專利名稱：進(jìn)紙輥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于成像機(jī)，如打印機(jī)，復(fù)印機(jī)或傳真機(jī)的進(jìn)給不同的紙張的改進(jìn)的進(jìn)紙輥。
但，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)即使帶有微型長釘?shù)倪M(jìn)紙輥也不能滿足進(jìn)給的精度，這依賴于傳送的紙張的材料，或長釘刺進(jìn)紙張的壓力。此處，進(jìn)給精度的典型的不同由進(jìn)給輥的第一旋轉(zhuǎn)單元，所需的進(jìn)給距離和實(shí)際的進(jìn)給距離之間的差距來表示。
發(fā)明人通過實(shí)驗(yàn)和調(diào)查來尋求改進(jìn)進(jìn)紙輥精度的措施，發(fā)現(xiàn)了如下的機(jī)構(gòu)不能滿足進(jìn)紙輥的進(jìn)給精度。這就是說，帶有微型長釘?shù)倪M(jìn)給輥的進(jìn)給精度由于刺入的深度的影響而降低，這依賴于進(jìn)給的紙張的材料和/或進(jìn)給輥壓著紙張的壓力而產(chǎn)生的。當(dāng)長釘?shù)拇倘肷疃炔粔颍彤a(chǎn)生長釘和由長釘在紙張的凹槽之間的正在進(jìn)給的紙張的起伏。長釘?shù)拇倘肷疃鹊钠鸱惨鹫谶M(jìn)給的紙張的起伏。在另一方面，當(dāng)通過輥施加到紙張上的足夠的力的作用下得到所需的刺入深度時(shí)，在試圖避免發(fā)生正在進(jìn)給紙張的起伏中，正在進(jìn)給的紙張半徑的改變依賴于刺入深度，并且不可避免地導(dǎo)致正在進(jìn)給的紙張的起伏。參照

圖1(a)，1(b)和1(c)和圖2來對(duì)上述的機(jī)構(gòu)作進(jìn)一步解釋。
圖1(a)是進(jìn)紙輥10的截面圖，此處，突起11是長釘12的形狀，高度為H，長釘12在壓力F1的作用下刺進(jìn)紙張21A中。假設(shè)紙張21A相對(duì)較硬，長釘12刺入紙張21A中的深度是D1，紙張21A的進(jìn)給半徑是R1。在這個(gè)例子中，長釘12的刺入的深度不夠，所以長釘12沿圖示的假想的線12’移動(dòng)，不與紙張21A的凹槽22同步，因此引起正在進(jìn)給的紙張的起伏。進(jìn)給輥的實(shí)際進(jìn)給距離偏離所需的進(jìn)給距離，相對(duì)應(yīng)于正在進(jìn)給的紙張的起伏而減少一定的距離。
當(dāng)壓力F1增加來增加刺入深度D1，從圖1(a)所示的狀態(tài)看出，可能減小正在進(jìn)給的紙張的起伏。發(fā)圖1(b)所示，在增加的壓力F0的作用下得到優(yōu)化的刺入深度D0，此時(shí)，正在進(jìn)給的紙張的起伏減小到可以忽略的水平。在這個(gè)例子中，紙張的進(jìn)給半徑R0是預(yù)先設(shè)定的，進(jìn)給輥和紙張之間的優(yōu)化值和滑動(dòng)率大致為0，因此每旋轉(zhuǎn)一次進(jìn)給輥，就得到預(yù)定的紙張進(jìn)給距離2πR0。
以這種方式，在增加的壓力F0的作用下，可能得到一個(gè)預(yù)定的距離2πR0，在這個(gè)范圍內(nèi)，相對(duì)硬的紙張21A被取消了。但是，在同樣的壓力F0的作用下，當(dāng)相對(duì)較軟的紙張21B通過進(jìn)給輥進(jìn)給時(shí)，就增加了不能實(shí)現(xiàn)預(yù)定進(jìn)給距離2πR0的頻率。因此，如圖1(c)所示，當(dāng)進(jìn)給輥10的長釘刺入相對(duì)較軟的紙張中21B時(shí)，刺入深度D2比優(yōu)化距離D0大，因?yàn)榧垙?1B顯示了相對(duì)小的刺入距離。在這個(gè)例子中，因?yàn)檫M(jìn)給輥的中心軸和長釘12的尖端之間的距離不變，紙張進(jìn)給半徑R2比預(yù)定值R0小。因此，當(dāng)相對(duì)較軟的紙張21B在增加的壓力F0的作用下進(jìn)給時(shí)(壓力F0是在進(jìn)給相對(duì)較硬的紙張21A時(shí)沒有明顯的起伏的優(yōu)化值)，每旋轉(zhuǎn)一次進(jìn)給輥紙張的進(jìn)給距離增加到2πR2，這比預(yù)定距離2πR0要小。
為了削除上述的問題，需要得到一個(gè)與紙張的硬度無關(guān)的穩(wěn)定的刺入深度。為了達(dá)到這個(gè)目的，如圖2所示，必須使用一個(gè)進(jìn)給輥30，有一個(gè)三角部分的長釘形狀的微型突起位于進(jìn)給輥30的外表面上。在這個(gè)例子中，如圖1(b)所示的例子，在同樣的壓力F0的作用下，長釘32不但刺入相對(duì)較硬的紙張21A所需的深度，由于紙張21B的下表面與輥30的外表面接觸，并且刺入相對(duì)較軟的紙張21B的深度沒有增加而越過所需的深度D0。
但是，如圖2所示的類型的進(jìn)給輥30效率不高，并且造價(jià)不是很合理，因?yàn)樗枰ㄟ^磨削或類似的機(jī)加工來去除材料來在外表面30A上加工出微型長釘32，或?qū)为?dú)的長釘32加到輥30的外表面30A上。
生產(chǎn)圖2所示的類型的進(jìn)給輥30的另一種方法在以上引證的專利文獻(xiàn)中得到揭示，一個(gè)圓桿加工成輥?zhàn)拥男螤睿@樣的圓桿的表面材料突起形成長釘。但是這種方法可以高效并且低價(jià)地制造進(jìn)給輥30，但它產(chǎn)生一個(gè)問題，所需要形成一個(gè)帶有正三角部分和高度為D0的微型長釘32時(shí)，由于生產(chǎn)工藝的問題不可避免地導(dǎo)致長釘32形成有一些向外擴(kuò)張的腳部分。結(jié)構(gòu)，當(dāng)長釘刺入相對(duì)較軟件紙張中時(shí)，仍不可能保持穩(wěn)定的刺入深度，因?yàn)榇倘肷疃纫蕾囉诩垙埖暮穸?，和長釘在向外擴(kuò)張的腳部分的刺入深度。因此，在紙張進(jìn)給半徑中的起伏問題和紙張進(jìn)給距離的問題仍未解決。
為了達(dá)到這個(gè)目的，根據(jù)本發(fā)明，提供一種帶有一個(gè)外圓周表面的進(jìn)紙輥，所述外圓周表面包括至少一個(gè)進(jìn)給表面區(qū)，所述進(jìn)給表面區(qū)至少局部在輥的軸向上延伸并且越過輥的整個(gè)圓周，所述進(jìn)給表面帶有多個(gè)突起和多個(gè)限制長釘刺入紙張的擋塊；所述多個(gè)突起由微型長釘組成，微型長釘可以刺入紙張。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)紙輥，因?yàn)檫M(jìn)給輥的進(jìn)給表面上的突起由微型長釘和多個(gè)限制長釘刺入紙張的擋塊組成，微型長釘可以刺入紙張，通過這些擋塊可能保持長釘刺入紙張的優(yōu)化的刺入深度，即使紙張的硬度不時(shí)地變化。以這種方式，可以所需的紙張進(jìn)給半徑或距離并且沒有起伏，因此實(shí)現(xiàn)了高精度紙張進(jìn)給。
如給噴墨打印機(jī)進(jìn)紙，例如，由于機(jī)器設(shè)計(jì)的限制施加給進(jìn)紙輥的總的壓力相對(duì)較低。為了實(shí)現(xiàn)每一個(gè)長釘?shù)膬?yōu)化的刺入深度，有時(shí)需要減少同時(shí)與紙張接合的長釘?shù)臄?shù)量。因此，優(yōu)選的是，每一個(gè)突起由一個(gè)長釘和一個(gè)擋塊組成。在這個(gè)例子中，可以減少同時(shí)與紙張接合的長釘?shù)臄?shù)量，因?yàn)榘〒鯄K的突起可以與包括長釘?shù)耐黄鹣噜徟帕校噜忛L釘之間的距離可以增加。由于輥形成的條件或類似的情況，當(dāng)相鄰的長釘之間的距離不易輕易地增加時(shí)，這樣的排列是有優(yōu)點(diǎn)的。
另一種方式是，每一個(gè)包括長釘?shù)耐黄疬€包括擋塊。在這個(gè)例子中，因?yàn)橥黄鸬膿鯄K限制紙張相對(duì)于進(jìn)給輥的徑向位置，可能確保每一個(gè)長釘刺入紙張的深度為穩(wěn)定的，優(yōu)化的刺入深度。
優(yōu)選的是，每一個(gè)突起排列在進(jìn)給表面區(qū)內(nèi)，進(jìn)給表面區(qū)由在外圓周表面上相互平行延伸的第一螺旋和在外圓周表面上相互平行延伸的第二螺旋形成，第二螺旋與第一螺旋相互交叉。此處，“螺旋”這個(gè)詞表示在圓柱體的軸線方向上延伸的，沿著外圓周表面的螺旋線。在這個(gè)例子中，通過一個(gè)輥成型裝置來有效形成突起是可能的，輥成形裝置包括一個(gè)第一輥成型沖模和一個(gè)第二輥成型沖模，第一輥成型模成型進(jìn)給輥的外表面上的槽，使其沿第一螺旋延伸，第二輥成型沖模成型進(jìn)給輥的外表面上的槽，使其沿第二螺旋延伸，就此來最大程度地降低生產(chǎn)成本。
在上面所描述的排列中，至少一個(gè)包括長釘?shù)耐黄鹂梢耘c至少一個(gè)包括擋塊的突起沿著第一或第二螺旋交替排列分布，每一個(gè)長釘和每一個(gè)擋塊容易地確保每一個(gè)長釘刺入紙張一個(gè)穩(wěn)定的，優(yōu)化的深度。
另一種方式是，優(yōu)選的是，每一個(gè)擋塊排列在進(jìn)給表面區(qū)內(nèi)，所述的進(jìn)給表面區(qū)由平行于輥的軸向沿著外圓周表面延伸的母線和在外圓周表面上相互平行延伸的圓周線形成，圓周線與母線相互交叉。此處，“母線”這個(gè)詞表示直線，如對(duì)于圓柱體是沿著圓柱體外表面延伸的。在這個(gè)例子中，同樣，通過一個(gè)輥成型裝置來有效形成突起是可能的，輥成形裝置包括一個(gè)第一輥成型沖模和一個(gè)第二輥成型沖模，第一輥成型模成型進(jìn)給輥的外表面上的槽，使其沿圓周線延伸，第二輥成型沖模成型進(jìn)給輥的外表面上的槽，使其沿圓周線延伸，就此來最大程度地降低生產(chǎn)成本。
在上面所描述的排列中，至少一個(gè)包括長釘?shù)耐黄鹂梢耘c至少一個(gè)包括擋塊的突起沿著母線或圓周線交替排列分布，每一個(gè)長釘和每一個(gè)擋塊容易地確保每一個(gè)長釘刺入紙張一個(gè)穩(wěn)定的，優(yōu)化的深度。
再一優(yōu)選的是，擋塊有一個(gè)平面，這個(gè)平面與輥的徑向大致成直角。擋塊的這個(gè)平面用作以高精度的方式，保持長釘?shù)乃璧膬?yōu)化的刺入深度。
圖1(a)到1(c)是傳統(tǒng)的進(jìn)紙輥的截面圖；圖2是另一種傳統(tǒng)的進(jìn)紙輥的截面圖；圖3(a)是根據(jù)本發(fā)明的第一種實(shí)施方式的進(jìn)紙輥的立體圖，圖3(b)是在其上作了一些改動(dòng)的立體圖；圖4是圖3(a)或3(b)所示的進(jìn)紙輥的進(jìn)給表面的展開視圖；圖5是對(duì)應(yīng)于圖4中的截面5-5的截面圖，進(jìn)給輥處于使用狀態(tài)；圖6是根據(jù)第一種實(shí)施方式的成型進(jìn)給輥的一個(gè)輥成型裝置的視圖；圖7是圖6所示的輥成型裝置的第一沖模的立體圖；圖8是圖6所示的輥成型裝置的第二沖模的立體圖；
圖9是根據(jù)本發(fā)明第二種實(shí)施方式的進(jìn)紙輥的立體圖；圖10是圖9的所示的進(jìn)給輥的進(jìn)給表面區(qū)的展開圖；圖11是根據(jù)第二種實(shí)施方式的成型進(jìn)給輥的一個(gè)輥成型裝置的視圖；圖12是圖9所示的輥成型裝置的第一沖模的立體圖；圖13是圖9所示的輥成型裝置的第二沖模的立體圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明第三種實(shí)施方式的進(jìn)紙輥的立體圖；圖15是圖4的所示的進(jìn)給輥的進(jìn)給表面區(qū)的展開圖；圖16是對(duì)應(yīng)于圖15中的截面16-16的截面圖，進(jìn)給輥處于使用狀態(tài)；圖17是根據(jù)第三種實(shí)施方式的成型進(jìn)給輥的一個(gè)輥成型裝置的視圖；圖18是圖17所示的一個(gè)輥成型裝置的沖模的立體圖；圖19是在不同的表面壓力下通過性能檢測得到的紙張進(jìn)給距離的偏差的曲線圖；圖20是與圖4相似的展開視圖，示出了改進(jìn)的進(jìn)給輥的紙張進(jìn)給表面區(qū)；圖21是在不同的表面壓力下通過進(jìn)一步的性能檢測得到的紙張進(jìn)給距離的偏差的曲線圖。
在圖3(b)所示的改動(dòng)的例子中，進(jìn)紙輥由附圖標(biāo)記104表示，它包括一個(gè)圓柱輥體102A，圓柱輥體102A的兩軸端設(shè)有軸端部103A來將進(jìn)給輥101A旋轉(zhuǎn)地支撐在成像機(jī)上。圖3(b)所示的進(jìn)給輥101A最本質(zhì)的區(qū)別是進(jìn)給輥101A的外表面是一個(gè)整個(gè)的進(jìn)給表面區(qū)104A。
進(jìn)紙輥101，101A可旋轉(zhuǎn)地安裝在成像機(jī)上，它們的進(jìn)給表面104，104A與針輥PR壓力接觸，所以紙張S夾在進(jìn)給表面區(qū)104，104A和針輥PR之間，高精度地向進(jìn)給輥101，101A的下游側(cè)進(jìn)給。
如上所述，圖4是圖3(a)或圖3(b)所示的進(jìn)給輥101的進(jìn)紙表面區(qū)104，104A的展開視圖，圖5是對(duì)應(yīng)于圖4中的截面5-5的截面圖，進(jìn)給輥101，101A處于使用狀態(tài)。可以看出，進(jìn)給輥101的整個(gè)進(jìn)給表面區(qū)104由多個(gè)棱錐形微型區(qū)組成。棱錐形的微型區(qū)由多個(gè)相互平行的第一螺旋L1和多個(gè)相互平行的第二螺旋L2形成，第二螺旋L2和第一螺旋L1相互交叉。每一個(gè)這樣的微型區(qū)帶有一個(gè)微型第一突起105或一個(gè)微型第二突起106，第一突起105和第二突起106沿著第一螺旋L1交替排列分布，或者說，同樣的第一突起105或同樣的第二突起106沿著第二螺旋L1連續(xù)排列分布。
在圖4中，特征參數(shù)R表示平行于進(jìn)紙區(qū)104的圓周方向，特征參數(shù)W表示平行于輥101的中心軸的方向。第一螺旋L1的方向是與輥101的軸向方向W成+45℃角，彼此間距為P1。第二螺旋L2的方向是與輥101的軸向方向W成-45℃角，彼此間距同樣為P1。因此，如圖5所示，突起105和106在輥101的軸向方向上相互交替排列分布，相互的間距是P2。但，值得注意的是，這些方向和第一螺旋L1和第二螺旋L2的間距不受圖4所示的實(shí)施例的限制。
第一突起105是微型的棱錐形形狀，高度為H1。第一突起105在它的頂端部分有一個(gè)長釘105A和四個(gè)小平面105B，105C，長釘105A刺入紙張S來送紙，其中兩個(gè)小平面105B對(duì)著第一螺旋L1，另外兩個(gè)小平面105C對(duì)著第二螺旋L2。第一突起105在每一個(gè)小平面105B，105C的相對(duì)著的邊之間形成一個(gè)角θ。第二突起106有一個(gè)平頂表面106A和四個(gè)小平面106B，106C，平頂表面106A可以與紙張S的表面相配合來用作一個(gè)擋塊來限制相鄰?fù)黄?05的長釘105A的刺入深度D；其中兩個(gè)小平面106B對(duì)著第一螺旋L1，另外兩個(gè)小平面106C對(duì)著第二螺旋L2，第一突起106在每一個(gè)小平面106B，106C的相對(duì)著的邊之間形成一個(gè)角θ。
優(yōu)選的是，第一突起105的相對(duì)著的小平面105B，105C形成一個(gè)范圍在30度到60之間的一個(gè)夾角Ф。值得注意的是，第一突起105的相對(duì)著的小平面105B，105C之間的夾角Ф明顯不同于每一個(gè)小平面105B，105C的相對(duì)邊之間的夾角θ。如果第一突起105的相對(duì)的小平面105B或105C之間的夾角Ф大于60度，對(duì)于相對(duì)較硬的紙張不能達(dá)到足夠的刺入深度D，因此導(dǎo)致紙張?jiān)谶M(jìn)給時(shí)滑動(dòng)。另一方面，如果角Ф小于30度，長釘105A的機(jī)械強(qiáng)度不夠，因此降低進(jìn)給輥的持久性。
還有，優(yōu)選的是，第一突起105的刺入深度D在10μm到40μm之間，如果刺入深度D小于10μm，由于紙張的刺入深度不足會(huì)引起紙張的滑動(dòng)。另一方面，如果刺入深度大于40μm，紙張的表面不能由相鄰的第二突起106的擋塊106A很好地支撐，特別是當(dāng)紙張S相對(duì)較硬時(shí)，因此導(dǎo)致正在進(jìn)給紙張半徑的起伏，正在進(jìn)給紙張半徑依賴于紙張S硬度。
對(duì)于有一個(gè)長釘105A刺入紙張S中的第一突起105，盡管從刺入深度的角度來看，長釘105A的頂端可以尖些，通常從加工工藝的角度來看，長釘105A是平截頭體的棱錐形。在這個(gè)例子中，優(yōu)選的是長釘有一個(gè)頂端表面，它的面積不大于400μm2，更佳的是不大于100μm2，最佳的是不大于50μm2。對(duì)于第二突起106，從作為擋塊的角度考慮，需要頂端表面106A的面積盡可能地大，通常從制造工藝的角度來考慮，頂端表面106A的面積在160-3600μm2之間，更優(yōu)選的是在400-2500μm2之間。而且，雖然在論述的實(shí)施例中的第一突起105是棱錐形的，但也可以是錐形的，只要具有一個(gè)長釘可以刺入到紙張S中。同樣，雖然第二突起106是平截頭體的棱錐形，但也可以是平截頭體的錐形的，只要有一個(gè)限制第一突起的刺入深度D的擋塊作用的頂端表面就可以。
當(dāng)輥體102由金屬材料制成，進(jìn)紙表面區(qū)104優(yōu)選是的由一對(duì)輥成型沖模通過后述的輥成型工藝制成。圖6示出了包括一個(gè)第一沖模120和一個(gè)第二沖模121的一個(gè)輥成型裝置，第二沖模121成型根據(jù)圖3所示的實(shí)施例的進(jìn)給輥，圖7和圖8各自示出了第一沖模120和第二沖模121的立體圖。
第一沖模120有一個(gè)外表面，外表面上有多個(gè)在整個(gè)外圓周上間隔固定距離分布的脊120A。相鄰的脊120A彼此間由一個(gè)槽120B間隔開，槽120B是三角截面形的。每一個(gè)脊120A是梯形截面形的，在它的頂端有一個(gè)切削表面120C來沿著第一螺旋L1在進(jìn)給表面區(qū)上104來形成槽。類似地，第二沖模121有一個(gè)外表面，外表面上有多個(gè)在整個(gè)外圓周上間隔固定距離分布的脊121A。相鄰的脊121A彼此間由一個(gè)槽121B間隔開，槽121B是三角截面形的，槽121C是梯形截面形的。因此，例如，三角形截面的槽121B位于第一和第二脊121A，121A之間，梯形截面的槽121C位于第二和第三脊121A，121A之間，在第二輥成型沖模的圓周方向上脊和槽的這種分布重復(fù)出現(xiàn)。此處，同樣第二沖模121和每一個(gè)脊121A大致成梯形截面形，在它的頂端有一個(gè)切削表面121D來沿著第二螺旋L2在進(jìn)給表面區(qū)104上來形成槽。
當(dāng)在一個(gè)輥體102上形成進(jìn)紙區(qū)104時(shí)，輥體102被夾在第一，第二輥成型沖模120、121之間，第一，第二輥成型沖模中心軸相互平行。在一個(gè)預(yù)定的工作壓力下，通過輥體102壓第一和第二輥成型沖模120、121，并且旋轉(zhuǎn)沖模120、121，可能在輥體上形成所需的進(jìn)給表面區(qū)104。
從分解圖可以看出，脊120A和第一輥成型沖模120的中心軸線之間形成的夾角與進(jìn)紙表面區(qū)104的第一螺旋L1和進(jìn)給輥101的中心軸線之間的夾角(如+45℃)相同。類似地，脊121A和第二輥成型沖模121的中心軸線之間形成的夾角與進(jìn)紙表面區(qū)104的第二螺旋L2和進(jìn)給輥101的中心軸線之間的夾角(如-45℃)相同。
輥成型裝置是這樣排列的，突起105，106的對(duì)著第一螺旋L1的小平面105B，106B由第一沖模120的三角形的120B的壁表面120D形成；突起105的對(duì)著第二螺旋L2的小平面105B由第二沖模121的三角形的121B的壁表面121E形成；對(duì)著第二螺旋L2的小平面106C由第二沖模121的三角形的121C的壁表面121F形成；第二突起106的擋塊106A由第二沖模121的梯形槽121C的底端表面121G形成。
在圖6和圖8所示的輥成型裝置中，所有的位于第一輥成型沖模120的槽由三角形槽120B組成。但可能在相鄰的三角形槽120B之間有兩個(gè)或多個(gè)梯形槽121C。通過為輥成型沖模120，121選擇合適數(shù)量的梯形槽，可能實(shí)現(xiàn)所需的微型突起105，106在進(jìn)紙表面區(qū)104上的排列，對(duì)于每一個(gè)長釘105A，擋塊106A的數(shù)目是優(yōu)化的。
如上所述，圖6到8中所示的輥成型裝置和第一和第二沖模120，121的中心軸線相互平行的排列。輥體102平行于沖模120，121，當(dāng)沖模120、121旋轉(zhuǎn)時(shí)，輥體在一個(gè)預(yù)定的工作壓力下抵著沖模120，121。在這個(gè)例子中，假如輥體102的進(jìn)紙表面區(qū)104的寬度從軸向看與沖模120，121的寬度相同，可以在輥體102的表面上形成紙進(jìn)給表面區(qū)104，而不引起輥體102相對(duì)于第一和第二沖模120，121的軸向運(yùn)動(dòng)。這種類型的輥成型方法在橫向進(jìn)給輥成型工藝中是公知的。
當(dāng)這樣的橫向進(jìn)給輥成型工藝應(yīng)用到圖3(b)所示的紙進(jìn)給輥101A的紙進(jìn)給表面區(qū)104A的成型中時(shí)，紙進(jìn)給表面區(qū)104A在輥體102A的整個(gè)長度上延伸，輥成型沖模120，121必須有下紙進(jìn)給表面區(qū)104A的軸向長度相應(yīng)的寬度，因此在輥體102A的整個(gè)長度上得到均勻的輥成型效果是很困難的。為了解決這個(gè)困難，優(yōu)選的是進(jìn)行一種推力-進(jìn)給工藝，輥成型裝置的排列稍微有些不同，第一沖模120的中心軸線相對(duì)于輥體102B的中心軸線傾斜一個(gè)預(yù)定的角度，第二沖模121的中心軸線相對(duì)于輥體102B的中心軸線傾斜相同的相對(duì)的角度，而不導(dǎo)致沖模120，121與輥體102B的中心軸線相交。在這個(gè)例子中，沖模120，121旋轉(zhuǎn)時(shí)，輥體102在一個(gè)預(yù)定的工作壓力下被抵著沖模120，121，以此來在一個(gè)預(yù)定的速度下相對(duì)于沖模120，121軸向地向輥體102進(jìn)給，因此形成在整個(gè)輥體102上均勻的進(jìn)給表面區(qū)104。
在圖9所示的本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例中，進(jìn)紙輥一般由附圖標(biāo)記131指代。進(jìn)給輥131包括一個(gè)圓柱輥體132，其兩軸端有尖端部分133，將進(jìn)給輥131旋轉(zhuǎn)地支撐在成像機(jī)上。進(jìn)給輥131具有一個(gè)外圓周表面，外圓周表面有三個(gè)進(jìn)給表面區(qū)134，它們相互間隔沿著進(jìn)給輥131的整個(gè)圓周排列。
進(jìn)紙輥131可旋轉(zhuǎn)地安裝在成像機(jī)上，它們的進(jìn)給表面134與針輥PR壓力接觸，所以紙張S夾在進(jìn)給表面區(qū)134和針輥PR之間，高精度地向進(jìn)給輥131的下游側(cè)進(jìn)給。
如上所述，圖10是圖9所示的進(jìn)給輥131的進(jìn)紙表面區(qū)134的展開視圖，此處，特征參數(shù)R表示平行于進(jìn)給輥131的圓周方向，特征參數(shù)W表示平行于輥131的中心軸的方向?？梢钥闯觯?31的每一個(gè)進(jìn)給表面區(qū)134由方形的微型區(qū)和多個(gè)母線L4組成，方形的微型區(qū)由多個(gè)在紙進(jìn)給表面克134上延伸的多個(gè)圓周線L3形成，多個(gè)母線L4在進(jìn)給表面區(qū)134上沿軸向延伸。每一個(gè)這樣的微型區(qū)具有一個(gè)微型第一突起135和一個(gè)微型第二突起136。突起135和136沿著圓周線L4相互交替排列分布，或者說，同樣的第一突起135或同樣的第二突起136沿著母線L3續(xù)排列分布。
第一突起135是微型的棱錐形形狀，在它的頂端部分有一個(gè)長釘135A和四個(gè)小平面135B，135C，長釘135A刺入紙張S來送紙，其中兩個(gè)小平面135B對(duì)著圓周線L3，另外兩個(gè)小平面135C對(duì)著母線L4。第二突起136有一個(gè)平頂表面136A和四個(gè)小平面136B，136C，平頂表面136A可以與紙張S的表面相配合來用作一個(gè)擋塊來限制相鄰?fù)黄?35的長釘135A的刺入深度D；其中兩個(gè)小平面136B對(duì)著圓周線L3，另外兩個(gè)小平面136C對(duì)著母線L4。
當(dāng)輥體132由金屬材料制成，進(jìn)紙表面區(qū)134優(yōu)選是的由一對(duì)輥成型沖模通過后述的輥成型工藝制成。圖11示出了包括一個(gè)第一沖模140和一個(gè)第二沖模141的一個(gè)輥成型裝置，第二沖模141成型根據(jù)圖9所示的實(shí)施例的進(jìn)給輥，圖12和圖13各自示出了第一沖模140和第二沖模141的立體圖。
第一沖模140有一個(gè)外表面，外表面上有多個(gè)在整個(gè)外圓周上間隔固定距離分布的脊140A。每一個(gè)脊140A有一個(gè)平的頂端表面140D來形成進(jìn)紙表面區(qū)134的槽。相鄰的脊140A由槽140B或另一種槽140C交替間隔頒形成，槽140B是三角截面形的，槽140C是梯形截面形的。每一個(gè)脊140A是梯形截面形的，在它的頂端有一個(gè)切削表面140C來沿著圓周線L3在進(jìn)給表面區(qū)134上來形成槽。類似地，第二沖模141有一個(gè)外表面，外表面上有多個(gè)在整個(gè)外圓周上間隔固定距離分布的脊141A。相鄰的脊141A彼此間由一個(gè)槽141B間隔開，槽141B是三角截面形的，槽141C是梯形截面形的。此處，同樣第二沖模141的每一個(gè)脊141A大致成梯形截面形，在它的頂端有一個(gè)切削表面141C來沿著母線L4在進(jìn)給表面區(qū)134上來形成槽。
輥成型裝置是這樣排列的，突起135，136的對(duì)著母線L4的小平面135C，136C由第一沖模140的三角形的140B的壁表面140D形成；突起135的對(duì)著圓周線L3的小平面135B由第一沖模140的三角形的141B的壁表面141E形成；對(duì)著圓周線L3的小平面136B由第一沖模140的三角形的141C的壁表面141F形成；第二突起136的擋塊136A由第二沖模141的梯形槽141C的底端表面141G形成。
在圖10-12所示的輥成型裝置中，可以在相鄰的三角形槽140B之間有兩個(gè)或多個(gè)梯形槽140C。通過為輥成型沖模140，141選擇合適數(shù)量的梯形槽，可能實(shí)現(xiàn)所需的微型突起135，136在進(jìn)紙表面區(qū)134上的排列，對(duì)于每一個(gè)長釘135A，擋塊136A的數(shù)目是優(yōu)化的。
在圖14所示的本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例中，進(jìn)紙輥一般由附圖標(biāo)記151指代。進(jìn)給輥151包括一個(gè)圓柱輥體152，其兩軸端有尖端部分153，將進(jìn)給輥151旋轉(zhuǎn)地支撐在成像機(jī)上。進(jìn)給輥151具有一個(gè)外圓周表面，外圓周表面有三個(gè)進(jìn)給表面區(qū)154，它們相互間隔沿著進(jìn)給輥151的整個(gè)圓周排列。
進(jìn)紙輥151可旋轉(zhuǎn)地安裝在成像機(jī)上，它們的進(jìn)給表面154與針輥PR壓力接觸，所以紙張S夾在進(jìn)給表面區(qū)154和針輥PR之間，高精度地向進(jìn)給輥151的下游側(cè)進(jìn)給。
如上所述，圖15是圖14所示的進(jìn)給輥151的進(jìn)紙表面區(qū)154的展開視圖，圖16是對(duì)應(yīng)于圖15中的截面16-16的截面圖，進(jìn)給輥151處于使用狀態(tài)?？梢钥闯?，進(jìn)給輥151的整個(gè)進(jìn)給表面區(qū)154由多個(gè)棱錐形微型區(qū)組成。棱錐形的微型區(qū)由多個(gè)相互平行的第一螺旋L5和多個(gè)相互平行的第二螺旋L6形成，第二螺旋L6和第一螺旋L5相互交叉。每一個(gè)這樣的微型區(qū)帶有一個(gè)微型突起155。
在圖15中，特征參數(shù)R表示平行于進(jìn)給進(jìn)紙區(qū)154的圓周方向，特征參數(shù)W表示平行于輥151的中心軸的方向。第一螺旋L5的方向是與輥151的軸向方向W成+45℃角，彼此間距為P1。第二螺旋L6的方向是與輥151的軸向方向W成-45℃角，彼此間距同樣為P1。因此，如圖14所示，突起155在輥151的軸向方向上相互交替排列分布，相互的間距是P2。但，值得注意的是，這些方向和第一螺旋L5和第二螺旋L6的間距不受圖15所示的實(shí)施例的限制。
突起155包括一個(gè)平截頭體棱錐形的下部，和一個(gè)棱錐形的上部，下部的底面比下部的上表頂端表面小。上部形成一個(gè)長釘155A，長釘155A刺入紙張S來送紙。下部的頂端表面可以與紙張S的表面相配合來用作一個(gè)擋塊來限制相鄰長釘155A的刺入深度D。突起155的下部有四個(gè)小平面155C對(duì)著第一螺旋L5，或第二螺旋L6。類似的，突起155的上部有四個(gè)小平面155D對(duì)著第一螺旋L5，或第二螺旋L6。突起155在每一個(gè)小平面155C，155D的相對(duì)著的邊之間形成一個(gè)夾角θ。突起155高度為H1，下部高度為H2。
當(dāng)輥體152由金屬材料制成，進(jìn)紙表面區(qū)154優(yōu)選是的由一對(duì)輥成型沖模通過后述的輥成型工藝制成。圖17示出了包括一個(gè)第一沖模160和一個(gè)第二沖模161的一個(gè)輥成型裝置，第二沖模161成型根據(jù)圖14所示的實(shí)施例的進(jìn)給輥，圖18和圖19各自示出了第一沖模160和第二沖模161的立體圖。
第一沖模160有一個(gè)外表面，外表面上有多個(gè)在整個(gè)外圓周上間隔固定距離分布的脊160A。相鄰的脊160A彼此間由一個(gè)槽160B間隔開，槽160B是三角截面形的。每一個(gè)脊160A是梯形截面形的，在它的頂端有一個(gè)切削表面160C來沿著第一螺旋L5在進(jìn)給表面區(qū)上154來形成槽。類似地，第二沖模161有一個(gè)外表面，外表面上有多個(gè)在整個(gè)外圓周上間隔固定距離分布的脊161A。相鄰的脊161A彼此間由一個(gè)槽161B間隔開，槽161B是由三角形截面和梯形截面形成所組合而形成的階梯形截面形的。每一個(gè)脊161A是梯形截面形，在它的頂端有一個(gè)切削表面161C來沿著第二螺旋L6在進(jìn)給表面區(qū)154上來形成槽。
從分解圖可以看出，脊160A和第一輥成型沖模160的中心軸線之間形成的夾角與進(jìn)紙表面區(qū)104的第一螺旋L5和進(jìn)給輥151的中心軸線之間的夾角(如+45℃)相同。類似地，脊161A和第二輥成型沖模161的中心軸線之間形成的夾角與進(jìn)紙表面區(qū)154的第二螺旋L6和進(jìn)給輥151的中心軸線之間的夾角(如-45℃)相同。
輥成型裝置是這樣排列的，突起155的下部的對(duì)著第一螺旋L5的小平面155C由三角形槽160B，161B的梯形的壁表面160E，161E形成；突起155的上部的對(duì)著第二螺旋L6的小平面155D由三角形槽160，161B的梯形的壁表面160F，161F形成；突起155的擋塊155B由槽160B，161B的梯形部分的底端表面160D，160F形成。性能測試為了確認(rèn)本發(fā)明的進(jìn)紙輥的功能優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行了如下的性能測試。首先，將圖3(a)所示的進(jìn)紙輥101用到實(shí)例1中，在不同的針輥PR的表面壓力下測量進(jìn)紙距離。另外一個(gè)進(jìn)紙輥用作控制，具有擋塊106A的突起106被具有擋塊105A的突起105替代，來測量在不同的針輥PR的表面壓力下測量進(jìn)紙距離。結(jié)果如圖19所示。
下一個(gè)，在與圖3(a)類似，一個(gè)進(jìn)紙輥用在實(shí)例2中，來測量在不同的針輥PR的表面壓力下測量進(jìn)紙距離。在這個(gè)例子中，如圖20所示，作為實(shí)例2的進(jìn)給輥的進(jìn)紙表面104X的突起的排列是這樣的帶有擋塊的兩個(gè)突起106X排列在兩個(gè)相鄰的帶有長釘?shù)耐黄?05X之間。用作控制的進(jìn)紙輥與上述的相同。結(jié)果如圖21所示。
可以從圖19和21的曲線圖中看出，橫坐標(biāo)表示理論進(jìn)給距離，理論進(jìn)給距離可以通過進(jìn)給輥的移動(dòng)角乘以進(jìn)給輥的名義直徑得出，縱坐標(biāo)表示進(jìn)給距離的偏差，即理論進(jìn)給距離和實(shí)際進(jìn)給距離之間的差值。值得注意的是，針輥的表面的壓力在進(jìn)給輥的軸向方向上是以mm為單位計(jì)量的。
用在實(shí)例1，2和控制的性能測試的進(jìn)紙輥，第一螺旋L1相對(duì)于輥的中心線的夾角是+45℃，第二螺旋L2相對(duì)于輥的中心線的夾角是-45℃，相鄰螺旋之間的距離是0.35mm，帶有長釘或擋塊的突起是棱錐形的，相對(duì)的小平面彼此形成一個(gè)50℃的夾角。突起的尺寸如下表所示(單位，μm)

從圖19和圖21可以看出，實(shí)例1和2的根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)紙輥展示了由于抑抽紙進(jìn)給的起伏的大的平均進(jìn)給距離，和由于相對(duì)于針輥的表面壓力的起伏的穩(wěn)定的進(jìn)給距離。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)紙輥，因?yàn)檫M(jìn)給輥的進(jìn)給表面上的突起由微型長釘和多個(gè)限制長釘刺入紙張的擋塊組成，微型長釘可以刺入紙張，通過這些擋塊可能保持長釘刺入紙張的優(yōu)化的刺入深度，即使紙張的硬度不時(shí)地變化。以這種方式，可以所需的紙張進(jìn)給半徑或距離并且沒有起伏，因此實(shí)現(xiàn)了高精度紙張進(jìn)給。
以上參照了一些優(yōu)選的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，在不偏離本發(fā)明的精神的范圍內(nèi)對(duì)本發(fā)明所做的各種修改和變動(dòng)都在本發(fā)所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有一個(gè)外圓周表面的進(jìn)給輥，所述外圓周表面包括至少一個(gè)進(jìn)給表面區(qū)，所述進(jìn)給表面區(qū)至少局部在輥的軸向上延伸并且越過輥的整個(gè)圓周，所述進(jìn)給表面帶有多個(gè)突起和多個(gè)限制長釘刺入紙張的擋塊；所述多個(gè)突起由微型長釘組成，微型長釘可以刺入紙張。
2.如權(quán)利要求1所述的進(jìn)紙輥，其特征在于每一個(gè)所述的多個(gè)突起包括一個(gè)所述的長釘和所述的擋塊。
3.如權(quán)利要求1所述的進(jìn)紙輥，其特征在于每一個(gè)所述的包括所述的長釘?shù)耐黄疬€包括所述的擋塊。
4.如權(quán)利要求1到3中的任意一項(xiàng)所述的進(jìn)紙輥，其特征在于每一個(gè)突起排列在進(jìn)給表面區(qū)內(nèi)，進(jìn)給表面區(qū)由在外圓周表面上相互平行延伸的第一螺旋和在外圓周表面上相互平行延伸的第二螺旋形成，第二螺旋與第一螺旋相互交叉。
5.如權(quán)利要4所述的進(jìn)紙輥，其特征在于至少一個(gè)包括長釘?shù)耐黄鹂梢耘c至少一個(gè)包括擋塊的突起沿著第一或第二螺旋交替排列分布。
6.如權(quán)利要求1到3中的任意一項(xiàng)所述的進(jìn)紙輥，其特征在于每一個(gè)所述的擋塊排列在所述進(jìn)給表面區(qū)內(nèi)，所述進(jìn)給表面區(qū)由平行于輥的軸向沿著外圓周表面延伸的母線和在外圓周表面上相互平行延伸的圓周線形成，所述的圓周線與所述的母線相互交叉。
7.如權(quán)利要6所述的進(jìn)紙輥，其特征在于至少一個(gè)包括長釘?shù)耐黄鹂梢耘c至少一個(gè)包括擋塊的突起沿著母線或圓周線交替排列分布。
8.如權(quán)利要求1到7中的任意一項(xiàng)所述的進(jìn)紙輥，其特征在于所述的擋塊有一個(gè)平面，所述平面與輥的徑向大致成直角。
全文摘要
一種能實(shí)現(xiàn)高精度進(jìn)紙距離的進(jìn)紙輥，具有一個(gè)外圓周表面，所述外圓周表面包括至少一個(gè)進(jìn)給表面區(qū)，所述進(jìn)給表面區(qū)至少局部在輥的軸向上延伸并且越過輥的整個(gè)圓周，所述進(jìn)給表面帶有多個(gè)突起和多個(gè)限制長釘刺入紙張的擋塊；所述多個(gè)突起由微型長釘組成，微型長釘可以刺入紙張。
文檔編號(hào)B65H27/00GK1475365SQ0313695
公開日2004年2月18日 申請(qǐng)日期2003年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月30日
發(fā)明者鹿濱茂, 宮下盛汪, 汪 申請(qǐng)人:株式會(huì)社普利司通