CN1186696C - 可改变接触压力的固定装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种固定装置，它包括与载有未固定图像的记录材料接触的固定转动件、与固定转动件接触的加压转动件、支撑加压转动件并绕多个支点摆动的支撑件、偏压支撑件使加压转动件偏压到固定转动件上的弹性件和通过摆动支撑件、克服弹性件的偏压力来改变接触压力的接触压力改变装置，其中接触压力改变装置可在加压转动件与固定转动件压接触时改变接触压力。

Description

可改变接触压力的固定装置
发明背景
发明领域
本发明关于用加压来在记录材料上固定图像的固定装置，该装置宜用于如采用光电和静电记录系统的复印机和印刷机类的图像形成装置中。
相关技术
一个采用光电系统的图像形成装置，如复印机、印刷机或传真机是通过由充电装置给光电的光敏感体表面充电、并由曝光装置使该充电的光电的光敏感体表面曝光来形成静电潜像的。该静电潜像由显影装置显影以形成色料图像，该图像由传送装置传送到如纸之类的记录材料上，然后由固定装置作为一永久固定的图像固定在记录材料上，并输出该固定的图像。
图8是表示本发明一个实施例的图像形成装置的简图。上述固定装置的工作情况如下：由作为图像载体的光敏鼓2和传送辊5之间的传送辊隙将色料图像传送到如纸之类的记录材料P上，该记录材料通过一个导向件9夹持在加热辊12和固定装置7的加压辊13之间的固定辊隙中来传送，通过加热辊12中的加热器14(卤素加热器)的加热和上述固定辊隙的压力，来将未固定的色料图像作为永久固定的图像热固定在记录材料P上。下面将参照本发明的实施例来描述图像形成装置1的其它结构件。
当一个封套作为上述图像形成装置中的记录材料传送时，如果该封套夹在辊隙中传送、同时又由固定装置加热，就会出现起皱的问题。该封套是由单层纸折迭并粘接重迭部分制成的，如果在纸的前侧和后侧之间收缩方向有差异，就在加热收缩时不可避免地出现变形，结果使纸起皱。为防止起皱，通常采用加热装置减小压辊接触压力的方法。
例如，图6表示用于固定装置7的加压机构的例子。该加压机构包括具有加热器(卤素加热器)14的加热辊12、一根与加热辊12接触的加压辊13和支撑这些构件的支架52。加热辊12的两端由支架52通过中间轴承(未示出)可转动地支撑。加热辊12的一端装有一个齿轮(未示出)，该齿轮由驱动源传来的驱动力驱动。加压辊13的两端由支撑件15通过中间轴承(未示出)可转动地支撑。参照数字16表示一根可转动的臂，它是一个接触压力改变装置，并由支架任一侧上的轴52a可移地支撑。该可转动的臂16包括一个操作部分16a、一个接触支撑件15的接触部分16b和一个可停止可转动臂移动的止动部分16c。参照数字60表示一个由圈簧制成的弹性件，它用于偏压支撑件15并装在支架52和支撑件15之间。用作支点的轴孔15a形成在支撑件15上，从而使该支撑件15由设在支架52的任一侧上的轴52b可移动地支撑。支撑件15的自由端形成一弯曲部分15b，该部分用作与上述可转动臂16的接触部分和上述弹性件60的支撑部分。
当传送一个封套时，可转动臂16首先作如图7所示的顺时针转动，由于可转动臂16的接触部分16b接触支撑件15的接触部分15b，可转动臂16受到由支撑件15在图7箭头所示方向偏压(轴52a的中部方向)，由弹性件60的偏压力产生的力矩不作用在可转动臂16上，可转动臂停在如图7所示的位置，支撑件15保持对弹性件60的向下的偏压力。
由于可转动臂16具有制动部分16c，这就可防止它进行超出需要的移动。支撑件15由可转动臂16以支点15a为中心的操作下受迫向下，由支撑件15支撑的加压辊13保持在离加热辊12预定距离的位置。
加压辊13包括形成在金属芯13a的表面上的橡胶层13b，该层与加热辊12接触以得到一个辊隙。由于橡胶具有很大的热膨胀系数和很低的导热性，随着图像形成装置1的操作时间的加长，加压辊13的温度逐步升高，其外径也逐步增大(如图7的虚线部分所示)。
由于弹性件60的偏压力相当大，即使加压辊13的外径变大，橡胶层13b变形，加压辊13就不能很容易地向下移动。由于采用这种结构，加压辊13对加热辊12的接触压力或辊隙宽度增大，因此产生了封套起皱的问题。
当考虑到加压辊13由于热膨胀而外径变化来设定可转动臂16受迫向下的量(加压辊13和加热辊12之间的距离)而防止起皱时，在加压辊13的温度增加到足够的温度、达到固定的外径和预定的压力之前，未固定的色料图像将不能完全熔化固定，特别是当加压辊13的热膨胀很大时，加压辊13和加热辊12设定在它们相互并不接触的状态，热量就不会从加热辊12传到加压辊13，这就使加压辊13中也必须提供加热器14。
这就是说，封套的起皱和未固定的色料图像的熔化固定是相互矛盾的，在图像形成装置1的固定装置7完全加热到防止封套起皱和未固定的色料图像熔化固定之前需要等待一个长时间。
发明概述
本发明的目的在于提供一种固定装置，它可在记录材料不起皱的情况下将色料图像固定在记录材料上。
本发明的另一目的在于提供一种固定装置，它能将色料图像固定在封套上。
本发明还有一个目的在于提供一种固定装置，它能改变固定压力。
本发明的又一目的在于提供一种固定装置，它包括：
一个与载有未固定图像的记录材料接触的固定转动件；
一个与固定转动件压接触的加压转动件，
一个支撑件，它支撑着该加压转动件并可绕着作为中心的多个支点摆动；
一个偏压支撑件的弹性件，使加压转动件受到固定转动件的偏压；和
接触压力改变装置，它用于通过使支撑件克服弹性件的偏压力的摆动来改变压力；其中
接触压力改变装置可在加压转动件与固定转动件压接触时改变接触压力。
从下面的描述可以清楚本发明的其它目的。
附图概述
图1是本发明的实施例1的固定装置的纵向剖视图，
图2是图1固定装置的右侧视图，
图3是表示在图1状态下力是如何加上的示图；
图4是解释本发明的实施例1的操作情况的示图；
图5是表示在图4状态力是如何加上的示图；
图6是表示固定装置的例子的纵向剖视图，
图7是说明图6的固定装置的操作情况的示图，
图8是表示包括本发明实施例1的固定装置的图像形成装置的示图，
图9是本发明实施例2的固定装置的部分示图；
图10是本发明实施例3的固定装置的部分示图；
图11是本发明实施例4的固定装置的纵向剖视图，
图12是说明图11固定装置的操作情况的示图。
优选实施例的描述
下面将参照附图来描述本发明的优选实施例。
图8是表示一个图像形成装置(在该实施例中是光电系统的激光束印刷机)的结构示图，它包括本发明实施例1的固定装置。
该图像形成装置1包括一个光敏鼓2，在它的表面上具有作为图像载体的光敏体。一个充电辊3、冲洗装置4和传送辊5安置成围绕光敏鼓2，一个曝光装置6安置在光敏鼓2和冲洗装置4之间的交接面的上方，以形成一个图像形成部分。在光敏鼓2和传送辊5之间形成的传送辊隙的记录材料传送方向的下游侧，通过中间的传送导向件9提供一个固定装置7。光敏鼓2、充电辊3和冲洗装置4一起装在一个盒子中以形成一个处理盒8，该盒8可拆卸地装到图像形成装置体40上。
光敏鼓2是一种带负电的有机的光敏体，在本实施例中，它具有形成在铝鼓基上的光敏层，它由驱动装置(未示出)在预定的周向速度(处理速度)下在箭头(顺时针)所示的方向上转动，并由在转动时与鼓2接触的充电辊3均匀地充上负电。
作为接触充电装置的充电辊3以预定的转动压力保持与光敏鼓2的表面接触，并由充电偏压动力源(未示出)加上的充电偏压给光敏鼓2充到预定的极性或均匀的电位。
冲洗装置4包括冲洗套筒4a，它在基本与光敏鼓2的表面的冲洗部分接触并在光敏鼓上显现静电潜像时可以转动，该潜像是由色料附着到冲洗部分上的潜像上的色料图像。
作为传送装置的传送辊5以预定的压力保持与光敏鼓2的表面接触，从而形成传送辊隙，并将光敏鼓2表面上的色料图像传送到如纸之类的记录材料P上，该色料图像是由加在光敏鼓2和传送辊5之间的传送辊隙上的来自传送偏压动力源(未示出)所加的传送偏压传送的。
曝光装置6按照图像信息形成静电潜像，该图像信息由输出按照图像信息的时间顺序电子数字图像信号调制的激光束(曝光光束)产生的，它来自于专用计算机(未示出)的激光输出部分(未示出)，该激光束如符号L所示扫描并曝光充电的光敏鼓2的表面。
固定装置7具有带加热器(卤素加热器)14的加热辊12和一个加压辊13。在记录材料P传送并支撑在加热辊12和加压辊13之间的固定辊隙上时，通过热量和压力使传送到记录材料P表面上的色料图像被压固定。加压辊13由驱动装置(未示出)带动的加热辊12的转动而转动。下面将详细描述固定装置7。
接着将描述上述图像形成装置的图像形成操作情况。
在形成一个图像时，光敏鼓2由驱动装置(未示出)以预定的周向速度驱动成沿顺时针方向转动，并由加上充电偏压的充电辊3均匀地充到预定的电位。曝光装置6将激光束L加到充电的光敏鼓2的表面上，曝光装置6扫描从而降低光敏鼓2的扫描和曝光部分的电位，以形成与来自专用计算机(未示出)或类似机器输入的图像信息相一致的静电潜像。
色料由冲洗装置4的冲洗套筒4a附着到光敏鼓2上形成的静电潜像上，具有与光敏鼓2的充电极性(负极)相同极性的冲洗偏压加到该冲洗部分上，通过逆向冲洗显影成色料图像。
同时，在纸盒21中的纸之类的记录材料由抓取辊22送入，并由供给辊23、减速辊24和供给传送辊25以与光敏鼓2上的色料图像的形成同步的方式传送到一对配套辊26。当光敏鼓2上的色料图像到达光敏鼓2和传送辊5之间的传送辊隙时，记录材料P由该对配套辊26准时地送到传送辊隙。
然后，光敏鼓2上的色料图像传到由传送辊5传送的传送辊隙中的记录材料P，由光敏鼓2和传送辊5之间产生的静电将具有与上述色料相反极性(正极)的传送压力加到传送辊5上。已经传送有色料图像的记录材料P通过传送导向件9传送固定装置7，通过带有加热器14的加热辊12和加压辊13之间的固定辊隙上的热量和压力，使色料图像热固定在记录材料P上。固定有色料图像的记录材料P穿过一对传送辊27和一对纸排放辊28送到纸排放盘29的表面，从而完成一系列的图像形成操作。
在上述传送后，由清洁装置(未示出)来除去和收集光敏鼓2上的残留的传送的色料。
下面将描述装在上述固定装置7上的加压装置的结构。
正如图1和2所示，本实施例的固定装置包括带有加热器14(卤素加热器)的加热辊12，与加热辊12接触的加压辊13和支撑它们的支架52。加热辊12的两端由支架52通过一对轴承51可转动地支撑。
加热辊12的一端装有一个齿轮53，它由从驱动源传来的驱动力驱动而进行转动。加热辊12的两端与一对垫圈54啮合。
加热辊13的金属芯部分13a的两端由支撑件55通过一对轴承56可转动地支撑并与一对垫圈57啮合。
参照数字58表示一根可转动的臂，它与压力改变装置接触并由轴52a可转动地支撑，轴52a装在支架52的任一侧上并与垫圈59啮合。该可转动的臂安装成使它可由操作者使图像形成装置的外侧用手工进行操作。
该可转动的臂58包括一个操作部分58a、接触上述支撑件55的接触部分58b、和用来使可转动臂停止移动的止动部分58c。
用数字60表示的是一个弹性件，它是一个圈簧，用来偏压支撑件55并装在支架52和支撑件55之间，它的位置和压力设定成能使加压辊13以预定压力偏压加热辊12。
一个圆的长支点孔55a基本在与上述弹性件60的偏压方向同样的方向上延伸，该孔开在支撑件55上，由支架52的任一侧上提供的轴52b可摆动支撑。在支撑件55的自由端侧设有弯曲部分55，它用作上述弹性件60的支撑部分和与可转动臂58的接触部分。
下面将参照图1、3、4和5来逐步描述固定装置的工作情况。
由于支撑件55受到由弹性件60在图1的箭头方向的偏压，加热辊12保持与加压辊13压接触、并在图1的箭头所示方向受偏压。因此，图中箭头所示的方向上的反作用力加到支撑件55的支点55a上，从而保持支撑件55的支点孔55a的上部与支架52的轴52b接触。
这里将参照图3来说明加压辊13的压接触力F1。支点P代表支撑件55的转动支点52b，作用点Q代表加热辊12和加压辊13之间的辊隙部分，施力点R代表弹性件60的接触部分。
假设弹性件60的偏压力为P1，从弹性件的接触部分到辊隙部分的距离为I1，从转动支点到辊隙部分的距离PQ为I2，可得出下面的方程：
F1＝P1(I1+I2)/I2    (1)
因此，当已传送未固定的色料图像的纸P送到固定装置7时，由该压接触力F1对它加压。色料由加热辊12加热而熔化，从而使色料图像固定在纸P上。
下面将描述封套传送的情况。
这种固定装置的使用手册教导说，当要在封套上形成图像时，可转动臂的操作部分58a必须向下转到不能转动时为止。
首先抓住可转动臂58的操作部分、并克服弹性件60的偏压力、以支点52a为中心按图1的顺时针方向转动。然后，如图4所示，可转动臂58的接触部分58b接触支撑件55的接触部分55b，可转动臂58受到图4箭头所示方向的支撑件55的偏压(轴52a的中心方向)。因此，弹性件60的抗力产生的力矩并不作用在可转动臂58上，可转动臂58停止在图4所示的位置上，支撑件55保持受迫向下，以克服弹性件60的偏压力。由于可转动臂58具有制动部分58c，所以它不能再多转了。
受迫向下的支撑件55移动成使支撑件55的支点孔沿支架52的轴52b移动，在弹性件60的偏压力下可转动臂58的接触部分58b作为一个支点。因此，当支撑件55的支点孔55a是细长的弧形孔，该支撑件55可以接触部分58b作为中心顺利地进行移动。
下面将参照图5来说明此时的加压辊13的接触压力F2。
由于可转动臂58和支撑件55之间的接触部分起到支点S的作用，假设弹性件60的偏压力为P2，从可转动臂58的接触部分58b到弹性件60的距离RS为I3，可得出下列方程：
F2＝P2I3/(I1+I3)          (2)
作为例子，如果I1＝I2和I3＝I1/5，则方程(1)和(2)可表示成：
F1＝P1(I1+I2)/I2＝2P1     (1′)
F2＝P2I3/(I1+I3)＝P2/6    (2′)
由于弹性件60由支撑件55的力向下移，偏移量增大，结果使P1＜P2。由于偏移量非常小，如果P1＝P2，从方程(1′)和(2′)可得出下列方程：
F1＝12F2
因此，当要传送封套时，封套受到减小的接触压力F2＝(F1/12)的压迫、并通过加热辊12的加热来熔化色料，这就会在不会使封套起皱的情况下固定和传送色料图像。
当长期进行印刷时，加压辊13接收来自加热辊12的热量、它的温度上升。于是加压辊13的橡胶部分13b膨胀，从而导致它的外径增大。
然而，按照上述结构，由于接触压力很小，即使加压辊13热膨胀，支撑件55仍能以支点S为中心很容易地作顺时针转动，如图4和5所示，支点S是可转动臂58的接触部分。因此接触压力F2几乎没有改变。按照上述结构，由于加热辊12和加压辊13在压力降低时相互接触，热量很容易从加热辊12传到加压辊13。
也就是说，加热加压辊13以确保可固定性所需要的时间是短的，从打开图像形成装置1到可用该图像形成装置进行印刷的时间也是短的。
在本实施例的固定装置7是具有加热辊12的辊式固定装置的同时，本发明不仅限于这种装置，还可采用使用薄膜的表面固定装置或用感应加热器的固定装置。这种表面固定装置包括一个加压辊，一个装有加热器的加热器基部，该加热器与加压辊相对，一个圆筒形薄膜可转动地贴合在上述加热器基部上。在这种表面固定装置中，记录材料上的未固定的色料图像与上述固定薄膜的外周表面接触，记录材料穿过上述固定薄膜和上述与上述固定薄膜一起的加压辊之间的固定辊隙，由热量和压力来固定色料图像。
这种固定装置可通过用臂58使加压辊13向下，从中除去卡在固定辊隙中的记录材料。
(实施例2)
图9表示本发明的实施例2。
在上述实施例1中，轴52b插入垂直延伸的、形成在支撑件55上的细长支点孔55a中。在这个实施例中，支撑件55的支点孔55a做成U形切口孔，孔的下部如图9所示是敞开的。在这种情况下，通过将支撑构件55从上方放在支架52的轴52b上，可以很容易地组装支撑件55。
(实施例3)
图10表示本发明的实施例3。
在实施例1中，可转动臂58用作接触压力改变装置，在本实施例中，如图10所示，采用一个凸轮件62，它固定到轴61上，由来自步进马达和探测凸轮件62的位置的探测装置(未示出)的可控制的驱动源M传送的驱动力来进行转动，从而自动地迫使支撑件55向下。数字62b表示接触部分、数字62c表示止动部分。
(实施例4)
图11和12表示本发明的实施例4。
在图中，一个圆、长的支点孔71a以与弹性件72的偏压方向基本相同的方向延伸，该孔开在支撑件71上，用以可转动地支撑加压辊13和弹性件72之间的加压辊13，支架73两侧上的轴73b可摆动地支撑加压辊。
在支撑件71的一侧具有一弯曲部分71b，它用作上述弹性件72的支撑部分和与可转动臂74的接触部分。可转动臂74由支架73的两侧上的轴73a可转动地支撑。
支撑件71受到弹性件72的如图11中箭头所示方向的偏压，加压辊13绕着轴73b逆时针方向移动，以预定的接触压力对加热辊12施压。因此，图中箭头所示方向的反作用力作用在支撑件71的支点73b上，支撑件71的支点73b保持在它与支撑件71的支点孔71a的上部接触的位置。
下面将描述传送封套的情况。首先抓住可转动臂74的操作部分74，并使它克服弹性件72的偏压力以支点73a为中心作如图11所示的逆时针方向转动。正如图12所示，由于可转动臂74的接触部分74b接触支撑件71的接触表面71b，可转动臂74受到支撑件71的如图12箭头方向(轴73b的中心方向)的偏压，弹性件72的抗力产生的力矩并不作用在可转动臂74上，可转动臂74在图12所示的位置上停止，支撑件71保持向下以克服弹性件72的偏压力。由于可转动臂74具有止动部分74c，它在此位置不能再向前转动。
被迫向下的支撑件71这样移动：支撑件71的支点孔71a由于弹性件72的偏压力而沿支架73的轴73b移动，此移动以可转动臂74的接触部分74b为支点。
采用上述结构，可达到如上述相应实施例相同的效果，可以采用一个马达、象上述实施例3一样来驱动该固定装置。
正如上面所描述的，按照本发明，由于固定装置不会受到由于加压辊之类的转动件的热膨胀的影响，在压力降低时接触压力能保持常数，这就可消除要传送的如封套之类的材料的起皱现象。
由于加热辊和加压辊、作为例子它们是一对转动件，在压力降低时总是保持相互接触，加快了加热辊温度的上升，因此缩短了印刷时的待机时间。
在本发明已以其优选实施例进行描述的同时，应该看到，本发明不仅限于这些实施例，在不超出本发明的精神和范围的情况下可进行各种变化和修改。

Claims (6)

1.一种固定装置(7)包括：
一个与载有未固定图像的记录材料(P)接触的固定转动件(12)；
一个与上述固定转动件压接触的加压转动件(13)；
一个支撑上述加压转动件并可绕多个支点摆动的支撑件(55)；
一个用以偏压上述支撑件、从而使上述加压转动件偏压到上述固定转动件上的弹性件(60)；和
通过摆动上述支撑件、克服上述弹性件的偏压力来改变接触压力的接触压力改变装置(58)，
其特征在于：上述接触压力改变装置(58)在上述加压转动件与上述固定转动件压接触时改变接触压力，上述支点的位置可按照由上述接触压力改变装置对上述支撑件的作用状态、在与接触压力方向相交的一个方向上变化。
2.按照权利要求1的固定装置，其特征在于：上述接触压力改变装置具有由操作者操作的臂，并通过操作该臂来改变接触压力。
3.按照权利要求1的固定装置，其特征在于：在记录材料是封套时降低接触压力。
4.按照权利要求1的固定装置，其特征在于：上述装置具有由上述接触压力改变装置改变接触压力的第一支点(52b)，和位于第一支点的相对侧上的第二支点(58b)，上述加压转动件位于上述第一支点和第二支点之间。
5.按照权利要求4的固定装置，其特征在于：第二支点(58b)贴靠或邻近上述接触压力改变装置(58)与上述支撑件(55)的接触点。
6.按照权利要求4的固定装置，其特征在于：上述支撑件(55)具有引导第一支点(52b)的细长孔。
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