Brevet FR2108118A1 — publié le 19720512

La présente invention est relative à un détecteur de fumée et, plus particulièrement, à un tel détecteur utilisable notamment dans le poste de fusion d'un appareil électrophotographique. Dans certains appareils electrophotographiques, on forme une image visible au moyen d'un révélateur, suivant la configuration d'une image électrostatique portée par un élément photoconducteur servant de récepteur. Suivant une autre technique, on forme une image électrostatique sur un élément photoconducteur qui prend la forme d'un tambour ou d'une bande et l'image visible formée sur cet élément après développement est ensuite reportée sur une feuille de papier servant de récepteur. Pour assurer une bonne liaison entre les particules constituant l'image et le récepteur on fait passer celui-ci dans un poste de fusion qui fait fondre les particules. Celles-ci adndrent alors aux fibres de la feuille réceptrice de manière à établir une image permanente.Pour obtenir une fusion convenable dans un appareil fonctionnant à une cadence élevée et dans lequel la place disponible pour le poste de fusion est réduite, il est nécessaire de faire usage d'une source d'énergie thermique très puissante pour que l'image soit suffisamment chauffée, jusqu'à la température appropriée, dans l'intervalle de temps qui est alloué à cette opération. Pour obtenir ce résultat on utilise couramment une lampe à rayonnement infrarouge.Si le papier récepteur s'incurve ou bourre dans le mécanisme d'entrainement du papier de l'appareil, ou si la vitesse d'entrat- nement du papier déterminé par ce mécanisme tombe en dessous d'une valeur minimale, le récepteur peut brûler dans l'appareil et endommager notablement celui-ci si l'on ne prend pas de précautions permettant d'arrêter le fonctionne- ment du poste de fusion avant qu'un feu ne se déclare. Pour détecter l'apparition de fumée dans un appareil de reproduction par voie électrostatique, on a utilisé un procédé suivant lequel on irradie un échantillon d'air au moyen d'une source radioactive qui charge.les particules de fumée éventuelles de manière à modifier le champ électrostatique à l'entrée d'un électromètre amplificateur. Suivant un autre procédé on fait passer un échantillon de l'air dans un pinceau lumineux et on utilise l'opacité des particules de la fumée pour déclencher l'apparition d'un signal. Suivant un troisième procédé 0:1 détecte l'apparition d'un rayonnement infrarouge significatif d'une combustion. Avec le premier procédé cité, on est gené par l'existence d'un retard introduit par le fait qu'il faut envoyer un échantillon d'air à l'électromètre. Le second procédé ne permet pas d'atteindre un rapport signal/bruit aussi élevé que dans un procédé faisant usage d'une diffusion de la lumière et, en outre, il nécessite la mise en jeu d'une source lumineuse auxiliaire pour éclairer l'espace qui sépare le papier de la lampe chauffante. Le troisième procédé est inutilisable en raison de la difficulté qu'il y a à distinguer le signal déterminé par l'accroissement de la température de la surface du papier,du signal qui résulte du rayonnement infrarouge prédominant émis par la source de chauffage. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique 3 340 519 décrit un détecteur de fumée qui comprend une chambre traversée par un pinceau lumineux venu d'une source de rayonnement et un récepteur photosensible dont l'axe d'entrée est perpendiculaire à celui du pinceau lumineux de manière que ce récepteur puisse détecter la lumière réfléchie par des particules de fumée circulant dans le détecteur. La valeur d'une résistance d'un circuit décroit alors de manière à déclencher l'émission d'un signal d'alerte. Ce détecteur comprend donc une source lumineuse auxiliaire qui est susceptible de tomber en panne et qui, par conséquent, diminue la sûreté de fonctionnement du détecteur dont le cotit est en outre accru par l'existence de cette source lumineuse auxiliaire. La présente invention a donc pour but de réaliser un détecteur de fumée, qui ne présente pas les inconvénients mentionnés plus haut des détecteurs de fumée de la technique antérieure. On la décrira ci-après dans son application particulière, non limitative, à un appareil de reproduction électrophotographique. On atteint ces buts de l'invention avec un détecteur de fumée utilisable pour signaler l'émission d'une fumée par une surface surchauffée, cette surface étant soumise à l'action d'un organe de chauffage rayonnant perpendiculairement à cette surface et à proximité de celle-ci,de l'énergie thermique et de 1' éner- gie lumineuse, ce détecteur étant caractérisé en ce qu'il comprend des moyens sensibles à cette énergie lumineuse et agencé de manière à détecter la lumière renvoyée par la fumée dans une direction perpendiculaire à celle du rayonnement ce l'organe et un dispositif qui émet un signal lorsque ces moyens détectent de la lumière ainsi renvoyée dans cette direction. Au dessin annexé, donné seulement à titre d'exemple - la Fig. 1 est une vue en perspective d'un mode de réalisation du détecteur de fumée suivant l'invention, agencé dans un appareil électrographique de reproduction - la Fig. 2 est une coupe correspondante du détecteur - la Fig. 3 est un schéma de cabrage d'un circuit de détection associé au détecteur de la Fig. 1 ; - la Fig. 4 est un schéma de cabrage d'un autre circuit de détection utilisa ble avec le détecteur de la Fig. 1 - la Fig. 5 est un diagramme fonctionnel d'un circuit de détection utilisable dans le détecteur de la Fig. 1 ; et - la Fig. 6 est un schéma de câblage du circuit dont le diagramme fonctionnel est représenté sur la Fig. 5. Dans un appareil électrophotographique classique, on charge uniformément un élément photoconducteur et on l'expose à une certaine configuration de rayonnement de manière à faire apparaître sur sa surface une image électrostatique latente. On développe ensuite cette image avec un révélateur et on transfère l'image ainsi développée sur une feuille réceptrice. Pvur assurer l'adhérence de l'image sur sa feuille réceptrice, en particulier dans le cas d'une image de poudre, on fait passer le récepteur dans un poste de fusion qui chauffe l'image de manière que les particules qui la constituent fondent et s'incrustent entre les fibres de la feuille réceptrice en y adhérant de manière à établir une image permanente. Sur la Fig. 1, on a représenté une feuille réceptrice 2 qui circule dans un poste de fusion F, sous l'action d'un convoyeur à dépression représenté par une courroie 4 percée de trous 6 au travers desquels on aspire de l'air au moyen d'une pompe (non représerstée ) pour maintenir la feuille réceptrice contre la courroie pendant sa traversée du poste de fusion. Le poste de fusion comprend une lampe à rayonnement infrarouge 8 montée dans un réflecteur 10 dont la section prena la forme d'un "un, ce réflecteur renvoyant le rayonnement infrarouge et la lumière visible émis par la lampe 8 dans une direction pratiquement perpendiculaire à la trajectoire de la feuille 2. On a trouvé qu'un intervalle de 4,8 mm entre le papier et la lampe détermine une fusion convenable de l'image. Si le papier s'incurve ou s'accroche sur les parois du réflecteur ou si la vitesse du papier tombe en dessous d'une valeur minimale, le papier commence à briller et, si le feu n'est pas rapidement maîtrisé, l'appareil peut subir des dommages sérieux. Pour éviter ces dommages, on dispose dans l'appareil un détecteur de fumée S sensible à l'apparition des premières bouffées de fumée provenant des produits de combustion de la feuille 2, de manière à couper l'alimentation de la lampe 8 et à couvrir cette lampe avec un volet 11 qui se déplace sous la commande d'un électroaimant 12, pour empêcher la chaleur dégagée par la lampe d'atteindre le récepteur 2. Un récepteur photosensible 13 est agencé de manière t ètre sensible à la lumière circulant sur un axe parallèle à celui de la lampe 8, cette lumière étant réfléchie par un miroir 16 sur l'axe commun à une lentille 18 et aux diaphragmes 20 et 22. En l'absence de fumée, le récepteur 13 surveille un axe 14 qui débouche dans une botte 24 faisant office de corps noir, gracie à un miroir 26. Par c;ontre, si des particules de fumée sont Présentes (voir Fig. 2) une partie des lumière émise par la lampe 8 sera réfléchie sur l'axe 14 pour être détectée par le récepteur qui émet alors un signal utilisable pour couper l'alimentation de la lampe 8 et pour fermer le volet 11. Ainsi, il est clair que les rayonnements émis par la lampe 8 servent d'une part à chauffer l'image de poudre 27 pour la fondre sur la feuille 2. D'autre part, lorsque le papier/subix un échauffement tel qu'il commence à brL1er, la lame sert de source lumineuse pour exciter le récepteur par l'intermédiaire des rayonnements réfléchis par la fumée formée par la combustion du papier, de manière que ce récepteur émette alors un signal a'alerte. Le circuit de détection de la Fig. 3 comprend un récepteur constitué par une cellule photosensible 13' au sulfure ou au séléniure de cadmium qui ne réclame aucune amplificatlon, la sortie de la cellule alimentant directement un thyratron au silicium 28 qui peut servir à fournir un signal pour un dispositif de commande 30 qui détermine l'arrêt du fonctionnement de la lampe 8. Comme représenté, la cellule 13' est connectée à une résistance de charge 32 de manière à établir une compensation thermique , cette cellule étant aussi couplée, au moyen d'un condensateur 3e, a ltélectrode de commande du thyratron 28 de manière à filtrer des courants de dérive continus de la cellule puisque seules les variations relativement rapides du signal électrique sont transmises par ce condensateur. La cellule photosensible pourra aussi autre directemeslc coupée de manière à autre sensible à la diffusion de la lumière qui résulterait d'un dépit de particules de fumée sur une fenêtre (non représentée) au travers de laquelle le dispositif surveillerait l'émission de la fumée.Dans ce cas, la diffusion s'accrottrait progressivement pendant un certain temps jusqu'a déclencher l'émission d'un signal coupant l'alimentation du dispositif de fusion. Bien qu'on apas représenté une telle fenetret il est clair que le miroir 16 pourrait jouer le r81e de celle-ci. Si on utilise une fenêtre, celle-ci doit permettre de surveiller le passage de la lumière de la zone délimitée par le réflecteur 10 et la trajectoire du papier 2, vers la cellule 12. On a représenté, sur la Fig. 4, un autre mode de réalisation du circuit de détection, qui comprend une photodiode au silicium 13". Une seconde diode 36 dont la caractéristique de fuite est identique à celle de la photodiode 13" établie une compensation de température. Cette diode absorbe le courant d'obscurité thermique de la photodiode 13", ce qui rend la sortie continue indépendante des variations de température. Le signal émis par la photodiode 13" est repris par un amplificateur 38 qui transmet le signal à un thyratron au silicium 42 par l'intermédiaire d'une résistance de charge 40.Le thyratron commande un dispositif de sécurité 44 qui permet de couper l'alimentation de la lampe 8. il est préférable d'utiliser un condensateur 46 connecté en série avec la résistance 40 pour filtrer les drives de la photodiode, comme on l'a vu plus haut en liaison avec le circuit de la Fig. 3. Ce circuit est aussi sujet aux problèmes de diffusion de la lumière, comme celui de la Fig. 3. Bien que les circuits décrits aux Fig. 3 et 4 doivent fonctionner convenablement dans des conditions idéales, il arrive en pratique qu'un tel circuit soit sensible à des facteurs autres que la fumée. Par exemple si l'axe optique 14 n'est pas parfaitement parallèle à celui de la lampe 8, la cellule peut "regarder" le réflecteur 10 ou la lampe 8 elle-mâne, ce qui détermine son exci tation. En outre, il existe une lumière ambiante lorsque la lampe est allumée puisque le poste de fusion comprend d'autres surfaces susceptibles de réfléchir de la lumière en la renvoyant vexs la cellule. il arrive aussi que des particules de poudre tombent de la feuille réceptrice qui traverse le poste de fusion. Ces particules réfléchissent alors de la lumière vers la cellule,ce qui excite le détecteur. Le papier lui-mEme peut réfléchir de la lumière ce qui accroît le niveau d'éclairement de la cellule et si un angle ou un bord du papier vient à s'incurver de manière à couper l'axe 14 lors de sa traversée du poste, un fort rayonnement peut être réfléchi vers la cellule en déterminant ainsi le fonctionnement du circuit de détection. Evidemment, il es inutile d'arrenter l'appareil dans les conditions décrites plus haut et on souhaite plut8t que seule l'apparition d'une fumée déclenche le fonctionnement du circuit de détection. Pour qu'un signal da à l'apparition d'une fumée puisse store distingué des signaux parasites dont on a décrit plus haut la génération, on a conçu un circuit de commande, décrit aux Fig. 5 et 6, par lequel le signal fourni par la cellule doit présenter une certaine amplitude minimale et une durée supérieure à une certaine durée minimale avant qu'un signal de sortie ne commande l'air du fonctionnement du poste de fusion. Ainsi, si on exige l'apparition d'un signal d'une amplitude suffisante* les signaux de moindre amplitude déterminée par la lumière ambiante, lorsque la lampe est allumée, ou par des particules de poudre tombant de la feuille réceptrice ne seront pas suffisants pour déclencher le circuit.D'autre part, si un bord ou un coin incurvé d'une feuille coupe l'axe 14, le signal qui en résultera sera si rapide que le circuit ne sera pas déclenché. On se réfère aux Fig. 5 et 6 où l'on a représenté un circuit alimenté par une lignes+24 volts et qui comprend un dispositif 48 photosensible constitué par une cellule photosensible 50 et une résistance de charge 52, ce dispositif émettant un signal en réponse à l'apparition d'un rayonnement. Le signal de sortie du dispositif 48 alimente un amplificateur 54 constitué par un transistor 56 monté en émetteur suiveur, le collecteur de ce transistor étant chargé par une résistance 58. Ce transistor sert d'adaptateur d'impédance pour éviter de charger le dispositif pnotosensible. La sortie de l'amplificate' 54 alimente un circuit de porte réglable 60 qui sert à supprimer les signaux ae bas niveaux dus à la lumière ambiante detectée par la cellule. Ce circuit peut être omis si le centrage et la qualité du système optlque sont suffisamment bons. Le circuit 60 comprend une résistance variable 62 connectée à une diode 64 reliée au point commun à des résistances 66 et 68. Il est clair que si on a besoin d'un circuit 60 et si on connait la valeur minimale du signal fourni par l'amplificateur 54, il nlest pas nécessaire que la résistance 62 soit réglable. La sortie du circuit 60 alimente un amplificateur 70 en alternatif constitué d'un condensateur 72, des résistances 74 et 76 et d'un transistor 78 dont le collecteur est charmé pai une résistance 80 et dont l'émetteur est chargé par une résistance 82. L'amplificateur comprend un secona condensateur 84. Cet amplificateux permet d'amplifier le signal sans dérager le circuit de porte 60 et il fournit un signal qui est significatif des variations du signal à partir riu niveau dû à la lumière ambiante. Un circuit 86 de reconversion en continu qui comprend une diode 88 et une résistance yO permettant de rapporter le signal au potentiel de la masse.Le signal ainsi traité alimente un amplificateur à émetteur suiveur constitué par un transistor 92 et une résistance 93 connectée à l'émetteur de ce transistor. La résistance 94 sert à limiter le courant d'une diode Zener 95. Le signal de sortie alimente un circuit de blocage 96 constitué par une diode 98. Le mame signal de sortie alimente une bascule de Schmitt 100. Cette bascule est constituée de transistors 102 et 104 connectés avec les résistances 106, 108, 110, 112 et 113 comme représenté sur la Fig. 6. La sortie de la bascule alimentetpar la borne 114, un circuit de temporisation 115 qui comprend une résistance variable 116. La sortie du circuit 115 et l'entrée du circuit de blocage 96 sont connectées par la borne 118 à un circuit 120 de déclenchement à niveau réglable. Ce circuit 120 comprend un condensateur 122, un transistor unijonction programmable 124, des résistances fixes 126, 127 et 128 et une résistance variable 130.Enfin la sortie du circuit 120 alimente un circuit de sortie 132, par l'intermédiaire d'une résistance 134 montée dans le circuit de base d'un transistor 136 qui fait partie de ce circuit 132, le collecteur de ce transistor étant connecté à un bobinage 138 et 9 une diode 140 en parallèle sur ce bobinage tandis que l'émetteur du transistor est relié à une diode 142, comme représenté. il est clair qu'ainsi le transistor 92 fournit une sortie de faible impédance et que, si le signal de sortie dépasse le niveau pour lequel la bascule de Schmitt se déclenche, la tension en 114 peut atteindre 24 volts, par exemple. Par un réglage de la résistance 130, on peut définir la tension qui doit autre atteinte en 118 pour que le transistor unijonction 124 soit activé. Ainsi, le réglage de la résistance variable 130 règle la durée du signal qui doit venir de la cellule 50 pour que l'excitation du poste de fusion soit coupée. Le condensateur 122 commence à se charger jusqu'au potentiel de +24 volts et la constante de temps de la charge est déterminée par le réglage de la résistance variable 116. Ainsi, si le signal est très court et présente une forte amplitude, un tel signal pouvant autre fournit par exemple par le passage d'un angle du papier sur l'axe 14, en raison du temps nécessaire pour que le condensateur 122 soit suffisamment chargé, aucun signal n'apparaitra sur l'autre borne de la diode 98, qui constitue le circuit de blocage. Alors le transistor unijonction 124 ne sera pas activé. Cependant, s'il y a de la fumée dans le poste de fusion de manière que le signal reste présent pendant un intervalle de temps suffisant, une fois le condensateur 122 suffisamment chargé le transistor uni jonction se déclenchera.Il apparatt alors un courant qui alimente la base du transistor 136 du circuit de sortie 132. Le bobinage 138 fait partie d'un relais qui bascule quand le transistor 136 devient conducteur de manière à couper l'alimentation du poste de fusion. n est clair que d'autres fonctions pourraient btre commandées par le signal de sortie venu du transistor unijonc- tion 124. Deux facteurs affectent la tension aux bornes du condensateur 122. Si l'impulsion d'entrée disparatt avant que soit atteinte la tension nécessaire au déclenchement du transistor uni jonction 124, la bascule de Schmitt revient dans l'état pour lequel le transistor 102 est bloqué tandis que le transistor 104 est conducteur. La tension en 114 revient à un niveau inférieur à celui nécessaire au déclenchement du transistor unijonction 124. Le condensateur se décharge jusqutà cette tension.Si le signal dure suffisamment longtemps pour que le co.*aensateur 122 se charge jusqu'a la tension e déclenchement du transistor 124, il ne se déclenchera encore pas d moins que la tension sur l'émetteur du transistor 92 ne soit supérieure à la tension de déclenchement du transistor 124. Si, par exemple, la tension de déclearchement est ajustée pour que le transistor 124 se déclenche à +6 Volts en continu et que le signal sur le transistor 92 est de +5 Volts en continu, le condensateur 122 ne pourra se charger au-delà de +5,6 Volts en continu en raison de sa liaison avec la diode 98. Cependant, si la tension atteint 6 Volts le transistor 124 se déclenche comme on l'a vu plus haut. De ce qui précède, il résulte que l'invention permet de réaliser un détecteur de fumée dans lequel la source d' énergie thermique qui peut provoquer 1' émission de fumée sert aussi de source lumineuse pour la détection de cette fumée. Par rapport à la technique antérieure, ce détecteur présente une meilleure sQreté de fonctionnement ainsi qu'un coût moins élevé puisqu'on a supprimé une source lumineuse et que celle-ci ne peut donc se détériorer7provo quant par la un mauvais fonctionnement du détecteur. Le signal fourni par le détecteur suivant l'invention permet de couper l'alimentation de la lampe utilisée dans le poste de fusion et de glisser un volet protecteur au-dessus de cette lampe. Il doit être entendu que le mot "lumière" dans ce qui précède couvre tous les rayonnements du spectre visible, ainsi que l'infrarouge et l'ultraviolet. REVENDICATIONS 1. - Détecteur de fumée utilisable pour signaler l'émission d'une fumée par une surface surchauffée, cette surface étant soumise à l'action d'un organe de chauffage rayonnant perpendiculairement à cette surface,et à proximité de celle-ci, de l'énergie thermique et de l'énergie lumineuse, ce détecteur étant caractérisé en ce qu'il comprend des moyens sensibles à cette énergie lumineuse et agencés de manière à détecter la lumière renvoyée par la fumée dans une direction perpendiculaire à celle du rayonnement de l'organe et un dispositif qui émet un signal lorsque ces moyens détectent de la lumière ainsi renvoyée dans cette direction. 2. - Détecteur conforme à la revendication 1, caractérisézce que le signal émis par le dispositif commande la mise hors service de l'organe de chauffage. 3. - Détecteur conforme à l'une quelconque des revendications i et 2, dans lequel la surface circule, sous l'action des moyens d'entrainement,sur une trajectoire déterminée, caractérisé en ce que l'organe de chauffage présente un axe transversal à cette trajectoire de manière à délimiter avec celle-ci une zone dans laquelle l'apparition de fumée est surveillée, en ce que les moyens sensibles sont agencés de manière à détecter la lumière renvoyée par la fumée quand il s'en trouve dans cette zone. 4. -Détecteur conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens sensibles surveillent l'apparition de lumière circulant sur un axe transversal à cette trajectoire. 5. -Application d'un détecteur conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'il est incorporé au poste de fusion d'un appareil électrophotographique. 6. -Application conforme à la revendication 5, suivant laquelle la surface à chauffer est constituée par une feuille réceptrice portant une image à fixer par fusion dans le poste de fusion, caractérisée en ce que l'organe de chauffage du détecteur fait partie du poste de fusion et en ce que la feuille circule dans ce poste sous l'action des moyens d'entrat nement. 7. -Application conforme à la revendication 6, caractérisée en ce que le signal formé par le dispositif sert à mettre hors service le poste de fusion. 8. -Application conforme à la revendication 7, caractérisée en ce que organe de chauffage est constitué par une lampe et en ce que le poste de fusion comprend un volet mobile entre une position inactive et une position active dans laquelle il s'interpose entre la lampe et la feuille réceptri ce pour protéger celle-ci du rayonnement de la lampe, le signal émis par le dispositif coupant l'alimentation de la lampe et déterminant le mou vement du volet vers sa position active.