EP0890139B1 - Verfahren zum steuern des betriebs eines druckers, insbesondere des start- und stopp-betriebs - Google Patents

Verfahren zum steuern des betriebs eines druckers, insbesondere des start- und stopp-betriebs Download PDF

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EP0890139B1
EP0890139B1 EP97918031A EP97918031A EP0890139B1 EP 0890139 B1 EP0890139 B1 EP 0890139B1 EP 97918031 A EP97918031 A EP 97918031A EP 97918031 A EP97918031 A EP 97918031A EP 0890139 B1 EP0890139 B1 EP 0890139B1
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EP
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speed
value
drive
storage
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EP97918031A
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Martin Silbersack
Martin Poppe
Thomas Stadtherr
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Canon Production Printing Germany GmbH and Co KG
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Oce Printing Systems GmbH and Co KG
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Publication date
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    • G03G15/65—Apparatus which relate to the handling of copy material
    • G03G15/6517—Apparatus for continuous web copy material of plain paper, e.g. supply rolls; Roll holders therefor
    • G03G15/6526—Computer form folded [CFF] continuous web, e.g. having sprocket holes or perforations
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    • B65H20/02—Advancing webs by friction roller
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    • G03G2215/00455—Continuous web, i.e. roll
    • G03G2215/00459—Fan fold, e.g. CFF, normally perforated

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the pressure in an electrographic printer using a web Endless carrier material on the one hand through a positive drive and on the other hand transported by a friction drive becomes.
  • the invention relates to a method for controlling the start operation and the stop operation.
  • the invention relates to a method for precise position Synchronize the parallel running of track sections a web, especially in a printer.
  • the present invention relates to a further development of the methods and devices described in PCT / EP95 / 04265. To those described in the mentioned patent application Arrangement features and procedural steps are hereby expressly stated referenced. On the content of PCT / EP95 / 04265 being point out.
  • the web is used for transport turned by the printer, so that at the transfer location first track section of the track with its front and a second web section of the web printed with its back becomes.
  • the web is in the transfer printing area transported by a positive drive, in which generally engage pins in drive holes on the edge of the web.
  • the fixing station that fixes the toner image contains a friction drive that transports the web on.
  • the different drives are coordinated with each other, in order not to generate excessive tensile forces in the web.
  • the Printing operation is required for both web sections to ensure a synchronous transport in order to shrink the length of a track section as a result of the run through the fusing station opposite the other web section compensate.
  • proper operation of the Printer and the components provided for it To control motors, for example the Motors for vacuum valves, paper width adjustment and a pressure force adjustment mechanism, ensure that blocking of the motors is detected early.
  • EP-A-0 432 298 is an automatically working Paper loading device for a printer known Contains friction drives. To different Transport speeds of the to be transported To compensate for the paper web, a loop puller is provided whose position is scanned by a detector. Dependent from the signals of the detector are the speeds the fraction drives are set.
  • a method to control the pressure in an electrographic printer provided according to the features of claim 1.
  • a perfect start and Stop operation of the printer is reached, the web in short Time their printing speed reached or in a short time is stopped. Accelerating and braking the web takes place in such a way that between the friction drive and the interlocking drive switched web storage no overshoot occurs. Also in the transition area from acceleration the web and approximately constant printing speed in the Overshoot is largely avoided during printing.
  • the Method according to the invention can be used both for simplex operation with a single lane as well for the duplex and Two-color simplex operation can be used, in which two Path sections between the positive locking drive and the friction drive be transported.
  • a method for precise synchronization of the parallel operation of Path sections of a web of continuous material according to the features of claim 11 specified.
  • two control loops are used, by changing the braking forces a fine regulation of the paper transport for the two Path sections and by changing the pressure forces on the Path sections a rough control when leaving the fine control area is made.
  • a device for driving a motor according to the characteristics of the Claim 20 specified. Through this facility it is achieved that blocking an engine in a simple way displayed and easily evaluated by microprocessors can.
  • the present invention relates to a further development the device described in PCT / EP95 / 04265. Furthermore, reference is made to one in WO 94/27193 referenced described electrographic printing device, in which two parallel parallel sections of the track can be moved and printed by the printer. The following is for the function of the present invention essential hardware structure Outlines explained. Details of this hardware construction can be found in the mentioned document PCT / EP95 / 04265.
  • FIG. 1 parts of a printing device are described, in which a web 1 made of endless carrier material the transport route of the printer twice, with a first one Track section A (A-Bahn) and with a second track section B (B-Bru). Pass through sections A and B. largely synchronously the upper part of the printing device from a caterpillar drive 3 at least up to a pair of fixing rollers 8/1, 8/2 parallel to each other. After the paper feed is the path section A by the positive The caterpillar drive 3 moves forward and arrives at the pair of fixing rollers 8/1, 8/2, which contains a friction drive.
  • the web 1 is then deflected, returned and passed through as web section B in juxtaposition to the web section A the same distance from the caterpillar drive 3 to the fixing roller pair 8/1, 8/2.
  • the Lane 1 either flipped to also print on its back can, or not turned around to print on the already printed Apply another printed image on the front.
  • the pair of fuser rollers 8/1, 8/2 fixes the toner image by thermal pressing on track sections A, B.
  • the Fixing roller pair 8/1, 8/2 the web section A is heated, causing shrinkage in the longitudinal direction of the web 1 results.
  • the distance between transport holes on the edge of the Lane 1, in which transport pins of the caterpillar drive engage, is shortened, for example by 0.06%.
  • FIG. 2 shows a hardware structure by means of which that the effect of shrinkage increases does not lead to malfunctions in printing.
  • Bahn 1 of the record carrier is in the transfer printing area 2 at their Front printed with a toner image.
  • the form-fitting The caterpillar drive 3 has transport pins which are in corresponding Edge holes (schematically as white omissions in Bru-1 shown) intervene.
  • the web section A is in the transfer printing area 2 with the front, the web section B with the Back of web 1 fed.
  • the section A passes a tape storage in the form of a first loop puller 6/1 and after passing a first vacuum brake 7/1 from a friction drive within a fixing station 8 driven.
  • the web 1 is then turned by a turning device 10 fed, turned there and as the section B the positive Track drive 3 fed again.
  • the transfer area 2 In the transfer area 2 is the back of the web 1 at the same time with it Printed on the front. Thereafter, the web section B becomes parallel to web section A to a second loop puller 6/2 and a second vacuum chamber 7/2 guided and arrives then, driven by the friction drive, not to one illustrated paper output.
  • a tape storage 11 In the return loop of the web 1 is a tape storage 11 in behind the turning device 10 Form of another loop puller arranged. This tape storage 11 only serves to compensate for tolerances and different for form synchronization when inserting long forms.
  • the friction drive comprises a fixing roller 8/1 and one Pressure roller 8/2, with the driven fixing roller 8/1 heated is.
  • a fixing gap 9 between the two rollers 8/1 and 8/2 web 1 is pressed, heated and forward transported.
  • the functional units for establishing a synchronous parallel run of the two track sections A and B comprise according to Figure 3 several assemblies.
  • First is a loop puller unit 6 to mention the two loop pullers 6/1 and 6/2, with each loop puller 6/1, 6/2 one Angle sensor 12/1, 12/2, which sends its signals to a control module Submit 20.
  • the loop pullers 6/1, 6/2 are biased by a spring mechanism 13.
  • the respective Torque is set by an adjusting device 14. In the event that only one lane the transport route passes through, both loop pullers 6/1, 6/2 rigidly coupled become.
  • the vacuum device 15 which comprises a suction pump 15a, which can be controlled Valves 16/1, 16/2 is connected to the sliding surfaces Provide negative pressure for web sections A, B.
  • This vacuum device 15 thus forms vacuum brakes 7/1, 7/2, with which each track section A, B separately with one adjustable braking force via valves 16/1, 16/2 can be.
  • the setting of valves 16/1, 16/2 is carried out by a vacuum control module 21.
  • the Fixing unit 8 has in addition to the fixing roller already mentioned 8/1 and pressure roller 8/2 a pivot mechanism 18, which is set via a drive 19. As in Figure 3 too can be recognized by the pivot mechanism 18 that in the fixing gap 9 force acting on the web sections A and B. can be set.
  • the driven fuser roller 8/1 is driven by a stepper motor 17 which receives its current pulses receives from a power electronics module 21, which also the control signals for the motors of valves 16/1, 16/2 provides.
  • Another power electronics component 22 provides current pulses for a stepper motor 23 of the positive drive 3 ready, as mentioned as a crawler unit is trained.
  • the assemblies are received via line 24 20, 21, 22 Information from a higher-level control (not shown).
  • Every loop puller 6/1, 6/2 can be between an upper mechanical Stop 26 and a lower mechanical stop 27 around pivot an axis of rotation 28. Before reaching these stops 26, 27 give the angle sensors signals that one Define the upper error range O and a lower error range U.
  • the working area of the loop pullers 6/1, 6/2 is defined by R.
  • the center of the loop puller work area is labeled MR.
  • MA defines the mean the positions of the two loop pullers 6/1, 6/2.
  • RD is the control deviation of the two loop pullers 6/1, 6/2 according to the loop difference control.
  • RL denotes the control deviation by MA in relation to the center MR of the work area R.
  • the loop puller 6/1, 6/2 In printing mode, changing the speed of the fuser roller 8/1 on the control electronics 20, the content of Web storage, realized by the loop puller 6/1, 6/2, regulated to a medium value.
  • The serves as the control variable Mean MA of the positions of the two loop pullers 6/1, 6/2, i.e. an average of the signals of the two associated Angle sensors 12/1 and 12/2.
  • the setpoint is e.g. the value MR, i.e. the average of the working area of the loop puller 6/1, 6/2 specified.
  • the scheme works so that the Value RL, i.e. the control deviation of MA in relation to MR, is close to zero. This type of regulation is called loop length regulation designated.
  • Loop difference control is another control process performed at the difference in angular positions of the loop puller 6/1 for the web section A and of the loop puller 6/2 for the web section B towards zero is regulated, i.e. the control deviation RD should be minimized become.
  • the control deviation RD should be minimized become.
  • a permanent, slight control deviation can remain.
  • the vacuum brakes 7/1, 7/2 used as actuators, acting on the valves 16/1, 16/2 by the controller becomes.
  • the on the sliding surfaces 7/1, 7/2 of the vacuum brakes generated braking force is the slip of the Web section A and that of web section B in the fixing gap 9 changed between the rollers 8/1 and 8/2 relative to each other.
  • Figure 5 shows a frequency-time diagram, based on which the Control process for starting operation is explained.
  • the diagram is divided into a start phase and a subsequent one Phase with continuous printing.
  • the characteristic 40 in continuous printing operation roughly defines the Print speed, which is essentially constant. Due to paper tolerances, the transportation speed may change for lane 1 slightly change which one compensated by a fine control of the speed of the fusing roller 8/1 becomes.
  • the stepper motor 17 of the fixing roller 8/1 (cf. Figure 4) and the stepper motor 23 of the crawler unit 3 from control by current pulses with a predetermined Frequency controlled; this frequency thus defines the peripheral speed the fixing roller 8/1 or that of the caterpillar wheel the crawler unit 3.
  • the stepper motor 23 is according to driven by a linear characteristic 42, i.e. he has one constant acceleration.
  • Position 48 is reached in the frequency-time characteristic.
  • the control unit generates current pulses for the Stepper motor 17 output according to the stored characteristic curve 44, i.e. the stepper motor 17 is accelerated more than the stepper motor 23, with the result that the loop puller 6/1, 6/2 save a decreasing length of lane 1.
  • the frequency-time diagram section 50 is run through.
  • the Digit 52 is the value MA or the middle signal of the two Angle sensors 12/1, 12/2 dropped below the MR value again and signals that the lower storage value has been reached Su.
  • the stepper motor 17 is again with a constant frequency supplied by current pulses, so that the peripheral speed of the fixing roller 8/1 constant remains.
  • the loop pullers 6/1, 6/2 now save again an increasing amount of lane 1.
  • the frequency-time characteristic curve 56 supports the current pulses of the stepper motor 17 from different sections with increasing frequency and with constant frequency together. This way it becomes a gentle and quick one Accelerate web 1 reached without the loop puller 6/1 and 6/2 swing strongly and if necessary in the error areas O and U arrive (see FIG. 4). Moreover the overshoot remains in the transition area from start operation low for continuous printing. It should also be noted that the invention is not limited to linear characteristics is. Rather, nonlinear characteristic curves in sections, e.g. sinusoidal characteristics are used.
  • the stop operation in which the Lane 1 approximately based on a transport speed brought to a standstill immediately at the printing speed becomes.
  • the control process then takes place so that for the engine 17 current pulses according to a falling frequency-time characteristic be specified.
  • This frequency-time characteristic has one greater inclination than the frequency-time characteristic to be run simultaneously the stepper motor 23 for the caterpillar drive 3.
  • the one realized by the loop puller 6/1, 6/2 Web storage is achieved by transporting the fusing roller 8/1 emptied sections faster than web material through the Transport of the caterpillar unit 3 web material supplied becomes.
  • the lower storage value Su for the Web storage then becomes the speed of the fusing roller 8/1 corresponding to a constant frequency of the current pulses for the stepper motor 17 kept constant until the Upper storage value is achieved in the web storage.
  • the web 1 in one Position stopped in which the loop pullers 6/1, 6/2 store a large length of web material, i.e. the position the loop puller 6/1, 6/2 is near the upper fault area O.
  • the following is the control process for setting a uniform rail transport of the web section A and the Track section B described.
  • this regulatory process by setting the vacuum in the vacuum brake 7/1 for the web section A and the vacuum brake 7/2 for the Track section B and by adjusting the pressure force adjustment mechanism and thus the pressure force on the web section A and the pressing force on the web section B of the Slip with respect to the rotation of the fixing roller 8/1 so set that the difference in transport speeds between the two track sections becomes minimal.
  • controlled variable for this control process the length difference is that in the Loop pullers 6/1, 6/2 stored lengths of the track section A or the track section B.
  • Step 6 The process steps shown in Figure 6 relate to essential to the printing operation.
  • An initialization then follows in step 64 made, i.e. it is checked whether the loop puller 6/1, 6/2 in a middle position of the work area R are, preferably close to the value MR (see FIG 4).
  • a service person the preset control parameters are output (Step 66).
  • the service technician can use this diagnostic system also re-enter various control parameters in order to Printer on different types of paper, print speeds, etc. to adjust.
  • step 68 is in the sequence control checks whether printing operation has stopped. If if this is the case, then at the beginning, i.e. to step 60 branched.
  • process step 70 depending on the value dT, i.e. depending on the difference in the angular position of the loop puller 6/1, 6/2 a pressure difference dP according to a proportional Control algorithm set on vacuum brakes 7/1, 7/2.
  • the chosen control algorithm (step 72), are the power electronics module 21 as a setpoint PA should for the vacuum on the vacuum brake 7/1 of the Value Pstart - dP and as the corresponding setpoint PBsoll for the vacuum on the vacuum brake 7/2 the value Pstart + dP specified.
  • the pressure force adjustment technology are called Forces FA for the web section A the value Fstart + dF and for the force FB for the web section B the value Fstart - dF specified.
  • step 74 it is checked whether one of the Setpoints PAsetpoint or PBsetpoint are less than a specified one Minimum pressure is Pmin. If this is the case, the Values PAsoll and PBsoll are set to this value Pmin.
  • step 80 it is checked whether the force difference dF is greater than zero is. If this is not the case, the process branches to step 66. Otherwise, the value dF becomes zero in step 82 set.
  • step 84 checked whether the angle difference dT is greater than a critical value Tsynch. Is this the If so, a so-called Synchronization stop triggered, i.e. the printing operation will stopped according to the stop operation described earlier and at a later point in time at which a defined initial state is restored, printing can be started with Step 66 continues.
  • step 88 it is checked in step 88 whether the angle difference dT is less than a preset threshold value T for the angle difference.
  • step variable n is reduced by 1 in step 100, ie the lower switching threshold Tn-1 is used in the further control.
  • the differential force dF is reduced by dFdown.
  • the reductions according to steps 100 and 102 have the practical significance that the malfunction has been eliminated in the control process and that a lower force difference dF and a lower switching threshold Tn-1 can now be used to fulfill the control task. If the AND condition is not fulfilled in step 98, the process branches immediately to step 66.
  • control circuit according to steps 66 to 88 and 98 to 66 represents the normal state, wherein sufficient slip is only generated by the suction effect of the vacuum brakes 7/1, 7/2 in order to keep the angle difference dT essentially constant or downsize.
  • step 88 If it is determined in step 88 that the angle difference dT is greater than the current switching threshold Tn for the angle difference, it branches to step 90, where it is checked is whether the set force difference dF for the two Path sections A, B larger than a critical maximum value of Pressure force Fmax is. If this is the case, it becomes Step 98 branches, which has already been explained above has been. Otherwise, the differential force becomes in the subsequent step 92 dF increased by the value dFup, i.e. there is a Pressure increase on the web section A and a corresponding Relief of the track section B. This can relative transport speed between the track section A and the track section B are changed, i.e. the track section B can assume a larger slip value.
  • Step 94 checks whether the run variable n has reached its maximum value. If this is the case, then branches to step 98. Otherwise, the following Step 96 increments the run variable by 1, i.e. in the following Control process is used as the switching threshold for the angle difference T uses a higher value Tn + 1.
  • the pressure force adjustment by increasing the pressure force FA in web section A according to step 92 or by lowering the pressing force FA in the web section A according to step 102 Effect of a rough regulation that only after exceeding one predetermined angle difference Tn is activated.
  • Tn the pressure force adjustment by increasing the pressure force FA in web section A according to step 92 or by lowering the pressing force FA in the web section A according to step 102
  • the vacuum in the Vacuum brakes 7/1, 7/2 according to step 70 the difference of Adjusted the angular positions of the loop pullers 6/1 and 6/2.
  • the power electronics module 21 controls the vacuum valves 16/1 and 16/2 to the vacuum brakes 7/1 and 7/2. Motors are provided for this purpose, which are controlled by a direct current output stage. Such a direct current output stage is shown in more detail in FIG. This output stage is of considerable importance for the functioning of the vacuum brakes 7/1, 7/2. This is because it must enable the motors for the valves 16/1, 16/2 to rotate in both directions of rotation and should immediately detect a mechanical blocking of the motor shafts of the motors for the valves 16/1, 16/2.
  • the output stage shown in FIG. 7 fulfills the requirements mentioned.
  • the motor M is supplied by the transistors T1 and T4 via a PTC thermistor R via the operating voltage Ub when running counterclockwise.

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zum Steuern des Drucks in einem elektrografischen Drucker, bei dem eine Bahn aus Endlos-Trägermaterial einerseits durch einen Formschlußantrieb und andererseits durch einen Friktionsantrieb transportiert wird. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Steuern des Start-Betriebs und des Stopp-Betriebs. Weiterhin wird ein Verfahren zum positionsgenauen Synchronisieren des Parallellaufs von Bahnabschnitten einer Bahn sowie eine Einrichtung zum Ansteuern eines Motors beschrieben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern des Drucks in einem elektrografischen Drucker, bei dem eine Bahn aus Endlos-Trägermaterial einerseits durch einen Formschlußantrieb und andererseits durch einen Friktionsantrieb transportiert wird. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Steuern des Start-Betriebs und des Stopp-Betriebs. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum positionsgenauen Synchronisieren des Parallellaufs von Bahnabschnitten einer Bahn, insbesondere in einem Drucker. Außerdem wird eine Einrichtung zum Ansteuern eines Motors, insbesondere zur Einstellung des Unterdruckventils in einer Unterdruckbremse, angegeben.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Weiterentwicklung der in der PCT /EP95/04265 beschriebenen Verfahren und Einrichtungen. Auf die in der erwähnten Patentanmeldung beschriebenen Anordnungsmerkmale und Verfahrensschritte wird hiermit ausdrücklich bezuggenommen. Auf den Inhalt der PCT/EP95/04265 wird hingewiesen.
Aus dem zuvor erwähnten Dokument sowie aus der WO 94/27193 ist ein Drucker bekannt, der in verschiedenen Betriebsarten arbeiten kann. Bei der Betriebsart "zweifarbiger Simplexbetrieb" wird die Bahn während des Transportes im Drucker um mindestens eine Bahnbreite parallel versetzt. Die versetzten Bahnabschnitte werden dann in Nebeneinanderstellung gemeinsam an der Umdruckstelle vorbeigeführt. Während eines ersten Druckvorganges wird die Vorderseite der Bahn bedruckt. Anschließend wird der bedruckte erste Bahnabschnitt der Fixierstation zugeführt, zurücktransportiert und die bereits bedruckte Vorderseite wird mit einer zweiten Farbe bedruckt.
Beim einfarbigen Duplex-Betrieb wird die Bahn beim Transport durch den Drucker gewendet, so daß an der Umdruckstelle ein erster Bahnabschitt der Bahn mit seiner Vorderseite und ein zweiter Bahnabschnitt der Bahn mit seiner Rückseite bedruckt wird.
Weiterhin ist noch auf den Simplex-Betrieb hinzuweisen, bei dem die Bahn mit bis zur doppelten Breite der oben genannten Bahnabschnitte druch den Drucker transportiert und bedruckt wird.
Bei der bekannten Druckeinrichtung wird die Bahn im Umdruckbereich durch einen Formschlußantrieb transportiert, bei dem im allgemeinen Stifte in Antriebslöcher am Rand der Bahn eingreifen. Die das Tonerbild fixierende Fixierstation enthält einen Friktionsantrieb, der die Bahn weitertransportiert. Beim Starten des Druckers und damit beim Beschleunigen der Bahn auf die Druckgeschwindigkeit müssen die Geschwindigkeiten der verschiedenen Antriebe aufeinander abgestimmt sein, um keine zu großen Zugkräfte in der Bahn zu erzeugen. Im Druckbetrieb ist es erforderlich, für beide Bahnabschnitte einen synchronen Transport zu gewährleisten, um die Längenschrumpfung des einen Bahnabschnitts infolge des Durchlaufs durch die Fixierstation gegenüber dem anderen Bahnabschnitt auszugleichen. Außerdem ist ein einwandfreier Betrieb des Druckers und der für ihn bereitgestellten Komponenten zu gewährleisten. Zur Ansteuerung von Motoren, beispielsweise der Motore für Unterdruckventile, Papierbreitenverstellung und einer Andruckkraftverstellmechanik, ist sicherzustellen, daß ein Blockieren der Motore frühzeitig festgestellt wird.
Aus der EP-A-0 432 298 ist eine automatisch arbeitende Papiereinlegevorrichtung für einen Drucker bekannt, die Friktionsantriebe enthält. Um unterschiedliche Transportgeschwindigkeiten der zu transportierenden Papierbahn auszugleichen, ist ein Schlaufenzieher vorgesehen, dessen Stellung von einem Detektor abgetastet wird. Abhängig von den Signalen des Detektors werden die Geschwindigkeiten der FriKtionsantriebe eingestellt.
In der DE-Zeitschrift: Feinwerktechnik und Meßtechnik, Bd. 100, 1992, Heft 8, S. 339 - 343, K. Mayer, "Präzise gesteuerte Schrittmotoren ermöglichen Rückseitendruck", wird ein Druckerkonzept beschrieben, bei dem zwischen einem Antrieb für eine Papierbahn und Fixierwalzen ein Bahnspeicher in Form eines Schiaufenziehers angeordnet ist. Zwei Sensoren detektieren die Stellung des Schlaufenziehers. Abhängig von den Signalen der Detektoren werden Schrittmotore für den Antrieb der Fixierwalzen beschleunigt oder abgebremst. Das Beschleunigen und Abbremsen erfolgt nach vorgegebenen Geschwindigkeits-Zeit-Kurven, die in Form von Tabellen in einem Mikroprozessor abgespeichert sind.
Es ist Aufgabe der Erfindung, Verfahren und eine Einrichtung bereitzustellen, die den einwandfreien Betrieb beim Starten, Stoppen eines Druckers bzw. die einen positionsgenauen Parallellauf von Bahnabschnitten einer Bahn zu gewährleisten.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern des Drucks in einem elektrografischen Drucker gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bereitgestellt. Durch dieses Verfahren wird ein einwandfreier Start- und Stopp-Betrieb des Druckers erreicht, wobei die Bahn in kurzer Zeit ihre Druckgeschwindigkeit erreicht bzw. in kurzer Zeit angehalten wird. Das Beschleunigen und das Abbremsen der Bahn erfolgt so, daß in einem zwischen dem Friktionsantrieb und dem Formschlußantrieb geschalteten Bahnspeicher kein Überschwingen auftritt. Auch im Übergangsbereich von Beschleunigung der Bahn und annähernd konstante Druckgeschwindigkeit im Druckbetrieb wird ein Überschwingen weitgehend vermieden. Das Verfahren nach der Erfindung kann sowohl für den Simplex-Betrieb mit einer einzigen Bahn als auch für den Duplex- und Zweifarben-Simplex-Betrieb eingesetzt werden, bei dem zwei Bahnabschnitte zwischen dem Formschlußantrieb und dem Friktionsantrieb transportiert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum positionsgenauen Synchronisieren des Parallellaufs von Bahnabschnitten einer Bahn aus Endlosmaterial gemäß den Merkmalen des Anspruchs 11 angegeben. Bei diesem Verfahren werden zwei Regelkreise verwendet, wobei durch Verändern der Bremskräfte eine Feinregelung des Papiertransports für die beiden Bahnabschnitte und durch Verändern der Andruckkräfte auf die Bahnabschnitte eine Grobregelung beim Verlassen des Feinregelbereiches vorgenommen wird.
Ferner wird in einem weiteren Aspekt der Erfindung eine Einrichtung zum Ansteuern eines Motors gemäß den Merkmalen des Anspruchs 20 angegeben. Durch diese Einrichtung wird erreicht, daß das Blockieren eines Motors auf einfache Weise angezeigt und von Mikroprozessoren leicht ausgewertet werden kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben. Darin zeigen:
Figur 1
eine schematische Darstellung des Transports einer Papierbahn in einem Drucker mit einem Formschlußantrieb und einem Friktionsantrieb,
Figur 2
den Transportweg einer Bahn in einem Drucker, wobei die zurückgeführte Bahn eine Wendeeinrichtung durchläuft,
Figur 3
eine schematische Ansicht der in einem Drucker verwendeten Funktionseinheiten zur Regelung des Bahntransports von zwei Bahnabschnitten,
Figur 4
Winkelstellungen der als Bahnspeicher dienenden Schlaufenzieher,
Figur 5
Kennlinien für den Start- und den Druckbetrieb,
Figur 6
ein Flußdiagramm für die Prozeßschritte zum positionsgenauen Synchronisieren des Parallellaufs der Bahnabschnitte, und
Figur 7
eine Schaltungsanordnung zum Ansteuern eines Motors im Drucker.
Wie erwähnt, betrifft die vorliegende Erfindung eine Weiterentwicklung der in der PCT/EP95/04265 beschriebenen Einrichtung. Ferner wird im folgenden auf eine in der WO 94/27193 beschriebene elektrografische Druckeinrichtung bezug genommen, bei der zwei parallel angeordnete Bahnabschnitte gleichzeitig durch den Drucker bewegt und bedruckt werden können. Im folgenden wird der für die Funktion der vorliegenden Erfindung benötigte Hardwareaufbau in seinen wesentlichen Grundzügen erläutert. Einzelheiten dieses Hardwareaufbaus sind dem erwähnten Dokument PCT/EP95/04265 zu entnehmen.
Gemäß Figur 1 sind Teile einer Druckeinrichtung beschrieben, bei der eine Bahn 1 aus Endlos-Trägermaterial den Transportweg des Druckers zweimal durchläuft, und zwar mit einem ersten Bahnabschnitt A (A-Bahn) und mit einem zweiten Bahnabschnitt B (B-Bahn). Die Bahnabschnitte A und B durchlaufen weitgehend synchron den oberen Teil der Druckeinrichtung von einem Raupenantrieb 3 mindestens bis zu einem Fixierwalzenpaar 8/1, 8/2 parallel nebeneinanderliegend. Nach dem Papiereinlauf wird der Bahnabschnitt A durch den formschlüssigen Raupenantrieb 3 vorwärts bewegt und gelangt zu dem Fixierwalzenpaar 8/1, 8/2, welches einen Friktionsantrieb enthält. Danach wird die Bahn 1 umgelenkt, zurückgeführt und durchläuft als Bahnabschnitt B in Nebeneinanderstellung zum Bahnabschnitt A dieselbe Strecke von dem Raupenantrieb 3 zum Fixierwalzenpaar 8/1, 8/2. Bei der Papierrückführung wird die Bahn 1 entweder gewendet, um auch ihre Rückseite bedrucken zu können, oder nicht gewendet, um auf der bereits bedruckten Vorderseite ein weiteres Druckbild aufzubringen. Das Fixierwalzenpaar 8/1, 8/2 fixiert durch Thermopressung das Tonerbild auf den Bahnabschnitten A, B. Beim Durchlaufen durch das Fixierwalzenpaar 8/1, 8/2 wird der Bahnabschnitt A erwärmt, wodurch sich in Längsrichtung der Bahn 1 eine Schrumpfung ergibt. Der Abstand zwischen Transportlöchern am Rande der Bahn 1, in welche Transportstifte des Raupenantriebs eingreifen, verkürzt sich, beispielsweise um 0,06 %. Dies hat aufgrund der Papierrückführung zur Folge, daß der Bahnabschnitt B im Raupenantrieb 3 langsamer transportiert wird als der Bahnabschnitt A. Die beiden unterschiedlich schnellen Bahnabschnitte A, B werden vom Fixierwalzenpaar 8/1, 8/2 erfaßt, welches auf seiner gesamten Breite eine konstante Transportgeschwindigkeit hat.
Figur 2 zeigt einen Hardwareaufbau, durch den erreicht wird, daß der durch die Schrumpfung sich einstellende Effekt zu keinen Betriebsstörungen im Druckbetrieb führt. Die Bahn 1 des Aufzeichnungsträgers wird im Umdruckbereich 2 an ihrer Vorderseite mit einem Tonerbild bedruckt. Der formschlüssige Raupenantrieb 3 hat Transportstifte, die in entsprechende Randlöcher (schematisch als weiße Auslassungen in der Bahn-1 dargestellt) eingreifen. Der Bahnabschnitt A ist im Umdruckbereich 2 mit der Vorderseite, der Bahnabschnitt B mit der Rückseite der Bahn 1 zugeführt. Der Bahnabschnitt A passiert einen Bandspeicher in Form eines ersten Schlaufenziehers 6/1 und wird nach dem Passieren einer ersten Unterdruckbremse 7/1 von einem Friktionsantrieb innerhalb einer Fixierstation 8 angetrieben. Danach wird die Bahn 1 einer Wendeeinrichtung 10 zugeführt, dort gewendet und als Bahnabschnitt B dem formschlüssigen Raupenantrieb 3 erneut zugeführt. Im Umdruckbereich 2 wird die Rückseite der Bahn 1 gleichzeitig mit ihrer Vorderseite bedruckt. Danach wird der Bahnabschnitt B parallel zum Bahnabschnitt A zu einem zweiten Schlaufenzieher 6/2 und einer zweiten Unterdruckkammer 7/2 geführt und gelangt dann, angetrieben durch den Friktionsantrieb, zu einer nicht dargestellten Papierausgabe. In der Rückführschlaufe der Bahn 1 ist hinter der Wendeeinrichtung 10 ein Bandspeicher 11 in Form eines weiteren Schlaufenziehers angeordnet. Dieser Bandspeicher 11 dient lediglich zum Ausgleich von Toleranzen und zur Formularsynchronisation beim Einlegen unterschiedlich langer Formulare.
Der Friktionsantrieb umfaßt eine Fixierwalze 8/1 und eine Andruckwalze 8/2, wobei die angetriebene Fixierwalze 8/1 beheizt ist. In einem Fixierspalt 9 zwischen den beiden Walzen 8/1 und 8/2 wird die Bahn 1 gepreßt, erhitzt und vorwärts transportiert.
Die Funktionseinheiten zum Herstellen eines synchronen Parallellaufs der beiden Bahnabschnitte A und B umfassen gemäß Figur 3 mehrere Baugruppen. Zunächst ist eine Schlaufenziehereinheit 6 zu erwähnen, welche die zwei Schlaufenzieher 6/1 und 6/2 enthält, wobei jeder Schlaufenzieher 6/1, 6/2 einen Winkelsensor 12/1, 12/2 hat, die ihre Signale an eine Regelungs-Baugruppe 20 abgeben. Die Schlaufenzieher 6/1, 6/2 werden durch eine Federmechanik 13 vorgespannt. Das jeweilige Drehmoment wird durch eine Verstelleinrichtung 14 eingestellt. Für den Fall, daß nur eine Bahn den Transportweg durchläuft, können beide Schlaufenzieher 6/1, 6/2 starr gekoppelt werden.
Eine weitere wichtige Baugruppe bildet die Unterdruckvorrichtung 15, welche eine Saugpumpe 15a umfaßt, die mit steuerbaren Ventilen 16/1, 16/2 in Verbindung steht, die an Gleitflächen für die Bahnabschnitte A, B Unterdruck bereitstellen. Diese Unterdruckvorrichtung 15 bildet somit Unterdruckbremsen 7/1, 7/2, mit der jeder Bahnabschnitt A, B separat mit einer über die Ventile 16/1, 16/2 einstellbaren Bremskraft beaufschlagt werden kann. Die Einstellung der Ventile 16/1, 16/2 wird durch eine Unterdruck-Regelbaugruppe 21 vorgenommen. Die Fixiereinheit 8 hat neben der bereits erwähnten Fixierwalze 8/1 und Andruckwalze 8/2 eine Anschwenkmechanik 18, welche über einen Antrieb 19 eingestellt wird. Wie in Figur 3 zu erkennen ist, kann durch die Anschwenkmechanik 18 die im Fixierspalt 9 auf die Bahnabschnitte A und B wirksame Kraft eingestellt werden. Die angetriebene Fixierwalze 8/1 wird durch einen Schrittmotor 17 angetrieben, der seine Stromimpulse von einem Leistungselektronik-Baustein 21 erhält, welcher auch die Steuersignale für die Motoren der Ventile 16/1, 16/2 bereitstellt. Ein weiterer Leistungselektronik-Baustein 22 stellt Stromimpulse für einen Schrittmotor 23 des Formschlußantriebs 3 bereit, der wie erwähnt als Raupeneinheit ausgebildet ist. Über die Leitung 24 erhalten die Baugruppen 20, 21, 22 Informationen von einer übergeordneten Steuerung (nicht dargestellt).
Die für die Regelung des Transports der Bahnabschnitte A, B wichtigen Winkelpositionen der Schlaufenzieher 6/1, 6/2 werden im folgenden anhand der Figur 4 erläutert. Jeder Schlaufenzieher 6/1, 6/2 kann zwischen einem oberen mechanischen Anschlag 26 und einem unteren mechanischen Anschlag 27 um eine Drehachse 28 verschwenken. Vor dem Erreichen dieser Anschläge 26, 27 geben die Winkelsensoren Signale ab, die einen oberen Fehlerbereich O und einen unteren Fehlerbereich U definieren. Der Arbeitsbereich der Schlaufenzieher 6/1, 6/2 ist durch R definiert. Die Mitte des Schlaufenzieher-Arbeitsbereichs ist mit MR bezeichnet. MA definiert den Mittelwert der Stellungen der beiden Schlaufenzieher 6/1, 6/2. RD ist die Regelabweichung der beiden Schlaufenzieher 6/1, 6/2 gemäß der Schlaufendifferenzregelung. RL bezeichnet die Regelabweichung von MA in bezug auf die Mitte MR des Arbeitsbereiches R.
Im Druckbetrieb wird durch Verändern der Drehzahl der Fixierwalze 8/1 über die Regelungselektronik 20 der Inhalt des Bahnspeichers, realisiert durch die Schlaufenzieher 6/1, 6/2, auf einen mittleren Wert geregelt. Als Regelgröße dient der Mittelwert MA der Stellungen der beiden Schlaufenzieher 6/1, 6/2, d.h. ein Mittelwert der Signale der beiden zugehörigen Winkelsensoren 12/1 und 12/2. Als Sollwert wird z.B. der Wert MR, d.h. der Mittelwert des Arbeitsbereiches der Schlaufenzieher 6/1, 6/2 vorgegeben. Die Regelung arbeitet so, daß der Wert RL, d.h. die Regelabweichung von MA in bezug auf MR, nahe bei Null liegt. Diese Art der Regelung wird als Schlaufenlängen-Regelung bezeichnet.
Als weiterer Regelungsprozeß wird eine Schlaufendifferenz-Regelung durchgeführt, bei der die Differenz der Winkelpositionen des Schlaufenziehers 6/1 für den Bahnabschnitt A und des Schlaufenziehers 6/2 für den Bahnabschnitt B gegen Null geregelt wird, d.h. die Regelabweichung RD soll minimiert werden. Bei Verwendung eines reinen Proportional-Regel-Algorithmus kann eine dauernde, geringe Regelabweichung verbleiben. Um die Schlaufendifferenz-Regelung durchzuführen, werden die Unterdruckbremsen 7/1, 7/2 als Stellglieder verwendet, wobei auf die Ventile 16/1, 16/2 durch die Steuerung eingewirkt wird. Infolge der an den Gleitflächen 7/1, 7/2 der Unterdruckbremsen erzeugten Bremskraft wird der Schlupf des Bahnabschnitts A und der des Bahnabschnitts B im Fixierspalt 9 zwischen den Walzen 8/1 und 8/2 relativ zueinander verändert.
Eine weitere Möglichkeit der Veränderung des Schlupfes im Fixierwalzenspalt 9 ist die Änderung der Andruckkraft auf den Bahnabschnitt A bzw. den Bahnabschnitt B durch Verstellen der Anschwenkmechanik 18. Eine niedrige Kraft erhöht den Schlupf, eine Krafterhöhung verringert diesen. In der erwähnten Patentanmeldung PCT/EP95/04265 sind weitere Einzelheiten des Aufbaus der Schlaufenzieher 6/1, 6/2, der Anschwenkmechanik 18 und deren Wirkung auf die Schlaufenlängen-Regelung und die Schlaufendifferenz-Regelung beschrieben. Hinzuweisen ist insbesondere auf die in der erwähnten Patentanmeldung beschriebene Andruckkraftverstellmechanik, die im Unterschied zu der in Figur 3 gezeigten Anschwenkmechanik 18 unterschiedliche Andruckkräfte für den Bahnabschnitt Å und den Bahnabschnitt B einstellen kann, wobei vorzugsweise eine Erhöhung der Andruckkraft für den Bahnabschnitt A eine entsprechende Erniedrigung der Andruckkraft für den Bahnabschnitt B zur Folge hat. Dadurch kann bereits mit geringen Kraftänderungen eine merkliche Schlupfänderung in den Bahnabschnitten A, B erreicht werden.
Beim Betrieb eines Druckers ist zwischen Startbetrieb, bei dem die Bahn aus dem Stillstand bis zur Druckgeschwindigkeit beschleunigt werden muß, dem Druckbetrieb, bei dem die Bahn im wesentlichen mit der Druckgeschwindigkeit vorwärts transportiert wird, und dem Stopp-Betrieb zu unterscheiden, bei dem die Bahn wieder auf die Geschwindigkeit Null abgebremst wird. Im Startbetrieb und im Stopp-Betrieb müssen sowohl ein Formschlußantrieb für die Raupeneinheit als auch ein Friktionsantrieb für die Fixiereinheit in ihren Transportgeschwindigkeiten aufeinander abgestimmt werden. Daher wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein gesonderter Regelungsprozeß für den Start- und Stopp-Betrieb bereitgestellt.
Figur 5 zeigt ein Frequenz-Zeit-Diagramm, anhand dessen der Regelungsprozeß für den Startbetrieb erläutert wird. Das Diagramm ist unterteilt in eine Startphase und eine anschließende Phase mit kontinuierlichem Druckbetrieb. Die Kennlinie 40 im kontinuierlichen Druckbetrieb definiert annähernd die Druckgeschwindigkeit, welche im wesentlichen konstant ist. Aufgrund von Papiertoleranzen kann sich die Transportgeschwindigkeit für die Bahn 1 geringfügig ändern, welches durch eine Feinregelung der Drehzahl der Fixierwalze 8/1 ausgeglichen wird. Der Schrittmotor 17 der Fixierwalze 8/1 (vgl. Figur 4) und der Schrittmotor 23 der Raupeneinheit 3 werden von der Steuerung durch Stromimpulse mit einer vorgegebenen Frequenz angesteuert; diese Frequenz definiert somit die Umfangsgeschwindigkeit der Fixierwalze 8/1 bzw. die des Raupenrades der Raupeneinheit 3. Der Schrittmotor 23 wird gemäß einer linearen Kennlinie 42 angesteuert, d.h. er hat eine konstante Beschleunigung.
In einem EPROM, auf welche die Steuerung zugreift, ist eine weitere Kennlinie 44 gespeichert, welche ein Frequenz-Zeit-Verhalten der Stromimpulse für den Schrittmotor 17 der Fixierwalze 8/1 vorgibt. Diese Kennlinie 44 hat eine größere Steigung als die Kennlinie 42. Dies bedeutet, daß nach dem Start bei 45 die Fixierwalze 8/1 die Bahn 1 schneller transportiert, als es die Raupeneinheit 3 vermag. Demgemäß wird die in den Schlaufenziehern 6/1, 6/2 gespeicherte Länge der Bahn 1 verringert, so daß die Schlaufenzieher 6/1, 6/2 ausgehend von einer Mittellage um MR (vgl. Figur 4) in Richtung des unteren Fehlerbereichs U bewegt werden. Der Mittelwert der von den Winkelsensoren 12/1, 12/2 abgegebenen Signale bewegt sich ebenfalls in Richtung des Signalwertes, welcher dem Fehlerbereich U entspricht. Beim Erreichen eines unteren Speicherwertes Su, der beispielsweise knapp unterhalb von MR liegt, wird die Stelle 46 auf der Kennlinie 44 erreicht. Die Steuerung erhöht dann nicht mehr die Frequenz der für den Schrittmotor 17 abgegebenen Stromimpulse, sondern hält sie konstant. In der Frequenz-Zeit-Kennlinie ergibt sich der Abschnitt 49. Da die Raupeneinheit 3 die Bahn 1 weiter mit der ansteigenden Geschwindigkeit gemäß der Kennlinie 42 transportiert, steigt der Mittelwert MA bzw. der der Signale der Winkelsensoren 12/1, 12/2 an und erreicht einen oberen Speicherwert So, der z.B. knapp oberhalb des Wertes MR liegt.
In der Frequenz-Zeit-Kennlinie wird die Stelle 48 erreicht. Nunmehr werden von der Steuerung Stromimpulse für den Schrittmotor 17 gemäß der gespeicherten Kennlinie 44 ausgegeben, d.h. der Schrittmotor 17 wird stärker beschleunigt als der Schrittmotor 23, mit der Folge, daß die Schlaufenzieher 6/1, 6/2 eine abnehmende Länge der Bahn 1 speichern. Im Frequenz-Zeit-Diagramm wird der Abschnitt 50 durchlaufen. An der Stelle 52 ist der Wert MA bzw. das mittlere Signal der beiden Winkelsensoren 12/1, 12/2 wieder unterhalb des Wertes MR abgefallen und signalisiert das Erreichen des unteren Speicherwertes Su. Daraufhin wird der Schrittmotor 17 wieder mit einer konstanten Frequenz von Stromimpulsen versorgt, so daß die Umfangsgeschwindigkeit der Fixierwalze 8/1 konstant bleibt. Die Schlaufenzieher 6/1, 6/2 speichern nun wieder eine zunehmende Menge an Bahn 1.
Das Konstanthalten der Frequenz der Stromimpulse und das Erhöhen der Frequenz der Stromimpulse für den Schrittmotor 17 wird so lange fortgesetzt, bis etwa die Stelle 54 auf der Frequenz-Zeit-Kennlinie 56 erreicht wird. Die dann erreichte Transportgeschwindigkeit der Bahn 1 entspricht etwa der Druckgeschwindigkeit, woraufhin in den kontinuierlichen Druckbetrieb übergegangen wird, bei dem ein Regelungsprozeß mit PI-Regelverhalten einsetzt, um die Transportgeschwindigkeit der Bahn 1 im wesentlichen konstant zu halten. Wie zu erkennen ist, setzt sich die Frequenz-Zeit-Kennlinie 56 für die Stromimpulse des Schrittmotors 17 aus verschiedenen Teilabschnitten mit ansteigender Frequenz und mit konstanter Frequenz zusammen. Auf diese Weise wird ein sanftes und schnelles Beschleunigen der Bahn 1 erreicht, ohne daß die Schlaufenzieher 6/1 und 6/2 stark schwingen und gegebenenfalls in die Fehlerbereiche O und U gelangen (vgl. Figur 4). Außerdem bleibt das Überschwingen im Übergangsbereich von Startbetrieb zu kontinuierlichem Druckbetrieb gering. Anzumerken ist noch, daß die Erfindung nicht auf lineare Kennlinien beschränkt ist. Vielmehr können auch abschnittweise nichtlineare Kennlinien, z.B. sinusförmige Kennlinien verwendet werden.
Im folgenden wird der Stopp-Betrieb beschrieben, bei dem die Bahn 1 ausgehend von einer Transport-Geschwindigkeit annähernd gleich der Druckgeschwindigkeit zum Stillstand gebracht wird. Der Regelungsprozeß erfolgt dann so, daß für den Motor 17 Stromimpulse gemäß einer fallenden Frequenz-Zeit-Kennlinie vorgegeben werden. Diese Frequenz-Zeit-Kennlinie hat eine größere Neigung als die gleichzeitig zu durchlaufende Frequenz-Zeit-Kennlinie des Schrittmotors 23 für den Raupenantrieb 3. Der durch die Schlaufenzieher 6/1, 6/2 realisierte Bahnspeicher wird durch den Transport der Fixierwalze 8/1 abschnittweise schneller entleert als Bahnmaterial durch den Transport der Raupeneinheit 3 Bahnmaterial nachgeliefert wird. Beim Erreichen des unteren Speicherwerts Su für den Bahnspeicher wird dann die Geschwindigkeit der Fixierwalze 8/1 entsprechend einer konstanten Frequenz der Stromimpulse für den Schrittmotor 17 konstant gehalten, bis erneut der obere Speicherwert So im Bahnspeicher erreicht wird. Das Konstanthalten und das Erniedrigen der Geschwindigkeit wird so lange fortgesetzt, bis die Geschwindigkeit der Bahn 1 auf Null reduziert ist. Vorzugsweise wird die Bahn 1 in einer Stellung angehalten, bei der die Schlaufenzieher 6/1, 6/2 eine große Länge an Bahnmaterial speichern, d.h. die Stellung der Schlaufenzieher 6/1, 6/2 ist in der Nähe des oberen Fehlerbereichs O.
Im folgenden wird der Regelprozeß zum Einstellen eines gleichmäßigen Bahntransports des Bahnabschnitts A und des Bahnabschnitts B beschrieben. Bei diesem Regelungsprozeß wird durch Einstellen des Unterdrucks in der Unterdruckbremse 7/1 für den Bahnabschnitt A und der Unterdruckbremse 7/2 für den Bahnabschnitt B sowie durch Einstellen der Andruckkraftverstellmechanik und damit der Andruckkraft auf den Bahnabschnitt A und der Andruckkraft auf den Bahnabschnitt B der Schlupf in bezug auf die Umdrehung der Fixierwalze 8/1 so eingestellt, daß die Differenz der Transportgeschwindigkeiten zwischen den beiden Bahnabschnitten minimal wird. Regelgröße für diesen Regelprozeß ist die Längendifferenz der in den Schlaufenziehern 6/1, 6/2 gespeicherten Längen des Bahnabschnitts A bzw. des Bahnabschnitts B.
Zur Beschreibung des Regelungsprozeß werden folgende Größen verwendet:
FA
Andruckkraft, welche auf den Bahnabschnitt A wirkt,
FB
Andruckkraft, welche auf den Bahnabschnitt B wirkt,
PA
der auf den Bahnabschnitt A wirkende Unterdruck,
PB
der auf den Bahnabschnitt B wirkende Unterdruck,
TA
Winkelposition des Schlaufenziehers für den Bahnabschnitt A,
TB
Winkelposition des Schlaufenziehers für den Bahnabschnitt B,
n
Laufvariable 1, 2, 3, 4, ..., nmax,
dT
Winkeldifferenz zwischen TB - TA,
dF
Differenz der Andruckkräfte (FA - FB)/2,
dP
Unterdruckdifferenz (PB - PA)/2,
Fstart
Anfangszustand für FA, FB,
Pstart
Anfangszustand für PA, PB,
Tn
Schaltschwelle für die Differenz TB - TA für einen Wert der Laufvariable n,
Tsynch
Schaltschwelle für einen Synchronisationsstopp,
dFup
Wert der Erhöhung der Andruckkraft für Bahnabschnitt A,
dFdown
Reduktion der Andruckkraft für den Bahnabschnitt A,
Pmin
minimaler Unterdruck,
Fmax
maximale Andruckkraft,
nmax
maximale Anzahl der Schaltschwellen T.
Die in Figur 6 dargestellten Prozeßschritte beziehen sich im wesentlichen auf den Druckbetrieb. Zu Beginn des Regelungsprozesses (Schritt 60) erfolgt zum Zeitpunkt t = 0 ein Druckstart (Schritt 62), der weiter vorne bereits ausführlich beschrieben wurde. Nachfolgend wird im Schritt 64 eine Initialisierung vorgenommen, d.h. es wird überprüft, ob die Schlaufenzieher 6/1, 6/2 in einer mittleren Lage des Arbeitsbereichs R liegen, vorzugsweise nahe dem Wert MR (vgl. Figur 4) . Anschließend werden durch ein Diagnosesystem einer Serviceperson die voreingestellten Regelparameter ausgegeben (Schritt 66). In dieses Diagnosesystem kann der Servicetechniker auch verschiedene Regelparameter neu eingeben, um den Drucker auf unterschiedliche Papierarten, Druckgeschwindigkeiten, etc. einzustellen.
Im nachfolgenden Prozeßschritt 68 wird in der Ablaufsteuerung überprüft, ob ein Anhalten des Druckbetriebs vorliegt. Falls dies der Fall ist, so wird zum Anfang, d.h. zum Schritt 60 verzweigt. Im Prozeßschritt 70 wird abhängig vom Wert dT, d.h. abhängig von der Differenz der Winkellage der Schlaufenzieher 6/1, 6/2 eine Druckdifferenz dP gemäß einem proportionalen Regelalgorithmus an den Unterdruckbremsen 7/1, 7/2 eingestellt. Gemäß dem gewählten Regelalgorithmus (Schritt 72), werden dem Leistungselektronik-Baustein 21 als Sollwert PAsoll für den Unterdruck an der Unterdruckbremse 7/1 der Wert Pstart - dP und als entsprechender Sollwert PBsoll für den Unterdruck an der Unterdruckbremse 7/2 der Wert Pstart + dP vorgegeben. Der Andruckkraftverstellmechnik werden als Kräfte FA für den Bahnabschnitt A der Wert Fstart + dF und für die Kraft FB für den Bahnabschnitt B der Wert Fstart - dF vorgegeben.
Im nachfolgenden Schritt 74 wird überprüft, ob einer der Sollwerte PAsoll oder PBsoll kleiner als ein vorgegebener Minimaldruck Pmin ist. Falls dies zutrifft, so werden die Werte PAsoll und PBsoll auf diesen Wert Pmin gesetzt.
Anschließend wird überprüft, ob die Differenz dT aus der Winkellage des Schlaufenziehers 6/1 für den Bahnabschnitt A und der Winkellage des Schlaufenziehers 6/2 für den Bahnabschnitt B kleiner als Null ist. Falls dies zutrifft, was praktisch die Bedeutung hat, daß die im Schlaufenzieher 6/2 gespeicherte Bahnlänge kleiner ist als die im Schlaufenzieher 6/1 gespeicherte Bahnlänge, so wird zum Schritt 80 verzweigt. Hier wird überprüft, ob die Kraftdifferenz dF größer als Null ist. Wenn dies nicht zutrifft, so wird zum Schritt 66 verzweigt. Andernfalls wird im Schritt 82 der Wert dF auf Null gesetzt.
Wenn der Wert dT im Schritt 78 größer als Null ist, so wird im nachfolgenden Schritt 84 überprüft, ob die Winkeldifferenz dT größer als ein kritischer Wert Tsynch ist. Ist dies der Fall, so wird im nachfolgenden Schritt 86 ein sogenannter Synchronisationsstopp ausgelöst, d.h. der Druckbetrieb wird gemäß dem weiter vorne beschriebenen Stopp-Betrieb angehalten und zu einem späteren Zeitpunkt, bei dem ein definierter Ausgangszustand wiederhergestellt ist, kann der Druckbetrieb mit Schritt 66 fortgesetzt werden.
Für den Fall, daß der Wert dT den kritischen Wert Tsynch nicht übersteigt, wird im Schritt 88 überprüft, ob die Winkeldifferenz dT kleiner als ein voreingestellter Schwellwert T für die Winkeldifferenz ist. Es gibt unterschiedliche Schwellwerte Tn, die mit der Laufwariable n (z.B. n = 1, 2, 3, ...) gekennzeichnet sind. Mit größer werdendem n wird auch der Betrag des Schwellwerts Tn größer, d.h. T1 < T2 < T3 ... < Tn. Wenn der Fall vorliegt, daß dT < Tn ist, so wird im nachfolgenden Schritt 98 überprüft, ob die Winkeldifferenz dT kleiner als die vorherige Schaltschwelle Tn - 1 ist. Weiterhin wird als UND-Bedingung überprüft, ob der Wert dFdown größer als Null ist. Für den Fall, daß dies zutrifft, wird im Schritt 100 die Laufvariable n um 1 erniedrigt, d.h. es wird in der weiteren Regelung die niedrigere Schaltschwelle Tn - 1 verwendet. Außerdem wird im Schritt 102 die Differenzkraft dF um dFdown reduziert. Die Reduzierungen gemäß den Schritten 100 und 102 haben die praktische Bedeutung, daß im Regelprozeß die Störung beseitigt worden ist, und nunmehr mit einer geringeren Kraftdifferenz dF und einer niedrigeren Schaltschwelle Tn - 1 gearbeitet werden kann, um die Regelaufgabe zu erfüllen. Falls die UND-Bedingung im Schritt 98 nicht erfüllt ist, wird gleich zum Schritt 66 verzweigt. Zu erwähnen ist, daß der Regelkreis gemäß den Schritten 66 bis 88 und 98 bis 66 den Normalzustand darstellt, wobei lediglich durch die Sogwirkung der Unterdruckbremsen 7/1, 7/2 ein ausreichender Schlupf erzeugt wird, um die Winkeldifferenz dT im wesentlichen konstant zu halten bzw. zu verkleinern.
Wenn im Schritt 88 festgestellt wird, daß die Winkeldifferenz dT größer ist als die aktuelle Schaltschwelle Tn für die Winkeldifferenz, so wird zum Schritt 90 verzweigt, wo überprüft wird, ob die eingestellte Kraftdifferenz dF für die beiden Bahnabschnitte A, B größer als ein kritischer Maximalwert der Andruckkraft Fmax ist. Wenn dies zutrifft, so wird zum Schritt 98 verzweigt, der weiter oben bereits erläutert wurde. Andernfalls wird im nachfolgenden Schritt 92 die Differenzkraft dF um den Wert dFup erhöht, d.h. es erfolgt eine Andruckkrafterhöhung auf den Bahnabschnitt A und eine entsprechende Entlastung des Bahnabschnitts B. Dadurch kann die relative Transportgeschwindigkeit zwischen dem Bahnabschnitt A und dem Bahnabschnitt B geändert werden, d.h. der Bahnabschnitt B kann einen größeren Schlupfwert annehmen. Im nachfolgenden Schritt 94 wird überprüft, ob die Laufvariable n ihren Maximalwert erreicht hat. Falls dies zutrifft, so wird zum Schritt 98 verzweigt. Ansonsten wird im nachfolgenden Schritt 96 die Laufvariable um 1 erhöht, d.h. im nachfolgenden Regelprozeß wird als Schaltschwelle für die Winkeldifferenz T ein höherer Wert Tn + 1 verwendet.
Wie anhand des Beispiels nach Figur 6 zu erkennen ist, hat die Andruckkraftverstellung durch Erhöhen der Andruckkraft FA im Bahnabschnitt A gemäß Schritt 92 bzw. durch Erniedrigen der Andruckkraft FA im Bahnabschnitt A gemäß Schritt 102 die Wirkung einer Grobregelung, die erst nach Überschreiten einer vorgegebenen Winkeldifferenz Tn aktiviert wird. In der Normalanwendung wird durch Einstellen des Unterdruckes in den Unterdruckbremsen 7/1, 7/2 gemäß Schritt 70 die Differenz der Winkelpositionen der Schlaufenzieher 6/1 und 6/2 ausgeregelt.
Für den Fall, daß die Unterdruckbremsen 7/1, 7/2 nur ungenügend arbeiten, beispielsweise, wenn die Bahn 1 Randlöcher hat, so erfolgt dennoch eine Regelung im Sinne einer Minimierung der Winkeldifferenz dT durch Einstellen der Andruckkraft gemäß den Schritten 92 und folgenden.
Wie weiter vorne erwähnt, steuert der Leistungselektronik-Baustein 21 die Unterdruckventile 16/1 und 16/2 zu den Unterdruckbremsen 7/1 und 7/2. Hierfür sind Motore vorgesehen, welche durch eine Gleichstrom-Endstufe angesteuert werden. Eine solche Gleichstrom-Endstufe ist in Figur 7 näher dargestellt. Diese Endstufe hat eine erhebliche Bedeutung für das Funktionieren der Unterdruckbremsen 7/1, 7/2. Sie muß nämlich eine Drehung der Motoren für die Ventile 16/1, 16/2 in beiden Drehrichtungen ermöglichen und soll ein mechanisches Blockieren der Motorwellen der Motoren für die Ventile 16/1, 16/2 sofort erkennen lassen. Die in Figur 7 dargestellte Endstufe erfüllt die genannten Anforderungen. Der Motor M wird über die Betriebsspannung Ub bei Linkslauf durch die Transistoren T1 und T4 über einen Kaltleiter R versorgt. Bei Rechtslauf erfolgt ein Stromfluß über die Transistoren T3, T2 und den Kaltleiter R. Bei einer Blockade der Motorwelle des Motors M ergibt sich in beiden Drehrichtungen ein Stromanstieg und die Spannung Uein, welche am Widerstand R abgegriffen wird, erhöht sich. Trotz der verschiedenen Motordrehrichtungen fällt am Widerstand R immer eine Spannung gleicher Polarität ab. Durch eine einfache Spannungsmessung und ein Vergleich mit einer Referenzspannung kann eine Fehlermeldung bei Blockade der Motorwelle erzeugt werden, und die Steuerung kann dementsprechend den Motor M bzw. die Motoren der Ventile 16/1, 16/2 abschalten. Bislang wurden Kaltleiter lediglich in Reihe mit Motorzuleitungen geschaltet. Dadurch konnte zwar eine Endstufe vor Zerstörung geschützt werden, jedoch traten je nach gewählter Drehrichtung des Motors am Kaltleiter Spannungen unterschiedlicher Polarität auf, je nachdem, in welche Richtung der Strom durch den Kaltleiter floß. Die Detektierung einer Blockade einer Motorwelle war demzufolge nicht. ohne weiteres möglich.

Claims (22)

  1. Verfahren zum Steuern des Drucks in einem elektrografischen Drucker,
    bei dem eine Bahn (1) aus Endlos-Trägermaterial durch einen Formschlußantrieb (3), der formschlüssig in die Bahn (1) eingreift, mit einer ersten Geschwindigkeit vorwärtsbewegt und einer Fixierstation (8) zugeführt wird, welche die Bahn (1) durch einen Friktionsantrieb (8/1) mit einer zweiten Geschwindigkeit weiter transportiert,
    wobei im stationären Druckbetrieb die erste Geschwindigkeit und die zweite Geschwindigkeit im wesentlichen gleich der Druckgeschwindigkeit ist,
    bei dem eine Länge der Bahn (1) durch einen zwischen dem Formschlußantrieb (3) und dem Friktionsantrieb (8/1) angeordneten Bahnspeicher (6/1, 6/2) gespeichert wird,
    ein den Füllgrad des Bahnspeichers (6/1, 6/2) erfassender Speichersensor (12/1, 12/2) ein erstes Schwellwert-Signal (So) beim Erreichen eines oberen Speicherwertes und ein zweites Schwellwert-Signal (Su) beim Erreichen eines unteren Speicherwertes erzeugt,
    im Startbetrieb der Friktionsantrieb (8/1) gemäß einer zweiten Geschwindigkeits-Zeit-Kennlinie (44) angesteuert wird, deren Steigung größer ist als eine erste Geschwindigkeits-Zeit-Kennlinie (42) des Formschlußantriebs (3),
    die Geschwindigkeit des Friktionsantriebs (8/1) beim Auftreten des ersten Schwellwert-Signals (So) im wesentlichen konstant gehalten, und bei Auftreten des zweiten Schwellwert-Signals (Su) gemäß der zweiten Geschwindigkeits-Zeit-Kennlinie (44) erhöht wird,
    und bei dem das Konstanthalten und das Erhöhen der Geschwindigkeit so lange fortgesetzt wird, bis die Druckgeschwindigkeit erreicht ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Stopp-Betrieb, bei dem die Bahn ausgehend von einer Transport-Geschwindigkeit gleich der Druckgeschwindigkeit angehalten wird, der Friktionsantrieb (8/1) gemäß einer vierten Gesthwindigkeits-zeit-Kennlinie angesteuert wird, deren Neigung größer ist als eine dritte Geschwindigkeits-Zeit-Kennlinie des Formschlußantriebs (3),
    daß die Geschwindigkeit des Friktionsantriebs (8/1) beim Auftreten des zweiten Schwellwert-Signals (Su) im wesentlichen konstant gehalten und bei Auftreten des zweiten Schwellwert-Signals (So) gemäß der vierten Geschwindigkeits-Zeit-Kennlinie erniedrigt wird,
    und daß das Konstanthalten und das Erniedrigen der Geschwindigkeit so lange fortgesetzt wird, bis die Geschwindigkeit der Bahn (1) Null ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn (1) in einer Stellung angehalten wird, bei der der Bahnspeicher (6/1, 6/2) einen hohen, vorgegebenen Füllwert hat.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bahnspeicher (6/1, 6/2) mindestens einen Schlaufenzieher (6/1, 6/2) enthält, dessen Schwenklage den Füllstand des Bahnspeichers anzeigt, daß der Speichersensor ein Winkelsensor (12/1, 12/2) ist, dessen Signal der Schwenklage des Schlaufenziehers (6/1, 6/2) entspricht.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Formschlußantrieb (3) einen ersten Schrittmotor (23) und der Friktionsantrieb (8/1) einen zweiten Schrittmotor (17) enthält, daß eine Steuerung den ersten und den zweiten Schrittmotor (23, 17) mit Stromimpulsen versorgt, und daß die erste, zweite, dritte und vierte Geschwindigkeits-Zeit-Kennlinie durch erste, zweite, dritte und vierte Frequenz-Zeit-Kennlinien für die Stromimpulse realisiert sind, die in einem Speicher der Steuerung abgespeichert sind.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Duplex-Druckbetrieb die Bahn (1) einen ersten Bahnabschnitt (A) und einen zweiten Bahnabschnitt (B) enthält, wobei beide Bahnabschnitte (A, B) von dem Formschlußantrieb (3) und dem Friktionsantrieb (8/1) angetrieben werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bahnspeicher einen ersten Schlaufenzieher (6/1) für den Bahnabschnitt (A) und einen zweiten Schlaufenzieher (6/2) für den Bahnabschnitt (B) enthält, wobei beiden Schlaufenziehern (6/1, 6/2) jeweils ein erster und ein zweiter Winkelsensor (12/1, 12/2) zugeordnet ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schwellwert-Signal (So) und das zweite Schwellwert-Signal (Su) aus dem Mittelwert der Signale des ersten und des zweiten Winkelsensors (12/1, 12/2) ermittelt werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Druckbetrieb die Geschwindigkeit des Friktionsantriebs (8/1) durch einen Regler so eingestellt wird, daß der Mittelwert des Signals des ersten Winkelsensors (12/1) und des Signals des zweiten Winkelsensors (12/2) innerhalb eines definierten Arbeitsbereiches (R) verbleibt.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß beim Auftreten eines Signalwertes des ersten Winkelsensors und des zweiten Winkelsensors außerhalb eines definierten Arbeitsbereiches (u, o) der Stopp-Betrieb eingeleitet wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bahnabschnitt (A) durch einen Formschlußantrieb (3), der formschlüssig in die Bahn (1) eingreift, mit der ersten Geschwindigkeit vorwärtsbewegt und einer Fixierstation (8) zugeführt . wird, welche die Bahn (1 durch den Friktionsantrieb (8/1) im wesentlichen mit derselben Geschwindigkeit weitertransportiert,
    die Bahn (1) erneut dem Formschlußantrieb (3) zugeführt und als zweiter Bahnabschnitt (B) demselben Friktionsantrieb (8/1) zugeführt wird,
    eine Länge des Bahnabschnitts (A) und eine Länge des Bahnabschnitts (B) durch je einen zwischen dem Formschlußantrieb (3) und dem Friktionsantrieb (8/1) angeordneten Bahnspeicher (6/1) gespeichert wird,
    der Bahnabschnitt (A) und der Bahnabschnitt (B) mit einer einstellbaren Bremskraft (PA, PB) beaufschlagt werden,
    durch eine Stelleinrichtung die Bahn (1) auf den Bahnabschnitt (A) und den Bahnabschnitt (B) zwischen zwei Rollen (8/1, 8/2) wirkenden Kräfte (FA, FB) eingestellt werden,
    in einem ersten Regelkreis die Bremskräfte (PA, PB) so eingestellt werden, daß die Differenz (dT) der Bahnlängen (TA, TB) in den Bahnspeichern (6/1, 6/2) im wesentlichen konstant bleiben oder auf Null geregelt werden,
    und bei dem bei größer werdender Differenz (dT) der Bahnlängen (TA, TB) in den Bahnspeichern (6/1, 6/2) die auf die Bahnabschnitte (A, B) durch die Stelleinrichtung wirkenden Kräfte (FA, FB) verändert werden, um die Differenz zu verringern.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz (dA) als Schwellwert (Tn) vorgegeben ist, und daß bei Erreichen eines vorbestimmten Schwellwertes (Tn) die durch die Stelleinrichtung erzeugten Kräfte (FA, FB) geändert werden.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Stelleinrichtung erzeugten Kräfte (FA, FB) stufenweise in vorgegebenen Stufen (dFup, dFdown) erhöht bzw. erniedrigt werden.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremskräfte (PA, PB) stufenweise in vorgegebenen Stufen (dP) erhöht bzw. erniedrigt werden.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Erhöhen und das Erniedrigen der Bremskräfte (PA, PB) bzw. der Kräfte (FA, FB) abhängig von der Höhe des Schwellwertes (Tn) der Differenz bzw. abhängig von einer dem Schwellwert (T) zugeordneten Laufvariablen (n) erfolgt.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwert (Tn) auf Überschreitung eines Maximalwertes (Tsynch) überwacht wird, bei dessen Erreichen der Bahntransport angehalten wird.
  17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es zum Steuern des Drucks in einem elektrofotografischen Drucker verwendet wird, wobei die Station eine Fixierstation (8) und der Formschlußantrieb (3) eine Raupeneinheit (3) ist.
  18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnspeicher als Schlaufenzieher (6/1, 6/2) ausgebildet sind, deren jeweilige Schwenklage der gespeicherten Länge (TA, TB) der Bahnabschnitte (A, B) entspricht, und daß zum Erfassen der Schwenklage des jeweiligen Schlaufenziehers (6/1, 6/2) Winkelsensoren (12/1, 12/2) vorgesehen sind, deren Signale der Schwenklage des jeweiligen Schlaufenziehers (6/1, 6/2) entspricht.
  19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es für den Duplex-Betrieb eines Druckers verwendet wird, wobei die Breite der verwendeten Fotoleitertrommel der Gesamtbreite der beiden Bahnabschnitte (A, B) entspricht.
  20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ansteuern des Motors für die Einstellung des Unterdruckventils einer Unterdruckbremse, durch die die einstellbare Bremskraft erzeugt wird, eine Brückenschaltung verwendet wird, deren Brückenzweige mindestens je einen Transistor enthält, wobei im Diagonalzweig der Brücke der Motor angeordnet ist, dem bei Lauf in einer Drehrichtung Strom über in der Brücke diagonal angeordnete Transistoren und bei Lauf in der anderen Drehrichtung Strom über die anderen Transistoren zugeführt wird,
    daß in die Stromzuführung für die Brückenschaltung ein Widerstand geschaltet wird, dessen Spannungsabfall zum Feststellen der Blockade der Motorwelle ausgewertet wird.
  21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß als Widerstand ein Kaltleiterwiderstand verwendet wird.
  22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Diagnosemittel bereitgestellt werden, die Regelungsparameter und Regelungsverläufe über der Zeit anzeigen und in die Regelparameter bei Bedarf eingegeben werden.
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