(57)【要約】【課題】検査時間を極力短く済ませることができ、生産性を良好に維持することのできる表面検査方法を提供することである。【解決手段】  この発明の表面検査方法は、検査光を発光する第１の工程と、第１の工程で発光した光を複数のスリットを透過させて縞模様の検査光とする第２の工程と、第２の工程を経て、縞模様の検査光を、鏡面性を有する被検査対象の表面に、所定の範囲で、且つ、所定の入射角度を有して照射する第３の工程とを具備し、前記被検査対象の表面に縞模様の鏡像を映り込ませて、この鏡像を観察することにより、該被検査対象の表面状態を検査することを特徴としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査光を発光する第１の工程と、
第１の工程で発光した光を複数のスリットを透過させて縞模様の検査光とする第２の工程と、
第２の工程を経て、縞模様の検査光を、鏡面性を有する被検査対象の表面に、所定の範囲で、且つ、所定の入射角度を有して照射する第３の工程とを具備し、
前記被検査対象の表面に縞模様の鏡像を映り込ませて、この鏡像を観察することにより、該被検査対象の表面状態を検査することを特徴とする表面検査方法。
【請求項２】
前記第１の工程において、検査光として平行光を用いることを特徴とする請求項１に記載の表面検査方法。
【請求項３】
前記第１の工程において、検査光として拡散光を用いることを特徴とする請求項１に記載の表面検査方法。
【請求項４】
前記第２の工程において、光透過部と光不透過部とを交互に並べたスリットを用いることを特徴とする請求項２又は３に記載の表面検査方法。
【請求項５】
前記光透過部は、材料が何も存在しない空間から規定されていることを特徴とする請求項４に記載の表面検査方法。
【請求項６】
前記光透過部は、光透過性の材料から規定されていることを特徴とする請求項４に記載の表面検査方法。
【請求項７】
前記第３の工程において、前記被検査対象は平面であり、該平面に映り込まれた縞模様の鏡像の歪みから、該平面の平面性を検出することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の表面検査方法。
【請求項８】
前記第３の工程において、前記被検査対象は曲面であり、該曲面に映り込まれた縞模様の鏡像の歪みから、該曲面の所定の範囲に渡る曲率等の均一性を検出することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の表面検査方法。
【請求項９】
前記被検査対象の表面に映り込んだ縞模様の鏡像を撮像する第４の工程を更に具備することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の表面検査方法。
【請求項１０】
前記第４の工程で得られた撮影画像と、事前に得ておいたゴールデンサンプルの画像とを比較し、その差に基づき被検査対象の表面状態の合否を判断する第５の工程を更に具備することを特徴とする請求項９に記載の表面検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、鏡面性を有する被検査対象の表面の状態を検査するための表面検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来から、被検査対象の表面状態を検査する表面検査方法としては種々知られていて、数多く実用に供されており、例えば、特許文献１に示す表面状態測定装置や、特許文献２に示す表面歪の測定装置及び測定方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】  特開２００２−９８５１５号公報
【特許文献２】  特開２０１０−２１６８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  先ず、特許文献１に記載の表面状態測定装置においては、格子３からの反射光がイメージセンサ８に入らないように、格子３は、ガラス基板４とは異なる角度に配置し、また、バンドパスフィルタ６によって、波長が３１３ｎｍ付近の光だけをイメージセンサ８に導くようにして、ガラス基板４の裏面からの反射光の影響を受けないようにしておく技術が開示されており、要は、格子３を検査光が２回透過することにより、モアレ像を作り出し、このモアレ像の歪みに基づき、被検査対象の表面性を三次元的に測定しようとしているものである。【０００５】  従って、この特許文献１の技術を用いれば、確かに、被検査対象の表面性を三次元測定することはできるが、そのためには、格子と被検査対象との間の距離を複数回変化させて、それ毎に画像読み取り動作をしなければならず、どうしても検査時間が長くならざるを得ず、生産技術において用いようとした場合に、生産性が悪くなる問題点も指摘されている。更には、この特許文献１に記載の技術では、平行光を必要とするので、照射範囲が平行光を作り出すレンズのサイズに依存する為、検出エリアの広範囲化が難しく、仮に広範囲化ができてもレンズのサイズが巨大化するので、大がかりな装置となる問題点も指摘されていて、解決が要望されている。【０００６】  一方、特許文献２に記載の表面歪の測定装置及び測定方法においては、線状拡散光を被測定物１に対して発生する線状光発生手段２と、被測定物１の表面における線状拡散光の鏡像を撮影する撮像手段３と、線状光発生手段２及び撮像手段３に対する被測定物１の相対的な位置を変化可能な移動手段４と、撮像手段３によって得られる線状光発生手段２及び撮像手段３と被測定物１との経時的な相対位置の変化に基づく鏡像を画像処理して被測定物１の表面の歪分布を演算する表面歪分布演算手段１０とを備えることを特徴とするものである。【０００７】  この特許文献２に記載の技術を用いれば、確かに被測定物が移動する等の測定条件に対する設計制約が小さく、被測定物の定量的な表面歪分布を高速かつ高精度に求めることができる表面歪の測定装置及び測定方法を提供することができるかもしれないが、撮像手段３によって得られる線状光発生手段２及び撮像手段３と被測定物１との経時的な相対位置の変化をもたらせなればならないこと、換言すれば、被測定物を移動させなければならないものであるため、これを実際の生産技術に用いようとすると、検査時間が長くかかることとなり、生産性が悪くなる問題点も指摘されていて、解決が要望されていた。【０００８】  この発明は、上述した事情に鑑みなされたもので、この発明の目的は、検査時間を極力短く済ませることができ、生産性を良好に維持することのできる表面検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  上述した課題を解決し目的を達成するために、この発明に係わる表面検査方法は、請求項１の記載によれば、検査光を発光する第１の工程と、第１の工程で発光した光を複数のスリットを透過させて縞模様の検査光とする第２の工程と、第２の工程を経て、縞模様の検査光を、鏡面性を有する被検査対象の表面に、所定の範囲で、且つ、所定の入射角度を有して照射する第３の工程とを具備し、前記被検査対象の表面に縞模様の鏡像を映り込ませて、この鏡像を観察することにより、該被検査対象の表面状態を検査することを特徴としている。【００１０】  このように請求項１に記載の表面検査方法を規定することにより、検査のためには、単に、検査光を発光して縞模様を、鏡面性を有する被検査対象の表面に照射すればよいだけであるので、検査時間を極力短く済ませることができ、生産性を良好に維持することのできる顕著な効果を奏することができることになる。【００１１】  また、この発明に係わる表面検査方法は、請求項２の記載によれば、前記第１の工程において、検査光として平行光を用いることを特徴としている。【００１２】  このように請求項２に記載の表面検査方法を規定することにより、縞模様の画像がシャープに映し出される効果を奏することができることになる。【００１３】  また、この発明に係わる表面検査方法は、請求項３の記載によれば、前記第１の工程において、検査光として拡散光を用いることを特徴としている。【００１４】  このように請求項３に記載の表面検査方法を規定することにより、縞模様の画像が歪が少ない状態で得られることとなり、検出精度が向上する効果を奏することができると共に、より広域に縞模様の画像を映し出すことができ、この観点で検査速度を速めることが可能になる効果を奏することができることになる。【００１５】  また、この発明に係わる表面検査方法は、請求項４の記載によれば、前記第２の工程において、光透過部と光不透過部とを交互に並べたスリットを用いることを特徴としている。【００１６】  このように請求項４に記載の表面検査方法を規定することにより、縞模様を確実に生成することができる効果を奏することができることになる。【００１７】  また、この発明に係わる表面検査方法は、請求項５の記載によれば、前記光透過部は、材料が何も存在しない空間から規定されていることを特徴としている。【００１８】  このように請求項５に記載の表面検査方法を規定することにより、スリットを簡単に準備することができる効果を奏することができることになる。【００１９】  また、この発明に係わる表面検査方法は、請求項６の記載によれば、前記光透過部は、光透過性の材料から規定されていることを特徴としている。【００２０】  このように請求項６に記載の表面検査方法を規定することにより、スリットを簡単に準備することができる効果を奏することができることになる。【００２１】  また、この発明に係わる表面検査方法は、請求項７の記載によれば、前記第３の工程において、前記被検査対象は平面であり、該平面に映り込まれた縞模様の鏡像の歪みから、該平面の平面性を検出することを特徴としている。【００２２】  このように請求項７に記載の表面検査方法を規定することによ��、被検査対象が平面であっても、この平面状の被検査対象の平面性を確実に検出することができる効果を奏することができることになる。【００２３】  また、この発明に係わる表面検査方法は、請求項８の記載によれば、前記第３の工程において、前記被検査対象は曲面であり、該曲面に映り込まれた縞模様の鏡像の歪みから、該曲面の所定の範囲に渡る曲率等の均一性を検出することを特徴としている。【００２４】  このように請求項８に記載の表面検査方法を規定することにより、被検査対象が曲面であっても、この曲面状の被検査対象の曲率等の均一性を確実に検出することができる効果を奏することができることになる。【００２５】  また、この発明に係わる表面検査方法は、請求項９の記載によれば、前記被検査対象の表面に映り込んだ縞模様の鏡像を撮像する第４の工程を更に具備することを特徴としている。【００２６】  このように請求項９に記載の表面検査方法を規定することにより、被検査対象の表面の状態を、データーとして得ることができることになる。【００２７】  また、この発明に係わる表面検査方法は、請求項１０の記載によれば、前記第４の工程で得られた撮影画像と、事前に得ておいたゴールデンサンプルの画像とを比較し、その差に基づき被検査対象の表面状態の合否を判断する第５の工程を更に具備することを特徴としている。【００２８】  このように請求項１０に記載の表面検査方法を規定することにより、被検査対象の表面の状態を、ゴールデンサンプルと比較して確実に合否判定することができることになる。
【発明の効果】
【００２９】  以上説明したように、この発明によれば、検査時間を極力短く済ませることができ、生産性を良好に維持することのできる表面検査方法を提供することができることになる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】  この発明に係わる表面検査方法の一実施例の手順を示す図である。
【図２】  図１に示す被検査対象を、これと直交する方向に沿って見た構成を示す図である。
【図３】  図１に示すスリット板の構造を示す平面図である。
【図４】  図１に示す表面検査方法を実施するための制御システムを示すブロック図である。
【図５】  （Ａ）はゴールデンサンプルの表面上に現れた縞模様を示す図であり、（Ｂ）は欠陥がある表面上に現れた縞模様を示す図である。
【図６】  この発明に係わる表面検査方法の他の実施例の手順を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】  以下に、本発明に係わる表面検査方法の実施の形態について、添付図面の図１乃至図５を用いて説明する。
【００３２】  図１に示すように、この実施例の表面検査方法を実施する検査システム１０は、検査光を発光するＬＥＤ発光器１２と、ＬＥＤ発光器１２で発光した光を拡散光とするために、ＬＥＤ発光器１２の直前に取り付けられた拡散板１４と、被検査対象となる基板１６上のグレーズ１８に臨む位置に配設され、ここを透過することで縞模様の検査光とするために、複数のスリットを備えたスリット板２０とを備えている。
【００３３】  ここで、検査対象としては、この実施例においては、サーマルヘッド用の部分グレーズ基板１６のグレーズ１８の表面であり、具体的には、一般的にセラミックス基板１６上に形成されたグレーズ１８の表面状態、即ち、グレーズ１８の成形後の形状が所定の仕様通りに軸方向に沿う形状も、断面形状も均一になされているかを検査するものである。尚、詳細は示していないが、このグレーズ１８は、セラミックス基板１６の面粗さを補完し、平滑面を得る目的、及び、蓄熱効果を得る目的で設けられるものである。また、グレーズ１８の種類としては、全面グレーズ、部分グレーズ、薄グレーズ、ダブルパーシャルグレーズ、フルグレーズ、端面タイプ等々あるが、この実施例においては、部分グレーズとして形成されたものの表面状態を検出するように設定されている。
【００３４】  また、グレーズ１８とは、要は上記目的を達成するための釉薬であり、透明の性状を呈している。即ち、この実施例における検査対象としてのグレーズ１８の表面は、鏡面性を有しているものである。そして、グレーズ１８の形状としては、図１に示すように断面楕円状を呈し、また、図２に示すように、軸方向に沿って長尺形状となるように設定されている。
【００３５】  一方、上述したスリット板２０は、ＬＥＤ発光器１２の光軸に直交する方向に沿って延出し、図３に取り出して示すように、光透過部２０Ａと光不透過部２０Ｂとが繰り返された状態で多数形成されている。ここで、この実施例においては、スリット板２０自体を、ＬＥＤ発光器１２からの光を透過しない光透過性の無い材料から形成し、光透過部２０Ａを厚さ方向に貫通した長穴から規定し、光不透過部２０Ｂを互いに隣接する長穴の間の部分から規定している。この実施例においては、光透過部２０Ａと光不透過部２０Ｂとの幅は、夫々同一で、同一ピッチで配設されるように設定されている。
【００３６】  そして、この実施例においては、被検査対象としてのグレーズ２０の鏡面状の表面には、スリット板２０を透過してきた光が、縞模様に映し込まれることになる。ここで、このグレーズ１８の鏡面状の表面に映し込まれた縞模様は、撮像カメラ２２により撮影され、その画像データーは、以降の表面状態演算回路２４に送られて、可否の判定に供されるようになされている。
【００３７】  以下、図４を参照して、この表面検査方法を実行することにより得られた被検査対象としてのグレーズ１８の表面に映し込まれた縞模様の画像データーに基づき、表面状態演算回路２４では、グレーズ１８がサーマルヘッド用の部分グレーズ基板１６のグレーズ１８として用いてもサーマルヘッドの品質を維持できるか否かを判断し、良否を判別するように構成されている。
【００３８】  具体的には、この表面状態演算回路２４は、撮像カメラ２２から送られてきた画像データーの入力を受ける画像入力回路２６を備え、この画像入力回路２６は入力されてきた画像データーがゴールデンサンプルのグレーズの表面に映し込まれた縞模様を撮影した画像データーである場合には、これを保存するゴールデンサンプル画像データーメモリ２８と、良否判断をする対象としてのグレーズ１８の表面に映し込まれた縞模様を撮影した状況では、この縞模様の画像データーを保存する検出画像データーメモリ３０に、夫々接続されている。
【００３９】  一方、両メモリ２８、３０は、比較回路３２に共に接続されており、この比較回路３２はグレーズ１８の表面に映し込まれた縞模様を撮像カメラ２２が撮影する毎に、ゴールデンサンプル画像データーメモリ２８に予め保存しておいた画像データーと、検出画像データーメモリ３０に一時保存した画像データーとを取り込むように構成されている。そして、この比較回路３２は、差分回路３４に接続されており、この差分回路３４は、グレーズ１８の軸方向に沿って設定された所定検出幅で、比較回路３２から送られてきた両データーの差分を取るように構成されている。
【００４０】  また、この差分回路３４は、判定回路３６に接続されており、この判定回路３６は、差分回路３４から出力されてきた両データーの差分と、これに同様に接続された閾値設定回路３８において予め設定された閾値との比較を行い、両データーの差分が閾値よりも小さい場合には、検査したグレーズ１８は良品であると判定し、また、両データーの差分が閾値以上である場合には、検査したグレーズは不良品であると判断し、その判断結果を、出力回路４０に送るように構成されている。
【００４１】  そして、この出力回路４０は、判定回路３６での判定結果を、例えば液晶表示装置から構成される画像表示装置４２に出力して、この画像表示装置４２に判定結果を表示するように構成されている。このようにして、作業者は、この画像表示装置４２における判定結果を見て、検査したグレーズ１８の良否を知り、良品であると判断されたものは次工程に移され、不良品であると判断されたものは、廃棄ボックス等に廃棄されることになる。
【００４２】  ここで、この表面検査方法の手順を実行することにより、被検査対象としてのグレーズ１８の表面に映し込まれた縞模様を、図５を用いて具体的に示すこととする。図５の（Ａ）は、ゴールデンサンプルとしてのグレーズ１８の表面に映し込まれた縞模様を示しており、この縞模様から、縞模様のピッチは一定であり、縞模様に何らの歪みの無いことから、グレーズ１８の形成状態に何らの欠陥も、形状不良も、瑕疵もないことを読み取ることができる。一方、図５の（Ｂ）は、グレーズ１８の表面に映し込まれた縞模様の、符号Ｘで示す箇所に、模様の「切れ」又は「歪み」が発生していて、グレーズ１８の形成状態に何らかの欠陥、形状不良、瑕疵があることが読み取れるものである。
【００４３】  以上詳述したように、この実施例の表面検査方法の手順を実施することにより、被検査対象としてのグレーズ１８の表面に映し込まれた縞模様を撮影するだけで、このグレーズ１８の良否判別ができることとなり、しかも、その検査時間は、被検査対象のサイズが、撮像カメラ２２の撮像範囲内であれば、１回の検査動作だけで済むこととなり、極めて短時間のうちにすることになり、作業性の向上を図ることができるものである。
【００４４】  また、仮に撮像カメラ２２の撮像範囲との兼ね合いで、被検査対象としてのグレーズ１８の軸方向の全ての範囲を２から３回程度の撮影回数が必要となったとしても、撮像カメラ２２を連続的にグレーズ１８の延出方向に沿って移動させながら撮影をすればよいので、その検出時間は決して長くかからず、短時間のうちに終了させることができるものである。
【００４５】  この発明は、上述した一実施例の手順に限定されることなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であることは言うまでもない。
【００４６】  例えば、上述した一実施例においては、被検査対象としてのグレーズ１８の表面に映し込まれた縞模様を、撮像カメラ２２で撮影して、この画像データーに基づき、表面状態演算回路２４において良否判定をするように説明したが、この発明は、このような手順に限定されることなく、図６に他の実施例として示すように、被検査対象としてのグレーズ１８の表面に映し込まれた縞模様を、作業者が自身の目で観察し、縞模様の乱れや歪の有無を判別して、良否判断をするようにしても良いことは言うまでもない。要は、この発明の特徴は、被検査対象の鏡面状の表面にスリット光を照射し、ここに縞模様を映し込ませて、その映し込まれた縞模様に基づき良否を判別することであり、この映し込まれた縞模様の画像を作業者の目で観察して良否判断するか、撮像カメラ２２で撮影したうえで画像データーとして処理したうえで良否反転するかは、発明の主たる特徴としては問わないものである。
【００４７】  また、上述した一実施例においては、スリット板２０を透過する検査光として、拡散光を用いるように説明したが、この発明はこのように拡散光を用いることに限定されることなく、平行光を用いて検査することができることは言うまでもない。このように、検査光として平行光を用いることにより、被検査対象の表面に映し込まれる縞模様のエッジがはっきりと出る効果を奏することができるものである。
【００４８】  また、上述した実施例では、スリット板２０をＬＥＤ発光器１２からの光を透過しない光透過性の無い材料から形成し、光透過部２０Ａを厚さ方向に貫通した長穴から規定し、光不透過部２０Ｂを互いに隣接する長穴の間の部分から規定するように説明したが、この発明はこのようなスリット板２０の構成に限定されることなく、例えば、スリット板２０自体を、光透過性のある材料から形成し、光透過部２０Ａは、このスリット板２０自体の材料が露出する部分から規定され、光不透過部２０Ｂは、スリット板２０の表面に印字された太い黒色ラインにより、ＬＥＤ発光器１２からの光が透過しないようになされた部分として規定されるように構成しても良いことは言うまでもない。
【００４９】  また、スリット板２０自体を、光透過性のある材料から形成しつつその全面を光不透過性のある材料で覆い（又は、塗布し）、光透過部２０Ａを上述した実施例と同様に、厚さ方向に貫通した長穴から規定し、光不透過部２０Ｂを互いに隣接する長穴の間の部分から規定するようにしても良いことは言うまでもない。また、光透過部２０Ａと光不透過部２０Ｂとの幅を異なるように設定しても良いものである。
【００５０】  また、上述した実施例においては、スリット板２０の光透過部２０Ａと光不透過部２０Ｂとを同一の幅で形成するように説明したが、この発明は、このような構成に限定されることなく、実際のグレーズ１８上に映し出された縞模様を観察した結果、上述した実施例のように光透過部２０Ａとひかりふ透過部２０Ｂとを同一幅に設定したとしても、グレーズ１８上に映し出された縞模様の色の濃い部分の幅は、色の薄い部分の幅よりも狭くなっているので、この事実を勘案して、スリット板２０における光透過部２０Ａと光不透過部２０Ｂとの幅を異なるように設定して、グレーズ１８上に映し出された色の濃い部分と薄い部分との幅を同一となるように設定しても良いことは言うまでもない。
【００５１】  また、上述した実施例においては、検査光を発光する発光器として、ＬＥＤ発光器を用いるように説明したが、この発明は、このような構成に限定されることなく、ＬＥＤ以外の例えばハロゲン発光器等を用いることができることは言うまでもない。要は、検査光としてスリット板２０を透過することによりスリット光となるものであれば何でもよいことは言うまでもない。
【００５２】  また、上述した実施例においては、断面楕円状の部分グレーズの良否判定に用いられるように説明したが、この発明はこのような適用に限定されることなく、平面状の全面グレーズの検査に用いることができるものであり、また、別段、グレーズの検査方法に適用されるだけでなく、他の表面状態を検査する方法として用いることができることは言うまでもない。
【産業上の利用性】
【００５３】  以上詳述したように、この発明によれば、検査光を発光する第１の工程と、第１の工程で発光した光を複数のスリットを透過させて縞模様の検査光とする第２の工程と、第２の工程を経て、縞模様の検査光を、鏡面性を有する被検査対象の表面に、所定の範囲で、且つ、所定の入射角度を有して照射する第３の工程とを具備し、前記被検査対象の表面に縞模様の鏡像を映り込ませて、この鏡像を観察することにより、該被検査対象の表面状態を検査する検査時間を極力短く済ませることができ、生産性を良好に維持することのできるものであり、その産業上の利用性は計り知れない。
【符号の説明】
【００５４】１０    表面検査システム
１２    ＬＥＤ発光器
１４    拡散板
１６    セラミックス基板
１８    グレーズ
２０    スリット板
２０Ａ    光透過部
２０Ｂ    光不透過部
２２    撮像カメラ
２４    表面状態演算回路
２６    画像入力回路
２８    ゴールデンサンプル画像データーメモリ
３０    検査画像データーメモリ
３２    比較回路
３４    差分回路
３６    判定回路
３８    閾値設定回路
４０    出力回路
４２    画像表示装置
【図１】
2017227614.tif 000003
【図２】
2017227614.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2017227614.tif 000008