JP3054243B2 - 表面検査装置 - Google Patents

表面検査装置

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JP3054243B2 JP3198503A JP19850391A JP3054243B2 JP 3054243 B2 JP3054243 B2 JP 3054243B2 JP 3198503 A JP3198503 A JP 3198503A JP 19850391 A JP19850391 A JP 19850391A JP 3054243 B2 JP3054243 B2 JP 3054243B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は、表面検査装置に関し、より詳細
には、電子写真方式を利用した複写機やプリンタなどの
感光体ドラムの表面検査装置に関する。例えば、円筒状
物体の表面検査装置に適用されるものである。
【0002】
【従来技術】電子写真複写機や電子写真の原理を用いた
プリンタなどに用いられる感光体は、その表面にキズや
塗工ムラなどの欠陥があると画像品質を低下させる。し
たがって、複写機などに組み込む前に感光体表面の欠陥
検査を行う必要がある。現在、感光体表面の欠陥検査
は、均一照明下で、感光体表面の反射光を目視により検
査している。これまでに、感光体ドラムの表面検査を自
動化するために、ドラムを回転駆動させ、1次元センサ
アレイで撮像し、撮像したドラム表面の画像を処理する
ことにより欠陥検出する方法などが提案されている。
【0003】最近、有機光導電体(OPC)を用いた電
子写真感光体の開発が盛んである。この感光体では、輝
度変化が微妙な塗工ムラ、濃淡ムラ等とよばれる欠陥が
発生する。これらの欠陥は、照明の角度や読み取りの角
度などが微妙に変化することによる輝度変化との区別が
困難な場合が多い。これまでに提案されている欠陥検出
装置等においては、ドラムの回転駆動における偏心が、
画像に微妙な輝度変化をもたらす。したがって、OPC
ドラムにおける濃淡ムラ、塗工ムラの欠陥検出は困難で
あった。このことは、感光体ドラムだけでなく、シーム
レスベルト状の感光体をドラム状に固定して表面検査を
行う場合にも同じことが言える。
【0004】また、検査対象である感光体ドラムなどの
形状が数種類ある場合、その径や長さに応じて撮像装置
の焦点や撮像位置を調節する必要がある。このとき、感
光体ドラムなど欠陥がないかぎり表面は均一であり、ま
た、位置決めのためのマーカーなどを付すことなど感光
体ドラムなどの製品の性格上出来ない。一方、画像処理
を行うことで欠陥検出を行おうとする場合、均一な照明
を行うので、被検査体の表面は欠陥がない限り均一な輝
度となる。このため、撮像装置の焦点調整や撮像位置の
設定などは困難である。したがって、サンプルが変化し
たときには、サンプルと同じ形状の焦点及び撮像位置調
節用のダミーサンプルを配置し、焦点および撮像位置を
調整しなければならず検査効率の点で問題がある。
【0005】特開平1−21883号公報に提案されて
いる「表面傷検査装置」は、レーザー光が被検査体表面
に線状に走査するように照射し、その反射光あるいは透
過光の変化を検出して被検査体の表面傷を検査するもの
である。しかしながら、レーザー光の散乱光あるいは反
射光の強度変化を検出しているものの、偏心等による強
度変化に関する補正については考慮されていない。
【0006】また、特開平1−284742号公報に提
案されている「表面欠陥検出装置」は、投光光ファイバ
ーと受光ファイバーを一体的に備えた反射型光ファイバ
ーセンサーを用い、被検査物の表面に形成されている欠
陥部を反射光の強度変化から検出するものである。しか
しながら、円筒物体の偏心の影響をセンサーの出力を飽
和状態にすることで回避しているものの、円筒物体表面
の凹凸を検査するもので、感光体の検査には不適なもの
である。
【0007】また、特開昭62−52408号公報に提
案されている「複写機用感光ドラムの検査方法および装
置」は、オプティカルフラットを用いて、感光体ドラム
との干渉縞を観察し、表面検査を行うものである。
【0008】図6は、ドラム状物体の表面検査装置の従
来例を示す図で、図中、41は感光体ドラムなどの被検
査体、42は光源、43は結像素子、44はラインセン
サ、45は駆動装置、46は駆動ベルト、47は画像処
理装置である。感光体ドラムなどの被検査体41は、駆
動装置45や駆動ベルト46により回転駆動させる。光
源42により被検査体の表面を照射し、結像素子43お
よびラインセンサ44からなる読取手段により被検査体
の表面を撮像する。画像は画像処理装置47に転送さ
れ、画像処理により欠陥検出を行うものである。ここ
で、光源42および結像素子の位置は固定されている
が、被検査体は回転駆動しており、回転の偏心や検査体
の形状のゆがみなどにより、読み取り位置は常に変動し
ている。そのため、照明条件や撮像条件も変動するの
で、画像にも輝度変化として影響が現われる。このよう
な輝度変化は、OPCドラムなどに発生する濃淡ムラ、
塗工ムラなどとよばれる画像上で微妙な輝度変化として
捉えられる欠陥の検出を困難にしている原因となってい
る。
【0009】図7は、ドラム状物体の表面検査装置の他
の従来例を示す図で、図中、51は感光体ドラムなどの
被検査体、52は光源、53は撮像レンズ、54は撮像
デバイス、55は駆動装置、56は駆動ベルト、57は
A/Dコンバータ、58は画像処理装置である。感光体
ドラムなどの被検査体51は、駆動装置55や駆動ベル
ト56により回転駆動させる。蛍光灯などの光源52に
より被検査体の表面を照射し、撮像レンズ53およびC
CD(電高結合素子)などの撮像デバイス54からなる
読み取り手段により被検査体表面を撮像する。画像は、
A/Dコンバータ57を通して画像処理装置58に転送
され、画像処理により欠陥検出を行うものである。ここ
で、被検査体のドラム形状が数種類あり、それぞれの径
が異なる場合等においては、撮像系の焦点を固定するこ
とができず、被検査体の径に応じて焦点の調整が必要と
なる。しかしながら、感光体ドラムなど表面が滑らかで
均一な輝度となる被検査体では、被検査体を撮像しなが
らの焦点調節は困難である。そのため、被検査体の径が
変わるごとに焦点調節用のダミーサンプルを撮像し、焦
点調節を行なわなければならない煩雑さがある。
【0010】
【目的】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされた
もので、被検査体の表面を均一照明する検査用の照明手
段と、撮像装置の焦点調整や撮像位置の設定用の被検査
体の表面を不均一照明する照明手段とを設けることで検
査対象のドラム形状が変化しても、その都度、撮像装置
の焦点調節および撮像位置設定用のダミーサンプルを配
置することなく、焦点調整および撮像位置設定を行える
ようにした表面検査装置を提供することを目的としてな
されたものである。
【0011】
【構成】本発明は、上記目的を達成するために、(1)
円筒状被検査体を回転させる回転手段と、該円筒状被検
査体の表面を照明する照明手段と、該照明手段により照
明された前記円筒状被検査体の表面を撮像する撮像手段
と、該撮像手段により撮像した信号を処理して被検査体
の表面の欠陥を検出する信号処理手段とから成り、前記
照明手段が、前記円筒状被検査体の表面を均一に照明す
る照明手段と、前記円筒状被検査体の表面を不均一に照
明する照明手段とを備えること、更には、(2)前記
(1)において、前記円筒状被検査体の表面を不均一に
照明する照明手段により発生する被検査体の表面の輝度
変化を撮像した信号に基づき、焦点調節を行うこと、更
には、(3)前記(1)において、前記円筒状被検査体
の表面を不均一に照明する照明手段はスポット照明であ
り、該照明により発生する被検査体表面の輝点位置を基
準として撮像位置を調節することを特徴としたものであ
る。
【0012】図1は、表面検査装置の一例を説明するた
めの構成図で、図中、1は円筒状被検査体、2は光源、
3は撮像レンズ、4はラインセンサ、5は駆動装置、6
は信号処理装置、7a,7bは変位検出器、8は駆動
軸、9は撮像(読み取り)位置、10,11は測定点で
ある。円筒状被検査体1の表面は光源2で照明し、撮像
レンズ3とラインセンサ4によって、被検査体1の表面
の撮像位置9を撮像する。被検査体1は駆動装置5およ
び駆動軸8により回転駆動させ、回転駆動に伴う変位の
測定点10,11において接触式のセンサ7a,7bに
より被検査体の表面の変位を検出する。撮像(読み取
り)信号と被検査体の表面の変位は信号処理装置6で回
転駆動による被検査体の表面の変位データから撮像(読
み取り)信号を補正し、補正後の信号は従来と同様、画
像処理などの処理方法で欠陥検出を行う。
【0013】図2は、信号処理装置の動作を説明するた
めのフローチャートである。以下、各ステップに従って
順に説明する。step1 :まず、円筒状被検査体の表面を光源で照明して
読み取り信号を入力する。step2 :次に、円筒状被検査体の表面の変動データを入
力する。step3 :読み取り信号の補正量を決定するためのルック
アップテーブルと比較する。step4 :読み取り信号の補正量をルックアップテーブル
にしたがって設定し、信号補正を行う。step5 :画像処理などの処理方法で欠陥検出を行う。 このように、読み取り時の被検査体の表面の変動データ
から読み取り信号の補正量を決定するルックアップテー
ブルをあらかじめ作成しておき、被検査体の表面の読み
取り時の被検査体の表面の変動データから、読み取り信
号の補正量をルックアップテーブルにしたがい設定し、
信号補正を実現している。
【0014】図3は、表面検査装置の他の例を示す図
で、図中、12〜14は測定点、15a〜15cは距離
センサで、その他、図1と同じ作用をする部分は同一の
符号を付してある。3つの回転駆動に伴う変位を計測す
る検出器を備え、回転駆動に伴う変位の測定点12,1
3,14を読み取り位置9と一致させ、非接触式のセン
サ、例えば光学式の距離センサ15a〜15cにより変
位を検出するものである。照明方法や撮像方法や欠陥検
出方法などは図1と同様である。この例では、非接触の
センサを用いることで読み取り位置での回転駆動に伴う
表面変動を検出できるため、より精度の良い撮像データ
の補正が可能である。
【0015】このように、図1,図3においては、回転
駆動に伴う変位を検出するセンサは、それぞれ2個ない
し3個しか配置していないが、これらはセンサの数を限
るものではなく、被検査体の大きさなどに合わせてセン
サの数を変更しても良い。また、ドラム状物体の回転駆
動をともなう装置において偏心に起因する問題がある場
合などにも応用可能である。
【0016】図4は、本発明による表面検査装置の
施例を示す図で、不均一照明手段としてレーザービーム
を用い、被検査体の表面に輝点を生じさせる構成であ
る。なお、図4においては駆動手段を省略してある。図
中、21は円筒状被検査体、22は光源、23は撮像レ
ンズ、24はラインセンサ、25は撮像(読み取り)装
置、26はレーザー光源、27は測定点、28はオシロ
スコープである。被検査体21は光源22により照明さ
れ、被検査体21の表面のライン25の位置を読み取
る。また、レーザー光源26により撮像位置のライン2
5上の点27を照射する。これにより、点27に輝点を
生じさせ、その状態でライン25を撮像し、オシロスコ
ープ28で撮像信号を観察する。ここで、レーザー照明
による輝点がオシロスコープ上でピークとして検出され
るので、このピークが最も鋭くなるように焦点調節を行
なえばよい。この操作を被検査体ごとに行なえば、焦点
調節用のダミーサンプルを必要とせず、被検査体の径が
変化しても常に焦点のあった良好な画像が得られる。ま
た、レーザー光を遮断すれば通常の表面検査が可能であ
る。
【0017】図5は、本発明による表面検査装置の他
実施例を示す図で、図中、29,30はハーフミラー、
31はミラー、32〜34は測定点で、その他、図4と
同じ作用をする部分は同一の符号を付してある。ハーフ
ミラー29,30およびミラー31により被検査体の表
面の撮像位置であるライン25上の点32,33,34
をレーザービームで照射する。上記以外の構成は、図4
の実施例と同様である。この場合、オシロスコープ28
では、3つのピークが観察される。無論、それぞれのピ
ークが最も鋭くなる状態が撮像系のピントがあった状態
であり、図4と同様に焦点調節を行なうことができる。
さらに、図5の実施例では、レーザービームを照射する
点32,33,34をそれぞれ、被検査体の表面の検査
領域の左端、中央、右端とすることで、検査領域の指定
ができるので、オシロスコープ上で3つのピークが観察
できるように撮像系の位置を調節し、確実に被検査体の
表面の検査領域を撮像することができる。
【0018】本発明の実施例では、レーザービームによ
る照射位置は3点のみであるが、3点に限ることなく、
被検査体の表面のマーカーとして必要なだけ照射しても
よい。また、本発明では、レーザービームによるスポッ
ト照明のみ実施例として示したが、不均一照明としてス
リット光を照射しても焦点調節機能は達成できる。すな
わち、不均一照明としては、撮像信号に故意に輝度変化
をもたらすものであれば、焦点調節機能を達成すること
ができるので、そのような照明法であればレーザービー
ムやスリット光に限るものではない。また、撮像位置の
マーカーとしてはビーム光によるスポット照明であれば
よく、光源としてレーザーに限るものではない。
【0019】
【効果】以上の説明から明らかなように、本発明による
と、以下のような効果がある。(1) 請求項に対応する効果:被検査体の表面を均一
照明する照明手段のほかに、被検査体の表面に輝点を生
じさせる不均一照明手段とを備えているので、被検査体
の表面に輝度変化が必要な撮像装置の焦点調節などで、
被検査体の表面に輝度変化を生じさせることが出来る。(2) 請求項に対応する効果:被検査体の表面を不均
一照明する照明手段により生じた輝度変化を撮像した信
号から撮像装置の焦点調節を行うので、サンプルが変化
した場合などでも、いちいち焦点調節用のダミーサンプ
ルを用いずに焦点調節を行うことができる。(3) 請求項に対応する効果:被検査体の表面をスポ
ット照明し、被検査体の表面に生じる輝度位置を基準と
し撮像位置設定を行うので、サンプルが変化した場合な
どでも、いちいち撮像位置設定用のダミーサンプルを用
いずに撮像位置設定を行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 面検査装置の一例を説明するための構成図
である。
【図2】 信号処理装置の動作を説明するためのフロー
チャートである。
【図3】 面検査装置の他の例を示す図である。
【図4】 本発明による表面検査装置の実施例を示す
図である。
【図5】 本発明による表面検査装置の他の実施例を示
す図である。
【図6】 ドラム状物体の表面検査装置の従来例を示す
図である。
【図7】 ドラム状物体の表面検査装置の他の従来例を
示す図である。
【符号の説明】
1…円筒状被検査体、2…光源、3…撮像レンズ、4…
ラインセンサ、5…駆動装置、6…信号処理装置、7
a,7b…変位検出器、8…駆動軸、9…撮像(読み取
リ)位置、10,11…測定点。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円筒状被検査体を回転させる回転手段
    と、該円筒状被検査体の表面を照明する照明手段と、該
    照明手段により照明された前記円筒状被検査体の表面を
    撮像する撮像手段と、該撮像手段により撮像した信号を
    処理して被検査体の表面の欠陥を検出する信号処理手段
    とから成り、前記照明手段が、前記円筒状被検査体の表
    面を均一に照明する照明手段と、前記円筒状被検査体の
    表面に輝点を生成させる不均一に照明する照明手段とを
    備えることを特徴とする表面検査装置。
  2. 【請求項2】 前記円筒状被検査体の表面を不均一に照
    明する照明手段により発生する被検査体の表面の輝度変
    化を撮像した信号に基づき、焦点調節を行うことを特徴
    とする請求項記載の表面検査装置。
  3. 【請求項3】 前記円筒状被検査体の表面を不均一に照
    明する照明手段はスポット照明であり、該照明により発
    生する被検査体表面の輝点位置を基準として撮像位置を
    調節することを特徴とする請求項記載の表面検査装
    置。
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