JP2008070164A - ローラの検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多孔質弾性体からなるローラにおける外周面の粗さを客観的に把握することができ、その結果、品質判定作業の効率を向上できるとともに品質判定のばらつきを抑さえることができるローラの検査方法を提供する。
【解決手段】ローラの投影画像からローラ本体の外周面の輪郭線を検出し、この輪郭線を構成する複数の画素の座標を取得する。次に、ローラの中心軸線に平行な基準線と、その複数の画素との間の距離を求める。そして、各距離の値から、その分散を求める。距離の分散は、ローラ本体の外周面の粗さに良く対応する。従って、距離の分散から、ローラ本体の外周面の粗さを客観的に判定することができる。
【選択図】図３

Description

この発明は、多孔質弾性体からなるローラの外周面の粗さを判定するローラの検査方法に関するものである。

従来、例えば電子写真方式のプリンタや複写機においては、感光ドラム上に電位差を利用した静電潜像が形成され、この静電潜像が現像装置により反転現像されてトナー画像として可視化される。次に、このトナー画像は、転写ドラムによって感光ドラムから転写紙上に転写される。そして、この現像装置においては、ホッパーないしトナーカートリッジ内のトナーが、トナー供給ローラにより現像ローラに供給され、さらに現像ローラから前記感光ドラムに供給される。そのトナー供給ローラは、例えばポリウレタン発泡体よりなるローラ本体を芯金に担持した構成を有している。そして、トナー供給ローラには、現像ローラの表面に均一な密度のトナー膜を形成する機能が要求されている。

このようなトナー供給ローラは、一般的に次のように製作されている。すなわち、ローラ本体をスラブ発泡ウレタンから形成する場合には、まず、角柱又は丸棒を切り出し、これらに開けた孔に芯金を通して両者を一体化させる。次に、芯金を回転軸として回転させながら、角柱又は丸棒の外周面を円柱状に研削する。また、型発泡させたウレタン発泡体を用いてローラ本体を形成する場合には、芯金を型内にセットして一体成形するか、芯金が挿入される孔を型により形成した成形品に芯金を挿入接着するか、あるいは、中実棒状に成形した成形体に後で孔を開けて芯金を挿入接着する。次に、前記スラブ発泡ウレタンを用いたローラと同様に、ローラ本体の外周面を円筒状に研削する。ところが、このようにして製作されたローラにおけるローラ本体の外周面には、毛羽立ち状の突起が形成されることが多い。この突起は、特に高い突起の数が多いほど現像ローラの表面にトナーが均一に供給されることを妨げ、記録紙への画像の記録品質を低下させる。そこで、従来、トナー供給ローラの製造時において、ローラ本体の外周面における突起の形成状態、つまり、ローラ本体の外周面の粗さを作業者が目視で確認し、製品としての良否を判定する検査作業が行われていた。この検査では、基本的に、高い突起が数多く形成されているトナー供給ローラを不良品として選別していた。しかしながら、作業者が目視で行う検査においては、作業効率が悪いばかりでなく、作業者間で良否の判定に差が生じることを避けることができない。従って、製品全体としての品質を一定以上に保つためには判定基準を厳しくし、判定に差があっても、一定の品質以下にならないようにせざるを得なかった。

非検査物の表面を検査する方法としては、例えば特許文献１において開示されるものがある。この検査方法は、被検査物のドーム型の表面における凹凸欠陥の有無を検出するものである。
特開平１１−１６００４６号公報

ところで、上記トナー供給ローラのローラ本体は、突起の形成状態に対応した外周面の粗さの程度が検査される。一方、上記特許文献１の検査方法は、被検査物の表面における凹凸欠陥の有無を検出するものであって、粗さの程度を判定するものではない。従って、特許文献１の検査方法を、トナー供給ローラにおける外周面の粗さの検査に用いることはできない。

この発明の目的は、多孔質弾性体からなるローラの外周面の粗さを客観的に把握することができ、その結果、品質判定作業の効率を向上できるとともに品質判定のばらつきを抑さえることができるローラの検査方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、多孔質弾性体からなるローラの外周面の粗さを検査するローラの検査方法であって、ローラの白黒二値画像からローラの外周面の輪郭線を検出して、この輪郭線を構成する複数の画素の座標を把握し、ローラの中心軸線に対して平行に設定された基準線と、前記複数の画素との間の距離をそれぞれ求め、前記各距離の値の分散を求め、この分散の大きさに基づいてローラの外周面の荒さを判定することを特徴とする。ここで、「分散」とは、統計学で用いられる定義と同じであって、次の手順によって求められた値である。まず、輪郭線を構成する画素の基準線からの距離を求めるとともに、各距離の平均値を求める。次に、各距離について、その距離と平均値との偏差を求め、この偏差を二乗した値を得る。次に、各距離について得た二乗値を全て加算し、この加算値を画素の数で除した値を得る。この値が、分散である。

この発明において、ローラの白黒二値画像から検出されたローラの輪郭線には、ローラの外周面の粗さが凹凸の高低差として表れる。そして、この凹凸の高低差のばらつき度合いは、ローラの中心軸線に対して平行に設定された基準線と、輪郭線を構成する複数の画素との間の距離の分散として把握される。そして、この分散が大きいほど、ローラの外周面に形成されている突起の高さまたは数が多いことを意味する。すなわち、距離の分散が大きいことは、記録紙にプリントされる画像の記録品質が低下することに対応する。従って、距離の分散の大きさに基づいてローラの外周面の粗さを判定することにより、記録紙にプリントされる画像の記録品質を低下させることがないローラを判別することが可能となる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記白黒二値画像を、前記ローラの中心軸線に対する直交方向に向かって投影された同ローラの像としたことを特徴とする。

この発明においては、ローラの投影領域とそれ以外の領域との境界線を、ローラの外周面の輪郭線として容易に検出できるため、反射光を利用するローラの外観画像とは異なり、画像の二値化処理を行うことなくローラの外周面の輪郭線を検出できる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記ローラの外周面の粗さを、その周方向における複数の位置で判定することを特徴とする。
この発明においては、ローラの外周面全体の粗さをより正確に判定することが可能となる。

この発明によれば、多孔質弾性体からなるローラの外周面の粗さを客観的に把握することができ、その結果、品質判定作業の効率を向上できるとともに品質判定のばらつきを抑さえることができる効果を奏する。

次に、この発明を具体化した一実施形態について図１〜図７を用いて説明する。
図１に示すように、この実施形態のローラの検査方法によって外周面の粗さが検査されるローラ１０は、芯金１１の外周に、例えばポリウレタン発泡体のような多孔質弾性体からなるローラ本体１２が担持された構成を備えている。このようなローラ１０は次のように製造される。すなわち、まず、スラブ発泡または型発泡させた帯状の多孔質弾性体から角柱を切り出し、この角柱にその長手方向に沿って開けた孔に芯金１１を通して接着剤により角柱と芯金１１とを一体化させる。次に、芯金１１により支持した角柱の表面を、砥石により円柱状に研削してローラ本体１２にする。このようにして製作されたローラ１０のローラ本体１２の外周面には、毛羽立ち状の突起が形成されることが多い。このため、この複数の突起によるローラ本体１２の外周面の粗さが、ローラの検査方法により検査される。

次に、上記ローラ本体１２の外周面における粗さを検査する方法について図３のフローチャートを用いて説明する。
まず、ステップ（以下、Ｓと略記する。）１００において、図４に示すような投影器２０が作業者によって操作され、ローラ本体１２の中心軸線に対する直交方向に向かって画像が投影されるとともに、その投影画像が取得される。この投影器２０は、投光用の発光ダイオード２１、投光レンズ２２、投光側ミラー２３、ステージガラス２４、第１受光レンズ２５、受光側ミラー２６、第２受光レンズ２７、２次元ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ２８及び信号処理部２９等により構成されている。この投影器２０において、発光ダイオード２１から投光された照明光は、投光レンズ２２によって平行にされた後、ローラ１０が載置されたステージガラス２４に投光される。この光は、ステージガラス２４を透過した後、第１受光レンズ２５によって絞られる。さらに、この光は、受光側ミラー２６を経て第２受光レンズ２７によって平行とされた後、２次元ＣＣＤイメージセンサ２８に入射される。２次元ＣＣＤイメージセンサ２８に入射された光は、アナログ電気信号に変換された後、信号処理部２９に入力される。そして、信号処理部２９により、図２に示すようなローラ１０の投影画像３０が取得される。この投影画像３０は、ローラ１０の像の投影領域に対応する黒色領域と、それ以外の領域に対応する白色領域とにより構成されており、実質的に白黒二値のビットマップ画像である。従って、この投影画像３０には、ローラ本体１２の外周面の輪郭線が明確に表される。投影画像３０のデータは、信号処理部２９に電気接続された外部コンピュータ３１に出力される。

次に、Ｓ１０１において、予め設定されたプログラムに基づいて作動する外部コンピュータ３１により、上記ローラ本体１２の投影画像３０（白黒二値画像）から、図５に示すように、ローラ本体１２の輪郭線３２が検出される。この輪郭線３２の検出は、白黒の濃度差が生じている部分の画素を抽出することによって実行される。従って、この輪郭線３２は、投影画像３０において、ローラ１０の像の投影領域に対応する黒色領域と、この投影領域以外の領域に対応する白色領域との境界線を構成する画素の連鎖からなる。そして、この輪郭線３２の凹凸は、ローラ本体１２の外周面の粗さを表している。

次に、Ｓ１０２において、外部コンピュータ３１により、以下の処理が実行される。すなわち、図６に示すように、ローラ１０の中心軸線に平行に設定された基準線３４をＸ軸とし、この基準線３４に対する直交方向をＹ軸とする座標系において各画素３３の座標が把握される。次に、前記輪郭線３２を構成する画素３３毎に、ローラ本体１２の中心軸線に平行に設定した基準線３４との間の距離Ｙ（ｉ）が求められる。なお、図６に示すように、この輪郭線３２においてＸ軸方向に隣り合う両画素３３間の間隔δは、実際の距離で例えば４０μｍに相当する。

ここで、ｎは、輪郭線３２を構成する画素３３の総数である。
次に、Ｓ１０４において、外部コンピュータ３１により、この分散σ^２ が、予め設定されている判定値を超えているか否かが比較され、この比較結果に基づいて、ローラ本体１２における外周面の粗さの良否を判定した結果が図示しない表示器に表示される。この判定結果は、ローラ本体１２の外周面の粗さを、同外周面の１つの稜線上において検査した結果である。このため、ローラ本体１２の外周面の粗さは、図７に示すように、ローラ本体１２の周方向における複数の位置、例えば中心角度が４５度ずつずれた各位置Ａ１〜Ａ６について検査される。そして、ローラ本体１２の外周面のいずれかの位置Ａ１〜Ａ６から得られた分散σ^２ が判定値を超えていたときには、表示器の表示結果に基づいてそのローラ１０が不良品として判定される。

以上詳述したこの実施形態のローラの検査方法によれば、以下の効果を得ることができる。
（１） ローラ１０の投影画像からローラ本体１２の外周面の輪郭線３２を検出して、輪郭線３２を構成する複数の画素３３の座標を把握し、ローラ１０の中心軸線に対して平行に設定された基準線３４と、複数の画素３３との間の距離Ｙ（ｉ）をそれぞれ求める。そして、各距離Ｙ（ｉ）の値から求めた分散σ^２ により、ローラ本体１２の外周面の粗さを判定するようにした。ゆえに、作業者が目視によってローラ本体１２の外周面の粗さを判定する場合とは異なり、品質作業の効率が向上するとともにローラ１０の品質判定のばらつきを抑さえることができる。しかも、距離Ｙ（ｉ）の分散σ^２ が大きいほど、ローラ本体１２の外周面に形成されている高い突起の数が多いことを意味する。すなわち、距離Ｙ（ｉ）の分散σ^２ が大きいことは、プリンタや複写機において記録紙にプリントされる画像の記録品質が低下することに対応する。従って、ローラ本体１２の外周面における粗さの良否を分散σ^２ によって判定することにより、記録紙にプリントされる画像の記録品質を低下させることがないローラ１０を判別することができる。

（２） ローラ本体１２の投影画像３０を用いたため、ローラ本体１２の像の投影領域とそれ以外の領域との境界線をローラ本体１２の輪郭線３２として容易に検出できる。このため、反射光を利用したローラ本体１２の外観画像とは異なり、画像の二値化処理を行うことなくローラ本体１２の輪郭線３２を検出することができる。

（３） ローラ本体１２の外周面の粗さを、その周方向における複数の位置で判定するようにした。従って、ローラ本体１２の外周面全体の粗さをより正確に判定することができるため、より高い品質のローラ１０を判別することができる。

次に、上記のように構成されたこの実施形態の実施例について説明する。

上記ローラ１０を、プリンタのトナー供給ローラとして用いたときの、上記分散σ^２ と、画像の記録品質との関係を調べた。
・使用プリンタ ： シャープ株式会社 ＡＲ−Ｃ２６２ＦＰ
・試験環境 ： 環境温度 ２３℃、環境湿度 ５５％
・試験条件 ： ５０％ハーフトーンで出力したパターン画像を、現行品のトナー供給ローラを用いて出力した画像見本と比較してその記録品質を判定した。

上記表１に示すように、上記分散σ^２ と、画像の記録品質との間には、明らかな相関があると推定される。従って、距離Ｙ（ｉ）の分散σ^２ によってローラ本体１２の外周面の粗さを判定することにより、トナー供給ローラとした用いられた場合に画像の記録品質を一定以上に保つことができるローラ１０を一定の判別精度で判別することができる。

なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 輪郭線３２を構成する画素３３の内から例えば１つおき毎の画素３３と、基準線３４との間の距離Ｙ（ｉ）を求め、この各距離Ｙ（ｉ）の分散σ^２ を求める。このようにすれば、処理する画素数を減らすことができるため、処理に要する時間を短縮できる。

・ 基準線として、ローラ１０の中心軸線を用いる。
・ 分散σ^２ のみを表示器に表示させ、ローラ本体１２における外周面の粗さの良否判定は作業者が行うようにすること。

・ ローラ１０をその中心軸線に対する直交方向において撮像して外観画像を得、この外観画像を二値化処理して白黒二値画像を得る。そして、この白黒二値画像から、上記実施形態と同様の処理によって距離Ｙ（ｉ）の分散σ^２ を求める。

一実施形態のローラを示す一部を断面化した正面図。 ローラ本体の投影画像。 ローラ本体の外周面の検査手順を示すフローチャート。 検査システムの構成を示すブロック図。 ローラ本体における外周面の１つの輪郭線を示す図。 輪郭線を構成する画素を示す模式図。 ローラを示す側面図。

符号の説明

１０…ローラ、１２…ローラ本体、３０…白黒二値画像としての投影画像、３２…輪郭線、３３…画素、３４…基準線、Ａ１〜Ａ６…位置、Ｙ（ｉ） …距離、σ^２ …分散。

Claims (3)

1. 多孔質弾性体からなるローラの外周面の粗さを検査するローラの検査方法であって、
   ローラの白黒二値画像からローラの外周面の輪郭線を検出して、この輪郭線を構成する複数の画素の座標を把握し、
   ローラの中心軸線に対して平行に設定された基準線と、前記複数の画素との間の距離をそれぞれ求め、
   前記各距離の値の分散を求め、
   この分散の大きさに基づいてローラの外周面の粗さを判定することを特徴とするローラの検査方法。
2. 前記白黒二値画像を、前記ローラの中心軸線に対する直交方向に向かって投影された同ローラの像としたことを特徴とする請求項１に記載のローラの検査方法。
3. 前記ローラの外周面の粗さを、同ローラの周方向における複数の位置で判定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のローラの検査方法。

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