JP4464728B2 - 貫通穴検査方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、微細な貫通穴を検査する貫通穴検査方法及びその装置に関する。

貫通穴を有する定着ローラとして、特許第２８９２７５５号に開示された技術が知られている。この定着ローラは、芯金の周面に形成されたスポンジ層に、芯金の長手方向に平行でかつ芯金の周方向に多数の貫通穴、あるいは螺旋状の貫通穴を有している。

このような貫通穴を有する定着ローラにおいては、製法上スポンジ層の貫通穴の径制御が難しいので、貫通穴が長手方向の途中で小径化したり、螺旋のねじれにより目詰まりを起こすなどの不具合が発生することがあった。貫通穴の小径化や目詰まりが発生すると、貫通穴の機能（貫通穴により通気性を向上させ、定着ロールの温度上昇を防止し、定着ロールが熱膨張により太鼓形状になるのを防止することにより紙シワを低減する機能）を満足できない。

定着器ロールの貫通穴の評価を行う一般的な方法として、リークフローテスタ、リークチェッカを用いることが考えられる。この方法を用いた場合には、通常、貫通穴を有するローラの片側に微空気圧を加えることにより判定する。
特許第２８９２７５５号公報

しかしながら、貫通穴の微圧供給側と反対側を全開状態にしての判定だけでは精度良く貫通穴の判定は出来ないという問題があった。

また、貫通穴の評価を行うリークフローテスタ、リークチェッカは、メカ治具部のパッキンの摩耗、割れにより測定値が変動しても、被検体の貫通穴の不良なのか、パッキン部からのエアーリークなのか判別することが出来ない。また、貫通穴の径が供給圧と流量の関係で合否判定で特徴を出すことが出来ない。

そこで、本発明は、貫通穴の判定を精度良く行うことができる貫通穴検査方法及びその装置を提供することをその目的とする。

請求項１に記載の発明は、複数の貫通穴を有する被検体の前記貫通穴の一端側に微圧を加える微圧供給手段と、前記貫通穴の他端側に配置されて前記複数の貫通穴の全部を塞ぐ全閉駒と、前記貫通穴の他端側に配置されて前記複数の貫通穴のうち半分を塞ぐ半閉駒と、前記全閉駒及び前記半閉駒を前記被検体に対して接離する接離機構と、該接離機構により前記被検体に対して接離される駒を前記全閉駒と前記半閉駒との間で切り替える切替え手段と、前記駒により前記複数の貫通穴の少なくとも一部が閉塞された状態で前記貫通穴内の空気圧を検知する手段とをそれぞれ具備していることを特徴とする貫通穴検出装置である。

請求項２に記載の発明は、前記全閉駒により貫通穴の一端を密閉したときの前記空気圧に基づいて装置の正常作動を判定する判定機構を具備することを特徴とする請求項１に記載の貫通穴検出装置である。

請求項３に記載の発明は、前記貫通穴の合否判定を行う合否判定手段を備えていることを特徴とする請求項２に記載の貫通穴検査装置である。

請求項４に記載の発明は、前記貫通穴の合否判定を行うときに貫通穴の目詰まりを検出する機能を具備することを特徴とする請求項３に記載の貫通穴検出装置である。

請求項５記載の発明は、複数の貫通穴を有する被検体の前記貫通穴の一端側に微圧を加え、前記複数の貫通穴の他端側を前記複数の貫通穴の全部を塞ぐ全閉塞と前記複数の貫通穴のうち半分を塞ぐ半閉塞とに切り替え、前記貫通穴の少なくとも一部が閉塞された状態で前記貫通穴内の空気圧を検知することを特徴とする貫通穴検査方法である。

請求項１に係る発明によれば、全閉駒と半閉駒とを切り替えることにより、効率よく貫通穴の判定を精度良く行うことができる。また、装置の異常検出が可能となり、尚かつ特徴のある検出が可能となる。

請求項２記載に係る発明によれば、判定機構を具備しているので、装置の異常検出が可能となり、尚かつ判定が容易に行える。

請求項３に係る発明によれば、貫通穴の合否判定を行う合否判定手段を備えているので、半閉駒を用いたときに標準の貫通穴の大きさに対して圧力を比較することにより、容易に貫通穴の形状（径）について合否判定できる。

請求項４に係る発明によれば、半閉駒を用いたときに全開の時との圧力バランスを検出することにより、容易に貫通穴の目詰まりを検出できる。

請求項５に係る発明によれば、全閉塞と半閉塞とを切り替えることにより、効率よく貫通穴の判定を精度良く行うことができる。

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貫通穴検査装置の構成を示す図、図２は図１の貫通穴検査装置に備える上側の駒を示し、（Ａ）は全閉駒の断面図、（Ｂ）は同底面図、（Ｃ）は半閉駒の断面図、（Ｄ）は同底面図、図３は被検体の一例としての加圧ローラの断面図、図４は図１の貫通穴検査装置の機能ブロック図である。

本実施形態では、被検体として、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置の定着装置に備える加圧ローラの場合について説明する。図３に示すように、この加圧ローラ１３は中実（又は中空）の芯金１３ａの周囲にスポンジ層１３ｂを有し、芯金１３ａの両端にそれぞれジャーナル部１３ｄ（図１参照）を有し、スポンジ層１３ｂには微細な貫通穴１３ｃを周方向に多数有している。この貫通穴１３ｃは、本実施形態では、加圧ローラ１３の回転軸と平行に形成されているが、螺旋状に形成されていてもよい。また、貫通穴１３ｃは１つ以上あれば良い。

図１に示すように、貫通穴検査装置は、貫通穴を有する加圧ローラ１３に微圧の空気圧を与える微圧供給駒３と、微圧供給駒３のエアー供給部４に連結されて加圧ローラ１３の貫通穴内に空気圧を加える空気圧配管機器４ａと、微圧供給駒３を着脱自在に取り付けるベース部１と、貫通穴を有する加圧ローラ１３に上方から２種類の駒（全閉駒８、半閉駒９）を押しつける駒上下ステージ７と、駒上下ステージ７を駆動する駒上下シリンダ１１と、全閉駒８と半閉駒９とを切り替える駒切り替えステージ６と、駒切り替えステージ６を駆動する駒切り替えシリンダ１２とを備えている。

ベース部１上には、支持板２が立設され、支持板２には駒上下シリンダ１１及び駒切り替えシリンダ１２が固定されている。駒上下ステージ７は支持板２に取り付けられて、駒切り替えステージ６を上下動自在にガイドする。駒切り替えステージ６は全閉駒８及び半閉駒９を水平方向に並べて保持し、駒上下シリンダ１１により上下動される。さらに、駒切り替えステージ６は駒切り替えシリンダ１２の駆動により水平方向に移動して全閉駒８及び半閉駒９の切り替えを行う。そして、駒切り替えシリンダ１２により切り替えられて加圧ローラ１３の上面に対向する位置に配置された全閉駒８又は半閉駒９は駒上下シリンダ１１の駆動により加圧ローラ１３の上面に接離される。

全閉駒８及び半閉駒９ならびに微圧供給駒３の貫通穴を有する加圧ローラ１３との結合部にはゴム等の材質で出来たパッキン（図示せず）を用い、接触部から空気圧のリークを防ぐことが望ましい。

駒上下ステージ７は、自動あるいは、段取り替えにより上下方向の停止位置が変更できる方が貫通穴を有する加圧ローラ１３のスポンジ層１３ｂの全長の変更に対応できるため望ましい。即ち、駒上下ステージ７の段取替えについて、製品によって被検体の長さがばらつくので、駒を上下させる。上側の駒を強く押すと加圧ローラ１３のスポンジ層１３ｂがつぶれてしまうので、ストッパ（図示せず）で下降位置を規制している。駒上下ステージ７のストッパ（図示せず）の位置が段取り替えで変えられることと、上下の駒（全閉駒８、半閉駒９、微圧供給駒３）の径も段取り替えで変えられるようになっている。

ベース部１は駒上下ステージ７の上下動作の際、貫通穴を有する加圧ローラ１３の固定が確実に行われるように作業者側から見て前方から後方に向けて、前方が高くなるように傾斜され、貫通穴を有する加圧ローラ１３が前方に傾く様にし、支持部材（図示せず）に支えられた状態で駒上下ステージ７が動作する状態が望ましい。なお、ベース部１は、例えばベース部１の下面に設けられた傾き調整ねじ１ａにより傾斜することができる。

微圧供給駒３と全閉駒８及び半閉駒９との駒間距離は、貫通穴を有する加圧ローラ１３の樹脂部としてのスポンジ層１３ｂ全長に対して、マイナス傾向にすることにより空気圧のリークを防ぐことが望ましい。

全閉駒８は貫通穴の上端をすべて閉塞することができ、半閉駒９は多数の貫通穴のうち半分の貫通穴の上端を閉塞することができる。そして、貫通穴検査装置は、内部形状の違う駒を切り替えできることにより、特徴のある検出が出来る。即ち、貫通穴を半閉駒９により半分塞ぐことにより、図５に示す半開状態のグラフとしている。

市販のリークフローテスタやリークチェッカでは、半分塞いで特徴を出すようなことはしていない。市販のリークフローテスタやリークチェッカでは、穴径がばらつくものは計れない、即ち、穴径の微少な判定ができない。例えば、０．５ｍｍの穴か０．４５ｍｍの穴かという細かい判定ができない。市販のリークフローテスタやリークチェッカでは、流量抵抗の抵抗の変化を図っている。このため、半分塞ぐと抵抗が顕著に上がる。

市販のリークフローテスタやリークチェッカを用いて、穴径がばらつくものを計るためには、ワークの孔の判定において、良否を判定するときの条件設定が難しかった。そこで、本発明者らは鋭意研究の結果、複数の貫通穴の半分塞いで試してみたら、図５のグラフのような顕著な相違が出てうまくいった。従来の方法では、時間がかかったり、条件設定が難しい等の問題があった。

リークフローテスタやリークチェッカでは、半分に塞ぐことはしないので、穴径が標準と思われるもの（図５の四角のグラフ）で調整するが、全開のときと全閉のときとの間の半開のときに圧力が出るような流量調整をすると、この標準ワークよりも穴が大きいもの（菱形）は、標準ワークよりも圧力が低く出る。また、穴が小さいもの（三角）では、流れにくくなるので、標準より高く出る。このように半分塞ぐことにより、穴の大きさの相違による特徴を出している。即ち、本発明では圧力を図っている。流量が増加すると圧力が低下する。半開状態にして流量をもらすことにより、どのくらい圧力低下があるかを計っている。

図５のグラフに示すように、同量のエアを供給したときに、穴が大きいと流量が多く、漏れる量が多いので、供給圧が下がってくることがわかる（圧力が小さいことがわかる）。このときの圧力の低下を計っている。また、穴が小さいと流量が少なく、漏れる量が少ないので、圧力が大きいことがわかる。貫通穴から抜ける流量が多いと圧力が下がる。流量を漏らすことによって圧力低下がどのくらいあるかを計っている。穴が大きいと漏れる流量が多く、圧力が小さくなってグラフが下に下がり、穴が小さいと、漏れる流量が少なく、圧力が大きくなってグラフが上に上がる。

合否判定は、図５のグラフでスレッシュを何ｋＰａ〜何ｋＰａと設定してこの範囲内なら合格とする。例えば、図５のグラフで標準の貫通穴（四角）に対する半閉状態のときに圧力が５ｋＰａとなっているが、例えば半閉状態の時の圧力が３〜７ｋＰａの範囲内なら合格とする。この範囲内なら貫通穴の大きさは標準の穴の大きさに近いので合格としている。加圧ローラ１３の場合には穴が大きければ大きいほど冷却効果が高いので、７ｋＰａ以下で合格としている。

駒切り替えステージ６で切り替えられる二種類の駒のうち、一つが全閉駒８でこの駒は構造上貫通穴を有するローラの貫通穴全てを塞ぐ形状になっている。全閉駒８で貫通穴の上端を全閉とすることにより全閉時には貫通穴径の大小に関係なく、一定の空気圧及び流量が検出されるべきであるが、微圧供給駒３などに取り付けられているパッキン等が摩耗などにより亀裂など発生した場合に空気圧の低下ならびに流量の増大で異常を検出することが出来る。また、貫通穴検査装置の駒上下ステージ７の動作が不完全の時でも検出が可能となる。このように、貫通穴検査装置は、貫通穴を全閉した時の空気圧に基づいて装置の正常作動を判定する判定機構を有している。

もう一つの駒は、貫通穴を有する加圧ローラ１３の貫通穴を半分塞ぐ形状になっており、残りの半分は大気に連通して圧縮空気を大気に対して流すことができるようになっている。半閉駒９で貫通穴の上端を半閉（半開）とすることにより、空気圧と流量のバランスから加圧ローラ１３の貫通穴径の大、中、小でそれぞれ空気圧の値に特徴（図５参照）を出すことが可能となる。

図５において、三角のグラフは貫通穴径が小に対応し、四角のグラフは貫通穴径が中（標準穴径又は基準穴径）に対応し、菱形のグラフは貫通穴径が小に対応する。また、図５において、縦軸は微圧供給駒３側の空気圧であり、横軸は貫通穴の閉塞状態を示す。

図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、全閉駒８は、加圧ローラ１３の外形部を把持する形状であるスポンジ層挿入部８ｄと、加圧ローラ１３のジャーナル部１３ｄを逃げるジャーナル逃げ部８ｂとを有する断面形状８ａとなっている。そして、全閉駒８のリング状の貫通穴閉塞部８ｃにより全ての貫通穴の上端を塞ぐことができる。

また、図２（Ｃ），（Ｄ）に示すように、半閉駒９は、加圧ローラ１３の外形部を把持する形状であるスポンジ層挿入部９ｄと、加圧ローラ１３のジャーナル部１３ｄを逃げるジャーナル逃げ部９ｂと、加圧ローラ１３の貫通穴を半分塞ぐための底面視半円弧状の貫通穴閉塞部９ｃと、空気圧の抜け口１４とを有する断面形状９ａとなっている。この空気圧の抜け口１４は、加圧ローラ１３の貫通穴閉塞部９ｃにより塞がれない部分に対応する貫通穴の上端開口と大気とを連通するためのものである。

前記貫通穴検査装置は、図４に示すように、空気圧源（例えば供給圧が７００ｋＰａ）１５と、空気圧源１５からの供給圧を一次圧（例えば供給圧が５００ｋＰａ）に圧力制御する第１のレギュレータ１６と、第１のレギュレータ１６からの供給圧を二次圧（例えば供給圧が２００ｋＰａ）に圧力制御する第２のレギュレータ１７と、エアの流量を調整する流量調整弁１８と、第２のレギュレータ１７からの供給圧を微圧（例えば供給圧が１０ｋＰａ）に圧力制御する微圧設定調整弁１９と、流量をオンオフするソレノイドバルブ２０と、微圧供給駒３に供給されている微圧を計測する空気圧センサとしての圧力センサ２１と、圧力センサ２１から出力されたアナログ電気信号を増幅する増幅回路２２と、圧力表示判定部２３，２４と、圧力表示判定部２３，２４から出力された計測判定結果を表示する表示部２５，２６と、流量計２７とを備えている。

圧力表示判定部２３，２４はそれぞれメーターリレーを内蔵しており、圧力表示部２３は全閉の時の圧力を計測し、そのしきい値により全閉時の微圧供給駒３などに取り付けられているパッキン等が摩耗などにより亀裂など発生した場合に空気圧の低下ならびに流量の増大で異常を検出することが出来る。圧力表示部２４は半開の時に検出される空気圧をしきい値により判定し、加圧ローラ１３の貫通穴径を代用特性で判定できる。

貫通穴検査装置は、微圧供給駒３に供給している微圧と流量の関係で半閉の際に貫通穴の大きさの大、中、小で得られる波形の特徴の違い（図６〜図８）から貫通穴の大きさを判定し、加圧ローラ１３の貫通穴の合否判定を行う。

貫通穴の大きさが、標準（中：製品規格中心）とされる大きさに供給圧及び流量を調整した場合、図７のような波形となり、全閉の時はほぼ供給圧が圧力センサ２１により検出される。半閉の時は全開と全閉の中間程度の圧力となる。

圧力センサ２１により、図５の四角のグラフか、三角のグラフか、菱形のグラフかを読み取っている。ソレノイドバルブ２０を開いているときには、微圧設定調整弁１９と微圧供給駒３との間の圧力はほぼ一定となるので、加圧ローラ１３の貫通穴内の圧力がほぼ圧力センサ２１の圧力になる。即ち、結果的に貫通穴内の空気圧を測っていることになる。圧力センサ２１は、空気圧の圧力変動に応じて電気的なアナログ出力を得られるセンサであれば何でも良い。例えば、空気圧センサは歪方式でも、電子式でも良い。

圧力センサ２１は、貫通穴の微圧供給側の圧力を検知する手段である。半閉駒９を用いた場合には、片側が解放されていることによる圧力低下量を検出する。具体的には貫通穴の解放側の空気圧と大気圧との差を圧力センサ２１としての差圧計で計る。実際には１０ｋＰａの圧力を差圧計の一方の入力にかけているので、差圧計の出力は大気圧に対して１０ｋＰａ高く出るはずである。微圧供給駒３に加圧ローラ１３を取り付けて貫通穴の半分を塞ぐことによって半分の圧力（５ｋＰａ）がでるような微圧と流量に設定した場合に、差圧は５ｋＰａになるが、加圧ローラ１３を取り付けずに微圧供給駒３が解放状態になると大気圧と同等になって差圧は０になる。図５のグラフで全開のときに０になっていないのは圧力センサ２１と微圧供給駒３との間（及び貫通穴）に負荷（空気抵抗）があるためである。圧力センサ２１は大気圧と微圧供給駒側との圧力差を出力している。

流量計２７の機能は、例えば２台、３台と検査したときに同じ条件を出すための流量を測定するために、流量計２７を入れてある。即ち、流量を図５の四角のグラフが出るように、流量調整弁１８により流量を調整する（駒が半閉のときに真ん中になるように調整する）。しかし、実際に調整された流量がいくつであるかは流量調整弁１８には出てこないので、流量計２７により流量を数値化している。この流量計２７はソレノイドバルブの前であっても流量調整弁１８の後であっても圧力センサの前であってもどこでもよい。

貫通穴の大きさが、標準とされる大きさに対して大きい場合、流量が増大するため半閉の圧力は全開の時の圧力に近づき図６のグラフのような表示になり、逆に貫通穴の大きさが標準とされる大きさに対して小さい場合、流量が減少するため半閉の時の圧力は全閉の時の圧力表示に近づいていく。この半閉の時の特徴を用い標準ワークに対しての穴の大小を判定することが出来る。

貫通穴の大きさに対しての判定値は、表示判定部２３，２４のメーターリレーでしきい値を設定することにより判定できる。

貫通穴検査装置は、加圧ローラ１３が図７のグラフのような標準とされる穴とされる大きさで統一されたロットの場合、芯金の周方向に多数の貫通穴、あるいは螺旋状の貫通穴を有していて、その直線的な貫通穴あるいは螺旋状の貫通穴の一部が製作上の不具合などで目詰まりを起こした場合、半閉駒９にて圧力計測した時、通常は標準の穴径であるので図７のグラフのような波形が発生するところを目詰まりを起こしたときにはバランスが崩れて検出できる。

半閉駒９の開放側が目詰まり側に有る場合、流量は低下するので全閉側に圧力の傾向が現れ、開放側が目詰まり側と違うもう一方の方へ寄った場合、全閉駒８及び半閉駒９を当てない全開の時の圧力と比較し、その圧力がより全開側に寄っていることを判定できる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では被検体として加圧ローラの場合について説明したが、本発明は、上記定着装置に備える定着ローラの芯金周囲に加圧ローラと同様の貫通穴を有するものにも適用できる。また、ローラ以外にも、貫通穴を有する任意形状の部材にも適用できる。また、上記実施形態では被検体を上下方向に配置した場合について説明したが、例えば、支持板２が水平又は斜めになるように貫通穴検査装置を配置してもよい。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。

本発明に係る一実施形態の貫通穴検査装置の構成を示す図である。 図１の貫通穴検査装置に備える上側の駒を示し、（Ａ）は全閉駒の断面図、（Ｂ）は同底面図、（Ｃ）は半閉駒の断面図、（Ｄ）は同底面図である。 被検体の一例としての加圧ローラの断面図である。 図１の貫通穴検査装置の機能ブロック図である。 貫通穴大きさ別の圧力推移を示すグラフである。 貫通穴大の波形を示す図である。 貫通穴中の波形を示す図である。 貫通穴小の波形を示す図である。

符号の説明

１ ベース部
１ａ 傾き調整ねじ
２ 支持板
３ 微圧供給駒
４ エアー供給部
６ 駒切り替えステージ
７ 駒上下ステージ
８ 全閉駒
８ａ 断面形状
８ｂ ジャーナル逃げ部
８ｃ 貫通穴閉塞部
８ｄ スポンジ層挿入部
９ 半閉駒
９ａ 断面形状
９ｂ ジャーナル逃げ部
９ｃ 貫通穴閉塞部
９ｄ スポンジ層挿入部
１１ 駒上下シリンダ
１２ 駒切り替えシリンダ
１３ 加圧ローラ（被検体）
１３ａ 芯金
１３ｂ スポンジ層
１３ｃ 貫通穴
１３ｄ ジャーナル部
１４ 抜け口
１５ 空気圧源
１６ 第１のレギュレータ
１７ 第２のレギュレータ
１８ 流量調整弁
１９ 微圧設定調整弁
２０ ソレノイドバルブ
２１ 圧力センサ（空気圧センサ）
２２ 増幅回路
２３，２４ 圧力表示判定部
２５，２６ 合否表示部
２７ 流量計

Claims (5)

1. 複数の貫通穴を有する被検体の前記貫通穴の一端側に微圧を加える微圧供給手段と、前記貫通穴の他端側に配置されて前記複数の貫通穴の全部を塞ぐ全閉駒と、前記貫通穴の他端側に配置されて前記複数の貫通穴のうち半分を塞ぐ半閉駒と、前記全閉駒及び前記半閉駒を前記被検体に対して接離する接離機構と、該接離機構により前記被検体に対して接離される駒を前記全閉駒と前記半閉駒との間で切り替える切替え手段と、前記駒により前記複数の貫通穴の少なくとも一部が閉塞された状態で前記貫通穴内の空気圧を検知する手段とをそれぞれ具備していることを特徴とする貫通穴検出装置。
2. 前記全閉駒により貫通穴の一端を密閉したときの前記空気圧に基づいて装置の正常作動を判定する判定機構を具備することを特徴とする請求項１に記載の貫通穴検出装置。
3. 前記貫通穴の合否判定を行う合否判定手段を備えていることを特徴とする請求項２に記載の貫通穴検査装置。
4. 前記貫通穴の合否判定を行うときに貫通穴の目詰まりを検出する機能を具備することを特徴とする請求項３に記載の貫通穴検出装置。
5. 複数の貫通穴を有する被検体の前記貫通穴の一端側に微圧を加え、前記複数の貫通穴の他端側を前記複数の貫通穴の全部を塞ぐ全閉塞と前記複数の貫通穴のうち半分を塞ぐ半閉塞とに切り替え、前記貫通穴の少なくとも一部が閉塞された状態で前記貫通穴内の空気圧を検知することを特徴とする貫通穴検査方法。

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