专利名称：具有中空支承辊的加热辊定影装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及加热辊定影装置，用于电子照相印刷机或类似的，将调色剂影象定影于纸上。
电子照相图象成形装置，例如，激光印刷机或LED印刷机，按照图象成形的静电潜影通过曝光而形成在均匀带电的感光件上。如此形成的显影静电潜影经显象在感光件上形成调色剂影象。然后，将调色剂影象转印到纸上。接着将纸上的调色剂影象定影，以获得复制件。在大多数的情况下，用于定影此种调色剂影象的实用定影装置是利用热和/或压力。此种实用的定影装置包括具有加热元件的炉式熔化器，它相对于进给的纸，以便将热辐射到纸，从而定影纸上的调色剂影象，另一种加热辊式的熔化器包括加热辊和支承辊(压力辊)，它们之间保持压力接触，并且在旋转的加热辊和支承辊之间夹入纸张。
传统公知的电子照相印刷机具有转移辊，用于将感光鼓上的调色剂影象转移到纸上。将偏压的电压施加于转移辊，所说的偏压电压其极性与色调影象的极性相反，从而将感光鼓上的调色剂影象静电地转移到正在感光鼓和转移辊之间进给的纸上。
在此种电子照相印刷机中，转移辊的纸进给速度不是恒定的，这是因为感光鼓和转移辊的摩擦系数是随时间而变。为了解决这个问题，转移辊的纸进给速度必须等于感光鼓的的圆周速度。为此，使加热辊式熔化器的纸进给速度稍大于转移辊的纸进给速度，这样转移辊的纸进给速度总是等于感光鼓的圆周速度。
图11所示是传统的加热辊定影装置的剖视图。该加热辊定影装置由加热辊2和支承辊(压力辊)4组成，支承辊与加热辊保持压力接触，并随加热辊旋转，所说的加热辊2中插入加热器(未示出)。支承辊4由实心金属轴6和装在实心金属轴6外圆周表面的橡胶件8组成。利用一对螺旋弹簧(未示出)朝着加热辊2给支承辊4相对的端部施加偏压。在这种结构中，实心金属轴相对的端部受到一对螺旋弹簧施加的偏压力F的情况下，支承辊6的载荷部分(即橡胶件8与加热辊2之间的压力接触部分)是位于对着实心金属轴6的一对偏压点之间。
如上所述，在常规的支承辊中，橡胶件是直接安装在实心金属轴的外圆周表面，而实心金属轴的相对端部受到一对螺旋弹簧朝着加热辊方向的偏压。因此，支承辊的轴向中央部分形成偏离加热辊方向的挠度。这样的挠度是由于结构造成的，即支承辊的载荷部分是位于一对偏压点之间。相对于螺旋弹簧的偏压力，支承辊的实心金属轴的惯性矩，即面积的二次矩小。
上述常规的加热辊定影装置的结构所存在的问题是，在支承辊的轴向中央部分形成偏离加热辊方向的挠度。就是说，所用的纸在支承辊的轴向，其宽度尺寸小的情况下，在纸的进给方向会发生印件缩小现象。发生印件缩小的原因是，支承辊在其轴向中央部分对着加热辊的接触压力减小，以致定影装置的纸进给力小于转移辊的纸进给力。
通过减小螺旋弹簧的偏压力可以避免支承辊挠曲。然而，在这种情况下，定影装置纸的进给力却减小为不符合要求。另外，可以考虑增大实心金属轴的直径以提高实心金属轴的惯性矩。然而，在这种情况下，定影装置的尺寸却增大为不符合要求。
本发明的目的是提供一种加热辊定影装置，其支承辊的挠度量沿着轴向长度基本是均匀的，以改进支承辊的轴向中央部分的纸进给力。
本发明的另一目的是提供一种加热辊定影装置，其支承辊的挠度量能跟随加热辊的挠度，以便在支承辊的轴向获得均匀的纸张进给力。
按照本发明的一个方面，提供了一种调色定影装置包括机架；中空加热辊，可旋转地装在机架上；加热器插入中空加热器内；驱动装置，用于转动所述的加热辊；支承辊，可旋转地装在机架上，它包括中空圆筒，实心金属轴，它插入中空圆筒内，并可旋转地装在机架上，该实心金属轴具有一对大直径部分，按给定的距离相互间隔，每个所述的大直径部分其外径稍小于中空圆筒的内径，弹性圆筒安装在中空圆筒的外圆筒表面，并与加热辊保持压力接触，和固定装置，用于将实心金属轴的一个大直径部分固定于中空圆筒；和偏压装置，用于对着加热辊给支承辊施压，即偏压装置朝着加热辊对实心金属轴施加偏压。
实心金属轴的一对大直径部分必须是位于一个区域，即在该区域内支承辊与加热辊保持压力接触。优选的固定装置的结构是，用一个销插入在实心金属轴和中空圆筒上形成的通孔。
按照本发明，中空圆筒只有在实心金属轴的一对大直径部分处与实心金属轴接触，而与实心金属轴的其它部分是相隔开。相应地，实心金属轴的一对大直径部分成为对着中空圆筒的一对偏压点。由于偏压点是位于载荷部分的轴向区域内(加热辊与支承辊之间的压力接触部分)，所以支承辊的中空圆筒的挠度量，在支承辊的轴向长度上基本是均匀的。相应地，在支承辊轴向中央部分的纸张进给力可以得到改进。
按照本发明的另一方面，提供了一种调色定影装置包括机架；中空加热辊，可旋转地装在机架上；加热器插入中空加热辊内；驱动装置用于转动加热辊；支承辊，可旋转地装在机架上，它包括中空圆筒，实心金属轴，它插入中空圆筒内，并可旋转地装于机架上，所述的实心金属轴具有中央大直径部分，弹性圆筒装在中空圆筒的外圆筒表面，并与加热辊保持压力接触，和固定装置，用于将实心金属轴的中央大直径部分固定于中空圆筒上；和偏压装置，用于对着加热辊给支承辊施压，偏压装置朝着加热辊给实心金属轴施压，实心金属轴的中央大直径部分朝着加热辊给中空圆筒施加力。
按照本发明的另一方面，可以使支承辊的挠度跟随加热辊的挠度。就是说，当实心金属轴形成偏离加热辊方向挠度时，只有实心金属轴的中央大直径部分成为对着中空圆筒的偏压点，因为中空圆筒只有在中央大直径部分与实心金属轴接触。相应地，只在该偏压点定在支承辊的轴向中央部分，中空圆筒被力朝着加热辊，顶从而形成支承辊的挠度跟随加热辊的挠度。相应地，在支承辊的轴向可以获得均匀的纸张进给力。
从以下结合表示本发明一些优选实施例的附图，对说明书和所属权利要求的描述，将会最好地了解本发明的上述目的，其它目的，特征，优点和实现它们的方式，以及本发明，附图中
图1是按照本发明的第一优选实施例的加热辊定影装置的透视图；图2是图1所示的加热辊定影装置的剖视图；图3是第一优选实施例的支承辊的剖视图；图4是图1所示的加热辊定影装置的侧视图；图5是沿图3中V-V线的剖视图；图6是表示第一优选实施例的支承辊的进给力和挠度形状的视图；图7是按照本发明第二优选实施例的支承辊的剖视图；图8是按照本发明第三优选实施例的支承辊的剖视图；图9是表示第三优选实施例的挠度形状的视图；图10是按照本发明第四优选实施例的支承辊的剖视图；和图11是表示现有技术的支承辊的进给力和挠度形状的视图。
图1所示是按照本发明的第一优选实施例的加热辊定影装置的透视图。加热辊12通过一对轴承14和16可旋转地装在机架10上。加热辊12是用中空铝圆筒上涂覆以氟树脂而形成。加热器18(例如一个卤素灯)插入加热辊12内，并且通过加热器固定件20安装在机架10上，所以基本上能与加热辊12对准。加热器18与端子42电连接，该端子42又与设置在复印机(未示出)一侧的连接器44电连接，从而，当电流供到加热器18，它产生热，以加热加热辊12的表面至高温。
热敏电阻(未示出)通过绝缘体与加热辊12的表面接触，以便根据热敏电阻的电阻控制供给加热器18的电流，从而控制加热辊12的表面温度在预定的范围内。加热辊12通过轴承14和16可旋转地装于支架10上，但加热辊12在轴向和径向均受到定位，其中轴向是用止动环定位，径向是由轴承14和16与支架上的轴承安装孔的接合而得到定位。
序号22代表支承辊(压力辊)。如图3所示的支承辊22主要由中空铝合金圆筒24，插入中空圆筒24的实心金属轴26和装在中空圆筒24的圆筒表面的橡胶，多孔材料等弹性件38构成。实心金属轴例如是碳钢构成。
实心金属轴26具有一对大直径部分26a和26b，其外径稍小于中空圆筒24的内径。大直径部分26a和26b按给定距离相互间隔。在实心金属轴26的两支承点之间长度为340mm，和中空圆筒24的长度为310mm的情况下，大直径部分26a和26b之间的距离优选为大约170mm。支承辊22的外圆筒表面(即弹性件38的外圆筒表面)，完全地覆盖着氟管，以避免沉积调色剂。
如图5所示的，实心金属轴26的大直径部分26b设有径向延伸的通孔，而中空圆筒24也设有在径向相对的两个通孔，并与大直径部分26b上的通孔对准。销36插入大直径部分26b和中空圆筒24上的通孔，从而使中空圆筒24固定于实心金属轴26。
支承辊22的实心金属轴26通过一对轴承28和30，可旋转地支承于支架10上。如图2所示的，支承辊22通过一对螺旋弹簧32和34与加热辊12保持压力接触。即如图4所示的侧视图，机架10上设有导向槽11，通过螺旋弹簧34的偏压力使轴承30在导向槽11的范围内作导向移动。虽然未示出，另一轴承28也是通过另一螺旋弹簧32的偏压力作类似的导向移动。
再参见图1，在加热辊12的一端部装有齿轮40。加热辊定影装置在给定位置用螺钉将其固定于复印机上，以致齿轮40与装在复印机上的齿轮46啮合。因此，通过驱动驱动马达(未示出)可使加热辊12旋转。如上所述，支承辊22通过螺旋弹簧32和34与加热辊12保持压力接触。于是，当加热辊12旋转，由于对着加热辊12的压力和摩擦，使支承辊22随之旋转，即在辊12和22之间供入纸张。
如果支承辊22偏压于加热辊12，由于压力使支承辊22的弹性件38变形，从而获得支承辊22与加热辊12保持压力接触的预定的咬入宽度。咬入宽度确保获得平坦的区域，在该处纸张进入，与加热辊12紧密接触，可以获得足够的时间通过加热辊12的加热使调色剂熔化于纸上，这样调色影象就定影于纸上。
参见图6，如果从螺旋弹簧32和34将力F朝着加热辊施加于实心金属轴26相对的端部，只有实心金属轴26的大直径部分26a和26b与中空圆筒24的内圆筒表面接触。即对着中空圆筒24的偏压点，是在大直径部分26a和26b的P1和P2位置。除了偏压点P1和P2外的其它区域，中空圆筒24与实心金属轴26是隔开的。
正如图6所示，对着中空圆筒24的偏压点P1和P2是位于轴向载荷区域，也就是说，支承辊22对着加热辊12的压力接触区域。如果用螺旋弹簧32和34朝着加热辊12对实心金属轴26相对的端部施加偏压，会发生实心金属轴挠曲。然而，由于对着中空圆筒24的偏压点P1和P2位于载荷区域，所以实心金属轴26是难被挠曲的。
相应地，支承辊22的挠度量在其轴向长度上基本上是均匀的。从而在支承辊22的轴向中央部分的纸张进给力得到改进。结果是，即使纸张在支承辊22的轴向其宽度尺寸为小的情况下，可以避免在纸张进给方向发生印件缩小现象。
参见图7，表示按照本发明第二优选实施例的支承辊22A的剖视图。该支承辊22A采用实心金属轴50，它具有一对大直径部分50a和50b，它们按给定距离相互间隔，在大直径部分50a和50b之间形成中间小直径部分50c，以及具有一对锥形部分50d和50e，从大直径部分50a和50b各自向轴50相对的端部逐渐变小。
每个大直径部分50a和50b，其外径稍小于中空圆筒24的内径。与第一优选实施例一样，在中空圆筒24的外圆筒表面装有橡胶弹性件38或类似的弹性件。按照此优选实施例，实心金属轴50具有锥形部分50d和50e，各自连续地从大直径部分50a和50b变小，从而增大几何惯性矩，以减小实心金属轴50的挠度。
参见图8，表示按照本发明第三优选实施例的支承辊22B的剖视图。该支承辊22B采用实心金属轴52，它具有中央大直径部分52a。实心金属轴52的大直径部分52a例如用焊接固定于中空圆筒24。可以采用其它方法将大直径部分52a固定于中空圆筒24，例如用螺钉或类似第一实施例的销以代替焊接。
与第一优选实施例一样，在中空圆筒24的外圆筒表面装有橡胶弹性件38或类似的。如果用螺旋弹簧(图8中未示)将力F施加于实心金属轴52相对的端部，该实心金属轴52的挠曲情况见图9所示。然而，在该优选的实施例中，对着中空圆筒24的偏压点P是位于实心金属轴52的中央大直径部分52a，只有该部分52a与中空圆筒24保持接触。相应地，中空圆筒24在与实心金属轴52的挠度相反的方向形成挠度。从而支承辊22B的挠度(即中空圆筒24的挠度)跟随着加热辊12的挠度。因此，按照此优选实施例，在支承辊22B的轴向可以获得均匀的纸张进给力。
通常，加热辊的挠度比支承辊的挠度小得多。因此，在第一和第二优选实施例中加热辊的挠度可忽略不计，而支承辊的挠度在其轴向长度上基本上是均匀的。反之，按照第三优选实施例，加热辊的挠度是不能忽略的，但在它后面接着有支承辊的挠度。
参见图10，表示按照本发明第四优选实施例的支承辊22C的剖视图。该支承辊22C采用实心金属轴54，它具有中央大直径部分54a和一对锥形部分54b和54c，从中央大直径部分54a向轴54相对的两端部逐渐变细。按照此优选实施例，其实心金属轴的几何惯性矩比第三优选实施例的实心金属轴大，从而更加抑制实心金属轴54的挠度。其它部分的结构和作用类似于第三优选实施例。
按照本发明，支承辊的挠度在其轴向长度上基本上是均匀的，从而，在支承辊的轴向中央部分的纸张进给力得到改进。相应地，可以避免在纸张进给方向发生印件缩小现象。此外，在第三和第四优选实施例中，支承辊的挠度可以跟随着加热辊的挠度。从而，在支承辊的轴向可获得均匀的纸张进给力。
权利要求
1.一种调色剂定影装置，它包括机架；中空加热辊，可旋转地装在所说的机架上；加热器，插入所说的中空加热辊中；驱动装置，用于转动所说的加热辊；支承辊，可旋转地装在所说的机架上，它包括中空圆筒，实心金属轴，它插入所说的中空圆筒内，并可旋转地装于机架上，所说的实心金属轴具有一对大直径部分，按给定距离相互间隔，每个所说的大直径部分其外径稍小于中空圆筒的内径，弹性圆筒安装在在中空圆筒的外圆筒表面，并与加热辊保持压力接触，和固定装置，用于将实心金属轴的一个大直径部分固定于中空圆筒上；和偏压装置，用于对着加热辊给支承辊施压，所说的偏压装置朝着加热辊给实心金属轴施加偏压。
2.按照权利要求1的调色剂定影装置，其特征是，所说的一对大直径部分位于一个区域，在该区域内所说的弹性圆筒与加热辊保持压力接触。
3.按照权利要求2的调色剂定影装置，其特征是，所说的固定装置包括第一通孔，它穿过实心金属轴的一个大直径部分，第二通孔，它穿过中空圆筒，并与第一通孔对准，和一个销，它插入所说的第一通孔和第二通孔中。
4.按照权利要求2的调色剂定影装置，其特征是，所说的实心金属轴还具有中间小直径部分，它位于一对大直径部分之间，和一对锥形部分，它从大直径部分向轴的相对端部逐渐变细。
5.一种调色剂定影装置，它包括机架；中空加热辊，可旋转地装在所说的机架上；加热器，插入所说的中空加热辊中；驱动装置，用于转动所说的加热辊；支承辊，可旋转地装在所说的机架上，它包括中空圆筒，实心金属轴，它插入所说的中空圆筒内，并可旋转地装于机架上，所说的实心金属轴具有中央大直径部分，弹性圆筒安装在中空圆筒的外圆筒表面，并与加热辊保持压力接触，和固定装置，用于将实心金属轴的中央大直径部分固定于中空圆筒上；和偏压装置，用于对着加热辊给支承辊施压，所说的偏压装置朝着加热辊给实心金属轴施加偏压，实心金属轴的中央大直径部分朝着加热辊给中空圆筒施力。
6.按照权利要求5的调色剂定影装置，其特征是，所说的实心金属轴还具有一对锥形部分，从中央大直径部分向轴的相对端部逐渐变细。
全文摘要
一种加热辊定影装置，其支承辊的挠度在轴向长度上基本上是均匀的，从而改进在支承辊轴向中央部分纸的进给力。加热辊定影装置包括加热辊，可旋转地装于机架上，和支承辊，利用螺旋弹簧使其对着加热辊而被施压，以便随着加热辊旋转。支承辊包括中空圆筒，实心金属轴，它插入中空圆筒内，并具有一对按给定距离相互间隔的大直径部分。实心金属轴的一个大直径部分固定于中空圆筒上。利用螺旋弹簧朝着加热辊给实心金属轴施加偏压。
文档编号G03G15/20GK1160232SQ9610584
公开日1997年9月24日 申请日期1996年5月6日 优先权日1995年7月25日
发明者小室昭宏, 中安启文 申请人:富士通株式会社