ギャップ測定方法および装置

【課題】光量変化、超音波信号伝達時間を用いて、ローラギャップ測定のバラツキを低減し、維持管理の容易なギャップ測定方法および装置を提供する。
【解決手段】ローラ間のギャップを測定するギャップ測定方法において、対向する２枚の平板１３ａ、１３ｂを伸縮変形する側壁で囲んだ容器形状の測定子１３と、この伸縮する測定子１３へ充填する充填部材１２ａおよびその充填部材１２ａを充填する充填機構１２と、測定対象であるローラ９、１０間に前記測定子１３を挿入し充填部材１２ａを充填したときの測定子１３における平板間隔の検出部１４を有し、検出量をローラ間距離に換算する演算部１５を有する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタなど電子写真方式の画像形成装置に用いる現像装置に関わるローラ部品、円筒状部品同士または円筒状部品と他部材で構成されるギャップのギャップ測定方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機、ファクシミリ、プリンタなど電子写真方式の画像形成装置において、感光体と現像ローラの間に生じるギャップに光を透過させてギャップを測定するレイアウトを採ることは知られている（例えば、特許文献１ないし３参照）。
特許文献１ではレーザ式ゲージ（光学式測定器）を用いた事例を、特許文献２ではカメラを用いた回転型現像装置を備えた画像形成装置の組み立て方法を、そして特許文献３ではロール形状のギャップ測定方式として、渦電流方式を用いているロールギャップ検出装置およびロール端部形状を開示している。
複写機、ファクシミリ、プリンタなど電子写真方式の画像形成装置には、感光体を均一に帯電させる帯電ローラ、光導電性を有し露光により潜像を形成する感光体、感光体潜像に現像トナーを付着させるために搬送する現像ローラ、および現像剤を封入するケース等で構成された現像ユニットがある。この現像ユニットにおいては、画像品質へ影響を及ぼす重要な管理項目に、感光体と現像ローラのギャップがある。
図１２は感光体と現像ローラのギャップを測定する従来の方法の１例を示す概略図である。図１２において、現像ユニットのケース１内で感光体２と現像ローラ３の間に光を透過させるレイアウトが採れたため、ケース１の上部および下部に、光を透過させる出入り口を設けている。
この出入り口に、ＬＭＧ投光部４およびＬＭＧ受光部５を設けている光学式寸法測定器を用いて、透過してくる光の幅から、感光体２と現像ローラ３のギャップを測定している。
図１３は図１２の投受光用の穴の光学的連通を塞ぐシールを示す概略図である。図１３に示すように、ギャップ測定後は光を透過させないように、ケース１上下の投受光用の穴の光学的連通をシール６で遮断しておく。
近年、画像品質向上要求に伴い、現像ユニットの高精度化、小型化が図られているため、感光体２と現像ローラ３の間に光を透過させるスペースが確保できなくなってきた。
図１４は感光体と現像ローラのギャップを測定する従来の方法の他の例を示す概略図である。図１４においては、現像ユニット上部に感光体２と現像ローラ３が見える位置でケース1に穴を開けている。
穴から見える感光体２と現像ローラ３の部分をＣＣＤカメラ７で撮影し、カメラ画像を画像処理することで、感光体２と現像ローラ３のギャップ８を測定するようにしている。ここで、測定後ケースの穴は、シール６で塞いでいる。
【特許文献１】特開平５−２８９４８８号公報
【特許文献２】特開２００２−２１４９００公報
【特許文献３】特開平０６−１０６２４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のＣＣＤカメラで撮影した画像を処理してギャップ測定する場合にも、以下のような課題がある。
まず、光学系レイアウトや光源の影響を受け易い。すなわち、ＣＣＤカメラと対象ワークの距離、カメラ角度、照明角度、照明光量のいずれかが変化すると、測定対象物からの光の反射具合が変化し、画像処理時のローラ端部検出がばらつき、ローラギャップの測定自体が安定しない。
また、測定対象の表面状態の影響も大きい。すなわち、測定対象表面の光沢ムラや表面粗さの違いにより、やはり、測定対象物からの光の反射具合が変化し、画像処理時のローラ端部検出がばらつき、ローラギャップの測定自体が安定しない。
上記の課題に対応し、安定してローラのギャップを測定するためには、測定機器の維持管理や部品の品質管理などによって画像処理測定を実施するための負担が大きい。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、光量変化、超音波信号伝達時間を用いて、ローラギャップ測定のバラツキを低減し、維持管理の容易なギャップ測定方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ローラ間のギャップを測定するギャップ測定方法において、対向する２枚の平板を伸縮変形する側壁により囲んだ容器形状の測定子と、この伸縮する測定子へ充填する充填部材およびその充填部材を充填する充填機構と、測定対象であるローラ間に前記測定子を挿入し充填部材を充填したときの測定子における平板間隔の検出部を有し、検出量をローラ間距離に換算する演算部を有することを特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、ローラ間のギャップを測定するギャップ測定装置において、対向する２枚の平板を伸縮変形する側壁により囲んだ容器形状の測定子と、この測定子に設けられる投光部および受光部と、測定対象であるローラ間に前記測定子を挿入し、充填部材を充填したときの前記測定子の平板間における受光量を検出する検出部と、検出量をローラ間距離に換算する演算部および前記ローラ間距離を表示する表示部を備える構成であることを特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、前記測定子と、この測定子の一方に前記投光部および前記受光部を設け、もう一方に反射部を設ける請求項２記載のギャップ測定装置を特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、前記測定子と、この測定子において、中央部に投光部および受光部を設け、かつ、２枚の平板および前記測定子底面に反射部を設ける構成である請求項２記載のギャップ測定装置を特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、前記測定子と、この測定子の一方に信号送信部を設け、他方に信号受信部を設ける請求項２記載のギャップ測定装置を特徴とする。
また、請求項６に記載の発明は、前記測定子と、この測定子の一方に信号送信部および受信部を設け、他方に信号反射部を設ける構成である請求項２記載のギャップ測定装置を特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、対象部品の光沢や粗さ等の表面状態および材質に影響されずに、測定対象物が構成するギャップを測定することができるとともに、測定機器の維持管理を容易にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明によるローラギャップ測定装置の構造の第１の実施の形態を充填前の状態において示す概略図である。図２は図１の第１の実施の形態を充填後の状態において示す概略図である。
本発明におけるローラギャップ測定装置の概略構造は、図示してない現像ユニットのケース内部の感光体ドラム９と現像ローラ１０との間のギャップに測定部１１を配置する構成になっている。
感光体ドラム９と現像ローラ１０との間のギャップは充填機構１２から充填部材１２aを充填することにより伸縮変形する。測定部１１の両端部に平板１３ａ、１３ｂを含む測定子１３を有し、測定対象のギャップ内に、この測定子１３を挿入する。
伸縮変形部へ充填部材１２aを充填したときの平板間隔を検出する検出部１４を備えて、その平板間隔の検出量から距離に換算する演算部、およびその距離換算値を表示する表示部１５を有している。
図１および図２を参照して本発明の測定方法を以下に示す。充填材料を充填する前の膨張していない測定子１３を、測定対象であるローラ、すなわち、感光体ドラム９と現像ローラ１０のギャップ１６に挿入する。次に、測定対象である両側のローラに、測定子平面が触れるまで、充填部材１２aを測定子１３に充填する。
測定子１３への充填が完了した時点で、測定子１３の平板１３ａ、１３ｂの平板間距離を検出する。ここで、検出した平板間隔量をギャップ量へ換算するとともに、測定子１３の平板厚みを加えることにより、測定対象のギャップ１６を算出することができる。
図３は本発明によるローラギャップ測定装置の構造の第２の実施の形態を示す概略図である。図４は図３の第２の実施の形態における測定部を拡大して示す断面図である。図３および図４において、この第２の実施の形態では、測定子１３の対向する平板１３ａ、１３ｂの一方に投光部１７を設け、他方に受光部１８を設ける。
対象ギャップ１６に測定子１３を挿入し、充填部材１２aを充填したとき投光部１７から投光された光を受光部１８で受け、この受光量を検出する。この充填時の受光量と未充填時の受光量の変化量から、充填時の平板間隔を検出する。
この第２の実施の形態においては、受光量検出部１９および発光・受光制御部２０を有している。この平板間隔量に、測定子１３の平板厚みを加えることにより、測定対象のギャップ１６を算出することができる。
上記実施の形態では、充填部材に光の透過を妨げない空気、あるいは不純物を含まない純水を用いている。また、投光部１７、受光部１８には光ファイバを用いている。
【０００７】
図５は本発明によるローラギャップ測定装置の構造の第３の実施の形態を示す概略図である。図６は図５の第３の実施の形態における測定部を拡大して示す断面図である。
この第３の実施の形態において、構造は全体的には図３の第２の実施の形態と同じであるが、第２の実施の形態とは、測定子１３の対向する平板の両側に反射板２１を設け、測定子１３中央部に投光および受光部１７ａを設けることが異なっている。
対象ギャップ１６に測定子１３を挿入し充填部材を充填したとき、投光部および受光部１７ａの投光部から投光した光を、側壁で対向する反射板２１からの反射光を、投光部および受光部１７ａの受光部で受光して受光量を検出する。この充填時の受光量と未充填時の受光量の変化量から、充填時の平板間隔を検出する。
測定子１３に充填されると平板間隔は広がることになり、両側の反射板２１からの反射が減り受光量は低減することになる。したがって受光量を検出することにより、平板間隔を検出することができる。
この平板間隔量に、測定子１３の平板の厚みを加えることにより、測定対象のギャップ１６を算出することができる。前述したと同様に、本実施の形態でも、充填部材に光の透過を妨げない空気、あるいは不純物を含まない純水を用いている。
【０００８】
図７は本発明によるローラギャップ測定装置の構造の第４の実施の形態を示す概略図である。図８は図７の第４の実施の形態における測定部を拡大して示す断面図である。図９は図８の例より大きい測定部を示す断面図である。
図７ないし図９において、測定子１３の対向する平板の両側および底面部に反射板２１を設け、測定子１３中央部に投光部１７ｂおよび受光部１７ｃを設ける。
対象ギャップ１６に測定子１３を挿入し充填部材を充填したとき、投光部１７ｂから投光した光を、底面および側壁で対向する反射部（反射板）２１からの反射光として、受光部１７ｃで受光して受光量を検出する。この充填時の受光量と未充填時の受光量の変化量から、充填時の平板間隔を検出する。
第３の実施の形態に関連して説明したように、充填部材が測定子１３に充填されると平板間隔は広がることになり、両側の反射板２１からの反射が減り受光量は低減することになる。したがって受光量を検出することにより、平板間隔を検出することができる。
この平板間隔量に、測定子１３の平板の厚みを加えることにより、測定対象のギャップを算出することができる。この第４の実施の形態でも、充填部材に光の透過を妨げない空気、あるいは不純物を含まない純水を用いている。
また、この第４の実施の形態において、投光部１７ｂおよび受光部１７ｃには、投光部１７ｂを中心に、その周囲を受光部１７ｃとした同軸形状の光ファイバを用いている。
【０００９】
図１０は本発明によるローラギャップ測定装置の構造の第５の実施の形態を示す概略図である。図１０において、測定子１３の対向する平板１３ａ、１３ｂの一方に超音波信号送信部２２を設け、他方に超音波信号受信部２３を設ける。
超音波信号送信部２２および超音波信号受信部２３は超音波送信／受信回路２４に接続され、信号到達時間検出部２５に接続され、そしてこの信号到達時間検出部２５は距離換算演算処理部および表示部１５に接続されている。
対象ギャップ１６に測定子１３を挿入し充填部材１２aを充填したときに、超音波信号送信部２２から信号を送信し、信号受信部２３が受信するまでの時間を信号到達時間検出部２５で検出する。この信号到達時間から充填時の平板間隔を検出する。
この平板間隔量に、測定子１３の平板１３ａ、１３ｂの厚みを加えることにより、測定対象のギャップを算出することができる。本実施の形態では、信号に超音波パルス信号を用いており、充填部材に伝播を妨げない空気、あるいは不純物を含まない純水を用いている。
【００１０】
図１１は本発明によるローラギャップ測定装置の構造の第６の実施の形態を示す概略図である。図１１において、測定子１３の対向する平板１３ａ、１３ｂの一方に超音波信号送信部／受信部２６を設け、他方に信号反射部２７を設ける。
対象ギャップ１６に測定子１３を挿入し充填部材１２ａを充填したときに、超音波信号送信部／受信部２６の送信部から信号を送信し、信号反射部２７から反射された信号を、超音波信号受信部／受信部２６の受信部が受信するまでの信号調達時間を検出する。この信号到達時間から、充填時の平板間隔を検出する。
この平板間隔量に、測定子１３の平板１３ａ、１３ｂの厚みを加えることにより、測定対象のギャップ１６を算出することができる。本実施の形態では第５の実施の形態と同様に、信号に超音波パルス信号を用いており、充填部材には伝播を妨げない空気、あるいは不純物を含まない純水を用いている。
また、上述の第１ないし第６の実施の形態では、感光体ドラムと現像ローラの円筒形状物のギャップを測定しているが、円筒形状と平面形状、或いは平面形状同士のギャップの測定にも展開することができる。
本発明によれば、ギャップ測定装置において、対向する平板１３ａ、１３ｂの片側を投光部／受光部１７ａおよびもう一方の平板側を反射部材２１とすることにより、測定子１３の小型化・省スペース化が図れる。
本発明によれば、ギャップ測定装置において、対向する平板を反射部材２１とし、平板間の中央に投光部１７ｂおよび受光部１７ｃを設けることより、測定子１３の小型化・省スペース化が図れる。
本発明によれば、ギャップ測定装置において、測定部１１の平板電極間隔を、電気信号を用いて検出することにより、上述した効果に加えて、高精度な測定が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明によるローラギャップ測定装置の構造の第１の実施の形態を充填前の状態において示す概略図である。
【図２】図１の第１の実施の形態を充填後の状態において示す概略図である。
【図３】本発明によるローラギャップ測定装置の構造の第２の実施の形態を示す概略図である。
【図４】図３の測定部を拡大して示す断面図である。
【図５】本発明によるローラギャップ測定装置の構造の第３の実施の形態を示す概略図である。
【図６】図５の測定部を拡大して示す断面図である。
【図７】本発明によるローラギャップ測定装置の構造の第４の実施の形態を示す概略図である。
【図８】図７の測定部を拡大して示す断面図である。
【図９】図８の例より大きい測定部を示す断面図である。
【図１０】本発明によるローラギャップ測定装置の構造の第５の実施の形態を示す概略図である。
【図１１】本発明によるローラギャップ測定装置の構造の第６の実施の形態を示す概略図である。
【図１２】感光体と現像ローラのギャップを測定する従来の方法の一例を示す概略図である。
【図１３】図１２の投受光用の穴の光学的連通を塞ぐシールを示す概略図である。
【図１４】感光体と現像ローラのギャップを測定する従来の方法の他の例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００１２】
９感光体ドラム
１０現像ローラ
１１測定部
１２充填機構
１２ａ充填部材
１３測定子
１３ａ平板
１３ｂ平板
１４平板間隔検出部
１５距離換算演算部および表示部
１６ギャップ
１７投光部
１７ａ投光部／受光部
１７ｂ投光部
１７ｃ受光部
１８受光部
１９受光量検出部
２０発光・受光制御部
２１反射部（反射板）
２２超音波送信部
２３超音波受信部
２４超音波送信／受信回路
２５信号到達時間検出部
２６超音波送信／受信部
２７超音波反射部

【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローラ間のギャップを測定するギャップ測定方法において、対向する２枚の平板を伸縮変形する側壁により囲んだ容器形状の測定子と、この伸縮する測定子へ充填する充填部材およびその充填部材を充填する充填機構と、測定対象であるローラ間に前記測定子を挿入し充填部材を充填したときの測定子における平板間隔の検出部を有し、検出量をローラ間距離に換算する演算部を有することを特徴とするギャップ測定方法。
【請求項２】
ローラ間のギャップを測定するギャップ測定装置において、対向する２枚の平板を伸縮変形する側壁により囲んだ容器形状の測定子と、この測定子に設けられる投光部および受光部と、測定対象であるローラ間に前記測定子を挿入し、充填部材を充填したときの前記測定子の平板間における受光量を検出する検出部と、検出量をローラ間距離に換算する演算部および前記ローラ間距離を表示する表示部を備える構成であることを特徴とするギャップ測定装置。
【請求項３】
前記測定子と、この測定子の一方に前記投光部および前記受光部を設け、もう一方に反射部を設けることを特徴とする請求項２記載のギャップ測定装置。
【請求項４】
前記測定子と、この測定子において、中央部に投光部および受光部を設け、かつ、２枚の平板および前記測定子底面に反射部を設ける構成であることを特徴とする請求項２記載のギャップ測定装置。
【請求項５】
前記測定子と、この測定子の一方に信号送信部を設け、他方に信号受信部を設けることを特徴とする請求項２記載のギャップ測定装置。
【請求項６】
前記測定子と、この測定子の一方に信号送信部および受信部を設け、他方に信号反射部を設ける構成であることを特徴とする請求項２記載のギャップ測定装置。

【図１】