JP2007147351A - Flatness measuring device and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、平面度測定装置及び平面度測定方法に係り、特に、電子写真複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの複合機等の電子写真方式を用いる画像形成装置や、各種装置に搭載される中間転写ベルトや搬送ベルト等のシート状のベルトを測定対象とする平面度測定装置及び平面度の測定方法に関する。 The present invention relates to a flatness measuring apparatus and a flatness measuring method, and in particular, is mounted on an image forming apparatus using an electrophotographic method such as an electrophotographic copying machine, a printer, a facsimile, and a composite machine thereof, and various apparatuses. The present invention relates to a flatness measuring apparatus and a flatness measuring method that use a sheet-like belt such as an intermediate transfer belt or a conveyance belt as a measurement target.
電子写真方式を利用した画像形成装置等の各種装置には、搬送部材として用いられる搬送ベルトや、像担持体上に形成されたトナー像が転写される転写ベルト等の各種ベルトが搭載されている。 Various apparatuses such as an image forming apparatus using an electrophotographic system are equipped with various belts such as a conveyance belt used as a conveyance member and a transfer belt onto which a toner image formed on an image carrier is transferred. .
これらの装置において用いられるベルトには、高い平面度が要求される場合があり、ベルト表面の平面度合いを評価する様々な装置が知られている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。
Belts used in these devices may require high flatness, and various devices for evaluating the flatness of the belt surface are known (see, for example,
特許文献1の技術によれば、被検査面に明暗のストライプ状の明暗パターンを映し出し、被検査面を撮像して得られた明暗パターンの明暗境界領域の幅のばらつき度合いから、被検査面の平滑性の度合いを評価している。しかし、特許文献3の技術では、平滑性の度合いを評価することは出来るものの、平面度を数値として測定することは困難であった。また、明暗パターンの幅方向のばらつきのみを評価するため、複数方向の平滑性の度合いを評価することは困難であった。
According to the technique of
また、平面度の判別に適用可能な技術として、特許文献2では、測定対象物としてのペリクルに直線形状でなる光ビームを照射し、この直線形状でなる光ビームがペリクルに反射して生じる反射光を受光して、受光した反射光による光ビームの形状に歪みが生じているか否かを判別することにより、ペリクル表面が平面か否かを判別している。しかし、特許文献2の技術においても、測定対象物としてのペリクル表面が平面であるか否かを判別することは出来るものの、平面度を測定するには到っていなかった。また、光ビームは直線形状であることから、複数方向の平面度を評価することは困難であった。
Further, as a technique applicable to the determination of flatness, in
測定対象部材の平面度を測定する測定装置及び測定方法として、特許文献3及び特許文献4の技術では、一対の軸によって張架された中間転写体について、軸方向にレーザ変位計を移動させたときの中間転写体表面の変位量の最大値と最小値の差分を平面度として算出している。
As a measuring device and a measuring method for measuring the flatness of a measurement target member, in the techniques of
ここで、電子写真方式を利用した画像形成装置の各種装置に搭載される各種ベルトには、ベルト表面の幅方向のみ、または周方向のみではなく、ベルト表面全面の平面度が良好であることが求められる。しかし、特許文献3及び特許文献4の技術では、ベルト幅方向の平面度を測定するため、複数方向における平面度を一度の測定で測定することは困難であった。
Here, various belts mounted on various apparatuses of an image forming apparatus using an electrophotographic method have good flatness on the entire belt surface, not only in the width direction or the circumferential direction of the belt surface. Desired. However, in the techniques of
特許文献5の技術では、測定対象物としてのミラーに略垂直に光ビームを入射する光源と、ミラーにより反射した反射ビームを受光し反射ビームスポットの位置ずれを検出する光センサと、の一対からなる投受部を、ミラーと平行な面上に複数配置して、各投受光部の光センサにおける反射ビームスポットの位置ずれを検出することによって、ミラーの平面度を測定している。特許文献5の技術によれば、複数の投受部による検知結果に基づいてミラー表面上の複数方向の平面度を算出することが可能である。
しかしながら、特許文献5の技術では、測定対象部材が鏡面を有する構成以外である場合に適用することは困難であると共に、測定対象部材全面または測定対象部材全面における所定方向の平面度を測定するには、複数の光源と光センサとを測定対象部材の全面に渡って設ける必要があり、装置構成が複雑になるという問題があった。
However, the technique of
本発明は、上記事実を考慮してなされたものであり、測定対象となる測定対象部材の複数方向の平面度を、簡易な構成で測定可能な平面度測定装置及び平面度測定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above facts, and provides a flatness measuring apparatus and a flatness measuring method capable of measuring the flatness in a plurality of directions of a measurement target member to be measured with a simple configuration. For the purpose.
上記目的を達成するために、本発明の平面度測定装置は、円形状のパターンを測定対象部材表面に投影する投影手段と、撮像によって、前記測定対象部材上に投影された投影パターンを示す画像データを取得する撮像手段と、前記円形状のパターンに相似する予め定められた基準パターンに対する、前記撮像手段によって取得された画像データの投影パターンの半径方向の歪み量を、円周方向に所定間隔で算出する歪量算出手段と、前記歪量算出手段によって算出された歪み量の、互いに相反する方向の歪み量の最大値と最小値との差の絶対値に基づいて、該互いに相反する方向に対応する前記測定対象部材の方向の平面度を算出する平面度算出手段と、を備えている。 In order to achieve the above object, the flatness measuring apparatus of the present invention includes a projection unit that projects a circular pattern onto the surface of the measurement target member, and an image that indicates the projection pattern projected on the measurement target member by imaging. The amount of distortion in the radial direction of the projection pattern of the image data acquired by the imaging unit with respect to a predetermined reference pattern similar to the circular pattern and the imaging unit for acquiring data is set at a predetermined interval in the circumferential direction. Based on the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the strain amount in the directions opposite to each other, of the strain amount calculated by the strain amount calculating means Flatness calculation means for calculating the flatness in the direction of the measurement target member corresponding to the above.
本発明の平面度測定装置の投影手段は、円形状のパターンを測定対象部材表面に投影する。ここで、「円形状」とは、一定点(中心)から等距離にある点の軌跡によって示される形状を示している。
このパターンが投影された測定対象部材の領域の平面度がゼロである場合には、測定対象部材上には、円形状の投影パターンが投影されるが、平面度がゼロではない場合には、測定対象部材上には、円形状ではなく楕円形状等の歪んだ形状の投影パターンが投影される。撮像手段の撮像によって、測定対象部材上に投影された投影パターンを示す画像データが取得されると、歪量算出手段は、正円計上のパターンに相似する予め定められた基準パターンに対する、撮像手段によって取得された画像データの投影パターンの半径方向の歪み量を、円周方向に所定間隔で算出する。平面度算出手段は、歪量算出手段によって算出された歪み量の、投影パターンの重心を中心にして互いに相反する方向の歪み量の最大値と最小値との差の絶対値に基づいて、投影パターンの互いに相反する方向に対応する、測定対象部材の方向の平面度を算出する。
The projection means of the flatness measuring apparatus of the present invention projects a circular pattern onto the surface of the measurement target member. Here, the “circular shape” indicates a shape indicated by a locus of points equidistant from a certain point (center).
When the flatness of the region of the measurement target member on which this pattern is projected is zero, a circular projection pattern is projected on the measurement target member, but when the flatness is not zero, A projection pattern having a distorted shape such as an elliptical shape instead of a circular shape is projected on the measurement target member. When the image data indicating the projection pattern projected on the measurement target member is acquired by imaging by the imaging unit, the distortion amount calculating unit is configured to capture the predetermined reference pattern similar to the perfect circle pattern. The amount of distortion in the radial direction of the projection pattern of the image data acquired by the above is calculated at predetermined intervals in the circumferential direction. The flatness calculating unit projects the distortion amount calculated by the distortion amount calculating unit based on the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the distortion amount in directions opposite to each other about the center of gravity of the projection pattern. The flatness of the direction of the member to be measured corresponding to the opposite directions of the pattern is calculated.
このように、円形状のパターンを測定対象部材表面に投影し、測定対象部材に投影された投影パターンを撮像することによって得られた画像データの投影パターンの、円形状の基準パターンに対する半径方向の歪み量を、円周方向に所定間隔で算出し、算出した歪み量の内の、投影パターンの重心を中心にして互いに相反する方向の歪み量の最大値と最小値との差の絶対値に基づいて、該相反する方向に対応する、測定対象部材上の方向の平面度を算出するので、測定対象部材上の複数の方向の平面度を、簡易な構成で容易に算出することができる。 As described above, the projection pattern of the image data obtained by projecting the circular pattern onto the surface of the measurement target member and imaging the projection pattern projected onto the measurement target member in the radial direction with respect to the circular reference pattern. The amount of distortion is calculated at predetermined intervals in the circumferential direction, and the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the amount of distortion in the opposite directions centered on the center of gravity of the projection pattern is calculated. Based on this, since the flatness of the direction on the measurement target member corresponding to the opposite direction is calculated, the flatness of the plurality of directions on the measurement target member can be easily calculated with a simple configuration.
平面度算出手段は、互いに相反する方向の歪み量の最大値と最小値との差の絶対値を、測定対象部材上の投影パターンにおける実測値に相当する国際単位によって示される値に変換するための変換テーブルを予め記憶する記憶手段を含み、記憶手段に記憶された変換テーブルに基づいて、互いに相反する方向の歪み量の最大値を最小値との差の絶対値を、国際単位によって示される値に変換することによって、測定対象部材上に対応する方向の平面度を求めることができる。 The flatness calculation means is for converting the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the distortion amounts in the directions opposite to each other into a value indicated by the international unit corresponding to the actual measurement value in the projection pattern on the measurement target member. Storage means for storing the conversion table in advance, and based on the conversion table stored in the storage means, the absolute value of the difference between the maximum value of the distortion amount in the opposite direction and the minimum value is indicated in international units. By converting to a value, the flatness in the corresponding direction on the measurement target member can be obtained.
本発明の平面度測定装置は、前記投影手段及び前記撮像手段を含んで構成される投影撮像手段を、前記測定対象部材の幅方向に移動させる移動手段と、前記投影撮像手段を所定間隔で移動させるように前記移動手段を制御すると共に、所定間隔で移動させる毎に前記撮像手段による撮像が行われるように前記撮像手段を制御する制御手段と、を備え、前記歪量算出手段は、撮像手段によって取得された複数の投影パターンの所定の相反する方向の歪み量の内の、最大値と最小値との差の絶対値に基づいて、測定対象部材の、該所定の相反する方向に対応する方向の平面度を算出することができる。 The flatness measuring apparatus of the present invention is configured to move a projection imaging unit including the projection unit and the imaging unit in the width direction of the measurement target member, and move the projection imaging unit at a predetermined interval. Control means for controlling the moving means to control the imaging means so that imaging is performed by the imaging means every time the moving means is moved at a predetermined interval, and the distortion amount calculating means comprises: Corresponding to the predetermined opposite direction of the member to be measured based on the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value among the distortion amounts in the predetermined opposite direction of the plurality of projection patterns acquired by The flatness of the direction can be calculated.
このように、投影撮像手段を測定対象部材の幅方向に移動させることによって、測定対象部材の幅方向の一端から他端に渡って、所定方向の平面度を算出することができる。 Thus, by moving the projection imaging means in the width direction of the measurement target member, the flatness in a predetermined direction can be calculated from one end of the measurement target member in the width direction to the other end.
本発明の平面度測定装置は、前記測定対象部材を張架する一対の張架部材と、前記一対の張架部材によって張架された前記測定対象部材を、前記測定対象部材の周方向に回転させるための駆動手段と、を更に備えることができる。 The flatness measuring apparatus according to the present invention rotates a pair of stretching members that stretch the measurement target member and the measurement target member that is stretched by the pair of stretching members in a circumferential direction of the measurement target member. And a driving means for causing the movement to occur.
駆動手段によって測定対象部材を周方向に回転させることにより、投影手段は、測定対象部材の周方向に渡って円形状のパターンを投影することができ、また、撮像手段は、測定対象部材の周方向に渡って投影パターンの撮像を行うことができるので、測定対象部材の周方向に渡って所定方向の平面度を算出することができる。 By rotating the measurement target member in the circumferential direction by the driving unit, the projection unit can project a circular pattern in the circumferential direction of the measurement target member, and the imaging unit can also rotate the circumference of the measurement target member. Since the projection pattern can be imaged in the direction, the flatness in the predetermined direction can be calculated over the circumferential direction of the measurement target member.
また、投影撮像手段を測定対象部材の幅方向に移動させる移動手段と組み合わせることにより、測定対象部材の全表面に渡って、所定方向の平面度を算出することが可能となる。 Further, by combining the projection imaging unit with a moving unit that moves the measurement target member in the width direction, the flatness in a predetermined direction can be calculated over the entire surface of the measurement target member.
なお、以下の平面度測定方法によって、測定対象となる測定対象部材の複数方向の平面度を、簡易な構成で測定することができる。具体的には、円形状のパターンを測定対象部材表面に投影し、撮像によって、前記測定対象部材上に投影された投影パターンを示す画像データを取得し、前記円形状のパターンに相似する予め定められた基準パターンに対する、前記取得された画像データの投影パターンの半径方向の歪み量を、円周方向に所定間隔で算出し、算出された歪み量の、互いに相反する方向の歪み量の最大値と最小値との差の絶対値に基づいて、前記測定対象部材の、該互いに相反する方向に対応する方向の平面度を算出する。 Note that the flatness in a plurality of directions of the measurement target member to be measured can be measured with a simple configuration by the following flatness measurement method. Specifically, a circular pattern is projected onto the surface of the measurement target member, and image data indicating the projection pattern projected on the measurement target member is acquired by imaging, and predetermined in advance to be similar to the circular pattern. The distortion amount in the radial direction of the projection pattern of the acquired image data with respect to the obtained reference pattern is calculated at a predetermined interval in the circumferential direction, and the maximum distortion amount in the opposite direction of the calculated distortion amount Based on the absolute value of the difference between the minimum value and the minimum value, the flatness of the measurement target member in the direction corresponding to the opposite direction is calculated.
本発明の平面度測定装置及びベルト平面度測定方法によれば、円形状のパターンを測定対象部材表面に投影し、測定対象部材に投影された投影パターンを撮像することによって得られた画像データの投影パターンの、円形状の基準パターンに対する半径方向の歪み量を、円周方向に所定間隔で算出し、算出した歪み量の内の、投影パターンの重心を中心にして互いに相反する方向の歪み量の最大値と最小値との差の絶対値に基づいて、該相反する方向に対応する、測定対象部材上の方向の平面度を算出するので、測定対象部材上の複数の方向の平面度を、簡易な構成で容易に算出することができる、という効果を有する。 According to the flatness measuring apparatus and the belt flatness measuring method of the present invention, a circular pattern is projected onto the surface of the measurement target member, and image data obtained by imaging the projection pattern projected onto the measurement target member is captured. The amount of distortion in the radial direction of the projected pattern with respect to the circular reference pattern is calculated at predetermined intervals in the circumferential direction. Of the calculated amounts of distortion, the amounts of distortion in the opposite directions with respect to the center of gravity of the projected pattern Based on the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value, the flatness of the direction on the measurement target member corresponding to the opposite direction is calculated. It has the effect that it can be easily calculated with a simple configuration.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。 Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1には、本実施の形態に係る平面度測定装置10の構成を模式的に示した。 FIG. 1 schematically shows the configuration of a flatness measuring apparatus 10 according to the present embodiment.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。 Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1に示すように、本発明の平面度測定装置10は、平面度測定対象となる測定対象ベルト12を張架するための円柱状ロール14A及び円柱状ロール14B、円柱状ロール14Aを所定方向に回転駆動させるための駆動部40、張力検出センサ47、張架部42、各種情報を装置外部へ出力する出力部38、センサ99、投影撮像部28、装置外部から各種情報を取得するための入力部39、及び装置本体を制御するための制御部30を含んで構成されている。
As shown in FIG. 1, the flatness measuring device 10 of the present invention has a cylindrical roll 14 </ b> A, a cylindrical roll 14 </ b> B, and a cylindrical roll 14 </ b> A for extending a
上記駆動部40、張力検出センサ47、張架部42、出力部38、センサ99、投影撮像部28、及び入力部39は、制御部30とデータや信号を授受可能となるように接続されている。
The
円柱状ロール14A及び円柱状ロール14Bは、測定対象ベルト12の内周面に配置され、測定対象ベルト12を張架方向に架け渡すことが可能となるように、互いに平行に所定間隔をもって配設されている。
The
図2に示すように、円柱状ロール14Aの軸方向両端部各々は、自動調芯ベアリング16を備えた軸受18によって回転自在に支持されており、円柱状ロール14Aは、自動調芯ベアリング16の中心を支点として調芯可能に設けられている。軸受18は、平面度測定装置10の図示を省略する筐体に支持されている。
As shown in FIG. 2, both end portions in the axial direction of the cylindrical roll 14 </ b> A are rotatably supported by
一対の軸受18各々は、一対のレール24上に載置されたリニアガイド26上に着脱可能に固定されている。一対のレール24は、円柱状ロール14A及び円柱状ロール14Bが互いに近接する方向及び離間する方向へ円柱状ロール14Aが移動可能となるように、互いに平行となるように延設されている。
Each of the pair of
このため、一対の軸受18によって支持されている円柱状ロール14Aは、円柱状ロール14Bと互いに軸方向に平行となるように維持されたまま、互いに近接する方向または離間される方向へと移動可能に設けられている。
For this reason, the
円柱状ロール14Bの軸方向両端部もまた、各々軸受20(図1参照)によって回転自在に支持されている。円柱状ロール14Bの軸方向両端部を支持する一対の軸受20は、各々支持基板22を介して、平面度測定装置10の図示を省略する筐体に支持されている。
Both ends in the axial direction of the cylindrical roll 14B are also rotatably supported by bearings 20 (see FIG. 1). A pair of
なお、軸受20もまた、自動調芯ベアリング(図示省略)を備えるようにしてもよい。
The
円柱状ロール14Aを支持する一対の軸受18の少なくとも一方は、円柱状ロール14A及びリニアガイド26から着脱可能に設けられている。同様に円柱状ロール14B各々を支持する一対の軸受20の少なくとも一方は、円柱状ロール14B及び図示を省略する筐体から着脱可能に設けられている。
At least one of the pair of
このように、円柱状ロール14Aを支持する一対の軸受18の少なくとも一方、及び円柱状ロール14Bを支持する一対の軸受20の少なくとも一方を、各々円柱状ロール14A及び円柱状ロール14Bから着脱可能に設けることにより、測定対象となる測定対象ベルト12を円柱状ロール14A及び円柱状ロール14Bに架け渡すことができるように構成されている。
In this manner, at least one of the pair of
円柱状ロール14Aの近傍には、測定対象ベルト12が円柱状ロール14A及び円柱状ロール14Bに架け渡されたことを検知するための検知センサ99が設けられている。
In the vicinity of the
張力検出センサ47は、円柱状ロール14Aと円柱状ロール14Bとに架け渡された測定対象ベルト12に加わる張力を検出し、検出結果を制御部30へ出力する。張力検出センサ47としては、例えば、張力を検出するための圧力センサを含んで構成されるようにすればよい。この圧力センサを、円柱状ロール14Aの外周面上の、測定対象ベルト12の張架方向端部に相当する位置に設け、この圧力センサによって、測定対象ベルト12から円柱状ロール14Aの軸方向(張架方向と同一)に作用する圧力に応じた信号を制御部30に出力するようにすればよい。
The
また、本発明の平面度測定装置10には、円柱状ロール14A及び円柱状ロール14Bに架け渡された測定対象ベルト12の平面度を測定するために、測定対象ベルト12表面に円形状のパターンを投影する投影部52と、投影部52によって測定対象ベルト12上に投影された投影パターン64(図4参照)を撮像する撮像部50と、を含む投影撮像部28が設けられている。
ここで、「円形状」とは、一定点(中心)から等距離にある点の軌跡によって示される形状を示している。
Further, in the flatness measuring apparatus 10 of the present invention, a circular pattern is formed on the surface of the measuring
Here, the “circular shape” indicates a shape indicated by a locus of points equidistant from a certain point (center).
投影撮像部28は、測定対象ベルト12表面に円形状のパターンを投影する投影部52と、投影部52によって測定対象ベルト12上に投影された投影パターンを撮像する撮像部50と、ハーフミラー54と、を含んで構成されている。
The
図3に示すように、投影部52は、光を照射する半導体レーザ等の光源52Aを備えている。光源52Aの光出射側には、光源52Aから照射された拡散光を略平行光に成形するためのコリメートレンズ52Bが設けられている。コリメートレンズ52Bの光射出側には、光源52Aから照射された光の光束の断面形状を円形状とするために、円形状の孔部52Dが設けられた面アパーチャ52Cと、面アパーチャ52Cを通過した光束を拡散光に変換するための、凹レンズ55と、を含んで構成されている。
As shown in FIG. 3, the
光源52Aから照射される光は、円形状の孔部52Dが設けられた面アパーチャ52Cを通過することにより、断面が円形状となる。このため、凹レンズ55には、断面が円形状の光が到達し、凹レンズ55によって拡散光に変換される。
The light emitted from the
凹レンズ55の光射出側には、凹レンズ55から射出された光の光軸に直交する面に対して45度傾斜するようにハーフミラー54が設けられている。ハーフミラー54は、光を50%透過し、且つ50%反射する特性を有するミラーである。
A
凹レンズ55から射出された拡散光は、ハーフミラー54によって光軸W方向に対して直交し且つ円柱状ロール14A及び円柱状ロール14Bによって張架された測定対象ベルト12表面側に向かう方向へと反射される。これによって、円柱状ロール14A及び円柱状ロール14Bによって張架された測定対象ベルト12表面上には、測定対象ベルト12の平面度がゼロ、すなわち平面である場合には、予め定められた直径Dbの円形状の投影パターン(以下、基準パターンという)60(図5参照)が投影される。
The diffused light emitted from the
図3に示すように、撮像部50は、CCD(Chaege Coupled Device)72を備えている。CCD72は、レンズ70により得られる測定対象ベルト12上に投影された投影パターン64を含む領域(撮像部50の画角に相当)を示す反射光を、投影パターン64を含む画像を示すアナログ画像データに変換して出力する。
As shown in FIG. 3, the
また、撮像部50は、アナログ処理部71、アナログ/デジタル変換部(以下、A/D変換部という)73、信号処理部77、メモリ76、通信部78、及びCPU74を含んで構成されている。
The
CCD72、アナログ処理部71、A/D変換部73、信号処理部77、メモリ76、通信部78、及びCPU74は、データバスやアドレスバスなどのバス79を介して互いに信号授受可能となるように接続されている。
The
レンズ70及びCCD72は、測定対象ベルト12上に投影された投影パターン64を含む、測定対象ベルト12上の、撮像部50の画角に対応する領域を撮像可能となるように設けられている。具体的には、円柱状ロール14Aと円柱状ロール14Bとによって平面度ゼロの基準ベルトが張架されているときに、該基準ベルト上に投影される円形状の基準パターン60の重心位置が、レンズ70及びCCD72の光軸に重なる位置となり、且つ基準ベルト上に投影された投影パターン64を含み且つ投影パターン64が所定方向に延びた形状となった場合であっても、投影パターン64の全領域を含む事が可能となるように、予め撮像部50の画角が調製されている。
このように、撮像部50は、測定対象ベルト12上に投影される投影パターン64を含む領域の画像の画像データが撮像部50の撮像によって取得可能となるように構成されている。
The
As described above, the
アナログ処理部71は、サンプリングホールド回路、色分離回路、ゲイン調整回路等の信号処理回路を含み、CCD72から出力された投影パターン64を示す信号を相関二重サンプリング処理すると共に、R、G、Bの各色信号に色分解処理して、各色信号の信号レベルの調整を行う。A/D変換部73は、アナログ処理部71により処理されたアナログ信号をデジタル信号に変換して信号処理部77へ出力する。
CCD72から出力された投影パターン64を含む画像を示すアナログ信号は、アナログ処理部71による処理が施され、A/D変換部73によりデジタル信号に変換された後、デジタル画像データ(以下、画像データと称する)として、信号処理部77に入力される。
The analog processing unit 71 includes signal processing circuits such as a sampling hold circuit, a color separation circuit, and a gain adjustment circuit. The analog processing unit 71 performs a correlated double sampling process on the signal indicating the
An analog signal indicating an image including the
CPU74は、撮像部50の全体的な動作を司り、マイクロコンピュータを含んで構成されている。
The
信号処理部77は、A/D変換部73から入力された画像データに対して所定のデジタル信号処理を行い、ゲイン調整回路、ガンマ補正回路、及び輝度・色差信号処理回路(YC処理回路という)を含んで構成される。A/D変換部73から入力された画像データは、ゲイン調整回路で増幅処理された後、ガンマ補正回路においてガンマ補正処理が施され、YC処理回路において輝度(Y信号)及び色差信号(Cr、Cb信号)に変換される所定のデジタル信号処理が行われてメモリ76に格納される。従って、撮像部50による撮像処理によって、メモリ76には、測定対象ベルト12上に投影された投影パターン64を含む画像の画像データが格納される。
通信部78は、平面度測定装置10全体を制御するための制御部30と信号授受可能となるように接続されている。すなわち、撮像部50のCPU74は、通信部78を介して制御部30から入力された入力信号に基づいて、測定対象ベルト12上の投影パターン64を含む領域を撮像し、投影パターン64を含む画像の画像データをメモリ76に格納する。撮像部50が通信部78を含んで構成されるので、制御部30は、撮像部50のメモリ76に格納された投影パターン64を含む画像の画像データを読取り可能に設けられている。
The
The
図1に示すように、投影撮像部28は、円柱状ロール14A及び円柱状ロール14Bに架け渡された測定対象ベルト12の幅方向の一端から移動可能となるように、円柱状ロール14Bの軸方向、すなわち測定対象ベルト12の幅方向と平行な方向に延伸された長尺状のレール32によって該レール32の長手方向に移動可能に支持されたリニアガイド34に固定されている。リニアガイド34には、該リニアガイド34をレール32の長手方向の一端側から他端側へと双方向に移動させるための駆動部36が設けられている。
As shown in FIG. 1, the
駆動部36は、制御部30に信号授受可能に接続されており、制御部30の制御によって、レール32の一端から他端へとリニアガイド34移動させる。すなわち、駆動部36によって、投影撮像部28を測定対象ベルト12の幅方向の一端から他端へと移動させることが可能に構成されている。なお、レール32は、平面度測定装置10の図示を省略する筐体に固定されている。
The
このように構成され、制御部30の制御により駆動部36が駆動されることによって、投影撮像部2は、レール32の一端から他端へ移動するように制御される。
The
円柱状ロール14Bには、図示を省略するギアを介して、該円柱状ロール14Bを所定方向に回転駆動させるための駆動部40が設けられている。
The cylindrical roll 14B is provided with a
駆動部40は、制御部30とデータや信号授受可能に接続されており、制御部30による制御によって、円柱状ロール14Bを所定方向に回転駆動する。円柱状ロール14Aは、円柱状ロール14Bの回転に伴って従動回転する。
The
このため、平面度測定装置10は、円柱状ロール14B及び円柱状ロール14Aに測定対象ベルト12が架け渡され、張架された状態において、制御部30の制御によって円柱状ロール14Bが所定方向に駆動されると共に、リニアガイド34がレール32の長手方向の一端側から他端側(図4中、双方向矢印Y方向))へと移動される度に、円柱状ロール14B及び円柱状ロール14Aの回転駆動によって測定対象ベルト12が周方向に(図4中、矢印X方向)回転搬送されると、測定対象ベルト12の外周面の全面に渡って投影撮像部28による円形状のパターンの投影、及び測定対象ベルト12上の投影パターン64を含む画像の撮像が可能となるように構成されている。
For this reason, in the flatness measuring device 10, the
また、本発明の平面度測定装置10は、円柱状ロール14Aと円柱状ロール14Bとに架け渡された測定対象ベルト12の長手方向に、円柱状ロール14Aを介して所定の荷重を加えて測定対象ベルト12を張架するための張架部42を含んで構成されている。
Moreover, the flatness measuring apparatus 10 of the present invention applies a predetermined load to the longitudinal direction of the
張架部42は、円柱状ロール14Aと円柱状ロール14Bとに架け渡された測定対象ベルト12を、測定対象ベルト12の張架方向に張架する。張架部42には、一端がロール44を介して一対の軸受18の双方に固着されたピアノ線等のワイヤ46を巻き取るためのスプール(図示省略)、及びスプールをワイヤ46の巻取方向または反巻取方向に回転駆動させるためのモータ42Aを含んで構成されている。なお、図示を省略するスプールは、複数のギア(図示省略)を介してモータ42Aに機械的に接続されている。
The tension unit 42 stretches the
図示を省略するスプールがモータ42Aの駆動によって回転されることで、ワイヤ46が巻き取られ、円柱状ロール14Aと円柱状ロール14Bとを互いに離間する方向へと移動させることによって、円柱状ロール14Aと円柱状ロール14Bとに架け渡された測定対象ベルト12を張架することができる。
When the spool (not shown) is rotated by driving the
出力部38は、制御部30によって算出された、測定対象ベルト12の所定方向の平面度を示す情報、測定対象ベルト12全体の平面度を示す情報、及び各種情報等を平面度測定装置10の外部へ提示する。出力部38の一例には、LCD、CRT、及び有機EL等の表示装置や、プリンタ等の印刷装置や、外部装置とデータ授受を行うためのネットワーク通信ポート等の通信装置等がある。このため、平面度測定装置10は、各種情報を装置外部に提示可能に構成されている。
The
入力部39は、平面度測定装置10に対して、測定対象ベルト12の平面度測定対象となる方向や領域を示す情報や、平面度測定指示等の各種情報を入力する。平面測定対象となる方向を示す情報には、例えば、測定対象ベルト12の幅方向を示す情報、測定対象ベルト12の周方向を示す情報、及び幅方向から所定角度傾いた方向を示す情報などがある。
The
測定対象ベルト12の平面度測定対象となる領域とは、測定対象ベルト12の任意の位置を示す情報や、任意の領域などがある。この任意の位置を示す情報としては、例えば、予め測定対象ベルト12表面の、投影撮像部28に対向する面を複数の領域に分割した各領域を示す情報がある。
The area to be measured for the flatness of the
入力部39の一例には、キーボードやタッチパネル等がある。なお、入力部39として、外部装置とデータ授受を行うための通信部装置を設け、パーソナルコンピュータなどの外部装置からネットワークや通信回線を介して、上記各種情報を取得するようにしてもよい。
Examples of the
制御部30は、平面度測定装置10に含まれる各種機器を制御し、メモリ30Aを含んで構成されている。メモリ30Aには、各種データ、及び後述する図6に示す処理ルーチンを予め記憶すると共に、各種データを記憶する。また、メモリ30Aは、円柱状ロール14A及び円柱状ロール14Bに張架された測定対象ベルト12の表面の、投影撮像部28に対向する面を複数の領域に予め分割し、分割した各領域を識別可能となるような識別情報と、円柱状ロール14A及び円柱状ロール14Bに張架された測定対象ベルト12上の対応する位置情報(例えば、座標情報)と、を対応づけて予め記憶する。
The
この位置情報は、例えば、円柱状ロール14Aと円柱状ロール14Bとが最も離間された位置にある状態で、平面度ゼロの基準ベルトを張架した条件下において、予め投影撮像部28を基準ベルトの幅方向に所定距離ずつ移動させたときの移動位置と、基準ベルトを周方向に所定距離ずつ移動させたときのベルト移動距離と、に基づいて、予め基準ベルトの投影撮像部28に対向する領域を予め複数領域に分割し、各分割した領域を示す情報として、投影撮像部28のベルト幅方向への移動距離と、基準ベルトの周方向移動距離と、を対応づけて記憶するようにすればよい。
This positional information is obtained by, for example, using the
なお、ベルトの周方向移動距離は、例えば、予め測定対象ベルトの内周側にマークを付与するとともに、該マークを検知可能な位置にセンサを設けるようにし、該センサによるマークの検出タイミングを測定対象ベルト12の周方向への移動ゼロ点として移動距離を調製するようにすればよい。同様に、ベルトの幅方向移動距離は、ベルト幅方向に移動可能に設けられた投影撮像部28が、幅方向一端側に位置するときをベルト幅方向移動ゼロ点としてベルト幅方向の移動距離を調製するようにすればよい。
The circumferential movement distance of the belt is, for example, that a mark is previously provided on the inner circumference side of the belt to be measured, and a sensor is provided at a position where the mark can be detected, and the detection timing of the mark by the sensor is measured. What is necessary is just to make it adjust a movement distance as a movement zero point to the circumferential direction of the
ここで、円柱状ロール14Aと円柱状ロール14Bとによって張架された測定対象ベルト12の表面が平面であり平面度が測定対象ベルト12の全領域に渡って”0”である場合には、撮像部50によって得られた画像データの画像62内に含まれる投影パターン64、すなわち基準パターン60は、図5(A)に示すように円形状となる。
Here, when the surface of the
しかし、測定対象ベルト12表面の平面度が0ではなく、例えば、測定対象ベルト12の周方向に測定対象ベルト12表面が歪んでいる場合には、撮像部50によって得られた画像データの画像62内に含まれる投影パターン64は、図5(B)に示すように、測定対象ベルト12の周方向に対応する方向に延びた楕円形状(図5(B)中、投影パターン64A参照)となる。同様に、測定対象ベルト12の幅方向の測定対象ベルト12表面が歪んでいる場合には、撮像部50によって得られた画像データの画像62内に含まれる投影パターン64は、図5(C)に示すように、測定対象ベルト12の幅方向に対応する方向に延びた形状(図5(C)中、投影パターン64Bとなる。
However, when the flatness of the surface of the
メモリ30Aには、円柱状ロール14Aと円柱状ロール14Bとに張架されたときに外周の全領域に渡って平面度がゼロの基準ベルトを予め用意し、この基準ベルトを円柱状ロール14Aと円柱状ロール14Bによって張架したときに形成される円形状の基準パターン60(図5(A)及び(B)参照)を含む画像62の画像データを、基準画像データとして予め記憶する。
In the
また、メモリ30Aは、投影撮像部28による撮像により得られた画像データの画像62に含まれる投影パターン64の、基準パターン60に対する歪み量(画素数によって示される)を、国際単位によって示される値に変換可能となるように、単位変換テーブル31を予め記憶している。
Further, the
基準ベルト上に形成される円形状の基準パターン60の直径Db(図3参照)が定まることから、単位変換テーブル31は、予め平面度がゼロである場合に形成される円形状の基準パターン60の直径Dbの国際単位によって表される実測値及び単位を示すデータ(例えば、μm)と、投影撮像部28によって得られた基準画像データの画像に含まれる該基準パターン60の直径に対応する画素数を示すデータと、を対応づけて予め記憶する。このような、単位変換テーブル31を予めメモリ30Aに記憶することにより、この単位変換テーブル31に基づいて、投影撮像部28によって得られた投影パターン64の基準パターン60に対する歪み量(画素数によって示される)を、国際単位(SI)で表される数値となるように変換することが可能となる。
Since the diameter Db (see FIG. 3) of the
また、本実施の形態では、基準画像データ、及び平面度がゼロである場合に形成される円形状の基準パターン60の直径Dbを示すデータと、投影撮像部28によって得られた画像データの画像に含まれる基準パターン60の直径に相当する画素数を示すデータとを対応づけてメモリ30Aに予め記憶する場合を説明するが、円柱状ロール14A及び円柱状ロール14Bに張架された基準ベルトの表面の、投影撮像部28に対向する面を複数の領域に予め分割した領域毎に、基準パターン60の直径Dbを示すデータと、投影撮像部28によって得られた画像データの画像に含まれる基準パターン60の直径に相当する画素数を示すデータと、を対応付けて予め記憶するようにしてもよい。このようにすれば、更に精度良く平面度を求めることができる。
In the present embodiment, the image of the reference image data, the data indicating the diameter Db of the
次に、本発明の平面度測定装置10において、測定対象ベルト12の平面度を測定するときに、制御部30によって実行される処理を説明する。
Next, the process executed by the
制御部30では、所定時間毎に、図6に示す処理ルーチンが実行されて、ステップ100へ進み、平面度測定装置10に予め設けられた、入力部39から測定指示信号が入力されたことを判別するまで否定判断を繰返し、肯定されるとステップ102へ進む。
The
上記測定指示信号は、測定開始指示を示す信号と、測定対象ベルト12の平面度を測定する位置と該位置における平面度の算出方向を示す情報、測定対象ベルト12の全領域における平面度の算出方向を示す情報、及び測定対象ベルト12の全体に渡って平面度を算出するための情報の少なくとも一つを示す情報と、を含んで構成される。
The measurement instruction signal includes a signal indicating a measurement start instruction, information indicating a position at which the flatness of the
上記測定指示信号の入力は、例えば、出力部38としてLCDが設けられている場合には、LCDに測定開始指示の入力をユーザに促す情報を表示するようにし、入力部39がユーザによって操作指示されることにより、測定開始指示を示す情報が入力されるようにすればよい。
For example, when an LCD is provided as the
ステップ102では、測定対象ベルト12が弛みのない張架された状態となるように所定荷重で張架制御する。
In step 102, tension control is performed with a predetermined load so that the
ステップ102の処理は、具体的には、測定対象ベルト12が円柱状ロール14A及び円柱状ロール14Bに架け渡された状態にあるか否かを検知センサ99からの検知信号の入力によって判断した後に、張力検出センサ47から所定の圧力を示す信号が入力されるまでワイヤ46が巻き取られるようにモータ42Aを制御することにより、測定対象ベルト12を所定の張力で張架することができる。
Specifically, the process of step 102 is performed after determining whether or not the
なお、この所定の圧力は、任意の値が設定可能であり、例えば、平面度の測定前に、入力部39から張力を示す信号を入力するようにし、入力された張力を示す信号を予めメモリ30Aに記憶し、ステップ102の処理実行時にメモリ30Aから張力を示す信号を読取り、この信号に応じた張力となるように、モータ42Aを制御するようにすればよい。なお、この張力として、測定対象ベルト12を搭載する画像形成装置等の搭載対象装置に該測定対象ベルト12が搭載されたときに該測定対象ベルト12に加えられる張力と同一の張力とすれば、実際に測定対象ベルト12が搭載されるべき装置に搭載されたときと略同一環境下において、測定対象ベルト12の平面度を求めることが可能となる。
The predetermined pressure can be set to an arbitrary value. For example, a signal indicating a tension is input from the
上記ステップ102の処理によって、測定対象ベルト12は、円柱状ロール14A及び円柱状ロール14Bによって所定の張力で張架された状態となる。
By the process of step 102, the
次のステップ104では、測定対象ベルト12上に投影パターン64Aを投影するように、光源52Aを点灯するように制御する。
In the
ステップ104の処理によって、光源52Aから照射された光が面アパーチャ52C及びハーフミラー54を介して測定対象ベルト12表面に照射され、投影パターン64が測定対象ベルト12上に投影される。
By the process of
次のステップ106では、測定対象ベルト12上に投影された投影パターン64を撮像することによって、投影パターン64を含む画像62の画像データを得るように、撮像指示を示す信号を撮像部50へ出力する。
In the next step 106, a signal indicating an imaging instruction is output to the
撮像部50のCPU74では、制御部30から撮像を示す信号が入力されると、撮像によって測定対象ベルト12上の投影パターン64を含む画像62の画像データを取得し、メモリ76に記憶した後に、撮像終了を示す撮像終了信号を制御部30へ出力する。
When a signal indicating imaging is input from the
制御部30では、撮像部50から撮像終了信号が入力されるまで否定判断を繰り返し、肯定されると、ステップ110に進む。
The
ステップ110では、撮像部50のメモリ76に格納されている投影パターン64を含む画像62の画像データを、通信部78を介して読取り、メモリ30Aに記憶した後に、メモリ76に格納されている該画像データを削除する。
In
次のステップ112では、上記ステップ110の処理によってメモリ30Aに記憶した多階調の画像データを所定のしきい値で2値化し、二値化画像データを生成する。
In the
この2値化処理により、上記ステップ110の処理によってメモリ30Aに記憶した多階調の画像データの画像は、閾値よりも高い濃度の画素で構成される領域(すなわち、投影パターン64以外の領域)と、閾値よりも低い濃度の画素で構成される領域(すなわち、投影パターン64に対応する領域)とに分割される。これにより、一例として、図7に示すように、上記ステップ110の処理によってメモリ30Aに記憶した多階調の画像データの画像62は、閾値よりも高い濃度の画素で構成される投影パターン64以外の領域63と、閾値よりも低い濃度の画素で構成される投影パターン64に対応する領域と、に分割される。
By this binarization process, the image of the multi-gradation image data stored in the
次のステップ114では、上記ステップ112の処理によって生成した二値化画像データの全画素を対象として、隣り合う画素との明度差または濃度差が所定値以上の画素(エッジ)を検出するエッジ検出処理を行う事により、投影パターン64の輪郭を検出する。
In the next step 114, edge detection for detecting pixels (edges) whose brightness difference or density difference from adjacent pixels is equal to or greater than a predetermined value for all pixels of the binarized image data generated by the processing of
例えば、所定の画角(有効画素)で得られる画像62は、画像62のX軸方向(図7参照)が、測定対象ベルト12の周方向に対応し、画像62のY軸方向(図7参照)が、測定対象ベルト12の幅方向に対応するものとし、画像62の端部80(図7参照)をX座標値及びY座標値の双方が0である位置として、エッジに対応する各画素のX座標値及びY座標値を求めることで、投影パターン64Aの輪郭に対応する画素各々の位置情報を座標情報として求めるようにすればよい。
For example, in the
次のステップ116では、上記ステップ114で検出した輪郭によって示される投影パターン64の重心位置(図7中重心72参照)を演算する。
In the
重心位置の演算は、例えば、測定対象ベルト12の周方向に相当するX軸方向の同一座標に含まれる画素の2値データを加算し全ての座標について求めて平均することでX座標値を求め、Y軸の同一座標に含まれる画素の2値データを加算して全ての座標について求め平均化することでY座標値を求めることにより、重心の位置を求めることができる。
For the calculation of the center of gravity position, for example, the X coordinate value is obtained by adding binary data of pixels included in the same coordinate in the X-axis direction corresponding to the circumferential direction of the
次のステップ118では、上記ステップ116で求めた重心72(図7参照)の座標と、投影パターン64の輪郭を構成する各画素の座標と、から、重心72から輪郭を構成する各画素までの距離を、画素数として周方向に所定間隔で算出する。
In the next step 118, from the coordinates of the centroid 72 (see FIG. 7) obtained in the
なお、この重心72から輪郭を構成する各画素の座標までの距離は、重心72から半径方向に向かって延びる直線74を想定し、該直線74が重心72からY軸方向の一方向(図7中、矢印Ya方向)に延びるときを回転角度「0°」とし、該直線74を、投影パターン64の円周方向に沿って重心72を中心にして所定角度ずつ回転させて、回転させた角度毎に、該直線74と投影パターン64の輪郭との交点に相当する位置の画素と、重心72との距離を、算出する。
The distance from the center of
この所定角度としては、少なくとも、90度、180度、及び270度回転させる場合を含むように回転角度を予め設定すればよいが、90°よりさらに小さい角度毎に直線74を回転させるようにしてもよい。
The predetermined angle may be set in advance so that the rotation angle includes at least 90 degrees, 180 degrees, and 270 degrees, but the
次のステップ120では、上記ステップ110でメモリ30Aに記憶した画像に含まれる投影パターン64の、メモリ30Aに予め記憶されている円形状の基準パターン60に対する、半径方向の歪み量を、投影パターン64の円周方向に沿って所定間隔で算出する。
In the
ステップ120の処理においては、投影パターン64の直線74の所定の回転角度に相当する方向の基準パターン60に対する歪み量は、基準画像データをメモリ30Aから読取り、該基準画像データの画像に含まれる基準パターン60の同一の回転角度に相当する方向の半径方向の距離と、該同一の回転角度に相当する、上記ステップ118で投影パターン64の円周方向に沿って所定間隔で算出した半径方向の距離と、の差分を、該回転角度方向の歪み量として算出する。
In the process of
例えば、図8に示すように、投影パターン64の基準パターン60に対する回転角度0°に相当する方向の歪み量は、歪み量Caとして算出され、回転角度90°に相当する方向の歪み量は、歪み量Cbとして算出される。
For example, as shown in FIG. 8, the distortion amount in the direction corresponding to the
次のステップ122では、上記ステップ120で算出した歪み量を、回転角度を示す情報に対応づけてメモリ30Aに記憶する。
In the
ステップ106乃至ステップ122の処理によって、光源52Aの一度の点灯及び撮像部50による一度の撮像処理によって、測定対象ベルト12上の特定位置における、任意の方向の基準パターン60に対する歪み量を算出することができる。
The amount of distortion with respect to the
次のステップ124では、測定対象ベルト12の幅方向の一端から他端に渡って、投影パターン64の投影及び投影パターン64の撮像が行われたか否かを判別し、肯定されるとステップ128へ進み、否定されるとステップ126へ進む。
In the
ステップ124の判断は、例えば、投影撮像部28を測定対象ベルト12の幅方向に平行に移動するために設けられているレール32の長尺方向(測定対象ベルト12の幅方向)の一端及び他端に、投影撮像部28を検知するための図示を省略するセンサを設けるようにし、一端側に設けられた図示を省略するセンサからの検知信号入力後に上記ステップ106乃至ステップ122の処理を実行し、他端側のセンサからの検知信号が入力されたか否かを判別することにより判断可能である。
The determination in
ステップ126では、投影撮像部28を測定対象ベルト12の幅方向に所定距離移動するように、駆動部36を制御した後に、上記ステップ106へ戻る。
In
上記ステップ124で肯定されると、ステップ128へ進み、測定対象ベルト12の周方向に渡って、投影パターン64の投影及び投影パターン64の撮像が実行されたか否かを判別し、否定されるとステップ130へ進み、測定対象ベルト12を周方向に所定距離移動させるように駆動部40を制御した後に、上記ステップ106へ戻る。
If the determination in
ステップ128の判断は、例えば、測定対象ベルト12の裏面に予めマークを付与するとともに、該マークを検知するための図示を省略するセンサを平面度測定装置10に設けて、前回センサによる検知信号が制御部30に入力された後に、次回センサによる検知信号が制御部30に入力されたか否かを判別することによって判断可能である。
In
ステップ128で肯定されると、ステップ132へ進み、メモリ30Aに記憶した、各投影パターン64の半径方向の歪み量に基づいて、補正前平面度を算出する。
If the determination in
平面度の算出は、具体的には、上記ステップ100において、測定対象ベルト12の所定位置の所定方向としての第1の方向及び該第1の方向とは異なる第2の方向について、平面度を算出するための指示信号が入力された場合には、該所定位置に対応する領域において撮像によって得られた画像データの画像に含まれる投影パターン64について、上記ステップ120で求めた歪み量に基づいて、該第1の方向及び第2の方向各々に対応する、投影パターン64上の互いに相反する方向の歪み量の最大値から最小値を減算した結果の絶対値を、補正前平面度として算出する。
More specifically, the flatness is calculated in
例えば、図8に示すように、測定対象ベルト12上の所定領域について、Y軸方向の平面度を求める指示信号が入力された場合には、Y軸方向に対応する、投影パターン64の互いに相反する方向として、Ya方向及びYb方向各々の、歪み量Ca及び歪み量Cbの内の最大値から最小値を減算した減算結果の絶対値を、補正前平面度として算出する。
For example, as shown in FIG. 8, when an instruction signal for obtaining flatness in the Y-axis direction is input for a predetermined region on the
同様にして、X軸方向の補正前平面度を算出することができる。 Similarly, the pre-correction flatness in the X-axis direction can be calculated.
また、平面度の算出として、上記ステップ100において、測定対象ベルト12の全領域における第1の方向及び第1の方向とは異なる第2の方向について、平面度を算出するための指示信号が入力された場合には、上記ステップ100乃至ステップ130の処理が実行されることによって得られた複数の投影パターン64各々の該第1の方向及び第2の方向各々に対応する互いに相反する方向の歪み量の最大値から最小値を減算した値の絶対値を求めることにより、第1の方向及び第2の方向の補正前平面度を求める。
As the flatness calculation, in
また、平面度の算出として、上記ステップ100において、測定対象ベルト12の全体に渡って平面度を算出するための指示信号が入力された場合には、上記ステップ100乃至ステップ130が実行されることによって得られた複数の投影パターン64各々において算出された歪み量の内の、最大値から最小値を減算した値の絶対値を、測定対象ベルト12全体の補正前平面度として求める。
Further, as the calculation of the flatness, when an instruction signal for calculating the flatness is input over the entire belt to be measured 12 in the
なお、本実施の形態では、複数方向として2方向の平面度を求める場合を説明するが、3方向以上の平面度を求めるようにしてもよい。3方向以上の平面度を求める場合についても、各方向について、上記のように処理することにより、3方向以上の平面度を求める事も可能である。 In this embodiment, the case of obtaining the flatness in two directions as a plurality of directions will be described. However, the flatness in three or more directions may be obtained. Even in the case of obtaining flatness in three or more directions, it is possible to obtain flatness in three or more directions by performing the above-described processing for each direction.
次のステップ134では、上記ステップ132で求めた補正前平面度について、メモリ30Aに記憶されている単位変換テーブル31に基づいて、上記ステップ130で求めた補正前平面度が、国際単位(SI)で表される数値となるように変換する。
In the
すなわち、単位変換テーブル31に基づいて、1画素に相当する国際単位で表される値及び単位を求める。次に、ステップ132で求めた補正前平面度は、画素数によって示される値であることから、ステップ132で求めた補正前平面度を示す値を、国際単位を示すデータとなるように変換する。
That is, based on the unit conversion table 31, a value and a unit expressed in an international unit corresponding to one pixel are obtained. Next, since the flatness before correction obtained in
ステップ134の処理によって、測定対象ベルト12上の任意の領域、任意の領域における任意の複数の方向、測定対象ベルト12全体における任意の複数の方向、または測定対象ベルト12全体の平面度を示す値及び単位を求めることができる。
A value indicating an arbitrary area on the
次のステップ136では、上記ステップ134で国際単位となるように変換することによって求められた各平面度を、出力部38へ出力した後に、本ルーチンを終了する。
In the
以上説明したように、本発明の平面度測定装置10によれば、測定対象ベルト12上に円形状のパターンを照射し、測定対象ベルト12上に投影された投影パターンを撮像することによって投影パターンの画像データを取得し、取得した画像データの画像に含まれる投影パターンの、円形状の基準パターンに対する半径方向の歪み量に基づいて、任意の方向の平面度を求めるので、一度の測定により、測定対象ベルト12の複数の方向の平面度を簡易な構成で容易に求めることができる。
As described above, according to the flatness measuring apparatus 10 of the present invention, a projection pattern is obtained by irradiating a circular pattern on the
また、投影パターンを投影するための投影部52と、投影パターンを撮像するための撮像部50とを、一体的に測定対象ベルト12の幅方向の一端から他端に向かって移動させることができると共に、測定対象ベルト12を周方向に回転させることができることから、測定対象ベルト12の全面に渡って複数の方向の平面度を簡易な構成で容易に求めることができるとともに、測定対象ベルト12の任意の複数方向の平面度を簡易な構成で容易に求めることができる。
Further, the
また、撮像部50の撮像によって得られる画像の画角の一辺に500画素の画素が対応すると、画角が10mm×10mmの場合には、1画素に対応する国際単位は20μmとなることから、500×500画素の有効画素数の撮像部50を用い、且つ投影パターンの直径が10mm未満であるように画角を調整した場合には、20μmの分解能が得られる。従って、簡易な構成で精度良く平面度を求めることができるといえる。
In addition, when 500 pixels correspond to one side of the angle of view of the image obtained by the
[試験例] [Test example]
測定対象ベルト12として、電子写真方式の画像形成方式に用いられる中間転写ベルト(幅330mm、周長948mmのポリイミド樹脂製中間転写ベルト)を用意した。この中間転写ベルトには、導電性を付与するために予めカーボンブラックが分散されており、黒色で光沢のある表面を有している。
An intermediate transfer belt (polyimide resin intermediate transfer belt having a width of 330 mm and a peripheral length of 948 mm) used in an electrophotographic image forming system was prepared as the
このような中間転写ベルトを、本発明の平面度測定装置10に、ステンレス製のロール(φ30mm)によって構成された、円柱状ロール14A及び円柱状ロール14Bに張架し、張架部42によって39.2Nの荷重となるように張架した。
Such an intermediate transfer belt is stretched on the flatness measuring apparatus 10 of the present invention on the
次に、円柱状ロール14Aと円柱状ロール14Bによって張架された中間転写ベルトの張架方向端部から中間転写ベルトの周方向へ向かって200mmの位置の中間転写ベルトの表面に、光源52Aとして白色ライトを用い、円形状の孔部52Dを備えた面アパーチャ52Cを用いた投影部52から、断面形状が5mm直径の光束となるような投影パターンを中間転写ベルト上に投影した。この投影パターンを、撮像部50としてキーエンス製CV−2000を用いて撮像した。
Next, a
次に、撮像によって得られた投影パターンを含む画像各々について、二値化処理を行い、(図9(A)参照)、二値化処理後、投影パターンの重心を求め、重心から投影パターンの輪郭までの距離を、幅方向に相当する方向を回転角度0度として90度ずつ回転させて(図9(B)参照)、輪郭上の4箇所各々に対応する画素から重心までの距離を求めた。次に、求めた重心から輪郭上の4箇所各々に対応する画素までの距離と、基準パターンの半径との差分を歪み量として各々求めた。この歪み量を、国際単位となるように単位変換テーブル31に基づいて変換した。例えば、1画素が20μmに相当する場合、50画素分の距離が1mmに変換される。 Next, binarization processing is performed on each image including the projection pattern obtained by imaging (see FIG. 9A). After binarization processing, the center of the projection pattern is obtained, and the projection pattern is calculated from the center of gravity. The distance to the contour is rotated by 90 degrees with the direction corresponding to the width direction being 0 degrees (see FIG. 9B), and the distance from the pixel corresponding to each of the four locations on the contour to the center of gravity is obtained. It was. Next, the difference between the distance from the calculated center of gravity to the pixel corresponding to each of the four locations on the contour and the radius of the reference pattern was determined as a distortion amount. This distortion amount was converted based on the unit conversion table 31 so as to be an international unit. For example, when one pixel corresponds to 20 μm, the distance for 50 pixels is converted to 1 mm.
なお、上記撮像処理、及び撮像によって得られた画像の投影パターンに基づく上記歪み量の算出および国際単位量への変換は、投影撮像部28を中間転写ベルトの幅方向に10mmずつ移動させて各領域について行った。また、中間転写ベルトを周方向に10mm移動させた後に、上記と同様にして中間転写ベルトの幅方向に10mmずつ投影撮像部28を移動させて各領域について行った。
The above-described imaging processing, and the calculation of the distortion amount based on the projection pattern of the image obtained by imaging and the conversion to the international unit amount are performed by moving the
結果を図10に示す。 The results are shown in FIG.
図10に示すように、軸方向への移動回数が1回で且つ周方向の移動回数が1回であるときに相当する、中間転写ベルト上の領域80に投影された投影パターンでは、中間転写ベルトの幅方向(Y方向)の相反する方向の歪み量は、各々−1.28mm、及び−1.00mmである。また、中間転写ベルトの領域80の周方向(X方向)の相反する方向の歪み量は、各々−0.71mm、及び−1.02mmである。
As shown in FIG. 10, in the projection pattern projected on the
このため領域80の周方向(X方向)の平面度は、歪み量の最大値「−1.00mm」と最小値「−1.28mm」との差分の絶対値から、0.28mmとなり、幅方向(Y方向)の平面度は、歪み量の最大値「−0.71mm」と、歪み量の最小値「−1.02mm」との差分の絶対値から、0.31mmとなる。
Therefore, the flatness in the circumferential direction (X direction) of the
また、図10に示すように、周方向への移動回数が1回である場合、2回目である場合各々の位置における中間転写ベルトの幅方向の平面度を算出する場合には、投影撮像部28を中間転写ベルトの幅方向に10mmずつ移動させて各領域について得られた投影パターンに基づいて算出されたY方向の互いに相反する方向の歪み量の内、最大値は「0.19mm」(幅方向の29回目の測定時の歪み量)であり、最小値は「−1.28mm」(幅方向の1界面の測定値の歪み量)であることから、該中間転写ベルトの周方向の所定位置における幅方向の平面度は、1.47mmである。 Further, as shown in FIG. 10, when the number of movements in the circumferential direction is one time, when it is the second time, when calculating the flatness in the width direction of the intermediate transfer belt at each position, the projection imaging unit The maximum value of distortion amounts in the opposite directions in the Y direction calculated based on the projection pattern obtained for each region by moving 28 by 10 mm in the width direction of the intermediate transfer belt is “0.19 mm” ( (The amount of distortion at the time of the 29th measurement in the width direction), and the minimum value is “−1.28 mm” (the amount of distortion of the measured value of one interface in the width direction). The flatness in the width direction at the predetermined position is 1.47 mm.
10 平面度測定装置
12 測定対象部材
28 投影撮像部
30 制御部
31 単位変換テーブル
36 駆動部
38 出力部
39 入力部
42 張架部
50 撮像部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10
Claims (2)
撮像によって、前記測定対象部材上に投影された投影パターンを示す画像データを取得する撮像手段と、
前記円形状のパターンに相似する予め定められた基準パターンに対する、前記撮像手段によって取得された画像データの投影パターンの半径方向の歪み量を、円周方向に所定間隔で算出する歪量算出手段と、
前記歪量算出手段によって算出された歪み量の、互いに相反する方向の歪み量の最大値と最小値との差の絶対値に基づいて、該互いに相反する方向に対応する前記測定対象部材の方向の平面度を算出する平面度算出手段と、
を備えた平面度測定装置。 Projection means for projecting a circular pattern onto the surface of the measurement target member;
Imaging means for acquiring image data indicating a projection pattern projected on the measurement target member by imaging;
Distortion amount calculating means for calculating a radial distortion amount of a projection pattern of image data acquired by the imaging means with respect to a predetermined reference pattern similar to the circular pattern at predetermined intervals in the circumferential direction; ,
Based on the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the strain amounts in the opposite directions of the strain amounts calculated by the strain amount calculation means, the direction of the measurement target member corresponding to the opposite directions Flatness calculating means for calculating the flatness of
A flatness measuring device comprising:
撮像によって、前記測定対象部材上に投影された投影パターンを示す画像データを取得し、
前記円形状のパターンに相似する予め定められた基準パターンに対する、前記取得された画像データの投影パターンの半径方向の歪み量を、円周方向に所定間隔で算出し、
算出された歪み量の、互いに相反する方向の歪み量の最大値と最小値との差の絶対値に基づいて、該互いに相反する方向に対応する前記測定対象部材の方向の平面度を算出する、
平面度測定方法。 Project a circular pattern onto the surface of the measurement target member,
Obtaining image data indicating a projection pattern projected on the measurement target member by imaging,
The amount of distortion in the radial direction of the projection pattern of the acquired image data with respect to a predetermined reference pattern similar to the circular pattern is calculated at predetermined intervals in the circumferential direction,
Based on the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the calculated strain amounts in the directions opposite to each other, the flatness in the direction of the measurement target member corresponding to the directions opposite to each other is calculated. ,
Flatness measurement method.
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---|---|---|---|---|
JP2018048878A (en) * | 2016-09-21 | 2018-03-29 | 富士フイルム株式会社 | Angle measuring device, operation method thereof, and angle measuring program |
JP2019158363A (en) * | 2018-03-07 | 2019-09-19 | 株式会社Screenホールディングス | Substrate inspection apparatus, substrate processing apparatus, and substrate inspection method |
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- 2005-11-25 JP JP2005339876A patent/JP2007147351A/en active Pending
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