JP2007003332A - 板状体側面の欠陥検出方法及び欠陥検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 板状体側面に対して、エッジ部のなだらかな凹凸に関しても、反射する光量の差を増幅させコントラストを強調することにより、正確な外観検査を可能にする。
【解決手段】 少なくとも投光手段と、撮像手段と、画像処理手段により、透明又は半透明の板状体の側面部に投光し、反射光により撮像して得られた画像を用い、画像処理により欠陥部を判別する板状体側面の欠陥検出方法であって、前記投光する光源の波長が４８０〜７００ｎｍである。前記板状体は、電子写真装置用クリーニングブレードであり、側面部は電子写真装置の像担持体に摺接するエッジ部である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、透明又は半透明の板状体の側面における欠陥を検出する検出方法及び欠陥検出装置に関する。透明又は半透明の板状体は、特に、電子写真装置用クリーニングブレード（ワイパーブレード）（以下、「クリーニングブレード」という）として用いられる。

電子写真式の複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置では、感光体などの像担持体に形成したトナー像を転写して画像を形成しており、トナー像の転写後に不要となった像担持体上の残留トナーをクリーニング装置により除去している。このクリーニング装置としては、クリーニングブレードの先端を像担持体に摺接させ、ブレードの先端により残留トナーを掻き落とすようにした構成が多用されている。したがって、クリーニングブレードが像担持体に接する先端側のエッジ部（稜線）には、充分な真直度が確保され、しかも傷や欠け、凹凸などが生じていない必要がある。これらの傷や欠け、凹凸があるとトナーが通過するので、クリーニング効果に大きな影響を及ぼす。

厚みのある透明または半透明の板状体の欠陥を判別する方法として、従来では人手で行う方法、検査装置を用いて行う方法があった。人手で行う方法に関して、反射光を用い目視検査の効率を上げる手法も明らかにされている（例えば、特許文献１）。

しかしながら、人手で行う方法に関しては、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増加することになる。また、視覚による検査は、検査員の主観的な検査判定であって、検査員の判断に依存し、検査員が異なる場合や極端な場合において、同じ検査員であっても、検査時間の推移によって、検査水準が変化する可能性があり、正確な外観検査が出来ないという課題があった。

一方、検査装置を用いて行う方法に関しては、ＣＣＤカメラを用いた電子的撮像装置による外観検査手法も行われ、クリーニングブレードの表面を検査した例も知られている（例えば、特許文献２、特許文献３）。これらは、被検査物に照射した光が、被検査物に欠陥があった場合には、その欠陥部分で光の乱反射が起こることを利用し、それら乱反射を撮像装置により撮影し、映像信号化し、その映像信号を２値化処理して、欠陥部分を検出する方法である。
特開２０００−６６１６４号公報 特開２００１−１１６７０４号公報 特開２００１−１３０８０号公報

しかしながら、クリーニングブレードのような厚みのある透明又は半透明の板状体に対して、厚み方向の側面を正確に検査が出来るのは厚み方向側面の切断角度が垂直な場合、及び切断した側面が十分に平面な場合である。さらには、厚み方向側面における欠陥の凹凸が大きいもので、反射した光に対し、撮像手段が十分な光量の変化量が得られた場合であり、厚み方向側面における欠陥がなだらかな凹凸に関しては撮像手段が反射した光に対し、十分な光量の変化量が得られない。このため、正確な外観検査が出来ないという課題があった。このように外観を正確に検査できなければ、欠陥検出装置として著しく有効性が低下する。

本発明は、板状体側面に対して、エッジ部のなだらかな凹凸に関しても、反射する光量の差を増幅させコントラストを強調することにより、正確な外観検査を可能にした板状体側面の欠陥検出方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の板状体側面の欠陥検出方法は、少なくとも投光手段と、撮像手段と、画像処理手段により、透明又は半透明の板状体の側面部に投光し、反射光により撮像して得られた画像を用い、画像処理により欠陥部を判別する板状体側面の欠陥検出方法であって、
前記投光する光源の波長が４８０〜７００ｎｍであることを特徴とする。

また、本発明の板状体側面の欠陥検出装置は、少なくとも投光手段と、撮像手段と、画像処理手段を有し、透明又は半透明の板状体の側面部に投光し、反射光により撮像して得られた画像を用い、画像処理により欠陥部を判別する板状体側面の欠陥検出装置であって、
前記投光する光源の波長が４８０〜７００ｎｍであることを特徴とする。

本発明により、板状体の側面のエッジ部のなだらかな凹凸に関しても、反射する光量の差を増幅させコントラストを強調することで、外観を検査することができるようになり、その効率を大幅に改善することができる。

まず、本発明の好ましい実施の形態について概要を説明する。

本発明においては、撮影手段としてＣＣＤカメラを使用し、前記撮像装置の撮影範囲を板状体側面の検査対象範囲内に設置する。

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、前記撮像装置がクリーニングブレードのような厚みのある透明または半透明の板状体の検査対象範囲の場所に対し逐次撮影を行い、検査対象範囲全域を撮影する。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するものではない。ＣＭＯＳセンサのような固体撮像装置でもよい。

その複数画像において、欠陥がある場合には、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、及び欠陥が発見された画像における位置情報を算出し、検査物における不良箇所の位置情報を得る。同時に、欠陥の大きさ、１回の検査における欠陥の数等も記憶して表示可能としておく。

本発明の特徴的とするところは、少なくとも投光手段と、撮像手段とを有し、透明又は半透明の板状体の側面部に投光し、反射光により撮像して得られた画像を用い、画像処理により欠陥部を判別する板状体側面の欠陥検出方法であって、前記投光する光源の波長が４８０〜７００ｎｍとすることにより、エッジ部のなだらかな凹凸に関しても、反射する光量の差を増幅させコントラストを強調することにより、正確な外観検査を可能にした点である。

反射光の波長を４８０〜７００ｎｍのフィルタを通して撮影することで、モノクロ撮影においては、反射光の４８０〜７００ｎｍの波長域の成分を白（明るく）で、４８０ｎｍ以下の波長域を黒（暗く）で、表す傾向が強まることとなる。その結果、撮影された映像は、フィルタがない状態に比べて、コントラストを強調してはっきりした映像となる。
本発明においては、前記投光する光源の波長を４８０〜７００ｎｍとするために、撮像装置の先端にフィルタを配置したが、該波長域を投光できる手段を有していればこれに限定するものではない。

また、対象となる板状体の持つ製品としての公差の観点から、撮像した画像において、板状体側面よりの反射光が板状体の切断角度の違いによっても撮像装置に入射可能な撮像装置の傾斜角度、及び撮像装置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、レンズ倍率、レンズ光量絞り、光源装置の光量、及び光源装置の照射範囲の設定に工夫を要した。

すなわち、単に、板状体に対して投光手段の光軸と撮像手段の傾斜角度を合わせればよいのではなく適合配置があり、撮像した画像において、投光する波長の光源の光量が十分に得られるような角度になるように配置する必要がある。なお、光源の光軸と撮像装置の傾斜角の関係は実験的に最適値は得られる。

また、撮像装置の撮像可能範囲は、被検査物の板状体側面が、撮像可能範囲内に入るような位置に設定する必要があり、被検査物の公差などによって側面幅方向に変化が生じる場合においても撮像可能範囲内に入ることを要する。

本発明では、レンズ倍率の調節ができ、そのレンズ倍率が０．７５〜３．０倍まで調節可能なレンズを用いることにより、被検査物の側面部を製品の公差に関わり無く取込むことが可能になった。レンズ倍率については本実施形態においては、２．０倍としたが、被測定物の撮影が可能であれば、この数値に限定するものではない。

撮像装置の被写界深度について、撮影装置に撮影される被検査物の板状体側面部が撮像装置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、被検査物の歪みなどによって側面幅方向に変化が生じる場合においても被写界深度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０．３〜０．５ｍｍまで調節可能なレンズを用いることにより、被検査物の欠陥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形態においては０．５ｍｍとしたが、被検査物の撮影が可能であれば、この数値に限定するものではない。

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、本発明における板状体側面の欠陥検出装置の側面図、図２は、本発明における板状体側面の欠陥検出装置の上面図、図３は、板状体の側面の欠陥を検出する流れを示したフローチャートである。

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は投光装置、１６は記憶装置及び処理装置、１７は表示装置、１８は駆動装置、２０はフィルタである。板状体１２は、厚みがあり、透明又は半透明である。

投光装置１５よりの光が板状体１２側面にて反射し、フィルタ２０により所望の光源の波長にし、レンズ１４を通り結像し、撮像装置１３に撮影される。撮影された画像は記憶装置及び処理装置１６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１６に記憶するようにしておく。

該フィルタは、前記投光装置から投光し該板状体側面部で反射させ、反射した光を前記撮像装置で撮像するときに、４８０ｎｍ以下の光を吸収するためである。これにより該投光の光源の波長を４８０〜７００ｎｍとすることができる。

撮像装置の設置角度については、撮像した画像において、板状体側面より反射した光が撮像装置１３に入射可能な角度にする必要があり、撮像装置のなす角は、板状体と平行な面内にした。

また、撮像可能範囲の位置は撮像される画像において、板状体側面が映る任意点でよいが、本実施形態ではレンズ１４の被写界深度が電子写真装置用ブレードの板状体１２内部を十分にカバーできる幅とする為に、板状体側面側の表面に設定した。

次に動作について説明する。投光装置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光する。スポットの大きさは、レンズ倍率と撮像装置視野の観点からφ１５程度とした。このスポット光は板状体１２のエッジ部に照射される。このスポット光は板状体１２上に欠陥がある場合、欠陥によって影となり、その欠陥によって形成された光が、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は、パーフォーカル光学系を用いた高解像度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１６に電気信号で転送され、記憶装置にデジタル化された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、画像処理加工を施し、板状体１２中の欠陥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方へ登録しておく。前記情報を元に、欠陥の位置情報、大きさを記憶装置上で算出し、記憶装置に記録を行い、表示装置１７へ出力する。また記憶装置及び処理装置１６は、１８駆動装置と連動させ、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］
撮像装置に前記フィルタを配置せずに検査を行った。そのときに用いた板状体サンプルは、製品側面の表面側に欠陥がある物で、欠陥部の大きさは拡大顕微鏡による測定により、８０〜１５０μｍ程度ものを１０本選択した。その際、エッジ部の切断角の違いに関わらず１０本中８本のサンプルの欠陥箇所の検出が可能であった。

本発明の実施形態においては、撮像装置に前記フィルタを配置し、同一のサンプル、同一の検出アルゴリズムを用い検査を行った。その際、エッジ部の切断角の違いに関わらず１０本中全てのサンプルの欠陥箇所の検出が可能であった。

このことより、本発明の実施形態における板状体の側面の欠陥検出方法は、比較例における検出方法により正確に検査が可能であるということがいえる。

本発明における板状体側面の欠陥検出装置の側面図 本発明における板状体側面の欠陥検出装置の上面図 板状体の欠陥を検出する流れを示したフローチャート

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…投光装置
１６…記憶装置及び処理装置
１７…表示装置
１８…駆動装置
２０…フィルタ

Claims (3)

1. 少なくとも投光手段と、撮像手段と、画像処理手段により、透明又は半透明の板状体の側面部に投光し、反射光により撮像して得られた画像を用い、画像処理により欠陥部を判別する板状体側面の欠陥検出方法であって、
   前記投光する光源の波長が４８０〜７００ｎｍであることを特徴とする板状体側面の欠陥検出方法。
2. 前記板状体は、電子写真装置用クリーニングブレードであり、側面部は電子写真装置の像担持体に摺接するエッジ部であることを特徴とする請求項１に記載の板状体側面の欠陥検出方法。
3. 少なくとも投光手段と、撮像手段と、画像処理手段を有し、透明又は半透明の板状体の側面部に投光し、反射光により撮像して得られた画像を用い、画像処理により欠陥部を判別する板状体側面の欠陥検出装置であって、
   前記投光する光源の波長が４８０〜７００ｎｍであることを特徴とする板状体側面の欠陥検出装置。