DE10333105B3

DE10333105B3 - Einrichtung zur Einstellung der Spannung einer Materialbahn, die durch eine die Materialbahn bearbeitende Prozessstation bewegt wird

Info

Publication number: DE10333105B3
Application number: DE10333105A
Authority: DE
Inventors: Robert Dipl.-Ing. Lang
Original assignee: Oce Printing Systems GmbH and Co KG
Current assignee: Canon Production Printing Germany GmbH and Co KG
Priority date: 2003-07-21
Filing date: 2003-07-21
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2023-07-22
Also published as: US20050017044A1; US7216828B2

Abstract

Einrichtung zur Einstellung der Spannung einer Materialbahn, die durch eine die Materialbahn bearbeitende Prozessstation bewegt wird. DOLLAR A Um die Spannung und Lage der Materialbahn (10), z. B. einer Papierbahn, die von einem Drucker bedruckt werden soll, einstellen zu können, wird eine elektrostatisch wirkende Bremseinrichtung (11) vorgeschlagen, die ein Auflademittel (14), z. B. eine Korotron, und ein Bremsblech (13) vorsieht, zwischen denen die Materialbahn hindurchläuft. Das Auflademittel lädt die Materialbahn auf, dadurch wird diese zum Bremsblech (13) gezogen, liegt auf diesem auf und wird durch Reibung gebremst. Vorteil ist, dass die Aufladespannung (AV) des Auflademittels über Sensoren für die Bahnspannung und Bahnlage gesteuert werden kann und auf die Signale von Sensoren sehr schnell reagieren kann.

Description

Die Einstellung der Spannung einer Materialbahn ist immer dann von Bedeutung, wenn die Materialbahn exakt bearbeitet werden muss. Ein typisches Beispiel ist eine elektrografische Druckeinrichtung, bei der als Materialbahn ein Aufzeichnungsträger in einem Druckwerk bedruckt wird. Im folgenden soll bei der Erläuterung in erster Linie von einer solchen elektrografischen Druckeinrichtung ausgegangen werden.

Bei einer derartigen elektrografischen Druckeinrichtung ist ein einwandfreies Druckbild nur dann gegeben, wenn die Materialbahn, z.B. eine Papierbahn, in gespanntem Zustand dem Druckwerk der Druckeinrichtung zugeführt wird. Dazu ist aus DE 197 49 603 C2 bekannt, eine Schlaufenziehereinrichtung vorzusehen, über den die Materialbahn geführt ist. Die Schlaufenziehereinrichtung weist eine unter Federspannung stehende in einem vorgegebenen Bereich bewegbare Schlaufenzieherwalze auf, über die die Materialbahn gespannt ist. Im Normalbetrieb ist der Ausschlag der Schlaufenzieherwalze ausreichend, um die Materialbahn gespannt zu halten. Jedoch gibt es Situationen, in denen zusätzliche Maßnahmen notwendig sind, um die Materialbahn in gespanntem Zustand zu halten. Für diese Fälle wird die Position der Schlaufenzieherwalze abgetastet und in Abhängigkeit von dessen Position ein Steuersignal erzeugt, mit dem eine Bremseinrichtung angesteuert wird, die die Materialbahn so abbremst, dass die Spannung der Materialbahn aufrecht erhalten wird. Als Bremseinrichtung wird eine Unterdruckbremse eingesetzt, die die Materialbahn in Abhängigkeit des Steuersignals ansaugt und damit abbremst ( DE 197 49 603 C2 ).

Aus DE 697 15 708 T2 ist bekannt, die Zugspannung einer Materialbahn mit Hilfe einer Bremse einzustellen, die auf die Vorratsrolle für die Materialbahn wirkt. Diese kann z.B. als Drehmoment- begrenzte Antriebseinheit realisiert sein.

DE 699 04 999 T2 beschreibt, dass eine Materialbahn einer derartigen Zugkraft ausgesetzt wird, dass keine Welligkeiten entstehen. Dazu wird die Abwickelrolle stets mit einer Kraft beaufschlagt, welche zu der Transportrichtung der Materialbahn entgegengesetzt ist.

DE 299 00 070 U1 offenbart eine Einrichtung zum Abwickeln einer Materialbahn, bei der eine Pendelwalze, die auf der Materialbahn aufliegt, vorgesehen ist, um die Spannung der Materialbahn zu erfassen. Die Pendelwalze steuert eine Bremse, die an der Vorratsrolle angreift und diese so abbremst, dass die Materialbahn gespannt bleibt.

DE 84 30 343 U1 beschreibt eine weitere Einrichtung zum Steuern der Spannung einer Materialbahn. Wiederum wird eine Pendelwalze verwendet, um die Spannung der Materialbahn zu erfassen. Diese steuert eine Bremse, die über Bremsbacken die Vorratsrolle für die Materialbahn so abbremst, dass die gewünschte Materialspannung aufrecht erhalten wird.

DE 844 702 B offenbart ein Verfahren zum Aufwickeln einer Papierbahn. Zur Beeinflussung der Papierspannung wird eine Saugbremse verwendet.

Im Betrieb soll der Transport der Materialbahn so ausgelegt sein, dass z.B. die Materialbahn beim Start seine Sollposition möglichst schnell erreicht. Die Bremseinrichtung sollte so ausgestaltet sein, dass verschiedene Breiten der Materialbahn, Materialbahnen mit Randlochungen usw. verwendet werden können. Bei Verwendung einer Unterdruckbremse als Bremseinrichtung gibt es jedoch Probleme, wenn z.B. die Materialbahn wellig ist oder Löcher aufweist (Materialbahnen mit Randlochungen). Eine Bremseinrichtung sollte aber bei Materialbahnen verschiedener Breite, Materialbahnen mit Randlochungen und solchen mit Ausschnitten funktionieren. Dabei sollte die Bremskraft schnell eingestellt werden können.

Zudem muss neben der Bahnspannung auch die Lage der Materialbahn stabil gehalten werden. Dies ist notwendig, um gleich bleibende Verarbeitungsergebnisse zu erreichen. Wegen Inhomogenitäten der Materialbahn oder nicht kontinuierlichen Störungen durch den Verarbeitungsprozess ist meistens eine Regelung der Bahnspannung als auch der Bahnlage erforderlich. Problematisch ist insbesondere die gegenseitige Beeinflussung der Parameter, d.h. bei Veränderung der Bahnlage ergibt sich eine Veränderung der Bahnspannung bzw. der Bahnspannungsverteilung über die Breite der Materialbahn.

Zur Einstellung der Bahnlage kann ein Drehrahmen eingesetzt werden, mit dem die Materialbahn mehrfach umgelenkt werden kann. Die Materialbahn kann dabei je nach Winkellage der Umlenkungen versetzt werden. Eine Einrichtung zur Umlenkung einer Materialbahn ist z.B. aus DE 198 27 254 A1 bekannt.

Das von der Erfindung zu lösende Problem besteht darin, eine Einrichtung anzugeben, die bei allen Betriebsarten einer die Materialbahn bearbeitenden Einrichtung und für alle Arten von Materialbahnen sicher stellt, dass die Spannung der Materialbahn auf dem Transportweg durch die Einrichtung, z.B. durch das Druckwerk einer Druckeinrichtung, immer erhalten bleibt und zudem die Lage der Materialbahn stabil gehalten wird.

Dieses Problem wird gemäß den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Der Vorteil der elektrostatisch wirkenden Bremseinrichtung liegt darin, dass ein geringer mechanischer Aufwand erforderlich ist, keine Unterdruckversorgung notwendig ist, eine schnelle Regelbarkeit gegeben ist, keine Anpassung an die Breite der Materialbahn notwendig ist.

Die elektrostatisch wirkende Bremseinrichtung ist in einfacher Weise als auf der einen Seite der Materialbahn angeordnetes Bremsblech und auf der anderen Seite der Materialbahn angeordnetes Auflademittel realisiert. Das Bremsblech sollte gegenüber dem Potential des Auflademittels ein unterschiedliches Potential aufweisen, z.B. geerdet sein. Wenn an das Auflademittel eine Aufladespannung angelegt wird, wird die Materialbahn über das Auflademittel elektrostatisch aufgeladen und dadurch an das Bremsblech gezogen und dort durch Reibung abgebremst. Vorteilhaft ist, dass die Bremskraft leicht dadurch eingestellt werden kann, dass die an dem Auflademittel anliegende Aufladespannung entsprechend geändert wird.

Als Auflademittel kann eine Koronaeinrichtung, z.B. ein Korotron bekannten Aufbaus, eingesetzt werden. Die Koronaeinrichtung erstreckt sich zweckmäßigerweise mindestens über die Breite der Materialbahn. Sie kann parallel zur Materialbahn angeordnet werden oder bezogen auf die Höhe oberhalb/unterhalb der Materialbahn unter einem Winkel zur Materialbahn. Im letzteren Fall wird die Aufladung der Materialbahn entsprechend der Winkellage über die Breite der Materialbahn geändert. Die Folge ist, dass die Materialbahn über ihre Breite wegen unterschiedlicher Aufladung unterschiedlich abgebremst wird und dadurch die Lage der Materialbahn verändert werden kann. Eine unterschiedliche Beeinflussung der Materialbahn kann auch dadurch erreicht werden, dass die Koronaeinrichtung aus mehreren einzeln ansteuerbaren Korotronen oder Abschnitten eines Korotrons (Einzelkorotrone) besteht.

Um die Materialbahn nach der Beeinflussung durch die Bremseinrichtung wieder elektrostatisch zu neutralisieren, ist es zweckmäßig, hinter der Bremseinrichtung eine Entladeeinrichtung, z.B. wiederum ein Korotron, anzuordnen. Dadurch wird erreicht, dass die Materialbahn einen definierten elektrostatischen Ladezustand aufweist.

Wenn entlang des Weges der Materialbahn ein Sensor zur Messung der Bahnspannung (Bahnspannungssignal), ein Sensor zur Messung der Bahnbreite (Bahnbreitensignal) oder ein Sensor zur Messung der Bahnlage (Bahnlagensignal) angeordnet wird, kann in Abhängigkeit deren Sensorsignale die Aufladespannung der Bremseinrichtung geregelt werden. Da die Bremseinrichtung auf eine Änderung der Aufladespannung sehr schnell reagiert, werden Änderungen in der Bahnspannung, der Bahnlage oder Bahnbreite sehr schnell ausgeglichen. Dabei erfordern Änderungen in der Bahnbreite allein (ohne Änderung der Lage der Materialbahn) keine Änderung der Aufladespannung.

Nur wenn die Lage der Materialbahn korrigiert werden soll und die Koronaeinrichtung aus einzeln ansteuerbaren Einzelkorotronen besteht, ist ein Bahnbreitensignal erforderlich, um gezielt die Einzelkorotrone mit einer entsprechenden Aufladespannung anzusteuern, durch die die Materialbahn ü ber deren Breite unterschiedlich stark aufgeladen werden. kann, um dann die Materialbahn unterschiedlich über deren Breite abbremsen zu können.

Die Erfindung ist geeignet für die Einstellung der Spannung und Lage eines Aufzeichnungsträgers bei einer elektrografischen Druckeinrichtung. Dann kann die Bremseinrichtung vor dem Druckwerk angeordnet werden, um zu erreichen, dass der Druck auf dem Aufzeichnungsträger einwandfrei ist. Es ist zweckmäßig, den Bahnspannungssensor nach der Bremseinrichtung anzuordnen, den Bahnlagesensor unmittelbar vor dem Druckwerk.

An Hand eines Ausführungsbeispieles, das in den Figuren dargestellt ist, wird die Erfindung weiter erläutert.
Es zeigen:
1 den Aufbau einer elektrostatisch wirkenden Bremseinrichtung;
2 den Verlauf der Materialbahn bei Verwendung einer elektrostatisch wirkenden Bremseinrichtung mit über die Breite veränderlicher Bremskraft;
3 und 4 ein Beispiel einer Koronaeinrichtung zur Erzeugung einer über die Breite der Materialbahn veränderbaren Aufladung.
Aus 1 ergibt sich ein Aufbau einer elektrostatischen Bremseinrichtung 11, die zur Abbremsung einer Materialbahn 10, z.B. einer Papierbahn, verwendbar ist, die z.B. von einer Prozessstation bearbeitet werden soll. Die Prozessstation kann z.B. das Druckwerk einer elektrografischen Druckeinrichtung sein.
Die Bremseinrichtung 11 weist ein Auflademittel 14, z.B. ein Aufladekorotron, und ein geerdetes Bremsblech 13 auf. Zwischen Auflademittel 14 und Bremsblech 13 wird die Mate rialbahn 10 hindurchgeführt. Wenn an das Auflademittel 14 eine Aufladespannung AV angelegt wird, erzeugt dieses ein elektrostatisches Feld, durch das die Materialbahn 10 aufgeladen wird. Dadurch wird die Materialbahn 10 an das Bremsblech 13 gezogen und dort durch Reibung abgebremst. Durch Einstellung der Höhe der Aufladespannung AV für das Auflademittel 14 kann die Bremskraft der Bremseinrichtung 11 eingestellt werden, da dementsprechend auch die Kraft eingestellt wird, mit der die Materialbahn 10 an das Bremsblech 13 angedrückt wird.
Um die Ladung auf der Materialbahn 10 zu neutralisieren, kann hinter der Bremseinrichtung 11 eine Entladeeinrichtung 15 angeordnet werden, die z.B. aus einem Entladekorotron bestehen kann. Der Vorteil der Entladeeinrichtung 15 ist darin zu sehen, dass die Materialbahn 10 anschließend auf einem definierten Ladezustand liegt.
Um die Bremseinrichtung 11 zu steuern, kann hinter ihr ein Bahnspannungssensor 19 angeordnet werden, dessen der Bahnspannung proportionales Bahnspannungssignal BS einer Steuerschaltung 16 zugeleitet wird. Diese steuert nach dem Bahnspannungssignal BS eine Spannungsversorgung 17, die die Aufladespannung AV entsprechend einstellt. Dadurch wird das Ladungsniveau des Auflademittels 14 und damit die Bremskraft der Bremseinrichtung 11 so beeinflusst, dass die gewünschte Bahnspannung erreicht wird.
2 zeigt den Lauf der Materialbahn 10 durch eine Prozessstation 12, z.B. ein Druckwerk einer elektrografischen Druckeinrichtung. Entlang dem Bahnlauf sind mehrere Sensoren angeordnet. Neben dem Bahnspannungssensor 19 ist ein Bahnlagesensor 20 und ein Bahnbreitensensor 21 vorgesehen. Die Materialbahn 10 wird mit Hilfe von Antriebswalzen 22 bewegt, die z.B. vor und nach der Prozessstation 12 liegen können.
Wenn nur die Bahnspannung eingestellt werden soll, kann das Auflademittel 14 parallel zur Materialbahn 10 gelegt werden. Es ist jedoch auch möglich, das Auflademittel 14 in anderer Weise zur Materialbahn 10 anzuordnen. Dies ist insbesondere für die Einstellung der Bahnlage erforderlich. Um die Bahnlage der Materialbahn 10 zu korrigieren, kann ein Bahnlagesignal BL vom Bahnlagesensor 20 verwendet werden. Dieses wird ebenfalls der Steuerschaltung 16 zugeführt, die die Aufladespannung AV der Spannungsversorgung 17 entsprechend beeinflusst. Aus der gemeinsamen Auswertung des Bahnlagesignales BL und des Bahnspannungssignales BS kann sowohl die Bahnspannung als auch die Bahnlage korrigiert werden. Um die Bahnlage zu beeinflussen, kann das Auflademittel 14 als Koronaeinrichtung realisiert werden, die bezogen auf die Höhe oberhalb/unterhalb der Materialbahn 10 unter einem Winkel zur Materialbahn 10 angeordnet ist oder die aus getrennt ansteuerbaren Einzelkorotronen besteht. Mit einer derartigen Koronaeinrichtung kann über die Breite der Materialbahn 10 ein variierende Aufladung und damit eine variierende Bremskraft erzeugt werden. Damit wird die Bahnspannungsverteilung über die Breite der Materialbahn 10 verändert und entsprechend über eine nicht homogene Verformung der Materialbahn 10 im Lauf die Bahnlage verändert.
Aus den 3 und 4 ergibt sich ein Koronaeinrichtung 23, die derart ausgebildet ist, dass die Materialbahn 10 entlang deren Breite unterschiedlich hoch aufgeladen werden kann. In 3 besteht die Koronaeinrichtung 23 aus Korotronteilstücken 24 (in der Wirkung Einzelkorotrone 24), die über Schalter 27 getrennt an die Aufladespannung AV gelegt werden können. 4 zeigt eine Koronaeinrichtung 23, die als Glasmantelkorotron realisiert ist, bei der der den Korotrondraht 25 abschirmende Schirm 26 in Teilstücke 28 unterteilt ist (dadurch ergeben sich wiederum in der Wirkung getrennt ansteuerbare Einzelkorotrone), die jeweils über Schalter 27 an die Aufladespannung AV anlegbar sind. Bei beiden Ausführungsbeispielen ist eine unterschiedliche Aufladung der Materialbahn 10 über deren Breite möglich.
Mit Hilfe des Bahnspannungssensors 19 ist somit eine Regelung der Bahnspannung möglich, mit Hilfe des Bahnlagesensors 20 eine Korrektur der Bahnlage. Wenn zusätzlich noch ein Bahnbreitensensor 21 und dessen Bahnbreitensignal BR eingesetzt wird, kann der Aufladebereich der Bremseinrichtung 11 eingestellt werden; dies ist dann sinnvoll, wenn als Auflademittel 14 eine Koronaeinrichtung 23 nach 3 oder 4 verwendet wird. Dann können gezielt die Einzelkorotrone 24,28 angesteuert werden, mit denen die Materialbahn 10 über ihre Breite so aufgeladen werden kann, dass eine solche Bremskraftverteilung erreicht wird, die zur Änderung der Lage der Materialbahn 10 notwendig ist.
Die Sensoren 19, 20, 21 können entsprechend DE 692 12 111 T2 realisiert werden.
Die erfindungsgemäße Bremseinrichtung 11 kann besonders vorteilhaft zur Einstellung der Spannung oder Lage einer Papierbahn bei einer elektrografischen Druckeinrichtung eingesetzt werden. Dies hat den Vorteil, dass der Aufwand gering ist und die Bremswirkung schnell an die jeweiligen Bahnverhältnisse angepasst werden kann.

10: Materialbahn
11: Bremseinrichtung
12: Prozessstation
13: Bremsblech
14: Auflademittel
15: Entladeeinrichtung
16: Steuerschaltung
17: Spannungsversorgung
19: Bahnspannungssensor
20: Bahnlagesensor
21: Bahnbreitensensor
22: Antriebswalzen für die Materialbahn
23: Koronaeinrichtung
24: Korotronteilstücke= Einzelkorotrone
25: Korotrondraht
26: Korotronschirm
27: Schalter
28: Schirmteilstücke (Einzelkorotrone)
BS: Bahnspannungssignal
BL: Bahnlagesignal
BR: Bahnbreitensignal

Claims

Einrichtung zur Einstellung der Spannung und/oder Lage einer Materialbahn (10), die durch eine die Materialbahn (10) bearbeitende Prozessstation (12) bewegt wird, – bei der im Transportweg eine elektrostatisch auf die Materialbahn (10) wirkende Bremseinrichtung (11) angeordnet ist und – bei der die elektrostatisch wirkende Bremseinrichtung (11) ein auf der einen Seite der Materialbahn (10) angeordnetes Bremsblech (13), auf dem die Materialbahn (10) aufliegt, und ein auf der anderen Seite der Materialbahn (10) angeordnetes Auflademittel (14) zur elektrostatischen Aufladung der Materialbahn (10) vorsieht.
Einrichtung nach Anspruch 1, bei der die Einstellung der Bremskraft der Bremseinrichtung (11) durch Einstellung der Aufladespannung (AV) für das Auflademittel (14) erfolgt.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei der in Transportrichtung der Materialbahn (10) gesehen hinter der Bremseinrichtung (11) eine Entladeeinrichtung (15) für die Materialbahn (10) vorgesehen ist.
Einrichtung nach Anspruch 3, bei der die Entladeeinrichtung (15) ein Korotron ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das Auflademittel (14) zumindest die Breite der Materialbahn (10) aufweist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der das Auflademittel (14) parallel zur Materialbahn (10) angeordnet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der das Auflademittel (14) bezogen auf die Höhe über/unterhalb der Materialbahn (10) unter einem Winkel zur Materialbahn (10) angeordnet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der das Auflademittel (14) eine Koronaeinrichtung (23) ist.
Einrichtung nach Anspruch 8, bei der die Koronaeinrichtung (23) mehrere getrennt ansteuerbare Einzelkorotrone (24, 28) aufweist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, bei der hinter der Bremseinrichtung (11) in Transportrichtung gesehen benachbart zur Materialbahn (10) ein Bahnspannungssensor (19) angeordnet ist, durch dessen Bahnspannungssignal (BS) die Aufladespannung (AV) einstellbar ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10 bei der ein Bahnlagesensor (20) benachbart zur Materialbahn (10) angeordnet ist, der in Abhängigkeit der Lage der Materialbahn (10) ein Bahnlagesignal (BL) abgibt, das zur Einstellung der Aufladespannung (AV) verwendbar ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 11, bei der benachbart zur Materialbahn (10) vor der Bremseinrichtung (11) ein Bahnbreitensensor (21) angeordnet ist, durch dessen Bahnbreitensignal (BR) die Aulagespannung (AV) einstellbar ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei der eine Steuerschaltung (16) vorgesehen ist, der das Bahnspannungssignal (BS) und/oder das Bahnlagesignal (BL) zugeführt wird und die in Abhängigkeit der Sensorsignale (BS, BL) die Aufladespannung (AV) des Auflademittels (14) festlegt.
Einrichtung nach Anspruch 13, bei der das Bahnbreitensignal (BR) der Steuerschaltung (16) zugeführt wird, die in dessen Abhängigkeit die Einzelkorotrone (24, 28) der Koronaeinrichtung (23) gezielt ansteuert.
Verwendung der Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei einer elektrografischen Druckeinrichtung zur Einstellung der Spannung und/oder der Lage eines Aufzeichnungsträgers, der durch ein Druckwerk zur Erzeugung von Druckbildern transportiert wird.
Elektrografische Druckeinrichtung, bei dem ein Aufzeichnungsträger durch ein Druckwerk bewegt wird, bei der eine Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 vor dem Druckwerk (12) angeordnet ist.
Verfahren zur Einstellung der Spannung und/oder der Lage einer Materialbahn (10) bei einer elektrografischen Druckeinrichtung, – bei dem die Materialbahn (10) durch eine elektrostatisch wirkende Bremseinrichtung (11) entsprechend den Ansprüchen 1 bis 14 abgebremst wird, – bei dem die Bremskraft der Bremseinrichtung (11) dadurch eingestellt wird, dass in Abhängigkeit der Spannung der Materialbahn (10) das von der Bremseinrichtung (11) erzeugte auf die Materialbahn (10) wirkende elektrostatische Feld geändert wird.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die Bremskraft der Bremseinrichtung (11) in Abhängigkeit der Lage der Materialbahn (10) derart gesteuert wird, dass die von der Bremseinrichtung (11) erzeugte Bremskraft über die Breite der Materialbahn (10) unterschiedlich ist derart, dass die Bahnlage im Lauf verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 18, – bei dem ein Bahnbreitensignal (BR) und ein Bahnlagesignal (BL) einer Steuerschaltung (16) zugeführt wird, – bei dem als Auflademittel (14) eine aus einzeln ansteuerbaren Einzelkorotronen (24, 28) bestehende Koronaeinrichtung (23) verwendet wird, – bei dem durch das Bahnbreitensignal (BR) festgelegt wird, welche Einzelkorotrone (24) angesteuert werden, – bei dem durch das Bahnlagesignal (BL) die Aufladespannung (AV) der angesteuerten Einzelkorotrone (24) eingestellt wird.