JP4220103B2 - ギャップ測定装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、組み立て部品間のギャップを測定するギャップ測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、組み立て部品、例えば、プリンタ用現像ユニットの現像ローラとこの現像ローラを回転可能に担持するハウジングの突起部とのギャップを測定するギャップ測定方法として、以下に記載するものが知られている。
【0003】
現像ローラとハウジングとの間のギャップは、プリンタ用現像ユニットの奥部でかつ直接目で見ることができない箇所に位置しているので、ギャップ周囲に存在してギャップ量の測定に邪魔となる組み立て部品を取り外し、現像ローラの外径と同径でかつ厚さの異なる測定ゲージ部を先端に着脱可能な支持杖を有するギャップ測定冶具を用い、ハウジングの開口からハウジングの内部に支持杖を挿入し、測定ゲージ部を現像ローラに当てつつギャップが存在する方向に支持杖を回転させて、測定ゲージ部がハウジングの突起部に接触したかどうかを手の感触により判断し、支持杖を回転させてハウジングの突起部に接触したかどうかの感触が得られなかったときには、先の測定に用いた測定ゲージ部の厚さよりも厚い測定ゲージ部を支持杖に取り付けて同じ方法を繰り返し、ハウジングの突起部に接触した感触を得たときの測定ゲージ部の厚さにより、ギャップ量を測定していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来のギャップ測定方法では、測定ゲージ部のハウジングの突起部への接触を手の感触により判断して、ギャップ量を測定しているので、ギャップ量の測定のばらつきが大きい。そのハウジングの突起部は測定ゲージ部の接触の際に変形するので、これによるばらつきも大きい。
【0005】
ギャップ量の測定に際して、その測定の邪魔となる組み立て部品をハウジングから取り外して、ギャップ量の測定を行っているので、ギャップ量測定後に取り外した組み立て部品を再び組み付けたときに、ギャップ量が測定時のものと異なる可能性がある。
【0006】
更に、測定ゲージ部を現像ローラ、ハウジングの突起部に接触させたときに、現像ローラ、ハウジングが測定ゲージ部で傷つけられるというおそれもある。
【0007】
組み立て部品間のギャップ量の個人差によるばらつきをなくすために、特開平10−239040号公報には、組み立て部品としての回転子と固定子との間のギャップに一対の移動体を挿入し、一対の移動体の接触面の電気抵抗を測定することによりギャップ量を測定する構成、ギャップに空気を流入させ、流入空気の圧力変化に基づきギャップ量を測定する構成、一対のアーム同士を蝶番を介して回動可能に連結し、一対のアーム同士の一方の端部をギャップに挿入し、一対のアーム同士の他方の端部間にスプリングを設け、一方の端部の開き量に応じたスプリング力を圧電素子を用いて電圧に変換し、この電圧に基づいてギャップ量を測定する構成、板バネをギャップに挿入し、板バネの撓み量をひずみゲージで測定する構成等、各種の構成が開示されている。
【0008】
これらのギャップ測定装置を用いても、現像ローラとハウジングの突起部との間のギャップの測定に際しては、ハウジングの突起部が測定時に変形するので、測定を正確に行うことができないという問題がある。また、現像ローラを傷つけるおそれも残存する。
【0009】
この他、テーパ状測定子をギャップに挿入し、ギャップへの押し込み量に基づきギャップ量を測定する構成、テーパ状測定子をギャップ内に挿入して回転させ、その回転角度からギャップ量を測定する構成も考えられているが、組み立て部品の位置が基準位置からずれている場合には、いずれか一方の組み立て部品に測定子が先に接触するので、正確な測定値を得ることができない。
【0010】
いずれにしても、測定子を組み立て部品に接触させてギャップ量を測定するギャップ測定装置では、ギャップ量の測定に際して、組み立て部品を傷つけずにかつばらつきを小さくしてギャップ量を測定する方策を講じることが肝要である。
【0011】
そこで、非接触でギャップ量を測定するギャップ量測定装置として、特開平3−107705号公報、特開平7−103739号公報、特開平9−292216号公報に開示のものが知られている。
【0012】
これら特開平3−107705号公報、特開平7−103739号公報、特開平9−292216号公報に開示のものでは、光源付き光学式撮像手段をギャップに挿入して撮像して、ギャップ量を測定する構成が採用されているが、狭いギャップ(ギャップ量0.3mm)に直接光源付き光学撮像手段を挿入して撮像することができず、特開平9−292216号公報に開示されているようなミラーユニットを用いてギャップを撮像し、この光学式撮像手段により得られた画像に基づきハウジングの突起と現像ローラのエッジとを読み取り、エッジ間の距離に基づきギャップ量を測定することが考えられる。
【0013】
しかしながら、プリンタ用現像ユニットの現像ローラとハウジングの突起との間のギャップの向こう側に、ステンレス製の攪拌ローラが存在している。このステンレス製の攪拌ローラの存在のため、ギャップを撮像したとき、現像ローラのエッジ、ハウジングの突起のエッジを識別することができず、正確にギャップ量を測定できないという不都合がある。また、現像ローラの表面には軸方向に延びる条溝が設けられ、この条溝が影となって、現像ローラの表面のエッジを明瞭に識別し難いという問題もある。
【0014】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、その目的は、組み立て部品を分解することなく、かつ、組み立て部品を傷つけることなく、しかも、測定値のばらつきを低減できるギャップ測定装置を提供することにある。
【0015】
請求項1に記載のギャップ測定装置は、組み立て部品としての現像ローラと組み立て部品としてのハウジングの突起との間であって直接目で見ることのできない箇所に位置しているギャップを測定するギャップ測定装置において、
前記両組み立て部品よりも剛性が低くかつ前記ギャップに挿入されて前記組み立て部品に接触される接触子と、該接触子に設けられて前記組み立て部品への前記接触子の接触を検知する接触検知センサと、前記接触子を担持し回転により前記両組み立て部品の一方に接触させつつ前記ギャップに挿入させる回転ユニットと、該回転ユニットを有して当該回転ユニットを待機位置から所定量移動させて前記接触子を前記両組み立て部品の一方に位置させる進出位置と前記待機位置との間で往復させるスライドベースと、前記進出位置で前記回転による前記組み立て部品の一方への前記接触子の接触に基づき前記スライドベースを前記接触子が前記ギャップを横断する方向に移動されるように駆動しかつ前記組み立て部品の他方への前記接触子の接触に基づき前記スライドベースの駆動を停止する駆動ユニットとを備え、前記スライドベースの移動量に基づきギャップ量を測定することを特徴とする。
【0021】
【発明の実施の形態】
【0022】
【本発明に係わるギャップ測定装置の測定対象物(ワーク)の一例】
図1は本発明に係わるギャップ測定装置による測定対象物の一例としてのプリンタ用現像ユニットを示す断面図である。
【0023】
この図1において、1はプリンタ用現像ユニットである。このプリンタ用現像ユニット1は黒色樹脂製のハウジング2を備えている。ハウジング2には回転軸3が設けられ、この回転軸3にはアルミニウム製の現像ローラ4が設けられている。ハウジング2にはステンレス製の攪拌ローラ5が回転可能に支承されている。現像ローラ4にはその軸方向に延びる条溝がその周回り方向に多数形成されている。そのハウジング4には突起6が設けられ、図2に拡大して示すように、この突起6と現像ローラ4との間のギャップGが測定対象となるものである。
【0024】
ハウジング2には開口7が設けられ、この開口7を通じて後述するギャップ測定装置の接触子が挿入されるものである。
【0025】
【接触式ギャップ測定装置】
図3において、8は接触式ギャップ測定装置である。接触式ギャップ測定装置8は、固定ベース9、ワーククランプユニット10を備えている。固定ベース9には支持台11が設けられ、支持台11には駆動ユニット12が設けられている。駆動ユニット12にはスライドベース13を介して回転ユニット14が設けられている。このスライドベース13には公知の測長センサ13Aが設けられている。
【0026】
その回転ユニット14には支持筒15が設けられ、この支持筒15の先端には図4に拡大して示すように接触子板16が設けられている。この接触子板16が現像ローラ4の表面4aに接触されるものである。この接触子板16は現像ローラ4の剛性、ハウジング2の突起6の剛性よりも低く設計され、接触子板16は現像ローラ4の表面4aに接触されたときに現像ローラ4の表面4aを傷つけることなく撓むようにされている。
【0027】
その接触子板16には歪みゲージ(接触検知センサ)17が設けられている。その歪みゲージ17は導線18に接続され、導線18は支持筒15の内部を通じて回転ユニット14に導かれ、その導線18は回転ユニット14の制御線19、測長センサ13Aの導線20と共にコントローラ21に接続されている。
【0028】
そのコントローラ21には駆動ユニット12の制御線22が接続されている。
【0029】
ギャップ量の測定は以下に説明する手順によって行う。
【0030】
まず、ワーククランプユニット10をにプリンタ現像用ユニット1を固定する。次に、図5に示すように、スライドベース13をスライドさせて、回転ユニット14を待機位置から進出位置に所定量だけ駆動し、停止させる。これにより、接触子板16が開口7を通じてハウジング1の内部に挿入される。次に、コントローラ21の制御によって、回転ユニット14が図6に示すように支持筒15を回転させる。これにより、接触子板16の先端部が図7に拡大して示すように現像ローラ4の表面4aに接触される。
【0031】
接触子板16の先端部16Aが現像ローラ4の表面4aに接触すると、歪みゲージ17が現像ローラ4への接触を検知する。これにより、回転ユニット14は支持筒15の回転を停止させる。次いで、コントロールユニット21は駆動ユニット13を駆動する。これにより、回転ユニット部材14が進出位置から待機位置方向に向かって駆動され、図8に示すように、接触子板16が突起6に接触する。歪みゲージ17が接触子板16の突起6への接触を検知すると、コントロールユニット21は駆動ユニット12の駆動を停止する。と同時に、測長センサ13Aの測長信号をメモリする。この測長センサ13Aの測長信号に基づきギャップ量が得られる。
【0032】
【非接触式ギャップ測定装置】
図9において、30は非接触式ギャップ測定装置である。この非接触式ギャップ測定装置30はワーク駆動ユニット31、ワーククランプユニット32を有する。プリンタ用現像ユニット1はワーククランプユニット32にクランプされてワーク駆動用ユニット31により測定箇所に搬送される。
【0033】
この非接触式ギャップ測定装置30にはそのベース33に移動ユニット34が取り付けられている。この移動ユニット34にはレンズユニット35が待機位置と進出位置との間で往復動可能に設けられている。そのレンズユニット35にはミラーユニット36が図10〜図12に示すように設けられている。ミラーユニット36はミラー37Aを有する。このミラーユニット36には照明光源37Bから導き出された光ファイバーの出射光端部37Dが取り付けられている。ミラーユニット36は開口7を通じてハウジング2の内部に進入され、ミラー37AがギャプGを覗く位置にセットされる。
【0034】
レンズユニット35には、ミラーユニット36のミラー37Aに映し出されたギャップ周辺部の像を拡大して撮像するレンズ系、CCDカメラ(図示を略す)が設けられている。
【0035】
そのCCDカメラの撮像信号は画像処理ユニット38に入力される。画像処理ユニット38はレンズユニット34により撮像された画像をデータとして取り込んで画像濃度を測定する。その画像処理ユニット38の処理データは演算ユニット39に入力されると共に、この演算処理ユニット39を介して表示ユニット40に入力される。
【0036】
表示ユニット40には一例として図13に示すようにギャップGの周辺部の画像が表示される。
【0037】
プリンタ用現像ユニット1の攪拌ローラ5の表面は、ギャップ量の測定を正確に行うため、以下に説明する理由により加工が施されている。
【0038】
現像ローラ4には軸方向に延びる条溝が形成されているので、ギャップの周辺部分を撮像する際に、この条溝の部分が影となって、現像ローラ4のエッジを特定し難く、ギャップ量の測定に支障をきたすおそれがある。
【0039】
そこで、この非接触式の光学式のギャップ測定装置30では、攪拌ローラ5の表面をサンドブラスト処理によって粗面とし、現像ローラ4の表面反射率と攪拌ローラ5の表面反射率とが異ならされている。また、ハウジング2の突起6の表面反射率と攪拌ローラ5の表面反射率とが異ならされている。
【0040】
このように現像ローラ5の表面反射率を現像ローラ4の表面反射率と異ならせると共に突起6の表面反射率とも異ならせることにすると、図13に示すように、背景画像としての攪拌ローラ5と現像ローラ4とのエッジ41、攪拌ローラ5と突起6とのエッジ42を明確に識別できるようになる。
【0041】
すなわち、レンズユニット35によってギャップ周辺部を撮像すると、現像ローラ4の部分は画面上で明るい部分と暗い部分とが交互に存在する筋部4A、4Bとなる。これに対して、攪拌ローラ5の部分はその表面が粗面とされているため、その表面反射率が現像ローラ4の表面反射率と異なり、画面上で明るい部分と暗い部分との中間の明るさを有する筋部5Aとなる。また、突起6の部分は黒色の樹脂製であるので、画面上で暗い筋部6Aとなる。
【0042】
そこで、ギャップGを横断する方向の画素Gi(i=1、2、…、m)の列G’について、画素Gi毎に画像の濃淡度を測定する。
【0043】
すなわち、画像処理ユニット38は、隣り合う画素同士の濃淡度の差△を演算する。隣り合う画素同士の濃淡度の差△が所定値△1よりも大きいときには、現像ローラ4の条溝の影に基づくエッジ43であると判断し、隣り合う画素同士の濃淡度の差△が所定値△2よりも小さいときにはエッジ41〜43でないと判断し、隣り合う画素同士の濃淡度の差△が所定値△2よりも大きくかつ所定値△1よりも小さいときには現像ローラ4と攪拌ローラ5との間のエッジ41、攪拌ローラ5と突起6とのエッジで42あると判断する。
【0044】
そして、演算ユニット39は、エッジ41からエッジ42までの個数をカウントする。エッジ41から42までの画素Giの個数をm個とし、画素GiのギャップGを横断する方向の単位長をLとすると、ギャップ量GはG=m×Lによって求められる。
【0045】
次に、このギャップ測定装置によるギャップ量の測定手順を説明する。
【0046】
最初に、移動ユニット34に沿ってレンズユニット35を待機位置から進出位置に移動させ、ミラーユニット36を開口7を通じてハウジング2の内部に挿入する。次に、光源37Bを点灯させて、ギャップGの周辺部分を撮像し、画面を見つつギャップGを覗く位置で停止させる。次いで、画像処理ユニット38により画像濃度を測定する。画像処理ユニット38はその画像濃度を一時的にメモリする。
【0047】
次いで、演算ユニット39は、ギャップGを横断する画素Giの配列方向に各画素毎に濃淡度のデータに基づき、各画素毎に隣り合う画素との濃度差を演算し、濃度差△が、△1>△>△2に入っているか否かを判断する。
【0048】
すなわち、演算ユニット39は、隣り合う画素との濃度差が△1>△>△2になったときの画素の番地を記憶し、ギャップGを横断する画素Giの配列方向に画素毎にこの比較判断を繰り返し、次に隣り合う画素との濃度差が△1>△>△2になったときの画素の番地を記憶する。この番地よりも一つ手前の番地までの数値と先に得られたエッジに相当する番地までの数値との差に基づきエッジ41からエッジ42までの画素数mを求め、この画素数mと単位長Lとの積によってギャップ量Gを求める。
【0049】
【発明の効果】
本発明によれば、組み立て部品を分解することなく、かつ、組み立て部品を傷つけることなく、しかも、測定値のばらつきを低減できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のギャップ測定装置の測定対象物の一例を示す部分断面図である。
【図2】 図1に示す突起と現像ローラとの部分拡大図である。
【図3】 本発明の接触式ギャップ測定装置の要部構成を示す図であって、接触子板のハウジング内部への挿入前の状態を示す図である。
【図4】 図3に示す接触子板の部分拡大図である。
【図5】 図3に示す接触子板をハウジング内部に挿入した状態を示す図であって、かつ、接触子板を現像ローラに接触させる前の状態を示す図である。
【図6】 図3に示す接触子板をハウジング内部に挿入して接触子板を現像ローラに接触させた状態を示す図である。
【図7】 接触子板を現像ローラに接触させた状態を示す部分拡大図である。
【図8】 接触子板を突起に接触させた状態を示す部分拡大図である。
【図9】 本発明の非接触式ギャップ測定装置の要部構成を示す図であって、ミラーユニットのハウジング内部への挿入前の状態を示す図である。
【図10】 ミラーユニットとギャップとの位置関係を説明するための平面図である。
【図11】 図10に示すミラーユニットの部分拡大斜視図である。
【図12】 本発明の非接触式ギャップ測定装置の要部構成を示す図であって、ミラーユニットのハウジング内部への挿入状態を示す図である。
【図13】 図9に示す表示ユニットに表示されたギャップ周辺部の拡大画像を示す説明図である。
【符号の説明】
2 ハウジング(組み立て部品)
4 現像ローラ(組み立て部品)
8 ギャップ測定装置
12 駆動ユニット
13 スライドベース
16 接触子板
G ギャップ
Claims (1)
- 組み立て部品としての現像ローラと組み立て部品としてのハウジングの突起との間であって直接目で見ることのできない箇所に位置しているギャップを測定するギャップ測定装置において、
前記両組み立て部品よりも剛性が低くかつ前記ギャップに挿入されて前記組み立て部品に接触される接触子と、該接触子に設けられて前記組み立て部品への前記接触子の接触を検知する接触検知センサと、前記接触子を担持し回転により前記両組み立て部品の一方に接触させつつ前記ギャップに挿入させる回転ユニットと、該回転ユニットを有して当該回転ユニットを待機位置から所定量移動させて前記接触子を前記両組み立て部品の一方に位置させる進出位置と前記待機位置との間で往復させるスライドベースと、前記進出位置で前記回転による前記組み立て部品の一方への前記接触子の接触に基づき前記スライドベースを前記接触子が前記ギャップを横断する方向に移動されるように駆動しかつ前記組み立て部品の他方への前記接触子の接触に基づき前記スライドベースの駆動を停止する駆動ユニットとを備え、前記スライドベースの移動量に基づきギャップ量を測定することを特徴とするギャップ測定装置。
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