JP7283228B2 - 測定装置、画像形成装置、および、測定方法 - Google Patents
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Description
また、特許文献2には、「像担持体に対向して配置され前記像担持体にトナーを供給する現像ローラと、前記現像ローラに対向して配置され前記現像ローラにトナーを供給する磁気ローラと、前記現像ローラと前記磁気ローラとを隙間を設けて保持する枠体と、前記枠体に設けられ、前記現像ローラと前記磁気ローラの隙間を測定するための反射部とを備えた現像装置」が開示されている。
(8):第1の測定対象物と第2の測定対象物との隙間を測定する測定装置が実行する測定方法であって、前記測定装置は、前記第1の測定対象物にレーザ光を照射する第1のラインセンサから取得した第1の測定データに基づいて前記第1の測定対象物の表面形状を算出し、前記第2の測定対象物にレーザ光を照射する第2のラインセンサから取得した第2の測定データに基づいて前記第2の測定対象物の表面形状を算出する表面形状算出ステップと、前記第1のラインセンサの第1の座標系、および、前記第2のラインセンサの第2の座標系の少なくとも1つを変換し、座標系を統一化する変換ステップと、前記統一化した座標系において、前記第1の測定対象物と前記第2の測定対象物との隙間を算出する隙間算出ステップと、を実行し、前記第1の測定対象物が画像形成装置に用いる第1の現像ローラであり、前記第2の測定対象物が前記画像形成装置に用いる感光体である、ことを特徴とする測定方法。
[測定装置]
図1に示すように、本実施形態の測定装置40は、CPU(Central Processing Unit)41と、ROM(Read Only Memory)42と、RAM(Random Access Memory)43と、I/F(Interface)部44と、記憶部45と、操作部46と、表示部47と、通信部48とを備える。
表面形状算出部412は、取得部411が取得した測定データに基づいて、測定対象物の表面形状を算出する。測定対象物が円筒表面形状を有する場合、表面形状算出部412は、周方向の円弧の表面形状を算出することができる。
図2に示すように、ラインセンサ10Aは、測定対象物Tに帯状のレーザ光11A1を照射し、測定対象物Tで反射されたレーザ光11A2を受光することで、測定対象物Tの表面全体のうち、ラインセンサ10Aに面した表面形状(境界)を検出する。ラインセンサ10Aに対して、ラインセンサ10Aから所定距離だけ離れた測定領域12Aが設定されている。測定領域12Aが測定対象物Tの表面を含むようにラインセンサ10Aを配置する。ラインセンサ10Aが、レーザ光11A1の照射や、反射されたレーザ光11A2の受光によって、測定対象物Tの表面までの距離を測定することで、表面形状算出部412は、測定領域12Aに含まれる、測定対象物Tの表面形状を算出することができる。
図3に示すように、円筒表面形状を有する感光体50(第2の測定対象物)と円筒表面形状を有する現像ローラ60(第1の現像ローラ:第1の測定対象物)との隙間を測定し、両者の位置調整をする場合、例えば、組み立て用治具30に、感光体50と、ラインセンサ10A,10Bを取り付けた測定系を利用することができる。また、現像ローラ60を含む現像器6は、組み立て用治具30上で、感光体50に対して組み付けられる。感光体50は、組み立て用治具30から延在する感光体保持軸32が感光体50の中心軸に挿通することで組み立て用治具30に取り付けられる。
なお、ラインセンサ10A、10Bに関して、角度θおよび相対位置(xoffset,yoffset)を測定する方法は、図10に示すように、基準平面板20を使用した方法がある。例えば、組み立て用治具30が備えるセンサ保持板31上にラインセンサ10A、10Bを所定の位置関係で配置する。このとき、ラインセンサ10Aをセンサ保持板31に取り付ける際には、取り付け板33の側面にラインセンサ10Aを突き当てた状態で、ラインセンサ10Aをセンサ保持板31に固定する。また、ラインセンサ10Bをセンサ保持板31に取り付ける際には、取り付け板34の側面にラインセンサ10Bを突き当てた状態で、ラインセンサ10Bをセンサ保持板31に固定する。
図11を参照して、測定装置40による、感光体50と現像ローラ60との隙間を測定する処理について説明する。この処理は、組み立て用治具30に感光体50および現像ローラ60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。
以上で、図11の処理が終了する。
したがって、感光体50と現像ローラ60との隙間を測定することができる。
上記は、感光体50と現像ローラ60に限らず、任意の形状を持つ2つの測定対象物にもあてはまり、2つの測定対象物の隙間を測定することができる。
第1の実施形態では、2つのラインセンサを用いて1つの感光体と1つの現像ローラとの隙間を測定する場合について説明したが、第2の実施形態として、4つのラインセンサを用いて1つの感光体と2つの現像ローラの各々との隙間を併せて測定する場合について説明する。
図12に、感光体50に対して2つの現像ローラ70(第1の現像ローラ:第1の測定対象物),80(第2の現像ローラ:第3の測定対象物)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。
センサ保持板91上には、上述したラインセンサ10A,10Bが配置され、センサ保持板92上には、ラインセンサ10C(第3のラインセンサ),10D(第4のラインセンサ)が配置されている。ラインセンサ10C,10Dは、ラインセンサ10A,10Bと同等の部材である。ラインセンサ10Aは、現像ローラ70の表面形状を測定するために用いられる。ラインセンサ10Bは、感光体50の表面形状を測定するために用いられる。ラインセンサ10Cは、感光体50の表面形状を測定するために用いられる。ラインセンサ10Dは、現像ローラ80の表面形状を測定するために用いられる。
また、測定装置40は、ラインセンサ10Cにより測定される感光体50の表面形状と、ラインセンサ10Dにより測定される現像ローラ80の表面形状と、に基づいて、感光体50と現像ローラ80との隙間の距離を求める。
(a):測定対象物の形状は、感光体や現像ローラなどの円筒形状に限らず、円柱状でもよいし、多角形の筒状、柱状でもよいし、球体でもよい。
(b):本実施形態では、表面形状を測定し円断面を求めた後、感光体の半径および現像ローラの半径を求めるようにした。しかし、感光体の半径および現像ローラの半径は、既知のものを採用してもよい。この場合、計算上求める必要のある値は、2つの円断面の中心、および、中心間距離のみであり、感光体と現像ローラとの隙間を測定の計算負荷を低減させることができる。
(c):組み立て用治具30,90は、ラインセンサ10A~10Dを移動可能に保持することができ、ラインセンサ10A~10Dの位置を自在に設定することができる。このため、ラインセンサ10A~10Dの位置を組み立て用治具30,90上で適宜変更することで、感光体の表面形状、および現像ローラの表面形状を複数回測定することができ、隙間の測定精度を向上させることができる。
(d):隙間を測定する際の測定対象物の組み合わせとして、例えば、感光体と同じ寸法を持つ円筒体と現像ローラとしてもよいし、現像ローラと同じ寸法を持つ円筒体と感光体としてもよいし、感光体と同じ寸法を持つ円筒体と現像ローラと同じ寸法を持つ円筒体としてもよい。
(e):本実施形態では、ラインセンサ10A~10Dは、板状の組み立て用治具30,90に保持されているため、ラインセンサ10A~10Dの各々の座標系が形成する座標平面は、同一となっていた。しかし、例えば、ラインセンサ10A~10Dが、感光体の中心軸に関して所定量ずれて配置されており、ラインセンサ10A~10Dの各々の座標平面が平行になったとしても、感光体と現像ローラとの隙間を測定することは可能である。
(g):本実施形態で説明したソフトウェアをハードウェアとして実現することもでき、ハードウェアをソフトウェアとして実現することもできる。
(h):その他、ハードウェア、ソフトウェア、フローチャートなどについて、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
30,90 組み立て用治具
40 測定装置
50 感光体
60,70,80 現像ローラ
411 取得部
412 表面形状算出部
413 フィッティング部
414 変換部
415 隙間算出部
Claims (8)
- 第1の測定対象物と第2の測定対象物との隙間を測定する測定装置であって、
前記第1の測定対象物にレーザ光を照射する第1のラインセンサから取得した第1の測定データに基づいて前記第1の測定対象物の表面形状を算出し、前記第2の測定対象物にレーザ光を照射する第2のラインセンサから取得した第2の測定データに基づいて前記第2の測定対象物の表面形状を算出する表面形状算出部と、
前記第1のラインセンサの第1の座標系、および、前記第2のラインセンサの第2の座標系の少なくとも1つを変換し、座標系を統一化する変換部と、
前記統一化した座標系において、前記第1の測定対象物と前記第2の測定対象物との隙間を算出する隙間算出部と、を備え、
前記第1の測定対象物が円筒表面形状を有し、前記第2の測定対象物が円筒表面形状を有し、
前記第1の測定対象物が有する円筒表面形状に対して非線形最小二乗法によるフィッティングによって第1の円断面を計算し、前記第2の測定対象物が有する円筒表面形状に対して前記非線形最小二乗法によるフィッティングによって第2の円断面を計算するフィッティング部、をさらに備え、
前記変換部は、事前に測定した、前記第1のラインセンサの第1の座標系と前記第2のラインセンサの第2の座標系との相対的位置関係を用いて、前記第1の円断面および前記第2の円断面を、前記統一化した座標系に配置し、
前記隙間算出部は、前記第1の円断面の中心と前記第2の円断面との中心間距離から、前記第1の円断面の第1の半径、および、前記第2の円断面の第2の半径を引いて、前記第1の測定対象物と前記第2の測定対象物との隙間を算出し、
前記第1の半径、および、前記第2の半径は、既知であり、
前記フィッティング部は、前記第1の半径、および、前記第2の半径を用いて、前記非線形最小二乗法によるフィッティングをする、
ことを特徴とする測定装置。 - 前記第1の測定データは、前記第1のラインセンサから帯状の前記レーザ光が照射された、前記第1の測定対象物の表面部分の形状を示す2次元座標のデータであり、
前記第2の測定データは、前記第2のラインセンサから帯状の前記レーザ光が照射された、前記第2の測定対象物の表面部分の形状を示す2次元座標のデータである、
ことを特徴とする請求項1に記載の測定装置。 - 前記第1のラインセンサおよび前記第2のラインセンサを移動可能に保持する組み立て用治具を用いて、前記表面形状算出部は、前記第1の測定対象物の表面形状を複数回算出し、前記第2の測定対象物の表面形状を複数回算出する、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の測定装置。 - 第1の測定対象物と第2の測定対象物との隙間を測定する測定装置であって、
前記第1の測定対象物にレーザ光を照射する第1のラインセンサから取得した第1の測定データに基づいて前記第1の測定対象物の表面形状を算出し、前記第2の測定対象物にレーザ光を照射する第2のラインセンサから取得した第2の測定データに基づいて前記第2の測定対象物の表面形状を算出する表面形状算出部と、
前記第1のラインセンサの第1の座標系、および、前記第2のラインセンサの第2の座標系の少なくとも1つを変換し、座標系を統一化する変換部と、
前記統一化した座標系において、前記第1の測定対象物と前記第2の測定対象物との隙間を算出する隙間算出部と、を備え、
前記第1の測定対象物が画像形成装置に用いる第1の現像ローラであり、前記第2の測定対象物が前記画像形成装置に用いる感光体である、
ことを特徴とする測定装置。 - 第3の測定対象物として、前記画像形成装置に用いる第2の現像ローラがあり、
前記第1の測定対象物としての前記第1の現像ローラにレーザ光を照射する前記第1のラインセンサ、および、前記第2の測定対象物としての前記感光体にレーザ光を照射する前記第2のラインセンサに加え、前記第2の測定対象物としての前記感光体にレーザ光を照射する第3のラインセンサと、前記第3の測定対象物としての前記第2の現像ローラにレーザ光を照射する第4のラインセンサを用いて、前記感光体と前記第1の現像ローラとの隙間、および、前記感光体と前記第2の現像ローラとの隙間を測定する、
ことを特徴とする請求項4に記載の測定装置。 - 請求項5に記載の測定装置によって、前記感光体と前記第1の現像ローラとの隙間、および、前記感光体と前記第2の現像ローラの隙間が測定されて調整された画像形成装置。
- 第1の測定対象物と第2の測定対象物との隙間を測定する測定装置が実行する測定方法であって、
前記測定装置は、
前記第1の測定対象物にレーザ光を照射する第1のラインセンサから取得した第1の測定データに基づいて前記第1の測定対象物の表面形状を算出し、前記第2の測定対象物にレーザ光を照射する第2のラインセンサから取得した第2の測定データに基づいて前記第2の測定対象物の表面形状を算出する表面形状算出ステップと、
前記第1のラインセンサの第1の座標系、および、前記第2のラインセンサの第2の座標系の少なくとも1つを変換し、座標系を統一化する変換ステップと、
前記統一化した座標系において、前記第1の測定対象物と前記第2の測定対象物との隙間を算出する隙間算出ステップと、を実行し、
前記第1の測定対象物が円筒表面形状を有し、前記第2の測定対象物が円筒表面形状を有し、
前記第1の測定対象物が有する円筒表面形状に対して非線形最小二乗法によるフィッティングによって第1の円断面を計算し、前記第2の測定対象物が有する円筒表面形状に対して前記非線形最小二乗法によるフィッティングによって第2の円断面を計算するフィッティングステップ、をさらに実行し、
前記変換ステップにて、事前に測定した、前記第1のラインセンサの第1の座標系と前記第2のラインセンサの第2の座標系との相対的位置関係を用いて、前記第1の円断面および前記第2の円断面を、前記統一化した座標系に配置し、
前記隙間算出ステップにて、前記第1の円断面の中心と前記第2の円断面との中心間距離から、前記第1の円断面の第1の半径、および、前記第2の円断面の第2の半径を引いて、前記第1の測定対象物と前記第2の測定対象物との隙間を算出し、
前記第1の半径、および、前記第2の半径は、既知であり、
前記フィッティングステップにて、前記第1の半径、および、前記第2の半径を用いて、前記非線形最小二乗法によるフィッティングをする、
ことを特徴とする測定方法。 - 第1の測定対象物と第2の測定対象物との隙間を測定する測定装置が実行する測定方法であって、
前記測定装置は、
前記第1の測定対象物にレーザ光を照射する第1のラインセンサから取得した第1の測定データに基づいて前記第1の測定対象物の表面形状を算出し、前記第2の測定対象物にレーザ光を照射する第2のラインセンサから取得した第2の測定データに基づいて前記第2の測定対象物の表面形状を算出する表面形状算出ステップと、
前記第1のラインセンサの第1の座標系、および、前記第2のラインセンサの第2の座標系の少なくとも1つを変換し、座標系を統一化する変換ステップと、
前記統一化した座標系において、前記第1の測定対象物と前記第2の測定対象物との隙間を算出する隙間算出ステップと、を実行し、
前記第1の測定対象物が画像形成装置に用いる第1の現像ローラであり、前記第2の測定対象物が前記画像形成装置に用いる感光体である、
ことを特徴とする測定方法。
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