JPH0434306A - 擬似円筒度測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、円筒状基材の円筒度を迅速にかつ簡易的に判
定することを可能にした擬似円筒度の測定方法に関する
。

（従来の技術） 電子写真記録方式を用いた普通紙複写機ＣＰＰＣ）やレ
ーザービームプリンタ（ＬＢＰ）等に使用される感光体
ドラムとしては、円筒状基材の外表面上にセレンやアモ
ルファスシリコン等の無機系感光体や有機系感光体の層
を形成したものが用いられている。

上記感光体ドラム用の円筒状基材としては、従来からア
ルミニウム等の金属管が多用されてきた。

このような感光体ドラム用円筒状基材においては、感光
層形成領域となる外周面（円筒面）の寸法精度（真円度
、真直度、円筒度等）が重要となるため、たとえばアル
ミニウム製の円筒状基材を製造する場合、アルミニウム
の引き抜き管を所定の長さに切断し、この外周面に対し
て研削、研磨等の機械加工を施して必要な寸法精度を得
ることによって作製している。

近年、ＰＰＣやＬＢＰ等が家庭にまで普及するに至り、
低コスト化の要望が強まるなかで、上記したアルミニウ
ム管では機械加工によるコストが高いために、上記要望
を満足できないという問題があった。また、アルミニウ
ムのような金属を用いた円筒状基材では硬度が充分とは
言えず、摺動面の摩耗による傷の発生や変形が生じやす
いという問題もあった。

そこで、高硬度で安価なガラス管を感光体ドラム用の円
筒状基材として用いることが提案されている（特開昭５
４−１４３６４８号公報、同５９−４８７７０号公報等
参照）。ガラス管を上記円筒状基材等として使用する場
合、ダンチー法等によってガラス管を連続的に管引き成
形し、これを所定の長さに順次切断することにより得る
ことが一般的である。

ところで、ダンチー法等によって製造されたガラス管の
寸法精度は、外径寸法に関しては管引き中の連続測定に
よって高精度な判定および品質保証がなされてきている
ものの、感光体ドラム用の円筒状基材には、上述したよ
うに外径寸法の他に円筒度等の高度な寸法精度が要求さ
れる。

一方、ガラス管等の円筒度の測定は、一般に被測定物を
その中心軸により回転させ、円筒面側に配置した接触子
を被測定物の長手方向に走査し、被測定物のふれを測る
ことによって行っている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述した従来の円筒度測定方法では、被
測定物であるガラス管等を測定装置にセットする時間や
測定時間によって、成形速度に比べて長時間を要するこ
とから、あくまでもバッチ式での測定が必要であった。

これは、ガラス管を感光体ドラム用円筒状基材等に用い
る場合に、連続成形を妨げる結果となっている。

このようなことから、円筒度の判定を例えばガラス管の
切断時間に見合った短時間でかつ正確に行うことを可能
とすることによって、連続的な製造工程を実現すること
が強く望まれている。

また、このような要望はガラス管に限らず、般の円筒状
基材に対する検査においても、同様に求められているも
のである。

本発明は、このような課題に対処するためになされたも
ので、円筒面を有する部材の円筒度の判定を迅速にかつ
正確に行うことを可能とした擬似円筒度の測定方法を提
供することを目的とするものである。

口発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の擬似円筒度測定方法は、円筒面を有する被測定
物の円筒度を測定するにあたり、前記被測定物を予め設
定した基準面に対して平行となるように配置し、該被測
定物に対して少なくとも３つのｎｊ定定面面設定すると
ともに、これら被測定物の両端部に近い２つの測定断面
を基準断面とする工程と、前記複数の測定断面について
、それぞれ複数箇所の直径と、これら各直径測定位置に
おける前記円筒面の基準面からの距離とを測定する工程
と、前記基準断面における前記直径および基準面からの
距離の測定結果から、前記被測定物の仮想中心軸を求め
る工程と、前記被測定物の仮想中心軸をもとに、前記複
数の測定断面の前記直径および基準面からの距離の測定
結果から、前記複数の測定断面の前記仮想中心軸に対す
る半径をそれぞれ求める工程と、前記被測定物を回転さ
せることにより、回転の各角度位置における前記仮想中
心軸に対する半径をそれぞれ求める工程と、これら求め
た半径から最大半径と最小半径とを選択し、これら最大
半径と最小半径との差を擬似円筒度として算出する工程
と有することを特徴としている。

また、上記擬似円筒度測定方法において、前記複数の測
定断面の直径および基準面からの距離の測定を、前記測
定断面数に応じた複数の検出光によって、同時に行うこ
とを特徴としている。

（作　用） 円筒度は、Ｊ　ｌ５Ｂ−０６２１−１９８４の規定に準
すると、円筒部分を２つの同心の幾何学的円筒で挾んだ
とき、両円筒面の間隔が最小となる場合の両円筒面の半
径の差で示すものである。本発明の擬似円筒度の測定方
法においては、少なくとも３つの測定断面を設定し、こ
れら測定断面に対して被測定物を回転させながら、回転
の各角度位置において、それぞれ複数箇所の直径および
円筒面と基準面との距離を同時に測定することにより、
最大半径と最小半径とを求め、この最大半径と最小半径
との差を擬似円筒度として算出しているため、被測定物
の表面形状がなだらかな場合、上記実円筒度と極めて近
い精度でかつ迅速に円筒度を判定することができる。ま
た、各測定断面における測定回数を増大させることによ
って、測定精度の高精度化が達成される。

また、複数の測定断面の各測定位置における上記測定を
測定断面数に応じた複数の検出光例えばレーザ光によっ
て同時に行うことにより、実際の測定作業は極めて短時
間に行うことが可能となり、ガラス管の連続成形工程等
に対してオンライン化することが可能となる。

なお、被測定物と基準面の平行関係は、直角三角形にお
いて直角を挟む二辺の長辺をａ、短辺をｂとし、長辺と
斜辺の関係から規定すると、ｂ／ａ　−１７１００以下
であることが好ましい。より好ましくはｂ　／　ａ　−
１／２００以下、さらに好ましくはｂ／　ａ　−１１５
００以下である。

（実施例） 次に、本発明の実施例について説明する。

第１図、第２図および第３図は、本発明の擬似円筒度測
定方法の一実施例の測定原理を説明するための図であり
、同図を参照して擬似円筒度の測定手順を以下に説明す
る。なお、同図には測定断面数を３断面とした場合を示
した。

まず、円筒面を有する被測定物１、例えば円筒部材を測
定時の基準面２となる部材に対しておおよそ平行となる
ように配置するとともに、この被測定物］について、そ
の両端部近傍の基準断面となる測定断面Ａ、Ｂと、中心
付近の測定断面Ｃ（同図では測定断面Ａおよび８間の２
等分位置）とを設定する。

次に、各測定断面Ａ、ＢＳＣにおいて、直径りと、この
直径りの測定位置における基準面２側の円筒面１ａと基
準面２との距離ａ（以下、基準面からの距離と記す）と
をそれぞれ測定する。これら直径りおよび基準面からの
距離ａの測定は、被測定物を回転させることにより、第
２図に示すように、各測定断面Ａ、Ｂ、Ｃを複数に分割
しくｎ分割）、各分割セグメントに対して突流する。

そして、上記各分割セグメントの直径り、および基準面
からの距離ａ１の測定時に、それぞれの測定断面Ａ、Ｂ
、Ｃの仮想中心軸ｇ１に対する半径ｒ１を以下の手順に
従って算出する。

まず、各測定位置（各分割セグメント）における基準断
面となる測定断面Ａ、Ｂの直径Ｄ＾ＤＢ、および基準面
からの距離ａ　Ａ　、　　ａ　Ｂ、から、各分割セグメ
ントにおける被測定物の中心軸（仮想中心軸）ｇｌ、す
なわち測定断面Ａの直径ＤＡｌの中心と測定断面Ｂの直
径ＤＢ１の中心とを通る軸を決定する。

次に、この中心軸ｇ１に対する各測定断面Ａ、Ｂ、Ｃの
半径「１を求める。基準断面となる測定断面Ａ、Ｂの半
径ｒ＾ｉ　　　ｒ”ｔは、それぞれ、　Ａ　、　ｍ　　
１／２ＤＡ ｒ　Ｂ＋　−１７２Ｄ　Ｂ から求められる。

ここで、基準断面となる測定断面ＡＳＢにおける中心軸
ｐ、と基準面２との距Ｍｂ＾　　ＢＢは、第３図に示す
ように、それぞれ ｂＡｌ　＝　ａ’　ｌ＋ｌ／２Ｄ＾ ｂ”　ｉ　ｍａ”　ｉ　＋１／２Ｄ” から求められる。よって、測定断面Ｃにおける中心軸ｐ
ｌと基準面２との距離ｂｃｌは、ｂ’　、−１７２（（
ａＡｌ　＋　ｌ／２ＤＡ＋　）　＋（ａＢ＋　＋　ｌ／
２ＤＢ＋　）） から求められる。したがって、測定断面Ｃにおける中心
軸１１に対する半径ｒＣ１のうち、基準面２側の半径ｒ
ｃｌ、は、 ｒＣｌ、　−ｂＣ、−ａＣ から求められ、反基準面２側の半径ｒ　Ｃ２Ｉは１、ｃ
２．−　（ａＣｌ　＋ＤＣ＋　）　　ｂＣから求められ
る。

そして、上記によって算出した全ての半径「１の値の中
から、最大半径ｒ　　と最小半径ｒ　。

ＩａＸ　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｉｌｎとを
選択し、これらから擬似円筒度ＰＣをｐｃ″″ｒｌａＸ
　　　　ｌｌｎ として求める。

このようにして求めた擬似円筒度は、表面が比較的なだ
らかな円筒状部材、例えばダンチー法等により連続成形
したガラス管等に対しては実円筒度と極めて近似した値
が得られ、実用上円筒度の判定を高精度に行うことがで
きる。また、この擬似円筒度の値は、測定断面数および
各測定断面における直径等の測定数を増加させることに
より、より実円筒度に近似した値を得ることができる。

次に、上記した擬似円筒度の測定方法を具体化した擬似
円筒度測定装置およびそれを用いた測定方法について、
第４図および第５図を参照して説明する。

以下に詳説する擬似円筒度測定装置は、被測定物の直径
りおよび基準面からの距離ａの測定をレーザ光によって
行うものである。

すなわち、円筒面１ａを有する被測定物１に対して測定
時の基準面２を提供するとともに、被測定物１をその中
心軸が上記基準面２に対してほぼ平行となるように支持
する一対の円筒部材からなる支持ホルダ３．４と、予め
設定された被測定物１の測定断面数、例えば３断面に応
じて配置されたレーザ光５を用いた複数例えば８つめ測
定機構６とから主として構成されている。

上記一対の支持ホルダ３．４は、回転可能とされている
とともに、予め設定された被測定物１の測定断面Ａ、Ｂ
、Ｃの位置に段付き部７がそれぞれ形成されている。そ
して、これら段付き部７形成位置にレーザ光５を用いた
測定機構６がそれぞれ配置されている。

また、上記レーザ光５を用いた測定機構６は、第５図に
示すように、レーザ光源８と、このレーザ光源８から照
射されたレーザ光５を被測定物１の外周面、すなわち円
筒面１ａ上を走査しながら投光させるポリゴンミラー９
と、この円筒面ｌａ上を走査して照射されたレーザ光５
を受光する受光パネル１０とから構成されている。なお
、ポリゴンミラー９と被測定物１との距離は、被測定物
１の直径りに対して十分な長さとなるように設定されて
いる。

次に、上記構成の擬似円筒度測定装置を用いた擬似円筒
度の測定方法について説明する。

まず、一対の支持ホルダ３．４上に被測定物１をセット
する。次に、支持ホルダ３．４を所定の回転速度で回転
させつつ、３つの測定断面Ａ、Ｂ、Ｃに対して同時に直
径りおよび基準面からの距離ａを測定する。

この直径りおよび基準面からの距離ａの測定は、第５図
に示すように、レーザ光源８から照射されたレーザ光５
を、ポリゴンミラー９を所定の回転数で回転させること
によって被測定物１に対して走査しながら照射する。照
射されたレーザ光５は、支持ホルダ３．４の段付き部７
と被測定物１との間隙を通過して受光パネル１０に到達
する。

ここで、照射されたレーザ光５は、まず支持ホルダ３．
４の段付き部７を通過し、一方の支持ホルダ３の段付き
部７と被測定物１との間隙を通過し、基準面２て遮られ
た後、受光パネル１０で検知される。この受光パネル１
０の検知位置が基準面２の位置となる。次いで、走査さ
れたレーザ光５は、被測定物１の円筒面１ａに遮られて
受光パネル１０による検知が一旦中断される。上記受光
パネル１０の初期の検知位置と検知が一旦中断された位
置との明部の距離が、基準面からの距離ａの測定値ａ　
／１　となる。

次に、さらに走査されたレーザ光５は、他方の支持ホル
ダ４の段付き部７と被測定物１との間隙を通過する位置
に到達した時点で再度受光パネル１０で検知される。そ
して、上記受光パネル１０による検知が一旦中断された
位置と再度検知が開始された位置との暗部の距離が、被
測定物１の直径りの測定値Ｄ’　ｌ　となる。

上記基準面からの距離ａの測定値ａ　／１と被測定物１
の直径りの測定値Ｄ　’　＋は、ポリゴンミラー９によ
り操作されるレーザ光５によって多数回測定し、その平
均値として求められる。

そして、基準面からの距離ａと直径りの実際の値は、予
め標準直径を有する規準試料を用いて測定した測定値か
ら、それぞれの測定値ａ′Ｄ’　ｌを換算することによ
り求められる。また、これら基準面からの距離ａと直径
りは、例えばＣＰＵ等を用いた演算処理により算出する
とともに、予め上記各条件式を記憶させておくことによ
って、半径ｒの値を随時算出することが可能となる。

また、支持ホルダ３．４を所定の回転速度で回転させる
ことにより、予め設定した測定断面の各分割セグメント
に対して上記測定を実施することにより、３つの測定断
面についてそれぞれ各分割セグメントの直径りおよび基
準面からの距離ａを測定し、それぞれ半径ｒを算出する
。

このようにして算出した半径ｒを例えばメモリに記憶し
ておき、全測定か終了した後に、半径ｒの全測定（算出
）結果から、最大半径ｒ　　と最ａＸ 小半径ｒ　、　とを選択し、予め記憶させた上記条１ｎ 外式に基づいて擬似円筒度ＰＣを算出する。

次に、上記擬似円筒度測定装置を用いて、ガラス管の円
筒度の判定を行った例について説明する。

まず、ダンチー法により連続成形したガラス管１０本を
被測定物１として用い、上記した方法にしたがってそれ
ぞれ擬似円筒度を測定した。

それぞれの測定結果は、以下の表に示す通りであった。

なお、表中の実円筒度の値は、本発明との比較として示
したものであり、接触式円筒度測定装置により測定した
結果である。

第　　１　　表 第１表の結果からも明らかなように、本発明による擬似
円筒度の値は、実円筒度の値と極めて近似しており、円
筒度の判定を正確に行うことが可能であることか分る。

また、ガラス管１本当りの測定時間は約０８秒で、上記
実円筒度の測定時間４５分に比べ極めて短時間で行える
ことを確認した。

このように、レーザ光を用いて被測定物の複数例えば３
つの測定断面における直径りおよび基準面からの距離ａ
の測定を同時に行うことにより、被測定物の測定装置へ
の設定や実際の測定時間を大幅に短縮することが可能と
なることから、実円筒度に極めて近似した擬似円筒度を
正確かつ迅速に測定することが可能となる。したがって
、円筒面を有する被測定物の円筒度の判定を正確かつ迅
速に行うことが可能となる。

そして、前述したような擬似円筒度測定装置を用いて、
短時間でかつ正確に擬似円筒度を測定することを可能と
することによって、ガラス管等の連続成形装置内で円筒
度の判定を連続して行うことか可能となる。

第６図は、ガラス管の連続成形装置内に上記構成の擬似
円筒度測定装置を配置した例を示す図である。同図にお
いては、スリーブ１１に巻き付けれらた溶融ガラスを管
引機１２で引き出すことにより、ガラス管１３を連続的
に製造する装置を例として示している。

管引機１２通過後のガラス管１３は、管切断機１４によ
って所定の長さに自動的に切断される。

そして、切断されたガラス管１３′は、第７図に示すよ
うに、ホルダ１５および回転ドラム１６等によってレー
ザ光を用いた測定機構６まで搬送され、前述した構成の
測定機構６により擬似円筒度の測定が行われる。この擬
似円筒度の測定は、前述したように極めて短時間で行う
ことが可能であることから、ガラス管１３の管引き速度
（例えば０．８秒／Ｐ）に合せて擬似円筒度を測定する
ことができる。

測定が終了したガラス管１３′は、同様にして選別機１
７まで搬送され、測定結果に基づく良否によって選別さ
れる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の擬似円筒度測定方法によ
れば、円筒面を有する部材の円筒度の判定を迅速かつ正
確に行うことが可能となり、これにより例えばガラス管
等の連続成形の際に、成形速度台せて円筒度を判定する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の擬似円筒度の測定原理を
それぞれ説明するための図、第４図は本発明を用いた擬
似円筒度測定装置の一例を示す図、第５図はそれに使用
したレーザ光を用いた測定機構を模式的に示す図、第６
図および第７図は上記擬似円筒度測定装置をガラス管の
連続成形工程に設置した構成例を示す図である。 １・・・・・・被測定物、１ａ・・・・・・円筒面、２
・・・・・・基準面、３．４・・・・・・支持ホルダ、
５・・・・・・レーザ光、６・・・・・・レーザ光を用
いた測定機構、７・・・・・・段付き部、８・・・・・
・レーザ源、９・・・・・・ポリゴンミラー　１０・・
・・・・受光パネル。 出願人　　　　　　株式会社　東芝

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）円筒面を有する被測定物の円筒度を測定するにあ
   たり、 前記被測定物を予め設定した基準面に対して平行となる
   ように配置し、該被測定物に対して少なくとも３つの測
   定断面を設定するとともに、これら被測定物の両端部に
   近い２つの測定断面を基準断面とする工程と、 前記複数の測定断面について、それぞれ複数箇所の直径
   と、これら各直径測定位置における前記円筒面の基準面
   からの距離とを測定する工程と、前記基準断面における
   前記直径および基準面からの距離の測定結果から、前記
   被測定物の仮想中心軸を求める工程と、 前記被測定物の仮想中心軸をもとに、前記複数の測定断
   面の前記直径および基準面からの距離の測定結果から、
   前記複数の測定断面の前記仮想中心軸に対する半径をそ
   れぞれ求める工程と、前記被測定物を回転させることに
   より、回転の各角度位置における前記仮想中心軸に対す
   る半径をそれぞれ求める工程と、 これら求めた半径から最大半径と最小半径とを選択し、
   これら最大半径と最小半径との差を擬似円筒度として算
   出する工程と を有することを特徴とする擬似円筒度測定方法。
2. （２）請求項１記載の擬似円筒度測定方法において、 前記複数の測定断面の直径および基準面からの距離の測
   定を、前記測定断面数に応じた複数の検出光によって、
   同時に行うことを特徴とする擬似円筒度測定方法。