(57)【要約】【課題】被検査物の検査面全体の検出精度を一定に保つことができ、勾配の緩やかな欠陥を検出することができるように、また、計測した受光データの処理が複雑でなく、検査装置を小型化できるように、表面欠陥検査装置について工夫すること。【解決手段】被検査物の表面における勾配が緩やかな欠陥を高速で検査する表面欠陥検査装置であって、  照射光線発生手段(11)と、上記照射光線発生手段から発生した照射光線の進行方向を時間ごとに変化させる手段(12)と、上記被検査物(14)への照射光線の入射角を一定にする手段(13)と、上記被検査物上での照射光線の走査速度を一定にする手段(17a)と、上記被検査物(14)の表面で反射した反射光線を一点に集光させるように、その進行方向を変更させる手段(15)と、その反射光線の入射位置を計測する受光位置計測手段(16)と、その計測した受光位置データを処理し、欠陥部の判定を行う手段(17b)と、を備えることである。【選択図】図１
2009068985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物の表面における勾配が緩やかな欠陥を高速で検査する表面欠陥検査装置であって、
照射光線発生手段と、
上記照射光線発生手段から発生した照射光線の進行方向を時間ごとに変化させる手段と、
上記被検査物への照射光線の入射角を一定にする手段と、
上記被検査物上での照射光線の走査速度を一定にする手段と、
上記被検査物の表面で反射した反射光線を一点に集光させるように、その進行方向を変更させる手段と、
その反射光線の入射位置を計測する受光位置計測手段と、
その計測した受光位置データを処理し、欠陥部の判定を行う手段と、
を備えることを特徴とする表面欠陥検査装置。
【請求項２】
上記被検査物が板状物体であり、上記照射光線の進行方向を時間ごとに変化させる手段が２自由度の回転ミラーであり、上記被検査物への照射光線の入射角を一定にする手段がレンズであり、上記被検査物上での照射光線の走査速度を一定にする手段が上記２自由度の回転ミラーの角度を指令する手段であり、上記反射光線の進行方向を変更させる手段がレンズであることを特徴とする請求項１に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項３】
上記被検査物が板状物体であり、上記照射光線の進行方向を時間ごとに変化させる手段が１自由度の回転ミラーであり、上記被検査物への照射光線の入射角を一定にする手段がシリンドリカルレンズであり、上記被検査物上での照射光線の走査速度を一定にする手段が上記１自由度の回転ミラーの角度を指令する手段であり、上記反射光線の進行方向を変更させる手段がシリンドリカルレンズであり、上記被検査物を等速度で並進移動させる手段を有することを特徴とする請求項１に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項４】
上記被検査物が円柱状物体であり、上記照射光線の進行方向を時間ごとに変化させる手段が１自由度の回転ミラーであり、上記被検査物への照射光線の入射角を一定にする手段がシリンドリカルレンズであり、上記被検査物上での照射光線の走査速度を一定にする手段が上記１自由度の回転ミラーの角度を指令する手段であり、上記反射光線の進行方向を変更させる手段がシリンドリカルレンズであり、上記被検査物を等速度で回転運動させる手段を有することを特徴とする請求項１に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項５】
被検査物の表面における勾配が緩やかな欠陥を高速で検査する表面欠陥検査方法であって、
上記被検査物の表面に一定の入射角で光線を照射し、該被検査物の表面上を一定の速度で走査させ、
上記被検査物の表面で反射した反射光線の進行方向を変更させる手段により、該反射光線を受光位置計測手段の表面の一点に集光させ、
上記被検査物の表面の欠陥部で反射した光線のみは、その傾きが大きくずれて、上記受光位置計測手段の表面の一点よりずれた位置に入射され、このずれにより被検査物の表面の欠陥部を検出することを特徴とする表面欠陥検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
被検査物の表面における勾配が緩やかな欠陥を高速で検査する表面欠陥検査装置、及び検査方法に関する。この表面欠陥検査装置及び検査方法は、電子写真複写機内におけるローラ部品等の表面の欠陥を検査するのに利用することができる。
【背景技術】
【０００２】
電子写真複写機を用いて印刷物を出力する場合、機械内部のローラ部材上に目視で見付けることが困難な僅かな欠陥が存在するだけでも、正常な印刷物を出力することができないことが多い。そこで、製造の段階において、これらの非常に微小な欠陥を検出することが重要となる。
一般には、このような欠陥の検査は、検査員が目で部材表面を見たり、部材表面に触れたりすることによって行っている。しかし、これらの欠陥は非常に小さいため、欠陥を発見できるようになるまでに長期間の訓練を必要とした。また、訓練の結果、例え欠陥を見付けることができるようなっても、作業を行う検査員の負担は大きく、検査結果が検査員の体調等により影響を受ける等の問題も多い。
【０００３】
そこで、以上のような問題を解決するために、機械による自動検査法が研究・開発されてきた。例えば、特開平９−４３１６３号公報（特許文献１）に記載された「表面検査装置」では、図４に示されているように、被検査物の被検査表面４１でレーザ投光器４２からのレーザビームを走査させ、その際に反射したレーザビームを受光器４３に入射させ、その入射光を光電変換器４４で電気信号に変換し、その電気信号にフィルタ（バンド・パス・フィルター）４８を適用し、通過した特定の周波数帯域で欠陥部の弁別を行っている。このとき、被検査物の表面４１上でのレーザビームの走査速度に応じて、フィルタ４８の通過周波数帯域を変化させている。
なお、図４において、符号４５は高圧電源、４６は高圧制御回路、４７は欠陥弁別部、４９は面状欠陥弁別部、５０はロータリー・エンコーダである。
しかしながら、この特許文献１に記載された表面検査装置では、処理が複雑になる上に、通過周波数帯域が変化することによって、検出精度を一定に保つことが難しい。
【０００４】
また、別の例である特開平５−３３２９４７号公報（特許文献２）に記載された「表面検査装置及び方法」では、図５に示されているように、レーザ光源５１からのレーザ光をポリゴンミラー５２を用いて被検査物５７の表面で走査させ、その被検査物の表面で反射したレーザ光を受光器５５で受光し、画像解析により欠陥検査を行っている。
なお、図５において、符号５３は集光レンズ（ｆθレンズ）、５４は反射ミラー、５５ａは光ファイバー、５６は光電変換素子である。
しかしながら、この特許文献２に記載された表面検査装置及び方法では、レーザ光の進行方向を回転するポリゴンミラー５２で広げているので、大きな受光器５５が必要であり、検査装置が大掛かりとなってしまう。また、被検査物５７の表面に照射されるレーザ光の傾きが一定ではないので、検出精度も一定ではなくなってしまう。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−４３１６３号公報
【特許文献２】特開平５−３３２９４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するために、被検査物の検査面全体の検出精度を一定に保つことができ、勾配の緩やかな欠陥を検出することができるように、また、計測した受光データの処理が複雑でなく、検査装置を小型化できるように、表面欠陥検査装置について工夫することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため手段は、被検査物の表面に一定の入射角で光線を照射し、該被検査物の表面上を一定の速度で走査させると共に、該被検査物の表面で反射した反射光線を一点で集光させることを特徴とするものである。
(１) 本発明に係る表面欠陥検査装置（請求項１に対応）は、被検査物の表面における勾配が緩やかな欠陥を高速で検査する表面欠陥検査装置であって、
照射光線発生手段と、
上記照射光線発生手段から発生した照射光線の進行方向を時間ごとに変化させる手段と、
上記被検査物への照射光線の入射角を一定にする手段と、
上記被検査物上での照射光線の走査速度を一定にする手段と、
上記被検査物の表面で反射した反射光線を一点に集光させるように、その進行方向を変更させる手段と、
その反射光線の入射位置を計測する受光位置計測手段と、
その計測した受光位置データを処理し、欠陥部の判定を行う手段と、
を備えることである。
【０００８】
このように構成することにより、被検査物の表面で反射した光線を受光位置計測手段の表面の一点に集光させることができ、被検査物の表面の広範囲を検査する場合にも、大きな受光位置計測手段を必要としない。また、被検査物の表面を入射角が一定で、かつ走査速度が一定の照射光線により走査することができるので、被検査物の検査面全体を一定の精度で検査することが可能である。さらに、受光位置計測手段により反射光線の入射位置を計測することにより、反射光線の傾きの違いを計測することができる。そして、照射光線を走査させながら検査するので、被検査物の検査面全体を短時間で効率良く検査することが可能である。
【０００９】
(２) また、上記表面欠陥検査装置において、上記被検査物が板状物体であり、上記照射光線の進行方向を時間ごとに変化させる手段が２自由度の回転ミラーであり、上記被検査物への照射光線の入射角を一定にする手段がレンズであり、上記被検査物上での照射光線の走査速度を一定にする手段が上記２自由度の回転ミラーの角度を指令する手段であり、上記反射光線の進行方向を変更させる手段がレンズであってもよい。（請求項２に対応）
このような構成によれば、板状の被検査物の欠陥検査に利用することができ、２自由度の回転ミラーを用いて被検査物の表面を照射光線で走査することができるので、被検査物を一定の位置に固定させた状態で欠陥の検査を行うことが可能である。
【００１０】
(３) また、上記表面欠陥検査装置において、上記被検査物が板状物体であり、上記照射光線の進行方向を時間ごとに変化させる手段が１自由度の回転ミラーであり、上記被検査物への照射光線の入射角を一定にする手段がシリンドリカルレンズであり、上記被検査物上での照射光線の走査速度を一定にする手段が上記１自由度の回転ミラーの角度を指令する手段であり、上記反射光線の進行方向を変更させる手段がシリンドリカルレンズであり、上記被検査物を等速度で並進移動させる手段を有することができる。（請求項３に対応）
このような構成によれば、被検査物を並進移動させる手段を備えているため、板状の被検査物の欠陥検査に利用することができ、１自由度の回転ミラーを用いて被検査物の表面を照射光線で走査することが可能である。
【００１１】
(４) また、上記表面欠陥検査装置において、上記被検査物が円柱状物体であり、上記照射光線の進行方向を時間ごとに変化させる手段が１自由度の回転ミラーであり、上記被検査物への照射光線の入射角を一定にする手段がシリンドリカルレンズであり、上記被検査物上での照射光線の走査速度を一定にする手段が上記１自由度の回転ミラーの角度を指令する手段であり、上記反射光線の進行方向を変更させる手段がシリンドリカルレンズであり、上記被検査物を等速度で回転運動させる手段を有することができる。（請求項４に対応）
このような構成によれば、被検査物を回転させる手段を備えているため、円柱状の被検査物の欠陥検査に利用することができ、１自由度の回転ミラーを用いて被検査物の表面を照射光線で走査することが可能である。
【００１２】
(５) 本発明に係る表面欠陥検査方法（請求項５に対応）は、被検査物の表面における勾配が緩やかな欠陥を高速で検査する表面欠陥検査方法であって、
上記被検査物の表面に一定の入射角で光線を照射し、該被検査物の表面上を一定の速度で走査させ、
上記被検査物の表面で反射した反射光線の進行方向を変更させる手段により、該反射光線を受光位置計測手段の表面の一点に集光させ、
上記被検査物の表面の欠陥部で反射した光線のみは、その傾きが大きくずれて、上記受光位置計測手段の表面の一点よりずれた位置に入射され、このずれにより被検査物の表面の欠陥部を検出することである。
【００１３】
このように構成することにより、被検査物の表面で反射した光線を受光位置計測手段の表面の一点に集光させることが可能であるため、被検査物の表面の広範囲を検査する場合にも、大きな受光位置計測手段を必要としない。また、被検査物の表面を入射角が一定で、かつ走査速度が一定の照射光線により走査することができるので、被検査物の検査面全体を一定の精度で検査することが可能である。さらに、照射光線を走査させながら検査するので、被検査物の検査面全体を短時間で効率良く検査することが可能である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の効果を、請求項に係る発明に従って整理すれば、次のとおりである。
(１) 請求項１及び請求項５に係る発明
請求項１及び請求項５に係る発明は、被検査物の表面で反射した光線を受光位置計測手段の表面の一点に集光することにより、被検査物の表面の広範囲を検査する場合にも、大きな受光位置計測手段を必要としない。また、被検査物の表面を入射角が一定で、かつ走査速度が一定の照射光線で走査することにより、被検査物の検査面全体を一定の精度で検査することができるので、勾配の緩やかな欠陥を検出することが可能である。
さらに、受光位置計測手段で反射光線の入射位置を計測することにより、反射光線の傾きの違いを計測することができるので、被検査物の表面での欠陥部を検出することが可能である。そして、照射光線を走査させながら検査するので、被検査物の検査面全面を短時間で効率良く検査することが可能である。
【００１５】
(２) 請求項２に係る発明
請求項２に係る発明は、特に、板状の被検査物の欠陥検査に利用することができ、２自由度の回転ミラーを用いて被検査物の表面を照射光線で走査しているため、被検査物を一定の位置に固定した状態で欠陥の検査を行うことが可能であり、より小規模な構成とすることができる。また、汎用品を用いて製作することができるため、製造コストを低く抑えることができる。
【００１６】
(３) 請求項３に係る発明
請求項３に係る発明は、被検査物を並進移動させる手段を備えているため、特に、板状の被検査物の欠陥検査に利用することが可能である。また、１自由度の回転ミラーを用いて被検査物の表面を照射光線で走査することができ、上記照射光線の進行方向を時間ごとに変化させる手段周りを単純な装置構成で実現することが可能である。さらに、汎用品を用いて製作することができるため、製造コストを低く抑えることができる。
【００１７】
(４) 請求項４に係る発明
請求項４に係る発明は、被検査物を回転させる手段を備えているため、特に、円柱状の被検査物の欠陥検査に利用することが可能である。また、１自由度の回転ミラーを用いて被検査物の表面を照射光線で走査することができ、上記照射光線の進行方向を時間ごとに変化させる手段周りを単純な装置構成で実現することが可能である。さらに、汎用品を用いて製作することができるため、製造コストを低く抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明による表面欠陥検査装置及び検査方法の実施例１〜３について、図１〜図３を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１９】
先ず、実施例１（請求項１、２、５に対応）について、図１を参照しながら説明する。
この実施例１は、レーザ光源（照射光線発生手段）１１と、２自由度の回転ミラー１２（照射光線の進行方向を時間ごとに変化させる手段）と、レンズ（被検査物への照射光線の入射角を一定にする手段）１３を用いて進行方向に平行なレーザ光Ｌ１を生成し、そのレーザ光を固定された板状の被検査物１４の表面に照射しながら走査し、そのときの反射レーザ光Ｌ２をレンズ（反射光線の進行方向を変更させる手段）１５によりＰＳＤセンサ（半導体位置検出素子）等の受光素子（受光位置計測手段）１６表面の一点に集光させ、その値を計測している。
【００２０】
図１に示された表面欠陥検査装置おいて、上記被検査物１４の表面に照射されたレーザ光Ｌ１が、欠陥に当たって進行方向を変えると、受光素子１６の表面の一点（集光点）からずれた位置に入射するため、コンピュータ（計測した受光位置データを処理し、欠陥部の判定を行う手段）１７ｂを用いて、欠陥部における反射レーザ光か正常部における反射レーザ光かの判定を自動的に行うことができる。また、このとき、コンピュータ（回転ミラーの角度を指令する手段）１７ａを用いて２自由度の回転ミラー１２の角度を制御し、被検査物１４の表面上でのレーザ光の走査速度が一定になるようにしている。
これにより、被検査物１４の表面の検査範囲内において、検出精度が一定になり、計測データにおけるノイズの除去等のために、フィルタを適用するような場合においても処理が容易となる。
【実施例２】
【００２１】
次に、実施例２（請求項１、３、５に対応）について、図２を参照しながら説明する。
この実施例２は、レーザ光源（照射光線発生手段）２１と、１自由度の回転ミラー（照射光線の進行方向を時間ごとに変化させる手段）２２と、シリンドリカルレンズ（被検査物への照射光線の入射角を一定にする手段）２３を用いて進行方向に平行なレーザ光Ｌ１を生成し、そのレーザ光Ｌ１を移動ステージ（被検査物を等速度で並進移動させる手段）２８により並進移動している板状の被検査物２４の表面に照射しながら走査し、そのときの反射レーザ光Ｌ２をシリンドリカルレンズ（反射光線の進行方向を変更させる手段）２５によりＰＳＤセンサ等の受光素子（受光位置計測手段）２６表面の一点に集光させ、その値を計測している。
【００２２】
図２に示された表面欠陥検査装置において、上記被検査物２４の表面に照射されたレーザ光Ｌ１が、欠陥に当たって進行方向を変えると、受光素子２６の表面の一点（集光点）からずれた位置に入射するため、コンピュータ（計測した受光位置データを処理し、欠陥部の判定を行う手段）２７ｂを用いて、欠陥部における反射レーザ光か正常部における反射レーザ光かの判定を自動的に行うことができる。また、このとき、コンピュータ（回転ミラーの角度を指令する手段）２７ａを用いて１自由度の回転ミラー２２の角度を制御し、被検査物２４の表面上でのレーザ光Ｌ１の走査速度が一定になるようにしている。
これにより、被検査物２４の表面の検査範囲内において、検出精度が一定になり、計測データにおけるノイズの除去等のために、フィルタを適用するような場合においても処理が容易となる。
【実施例３】
【００２３】
次に、実施例３（請求項１、４、５に対応）について、図３を参照しながら説明する。
この実施例３は、レーザ光源（照射光線発生手段）３１と、１自由度の回転ミラー（照射光線の進行方向を時間ごとに変化させる手段）３２と、シリンドリカルレンズ（被検査物への照射光線の入射角を一定にする手段）３３を用いて進行方向に平行なレーザ光Ｌ１を生成し、そのレーザ光Ｌ１を回転治具（被検査物を等速度で回転運動させる手段）３８により回転運動している円柱状の被検査物３４の表面に照射しながら走査し、そのときの反射レーザ光Ｌ２をシリンドリカルレンズ（反射光線の進行方向を変更させる手段）３５によりＰＳＤセンサ等の受光素子（受光位置計測手段）３６の表面の一点に集光させ、その値を計測している。
【００２４】
図３に示された表面欠陥検査装置において、上記円柱状の被検査物３４の表面に照射されたレーザ光Ｌ１が、欠陥に当たって進行方向を変えると、受光素子３６の表面の一点（集光点）からずれた位置に入射するため、コンピュータ（計測した受光位置データを処理し、欠陥部の判定を行う手段）３７ｂを用いて、欠陥部における反射レーザ光か正常部における反射レーザ光かの判定を自動的に行うことができる。また、このとき、コンピュータ（回転ミラーの角度を指令する手段）３７ａを用いて１自由度の回転ミラー３２の角度を制御し、被検査物３４の表面上でのレーザ光Ｌ１の走査速度が一定になるようにしている。
これにより、被検査物３４の表面の検査範囲内において、検出精度が一定になり、計測データにおけるノイズの除去等のために、フィルタを適用するような場合においても処理が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】は、固定された板状の被検査物にレーザ光を照射しながら走査し、その反射レーザ光をセンサで計測する、本発明の実施例１についての概略図である。
【図２】は、並進移動している板状の被検査物にレーザ光を照射しながら走査し、その反射レーザ光をセンサで計測する、本発明の実施例２についての概略図である。
【図３】は、回転運動している円柱状の被検査物にレーザ光を照射しながら走査し、その反射レーザ光をセンサで計測する、本発明の実施例３についての概略図である。
【図４】は、従来の表面検査装置を説明する概略図である。
【図５】は、別の従来の表面検査装置を説明する概略図である。
【符号の説明】
【００２６】
１１…レーザ光源                        １２…２自由度の回転ミラー
１３,１５…レンズ                       １４…板状の被検査物
１６…受光素子（ＰＳＤセンサ）          １７ａ,１７ｂ…コンピュータ
２１…レーザ光源                        ２２…１自由度の回転ミラー
２３,２５…シリンドリカルレンズ         ２４…板状の被検査物
２６……受光素子（ＰＳＤセンサ）        ２７ａ,２７ｂ…コンピュータ
２８…移動ステージ
３１…レーザ光源                        ３２…１自由度の回転ミラー
３３,３５…シリンドリカルレンズ         ３４…円柱状の被検査物
３６…受光素子（ＰＳＤセンサ）          ３７ａ,３７ｂ…コンピュータ
３８…回転治具
【図１】
2009068985.tif 000003
【図２】
2009068985.tif 000004
【図３】
2009068985.tif 000005
【図４】
2009068985.tif 000006
【図５】
2009068985.tif 000007