JPH11281336A - 表面欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で高精度の表面欠陥検査を短時間
で行なうことが可能な表面欠陥検査装置を提供する。 【解決手段】 被検体１の検査領域に、対接体２ａ、２
ｂが、被検体１の円周方向に所定間隔Ｌで、それぞれ対
接部３ａ、３ｂで対接配設され、駆動手段により対接体
２ａ、２ｂが軸芯を中心に同期回転駆動され、被検体１
の中心に対して、対接体２ａ、２ｂとほぼ対称な位置に
配設された変位計測器５ａ５ｂにより、被検体１の表面
の突起が検出され、判定手段により、検出データ中の二
つの突起の位置が、所定間隔Ｌに対応していると、突起
が表面欠陥であると判定され、簡単な構成で被検体１の
表面欠陥の検査を高精度で且つ短時間に行なうことが可
能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検体の表面の突
起を検出し、被検体の表面欠陥の有無を判定する表面欠
陥検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開昭５６−５５８０５号公報には、変
位計の接触子の先端を被検体に接触させて、被検体を軸
芯を中心に回転させ、且つ接触子を軸方向に移動させる
ことにより、被検体の表面を走査して凹凸を検出し、被
検体の良否の判定を行なう被測定体の凹凸測定法が開示
されている。しかし、開示に係る凹凸測定法では、被検
体に対する接触面積の小さい接触子を被検体に接触して
走査させることが必要で、検査に長時間を要するという
問題がある。

【０００３】一方、被検体表面にレーザ光を走査照射
し、被検体からの反射光量により、被検体の凹凸を検査
することが行なわれており、また、被検体の表面をＣＣ
Ｄカメラで撮像し、得られる被検体表面の画像データに
よって、被検体の突起を検出することも行なわれてい
る。しかし、これらの方法では、被検体表面の微妙な色
の状態、例えば白抜けや被検体の色模様を欠陥と誤判断
したり、欠陥とはならない細かい凹凸を欠陥として誤判
断することがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述した従
来の被検体の表面欠陥検査の現状に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、簡単な構成で高精度の表面欠陥検
査を短時間で行なうことが可能な表面欠陥検査装置を提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、被検体の表面の突起を検出
し、該突起が表面欠陥か否かの判定を行なう表面欠陥検
査装置であり、前記被検体の表面検査領域に対接配設さ
れる第１の円柱対接体と、前記被検体の表面検査領域
に、前記被検体の円周方向に前記第１の円柱対接体とは
所定間隔を置いて対接配設される第２の円柱対接体と、
前記第１の円柱対接体及び前記第２の円柱対接体と、前
記被検体の中心に対してほぼ対称な位置に配設され、前
記被検体の表面検査領域の突起を検出する変位検出手段
と、前記第１の円柱対接体と前記第２の円柱対接体と
を、それぞれの軸芯を中心に同期回転することにより、
前記被検体を前記変位検出手段に対して軸芯を中心に回
転する駆動手段と、該変位検出手段の検出データに基づ
いて、前記突起が表面欠陥であるか否かを判定する判定
手段とを有することを特徴とするものである。

【０００６】同様に前記目的を達成するために、請求項
２記載の発明は、請求項１記載の表面欠陥装置におい
て、前記判定手段が、前記変位検出手段の検出データ
を、マスタワークの表面変位データと比較して、前記変
位検出手段が検出した突起が表面欠陥であるか否かの判
定を行なうことを特徴とするものである。

【０００７】同様に前記目的を達成するために、請求項
３記載の発明は、請求項１記載の表面欠陥検査装置にお
いて、前記変位検出手段が、突起を検出後に、前記所定
間隔に対応する位置に再度突起を検出すると、前記判定
手段が、前記突起が表面突起であると判定することを特
徴とするものである。

【０００８】同様に前記目的を達成するために、請求項
４記載の発明は、請求項１記載の表面欠陥検査装置に対
して、前記変位検出手段の検出データを格納する格納手
段と、前記変位検出手段によって検出される検出データ
を加算する加算演算手段とが設けられ、前記判定手段
が、前記加算手段により加算された検出データに基づい
て、前記突起が表面欠陥であるか否かを判定することを
特徴とするものである。

【０００９】同様に前記目的を達成するために、請求項
５記載の発明は、請求項１記載の表面欠陥検査装置に対
して、前記変位検出手段の検出データを格納する格納手
段と、前記変位検出手段の検出データを微分処理する微
分演算手段とが設けられ、前記判定手段が、前記微分演
算手段により微分処理された前記検出データに基づい
て、前記突起が表面欠陥であるか否かを判定する判定す
ることを特徴とするものである。

【００１０】同様に前記目的を達成するために、請求項
６記載の発明は、請求項１記載の表面欠陥検査装置に対
して、前記変位検出手段の検出データを格納する格納手
段と、前記変位検出手段の検出データを微分処理する微
分演算手段と前記変位検出手段の検出データを積分処理
する積分演算手段とが設けられ、前記判定手段が、前記
微分演算手段により微分処理された前記検出データに基
づいて、前記突起の領域波形を検出し、該領域波形の波
形或いは、前記領域波形の前記積分演算手段による演算
結果に基づいて、前記突起が表面欠陥であるか否かを判
定することを特徴とするものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】本実施の形態を図１を参照して説
明する。図１は本実施の形態の構成を示す説明図であ
る。

【００１２】本実施の形態は、複写機やファクシミリに
使用される円柱状の感光体ドラムを被検体１とし、感光
体ドラムの両端部の塗料の塗布の状態により生じる突起
欠陥を判定する場合であり、図１に示すように、被検体
１の両端部の近傍において、被検体１の表面と対接する
対接部３ａ、３ｂを備えた対接体２ａ、２ｂが、被検体
１との接触線を、被検体１の円周方向に間隔Ｌだけ隔て
た状態で配設されている。

【００１３】また、被検体１の軸芯に対して、対接部３
ａ、３ｂとほぼ対称な位置に、被検体１の表面の変位を
測定する変位計測器５ａ、５ｂがそれぞれ配設されてお
り、変位計測器５ａ、５ｂの出力端子は、被検体１の表
面欠陥の判定を行なう演算判定回路６に接続され、演算
判定回路６には、判定動作時に各種のデータが書き込ま
れ、読み出されるＲＡＭ７が接続されている。

【００１４】そして、図示せぬ駆動部によって、対接体
２ａ、２ｂが、対接部３ａ、３ｂを被検体１の表面と対
接させて、時計回り方向に同期して回転され、対接体
２、２ｂの回転によって、被検体１が反時計回り方向に
回転するようになっている。さらに、本実施の形態で
は、図示せぬ駆動パネルから、表面欠陥検査動作時に、
比較判定モード、間隔判定モード、加算演算モード、微
分演算モード及び波形判定モードの選択設定が行なわれ
るように構成されている。

【００１５】このような構成の本実施の形態について、
被検体１の表面欠陥検査動作を各モードに基づいて説明
する。

【００１６】［比較判定モード］本実施の形態の比較判
定動作を、図２を参照して説明する。図２は本実施の形
態による表面欠陥検査での比較判定動作の説明図であ
る。

【００１７】本モードでは、図示せぬ駆動部によって、
対接体２ａ、２ｂが時計回り方向に同期して回転される
と、対接体２ａ、２ｂに圧接して配置された被検体１
が、反時計回り方向に回転し、被検体１の両端部の凹凸
が変位計測器５ａ、５ｂによって計測される。 実際に
は、本実施の形態の駆動機構には、固有の回転ぶれが存
在するので、本モードでは、予め精密に作成されたマス
ターワークの測定を行い、図２（ａ）の基準表面変位計
測図８ａに示すような基準特性曲線１０ａが得られ、こ
の基準特性曲線１０ａのデータがＲＡＭ７に格納されて
いる。

【００１８】この状態で、被検体１の両端部の凹凸計測
が変位計測器５ａ、５ｂによつて行なわれ、例えば変位
計測器５ａで被検体１を計測した特性曲線１０ｂが、図
２（ｂ）の表面変位計測図８ｂに示すようにして得られ
る。本モードでは、得られた特性曲線１０ｂのデータが
一旦ＲＡＭ７に格納され、演算判定回路６によつて、Ｒ
ＡＭ７から読み出された特性曲線１０ｂのデータと、基
準特性曲線１０ａのデータとの差演算が実行され、図２
（ｃ）の比較変位計測図８ｃに示す比較変位曲線１０ｃ
のデータが得られる。この差演算によって、被検体１に
存在する表面欠陥と判定される突起部１１ａ、１１ｂ
が、精度よく明確に検出される。

【００１９】このようにして、本モードによると、マス
ターワークの測定で得られる基準特性曲線１０ａのデー
タと、実際に計測される被検体１の特性曲線１０ｂのデ
ータとの差演算により、駆動機構の回転ぶれの影響を受
けることなく、被計体１の表面欠陥の高精度の検出を短
時間で行なうことが可能になる。

【００２０】［間隔判定モード］本実施の形態の間隔判
定動作を、図３を参照して説明する。図３は本実施の形
態による表面欠陥検査での間隔判定動作の説明図であ
る。

【００２１】本モードでは、被検体１の対接体２ａの対
接部３ａとの接触線が、対接体２ａ、対接体２ｂ及び被
検体１の回転によって、対接体２ｂとの接触位置に達す
るまでの距離、即ち、対接部３ａ、３ｂ間の被検体１の
円周方向の間隔Ｌのデータが、予めＲＡＭ７に格納され
ている。この場合、被検体１の表面に存在する突起が、
対接体２ａと接触していない状態から測定が開始された
とすると、該突起は先ず対接体３ａと対接し、この対接
による被検体１の微小な変位が、例えば変位計測器５ａ
により計測され、該突起が被検体１の回転によって距離
Ｌだけ移動すると、該突起は対接体３ｂと対接し、この
対接による被検体１の微小な変位が、変位計測器５ａに
より計測される。

【００２２】このために、変位計測器５ａの計測により
得られる表面変位特性曲線１２は、図３のようになり、
突起部１３ａ、１３ｂが検出されるので、この突起部１
３ａ、１３ｂ間の表面変位特性曲線１２上での距離Ｌ１
が、装置系での対接部３ａ、３ｂ間の間隔Ｌに対応付け
られると、突起部１３ａ、１３ｂに対応して、被検体１
上に表面欠陥に係る突起が存在すると判定される。逆に
表面変位特性曲線１２上での距離Ｌ１が、装置系での対
接部３ａ、３ｂ間の間隔Ｌに対応付けられないと、突起
はノイズで表面欠陥に係るものではないと判定される。

【００２３】このように、本モードによると、被検体１
の突起の対接部３ａとの対接時と、対接部３ｂとの対接
時との二回にわたって変位計測器５ａ、５ｂの計測デー
タが取込まれ、対接部３ａ、３ｂの間隔と、表面変位特
性曲線１２上の突起部１３ａ、１３ｂ間の間隔との対応
付けが確認されるので、塵などの付着によるノイズと実
際の突起とを明確に判別して、被検体１の高精度の表面
欠陥の検査を行なうことが可能になる。

【００２４】［加算演算モード］本実施の形態による加
算演算動作を、図４を参照して説明する。図４は本実施
の形態による表面欠陥検査での加算演算動作の説明図で
ある。

【００２５】本モードでは、変位計測器５ａ、５ｂによ
る計測データは、逐次ＲＡＭ７に格納され、例えば変位
計測器５ａによる測定に際して、図４（ａ）の表面変位
計測図１４ａに示す被検体１の対接体２ａの対接部３ａ
との接触時の表面変位特性曲線２２ａの計測データと、
同図（ｂ）の表面変位計測図１４ｂに示す被検体１の同
一部分の対接体２ｂの対接部３ｂとの接触時の表面変位
特性曲線２２ｂの計測データとが、変位データ上の距離
Ｌ１だけずらして、互いに加算演算される。この加算演
算によって、同図（ｃ）の合成表面変位計測図１４ｃに
示すような表面変位特性曲線２２ｃが得られ、合成突起
部１５Ａがノイズ１６ａ、１６ｂと明確に判別される。

【００２６】このように、本モードによると、対接部３
ａ、３ｂと被検体１の突起の対接時の二度にわたる変位
計測器５ａ、５ｂの計測データが 、変位データ上の距
離Ｌ１だけずらして、互いに加算演算されるので、合成
突起部１５Ａと塵などの付着によるノイズ１６ａ、１６
ｂとを明確に判別して、被検体１の高精度の表面欠陥の
検査を行なうことが可能になる。

【００２７】［微分演算モード］本実施の形態による微
分演算動作を、図５を参照して説明する。図５は本実施
の形態による表面欠陥検査での微分演算動作の説明図で
ある。

【００２８】本モードでは、変位計測器５ａ、５ｂの計
測により得られる図５（ａ）に示す表面変位計測図１７
の表面変位特性曲線２３が微分演算され、同図（ｂ）に
示す微分表面変位計測図１８の微分表面変位特性曲線２
４が得られ、この演算によって、同図（ａ）に示す突起
部２０が、同図（ｂ）に示すように、微分突起部２１と
してエッジ成分が強調されて検出される。

【００２９】このように、本モードによると、変位計測
器５ａ、５ｂの計測で得られる表面変位特性曲線２３の
データが微分演算されるので、被検体１の真円度が正確
でない場合でも、突起部のエッジが強調されて、被検体
１の真円度の誤差の影響を受けずに、被検体１の高精度
の表面欠陥の検査を行なうことが可能になる。

【００３０】［波形判定モード］本実施の形態による波
形判定動作を、図６を参照して説明する。図６は本実施
の形態による表面欠陥検査での波形判定動作の説明図で
ある。

【００３１】本モードでは、図６の表面変位計測図２５
に示すように、変位計測器５ａ、５ｂの計測で得られる
表面変位特性曲線２７の突起波形部２６に対して、波高
値ｈと波幅値ｗの測定が行なわれ、さらに、必要に応じ
て突起波形部２６の積分演算が行なわれ、得られた波高
値ｈ、波幅値ｗ及び積分値に基づいて、ＲＡＭ７に格納
されている判定基準データとの比較により、突起波形部
２６が表面欠陥に係る突起であるか否かの判定が行なわ
れる。

【００３２】このように、本モードによると、変位計測
器５ａ、５ｂの計測で得られる表面変位特性曲線２７の
突起波形部２６の波高値ｈ、波幅値ｗ、或いは積分値に
基づいて、予め設定した判定基準データとの比較によ
り、突起波形部２６が表面欠陥に係る突起であるか否か
の判定が行なわれるので、被検体１の表面欠陥の検査が
より高精度で行なわれる。

【００３３】

【発明の効果】請求項１記載の発明によると、被検体の
表面検査領域に、第１の円柱対接体と第２の円柱対接体
とが、被検体の円周方向に所定間隔を置いて対接配設さ
れ、駆動手段によって、第１の円柱対接体と第２の円柱
対接体とが、それぞれの軸芯を中心に同期回転駆動され
ることにより、被検体の中心に対して、第１の円柱対接
体及び第１の円柱対接体とほぼ対称な位置に配設された
変位検出手段によって、被検体の表面の突起が検出さ
れ、判定手段によって、変位検出手段の検出データに基
づいて、突起が表面欠陥であるか否かが判定されるの
で、突起の第１の円柱対接体と第２の円柱対接体との対
接位置に対応する所定間隔に対応して、変位検出手段に
よる突起の検出が行なわれ、被検体の表面欠陥の検査を
高精度で且つ短時間に行なうことが可能になる。

【００３４】請求項２記載の発明によると、請求項１記
載の発明で得られる効果に加えて、判定手段が、変位検
出手段の検出データを、マスタワークの表面変位データ
と比較して、変位検出手段が検出した突起が表面欠陥で
あるか否かの判定を行なうので、簡単な回路構成の判定
手段によって、被検体の表面欠陥の検査を精度よく行な
うことが可能になる。

【００３５】請求項３記載の発明によると、請求項１記
載の発明で得られる効果に加えて、変位検出手段が、突
起を検出後に、所定間隔に対応する位置に再度突起を検
出すると、判定手段が、突起が表面突起であると判定す
るので、より簡単な構成で被検体の表面欠陥の検査を迅
速に行なうことが可能になる。

【００３６】請求項４記載の発明によると、請求項１記
載の発明で得られる効果に加えて、格納手段に格納され
る変位検出手段の検出データに対して、加算演算手段に
よって、検出データの加算演算が行なわれ、判定手段
が、加算された検出データに基づいて、突起が表面欠陥
であるか否かを判定するので、被検体の表面欠陥をノイ
ズと適確に判別して、被検体の高精度の表面欠陥検査を
行なうことが可能になる。

【００３７】請求項５記載の発明によると、請求項１記
載の発明で得られる効果に加えて、格納手段に格納され
る変位検出手段の検出データに対して、微分演算手段に
よって微分処理が行なわれ、判定手段が、微分処理され
た検出データに基づいて、突起が表面欠陥であるか否か
を判定するので、表面欠陥を低周波のノイズと高精度で
適確に判別して、被検体の高精度の表面欠陥検査を行な
うことが可能になる。

【００３８】請求項６記載の発明によると、請求項１記
載の発明で得られる効果に加えて、格納手段に格納され
る変位検出手段の検出データに対して、微分演算手段に
よって微分処理が行なわれ、判定手段が、微分演算手段
により微分処理された検出データに基づいて、突起の領
域波形を検出し、該領域波形の波形測定或いは、領域波
形の積分演算手段による演算演算の演算結果に基づい
て、突起が表面欠陥であるか否かを判定するので、低周
波のノイズと適確に判別された突起の波形測定、或いは
積分演算値によって、より高精度に被検体の表面欠陥の
検査を行なうことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の構成を示す説明図であ
る。

【図２】同実施の形態による表面欠陥検査での比較判定
動作の説明図である。

【図３】同実施の形態による表面欠陥検査での間隔判定
動作の説明図である。

【図４】同実施の形態による表面欠陥検査での加算演算
動作の説明図である。

【図５】同実施の形態による表面欠陥検査での微分演算
動作の説明図である。

【図６】同実施の形態による表面欠陥検査での波形判定
動作の説明図である。

【符号の説明】

１ 被検体 ２ａ、２ｂ 対接体 ３ａ、３ｂ 対接部 ５ａ、５ｂ 変位計測器 ６ 演算判定回路 ７ ＲＡＭ １０ａ〜１０ｃ 特性曲線 １１ａ、１１ｂ 突起部 １２ 表面変位特性曲線 １３ａ、１３ｂ 突起部 １５ 突起部 １５Ａ 合成突起部 ２２ａ〜２２ｃ 表面変位特性曲線 ２３ 表面変位特性曲線 ２４ 微分表面変位特性曲線 ２６ 突起波形部 ２７ 表面変位特性曲線

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体の表面の突起を検出し、該突起が
   表面欠陥か否かの判定を行なう表面欠陥検査装置であ
   り、 前記被検体の表面検査領域に対接配設される第１の円柱
   対接体と、 前記被検体の表面検査領域に、前記被検体の円周方向に
   前記第１の円柱対接体とは所定間隔を置いて対接配設さ
   れる第２の円柱対接体と、 前記第１の円柱対接体及び前記第２の円柱対接体と、前
   記被検体の中心に対してほぼ対称な位置に配設され、前
   記被検体の表面検査領域の突起を検出する変位検出手段
   と、 前記第１の円柱対接体と前記第２の円柱対接体とを、そ
   れぞれの軸芯を中心に同期回転することにより、前記被
   検体を前記変位検出手段に対して軸芯を中心に回転する
   駆動手段と、 該変位検出手段の検出データに基づいて、前記突起が表
   面欠陥であるか否かを判定する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】 請求項１記載の表面欠陥装置において、
   前記判定手段が、前記変位検出手段の検出データを、マ
   スタワークの表面変位データと比較して、前記変位検出
   手段が検出した突起が表面欠陥であるか否かの判定を行
   なうことを特徴とする表面欠陥検査装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の表面欠陥検査装置におい
   て、前記変位検出手段が、突起を検出後に、前記所定間
   隔に対応する位置に再度突起を検出すると、前記判定手
   段が、前記突起が表面突起であると判定することを特徴
   とする表面欠陥検査装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の表面欠陥検査装置に対し
   て、 前記変位検出手段の検出データを格納する格納手段と、 前記変位検出手段によって検出される検出データを加算
   する加算演算手段とが設けられ、 前記判定手段が、前記加算手段により加算された検出デ
   ータに基づいて、前記突起が表面欠陥であるか否かを判
   定することを特徴とする表面欠陥検査装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の表面欠陥検査装置に対し
   て、 前記変位検出手段の検出データを格納する格納手段と、 前記変位検出手段の検出データを微分処理する微分演算
   手段とが設けられ、 前記判定手段が、前記微分演算手段により微分処理され
   た前記検出データに基づいて、前記突起が表面欠陥であ
   るか否かを判定する判定することを特徴とする表面欠陥
   検査装置。
6. 【請求項６】 請求項１記載の表面欠陥検査装置に対し
   て、 前記変位検出手段の検出データを格納する格納手段と、 前記変位検出手段の検出データを微分処理する微分演算
   手段と前記変位検出手段の検出データを積分処理する積
   分演算手段とが設けられ、 前記判定手段が、前記微分演算手段により微分処理され
   た前記検出データに基づいて、前記突起の領域波形を検
   出し、該領域波形の波形或いは、前記領域波形の前記積
   分演算手段による演算結果に基づいて、前記突起が表面
   欠陥であるか否かを判定することを特徴とする表面欠陥
   検査装置。