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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft eine Stauerfassungseinrichtung für eine Fixiervorrichtung
zum Schmelz fixieren sichtbarer Bilder auf Bildträgern mittels Strahlungswärme von
einem Heizglied mit einem Bildträgereinlaß und einem Bildträgerauslaß. Diese Einrichtung
dient zum Erfassen eines Klemmens bzw. eines Staues von Bildträgern im Inneren einer
Fixiervorrichtung oder in einem hieran angrenzenden Bereich, wobei die Fixiervorrichtung
sichtbare Bilder, wie Toner-Bilder, auf Bildträgern mittels Strahlungswärme schmelz
fixieren kann. Solche sichtbaren Bilder sind in der Technik der Elektrofotografie
bekannt.
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Eine Fixiervorrichtung zum Schmelz fixieren sichtbarer Bilder auf
Bildträgern mittels Strahlungswärme von einem Heizelement während des Hindurchlaufens
der Bildträger durch das Innere der Fixiervorrichtung ist auf dem industriellen
Gebiet weit verbreitet. Eine typische Anwendung der Fixiervorrichtung dieses Typs
ist die Fixiereinheit in einer elektrofotografischen Kopiermaschine. Die Erfindung
wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Anwendung der Fixiervorrichtung bei einer
elektrofotografischen Kopiermaschine beschrieben, wobei die Erfindung jedoch nicht
auf eine solche Anwendung beschränkt ist. Gewöhnlich ist als Heizelement ein elektrisches
Heizglied oder ein Infrarotlampenheizer für die Fixiervorrichtung vorgesehen. Somit
führt ein Verklemmen bzw. ein Stau der Bildträger oder der Abdruck- bzw. Kopierpapiere
im Inneren, am Einlaß oder am Auslaß der Fixiervorrichtung nicht nur zu einem Verlust
der Papiere oder zu Fehlern in der Vorrichtung, sondern es kann auch ein Brennen
der Kopierpapiere mit dem Ergebnis einer Feuerentwicklung auftreten. Die Gefahr
eines Entzündens ist an der Auslaßseite der Fixiervorrichtung besonders groß, insbesondere
wegen des Betriebes eines an den Auslaß der Fixiervorrichtung angrenzenden Gebläses
zum Beschleunigen des Abkühlungsvorgangs der Kopierpapiere nach dem Fixieren. Vielfach
beobachtet die Bedienungsperson während des kontinuierlichen Kopiervorgangs nicht
den Kopierablauf, wenn der Kopiermaschine ein automatischer Betrieb erteilt wird.
Dann erfolgt ein Aufstapeln der durch die Fixiervor
richtung geleiteten
Kopierpapiere auf einer Aufnahmeplatte der Kopiermaschine am Ausgang der Fixiervorrichtung,
wobei der Aufstapelvorgang so weit fortschreitet, daß die normale Kopierpapier abgabe
behindert wird und schließlich ein Verklemmen bzw. ein Stau der Bildträger bzw.
Abdruck- oder Kopierpapiere am Auslaß der Fixiervorrichtung auftritt. Dieses führt
in der zuvor beschriebenen Weise zu einer Brandentwicklung. Neuere Kopiermaschinen
werden mit höheren Kopiergeschwindigkeiten betrieben. Die Kopierpapiere werden in
kürzeren Intervallen in die Kopiermaschine eingeleitet, wobei nur ein schmaler Spalt
Von wenigen Millimetern zwischen aufeinanderfolgenden Kopierpapieren vorliegt. Deshalb
ist ein schnelles Erfassen eines Kopierpapierstaues am Eingang oder einem angrenzenden
Bereich der Fixiervorrichtung von größter Wichtigkeit, damit Gefahren und Fehler
im Kopiervorgang vermieden werden.
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Das herkömmliche Stauerfassungssystem in oder an der Fixiervorrichtung
basiert auf dem Erfassen eines Startsignals einer mit dem Betrieb des Mechanismus
synchronisierten Zeitmessung und dem Erfassen eines Rücksetzsignals mittels eines
längs des Durchlaufpfades des Kopierpapiers angeordneten Erfassungselementsoder
auf dem Erfassen der Vorderkanten der Kopierpapiere durch Erfassungselemente am
Einlaß und Auslaß der Fixiervorrichtung. Diese herkömmlichen Systeme sind bezüglich
einer Stauerfassung im Inneren der Fixiervorrichtung wirksam, doch haben sie den
Nachteil eines verzögerten Ansprechverhaltens, was zu einer erheblichen Gefahr in
schnellaufenden Kopiermaschinen führen kann. Außerdem arbeiten herkömmliche Stauerfassungssysteme
auf der Basis eines Erfassens einer mit dem Kopiervorgang synchronisierten festen
Zeit ohne Beziehung zu der zu verwendenden Papiergröße. Wenn die feste Zeit entsprechend
der maximalen Papiergröße, beispielsweise der Größe B4, ausgewählt worden ist, erfolgt
keine keinauStäiierfassung bei einem Kopiervorgang mit Kopietieren der minimalen
Größe, wie der Größe B5. Das herkömmliche Stauerfassungssystem, welches auf er Kombination
einer Erfassung eines mit dem Kopiervorgang synchronisierten Startsignals und des
am Durchlaufpfad der Kopierpaniere angeordneten Erfassungselements basiert, hat
einen wesentlichen
Nachteil, der darin besteht, daß die Stauerfassung
auf einen engen Bereich begrenzt ist, insbesondere an der Auslaßseite der Fixiervorrichtung.
Das an dem Auslaß der Fixiervorrichtung angeordnete Erfassungselement erfaßt nur
die vorderen Enden der Kopierpapiere und kann nicht einen Stau der Abdruckpapiere
feststellen, nachdem ihre vorderen Enden das Erfassungselement passiert haben. Somit
ist es bei dem herkömmlichen Stauerfassungssystem unmöglich, einen gefährlichen
Stauvorgang zu erfassen, der auftritt, nachdem ein Teil eines Kopierpapiers beim
durchlaufenden automatischen Kopiervorgang den Erfassungskopf am Auslaß der Fixiervorrichtung
passiert hat.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer
verbesserten Stauerfassungseinrichtung unter Vermeidung der geschilderten Nachteile
herkömmlicher Stauerfassungssysteme.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich eine Stauerfassungseinrichtung
der im Oberbegriff genannten Art erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnen des Hauptanspruchs
aufgeführten Merkmale aus. Weitere Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß sind an den Auslaß und den Einlaß einer Fixiervorrichtung
angrenzend Bildträger-Erfassungsköpfe oder -mittel vorgesehen, und zwar im Bereich
des Transportweges des Bildträgers oder eines Abdruck- bzw. Kopierpapiers. Zumindest
der an den Auslaß angrenzende Bildträger-Erfassungskopf eignet sich zum Erfassen
eines Verklemmens bzw. Staues eines von dem Bildträgerauslaß abgegebenen Bildträgers.
Bei einer praktischen Ausführung eignet sich der an den Auslaß der Fixiervorrichtung
angrenzende Erfassungskopf zum Erfassen der vorderen und rückwärtigen Enden der
von dem Auslaß abgegebenen Bildträger, so daß ein Stau erfaßt werden kann, der auftritt,
nachdem das vordere Ende eines Bildträgers den Erfassungskopf passiert hat. Bei
einer bevorzugten Ausführungs form besteht der an den Einlaß der Fixiervorrichtung
angrenzende Erfassungskopf aus einem Lichtemissionselement und einem Lichtempfangselement,
wobei diese Elemente einander gegenüberliegend an entgegengesetzten Seiten des Bildträgerdurchgangs
angeordnet
sind. Der an den Auslaß der Fixiervorrichtung angrenzende
Erfassungskopf besteht vorzugsweise aus einer Kombination von Elementen, wie einem
Magnetglied und einem magnetischen Sensor, welcher entsprechend dem Vorbewegungsvorgang
der Bildträger Impulssignale abgibt.
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In der Beschreibung sowie den Ansprüchen werden die Ausdrücke 'Bildträger'
und 'Abdruck- bzw. Kopierpapier' in derselben Bedeutung benutzt. Es ist darauf hinzuweisen,
daß die Funktion der vorliegenden Erfindung nicht durch die Art eines solchen Bildträgers
oder Abdruckpapiers beeinflußt wird.
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Die-Erfindung wird nachfolgend an einem zeichnerisch dargestellten
Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 - in einer schematischen
Darstellung eine Stauerfassungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung, Figuren
2A und 2B - eine schematische Stirnansicht und eine Seitenteilansicht des Auslaßabschnitts
der mit dem Erfassungskopf nach der vorliegenden Erfindung ausgerüsteten Fixiereinheit
und Figur 3 - in einem Blockdiagramm ein in Verbindung mit den Erfassungsköpfen
dargestelltes Erfassungssteuerungssystem.
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In den Zeichnungen sind verschiedene Teile mit folgenden Hinweiszahlen
bezeichnet: 1 - Kopierpapier-Trageinheit; 2 - Fixiereinheit; 3 und 14 - Antriebswalzen
bzw. -rollen; 4 und 15 - angetrie bene Walzen bzw. Rollen; 5 - tragendes Endlosband;
7 - obere Abdeckung; 8 - obere Fixier- und Trageinheit; 10 - untere Fixier-und Trageinheit;
8a und 10a - Antriebsrollen; 8b und 1Ob - angetriebene Rollen; 8c und 10c - Tragdrähte;
11 und 12 - Fixierheizglieder; 16 - Abdruck- bzw. Kopierpapier; 17a - Lampe; 17b
-Lichtempfangselement; 18 - Welle; 19 - Magnetglied; 20 - magnetischer Sensor; 22,
23 und 24 - Zahnräder, die eine Zahnradfolge bilden; 25 und 3t - Spannungsdetektor;
26 und 33 - Zeitmeßschaltungen; 27 und 34 - Zeitvergleichsschaltungen; 28 - Steuerschaltung;
29 - Ausgangssteuerschaltung; 30 - elektrische Heizeinheit; A - vorderer Erfassungskopf;
B - hinterer Erfassungskopf.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf eine
Fixiervorrichtung einer elektrofotografischen Kopiermaschine beschrieben, wobei
es sich um ein Anwendungsbeispiel handelt.
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In Figur -1 sind in schematischer Weise eine typische Abdruck-bzw.
Kopierpapier-Trageinheit 1 und eine Fixiereinheit 2 für eine elektrofotografische
Kopiermaschine dargestellt. Die Kopierpapier-Trageinheit 1 besitzt eine Antriebswalze
3, eine angetriebene Walze 4, ein tragendes Endlosband 5, das sich zwischen der
Antriebswalze 3 und der unter einem festen Abstand angeordneten angetriebenen Walze
4 erstreckt, und eine an den Durchlauf des tragenden Endlosbandes 5 angrenzend angeordnete
mitlaufende Walze 6 zum Einstellen der Spannung des Endlosbandes 5. Die Fixiereinheit
2 besteht allgemein aus einer in einer oberen Abdeckung 7 untergebrachten oberen
Fixier- und Trageinheit 8 sowie einer in einer unteren Abdeckung 9 untergebrachten
unteren Fixier- und Trage in heit 10. Die obere Fixier- und Trageinheit 8 besitzt
eine Antriebsrolle 8a, eine angetriebene Rolle 8b, einen diese Rollen miteinander
verbindenden endlosen Tragdraht 8c und ein zwischen den Rollen angeordnetes Fixierheizglied
11. Die untere Fixier-und Trageinheit 10 besitzt eine Antriebsrolle 1Oa, eine angetriebene
Rolle lOb, einen diese Rollen miteinander verbindenden endlosen Tragdraht 10c und
ein zwischen den Rollen angeordnetes Fixierheizglied 12. Zu fixierende Abdruck-
bzw. Ubertragungs- bzw.
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Kopierpapiere bewegen sich entsprechend der Rotation der Antriebsrollen
8a und 10a zwischen den oberen und unteren Fixier-und Trageinheiten 8, 10 hindurch.
Eine Vielzahl von innerhalb der Trageinheit 1 vorgesehenen Führungsdrähten 13 leitet
die Abdruck-bzw. Kopierpapiere von der Trageinheit 1 in die Fixiereinheit 2.
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Eine zum Ausgeben von Abdruck- bzw. Kopierpapier dienende Antriebswalze
14 und eine angetriebene Walze 15 sind einander gegenüberliegend am Auslaßabschnitt
der Fixiereinheit 2 vorgesehen, wobei die von den Tragdrähten 8c und 10c gehaltenen
Kopierpapiere zwischen diesen Walzen hindurchgelangen, um in der dargestellten Pfeilrichtung
ausgegeben zu werden. Es ist wesentlich, daß die angetriebene Walze 15 durch ihr
Eigengewicht auf die Antriebswalze 14 gedrückt und von dieser angetrieben wird.
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Die überwachungs- bzw. Erfassungseinrichtung nach der vorliegenden
Erfindung besitzt je einen am Kopierpapier-Einlaß und Kopierpapier-Auslaß der Fixiereinheit
2 angeordneten Erfassungskopf A, B. Der vordere Erfassungskopf A am Kopierpapier-Einlaß
der Fixiereinheit 2 besitzteine Lampe 17a und ein Lichtempfangselement 17b, wobei
diese Glieder an entgegengesetzten Seiten des Kopierpapier-Durchgangs angeordnet
sind. Der Aufbau des rückwärtigen Erfassungskopfes B am Kopierpapier-Auslaß wird
unter Bezugnahme auf Figur 2 erläutert. Figur 2A ist eine Frontansicht der Fixiereinheit
2 aus der Blickrichtung der Auslaßseite, und Figur 2B ist eine Seitenteilansicht
des Auslaßendes der Fixiereinheit 2. Ein Magnetglied 19 ist an dem rechtsseitigen
Ende einer Welle 18 der angetriebenen Walze bzw. Rolle 15 befestigt, so daß es sich
mit der Welle 18 dreht. Ein magnetischer -Sensor 20 ist dem Magnetglied 19 gegenüberliegend
mittels eines Arms 21 an der Seitenfläche der unteren Abdeckung 9 festgelegt. Das
Magnetglied 19 und der magnetische Sensor 20 bilden den rückwärtigen Erfassungskopf
B. Das Ausgangssignal desselben wird einem Spannungsdetektor einer einen Stau erfassenden
Steuerschaltung zugeleitet, wie es unter Bezugnahme auf Figur 3 später erläutert
wird. Gemäß Figur 2B wird ein Antriebszahnrad 22 zum Antreiben der Antriebswalze
bzw. -rolle 14 von einer Antriebseinheit (nicht dargestellt) angetrieben, und zwar
über einen aus Zahnrädern 23 und 24 bestehenden Zahnradsatz.
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Unter Bezugnahme auf Figur 3 wird nunmehr die Betriebsweise des erfindurigsgemäßen
Erfassungssystems in Verbindung mit der einen Stau erfassenden Steuer- bzw. Überwachungsschaltung
beschrieben.
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Wenn das vordere Ende eines bei dem Abdruck- bzw. Kopiervorgang ausgegebenen
Kopierpapiers 16 den am Einlaß der Fixiereinheit 2 angeordneten vorderseitigen Erfassungskopf
erreicht, erfolgt eine Änderung der von dem Lichtempfangselement 17b aufgenommenen
Lichtmenge, und der mit dem Lichtempfangselement 1 7b verbundene Spannungsdetektor
25 erfaßt das Vorhandensein des Kopierpapiers 16.
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Das Ausgangssignal des Spannungsdetektors 25 triggert eine Zeitmeßschaltung
26, um einen Zählvorgang einzuleiten. Wenn das rückwärtige Ende des Kopierpapiers
16 den vorderseitigen Erfassungskopf
A passiert, erfolgt eine Änderung
der von dem Lichtempfangselement 17b aufgenommenen Lichtmenge. Die dabei auftretende
Änderung der Ausgangsgröße des Lichtempfangselements 17b wird von dem Spannungsdetektor
25 erfaßt, dessen Ausgangssignal die Zeitmeßschaltung 26 zurücksetzt, um den Zählvorgang
zu unterbrechen.
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Wenn die Zeitperiode zwischen dem Starten und Zurücksetzen der Zeitmeßschaltung
26 kürzer als eine vorbestimmte Zeit ist, ist davon auszugehen, daß das Kopierpapier
normal durchgelaufen ist.
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Wenn ein normales Tragen bzw. Leiten des Kopierpapiers 16 durch Verklemmen
oder dergleichen unterbrochen wird, kann der vordere Erfassungskopf A nicht das
rückwärtige Ende des Kopierpapiers 16 erfassen, was dazü führt, daß die Zeitmeßschalturig
26 innerhalb der vorbestimmten Zeitperiode nicht zurückgesetzt wird. Dann leitet
eine Zeitvergleichsschaltung 27 ein Fehlersignal zu einer Steuerschaltung 28, und
eine Ausgangssteuerschaltung 29 erzeugt ein Ausgangssignal, welches eine Fixierheizglieder
11 und 12 enthaltende elektrische Heizeinheit 30 steuert, um das Erzeugen von Wärme
zu reduzieren oder zu unterbrechen. Somit kann der vordere Erfassungskopf A die
volle Länge der Kopierpapiere längs der Bewegungsrichtung derselben überwachen.
Der vordere Erfassungskopf A überdeckt somit in Figur 3 den Bereich a, einschließlich
der Länge des Kopierpapiers und der Distanz zwischen dem vorderen Erfassungskopf
A sowie dem Zentrum der Antriebsrollen 8a oder 10a der Fixiereinheit 2. Die Länge
des Bauteils muß kürzer als die minimale Länge der Kopierpapiere sein, um einen
nicht unterbrochenen erfaßbaren Staubereich vorzusehen.
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Bei einer normalen Bewegung des Kopierpapiers 16 durch die Fixiereinheit
2 mittels der Antriebsrolle 14 und der angetriebenen Rolle 15 erfolgt ein Drehen
der letzteren mit einer festen Drehzahl, und das an einem Ende der Welle 18 der
angetriebenen Rolle 15 befestigte Magnetglied 19 erteilt dem magnetischen Sensor
20 periodisch magnetische Anderungen. Daraufhin erzeugt der magnetische Sensor 20
synchron zur Drehung der Welle 18 einen Spannungsimpuls, der dem Spannungsdetektor
31 eingegeben wird. Der letztere leitet ein dem vom magnetischen Sensor 2a empfangenen
Spannungsimpuls entsprechendes Ausgangssignal zu einem Impulsformer 32, dessen
Ausgangssignale
eine Zeitmeßschaltwng 33 speichert. Wenn der gespeicherte Wert nicht einen vorbestimmten
Pegel innerhalb einer festen Zeit erreicht und die Zeitmeßschaltung 33 zurückgesetzt
wird, ist davon auszugehen, daß das Kopierpapier normal durchgeleitet wird. Wenn
andererseits ein Verklemmen bzw. Stauen des Kopierpapiers aus irgendeinem Grunde
auftritt und das Kopierpapier 16 zwischen der Antriebsrolle 14 sowie der angetriebenen
Rolle 15 erfaßt ist, wird der Drehvorgang der Antriebsrolle 14 nicht auf die angetriebene
Rolle 15 übertragen. Demnach erfolgt ein Anhalten der Drehbewegung der Welle 18
der angetriebenen Rolle 15, so daß der magnetische Sensor 20 keinen SpannungsimpuIs
erzeugt und kein Rücksetzsignal der Zeitmeßschaltung 33 zugeleitet wird. Demnach
können die in der Zeitmeßschalturig 33 gespeicherten Ausgang signale des Impulsformers
32 den vorbestimmten Pegel übersteigen, so daß die -ZeitmeßschaltUng 33 ein Signal
abgibt, welches von der Zeitvergleichsschaltung 34-mit einem festen Wert verglichen
wird, und es wird -ein Fehlersignal zu der-Steuerschaltung 28 geleitet.
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In einer ähnlichen Weise wie zuvor beschrieben gibt die Ausgangssteuerschaltung
29 ein Signal ab, um die elektrische Heizeinheit 30 zu steuern und die Wärmeerzeugung
zu reduzieren oder abzuschalten. Somit kann durch Erzielen des RücksetzSignals der
Zeitmeßschaltung infolge der Erfassung des rückwärtigen Endes des Kopier papiers
16 durch den rückwärtigen Erfassungskópf B das System einen Papierstau innerhalb
des Bereiches b in Figur 3 erfassen, einschließlich der Länge des Bauteils und der
Länge des Kopierpapiers.
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Im Rahmen des erfindungsgemäßen Aufbaues bildet die durch den vorderen
Erfassungskopf A sowie den rückwärtigen Erfassungskopf B er haltene Kombination
des erfaßbaren Bereiches a sowie des erfaßbaren Bereiches b entsprechend den erfaßbaren
Gesamtbereich c aus Figur 3, der größer als die Überwachungsbereiche sind, die von
herkömmlichen Stautberwachungssystemen erfaßt werden können. Der nach der vorliegenden
Erfindung erfaßbare Bereich ändert sich entsprechend der Länge der Kopierpapiere,
wodurch die Stauerfassung optimiert werden kann. Das schnelle Ansprechverhalten
der Stauerfassung bzw. -überwachung führt zu einer Reduzierung der Anzahl
von
Kopierpapteren, die selbst in einer schnell arbeitenden Kopiermaschine in die Fixiervorrichtung
eingeführt werden. Die Maschine kann nach dem Auftreten eines Staues kontinuierlich
arbeiten, und zwar infolge der Tatsache, daß ein überflüssiger Verlust an Kopierpapieren,
eine Beschädigung der Vorrichtung und ein Weiterentwickeln dieser Störungen zu einer
erheblichen Gefahr vermieden werden.
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Bei der bevorzugten Aus führungs form besteht der an den Bildträgereinlaß
angrenzende Erfassungskopf aus einem fotoelektrischen Mittel, während der Erfassungskopf
am Bildträgerauslaß aus einem magnetischen Mittel besteht. Es ist jedoch darauf
hinzuweisen, daß die Erfindung nicht hierauf beschränkt ist und daß beispielsweise
auch beide Erfassungsköpfe fotoelektrische Mittel sein könnten.