(57)【要約】【課題】ローラ状成形体表面の微小な歪みを直接測定することは難しいことがあった。また、画像記録装置内で使用後のローラ状成形体表面の歪みを直接測定することは難しいことがあった。【解決手段】ローラ状成形体表面の歪み測定において、レーザ変位測定機、ローラ回転機構部とで構成されることを特徴とするローラ状成形体表面の歪み測定方法を提供した。更に、レーザ変位測定機が反射型レーザ変位測定機であり、レーザスポットの形が楕円状である上記ローラ状成形体表面の歪み測定方法を提供した。これにより、ローラ状成形体表面の歪みを測定することを可能とした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローラ回転機構部によりローラ状成形体を回転させると共に、レーザ変位測定機により該ローラ状成形体に対しレーザを照射するローラ状成形体表面の歪み測定方法。
【請求項２】
前記ローラ状成形体が金属支持部材、該支持部材外周面上に形成された導電性弾性層、および、その外周面上に形成された少なくとも１層以上の表面層からなることを特徴とする請求項１に記載のローラ状成形体表面の歪み測定方法。
【請求項３】
前記ローラ状成形体表面の表面粗さＲｚが２μｍ〜１０μｍであることを特徴とする請求項１または２に記載のローラ状成形体表面の歪み測定方法。
【請求項４】
前記レーザ変位測定機が反射型レーザ変位測定機であることを特徴とする請求項１〜３の各項に記載のローラ状成形体表面の歪み測定方法。
【請求項５】
前記レーザ変位測定機のレーザスポットの形が楕円状であることを特徴とする請求項４に記載のローラ状成形体表面の歪み測定方法。
【請求項６】
前記形が楕円状のレーザスポットの楕円長軸方向がローラ軸方向に平行であることを特徴とする請求項５に記載のローラ状成形体表面の歪み測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はローラ状成形体表面の歪み測定方法に関する。さらに詳しくは、例えば電子写真方式を採用した画像記録装置内に組み込まれているローラ状成形体表面の歪み測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式を採用した画像記録装置内に組み込まれているローラ状成形体において、該表面に接触した部材の影響で表面に歪みが発生することがある。通常、画像記録装置内に組み込まれた状態でローラ表面に接触する部材の押し込み量は、金属支持部材外周面上に形成された導電性弾性層の肉厚の１０％以下とわずかであり、発生する歪みは極めて微小な歪みである。この為この様なローラ状成形体表面の微少な歪みを直接測定することは困難であり、各種ローラ状成形体表面の歪みを評価する方法が報告されている。
【０００３】
しかし、例えばＪＩＳ  Ｋ６３０１の方法では、ローラ状成形体表面に実際に発生する微少な歪みを検出することは難しいことが知られている。これは、ＪＩＳ  Ｋ６３０１が直円筒形の試験片の均等な歪みの測定であり、実際にローラ状成形体表面に発生する微小な歪みを測定することができないためである。また、ＪＩＳ  Ｋ６３０１の方法は弾性材料の圧縮永久歪みを測定しているが、圧縮の割合が試験片の２５％と大きな変形を加えた後に残る永久歪みを測定しており、ローラ表面に接触する部材の押し込み量が金属支持部材外周面上に形成された導電性弾性層の肉厚の１０％以下とわずかである場合の永久歪みを測定することはできない。
【０００４】
更に、ローラ状成形体表面の歪みを直接測定する方法として、特許文献１に下記の方法が報告されている。
【０００５】
ハードロールとソフトロールがある荷重のもとで圧接した場合、ニップ領域でソフトロール表面は弾性変形し、その表面に円周方向歪みεを生じる。この状態でロール対を回転させニップ領域を記録紙が通過すると、記録紙は歪みを生じたニップ領域で搬送される。このため歪みを生じた弾性体ロール１回転で送りだされる記録紙の長さは、実際にロール周長の長さより円周方向歪みε分だけ搬送量が大きくなる。上記方法で測定されるεを歪みとしている。
【０００６】
上記方法は大きな歪みを測定することは可能であるが、微小な歪みを測定することは難しい。また、画像記録装置内に組み込まれたローラ状成形体を該装置内で使用後、ローラ状成形体表面に残る残留歪みを上記方法で測定することはできない。
【０００７】
ローラ状成形体表面の歪み測定を行う方法として、触針等の接触式も知られている。しかし、電子写真方式を採用した電子写真装置内に取り付けられる、トナーへのストレスを軽減することを目的とした弾性ローラの表面を測定する場合、弾性ローラ表面を歪ませてしまう可能性があり、ローラ状成形体表面の歪みを正確に測定することは極めて困難である。
【０００８】
【特許文献１】
特開平５−１５０６７９
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる実状を鑑みてなされたものであり、例えば電子写真方式を採用した画像記録装置内にローラ状成形体を組み込んだ際等に生じる、ローラ状成形体表面の微少な歪みを測定する方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、ローラ回転機構部によりローラ状成形体を回転させると共に、レーザ変位測定機により該ローラ状成形体に対しレーザを照射するローラ状成形体表面の歪み測定方法により、ローラ状成形体表面の微少な歪みを算出可能となることを見出し、本発明をなすに至った。
【００１１】
１つの実施態様では、ローラ状成形体が金属支持部材、該支持部材外周面上に形成された導電性弾性層、および、その外周上に形成された１層以上の表面層からなるローラ状成形体表面の歪み測定が可能である。
【００１２】
１つの実施態様では、ローラ状成形体表面の表面粗さの大きさに関係なく被測定体として用いることが可能であるが、特にローラ状成形体表面の表面粗さＲｚが２μｍ〜１０μｍの範囲の微少な歪みであっても測定することのできるローラ状成形体表面の歪み測定方法を提供する。
【００１３】
１つの実施態様では、レーザ変位測定機が反射型レーザ変位測定機であることが好ましい。
【００１４】
１つの実施態様では、レーザ変位測定機のレーザスポットの形が楕円であり、長軸方向がローラ軸方向に平行であることが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明は、ローラ回転機構部によりローラ状成形体を回転させると共に、レーザ変位測定機により該ローラ状成形体に対しレーザを照射するローラ状成形体表面の歪み測定方法である。
【００１６】
図１は、本発明のローラ状成形体表面の歪み測定方法に用いる歪み測定装置の一例をを模式的に表した図である。
【００１７】
本発明のローラ状成形体表面の歪み測定方法に用いる歪み測定装置は、レーザ変位測定機とローラ回転機構部とで構成されている。尚、ローラ状成形体の軸方向へのスキャンを可能とする目的で、別途、ローラ状成形体またはレーザ変位測定機をローラ状成形体の軸方向に移動させるローラ軸方向駆動部を設けても良い。
【００１８】
レーザ変位測定機のレーザ照射部位１と反射光の受光部位１´をローラ状成形体の軸方向に対して垂直方向に取り付けた。レーザ変位測定機の測定原理として透過光を用いる場合（ここで“透過光を用いる場合”とは、レーザをローラー状成形体に照射した際の、ローラー状成形体の影の形の変動を、レーザ受光部で読みとる方式を言う）、レーザ照射部位１と反射光の受光部位１´はローラ状成形体を挟んで反対側に位置する。レーザ変位測定機の測定原理として反射光を用いる場合、レーザ照射部位１と反射光の受光部位１´はローラ状成形体を挟んで同じ側に位置する。
【００１９】
ローラ状成形体を固定する方法としては特に制限されないが、ローラ状成形体の金属支持部材をローラ固定治具２で固定する等の方法を用いることができる。ローラ状成形体に金属支持部材がない場合は、別途金属支持部材を取り付けることでその代わりとなすことができる。ここで言う固定とは、ローラ状成形体の金属支持部材が上下左右には動かないが、回転可能な部品を金属支持部材に接触させることで金属支持部材を回転させることが可能な状態で保持することを意味する。ローラ状成形体の自重により、ローラ状成形体が測定精度に影響を与える程度に大きく動かないのであれば、回転軸を固定することは必ずしも必要とはしない。また、回転可能な部品としてはベアリングやカムフォロアを用いることが可能であるが、金属支持部材が測定精度に影響を与える程度に動かず、回転させることができるのであれば特に制限されるものではない。また、回転精度を上げる目的、固定しやすくする目的またはその他の目的として、ローラ状成形体の金属支持部材の回転冶具または固定冶具に接している部分に円筒状のキャップを施し、固定する金属支持体部分の径を大きくしても良い。
【００２０】
ローラ状成形体はモータ３で回転させる。モータは連続的に回転させることが可能であるものであっても、ある角度ずつ回転させるものであっても良く、ローラ状成形体を回転させることができるものであれば、自動であっても手動であっても特に制限されるものではない。ただし、モータを用いてローラ状成形体を回転させる場合、モータ本体を起因とする振動や、ギア、シャフト、ベルト等のローラ状成形体を回転させるのに必要である部材を起因とする振動が発生することがある。このため、測定する歪みの大きさや必要とする測定精度にもよるが、レーザ変位測定機で測定した値に該振動成分が含まれてしまい、ローラ状成形体表面の歪みに影響を及ぼす場合があるため、特に制限されないが、通常一般に使用されている振動除去方法を用いても良い。
【００２１】
例えばモータを起因とする振動を除去する方法としては、例えばモータを取り付ける台と被測定体であるローラ状成形体を固定している台、センサーを取り付ける台を独立させる、またはモータの回転軸にカップリング等を取り付け、ローラ状成形体に振動を伝わりにくくする、あるいは、モータの回転軸の先に取り付けている、ローラ状成形体を回転させるのに必要である部材の形状、材質を変える方法があるが、特に制限されるものではない。
【００２２】
レーザ変位測定機に用いているレーザによっては、レーザ変位測定機と被測定体間の空気の流れに実測値が影響されることがある。測定する歪みの大きさや必要とする測定精度にもよるが、レーザ変位測定機と被測定体の間に空気が流れ込まないような措置を適時用いてもかまわない。
【００２３】
ローラ状成形体表面の歪み測定は、ローラ状成形体を回転させながらレーザ変位測定機で得た測定値からローラ状成形体表面の歪みを算出するものである。
【００２４】
例えば、グラフの横軸に測定した時間、縦軸には測定値をプロットしたグラフよりローラ状成形体表面の歪みを算出することは可能である。グラフの作成方法は特に制限されるものではなく、円形にプロットしても良く、また複数点測定し３次元にプロットすることでローラ状成形体表面の歪みをグラフまたは図形から算出しても良い。
【００２５】
また、表面粗さをもつローラ状成形体表面の歪み測定を行った場合、ローラ状成形体表面の歪み測定方法により得られた測定値は、ローラ状成形体表面の表面粗さと残留歪みを含む値となる。したがって表面粗さを除去、もしくは残留歪みを算出できる程度に小さくする必要があることがある。測定値に含まれるローラ状成形体表面の表面粗さ成分を除去または小さくする方法としては、例えばフーリエ変換を用い、ある一定周期の波を除いたり、移動平均または単純平均で測定値のスムージング処理を行ったりする方法がある。測定値に含まれる表面粗さ成分を除去もしくは小さくする方法としては、特に上記方法に限るものではない。また測定値に含まれる表面粗さ成分を除去もしくは小さくすることは、測定する歪みの大きさや必要とする測定精度により必ずしも必要とはしない。
【００２６】
本発明のローラ状成形体表面の歪み測定方法によれば、ローラ状成形体表面の歪みが大きな場合でも、微小な場合でも、またローラ状成形体表面の表面粗さが大きな場合でも、小さい場合でも、該歪みを測定することが可能となる。
【００２７】
また、ローラ状成形体が金属支持部材、該支持部材外周面上に形成された導電性弾性層、および、その外周面上に形成された１層以上の表面層からなるものであってもローラ状成形体表面の歪み測定が可能である。
【００２８】
本発明のローラ状成形体表面の歪み測定方法において、特にレーザ変位測定機が反射型レーザ変位測定機であることが好ましい。これは、測定しようとするローラ状成形体表面の微少な歪みのローラ円周方向長さが非常に小さい場合、ローラ状成形体の影の形の変動をレーザ受光部で読みとる透過型レーザ変位測定機では、その歪みを読み取ることが困難であるのに対し、反射型レーザ変位測定機ではこの様な場合にも歪みを測定することができるからである。
【００２９】
反射型レーザ変位測定機の中でも、測定原理として三角測距方式またはオートフォーカス方式を採用している反射型レーザ変位測定機が特に好ましい。
【００３０】
三角測距方式とは基本的に、レーザ発光部位１と反射光受光部１´を固定しておき、反射光受光部１´に入る反射光の入射角または、測定点における反射角によりレーザ変位測定機と測定点との距離を算出する方式である。また、オートフォーカス方式とは、基本的にレーザ照射光と反射光が同軸であり、センサー内臓のレンズを上下に動かし、受光部１´で検出する光量の最大値となるレンズの位置により、レーザ変位測定機を測定点との距離を算出する方法である。
【００３１】
電子写真方式を採用した電子写真装置内に搭載されているローラ状成形体の表面に、適度の粗さを付与する場合があるが、表面に粗さを付与したローラ状成形体表面の歪み測定の場合、表面の粗さに歪みが埋もれてしまい歪み測定が特に困難である。特に、ローラ状成形体表面の表面粗さＲｚが２μｍ〜１０μｍの範囲にあるローラ状成形体が使用されているが、特にこの範囲の表面粗さの際に歪みの測定が困難である。
【００３２】
ここで、表面粗さＲｚは十点平均粗さであり、ＪＩＳ  Ｂ０６０１：１９８２に順ずる測定方法を用い、ＳＵＲＦＣＯＲＤＥＲ  ＳＥ３５００（小坂研究所社製）で測定した値である。
【００３３】
この様な、表面に粗さを付与したローラ状成形体表面の歪み測定の場合、反射型レーザ変位測定機の回路に、反射光量が少ない場合レーザの点灯時間を長くすることができる回路を採用していることが好ましい。
【００３４】
これは、ローラ状成形体表面の表面色、光沢、表面粗さ等により、被測定体表面に照射したレーザを吸収または乱反射等されることで、測定に必要な反射光を得ることができないことがある為である。これに対し、上記回路を採用しているレーザ変位測定機であれば、ローラ状成形体表面の状態に大きく依存することなく、容易に測定することができる可能性がある。
【００３５】
本発明のローラ状成形体表面の歪み測定方法において、特にレーザ変位測定機のレーザスポットの形が楕円状であることが好ましい。以下この理由について説明する。
【００３６】
レーザ変位測定機では、レーザスポット内でのローラ状成形体表面の変位の平均値を測定値として出力する。レーザスポットの形が楕円である場合、楕円の短軸方向よりも長軸方向の、ローラ状成形体表面の変位が平均化される。例えば、ローラ状成形体表面の表面粗さ成分において、短軸方向よりも長軸方向で表面粗さ成分を小さく測定することが可能となる。またローラ状成形体表面の表面粗さが小さい場合でも、ローラ状成形体表面の軸方向の特異的で微小な凹凸を平均化することが可能となる。即ち、測定したい表面歪みの配向方向が分かっている際には、レーザスポットの楕円長軸方向を調整することで、測定値への表面粗さの影響を低減することができる。
【００３７】
画像記録装置内における、ローラ状成形体表面の歪みの発生はローラ状成形体に接触する部材による影響であることがあり、ローラ状成形体の軸方向に直線状の歪みが発生することが多い。
【００３８】
上記ローラ状成形体表面の歪みを、楕円状のレーザスポットを用いているレーザ変位測定機で測定する場合、楕円状のレーザスポットの長軸方向をローラ状成形体の軸方向に平行にすることで、円状のレーザスポットを用いているレーザ変位測定機で測定するよりも、ローラ状成形体表面の表面粗さや特異的で微小な凹凸を小さくすることができ、ローラ状成形体の軸方向に発生するローラ状成形体表面の歪みを測定することが可能となる。
【００３９】
測定したい歪みの形状またはローラ状成形体表面の形状により、レーザスポットの長軸方向または短軸方向を適時変えることで、ローラ状成形体表面の歪みを測定することが可能である。
【００４０】
【実施例】
以下の実施例に基づき本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。実施例の結果は表１に示す。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
（実施例１）
レーザ変位測定機ＬＫ−０３５（キーエンス社製）を用い、モータでローラ状成形体を１ｒｐｍで回転させながら、レーザ変位測定機から測定データを１０ｍｓで取り込んだ。取り込んだ測定データを横軸に測定時間、縦軸に変位としてグラフを描いた。その後、ローラ状成形体表面の相対的な変位変化により歪みを測定した。その結果ローラ状成形体表面にトナー規制用ブレード由来の歪みを測定することができた。レーザ変位測定機ＬＫ−０３５は反射型レーザ変位測定機でレーザスポットが楕円状のものである。
【００４３】
被測定体としてはキャノン製レーザプリンターＬＢＰ−２５１０用のカートリッジに搭載されている現像ローラを用いた。現像ローラの表面粗さＲｚ＝５．５であった。表１は異なるレーザ変位測定機を用いた測定結果である。
【００４４】
（実施例２）
測定方法としては（実施例１）と全く同じ測定方法、同じ被測定体を用いて、下記レーザ変位測定機を用いて現像ローラ表面の歪み測定を実施した。レーザ変位測定機としては反射型レーザ変位測定機でレーザスポットが円状であるＬＫ−０３０を用いた。
【００４５】
（実施例３）
測定方法、被測定体としては（実施例１）と同じ測定方法、同じ被測定体を用いて、下記レーザ変位測定機を用いて現像ローラ表面の歪み測定を実施した。レーザ変位測定機としては、透過光型レーザ変位測定機ＬＳ−５０４０を用いた。
【００４６】
【比較例】
実施例で用いた現像ローラ表面の歪みを、接触式の真円度・円筒形状測定機ラウンドテストＲＡ−２０００ＡＳ（Ｍｉｔｓｕｔｏｙｏ社製）で測定したが、測定中に現像ローラの表面が歪んでしまい、トナー規制用ブレード由来の歪みを測定することができなかった。表１に実施例と並べて比較例の結果を示す。
【００４７】
【発明の効果】
本発明により、ローラ状成形体表面の歪み測定において、レーザ変位測定機、ローラ軸方向駆動部、ローラ回転機構部とで構成されることでローラ状成形体表面の歪み測定が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のローラ状成形体表面の歪み測定方法に用いる歪み測定装置を模式的に表した図
【符号の説明】
１  レーザ変位測定機のレーザ照射部位
１’  レーザ変位測定機のレーザ受光部位
２  ローラ固定治具
３  モータ
【図１】
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