JP2675337B2

JP2675337B2 - 互いに転接する一対のローラのニップ幅の自動測定装置

Info

Publication number: JP2675337B2
Application number: JP63162613A
Authority: JP
Inventors: 雅俊加藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-07-01
Filing date: 1988-07-01
Publication date: 1997-11-12
Anticipated expiration: 2012-11-12
Also published as: JPH0213805A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、互いに転接する一対のローラのニツプ幅
を自動的に測定するための自動測定装置に関するもので
ある。

［従来の技術］例えば、電子複写装置における定着器には、互いに転
接する一対のローラが配設され、これらの間をトナー像
が転写された用紙が加圧・加温された状態で通過するこ
とにより、トナー像を用紙上に定着させるように構成さ
れている。ここで、これら一対のローラの圧接状態が、
定着性能を規定する大きな要因となつている。そこで、
互いに転接する一対のローラのニツプ幅を測定すること
により、これら一対のローラの圧接状態の良否を判断す
ることが実行されている。

このように、定着器における一対のローラのニツプ幅
を測定するために、従来においていは、予め数ケ所黒色
で帯状にコピーされた検査紙を用意し、これを定着器に
通して、定着ローラ間でしばらくの間加圧状態を維持
し、この紙を定着器から取り出すようにしている。ここ
で、検査紙上の黒色部分の、加圧された部分は、例え
ば、黒光りして、他の部分と識別することが出来るの
で、この黒光りする部分の幅を計測することにより得ら
れた値を、ニツプ幅と規定して用いていた。

［発明が解決しようとしている課題］しかしながら、上記従来の測定方法では、検査方法に
時間がかかり、検査紙を用いる為のコスト、及び、人手
による計測の為、個人差による測定値のバラツキ等の問
題があつた。

この発明は上述した課題に鑑みてなされたものであ
り、この発明の目的は、自動的にニツプ幅を測定するこ
とにより、検査時間を短くすることができ、測定精度を
向上させることのできる、互いに転接する一対のローラ
のニツプ幅の自動測定装置を提供することである。

［課題を解決するための手段］上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発
明に係わる互いに転接する一対のローラのニツプ幅の自
動測定装置は、互いに転接する一対のローラの夫々の中
心位置と半径とを非接触で検出する検出手段と、この検
出手段により検出された前記一対のローラの外周面を規
定する夫々の円の、仮想の交点を演算する第１の演算手
段と、この第１の演算手段の演算結果に基づき、仮想の
交点間の距離を演算する第２の演算手段とを具備し、こ
の第２の演算手段の演算結果から、両ローラのニツプ幅
を規定する事を特徴としている。

また、この発明に係わる互いに転接する一対のローラ
のニツプ幅の自動測定装置において、前記一対のローラ
は電子複写装置に用いられるローラであることを特徴と
している。

また、本発明に係わる互いに転接する一対のローラの
ニツプ幅の自動測定装置は、互いに転接する一対のロー
ラの外周面上の任意の位置までの距離を非接触で測定す
る第１の測定手段と、この第１の測定手段を、各ローラ
の回転軸に交わる方向に沿って移動させる移動手段と、
この移動手段における第１の測定手段の移動量を測定す
る第２の測定手段と、第１及び第２の測定手段により、
各ローラの外周面上の複数の位置座標を求める第１の算
出手段と、この第１の算出手段により求められた複数の
位置座標から、各ローラの外周面を規定する円方程式を
近似的に算出する第２の算出手段と、この第２の算出手
段により算出された前記両ローラの外周面を規定する夫
々の円の、仮想の交点を演算する第１の演算手段と、こ
の第１の演算手段の演算結果に基づき、仮想の交点間の
距離を演算する第２の演算手段とを具備し、この第２の
演算手段の演算結果から、両ローラのニツプ幅を規定す
る事を特徴としている。

［実施例］以下に、この発明に係る互いに転接する一対のローラ
のニツプ幅の自動測定装置、及び、円弧面の自動測定器
の一実施例の構成を、添付図面を参照して、詳細に説明
する。

第１図には、定着器10に備えられた互いに転接する一
対のローラ12,14（一方のローラ12は定着ローラであ
り、他方のローラ14は、加圧ローラである。）のニツプ
幅NPを測定するための自動測定装置16が示されている。

この定着器10は、図示しない電子複写装置に独立した
アツセンブリとして組み込まれるものであり、定着器筐
体18を備えている。この定着器筐体18は、互いに対向す
る面に、夫々、トナー像が転写された用紙が挿通される
開口部18a,18bが形成されている。また、両ローラ12,14
は、この定着器筐体18内に、回転自在に軸支されると共
に、互いに所定圧で圧接するように、図示しないスプリ
ングを介して転接している。

一方、詳細な構成は省略しているが、ローラ14は、表
面部分を耐熱性の弾性体により覆われており、また、ロ
ーラ12内には、この表面を所定温度に加熱するための加
熱機構が設けられている。このようにして、図示しない
電子複写装置においては、この定着器10内に搬送され、
これの一対のローラ12,14間に挾持された所のトナー像
が転写された用紙（図示せず）は、両ローラ12,14間で
加圧されると共に加温されて、トナー像は用紙上に定着
されるよう構成されている。

一方、上述したように、これら互いに転接する一対の
ローラ12,14のニツプ幅NPを測定するための自動測定装
置16は、図示するように、基台20と、この基台20上に配
設された所の、測定対象としての上述した定着器10が据
え付けられる据え付け台22と、この据え付け台22に対向
した基台20上に起立した状態で設置された取付台24とを
備えている。ここで、この据え付け台22は、ここに据え
付けられた定着器10における一対のローラ12,14の中心
軸を共に貫通する仮想面が上下方向に沿つて延出するよ
うに設定されている。

この取付台24の、上述した据え付け台22に対向する側
面には、上下方向に沿つて延出した移動ステージ26が取
り付けられている。この移動ステージ26は、後述する取
付治具28を上下動自在に支持するものである。また、こ
の移動ステージ26の上部には、この取付治具28を上下動
させる駆動源としてのステツピングモータ30が取着され
ている。このステツピングモータ30には、モータドライ
バ32が接続されており、このモータドライバ32は、後述
する制御ユニツト（以下、単にCPUと呼ぶ。）34の制御
動作に基づき、制御信号を出力するモータコントローラ
36により駆動制御されるよう接続されている。

ここで、この移動ステージ26の側面には、このステツ
ピングモータ30により上下動される取付治具28の移動量
を測定するための第２の測定手段としてのリニヤエンコ
ーダ38が取り付けられている。このリニヤエンコーダ38
における測定結果は、上述したCPU34に送られるよう接
続されている。

このように上下動される取付治具28の下面には、据え
付け台22に据え付けられた定着器10の各ローラ12,14の
外周面までの距離を非接触状態で測定するための第１の
測定手段としてのレーザ変位計40が取着されている。こ
のレーザ変位計40は、被測定部としての各ローラ12,14
の外周面の任意部分P_ai,P_biに向けてレーザ光を出力
し、この任意部分P_ai,P_biからの反射光を受け、所謂３
点測量の原理で、レーザ変位計40のレーザ光放出部と各
ローラ12,14のレーザ光が当てられた任意部分P_ai,P_biと
の間の距離d_ai,d_biを測定するように構成されている。

尚、このレーザ変位計40における測定結果は、上述し
たCPU34に送られるよう、増幅器42及びA/D変換器44を介
して接続されている。

ここで、この定着ローラ12及び加圧ローラ14における
任意位置P_ai,P_biでの座標（x_ai,y_ai）；（x_bi,y_bi）
は、上述したCPU34において、リニヤエンコーダ38とレ
ーザ変位計40とからの測定結果に基づいて、求められる
ものである。即ち、取付治具28に取り付けられたレーザ
変位計40のレーザ放出部の移動軸をｘ軸と規定し、この
取付治具28の図中上限位置（即ち、後述する原点位置）
を通り、このｘ軸に直交する軸をｙ軸と規定する。

尚、この上限位置は、移動ステージ26の上部に取り付
けられた原点センサ46により検出されるよう設定されて
いる。この原点センサ46は、周知のリミツトスイツチか
ら構成されている。また、この原点センサ46は、上述し
たCPU34に接続されているこの状態において、座標のｘ成分（x_ai;x_bi）は、リ
ニヤエンコーダ38からの出力（原点センサ46により規定
される原点からの移動距離）に基づいて規定され、ま
た、座標のｙ成分（y_ai;y_bi）は、レーザ変位計40から
の出力に基づいて規定されることになる。

このようにして、リニヤエンコーダ38とレーザ変位計
40とから構成される検出機構の検出動作に基づき、この
定着ローラ12及び加圧ローラ14の夫々の外周面上におけ
る任意位置P_ai,P_biでの座標（x_ai,y_ai）；（x_bi,y_bi）
が求められることになる。

次に、第２図及び第３図を参照して、CPU34における
ニツプ幅NPを求める制御動作を詳細に説明する。

まず、第２図に示すように、ステツプS10において、
データの初期設定が行なわれる。このデータ初期設定に
おいては、座標データを取り始める初期位置の設定と、
各ローラ12,14におけるデータ数n,m（即ち、被測定位置
としての任意部分の数）の設定と、データピツチP_c（即
ち、設定された任意部分の配設ピツチ）の設定が行なわ
れる。

このようなデータの初期設定がステツプS10で完了す
ると、引き続くステツプS12において、ステツピングモ
ータ30の初期設定動作が実行される。この後、ステツプ
S14において、ステツピングモータ30が起動され、一
旦、取付治具38を原点センサ46をオンする位置まで上昇
した後に、ステツプS10において初期設定した初期位置
まで下降させる。

この初期位置から、ステツプS16において、測定対象
としての定着器10において上方に位置する定着ローラ12
の外周面の測定動作が実行される。この定着ローラ12の
外周面の測定動作においては、モータコントローラ36を
介して、ステツピングモータ30を初期設定されたデータ
ピツチP_cで取付治具28を間欠的に下降させると共に、各
停止位置での各データ取り込みポイント、即ち、設定さ
れた任意位置P_aにおけるリニヤエンコーダ38からの出力
（座標のｙ成分;y_ai）と、レーザ変位計40からの出力
（座標のｘ成分;x_ai）とに基づいて、各データ取り込み
ポイントにおける座標（x_ai,y_ai）が順次算出される。
そして、このように算出された各取り込みポイントにお
ける座標情報は、図示しないメモリに記憶される。

このようにして、上方の定着ローラ12の外周面の測定
動作が終了すると、ステツプS18において、定着器10に
おいて下方に位置する加圧ローラ14の外周面の測定動作
が実行される。この加圧ローラ14の外周面の測定動作に
おいては、定着ローラ12の測定動作と同様に、モータコ
ントローラ36を介して、ステツピングモータ30を定着ロ
ーラ12の測定動作を終了した位置から、上述したデータ
ピツチP_cで取付治具38を間欠的に下降させると共に、各
データ取り込みポイント、即ち、設定された任意位置P_b
におけるリニヤエンコーダ38からの出力（座標のｙ成
分;y_bi）と、レーザ変位計40からの出力（座標のｘ成
分;x_bi）とに基づいて、各データ取り込みポイントにお
ける座標（x_bi,y_bi）が順次算出される。そして、この
ように算出された各取り込みポイントにおける座標情報
は、図示しないメモリに記憶される。

このようにして、図示しないメモリには、定着ローラ
12の外周面上のｎ個の座標データ（x_a1,y_a1），（x_a2,y
_a2），…（x_an,y_an）と、加圧ローラ14の外周面上のｍ
個の座標データ（x_b1,y_b1），（x_b2,y_b2），…（x_bm,y
_bm）とが記憶されることになる。

このように、ステツプS18までで、定着ローラ12と加
圧ローラ14との夫々の外周面上のｎ個、ｍ個の座標デー
タが記憶されると、引き続くステツプS20において、こ
れらの座標データに基づいて、定着ローラ12と加圧ロー
ラ14の夫々の外周面を規定する円の形状、換言すれば、
第３図に示す座標系（後述するプリンタ48から出力され
るグラフに用いられる座標系）における夫々の円方程式
を近似的に算出する算出動作が実行される。

即ち、このステツプS20においては、これらｎ個及び
ｍ個のデータを基に、最小二乗法による円近似計算によ
り、定着ローラ12と加圧ローラ14の夫々の外周面を規定
する円の円方程式の算出が実行される。例えば、定着ロ
ーラ12について求める円の半径をr_a中心座標を（X_a,
Y_a）とすると、（ｘ−X_a）^２＋（ｙ−Y_a）_２＝r² ーが求められる円方程式となる。ここで、（x,y）は、上
述したように測定して得られた定着ローラ12の外周面上
の取り込みポイントにおける測定値（x_a1,y_a1），
（x_a2,y_a2）…（x_an,y_an）を示している。

ここで式は x²−2xX_a＋X_a ²＋y²−2yY_a＋Y_a ²＝r² と変形され、更に、 x²＋y²＝2xX_a＋2yY_a＋（r²−X_a ²−Y_a ²）ーと表現される。

ここでXa＝A,2x＝X,Ya＝B,2y＝Y,r²−X_a ²−Y_a ²＝C,x²
＋y²＝Ｚと置き換えると、式は、Ｚ＝Ｘ・Ａ＋Ｙ・Ｂ＋Ｃーと一次関数として表すことが出来る。

この式に対して、（x,y）に、上述したように測定
して得られた定着ローラ12の外周面上の取り込みポイン
トにおける測定値（x_a1,y_a1），（x_a2,y_a2）…（x_an,y
_an）を順次代入して、最小二乗法により、A,B,Cを夫々
求める。このように、最小二乗法により求めたA,B,Cに
基づいて、上述した未知数であるX_a,Y_a,r_aが夫々算出さ
れる。

同様な近似計算により、加圧ローラ14についても、
X_b,Y_b,r_bを得る。

このようにして、このステツプS20において、最小二
乗法による円近似計算により、定着ローラ12と加圧ロー
ラ14の夫々の外周面を規定する円の円方程式の算出が実
行されると、引き続くステツプS22においては、ステツ
プS20で近似的に算出された円方程式に基づき、両方程
式の共通解を演算することにより、両円の仮想上の交点
Ｓ、Ｔにおける夫々の座標（X_S,Y_S）（X_T,Y_T）を求め
る。

そして、ステツプS24において、これら演算により得
られた交点座標（X_S,Y_S）（X_T,Y_T）に基づいて、これら
交点S,T間の距離d_STを演算する。この距離d_STは、から演算されるものである。

このように、これら仮想上の交点S,T間の距離d_STを演
算した後、ステツプS26において、この距離d_STを、求め
るニツプ幅NPと定義する。即ち、詳細には、ニツプ幅
は、交点S,T間のローラ12の円弧長さであるが、近似的
には、交点S,T間の直線距離であるとしても大きな誤り
はない。このようにして、一連の制御手順を終了する。

尚、このCPU34には、測定・演算結果を出力するため
のプリンタ48が接続されている。第３図に、このプリン
タ48から出力される測定結果の一例を示す。

尚、上述した一実施例において、互いに転接する一対
のローラのニツプ幅を測定する自動測定装置16を中心に
説明したが、この自動測定装置16は、観点を変えれば、
定着ローラ12または加圧ローラ14の外周面の半径及びそ
の中心位置を非接触で測定するための測定器としてとら
えることが出来るものである。

この場合、この測定器は、定着ローラ12または加圧ロ
ーラ14の外周面の一部である円弧面上の任意の座標位置
を非接触で検出する第１の検出手段としてのレーザ変位
計40と、このレーザ変位計40を、前記円弧面の中心軸と
交わる方向に沿つて移動させる移動手段としてのステツ
ピングモータ30と、このステツピングモータ30によるレ
ーザ変位計40の移動量を検出するリニアエンコーダ38
と、これらリニヤエンコーダ38とレーザ変位計40の測定
結果に基づき、円弧面上の複数の位置座標を求めると共
に、求められた複数の位置座標から、円弧面を規定する
円方程式を近似的に算出するCPU34とを具備するもので
ある。

このように測定器を構成することにより、例えば、外
周面が弾性体で形成されているため、ゲージ等を当てて
外周面の曲率を測定することが出来ないようなローラで
あつても、この一実施例の測定器は、非接触状態で測定
するので、このような弾性体からなる外周面の半径及び
中心位置を正確に測定することが出来るようになる。

この発明は、上述した一実施例の構成に限定されるこ
となく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可
能であることは言うまでもない。

上述した一実施例においては、非接触状態でローラの
外周面との間の距離を測定する測定手段として、１台の
レーザ変位計を用いるように説明した。しかしながら、
この発明は、このような構成に限定されることなく、例
えば、測定手段としての距離センサを複数台用意し、こ
れら距離センサをローラの軸方向に沿って配置して、ニ
ツプ幅NPを、測定しようとするローラの中央部、左右端
部等において、互いに比較を行うことも可能である。
又、非接触式の測定手段を、各ローラの中心軸に交わる
方向に沿つて２ケ所配置して、各々ローラ12,14を個別
に測定するように構成しても良い。こように構成するこ
とにより、タクト短縮が可能となる。

また、上述した一実施例においては、定着器10に備え
られた一対のローラ12,14のニツプ幅を求めるように説
明したが、この発明の自動測定装置は、このような対象
に限定されることなく、ニツプ幅を測定する必要のあ
る、互いに転接された一対のローラであれば何でも良
い。

［発明の効果］以上詳述したように、本発明に係わる互いに転接する
一対のローラのニツプ幅の自動測定装置は、互いに転接
する一対のローラの夫々の中心位置と半径とを非接触で
検出する検出手段と、この検出手段により検出された前
記一対のローラの外周面を規定する夫々の円の、仮想の
交点を演算する第１の演算手段と、この第１の演算手段
の演算結果に基づき、仮想の交点間の距離を演算する第
２の演算手段とを具備し、この第２の演算手段の演算結
果から、両ローラのニツプ幅を規定する事を特徴として
いる。

従って、自動的に非接触でニツプ幅を測定することに
より、検査時間を短くすることが出来ると共に、測定精
度を向上させることの出来る、互いに転接する一対のロ
ーラのニツプ幅の自動測定装置が提供されることにな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係わる自動測定装置の一実施例の構
成を，測定対象としての定着器と共に概略的に示す正面
図；第２図は自動測定装置のCPUにおける制御手順を示すフ
ローチャート；そして、第３図はプリンタにおける測定結果を表す線図である。図中、10……定着器、12……定着ローラ、14……加圧ロ
ーラ、16……自動測定装置、18……定着器筐体、18a;18
b……開口、20……基台、22……据え付け台、24……取
付台、26……移動ステージ、28……取付治具、30……ス
テツピングモータ、32……モータドライバ、34……制御
ユニツト（CPU）、36……モータコントローラ、38……
リニヤエンコーダ、40……レーザ変位計、42……増幅
器、44……A/D変換器、46……原点センサ、48……プリ
ンタである。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに転接する一対のローラの夫々の中心
位置と半径とを非接触で検出する検出手段と、この検出手段により検出された前記一対のローラの外周
面を規定する夫々の円の、仮想の交点を演算する第１の
演算手段と、この第１の演算手段の演算結果に基づき、仮想の交点間
の距離を演算する第２の演算手段とを具備し、この第２の演算手段の演算結果から、両ローラのニツプ
幅を規定する事を特徴とする互いに転接する一対のロー
ラのニツプ幅の自動測定装置。
【請求項２】前記一対のローラは電子複写装置に用いら
れるローラであることを特徴とする請求項１に記載の互
いに転接する一対のローラのニツプ幅の自動測定装置。
【請求項３】互いに転接する一対のローラの外周面上の
任意の位置までの距離を非接触で測定する第１の測定手
段と、この第１の測定手段を、各ローラの回転軸に交わる方向
に沿つて移動させる移動手段と、この移動手段における第１の測定手段の移動量を測定す
る第２の測定手段と、第１及び第２の測定手段により、各ローラの外周面上の
複数の位置座標を求める第１の算出手段と、この第１の算出手段により求められた複数の位置座標か
ら、各ローラの外周面を規定する円方程式を近似的に算
出する第２の算出手段と、この第２の算出手段により算出された前記両ローラの外
周面を規定する夫々の円の、仮想の交点を演算する第１
の演算手段と、この第１の演算手段の演算結果に基づき、仮想の交点間
の距離を演算する第２の演算手段とを具備し、この第２の演算手段の演算結果から、両ローラのニツプ
幅を規定する事を特徴とする互いに転接する一対のロー
ラのニツプ幅の自動測定装置。
【請求項４】前記一対のローラは電子複写装置に用いら
れるローラであることを特徴とする請求項３に記載の互
いに転接する一対のローラのニツプ幅の自動測定装置。