(57)【要約】    【課題】  ローラ体の胴部の振れを精度良く測定して、例えば画像形成装置における形成画像に影響する特性値を容易に評価可能とする測定装置を提供する。    【解決手段】  ローラ体(10)をチャックする機構(15)と、ローラ体を軸回りに回転させるための機構(16)と、ローラ体の回転角度を検出する機構(19)と、被測定部の外周測定基準からの変化量及びローラ体の測定基準部分の外周測定基準からの変化量を連続検出する機構(17, 18)とを有し、測定基準部分の外周測定基準からの変化量から測定基準部分の中心を求め、被測定部の外周測定基準からの変化量から上記中心の変化量を差し引くことでローラ体の振れ真値を測定する。【選択図】    図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定対象たるローラ体をチャックする機構と、ローラ体を軸回りに回転させるための機構と、ローラ体の回転角度を検出する機構と、被測定部の外周測定基準からの変化量及びローラ体の測定基準部分の外周測定基準からの変化量を連続検出する機構とを有し、測定基準部分の外周測定基準からの変化量から測定基準部分の中心を求め、被測定部の外周測定基準からの変化量から上記中心の変化量を差し引くことを特徴とする、ローラ体の振れを測定する装置。
【請求項２】
得られた振れの真値を、ローラ体の軸方向に少なくとも２ヶ所で測定して真直度を算出することを特徴とする請求項１に記載のローラ体振れ測定装置。
【請求項３】
材料を押し出してローラ体を形成する工程、上記ローラ体の両端にフランジを嵌合する工程、請求項１に記載されたローラ体振れ測定装置を用いてローラ体の形状特性を測定してローラ体の選別を行う工程を備えて成るローラ体の製造方法。
【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、プリンタ等の乾式トナーを使用した電子写真方式画像形成装置における現像部、帯電部、転写部、定着部に利用されるローラ形状の製作物（ワーク）の振れを測定する装置に関するもので、その測定装置は、また現像ローラなど画像形成装置に用いるローラ体以外の、他の適用分野に用いられる各種の精密ローラの振れの測定にも利用できるものである。そして本発明はまた、そのような測定装置をローラ状製作物の選別工程に用いることにも関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開平１０−１３２５５２
【０００３】
電子写真方式の画像形成装置においては、感光体表面に光を照射して静電潜像を形成し、そこに現像剤担持体を介してトナーを付着させ、これを用紙に転写し定着させることで画像形成を行うようになっている。そして顕像化の際に用いられる現像剤担持体（現像スリーブ）の表面は、低速タイプの場合を除いて、溝加工やサンドブラスト加工等の荒らし加工が施されている。これは、高速で回転する現像スリーブ上で現像剤がスリップして停滞することで、画像濃度の低下が発生することを防止するためである。
【０００４】
図１に、現像ローラと現像ユニット構造を示す。現像ローラ１は内側に磁場発生手段を有し、外側には回転自在な現像スリーブを両端のフランジにて固定していて、現像装置上に軸受を介し固定されている。現像スリーブは感光体２や現像剤規制手段（ブレード）３と近接しているので、上記電子写真プロセスにおいて画像濃度の濃淡を回避し適正な画像を得るには、現像スリーブに均一な形状寸法精度が要求される。形状寸法精度のバラツキの大きさを示す特性値としては、外振れ、全振れ、真直度、真円度等を挙げることができる。たとえば現像スリーブに振れがあると、ブレードや感光体ドラムとのギャップが現像スリーブの回転周期で変動することになり、現像剤量のムラや現像能力のムラを生じてしまい、結果として画像上に現像スリーブピッチのムラを生じてしまう。したがって高画質を得るためにはスリーブの振れ精度を高くする必要がある。
【０００５】
一方、高精度のローラ形状を測定する方法としては、テコ式ダイヤルゲージのような接触式の変位計と、レーザやＬＥＤを応用した非接触式の変位計が知られているが、現像スリーブ等では、要求される精度が１０μｍ以下となってきているため、非接触式が主流となっている。
【０００６】
しかしながら、現在広く用いられている振れの測定は特許文献１に示されるごとく、測定対象物たるワーク１０のジャーナル部１１を支持し、不図示の駆動ローラ等により、ワークジャーナル部もしくはワーク受け部（ワークジャーナル受け部）をワーク軸回りに回転させ、透過型レーザ測長機１２をワーク測定部にセットし、そのレーザを用いて、ワーク１０を連続的に数回転させた時のレーザ測定値の変動を振れ値として読み込むことで行われる（図２）。
【０００７】
このような方式の問題点としては
(1)ワーク受け部が回転する機構となっている場合、ワーク受け部での振れ成分が、ワーク測定部の振れの測定値に含まれてしまう。したがってこの方式を用いてワークを選別しようとすると、本来は良品であるワークを不良品判定してしまうことがあるので、ワークの生産性を低下することになる。
(2)ワーク受け部が回転しない機構となっている場合、ワーク受け部とワークジャーナル部との擦れにより、ワークジャーナル部にキズを付けてしまうことがある。
(3)ワークの回転位相に対しての変動を測定することができないため、形状精度を「振れ」でしか表すことができず、真円度、同軸度といった要素に分解していないため、画像上のピッチムラなどに形状精度のどの要素が影響しているのかが判らない。本方式で外振れ、真直度、外径を測定することは可能であるが、ワーク受け部で滑りが発生するため、ワーク胴部の円周上の任意角度位置における中心との相対変位は測定できない。したがって、この方式を用いてワークを選別した場合、本来は良品（画像上への影響度少ない）であるワークを不良品判定してしまって、ワークの生産性を低下することになる。
【０００８】
一方、３次元測定機なるものも公知である。このような３次元測定機は、ワークをおいて、プローブを外周に当てていく測定方法をとっているので、特許文献１に開示された方式のような問題を引き起こさないが、非常に高価な測定機であることに加えて、測定に非常に時間がかかるという問題がある。そして３次元測定機では特殊なプローブを開発しなければならず、０．１°レベルでの測定は困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記のような問題点に鑑み、ローラ体の胴部の振れを精度良く測定して、例えば画像形成装置における形成画像に影響する特性値を容易に評価可能とする測定装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題は、本発明によれば、ローラ体をチャックする機構と、ローラ体を軸回りに回転させるための機構と、ローラ体の回転角度を検出する機構と、被測定部の外周測定基準からの変化量及びローラ体の測定基準部分の外周測定基準からの変化量を連続検出する機構とを有し、測定基準部分の外周測定基準からの変化量から測定基準部分の中心を求め、被測定部の外周測定基準からの変化量から上記中心の変化量を差し引くことでローラ体の振れ真値を測定することによって解決される。
【００１１】
得られた振れの真値を、ローラ体の軸方向に少なくとも２ヶ所で測定することで真直度を算出することができ、また振れの真値から同軸度、真円度も得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の測定装置においては、ローラ体を軸回りに回転して、その回転角度を検出しながら、被測定部の外周測定基準からの変化量及びローラ体の測定基準部分の外周測定基準からの変化量を連続検出して、測定基準部分の外周測定基準からの変化量から測定基準部分の中心を求め、被測定部の外周測定基準からの変化量から上記中心の変化量を差し引くので、ローラ体の測定基準部分の振れ成分を除くことができ、被測定部の振れの測定精度を向上させることができる。
【００１３】
請求項２の測定装置においては、計測し得られた振れの真値を、軸方向に少なくとも２ヶ所測定して、ローラ体の真直度を算出することができる。請求項３の製造方法においては本発明に係る測定装置を選別に用いており、画像形成装置で画像確認を行わなくてもムラの無い画像を得ることができる現像ローラが得られ、現像ローラ及び画像形成装置の生産性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
先ず、測定対象たるローラ体の振れの測定原理を図３に示す。図３(ａ)は正面図を、図３(ｂ)は一方の測定基準端面での断面図、図３(ｃ)は二つの測定基準端面と任意測定点でのそれぞれの中心軌跡を描いたものである。測定すべき「振れ」は、二つの測定基準端面（ローラ体の両端面；便宜上、測定装置にチャックされるジャーナル部Ａ、Ｂを基準面とする。ローラ体端面とチャックされるジャーナル部とは極めて近く、その差に基づくずれは無視できるとする。）に対する任意のローラ胴部（断面）測定位置における振れである。これは、図３(ｃ)に示すように、空間上の(ｉ)ローラ体の任意の測定点ｎにおける胴部断面中心ｅと、(ii)ジャーナル部Ａの中心ａとジャーナル部Ｂの中心ｂとを結んだ直線上の点ｄとの差（ｆ）である。したがって、ジャーナル部Ａの中心ａ、ジャーナル部Ｂの中心ｂ、任意の測定点ｎにおける胴部断面の中心ｅの、各空間上の座標（ｘ、ｙ、ｚ）が分かれば、ｆを算出できることになる。本方法では、ｙ成分について直接測定しない。直接測定するにはレーザー変位計等を十字配置にする必要があるが、それではコストの問題もあるので、ローラ体を１回転させて、その時の回転角度と、一方向（ｚ方向）の変位量から、ｙ成分を推定する。ｙ成分の出し方は、単振動の原理を利用し、基準面をｙ軸に対応させてθに対するｚ成分の値が出る時、ｙｚ平面上での軌跡で考えると、ｔａｎθ＝ｙ／ｚであり、したがってｙ＝ｚ・ｔａｎθとなる。
【００１５】
今、ジャーナル部Ａ、Ｂの中心ａ、ｂ及び任意の測定点ｎにおける胴部断面中心ｅの測定手段として透過型の非接触式変位センサ１３（例えば発光側をＬＥＤ、受光側をＣＣＤとする）を図３(ｂ)のような方向にセットする。測定にあたっては、ローラ体１０を回転させ、任意の回転角度θ°における、
(１)ジャーナル部Ａの外径の測定値Ｌ１、Ｌ１’を測定し、その中点をジャーナル部Ａにおける中心ａ、
(２)同様にジャーナル部Ｂの外径の測定値Ｌ２、Ｌ２’を測定し、その中点をジャーナル部Ｂにおける中心ｂ、及び
(３)ローラ体１０の任意の胴部測定点ｎの外径Ｌ３、Ｌ３’を測定し、その中点をｎ点における中心ｅ
を回転角度０°〜３６０°にわたって算出する。この時、中心ａの変位と回転角度との軌跡は、図４のようになる。同様に、中心ｂの変位と回転角度との軌跡は、図５のようになる。中心ｅの変位と回転角度との軌跡は、図６のようになる。
【００１６】
したがって、ローラ体が回転することにより、Ａ中心ａ、Ｂ中心ｂ、胴部測定点ｎの中心の空間上の軌跡が、図３(ｃ)のようになっているとすると、中心ａの変位ｙが最大の時（例えば回転角度θ１）の中心ａの空間上の座標は、（ｘ、ｙ、ｚ）＝（０、０、ｚａ）となる。この時、中心ｂ及び中心ｅは、変位が最大の時の回転角度がθ２、θ３と異なっており、
中心ｂの空間上の座標は、（ｘ、ｙ、ｚ）＝（Ｘｂ、ｚｂ２、ｚｂ１）
中心ｅの空間上の座標は、（ｘ、ｙ、ｚ）＝（Ｘｎ、ｚｅ２、ｚｅ１）
ｚｂ２＝ｚｂ１×ｔａｎ（θ２−θ１）
ｚｅ２＝ｚｅ１×ｔａｎ（θ３−θ１）
となる。したがって、中心ａの空間上の座標（ｘ、ｙ、ｚ）＝（０、０、ｚａ）と中心ｂの空間上の座標（ｘ、ｙ、ｚ）＝（Ｘｂ、ｚｂ２、ｚｂ１）とを結ぶ空間上の直線と、中心ｅの空間上の座標（ｘ、ｙ、ｚ）＝（Ｘｎ、ｚｅ２、ｚｅ１）との距離が、測定点ｎにおける中心のずれ量となる。ここで、
Ｘｂ：中心ａを０としたときの、中心ａから中心ｂまでの、軸方向の距離
Ｘｎ：中心ａを０としたときの、中心ａから測定点の中心ｅまでの、軸方向の距離
したがって、測定点ｎにおける、見かけ上の振れの測定値から、中心のずれ量を差し引いた値が、測定点ｎにおける、ローラ体の本来の振れの値（真値）となる。
【００１７】
ローラ体の回転位相（角度）を把握するためには、測定装置における回転部位とローラ体の間でスリップを防ぐ必要がある。そこで、ローラ体をその両端に位置する回転部材によってチャックし、回転部材を回転することで連れ回し、回転させるようにする。変位センサはローラ体中心に向いて配置され、一定時間毎にデータ取り込みを行う。該センサは接触式の変位センサであることも可能だが、回転時の運動によって測定誤差が生じる可能性があるため、レーザ光などを用いた非接触の透過型変位センサを用いることが有効である。
【００１８】
振れ測定対象たるローラ体として現像スリーブは、公知のように製造される。先ず、アルミニウムを熱間で押し出し、円筒状に形成する。現像スリーブの材料は、アルミニウムの他に真鍮、ステンレス、導電性樹脂等が使用できるが、コストや精度の面からアルミニウムがよく使用されている。次に、スリーブ外周面に溝加工やサンドブラスト加工等を施す。溝加工は、次のようにして形成される。内周面に台形状、Ｖ字状、Ｕ字状等の凸部を形成したダイスの内周面から円筒状のアルミニウムを冷間で引き抜くことでスリーブの外周に軸方向に延びる溝が形成される。スリーブの溝は深さ０．０２ｍｍ、本数は５０〜１００本程度としている。上記溝はアルミニウムの熱間押し出し成形時に形成することもできる。一方、サンドブラスト加工は、スリーブに冷間で砥粒を吹き付けることで行われる。スリーブの表面粗さは、Ｒz５〜１５μｍ程度としている。そして、スリーブ両端部にフランジを圧入したり、接着したりして固定することで、現像スリーブが形成される。
【実施例１】
【００１９】
図７に本発明に係るローラ体振れ測定装置を示す。水平に設置したローラ体１０を、その両端ジャーナル部で支持する受け部１５は、三つ爪のエアーチャックにより構成されている。これを不図示のギヤを介してモータ１６により回転する。受け部１５にチャックされたローラ体１０の両端ジャーナル部は振れ補正用センサ１７で、ローラ体１０の胴部測定位置は外径測定用センサ１８で、ローラ体１０の回転と同期してデータ測定される（外周両縁位置）。これにより断面上の或る基準辺に対する角度θにおける中心からの距離が分かる。各センサ１７、１８としては、レーザ光を用いた透過型センサが用いられる。ローラ体１０の回転は、回転角度検知装置１９によって、その回転角度データを測定される。外径測定用センサ１８はローラ体１０の軸方向の任意位置へ変位可能であり、その移動は軸方向駆動・位置検知装置２０によって検知される。つまり、検出された変化量が電気変動に変換され、その電気変動をデジタル化して信号データとなる。各測定データは、それぞれコンピュータ（ＰＣ）２１に取り込まれ、演算処理に付される。
【００２０】
測定対象ローラ体１０として、胴部外径φ２５のものを用い、１０°ピッチで測定を行った。測定して得られた生データ及び、前述の測定原理に基づき胴部測定値を補正したデータを図８に示す。また、上記ローラ体を既述の３次元測定機により測定した場合の振れの値を重ねてプロットしたところ、図８に表れるような関係が見られた。この結果から補正によって、ジャーナル部の振れ成分が、胴部振れの測定値から除去されることが確認される。
【実施例２】
【００２１】
同一断面上の問題である振れから、物が如何に真っ直ぐであるかを表す指標である真直度、長軸方向にゆがみ（偏りや傾き）が生じていないか否かを表す指標である同軸度、並びに断面がきれいな円形か否かを表す真円度を測定する場合の例を以下に示す。
【００２２】
「真直度」については、任意の回転角度θ°において、胴部の測定を長軸上少なくとも２点で測定し、ジャーナル部の振れを補正した各胴部測定点の外径の測定値Ｌ３ｎ−ｄ、Ｌ３’ｎ−ｄを求め、その差の最大値Ｇ＝（ｍａｘ｜Ｌ３ｎ−ｄ｜）−（ｍｉｎ｜Ｌ３ｎ−ｄ｜）を真直度として計算する（ｎ＝１〜ｋ：各胴部測定点）。
【００２３】
「同軸度」については、任意の回転角度θ°において、両端ジャーナル部Ａ及びＢ並びに胴部測定点ｎにおける外径を測定し、ジャーナル部Ａの外径測定値Ｌ１、Ｌ１’の中点をＡ点における中心ａ、ジャーナル部Ｂの外径測定値Ｌ２、Ｌ２’の中点をＢ点における中心ｂ、任意の胴部測定点ｎの外径測定値Ｌ３、Ｌ３’の中点をｎ点における中心ｅとして回転角度０°〜３６０°にわたって、算出する。この時、中心ａの空間上の座標（ｘ、ｙ、ｚ）＝（０、０、ｚａ）と中心ｂの空間上の座標（ｘ、ｙ、ｚ）＝（Ｘｂ、ｚｂ２、ｚｂ１）とを結ぶ空間上の直線と、中心ｅの空間上の座標（ｘ、ｙ、ｚ）＝（Ｘｎ、ｚｅ２、ｚｅ１）との距離を計算する。この距離の最大値が同軸度となる。
【００２４】
「真円度」については、任意の回転角度θ°における、任意の胴部測定点ｎの外径Ｌ３、Ｌ３’の中点をｎ点における中心ｅとして、回転角度０°〜３６０°にわたって、算出する。Ｌ３／２の各回転角度におけるＬ３／２とＬ３’／２の各値の差の最大値を真円度として計算する。
【００２５】
実施例１と同様に、ローラ体の測定を行い、上記の計算を行った。以上の各測定値が、回転角度毎に分かるため、ローラ体の形状を把握することができ、画像上のピッチムラなどに形状精度のどの要素が影響しているのかが分かることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】現像ローラのユニット構造を示す概略図である。
【図２】従来公知のローラ体振れ測定装置の概念図である。
【図３】ローラ体の振れを測定する原理を説明する図であり、（ａ）は基準端面での外径を測定する様子を示すものであり、（ｂ）はローラ体の軸方向での測定の様子を示すものであり、（ｃ）は測定基準と被測定点における断面中心の軌跡を示す図である。
【図４】ローラ体の測定基準端面における回転角度に対する断面中心の変位を示す軌跡図である。
【図５】ローラ体の別の測定基準端面における回転角度に対する断面中心の変位を示す軌跡図である。
【図６】ローラ体の被測定面における回転角度に対する断面中心の変位を示す軌跡図である。
【図７】本発明に係る振れ測定装置の概略図である。
【図８】振れ測定装置で測定した生データと補正データ並びに３次元測定機で測定した振れ値をプロットしたグラフである。
【符号の説明】
【００２７】
１０  ローラ体
１５  ローラ体固定チャック
１６  モータ
１７  振れ補正用センサ
１８  外径測定用センサ
１９  回転角度検知装置
２０  軸方向駆動・位置検知装置
２１  ＰＣ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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