JPH09189535A - 表面欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベルト状被検査体の裏面の凹凸、張力の変
動、振動、回転ムラ、或いは表面に付着したほこり等に
よって表面欠陥の検出結果にノイズが重畳する。 【解決手段】 転写ベルト１にテンションロール４の重
量に基づいて所定の張力を付与するとともにアイドルロ
ール５によってラインセンサ１１の受光視野９の裏面か
ら所定の圧力を加えるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は表面欠陥検査装置に
関し、特に、電子写真方式の画像出力装置に用いられる
ロールによってガイドされるシート部品の表面欠陥を高
い精度で迅速に測定でき、かつ、コストアップを抑えた
表面欠陥検査装置に関する。

【０００２】

【従来技術】複写機やレーザプリンタ等の電子写真方式
の画像出力装置に用いられる感光体ドラム、定着ロー
ル、帯電ロール、及び現像スリーブ等のロール部品や、
転写ベルト等のシート部品は、出力画像の品質を左右す
る重要な機能部品である。従って、これらの部品が表面
に欠陥を有していると、出力画像に黒点や筋を発生させ
る原因となる。これを防ぐために、これらの部品の外観
検査を行って欠陥の有無を検出している。

【０００３】ロール部品や、シート部品の表面の欠陥
（以下、表面欠陥という）には種々のものがある。例え
ば、感光体ドラムの場合、切削、研磨された金属パイプ
の表面に多層の感光層を浸析塗布して製作しているが、
金属パイプの研磨工程においてホイール状の研磨装置を
用いるために研磨されたロール表面に「円周方向傷」が
発生する。また、感光層の塗布工程では金属パイプに塗
料が不均一に塗布されることによる「異物」や「色む
ら」が生じることがある。また、金属パイプへの塗布条
件が変化すると、気泡が発生し、「へこみ」や「ふくら
み」の原因となる。また、転写ベルトの樹脂の成形工程
においても、溶剤の発泡残りによる「突起」が発生する
ことがある。その他、表面処理工程では、処理材料の不
均一による「異物」や「色むら」が生じることがあり、
更に、取扱い時における「打痕」や「擦り傷」等も表面
欠陥になる。

【０００４】従来、このような表面欠陥を検出する外観
検査として、検査員の目視による目視検査が行われてき
た。しかし、目視検査では検査に要するコストや検査工
数が増大し、検査品質にバラつきが生じるという問題が
あり、加えて、検査対象が反射表面であるために検査員
の疲労が激しく、検査要員を確保することが難しいとい
う問題がある。

【０００５】かかる問題を解決するものとして、検査要
員の目視によらずに検査対象の表面欠陥を検査する装置
が特開平５−１０７１９７号公報に開示されている。

【０００６】図５は、従来の表面欠陥検査装置を示し、
白色拡散光源である蛍光灯１８と、蛍光灯１８から照射
される白色拡散光をスリット光とするスリット１９と、
スリット光が照射される円筒状の被検査体２０と、被検
査体２０を回転させる回転ステージ２１と、被検査体２
０の表面で反射されたスリット光を縮小光学系２２を介
して受光するラインセンサ２３と、ラインセンサ２３か
ら受光量に応じた表面状態信号を入力して被検査体２０
の表面欠陥を検出する欠陥検出部２４を有する。

【０００７】この表面欠陥検査装置によると、被検査体
に照射されるスリット光の境界位置Ｈ１にラインセンサ
２３の受光視野を一致させる第１検出位置で被検査体を
走査することにより、被検査体の表面に存在する緩やか
な凹凸状の「へこみ」や「ふくらみ」を検出でき、スリ
ット光の中心位置Ｈ２にラインセンサ２３の受光視野を
一致させる第２検出位置で被検査体を走査することによ
り、被検査体の表面に存在する「色むら」、「異物」、
「打痕」及び「擦り傷」等の表面欠陥を検出することが
できる。

【０００８】図６は、上記した表面欠陥検査装置におけ
る表面欠陥を検出する動作を示し、被検査体２０の表面
に表面欠陥がない場合、あるいは表面欠陥があってもそ
れが「色むら」等の場合には、（ａ）に示すように、蛍
光灯１８からスリット１９を介して被検査体２０に照射
されるスリット光は、ラインセンサ２３への反射方向Ａ
に対して正反射方向Ｂに反射される。一方、（ｂ）に示
すように、被検査体２０の表面に「ふくらみ」や「へこ
み」等の表面欠陥２５があると、被検査体２０に投影さ
れたスリット光の境界線に歪みが生じてスリット光の反
射方向が変化する。この歪みに基づく反射散乱光Ｂがラ
インセンサ２３で受光されることによって表面欠陥が検
出される。

【０００９】このようにして被検査体の表面に存在する
緩やかな凹凸状の表面欠陥を検出することが可能になる
が、近年、画像出力装置の小型化が進み、それに伴って
ロール部品等も小径化されてロール表面の曲率半径が小
さくなっていることから、円周方向での境界位置の変化
を検出することが困難になっている。

【００１０】一方、無端帯状のベルト部材の表面欠陥を
検査する装置として、特開平３−２２６６１９号公報に
開示されるものがある。

【００１１】図７は、特開平３−２２６６１９号公報に
開示される表面欠陥検査装置を示し、被検査体である感
光体ベルト２６と、感光体ベルト２６を張架する駆動ロ
ール２７及びアイドルロール２８と、駆動ロール２７及
びアイドルロール２８を伸縮部材２９を介して支持する
支持部材３０Ａ及び３０Ｂと、駆動ロール２７を回転さ
せる回転駆動力を発生する駆動モータ３１と、駆動モー
タ３１で発生した回転駆動力を駆動ロール２７に伝達す
る駆動力伝達ベルト３２と、アイドルロール２８の頂点
部分の感光体ベルト２６に光を照射する光源３３と、感
光体ベルト２６で反射された反射光を受光するラインセ
ンサ３４及び３５と、ラインセンサ３４及び３５の受光
強度に応じて光電変換された電気信号を入力して画像処
理を行う画像処理部３６と、画像処理部で画像処理され
た画像を表示するディスプレイ３７を有している。

【００１２】しかし、この表面欠陥検査装置によると、
ラインセンサ３４及び３５の受光視野をアイドルロール
２８上の感光体ベルト２６に合わせているため、感光体
ベルト２６に付着したほこり、或いはアイドルロール２
８表面の凹凸がノイズとして検出されてしまうという問
題がある。

【００１３】このようなノイズ成分を排除するには、例
えば、図８に示すように、駆動ロール２７及びアイドル
ロール２８の間に受光視野Ａを設けて感光体ベルト２６
に光を照射し、その反射光をラインセンサ３４及び３５
で受光する構成が考えられるが、この場合には、ライン
センサ３４及び３５の受光視野Ａにおける感光体ベルト
２６に振動、或いはベルトの張りムラに基づく歪み成分
が反射光とともに検出されてしまうため、表面欠陥の検
出精度が低下するという問題がある。

【００１４】感光体ベルト４２に張力を付与する構成
は、図９に示すように、スプリング３８Ａ〜３８Ｃによ
ってロール３９〜４１を支持する構成が特開平３−２２
６６１９号公報に開示されている。このスプリング３８
Ａ〜３８Ｃを、図９（ａ）に示すように圧縮方向に押圧
して感光体ベルト４２の内周部に挿入した後、圧縮方向
の力を解除すると、スプリング３８Ａ〜３８Ｃの反発力
に基づいて図９（ｂ）に示すようにロール３９〜４１の
間隔が拡大し、その結果、感光体ベルト４２にスプリン
グの反発力に応じた所定の張力が付与される。

【００１５】図１０は、感光体ベルト４２に張力を付与
する他の構成を示し、２つのロール４３及び４４を温度
に応じて伸縮自在な支持部材４５で支持し、この支持部
材４５を図１０（ａ）に示すように変形させてロール４
３及び４４間の距離を縮めた状態で感光体ベルト４２の
内周部に挿入した後、支持部材４５を冷却又は加熱して
図１０（ｂ）に示すように形状を直線状に復元させるこ
とによって、感光体ベルト４２に所定の張力を付与して
いる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の表面欠
陥検査装置によると、アイドルロールと駆動ロールから
なる複数のロールで張架されたベルトにスプリング、温
度依存性伸縮部材等の張力付与部材で張力を掛け、ロー
ル周上で、或いはアイドルロールと駆動ロールの間の位
置をセンサの受光位置に設定してベルトの表面欠陥を検
出しているので、図７に示すような、アイドルロール周
上での検出ではアイドルロール表面にある凹凸がベルト
上にノイズとして表れ誤検出される恐れがあり、一方、
図８に示すようなロール間での検出はベルトの張力が不
足したり、不均一になってベルト表面にばたつきが発生
し、精度の高い検出ができない。加えて、被検査体の交
換時には、スプリングや温度に応じて伸縮する部材を手
作業で圧縮する必要があり、作業性が悪いという問題が
ある。

【００１７】また、スプリングを用いてベルトに張力を
付与する場合、スプリングの経年変化によって弾性特性
の低下を生じ、温度に応じた熱膨張によってベルトに張
力を付与する場合、温度変化によってベルトに付与され
る張力が変化する。このように、ベルトの張力に変化が
生じると、ベルトの張りムラや振動に基づくノイズが生
じて表面欠陥の検出結果に重畳するという問題がある。
従って、本発明の目的は煩雑な作業を伴わずに所定の張
力をベルト状の被検査体に付与でき、被検査体の表面欠
陥に応じた反射散乱光を精度良く測定することができる
表面欠陥検査装置を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、ベルト状の被検査体を回転自在に支持する
支持手段と、前記被検査体に所定の張力を付与する第１
の張力付与手段と、前記被検査体がほぼ直線状になる位
置に所定の張力を付与する第２の張力付与手段と、前記
被検査体の前記位置に照射光を出射する光源と、前記照
射光に基づく前記被検査体の前記位置からの反射光を受
光する受光手段と、前記反射光に基づいて前記被検査体
の表面の欠陥の立体形状に基づく特徴量を算出する特徴
量算出手段と、前記特徴量に基づいて前記被検査体の良
否の判定を行う良否判定手段とを有する表面欠陥検査装
置を提供する。

【００１９】上記の表面欠陥検査装置において、支持手
段は、被検査体をループ状に張架する複数のガイドロー
ルであり、第１の張力付与手段は、一端を回転軸に支持
されたアームの他端に回転的に支持され、ループ状に張
架された被検査体の内側に圧接するテンションロールで
あり、第２の張力付与手段は、複数のガイドロールによ
って張架された被検査体を外側に押圧する接触摩擦係数
の小さなアイドルロールである構成としても良い。光源
は、被検査体の前記位置に主走査方向に伸びるスリット
光を照射する構成であっても良い。受光手段は、被検査
体の前記位置に照射されるスリット光の境界位置を受光
位置とする構成としても良い。第２の張力付与手段は、
前記位置における被検査体に１７５度以上１８０度未満
の内側角度を有するように被検査体を内側から押圧する
構成としても良い。テンションロールは、自重に基づい
て被検査体の内側に圧接する構成としても良く、重りに
基づいて被検査体の内側に圧接する構成としても良い。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の表面欠陥検査装置
を図面を参照しつつ説明する。

【００２１】図１は、本発明の第１の実施の形態におけ
る表面欠陥検査装置を示し、被検査体である転写ベルト
１を回転自在に支持するガイドロール２，３と、転写ベ
ルト１に所定の張力を付与するテンションロール４と、
転写ベルト１の表面を僅かに突出させるアイドルロール
５と、ガイドロール２，３及びアイドルロール５の回転
軸を図示しないベアリングを介して回転自在に支持する
支持部材６ａ，６ｂと、支持部材６ａ，６ｂにおける支
持軸６Ａを中心にテンションロール４を揺動可能に支持
するテンションロール支持アーム４ａと、白色拡散光を
出射する蛍光灯７と、蛍光灯７から出射される白色拡散
光を帯状のスリット光とするスリット８と、転写ベルト
１で反射される反射光を縮小光学系１０を介して受光す
るラインセンサ１１を有しており、ラインセンサ１１の
受光視野９は、アイドルロール５の頂点に位置するよう
に設けられている。

【００２２】テンションロール４は、テンションロール
支持アーム４ａを介して支持部材６ａ，６ｂに支持され
ることによって、その重量に基づく回転方向の力を転写
ベルト１に加える。図１では、テンションロール支持ア
ーム４ａが支持軸６Ａを中心に反時計方向に回転しよう
とすることによって転写ベルト１に所定の張力が付与さ
れる。また、テンションロール４を支持しているテンシ
ョンロール支持アーム４ａを時計方向に回転させると、
ガイドロール２とテンションロール４の接線長、及びガ
イドロール３とテンションロール４の接線長が変化し、
その結果、各ロールを介することにより得られる転写ベ
ルト１の搬送長が転写ベルト１の内周長に対して短くな
るように構成されている。

【００２３】転写ベルト１を装着する際には、まず、テ
ンションロール支持アーム４ａを時計方向に回転させて
転写ベルト１の搬送長を短くしておき、ロール部分に転
写ベルト１を挿入した後にテンションロール支持アーム
４ａを反時計方向に回転させて各ロールの表面を転写ベ
ルト１の内周面に内接させることによって張力を付与す
る。

【００２４】図２は、第１の実施の形態における各ロー
ルの位置関係を示し、アイドルロール５は、転写ベルト
１を裏面から押圧することによってスリット光が照射さ
れる受光視野９をわずかに突出させている。ここで、ガ
イドロール２からアイドルロール５に至る転写ベルト１
と、アイドルロール５からガイドロール３に至る転写ベ
ルト１がなす角度θは略平面（１８０度）に近い角度に
設定されている。

【００２５】この角度θは、転写ベルト１で反射される
反射光にアイドルロール５の表面の凹凸や、アイドルロ
ール５の表面に付着したほこり等によるノイズが重畳さ
れることを避けるために１７５度以上１８０度未満に設
定することが好ましく、具体的には１７８度であること
が好ましい。１７５度以下であると、アイドルロール５
が転写ベルト１を押圧する力が大きくなって前述したノ
イズが重畳する原因となる。また、１８０度であると転
写ベルト１に押圧力が付与されず、ベルトの張りムラや
ベルト回転時に発生する振動に基づく歪みが生じて表面
欠陥の検出精度が低下する。

【００２６】図３は、第１の実施の形態における信号処
理回路のブロック図を示し、ラインセンサ１１の受光強
度に応じた光量信号を入力する信号抽出回路１３と、信
号抽出回路１３から出力される画像信号を画像処理する
とともにフレームメモリ１４にストアさせる画像処理部
１５と、画像処理部１５の出力信号に基づいて転写ベル
ト１の良否判定を行う良否判定回路１７と、画像処理部
１５で画像処理された画像、及び良否判定回路１７にお
ける判定結果を表示するディスプレイ１６とを有する。

【００２７】以下に、第１の実施例における表面欠陥検
査装置の動作を説明する。まず、テンションロール４を
支持するテンションロール支持アーム４ａを時計周りに
回転させることによって転写ベルト１の搬送長を短くす
る。この状態でロール部分に転写ベルト１を挿入した
後、テンションロール支持アーム４ａを反時計周りに回
転させることによって転写ベルト１の内周面に各ロール
を内接させる。

【００２８】次に、蛍光灯７から照射される白色拡散光
をスリット８を介して転写ベルト１に照射し、その反射
光を縮小光学系１０を介してラインセンサ１１で受光す
る。ラインセンサ１１は、アイドルロール５の頂点部分
を受光視野９とし、反射される反射光を主走査して得ら
れるアナログレベルの光量信号を信号抽出回路１３に出
力する。この動作を転写ベルト１の副走査方向に繰り返
して行うことによって、転写ベルト１の表面全体を走査
する。

【００２９】信号抽出回路１３は、予め設定した信号閾
値とラインセンサからの光量信号とを比較することによ
って転写ベルト１上の表面欠陥に応じた２値化信号を発
生して画像処理部１５に出力する。画像処理部１５はこ
の２値化信号をフレームメモリ１４に格納する。

【００３０】転写ベルト１の表面全体の走査が終了する
と、フレームメモリ１４に格納されている２値化信号は
画像処理部１５で画像処理されてディスプレイ１６に表
示されるとともに、良否判定回路１７に出力されて表面
欠陥が生じている部分の画素数Ｓが算出され、この画素
数Ｓに基づいて転写ベルト１の良否判定が行われる。

【００３１】この良否判定の方法として、例えば、画素
閾値Ｓｔｈ以上のものが１つ以上あったときに、その転
写ベルト１を不良品と判定するようにしても良い。

【００３２】図４は、第１の実施の形態におけるテンシ
ョンロールの他の構成を示し、表面欠陥の検査を行うベ
ルトの種類に応じてテンションロール４の両軸端に所定
の質量の重り４Ａを設ける構成としても良い。図におい
て、重り４Ａは、被検査体である感光体ベルト１２に応
じた質量（３Kg）に設定されている。この構成による
と、ベルト状被検査体の種類に応じた所定の張力をベル
トに付与することができる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の表面欠陥検
査装置によると、ベルト状被検査体を裏面からわずかに
押圧するアイドルロールを設けたことにより、ロール表
面のノイズの影響を受けることなく高精度な検査が可能
になる。また、テンションロールの質量に基づいて所定
の張力を付与するとともにアイドルロールによってライ
ンセンサの受光視野の裏面から所定の圧力を加えるよう
にしたため、煩雑な作業を伴わずに所定の張力をベルト
状の被検査体に付与でき、被検査体の表面欠陥に応じた
反射散乱光を精度良く測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における表面欠陥検
査装置を示す説明図である。

【図２】第１の実施の形態における表面欠陥検査装置を
示す説明図である。

【図３】第１の実施の形態における信号処理回路のブロ
ック図である。

【図４】第１の実施の形態におけるテンションロールの
他の構成を示す説明図である。

【図５】従来の表面欠陥検査装置を示す説明図である。

【図６】従来の表面欠陥検査装置における表面欠陥の検
出動作を示す説明図である。

【図７】従来の表面欠陥検査装置を示す説明図である。

【図８】従来の表面欠陥検査装置を示す説明図である。

【図９】従来の表面欠陥検査装置を示す説明図である。

【図１０】従来の表面欠陥検査装置を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１，転写ベルト ２，ガイドロール ３，ガイドロール ４，テンションロール ４Ａ，重り ４ａ，テンションロール支持アーム ５，アイドルロール ６Ａ，支持軸 ６ａ，支持部材 ６ｂ，支持部材 ７，蛍光灯 ８，スリット ９，受光視野 １０，縮小光学系 １１，ラインセンサ １２，感光体ベルト １３，信号抽出回路 １４，フレームメモリ １５，画像処理部 １６，ディスプレイ １７，良否判定回路 １８，蛍光灯 １９，スリット ２０，被検査体 ２１，回転ステージ ２２，縮小光学系 ２３，ラインセンサ ２４，欠陥検出部 ２５，表面欠陥 ２６，感光体ベルト ２７，駆動ロール ２８，アイドルロール ２９，伸縮部材 ３０Ａ，３０Ｂ，支持部材 ３１，駆動モータ ３２，駆動力伝達ベルト ３３，光源 ３４，ラインセンサ ３５，ラインセンサ ３６，画像処理部 ３７，ディスプレイ ３８Ａ〜３８Ｃ，スプリング ３９〜４１，ロール ４２，感光体ベルト ４３〜４４，ロール ４５，支持部材

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベルト状の被検査体を回転自在に支持す
   る支持手段と、 前記被検査体に所定の張力を付与する第１の張力付与手
   段と、 前記被検査体がほぼ直線状になる位置に所定の張力を付
   与する第２の張力付与手段と、 前記被検査体の前記位置に照射光を出射する光源と、 前記照射光に基づく前記被検査体の前記位置からの反射
   光を受光する受光手段と、 前記反射光に基づいて前記被検査体の表面の欠陥の立体
   形状に基づく特徴量を算出する特徴量算出手段と、 前記特徴量に基づいて前記被検査体の良否の判定を行う
   良否判定手段とを有することを特徴とする表面欠陥検査
   装置。
2. 【請求項２】 前記支持手段は、前記被検査体をループ
   状に張架する複数のガイドロールであり、 前記第１の張力付与手段は、一端を回転軸に支持された
   アームの他端に回転的に支持され、前記ループ状に張架
   された前記被検査体の内側に圧接するテンションロール
   であり、 前記第２の張力付与手段は、前記複数のガイドロールに
   よって張架された前記被検査体を外側へ押圧する接触摩
   擦係数の小さなアイドルロールである請求項第１項記載
   の表面欠陥検査装置。
3. 【請求項３】 前記光源は、前記被検査体の前記位置に
   主走査方向に伸びるスリット光を照射する構成の請求項
   第１項記載の表面欠陥検査装置。
4. 【請求項４】 前記受光手段は、前記被検査体の前記位
   置に照射される前記スリット光の境界位置を受光位置と
   する構成の請求項第１項記載の表面欠陥検査装置。
5. 【請求項５】 前記第２の張力付与手段は、前記位置に
   おける前記被検査体に１７５度以上１８０度未満の内側
   角度を有するように前記被検査体を内側から押圧する構
   成の請求項第１項記載の表面欠陥検査装置。
6. 【請求項６】 前記テンションロールは、自重に基づい
   て前記被検査体の内側に圧接する構成の請求項第２項記
   載の表面欠陥検査装置。
7. 【請求項７】 前記テンションロールは、重りに基づい
   て前記被検査体の内側に圧接する構成の請求項第２項記
   載の表面欠陥検査装置。