JP2005227107A - 汚染物質量の検査方法およびその検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】容器等の洗浄対象内部の汚染状態や洗浄度は、その内部に投入されて汚染物質を吸着する粒体の汚染状態（汚染物質の吸着量）と相関があるという考えに基づいて、洗浄対象内部の構成要素備品に影響を与えることなく、また前記洗浄対象の形状や大きさ等に影響されることなく、前記洗浄対象の内部の汚染状態や洗浄度を短時間に検査できるようにすること。
【解決手段】付着性の粉体で汚染された容器内部の粉体汚染物質の残留量を計測する検査装置であって、前記容器内で粉体汚染物質を吸着し該容器から排出された粒体を保持し、かつ安定な状態に移行させる機能を備える粒体安定化手段と、前記粒体安定化手段により安定化された粒体の集合を照明する照明手段と、前記粒体安定化手段により安定化された粒体の集合の一部又は全域を撮影する撮像手段とを備えること。
【選択図】図１

Description

本発明は、洗浄対象の汚染状態や洗浄度を推定するための技術であり、特に開口部が小さく容積が大きい容器状の洗浄対象内部に残留した汚染物質量や、そのような洗浄対象を洗浄した結果の洗浄度を、高速に検査する汚染物質量の検査方法およびその検査装置に関するものである。
さらに具体的には、トナーカートリッジや現像ユニット内部の洗浄度を評価するために用いることができる手法であり、特に容器内部を乾式洗浄する際に使用すると効果的な汚染物質量の検査方法および検査装置である。

トナーボトルやトナーカートリッジ、あるいは現像ユニットなど、トナーを収納し画像形成装置に該トナーを補給するトナー容器は、地球環境保全のため、回収後に再使用することが望ましい。しかし、現在は、このような再使用処理に非常に大きなコストが掛っている。主なコストは回収コストと洗浄コストである。
回収されたトナー容器の内部には、プロセス条件を満たさないために使用されなかったトナーが残存している。このような残存トナーは、一般的に凝集したり又は帯電不良を起こしたりしている不良トナーである。したがって、品質が保証されたトナー容器としてリサイクルを行うためには、残存しているトナーを抜き取り、内部を洗浄又は清掃しなければならない。

現在は、専用の大型洗浄設備がある工場で洗浄を行っているが、低コストで洗浄することは困難である。高コストとなる原因の一つに、トナー容器を分解するときに飛散するトナーを回収するための設備が必要である点が挙げられる。したがって、トナー容器を分解せずに容器内部を十分洗浄することができれば、低コスト化が実現できる。そして、効率的な洗浄を実現するためには、どの程度洗浄できたかを示す洗浄度を定量的に把握する必要がある。このために、トナー容器を分解することなく容器内部の洗浄度を計測し得る手法が求められている。
また、このような容器内部の洗浄度の推定は、トナー容器に限らず他の対象物に応用することが可能な技術でもある。

容器等の洗浄対象の汚染状態や洗浄度を計測する従来の技術は、以下に説明するとおりである。
洗浄対象の洗浄度を計測するためには、該洗浄対象に残留する汚染物質の量を計測する必要がある。洗浄液又は溶媒を洗浄対象（容器等）内に投入して残留汚れを溶かし出し、排出された洗浄液又は溶媒の成分を計測することにより、残存する汚染物質量を評価する手法が一般的に知られている。成分計測には、一般的にフォトセンサや分光分析器を使用している。このような手法が開示されている刊行物としては、特許第３１６６５７０号公報(ウエハー収納部材の清浄度測定・評価方法)、特開２００１−２７６７６０号公報(部品清浄度評価方法とその装置および洗浄方法)、及び特開平１１−１９６０６号公報(流量調整装置)がある。

その他の手法としては、評価したい部分に粘着テープを張り付けて、一定圧力で押し当てた後に引き剥がし、該粘着テープ上に転写された汚れ成分を観測する「テープ張付け法」が良く使用されている。また、特開２０００−９６０７号公報(清浄資料採取装置及びこれを使用する設備表面の清浄値測定方法)では、一定圧で拭取基材を対象に押し当てる機構を備えた測定装置が提案されており、拭取基材に転写された有機汚れをＴＯＣ計で計測することにより、肉眼では確認できない汚れを定量評価できる技術が説明されている。この場合の拭取基材としては、メンブランフィルター、石英濾紙、及びセラミック繊維から成るものが紹介されている。
また、特開平１０−３２８６３３号公報(混合容器の洗浄方法および洗浄装置)には、ケイ砂やドライアイスをブラストするガンを容器内に挿入する手法において、ガン上にＣＣＤカメラを備え、内壁を直接観察して洗浄度を評価し、計測結果に応じてガンの移動を制御するものが記載されている。

さらに、本発明に関連があり、本件出願人の先願に当たる特願２００３−４１２４０４号出願(トナー容器乾式洗浄方法及び装置)、及び特願２００４−２９７５号出願(容器洗浄装置、容器洗浄方法、及びそれに用いる洗浄媒体)がある。前記特願２００３−４１２４０４号出願は、容器内部にトナーを吸着する洗浄メディアを入れて、残留トナーを吸着除去して容器内部を乾式洗浄する技術であり、気流を用いて一連の洗浄動作の自動化を実現できる装置構成を提案するものである。また、前記特願２００４−２９７５号出願は、同様に容器内部を乾式洗浄する技術であり、蓄光剤を含んだ洗浄メディア表面がトナーで汚れることにより、該洗浄メディアからの発光量が低下するため、光学センサの測定値から前記洗浄メディアのトナー吸着量が推定できる現象を利用するものである。

しかしながら、前記従来の技術を用いてトナー容器の洗浄度を計測しようとした場合は、次のような問題が発生する。
洗浄液又は溶媒をトナー容器内に投入する方法では、トナー容器内の構成要素備品によっては性能劣化を引き起こす可能性が大きい。また、浸漬と乾燥に時間が掛かり、大量の製品の評価には適していない。
テープ張り付けや拭き取りによる評価方法は、狭い部分やトナー容器内面に対する使用が困難であり、また、ＣＣＤカメラで直接視認する方法は、コストが掛かり且つ視野が狭いため、トナー容器の内部全体の洗浄度を推定するのは困難である。

特許第３１６６５７０号公報 特開２００１−２７６７６０号公報 特開平１１−１９６０６号公報 特開２０００−９６０７号公報 特開平１０−３２８６３３号公報

本発明の課題１は、従来技術の問題点を解決するために、容器等の洗浄対象内部の汚染状態や洗浄度は、その内部に投入されて汚染物質を吸着する粒体の汚染状態（汚染物質の吸着量）と相関があるという考えに基づいて、洗浄対象内部の構成要素備品に影響を与えることなく、また前記洗浄対象の形状や大きさ等に影響されることなく、前記洗浄対象の内部の汚染状態や洗浄度を短時間に検査できるようにすることである。
また、本発明の課題２は、前記課題１に加えて、さらに前記洗浄対象の内部の汚染状態や洗浄度を検査する一連の検査工程を自動的に行い得るようにすることである。

前記課題に対する解決手段は、粉体汚染物質（トナー等の汚れ成分）を吸着する粒体(検査メディア)を用いること、前記粒体を容器に供給し容器内の粉体汚染物質を吸着させること、及び前記粉体汚染物質を吸着した粒体を静止した状態に保持して該粒体の集合を撮影すること、が基本となるものである。
本発明では従来技術の問題を解決する手法として、前記先願の特許出願に係る乾式メディアを利用した容器洗浄方法を応用した「汚染物質量の検査方法および検査装置」を提案するものである。乾式メディアを利用する洗浄方法とは、汚れ成分を吸着し、かつ外部から汚れ成分の吸着量を検出できる特性を持つ粒体を、容器内に投入して汚れ成分を吸着除去する手法であり、このような粒体をメディアと呼称している。

以下の説明では、検査用に用いるメディアを検査メディアと呼称する。
また、洗浄度を示す特性値として、容器内部のトナー残留量を計測するものとする。
本発明では、容器内に検査メディアを投入し、攪拌などによりエネルギーを検査メディアに加える。これにより検査メディアは容器内部を摩擦しながら運動し、該容器内部の汚れを吸着する。一定時間後に排出された検査メディアの汚れ吸着量は、前記容器に残留する汚れの量に対応して増減するため、検査メディアが吸着した汚れの量から前記容器内部のトナー残留量を推定することができる（図４）。
検査メディアが吸着した汚れ量を定量化するために、本発明の検査装置では、排出された検査メディアを振動などの安定化手段により静止した状態に整列させ、その状態の画像を撮影する手法を採用している。具体的には、安息角以下の傾きを備え、かつ検査メディアの径と同程度の高さの縁を持つ検査メディア受け皿に検査メディアを投入し、振動を加えることによって該検査メディアを１層に整列させた上で、カメラにより撮像する。このようにして得た画像により、非接触で汚れ吸着量が測定できるため、検査を容易に且つ高速で実行することができる。

〔解決手段１〕（請求項１に対応）
前記課題１を解決するために講じた解決手段１は、付着性の粉体で汚染された容器内部の粉体汚染物質の残留量を計測する検査方法であって、前記粉体汚染物質を表面に吸着する機能を備える粒体を容器内に供給し、前記容器内に供給した粒体を攪拌した後に、この粒体を容器外に排出し、前記容器外に排出した粒体を静止した状態に置いて該粒体の集合の画像を撮影し、この撮影した画像における画素値から前記粒体に吸着された粉体汚染物質量を計算し、この計算された汚染物質量から前記容器内部に残留している汚染物質量を推定することである。
〔作 用〕
前記粒体を容器内に供給して攪拌すると、この粒体は、容器内部に残留する粉体汚染物質の量に応じて、該粉体汚染物質を吸着する。この粒体を前記容器から排出して静止した状態に置いて、該粒体の集合の画像を撮影して、その画像の画素値から前記粒体に吸着された粉体汚染物質量を計算（測定）する。予め、容器内部に残留している粉体汚染物質の量と、粒体に吸着される粉体汚染物質量との相関を求めておくことにより、前記計算された汚染物質量から容器内部に残留している汚染物質量を推定することができる。

〔解決手段２〕（請求項２に対応）
前記課題１を解決するために講じた解決手段２は、付着性の粉体で汚染された容器内部の粉体汚染物質の残留量を計測する検査装置であって、前記容器内で粉体汚染物質を吸着し該容器から排出された粒体を保持し、かつ安定な状態に移行させる機能を備える粒体安定化手段と、前記粒体安定化手段により安定化された粒体の集合を照明する照明手段と、前記粒体安定化手段により安定化された粒体の集合の一部又は全域を撮影する撮像手段とを備えることである。
〔作 用〕
前記粉体汚染物質を吸着して容器から排出された粒体は、前記粒体安定化手段により保持されると共に安定化され、その粒体の集合を照明して撮像手段により撮影する。その後、この撮影された画像を処理することにより、前記粒体に吸着された粉体汚染物質の量を測定して、この測定値により容器内の粉体汚染物質の残留量を推定する。

〔実施態様１〕（請求項３に対応）
実施態様１は、前記解決手段２の粉体汚染物質量の検査装置において、粒体安定化手段が、粒体を同姿勢に、かつ１層に整列させる機能を備えることである。
〔作 用〕
前記粒体の集合を撮影するとき、影や二重に重なった粒体の影響を排除することができる。

〔実施態様２〕（請求項４に対応）
実施態様２は、前記解決手段２又は実施態様１の粉体汚染物質量の検査装置において、粒体安定化手段が、水平方向に対して粒体の安息角と同等又はそれ以下の角度に固定され、かつ縁を有する粒体受け皿を備え、さらに該粒体受け皿を振動させる振動手段と、該粒体受け皿からこぼれた粒体を保持する保持容器とを備えることである。
〔作 用〕
前記縁を有する粒体受け皿を粒体の安息角以下の角度に傾斜させて、振動を加えることにより、前記粒体を１層に広げることができる。そして、前記粒体受け皿からこぼれた粒体は保持容器に蓄積される。

〔実施態様３〕（請求項５に対応）
実施態様３は、前記解決手段２、実施態様１、又は実施態様２の粉体汚染物質量の検査装置において、粒体安定化手段が光を透過する粒体受け皿を備え、かつ、照明手段が、前記粒体受け皿を透過して撮像手段に入射する光を発することができる位置に配置されていることである。
〔作 用〕
前記照明手段から発する光は、粒体受け皿及びその上に保持されている粒体を透過して撮像手段に入射するので、透過光により前記粒体の集合を撮影することができる。

〔実施態様４〕（請求項６に対応）
実施態様４は、前記解決手段２、実施態様１、又は実施態様２の粉体汚染物質量の検査装置において、照明手段は、粒体表面の反射率と粉体汚染物質の反射率との差が、ある閾値以上となる波長の光を照射することである。
〔作 用〕
前記照明手段が、粒体表面の反射率と粉体汚染物質の反射率との差が所定値以上となる波長の光を照射するので、粉体汚染物質と粒体表面のコントラストが大きい画像を撮影することができる。

〔実施態様５〕（請求項７に対応）
実施態様５は、前記解決手段２、及び実施態様１〜実施態様４のいずれかの粉体汚染物質量の検査装置において、撮像手段が、粒体表面と粉体汚染物質の画素値の差が最大になるフィルターを備えていることである。
〔作 用〕
前記撮像手段が、粒体表面と粉体汚染物質の画素値の差を最大にするフィルターを備えているので、特定の色の粉体汚染物質に対する検出感度を大きくすることができる。

〔解決手段３〕（請求項８に対応）
前記課題２を解決するために講じた解決手段３は、付着性の粉体で汚染された容器内部の粉体汚染物質の残留量を計測する検査装置であって、前記粉体汚染物質を表面に吸着する機能を備える粒体を前記容器内に供給する粒体供給手段と、前記粒体を容器内に分散する粒体分散手段と、前記粒子を容器から排出する粒体排出手段と、前記容器から排出した粒体の集合の画像を撮影する粒体画像計測手段と、前記粒体画像計測手段により撮影した画像を処理する画像処理手段とを備えることである。
〔作 用〕
前記粒体供給手段により粒体を容器内に供給して、前記粒体分散手段により該粒体を容器内で分散することによって、該粒体は容器内に残留している粉体汚染物質を吸着する。前記粒体排出手段により該粉体汚染物質を吸着した粒体を容器から排出して、該粒体の集合を前記粒体画像計測手段により撮影する。この撮影した画像を前記画像処理手段により処理することによって、前記粒体に吸着された粉体汚染物質の量を測定して、この測定値により容器内の粉体汚染物質の残留量を推定する。

〔実施態様６〕（請求項９に対応）
実施態様６は、前記解決手段３の粉体汚染物質量の検査装置において、粒体供給手段が、粒体を加圧された空気の流れにより、粒体供給槽から容器内へ搬送する搬送路を備えており、粒体分散手段が、前記搬送路に接続された粉体用ノズルを備えていることである。
〔作 用〕
前記粒体供給手段は、加圧された空気の流れを利用して、粒体を粒体供給槽から吸い上げて搬送路を通して容器へ搬送し、この搬送された粒体は前記粉体用ノズルを通して容器内に分散され攪拌される。このように容器への粒体の供給、及び前記容器内での粒体の分散及び攪拌は、前記粒体供給手段と粒体分散手段によって自動的に行われる。

〔実施態様７〕（請求項１０に対応）
実施態様７は、前記解決手段３又は実施態様６の粉体汚染物質量の検査装置において、粒体排出手段が、ホッパーと該ホッパーの下部に設けられたシャッタとを備えていることである。
〔作 用〕
前記粒体排出手段において、容器から排出した粒体はホッパーに一時的に堆積され、一定量の粒体が堆積した時点でシャターを開いて、粒体を下流の粒体画像計測手段に投入する。この粒体計測手段への粒体の投入は、前記粒体排出手段によって自動的に行われる。

〔実施態様８〕（請求項１１に対応）
実施態様８は、前記解決手段１の検査方法、又は解決手段２或いは解決手段３の検査装置において使用する検査用の粒体であって、粉体汚染物質を吸着する粒体の表面反射率と、前記粉体汚染物質の反射率との差の絶対値が、予め定められた閾値以上であることである。
〔作 用〕
前記粉体汚染物質と粒体表面との反射率の差が所定値以上であるため、前記粉体汚染物質を吸着した粒体を撮影した画像において、ＳＮ比が高くなる。

〔実施態様９〕（請求項１２に対応）
実施態様９は、前記解決手段１の検査方法、又は解決手段２或いは解決手段３の検査装置において使用する検査用の粒体であって、粉体汚染物質を吸着する粒体の透過率と、前記粉体汚染物質の透過率との差が、予め定められた閾値よりも大きいことである。
〔作 用〕
前記粒体の透過率と粉体汚染物質の透過率との差が所定値よりも大きいため、前記粒体を透過する照明を用いることにより、該粒体が吸着した粉体汚染物質の量を光量によって測定することができる。また、前記粒体の裏表両側に吸着した粉体汚染物質を同時に計測することもできる。

〔実施態様１０〕（請求項１３に対応）
実施態様１０は、前記解決手段１の検査方法、又は解決手段２或いは解決手段３の検査装置において使用する検査用の粒体であって、粉体汚染物質を吸着する粒体の表面と該粉体汚染物質の色差が、色相角において１６０°以上、望ましくは１８０°であることである。
〔作 用〕
前記粒体の表面と粉体汚染物質の色差が、色相角において１６０°以上、望ましくは１８０°であるので、前記粉体汚染物質を色の差によって際立たせて画像を撮影することができる。

〔実施態様１１〕（請求項１４に対応）
実施態様１１は、前記解決手段１の検査方法、又は解決手段２或いは解決手段３の検査装置において使用する検査用の粒体であって、粒体に対する粉体汚染物質の吸着力が、容器に対する粉体汚染物質の付着力と同等、又はそれより大きいことである。
〔作 用〕
前記粒体に対する粉体汚染物質の吸着力が、容器に対する前記粉体汚染物質の付着力以上であるので、付着力の強い粉体汚染物質が容器内に残留していても、取り逃しなく粒体に吸着することができる。

〔実施態様１２〕（請求項１５に対応）
実施態様１２は、前記実施態様１１の検査用の粒体において、粒体の表面が親水的な特性を備えることである。
〔作 用〕
前記粒体は水分を表面に保持することができるので、この粒体は強い液架橋力によって容器に付着した粉体汚染物質を吸着して保持することができる。

〔実施態様１３〕（請求項１６に対応）
実施態様１３は、前記実施態様１１の検査用の粒体において、粉体汚染物質と逆極性に帯電し易く、かつ容器とは同極性に帯電することである。
〔作 用〕
前記粒体は、粉体汚染物質と逆極性に帯電し、容器とは同極性に帯電するので、静電気により粉体汚染物質を強く吸着することができる。

〔実施態様１４〕（請求項１７に対応）
実施態様１４は、前記解決手段１の検査方法、又は解決手段２或いは解決手段３の検査装置において使用する検査用の粒体であって、粒体の容器に対する付着力が、最大でも粒体一つに働く慣性力以下であることである。
〔作 用〕
粒体一つに働く慣性力が、粒体の容器に対する付着力以上であるので、前記粒体を容器から容易に分離して排出することができる。

本発明の効果を主な請求項毎に整理すると、次ぎのとおりである。
(１) 請求項１に係る発明
前記粉体汚染物質（汚れ成分）を吸着する粒体（検査メディア）を容器内に投入し、その粒体を容器外に取出してそれに吸着された粉体汚染物質の量を画像計測を用いることにより、容器の内部に付着している粉体汚染物質の残留量の検査を行うものであり、乾式で処理されるため、容器内の構成要素備品の性能劣化引き起こすことなく、また画像計測を用いて処理を高速化できるため、短時間に多数の容器の検査を実行することができる。また、狭い空間を有する容器であっても、何の支障もなく容器内部の検査を実行することができる。特に、トナー等の付着性を持つ粉体汚染物質による汚染度を評価する場合に有効である。
(２) 請求項２に係る発明
前記請求項１に係る発明が生じる効果に加えて、粒体安定化手段によって粒体の集合の安定化を図ることにより、粒体に吸着された粉体汚染物質の量について、再現性の良好な計測ができるので、精度の高い検査を実行することが可能である。

(３) 請求項３及び請求項４に係る発明
粒体安定化手段が粒体を１層に広げることにより、影や二重に重なった粒体の影響を排除して、粒体集合の画像を再現性良く撮影することができるので、精度の高い検査を実行することが可能である。
(４) 請求項５に係る発明
粒体を透過光により照明しているので、粉体汚染物質の透過率が低く、前記粒体の透過率が高い場合に特に有効であり、粒体が吸着した粉体汚染物質の量を透過光量により測定することができる。また、粒体の裏表両側に吸着した粉体汚染物質を同時に計測できるため、前記粉体汚染物質の吸着量を正確に測定することができる。

(５) 請求項６に係る発明
粒体に対して反射率が高く、粉体汚染物質に対して吸収率が高い波長の光、例えば、粒体と同色である波長の光、で照明を行うことにより、粉体汚染物質と粒体表面のコントラストが強い画像を撮影することができるので、画像のＳＮ比が向上し、前記粒体の粉体汚染物質の吸着量をより正確に測定することができる。
(６) 請求項７に係る発明
粒体表面と粉体汚染物質の画素値の差が最大になるフィルター、例えば粒体と同色のカラーフィルター、をカメラに付けることにより、特定の色の粉体汚染物質に対する検出感度を向上することができ、前記粒体が吸着した粉体汚染物質量をより正確に測定することができる。

(７) 請求項８に係る発明
前記請求項１に係る発明が生じる効果に加えて、容器へ粒体を供給すること、前記粒体を容器内に分散すること、及び前記容器から粒体を排出することを含めて、一連の検査工程を自動的に実行することが可能である。
(８) 請求項９に係る発明
加圧された空気の流れを利用して、粒体を粒体供給槽から吸い上げて搬送路を通して容器へ搬送することにより、前記粒体を容器へ自動的に供給することができる。また、前記粒体を粉体用ノズルを通して前記容器内へ供給することにより、該粒体を容器内で自動的に分散させ攪拌することができる。

(９) 請求項１０に係る発明
容器から排出した粒体はホッパーに一時的に堆積され、一定量の粒体が堆積した時点でシャッタを開いて、該粒体を下流の粒体画像計測手段に投入するので、前記容器から排出された粒体を下流の粒体画像計測手段へ自動的に投入することができる。
(１０) 請求項１１に係る発明
粉体汚染物質と粒体表面との反射率に十分な差があるため、該粉体汚染物質を吸着した粒体を撮影した画像においてＳＮ比が高くなり、精度良く粉体汚染物質の量を測定することができる。

(１１) 請求項１２に係る発明
粉体汚染物質と粒体との透過率に十分な差があるため、前記粉体汚染物質の透過率が低い場合に特に有効である。前記粒体を透過する照明を用いることにより、該粒体に吸着された粉体汚染物質の量を光量により測定することができる。前記粒体の裏表両側に吸着した粉体汚染物質を同時に計測することができるため、前記粉体汚染物質の吸着量に対応した精度の高い測定値を得ることができる。
(１２) 請求項１３に係る発明
粒体の表面と粉体汚染物質の色差が、色相角において１６０°以上であることにより、前記粉体汚染物質を色の差によって際立たせて画像を撮影することができるため、例えば、カラートナーや粉体塗料などの色付き粉体汚染物質（汚れ）の吸着量をより正確に測定することができる。特に、塗料の粉体などの残留量を容易に測定することができる。

(１３) 請求項１４に係る発明
粒体に対する粉体汚染物質の吸着力が、容器に対する前記粉体汚染物質の付着力と同等、又はそれより大きいことにより、付着力の強い粉体汚染物質が容器内に残留していても、取り逃しなく粒体に吸着することができるため、より正確に粉体汚染物質の量を測定することができる。
(１４) 請求項１５に係る発明
粒体の表面が親水的な特性を備えていることにより、前記粒体は水分を表面に保持することができ、該粒体は強い液架橋力によって容器に付着した粉体汚染物質を吸着して保持することができるため、付着力の強い粉体汚染物質（汚れ）が容器内に残留していても取り逃しなく吸着することができる。これにより、前記粒体に吸着された粉体汚染物質の量をより正確に測定することができる。

(１５) 請求項１６に係る発明
粒体は粉体汚染物質と逆極性に帯電し易く、かつ容器とは同極性に帯電することにより、静電気により粉体汚染物質を強く吸着することができるため、付着力の強い粉体汚染物質が容器内に残留していても取り逃しなく粒体に吸着することができる。このため、前記粒体に吸着された粉体汚染物質の量をより正確に測定することができる。
(１６) 請求項１７に係る発明
粒体一つに働く慣性力を、回転・振動などの外力を用いて、粒体の容器に対する付着力以上にすることにより、前記粒体を容器から容易に分離して排出することが可能になる。これにより、該粒体を容器から効率的に分離・排出することができ、検査速度を上げることができる。

洗浄対象（容器等の）内部の構成要素備品に影響を与えることなく、また前記洗浄対象の形状や大きさ等に影響されることなく、前記洗浄対象の内部の汚染状態や洗浄度を短時間に検査するという目的を、粉体汚染物質（汚れ成分）を吸着する粒体（検査メディア）を利用して、比較的簡単な構成により測定精度を損なうことなく実現した。

本発明の実施例１（請求項１〜請求項４、請求項１１、及び請求項１４〜請求項１６に対応）について、図１〜図４を参照しながら説明する。
図１及び図２は、検査装置の構成と該検査装置による洗浄度検査の手順を示しており、図３は前記検査装置における検査メディア受け皿（粒体受け皿）を示しており、また図４は検査メディア（粒体）のトナー（粉体汚染物質、汚れ成分）吸着量と容器内のトナー残留量との相関関係を示している。
この実施例１は、トナー容器内壁に付着して残存しているトナー残留量を検査する検査装置及び検査方法に関するものである。
この実施例１の検査装置は、図１に示されているように、保持容器１０内に設けられた検査メディア受け皿１７と、この検査メディア受け皿１７に接触して設けられた振動発生器１９と、前記検査メディア受け皿１７上に整列した検査メディア３を撮影するカメラ２１と、該カメラ方向から検査メディア３を照明するリング照明２３から成る。なお、前記保持容器１０は、検査メディア取出口１６を備えている。
また、前記検査装置は、前記検査メディア３を検査メディア受け皿１７に供給する検査メディア投入手段１１と、前記検査メディア受け皿１７上の検査メディア３をエア噴射により除去する除去手段２６と、前記カメラ２１により撮影した画像を処理する画像処理装置２８とを備えている。前記検査メディア投入手段１１はエアシリンダー１５により開閉されるシャッタ１３を具備しており、前記除去手段２６はエア供給弁２５及びエアブローノズル２７を具備している。

本実施例での検査対象は、黒色トナーのボトル形状容器であり、前記検査メディア３としては、ナイロン製円柱形の白色半透明のビーズを用いる。ナイロンは正帯電しやすい材質であり、摩擦帯電することで負帯電しやすいトナー汚れを強力に吸着する。また、表面に水分を保持する材料から成る検査メディアを用いることにより、液架橋力によって汚れを吸着しても良い。リング照明２３からなる光源は、前記検査メディア受け皿１７の上方に配置されており、前記検査メディア受け皿上に整列された検査メディア３に対して白色光を照射している。白色の検査メディアを白色光により照明するため、黒色トナーに対して反射率に大きな差が生じて、撮影するとＳＮ比が大きい画像を得ることができる。カメラ２１は、前記検査メディア受け皿１７上に整列した検査メディア３を視野に収める位置に配置されている。

この実施例１の検査装置による容器内部の洗浄度の検査方法について、図２を用いて順に説明する。
先ず、用意したナイロン製の検査メディア３をトナー容器５内に投入する（図２(ａ)）。投入する検査メディア３の量は、少なくとも前記トナー容器５の内部面積と投入する検査メディア３の表面積の合計が同等になる量とする。これは、前記トナー容器内に残留した汚れが、該トナー容器５の内壁面と前記検査メディア３の表面に均一に広がると仮定した場合、前記検査メディア３の表面に付着した汚れ量が、即ち、トナー容器内に残留した汚れ量とすることができるためである。
前記検査メディア３を投入したトナー容器５の開口部に蓋６をして、トナー容器内の検査メディア３を攪拌する。攪拌手法は、手でトナー容器５を激しく動かしてもよいし、回転運動を機械的に加えてもよい（図２(ｂ)）。十分にトナー容器内で検査メディア３が攪拌されたら、蓋６を外し、該トナー容器５を反転させて検査メディア３を排出する。この排出された検査メディア３は、検査装置の投入手段１１の投入口より投入されシャッタ１３上でいったん蓄積されて、前記シャッタ１３を開くことにより一定量だけ前記検査メディア受け皿１７の上に移動される（図２(ｃ)）。

図３に示すように、前記検査メディア受け皿１７の縁１７ａの一部又は全周は、検査メディア３の径と同じ高さを備えている。前記検査メディア受け皿１７は、検査メディアの安息角と同じ角度θに傾斜されて固定されており、振動を加えることによって、前記検査メディア３は、１層を残して前記縁１７ａを乗り越えて落下し排除される。また、前記検査メディア受け皿１７の傾斜角は、前記安息角以下であってもよく、加える振動は検査メディア３を同姿勢に整列させる周波数に設定する。前記検査メディア受け皿１７から落下した検査メディア３は、下部のより大きな検査メディアの保持容器１０に蓄積される（図２(ｃ)）。
そして、カメラ２１は検査メディア受け皿１７を視野に収める位置に配置されており、リング照明２３により前記検査メディア受け皿上に整列された検査メディア３を照明して撮影する。この検査装置では、図１及び図２に示されているように、投入手段１１の投入口以外は外部光から遮断されており、光学的な外乱が少ないため、安定した撮影結果を得ることが可能である。

前記カメラ２１により１層に整列した検査メディア３を撮影し、画像処理装置２８において画素値平均を求める。また、これとは別に清浄な検査メディアを１層に整列させて撮像し画素値平均を求めて、差分を演算することにより、前記検査メディア３に吸着されたトナー量が測定される。
前記検査メディアのトナー吸着量と、前記トナー容器内に残留するトナー量との相関関係は図４に示されているとおりであり、前記検査メディアに吸着したトナー量から、トナー容器内部のトナー残留量を推定することができる。

計測が完了した後は、前記除去手段２６のエア供給弁２５を開き、エアブローノズル２７よりエアを噴射して、検査メディア受け皿１７上に残存した検査メディア３を除去して、保持容器１０中に落とす。本実施例では除去手段２６としてエアブローを用いたが、これに替えて、検査メディア受け皿１７を安息角以上に大きく傾斜させたり、前記検査メディア受け皿の縁を低くしたり、又は他の手法により検査メディア受け皿上の検査メディアを除去する機構を採用してもよい。このようにして、検査メディア受け皿１７上の残存検査メディアを除去し、新たな検査メディアの計測を行うことが可能な状態になる。前記保持容器１０の下部には、蓋を有する検査メディア取出口１６が設けられており、一定量の検査メディア３が溜まったら前記蓋を開けて清掃を行うことが可能である（図２(ｄ)）。

次に、本発明の実施例２（請求項８〜請求項１０、請求項１７に対応）について、図５を参照しながら説明する。この実施例２は、トナー容器へ検査メディア（粒体）を供給する粒体供給手段、前記トナー容器内に検査メディアを分散させる粒体分散手段、及び前記トナー容器から検査メディアを排出する粒体排出手段を備えており、前記実施例１の検査装置における一連の検査工程を全て自動化するものである。
本実施例２の検査装置は、粒体供給手段、粒体分散手段、粒体排出手段、及び排出した粒体を計測する粒体画像計測手段をその構成要素として備えている。前記粒体供給手段は、エアコンプレッサー３０、搬送路３２、供給路３３、エア供給弁３４、供給槽３５、及び粉体用ノズル３６から成り、加圧された空気の流れにより検査メディア３を供給槽３５から吸い上げて、空気の力で搬送し、粉体用ノズル３６を通じてトナー容器５内へ噴射することにより、前記検査メディアの供給を実現している。前記粒体分散手段は、前記粉体用ノズル３６から成り、該粉体用ノズルから空気と共に検査メディアを噴射して、前記トナー容器５の内部に旋廻流を生じさせることにより、前記検査メディアの分散と攪拌を実現している。

また、前記粒体排出手段は、二重管３７、ホッパー３９、及びシャッタ４０から成り、トナー容器５の開口部において二重管構造とすることによって、自然落下により検査メディア３が順次落下し、前記容器開口部の下部のホッパー３９に堆積することにより実現している。このように検査メディア３が自然落下により排出されるために、該検査メディア３はトナー容器の内壁に対する付着力以上の重量を備えていることが必要である。
前記ホッパー３９の下部にはシャッタ４０が設けられており、一定量の検査メディア３が堆積した時点で前記シャッタ４０を開いて、下流の粒体画像計測手段に検査メディア３を投入する。振動や磁力などを利用する補助的な排出手段を備えることによって、より確実に検査メディアを排出できるようにしても良い。

そして、前記粒体計測手段については、構成及び動作とも前記実施例１と同様である。検査メディア受け皿１７上で１層に整列した検査メディア３の画像を取得し、これとは別に検査処理に使用していない清浄な検査メディアによる画像との差を求めて、前記検査メディア３に吸着されたトナー汚れを計算し、図４に示されている相関関係を用いてトナー容器内部のトナー残留量を推定する。この検査メディアとしてはナイロン製で、かつ流動特性に優れる球形状のものを用いる。前記実施例１と同様に、摩擦帯電によりトナー容器内部のトナー汚れを強く吸着するため、付着力の強いトナーの容器であっても検査することが可能となる。

次に、本発明の実施例３（請求項５及び請求項１２に対応）について、図６及び図７を参照しながら説明する。図６は検査装置の検査メディア受け皿の部分をを示す図であり、図７はガラス球を検査メディア（粒体）として用いた場合の計測画像の写真である。この実施例３は、透過率の高い検査メディアを用いて、透過光照明を採用して画像を撮影する点に特徴があり、それ以外は前記実施例１又は実施例２と同じである。
本実施例３では、前記実施例１又は実施例２と異なり、検査メディア受け皿１８を透明なガラス製とし、その下に面光源２４を配置している。この面光源２４として高周波で駆動するＬＥＤ方式のものを用いることにより、ムラが少なく安定した画像を撮影することができる。前記検査メディア受け皿１８は、前記実施例１と同様に傾斜されて固定されている。図７は、黒色トナーの汚れ成分８を吸着したガラス球から成る検査メディア４の透過光による拡大画像（図７(ｂ)）と、該検査メディア４の透過光による整列画像（図７(ａ)）を示している。透過率が大きいガラス製の検査メディア４は、透過光によってトナー付着面と清浄な面との差が大きく現れる。このように、透過光照明によって濃淡が強調された画像をカメラ２１により撮影し、画像処理を行う。これとは別に、予め清浄な検査メディアの整列画像を計測しておき、これらの画像間の比較により前記検査メディア４のトナー吸着量を容易に測定することができる。

前記実施例１又は実施例２において採用した反射光による画像計測は、検査メディア間に生じる影がノイズ成分となるため、ＳＮ比が低下するという問題がある。これに対して、本実施例３のように透過光により検査メディアを照明する場合は、前記検査メディア間の影の影響が少なくなり、且つ該検査メディアの裏表両方に付着した汚れが透過光量に影響するため、僅かな汚れの吸着量でも検知し易くなる。

次に、本発明の実施例４（請求項６、請求項７、及び請求項１３に対応）について、図８を参照しながら説明する。図８は、カラートナー容器の洗浄度の検査において、Ｌ^*ａ^*ｂ^*表色系色相図におけるイエロートナーと、検査メディア（粒体）の色相について説明するものである。この実施例４は、カラートナー等の色付きの汚れ成分（粉体汚染物質）の検査に関する点に特徴があり、それ以外は前記実施例１〜実施例３と同じである。
本実施例４は、検査したい汚れの成分が、カラートナーなどの色付きのものであり、且つ、その色が予め明らかである場合であり、計測画像上において該カラートナーとのＳＮ比が大きい色、例えば色相角が１６０°以上、望ましくは１８０°異なる色相を持つ検査メディアを使用すると良好な検査結果を得ることができる。
また、照明の波長を変化させて、例えば、塗粒の補色となる波長の光を照射することによって、測定画像のＳＮ比を大きくすることができる。具体的には、イエロートナーの汚れを検査する場合に、青色の照明を行うことにより、トナー汚れと検査メディア表面のコントラストが大きい画像を取得することができる。或いは、撮像手段において、例えば、カラーフィルターなどをレンズに付け加えることによって、検査メディア表面と汚れ成分のコントラストを強調することが可能である。

は、本発明の実施例１の検査装置を示す模式図である。 は、実施例１の検査装置による検査手順(ａ)〜(ｄ)を示す模式図である。 は、実施例１の検査装置の検査メディア受け皿、および該受け皿上で整列した検査メディアを示す模式図であり、(ａ)は平面図、(ｂ)は側面の断面図である。 は、検査メディアのトナー吸着量と容器内のトナー残留量の相関関係を示すグラフである。 は、本発明の実施例２の検査装置を示す模式図である。 は、本発明の実施例３の検査装置における検査メディア受け皿の部分を示す模式図であり、透過照明を用いて検査メディアを撮影するものである。 は、ガラス球から成る検査メディアを用いた場合の計測画像の写真であり、(ａ)はガラス球の整列画像、(ｂ)はガラス球の拡大画像である。 は、本発明の実施例４のカラートナー容器の検査において、Ｌ^*ａ^*ｂ^*表色系色相図におけるイエロートナーと検査メディアの色相について説明する図である。

符号の説明

３ ‥‥ 検査メディア（粒体）
４ ‥‥ ガラス球の検査メディア（粒体）
５ ‥‥ トナー容器
６ ‥‥ 容器の蓋
８ ‥‥ 黒色トナーの汚れ成分
１０ ‥‥ 保持容器
１１ ‥‥ （検査メディア）投入手段
１３ ‥‥ シャッタ
１５ ‥‥ エアシリンダー
１６ ‥‥ 検査メディア取出口
１７ ‥‥ 検査メディア受け皿
１７ａ‥‥ 縁
１８ ‥‥ 透明なガラス製の検査メディア受け皿
１９ ‥‥ 振動発生器
２１ ‥‥ カメラ
２３ ‥‥ リング照明
２４ ‥‥ 面光源
２５ ‥‥ エア供給弁
２６ ‥‥ （検査メディア）除去手段
２７ ‥‥ エアブローノズル
２８ ‥‥ 画像処理装置
３０ ‥‥ エアコンプレッサー
３２ ‥‥ 搬送路
３３ ‥‥ 供給路
３４ ‥‥ エア供給弁
３５ ‥‥ （検査メディア）供給槽
３６ ‥‥ 粉体用ノズル
３７ ‥‥ 二重管
３８ ‥‥ 容器固定治具
３９ ‥‥ ホッパー
４０ ‥‥ シャッタ

Claims (17)

1. 付着性の粉体で汚染された容器内部の粉体汚染物質の残留量を計測する検査方法であって、
   前記粉体汚染物質を表面に吸着する機能を備える粒体を容器内に供給し、
   前記容器内に供給した粒体を攪拌した後に、この粒体を容器外に排出し、
   前記容器外に排出した粒体を静止した状態に置いて該粒体の集合の画像を撮影し、
   この撮影した画像における画素値から前記粒体に吸着された粉体汚染物質量を計算し、
   この計算された汚染物質量から前記容器内部に残留している汚染物質量を推定すること、
   を特徴とする粉体汚染物質量の検査方法。
2. 付着性の粉体で汚染された容器内部の粉体汚染物質の残留量を計測する検査装置であって、
   前記容器内で粉体汚染物質を吸着し該容器から排出された粒体を保持し、かつ安定な状態に移行させる機能を備える粒体安定化手段と、
   前記粒体安定化手段により安定化された粒体の集合を照明する照明手段と、
   前記粒体安定化手段により安定化された粒体の集合の一部又は全域を撮影する撮像手段と、
   を備えることを特徴とする粉体汚染物質量の検査装置。
3. 前記粒体安定化手段が、前記粒体を同姿勢に、かつ１層に整列させる機能を備えることを特徴とする請求項２に記載の粉体汚染物質量の検査装置。
4. 前記粒体安定化手段が、水平方向に対して粒体の安息角と同等又はそれ以下の角度に固定され、かつ縁を有する粒体受け皿を備え、さらに該粒体受け皿を振動させる振動手段と、該粒体受け皿からこぼれた粒体を保持する保持容器とを備えることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の粉体汚染物質量の検査装置。
5. 前記粒体安定化手段が光を透過する粒体受け皿を備え、かつ、前記照明手段が、前記粒体受け皿を透過して前記撮像手段に入射する光を発することができる位置に配置されていることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれかに記載の粉体汚染物質量の検査装置。
6. 前記照明手段は、粒体表面の反射率と粉体汚染物質の反射率との差が、ある閾値以上となる波長の光を照射することを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれかに記載の粉体汚染物質量の検査装置。
7. 前記撮像手段が、粒体表面と粉体汚染物質の画素値の差が最大になるフィルターを備えていることを特徴とする請求項２〜請求項６のいずれかに記載の粉体汚染物質量の検査装置。
8. 付着性の粉体で汚染された容器内部の粉体汚染物質の残留量を計測する検査装置であって、
   前記粉体汚染物質を表面に吸着する機能を備える粒体を前記容器内に供給する粒体供給手段と、
   前記粒体を容器内に分散する粒体分散手段と、
   前記粒子を容器から排出する粒体排出手段と、
   前記容器から排出した粒体の集合の画像を撮影する粒体画像計測手段と、
   前記粒体画像計測手段により撮影した画像を処理する画像処理手段と、
   を備えることを特徴とする粉体汚染物質量の検査装置。
9. 前記粒体供給手段が、前記粒体を加圧された空気の流れにより、粒体供給槽から前記容器内へ搬送する搬送路を備えており、前記粒体分散手段が、前記搬送路に接続された粉体用ノズルを備えていることを特徴とする請求項８に記載の粉体汚染物質量の検査装置。
10. 前記粒体排出手段が、ホッパーと該ホッパーの下部に設けられたシャッタとを備えていることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の粉体汚染物質量の検査装置。
11. 前記請求項１に記載の検査方法、又は前記請求項２或いは請求項８に記載の検査装置において使用する検査用の粒体であって、
    前記粉体汚染物質を吸着する粒体の表面反射率と、前記粉体汚染物質の反射率との差の絶対値が、予め定められた閾値以上であることを特徴とする検査用の粒体。
12. 前記請求項１に記載の検査方法、又は前記請求項２或いは請求項８に記載の検査装置において使用する検査用の粒体であって、
    前記粉体汚染物質を吸着する粒体の透過率と、前記粉体汚染物質の透過率との差が、予め定められた閾値よりも大きいことを特徴とする検査用の粒体。
13. 前記請求項１に記載の検査方法、又は前記請求項２或いは請求項８に記載の検査装置において使用する検査用の粒体であって、
    前記粉体汚染物質を吸着する粒体の表面と前記粉体汚染物質の色差が、色相角において１６０°以上、望ましくは１８０°であることを特徴とする検査用の粒体。
14. 前記請求項１に記載の検査方法、又は前記請求項２或いは請求項８に記載の検査装置において使用する検査用の粒体であって、
    前記粒体に対する粉体汚染物質の吸着力が、前記容器に対する粉体汚染物質の付着力と同等、又はそれより大きいことを特徴とする検査用の粒体。
15. 前記粒体の表面が親水的な特性を備えることを特徴とする請求項１４に記載の検査用の粒体。
16. 前記粉体汚染物質と逆極性に帯電し易く、かつ前記容器とは同極性に帯電することを特徴とする請求項１４に記載の検査用の粒体。
17. 前記請求項１に記載の検査方法、又は前記請求項２或いは請求項８に記載の検査装置において使用する検査用の粒体であって、
    前記粒体の容器に対する付着力が、最大でも粒体一つに働く慣性力以下であることを特徴とする検査用の粒体。