufgebracht und als Steuerungssignal zum Steuern des Antriebs des Motors 12 verwendet. Ein Ausgabesignal der Steuerung 14 wird über einen Antriebskreis 15 des Motors auf den Antriebsmotor 12 aufgebracht, wie beispielsweise einen Schrittmotor.
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Von zwei Sensoren 10 und 13 wird der Positionserfassungssensor 10 hauptsächlich für die Steuerung verwendet, wenn eine Spannung abrupt in der Materialbahn erzeugt wird, wie beispielsweise beim Beginn des Druckvorgangs, und der Sensor 13 wird normalerweise verwendet, um die auf den Fördermechanismus 8 aufgebrachte Förderbelastung konstant zu halten. Der Steuerungsvorgang wird nun beschrieben.
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Zunächst wird beim Beginn des Druckvorgangs die Kontaktlänge der Materialbahn 1 mit der Walze 9a minimiert, so dass die Anordnung zwischen der Spannungserzeugungswalze 9a und der Materialbahn 1 eine relative Lage haben kann, wie sie in 4 gezeigt ist. Vorzugsweise wird die Anregungsenergie des Antriebsmotors 12 mit einem Signal des Sensors 10 gesteuert, so dass sie in diesem Zustand für eine kurze Zeit fixiert wird. Dadurch wird verhindert, dass eine abrupte und übermäßige Spannung auf die Materialbahn beim Beginn der Beförderung der Materialbahn aufgebracht wird, so dass sich die Materialbahn sanft zu bewegen beginnt.
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Die Spannungserzeugungswalze 9a wird nach und nach gedreht, wenn sich die Materialbahn 1 bewegt, wodurch die Drehung des Antriebsmotors 12 gesteuert wird, um die Kontaktlänge der Materialbahn 1 mit der Walze 9a zu steigern. Und die Kontaktlänge wird eingestellt, so dass sich die Spannführung 11 in eine normale Position bewegt. Auf diese Art und Weise kann die Materialbahn 1 befördert werden, ohne dass in der Materialbahn 1 eine abrupte und übermäßige Spannung erzeugt wird.
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Die 5 und 6 zeigen, wie die Spannung auf die Materialbahn 1 beim Beginn des Druckvorgangs aufgebracht wird. 5 zeigt, wie die Spannung auf die Materialbahn 1 im Fall der herkömmlichen Vorrichtung ohne den Sensor 10 und die Steuerung 14 aufgebracht wird. Wie sich aus 5 ergibt, unterliegt die auf die Materialbahn 1 aufgebrachte Spannung einem starken Nachlauf, so dass beim Beginn des Druckvorgangs die Transferunschärfe erzeugt wird. Unter der Steuerung der Erfindung wird im Gegensatz dazu die auf die Materialbahn 1 aufgebrachte Spannung sanft verändert, wie in 6 dargestellt, so dass verhindert werden kann, dass beim Beginn des Druckvorgangs die Transferunschärfe auftritt, indem Fluktuationen in der Fördergeschwindigkeit der Materialbahn unterdrückt werden.
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Normalerweise wird die Spannführung 11 so angesteuert, dass sie eine vorbestimmte Position beibehält. Wenn die Spannführung 11 aus der normalen Position nach links in Richtung des Pfeils in 2 oder zur Seite des Fördermechanismus hin gedreht wird, wird ihr Drehwinkel mittels des Sensors 13 erfasst, und gemäß dem erfassten Signal wird die Walze 9a angesteuert, so dass sie sich in einer Stellung dreht, wo die Kontaktlänge der Materialbahn 1 mit der Spannungserzeugungswalze 9a abgesenkt wird.
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Wenn die Spannführung 11 jedoch wie durch den Pfeil gekennzeichnet nach rechts bewegt oder zur Seite des Mechanismus 9 hin, wird die Spannungserzeugungswalze 9a so angesteuert, dass sie sich gemäß eines Signals des Sensors 13 in eine Stellung dreht, wo die Kontaktlänge der Materialbahn 1 mit der Spannungserzeugungswalze 9a gesteigert wird. Auf diese Art und Weise wird die erzeugte Spannung eingestellt durch Verändern einer Reibungskraft der Spannungserzeugungswalze mit der Materialbahn 1, so dass eine konstante Materialbahnförderlast auf den Fördermechanismus 7 aufgebracht wird.
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Mit dem oben beschriebenen Aufbau kann in dem Fall, in dem der Sensor 10 nicht vorhanden ist, sondern nur der Sensor 13 vorhanden ist, die Transferunschärfe verhindert werden, wenn die Druckgeschwindigkeit so gering wie beispielsweise 35 ips ist. Wenn die Druckgeschwindigkeit 50 ips überschreitet, folgen jedoch die Erfassungsgeschwindigkeit des Sensors 13 für die Spannführung 11 und die Antwortgeschwindigkeit des Antriebsmotors 12 für die Spannungserzeugungswalze 9a nicht nach. Wenn es eine abrupte Veränderung in der Belastung beim Beginn des Druckvorgangs gibt, wird kein zufriedenstellendes Ergebnis erzielt. Demzufolge wird bevorzugt, die erfassten Signale von beiden Sensoren 10 und 13 für die Steuerung zu verwenden, aber diese Erfindung ist nicht auf die Steuerungsvorrichtung mit beiden Sensoren begrenzt.
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Wenn der Druckvorgang angehalten wird, wird die Spannungserzeugungswalze 9a in Rückwärtsrichtung bezüglich der Förderrichtung während des Druckens gedreht, um die Kontaktlänge der Materialbahn 1 mit der Spannungserzeugungswalze 9a zu minimieren, das heißt in die relative Lage in 4, bevor der nächste Druckvorgang gestartet wird. Diese Steuerung wird einfach durchgeführt unter Verwendung des erfassten Signals des Sensors 10, weil die Drehstellung der Spannungserzeugungswalze 9a mittels des Sensors 10 erfasst wird.
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Unter dieser Steuerung befindet sich die Spannungserzeugungswalze 9a immer in der Position, wo die auf die Materialbahn 1 aufgebrachte Spannung minimal ist, beim Beginn des Druckvorgangs, wobei die Spannführung 11 leicht in Richtung, der Spannungserzeugungswalze 9a geneigt ist. Und wenn sich die Materialbahn 1 zu bewegen beginnt, wird die Spannführung 11 nach und nach zu dem Fördermechanismus gedreht, und die Materialbahn wird kontinuierlich befördert, wobei sich die Spannführung 11 in der normalen Stellung befindet.
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Wie oben beschrieben, wird mit dieser Erfindung die ursprüngliche Position der Spannungserzeugungswalze fixiert, wo das Auftreten der Materialbahnspannung kleiner ist, und die Drehung der Walze wird so gesteuert, dass die Materialbahnspannung nach und nach gesteigert wird, wenn sich die Materialbahn zu bewegen beginnt, um eine abrupte und übermäßige Materialbahnspannung zu unterdrücken. Demzufolge ist es möglich, eine abrupte Veränderung in der Materialbahnförderbelastung zu unterdrücken und die Variation in der Fördergeschwindigkeit des Fördermechanismus zu minimieren, wodurch die Transferunschärfe reduziert wird.
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Normalerweise wird die Spannführung immer in der fixierten Position gehalten, wodurch die Materialbahnförderlast konstant gehalten wird durch eine Kombination von Belastungen aufgrund einer Reaktionskraft der Spannführung und einer Reibungskraft der Spannungserzeugungswalze. Demzufolge wird die Variation in der Fördergeschwindigkeit des Fördermechanismus minimiert, und die Transferunschärfe aufgrund von Variationen in der Fördergeschwindigkeit der Materialbahn wird reduziert.
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Die erfolgte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist zu Zwecken der Erläuterung und Veranschaulichung erfolgt. Die Beschreibung soll nicht abschließend sein oder die Erfindung auf die offenbarte Form beschränken, und Modifikationen und Variationen sind möglich im Lichte der oben erfolgten Lehren oder können durch Ausübung der Erfindung erworben werden. Die Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung und ihre praktische Anwendung zu erläutern, so dass ein Fachmann die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen und mit verschiedenartigen Modifikationen verwenden kann, wie sie für den angedachten bestimmten Verwendungszweck geeignet sind. Der Bereich der Erfindung soll durch die anliegenden Ansprüche und ihre Äquivalente definiert sein.