JP7290541B2

JP7290541B2 - ニップ幅測定装置

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Publication number: JP7290541B2
Application number: JP2019190541A
Authority: JP
Inventors: 純也杉山; 光但野
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Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2019-10-17
Filing date: 2019-10-17
Publication date: 2023-06-13
Anticipated expiration: 2039-10-17
Also published as: JP2021067470A

Description

本発明は、印刷装置で使用されるロールの間のニップの幅を測定するニップ幅測定装置に関する。

印刷装置は多数のロールを有する。例えば、電子写真方式を利用した印刷装置では、感光体ドラムを含む各種のロールが使用される。例えば、シートにトナーを定着させる定着器は、典型的には、２つのロールを有しており、ロール間のニップをシートが通過する間に、トナーがシートに定着させられる。

トナーの定着の良否は、定着器での温度、圧力、シートの滞在時間などに依存する。したがって、２つのロールの接触領域であるニップの幅を適切に決定することは、定着器の性能に影響する要因である。

特許文献１は、電磁波または超音波を出射し、その反射時間などに基づいて、距離を測定する測距装置を有するニップ幅測定装置を開示する。このニップ幅測定装置は、互いに接触させられた２つのロールの表面の複数の位置の座標を計算し、さらに２つのロールの中心位置の座標を計算し、２つのロールの半径と２つのロールの中心位置の間の距離からニップ幅を計算する。

特開２００４－９８５６９号公報

定着器で使用されるロールの少なくとも一方の表面は弾性材料で形成されている。２つのロールは互いに力を及ぼしながら回転させられる。回転力のために、ニップの一端と他端では、ロールの変形の程度が異なる。

そこで、本発明は、より正確にニップ幅を測定することが可能であるニップ幅測定装置を提供する。

本発明のある態様に係るニップ幅測定装置は、互いに近接して配置された２つのロールの間のニップの幅を測定する。ニップ幅測定装置は、前記ニップの両側にそれぞれ配置された２つの非接触式の距離測定機と、計算機とを備える。各距離測定機は、距離測定機自身に近い方の前記ニップの端と距離測定機自身の間の距離を少なくとも測定する。計算機は、前記２つの距離測定機の測定結果から前記ニップの一端の位置に関する指標と前記ニップの他端の位置に関する指標を計算し、これらの指標から前記ニップの幅を計算する。

この態様によれば、２つの非接触式の距離測定機がニップの両側にそれぞれ配置され、各距離測定機は、距離測定機自身に近い方の前記ニップの端と距離測定機自身の間の距離を少なくとも測定する。したがって、計算機は、２つの距離測定機の測定結果からニップの一端の位置に関する指標とニップの他端の位置に関する指標を正確に計算することができ、これらの正確な指標から正確にニップ幅を測定することが可能である。

ここで、「位置に関する指標」とは、距離測定機とニップの端の距離でもよいし、ニップの端の位置の座標でもよい。「ニップの幅」とは、ニップの一端と他端の間の直線距離でもよいし、弾性変形が小さい方のロールの表面の円弧に沿ったニップの一端と他端の間の曲線距離でもよいし、直線距離と曲線距離の両方でもよい。

本発明の実施形態に係るニップ幅測定装置の一部を示す斜視図である。図１のニップ幅測定装置の一部の側面図である。ニップ幅測定装置の各距離測定機の測定結果を示すグラフの例である。ニップ幅測定装置の各距離測定機の校正方法を示す概略図である。ニップ幅測定装置の全体の平面図である。ニップ幅測定装置の全体の正面図である。ニップ幅測定装置の全体の左側面図である。ニップ幅測定装置のコンソールの正面図である。実施形態の変形例に係るニップ幅測定装置の一部を示す斜視図である。電子写真方式を利用した印刷装置の定着器の他の例を示す概略図である。実施形態に係るニップ幅測定装置で測定可能なニップに関する他のロールを有する電子写真方式を利用した印刷装置を示す概略図である。

以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る様々な実施の形態を説明する。図面の縮尺は必ずしも正確ではなく、一部の特徴は誇張または省略されることもある。

図１に示すように、本発明の実施形態に係るニップ幅測定装置の一部であるニップ幅測定ユニット１は、互いに平行に支持された２つのロール（加熱ロール２および加圧ロール３）のニップの両側にそれぞれ配置された２つの非接触式の距離測定機４，５を有する。

加熱ロール２および加圧ロール３は、電子写真方式を利用した印刷装置の定着器に設けられている。加熱ロール２および加圧ロール３は、互いに接触させられ、ロール２，３の間にニップ６が設けられている。ロール２，３の一方は、図示しない機構によって回転させられる駆動ロールであり、他方は駆動ロールの回転に伴って回転させられる従動ロールである。

距離測定機４，５は、電磁波（例えば可視光、赤外線のレーザー光束ビーム）または超音波を出射し、その反射時間などに基づいて、距離を測定する。各距離測定機は、ニップ６を含む２つのロール２，３の表面上の複数の位置と距離測定機自身の間の距離を測定する。したがって、この実施形態では、図２に示すように、距離測定機４は、距離測定機４自身に近い方のニップ６の一端６Ａを含むロール２，３の表面上の複数の位置と距離測定機４自身の間の距離を測定し、距離測定機５は、距離測定機５自身に近い方のニップ６の他端６Ｂを含むロール２，３の表面上の複数の位置と距離測定機５自身の間の距離を測定する。

距離測定機４，５の測定結果は、有線または無線を介して計算機７に供給される。計算機７は、距離測定機４，５の測定結果に基づいて、ニップの幅を計算する。計算機７は、距離測定機４，５のための専用のコンピュータであってもよいし、汎用のコンピュータ、例えばラップトップコンピュータでもよいし、デスクトップコンピュータでもよい。計算機７は、コンピュータプログラムに従って、ニップの幅を計算する。

距離測定機４，５はそれぞれブラケット８，９に取り付けられており、ブラケット８，９は測定機支持体１０に固定されている。測定機支持体１０は、互いに平行なレール１１，１２に摺動可能に支持されている。レール１１，１２は、ロール２，３に平行に配置されている。したがって、２つの距離測定機４，５は、同時に互いの位置関係を維持したまま、矢印Ａで示すように、ロール２，３の軸線方向に沿って移動可能である。このように、ニップ幅測定ユニット１は、ロール２，３の軸線方向に沿って２つの距離測定装置４，５が移動可能なように、２つの距離測定装置を支持する測定機支持機構（測定機支持体１０、レール１１，１２）を備える。

図２に示すように、距離測定機４，５は、ロール２の中心軸線２Ａとロール３の中心軸線３Ａを含む平面Ｐに直交する線上に配置されている。距離測定機４は、電磁波または超音波４Ａをロール２，３に照射し、反射された電磁波または超音波を測定し、ニップ６の一端６Ａを含むロール２，３の表面上の複数の位置と距離測定機４自身の間の距離を測定する。距離測定機５は、電磁波または超音波５Ａをロール２，３に照射し、反射された電磁波または超音波を測定し、ニップ６の他端６Ｂを含むロール２，３の表面上の複数の位置と距離測定機４自身の間の距離を測定する。

距離測定機は、多数の位置と距離測定機自身の間の距離を測定することができるので、形状測定機と呼ぶこともできる。図３は、距離測定機４，５の各々の測定結果を示すグラフの例である。このように多数の位置の測定結果からロール２，３の輪郭が把握される。

設計上、距離測定機４，５の各々は、ロール２の中心軸線２Ａとロール３の中心軸線３Ａを含む平面Ｐから距離ｄ、離れた位置に配置されている。しかし、実際には、各距離測定機の位置はわずかに設計上の位置から逸脱しているかもしれない。そこで、計算機７によるニップ６の幅の計算に先立って、各距離測定機の実際の位置を測定し、実際の位置に応じて、各距離測定機の測定結果を補正する。

まず、図４に示すように、ロール２，３の一方を取り外し、距離測定機４，５によって、片方のロール（図４ではロール２）の表面上の複数の位置と各距離測定機の間の距離を測定する。以下、ロール２が測定に使用されると想定する。

次に、距離測定機４と加熱ロール２の表面上の複数の位置の間の距離に基づいて、計算機７によって、公知の手法でロール２の中心軸線２Ａ（距離測定機４にとっての中心軸線２Ａ_１）の座標を計算して記憶する。同様に、距離測定機５の表面上の複数の位置の間の距離に基づいて、ロール２の中心軸線２Ａ（距離測定機５にとっての中心軸線２Ａ_２）の座標を計算して記憶する。

また、距離測定機４と加熱ロール２の表面上の複数の位置の間の距離に基づいて、計算機７によって、距離測定機４と平面Ｐ（実際の中心軸線２Ａを含む）の間の距離を計算し、距離測定機４にとっての中心軸線２Ａ_１と実際の中心軸線２Ａの間隔ｙ_１を計算する。各距離測定機が測定可能な距離の上限は、２×ｄより小さいので、距離測定機４が測定した距離の最大値が距離測定機４と平面Ｐの間の距離である。同様に、距離測定機５と加熱ロール２の表面上の複数の位置の間の距離に基づいて、計算機７によって、距離測定機５と平面Ｐ（実際の中心軸線２Ａを含む）の間の距離を計算し、距離測定機５にとっての中心軸線２Ａ_１と実際の中心軸線２Ａの間隔ｙ_２を計算する。距離測定機５が測定した距離の最大値が距離測定機５と平面Ｐの間の距離である。

間隔ｙ_１，ｙ_２は、それぞれ距離測定機４，５の設計上の位置に対する縦方向の実際の位置のずれである。間隔ｙ_１，ｙ_２は、以降の測定において、距離測定機４，５のそれぞれの測定結果について、縦方向の座標を補正する補正値として使用される。下記の説明における距離測定機４，５の測定結果は、間隔ｙ_１，ｙ_２で補正された測定結果である。

次に、計算機７によるニップ６の幅の計算原理を説明する。

ニップ６の幅の測定においては、図２に示すように、ロール２，３が互いに接触させられ、好ましくはロール２，３が回転させられる。そして、距離測定機４，５の各々によって、ロール２，３の表面上の複数の位置と距離測定機の間の距離を測定する。計算機７は、距離測定機４の測定結果に基づいて、ロール２，３の接触点、すなわちニップ６の一端６Ａの位置の座標を推定し、その位置の座標を記憶する。また、計算機７は、距離測定機３の測定結果に基づいて、ロール２，３の他の接触点、すなわちニップ６の他端６Ｂの位置の座標を推定し、その位置の座標を記憶する。ニップ６の端６Ａの位置は、距離測定機４の測定結果のうち距離測定機４から最も遠い位置であり、端６Ｂの位置は、距離測定機５の測定結果のうち距離測定機５から最も遠い位置である。

次に、計算機７は、加圧ロール３より硬い表面を有する加熱ロール２の中心軸線２Ａとニップ６の端６Ａの間の距離、すなわちロール２の図２中の上側の半径Ｒ_１を計算し、中心軸線２Ａとニップ６の端６Ｂの間の距離、すなわちロール２の図２中の下側の半径Ｒ_２を計算する。

さらに、計算機７は、式（１）に従って、ニップ６の端６Ａ，６Ｂの間の曲線距離すなわちニップ幅Ｎを計算する。曲線距離Ｎは、弾性変形が小さい方のロール２の表面の円弧に沿っている。

ここで、Ｒ_１は、２つのロールのうちより硬い表面を有するロールの中心軸線２Ａとニップ６の端６Ａの間の距離であり、ａは２つのロールの中心軸線を含む平面Ｐとニップ６との交点Ｃとニップ６の端６Ａの間の、平面Ｐを直交する方向での距離であり、Ｒ_２は、２つのロールのうちより硬い表面を有するロールの中心軸線２Ａとニップ６の端６Ｂの間の距離であり、ｂは２つのロールの中心軸線を含む平面Ｐとニップ６との交点Ｃとニップ６の端６Ｂの間の、平面Ｐを直交する方向での距離である。

式（１）の理由を説明する。

ロール２の円において、平面Ｐとニップ６の上側の端６Ａがなす中心角θ_１（rad）は、式（２）で計算される。
θ_１＝sin^-1（ａ／Ｒ_１）．．．（２）
ここで、ａはニップ６と平面Ｐとの交点Ｃとニップ６の上側の端６Ａの間の縦方向の距離である。

ニップ６と平面Ｐとの交点Ｃとニップ６の上側の端６Ａの間の、ロール２の円弧上の距離ａ_ａは、式（３）で計算される（円弧の長さは中心角と半径の積である）。

ロール２の円において、平面Ｐとニップ６の下側の端６Ｂがなす中心角θ_２（rad）は、式（４）で計算される。
θ_２＝sin^-1（ｂ／Ｒ_２）．．．（４）
ここで、ａはニップ６と平面Ｐとの交点Ｃとニップ６の上側の端６Ａの間の縦方向の距離である。

ニップ６と平面Ｐとの交点Ｃとニップ６の下側の端６Ｂの間の、ロール２の円弧上の距離ｂ_ａは、式（５）で計算される

ニップ幅Ｎは、ａ_ａとａ_ｂの合計であるから、式（１）に従って計算することができる。

このようにして、実施形態に係るニップ幅測定ユニット１では、ニップ６の端６Ａ，６Ｂの間の曲線距離であるニップ幅Ｎを計算することができる。

端６Ａ，６Ｂの間の曲線距離であるニップ幅Ｎだけでなく、計算機７は、ニップ６の端６Ａ，６Ｂの座標からニップ６の端６Ａ，６Ｂの間の直線距離、すなわちａ＋ｂをニップ幅として計算することもできる。必要に応じて、曲線距離であるニップ幅、直線距離であるニップ幅、またはその両方を計算機７が計算するように、ニップ幅測定ユニット１を設定してよい。

この実施形態によれば、２つの非接触式の距離測定機４，５がニップ６の両側にそれぞれ配置され、各距離測定機がニップ６を含む２つのロール２，３の表面上の複数の位置と自身の間の距離を測定する。したがって、計算機７は、２つの距離測定機４，５の測定結果からニップ６の一端６Ａの位置に関する指標とニップ６の他端６Ｂの位置に関する指標を正確に計算することができ、これらの正確な指標から正確にニップ６の幅を測定することが可能である。

定着器で使用されるロール２，３の少なくとも一方の表面は弾性材料で形成されている。２つのロール２，３は互いに力を及ぼしながら回転させられ、回転力のために、図２に示すように、ニップ６の一端６Ａと他端６Ｂでは、特により軟らかいロール３の変形の程度が異なる。この場合、平面Ｐを中心としてニップ６が対称であると仮定して、ニップ６の幅を計算すると、計算されたニップ６の幅の誤差が大きい。しかし、この実施形態によれば、ニップ６の一端６Ａの位置に関する指標とニップ６の他端６Ｂの位置に関する指標から正確にニップ６の幅を計算することが可能である。

また、この実施形態では、距離測定機４，５がニップ６の両側にそれぞれ配置され、距離測定機４，５は同時に互いの位置関係を維持したまま、ロール２，３の軸線方向に沿って移動可能であるため、ニップ幅測定ユニット１は、ロール２，３の軸線方向における所望の箇所で、ニップ幅測定ユニット１はニップ６の幅を測定することができる。また、ロール２，３の軸線方向に平行に延びるニップ６の１箇所の幅だけでなく、ニップ６の多数箇所の幅を測定することができる。

特に、ロール２，３の一方または両方がクラウン形状または逆クラウン形状である場合、ロール２，３の軸線方向に平行に延びるニップ６の多数箇所の幅を測定することは便利である。

この実施形態では、ロール２，３は互いに平行であるが、必ずしも正確に平行ではなくてもよい。

この実施形態では、距離測定機４，５の各々は、ブラケット８または９に固定されており、ロール２，３の表面上の複数の位置と距離測定機自身の間の距離を測定する。しかし、距離測定機４，５の各々は、ロール２，３の表面上の１つの位置と距離測定機自身の間の距離を測定してもよい。例えば、正確な位置合わせの下で、距離測定機４は、距離測定機４自身に近い方のニップ６の一端６Ａと距離測定機４自身の間の距離のみを測定し、距離測定機５は、距離測定機５自身に近い方のニップ６の他端６Ｂと距離測定機５自身の間の距離のみを測定してもよい。

あるいは、図１および図２の矢印Ｂで示すように、２つのロール２，３の中心軸線の両方に直交する線と平行に２つの距離測定機４，５を移動させる移動機構（図示せず）をブラケット８，９に設けてもよい。この場合、距離測定機４，５の各々は、一度にロール２，３の表面上の１つの位置と距離測定機自身の間の距離のみを測定するが、移動機構による移動の間に測定を繰り返すことによって、ロール２，３の表面上の複数の位置と距離測定機自身の間の距離を測定することができる。したがって、計算機７は、２つの距離測定機４，５の測定結果からニップ６の一端６Ａの位置に関する指標とニップ６の他端６Ｂの位置に関する指標を正確に計算することができる。

次に、ニップ幅測定ユニット１を有する本発明の実施形態に係るニップ幅測定装置の全体を説明する。

図５から図７に示すように、ニップ幅測定装置は、剛的な脚部２０で支持された剛的なテーブル２１と、剛的な脚部２２で支持された剛的なテーブル２３を有する。テーブル２１の上面とテーブル２３の上面は水平に向けられている。

テーブル２１の上には、ロール２を回転可能に支持する軸受（図示せず）をそれぞれ内蔵する軸受ブロック２４，２５と、ロール３を回転可能に支持する軸受（図示せず）をそれぞれ内蔵する軸受ブロック２６，２７が、配置されている。軸受ブロック２４，２５は、例えばネジのような固定部材（図示せず）によってテーブル２１に固定されている。

テーブル２１の長手方向において、軸受ブロック２５，２７の位置はテーブル２１に不動である。これに対して、軸受ブロック２６は、テーブル２１の上面に形成されたレールまたは溝２９に沿って、ロール２，３の軸線方向と平行に（テーブル２１の長手方向に）移動可能である。軸受ブロック２４も、固定部材から解放されると、テーブル２１の上面に形成されたレールまたは溝２８に沿って、ロール２，３の軸線方向と平行に移動可能である。このように、ロール２の両端を支持する軸受ブロック２４，２５の間の距離、およびロール３の両端を支持する軸受ブロック２６，２７の間の距離は調節可能であり、ニップ幅測定装置は、軸受ブロック２４，２５の間の距離、および軸受ブロック２６，２７の間の距離の調節を許容する軸受距離調節許容機構（レールまたは溝２８，２９）を備える。したがって、軸受ブロック２４，２５，２６，２７は、様々な長さを有するロールを支持することができる。

テーブル２１の両端には、ブロック３０，３１が、例えばネジのような固定部材（図示せず）によって固定されている。ブロック３０，３１には、距離測定機４，５を移動可能に支持する上記のレール１１，１２が固定されている。距離測定機４とこれを支持するブラケット８は、テーブル２１の上方に配置され、距離測定機５とこれを支持するブラケット９は、テーブル２１の下方に配置されている。このようにして距離測定機４はニップ６の上方に配置され、距離測定機５はニップ６の下方に配置されている。

テーブル２３の上面には、ロール２，３の一方を回転するよう駆動するモーター（回転駆動装置）３５が配置されている。モーター３５はモーターケース３６に固定されており、モーターケース３６は、テーブル２３の上面に固定されたレール３７上に配置されて、例えばネジのような固定部材（図示せず）によってテーブル２３に固定されている。モーターケース３６は、固定部材から解放されると、レール３７に沿って、モーター３５の軸線方向と直交する方向に水平に移動可能である。

モーター３５は、逆転させて使用することも可能である。

モーター３５の回転軸にはクラッチ要素４０が固定されている。クラッチ要素４０は、回転軸４１に固定されたもう１つのクラッチ要素４２にモーター３５の回転力を伝達する。好ましくは、ロールの回転速度を安定化させるため、クラッチ要素４０，４２は噛み合いクラッチのクラッチ要素である。

回転軸４１は、テーブル２１の上面に例えばネジのような固定部材（図示せず）によって固定された軸受ブロック４４と、軸受ブロック２５の上面に例えばネジのような固定部材（図示せず）によって固定された軸受ブロック４５に支持されている。軸受ブロック４４，４５は、固定部材から解放されると、モーター３５の軸線方向と直交する方向に水平に（つまりモーター３５の移動方向と平行に）移動可能である。

回転軸４１には歯車４６が固定されており、ロール２の回転軸には歯車４７が固定されている。歯車４７は歯車４６に噛み合わせられ、モーター３５の回転力はロール２に伝達される。

この状態では、ロール２がモーター３５で駆動される駆動ロールであり、ロール３はロール２の回転に伴って回転させられる従動ロールである。この実施形態では、ニップ幅測定装置は、ロール２，３の位置を維持したまま、モーター３５で駆動される駆動ロールの切り替えを許容する切替許容機構を有する。

具体的には、上記の通り、モーター３５が固定されたモーターケース３６は、固定部材から解放されると、モーター３５の軸線方向と直交する方向に水平に移動可能であり、回転軸４１を支持する軸受ブロック４４，４５も、固定部材から解放されると、モーター３５の移動方向と平行に移動可能である。駆動ロールをロール２からロール３に変更するには、ロール２の回転軸から歯車４７を取り外して、ロール３の回転軸に歯車４７を固定する。そして、歯車４７に歯車４６が噛み合うように、モーター３５を支持するモーターケース３６と回転軸４１を支持する軸受ブロック４４，４５を移動させ、移動後の位置で固定部材によってモーターケース３６と軸受ブロック４４，４５を固定する。このようにして、モーター３５の回転力はロール３に伝達される。移動可能なモーターケース３６と軸受ブロック４４，４５と歯車４７は、駆動ロールの切り替えを許容する切替許容機構を構成する。

この実施形態では、ニップ幅測定装置は、２つのロールの中心軸線の間の距離の調節を許容する軸間距離調節許容機構をさらに備える。具体的には、ロール３を支持する軸受ブロック２６，２７は、テーブル２１上において、テーブル２１の幅方向に（ロール３を横断する方向に）水平に摺動可能である。軸受ブロック２６，２７の端部は、押付けブロック５０，５１に接触させられている。押付けブロック５０，５１は、テーブル２１の上面においてテーブル２１の幅方向に水平に摺動可能である。

押付けブロック５０，５１と平行に押付けブロック５２，５３と固定ブロック５４，５５が配置されている。押付けブロック５２，５３も、テーブル２１の上面においてテーブル２１の幅方向に水平に摺動可能である。固定ブロック５４，５５は、テーブル２１の上面に例えばネジのような固定部材（図示せず）によって固定されている。

押付けブロック５０，５１には円柱５０ａ，５１ａがそれぞれ固定されている。押付けブロック５２，５３には荷重計（力測定装置）５６，５７がそれぞれ固定されている。荷重計５６，５７は、それぞれ円柱５０ａ，５１ａに接触させられている。

固定ブロック５４，５５は、それぞれネジ６０，６１を回転可能に支持している。固定ブロック５４，５５には、ネジ６０，６１がねじ込まれるネジ孔が形成されている。ネジ６０，６１の頭部には、ネジ６０，６１を回転させるハンドル６２，６３が固定されている。ハンドル６２，６３の操作により、ネジ６０，６１を回転させると、固定ブロック５４，５５に支持されたネジ６０，６１の先端が押付けブロック５２，５３を押して、押付けブロック５２，５３をロール２に向けて移動させる。

押付けブロック５２，５３が移動させられると、荷重計５６，５７が円柱５０ａ，５１ａを押して、押付けブロック５０，５１をロール２に向けて移動させる。押付けブロック５０，５１が移動させられると、押付けブロック５０，５１が軸受ブロック２６，２７を押して、軸受ブロック２６，２７をロール２に向けて移動させる。このようにして、ロール２の中心軸線にロール３の中心軸線が接近させられ、ロール２に対するロール３の接触圧力が増加させられる。

押付けブロック５０と押付けブロック５２と固定ブロック５４の平行を維持するため、ブロック５０，５２，５４には、２つの棒６６が挿入されている。棒６６の一端は固定ブロック５４に固定されており、棒６６の中央部は、押付けブロック５０，５２にそれぞれ取り付けられた軸受５０Ａ，５２Ａに挿入されている。このようにして、押付けブロック５０，５２は、テーブル２１の幅方向に延びる棒６６に沿って移動可能である。

押付けブロック５１と押付けブロック５３と固定ブロック５５の平行を維持するため、ブロック５１，５３，５４には、２つの棒６７が挿入されている。棒６７の一端は固定ブロック５５に固定されており、棒６７の中央部は、押付けブロック５１，５３にそれぞれ取り付けられた軸受５１Ａ，５３Ａに挿入されている。このようにして、押付けブロック５１，５３は、テーブル２１の幅方向に延びる棒６７に沿って移動可能である。

このように、ハンドル６２，６３、ネジ６０，６１、固定ブロック５４，５５、押付けブロック５２，５３、荷重計５６，５７、押付けブロック５０，５１、軸受ブロック２６，２７は、２つのロールの中心軸線の間の距離の調節を許容する軸間距離調節許容機構を構成する。

押付けブロック５０，５２の間に発生する力は荷重計５６で測定される。この力の変化は、ロール２に対するロール３の左側の押圧力の変化と考えることができる。

押付けブロック５１，５３の間に発生する力は荷重計５７で測定される。この力の変化は、ロール２に対するロール３の右側の押圧力の変化と考えることができる。

荷重計５６，５７の各々は、例えば歪ゲージを有する。荷重計５６，５７の測定結果は、有線または無線を介してコンソールに供給される。コンソールは、図５から図７には示されていないが、図８にコンソールの例を示す。コンソールについては後述する。

棒６６，６７の端部は、軸受ブロック７０，７１に挿入されている。軸受ブロック７０，７１は、例えばネジのような固定部材（図示せず）によって固定テーブル２１の上面に固定されている。押付けブロック５０，５１には、それぞれダイヤルゲージ７２，７３が固定されており、ダイヤルゲージ７２，７３のプロープ７２ａ，７３ａの先端は、それぞれ軸受ブロック７０，７１に接触させられている。したがって、不動の軸受ブロック７０，７１に相対する押付けブロック５０，５１の変位量がダイヤルゲージ７２，７３によって測定される。ニップ幅測定装置の使用者は、ハンドル６２，６３を操作してロール３をロール２に向けて移動させる際に、ダイヤルゲージ７２，７３で測定される押付けブロック５０，５１の変位量を参照し、左右の押付けブロック５０，５１の変位量を、例えば均等になるよう調節する。

ニップ幅測定装置は、軸間距離調節許容機構を有するので、様々な直径を有するロールのニップ幅を測定することができ、ロール間の押圧力を変更することができる。

軸間距離調節許容機構は、ロール２，３の軸間距離を狭めるために使用される。軸間距離を広げる場合には、ネジ６０，６１を緩め（ロール２，３の軸間距離を狭めるときと逆方向に回転させ）、押付けブロック５０，５１，５２，５３を例えば手動でロール２から離れる方向に移動させる。そして、再度、ロール２，３の軸間距離を狭めるように、ネジ６０，６１を回転させ、押付けブロック５０，５１，５２，５３をロール２に接近させる。

上記の通り、軸受ブロック２６は、ロール２，３の長さに適合するよう、テーブル２１の長手方向にレールまたは溝２９に沿って移動可能であるので、左側の軸間距離調節許容機構にあるハンドル６２、ネジ６０、固定ブロック５４、押付けブロック５２、荷重計５６、押付けブロック５０もテーブル２１の長手方向に移動可能に構成されている。固定ブロック５４の下部には、平板であるフランジ５４ａが形成されており、フランジ５４ａを含む固定ブロック５４はテーブル２１の上面に形成されたレールまたは溝７５に沿って、テーブル２１の長手方向に移動可能である。軸受ブロック７０の下部にも、平板であるフランジ７０ａが形成されており、フランジ７０ａを含む軸受ブロック７０はテーブル２１の上面に形成されたレールまたは溝２９に沿って、テーブル２１の長手方向に移動可能である。固定ブロック５４と軸受ブロック７０を移動させることにより、ハンドル６２、ネジ６０、押付けブロック５２、荷重計５６、押付けブロック５０も移動させることができる。

図８は、ニップ幅測定装置のコンソール８０の正面図である。コンソール８０は図５から図７には示されていないが、テーブル２１の近傍に配置されている。

コンソール８０は、電源スイッチ８８、ヒータースイッチ８２、温度インジケータ８３，８４、回転数インジケータ８５、荷重インジケータ８６，８７を有する。

ヒータースイッチ８２は、ロール２，３の少なくとも一方、好ましくは加熱ロールとして使用されるロール２を加熱するヒーター（図示せず）を起動および停止させるために使用される。

温度インジケータ８３，８４は、ロール２，３の少なくとも一方、好ましくは加熱ロールとして使用されるロール２の表面温度を測定する温度計（図示せず）の測定結果を継続的に表示する。図示の温度インジケータ８３はロール２の左側の表面温度を測定する温度計の測定結果を表示し、温度インジケータ８４はロール２の右側の表面温度を測定する温度計の測定結果を表示する。温度計は、例えば放射温度計であってよい。

回転数インジケータ８５は、モーター３５の回転数を測定する速度計（図示せず）の測定結果を継続的に表示する。速度計は、例えば、ロータリーエンコーダーであってよい。

荷重インジケータ８６，８７は、それぞれ荷重計５６，５７の測定結果を継続的に表示する。

電源スイッチ８８は、ニップ幅測定装置の全体システムへの電力供給を起動および停止させるために使用される。ここでの全体システムは、距離測定機４，５、モーター３５、荷重計５６，５７、ヒーター、温度計、速度計を含む。全体システムは、計算機７を含んでもよいし含まなくてもよい（計算機７は、全体システムの一部として電力供給を受けてもよいし、独立して電力供給を受けてもよい）。

以上、本発明の好ましい実施形態を参照しながら本発明を図示して説明したが、当業者にとって特許請求の範囲に記載された発明の範囲から逸脱することなく、形式および詳細の変更が可能であることが理解されるであろう。このような変更、改変および修正は本発明の範囲に包含されるはずである。

例えば、図９は、実施形態の変形例に係るニップ幅測定装置の一部であるニップ幅測定ユニット１を示す。この変形例では、ブラケット８，９はそれぞれ測定機支持体（測定機支持機構）９０，９１に固定されている。測定機支持体９０，９１は、それぞれ互いに平行なボールネジ（測定機支持機構）９３，９４に支持されている。ボールネジ９３は、カップリング９５を介してモーター９６の回転軸に連結され、ボールネジ９４は、カップリング９７を介してモーター９８の回転軸に連結されている。モーター（移動駆動装置）９６，９８の各々はサーボモーターであってよい。

モーター９６，９８を同期させながら回転させることにより、矢印Ａで示すように、２つの距離測定機４，５をロール２，３の軸線方向に沿って、同時に互いの位置関係を維持したまま移動させることが可能である。また、移動させながら得られた距離測定機４，５の測定結果に基づいて、ロール２，３の軸線方向に平行に延びるニップ６の多数箇所の幅を測定することが可能である。

モーター９６，９８の回転すなわち距離測定機４，５の移動は、計算機７によって制御してよい。モーター９６，９８の回転角度またはロール２，３の軸線方向における距離測定機４，５の位置は、計算機７によって、計算機７で計算されたニップの幅とともにメモリー（図示せず）に格納してよい。

この変形例では、距離測定機４が取り付けられたブラケット８と、距離測定機５が取り付けられたブラケット９が、それぞれ別個の測定機支持体９０，９１に固定されているが、ブラケット８，９を単一の測定機支持体に固定し、単一の測定機支持体を１つのボールネジおよび１つのモーターで移動させてもよい。

ボールネジとモーター以外の適切な移動駆動装置(例えば図示しないリニアアクチュエーター）によって、距離測定機４，５をロール２，３の軸線方向に沿って移動させてもよい。

上記の実施形態では、使用者がハンドル６２，６３を操作してネジ６０，６１を回転させることにより、ロール２，３の中心軸線の間の距離を調節することができる。しかし、ハンドル６２，６３の代わりに、ステッピングモーター（図示せず）でネジ６０，６１を回転させることにより、ロール２，３の中心軸線の間の距離を調節してもよい。ネジとモーター以外の適切な移動駆動装置(例えば図示しないリニアアクチュエーター）によって、ロール２，３の中心軸線の間の距離を調節してもよい。ステッピングモーターまたはリニアアクチュエーターのような適切なアクチュエーターを用いることにより、ロール３の左右の変位量を正確かつ自動的に均等にすることができる。

上記の実施形態の説明では、２つのロール２，３が互いに直接的に接触させられている。しかし、後述するように、ロール２，３の間に例えばベルトが介在してもよい。

図１０は、電子写真方式を利用した印刷装置の定着器の他の例を示す。この定着器１００は、定着ベルト１０１、加熱装置１０２、定着ロール１０３および加圧ロール１０４を有する。無端の定着ベルト１０１は、回転可能な定着ロール１０３および加熱装置１０２の磁場吸収部材１１０の周囲に巻かれて、移動する。移動する高温の定着ベルト１０１と回転可能な加圧ロール１０４の間のニップ１０６をシート（図示せず）が通過する間に、トナーがシートに定着させられる。定着ロール１０３と加圧ロール１０４は、シート上のトナーを加圧する。定着ベルト１０１は、トナーを加熱することにより溶融させる。

この例では、加圧ロール１０４は、回転駆動装置（図示せず）により回転駆動される。定着ロール１０３は、加圧ロール１０４の回転に従動して、定着ロール１０３と加圧ロール１０４との間に定着ベルト１０１を挟持しながら、回転する。但し、逆に、定着ロール１０３が回転駆動装置（図示省略）により回転駆動されて、定着ロール１０３の回転に従動して加圧ロール１０４が回転してもよい。

加熱装置１０２は、ニップ１０６で加圧ロール１０４に熱を奪われて冷却された定着ベルト１０１を再加熱する。この例では、加熱装置１０２は、磁場生成手段としての電磁誘導加熱装置１０５と、電磁誘導加熱装置１０５により生成された磁場を吸収する磁場吸収手段としての磁場吸収部材１１０を備えている。電磁誘導加熱装置１０５は、電磁誘導加熱（ＩＨ：ｉｎｄｕｃｔｉｏｎｈｅａｔｉｎｇ）方式の磁場生成手段を有する。具体的には、電磁誘導加熱装置１０５は、コイルガイド１０７、励磁コイル１０８およびコア１０９を有する。円弧状のコイルガイド１０７は、定着ベルト１０１を覆っており、コイルガイド１０７の外周面には、励磁コイル１０８が配置されている。励磁コイル１０８は、細い線を束ねたリッツ線から形成されている。コア１０９は、励磁コイル１０８を覆う。

定着ベルト１０１は、円弧状の磁場吸収部材１１０と円弧状のコイルガイド１０７の間を通過させられる。コア１０９および磁場吸収部材１１０は、フェライト、パーマロイ等の高透磁率の材料から形成されている。磁場吸収部材１１０は、電磁誘導加熱装置１０５により生成された磁場を吸収する。

励磁コイル１０８には、励磁回路（図示せず）から所定周波数（例えば２０ｋＨｚ～１００ｋＨｚ程度）の励磁電流が印加される。これにより、コア１０９と磁場吸収部材１１０との間に交流磁界が生成され、定着ベルト１０１の表面に渦電流が発生し、定着ベルト１０１が発熱する。

実施形態に係るニップ幅測定装置は、ロール１０３，１０４で挟まれた定着ベルト１０１とロール１０４の間のニップ１０６の幅を測定することが可能である。具体的には、ニップ１０６の両側には、２つの非接触式の距離測定機４，５が配置される。距離測定機４，５は、ロール１０３の中心軸線とロール１０４の中心軸線を含む平面に直交する線上に配置されており、ロール１０３，１０４の中心軸線と平行に移動可能である。距離測定機４は、電磁波または超音波４Ａを定着ベルト１０１と加圧ロール１０４に照射し、反射された電磁波または超音波を測定し、ニップ１０６の一端を含む定着ベルト１０１と加圧ロール１０４の表面上の複数の位置と距離測定機４自身の間の距離を測定する。距離測定機５は、電磁波または超音波５Ａを定着ベルト１０１と加圧ロール１０４に照射し、反射された電磁波または超音波を測定し、ニップ１０６の他端を含む定着ベルト１０１と加圧ロール１０４の表面上の複数の位置と距離測定機４自身の間の距離を測定する。

したがって、この明細書において、「２つのロールの間のニップ」とは、直接的に接触させられた２つのロールの間のニップだけでなく、２つのロールの間に挟まれて一方のロールの周囲に巻かれたベルトと他方のロールの間のニップも含む。

図１１は、実施形態に係るニップ幅測定装置で測定可能なニップに関する他のロールを有する電子写真方式を利用した印刷装置を示す。

印刷装置は、感光体ドラム１２０を有する。感光体ドラム１２０の周囲には、帯電ロール１２１、露光器１２２、現像器１２３、転写ロール１２４、および除電ロール１２５が配置されている。現像器１２３は現像ロール１２６を有する。感光体ドラム１２０は一種のロールである。

ニップ幅測定装置は、感光体ドラム１２０と帯電ロール１２１との間のニップ、感光体ドラム１２０と現像ロール１２６との間のニップ、感光体ドラム１２０と転写ロール１２４との間のニップ、および感光体ドラム１２０と除電ロール１２５との間のニップの幅を測定してもよい。

本発明の態様は、下記の番号付けされた条項にも記載される。

条項１．互いに近接して配置された２つのロールの間のニップの幅を測定するニップ幅測定装置であって、
前記ニップの両側にそれぞれ配置された２つの非接触式の距離測定機であって、各距離測定機が距離測定機自身に近い方の前記ニップの端と距離測定機自身の間の距離を少なくとも測定する、２つの非接触式の距離測定機と、
前記２つの距離測定機の測定結果から前記ニップの一端の位置に関する指標と前記ニップの他端の位置に関する指標を計算し、これらの指標から前記ニップの幅を計算する計算機とを備える
ことを特徴とするニップ幅測定装置。

条項２．前記計算機は、下記の式に従って、前記ニップの２つの端の間の曲線距離である前記ニップの幅を計算する
ことを特徴とする条項１に記載のニップ幅測定装置。

ここで、Ｒ_１は、前記２つのロールのうちより硬い表面を有するロールの中心軸線と前記ニップの一端の間の距離であり、ａは前記２つのロールの中心軸線を含む平面と前記ニップとの交点と前記ニップの前記一端の間の、前記平面を直交する方向での距離であり、Ｒ_２は、前記２つのロールのうちより硬い表面を有するロールの中心軸線と前記ニップの他端の間の距離であり、ｂは前記２つのロールの中心軸線を含む平面と前記ニップとの交点と前記ニップの前記他端の間の、前記平面を直交する方向での距離である。

条項３．前記２つのロールを回転可能に支持する２対の軸受と、
前記２つのロールの一方を回転するよう駆動する回転駆動装置をさらに備える
ことを特徴とする条項１または２に記載のニップ幅測定装置。

条項４．前記２つのロールの位置を維持したまま、前記回転駆動装置で駆動されるロールの切り替えを許容する切替許容機構をさらに備える
ことを特徴とする条項３に記載のニップ幅測定装置。

条項５．各ロールについて、このロールの両端を支持する軸受の間の距離の調節を許容する軸受距離調節許容機構をさらに備える
ことを特徴とする条項３または４に記載のニップ幅測定装置。

条項６．前記２つのロールの中心軸線の間の距離の調節を許容する軸間距離調節許容機構をさらに備える
ことを特徴とする条項１から５のいずれか１項に記載のニップ幅測定装置。

条項７．前記２つのロールの押圧力を測定する少なくとも１つの力測定装置をさらに備える
ことを特徴とする条項１から６のいずれか１項に記載のニップ幅測定装置。

条項８．前記ロールの軸線方向に沿って前記２つの距離測定機が移動可能なように、前記２つの距離測定機を支持する測定機支持機構をさらに備え、
前記２つの距離測定機が同時に互いの位置関係を維持したまま前記ロールの軸線方向に沿って移動可能である
ことを特徴とする条項１から７のいずれか１項に記載のニップ幅測定装置。

条項９．前記２つの距離測定機を前記ロールの軸線方向に沿って移動させる移動駆動装置をさらに備える
ことを特徴とする条項８に記載のニップ幅測定装置。

条項１０．前記２つのロールの少なくとも一方の表面温度を測定する温度計をさらに備える
ことを特徴とする条項１から９のいずれか１項に記載のニップ幅測定装置。

条項１１．前記距離測定機の各々は、前記ニップの端を含む前記２つのロールの表面上の複数の位置と距離測定機自身の間の距離を測定する
ことを特徴とする条項１から１０のいずれか１項に記載のニップ幅測定装置。

条項１２．前記２つのロールの中心軸線の両方に直交する線と平行に前記２つの距離測定機を移動させる移動機構をさらに備え、
前記距離測定機の各々は、一度に前記２つのロールの表面上の１つの位置と距離測定機自身の間の距離を測定し、前記移動機構による移動の間に測定を繰り返すことによって、前記２つのロールの表面上の複数の位置と距離測定機自身の間の距離を測定することを特徴とする条項１から１０のいずれか１項に記載のニップ幅測定装置。

１ニップ幅測定ユニット
２加熱ロール
３加圧ロール
２Ａロール２の中心軸線
３Ａロール３の中心軸線
４，５距離測定機
６ニップ
６Ａ，６Ｂニップ６の端
７計算機
１０測定機支持体（測定機支持機構）
１１，１２レール（測定機支持機構）
２４，２５軸受ブロック
２６，２７軸受ブロック（軸間距離調節許容機構）
２８，２９レールまたは溝（軸受距離調節許容機構）
３５モーター（回転駆動装置）
５０，５１押付けブロック（軸間距離調節許容機構）
５２，５３押付けブロック（軸間距離調節許容機構）
５４，５５固定ブロック（軸間距離調節許容機構）
５６，５７荷重計（軸間距離調節許容機構、力測定装置）
６０，６１ネジ（軸間距離調節許容機構）
６２，６３ハンドル（軸間距離調節許容機構），
９０，９１測定機支持体（測定機支持機構）
９３，９４ボールネジ（測定機支持機構）
９６，９８モーター（移動駆動装置）
１０１定着ベルト
１０３定着ロール
１０４加圧ロール
１０６ニップ
１２０感光体ドラム
１２１帯電ロール
１２２露光器
１２３現像器
１２４転写ロール
１２５除電ロール
１２６現像ロール

Claims

互いに近接して配置された２つのロールの間のニップの幅を測定するニップ幅測定装置であって、
前記ニップの両側にそれぞれ配置された２つの非接触式の距離測定機であって、各距離測定機が距離測定機自身に近い方の前記ニップの端と距離測定機自身の間の距離を少なくとも測定する、２つの非接触式の距離測定機と、
前記２つの距離測定機の測定結果から前記ニップの一端の位置に関する指標と前記ニップの他端の位置に関する指標を計算し、これらの指標から前記ニップの幅を計算する計算機とを備える
ことを特徴とするニップ幅測定装置。
前記計算機は、下記の式に従って、前記ニップの２つの端の間の曲線距離である前記ニップの幅を計算する
ことを特徴とする請求項１に記載のニップ幅測定装置。

ここで、Ｒ_１は、前記２つのロールのうちより硬い表面を有するロールの中心軸線と前記ニップの一端の間の距離であり、ａは前記２つのロールの中心軸線を含む平面と前記ニップとの交点と前記ニップの前記一端の間の、前記平面を直交する方向での距離であり、Ｒ_２は、前記２つのロールのうちより硬い表面を有するロールの中心軸線と前記ニップの他端の間の距離であり、ｂは前記２つのロールの中心軸線を含む平面と前記ニップとの交点と前記ニップの前記他端の間の、前記平面を直交する方向での距離である。
前記２つのロールを回転可能に支持する２対の軸受と、
前記２つのロールの一方を回転するよう駆動する回転駆動装置をさらに備える
ことを特徴とする請求項１または２に記載のニップ幅測定装置。
前記２つのロールの中心軸線の間の距離の調節を許容する軸間距離調節許容機構をさらに備える
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のニップ幅測定装置。
前記２つのロールの押圧力を測定する少なくとも１つの力測定装置をさらに備える
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のニップ幅測定装置。
前記ロールの軸線方向に沿って前記２つの距離測定機が移動可能なように、前記２つの距離測定機を支持する測定機支持機構をさらに備え、
前記２つの距離測定機が同時に互いの位置関係を維持したまま前記ロールの軸線方向に沿って移動可能である
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のニップ幅測定装置。