KR100472129B1

KR100472129B1 - 결함 검사 장치 및 결함 검사 방법

Info

Publication number: KR100472129B1
Application number: KR10-2002-0034438A
Authority: KR
Inventors: 이시우라도모아키; 미야자키구니히코; 이치후지가츠미
Original assignee: 가부시키가이샤 리코
Priority date: 2001-06-21
Filing date: 2002-06-20
Publication date: 2005-03-08
Also published as: JP2003075363A; KR20020097009A; US7099002B2; JP3754003B2; CN1168974C; EP1271134A1; CN1393690A; US20020196432A1

Abstract

본 발명은 요철(凹凸)형 결함과 농담 불균일형 결함의 검사 효율을 향상시킴으로써 과잉 검사에 의한 낭비를 감소시킬 수 있는 결함 검사 장치 및 결함 검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 결함 검사 장치는 피검사물의 표면에 동축 입사광을 조사하는 제1 광원(6)과, 피검사물로부터의 정반사광을 수광하여 제1 전기 신호로 변환하는 제1 촬영 수단(10)을 포함한 제1 광학계와, 피검사물에 경사광을 조사하는 제2 광원(11)과, 피검사물로부터의 산란광을 수광하여 제2 전기 신호로 변환하는 제2 촬영 수단(13)을 포함한 제2 광학계와, 상기 제1 촬영 수단으로부터의 제1 전기 신호와 미리 설정된 제1 임계값을 비교하여 피검사물 표면의 요철형 결함을 검출하고, 상기 제2 촬영 수단으로부터의 제2 전기 신호와 미리 설정된 제2 임계값을 비교하여 피검사물 색의 농담 불균일형 결함을 검출하는 연산 장치(14)를 구비한다.

Description

결함 검사 장치 및 결함 검사 방법{DEFECT DETECTOR AND METHOD OF DETECTING DEFECT}

본 발명은 결함 검사 장치 및 결함 검사 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 복사기, 프린터, 팩스 등에 사용되는 전자 사진용 감광체의 표면 검사에 이용되는 결함 검사 장치 및 결함 검사 방법에 관한 것이다.

복사기, 프린터, 팩스 등에 사용되는 전자 사진용 감광체는 제조 공정에 있어서 그 표면에 흠, 이물, 도포 불균일 등의 결함이 생길 수 있는데, 그 결함의 검사 방법으로서는 검사원에 의한 시각적 검사가 일반적으로 행해지고 있다. 그러나, 시각적 검사로서는 개인 차이에 의한 변동 등이 있기 때문에, 시각적 검사를 대신하는 각종의 자동 검사 방법 및 검사 장치가 제안되고 있다.

예컨대, 종래 기술로서 일본 특허 공개 공보 평9-325120호(이하 종래예 1이라고 한다)에는, 한 대의 광원으로부터 전자 사진용 감광체에 빛을 조사하고, 그 전자 사진용 감광체로부터의 반사광을 한 대의 카메라에서 수광하며, 그 출력 전기 신호에 의해 핀 홀, 덴트, 도포막 흠, 티끌 등과 같이 전자 사진용 감광체 표면의 표면 요철 변화율이 큰 요철형 결함과, 감광층의 도포막 불균일 등과 같이 표면 요철의 변화율이 작은 농담 불균일형 결함을 검출하는 검사 장치가 개시되어 있다. 또, 일본 특허 공개 공보 평7-128240호(이하 종래예 2라고 한다) 및 일본 특허 공개 공보 평7-128241호(이하 종래예 3이라고 한다)에는 한 대의 광원에 대하여 복수 대의 CCD 카메라를 설치하고, 또는 한 대의 CCD 카메라에 대하여 복수 대의 광원을 마련하여 요철형 결함과 농담 불균일형 결함을 복수 회로 나누어 촬영하는 검사 장치가 제안되어 있다.

그러나, 상기 종래예 1에 의하면, 요철형 결함과 농담 불균일형 결함에 있어서는 판정 기준이 상이하기 때문에 양쪽의 결함이 구별없이 촬영되는 광학계로는 판정 기준이 엄격한 결함에 맞추어 판정하지 않으면 안되어 본래 우량품으로 될 것이 불량품으로 폐기된다든가, 결함 검사 장치가 불합격으로 판정한 것을 검사원이 재차 검사하여야 했다. 또, 기구부가 적기 때문에 광학계의 조정이 용이하게 되는 이점이 있는 반면, 요철형 결함 및 농담 불균일형 결함 중 어느 하나의 촬영 감도를 향상시키고자 하면, 다른 하나의 촬영 감도가 떨어진다는 문제점이 있었다. 나아가, 상기 종래예 2, 3에 의하면, 두 개의 광원 또는 2개의 CCD 카메라를 이용함으로써 요철형 결함과 농담 불균일형 결함의 양쪽 촬영 감도를 향상시킬 수 있지만, 촬영을 복수 회로 나누어 행하기 때문에 검사 시간이 길어진다. 또, 하나의 광원 또는 CCD 카메라에 대하여 복수 개의 CCD 카메라 또는 광원을 조합하기 때문에 조정 작업이 번잡하게 된다는 문제가 있었다.

본 발명은 이들 문제점을 해결하기 위한 것으로, 표면 요철의 변화율이 높은 결함과 변화율이 낮은 결함을 각각 별도의 광학계로 촬영함으로써 요철형 결함과 농담 불균일형 결함의 검사 효율을 향상시켜 과잉 검사에 의한 낭비를 감소시킬 수 있는 결함 검사 장치 및 결함 검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 결함 검사 장치는 피검사물의 표면에 동축 입사광을 조사하는 제1 광원과, 피검사물로부터의 정반사광을 수광하여 제1 전기 신호로 변환하는 제1 촬영 수단을 포함한 제1 광학계와, 피검사물에 경사광을 조사하는 제2 광원과, 피검사물로부터의 산란광을 수광하여 제2 전기 신호로 변환하는 제2 촬영 수단을 포함한 제2 광학계와, 상기 제1 촬영 수단으로부터의 제1 전기 신호와 미리 설정된 제1 임계값을 비교하여 피검사물 표면의 요철형 결함을 검출하고, 상기 제2 촬영 수단으로부터의 제2 전기 신호와 미리 설정된 제2 임계값을 비교하여 피검사물 색의 농담 불균일형 결함을 검출하는 연산 장치를 구비하는 것에 특징이 있다. 따라서 피검사물의 요철형 결함과 색의 농담 불균일 결함을 별도의 광학계에 의해 검출하고, 각각의 결함 종류에 맞는 합격 불합격의 판정 알고리즘으로 피검사물의 결함을 판정할 수 있으므로 정확하게 피검사물의 합격 불합격을 판정할 수 있다.

또, 제1 광학계를 이용하여 얻어진 화상을 연산 처리함으로써 결함의 위치를 산출하여 기억 수단에 기억하고, 제2 광학계를 이용하여 얻어진 화상을 연산함으로써 결함 위치를 산출하여 기억 수단에 기억하며, 상기 기억 수단에 기억된 양쪽 위치 정보를 비교하여 위치 정보가 일치하는 경우에는, 상기 제1 전기 신호와 미리 설정된 제1 임계값과는 상이한 제3 임계값과 비교하여 피검사물 표면의 표면 요철형 결함을 검출하고, 상기 제2 촬영 수단으로부터의 제2 전기 신호와 미리 설정된 제2 임계값과는 상이한 제4 임계값과 비교하여 피검사물 색의 농담 불균일형 결함을 검출한다. 따라서 결함이 요철형 결함인지, 색의 농담 불균일형 결함인지를 판별할 수 있고, 이 판별 결과에 따라 각각 전용의 합격 불합격 판정 알고리즘을 적용하여 결함을 정확하게 판정할 수 있다.

나아가, 제1 광학계를 이용하여 얻어진 화상 위치와, 제2 광학계를 이용하여 얻어진 화상 위치를 일치시킴으로써 정확하게 결함 위치를 산출할 수 있어 보다 정확하게 결함 종류를 판별할 수 있다.

또, 정반사광을 수광하지 않는 위치에 제2 촬영 수단을 설정함으로써 제2 촬영 수단에 의해 요철형 결함이 검출되는 것이 방지되기 때문에 더욱 정확하게 결함 종류를 판별할 수 있다.

나아가, 제2 광원과 피검사물 사이의 광로상에 확산판을 설치함으로써 피검사물에 균등하게 빛이 조사되어 색의 농담 불균일형 결함의 농도 변화를 보다 정확하게 판별할 수 있다.

또, 제2 광원과 피검사물 사이의 광로상에 색 필터를 설치함으로써 색의 농담 불균일형 결함을 고도의 콘트라스트로 촬영할 수 있고, 촬영한 화상으로부터 결함을 쉽게 추출할 수 있다.

나아가, 색 필터는 피검사물과 동계열 색의 색 필터를 이용함으로써 정상 부분과 결함 부분의 색조가 상이하게 되는 것과 같은 색의 농담 불균일형 결함을 용이하게 추출할 수 있다.

또, 피검사물로부터의 정반사광을 제1 촬영 수단에 집광하는 수광 렌즈로서 텔레센트릭 렌즈를 이용함으로써 피검사물의 흔들림 등에 의해 피검사물과 수광 렌즈 사이의 거리가 변동하여도 얻어지는 결함의 크기를 일정하게 할 수 있고, 정확하게 요철형 결함의 크기를 판별할 수 있다.

나아가, 본 발명의 다른 태양으로서의 결함 검사 방법에 의하면, 제1 광원으로부터 피검사물의 표면에 동축 입사로 빛을 조사하고, 피검사물 표면으로부터의 정반사광을 제1 수광 수단에서 수광하여 제1 전기 신호로 변환한 다음 기억 수단에 기억한다. 그리고, 제2 광원으로부터 피검사물 표면에 법선 방향으로부터 소정 각도 경사진 각도로부터 빛을 조사하고, 피검사물 표면으로부터의 산란광을 제2 수광 수단에서 수광하여 제2 전기 신호로 변환한 다음 기억 수단에 기억한다. 그 후, 제1 수광 수단으로부터의 제1 전기 신호를 제1 임계값과 비교하여 표면 요철형 결함을 검출하고, 제2 수광 수단으로부터의 제2 전기 신호를 제2 임계값과 비교하여 농담 불균일형 결함을 검출한다. 따라서, 요철형 결함과 농담 불균일형 결함의 검사 효율이 향상되어 과잉 검사에 의한 낭비를 감소시킬 수 있다.

또, 제1 광학계를 이용하여 얻어진 화상을 연산 처리함으로써 결함 위치를 산출하여 기억하고, 제2 광학계를 이용하여 얻어진 화상을 연산함으로써 결함의 위치를 산출하여 기억 수단에 기억하고, 상기 기억 수단에 기억된 양쪽의 위치 정보를 비교하여 위치 정보가 일치하는 경우에는, 상기 제1 전기 신호와 미리 설정된 제1 임계값과는 상이한 제3 임계값과 비교하여 피검사물 표면의 요철형 결함을 검출하고, 상기 제2 촬영 수단으로부터의 제2 전기 신호와 미리 설정된 제2 임계값과는 상이한 제4 임계값과 비교하여 피검사물 색의 농담 불균일형 결함을 검출한다. 따라서, 결함이 요철형 결함인지, 색의 농담 불균일형 결함인지를 판별할 수 있고, 이 판별 결과에 따라 각각 전용의 합격 불합격 판정 알고리즘을 적용하여 결함을 정확하게 판정할 수 있다.

실시예

본 발명의 결함 검사 장치는 피검사물의 표면에 동축 입사광을 조사하는 제1 광원과, 피검사물로부터의 정반사광을 수광하여 제1 전기 신호로 변환하는 제1 촬영 수단을 포함한 제1 광학계와, 피검사물에 경사광을 조사하는 제2 광원과, 피검사물로부터의 산란광을 수광하여 제2 전기 신호로 변환하는 제2 촬영 수단을 포함한 제2 광학계와, 상기 제1 촬영 수단의 제1 전기 신호와 미리 설정된 제1 임계값을 비교하여 피검사물 표면의 요철형 결함을 검출하고, 상기 제2 촬영 수단의 제2 전기 신호와 미리 설정된 제2 임계값을 비교하여 피검사물 색의 농담 불균일형 결함을 검출하는 연산 장치를 구비한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 결함 검사 장치의 구성을 나타내는 개략도이다. 이 도면에 있어서, 피검사물(1)은 예컨대 직경φ30mm, 길이 340mm, 두께 0.8mm의 원통형 알루미늄 기판상에 바닥층, 전하 발생층, 전하 수송층 막을 차례로 형성한 전자 사진용 감광체이다. 본 실시예의 결함 검사 장치는 구동 장치(2)와, 피검사물(1)과 동축상에 고정된 종동 활차(3)와, 구동 장치(2)의 구동 활차(4)와, 종동 활차(3)와 구동 활차(4)에 씌워져 피검사물(1)을 매분 60회로 회전시키는 벨트(5)와, 동축 입사광 조명용의 광원(6)과, 광원(6)으로부터 발사된 빛을 전반사하는 전반사 거울(7)과, 하프 거울(8)과, 피검사물(1)로부터 반사되어 하프 거울(8)을 통과한 반사광을 후술하는 1차원 CCD 카메라(10)에 집광시키는 수광 렌즈(9)와, 수광한 법선 방향의 반사광을 전기 신호로 변환하는 흑백 256 계조의 1차원 CCD 카메라(10)와, 경사광 조명용의 선형의 광원(11)과, 피검사물(1)로부터의 산란광을 후술하는 1차원 CCD 카메라(13)에 집광시키는 수광 렌즈(12)와, 수광한 산란광을 전기 신호로 변환하는 흑백 256 계조의 1차원 CCD 카메라(13)와, 각 1차원 CCD 카메라(10, 13)로부터 보내진 전기 신호를 미리 설정된 임계값과 비교하여 2치화 처리하여 피검사물(1) 표면의 결함 유무를 판정하는 연산 장치(14)를 포함한다.

다음으로, 이와 같은 구성을 갖는 본 실시예의 결함 검사 장치의 동작에 대하여 설명하면, 광원(6)으로부터 발사된 빛은 전반사 거울(7)에서 반사되어 하프 거울(8)로 유도되고, 나아가 하프 거울(8)에서 반사되어 구동 장치(2)의 회전 구동에 의해 축 회전하는 피검사물(1)의 표면에 법선 방향으로부터 조사된다. 피검사물(1)의 표면에서 반사된 빛은 하프 거울(8)을 투과하고, 수광 렌즈(9)를 통하여 흑백 256 계조의 1차원 CCD 카메라(10)에 수광되어 전기 신호로 변환된다. 한편, 피검사물(1)의 법선 방향으로부터 소정의 각도(예컨대 30°)만큼 경사진 위치에 마련된 선형의 광원(11)으로부터 피검사물(1)을 향하여 빛을 조사하고, 구동 장치(2)의 회전 구동에 의해 축 회전하는 피검사물(1)로부터의 정반사광을 수광하지 않는 위치에 설치된 수광 렌즈(12)를 통하여 흑백 256 계조의 1차원 CCD 카메라(13)에 산란광이 수광되어 전기 신호로 변환된다. 그리고, 1차원 CCD 카메라(10, 13)에서 변환된 전기 신호는 연산 장치(14)로 보내지고, 연산 장치(14)에서는 각 1차원 CCD 카메라(10, 13)로부터 보내진 전기 신호를 처리하여 판정한다.

여기서, 동축 입사 조명의 광학계를 이용하여 촬영된 결함, 즉 CCD 카메라(10)로부터의 전기 신호에 근거하여 검사한 결과에 의한 결함은 피검사물(1)의 표면 요철형 결함이다. 도 5a에 나타낸 바와 같이 표면이 정상면인 경우, 피검사물(1)의 표면에 법선 방향으로부터 조사된 빛은 주로 법선 방향으로 반사된다. 그러나, 표면 요철형 결함이 있는 경우에는 도 5b에 나타낸 바와 같이, 반사되는 각도가 변하여 법선 방향 이외의 방향 즉, CCD 카메라(10)가 있는 방향 이외의 방향으로 반사되기 때문에, 표면 요철형 결함부가 주위의 정상부보다 진하게 촬영된다. 즉 촬영된 화상 농도의 평균값을 구하고 미리 설정되어 있는 정상으로 판단할 수 있는 농도차를 가한 값을 임계값으로서 2치화함으로써 정상부는 1(백), 결함부는 0(흑)으로 변환할 수 있어 결함부를 특정할 수 있다. 그리고, 특정한 결함부의 면적, 즉 화상 데이터가 0으로 되어 있는 부분의 수를 카운트함으로써 결함의 크기를 산출할 수 있고, 미리 설정하여 둔 표면 요철형 결함의 크기의 규격값에 상당하는 임계값과 비교하여 합격 불합격을 판정한다.

또, 경사광 조명의 광학계를 이용하여 촬영된 결함, 즉 CCD 카메라(13)로부터의 전기 신호에 근거하여 검사한 결과에 의한 결함은 피검사물(1) 색의 농담 불균일형 결함이다. 검사물(1) 표면에 법선 방향으로부터 소정의 각도 예컨대, 30° 경사진 방향으로부터 조사된 빛은 도 6에 나타낸 바와 같이 조사된 각도와 동일한 각도로 정반사광이 반사되고, 그 외에 온갖 방향으로 난반사하는 산란광이 있는데, 어느 것이나 피검사물의 농도에 의해 증감한다. 그러나, 정반사광은 표면 요철형 결함에 의해 방향이 변하여 CCD 카메라에 수광되는 양이 극단적으로 변화하기 때문에, 산란광만을 수광하는 것이 바람직하다. 따라서 CCD 카메라(13)를 피검사물(1)로부터의 정반사광을 수광하지 않는 위치에 설치함으로써 표면 요철형 결함에 의한 광량 변화의 영향을 없앨 수 있어 농담 불균일에 의한 산란광의 변화만을 촬영할 수 있다. 표면이 정상면인 경우, CCD 카메라(13)로 촬영된 화상은 거의 균일한 농도를 갖지만, 정상부보다 농도가 진하거나 또는 연한 부분이 있으면 농도 불균일 결함으로 되기 때문에, 촬영된 화상 농도의 평균값을 구하고 미리 설정되어 있는 정상으로 판단할 수 있는 농도차의 폭을 가한 값을 임계값으로 하여 2치화한다. 여기서, 농담 불균일형 결함에는 정상부보다 진한 경우와, 정상부보다 연한 경우가 있다. 즉 2치화 작업은 평균 농도+(플러스) 농도차와 평균 농도-(마이너스) 농도차인 2회 작업이 필요하다. 이 2치화된 2 개의 화상은 정상부가 1(백)이고 결함부가 0(흑)인 것과, 정상부가 0(흑)이고 결함부가 1(백)인 것으로 되지만, 정상부가 1(백)이고 결함부가 0(흑)인 것이면 화상 데이터 0의 부분의 유무, 정상부가 0(흑)이고 결함부가 1(백)인 것이면 화상 데이터1의 부분의 유무로 합격 불합격의 판정을 할 수 있다. 따라서, 본 실시예의 전자 사진용 감광체의 결함 검사 장치에 의하면, 각자의 형태에 알맞는 알고리즘으로 표면 결함을 판정할 수 있다.

또, 도 1의 제1 실시예의 장치에 있어서, 동축 입사광 조명의 광학계로 촬영된 화상과, 경사광 조명의 광학계로 촬영된 화상으로부터 추출한 결함의 피검사물(1) 축방향상에서의 거리를 산출한다. 제1 실시예와 같이, 피검사물(1)이 원통형인 경우에는, 결함의 수는 피검사물(1) 한 개내에 몇 개 정도이므로, 원통 축방향에서의 위치가 일치하면 결함은 동일한 것으로 추정할 수 있어, 표면 요철형의 결함과 색의 농담 불균일형의 결함이 복합되어 있고, 양쪽을 가미(加味)하여야 할 경우에, 표면 요철형 결함의 판정 기준 및 농담 불균일형 결함의 판정 기준과는 별도의 판정 기준을 적용할 수 있다. 만일 피검사물(1)이 벨트형인 경우에는 벨트의 길이 방향에서의 단위 길이마다 벨트의 폭 방향에서의 위치를 산출하여 비교하면 된다. 이 때, 동축 입사 조명의 광학계를 이용하여 촬영한 화상을 연산 처리함으로써 결함의 위치를 산출하여 기억하고, 경사광 조명의 광학계를 이용하여 촬영한 화상을 연산 처리함으로써 결함의 위치를 산출하여 기억 수단에 기억하고, 상기 기억 수단에 기억된 양쪽의 위치 정보를 비교함으로써 결함의 종류를 판별한다.

나아가, 두 개의 광학계로 촬영된 화상상의 위치 관계가 완전히 일치될 필요가 있는 경우, 우선 도 1의 2 대의 1차원 CCD 카메라(10, 13)의 시야 폭이 동일하게 되도록 설정한다. 다음, 1차원 CCD 카메라(10, 13)를 피검사물(1)상에서 180°어긋난 위치로 하고, 피검사물(1)을 매분 60회 회전시키고 있기 때문에 2대의 카메라 촬영 시간을 0.5초 차이로 하여 촬영을 개시한다. 이것에 의해 2개의 화상 상에서의 결함의 위치를 쉽게 비교할 수 있고, 요철형 또는 농담 불균일형의 단일체 결함인지, 양쪽을 복합한 결함인지를 쉽게 식별할 수 있다.

여기서, 양쪽을 가미하여 판정할 필요가 있는 결함의 판정 방법에 대하여 설명한다. 표면 요철형 결함이면 예컨대 정면에서 볼 때 가장 긴 부분의 길이나 결함부의 면적을 기준으로 하여 합격 불합격의 판정이 행해진다. 한편 농담 불균일형 결함이면 정상부와의 농도차 양에 의해 합격 불합격의 판정이 행해진다. 그러나 표면 요철형 결함과 농담 불균일형 결함이 동일 개소에 존재하는 경우 즉, 결함이 복합되어 있는 경우에는 결함이 각각 단일체로 존재할 때보다도 제품 품질에 주는 영향이 크기 때문에, 판정 기준을 엄격하게 할 필요가 있다. 이와 같이 판정 기준을 엄격하게 할 필요가 있는 경우에는 우선 상기 동축 입사 조명으로 촬영한 화상으로부터 2치화 처리에 의해 표면 요철형 결함부를 추출하고, 추출한 결함부의 촬영 화상 내에서의 위치를 산출한다. 그 다음, 상기 경사광 조명으로 촬영된 화상으로부터 2치화 처리에 의해 농담 불균일 결함부를 추출하고, 추출한 결함부의 촬영 화상 내에서의 위치를 산출한다. 그 다음, 각각 산출된 좌표의 미리 설정한 범위 이내에 타측 좌표 데이터가 존재하는지 조사하고, 좌표 데이터가 존재하면 양쪽을 가미하여 판정할 필요가 있는 결함으로서 엄격한 임계값을 적용하여 합격 불합격 판정을 한다. 좌표 데이터가 존재하지 않으면 단일체의 결함으로서 엄격하지 않은 임계값을 적용하여 합격 불합격의 판정을 한다. 물론, 각각 추출된 결함 전부의 결함의 좌표를 구하여 비교할 필요는 없고, 인접한 결함 데이터는 하나의 결함으로서 좌표의 평균값을 구하거나 중심점의 좌표를 구하여 비교하면 된다.

또, 경사광 조명이라도 1차원 CCD 카메라(13)가 정반사광을 수광하는 위치에 있으면, 피검사물(1)의 표면 요철로부터의 정반사광을 수광하여 과잉 판정으로 되기 때문에, 경사광 조명의 광학계의 1차원 CCD 카메라(13) 위치 및 선형의 광원(11) 위치를 1차원 CCD 카메라(13)에 정반사광이 입사되지 않도록 조정한다. 따라서, 색의 농담 불균일형 결함만을 촬영할 수 있고, 색의 농담 불균일형 결함을 정확하게 판정할 수 있다.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 결함 검사 장치의 구성을 나타낸 도면이다. 이 도면에 있어서, 도 1과 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다. 상이한 구성 요소로서 선형 광원(11)과 피검사물(1) 사이에 확산판(15)으로서 유백색의 아크릴 판을 설치하였다. 선형 광원(11)으로부터 발사된 빛은 확산판(15)을 통하여 확산되고 산란광으로서 구동 장치(2)의 회전 구동에 의해 축 회전하는 피검사물(1)에 조사된다. 이것에 의해 피검사물(1)에 균등하게 빛이 조사되어 균일한 화상을 촬영할 수 있고, 색의 농담 불균일형 결함의 농도 변화를 정확하게 판별할 수 있다. 또한, 본 실시예의 확산판(15)에서는 유백색의 아크릴 판을 이용하였지만 이것에 한정될 필요는 없고, 적색의 투명 아크릴 판을 장착하여도 좋다. 적색 빛을 피검사물(1)에 조사함으로써 촬영된 화상의 콘트라스트를 높일수 있고, 이로 인하여 색의 농담 불균일형 결함에 있어서 정상부와 결함부의 농도 차를 강조할 수 있어 결함 추출이 용이하게 된다. 여기서, 주황색이나 황색 투명 아크릴 판을 사용하여도 마찬가지로 콘트라스트를 높일 수 있다. 나아가, 본 실시예의 피검사물(1)로서 사용한 전자 사진용 감광체는 알루미늄 기판상에 백색의 바닥층, 그 위에 청록색의 전하 발생층, 나아가 그 위에 황색을 띤 투명막인 전하 수송층을 도포하고 있어 녹색을 나타내고 있다. 따라서, 상술한 확산판(15)에 녹색의 투명 아크릴 판을 장착하여도 좋다. 감광체의 전하 발생층에 생산시 티끌 등이 부착되면 부분적으로 전하 발생층의 도포액이 도포되지 않아 정상부와 결함부의 색조가 바닥층에 상이하게 나타난다. 피검사물(1)과 동계열 색의 빛을 조사함으로써 콘트라스트를 높여 촬영할 수 있기 때문에 결함 추출시의 2치화 처리를 용이하게 행할 수 있다.

또, 도 1 및 도 2에 있어서, 동축 입사를 이용한 광학계의 수광 렌즈(9)로서 물체측 텔레센트릭(telecentric) 렌즈를 사용함으로써 피검사물(1)의 흔들림 등에 의해 피검사물(1)과 수광 렌즈(9) 사이의 거리가 변동하여도 촬영되는 결함의 크기를 일정하게 할 수 있고, 정확하게 요철형 결함의 크기를 판정할 수 있다.

도 3은 제1 비교예의 결함 검사 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 이 도면에 있어서, 도 1과 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다. 이 도면에 나타내는 제1 비교예에서는 피검사물(1)의 법선 방향으로부터 소정의 각도로 경사진 위치에 마련된 선형의 광원(11)으로부터 피검사물(1)을 향하여 빛을 조사하고, 구동 장치(2)의 회전 구동에 의해 축회전하는 피검사물(1)로부터의 산란광을 수광하는 위치에 설치한 수광 렌즈(16)를 통하여 흑백 256 계조의 1차원 CCD 카메라(17)에 수광되어 전기신호로 변환된다. 그리고, 1차원 CCD 카메라(17)에서 변환된 전기 신호는 연산 장치(18)로 보내지고, 연산 장치(18)에서는 1차원 CCD 카메라(17)로부터 보내진 전기 신호를 미리 설정된 임계값과 비교하여 2치화 처리함으로써 피검사물(1)의 표면에 있어서의 결함의 유무가 판정되며, 그 후 합격 불합격 판정을 위한 알고리즘에 의해 합격 불합격의 판정을 한다. 여기서 수광 렌즈(16) 및 1차원 CCD 카메라(17)의 위치는 피검사물(1)로부터의 정반사광과 산란광의 양쪽을 적당히 수광하도록 조정되고, 요철형 결함과 농담 불균일형 결함의 양쪽을 촬영할 수 있도록 하였다. 이 비교예1의 방법으로는 하나의 화상에 요철형 결함과 농담 불균일형 결함 양쪽 모두 촬영되기 때문에 합격 불합격을 판정하는 임계값은 가장 엄격한 결함에 맞추어 설정되어 불합격 판정이 증가하였다.

도 4는 제2 비교예의 결함 검사 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 이 도면에 있어서, 도 1과 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다. 이 도면에 나타내는 제2 비교예에서는 피검사물(1)의 법선 방향으로부터 소정의 각도로 경사진 위치에 마련된 선형의 광원(11)으로부터 피검사물(1)을 향하여 빛을 조사하고, 구동 장치(2)의 회전 구동에 의해 축 회전하는 피검사물(1)로부터의 정반사광을 수광하는 위치에 설치한 수광 렌즈(19)를 통하여 흑백 256 계조의 1차원 CCD 카메라(20)에 수광되어 전기 신호로 변환된 다음 연산 장치(21)로 보내진다. 또, 구동 장치(2)의 회전 구동에 의해 축 회전하는 피검사물(1)로부터의 산란광을 수광하는 위치에 설치한 수광 렌즈(22)를 통하여 흑백 256 계조의 1차원 CCD 카메라(23)에 수광되어 전기 신호로 변환된 다음 연산 장치(21)로 보내진다. 그리고, 연산 장치(21)에서 1차원 CCD 카메라(20, 23)로부터 이송된 전기 신호는 미리 설정된 임계값과 비교되어 2치화 처리됨으로써 결함의 유무가 판정되고, 그 후 합격 불합격 판정을 위한 알고리즘에 의해 합격 불합격이 판정된다. 이 제2 비교예의 방법에 있어서는 촬영을 2회 행하기 때문에 검사 시간이 2배 걸렸다. 또, 2대의 카메라를 서로 간섭하지 않도록 설치 위치를 떼어 놓기 위하여, 피검사물(1)과 수광 렌즈(22)의 거리를 떼어 놓지 않으면 안되어 해상도가 내려갔다.

또한, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 특허 청구 범위내의 기재이면 다양한 변형이나 치환이 가능하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 결함 검사 장치는 피검사물의 표면에 동축 입사광을 조사하는 제1 광원과, 피검사물로부터의 정반사광을 수광하여 제1 전기 신호로 변환하는 제1 촬영 수단을 포함한 제1 광학계와, 피검사물에 경사광을 조사하는 제2 광원과, 피검사물로부터의 산란광을 수광하여 제2 전기 신호로 변환하는 제2 촬영 수단을 포함한 제2 광학계와, 상기 제1 촬영 수단으로부터의 제1 전기 신호와 미리 설정된 제1 임계값을 비교하여 피검사물의 표면의 요철형 결함을 검출하고, 상기 제2 촬영 수단으로부터의 제2 전기 신호와 미리 설정된 제2 임계값을 비교하여 피검사물 색의 농담 불균일형 결함을 검출하는 연산 장치를 구비하는 것에 특징이 있다. 따라서 피검사물의 요철형 결함과 색의 농담 불균일 결함을 별도의 광학계에 의해 검출하고, 각각의 결함 종류에 맞는 합격 불합격의 판정 알고리즘으로 결함을 판정할 수 있으므로 정확하게 피검사물의 합격 불합격을 판정할 수 있다.

또, 제1 광학계를 이용하여 얻어진 화상을 연산 처리함으로써 결함의 위치를 산출하여 기억 수단에 기억하고, 제2 광학계를 이용하여 얻어진 화상을 연산함으로써 결함 위치를 산출하여 기억 수단에 기억하며, 상기 기억 수단에 기억된 양쪽 위치 정보를 비교하여 위치 정보가 일치하는 경우에는, 제1 전기 신호와 미리 설정된 제1 임계값과는 상이한 제3 임계값과 비교하여 피검사물 표면의 표면 요철형 결함을 검출하고, 제2 촬영 수단으로부터의 제2 전기 신호와 미리 설정된 제2 임계값과는 상이한 제4 임계값과 비교하여 피검사물 색의 농담 불균일형 결함을 검출한다. 따라서 결함이 요철형 결함인지, 색의 농담 불균일형 결함인지를 판별할 수 있고, 이 판별 결과에 따라 각각 전용의 합격 불합격 판정 알고리즘을 적용하여 결함을 정확하게 판정할 수 있다.

또, 정반사광을 수광하지 않는 위치에 제2 촬영 수단을 설정함으로써 제2 촬영 수단에 의해 요철형 결함이 검출되는 것이 방지되어 더욱 정확하게 결함 종류를 판별할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 결함 검사 장치의 구성을 나타내는 개략도.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 결함 검사 장치의 구성을 나타내는 개략도.

도 3은 제1 비교예의 결함 검사 장치의 구성을 나타내는 개략도.

도 4는 제2 비교예의 결함 검사 장치의 구성을 나타내는 개략도.

도 5a, 5b는 피검사물에 조사하였을 때의 결함부 유무에 의한 반사광의 상태를 나타내는데, 도 5a는 피검사물 면이 정상면인 경우의 반사광 상태, 도 5b는 피검사물 면에 표면 요철형 결함이 있는 경우의 반사광 상태를 나타내는 도면.

도 6은 피검사물의 표면에 법선 방향으로부터 소정의 각도로 조사되었을 때의 정반사광과 산란광의 상태를 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 피검사물

2 : 구동 장치

3 : 종동 활차

4 : 구동 활차

5 : 벨트

6, 11: 광원

7 : 전반사 거울

8 : 하프 거울

9, 12, 16, 19, 22 : 수광 렌즈

10, 13, 17, 20, 23 : 1차원 CCD 카메라

14, 18, 21 : 연산 장치

Claims

피검사물의 표면에 동축 입사광을 조사하는 제1 광원과, 상기 피검사물로부터의 정반사광을 수광하여 제1 전기 신호로 변환하는 제1 촬영 수단을 포함하되, 상기 제1광원과 상기 제1 촬영수단이 상기 피검사물 표면의 법선과 동축으로 위치하는 한 제1 광학계와,

상기 피검사물에 경사광을 조사하는 제2 광원과, 상기 피검사물로부터의 산란광을 수광하여 제2 전기 신호로 변환하는 제2 촬영 수단을 포함하되, 상기 제2 광원과 상기 제2 촬영수단이 피검사물 표면의 법선에 대해 비대칭으로 위치하는 제2 광학계와,

상기 제1 촬영 수단으로부터의 상기 제1 전기 신호와 미리 설정된 제1 임계값을 비교하여 상기 피검사물 표면의 요철형 결함을 검출하고, 상기 제2 촬영 수단으로부터의 상기 제2 전기 신호와 미리 설정된 제2 임계값을 비교하여 상기 피검사물 색의 농담 불균일형 결함을 검출하는 연산 장치

를 구비하는 것을 특징으로 하는 결함 검사 장치.
제1항에 있어서,

상기 연산장치는 상기 제1 광학계를 이용하여 얻어진 화상을 연산 처리함으로써 결함의 위치를 산출하여 기억하고, 상기 제2 광학계를 이용하여 얻어진 화상을 연산함으로써 결함 위치를 산출하고 기억 수단에 기억시키며, 상기 기억 수단에 기억된 양쪽의 위치 정보를 비교하여 위치 정보가 일치하는 경우에는, 상기 제1 촬영 수단으로부터의 제1 전기 신호와 미리 설정된 제1 임계값과는 상이한 제3 임계값과 비교하여 피검사물 표면의 요철형 결함을 검출하고, 제2 촬영 수단으로부터의 제2 전기 신호와 미리 설정된 제2 임계값과는 상이한 제4 임계값과 비교하여 피검사물의 색의 농담 불균일형 결함을 검출하는 것을 특징으로 하는 결함 검사 장치.
제2항에 있어서,

상기 제1 광학계를 이용하여 얻어진 화상 위치와, 상기 제2 광학계를 이용하여 얻어진 화상 위치를 일치시키는 것을 특징으로 하는 결함 검사 장치.
제1항에 있어서, 상기 제2 촬영 수단은 정반사광을 수광하지 않는 위치에 설정되는 것을 특징으로 하는 결함 검사 장치.
제1항에 있어서, 상기 제2 광원과 상기 피검사물 사이의 광로상에 확산판을 설치한 것을 특징으로 하는 결함 검사 장치.
제1항에 있어서, 상기 제2 광원과 상기 피검사물 사이의 광로상에 색 필터를 설치한 것을 특징으로 하는 결함 검사 장치.
제6항에 있어서,

상기 색 필터는 상기 피검사물과 동계열 색의 색 필터를 이용하는 것을 특징으로 하는 결함 검사 장치.
제1항에 있어서, 상기 피검사물로부터의 정반사광을 상기 제1 촬영 수단에 집광하는 수광 렌즈로서 텔레센트릭(telecentric) 렌즈를 이용한 것을 특징으로 하는 결함 검사 장치.
제1 광원으로부터 피검사물의 표면에 동축 입사로 빛을 조사하고 피검사물 표면으로부터의 정반사광을 제1 수광 수단에서 수광하여 제1 전기 신호로 변환한 다음 기억 수단에 기억함과 동시에, 제2 광원으로부터 피검사물 표면에 법선 방향으로부터 소정 각도만큼 경사진 각도로부터 빛을 조사하고 피검사물 표면으로부터의 산란광을 제2 수광 수단에서 수광하여 제2 전기 신호로 변환한 다음 기억 수단에 기억하며, 상기 제1 수광 수단으로부터의 제1 전기 신호를 제1 임계값과 비교하여 표면 요철형 결함을 검출하고, 상기 제2 수광 수단으로부터의 제2 전기 신호를 제2 임계값과 비교하여 농담 불균일형 결함을 검출하는 것을 특징으로 하는 결함 검사 방법.
제9항에 있어서,

상기 제1 광원 및 제1 수광 수단을 이용하여 얻어진 화상을 연산 처리함으로써 결함 위치를 산출하여 기억하고, 상기 제2 광원 및 제2 수광 수단을 이용하여 얻어진 화상을 연산함으로써 결함의 위치를 산출하여 기억 수단에 기억하며, 상기 기억 수단에 기억된 양쪽의 위치 정보를 비교하여 위치 정보가 일치하는 경우에는, 상기 제1 수광 수단으로부터의 제1 전기 신호와 미리 설정된 제1 임계값과는 상이한 제3 임계값과 비교하여 피검사물 표면의 요철형 결함을 검출하고, 상기 제2 수광 수단으로부터의 제2 전기 신호와 미리 설정된 제2 임계값과는 상이한 제4 임계값과 비교하여 피검사물 색의 농담 불균일형 결함을 검출하는 것을 특징으로 하는 결함 검사 방법.