JPH0552766A - 表面欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 曲面状を呈するワーク表面のキズ、ピンホー
ル等の表面欠陥の有無を、高精度に検査できる表面欠陥
検査装置を提供する。 【構成】 ワークＡの表面へ光を照射する光源１と、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、撮像装置２によって撮影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とが設けられる。
そして、前記光源１とワークＡとの間に、細幅状透光部
１１と細帯状遮光部１２とを交互配置に有する照射制御
部材１０を配設する。これにより欠陥検出精度が向上す
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）感光ドラム基体等のワークの表面欠
陥の有無を検査する表面欠陥検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばアルミニウム感光ドラム基体に
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、本願出願人は先に、ワークの表面
欠陥の有無を迅速に検査できる表面欠陥検査装置を提案
した（特願平３−３８６５９号）。この表面欠陥検査装
置は、ワークの表面へ光を照射する光源と、該光源によ
って照射された光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
無を検出する表面検出装置とを備えており、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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、磁気ディス
ク基板のようなワーク表面が平坦なものにあっては特に
問題はないものの感光ドラム基体のようなワーク表面が
曲面状を呈したものを検査する場合には、次ぎのような
問題点を有するものであった。

【０００６】即ち、磁気ディスク基板のようなワーク表
面が平面状を呈したものを検査する場合と比較すると、
ワーク表面が曲面状を呈したものを検査する場合の方が
良品を不良品と判定してしまう確率が相対的に高くなる
傾向を有するものであった。また、キズの形状によって
は検出できたり、できなかったりする場合があった。即
ち、図６（イ）に示すように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
ことができるが、同図（ロ）に示すようになだらかな凹
曲面を呈する所謂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。

【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、アルミニウム感光ドラム基体のような表
面が曲面状を呈したワークであっても、表面欠陥の検出
感度を増大しうる表面欠陥検出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ワーク表面に光源からの光を均一に
照射すべく光源に乳白色の光拡散用樹脂製カバーを配設
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だすに至りこの発明を完成したので
ある。

【０００９】この発明は、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照射されるようにすべく、
前記光源とワークとの間に、細幅状遮光部と同透光部と
を交互配置に有する照射制御部材を配設するようにした
ものである。

【００１０】即ち、この発明は、ワークの表面へ光を照
射する光源と、該光源によって照射された光の反射光を
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
備えた表面欠陥検出装置であって、前記光源と前記ワー
クとの間に、細幅状透光部と細幅状遮光部とを交互配置
に有し、ワーク表面に光源からの光をストライプ状の明
暗をもって照射せしめる照射制御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を要旨とするもので
ある。

【００１１】

【作用】この発明の作用を図１を参照して説明する。光
源（１）からアルミニウム感光ドラム基体（Ａ）に向け
て間欠発光させると共に、発光と同期して基体（Ａ）か
らの正反射光を撮像装置（２）により受領し基体表面の
画像を撮像する。撮像装置（２）で受領された正反射光
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）の表面にキ
ズ等の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正
反射光量が減少し、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。

【００１２】撮像装置（２）からの信号は欠陥検出部
（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。

【００１３】一方、上記光源（１）には、細幅状透光部
（１１）と細幅状遮光部（１２）とを交互配置に有し、
ワーク表面に光源からの光をストライプ状の明暗をもっ
て照射せしめる照射制御部材（１０）が配設されている
ことより、感光ドラム基体（Ａ）の表面はストライプ状
の明暗をもって照射される。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正反射光量は、従来
のようにワーク表面を均一に照射する場合と較べて減少
する。

【００１４】しかし、ワーク表面にキズ等の欠陥が有る
場合における単位面積あたりの正反射光量の減少率は逆
に増大する。このため検出精度が、従来の均一照射方式
と較べて向上される。

【００１５】

【実施例】以下、この発明を、アルミニウム感光ドラム
基体をワークとしてその表面欠陥検査を行う装置に適用
した実施例に基づいて説明する。

【００１６】図１において（Ａ）はワークとしてのアル
ミニウム感光ドラム基体であり、該感光ドラム基体
（Ａ）の外方斜め上方には、その表面に向けて光を斜め
に照射する光源（１）が基体（Ａ）との間隔を３２０ｍ
ｍに設定して配置されている。光源（１）は所定のタイ
ミングで間欠発光するものとなされており、細幅状透光
部（１１）と細幅状遮光部（１２）とを交互配置に有す
る照射制御部材としてのカバー（１０）で覆われてい
る。

【００１７】また感光ドラム基体（Ａ）の上方には、光
源（１）から感光ドラム基体（Ａ）へ照射された光の正
反射光を受領する撮像装置（２）が基体（Ａ）との間隔
を３４５ｍｍに設定して配置されている。この撮像装置
（２）は、基体（Ａ）からの正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り、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。前記光源（１）と撮像装置（２）とは、
基体（Ａ）からみて４０度の角度をなすように配置され
ている。

【００１８】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）からの正
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
し基体表面にキズ等の欠陥が存在する場合、該欠陥部分
で反射光は散乱されるため、欠陥が存在しない場合に比
べて特定の画素に入射する正反射光量が減少し、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。

【００１９】このように、本実施例では、基体（Ａ）か
らの正反射光を撮像装置（２）で直接受領するいわゆる
明視野法を採用するが、これは次の理由による。即ち、
明視野法では、基体表面の欠陥により照射光が乱反射し
た場合、乱反射して撮像装置（２）に入射しなかった光
がそのまま光量減となって撮像装置で把握されるのに対
し、乱反射を受領する暗視野法では乱反射した光のすべ
てを受領することは困難であり、またこれを満たそうと
すると装置が複雑化する。このため、表面欠陥に起因す
る光量増減に対する感度が明視野法の方が良好であり、
ひいては欠陥検出の確実性を挙げることができるからで
ある。

【００２０】ところで、この発明では、図３ないし図５
に示すように、光源（１）に、細幅状透光部（１１）と
細幅状遮光部（１２）とを交互配置に有する照射制御部
材としてのカバー（１０）が配設されている。このよう
な照射制御部材（１０）を配設するのは次の理由によ
る。

【００２１】即ち、光源（１）に上述のような照射制御
部材（１０）を配設すると、該光源（１）の光は、感光
ドラム基体（Ａ）の表面にストライプ状の明暗をもって
照射される。このようにストライプ状の明暗をもって照
射されると、撮像装置（２）の各画素に入射する単位面
積あたりの正反射光量は、従来のようにワーク表面を均
一に照射する場合と較べて減少することになる。しか
し、ワーク表面にキズ等の欠陥が有る場合における単位
面積あたりの正反射光量の減少率は逆に増大することと
なり、このため検出精度が従来の均一照射方式と較べて
向上されるからである。

【００２２】上記カバー（１０）としては、この実施例
では図４に展開して示すように、合成樹脂製の透光性基
板（１０ａ）に、図５に拡大して示すように幅２ｍｍ
（Ｌａ）の細幅状遮光性テープ（１２）を３ｍｍ間隔
（Ｌｂ）毎に貼着したものが用いられている。もっと
も、かかるテープに代えて透光性の基板に遮光性塗料を
塗布するようにしても良いし、あるいは遮光性の基板に
スリットを形成するようにしても良い。いずれにして
も、上記カバー（１０）としては、細幅状透光部（１
１）と細幅状遮光部（１２）とを交互配置に有するもの
を用いれば足りる。

【００２３】細帯状透光部（１１）はその幅寸法を２〜
４ｍｍの範囲に設定することが望ましく、また遮光部
（１２）はその幅寸法を１．５〜２．５ｍｍの範囲に設
定することが望ましい。いずれも、下限値未満に設定し
てもカバーの製造が著しく厄介になるわりに検査精度の
向上が望めないからであり、逆に上限値を超えるとカバ
ーの製造は容易になるものの検査精度の著しい向上が望
めなくなるからである。また、透光部（１１）の幅と遮
光部（１２）の幅との寸法比は、１：１．５程度に設定
することが最も望ましい。

【００２４】なお、この実施例では、光源（１）に取り
付けられたカバーを照射制御部材（１０）とすることに
より、該カバーの汚損を最少限に抑制すると共にワーク
（Ａ）の移動を容易に行いうるようにしているが、該照
射制御部材（１０）としてはこれに限定されるものでは
なく、光源（１）から離間させて該光源（１）とワーク
（Ａ）との間に配置しても良い。要するに、光源（１）
とワーク（Ａ）との間に配置されておれば良い。また光
源（１）としては、赤色発光ダイオードが好適に用いら
れる。

【００２５】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。

【００２６】この処理回路の一例を図１に併せて示す。

【００２７】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）は欠陥検出回路である。該欠陥検出回路（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。

【００２８】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。

【００２９】（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。

【００３０】（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。

【００３１】次に、図１に示した装置を用いたアルミニ
ウム感光ドラム基体（Ａ）の表面欠陥検査方法を説明す
る。

【００３２】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）からの正反射光を撮像装置（２）により受
領し基体表面の画像を撮影する。正反射光は撮像装置
（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）の表面にキズ等の欠陥
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。

【００３３】撮像装置からの信号はビデオボード（３）
を介して欠陥検出回路（４）に入力される。欠陥検出回
路（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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】より具体的な方法として、図２に示すよう
に、３台の撮像装置（２）（２）（２）を所定間隔毎に
配置しておき感光ドラム基体（Ａ）を周方向に回転させ
ることにより、該基体表面をまず周方向帯状に連続的に
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。この
実施例では外径３０ｍｍ、長さ３４６ｍｍの感光ドラム
基体（Ａ）に対し、基体表面を長手方向に３つの検査域
に分割して検査を行うものとしている。

【００３７】こうして基体（Ａ）を１回転させたのち、
図２の矢印で示すように光源（１）と撮像装置（２）
（２）（２）を同時にドラム基体（Ａ）の長手方向に所
定幅ステップ移動させて次の隣接域を周方向に連続的に
検査する。

【００３８】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り、この実施例では前記基体（Ａ）
に対し、その長手方向に３分割された各検査エリアを各
撮像装置（２）が担当するものとなされており、各検査
エリアにおいて各撮像装置（２）がそれぞれステップ移
動するようにしている。かかる周方向及び長手方向の分
割数は、目的、品質に応じた検出欠陥の大きさに対応し
て適宜決定される。

【００３９】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。例
えば光源（１）の発光周期が４８分の１秒のとき、上記
感光ドラム基体の検査エリアを長手方向に３分割した場
合には、約２〜４秒程度で検査することができる。

【００４０】このように、撮像装置を固定してアルミニ
ウム感光ドラム基体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。また複数個の撮像装
置（２）を配置する構成とすることにより、検査時間の
短縮を図ることができる。

【００４１】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
クについえ検査する場合にも好適に適用されるものであ
る。

【００４２】

【発明の効果】本発明は、上述の次第で、アルミニウム
感光ドラム基体等のワーク表面へ照射された光の反射光
を撮像装置で受領して基体表面の画像を撮影し、得られ
た画像の濃淡から表面欠陥の有無を検出するから、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、光源とワークとの間に、細幅状透光部と細
幅状遮光部とを交互配置に有し、ワーク表面に光源から
の光をストライプ状の明暗をもって照射せしめる照射制
御部材が配設されている。従って、ワーク表面はストラ
イプ状の明暗をもって照射され、撮像装置の各画素に入
射する単位面積あたりの正反射光量が従来のようにワー
ク表面を均一に照射する場合と較べて減少することにな
るが、ワーク表面にキズ等の欠陥が有る場合における単
位面積あたりの正反射光量の減少率は逆に増大する。こ
のため検出精度が、従来の均一照射方式と較べて向上さ
れる。

【００４３】因みに、光源に上記実施例に示したカバー
を配置した表面欠陥検査装置（実施例）と、乳白色の透
光性合成樹脂よりなる従来のカバーを配置した表面欠陥
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。

【００４４】

【表１】

【００４５】上記表１の結果から、光源に、細幅状遮光
部と同透光部とを交互配置に有するカバーを配設するこ
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】アルミニウム感光ドラム基体表面をこの発明に
係る表面欠陥検出装置を用いて検査する状態を説明する
ための概略的側面図である。

【図３】光源の斜視図である。

【図４】光源のカバーを展開状態にして示した平面図で
ある。

【図５】図４の一部を拡大して示した平面図である。

【図６】図６（イ）（ロ）はいずれもワーク表面のキズ
を有する部分の断面図である。

【符号の説明】

１…光源 １ａ…照射制御部材（カバー） ２…撮像装置 ４…欠陥検出部 Ａ…アルミニウム感光ドラム基体（ワーク） １１…透光部 １２…遮光部

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０６Ｆ 15/62 ４００ 9287−5Ｌ Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｂ 8626−5Ｃ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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、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）とを備えた表面欠陥検出装置であっ
   て、前記光源（１）と前記ワーク（Ａ）との間に、細幅
   状透光部（１１）と細幅状遮光部（１２）とを交互配置
   に有し、ワーク表面に光源（１）からの光をストライプ
   状の明暗をもって照射せしめる照射制御部材（１０）が
   配設されてなることを特徴とする表面欠陥検出装置。