JPH0777497A - 表面欠陥検査方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 より簡便な原理により欠陥検査ができ、しか
も検査対象となるエッジ部の位置が変動しても欠陥を確
実に検出できる表面欠陥検査方法と、その検査方法を実
現することができる簡易な構造で低コストな表面欠陥検
査装置を提供する。 【構成】 ライン状のエッジ部３を有する透光性の被検
査物１に対して、光源４から一様な光を検査対象のエッ
ジ部３を形成する隣接二面１ａ、１ｂに入光されるよう
に照射し、そのときのエッジ部３のライン方向と直交す
る方向に沿う範囲で得られる透過光又は反射光をライン
受光センサ５により受光するとともにその受光をエッジ
部のライン方向に沿って順次行い、受光した透過光又は
反射光の強度分布の情報に基づいて検出処理手段７によ
り欠陥を検出するようにした表面欠陥検査方法とその装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、板状の透光性部材の表
面、特にそのエッジ部における欠陥を自動的に検査する
表面欠陥検査方法とその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式の複写機、レーザープリン
タ等の画像出力装置には、一般に、その感光体ドラム表
面に付着する残留トナーや付着物を除去するためのクリ
ーニング機構部が装備されている。そのクリーニング機
構部は、通常、ポリウレタンゴムからなる透明なブレー
ドをその先端部のエッジ部が当接するように回転する感
光体ドラムに対して圧接することにより、ドラム表面上
の残留トナーや付着物を掻き落とすようになっている。
そのため、そのクリーニング用ブレードのエッジ部に欠
け、ひび割れ、異物付着等の欠陥があると、ドラム上の
残留トナーや付着物が充分に除去されず出力画像に筋状
の線が発生したり、或いは、その欠陥によりドラム表面
が傷つけられる等の問題が生じ、正常に機能しなくなる
のである。また、例え１０μｍ程度の微細な「欠け」等
の欠陥であっても、近年のデジタルカラー複写機では高
画質化のために数μｍ程度の微小なトナーを使用するよ
うになったため、その欠陥があるブレード部分では微小
なトナーの除去ができないという問題がある。

【０００３】このようなブレード等における表面欠陥を
自動的に検査することができる検査技術としては、従
来、次のようなものが提案されている。例えば、ａ）特
開平４−２０３９５６号公報には、現像ブレード等の被
検査物に、レーザービームによる光を照射し、そのとき
に被検査物を透過した光又はその表面で反射した光をハ
ーフミラーによって二方向に分け、その一方を拡散光成
分を除去した透過光成分として受光し光強度の異常から
吸光性のある異物や汚れの検査に使い、その他方を拡散
光成分として受光し光強度の異常から凹凸などの検査に
使うことにより、多項目の欠陥を同時に検出することが
できる方法とその装置が示されている。この場合、被検
査物を移動手段により照射光の照射方向と直交する方向
に移動させることによって、被検査物全面の検査を行う
ようになっている。また、ｂ）特公昭５８−４１４５９
号公報には、超硬合金バイトチップやガラスプリズム等
の光学部品におけるエッジ部（稜部）の欠けを検査する
方法として、その被検査物品のエッジ部を横切るように
レーザー光を走査し、被検査物品以外の面や空間に定め
た基準点とエッジ部との間の走査時間と長さを計測し、
それを所定値と比較して（欠陥があるとレーザー光は散
乱し、その走査時間は所定値より長くなる）欠陥の有無
と大きさを検出する方法とその装置が示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
検査技術ａ）は、被検査物であるブレードの側面に対し
てビーム径０．１ｍｍφ程度のレーザー照射光を走査す
るため、そのエッジ部におけるレーザー光の自然に発す
る散乱光とエッジ部欠陥により発する散乱光の判別が困
難となり、特に欠け等の欠陥を正確に検出できないとい
う虞れがある。また、その装置に関しては、レーザー光
走査手段、二方向分割光学系及び２つの受光器を必要と
するため、装置が大型化したりコスト高になるという問
題がある。

【０００５】一方、前記の検査技術ｂ）は、クリーニン
グ用ブレードのような被検査物を検査する場合、そのブ
レードは板金ブラケットに接着した状態で検査を行うこ
とになり、検査対象となるエッジ部の位置が板金ブラケ
ット（の基準位置）に対して数百μｍの公差（例えば、
傾いて取付けられること）があるため、基準点とエッジ
部の距離が一定せず、そのため正確な欠陥検出ができな
いという問題がある。また、その装置に関しては、レー
ザー光走査手段やそのための複雑な光学系を要するた
め、上記検査技術ａ）と同様に、装置が大型化したりコ
スト高になるという問題がある。

【０００６】本発明は、上述のような問題点に鑑みなさ
れたもので、より簡便な原理により欠陥検査ができ、し
かも検査対象となるエッジ部の位置が変動しても欠陥を
確実に検出できる表面欠陥検査方法と、その検査方法を
実現することができる簡易な構造で低コストな表面欠陥
検査装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の表面欠陥検査方
法は、ライン状のエッジ部を有する透光性の被検査物に
対して、一様な光を検査対象のエッジ部を形成する隣接
二面に入光されるように照射し、そのときのエッジ部の
ライン方向と直交する方向に沿う範囲で得られる透過光
又は反射光を受光するとともにその受光をエッジ部のラ
イン方向に沿って順次行い、受光した透過光又は反射光
の強度分布の情報に基づいて欠陥を検出することを特徴
とするものである。

【０００８】また、本発明の表面欠陥検査装置は、一様
な光を透光性の被検査物における検査対象のエッジ部を
形成する隣接二面に入光されるように照射する光源と、
その光源の光照射により検査対象のエッジ部のライン方
向と直交する方向に沿う範囲で得られる透過光又は反射
光を受光するとともにその受光をエッジ部のライン方向
に沿って順次行うライン受光センサと、そのライン受光
センサで受光した透過光又は反射光の強度分布を示すセ
ンサ信号に基づいて欠陥を検出する検出処理手段とを備
えていることを特徴するものである。

【０００９】

【作用】本発明によれば、例えば、照射光の光軸に対し
て被検査物を所定量傾けて保持することによって、検査
対象のエッジ部を形成する隣接二面（例えば、上面とそ
の上面にエッジ部を介して隣接する側面）に入光するよ
うに光照射を行い、そのライン方向と直交する方向に沿
う範囲で得られる透過光又は反射光を受光することによ
り、エッジ部を境にして隣接二面間で光強度の分布（コ
ントラスト）が得られるが、そのときエッジ部に欠け等
の欠陥があると、その欠陥部では正常部分とは異なる光
の透過特性或いは反射特性を示すため、その強度分布中
に急峻に変化する箇所が発生する。その光強度が変化し
た部分を正常な光強度分布（信号波形など）と比較する
ことにより、欠陥として検出することができる。そし
て、被検査物とライン受光センサとをエッジ部のライン
方向に沿って相対的に移動させることにより、被検査物
全幅にわたってエッジ部における欠陥検査を行うことが
できる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。図１〜２は本発明の一実施例を示すもので、
図１はその表面欠陥装置の構成を示し、図２はその装置
による表面欠陥検査方法を示すものである。本実施例
は、複写機等のクリーニング用ブレードのエッジ部にお
ける欠陥を検査する場合について示す。

【００１１】図１又は図２において、１は透光性の被検
査物であるクリーニング用ブレードを示し、このブレー
ド１はサイズが２２０ｍｍ（幅）×１２ｍｍ（高さ）×
２ｍｍ（厚さ）からなる平板形状をなすもので、金板ブ
ラッケト２に接着等により固定支持されている。ブレー
ド１において、３が複写機の感光体ドラムに圧接させる
エッジ部を示し、それと同時に検査対象となるエッジ部
である。４は、ブレード１に一様に拡散光を照射する光
源としての直管タイプの白色蛍光灯である。さらに、５
は画素６が縦一列にｍ個配列されたライン受光センサ、
７はそのセンサ５から出力されるセンサ信号に基づいて
欠陥を検出する検出処理手段を示す。

【００１２】この検査装置は透過光方式のものであり、
ブレード１を、検査対象のエッジ部３がライン受光セン
サ５側に向くように配置するとともに白色蛍光灯３の光
軸方向ｘの垂直方向に対して１０〜２０°程度後方に傾
斜させた状態で保持し、不図示の搬送手段によりエッジ
部３のライン方向ｙ、即ちブレード１の幅方向に一定の
速度で移動させるようになっている。

【００１３】また、ライン受光センサ５を、画素６の配
列方向がエッジ部３のライン方向ｙと直交する方向ｚと
一致するように設置し、上記光照射により生じるブレー
ド１からの透過光のうち、エッジ部３のライン方向ｙと
直交する方向ｚに出光されるものを受光できるようにな
っている。

【００１４】このような検査装置では、以下のようにし
て透過光の光強度分布が得られる。

【００１５】まず、白色蛍光灯４から照射光８をブレー
ド１に向けて照射すると、ブレード１が上記のように傾
斜して保持されているため、図２に示すように照射光８
は、検査対象のエッジ部３を形成する上面１ａと側面１
ｂにそれぞれ入光される。

【００１６】これにより、ブレード１の上面１ａに入光
される照射光８ａは、上面１ａに対して１０〜２０°程
度の角度で入光するためその多くが反射し、上面１ａを
透過する透過光９ａは、照射光８ａに比べ反射光成分だ
け低下した光強度のものとなる。一方の側面１ｂに入光
される照射光８ｂは、側面１ｂに対して７０〜８０°程
度の角度で入光するためその殆どが透過し、側面１ｂを
透過する透過光９ｂは照射光８ａとほぼ同等の光強度を
有するものとなる。

【００１７】そして、ブレード１を透過した透過光８
は、ライン受光センサ５によって受光される。図３は、
この受光によりライン受光センサ５から出力されるセン
サ信号１０の波形を示す。

【００１８】ここで、得られたセンサ信号１０は、信号
レベルが高レベルにある図中左側の信号部分はブレード
１の側面１ｂ部分からの、その信号レベルが高レベルか
ら低レベルになる境界となる信号部分はエッジ部３から
の、信号レベルが低レベルである図中右側の信号部分は
ブレード１の上面１ａ部分からの透過光（光強度）にそ
れぞれ対応した信号レベルを示している。

【００１９】このようにして、エッジ部３を形成する上
面１ａと側面１ｂとの間における光強度の分布（コント
ラスト）が得られる。そして、その光強度が大きく切り
替わる地点ｐがエッジ部を示している。なお、ブレード
１の側面１ｂ部分及び上面１ａ部分にそれぞれ対応する
信号波形における信号レベルの上下変化は、その各面の
光透過特性のばらつきなどである。

【００２０】本実施例装置では、検知処理手段７におい
て、この透過光の光強度分布に関する情報に基づいてエ
ッジ部３における欠陥の検査を行っている。すなわち、
エッジ部３に欠陥がある場合、その透過光を受光したラ
イン受光センサ５からは、図３の二点鎖線で示すように
信号レベル（光強度）が低いセンサ信号部分１０ａが得
られる。これは、その欠陥部のエッジ形状が正規のもの
と異なるため、欠陥部への照射光８が散乱され、その光
透過特性も正規のものと異なる（低下する）ためであ
る。そして、この光強度分布のエッジ部周辺の異常な信
号部分が欠陥部分に対応するため、これによりエッジ部
の欠陥が検出される。

【００２１】なお、本実施例におけるクリーニング用ブ
レードは、通常、金板ブラッケト２の取付け基準位置に
対して上下方向（図１中、矢印ｚ方向）や前後方向（図
１中、光軸ｘ方向）に数百μｍ程度ズレて取付けられて
おり、その取付け状態にばらつきがある。一方、エッジ
部の欠陥のうち最小サイズの欠けなどは、その大きさが
１０μｍ程度である。

【００２２】従って、この実施例装置では、図１、２に
示すようにライン受光センサ５の受光用光学系１１とし
て、その取付け状態にばらつきのあるブレード１のエッ
ジ部３周辺の透過光を確実に受光できるものを使用する
ことが必要である。その受光用光学系１１としては、例
えば、市販の顕微鏡レンズ等における１〜２倍程度の拡
大光学系を用いればよい。そのような拡大光学系であれ
ば、０．５ｍｍ程度の焦点深度が得られるため、ブレー
ド１の前後方向（光軸ｘ方向）への取付けばらつきに対
しても、そのエッジ部３を含む周辺領域の透過光を確実
に受光することができる。

【００２３】また、この場合、ライン受光センサ５とし
て例えば１０００画素のものを用いれば、そのセンサの
視野幅は０．７〜１．４ｍｍ程度となるため、ブレード
１の上下方向の取付けばらつきに対してもエッジ部３を
含む周辺領域の透過光を確実に受光することができる。

【００２４】次に、検出処理手段７について説明する。
この検出処理手段７は、ブレード１の取付け位置に変動
があっても、確実にエッジ部の欠陥を検出できるもので
ある。

【００２５】まず、図４に、ブレード１を移動させてラ
イン受光センサ５による受光をエッジ部３のライン方向
ｙに沿って順次行い、そのときの受光センサ５からのセ
ンサ信号を逐次メモリして得られる面展開画像を示す。
すなわち、図４において縦方向はライン受光センサ５の
全画素情報、その横方向はエッジ部３のライン方向ｙへ
の画素情報をそれぞれ表し、また図中の実線１２はセン
サ信号から得られるエッジ部３のラインを示し、点線１
３はブレード１の基準位置に取付けられているときの正
規のエッジ部のライン位置を示す。

【００２６】この図４に示されるように、ブレード１の
取付けが傾斜している場合には、そのエッジ部３のライ
ンも傾斜したものとなる。そのため、エッジ部が一定の
位置であることを前提とした検出方法では、傾斜状態に
あるエッジ部における欠陥１４などを検出できないこと
がある。

【００２７】本実施例における検出処理手段７は、この
ような傾斜状態にあるエッジ部３の欠陥検出も確実に行
うことができるもので、そのため、図５に示すようにラ
イン受光センサ５からの（ｍ画素×ｎ個分の）ライン信
号を記憶するラインメモリ２０と、記憶されたライン信
号の各画素の信号レベルを平均化する平均値演算回路２
１と、比較器２２とでその主要部が構成されている。

【００２８】この検出処理手段７によれば、まず、ライ
ン受光センサ５からのｍ画素分のセンサ信号２３がライ
ンメモリ２０のｎ行目に格納され、次の走査後のセンサ
５からのｍ画素分のライン信号レベルがラインメモリ２
０の（ｎ−１）行目にシフトされて格納され、以後同様
にして合計ｎ行分のライン信号レベルが記憶される。次
いで、ラインメモリ２０に記録されたｍ画素×ｎ個分の
ライン信号２４について、平均値演算回路２１により各
画素毎における信号レベルの平均値を算出し、その画素
（１〜ｍ）毎に平均値化されてなる基準信号２５を出力
する。そして、比較器２２において、この基準信号２５
とライン受光センサ５からの最新のセンサ信号２３ａと
が比較され、そのセンサ信号２３ａに基準信号２５に比
べて異常な信号レベル部分が存在したときにはそれを欠
陥部分と識別し、例えば、２値処置して欠陥検出信号２
６として出力することにより、欠陥の検査が行われる。
なお、図３における点線２５ａは上記の基準信号２５の
信号波形を示している。

【００２９】この検出処理手段７では基準信号２５とし
て、ライン受光センサ５が最新の受光走査位置の直前で
あるｎ行分の画素毎の平均値から構成したものを使用す
るため、エッジ部の位置が変動していても、その変動に
追従して検出処理がなされ欠陥検査が確実に実行され
る。例えば、エッジ部の傾き状態がエッジ部全長２２０
ｍｍに対して最大５００μｍである場合、ライン受光セ
ンサ５のセンサ信号において得られるエッジ部の上下方
向への変動幅は０．１μｍ以下程度となるため、最小で
１０μｍ程度のエッジ部の欠け欠陥を、そのエッジ部位
置の変動情報と混同することなく明確に判別して検出す
ることができるのである。

【００３０】このような観点からすると、エッジ部の位
置が多少変動しても欠陥検査を支障なくできるため、ブ
レード１を検査時に移動させる移動機構も高精度の移送
特性を備えた装置である必要はなく、簡易で安価なもの
であってもよい。

【００３１】基準信号２５を作成するためラインメモリ
２０に記憶するセンサ信号の数量（ｎ）は、１０行より
少ないことが好ましく、より好ましくは２〜３行分であ
る。この数量がｎ＝１０行以上であると、欠陥部分の信
号データが平均値に含まれる可能性が高くなるため、基
準信号として好ましくない。

【００３２】図６は、本発明の他の実施例に係る欠陥検
査装置を示す。この欠陥検査装置は、上記実施例の透過
光方式に代えて反射光方式を採用したもので、図７に示
すように上記実施例におけるライン受光センサ５をクリ
ーニング用ブレード１からの反射光１５を受光できる位
置、例えば、光軸ｘに垂直な軸方向ｚに対して３０°傾
けた位置に配置するとともに、そのブレード１を検査対
象となるエッジ部３がセンサ５側に向くように例えば、
軸ほうこうｚに対して５〜１０°傾けた位置に配置した
以外は上記実施例と同じ構成からなるものである。

【００３３】この実施例装置によれば、図７に示すよう
に、白色蛍光灯４からの照射光８は、傾斜して保持され
たブレード１における検査対象のエッジ部３を形成する
上面１ａと側面１ｂにそれぞれ入光される。これによ
り、上面１ａでは照射光８ａの面１ａへの入射角度が法
線方向に対して１０〜２０°程度であるため反射や散乱
が主に起こり相対的に高レベルの反射光１５ａが得ら
れ、一方の側面１ｂでは照射光８ｂの面１ｂへの入射角
度が法線方向に対して７０〜８０°程度であるためその
照射光はほとんど透過して（透過光９ｂ）反射しないた
め低レベルの反射光１５ｂが得られ、それらの反射光は
ライン受光センサ５によって受光される結果、図８に示
すような波形からなるセンサ信号１６が光強度分布の情
報となって得られる。

【００３４】そのセンサ信号１６は、信号レベルが低レ
ベルである図中左側の信号部分はブレード１の側面１ｂ
部分からの、その信号レベルが低レベルから高レベルに
なる境界となる信号部分はエッジ部３からの、信号レベ
ルが高レベルにある図中右側の信号部分はブレード１の
上面１ａ部分からの透過光（光強度）にそれぞれ対応し
た信号レベルを示している。このようにして、反射光方
式の検査装置においても、エッジ部３を形成する上面１
ａと側面１ｂとの間における光強度の分布（コントラス
ト）が得られ、その光強度が大きく切り替わる地点ｐが
エッジ部を示すことになる。

【００３５】これ以降は、前記の実施例と同様の原理と
検出処理手段７によって、エッジ部３の欠陥検査が行わ
れる。

【００３６】なお、いずれの実施例も被検査物としてク
リーニング用ブレードを例に挙げて説明したが、本発明
はこれらに限定されず、その他にもイメージセンサ等の
ガラス基板、シリンドリカルミラー等の光学部品等の被
検査物におけるエッジ部のμｍサイズ単位の欠陥検査に
適用することが可能である。また、光源４としては、白
色蛍光灯に代えて、例えばハロゲン光源からのハロゲン
光を光ファイバ束で導光し、レンズ等を用いてエッジ部
分３を中心に１０μｍ程度のスポット光を照射する光照
射手段などを使用することが可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
より簡便な原理により欠陥検査ができ、しかも検査対象
となるエッジ部の位置が変動しても欠陥を確実に検出で
きる。また、その欠陥検査方法を実現するための装置
も、簡易な構造でかつ小型であり、しかも低コスト提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係る表面欠陥検査装置の
構成を示す斜視図である。

【図２】 図１の装置による表面欠陥検査方法を示す概
念図である。

【図３】 センサ信号の波形図である。

【図４】 センサ信号の面展開画像を示す説明図であ
る。

【図５】 検出処理手段の構成例を示すブロック図であ
る。

【図６】 本発明の他の実施例に係る表面欠陥検査装置
の構成を示す斜視図である。

【図７】 図６の装置による表面欠陥検査方法を示す概
念図である。

【図８】 センサ信号の波形図である。

【符号の説明】

１…被検査物、３…エッジ部、１ａ，１ｂ…エッジ部３
を形成する隣接二面、４…光源、５…ライン受光セン
サ、７…検出処理手段。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ライン状のエッジ部を有する透光性の被
   検査物に対して、一様な光を検査対象のエッジ部を形成
   する隣接二面に入光されるように照射し、そのときのエ
   ッジ部のライン方向と直交する方向に沿う範囲で得られ
   る透過光又は反射光を受光するとともにその受光をエッ
   ジ部のライン方向に沿って順次行い、受光した透過光又
   は反射光の強度分布の情報に基づいて欠陥を検出するこ
   とを特徴する表面欠陥検査方法。
2. 【請求項２】 一様な光を透光性の被検査物における検
   査対象のエッジ部を形成する隣接二面に入光されるよう
   に照射する光源と、その光源の光照射により検査対象の
   エッジ部のライン方向と直交する方向に沿う範囲で得ら
   れる透過光又は反射光を受光するとともにその受光をエ
   ッジ部のライン方向に沿って順次行うライン受光センサ
   と、そのライン受光センサで受光した透過光又は反射光
   の強度分布を示すセンサ信号に基づいて欠陥を検出する
   検出処理手段とを備えていることを特徴する表面欠陥検
   査装置。