專利名稱：具有中空支承輥的加熱輥定影裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及加熱輥定影裝置，用于電子照相印刷機或類似的，將調色劑影象定影于紙上。
電子照相圖象成形裝置，例如，激光印刷機或LED印刷機，按照圖象成形的靜電潛影通過曝光而形成在均勻帶電的感光件上。如此形成的顯影靜電潛影經(jīng)顯象在感光件上形成調色劑影象。然后，將調色劑影象轉印到紙上。接著將紙上的調色劑影象定影，以獲得復制件。在大多數(shù)的情況下，用于定影此種調色劑影象的實用定影裝置是利用熱和/或壓力。此種實用的定影裝置包括具有加熱元件的爐式熔化器，它相對于進給的紙，以便將熱輻射到紙，從而定影紙上的調色劑影象，另一種加熱輥式的熔化器包括加熱輥和支承輥(壓力輥)，它們之間保持壓力接觸，并且在旋轉的加熱輥和支承輥之間夾入紙張。
傳統(tǒng)公知的電子照相印刷機具有轉移輥，用于將感光鼓上的調色劑影象轉移到紙上。將偏壓的電壓施加于轉移輥，所說的偏壓電壓其極性與色調影象的極性相反，從而將感光鼓上的調色劑影象靜電地轉移到正在感光鼓和轉移輥之間進給的紙上。
在此種電子照相印刷機中，轉移輥的紙進給速度不是恒定的，這是因為感光鼓和轉移輥的摩擦系數(shù)是隨時間而變。為了解決這個問題，轉移輥的紙進給速度必須等于感光鼓的的圓周速度。為此，使加熱輥式熔化器的紙進給速度稍大于轉移輥的紙進給速度，這樣轉移輥的紙進給速度總是等于感光鼓的圓周速度。


圖11所示是傳統(tǒng)的加熱輥定影裝置的剖視圖。該加熱輥定影裝置由加熱輥2和支承輥(壓力輥)4組成，支承輥與加熱輥保持壓力接觸，并隨加熱輥旋轉，所說的加熱輥2中插入加熱器(未示出)。支承輥4由實心金屬軸6和裝在實心金屬軸6外圓周表面的橡膠件8組成。利用一對螺旋彈簧(未示出)朝著加熱輥2給支承輥4相對的端部施加偏壓。在這種結構中，實心金屬軸相對的端部受到一對螺旋彈簧施加的偏壓力F的情況下，支承輥6的載荷部分(即橡膠件8與加熱輥2之間的壓力接觸部分)是位于對著實心金屬軸6的一對偏壓點之間。
如上所述，在常規(guī)的支承輥中，橡膠件是直接安裝在實心金屬軸的外圓周表面，而實心金屬軸的相對端部受到一對螺旋彈簧朝著加熱輥方向的偏壓。因此，支承輥的軸向中央部分形成偏離加熱輥方向的撓度。這樣的撓度是由于結構造成的，即支承輥的載荷部分是位于一對偏壓點之間。相對于螺旋彈簧的偏壓力，支承輥的實心金屬軸的慣性矩，即面積的二次矩小。
上述常規(guī)的加熱輥定影裝置的結構所存在的問題是，在支承輥的軸向中央部分形成偏離加熱輥方向的撓度。就是說，所用的紙在支承輥的軸向，其寬度尺寸小的情況下，在紙的進給方向會發(fā)生印件縮小現(xiàn)象。發(fā)生印件縮小的原因是，支承輥在其軸向中央部分對著加熱輥的接觸壓力減小，以致定影裝置的紙進給力小于轉移輥的紙進給力。
通過減小螺旋彈簧的偏壓力可以避免支承輥撓曲。然而，在這種情況下，定影裝置紙的進給力卻減小為不符合要求。另外，可以考慮增大實心金屬軸的直徑以提高實心金屬軸的慣性矩。然而，在這種情況下，定影裝置的尺寸卻增大為不符合要求。
本發(fā)明的目的是提供一種加熱輥定影裝置，其支承輥的撓度量沿著軸向長度基本是均勻的，以改進支承輥的軸向中央部分的紙進給力。
本發(fā)明的另一目的是提供一種加熱輥定影裝置，其支承輥的撓度量能跟隨加熱輥的撓度，以便在支承輥的軸向獲得均勻的紙張進給力。
按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種調色定影裝置包括機架；中空加熱輥，可旋轉地裝在機架上；加熱器插入中空加熱器內；驅動裝置，用于轉動所述的加熱輥；支承輥，可旋轉地裝在機架上，它包括中空圓筒，實心金屬軸，它插入中空圓筒內，并可旋轉地裝在機架上，該實心金屬軸具有一對大直徑部分，按給定的距離相互間隔，每個所述的大直徑部分其外徑稍小于中空圓筒的內徑，彈性圓筒安裝在中空圓筒的外圓筒表面，并與加熱輥保持壓力接觸，和固定裝置，用于將實心金屬軸的一個大直徑部分固定于中空圓筒；和偏壓裝置，用于對著加熱輥給支承輥施壓，即偏壓裝置朝著加熱輥對實心金屬軸施加偏壓。
實心金屬軸的一對大直徑部分必須是位于一個區(qū)域，即在該區(qū)域內支承輥與加熱輥保持壓力接觸。優(yōu)選的固定裝置的結構是，用一個銷插入在實心金屬軸和中空圓筒上形成的通孔。
按照本發(fā)明，中空圓筒只有在實心金屬軸的一對大直徑部分處與實心金屬軸接觸，而與實心金屬軸的其它部分是相隔開。相應地，實心金屬軸的一對大直徑部分成為對著中空圓筒的一對偏壓點。由于偏壓點是位于載荷部分的軸向區(qū)域內(加熱輥與支承輥之間的壓力接觸部分)，所以支承輥的中空圓筒的撓度量，在支承輥的軸向長度上基本是均勻的。相應地，在支承輥軸向中央部分的紙張進給力可以得到改進。
按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種調色定影裝置包括機架；中空加熱輥，可旋轉地裝在機架上；加熱器插入中空加熱輥內；驅動裝置用于轉動加熱輥；支承輥，可旋轉地裝在機架上，它包括中空圓筒，實心金屬軸，它插入中空圓筒內，并可旋轉地裝于機架上，所述的實心金屬軸具有中央大直徑部分，彈性圓筒裝在中空圓筒的外圓筒表面，并與加熱輥保持壓力接觸，和固定裝置，用于將實心金屬軸的中央大直徑部分固定于中空圓筒上；和偏壓裝置，用于對著加熱輥給支承輥施壓，偏壓裝置朝著加熱輥給實心金屬軸施壓，實心金屬軸的中央大直徑部分朝著加熱輥給中空圓筒施加力。
按照本發(fā)明的另一方面，可以使支承輥的撓度跟隨加熱輥的撓度。就是說，當實心金屬軸形成偏離加熱輥方向撓度時，只有實心金屬軸的中央大直徑部分成為對著中空圓筒的偏壓點，因為中空圓筒只有在中央大直徑部分與實心金屬軸接觸。相應地，只在該偏壓點定在支承輥的軸向中央部分，中空圓筒被力朝著加熱輥，頂從而形成支承輥的撓度跟隨加熱輥的撓度。相應地，在支承輥的軸向可以獲得均勻的紙張進給力。
從以下結合表示本發(fā)明一些優(yōu)選實施例的附圖，對說明書和所屬權利要求的描述，將會最好地了解本發(fā)明的上述目的，其它目的，特征，優(yōu)點和實現(xiàn)它們的方式，以及本發(fā)明，附圖中
圖1是按照本發(fā)明的第一優(yōu)選實施例的加熱輥定影裝置的透視圖；圖2是圖1所示的加熱輥定影裝置的剖視圖；圖3是第一優(yōu)選實施例的支承輥的剖視圖；圖4是圖1所示的加熱輥定影裝置的側視圖；圖5是沿圖3中V-V線的剖視圖；圖6是表示第一優(yōu)選實施例的支承輥的進給力和撓度形狀的視圖；圖7是按照本發(fā)明第二優(yōu)選實施例的支承輥的剖視圖；圖8是按照本發(fā)明第三優(yōu)選實施例的支承輥的剖視圖；圖9是表示第三優(yōu)選實施例的撓度形狀的視圖；圖10是按照本發(fā)明第四優(yōu)選實施例的支承輥的剖視圖；和圖11是表示現(xiàn)有技術的支承輥的進給力和撓度形狀的視圖。
圖1所示是按照本發(fā)明的第一優(yōu)選實施例的加熱輥定影裝置的透視圖。加熱輥12通過一對軸承14和16可旋轉地裝在機架10上。加熱輥12是用中空鋁圓筒上涂覆以氟樹脂而形成。加熱器18(例如一個鹵素燈)插入加熱輥12內，并且通過加熱器固定件20安裝在機架10上，所以基本上能與加熱輥12對準。加熱器18與端子42電連接，該端子42又與設置在復印機(未示出)一側的連接器44電連接，從而，當電流供到加熱器18，它產(chǎn)生熱，以加熱加熱輥12的表面至高溫。
熱敏電阻(未示出)通過絕緣體與加熱輥12的表面接觸，以便根據(jù)熱敏電阻的電阻控制供給加熱器18的電流，從而控制加熱輥12的表面溫度在預定的范圍內。加熱輥12通過軸承14和16可旋轉地裝于支架10上，但加熱輥12在軸向和徑向均受到定位，其中軸向是用止動環(huán)定位，徑向是由軸承14和16與支架上的軸承安裝孔的接合而得到定位。
序號22代表支承輥(壓力輥)。如圖3所示的支承輥22主要由中空鋁合金圓筒24，插入中空圓筒24的實心金屬軸26和裝在中空圓筒24的圓筒表面的橡膠，多孔材料等彈性件38構成。實心金屬軸例如是碳鋼構成。
實心金屬軸26具有一對大直徑部分26a和26b，其外徑稍小于中空圓筒24的內徑。大直徑部分26a和26b按給定距離相互間隔。在實心金屬軸26的兩支承點之間長度為340mm，和中空圓筒24的長度為310mm的情況下，大直徑部分26a和26b之間的距離優(yōu)選為大約170mm。支承輥22的外圓筒表面(即彈性件38的外圓筒表面)，完全地覆蓋著氟管，以避免沉積調色劑。
如圖5所示的，實心金屬軸26的大直徑部分26b設有徑向延伸的通孔，而中空圓筒24也設有在徑向相對的兩個通孔，并與大直徑部分26b上的通孔對準。銷36插入大直徑部分26b和中空圓筒24上的通孔，從而使中空圓筒24固定于實心金屬軸26。
支承輥22的實心金屬軸26通過一對軸承28和30，可旋轉地支承于支架10上。如圖2所示的，支承輥22通過一對螺旋彈簧32和34與加熱輥12保持壓力接觸。即如圖4所示的側視圖，機架10上設有導向槽11，通過螺旋彈簧34的偏壓力使軸承30在導向槽11的范圍內作導向移動。雖然未示出，另一軸承28也是通過另一螺旋彈簧32的偏壓力作類似的導向移動。
再參見圖1，在加熱輥12的一端部裝有齒輪40。加熱輥定影裝置在給定位置用螺釘將其固定于復印機上，以致齒輪40與裝在復印機上的齒輪46嚙合。因此，通過驅動驅動馬達(未示出)可使加熱輥12旋轉。如上所述，支承輥22通過螺旋彈簧32和34與加熱輥12保持壓力接觸。于是，當加熱輥12旋轉，由于對著加熱輥12的壓力和摩擦，使支承輥22隨之旋轉，即在輥12和22之間供入紙張。
如果支承輥22偏壓于加熱輥12，由于壓力使支承輥22的彈性件38變形，從而獲得支承輥22與加熱輥12保持壓力接觸的預定的咬入寬度。咬入寬度確保獲得平坦的區(qū)域，在該處紙張進入，與加熱輥12緊密接觸，可以獲得足夠的時間通過加熱輥12的加熱使調色劑熔化于紙上，這樣調色影象就定影于紙上。
參見圖6，如果從螺旋彈簧32和34將力F朝著加熱輥施加于實心金屬軸26相對的端部，只有實心金屬軸26的大直徑部分26a和26b與中空圓筒24的內圓筒表面接觸。即對著中空圓筒24的偏壓點，是在大直徑部分26a和26b的P1和P2位置。除了偏壓點P1和P2外的其它區(qū)域，中空圓筒24與實心金屬軸26是隔開的。
正如圖6所示，對著中空圓筒24的偏壓點P1和P2是位于軸向載荷區(qū)域，也就是說，支承輥22對著加熱輥12的壓力接觸區(qū)域。如果用螺旋彈簧32和34朝著加熱輥12對實心金屬軸26相對的端部施加偏壓，會發(fā)生實心金屬軸撓曲。然而，由于對著中空圓筒24的偏壓點P1和P2位于載荷區(qū)域，所以實心金屬軸26是難被撓曲的。
相應地，支承輥22的撓度量在其軸向長度上基本上是均勻的。從而在支承輥22的軸向中央部分的紙張進給力得到改進。結果是，即使紙張在支承輥22的軸向其寬度尺寸為小的情況下，可以避免在紙張進給方向發(fā)生印件縮小現(xiàn)象。
參見圖7，表示按照本發(fā)明第二優(yōu)選實施例的支承輥22A的剖視圖。該支承輥22A采用實心金屬軸50，它具有一對大直徑部分50a和50b，它們按給定距離相互間隔，在大直徑部分50a和50b之間形成中間小直徑部分50c，以及具有一對錐形部分50d和50e，從大直徑部分50a和50b各自向軸50相對的端部逐漸變小。
每個大直徑部分50a和50b，其外徑稍小于中空圓筒24的內徑。與第一優(yōu)選實施例一樣，在中空圓筒24的外圓筒表面裝有橡膠彈性件38或類似的彈性件。按照此優(yōu)選實施例，實心金屬軸50具有錐形部分50d和50e，各自連續(xù)地從大直徑部分50a和50b變小，從而增大幾何慣性矩，以減小實心金屬軸50的撓度。
參見圖8，表示按照本發(fā)明第三優(yōu)選實施例的支承輥22B的剖視圖。該支承輥22B采用實心金屬軸52，它具有中央大直徑部分52a。實心金屬軸52的大直徑部分52a例如用焊接固定于中空圓筒24?？梢圆捎闷渌椒▽⒋笾睆讲糠?2a固定于中空圓筒24，例如用螺釘或類似第一實施例的銷以代替焊接。
與第一優(yōu)選實施例一樣，在中空圓筒24的外圓筒表面裝有橡膠彈性件38或類似的。如果用螺旋彈簧(圖8中未示)將力F施加于實心金屬軸52相對的端部，該實心金屬軸52的撓曲情況見圖9所示。然而，在該優(yōu)選的實施例中，對著中空圓筒24的偏壓點P是位于實心金屬軸52的中央大直徑部分52a，只有該部分52a與中空圓筒24保持接觸。相應地，中空圓筒24在與實心金屬軸52的撓度相反的方向形成撓度。從而支承輥22B的撓度(即中空圓筒24的撓度)跟隨著加熱輥12的撓度。因此，按照此優(yōu)選實施例，在支承輥22B的軸向可以獲得均勻的紙張進給力。
通常，加熱輥的撓度比支承輥的撓度小得多。因此，在第一和第二優(yōu)選實施例中加熱輥的撓度可忽略不計，而支承輥的撓度在其軸向長度上基本上是均勻的。反之，按照第三優(yōu)選實施例，加熱輥的撓度是不能忽略的，但在它后面接著有支承輥的撓度。
參見圖10，表示按照本發(fā)明第四優(yōu)選實施例的支承輥22C的剖視圖。該支承輥22C采用實心金屬軸54，它具有中央大直徑部分54a和一對錐形部分54b和54c，從中央大直徑部分54a向軸54相對的兩端部逐漸變細。按照此優(yōu)選實施例，其實心金屬軸的幾何慣性矩比第三優(yōu)選實施例的實心金屬軸大，從而更加抑制實心金屬軸54的撓度。其它部分的結構和作用類似于第三優(yōu)選實施例。
按照本發(fā)明，支承輥的撓度在其軸向長度上基本上是均勻的，從而，在支承輥的軸向中央部分的紙張進給力得到改進。相應地，可以避免在紙張進給方向發(fā)生印件縮小現(xiàn)象。此外，在第三和第四優(yōu)選實施例中，支承輥的撓度可以跟隨著加熱輥的撓度。從而，在支承輥的軸向可獲得均勻的紙張進給力。
權利要求
1.一種調色劑定影裝置，它包括機架；中空加熱輥，可旋轉地裝在所說的機架上；加熱器，插入所說的中空加熱輥中；驅動裝置，用于轉動所說的加熱輥；支承輥，可旋轉地裝在所說的機架上，它包括中空圓筒，實心金屬軸，它插入所說的中空圓筒內，并可旋轉地裝于機架上，所說的實心金屬軸具有一對大直徑部分，按給定距離相互間隔，每個所說的大直徑部分其外徑稍小于中空圓筒的內徑，彈性圓筒安裝在在中空圓筒的外圓筒表面，并與加熱輥保持壓力接觸，和固定裝置，用于將實心金屬軸的一個大直徑部分固定于中空圓筒上；和偏壓裝置，用于對著加熱輥給支承輥施壓，所說的偏壓裝置朝著加熱輥給實心金屬軸施加偏壓。
2.按照權利要求1的調色劑定影裝置，其特征是，所說的一對大直徑部分位于一個區(qū)域，在該區(qū)域內所說的彈性圓筒與加熱輥保持壓力接觸。
3.按照權利要求2的調色劑定影裝置，其特征是，所說的固定裝置包括第一通孔，它穿過實心金屬軸的一個大直徑部分，第二通孔，它穿過中空圓筒，并與第一通孔對準，和一個銷，它插入所說的第一通孔和第二通孔中。
4.按照權利要求2的調色劑定影裝置，其特征是，所說的實心金屬軸還具有中間小直徑部分，它位于一對大直徑部分之間，和一對錐形部分，它從大直徑部分向軸的相對端部逐漸變細。
5.一種調色劑定影裝置，它包括機架；中空加熱輥，可旋轉地裝在所說的機架上；加熱器，插入所說的中空加熱輥中；驅動裝置，用于轉動所說的加熱輥；支承輥，可旋轉地裝在所說的機架上，它包括中空圓筒，實心金屬軸，它插入所說的中空圓筒內，并可旋轉地裝于機架上，所說的實心金屬軸具有中央大直徑部分，彈性圓筒安裝在中空圓筒的外圓筒表面，并與加熱輥保持壓力接觸，和固定裝置，用于將實心金屬軸的中央大直徑部分固定于中空圓筒上；和偏壓裝置，用于對著加熱輥給支承輥施壓，所說的偏壓裝置朝著加熱輥給實心金屬軸施加偏壓，實心金屬軸的中央大直徑部分朝著加熱輥給中空圓筒施力。
6.按照權利要求5的調色劑定影裝置，其特征是，所說的實心金屬軸還具有一對錐形部分，從中央大直徑部分向軸的相對端部逐漸變細。
全文摘要
一種加熱輥定影裝置，其支承輥的撓度在軸向長度上基本上是均勻的，從而改進在支承輥軸向中央部分紙的進給力。加熱輥定影裝置包括加熱輥，可旋轉地裝于機架上，和支承輥，利用螺旋彈簧使其對著加熱輥而被施壓，以便隨著加熱輥旋轉。支承輥包括中空圓筒，實心金屬軸，它插入中空圓筒內，并具有一對按給定距離相互間隔的大直徑部分。實心金屬軸的一個大直徑部分固定于中空圓筒上。利用螺旋彈簧朝著加熱輥給實心金屬軸施加偏壓。
文檔編號G03G15/20GK1160232SQ9610584
公開日1997年9月24日 申請日期1996年5月6日 優(yōu)先權日1995年7月25日
發(fā)明者小室昭宏, 中安啟文 申請人:富士通株式會社