JP2006194943A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile.
電子写真方式の画像形成装置において、感光体とその周囲に配置されるものの距離(スキマ、ギャップ)を高精度に一定に保つことは、高画質を得るために重要である。例としては、感光体に電荷を与えるコロナ帯電装置や現像装置の現像ローラ等がある。 In an electrophotographic image forming apparatus, it is important to maintain a constant distance (clearance, gap) between a photosensitive member and an object disposed around it in order to obtain high image quality. Examples include a corona charging device that applies a charge to the photosensitive member, a developing roller of a developing device, and the like.
従来では、コロナ帯電装置においては機械的寸法精度によってその位置を決めたり、帯電ワイヤと感光体のスキマを調整したりしていた。現像装置においては、感光体と現像ローラのギャップを高精度に調整組しているものがあった。又、現像ローラの両端部同軸上にコロ状の突き当て部材を設けて、それを感光体に突き当てることでギャップを一定に保つものがあった。 Conventionally, the position of a corona charging device is determined by mechanical dimensional accuracy, and the gap between the charging wire and the photosensitive member is adjusted. In some developing devices, the gap between the photosensitive member and the developing roller is adjusted and set with high accuracy. Also, there has been a case where a roller-like abutting member is provided coaxially on both ends of the developing roller, and the gap is kept constant by abutting it against the photoreceptor.
一方、圧電素子の一種で、バイモルフと呼ばれるものがある。このバイモルフを画像形成装置に用いた例として参考文献を示す。バイモルフはセラミック製の圧電素子であり、通常の圧電素子と比較して、変位可能量は小さいが応答性が良く、保持力が大きいという特徴を持つ(特許文献1)。 On the other hand, there is a type of piezoelectric element called bimorph. Reference is shown as an example of using this bimorph in an image forming apparatus. Bimorph is a piezoelectric element made of ceramic, and has a feature that it has a small amount of displacement but good response and large holding force as compared with a normal piezoelectric element (Patent Document 1).
しかしながら、従来の、特に、感光体と現像ローラのギャップを高精度に調整組する構成においては、感光体及びその保持部材、現像スリーブの振れを高精度に加工する必要がある。そのため部品コストの上昇を招いている。 However, in the conventional configuration, in particular, in the configuration in which the gap between the photosensitive member and the developing roller is adjusted with high accuracy, it is necessary to process the deflection of the photosensitive member, its holding member, and developing sleeve with high accuracy. As a result, the cost of parts is increased.
突き当てコロ方式の場合、感光体の振れはキャンセルできるが、現像ローラ及び突き当てコロを高精度に加工しなければならないのは同様である。又、突き当てコロに異物が付着すると、現像ローラが振動し、画像を劣化させる(ピッチムラ)可能性がある。 In the case of the abutting roller method, the shake of the photosensitive member can be canceled, but the developing roller and the abutting roller must be processed with high accuracy. In addition, if foreign matter adheres to the abutting roller, the developing roller may vibrate and the image may be deteriorated (pitch unevenness).
このように、機械的寸法精度と調整組といった従来の方式では、製造コスト的にも性能的にも限界があり、更なる高画質化を図るのは難しかった。 As described above, the conventional methods such as mechanical dimensional accuracy and adjustment set have limitations in terms of manufacturing cost and performance, and it has been difficult to achieve higher image quality.
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、感光体の周囲に配置される部材と感光体との距離を高精度に一定に保つことによって高質画像を得ることができる画像形成装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to obtain a high-quality image by keeping the distance between a member disposed around the photoconductor and the photoconductor constant with high accuracy. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of performing the above.
上記目的を達成するため、本発明は、電子写真方式を用いた画像形成装置において、回転自在に保持された円筒状第1部材と、該円筒状第1部材に当接する少なくとも1個以上のコロ部材と、該コロ部材の位置変位に応じて変形する第1の圧電素子部材と、前記円筒状第1部材の半径方向に移動可能に保持された第2部材と、該第2部材と接続された第2の圧電素子部材と、前記第1の圧電素子部材からの出力信号を処理する処理手段と、処理された信号を前記第2の圧電素子へ入力する入力手段と、前記処理手段において第1の圧電素子部材からの出力信号を、フィルタを用いて所望の周波数以外の変動成分をカットし、第2の圧電素子へ入力しないことを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the present invention, in an image forming apparatus using an electrophotographic system, a cylindrical first member that is rotatably held and at least one roller that abuts on the cylindrical first member. A member, a first piezoelectric element member that deforms in accordance with the displacement of the roller member, a second member that is held movably in the radial direction of the cylindrical first member, and the second member. A second piezoelectric element member; a processing means for processing an output signal from the first piezoelectric element member; an input means for inputting the processed signal to the second piezoelectric element; The output signal from one piezoelectric element member is cut by using a filter to remove fluctuation components other than a desired frequency, and is not input to the second piezoelectric element.
本発明によれば、感光体の周囲に配置される部材と感光体との距離を高精度に一定に保つことが可能となるため、従来以上の高画質を得ることができる。 According to the present invention, the distance between the member disposed around the photoconductor and the photoconductor can be kept constant with high accuracy, so that a higher image quality than before can be obtained.
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
<実施の形態1>
図1及び図2は本発明に係る画像形成装置の感光体周りの構成図であり、同図において、1は感光体、2は突き当てコロ、3は突き当てコロ2を回転自在に支持する支持部材、4はバイモルフであり、支持部材と装置本体にその両端を固定されている。バイモルフ4は、予め撓ませた状態で取り付けられており、突き当てコロ2が常に感光体1と当接するようになっている。
<Embodiment 1>
FIG. 1 and FIG. 2 are structural views around the photosensitive member of the image forming apparatus according to the present invention. In FIG. The support member 4 is a bimorph, and both ends thereof are fixed to the support member and the apparatus main body. The bimorph 4 is attached in a state of being bent in advance, and the
突き当てコロ2、支持部材3、バイモルフ4は2セット設けられ、それぞれ感光体1の被画像形成位置(両端部)に突き当てコロ2が当接するようになっている。
Two sets of the
図2において、5は現像装置、5aは現像ローラ、6は現像突き当て部、7はバイモルフ、8は現像加圧バネである。現像装置5は、感光体1の中心方向に向かって接近/離間が可能なように保持されている。バイモルフ7は、装置本体と現像突き当て部6に両端を保持されている。この状態で、バイモルフ7は撓んでいない。現像加圧バネ8は、現像装置5を感光体1から離間する方向へ付勢し、現像装置5は、その一部が現像突き当て部6に当接したところで位置を固定される。 In FIG. 2, 5 is a developing device, 5a is a developing roller, 6 is a developing abutting portion, 7 is a bimorph, and 8 is a developing pressure spring. The developing device 5 is held so that it can approach / separate toward the center of the photoreceptor 1. The bimorph 7 is held at both ends by the apparatus main body and the development abutting portion 6. In this state, the bimorph 7 is not bent. The developing pressure spring 8 urges the developing device 5 in a direction away from the photosensitive member 1, and the position of the developing device 5 is fixed when a part of the developing device 5 contacts the developing abutting portion 6.
現像装置5は、感光体1に対する初期位置の調整が必要である。その方法は以下の通りである。 The developing device 5 needs to adjust the initial position with respect to the photoreceptor 1. The method is as follows.
感光体1及び現像ローラ5aを調整用のものに交換する。これは高精度に製造されており、振れ、直径のバラツキ等が無視できるほどに小さい。その状態において調整用感光体と現像ローラのスキマ(以下、SDギャップ)が所望の値になるように調整する。調整は現像装置5内の調整駒8を動かすことによって行う。調整終了後、感光体1と現像ローラ5aを実際のものに戻す。 The photoreceptor 1 and the developing roller 5a are exchanged for adjustment. This is manufactured with high accuracy and is so small that the vibration, variation in diameter, and the like can be ignored. In this state, adjustment is made so that a clearance (hereinafter referred to as an SD gap) between the adjusting photoconductor and the developing roller becomes a desired value. The adjustment is performed by moving the adjustment piece 8 in the developing device 5. After completion of the adjustment, the photoreceptor 1 and the developing roller 5a are returned to the actual ones.
以上のような状態においてバイモルフ7に何らかの電圧が印加されると、それに応じてバイモルフ7が撓み方向に変位し、それによって現像装置5が感光体1に近づいたり離れたりする。 When any voltage is applied to the bimorph 7 in the above-described state, the bimorph 7 is displaced in the bending direction accordingly, so that the developing device 5 approaches or separates from the photoreceptor 1.
図1及び図3を用いて、装置の初期状態における電圧変動について説明する。初期状態とは、感光体1、突き当てコロ2に摩耗や汚れの付着等がない状態を言う。
The voltage fluctuation in the initial state of the apparatus will be described with reference to FIGS. The initial state refers to a state where the photoreceptor 1 and the
画像形成動作を開始すると感光体1は回転し、それに応じて突き当てコロ2も回転する。感光体1、突き当てコロ2は円筒形であるが、或る程度、半径方向の振れを持っている。その振れによってバイモルフ4の撓み量は微少に変化し続け、その撓みに応じて電圧を発生する。
When the image forming operation is started, the photosensitive member 1 rotates, and the
図3(a)にその電圧波形を示す。バイモルフ4の初期撓み量に応じた電圧A(DC成分)、感光体1周期の大きな波(AC成分)、突き当てコロ2周期の小さな波(AC成分)が合成されたものが出力電圧として出力される。この電圧波形を周波数解析したものが図2(b)である。これによれば、感光体1の振れによる感光体1周期の周波数と突き当てコロ2の振れによる突き当てコロ2周期の周波数にピークがあることが分かる。
FIG. 3A shows the voltage waveform. A voltage A (DC component) corresponding to the initial deflection amount of the bimorph 4, a wave having a large period of the photoreceptor (AC component), and a wave having a small period of two butting rollers (AC component) are output as an output voltage. Is done. FIG. 2B shows a frequency analysis of this voltage waveform. According to this, it can be seen that there is a peak in the frequency of one cycle of the photoreceptor due to the shake of the photoreceptor 1 and the frequency of two cycles of the butting roller due to the shake of the
この電圧信号を信号処理部に送り、そこで演算処理を行った後、バイモルフ7へ入力する。その信号に応じてバイモルフ7が変位し、現像装置5が感光体1に対して移動することで、SDギャップを一定に保つことが可能となる。 This voltage signal is sent to the signal processing unit, where it is subjected to arithmetic processing and then input to the bimorph 7. The bimorph 7 is displaced in response to the signal, and the developing device 5 moves relative to the photoreceptor 1, so that the SD gap can be kept constant.
信号処理の考え方は以下の通りである。 The concept of signal processing is as follows.
図4を用いて説明する。 This will be described with reference to FIG.
感光体1の回転数は予め分かっているので、その回転周期の周波数はおおよそ計算できる。図4(a)で示すように、バイモルフ4から出力された電圧波形に対して、感光体1の回転周波数近傍のみを残して他の周波数成分をカットするフィルタを掛ける。それによって、元の電圧波形は図4(b)のようになる。この電圧信号を、信号伝達経路内でのロス分に応じてアンプで増幅し、入力信号と同じ振幅にした後に、バイモルフ7へ入力する。これによって、現像装置5は感光体1の振れによる半径方向の変動に追従して移動し、その結果、SDギャップを感光体1の振れによらず一定に保つことができる。 Since the rotation number of the photosensitive member 1 is known in advance, the frequency of the rotation cycle can be roughly calculated. As shown in FIG. 4A, the voltage waveform output from the bimorph 4 is subjected to a filter that cuts other frequency components while leaving only the vicinity of the rotational frequency of the photoreceptor 1. As a result, the original voltage waveform is as shown in FIG. This voltage signal is amplified by an amplifier according to the loss in the signal transmission path to have the same amplitude as the input signal, and then input to the bimorph 7. As a result, the developing device 5 moves following the fluctuation in the radial direction due to the shake of the photoreceptor 1, and as a result, the SD gap can be kept constant regardless of the shake of the photoreceptor 1.
次に、装置の使用期間が長くなり、感光体1の端部にトナー等の異物が付着したり、突き当てコロ2が耐久摩耗したりした場合について説明する。
Next, a description will be given of a case where the use period of the apparatus becomes long, foreign matter such as toner adheres to the end of the photoreceptor 1, or the
図5を用いて説明する。 This will be described with reference to FIG.
耐久が進んでくると、感光体1表面の汚れや凸凹、突き当てコロ2の汚れや凸凹、摩耗等によって、バイモルフ2の出力信号に変化が現れる。それはDC成分の変動(AからA+αに変化)と初期にはなかった周波数成分が出てくる、ということである。
As the durability progresses, a change appears in the output signal of the
これに対しては、信号処理部において以下のような処理を行う。 For this, the following processing is performed in the signal processing unit.
先ず、DC成分の変動分αを検出し、その分波形をシフトする。次に、初期と同じように感光体回転周期以外の周波数成分をカットする。最後に増幅する。 First, the variation α of the DC component is detected, and the waveform is shifted accordingly. Next, frequency components other than the photosensitive member rotation period are cut as in the initial stage. Finally, amplify.
このような処理を行うことによって、装置耐久が進んだ後でも図4(b)と同じ波形を取り出すことが可能となる。これをバイモルフ7へ入力することで、一定のSDギャップを維持することができる。 By performing such processing, the same waveform as in FIG. 4B can be extracted even after the durability of the apparatus has progressed. By inputting this to the bimorph 7, a constant SD gap can be maintained.
以上説明したように、本例ではバイモルフを2対使って現像装置の位置を制御することで、安定なSDギャップを得ることを可能とした。バイモルフは変位量が小さいが、応答性が良く、保持力も大きいため、本例のような高精度な制御に適している。 As described above, in this example, it is possible to obtain a stable SD gap by controlling the position of the developing device using two pairs of bimorphs. Bimorph has a small displacement, but has good responsiveness and large holding force, so it is suitable for highly accurate control as in this example.
<実施の形態2>
実施のの形態1の現像装置をコロナ帯電装置にも応用可能である。
<
The developing device of Embodiment 1 can also be applied to a corona charging device.
1 感光体
2 突き当てコロ
3 支持部材
4 バイモルフ
5 現像装置
5a 現像ローラ
6 現像突き当て部
7 ハイモルフ
8 現像加圧バネ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
回転自在に保持された円筒状第1部材と、該円筒状第1部材に当接する少なくとも1個以上のコロ部材と、該コロ部材の位置変位に応じて変形する第1の圧電素子部材と、前記円筒状第1部材の半径方向に移動可能に保持された第2部材と、該第2部材と接続された第2の圧電素子部材と、前記第1の圧電素子部材からの出力信号を処理する処理手段と、処理された信号を前記第2の圧電素子へ入力する入力手段と、前記処理手段において第1の圧電素子部材からの出力信号を、フィルタを用いて所望の周波数以外の変動成分をカットし、第2の圧電素子へ入力しないことを特徴とする画像形成装置。 In an image forming apparatus using an electrophotographic method,
A cylindrical first member rotatably held, at least one roller member in contact with the cylindrical first member, and a first piezoelectric element member deformed in accordance with the displacement of the roller member; A second member held movably in the radial direction of the cylindrical first member, a second piezoelectric element member connected to the second member, and an output signal from the first piezoelectric element member Processing means, an input means for inputting the processed signal to the second piezoelectric element, and an output signal from the first piezoelectric element member in the processing means by using a filter to vary the component other than a desired frequency The image forming apparatus is characterized in that is cut and not input to the second piezoelectric element.
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2005
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