JP2005257681A

JP2005257681A - 表面検査方法および同装置

Info

Publication number: JP2005257681A
Application number: JP2005034199A
Authority: JP
Inventors: Takumi Akatsuka; 巧赤塚
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2004-02-10
Filing date: 2005-02-10
Publication date: 2005-09-22

Abstract

【課題】表面欠陥の検出能力に優れた表面検査方法および同装置等を提供する。
【解決手段】
検査対象物４０の表面欠陥を検出する表面検査方法および同装置。所定の広がりを有する光源１５により、検査対象物４０表面上の検査対象領域４１に向かって拡散光を照射する。光源１５と検査対象領域４１との間に介在させた遮光体２０により、検査対象領域４１内に、光源１５の一部領域からの光を遮光するが他の領域からの光は遮光しない照明制限領域を形成する。照明制限領域を含む検出領域３１を撮像するカメラ３０により、遮光体２０により遮光される光が、遮光体２０がなかった場合には照明制限領域２５において正反射してカメラ３０に入射する方向から検出領域３１を撮像する。
【選択図】図５

Description

本発明は、検査対象物の表面に存在する欠陥を検出する表面検査方法および同装置に関する。

従来、高い表面精度が求められる感光ドラム用基体等では、キズ、凹凸、異物付着および汚れ等の表面欠陥を検出するため、表面検査が行われる。このような表面検査方法としては、直接光により照射された明視野部を撮像するいわゆる明視野法や、間接光により照射された暗視野部を撮像するいわゆる暗視野法等が知られている。

たとえば、下記特許文献１では、いわゆる明視野法を用いる表面検査方法として、ストライプ状の明暗をもった照明を用いて正反射光量を減少させることにより、表面欠陥の検出精度の向上を図る方法が提案されている。

また、下記特許文献２では、光源と検査対象物との間に直射光制限部材を介在させることで形成した暗視野部の反射光を撮像する、いわゆる暗視野法を用いる表面検査方法が提案されている。

また、下記特許文献３では、検査対象物表面に複数本の線状の光ビームを投射し、その反射光をスクリーンに投影させ、ライン形状の曲がりによって欠陥を検出する方法が提案されている。

また、下記特許文献４では、検査対象物表面に規則的なパターンを投光し、検査対象物表面を撮像して得た画像データにおける投光パターンの規則性を評価することにより、欠陥を検出する方法が提案されている。
特開平５−５２７６６号公報特開平８−１２２２６１号公報特開平１１−１８５０４０号公報特開平１１−２１１４４２号公報

しかしながら、上記した従来の明視野法や暗視野法、あるいは検査対象物表面に投光した所定のパターンによる表面検査方法等では、比較的鋭い表面欠陥は検出できるが、反射光に僅かな変化しか生じない軽微な表面欠陥は正常部と識別できず、これを検出することは困難であった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、表面欠陥の検出能力に優れた表面検査方法および同装置等を提供することを目的とする。

本発明は、下記の手段を提供する。すなわち、
［１］検査対象物の表面欠陥を検出する表面検査法であって、
所定の広がりを有する光源により、前記検査対象物表面上の検査対象領域に向かって拡散光を照射し、
前記光源と前記検査対象領域との間に介在させた遮光体により、前記検査対象領域内に、前記光源の一部領域からの光を遮光するが他の領域からの光は遮光しない照明制限領域を形成し、
前記照明制限領域を含む検出領域を撮像するカメラにより、前記遮光体により遮光される光が、前記遮光体がなかった場合には前記照明制限領域において正反射してカメラに入射する方向から前記検出領域を撮像することを特徴とする表面検査方法。

［２］前記検出領域には、前記照明制限領域のうち、前記カメラへの正反射光が前記遮光体によって遮光されない正反射光領域に近接する部分を含むことを特徴とする前項１に記載の表面検査方法。

［３］前記検出領域は、前記照明制限領域から前記正反射光領域に至る連続した領域とすることを特徴とする前項２に記載の表面検査方法。

［４］前記カメラは、ラインセンサカメラであることを特徴とする前項３に記載の表面検査方法。

［５］前記検査対象物と前記検出領域とを相対的に移動させ、前記検査対象領域の全領域を順次前記検出領域として撮像を行うことを特徴とする前項１〜４のいずれかに記載の表面検査方法。

［６］前記検査対象領域における前記照明制限領域の形成位置を変化させて、前記検査対象領域の各部位が前記照明制限領域として前記検出領域に含まれる複数回の撮像を行うことを特徴とする前項１〜５のいずれかに記載の表面検査方法。

［７］前記検査対象領域における前記照明制限領域の形成位置を連続的に移動させることによって変化させることを特徴とする前項６に記載の表面検査方法。

［８］前記検査対象領域における前記照明制限領域の形成位置の移動は、前記検査対象物と前記遮光体とを相対移動させることによって行うことを特徴とする前項６または７に記載の表面検査方法。

［９］前記カメラへの正反射光が前記遮光体によって遮光されない正反射光領域の形成位置を変化させながら、前記検査対象領域の各部位について複数回の撮像を行うことを特徴とする前項１〜８のいずれかに記載の表面検査方法。

［１０］前記正反射光領域の形成位置を連続的に移動させることによって変化させることを特徴とする前項９に記載の表面検査方法。

［１１］前記正反射光領域の形成位置の移動は、前記検査対象物と前記遮光体とを相対移動させることによって行うことを特徴とする前項９または１０に記載の表面検査方法。

［１２］前記カメラを前記遮光体とともに前記検査対象物に対して相対移動させることを特徴とする前項８または１１に記載の表面検査方法。

［１３］前記検査対象領域の各部位について、前記カメラへの正反射光が前記遮光体によって遮光されない正反射光領域のうち、最も近接する前記正反射光領域の位置する方向が異なる場合を含む複数回の撮像を行うことを特徴とする前項１〜１２のいずれかに記載の表面検査方法。

［１４］前記検査対象領域の各部位について、前記カメラへの正反射光が前記遮光体によって遮光されない正反射光領域のうち、最も近接する前記正反射光領域までの距離が異なる場合を含む複数回の撮像を行うことを特徴とする前項１〜１３のいずれかに記載の表面検査方法。

［１５］前記検査対象領域には、複数の前記照明制限領域を形成するとともに、各照明制限領域間に、前記カメラへの正反射光が前記遮光体によって遮光されない正反射光領域を形成することを特徴とする前項１〜１４のいずれかに記載の表面検査方法。

［１６］複数の前記照明制限領域と前記正反射光領域とを通過する領域を前記検出領域とすることを特徴とする前項１５に記載の表面検査方法。

［１７］前記検出領域は、前記照明制限領域と前記正反射光領域の境界を、その境界が延びる方向に対して垂直に横切ることを特徴とする前項１６に記載の表面検査方法。

［１８］前記遮光体は、複数の透光部と遮光部とが交互に繰り返すように形成されたスリット体から構成されることを特徴とする前項１６または１７に記載の表面検査方法。

［１９］検査対象物の表面欠陥を検出する表面検査法であって、
所定の広がりを有する光源により、前記検査対象物表面上の検出領域に向かって拡散光を照射し、
前記光源から前記検出領域に入射する光の一部を前記検出領域による正反射光として受光できる位置および角度にカメラを配置し、
前記光源と前記検出領域との間に介在させる遮光体により、前記検出領域が正常であれば前記カメラに正反射光として入射する光を遮光する一方、前記カメラに正反射光として入射しない光の全てまたは一部は遮光せず、前記光源から前記検出領域に直接入射させることを特徴とする表面検査方法。

［２０］前記検査対象領域は、鏡面状であることを特徴とする前項１〜１９のいずれかに記載の表面検査方法。

［２１］検査対象物たる管体の外周面の表面欠陥を検出する表面検査法であって、
前記管体の長手方向に沿って配設された所定の長さを有するライン状光源により、前記管体の外周面に拡散光を照射し、
複数の透光部と遮光部とが交互に繰り返すように形成されたスリット体から構成される遮光体を前記ライン状光源と前記管体との間に介在させて、前記検査対象領域内に、前記光源の一部領域からの光を遮光するが他の領域からの光は遮光しない照明制限領域を複数形成し、
前記複数の照明制限領域を含む連続した検出領域を撮像するラインセンサカメラにより、前記遮光体により遮光される光が、前記遮光体がなかった場合には前記照明制限領域において正反射してカメラに入射する方向から前記検出領域を撮像することを特徴とする表面検査方法。

［２２］前記管体をその中心軸まわりに回転させることにより、前記検出領域を前記管体の周方向に順次移動させることを特徴とする前項２１に記載の表面検査方法。

［２３］前記遮光体と前記管体とを前記管体の軸方向について相対的に移動させることによって、前記複数の照明制限領域の形成位置を前記管体の軸方向に移動させることを特徴とする前項２１または２２に記載の表面検査方法。

［２４］前記遮光体とともに前記ラインセンサカメラを前記管体の軸方向に移動させることを特徴とする前項２３に記載の表面検査方法。

［２５］前記管体は、感光ドラム用基体であることを特徴とする前項２１〜２４のいずれかに記載の表面検査方法。

［２６］表面精度が求められる物品を成形する工程と、
前記物品を検査対象物として前項１〜２５のいずれかに記載の表面検査方法を行う表面検査工程と、
前記表面検査工程における検査結果が所定の基準を満たすか否かにより当該物品を判別し、前記所定の基準を満たす場合に当該物品を完成品とする判別工程と、
を備えたことを特徴とする物品の製造方法。

［２７］前項２６に記載の物品の製造方法により製造されたことを特徴とする物品。

［２８］前項２６に記載の物品の製造方法により製造されたことを特徴とする管体。

［２９］前項２６に記載の物品の製造方法により製造されたことを特徴とする感光ドラム用基体。

［３０］検査対象物表面上の検査対象領域に向かって拡散光を照射する所定の広がりを有する光源と、
前記光源と前記検査対象領域との間に介在され、前記検査対象領域内に、前記光源の一部領域からの光を遮光するが他の領域からの光は遮光しない照明制限領域を形成する遮光体と、
前記遮光体により遮光される光が、前記遮光体がなかった場合には前記照明制限領域において正反射して入射する方向から、前記照明制限領域を含む前記検出領域を撮像するカメラと、を備えたことを特徴とする表面検査装置。

［３１］表面精度が求められる物品を成形する成形手段と、
前記物品を検査対象物として表面検査を行う前項３０に記載の表面検査方法を行う表面検査装置と、
前記表面検査装置における検査結果が所定の基準を満たすか否かにより当該物品を分別し、前記所定の基準を満たす場合に当該物品を完成品とする判別手段と、
を備えたことを特徴とする製品の製造システム。

上記［１］の発明によると、検出領域が正常である場合にカメラへの正反射光となる光を遮光しながら、検出領域に様々な角度の光を入射させることができるので、反射光に僅かな変化しか生じない軽微な表面欠陥であっても、この表面欠陥による反射光を正常部の正反射光に埋もれさせてしまうことなく、高いコントラストをもって検出することができる。

上記［２］の発明によると、僅かに反射角度を変化させるだけの浅くなだらかな凹欠陥であっても、正常部の正反射光によって埋もれてしまうことなく検出することができる。

上記［３］の発明によると、入射角度の制限等の光学条件が変化する連続的な領域を検出領域とするため、検出領域内のいずれかの部分に、各種類の表面欠陥を検出するために好適な光学条件が構成され、容易にこれを検出することができる。

上記［４］の発明によると、検出領域の各部分の連続的な変化を確実に捉えることができる。

上記［５］の発明によると、検査対象領域の全域について表面検査を行うことができる。

上記［６］の発明によると、検査対象領域の全域について照明制限領域で検出される表面欠陥を検出することができる。

上記［７］の発明によると、検査対象領域の全域について連続的に変化する光学条件での表面検査を行うことができるため、複数種類の表面欠陥を検出することができる。なお、照明制限領域の形成位置の移動が連続的とは、実質的に連続的であることを意味し、たとえば所定のサンプル時間ごとの断続的な撮像を行う場合等も含む。

上記［８］の発明によると、容易に照明制限領域の形成位置を移動させることができる。

上記［９］の発明によると、正反射光領域の形成位置が変化することによって照明制限領域における光学条件が変化するため、検査対象領域の各部位からより確実に表面欠陥を検出することができる。

上記［１０］の発明によると、正反射光領域の形成位置が連続的に移動することによって照明制限領域における光学条件も連続的に変化するため、検査対象領域の各部位からより確実に表面欠陥を検出することができる。

上記［１１］の発明によると、容易に正反射光領域の形成位置を移動させることができる。

上記［１２］の発明によると、カメラの視野内における照明制限領域の光学条件が変化しないため、より確実に表面欠陥を検出することができる。

上記［１３］の発明によると、最も近接する正反射光領域の位置する方向によって照明制限領域における光学条件が変化するため、検査対象領域の各部位からより確実に表面欠陥を検出することができる。

上記［１４］の発明によると、最も近接する正反射光領域までの距離によって照明制限領域における光学条件が変化するため、検査対象領域の各部位からより確実に表面欠陥を検出することができる。

上記［１５］の発明によると、照明制限領域において正反射光領域に近接する部分を複数形成して表面欠陥の検出を行うことができる。

上記［１６］の発明によると、複数形成される照明制限領域、正反射光領域、およびこれらの境界を検出領域とするため、効率的に表面欠陥の検出を行うことができる。

上記［１７］の発明によると、カメラの受光角度の大きさや遮光体による光の回折等によって正反射光の一部が入射しやすい正反射光領域の境界を最短で通過することができ、これにより、正反射光の影響がなく、より正反射光領域に近接する部分を検出領域内に構成することができる。

上記［１８］の発明によると、複数の照明制限領域を容易に形成することができる。

上記［１９］の発明によると、カメラに正反射光として入射する角度を除いた様々な角度の光を検出領域に入射させることができるので、種々の大きさおよび形状の表面欠陥による反射光をカメラに入射させることができる。そして、この際、検出領域が正常である場合に正反射光となる光は遮光されているため、反射光を僅かにしか変化させない軽微な表面欠陥による反射光が正常部の正反射光に埋もれてしまうことを防止でき、高いコントラストをもって表面欠陥を検出することができる。

上記［２０］の発明によると、検査対象領域における拡散光の影響を軽減して、表面欠陥の検出を行うことができる。

上記［２１］の発明によると、検出領域が正常である場合にラインセンサカメラへの正反射光となる光を遮光しながら、検出領域に様々な角度の光を入射させることができるので、反射光に僅かな変化しか生じない軽微な表面欠陥であっても、この表面欠陥による反射光を正常部の正反射光に埋もれさせてしまうことなく、高いコントラストをもって検出することができる。また、入射角度の制限等の光学条件が変化する連続的な領域を検出領域とし、これをラインセンサカメラで撮像するため、検出領域内のいずれかの部分に、各種類の表面欠陥を検出するために好適な光学条件を構成して確実にこれを検出することができる。

上記［２２］の発明によると、管体の外周面に対して効率的に表面検査を行うことができる。

上記［２３］の発明によると、管体の外周面の各部位を順次照明制限領域にして、多様な表面欠陥を検出することができる。

上記［２４］の発明によると、ラインセンサカメラの視野内における照明制限領域の形成位置が変化しないため、より確実に表面欠陥を検出することができる。

上記［２５］の発明によると、感光ドラム用基体に求められる表面精度を検査することができる。

上記［２６］の発明によると、表面欠陥について所定の基準を満たす物品を確実に確保することができる。

上記［２７］の発明によると、表面欠陥について所定の基準を満たす物品を確実に確保することができる。

上記［２８］の発明によると、表面欠陥について所定の基準を満たす管体を確実に確保することができる。

上記［２９］の発明によると表面欠陥について所定の基準を満たす感光ドラム用基体を確実に確保することができる。

上記［３０］の発明によると、検出領域が正常である場合にカメラへの正反射光となる光を遮光しながら、検出領域に様々な角度の光を入射させることができるので、反射光に僅かな変化しか生じない軽微な表面欠陥であっても、この表面欠陥による反射光を正常部の正反射光に埋もれさせてしまうことなく、高いコントラストをもって検出することができる。

上記［３１］の発明によると、表面欠陥について所定の基準を満たす物品を確実に確保することができる。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態について、模式的な説明図を参照しながら説明する。

図１は、本発明の第１実施形態の斜視図である。図１に示すように、この第１実施形態では、所定の広がりを有し、拡散光を照射する光源１５によって、検査対象物４０表面の検査対象領域４１が照明され、検査対象領域４１の各部位には、光源１５の各部から種々の方向の光が入射するようになっている。

拡散光とは、光源からランダムな方向に拡散して照射される光をいう。なお、拡散光でない光としては、平行光が挙げられる。平行光とは、光源から発せられた光を、例えばレンズまたはファイバーを用いて集光させ、方向性を持った光の束として照射されるようにしたものである。

光源１５が所定の広がりを有するとは、光源１５が実質的に点光源でなく、拡散光を発する部位が一定の面積を有することをいう。

このような所定の広がりを有し、拡散光を照射する光源１５を用いれば、検査対象物４０の表面の検査対象領域４１の各部位には、種々の方向の光が入射することとなり、入射光の方向に関する光学条件の多様性を確保することができる。これにより、様々な方向に照射される光からの反射光が発生することになる。一方、平行光を発する照明を用いたり、実質的に点光源を用いると、検査対象領域４１の各部位には、特定の方向の光しか入射しないため、光の方向に関する光学条件の多様性に乏しい。そして、反射光が得られる表面状態（欠陥の種類）が限定されてしまうことになる。

光源１５と検査対象領域４１との間には遮光体２０を介在させており、この遮光体２０によって、検査対象領域４１には、光源１５の一部領域からの光が遮光されるが他の領域からの光は遮光されずに直接入射する照明制限領域２５が形成されている。すなわち照明制限領域２５とは、光源１５から直接入射する光の一部が遮光体２０によって制限されているいわゆる半影部であり、遮光体２０によって制限されている方向からは、入射する光が存在しない領域となっている。

また、検査対象領域４１には、遮光体２０によって光源１５からの光が遮光されない全光領域２６および完全に遮光される遮光領域２７も形成されている。

図２は、第１実施形態の正面図である。この図２に示すように、たとえば照明制限領域２５内の部位２５ａでは、光源１５の部位１５ａ，１５ｂからの光は到来するが、部位１５ｃからの光は遮光体２０によって制限され、この部位１５ｃの方向からの入射光がない。さらにまた、照明制限領域２５内の部位２５ｂでは、光源１５の部位１５ａからの光は到来するが、部位１５ｂ、１５ｃからの光も遮光体２０によって制限されている。このように、照明制限領域２５内であっても、その位置によって制限される光の方向および光量という光学条件は異なっている。

なお、全光領域２６内の部位２６ａでは、光源１５の全部位からの光が到来しており、遮光領域２７内の部位２７ａでは、光源１５からの光が全て遮光体２０によって遮光されている。

検査対象領域４１の表面欠陥を検出するカメラ３０は、多数の光量検出要素が一次元的に配列されてなるラインセンサ３２を備えたラインセンサカメラとして構成されている。なお、ラインセンサ３２は、一次元的な光量情報を検出できるものであればよく、一列の白黒ラインセンサでも、たとえばＲＧＢ等の各色用のセンサが合計３列に並べられたカラーラインセンサ、あるいは各色用のセンサを交互に配列してなるカラーラインセンサでもよい。さらに、ラインセンサの主たる配列方向とは垂直方向に複数列のセンサを配列したＴＤＩラインセンサでもよい。あるいは、２次元的に配列されたセンサの特定の１または複数列のみを選択的に用いることで実質的にラインセンサとして利用されるパーシャルスキャンカメラ等であってもよい。

一般にラインセンサは、光を受光する感光部が一列だけに配置されたセンサで、エリア（２次元）センサと比べて、１ラインの画素数を多くできる点が大きな特長となる。エリアセンサでは、水平方向の画素数が高品位ＴＶ用でも例えば約１０００画素程度であるが、ラインセンサでは、１０００〜７５００画素の画素数が容易に実現でき、近年では、画素数が１００００画素を越えるセンサも登場しており、高い解像度を容易かつ安価に得ることができる。また、ラインセンサを用いることにより、エリアセンサに比べて画像を逐次処理することが可能であり、より高速の検査を実現できる利点もある。

図３は、第１実施形態における検出領域の平面説明図である。カメラ３０は、図３に示すように、検査対象領域４１に形成された全光領域２６、照明制限領域２５および遮光領域２７を通過する連続した細長領域を検出領域３１として撮像する。

図４は、第１実施形態の側面図である。図４に示すように、カメラ３０は、光源１５の位置および検査対象領域４１の位置および角度との関係において、光源１５から検出領域３１に入射する光１２の正反射光１３を検出できる位置および角度に配置されている。遮光体２０は、検出領域３１に含まれる照明制限領域２５内の少なくとも一部において、カメラ３０に入射する正反射光１３となる光源１５からの光を遮光するようになっている。すなわち、カメラ２０は、照明制限領域２５の少なくとも一部においては、光源１５からの正反射光１３が遮光された領域を検出領域３１に含んでいる。

図５は、カメラ３０へ正反射光として入射する光のみを表示し、カメラ３０への正反射光の有無によってカメラ３０から見た検出領域３１の明るさを模式的に表現した斜視図である。図５に示すように、光源１５と遮光体２０と検出領域３１とカメラ３０との位置関係および角度関係により、カメラ３０に光源１５からの正反射光１３が入射する正反射光領域２８はカメラ３０から見て明るく、カメラ３０へ正反射光として入射するはずの光が遮光体２０によって遮光される正反射光制限領域２９はカメラから見て暗くなる。このように、図１と比較すれば明らかなように、照明制限領域２５であっても、カメラ３０との位置関係および角度関係により、正反射光領域２８と正反射光制限領域２９とに分けられる。

このように、この第１実施形態では、検査対象領域４１上に形成される光学条件には、照明制限領域２５、全光領域２６および遮光領域２７という区分と、正反射光領域２８，正反射光制限領域２９という区分とが同時に存在している。前者の区分は、カメラ３０を考慮することなく、検査対象領域４１に照射されている光量という光学条件の違いに基づく。一方、後者の区分は、カメラ３０に入射する正反射光の有無という光学条件の違いに基づく。いずれの区分による光学条件の違いが検出される表面欠陥の種類に影響を与えるかは、検査対象領域の表面特性により、たとえば散乱光が多い表面であれば入射光量に応じた前者の区分が影響するが、鏡面のような正反射光が多い表面であれば正反射光の有無に応じた後者の区分が大きく影響するといえる。

検査対象物４０は、図１に示すように、光源１５，遮光体２０およびカメラ３０等の光学系に対して移動することができるようになっている。

図６は、検査対象物４０の移動の説明図である。図６（ａ）に示す矢印のように、検査対象物４０とともに検査対象領域４１がカメラ３０等の光学系に対して移動すると、図６（ｂ）に示すように、カメラ３０による検出領域３１は、矢印で示すように検査対象領域４１に対して相対的に移動したことになる。検査対象領域４１の各部位は順次検出領域３１とされ、検査対象領域４１の全領域が撮像される。このとき、実質的に、検査対象領域４１の各部位は、正反射光領域２８または正反射光制限領域２９として撮像されたことになる。

遮光体２０は、図２に示すように、図示しない駆動手段により移動可能となっており、検査対象領域４１における照明制限領域２５、全光領域２６、遮光領域２７の形成位置を変化させることができるようになっている。このとき照明制限領域２５内でも各部位によって制限される入射光の方向等の光学条件が異なることから、検査対象領域４１の各部位に対し、照明制限領域２５内の種々の光学条件を与えることもできる。また同時に、カメラ３０への正反射光の有無による区分としての正反射光領域２８および正反射光制限領域２９の形成位置も変化することになる。

図７は、第１実施形態において遮光体２０を移動させながら検査対象領域４１の表面欠陥の検出を行っている状態の平面説明図である。図７は、検査対象領域４１をカメラ３０への正反射光の有無という観点から区分している。

この第１実施形態では、図７（ａ）〜（ｅ）に順次示すように、遮光体２０を連続的に移動させることにより、正反射光領域２８および正反射光制限領域２９の形成位置を連続的に移動させながら、各図中に矢印で示すように、カメラ３０の検出領域３１を検査対象領域４１に対して相対的に移動させて複数回の撮像が行われる。これにより、検査対象領域４１の全域について、各部位が正反射光領域２８、正反射光制限領域２９およびこれらの境界領域というそれぞれ異なる光学条件における表面欠陥の検査を行うことができる。

この第１実施形態の表面検査方法により表面欠陥が検出されるのは、以下のメカニズムが要因の一部であると考えられる。

図８〜図１１は、第１実施形態において表面欠陥が検出されるメカニズムの説明図である。各図の（ａ）は、照明、検査対象領域および遮光体等の位置関係を模式的に表しており、各図の（ｂ）は、それぞれの場合においてカメラにより検出される受光量の分布を、各図の（ａ）に検査対象領域の各位置に対応して示している。なお、カメラは図示していないが、検査対象領域を真上から狙っており、実質的に真上に向かう光のみを受光するものとする。

図８は、正反射光制限領域２９内の着目部位２９ａに表面欠陥がない場合の例である。図８（ａ）では、着目部位２９ａは正反射光制限領域２９であるから、この着目部位２９ａで反射してカメラに正反射光として入射するはずの光１２ａが遮光されている。この着目部位２９ａには、光源１５から光１２ｂ，１２ｃが入射しているが、着目部位２９ａに表面欠陥がなく正常であればこれらの光１２ｂ、１２ｃの正反射光１３ｂ、１３ｃは斜め方向に向かい、カメラに正反射光として入射しない。したがって、カメラから見て、この着目部位２９ａは暗い。

具体的には、図８（ｂ）の受光量分布図に示すように、検査対象領域４１のうち、遮光体２０によって遮光されている正反射光制限領域２９では、カメラにおいて検出される受光量が少なくなっている。なお、図８（ｂ）において二点鎖線は、遮光体がなかった場合にカメラによって検出される受光量を示している。

図９は、正反射光制限領域２９内の着目部位２９ａに表面欠陥４２がある場合の例である。着目部位２９ａに表面欠陥があれば、図９（ａ）に示すように、その形状によっては、光源１５からの光１２ｂ、１２ｃの正反射光が真上を向く場合がある。ここでは、着目部位２９ａに入射角度αで入射した光１２ｂが真上に反射方向を変えている。このとき、カメラからみて当該着目部位２９ａが明るくなる。この部位２９ａはもともと正反射光制限領域２９内にあるため、周辺の正常部からは正反射光が存在しないため、表面欠陥による正反射光は、際立った光量として捉えられることになる。

具体的には、図９（ｂ）の受光量分布図に示すように、着目部位２９ａを含む正反射光制限領域２９では表面欠陥がなければカメラによって検出される受光量が少なく、ここに表面欠陥によってカメラに入射する正反射光が生じれば、受光量分布図ではその周囲に対して際立った光量変化として確実に捉えられることになる。

図１０は、遮光体がない場合を説明する比較例である。

この比較例では、着目部位２９ａに、図９と同様の表面欠陥が存在し、図９の場合と同様に表面欠陥によって真上を向いた正反射光がカメラに入射する。しかしながら、図１０（ｂ）に示すように、カメラによって検出される検出光量分布では、着目部位２９ａの周囲はもともと明るいため、ここに表面欠陥による正反射光があっても、周囲に対する光量変化は小さく、結局、周囲の明るさに埋もれてしまってノイズと区別ができず、検出できない可能性が高い。

図１１は、遮光体を用いない通常の暗視野法を説明する比較例である。

この比較例では、図１１（ａ）に示すように、広がりを有しない点光源１５’等が用いられ、図１１（ｂ）に示すように、カメラから見て、検査対象領域４１のうち、この点光源１５’の直下部分の近傍が明るく、ここから離れると光量が低下して、いわゆる暗視野部となっている。このような暗視野部の着目部位２９ａに表面欠陥が存在すると、その形状によっては、図１１（ａ）に示すように光源１５’からの光を真上に反射する場合があり、このとき、光量分布図ではその周囲に対して際立った光量変化が生じ、表面欠陥が検出される。

しかしながら、このような通常の暗視野法では、表面欠陥が検出される暗視野部が形成される領域は光源直下から離れており、ここに光源１５’から入射する光は検査面に対して浅い角度βで入射することになる。このため、このような暗視野部で検出できる表面欠陥は、浅い角度で入射した光の反射角度を大きく変化させ、真上へと向けることのできる鋭い欠陥に限られることになる。

これに対し、第１実施形態の正反射光制限領域２９は、図９に検出メカニズムを示したように、直接反射光となってカメラに入射するはずの光を遮光体２０によって遮光することで形成されているため、特に、正反射光領域２８に近接する部分では、僅かに反射角度を変化させるだけでカメラに直接反射光となって検出される光が入射している。したがって、第１実施形態の表面欠陥検出メカニズムによれば、僅かに反射角度を変化させるだけの浅くなだらかで軽微な欠陥であっても、正常部の正反射光に埋もれてしまうことなく、これを検出することができる。

以上のようにして、正反射光の反射方向が変化することで表面欠陥が検出される場合、カメラに向かう正反射光を生じる入射光の方向や角度という光学条件は表面欠陥の種類や形状によって異なると考えられる。

上述したように、第１実施形態では、遮光体２０の連続的な移動により、検査対象領域４１の各部位について、正反射光制限領域２９となっている場合であっても、最も近接する正反射光領域２８の位置する方向が異なる複数の場合の検査が行われる。たとえば、図７において、検査対象領域４１内の部位４１ａに着目すると、図７（ｂ）〜（ｄ）の間、正反射光制限領域２９として撮像されるが、図７（ｂ）では最も近接する正反射光領域２８が右側にあるが、図７（ｄ）では左側にあり、その方向が反対になっている。

正反射光制限領域２９であっても、最も近接する正反射光領域２８の位置する方向が異なると光源１５から入射する光の方向という光学条件が異なることとなる。このため、第１実施形態によると、検査対象領域４１の各部位について、入射する光の方向という光学条件が異なる複数の検査を行うことで、各種の表面欠陥をより確実に検出することができる。

また、第１実施形態では、遮光体２０の連続的な移動により、検査対象領域４１の各部位について、正反射光制限領域２９となっている場合であっても、最も近接する正反射光領域２８までの距離が異なる複数の場合の検査が行われるようになっている。たとえば、図７において、検査対象領域４１内の部位４１ａに着目すると、図７（ｂ）では最も近接する正反射光領域２８がごく近接しているが、図７（ｃ）では比較的離れている。

正反射光制限領域２９であっても、最も近接する正反射光領域２８までの距離が異なると光源１５から入射する光の入射角度という光学条件が異なることとなる。このため、第１実施形態によると、検査対象領域４１の各部位について、入射する光の入射角度という光学条件が異なる複数の検査を行うことで、各種の表面欠陥をより確実に検出することができる。

また、検出領域３１は、正反射光領域２８および正反射光制限領域２９を通過する連続的な領域となっており、とくに正反射光制限領域２９内で光学条件が変化する連続した領域となっていることから、検出するための光学条件の異なる複数種類の表面欠陥を同時に検出することができる。また、光学条件が変化する連続的な検出領域３１をラインセンサカメラ３０で撮像するため、検出領域３１内のいずれかの部分に、各種類の表面欠陥を検出するために好適な光学条件が構成され、容易にこれを検出することができる。

また、検出領域３１は、正反射光領域２８および正反射光制限領域２９を通過する連続的な領域となっていることで、正反射光制限領域２９のうち、正反射光領域２８に近接する部分を検出することができるため、僅かに反射角度を変化させるだけの浅くなだらかで軽微な欠陥であっても、正常部の正反射光に埋もれてしまうことなく、これを検出することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図面を参照しながら説明する。

＜検査対象物＞
図１２は、この第２実施形態にかかる表面検査装置の検査対象物とされる管体の斜視図である。この第２実施形態にかかる表面検査装置は、図１２に示すように、たとえば感光ドラム用基体等の中空円筒管体９０を検査対象物とし、その両端近傍を除く外周面を検査対象領域９１として、表面検査を行うものである。感光ドラム用基体外周面の検査対象領域９１は、金属光沢を有し、入射した光のほとんどを正反射する鏡面となっている。

この表面検査装置の検査対象物とされる感光体ドラム用基体は、たとえば直径が１０〜６０ｍｍ、長さ２００〜５００ｍｍ程度のものである。

このような管体９０の製造方法としては、後述するように、押出成形および引き抜き成形の組み合わせを挙げることができる。ただし、これに限定されるものではなく、押出成形、引き抜き成形、鋳造、鍛造、射出成形、切削加工またはこれらの組み合わせなど、管体を製管できる方法であればよい。材質としても、たとえばアルミニウム合金を挙げることができるが、これに限定されるものではなく、各種金属や合成樹脂等であってもよい。

＜全体構成＞
図１３は、本発明の第２実施形態にかかる表面検査装置の正面図である。図１４は、同装置の平面図である。図１５は、同装置の側面図である。

この表面検査装置５００は、図１０に示すように、光源５１０、遮光体５２０、カメラ５３０、検査位置の管体（検査対象物）９０を支持するチャック部５７０およびカメラ５３０によって撮像された画像を処理する画像処理装置５８０等を備えた検査装置本体５０１と、検査装置本体５０１に管体９０を供給する管体供給コンベア５５１と、検査装置本体５０１から管体９０を順次搬出する合格品搬出コンベア５５２および不合格品搬出コンベア５５３とを備えている。

管体供給コンベア５５１は、上縁部がＶ型に切り欠かれた管体支持台５５９…で各管体９０…の両端近傍部分を支持し、各管体支持台５５９…を図示しない駆動チェーンで移動させることにより、検査前の管体９０を検査装置本体５０１に移送する。

検査装置本体５０１の管体供給側（図１３，図１４の左側）には、管体９０を両側端部から挟んで持ち上げて移送するコンベア間移載装置５５４が設けられており、管体供給コンベア５５１によって搬送されてきた管体９０を、コンベア間移載装置５５４によって検査装置本体５０１内の搬送コンベア５６１に移載するようになっている。

合格品搬出コンベア５５２および不合格品搬出コンベア５５３は、ともに、上縁部がＶ型に切り欠かれた管体支持台５５９…で各管体９０…の両端近傍部分を支持し、各管体支持台５５９…を図示しない駆動チェーンで移動させることにより、検査後の管体９０を検査装置本体５０１から搬出する。また、合格品搬出コンベア５５２と不合格品搬出コンベア５５３をまたぐ位置には、不合格品払出ロボット５５６が設けられており、検査装置本体５０１における検査で不合格品と判定された管体９０を、合格品搬出コンベア５５２上から不合格品搬出コンベア５５３上に送り出すようになっている。

検査装置本体５０１の管体搬出側（図１３，図１４の右側）には、管体９０を両側端部から挟んで持ち上げて移送するコンベア間移載装置５５５が設けられており、検査装置本体５０１内の搬送コンベア５６２上の管体９０を、コンベア間移載装置５５５によって合格品搬出コンベア５５２に移載するようになっている。

検査装置本体５０１内の搬送コンベア５６１，５６２は、上縁部がＶ型に切り欠かれた管体支持台５６３…で各管体９０…の両端近傍部分を支持し、各管体支持台５６３…を駆動チェーンで移動させることにより、検査直前および直後の管体９０を移送する。

＜回転移送装置＞
検査前後の搬送コンベア５６１，５６２の間には、管体９０を検査位置Ｂに移送する回転移送装置５６４が配置されている。この回転移送装置５６４は、管体９０を支持するチャック部５７０を複数（ここでは４個）備えている。

各チャック部５７０…は、回転駆動モータ５６５の回転軸５６６に接続された回転フレーム５６７に取り付けられており、搬送コンベア５６１から管体９０を取り出すの取出位置Ａと、光源５１０、遮光体５２０およびカメラ５３０等の検査光学系による検査を実行する検査位置Ｂと、搬送コンベア５６２に管体９０を送り出す送出位置Ｃとに同時に位置するチャック部５７０…が存在するように配置されている。

そして、取出位置Ａに位置するチャック部５７０は搬送コンベア５６１から検査前の管体９０をチャックして取り出し、検査位置Ｂに位置するチャック部５７０は管体９０を回転支持して表面検査を実行し、送出位置Ｃに位置するチャック部５７０は検査後の管体９０のチャックを解除して搬送コンベア５６２に送り出す作業を、同時並行して行うことができるようになっている。また、取出位置Ａから検査位置Ｂに移動するチャック部５７０は、検査位置Ｂに搬送するまでに管体９０の回転が安定するように、予め管体９０の回転駆動を開始するようになっており、これにより検査位置Ｃに到着すれば即座に表面検査を実行して、サイクルタイムの短縮を図ることができるようになっている。

＜チャック部＞
図１６は、第２実施形態におけるチャック部５７０の正面図である。図１７は、同チャック部５７０の側面図である。

これらの図に示すように、各チャック部５７０は、１つの基準ローラ５７１と、２つの支持ローラ５７２，５７２とを備えており、管体９０の両側に配置された一対のチャック部５７０，５７０が協働して、１本の管体９０をチャックするようになっている。

各チャック部５７０における基準ローラ５７１は、検査位置Ｂにおける姿勢では、管体９０の内周面の上側に接触してその高さ位置を規定する。基準ローラ５７１は、チャック部本体５７６に対して回転可能に取り付けられ、検査実行時に管体９０とともに回転する。また、協働して１本の管体９０をチャックする一対のチャック部５７０の一方には、基準ローラ回転駆動モータ５７３が設けられ、検査実行時に基準ローラ５７１を回転駆動することにより、管体９０を回転させることができるようになっている。

支持ローラ５７２，５７２は、検査位置Ｂにおける姿勢では、管体９０の内周面の下側左右にそれぞれ接触し、エア駆動圧によって管体９０を下方に付勢することにより、管体９０の内周面の上側を確実に基準ローラ５７１に接触させて、その高さ位置を安定させる。また、支持ローラ５７２、５７２は、チャック部本体５７６に対して回転可能に取り付けられ、検査実行時には管体９０とともに回転する。また、支持ローラ５７２，５７２は、図１６，図１７に破線と実線とで示すように、検査位置Ｂにおける姿勢では、上下方向に移動することにより基準ローラ５７１との距離を管体９０の内径よりも小さくして、管体９０をチャックする前後には基準ローラ５７１とともに管体９０の内側に挿入することができるようになっている。これらの動作のため、各チャック部５７０…には、支持ローラ５７２，５７２をエア駆動圧によって上下に移動動作させる支持ローラ駆動部５７４が設けられている。

基準ローラ５７１および支持ローラ５７２，５７２が取り付けられたチャック部本体５７６は、回転移送装置５６４の回転フレーム５６７に取り付けられたチャック部ベース５７７に対し、スライド駆動部５７５によって管体９０の軸方向にスライド動作可能となっており、管体９０を両外側から挟み込んでチャックすることができるようになっている。

＜光源＞
光源５１０は、検査位置Ｂに搬送されてきた管体９０に対して検査のための光を照射する。この光源５１０は、高輝度が得られる蛍光灯等のライン状光源から構成され、管体９０の長手方向に沿った広がりを有している。この光源５１０は、図１３に示すように、光源支持フレーム５１３によって、検査位置Ｂにある管体１０のほぼ真上に配置され、照射する光を効率的に管体１０側に向けるため、光源フード５１２によって下方以外が覆われている。

＜遮光体＞
遮光体５２０は、光源５１０から照射される光の一部を遮光して、管体９０の外周面９１に種々の異なる光学条件を構成する。

図１８は、第２実施形態における遮光体５２０の斜視図である。図１８に示すように、第２実施形態の遮光体５２０は、スリット孔状の透光部５２３…と、遮光部５２４…とが交互に繰り返すように形成されたスリット体から構成されている。透光部５２３および遮光部５２４の大きさは、適宜設定することができるが、たとえば、透光部５２３の幅（開口幅）ａは１〜６ｍｍ程度、遮光部５２４の幅は３〜６ｍｍ程度が好ましい。

この遮光体５２０は、図１３〜図１５に示すように、遮光体支持台５２５に取り付けられ、光源５１０と検査位置Ｂの管体９０との間に配置されている。

＜カメラ＞
カメラ５３０は、多数の光量検出要素が一次元的に配列されてなるラインセンサ５３２と、所定の検出領域５３１をラインセンサ５３２上に結像するレンズ等を備えたラインセンサカメラとして構成されており、検出領域５３１の各部から入射する光量を検出する。このカメラ５３０は、その位置および角度を微調整可能なカメラ支持台５３４に取り付けられ、検査位置Ｂの管体９０の外周面９１の所定位置を検出領域として狙っている。

＜スライドテーブル＞
遮光体５２０が取り付けられる遮光体支持台５２５およびカメラ５３０が取り付けられるカメラ支持台５３４は、ともにスライドテーブル５４０上に取り付けられ、検査位置Ｂの管体９０の軸方向についてスライド移動動作可能となっている。すなわち、スライドテーブル５４０は、本体フレーム５０２に固定されたスライドテーブル支持台５４２上をスライドコロ５４１によってスライド移動動作可能に支持され、スライド駆動モータ５４３によってスライド駆動されるようになっている。

このスライド駆動動作のストロークは、遮光体５２０の透光部５２３の幅ａおよび遮光部５２４の幅ｂの和よりも大きく設定されている。具体的には、たとえば、透光部５２３の幅ａおよび遮光部５２４の幅ｂの和の１．１倍以上程度が好ましい。これにより、管体９０の外周面の検査対象領域９１の軸方向位置の全域が、遮光体５２０の透光部５２３および遮光部５２４の直下に位置する場合が実現されるようになっている。

＜要部＞
図１９は、第２実施形態にかかる管体９０の表面検査装置の要部の概略を表した側面図である。図２０は、同斜視図である。

図１９に示すように、カメラ５３０は、管体９０の曲率に応じて、遮光体５２０が存在しなければ常に光源５１０から管体９０外周面の検査対象領域９１に入射する光の正反射光を受光する位置に配置されている。

また、カメラ５３０による検出領域５３１は、管体９０の内周面側が基準ローラ５７１によって支持されている部分に対向する外周面９１側部分となっている。この部分は、管体９０の各部のうちで、基準ローラ５７１によって支持されているために最も位置および角度が安定する部分である。したがって、管体９０の曲がり等の形状精度により、表面検査の結果に影響が及ぶことを低減することができる。

また、カメラ５３１による検出領域５３１は基準ローラ５７１に対向する部分となっているため、サイズ（直径）が異なる管体９０であっても、ほぼ同一の光学条件を構成することができる。とくに、管体９０の厚みが同一であれば、検出領域５３１については実質的に同一の光学条件を構成することができる。したがって、種々のサイズの管体９０の表面検査を行う場合であっても、段取り替えに要する手間および時間を最小限に抑え、効率的に表面検査を実行することができる。

また、管体９０は、その内周面側から支持されているため、基準ローラ５７１等が管体９０の外周面９１に影を生じるなどの表面検査への悪影響を低減することができる。

また、図１６に示すように、光源５１０は、管体９０の軸方向に広がりを有し、下向きに種々の角度の光を照射するため、管体９０外周面の検査対象領域９１の各部位には遮光体５２０のの透光部５２３を通過した種々の角度の光が入射するが、遮光体５２０の遮光部５２４…により入射する光の角度は制限される照明制限領域となっている。そして、カメラ５３０から見ると、カメラ５３０の検出領域５３１には、カメラ５３０に入射する正反射光が存在する正反射光領域５２８と、正反射光が存在しない正反射光制限領域５２９とが形成されている。このため、この第２実施形態では、正反射光制限領域５２９において、各部が正常である場合にカメラ５１０への正反射光となる光を遮光し、反射光に僅かな変化しか生じない軽微な表面欠陥による反射光を、正常部の正反射光に埋もれさせてしまうことなく、高いコントラストをもって検出することができる。

また、カメラ５３０の検出領域５３１は、この照明制限領域に形成される正反射光領域５２８および正反射光制限領域５２９、さらにこれらの境界を通過し、入射角度の制限等の光学条件が変化する連続した領域となっている。検出領域５３１内のいずれかの部分に、各種類の表面欠陥を検出するために好適な光学条件が構成され、容易にこれを検出することができる。また、各領域で検出される表面欠陥を効率的に捉えることができる。

また、カメラ５３０は、ラインセンサカメラから構成されているため、この光学条件が変化する検出領域５３１の各部分の連続的な変化を確実に捉えることができる。

また、検出領域５３１は、正反射光領域５２８と正反射光制限領域５２９との境界を通過するように形成されているため、正反射光制限領域５２９のうち、正反射光領域５２８に非常に近接した部分を含んでいる。このため、僅かにしか反射角度を変化させない浅くなだらかな凹欠陥、たとえば深さ１μｍ程度の浅くなだらかな欠陥であっても、正常部の正反射光によって埋もれてしまうことなく検出することができる。

また、正反射光領域５２８および正反射光制限領域５２９は、検出領域５３１の長手方向について複数の正反射光領域５２８および正反射光制限領域５２９とが交互に繰り返すように形成され、検出領域５３１は、正反射光領域５２８および正反射光制限領域５２９の境界が延びる方向に対して垂直にこの境界を横切っている。この境界は、カメラの受光角度の大きさや遮光体による光の回折等によって正反射光の一部が入射しやすい部分であるが、検出領域５３１は、この境界を垂直に横切ることで最短で通過しており、これにより、正反射光の影響がなく、より正反射光領域５２８に近接する部分を検出領域５３１内に構成することができる。

また、検出領域５３１は、複数の正反射光領域５２８および正反射光制限領域５２９を通過するように形成されているため、正反射光制限領域５２９において正反射光領域５２８に近接する部分を複数形成して、効率的に微細な表面欠陥の検出を行うことができる。

具体的な表面検査の実行は、検査位置Ｂに送り込まれ、基準ローラ５７０によって回転駆動される管体９０に対して、カメラ５３０により連続的にその外周面９１を撮像することによって行われる。したがって、管体９０の外周面９１の各周方向位置が順次カメラ５３０の検出領域５３１となり、その全域を検査することができる。

この管体９０の回転速度は、検出したい欠陥サイズとカメラ５３０のラインセンサ取込速度に応じて設定される。すなわち、カメラ５３０によって撮影される検出領域５３１の実質的な幅は、管体９０が回転している場合、ラインセンサ取り込み速度と管体９０の回転速度に応じて決定されることになるが、この検出領域５３１の実質的な幅が、検出したい欠陥サイズより小さくなるように設定されている。

また、こうして管体９０を回転させながら、遮光体５２０は管体９０の軸方向について、遮光体５２０の透光部５２３の幅ａおよび遮光部５２４の幅ｂの和よりも大きなストロークでスライド移動動作する。このため、管体９０の外周面９１全域を正反射光領域５２８および正反射光制限領域５２９、さらにこれらの境界としてカメラ５３０の検出領域５３１に含れることとなり、外周面９１の全域について微細な表面欠陥をも検出できる表面検査を行うことができる。

このように、管体９０の外周面９１の全域を種々の光学条件の下で検査できるため、カメラ５３０の解像度にもよるが、たとえばミリオーダー、ミクロンオーダー、サブミクロンオーダー等の種々の大きさや深さの欠陥、さらに凹み角度等の形状の異なる多様な欠陥を検出することができる。

また、カメラ５３０が遮光体５２０とともにスライド移動動作するため、カメラ５３０の検出領域５３１内では、常に同じ位置に正反射光領域５２８および正反射光制限領域５２９が形成されることになる。このため、表面欠陥の検出を、単純な画像処理によって確実に行うことができる。

また、管体９０を回転させながら遮光体５２０およびカメラ５３０が管体９０の軸方向に移動するため、管体９０の外周面９１上の正反射光領域５２８や正反射光制限領域５２９、さらにカメラ５３０の検出領域５３１は、管体９０の外周面９１上を螺旋状に移動することとなる。この場合、管体９０の外周面９１上の各部位は、遮光体５２０およびカメラ５３０の移動により、管体９０の一回転毎に異なる光学条件の下で表面検査されることになる。

＜画像処理例＞
図２１は、カメラによって撮像された画像から表面欠陥を検出するため、画像処理装置５８０によって行われる画像処理工程の例を示す説明図である。

図２１（ａ）は、カメラ５３０によって撮影された画像の例である。この図では、ある瞬間にカメラ（ラインセンサ）５３０によって検出された検出領域５３１の明るさがグラフとして表されており、横軸が検出領域５３１の各部位を、縦軸が明暗階調を示している。

この図に示すように、この例では、明領域と暗領域との境界領域の明暗階調が、カメラ５３０の感度域の中間の階調域で段階的に階調変化するように、カメラ感度（明暗分解能）や感度域（検出階調領域）が設定されている。

図２１（ｂ）は、管体９０を回転させながら撮影された画像の例である。この図では、横軸方向の各ラインが各瞬間にカメラ（ラインセンサ）５３０によって検出された検出領域５３１の明るさを示しており、管体９０を回転させながら順次連続的に撮像を繰り返して得られた画像を縦軸方向に並べている。

カメラ５３０は遮光体５２０とともに管体９０の軸方向に移動するため、この図に示す撮像画像では、正反射光領域５２８（図中、縦方向に延びる白い部分）や正反射光制限領域５２９（図中、縦方向に延びる黒い部分）の横方向位置が変化していない。ちなみに、カメラ５３０を移動させなければ、正反射光領域５２８等は、図中で斜め方向に延びることになる。

こうして得られる画像に対しては、欠陥検出を容易にするため、微分処理、積分処理、膨張処理、収縮処理などの画像処理を駆使して、正反射光制限領域（暗領域）５２９や境界領域の微弱信号を強調する加工を行うことが望ましい。

図２１（ｃ）は、カメラ５３０によって撮像された画像を、カメラ５３０の走査方向（ラインセンサの並び方向、図の横軸方向）に対して差分処理を行い、明るさの変化量を表現したものである。

このとき、明暗階調が段階的に変化する部分では、表面欠陥等による階調変化がもともとの段階的な階調変化に上乗せされるため強調されやすく、その結果、表面欠陥等による階調変化が検出されやすいという画像処理上の特徴がある。

上述したように、この例では、明領域と暗領域との境界領域において段階的な階調変化が見られるようにカメラ感度や感度域が設定されているため、かかる境界領域において特に表面欠陥等による階調変化が検出されやすいようになっている。

図２１（ｄ）は、さらに、各ラインのデータについて、以前の１または複数のラインの同位置のデータとの差分を算出し、その差分の大きさを濃淡で表現したものである。

図２１（ｅ）は、得られた濃淡データから、所定のしきい値（基準値）を越える部分を表面欠陥として表示したものである。

このように第３実施形態では、画像処理装置５８０が表面検査の結果から表面欠陥の評価をして、管体９０に表面欠陥がない場合あるいは見出された表面欠陥の種類や程度が許容できる範囲内である場合、当該管体９０を合格品（完成品）と判別する。すなわち、画像処理装置５８０は、判別手段として機能している。

なお、上述の画像処理は一例であり、任意の処理手順を採用することが可能である。

図２２は、このようにして検出される表面欠陥の一例を示す断面図である。この図に示すように、この表面欠陥は、大きさが約１００μｍ、最大深さが１μｍの浅くなだらかな凹欠陥である。上述した本発明の第２実施形態にかかる表面検査装置では、このような表面欠陥も検出することができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について、図面を参照しながら説明する。

この第３実施形態は、上述した第２実施形態にかかる表面検査装置５００を備えた管体９０の製造装置である。

図２３は、第３実施形態にかかる管体の製造システム７の構成を示す機能ブロック図である。

この製造システム７は、管体１０を製管する製管装置７１と、上述した管体の表面検査装置５００と、表面検査装置５００の検査結果を製管装置７１にフィードバックするフィードバック部７２とを備えている。

製管装置７１は、たとえば、アルミニウム合金の引抜き加工によって感光ドラム基体を製管する場合であれば、原料を溶解させて押出加工材料を製造する工程、押出工程、引抜工程、曲がり矯正工程、所定長さへの切断工程、粗洗浄工程、仕上げ洗浄工程等を実行する各機械装置の集合として構成されている。

押出工程は、たとえばアルミニウム製のビレットを押出してアルミニウム押出素管を得る工程である。

図２４は、この押出工程を行う押出機の概略平面図である。押出機本体７３から押し出されたアルミニウム押出素管７４は、複数対配置された支持ローラ７５…によって押出方向前方に搬送され、切断機７６により所定長さＲに切断される。

図２５は、押出機本体が備える押出ダイスの一例における断面図である。この押出ダイス７７は、ポートホールダイスであり、７７１はダイス雌型、７７２はダイス雄型である。ダイス雌型７７１には中央部に貫通上の押出孔７７３が形成されるとともに、押出孔７７３の入口側の周面が円形のベアリング部７７４となされている。なお、７７５はレリーフ部である。一方、ダイス雄型７７２は、その中央部に断面円形の成型凸部７７６を有するとともに、成形凸部７７６の先端周面に円形のベアリング部７７７が形成されている。なお７７８は、アルミニウムビレットを通過させる通過孔である。そして、前記ダイス雌型７７１と前記ダイス雄型７７２とが組み合わされ、雄型７７２の成形凸部７７６先端が雌型７７１の押出孔７７３に望んで雌雄両型のベアリング部７７４，７７７が環状の成形間隙７７９を介して対向状の配置されている。

なお、押出方式は特に限定されることはなく、ポートホールダイスを用いたものでもマンドレル押出でもよい。

引抜き工程は、押出加工によって得られた所定長さのアルミニウム押出素管を引抜き加工してアルミニウム引抜管を得る工程である。

図２６は、この引抜き工程を行う引抜き機の一例を示す断面である。この引抜き機７８は、たとえば、アルミニウム押出素管７８１を引抜きダイス７８２と引抜きプラグ７８３との間に通し、押出素管７８１先端に形成された口付け部７８４をキャリッジ部のチャック部７８５で掴んで該キャリッジ部を前方に移動させることにより、アルミニウム引抜き管７８６を得るようになっている。引抜きプラグ７８３は、ロッド７８７によって支持されている。このロッド７８７には１個または複数個の中子７８８がその略全長に亘って装着されており、この中子７８８は、押出素管７８１の内周面に当接して自重により押出素管７８１がたわむことを防止して、引抜きの初めから終わりまで押出素管７８１の軸線をダイス７８２の軸線に一致した状態に保持できるようになっている。また、引抜き加工中には、引抜きダイス７８２と押出素管７８１との間に潤滑油が供給されるようになっている。

なお、この引抜き工程は、プラグを固定しない浮きプラグ引き方式によって引抜きを行うようにしてもよい。また、引抜きは、１回だけ行ってアルミニウム引抜き管を得るようにしてもよいが、引抜きを複数回繰り返し行って順次的に縮径し、もってアルミニウム引抜き管を得るようにするのが好ましい。とくに、引抜きを２回行ってアルミニウム引抜き管を得るのが好ましい。

曲がり矯正工程は、引抜き加工によって得られたアルミニウム引抜き管の曲がりを矯正する工程である。具体的には、引抜き加工によって得られたアルミニウム引抜き管は、まず、その口付け部がプレス切断法により除去され、その後、ロール矯正機に投入され、内部の矯正ロールの作用で真っ直ぐに矯正される。

図２７は、口付け部切除工程を行う切断機の一例を示す断面図である。この切断機７９は、アルミニウム引抜き管７９１の口付け部７９２側の端部を金型７９３，７９３の内方に挿入し、切断刃７９４を下降させることにより、該口付け部７９２を切断除去する。この切断は突切り刃によって行われるから切粉の発生はなく、切粉等がロール矯正機内に持ち込まれ、アルミニウム引抜き管７９１にキズがつくことがないようになっている。

図２８は、曲がり矯正工程を行うロール矯正機の一例を示す概念図である。このロール矯正機８１は、その内部の矯正ローラ８１２の作用によって、口付け部が切除されたアルミニウム引抜き管８１１を真っ直ぐに矯正するようになっている。

粗洗浄工程は、上記引抜き工程等においてアルミニウム引抜き管に付着した潤滑油等を除去する工程である。この粗洗浄工程は、たとえば脱脂力を有する溶剤を用いて行われる。具体的手法としては、特に限定されないが、たとえば浸漬法、シャワー法等が挙げられる。

仕上げ洗浄工程は、好適には、たとえば超音波洗浄によって行われる。

図２９は、超音波洗浄機の一例を示す概念図である。この超音波洗浄機８３は、洗浄増８３１に貯められた洗浄液８３２に被洗浄物である複数個のアルミニウム引抜き管８３３を浸漬しておき、振動子８３４によって洗浄液８３２中に超音波を送ることにより、被洗浄物であるアルミニウム引抜き管８３３を洗浄するものである。

超音波の照射方式は特に限定されることはなく、図２９に示す投げ込み型のほか、接着型、振動伝達子型その他各種の洗浄機を用いることができる。また、洗浄液としては、一般には白灯油、軽油、アルカリ、界面活性剤あるいはトリクロロエチレンなどが用いられるが、これらに限定されることはなく、水系、炭化水素系、塩素系有機溶媒などを適宜用いればよい。

上記のような押出工程、切断工程、引抜き工程、曲がり矯正工程、洗浄工程、仕上げ洗浄工程を経て得られた管体（アルミニウム引抜き管）９０は、表面品質精度に優れ、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真装置の感光ドラム基体として好適である。

こうして製管された管体（アルミニウム引抜き管）９０は、上述した表面検査装置５００においてその表面状態が所定の許容範囲内にあるか否かが検査され、この検査結果が所定の許容範囲内にあるのであれば、その管体９０を完成品と判定する。

また、表面検査装置５００において、管体９０に発生している不良の種類や特徴等が判別された場合には、この検査結果をフィードバック部７２が製管装置７１にフィードバックし、これにより不良管の発生を未然に防止するようになっている。

こうして検査結果がフィードバックされた製管装置７１においては、検査結果の内容に応じて、製管条件の設定に供される。具体的には、押出ダイスの取付状態や押出速度等の押出条件の設定、素管の選別、引抜きダイスの取付状態の確認や引抜き速度等の引抜き条件の設定、ロール矯正機におけるロール高さ調整や搬送速度等のロール矯正機条件が制御される。これにより、より確実に必要十分な表面精度を持った管体を得ることができるとともに、仮に不良管が発生した場合でも、速やかにこれに対応し、不良管の発生数を抑えることができる。

このような製造システム７によれば、所定の形状精度を有する管体、および管体の集合を確実に得ることができる。

［その他の実施形態］
（１）上記実施形態では、照明制限領域内の光学条件を変化させたり、正反射光領域や正反射光制限領域の形成位置を移動させるために、遮光体を移動させたが、光源を移動させても、光源と遮光体の両方を一体的に移動させても、光源と遮光体とを別々に移動させても、あるいは照明系に対して検査対象物を移動させてもよい。

（２）検査対象領域の大きさ等に応じて複数台のカメラを用いてもよい。

（３）上記実施形態では、照明制限領域内の光学条件の変化や、正反射光領域や正反射光制限領域の形成位置を連続的にずらすように変化させたが、これに限定されない。

図３０は、正反射光領域と正反射光制限領域の形成位置の変化の変形例である。この図３０（ａ）に示すように、検査対象領域４１の右半分を正反射光領域１１として、左半分をと正反射光制限領域２１として表面検査を行った後、図３０（ｂ）に示すように、と正反射光領域と正反射光制限領域の形成位置を切り替え、検査対象領域４１の左半分をと正反射光領域１１として、右半分をと正反射光制限領域２１として表面検査を行うようにしてもよい。このようにしても、検査対象領域４１の全域についてと正反射光制限領域およびと正反射光制限領域の両方の光学条件で表面検査を行うことができる。

（４）複数の光源を用いるようにしてもよい。図３１は、複数の光源１０…を用いて正反射光領域１１…と正反射光制限領域２１…を形成した例である。また、輝度の異なる複数の光源を用いて種々の光学条件を構成するようにしてもよい。

（５）検査対象物は、管体の他、圧延板や箔等の平面状の物品であってもよい。

（６）カメラをラインセンサの並び方向（検出領域の長手方向）に移動させ、検査対象領域の各部位を、カメラの画角の範囲内の種々の角度で表面検査を行うようにしてもよい。このようにすると、より確実に種々の表面欠陥を検出することができる。

（７）上記第実施形態では、管体の長手方向に対して、カメラと遮光体とを一体的にスライド移動させたが、これらを固定し、管体を移動させてもよい。また、カメラは固定して遮光体のみを移動させても、カメラと管体とを移動させてもよい。

（８）上記第２実施形態では、遮光体として多数の透光部を有する多孔スリットを採用したが、透光部を１つだけ備えた単孔スリットを用いてもよい。図３２は、単孔スリットを用いた変形例の斜視説明図である。この例では、遮光体５２９の透光部５２８に応じた比較的短い照明５１９と、検出領域５３８を比較的幅狭に絞ったラインセンサカメラ５３９を用い、管体９０を回転駆動しながら、これら照明５１９，遮光体５２９およびカメラ５３９の全てを管体９０の長手方向に移動させることで、管体９０の外周面９１の全域に対して、正反射光制限領域での表面検査が実行されるようにしている。このようにすると、隣の透光部から到来する光の影響を受けることなく表面検査を行うことができる。

（９）カメラはラインセンサカメラに限定されず、二次元的な広がりを有する撮像領域をもつエリアセンサや、特定の一点の光量を検出する光センサから構成されるカメラ等であってもよい。

（１４）上記第２実施形態では、円筒体を回転させながら表面検査を行ったが、長尺平板材等を連続移動させながらその表面検査を行うようにしても良い。

図３３は、長尺平板材を連続移動させながら表面検査を行う例である。この例では、連続的に繰り出されるシート状の長尺平板材９３に対し、平板材９３の移動方向に対して斜めに形成された透光部６２３…および遮光部６２４…を有するスリット体６２を介して光源６１からの照明が平板材９３上に照射されている。

これにより、平板材９３の各部位は繰り出し方向に移動するにつれて、明領域６２５…、暗領域６２６…およびそれらの境界領域を通過するようになっている。そして、ラインセンサを有する複数個のカメラ６３…が、平板材の移動方向について異なる領域を検出領域６３１…となるように配置されていることにより、平板材９３の各部位は、各カメラ６３…の撮像により、明領域６２５…、暗領域６２６…および境界領域を含む種々の異なる光学条件下での検出が行われるようになっている。

図３４は、長尺平板材を連続移動させながら表面検査を行う別の例である。この例では、複数組の光源６４およびスリット体６５が平板材９３の繰り出し方向に直交する幅方向について、異なる位置に明暗縞を形成するように配置されており、複数のカメラ６６が各明暗縞ごとに検出領域６６１を受け持つように配置されることにより、平板材９３の各部位が明領域６５５…、暗領域６５６…および境界領域を含む種々の異なる光学条件下での検出を行うことができる。

本発明の第１実施形態の斜視図である。第１実施形態の正面図である。第１実施形態における検出領域の平面説明図である。第１実施形態の側面図である。第１実施形態においてカメラから見た検出領域の明るさを模式的に表現した斜視図である。第１実施形態において検査対象物の移動の説明図である。第１実施形態において遮光体を移動させながら検査対象領域の表面欠陥の検出を行っている状態の平面説明図である。第１実施形態において表面欠陥が検出されるメカニズムの説明図であり、正反射光制限領域内の着目部位に表面欠陥がない場合の例である。第１実施形態において表面欠陥が検出されるメカニズムの説明図であり、正反射光制限領域内の着目部位に表面欠陥がない場合の例である。遮光体がない場合を説明する比較例である。遮光体を用いない通常の暗視野法を説明する比較例である。第２実施形態にかかる表面検査装置の検査対象物とされる管体の斜視図である。本発明の第２実施形態にかかる表面検査装置の正面図である。同装置の平面図である。同装置の側面図である。第２実施形態におけるチャック部５７０の正面図である。同チャック部５７０の側面図である。第２実施形態における遮光体５２０の斜視図である。第２実施形態にかかる管体９０の表面検査装置の要部の概略を表した側面図である。同斜視図である。カメラによって撮像された画像から表面欠陥を検出する画像処理の例を示す説明図である。検出される表面欠陥の一例を示す断面図である。第３実施形態にかかる製管システムの構成を示す機能ブロック図である。押出工程を行う押出機の概略平面図である。押出機本体が備える押出ダイスの一例における断面図である。は、この引抜き工程を行う引抜き機の一例を示す断面である。口付け部切除工程を行う切断機の一例を示す断面図である。曲がり矯正工程を行うロール矯正機の一例を示す概念図である。超音波洗浄機の一例を示す概念図である。正反射光領域と正反射光制限領域の形成位置の変化の変形例である。複数の光源を用いて正反射光制限領域を形成した例である。単孔スリットを用いた変形例の斜視説明図である。長尺平板材を連続移動させながら表面検査を行う例である。長尺平板材を連続移動させながら表面検査を行う別の例である。

符号の説明

１５光源
２０遮光体
２５照明制限領域
２６全光領域
２７遮光領域
２８正反射光領域
２９正反射光制限領域
３０カメラ
３１検出領域
４０検査対象物
４１検査対象領域

Claims

検査対象物の表面欠陥を検出する表面検査法であって、
所定の広がりを有する光源により、前記検査対象物表面上の検査対象領域に向かって拡散光を照射し、
前記光源と前記検査対象領域との間に介在させた遮光体により、前記検査対象領域内に、前記光源の一部領域からの光を遮光するが他の領域からの光は遮光しない照明制限領域を形成し、
前記照明制限領域を含む検出領域を撮像するカメラにより、前記遮光体により遮光される光が、前記遮光体がなかった場合には前記照明制限領域において正反射してカメラに入射する方向から前記検出領域を撮像することを特徴とする表面検査方法。
前記検出領域には、前記照明制限領域のうち、前記カメラへの正反射光が前記遮光体によって遮光されない正反射光領域に近接する部分を含むことを特徴とする請求項１に記載の表面検査方法。
前記検出領域は、前記照明制限領域から前記正反射光領域に至る連続した領域とすることを特徴とする請求項２に記載の表面検査方法。
前記カメラは、ラインセンサカメラであることを特徴とする請求項３に記載の表面検査方法。
前記検査対象物と前記検出領域とを相対的に移動させ、前記検査対象領域の全領域を順次前記検出領域として撮像を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の表面検査方法。
前記検査対象領域における前記照明制限領域の形成位置を変化させて、前記検査対象領域の各部位が前記照明制限領域として前記検出領域に含まれる複数回の撮像を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の表面検査方法。
前記検査対象領域における前記照明制限領域の形成位置を連続的に移動させることによって変化させることを特徴とする請求項６に記載の表面検査方法。
前記検査対象領域における前記照明制限領域の形成位置の移動は、前記検査対象物と前記遮光体とを相対移動させることによって行うことを特徴とする請求項６または７に記載の表面検査方法。
前記カメラへの正反射光が前記遮光体によって遮光されない正反射光領域の形成位置を変化させながら、前記検査対象領域の各部位について複数回の撮像を行うことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の表面検査方法。
前記正反射光領域の形成位置を連続的に移動させることによって変化させることを特徴とする請求項９に記載の表面検査方法。
前記正反射光領域の形成位置の移動は、前記検査対象物と前記遮光体とを相対移動させることによって行うことを特徴とする請求項９または１０に記載の表面検査方法。
前記カメラを前記遮光体とともに前記検査対象物に対して相対移動させることを特徴とする請求項８または１１に記載の表面検査方法。
前記検査対象領域の各部位について、前記カメラへの正反射光が前記遮光体によって遮光されない正反射光領域のうち、最も近接する前記正反射光領域の位置する方向が異なる場合を含む複数回の撮像を行うことを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の表面検査方法。
前記検査対象領域の各部位について、前記カメラへの正反射光が前記遮光体によって遮光されない正反射光領域のうち、最も近接する前記正反射光領域までの距離が異なる場合を含む複数回の撮像を行うことを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の表面検査方法。
前記検査対象領域には、複数の前記照明制限領域を形成するとともに、各照明制限領域間に、前記カメラへの正反射光が前記遮光体によって遮光されない正反射光領域を形成することを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の表面検査方法。
複数の前記照明制限領域と前記正反射光領域とを通過する領域を前記検出領域とすることを特徴とする請求項１５に記載の表面検査方法。
前記検出領域は、前記照明制限領域と前記正反射光領域の境界を、その境界が延びる方向に対して垂直に横切ることを特徴とする請求項１６に記載の表面検査方法。
前記遮光体は、複数の透光部と遮光部とが交互に繰り返すように形成されたスリット体から構成されることを特徴とする請求項１６または１７に記載の表面検査方法。
検査対象物の表面欠陥を検出する表面検査法であって、
所定の広がりを有する光源により、前記検査対象物表面上の検出領域に向かって拡散光を照射し、
前記光源から前記検出領域に入射する光の一部を前記検出領域による正反射光として受光できる位置および角度にカメラを配置し、
前記光源と前記検出領域との間に介在させる遮光体により、前記検出領域が正常であれば前記カメラに正反射光として入射する光を遮光する一方、前記カメラに正反射光として入射しない光の全てまたは一部は遮光せず、前記光源から前記検出領域に直接入射させることを特徴とする表面検査方法。
前記検査対象領域は、鏡面状であることを特徴とする請求項１〜１９のいずれかに記載の表面検査方法。
検査対象物たる管体の外周面の表面欠陥を検出する表面検査法であって、
前記管体の長手方向に沿って配設された所定の長さを有するライン状光源により、前記管体の外周面に拡散光を照射し、
複数の透光部と遮光部とが交互に繰り返すように形成されたスリット体から構成される遮光体を前記ライン状光源と前記管体との間に介在させて、前記検査対象領域内に、前記光源の一部領域からの光を遮光するが他の領域からの光は遮光しない照明制限領域を複数形成し、
前記複数の照明制限領域を含む連続した検出領域を撮像するラインセンサカメラにより、前記遮光体により遮光される光が、前記遮光体がなかった場合には前記照明制限領域において正反射してカメラに入射する方向から前記検出領域を撮像することを特徴とする表面検査方法。
前記管体をその中心軸まわりに回転させることにより、前記検出領域を前記管体の周方向に順次移動させることを特徴とする請求項２１に記載の表面検査方法。
前記遮光体と前記管体とを前記管体の軸方向について相対的に移動させることによって、前記複数の照明制限領域の形成位置を前記管体の軸方向に移動させることを特徴とする請求項２１または２２に記載の表面検査方法。
前記遮光体とともに前記ラインセンサカメラを前記管体の軸方向に移動させることを特徴とする請求項２３に記載の表面検査方法。
前記管体は、感光ドラム用基体であることを特徴とする請求項２１〜２４のいずれかに記載の表面検査方法。
表面精度が求められる物品を成形する工程と、
前記物品を検査対象物として請求項１〜２５のいずれかに記載の表面検査方法を行う表面検査工程と、
前記表面検査工程における検査結果が所定の基準を満たすか否かにより当該物品を判別し、前記所定の基準を満たす場合に当該物品を完成品とする判別工程と、
を備えたことを特徴とする物品の製造方法。
請求項２６に記載の物品の製造方法により製造されたことを特徴とする物品。
請求項２６に記載の物品の製造方法により製造されたことを特徴とする管体。
請求項２６に記載の物品の製造方法により製造されたことを特徴とする感光ドラム用基体。
検査対象物表面上の検査対象領域に向かって拡散光を照射する所定の広がりを有する光源と、
前記光源と前記検査対象領域との間に介在され、前記検査対象領域内に、前記光源の一部領域からの光を遮光するが他の領域からの光は遮光しない照明制限領域を形成する遮光体と、
前記遮光体により遮光される光が、前記遮光体がなかった場合には前記照明制限領域において正反射して入射する方向から、前記照明制限領域を含む前記検出領域を撮像するカメラと、を備えたことを特徴とする表面検査装置。
表面精度が求められる物品を成形する成形手段と、
前記物品を検査対象物として表面検査を行う請求項３０に記載の表面検査方法を行う表面検査装置と、
前記表面検査装置における検査結果が所定の基準を満たすか否かにより当該物品を分別し、前記所定の基準を満たす場合に当該物品を完成品とする判別手段と、
を備えたことを特徴とする製品の製造システム。