CN101650159A - 一种磁辊与感光鼓两端间隙测定系统 - Google Patents

Abstract

本发明所述的磁辊与感光鼓两端间隙测定系统包括连续半导体激光器、平行光管、光衰减片、柱形圆筒、圆筒底座、底座定位磁铁、三维调节台、OE双输出棱镜、平面反射镜、测试支架、驱动装置、傅立叶透镜、两个CCD相机、图像测量软件。本发明以半导体激光器作为光源，利用平行光管作为光束准直器，以OE双输出棱镜作为分束器，以傅立叶透镜作为成像透镜，以三维调节平台和平面反射镜作为光束方向调节器件，使用两个面阵CCD相机采集两个狭缝衍涉图样，将以光强表示的两幅衍涉图样转换为以灰阶数表示的两幅数字化图像，由图像测量软件处理。本发明可对磁辊与感光鼓两端间隙同步精确测定。

Description

一种磁辊与感光鼓两端间隙测定系统

技术领域

本发属激光衍射检测技术领域及激光偏光技术领域，涉及一种利用光的衍射效应对磁辊和感光鼓间隙进行精密检测的系统。

背景技术

激光打印机用硒鼓中磁辊和感光鼓的驱动端和非驱动端间隙的大小是影响硒鼓打印质量的关键参数之一，然硒鼓制造和再生过程常出现此案以下问题：1、磁辊和感光鼓间隙过大或过小，这两种情况都将导致印品色密度值偏离正常范围；2、磁辊和感光鼓之间的间隙一端过大一端过小，这将导致印品色密度不均匀；3、因为影响磁辊和感光鼓间隙的因素多种多样，通常不能主观判断它的大小是否在正常范围内。因此，对磁辊和感光鼓之间的两端间隙进行细致检测是必要的。

目前，尚没有同步检测磁鼓和感光鼓之间两端间隙大小的专门设备方面的报道。若采用游标卡尺直接测量有三个明显的缺点：一是误差大，这是因为间隙太小在微米量级而游标卡尺的最小刻度值又太大；二是容易碰损或污染清洁刮刀及邻近器件，给硒鼓制造质量带来潜在隐患；三是检测速度慢，不能对硒鼓实时批量检测。

发明内容

本发明所涉及的磁辊与感光鼓两端间隙测定系统，采用夫琅禾菲单缝衍射原理同步检测磁辊与感光鼓间隙两端的大小。

为了实现以上目的，本发明的技术方案为：磁辊与感光鼓两端间隙测定系统包括半导体激光器、平行光管、光衰减片、柱形圆筒、圆筒底座、底座定位磁铁、OE双输出棱镜、平面反射镜、测试支架、驱动装置、傅立叶透镜、CCD相机、图像测量软件。半导体激光器、平行光管、光衰减片固定在柱形圆筒中，柱形圆筒粘接在圆筒底座上，圆筒底座通过定位磁铁吸附在铁质三维调节平台上，待测硒鼓组件安装在测试支架上，CCD相机通过视频卡与电脑相连，驱动装置、CCD相机和图像测量软件由电脑控制完成。

激光单元内部包括半导体激光器、平行光管、光衰减片三部分。半导体激光器、平行光管、光衰减片三个部件装配在一起便于整体移动。其中的半导体激光器为半导体泵浦全固态连续激光器，平行光管采用类似倒置的伽利略单筒望远镜结构以便缩短激光单元的长度，光衰减片为由两片线偏振片构成的可调衰减器，转动其中的一片线偏振片可调节通过衰减片后的光强度。

激光器按输出光的偏振态来分可分为两大类，一类输出的是线偏振光，一类输出的是非偏振光。本发明中因为要利用OE双输出棱镜得到两束光强差不多的光，所以选用输出非偏振光的激光器作为光源。

所以本发明选用OE双输出棱镜作为光束分束器是因为它使O，E两种振动的光波都垂直各自的通光面输出，从而减少波前畸变进而减小衍射图样的误差。

本发明中的CCD相机去掉了镜头部分以获得比较小的视场，避免背景光对衍射图样的影响。配合傅立叶透镜使用时须前后移动CCD相机的位置，使CCD相机的光敏面位于傅立叶透镜的焦平面上以便得到清晰的衍射图样。

下面结合附图对本发明作详细描述：

附图说明

图1、磁辊与感光鼓两端间隙测定装置结构图

图2、激光单元内部构成与光路示意图

图3、OE双输出棱镜的内部结构与功能示意图

图4、感光鼓与磁辊构成的单缝衍射原理图

图5、图像处理方法流程图

图中：1、激光单元，2、三维调节平台，3、OE双输出棱镜，4、反射镜，5、磁辊，6、感光鼓，7、护套，8、支架，9、驱动装置，10、傅立叶透镜，11、CCD相机，101、半导体激光器，102、平行光管，103、光衰减器，104、柱形圆筒，105、圆筒底座，106、定位磁铁，107、高斯光束，108、平行光束，201、竖直微调旋钮，202、水平微调旋钮，301、棱镜光轴，302、e光，303、o光。

如图1和2所示，该间隙测定系统的激光单元由半导体激光器101、平行光管102、光学光衰减片103、柱形圆筒104、圆筒底座105、底座定位磁铁106构成。从半导体激光器101出射的是高斯光束107，经平行光管102后变为平行光束108。激光单元1通过定位磁铁106吸附在铁质三维调节平台2上，调节三维调节光学平台2的竖直方向微调旋钮201和水平方向微调旋钮202可以微调激光束的方向。

如图1和3所示，从激光单元1出射的激光束被OE双输出棱镜3分成O光，301和E光302，E光302沿原光路方向穿过左端护套右边的磁辊与感光鼓间的狭缝，O光射向平面反射镜4，再次被反射穿过右端护套左边的磁辊与感光鼓间的狭缝。

如图4所示，由夫琅和费单缝衍射原理可知，平行光束O光301或E光302经过感光鼓6和磁辊5之间的狭缝时产生夫琅和费单缝衍射，衍射光在傅立叶透镜10的焦平面11上形成中央亮纹宽度为D的衍射图样。磁辊与感光鼓间隙宽度b可由如下公式求得：

$b=\frac{\mathrm{\λD}}{{2f}^{\′}}---\left(1\right)$

其中，λ为半导体激光器101的出射光波长，f′为傅立叶透镜10的焦距。

如图5所示，本发明中的图像测量软件是精确检测的重要环节。首先由图像测量软件对图像采集卡输入的两个图像进行自适应滤波，滤除各种噪声信号，然后进行图像均衡得到高对比度的图像，接着进行图像二值化，随后分别计算出两个衍射图样中央亮纹的宽度D，最后将利用公式(1)推算出的两个狭缝宽度，并与两个标准狭缝宽度值分别比较评价出所测得的两个缝隙宽度是否合格并输出结果。

具体实施方式

打开激光101器电源预热15分钟，使其输出光功率稳定，其后将待测的硒鼓组件安装固定在测试支架8上。器出射的激光束被OE双输出棱镜3分成O光301和E光302，E光302沿原光路方向穿过左端护套右边的磁辊与感光鼓间的狭缝，O光射向平面反射镜4，再次被反射穿过右端护套左边的磁辊与感光鼓间的狭缝。微调三维调节平台2上的竖直方向微调旋钮201和水平方向微调旋钮202，使E光302垂直射向左端护套右侧的磁辊与感光鼓间的狭缝。然后，适当调节反射镜4的方位，使O光经平面反射镜4反射后垂直射向右端护套左侧的磁辊与感光鼓间的狭缝。

启动驱动装置9的电源使步进电机带动感光鼓6和磁辊5转动，利用图像测量软件实时抓拍磁辊5和感光鼓6间狭缝形成的两个衍射图样，并对这两个数字图像进行自适应滤波、图像均衡、二值化处理，然后利用公式(1)推算出两个狭缝宽度值并分别与两个标准狭缝宽度值比较，判定出所测得的两个缝隙宽度是否合格，最后软件将自动输出两个狭缝宽度值和判断结果。

Claims (7)

1、一种磁辊与感光鼓两端间隙测定系统，其特征在于：该系统由半导体激光器、平行光管、光衰减片、柱形圆筒、圆筒底座、底座定位磁铁、OE双输出棱镜、平面反射镜、测试支架、驱动装置、傅立叶透镜、CCD相机、图像测量软件组成。

2、根据权利要求1所述的磁辊与感光鼓两端间隙测定系统，其特征在于：半导体激光器、平行光管、光衰减片固定在柱形圆筒中，柱形圆筒粘接在圆筒底座上，圆筒底座通过定位磁铁吸附在铁质三维调节平台上，驱动装置由电脑自动控制，CCD相机通过视频卡与电脑相连。

3、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：激光单元内部包括半导体激光器、平行光管、光衰减片三部分。

4、根据权利要求3所述的激光单元，其特征在于：半导体激光器输出非偏振光。

5、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：选用OE双输出棱镜作为光束分束器对磁辊和感光鼓两端狭缝同步检测。

6、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：CCD相机不安装镜头与傅立叶透镜配合使用。

7、根据权利要求6所述的CCD相机，其特征在于：CCD相机的光敏面在傅立叶透镜的焦平面处。

Images