(57)【要約】【課題】カートリッジの部品であるトナーブレードは画質を左右する重要な部品である。現在目視で行われているゴムブレードの欠陥検査の自動化により省力、品質安定が望める。本発明の実施により欠陥検査の自動化の実現が可能となる。【解決手段】斜入射正反射光学系で受光部の開口の一部を遮蔽する遮蔽板を設けることによって、ワーク表面の微細な凹凸欠陥を反射光量変化で捉える系と遮蔽板に移動機構を設け遮蔽板を光路から外して表面の反射率配光特性変化を起こすごみ、汚れ、傷などの欠陥を検出する系にすることができるようにした。これによって装置として実現する際に装置の小型化、検査時間の短縮が可能となる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面状の対象物の表面の微細な欠陥を光学的手法によって検査する際に、検査対象を平面方向に往復移動させる検査対象移動手段と、検査対象にスリット光を照射する照明手段と、前記照射手段によって照射された前記検査対象からの反射光を１次元センサ等で受光する受光手段と受光信号から欠陥を識別する検出手段からなる欠陥検査装置において、
前記受光手段は、開口部に開口の一定部分を遮光するための遮蔽部を設け、前記照明手段による前記検査対象からのスリット状の正反射光を前記１次元センサで受光する際に、前記検査対象の表面角度変化を光量変化として捉える手段と、該受光手段において該遮蔽部を受光光路からはずす機構をもち表面反射光の光量変化を捉える手段を持ち、検査対象を往復動作で検査し往時に表面角度変化、復時に反射光量変化を捉える、またはこの逆の往時に反射光量変化、復時に表面角度変化を捉えることで検査することを特徴とする欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は表面欠陥検査装置、特に微細な凹凸やごみ、汚れなどの欠陥の検査に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来表面欠陥検査は光学的な手法を用いて、正反射光または拡散反射光を受光部でとらえることによって行われていた。例えば図４は模式的に表した図で検査対象となる検査対象（９０１）の表面の欠陥を検査する際に、９０３の様な帯状の光を投光し検査対象表面をスリット状に照明する（９０５）。その検査対象表面からのスリット光の反射光（９０４）を受光センサ９０６で受光し、その光の反射状況を判断し欠陥の検出を行っている。実際投受光光はレンズ等で検査対象に対して光学結像関係にあるように構成される。検査対象は一般的に平面方向スリット光と直角方向に移動させながら面内の欠陥を検出する方法をとる。受光センサ（９０６）は１次元ラインセンサがよく用いられる。これをスリット光と直角で検査対象平面方向から見た図は図５の様になり、スリット光を投影しその反射光を１次元センサ等で受光する方法で検出している。この時の信号波形は図６（ａ）の様になり図中のセンサ受光位置はスリット光長手方向に相当するように配置されセンサ上に検査対象面のスリット光像が結像されるようにする。図中６−（ａ）で例えば１１０１は欠陥部分で反射率変化のあるゴミ欠陥や、または反射方向変化の大きいキズ欠陥の様なものでは信号処理によって容易に欠陥を判別できる。
【０００３】
また微細な凹凸を検出するために、受光光学系開口の一部を遮蔽することによって反射光の角度変化を光量変化として捉える手法がある。これは図８に示すように受光部１５０８の開口部の一部に遮蔽部１５１０を設けることによって被検査対象表面の反射角度変化を光量変化として捉える手法がとられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記従来例で、図５で説明するとスリット光照明（１００３）からの（１００６）を検査対象（１００１）に投光し、表面からの拡散反射光（１００７）を検出器（１００４）で受光する手法では表面の急峻に変化する欠陥には有効であるが、なだらかな凹凸を検出することは難しい。また正反射光（１００８）を検出器（１００５）で受光する手法においては欠陥ではない表面の大きなうねり成分によって正反射光をうまくとらえることができず、そのためにうねり成分の影響を受けないように受光手段に用いられる光学系の開口数を大きくすることで回避しているが、開口数を大きくすることで欠陥も背景と同様に埋もれてしまい検出が難しかった。図７で欠陥の検出の様子を説明すると、（ａ）では検査対象面１２０１に凹欠陥１２０２があるときスリット投光１２０３は反射によって１２０６となりセンサへの結像光学系１２０４から欠陥部分は外れるため欠陥部分とそれ以外の反射光（１２０５）とはセンサ上でセンサ出力の差となって現れ欠陥の検出が可能であるが、（ｂ）のように凹欠陥（１２１２）が浅い場合はその欠陥による反射光（１２１６）も欠陥以外の反射光１２１５も結像光学系によってセンサに結像されることになり欠陥の識別が不可能となる。
【０００５】
また表面の大きなうねり成分は図２のように反射光の方向や位置が変化するために一概に開口数を小さくできないという問題があった。また検査対象に求められる凹凸欠陥サイズが使用する複写機等の高精細化に伴い、検査対象の大局的なうねり成分の角度変化０．５°程度に対して凹凸欠陥の角度変化がその１／１０程度、段差が１μｍ程度が問題になり、より微細な凹凸欠陥を検出しなければならない。
【０００６】
一方、受光部の開口の一部に遮蔽部を設けることによって微細な凹凸欠陥が検出可能となるが、光学分解能という観点から光軸に垂直な方向の分解能は犠牲になり表面のごみや汚れといった平面方向に反射率変化のある微細な欠陥の検出が難しい。
【０００７】
これら図５のごみ、汚れなど反射率の違いから欠陥を検出する手法と、図８の微細凹凸の検出を検査対象からの反射方向の違いから検出する２つの光学系によって多種の欠陥を検出していた。組み合わせた装置は図９のようになり、反射率変化検出として投光系１６０１および受光系１６０２、また反射角度検出用として投光系１６０３、受光系として１６０４と斜後部１６０５で構成される。このように２種の光学系を検査対象の走査方向にならべることにより検査対象の走査のための移動距離が大きくなり検査時間、装置寸法に問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本出願に係わる発明は、平面状の対象物の表面の微細な欠陥を光学的手法によって検査する際に、検査対象を平面方向に往復移動させる検査対象移動手段と、検査対象にスリット光を照射する照明手段と、前記照射手段によって照射された前記検査対象からの反射光を１次元センサ等で受光する受光手段と受光信号から欠陥を識別する検出手段からなる欠陥検査装置において、前記受光手段は、開口部に開口の一定部分を遮光するための遮蔽部を設け、前記照明手段による前記検査対象からのスリット状の正反射光を前記１次元センサで受光する際に、前記検査対象の表面角度変化を光量変化として捉える手段と、該受光手段において該遮蔽部を受光光路からはずす機構をもち表面反射光の光量変化を捉える手段を持ち、検査対象を往復動作で検査し往時に表面角度変化、復時に反射光量変化を捉える、またはこの逆の往時に反射光量変化、復時に表面角度変化を捉えることで検査することを特徴とする欠陥検査装置とすることによって表面凹凸や反射率変化となって現れる、凹み、キズ、ごみ、汚れなどの欠陥検出のための装置がコンパクトに実現できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（第１の実施例）
図１は本発明の特徴をもっともよく表す図であり、同図においてまず１０１は検査対象で１０２検査対象移動手段、１０３は検査対象表面をスリット上の光を投光するための照明手段、１０４は受光手段で１０３からの照明光の検査対象１０１からの反射光を受光結像し１次元センサなどで光電変換する手段を含む。１０７は光路を曲げるための折り返しミラー。１０８は遮光手段で１０５は遮光手段移動機構で１０６の方向に移動できるようになっている。
【００１０】
この図１の構成部は図１１で構成詳細を説明すると、照明手段（１−１０３）は詳細は１８０５に示すように照明光源１８０４、スリット用チャート１８０５、集光光学系１８０６からなり、照明光源１８０４からの照明光を１８０５スリットを投してそのスリット像を集光光学系１８０６によって検査対象１０１表面に投光する構成をとる。一方検査対象１０１を照明した光１８０７は反射によって１８０９となり受光手段１８０８で受光される。受光手段１８０８は遮光手段１１０、集光光学系１８１１、受光センサ１８１２からなる。ここで反射光１８０９は集光光学系１８１０の前で遮光手段１８１０によってその光の一部が遮光され、通過した分の光が集光光学系１８１１によって集光され受光センサ１８１２上結像される。図１１では光路を曲げるミラー１０７は省略している。
【００１１】
この時、遮光手段１８１０は反射光光束１８０９を光軸中心の約半分で、スリット長手方向と平行に、図１では１０９の光束を上下に２分した下側を遮光するようにしておく。ここで遮光手段１８１０は１８１４の方向に移動できる遮光部移動手段１８１３を持つ。遮光手段は下側でなく上側でもよい。ここでは下側を例に説明する。
【００１２】
本発明ではこの遮光手段図１−１０８に遮光手段移動機構１０５を設け、１０６方向つまり検査対象１０１からの反射光の光軸に対して概直行方向１０６に移動できるようにする。
【００１３】
次に検査対象１０１に微細でなだらかな凹凸欠陥がある時にどのように検出するかを説明する。図２は検査対象に検査対象移動手段の移動方向に凹みのある欠陥がある場合を示す。図中２０１、２０２は欠陥の斜面を表しスリット光は紙面方向に長く照明されている状態。２０３は横軸に検査対象移動手段の移動方向、縦軸にあるスリット長手方向位置での１次元センサの出力としたときの欠陥部付近の変化を示す。図３は説明のために受光部のみを検査対象に対し垂直に反射したときとして角度変化があったときの反射光の光束の様子を示したもの。まず図２において２０４より左側と２０６より右側では図３（ａ）のような光束が受光部に入る。すなわち反射光光束のうち約半分がセンサ１１２に集光される。また図２の２０４と２０５の区間では検査対象の凹みによって傾斜部が存在し、その反射光束は図３（ｂ）のように光束の主軸が傾き遮光手段１０８によって遮られる光束が減少することによってセンサに届く光束量は図３（ａ）に比べて増加する。逆に図２の２０５から２０６の区間では図３（ｃ）のような状態になり、光束の主軸はやはり傾くが、この場合は光束のうち遮光される分が多くセンサに受光される光束は減少する。このように検査対象に凹凸があるとその傾斜に従った光量がセンサから出力される。
【００１４】
遮光手段１０８は右側である必要はなく、左側であれば検査対象の欠陥による斜面に対するセンサ出力強度が上記説明と逆になるだけである。上記説明では検査対象の送り方向の斜面に対する説明であるがこれと直交する方向の斜面も遮光手段の形状位置を変更することによって検出が可能である。
【００１５】
次に動作について説明する。図１０（ａ）においてまず遮蔽手段移動機構１０５によって遮蔽手段１０８を受光手段１０４の開口から逃がしておく。この状態で図１０（ｂ）検査対象１０１を検査対象移動手段１０２によって走査しながら、まず検査対象１０１の表面反射率の違いに起因する欠陥、ごみや傷を検出、検査する。受光手段１０４からの映像信号を図示していない信号処理手段によって実際には画像処理手法などを用いて検出判断することになる。次に検査対象１０１が走査完了時点で図１０（ｃ）で今度は遮蔽手段移動機構１０５によって遮蔽手段１０８を受光手段１０４の受光開口のしかるべき位置へ移動させる。そして図１０（ｄ）検査対象１０１を逆方向へ走査させ、検査対象１０１表面の微細な凹凸、表面からの深さ方向の角度変化を光量変化として捉える手法で凹凸検出を行う。この図１０（ａ）〜（ｄ）つまり検査対象１０１を検査対象移動手段１０２による往復動作によって多種に渡る表面の欠陥の検出を行う。この時図１０（ａ）、（ｃ）で遮蔽手段の位置変更を逆にすれば往時と復時での検出対象が変わるだけで往復動作で完了することには変わりない。
【００１６】
また往復動作で検査対象１０１の欠陥の対象寸法、特性によって、照明手段、受光手段の開口数や倍率を変更してもよい。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば複写機やレーザビームプリンタの機能部品であるゴムブレードなどの平面状の対象物の表面の微細な凹凸やごみ、汚れなどの欠陥を光学的手法によって検査する際に、検査対象を平面方向に往復移動させる検査対象移動手段と、検査対象にスリット光を照射する照明手段と、前記照射手段によって照射された前記検査対象からの反射光を１次元センサ等で受光する受光手段と受光信号から欠陥を識別する検出手段からなる欠陥検査方法において、前記受光手段は開口部に開口の一定部分を遮光するための遮蔽部を設け、前記照明手段による前記検査対象からのスリット状の正反射光を前記１次元センサで受光する際に、前記検査対象の表面角度変化を光量変化として捉える手段と、該受光手段において該遮蔽部を受光光路からはずす機構をもち表面反射光の光量変化を捉える手段を持ち、検査対象を往復動作で検査し往時に表面角度変化、復時に反射光量変化を捉える、またはこの逆の往時に反射光量変化、復時に表面角度変化を捉えることで検査することを特徴とする欠陥検査方法とすることにより、表面の微細な凹凸欠陥および表面反射率変化に起因する欠陥検出を装置として実現する際に装置の小型化や検査時間を効率化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による全体機能を説明する図である。
【図２】本発明の実施例による欠陥部と検出出力を説明する図。
【図３】本発明の実施例による検査対象の傾斜とその反射光束、受光部を説明する図。
【図４】従来例の検出手段の配置を説明するための図。
【図５】検査対象平面方向から見た図。
【図６】センサで受光した信号波形図。
【図７】欠陥の検出の様子を説明する図。
【図８】反射角度変化を説明する図。
【図９】従来例の全体機能を説明する図。
【図１０】本発明の実施例による動作を説明する図。
【図１１】本発明の実施例の詳細説明図。
【符号の説明】
１０１  検査対象
１０２  検査対象移動手段
１０３  照明手段
１０４  受光手段
１０５  遮光手段移動手段
１０８  遮光手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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