JPH08122261A - 表面欠陥検査方法および同検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ワーク表面に形成された、深さが浅くしかも
なだらかな形状を呈する比較的大きな表面欠陥の有無
を、高精度に検査できる表面欠陥検査方法および同装置
を提供する。 【構成】 ワークＡの表面に光を照射するための光源１
と、ワーク表面の撮像すべき所定領域Ｂからの反射光を
受領する撮像装置２と、該撮像装置２によって撮像され
た画像の濃淡から表面欠陥の有無を検出する欠陥検出部
４とを設ける。更に、光源１とワークＡとの間に、前記
撮像すべき所定領域Ｂへの直射光を制限し該領域Ｂの間
接的な照射を許容せしめる直射光制限部材１１を配設す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばアルミニウム
（その合金を含む）製感光ドラム基体等のように鏡面加
工等が施された高度な表面精度が要求されるワークの表
面欠陥の有無を検査する表面欠陥検査方法および同装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばアルミニウム製感光ドラム基体に
は、その品質上鏡面ないしはそれに近い状態の高度な表
面精度が要求され、局部的にもキズ、ピンホール、ふく
れ等の表面欠陥のないことが要求される。このため、精
密切削、研磨、メッキ、ポリッシュ等の各工程を経て一
般に製作されるアルミニウム製感光ドラム基体の製造工
程においては、所定の工程の終了後あるいは全行程の終
了後に表面欠陥の有無を検査する事が行われている。

【０００３】従来、上記のような表面欠陥検査は、専ら
検査員の肉眼による目視検査が主流であったが、最近で
は、人手に代えて光学的手法により欠陥を検知する表面
欠陥検査方法や装置が提案されている（例えば特開昭６
２−２６９０４９号、特開昭６３−４２４５３号等）。
しかし、かかる従来の表面検査方法や同装置は、欠陥の
有無のみでなく欠陥の種類、存在位置、大きさ等各種の
欠陥情報を判定するものであったため、高度な欠陥情報
は得られるものの、いずれも構成が複雑で検査結果の判
明までに比較的長時間を要するという欠点があった。

【０００４】そこで、本願出願人は、ワークの表面欠陥
の有無を迅速かつ高精度に検査できる表面欠陥検査装置
を提案した（特開平４−２７６６４１号参照）。この表
面欠陥検査装置は、図４（イ）（ロ）に示すように、ワ
ーク（Ａ）の表面へ光を照射する光源（１）と、該光源
（１）によって照射された光の反射光を受領する撮像装
置（２）とを備え、この撮像装置によって撮像された画
像の濃淡から表面欠陥の有無を検出するものであり、簡
単な構成で表面欠陥の有無を迅速に検出することができ
る。しかしながら、この装置では深くかつ鋭くえぐられ
て周縁が盛り上がったような形状のキズは略確実に検出
することができるものの、なだらかな凹曲面を呈するい
わゆる押し込みと称されるような形状のキズの場合には
検出が困難でありこれを見落としてしまうことがあっ
た。

【０００５】そこで本願出願人は、上記検査装置に改良
を加えた装置を提案した（特開平５−５２７６６号参
照）。この装置は、ワーク表面に光源からの光がストラ
イプ状の明暗をもってワークに照射されるようにすべ
く、図５（イ）に示すように、光源（１）とワーク
（Ａ）との間に、細幅状遮光部と細幅状透光部とを交互
配置に有する照射制御部材（Ｘ）が配設されたものであ
る。この装置によれば、従来の均一照射方式と較べて検
出精度が向上され、不良品の漏れ率を大幅に減少させる
ことができる。なお、図４（ロ）および図５（ロ）にお
いて、それぞれ符号（Ｂ）は撮像装置（２）によって１
回で撮像される領域、即ち撮像領域を示す。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、例えば検査
すべきワーク（Ａ）が、その表面に深さが浅くしかもな
だらかな形状を呈する比較的大きな欠陥を有するもので
ある場合には、上記検査装置によってもその欠陥を検出
し難いものであった。

【０００７】この発明は、上述の問題点に鑑みてなされ
たものであり、表面に深さが浅くしかもなだらかな形状
を呈する比較的大きな欠陥を有するワークであっても、
その表面欠陥を検出することができる表面欠陥検出方法
および同装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】しかして、発明者等は上
記問題点を解決すべく鋭意実験と研究を重ねた結果、従
来の装置においてはいずれもワーク表面に光源から直射
光を照射していた点に着目し、かかる発想を根本的に見
直して更に実験と研究を重ねることによって、検出精度
の向上を図り得る方法を見出すに至りこの発明を完成し
たのである。

【０００９】而して、この発明は、ワーク表面を照射す
るに際し、直射光ではなく間接光を使用するようにした
ものである。

【００１０】即ち、この発明にかかる表面欠陥検査方法
は、ワークの表面に照射された反射光を受領してワーク
表面の画像を撮像し、その画像の濃淡から表面欠陥の有
無を検出する表面欠陥検出方法において、ワークの表面
に光を照射するに際し、撮像すべき所定領域を間接光に
て照射することを特徴とするものである。

【００１１】また、この発明にかかる表面欠陥検出装置
は、ワークの表面に光を照射するための光源と、ワーク
表面の撮像すべき所定領域からの反射光を受領してワー
ク表面の画像を撮像する撮像装置と、前記画像の濃淡か
ら表面欠陥の有無を検出する欠陥検出部とを備えた表面
欠陥検出装置において、前記光源と前記ワークとの間
に、前記撮像すべき所定領域への直射光を制限し該領域
の間接的な照射を許容せしめる直射光制限部材が配設さ
れてなることを特徴とするものである。

【００１２】

【作用】この発明の作用を図１および図２を参照して説
明する。

【００１３】光源（１）からワーク（アルミニウム製感
光ドラム基体）（Ａ）に向けて間欠発光させると共に、
発光と同期してワーク（Ａ）表面の撮像すべき所定領域
（Ｂ）からの反射光を撮像装置（２）により受領しワー
ク（Ａ）表面の画像を撮像する。撮像装置（２）で受領
された反射光は撮像装置（２）の各画素に入射し、入射
光量に応じた濃淡情報が出力される。従って、ワーク
（Ａ）の表面に欠陥が存在するときは、光源（１）の照
射光が該欠陥によって乱反射される結果、対応画素に入
射する反射光量が減少し、反射光を適性に受領した他の
画素に対して出力に差を生じる。

【００１４】撮像装置（２）からの信号はビデオボード
（３）を経て欠陥検出部（４）に入力される。欠陥検出
部（４）は、入力された各画素の濃淡信号と、濃淡レベ
ル設定器（５）で所定のレベルに設定された濃淡基準信
号とを比較して、入力信号の方が小であれば表面欠陥有
りと判定し、入力信号の方が大であれば欠陥無しと判定
することにより欠陥の有無を検出する。

【００１５】一方、上記光源（１）とワーク（Ａ）との
間に、直射光制限部材（１０）が配設されていることよ
り、図２に示すように、ワーク（Ａ）の表面には光源か
らの直射光が照射される明視野部（ａ）と前記直射光制
限部材（１０）の存在によって直射光が照射されない暗
視野部（ｂ）とが形成される。この暗視野部（ｂ）は撮
像すべき所定領域（Ｂ）を完全に含む位置に形成される
ものであり、その周囲の明視野部（ａ）からの間接光に
よって照射されるにすぎない。従って、撮像装置（２）
の各画素に入射する単位面積あたりの反射光量は、明視
野部（ａ）を撮像する従来の場合と較べて減少する。

【００１６】しかし、この暗視野部（ｂ）は、間接光に
より照射されたものであり、光源の方向が無数に存在す
る場合に照射されたのと同様であることから、その検出
精度が、従来のように直射光で均一あるいはストライプ
状に照射する方式と較べて向上される。

【００１７】

【実施例】以下、この発明を、ワーク（Ａ）としてのア
ルミニウム製感光ドラム基体の表面欠陥検査を行う場合
に適用した実施例に基づいて説明する。

【００１８】図１において、（Ａ）はワークとしてのア
ルミニウム製感光ドラム基体であり、該感光ドラム基体
（Ａ）の側方には、その表面に向けて光を照射する光源
としてのストロボ（１）が感光ドラム基体（Ａ）との間
に所定間隔を隔てて配置されている。光源（１）は所定
のタイミングで間欠発光するものである。

【００１９】前記光源（１）と検査対象である感光ドラ
ム基体（Ａ）との間には、直射光制限部材（１０）が配
設されている。この直射光制限部材（１０）は、感光ド
ラム基体（Ａ）の表面の少なくとも撮像すべき所定領域
（Ｂ）を含む所定範囲に亘る領域に直射光が照射される
のを制限するような大きさ、形状および配置関係に設定
されている。而して、撮像すべき所定領域（Ｂ）を含む
所定範囲に亘る領域（ｂ）には、直射光は照射されない
がその周辺の領域（ａ）に照射された直射光の乱反射に
よる間接光が照射されることになる。

【００２０】また感光ドラム基体（Ａ）の上方には、感
光ドラム基体（Ａ）の撮像すべき所定領域（Ｂ）からの
反射光を受領する撮像装置（２）が配置されている。な
お、撮像すべき所定領域（Ｂ）以外からの反射光を受領
しないようにする目的で、撮像装置（２）と感光ドラム
基体（Ａ）との間に、所望の反射光のみの通過を許容す
るように所定間隔を隔てて配置された一対の遮光板（１
１）が配置されている。 上記撮像装置（２）は、基体
（Ａ）からの反射光を受領して感光ドラム基体表面の画
像を撮影するものである。撮像装置（２）の好適なもの
としてこの実施例ではＣＣＤカメラを用いている。

【００２１】撮像装置（２）の撮像面は複数の画素から
構成され、これら画素で受領される基体（Ａ）表面から
の反射光の量に応じた電気信号が、画像の濃淡情報とし
て画素ごとに出力されるものとなされている。従って、
もし基体表面に欠陥が存在する場合には、欠陥が存在し
ない場合に比べて特定の画素に入射する反射光量が減少
し、これが電気信号の大きさの差となって出力されるも
のとなされている。

【００２２】上述の説明から明らかなように、本実施例
では、間接光により照射された暗視野部を撮像するいわ
ゆる暗視野法を採用するが、これは次の理由による。

【００２３】即ち、従来、直接光により照射された明視
野部を撮像するいわゆる明視野法が採用されていたの
は、表面欠陥に起因する光量増減に対する感度という観
点からすればいわゆる暗視野法よりも有利であると考え
られていた。しかし、表面欠陥の種類によっては必ずし
も有利であるとは限らず、例えば深さが浅くしかもなだ
らかな形状を呈する比較的大きな欠陥についてこれを確
実に検出するという観点からすればむしろ暗視野法の方
が有利であることが判明したからである。

【００２４】ところで、この発明では、図１に示すよう
に、光源（１）とドラム基体（Ａ）との中間位置に、直
射光制限部材（１０）としての遮光性の矩形状平板が配
設されている。この直射光制限部材（１０）は、図２に
示すように、撮像すべき所定領域（Ｂ）を含む所定範囲
に亘る領域（ｂ）に直射光が照射されないようにするも
のであり、その周辺の領域（ａ）に照射された直射光の
乱反射によって撮像領域（Ｂ）が間接的に照射されるこ
とになる。このようにこの発明においては、撮像すべき
所定領域（Ｂ）が光源（１）からの直射光によって照射
されることなく間接的に照射されるものであることが必
要である。

【００２５】このように、光源（１）とワークとしての
感光ドラム基体（Ａ）との間に直射光制限部材（１０）
が配置されると、上述のとおり、ワーク（Ａ）の表面に
は光源からの直射光が照射される明視野部（ａ）と直射
光が照射されない暗視野部（ｂ）とが形成される。この
暗視野部（ｂ）は、その周囲の明視野部（ａ）からの間
接光によって照射されるにすぎず、撮像装置（２）の各
画素に入射する単位面積あたりの反射光量は、明視野部
（ａ）を撮像する従来の場合と較べて減少する。しか
し、この暗視野部（ｂ）は、間接光により照射されたも
のであり、光源の方向が無数に存在する場合に照射され
たのと同様であることから、その検出精度が、従来のよ
うに直射光で均一あるいはストライプ状に照射する方式
と較べて向上される。

【００２６】上記直射光制限部材（１０）としては、こ
の実施例で図１に示すような、全体が遮光性の平板であ
ることは必ずしも必要ではない。例えば、図３に示すよ
うに、全体が透光性の平板（２０）からなりその一部に
遮光性塗料を塗布し、あるいは遮光性平板を貼付する等
して部分的な遮光部（２１）を形成したものを用いるこ
とも許容される。この実施例では直射光制限部材（１
０）を光源（１）から所定間隔を隔てた位置に配設した
ものを示したが、光源（１）のカバーを兼ねるものとし
ても良い。このようなカバーとしては、透光性樹脂から
なるカバー本体の一部に遮光部を形成したものが好適に
使用され得る。

【００２７】要するに、この発明における直射光制限部
材（１０）は、ワーク（Ａ）表面の撮像すべき所定領域
（Ｂ）への直射光を制限し該領域の間接的な照射を許容
せしめうるものであれば他の任意の設計的変更をも許容
される。ここに、撮像すべき所定領域（Ｂ）への直射光
の制限とは、該領域への直射光の完全な遮蔽はもとよ
り、直射光の若干の透過を許容する実質的な制限をも含
む意味である。

【００２８】前記光源（１）としては、赤色発光ダイオ
ードを用いたストロボが好適に用いられる。

【００２９】上記光源（１）からの光に基いて撮像装置
（２）から出力された画素ごとの信号は、以後電気的に
処理される。

【００３０】この処理回路の一例を図１に併せて示す。

【００３１】図１において、（３）は撮像装置（２）か
らの信号を受領する入力部としてのビデオボード、
（４）は欠陥検出部である。該欠陥検出部（４）はビデ
オボード（３）を介して送られてきた画像の濃淡に応じ
た各画素ごとの入力信号と、濃淡レベル設定器（５）で
所定のレベルに設定された濃淡基準信号とを比較して、
入力信号の方が小であれば表面欠陥有りと判定し、入力
信号の方が大であれば欠陥無しと判定し、もって欠陥の
有無を検出するものである。

【００３２】ここに、濃淡レベル設定器（５）で設定さ
れた濃淡基準信号は、欠陥の有無に直接関与するもので
あり、その設定如何によって欠陥有無の判定基準を緩厳
することができ、要求品質に応じて設定レベルを任意に
変更できるものとなされている。

【００３３】（６）は前記欠陥検出回路（４）で欠陥有
りと判定された画素数の数を計数する計数回路である。
また、（７）は前記計数回路（６）で計数された表面欠
陥有りの画素数と欠陥個数設定器（８）で予め許容値に
設定された欠陥個数設定値とを比較する比較回路であ
り、表面欠陥有りの画素数が設定値よりも多ければ不良
品と判定し、少なければ良品と判定するものである。而
して、上記欠陥個数設定器（８）で予め許容値に設定さ
れた欠陥個数設定値はアルミニウム感光ドラム基体
（Ａ）の良否に直接関与するものであり、その設定如何
によって良否基準を緩厳することができ、やはり要求品
質に応じて設定数を任意に変更できるものとなされてい
る。

【００３４】（９）は比較回路（７）の判定結果をラン
プ等で表示する表示装置である。

【００３５】次に、図１に示した装置を用いたアルミニ
ウム製感光ドラム基体（Ａ）の表面欠陥検査方法を説明
する。

【００３６】まず、光源（１）から感光ドラム基体
（Ａ）に向けて間欠発光させるとともに、発光と同期し
て、基体（Ａ）の暗視野部（ｂ）内の撮像領域（Ｂ）か
らの反射光を撮像装置（２）により受領し基体表面の画
像を撮影する。反射光は撮像装置（２）の各画素に入射
し、入射光量に応じた濃淡情報が出力される。従って、
基体（Ａ）の表面に欠陥が存在するときは、光源（１）
からの照射光が該欠陥によって乱反射される結果、対応
画素に入射する光量が減少し、正反射光を適性に受領し
た他の画素に対して出力に差を生じる。

【００３７】撮像装置（２）からの信号はビデオボード
（３）を介して欠陥検出部（４）に入力される。欠陥検
出部（４）は入力された各画素の濃淡信号と濃淡レベル
設定器（５）で所定のレベルに設定された濃淡基準信号
とを比較して、入力信号の方が小であれば表面欠陥有り
と判定し、入力信号の方が大であれば欠陥無しと判定す
ることにより欠陥の有無を検出する。この検出結果は計
数回路（６）に送出され計数回路（６）で欠陥有りと判
定された画素数の数が計数される。

【００３８】次に、計数回路（６）の計数結果が比較回
路（７）に入力され、表面欠陥有りの画素数と欠陥個数
設定器（８）で予め許容値に設定された欠陥個数設定値
とが比較される。その結果、表面欠陥有りの画素数が設
定値よりも多ければ当該感光ドラムは不良品と判定さ
れ、少なければ良品と判定される。そして、その判定結
果は表示装置（９）に表示され、基体の良否選別が行わ
れる。

【００３９】このように本発明によれば、撮像装置の各
画素の濃淡で基体表面の欠陥の有無を検出するため、検
査表面を拡大して撮影することによりさらに検出精度を
向上することができる。このため、アルミニウム製感光
ドラム基体（Ａ）の表面を複数の微小検査域に分割し、
各検査域ごとに撮像装置により画像を拡大撮影して表面
欠陥の有無を検出するのが望ましい。

【００４０】より具体的な検査方法は、感光ドラム基体
（Ａ）を周方向に回転させつつ、該基体表面の所定幅に
亘る検査域を検査する。回転数は撮影タイミングとの兼
合で周方向に未検査域が形成されないように設定すべき
である。

【００４１】このように基体（Ａ）を回転させつつ所定
幅に亘る周方向所定長づつの連続的な検査を終えたの
ち、光源（１）と撮像装置（２）を同時に感光ドラム基
体（Ａ）の長手方向に所定幅ステップ移動させて次の隣
接検査域を同様に周方向に連続的に検査する。

【００４２】撮像装置（２）のドラム基体長手方向への
移動距離はやはり長手方向に未検査域が形成されないよ
うに設定すべきである。

【００４３】また、基体１個の検査時間は、分割した検
査域の個数と光源（１）の発光周期や撮像装置（２）の
移動に要するアイドルタイム等によって決定される。

【００４４】このように、撮像装置（２）を固定してア
ルミニウム製感光ドラム基体（Ａ）を回転させることに
より、基体表面を周方向帯状に連続的に検査するととも
に、前記基体の１回転ごとに撮像装置を長手方向にステ
ップ移動させる構成を採用した場合には、基体表面を微
小検査域に分けてこれを拡大検査することができ、ます
ます高精度な欠陥検出を円滑に行うことができる。

【００４５】なお、光源（１）と撮像装置（２）との複
数対を、ドラム基体（Ａ）の長手方向を沿って配置し、
基体表面を長手方向に複数の検査域に分割して検査する
ようにしても良い。このようにすれば検査時間の短縮を
図ることができる。

【００４６】またこの発明にかかる表面欠陥検出方法
は、ワーク表面に光を照射するに際し、撮像すべき所定
領域（Ｂ）を間接光にて照射する、いわゆる暗視野法を
採用したものであるが、直接光にて照射するいわゆる明
視野法と併用するようにしてもよい。即ち、本発明にか
かる検査方法を主として深さが浅くしかもなだらかな形
状を呈する比較的大きな欠陥の検出のために採用する一
方、これと並行して従来の明視野法に基づく方法を主と
して深くかつ鋭くえぐられたような形状のキズや、凹曲
面を呈するいわゆる押し込みと称されるような比較的小
さなキズなどの欠陥の検出のために採用するようにして
も良い。

【００４７】なお、上記実施例においては、表面が曲面
状を呈した感光ドラム基体のようなワークの表面欠陥の
有無を検査する場合を例にとって説明したが、この発明
は表面が平面状を呈した磁気ディスク基板のようなワー
クを検査する場合にも好適に適用されるものである。

【００４８】

【発明の効果】この発明にかかる表面欠陥検査方法は、
上述の次第で、ワークの表面に照射された反射光を受領
してワーク表面の画像を撮像し、その画像の濃淡から表
面欠陥の有無を検出するものであるから、簡単な構成で
表面欠陥の有無を迅速に検出することができる。しか
も、ワーク表面に光を照射するに際し、撮像すべき所定
領域を間接光にて照射するものであるから、深さが浅く
しかもなだらかな形状を呈する比較的大きな欠陥を有す
るワークであってもその表面欠陥を確実に検出すること
ができる。

【００４９】またこの発明にかかる表面欠陥検出装置
は、ワークの表面に光を照射するための光源と、ワーク
表面の撮像領域からの反射光を受領する撮像装置と、該
撮像装置によって撮像された画像の濃淡から表面欠陥の
有無を検出する欠陥検出部とを備え、更に、前記光源と
前記ワークとの間に、前記撮像領域への直射光を制限し
該撮像領域の間接的な照射を許容せしめる直射光制限部
材が配設されてなるものである。従って、従来の明視野
法によるこの種の表面欠陥検出装置をそのまま用いなが
ら、直射光制限部材を追加するだけの簡単な構成で、深
さが浅くしかもなだらかな形状を呈する比較的大きな欠
陥を有するワークであってもその表面欠陥を確実に検出
することができる。

【００５０】因みに、光源とワークとの間に直射光制限
部材を配置した表面欠陥検査装置（実施例）と、これを
配置しない表面欠陥検査装置（比較例）とを用い、他の
条件を同一に設定してアルミニウム製感光ドラム基体に
対して表面検査を行ったところ、良品通過率と不良品漏
れ率は表１に示すとおりであった。

【００５１】

【表１】 上記表１の結果から、光源とワークとの間に、撮像すべ
き所定領域への直射光を制限し該領域の間接的な照射を
許容せしめる直射光制限部材を配設することにより、欠
陥検出精度を向上することができることを確認しえた。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る表面欠陥検出装置の概略構成図
である。

【図２】感光ドラム基体（ワーク）の部分斜視図であ
る。

【図３】直射光制限部材の正面図である。

【図４】図４（イ）は光源からの直射光をワーク表面に
照射し、その反射光を撮像する従来の検査法を示す説明
図であり、同図（ロ）はそのように照射されたワークの
部分斜視図である。

【図５】図４（イ）は光源からの直射光を細幅状透光部
と細幅状遮光部とを交互配置に有する照射制御部材を介
してワーク表面をストライプ状の明暗をもって照射し、
その反射光を撮像する従来の検査法を示す説明図であ
り、同図（ロ）はそのように照射されたワークの部分斜
視図である。

【符号の説明】

１ 光源 ２ 撮像装置 ４ 欠陥検出部 11 直射光制限部材 Ａ ワーク（アルミニウム製感光ドラム基体）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークの表面に照射された反射光を受領
   してワーク表面の画像を撮像し、その画像の濃淡から表
   面欠陥の有無を検出する表面欠陥検出方法において、 ワークの表面に光を照射するに際し、撮像すべき所定領
   域を間接光にて照射することを特徴とする、表面欠陥検
   査方法。
2. 【請求項２】 ワークの表面に光を照射するための光源
   と、ワーク表面の撮像すべき所定領域からの反射光を受
   領してワーク表面の画像を撮像する撮像装置と、前記画
   像の濃淡から表面欠陥の有無を検出する欠陥検出部とを
   備えた表面欠陥検出装置において、 前記光源と前記ワークとの間に、前記撮像すべき所定領
   域への直射光を制限し該領域の間接的な照射を許容せし
   める直射光制限部材が配設されてなることを特徴とす
   る、表面欠陥検出装置。