振れ測定装置、現像ローラの選別方法及び振れ測定方法
【課題】回転体の回転軸受け部の外径の変動と、回転体の測定部の外径の変動と、測定時の測定開始時点からの回転角度とを同時に計測し演算処理を活用することにより、高精度な振れ測定を行うことができ、振れによる悪影響を容易に評価可能にする。
【解決手段】胴部１ｂとジャーナル部１ａとを有する現像ローラ１の振れを測定する装置に関する。現像ローラ１のジャーナル部１ａをチャックするエアーチャック２６と、現像ローラ１をエアーチャック２６を介して回転させるためのモータ２３及びギヤ２３ａと、現像ローラ１の回転角度を検出するロータリエンコード２４と、胴部１ｂの外周の測定基準からの変化量情報及びジャーナル部１ａの外周の測定基準からの変化量情報に基づいて、振れ量を演算処理するコンピュータ２５とを備えている。
【解決手段】胴部１ｂとジャーナル部１ａとを有する現像ローラ１の振れを測定する装置に関する。現像ローラ１のジャーナル部１ａをチャックするエアーチャック２６と、現像ローラ１をエアーチャック２６を介して回転させるためのモータ２３及びギヤ２３ａと、現像ローラ１の回転角度を検出するロータリエンコード２４と、胴部１ｂの外周の測定基準からの変化量情報及びジャーナル部１ａの外周の測定基準からの変化量情報に基づいて、振れ量を演算処理するコンピュータ２５とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本体と回転軸とを有する回転体の振れを測定する装置に関し、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の乾式トナーを使用した電子写真方式の画像形成装置のうち現像ローラ、帯電ローラ、転写ローラ、定着ローラ等の精密ローラの振れを測定する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置の現像剤担持体の表面（現像スリーブ）は低速の場合を除き、溝加工またはサンドブラスト加工等の荒らし加工を施している。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停滞、画像濃度の低下の発生を防止するためである。
【０００３】
図１４は現像ローラ及びユニット構造を示す図である。図１４に示すように、現像ローラ１は内側に磁場発生手段３を持ち、外側に回転自在な現像スリーブ２を両端のフランジ（図示せず）にて固定してあり、現像装置上に軸受（図示せず）を介して固定してある。現像スリーブ２は現像剤規制部材である剤規制ブレード８及び感光体ドラム９と近接しており、現像スリーブ２に振れがあると剤規制ブレード８もしくは感光体ドラム９とのギャップが現像スリーブ２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。従って高画質を得るためには現像スリーブ２の振れ精度を高くする必要がある。なお、図１４中、符号４は円筒状マグネット、符号５はマグネットブロック、符号６は磁束密度分布、符号７は攪拌ローラをそれぞれ示す。
【０００４】
一方、上記のような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又はＬＥＤを応用した非接触の変位計があるが、求められる精度が１０μ以下となってきているため、非接触方式が主流となっている。
【０００５】
この非接触方式の変位計を用いたものとして、特開平１０−１３２５５２に示される振れの測定方法が現在広く用いられている。この従来の測定方法では、図１５に示すように、ワークである感光体ドラム９のジャーナル部９ａをＶブロック１０で受け、駆動ローラ（フリクションローラ）等により、ジャーナル部９ａ（もしくはジャーナル受け部）を回転させ、透過型レーザ測長機１１により透過型のレーザを感光体ドラム９の被測定部にセットし、感光体ドラム９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込むものである。
【特許文献１】特開平１０−１３２５５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この方式では、以下の問題があった。第１に、ワーク受け部が回転する機構の場合、ワーク受け部振れの成分が、ワーク測定部の振れの測定値に含まれてしまう。従ってこの方法でワークを選別した場合、本来は良品であるワークを不良品判定してしまうので、ワークの生産性を低下することにつながるという問題があった。
【０００７】
第２に、ワーク受け部が回転しない場合、ワーク受け部とワークジャーナル部とのこすれにより、ワークジャーナル部にキズを付けてしまうという問題があった。
【０００８】
第３に、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ので、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判らない。従ってこの方法で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うので、ワークの生産性を低下することにつながるという問題があった。
【０００９】
特に、近年、注目されるようになってきた「トナー及び磁性粒子からなる二成分現像剤を用いて像担持体に形成された潜像を現像する高機能現像装置」（ＳＬＩＣ現像装置）は、二成分現像装置における画像上の問題を解決するものであるが、このＳＬＩＣ現像装置に搭載される現像ローラ（マグネットローラ）においては、（イ）現像極の半値幅が２０°以下（従来の２成分現像では約５０°）であること、及び、（ロ）磁束密度が１２０〜１４０ｍＴ（従来の２成分現像は８０〜１２０ｍＴ）であること、とされているので、ＳＬＩＣ現像装置では、振れの精度が厳しく、振れを測定する装置の精度を上げることが要望されていた。
【００１０】
そこで、本発明は上記の問題点に対し、回転体の回転軸受け部の外径の変動と、回転体の測定部の外径の変動と、測定時の測定開始時点からの回転角度とを同時に計測し演算処理を活用することにより、高精度な振れ測定を行うことができ、振れによる悪影響を容易に評価可能にする振れ測定装置、現像ローラの選別方法及び振れ測定方法測定方法を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、本体と回転軸とを有する回転体の振れを測定する装置であって、前記回転体の回転軸をチャックするチャック機構と、前記回転体を前記チャック機構を介して回転させるための回転駆動機構と、前記回転体の回転角度を検出する角度検出機構と、前記本体の外周の測定基準からの変化量情報及び前記回転軸の外周の測定基準からの変化量情報に基づいて、振れ量を演算処理する演算処理装置とを備えていることを特徴とする振れ測定装置である。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記振れ量の演算処理は、前記回転軸の外周の測定基準からの変化量に基づいて、前記回転軸の中心を求め、前記本体の外周の測定基準からの変化量と前記回転軸の中心の変化量との差を求めることを特徴とする請求項１に記載の振れ測定装置である。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記本体の外周の測定基準からの変化量を前記本体の軸方向に異なる複数箇所で測定し、この測定値に基づいて真直度を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の振れ測定装置である。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、前記本体の任意の回転角度で、前記回転軸両端における外径をそれぞれ測定し、前記回転軸両端における外径の測定値情報と、前記本体の外径の測定値情報とから同軸度を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の振れ測定装置である。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、前記本体の多数の回転角度で前記本体の外径をそれぞれ測定し、各回転角度における測定された外径の中点をそれぞれ求め、該外径の中点と外径表面との距離の最大値と最小値との差を真円度とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の振れ測定装置である。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、前記回転体が、プロセスカートリッジ又は電子写真装置に用いられる現像ローラであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の振れ測定装置である。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、前記プロセスカートリッジ又は電子写真装置に用いられる現像ローラを製造する際に、請求項６に記載の振れ測定装置を用いて測定された振れ量に応じて選別することを特徴とする現像ローラの選別方法である。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、本体と回転軸とを有する回転体の振れを測定する方法であって、前記本体の外周の測定基準からの変化量を検出する第１の変化量検出工程と、前記回転軸の外周の測定基準からの変化量を検出する第２の変化量検出工程と、前記第２の変化量検出工程により検出された変化量情報に基づいて、前記回転軸の中心を求める工程と、前記回転軸の中心を求める工程により求められた回転軸の中心の情報と第１の変化量検出工程により検出された変化量情報とから、前記本体の外周の測定基準からの変化量と前記回転軸の中心の変化量との差を求めることを特徴とする振れ測定方法である。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１又は２に係る発明によれば、回転体の測定基準部分（回転軸）の振れ成分を除くことが可能となり、被測定部の振れの測定精度を向上させることができる。請求項３に係る発明によれば、回転体の真直度を算出することが可能である。請求項４に係る発明によれば、回転体の同軸度を算出することが可能である。請求項５に係る発明によれば、回転体の真円度を算出することが可能である。請求項６に係る発明によれば、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の得られる現像ローラを得ることができる。請求項７に係る発明によれば、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の得られる現像ローラを得ることができるため、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】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明に係る一実施形態の振れ測定装置を示す概略図、図２は回転体の振れの測定原理を示す図であり、（Ａ）は（Ｂ）図のＡ点における外径の測定点を示す図、（Ｂ）は変形を誇張して示した回転体を示す図、（Ｃ）は各点における中心の軌跡を示す図である。
【００２１】
本発明における、ワークの振れの測定原理を図２に示す。図２（Ｂ）では、ワークである回転体の変形を誇張して示しているが、この変形による振れをジャーナル部１ａの測定点Ａ、胴部の測定点ｎ、ジャーナル部１ａの測定点Ｂを示している。図２（Ａ）では、図２（Ｂ）の測定点Ａにおけるジャーナル部１ａの外径を変位測定器で測定する状態を示している。図２（Ｃ）では、左から、ジャーナル部１ａの測定点Ａにおける中心ａの軌跡、胴部１ｂの測定点ｎにおける中心の軌跡、ジャーナル部１ａの測定点Ｂにおける中心ｂの軌跡をそれぞれ示している。
【００２２】
図２（Ｂ）に示すように、測定しようとしている「振れ」は、一方のジャーナル部１ａの測定点Ａと他方のジャーナル部１ａの測定点Ｂを基準面としたときの、任意の胴部測定点の振れである。この振れは、図２（Ｃ）に示すように、空間上のジャーナル部１ａの測定点Ａの中心ａとジャーナル部１ａの測定点Ｂの中心ｂとを結んだ直線上の点Ｄと、任意の測定点ｎにおける胴部の中心Ｅとの差＝Ｆである。
【００２３】
従って、ジャーナル部１ａの測定点Ａの中心ａ、ジャーナル部１ａの測定点Ｂの中心ｂ及び任意の測定点ｎにおける胴部の中心Ｅのそれぞれの空間上の座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）がわかれば、Ｆが算出できる。
【００２４】
今、ジャーナル部１ａの測定点Ａの中心ａ、ジャーナル部１ａの測定点Ｂの中心ｂ及び任意の測定点ｎにおける胴部の中心Ｅの測定手段（変位測定器）として、透過型の非接触式変位センサを図２（Ａ）の様な方向にセットして測定する場合、ワークを回転させ、任意の回転角度θ°における、
ジャーナル部１ａの測定点Ａの外径の測定値Ｌ１、Ｌ１′を測定しその中点をＡ点における中心ａと、
ジャーナル部１ａの測定点Ｂの外径の測定値Ｌ２・Ｌ２′を測定しその中点をＢ点における中心ｂと、
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と、
を回転角度０°〜３６０°まで、測定する。
【００２５】
この時、中心ａの変位と回転角度との軌跡は、図３の様になる。同様にして、中心ｂの変位と回転角度との軌跡は、図４の様になり、中心Ｅの変位と回転角度との軌跡は、図５の様になる。
【００２６】
従って、ワークが回転することにより、中心ａ、中心ｂ及び胴部測定点ｎの空間上の軌跡が、図２に示すようになっているとすると、図３に示すように、中心ａの変位ｙが最大の時（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。
【００２７】
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（図４参照）、θ３（図５参照）と異なるので、中心ｂの空間上の座標は、（ｘ、ｙ、ｚ）＝（０，ｚｂ２，ｚｂ１）、中心Ｅの空間上の座標は、（ｘ、ｙ、ｚ）＝（０，ｚｅ２，ｚｅ１）となり、
ｚｂ２＝ｚｂ１×ｓｉｎ（θ１−θ２）
ｚｅ２＝ｚｅ１×ｓｉｎ（θ１−θ３）
となる。
【００２８】
従って、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。
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
従って、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、ワークの本来の振れの値となる。
【００２９】
ワークの回転位相（角度）を把握するためには、回転部材とワークとのスリップを防ぐ必要がある。そこで、ワークは両端の回転部材によりチャックし、回転部材が回転することにより連れ回り、回転する。変位センサは、ワーク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。変位センサの種類は接触式の変位センサを用いることもできるが回転時の運動によって測定誤差が生じてしまう可能性があるため、レーザ光などを用いた非接触の透過型の変位センサを用いることが好ましい。
【００３０】
このような原理を用いた振れ測定装置は、図１に示すように、チャック機構と、回転駆動機構と、角度検出機構と、変化量検出機構と、軸方向駆動及び位置検知手段と、Ａ／Ｄ変換器（図示せず）と、演算処理装置とを備えている。
【００３１】
チャック機構は、ワークの受け部を構成するものであり、本実施形態では、三爪のエアーチャック２６により構成され、ワークを回動自在に水平に保持する。回転駆動機構は、エアーチャック２６にギヤ２３ａを介して連結されるモータ２３から構成されている。前記角度検出機構は、回転角度を検知するロータリエンコード２４から構成されている。
【００３２】
前記変化量検出機構は、ワークのジャーナル部１ａの外径を測定するジャーナル部用の振れ補正用センサ２２と、ワークの本体（胴部）の被測定部の外径を測定する胴部用の外径測定用センサ２１とから構成されている。外径測定用センサ２１と振れ補正用センサ２２とは共に、透過型のセンサを用いている。
【００３３】
軸方向駆動及び位置検知手段は、一軸アクチュエータ２８から構成され、一軸アクチュエータ２８上に取り付けられ、矢印方向に移動自在なスライドベース３０を有し、このスライドベース３０上に外径測定センサ２１が固定されている。したがって、外径測定用センサ２１は、一軸アクチュエータ２８により、ワークの軸方向に駆動されるとともに、軸方向の位置が検知される。一軸アクチュエータ２８として、本実施形態では、日本精工社製の「メガスラストモータ（型式：YA11084903＋EMLYA1CF3）」を用いた。
【００３４】
Ａ／Ｄ変換器（図示せず）は、アナログ量をデジタル量に変換するためのものであり、アナログ情報量をコンピュータ２５で演算処理するための入力インターフェース装置として使用される。演算処理装置は、パーソナルコンピュータ等のコンピュータ２５から構成されている。なお、図１中、符号２９はロータリジョイント、符号３１はガイドレール、符号３２はストッパである。
【００３５】
図６は本発明に係る一実施形態の振れ測定装置の動作フローを示す図である。ステップＳ１では、現像ローラ１を仮受け台に水平にセットする。次に、ステップＳ２では、現像ローラ１のジャーナル部１ａをエアーチャック２６で保持する。次に、ステップＳ３では、仮受け台を下降させる。次に、ステップＳ４では、胴部測定用レーザ変位計である外径測定用センサ２１を一軸アクチュエータ２８を介して、現像ローラ１の胴部１ｂの測定位置に移動する。次に、ステップＳ５では、モータ２３及びギヤ２３ａを介して現像ローラ１を回転し、現像ローラ１の回転に同期してデータを取り込む。取り込まれたデータはステップＳ８にて、後述する演算フローにて演算される。次に、ステップＳ６では、仮受け台を上昇させて現像ローラ１を支持する。次に、ステップＳ７では、エアーチャック２６を解放する。
【００３６】
図７は本発明に係る一実施形態の振れ測定装置の演算フローを示す図である。ステップＳ８１では、データを取り込む。ステップＳ８２では、各角度毎の、ジャーナル部１ａの測定点Ａにおける外径の測定値Ｌ１、Ｌ１′の中点を中心ａ、ジャーナル部１ａの測定点Ｂにおける外径の測定値Ｌ２、Ｌ２′の中点を中心ｂ、任意の測定点ｎにおける胴部１ｂの外径の測定値Ｌ３、Ｌ３′の中点を中心Ｅとする。ステップＳ８３では、ジャーナル部１ａの測定点Ａにおける中心ａ、ジャーナル部１ａの測定点Ｂにおける中心ｂ、任意の測定点ｎにおける胴部の中心Ｅの空間座標を計算する。ステップＳ８４では、中心ａ、中心ｂを通る直線を求める。ステップＳ８５では、ステップＳ８４で求めた直線と中心Ｅとから中心のずれ量を計算する。ステップＳ８６では、見かけ上の振れの測定値から中心のずれ量を差し引く。
【００３７】
測定対象の現像ローラ１としては、本実施形態では、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。
【００３８】
上記の現像ローラ１において３次元測定機により測定した振れの値を重ねてプロットすると、図８に示すような関係が見られた。この結果から補正により、ジャーナル部１ａ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た。
【００３９】
真直度・同軸度・真円度を測定する場合の実施例を以下に示す。「真直度」は、任意の回転角度θ°において、胴部の測定を少なくとも２点以上測定し、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−Ｆ・Ｌ３′ｎ−Ｆを求め、その差の最大値Ｇ＝（ｍａｘ｜Ｌ３ｎ−Ｆ｜）−（ｍｉｎ｜Ｌ３ｎ−Ｆ｜）
（ｎ＝１〜ｋ：各胴部測定点）
を計算する。
【００４０】
「同軸度」は、任意の回転角度θ°において、両側のジャーナル部１ａの測定点Ａ及び測定点Ｂにおける外径を測定し、ジャーナル部１ａの測定点Ａの外径の測定値Ｌ１・Ｌ１′を測定しその中点を測定点Ａにおける中心ａとし、ジャーナル部１ａの測定点Ｂの外径の測定値Ｌ２・Ｌ２′を測定しその中点を測定点Ｂにおける中心ｂとし、胴部１ｂの任意の測定点ｎの外径Ｌ３・Ｌ３′を測定しその中点を測定点ｎにおける中心Ｅとし、これらを回転角度０°〜３６０°まで、測定する。
【００４１】
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）＝（０，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）＝（０，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。
【００４２】
「真円度」は、任意の回転角度θ°における、胴部１ｂの任意の測定点ｎの外径Ｌ３・Ｌ３′を測定しその中点を測定点ｎにおける中心Ｅを回転角度０°〜３６０°まで、測定する。
【００４３】
Ｌ３／２の各回転角度におけるＬ３／２の値の差の最大値を計算する。上述したように、同様に、現像ローラ１の測定を行い、上記の計算を行った。以上の各測定値が、回転角度毎にわかるため、現像ローラ１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わかる。
【００４４】
図９は本発明の他の実施形態に係る、回転体の振れの測定原理を示す図であり、（Ａ）は（Ｂ）図のＡ点における外径の測定点を示す図、（Ｂ）は変形を誇張して示した回転体を示す図、（Ｃ）は胴部の測定位置ｎにおける軌跡を示す図である。本実施形態においては、ハードウエア構成は、図１に示したように、最初の一実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００４５】
測定しようとしている「振れ」は、上述した一実施形態と同様に、ジャーナル部１ａの測定点Ａと測定点Ｂを基準面としたときの、任意の胴部測定位置の振れである。
【００４６】
これは、空間上のジャーナル部１ａの測定点Ａの中心ａとジャーナル部１ａの測定点Ｂの中心ｂとを結んだ直線上の点Ｄと、任意の測定点ｎにおける胴部１ｂの表面の中心Ｅとの距離Ｆの最大値−最小値である。
【００４７】
従って、各回転角度における、ジャーナル部１ａの測定点Ａの中心ａ・ジャーナル部１ａの測定点Ｂの中心ｂ・任意の測定点ｎでの胴部の表面の中心Ｅの空間上の座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）がわかれば、Ｆが算出できる。
【００４８】
今、ジャーナル部１ａの測定点Ａの中心ａ・ジャーナル部１ａの測定点Ｂの中心ｂ・任意の測定点ｎにおける胴部１ｂの中心Ｅの測定手段として、透過型の非接触式変位センサを図９の様な方向にセットして、測定する場合、現像ローラ１を回転させ、任意の回転角度θ°における、
ジャーナル部１ａの測定点Ａの外径の測定値Ｌ１・Ｌ１′を測定しその中点を測定点Ａにおける中心ａ、
ジャーナル部１ａの測定点Ｂの外径の測定値Ｌ２・Ｌ２′を測定しその中点を測定点Ｂにおける中心ｂ、
胴部１ｂの任意の測定点ｎの外径の測定値Ｌ３・Ｌ３′を測定しその上面を測定点ｎにおける表面Ｅ、
とし、回転角度０°〜３６０°まで測定する。
【００４９】
この時、中心ａの変位と回転角度との軌跡は、図３の様になる。同様にして、中心ｂの変位と回転角度との軌跡は、図４の様になる。表面の中心Ｅの変位と回転角度との軌跡は、図５の様になる。
【００５０】
最初の一実施形態と同様に、現像ローラ１が回転することにより、中心ａ・中心ｂ・胴部１ｂの測定点ｎの空間上の軌跡が、図９の様になっているとすると、
中心ａの変位ｙが最大の時（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。
【００５１】
この時、中心ａは、ｚａだけ偏芯しながら回転していると考えると、各回転角度における、中心ａの空間上の座標は、（ｘ、ｙ、ｚ）＝（０，Ｙａθ，ｚａθ）、
ｚａθ＝ｚａｃｏｓ（θ１−θ） θ：回転角度、
Ｙａθ＝ｚａｓｉｎ（θ１−θ） θ：回転角度、
と算出される。（図１０）
【００５２】
また、中心ａの変位ｙが最大の時（回転角度θ１）、中心ｂは、変位が最大の時の回転角度がθ２と異なるので、中心ｂの空間上の座標は、（ｘ、ｙ、ｚ）＝（０，Ｙｂ１，ｚｂ１）、
Ｙｂ１＝ｚｂ２×ｓｉｎ（θ１−θ２）
となる。（図１１）
【００５３】
中心ｂも、中心ａと同様に、ｚｂ１だけ偏芯しながら回転していると考えると、各回転角度における、中心ｂの空間上の座標は、（ｘ、ｙ、ｚ）＝（Ｘｂ，Ｙｂθ，ｚｂθ）、
ｚｂθ＝ｚｂ２ｃｏｓ（θ２−θ） θ：回転角度、
Ｙｂθ＝ｚｂ２ｓｉｎ（θ２−θ） θ：回転角度、
と算出される。
【００５４】
従って、測定点ｎにおける、中心ａの空間上の座標（ｘ、ｙ、ｚ）＝（０，Ｙａθ，ｚａθ）と中心ｂの空間上の座標（ｘ、ｙ、ｚ）＝（Ｘｂ，Ｙｂθ，ｚｂθ）とを結ぶ直線上の、測定点ｎにおける、空間上の座標（ｘ、ｙ、ｚ）＝（Ｘｎ，Ｙｎθ，ｚｎθ）は、空間上の直線の方程式より、
（Ｘｎ−０）／（Ｘｂ−０）＝（Ｙｎθ−Ｙａθ）／（Ｙｂθ−Ｙａθ）＝（ｚｎθ−ｚａθ）／（ｚｂθ−ｚａθ）から、
Ｙｎθ＝Ｙａθ＋（Ｙｂθ−Ｙａθ）＊（Ｘｎ／Ｘｂ）、
ｚｎθ＝ｚａθ＋（ｚｂθ−ｚａθ）＊（Ｘｎ／Ｘｂ）、
と算出される。
【００５５】
また、図１２に示すように、測定点ｎにおける、外形は、ローラ外周面の上面と下面との中点をローラ中心とすると、各回転角度毎の、ローラ外周面の上面とローラ中心との距離を、ローラ中心を中心に、プロットした形で表される。
【００５６】
この外形形状を持った現像ローラ１における、中心ａと中心ｂとを結ぶ直線上の、測定点ｎにおける、空間上の座標（＝現像ローラの回転中心）とローラ外周面の座標との距離の最大値−最小値が、振れの値となる。
【００５７】
ローラ外周面の座標は、Ｙ−Ｚ平面上において、回転角度θ°の時、ローラ外周面の上面と中心との距離＝Ｌθとすると、
（Ｙ，Ｚ）＝（Ｌθｃｏｓ（π／２−θ３）、Ｌθｓｉｎ（π／２−θ３））
となるので、
振れの値は、Ｆｍａｘ−Ｆｍｉｎ：Ｆ＝√（（Ｙ２−Ｙｎθ２）＋（Ｚ２−ｚｎθ２））
で表される。
【００５８】
図１３は本発明に係る他の実施形態の振れ測定装置の演算フローを示す図である。なお、動作フローは最初の一実施形態と同様であるので、省略する。図１３に示すように、ステップＳ９１では、データ取り込み：ｚａ、θ、ローラ外周面の上面と中心の測定値を取り込む。次に、ステップＳ９２では、データの移動平均化処理を行う。次に、ステップＳ９３では、回転角度θ１、回転角度θ２、ローラ外周面の上面と中心との距離＝Ｌθを計算する。次に、ステップＳ９４では、各回転角度における、中心ａの空間上の座標、（ｘ、ｙ、ｚ）＝（０，Ｙａθ，ｚａθ）を計算する。
ｚａθ＝ｚａｃｏｓ（θ１−θ） θ：回転角度
Ｙａθ＝ｚａｓｉｎ（θ１−θ） θ：回転角度
【００５９】
次に、ステップＳ９５では、中心ｂの空間上の座標、（ｘ、ｙ、ｚ）＝（Ｘｂ，Ｙｂθ，ｚｂθ）を計算する。
ｚｂθ＝ｚｂ２ｃｏｓ（θ２−θ） θ：回転角度
Ｙｂθ＝ｚｂ２ｓｉｎ（θ２−θ） θ：回転角度
【００６０】
次に、ステップＳ９６では、測定点ｎにおける、中心ａの空間上の座標と中心ｂの空間上の座標とを結ぶ直線上の、空間上の座標（ｘ、ｙ、ｚ）＝（Ｘｎ，Ｙｎθ，ｚｎθ）を計算する。
Ｙｎθ＝Ｙａθ＋（Ｙｂθ−Ｙａθ）＊（Ｘｎ／Ｘｂ）
ｚｎθ＝ｚａθ＋（ｚｂθ−ｚａθ）＊（Ｘｎ／Ｘｂ）
【００６１】
次に、ステップＳ９７では、ローラ外周面の座標計算を行う。
（Ｙ，Ｚ）＝（Ｌθｃｏｓ（π／２−θ３）、Ｌθｓｉｎ（π／２−θ３））
【００６２】
次に、ステップＳ９８では、振れの値＝Ｆｍａｘ−Ｆｍｉｎ：Ｆ＝√（（Ｙ２−Ｙｎθ２）＋（Ｚ２−ｚｎθ２））を計算する。
【００６３】
本実施形態においても、一実施形態と同様に、対象ワークとしては胴部外径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は図８と同様の傾向を有する結果であった。この結果から補正により、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た。
【００６４】
上述したように、本発明に係る振れ測定装置によれば、ムラのない画像が得られる電子写真装置を提供することができる。また、円筒形状のワークの胴部の振れを精度良く測定することができる。また、円筒形状のワークの形状プロファイルから真直度といった形状パラメータを計算することを可能にすることができる。さらに、濃度ムラの無い画像が得られる現像ローラを容易に選別するための選別方法を提供することができる。
【００６５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態ではいずれもワークとして、現像ローラの場合について説明したが、帯電ローラ、転写ローラ、定着ローラ等の精密ローラの振れの測定にも適用できる。また、これらのローラ以外にも、回転軸を有する回転体の振れの測定にも適用できる。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に係る一実施形態の振れ測定装置を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る、回転体の振れの測定原理を示す図であり、（Ａ）は（Ｂ）図のＡ点における外径の測定点を示す図、（Ｂ）は変形を誇張して示した回転体を示す図、（Ｃ）は各点における中心の軌跡を示す図である。
【図３】中心ａの変位と回転角度との軌跡を示す図である。
【図４】中心ｂの変位と回転角度との軌跡を示す図である。
【図５】中心Ｅの変位と回転角度との軌跡を示す図である。
【図６】本発明に係る一実施形態の振れ測定装置の動作フローを示す図である。
【図７】本発明に係る一実施形態の振れ測定装置の演算フローを示す図である。
【図８】胴部測定値を補正したデータを示す図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係る、回転体の振れの測定原理を示す図であり、（Ａ）は（Ｂ）図のＡ点における外径の測定点を示す図、（Ｂ）は変形を誇張して示した回転体を示す図、（Ｃ）は胴部の測定位置ｎにおける軌跡を示す図である。
【図１０】本発明に係る他の実施形態の振れ測定装置に係る中心Ａの偏心を説明するための図である。
【図１１】中心ｂの空間上の座標を示す図である。
【図１２】回転体外周面の上面と中心との距離と、中心の偏心量との和を各回転角度毎に３６０°プロットした軌跡を示す図である。
【図１３】本発明に係る他の実施形態の振れ測定装置の演算フローを示す図である。
【図１４】現像ローラ及びユニット構造を示す図である。
【図１５】従来の振れ測定装置の概略図である。
【符号の説明】
【００６７】
１ 現像ローラ（回転体）
２ 現像スリーブ
３ 磁場発生手段
４ 円筒状マグネット
５ マグネットブロック
６ 磁束密度分布
７ 攪拌ローラ
８ 剤規制ブレード
９ 感光体ドラム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本体と回転軸とを有する回転体の振れを測定する装置に関し、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の乾式トナーを使用した電子写真方式の画像形成装置のうち現像ローラ、帯電ローラ、転写ローラ、定着ローラ等の精密ローラの振れを測定する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置の現像剤担持体の表面（現像スリーブ）は低速の場合を除き、溝加工またはサンドブラスト加工等の荒らし加工を施している。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停滞、画像濃度の低下の発生を防止するためである。
【０００３】
図１４は現像ローラ及びユニット構造を示す図である。図１４に示すように、現像ローラ１は内側に磁場発生手段３を持ち、外側に回転自在な現像スリーブ２を両端のフランジ（図示せず）にて固定してあり、現像装置上に軸受（図示せず）を介して固定してある。現像スリーブ２は現像剤規制部材である剤規制ブレード８及び感光体ドラム９と近接しており、現像スリーブ２に振れがあると剤規制ブレード８もしくは感光体ドラム９とのギャップが現像スリーブ２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。従って高画質を得るためには現像スリーブ２の振れ精度を高くする必要がある。なお、図１４中、符号４は円筒状マグネット、符号５はマグネットブロック、符号６は磁束密度分布、符号７は攪拌ローラをそれぞれ示す。
【０００４】
一方、上記のような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又はＬＥＤを応用した非接触の変位計があるが、求められる精度が１０μ以下となってきているため、非接触方式が主流となっている。
【０００５】
この非接触方式の変位計を用いたものとして、特開平１０−１３２５５２に示される振れの測定方法が現在広く用いられている。この従来の測定方法では、図１５に示すように、ワークである感光体ドラム９のジャーナル部９ａをＶブロック１０で受け、駆動ローラ（フリクションローラ）等により、ジャーナル部９ａ（もしくはジャーナル受け部）を回転させ、透過型レーザ測長機１１により透過型のレーザを感光体ドラム９の被測定部にセットし、感光体ドラム９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込むものである。
【特許文献１】特開平１０−１３２５５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この方式では、以下の問題があった。第１に、ワーク受け部が回転する機構の場合、ワーク受け部振れの成分が、ワーク測定部の振れの測定値に含まれてしまう。従ってこの方法でワークを選別した場合、本来は良品であるワークを不良品判定してしまうので、ワークの生産性を低下することにつながるという問題があった。
【０００７】
第２に、ワーク受け部が回転しない場合、ワーク受け部とワークジャーナル部とのこすれにより、ワークジャーナル部にキズを付けてしまうという問題があった。
【０００８】
第３に、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ので、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判らない。従ってこの方法で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うので、ワークの生産性を低下することにつながるという問題があった。
【０００９】
特に、近年、注目されるようになってきた「トナー及び磁性粒子からなる二成分現像剤を用いて像担持体に形成された潜像を現像する高機能現像装置」（ＳＬＩＣ現像装置）は、二成分現像装置における画像上の問題を解決するものであるが、このＳＬＩＣ現像装置に搭載される現像ローラ（マグネットローラ）においては、（イ）現像極の半値幅が２０°以下（従来の２成分現像では約５０°）であること、及び、（ロ）磁束密度が１２０〜１４０ｍＴ（従来の２成分現像は８０〜１２０ｍＴ）であること、とされているので、ＳＬＩＣ現像装置では、振れの精度が厳しく、振れを測定する装置の精度を上げることが要望されていた。
【００１０】
そこで、本発明は上記の問題点に対し、回転体の回転軸受け部の外径の変動と、回転体の測定部の外径の変動と、測定時の測定開始時点からの回転角度とを同時に計測し演算処理を活用することにより、高精度な振れ測定を行うことができ、振れによる悪影響を容易に評価可能にする振れ測定装置、現像ローラの選別方法及び振れ測定方法測定方法を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、本体と回転軸とを有する回転体の振れを測定する装置であって、前記回転体の回転軸をチャックするチャック機構と、前記回転体を前記チャック機構を介して回転させるための回転駆動機構と、前記回転体の回転角度を検出する角度検出機構と、前記本体の外周の測定基準からの変化量情報及び前記回転軸の外周の測定基準からの変化量情報に基づいて、振れ量を演算処理する演算処理装置とを備えていることを特徴とする振れ測定装置である。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記振れ量の演算処理は、前記回転軸の外周の測定基準からの変化量に基づいて、前記回転軸の中心を求め、前記本体の外周の測定基準からの変化量と前記回転軸の中心の変化量との差を求めることを特徴とする請求項１に記載の振れ測定装置である。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記本体の外周の測定基準からの変化量を前記本体の軸方向に異なる複数箇所で測定し、この測定値に基づいて真直度を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の振れ測定装置である。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、前記本体の任意の回転角度で、前記回転軸両端における外径をそれぞれ測定し、前記回転軸両端における外径の測定値情報と、前記本体の外径の測定値情報とから同軸度を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の振れ測定装置である。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、前記本体の多数の回転角度で前記本体の外径をそれぞれ測定し、各回転角度における測定された外径の中点をそれぞれ求め、該外径の中点と外径表面との距離の最大値と最小値との差を真円度とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の振れ測定装置である。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、前記回転体が、プロセスカートリッジ又は電子写真装置に用いられる現像ローラであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の振れ測定装置である。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、前記プロセスカートリッジ又は電子写真装置に用いられる現像ローラを製造する際に、請求項６に記載の振れ測定装置を用いて測定された振れ量に応じて選別することを特徴とする現像ローラの選別方法である。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、本体と回転軸とを有する回転体の振れを測定する方法であって、前記本体の外周の測定基準からの変化量を検出する第１の変化量検出工程と、前記回転軸の外周の測定基準からの変化量を検出する第２の変化量検出工程と、前記第２の変化量検出工程により検出された変化量情報に基づいて、前記回転軸の中心を求める工程と、前記回転軸の中心を求める工程により求められた回転軸の中心の情報と第１の変化量検出工程により検出された変化量情報とから、前記本体の外周の測定基準からの変化量と前記回転軸の中心の変化量との差を求めることを特徴とする振れ測定方法である。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１又は２に係る発明によれば、回転体の測定基準部分（回転軸）の振れ成分を除くことが可能となり、被測定部の振れの測定精度を向上させることができる。請求項３に係る発明によれば、回転体の真直度を算出することが可能である。請求項４に係る発明によれば、回転体の同軸度を算出することが可能である。請求項５に係る発明によれば、回転体の真円度を算出することが可能である。請求項６に係る発明によれば、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の得られる現像ローラを得ることができる。請求項７に係る発明によれば、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の得られる現像ローラを得ることができるため、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】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明に係る一実施形態の振れ測定装置を示す概略図、図２は回転体の振れの測定原理を示す図であり、（Ａ）は（Ｂ）図のＡ点における外径の測定点を示す図、（Ｂ）は変形を誇張して示した回転体を示す図、（Ｃ）は各点における中心の軌跡を示す図である。
【００２１】
本発明における、ワークの振れの測定原理を図２に示す。図２（Ｂ）では、ワークである回転体の変形を誇張して示しているが、この変形による振れをジャーナル部１ａの測定点Ａ、胴部の測定点ｎ、ジャーナル部１ａの測定点Ｂを示している。図２（Ａ）では、図２（Ｂ）の測定点Ａにおけるジャーナル部１ａの外径を変位測定器で測定する状態を示している。図２（Ｃ）では、左から、ジャーナル部１ａの測定点Ａにおける中心ａの軌跡、胴部１ｂの測定点ｎにおける中心の軌跡、ジャーナル部１ａの測定点Ｂにおける中心ｂの軌跡をそれぞれ示している。
【００２２】
図２（Ｂ）に示すように、測定しようとしている「振れ」は、一方のジャーナル部１ａの測定点Ａと他方のジャーナル部１ａの測定点Ｂを基準面としたときの、任意の胴部測定点の振れである。この振れは、図２（Ｃ）に示すように、空間上のジャーナル部１ａの測定点Ａの中心ａとジャーナル部１ａの測定点Ｂの中心ｂとを結んだ直線上の点Ｄと、任意の測定点ｎにおける胴部の中心Ｅとの差＝Ｆである。
【００２３】
従って、ジャーナル部１ａの測定点Ａの中心ａ、ジャーナル部１ａの測定点Ｂの中心ｂ及び任意の測定点ｎにおける胴部の中心Ｅのそれぞれの空間上の座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）がわかれば、Ｆが算出できる。
【００２４】
今、ジャーナル部１ａの測定点Ａの中心ａ、ジャーナル部１ａの測定点Ｂの中心ｂ及び任意の測定点ｎにおける胴部の中心Ｅの測定手段（変位測定器）として、透過型の非接触式変位センサを図２（Ａ）の様な方向にセットして測定する場合、ワークを回転させ、任意の回転角度θ°における、
ジャーナル部１ａの測定点Ａの外径の測定値Ｌ１、Ｌ１′を測定しその中点をＡ点における中心ａと、
ジャーナル部１ａの測定点Ｂの外径の測定値Ｌ２・Ｌ２′を測定しその中点をＢ点における中心ｂと、
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と、
を回転角度０°〜３６０°まで、測定する。
【００２５】
この時、中心ａの変位と回転角度との軌跡は、図３の様になる。同様にして、中心ｂの変位と回転角度との軌跡は、図４の様になり、中心Ｅの変位と回転角度との軌跡は、図５の様になる。
【００２６】
従って、ワークが回転することにより、中心ａ、中心ｂ及び胴部測定点ｎの空間上の軌跡が、図２に示すようになっているとすると、図３に示すように、中心ａの変位ｙが最大の時（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。
【００２７】
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（図４参照）、θ３（図５参照）と異なるので、中心ｂの空間上の座標は、（ｘ、ｙ、ｚ）＝（０，ｚｂ２，ｚｂ１）、中心Ｅの空間上の座標は、（ｘ、ｙ、ｚ）＝（０，ｚｅ２，ｚｅ１）となり、
ｚｂ２＝ｚｂ１×ｓｉｎ（θ１−θ２）
ｚｅ２＝ｚｅ１×ｓｉｎ（θ１−θ３）
となる。
【００２８】
従って、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。
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
従って、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、ワークの本来の振れの値となる。
【００２９】
ワークの回転位相（角度）を把握するためには、回転部材とワークとのスリップを防ぐ必要がある。そこで、ワークは両端の回転部材によりチャックし、回転部材が回転することにより連れ回り、回転する。変位センサは、ワーク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。変位センサの種類は接触式の変位センサを用いることもできるが回転時の運動によって測定誤差が生じてしまう可能性があるため、レーザ光などを用いた非接触の透過型の変位センサを用いることが好ましい。
【００３０】
このような原理を用いた振れ測定装置は、図１に示すように、チャック機構と、回転駆動機構と、角度検出機構と、変化量検出機構と、軸方向駆動及び位置検知手段と、Ａ／Ｄ変換器（図示せず）と、演算処理装置とを備えている。
【００３１】
チャック機構は、ワークの受け部を構成するものであり、本実施形態では、三爪のエアーチャック２６により構成され、ワークを回動自在に水平に保持する。回転駆動機構は、エアーチャック２６にギヤ２３ａを介して連結されるモータ２３から構成されている。前記角度検出機構は、回転角度を検知するロータリエンコード２４から構成されている。
【００３２】
前記変化量検出機構は、ワークのジャーナル部１ａの外径を測定するジャーナル部用の振れ補正用センサ２２と、ワークの本体（胴部）の被測定部の外径を測定する胴部用の外径測定用センサ２１とから構成されている。外径測定用センサ２１と振れ補正用センサ２２とは共に、透過型のセンサを用いている。
【００３３】
軸方向駆動及び位置検知手段は、一軸アクチュエータ２８から構成され、一軸アクチュエータ２８上に取り付けられ、矢印方向に移動自在なスライドベース３０を有し、このスライドベース３０上に外径測定センサ２１が固定されている。したがって、外径測定用センサ２１は、一軸アクチュエータ２８により、ワークの軸方向に駆動されるとともに、軸方向の位置が検知される。一軸アクチュエータ２８として、本実施形態では、日本精工社製の「メガスラストモータ（型式：YA11084903＋EMLYA1CF3）」を用いた。
【００３４】
Ａ／Ｄ変換器（図示せず）は、アナログ量をデジタル量に変換するためのものであり、アナログ情報量をコンピュータ２５で演算処理するための入力インターフェース装置として使用される。演算処理装置は、パーソナルコンピュータ等のコンピュータ２５から構成されている。なお、図１中、符号２９はロータリジョイント、符号３１はガイドレール、符号３２はストッパである。
【００３５】
図６は本発明に係る一実施形態の振れ測定装置の動作フローを示す図である。ステップＳ１では、現像ローラ１を仮受け台に水平にセットする。次に、ステップＳ２では、現像ローラ１のジャーナル部１ａをエアーチャック２６で保持する。次に、ステップＳ３では、仮受け台を下降させる。次に、ステップＳ４では、胴部測定用レーザ変位計である外径測定用センサ２１を一軸アクチュエータ２８を介して、現像ローラ１の胴部１ｂの測定位置に移動する。次に、ステップＳ５では、モータ２３及びギヤ２３ａを介して現像ローラ１を回転し、現像ローラ１の回転に同期してデータを取り込む。取り込まれたデータはステップＳ８にて、後述する演算フローにて演算される。次に、ステップＳ６では、仮受け台を上昇させて現像ローラ１を支持する。次に、ステップＳ７では、エアーチャック２６を解放する。
【００３６】
図７は本発明に係る一実施形態の振れ測定装置の演算フローを示す図である。ステップＳ８１では、データを取り込む。ステップＳ８２では、各角度毎の、ジャーナル部１ａの測定点Ａにおける外径の測定値Ｌ１、Ｌ１′の中点を中心ａ、ジャーナル部１ａの測定点Ｂにおける外径の測定値Ｌ２、Ｌ２′の中点を中心ｂ、任意の測定点ｎにおける胴部１ｂの外径の測定値Ｌ３、Ｌ３′の中点を中心Ｅとする。ステップＳ８３では、ジャーナル部１ａの測定点Ａにおける中心ａ、ジャーナル部１ａの測定点Ｂにおける中心ｂ、任意の測定点ｎにおける胴部の中心Ｅの空間座標を計算する。ステップＳ８４では、中心ａ、中心ｂを通る直線を求める。ステップＳ８５では、ステップＳ８４で求めた直線と中心Ｅとから中心のずれ量を計算する。ステップＳ８６では、見かけ上の振れの測定値から中心のずれ量を差し引く。
【００３７】
測定対象の現像ローラ１としては、本実施形態では、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。
【００３８】
上記の現像ローラ１において３次元測定機により測定した振れの値を重ねてプロットすると、図８に示すような関係が見られた。この結果から補正により、ジャーナル部１ａ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た。
【００３９】
真直度・同軸度・真円度を測定する場合の実施例を以下に示す。「真直度」は、任意の回転角度θ°において、胴部の測定を少なくとも２点以上測定し、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−Ｆ・Ｌ３′ｎ−Ｆを求め、その差の最大値Ｇ＝（ｍａｘ｜Ｌ３ｎ−Ｆ｜）−（ｍｉｎ｜Ｌ３ｎ−Ｆ｜）
（ｎ＝１〜ｋ：各胴部測定点）
を計算する。
【００４０】
「同軸度」は、任意の回転角度θ°において、両側のジャーナル部１ａの測定点Ａ及び測定点Ｂにおける外径を測定し、ジャーナル部１ａの測定点Ａの外径の測定値Ｌ１・Ｌ１′を測定しその中点を測定点Ａにおける中心ａとし、ジャーナル部１ａの測定点Ｂの外径の測定値Ｌ２・Ｌ２′を測定しその中点を測定点Ｂにおける中心ｂとし、胴部１ｂの任意の測定点ｎの外径Ｌ３・Ｌ３′を測定しその中点を測定点ｎにおける中心Ｅとし、これらを回転角度０°〜３６０°まで、測定する。
【００４１】
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）＝（０，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）＝（０，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。
【００４２】
「真円度」は、任意の回転角度θ°における、胴部１ｂの任意の測定点ｎの外径Ｌ３・Ｌ３′を測定しその中点を測定点ｎにおける中心Ｅを回転角度０°〜３６０°まで、測定する。
【００４３】
Ｌ３／２の各回転角度におけるＬ３／２の値の差の最大値を計算する。上述したように、同様に、現像ローラ１の測定を行い、上記の計算を行った。以上の各測定値が、回転角度毎にわかるため、現像ローラ１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わかる。
【００４４】
図９は本発明の他の実施形態に係る、回転体の振れの測定原理を示す図であり、（Ａ）は（Ｂ）図のＡ点における外径の測定点を示す図、（Ｂ）は変形を誇張して示した回転体を示す図、（Ｃ）は胴部の測定位置ｎにおける軌跡を示す図である。本実施形態においては、ハードウエア構成は、図１に示したように、最初の一実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００４５】
測定しようとしている「振れ」は、上述した一実施形態と同様に、ジャーナル部１ａの測定点Ａと測定点Ｂを基準面としたときの、任意の胴部測定位置の振れである。
【００４６】
これは、空間上のジャーナル部１ａの測定点Ａの中心ａとジャーナル部１ａの測定点Ｂの中心ｂとを結んだ直線上の点Ｄと、任意の測定点ｎにおける胴部１ｂの表面の中心Ｅとの距離Ｆの最大値−最小値である。
【００４７】
従って、各回転角度における、ジャーナル部１ａの測定点Ａの中心ａ・ジャーナル部１ａの測定点Ｂの中心ｂ・任意の測定点ｎでの胴部の表面の中心Ｅの空間上の座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）がわかれば、Ｆが算出できる。
【００４８】
今、ジャーナル部１ａの測定点Ａの中心ａ・ジャーナル部１ａの測定点Ｂの中心ｂ・任意の測定点ｎにおける胴部１ｂの中心Ｅの測定手段として、透過型の非接触式変位センサを図９の様な方向にセットして、測定する場合、現像ローラ１を回転させ、任意の回転角度θ°における、
ジャーナル部１ａの測定点Ａの外径の測定値Ｌ１・Ｌ１′を測定しその中点を測定点Ａにおける中心ａ、
ジャーナル部１ａの測定点Ｂの外径の測定値Ｌ２・Ｌ２′を測定しその中点を測定点Ｂにおける中心ｂ、
胴部１ｂの任意の測定点ｎの外径の測定値Ｌ３・Ｌ３′を測定しその上面を測定点ｎにおける表面Ｅ、
とし、回転角度０°〜３６０°まで測定する。
【００４９】
この時、中心ａの変位と回転角度との軌跡は、図３の様になる。同様にして、中心ｂの変位と回転角度との軌跡は、図４の様になる。表面の中心Ｅの変位と回転角度との軌跡は、図５の様になる。
【００５０】
最初の一実施形態と同様に、現像ローラ１が回転することにより、中心ａ・中心ｂ・胴部１ｂの測定点ｎの空間上の軌跡が、図９の様になっているとすると、
中心ａの変位ｙが最大の時（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。
【００５１】
この時、中心ａは、ｚａだけ偏芯しながら回転していると考えると、各回転角度における、中心ａの空間上の座標は、（ｘ、ｙ、ｚ）＝（０，Ｙａθ，ｚａθ）、
ｚａθ＝ｚａｃｏｓ（θ１−θ） θ：回転角度、
Ｙａθ＝ｚａｓｉｎ（θ１−θ） θ：回転角度、
と算出される。（図１０）
【００５２】
また、中心ａの変位ｙが最大の時（回転角度θ１）、中心ｂは、変位が最大の時の回転角度がθ２と異なるので、中心ｂの空間上の座標は、（ｘ、ｙ、ｚ）＝（０，Ｙｂ１，ｚｂ１）、
Ｙｂ１＝ｚｂ２×ｓｉｎ（θ１−θ２）
となる。（図１１）
【００５３】
中心ｂも、中心ａと同様に、ｚｂ１だけ偏芯しながら回転していると考えると、各回転角度における、中心ｂの空間上の座標は、（ｘ、ｙ、ｚ）＝（Ｘｂ，Ｙｂθ，ｚｂθ）、
ｚｂθ＝ｚｂ２ｃｏｓ（θ２−θ） θ：回転角度、
Ｙｂθ＝ｚｂ２ｓｉｎ（θ２−θ） θ：回転角度、
と算出される。
【００５４】
従って、測定点ｎにおける、中心ａの空間上の座標（ｘ、ｙ、ｚ）＝（０，Ｙａθ，ｚａθ）と中心ｂの空間上の座標（ｘ、ｙ、ｚ）＝（Ｘｂ，Ｙｂθ，ｚｂθ）とを結ぶ直線上の、測定点ｎにおける、空間上の座標（ｘ、ｙ、ｚ）＝（Ｘｎ，Ｙｎθ，ｚｎθ）は、空間上の直線の方程式より、
（Ｘｎ−０）／（Ｘｂ−０）＝（Ｙｎθ−Ｙａθ）／（Ｙｂθ−Ｙａθ）＝（ｚｎθ−ｚａθ）／（ｚｂθ−ｚａθ）から、
Ｙｎθ＝Ｙａθ＋（Ｙｂθ−Ｙａθ）＊（Ｘｎ／Ｘｂ）、
ｚｎθ＝ｚａθ＋（ｚｂθ−ｚａθ）＊（Ｘｎ／Ｘｂ）、
と算出される。
【００５５】
また、図１２に示すように、測定点ｎにおける、外形は、ローラ外周面の上面と下面との中点をローラ中心とすると、各回転角度毎の、ローラ外周面の上面とローラ中心との距離を、ローラ中心を中心に、プロットした形で表される。
【００５６】
この外形形状を持った現像ローラ１における、中心ａと中心ｂとを結ぶ直線上の、測定点ｎにおける、空間上の座標（＝現像ローラの回転中心）とローラ外周面の座標との距離の最大値−最小値が、振れの値となる。
【００５７】
ローラ外周面の座標は、Ｙ−Ｚ平面上において、回転角度θ°の時、ローラ外周面の上面と中心との距離＝Ｌθとすると、
（Ｙ，Ｚ）＝（Ｌθｃｏｓ（π／２−θ３）、Ｌθｓｉｎ（π／２−θ３））
となるので、
振れの値は、Ｆｍａｘ−Ｆｍｉｎ：Ｆ＝√（（Ｙ２−Ｙｎθ２）＋（Ｚ２−ｚｎθ２））
で表される。
【００５８】
図１３は本発明に係る他の実施形態の振れ測定装置の演算フローを示す図である。なお、動作フローは最初の一実施形態と同様であるので、省略する。図１３に示すように、ステップＳ９１では、データ取り込み：ｚａ、θ、ローラ外周面の上面と中心の測定値を取り込む。次に、ステップＳ９２では、データの移動平均化処理を行う。次に、ステップＳ９３では、回転角度θ１、回転角度θ２、ローラ外周面の上面と中心との距離＝Ｌθを計算する。次に、ステップＳ９４では、各回転角度における、中心ａの空間上の座標、（ｘ、ｙ、ｚ）＝（０，Ｙａθ，ｚａθ）を計算する。
ｚａθ＝ｚａｃｏｓ（θ１−θ） θ：回転角度
Ｙａθ＝ｚａｓｉｎ（θ１−θ） θ：回転角度
【００５９】
次に、ステップＳ９５では、中心ｂの空間上の座標、（ｘ、ｙ、ｚ）＝（Ｘｂ，Ｙｂθ，ｚｂθ）を計算する。
ｚｂθ＝ｚｂ２ｃｏｓ（θ２−θ） θ：回転角度
Ｙｂθ＝ｚｂ２ｓｉｎ（θ２−θ） θ：回転角度
【００６０】
次に、ステップＳ９６では、測定点ｎにおける、中心ａの空間上の座標と中心ｂの空間上の座標とを結ぶ直線上の、空間上の座標（ｘ、ｙ、ｚ）＝（Ｘｎ，Ｙｎθ，ｚｎθ）を計算する。
Ｙｎθ＝Ｙａθ＋（Ｙｂθ−Ｙａθ）＊（Ｘｎ／Ｘｂ）
ｚｎθ＝ｚａθ＋（ｚｂθ−ｚａθ）＊（Ｘｎ／Ｘｂ）
【００６１】
次に、ステップＳ９７では、ローラ外周面の座標計算を行う。
（Ｙ，Ｚ）＝（Ｌθｃｏｓ（π／２−θ３）、Ｌθｓｉｎ（π／２−θ３））
【００６２】
次に、ステップＳ９８では、振れの値＝Ｆｍａｘ−Ｆｍｉｎ：Ｆ＝√（（Ｙ２−Ｙｎθ２）＋（Ｚ２−ｚｎθ２））を計算する。
【００６３】
本実施形態においても、一実施形態と同様に、対象ワークとしては胴部外径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は図８と同様の傾向を有する結果であった。この結果から補正により、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た。
【００６４】
上述したように、本発明に係る振れ測定装置によれば、ムラのない画像が得られる電子写真装置を提供することができる。また、円筒形状のワークの胴部の振れを精度良く測定することができる。また、円筒形状のワークの形状プロファイルから真直度といった形状パラメータを計算することを可能にすることができる。さらに、濃度ムラの無い画像が得られる現像ローラを容易に選別するための選別方法を提供することができる。
【００６５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態ではいずれもワークとして、現像ローラの場合について説明したが、帯電ローラ、転写ローラ、定着ローラ等の精密ローラの振れの測定にも適用できる。また、これらのローラ以外にも、回転軸を有する回転体の振れの測定にも適用できる。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に係る一実施形態の振れ測定装置を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る、回転体の振れの測定原理を示す図であり、（Ａ）は（Ｂ）図のＡ点における外径の測定点を示す図、（Ｂ）は変形を誇張して示した回転体を示す図、（Ｃ）は各点における中心の軌跡を示す図である。
【図３】中心ａの変位と回転角度との軌跡を示す図である。
【図４】中心ｂの変位と回転角度との軌跡を示す図である。
【図５】中心Ｅの変位と回転角度との軌跡を示す図である。
【図６】本発明に係る一実施形態の振れ測定装置の動作フローを示す図である。
【図７】本発明に係る一実施形態の振れ測定装置の演算フローを示す図である。
【図８】胴部測定値を補正したデータを示す図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係る、回転体の振れの測定原理を示す図であり、（Ａ）は（Ｂ）図のＡ点における外径の測定点を示す図、（Ｂ）は変形を誇張して示した回転体を示す図、（Ｃ）は胴部の測定位置ｎにおける軌跡を示す図である。
【図１０】本発明に係る他の実施形態の振れ測定装置に係る中心Ａの偏心を説明するための図である。
【図１１】中心ｂの空間上の座標を示す図である。
【図１２】回転体外周面の上面と中心との距離と、中心の偏心量との和を各回転角度毎に３６０°プロットした軌跡を示す図である。
【図１３】本発明に係る他の実施形態の振れ測定装置の演算フローを示す図である。
【図１４】現像ローラ及びユニット構造を示す図である。
【図１５】従来の振れ測定装置の概略図である。
【符号の説明】
【００６７】
１ 現像ローラ（回転体）
２ 現像スリーブ
３ 磁場発生手段
４ 円筒状マグネット
５ マグネットブロック
６ 磁束密度分布
７ 攪拌ローラ
８ 剤規制ブレード
９ 感光体ドラム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体と回転軸とを有する回転体の振れを測定する装置であって、前記回転体の回転軸をチャックするチャック機構と、前記回転体を前記チャック機構を介して回転させるための回転駆動機構と、前記回転体の回転角度を検出する角度検出機構と、前記本体の外周の測定基準からの変化量情報及び前記回転軸の外周の測定基準からの変化量情報に基づいて、振れ量を演算処理する演算処理装置とを備えていることを特徴とする振れ測定装置。
【請求項２】
前記振れ量の演算処理は、前記回転軸の外周の測定基準からの変化量に基づいて、前記回転軸の中心を求め、前記本体の外周の測定基準からの変化量と前記回転軸の中心の変化量との差を求めることを特徴とする請求項１に記載の振れ測定装置。
【請求項３】
前記本体の外周の測定基準からの変化量を前記本体の軸方向に異なる複数箇所で測定し、この測定値に基づいて真直度を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の振れ測定装置。
【請求項４】
前記本体の任意の回転角度で、前記回転軸両端における外径をそれぞれ測定し、前記回転軸両端における外径の測定値情報と、前記本体の外径の測定値情報とから同軸度を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の振れ測定装置。
【請求項５】
前記本体の多数の回転角度で前記本体の外径をそれぞれ測定し、各回転角度における測定された外径の中点をそれぞれ求め、該外径の中点と外径表面との距離の最大値と最小値との差を真円度とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の振れ測定装置。
【請求項６】
前記回転体が、プロセスカートリッジ又は電子写真装置に用いられる現像ローラであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の振れ測定装置。
【請求項７】
前記プロセスカートリッジ又は電子写真装置に用いられる現像ローラを製造する際に、請求項６に記載の振れ測定装置を用いて測定された振れ量に応じて選別することを特徴とする現像ローラの選別方法。
【請求項８】
本体と回転軸とを有する回転体の振れを測定する方法であって、
前記本体の外周の測定基準からの変化量を検出する第１の変化量検出工程と、
前記回転軸の外周の測定基準からの変化量を検出する第２の変化量検出工程と、
前記第２の変化量検出工程により検出された変化量情報に基づいて、前記回転軸の中心を求める工程と、
前記回転軸の中心を求める工程により求められた回転軸の中心の情報と第１の変化量検出工程により検出された変化量情報とから、前記本体の外周の測定基準からの変化量と前記回転軸の中心の変化量との差を求めることを特徴とする振れ測定方法。
【請求項１】
本体と回転軸とを有する回転体の振れを測定する装置であって、前記回転体の回転軸をチャックするチャック機構と、前記回転体を前記チャック機構を介して回転させるための回転駆動機構と、前記回転体の回転角度を検出する角度検出機構と、前記本体の外周の測定基準からの変化量情報及び前記回転軸の外周の測定基準からの変化量情報に基づいて、振れ量を演算処理する演算処理装置とを備えていることを特徴とする振れ測定装置。
【請求項２】
前記振れ量の演算処理は、前記回転軸の外周の測定基準からの変化量に基づいて、前記回転軸の中心を求め、前記本体の外周の測定基準からの変化量と前記回転軸の中心の変化量との差を求めることを特徴とする請求項１に記載の振れ測定装置。
【請求項３】
前記本体の外周の測定基準からの変化量を前記本体の軸方向に異なる複数箇所で測定し、この測定値に基づいて真直度を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の振れ測定装置。
【請求項４】
前記本体の任意の回転角度で、前記回転軸両端における外径をそれぞれ測定し、前記回転軸両端における外径の測定値情報と、前記本体の外径の測定値情報とから同軸度を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の振れ測定装置。
【請求項５】
前記本体の多数の回転角度で前記本体の外径をそれぞれ測定し、各回転角度における測定された外径の中点をそれぞれ求め、該外径の中点と外径表面との距離の最大値と最小値との差を真円度とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の振れ測定装置。
【請求項６】
前記回転体が、プロセスカートリッジ又は電子写真装置に用いられる現像ローラであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の振れ測定装置。
【請求項７】
前記プロセスカートリッジ又は電子写真装置に用いられる現像ローラを製造する際に、請求項６に記載の振れ測定装置を用いて測定された振れ量に応じて選別することを特徴とする現像ローラの選別方法。
【請求項８】
本体と回転軸とを有する回転体の振れを測定する方法であって、
前記本体の外周の測定基準からの変化量を検出する第１の変化量検出工程と、
前記回転軸の外周の測定基準からの変化量を検出する第２の変化量検出工程と、
前記第２の変化量検出工程により検出された変化量情報に基づいて、前記回転軸の中心を求める工程と、
前記回転軸の中心を求める工程により求められた回転軸の中心の情報と第１の変化量検出工程により検出された変化量情報とから、前記本体の外周の測定基準からの変化量と前記回転軸の中心の変化量との差を求めることを特徴とする振れ測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００６−１７５１０（Ｐ２００６−１７５１０Ａ）
【公開日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１９３６８６（Ｐ２００４−１９３６８６）
【出願日】平成１６年６月３０日（２００４．６．３０）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月３０日（２００４．６．３０）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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