JP3145159B2 - ロールニップ圧測定方法およびその測定用試験体並びにそれを用いたニップロール - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば電子写真複写機
等における定着ローラ等のロールニップ圧力を測定する
方法およびその測定用試験体並びにそれを用いたニップ
ロールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】製紙機械におけるニップローラや電子写
真複写機における定着ローラ等は、供給された所定の面
積を有する湿紙や感圧紙を二つの回転するロールで挟持
して所定の圧力を加えた後、次段の搬送路に送り出す。
このとき、搬送紙が、ロールの軸方向（紙の搬送方向に
直交する方向）、換言すれば搬送紙の幅方向のほぼ全体
に亘って、適度のニップ圧で均一に加圧されるか否か
は、製紙品質、複写品質に大きな影響を与えるため、出
荷時や保守時等に二つのロール間隔の調整、すなわちニ
ップ圧を調整することは、高い製紙品質、複写品質を維
持する上で重要な意義を持つ。そのため、従来より種々
のロールニップ圧測定方法が提案されている。

【０００３】図２は、従来方法を適用した製紙機械にお
けるロールニップ圧測定装置を示す構成図である（例え
ば、実開昭５９ー６５０００号公報 参照）。図２にお
いて、１はニップロール、２はクラウン制御ロール、３
はニップ圧調整装置、４はニップロール１の鉄心１ａと
ゴムカバー１ｂの内面部にロ−ルの軸方向に亘って一列
に配置された複数の歪ゲージ、５はリード線、６は測定
器、７は増幅器、８はニップ圧分布表示装置、９は加圧
力補正装置である。

【０００４】この装置においては、搬送されてきた湿紙
が、ニップロール１と制御ロール２との間に供給される
と、このときのニップ圧力が各歪ゲージ４により検出さ
れ、測定器６により測定される。測定結果を示す測定器
６の出力信号は、増幅器７を介してニップ圧分布表示装
置８に入力される。これにより、ロール軸心方向（湿紙
の幅方向）の圧力分布がニップ圧分布表示装置８に表示
される。

【０００５】ここで、測定された湿紙の幅方向における
ニップ圧が不均一であれば、ニップ圧分布表示装置８に
ただちに不均一な圧力分布として表示される。このとき
加圧力補正装置９では、表示装置８の出力信号に基づい
て補正信号が演算され、この補正信号が最適ニップ圧分
布となるようにニップ圧調整装置３に送出される。これ
により、ニップロール１と制御ロール２の間隔が調整さ
れて、均一な圧力分布となるように制御される。

【０００６】また、電子写真複写機における定着ローラ
のニップ圧を測定する方法としては、従来、感圧紙を定
着ローラに供給して、ローラから送り出された感圧紙の
感圧状態を視覚により検査し、これに基づいて二つのロ
ールの間隔を調整する方法が採られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記したように従来方
法を適用した装置では、ニップ圧を感知する歪ゲージ４
が、ニップロール１の軸方向に配置されていることか
ら、ロールの軸方向における一側部から他側部に亘るい
わゆる線上のロールニップ圧を同時に測定することがで
きる。

【０００８】しかし、歪ゲージ４は、ニップロール１の
全周に亘って、すなわち２次元状に配置されていないた
め、ロールニップ圧を湿紙の搬送方向に対し連続して測
定することができず、また、ニップロール１は表面が弾
性であるので紙の搬送方向（ロールの軸方向に直交する
方向）にもニップ圧は分布するが、このニップ圧の分布
状態を測定することもできない。したがって、回転する
ロール全周面におけるリニアな圧力分布を得ることがで
きず、高精度のニップ圧調整は困難で、製紙品質の十分
な向上を図ることができないという欠点がある。

【０００９】また、感圧紙を用いる方法では、最大荷重
部分のみが記録され、全体の一様な圧力分布を得ること
ができない。また、判断は人間の視覚に頼らなければな
らないため、判断者の熟練度により検査結果にバラツキ
を生じ、精度の高いニップ圧調整は困難で、定着品質の
十分な向上を図ることができないという欠点がある。本
発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その
目的は、ロール全周面におけるリニアな圧力分布をリア
ルタイムに得ることができ、高精度のニップ圧調整を可
能とするロールニップ圧測定方法およびその測定用試験
体並びにそれを用いたニップロールを提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１では、供給された面状体を挟持して所定の
方向に送り出す二つのロール間のロールニップ圧を測定
する方法において、押圧力に対応した電気信号を出力す
る帯状の感圧素子を互いに交差部分が重なり合うように
ロールの軸方向および周方向にそれぞれ複数ずつ所定間
隔をおいて分布してなる面状試験体を二つのロール間に
供給させ、出力された電気信号に基づいてロールの軸方
向におけるロールニップ圧を測定し、この測定をロール
の全周に亘って連続して行うようにした。

【００１１】また、請求項２では、二つのロール間に供
給されてロールニップ圧を検知するロールニップ圧測定
用試験体において、押圧力に対応した電気信号を出力す
る帯状の感圧素子を互いに交差部分が重なり合うように
ロールの軸方向および周方向にそれぞれ複数ずつ所定間
隔をおいて分布させるとともに、前記電気信号を検出す
る帯状の電極を互いに交差部分が重なり合うようにロー
ルの軸方向および周方向にそれぞれ複数ずつ所定間隔を
おいて分布させてなり、かつ、感圧素子分布領域のロー
ル間への供給方向の長さを、ロールの全周長以上に設定
した。

【００１２】また、請求項３では、供給された面状体を
挟持して所定の方向に送り出すニップロールにおいて、
押圧力に対応した電気信号を出力する帯状の感圧素子を
互いに交差部分が重なり合うようにロールの軸方向およ
び周方向にそれぞれ複数ずつ所定間隔をおいて分布させ
るとともに、前記電気信号を検出する帯状の電極を互い
に交差部分が重なり合うようにロールの軸方向および周
方向にそれぞれ複数ずつ所定間隔をおいて分布させ、前
記各電極及び各感圧素子をそれぞれロール表面の内側に
対し、ロール全周に亘って配置した。

【００１３】

【作用】請求項１によれば、感圧素子を面状に分布させ
た試験体が二つのロール間に供給されると、ニップ圧が
感圧素子に加わり、各感圧素子から圧力に応じた電気信
号が出力される。これにより、ロールの軸方向の全域ま
たは少なくとも二つの領域のロールニップ圧がロールの
軸方向に同時に測定される。また、ロールの周方向の圧
力分布状態も測定される。この測定はロールの回転に伴
い、ロ−ルの全周に亘って連続して行われ、ロ−ル全体
の連続したニップ圧分布が得られる。

【００１４】また、請求項２によれば、試験体が二つの
ロール間に供給されると、ニップ圧が感圧素子に加わ
り、各感圧素子から圧力に応じた電気信号が出力され
る。この電気信号が電極に検出され、測定制御系へ送ら
れる。これにより、ロールの軸方向の全域または少なく
とも二つの領域のロールニップ圧がロールの軸方向に同
時に測定される。また、ロールの周方向の圧力分布状態
も測定される。この測定はロールの回転に伴い、ロ−ル
の全周に亘って連続して行われ、ロ−ル全体の連続した
ニップ圧分布が得られる。

【００１５】また、請求項３によれば、面状体が二つの
ロール間に供給されると、一方のロール全周に亘って配
置された感圧素子にニップ圧が加わり、各感圧素子から
圧力に応じた電気信号が出力される。これにより、ロー
ルの軸方向の全域または少なくとも二つの領域のロール
ニップ圧がロールの軸方向に同時に測定される。また、
この測定はロールの回転に伴い、ロ−ルの全周に亘って
連続して行われ、ロ−ル全体の連続したニップ圧分布が
得られる。

【００１６】

【実施例】図１は、本発明に係るロールニップ圧測定方
法の一実施例を説明するための外観斜視図、図３は図１
におけるＡーＡ線矢視方向の断面図である。図におい
て、１０は面状試験体（以下、試験体という）、２０は
電子写真複写機における定着ローラである。

【００１７】試験体１０は、例えば縦５００mm×横２９
０mm×厚さ１１２μｍのセンサ本体１１と、この表面を
覆う例えば厚さ２０μｍの絶縁性ゴムからなるカバ−１
２と、センサ本体１１から引き出された接続用ケーブル
１４とから構成されている。接続用ケーブル１４の先端
には、コネクタ１５が設けられており、表示装置を含む
コンピュータ等からなる上位装置の制御系（図示せず）
に対し簡単に接続できるようになっている。

【００１８】センサ本体１１は、第１の基体部１１Ｘと
第２の基体部１１Ｙとを後述するような配置関係をもっ
て重ね合わせて構成されている。

【００１９】第１の基体部１１Ｘは、例えば縦５００mm
×横２９０mm×厚さ２０μｍのポリイミド樹脂からなる
ベース１１１Ｘと、ベース１１１Ｘの一面側に図中に設
定した座標系のＸ方向に縦２８０mm×横０．５mm×厚さ
１６μｍの銅箔からなり所定間隔（例えば０．５mm) を
おいて並列（３２列の繰り返し）に形成された帯状をな
す複数の電極１１２Ｘと、各電極１１２Ｘ上に形成され
た縦２８０mm×横０．５mm×厚さ２０μｍの例えば感圧
導電インクからなる帯状をなす複数の感圧センサ１１３
Ｘとから構成されている。

【００２０】同様に、第２の基体部１１Ｙは、縦５００
mm×横２９０mm×厚さ２０μｍのポリイミド樹脂からな
るベース１１１Ｙと、ベース１１１Ｙの一面側に図中に
設定した座標系のＹ方向に縦４９０mm×横０．５mm×厚
さ１６μｍの銅箔からなり所定間隔（例えば０．５mm)
をおいて並列に形成された帯状をなす複数の電極１１２
Ｙと、各電極１１２Ｙ上に形成された縦４９０mm×横
０．５mm×厚さ２０μｍの例えば感圧導電インクからな
る帯状をなす複数の感圧センサ１１３Ｙとから構成され
ている。但し、第２の基体部１１Ｙにおいては、図４に
示すように、定着ローラ２０の軸方向の両側部並びに中
央部に対応する３つの領域（例えば６４mm幅ずつ）Ｌ，
Ｃ，Ｒに電極１１２Ｙおよび感圧センサ１１３Ｙを形成
している。

【００２１】センサ本体１１は、これら第１の基体部１
１Ｘと第２の基体部１１Ｙとを、電極形成面を対向させ
るとともに、感圧センサ１１３Ｘと１１３Ｙとが互いに
直交し、かつ、その交点で接触するようにして重ね合わ
されて構成されている。電極１１２Ｙは、端部にある接
続ケーブル１４にＹ側として直接接続される。電極１１
２Ｘは、図５に示すようにベース１１１Ｘのスルーホー
ル１１５Ｘを通ってリード１１４Ｘに接続され、接続ケ
ーブル１４のＸ側に接続される。図５は電極１１２Ｘと
リード１１４Ｘとスルーホール１１５Ｘとの関係を示す
もので、電極１１２Ｘ６４本毎に１回ずつ同一のリード
１１４Ｘとスルーホール１１５Ｘで結合される。

【００２２】さらに、各電極１１２Ｘ，１１２Ｙは、各
交点毎にベース１１１Ｘ，Ｙに対するプリント配線によ
りセンサ本体１１の後端部から引き出された接続用ケー
ブル１４に接続されており、交差する電極１１２Ｘ，１
１２Ｙ間の感圧センサ１１３Ｘ，１１３Ｙの抵抗変化
が、電極１１２Ｘと電極１１２Ｙとの間に流れる電流変
化として後記する制御装置３０により検出される。

【００２３】定着ローラ２０は、加熱ヒータを内蔵する
例えば直径５０mm×長さ３００mmの加熱ロール２１と、
表面にシリコーンゴムなどのゴム層が形成された例えば
直径４０mm×長さ３００mmの加圧ロール２２とから構成
されており、図中、矢印で示す方向に回転し、供給され
た面状体、例えば試験体１０を挟持し加圧（および加
熱）して所定の方向に送り出す。

【００２４】この定着ローラ２０の直径からわかるよう
に、本実施例の場合、試験体１０の長さ（５００mm）
は、ロールの周長の３倍強に設定されている。

【００２５】図６は、本発明に係る制御系の一構成例を
示す図で、図中、３０は制御装置、４０は表示装置、５
０は録画装置、６０は印刷装置である。

【００２６】制御装置３０は、ＣＰＵ等を有し、電源
（図示せず）および試験体１０の接続用ケーブル１４を
介して接続され、接続用ケーブル１４の配線番号に応じ
た試験体１０上の各交点のアドレスを記憶しており、試
験体１０全体の各交点における電極１１２Ｘ，１１２Ｙ
間の電流変化をリアルタイムに表示装置４０に表出さ
せ、また表出データを記憶する。さらに、制御装置３０
は、表出データを録画装置５０に録画し、あるいは印刷
装置６０に印刷する際の制御を行う。

【００２７】次に、上記構成によるニップ圧の測定動作
について説明する。

【００２８】まず、試験体１０の接続用ケーブル１４が
制御装置３０に接続されるとともに、制御装置３０、表
示装置４０、録画装置５０、印刷装置６０の電源がオン
にされる。また、電子写真複写機は、出荷時あるいは保
守時に保守モードに切り替えられ、保守用コマンドによ
り定着ローラ２０が回転される。このとき例えば回転数
が３に設定される。

【００２９】この状態で、試験体１０がその先端部から
電子写真複写機の搬送系を介して定着ローラ２０に供給
される。供給された試験体１０は、加熱ロール２１と加
圧ロール２２により挟持され、ロールの軸方向に亘って
（両側部および中央部）同時に所定の圧力を受ける。

【００３０】これにより、圧力を受けた部分の感圧セン
サ１１３Ｘ, １１３Ｙの抵抗値が変化し、これら交点に
位置する電極１１２Ｘ，１１２Ｙ間の電流が抵抗値の変
化に応じて変化し、これら変化の状態が制御装置３０の
制御により表示装置４０に表出される。すなわち、一の
ロール軸方向における全体（実際には両側部および中央
部）のロールニップ圧分布が同時に測定されるととも
に、表示装置４０にリアルタイムに表出される。

【００３１】このロールニップ圧分布の測定および表出
は、ロールの回転に伴い、ロ−ルの全周に亘って連続し
て行われ、ロ−ル全体の連続したニップ圧分布が表示装
置４０に表出される。また、この表出データは、必要に
応じて録画装置５０に録画され、あるいは印刷装置６０
に例えば測定圧力値を含む測定データとして印刷され
る。

【００３２】これらの表出データや印刷データに基い
て、操作者により定着ロール２０のニップ圧分布が客観
的に把握され、必要に応じて加熱ロール２１と加圧ロー
ル２２の間隔が調整され、さらに上記手順によりロール
ニップ圧分布が測定されて、高精度なロールニップ圧調
整が実現される。

【００３３】以上説明したように、本実施例によれば、
押圧力に対応した電気信号を出力する電極１１２Ｘ，１
１２Ｙと感圧センサ１１３Ｘ，１１３Ｙとかなる感圧素
子を二次元状に分布させた試験体１０を、定着ローラ２
０の二つのロール２１、２２間に供給させ、ロールの軸
方向における両側部並びに中央部のロールニップ圧を同
時に測定するとともに、表示装置４０にリアルタイムに
表出させ、かつ、試験体の大きさ（搬送方向の長さ）を
ロールの全周長以上に設定してこの測定をロールの全周
に亘って連続して行うようにしたので、回転するロール
全周面におけるリニアな圧力分布を得ることができる。
このため、判断者の熟練度等に左右されない客観的な測
定データを得られ、高精度のニップ圧調整を実現でき、
定着品質の十分な向上を図ることができる。

【００３４】なお、本実施例において、電子写真複写機
の定着ロールを例にとり説明したが、定着ローラだけに
限定されるものではなく、また、電子写真複写機のみな
らず製紙装置等、他の装置に本発明方法が適用できるこ
とはいうまでもない。

【００３５】また、本実施例においては、ロール軸方向
の両側部並びに中央部のニップ圧を同時に測定するよう
に構成したが、ロール軸方向全体に亘って測定できるよ
うに試験体１０を構成しても勿論良い。

【００３６】さらに、本実施例では、感圧素子を面状に
配置した試験体を二つのロール間に供給するようにした
が、感圧素子自体を、例えば、定着ローラの加圧ロール
の全表面の内側に全面に亘って配設し、出荷時や保守時
にその出力を取り出すように構成しても上記と同様の効
果を得ることができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１によれ
ば、回転するロール全周面におけるリニアな圧力分布を
得ることができ、データ判断者の熟練度等に左右されな
い客観的な測定データを得られ、高精度のニップ圧調整
を実現できる。また、紙の搬送方向（ロールの軸方向に
直交する方向）のニップ圧の分布状態も測定することが
できる。

【００３８】また、請求項２または請求項３によれば、
ロールの全面に亘る圧力分布をリニアにかつ的確に検知
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るロールニップ圧測定方法の一実施
例を説明するための外観斜視図

【図２】従来のロールニップ圧測定方法の説明図

【図３】図１におけるＡーＡ線矢視方向の断面図

【図４】本発明に係る電極および感圧センサの配置関係
を示す図

【図５】電極とスルーホールとリードとの関係を示す図

【図６】本発明に係る制御系の構成図

【符号の説明】

１０…面状試験体、１１Ｘ…第１の基体部、１１Ｙ…第
２の基体部、１１１Ｘ，１１１Ｙ…ベース、１１２Ｘ，
１１２Ｙ…電極、１１３Ｘ，１１３Ｙ…感圧センサ、１
４、接続用ケーブル、２０…定着ローラ、２１…加熱ロ
ーラ、２２…加圧ローラ、３０…制御装置、４０…表示
装置、５０…録画装置、６０…印刷装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−183534（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−68758（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−15533（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−169730（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−175992（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−269331（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−124529（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−184444（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01L 5/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 供給された面状体を挟持して所定の方向
   に送り出す二つのロール間のロールニップ圧を測定する
   方法において、 押圧力に対応した電気信号を出力する帯状の感圧素子を
   互いに交差部分が重なり合うようにロールの軸方向およ
   び周方向にそれぞれ複数ずつ所定間隔をおいて分布して
   なる面状試験体を二つのロール間に供給させ、 出力された電気信号に基づいてロールの軸方向における
   ロールニップ圧を測定し、この測定をロールの全周に亘
   って連続して行うことを特徴とするロールニップ圧測定
   方法。
2. 【請求項２】 二つのロール間に供給されてロールニッ
   プ圧を検知するロールニップ圧測定用試験体において、 押圧力に対応した電気信号を出力する帯状の感圧素子を
   互いに交差部分が重なり合うようにロールの軸方向およ
   び周方向にそれぞれ複数ずつ所定間隔をおいて分布させ
   るとともに、 前記 電気信号を検出する帯状の電極を互いに交差部分が
   重なり合うようにロールの軸方向および周方向にそれぞ
   れ複数ずつ所定間隔をおいて分布させてなり、 かつ、感圧素子分布領域のロール間への供給方向の長さ
   を、ロールの全周長以上に設定したことを特徴とするロ
   ールニップ圧測定用試験体。
3. 【請求項３】 供給された面状体を挟持して所定の方向
   に送り出すニップロールにおいて、 押圧力に対応した電気信号を出力する帯状の感圧素子を
   互いに交差部分が重なり合うようにロールの軸方向およ
   び周方向にそれぞれ複数ずつ所定間隔をおいて分布させ
   るとともに、 前記 電気信号を検出する帯状の電極を互いに交差部分が
   重なり合うようにロールの軸方向および周方向にそれぞ
   れ複数ずつ所定間隔をおいて分布させ、前記各電極及び各感圧素子をそれぞれ ロール表面の内側
   に対し、ロール全周に亘って配置したことを特徴とする
   ニップロール。