DE3802728C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Bilderzeugungsgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Sogenannte Heizwalzensysteme werden häufig als Fixiereinrichtungen für Bilderzeugungsgeräte, wie beispielsweise elektrofotografische Drucker oder Kopiergeräte, verwendet. Bei diesen Systemen 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 Temperaturbereich, 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 dem Thermistor als einem Element, und ein Komparator zum Vergleichen eines Ausgangssignals an der Brückenschaltung mit einem vorbestimmten Wert oder ein 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 vorkommen, 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 der umliegenden Teile verursacht wird, und weiterhin kann durch Ansengen eines zwischen dem Walzenpaar befindlichen Kopierpapiers ein Brand entstehen.

Üblicherweise ist in der Nähe der Oberfläche der Heizwalze ein wärmeempfindlicher Unterbrecher, wie beispielsweise eine Thermosicherung, angeordnet, und wenn die Heizwalze überhitzt wird, wird die Stromversorgung automatisch abgeschaltet. Die Betriebssicherheit des wärmeempfindlichen Unterbrechers ist im allgemeinen jedoch relativ niedrig, und daher ist es schwierig, eine thermische Zerstörung der Heizwalze zu verhindern, da die Betriebstemperatur 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 Einschaltens 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 einer Fehlfunktion des Thermistors und/oder nicht normaler Arbeitsweise des Steuerprogramms hilflos. Als Ursache für eine Fehlfunktion des Thermistors kann Anhaften von Toner und/oder Papierstaub an der Thermistoroberfläche 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 ein Kurzschluß erfolgt. Wie aus dem Vorstehenden zu entnehmen ist, sind derartige Vorfälle während des Kopierbetriebs üblich, sodaß die Wahrscheinlichkeit der Überhitzung der Heizwalze während des Kopierbetriebs höher als im Bereitschaftszustand des Gerätes ist.

Ein Bilderzeugungsgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs ist aus der DE 25 07 559 A1 bekannt. Wie oben beschrieben, wird bei diesem Gerät ebenfalls ein Thermistor zur Steuerung des Heizbetriebes der Heizlampe verwendet. Darüber hinaus ist ein Verstärker, der das Ausgangssignal des Thermistors erhält, so ausgelegt, daß im Falle einer Fehlfunktion des Thermistors ein entsprechendes Signal einer Torschaltung zugeführt wird, so daß die Spannungsversorgung abgeschaltet werden kann. Somit wird das Aufheizen der Fixierwalze ebenfalls ausschließlich durch den Thermistor überwacht, wobei der Thermistor seinerseits von einem Verstärker überwacht wird, was zu den oben genannten Nachteilen führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bilderzeugungsgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem ein unzulässiger Einschaltzustand der Heizvorrichtung auch bei einem Ausfall des Thermofühlers zum Messen der Oberflächentemperatur einer Fixierwalze verhindert wird, wobei der unzulässige Einschaltzustand auch während des Bilderzeugungsvorgangs erfaßbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale.

Wenn die Heizvorrichtung bei einem Bilderzeugungsvorgang für eine unüblich lange Zeitdauer eingeschaltet ist, gibt der zweite Signalgenerator ein Signal ab, und die Spannungsversorgungssteuerung unterbricht die Spannungsversorgung der Heizvorrichtung zwangsweise, wenn dieses Signal am zweiten Signalgenerator abgegeben wird.

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

Fig. 1 ein Kopiergerät in perspektivischer Darstellung;

Fig. 2 das Kopiergerät in schematischer Darstellung im Schnitt;

Fig. 3 einen wesentlichen Teil einer Fixiereinrichtung in perspektivischer Darstellung;

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Heizungssteuerungsschaltkreises und

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

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung ein Kopiergerät als Beispiel für ein Bilderzeugungsgerät.

Das Kopiergerät 1 ist mit einem Hauptschalter 2 als Stromschalter an einer Seitenwand des Hauptgeräteteils versehen. Wenn der Hauptschalter 2 eingeschaltet wird, wird ein elektrischer Strom mit einer vorbestimmten Spannung an das Kopiergerät 1 gelegt. An der Betätigungsschalttafel, die an einem vorderen Teil an der Oberseite des Gerätehauptteils vorgesehen ist, ist eine Anzeigeeinrichtung 3 zum Anzeigen einer Anzahl von Kopien vorgesehen. Diese Anzeigeeinrichtung 3 wird zum Anzeigen von Störungscodes entsprechend einer im Kopiergerät auftretenden Störung verwendet.

Jede Betätigung einer Drucktaste 4, die an der Betätigungsschalttafel vorgesehen ist, wird solange nicht angenommen, bis eine Wärmefixiereinrichtung nach dem Einschalten des Hauptschalters 2 sich bis zu einer vorbestimmten 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 Anzeigevorrichtung zum Anzeigen des kopierbereiten 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 einer Vorlage auf einem Vorlagenträger 5, eine fotoleitfähige Trommel 7 zum Erzeugen eines Ladungsbildes der Vorlage, wenn das Vorlagenbild durch das optische Abtastsystem 6 belichtet wird. Das Ladungsbild wird durch eine Entwicklereinrichtung 8 in ein Tonerbild entwickelt, und dann wird das Tonerbild mittels einer Übertragungsladeeinrichtung 11 auf ein Kopierpapier übertragen, das aus einer der Kassetten 9 oder 10 zugeführt worden ist. Das Kopierpapier mit dem übertragenen Tonerbild wird durch einen Transportgurt 12 in eine Wärmefixiereinrichtung 13 zum thermischen Fixieren des Tonerbildes geschickt. Da das elektrofotografische Kopiersystem allgemein bekannt ist, wird auf eine detaillierte Beschreibung des Kopiergeräts selbst der Kürze halber verzichtet.

Fig. 3 zeigt die Wärmefixiereinrichtung 13.

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 die Temperatur der äußeren Oberfläche der Heizwalze 14 zu messen, ist ein Thermistor 16 durch eine geeignete Halterung aufgenommen, in Kontakt mit der äußeren Oberfläche oder sehr nah zu dieser vorgesehen. Wenn die vom Thermistor 16 ermittelte Temperatur bis zu einem vorbestimmten Wert ansteigt, können die Heizwalze 14 und die Andrückwalze 17 durch eine später beschriebene Steuerungseinrichtung angesteuert, drehen. Das Kopierpapier 18 wird durch Drehen der Walzen 14 und 17 erfaßt und ein auf dem Kopierpapier 18 erzeugtes Tonerbild 18t wird durch Kontaktieren der Heizwalze 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 Schmelzsicherung 19 ist in Reihe zur Heizlampe 15 geschaltet und dient dazu, die Stromversorgung der Heizlampe 15 zu unterbrechen, wenn die Oberflächentemperatur der Heizwalze 14 bis zu einer vorbestimmten, gefährlichen Temperatur ansteigt.

Weiterhin ist ein Infrarotsensor 21 so angeordnet, daß er die von der Heizlampe 15 abgegebene Infrarotstrahlung detektieren kann. Dieser Infrarotsektor 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 des 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 Feststellen einer Überhitzung derselben.

Wenn der Hauptschalter 2 (siehe Fig. 1) eingeschaltet wird, wird ein Kontakt 2p geschlossen. Wenn der Kontakt 2p geschlossen ist, wird ein Relais 31 gespeist und dabei wird ein Relaiskontakt 31a geschlossen, um das Relais 31 im erregten Zustand zu halten, wobei der Relaiskontakt 31a parallel zum Kontakt 2p liegt. Zwei Relaiskontakte 31b und 31c 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 Einschaltsignals in Übereinstimmung mit einem Ausgangssignal des Thermistors 16 vorgesehen. Wenn am MPU 32 ein Einschaltsignal abgegeben wird, wird ein Festkörperrelais (SSR) 34 so betätigt, daß die Heizlampe 15 eingeschaltet 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; wenn die Oberflächentemperatur höher als der vorbestimmte Wert wird, gibt der MPU 32 ein Ausschaltsignal mit "niedrigem" Pegel ab.

Anzumerken ist, daß während des Aufleuchtens einer Belichtungslampe des optischen Abtastsystems ein Umschalten von einem Einschaltsignal zu einem Ausschaltsignal 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 den Infrarotsensor 21 erfaßt. Ein Komparator CMP1 vergleicht das 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 über einen Puffer 27 ebenfalls auf die Integierschaltung 24 gegeben. Weiterhin wird ein zusammengesetztes Signal S aus dem Ausgangssignal eines ersten Zeitschaltkreises 28 und dem Ausgangssignal eines zweiten Zeitschaltkreises 30 über einen Inverter 29 invertiert 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 Zeitpunkt abgegeben, wenn ein Schalter 6a des optischen Abtastsystems zum Startzeitpunkt des Abtastvorganges eingeschaltet 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 Belichtungslampe des Abtastsystems eingeschaltet ist. Er erzeugt vom Zeitpunkt des Einschaltens der Belichtungslampe bis zum Ausschalten derselben, wie dies unter E in der Fig. 5 dargestellt ist, ein Ausgangssignal mit "hohem" Pegel.

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

Die Integrierschaltung 24 weist für die Integration einen Kondensator 25 auf. Dieser Kondensator 25 ist nur dann geladen, 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 "niedrigen" Pegel umkehrt, wenn ein integriertes Signal der Integrierschaltung 24 einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet, der an der äußeren Eingangsklemme nach dem Start des Ladevorganges eingestellt worden ist.

Wenn das Ausgangssignal des Komparators CMP2 invertiert ist, wird das Relais 31 für die Stromzufuhr zur Heizlampe 15 zwangsweise betätigt und unterbricht die Kontakte 31b und 31c, wie dies aus den Punkten H und I gemäß Fig. 5 zu ersehen ist. Damit wird der Strom zum Speisen der Heizlampe 15 zwangsweise unterbrochen. Dies verhindert eine Überhitzung der Heizwalze 14. Obwohl das Ausgangssignal am Puffer 27 unabhängig von der Kopieroperation des Kopiergerätes variiert, ist die Integrationsoperation der Integrierschaltung 24 solange untersagt, bis der Infrarotsensor 21 ein Einschalten der Heizlampe 15 detektiert und ein vorbestimmtes Zeitintervall Δt nach dem Starten des zweiten Zeitschaltkreises 30 durch den Schalter 6a vergangen ist. D. h. die Integrationsoperation wird nur dann gestartet, wenn die Heizlampe 15 eingeschaltet 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 Integrierschaltung entladen, bevor der integrierte Wert höher als der Schwellwert wird, 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 das Einschaltsignal der Heizlampe 15 für eine unzulässig lange Zeitdauer aufrecht erhalten bleibt, wird der integrierte Wert der Integrierschaltung 24 bis zu einem Pegel erhöht, der ein Invertieren des Signals 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 solange untersagt, als die Belichtungslampe eingeschaltet ist, wobei die vorliegende Erfindung jedoch nicht darauf begrenzt ist. Beispielsweise ist es möglich, im MPU 32 einen internen Zeitgeber zu verwenden. In diesem Fall zählt der interne Zeitgeber ein vorbestimmtes Zeitintervall, das der Dauer der der Betätigung des Abtastsystems entspricht, wenn der MPU 32 ein Betätigungssignal des Schalters 6a erhält. Für den Fall der Verwendung eines internen Zeitschalters ist es wünschenswert, die eingestellte Zeit des zweiten Zeitschalters IC des zweiten Zeitschaltkreises 30 so zu verändern, daß sie mit dem Zeitintervall des internen Zeitgebers übereinstimmt.

Bei Kopiergeräten, in denen auch während des Betriebs der Belichtungslampe das Ein- bzw. Ausschalten der Heizwalze zugelassen ist, können der zweite Zeitschaltkreis 30 und der Inverter 29 weggelassen werden.

Claims (1)

1. Bilderzeugungsgerät mit einer Fixiereinrichtung zum Fixieren eines Tonerbildes auf Papier, die mindestens eine mittels einer Heizvorrichtung beheizbare Fixierwalze aufweist, einem Temperaturfühler zum Erfassen der Oberflächentemperatur der Fixierwalze, einer Heizungssteuervorrichtung zum Erzeugen eines Schaltsignals zum Ein- bzw. Ausschalten der Heizvorrichtung entsprechend der erfaßten Oberflächentemperatur, einem den Einschaltzustand der Heizvorrichtung erfassenden Sensor, der im Einschaltzustand ein Signal abgibt, und einer Spannungsversorgungssteuerung zum Abschalten der Spannungsversorgung der Heizvorrichtung, gekennzeichnet durch einen ersten Signalgenerator (28), der während eines Kopiervorganges ein Signal ausgibt, und einen zweiten Signalgenerator (24), der ein Ausschaltsignal abgibt, wenn sowohl das Sensorsignal als auch das Signal des ersten Signalgenerators (28) über eine vorgegebene Zeitspanne fortgesetzt ausgegeben werden, wobei das Ausschaltsignal der Spannungsversorgungssteuerung (31) zugeführt wird.