JP2817854B2 - Method and apparatus for measuring nip width of pressure roller - Google Patents
Method and apparatus for measuring nip width of pressure rollerInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、例えば複写機の定着器ローラ等のような圧
接ローラのニップ幅の測定方法及び装置に関し、特に真
円度の測定精度の低い圧接ローラに対する測定精度の改
良に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for measuring a nip width of a pressure contact roller such as a fixing roller of a copying machine, and in particular, has a low roundness measurement accuracy. The present invention relates to improvement of measurement accuracy for a pressure roller.
[従来の技術] 例えば複写機の定着器ローラ等のような圧接ローラは
精度を要求される。これは、定着の均一化には、定着
は、加熱された定着ローラと加圧ローラを互いに圧接さ
せ、その間にトナー像が転写された用紙を挟んで回転さ
せることにより、紙送りと加熱とを同時に行なうもので
ある。定着の均一化は2つのローラ間の圧接力の均一化
によって始めてなされる。2つのローラが圧接される
と、そこに圧接部分が発生し、この圧接部分の幅(以
下、「ニップ幅」と呼ぶ)が圧接力を表わすフアクタと
なる。従って、定着の均一化はニップ幅の正確な測定が
前提となる。2. Description of the Related Art For example, a pressing roller such as a fixing device roller of a copying machine requires accuracy. In order to make the fixing uniform, the fixing is performed by pressing the heated fixing roller and the pressure roller against each other, and rotating the paper with the toner image transferred between them by pressing the paper. It is done at the same time. Uniform fixing is achieved only by equalizing the pressing force between the two rollers. When the two rollers are pressed against each other, a press-contact portion is generated at the press-contact portion, and the width of the press-contact portion (hereinafter, referred to as “nip width”) becomes a factor representing the press-contact force. Therefore, uniform measurement of the fixing is premised on accurate measurement of the nip width.
このニップ幅の測定を従来では、次のようにしてい
た。即ち、予め数が所黒色で帯状にコピーした紙を定着
ローラに通し、ローラ間で暫く加圧する。そして、その
紙を取出して、加圧することにより変色した部分の幅を
ニップ幅として計測していた。Conventionally, the nip width was measured as follows. That is, paper that has been copied in a band shape in black in some places is passed through a fixing roller, and pressure is applied for a while between the rollers. Then, the paper was taken out, and the width of the portion discolored by applying pressure was measured as the nip width.
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、従来のこのような測定方法では人手を
介して紙を用いているために、コスト、効率、精度の面
で問題があった。[Problems to be Solved by the Invention] However, in such a conventional measuring method, since paper is used manually, there are problems in terms of cost, efficiency, and accuracy.
この点に鑑みて、出願人は、特開平2−13805号にお
いて、測定対象のローラを固定し、距離センサをそのロ
ーラの軸(Z軸)に直交する方向(X軸)に移動可能に
配置し、この距離センサをX方向に移動しながら、セン
サからローラ表面迄の距離を測るという測定方法を提案
した。In view of this point, in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 2-13805, the applicant fixed a roller to be measured and arranged a distance sensor so as to be movable in a direction (X axis) orthogonal to the axis (Z axis) of the roller. Then, while moving the distance sensor in the X direction, a measurement method of measuring the distance from the sensor to the roller surface was proposed.
この測定方法では、センサからローラ表面上の複数の
点迄の距離データから、夫々のローラについて、最小二
乗法によりローラの断面の円を近似する円の方程式を夫
々求め、得られた2つの円の方程式の交点座標の距離を
ニップ幅とするというものである。In this measurement method, from the distance data from the sensor to a plurality of points on the roller surface, for each roller, the equation of a circle approximating the circle of the cross section of the roller is obtained by the least squares method, and the two obtained circles are obtained. Is defined as the nip width at the intersection coordinates of the equation.
しかしながら、実際の圧接ローラは、加圧上、その表
面上に引き目が生じる。そして、この引き目がローラ表
面の真円度を劣化させるので、本出願人による上記提案
技術では精度の高い円の方程式を求めることが出来なか
った。However, an actual pressing roller has a crease on its surface due to pressure. Since the creases degrade the roundness of the roller surface, the proposed technique by the present applicant could not find a highly accurate circle equation.
本発明はかかる観点からなされたもので、その目的と
するところは、例えば引き目などにより真円度の測定精
度が低いような圧接ローラであっても、精度高くニップ
幅を測定するための方法及び装置を提案するものであ
る。The present invention has been made from such a viewpoint, and an object thereof is to provide a method for measuring a nip width with high accuracy even for a pressure roller having a low roundness measurement accuracy due to, for example, a crease. And an apparatus.
[課題を解決するための手段及び作用] 上記課題を達成するためのニップ幅の測定装置は、平
行して圧接する2つのローラ間に形成されるニップ幅を
測定する測定装置であって、上記ローラの軸に垂直なY
方向に離間した位置に置かれた距離センサであって、各
々のローラの外周上の点までの距離を計測する距離セン
サと、前記Y方向に直交するX方向についての、前記ロ
ーラと上記センサの位置関係を変更する変更手段と、前
記ローラの軸方向に測定対象のローラを振動させる振動
手段と、上記変更手段が、前記ローラと上記センサの位
置関係を前記X方向に所定量だけ変更する毎に、且つ、
前記振動手段により測定対象のローラを振動させながら
上記距離センサが測定した各々のローラについての外周
上の点までの距離データと、上記変更手段が変更した変
更位置データとを収集する収集手段と、これらの距離デ
ータと変更位置データとに基づいて、上記2つのローラ
の外周を円に近似し、これらの2つの近似円に基づいて
ニップ幅を演算する演算手段とを具備することを特徴と
する。[Means and Actions for Solving the Problems] A nip width measuring device for achieving the above object is a measuring device for measuring a nip width formed between two rollers that are pressed in parallel with each other. Y perpendicular to the roller axis
A distance sensor placed at a position separated in the direction, a distance sensor that measures the distance to a point on the outer periphery of each roller, and, in the X direction orthogonal to the Y direction, the roller and the sensor Changing means for changing the positional relationship; vibrating means for vibrating the roller to be measured in the axial direction of the roller; and changing the positional relationship between the roller and the sensor by a predetermined amount in the X direction. And
Collection means for collecting distance data to a point on the outer periphery of each roller measured by the distance sensor while vibrating the roller to be measured by the vibration means, and change position data changed by the change means, And calculating means for calculating the nip width based on the two approximate circles by approximating the outer circumferences of the two rollers with a circle based on the distance data and the change position data. .
また、測定方法に係る発明は、平行して圧接する2つ
のローラ間に形成されるニップ幅を測定する測定方法で
あって、測定対象のローラを所定の方向に微少距離だけ
振動させながら、該測定対象のローラの円周上の複数の
点X,Y方向位置をY方向位置に置かれた距離センサによ
り測定し、前記距離センサと前記測定対象のローラとの
X方向についての位置関係を変えながら前記測定工程を
繰返し、得られた2つのローラ夫々の外周上の点のX,Y
位置データに基づいて、上記2つのローラの外周を円近
似し、近似された円の交線に従って、ニップ幅を演算す
る事を特徴とする。Further, the invention according to the measuring method is a measuring method for measuring a nip width formed between two rollers pressed in parallel with each other, while vibrating a roller to be measured by a minute distance in a predetermined direction. A plurality of points on the circumference of the roller to be measured in the X and Y directions are measured by a distance sensor placed at the Y direction, and the positional relationship in the X direction between the distance sensor and the roller to be measured is changed. The measurement process was repeated while the X and Y of the points on the outer circumference of each of the two obtained rollers were obtained.
Based on the position data, the outer circumferences of the two rollers are approximated by a circle, and the nip width is calculated according to the intersection of the approximated circles.
即ち、本発明において、ローラ表面を円近似するため
に、その外周上に点の位置データを収集するに際して、
ローラを所定方向に微少距離だけ振動させることによ
り、たとえローラ表面の引き目による真円度の悪化があ
るものでも、その振動方向での真円度の低下が補償され
た位置データが得られる。この補償された位置データか
ら近似円の方程式を演算する。That is, in the present invention, in order to collect the position data of a point on the outer periphery in order to approximate the roller surface in a circle,
By vibrating the roller by a small distance in a predetermined direction, even if the roundness is deteriorated due to a crease on the roller surface, position data in which the reduction in roundness in the vibration direction is compensated can be obtained. The approximate circle equation is calculated from the compensated position data.
[実施例] 以下、本発明を、複写機の定着器におけるニップ幅の
測定装置に適用した実施例を説明する。Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a nip width measuring device in a fixing device of a copying machine will be described.
第1図は、この実施例のニップ幅測定システムの全体
図である。同図において、測定対象の定着器本体1は定
着ローラ2bと加圧ローラ2aを含む。この本体1が測定対
象としてのワークを形成する。本体1は移動ステージ5
に駆動され、このステージ5は、パルスモータ7によ
り、垂直方向(X方向)に移動可能である。また、ワー
クとしての本体1は、内部にピエゾ素子を含んだワーク
加振部9により、ローラの軸方向に振動を加えられるこ
とができる。定着ローラ2bと加圧ローラ2aの外形は被接
触型の距離センサ3により測定される。この距離センサ
3は移動ステージ4により保持され、パルスモータ6に
より、水平面に平行で上記定着ローラ2bと加圧ローラ2a
の軸に垂直な方向(Y方向)に移動され得る。FIG. 1 is an overall view of a nip width measuring system of this embodiment. In FIG. 1, the fixing device main body 1 to be measured includes a fixing roller 2b and a pressure roller 2a. The main body 1 forms a work to be measured. Main body 1 is moving stage 5
The stage 5 can be moved in the vertical direction (X direction) by a pulse motor 7. The main body 1 as a work can be vibrated in the axial direction of the roller by the work vibrating section 9 including a piezo element therein. The outer shapes of the fixing roller 2b and the pressure roller 2a are measured by a contact type distance sensor 3. The distance sensor 3 is held by a moving stage 4 and is driven by a pulse motor 6 so as to be parallel to a horizontal plane and be fixed to the fixing roller 2b and the pressure roller 2a.
Can be moved in a direction (Y direction) perpendicular to the axis of.
ニップ幅測定のための制御及びデータ処理はパーソナ
ルコンピユータ15によりなされる。即ち、垂直方向移動
用のパルスモータ7はドライバ1を介して、水平方向移
動用のパルスモータ6はドライバ2を介して、パーソナ
ルコンピユータ15により制御される。また、加振部9
は、パーソナルコンピユータ15により制御された発信器
からの出力信号が電源16により電圧増幅されたものを入
力してローラの軸方向に振動する。距離センサからの出
力信号はA/Dコンバータ14を介してパーソナルコンピユ
ータ15に取り込まれる。The control and data processing for the nip width measurement are performed by the personal computer 15. That is, the pulse motor 7 for vertical movement is controlled by the driver 1, and the pulse motor 6 for horizontal movement is controlled by the personal computer 15 via the driver 2. Also, the vibration unit 9
When the output signal from the transmitter controlled by the personal computer 15 is amplified by the power supply 16, the output signal is input and vibrates in the axial direction of the roller. The output signal from the distance sensor is taken into the personal computer 15 via the A / D converter 14.
第2図,第3図はニップ幅の測定原理を説明する図で
ある。2 and 3 are views for explaining the principle of measuring the nip width.
第2図は、本実施例に用いられている距離センサ3と
被測定対象のローラとの位置関係を説明する図である。
尚、本来、ローラは2つ存在するが、第2図において
は、説明の便宜上、ローラを1つだけ図示する。センサ
3は、例えば、光ビームを発し、この射出光とその反射
光との関係から被写体までの距離を計るものである。光
ビームの射出方向は固定されている。第1図の実施例シ
ステムでは、X方向ステツプモータ7により定着器本体
1をY方向に移動するようになっている。即ち、モータ
7により、センサ3とローラとのX方向についての相対
的な位置が変更される。FIG. 2 is a view for explaining the positional relationship between the distance sensor 3 used in the present embodiment and the roller to be measured.
Although there are originally two rollers, only one roller is shown in FIG. 2 for convenience of explanation. The sensor 3 emits a light beam, for example, and measures the distance to the subject from the relationship between the emitted light and the reflected light. The emission direction of the light beam is fixed. In the embodiment system shown in FIG. 1, the fixing device main body 1 is moved in the Y direction by an X direction step motor 7. That is, the relative position of the sensor 3 and the roller in the X direction is changed by the motor 7.
第2図において、ローラ中心がAの位置にある時を測
定開始の初期位置とする。また、センサ3はX方向につ
いての位置Xa0にあるとする。In FIG. 2, the time when the center of the roller is at the position A is the initial position at the start of measurement. Further, it is assumed that the sensor 3 is at a position X a0 in the X direction.
このA点にローラ中心があるときに、センサ3によ
り、センサ3からローラ外周上の点P0までの距離Ya0を
得たとする。すると、P0点の座標データは、 (Xa0,Ya0) である。次に、モータ7をΔXだけ駆動することによ
り、定着器本体1(即ち、ローラ)を第2図において
A′の位置にまで移動したとする。このときに、センサ
3からローラまでの距離、即ち、P1点までの距離は、第
2図のように、Ya1と得たとする。このとき、外周点P1
に対応する本来の位置P1′のX方向座標データは、 Xa0−ΔX である。即ち、ローラ中心がA点にある場合における外
周点P1′の座標値は、 (Xa0−ΔX,Ya1) となる。ここで、Xa1=Xa0−Δxとすれば、外周点P1′
の座標は、 (Xa1,Ya1) である。このような操作を、ローラをX方向に、2Δ
X、3ΔX…と継続していけば、ローラ中心がA位置に
ある場合における、ローラ外周上の各店の座標値が得ら
れる。When there is roller centered on the point A, the sensor 3, and obtain a distance Y a0 from the sensor 3 to the point P 0 on the roller periphery. Then, the coordinate data of the P 0 point is (X a0, Y a0). Next, it is assumed that the fixing device main body 1 (that is, the roller) is moved to the position A 'in FIG. 2 by driving the motor 7 by ΔX. In this case, the distance from the sensor 3 to the roller, i.e., the distance to a point P, as in FIG. 2, and to obtain a Y a1. At this time, the outer peripheral point P 1
The X direction coordinate data of the original position P 1 ′ corresponding to the following is X a0 −ΔX. That is, the coordinate value of the outer peripheral point P 1 ′ when the roller center is at the point A is (X a0 −ΔX, Y a1 ). Here, if X a1 = X a0 −Δx, the outer peripheral point P 1 ′
Are (X a1 , Y a1 ). Such an operation is performed by moving the roller in the X direction by 2Δ.
If X, 3ΔX... Are continued, the coordinate value of each store on the outer periphery of the roller when the roller center is at the position A can be obtained.
第3図により本実施例のニップ幅の測定原理を更に詳
しく説明する。第3図において、(Xa0,Ya0),(Xa1,Y
a1)〜(Xan,Yan)は、加圧ローラ2aについて、第2図
のような測定により得たところの加圧ローラ2aの外周上
の点の位置データである。また、(Xb0,Yb0),(Xbn1,
Yb1)〜(Xb,Ybn)は、定着ローラ2bについて、第2図
のような測定により得たところの定着ローラ2bの外周上
の点の位置データである。もしこれらのデータのサンプ
ル数が十分に多ければ、これらの外周上の点の位置デー
タから、各ローラを円と近似した場合の、そのローラを
表わす円の方程式が定式化できる筈である。The principle of measuring the nip width in the present embodiment will be described in more detail with reference to FIG. In FIG. 3, (X a0 , Y a0 ), (X a1 , Y
a1 ) to ( Xan , Yan ) are position data of points on the outer periphery of the pressure roller 2a obtained by the measurement as shown in FIG. 2 for the pressure roller 2a. Also, (X b0 , Y b0 ), (X bn1 ,
Yb1 ) to ( Xb , Ybn ) are position data of points on the outer periphery of the fixing roller 2b obtained by the measurement as shown in FIG. 2 for the fixing roller 2b. If the number of samples of these data is sufficiently large, the equation of the circle representing the roller when each roller is approximated to a circle should be formulated from the position data of the points on the outer periphery.
例えば、加圧ローラ2aの半径をraとし、その中心の座
標を(CXa,CYa)とする。ことのとき、加圧ローラ2aの
円を表わす方程式は、 (X−CXa)−(Y−CYa)=ra 2 …(1) となる。従って、 X2+Y2=2XCXa+2YCYa +(r2−CXa 2−CYa 2) を得る。この式に(Xa0,Ya0),(Xa1,Ya1)〜(Xan,Y
an)及び(Xb0,Yb0),(Xb1,Yb1)〜(Xbn,Ybn)を代
入して、ra,CXa,CYaを最小自乗法により計算する。For example, the radius of the pressure roller 2a and r a, the coordinates of the center and (C Xa, C Ya). In this case, the equation representing the circle of the pressure roller 2a is as follows: (X−C Xa ) − (Y−C Ya ) = r a 2 (1) Therefore, X 2 + Y 2 = 2XC Xa + 2YC Ya + (r 2 −C Xa 2 −C Ya 2 ) is obtained. In this equation, (X a0 , Y a0 ), (X a1 , Y a1 ) to (X an , Y
an ), (X b0 , Y b0 ), (X b1 , Y b1 ) to (X bn , Y bn ) are substituted, and r a , C Xa , C Ya are calculated by the least square method.
定着ローラの半径をrb、その中心の座標を(CXb,
CYb)についても同様に計算することができる。即ち、
その円の方程式を得ることができる。Let the radius of the fixing roller be r b and the coordinates of its center be (C Xb ,
C Yb ) can be similarly calculated. That is,
The equation of the circle can be obtained.
(X−CXb)−(Y−CYb)=rb 2 …(2) 従って、第3図から明らかなように、ニップ幅は、2
つの円が交差してできた点P,Q間の距離(厳密には、加
圧ローラ2aの円弧PQ)であり上記2つの方程式(1)と
(2)とを連立方程式として得た2組の根(XP,YP)と
(XQ,YQ)は、上記2点の位置座標である。従って、ニ
ップ幅NPは、 NP={(XP−XQ)2+(YP−Y)2}1/2 …(3) となる。(X−C Xb ) − (Y−C Yb ) = r b 2 (2) Therefore, as is apparent from FIG.
The distance between the points P and Q formed by the intersection of two circles (strictly speaking, the arc PQ of the pressure roller 2a), and two sets of the above two equations (1) and (2) obtained as simultaneous equations (X P , Y P ) and (X Q , Y Q ) are the position coordinates of the above two points. Thus, the nip width NP is, NP = a {(X P -X Q) 2 + (Y P -Y) 2} 1/2 ... (3).
上記実施例システムでは、測定精度を更に上げのため
の改良がなされている。精度を下げる要因となるもの
は、1つには、ローラ表面に存在する引き目による外周
位置の測定バラツキである。また、他の要因は、ワーク
の取り置きバラツキの存在である。In the system of the above embodiment, improvements are made to further increase the measurement accuracy. One factor that lowers the accuracy is the variation in the measurement of the outer peripheral position due to the pull existing on the roller surface. Another factor is the existence of work-in-place variations.
引き目とは、圧接ローラの加圧により発生する定ピッ
チの螺旋状の切削跡をいう。この切削跡ローラ表面に凹
凸を発生させ、ローラの真円度を低下させる。The catch refers to a spiral cutting trace having a constant pitch generated by the pressing of the pressing roller. Irregularities are generated on the surface of the cutting trace roller, and the roundness of the roller is reduced.
引き目の存在によるデータバラツキをキヤンセルする
ために、本実施例では、定着器本体を、測定最中に、加
振器9によりローラの軸方向に振動するようにしてい
る。一般に、ローラは旋盤等により製造されるために、
引き目は、ローラの外周に沿って発生している。そこ
で、第4図に示すように、ローラを軸方向に加振しなが
ら、Y方向距離を測定して、その平均値を計算すると、
その平均値は引き目を補償したものとなる。In this embodiment, in order to cancel the data variation due to the presence of the pull, the fixing device main body is caused to vibrate in the axial direction of the roller by the vibrator 9 during the measurement. Generally, since the roller is manufactured by a lathe or the like,
The fold occurs along the outer circumference of the roller. Therefore, as shown in FIG. 4, the distance in the Y direction is measured while the roller is vibrated in the axial direction, and the average value is calculated.
The average value is the one that compensates for the draw.
次に、ワークの取り置きバラツキの存在によるデータ
の補償方法について説明する。一般に定着器本体におけ
る2つのローラ間の取付け精度は高いものである。しか
しながら、ニップ幅を測定するときは、実機に近い構成
を備えた定着器でもって測定することが好ましい。しか
し、実機に近い定着器本体1は種々の突出部が付属して
いるために、それを移動ステージ5に取付ける場合に種
々の制約が発生し、これが測定に誤差を生む原因とな
る。そこで、本実施例では、先ず、配置上の制約を受け
にくい方のローラ、第1図実施例では、加圧ローラ2a、
を先に測定して、そのローラの円方程式を近似し、その
結果に基づいて、他方のローラ(第1図の例では、定着
ローラ2b)の本来あるべき位置を計算する。そして、こ
の定着ローラ2bのあるべき位置とセンサ3との位置関係
に基づいてモータ7を駆動し、その後モータ6を駆動す
ることにより、センサ3が最も正確に計測できる位置ま
でセンサ3を移動するようにしている。即ち、モータ7
により定着器本体1の高さ方向(X方向)の最適位置を
出し、モータ6によりセンサの最適位置を出す。Next, a method of compensating for data due to the existence of work placement variations will be described. Generally, the mounting accuracy between the two rollers in the fixing device main body is high. However, when measuring the nip width, it is preferable to measure the nip width with a fixing device having a configuration close to the actual machine. However, since the fixing device main body 1 close to the actual machine is provided with various projections, there are various restrictions when mounting it on the moving stage 5, which causes errors in measurement. Therefore, in this embodiment, first, the roller which is less likely to be restricted in the arrangement, and in the embodiment of FIG.
Is measured first, the circular equation of the roller is approximated, and the original position of the other roller (the fixing roller 2b in the example of FIG. 1) is calculated based on the result. Then, the motor 7 is driven based on the positional relationship between the position where the fixing roller 2b should be and the sensor 3, and then the motor 6 is driven to move the sensor 3 to a position where the sensor 3 can measure most accurately. Like that. That is, the motor 7
The optimum position in the height direction (X direction) of the fixing device main body 1 is obtained by using the motor 6, and the optimum position of the sensor is obtained by the motor 6.
本実施例に用いられる加圧ローラが、ゴム等で被覆さ
れているのに対し、定着ローラは金属などで形成されて
いる。また、距離測定用のセンサは通常レーザ光などの
光を用いている。このために、加圧ローラのゴム表面で
は、反射光は拡散面するため、センサと加圧ローラとの
高さ方向(X方向)の相対位置による影響は、ワークの
位置決め程度で無視できる測定精度を確保できる。しか
し、定着ローラは、比較的反射率が高いため、ローラの
R面の影響も受けることになる。The pressure roller used in this embodiment is covered with rubber or the like, whereas the fixing roller is formed of metal or the like. Further, a sensor for distance measurement usually uses light such as laser light. For this reason, since the reflected light is diffused on the rubber surface of the pressure roller, the influence of the relative position of the sensor and the pressure roller in the height direction (X direction) is negligible in the positioning of the workpiece, and the measurement accuracy is negligible. Can be secured. However, since the fixing roller has a relatively high reflectance, the fixing roller is also affected by the R surface of the roller.
従って、定着ローラの測定精度を確保するために、先
ず、加圧ローラを測定し、その結果によりセンサを最適
位置に移動させて、その後に定着ローラを測定するので
ある。Therefore, in order to ensure the measurement accuracy of the fixing roller, first, the pressure roller is measured, the sensor is moved to the optimum position based on the result, and then the fixing roller is measured.
第5図は、第1図システムのパーソナルコンピユータ
15による制御手順のプログラムのフローチヤートであ
る。FIG. 5 is a personal computer of the FIG. 1 system.
15 is a flowchart of a control procedure program according to 15.
ステツプS2乃至ステツプS12は加圧ローラ2aのための
計測手順であり、ステツプS16乃至ステツプS24は定着ロ
ーラ2bのための計測手順である。Steps S2 to S12 are measurement procedures for the pressure roller 2a, and steps S16 to S24 are measurement procedures for the fixing roller 2b.
ステツプS2において、モータ7を駆動することによ
り、本体1をX方向について初期位置に移動する。ステ
ツプS4では、モータ6を駆動することによりセンサ3を
測定可能範囲に移動する。ステツプS6では、距離センサ
3の出力(Y方向データ)を読取る。ステツプS8では、
モータ7をΔXだけ移動してローラをX方向に移動す
る。ステツプS10では、最小自乗法を適用するのに必要
なサンプル数のデータを取得したか否かを判断する。In step S2, the main body 1 is moved to the initial position in the X direction by driving the motor 7. In step S4, the motor 6 is driven to move the sensor 3 to the measurable range. In step S6, the output (Y-direction data) of the distance sensor 3 is read. In step S8,
The roller is moved in the X direction by moving the motor 7 by ΔX. In step S10, it is determined whether data of the number of samples necessary for applying the least squares method has been obtained.
必要サンプル数のデータを取ったならば、ステツプS1
2で、上記(1),(2)式に基づいて、加圧ローラ2a
についての半径ra,中心位置CXa,CYaを計算する。ステツ
プS14では、これらの加圧ローラ2aの半径ra,中心位置C
Xa,CYaに基づいて、定着ローラ2bの取付け位置を予測す
る。そして、ステツプS15で定着器本体を移動し、ステ
ツプS16で、その予測位置にローラ2bがあったならば、
正確な測定ができるであろう位置にセンサ3を移動する
ために、モータ6を駆動する。ステツプS18乃至ステツ
プS24の制御は加圧ローラ2aについてのステツプS6乃至
ステツプS12のそれとと同じである。Once the required number of samples has been collected, go to step S1.
In step 2, based on the above equations (1) and (2), the pressure roller 2a
The radius r a and the center position C Xa , C Ya of are calculated. In step S14, the radius r a of the pressure roller 2a, the center position C
The mounting position of the fixing roller 2b is predicted based on Xa and C Ya . Then, in step S15, the fixing device main body is moved, and in step S16, if the roller 2b is located at the predicted position,
The motor 6 is driven to move the sensor 3 to a position where accurate measurement can be performed. The control of steps S18 to S24 is the same as that of steps S6 to S12 for the pressure roller 2a.
こうして、2つのローラについての近似円の方程式が
得られたので、ステツプS26で、(3)式に基づいてニ
ップ幅NPを計算する。In this way, the equations of the approximate circles for the two rollers have been obtained. In step S26, the nip width NP is calculated based on the equation (3).
以上説明した実施例の測定システムによると、次のよ
うな効果が得られる。即ち、 :非接触タイプの距離センサを用いて、各ローラの外
周点の位置座標を求め、これらの外周点の位置データか
らローラの近似円の方程式を計算し、これらの方程式に
基づいて、ニップ幅NPを計算している。これらの演算
は、パーソナルコンピユータ程度でのデータ処理により
可能であるので、ニップ幅の測定の自動化が達成でき
る。即ち、測定の効率化と高精度化が達成できる。According to the measurement system of the embodiment described above, the following effects can be obtained. That is, using a non-contact type distance sensor, the position coordinates of the outer peripheral point of each roller are obtained, the approximate circle equation of the roller is calculated from the position data of these outer peripheral points, and the nip is calculated based on these equations. Width NP is calculated. Since these calculations can be performed by data processing on the order of a personal computer, automation of nip width measurement can be achieved. That is, it is possible to achieve higher measurement efficiency and higher accuracy.
:ローラのつきもの引き目による測定誤差も、外周点
の座標データを測定するときにローラに振動を加えるこ
とによりキヤンセルすることができる。: The measurement error due to the catch of the roller can also be canceled by applying vibration to the roller when measuring the coordinate data of the outer peripheral point.
:2つのローラのうち、配置上の制約を受けにくい方の
ローラ(上記実施例では、加圧ローラ)の測定を先に行
ない、この結果に基づいて他方のローラ(定着ローラ)
の取付け位置を予測し、この予測結果に基づいてセンサ
位置を調整しているので、測定精度が向上する。: Of the two rollers, the roller (the pressing roller in the above embodiment) which is less likely to be restricted in arrangement is measured first, and based on the result, the other roller (fixing roller)
Since the mounting position of is estimated and the sensor position is adjusted based on the result of the estimation, the measurement accuracy is improved.
本発明はその主旨を逸脱しない範囲で種々変形可能で
ある。The present invention can be variously modified without departing from the gist thereof.
例えば、センサをX方向に2個(各ローラのために夫
々1つ)配置して、タクトタイムを節約してもよい。For example, two sensors (one for each roller) may be placed in the X direction to save tact time.
また、上記実施例では、X方向の移動はローラ側で行
なっていたが、センサをX方向に移動してもよい。In the above embodiment, the movement in the X direction is performed on the roller side, but the sensor may be moved in the X direction.
また、上記実施例では加振することにより、引き目の
存在により精度劣化を防止していたが、その代りに、セ
ンサをローラの軸方向に多数配置して、その測定データ
を平均を取ることにより、データバラツキを吸収するよ
うにしてもよい。Further, in the above-described embodiment, the vibration is applied to prevent the accuracy from being deteriorated due to the presence of the catch, but instead, a large number of sensors may be arranged in the axial direction of the roller, and the measured data may be averaged. Thus, data variations may be absorbed.
また、上記実施例では近似方法として最小自乗法を用
いていたが、本発明はこの近似法に限定されない。In the above embodiment, the least squares method is used as an approximation method, but the present invention is not limited to this approximation method.
[発明の効果] 以上説明したように、本発明の請求項1及び7にかか
るニップ幅の測定装置及び測定方法は、ローラ表面を円
近似するために、その外周上の点の位置データを収集す
るに際して、ローラを所定方向に微少距離だけ振動させ
ることにより、たとえローラ表面の真円度が低くとも、
その振動方向での真円度の低下が補償された位置データ
が得られ、この補償された位置データから近似円の方程
式を演算するようにしている。このために、例えば引き
目などによりローラの真円度が低い場合であっても、精
度が高くニップ幅を測定することが出来る。[Effects of the Invention] As described above, the nip width measuring apparatus and method according to claims 1 and 7 of the present invention collect position data of points on the outer periphery of a roller surface in order to approximate the surface of the roller to a circle. When the roller is vibrated by a small distance in a predetermined direction, even if the roundness of the roller surface is low,
Position data in which the decrease in circularity in the vibration direction is compensated is obtained, and the equation of the approximate circle is calculated from the compensated position data. For this reason, even when the roundness of the roller is low due to, for example, a crease, the nip width can be measured with high accuracy.
また、請求項2の装置に拠れば、両ローラ側をX方向
に一体的に移動することにより、両ローラの位置関係を
保持することができる。According to the second aspect of the present invention, the two rollers can be moved integrally in the X direction to maintain the positional relationship between the two rollers.
また、請求項3の装置に拠れば、センサはY方向につ
いて移動可能であり、最適位置にセンサを配置すること
が出来る。Further, according to the device of the third aspect, the sensor is movable in the Y direction, and the sensor can be arranged at an optimum position.
また、請求項4の装置に拠れば、円近似は最小二乗法
により行われる。According to the apparatus of claim 4, the circle approximation is performed by the least square method.
また、請求項5の装置に拠れば、振動はピエゾ素子に
よって発生される。According to the apparatus of claim 5, the vibration is generated by the piezo element.
また、請求項6の装置及び請求項9の方法に拠れば、
振動方向は、ローラ軸に平行な方向に設定されている。
本発明のローラが圧接などの場合には、その表面上にロ
ーラ軸に垂直な方向に形成された溝であって、その溝に
平行な方向に延びる螺旋状の溝(引き目)は、ローラの
軸方向でローラの半径にバラツキがを生むが、上記振動
により、ローラの軸方向での半径のバラツキが効果的に
補償される。According to the apparatus of claim 6 and the method of claim 9,
The vibration direction is set in a direction parallel to the roller axis.
When the roller of the present invention is pressed or the like, a groove formed on the surface of the roller in a direction perpendicular to the roller axis, and a spiral groove (pull) extending in a direction parallel to the groove is formed by a roller. The radius of the roller varies in the axial direction, but the vibration effectively compensates for the variation in the radius of the roller in the axial direction.
また、請求項8の方法に拠れば、測定に際して、一方
のローラの測定を先に行ない、これから他方のローラ位
置を予測し、この予測位置に対して、センサを最適位置
になるように移動しているので、上記他方のローラが、
曲率変化について、上記一方のローラよりも、センサ精
度に対して、より大きな影響を与えるような材質で形成
されている場合に有効である。According to the method of claim 8, upon measurement, measurement of one roller is performed first, the position of the other roller is predicted from this, and the sensor is moved to the optimum position with respect to the predicted position. So that the other roller is
This is effective when the roller is formed of a material that has a greater influence on the sensor accuracy than the one roller described above with respect to the curvature change.
第1図は本発明を定着器のローラのニップ幅の測定に適
用した実施例システムの構成を示すブロツク図、 第2図,第3図は本実施例の測定原理を説明する図、 第4図は引き目による精度悪化を防止するための手法を
説明する図、 第5図は第1図システムにおける制御手順を説明するフ
ローチヤートである。 図中、 1……定着器本体、2……ローラ、2a……加圧ローラ、
2b……定着ローラ、3……距離センサ、4……Y方向移
動ステージ、5……X方向移動ステージ、6……Y方向
移動用パルスモータ、7……X方向移動用パルスモー
タ、8……センサ固定部、9……ワーク加振部、10,11
……パルスモータドライバ、12……モータコントロー
ラ、13……距離センサコントローラ、14……A/D、15…
…パーソナルコンピユータ、16……加振器用電源、17…
…発信器、18……ステージ固定治具である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment system in which the present invention is applied to measurement of a nip width of a roller of a fixing device. FIGS. 2 and 3 are diagrams for explaining a measurement principle of the embodiment. FIG. 5 is a diagram for explaining a method for preventing the accuracy from being degraded by a pull, and FIG. 5 is a flowchart for explaining a control procedure in the system of FIG. In the drawing, 1 ... the fixing device main body, 2 ... roller, 2a ... pressure roller,
2b ... fixing roller, 3 ... distance sensor, 4 ... Y direction moving stage, 5 ... X direction moving stage, 6 ... pulse motor for Y direction movement, 7 ... pulse motor for X direction movement, 8 ... ... Sensor fixing part, 9 ... Work vibrating part, 10,11
…… Pulse motor driver, 12 …… Motor controller, 13 …… Distance sensor controller, 14 …… A / D, 15…
… Personal computer, 16… Power supply for shaker, 17…
... Transmitter, 18 ... Stage fixing jig.
Claims (9)
れるニップ幅を測定する測定装置であって、 上記ローラの軸に垂直なY方向に離間した位置に置かれ
た距離センサであって、各々のローラの外周上の点まで
の距離を計測する距離センサと、前記Y方向に直交する
X方向についての、前記ローラと上記センサの位置関係
を変更する変更手段と、 前記ローラを所定の方向に微少距離だけ振動させる振動
手段と、 上記変更手段が、前記ローラと上記センサの位置関係を
前記X方向に所定量だけ変更する毎に、且つ、前記振動
手段により測定対象のローラを振動させながら上記距離
センサが測定した各々のローラについての外周上の点ま
での距離データと、上記変更手段が変更した変更位置デ
ータとを収集する収集手段と、 これらの距離データと変更位置データとに基づいて、上
記2つのローラの外周を円に近似し、これらの2つの近
似円に基づいてニップ幅を演算する演算手段とを具備す
ることを特徴とする圧接ローラのニップ幅の測定装置。1. A measuring device for measuring a nip width formed between two rollers which are pressed against each other in parallel, wherein the distance sensor is located at a position separated in a Y direction perpendicular to the axis of the rollers. A distance sensor for measuring a distance to a point on the outer periphery of each roller; changing means for changing a positional relationship between the roller and the sensor in an X direction orthogonal to the Y direction; Vibrating means for vibrating by a minute distance in the direction of; and the changing means vibrating the roller to be measured by the vibrating means whenever the positional relationship between the roller and the sensor is changed by a predetermined amount in the X direction. Collecting means for collecting distance data to a point on the outer circumference of each roller measured by the distance sensor and change position data changed by the change means; And a calculation means for calculating the nip width based on the two approximate circles based on the data and the change position data. Nip width measuring device.
的に前記X方向に移動する第1の移動手段を含む事を特
徴とする請求項の第1項に記載の圧接ローラのニップ幅
の測定装置。2. The nip width of a press roller according to claim 1, wherein said changing means includes a first moving means for integrally moving said two rollers in said X direction. Measuring device.
移動する第2の移動手段上に置かれ、この第2の移動手
段は、前記ローラがセンサの測定範囲内に収まるよう
に、上記センサを移動する事を特徴とする請求項の第2
項に記載の圧接ローラのニップ幅の測定装置。3. A distance sensor is located on a second moving means for moving said sensor in said Y direction, said second moving means being adapted to move said roller within the measuring range of said sensor. 2. The method according to claim 2, wherein the sensor is moved.
The measuring device of the nip width of the pressure contact roller according to the above item.
外周を円に近似し、2つの円の交点座標に基づいてニッ
プ幅を計算する事を特徴とする請求項の第1項に記載の
圧接ローラのニップ幅の測定装置。4. The method according to claim 1, wherein said calculating means approximates the outer periphery of the roller to a circle by a least square method, and calculates a nip width based on coordinates of an intersection of two circles. Measuring device for nip width of pressure roller.
ラを加振することを特徴とする請求項1に記載の圧接ロ
ーラのニップ幅の測定装置。5. The apparatus according to claim 1, wherein said vibrating means vibrates the roller by a piezo vibrator.
向に該測定対象のローラを振動させることを特徴とする
請求項1に記載の圧接ローラのニップ幅の測定装置。6. The apparatus according to claim 1, wherein said vibrating means vibrates the roller to be measured in the axial direction of the roller to be measured.
れるニップ幅を測定する測定方法であって、 測定対象のローラを所定の方向に微少距離だけ振動させ
ながら、該測定対象のローラの円周上の複数の点X,Y方
向位置をY方向位置に置かれた距離センサにより測定
し、 前記距離センサと前記測定対象のローラとのX方向につ
いての位置関係を変えながら前記測定工程を繰返し、 得られた2つのローラ夫々の外周上の点のX,Y位置デー
タに基づいて、上記2つのローラの外周を円近似し、 近似された円の交線に従って、ニップ幅を演算する事を
特徴とするニップ幅を測定する測定方法。7. A measuring method for measuring a nip width formed between two rollers which are pressed in parallel with each other, the method comprising: vibrating a roller to be measured by a minute distance in a predetermined direction; A plurality of points on the circumference of the circle in the X and Y directions are measured by a distance sensor placed at the Y direction position, and the measuring step is performed while changing the positional relationship in the X direction between the distance sensor and the roller to be measured. Is repeated based on the obtained X and Y position data of the points on the outer circumference of each of the two rollers, and the outer circumference of the two rollers is approximated by a circle, and the nip width is calculated according to the intersection line of the approximated circle. A measuring method for measuring the nip width characterized by the following facts.
い、この近似円から他方のローラ位置を推定し、この推
定された他方のローラ位置に対して、前記センサが最適
な位置に来るように調整する工程を更に含む事を特徴と
する請求項の第6項に記載の圧接ローラのニップ幅の測
定方法。8. A circle approximation for one roller is performed first, the position of the other roller is estimated from the approximate circle, and the sensor comes to an optimum position with respect to the estimated position of the other roller. 7. The method for measuring a nip width of a pressure roller according to claim 6, further comprising the step of adjusting the nip width of the pressing roller.
平行な方向に振動させることを特徴とする請求項7に記
載の圧接ローラのニップ幅の測定方法。9. The method according to claim 7, wherein the roller to be measured is vibrated in a direction parallel to an axial direction of the roller.
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JP2675337B2 (en) * | 1988-07-01 | 1997-11-12 | キヤノン株式会社 | Automatic measuring device for nip width of a pair of rollers rolling against each other |
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