EP0815496B1 - Einrichtung zum positionsgenauen synchronisieren des parallellaufs von aufzeichnungsträgerbahnen in einer elektrografischen druckeinrichtung - Google Patents

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EP0815496B1
EP0815496B1 EP95936574A EP95936574A EP0815496B1 EP 0815496 B1 EP0815496 B1 EP 0815496B1 EP 95936574 A EP95936574 A EP 95936574A EP 95936574 A EP95936574 A EP 95936574A EP 0815496 B1 EP0815496 B1 EP 0815496B1
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EP
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recording medium
webs
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printing
loop
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EP95936574A
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Edmund Creutzmann
Andreas Eckardt
Walter Kopp
Hans Winter
Martin Silbersack
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Canon Production Printing Germany GmbH and Co KG
Original Assignee
Oce Printing Systems GmbH and Co KG
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Publication date
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    • G03G2215/00919—Special copy medium handling apparatus
    • G03G2215/00924—Special copy medium handling apparatus two or more parallel feed paths

Definitions

  • the invention relates to a device for precise position Synchronization of the parallel run of record carrier webs in an electrographic printing device.
  • An electrographic printing device with two in parallel arranged record carrier webs simultaneously by the Printer is moved and printed, for example, is off WO 94/27193 known.
  • WO 94/27193 An electrographic printing device with two in parallel arranged record carrier webs simultaneously by the Printer is moved and printed, for example, is off WO 94/27193 known.
  • the paper webs are usually driven by friction in nips or via friction roller drives.
  • Critical is in particular the drive in the nip (Fixing gap) between the fixing and pressure roller of a thermal pressure fixing station.
  • a friction drive transports one track length per time interval. Changes depending on the force and friction conditions however, the slip, which is inherent in every friction drive occurs. Slip means that no firm Gear ratio from the driving part to the driven part Part exists and the driven part more or the driving less lagging behind.
  • the paper web around the slip is slower than the surface speed of the drive roller. With the same Drive motor speed changes the speed the driven paper web due to force and friction influences.
  • the paper webs are usually driven by positive locking via paper caterpillars or pin wheels, which in Intervene in the transport perforations of the paper.
  • a more form-fitting Drive is also meant here as a drive Mechanics according to a friction drive, but e.g. electronic means for the transportation of shaped elements is regulated. Such a drive therefore regulates different ones Slip out automatically and behaves in with respect to the web speed like a positive one Drive.
  • Shape elements are recurring detectable Features related to the paper web. For example be: transport perforations, printing marks, folds, perforations, Labels.
  • a positive drive transports a defined one Number of form elements (e.g. links in a chain, transport perforations in the paper web) per time interval.
  • the transport holes can be different from one another Have clearances (punching tolerances, paper shrinkage). Tolerances in the perforation distance below a permissible Limits do not affect the function of the drive. This one Tolerances that occur are of the order of up to 0.2%. This will transport a certain number of Transport holes each have a different track length transported.
  • Two form-fitting drives in a row are in the series connection of two positive drives the two drives (speeds) are permanently coupled, the content of the intermediate web store changes not summary. If the 1st drive becomes a transport perforation a transport perforation is subtracted from the 2nd drive. The sum of the transport perforations between the drives remains the same. So there is no regulation of the length of the web between Drive 1 and 2 required.
  • the fixed coupling of Actuators 1 and 2 can be both mechanical (e.g. via a fixed Shaft connection or a gear) as well as electronic (e.g. by using two stepper motors on same beat). This drive is subject to tolerance however, the web speed, which is related to the punch tolerance changes.
  • the coupling of the drives does not guarantee that trouble-free running of the paper web.
  • Depending on the amount of Slip from drive 1 and 2 will be so while running Paper set a drive speed difference.
  • the web store will be either emptied and the paper tears, or it overflows. So here you have to regulate the length of the web between the two Drives take place.
  • the scheme is usually called Drive speed control of at least one of the two drives. With the regulation of the drive speed the content of the web store on one constant value is kept.
  • Parallel means that the tracks run side by side namely by the same divided or undivided aggregates or functional units.
  • synchronous is meant that between the forms of the one track and the forms of the other web no shift occurs when the paper running.
  • the front edge of the forms lies the same for both lanes when the alignment line is reached is.
  • the alignment policy coincides with the Line in which the paper is printed.
  • To ensure synchronicity ensure a common form-fitting here Drive inserted. From the coupled positive drive A- and B-Bru run parallel. Because of differences the paper web speeds are in the transport perforation different from lane A and lane B, although the expiring hole frequency is the same.
  • the A-Bru runs after Track drive through the pair of fuser rollers.
  • the pair of fuser rollers is on the one hand a friction drive, on the other hand is here the print image is fixed to the paper by hot rollers. With this heating, the paper web shrinks in the longitudinal direction. This shortens the distance between the transport perforations, by about 0.06%, for example.
  • the A-Bru returned and then runs in parallel synchronous to the new A-Bru as B-Bru thanks to the caterpillar drive. It follows that the B-Bru is now 0.06% Shrinkage runs slower than the A-Bru.
  • a continuous printer can via a tape storage, for. B. a loop puller.
  • the transport speeds of the adjacent drives depending on its memory content regulated.
  • Such synchronization is parallel-synchronous for the reasons described Operation of two lanes is not possible.
  • the object of the invention is therefore a device for precise synchronization of the parallel run of record carrier webs in an electrographic printing device to provide, in which the record carrier webs positively driven via a drive device pass through a first functional area in parallel and then parallel to each other a second functional area can be fed with a friction drive.
  • Another object of the invention is also the device To be designed so that they are particularly simple and reliable control of the parallel run of the recording medium webs in an electrographic printing device, such as it is known from WO 94/27193.
  • Each lane has a lane store, which is also used as a band store referred to as.
  • a loop puller spans each the paper web and measures the content of the web memory (the Length of paper loop).
  • the loop length control works in the same direction on both paper loops.
  • the main instrument of this regulation is the rotational speed of the friction roller (fixing roller).
  • the loop difference control works in opposite directions on both paper loops.
  • the main instrument here is the web-specific regulation of the tension in the respective paper web.
  • Figure 1 is a schematic representation of a record carrier web with two positive drives in series.
  • Figure 2 is a schematic representation of a record carrier web with two friction drives in series.
  • Figure 3 is a schematic representation of a record carrier web with two different drives in series.
  • Figure 4 is a schematic representation of the paper flow in a printing device with two parallel recording medium webs.
  • Figure 5 is a schematic representation of the paper flow in a duplex printing device on a single Paper web with two parallel recording media webs.
  • Figure 6 is a schematic representation of the structure of a Printing device with duplex printing according to Figure 5 with a control device for synchronizing the parallel Record carrier webs.
  • Figure 7 is a schematic representation of the function of a Tape storage used loop puller
  • Figures 8 to 12 are schematic representations of loop puller configurations with adjustable deflection force and different Force characteristics and
  • Figure 13 is a schematic representation of a Pressure force adjustment mechanism for the pressure roller one Fuser.
  • the invention is based on the structure of a electrographic printing device for one or both sides Printing on a tape-shaped recording medium, as is known from WO 94/27193.
  • Paper run with an electrographic printing device with Return of the record carrier and a parallel run control Paper run with an electrographic printing device with Return of the record carrier and a parallel run control.
  • FIG. Printing device of the tape-shaped recording medium 1 starting from a feed area z. B. from one Roll fed into the printer and in the area of the alignment line 2 printed with the toner images assigned to the front.
  • the record carrier 1 is pre-folded Continuous paper formed with the specified form length.
  • the Area of alignment line 2 is the transfer printing area for transfer printing of the toner images from an intermediate carrier (Photoconductor drum) on the recording medium 1 with a Structure according to WO 94/27193.
  • the drive 3 in the transfer printing area takes place positively via tractors with it arranged nipples, which in corresponding edge perforations (shown as white omissions) of the record carrier 1 intervene.
  • the Front assigned path from the returned and reversed web assigned to the back in the transfer printing area is the "front-side railway" A-Bahn (Reference number 5) and the "backside web” B-Bru (Reference number 4) called.
  • the A-Bru 5 passes a belt store in the form of a loop puller 6/1 and is about a vacuum brake 7/1 from a friction drive 8 in Form driven a fuser. After that the train returned and turned in a turning device 10 parallel to the freshly drawn web, the positive one Drive 3 supplied as B-Bru 4. Here is when passing the alignment line 2 the back in the transfer area printed parallel and synchronous to the A-Bru.
  • the friction drive 8 is formed in the printer from the fixing roller 8/1 and pressure roller 8/2 and has the task of To fix toner images on the recording medium 1. Therefore the driven fusing roller 8/1 is heated.
  • the moving one Pressure roller 8/2 is pressed against the fixing roller.
  • the nip 9 between the two rollers becomes the paper web pressed, heated and driven.
  • the web shrinks due to moisture loss in the longitudinal and transverse directions.
  • the control device for precise synchronization of the Parallel run of the recording medium webs 4, 5 can be according to the representation of Figure 6 in the following modules divide.
  • loop puller unit 6 It consists of the loop puller unit 6 from two of the respective loop 4 and 5 associated loop pullers 6/1, 6/2, each having a loop-pull angle sensor 12, a spring mechanism 13 for the loop puller 7 and an adjusting device 14 for the loop-pulling torque .
  • a device for coupling is not shown of the two loop pullers.
  • a suction pump with a vacuum valve and Control assembly 16 consisting of two separately controllable valves 16/1, 16/2 is connected and that with the actual vacuum brake 7 from two separate sliding surfaces 7/1, 7/2 with Suction holes is coupled.
  • control electronics 20 a microprocessor-controlled in the usual way Arrangement over bus lines with power electronics 21 for the drive 17 of the fusing station, the drive 19 the pressure roller and the valves 16/1, 16/2 of the brake 7 in Connected and via a bus line with an in Control electronics 22 conventionally constructed for a Drive 23 of the positive drive 3 (caterpillars) of the transfer station.
  • the control electronics 20 is still over Lines coupled to the rotation angle sensors 12 of the loop puller 6 and is connected to the device control via a bus line 24 of the printer. Their construction is over WO 94/27193 known.
  • Input variables for the control are via the bus or Control lines 24 from the environment (device control) and over the control 22 of the drive 23 of the caterpillars in the Transfer station of the control electronics 20 supplied.
  • the loop pullers 6/1, 6/2 next to each other each with its own spring 13/1, 13/2 deflected Attack on deflection elements 25 via articulation lever 30.
  • the initial angular position of the articulation lever 30 influences the Change the reverse torque (M) of the loop puller with the loop puller angle ( ⁇ ).
  • M Change the reverse torque
  • ⁇ loop puller angle
  • M Change the reverse torque
  • ⁇ loop puller angle
  • ⁇ loop puller angle
  • This rope 31 is on a retractor 32 appropriate.
  • a hand crank 33 and a Worm gear 34 rotates a shaft 35.
  • the retractor can spin or only in a defined Working angular range. The two sit on this shaft 35 Rope pulleys 36/1, 36/2 and a pointer 37 of a force setting scale 38.
  • the special design of the retractor 32 can the return torque between the two loop pullers 6/1, 6/2.
  • the generated back torques M of the two loop pullers 6/1, 6/2 are the same in both tracks A, B. This is advantageous when the paper webs have the same structure and there is no tendency for one web to tend to have a larger loop than the other.
  • the characteristic curves (abscissa ⁇ , ordinate M) of the return torques shown next to it are the same for both loop pullers 6/1, 6/2 in each of the adjustment positions (I, II of the scale).
  • link levers can also be used.
  • the rope 31 ( Figure 8) is only on a loop puller shortened, there is a difference between the two torque characteristics. If the winding behavior is otherwise symmetrical, this remains Difference across all force settings the same. With asymmetrical Arrangements become more targeted with the rope length Offset between loop puller A and B created.
  • levers 39 can also be used to which the rope 31 is articulated. By different Lead angle it is possible to different and to achieve non-linear adjustment characteristics.
  • crank and Worm gear can also be done automatically (e.g. with Electric motor). This also applies to the separate adjustment.
  • the setpoints for the automatic adjustment of the loop puller forces the printer can determine itself.
  • the setting the loop puller can be used once when inserting the Paper, or additionally dynamically during the Operating. Relevant measured variables are: paper width, Position of the loop puller, position of the web edge after the Loop puller and the slip of the webs in the following Fuser.
  • each loop puller one about an axis of rotation pivotable deflection element 25 with associated deflection spring 13/1, 13/2 ( Figure 8).
  • Each of the loop pullers 6/1 and 6/2 swings between an upper mechanical Stop 26 and a lower mechanical stop 27 about an axis of rotation 28. Its current position depends on the loop length released by the paper webs and thus from the content of the tape storage or the stored Tape length.
  • the controlled variable is regulated to its setpoint.
  • the controlled variable is the mean value MA (FIG. 7) of the current loop puller 6/1, 6/2.
  • the setpoint is, for example, the center MR of the loop puller work area. This regulates the control deviation of the loop length control RL towards zero.
  • the present control device regulates not on a parameter of a path, but on the condition of the lanes to each other.
  • control deviation RD of the loop difference control (FIG. 7) is regulated towards zero with the loop difference control. If a purely proportional control algorithm is used, a permanent control deviation may remain This may be desirable, since this can be used to support the regulation by the loop puller.
  • the braking forces are based on z. B. in a memory the control electronics 20 stored in the form of tables Standard settings or standard values for the vacuum changed. Depending on the direction and size of the difference of Loop puller will be proportional in one lane the braking force increases and in the other lane the braking force decreased.
  • the pressure force is the force with which the pressure roller 8/2 is pressed against the fixing roller 8/1. It affects strongly the relationship between the paper tension and the Slippage of the webs in the fusing nip 9. By less The pressure force becomes greater with the same paper tension force Slippage of the paper webs 4, 5 reached.
  • the loop difference control not able to with the allowable clamping forces To compensate for the loop difference, it reduces the pressure force through the pivot mechanism 18 of the pressure roller Twisting the cams on the motor 19. In contrast, the Contact pressure increased when high slip values occur. However, the pressure force cannot be reduced arbitrarily, since the fixation is no longer sufficient if the force is too low. A high pressure force has a favorable effect on the Fixation of the printed image.
  • This process can be repeated cyclically. Instead of using default settings when restarting after a synchronization stop it can be beneficial to use reduced values. If a paper has one Slip on it once for a synchronization stop is coming, it is likely that this will be cyclical repeated. In order to keep the print cycle as long as possible, the pressure force should be reduced when restarting be. Depending on the device concept, the cyclical repetition can of the synchronization stop the entire loop difference control replace.
  • the oiling of the fixing roller is usually used for Improvement of the toner release properties of the oiled Roller.
  • adjustable oiling stations in their oiling quantity as used in electrophotography are common. It is possible to change the oil flow in such a way To control oiling station via the control electronics 20 and thus influence the slip.
  • This arrangement is here progressive loop pulling force called.
  • the control algorithm of the loop difference control contains basically the function that in the web, its loop puller is relatively lower, a relatively higher resilience is produced. This relationship is also too mechanical realize.
  • the spring mechanism the loop puller designed so that the relative lower loop puller a relatively higher Tension in the respective paper web than the other. This difference in force must increase with the difference in angle increase.
  • the loops puller changes the paper tension in the same direction. In addition to the control-technical function of the loop puller, this can take on further functions. By deflecting the web around the loop puller, this stabilizes and guides the further course of the web. Adapted paper tensile forces are required here for different web qualities and web widths. This adjustment can take place via a manual setting mechanism, as was also described in connection with FIGS. 8 to 12.
  • the loop difference control can also be implemented mechanically become.
  • the actuators of Vacuum brakes 7/1, 7/2 e.g. vacuum valves 16/1, 16/2 mechanically coupled with the loop puller.
  • the then mentioned rule relationships and proportions are e.g. B. can also be realized via linkage arrangements.
  • the loop length control regulates the mean value MA two current loop puller positions ( Figure 7) its setpoint. By doing this, the permissible Control difference for loop difference control maximized. If this is not a priority, the loop length control can be used also exclusively on one of the loop pullers 6/1, 6/2 regulate. This regulation can be in the simplest arrangement, for. B. be a two-point control.
  • the second loop puller is then, as already described, regulated relative to the first.
  • the printing device in the control device according to the invention has a basic structure, as described in WO 94/27193. So that Printing device in both two-lane and one-lane Operation. This both with webs of Widths like that of two-lane operation, as well as with one Web width up to the entire width of the two individual Paper webs.
  • the two loop pullers are used for single-lane operation mechanically coupled and act like a continuous loop puller.
  • the current positions fall through the coupling the loop puller together.
  • Their mean is also identical to their current position.
  • This coupling can e.g. B. for reasons of operational safety by a Sensor to be monitored.
  • the effective width of the vacuum brakes can be adjusted Adjust the width adjustment, as with single-lane electrographic Printing devices for printing various Bandwidths are suitable, is common. With her can a continuously wide run can also be served.
  • the reactions are one rigid regulation more or less appropriate.
  • Advantageous here are self-learning regulations that control their behavior optimize depending on substrate and environmental conditions.
  • the parameters of the substrate and ambient conditions either via an input device in the Control device can be entered or the control device automatically records the parameters using appropriate sensors.
  • sensors can e.g. B. conventional sensors for thickness scanning of the substrate, for the detection of its surface structure, the ambient temperature, humidity, etc. be. It is also possible to print the substrate e.g. through a Label the barcode and scan it.
  • Via limit value and plausibility monitoring as well as combinatorial error analysis of parameters using a assigned to the control device or the device control Monitoring arrangement can machine errors over the previous possibilities are recognized and treated.
  • the monitoring function can also be performed by the control electronics be taken over by yourself. Like such a monitoring arrangement
  • the person skilled in the art is to set up the circuitry common.
  • FIG Fixing roller 201 which corresponds to the fixing roller 8/1 of Figure 6 is constructed.
  • a pressure roller 205 corresponding to the The pressure roller 8/2 of FIG. 6 is attached to the fixing roller swiveling.
  • the pressure roller 205 is supported on two lateral bearing elements 206.
  • the bearing elements 206 in turn are in the frame of the pressure device around a fixed axis of rotation pivotally arranged.
  • Cam discs 209 are provided, which on guide lugs 210 (rotatable rollers) of the bearing elements 206. Two on the side return springs 211 engaging the bearing elements 206 pull the bearing elements 206 against the guide lugs 210 the cam disks 209.
  • the cam disks 209 are each in one end of a lever-like Swing 212 arranged. These wings are over a stationary parallel to the pinch roller axis Swing arm axis 213 rotatably mounted.
  • Spring elements 218 suspended in the form of spiral springs. The other end of the coil springs 218 is with a rope or a chain 217 connected, the or each around a stationary Deflection roller 215 is guided.
  • the free rope or chain ends are one by one at a first end Axis of symmetry 216 pivoted lever 214 attached.
  • the spring force of the spring elements 218 is significantly greater than the spring force of the return springs 211 on the pressure roller 205.
  • the rockers are 212 pivoted away from the stops 219.
  • the cam discs 209 press the pressure roller according to their rotational position 205 against the fixing roller 201.
  • the pressing force becomes essentially determined by the spring force of the spring elements 218 in connection with the geometric structure the rocker 212 and the rotational position of the cam disks 209.
  • the actuator 220 consists of a in the effective direction of the spring elements 218 directional spindle 225, a spindle nut 223 and a spindle nut claw 222.
  • the spindle 225 is with an actuator 226 coupled by the control unit 21 ( Figure 6) can be controlled.
  • the control unit 21 Figure 6
  • the spindle turns 225 the spindle nut 223 in the longitudinal direction of the spindle 225 shifted and so depending on the deflection of the pivot lever 214 a corresponding pressure force on the between fixing roller 201 and pressure roller 205 performed not shown here Paper webs A or B exercised. In this way, the Power adjustment mechanism a web-specific pressure force in the Area of the fixing roller 201 exercised.
  • the use of the pressure force adjustment mechanism is preferable to the regulation of the pressure force already described, since the effect on the slip difference is greater by adjusting the forces in opposite directions.
  • the negative influence on the fixing quality is less, since the opposite reduction in the pressing force of the A-track turns out to be less than the simultaneous reduction in the pressing force of both tracks when pivoting the pivot cam 18 (FIG. 6).
  • the pivoting of the swivel cam 18 increases the slippage of both paper webs and causes a slip difference only indirectly through the use of the vacuum control. With the help of the pressure force adjustment mechanism, however, a path-specific change of the pressure forces is possible.
  • Papers with large perforated areas and other critical papers require only with the vacuum control if necessary without using the pressure force adjustment mechanism frequent synchronization stops. However, such stops are included Avoid looking at printer performance if possible.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum positionsgenauen Synchronisieren des Parallellaufs von Aufzeichnungsträgerbahnen in einer elektrografischen Druckeinrichtung.
Eine elektrografische Druckeinrichtung, bei der zwei parallel angeordnete Aufzeichnungsträgerbahnen gleichzeitig durch den Drucker bewegt und bedruckt werden, ist beispielsweise aus der WO 94/27193 bekannt. Bei derartigen Druckeinrichtung und anderen papierverarbeitenden Anlagen, bei denen zwei parallele Papierbahnen aufeinanderfolgende Funktionseinheiten mit friktions- oder formschlüssigem Antrieb durchlaufen, ist von besonderer Problematik der Antrieb der Papierbahnen. So muß zur Vermeidung von Funktionsstörungen ein paralleler synchroner Papierlauf gewährleistet sein.
Problemschilderung: Allgemeines
Generell ist beim Transport einer Papierbahn im Gleichlauf durch mehrere Funktionseinheiten einer Druckeinrichtung folgendes zu beachten bzw. treten folgende Probleme auf:
  • Zum Erzielen einer vorgeschriebenen Passergenauigkeit muß beim Bedrucken das Druckbild zum Papierformular ausgerichtet sein.
  • Beim Durchlauf der Bahn durch den Drucker treten Zugkräfte in der Bahn auf. Diese sind teils unvermeidbar z. B. aufgrund von Reibung. Andererseits werden Zugkräfte gezielt in die Bahn eingeleitet, um den Papierlauf zu stabilisieren.
  • Die Zugkräfte im Papier verändern sich während des Drukkens.
  • Die Antriebe treiben die Bahn entgegen der Wirkung der Zugkräfte an (nachfolgend beschrieben).
  • Die Papierbahn schrumpft wenn sie erhitzt wird und zwar in Abhängigkeit von der Papiersorte (Wassergehalt) und der Erwärmung. Beim Durchlauf durch eine thermische Fixierstation üblicher Art liegt z. B. die Schrumpfung in Bahnrichtung in einer Größenordnung von 0,06 %.
  • Die Transportlochungen der Papierbahnen unterliegen Fertigungstoleranzen. Diese sind bis zu 0,12 % vom Sollmaß.
Diskussion der verschiedenen Betriebsarten:
Zum Antrieb der Papierbahnen z. B. in Endlosdruckern kommen unterschiedliche Transportprinzipien zur Anwendung. Dies sind:
Friktionsantrieb
Der Antrieb der Papierbahnen durch Friktion erfolgt üblicherweise in Walzenspalten oder über Reibrollenantriebe. Kritisch ist dabei insbesondere der Antrieb im Walzenspalt (Fixierspalt) zwischen Fixier- und Andruckwalze einer Thermodruckfixierstation.
Ein Friktionsantrieb transportiert eine Bahnlänge pro Zeitintervall. Je nach Kraft- und Reibungsverhältnissen verändert sich jedoch der Schlupf, der prinzipbedingt bei jedem Friktionsantrieb auftritt. Schlupf bedeutet, daß kein festes Übersetzungsverhältnis vom treibenden Teil zum getriebenen Teil besteht und das getriebene Teil dem Treibenden mehr oder weniger nachhinkt. Beim Antrieb im Walzenspalt z. B.einer Fixierstation ist die Papierbahn um den Schlupf langsamer als die Oberflächengeschwindigkeit der Antriebswalze. Bei gleichbleibender Antriebsmotordrehzahl ändert sich so die Geschwindigkeit der getriebenen Papierbahn durch Kraft- und Reibungseinflüsse.
Formschlüssiger Antrieb
Der Antrieb der Papierbahnen durch Formschluß erfolgt üblicherweise über Papiertransportraupen oder Stiftenräder,die in Transportlochungen des Papiers eingreifen. Als formschlüssiger Antrieb ist hier auch ein Antrieb gemeint, der zwar der Mechanik nach ein Friktionsantrieb ist, jedoch durch z.B. elektronische Mittel auf den Transport von Formelementen geregelt wird. Ein solcher Antrieb regelt demnach unterschiedlichen Schlupf selbsttätig aus und verhält sich in bezug auf die Bahngeschwindigkeit wie ein formschlüssiger Antrieb. Formelemente sind wiederkehrende detektierbare Merkmale verbunden mit der Papierbahn. Dies können beispielsweise sein: Transportlochungen, Druckmarken, Falze, Perforationen, Labels.
Ein formschlüssiger Antrieb transportiert eine definierte Anzahl Formelemente (z.B. Glieder einer Kette, Transportlochungen in der Papierbahn) pro Zeitintervall. Durch diverse Einflüsse können die Transportlöcher zueinander unterschiedliche Abstände haben (Lochungstoleranzen, Papierschrumpfung). Toleranzen im Lochungsabstand unterhalb einer zulässigen Grenze beeinflussen die Funktion des Antriebs nicht. Die hier auftretenden Toleranzen sind in der Größenordnung bis 0,2 %. Dadurch wird beim Transport einer bestimmten Anzahl von Transportlöchern jeweils eine unterschiedliche Bahnlänge transportiert.
Bei gleichbleibender Antriebsmotordrehzahl ändert sich so die Geschwindigkeit der getriebenen Papierbahn durch Lochungstoleranzen und Temperatureinflüsse. In elektrografischen Druckeinrichtungen, die mit Endlospapier arbeiten, ist die Formularlage fest zur Transportlochung definiert. Damit wird die Formularsynchronisation üblicherweise über die Transportlochung und einen formschlüssigen Antrieb bewerkstelligt. Die Ausrichtung des Druckbilds zum Papierformular wiederum erfolgt üblicherweise über die Formelemente in einem formschlüssigen Antrieb.
Damit kann allein durch Konstanthaltung der Antriebsmotordrehzahl mit keiner der beiden Antriebsarten eine definierte, konstante Papiergeschwindigkeit erreicht werden.
Zwei Antriebe in Reihe
Sind in einer bahnverarbeitenden Anlage mehrere Antriebe an einer Bahn in Folge im Einsatz, muß je nach der Art der Antriebe eine entsprechende Synchronisation erfolgen. Mehrere Möglichkeiten der Reihenschaltung von Bahnantrieben sind in den Figuren 1 bis 3 dargestellt. Die als Bremse dargestellten Elemente verdeutlichen sinnbildlich die Entstehung der Zugkräfte im Papier. M ist das Antriebsmoment des jeweiligen Antriebs, n die Antriebsdrehzahl.
Zwei formschlüssige Antriebe in Reihe (siehe Figur 1) Sind bei der Reihenschaltung zweier formschlüssiger Antriebe die beiden Antriebe (Drehzahlen) fest miteinander verkoppelt, ändert sich der Inhalt des dazwischenliegenden Bahnspeichers nicht summarisch. Wird vom 1. Antrieb eine Transportlochung zugeführt, wird vom 2. Antrieb eine Transportlochung abgezogen. Die Summe der Transportlochungen zwischen den Antrieben bleibt gleich. Damit ist keine Regelung der Bahnlänge zwischen Antrieb 1 und 2 erforderlich. Die feste Koppelung von Antrieb 1 und 2 kann sowohl mechanisch (z. B. über eine feste Wellenverbindung oder ein Getriebe) als auch elektronisch erfolgen (z. B. durch den Einsatz zweier Schrittmotoren am gleichen Takt). Toleranzbehaftet ist bei diesem Antrieb jedoch die Bahngeschwindigkeit, die sich mit der Lochungstoleranz ändert.
Zwei Reibantriebe in Reihe (siehe Figur 2)
Die Koppelung der Antriebe gewährleistet hier nicht den störungsfreien Lauf der Papierbahn. Je nach der Höhe des Schlupfes von Antrieb 1 und 2 wird sich so bei laufendem Papier eine Antriebsgeschwindigkeitsdifferenz einstellen. Dies bedeutet einen summarischen Fehler für den Bahnspeicher zwischen den beiden Antrieben. Der Bahnspeicher wird also entweder entleert und das Papier reißt, oder er läuft über. Hier muß also eine Regelung der Bahnlänge zwischen den beiden Antrieben erfolgen. Die Regelung wird üblicherweise als Antriebsgeschwindigkeitsregelung von mindestens einem der beiden Antriebe ausgeführt. Wobei mit der Regelung der Antriebsgeschwindigkeit der Inhalt des Bahnspeichers auf einem konstanten Wert gehalten wird.
Zwei unterschiedliche Antriebe in Reihe (siehe Figur 3)
Werden zwei unterschiedliche Antriebe in Reihe eingesetzt, muß wiederum eine Regelung der Bahnlänge zwischen den beiden Antrieben erfolgen. Eine Koppelung der Antriebe reicht nicht aus, da die Bahngeschwindigkeit im formschlüssigen Antrieb mit der Lochungstoleranz schwankt und im Friktionsantrieb mit den Zugkräften. Diese Schwankungen kompensieren sich nicht gegenseitig; es entsteht ein summarischer Fehler für den Bahnspeicher mit den obengenannten Folgen.
Zwei Bahnen parallel synchron
Im hier beschriebenen Problemfall werden zwei Papierbahnen parallel synchron verarbeitet. Dies ist der Fall bei:
  • zwei völlig unabhängigen Bahnen, die den Drucker gesamt oder in Teilabschnitten parallel nebeneinander durchlaufen,
  • einer Bahn, die in einer Schlaufe zurückgeführt wird und nach der Rückführung wieder parallel Antriebe durchläuft. (siehe Figur 4).
Parallel bedeutet, daß die Bahnen nebeneinanderliegend laufen und zwar durch gleiche geteilte oder ungeteilte Aggregate oder Funktionseinheiten. Mit synchron ist gemeint, daß zwischen den Formularen der einen Bahn und den Formularen der anderen Bahn keine Verschiebung eintritt, wenn das Papier läuft. Im vorliegenden Fall liegt die Vorderkante der Formulare bei beiden Bahnen gleich, wenn die Ausrichtlinie erreicht ist. Die Ausrichtlinie fällt hier zusammen mit der Linie in der das Papier bedruckt wird. Um die Synchronität zu gewährleisten, wird hier ein gemeinsamer formschlüssiger Antrieb eingesetzt.Aus dem gekoppeltem formschlüssigen Antrieb laufen A- und B-Bahn parallel aus. Aufgrund von Unterschieden in der Transportlochung sind die Papierbahngeschwindigkeiten von Bahn A und Bahn B unterschiedlich, obwohl die auslaufende Lochfrequenz gleich ist.
Im dargestellten Fall der Fig. 4 läuft die A- Bahn nach dem Raupenantrieb durch das Fixierwalzenpaar. Das Fixierwalzenpaar ist einerseits ein Friktionsantrieb, andererseits wird hier das Druckbild durch heiße Walzen mit dem Papier fixiert. Bei dieser Erwärmung schrumpft die Papierbahn in Längsrichtung. Damit verkürzt sich so der Abstand der Transportlochungen, um beispielsweise ca. 0,06 %. Nach den Fixierwalzen wird die A- Bahn wieder zurückgeführt und läuft dann parallel synchron zur neuen A- Bahn als B- Bahn durch den Raupenantrieb. Daraus folgt, daß die B- Bahn jetzt um jene 0,06 % Schrumpfung langsamer läuft als die A- Bahn.
Das sich dabei ergebende Problem ist, die beiden unterschiedlich schnellen Bahnen durch ein ungeteiltes Fixierwalzenpaar zu verarbeiten, bei dem die Oberflächengeschwindigkeit der Antriebsfriktionswalze für beide Bahnen nicht differenziert werden kann.
Eine Antriebsgeschwindigkeitsregelung wie eingangs beschrieben, ist hier alleine nicht ausreichend, da darüber nur eine Bahn zwischen zwei Antrieben geregelt werden kann.
In der dargestellten Anordnung der Figur 4 muß zusätzlich gewährleistet werden, daß sich die Papierlänge in der Rückführungsschlaufe zwischen A- Bahn und B- Bahn nicht summarisch ändert.
Die Synchronisation aufeinanderfolgender Transporteinheiten für eine einzige Bahn in einer bahnverarbeitenden Anlage, z. B einem Endlosdrucker kann über einen Bandspeicher, z. B. einen Schlaufenzieher erfolgen. Dabei werden die Transportgeschwindigkeiten der angrenzenden Antriebe in Abhängigkeit von dessen Speicherinhalt geregelt. Eine derartige Synchronisation ist aus den beschriebenen Gründen beim parallel-synchronen Betrieb von zwei Bahnen nicht möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb eine Einrichtung zum positionsgenauen Synchronisieren des Parallellaufs von Aufzeichnungsträgerbahnen in einer elektrografischen Druckeinrichtung bereitzustellen, bei der die Aufzeichnungsträgerbahnen über eine Antriebseinrichtung formschlüssig angetrieben einen ersten Funktionsbereich parallel nebeneinander durchlaufen und dann parallel nebeneinander einem zweiten Funktionsbereich mit einem Friktionsantrieb zugeführt werden.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es auch die Einrichtung so auszugestalten, daß sie insbesondere eine einfache und betriebssichere Regelung des Parallellaufs der Aufzeichnungsträgerbahnen in einer elektrografischen Druckeinrichtung, wie sie aus der WO 94/27193 bekannt ist ermöglicht.
Diese Ziele werden durch eine Einrichtung nach Anspruch 1 erreicht.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Durch kollektive und bahnspezifische Regelung wird die Größe des auftretenden Schlupfes jeder einzelnen Papierbahn im Friktionsantrieb so geregelt, daß ein störungsfreier Papierlauf gewährleistet ist. Hierzu kann die Regelung während und außerhalb des Druckbetriebs beeinflussen:
  • Die Drehzahl des Friktionsantriebs.
  • Die Papierspannkräfte der einzelnen Papierbahnen.
  • Die Flächenpressung im Walzenspalt des Friktionsantriebs.
  • Den Reibwert der Friktionswalze (über deren Beölung).
Weiterhin dient sie zur:
  • Steuerung von Vorgängen beim Papiereinlegen, Start und Stop.
  • Erfassung von Fehlern der Maschine und des Papierlaufs.
Zwischen dem formschlüssigen Antrieb und dem Friktionsantrieb besitzt jede Bahn einen Bahnspeicher, der auch als Bandspeicher bezeichnet wird. Hierin spannt je ein Schlaufenzieher die Papierbahn und mißt den Inhalt des Bahnspeichers (die Länge der Papierschlaufe).
Die Regelung teilt sich in zwei voneinander weitgehend unabhängige Funktionsgruppen:
Die Schlaufenlängenregelung
Die Schlaufenlängenregelung wirkt gleichsinnig auf beide Papierschlaufen. Hauptinstrument dieser Regelung ist die Drehzahl der Friktionswalze (Fixierwalze).
Die Schlaufendifferenzregelung
Die Schlaufendifferenzregelung wirkt gegensinnig auf beide Papierschlaufen. Hauptinstrument ist hier die bahnspezifische Regelung der Spannkraft in der jeweiligen Papierbahn.
Grundsätzliches Vorgehen der Regelung ist es die Papierschlaufenlänge, das heißt den Speicherinhalt der Bandspeicher in zulässigen Grenzen zu halten.
Eine derartige Regelung über den Schlupf ist insbesondere bei der Verwendung eines Friktionsantriebs in einer Fixierstation ungewöhnlich, da ein Schlupf üblicherweise ein Verwischen des Tonerbildes zur Folge hat, was gerade vermieden werden soll.
Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden anhand der Zeichnungen beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Aufzeichnungsträgerbahn mit zwei formschlüssigen Antrieben in Reihe.
Figur 2 eine schematische Darstellung einer Aufzeichnungsträgerbahn mit zwei Friktionsantrieben in Reihe.
Figur 3 eine schematische Darstellung einer Aufzeichnungsträgerbahn mit zwei unterschiedlichen Antrieben in Reihe.
Figur 4 eine schematische Darstellung des Papierlaufs in einer Druckeinrichtung mit zwei parallellaufenden Aufzeichnungsträgerbahnen.
Figur 5 eine schematische Darstellung des Papierlaufs in einer Druckeinrichtung mit Duplexdruck auf einer einzigen Papierbahn mit zwei parallellaufenden Aufzeichnungsträgerbahnen.
Figur 6 eine schematische Darstellung des Aufbaues einer Druckeinrichtung mit Duplexdruck entsprechend Figur 5 mit einer Regeleinrichtung zur Synchronisation der parallellaufenden Aufzeichnungsträgerbahnen.
Figur 7 eine schematische Darstellung der Funktion eines als Bandspeicher verwendeten Schlaufenziehers
Figuren 8 bis 12 schematische Darstellungen von Schlaufenzieherkonfigurationen mit einstellbarer Auslenkkraft und unterschiedlichen Kraftkennlinien und
Figur 13 eine schematische Darstellung einer Andruckkraftverstellmechanik für die Andruckwalze eines Fixierstation.
Die Erfindung wird im folgenden anhand des Aufbaues einer elektrografischen Druckeinrichtung zum ein- oder beidseitigen Bedrucken eines bandförmigen Aufzeichnungsträgers beschrieben, wie sie aus der WO 94/27193 bekannt ist.
Papierlauf bei einer elektrografischen Druckeinrichtung mit Rückführung des Aufzeichnungsträgers und einer Parallellaufregelung.
Entsprechend der Darstellung der Figur 5 wird bei der erfindungsgemäßen Druckeinrichtung der bandförmige Aufzeichnungsträger 1 ausgehend von einem Zuführbereich z. B. von einer Rolle in den Drucker eingezogen und im Bereich der Ausrichtlinie 2 mit der Vorderseite zugeordneten Tonerbildern bedruckt. Der Aufzeichnungsträger 1 ist dabei als vorgefaltetes Endlospapier ausgebildet mit vorgegebener Formularlänge. Im Bereich der Ausrichtlinie 2 befindet sich der Umdruckbereich zum Umdrucken der Tonerbilder von einem Zwischenträger (Fotoleitertrommel) auf den Aufzeichnungsträger 1 mit einem Aufbau entsprechend der WO 94/27193. Der Antrieb 3 im Umdruckbereich erfolgt formschlüssig über Traktoren mit darauf angeordneten Nippeln, die in entsprechende Randperforationen (dargestellt als weiße Auslassungen) des Aufzeichnungsträgers 1 eingreifen. Zur Unterscheidung der frisch eingezogenen, der Vorderseite zugeordneten Bahn von der rückgeführten und gewendeten der Rückseite zugeordneten Bahn im Umdruckbereich (Ausrichtlinie 2) sei die "Vorderseitenbahn" A-Bahn (Bezugszeichen 5) und die "Rückseitenbahn" B-Bahn (Bezugszeichen 4) genannt. Die A-Bahn 5 passiert einen Bandspeicher in Form eines Schlaufenziehers 6/1 und wird über eine Unterdruckbremse 7/1 von einem Friktionsantrieb 8 in Form einer Fixierstation angetrieben. Danach wird die Bahn zurückgeführt in einer Wendeeinrichtung 10 gewendet und parallel zur frisch eingezogenen Bahn wieder dem formschlüssigen Antrieb 3 als B-Bahn 4 zugeführt. Hier wird beim Passieren der Ausrichtlinie 2 die Rückseite im Umdruckbereich parallel und synchron zur A-Bahn bedruckt. Weiter läuft die B-Bahn parallel zur A-Bahn über einen Schlaufenzieher 6/2, eine Unterdruckbremse 7/2 und erneut durch den Friktionsantrieb 8 der Fixierstation. Danach wird sie einer Papierausgabe z. B einem Stapler oder einer sonstigen Papiernachverarbeitungseinrichtung zugeführt.
Zwischen der Rückführung der A-Bahn und der Wiederzuführung der Bahn in den formschlüssigen Antrieb 3 als B-Bahn ist in Papiertransportrichtung hinter der Wendeeinrichtung 10 ein Bandspeicher 11 in Form eines Schlaufenziehers angeordnet. In der hier beschriebenen Anordnung entspricht diese Schlaufe dem Bahnspeicher zwischen zwei formschlüssigen Antrieben deren Funktion eingangs beschrieben wurde. Der Speicherinhalt der Schlaufe ändert sich somit auch ohne Regelung nicht summarisch. Der Speicher ist lediglich nötig zum Ausgleich von Toleranzen und zur Formularsynchronisation beim Einlegen unterschiedlich langer Formulare.
Der Friktionsantrieb 8 wird im Drucker gebildet aus Fixierwalze 8/1 und Andruckwalze 8/2 und hat die Aufgabe, die Tonerbilder auf dem Aufzeichnungsträger 1 zu fixieren. Daher ist die getriebene Fixierwalze 8/1 beheizt. Die mitlaufende Andruckwalze 8/2 wird gegen die Fixierwalze gepreßt. In einem Fixierspalt 9 zwischen den beiden Walzen wird die Papierbahn gepreßt, erhitzt und angetrieben. Hierbei schrumpft die Bahn durch Feuchtigkeitsverlust in Längs- und Querrichtung. Das bedeutet, daß sich die Abstände zwischen den Formelementen (Formulare, Perforationslöcher) verkleinern. Daraus folgt, daß nach der Rückführung die B-Bahn mit geringerer Bahngeschwindigkeit aus dem formschlüssigen Antrieb 3 ausläuft als die A-Bahn.
Elemente der Regeleinrichtung
Die Regeleinrichtung zum positionsgenauen Synchronisieren des Parallellaufs der Aufzeichnungsträgerbahnen 4, 5 läßt sich entsprechend der Darstellung der Figur 6 in folgende Baugruppen unterteilen.
Schlaufenzieherbaugruppe
Sie besteht aus der Schlaufenziehereinheit 6 aus zwei der jeweiligen Bahn 4 und 5 zugeordneten Schlaufenziehern 6/1, 6/2, die jeder einen Schlaufenzieher-Winkelsensor 12 aufweisen, einer Federmechanik 13 für den Schlaufenzieher 7 und einer Verstelleinrichtung 14 für das Schlaufenzieher- Drehmoments . Nicht dargestellt ist eine Einrichtung zum Koppeln der beiden Schlaufenzieher.
Funktionsbereich Unterdruckbremse
Er besteht aus einer Einrichtung zur Unterdruckerzeugung 15, z. B. einer Saugpumpe, die mit einer Unterdruckventil- und Regelbaugruppe 16 aus zwei getrennt regelbaren Ventilen 16/1, 16/2 in Verbindung steht und die mit der eigentlichen Unterdruckbremse 7 aus zwei getrennten Gleitflächen 7/1, 7/2 mit Sauglöchern gekoppelt ist.
Fixierbereich
Er besteht aus der Fixierwalze 8/1, einem Antrieb 17 in Form eines Elektromotores für die Fixierwalze 8/1, der Andruckwalze 8/2 sowie einer Anschwenkmechanik 18 für die Andruckwalze 8/2 aus zwei über eine Drehachse mit einem Antrieb 19 gekoppelten Nocken, die über Hebelelemente an der Achse der Andruckwalze 8/2 angreifen.
Elektronik
Hierzu gehört die eigentliche Regelungselektronik 20 aus einer in üblicher Weise aufgebauten mikroprozessorgesteuerten Anordnung, die über Busleitungen mit einer Leistungselektronik 21 für den Antrieb 17 der Fixierstation, den Antrieb 19 der Andruckwalze und den Ventilen 16/1, 16/2 der Bremse 7 in Verbindung steht sowie über eine Busleitung mit einer in üblicher Weise aufgebauten Steuerelektronik 22 für einen Antrieb 23 des formschlüssigen Antriebs 3 (Raupen) der Umdruckstation. Die Regelungselektronik 20 ist weiterhin über Leitungen gekoppelt mit den Drehwinkelsensoren 12 der Schlaufenzieher 6 und steht über eine Busleitung 24 mit der Gerätesteuerung des Druckers in Verbindung. Deren Aufbau ist aus der WO 94/27193 bekannt.
Eingangsgrößen für die Regelung werden über die Bus- oder Steuerleitungen 24 aus dem Umfeld (Gerätesteuerung) und über die Steuerung 22 vom Antrieb 23 der Transportraupen in der Umdruckstation der Regelungselektronik 20 zugeführt.
Verschiedene Ausführungsformen des Schlaufenziehers
In Abhängigkeit von später beschriebenen gewünschten unterschiedlichen Funktionsoptionen der Regeleinrichtung können verschiedene, in den Figuren 8 - 12 dargestellte Ausführungsformen des Schlaufenziehers zum Einsatz kommen:
Grundaufbau (Figur 8)
Die nebeneinanderliegenden Schlaufenzieher 6/1, 6/2 werden mit jeweils einer eigenen Feder 13/1, 13/2 ausgelenkt, die über Anlenkhebel 30 an Auslenkelementen 25 angreifen. Die Ausgangs-Winkelstellung der Anlenkhebel 30 beeinflußt die Veränderung des Rückdrehmoments (M) der Schlaufenzieher mit dem Schlaufenzieherwinkel (β). Auf der anderen Seite steht die jeweilige Feder 13/1, 13/2 mit einem Seil 31 in Verbindung. Dieses Seil 31 ist an einer Aufrollvorrichtung 32 angebracht. Hier wird über eine Handkurbel 33 und ein Schneckengetriebe 34 eine Welle 35 gedreht. Die Aufrollvorrichtung kann durchdrehend oder nur in einem definierten Winkelbereich arbeiten. Auf dieser Welle 35 sitzen die zwei Seilrollen 36/1, 36/2 sowie ein Zeiger 37 einer Krafteinstellskala 38.
Durch die spezielle Gestaltung der Aufrollvorrichtung 32 kann das Rückdrehmoment zwischen den beiden Schlaufenziehern 6/1, 6/2 abgestimmt werden.
Symmetrische Ausführung
Bei einer symmetrischen Ausführungsform entsprechend Figur 9 sind die erzeugten Rückdrehmomente M der beiden Schlaufenzieher 6/1, 6/2 in beiden Bahnen A, B gleich. Dies ist vorteilhaft, wenn die Papierbahnen die gleiche Struktur haben und keine Tendenz besteht, daß eine Bahn grundsätzlich zu einer größeren Schlaufe neigt als die andere. Die daneben dargestellten Kennlinien (Abszisse β, Ordinate M) der Rückdrehmomente sind in jeder der Verstellposition (I, II der Skala) für beide Schlaufenzieher 6/1, 6/2 gleich.
Anstatt der Seilrollen 36/1, 36/2 können auch Anlenkhebel eingesetzt werden.
Unsymmetrische Ausführungen
Unsymmetrische Ausführungen sind vorteilhaft, wenn sich die Bahnen mit vorhersagbarer Richtung unterschiedlich verhalten. Hier kann mit unterschiedlichen Kräften und Kraftkennlinien gegengehalten werden.
Vorhalt einer Seite
Wird das Seil 31 (Figur 8) nur an einem Schlaufenzieher verkürzt, entsteht eine Differenz der beiden Momentenkennlinien. Bei sonst symmetrischem Aufrollverhalten bleibt diese Differenz über alle Krafteinstellungen gleich. Bei unsymmetrischen Anordnungen wird mit der Seillänge ein gezielter Offset zwischen Schlaufenzieher A und B erzeugt.
Unterschiedliches Aufrollverhalten
Unterschiedliche Durchmesser der Seilrollen (Fig. 10) Mit dieser Anordnung wird erreicht, daß sich eine Differenz der beiden Momentenkennlinien über die Verstellung linear ändert. Dargestellt ist der Sonderfall, daß bei der Verstellposition I die beiden Kennlinien zusammenfallen. Bei nicht durchdrehender Verstellung kann dieser Effekt auch mit unterschiedlich langen Anlenkhebeln erzielt werden.
Andere Formen von Aufrollkurven (Figuren 11, 12)
Soll sich die Verstellung der oder die Differenz zwischen den Momentenkennlinien nichtlinear ändern, können andere Aufrollkurven eingesetzt werden. Dies sind allgemein andere Kurvenformen mit den Sonderfällen: Exzenter, Ellipse, Spirale.
Hebelanlenkungen (Fig. 11, A-Seite)
Anstelle der Seilrollen 36 können auch Hebel 39 eingesetzt werden, an denen das Seil 31 angelenkt wird. Durch unterschiedliche Vorhaltewinkel ist es möglich, unterschiedliche und nichtlineare Verstellkennlinien zu erzielen.
Unterschiedliche Federcharakteristik (Fig. 12)
Durch unterschiedliche Federraten der Federn 13/1, 13/2 werden die Steigungen der Momentenkennlinien unterschiedlich gestaltet. Der Unterschied der Steigung der Kennlinie bleibt über verschiedene Krafteinstellungen gleich. Federn mit unterschiedlicher Vorspannung wirken wie die Veränderung der Seillänge zwischen A- und B-Seite.
Kombinationen
Es sind auch Kombinationen der dargestellten Ausführungen möglich. So können von der bisher beschriebenen Verstelleinrichtung abweichend zur Verstellung der beiden Schlaufenzieherkennlinien auch zwei Verstelleinrichtung eingesetzt werden. Mit getrennten Verstelleinrichtungen für die Schlaufenzieher lassen sich diese unabhängig voneinander einstellen. Mit einer zusammengesetzten Verstelleinrichtung aus zwei z. B. summarisch wirkenden Einrichtungen läßt sich damit einerseits das Kraftniveau der beiden Seiten gleichsinnig einstellen, andererseits die Kraftdifferenz zwischen den beiden Schlaufenziehern.
Motorische Verstellung
Die hier erläuterte mechanische Verstellung über Kurbel und Schneckengetriebe kann auch automatisch erfolgen (z. B. mit Elektromotor). Dies gilt auch für die getrennte Verstellung.
Die Sollwerte zur automatischen Einstellung der Schlaufenzieherkräfte kann der Drucker selbst ermitteln. Die Einstellung der Schlaufenzieherkräfte kann einmalig beim Einlegen des Papiers erfolgen, oder zusätzlich dynamisch während des Betriebs. Hierzu relevante Meßgrößen sind: Papierbreite, Stellung der Schlaufenzieher, Lage der Bahnkante nach dem Schlaufenzieher und der Schlupf der Bahnen in der nachfolgenden Fixierstation.
Funktion der Regelung
Die Funktion der Regelung wird im folgenden anhand der verschiedenen in der Figur 7 dargestellten über die Drehwinkelsensoren 12 abgetasteten Positionen der Schlaufenzieher erläutert, wobei jeder Schlaufenzieher ein um eine Drehachse verschwenkbares Auslenkelement 25 mit zugehöriger Auslenkfeder 13/1, 13/2 (Figur 8) aufweist. Jeder der Schlaufenzieher 6/1 und 6/2 verschwenkt dabei zwischen einem oberen mechanischen Anschlag 26 und einem unteren mechanischen Anschlag 27 um eine Drehachse 28. Seine aktuelle Position hängt ab von der durch die Papierbahnen freigegebene Schlaufenlänge und damit vom Inhalt des Bandspeichers bzw. der gespeicherten Bandlänge. Dabei bezeichnet: O den oberen Fehlerbereich; R den Arbeitsbereich der Schlaufenzieher; U den unteren Fehlerbereich; RL die Regelabweichung der Schlaufenlangenregelung; RD die Regelabweichung der Schlaufendifferenzregelung; MA den Mittelwert der aktuellen Schlaufenzieherstellung und MR die Mitte des Schlaufenzieher-Arbeitsbereichs.
Schlaufenlängenregelung
Durch Veränderung der Drehzahl der Fixierwalze 8/1 über die Regelungselektronik 20 wird die Regelgröße auf ihren Sollwert geregelt. Regelgröße ist der Mittelwert MA (Figur 7) der aktuellen Schlaufenzieherstellungen 6/1, 6/2. Der Sollwert ist z.B. die Mitte MR des Arbeitsbereichs der Schlaufenzieher. Damit wird die Regelabweichung der Schlaufenlängenregelung RL gegen Null geregelt.
Hierdurch unterscheidet sich diese Regelung von der eingangs im Zusammenhang mit zwei Reibantrieben in Reihe diskutierten Antriebsgeschwindigkeitsregelung. Die vorliegende Regeleinrichtung regelt nicht auf einen Parameter einer Bahn, sondern auf den Zustand der Bahnen zueinander.
Schlautendifferenzregelung
Die Differenz der Schlaufenzieherstellungen in der A-Bahn 6/1 und der B-Bahn 6/2 (Regelabweichung RD der Schlaufendifferenzregelung (Figur 7) wird mit der Schlaufendifferenzregelung gegen Null geregelt. Bei der Verwendung eines reinen Proportional-Regelalgorithmus kann eine dauernde Regelabweichung verbleiben. Diese ist ggf. gewünscht, da hierdurch die Unterstützung der Regelung durch die Schlaufenzieher erfolgen kann.
Als Stellglieder für die Schlaufendifferenzregelung dienen die beiden Unterdruckbremsen 7/1, 7/2. Die Schlaufendifferenzregelung liefert die Sollwerte für die untergeordnete Druckregelung der jeweiligen Unterdruckbremse über die Ventile 16/1, 16/2. Dadurch wird der Schlupf der A-und B-Bahnen im Fixierspalt 9 zwischen den Walzen 8/1 und 8/2 relativ zueinander verändert.
Die Bremskräfte werden ausgehend von z. B. in einem Speicher der Regelungselektronik 20 in Form von Tabellen gespeicherten Standardeinstellungen bzw. Standardwerten für den Unterdruck verändert. Je nach Richtung und Größe der Differenz der Schlaufenzieherstellungen wird proportional in der einen Bahn die Bremskraft erhöht und in der anderen Bahn die Bremskraft verringert.
Die hier symmetrisch beschriebene Bremskraftveränderung kann auch in anderer Weise erfolgen, z. B. kann ausgehend von geringen Bremskräften für beide Bahnen die Bremskraft nur in der Bahn erhöht werden, in der ein relativ größerer Schlupf erreicht werden soll.
Varianten und Erweiterungen der Regelung
Gleichsinnige Änderung der Papierbremskraft der Unterdruckbremse. Die Unterdruckbremsen 7/1, 7/2 wurden bisher von der Schlaufendifferenzregelung genutzt, um die auf die Papierbahnen 4, 5 übertragenen Bremskräfte bahnspezifisch und gegensinnig zu verändern. Die Unterdruckbremsen 7/1, 7/2 können jedoch weiter auch für die Schlaufenlängenregelung genutzt werden. Weisen z. B. beide Papierbahnen 4, 5 im Fixierwalzenspalt 9 sehr hohen Schlupf auf, können die Standard-Ausgangswerte für den Soll- Unterdruck durch die Schlaufenlängenregelung auf beiden Bahnen gleichsinnig reduziert werden. Dies kann von Hand oder automatisch durch Aufruf von reduzierten Standardwerten aus dem Tabellenspeicher der Regelungselektronik 20 erfolgen.
Regelung der Andruckkraft
Die Andruckkraft ist die Kraft, mit der die Andruckwalze 8/2 gegen die Fixierwalze 8/1 gepreßt wird. Sie beeinflußt stark den Zusammenhang zwischen der Papierspannkraft und dem Schlupf der Bahnen im Fixierwalzenspalt 9. Durch geringere Andruckkraft wird bei gleicher Papierspannkraft ein größerer Schlupf der Papierbahnen 4, 5 erreicht.
Um einen Papierriß ausschließen zu können, müssen die Zugkräfte in den Papierbahnen begrenzt werden. Die so begrenzten Kräfte an der Unterdruckbremse und am Schlaufenzieher sind bei Papieren mit sehr geringem Schlupfverhalten unter Umständen nicht in der Lage, die Schlaufendifferenzen zu beherrschen Die Schlaufenzieher laufen immer weiter auseinander. Um mit der verfügbaren Kraftdifferenz eine größere Schlupfdifferenz zu erreichen, kann es nötig sein, die Andruckkraft der Andruckwalze auf die Fixierwalze zu reduzieren.
Ist z. B. in dem beschriebenen Fall die Schlaufendifferenzregelung nicht in der Lage mit zulässigen Spannkräften die Schlaufendifferenz auszugleichen, reduziert sie die Andruckkraft über die Anschwenkmechanik 18 der Andruckwalze durch Verdrehen der Nocken über den Motor 19. Dagegen wird die Andruckkraft bei Auftreten von hohen Schlupfwerten erhöht. Die Andruckkraft kann jedoch nicht beliebig verringert werden, da bei zu geringer Kraft die Fixierung nicht mehr ausreicht. Eine hohe Andruckkraft wirkt sich günstig auf die Fixierung des Druckbilds aus.
Synchronisationsstopp
Können die beiden Papierbahnen 4, 5 durch die mechanischen und regelungstechnischen Maßnahmen zur Veränderung des Schlupfs nicht mehr innerhalb vorgegebener Grenzen gehalten werden, wird automatisch ein Synchronisationsstopp erzeugt.
Dies ist z. B. dann der Fall, wenn die Regelung der Schlaufendifferenzen selbst bei minimaler Andruckkraft der Andruckwalze die Schlaufendifferenz nicht mehr begrenzen kann. Dann verschwenkt ein Schlaufenzieher in einen Fehlerbereich, der durch den entsprechenden Winkelsensor 12 erkannt und an die Regelelektronik 20 gemeldet wird. Diese stoppt über die Gerätesteuerung den Drucker. Die Bedingungen hierfür werden vom Drucker durch logische Auswertung der Sensorsigale selbsttätig erkannt und sind durch Eingabe und Abspeichern entsprechender Grenzwerte bzw. Bedingungen in einen Speicherbereich der Regelelektronik 20 festlegbar. Beim Synchronisationsstopp stoppt der Drucker automatisch, beide Schlaufenzieher werden z. B. automatisch durch Aufruf der entsprechenden Standard-Ausgangswerte oder durch Verschieben und Ausrichten der Bahnen relativ zueinander von Hand mit Hilfe der Ausrichtlinie 2 im Umdruckbereich wieder in die parallele Ausgangsstellung gezogen und der Drucker startet erneut selbsttätig. Dieser Vorgang kann sich zyklisch wiederholen. Anstelle der Verwendung von Standardeinstellungen beim Neustart nach einem Synchronisationsstopp kann es günstig sein, reduzierte Werte zu verwenden. Weist ein Papier einen derartigen Schlupf auf, daß es einmalig zu einem Synchronisationsstopp kommt, ist es wahrscheinlich, daß sich dieser zyklisch wiederholt. Um nun den Druckzyklus möglichst lange zu erhalten, sollte die Andruckkraft schon beim Neustart reduziert sein. Je nach Gerätekonzept kann die zyklische Wiederholung des Synchronisationsstopps die gesamte Schlaufendifferenzregelung ersetzen.
Veränderung der Beölung der Fixierwalze
Die bei Thermofixierstationen übliche Beölung der Fixierwalze mit Trennöl zur Vermeidung von durch anhaftenden Toner auf der Fixierwalze auftretenden Offset-Druckeffekten hat Einfluß auf die Reibverhältnisse zwischen der Papierbahn und der Fixierwalze im Fixierspalt. Stärkere Beölung bringt bei unveränderten Kraftverhältnissen höhere Schlupfwerte. Wird ein Papier verarbeitet und dessen Schlupfverhalten liegt mit den Startparametern des Druckers außerhalb des verarbeitbaren Bereiches, kann über die Beölung der Fixierwalze zusätzlich Einfluß genommen werden.
Üblicherweise wird die Beölung der Fixierwalze eingesetzt zur Verbesserung der Tonerrelease-Eigenschaften der beölten Walze. Hierzu kommen in ihrer Beölungsmenge regelbare Beölungsstationen zum Einsatz, wie sie in der Elektrofotografie üblich sind. Es ist möglich, den Ölfluß in einer derartige Beölungsstation über die Regelungselektronik 20 zu steuern und damit Einfluß auf den Schlupf zu nehmen.
Progressive Schlaufenzieherkraft
In der bisher beschriebenen Anordnung werden die Brems- bzw. Spannkräfte in den Papierbahnen aktiv nur durch die Unterdruckbremse 7 erzeugt. Neben der Unterdruckbremse besteht jedoch auch die Möglichkeit durch die Schlaufenzieher Spannkräfte in die Papierbahnen einzuleiten.
Durch eine spezielle Anordnung der Schlaufenziehermechanik kann die Funktion von Unterdruckbremse und gesamter Schlaufendifferenzregelung unterstützt oder komplett übernommen werden.
Diese Anordnung sei hier progressive Schlaufenzieherkraft genannt.
Der Regelalgorithmus der Schlaufendifferenzregelung enthält grundsätzlich die Funktion, daß in der Bahn, deren Schlaufenzieher relativ tiefer steht, eine relativ höhere Spannkraft erzeugt wird. Dieser Zusammenhang ist auch mechanisch zu realisieren.
Bei der progressiven Schlaufenzieherkraft wird die Federmechanik der Schlaufenzieher so ausgelegt, daß der relativ tiefer niedergezogene Schlaufenzieher eine relativ höhere Spannkraft in die jeweilige Papierbahn einleitet als der andere. Diese Kraftdifferenz muß mit zunehmender Winkeldifferenz zunehmen.
Diese Forderung kann z. B. durch unterschiedliche Federanordnungen erfüllt werden wie sie im Zusammenhang mit den Figuren 8 bis 12 beschrieben wurden.
Gleichsinnige Änderung der Papierspannkraft durch die Schlaufenzieher.
Neben der regelungstechnischen Funktion des Schlaufenziehers kann dieser weitere Funktionen übernehmen. Durch die Umlenkung der Bahn um den Schlaufenzieher stabilisiert und lenkt dieser den weiteren Lauf der Bahn. Hier sind für unterschiedliche Bahnqualitäten und Bahnbreiten jeweils angepaßte Papierzugkräfte nötig. Diese Anpassung kann über eine manuelle Einstellmechanik erfolgen, wie sie ebenfalls im Zusammenhang mit den Figuren 8 bis 12 beschrieben wurde.
Wird die Schlaufendifferenzregelung durch progressive Schlaufenzieherkraft unterstützt oder ersetzt, kann die Schlaufenlängenregelung die Papierspannkräfte durch den Schlaufenzieher gleichsinnig verändern. Hierdurch kann die manuelle Einstellung ersetzt werden. Weiter können so die Möglichkeiten der Regelung erweitert werden.
Ist z. B. der Schlupf der beiden Papierbahnen an der Fixierwalze unzulässig hoch, kann die Spannkraft in beiden Papierbahnen gleichsinnig verringert werden. Dies ermöglicht die Schlaufenlängenregelung über eine Verschiebung des Sollwerts der Regelung. (Der Sollwert liegt standardmäßig in der Mitte des Arbeitsbereichs der Schlaufenzieher).
Mechanische Betätigung der Unterdruckbremse
Die Schlaufendifferenzregelung kann auch mechanisch realisiert werden. Hierbei werden z. B. die Stellglieder der Unterdruckbremsen 7/1, 7/2 (z. B. Unterdruckventile 16/1, 16/2) mechanisch mit den Schlaufenziehern gekoppelt. Die genannten Regelzusamnenhänge und Proportionalitäten sind dann z. B. auch über Gestängeanordnungen realisierbar.
Ein festgelegter Schlaufenzieher
Die Schlaufenlängenregelung regelt den Mittelwert MA der beiden aktuellen Schlaufenzieherpositionen (Figur 7) auf seinen Sollwert. Durch dieses Vorgehen wird die zulässige Regeldifferenz für die Schlaufendifferenzregelung maximiert. Ist dies nicht vordringlich, kann die Schlaufenlängenregelung auch ausschließlich auf einen der Schlaufenzieher 6/1, 6/2 regeln. Diese Regelung kann in einfachster Anordnung z. B. eine Zweipunkt-Regelung sein.
Der zweite Schlaufenzieher wird dann, wie bereits beschrieben, relativ zum ersten geregelt.
Verarbeitung einer breiten Papierbahn
Die Druckeinrichtung in der die erfindungsgemäße Regeleinrichtung zur Anwendung kommt, hat einen prinzipiellen Aufbau, wie er in der WO 94/27193 beschrieben ist. Damit kann die Druckeinrichtung sowohl im zweibahnigen als auch im einbahnigen Betrieb betrieben werden. Dies sowohl mit Bahnen der Breiten wie die des zweibahnigen Betriebs, als auch mit einer Bahnbreite bis über die gesamte Breite der beiden einzelnen Papierbahnen.
Für die beteiligten Aggregate bedeutet dies im einzelnen:
Formschlüssiger Antrieb
Die Transportraupen für den Papiertransport im Umdruckbereich können der jeweiligen Bahnbreite angepaßt werden. Dies sowohl für zwei als auch für eine Bahn.
Schlaufenzieher
Die zwei Schlaufenzieher werden bei einbahnigem Betrieb mechanisch gekoppelt und wirken wie ein durchgehender Schlaufenzieher. Durch die Koppelung fallen die aktuellen Stellungen der Schlaufenzieher zusammen. Somit ist auch ihr Mittelwert identisch mit ihrer aktuellen Stellung. Diese Koppelung kann z. B. aus Gründen der Betriebssicherheit durch einen Sensor überwacht werden.
Unterdruckbremsen
Die wirksame Breite der Unterdruckbremsen läßt sich über eine Breitenverstellung einstellen, wie sie bei einbahnigen elektrografischen Druckeinrichtungen, die zum Bedrucken verschiedener Bandbreiten geeignet sind, üblich ist. Mit ihr kann auch eine durchgehend breite Bahn bedient werden.
Fixierstation
Weder die Fixier- noch die Andruckwalze bei der dargestellten Thermofixiereinrichtung sind geteilt. Dies gilt auch bei der Verwendung einer Blitzfixiereinrichtung oder einer Strahlerfixiereinrichtung. Somit sind derartige Fixierstationen unverändert für den einbahnigen Betrieb tauglich. Die Rückführung, der Wender und die Schlaufe der Rückführung werden im einbahnigen Betrieb nicht durchlaufen.
Verarbeitung zweier unabhängiger Papierbahnen
Die Erfindung wurde anhand einer Bahnkonfiguration im Drucker beschrieben, bei der der Aufzeichnungsträger zunächst auf der Vorderseite bedruckt, dann gewendet und zurückgeführt und dann auf seiner Rückseite bedruckt wird. Die Regelung ist ohne Änderung ihres Aufbaues in analoger Weise auch in der Lage den synchronen Parallellauf von zwei getrennten Papierbahnen zu regeln, die den gesamten Drucker parallel entsprechend der WO 94/27193 durchlaufen.
Selbstlernender Regelalgorithmus
Je nach Art des Bedruckstoffes sind die Reaktionen einer starren Regelung mehr oder weniger angemessen. Vorteilhaft sind hier selbstlernende Regelungen, die ihr Regelverhalten je nach Bedruckstoff und Umgebungsbedingungen optimieren. Zu diesem Zweck können die Parameter von Bedruckstoff und Umgebungsbedingungen entweder über eine Eingabeeinrichtung in die Regeleinrichtung eingegeben werden oder die Regeleinrichtung erfaßt selbsttätig über entsprechende Sensoren die Parameter. Diese können z. B. übliche Sensoren für die Dickenabtastung des Bedruckstoffes, für die Erfassung seiner Oberflächenstruktur, die Umgebungstemperatur, die Feuchtigkeit usw. sein. Es ist auch möglich den Bedruckstoff z.B. durch einen Barcode zu kennzeichnen und diesen abzutasten.
Fehlererkennung
Für die Schlaufenregelung werden an verschiedenen Stellen des Druckers Daten des aktuellen Betriebszustandes gemessen. Zur Verfügung stehen so z.B. Daten über das Schlupfverhalten des Papiers, über Inhalt und Änderungsgeschwindigkeit des Papierspeichers usw..
Über Grenzwert- und Plausibilitätsüberwachungen sowie über kombinatorische Fehleranalysen von Parametern mit Hilfe einer der Regeleinrichtung oder der Gerätesteuerung zugeordneten Uberwachungsanordnung können Fehler der Maschine über die bisherigen Möglichkeiten hinaus erkannt und behandelt werden. Die Überwachungsfunktion kann auch von der Regelelektronik selbst übernommen werden. Wie eine derartige Uberwachungsanordnung schaltungstechnisch aufzubauen ist, ist dem Fachmann geläufig.
Weitere Möglichkeit zur Schlaufendifferenzregelung
Wie im Zusammenhang mit der Schlaufendifferenzregelung erläutert dienen die beiden Unterdruckbremsen 7/1 und 7/2 als Stellglieder zur Einleitung der bahnspezifischen Spannkräfte in die jeweilige Papierbahn A oder B. Es hat sich nun herausgestellt, daß eine aus der US-A-5 323 944 prinzipiell bekannte und in der Figur 13 dargestellte Anordnung zur Seitenregelung des Papierlaufes (Kantenregelung) einer Papierbahn sich besonders gut als Stellglied zur Einleitung der bahnspezifischen Spannkräfte in die jeweilige Papierbahn A oder B eignet. Die Anordnung ist als alleiniges Stellglied verwendbar, oder sie kann in Kombination mit einem anderen, die bahnspezifischen Spannkräfte beeinflußenden Stellglied, zum Beispiel den Unterdruckbremsen 7/1 und 7/2 verwendet werden. In einer Kombination ist sie besonders zur Feinregelung geeignet.
Die Anordnung wirkt wie in der Figur 13 dargestellt auf die Fixierwalze 201, die entsprechend der Fixierwalze 8/1 der Figur 6 aufgebaut ist. Eine Andruckwalze 205 entsprechend der Andruckwalze 8/2 der Figur 6 ist an die Fixierwalze an-und abschwenkbar. Gelagert ist die Andruckwalze 205 auf zwei seitlichen Lagerelementen 206. Die Lagerelemente 206 wiederum sind im Gestell des Druckgerätes um eine ortsfeste Drehachse schwenkbar angeordnet. Zum An- und Abschwenken der Andruckwalze 205 an die als Gegenwalze wirkende Fixierwalze 201 sind zwei über einen Elektromotor 208 drehbare Nockenscheiben 209 vorgesehen, die an Führungsansätzen 210 (drehbare Rollen) der Lagerelemente 206 anliegen. Zwei seitlich an den Lagerelementen 206 angreifende Rückholfedern 211 ziehen die Lagerelemente 206 über die Führungsansätze 210 gegen die Nockenscheiben 209.
Die Nockenscheiben 209 sind jeweils in einem Ende einer hebelartigen Schwinge 212 angeordnet. Diese Schwingen sind um eine ortsfeste zur Andruckwalzenachse parallele Schwingenachse 213 drehbar gelagert. An einer der Nockenscheibe gegenüberliegenden Seite der Schwingen 212 sind Federelemente 218 in Form von Spiralfedern eingehängt. Das andere Ende der Spiralfedern 218 ist mit einem Seil oder einer Kette 217 verbunden, das oder die jeweils um eine ortsfeste Umlenkrolle 215 geführt ist. Die freien Seil- oder Kettenenden sind an einem ersten Ende eines um eine Symmetrieachse 216 verschwenkbaren Stellhebels 214 befestigt. Durch die als Seil oder Kette 217 und als Umlenkrolle 215 ausgebildeten Kraftumlenkmittel wird die senkrecht zur Andruckwalzenachse gerichtete Wirkrichtung der Federelemente 218 umgelenkt. Die Wirkrichtung entspricht dann der durch einen Pfeil angedeuteten Schwenkrichtung 204 des Stellhebels 214. Diese Schwenkrichtung 204 ist parallel zur Andruckwalzenachse gerichtet. Durch diese Anordnung der Federelemente 218 üben diese auf die Schwingen 212 eine Zugkraft aus, die durch die Schwingen 212 in eine Andruckkraft so umgesetzt wird, daß die Andruckwalze 205 gegen die Fixierwalze 201 gedrückt wird. Zur Begrenzung des Schwingbereichs der Schwingen 212 sind im Lagerbereich der Nockenscheiben 209 verstellbare Anschläge 219 angeordnet.
Die Federkraft der Federelemente 218 ist deutlich größer als die Federkraft der Rückholfedern 211 an der Andruckwalze 205. Im angedrückten Zustand der Andruckwalze 205 sind die Schwingen 212 von den Anschlägen 219 abgeschwenkt. Die Nockenscheiben 209 drücken entsprechend ihrer Drehposition die Andruckwalze 205 gegen die Fixierwalze 201. Die Andruckkraft wird dabei im wesentlichen bestimmt durch die Federkraft der Federelemente 218 in Verbindung mit dem geometrischen Aufbau der Schwinge 212 und der Drehposition der Nockenscheiben 209.
Das Stellglied 220 besteht aus einer in Wirkrichtung der Federelemente 218 gerichteten Spindel 225, einer Spindelmutter 223 und einer Spindelmutterklaue 222. Die Spindel 225 ist mit einem Stellmotor 226 gekoppelt, der von der Steuereinheit 21 (Figur 6) ansteuerbar ist. Bei Drehung der Spindel 225 wird die Spindelmutter 223 in Längsrichtung der Spindel 225 verschoben und so je nach Auslenkung des Schwenkhebels 214 eine entsprechende Andruckkraft auf die zwischen Fixierwalze 201 und Andruckwalze 205 geführten hier nicht dargestellten Papierbahnen A oder B ausgeübt. Auf diese Weise wird über die Kraftverstellmechanik eine bahnspezifische Andruckkraft im Bereich der Fixierwalze 201 ausgeübt. Wird durch Verschwenken des Schenkhebels 214 die eine Feder 218 gespannt, erhöht sich die Andruckkraft z. B. im Bereich der B-Bahn und verringert sich im Bereich der A-Bahn durch Entspannung der entsprechenden anderen Feder 218. Als Folge erhöht sich der Schlupf in der A-Bahn und verringert sich im Bereich der B-Bahn.
Mit Hilfe der Andruckkraftverstellmechanik kann bereits durch geringfügig ungleiche Andruckkräfte eine Schlupfdifferenz der A- Bahn und B- Bahn erzeugt werden . Die A- Bahn wird dabei gegensinnig um die gleiche Andruckkraft belastet wie die B-Bahn entlastet wird.
Insbesondere bei Papiersorten, die größere Löcher aufweisen oder aufgrund ihrer Beschaffenheit auch mit maximal möglicher Unterdruckdifferenz nicht geregelt werden können, ist die gegensinnige Verstellung der Andruckkräfte eine wichtige Alternative.
Varianten und Erweiterungen der Regelung
Der Einsatz der Andruckkraftverstellmechanik ist der bereits beschriebenen Regelung der Andruckkraft vorzuziehen, da die Auswirkung auf die Schlupfdifferenz durch gegensinnige Verstellung der Kräfte größer ist.
Insbesondere ist der negative Einfluß auf die Fixierqualität geringer, da die gegensinnige Reduktion der Andruckkraft der A- Bahn geringer ausfällt als die gleichzeitige Andruckkraftreduktion beider Bahnen beim Abschwenken der Schwenknocke 18 (Figur 6). Das Abschwenken der Schwenknocke 18 erhöht den Schlupf beider Papierbahnen und bewirkt nur indirekt über den Einsatz der Unterdruckregelung eine Schlupfdifferenz.
Mit Hilfe der Andruckkraftverstellmechanik ist dagegen eine bahnspezifische Veränderung der Andruckkräfte möglich.
Papiere mit großen Lochflächen und andere kritische Papiere (Recycling etc.) erfordern allein mit der Unterdruckregelung ohne Einsatz der Andruckkraftverstellmechanik gegebenenfalls häufige Synchronisationsstopps. Solche Stopps sind jedoch mit Blick auf die Druckerperformance möglichst zu vermeiden.
Die Verstellung der Schlaufenzieherkraft macht einen Operatoreingriff notwendig. Jeder derartige Eingriff sollte nach Möglichkeit vermieden werden, was durch Einsatz der bahnspezifischen Andruckkraftverstellung begünstigt wird.
Der Einsatz der gegensinnigen Andruckkraftregelung einerseits und der Unterdruckregelung bzw. Schlaufenzieherkraft andererseits können prinzipiell beliebig kombiniert werden. Bei welchen Papieren und ab welchem Punkt die jeweilige Regelung eingesetzt wird ist Material- und Funktionsabhängig.
Bezugszeichenliste
1
Aufzeichnungsträger
2
Ausrichtlinie in der Umdruckstation, Umdruckstation
3
formschlüssiger Antrieb, Traktoren
4
Rückseitenbahn B-Bahn
5
Vorderseitenbahn A-Bahn
6, 6/1, 6/2
Schlaufenzieher
7, 7/1, 7/2
Unterdruckbremse
8
Friktionsantrieb
8/1
Fixierwalze
8/2
Andruckwalze
9
Fixierspalt
10
Wendeeinrichtung
11
Bandspeicher in der B-Bahn nach der Wendeeinrichtung
12
Drehwinkelsensor
13
Federmechanik in der Schlaufenziehereinheit 6
14
Verstelleinrichtung der Schlaufenziehereinheit
15
Einrichtung zur Unterdruckerzeugung
16
Unterdruckventil und Regelbaugruppe
16/1, 16/2
getrennt regelbare Unterdruckventile
17
Antrieb, Fixerstation
18
Anschwenkmechanik für Andruckwalze 8/2
19
Antrieb für Anschwenkmechanik
20
Regelungselektronik, Regelungseinheit
21
Leistungselektronik
22
Steuerungselektronik
23
Antrieb für Raupen, Elektromotor
24
Busleitung
25
Auslenkhebel der Schlaufenzieher 6
26
oberer Anschlag der Schlaufenzieher
27
unterer Anschlag der Schlaufenzieher
28
Drehachse der Schlaufenzieher
29-30
Anlenkhebel an den Schlaufenzieher
31
Seil
32
Aufrollvorrichtung
33
Handkurbel
34
Schneckengetriebe
35
Welle
36/1, 36/2
Seilrollen
37
Zeiger
38
Krafteinschnittskala
O
oberer Fehlerbereich
R
Arbeitsbereich der Schlaufenzieher
U
unterer Fehlerbereich
RL
Regelabweichung der Schlaufenlängenregelung
RD
Regelabweichung der Schlaufendifferenzregelung
MA
Mittelwert der aktuellen Schlaufenzieherstellung
MR
Mitte des schlaufenziehenden Arbeitsbereichs
M
Rückdrehmomente der Schlaufenzieher
β
Auslenkwinkel
I
unterer Auslenkbereich
II
oberer Auslenkbereich
201
Fixierwalze
205
Andruckwalze
206
Lagerelement
208
Elektromotor
209
Nockenscheiben
210
Führungsansätze
211
Rückholfeder
212
Schwinge
213
Schwingachse
214
Stellelement, Stellhebel
215
Umlenkrolle
216
Achse
217
Seil, Kette
218
Federelemente
219
Anschlag
220
Stellglied
222
Spindelmutterklaue
223
Spindelmutter
225
Spindel
226
Stellmotor

Claims (21)

  1. Einrichtung zur Erzeugung eines störungsfreien Laufs von Aufzeichnungsträgerbahnen (4, 5) in einer elektrografischen Druckeinrichtung, bei der die Aufzeichnungsträgerbahnen (4, 5) über eine Antriebseinrichtung (3) gemeinsam formschlüssig angetrieben einen ersten Funktionsbereich (2) parallel nebeneinander durchlaufen und dann parallel nebeneinander einem zweiten Funktionsbereich (8) mit einem gemeinsamen Friktionsantrieb (8/1, 8/2), bei dem die Oberflächengeschwindigkeit der die Bahnen (4, 5) antreibenden Oberfläche des Friktionsantriebes für die Bahnen nicht differenziert werden kann, zugeführt werden gekennzeichnet durch eine den Lauf der Aufzeichnungsträgerbahnen (4, 5) über den Schlupf des Friktionsantriebes (8/1, 8/2) jeder einzelnen Aufzeichnungsträgerbahn steuernde Regeleinrichtung (20), wobei die Regeleinrichtung (20) aufweist:
    eine Relativverschiebung in der Transportrichtung der Aufzeichnungsträgerbahnen (4, 5) zueinander in einem Bereich zwischen den beiden Funktionsbereichen (2, 8) erfassende Erfassungsmittel (12, 6/1, 6/2),
    den Schlupf jeder einzelnen Aufzeichnungsträgerbahn (4, 5) im Friktionsantrieb (8) des zweiten Funktionsbereichs (9) einstellende Einstellmittel (7, 18, 19)
    mit den Erfassungsmitteln (12, 6/1, 6/2) und den Einstellmitteln (7, 18, 19) gekoppelte Regelmittel (20, 21, 22) zum Ausgleich der Relativverschiebung und
    wobei die Aufzeichnungsträgerbahnen (4, 5) mindestens einen Bandspeicher (6) für den Aufzeichnungsträger (1) aufweisen mit einem dessen Füllzustand erfassenden Sensor (12).
  2. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei den Aufzeichnungsträgerbahnen (A, B) jeweils Schlaufenzieher (6/1, 6/2) zugeordnet sind mit deren Schwenklage erfassenden Sensoren (12).
  3. Einrichtung nach Anspruch 2 mit Schlaufenziehern (6), die derart ausgestaltet sind, daß sie die Aufzeichnungsträgerbahnen (4, 5) mit einer von ihrer Drehposition abhängenden einstellbaren Auslenkkraft auslenken.
  4. Einrichtung nach Anspruch 3 mit Schlaufenziehern, die ein an den Aufzeichnungsträgerbahnen (4, 5) angreifendes um eine Drehachse verschwenkbares Auslenkelement (25) mit zugehöriger Auslenkfeder (13) aufweisen, wobei die Auslenkfeder (13) mit einer Spanneinrichtung (33, 34) zur Einstellung der Federvorspannung gekoppelt ist.
  5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Regeleinrichtung (20) eine erste den Inhalt der Bandspeicher (6) steuernde Funktionsgruppe (17, 21) aufweist, die z. B durch Veränderung der Drehzahl des Friktionsantriebes (8) gleichsinnig den Inhalt der Bandspeicher (6) der Aufzeichnungsträgerbahnen (4, 5) beeinflußt, sowie eine die Differenz der Speicherinhalte der Bandspeicher steuernde zweite Funktionsgruppe (7), die z. B. durch Veränderung der Spannkraft in der jeweiligen Aufzeichnungsträgerbahn (4, 5) gegensinnig den Inhalt der Bandspeicher (6) beeinflußt.
  6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5 mit Markierungen auf den Aufzeichnungsträgerbahnen (4, 5) abtastenden Sensoren.
  7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6 mit einer in Aufzeichnungstragertransportrichtung dem Friktionsantrieb (8) vorgelagert angeordneten, in ihrer Bremskraft auf den oder die Aufzeichnungsträgerbahnen (4, 5) regelbaren Bremse (7).
  8. Einrichtung nach Anspruch 7, wobei jeder der Aufzeichnungsträgerbahnen (4, 5) eine Bremse (7/1, 7/2) zugeordnet ist mit einer die Aufzeichnungsträgerbahnen (4, 5) aufnehmenden Ansaugöffnungen aufweisenden Gleitfläche, die mit einer einen einstellbaren Unterdruck erzeugenden Einrichtung (15) gekoppelt ist.
  9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit einem Umdruckbereich (2), einer Umdruckstation als erstem Funktionsbereich und einer Fixierstation (8) als zweitem Funktionsbereich.
  10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit einer steuerbaren Vorrichtung (18, 214, 218) zum Einstellen einer Andruckkraft auf die Aufzeichnungsträgerbahnen (4, 5) im Friktionsantrieb (8/1, 8/2).
  11. Einrichtung nach Anspruch 10 mit einer die Aufzeichnungsträgerbahnen (4, 5) gegen eine Antriebswalze (8/1, 201) des Friktionsantriebs drückenden, beweglich gelagerten Andruckwalze (205) und einer mit der Andruckwalze (205) gekoppelten Kraftverstellmechanik (212, 218, 214), um bahnspezifisch die Andruckkraft der Andruckwalze (205) im Bereich der Aufzeichnungsträgerbahnen (4, 5) zu verändern.
  12. Einrichtung nach Anspruch 11 mit Federelementen (218), die mit einer Stelleinrichtung (214, 216) und mit je einem seitlichen Lagerelement (206) der Andruckwalze (205) derart gekoppelt sind, daß sie die Andruckwalze (205) an die Gegenwalze (201) in einer Nullposition der Stelleinrichtung (214, 216) kraftausgleichend andrücken, wobei dann durch Auslenken der Stelleinrichtung (214, 216) aus der Nullposition eine stellpositionsabhängige Kraftzuleitung zu den Lagerelementen (206) erfolgt.
  13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 wobei der zweite Funktionsbereich eine Fixierwalze (8/1) mit zugehöriger, den Aufzeichnungsträger (1) gegen die Fixierwalze (8/1) drückenden Andruckwalze (8/2) aufweist, wobei mindestens eine der Walzen (8/1, 8/2) beheizt und motorisch angetrieben ist.
  14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12 wobei der zweite Funktionsbereich eine Fixierwalze (8/1) als die Antriebswalze mit der zugehörigen, den Aufzeichnungsträger (1) gegen die Fixierwalze (8/1) drückenden Andruckwalze (8/2) aufweist, wobei mindestens eine der Walzen (8/1, 8/2) beheizt und motorisch angetrieben ist.
  15. Einrichtung nach Anspruch 13 soweit direkt abhängig von einem der Ansprüche 1 bis 9 mit einer Vorrichtung zur steuerbaren Veränderung des Reibwertes der Walzen.
  16. Einrichtung nach Anspruch 15, wobei die Veränderung des Reibwertes durch gesteuerte Zufuhr von Trennöl erfolgt.
  17. Einrichtung nach Anspruch 9 mit einer Fixierstation die als Blitzfixiereinrichtung ausgebildet ist.
  18. Einrichtung nach Anspruch 9 mit einer Fixierstation, die als Strahlerfixiereinrichtung ausgebildet ist.
  19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18 mit der Regeleinrichtung (20) zugeordneten Mitteln (12, 2) über die bei Überschreiten eines vorgegebenen Regelbereichs ein Synchronisationsstop ausgelöst wird, während dem eine Synchronisation des Parallellaufs der Aufzeichnungsträgerbahnen (4, 5) durch Relativverschiebung der Aufzeichnungsträgerbahnen (4, 5) in eine Synchronlage erfolgen kann.
  20. Einrichtung nach Anspruch 1 angeordnet in einer elektrografischen Druckeinrichtung zum wahlweise ein- oder beidseitigen Bedrucken eines bandförmigen Aufzeichnungsträgers (10), wobei die Druckeinrichtung aufweist:
    einen Zwischenträger zum Erzeugen von der Front- und/oder der Rückseite des Aufzeichnungsträgers (1) zugeordneten Tonerbildern;
    eine Umdruckstation (2) mit einem ersten Umdruckbereich zur Übernahme eines ersten Tonerbildes auf einen Frontseitenbereich des Aufzeichnungsträgers (1) und einem danebenliegenden zweiten Umdruckbereich zur Übernahme eines weiteren Tonerbildes auf den Frontseitenbereich oder einen Rückseitenbereich des Aufzeichnungsträgers (1) sowie eine den Aufzeichnungsträger in den Umdruckbereichen formschlüssig antreibende Transporteinrichtung (3);
    eine der Umdruckstation (2) in Transportrichtung des Aufzeichnungsträgers nachgeordnete Fixierstation (8) mit zugeordnetem Friktionsantrieb für den Aufzeichnungsträger (1), wobei der Aufzeichnungsträger (1) in einer ersten Aufzeichnungsträgerbahn (4) ausgehend von einem Zuführbereich über den ersten Umdruckbereich zur Fixierstation (18) und von dort zum Bedrucken des Rückseitenbereichs über eine Wendeeinrichtung (10) gewendet, zum zweiten Umdruckbereich und erneut durch die Fixierstation (8) in einer zweiten Aufzeichnungsträgerbahn (5) geführt wird.
  21. Verfahren zum Erzeugen eines störungsfreien Laufs von Aufzeichnungsträgerbahnen (4, 5) in einer elektrografischen Druckeinrichtung, bei der die Aufzeichnungsträgerbahnen (4, 5) über eine Antriebseinrichtung (3) gemeinsam formschlüssig angetrieben einen Umdruckbereich (2) parallel nebeneinander durchlaufen und dann parallel nebeneinander einer Fixierstation (8) mit einem gemeinsamen Friktionsantrieb (8/1, 8/2), bei dem die Oberflächengeschwindigkeit der die Bahnen (4, 5) antreibenden Oberfläche des Friktionsantriebes für die Bahnen (4, 5) nicht differenziert werden kann, zugeführt werden, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
    Erfassen einer Relativverschiebung in der Transportrichtung der Aufzeichnungsträgerbahnen (4, 5) zueinander in einem Bereich zwischen dem Umdruckbereich (2) und der Fixierstation (8)
    Steuerung des Schlupfes des Friktionsantriebes (8/1, 8/2) jeder einzelnen Aufzeichnungsträgerbahn (4, 5) bis die Relativverschiebung einen vorgegebenen Wert unterschreitet.
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