JP2008298497A - 欠陥検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子写真用クリーニングブレード等の板状体の欠陥をより高速で検出する。
【解決手段】光路２に置かれた透明または半透明の板状体１の欠陥を検出するために、カメラ（Ａ）１１に内蔵するプリズムからの反射光を、カメラ（Ｂ）１２によって撮像し、カメラ（Ｂ）１２のプリズムからの反射光を、カメラ（Ａ）１１によって撮像する。カメラ（Ａ）１１とカメラ（Ｂ）１２の光軸が、各カメラが撮像する視野長の７０〜９０％分、カメラの中央部位に配置した板状体１の長手方向にずれるように配置することで、カメラ１台の場合に比べて２倍近い速度の欠陥検出を可能とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真用クリーニングブレード等の透明又は半透明の板状体に光を照射して、板状体の欠陥を検出する欠陥検出装置に関するものである。

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、あるいは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、より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。加えて、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、同じ検査員であっても、検査時間の推移によって、基準が変化する可能性がある。

また、大量生産された板状体の検査をする必要が生じた場合には、検査速度が生産速度に追いつかない可能性が生じるようになった。

検査員に代わる方法として、特許文献１に開示されたように、ＣＣＤカメラを用いた電子撮像装置による外観検査方法等が知られている。これらは、透明体に光を照射し、透明体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するもので、透過光を撮像装置により撮影し、映像信号化し、その映像信号を処理する。そして、透過させる光の光量を逐次変化させることにより、その変化量に基づいて欠陥を検出する。

しかし、より高速に欠陥の判定するためには、これまでの技術では不十分であり、さらなる技術的ブレークスルーを必要としていた。
特開平４−３０５１４４号公報

光量を逐次変化させることにより欠陥部を検出するという方式は、１回の撮影においてカメラの撮影領域内に入るような微小な製品に対しては検査時間が掛からず有効な手段である。しかし、大量生産された板状体の検査をする必要が生じた場合には、検査速度が生産速度に追いつかないため、整合性のある装置構成を必要とする。

本発明は上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、電子写真用クリーニングブレード等の板状体の欠陥をより高速で検出することのできる欠陥検出装置を提供することを目的とするものである。

本発明の欠陥検出装置は、透明又は半透明の板状体の欠陥を検出する欠陥検出装置において、第１のプリズムを内蔵する第１のカメラと、第２のプリズムを内蔵する第２のカメラと、前記第１及び前記第２のカメラにそれぞれ入光する第１及び第２の投光装置と、前記第１のプリズムからの反射光により前記第２のプリズムを経て前記第２のカメラによって撮像された前記板状体の画像と、前記第２のプリズムからの反射光により前記第１のプリズムを経て前記第１のカメラによって撮像された前記板状体の画像とを画像処理する画像処理手段と、を有し、前記第１のカメラと前記第２のカメラの光軸が、各カメラが撮像する視野長の７０〜９０％に等しい距離だけ前記板状体の長手方向にずれるように、前記第１及び前記第２のカメラが配置されていることを特徴とする。

電子写真用クリーニングブレード等の板状体を、その長手方向が２つのカメラの光軸に直角になるように、カメラ間のほぼ中央に配置し、相対する２つのカメラの光軸を約２画面分ずらして板状体の被測定部を撮像する。各カメラはプリズムを内蔵し、プリズムの反射光によって撮像する約２画像分の板状体表面の欠陥を同時に画像処理することで、より高速で簡略かつ信頼性の高い効率的な製品検査を可能とする。

本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１の（ａ）に示すように、透明又は半透明の板状体１の被測定部であるエッジ部１ａの欠陥を第１のカメラ（Ａ）１１及び第２のカメラ（Ｂ）１２を用いて検出する。すなわち、カメラ（Ａ）１１に内蔵する第１のプリズムからの反射光をカメラ（Ｂ）１２によって受光し、カメラ（Ｂ）１２に内蔵する第２のプリズムからの反射光をカメラ（Ａ）１１によって受光する。

また、カメラ（Ａ）１１に入光する第１の投光装置と、カメラ（Ｂ）１２に入光する第２の投光装置を有する。そして、カメラ（Ａ）１１、カメラ（Ｂ）１２の反射光の光路２の中央部にエッジ部１ａが位置するように板状体１を配置する。

各カメラに内蔵するプリズムの反射面は、３０〜７０％の透過率を有する透過面である。

また、カメラ（Ａ）１１及びカメラ（Ｂ）１２と投光装置、又は板状体１を、視野長の２倍の７０〜９０％の長さ（間隔）で板状体１の長手方向（Ｙ方向）に１タクト移動（間欠移動）させる移動機構が設けられる。

図２に示すように、検査ステージ上の透明又は半透明の板状体１を挟んでカメラ（Ａ）１１の受光面１３とカメラ（Ｂ）１２の受光面１４を配置する。後述するように、２つのカメラ１１、１２は、撮像する視野における板状体１の長手方向にほぼ長さ分に相当する距離だけ、光軸をずらしておく。

図３は、カメラ（Ｂ）１２に内蔵するプリズム３を示す。カメラ（Ｂ）１２に内蔵するプリズム３に、投光装置から光４を照射すると、光４はプリズム３により９０度曲がって反射される。その反射光５が板状体１のエッジ部１ａを経てカメラ（Ａ）１１に内蔵されたプリズムを透過して、カメラ（Ａ）１１によって撮像される。同時にカメラ（Ａ）１１の投光装置から、カメラ（Ａ）１１のプリズムに光を照射すると、照射された光が９０度曲がって、反射光が板状体１のエッジ部１ａを経てカメラ（Ｂ）１２に内蔵するプリズム３を透過し、透過光６がカメラ（Ｂ）１２によって撮像される。

図４の（ａ）に示すように、カメラ（Ａ）１１とカメラ（Ｂ）１２の光軸１１ａ、１２ａの撮像幅（視野長）の７０〜９０％に相当するΔＹだけ板状体１の長手方向にずらしてある。このようなオーバ−ラップシフトを設けることで、１回の撮像で従来の約２倍の画像処理が可能となる。

なお、プリズムを経て撮像されるので、少なくともプリズムで反射される光量に近い光量の透過光が必要である。このため、各カメラに内蔵するプリズムの反射面は透過率３０〜７０％の透過面とする。

視野長の重なり部分は、１つの視野長に等しく重なる場合から、重なり無く２つ分の視野長まで考えられるが、等しく重なるのでは、２系列のカメラ及び投光装置を使用する意味が無い。また、キッチリ２つ分の視野のズレを維持しつつ、撮像部位をずらしていくことは撮像しない部位の発生が考えられるため望ましくない。従って、撮像幅（視野長）の２倍長の７０〜９０％分ずらすように設定するが、ずらし幅は、２系列のカメラと投光装置を同時に被検体である板状体１に対して相対的にその長手方向に１タクト移動（間欠移動）させる移動機構の機械的な精度に依存する。極めて機械的精度が高ければ、撮像幅（視野長）の２倍長分ずらしつつ撮像できるが、高速での検査を考えた場合の安全性を考慮すると９０〜９５％までずらすことが可能である。高速性を優先し機械的精度を犠牲にした設計であれば、ずらし幅を十分に取る必要があるので、７０％程度と考えられる。

本実施形態に使用する各部品要素の具体例を説明する。

カメラは、シーアイエス社製のエリアセンサカメラであり、プリズムは、モリテックス社製のものである。投光装置は、モリテックス社製のハロゲン投光装置であり、１００Ｗ出力のハロゲンランプを用い、色温度３、１００Ｋ、光量出力は０〜１００％に設定可能な装置である。

カメラの入射光、反射光、投光装置からの入光の口は、３方向設けられており、２つのカメラの相対する光軸は、約２枚の撮像幅（画角とも言う）分ずらして配置固定されている。

板状体の被測定部を連続的に観察するためには２つのカメラの固定システムを撮像幅分ずらす移動機構と連動させるか、あるいは、板状体をずらす移動機構を設ける。板状体の固定は、例えばクレーニングブレードのブレード部材を支持する支持部を把持して行う。板状体をずらす移動機構としては、板状体の支持部を把持した状態で、その全体をずらす機構や、支持部の把持とスライド式に支持部を小刻みにずらす機構が考えられる。

欠陥検出の対象とする板状体は、電子写真装置において使用するクリーニングブレード、現像ブレード等であり、ブレード部材としてはウレタンやシリコーンゴムを主材とするものである。

本実施形態の欠陥検査（ブレードとしての機能の保持の１つとしての外観を観察するので、機能検査ともいう）の動作フローの一例を図５に基づいて説明する。

まず、初期設定状態を確認する（ステップ１０１）。

投入のオートハンドを下降させワーク（クリーニングブレード）をクランプする（ステップ１０２〜ステップ１０４）。

投光装置から光が照射され、検査を開始し、ワークを把持したスライダが、撮像タイミングで検査部位をスライドする（ステップ１０５）。

検査完了のシグナルを受け、オートハンドが上昇し、検査完了品置き場に受け渡す（ステップ１０６、ステップ１０７）。このとき、検査品、ＯＫ、ＮＧの判断に従い、置き場が異なる。

同時に、表示板に結果が表示される（ステップ１０８）。そして、始めの動作に戻る。

本実施形態において、各プリズムは投光装置からの光を受光する部位に配置され、もう一方のカメラに向けて反射されるよう設定される。もう一方のカメラに配置されたプリズムで、１部は反射されるが、１部はカメラの撮像部に照射され、カメラ間に板状体の被測定部が配置されているので、２つのカメラによって撮像される。

従って、プリズムの面は全反射せず、他方のカメラに光が投射される面構成である。反射面は、面精度１／４λで、出射面にはマルチコートされているものを選択する。これらの面をそれぞれ重ねて、キューブ型にすることにより、光の分離を可能にさせるように設計されている。

また、板状体の特徴的な欠陥画像を取り込めるよう、カメラにはレンズが組み込まれてもよい。レンズ倍率、レンズ光量絞り、投光装置の光量、投光装置からの光の周波数、光源装置の照射範囲等を調整する。

例えば１つのカメラの撮像幅（画角）が約２．４ｍｍになるようにし、２つのカメラの光軸をずらす配置にすることで、０．５ｍｍ程度重なるように設定する。これによって、１つのカメラのシステムなら１回の撮像で２．４ｍｍの距離を移動するところを、１回で３．８ｍｍの間隔で間欠移動するので、約６割の高速処理が可能になる。

図１に示すように、カメラ（Ａ）１１とのカメラ（Ｂ）１２のほぼ中央に、板状体（クリーニングブレード）１を、そのエッジ部１ａが撮像できるように配置する。エッジ位置は光路２内になるように設定する。

カメラ（Ａ）１１、カメラ（Ｂ）１２のそれぞれの被写界深度が合う位置に板状体１を配置する。被写界深度は０．３ｍｍのものを選択したが、エッジ位置を撮影可能であればこの距離に限定されない。

またエッジ位置を撮影するため、カメラ（Ａ）１１、カメラ（Ｂ）１２はそれぞれ４５度傾けて設定した。この角度は、エッジ位置を撮影可能な角度であればこれに限定するものではない。

２つの投光装置よりの光が、カメラ（Ａ）１１、カメラ（Ｂ）１２のプリズムに入射する。プリズムより９０度に反射された光が相対する位置に配置されたカメラに向かった方向の光路２に照射され、カメラに入射する。入射した光はプリズムを透過し、カメラによって板状体１の画像が撮像される。

このとき、２つのカメラの光軸は１画像分弱ずらして配置されているので、１回で約２画像分の処理ができる。撮像された画像は、記憶・処理装置（画像処理手段）に転送され、転送された画像番号は記憶・処理装置に記憶される。

投光装置とカメラは、ほぼ同じ面上に配置されており、板状体は、その端部の測定部位が長手方向に順次撮像され、欠陥の有無が評価される。長手方向への送り出しはステップモーター（移動機構）により、カメラの撮像範囲の約２倍量を１回の撮像ごとに行い全長を検査する。

本実施例では、１撮像幅（視野長）として、２．４ｍｍ、光軸のズレによる２撮像幅（視野長）の重なりを０．５ｍｍに設定して行った。

カメラは、１画像に付き約３０万画素の能力のものを採用したが、板状体（クリーニングブレード）の欠陥を検出可能であればこのカメラ仕様に限定されるものではない。

記憶・処理装置は、駆動制御装置（移動機構）と連動させ、設定した計測分解能に従い駆動モータ（不図示）を制御し、検査位置を順次変えて撮像し、製品の良否を判定し、表示装置に表示する。

比較例として、カメラシステムを１系列のみとした装置を用いて、同様の欠陥検査を行った。各構成要素の機能は同じであるから、結果の判定能力は同じであった。しかし、処理時間は約２倍であった。

この結果より、本実施例における欠陥検出装置は、比較例に比べて約２倍の速度の処理が可能であることがわかった。

一実施例による欠陥検出装置を示す模式図である。 図１の装置による撮像状態を示す説明図である。 プリズムを説明する図である。 カメラ光軸のずれを説明するものであり、（ａ）は２つのカメラの光軸位置を示す模式図、（ｂ）は（ａ）の円Ｃで示す部位を拡大して示す図である。 板状体の欠陥を検出する工程を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 板状体
２ 光路
３ プリズム
４ 投光装置による入光する光
５ 反射光
６ 透過光
１１ カメラ（Ａ）
１２ カメラ（Ｂ）
１３ カメラ（Ａ）の受光面
１４ カメラ（Ｂ）の受光面

Claims (3)

1. 透明又は半透明の板状体の欠陥を検出する欠陥検出装置において、
   第１のプリズムを内蔵する第１のカメラと、
   第２のプリズムを内蔵する第２のカメラと、
   前記第１及び前記第２のカメラにそれぞれ入光する第１及び第２の投光装置と、
   前記第１のプリズムからの反射光により前記第２のプリズムを経て前記第２のカメラによって撮像された前記板状体の画像と、前記第２のプリズムからの反射光により前記第１のプリズムを経て前記第１のカメラによって撮像された前記板状体の画像とを画像処理する画像処理手段と、を有し、
   前記第１のカメラと前記第２のカメラの光軸が、各カメラが撮像する視野長の７０〜９０％に等しい距離だけ前記板状体の長手方向にずれるように、前記第１及び前記第２のカメラが配置されていることを特徴とする欠陥検出装置。
2. 各プリズムの反射面が、３０〜７０％の透過率を有する透過面であることを特徴とする請求項１記載の欠陥検出装置。
3. 前記カメラと前記投光装置、又は前記板状体を、前記視野長の２倍の７０〜９０％の間隔で、前記板状体の長手方向に間欠移動させる移動機構を有することを特徴とする請求項１又は２記載の欠陥検出装置。

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