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Die vorliegende Erfindung betrifft
das Gebiet der Handhabung (u. a. Transport) von Papierbögen und
insbesondere ein Verfahren zum Puffern von Bögen.
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Die Erfindung ist besonders geeignet
zur Verwendung im Papierhandhabungs- und -transportsystem einer
elektrofotografischen Druckmaschine und wird in Bezug auf ein solches
System beschrieben; allerdings ließe sich die Erfindung, wie
im weiteren deutlich wird, auch in vielen anderen Papierbogenbeförderungssystemen
verschiedenster Maschinen und Geräte einsetzen. In dieser Beschreibung werden
die Begriffe Weg und Pfad, sowie Transportieren) und (Be-)Fördern jeweils
synonym zueinander verwendet.
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Bei elektrofotografischen Druckmaschinen ist
es mitunter notwendig oder wünschenswert,
den Transport einzelner Bögen
Papier an verschiedenen Stellen auf dem Papierweg vorübergehend
anzuhalten oder zu verzögern,
um dadurch zusätzlich
Zeit für die
nachfolgende Bearbeitung zu gewinnen. Ein derartigen Halten oder
Verzögern
von Bögen
bezeichnet man allgemein als „Puffern" und ist bisher auf
unterschiedlichste Art und Weise erreicht worden.
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Ein Verfahren nach dem Stand der
Technik besteht darin, dass ein Rollenberührungspunkt bzw. eine andere
Papiertransportvorrichtung für
den Zeitraum verlangsamt oder angehalten wird, der dem Abstand zwischen
den Kopiervorgängen
zwischen aufeinanderfolgenden Bögen
entspricht. Natürlich
führt dies
nur zu einer sehr kurzen Pufferzeit. Wird mehr Zeit benötigt, müssen andere
Systeme verwendet werden. Beispielsweise kommen manchmal Mehrwegesysteme
und Systeme zum Einsatz, bei denen die Bögen zu angehaltenen Rollenpaaren
oder gegen Anschläge
befördert
werden.
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In US-A-4,801,134 ist eine Papiertransporteinrichtung
offenbart, mit der Papier für
den normalen Gebrauch und speziell bearbeitetes Papier befördert wird
und die eine Ausgaberolle 16 und eine übliche Rotationsrolle 20 zum
einzelnen, nacheinander erfolgenden Ausgeben von Bögen S in
ein Beförderungsrollenpaar 30, 40,
das an einer stromabwärtigen
Position entlang eines durch Papierführungen definierten Papierwegs
vorgesehen ist.
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US-A-2,979,330 offenbart eine Bogentrennvorrichtung
zum sicheren Trennen von Papierbögen, welche über Achsenpaare 18,19 mit
entsprechenden Sätzen
nahezu anliegender Rollen 17, oder (2) über
ein Achsenpaar 41, 42 mit versetzten Sätzen von
Rollen 40 verfügt.
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Die EP-A-0303276 offenbart ein Bogentransportverfahren,
das die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen eines ersten Papiertransportspalts 112, eines
zweiten Papiertransportspalts 114, der stromabwärts des
ersten Papiertransportspalts 112 vorgesehen ist, und von
stationären
beabstandeten Führungselementen 50, 51, 52,
die einen Bogentransportweg zwischen dem ersten Papiertransportspalt 112 und
dem zweiten Papiertransportspalt 112 definieren; Fördern einer
hinteren Kante eines ersten Bogens durch den ersten Papiertransportspalt 112 und einer
vorderen Kante des ersten Bogens in den zweiten Papiertransportspalt 114;
laterales Herausbewegen der hinteren Kante des ersten Bogens aus
dem Bogentransportweg und stationäres Festhalten der ersten Bogens
durch den zweiten Papiertransportspalt 114; und Fördern einer
vorderen Kante eines zweiten Bogens durch den ersten Papiertransportspalt 112 und
entlang des Bogentransportwegs, um den ersten Bogen und den zweiten
Bogen im Bogentransportweg wenigstens teilweise in Überlappung
zu bringen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit einem
Papiertransportsystem durchgeführt
werden, das ein einfaches und effektives Puffersystem bereit stellt,
welches nur einen einzigen Papierweg nutzt und stets einen positiven
Antrieb der Bögen
aufrechterhält.
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Insbesondere kann es mit einem Papiertransportsystem
durchgeführt
werden, bei dem Papierbögen
nacheinander entlang eines vorbestimmten Weges bewegt wer den und
das eine erste und eine zweite Reibungsfläche aufweist, die zur Bewegung
auf Umlaufwegen auf einander entgegengesetzten Seiten des vorbestimmten
Wegs in entgegengesetzter Beziehung zur Definition der Pufferberührungslinie
angeordnet sind, durch welche die Bögen hindurchlaufen, und welches über eine
selektiv betätigbare
Antriebseinrichtung zum Steuern der Bewegung der ersten Reibungsfläche verfügt, wobei
die erste Reibungsfläche
einen Reibungskoeffizienten mit den Bögen aufweist, der größer als
der Reibungskoeffizient der zweiten Reibungsfläche mit den Bögen ist,
welcher seinerseits größer als
der Reibungskoeffizient zwischen den Papierbögen ist.
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Vorzugsweise sind beide (d. h. erste
und zweite) Reibungsflächen
auf ihrem Umlaufweg kontinuierlich. Vorzugsweise haben beide Reibungsflächen in
ihren vollen Umfangsbereich überall
weitgehend konstante Reibungseigenschaften.
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Vorzugsweise kann die Antriebseinrichtung die
Richtung der Umlaufbewegung der ersten und der zweiten Reibungsfläche auf
deren jeweiligem Umlaufweg selektiv anhalten und umkehren.
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Aufgrund der erwrähnten Beziehung zwischen den
Reibungskoeffizienten der ersten und zweiten Reibungsfläche ermöglicht die
Vorrichtung das Stoppen und Halten von zwei Bögen in demselben Spalt (an
der Berührungslinie)
und deren Ausgabe entweder unabhängig
voneinander oder gleichzeitig. Wenn sich hierbei ein erster Bogen
in dem Spalt befindet, kann die erste Reibungsfläche angehalten werden, während die
zweite Reibungsfläche
weiterhin angetrieben wird. Allerdings wird der erste Bogen von
der ersten Reibungsfläche
gestoppt und durch Reibungskräfte
festgehalten. Anschließend
kann ein zweiter Bogen zwischen dem angehaltenen ersten Bogen und
der zweiten Reibungsfläche
zugeführt werden.
Indem dann die Bewegung der zweiten Reibungsfläche gestoppt wird, werden sowohl
der erste als auch der zweite Bogen in dem Spalt gehalten. Es ist
aber auch möglich,
dass beide oder ein ausgewählter
Bogen aus dem Spalt herausbewegt wird, indem wahlweise beide oder
eine ausgewählte
Reibungsfläche
angetrieben wird.
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Die vorliegende Erfindung stellt
ein Verfahren zur Bogenpufferung gemäß Anspruch 1 der nachfolgenden
Patentansprüche
bereit.
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Schritt (B) umfasst vorzugsweise
den Schritt des Biegens des ersten Bogens mit Hilfe des gekrümmten Bogenbewegungspfads,
und Schritt (C) umfasst die Freigabe des ersten Bogens aus der Biegeposition,
nachdem die Hinterkante von dem ersten Spalt freigegeben wurde,
und das Lösen
der Hinterkante vom Bogenbewegungspfad.
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Zu Schritt (A) des Definierens des
gekrümmten
Bogenbewegungspfads können
auch ein Schritt (A1) gehören,
bei dem in einer ersten Richtung ein erster Bogenwegabschnitt tangential
zum ersten Papiereinzugsspalt definiert wird, indem der erste Papiereinzugsspalt
in einer ersten Ausrichtung bereit gestellt wird, und ein Schritt
(A2), bei dem ein zweiter Bogenwegabschnitt tangential zum zweiten
Papiereinzugsspalt in einer zweiten Richtung bereit gestellt wird,
indem der zweite Papiereinzugsspalt in einer zweiten Ausrichtung
bereit gestellt wird, die sich von der ersten Ausrichtung unterscheidet.
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Der Schritt (B) kann den Schritt
des Biegens des ersten Bogens gegen mindestens ein Bogenführungselement,
das im wesentlichen konform mit dem gekrümmten Bogentransportweg ist,
umfassen, und Schritt (C) kann den Schritt des Freigebens der Hinterkante
aus der Biegeposition in ein Ablenkelement an dem wenigstens einem
Bogenführungselement umfassen.
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Schritt (C) kann den Schritt des
Andrückens der
Hinterkante an ein erstes der beabstandeten Führungselemente mittels eines
Federelements an dem zweiten der beabstandeten Führungselemente umfassen.
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Zum besseren Verständnis der
Erfindung, und ebenso deren Aufgaben und weiteren Merkmalen, wird
auf die folgenden Zeichnungen verwiesen, von denen:
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1 eine
schematische Vorderansicht eines Abschnitts eines Papiertransportsystemsist;
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2 bis 5 mit 1 vergleichbare ausschnittsweise, schematische
Vorderansichten sind, die aber eine mögliche Sequenz von Schritten
unter Verwendung der Vorrichtung aus 1 zeigen;
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6 eine
schematische Darstellung einer abgewandelten Form des Bogenpuftersystems
ist;
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7 eine
Seitenansicht des Beispiels aus 6 ist;
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8 bis 12 identische Seitenansichten
von wichtigen Teilen einer Bogenpuftervorrichtung sind, die aufeinanderfolgende
Schritte bei deren Betrieb aufzeigen, und
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13 bis 15 drei alternative modifizierte Varianten
der stromaufwärtigen
Fördereinrichtung des
Puffersystems der 8 bis 12 zeigen.
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In den Zeichnungen sind durchweg
dieselben Bezugszeichen zur Bezeichnung identischer Elemente verwendet
worden.
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In 1 ist
schematisch ein Teil eines Bogentransportsystems mit einer Bogenpufteranordnung
dargestellt. Das System aus 1 ist
speziell für
eine elektrofotografische Druckmaschine gedacht, doch die Vorrichtung
und das System könnten auch
in einer Vielzahl anderer Arten von Geräten und Anlagen mit Bearbeitungs-
und Transportsystemen verwendet werden. Wie aus 1 hervorgeht, verfügt die Vorrichtung im weitesten
Sinne allgemein über
Führungselemente,
die einen vorgegebenen Weg der Papierbewegung bzw. den allgemein
mit der Strichpunktlinie P gekennzeichneten Weg bilden. Bei der
bevorzugten Konfiguration weisen die Führungselemente eine obere und
eine untere Führungsplatte 12 und 14 auf,
die ein beabstandetes Führungsplattenpaar
bilden, die die Bögen
zu einem ersten Paar horizontaler Antriebsrollen 16 und 18 lenken.
Die Rollen 16 und 18 sind einander gegenüber angeordnet, werden
in Pfeilrichtung angetrieben und bilden so den ersten Antriebsspalt 20.
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Die Pufferstation 24 befindet
sich in Bogenbewegungsrichtung unmittelbar hinter den Antriebsrollen 16, 18 und
weist obere und untere Bogenführungen 26 und 28 auf,
die derart gegenüber
und beabstandet zueinander angeordnet sind, dass aus dem Antriebsspalt 20 kommende
Bögen nach
unten in den Spalt 30 eines zweiten Paares beabstandeter Rollen 32 und 34 gelenkt
werden.
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Mit Hilfe geeigneter Führungseinrichtungen in
Form von Führungsplatten
oder – tafeln 36 und 38 werden
die durch den Spalt 30 hindurchlaufenden Bögen aufgenommen
und auf einem vorgegebenen Papierweg zur nachfolgenden Weiterverwendung bzw.
zu den Bearbeitungsgeräten
(nicht abgebildet) gelenkt.
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Die Rollen 32 und 34 weisen
aus Gründen, die
nachfolgend deutlich werden, separate Antriebseinrichtungen auf,
die unabhängig
von einander betätigt
werden können.
Zudem verfügt
die Rolle 32 über
eine Bremseinrichtung. In 1 sind
die Antriebseinrichtungen schematisch dargestellt und könnten jede
standardmäßige Art
von Antriebsmotor aufweisen. Wie dargestellt, hat die Rolle 32 eine
erste unabhängige
Antriebseinrichtung 40 und eine dazugehörige Bremse. Die Rolle 34 wird
in ähnlicher Weise
von einer unabhängigen
Antriebseinrichtung angetrieben. Die Antriebseinrichtungen 40 und 42 werden,
wie nachstehend beschrieben, von einer Hauptsteuereinheit 44 angesteuert.
Den Rollen 16 und 18 unmittelbar nachgelagert
sind geeignete Bogensensoren 46 und 48 zum Erkennen,
ob Bögen vorhanden
sind, die in die Pufferstation 24 gelangen.
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Mit dem System und der Vorrichtung
aus 1 wird es möglich, zwei
Bögen in
der Pufferstation 24 zu stoppen, in dem Spalt 30 zu
halten und anschließend
entweder unabhängig
voneinander oder gleichzeitig auszugeben. Während diese Funktion ausgeführt wird,
erhält
das System weiterhin zu jedem Zeitpunkt den positiven Antrieb der
Bögen aufrecht.
Dazu wird das System derart angeordnet, dass die Rollen 32 und 34 ein
spezielles Verhältnis
ihrer Reibungskoeffizienten zu dem Papier haben, das gerade transportiert
wird. Konkret ist die Rolle 32 eine Rolle mit hohem Reibungswert,
deren Reibungskoeffizient in bezug auf das gerade beförderte Papier
größer ist
als der Reibungskoeffizient der Rolle 34 zu dem beförderten
Papier, und die Reibungskoeffizienten beider Rollen werden so gewählt, dass
sie höher sind
als der Reibungskoeffizient von Papier zu Papier.
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Zwar könnten viele verschiedene Werkstoffe für die Rollen 32 und 34 verwendet
werden, mit denen sich die geforderten Reibungskoeffizienten erreichen
ließen, doch
bei dem vorliegenden Beispiel besteht die Rolle 34 mit
geringer Reibung aus mikrozellularem Urethan mit einem Reibungskoeffizienten von
ungefähr
1,2 gegenüber
Papier, und die Rolle mit starker Reibung 32 hat eine Oberflächenbeschichtung
aus RTV-Silikon mit einem Reibungskoeffizient gegenüber Papier
von ungefähr
2,5. Durch die weiche, zusammendrückbare Struktur des mikrozellularen
Urethans entsteht eine breite Berührungszone. Dadurch wird die
Berührungskraft
im Spalt über
eine große
Fläche
verteilt, und es entstehen niedrige Drücke, durch welche die Kräfte minimiert
werden, die zum Verschmieren des Bildes führen können.
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Mit den Rollen 32 und 34 mit
den relativen Reibungskoeffizienten in den beschriebenen Bereichen
kann das System allgemein so betrieben werden, wie es anhand der 2 bis 5 am deutlichsten wird. So wird beispielsweise
(siehe Abbildung) ein erster Bogen Papier S1 in
den Pufferspalt 30 befördert,
indem er von den Rollen 16 und 18 dort hingelenkt
wird. Beim Lenken des Bogen S1 zum Pufferspalt 30 werden
beide Rollen 32 und 34 von ihren jeweiligen Antriebseinrichtungen 40, 42 angetrieben. Wenn
die Hinterkante des Bogens S1 die Sensoren 46, 48 passiert,
stoppt die Steuerung 44 die Antriebsbewegung der Rolle 32 (die
Rolle mit dem höchsten Reibungskoeffizienten
in bezug auf Papier). Zudem wird gleichzeitig die Bremse (nicht
abgebildet) betätigt,
um die Rolle 32 in ihrer Stopposition zu halten. Die Rolle 34 wird
weiter angetrieben, doch der Bogen S1 verbleibt
aufgrund des wesentlich höheren
Reibungskoeffizienten zwischen dem Bogen und der angehaltenen Rolle 32 unbeweglich
in der Position aus 3.
Natürlich
dreht sich die angetriebene Rolle 34 einfach weiter und
rutscht auf der Oberfläche
von Bogen S1.
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Es sollte betont werden, dass sich
die Hinterkante nach dem Bewegen des Bogens S1 wie
in 3 vorzugsweise in
einer oberen bzw. erhöhten Position
befindet, wie dies durch die Form der oberen Führungsplatte 26 und
die Wirkung einer Mylar-Blattfeder (nicht abgebildet) ermöglicht wird.
Dadurch gelangt der erste Bogen S1 in eine
derartige Position, dass der zweite Bogen von den Rollen 16, 18 an
einer Stelle unterhalb von Bogen S1 in die
Pufferstation 24 eintritt. Dies ist in 4 dargestellt, wobei der zweite Bogen
S2 zwischen der Antriebsrolle 34 und dem
ersten Bogen S1 in Eingriff kommt. Wegen
des Verhältnisses
zwischen den verschiedenen Reibungskoeffizienten wird der Bogen
S2 auf dem Weg entlanggeführt und gleitet
auf dem ersten Bogen S1, der seine unveränderte Position
an der angehaltenen Rolle 32 aufrechterhält. Wenn
der zweite Bogen S2 in den Spalt eingezogen
ist, lassen sich beide Rollen betätigen, um beide Bögen S1 und S2 gleichzeitig
aus der Pufferstation herauszubefördern. Alternativ ist es natürlich auch
möglich,
die Rolle 32 in ihrer angehaltenen Position zu belassen
und lediglich den zweiten Bogen S2 durch
den Spalt 30 zu befördern,
während Bogen
S1 in seiner angehaltenen Position verbleibt. Ebenso
ist es möglich,
die Rolle 32 für
eine vorgegebene Zeitspanne anzuhalten, um so die beiden Bögen S1 und S2 im Spalt 30 festzuhalten.
Anschließend können die
Rollen 32, 34 betätigt werden, um entweder einen
Bogen oder beide Bögen
S1 und S2 aus dem
Spalt 30 zu befördern.
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In den 6 und 7 sind Beispiele gezeigt, bei
denen ein einziger Satz von Antriebsrollen zusammen mit gegenüberliegenden
Mitläuferrollen
einen ersten Bogen halten können,
während
ein zweiter Bogen in den Spalt zwischen den angetriebenen Rollen
und den Mitläuferrollen
befördert
wird. Konkret verfügt
das Ausführungsbeispiel
aus 6 einen ersten Satz
gegenüberliegender
Rollen 54 und 56, die einen Einzugsspalt bilden
und in der dargestellten Richtung angetrieben werden, damit die
Papierbögen
S1 und S2 auf dem
Weg 58 zu einer Pufferstation 60 transportiert
werden.
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Die Pufferstation 60 umfasst über Halte-
und Führungsplatten 62 und 64,
die eine Begrenzung für die
sich auf dem Weg 58 bewegenden Bögen bilden und sie in die Wellen-Rollenanordnung 66 hineinführen. Die
Wellen-Rollenanordnung 66 weist einen unteren Satz Rollen 68 auf,
die von einem geeigneten Antrieb 70 angetrieben werden.
Ein darüberliegender Satz
Mitläuferrollen 78 ist
derart angeordnet, dass sich die einzelnen Mitläuferrollen 78 axial
zwischen den Antriebsrollen 68 befinden und leicht mit
ihnen verzahnt sind, wodurch die Bögen S1,
S2 gewellt und erfaßt werden.
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Während
des Betriebs wird der erste Bogen S1, der
in die Pufferstation 60 eintritt, an der abgebildeten Stelle
angehalten, indem die Wellen-Antriebsrollen 68 gestoppt
werden. Diese Rollen haben den höchsten
Reibungskoeffizienten und sind am günstigsten so aufgebaut, wie
für die
Rollen 34 aus der Ausführungsform
aus den 1–5 dargestellt. Der erste
Bogen S1 wird somit in der dargestellten
Position festgehalten, wenn der zweite Bogen S2 in
die Pufferstation 60 eintritt.
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Wenn Bogen S1 festgehalten
wird, wird der zweite Bogen S2 in den Wellenspalt
zwischen Bogen S1 und den Mitläuferrollen 78 befördert. Befindet
sich der zweite Bogen S2 weitgehend eben
zu Bogen S1, betätigt die Steuerung die Antriebsrollen.
Danach werden beide Bögen
S1 und S2 durch
den Wellenspalt transportiert, da Bogen S2 von
den Mitläuferrollen 78 an
Bogen S1 angelegt wurde. Dadurch entsteht
eine auf die Bögen
wirkende positive Antriebskraft, wenngleich auch eine geringe Widerstandskraft.
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In den 8 bis 12 ist ein Puffersystem 11 für einen
Drucker dargestellt, das ebenfalls nützlich ist, um die vorliegende
Erfindung besser zu verstehen. Das Puffersystem 11 besitzt
einen Hauptbogenausgabeweg 12, der von einer nachgelagerten
oberen Umlenkplatte 13a gebildet wird, eine vorgelagerte
obere Umlenkplatte 13b, eine nachgelagerte untere Umlenkplatte 14a,
eine vorgelagerte untere (Krümmungs-)
Ablenkplatte 14b, einen nachgelagerten Einzugsspalt 16 (bzw. 15)
am nachgelagerten Ende und einen vorgelagerten Einzugsspalt 22 am vorgelagerten
Ende. Der Abstand zwischen diesen beiden Einzugsspalten 16 und 22 ist
kleiner als eine Bogenlänge.
Genau hinter dem Spalt 22 beginnt eine Krümmungskammer 30,
die bei dem vorliegenden Beispiel zwischen den oberen Ablenkeinrichtungen 13b und 13a dargestellt
ist. Andernfalls kann sich die Krümmungskammer 30 auch
unterhalb des beschriebenen Hauptweges 12 befinden. Durch
die Krümmungskammer 30 entsteht
eine weitgehende Öffnung
weg von dem Hauptbogenweg 12, in der sich das Blatt krümmen kann.
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Wie in den Beispielen aus den 13, 14 und 15 lassen
sich verschiedene Alternativen als Einzug für den vorderen Antriebsspalt 22 verwenden, um
besser zu gewährleisten,
dass die Hinterkante des ersten Bogens 18 sicher und korrekt
gekrümmt wird.
Wenngleich wie in der Darstellung konventionelle Einzugsspalte 22 mit
den Rollen 22a verwendet werden können, so sind zum besseren
Krümmen
verschiedene Konfigurationen der oberen Rolle des vorderen Einzugsspalts 22 möglich. In 13 sind zwischen den normalen
oberen Elastomer-Antriebsrollen 22a des
vorderen Spalts 22 Schaumrollen 22b vorgesehen.
Bei der Alternative aus 14 sind
kleine Schaufelblätter
auf den Rollen 22c (gezahnte Rollen) zwischen den normalen
oberen Antriebsrollen 22a angeordnet. Bei der Alternative
aus 15 wird mit einem
kleinen Zahnriemen 23 eine kontinuierliche Antriebsfläche bereitgestellt
und sichergestellt, dass die Hinterkante des Bogens korrekt in ihre
Pufferposition befördert
wird.
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Weitere spezifische Details und Vorteile
des in den 8 bis 15 dargestellten Puffersystems 11 können der
US-A-5,289,251 entnommen werden.