(57)【要約】【課題】監視対象物表面の汚染状態を適切にモニタリングでき、メンテナンス作業を行う適切なタイミングを知らせることができる表面モニタリング装置を提供すること。【解決手段】クリーニングローラ５１表面の汚染状態をモニタリングする表面モニタリング装置１であって、クリーニングローラ５１表面に向けて光を照射する発光素子２Ａ、２Ｂと、受光量に応じた電気信号を出力する受光素子３と、受光素子３から出力された信号を処理する信号処理部４と、信号処理部４で処理された信号に基づいて、クリーニングローラ５１表面の汚染状態を判定する判定処理部５と、判定処理部５で判定された汚染状態の通知信号を出力する出力部６とを備え、受光素子３が、発光素子２Ａ、２Ｂから照射された光によって生じるクリーニングローラ５１表面からの正反射光ＳＲを受光せず、クリーニングローラ５１表面の付着物からの乱反射光ＤＲを受光する位置に配設されている。【選択図】図１
2015184053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視対象物の表面の汚染状態をモニタリングする表面モニタリング装置であって、
前記監視対象物の表面に向けて光を照射する光照射手段と、
受光量に応じた信号を出力する受光手段と、
該受光手段からの出力信号を処理する信号処理手段と、
該信号処理手段で処理された信号に基づいて、前記付着物による前記監視対象物の表面の汚染状態を判定する判定処理手段と、
該判定処理手段で判定された汚染状態を通知する信号を出力する出力手段とを備え、
前記受光手段が、前記光照射手段から照射された光により生じる前記監視対象物の表面からの正反射光を受光せず、前記監視対象物の表面の付着物からの乱反射光を受光する位置に配設されていることを特徴とする表面モニタリング装置。
【請求項２】
前記光照射手段から照射される光の通路の大きさ、及び／又は前記受光手段で受光する光の通路の大きさを制限する光路制限手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の表面モニタリング装置。
【請求項３】
前記光照射手段と前記受光手段とが、前記光路制限手段を備えたハウジングに収納されていることを特徴とする請求項２記載の表面モニタリング装置。
【請求項４】
前記光照射手段が、前記監視対象物の表面に対して斜め方向から光を照射する位置に配設され、
前記受光手段が、前記光照射手段から照射される光の光軸と前記監視対象物の表面との交点よりも前記光照射手段寄りの位置であって、前記監視対象物の表面に対して斜め方向から前記乱反射光を受光する位置に配設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の表面モニタリング装置。
【請求項５】
前記光照射手段が、前記監視対象物の表面に対して斜め２方向から同一点に向けて光を照射する位置に配設され、
前記受光手段が、前記同一点を通り、前記監視対象物の表面に垂直な直線方向に配設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の表面モニタリング装置。
【請求項６】
前記監視対象物がローラであり、
前記光照射手段が、前記ローラ外周上のある点を接点とする接線上に前記接点を挟んで対向して配設され、
前記受光手段が、前記接点を通る法線上に配設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の表面モニタリング装置。
【請求項７】
前記光照射手段が、所定周期で断続的に光を照射する機能を備え、
前記信号処理手段が、前記受光手段で断続的に受光した信号を増幅した後、フィルタ処理し、該フィルタ処理した信号を復調する機能を備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の表面モニタリング装置。
【請求項８】
前記光照射手段が、赤外線発光ダイオードであり、
前記受光手段が、赤外線フォトダイオードであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載の表面モニタリング装置。
【請求項９】
前記光照射手段の照射光路に設けられた第１の偏光手段、及び／又は前記受光手段の受光光路に設けられた第２の偏光手段をさらに備え、
前記第１の偏光手段及び前記第２の偏光手段が、
前記監視対象物の表面の付着物からの乱反射光を強調し得るように偏光する機能を有していることを特徴とする請求項１〜８のいずれかの項に記載の表面モニタリング装置。
【請求項１０】
前記判定処理手段が、前記信号処理手段の出力信号のレベルと、前記汚染状態を判定するための１つ以上の閾値とを比較して汚染レベルを判定する機能を備え、
前記出力手段が、前記汚染レベルに応じた通知信号を出力する機能を備えていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかの項に記載の表面モニタリング装置。
【請求項１１】
前記判定処理手段が、前記信号処理手段の出力信号を平均化又は半積分し、該平均化又は半積分された信号に基づいて前記監視対象物の検査面全体の汚染状態を判定する機能を備えていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかの項に記載の表面モニタリング装置。
【請求項１２】
前記判定処理手段が、前記信号処理手段の出力信号のピークを検出し、該ピーク信号に基づいて大きな付着物による汚染状態を判定する機能を備えていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかの項に記載の表面モニタリング装置。
【請求項１３】
前記信号処理手段が、前記受光手段の出力信号を微分する機能を備え、
前記判定処理手段が、前記信号処理手段から出力されたパルス状の信号をカウントし、該カウント値に基づいて汚染状態を判定する機能を備えていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかの項に記載の表面モニタリング装置。
【請求項１４】
前記判定処理手段が、前記信号処理手段で処理された信号の最大値及び最小値に基づいて、前記監視対象物の表面が前記付着物により斑状態であるか否かを判定する機能を備えていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかの項に記載の表面モニタリング装置。
【請求項１５】
前記監視対象物が、被クリーニング体の表面に存在する塵埃を除去するクリーニングローラ、及び／又は該クリーニングローラの表面に接触しながら回転する転写ローラであることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかの項に記載の表面モニタリング装置。
【請求項１６】
被クリーニング体の表面に存在する塵埃をローラを用いて除去するクリーニング装置であって、
前記ローラの表面近傍位置に、請求項１〜１４のいずれかの項に記載の表面モニタリング装置が配設されていることを特徴とするクリーニング装置。
【請求項１７】
ワークをローラ又はベルトで搬送する搬送装置であって、
前記ローラ又はベルトの表面近傍位置に、請求項１〜１４のいずれかの項に記載の表面モニタリング装置が配設されていることを特徴とする搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面モニタリング装置、クリーニング装置、及び搬送装置に関し、より詳細には、監視対象物の表面に存在する塵埃などの付着物による汚染状態をモニタリングすることができる表面モニタリング装置、該装置を有するクリーニング装置、及び前記表面モニタリング装置を有する搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイなどの表示装置、電子部品、プリント基板、又は光学機器などの製造工程では、不良品の発生を抑制し、製品の品質向上を図るために塵埃を除去する対策が必要となっている。
【０００３】
上記製造工程では、装置や機器などに使用される薄物部材、例えばフィルム部材、シート部材、基板、プラスチック板などに付着した塵埃を除去するために、これら薄物部材の表面に存在する塵埃をローラを用いて除去するクリーニング装置が使用されている。このようなクリーニング装置では、ローラの継続使用に伴うクリーニング能力の低下を防止するために、一定時間毎又はクリーニング処理を行った所定数量毎にローラの洗浄などのメンテナンス作業が行われている。
【０００４】
しかしながら、定期的にメンテナンスを行っている場合、ローラの汚染が想定よりも早期に進み、次のメンテナンス作業までの間に、塵埃の除去が不十分であることに起因する製品不良が発生すると、当該製品不良は、クリーニング工程後の別の検査工程において発見されるため、該発見までにタイムラグが生じ、この間に製品不良が連続的に発生するおそれがあった。
【０００５】
従来のクリーニング装置には、ローラ表面の汚染状態をリアルタイムでモニタリングするような機能が装備されていなかったため、クリーニング工程内でローラ表面の汚染状態が適切に把握できなかった。したがって、上記した塵埃除去が不十分であることに起因する製品不良の発生などを防止するために、必要以上の頻度でローラのメンテナンス作業が行われており、適切な頻度や必要なタイミングでローラのメンテナンス作業を行うことが難しいという課題があった。
【０００６】
一方で、スキャナ装置、プリンター装置又はシート製造装置において、当該装置を構成するローラに付着した異物などを検出する技術が、下記の特許文献１〜３に記載されている。
【０００７】
特許文献１には、ＣＣＤセンサを用いてローラの表面を監視し、該ＣＣＤセンサからの出力値と清掃時期検出閾値とを対比して清掃時期を通知する技術が開示されている。特許文献２には、ライトガイドレンズから被検査体（ローラ）に光を照射し、該被検査体からの反射光をリニアＣＣＤカメラで受光撮像して画像処理することにより被検査体の表面を検査する技術が開示されている。また、特許文献３には、光源からローラに光を照射し、該ローラからの反射光をラインカメラ（撮像手段）で受光して当該ローラの画像を撮像し、撮像画像の輝度データに基づき異物の付着を判定する技術が開示されている。
【０００８】
しかしながら、特許文献１〜３記載の技術では、被検査体（ローラ）からの正反射光を受光して異物等の判別を行っており、異物等からの乱反射光を効率良く検出することができず、ローラ等の表面に存在する塵埃などの付着物による汚染状態を精度良く検出することが難しいという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−１２１３０号公報
【特許文献２】実用新案登録第３０８２７５５号公報
【特許文献３】特開２００７−５７４８８号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段及びその効果】
【００１０】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであって、監視対象物の表面の付着物による汚染状態を適切にモニタリングすることができ、また、メンテナンス作業やその準備を行う適切なタイミングを知らせることができる表面モニタリング装置、該装置を有するクリーニング装置、及び前記表面モニタリング装置を有する搬送装置を提供することを目的としている。
【００１１】
上記目的を達成するために本発明に係る表面モニタリング装置（１）は、監視対象物の表面の汚染状態をモニタリングする表面モニタリング装置であって、前記監視対象物の表面に向けて光を照射する光照射手段と、受光量に応じた信号を出力する受光手段と、該受光手段からの出力信号を処理する信号処理手段と、該信号処理手段で処理された信号に基づいて、前記付着物による前記監視対象物の表面の汚染状態を判定する判定処理手段と、該判定処理手段で判定された汚染状態を通知する信号を出力する出力手段とを備え、前記受光手段が、前記光照射手段から照射された光により生じる前記監視対象物の表面からの正反射光を受光せず、前記監視対象物の表面の付着物からの乱反射光を受光する位置に配設されていることを特徴としている。
【００１２】
上記表面モニタリング装置（１）によれば、前記受光手段が、前記監視対象物の表面からの正反射光を受光することなく、前記監視対象物の表面の付着物からの乱反射光を受光するので、前記付着物からの乱反射光の受光量を選択的に高めることができる。また、前記乱反射光の受光量に基づいて、前記付着物による前記監視対象物の汚染状態を適切に判定することができ、該判定された汚染状態、例えば、汚染レベルや該汚染レベルに応じたメンテナンス時期などを通知する信号を出力することができる。したがって、前記付着物による前記監視対象物の表面の汚染状態を適切にモニタリングすることができ、前記出力手段を通じて前記汚染状態を速やかに外部に報知することが可能となる。
【００１３】
また本発明に係る表面モニタリング装置（２）は、上記表面モニタリング装置（１）において、前記光照射手段から照射される光の通路の大きさ、及び／又は前記受光手段で受光する光の通路の大きさを制限する光路制限手段を備えていることを特徴としている。
【００１４】
上記表面モニタリング装置（２）によれば、前記光照射手段から照射される光の通路の大きさ、及び／又は前記受光手段で受光する光の通路の大きさが、前記光路制限手段によって制限されるので、前記監視対象物の表面からの正反射光や該正反射光が様々なところに反射した雑光などによる誤検知を抑制することができ、前記付着物からの乱反射光をより選択的に受光することができ、前記監視対象物の表面の付着物からの受光感度を高めることができる。
【００１５】
また本発明に係る表面モニタリング装置（３）は、上記表面モニタリング装置（２）において、前記光照射手段と前記受光手段とが、前記光路制限手段を備えたハウジングに収納されていることを特徴としている。
【００１６】
上記表面モニタリング装置（３）によれば、前記光照射手段から照射される光の通路の大きさ、及び／又は前記受光手段で受光する光の通路の大きさを前記ハウジングに設けられた前記光路制限手段によって容易に制限することができ、前記付着物からの乱反射光の検出に不要な光の照射や雑光の受光を抑制することができ、前記乱反射光の受光感度を高めることができる。なお、前記ハウジングに設けられる前記光路制限手段としては、例えば、前記光照射手段から照射される光の通路の大きさを制限するように形成された照射路や照射窓、及び／又は前記受光手段で受光する光の通路の大きさを制限するように形成された受光路や受光窓などが採用され得る。
【００１７】
また本発明に係る表面モニタリング装置（４）は、上記表面モニタリング装置（１）〜（３）のいずれかにおいて、前記光照射手段が、前記監視対象物の表面に対して斜め方向から光を照射する位置に配設され、前記受光手段が、前記光照射手段から照射される光の光軸と前記監視対象物の表面との交点よりも前記光照射手段寄りの位置であって、前記監視対象物の表面に対して斜め方向から前記乱反射光を受光する位置に配設されていることを特徴としている。
【００１８】
上記表面モニタリング装置（４）によれば、前記光照射手段により前記監視対象物の表面に対して斜め方向から光が照射され、前記受光手段が、前記光照射手段から照射される光の光軸と前記監視対象物の表面との交点よりも前記光照射手段寄りの位置であって、前記監視対象物の表面に対して斜め方向から前記乱反射光を受光する位置に配設されているので、前記監視対象物の表面からの乱反射光を抑制できるとともに、前記受光手段では、前記監視対象物の表面からの正反射光の影響を受けることなく前記付着物からの乱反射光を選択的に受光することができ、前記発光素子を1つだけ使用する場合であっても前記付着物からの乱反射光を検出する精度を高めることができる。
【００１９】
また本発明に係る表面モニタリング装置（５）は、上記表面モニタリング装置（１）〜（３）のいずれかにおいて、前記光照射手段が、前記監視対象物の表面に対して斜め２方向から同一点に向けて光を照射する位置に配設され、前記受光手段が、前記同一点を通り、前記監視対象物の表面に垂直な直線方向に配設されていることを特徴としている。
【００２０】
上記表面モニタリング装置（５）によれば、前記光照射手段によって、前記監視対象物の表面に対して斜め２方向から同一点に向けて光が照射され、前記受光手段が、前記同一点を通り、前記監視対象物の表面に垂直な直線方向に配設されているので、前記受光手段では、前記斜め２方向から照射された光により生じる前記監視対象物の表面からの正反射光の影響を殆ど受けることなく、前記斜め２方向から照射された光のうち前記付着物からの前記乱反射光を選択的に受光することができ、前記付着物による前記乱反射光による受光量を高めることができる。
【００２１】
また本発明に係る表面モニタリング装置（６）は、上記表面モニタリング装置（１）〜（３）のいずれかにおいて、前記監視対象物がローラであり、前記光照射手段が、前記ローラ外周上のある点を接点とする接線上に前記接点を挟んで対向して配設され、前記受光手段が、前記接点を通る法線上に配設されていることを特徴としている。
【００２２】
上記表面モニタリング装置（６）によれば、前記光照射手段が、前記接線上に前記接点を挟んで対向して配設されているので、前記光照射手段から照射された光による前記ローラの表面からの乱反射光を抑制する効果を高めることができる。したがって、前記受光手段では、前記ローラの表面からの正反射光の影響を殆ど受けることなく、また、前記ローラの表面からの乱反射光の影響も殆ど受けることなく、前記光照射手段から照射された光のうち前記付着物からの乱反射光を選択的に受光することができ、前記付着物による前記乱反射光の受光量を高めることができる。
【００２３】
また本発明に係る表面モニタリング装置（７）は、上記表面モニタリング装置（１）〜（６）のいずれかにおいて、前記光照射手段が、所定周期で断続的に光を照射する機能を備え、前記信号処理手段が、前記受光手段で断続的に受光した信号を増幅した後、フィルタ処理し、該フィルタ処理した信号を復調する機能を備えていることを特徴としている。
【００２４】
上記表面モニタリング装置（７）によれば、前記光照射手段により断続的に光が照射され、前記受信手段では断続的に受光が行われ、前記信号処理手段では、前記断続的に受光した信号を増幅した後、フィルタ処理し、該フィルタ処理した信号を復調するので、前記受光信号にノイズが混入した場合であっても、前記ノイズがカットされた、前記受光信号（受光量）に比例した信号を取り出すことができ、前記汚染状態の判定精度を高めることができる。
【００２５】
また本発明に係る表面モニタリング装置（８）は、上記表面モニタリング装置（１）〜（７）のいずれかにおいて、前記光照射手段が、赤外線発光ダイオードであり、前記受光手段が、赤外線フォトダイオードであることを特徴としている。
【００２６】
上記表面モニタリング装置（８）によれば、可視光領域の外乱光による誤検知を抑制することができ、また、可視光よりも波長の長い赤外線を用いることにより、前記監視対象物の表面からの乱反射や、検出する必要のない極微小な付着物からの乱反射光の発生を抑制することができ、不必要な検出を抑制することができる。また、赤外線は、紫外線のように、照射により前記監視対象物を劣化させる虞もないため、取り扱い性に優れた装置とすることができる。
【００２７】
また本発明に係る表面モニタリング装置（９）は、上記表面モニタリング装置（１）〜（８）のいずれかにおいて、前記光照射手段の照射光路に設けられた第１の偏光手段、及び／又は前記受光手段の受光光路に設けられた第２の偏光手段をさらに備え、前記第１の偏光手段及び前記第２の偏光手段が、前記監視対象物の表面の付着物からの乱反射光を強調し得るように偏光する機能を有していることを特徴としている。
【００２８】
上記表面モニタリング装置（９）によれば、前記光照射手段の照射光路に前記第１の偏光手段、及び／又は前記受光手段の受光光路に第２の偏光手段が設けられているので、前記受光手段では、前記付着物からの乱反射光が強調された状態で受光することができ、前記監視対象物の表面状態が粗い場合や該表面が明るい色調である場合、すなわち、前記表面からの乱反射光が多い場合であっても、前記付着物からの乱反射光の検出感度を高めることができる。
【００２９】
また本発明に係る表面モニタリング装置（１０）は、上記表面モニタリング装置（１）〜（９）のいずれかにおいて、前記判定処理手段が、前記信号処理手段の出力信号のレベルと、前記汚染状態を判定するための１つ以上の閾値とを比較して汚染レベルを判定する機能を備え、前記出力手段が、前記汚染レベルに応じた通知信号を出力する機能を備えていることを特徴としている。
【００３０】
上記表面モニタリング装置（１０）によれば、前記信号処理手段の出力信号のレベルと、前記汚染状態を判定するための１つ以上の閾値と比較して、汚染レベルを判定し、該判定された汚染レベルに応じた通知信号を出力することができ、前記監視対象物の表面の汚染状態をより的確に通知することが可能となる。
【００３１】
また本発明に係る表面モニタリング装置（１１）は、上記表面モニタリング装置（１）〜（９）のいずれかにおいて、前記判定処理手段が、前記信号処理手段の出力信号を平均化又は半積分し、該平均化又は半積分された信号に基づいて前記監視対象物の検査面全体の汚染状態を判定する機能を備えていることを特徴としている。
【００３２】
上記表面モニタリング装置（１１）によれば、前記監視対象物の検査面全体の汚染状態を判定することができ、前記出力手段を通じて前記監視対象物の検査面全体の汚染が進んでいる状態を通知することが可能となる。
【００３３】
また本発明に係る表面モニタリング装置（１２）は、上記表面モニタリング装置（１）〜（９）のいずれかにおいて、前記判定処理手段が、前記信号処理手段の出力信号のピークを検出し、該ピーク信号に基づいて大きな付着物による汚染状態を判定する機能を備えていることを特徴としている。
【００３４】
上記表面モニタリング装置（１２）によれば、前記監視対象物の表面に大きな付着物が付着している状態を判定することができ、前記出力手段を通じて前記監視対象物の表面に大きな付着物が付着している状態を通知することが可能となる。
【００３５】
また本発明に係る表面モニタリング装置（１３）は、上記表面モニタリング装置（１）〜（９）のいずれかにおいて、前記信号処理手段が、前記受光手段の出力信号を微分する機能を備え、前記判定処理手段が、前記信号処理手段から出力されたパルス状の信号をカウントし、該カウント値に基づいて汚染状態を判定する機能を備えていることを特徴としている。
【００３６】
上記表面モニタリング装置（１３）によれば、前記信号処理手段で微分されて出力されたパルス状の信号をカウントすることにより、前記監視対象物の表面の付着物の数量をカウントすることができ、該カウントに基づいた汚染状態を判定し、該汚染状態を通知することが可能となる。
【００３７】
また本発明に係る表面モニタリング装置（１４）は、上記表面モニタリング装置（１）〜（９）のいずれかにおいて、前記判定処理手段が、前記信号処理手段で処理された信号の最大値及び最小値に基づいて、前記監視対象物の表面が前記付着物により斑状態であるか否かを判定する機能を備えていることを特徴としている。
【００３８】
上記表面モニタリング装置（１４）によれば、前記監視対象物の表面が前記付着物により斑状態であるか否かを判定することができ、前記監視対象物の表面が前記付着物により斑状態に汚染されている状態を通知することができる。
【００３９】
また本発明に係る表面モニタリング装置（１５）は、上記表面モニタリング装置（１）〜（１４）のいずれかにおいて、前記監視対象物が、被クリーニング体の表面に存在する塵埃を除去するクリーニングローラ、及び／又は該クリーニングローラの表面に接触しながら回転する転写ローラであることを特徴としている。
【００４０】
上記表面モニタリング装置（１５）によれば、前記監視対象物が、被クリーニング体の表面に存在する塵埃を除去するクリーニングローラ、及び／又は該クリーニングローラの表面に接触しながら回転する転写ローラであるので、前記クリーニングローラ、及び／又は前記転写ローラの表面の汚染状態をリアルタイムで管理することができ、前記クリーニングローラ、及び／又は前記転写ローラの汚染状態に応じて、前記クリーニングローラ、及び／又は前記転写ローラの適切なメンテナンスを適切な時期に実施することができ、前記被クリーニング体のクリーニング不良の発生を抑制することができる。
【００４１】
また本発明に係るクリーニング装置（１）は、被クリーニング体の表面に存在する塵埃をローラを用いて除去するクリーニング装置であって、前記ローラの表面近傍位置に、上記表面モニタリング装置（１）〜（１４）のいずれかが配設されていることを特徴としている。
【００４２】
上記クリーニング装置（１）によれば、前記ローラの表面近傍位置に、上記表面モニタリング装置（１）〜（１４）のいずれかが配設されているので、前記被クリーニング体のクリーニング工程において、前記ローラの汚染状態をリアルタイムで適切に管理することができ、前記ローラの汚染状態に応じて、前記ローラの適切なメンテナンスを適切な時期に実施することが可能となる。したがって、前記ローラが汚染されてから、該汚染に気付くまでのタイムラグを無くすことができ、前記被クリーニング体のクリーニング不良に起因する製品不良の発生を抑制することができる。
【００４３】
また本発明に係る搬送装置（１）は、ワークをローラ又はベルトで搬送する搬送装置であって、前記ローラ又はベルトの表面近傍位置に、上記表面モニタリング装置（１）〜（１４）のいずれかが配設されていることを特徴としている。
【００４４】
上記搬送装置（１）によれば、前記ローラ又はベルトの表面近傍位置に、上記表面モニタリング装置（１）〜（１４）のいずれかが配設されているので、被クリーニング体などの前記ワークの搬送工程において、前記ローラ又はベルトの汚染状態をリアルタイムで適切に管理することができ、前記ローラ又はベルトの汚染状態に応じて、前記ローラ又はベルトの適切なメンテナンスを適切な時期に実施することが可能となる。したがって、前記ローラ又はベルトが汚染されてから、該汚染に気付くまでのタイムラグを無くすことができ、前記ローラ又はベルトに付着した塵埃などの付着物によって、前記ワークが汚染されるといった２次汚染、該２次汚染に起因する製品不良等の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態（１）に係る表面モニタリング装置の概略構成図である。
【図２】実施の形態（１）に係る表面モニタリング装置が採用されたクリーニング装置の要部レイアウトを模式的に示した側面図である。
【図３】実施の形態（１）に係る表面モニタリング装置の外観図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はローラ対向面を示した図である。
【図４】実施の形態（１）に係る表面モニタリング装置の信号処理部の機能ブロック図である。
【図５】実施の形態（１）に係る表面モニタリング装置の受光素子から出力された信号波形を示した図であり、（ａ）は塵埃未検出の場合、（ｂ）は大きな塵埃を検出した場合、（ｃ）は、塵埃が検査面全体に付着している場合を示している。
【図６】別の実施の形態に係る表面モニタリング装置の概略構成図である。
【図７】実施の形態（２）に係る表面モニタリング装置の信号処理部を説明するための機能ブロック図である。
【図８】実施の形態（１）に係る表面モニタリング装置において、電源ノイズが重畳した場合の信号処理状態を説明するための波形図である。
【図９】実施の形態（２）に係る表面モニタリング装置において、電源ノイズが重畳した場合の信号処理状態を説明するための波形図である。
【図１０】別の実施の形態に係る表面モニタリング装置において、ノイズが重畳した場合の信号処理状態を説明するための波形図である。
【図１１】実施の形態（３）に係る表面モニタリング装置の発光素子・受光素子付近の構造を示した部分拡大図である。
【図１２】実施の形態（４）に係る表面モニタリング装置の概略構成図である。
【図１３】実施の形態（４）に係る表面モニタリング装置の外観図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）はローラ対向面を示した図である。
【図１４】別の実施の形態に係るクリーニング装置の要部レイアウトを模式的に示した側面図である。
【図１５】表面モニタリング装置を有する搬送装置の実施の形態を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、本発明に係る表面モニタリング装置、クリーニング装置、及び搬送装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態（１）に係る表面モニタリング装置の概略構成図である。図２は、実施の形態（１）に係る表面モニタリング装置が採用されたクリーニング装置の要部レイアウトを模式的に示した側面図である。図３は、実施の形態（１）に係る表面モニタリング装置の外観図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はローラ対向面を示した図である。図４は、実施の形態（１）に係る表面モニタリング装置の信号処理部の機能ブロック図である。
【００４７】
図１に示すように、表面モニタリング装置１は、図２に示したクリーニング装置５０を構成するクリーニングローラ５１（監視対象物）の表面の汚染状態をモニタリングする装置であって、発光素子２Ａ、２Ｂ、受光素子３、信号処理部４、判定処理部５及び出力部６を含んで構成されている。
【００４８】
発光素子２Ａ、２Ｂ（光照射手段）は、クリーニングローラ５１の表面に対して斜め２方向から同一点Ｐに向けて光を照射する位置に配設されている。発光素子２Ａ、２Ｂは、赤外線発光ダイオード（赤外線ＬＥＤ）で構成され、図示しない駆動部からの信号に基づいて発光されるようになっている。同一点Ｐがクリーニングローラ５１の表面上又は表面近傍に位置するように、発光素子２Ａ、２Ｂの向きが調整されている。発光素子２Ａ、２Ｂには、指向性が鋭いものが好適に採用され得る。
【００４９】
受光素子３（受光手段）は、受光量に応じた電気信号を出力するものであり、発光素子２Ａ、２Ｂから照射された光によって生じるクリーニングローラ５１の表面からの正反射光ＳＲを受光せず、クリーニングローラ５１の表面（点Ｐ付近）の塵埃などの付着物からの乱反射光（散乱光）ＤＲを受光する位置、この場合、同一点Ｐを通り、クリーニングローラ５１の表面に垂直な直線Ｌ方向の位置に配設されている。受光素子３は、赤外線フォトダイオードで構成され、指向性が鋭いものが好適に採用され得る。
【００５０】
発光素子２Ａ、２Ｂからクリーニングローラ５１の表面に照射される光の入射角度θは、クリーニングローラ５１の表面からの乱反射光を抑制する観点から、２０°以下に設定することが好ましく、クリーニングローラ５１の表面の粗さが比較的粗い場合や前記表面の色が比較的明るい色調である場合には、ローラ表面からの乱反射光を抑制するために、１０°以下に設定することが好ましい。
【００５１】
信号処理部４は、受光素子３からの出力信号を処理、すなわち、受光量に対応する信号を抽出する処理等を行う機能を有しており、図４に示すように、一次増幅回路４１、ローパスフィルタ４２、二次増幅回路４３を含んで構成されている。
【００５２】
判定処理部５は、信号処理部４からの出力信号に基づいて、塵埃などの付着物によるクリーニングローラ５１の表面の汚染状態を判定する処理機能を有しており、演算・比較処理等を行うアナログ演算回路、又はデジタル演算を行うマイコンなどで構成されている。
【００５３】
出力部６は、判定処理部５で判定された汚染状態を通知する信号を出力する機能を備え、本実施の形態では、図３に示す報知ランプ９を所定の色で点灯又は点滅させる信号を出力する構成になっている。
【００５４】
表面モニタリング装置１が装備されているクリーニング装置５０は、図２に示すように、クリーニングローラ５１を回転させながら、被クリーニング体Ｓの表面（上面）に接触させ、被クリーニング体Ｓの上面に付着している塵埃ｄ（例えば、導体あるいは誘電体などの塵埃）を、クリーニングローラ５１に付与された静電気力を利用して取り除くものである。
【００５５】
クリーニング装置５０は、被クリーニング体Ｓの上面に接触させるクリーニングローラ５１と、このクリーニングローラ５１に接触してクリーニングローラ５１表面の塵埃を除去するブラシローラ５２と、ブラシローラ５２に接触しながら回転してブラシローラ５２から塵埃を受取る金属ローラ５３と、金属ローラ５３に付着した塵埃を除去するブレード５４と、ブレード５４によって金属ローラ５３から掻き取られた塵埃を回収する塵埃受け部５５とを備え、表面モニタリング装置１は、ブラシローラ５２によって塵埃が除去された後のクリーニングローラ５１の表面の汚染状態をモニタリングする位置に配設されている。
【００５６】
クリーニングローラ５１は、被クリーニング体Ｓの上面に付着している塵埃を静電気力を利用して吸着させる電荷（プラス又はマイナスの電荷）を表面に帯電し得るものであり、クリーニングローラ５１表面の帯電性を利用して塵埃を静電気力により吸着するものである。クリーニングローラ５１は、芯金（芯棒）５１ａと、芯金５１ａを覆う円筒状の内層部５１ｂと、内層部５１ｂを覆う薄膜円筒状の外層部５１ｃとを含んで構成されている。内層部５１ｂには、導電性を有する弾性部材（例えば、カーボン（導電材）を含むポリエステル系ウレタン等）が用いられている。外層部５１ｃを構成する材料としては、ポリウレタン樹脂、例えば、アクリル混合ウレタンあるいはフッ素混合ウレタンなどが挙げられ、被クリーニング体Ｓの表面に付着する塵埃を静電気により吸着する電荷を帯電し得るようになっている。
【００５７】
ブラシローラ５２は、クリーニングローラ５１との間に電位差を生じるように、クリーニング時にクリーニングローラ５１の表面に帯電させる電荷と同符号の電位が印加される構成となっている。ブラシローラ５２は、芯金５２ａに合成樹脂製のブラシ部（毛部）５２ｂを有するものである。
【００５８】
金属ローラ５３は、静電気を利用してブラシローラ５２から塵埃を受け取る機能を有しており、金属ローラ５３も、クリーニングローラ５１との間で所定の電位差が生じるように、クリーニング時にクリーニングローラ５１の表面に帯電させる電荷と同符号の電位が印加される構成となっている。
【００５９】
クリーニングローラ５１の表面近傍に配設された表面モニタリング装置１は、図３に示すように横長の薄型略直方体の外観形状を有しており、内部に発光素子２Ａ、２Ｂ及び受光素子３が収納されるハウジング７が形成されている。ハウジング７内には、発光素子２Ａ、２Ｂ用の照射路７ａや受光素子３用の受光路７ｃなどが形成されており、ハウジング７は、光が反射しにくい色の部材、例えば、黒色の樹脂部材などで形成されている。
【００６０】
また、クリーニングローラ５１との対向面には、発光素子２Ａ、２Ｂからの光を照射する１対の照射窓７ｂが形成されるとともに、これら照射窓７ｂの間に受光窓７ｄが形成されている。照射窓７ｂの一部が、発光素子２Ａ、２Ｂの光路を制限する光路制限部材８（黒色の目隠しフィルム）で覆われている。光路制限部材８の取付け位置を調整することにより、照射窓７ｂから照射される光の通路の大きさを調整（制限）することが可能になっている。
【００６１】
また、表面モニタリング装置１には、報知ランプ９が設けられており、出力部６からの信号に基づいて、汚染状態に応じた色のランプが点灯又は点滅されるようになっている。表面モニタリング装置１の配置形態は、クリーニングローラ５１の回転軸方向に並列に配置する形態、クリーニングローラ５１の回転軸方向に移動（又は走査）可能な態様で配設する形態などが採用され得る。
【００６２】
図４に示すように、表面モニタリング装置１の信号処理部４は、１次増幅回路４１、ローパスフィルタ４２、及び２次増幅回路４３を含んで構成されている。１次増幅回路４１は、受光素子３からの受光信号を増幅する機能を有する電子回路であり、受発光誤差を微調整可能な機能を備えている。ローパスフィルタ４２は、受光素子３からの受光信号に混入したノイズ信号などの不要な信号を除去し、受光量に応じた信号を検出するためのものであり、所定の遮断周波数より高い周波数の成分を逓減させるフィルタ回路で構成されている。２次増幅回路４３は、ローパスフィルタ４２を通過した信号を増幅する機能を有する電子回路であり、増幅感度の調整機能を備えている。２次増幅回路４３で増幅された信号が、後段の判定処理部５に出力されるようになっている。
【００６３】
なお、図４に示した信号処理部４には、増幅回路として、発光素子２Ａ、２Ｂ、受光素子３の器差による誤差を修正して一定の信号増幅を行う１次増幅回路４１と、自由に感度調整が可能な２次増幅回路４３との２つが設けられているが、増幅回路は、必ずしも２つ設ける（複数段にする）必要はなく、１段で構成することも可能である。
【００６４】
また、受光素子３の受光量と信号処理部４の出力信号レベルとの関係は、受光量が所定値を超えるまでは通常比例関係にあるが、受光量が所定値を超え、信号処理部４で増幅等された出力信号が比例限度（測定限度）に達すると、出力信号の線形が崩れて飽和状態となるため、受光量に応じた信号を出力することができないおそれがある。
【００６５】
そこで、受光量の測定範囲（ダイナミックレンジ）を拡大する方法として、受光素子３からの出力信号（受光量）を対数増幅する方法が適用できる。すなわち、１次増幅回路４１に対数増幅器を用い、受光素子３から出力された信号を対数増幅する。これにより、測定限度に達するまでの受光量を増大することができる。また、低レベルの受光量の出力信号が強調されることとなり、識別可能な信号の測定範囲（ダイナミックレンジ）を拡大することが可能となり、汚染レベルの判定範囲を拡大することが可能となる。
【００６６】
図５は、実施の形態（１）に係る表面モニタリング装置１の受光素子３から出力された信号波形（オシロスコープ画像）を示している。図５（ａ）は、塵埃未検出時の信号波形を示している。図５（ｂ）は、大きな塵埃が検出されたときの信号波形を示しており、大きな塵埃が付着している場合は、急峻に立ち上がる大きなピークが検出される。図５（ｃ）は、塵埃がクリーニングローラ５１の検査面全体に付着しているときの信号波形を示しており、（ｂ）のような大きなピークは検出されないものの、（ａ）よりも信号レベルが全体的に上昇し、（ａ）よりも振幅の大きな信号が検出される。
【００６７】
実施の形態（１）に係る表面モニタリング装置１の判定処理部５では、信号処理部４の出力信号に基づいて、以下に示す判定処理を行うことが可能となっている。
１．クリーニングローラ５１表面の全体的な汚染によりクリーニング能力が低下している状態を判定する。
（１）信号処理部４の出力信号を平均化する処理、例えば、演算により前記出力信号の平均値（受光量の平均値）を求める処理を行い、求めた平均値を所定の閾値と比較して、検査面全体が汚染されているか否かを判定する処理を行う。又は、半積分回路を設けて信号を積分して、積分値に応じた汚染レベルを求めるなどの演算処理を行う。
（２）上記閾値として、レベルの異なる２つの閾値（第１の閾値＜第２の閾値）を設け、前記平均値が、第１の閾値より高く、第２の閾値より低い状態であるときに、検査面全体が汚染されていると判定する。
（３）異なるレベルの閾値を複数設定し、前記出力信号とこれら閾値との比較を行い、汚染状態に応じた汚染レベルを判定し、該判定結果（汚染レベル等）を通知する信号を出力部６から出力する。例えば、次のような報知（アナウンス）処理を行うようになっている。
【００６８】
正常レベル（必要なクリーニング能力を維持できるレベル）の場合は、報知ランプ９の緑色ランプ９ａを点灯させる信号を出力する。
注意レベル（都合のよい生産工程等のライン停止時にクリーニングローラ５１のメンテナンスを行うように準備を促すレベル）の場合は、報知ランプ９の黄色ランプ９ｂを点灯させる信号を出力する。
警告レベル（クリーニング能力が低下し、次のライン停止時にクリーニングローラ５１のメンテナンスが必要なレベル）の場合は、報知ランプ９の赤色ランプ９ｃを点灯させる信号を出力する。
危険レベル（クリーニング能力が大幅に低下し、クリーニングローラ５１が被クリーニング体Ｓを汚染する可能性があり、即時にメンテナンスが必要なレベル）の場合は、報知ランプ９の赤色ランプ９ｃを点滅させる信号を出力する。
【００６９】
上記判定では、異なるレベルの閾値が複数設定され、前記出力信号とこれら閾値との比較が行われる場合について説明したが、設定する閾値は、必ずしも複数である必要はなく、単数であってもよい。例えば、警告レベル又は危険レベルを判定する閾値を一つ設定し、前記出力信号と前記閾値との比較を行い、その比較判定結果を通知する信号を出力部６から出力する構成などが採用され得る。
【００７０】
２．クリーニングローラ５１の表面に大きな塵埃（塵埃塊を含む）が付着している状態を判定する。
クリーニングローラ５１の表面に大きな塵埃がピンポイントで存在する場合や、塵埃塊がピンポイントで存在する場合における受光信号は、図５（ｂ）に示したような大きなピークとして検知される。したがって、大きな塵埃や塵埃塊を判定するための閾値を予め設定しておき、信号処理部４の出力信号のピーク値が前記閾値を越えたか否かを判断し、前記閾値を越えた場合、すなわち大きな塵埃又は塵埃塊が検知されたと判断した場合には、これらの状態を通知する信号を出力部６から出力する。例えば、報知ランプ９の黄色ランプ９ｂを点滅させる信号を出力する。
【００７１】
３．クリーニングローラ５１の表面に付着している塵埃の数量を検出し、該検出された塵埃の数量から汚染状態を判定する。
受光素子３からの出力信号を信号処理部４で微分増幅（演算）し、該演算により得られるパルス状の信号をカウントし、該カウント値（塵埃の検出数）に基づいて汚染レベルを判定し、判定結果を通知する信号を出力部６から出力する。例えば、汚染レベルに応じて報知ランプ９の黄色ランプ９ｂの点滅間隔を変化させて点滅させる信号を出力する。
【００７２】
４．クリーニングローラ５１の表面に塵埃が斑に付着している状態を判定する。
信号処理部４から出力された信号の最大値及び最小値を検出し、該検出した最大値と最小値との差分と、斑状態を判定する所定の閾値とを比較して、クリーニングローラ５１の表面の塵埃による斑状態の有無を判定し、判定結果を通知する信号を出力部６から出力する。
【００７３】
なお、本実施の形態では、報知ランプ９による通知を行っているが、該通知形態は、これに限定されるものではなく、例えば、別に設けられたスピーカ部（図示せず）から音声による報知内容の通知、別に設けられた表示部（図示せず）に報知内容を表示する形態、これらを組み合わせた形態などが採用され得る。
【００７４】
さらに、上記報知（通知）信号の出力形態として、クリーニング装置５０を管理している制御装置や、クリーニング装置５０を含む生産ラインを管理している制御装置（プログラマブルコントローラなど）などの周辺装置（図示せず）に、判定処理部５で判定された状態を示すＯＮ／ＯＦＦの電気信号、又は受光素子３で検出した光を信号処理部４で増幅・信号処理した電気信号を有線や無線で通信する構成なども採用され得る。
【００７５】
上記実施の形態（１）に係る表面モニタリング装置１によれば、発光素子２Ａ、２Ｂによって、クリーニングローラ５１の表面に対して斜め２方向から同一点Ｐに向けて光が照射され、受光素子３が、同一点Ｐを通り、クリーニングローラ５１の表面に垂直な直線Ｌ方向に配設されているので、受光素子３では、クリーニングローラ５１の表面からの正反射光ＳＲの影響を殆ど受けることなく、塵埃からの乱反射光ＤＲを選択的に受光することができる。
【００７６】
また、ハウジング７に形成された照射路７ａ、照射窓７ｂ、受光路７ｂ、受光窓７ｄ、光路制限部材８によって、発光素子２Ａ、２Ｂから照射される光の通路の大きさ、及び受光素子３で受光する光の通路の大きさが制限されるので、クリーニングローラ５１の表面からの正反射光ＳＲや該正反射光が様々なところに反射した雑光などによる誤検知を抑制することができ、付着物からの乱反射光ＤＲをより選択的に受光することができ、前記乱反射光ＤＲの受光感度をより高めることができる。
【００７７】
また、乱反射光ＤＲの受光量に基づいて、塵埃によるクリーニングローラ５１の汚染状態を適切に判定することができ、該判定された汚染状態、例えば、汚染レベルや該汚染レベルに応じたメンテナンス時期などを通知する信号を出力することができる。したがって、塵埃などの付着物によるクリーニングローラ５１の表面の汚染状態をリアルタイムにモニタリングすることができ、報知ランプ９によってクリーニングローラ５１の汚染状態を速やかに外部に通知することができる。
【００７８】
また、発光素子２Ａ、２Ｂとして赤外線発光ダイオード（赤外線ＬＥＤ）、受光素子３として赤外線フォトダイオードを使用することにより、可視光領域の外乱光による誤検知を抑制することができる。また、可視光よりも波長の長い赤外線を用いることにより、クリーニングローラ５１の表面からの乱反射や、検出する必要のない極微小な付着物からの乱反射光の発生を抑制することができ、不必要な検出を抑制することができる。また、赤外線は、紫外線のように、照射によりクリーニングローラ５１を劣化させる虞もないため、取り扱い性に優れた装置とすることができる。
【００７９】
また、表面モニタリング装置１によれば、判定処理部５の有する演算処理機能によって、クリーニングローラ５１の検査面全体の汚染が進んでいる状態、クリーニングローラ５１の表面に大きな付着物が付着している状態、クリーニングローラ５１の表面に付着している塵埃のカウント値に基づいた汚染状態、クリーニングローラ５１の表面が塵埃により斑状態に汚染が進んでいる状態などが判定されるので、クリーニングローラ５１の汚染状態を様々な観点から判定することができ、汚染状態に応じた適切な通知を行うことができる。
【００８０】
また、上記実施の形態（１）に係る表面モニタリング装置１が採用されたクリーニング装置５０によれば、クリーニングローラ５１の表面近傍位置に、表面モニタリング装置１が配設されているので、被クリーニング体Ｓのクリーニング工程において、クリーニングローラ５１の汚染状態をリアルタイムで適切に管理することができ、クリーニングローラ５１の汚染状態に応じて、クリーニングローラ５１の適切なメンテナンスを適切な時期に実施することが可能になる。したがって、クリーニングローラ５１が汚染されてから、該汚染に気付くまでのタイムラグを無くすことができ、被クリーニング体Ｓのクリーニング不良に起因する製品不良の発生を抑制することができる。
【００８１】
なお、上記実施の形態（１）では、表面モニタリング装置１を、静電気力で塵埃を除去するクリーニングローラ５１を備えたクリーニング装置５０に適用した場合について説明したが、別の実施の形態では、粘着式のクリーニングローラを備えたクリーニング装置などにも適用することができ、上記同様の効果を得ることができる。
【００８２】
また、上記実施の形態（１）に係る表面モニタリング装置１では、発光素子２Ａ、２Ｂが、クリーニングローラ５１の表面に対して斜め２方向から同一点Ｐに向けて光を照射する位置に配設され、受光素子３が、同一点Ｐを通り、クリーニングローラ５１の表面に垂直な直線Ｌ方向に配設されていたが、発光素子２Ａ、２Ｂは、必ずしも２つ必要であるわけではない。
【００８３】
図６に示すように、別の実施の形態に係る表面モニタリング装置１Ａでは、ハウジング７Ａ内に、発光素子２Ｃが、クリーニングローラ５１の表面に対して斜め方向から光を照射する位置に１つ配設され、受光素子３が、発光素子２Ｃから照射される光の光軸ＯＰとクリーニングローラ５１の表面との交点Ｐ１よりも発光素子２Ｃ寄りの位置であって、クリーニングローラ５１の表面に対して斜め方向から乱反射光ＤＲを受光する位置（受光素子３の受光角度θ１が、入射角度θより大きく９０°未満となる位置）に配設されている構成が採用され得る。
【００８４】
なお、発光素子２Ｃからクリーニングローラ５１の表面に照射される光の入射角度θは、クリーニングローラ５１の表面からの乱反射光を抑制する観点から、２０°以下に設定することが好ましく、さらに、クリーニングローラ５１の表面の粗さが粗い場合や該表面の色が比較的明るい色調である場合には、クリーニングローラ５１の表面からの乱反射光を抑制するために、１０°以下に設定することがより好ましい。
【００８５】
次に実施の形態（２）に係る表面モニタリング装置について説明する。実施の形態（２）に係る表面モニタリング装置１Ｂが、図１に示した実施の形態（１）に係る表面モニタリング装置１と相違する主な点は、発光素子の機能と、信号処理部の機能とにあり、異なる機能を有する構成部品については異なる符号を付し、同一機能を有する構成部分については同一符号を付し、その説明を省略することとする。
【００８６】
実施の形態（２）に係る表面モニタリング装置１Ｂにおける発光素子２Ｄ、２Ｅ及び受光素子３の配置形態は、図１、図３に示した実施の形態（１）に係る表面モニタリング装置１と略同様である一方、実施の形態（２）に係る表面モニタリング装置１Ｂでは、発光素子２Ｄ、２Ｅとして、一定周期で断続的に発光を行う赤外線発光ダイオードが用いられ、図示しない駆動部からの信号に基づいて、検知しようとする信号の周波数より十分高い周波数で断続的に発光が行われるようになっている。受光素子３は、発光素子２Ｄ、２Ｅの断続的な発光に応答して、塵埃からの乱反射光ＤＲを断続的に受光可能な赤外線フォトダイオードが用いられている。
【００８７】
図７は、実施の形態（２）に係る表面モニタリング装置１Ｂの信号処理部４Ａの機能ブロック図である。表面モニタリング装置１Ｂの信号処理部４Ａは、１次増幅回路４１、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）４４、復調（検波）回路４５、及び２次増幅回路４３を含んで構成されている。
【００８８】
１次増幅回路４１は、受光素子３から断続的に出力された受光信号を増幅する機能を有する電子回路であり、受光素子３で受光した発光時の信号と消灯時の信号との差分を算出して増幅する機能を有し、また、受発光誤差を微調整可能な機能を備えている。
【００８９】
ハイパスフィルタ４４は、受光素子３からの受光信号に混入したノイズ信号などの不要な信号を除去し、受光量に応じた信号を検出するためのものであり、遮断周波数より高い周波数の成分をほとんど減衰させず、遮断周波数より低い周波数の成分を逓減させるフィルタ回路で構成されている。
【００９０】
復調回路４５は、ハイパスフィルタ４４を通過した信号（振幅変調信号）からもとの信号波を復元する機能を有する回路であり、包絡線検波回路などで構成されている。復調回路４５で復調（検波）処理された信号が、２次増幅回路４３に出力されるようになっている。
【００９１】
２次増幅回路４３は、復調回路４５で復調（検波）された信号を増幅する機能を有する電子回路であり、増幅感度の調整機能を備えている。２次増幅回路４３で増幅された信号が、後段の判定処理部５に出力されるようになっている。
【００９２】
表面モニタリング装置１Ｂが使用される環境下で、塵埃からの乱反射光の受光及び検知に影響を及ぼす外部要因の一つに、電源ノイズ（５０Ｈｚ、６０Ｈｚノイズ）が挙げられる。実施の形態（２）に係る表面モニタリング装置１Ｂでは、このような電源ノイズをカットしつつ、電源ノイズの周波数領域と重なる領域の受光信号を減衰させることなく検出できるように構成されている。
【００９３】
以下、実施の形態（２）に係る表面モニタリング装置１Ｂと実施の形態（１）に係る表面モニタリング装置１との信号処理の違いについて説明する。
図８は、実施の形態（１）に係る表面モニタリング装置１において、電源ノイズが重畳したときの信号処理状態を説明するための波形図であり、（ａ）は受光信号の波形、（ｂ）は電源ノイズの波形、（ｃ）は受光信号に電源ノイズが重畳した波形、（ｄ）はＬＰＦ４２の出力波形を示している。
【００９４】
図９は、実施の形態（２）に係る表面モニタリング装置１Ｂにおいて、電源ノイズが重畳したときの信号処理状態を説明するための波形図であり、（ａ）は受光信号の波形、（ｂ）は電源ノイズの波形、（ｃ）は受光信号に電源ノイズが重畳した波形、（ｄ）はＨＰＦ４４の出力波形、（ｅ）は復調（検波）回路４５の出力波形、（ｆ）は２次増幅回路４３の出力波形を示している。
【００９５】
実施の形態（１）に係る表面モニタリング装置１では、受光信号（受光素子３から出力された信号）に電源ノイズが混入すると、一次増幅回路４１において、受光信号に電源ノイズが混入した状態で増幅される。この増幅された信号をＬＰＦ４２に通すと、図８（ｄ）に示すように、急激に増減するピークの受光信号ｓ１が一部カットされるため、塵埃検知によるピーク信号の検知が難しくなる。
【００９６】
すなわち、電源ノイズをＬＰＦ４２に通して取り除く場合、受光信号として検知する必要のある周波数の一部がカットされる。特に、クリーニングローラ５１の回転速度が高い場合には、クリーニングローラ５１の表面全体の汚染状態は検知できるが、大きな塵埃や塵埃塊の検知が難しくなる。
【００９７】
そこで、実施の形態（２）に係る表面モニタリング装置１Ｂでは、発光素子２Ｄ、２Ｅとして、所定周期で断続的に発光させる（パルス変調光を発光する）赤外線発光ダイオードが用いられている。パルス変調光のキャリア周波数は、受光信号として検知する周波数より十分に高い周波数に設定されている。この周波数で、発光素子２Ｄ、２ＥのＯＮ／ＯＦＦが繰り返される。受光素子３では、発光素子２Ｄ、２Ｅが断続的に発光されているので、パルス変調のキャリア周波数で断続的に受光が行われる。
【００９８】
電源ノイズは、１次増幅回路４１の入力時点で受光信号に混入され、（ｃ）に示した形態で増幅される。ハイパスフィルタ４４は、キャリア周波数を通す一方、電源ノイズなど低い周波数をカットするように構成されており、ハイパスフィルタ４４の出力信号は、（ｄ）に示す交流状態となる。このハイパスフィルタ４４の出力信号を復調（検波）すると、（ｅ）に示すように、クリーニングローラ５１の表面の汚染状態に比例した信号が取り出される。この検波出力が２次増幅回路４３で増幅（２倍に増幅）され、判定処理部５に出力される。
【００９９】
実施の形態（２）に係る表面モニタリング装置１Ｂの判定処理部５では、信号処理部４Ａの出力信号に基づいて、上記した実施の形態（１）に係る表面モニタリング装置１の判定処理部５と同様の各種判定処理が可能となっている。
【０１００】
上記実施の形態（２）に係る表面モニタリング装置１Ｂによれば、上記した実施の形態（１）に係る表面モニタリング装置１と略同様の効果を得ることができ、さらに、受光信号に電源ノイズが混入した場合であっても、電源ノイズがカットされた、受光信号（受光量）に比例した信号を取り出すことができ、汚染状態の判定精度をさらに高めることができる。
【０１０１】
上記実施の形態（２）に係る表面モニタリング装置１Ｂでは、信号処理部４ＡにＨＰＦ４４を設けた場合について説明したが、別の実施の形態に係る表面モニタリング装置では、図７に示したＨＰＦ４４の代わりに、図示しないバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）を設ける構成とすることもできる。バンドパスフィルタは、特定の範囲の周波数の信号を通過させ、それ以外の範囲の周波数の信号を減衰させるフィルタ回路で構成される。バンドパスフィルタを用いることで、低周波域のノイズを除去するだけでなく、高周波域のノイズも除去することが可能となる。
【０１０２】
図１０は、バンドパスフィルタを用いた場合の表面モニタリング装置において、ノイズが重畳したときの信号処理状態を説明するための波形図であり、（ａ）は受光信号の波形、（ｂ）はノイズの波形、（ｃ）は受光信号にノイズが重畳した波形、（ｄ）はＢＰＦの出力波形、（ｅ）は復調（検波）回路の出力波形、（ｆ）は２次増幅回路の出力波形を示している。
【０１０３】
低周波成分及び高周波成分を含むノイズは、１次増幅回路４１の入力時点で受光信号に混入され、（ｃ）に示した形態で増幅される。バンドパスフィルタは、キャリア周波数を通す一方、電源ノイズなど低い周波数の成分を除去するとともに、高周波成分のノイズも除去するように構成され、バンドパスフィルタの出力信号は、（ｄ）に示す交流状態となる。このバンドパスフィルタの出力信号を復調（検波）すると、（ｅ）に示すように、クリーニングローラ５１の表面の汚染状態に比例した信号が取り出される。この検波出力が、（ｆ）に示すように、２次増幅回路４３で増幅（２倍に増幅）されて、判定処理部５に出力される。
【０１０４】
上記別の実施の形態に係る表面モニタリング装置によれば、受光信号に電源ノイズのような低周波成分のノイズと、他の高周波成分のノイズとが混入した場合であっても、これらノイズがカットされた、受光信号（受光量）に比例した信号を取り出すことができ、汚染状態の判定精度をさらに高めることができる。
【０１０５】
なお、上記したフィルタ手段（ＬＰＦ、ＨＰＦ、又ＢＰＦ）は、低周波域、及び／又は高周波域のノイズを適切に除去する観点から、複数段のフィルタ回路で構成することが好ましい。
【０１０６】
図１１は、実施の形態（３）に係る表面モニタリング装置の発光素子・受光素子付近の構造を示した部分拡大図である。図１０に示した実施の形態（３）に係る表面モニタリング装置１Ｃでは、ハウジング７Ｂ内の発光素子２Ａ（又は２Ｄ）、２Ｂ（又は２Ｅ）の照射光路に偏光フィルタ１０Ａ、１０Ｂがそれぞれ設けられ、また、受光素子３の受光路７ｃに偏光フィルタ１０Ｃが設けられている。
【０１０７】
偏光フィルタ１０Ａ、１０Ｂは、照射光のうち特定の偏波面の成分（ローラ表面で反射しにくくなる成分）をクリーニングローラ５１の表面へ照射するため、振動の方向が特定の方向（縦方向または横方向）の光のみを通過させる機能を有している。また、偏光フィルタ１０Ｃは、クリーニングローラ５１の表面の付着物からの乱反射光ＤＲのうち特定の偏波面の成分を受光素子３へ供給するため、振動の方向が特定の方向（縦方向または横方向）の光のみを通過させる機能を有している。これら偏光フィルタ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃにより、クリーニングローラ５１の表面の塵埃などの付着物からの乱反射光ＤＲが強調されるようになっている。
【０１０８】
上記実施の形態（３）に係る表面モニタリング装置１Ｃによれば、偏光フィルタ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを設けることにより、クリーニングローラ５１の表面構造が比較的粗く、反射光が多くなる場合やクリーニングローラ５１の色が明るい色調であるために反射光が多くなる場合に、塵埃からの乱反射光ＤＲの感度を選択的に高めることができる。
【０１０９】
なお、上記した実施の形態（３）では、偏光フィルタ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃが、発光素子２Ａ、２Ｂの照射路７ａと受光素子３の受光路７ｃとにそれぞれ設けられているが、いずれか一方にのみ設けてもよい。
【０１１０】
図１２は、実施の形態（４）に係る表面モニタリング装置の概略構成図である。図１３は、実施の形態（４）に係る表面モニタリング装置の外観図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）はローラ対向面を示した図である。図１、３に示した表面モニタリング装置１と同一機能を有する構成部品は同一符号を付し、その説明を省略する。
【０１１１】
図１２に示すように、表面モニタリング装置１Ｄは、図２に示したクリーニング装置５０を構成するクリーニングローラ５１の表面の汚染状態をモニタリングする装置であって、発光素子２Ａ、２Ｂ（又は２Ｄ、２Ｅ）、受光素子３、信号処理部４（又は４Ａ）、判定処理部５及び出力部６を含んで構成されている。
【０１１２】
発光素子２Ａ、２Ｂ（又は２Ｄ、２Ｅ）は、赤外線発光ダイオード（赤外線ＬＥＤ）で構成されており、クリーニングローラ５１外周上のある点Ｐ２を接点とする接線Ｌ１上に接点Ｐ２を挟んで対向して配設されている。
【０１１３】
受光素子３は、受光量に応じた電気信号を出力する赤外線フォトダイオードで構成され、発光素子２Ａ、２Ｂ（又は２Ｄ、２Ｅ）から照射された光によって生じるクリーニングローラ５１の表面からの正反射光ＳＲを受光せず、クリーニングローラ５１の表面の塵埃などの付着物からの乱反射光ＤＲを受光する位置、この場合、接点Ｐ２を通る法線Ｍ上に配設されている。
【０１１４】
信号処理部４（又は４Ａ）は、受光素子３から出力された電気信号から受光量に対応する信号を抽出する処理等を行う機能を有しており、図４（又は図７）に示した構成と同様に構成されている。
【０１１５】
判定処理部５は、信号処理部４（又は４Ａ）の出力信号に基づいて、塵埃などの付着物によるクリーニングローラ５１の表面の汚染状態を判定する処理機能を有しており、演算・比較処理等を行うアナログ演算回路、又はデジタル演算を行うマイコンなどで構成されている。判定処理部５では、上記した表面モニタリング装置１の判定処理部５と同様の処理が可能となっている。
出力部６は、判定処理部５で判定された汚染状態を通知する信号を出力する機能を備え、図１３に示す報知ランプ９を点灯・点滅させる信号を出力するようになっている。
【０１１６】
実施の形態（４）に係る表面モニタリング装置１Ｄは、クリーニングローラ５１の表面近傍に配設され、図１３に示すように縦長の薄型略直方体の外観形状を有しており、発光素子２Ａ、２Ｂ（又は２Ｄ、２Ｅ）及び受光素子３が収納されるハウジング７Ｃが形成されている。ハウジング７Ｃには、発光素子２Ａ、２Ｂ（又は２Ｄ、２Ｅ）用の照射路７ａ及び受光素子３用の受光路７ｃなどが形成されている。
【０１１７】
また、クリーニングローラ５１との対向面には、クリーニングローラ５１の外周面に沿った円弧状凹部７ｅが形成され、円弧状凹部７ｅには、発光素子２Ａ、２Ｂ（又は２Ｄ、２Ｅ）からの光を照射する１対の照射窓７ｂが接線Ｌ１上に形成され、照射窓７ｂからハウジング７Ｃ内の接線Ｌ１上に照射路７ａが形成されている。また、円弧状凹部７ｅにおける接点Ｐ２を通る法線Ｍ上に受光素子３用の受光窓７ｄ及び受光路７ｃが形成されている。これら照射路７ａ、照射窓７ｂ、受光路７ｃ及び受光窓７ｄの位置や大きさにより光路が制限されるようになっている。
【０１１８】
また、表面モニタリング装置１Ｄには、報知ランプ９が設けられており、汚染状態に応じた色のランプが点灯されるようになっている。ハウジング７Ｃは、光が反射しにくい色（例えば、黒色）の部材（樹脂部材）で形成されている。
【０１１９】
表面モニタリング装置１Ｄの配置形態は、クリーニングローラ５１の回転軸方向に並列に配置する形態、クリーニングローラ５１の回転軸方向に移動（又は走査）可能な態様で配設する形態などが採用され得る。
【０１２０】
例えば、表面モニタリング装置１Ｄの上下に２本のガイドレール（図示せず）がクリーニングローラ５１の回転軸方向に配設され、前記上下のガイドレールに架け渡された態様で摺動可能な連結板（図示せず）が取付けられ、該連結板に表面モニタリング装置１Ｄが取り付けられた構造などが採用され得る。前記連結板は、ねじ部材などにより前記上下のガイドレールの所望の位置に固定することが可能となっている。または、前記上下のガイドレールに直動機構を設けて、これらガイドレール上を前記連結板が摺動（又は走査）可能な機構にすることもできる。
【０１２１】
実施の形態（４）に係る表面モニタリング装置１Ｄによれば、上記表面モニタリング装置１、１Ｂと略同様な効果を得ることができ、さらに、発光素子２Ａ、２Ｂ（又は２Ｄ、２Ｅ）が、クリーニングローラ５１の接線Ｌ１上に接点Ｐ２を挟んで対向して配設されているので、発光素子２Ａ、２Ｂ（又は２Ｄ、２Ｅ）から照射された光によるクリーニングローラ５１の表面からの乱反射光を抑制する効果を高めることができる。したがって、受光素子３では、クリーニングローラ５１の表面からの正反射光の影響を殆ど受けることなく、また、クリーニングローラ５１の表面からの乱反射光の影響も殆ど受けることなく、発光素子２Ａ、２Ｂ（又は２Ｄ、２Ｅ）から照射された光のうち塵埃などの付着物からの乱反射光ＤＲを選択的に受光することができ、付着物による乱反射光ＤＲの受光量を高めることができる。
【０１２２】
上記実施の形態では、表面モニタリング装置１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄが、横長の薄型略直方体形状や縦長の薄型略直方体形状をした場合について説明したが、本発明に係る表面モニタリング装置の外観形状、発光素子と受光素子との配置形態などは、これら形態に限定されるものではない。
【０１２３】
例えば、クリーニングローラ５１の表面に対して斜め２方向から同一点、又は斜め１方向からある１点に向けて光を照射する発光素子が所定間隔毎に配設された発光部（図示せず）と、前記同一点又は前記ある１点を通り、クリーニングローラ５１の表面に垂直な直線方向に、複数の受光素子が直線状に整列配置された受光部（図示せず）とを備えた構成とすることができる。
【０１２４】
また、この構成において、前記発光部を構成する複数の発光素子の照射方向を、クリーニングローラ５１の回転軸に対して直交する方向、又は前記回転軸に対して斜めに交差する方向に設定することができる。前記複数の発光素子の照射方向を前記回転軸に対して斜めに交差する方向に設定する場合は、前記回転軸に対して直交する方向に発光素子を配設する場合よりも、発光素子の設置間隔を広くすることができる。上記発光部と受光部とを備えた構成にすれば、ローラ表面全体を効率良くモニタリングすることができる。
【０１２５】
また、上記実施の形態では、発光素子２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅとして、赤外線発光ダイオードを使用し、受光素子３として、赤外線フォトダイオードを使用した場合について説明したが、本発明に係る表面モニタリング装置を構成する発光素子（光照射手段）、受光素子は、これに限定されるものではない。例えば、発光素子には、可視光発光ダイオードや紫外線発光ダイオードなどの各種発光ダイオード、赤外線レーザーダイオードなどの半導体レーザー、又は光電管などが採用され得る。また、受光素子には、フォトトランジスタ、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）イメージセンサーやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサーなどの撮像素子、又は硫化カドニウム（CdS）セルなどの光電導素子などが採用され得る。なお、ＣＣＤイメージセンサーやＣＭＯＳイメージセンサーなどの撮像素子を使用する場合、当該撮像素子上で焦点を結ぶようにレンズ（対物レンズ）を配設し、撮像した信号（受光信号）の画像処理を行うことで、検出物（塵埃）の形状、大きさ、色などを鮮明に検知することが可能となる。
【０１２６】
また、上記実施の形態では、表面モニタリング装置１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄによる監視対象物がクリーニングローラ５１である場合について説明したが、本発明に係る表面モニタリング装置の監視対象物は、クリーニングローラ５１に限定されるものではない。例えば、クリーニング装置５０を構成する他のローラ（金属ローラ５３など）をモニタリングするように構成することもできる。
【０１２７】
また、本発明に係る表面モニタリング装置が適用されるクリーニング装置は、図２に示した構造を有するクリーニング装置５０に限定されるものではなく、他の異なる構造からなるクリーニング装置にも適用可能である。
【０１２８】
本発明に係る表面モニタリング装置は、例えば、図１４に示したクリーニング装置５０Ａにも適用できる。なお、図２に示したクリーニング装置５０と同様の機能を有する構成部品には同一符号を付し、その説明を省略する。
【０１２９】
クリーニング装置５０Ａには、クリーニングローラ５１とブラシローラ５２との間に、転写ローラ５６が配設されている。転写ローラ５６は、クリーニングローラ５１の表面に付着している塵埃を静電気力で吸着する電荷を表面に帯電し得る材料で形成されている。クリーニングローラ５１の表面に転写ローラ５６を接触させた状態で回転させることで、クリーニングローラ５１と転写ローラ５６との表面特性の違いに応じてクリーニングローラ５１との間で電位差が生じ、クリーニングローラ５１の表面に付着している塵埃が転写ローラ５６に吸着（転写）されるようになっている。転写ローラ５６に転写された塵埃は、ブラシローラ５２によって転写ローラ５６から取り除かれるようになっている。
【０１３０】
そして、表面モニタリング装置１（又は１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ）が、転写ローラ５６の表面近傍位置、例えば、図１４に示したように、ブラシローラ５２によって塵埃が除去された後の転写ローラ５６の表面の汚染状態をモニタリングできる位置に配設されている。
【０１３１】
このようなクリーニング装置５０Ａによれば、転写ローラ５６の表面近傍位置に、表面モニタリング装置１（又は１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ）が配設されているので、クリーニング工程において、転写ローラ５６の汚染状態をリアルタイムで適切に管理することができ、転写ローラ５２の汚染状態に応じて、転写ローラ５６の適切なメンテナンスを適切な時期に実施することが可能になる。なお、表面モニタリング装置１（又は１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ）は、転写ローラ５６の表面近傍位置だけでなく、クリーニングローラ５１の表面近傍位置にも配設することができる。
【０１３２】
また、上記したクリーニング装置５０、５０Ａの前後に表面モニタリング装置１（又は１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）を配設して、クリーニング装置５０に搬送されてくる被クリーニング材Ｓの表面に付着した塵埃などの付着物をモニタリングするシステム構成とすることもできる。かかる構成によれば、クリーニング装置５０で行われるクリーニング処理前後における被クリーニング体Ｓの表面の汚染状態をモニタリングすることができ、被クリーニング体Ｓが適切にクリーニングされているか否かを判定することができる。
【０１３３】
また、上記したクリーニング装置５０、５０Ａは、通常、製品の生産ラインの途中に配置されるため、クリーニング装置５０、５０Ａの前後には、被クリーニング体Ｓを搬送するための搬送ベルトや搬送ローラなどにより構成される搬送装置が設置されている。
【０１３４】
図１５は、上記した表面モニタリング装置１（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、又は１Ｄ）を有する搬送装置の実施の形態を示している。
搬送装置６０は、クリーニング装置５０（又は５０Ａ）や、クリーニング前の工程で使用される所定の装置７０の前後に設置される搬送ローラ６１や搬送ベルト６２を備え、これら搬送ローラ６１や搬送ベルト６２の表面近傍位置に、上記した表面モニタリング装置１（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、又は１Ｄ）が配設されて構成されている。
【０１３５】
このような搬送装置６０によれば、被クリーニング体Ｓなどのワークの搬送工程において、搬送ローラ６１や搬送ベルト６２の汚染状態をリアルタイムで適切に管理することができ、搬送ローラ６１や搬送ベルト６２の汚染状態に応じて、搬送ローラ６１又は搬送ベルト６２の適切なメンテナンスを適切な時期に実施することが可能となる。したがって、搬送ローラ６１又は搬送ベルト６２が汚染されてから、該汚染に気付くまでのタイムラグを無くすことができ、搬送ローラ６１又は搬送ベルト６２に付着した塵埃などの付着物によって、前記ワークが汚染されるといった２次汚染、該２次汚染に起因する製品不良等の発生を抑制することが可能となる。
【０１３６】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、本発明を構成する各部について種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１３７】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ  表面モニタリング装置
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ  発光素子
３  受光素子
４、４Ａ  信号処理部
５  判定処理部
６  出力部
７、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ  ハウジング
７ａ  照射路
７ｂ  照射窓
７ｃ  受光路
７ｄ  受光窓
８  光路制限部材
９  報知ランプ
１０  偏光フィルタ
５０、５０Ａ  クリーニング装置
５１  クリーニングローラ
５２  ブラシローラ
５３  金属ローラ
５４  ブレード
５５  塵埃受け部
５６  転写ローラ
【図１】
2015184053.tif 000003
【図２】
2015184053.tif 000004
【図３】
2015184053.tif 000005
【図４】
2015184053.tif 000006
【図５】
2015184053.tif 000007
【図６】
2015184053.tif 000008
【図７】
2015184053.tif 000009
【図８】
2015184053.tif 000010
【図９】
2015184053.tif 000011
【図１０】
2015184053.tif 000012
【図１１】
2015184053.tif 000013
【図１２】
2015184053.tif 000014
【図１３】
2015184053.tif 000015
【図１４】
2015184053.tif 000016
【図１５】
2015184053.tif 000017