(57)【要約】【課題】コレットチャック等の保持手段により被検査物に弾性変形が生じて反射光分布が変化しても、それを欠陥として誤検知することなく、微小欠陥を検出することができる表面欠陥検査装置及び表面欠陥検査方法を提供すること。【解決手段】ロール状の被検査物(13)を支持し回転させる被検査物支持手段と、被検査物表面に光を照射する照明手段(11,12)と、この被検査物表面で反射あるいは拡散する光を検出するラインセンサ(15)を有し、このラインセンサからのラインセンサ出力を処理して被検査物の表面欠陥を検出する表面欠陥検査装置(10)を前提として、  複数の照射条件におけるラインセンサ出力を合成して、表面欠陥を算出する演算手段を備えて成り、被検査物の微小欠陥を誤りなく検査することである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロール状の被検査物を支持し回転させる被検査物支持手段と、被検査物表面に光を照射する照明手段と、この被検査物表面で反射あるいは拡散する光を検出するラインセンサを有し、このラインセンサからのラインセンサ出力を処理して被検査物の表面欠陥を検出する表面欠陥検査装置において、
複数の照射条件におけるラインセンサ出力を合成して、表面欠陥を算出する演算手段を備えて成り、被検査物の微小欠陥を誤りなく検査することを特徴とする表面欠陥検査装置。
【請求項２】
上記照射条件が２条件であり、それら照射位置が被検査物とラインセンサを結ぶ軸に対して鏡像関係であること特徴とする請求項１に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項３】
ロール状の被検査物を支持し回転させる被検査物支持手段と、被検査物表面に光を照射する照明手段と、この被検査物表面で反射あるいは拡散する光を検出するラインセンサを有し、このラインセンサからのラインセンサ出力を処理して被検査物の表面欠陥を検出する表面欠陥検査装置において、
上記ラインセンサ出力を領域に分割し、特定の領域毎にラインセンサ出力を合成して、表面欠陥を算出する演算手段を備えて成り、被検査物の微小欠陥を誤りなく検査することを特徴とする表面欠陥検査装置。
【請求項４】
上記被検査物支持手段の特定位置を基準として、上記ラインセンサ出力を領域に分割することを特徴とする請求項３に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項５】
ロール状の被検査物を被検査物支持手段で支持し回転させる工程と、
照明手段によって被検査物の表面に照射された光の反射光あるいは拡散光をラインセンサで検出する工程と、
複数の照射条件におけるラインセンサ出力を合成した情報を処理して、被検査物の表面欠陥を検出する工程と、
を有することを特徴とする表面欠陥検査方法。
【請求項６】
ロール状の被検査物を被検査物支持手段で支持し回転させる工程と、
照明手段によって被検査物の表面に照射された光の反射光あるいは拡散光をラインセンサで検出する工程と、
ラインセンサ出力を領域に分割し、特定の領域毎にラインセンサ出力を合成した情報を処理して、被検査物の表面欠陥を検出する工程と、
を有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】
ロール状部材等の表面欠陥を検査する表面欠陥検査装置、及び表面欠陥検査方法に関し、被検査物の微小な凹凸、突起等の表面欠陥検出、さらに合わせて表面の濃度変化を伴う欠陥の検出・検査に利用することができる。
【背景技術】
【０００２】
複写機やレーザプリンタ等の電子写真式画像形成装置に用いられる感光体ドラムや定着ローラの製造工程においては、その表面に傷やムラなどの欠陥が生じることがある。これらの欠陥は画像品質を低下させるため、こうした不良部品は確実に除去されなければならない。このため、製造工程においては、表面欠陥検査装置などを使用した検査が行われている。
例えば、特許第２７１２９４０号公報（「表面層欠陥検出装置」、特許文献１）に開示された欠陥検出装置にあっては、円筒状の被検査物に対して、ライン状の光を被検査物に照射するとともに被検査物を回転させ、被検査物からの反射光をラインセンサで検出し、ラインセンサで得られる画像を処理して欠陥検出を行っている。
このような欠陥検出装置においては、特許第３４６９７１４号公報（「感光体表面検査方法および感光体表面検査装置」、特許文献２）に開示されているように、反射光分布を検出するときは正反射光により近い位置で画像を取得した方が、出力変化の勾配が大きくなるので表面形状による光量の変化が大きく、より微小に緩やかに変化する凹凸を検出できることが知られている。
【０００３】
ところで、近年のレーザプリンタの高画質・高密度化に伴い、検査装置には微小欠陥検出能力が求められてきている。微小欠陥を検出するためには、反射光分布を検出するラインセンサの撮像位置を正反射光により近い位置に配置することが必要となるが、正反射光に近い位置にラインセンサを配置した場合、被検査物の回転時に振れがあると、反射光分布が変化し、その光量変化を欠陥による変化と誤検知する問題が発生する。
これを解決するために特許第３５７１５５２号公報（「円筒体の自動外観検査装置」、特許文献３）に開示された検査装置では、被検査物の両端をテーパ面で位置決めすることで、被検査物の回転振れを抑えている。
しかしながら、一般的に被検査物の内側端面は面取りされており、元来、面取加工は要求精度が高くないため、被検査物の種類によっては加工精度が悪く、テーパ面で位置決めしても回転振れが生じてしまう。
【０００４】
【特許文献１】特許第２７１２９４０号公報（特開平５−１０７１９７号公報）
【特許文献２】特許第３４６９７１４号公報（特開平９−３２５１２０号公報）
【特許文献３】特許第３５７１５５２号公報（特開２０００−１４６８４９号公報）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これを解決するため、従来の表面欠陥検査装置２０では、例えば図９に示すように、精度の悪い面取り部で被検査物２３を保持するのではなく、寸法精度が高い被検査物２３の内面をコレットチャック２６等により保持し、回転させる方式が通常採用されている。
しかしながら、被検査物２３の内面をコレットチャック２６等で保持する場合、保持した部分が弾性変形するため、この弾性変形により部分的に反射光分布が変化することがある。前述の通り、反射光分布が変化すると、正反射光に近い位置にラインセンサ２５が配置された状態では、その光量変化を欠陥による変化と誤検知する問題が生じる。なお、図９における符号２１は、被検査物２３の軸方向にライン状の光を照射する光源である。
そのため、被検査物２３の弾性変形による反射光分布の変化が少ない位置、即ち、ラインセンサ２５の撮像位置を正反射光から離れた位置にする必要があり、微小欠陥の検出能力が低い状態で検査せざるを得なかった。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、コレットチャック等の保持手段により被検査物に弾性変形が生じて反射光分布が変化しても、それを欠陥として誤検知することなく、微小欠陥を検出することができる表面欠陥検査装置及び表面欠陥検査方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために講じた手段は、以下のとおりである。
(１) 本発明に係る表面欠陥検査装置（請求項１に対応）は、ロール状の被検査物を支持し回転させる被検査物支持手段と、被検査物表面に光を照射する照明手段と、この被検査物表面で反射あるいは拡散する光を検出するラインセンサを有し、このラインセンサからのラインセンサ出力を処理して被検査物の表面欠陥を検出する表面欠陥検査装置を前提として、
複数の照射条件におけるラインセンサ出力を合成して、表面欠陥を算出する演算手段を備えて成り、被検査物の微小欠陥を誤りなく検査することである。
【０００８】
このような構成によって、複数の照射条件にて得られるラインセンサ出力を足し合わせることにより、保持手段により発生する被検査物の弾性変形による明暗（明部と暗部）が打ち消され、表面欠陥部による信号が残された情報を得ることができる。この情報に基づき演算処理して欠陥部の特徴量を算出し、この特徴量を判定スレッシュと比較することにより、被検査物の良否の判定を行うことができる。これにより、保持手段により被検査物に弾性変形が発生して部分的な反射光分布の変化があっても、誤って欠陥として検知することがない。
また、反射光分布を正反射光により近い位置で撮像することができるように、ラインセンサを配置し得るので、被検査物の微小欠陥を誤りなく的確に検出することができる。
【０００９】
(２) また、上記表面欠陥検査装置において、上記照射条件が２条件であり、それら照射位置が被検査物とラインセンサを結ぶ軸に対して鏡像関係であることである。（請求項２に対応）
【００１０】
(３) 本発明に係る表面欠陥検査装置（請求項３に対応）は、ロール状の被検査物を支持し回転させる被検査物支持手段と、被検査物表面に光を照射する照明手段と、この被検査物表面で反射あるいは拡散する光を検出するラインセンサを有し、このラインセンサからのラインセンサ出力を処理して被検査物の表面欠陥を検出する表面欠陥検査装置を前提として、
上記ラインセンサ出力を領域に分割し、特定の領域毎にラインセンサ出力を合成して、表面欠陥を算出する演算手段を備えて成り、被検査物の微小欠陥を誤りなく検査することである。
【００１１】
このような構成によって、ラインセンサ出力を領域に分割し、特定の領域毎にラインセンサ出力を足し合わせることにより、保持手段により発生する被検査物の弾性変形による明暗（明部と暗部）が打ち消され、表面欠陥部による信号が残された情報を得ることができる。これにより、保持手段により被検査物に弾性変形が発生して部分的な反射光分布の変化があっても、誤って欠陥として検知することがない。
また、反射光分布を正反射光により近い位置で撮像することができるように、ラインセンサを配置し得るので、被検査物の微小欠陥も的確に検出することができる。
さらに、１つの照射条件で得られたラインセンサ出力のみで、被検査物の弾性変形による部分的な反射光分布の変化を相殺することができるので、検査時間や検査装置の製造コストを低減することが可能である。
【００１２】
(４) また、上記表面欠陥検査装置において、上記被検査物支持手段の特定位置を基準として、上記ラインセンサ出力を領域に分割することである。（請求項４に対応）
【００１３】
(５) 本発明に係る表面欠陥検査方法（請求項５に対応）は、ロール状の被検査物を被検査物支持手段で支持し回転させる工程と、照明手段によって被検査物の表面に照射された光の反射光あるいは拡散光をラインセンサで検出する工程と、複数の照射条件におけるラインセンサ出力を合成した情報を処理して、被検査物の表面欠陥を検出する工程と、を有することである。
このような構成により、この表面欠陥検査方法は、上記(１)の表面欠陥検査装置と同様の作用を奏するものである。
【００１４】
(６) 本発明に係る表面欠陥検査方法（請求項６に対応）は、ロール状の被検査物を被検査物支持手段で支持し回転させる工程と、照明手段によって被検査物の表面に照射された光の反射光あるいは拡散光をラインセンサで検出する工程と、ラインセンサ出力を領域に分割し、特定の領域毎にラインセンサ出力を合成した情報を処理して、被検査物の表面欠陥を検出する工程と、を有することである。
このような構成により、この表面欠陥検査方法は、上記(３)の表面欠陥検査装置と同様の作用を奏するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、次のような特有の作用・効果を生じるものである。
複数の照射条件にて得られるラインセンサ出力を足し合わせることにより、保持手段により発生する被検査物の弾性変形による明暗（明部と暗部）が打ち消され、表面欠陥部による信号が残された情報を得ることができるので、保持手段により被検査物に弾性変形が発生して部分的な反射光分布の変化があっても、誤って欠陥として検知することがない。
また、反射光分布を正反射光により近い位置で撮像することができるように、ラインセンサを配置し得るので、被検査物の微小欠陥を誤りなく的確に検出することができる。
【００１６】
また、ラインセンサ出力を領域に分割し、特定の領域毎にラインセンサ出力を足し合わせることにより、保持手段により発生する被検査物の弾性変形による明暗（明部と暗部）が打ち消され、表面欠陥部による信号が残された情報を得ることができるので、保持手段により被検査物に弾性変形が発生して部分的な反射光分布の変化があっても、誤って欠陥として検知することがない。
そして、１つの照射条件で得られたラインセンサ出力のみで、被検査物の弾性変形による部分的な反射光分布の変化を相殺することができるので、検査時間や検査装置の製造コストを低減することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
〔実施の形態１〕
先ず、本発明の実施の形態１について、図１〜図６を参照しながら説明する。図１及び図６は表面欠陥検査装置の構成を示す平面図、図２及び図４はラインセンサ出力を示す図、図３は被検査物の弾性変形を示す図、図５はラインセンサ出力を合成した結果を示す図である。
図１に示されているように、表面欠陥検査装置１０には、２台の光源１１,１２が設置されており、同図には示されていないコレットチャックや三つ爪チャックなどの保持手段によって、回転可能に保持されたロール状の被検査物１３の軸方向にそれぞれライン状の光１１ａ,１２ａを照射している。この２台の光源１１,１２は、被検査物１３とラインセンサ１５を結ぶ光軸に対して鏡像関係の位置に配置されている。被検査物１３からの反射光もしくは拡散光は、被検査物１３の外観を検査するための撮像手段であるラインセンサ１５で測定される。被検査物１３の微小欠陥を検出するためラインセンサ１５は、反射光分布が正反射光により近い位置で撮像できるよう配置されている。
【００１８】
被検査物１３を検査する時は、図示されていない保持手段によって該被検査物１３を保持し、これを回転させる。上記２台の光源のうち、一方の光源１１からライン状の光１１ａを照射し、その反射光あるいは拡散光をラインセンサ１５で検出する。被検査物１３の表面に欠陥がある場合には反射光分布が変化し、図２の欠陥部１４ａに示すようにラインセンサ１５の出力であるラインセンサ出力が変化する。この時、図３に示すように、コレットチャック等の保持手段１６により保持された部分で被検査物１３が弾性変形すると、この弾性変形により部分的に反射光分布が変化し、ラインセンサ出力には図２に示すように部分的な明暗である明部１４ｂと暗部１４ｃが生じる。
【００１９】
上記２台の光源のうち、他方の光源１２から同様にライン状の光１２ａを照射し、その反射光あるいは拡散光をラインセンサ１５で検出すると、先の場合と同じように、部分的に明暗（明部１４ｂと暗部１４ｃ）が生じたラインセンサ１５の出力であるラインセンサ出力が得られる。ただし、被検査物１３の変形は、保持手段１６の接する点に対して対称に発生するため、照射条件が対称であると、ラインセンサ出力は図４に示すように明暗が逆になる。そのため、先に得られた出力と足し合わせることで、図５に示すように欠陥部１４ａの信号が残されるとともに、明暗が打ち消された情報が得られる。この情報を元に演算処理して欠陥部１４ａの特徴量を算出し、算出した特徴量を判定スレッシュと比較して良否の判定を行う。
図１に示された表面欠陥検査装置１０においては２台の光源１１,１２が設置されているが、明暗を打ち消すためには、光源が被検査物１３とラインセンサ１５を結ぶ光軸に対して鏡像関係の位置になる条件で撮像すればよいので、図６に示すように１台の光源１１を移動させて撮像することもできる。
【００２０】
以上のように、本実施の形態１によれば、２つの照射条件にて得られたラインセンサ出力を合成することで、被検査物１３の弾性変形による部分的な反射光分布の変化を相殺することができるので、反射光分布の変化を欠陥として誤検知することなく、微小欠陥を検出することが可能な表面欠陥検査装置を実現することができる。
【００２１】
〔実施の形態２〕
次に、本発明の実施の形態２について、図７及び図８を参照しながら説明する。図７はラインセンサ出力の領域分割について説明する図、図８はラインセンサ出力の合成方法を示す図である。
図７では、ラインセンサ１５の出力であるラインセンサ出力の領域分割について示している。コレットチャック等の保持手段１６により保持された部分において、被検査物１３が弾性変形したことにより生じるラインセンサ出力の明暗である明部１４ｂと暗部１４ｃは、被検査物１３に接する点が保持手段１６上では不変であることから、この保持手段１６上のある点を基準にすると同じ位置に明暗が現れる。そのため、ラインセンサ１５の撮像範囲に保持手段部が含まれるように設定すれば、撮像された保持手段１６上のある点を基準にして、ラインセンサ出力の明暗の分かれ目が分割した領域の中心線１８の位置になるように、ラインセンサ出力を領域分割線１７で領域分割することができる。
【００２２】
被検査物１３の変形は保持手段１６の接する点に対して対称に発生するため、領域分割した明暗（明部１４ｂと暗部１４ｃ）は分割した領域の中心線１８に対して対称に現れる。これを打ち消すためには、対象となる明部１４ｂと暗部１４ｃが重なるように（例えば、明部を含む領域はそのまま、暗部を含む領域は反転させる）足し合わせる必要がある。そのため、図８（Ｂ）の暗部１４ｃは、図７の暗部１４ｃを反転させた状態で示している。図８（Ａ）の明部１４ｂを含む領域と、図８（Ｂ）の暗部１４ｃを含む領域の出力を足し合わせることで、図８（Ｃ）に示すように欠陥部１４ａの信号が残され、かつ明暗の信号が打ち消された情報が得られる。このように画像処理することにより、１つの照射条件で得られたラインセンサ出力のみで、被検査物１３の弾性変形による部分的な反射光分布の変化を相殺することができるので、検査時間や検査装置の製造コストを低減することが可能である。
【００２３】
以上のように、本実施の形態２によれば、ラインセンサ出力を領域分割し、特定の領域毎にラインセンサ出力を合成することで、被検査物１３の弾性変形による部分的な反射光分布の変化を相殺することができるので、反射光分布の変化を欠陥として誤検知することがなく、微小欠陥を検出することが可能な表面欠陥検査装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】は、本発明の実施の形態１による表面欠陥検査装置の構成を示す模式的な平面図である。
【図２】は、同じく表面欠陥検査装置におけるラインセンサ出力の一例を示す図である。
【図３】は、同じく表面欠陥検査装置における被検査物の弾性変形を示す図である。
【図４】は、同じく表面欠陥検査装置におけるラインセンサ出力の他の例を示す図である。
【図５】は、同じく表面欠陥検査装置におけるラインセンサ出力を合成した結果を示す図である。
【図６】は、同じく表面欠陥検査装置の構成での別の例を示す模式的な平面図である。
【図７】は、本発明の実施の形態２による表面欠陥検査装置でのラインセンサ出力の領域分割について説明する図である。
【図８】は、同じく表面欠陥検査装置におけるラインセンサ出力の合成方法を示す図である。
【図９】は、従来例の表面欠陥検査装置を示す概念図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０…表面欠陥検査装置                  １１，１２…光源
１１ａ，１２ａ…ライン状の光            １３…被検査物
１４ａ…欠陥部                          １４ｂ…明部
１４ｃ…暗部                            １５…ラインセンサ
１６…保持手段（コレットチャック等）    １７…領域分割線
１８…分割した領域の中心線
【図１】
2009036615.tif 000003
【図２】
2009036615.tif 000004
【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】
2009036615.tif 000009
【図８】
2009036615.tif 000010
【図９】
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