DE3802728A1 - Bilderzeugungsgeraet - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bilderzeugungs­ gerät mit einer Fixiereinrichtung zum Fixieren eines Tonerbildes, die mindestens eine mittels einer Heizvor­ richtung beheizbare Fixierwalze aufweist.

Das herkömmliche sogenannte Heizwalzensystem wird in breitem Umfang als eine Fixiereinrichtung für Bild­ erzeugungsgeräte, wie beispielsweise elektrofoto­ grafische Drucker oder Kopiergeräte, verwendet. Bei diesem System ist in wenigstens einer Fixierwalze eine Heizvorrichtung als Heizquelle eingebaut. Wenn ein Kopierpapierblatt zwischen zwei Walzen durchläuft, wird ein Tonerbild thermisch fixiert. Die Heizvorrichtung wird automatisch gesteuert, um die Temperatur oder einen Tem­ peraturbereich, der für das Fixieren eines Tonerbildes erwünscht ist, aufrecht zuerhalten.

Um die Heizvorrichtung zu steuern, sind üblicherweise ein Thermistor zum Messen einer Oberflächentemperatur der Heizwalze, eine Brückenschaltung, wie beispielsweise eine Wheatstone′sche Brücke mit einem Thermistor als einem Element, und ein Komparator zum Vergleichen eines Ausgangssignals an der Brückenschaltung mit einem vor­ bestimmten Wert oder Mikrocomputer zum Verarbeiten des Ausgangssignals der Brückenschaltung, vorgesehen (siehe beispielsweise JP-PA 53-65 743 und JP-PA 60-1 15 977).

Bei dieser Temperatursteuerung kann es jedoch passieren, daß die Heizvorrichtung außerplanmäßig eingeschaltet wird, wodurch der Stromversorgungskreis zerstört oder die Temperatursteuerung unkontrollierbar wird. Wenn die Heizvorrichtung einmal außerplanmäßig eingeschaltet ist, wird die Heizwalze ungewöhnlich aufgeheizt, wodurch eine thermische Zerstörung der Heizwalze oder umliegenden Teile verursacht wird, und weiterhin kann durch Brennen eines zwischen das Walzenpaar geschickten Kopierpapiers ein Brand entstehen.

Üblicherweise ist in der Nähe der Oberfläche der Heiz­ walze ein wärmeempfindlicher Unterbrecher, wie beispiels­ weise eine Thermosicherung angeordnet, und wenn die Heiz­ walze überhitzt wird, wird die Stromversorgung automa­ tisch abgeschaltet. Die Betriebsfähigkeit des wärmeempfind­ lichen Unterbrechers ist im allgemeinen jedoch relativ niedrig, und daher ist es schwierig, eine thermische Zerstörung der Heizwalze zu verhindern, da die Be­ triebstemperatur des Unterbrechers auf eine Temperatur eingestellt ist, die um ein geeignetes Maß höher als die obere Grenze des erwünschten Temperaturbereiches ist.

Um das vorstehend beschriebene Problem zu lösen, wurden bisher Mittel zum Verhindern eines außerplanmäßigen Ein­ schaltens der Heizvorrichtung vorgeschlagen. Bei dem herkömmlichen System wird jedoch der Thermistor zum Messen der Oberflächentemperatur der Heizwalze als Mittel zum Detektieren eines außerplanmäßigen Einschaltens der Heizvorrichtung verwendet, und es wird grundsätzlich angenommen, daß der Thermistor immer normal arbeitet. (Wenn das System durch ein Steuerprogramm gesteuert wird, wird davon ausgegangen, daß das Steuerprogramm normal arbeitet). Demgemäß ist das System für den Fall eines Zusammenbrechens des Thermistors und/oder nicht normaler Arbeitsweise des Steuerungsprogramms hilflos. Als Ursache für ein Zusammenbrechen des Thermistors kann Anhaften von Toner und/oder Papierstaub an der Thermistorober­ fläche oder eine Reibungsabnutzung desselben durch die Oberfläche der Heizwalze in Betracht gezogen werden. Weiterhin kann der Mikrocomputer zum Steuern des Systems infolge von Störungen unkontrollierbar werden, die dann verursacht werden, wenn einzelne Abbildungseinheiten betätigt werden und/oder Kurzschluß erfolgt. Wie aus dem Vorstehenden zu entnehmen ist, sind derartige Vor­ fälle während dem Kopierbetrieb üblich. Anders ausge­ drückt, die Wahrscheinlichkeit der Überhitzung der Heizwalze ist während dem Kopierbetrieb höher als im Bereitschaftszustand des Gerätes.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bilderzeugungsgerät zu schaffen, bei dem ein außerplanmäßiges Einschalten der Heizvorrichtung ungeachtet eines Ausfalls des Ther­ mistors zum Messen einer Oberflächentemperatur einer Fixierwalze, verhindert werden kann, und insbesondere während eines Bilderzeugungsvorganges detektiert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Bilderzeugungsgerät mit einer Fixiereinrichtung zum Fixieren eines Tonerbildes auf Papier, die mindestens eine mittels Heizvorrichtung beheizbare Fixierwalze auf­ weist, einem Temperaturfühler zum Erfassen der Ober­ flächentemperatur der Fixierwalze und einer Heizungs­ steuervorrichtung zum Erzeugen eines Ein/Ausschaltsignals zum Ein- oder Ausschalten der Heizvorrichtung entsprechend der erfaßten Oberflächentemperatur, die gekennzeichnet ist durch einen Sensor zum Erfassen des Einschaltzu­ standes der Heizvorrichtung und Abgeben eines Signals, einen ersten Signalerzeuger zum Erzeugen eines Signals während des Bilderzeugungsvorganges; einen zweiten Signalerzeuger, der die drei Signale von der Heiz­ steuervorrichtung, dem Sensor zum Erfassen des Ein­ schaltzustandes der Heizvorrichtung und dem ersten Signalerzeuger empfängt und nach Ablauf eines vorge­ gebenen Zeitintervalls nach dem Vorliegen aller drei Signale ein Ausgangssignal erzeugt, und eine vom Aus­ gangssignal des zweiten Signalerzeugers betätigtbare Stromversorgungssteuerung zum Unterbrechen der Strom­ zufuhr zur Heizvorrichtung.

Wenn die Heizvorrichtung bei einem Bilderzeugungsvor­ gang für eine übliche Zeitdauer eingeschaltet ist, wird gemäß der vorliegenden Erfindung der zweite Signalerzeuger ein Signal abgeben, und die Stromversorgungssteuerung unterbricht die Stromversorgung der Heizvorrichtung zwangsweise, wenn dieses Signal am zweiten Signalerzeuger abgegeben wird.

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der folgenden Fig. im einzelnen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein Kopiergerät, bei dem die vorliegende Er­ findung angewendet wird, in perspektivischer Darstellung;

Fig. 2 das Kopiergerät in schematischer Darstellung im Schnitt;

Fig. 3 einen wesentlichen Teil einer Fixiereinrich­ tung gemäß der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Darstellung;

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Heizungssteuerungs­ schaltkreises gemäß der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 5 einen Zeitplan der einzelnen Einrichtungen, die in dem Heizungssteuerungsschaltkreis enthalten sind.

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung ein Kopier­ gerät als ein Bilderzeugungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung.

Das Kopiergerät 1 ist mit einem Hauptschalter 2 als Strom­ schalter an einer Seitenwand des Hauptgeräteteils ver­ sehen. Wenn der Hauptschalter 2 eingeschaltet wird, wird ein elektrischer Strom mit einer vorbestimmten Spannung an das Kopiergerät 1 gelegt. An der Betätigungsschalt­ tafel, die an einem vorderen Teil an der Oberseite des Gerätehauptteils vorgesehen ist, ist eine Anzeigeein­ richtung 3 zum Anzeigen einer Anzahl von Kopien vorgesehen. Diese Anzeigeeinrichtung 3 wird zum Anzeigen von Störungs­ codes entsprechend einer im Kopiergerät auftretenden Störung verwendet.

Jede Betätigung einer Drucktaste 4, die an der Betäti­ gungsschalttafel vorgesehen ist, wird solange nicht an­ genommen, bis eine Wärmefixiereinrichtung nach dem Ein­ schalten des Hauptschalters 2 sich bis zu einer vorbe­ stimmten Temperatur erwärmt hat. Wenn bis dahin in der Wärmefixiereinrichtung eine Störung eingetreten ist, wird dies an der Anzeigeeinrichtung 3 angezeigt. Wenn innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne zum Aufwärmen der Fixiereinrichtung keine Störung verursacht wird, wird eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen des kopierbe­ reiten Zustandes des Kopiergerätes eingeschaltet und wenn die Drucktaste 4 gedrückt wird, wird eine Kopieroperation gestartet.

Fig. 2 zeigt das Kopiergerät in schematischer Darstellung im Schnitt.

Wie aus der Fig. 2 zu ersehen ist, hat das Kopiergerät 1 ein optisches Abtastsystem 6 zum optischen Abtasten eines Originals auf einem Originalträger 5, eine fotoleit­ fähige Trommel 7 zum Erzeugen eines Ladungsbildes des Originals, wenn das Originalbild durch das optische Abtastsystem 6 belichtet wird. Das Ladungsbild wird durch eine Entwicklereinrichtung 8 in ein Tonerbild ent­ wickelt und dann wird das Tonerbild mittels einer Über­ tragungsladeeinrichtung 11 auf ein Kopierpapier über­ tragen, das aus einer der Kassetten 9 oder 10 zugeführt worden ist. Das Kopierpapier mit dem übertragenen Toner­ bild wird durch einen Transportgurt 11 in eine Wärme­ fixiereinrichtung 13 zum thermischen Fixieren des Toner­ bildes geschickt. Da das elektrofotografische Kopier­ system allgemein bekannt ist, wird auf eine detaillierte Beschreibung des Kopiergerätes selbst der Kürze halber verzichtet.

Fig. 3 zeigt die Wärmefixiereinrichtung 13 gemäß der vorliegenden Erfindung.

Die Wärmefixiereinrichtung 13 besteht im wesentlichen aus einer hohlen Heizwalze 14, in der eine Heizlampe 15 koaxial angeordnet ist, und einer Andrückwalze 17 zum Andrücken eines Kopierpapiers 18 an die Heizwalze 14. Um eine Temperatur der äußeren Oberfläche der Heizwalze 14 zu messen, ist ein Thermistor 16 durch eine geeignete Halterung aufgenommen, in Kontakt mit der äußeren Ober­ fläche oder sehr nah zu dieser vorgesehen. Wenn die vom Thermistor 16 ermittelte Temperatur bis zu einem vorbestimmten Wert ansteigt, dürfen die Heizwalze 14 und die Andrückwalze 17 durch eine später beschriebene Steuerungseinrichtung angesteuert, drehen. Das Kopier­ papier 18 wird durch Drehen der Walzen 14 und 17 er­ faßt und ein auf dem Kopierpapier 18 erzeugtes Tonerbild 18 t wird durch Kontaktieren der Oberfläche der Heiz­ walze 14 thermisch fixiert.

Wie allgemein bekannt ist die Oberfläche der Heizwalze 14 mit einem nichthaftenden Material beschichtet.

In der Nähe der Oberfläche der Heizwalze 14 ist auch eine Schmelzsicherung 19 angeordnet. Diese Schmelz­ sicherung 19 ist in Reihe zur Heizlampe 15 geschaltet und dient dazu, die Stromversorgung der Heizlampe 15 zu unterbrechen, wenn die Oberflächentemperatur der Heiz­ walze 14 bis zu einer vorbestimmten, gefährlichen Tempe­ ratur ansteigt.

Weiterhin ist ein Infrarotsensor 21 so angeordnet, daß er die von der Heizlampe 15 abgegebene Infrarotstrahlung detektieren kann. Dieser Infrarotsensor 21 dient zum direkten Erfassen eines irregulären Einschaltens der Heizlampe 15, anstatt dieses Infrarotsensors kann für den gleichen Zweck ein Magnetsensor 22 verwendet werden. Im letztgenannten Fall ist der Magnetsensor 22 in der Nähe einer Stromversorgungsleitung 20 angeordnet, um die Veränderung eines Magnetfeldes zu erfassen, die durch eine Veränderung des durchströmenden, elektrischen Stromes verursacht wird.

Fig. 4 zeigt einen Heizungssteuerungsschaltkreis zum Steuern der Temperatur der Heizwalze 14 und zum Fest­ stellen einer Überhitzung derselben.

Wenn der Hauptschalter 2 (siehe Fig. 1) eingeschaltet wird, wird ein Kontakt 2 p geschlossen. Wenn der Kontakt 2 p geschlossen ist, wird ein Relais 31 gespeist und dabei wird ein Relaiskontakt 31 a geschlossen, um das Relais 31 im erregten Zustand zu halten, wobei der Relaiskontakt 31 a parallel zum Kontakt 2 p liegt. Zwei Relaiskontakte 31 b und 31 c in der Mitte der Stromversorgungsleitung 20 sind ebenfalls gleichzeitig geschlossen. Demgemäß wird die Stromversorgung der Heizlampe 15 möglich.

Ein Mikroprozessor (MPU) 32 ist zum Abgeben eines Ein­ schaltsignals in Übereinstimmung mit einem Ausgangs­ signal des Thermistors 16 vorgesehen. Wenn am MPU 32 ein Einschaltsignal abgegeben wird, wird ein Festkörper­ relais (SSR) 34 so betätigt, daß die Heizlampe 15 ein­ geschaltet wird. Der MPU 32 gibt ein Einschaltsignal mit "hohem" Pegel ab, wenn die Oberflächentemperatur der Heizwalze 14, vom Thermistor ermittelt unter einem vorbestimmten Temperaturwert liegt, und wenn die Ober­ flächentemperatur höher als der vorbestimmte Wert wird, gibt der MPU 32 ein Ausschaltsignal mit "niedrigem" Pegel ab.

Anzumerken ist, daß während dem Aufleuchten einer Be­ lichtungslampe des optischen Abtastsystems ein Um­ schalten von einem Einschaltsignal zu einem Ausschalt­ signal oder umgekehrt untersagt ist, um eine mögliche Änderung der Lichtintensität der Belichtungslampe während der Abtastoperation zu verhindern.

Als nächstes wird ein Schaltkreis zum Detektieren einer irregulären Überhitzung der Heizlampe 15 erläutert.

Das von der Heizlampe 15 emittierte Licht wird durch einen Infrarotsensor 21 erfaßt. Ein Komparator CMP1 ver­ gleicht ein Detektorsignal vom Infrarotsensor 21 mit einer vorbestimmten Spannung und gibt ein Signal mit "hohem" Pegel an eine Integrierschaltung 24, solange die Heizlampe 15 eingeschaltet ist.

Ein am MPU 32 abgegebenes Einschaltsignal wird auch über einen Puffer 27 auf die Integrierschaltung 24 gegeben. Weiterhin wird ein zusammengesetztes Signal S aus dem Ausgangssignal des ersten Zeitschaltkreises 28 und dem Ausgangssignal des zweiten Zeitschaltkreises 30 durch einen Inverter 29 umgekehrt in die Integrierschaltung 24 eingegeben.

Bei der bevorzugten Ausführungsform werden als Komparator CMP1, Puffer 27, erster Zeitschaltkreis und Inverter 29 jeweils Einrichtungen vom offenen Kollektortyp verwendet.

Der erste Zeitschaltkreis 28 ist zum Abgeben eines Signals mit "hohem" Pegel vorgesehen, das den Kopierbetrieb des Kopiergerätes anzeigt. Dieses Signal wird zu einem Zeit­ punkt abgegeben, wenn ein Schalter 6 a des optischen Ab­ tastsystems zum Startzeitpunkt des Abtastvorganges ein­ geschaltet wird, bis die Kopieroperation beendet worden ist, wie dies in der Fig. 5 mit D gezeigt ist.

Der zweite Zeitschaltkreis 30 dient zum Untersagen des Erfassens einer irregulären Überhitzung solange die Be­ lichtungslampe des Abtastsystems eingeschaltet ist. Er erzeugt vom Zeitpunkt des Einschaltens der Belichtungs­ lampe bis zum Ausschalten derselben, wie dies unter E in der Fig. 5 dargestellt ist, ein Ausgangssignal mit "hohem" Pegel.

Wie unter F in der Fig. 5 gezeigt, hat das zusammenge­ setzte Signal S nach einem Zeitintervall Δ t, der vom zweiten Zeitschaltkreis 30 bestimmt ist, und ausgeht von einem Einschaltpunkt des Schalters 6 a des Abtastsystems, einen "hohen" Pegel.

Die Integrierschaltung 24 hat für die Integration einen Kondensator 25. Dieser Kondensator 25 ist nur dann ge­ laden, wenn alle drei Signale gleichzeitig hoch sind. Die Ausgangsklemme der Integrierschaltung 24 ist mit einer der Eingangsklemmen des Komparators CMP2 verbunden. Dieser Komparator CMP2 ist so eingestellt, daß er ein Ausgangssignal auf "niedrigem" Pegel umkehrt, wenn ein integriertes Signal der Integrierschaltung 24 einen vor­ bestimmten Schwellwert überschreitet, der an der äußeren Eingangsklemme nach dem Start des Ladevorganges einge­ stellt worden ist.

Wenn der Komparator CMP2 umgekehrt ist, wird das Relais 31 für die Stromzufuhr zur Heizlampe 15 zwangsweise be­ tätigt, und unterbricht die Kontakte 31 b und 31 c, wie dies aus den Punkten H und I gemäß Fig. 5 zu ersehen ist. Damit wird der Strom zum Speisen der Heizlampe 15 zwangs­ weise unterbrochen. Dies verhindert eine Überhitzung der Heizwalze 14. Obwohl das Ausgangssignal am Puffer 27 un­ abhängig von der Kopieroperation des Kopiergerätes variiert ist die Integrationsoperation der Integrier­ schaltung 24 solange untersagt, bis der Infrarotsensor 21 ein Einschalten der Heizlampe 15 detektiert und bis ein vorbestimmter Zeitintervall Δ t nach dem Starten des zweiten Zeitschaltkreises 30 durch den Schalter 6 a vergangen ist. Anders ausgedrückt wird die Integrations­ operation nur dann gestartet, wenn die Heizlampe 15 ein geschaltet bleibt und der zweite Zeitschaltkreis 30 von "hohem" Pegel auf "niedrigem" Pegel umgeschaltet ist.

Soweit die Heizungssteuerungsschaltung für die Heizwalze 14 normal arbeitet wird der Kondensator der Integrier­ schaltung entladen, bevor der integrierte Wert höher als der Schwellwert, der am Komparator CMP2 eingestellt worden ist, und wie dies aus dem mittleren Teil von G gemäß Fig. 5 zu ersehen ist. Daher wird das Relais 31 nicht geöffnet. Dies garantiert die normale Steuerung der Heizlampe 15.

Wenn im Gegensatz hierzu ein Einschaltsignal der Heiz­ lampe 15 für eine unüblich lange Zeitdauer aufrecht er­ halten bleibt, wird der integrierte Wert der Integrier­ schaltung 24 bis zu einem Pegel erhöht, der eine Umkehr des Komparators CMP2 bewirkt. Anzumerken ist, daß der Schwellwert des Komparators CMP2 so bestimmt ist, daß keine Zerstörung der Heizwalze 14 verursacht wird. Demgemäß ist die Überhitzung der Heizwalze 14 sicher verhindert.

Somit ist das Schalten des Ein/Ausschaltsignals für die Heizlampe 5 bei der vorliegenden Ausführungsform so­ lange untersagt, als die Belichtungslampe eingeschaltet ist, wobei die vorliegende Erfindung jedoch nicht da­ rauf begrenzt ist. Beispielsweise ist es möglich im MPU 32 einen internen Zeitgeber zu verwenden. In diesem Fall zählt der interne Zeitgeber einen vorbestimmten Zeitintervall entsprechend einem Zeitintervall während der Betätigung des Abtastsystems, wenn der MPU 32 ein Operationssignal des Schalters 6 a erhält. Für den Fall der Verwendung eines internen Zeitschalters ist es wünschenswert die eingestellte Zeit des zweiten Zeit­ schalters IC des zweiten Zeitschaltkreises 30 so zu verändern, daß sie mit dem Zeitintervall des internen Zeitgebers übereinstimmt.

Weiterhin können der zweite Zeitschaltkreis 30 und der Inverter 29 weggelassen werden, da es nicht notwendig ist, das Detektieren der Überhitzung der Heizwalze zu untersagen, wenn die vorliegende Erfindung bei einem Kopiergerät ohne Untersagungseinrichtung zum Untersagen des Schaltens des Ein/Ausschaltsignals während dem Auf­ leuchten der Belichtungslampe hat.

Obwohl die vorliegende Erfindung vollständig anhand der Ausführungsbeispiele und der Figuren beschrieben worden ist, bleibt anzumerken, daß innerhalb des Schutzumfanges der Erfindung Änderungen und Modifikationen denkbar sind.

Claims (1)

1. Bilderzeugungsgerät mit einer Fixiereinrichtung zum Fixieren eines Tonerbildes auf Papier, die mindestens eine mittels Heizvorrichtung beheizbare Fixierwalze auf­ weist, einen Temperaturfühler zum Erfassen der Oberflächen­ temperatur der Fixierwalze und einer Heizungssteuervorrich­ tung zum Erzeugen eines Ein/Ausschaltsignals zum Ein- oder Ausschalten der Heizvorrichtung entsprechend der erfaßten Oberflächentemperatur gekennzeichnet durch
einen Sensor (21, 22), der den Einschaltzustand der Heiz­ vorrichtung (15) ermittelt und entsprechend ein Signal ab­ gibt;
einen ersten Signalerzeuger (28) zum Erzeugen eines Signals während des Bilderzeugungsvorganges;
einen zweiten Signalerzeuger (24), der die drei Signale von der Heizungssteuervorrichtung (32), dem Sensor (21, 22) zum Feststellen des Einschaltzustandes und dem ersten Signalerzeuger (28) empfängt und nach Ablauf eines vor­ gegebenen Zeitintervalls Δ t nach dem Vorliegen aller drei Signale ein Ausgangssignal erzeugt, und
eine vom Ausgangssignal des zweiten Signalerzeugers betätigbare Stromversorgungssteuerung (31, 31 a, 31 b) zum Unterbrechen der Stromzufuhr zur Heizvorrichtung (15).