JP2006170953A - 板状体の歪み検出方法及び歪み検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子写真用クリーニングブレードの板状体に対して、表面の歪み等を検出可能にし、偏光レンズを用い、ハロゲン光を照射して透明ないしは半透明の板状体の歪みを検査し、板状体の表面の歪みを判別する板状体の歪み検出方法及び板状体の歪み検出装置を提供する。
【解決手段】上記の透明または半透明の板状体の歪み検出装置は、投光手段と、少なくとも２つの偏光素子と、該板状体を透過した光を撮像するための撮像手段と及び、該撮像手段により得られた画像のデジタル処理手段とを有し、該板状体は該少なくとも２つの偏光素子の間に配置されており、該投光手段と該撮像手段とが対向して配置され、該板状体に投光された光が該板状体を透過する。
【選択図】図２

Description

本発明は、板状体の歪み検出方法及び板状体の歪み検出装置に関する。本発明は透明または半透明の板状体に光を照射して実施される。

板状体の欠陥を判別する方法として、従来、人手で行う方法、検査装置を用いて行う方法があった。人手で行う方法は、製品の高精度化に伴い、従来よりも微小な欠陥を発見する必要があり、そのために長時間集中しなければならない根気のいる作業となり、精神的な負担も大きくなり疲労も倍増することになる。

また、表面を測定する方法として三角計測式レーザー変位計がある（図１参照）。これは高精度で位置検査ができ、その検査の応答時間も速いという特徴を持っているが、検査できる位置はレーザービームスポット光が当たっている一点でしかなく、この為、検査にあたってスポット位置を走査して断面形状を検査するようにしている。この為検査時間が非常に長くなり、実際の検査装置としては検査効率上使用できなかった（例えば、特許文献１）。また、透明ないしは半透明の板状体の表面欠陥に対して検査するにあたり、レーザービームスポット光が透過してしまう為、計測深度を浅くし透明ないしは半透明の板状体表面に焦点を合わせる必要があった（例えば、特許文献２）。
特開平１１−８３４５３号公報 特開平０９−６１１２５号公報

本発明は、透明ないしは半透明の電子写真用クリーニングブレードの板状体に対して、偏光レンズを用い、光を照射して該板状体の歪みを検査し、該板状体の表面の歪みを判別する方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明は、透明または半透明の板状体の歪み検出装置において、投光手段と、少なくとも２つの偏光素子と、該板状体を透過した光を撮像するための撮像手段と及び、該撮像手段により得られた画像のデジタル処理手段とを有し、該板状体は該少なくとも２つの偏光素子の間に配置されており、該投光手段と該撮像手段とが対向して配置され、該板状体に投光された光が該板状体を透過することを特徴とする。

また、本発明は、上記の歪み検出装置を用いて行う検出方法であって、該少なくとも２つの偏光素子の間に該板状体が配置され、該板状体を透過した光を撮像して得た画像が用いられることを特徴とする透明または半透明の板状体の歪み検出方法である。

透明ないしは半透明の板状体と光源の間に第一の偏光素子、透明ないしは半透明の板状体と撮影手段との間に第二の偏光素子を用い、それら投光手段と透明ないし半透明の板状体と撮像手段が直線状に配置され、透明ないしは半透明の板状体を撮影し、処理装置に撮影画像を送り、その画像を元にデジタル処理することにより、表面の歪み等を検出可能とするので、透明ないしは半透明の板状体に対して、板状体の表面の歪みを判別することが出来る。

以下に好ましい実施の形態を挙げて本発明を更に詳しく説明する。

本発明においては、偏光素子として偏光レンズを用いたが、これに限定する物ではない。本発明においては、デジタル処理手段として、記憶装置及び処理装置、表示装置を使用したが、デジタル処理手段としてはこれに限定されるものではない。本発明においては、撮影手段としてＣＣＤカメラを使用し、前記ＣＣＤカメラの撮影範囲をそれぞれ検査対象項目場所に設置する。

本発明の特徴的なところは、撮影手段に対し、透明ないしは半透明の板状体と光源の間に第一の偏光レンズ、透明ないしは半透明の板状体と撮影手段との間に第二の偏光レンズを用い、それら投光手段と透明ないし半透明の板状体と撮像手段とを直線状に配置し、高さ方向の歪み成分を検出可能させることで、１つの撮影手段で、表面の歪み不良、板状体内部の歪み等の各々異なる欠陥を検出し、複数の特徴をもつ欠陥に対し一度の検査において検出可能にした要素を導入した点にある。

本発明においては、撮影手段としてＣＣＤカメラを使用し、前記ＣＣＤカメラの撮影範囲をそれぞれ検査対象項目場所に設置し、検査時には板状体を移動ステージにより移動させることにより、前記複数カメラが該板状体（被測定物を表す。）の検査対象項目場所毎に逐次撮影を行い、検査対象項目場所の全域を撮影する。本発明において撮像手段としてはＣＣＤカメラを用いたが、撮像手段としてはこれに限定されるものではない。

その複数画像において、歪みがある場合には、移動ステージより出されているトリガより、取り込み画像番号、及び歪みが発見された画像における位置情報を算出し、該板状体における不良箇所の位置情報を得る。同時に、歪みの大きさ、歪みの数等も記憶して表示可能としておく。

本発明においては、対象となる板状体の持つ製品としての公差の観点から、一回の撮像により取り込める撮像可能範囲、カメラの深さ方向の被写界深度を設定し、各々の特徴的な欠陥画像を取り込めるような、レンズ倍率及び、２つ以上の偏光レンズの設置角度、透明ないしは半透明の板状体の設置位置との合体構成が重要である。

すなわち、単に、板状体に対して撮影装置であるカメラの撮像可能範囲を合わせればよいのではなく、適合配置がある。

２つ以上の偏光レンズの設置角度は単に設定すればよいのではなく、透明ないしは半透明の板状体上に歪みに応じて光量差が生じるような角度にする必要がある。

カメラの撮像可能範囲、被写界深度について、複数カメラの撮像可能範囲の位置は、撮影装置に撮影される被測定物（板状体を意味する。以下、同様に扱う。）の光量差がカメラの被写界深度内に入る位置に設定する必要があり、又同時に、被測定物の歪みなどによって生じる光量差が被測定物上に生じカメラの撮影範囲内に入ることを要する。

本発明では、アイリス絞りの調節ができ、被写界深度の調節が可能で、その被写界深度が０．３〜０．５［ｍｍ］まで調節可能なレンズを用いることにより、被測定物の歪みを画像データとして取込むことが可能になった。被写界深度については本実施例においては０．５［ｍｍ］としたが、被測定物の撮影が可能であれば、この数値に限定されるものではない。

次に、カメラの設置角度については、透明ないしは半透明の板状体中の欠陥を容易に判別可能なような配置にすることはともかく、透明ないしは半透明の板状表面上の欠陥も容易に判別可能なような配置にする必要がある。

なお、カメラの撮像可能範囲位置とカメラの設置角度の関係は実験的に最適値は得られる。カメラ角度は垂直時方向を０度とした際、０〜９０度にすることができるが、好ましくは、カメラ角度により変化する分解能と被写界深度、照射する光源の配置の関係から、０〜３０度が好ましい。

以下実施例に基づき本発明のより具体的な実施の形態を説明する。

本発明の検査方法の実施例について、図２を用いて以下に説明する。

１１は検査ステージ、１２は板状体、１３は撮像装置、１４はレンズ、１５は投光手段、１６は偏光レンズ、１７は記憶装置及び処理装置、１８は表示装置、１９は駆動装置である。

投光手段１５より出た光が偏光レンズ１６を通り偏光され、板状体１２の内部を通り、偏光レンズ１６、レンズ１４、撮像装置（カメラ）１３を通り撮像される。その際、板状体１２の凹凸状況により光量差が発生する。

撮像された画像は記憶装置及び処理装置１７に転送される。その際転送された画像番号は記憶装置及び処理装置１７に記憶するようにしておく。

このとき撮像装置１３は、取込んだ画像を記憶装置及び処理装置１７に転送する。

カメラの設置角度については、透明ないしは半透明の板状体中の欠陥を容易に判別可能なような配置にすることはともかく、透明ないしは半透明の板状体表面上の欠陥によって生じる光量差も容易に判別可能なような配置にする必要がある。配置する角度は０〜９０度まで設定できるが、カメラ角度により変化する分解能と被写界深度、照射する光源の配置の関係から、０〜３０度の範囲が望ましい。

また、撮像可能範囲の位置は任意点でよいが、本実施例ではレンズ１４の被写界深度が板状体１２の内部を十分にカバーできる幅とする為に、板状体１２の内側に設定した。

次に動作について説明する。投光手段１５は図示しない電源及び制御部によって電源を供給され均一化された光量の可視光を発射する。スポットの大きさは、レンズ倍率とカメラ視野の観点からφ１５程度とした。

このスポット光は、板状体１２の表面の歪みについて、偏光レンズ１６を通し、板状体１２に照射される。このスポット光は板状体１２の表面に歪みがある場合、歪みによって光量差となり、その歪みによって形成された光量差が、偏光レンズ１６及び、レンズ１４を通過し結像し、撮像装置１３に画像データとして取込まれる。レンズ１４としては、パーフォーカル光学系を用いた高解像度マクロズームレンズを使用し、アイリス絞り機能を有し光量を調節可能なものを使用し、撮像装置１３において、像がハレーションを起こすことなく、精度よく結像できるようなものを選択した。

その撮像された像は記憶装置及び処理装置１７に電気信号で転送され、記憶装置に画像データとして収納される。その後画像データは、処理装置へ転送され、画像処理加工をほどこし、板状体１２の表面の歪みによって形成された像の位置情報（重心位置）を抽出する。その際には、各々のレンズ１４の倍率、撮像装置１３の設置角度、撮像可能範囲の位置などの設定はあらかじめ処理装置のほうへ登録しておく。前記情報を元に、歪みの位置情報、大きさを記憶装置１７上で算出し、記憶装置１７に記録を行い、表示装置１８へ出力する。

また記憶装置１７は、駆動装置１９と連動させ、設定した計測分解能に従い検査ステージ１１を制御し、検査位置を順次変えていくことで、板状体全体を検査することが可能なようになっている。
［比較例１］
本発明の方法においては、１つの撮像装置を用い、撮像装置の角度θ１を０度、投光手段の角度θ２を８度に設定し、計測した。

そのときに用いた板状体はその内部に異物が埋没し、表面に歪みが発生しているものをサンプルとして選択した。

実際の欠陥部の歪みは、三角計測式レーザー変位計（従来の技術にて記載した検査方法）より、製品良品部表面より５０μｍである。計測時間としては、三角計測式レーザー変位計（従来の技術にて記載した検査方法）より７２［ＳＥＣ］である。

本実施例において、一回の測定は４．８９［ＳＥＣ］であった。本実施例においては一回の取り込み画像においてカメラ範囲１．５８×１．３６［ｍｍ］を測定することが可能なため、一回の計測においてレーザー光源がスポット位置に照射されている三角計測式と比較しても計測速度が向上した。

このことより、検査精度が同等で、測定に関し高速に測定することが可能であると判断できるので、実施例１における三次元計測は、比較例１における計測より高速に計測が可能であるということがいえる。

板状体の表面の歪の測定が容易になり、特に電子写真用クリーニングブレードの分野での利用が期待される。

従来技術の検査装置の構成を示すブロック図である。 本発明の検査装置の構成を示すブロック図である。 本発明における製品上に発生した光量差の略図である。 板状体を解析する流れを示したフローチャートである。

符号の説明

１１ 検査ステージ
１２ 板状体
１３ 撮像装置
１４ レンズ
１５ 投光手段
１６ 偏光レンズ
１７ 記憶装置及び処理装置
１８ 表示装置
１９ 駆動装置
２０ レーザー計測計

Claims (6)

1. 透明または半透明の板状体の歪み検出装置において、投光手段と、少なくとも２つの偏光素子と、該板状体を透過した光を撮像するための撮像手段と及び、該撮像手段により得られた画像のデジタル処理手段とを有し、該板状体は該少なくとも２つの偏光素子の間に配置されており、該投光手段と該撮像手段とが対向して配置され、該板状体に投光された光が該板状体を透過することを特徴とする透明または半透明の板状体の歪み検出装置。
2. 該少なくとも２つの偏光素子の角度を変更できる機構を有することを特徴とする請求項１に記載の透明または半透明の板状体の歪み検出装置。
3. 請求項１に記載の歪み検出装置を用いて行う検出方法であって、該少なくとも２つの偏光素子の間に該板状体が配置され、該板状体を透過した光を撮像して得た画像が用いられることを特徴とする透明または半透明の板状体の歪み検出方法。
4. 該画像上の光量差をデジタル処理して歪みの判定をすることを特徴とする請求項３に記載の透明または半透明の板状体の歪み検出方法。
5. 該板状体が電子写真用クリーニングブレードであることを特徴とする請求項１に記載の歪み検出装置。
6. 該板状体が電子写真用クリーニングブレードであることを特徴とする請求項３に記載の歪み検出方法。