CN1601396A - 成像设备的定影装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种成像设备的定影装置及其方法。该装置和方法包括：加热辊，该加热辊旋转地安装在支撑框架内；加压辊，用于与加热辊相接触地转动，并通过与加热辊相接触来限定一预定的辊隙区域；铰接支架，该铰接支架安装在支撑框架内，并支撑加压辊或加热辊，使得任一个辊与另一个辊相接触地旋转；第一和第二弹性元件，这两个弹性元件彼此面对，且铰接支架置于二者之间，并分别弹性地推动铰接支架；以及导引元件，该导引元件用来在支撑各个第一和第二弹性元件的同时导引铰接支架的移动，其中，第一和第二弹性元件往复地压缩和扩张。

Description

成像设备的定影装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种定影装置及其方法。更具体的说，本发明涉及成像设备的定影装置及其方法，该定影装置利用预定的压力和温度将调色剂图像定影到打印纸张上。

背景技术

诸如复印机和激光打印机的普通电子照相成像设备利用电子照相显影方法。在电子照相成像设备中，感光鼓由一个邻近的充电单元充电。被充电的感光鼓表面暴露于从激光扫描单元发出的激光。于是，静电潜像形成为与所需图像相对应的图案。显影装置将调色剂供给到感光鼓上，并将感光鼓上的静电潜像显影为可见的粉末状调色剂图像。当打印纸张在感光鼓和与感光鼓相接触地转动的转印辊之间穿过时，感光鼓上的调色剂图像被转印到打印纸张上。从而，随着带有转印于其上的调色剂图像的打印纸张穿过定影装置，该调色剂图像被高温和高压所定影。穿过定影装置的打印纸张被排出。

定影装置包括彼此面对转动的加压辊和加热辊。图1示出日本专利2002-139948号中公开的定影装置。参照图1，定影装置包括具有加热器11的加热辊12以及与加热辊12相接触地转动的加压辊13。加热辊12可转动地安装在支撑框架10内，并且加压辊13可转动地安装在铰接框架14上，而该铰接框架14围绕铰接轴14a转动。铰接框架14由弹簧15推向加热辊12，使得在加热辊12和接触加热辊12的加压辊13之间形成预定辊隙。通过转动安装于支撑框架10内的操纵杠杆16，可以强制地降低或升高铰接框架14，由此改变弹簧15的压缩。从而，可以控制在各辊12和13之间的辊隙。因此，在诸如信封之类的厚纸上打印的情况下，用户可以提升操纵杠杆16，来降低铰接框架14，如图1所示。于是，各辊12和13之间的辊隙可得以减小，并防止信封起皱。

在使用标准厚度的普通打印纸、如A4打印纸时，用户降低操纵杠杆16来提升铰接框架14。然后，各辊12和13之间的辊隙增大。

然而，利用如上所述的传统结构，各辊之间的定影辊隙仅能够通过作用在各辊上的压力设定为两个程度，因此，由于不能适应各种厚度的纸张，而为使用带来不便。

另外，由于加压辊由热膨胀系数较高的硅橡胶或发泡硅橡胶制成，加压辊的形状会随着加热程度而有所变化。因此，在打印工作的过程中定影辊隙会变化。然而，由于传统的定影装置仅具有两种定影辊隙的模式，定影装置不能够适应性地应付定影辊隙的各种变化。此外，在压力增大时，打印纸张经常起皱。相反，在压力减小时，定影性能恶化。

发明内容

本发明是为了克服现有技术的上述问题。于是，本发明的一个方面是提供一种成像设备的定影装置及其方法，该定影装置具有改进的结构，从而可以规则地保持各辊之间的定影辊隙。

为了实现本发明的上述方面，提供了一种成像设备的定影装置及其方法。该装置和方法包括：加热辊，该加热辊可旋转地安装在支撑框架内；加压辊，该加压辊与加热辊相接触地转动，并且通过与加热辊相接触而限定一个预定的辊隙区域；铰接支架，该铰接支架安装在支撑框架内，并支撑加压辊或加热辊，以便任一个辊可以与另一个辊相接触地转动；第一和第二弹性元件，它们彼此相面对，同时铰接支架置于它们之间，并且分别弹性推动铰接支架；以及导引元件，该导引元件在支撑相应的第一和第二弹性元件的同时导引铰接支架的运动，其中，第一和第二弹性元件往复地压缩和扩张。

铰接支架的一端可旋转地连接到支撑框架上，而另一端可移动地连接到导引元件上，以便可旋转地支撑加压辊。

铰接支架在一端包括一个与铰接轴相对应的轴孔，而在相对端具有一个导引孔，导引元件可滑动地设置在该导引孔中。

铰接支架包括设置在轴孔和导引孔之间的弧形轴承部分，以便可旋转地支撑加压辊。

加压辊设置在加热辊之上，并且铰接支架设置在加压辊之上，并可旋转地支撑与加热辊相接触的加压辊。

第一弹性元件朝向加热辊向下弹性推动铰接支架，而第二弹性元件远离加热辊向上弹性推动铰接支架。

导引元件包括通过导引孔紧固到支撑框架上的螺栓。

第一和第二弹性元件在被压缩状态下得以支撑，同时围绕螺栓设置，且导引孔设置在第一和第二弹性元件之间。

第一和第二弹性元件包括压缩螺旋弹簧，并具有相同的弹力。

附图说明

本发明的这些和其他特征、方面和优点将通过下面的描述、所附的权利要求书和附图变得更容易理解，图中：

图1是示出成像设备的传统定影装置的视图；

图2是示出根据本发明实施例的成像设备的定影装置的剖面图；

图3是示出在图2的定影装置的铰接支架上作用的力的自由度的视图；

图4是示出从图2的状态热膨胀的加压辊的剖面图；

应注意的是，在所有附图中，相同或类似的元件由相同的附图标记标识。

具体实施方式

现在，参照附图详细描述根据本发明的实施例的成像设备的定影装置。

参照图2，根据本发明实施例的成像设备的定影装置包括：可旋转地安装在支撑框架20内的加热辊30；与加热辊30相接触地转动的加压辊40；可旋转地支撑加压辊40的铰接支架50；彼此面对同时铰接支架50置于其间的第一和第二弹性元件61和63；以及导引元件70。

加热器3 1安装在加热辊30内。加热辊30与加压辊40相接触地转动，利用预定的热量和压力将图像定影到各辊30和40之间穿过的打印纸张上。

加压辊40以预定压力抵压加热辊30，同时与加热辊30相接触地旋转。加压辊40具有缠绕轴41的预定厚度的加压层42。加压层42包括硅橡胶或发泡硅橡胶，并可以由接触加热辊30带来的热量热膨胀。

当加压辊40和加热辊30彼此相接触时，在各辊30和40之间形成定影辊隙。根据定影辊隙的宽度确定穿过各辊30和40之间的打印纸张的定影时间、温度和压力。

因此，为了改变定影辊隙，加压辊40安装成它可以在支撑框架20上微小地上下移动。加压辊40和加热辊30之一由驱动电机(未示出)转动，而另一个辊被动转动。优选的是，加热辊30由驱动电机转动，而加压辊40被动转动。在本发明另一实施例中，加压辊40可以由驱动电机转动，而加热辊可以是被动转动的。

加压辊40A的轴41可转动地***到轴承43中。该轴承43由铰接支架50支撑。

铰接支架50可旋转地安装在支撑框架20内，以支撑加压辊40，使得加压辊40可以与加热辊30相接触地转动。铰接支架50在一端具有与铰接轴51相对应的轴孔52，而在相对端具有导引孔53，导引元件70可滑动地设置在该导引孔53内。铰接支架50包括一个弧形的轴承部分55，该轴承部分55支撑加压辊40的轴承43。轴承部分55形成在轴孔52和导引孔53之间，即，大约形成在铰接支架50的中间，并向下支撑加压辊40。也就是说，安装在加压辊40的上部，铰接支架50通过其自身重量将加压辊40压向加热辊30。

第一和第二弹性元件61和63相对于置于二者之间的铰接支架50相对设置。弹性元件61、63设置成基本上一条直线，并优选地是压缩螺旋弹簧，该压缩螺旋弹簧沿相对的方向将弹性压力提供给铰接支架50。下面将弹性元件61和63称为第一和第二压缩弹簧。在本发明优选实施例中，第一和第二压缩弹簧61和63设置成向铰接支架50中、作为距铰接轴51最远一侧的端部提供弹性压力。相应的压缩弹簧61和63***导引元件70内并支撑在该导引元件70中。压缩弹簧61和63具有相同的弹力。因此，相对于铰接支架50在相对方向上作用的压缩弹簧61和63的弹力相等。

导引元件70可以包括与支撑框架20的支撑块21螺纹连结的螺栓。螺栓与支撑块21接合，穿过铰接支架50的导引孔53，并导引铰接支架50的垂直运动。导引元件70支撑处于压缩状态的压缩弹簧61和63。为此，螺栓的直径小于导引孔53的直径，并也小于压缩弹簧61和63的内径。

根据上述结构，围绕螺栓设置在铰接支架50上部的第一压缩弹簧61将铰接支架50推向加热辊30。围绕螺栓以压缩状态设置在铰接支架50和支撑块21之间的第二压缩弹簧63向上弹性推动铰接支架50，即，在远离加热辊30移动的方向上推动铰接支架50。

铰接支架50的负载和偏移可以通过压缩弹簧61和63设定为预定值。

根据上述结构，当定影辊隙由于加压辊40的热膨胀而增大时，铰接支架50上的压力P增大。然后，压缩力F1随着第一压缩弹簧61被压缩而增大。相反，压缩力F2随着第二压缩弹簧63扩张而减小。结果，加压辊40和加热辊30之间的压力得以保持，并且定影辊隙被适当地调节到正常宽度。由于铰接支架50通过向上移动预定距离来补偿加压辊40的膨胀，因此定影辊隙可以保持均匀一致。

图3示出在上述结构的定影装置的铰接支架上作用的力的自由度。

根据自由度，沿着y轴作用在铰接支架50上的力的和为零。围绕铰接支架50的转动的转矩M的和也是零。

更具体地说，图3的自由度可以通过以下方程来表示。

方程1

+↑∑Fy＝0；-F1+F2+P-R＝0

方程2

+ccc∑M＝0；(F1-F2)×L1-P×L2＝0

∴P＝[(F1-F2)×L1]/L2

其中，F1是由第一压缩弹簧61施加到铰接支架50上的压缩力，而F2是由第二压缩弹簧63施加到铰接支架50上的力。

P是通过加压辊40的轴承以及加压辊40和加热辊30之间的定影辊隙传递到铰接支架50上的负载。R是在旋转中心处，即铰接支架50的铰接轴51处产生的反作用力。

由第一和第二压缩弹簧61和63作用在铰接支架50上的力F1和F2通过方程3来计算，方程3表示施加到弹簧61和63上的负载与该负载所导致的偏移之间的关系。

方程3

δ＝[(8nD³/Gd⁴]×P

其中，δ是压缩位移，n是圈数，d是弹簧线圈的钢丝直径，D是弹簧线圈的平均直径，G是剪切模量，而P是压缩负载[N(kgf)]。

在上述结构中，随着打印纸张的数量增多，加压辊40由于高温而热膨胀。此时，如果铰接支架50固定到位，则压力P将增大，随之增大定影辊隙。如果穿过诸如信封的厚纸，则纸张将更易于起皱。

本发明的实施例解决了上述问题。由于铰接支架50未固定，而是围绕铰接轴51转动，当压缩负载[N(kgf)]P变化，铰接支架50由于第一和第二压缩弹簧61和63的往复压缩和扩张而移动。于是，可以保持定影辊隙。

换句话说，如果压力P变成P+ΔP，第一压缩弹簧61的压缩力F1变成F1+ΔF1，而第二压缩弹簧63的压缩力F2变成F2-ΔF2。

具体地说，如果在加压辊40膨胀之前例如P＝6kgf，F1＝5kgf，L1＝40mm，而L2＝20mm，则定影辊隙为8mm。

在加压辊40膨胀之后，上述值变为P＝8kgf，F1＝5.5kgf，而F2＝1.5kgf。于是，定影辊隙保持为8mm。

图2示出在热膨胀之前的加压辊40。由于压缩力F1随着压力P增大而增大，第二弹簧63的高度，即铰接支架50和支撑块21之间的高度H1在加压辊40膨胀后增大到H2，如图4所示那样，并因此，铰接支架50随着第二压缩弹簧63扩张而被提升，使得第二弹簧63的压缩力F2相应地减小。即，由于铰接支架50可以被提升加压辊40的膨胀那么多，可以保持各辊30和40之间的定影辊隙。

相反，当加压辊40冷却并收缩时，压力P减小，第一压缩弹簧61的压缩力F1减小，而第二压缩弹簧63的压缩力F2增大。从而，保持了定影辊隙。

在打印工作过程中，传统定影装置的定影辊隙根据加压辊40的温度而变化。根据本发明的实施例，通过根据第一和第二压缩弹簧61和63的往复变形来适应性改变定影辊隙，定影装置保持定影辊隙的间隔。

同时，虽然已经参照特定示例性实施例描述本发明，在该实施例中加压辊40设置在加热辊30之上。但是所示的实施例仅仅作为一个示例，因此，各辊的位置可以充分调节以获得更好的效率。

利用根据本发明实施例的成像设备的定影装置，由于第一和第二压缩弹簧的压缩力适应性变化，因此可以保持定影辊隙的间隔。

因此，即使在诸如信封之类的相对厚的纸张用作打印纸时，也可以防止打印纸张上的皱褶，并且可以保证高质量的打印图像。

另外，通过保持定影辊隙，定影装置能够处理各种厚度的打印纸张。

虽然已经参照本发明的特定实施例图示并描述了本发明，本领域技术人员应该理解到在不背离所附权利要求书限定的本发明的精髓和范围前提下可以在形式和细节上作出各种变化。

Claims (10)

1.一种成像设备的定影装置，包括：

加热辊，该加热辊旋转地安装在支撑框架内；

加压辊，用于与加热辊相接触地转动，并通过与加热辊相接触来限定一预定的辊隙区域；

铰接支架，该铰接支架安装在支撑框架内，并支撑加压辊或加热辊，使得任一个辊与另一个辊相接触地旋转；

第一和第二弹性元件，这两个弹性元件彼此面对，且铰接支架置于二者之间，并分别弹性地推动铰接支架；以及

导引元件，该导引元件用来在支撑各第一和第二弹性元件的同时导引铰接支架的移动；

其中，第一和第二弹性元件往复地压缩和扩张。

2.如权利要求1所述的定影装置，其中，铰接支架的一端旋转地连接到支撑框架上，且另一端可移动地连接到导引元件上，以旋转地支撑加压辊。

3.如权利要求2所述的定影装置，其中，铰接支架在一端包括与铰接轴相对应的轴孔，而在相对端具有导引孔，一导引元件可滑动地设置在该导引孔内。

4.如权利要求3所述的定影装置，其中，铰接支架包括设置在轴孔和导引孔之间的弧形轴承部分，以旋转地支撑加压辊。

5.如权利要求1所述的定影装置，其中，加压辊设置在加热辊之上，且铰接支架设置在加压辊之上，并旋转地支撑与加热辊相接触的加压辊。

6.如权利要求5所述的定影装置，其中，第一弹性元件朝加热辊向下弹性推动铰接支架，且第二弹性元件远离加热辊向上弹性推动铰接支架。

7.如权利要求4所述的定影装置，其中，导引元件包括通过导引孔紧固到支撑框架上的螺栓。

8.如权利要求7所述的定影装置，其中，第一和第二弹性元件在被压缩状态下得以支撑，同时围绕螺栓设置，且导引孔位于第一和第二弹性元件之间。

9.如权利要求1所述的定影装置，其中，第一和第二弹性元件包括压缩螺旋弹簧。

10.如权利要求1所述的定影装置，其中，第一和第二弹性元件具有相同的弹力。

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