JPH0868760A - 表面層欠陥検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目 的】 感光体ドラムや帯電ロールなどの円筒体表
面の凹凸欠陥について欠陥の凹凸判別が可能な表面層欠
陥検査装置を提供すること。 【構 成】 円筒状の表面層を有する被検査体Ｒをその
軸周りに回転させる被検査体支持装置Ｕ1と、被検査体
Ｒの円筒状の表面層にその軸方向に沿うスリット検査光
Ｌ1およびスポット検査光Ｌ2を照射する検査光照射装置
３と、前記被検査体支持装置Ｕ1により回転される被検
査体Ｒの前記表面層からの散乱反射光量を検出するライ
ンセンサＳとを備え、このラインセンサＳの検出光量信
号の基準光量信号に対する多少により前記表面層の欠陥
を検出する表面層欠陥検出装置において、前記ラインセ
ンサＳは前記スリット検査光Ｌ1の前記被検査体Ｒ表面
からの正反射光の方向に配置され、主走査方向ＦＳに沿
って検出光量の増減が現れる順序に応じて欠陥の凹凸を
判定する欠陥種類判定手段が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機やレーザープリ
ンタなど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、帯電ロール等の円筒状の被検
査体の表面欠陥を自動検査する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機やレーザープリンタ等の電子写真
方式の画像出力装置において、感光体ドラム、熱定着ロ
ール、帯電ロール等の円筒状部品は、出力画像の品質を
左右する重要な機能部品である。感光体ドラムは金属パ
イプ上に多層の感光層を浸析塗布し、熱定着ロールは金
属パイプの上にフッ素樹脂による離型層を静電塗布し
て、また帯電ロールは研磨したゴムロールの上に半導電
性の表面層を塗布して製作される。ロールの製造工程に
おいて金属パイプの切削、研磨工程ではロール表面に
「円周方向傷」が、また塗布工程では塗布材料の不均一
から「異物」「色むら」、塗布条件の不均一から「へこ
み」、「ふくらみ」が、取り扱い上から「打痕」、「擦
り傷」等、合わせて十数種類の欠陥が発生する。

【０００３】これら欠陥は、コピー面上で黒点や筋とな
って現れるため外観検査を行うことにより品質を確保し
ている。ロール上に欠陥があった場合、そのロールを不
良品とするか良品とするかの判断は、欠陥限度規格によ
って規定される。ロールの種類ごとに、欠陥の位置、大
きさＡ、直径Ｄ、深さＰ、高さＨ、ロール全体での個数
Ｍ、単位面積あたりの個数Ｎ、などの物理量を用いて、
限度規格を規定し良品、不良品の判断を行っている。欠
陥の種類によりコピー面に影響を与えるメカニズムが異
なる。

【０００４】次に図１３により、欠陥の凹凸の種類によ
りコピー面に異なる影響が現れることについて説明す
る。例えば定着ロールにおいては、凸欠陥０１に対応す
る部分およびその周辺部分０２が大きく定着不良になる
のに対して、凹欠陥０３では凹欠陥に対応する部分０４
のみが定着不良となり、凸欠陥０１の方が凹欠陥０３よ
りもコピー面に影響を与える程度が大きい。このため、
欠陥種類に応じて欠陥限度規格が異なっている。他の種
類の円筒状部品についても同様であり十数種類の欠陥の
中で代表的な欠陥である凹欠陥と凸欠陥では、例えば図
１４の表１のように限度規格が定められている。このた
め欠陥種類を判別して良品と不良品の判定を行う必要が
ある。従来からこれら円筒状部品の外観検査は、検査員
が欠陥種類を識別し、限度見本サンプルと見比べながら
良品不良品の判断を行ってきたが、目視による外観検査
では検査コストや検査工数の増大、検査品質のばらつ
き、検査要員確保の困難などの問題が指摘されている。
これに対し自動的にこれら円筒状部品の外観を検査する
装置が提案されている。

【０００５】円筒状部品（被検査体）の表面層欠陥を自
動的に検査する装置として、下記（Ｊ01）の技術が知ら
れている。 （Ｊ01）図１５に示す技術（特開平５−１０７１９６号
公報記載の技術） 図１５に示す従来の表面層欠陥検出装置では、白色拡散
光を出射する蛍光灯等の光源０６からの出射光は、スリ
ット０７により帯状スリット検査光Ｌ1として感光体ド
ラム（すなわち、円筒状の被検査体）０８表面に照射さ
れる。この感光体ドラム０８は、その中心軸を両端部で
挟持する回転主軸０９a及び心押軸０９bにより構成され
る回転駆動手段０９により回転駆動されるようになって
いる。前記感光体ドラム０８を回転させながら、ライン
センサＳの受光視野を、その表面（表面層）上の帯状ス
リット検査光の長手方向に伸びる明暗の境界線部分Ｈ1
に設定した第１検出位置と、受光視野を帯状スリット検
査光の中心線部分Ｈ2に設定した第２検出位置とにおい
て、それぞれ検出される光量信号から表面層の欠陥を検
出している。

【０００６】すなわち、この公報記載の従来技術では感
光体ドラム０８を回転させながら、前記第１検出位置Ｈ
1において、表面層の表面の凹凸、機械傷等を検出し、
前記第２検出位置Ｈ2において透明な表面層内部の感光
層の膜厚の変化、表面層中の不純物（異物）の存在等を
検出している。なお、本願発明者の研究の結果、感光体
ドラムのような表面の透明層の内部に感光層が存在する
被検査体の場合、透明層内部の感光層の膜厚の変化は、
前記境界部分Ｈ1のさらに外側の部分Ｈ3すなわち、わず
かにぼんやりと明るくなっている部分（暗部）からの散
乱反射光量を検出することにより、より高精度で検出で
きることが分かった。ただし、この場合は受光素子の検
出光量が少なく、受光素子の光量蓄積に時間がかかるの
で、前記膜厚の変化の検出に時間がかかる。前記受光視
野で計測可能となるロール（円筒状被検査体）円周方向
の視野の幅は、直径３０ｍｍのロールにおいては、スリ
ット検査光境界線部分Ｈ1で０．５ｍｍ、スリット検査
光中心線部分Ｈ2で１ｍｍ、スリット検査光外側部分で
２ｍｍ、程度である。前記ロール円周方向の視野の幅
は、ロール直径が小さくなるに伴って狭くなり、ライン
センサの受光視野の設定が困難になる。

【０００７】次に、境界線部分Ｈ1からの反射光を検出
するスリット検査光境界線受光方式により凹凸が検出で
きる原理を図１６を用いて説明する。図１６Ａに示すよ
うに表面に欠陥がない場合は、光源０６からのスリット
検査光Ｌ1は、感光体０８表面に投影されてスリット検
査光像０８aを形成し、正反射方向０１１に向かう。正
反射方向０１１と僅かにずらした角度からスリット検査
光Ｌ1の境界部分Ｈ1を受光しているラインセンサＳの受
光光軸Ｓ1には反射光が若干受光される。一方図１６Ｂ
に示すように表面に緩やかな凹凸０１２があるとスリッ
ト検査光Ｌ1の反射方向０１３は前記図１６Ａに示す凹
凸が無い場合の正反射方向０１１からずれる。このずれ
の方向が受光光軸Ｓ1に近づく場合には検出光量が増加
し、離れる場合には検出光量が減少する。このような検
出光量の増減により欠陥を検出することができる。

【０００８】しかし、上記の方法では、ロール径が小さ
くなる程、計測可能なロール円周方向の視野の幅が狭く
なり、欠陥の検出が困難となる。また図１６Ｃから分か
るように、円周方向にそって発生した凹状又は凸状の欠
陥０１４は、その欠陥０１４の延びる方向がスリット検
査光Ｌ1の入射および反射する方向に沿っているため、
欠陥０１４での光の散乱が生じ難く正反射方向０１１に
のみ反射するので、検出が困難になっていた。そこで、
本出願人は、下記（Ｊ02）の技術をすでに出願してい
る。

【０００９】（Ｊ02）図１７，１８に示す技術（特願平
５−２３５１８３号記載の技術） 図１７は、前記（Ｊ01）の方法で検出が困難となる円周
方向に発生する凹凸欠陥、また小さい径のロール０８を
対象とする表面層欠陥検出装置の概略構成を示す図であ
る。この図１７のロール０８の回転駆動手段９の構成は
前記図１５と同様である。光源０１６から光ファイバ０
１７およびスポット検査光出射器０１８を介し投光され
た指向性を有するスポット検査光Ｌ2をロール０８表面
に軸芯方向と概略平行な方向に照射する。ラインセンサ
Ｓの受光視野はスポット検査光Ｌ2のロール０８表面の
中心位置に設定する。図１８は前記図１７に示す表面装
置欠陥検出装置の作用説明図で、図１８Ａはロール０８
表面に欠陥が無い場合および有る場合のスポット検査光
Ｌ2の反射方向を示す図、図１８Ｂはそれらの場合のラ
インセンサＳの検出光量信号を示す図である。図１８に
おいて、凹凸欠陥が無い場合には、ロール０８表面から
のスポット検査光Ｌ2の反射光は正反射方向に向かうた
め、ラインセンサＳではほとんど受光されず低レベルの
正常面信号０２１となる。表面に欠陥０１２が存在する
場合、ロール０８表面に照射されたスポット検査光Ｌ2
は欠陥により散乱し欠陥信号０２２としてラインセンサ
Ｓで受光される。この方法では、投光されるスポット検
査光Ｌ2の方向と円周方向の凹凸欠陥の方向は垂直とな
ることから、欠陥部での光の散乱が生じ、欠陥検出が可
能となる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の技術（Ｊ0
1），（Ｊ02）は下記の問題点がある。 （前記（Ｊ01），（Ｊ02）の問題点）前記（Ｊ01），
（Ｊ02）の方法は、膨らみ（凸欠陥）や凹み（凹欠陥）
等の欠陥の有無は検出ができる。しかしながらそれらの
方法は、前記欠陥が凸欠陥であるか凹欠陥であるかを判
別する方法や装置については明かでなかった。したがっ
て前記従来の方法による検査装置では、欠陥の見逃しを
発生させないために、つまり真の不良品の中で装置が不
良品と判断した割合（以下、検出率とする。）を１００
％とするために、判定の基準として凹凸欠陥のなかで欠
陥限度規格の厳しい方に合わせた判定を行う必要があっ
た。このため、良品であるロールを不良品と判断する
（以下、虚報と呼ぶ。）割合が十数％に達することがあ
った。例えば定着ロールにおいては、凹凸欠陥では凸欠
陥の規格である直径Ｄ＝０．４ｍｍ（前記図１４参照）
に判定の基準を合わせるため、凹欠陥の０．４ｍｍから
２ｍｍまでの良品とすべき欠陥を不良品と判断してい
る。このため、不良品判定となったロールについては再
検査して、検査員による目視検査により良品を拾い出す
必要があった。

【００１１】ところで、本発明の技術分野とは異なるが
自動車の車体表面の凹凸を検査する装置として、従来下
記（Ｊ03）の技術が知られている。 （Ｊ03）図１９，２０に示す技術（特開平５−４５１４
２号公報記載技術） 特開平５−４５１４２号公報には図１９に示す装置を用
いて、自動車０２３の車体表面０２３aの塗装面欠陥
を、繰り返しの明暗勾配（図２０参照）をもつ面照明光
源０２４により照明し、ＣＣＤカメラ０２５で受光し
て、凸欠陥と凹欠陥に応じて変化する検査塗装面の明度
により、凹凸欠陥を判別している。図２０において、暗
（縦線の密度の高い部分）から明（縦線の密度の低い部
分）に変化する一変化領域内部に凸欠陥があると、凸面
鏡効果により暗部ａ１と明部ａ２が隣り合わせとなり暗
から明に変化し、凹欠陥があると凹面鏡効果により、明
部ａ１’と暗部ａ２’が隣り合わせとなり明から暗に変
化する。これにより凹凸を判別し、欠陥の種類に応じた
補修動作をおこなうことができる。

【００１２】前記従来の技術（Ｊ03）は下記の問題点が
ある。 （前記（Ｊ03）の問題点）前記（Ｊ03）の方法は、照明
用光源が大がかりになることと、平板状の車体塗布表面
が対象であり、複写機、プリンタで用いられる円筒状の
被検査体のような直径が２０ｍｍから８０ｍｍ程度と曲
率半径の小さな（すなわち、曲率の大きな）曲面への適
用は困難である。そこで、本出願人は、複写機、プリン
タで用いられるような曲率の大きな円筒状の被検査体の
欠陥の凹凸を検出する方法として下記（Ｊ04）の技術を
すでに出願している。

【００１３】（Ｊ04）図２１，２２に示す技術（特願平
６ー３０１０５号記載の技術） この技術は、前記図１５に示すスリット検査光境界線受
光方式に、正負の閾値による正方向の欠陥画像と負方向
の欠陥画像の抽出処理と、面展開画像から特徴量を算出
する処理部を設け、抽出される正方向の欠陥画像と負方
向の欠陥画像の発生順序によって凹欠陥と凸欠陥の判別
を可能とするものである。次に図２１、２２を用いて凹
欠陥と凸欠陥の判別方法を説明する。この方式では図２
１Ａに示すように、センサＳの受光光軸（視野）Ｓ1は
ロール０８表面に照射されたスリット検査光Ｌ1の境界
位置（前記図１５のＨ1で示す位置）を受光しており、
正反射方向０１１から少しずれた位置の反射光を受光し
ている。欠陥はロール０８の副走査方向ＳＳに回転しな
がらセンサＳの視野を通過するが、図２１Ｂに示すよう
に凸欠陥ＳＷの前半部分がセンサＳの視野にさしかかる
とスリット検査光Ｌ1の反射方向が変化し、正常面に比
べ凸欠陥はセンサ信号を増加させる。ロール０８がさら
に副走査方向ＳＳに回転し、図２１Ｃに示すように凸欠
陥の後半部がセンサＳの視野にさしかかると、スリット
検査光Ｌ1の反射方向が変化し、正常面に比べ凸欠陥は
センサ信号を減少させる。凹欠陥の場合は、図２１Ｄ，
２１Ｅから分かるように、凹欠陥の前半部でセンサ信号
が正常値よりも減少し、後半部分で増加する。

【００１４】したがって、センサ信号は副走査方向ＳＳ
に対して、凸欠陥では正方向・負方向の順番で、凹欠陥
では負方向・正方向の順番で現れる。図２２は、得られ
たセンサ信号波形から正方向の閾値と負方向の閾値によ
り欠陥信号を抽出した２次元画像を示し、横軸が主走査
方向ＦＳ，縦軸が副走査方向ＳＳである。正方向の閾値
から正方向の欠陥画像（受光量増加領域）、負方向の閾
値から負方向の欠陥画像（受光量減少領域）が得られ、
凹凸欠陥は正方向と負方向の欠陥画像の組み合わせとな
る。図２１に示したようにスリット検査光Ｌ1の正反射
方向に対して副走査方向ＳＳの下流側にラインセンサＳ
を配置した場合には、副走査方向ＳＳに対して、凸欠陥
は正方向欠陥画像（受光量増加領域）０２６・負方向欠
陥画像（受光量減少領域）０２７の順番（図２２Ａ参
照）で現れ、凹欠陥は負方向欠陥画像（受光量減少領
域）０２７・正方向欠陥画像（受光量増加領域）０２６
の順番で現れる。なお、前記図２１において、副走査方
向ＳＳが逆方向の場合はセンサ信号及び欠陥画像の順番
は逆となる。

【００１５】前記従来技術（Ｊ04）には下記の問題点が
ある。 （前記（Ｊ04）の問題点）前記の（Ｊ04）の表面層欠陥
検出装置では、スリット検査光境界線部からの反射光量
を正負閾値によって抽出し、抽出信号から得られる極性
の違う画像の発生順序で、凹欠陥と凸欠陥の判別が可能
となる検査装置を提案している。しかし、帯電ロールの
ように表面が黒く反射率の低い検査物は、スリット検査
光境界線部からの反射光量が低く、欠陥を抽出する際に
基準となる正常面のセンサ出力信号のレベルが低い。し
たがって、正常面に対して負の方向に発生する欠陥信号
はコントラストが充分にとれず、負の方向の閾値による
負方向の欠陥画像の抽出が困難である。したがって、表
面が黒く反射率の低い表面上の欠陥は、（Ｊ04）の方法
では漏れなく検出することが困難である。また、（Ｊ0
4）の方法では、円周方向にそって発生した凹状又は凸
状の欠陥は、その欠陥部の延びる方向が検査光の入射お
よび反射する方向に沿っているため、欠陥部での光の散
乱が生じ難く、その検出および凹凸の判定が困難であっ
た。

【００１６】本発明は前述の事情に鑑み、下記（Ｏ01）
の記載内容を課題とする。 （Ｏ01）感光体ドラムや帯電ロールなどの円筒体表面の
凹凸欠陥について欠陥の凹凸の判別を行えるようにする
こと。 （Ｏ02）欠陥の種類に応じた良否判別を可能とすること
により、再検査することなく、正確な良否判別を行える
ようにすること。 （Ｏ03）帯電ロールなどの表面が黒く反射率の低い円筒
体表面の凹凸欠陥や、円周方向に発生する凹凸欠陥につ
いても、欠陥種類判別を可能にすること。

【００１７】

【課題を解決するための手段】次に、前記課題を解決す
るために案出した本発明を説明するが、本発明の要素に
は、後述の実施例の要素との対応を容易にするため、実
施例の要素の符号をカッコで囲んだものを付記する。ま
た、本発明を後述の実施例の符号と対応させて説明する
理由は、本発明の理解を容易にするためであり、本発明
の範囲を実施例に限定するためではない。

【００１８】（第１発明）前記課題を解決するために、
本出願の第１発明の表面層欠陥検出装置（Ｕ）は、円筒
状の表面層を有する被検査体（Ｒ）をその軸周りに回転
させる被検査体支持装置（Ｕ1）と、被検査体（Ｒ）の
円筒状の表面層にその軸方向に沿うスリット検査光（Ｌ
1）を照射するスリット検査光照射装置（４）と、前記
被検査体支持装置（Ｕ1）により回転される被検査体
（Ｒ）の前記表面層からの反射光量を検出するラインセ
ンサ（Ｓ）とを備え、このラインセンサ（Ｓ）の検出光
量信号（Ｓa）の基準光量信号に対する多少により前記
表面層の欠陥を検出する表面層欠陥検出装置（Ｕ）にお
いて、下記の要件を備えたことを特徴とする、（Ｙ01）
前記被検査体（Ｒ）の軸方向端部近傍から被検査体
（Ｒ）表面に沿って前記スリット検査光（Ｌ1）に重な
るようにスポット検査光（Ｌ2）を照射するスポット検
査光照射装置（５）、（Ｙ02） 前記ラインセンサ
（Ｓ）は前記スリット検査光（Ｌ1）の前記被検査体
（Ｒ）表面からの正反射光の方向に配置されたこと、
（Ｙ03） 前記被検査体（Ｒ）表面層に欠陥（ＷＳ，Ｈ
Ｏ）が存在する場合にその欠陥領域からの反射光の検出
光量が主走査方向（ＦＳ）に沿って増減する順序に応じ
て定まる前記欠陥領域の凹凸状態を、前記検出光量の増
減に対応づけて記憶した判定用データ記憶メモリ（２
２）、（Ｙ04） 前記ラインセンサ（Ｓ）の検出光量信
号のデジタル信号を出力する手段、すなわち、デジタル
信号出力手段（１１）、（Ｙ05） 前記デジタル信号
（１５a）を欠陥判定用画像データとして記憶する画像
メモリ（１７）、（Ｙ06） 前記画像メモリ（１７）に
記憶された前記画像データ（１５a）が前記基準光量信
号のデジタル信号に比較して増減している領域を欠陥領
域として検出する欠陥領域検出手段（１６）、（Ｙ07）
前記欠陥領域検出手段（１６）で検出された欠陥領域
からの検出反射光量（Ｓa）が主走査方向（ＦＳ）に沿
って増減する順序を検出する増減順序判定手段（２
３）、（Ｙ08） 前記増減順序判定手段（２３）の出力
信号と前記判定用データ記憶メモリ（２２）に記憶され
たデータとを用いて、前記欠陥領域検出手段（１６）で
検出された欠陥領域の凹凸状態を判定する欠陥種類判定
手段（２４）。

【００１９】（第２発明）本出願の第２発明は、前記第
１発明の表面層欠陥装置において、下記の要件を備えた
ことを特徴とする、（Ｙ09） 前記デジタル信号出力手
段（１１）は、前記ラインセンサ（Ｓ）の検出光量信号
が所定範囲にある正常値以上のもの、および正常値以下
のものをそれぞれ異なる値の欠陥デジタル信号（１５
a）として出力する機能を有すること。

【００２０】（実施態様１）前記本発明の表面層欠陥検
出装置（Ｕ）の実施態様１は、前記本発明において下記
の要件を備えたことを特徴とする、（Ｙ001） 前記ス
リット検査光照射装置（４）はスリット検査光（Ｌ1）
として白色拡散光を出射する光源（６）を有すること、
（Ｙ002） 前記スポット検査光照射装置（５）はスポ
ット検査光（Ｌ2）の光源としてハロゲン光源を有する
こと、

【００２１】（実施態様２）前記本発明の表面層欠陥検
出装置（Ｕ）の実施態様２は、前記本発明又は実施態様
１において前記欠陥種類判定手段（２４）が下記の要件
を備えたことを特徴とする、（Ｙ003） 前記デジタル
信号出力手段（１１）は、正方向閾値（１２a）を記憶
した正方向閾値メモリ（１２）及び負方向閾値（１３
a）を記憶した負方向閾値メモリ（１３）と、前記検出
光量信号（Ｓa）をデジタル化してＡ／Ｄ（アナログ／
デジタル）変換するＡ／Ｄコンバータ（１４）と、この
Ａ／Ｄコンバータ（１４）の出力信号を前記各閾値（１
２a，１３a）と比較する比較手段（１５）とを備えてい
ること。

【００２２】

【作用】次に、前述の特徴を備えた本発明の作用を説明
する。 （第１発明の作用）前述の特徴を備えた本出願の第１発
明の表面層欠陥検出装置（Ｕ）では、被検査体支持装置
（Ｕ1）が円筒状の表面層を有する被検査体（Ｒ）をそ
の軸周りに回転させる。検査光照射装置（３）は、被検
査体（Ｒ）の円筒状の表面層にその軸方向に沿うスリッ
ト検査光（Ｌ1）を照射する。前記被検査体（Ｒ）端部
から照射されるスポット検査光（Ｌ2）は被検査体
（Ｒ）の表面に沿ってその中心軸にほぼ平行に投光され
る。そして、スポット検査光（Ｌ2）は被検査体（Ｒ）
表面で前記スリット検査光（Ｌ1）と重ねられる。前記
被検査体支持装置（Ｕ1）により回転される被検査体
（Ｒ）の前記表面層からの反射光量を検出するラインセ
ンサ（Ｓ）が被検査体（Ｒ）表面からのスリット検査光
（Ｌ1）の正反射光を受光する視野の副走査方向の幅
は、スリット検査光（Ｌ1）の明暗の境界部の視野の幅
よりも広いので、受光視野の調節が容易である。前記ラ
インセンサ（Ｓ）は、前記スリット検査光（Ｌ1）の前
記被検査体（Ｒ）表面からの正反射光の方向に配置され
ているので、前記表面層に欠陥が無い場合には多くの反
射光量を受光する。しかしながら、前記表面層に欠陥が
存在する場合には、その欠陥により、前記スリット検査
光（Ｌ1）の前記被検査体（Ｒ）表面からの反射光の方
向が変化し、正反射方向に配置されたラインセンサ
（Ｓ）に到達すべき前記スリット検査光（Ｌ1）の前記
欠陥からの反射光量（すなわち、検出光量）が減少す
る。したがって、被検査体（Ｒ）表面に凹凸欠陥が無い
場合に前記スリット検査光（Ｌ1）の正反射光を受光す
るように配置されたラインセンサ（Ｓ）は、被検査体
（Ｒ）の表面に欠陥が存在する場合には、正常面の検出
信号レベルに比べ、負の方向に欠陥信号が発生する。

【００２３】また、被検査体（Ｒ）表面に沿ってその端
部から中心部へ投光されたスポット検査光（Ｌ2）は、
欠陥が存在しない場合にはラインセンサ（Ｓ）に向って
反射する散乱反射光はきわめて少量であるが、凸又は凹
欠陥が存在する場合にはラインセンサ（Ｓ）に向って反
射する散乱反射光は増加する。すなわち、被検査体
（Ｒ）の端部から出射するスポット検査光（Ｌ1）の、
前記被検査体（Ｒ）表面からラインセンサ（Ｓ）に向か
う散乱反射光は、凸欠陥ではスポット検査光（Ｌ2）の
出射位置に近い側の傾斜部分で増加し、凹欠陥では前記
出射位置から遠い側の傾斜部分で増加する。したがっ
て、被検査体（Ｒ）表面に前記スリット検査光（Ｌ1）
およびスポット検査光（Ｌ2）を同時に投光して、前記
ラインセンサ（Ｓ）で被検査体（Ｒ）表面からの反射光
量（Ｓa）を検出した場合、凸又は凹欠陥が有る場合は
被検査体（Ｒ）の軸方向に沿って検出光量の減少部分と
増加部分とが現れることになる。そして前記ラインセン
サ（Ｓ）の検出光量（Ｓa）は、前記欠陥が凸欠陥の場
合は、その凸欠陥の前記スポット検査光（Ｌ2）の出射
位置に近い側で増加し、遠い側で減少する。また、前記
ラインセンサ（Ｓ）の検出光量（Ｓa）は、前記欠陥が
凹欠陥の場合は、その凹欠陥の前記スポット検査光（Ｌ
2）の出射位置に近い側で減少し、遠い側で増加する。

【００２４】したがって、正負方向の閾値により正負方
向の欠陥画像を抽出し、正負の欠陥画像の距離を算出
後、異なる極性の欠陥画像が隣接している組み合わせを
凹凸欠陥画像とし、それらの凹凸の組み合わせ欠陥画像
の極性の順序（正方向の欠陥画像および負方向の欠陥画
像が被検査体（Ｒ）の軸方向に沿って並んだ順序）から
凸欠陥と凹欠陥の判別が可能となる。また、スポット検
査光（Ｌ2）を被検査体（Ｒ）端部から中心部へ向けて
投光していることから円周方向の欠陥（スポット検査光
（Ｌ2）の光路に垂直な方向に延びる筋状の凹凸欠陥）
についても欠陥信号が得られ、凹凸欠陥の判別が可能で
ある。

【００２５】デジタル信号出力手段（１１）は、前記ラ
インセンサ（Ｓ）の検出光量信号（Ｓa）のデジタル信
号（１５a）を出力する。前記デジタル信号（１５a）は
欠陥検出用の画像データ（１５a）として画像メモリ
（１７）に記憶される。前記欠陥領域検出手段（１６）
は、前記画像メモリ（１７）に記憶された前記画像デー
タ（１５a）が前記基準光量信号のデジタル信号に比較
して増減している領域を欠陥領域として検出する。前記
増減順序判定手段（２３）は、欠陥領域検出手段（１
６）で検出された欠陥領域からの検出反射光量が主走査
方向（ＦＳ）に沿って増減する順序を検出する。前記欠
陥領域検出手段（１６）により欠陥領域が検出された場
合（すなわち、前記画像メモリ（１７）に記憶された前
記画像データ（１５a）が前記基準光量信号のデジタル
信号に比較して増減している領域が有る場合）、欠陥種
類判定手段（２４）は、前記増減順序判定手段（２３）
の出力信号（２３a）と前記判定用データ記憶メモリ
（２２）に記憶されたデータ（２２a）とから、前記欠
陥領域検出手段（１６）で検出された欠陥領域の凹凸状
態を判定する。すなわち、欠陥種類判定手段（２４）
は、主走査方向に沿って検出光量が増減する順序に応じ
て、前記欠陥領域の凹凸状態（すなわち、欠陥の凹凸）
を判定する。

【００２６】（第２発明の作用）前記デジタル信号出力
手段（１１）は、前記ラインセンサ（Ｓ）の検出光量信
号が所定範囲になる正常値以上のもの、および正常値以
下のものをそれぞれ異なる値（「０１」，「１０」）の
欠陥デジタル信号（１５a）として出力するので、欠陥
領域検出手段（１６）は、画像メモリ（１７）に記憶さ
れた前記画像データ（１５a）が前記基準光量信号のデ
ジタル信号に比較して増減している領域（すなわち、欠
陥領域）を容易に検出することができる。

【００２７】（実施態様１の作用）前記本発明の実施態
様１の表面層欠陥検出装置（Ｕ）では、前記スリット検
査光照射装置（４）は検査光（Ｌ1）として白色拡散光
を照射する。また、前記スポット検査光照射装置（５）
はハロゲン光源を有しているので、高輝度のスポット検
査光（Ｌ2）を出射することができる。被検査体（Ｒ）
表面が正常な場合は高輝度のスポット検査光（Ｌ2）を
用いても、前記被検査体（Ｒ）で反射して前記ラインセ
ンサ（Ｓ）に入射するスポット検査光（Ｌ2）は非常に
少ないが、凸又は凹欠陥が存在する場合にはその欠陥部
分で散乱反射してラインセンサ（Ｓ）に入射する光量は
増加する。その際、高輝度のハロゲン光源から出射する
高輝度のスポット検査光（Ｌ2）を用いているので、ラ
インセンサ（Ｓ）には検出可能な多量の散乱反射光が入
射することになる。

【００２８】（実施態様２の作用）前記本発明の実施態
様２の表面層欠陥検出装置（Ｕ）では、前記デジタル信
号出力手段（１１）のＡ／Ｄコンバータ１４が前記検出
光量信号をデジタル信号に変換して、このデジタル信号
を比較手段１５が正方向閾値メモリ（１２）及び負方向
閾値メモリ（１３）にそれぞれ記憶された閾値（１２
a）及び（１３a）と比較して欠陥デジタル信号を出力す
る。

【００２９】

【実施例】次に図面を参照しながら、本発明の実施例を
説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるもので
はない。図１は本発明の表面層欠陥検出装置の実施例の
全体概略斜視図である。図２は同実施例の信号処理部分
Ｕ２の機能ブロック図である。図３は前記図２に示す信
号処理部分Ｕ2の信号処理のフローチャートである。図
４は同実施例における欠陥信号を検出する際の閾値レベ
ルの決定方法の説明図である。

【００３０】図１において、円筒状の表面層を有する被
検査体Ｒの表面を検査する表面層欠陥検出装置の全体は
Ｕで示されている。表面層欠陥検出装置Ｕは、被検査体
Ｒの軸を前後方向（Ｘ軸方向）両端から挟持する回転主
軸１及び心押軸２を有している。回転主軸１は図示しな
いモータにより回転駆動されるようになっており、心押
軸２はその軸方向に移動可能な軸受け（図示せず）によ
り回転自在に支持されている。前記符号１，２で示され
た要素から被検査体支持装置Ｕ1が構成されている。

【００３１】図１において、前記被検査体支持装置Ｕ1
に支持された被検査体Ｒの円筒状の表面層にその軸方向
に沿う検査光を照射する検査光照射装置３は、スリット
検査光照射装置４およびスポット検査光照射装置５を有
している。前記スリット検査光照射装置４は、光源とし
ての蛍光灯６およびその周囲を囲んで配置された遮光ケ
ース７から構成されている。前記遮光ケース７には投光
用のスリット７aが形成されている。白色拡散光を出射
する蛍光灯（すなわち、光源）６から出射してスリット
７aを通ったスリット検査光Ｌ1は、被検査体Ｒの表面に
軸方向（Ｘ方向）に沿って照射される。図１においてス
ポット検査光照射装置５は、ハロゲン光源などの点光源
装置８、点光源装置８で発した光をガイドする光ファイ
バー束からなるライトガイド９、前記被検査ロール（円
筒状表面層を有する被検査体）Ｒの端部に配置されたス
ポット検査光出射器１０等により構成されている。

【００３２】スポット検査光出射器１０は、前記ライト
ガイド９の先端から出射する光を集光して、前記被検査
体Ｒ表面に向けて出射する集光レンズを有し、その集光
レンズから出射するスポット検査光（被検査体Ｒの表面
を直線状に照射する検査光）Ｌ2は、前記被検査体Ｒの
表面（検査面）の前記スリット検査光Ｌ1に重ねて照射
される。なお、前記スポット検査光Ｌ2の光軸は、被検
査体Ｒの中心軸とのなす角度（投光角）θを概略０に近
い値（すなわち、スポット検査光Ｌ2の光軸と前記被検
査ロール中心軸とが概略平行に近い値）として被検査体
Ｒの表面（検査面）を照射するようにする。またスポッ
ト検査光Ｌ2の光軸と被検査体Ｒの検査面の距離ｄは近
接して配置するのがよく、実験から角度θは、０度から
５度、距離ｄは１０ｍｍ程度が好ましい。

【００３３】ラインセンサＳは、前記スリット検査光Ｌ
1の正反射光を受光するように、前記被検査体Ｒの軸方
向（主走査方向）ＦＳに沿うスリット検査光Ｌ1および
スポット検査光Ｌ2の照射領域のうちの中心部に受光視
野を合わせた縮小光学系、および主走査方向ＦＳに平行
に配置された多数の光電変換素子を有している。ライン
センサ（受光センサ）Ｓの光電変換素子上に被検査体Ｒ
表面（検査面）からの反射光を収束させた状態で、被検
査体Ｒを回転させながらラインセンサＳで走査すること
により被検査体Ｒの表面（検査面）からの反射光量の検
出信号を得る。

【００３４】次に図２により、本実施例の信号処理部分
Ｕ2について説明する。信号処理部分Ｕ2は、前記ライン
センサＳから出力される検出光量信号Ｓaが入力される
デジタル信号出力手段１１を有している。デジタル信号
出力手段１１は、正方向の閾値１２aを記憶した正方向
閾値メモリ１２および負方向の閾値１３aを記憶した負
方向閾値メモリ１３と、前記検出光量信号ＳaをＡ／Ｄ
（アナログ／デジタル）変換するＡ／Ｄコンバータ１４
と比較手段１５とを有している。比較手段１５は前記Ａ
／Ｄコンバータ１４が出力する検出光量信号Ｓaのデジ
タル信号「Ｓa」を前記正負の閾値１２a，１３aと比較
して２ビットのデジタル信号（すなわち、欠陥判定用の
画像データ）１５aを出力する。

【００３５】前記閾値１２a，１３aは、被検査体Ｒが例
えば定着ロールである場合には、前記図１４に示す欠陥
限度規格から分かるように、凸欠陥の場合には高さＨ＜
５μｍ、凹欠陥の場合には深さＤ＜８μｍの範囲外の欠
陥が検出されるように定められる。次に前記閾値１２
a，１３aの定め方について説明する。例えば凸欠陥の閾
値１２aは、高さＨ＝２μｍ、５μｍ、１０μｍが既知
の凸欠陥を有するサンプルを用いて、欠陥部分の信号レ
ベルを測定する。この場合の信号レベルは図４に示すよ
うになる。信号レベルの高さと凸欠陥の高さＨは、比例
するので、高さＨ＝５μｍの限界規格に相当する信号レ
ベルから、図４に示すレベルに閾値１２aを決定する。
なお、凹欠陥の閾値１３aは、深さＤ＝５μｍ、８μ
ｍ、１１μｍが既知の凹欠陥を有するサンプルを用いて
前記凸欠陥と同様にして決定する。

【００３６】前記デジタル信号出力手段１１は、１２a
＞「Ｓa」＞１３aの場合には被検査体Ｒの表面層が正常
であることを示す２ビットの信号「００」（すなわち、
基準光量のデジタル信号）を、欠陥判定用の画像データ
１５aとして出力し、「Ｓa」＞１２aのときは検出光量
が正常値を越えていることを示す２ビットの信号「０
１」を欠陥判定用の画像データ１５aとして出力する。
また、「Ｓa」＜１３aのときは検出光量が正常値以下で
あることを示す２ビットの信号「１０」を欠陥判定用の
画像データ１５aとして出力する。

【００３７】前記信号処理部分Ｕ2は、欠陥領域検出手
段１６を有しており、この欠陥領域検出手段１６は画像
メモリ１７を有している。欠陥領域検出手段１６は、前
記デジタル信号出力手段１１から出力される２ビットの
画像データ１５aを面展開して欠陥判定用の画像データ
１５aとして、前記画像メモリ１７に記憶する。また、
欠陥領域検出手段１６は、前記画像メモリ１７に記憶さ
れた前記画像データ１５aが前記基準光量信号のデジタ
ル信号に比較して増減している領域を欠陥領域として検
出する。すなわち欠陥領域検出手段１６は、画像メモリ
１７の画像データ１５aから欠陥画像の凹凸の種類、中
心位置、面積、周囲長を算出し、この算出で得られた情
報を、欠陥画像（前記「Ｓa」＞１２a、「Ｓa」＜１３a
のデータの集合部分）に関する情報すなわち欠陥画像情
報１６aとして出力する機能を有している。

【００３８】また、前記信号処理部分Ｕ2は、判定情報
出力手段２１を有している。この判定情報出力手段２１
は、判定用データ記憶メモリ２２を有している。判定用
データ記憶メモリ２２には、被検査体Ｒの種類に応じた
判定用データ２２aが記憶されている。この判定用デー
タ２２aとしては、欠陥が凹凸のいずれの欠陥であるか
を判定するための凹凸判定用データ、欠陥の大きさ（面
積）が許容値を越えたことを判定するための面積判定用
データ等が記憶されている。

【００３９】前記凹凸判定用データは、主走査方向に沿
って先に「Ｓa」＞１２aの欠陥領域が現れ次に「Ｓa」
＜１３aの欠陥領域が現れたか、又はその逆かによって
欠陥の凹凸を判定するためのデータである。詳細は後述
するが、例えば凸欠陥ＳＷが有る場合、スポット検査光
出射器１０が被検査体Ｒの軸方向両端部のいずれの端部
に有るかによって、前記主走査方向に沿って「Ｓa」＞
１２aの欠陥領域と「Ｓa」＜１３aの欠陥領域とが現れ
る順序が異なる。そこで、前記スポット検査光出射器１
０およびラインセンサＳの位置等を実際の検査時の状態
ではどうするかを決定し、その状態では、前記主走査方
向に沿って「Ｓa」＞１２aの欠陥領域と「Ｓa」＜１３a
の欠陥領域とが現れる順序がどうなるかを調べておく。
そして、前記欠陥領域の現れる順序とそれに対応する欠
陥の種類（凸欠陥又は凹欠陥）とは、凹凸判定用データ
として前記判定用データ記憶メモリに記憶される。

【００４０】前記面積判定用データは、例えば被検査体
Ｒが定着ロールである場合には図１１から分かるよう
に、凸欠陥の直径（大きさ）Ａ＜０.４ｍｍ、凹欠陥の
直径（大きさ）Ａ＜２ｍｍの範囲以外の直径（大きさ）
の欠陥を検出できるようなデータ、すなわち、Ａ＝０.
４ｍｍ、Ａ＝２ｍｍに対応するデータである。この直径
Ａの大きさを判定する実際のデータはラインセンサＳの
画素数によって記憶されている。なお、欠陥判定用のデ
ータは、欠陥の直径Ａの大きさを表す画素数により記憶
する代わりに、欠陥の面積を表す画素数により記憶する
ことも可能である。

【００４１】前記判定情報出力手段２１は、前記欠陥領
域検出手段１６で検出された欠陥領域からの反射光量が
主走査方向ＦＳに沿って増減する順序を検出する増減順
序判定手段２３を有している。また、判定情報出力手段
２１は、前記増減順序判定手段２３から出力される増減
順序判定信号２３aを前記判定用データ記憶メモリ２２
の判定用データ２２aと照合して欠陥の凹凸の判定を行
うとともに、被検査体Ｒの良品、不良品の判定を行い、
良否判定信号２１aを出力する欠陥種類判定手段２４を
有している。

【００４２】次に図５〜１２により、本実施例の凹凸欠
陥の判別の原理を説明する。図５〜８はスリット検査光
Ｌ1又はスポット検査光Ｌ2の各々の被検査体Ｒ表面から
の反射光量の変化の説明図であり、図９〜１２はスリッ
ト検査光Ｌ1およびスポット検査光Ｌ2を同時に用いた場
合の被検査体Ｒ表面からの反射光量の変化の説明図であ
る。次に、まず図５〜８について説明する。図５は同実
施例の作用説明図で被検査体Ｒの表面層に欠陥が無い状
態を示す。図６は被検査体の表面層に凸状の欠陥が有る
場合の同実施例の作用説明図で、図６Ａは凸欠陥の前半
部分（円筒状の被検査体Ｒの回転方向の前側の半分）Ｓ
Ｗ1においてスリット検査光Ｌ1の検出反射光量が減少す
る状態を示し、図６Ｂは凸欠陥の後半部分ＳＷ2におい
てスリット検査光Ｌ1の検出反射光量が減少する状態を
示し、図６Ｃは凸欠陥が有る位置でスリット検査光Ｌ1
の検出反射光量Ｓ1aが減少することを示している。図７
は被検査体Ｒの表面層に凹状の欠陥が有る場合の同実施
例の作用説明図で、図７Ａは凹欠陥の前半部分（円筒状
の被検査体Ｒの回転方向の前側の半分）ＨＯ1において
スリット検査光Ｌ1の検出反射光量Ｓ1aが減少する状態
を示し、図７Ｂは凹欠陥の後半部分ＨＯ2においてスリ
ット検査光Ｌ1の検出反射光量Ｓ1aが減少する状態を示
し、図７Ｃは凹欠陥が有る位置ではスリット検査光Ｌ1
の検出反射光量Ｓ1aが減少することを示している。図８
は同実施例の作用説明図で被検査体Ｒの表面層に凸状ま
たは凹状の欠陥が有る場合に、スポット検査光出射器１
０に対向する斜面からのスポット検査光Ｌ2の反射光量
が増加することを示す図である。

【００４３】図５に示すように、被検査体Ｒは矢印ＳＳ
方向（副走査方向）に回転しており、ラインセンサＳ
は、スリット検査光照射装置４から出射したスリット検
査光Ｌ1の被検査体Ｒの正常な表面（欠陥の無い部分の
表面）で正反射した正反射光の方向に配置されている。
スリット検査光照射装置４から正常面に照射されたスリ
ット検査光Ｌ1は正反射して、ラインセンサＳに入射す
る。この場合、ラインセンサＳには、高レベルの一定の
スリット検査光反射光が入射する。一方図８に示すよう
に、スポット検査光出射器１０から出射したスポット検
査光Ｌ2は、その大部分が被検査体Ｒの正常な表面で正
反射方向に反射し、ラインセンサＳは低レベルのスポッ
ト検査光反射光が入射する。前記被検査体Ｒの正常面か
らの前記スリット検査光Ｌ1およびスポット検査光Ｌ2の
反射光の総和は一定である。

【００４４】次に図６により、凸欠陥ＳＷが存在する場
合のスリット検査光Ｌ1の反射光について説明する。図
６Ａにおいて、被検査体Ｒ表面の凸欠陥ＳＷの右側部分
（副走査方向下流側部分）ＳＷ1がスリット検査光Ｌ1の
照射領域に進入したときには、投光されたスリット検査
光Ｌ1はＳＷ1により散乱又は偏向し正反射方向に反射し
ないため、正反射方向に配置されたラインセンサＳへの
入射光量が減少し、正常面信号に比べ負方向に欠陥信号
が現れる。図６Ｂにおいて、被検査体Ｒ表面の凸欠陥Ｓ
Ｗの左側部分（副走査方向上流側部分）ＳＷ2がスリッ
ト検査光Ｌ1の照射領域に進入したときには、投光され
たスリット検査光Ｌ1はＳＷ2により散乱又は偏向し正反
射方向に反射しないため、正反射方向に配置されたライ
ンセンサＳへの入射光量が減少し、正常面信号に比べ負
方向に欠陥信号が現れる。図６Ｃにおいて、スリット検
査光照射装置４から出射して被検査体Ｒ表面を照射した
スリット検査光（検査光）Ｌ1は、凸欠陥ＳＷが存在す
ると、正反射方向からずれた方向に反射するため、ライ
ンセンサＳに入射する光量が減少する。すなわち、ライ
ンセンサＳが検出するスリット検査光Ｌ1の前記凸欠陥
ＳＷからの反射光量Ｓ1aは、正常表面からの検出反射光
量に比較して必ず減少する。

【００４５】次に図７により、凹欠陥ＨＯが存在する場
合のスリット検査光Ｌ1の反射光について説明する。図
７Ａにおいて、被検査体Ｒ表面の凹欠陥ＨＯの右側部分
（副走査方向下流側部分）ＨＯ1がスリット検査光Ｌ1の
照射領域に進入したときには、投光されたスリット検査
光Ｌ1はＨＯ1により散乱又は偏向し正反射方向に反射し
ないため、正反射方向に配置されたラインセンサＳへの
入射光量が減少し、正常面信号に比べ負方向に欠陥信号
が現れる。図７Ｂにおいて、被検査体Ｒ表面の凹欠陥Ｈ
Ｏの左側部分（副走査方向上流側部分）ＨＯ2がスリッ
ト検査光Ｌ1の照射領域に進入したときにも、前述と同
様の理由で正反射方向に配置されたラインセンサＳへの
入射光量が減少し、正常面信号に比べ負方向に欠陥信号
が現れる。図７Ｃにおいて、スリット検査光照射装置４
から出射して被検査体Ｒ表面を照射したスリット検査光
Ｌ1は、凹欠陥ＨＯが存在すると、正反射方向からずれ
た方向に反射するため、ラインセンサＳに入射する光量
が減少する。すなわち、ラインセンサＳが検出するスリ
ット検査光Ｌ1の前記凹欠陥ＨＯからの反射光量Ｓ1a
は、正常表面からの検出反射光量に比較して必ず減少す
る。

【００４６】次に図８において、スポット検査光Ｌ2が
被検査体Ｒ表面の凸欠陥ＳＷ又は凹欠陥ＨＯから反射す
る場合に、ラインセンサＳが検出するスポット検査光反
射光量について説明する。スポット検査光出射器１０が
図８の左端側に配置されて、スポット検査光Ｌ2が図８
の左側から被検査体Ｒ表面を照射する場合について説明
する。スポット検査光Ｌ2が被検査体Ｒの正常な表面と
なす角度θが０＜θ≦５°程度の小さな角度で入射した
場合、スポット検査光Ｌ2は正反射して被検査体Ｒ表面
に沿った方向に進む。したがって、被検査体Ｒの正常な
表面からのスポット検査光Ｌ2の反射光はラインセンサ
Ｓにはほとんど入射しない。前記スポット検査光Ｌ2が
被検査体Ｒ表面の凸欠陥ＳＷの左側部分（図８における
主走査方向ＦＳの左側部分）に入射した場合、ラインセ
ンサＳに向かう散乱反射光が増加し、ラインセンサＳが
検出するスポット検査光Ｌ2の検出反射光量Ｓ2aは、正
常面信号に比べ正方向の信号（検出光量増加信号）が現
れる。しかしながら前記スポット検査光Ｌ2は、凸欠陥
ＳＷの右側部分（図８における主走査方向ＦＳの右側部
分）においては、ラインセンサＳに向かう散乱反射光が
増加することはない。また、前記スポット検査光Ｌ2が
被検査体Ｒ表面の凹欠陥ＨＯの右側部分（図８における
主走査方向ＦＳの右側部分）に入射した場合、ラインセ
ンサＳに向かう散乱反射光が増加し、ラインセンサＳが
検出するスポット検査光Ｌ2の検出反射光量Ｓ2aは、正
常面信号に比べ正方向の信号（検出光量増加信号）が現
れる。しかしながら前記スポット検査光Ｌ2は、凹欠陥
ＨＯの左側部分（図８における主走査方向ＦＳの左側部
分）においては、ラインセンサＳに向かう散乱反射光が
増加することはない。

【００４７】以上、前記図５〜８により、スリットＬ1
の被検査体Ｒ表面からの検出反射光量の変化およびスポ
ット検査光Ｌ2の被検査体Ｒ表面からの検出反射光量の
変化について説明したが、次に図９〜１２により、スリ
ット検査光Ｌ1およびスポット検査光Ｌ2を同時に用いた
場合の、ラインセンサＳの検出反射光量Ｓa（Ｓ1a＋Ｓ2
a）の変化について説明する。図９は被検査体Ｒの表面
層に凸状の欠陥が有る場合の同実施例の作用説明図で、
図９Ａは凸欠陥に対するスリット検査光Ｌ1およびスポ
ット検査光Ｌ2の照射装置およびラインセンサＳの位置
関係を示す図であり、図９Ｂは凸欠陥によりスリット検
査光Ｌ1の検出反射光量Ｓ1aが減少することを示し、図
９Ｃは凸欠陥の前記スポット検査光出射器１０に近い斜
面部分からのスポット検査光Ｌ2の検出反射光量Ｓ2aが
増加することを示し、図９ＤはラインセンサＳによる検
出光量の総和Ｓa（Ｓ1a＋Ｓ2a）が凸欠陥によりスポッ
ト検査光出射器１０に近い側で増加し、遠い側で減少す
ることを示す図である。

【００４８】図１０は被検査体Ｒの表面層に凹状の欠陥
が有る場合の同実施例の作用説明図で、図１０Ａは凹欠
陥に対するスリット検査光Ｌ1およびスポット検査光Ｌ2
の照射装置およびラインセンサＳの位置関係を示す図で
あり、図１０Ｂは凹欠陥によりスリット検査光Ｌ1の検
出反射光量Ｓ1aが減少することを示し、図１０Ｃは凹欠
陥の前記スポット検査光出射器１０に遠い側の斜面部分
からのスポット検査光Ｌ2の検出反射光量Ｓ2aが増加す
ることを示し、図１０ＤはラインセンサＳによる検出光
量の総和Ｓa（Ｓ1a＋Ｓ2a）が凹欠陥によりスポット検
査光出射器１０に近い側で減少し、遠い側で増加するこ
とを示す図である。図１１は凸欠陥による反射光量が主
走査方向ＦＳに沿ってスポット検査光出射器１０に近い
側で増加し、遠い側で減少することを示す図である。図
１２は凹欠陥による反射光量が主走査方向ＦＳに沿って
スポット検査光出射器１０に近い側で減少し、遠い側で
増加することを示す図である。

【００４９】図９Ａのように、被検査体Ｒにスリット検
査光Ｌ1を照射し、その正反射光を受光する位置にライ
ンセンサＳを配置し、且つ、前記被検査体Ｒ上のスリッ
ト検査光Ｌ1に図９Ａの左方からスポット検査光Ｌ2を重
ねて照射する場合について考える。この場合に凸欠陥Ｓ
Ｗが有ると、ラインセンサＳの検出光量は、前記スリッ
ト検査光Ｌ1の検出反射光量Ｓ1aが図９Ｂで現され、ス
ポット検査光Ｌ2の検出反射光量Ｓ2aが図９Ｃで現され
る。そして、スリット検査光Ｌ1およびスポット検査光
Ｌ2の検出反射光量の総和Ｓa（Ｓ1a＋Ｓ2a）は、図９Ｄ
で現される。図９Ｄにおいて、被検査体Ｒ表面に凸欠陥
ＷＳが有ると、主走査方向ＦＳに沿って前記スポット検
査光出射器１０に近い側（スポット検査光Ｌ2の光源
側）から順に正方向欠陥信号（閾値１２aより大きい
値）・負方向欠陥信号（閾値１３aより小さい値）が現
れる。すなわち、主走査方向ＦＳに沿って前記スポット
検査光出射器１０に近い側（スポット検査光Ｌ2の光源
側）から順に正方向欠陥信号・負方向欠陥信号が現れる
欠陥は、凸欠陥であることが分かる。

【００５０】前記図２に示すデジタル信号出力手段１１
は前述したように、前記ラインセンサＳの検出信号Ｓa
（＝Ｓ1a＋Ｓ2a）と前記正方向閾値１２aと比較し、
「Ｓa」＞１２aのときは検出光量が正常値を越えている
ことを示す２ビットの信号「０１」を欠陥判定用の画像
データ１５a（図２参照）として出力する。また、「Ｓ
a」＜１３aのときは検出光量が正常値以下であることを
示す２ビットの信号「１０」を欠陥判定用の画像データ
１５aとして出力する。また、ラインセンサＳの検出信
号Ｓaが１３a≦「Ｓa」≦１２aのときには２ビットの信
号「００」を欠陥判定用の画像データ１５aとして出力
する。

【００５１】図１０Ａのように、被検査体Ｒ表面に凹欠
陥ＨＯが有ると、ラインセンサＳの検出光量は、前記ス
リット検査光Ｌ1の検出反射光量Ｓ1aが図１０Ｂで現さ
れ、スポット検査光Ｌ2の検出反射光量Ｓ2aが図１０Ｃ
で現される。そして、スリット検査光Ｌ1およびスポッ
ト検査光Ｌ2の検出反射光量の総和Ｓa（＝Ｓ1a＋Ｓ2a）
は、図１０Ｄで現される。図１０Ｄから、主走査方向Ｆ
Ｓに沿って前記スポット検査光出射器１０に近い側（ス
ポット検査光Ｌ2の出射側）から順に負欠陥信号・正欠
陥信号が現れる欠陥は、凹欠陥であることが分かる。

【００５２】前記画像データ１５a（図２参照）を面展
開した場合に、図１１に示すように、主走査方向ＦＳに
沿って、スポット検査光Ｌ2の光源側から順次欠陥信号
「０１」の領域２６および欠陥信号「１０」の領域２７
が現れた部分は凸欠陥である。また面展開した画像デー
タ１５aにおいて、図１２に示すように、主走査方向Ｆ
Ｓに沿って、スポット検査光Ｌ2の光源側から順次欠陥
信号「１０」の領域２７および欠陥信号「０１」の領域
２６が現れた部分は凹欠陥である。

【００５３】（実施例の作用）図１において、被検査体
Ｒの検査を行う場合、前記被検査体支持装置Ｕ1の回転
主軸１及び心押軸２により被検査体Ｒをその軸方向両端
から挟持する。そして前記回転主軸１を回転させること
により被検査体Ｒを回転させる。ラインセンサＳはスリ
ット検査光Ｌ1及びスポット検査光Ｌ2それぞれの被検査
体Ｒに対する合成反射光を検出する。ラインセンサＳは
主走査方向ＦＳ（図１参照）に走査して、例えば５００
０画素分のアナログ信号列をセンサ信号Ｓaとして出力
する。被検査体Ｒは、副走査方向ＳＳに回転するので、
主走査方向（Ｘ軸方向）に延びる前記ラインセンサＳに
よってロール全面の検査が行われる。

【００５４】図２において、デジタル信号出力手段１１
により前記センサ信号ＳaはＡ／Ｄ変換されてから、被
検査体Ｒの正常面の信号レベルに対して正方向に設定し
た閾値メモリ１２および負方向に設定した閾値メモリ１
３の閾値１２a，１３aと比較される。そして、１２a＞
「Ｓa」＞１３aの場合には被検査体Ｒの表面層が正常で
あることを示す２ビットの信号「００」が出力され、
「Ｓa」＞１２aのときは検出光量が正常値を越えている
ことを示す２ビットの信号「０１」が出力され、また、
「Ｓa」＜１３aのときは検出光量が正常値以下であるこ
とを示す２ビットの信号「１０」が欠陥判定用の画像デ
ータ１５aとして出力される。検出した画像データ１５a
は、欠陥領域検出手段１６で副走査方向に面展開し画像
データ１５aとして画像メモリ１７に記憶される。欠陥
領域検出手段１６は、画像データ１５aから欠陥画像の
凹凸の種類、中心位置、面積、周囲長を算出し、欠陥画
像情報を出力する。判定情報出力手段２１は、前記算出
した欠陥画像情報１６aを判定用データ記憶メモリ２２
の凹凸判定用データおよび面積判定用データ（欠陥限度
規格）と照らし合わせて良品、不良品の判定信号２１a
を出力する。

【００５５】次に図３のフローチャートを用いてセンサ
信号を面展開した欠陥画像からの前記信号処理部分Ｕ2
の作用を説明する。ステップＳＴ1では正方向の欠陥画
像２６と負方向の欠陥画像２７について中心位置の距離
Ｋを算出する。すなわち、前記欠陥画像２６，２７のう
ちで副走査方向の位置が重なるものについて、中心位置
の主走査方向の距離が一番近いものについて前記中心位
置の距離を算出する。ステップＳＴ2では、距離Ｋが一
定値（例えば、Ｋ＝１ｍｍ） 以下の隣接位置にある一
対を凹凸欠陥画像として検出する。ステップＳＴ3で
は、検出した凹凸欠陥画像の正方向画像（検出光量が増
加した画像）と負方向画像（検出光量が減少した画像）
の中心位置の主走査方向ＦＳの座標を比較する。すなわ
ち主走査方向ＦＳに沿って、正方向の画像が先に現れて
次に負方向の画像が現れたかどうか判断する。ステップ
ＳＴ4、ＳＴ5では比較の結果から凹欠陥であるか、凸欠
陥であるかを判定する。本実施例の装置では正方向の欠
陥画像に続いて負方向の欠陥画像が現れた場合は凸欠陥
であり、その逆は凹欠陥であるので、前記ステップＳＴ
3でイエスの場合はステップＳＴ4で凸欠陥と判定し、ノ
ーの場合はステップＳＴ5で凹欠陥と判定する。

【００５６】（変更例）以上、本発明の実施例を詳述し
たが、本発明は、前記実施例に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内
で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更
実施例を下記に例示する。 （Ｈ01） 前記実施例において、前記ラインセンサＳの
検出光量信号が所定範囲の正常値であるか否かに応じた
デジタル信号１５aとして出力するデジタル信号出力手
段１１の代わりに、前記ラインセンサＳの検出光量信号
を単にデジタル信号に変換して出力するデジタル信号出
力手段により構成することが可能である。この場合に
は、デジタル信号のうちのどの範囲の値が正常値である
か否か等を判別する機能は、欠陥領域検出手段１６に持
たせれば良い。 （Ｈ02） 本発明は、感光体ドラム、定着ロール、帯電
ロールに限定されず円筒形状の基体表面に皮膜を形成し
て表面層が鏡面ないしは若干の鏡面性を有している被検
査体の検査等にも適用できる。 （Ｈ03） デジタル信号出力手段は、センサ信号Ｓaを
デジタル信号に変換してから正方向閾値及び負方向閾値
と比較することも可能であるが、デジタル信号に変換す
る前のアナログ信号の状態で閾値と比較した後に、デジ
タル信号に変換することも可能である。 （Ｈ04） スリット検査光の光源として蛍光灯、スポッ
ト検査光の光源としてハロゲン光源を用いたが、スリッ
ト検査光の光源は蛍光灯に限らず、ハロゲン光源をファ
イバー束によりスリット検査光とし完全拡散レンズを付
加し白色拡散光を発するようにしたものを使用すること
が可能であり、また、スポット検査光の光源もハロゲン
光源に限らず、蛍光灯前面にピンホール形状の遮光板を
設けてなるスポット状の光を使用することが可能であ
る。

【００５７】

【本発明の効果】前述の本発明の表面層欠陥検出装置
は、下記の効果を奏することができる。 （Ｅ01） 感光体ドラムや帯電ロールなどの円筒体表面
の凹凸欠陥について欠陥の凹凸の判別を行うことができ
る。 （Ｅ02） 欠陥の種類に応じた製品の良否判別が可能と
なり、良否判別の虚報が削除されるので再検査すること
なく、正確な良否判別が行える。 （Ｅ03） 被検査表面が黒に近く反射率の低い被検査体
に発生する凹凸欠陥や、円周方向に発生する凹凸欠陥の
判別を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明の表面層欠陥検出装置の一実施
例の全体概略斜視図である。

【図２】 図２同実施例の信号処理部分の機能ブロック
図である。

【図３】 図３は前記図２に示す信号処理部分の信号処
理のフローチャートである。

【図４】 図４は同実施例における欠陥信号を検出する
際の閾値レベルの決定方法の説明図である。

【図５】 図５は同実施例の作用説明図で被検査体の表
面層に欠陥が無い状態を示す。

【図６】 図６は被検査体の表面層に凸状の欠陥が有る
場合の同実施例の作用説明図で、図６Ａは凸欠陥の前半
部分（被検査体Ｒの回転方向の前側の半分）においてス
リット検査光Ｌ1の検出反射光量が減少する状態を示
し、図６Ｂは凸欠陥の後半部分においてスリット検査光
Ｌ1の検出反射光量が減少する状態を示し、図６Ｃは凸
欠陥が有る場合にはスリット検査光Ｌ1の検出反射光量
が減少することを示している。

【図７】 図７は被検査体の表面層に凹状の欠陥が有る
場合の同実施例の作用説明図で、図７Ａは凹欠陥の前半
部分（被検査体Ｒの回転方向の前側の半分）においてス
リット検査光Ｌ1の検出反射光量が減少する状態を示
し、図７Ｂは凹欠陥の後半部分においてスリット検査光
Ｌ1の検出反射光量が減少する状態を示し、図７Ｃは凹
欠陥が有る場合にはスリット検査光Ｌ1の検出反射光量
が減少することを示している。

【図８】 図８は同実施例の作用説明図で被検査体の表
面層に凸状または凹状の欠陥が有る場合に、スポット検
査光出射器１０側に対向する面からのスポット検査光Ｌ
2の反射光量が増加することを示す図である。

【図９】 図９は被検査体Ｒの表面層に凸状の欠陥が有
る場合の同実施例の作用説明図で、図９Ａは凸欠陥に対
するスリット検査光Ｌ1およびスポット検査光Ｌ2の照射
装置およびラインセンサＳの位置関係を示す図であり、
図９Ｂは凸欠陥によりスリット検査光Ｌ1の検出反射光
量が減少することを示し、図９Ｃは凸欠陥の前記スポッ
ト検査光出射器に近い斜面部分からのスポット検査光Ｌ
2の検出反射光量が増加することを示し、図９Ｄはライ
ンセンサＳによる検出光量の総和が凸欠陥によりスポッ
ト検査光出射器に近い側で増加し、遠い側で減少するこ
とを示す図である。

【図１０】 図１０は被検査体Ｒの表面層に凹状の欠陥
が有る場合の同実施例の作用説明図で、図１０Ａは凹欠
陥に対するスリット検査光Ｌ1およびスポット検査光Ｌ2
の照射装置およびラインセンサＳの位置関係を示す図で
あり、図１０Ｂは凹欠陥によりスリット検査光Ｌ1の検
出反射光量が減少することを示し、図１０Ｃは凹欠陥の
前記スポット検査光出射器に遠い側の斜面部分からのス
ポット検査光Ｌ2の検出反射光量が増加することを示
し、図１０ＤはラインセンサＳによる検出光量の総和が
凹欠陥によりスポット検査光出射器に近い側で減少し、
遠い側で増加することを示す図である。

【図１１】 図１１は凸欠陥による反射光量が主走査方
向に沿ってスポット検査光出射器に近い側で増加し、遠
い側で減少することを示す図である。

【図１２】 図１２は凹欠陥による反射光量が主走査方
向に沿ってスポット検査光出射器に近い側で減少し、遠
い側で増加することを示す図である。

【図１３】 図１３は同じ大きさの欠陥でも凸欠陥と凹
欠陥とでは定着に及ぼす影響が異なることを説明するた
めの図である。

【図１４】 図１４はロール部品欠陥限度規格例の表を
示す図である。

【図１５】 図１５は従来の表面層欠陥検出装置を説明
するための概略説明図である。

【図１６】 図１６は前記図１５に示す従来技術の作用
説明図で、図１６Ａは欠陥が無い状態の作用説明図、図
１６Ｂは欠陥が有る場合の作用説明図、図１６Ｃは円周
方向に沿う筋状の欠陥が有る場合の作用説明図である。

【図１７】 図１７は他の従来技術の説明図で、円周方
向に沿う筋状の欠陥を検出することができるものの説明
図である。

【図１８】 図１８は従来の自動車車体の表面層欠陥検
出装置を説明するための概略説明図である。

【図１９】 図１９は従来の自動車車体の表面層欠陥検
出装置を説明するための概略説明図である。

【図２０】 図２０は前記図１９に示す従来の表面層欠
陥検出装置の作用説明図である。

【図２１】 図２１は従来の他の表面装置欠陥検出装置
の説明図で、欠陥の凹凸を判定できるものの説明図であ
り、図２１Ａは欠陥が無い状態を示す図、図２１Ｂは凸
欠陥の副走査方向前半部分の検出反射光量を示す図、図
２１Ｃは凸欠陥の副走査方向後半部分の検出反射光量を
示す図、図２１Ｄは凹欠陥の副走査方向前半部分の検出
反射光量を示す図、図２１Ｅは凹欠陥の副走査方向後半
部分の検出反射光量を示す図、である。

【図２２】 図２２は凸又は凹欠陥からの検出反射光量
の増減を示す図で、図２２Ａは凸欠陥による反射光量が
副走査方向に沿って増加してから減少することを示す
図、図２２Ｂは凹欠陥による反射光量が副走査方向に沿
って減少してから増加することを示す図である。

【符号の説明】

Ｌ1…スリット検査光、Ｌ2…スポット検査光、Ｒ…被検
査体、Ｓ…ラインセンサ、Ｕ…表面層欠陥検出装置、Ｕ
1…被検査体支持装置、Ｕ2…信号処理部分、３…検査光
照射装置、４…スリット検査光照射装置、５…スポット
検査光照射装置、１１…デジタル信号出力手段（デジタ
ル信号出力手段）、１５a…デジタル信号（画像デー
タ）、１６…欠陥領域検出手段、１７…画像メモリ、２
２…判定用データ記憶メモリ、２３…増減順序判定手
段、２４…欠陥種類判定手段、

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状の表面層を有する被検査体をその
   軸周りに回転させる被検査体支持装置と、被検査体の円
   筒状の表面層にその軸方向に沿うスリット検査光を照射
   するスリット検査光照射装置と、前記被検査体支持装置
   により回転される被検査体の前記表面層からの反射光量
   を検出するラインセンサとを備え、このラインセンサの
   検出光量信号の基準光量信号に対する多少により前記表
   面層の欠陥を検出する表面層欠陥検出装置において、下
   記の要件を備えたことを特徴とする表面層欠陥検出装
   置、（Ｙ01） 前記被検査体の軸方向端部近傍から被検
   査体表面に沿って前記スリット状の検査光に重なるよう
   にスポット状の検査光を照射するスポット検査光照射装
   置、（Ｙ02） 前記ラインセンサは前記スリット状の検
   査光の前記被検査体表面からの正反射光の方向に配置さ
   れたこと、（Ｙ03） 前記被検査体表面層に欠陥が存在
   する場合にその欠陥領域からの反射光の検出光量が主走
   査方向に沿って増減する順序に応じて定まる前記欠陥領
   域の凹凸状態を、前記検出光量の増減に対応づけて記憶
   した判定用データ記憶メモリ、（Ｙ04） 前記ラインセ
   ンサの検出光量信号のデジタル信号を出力する手段、す
   なわち、デジタル信号出力手段、（Ｙ05） 前記デジタ
   ル信号を欠陥判定用画像データとして記憶する画像メモ
   リ、（Ｙ06） 前記画像メモリに記憶された前記画像デ
   ータが前記基準光量信号のデジタル信号に比較して増減
   している領域を欠陥領域として検出する欠陥領域検出手
   段、（Ｙ07） 前記欠陥領域検出手段で検出された欠陥
   領域から反射した前記検査光の検出光量が主走査方向に
   沿って増減する順序を検出する増減順序判定手段、（Ｙ
   08） 前記増減順序判定手段の出力信号と前記判定用デ
   ータ記憶メモリに記憶されたデータとを用いて、前記欠
   陥領域検出手段で検出された欠陥領域の凹凸状態を判定
   する欠陥種類判定手段。
2. 【請求項２】 下記の要件を備えたことを特徴とする請
   求項１記載の表面装置欠陥検出装置、（Ｙ09） 前記デ
   ジタル信号出力手段は、前記ラインセンサの検出光量信
   号が所定範囲にある正常値以上のもの、および正常値以
   下のものをそれぞれ異なる値の欠陥デジタル信号として
   出力する機能を有すること。