專利名稱：成像設(shè)備的定影裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種定影裝置及其方法。更具體的說，本發(fā)明涉及成像設(shè)備的定影裝置及其方法，該定影裝置利用預(yù)定的壓力和溫度將調(diào)色劑圖像定影到打印紙張上。
背景技術(shù)：
諸如復(fù)印機(jī)和激光打印機(jī)的普通電子照相成像設(shè)備利用電子照相顯影方法。在電子照相成像設(shè)備中，感光鼓由一個(gè)鄰近的充電單元充電。被充電的感光鼓表面暴露于從激光掃描單元發(fā)出的激光。于是，靜電潛像形成為與所需圖像相對(duì)應(yīng)的圖案。顯影裝置將調(diào)色劑供給到感光鼓上，并將感光鼓上的靜電潛像顯影為可見的粉末狀調(diào)色劑圖像。當(dāng)打印紙張?jiān)诟泄夤暮团c感光鼓相接觸地轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)印輥之間穿過時(shí)，感光鼓上的調(diào)色劑圖像被轉(zhuǎn)印到打印紙張上。從而，隨著帶有轉(zhuǎn)印于其上的調(diào)色劑圖像的打印紙張穿過定影裝置，該調(diào)色劑圖像被高溫和高壓所定影。穿過定影裝置的打印紙張被排出。
定影裝置包括彼此面對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的加壓輥和加熱輥。圖1示出日本專利2002-139948號(hào)中公開的定影裝置。參照?qǐng)D1，定影裝置包括具有加熱器11的加熱輥12以及與加熱輥12相接觸地轉(zhuǎn)動(dòng)的加壓輥13。加熱輥12可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在支撐框架10內(nèi)，并且加壓輥13可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在鉸接框架14上，而該鉸接框架14圍繞鉸接軸14a轉(zhuǎn)動(dòng)。鉸接框架14由彈簧15推向加熱輥12，使得在加熱輥12和接觸加熱輥12的加壓輥13之間形成預(yù)定輥隙。通過轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于支撐框架10內(nèi)的操縱杠桿16，可以強(qiáng)制地降低或升高鉸接框架14，由此改變彈簧15的壓縮。從而，可以控制在各輥12和13之間的輥隙。因此，在諸如信封之類的厚紙上打印的情況下，用戶可以提升操縱杠桿16，來降低鉸接框架14，如圖1所示。于是，各輥12和13之間的輥隙可得以減小，并防止信封起皺。
在使用標(biāo)準(zhǔn)厚度的普通打印紙、如A4打印紙時(shí)，用戶降低操縱杠桿16來提升鉸接框架14。然后，各輥12和13之間的輥隙增大。
然而，利用如上所述的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，各輥之間的定影輥隙僅能夠通過作用在各輥上的壓力設(shè)定為兩個(gè)程度，因此，由于不能適應(yīng)各種厚度的紙張，而為使用帶來不便。
另外，由于加壓輥由熱膨脹系數(shù)較高的硅橡膠或發(fā)泡硅橡膠制成，加壓輥的形狀會(huì)隨著加熱程度而有所變化。因此，在打印工作的過程中定影輥隙會(huì)變化。然而，由于傳統(tǒng)的定影裝置僅具有兩種定影輥隙的模式，定影裝置不能夠適應(yīng)性地應(yīng)付定影輥隙的各種變化。此外，在壓力增大時(shí)，打印紙張經(jīng)常起皺。相反，在壓力減小時(shí)，定影性能惡化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述問題。于是，本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種成像設(shè)備的定影裝置及其方法，該定影裝置具有改進(jìn)的結(jié)構(gòu)，從而可以規(guī)則地保持各輥之間的定影輥隙。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述方面，提供了一種成像設(shè)備的定影裝置及其方法。該裝置和方法包括加熱輥，該加熱輥可旋轉(zhuǎn)地安裝在支撐框架內(nèi)；加壓輥，該加壓輥與加熱輥相接觸地轉(zhuǎn)動(dòng)，并且通過與加熱輥相接觸而限定一個(gè)預(yù)定的輥隙區(qū)域；鉸接支架，該鉸接支架安裝在支撐框架內(nèi)，并支撐加壓輥或加熱輥，以便任一個(gè)輥可以與另一個(gè)輥相接觸地轉(zhuǎn)動(dòng)；第一和第二彈性元件，它們彼此相面對(duì)，同時(shí)鉸接支架置于它們之間，并且分別彈性推動(dòng)鉸接支架；以及導(dǎo)引元件，該導(dǎo)引元件在支撐相應(yīng)的第一和第二彈性元件的同時(shí)導(dǎo)引鉸接支架的運(yùn)動(dòng)，其中，第一和第二彈性元件往復(fù)地壓縮和擴(kuò)張。
鉸接支架的一端可旋轉(zhuǎn)地連接到支撐框架上，而另一端可移動(dòng)地連接到導(dǎo)引元件上，以便可旋轉(zhuǎn)地支撐加壓輥。
鉸接支架在一端包括一個(gè)與鉸接軸相對(duì)應(yīng)的軸孔，而在相對(duì)端具有一個(gè)導(dǎo)引孔，導(dǎo)引元件可滑動(dòng)地設(shè)置在該導(dǎo)引孔中。
鉸接支架包括設(shè)置在軸孔和導(dǎo)引孔之間的弧形軸承部分，以便可旋轉(zhuǎn)地支撐加壓輥。
加壓輥設(shè)置在加熱輥之上，并且鉸接支架設(shè)置在加壓輥之上，并可旋轉(zhuǎn)地支撐與加熱輥相接觸的加壓輥。
第一彈性元件朝向加熱輥向下彈性推動(dòng)鉸接支架，而第二彈性元件遠(yuǎn)離加熱輥向上彈性推動(dòng)鉸接支架。
導(dǎo)引元件包括通過導(dǎo)引孔緊固到支撐框架上的螺栓。
第一和第二彈性元件在被壓縮狀態(tài)下得以支撐，同時(shí)圍繞螺栓設(shè)置，且導(dǎo)引孔設(shè)置在第一和第二彈性元件之間。
第一和第二彈性元件包括壓縮螺旋彈簧，并具有相同的彈力。


本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將通過下面的描述、所附的權(quán)利要求書和附圖變得更容易理解，圖中圖1是示出成像設(shè)備的傳統(tǒng)定影裝置的視圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的成像設(shè)備的定影裝置的剖面圖；圖3是示出在圖2的定影裝置的鉸接支架上作用的力的自由度的視圖；圖4是示出從圖2的狀態(tài)熱膨脹的加壓輥的剖面圖；應(yīng)注意的是，在所有附圖中，相同或類似的元件由相同的附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，參照附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的成像設(shè)備的定影裝置。
參照?qǐng)D2，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的成像設(shè)備的定影裝置包括可旋轉(zhuǎn)地安裝在支撐框架20內(nèi)的加熱輥30；與加熱輥30相接觸地轉(zhuǎn)動(dòng)的加壓輥40；可旋轉(zhuǎn)地支撐加壓輥40的鉸接支架50；彼此面對(duì)同時(shí)鉸接支架50置于其間的第一和第二彈性元件61和63；以及導(dǎo)引元件70。
加熱器3 1安裝在加熱輥30內(nèi)。加熱輥30與加壓輥40相接觸地轉(zhuǎn)動(dòng)，利用預(yù)定的熱量和壓力將圖像定影到各輥30和40之間穿過的打印紙張上。
加壓輥40以預(yù)定壓力抵壓加熱輥30，同時(shí)與加熱輥30相接觸地旋轉(zhuǎn)。加壓輥40具有纏繞軸41的預(yù)定厚度的加壓層42。加壓層42包括硅橡膠或發(fā)泡硅橡膠，并可以由接觸加熱輥30帶來的熱量熱膨脹。
當(dāng)加壓輥40和加熱輥30彼此相接觸時(shí)，在各輥30和40之間形成定影輥隙。根據(jù)定影輥隙的寬度確定穿過各輥30和40之間的打印紙張的定影時(shí)間、溫度和壓力。
因此，為了改變定影輥隙，加壓輥40安裝成它可以在支撐框架20上微小地上下移動(dòng)。加壓輥40和加熱輥30之一由驅(qū)動(dòng)電機(jī)(未示出)轉(zhuǎn)動(dòng)，而另一個(gè)輥被動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。優(yōu)選的是，加熱輥30由驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，而加壓輥40被動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。在本發(fā)明另一實(shí)施例中，加壓輥40可以由驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，而加熱輥可以是被動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的。
加壓輥40A的軸41可轉(zhuǎn)動(dòng)地插入到軸承43中。該軸承43由鉸接支架50支撐。
鉸接支架50可旋轉(zhuǎn)地安裝在支撐框架20內(nèi)，以支撐加壓輥40，使得加壓輥40可以與加熱輥30相接觸地轉(zhuǎn)動(dòng)。鉸接支架50在一端具有與鉸接軸51相對(duì)應(yīng)的軸孔52，而在相對(duì)端具有導(dǎo)引孔53，導(dǎo)引元件70可滑動(dòng)地設(shè)置在該導(dǎo)引孔53內(nèi)。鉸接支架50包括一個(gè)弧形的軸承部分55，該軸承部分55支撐加壓輥40的軸承43。軸承部分55形成在軸孔52和導(dǎo)引孔53之間，即，大約形成在鉸接支架50的中間，并向下支撐加壓輥40。也就是說，安裝在加壓輥40的上部，鉸接支架50通過其自身重量將加壓輥40壓向加熱輥30。
第一和第二彈性元件61和63相對(duì)于置于二者之間的鉸接支架50相對(duì)設(shè)置。彈性元件61、63設(shè)置成基本上一條直線，并優(yōu)選地是壓縮螺旋彈簧，該壓縮螺旋彈簧沿相對(duì)的方向?qū)椥詨毫μ峁┙o鉸接支架50。下面將彈性元件61和63稱為第一和第二壓縮彈簧。在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，第一和第二壓縮彈簧61和63設(shè)置成向鉸接支架50中、作為距鉸接軸51最遠(yuǎn)一側(cè)的端部提供彈性壓力。相應(yīng)的壓縮彈簧61和63插入導(dǎo)引元件70內(nèi)并支撐在該導(dǎo)引元件70中。壓縮彈簧61和63具有相同的彈力。因此，相對(duì)于鉸接支架50在相對(duì)方向上作用的壓縮彈簧61和63的彈力相等。
導(dǎo)引元件70可以包括與支撐框架20的支撐塊21螺紋連結(jié)的螺栓。螺栓與支撐塊21接合，穿過鉸接支架50的導(dǎo)引孔53，并導(dǎo)引鉸接支架50的垂直運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)引元件70支撐處于壓縮狀態(tài)的壓縮彈簧61和63。為此，螺栓的直徑小于導(dǎo)引孔53的直徑，并也小于壓縮彈簧61和63的內(nèi)徑。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，圍繞螺栓設(shè)置在鉸接支架50上部的第一壓縮彈簧61將鉸接支架50推向加熱輥30。圍繞螺栓以壓縮狀態(tài)設(shè)置在鉸接支架50和支撐塊21之間的第二壓縮彈簧63向上彈性推動(dòng)鉸接支架50，即，在遠(yuǎn)離加熱輥30移動(dòng)的方向上推動(dòng)鉸接支架50。
鉸接支架50的負(fù)載和偏移可以通過壓縮彈簧61和63設(shè)定為預(yù)定值。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，當(dāng)定影輥隙由于加壓輥40的熱膨脹而增大時(shí)，鉸接支架50上的壓力P增大。然后，壓縮力F1隨著第一壓縮彈簧61被壓縮而增大。相反，壓縮力F2隨著第二壓縮彈簧63擴(kuò)張而減小。結(jié)果，加壓輥40和加熱輥30之間的壓力得以保持，并且定影輥隙被適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)到正常寬度。由于鉸接支架50通過向上移動(dòng)預(yù)定距離來補(bǔ)償加壓輥40的膨脹，因此定影輥隙可以保持均勻一致。
圖3示出在上述結(jié)構(gòu)的定影裝置的鉸接支架上作用的力的自由度。
根據(jù)自由度，沿著y軸作用在鉸接支架50上的力的和為零。圍繞鉸接支架50的轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩M的和也是零。
更具體地說，圖3的自由度可以通過以下方程來表示。
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，F(xiàn)1是由第一壓縮彈簧61施加到鉸接支架50上的壓縮力，而F2是由第二壓縮彈簧63施加到鉸接支架50上的力。
P是通過加壓輥40的軸承以及加壓輥40和加熱輥30之間的定影輥隙傳遞到鉸接支架50上的負(fù)載。R是在旋轉(zhuǎn)中心處，即鉸接支架50的鉸接軸51處產(chǎn)生的反作用力。
由第一和第二壓縮彈簧61和63作用在鉸接支架50上的力F1和F2通過方程3來計(jì)算，方程3表示施加到彈簧61和63上的負(fù)載與該負(fù)載所導(dǎo)致的偏移之間的關(guān)系。
方程3
δ＝[(8nD3/Gd4]×P其中，δ是壓縮位移，n是圈數(shù)，d是彈簧線圈的鋼絲直徑，D是彈簧線圈的平均直徑，G是剪切模量，而P是壓縮負(fù)載[N(kgf)]。
在上述結(jié)構(gòu)中，隨著打印紙張的數(shù)量增多，加壓輥40由于高溫而熱膨脹。此時(shí)，如果鉸接支架50固定到位，則壓力P將增大，隨之增大定影輥隙。如果穿過諸如信封的厚紙，則紙張將更易于起皺。
本發(fā)明的實(shí)施例解決了上述問題。由于鉸接支架50未固定，而是圍繞鉸接軸51轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)壓縮負(fù)載[N(kgf)]P變化，鉸接支架50由于第一和第二壓縮彈簧61和63的往復(fù)壓縮和擴(kuò)張而移動(dòng)。于是，可以保持定影輥隙。
換句話說，如果壓力P變成P+ΔP，第一壓縮彈簧61的壓縮力F1變成F1+ΔF1，而第二壓縮彈簧63的壓縮力F2變成F2-ΔF2。
具體地說，如果在加壓輥40膨脹之前例如P＝6kgf，F(xiàn)1＝5kgf，L1＝40mm，而L2＝20mm，則定影輥隙為8mm。
在加壓輥40膨脹之后，上述值變?yōu)镻＝8kgf，F(xiàn)1＝5.5kgf，而F2＝1.5kgf。于是，定影輥隙保持為8mm。
圖2示出在熱膨脹之前的加壓輥40。由于壓縮力F1隨著壓力P增大而增大，第二彈簧63的高度，即鉸接支架50和支撐塊21之間的高度H1在加壓輥40膨脹后增大到H2，如圖4所示那樣，并因此，鉸接支架50隨著第二壓縮彈簧63擴(kuò)張而被提升，使得第二彈簧63的壓縮力F2相應(yīng)地減小。即，由于鉸接支架50可以被提升加壓輥40的膨脹那么多，可以保持各輥30和40之間的定影輥隙。
相反，當(dāng)加壓輥40冷卻并收縮時(shí)，壓力P減小，第一壓縮彈簧61的壓縮力F1減小，而第二壓縮彈簧63的壓縮力F2增大。從而，保持了定影輥隙。
在打印工作過程中，傳統(tǒng)定影裝置的定影輥隙根據(jù)加壓輥40的溫度而變化。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過根據(jù)第一和第二壓縮彈簧61和63的往復(fù)變形來適應(yīng)性改變定影輥隙，定影裝置保持定影輥隙的間隔。
同時(shí)，雖然已經(jīng)參照特定示例性實(shí)施例描述本發(fā)明，在該實(shí)施例中加壓輥40設(shè)置在加熱輥30之上。但是所示的實(shí)施例僅僅作為一個(gè)示例，因此，各輥的位置可以充分調(diào)節(jié)以獲得更好的效率。
利用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的成像設(shè)備的定影裝置，由于第一和第二壓縮彈簧的壓縮力適應(yīng)性變化，因此可以保持定影輥隙的間隔。
因此，即使在諸如信封之類的相對(duì)厚的紙張用作打印紙時(shí)，也可以防止打印紙張上的皺褶，并且可以保證高質(zhì)量的打印圖像。
另外，通過保持定影輥隙，定影裝置能夠處理各種厚度的打印紙張。
雖然已經(jīng)參照本發(fā)明的特定實(shí)施例圖示并描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解到在不背離所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的精髓和范圍前提下可以在形式和細(xì)節(jié)上作出各種變化。
權(quán)利要求
1.一種成像設(shè)備的定影裝置，包括加熱輥，該加熱輥旋轉(zhuǎn)地安裝在支撐框架內(nèi)；加壓輥，用于與加熱輥相接觸地轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過與加熱輥相接觸來限定一預(yù)定的輥隙區(qū)域；鉸接支架，該鉸接支架安裝在支撐框架內(nèi)，并支撐加壓輥或加熱輥，使得任一個(gè)輥與另一個(gè)輥相接觸地旋轉(zhuǎn)；第一和第二彈性元件，這兩個(gè)彈性元件彼此面對(duì)，且鉸接支架置于二者之間，并分別彈性地推動(dòng)鉸接支架；以及導(dǎo)引元件，該導(dǎo)引元件用來在支撐各第一和第二彈性元件的同時(shí)導(dǎo)引鉸接支架的移動(dòng)；其中，第一和第二彈性元件往復(fù)地壓縮和擴(kuò)張。
2.如權(quán)利要求1所述的定影裝置，其中，鉸接支架的一端旋轉(zhuǎn)地連接到支撐框架上，且另一端可移動(dòng)地連接到導(dǎo)引元件上，以旋轉(zhuǎn)地支撐加壓輥。
3.如權(quán)利要求2所述的定影裝置，其中，鉸接支架在一端包括與鉸接軸相對(duì)應(yīng)的軸孔，而在相對(duì)端具有導(dǎo)引孔，一導(dǎo)引元件可滑動(dòng)地設(shè)置在該導(dǎo)引孔內(nèi)。
4.如權(quán)利要求3所述的定影裝置，其中，鉸接支架包括設(shè)置在軸孔和導(dǎo)引孔之間的弧形軸承部分，以旋轉(zhuǎn)地支撐加壓輥。
5.如權(quán)利要求1所述的定影裝置，其中，加壓輥設(shè)置在加熱輥之上，且鉸接支架設(shè)置在加壓輥之上，并旋轉(zhuǎn)地支撐與加熱輥相接觸的加壓輥。
6.如權(quán)利要求5所述的定影裝置，其中，第一彈性元件朝加熱輥向下彈性推動(dòng)鉸接支架，且第二彈性元件遠(yuǎn)離加熱輥向上彈性推動(dòng)鉸接支架。
7.如權(quán)利要求4所述的定影裝置，其中，導(dǎo)引元件包括通過導(dǎo)引孔緊固到支撐框架上的螺栓。
8.如權(quán)利要求7所述的定影裝置，其中，第一和第二彈性元件在被壓縮狀態(tài)下得以支撐，同時(shí)圍繞螺栓設(shè)置，且導(dǎo)引孔位于第一和第二彈性元件之間。
9.如權(quán)利要求1所述的定影裝置，其中，第一和第二彈性元件包括壓縮螺旋彈簧。
10.如權(quán)利要求1所述的定影裝置，其中，第一和第二彈性元件具有相同的彈力。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種成像設(shè)備的定影裝置及其方法。該裝置和方法包括加熱輥，該加熱輥旋轉(zhuǎn)地安裝在支撐框架內(nèi)；加壓輥，用于與加熱輥相接觸地轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過與加熱輥相接觸來限定一預(yù)定的輥隙區(qū)域；鉸接支架，該鉸接支架安裝在支撐框架內(nèi)，并支撐加壓輥或加熱輥，使得任一個(gè)輥與另一個(gè)輥相接觸地旋轉(zhuǎn)；第一和第二彈性元件，這兩個(gè)彈性元件彼此面對(duì)，且鉸接支架置于二者之間，并分別彈性地推動(dòng)鉸接支架；以及導(dǎo)引元件，該導(dǎo)引元件用來在支撐各個(gè)第一和第二彈性元件的同時(shí)導(dǎo)引鉸接支架的移動(dòng)，其中，第一和第二彈性元件往復(fù)地壓縮和擴(kuò)張。
文檔編號(hào)G03G15/20GK1601396SQ20041005790
公開日2005年3月30日 申請(qǐng)日期2004年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月24日
發(fā)明者趙德賢, 金歡謙 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社