JP4933096B2 - 円筒体の形状測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、たとえば複写機の感光ドラム用の基体等の円筒体の形状測定装置および同方法等に関する。

各種機械装置において回転部品等として使用される円筒体には、その形状精度を測定することが求められる。たとえば、複写機等の電子写真システムに用いられる感光ドラム用の基体や素管では、高い形状精度を確保するため、製管工程後の円筒体に対して形状測定が行われている。

このような円筒体の形状測定方法として、本発明者は、下記特許文献１に示すように、円筒体の内周面に基準部を接触させて円筒体を回転させ、このときの円筒体外周面の変位量を測定することにより、円筒体の内周面を基準とした外周面のフレ量を測定する方法を提案してきた。
特開２００４−１０１４６５号公報

ところで、このような形状測定では、測定結果の信頼性を確保するため、基準部の位置精度が求められる。ところが、形状測定の基準となる基準部は円筒体の内側に挿入されるものであるから、大きく構成することでその剛性を高めることは困難である。また、基準部の支持機構によって位置精度を高めようとすれば装置の複雑化を招いてしまう。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、装置の複雑化を招くことなく、形状測定の信頼性を確保することができる円筒体の形状測定方法および同装置等を提供することを目的とする。

本発明は、下記の手段を提供する。すなわち、
［１］円筒体の両側端部近傍の内周面に一対の基準部を当接させ、
前記一対の基準部の位置を固定した状態で、前記円筒体と前記一対の基準部との当接部分が前記円筒体の内周面上で周方向にずれていくように前記円筒体を回転させ、
前記円筒体の外側から前記一対の基準部に対峙する位置において、前記円筒体の回転に伴う前記円筒体の外周面の半径方向の変位量を、変位検出器によって検出するとともに、
前記円筒体が前記一対の基準部に当接する位置に存在しないとき、前記変位検出器によって、前記一対の基準部の位置検出を行うことを特徴とする円筒体の形状測定方法。

［２］前記一対の基準部の位置検出は、所定時間継続して行う前項１に記載の円筒体の形状測定方法。

［３］前記一対の基準部は、前記円筒体とともに回転可能に構成され、
前記一対の基準部の位置検出では、前記一対の基準部を回転させながらその回転に伴う変位量を検出する前項２に記載の円筒体の形状測定方法。

［４］前記変位検出器は、所定の検出幅を有し、
前記一対の基準部の位置検出では、回転する基準部の各時点における最外径部を基準部の位置として位置検出を行う前項３に記載の円筒体の形状測定方法。

［５］前記一対の基準部の位置検出の結果に応じて、円筒体の形状測定の適否を判断する前項１〜４のいずれかに記載の円筒体の形状測定方法。

［６］前記円筒体の形状測定の適否の判断結果に応じて、前記一対の基準部を交換すべきことを報知する前項５に記載の円筒体の形状測定方法。

［７］前記一対の基準部の位置検出の結果に応じて、前記一対の基準部の交換時期を推測して、その推測結果を報知する前項１〜４のいずれかに記載の円筒体の形状測定方法。

［８］前記一対の基準部の位置検出は、複数の円筒体に対する変位量の検出を実行中に、断続的に行われる前項１〜７のいずれかに記載の円筒体の形状測定方法。

［９］前記一対の基準部の位置検出は、段取り替え直後に行う前項１〜８のいずれかに記載の円筒体の形状測定方法。

［１０］前記一対の基準部の位置検出は、円筒体の変位量検出における異常な結果の頻度に応じて行う前項１〜９のいずれかに記載の円筒体の形状測定方法。

［１１］前記一対の基準部の位置検出は、円筒体の変位量検出と同じ動作を、円筒体を投入しないで行う前項１〜１０のいずれかに記載の円筒体の形状測定方法。

［１２］前記一対の基準部の位置検出は、前記円筒体の搬出入動作中に行う前項１〜１１のいずれかに記載の円筒体の形状測定方法。

［１３］前記変位検出器として、光透過型検出器を用いる前項１〜１２のいずれかに記載の円筒体の形状測定方法。

［１４］前記変位検出器として、接触型変位計を用いる前項１〜１２のいずれかに記載の円筒体の形状測定方法。

［１５］前記円筒体の内周面と前記一対の基準部とが当接する２つの当接部分を通る仮想的な直線に対し、前記円筒体の外側から対峙する位置であって、前記一対の基準部には対峙しない位置においても、前記円筒体の回転に伴う前記円筒体の外周面の半径方向の変位量の検出を行う前項１〜１４のいずれかに記載の円筒体の形状測定方法。

［１６］前記円筒体の内周面と前記一対の基準部とが当接する２つの当接部分を通る仮想的な直線に対し、前記円筒体の外側から対峙する領域に対して、照明光を照射し、その反射光をカメラによって撮影して、前記円筒体の表面状態の測定を行う前項１〜１６のいずれかに記載の円筒体の形状測定方法。

［１７］前記円筒体は感光ドラム用基体であることを特徴とする前項１〜１６のいずれかに記載の円筒体の形状測定方法。

［１８］円筒体を成形し、
前項１〜１７のいずれかに記載の円筒体の形状測定方法により、円筒体の形状を測定し、
この測定結果に基づいて、前記円筒体の形状が予め設定された所定の許容範囲内にあるか否かを判定し、
この検査結果において前記円筒体の形状が前記所定の許容範囲内にある場合には、その円筒体を完成品と判定することを特徴とする円筒体の製造方法。

［１９］前項１８に記載の円筒体の製造方法によって製造された感光ドラム用基体。

［２０］円筒体の両側端部近傍の内周面に当接する一対の基準部と、
前記一対の基準部との当接部分が前記円筒体の内周面上で周方向にずれていくように前記円筒体を回転させる回転駆動手段と、
前記円筒体の外側から前記一対の基準部に対峙する位置において、前記円筒体の回転に伴う前記円筒体の外周面の半径方向の変位量を検出する変位検出器と、を備え、
前記変位検出器は、前記一対の基準部に当接する位置に円筒体が存在しないとき、前記一対の基準部の位置検出を行うことを特徴とする円筒体の形状測定装置。
出して、信頼性の高い形状測定を行うことができる。

［２１］円筒体を成形する製管装置と、
前項２０に記載の円筒体の形状測定装置と、
前記変位検出器によって検出された前記変位量に基づいて、前記円筒体の形状が予め設定された所定の許容範囲内にあるか否かを検査し、前記円筒体の形状が前記所定の許容範囲内にある場合には、その円筒体を完成品と判定する合否判定手段と、
を備えたことを特徴とする円筒体の製造システム。

上記発明［１］によると、円筒体の変位量測定を行う変位検出器を用いて、形状測定されるべき円筒体が存在しないときに、一対の基準部の位置検出を行うため、装置の複雑化を招くことなく、形状測定の基準とする一対の基準部の位置ずれを未然に検出して、信頼性の高い形状測定を行うことができる。

上記発明［２］によると、基準部の位置検出を所定時間継続して行うため、基準部の振動等の時間変化を検出することができる。

上記発明［３］によると、基準部の回転に伴う変位量が検出されるため、基準部の偏摩耗や回転の偏心、さらに異物付着や破損等の表面状態を検出することができる。

上記発明［４］によると、回転する基準部の各時点における最外径部の位置を検出するため、基準部がその回転軸に対して傾いている等の原因で、円筒体の内周面に接触する基準部の最外径部が軸方向位置によって異なってしまっている場合であっても、これを的確に検出することができる。

上記発明［５］によると、円筒体の形状測定の適否が判断されるため、信頼性に乏しい測定が行われることを未然に防止することができる。

上記発明［６］によると、基準部を交換すべきことが報知されるため、信頼性に乏しい測定が行われることを未然に防止することができる。

上記発明［７］によると、基準部の交換時期が報知されるため、適切な時期に基準部を交換して、信頼性に乏しい測定が行われることを未然に防止することができる。

上記発明［８］によると、複数の円筒体に対する変位量の検出を実行中等に断続的に基準部の位置検出が行われるため、量産稼働中等における各種のトラブルを早期に発見して、信頼性に乏しい測定が行われることを未然に防止することができる。

上記発明［９］によると、基準部の位置検出を段取り替え直後に行うため、段取り替えによって発生した設備の不具合等を早期に発見して、信頼性に乏しい測定が行われることを未然に防止することができる。

上記発明［１０］によると、円筒体の変位量検出における異常検出の頻度に応じて基準部の位置検出が行われるため、異常な結果の頻発の原因が、円筒体自体にあるのか、あるいは形状測定装置の側の不具合であるのかを確認することができ、形状測定装置側の不具合であれば速やかに対応して、信頼性に乏しい測定が継続することを未然に防止することができる。また円筒体側に問題がある場合、たとえば上流側の円筒体の製管工程のトラブルを推測して早期の対応を図ることができる。

上記発明［１１］によると、基準部の位置検出を円筒体の変位量検出と同じ動作の中で行うため、被検査対象の円筒体を実際に投入したときに基準部に発生するであろう外乱等をより確実に検出することができる。

上記発明［１２］によると、基準部の位置検出を円筒体の搬出入動作中に行うため、基準部の位置検出のためにタクトタイムが延びることを防止することができる。

上記発明［１３］によると、ため光透過型検出器を用いるため、被検査対象の円筒体に接触によるキズや変形を与えることなく計測を行うことができる。

上記発明［１４］によると、接触型変位計を用いるため、、光透過型センサ等では検出が難しい凸形状や光が透過してしまうような異物付着状態も確実に検出することができる。

上記発明［１５］によると、基準部には対峙しない位置においても円筒体の外周面の変位量の検出を行うため、円筒体の内周面を基準とした外周面のフレ、すなわち円筒体の偏肉の影響が加味された外周面のフレを検出することができる。

上記発明［１６］によると、一対の基準部との当接部位を通る仮想的な直線に対峙する領域に対して表面状態の計測を行うため、一対の基準部の位置ずれが未然に防止されることで表面検査における光学条件を一定に保ち、正確に表面状態の測定を行うことができる。

上記発明［１７］によると、感光ドラム用基体に求められる形状精度を評価して、好適な感光用ドラム基体の生産に寄与することができる。

上記発明［１８］によると、成形した円筒体の形状精度を高い精度で確実に検査して、高精度な円筒体を製造することができる。

上記発明［１９］によると、高い形状精度を確実に確保することができる。

上記発明［２０］によると、円筒体の変位量測定を行う変位検出器を用いて、形状測定されるべき円筒体が存在しないときに、一対の基準部の位置検出を行うため、装置の複雑化を招くことなく、形状測定の基準とする一対の基準部の位置ずれを未然に検出して、信頼性の高い形状測定を行うことができる。

上記発明［２１］によると、成形した円筒体の形状精度を高い精度で確実に検査して、高精度な円筒体を製造することができる。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態について、模式的な説明図を参照しながら説明する。

図１は、この第１実施形態にかかる形状測定装置の検査対象物とされる円筒体（管体）の斜視図である。

同図に示すように、円筒体９０は、その両端にフランジ部材９３等を挿入することで内周面９２において回転支持され、その外周面９１が所定の機能のために利用される。このため、形状測定装置は、このような円筒体９０を回転させた際の外周面９１の変位、すなわち回転フレ量を計測し、検査するようになっている。

このような円筒体９０の用途としては、たとえば電子写真システムを構成する複写機、プリンタ、ＦＡＸ装置、これらの複合機等において、感光ドラム、転写ローラ、現像ローラ等を挙げることができる。具体的には、電子写真システムを採用した複写機やプリンタ等における感光ドラム用の素管や基体に好適である。感光ドラム用の基体とは、切削加工や引抜き加工等が行われた後の円筒体であって、感光層の形成前の円筒体をいう。また、感光ドラム用基体に感光層を形成した後の円筒体も、本発明の検査対象としての円筒体となる。感光ドラム用基体外周面は、金属光沢を有し、入射した光のほとんどを正反射する鏡面となっている。

この円筒体検査装置の検査対象物とされる感光ドラム用基体は、たとえば直径が１０〜６０ｍｍ、長さ２００〜５００ｍｍ程度のものである。

このような円筒体９０の製造方法としては、後述するように、押出成形および引き抜き成形の組み合わせを挙げることができる。ただし、これに限定されるものではなく、押出成形、引き抜き成形、鋳造、鍛造、射出成形、切削加工またはこれらの組み合わせなど、円筒体９０を製管できる方法であればよい。

また、対象とする円筒体９０の材質は特に限定されるものでなく、各種の金属材料の他、合成樹脂等を適用することができる。たとえば、アルミニウムおよびアルミニウム合金（１０００〜７０００系）、銅および銅合金、鋼材、マグネシウムおよびマグネシウム合金を挙げることができる。

特に好ましい材質の例として、アルミニウム合金の３００３合金、６０６１合金、６０５１合金および７０７５合金を挙げることができる。たとえば３００３合金は好ましくは感光ドラム用基体として用いることができ、６０６１合金は好ましくは自動車部品であるプロペラシャフトとして用いることができ、６０５１合金は好ましくは一般機械部品として用いることができ、７０７５合金は好ましくはバット用素管として用いることができる。なお、本明細書中の「アルミニウム」はアルミニウム合金を含むものである。

図２は、第１実施形態にかかる円筒体の形状測定装置の全体斜視概略図である。図３は、同装置における円筒体の支持構造の拡大斜視図である。図４は、同装置における円筒体支持構造の拡大断面図である。

同図に示すように、この形状測定装置１０は、円筒体９０の内周面９２に当接する基準ローラ２０，２０と、円筒体９０の外周面９１の回転に伴う変位量を検出する変位検出器３０…と、円筒体９０を支持する支持ローラ４０…と、円筒体９０を搬入・搬出する円筒体搬送装置５０と、各部の動作を制御するコントローラ６０と、を備えている。

一対の基準ローラ２０，２０は、円筒体９０の両端近傍の内周面９２に当接し、形状測定の基準となる一対の基準部として機能するものである。

一対の基準ローラ２０，２０は、円筒体９０が使用時に挿入されるフランジ等によって回転支持される部位（支持予定位置）で円筒体９０の内周面９２と当接するようになっている。これにより、実際の使用時と同様の条件で形状測定を行いうるようになっている。

一対の基準ローラ２０，２０は、その支持軸２１，２１が出没駆動部２２，２２によって円筒体９０の軸方向に移動動作できるようになっており、円筒体９０を搬入出する際には、円筒体９０の軸方向外側に退避できるようになっている。

また一対の基準ローラ２０，２０の支持軸２１，２１は不図示のベアリング等により回転可能に支持され、駆動モータ２３、２３によって回転駆動されるようになっており、これにより当接している円筒体９０を回転駆動できるようになっている。この駆動モータ２３，２３は、円筒体９０を回転駆動する回転駆動手段として機能する。

支持ローラ４０…は、円筒体９０をその両端部で下側から支持するものであり、円筒体９０の両側に２つずつ配置されている。

各支持ローラ４０…は、一対の基準部２０，２０より軸方向外側に配置され、一対の基準ローラ２０，２０が当接している断面の変位量の検出を妨げないようになっている。

各支持ローラ４０…は、円筒体９０の外周面９１に接触して円筒体９０を支持する小径部４１と、円筒体９０の軸方向端面に当接して円筒体９０の軸方向の位置決めを行う大径部４２…とを備えている。

支持ローラ４０…は、円筒体９０の両側のそれぞれにおいて、昇降部材４３，４３に取り付けられ、昇降駆動源４６によって昇降駆動可能となっている。これにより支持ローラ４０は、支持ローラ４０上に支持された円筒体９０をその内周面が一対の基準部２０，２０に当接する測定位置まで持ち上げ、さらに所定の押圧力で一対の基準ローラ２０，２０に押し付けることができるようになっている。

変位検出器３０…は、円筒体９０の外周面９１の半径方向の変位量を検出するものである。

この実施形態では、各変位検出器３０…は、光透過型の検出器として構成され、光照射部と受光部とが一組となって円筒体９０を挟み込むように配置されている。そして、光照射部から照射された光（たとえばレーザ光）のうち円筒体９０によって遮られず透過した光を受光部によって検出することによって、円筒体９０の外周面９１の表面位置を検出するようになっている。このように変位検出器３０…が光透過型の検出器から構成されているため、円筒体９０の外表面に損傷を与えることがない。

図５（ａ）は、円筒体の外周面の変位量が検出される領域を示す正面断面説明図、図５（ｂ）は円筒体が存在しない場合を示す正面断面説明図である。

同図（ａ），（ｂ）に示すように、この実施形態では、変位検出器３０…は、円筒体９０の軸方向位置の異なる５箇所に設けられている。

外側の２つの変位検出器３０，３０は、円筒体９０の外側から一対の基準部２０，２０に対峙する位置３１，３１を、変位量の検出位置とするように配置されている。これらの位置３１，３１では、内周面９２が基準部２０，２０と当接した状態で外周面９１の位置が検出されるため、円筒体９０の肉厚を計測することができる。

一方、中央の３つの変位検出器３０…は、一対の基準部２０，２０に対峙する位置３１，３１以外の位置３２…を変位量の検出位置とするように配置されている。この位置３２…は、円筒体９０の内周面９２と一対の基準ローラ２０，２０との２つの当接部分Ｐ，Ｐを通る仮想的な直線Ｌに対し、円筒体９０の外側から対峙する位置である。これらの検出位置３２…では、円筒体１０の内周面９２を基準とした外周面９１のフレを検出することができる。

また、この実施形態では、一対の基準ローラ２０，２０に対峙する位置３１，３１を検出位置とする外側の２つの変位検出器３０，３０は、一対の基準ローラ２０，２０に当接する位置に円筒体９０が存在しないとき、基準ローラ２０，２０の位置を検出するようになっている。この検出において基準ローラ２０の位置とは、円筒体９０がセットされていれば、円筒体９０の内周面９２と当接する部位の高さ位置である。この実施形態では、基準ローラ２０，２０の位置検出は、基準ローラ２０，２０を回転させながら所定時間継続して行い、回転に伴う変位量が検出されるようになっている。

また、この外側の２つの変位検出器３０，３０の検出領域３３，３３の幅（検出幅）は、基準ローラ２０，２０よりも大きく設定されており、回転する基準ローラ２０，２０の各時点における最大径部を各時点における基準ローラ２０，２０の位置として検出するようになっている。

図６は、基準ローラが傾いて取り付けられた場合の位置検出例である。基準ローラ２０が回転軸２１に対して傾いて取り付けられた状態になった場合、同図に実線および破線で示すように、基準ローラ２０は回転するときうねるように姿勢が変化する。このような基準ローラ２０を用いて円筒体９０の形状測定をすれば、円筒体９０の内周面９２の高さ位置は基準ローラ２０の最も回転軸２１から離れた部位（最大径部）によって決定されることになる。このような場合、基準ローラ２０の特定の軸方向位置の変位量のみが検出される比較的幅の狭い検出領域３４を設定すると、その基準ローラ２０の位置の変位量は実際の最大径部より小さく検出されてしまう可能性がある。これに対し、基準ローラ２０よりも広い検出幅の検出領域３３を設定すれば、基準ローラ２０の最大径部を確実に検出することができる。

図７は、基準ローラに異物が付着している場合の位置検出例である。同図に示すように、異物２９が付着している基準ローラ２０を用いて円筒体９０の形状測定をすれば、円筒体９０の内周面９２の高さ位置は異物２９が挟まるときに外側に押し出されるように変位することになる。このような場合、基準ローラ２０の特定の軸方向位置の変位量のみが検出される比較的幅の狭い検出領域３４を設定すると、検出領域３４の軸方向位置が異物２９とずれているため、異物２９の影響を検出できない可能性がある。これに対し、基準ローラ２０よりも広い検出幅の検出領域３３を設定すれば、異物２９の影響を確実に検出することができる。

図８は、円筒体搬送装置の平面説明図である。図９は、円筒体搬送装置の側面説明図である。

円筒体搬送装置５０は、この形状測定装置１０に供給される円筒体９０を、所定の搬入位置５０Ａから、形状測定が行われる支持ローラ４０上まで搬送する第１搬送装置５１と、形状測定を終えた円筒体９０を支持ローラ４０上から所定の搬出位置５０Ｂまで搬送する第２搬送装置５２とを備えている。

第１搬送装置５１および第２搬送装置５２は、いずれも、円筒体９０をピックアップする搬送アーム５３、５３と、搬送アーム５３，５３の先端に形成されたピックアップ突起５４，５４と、搬送アーム５３，５３を円筒体９０の軸方向に移動させてピックアップ突起５４，５４を円筒体９０内に両側から挿し込むスライド駆動源５５，５５と、円筒体９０をピックアップした搬送アーム５３，５３を移動させる移動レール５６，５６とを備えている。

コントローラ（制御手段）６０は、形状測定装置１０の各動作部を統括的に制御するものであり、たとえばＣＰＵやメモリ等を備えたコンピュータからなるシーケンサ等で構成されている。

図１０は、この形状測定装置の機能ブロック図である。

同図に示すように、コントローラ（制御手段）６０は、機能的に、円筒体形状測定手段６１と、許容範囲記憶手段６２と、合否判定手段６３と、基準ローラ測定要否判断手段６４と、基準ローラ測定手段６５と、交換時期推測手段６６と、交換報知手段６７と、を備えている。

円筒体形状測定手段６１は、この形状測定装置１０が備える各動作部を制御して、搬入される円筒体９０について、偏肉状態を示す肉厚分布や内周面９２を基準とした外周面９１の変位量（内径フレ）を測定するものである。

許容範囲記憶手段６２は、円筒体９０の外周面９１の変位量（フレ量）について予め設定されたの許容範囲を記憶するものである。

合否判定手段６３は、形状測定された円筒体９０の変位量が許容範囲内にあるか否かによって、各円筒体９０を合否判定するものである。

基準ローラ測定要否判断手段６４は、基準ローラ２０の位置検出（変位量測定）の要否を判断するものである。基準ローラ２０の位置検出を行うのは、原則として、基準ローラ２０の状態が変化した可能性のある場合である。

このような基準ローラ２０の位置検出は、たとえば、形状測定装置を起動したとき、測定対象の円筒体９０の種類を切り替えるため段取り替えをしたとき等を挙げることができる。このような場合に基準ローラ２０の位置検出を行うことで、段取り替え等によって発生した設備の不具合を早期に発見することができる。

また基準ローラ２０の位置検出は、円筒体９０の形状測定において異常な結果の頻度が高いときにも行われる。このようにすると、異常な結果の頻発の原因が、円筒体９０にあるのか、あるいは形状測定装置１０の側の不具合であるのかを確認することができ、形状測定装置１０側の不具合であれば速やかに対応することができる。また円筒体９０側に問題がある場合、たとえば上流側の円筒体９０の製管工程のトラブルを推測して早期の対応を図ることができる。

また複数の円筒体９０に対する形状測定を実行中に、所定の間隔で、基準ローラ２０の位置検出を断続的に行うようにしてもよい。具体的には、所定本数の円筒体９０の測定が完了するたびに行ったり、あるいは円筒体９０を切り替える度に毎回行ってもよい。このようにすると、量産稼働中における各種のトラブルを早期に発見することができる。

また、基準ローラ２０の位置検出は、円筒体の搬出入動作中に行うことが望ましい。このようにすると、基準ローラ２０の位置検出のためにタクトタイムが延びることを防止することができる。

基準ローラ測定手段６５は、円筒体９０がセットされていないときに、基準ローラ２０の円筒体９０と当接する部位の位置を検出し、その状態を測定するものである。

基準ローラ状態判定手段６６は、測定された基準ローラ２０の変位量から、基準ローラ２０の状態を判断し、現在の基準ローラ２０の状態で円筒体（ワーク）９０の適正な形状測定が実施できるか否かを判断する。また基準ローラ状態判定手段６５は、基準ローラ２０の損耗の程度を判断して、将来の交換時期の推測も行う。

警告報知手段６７は、基準ローラ状態判定手段６６による判断結果として、形状測定の実施の可否や、推測した基準ローラ２０の交換時期等をモニタ画面への表示等により報知する。

次に、この形状測定装置１０における形状測定の手順について説明する。

図１１は、この形状測定装置における形状測定の手順を示すフローチャートである。

このフローチャートに示す各手順は、コントローラ６０の制御により各動作部が適時動作することによって実行される。

同図に示すように、この形状測定装置１０では、まず第１搬送装置５１により、搬入位置５０Ａにおかれた円筒体９０を支持ローラ４０…上の測定位置に搬入する（ステップＳ１０）。この搬入動作は、搬入位置５０Ａに移動させた搬送アーム５３、５３の間隔を狭めることで円筒体９０をピックアップし、この状態で移動レール５６、５６によって搬送アーム５３、５３を支持ローラ４０…上の測定位置まで移動させることにより行う。なお、この円筒体９０の搬入時には、搬入される円筒体９０が基準ローラ２０，２０と干渉することを防止するため、一対の基準ローラ２０，２０は両外側に退避させておく。

円筒体９０が支持ローラ４０…上に載置されれば、一対の基準ローラ２０，２０を円筒体９０の内側に挿入する（ステップＳ１１）。そして、この状態で支持ローラ４０…とともに円筒体９０を持ち上げて、円筒体９０の内周面９２を一対の基準ローラ２０，２０に当接させ、さらに所定の押圧力で円筒体９０を一対の基準ローラ２０，２０に押し付ける（ステップＳ１２）。

こうして円筒体９０の内周面９２が基準ローラ２０，２０に押し付けられた状態となれば、基準ローラ２０，２０を回転駆動して円筒体９０を回転させ（ステップＳ１３）、円筒体９０が回転している状態で、各変位検出器３０…により、円筒体９０の各軸方向断面における外周面９１の半径方向の変位量を検出する（ステップＳ１４）。この変位量の検出は円筒体９０を一回転以上させて、円筒体９０の全周について行われる。

円筒体９０の変位量の検出が完了すれば、支持ローラ４０を下降させて円筒体９０を開放し（ステップＳ１５）、基準ローラ２０，２０を外側に退避させて（ステップＳ１６）、円筒体９０を第２搬送装置５２によって搬出する（ステップＳ１７）。この搬出動作は、上述した搬入動作と同様に、搬送アーム５３、５３の間隔を狭めることで円筒体９０をピックアップし、この状態で移動レール５６、５６によって搬送アーム５３、５３を搬出位置５０Ｂまで移動させることにより行う。

円筒体９０が搬出され、次の円筒体９０が搬入されるまでの円筒体９０のハンドリング時（搬出入時）には、基準ローラ２０，２０に当接する位置に円筒体９０が存在しない。このとき、必要に応じて、円筒体（ワーク）９０の形状測定を適切に行うことのできる状態であるか否かを判断するため、基準ローラ２０の回転に伴う変位量を測定して、その状態がチェックされる。

なお、この基準ローラ２０の回転に伴う変位量の測定は、基準ローラ測定要否判断手段６４によってその要否が判断され、測定が必要であると判断された場合にのみ行えばよい。

この基準ローラ２０の変位量の測定では、まず、円筒体９０の形状測定の場合と同様に、円筒体９０の内側に挿入するように、基準ローラ２０を内側位置に移動させて（ステップＳ１８）、基準ローラ２０を回転させ（ステップＳ１９）、この回転に伴う基準ローラ２０の最大径部の位置の変位量を検出する（ステップＳ２０）。

そして検出された基準ローラ２０の変位量に応じて、この基準ローラ２０の状態が、円筒体（ワーク）９０の形状測定を継続することが可能な状態であるか否かが判断され（ステップＳ２１）、可能であれば（ステップＳ２１でＹＥＳ）、次の円筒体（ワーク）９０が搬入され（ステップＳ１０）、形状測定が続けられる。なおこのとき、基準ローラ２０，２０の損耗の程度から将来の交換時期が推測される場合には、推測された将来の交換時期をオペレータ等に報知することが望ましい。

一方、円筒体９０の形状測定を継続することが不可能な状態であれば（ステップＳ２１でＮＯ）、その旨とともに、基準ローラ２０，２０を交換すべき旨が報知され（ステップＳ２２）、形状測定が中断される。

なお、このフローチャートにおいては、円筒体９０の形状測定中に基準ローラ２０の位置検出を行う場合を挙げたが、設備起動時等に基準ローラ２０の位置検出を行う場合には、当然ながら１本目の円筒体９０の形状測定の前に行えばよい。

以上のように本実施形態にかかる円筒体の形状測定装置１０によると、円筒体９０の変位量測定を行う変位検出器３０を用いて、形状測定されるべき円筒体９０が存在しないときに、一対の基準ローラ２０，２０の位置検出を行うため、基準ローラ２０の支持剛性を高めるために装置１０の複雑化を招くことなく、形状測定の基準とする一対の基準ローラ２０，２０の位置ずれを未然に検出して、信頼性の高い形状測定を行うことができる。

また、基準ローラ２０，２０の位置検出を所定時間継続して行うため、基準ローラ２０，２０自体の形状や異物付着の他、外乱である振動等の時間変化も検出することができる。

また、基準ローラ２０，２０の回転に伴う変位量が検出されるため、基準ローラ２０，２０の偏摩耗や回転の偏心、さらに異物付着や破損等の表面状態を検出することができる。

また、回転する基準ローラ２０，２０の各時点における最外径部の位置を検出するため、基準ローラ２０，２０がその回転軸２１，２１に対して傾いている等の原因で、円筒体９０の内周面９２に接触する基準ローラ２０、２０の最外径部が軸方向位置によって異なってしまっている場合であっても、これを的確に検出することができる。

また、基準ローラ２０，２０の位置検出を円筒体９０の変位量検出と同じ動作の中で行うため、被検査対象の円筒体９０を実際に投入したときに基準ローラ２０，２０に発生するであろう外乱等をより確実に検出することができる。

また、基準ローラ２０，２０の位置検出を円筒体９０の搬出入動作中に行うため、基準ローラ２０，２０の位置検出のためにタクトタイムが延びることを防止することができる。

また、基準ローラ２０，２０の位置検出の結果に応じて、基準ローラ２０，２０を即座に交換するべき旨や、推測される将来の交換時期が報知されるため、適切な時期に基準部を交換して、信頼性に乏しい測定が行われることを未然に防止することができる。

また、基準ローラ２０，２０に対峙する位置の変位量を検出する変位検出器３０…によって、円筒体９０の端部の肉厚分布（偏肉状態）を検出することができる。また、基準ローラ２０，２０には対峙しない位置の変位量を検出する変位検出器３０…によって、円筒体９０の内周面９２を基準とした外周面９１のフレ、すなわち円筒体９０の偏肉の影響が加味された外周面９１のフレを検出することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態は、円筒体の外周面の変位量（回転フレ）を検出するとともに、外周面の表面状態も同時に検出するものである。

図１２は、本発明の第２実施形態にかかる円筒体の形状測定装置の概略図である。同図に示すように、第２実施形態にかかる形状測定装置１２では、円筒体９０は、その両側それぞれの内側に３つのローラ２０’、４０’、４０’が挿入され、これらが離間する方向に付勢されることで支持されており、内周面９２の上部に当接するローラが基準ローラ２０’となっている。そしてこの基準ローラ２０’に対峙する位置の外周面９１の変位量等が、上述した第１実施形態と同様に、光透過型の変位検出器３０によって検出されるようになっている。

また、このような一対の基準ローラ２０’，２０’と円筒体９０の内周面９２との当接部位を通る仮想的な直線に対峙する領域に対して表面状態の計測が行われるようになっている。具体的には、この領域に対して、透光部と遮光部が繰り返し形成された遮光体３６によって一部が遮光された照明３５からの光が照射され、その反射光をカメラ３７が検出するようになっている。

この第２実施形態においても円筒体９０が存在しないときには、変位検出器３０によって基準ローラ２０の回転に伴う変位量が検出されるようになっている。そして、その結果によって円筒体９０の形状測定および表面状態の測定の可否が判断され、信頼性に乏しい状態での測定が未然に防止されるようになっている。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について、図面を参照しながら説明する。

この第３実施形態は、上述した第１実施形態にかかる形状測定装置１０を備えた円筒体９０の製造システムである。

図１３は、第３実施形態にかかる円筒体の製造システム７００の構成を示す機能ブロック図である。

この製造システム７００は、円筒体１０を製管する製管装置７１０と、上述した円筒体の形状測定装置１０と、形状測定装置１０の検査結果を製管装置７１０にフィードバックするフィードバック部７２０とを備えている。

製管装置７１０は、たとえば、アルミニウム合金の引抜き加工によって感光ドラム基体を製管する場合であれば、原料を溶解させて押出加工材料を製造する工程、押出工程、引抜工程、曲がり矯正工程、所定長さへの切断工程、粗洗浄工程、仕上げ洗浄工程等を実行する各機械装置の集合として構成されている。

押出工程は、たとえばアルミニウム製のビレットを押出してアルミニウム押出素管を得る工程である。

図１４は、この押出工程を行う押出機の概略平面図である。押出機本体７３０から押し出されたアルミニウム押出素管７４０は、複数対配置された支持ローラ７５０…によって押出方向前方に搬送され、切断機７６０により所定長さＲに切断される。

図１５は、押出機本体が備える押出ダイスの一例における断面図である。この押出ダイス７７０は、ポートホールダイスであり、７７１はダイス雌型、７７２はダイス雄型である。ダイス雌型７７１には中央部に貫通上の押出孔７７３が形成されるとともに、押出孔７７３の入口側の周面が円形のベアリング部７７４となされている。なお、７７５はレリーフ部である。一方、ダイス雄型７７２は、その中央部に断面円形の成型凸部７７６を有するとともに、成形凸部７７６の先端周面に円形のベアリング部７７７が形成されている。なお７７８は、アルミニウムビレットを通過させる通過孔である。そして、前記ダイス雌型７７１と前記ダイス雄型７７２とが組み合わされ、雄型７７２の成形凸部７７６先端が雌型７７１の押出孔７７３に望んで雌雄両型のベアリング部７７４，７７７が環状の成形間隙７７９を介して対向状の配置されている。

なお、押出方式は特に限定されることはなく、ポートホールダイスを用いたものでもマンドレル押出でもよい。

引抜き工程は、押出加工によって得られた所定長さのアルミニウム押出素管を引抜き加工してアルミニウム引抜管を得る工程である。

図１６は、この引抜き工程を行う引抜き機の一例を示す断面である。この引抜き機７８０は、たとえば、アルミニウム押出素管７８１を引抜きダイス７８２と引抜きプラグ７８３との間に通し、押出素管７８１先端に形成された口付け部７８４をキャリッジ部のチャック部７８５で掴んで該キャリッジ部を前方に移動させることにより、アルミニウム引抜き管７８６を得るようになっている。引抜きプラグ７８３は、ロッド７８７によって支持されている。このロッド７８７には１個または複数個の中子７８８がその略全長に亘って装着されており、この中子７８８は、押出素管７８１の内周面に当接して自重により押出素管７８１がたわむことを防止して、引抜きの初めから終わりまで押出素管７８１の軸線をダイス７８２の軸線に一致した状態に保持できるようになっている。また、引抜き加工中には、引抜きダイス７８２と押出素管７８１との間に潤滑油が供給されるようになっている。

なお、この引抜き工程は、プラグを固定しない浮きプラグ引き方式によって引抜きを行うようにしてもよい。また、引抜きは、１回だけ行ってアルミニウム引抜き管を得るようにしてもよいが、引抜きを複数回繰り返し行って順次的に縮径し、もってアルミニウム引抜き管を得るようにするのが好ましい。とくに、引抜きを２回行ってアルミニウム引抜き管を得るのが好ましい。

曲がり矯正工程は、引抜き加工によって得られたアルミニウム引抜き管の曲がりを矯正する工程である。具体的には、引抜き加工によって得られたアルミニウム引抜き管は、まず、その口付け部がプレス切断法により除去され、その後、ロール矯正機に投入され、内部の矯正ロールの作用で真っ直ぐに矯正される。

図１７は、口付け部切除工程を行う切断機の一例を示す断面図である。この切断機７９０は、アルミニウム引抜き管７９１の口付け部７９２側の端部を金型７９３，７９３の内方に挿入し、切断刃７９４を下降させることにより、該口付け部７９２を切断除去する。この切断は突切り刃によって行われるから切粉の発生はなく、切粉等がロール矯正機内に持ち込まれ、アルミニウム引抜き管７９１にキズがつくことがないようになっている。

図１８は、曲がり矯正工程を行うロール矯正機の一例を示す概念図である。このロール矯正機８１０は、その内部の矯正ローラ８１２の作用によって、口付け部が切除されたアルミニウム引抜き管８１１を真っ直ぐに矯正するようになっている。

粗洗浄工程は、上記引抜き工程等においてアルミニウム引抜き管に付着した潤滑油等を除去する工程である。この粗洗浄工程は、たとえば脱脂力を有する溶剤を用いて行われる。具体的手法としては、特に限定されないが、たとえば浸漬法、シャワー法等が挙げられる。

仕上げ洗浄工程は、好適には、たとえば超音波洗浄によって行われる。

図１９は、超音波洗浄機の一例を示す概念図である。この超音波洗浄機８３０は、洗浄増８３１に貯められた洗浄液８３２に被洗浄物である複数個のアルミニウム引抜き管８３３を浸漬しておき、振動子８３４によって洗浄液８３２中に超音波を送ることにより、被洗浄物であるアルミニウム引抜き管８３３を洗浄するものである。

超音波の照射方式は特に限定されることはなく、前図に示す投げ込み型のほか、接着型、振動伝達子型その他各種の洗浄機を用いることができる。また、洗浄液としては、一般には白灯油、軽油、アルカリ、界面活性剤あるいはトリクロロエチレンなどが用いられるが、これらに限定されることはなく、水系、炭化水素系、塩素系有機溶媒などを適宜用いればよい。

上記のような押出工程、切断工程、引抜き工程、曲がり矯正工程、洗浄工程、仕上げ洗浄工程を経て得られた円筒体（アルミニウム引抜き管）９０は、表面品質精度に優れ、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真装置の感光ドラム基体として好適である。

こうして製管された円筒体（アルミニウム引抜き管）９０は、上述した形状測定装置１０においてその形状等が所定の許容範囲内にあるか否かが検査され、この検査結果が所定の許容範囲内にあるのであれば、その円筒体９０を完成品と判定する。

また、表面検査装置１において、円筒体９０に発生している不良の種類や特徴等が判別された場合には、この検査結果をフィードバック部７２０が製管装置７１０にフィードバックし、これにより不良管の発生を未然に防止するようになっている。

こうして検査結果がフィードバックされた製管装置７１０においては、検査結果の内容に応じて、製管条件の設定に供される。具体的には、押出ダイスの取付状態や押出速度等の押出条件の設定、素管の選別、引抜きダイスの取付状態の確認や引抜き速度等の引抜き条件の設定、ロール矯正機におけるロール高さ調整や搬送速度等のロール矯正機条件が制御される。これにより、より確実に必要十分な形状精度および表面精度を持った円筒体を得ることができるとともに、仮に不良管が発生した場合でも、速やかにこれに対応し、不良管の発生数を抑えることができる。

このような製造システム７００によれば、所定の形状精度を有する円筒体、および円筒体の集合を確実に得ることができる。

［その他の実施形態］
以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記に限定されず、以下のように構成してもよい。

（１）上記実施形態では、基準部である基準ローラ２０に回転駆動手段を設けて、基準ローラ２０の回転により円筒体９０を回転させるようにしたが、支持ローラ４０等によって円筒体９０を回転させるようにしてもよい。この場合、基準ローラ２０の位置検出において、基準ローラ２０の回転に伴う変位量を測定するには、基準ローラ２０に別途の回転駆動手段を設けても、回転駆動源を有する支持ローラ４０等を基準ローラ２０に接触させて回転させるようにしてもよい。

（２）上記実施形態では、基準部である基準ローラ２０を回転させて変位量を測定するようにしたが、基準ローラ２０を回転させず、その位置（円筒体９０との当接予定位置）を検出するようにしてもよい。このようにしても、所定時間継続して位置検出を行えば、基準ローラ２０に伝わる振動等の外乱の影響を検出することができる。

（３）上記実施形態では、基準部である基準ローラ２０に対して所定時間継続して位置検出を行うようにしたが、特定の時点における基準ローラ２０の位置（円筒体９０との当接位置）を検出するようにしてもよい。このようにしても基準ローラ２０の位置からその状態を判別することができる。

（５）上記実施形態では、形状測定対象である円筒体９０として感光ドラム基体を挙げたが、これに限らず、複写機等に用いられる搬送ローラ、現像ローラ、転写ローラでも好適に適用できる。その他、円筒体であれば本発明の測定対象となりうる。

（６）上記実施形態においては、変位検出器として、円筒体９０の外周面に接触しない光透過型の検出器（透過式の光学式センサ）を例示したが、変位検出器としては、円筒体９０の外周面９１の半径方向の変位量が得られればこれらに限定するものではない。変位検出器としては、たとえば、円筒体９０の外周面に接触する接触子を有し、この接触子の動きから変位を検出する接触型変位センサを挙げることができる。このような接触型変位計を用いると、光透過型センサ等では検出が難しい凸形状や光が透過してしまうような異物付着状態も確実に検出することができる。

また、その他のセンサとしては、非接触で検出できる反射型の光学式センサ、非接触で検出でき、材料を選ばず汎用的な画像処理用のＣＣＤカメラやラインカメラ、非接触で検出でき、高精度、高速、環境に強く、かつ安価なうず電流式の変位センサ、非接触で検出でき、高精度な静電容量式の変位センサ、非接触で検出できるエアー（差圧）式の変位センサ、あるいは、非接触で検出でき、長距離計測が可能な超音波式変位センサ等、種々の測定原理に基づく検出器を採用することができる。

（７）上記実施形態では、円筒体９０を搬送する円筒体搬送装置５０を備えた構成としたが、作業者等が円筒体９０を手で掴むなどして支持ローラ４０上の形状測定位置に搬入・搬出するようにしてもよい。

第１実施形態にかかる形状測定装置の検査対象物とされる円筒体（管体）の斜視図である。 第１実施形態にかかる円筒体の形状測定装置の全体斜視概略図である。 同装置における円筒体の支持構造の拡大斜視図である。 同装置における円筒体支持構造の拡大断面図である。 （ａ）は、円筒体の外周面の変位量が検出される領域を示す正面断面説明図、（ｂ）は円筒体が存在しない場合を示す正面断面説明図である。 基準ローラが傾いて取り付けられた場合の位置検出例である。 基準ローラに異物が付着している場合の位置検出例である。 円筒体搬送装置の平面説明図である。 円筒体搬送装置の側面説明図である。 形状測定装置の機能ブロック図である。 形状測定装置における形状測定の手順を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態にかかる円筒体の形状測定装置の概略図である。 第３実施形態にかかる円筒体の製造システム７００の構成を示す機能ブロック図である。 押出工程を行う押出機の概略平面図である。 押出機本体が備える押出ダイスの一例における断面図である。 引抜き工程を行う引抜き機の一例を示す断面である。 口付け部切除工程を行う切断機の一例を示す断面図である。 曲がり矯正工程を行うロール矯正機の一例を示す概念図である。 超音波洗浄機の一例を示す概念図である。

符号の説明

１０ 形状測定装置
２０ 基準ローラ（基準部）
３０ 変位検出器
４０ 支持ローラ
５０ 円筒体搬送装置
６０ コントローラ（制御手段）
９０ 円筒体（ワーク）
９１ 外周面
９２ 内周面

Claims (16)

1. 円筒体の両側端部近傍の内周面に一対の基準ローラを当接させ、
   前記一対の基準ローラの位置を固定した状態で、前記円筒体と前記一対の基準ローラとの当接部分が前記円筒体の内周面上で周方向にずれていくように前記円筒体を回転させ、
   前記円筒体の外側から前記一対の基準ローラに対峙する位置において、前記円筒体の回転に伴う前記円筒体の外周面の半径方向の変位量を、変位検出器によって検出するとともに、
   前記一対の基準ローラの位置を基準として、前記一対の基準ローラが前記円筒体の内周面と当接した状態で、前記変位検出器によって検出された前記円筒体の外周面の位置から、前記円筒体の肉厚を計測し、
   前記円筒体が前記一対の基準ローラに当接する位置に存在しないとき、前記変位検出器によって、前記一対の基準ローラの位置検出を行うものとし、この検出において、前記一対の基準ローラの位置とは、前記円筒体がセットされていれば、前記円筒体の内周面と当接する部位の高さ位置であり、
   前記一対の基準ローラは、前記円筒体とともに回転可能に構成され、
   前記一対の基準ローラの位置検出では、前記一対の基準ローラを回転させながらその回転に伴う変位量を検出することを特徴とする円筒体の形状測定方法。
2. 前記一対の基準ローラの位置検出は、所定時間継続して行う請求項１に記載の円筒体の形状測定方法。
3. 前記変位検出器は、所定の検出幅を有し、
   前記一対の基準ローラの位置検出では、回転する基準ローラの各時点における最外径部を基準ローラの位置として位置検出を行うものとし、この検出において、前記一対の基準ローラの位置とは、前記円筒体がセットされていれば、前記円筒体の内周面と当接する部位の高さ位置である請求項１または２に記載の円筒体の形状測定方法。
4. 前記一対の基準ローラの位置検出の結果に応じて、円筒体の形状測定の適否を判断する請求項１〜３のいずれかに記載の円筒体の形状測定方法。
5. 前記円筒体の形状測定の適否の判断結果に応じて、前記一対の基準ローラを交換すべきことを報知する請求項４に記載の円筒体の形状測定方法。
6. 前記一対の基準ローラの位置検出の結果に応じて、前記一対の基準ローラの交換時期を推測して、その推測結果を報知する請求項１〜３のいずれかに記載の円筒体の形状測定方法。
7. 前記一対の基準ローラの位置検出は、複数の円筒体に対する変位量の検出を実行中に、断続的に行われる請求項１〜６のいずれかに記載の円筒体の形状測定方法。
8. 前記一対の基準ローラの位置検出は、段取り替え直後に行う請求項１〜７のいずれかに記載の円筒体の形状測定方法。
9. 前記一対の基準ローラの位置検出は、円筒体の変位量検出における異常な結果の頻度に応じて行う請求項１〜８のいずれかに記載の円筒体の形状測定方法。
10. 前記一対の基準ローラの位置検出は、円筒体の変位量検出と同じ動作を、円筒体を投入しないで行う請求項１〜９のいずれかに記載の円筒体の形状測定方法。
11. 前記一対の基準ローラの位置検出は、前記円筒体の搬出入動作中に行う請求項１〜１０のいずれかに記載の円筒体の形状測定方法。
12. 前記変位検出器として、光透過型検出器を用いるものとし、
    前記光透過型検出器は、光照射部と受光部とが一組となって前記円筒体を挟み込むように配置され、前記光照射部から照射された光のうち前記円筒体によって遮られず透過した光を前記受光部によって検出することによって、前記円筒体の外周面の表面位置を検出するようになっている請求項１〜１１のいずれかに記載の円筒体の形状測定方法。
13. 前記変位検出器として、接触型変位計を用いるものとし、
    前記接触型変位計は、前記円筒体の外周面に接触する接触子を有し、この接触子の動きから変位を検出するようになっている請求項１〜１１のいずれかに記載の円筒体の形状測定方法。
14. 前記円筒体の内周面と前記一対の基準ローラとが当接する２つの当接部分を通る仮想的な直線に対し、前記円筒体の外側から対峙する位置であって、前記一対の基準ローラには対峙しない位置においても、前記円筒体の回転に伴う前記円筒体の外周面の半径方向の変位量の検出を行う請求項１〜１３のいずれかに記載の円筒体の形状測定方法。
15. 前記円筒体は感光ドラム用基体であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の円筒体の形状測定方法。
16. 円筒体を成形し、
    請求項１〜１５のいずれかに記載の円筒体の形状測定方法により、円筒体の形状を測定し、
    この測定結果に基づいて、前記円筒体の形状が予め設定された所定の許容範囲内にあるか否かを判定し、
    この検査結果において前記円筒体の形状が前記所定の許容範囲内にある場合には、その円筒体を完成品と判定することを特徴とする円筒体の製造方法。

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