EP0871929B1 - Einrichtung zum überwachen des betriebs einer fixierstation eines elektrographischen druckers - Google Patents

Einrichtung zum überwachen des betriebs einer fixierstation eines elektrographischen druckers

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EP0871929B1
EP0871929B1 EP96924738A EP96924738A EP0871929B1 EP 0871929 B1 EP0871929 B1 EP 0871929B1 EP 96924738 A EP96924738 A EP 96924738A EP 96924738 A EP96924738 A EP 96924738A EP 0871929 B1 EP0871929 B1 EP 0871929B1
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EP
European Patent Office
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web
fixing
signal
actual speed
speed
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP96924738A
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English (en)
French (fr)
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EP0871929A1 (de
Inventor
Norbert Mendisch
Franz Hintler
Gerhard LÖDERMANN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Production Printing Germany GmbH and Co KG
Original Assignee
Oce Printing Systems GmbH and Co KG
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Publication date
Application filed by Oce Printing Systems GmbH and Co KG filed Critical Oce Printing Systems GmbH and Co KG
Publication of EP0871929A1 publication Critical patent/EP0871929A1/de
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Publication of EP0871929B1 publication Critical patent/EP0871929B1/de
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/20—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat
    • G03G15/2003—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat
    • G03G15/2014—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat
    • G03G15/2064—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat combined with pressure
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G2215/00—Apparatus for electrophotographic processes
    • G03G2215/00362—Apparatus for electrophotographic processes relating to the copy medium handling
    • G03G2215/00443—Copy medium
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    • G03G2215/00455—Continuous web, i.e. roll
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • G03G2215/00—Apparatus for electrophotographic processes
    • G03G2215/00362—Apparatus for electrophotographic processes relating to the copy medium handling
    • G03G2215/00535—Stable handling of copy medium
    • G03G2215/00717—Detection of physical properties
    • G03G2215/00746—Detection of physical properties of sheet velocity

Definitions

  • the invention relates to a device for monitoring the Operating an electrographic printer fuser, which is a web of continuous carrier material with a color particle containing toner image printed.
  • one of the in the fuser contained fixing rollers is heated up to approx. 220 ° C and stick it to the one conveyed by the fixing station
  • Carrier material can come to the hot fixing roller.
  • the fixing rollers rotate at high conveyor speeds the train very quickly. Will be gluing the backing material not noticed on the hot fixing roller, so wraps the carrier material just fixed around the hot fixing roller, also including carrier material that the fuser already happened again in the opposite direction to the conveying direction Fuser can be pulled.
  • EP-A-0 363 686 describes a fixing device in which the carrier material is heated through a film, which together with the carrier material through the fixing device running. The speed of the film is one Sensor monitors and if the limit falls below the fixing device is stopped.
  • JP-A-2 042 471 describes a fixing device on the other Exit the endless carrier material between a drive roller and a follower role goes through. Turns on a jam in the fuser no longer, the fuser is stopped.
  • the object of the invention is to provide a device for monitoring to develop the operation of the fuser that allows sticking the carrier material to the hot fixing roller recognized early.
  • the actual speed the web behind the fuser are detected.
  • the actual speed detected by the sensor unit are the by the sticking and a possible independent detachment of the Carrier material from the hot fixing roller resulting speed deviations contain.
  • a controller e.g. a microprocessor control
  • Speed deviation a signal about the operating status generated that signals a malfunction. Such one Signal can e.g. be used to fix the process or interrupt the printing process.
  • the Sensor unit contains a wheel scanning the path, which with a rotary encoder is connected, the actual speed detected.
  • a frictional contact with the web stationary wheel which expediently has a high coefficient of friction has the speed of the web with high accuracy be scanned.
  • an encoder With the help of an encoder, the rotary movement the wheel is mapped into an electrical signal, whereby each revolution of the wheel by the wheel itself or by on this attached encoder elements on one in the area of the wheel attached sensor a predetermined number of electrical Signals are emitted or generated.
  • a preferred embodiment of the invention consists in that the encoder is a magnetic material Gear contains whose teeth one after the other on two spaced magnetic sensors are passed, whose output signals map the actual speed.
  • the Mapping the rotary motion into electrical signals with the help of magnetic sensors represents a simple yet robust measurement solution.
  • a gear is used, whose teeth serve as donor elements and as they pass an output signal at the respective magnetic sensor cause.
  • the number of output signals in a unit of time depends directly on the speed of rotation of the gear which in turn depends on the actual speed of the train is specified. The easiest way to use a magnetic sensor Case a coil can be used.
  • the control one on the input side with the sensor unit connected electrical circuit for generating an error signal contains when reversing the conveying direction. It comes to a reversal of the conveying direction, so the hot Do not turn the fixing roller any further, otherwise, as already mentioned, already fixed carrier material around the hot fixing roller wraps. So it depends on the fixing process to interrupt as quickly as possible.
  • To the direction of rotation of the Gear that changes when the conveying direction is reversed To quickly grasp the comparison of the time sequence the sensor signals can also be carried out quickly. This can be done by using an electrical circuit the error signal signaling the reversal of the direction of rotation quickly produce. Using the magnetic described above Sensors and their respective output signals can be simply run the electrical circuit by the error signal is generated at an output of a D flip-flop, its clock input from one of the output signals and its Signal input is controlled by the other output signal.
  • Such a circuit can be done with a few additional Realize components easily and inexpensively.
  • a preferred embodiment of the invention consists in that the control if the actual speed deviates from the predetermined transport speed by a predetermined one Measure the operation of the fuser or printer stops. Stopping the operation of the fuser allows it, the damage from sticking the backing material to limit, since only a small part of the carrier material of the hot fixing roller and this part e.g. manually easier to remove than after multiple wrapping the hot fixing roller with carrier material.
  • Another preferred embodiment is that by controlling the actual speed within a predetermined time window is averaged and the averaged Actual speed for comparison with the transport speed is used. This ensures that the Fixing process is only interrupted when sticking the Carrier material on the hot fixing roller a critical Value exceeds. Slightly sticking the carrier material on the hot fixing roller can not be completely avoided and is also harmless if it is due to the tension of the substrate to automatically detach it from the hot fuser roll is coming. By averaging over several by gluing different actual speeds in front of the Comparison with the predetermined transport speed operation of the fuser does not occur with every slight glue interrupted by carrier material on the hot fixing roller, so that continuous operation is possible.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a device for monitoring the operation of a fusing station 10.
  • the fusing station 10 is part of an electrographic printer which prints a web 12 made of continuous carrier material.
  • the web 12 is fed at a predetermined transport speed V Soll by a conveyor device, not shown, to the fixing station 10 via a deflection roller 14 arranged transversely to the transport direction.
  • the fixing station 10 contains a heated fixing roller 16 for Fixing a toner image on the web.
  • the Fixing roller 16 rotates in the direction of an arrow specified direction.
  • the fixing roller 16 is one Counter pressure roller 18 assigned, the direction of rotation also is represented by an arrow indicating the direction of rotation.
  • the web 12 is in the fixing process between the fixing roller 16 and the led directly to this adjacent counter-pressure roller 18. Since the surface of the fixing roller 16 has a temperature of approx. 220 ° C, the toner image is in the carrier material of the web 12 melted down and thus fixed.
  • the fixing roller 16 and the counter pressure roller 18 are driven by a drive 20 driven.
  • the web 12 After leaving the fixing station 10, the web 12 passes two guide rollers 22 and 24 opposite one another transversely to the conveying direction at an actual speed V actual . After the fixing process, the web is folded onto a stack 26.
  • the actual speed V actual can deviate from the predetermined transport speed V target if a disturbance variable 28 occurs during the fixing process in the fixing station 10.
  • the disturbance variable 28 occurs, for example, in that the web 12 sticks to the hot fixing roller 16. If the rigidity of the web 12 is large enough, the web 12 will detach itself from the fixing roller 16 after a few millimeters, and the disturbance variable 28 has a relatively small value. The rigidity of the web 12 is greatly reduced in the case of a foldable web 12 in the vicinity of fold points.
  • the disturbance variable 28 can reach very large values at these points during the fixing process, since the web 12 is released from the fixing roller 16 only late. In extreme cases, the web 12 does not come loose from the fixing roller 16, so that the web 12 winds around the fixing roller 16. If this happens, the already fixed stack 26 begins to unfold again. Reversing the conveying direction, the web 12 is pulled from the stack 26 into the fixing station 10.
  • a sensor unit 30 is scanned behind the fixing station 10 and emits sensor signals 32 and 34.
  • the mechanical variable of the actual speed V Ist is mapped into electrical signals with the aid of the sensor unit 30.
  • the structure of the sensor unit 30 is explained below with reference to FIG. 2.
  • the sensor signals 32 and 34 are fed to a controller 36.
  • the controller 36 includes a microprocessor controller 38 to control the printer.
  • the microprocessor controller 38 is connected to an input / output device 40, with the Help commands can be entered and on which the microprocessor control 38 signals about the operating status of the Printer can output.
  • the microprocessor controller 38 contains Input signals 42 from further, not shown Sensor units within the printer and has outputs 44 for controlling actuators, not shown, within of the printer.
  • the controller 36 further includes a circuit 46 for Evaluation of the sensor signals 32 and 34, which is an error signal 48 and a speed signal 50 are generated.
  • the principle the circuit 46 is explained below with reference to FIG. 3.
  • the error signal 48 signals a reversal of the conveying direction the already fixed track 12 and leads to immediate interruption of the fixing process. It will be the Microprocessor control 38 via a special input fed. This input is conveniently one through the Microprocessor primarily polled interrupt input.
  • the speed signal 50 is controlled by the microprocessor controller 38 evaluated with the help of a program. It is it is advantageous if not all fluctuations in the speed signal 50 to a response of the microprocessor controller 38 lead, but over several speed signals 50 an average is formed.
  • the microprocessor controller 38 responds when a occurs Error signal 48 or if the speed signal fluctuates too much 50 by the drive 20 of the fuser 10 switched off with the aid of an interrupt signal 52 becomes.
  • FIG. 2 shows a view of the sensor unit 30 for scanning the web 12.
  • a friction wheel 60 is in frictional contact with the edge of the web 12, so that its rotational speed is directly related to the actual speed V actual of the web 12.
  • the friction wheel 60 is characterized by a high coefficient of friction on its surface, which increases the frictional engagement with the web 12. Scanning the web 12 at its edge ensures that the freshly fixed toner image is not affected by the scanning process. If the web 12 is additionally perforated, the perforation increases the frictional engagement of the friction wheel 60 with the web 12.
  • the friction wheel 60 is rotatably mounted on an axis 62 which is attached to a first end of a holding element 64.
  • the holding element 64 is attached to a spacer 66 is fixed to a frame 68, rotatably mounted.
  • a Spring force not shown, at the other end of the holding element 64 is the frictional engagement of the friction wheel 60 with the edge the web 12 increased.
  • a guide roller 70 transversely to the conveying direction the web 12 attached in such a way that the guide roller 70th also serves as a counter pressure roller for the friction wheel 60.
  • the friction wheel 60 is rotatably connected to a hollow shaft 72.
  • the hollow shaft 72 is a gear influencing the magnetic field 74 rotatably connected, so that the friction wheel 60, the hollow shaft 72 and the gear 74 form a unit.
  • the unit 60, 72, 74 is rotatably mounted on the axis 62 and has the Function of an encoder, which also includes a sensor module 76 heard.
  • Figure 3 shows an arrangement of sensors 80 and 82 within the sensor assembly 76.
  • the teeth of the gear 74 have an equal tooth spacing to each other a.
  • the sensor assembly 76 contains two magnetic sensors 80 and 82 that you electrical behavior, e.g. their current or voltage value, change when turning the teeth of the gear 74.
  • magnetic sensors 80 and 82 can e.g. deficiency resistive Sensors are used to measure their resistance under the Change the influence of a changing magnetic field.
  • the magnetic field change is achieved by the approximation of a tooth of the Gear 74 causes.
  • Both sensors 80 and 82 have Direction of rotation of the gear 74 the sensor distance b.
  • the change the voltage values are given via lines 84 and 86 detected in a sensor circuit 88.
  • the sensor circuit 88 amplifies the voltage or current changes and gives rectangular impulses Sensor signals 32 and 34 off.
  • FIG. 4 shows an arrangement of impellers 100 and 102 to monitor the folding of the web 12.
  • the fixing process is the web 12 as already mentioned on the Stack 26 folded together. Folding the web happens along folds, each one sheet of the Limit stack 26 in the direction of transport, under the influence of Weight force of the web 12. Since the impellers 100 and 102 are easily rotatably mounted and with the web 12 in the Figure 4 are engaged, they are through the weight of the folding on the stack 26 Sheets of web 12 set in rotation.
  • the impellers 100, 102 are each with an arrangement of hollow shaft 72, gear 74 and sensor assembly 76 combined so that Sensor signals 32, 34 corresponding to the rotary movement of the impellers 100, 102 can be generated.
  • Figure 5 shows the principle of the circuit 46 for generating a Error signal from the sensor signals 32 and 34.
  • the signal state A corresponds to that shown in FIG. 3 Position of the gear 74.
  • the tooth 90 causes both Sensors 80 and 82 make a corresponding change in electrical Voltage, which is in a high voltage value of the Sensor signals 32 and 34 expresses.
  • the gear 74 turns that indicated in Figure 3 with the aid of an arrow indicating the direction of rotation Direction on its circumference by the value a / 4, so the sensor 80 is no longer influenced by the tooth 90, so that the voltage of the sensor 80 has a rest value. So that's the State B reached in which the sensor signal 32 is low and the sensor signal 34 has a high voltage value.
  • the two sensor signals 32 and 34 are fed to a single-edge controlled D flip-flop 80.
  • the sensor signal 32 drives the signal input 1D of the D flip-flop 80.
  • the sensor signal 34 is fed to the clock input C1. Circuit details, such as the wiring of the input S for setting the D flip-flop 80 in a certain state and the output Q are not shown in FIG. 5 because they are familiar to the person skilled in the art. This also applies to electrical protective measures and a possible electrical improvement of sensor signals 32 and 34, such as an increase in the slope.
  • the D flip-flop 80 can be set into a defined initial state by the microprocessor controller 36 via the reset input R.
  • the output Q of the D flip-flop 80 is evaluated directly by the microprocessor control, since the error signal 48 is present there.
  • the sensor signals 32 and 34 can control the microprocessor can be supplied directly as a speed signal 50.
  • the circuit according to Figure 5 by a XOR gate at one input the sensor signal 32 and sensor signal 34 is present at its other input complete. A single one is created at the output of the XOR gate Signal that is the speed information of the sensor signals 32 and 34 combined, since it is twice as high Frequency as one of the sensor signals 32 and 34 has.
  • the output signal of the XOR gate is then the microprocessor controller supplied as a speed signal 50.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Überwachen des Betriebs einer Fixierstation eines elektrographischen Drukkers, der eine Bahn aus Endlos-Trägermaterial mit einem Farbpartikel enthaltenden Tonerbild bedruckt.
Beim Betrieb einer Fixierstation sind hohe Zuverlässigkeitserfordernisse zu erfüllen, da z.B. eine der in der Fixierstation enthaltenen Fixierrollen bis auf ca. 220°C erhitzt wird und es zu einem Ankleben des durch die Fixierstation geförderten Trägermaterials an der heißen Fixierrolle kommen kann. Die Fixierrollen drehen sich bei hohen Fördergeschwindigkeiten der Bahn sehr schnell. Wird das Ankleben des Trägermaterials an der heißen Fixierrolle nicht bemerkt, so wickelt sich das gerade fixierte Trägermaterial, um die heiße Fixierrolle, wobei auch Trägermaterial, das die Fixierstation bereits passiert hat, wieder entgegen der Förderrichtung in die Fixierstation gezogen werden kann.
Bei Endlos-Trägermaterial, das Falzstellen besitzt, so daß es blattweise von einem Stapel gezogen oder nach dem Bedrucken wieder auf einen Stapel blattweise gefaltet werden kann, ist die Steifigkeit des Trägermaterials entlang der Falzstellen stark herabgesetzt. Gerade an solchen Falzstellen klebt das Trägermaterial beim Fixiervorgang an der heißen Fixierrolle leicht an, wie sich in der Praxis gezeigt hat. Damit sind die Falzstellen oft die Ursache für das Umwickeln der Fixierrolle. Wird das Umwickeln der Fixierrolle nicht frühzeitig bemerkt, so entsteht ein erhöhter Arbeitsaufwand beim Betrieb des Druckers, da der Druck unterbrochen werden muß, das Trägermaterial von der Fixierrolle zu entfernen ist, die erneute Betriebsbereitschaft des Druckers abgewartet und gegebenenfalls der bereits erfolgte Druck wiederholt werden muß.
Die EP-A-0 363 686 beschreibt eine Fixiervorrichtung, bei der das Trägermaterial durch eine Folie hindurch erhitzt wird, welche zusammen mit dem Trägermaterial durch die Fixiervorrichtung läuft. Die Geschwindigkeit der Folie wird von einem Sensor überwacht und bei Unterschreiten eines Grenzwertes wird die Fixiervorrichtung gestoppt.
Die JP-A-2 042 471 beschreibt eine Fixiervorrichtung, an deren Ausgang das Endlos-Trägermaterial zwischen einer Antriebsrolle und einer Mitläuferrolle hindurchgeht. Dreht bei einem Papierstau in der Fixierstation die Mitläuferrolle nicht mehr, wird die Fixierstation gestoppt.
Aus der EP-A-0 583 982 ist ein Kopiergerät bekannt, in dem an verschiedenen Stellen, also beispielsweise auch hinter der Fixierstation, die Geschwindigkeit des Trägermaterials gemessen wird und bei einer Fehlfunktion die Maschine gestoppt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zum Überwachen des Betriebs der Fixierstation zu entwickeln, die es gestattet, das Ankleben des Trägermaterials an der heißen Fixierrolle frühzeitig zu erkennen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Durch das Abtasten der aus der Fixierstation geförderten Bahn mit Hilfe einer Sensoreinheit kann die Ist-Geschwindigkeit der Bahn hinter der Fixierstation erfaßt werden. In der von der Sensoreinheit erfaßten Ist-Geschwindigkeit sind die durch das Ankleben und ein mögliches selbstständiges Loslösen des Trägermaterials von der heißen Fixierrolle entstehenden Geschwindigkeitsabweichungen enthalten. Wird die Ist-Geschwindigkeit mit Hilfe einer Steuerung, z.B. einer Mikroprozessorsteuerung, mit der vorbestimmten Transportgeschwindigkeit verglichen, so lassen sich diese Abweichungen feststellen. Da ein Anhaften der Bahn an der heißen Fixierrolle nicht völlig zu vermeiden ist, wird erst beim Überschreiten einer bestimmten Geschwindigkeitsabweichung ein Signal über den Betriebszustand erzeugt, das eine Fehlfunktion signalisiert. Ein solches Signal kann z.B. dazu verwendet werden, den Fixiervorgang bzw. den Druckvorgang zu unterbrechen.
Eine Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Sensoreinheit ein die Bahn abtastendes Rad enthält, das mit einem Drehgeber verbunden ist, der die Ist-Geschwindigkeit erfaßt. Durch ein mit der Bahn kraftschlüssig in Berührung stehendes Rad, das zweckmäßigerweise einen hohen Reibwert hat, kann die Geschwindigkeit der Bahn mit hoher Genauigkeit abgetastet werden. Mit Hilfe eines Drehgebers wird die Drehbewegung des Rades in ein elektrisches Signal abgebildet, wobei je Umdrehung des Rades durch das Rad selbst oder durch auf diesem angebrachte Geberelemente an einem in der Umgebung des Rades angebrachten Sensor eine vorbestimmte Anzahl elektrischer Signale abgegeben oder erzeugt werden.
Eine Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform besteht darin, daß bei einer faltbaren Bahn das Rad als Flügelrad ausgebildet ist, dessen Flügel durch sich auf einen Stapel faltende Blätter gedreht werden. Durch den Einsatz eines Flügelrades kann das Zusammenfalten der Bahn Blatt für Blatt auf einen Stapel mit geringem technischen Aufwand überwacht werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß der Drehgeber ein aus magnetischem Material bestehendes Zahnrad enthält, dessen Zähne nacheinander an zwei voneinander beabstandeten magnetischen Sensoren vorbeigeführt werden, deren Ausgangssignale die Ist-Geschwindigkeit abbilden. Die Abbildung der Drehbewegung in elektrische Signale mit Hilfe von magnetischen Sensoren stellt eine einfache und dennoch robuste meßtechnische Lösung dar. Es wird ein Zahnrad verwendet, dessen Zähne als Geberelemente dienen und beim Vorbeiführen am jeweiligen magnetischen Sensor ein Ausgangssignal verursachen. Die Anzahl der Ausgangssignale in einer Zeiteinheit hängt unmittelbar von der Drehgeschwindigkeit des Zahnrades ab, die wiederum durch die Ist-Geschwindigkeit der Bahn vorgegeben wird. Als magnetischer Sensor kann im einfachsten Fall eine Spule verwendet werden.
Ist der Abstand der Sensoren kleiner als der halbe Abstand zweier benachbarter Zähne, so kann mit Hilfe der Ausgangssignale neben der Ist-Geschwindigkeit auf einfache Weise auch eine Umkehr der Forderungsrichtung der Bahn hinter der Fixierstation erkannt werden. Bei diesem Abstand entstehen z. B. an beiden Sensoren in bestimmten Zahnradstellungen gleichzeitig Ausgangssignale durch ein und denselben Zahn. Wird das Zahnrad weitergedreht, so verursacht der betreffende Zahn nur noch an einem ersten der Sensoren ein Ausgangssignal. Der andere Sensor gibt kein Ausgangssignal ab und muß somit in Drehrichtung des Zahnrades hinter dem ersten Sensor angeordnet sein. Bei vorgegebener Anordnung der Sensoren ergibt sich aus den beiden Ausgangssignalen im Umkehrschluß eindeutig die Drehrichtung des Zahnrades. Durch einen Vergleich der zeitlichen Abfolge der beiden Ausgangssignale läßt sich somit die Drehrichtung des Zahnrades bestimmen.
Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht darin, daß die Steuerung eine eingangsseitig mit der Sensoreinheit verbundene elektrische Schaltung zum Erzeugen eines Fehlersignals bei Umkehr der Förderrichtung enthält. Kommt es zu einer Umkehr der Förderrichtung, so soll sich die heiße Fixierrolle nicht weiterdrehen, da sich sonst, wie bereits erwähnt, schon fixiertes Trägermaterial um die heiße Fixierrolle wickelt. Es kommt also darauf an, den Fixiervorgang möglichst schnell zu unterbrechen. Um die Drehrichtung des Zahnrades, die sich bei Umkehr der Förderrichtung ändert, schnell zu erfassen, muß der Vergleich der zeitlichen Abfolge der Sensorsignale ebenfalls schnell durchgeführt werden. Durch den Einsatz einer elektrischen Schaltung läßt sich das die Drehrichtungsumkehr signalisierende Fehlersignal schnell erzeugen. Verwendet man die oben beschriebenen magnetischen Sensoren und deren jeweilige Ausgangssignale, so läßt sich die elektrische Schaltung einfach ausführen, indem das Fehlersignal an einem Ausgang eines D-Flipflops erzeugt wird, dessen Takteingang von einem der Ausgangssignale und dessen Signaleingang vom anderen Ausgangsignal angesteuert wird.
Eine solche Schaltung läßt sich mit wenigen zusätzlichen Bauelementen einfach und preiswert realisieren.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Steuerung bei Abweichung der Ist-Geschwindigkeit von der vorbestimmten Transportgeschwindigkeit um ein vorgegebenes Maß den Betrieb der Fixierstation bzw. des Druckers anhält. Das Anhalten des Betriebs der Fixierstation ermöglicht es, den Schaden durch das Ankleben des Trägermaterials zu begrenzen, da nur ein geringer Teil des Trägermaterials an der heißen Fixierrolle anklebt und dieser Teil z.B. manuell leichter zu beseitigen ist als nach einem mehrfachen Umwikkeln der heißen Fixierrolle mit Trägermaterial.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform besteht darin, daß durch die Steuerung die Ist-Geschwindigkeit innerhalb eines vorbestimmten Zeitfensters gemittelt wird und die gemittelte Ist-Geschwindigkeit zum Vergleich mit der Transportgeschwindigkeit herangezogen wird. Dadurch ist gewährleistet, daß der Fixiervorgang nur unterbrochen wird, wenn das Ankleben des Trägermaterials an der heißen Fixierrolle einen kritischen Wert übersteigt. Ein geringes Ankleben des Trägermaterials an der heißen Fixierrolle läßt sich nicht völlig vermeiden und ist auch ungefährlich, wenn es durch die Spannung des Trägermaterials zu einem selbsttätigen Loslösen desselben von der heißen Fixierrolle kommt. Durch das Mitteln über mehrere durch das Ankleben verschiedene Ist-Geschwindigkeiten vor dem Vergleich mit der vorbestimmten Transportgeschwindigkeit wird der Betrieb der Fixierstation nicht bei jedem geringen Ankleben von Trägermaterial an der heißen Fixierrolle unterbrochen, so daß ein kontinuierlicher Betrieb möglich wird.
Ein Ausführungsbeispiel mit weiteren zweckmäßigen Ausgestaltungen der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1
eine schematische Darstellung einer Einrichtung zum Überwachen des Betriebs einer Fixierstation,
Fig. 2
eine Ansicht einer Sensoreinheit zum Abtasten der Bahn,
Fig. 3
eine Anordnung von Sensoren innerhalb einer Sensorbaugruppe,
Fig. 4
eine Anordnung von Flügelrädern zum Überwachen des Zusammenfaltens der Bahn, und
Fig. 5
eine elektrische Schaltung zum Erzeugen eines Fehlersignals aus den Sensorsignalen der Sensoreinheit.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Einrichtung zum Überwachen des Betriebs einer Fixierstation 10. Die Fixierstation 10 ist Bestandteil eines elektrographischen Druckers, der eine Bahn 12 aus Endlos-Trägermaterial bedruckt. Die Bahn 12 wird mit einer vorbestimmten Transportgeschwindigkeit VSoll durch eine nicht dargestellte Fördereinrichtung der Fixierstation 10 über eine quer zur Transportrichtung angeordnete Umlenkrolle 14 zugeführt.
Die Fixierstation 10 enthält eine beheizte Fixierrolle 16 zum Fixieren eines auf der Bahn befindlichen Tonerbildes. Die Fixierrolle 16 dreht sich in der durch einen Drehrichtungspfeil angegebenen Richtung. Der Fixierrolle 16 ist eine Gegendruckrolle 18 zugeordnet, deren Drehrichtung ebenfalls durch einen Drehrichtungspfeil dargestellt ist. Die Bahn 12 wird beim Fixiervorgang zwischen der Fixierrolle 16 und der unmittelbar an dieser anliegenden Gegendruckrolle 18 geführt. Da die Oberfläche der Fixierrolle 16 eine Temperatur von ca. 220°C hat, wird das Tonerbild in das Trägermaterial der Bahn 12 eingeschmolzen und damit fixiert. Die Fixierrolle 16 und die Gegendruckrolle 18 werden mit Hilfe eines Antriebs 20 angetrieben.
Nach dem Verlassen der Fixierstation 10 passiert die Bahn 12 zwei einander quer zur Förderrichtung gegenüberliegende Führungsrollen 22 und 24 mit einer Ist-Geschwindigkeit VIst. Die Bahn wird nach dem Fixiervorgang auf einen Stapel 26 zusammengefaltet.
Die Ist-Geschwindigkeit VIst kann von der vorbestimmten Transportgeschwindigkeit VSoll abweichen, wenn beim Fixiervorgang in der Fixierstation 10 eine Störgröße 28 auftritt. Die Störgröße 28 tritt z.B. dadurch auf, daß die Bahn 12 an der heißen Fixierrolle 16 anklebt. Ist die Steifigkeit der Bahn 12 groß genug, so löst sich die Bahn 12 nach wenigen Millimetern von der Fixierrolle 16 selbständig, und die Störgröße 28 hat einen relativ kleinen Wert. Die Steifigkeit der Bahn 12 ist bei einer faltbaren Bahn 12 in der Umgebung von Falzstellen stark herabgesetzt. Die Störgröße 28 kann beim Fixiervorgang an diesen Stellen sehr große Werte erreichen, da sich die Bahn 12 erst spät von der Fixierrolle 16 löst. Im Extremfall kommt es nicht zum Lösen der Bahn 12 von der Fixierrolle 16, so daß sich die Bahn 12 um die Fixierrolle 16 wickelt. Tritt dieser Fall ein, so beginnt sich der bereits fixierte Stapel 26 wieder zu entfalten. Unter Umkehr der Förderrichtung wird die Bahn 12 vom Stapel 26 in die Fixierstation 10 gezogen.
Zum Feststellen der Ist-Geschwindigkeit VIst wird hinter der Fixierstation 10 eine die Bahn 12 abtastende Sensoreinheit 30 angebracht, die Sensorsignale 32 und 34 abgibt. Die mechanische Größe der Ist-Geschwindigkeit VIst wird mit Hilfe der Sensoreinheit 30 in elektrische Signale abgebildet. Der Aufbau der Sensoreinheit 30 wird weiter unten anhand der Figur 2 erläutert.
Die Sensorsignale 32 und 34 werden einer Steuerung 36 zugeführt. Die Steuerung 36 enthält eine Mikroprozessorsteuerung 38 zur Steuerung des Druckers. Die Mikroprozessorsteuerung 38 ist mit einem Ein-/Ausgabegerät 40 verbunden, mit dessen Hilfe Befehle eingegeben werden können und an dem die Mikroprozessorsteuerung 38 Signale über den Betriebszustand des Druckers ausgeben kann. Die Mikroprozessorsteuerung 38 enthält Eingangssignale 42 von weiteren, nicht dargestellten Sensoreinheiten innerhalb des Druckers und hat Ausgänge 44 zur Ansteuerung von nicht dargestellten Stellgliedern innerhalb des Druckers.
Weiterhin enthält die Steuerung 36 eine Schaltung 46 zum Auswerten der Sensorsignale 32 und 34, die ein Fehlersignal 48 sowie ein Geschwindigkeitssignal 50 erzeugt. Das Prinzip der Schaltung 46 wird anhand der Figur 3 weiter unten erläutert. Das Fehlersignal 48 signalisiert eine Umkehr der Förderrichtung der bereits fixierten Bahn 12 und führt zum sofortigen Unterbrechen des Fixiervorgangs. Dazu wird es der Mikroprozessorsteuerung 38 über einen besonderen Eingang zugeführt. Dieser Eingang ist zweckmäßigerweise ein durch den Mikroprozessor vorrangig abgefragter Interrupt-Eingang.
Das Geschwindigkeitssignal 50 wird durch die Mikroprozessorsteuerung 38 mit Hilfe eines Programms ausgewertet. Dabei ist es vorteilhaft, wenn nicht alle Schwankungen im Geschwindigkeitssignal 50 zu einer Reaktion der Mikroprozessorsteuerung 38 führen, sondern über mehrere Geschwindigkeitssignale 50 ein Mittelwert gebildet wird.
Die Mikroprozessorsteuerung 38 reagiert beim Auftreten eines Fehlersignals 48 oder bei zu großen Schwankungen des Geschwindigkeitssignals 50 indem der Antrieb 20 der Fixierstation 10 mit Hilfe eines Unterbrechungssignals 52 abgeschaltet wird.
Figur 2 zeigt eine Ansicht der Sensoreinheit 30 zum Abtasten der Bahn 12. Mit dem Rand der Bahn 12 steht ein Reibrad 60 kraftschlüssig in Berührung, so daß seine Drehgeschwindigkeit unmittelbar mit der Ist-Geschwindigkeit VIst der Bahn 12 zusammenhängt. Das Reibrad 60 ist durch einen hohen Reibwert an seiner Oberfläche gekennzeichnet, der den Kraftschluß mit der Bahn 12 erhöht. Das Abtasten der Bahn 12 an ihrem Rand gewährleistet, daß das frisch fixierte Tonerbild durch den Abtastvorgang nicht beeinträchtigt wird. Ist die Bahn 12 zusätzlich perforiert, so erhöht sich durch die Perforation der Kraftschluß des Reibrades 60 mit der Bahn 12.
Das Reibrad 60 ist drehbar auf einer Achse 62 gelagert, die an einem ersten Ende eines Halteelementes 64 befestigt ist. Das Halteelement 64 ist an einem Abstandshalter 66, der an einem Rahmen 68 befestigt ist, drehbar gelagert. Durch eine nicht dargestellte Federkraft am anderen Ende des Halteelementes 64 wird der Kraftschluß des Reibrades 60 mit dem Rand der Bahn 12 erhöht. Um den Kraftschluß weiter zu erhöhen, ist am Rahmen 68 eine Führungsrolle 70 quer zur Förderrichtung der Bahn 12 in der Weise angebracht, daß die Führungsrolle 70 gleichzeitig als Gegendruckrolle für das Reibrad 60 dient.
Das Reibrad 60 ist mit einer Hohlwelle 72 drehfest verbunden. Mit der Hohlwelle 72 ist ein magnetfeldbeeinflussendes Zahnrad 74 drehfest verbunden, so daß das Reibrad 60, die Hohlwelle 72 und das Zahnrad 74 eine Einheit bilden. Die Einheit 60, 72, 74 ist drehbar auf der Achse 62 gelagert und hat die Funktion eines Drehgebers, zu dem auch eine Sensorbaugruppe 76 gehört.
Figur 3 zeigt eine Anordnung von Sensoren 80 und 82 innerhalb der Sensorbaugruppe 76. Die Zähne des Zahnrades 74 haben zueinander einen gleichen Zahnabstand a. Die Sensorbaugruppe 76 enthält zwei magnetische Sensoren 80 und 82, die ihr elektrisches Verhalten, z.B. ihren Strom- oder Spannungswert, beim Vorbeidrehen der Zähne des Zahnrades 74 verändern. Als magnetische Sensoren 80 und 82 können z.B. mangnetoresistive Sensoren verwendet werden, die ihren Widerstand unter dem Einfluß eines sich ändernden Magnetfeldes ändern. Die Magnetfeldänderung wird durch die Annäherung eines Zahnes des Zahnrades 74 bewirkt. Beide Sensoren 80 und 82 haben in Drehrichtung des Zahnrades 74 den Sensorabstand b. Die Veränderung der Spannungswerte wird über die Leitungen 84 und 86 in einer Sensorschaltung 88 erfaßt. Die Sensorschaltung 88 verstärkt die Spannungs- oder Stromänderungen und gibt rechteckimpulsförmige Sensorsignale 32 und 34 aus.
Ist der Sensorabstand b kleiner als der halbe Zahnabstand a/2, so kann durch Vergleich der Sensorsignale 32 und 34 die Drehrichtung des Zahnrades 74 bestimmt werden. Das Bestimmen der Drehrichtung soll anhand zweier Zähne 90 und 92 im Zusammenhang mit der Figur 5 weiter unten erläutert werden.
Die Figur 4 zeigt eine Anordnung von Flügelrädern 100 und 102 zum Überwachen des Zusammenfaltens der Bahn 12. Nach dem Fixiervorgang wird die Bahn 12 wie bereits erwähnt auf den Stapel 26 zusammengefaltet. Das Zusammenfalten der Bahn geschieht entlang von Falzstellen, die jeweils ein Blatt des Stapels 26 in Transportrichtung begrenzen, unter Einfluß der Gewichtskraft der Bahn 12. Da die Flügelräder 100 und 102 leicht drehbar gelagert sind und mit der Bahn 12 in der in Figur 4 gezeigten Weise in Eingriff stehen, werden sie durch die Gewichtskraft der sich auf den Stapel 26 zusammenfaltenden Blätter der Bahn 12 in Drehbewegung versetzt. Die Flügelräder 100, 102 sind jeweils mit einer Anordnung aus Hohlwelle 72, Zahnrad 74 und Sensorbaugruppe 76 kombiniert, so daß Sensorsignale 32, 34 entsprechend der Drehbewegung der Flügelräder 100, 102 erzeugt werden können. Ist der Stapel 26 so hoch angewachsen, daß sich mindestens eines der Flügelräder 100 und 102 nicht mehr drehen kann, da eine Drehbewegung durch das oberste Blatt des Blattstapels 26 verhindert wird, so werden die Flügelräder 100 und 102 mit Hilfe einer nicht dargestellten Führung in Richtung der dargestellten vertikalen Pfeile angehoben, bis eine Drehbewegung wieder möglich ist. Kommt es zu der bereits erwähnten Umkehr der Förderrichtung, so drehen sich die Flügelräder 100 und 102 in entgegengesetzter Richtung. In diesem Falle wird der Fixiervorgang durch die Steuerung sofort unterbrochen.
Figur 5 zeigt das Prinzip der Schaltung 46 zum Erzeugen eines Fehlersignals aus den Sensorsignalen 32 und 34. Die Sensorsignale 32 und 34 haben einen rechteckimpulsförmigen Spannungsverlauf, wie der Figur 5 zu entnehmen ist. Dieser Spannungsverlauf resultiert aus den annähernd parallelen Flanken der Zähne des Zahnrades 74 und einer Signalaufbereitung in der Sensorschaltung 88. Zwischen den beiden Sensorsignalen 32 und 34 tritt eine Phasenverschiebung von etwa 90° auf, die aus Sensorabstand b = a/4 resultiert, wobei das Sensorsignal 32 bzw. 34 dem Sensor 80 bzw. 82 zugeordnet ist. Im Impulsverlauf der Sensorsignale 32 und 34 entsprechend Figur 5 wiederholen sich vier Signalzustände A bis D.
Der Signalzustand A entspricht der in Figur 3 dargestellten Stellung des Zahnrades 74. Der Zahn 90 verursacht an beiden Sensoren 80 und 82 eine entsprechende Veränderung der elektrischen Spannung, die sich in einem hohen Spannungswert der Sensorsignale 32 und 34 äußert. Dreht sich das Zahnrad 74 in der in Figur 3 mit Hilfe eines Drehrichtungspfeils angedeuteten Richtung an seinem Umfang um den Wert a/4 weiter, so wird der Sensor 80 nicht mehr durch den Zahn 90 beeinflußt, so daß die Spannung des Sensors 80 einen Ruhewert hat. Damit ist der Zustand B erreicht, in dem das Sensorsignal 32 einen niedrigen und das Sensorsignal 34 einen hohen Spannungswert hat. Nach einer weiteren Drehung des Zahnrades 74 um den Wert a/4 in Umfangsrichtung ergibt sich der Signalzustand C, bei dem beide Sensorsignale 32 und 34 einen niedrigen Spannungswert haben, da keiner der Sensoren 80 und 82 von einem Zahn beeinflußt wird. Nach einer nochmaligen Drehung des Zahnrades 74 um den Wert a/4 ergibt sich der Signalzustand D, bei dem der Sensor 80 vom Zahn 92 beeinflußt wird. Dadurch hat das Sensorsignal 32 einen hohen Spannungswert, der Sensor 82 wird von keinem Zahn beeinflußt, womit das Sensorsignal 34 einen niedrigen Spannungswert hat. Bei weiteren Drehungen des Zahnrades 74 in der in Figur 3 dargestellten Drehrichtung treten die Zustände A bis D erneut in ihrer alphabetischen Reihenfolge auf. Mit anderen Worten läuft das Sensorsignal 32 dem Sensorsignal 34 um 90° voraus.
Die beiden Sensorsignale 32 und 34 werden einem einflankengesteuerten D-Flipflop 80 zugeführt. Das Sensorsignal 32 steuert den Signaleingang 1D des D-Flipflops 80 an. Das Sensorsignal 34 wird dem Takteingang C1 zugeführt. Schaltungstechnische Details, wie z.B. die Beschaltung des Eingangs S zum Setzen des D-Flipflops 80 in einem bestimmten Zustand und des Ausgangs Q, sind in der Figur 5 nicht dargestellt, da sie dem Fachmann geläufig sind. Das gilt auch für elektrische Schutzmaßnahmen und eine eventuelle elektrische Verbesserung der Sensorsignale 32 und 34, wie z.B. ein Erhöhen der Flankensteilheit. Über den Rücksetzeingang R kann das D-Flipflop 80 von der Mikroprozessorsteuerung 36 in einen definierten Ausgangszustand gesetzt werden. Der Ausgang Q des D-Flipflops 80 wird direkt durch die Mikroprozessorsteuerung ausgewertet, da an ihm das Fehlersignal 48 anliegt.
Bei einem Spannungsverlauf der Sensorsignale 32 und 34 wie er in Figur 5 dargestellt ist, wird mit jeder steigenden Flanke des Sensorsignals 34 der hohe Spannungswert des Sensorsignals 32 zu diesem Zeitpunkt im D-Flipflop 110 gespeichert und am Ausgang Q ausgegeben, so daß dieser ebenfalls einen hohen Spannungswert hat. Kommt es zu einer Umkehr der Förderrichtung im Fehlerfalle, so läuft das Sensorsignal 32 dem Sensorsignal 34 um 90° nach. Äquivalent ist eine Negation des in Figur 5 dargestellten Sensorsignals 32. Damit wird bei jeder steigenden Flanke des Sensorsignals 34 der bis zum Steigen der Flanke niedrige Spannungswert des Sensorsignals 32 im D-Flipflop 80 gespeichert und an dessen Ausgang Q ausgegeben. Im Fehlerfalle wird demzufolge der Ausgang Q einen niedrigen Spannungswert haben. Der niedrige Spannungswert des Fehlersignals 48 wird von der Mikroprozessorsteuerung 36 als Fehlerfall erkannt, so daß das Unterbrechungssignal 52 zum Unterbrechen des Antriebs 20 der Fixierstation 10 erzeugt wird.
Die Sensorsignale 32 und 34 können der Mikroprozessorsteuerung direkt als Geschwindigkeitssignal 50 zugeführt werden. Um die Mikroprozessorsteuerung 36 jedoch zu entlasten, ist es vorteilhaft, die Schaltung entsprechend der Figur 5 durch ein XOR-Gatter, an dessen einem Eingang das Sensorsignal 32 und an dessen anderem Eingang das Sensorsignal 34 anliegt, zu ergänzen. Am Ausgang des XOR-Gatters entsteht ein einziges Signal, das die Geschwindigkeitsinformationen der Sensorsignale 32 und 34 zusammenfaßt, da es eine doppelt so hohe Frequenz wie eines der Sensorsignale 32 bzw. 34 hat. Das Ausgangssignal des XOR-Gatters wird dann der Mikroprozessorsteuerung als Geschwindigkeitssignal 50 zugeführt.

Claims (9)

  1. Einrichtung zum Überwachen des Betriebs einer Fixierstation (10) eines elektrographischen Druckers, der eine Bahn (12) aus Endlos-Trägermaterial mit einem Farbpartikel enthaltenden Tonerbild bedruckt,
    wobei die Bahn (12) mit vorbestimmter Transportgeschwindigkeit (VSoll) durch die Fixierstation (10) gefördert wird, deren Fixierrollen (16, 18) die Farbpartikel auf der Bahn (12) fixieren,
    wobei die aus der Fixierstation (10) geförderte Bahn (12) durch eine Sensoreinheit (30) abgetastet wird, die die Ist-Geschwindigkeit (VIst) der Bahn (12) erfaßt,
    und wobei eine Steuerung (36) die Ist-Geschwindigkeit (VIst) mit der vorbestimmten Transportgeschwindigkeit (VSoll) vergleicht und abhängig vom Vergleich ein Signal (52) über den Betriebszustand der Fixierstation (10) erzeugt,
    dadurch gekennzeichnet daß die Seinsoreinheit (30) zusätzlich die Transportrichtung der Bahn erfaßt, die Steuerung (36) diese Transportrichtung mit der vorbestimmten Transportrichtung vergleicht und bei einer Umkehr der Transportrichtung dem Fixierbetrieb unterbricht.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinheit (30) ein die Bahn (12) abtastendes Rad (60) enthält, das mit einem Drehgeber (74, 76) verbunden ist, der die Ist-Geschwindigkeit (VIst) erfaßt.
  3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer faltbaren Bahn (12) das Rad als Flügelrad ausgebildet ist, dessen Flügel durch sich auf einen Stapel (26) faltende Blätter gedreht werden.
  4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehgeber (74, 76) ein aus magnetischem Material bestehendes Zahnrad (74) enthält, dessen Zähne nacheinander an zwei voneinander beabstandeten magnetischen Sensoren vorbeigeführt werden, deren Ausgangssignale (32, 34) die Ist-Geschwindigkeit (VIst) abbilden.
  5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Sensoren kleiner als der halbe Abstand zweier benachbarte Zähne ist.
  6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (36) eine eingangsseitig mit der Sensoreinheit (30) verbundene elektrische Schaltung (46) zum Erzeugen eines Fehlersignals (48) bei Umkehr der Förderrichtung enthält.
  7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Schaltung (46) das Fehlersignal (48) an einem Ausgang (Q) eines D-Flipflops (80) erzeugt, dessen Takteingang (1) von einem der Ausgangssignale (32 bzw. 34) und dessen Signaleingang (15) vom anderen Ausgangssignal (34 bzw. 32) angesteuert wird.
  8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (36) bei Abweichung der Ist-Geschwindigkeit (VIst) von der vorbestimmten Transportgeschwindigkeit (VSoll) um ein vorgegebenes Maß den Betrieb der Fixierstation (10) bzw. des Druckers anhält.
  9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Steuerung (36) die Ist-Geschwindigkeit (VIst) innerhalb eines vorbestimmten Zeitfensters gemittelt wird und die gemittelte Ist-Geschwindigkeit zum Vergleich mit der Transportgeschwindigkeit (VSoll) herangezogen wird.
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