(57)【特許請求の範囲】
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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
【図１】
0004220103.tif 000002
【図２】
0004220103.tif 000003
【図３】
0004220103.tif 000004
【図４】
0004220103.tif 000005
【図５】
0004220103.tif 000006
【図６】
0004220103.tif 000007
【図７】
0004220103.tif 000008
【図８】
0004220103.tif 000009
【図９】
0004220103.tif 000010
【図１０】
0004220103.tif 000011
【図１１】
0004220103.tif 000012
【図１２】
0004220103.tif 000013
【図１３】
0004220103.tif 000014