JP2006226900A - 表面欠陥検査装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 被検査物の微小な凹凸、突起等の表面の欠陥の検出、さらに併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、複数種類の直径や長さの被検査物の表面欠陥を精度よく容易に検出できる表面欠陥検査装置を提供する。
【解決手段】 円筒形状の被検査物２をその軸周りに回転させる被検査物支持手段３、７と、被検査物２表面にその軸方向に沿う検査光を照射する照明手段４と、表面からの反射光分布を取得する撮像手段５とを備えた表面欠陥検査装置において、被検査物支持手段３、７には、水平かつ平行な１対の直線上にそれぞれ所定の間隔を置いて回転可能に配置された支持ローラ３と、支持ローラ３を回転駆動する支持ローラ駆動手段７とを含み、支持ローラ３を配置する直線間の距離を変更可能とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被検査物の微小な凹凸、突起等の表面欠陥検出、さらに併せて表面の濃度変化を伴う欠陥の検出・検査に利用できる、円筒部材、円柱部材等の表面欠陥を検査する表面欠陥検査装置及び方法に関するものである。

従来、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り、これらの欠陥は画像品質を低下させる。このため、複写機等に搭載される前に、例えば、表面層欠陥検出装置を使用して検査を行なうことが知られている（例えば、特許文献１乃至３参照）。
表面欠陥検査装置の例としては特許文献１及び２が知られており、また、表面検査の手段としては、人による目視検査が一般的であるが、判定がばらつくという問題があり、目視検査に代わる各種の自動検査装置が提案されている。
例えば、上記特許文献２に開示された表面層欠陥検出装置にあっては、複写機内部の部品である感光体ドラムのような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、被検査物により反射される前記ライン状の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。
このような検出方法では、特許文献３に開示されているように、反射光分布は、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。
ところで、感光体ドラムや定着ローラなどのローラ部品は製品設計上の要請からその直径や長さが多様化している。そこで、それらの製造ラインでは、直径や長さの異なる数種類のローラ部品を１つの製造ラインにおいて混合生産する場合がある。
ローラ部品の表面性状の検査設備において、例えば、直径が異なれば、検査手段としての撮像系と、被検査物であるローラ部品との位置関係を調整し直す作業が必要となってしまう。そのため、検査工程においても複数種類のローラ部品を検査可能な装置が求められている。
更に、特許文献３に開示された表面層欠陥検出装置にあっては、被検査物支持ローラを被検査物の径に合わせて交換することで数種類の径の被検査物を検査できるようにしている。
特許第３１４４１８５号 特許第２７１２９４０号 特許第３４６９７１４号

しかしながら、交換方式では被検査物の種類分のローラが必要となり、またそれらは手作業で交換しなければならない。それゆえ、デッドタイムが多くなり、製造コストが上がってしまうという問題がある。また、支持ローラ交換では直径の変化のみにしか対応できないという問題がある。
さらに、平行に配置した２本のローラ支持軸のうちの一方のみを駆動し、他方のローラ支持軸をローラを介した連れ回りにより回転させる従来構成では、被検査物に作用する摩擦力の違いにより、被検査物に不要な力が作用し、回転精度が下がるという問題がある。
そこで、本発明は上述した実情を考慮してなされたものであり、被検査物の微小な凹凸、突起等の表面欠陥検出、さらに併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、複数種類の直径や長さの被検査物の表面欠陥を精度よく容易に検出できる表面欠陥検査装置及び方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、被検査物をその軸周りに回転させる被検査物支持手段と、被検査物表面にその軸方向に沿う検査光を照射する照明手段と、前記表面からの反射光分布を取得する撮像手段と、を備えた表面欠陥検査装置において、前記被検査物支持手段は、水平、平行で且つ所要間隔をおいて配置された回転自在な複数の支持ローラと、前記支持ローラを回転駆動する支持ローラ駆動手段とを含み、前記支持ローラ間の距離を変更可能と間隔変更機構を備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１において、前記被検査物は円筒体であること特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１又は２において、前記間隔変更機構は、直径の異なる前記被検査物に対する検査光反射位置が等しくなるように、前記支持ローラ間の距離を調整するように構成されていることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１、２又は３において、前記間隔変更機構は、前記支持ローラ駆動手段の高さ位置を移動させることによって前記支持ローラ間の距離を変更するように構成されていることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１、２、３又は４において、前記間隔変更機構は、前記支持ローラ駆動手段の高さ位置を移動させることによって、直径の異なる被検査物に対して検査光反射位置が等しくなるように、前記ローラ間の距離を調整するように構成されていることを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項において、前記支持ローラの軸方向配置間隔を変更可能とすることを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項６において、前記支持ローラの軸方向配置間隔を、長さの異なる被検査物に対して、この被検査物両端部を支持ローラにて支持する位置へ変化させることを特徴とする。
請求項８の発明は、請求項１乃至７のいずれか一項記載の表面欠陥検査装置を用いて、被検査物表面欠陥を検査することを特徴とする。

本発明によれば、支持ローラの水平方向間隔を変更可能な構造とすることで、容易に反射光位置を調整することができる。また、被検査物の直径によらず反射光位置を一定とすることで、直径の異なる複数種類の被検査物の表面欠陥を検査することできる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は表面欠陥検査装置の第１の実施の形態を示す平面方向からの斜視図である。図２は被検査物の直径と支持ローラ等の関係を説明する側面概略図である。
図１及び図２の表面欠陥検査装置１は、水平かつ平行に配置された複数のローラ支持軸６を有し、これらのローラ支持軸６は軸受（図示せず）により回転自在に支持されている。各ローラ支持軸６の両端部には支持ローラ（被検査物支持手段）３が配置されている。
また、ローラ支持軸６は、各軸６の間隔を変更可能に支持する間隔変更機構によって、水平方向（横方向）に移動できるように取り付けられており、それらの軸間距離を変更できるようになっている。
各ローラ支持軸６の一方の端部に取り付けられた支持ローラ３には支持ローラ駆動手段である駆動ローラ（被検査物支持手段、支持ローラ駆動手段）７により回転駆動力が伝達される。この回転駆動力の伝達は歯車による噛み合せ、もしくは摩擦力による連れ回りによって行う。
駆動ローラ７は駆動モータ（図示せず）により駆動されており、その位置を上下に移動可能に支持されている。駆動ローラ７は支持ローラ３ではなくローラ支持軸６を駆動するように配置してもよい。また、両端の支持ローラ３を駆動するように駆動ローラ７を両端に配置してもよい。
例えば、感光体ドラム等の円筒体の被検査物２はその軸方向両端の外周面を複数の支持ローラ３上に支持され、駆動ローラ７の回転力が支持ローラ３を介して伝達されることにより回転する。光源（照明手段）４からは被検査物２の軸方向に沿うライン状の検査光が照射され、その反射光分布は撮像手段５により撮像される。
被検査物２の表面の状態を検査するときは、まず、被検査物２を複数の支持ローラ３上に水平に置き、駆動ローラ７を回転させる。駆動ローラ７の回転は上記のごとく支持ローラ３を介して被検査物２に伝達され、それにより被検査物２を回転する。
回転する被検査物２に光源４からライン状の光を照射し、その反射光分布を撮像手段５により撮像する。これにより、被検査物２の表面に欠陥がある場合には反射光分布が変化するので、欠陥がない場合の基本データと比較する等の方法により表面欠陥を検出することができる。

図２において、直径の異なる被検査物２’（図中破線）を同一装置を用いて検査するときは、被検査物２’の検査光反射位置Ａが直径の異なる他の被検査物２の場合と同じ位置になるように、ローラ支持軸６を水平に横方向移動させてローラ支持軸間距離を調整する。さらに、駆動ローラ７を垂直移動させて、支持ローラ３へ回転駆動力を伝達できるようにする。
図３は支持ローラや駆動ローラの位置調整を説明する概略図である。図３を参照して、被検査物２の半径をｒ、各支持ローラ３の半径をＲ１、駆動ローラ７の半径をＲ２、支持ローラ３中心から被検査物２の検査光反射位置Ａである頂点までの距離をＨ、駆動ローラ７中心から被検査物２の頂点までの距離をｈとすると、距離ｈが（２ｒ＋Ｒ２）より大きいときには、距離ｈは

・・・（１）
で与えられる。
式（１）より、被検査物２の半径が解れば、被検査物２の検査光反射位置Ａが同じ位置になるような距離ｈがわかるので、駆動ローラ７の位置を決めることができ、さらに支持ローラ３が駆動ローラ７に接するようにローラ支持軸（図１参照）を水平移動させることで、容易に位置調整を行うことができる。
図４は本発明の表面欠陥検査装置に設けた被検査物の位置を検出する検出センサを示す概略図である。図４に示すように、表面欠陥検査装置１は被検査物２の位置Ａを検出する検出センサ８を設けている。
これによって、直径の異なる被検査物２に対して、被検査物２の検査光反射位置Ａが同じ位置になるようにローラ支持軸（図１）の軸間距離を調整することができる。さらに駆動ローラ７が支持ローラ３に接するように駆動ローラ７を移動させることで、容易に位置調整を行うことができる。
以上のように、第１の実施の形態によれば、直径の異なる被検査物に対しても、常に検査光反射位置Ａを一定に保つことができ、支持ローラ３全てに駆動ローラ７の回転駆動力が伝達されるので、被検査物２に不要な力が作用せず、この被検査物２が精度よく回転できるので、複数種類の直径の被検査物の表面欠陥を精度よく容易に検出できる表面欠陥検査装置を実現することができる。

図５は本発明による表面欠陥検査装置の第２の実施の形態を示す概略側面図である。図５を参照して、表面欠陥検査装置に係る第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態では、図２に示した第１の実施の形態の表面検査装置において、支持ローラ駆動手段（及び支持ローラ間の間隔変更機構）として駆動ローラ７とベルト９を用いている。ベルト９は、駆動ローラ７、各支持ローラ３に対して巻掛けられて駆動力を伝達する。
このように構成した表面欠陥検査装置においては、前記第１の実施の形態と同様に、被検査物２の半径が解れば、被検査物２の検査光反射位置が同じ位置になるような駆動ローラ７の位置を決めることができる。
また、ベルト長に合わせて各ローラ支持軸６（図１参照）を水平移動させることで、複数種類の直径の被検査物２の表面欠陥を精度よく容易に検出できる。さらに、歯車等により回転駆動力を伝達する構成に比べ、駆動ローラ７の直径を小さくすることができるので、コンパクトな表面欠陥検査装置を実現することができる。

図６は本発明による表面欠陥検査装置の第３の実施の形態を示す概略側面図である。図７は駆動ローラ７を図６の位置から下降した状態を示す概略側面図である。次に、図６及び図７を参照して、表面欠陥検査装置に係る第３の発明の実施の形態について説明する。
図６では、図２に示した第１の実施の形態の表面検査装置におけるローラ支持軸６（図１参照）もしくは支持ローラ３に、軸間距離が短くなる方向へ力を負荷している。力負荷手段としてはばね、ゴム等の弾性体１０を用いている。弾性体１０はローラの間隔変更機構を構成している。
このように構成した表面欠陥検査装置において、力は、常に、軸間距離が短くなる方向へローラ支持軸（図１参照）に掛けられている。そのため、駆動ローラ７を上下方向へ移動させると、支持ローラ３は常に駆動ローラ７に接するような位置に自動調整される。
例えば、駆動ローラ７の高さ位置を大径の被検査物２を支持した状態にある図６の位置から、小径の被検査物２を支持した状態にある図７の位置へ下降させると、ローラ支持軸（図１参照）は軸間距離が短くなる方向へ水平移動する。このため、直径の異なる被検査物２を検査するときには、式（１）に示したように、被検査物２の半径が解れば、被検査物２の検査光反射位置が同じ位置になるような距離ｈが解る。
それにより、駆動ローラ７の位置を決めることができ、駆動ローラ７の高さ位置を調整するだけで支持ローラ３は自動的に決められた位置へ移動する。このため、駆動ローラ７の位置調整のみで、被検査物２の検査光反射位置が同じ位置になるよう調整することができる。高さ位置の調整は図４に示したのと同様にセンサ情報を用いて行ってもよい。

図８は本発明による表面欠陥検査装置の第４の実施の形態を示す概略側面図である。図８では、図６に示した第３の実施の形態の表面検査装置におけるローラ支持軸（図１参照）もしくは支持ローラ３に、軸間距離が長くなる方向へ力を負荷している。力負荷手段（間隔変更機構）としてはばね、ゴム等の弾性体１０を用いている。また、図５に示したベルト９も併用している。
このように構成した表面欠陥検査装置においては、前記実施の形態と同様に、駆動ローラ７を移動させると、支持ローラ３間の距離は常にベルト長により決められた位置に自動調整されるので、駆動ローラ（被検査物支持手段、支持ローラ駆動手段）７の位置調整のみで、被検査物２の検査光反射位置が同じ位置になるよう調整することができる。
図９は本発明による表面欠陥検査装置の第５の実施の形態を示す概略下面図である。図９を参照して、表面欠陥検査装置に係る第５の発明の実施の形態について説明する。表面欠陥検査装置１は、水平かつ平行に配置され、軸受（図示せず）により回転自由に支持された２本のローラ支持軸６を有している。
このローラ支持軸６は水平方向（軸間距離が変化する方向）に移動できるように取り付けられており、軸間距離を変更できるようになっている。各ローラ支持軸６の片端部には支持ローラ（固定側支持ローラ）３が取り付けられている。
各支持軸６の他方の端部にはローラ支持軸６に対して軸方向へ移動可能なスライド取り付け板１１が設けられ、取り付け板１１に対しては支持ローラ取り付けスライド１２が同方向に移動可能に取り付けられている。この支持ローラ取り付けスライド１２には他方の支持ローラ（可動側支持ローラ）３ａが回転自由に取り付けられている。要するに、支持ローラ（被検査物支持手段）３、３ａは何れも各支持軸６とともに一体回転するように構成されているが、支持ローラ３ａは取り付け板１１及びスライド１２の作用により支持軸６に対して軸方向位置を変更可能に構成されている。
各支持ローラ３ａは、支持ローラ駆動手段である可動側の駆動ローラ（被検査物支持手段、支持ローラ駆動手段）７ａによって、回転駆動力が伝達されるようになっている。回転駆動力の伝達は歯車による噛み合せ、摩擦力による連れ回り、ベルト等により行う。この結果、駆動軸１３により連結された他方の固定側の駆動ローラ７に対しても駆動力が発生し、固定側の各支持ローラ３を回転駆動させる。

駆動ローラ７ａは駆動軸１３を介して駆動モータ（図示せず）により駆動されており、その位置を軸方向へ移動可能に支持されている。支持ローラ取り付けスライド１２に取り付けられた支持ローラ３ａを駆動する駆動ローラ７ａは、スライド取り付け板１１にクラッチ１４を介して取り付けられている。
クラッチ１４がオンの場合には駆動ローラ７ａと駆動軸１３は接続され、支持ローラ３ａに回転駆動力が伝達される。クラッチ１４がオフの場合には駆動ローラ７ａと駆動軸１３は非接続となり、回転駆動力は支持ローラ３ａに伝達されない。
図９において、検査対象を軸方向長さの異なる被検査物（図示せず）に切り換えて検査するときは、クラッチ１４をオフ状態にして駆動ローラ７ａと駆動軸１３を非接続状態にする。被検査物の両端外周面を支持ローラ３、３ａで支持するように、被検査物の長さに合わせてスライド取り付け板１１を移動させる。これにより、支持ローラ３、３ａの軸方向や、駆動ローラ７ａの上下方向位置を調整した後、クラッチ１４をオン状態にして駆動ローラ７ａと駆動軸１３を接続し、被検査物を回転させながら光源４、撮像手段５を用いた検査を行う。
このように構成した表面欠陥検査装置１においては、第１の実施形態と同様に、被検査物の検査光反射位置が同じ位置になるように、駆動ローラ位置とローラ支持軸の軸間距離を調整する。また、駆動ローラ７、７ａにより支持ローラ３、３ａ全てを回転駆動させることによって、複数種類の直径の被検査物の表面欠陥を精度よく容易に検出できる。これとともに、スライド取り付け板１１の位置を調整することで、複数種類の長さの被検査物の表面欠陥を容易に検出することができる。

表面欠陥検査装置の第１の実施の形態を示す概略斜視図。 被検査物の直径と支持ローラ等の関係の説明する側面概略図。 支持ローラや駆動ローラの位置調整を説明する概略図。 本発明の表面欠陥検査装置に設けた被検査物の位置を検出する検出センサを示す概略図。 本発明による表面欠陥検査装置の第２の実施の形態を示す概略側面図。 本発明による表面欠陥検査装置の第３の実施の形態を示す概略側面図。 駆動ローラ７を図６の位置から下降した状態を示す概略側面図。 本発明による表面欠陥検査装置の第４の実施の形態を示す概略側面図。 本発明による表面欠陥検査装置の第５の実施の形態を示す概略下面図。

符号の説明

１ 表面欠陥検査装置、２ 被検査物、２’ 被検査物、３、３ａ 支持ローラ（被検査物支持手段）、４ 光源（照明手段）、５ 撮像手段、６ ローラ支持軸、７、７ａ 駆動ローラ（被検査物支持手段、支持ローラ駆動手段）、８ 検出センサ、９ ベルト、１０ 弾性体、１１ スライド取り付け板、１２ 支持ローラ取り付けスライド、１３ 駆動軸、１４ クラッチ

Claims (8)

1. 被検査物をその軸周りに回転させる被検査物支持手段と、被検査物表面にその軸方向に沿う検査光を照射する照明手段と、前記表面からの反射光分布を取得する撮像手段と、を備えた表面欠陥検査装置において、
   前記被検査物支持手段は、水平、平行で且つ所要間隔をおいて配置された回転自在な複数の支持ローラと、前記支持ローラを回転駆動する支持ローラ駆動手段とを含み、前記支持ローラ間の距離を変更可能と間隔変更機構を備えたことを特徴とする表面欠陥検査装置。
2. 前記被検査物は円筒体であること特徴とする請求項１記載の表面欠陥検査装置。
3. 前記間隔変更機構は、直径の異なる前記被検査物に対する検査光反射位置が等しくなるように、前記支持ローラ間の距離を調整するように構成されていることを特徴とする請求項１、又は２記載の表面欠陥検査装置。
4. 前記間隔変更機構は、前記支持ローラ駆動手段の高さ位置を移動させることによって前記支持ローラ間の距離を変更するように構成されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の表面欠陥検査装置。
5. 前記間隔変更機構は、前記支持ローラ駆動手段の高さ位置を移動させることによって、直径の異なる被検査物に対して検査光反射位置が等しくなるように、前記ローラ間の距離を調整するように構成されていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の表面欠陥検査装置。
6. 前記支持ローラの軸方向配置間隔を変更可能とすることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載の表面欠陥検査装置。
7. 前記支持ローラの軸方向配置間隔を、長さの異なる被検査物に対して、この被検査物両端部を支持ローラにて支持する位置へ変化させることを特徴とする請求項６記載の表面欠陥検査装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項記載の表面欠陥検査装置を用いて、被検査物表面欠陥を検査することを特徴とする表面欠陥検査方法。
   

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