JP2020134181A - データ処理装置、データ処理方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】２つのラインセンサーのキャリブレーションを、簡易的かつ安価に行う。【解決手段】測定対象の形状を２次元座標上の測定データとして測定する第１ラインセンサー１０Ａにより測定される第１座標平面と第２ラインセンサー１０Ｂにより測定される第２座標平面とは同一又は平行となっている。データ処理装置は、第１座標平面及び第２座標平面と表面が直交するように配置された基準平面板２０を、第１座標平面及び第２座標平面と直交する軸を中心に回転させた互いに異なる２以上の位置で、第１ラインセンサー１０Ａ及び第２ラインセンサー１０Ｂから測定データを取得し、各位置で第１ラインセンサー１０Ａ及び第２ラインセンサー１０Ｂから取得された測定データに基づいて、第１座標平面と第２座標平面の同一座標軸間の角度、及び、第１座標平面の原点と第２座標平面の原点の相対位置を算出する。【選択図】図３

Description

本発明は、データ処理装置、データ処理方法及びプログラムに関する。

電子写真方式の画像形成装置では、帯電された感光体を露光することで静電潜像を形成し、感光体上の静電潜像に現像ローラーによってトナーを供給して現像し、トナー像を形成している。画像形成装置の内部に配置される感光体と現像ローラーの距離は、現像濃度に直結するため、高精度に計測し、調整する必要がある。

従来は、感光体と現像ローラーの間に一定の幅を持ったレーザー光を照射し、感光体と現像ローラーの間を通過してきた光の幅を測定することで、感光体と現像ローラーの距離を測定していた。
しかし、感光体に対して現像ローラーを２本設ける場合には、現像ローラー間のスペース的な問題等により、感光体と現像ローラーの間を通過した光を測定することができず、従来の距離測定方法を利用することができない。そこで、２物体間の距離を測定する際に、２つのラインセンサーで２物体の表面形状（位置）をそれぞれ測定し、各ラインセンサーにより得られた測定データを同一座標系で扱う（ステレオキャリブレーション）方法が利用可能である。一方のラインセンサーから得られた感光体の表面形状と、他方のラインセンサーから得られた現像ローラーの表面形状を同一座標系で表すことで、感光体と現像ローラーの距離を算出することができる。

また、白色領域及び黒色領域が交互に配されたキャリブレーションマーカーを、２台のラインセンサーカメラによって撮影し、ラインセンサーカメラのキャリブレーションを行う装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１７−１６１２４５号公報

しかし、２つのラインセンサーにより得られた測定データを同一座標系で扱う際には、絶対座標が予めわかっているマーカーを使用する必要があるため、簡易的かつ安価にキャリブレーションを行うことが難しかった。

本発明は、上記の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、２つのラインセンサーのキャリブレーションを、簡易的かつ安価に行うことを課題とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、測定対象の形状を２次元座標上の測定データとして測定する第１ラインセンサー及び第２ラインセンサーから取得した測定データを処理するデータ処理装置であって、前記第１ラインセンサーにより測定される第１座標平面と前記第２ラインセンサーにより測定される第２座標平面とは同一又は平行であり、前記第１座標平面及び前記第２座標平面と表面が直交するように配置された基準平面板を、前記第１座標平面及び前記第２座標平面と直交する軸を中心に回転させた互いに異なる２以上の位置で、前記第１ラインセンサー及び前記第２ラインセンサーから測定データを取得する取得手段と、前記基準平面板の前記２以上の位置で前記第１ラインセンサー及び前記第２ラインセンサーから取得された測定データに基づいて、前記第１座標平面と前記第２座標平面の同一座標軸間の角度、及び、前記第１座標平面の原点と前記第２座標平面の原点の相対位置を算出する算出手段と、を備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のデータ処理装置において、前記算出手段は、前記基準平面板の前記２以上の位置のうち少なくとも１以上の位置で前記第１ラインセンサー及び前記第２ラインセンサーから取得された測定データに基づいて、前記第１座標平面と前記第２座標平面の同一座標軸間の角度を算出し、前記基準平面板の前記２以上の位置ごとに、前記第１ラインセンサーから取得された測定データに対応する前記第１座標平面上の直線の傾き及び切片と、前記第２ラインセンサーから取得された測定データに対応する前記第２座標平面上の直線を、前記第２座標平面の原点を中心に前記角度だけ回転させた後の直線の傾き及び切片と、を求め、前記２以上の位置ごとに求められた前記第１座標平面上の直線の傾き及び切片と、前記第２座標平面上で回転させた後の直線の傾き及び切片と、に基づいて、前記第１座標平面の原点と前記第２座標平面の原点の相対位置を算出する。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のデータ処理装置において、前記第２ラインセンサーから取得された測定データを、前記第１ラインセンサーと同一の座標系における測定データに変換する変換手段を備える。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載のデータ処理装置において、前記第１ラインセンサー及び前記第２ラインセンサーは、電子写真方式の画像形成装置に用いられる感光体と現像ローラーとの間の距離を測定するための治具上に配置されている。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のデータ処理装置において、前記治具には、前記感光体を保持するための保持軸が設けられており、前記保持軸は、前記感光体に代えて前記基準平面板を保持するためにも使用され、前記基準平面板が前記保持軸を中心に回転されることで、前記２以上の位置での前記基準平面板の測定が行われる。

請求項６に記載の発明は、測定対象の形状を２次元座標上の測定データとして測定する第１ラインセンサー及び第２ラインセンサーから取得した測定データを処理するデータ処理方法であって、前記第１ラインセンサーにより測定される第１座標平面と前記第２ラインセンサーにより測定される第２座標平面とは同一又は平行であり、前記第１座標平面及び前記第２座標平面と表面が直交するように配置された基準平面板を、前記第１座標平面及び前記第２座標平面と直交する軸を中心に回転させた互いに異なる２以上の位置で、前記第１ラインセンサー及び前記第２ラインセンサーから測定データを取得する取得工程と、前記基準平面板の前記２以上の位置で前記第１ラインセンサー及び前記第２ラインセンサーから取得された測定データに基づいて、前記第１座標平面と前記第２座標平面の同一座標軸間の角度、及び、前記第１座標平面の原点と前記第２座標平面の原点の相対位置を算出する算出工程と、を含む。

請求項７に記載の発明は、測定対象の形状を２次元座標上の測定データとして測定する第１ラインセンサー及び第２ラインセンサーから取得した測定データを処理するコンピューターを制御するためのプログラムであって、前記第１ラインセンサーにより測定される第１座標平面と前記第２ラインセンサーにより測定される第２座標平面とは同一又は平行であり、前記コンピューターに、前記第１座標平面及び前記第２座標平面と表面が直交するように配置された基準平面板を、前記第１座標平面及び前記第２座標平面と直交する軸を中心に回転させた互いに異なる２以上の位置で、前記第１ラインセンサー及び前記第２ラインセンサーから測定データを取得する取得工程と、前記基準平面板の前記２以上の位置で前記第１ラインセンサー及び前記第２ラインセンサーから取得された測定データに基づいて、前記第１座標平面と前記第２座標平面の同一座標軸間の角度、及び、前記第１座標平面の原点と前記第２座標平面の原点の相対位置を算出する算出工程と、を実行させるためのプログラムである。

本発明によれば、２つのラインセンサーのキャリブレーションを、簡易的かつ安価に行うことができる。

本発明の実施の形態において使用するラインセンサーで得られる測定データの座標系を示す図である。 第１ラインセンサー及び第２ラインセンサーの配置を説明するための図である。 第１ラインセンサー及び第２ラインセンサーと基準平面板との位置関係を示す図である。 ラインセンサーにより得られる測定データ（実際の形状）と近似直線を示す図である。 （ａ）は、第１ラインセンサーにより得られた基準平面板の測定データから求めた近似直線を示す図である。（ｂ）は、第２ラインセンサーにより得られた基準平面板の測定データから求めた近似直線を示す図である。 第１ラインセンサーと第２ラインセンサーの同一座標軸間の角度の求め方を説明するための図である。 （ａ）は、第１ラインセンサーから取得された基準平面板の測定データに対応する直線の傾き及び切片を説明するための図である。（ｂ）は、第２ラインセンサーから取得された基準平面板の測定データに対応する直線を、第２ラインセンサーの原点を中心に角度θだけ回転させた直線の傾き及び切片を説明するための図である。 第２ラインセンサーの座標軸の方向を第１ラインセンサーと揃えた状態を示す図である。 組み立て用治具の構成を示す図である。 基準平面板の外観構成を示す図である。 データ処理装置の機能的構成を示すブロック図である。 データ処理装置により実行されるキャリブレーション処理を示すフローチャートである。 組み立て用治具に感光体及び現像ローラーが配置された状態を示す図である。 第１ラインセンサーにより測定される現像ローラー、第２ラインセンサーにより測定される感光体の位置関係を示す模式図である。 （ａ）は、感光体及び現像ローラーを軸方向から見た図である。（ｂ）は、感光体及び現像ローラーを示す斜視図である。 ４つのラインセンサーが設けられた組み立て用治具の構成を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明に係るデータ処理装置の実施の形態について説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されない。

［ラインセンサー］
まず、本実施の形態において使用するラインセンサーについて説明する。
図１に、ラインセンサー１０で得られる測定データの座標系を示す。ラインセンサー１０は、測定対象の形状を２次元座標上の測定データ（ｘ，ｙ）として測定するものであり、測定対象までのｙ軸方向の距離をｘ軸方向のライン状に測定することができる。ラインセンサー１０は、レーザービームを射出し、測定対象で反射されたレーザー光を受光することで、座標平面に置かれた物体（測定対象）のラインセンサー１０に面した表面形状（境界）を検出する。ラインセンサー１０において、レーザービームの中心軸１１をｙ軸とし、予め定められた原点Ｏを通り、ｙ軸に直交する軸をｘ軸とする。ラインセンサー１０は、ｘ軸及びｙ軸に沿った方向の座標値（ｘ，ｙ）を出力する。ラインセンサー１０は、例えば、測定点の数をｎとして、（ｘ_i，ｙ_i）の組み合わせをｎ個得る（ｉ＝１〜ｎ）。ラインセンサー１０は、実際は、限られた測定範囲１２内の測定データを出力する。

なお、図１では、ラインセンサー１０から射出されるレーザービームの中心軸１１、ラインセンサー１０による測定範囲１２を一点鎖線で示しているが、これらは仮想的なものであり、中心軸１１及び測定範囲１２として何らかの物体が存在するわけではない。

このラインセンサー１０を２つ用意し、２つのラインセンサー１０を区別して、第１ラインセンサー１０Ａ、第２ラインセンサー１０Ｂとする。図２に示すように、第１ラインセンサー１０Ａにより測定される第１座標平面と、第２ラインセンサー１０Ｂにより測定される第２座標平面と、が同一又は平行となるように、第１ラインセンサー１０Ａ及び第２ラインセンサー１０Ｂが配置されている。

各ラインセンサー１０Ａ，１０Ｂにより得られる測定データは、各ラインセンサー１０Ａ，１０Ｂの原点を基準として、各ラインセンサー１０Ａ，１０Ｂに対するｘ軸、ｙ軸に沿った方向の座標値（ｘ，ｙ）で表される。図２では、第１ラインセンサー１０Ａの原点、ｘ軸、ｙ軸を、それぞれ、Ｏ_a、ｘ_a軸、ｙ_a軸と表し、第２ラインセンサー１０Ｂの原点、ｘ軸、ｙ軸を、それぞれ、Ｏ_b、ｘ_b軸、ｙ_b軸と表している。

第１ラインセンサー１０Ａと第２ラインセンサー１０Ｂの同一座標軸（ｘ軸同士、ｙ軸同士）間の角度をθとする。具体的には、第１ラインセンサー１０Ａのｘ_a軸を基準とした第２ラインセンサー１０Ｂのｘ_b軸の角度（第１ラインセンサー１０Ａのｙ_a軸を基準とした第２ラインセンサー１０Ｂのｙ_b軸の角度）をθとする。ここで、θは反時計回りを正とする。以下、角度を表す際にも同様とする。
また、第１ラインセンサー１０Ａの座標系における（第１ラインセンサー１０Ａの座標系から見た）第２ラインセンサー１０Ｂの原点Ｏ_bの相対位置を（ｄｘ，ｄｙ）とする。

第１ラインセンサー１０Ａと第２ラインセンサー１０Ｂの位置関係（角度・相対位置）がわかれば、一方のラインセンサーで測定された測定データを他方のラインセンサーの座標系に変換し、同一座標系でのデータとして扱うことができる。

［ステレオキャリブレーションの概要］
次に、第１ラインセンサー１０Ａと第２ラインセンサー１０Ｂのステレオキャリブレーションの概要について説明する。ステレオキャリブレーションとは、２つのラインセンサーにより出力される測定データの位置関係を校正することをいう。

図３に示すように、第１ラインセンサー１０Ａと第２ラインセンサー１０Ｂで基準平面板２０の平面表面２１を測定する。基準平面板２０は、その平面表面２１が、第１ラインセンサー１０Ａにより測定される第１座標平面及び第２ラインセンサー１０Ｂにより測定される第２座標平面と直交するように配置される。
基準平面板２０の平面表面２１を測定して第１ラインセンサー１０Ａと第２ラインセンサー１０Ｂによりそれぞれ得られる測定データ（ｘ，ｙ）は、図４に示すように、実際には凹凸を含むデータとなるが、これらのデータに対し最小二乗法を用いることで、基準平面板２０の平面表面２１に対応する近似直線を求めることができる。

図５（ａ）に、第１ラインセンサー１０Ａにより得られた基準平面板２０の平面表面２１の測定データ（ｘ_ai，ｙ_ai）（ｉ＝１〜ｎ）から求めた近似直線Ｌ₁を示す。近似直線Ｌ₁の傾きをａ₁、ｘ_a軸と近似直線Ｌ₁との間の角度（ｘ_a軸のプラス方向を基準とした場合の近似直線Ｌ₁までの角度）をθ₁とすると、θ₁は下記式（１）により求められる。

図５（ｂ）に、第２ラインセンサー１０Ｂにより得られた基準平面板２０の平面表面２１の測定データ（ｘ_bi，ｙ_bi）（ｉ＝１〜ｎ）から求めた近似直線Ｌ₂を示す。近似直線Ｌ₂の傾きをｂ₁、ｘ_b軸と近似直線Ｌ₂との間の角度（ｘ_b軸のプラス方向を基準とした場合の近似直線Ｌ₂までの角度）をθ₂とすると、θ₂は下記式（２）により求められる。

また、図６に示すように、第１ラインセンサー１０Ａのｘ_a軸を基準とした第２ラインセンサー１０Ｂのｘ_b軸の角度がθであるから、下記式（３）に従い、θ₁とθ₂から角度θを計算することができる。

なお、角度は、反時計回りを正、時計回りを負としているから、図６において、θ₁は負の値、θ₂は正の値、θは負の値となる。

次に、第２ラインセンサー１０Ｂで得られた測定データ（基準平面板２０の形状）を、第１ラインセンサー１０Ａの座標軸（ｘ_a軸、ｙ_a軸）と同一座標軸同士の方向が揃った座標系に変換する。
図７（ａ）に示すように、第１ラインセンサー１０Ａから取得された基準平面板２０の平面表面２１の測定データに対応する直線Ｌ₁の傾きをｓ（＝ａ₁）、切片（ｙ切片）をｔ_aとする。

第２ラインセンサー１０Ｂの座標軸（ｘ_b軸、ｙ_b軸）の方向を、第１ラインセンサー１０Ａの座標軸（ｘ_a軸、ｙ_a軸）と揃えるためには、第２ラインセンサー１０Ｂの座標軸（ｘ_b軸、ｙ_b軸）を、第２ラインセンサー１０Ｂの原点Ｏ_bを中心に角度（−θ）だけ回転させればよい。回転後の座標軸を（ｘ_c軸、ｙ_c軸）とすると、図７（ｂ）に示すように、ｘ_c−ｙ_c座標系で表した基準平面板２０の平面表面２１に対応する直線Ｌ₃は、第２ラインセンサー１０Ｂから取得された基準平面板２０の平面表面２１の測定データに対応する直線Ｌ₂（図５（ｂ）参照）を、第２ラインセンサー１０Ｂの原点Ｏ_bを中心に角度θだけ回転させたものに相当する。

このように、第２ラインセンサー１０Ｂにより基準平面板２０の平面表面２１を測定して得られた測定データに角度θ分の回転処理を施すと、直線Ｌ₃が得られる。回転処理により、２つのラインセンサー１０Ａ，１０Ｂで得られた測定データに対応する直線Ｌ₁，Ｌ₃の傾きｓが揃う。

第２ラインセンサー１０Ｂの測定データに回転処理を施して得られた直線Ｌ₃の切片（ｙ切片）をｔ_bとする。第１ラインセンサー１０Ａの原点Ｏ_aに対する第２ラインセンサー１０Ｂの原点Ｏ_bの相対位置が（ｄｘ，ｄｙ）であるから、図８に示すように、第１ラインセンサー１０Ａの原点Ｏ_aと第２ラインセンサー１０Ｂの原点Ｏ_bの間の位置関係のうち、ｙ軸方向（ｙ_a軸、ｙ_c軸）のものに注目すると、以下の関係式（４）が成立する。

続いて、第１ラインセンサー１０Ａ及び第２ラインセンサー１０Ｂに対する基準平面板２０の傾き（位置）を変えて、再び第１ラインセンサー１０Ａ及び第２ラインセンサー１０Ｂにより測定データを取得し、上記と同様の処理を行う。基準平面板２０の傾きの変更は、第１座標平面及び第２座標平面における基準平面板２０の測定データに対応する直線の傾きを変更することである。基準平面板２０の傾きの変更は、基準平面板２０の平面表面２１が第１座標平面及び第２座標平面と直交するような配置を維持したまま、基準平面板２０を、第１座標平面及び第２座標平面と直交する軸を中心に回転させることで、実現される。

このとき、第１ラインセンサー１０Ａから取得された基準平面板２０の平面表面２１の測定データに対応する直線Ｌ₁’の傾きをｓ’、切片をｔ_a’とし、第２ラインセンサー１０Ｂから取得された基準平面板２０の平面表面２１の測定データに対応する直線Ｌ₂’を、原点Ｏ_bを中心に角度θだけ回転させ、回転後の直線Ｌ₃’の傾きをｓ’、切片をｔ_b’とすると、同様の考え方により、以下の関係式（５）が成立する。

１回目の測定で得られた直線Ｌ₁，Ｌ₃の傾きｓ、直線Ｌ₁の切片ｔ_a、直線Ｌ₃の切片ｔ_b、２回目の測定で得られた直線Ｌ₁’，Ｌ₃’の傾きｓ’、直線Ｌ₁’の切片ｔ_a’、直線Ｌ₃’の切片ｔ_b’は既知であるため、式（４）及び（５）を連立方程式として、第１ラインセンサー１０Ａの原点Ｏ_aに対する第２ラインセンサー１０Ｂの原点Ｏ_bの相対位置（ｄｘ，ｄｙ）を求める。

また、基準平面板２０を３通り以上の傾き（位置）で測定した場合には、上記式（４）、（５）で表される関係が測定回数分得られるため、最小二乗法により、第１ラインセンサー１０Ａの原点Ｏ_aに対する第２ラインセンサー１０Ｂの原点Ｏ_bの相対位置（ｄｘ，ｄｙ）を求めることができる。

このように、２つのラインセンサー１０Ａ，１０Ｂの同一座標軸間の角度θ及び相対位置（ｄｘ，ｄｙ）を求めることで、第１ラインセンサー１０Ａ及び第２ラインセンサー１０Ｂの測定データを同一座標系で扱うことができる。

図９に、組み立て用治具３０の構成を示す。組み立て用治具３０は、電子写真方式の画像形成装置に用いられる感光体と現像ローラーを画像形成装置本体に組み付ける前に、感光体と現像ローラーとの間の距離を測定し、位置調整を行う際に使用される。
組み立て用治具３０は、センサー保持板３１と、感光体保持軸３２と、を備える。

センサー保持板３１は、図９の紙面に平行な板状の部材であり、取り付け板３３，３４が設けられている。センサー保持板３１上には、第１ラインセンサー１０Ａ及び第２ラインセンサー１０Ｂが配置されている。
第１ラインセンサー１０Ａをセンサー保持板３１に取り付ける際には、取り付け板３３の側面に第１ラインセンサー１０Ａを突き当てた状態で、第１ラインセンサー１０Ａをセンサー保持板３１に固定する。
第２ラインセンサー１０Ｂをセンサー保持板３１に取り付ける際には、取り付け板３４の側面に第２ラインセンサー１０Ｂを突き当てた状態で、第２ラインセンサー１０Ｂをセンサー保持板３１に固定する。
これにより、第１ラインセンサー１０Ａにより測定される第１座標平面、及び、第２ラインセンサー１０Ｂにより測定される第２座標平面が、センサー保持板３１と平行となり、第１座標平面と第２座標平面とは同一又は平行となる。センサー保持板３１に対して、第１ラインセンサー１０Ａと取り付け板３３、第２ラインセンサー１０Ｂと取り付け板３４のセットを取り付けることで、２つのラインセンサー１０Ａ，１０Ｂのビーム面が平行となり、測定精度を上げることができる。

感光体保持軸３２は、センサー保持板３１、第１ラインセンサー１０Ａにより測定される第１座標平面、第２ラインセンサー１０Ｂにより測定される第２座標平面と直交する軸である。感光体及び現像ローラーの位置調整を行う際には、感光体保持軸３２は、感光体を保持するために用いられる。一方、第１ラインセンサー１０Ａと第２ラインセンサー１０Ｂのキャリブレーションを行う際には、感光体保持軸３２は、感光体に代えて、基準平面板２０を保持するために用いられる。

図１０に、基準平面板２０の外観構成を示す。基準平面板２０は、平面表面２１と反対側に取付穴２２を有する。取付穴２２に感光体保持軸３２を通すことで、組み立て用治具３０において、感光体保持軸３２を中心に基準平面板２０を回転させることができる。
基準平面板２０が取付穴２２を有することで、組み立て用治具３０に固定されている第１ラインセンサー１０Ａ及び第２ラインセンサー１０Ｂに対して、基準平面板２０の傾きの変更が容易になり、基準平面板２０を回転させた２以上の位置で、第１ラインセンサー１０Ａ及び第２ラインセンサー１０Ｂの測定データを取得する際の操作がより簡単になる。

［データ処理装置］
次に、データ処理装置４０について説明する。
図１１は、データ処理装置４０の機能的構成を示すブロック図である。
データ処理装置４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４１、ＲＯＭ（Read Only Memory）４２、ＲＡＭ（Random Access Memory）４３、測定データＩ／Ｆ部４４、記憶部４５、操作部４６、表示部４７、通信部４８等を備える。

ＣＰＵ４１は、データ処理装置４０の各部の処理動作を統括的に制御する。具体的には、ＣＰＵ４１は、ＲＯＭ４２に記憶されている各種処理プログラムを読み出してＲＡＭ４３に展開し、当該プログラムとの協働により各種処理を行う。

ＲＯＭ４２には、各種処理プログラム、当該プログラムの実行に必要なパラメーターやファイル等を記憶している。

ＲＡＭ４３は、ＣＰＵ４１により実行制御される各種処理において、ＲＯＭ４２から読み出された各種プログラム、入力若しくは出力データ及びパラメーター等を一時的に記憶するワークエリアを形成する。

測定データＩ／Ｆ部４４は、ケーブルを介して接続された第１ラインセンサー１０Ａ、第２ラインセンサー１０Ｂとの間でデータ通信を行うインターフェースであり、第１ラインセンサー１０Ａ、第２ラインセンサー１０Ｂから測定データを取得する。

記憶部４５は、ＨＤＤや不揮発性の半導体メモリー等により構成され、各種データを記憶する。

操作部４６は、カーソルキー、文字入力キー及び各種機能キー等を備えたキーボードと、マウス等のポインティングデバイスを備えて構成され、キーボードに対するキー操作やマウス操作により入力された操作信号をＣＰＵ４１に出力する。また、操作部４６は、表示部４７に積層されたタッチパネルにより構成され、操作者の指等によるタッチ操作の位置に応じた操作信号をＣＰＵ４１に出力してもよい。

表示部４７は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等のモニターを備えて構成されており、ＣＰＵ４１から入力される表示信号の指示に従って、各種画面を表示する。

通信部４８は、ネットワークインターフェース等により構成され、ＬＡＮ、ＷＡＮ、インターネット等の通信ネットワークを介して接続された外部機器との間でデータの送受信を行う。

ＣＰＵ４１は、測定対象の形状を２次元座標上の測定データとして測定する第１ラインセンサー１０Ａ及び第２ラインセンサー１０Ｂから取得した測定データを処理する。

ＣＰＵ４１は、第１座標平面及び第２座標平面と表面（平面表面２１）が直交するように配置された基準平面板２０を、第１座標平面及び第２座標平面と直交する軸（感光体保持軸３２）を中心に回転させた互いに異なる２以上の位置で、第１ラインセンサー１０Ａ及び第２ラインセンサー１０Ｂから測定データを取得する。すなわち、ＣＰＵ４１は、取得手段として機能する。

ＣＰＵ４１は、基準平面板２０の２以上の位置で第１ラインセンサー１０Ａ及び第２ラインセンサー１０Ｂから取得された測定データに基づいて、第１座標平面と第２座標平面の同一座標軸間の角度θ、及び、第１座標平面の原点Ｏ_aと第２座標平面の原点Ｏ_bの相対位置（ｄｘ，ｄｙ）を算出する。すなわち、ＣＰＵ４１は、算出手段として機能する。

具体的には、ＣＰＵ４１は、基準平面板２０の２以上の位置のうち少なくとも１以上の位置で第１ラインセンサー１０Ａ及び第２ラインセンサー１０Ｂから取得された測定データに基づいて、第１座標平面と第２座標平面の同一座標軸間の角度θを算出する。

ＣＰＵ４１は、基準平面板２０の２以上の位置ごとに、第１ラインセンサー１０Ａから取得された測定データに対応する第１座標平面上の直線の傾き及び切片と、第２ラインセンサー１０Ｂから取得された測定データに対応する第２座標平面上の直線を、第２座標平面の原点Ｏ_bを中心に角度θだけ回転させた後の直線の傾き及び切片と、を求める。
ＣＰＵ４１は、２以上の位置ごとに求められた第１座標平面上の直線の傾き及び切片と、第２座標平面上で回転させた後の直線の傾き及び切片と、に基づいて、第１座標平面の原点Ｏ_aと第２座標平面の原点Ｏ_bの相対位置（ｄｘ，ｄｙ）を算出する。

ＣＰＵ４１は、第２ラインセンサー１０Ｂから取得された測定データを、第１ラインセンサー１０Ａと同一の座標系における測定データに変換する。すなわち、ＣＰＵ４１は、変換手段として機能する。具体的には、ＣＰＵ４１は、第２ラインセンサー１０Ｂから取得された測定データを、第２座標平面の原点Ｏ_bを中心に角度θだけ回転させ、さらに、ｘ軸方向に（ｄｘ）、ｙ軸方向に（ｄｙ）平行移動させる。このような変換を行うための変換式を予め作成しておくことで、第２ラインセンサー１０Ｂから取得された測定データを、第１ラインセンサー１０Ａと同一の座標系における測定データに変換することができる。

第２ラインセンサー１０Ｂから取得される測定データ（ｘ_b，ｙ_b）を、第１ラインセンサー１０Ａと同一の座標系における測定データ（ｘ_a，ｙ_a）に変換するための変換式は、下記式（６）、（７）で表される。

次に、データ処理装置４０の動作について説明する。
図１２は、データ処理装置４０により実行されるキャリブレーション処理を示すフローチャートである。この処理は、組み立て用治具３０に基準平面板２０が取り付けられた状態で行われる処理であり、ＣＰＵ４１とＲＯＭ４２に記憶されているプログラムとの協働によるソフトウェア処理によって実現される。

まず、ＣＰＵ４１は、第１ラインセンサー１０Ａ及び第２ラインセンサー１０Ｂに対して初期設定を行う（ステップＳ１）。
次に、ＣＰＵ４１は、第１ラインセンサー１０Ａ及び第２ラインセンサー１０Ｂの初期化が終了したか否かを判断する（ステップＳ２）。第１ラインセンサー１０Ａ又は第２ラインセンサー１０Ｂの初期化が終了していない場合には（ステップＳ２；ＮＯ）、ステップＳ１に戻り、初期設定が続けられる。

ステップＳ２において、第１ラインセンサー１０Ａ及び第２ラインセンサー１０Ｂの初期化が終了した場合には（ステップＳ２；ＹＥＳ）、ＣＰＵ４１は、測定データＩ／Ｆ部４４を介して、第１ラインセンサー１０Ａから基準平面板２０の平面表面２１の測定データ（ｘ_ai，ｙ_ai）を取得し、第２ラインセンサー１０Ｂから基準平面板２０の平面表面２１の測定データ（ｘ_bi，ｙ_bi）を取得する（ステップＳ３）。

次に、ＣＰＵ４１は、第１ラインセンサー１０Ａの第１座標平面における測定データ（ｘ_ai，ｙ_ai）に対応する直線を求め、第２ラインセンサー１０Ｂの第２座標平面における測定データ（ｘ_bi，ｙ_bi）に対応する直線を求める（ステップＳ４）。

次に、ＣＰＵ４１は、第１ラインセンサー１０Ａ及び第２ラインセンサー１０Ｂによる基準平面板２０の測定回数が２回以上であるか否かを判断する（ステップＳ５）。
基準平面板２０の測定回数が２回未満である場合には（ステップＳ５；ＮＯ）、ＣＰＵ４１は、基準平面板２０の位置を変更する旨のメッセージを表示部４７に表示させる（ステップＳ６）。ユーザーは、基準平面板２０を、感光体保持軸３２を中心に回転させ、基準平面板２０の位置を変更する。そして、ステップＳ３に戻り、処理が繰り返される。

ステップＳ５において、基準平面板２０の測定回数が２回以上である場合には（ステップＳ５；ＹＥＳ）、ＣＰＵ４１は、基準平面板２０のいずれかの位置（１回目又は２回目の測定時）で第１ラインセンサー１０Ａ及び第２ラインセンサー１０Ｂから得られた２直線の傾きから、２つのラインセンサー１０Ａ，１０Ｂ間の角度θを算出する（ステップＳ７）。具体的には、ＣＰＵ４１は、上記式（１）〜（３）に従って、第１ラインセンサー１０Ａのｘ_a軸を基準とした第２ラインセンサー１０Ｂのｘ_b軸の角度（第１ラインセンサー１０Ａのｙ_a軸を基準とした第２ラインセンサー１０Ｂのｙ_b軸の角度）θを算出する。

次に、ＣＰＵ４１は、基準平面板２０の位置ごとに、第２ラインセンサー１０Ｂの測定データに対応する第２座標平面上の直線を、原点Ｏ_bを中心に角度θだけ回転させる（ステップＳ８）。すなわち、ＣＰＵ４１は、第２ラインセンサー１０Ｂの測定データに対応する直線を、第１ラインセンサー１０Ａの測定データに対応する直線の傾きに合わせて回転させる。

次に、ＣＰＵ４１は、基準平面板２０の位置ごとに、第１ラインセンサー１０Ａの測定データに対応する第１座標平面上の直線の傾き及び切片と、第２ラインセンサー１０Ｂの測定データに対応する第２座標平面上の直線を回転させた後の直線の傾き及び切片と、に基づいて、第１座標平面の原点Ｏ_aと第２座標平面の原点Ｏ_bの相対位置（ｄｘ，ｄｙ）を算出する（ステップＳ９）。具体的には、ＣＰＵ４１は、上記式（４）及び（５）を連立方程式として、第１ラインセンサー１０Ａの原点Ｏ_aに対する第２ラインセンサー１０Ｂの原点Ｏ_bの相対位置（ｄｘ，ｄｙ）を求める。

次に、ＣＰＵ４１は、第２ラインセンサー１０Ｂから取得される測定データを、第１ラインセンサー１０Ａと同一の座標系における測定データに変換するための変換式を求める（ステップＳ１０）。具体的には、ＣＰＵ４１は、上記式（６）及び（７）のように、第１座標平面と第２座標平面の同一座標軸間の角度θ、及び、第１座標平面の原点Ｏ_aと第２座標平面の原点Ｏ_bの相対位置（ｄｘ，ｄｙ）に基づいて、変換式を求める。
以上で、キャリブレーション処理が終了する。

［感光体及び現像ローラーの位置調整］
次に、感光体及び現像ローラーの位置調整について説明する。
ユーザーは、キャリブレーション処理が終了すると、組み立て用治具３０の感光体保持軸３２から基準平面板２０を取り外し、感光体保持軸３２に感光体を取り付ける。また、組み立て用治具３０上で、感光体に対して、現像ローラーを含む現像器を組み付ける。

図１３に、第１ラインセンサー１０Ａ及び第２ラインセンサー１０Ｂが配置された組み立て用治具３０に、感光体５０及び現像ローラー６０が配置された状態を示す。ここで、第１ラインセンサー１０Ａは、現像ローラー６０の表面形状を測定し、第２ラインセンサー１０Ｂは、感光体５０の表面形状を測定する。

図１４に示すように、第１ラインセンサー１０Ａにより、現像ローラー６０の表面形状６１を測定することで、第１座標平面上での現像ローラー６０の軸中心位置Ｃ₁及び半径ｒ₁が求められる。
また、第２ラインセンサー１０Ｂにより、感光体５０の表面形状５１を測定して得られた測定データを、第１ラインセンサー１０Ａの座標系に変換することで、第１座標平面上での感光体５０の表面形状５１がわかり、第１ラインセンサー１０Ａの座標系における感光体５０の軸中心位置Ｃ₂及び半径ｒ₂が求められる。

ＣＰＵ４１は、第１ラインセンサー１０Ａの座標系で表された、現像ローラー６０の軸中心位置Ｃ₁及び半径ｒ₁と、感光体５０の軸中心位置Ｃ₂及び半径ｒ₂から、感光体５０と現像ローラー６０との隙間の距離ｄを求める。具体的には、現像ローラー６０の軸中心位置Ｃ₁と感光体５０の軸中心位置Ｃ₂との間の距離から、現像ローラー６０の半径ｒ₁と感光体５０の半径ｒ₂を引くことで、感光体５０と現像ローラー６０との隙間の距離ｄを算出する。
このようにして、第１ラインセンサー１０Ａ及び第２ラインセンサー１０Ｂから取得した測定データに対し、数学的な処理を施すことで、感光体５０と現像ローラー６０の距離ｄを測定することができる。

ＣＰＵ４１は、感光体５０と現像ローラー６０との隙間の距離ｄを表示部４７に表示させる。
ユーザーは、表示部４７に表示された感光体５０と現像ローラー６０との隙間の距離ｄを確認しながら、感光体５０及び現像ローラー６０の位置を調整する。

図１５（ａ）は、組み立て用治具３０に取り付けられた感光体５０及び現像ローラー６０を、感光体５０及び現像ローラー６０の軸方向から見た図である。図１５（ｂ）は、組み立て用治具３０に取り付けられた感光体５０及び現像ローラー６０を示す斜視図である。
感光体５０は、感光体保持軸３２により、組み立て用治具３０に取り付けられている。感光体５０の軸方向端部には、感光体保持板５２が設けられている。また、感光体保持板５２には、隙間調整板５３が設けられており、隙間調整板５３の位置は、感光体保持板５２に対して感光体５０の半径方向に変更可能となっている。隙間調整板５３の位置を調整するための機構としては、どのような方法を用いてもよい。
現像ローラー６０には、現像ローラー６０の軸方向端部の軸周りにリング状の隙間調整スペーサー６２が設けられている。

隙間調整板５３の外側端部（感光体５０の半径方向における外側端部）は、現像ローラー６０の隙間調整スペーサー６２に当接されている。隙間調整板５３を感光体５０の外側に向かって移動させ、隙間調整スペーサー６２を押すと、感光体５０と現像ローラー６０との隙間の距離ｄが広がる。一方、隙間調整板５３を感光体５０の内側に向かって移動させ、隙間調整スペーサー６２に対する当接を弱くすると、感光体５０と現像ローラー６０との隙間の距離ｄが狭くなる。このように、隙間調整板５３を動かすことで、感光体５０と現像ローラー６０との隙間の距離ｄを調整することができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、基準平面板２０の位置を変えて、２つのラインセンサー１０Ａ，１０Ｂで基準平面板２０を測定することで、第１座標平面と第２座標平面の同一座標軸間の角度θ、及び、第１座標平面の原点Ｏ_aと第２座標平面の原点Ｏ_bの相対位置（ｄｘ，ｄｙ）が得られるので、２つのラインセンサー１０Ａ，１０Ｂのキャリブレーションを、簡易的かつ安価に行うことができる。

具体的には、各ラインセンサー１０Ａ，１０Ｂから取得された測定データに数学的な処理を施すことで、各ラインセンサー１０Ａ，１０Ｂの位置関係を得ることができる。

また、第２ラインセンサー１０Ｂから取得された測定データを、第１ラインセンサー１０Ａと同一の座標系における測定データに変換することで、２つのラインセンサー１０Ａ，１０Ｂの測定データを同一座標系で扱うことができる。これにより、各ラインセンサー１０Ａ，１０Ｂで測定された別々の物体の位置関係を得ることができる。

例えば、第１ラインセンサー１０Ａ及び第２ラインセンサー１０Ｂを、電子写真方式の画像形成装置に用いられる感光体５０と現像ローラー６０とを組み立てる際に用いる組み立て用治具３０上に配置することで、感光体５０と現像ローラー６０との間の距離ｄを精度良く測定することができる。
また、組み立て用治具３０に設けられた感光体保持軸３２を、基準平面板２０を保持するためにも使用することで、基準平面板２０の位置の変更が容易になる。

また、キャリブレーション処理を組み立て用治具３０の組み立て時に行うことにより、感光体５０と現像ローラー６０との間の距離ｄの測定精度を高めることができる。
また、定期的にキャリブレーション処理を行うことで、組み立て用治具３０における測定値の信頼性を維持することができる。
また、組み立て用治具３０における測定値がずれてきた場合に、キャリブレーション処理を行うこととしてもよい。例えば、組み立て用治具３０を用いて、マスターとなる感光体５０に対して現像ローラー６０との間の隙間を定期的に測定しておき、その値がずれた際にキャリブレーション処理を行うことで、測定の信頼性を高めることができる。

なお、上記実施の形態における記述は、本発明に係るデータ処理装置の例であり、これに限定されるものではない。装置を構成する各部の細部構成及び細部動作に関しても本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記実施の形態では、２つのラインセンサーを用いる場合について説明したが、４つのラインセンサーを用いることとしてもよい。
図１６に、感光体５０に対して２つの現像ローラー７０，８０が設けられている画像形成装置を組み立てる際の隙間調整に用いる組み立て用治具９０の構成を示す。

組み立て用治具９０は、センサー保持板９１，９２を備える。
センサー保持板９１上には、上述したラインセンサー１０と同様の第１ラインセンサー１０Ａ及び第２ラインセンサー１０Ｂが配置され、センサー保持板９２上には、上述したラインセンサー１０と同様の第３ラインセンサー１０Ｃ及び第４ラインセンサー１０Ｄが配置されている。第１ラインセンサー１０Ａは、現像ローラー７０の表面形状を測定するために用いられる。第２ラインセンサー１０Ｂは、感光体５０の表面形状を測定するために用いられる。第３ラインセンサー１０Ｃは、感光体５０の表面形状を測定するために用いられる。第４ラインセンサー１０Ｄは、現像ローラー８０の表面形状を測定するために用いられる。

組み立て用治具９０において、感光体５０及び現像ローラー７０，８０を組み立てる前に、基準平面板２０（図１０参照）を用いて４つのラインセンサー１０Ａ〜１０Ｄのキャリブレーション処理を行う。
第１ラインセンサー１０Ａと第２ラインセンサー１０Ｂ、第３ラインセンサー１０Ｃと第４ラインセンサー１０Ｄ、第２ラインセンサー１０Ｂと第３ラインセンサー１０Ｃの３組について、上述したキャリブレーション処理と同様、基準平面板２０を少なくとも２以上の傾き（位置）で測定し、２つのラインセンサーの同一座標軸間の角度、及び、２つのラインセンサーの原点の相対位置を算出する。さらに、３組のラインセンサーの位置関係に基づいて、４つのラインセンサーから取得される測定データを同一座標系で表すことができる。

キャリブレーション処理が終了した後、組み立て用治具９０から基準平面板２０を取り外し、組み立て用治具９０において、感光体５０及び現像ローラー７０，８０の位置を調整しながら組み立てる。
第１ラインセンサー１０Ａにより測定される現像ローラー７０の表面形状と、第２ラインセンサー１０Ｂにより測定される感光体５０の表面形状と、に基づいて、感光体５０と現像ローラー７０との隙間の距離を求める。
また、第３ラインセンサー１０Ｃにより測定される感光体５０の表面形状と、第４ラインセンサー１０Ｄにより測定される現像ローラー８０の表面形状と、に基づいて、感光体５０と現像ローラー８０との隙間の距離を求める。

以上の説明では、各処理を実行するためのプログラムを格納したコンピューター読み取り可能な媒体としてＲＯＭを使用した例を開示したが、この例に限定されない。その他のコンピューター読み取り可能な媒体として、フラッシュメモリー等の不揮発性メモリー、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型記録媒体を適用することも可能である。また、プログラムのデータを通信回線を介して提供する媒体として、キャリアウェーブ（搬送波）を適用することとしてもよい。

１０ ラインセンサー
１０Ａ 第１ラインセンサー
１０Ｂ 第２ラインセンサー
２０ 基準平面板
２１ 平面表面
２２ 取付穴
３０ 組み立て用治具
３１ センサー保持板
３２ 感光体保持軸
４０ データ処理装置
４１ ＣＰＵ
４２ ＲＯＭ
４４ 測定データＩ／Ｆ部
４５ 記憶部
４７ 表示部
５０ 感光体
５３ 隙間調整板
６０ 現像ローラー
６２ 隙間調整スペーサー
７０，８０ 現像ローラー
９０ 組み立て用治具
ｄ 距離

Claims (7)

1. 測定対象の形状を２次元座標上の測定データとして測定する第１ラインセンサー及び第２ラインセンサーから取得した測定データを処理するデータ処理装置であって、
   前記第１ラインセンサーにより測定される第１座標平面と前記第２ラインセンサーにより測定される第２座標平面とは同一又は平行であり、
   前記第１座標平面及び前記第２座標平面と表面が直交するように配置された基準平面板を、前記第１座標平面及び前記第２座標平面と直交する軸を中心に回転させた互いに異なる２以上の位置で、前記第１ラインセンサー及び前記第２ラインセンサーから測定データを取得する取得手段と、
   前記基準平面板の前記２以上の位置で前記第１ラインセンサー及び前記第２ラインセンサーから取得された測定データに基づいて、前記第１座標平面と前記第２座標平面の同一座標軸間の角度、及び、前記第１座標平面の原点と前記第２座標平面の原点の相対位置を算出する算出手段と、
   を備えるデータ処理装置。
2. 前記算出手段は、
   前記基準平面板の前記２以上の位置のうち少なくとも１以上の位置で前記第１ラインセンサー及び前記第２ラインセンサーから取得された測定データに基づいて、前記第１座標平面と前記第２座標平面の同一座標軸間の角度を算出し、
   前記基準平面板の前記２以上の位置ごとに、前記第１ラインセンサーから取得された測定データに対応する前記第１座標平面上の直線の傾き及び切片と、前記第２ラインセンサーから取得された測定データに対応する前記第２座標平面上の直線を、前記第２座標平面の原点を中心に前記角度だけ回転させた後の直線の傾き及び切片と、を求め、前記２以上の位置ごとに求められた前記第１座標平面上の直線の傾き及び切片と、前記第２座標平面上で回転させた後の直線の傾き及び切片と、に基づいて、前記第１座標平面の原点と前記第２座標平面の原点の相対位置を算出する請求項１に記載のデータ処理装置。
3. 前記第２ラインセンサーから取得された測定データを、前記第１ラインセンサーと同一の座標系における測定データに変換する変換手段を備える請求項１又は２に記載のデータ処理装置。
4. 前記第１ラインセンサー及び前記第２ラインセンサーは、電子写真方式の画像形成装置に用いられる感光体と現像ローラーとの間の距離を測定するための治具上に配置されている請求項１から３のいずれか一項に記載のデータ処理装置。
5. 前記治具には、前記感光体を保持するための保持軸が設けられており、
   前記保持軸は、前記感光体に代えて前記基準平面板を保持するためにも使用され、
   前記基準平面板が前記保持軸を中心に回転されることで、前記２以上の位置での前記基準平面板の測定が行われる請求項４に記載のデータ処理装置。
6. 測定対象の形状を２次元座標上の測定データとして測定する第１ラインセンサー及び第２ラインセンサーから取得した測定データを処理するデータ処理方法であって、
   前記第１ラインセンサーにより測定される第１座標平面と前記第２ラインセンサーにより測定される第２座標平面とは同一又は平行であり、
   前記第１座標平面及び前記第２座標平面と表面が直交するように配置された基準平面板を、前記第１座標平面及び前記第２座標平面と直交する軸を中心に回転させた互いに異なる２以上の位置で、前記第１ラインセンサー及び前記第２ラインセンサーから測定データを取得する取得工程と、
   前記基準平面板の前記２以上の位置で前記第１ラインセンサー及び前記第２ラインセンサーから取得された測定データに基づいて、前記第１座標平面と前記第２座標平面の同一座標軸間の角度、及び、前記第１座標平面の原点と前記第２座標平面の原点の相対位置を算出する算出工程と、
   を含むデータ処理方法。
7. 測定対象の形状を２次元座標上の測定データとして測定する第１ラインセンサー及び第２ラインセンサーから取得した測定データを処理するコンピューターを制御するためのプログラムであって、
   前記第１ラインセンサーにより測定される第１座標平面と前記第２ラインセンサーにより測定される第２座標平面とは同一又は平行であり、
   前記コンピューターに、
   前記第１座標平面及び前記第２座標平面と表面が直交するように配置された基準平面板を、前記第１座標平面及び前記第２座標平面と直交する軸を中心に回転させた互いに異なる２以上の位置で、前記第１ラインセンサー及び前記第２ラインセンサーから測定データを取得する取得工程と、
   前記基準平面板の前記２以上の位置で前記第１ラインセンサー及び前記第２ラインセンサーから取得された測定データに基づいて、前記第１座標平面と前記第２座標平面の同一座標軸間の角度、及び、前記第１座標平面の原点と前記第２座標平面の原点の相対位置を算出する算出工程と、
   を実行させるためのプログラム。

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