DE69809110T2 - Zwillingsvorrichtung zum Geraderichten von Druckpapier und die zugehörige Steuervorrichtung - Google Patents

Description

• Diese Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine Blatt-Planrichtvorrichtung und -steuerung für eine elektrofotografische Druckmaschine und betrifft insbesondere eine wahlweise betätigte, anpassungsfähige Einwege-Dual-Planrichtvorrichtung sowie einen Steuermechanismus dafür.
• Bei Druckmaschinen werden während des Aufschmelzvorgangs Tonerbilder auf Papieren mit einer erwärmten Walze fixiert, die Feuchtigkeit aus dem Papier entfernt und demzufolge bewirkt, daß sich das Papier aufgrund der Feuchtigkeit und Temperaturgradienten quer zur Dicke des Papiers wellt. Viele Kopiergeräte sind mit Planrichtvorrichtungen ausgestattet, um das Wellen zu verringern und dadurch die Zuverlässigkeit der Papierhandhabung und somit die Zufriedenheit des Kunden zu verbessern.
• Herkömmliche Planrichtvorrichtungen sind jedoch im allgemeinen bei der Verringerung von Wellen nicht wirkungsvoll, da sie auf einen speziellen Zustand eines einzelnen Blattes nicht eingestellt werden können. Um wirkungsvoll zu sein, muß die Planrichtvorrichtung selbsteinstellend sein, um ein Planrichten in geeignetem Umfang auf ein eintreffendes Blatt gemäß seines Bildbereiches, des Papiergewichtes und des Feuchtigkeitsgehaltes auszuüben, der in der Maschine herrscht. Da eintreffende Blätter eine dem Bild abgewandte (AI) oder ein dem Bild zugewandte Wellung (TI) haben können (oder in beide Richtungen gebogen werden müssen), muß eine Planrichtvorrichtung die Möglichkeit einer bidirektionalen Planrichtung bieten, um ein Gegegenbiegen zu ermöglichen und so diese Blätter planzurichten. Darüber hinaus ist es erwünscht, daß sich dieselbe Planrichtvorrichtung selbst auf unterschiedliche Arten von verwendeten Ausgabevorrichtungen anpassen kann, die unterschiedliche Ausrichtungen eingegebener Blätter erfordern, die aus dem Bildausgabe-Endgerät (IOT) austreten, und somit unterschiedliche Wellenrichtungen, die in eine Planrichtvorrichtung eintreten, die zwischen dem IOT und der Ausgabevorrichtung angeordnet ist. Bei einigen Maschinen sind die eingegebenen einseitig bedruckten Blätter für einen Briefkasten beispielsWeise bildabgewandt (nach oben gerichtete Wellung), während jene für ein Platten-Endbearbeitungsgerät bildzugewandt (nach unten gerichtete Wellung) sind, da die ausgegebenen Blätter vor dem Verlassen des IOT und vor dem Eintritt in das Platten-Endbearbeitungsgerät umgekehrt werden. Demzufolge muß eine gemeinsame Planrichtvorrichtung, die sich am Ausgang eines IOT befindet, vielseitig sein und es ermöglichen, daß sowohl TI- als auch AI-Wellungen plangerichtet werden, damit eine der oben erwähnten Ausgabevorrichtungen wechselbar mit dem IOT verbunden werden kann.
• Zusätzlich wurden Planrichtvorrichtungen entwickelt, die getrennte Verzweigungen haben, um Blätter in Abhängigkeit der Richtung der Wellung und/oder des Bildes geradezurichten, wenn ein Blatt den IOT verläßt. Diese haben den Nachteil, daß sich ein Blatt oft am Verteiler staut, oder das Bild auf der Andruckwalze abgebildet wird, was zu einer Beeinträchtigung des Bildes führen kann.
• Es ist eine kompakte Dual-Planrichtvorrichtung wünschenswert, die einen einzigen geraden Papierführungsweg hat, um eine Planrichtung in zwei Richtungen zu ermöglichen. Die Dual-Planrichtvorrichtung besteht aus zwei Paaren von Antriebswalzen und Andruckwellen und einem Nockenmechanismus, um den Eingriff zwischen beiden zu steuern. Das erste und das zweite Paar sind in entgegengesetzter Richtung derart ausgerichtet, daß sie wahlweise gegenüberliegende Biegespalte zum Planrichten eintreffender Blätter mit unterschiedlichen Wellungsrichtungen bilden. Der Betrieb der Dual-Planrichtvorrichtung kann derart softwaregesteuert sein, daß in Abhängigkeit von Systemeingaben bezüglich des Bildbereiches und der Art der verwendeten Endbearbeitungsvorrichtung, das erste Paar für eine bildzugewandte (TI) Biegung und das zweite Paar für eine bildabgewandte (AI) Biegung eingestellt werden kann, oder beide auf eine neutrale Stellung eingestellt werden, bei der beide Spalte offen gehalten werden, wenn kein Planrichten erforderlich ist. Die Architektur des einzelnen geraden Papierführungsweges der Dual-Planrichtvorrichtung kann Papierstaus minimieren und verhindert mögliche Beschädigungen der Papiere.
• US-A-5,519,481 beschreibt eine Vorrichtung für angepaßtes lokalisiertes Planrichten eines Blattes in einer elektrofotografischen Druckmaschine. Eine segmentierte Planrichtvorrichtung bildet einen Antriebsspalt mit einer Rolle, deren Oberfläche elastisch verformbar ist. Mehrere Sensoren sind vorgesehen, um das Gewicht des Kopierblattes, die Dichte des Bildes, das auf das Kopierblatt übertragen und aufgeschmolzen wird, die relative Luftfeuchtigkeit in der Maschinenumgebung, die Verarbeitungsgeschwindigkeit der Druckmaschine und weitere relevante Parameter zu ermitteln. Signale, die für diese Parameter kennzeichnend sind, werden erzeugt und zur Maschinensteuerung gesendet, die diese Signale verarbeitet, um den Grad der Wellung zu ermitteln, der bei einem Blatt erwartet wird.
• US-A-5,414,503 beschreibt eine Vorrichtung zum anpassungsfähigen Planrichten eines Blattes in einer elektrofotografischen Druckmaschine. Es sind mehrere Sensoren angebracht, um das Gewicht des Kopierblattes, die Dichte des Bildes, das auf das Kopierblatt übertragen und darauf aufgeschmolzen wird, die relative Feuchtigkeit in der Maschine, die Verarbeitungsgeschwindigkeit der Druckmaschine und weitere relevante Parameter zu ermitteln. Signale, die für diese Parameter kennzeichnend sind, werden erzeugt und zur Maschinensteuerung gesendet, die diese Signale verarbeitet und das Ausmaß und die Richtung der Wellung vorhersagt, die bei einem Blatt zu erwarten ist. Auf der Basis des Ausmaßes und der Richtung der Wellung wird eine bidirektionale, veränderbare Andruck-Planrichtvorrichtung derart eingestellt, daß eine geeignete Größe einer mechanischen Planrichtkraft ausgeübt wird.
• US-A-5,392,106 beschreibt eine Planrichtvorrichtung und ein Verfahren zum Planrichten eines Substrates in einer xerografischen Maschine. Die Erfindung kombiniert eine Planrichtvorrichtung mit einer Eindrückwalze kleinen Durchmessers, die sich in den Laufweg eines Bandes drückt. Die Eindrückwalze ist einstellbar, und wenn sie gegen das Band drückt, findet eine stärkere Planrichtung eines Kopierblattes statt. Eine Steuerung ermittelt das Maß der Planrichtung, das notwendig ist und sendet ein elektrisches Signal zu einer Antriebseinrichtung, die die Eindrückwalze betätigt. Die Eindrückwalze wird entweder in das Planrichtband gedrückt oder davon wegbewegt. Eine Nockenwelle wird durch einen Motor gedreht, damit die Nocken die Eindrückwalze bewegen. Obwohl die Steuerung die Informationen über die Nockenstellung speichert, ist ein Ruhestellungs-Sensor erforderlich, um die Ruhestellung anzuzeigen. Die Nockenwelle wird in die Ruhestellung rückgestellt, bevor die Eindrückwalze auf ein neues Planrichtmaß eingestellt wird.
• US-A-5,202,737 beschreibt eine Vorrichtung, bei der ein Blattmaterial plangerichtet wird. Die Vorrichtung umfaßt eine Stange, die ein Band ablenkt, um dazwischen einen Spalt auszubilden. Das Band wird um einen Teil in Abstand angeordneter Walzen geleitet. Zwei Ablenkplatten befinden sich am Eintritt des Spaltes und am Austritt des Spaltes. Die Stange ist derart beschaffen, daß sie sich in vertikaler Richtung verschieben kann. Wenn sich die Stange verschiebt, wird der Grad der Ablenkung verändert und die Biegung des Blattes eingestellt. Die Ablenkplatten in den Eintritts- und des Austrittsbereichen des Spaltes schwenken gemeinsam mit der Verschiebung der Drehstange, so daß die Ausrichtung des Blattes eingestellt wird, das in den Spalt eintritt und diesen verläßt.
• US-A-5,183,454 beschreibt eine elektrostatische Druckmaschine bei der eine Papierwellungs-Korrekturvorrichtung das Ausmaß der Wellungskorrektur ändern kann, die durch sich drehende Papierführungswalzen um eine Welle erzeugt wird, auf der Papiertransportwalzen angebracht sind. Somit kann der Winkel zwischen der Welle und einem Umfang der Papierführungswalzen verändert werden.
• US-A-5,048,731 beschreibt eine elektrostatografische Aufschmelzvorrichtung, die einen Blattplanrichtmechanismus enthält, der über eine Wellungs-Anzeigevorrichtung und zwei wählbare Blattplanrichtspalte verfügt, die durch eine Anordnung von harten Walzen und einer weichen Walze ausgebildet sind. Die Wellungs- Anzeigevorrichtung ermittelt den Umfang einer Tonerpartikel-Ablagerung eines Tonerbildes auf einem Bildrahmen aus dem Wert der Ladung auf einem derartigen Rahmen im Verhältnis zu einem gegebenen Standardladungswert der Ladung. Ein Kopierblatt, das Tonerbilder von einem Bildrahmen aufnimmt, der einen höheren Ladungswert hat als ein derartiger Standardladungswert, wird wahlweise durch einen ersten Planrichtspalt abgelenkt, bei dem die weiche Walze direkt die Tonerbildseite dieses Kopierblattes berührt, um darauf eine konvexe Biegung auszuüben.
• US-A-4,360,356 beschreibt eine Vorrichtung zum Entfernen einer Wellung aus einem zusammenhängenden sich bewegenden Gewebe. Die Vorrichtung enthält Zylinderelemente zum Tragen und Leiten des Gewebes während seiner Bewegung und zwei Eingreifelemente, zwischen denen sich das Gewebe bewegt. Die Eingreifelemente sind so schwenkbar, daß jede Oberfläche des Gewebes mit einem der Eingreifelemente mit einem beliebig starken Druck gegriffen werden kann, um die Wellung im zusammenhängenden Gewebe während seiner Bewegung zu entfernen. Ist eine Wellung nach oben vorhanden, werden die Eingreifelemente geschwenkt, um eine Oberfläche des zusammenhängenden Gewebes zu greifen. Ist die Wellung nach unten gerichtet, werden die Eingreifelemente geschwenkt, um die gegenüberliegende Seite des Gewebes zu greifen. Die Stärke des Drucks, die durch das Planrichten ausgeübt wird, kann durch Einstellen des Winkels der Eingreifelemente gegenüber dem Bewegungsweg des zusammenhängenden Gewebes eingestellt werden. Die Vorrichtung enthält zudem Bürstenelemente, die mit dem Gewebe in Eingriff gebracht werden können, um die Zugkraft auf das Gewebe zu steuern, während das Gewebe mit einem oder beiden Eingreifelementen in Eingriff steht.
• Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Planrichtvorrichtung angegeben, wie sie in Anspruch 1 definiert ist, wobei weitere vorteilhafte Ausführungsformen in den Unteransprüchen definiert sind.
• Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen deutlich. In diesen ist/sind:
• Fig. 1 eine schematische Ansicht einer typischen elektrofotografischen Druckmaschine, bei der die Dual-Planrichtvorrichtung und der Steuermechanismus der vorliegenden Erfindung zur Anwendung kommt;
• Fig. 2 eine schematische Stirnansicht eines Planrichtteils der Dual-Planrichtvorrichtung;
• Fig. 3 eine Stirnansicht der Dual-Planrichtvorrichtung der vorliegenden Erfindung;
• Fig. 4 eine Stirnansicht der Dual-Planrichtvorrichtung, die die Einstellung einer ersten Planrichtbetriebsart zeigt;
• Fig. 5 eine Stirnansicht der Dual-Planrichtvorrichtung, die die Einstellung einer zweiten Planrichtbetriebsart darstellt;
• Fig. 6A und 6B Teilschnitt-Seitenansichten, die einen Teil der Dual-Planrichtvorrichtung in zwei unterschiedlichen Betriebsarten zeigen;
• Fig. 7 eine Perspektivansicht der Endabdeckungen der Dual-Planrichtvorrichtung;
• Fig. 8 eine Stirnansicht des Kupplungs-Anzeigerades für die Planrichtsteuerung; und
• Fig. 9 ein schematisches Blockschaltbild des Planricht-Steuermechanismus'.
• Wendet man sich Fig. 1 der Zeichnungen zu, so befindet sich eine Originalvorlage in einer Vorlagen-Handhabungsvorrichtung 27 auf einem Rastereingabescanner (RIS), der allgemein mit Bezugszeichen 28 gekennzeichnet ist. Der RIS enthält Vorlagenbeleuchtungslampen, optische Einrichtungen, einen mechanischen Scannerantrieb und eine Photoelement-Anordnung (CCD). Der RIS erfaßt die gesamte Originalvorlage und konvertiert sie in eine Abfolge von Rasterabtastzeilen. Diese Informationen werden zu einem elektronischen Subsystem (ESS) übertragen, das einen Rasterausgabescanner (ROS) steuert, der im folgenden beschrieben wird.
• Fig. 1 zeigt schematisch eine elektrofotografische Druckmaschine, bei der im allgemeinen ein fotoleitfähiges Band 10 verwendet wird. Vorzugsweise besteht dieses fotoleitfähige Band 10 aus einem fotoleitfähigen Material, das auf eine Grundschicht aufgebracht ist, die ihrerseits auf eine Anti-Wellungs-Trägerschicht aufgebracht ist. Das Band 10 bewegt sich in Richtung des Pfeils 13, um aufeinanderfolgende Abschnitte nacheinander durch unterschiedliche Bearbeitungsstationen zu transportieren, die an dessen Bewegungsweg angeordnet sind. Das Band 10 wird um eine Abstreifwalze 14, eine Spannwalze 20 und eine Antriebswalze 16 geleitet. Wenn sich die Walze 16 dreht, bewegt sie das Band 10 in Richtung des Pfeils 13.
• Zu Beginn durchläuft ein Teil der fotoleitfähigen Oberfläche eine Ladestation A. In der Ladestation A lädt eine Korona-Erzeugungsvorrichtung, die allgemein mit Bezugszeichen 22 gekennzeichnet ist, das fotoleitfähige Band 10 auf ein relativ hohes, im wesentlichen einheitliches Potential aus.
• In einer Belichtungsstation B empfängt eine Steuerung oder ein elektronisches Subsystem (ESS), das allgemein mit Bezugszeichen 29 gekennzeichnet ist, die Bildsignale, die das gewünschte Ausgabebild darstellen, und verarbeitet diese Signale, um sie zu einer Einton- oder Graustufendarstellung des Bildes umzuwandeln, das zu einem modulierten Ausgabegenerator, wie etwa dem Rasterausgabescanner (ROS) übertragen wird, der allgemein mit Bezugszeichen 30 gekennzeichnet ist. Vorzugsweise ist das ESS 29 ein unabhängiger zugewiesener Minicomputer. Die Bildsignale, die zum ESS 29 gesendet werden, können aus dem RIS, wie oben beschrieben, oder aus einem Computer stammen, wodurch die elektrofotografische Druckmaschine als entfernter Drucker für einen oder mehrere Computer dienen kann. Alternativ dazu kann der Drucker als zugewiesener Drucker für einen Hochleistungs-Computer dienen. Die Signale aus dem ESS 29 werden entsprechend dem Einton-Bild, das mit der Druckmaschine reproduziert werden soll, zum ROS 30 übertragen. Der ROS 30 enthält einen Laser mit sich drehenden Polygon-Spiegelblöcken. Der ROS belichtet des fotoleitfähige Band, um ein elektrostatisches Latenzbild darauf entsprechend dem Einton-Bild aufzuzeichnen, das vom ESS 29 empfangen wird. Als Alternative kann der ROS 30 eine lineare Anordnung von Leuchtdioden (LED) verwenden, die angeordnet sind, um den geladenen Teil des fotoleitfähigen Bandes 10 auf Raster-für-Raster zu beleuchten.
• Nachdem das elektrostatische Latenzbild auf der fotoleitfähigen Oberfläche 12 aufgezeichnet wurde, bewegt das Band 10 des Latenzbild zu einer Entwicklungsstation C, wo Toner in Gestalt von flüssigen oder trockenen Partikeln elektrostatisch unter Anwendung allgemein bekannter Techniken vom Latenzbild angezogen wird. Das Latenzbild zieht Tonerpartikel von den Trägerkörnern an, die darauf ein Tonerpulverbild ausbilden. Wenn nachfolgende elektrostatische Latenzbilder entwickelt werden, werden Tonerpartikel vom Entwicklermaterial abgegeben. Ein Tonerpartikel-Ausgabegerät gibt Tonerpartikel in ein Entwicklergehäuse 40 einer Entwicklungseinheit 38 ab. Wendet man sich weiterhin Fig. 1 zu, läuft, nachdem das elektrostatische Latenzbild entwickelt ist, das Tonerpulverbild auf dem Band 10 weiter zur Transferstation D. Ein Druckblatt 48 wird zur Transferstation D mit Hilfe einer Blattzuführeinrichtung transportiert. Vorzugsweise enthält die Blattzuführeinrichtung eine Klemmwalze 51, die das oberste Blatt eines Stapels 54 einem Spalt 55 zuführt, der durch eine Zuführwalze 52 und eine Gegendruckwalze 53 ausgebildet ist. Die Zuführwalze 52 dreht sich, um das Blatt vom Stapel 54 auf den vertikalen Transportweg 56 zu bringen. Der vertikale Transportweg 56 leitet das sich bewegende Blatt 48 eines Trägermaterials in den Lagegenauigkeits- Transportweg 120 der Erfindung, der im Detail im folgenden beschrieben wird, zur Bildtransferstation D, um ein Bild vom Photorezeptorband 10 in einer zeitabgestimmten Sequenz aufzunehmen, so daß das darauf ausgebildete Tonerpulverbild das sich fortbewegende Blatt 48 an der Transferstation D berührt. Die Transferstation D enthält eine Korona-Erzeugungsvorrichtung 58, die Ionen auf die Rückseite des Blattes sprüht. Dadurch wird das Tonerpulverbild von der fotoleitfähigen Oberfläche 12 zum Blatt 48 angezogen. Anschließend wird das Blatt vom Fotorezeptor durch die Korona-Erzeugungsvorrichtung 59 abgezogen, die Ionen mit entgegengesetzter Ladung auf die Rückseite des Blattes 48 sprüht, um ein Entfernen des Blattes vom Fotorezeptor zu unterstützen. Nach dem Transfer bewegt sich das Blatt 48 weiter in Richtung des Pfeils 60 mit Hilfe des Bandtransportes 62, der das Blatt 48 zur Aufschmelzstation F befördert.
• Die Aufschmelzstation F enthält eine Aufschmelzanordnung, die allgemein mit Bezugszeichen 70 gekennzeichnet ist und das übertragene Tonerpulverbild dauerhaft auf dem Kopierblatt fixiert. Vorzugsweise enthält die Aufschmelzanordnung 70 eine erwärmte Aufschmelzwalze 72 und eine Andruckwalze 74, wobei das Pulverbild auf dem Kopierblatt die Aufschmelzwalze 72 berührt. Die Andruckwalze drückt gegen die Aufschmelzwalze, um den Druck aufzubauen, der erforderlich ist, um das Tonerpulverbild am Kopierblatt zu fixieren. Die Aufschmelzwalze wird im Inneren durch eine Quartzlampe (nicht gezeigt) aufgeheizt. Ein Lösemittel, das in einem Speicher (nicht gezeigt) enthalten ist, wird zu einer Meßwalze (nicht gezeigt) gepumpt. Eine Abstreifklinge (nicht gezeigt) streift das überschüssige Lösemittel ab. Das Lösemittel wird auf eine Geberwalze (nicht gezeigt) und anschließend auf die Aufschmelzwalze 72 übertragen.
• Anschließend durchläuft das Blatt eine Aufschmelzeinrichtung 70, wo das Bild auf dem Blatt dauerhaft fixiert oder aufgeschmolzen wird. Nach dem Durchlaufender Aufschmelzeinrichtung 70 ermöglicht es ein Verteiler 80, daß sich das Blatt entweder direkt über die Ausgabe zu einer Endbearbeitungs- oder Stapeleinrichtung bewegt, oder er lenkt das Blatt in den Duplexweg 100 ab, hier im besonderen zunächst in eine Einzelblatt-Umkehreinrichtung 82. Das heißt, wenn das Blatt entweder ein einseitig bedrucktes Blatt oder ein fertiges zweiseitig bedrucktes Blatt ist, auf dem sowohl auf Seite 1 als auch auf Seite 2 Bilder ausgebildet sind, wird das Blatt über den Verteiler 80 direkt zur Ausgabe 84 befördert. Wenn jedoch das Blatt zweiseitig bearbeitet und anschließend ein Bild nur auf eine Seite gedruckt wurde, wird der Verteiler derart in Position gebracht, daß das Blatt in die Umkehreinrichtung 82 und in den Wende-Umlaufweg 100 abgelenkt wird, wo dieses Blatt umgekehrt und anschließend dem Beschleunigungsspalt 102 und den Bandtransporten 110 zugeführt wird, um zurück durch die Transferstation D und die Aufschmelzeinrichtung 70 zu zirkulieren und somit das Bild der zweiten Seite auf der Rückseite dieses zweiseitig bearbeiteten Blattes dauerhaft zu fixieren, bevor es über den Ausgabetransportweg 84 austritt. Der Blatttransportweg 84 enthält die Einwege-Bidirektional-Planrichtvorrichtung 200 der vorliegenden Erfindung, die im folgenden umfassender beschrieben wird.
• Nachdem das Druckblatt von der fotoleitfähigen Oberfläche 12 des Bandes 10 getrennt wurde, werden die zurückbleibenden Toner-/Entwickler- und Papierfaserpartikel, die an der fotoleitfähigen Oberfläche 12 haften, in der Reinigungsstation E entfernt. Die Reinigungsstation E enthält eine drehbar gelagerte Faserbürste, die die fotoleitfähige 12 Oberfläche berührt, um Papierfasern zu zerstören und zu entfernen, und eine Reinigungsklinge, um die nicht übertragenen Tonerpartikel zu entfernen. Die Klinge kann in Abhängigkeit der Anwendung entweder in einer Wischstellung oder Abstreifmesserstellung angebracht sein.
• Nach dem Reinigen flutet eine Entladungslampe (nicht gezeigt) die fotoleitfähige Oberfläche 12 mit Licht, um eine zurückbleibende elektrostatische Ladung, abzubauen, bevor sie für den nächsten nachfolgenden Abbildungszyklus aufgeladen wird.
• Die unterschiedlichen Maschinenfunktionen werden mit einer Steuerung 29 gesteuert. Die Steuerung ist vorzugsweise ein programmierbarer Mikroprozessor, der alle Maschinenfunktionen steuert, die zuvor beschrieben wurden. Die Steuerung steuert eine Vergleichszählung der Kopierblätter, die Zahl von Vorlagen, die dem Kreislauf wieder zugeführt werden, die Zahl der Kopierblätter, die durch die Bedienperson gewählt werden, Zeitverzögerungen, Behebungen von Papierstaus, etc.. Die Steuerung der beispielhaften Systeme, die bis hier beschrieben wurden, kann mit herkömmlichen Steuerumschalteingaben von den Druckmaschinenbedienfeldern bewerkstelligt werden, die von der Bedienperson gewählt werden. Herkömmliche Papierwegsensoren oder -schalter können verwendet werden, um die Position der Vorlage und der Kopierblätter zu verfolgen.
• Fig. 2 zeigt die Grundanordnung einer Eindrück-Planrichtvorrichtung, bei der eine Andruckwalze 202 verwendet wird, um gegen eine mit einem Elastomer beschichtete Antriebswalze 204 zu drücken und so einen mechanischen Biegespalt zum Planrichten eines Blattes zu erzeugen. Die Andruckwalze 202 ist durch die Drehung einer Nockenwelle 205 federnd vorgespannt, auf der eine elektrische Schrittschaltkupplung (siehe Fig. 8) angebracht ist. Mehrere Nocken 206, 207 identischen Profils sind auf der Welle 205 für eine gleichmäßige Verteilung der Gesamtlast auf den Biegespalt aufgereiht. Das Profil der Nocke 206 ist speziell für die Änderung Federablenkung ausgebildet, wenn sich die Nocke 206 dreht. Schlüssel-Winkelpositionen und Versschiebungen werden im Bezug auf Zeitgabeanforderungen und gewünschten Planrichtstärken ermittelt, wobei diese Positionen als Magnetpolpositionen für das Kupplungs-Anzeigerad verwendet werden, das in Fig. 8 gezeigt ist. Es wird darauf hingewiesen, daß sich das Anzeigerad 220 und die Nockenwelle 205 zusammen bewegen und koaxial ausgerichtet sind.
• Fig. 3, 4 und 5 zeigen Teilschnitt-Stirnansichten einer Dual-Planrichtvorrichtung, die allgemein mit Bezugszeichen 200 gekennzeichnet ist und bei der zwei Paare Antriebswalzen 204, 304 und Andruckwellen 202, 302 in gegenüberliegenden Richtungen angeordnet sind, um Biegespalte auszubilden. Die Zwischenräume zwischen den beiden gegenüberliegenden Spalten bilden einen geraden Papierführungsweg. Die Achsen der beiden Antriebswalzen 204, 304 sind im Bezug auf die Seitenrahmen 230 (Fig. 6A, 6B) unbeweglich. Die beiden gegenüberliegenden Andruckwellen 202, 302, die mit zwei Endabdeckungen 232 verbunden sind, können zusammen im Bezug auf die Antriebswalzen nach oben und nach unten bewegt werden. Fig. 5 zeigt, daß das erste Paar in Eingriff steht und einen TI-Biegespalt für eine Gegenbiegung einer eintreffenden nach oben gerichteten Wellung bildet, und das zweite Paar geöffnet ist, weil die Endabdeckung bewegt wurde, um in den ersten Spalt einzugreifen. Fig. 4 zeigt den Eingriff des zweiten Paares 302, 304, für das das erste Paar 202, 204 geöffnet ist, da die Endabdeckungen 232 in entgegengesetzter Richtung bewegt wurden. Alle diese Aufwärts- und Abwärtsbewegungen der Endabdeckungen werden mit der Nockenwelle 205 gesteuert, wie es mit unterschiedlichen Winkelpositionen in den Zeichnungen gezeigt ist.
• Der Eingriff der beiden Andruckwellen mit den Antriebswalzen wird durch einen einzigen Nockenwellen-Aufbau 205 ermöglicht, der über mehrere Nockenscheiben verfügt, die längs einer Welle angeordnet sind, die durch die Antriebswalze (nicht gezeigt) der Planrichtvorrichtung durch eine Getriebeverbindung (nicht gezeigt) angetrieben wird. Wie es in Fig. 6A gezeigt ist, besteht die Funktion der mittleren beiden Nockenscheiben 206 lediglich darin, die erste Andruckwelle 202 gegen die erste Antriebswalze 204 zu drücken, um den ersten Biegespalt auszubilden. Das Ausmaß der Planrichtung oder der Biegung, das sich auf das Eindrücken oder das Andrücken der Andruckwelle gegenüber der Antriebswalze bezieht, hängt von dem Bewegungsweg des Nockenprofils gegen die Lagerhalterung 208 der Andruckwalze 202 ab. Die mittleren beiden Nocken 206 haben keinen Einfluß auf die "Aufwärtsbewegung" der Endabdeckungen 232. Andererseits dienen die beiden äußeren Nocken 207 zur Steuerung des Eingriffs des zweiten Spaltes, der durch die zweite Andruckwelle 302 und die zweite Antriebswalze 304 ausgebildet wird, indem die Endabdeckungen 232 verwendet werden, die an den beiden gegenüberliegenden Enden der Andruckwellen-Vorspannanordnung angebracht sind, wie es in Fig. 6B gezeigt ist. Die Maximalbewegung der äußeren Nocken 207 hebt die Endabdeckungen 232 an, die bewirken, daß die zweite Andruckwelle 302 die zweite Antriebswalze 304 maximal eindrückt, um eine maximale Biegung zu erzeugen. Die Druckfedern 210, 211 werden optional zwischen den Nockenscheiben 206, 207 und den Nockenstößeln 216, 217 und der Gehäuseanordnung 214 verwendet, um Dämpfungen für die Robustheit beim Einpassen der Bauteile und eine Abschwächung des dynamischen Belastungsdrehmomentes zu erzeugen. Die äußeren Nocken 207 können derart ausgebildet sein, daß sie minimale oder keine Auswirkungen auf die "Abwärtsbewegung" der Endabdeckungen 232 haben, indem die Druckfedern 211 und der Abstand der Teile zwischen den Nockenprofilen und der Andruckwelle 302 optimiert wird.
• Der Aufbau einer Endabdeckung 232 ist in Fig. 7 (siehe auch Fig. 4, 5 und 6) dargestellt. Der starre Aufbau der Endabdeckung 232 trägt die Enden der Lagergehäuse der ersten und der zweiten Andruckwelle 202, 302, wie es mit deren Mittenlinien gezeigt ist, so daß sich diese durch die Tätigkeit der Nockenwelle 205 (Fig. 6A, 6B) zusammen bewegen können. Die Bodenfläche 233, wie sie in Fig. 6B dargestellt ist, dient als Stößel für die äußere Nocke 207 und die Feder 211, um die Position der Andruckwelle zu ändern. Wenn die äußeren Nocken 207 betätigt werden, ist der Spalt, der durch die erste Andruckwalze 202 und die erste Antriebswalze 204 ausgebildet wird, geöffnet und der Spalt, der zwischen der zweiten Andruckwalze 302 und der zweiten Antriebswalze 304 ausgebildet wird, geschlossen (in Fig. 6B nicht dargestellt). Die Steuerung der Winkelposition der Nockenwelle kann optional durch einen Schrittmotor oder eine elektrische Schrittschaltkupplung (siehe Fig. 8 und zugehörige Beschreibung) bewerkstelligt werden, die in Abhängigkeit von Systemeingaben der Wirtsmaschine (IOT) durch Software gesteuert werden können.
• Aus Gründen der Kompaktheit und der Wiederholbarkeit der Ausgangsposition und weiterer Positionen von Zyklus zu Zyklus (Papier zu Papier) zeigt Fig. 8 eine elektrische Ratsenkupplung, die allgemein mit Bezugszeichen 230 gekennzeichnet ist und für die Steuerung der Nockenposition verwendet wird. Eine elektrische Schrittschaltkupplung besteht aus einer elektrischen Kupplung (schematisch in Fig. 9 dargestellt), einem Hall-Effekt-Sensor 222, einem Anzeigerad 220 und einer eingebauten Schaltung 224. Für die Anwendung in der Planrichtvorrichtung können mehrere Magnetpole im Anzeigerad angeordnet sein, mit lediglich einem Nordpol zum Anzeigen der Ruheposition (eine Referenz-Nockenposition) und weiteren Südpolen an Stellen für unterschiedliche Planrichtstärken. Das Schlüsselmerkmal der Schrittschaltkupplung besteht darin, daß, sobald sie ausgelöst ist, das Kupplungsanzeigerad nur an der nächsten Polposition zum Stillstand kommt, unabhängig von der Impulslänge, solange die Impulslänge kürzer ist, als dies für das Anzeigerad erforderlich ist, um zum nächsten Pol fortzuschreiten, wodurch die Genauigkeit der Nockenpositionen sichergestellt wird.
• Wendet man sich wieder Fig. 2 zu, ist ein allgemeiner Aufbau einer Eindrück-Planrichtvorrichtung dargestellt, bei der eine erste Andruckwalze 202 verwendet wird, die gegen eine mit einem Elastomer beschichtete erste Antriebswalze 204 drückt, um einen mechanischen Biegespalt zum Planrichten eines Blattes auszubilden. Die erste Andruckwalze 202 ist durch die Drehung einer Nockenwelle 205 federnd vorgespannt, an der ein elektrisches Schrittschaltkupplungsrad (siehe Fig. 8) angebracht ist. Mehrere Nocken mit dem identischen Profil sind auf der Welle aufgereiht, um die Gesamtlast auf den Biegespalt gleichmäßig zu verteilen. Das Nockenprofil ist speziell ausgebildet, um die Federablenkung zu variieren, wenn sich die Nocke dreht. Schlüsselwinkelpositionen und Verschiebungen werden in Abhängigkeit von Zeitgabeerfordernissen und gewünschten Planrichtgrößen ermittelt, wobei diese Positionen als Magnetpolpositionen 223, 225, 227 für das Kupplungsanzeigerad 220 verwendet werden, wie es in Fig. 8 dargestellt ist. Es wird darauf hingewiesen, daß sich das Anzeigerad und die Nockenwelle zusammen bewegen.
• Fig. 8 stellt die Beziehungen zwischen den Nockenpositionen und den Positionen der Magnetpole 223, 225, 227 auf dem Kupplungsanzeigerad im Bezug auf den Federvorspannmechanismus der Planrichtvorrichtung dar. Ein Beispiel einer 3- Pol-Anordnung ist in Fig. 8 gezeigt. Wenn der Pol #1 223 unter dem Hall-Sensor vorbeiläuft, löst die eingebaute Schaltung die Kupplung und stoppt somit die Drehung der Nockenwelle 205. Der Pol #1 überläuft den Sensor 222 aufgrund von Trägheit, aber dieser Überschuß kann durch die Befestigungsvorspannung der Nocken im Bezug auf die Ausrichtung des Anzeigerades 220 neutralisiert werden. Die Vorspannung schlägt sich in der geringen Differenz der Ausrichtungen der Nocken und des Anzeigerades 220 nieder (wie auch an der D-förmigen Abflachung der Welle zu erkennen). Wie ausgeführt, befinden sich die aufgereihten Nocken in der Position #1, wenn sich der Nordpol unter dem Hall-Sensor 222 befindet. Ein nachfolgender kurzer Impuls kann die Nockenwelle weiter antreiben, bis dem Pol #2 225 signalisiert wird, daß er unter dem Hall-Sensor 222 stoppen soll und die Nocken in den Positionen #2 gegen die Federn drücken. Es wird darauf hingewiesen, daß der Hall-Effekt nicht verursacht, daß das Anzeigerad zwischen den Polen stoppt, was jedoch durch die Trägheit der Nockenwelle bewirkt werden kann.
• Im Betrieb kann der Pol #1 als Nordpol für die Ruheposition (kein Planricht- oder Papierstauzwischenraum) bezeichnet werden, und der Pol #2 sowie der Pol #3 (beide Südpole) beziehen sich auf ein mittleres bzw. ein maximales Planrichten. Bei der Softwaresteuerung kann die Nockenwelle auf unterschiedliche Polpositionen in Abhängigkeit des Zustandes eines einzelnen Blattes programmiert werden. Von der nicht planrichtenden Ruheposition zum maximalen Planrichten kann die Steuersoftware beispielsweise zwei kurze Impulse mit einem programmierten Intervall auslösen, um die Nockenwelle von Position #1 zum Pol #3 zu drehen, wobei sie dazwischen vorübergehend bei #2 stehen bleibt.
• Wie in Fig. 9 gezeigt, wird eine elektrische Schrittschaltkupplung durch eine integrierte Eingangs-Ausgangs-Verbindungseinrichtung (IIOC-Modul) angetrieben, die an einem Fünfdrahtbus angeschlossen ist, der aus 24-vdc-, 24-vdc-Rückgabe-, Takt-, Serielldaten-Eingangs- und Serielldaten-Ausgangs-Signalleitungen besteht. In einer Maschine werden die Steuerungen an jedes IIOC-Modul multiplexiert und durch das entsprechende Modul dekodiert. In der Praxis ist ein IIOC- Modul der Steuerung der elektrischen Schrittschaltkupplung einer Dual-Planrichtvorrichtung zugewiesen. Ein derartiges IIOC-Modul enthält zwei Eingänge und zwei Ausgänge. Ein Ausgang wird verwendet, um die Kupplung mit Energie zu versorgen, während der zweite Ausgang verwendet wird, um ein RESET-Signal zu erzeugen. Weiterhin wird ein Eingang verwendet, um das HOME-Positionssignal zu erfassen, während der zweite Eingang als freier Anschluß reserviert bleibt.
• Nun erfolgt eine Beschreibung der Steuerschaltung.
• Die Betriebssequenz beginnt immer bei Position 1 (HOME), das HOME-Signal wird nur vom Nordpol erzeugt.
• Beim Empfang des HOME-Signals vervollständigt die Steuerschaltung die Initialisierungssequenz. Beim Vorgang des Auffindens und Anhaltens an einem bestimmten Pol, setzt die Kupplungssteuerschaltung die Kupplungsspule bei einem RESET-Signal unter Spannung und schaltete die Spannung zur Kupplungsspule ab, sobald entweder ein Nord- oder Südpol auf dem Anzeigerad erfaßt wird.
• Zu Beginn einer Drucksequenz empfängt die Steuerschaltung eine Eingabe vom Abbildungssystem der Maschine, die die Größe der Fläche auf einer Kopie auf Kopierbasis (Pixelzahl) betrifft. In Abhängigkeit dieses Signals erhöht die Steuerschaltung die Kupplungsposition um einen, zwei oder mehr Impulse, um einen bestimmten Pol zu erreichen, wodurch die Planrichtungswelle und -nocke auf das geeignete Eindrückmaß positioniert werden. Bei der Dual-Planrichtvorrichtung können, wie dargestellt, die Pole derart positioniert sein, daß der Pol #1 die Ruhestellung oder die Position mit geöffneten Spalten ist, der Pol #2 den ersten Planrichtspalt und der Pol #3 den zweiten Planrichtspalt betätigen kann.
• Am Ende der Drucksequenz erzeugt die Steuerschaltung mehrere Rückstellimpulse, bis ein HOME-Singal von der Kupplungs-Positionierungsschaltung empfangen wird. Beim Erfassen eines HOME-Signals beendet die Steuerschaltung die Erzeugung der Rückstellimpulse. Dieselbe Sequenz kann ebenso gut am Beginn der Drucksequenz durchgeführt werden, um sicherzustellen, daß die Nockenwelle in der HOME-Position am Anfang eines Druckauftrags beginnt.
• In Abhängigkeit der Pixelzahl (siehe Tabelle 1) erzeugen die Steuerschaltung und die zugehörige Maschinensoftware einen, zwei oder mehr RESET-Impulse, um die Position der Kupplung (Sensorrad 220) auf die geeignete Position der Planrichtnocke zu erhöhen.
Tabelle 1
• Pixelzahl / Position
• A 1(Norden Ruhestellung)
• B 2(Süden 1)
• C 3(Süden 2)
• Die Planrichtvorrichtung, die hier beschrieben ist, ist nur unter Verwendung von drei Polen dargestellt, so daß es eine einzige Eindrückstärke für jeden Planrichtspalt gibt. Eine variable Planrichtvorrichtung kann dadurch realisiert werden, daß beispielsweise fünf Polsignale verwendet werden, um zwei Eindrückstärken für jeden Spalt zu erzeugen. Um die Bewegungszeit zwischen diesen Magnetpolen zu verringern, kann eine Impulslänge ausreichend lang sein, um die Pole zwischen dem Startpol und dem Bestimmungspol zu durchlaufen. Von der Position 1 (Nordpol) zu Position 3 kann eine RESET-Pulslänge länger sein als es erforderlich ist, um an der Position 2 stehen zu bleiben, aber kürzer als es nötig ist, um sich über Position 3 (Südpol 2) hinaus zu bewegen. Durch diese Maßnahme läßt diese schnelle Annäherung örtliche Stopps aus, so daß die Ansprechzeit der Schrittschaltkupplung für eine Einstellung der Planrichtkraft von Kopie zu Kopie verringert wird. Ein komplexeres und variables Planrichtverfahren kann zudem dadurch erreicht werden, daß ein Schrittmotor verwendet wird und die Spalt- Durchdringung als Funktion der Winkelposition des Nockenstößels variiert wird.
• Ein weiteres Merkmal, das verwendet werden kann, um das Ausmaß und die Richtung des Planrichtens zu steuern, besteht darin, daß ein Triggersignal gesendet wird, wenn ein Endbearbeitungsmodul, das eine bestimmte Papierausrichtung verlangt, an der Druckmaschine angebracht ist. Das Signal kann einen Speicher in der Maschinensteuerung abrufen, der die Bildausrichtung für den entsprechenden Endbearbeitungsvorgang anzeigt. Alternativ dazu kann die geeignete Planrichtrichtung auf der Basis der Auswahl eines speziellen Endbearbeitungsvorgangs und der zugehörigen bekannten Blattausrichtung erfaßt werden.

Claims (10)

1. Planrichtvorrichtung 200 zum wahlweisen Ausüben einer Planrichtkraft auf ein Papierblatt, auf dem sich eine Abbildung befindet, in einer elektrofotografischen Druckmaschine, enthaltend:

einen im wesentlichen gerade verlaufenden Blattführungsweg;

einen ersten Planrichtspalt (202, 204);

einen zweiten Planrichtspalt (302, 304); und

eine einzelne Steuervorrichtung (232) zum wahlweisen Betätigen des ersten Planrichtspalts, des zweiten Planrichtspalts oder weder des ersten Planrichtspalts noch des zweiten Planrichtspalts, dadurch gekennzeichnet, daß sich der erste Planrichtspalt in dem im wesentlichen gerade verlaufenden Blattführungsweg befindet und der zweite Planrichtspalt benachbart zum ersten Planrichtspalt in dem im wesentlichen gerade verlaufenden Blattführungsweg im und entlang dem im wesentlichen gerade verlaufenden Blattführungsweg angeordnet ist.

2. Planrichtvorrichtung (200) nach Anspruch 1, weiterhin enthaltend eine Steuereinrichtung (224), um eine Ausrichtung des Toners zu ermitteln, der auf einem Blatt entwickelt ist, und zum Erzeugen eines Signals, das dafür kennzeichnend ist, wobei die einzelne Steuervorrichtung auf dieses erzeugte Signal reagiert, um so den gewünschten ersten oder zweiten Planrichtspalt zu aktivieren.

3. Planrichtvorrichtung (200) nach Anspruch 1 oder 2, bei der der erste und zweite Planrichtspalt enthalten:

eine erste Antriebswalze (204) und eine zweite Antriebswalze (304), die drehbar gelagert sind, wobei die erste und die zweite Antriebswalze über eine verformbare Außenumhüllung verfügen; und

eine erste Andruckwalze (202) und eine zweite Andruckwalze (302), die drehbar gelagert sind, wobei die erste Andruckwalze benachbart zur ersten Antriebswalze angeordnet ist, um eine erste Umlenkberührungslinie auszubilden, und die zweite Andruckwalze benachbart zur zweiten Antriebswalze angeordnet ist, um eine zweite Umlenkberührungslinie auszubilden, und die erste sowie die zweite Andruckwalze wahlweise in Umfangsflächen-Kontakt mit der ersten und zweiten Antriebswalze gebracht werden können.

4. Planrichtvorrichtung (200) nach Anspruch 3, bei der die erste Antriebswalze (204) und die zweite Andruckwalze (302) auf derselben Seite des Blattführungsweges angeordnet sind, wohingegen die zweite Antriebswalze (304) und die erste Andruckwalze (202) auf der gegenüberliegenden Seite desselben Blattführungsweges derart angeordnet sind, daß sich eine Umlenkrichtung der ersten Umlenkberührungslinie gegenüberliegend zu einer Umlenkrichtung der zweiten Umlenkberührungslinie befindet.

5. Planrichtvorrichtung (200) nach Anspruch 4, bei der die Steuervorrichtung enthält:

ein erstes Rahmenelement (232), das die erste Antriebswalze und die zweite Antriebswalze in unveränderbarer Anordnung trägt;

ein zweites Rahmenelement (232), das die erste Andruckwalze und die zweite Andruckwalze in unveränderbarer Anordnung trägt, wobei das erste Rahmenelement und das zweite Rahmenelement im Bezug zueinander beweglich sind; und

ein Stellglied (207), das entweder benachbart zum ersten Rahmenelement oder zum zweiten Rahmenelement angeordnet ist, um so eine Relativbewegung zwischen ihnen hervorzurufen.

6. Planrichtvorrichtung (200) nach Anspruch 5, bei der das Stellglied über eine Nockenwelle (207) verfügt, die mehrere Nocken aufweist, wobei eine erste Gruppe der zahlreichen Nocken mit dem ersten Rahmenelement und dem zweiten Rahmenelement zusammenwirken, um eine Betätigung des ersten Planrichtspalts zu bewirken, und ein zweite Gruppe der zahlreichen Nocken mit dem ersten Rahmenelement und dem zweiten Rahmenelement zusammenwirken, um eine Betätigung des zweiten Planrichtspalts zu bewirken.

7. Planrichtvorrichtung (200) nach Anspruch 6, bei der die Steuervorrichtung weiterhin enthält:

eine Signalerzeugungsvorrichtung, die an der Nockenwelle (207) angebracht ist und ein Signal erzeugt, das für die Drehposition der Nockenwelle kennzeichnend ist; und

einen Sensor zum Empfangen dieses Drehpositionssignals, um somit die Nockenwelle für die Betätigung des gewünschten Planrichtspalts in geeigneter Weise zu positionieren.

8. Planrichtvorrichtung (200) nach Anspruch 7, bei der die Signalerzeugungsvorrichtung eine Scheibe enthält, die koaxial mit der Nockenwelle ausgerichtet ist und sich mit dieser als Einheit dreht, wobei auf dieser Scheibe mehrere Magnetpole ausgebildet sind.

9. Planrichtvorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei der eine normale Geraderichtkraft im ersten Planrichtspalt und im zweiten Planrichtspalt als Funktion einer Drehposition der Nockenwelle variabel ist.

10. Elektrofotografische Druckanordnung, enthaltend eine elektrofotografische Druckmaschine mit einer Planrichtvorrichtung (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; und eine Endbearbeitungsvorrichtung, um die Ausgabe aus der elektrofotografischen Druckmaschine aufzunehmen, wobei beim Koppeln der Endbearbeitungsvorrichtung mit der Druckmaschine ein Signal erzeugt und zur Steuervorrichtung gesendet wird, um die Betätigung des ersten oder des zweiten Planrichtspalts zu bewirken.