JPH09145339A

JPH09145339A - 表面欠陥検査方法

Info

Publication number: JPH09145339A
Application number: JP30151395A
Authority: JP
Inventors: Ryuji Sakida; 隆二崎田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-11-20
Filing date: 1995-11-20
Publication date: 1997-06-06

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、性質の異なる２種類の表面を有す
る検査対象を検査する際に、２種類の表面の欠陥の有無
を同時に検査することができる表面欠陥検査方法を提供
するものである。【解決手段】塗工面11ａおよび金属面11ｂ、11ｃを有
する感光体ドラム11の表面にＣＣＤカメラ13から光を照
射したとき、正反射光がＣＣＤカメラ13に反射される正
反射光受光角度よりも大きく、塗工面11ａおよび金属面
11ｂ、11ｃから反射された光の光量が逆転する受光角度
βにＣＣＤカメラ13を配置し、このＣＣＤカメラ13で受
光した反射光に基づいて感光体ドラム13の欠陥を検出す
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、表面欠陥検査方法
に関し、特に、両端に金属面を有し中央面に塗工面を有
する感光体等のように表面状態の異なる２種類の表面を
有する検査対象を検査する際に、２種類の表面とも同時
に検査することができる表面欠陥検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】検査対象の１例としては、例えば、複写
機の感光体ドラムがある。まず、図11において複写プロ
セスを簡単に説明して検査対象の構造を明確にする。図
11（ａ）において、１は複写機に内蔵された感光体ドラ
ムであり、この感光体ドラム１の周囲には、コロナ帯電
器２、露光器３、現像装置４、転写器５、分離器６、ク
リーナ７、除電器８、定着器９が配置されている。

【０００３】このような装置構成により、まず、暗部で
コロナ帯電器２によって感光体ドラム１の表面を均一に
帯電し、露光器３によって画像形成部以外の箇所に原稿
の画情報に対応した光を照射し、光の照射された部分の
帯電電荷を除去して画像形成部に電荷を残した静電潜像
を形成する。現像装置４は、静電潜像と逆磁性に帯電し
た着色微粒子であるトナーＴを現像ローラ４ａから静電
潜像に供給・付着させて可視画像を形成する。次いで、
記録紙Ｐをこのトナー像に付着させて記録紙Ｐの裏面か
ら転写器５によってトナーＴの磁極とは逆磁性の電荷を
記録紙Ｐに与え、静電力によってトナー像を記録紙Ｐに
転写するとともに、転写後の記録紙Ｐは分離器６によっ
て感光体ドラム１側から分離される。転写されたトナー
像は定着器９によって熱または圧力が加えられ、記録紙
Ｐにトナー像が融着されて永久像となる。

【０００４】一方、転写されずに感光体ドラム１に残留
したトナーはクリーナ７で感光体ドラム１上から除去さ
れる。また、感光体ドラム１上の静電潜像は除電器８に
よって除電される。このように帯電から除電に至る一連
のプロセスを繰返すことにより、後続する記録紙に連続
して複写が行なわれる。ところで、このような感光体ド
ラム１にあっては、トナーＴを表面に正しく付着させる
ためには現像ローラ４ａと感光体ドラム１の隙間を一定
に保つ必要があるため、現像ローラ４ａの回転軸の両端
部にガイド板10を設け、そのガイド板10を感光体ドラム
１の両端部に付き当ててドラム１を回転させるようにし
ている。

【０００５】このため、感光体ドラム１の両端部１ａ、
１ｂは同図（ｂ）に示すように、10mm程度の金属面とな
っており、感光体が塗布されていない。なお、同図
（ｂ）において各寸法は感光体ドラム１の実際の寸法を
表すものである。このような感光体ドラム１の表面の傷
等を検査するものとしては、例えば、特開平４−１６９
８４０号公報に記載されたものが知られている。このも
のは、感光体ドラム１の塗工面（感光面）に光を照射す
るに際し、傷のない表面から反射された光が正反射され
ることから、この位置を除き、傷に照射されて散乱され
る光が受光される位置にラインセンサを配置するように
している。

【０００６】また、金属面（またはプラスチック、紙
等）の表面の傷等を検査するものとしては、例えば、特
開平５−２８０９５８号公報に記載されたものが知られ
ている。このものは、金属面に光を照射し、この反射光
をラインセンサで受光して電位信号に変換して得た画像
信号を、微分フィルタを含む空間フィルタリング処理し
て微分画像を得た後、この微分画像を用いて金属面の傷
等を含む領域を抽出するようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな両者の表面欠陥検査方法にあっては、何れも感光体
ドラム１の塗工面および金属面のように同一の性質を有
する表面の傷等しか検出することができないため、性質
の異なる表面の傷等の欠陥を同時に検出することができ
ないという問題があった。

【０００８】そこで本発明は、性質の異なる２種類の表
面を有する検査対象を検査する際に、２種類の表面の欠
陥の有無を同時に検査することができる表面欠陥検査方
法を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
上記課題を解決するために、性質の異なる２種類の表面
を有する検査対象に光源から一様に光を照射するととも
に、該検査対象の表面からの反射光をラインセンサで受
光し、該ラインセンサで受光された反射光に基づいて検
査対象の欠陥を検出する表面欠陥検査方法であって、前
記光源から検査対象に光を照射したとき、正反射光がラ
インセンサに反射される正反射光受光角度よりも大き
く、性質の異なる表面から反射された光の光量が逆転す
る受光角度に１つのラインセンサを配置し、該ラインセ
ンサで受光した反射光に基づいて検査対象の欠陥を検出
するようにしたことを特徴としている。

【００１０】その場合、検査対象の表面の一方が金属
面、他方が塗工面（感光面）とすると、検査対象に光を
照射したとき、正反射光がラインセンサに反射される正
反射光受光角度にラインセンサを配置すると、光源ムラ
や検査対象の表面の振動等の影響が大きく画像に現れる
ため、検査に適さない。そして、この影響が現れない正
反射光受光角度よりも大きい位置にラインセンサを配置
すると、図２に示すように、ラインセンサが受光する光
の量が減少し受光角度が入射角度に近い程検査対象の表
面の微小な凹凸に対する受光感度が大きくなる。

【００１１】ここで、金属面と塗工面の違いを考察する
と、正反射光を受光する場合には、金属面の反射率が高
いため、出力が大きい。また、受光角度を正反射光受光
角度から大きく変化させていった場合に、塗工面は光を
拡散させるため、正反射光受光領域の両側に出力が略フ
ラットな拡散光領域が続く。一方、金属の場合は拡散性
がないため、受光できる光の範囲が狭い。このため、あ
る受光角度を境にして塗工面の出力より金属面の出力が
大きくなるように逆転する。

【００１２】したがって、塗工面上の微小凹凸欠陥に対
する感度を上げるため、光源ムラや検査対象の表面の振
動等の影響が現れないように受光角度を入射角度に近づ
けて、正反射光受光角度よりも大きく、塗工面と金属面
から反射された光の光量が逆転する受光角度に１つのラ
インセンサを配置し、金属面からの反射光と塗工面から
の反射光を簡単な２値化処理によって分離し、この信号
の変化量から表面の突起や傷等の欠陥を容易に検出する
ことができる。この結果、１つのラインセンサで２種類
の表面の欠陥の有無を同時に検査することができる。

【００１３】請求項２記載の発明は、上記課題を解決す
るために、性質の異なる２種類の表面を有する検査対象
に光源から一様に光を照射するとともに、該検査対象の
表面からの反射光をラインセンサで受光し、該ラインセ
ンサで受光された反射光に基づいて検査対象の欠陥を検
出する表面欠陥検査方法であって、前記光源から検査対
象に光を照射したとき、正反射光がラインセンサに反射
される正反射光受光角度よりも大きい受光角度になるよ
うに１つのラインセンサを配置するとともに、２種類の
表面のうち反射光の光量の多い性質を有する表面と光源
の間および該表面とラインセンサの間に偏光板を配置
し、該ラインセンサによって受光された反射光を検査対
象の欠陥として検出するようにしたことを特徴としてい
る。

【００１４】その場合、図２のように、正反射光受光角
度よりも大きく、ラインセンサの飽和レベルを越えた受
光角度γ1にラインセンサを配置しても、正常な表面か
らの反射光が透過せずに表面に突起や傷等の欠陥があっ
て反射光の偏向方向が変化したときにこの反射光のみが
透過するように構成された偏向板を配置すれば、この反
射光を検査対象の表面の欠陥として検出することができ
る。

【００１５】請求項３記載の発明は、上記課題を解決す
るために、性質の異なる２種類の表面を有する検査対象
に光源から一様に光を照射するとともに、該検査対象の
表面からの反射光をラインセンサで受光し、該ラインセ
ンサで受光された反射光に基づいて検査対象の欠陥を検
出する表面欠陥検査方法であって、前記光源から検査対
象に光を照射したとき、正反射光がラインセンサに反射
される正反射光受光角度よりも大きい受光角度になるよ
うに１つのラインセンサを配置するとともに、２種類の
表面のうち反射光の光量の多い性質を有する表面とライ
ンセンサの間に光量を減少させる光学フィルターを配置
し、該ラインセンサで受光した反射光に基づいて検査対
象の欠陥を検出するようにしたことを特徴としている。

【００１６】その場合、図２のように、正反射光受光角
度よりも大きく、ラインセンサの飽和レベルを越えた受
光角度γ1にラインセンサを配置しても、光学フィルタ
ーによって反射光の光量を低減させることにより、この
フィルターを通して受光した光の変化から検査対象の表
面の欠陥の有無を検査することができる。請求項４記載
の発明は、上記課題を解決するために、請求項１〜３何
れかに記載の発明において、前記性質の異なる２種類の
表面とラインセンサの間に、検査対象から反射された反
射光をラインセンサに導くように異なる角度で別々の反
射ミラーを配置することを特徴としている。

【００１７】その場合、ラインセンサの位置を検査対象
に対して如何なる位置に設定しても、検査対象の表面か
ら反射された光を性質の異なる表面毎に設けられた反射
ミラーによって正反射光受光角度よりも大きい受光角度
になるようにラインセンサに導くことができ、検査対象
の２種類の表面の欠陥の有無を検査することができる。

【００１８】請求項５記載の発明は、上記課題を解決す
るために、性質の異なる２種類の表面を有する検査対象
に光源から一様に光を照射するとともに、該検査対象の
表面からの反射光をラインセンサで受光し、該ラインセ
ンサで受光された反射光に基づいて検査対象の欠陥を検
出する表面欠陥検査方法であって、前記ラインセンサか
ら検査対象に光を照射したとき、正反射光がラインセン
サに反射される正反射光受光角度よりも大きくなるよう
にラインセンサを性質の異なる表面に応じて１つずつ設
け、該ラインセンサで受光した反射光に基づいて検査対
象の欠陥を検出するようにしたことを特徴としている。

【００１９】その場合、ラインセンサや検査対象の軸芯
倒れ等の機械的、構造的な精度が十分でない場合にも、
性質の異なる表面に応じてラインセンサを１つずつ設け
ることで、検査対象の２種類の表面の欠陥の有無を高精
度に検査することができる。請求項６記載の発明は、上
記課題を解決するために、請求項１〜５何れかに記載の
発明において、前記性質の異なる一方の表面には拡散光
を照射することを特徴としている。

【００２０】その場合、一方の表面が金属面である場合
に、金属面での乱反射による影響を取り除くことがで
き、検査対象の２種類の表面の欠陥の有無を高精度に検
査することができる。請求項７記載の発明は、上記課題
を解決するために、性質の異なる２種類の表面を有する
検査対象に光を照射し、該検査対象の表面からの反射光
に基づいて検査対象の欠陥を検出する表面欠陥検査方法
であって、性質の異なる一方の表面の幅方向長さが長い
場合には、正反射光がラインセンサに反射される正反射
光受光角度よりも大きい受光角度になるようにラインセ
ンサを配置し、このラインセンサで受光した反射光に基
づいて一方の面の欠陥を検出し、性質の異なる他方の面
の幅方向長さが短い場合には、走査型レーザ変位計を用
いて他方の表面の欠陥を検出することを特徴としてい
る。

【００２１】その場合、一方の表面に対しては光源から
照射された光をラインセンサで検出することにより、検
査を行なうことができるとともに、他方の表面に対して
は走査型レーザ変位計を用いて検査を行なうことがで
き、結果的に２種類の表面の欠陥の有無を同時に検査す
ることができる。また、走査型レーザ変位計によって幅
方向長さが短い表面を検査しているので、表面の突起や
傷等の欠陥の有無の検査に加えて突起や傷等の大きさを
測定することができる。

【００２２】請求項８記載の発明は、上記課題を解決す
るために、性質の異なる２種類の表面を有する検査対象
に光を照射し、該検査対象の表面からの反射光に基づい
て検査対象の欠陥を検出する表面欠陥検査方法であっ
て、性質の異なる一方の面の幅方向長さが長い場合に
は、正反射光がラインセンサに反射される正反射光受光
角度よりも大きい受光角度になるようにラインセンサを
配置し、このラインセンサで受光した反射光に基づいて
一方の面の欠陥を検出し、性質の異なる他方の面の幅方
向長さが短い場合には、レーザ光源を用いて該表面にレ
ーザ光を走査し、このレーザ光の反射光に基づいて他方
の面の欠陥を検出することを特徴としている。

【００２３】その場合、一方の表面に対しては光源から
照射された光をラインセンサで検出することにより、検
査を行なうことができるとともに、他方の表面に対して
はレーザ光源から走査されたレーザ反射光に基づいて検
査を行なうことができ、結果的に２種類の表面の欠陥の
有無を同時に検査することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例に基づいて
説明する。図１、２は本発明に係る表面欠陥検査方法を
達成する検査装置の第１実施例を示す図であり、請求項
１に対応している。まず、構成を説明する。図１におい
て、11は検査対象である感光体ドラムであり、この感光
体ドラム11の中央部は感光体が塗工された塗工面11ａを
有し、両端面は感光体ドラム11と現像装置の現像ローラ
との隙間を均一に保つためのガイド板が摺接する金属面
11ｂ、11ｃを有している。すなわち、感光体ドラム11は
性質の異なる２種類の表面を有している。

【００２５】この感光体ドラム11の外周面にはハロゲン
ランプ等のライン状の光源12がその軸先方向に亘って設
けられており、この光源12から光が照射されるようにな
っていま。また、感光体ドラム11の軸線方向中央部と直
交する位置にはラインセンサとしての１次元ＣＣＤカメ
ラ13が設けられており、感光体ドラム11からの反射光は
ＣＣＤカメラ13によって受光されるようになっている。

【００２６】また、ＣＣＤカメラ13は光源12から感光体
ドラム11に光が入射する角度αに対して感光対ドラム11
から反射されてＣＣＤカメラ13によって受光される受光
角度βが大きくなる位置（α＜β）に配置されている。
すなわち、ＣＣＤカメラ13は正反射光が感光体ドラム11
から反射される正反射光受光角度よりも大きい角度に配
置されており、本実施例では、後述するように塗工面11
ａと金属面11ｂ、11ｃから反射された光の光量が逆転す
る受光角度に配置されている。

【００２７】また、ＣＣＤカメラ13によって受光された
光信号は、図示しない画像処理手段によってノイズ除
去、フィルター演算処理、２値化処理、ラベリング処理
されることにより、塗工面11ａの点状およびムラ状欠
陥、金属面11ｂ、11ｃの突起や傷等の欠陥が検出され
る。次に、作用を説明する。

【００２８】感光体ドラム11の表面の欠陥を検査するに
は、感光体ドラム11を回転させながら光源12により感光
体ドラム11の表面に入射角度αで一様に光を照射し、受
光角度βに配設されたＣＣＤカメラ13によってこの反射
光を受光し、この光信号をノイズ除去、フィルター演算
処理、２値化処理、ラベリング処理して塗工面11ａの点
状およびムラ状欠陥、金属面11ｂ、11ｃの突起や傷等の
欠陥が検出される。

【００２９】本実施例では、この異なる性質を有する表
面からの光信号を画像処理手段によって処理し易いよう
に、ＣＣＤカメラ13を配置したことを特徴とするもので
あり、その点を具体的に説明する。まず、受光角度βと
ＣＣＤカメラ13の出力との関係を考察する。受光角度β
が入射角度αと等しいとき、反射光強度は最高になる。
このときは、入射角度αと受光角度βが略等しい正反射
光を受光していることになり、光源12のムラや感光体ド
ラム11の表面の振動等の影響が大きく画像に現れるた
め、検査に摘さない。

【００３０】図２に示すように、受光角度βを入射角度
αから離して行くに従ってＣＣＤカメラ13で受光される
量は減少していき、受光角度βが入射角度αに近い程感
光体ドラム11の表面の微小な凹凸に対する感度が大きく
なるという性質を有する。ここで、塗工面11ａと金属面
11ｂ、11ｃの性質の違いについて考察すると、ＣＣＤカ
メラ13によって正反射角度を受光する場合には、金属面
11ｂ、11ｃの方が反射率が高いため、出力が大きい。ま
た、受光角度βを変化させていった場合には、塗工面11
ａは光を拡散させる作用があるため、正反射光受光領域
の両側に出力が略フラットな拡散光受光領域が続く一
方、金属面11ｂ、11ｃの場合には、拡散性がないため、
受光できる範囲が狭い。

【００３１】したがって、ある受光角度を境にして塗工
面11ａの出力の方が金属面11ｂ、11ｃの出力を上回って
逆転することになる。本実施例では、この逆転する位置
にＣＣＤカメラ13を配置しているのである。図２に基づ
いて各位置γ1〜γ4にＣＣＤカメラ13を配置したものを
比較して説明する。

【００３２】塗工面11ａ上の微小な凹凸欠陥に対する感
度を上げるため、光源12のムラや感光体ドラム11の表面
の振動等の影響が現れないように受光角度βを入射角度
αに可能な限り近づける。そのとき、受光角度βがγ1
であると、金属面11ｂ、11ｃからの反射光強度はＣＣＤ
カメラ13の飽和レベルを越えてしまうと考えられる。そ
こで、受光角度βをさらに大きく変化させてみる。金属
面11ｂ、11ｃが鏡面状でない場合には、反射光が乱反射
して欠陥の存在しない正常な表面であっても濃度のバラ
ツキの非常な大きな光信号となり、欠陥を抽出するのが
困難となる。

【００３３】そこで、受光角度βをさらに大きく変化さ
せて塗工面11ａからの反射光強度と金属面11ｂ、11ｃか
らの反射光強度が等しくなるようにする（受光角度βを
γ3にする）。このとき、金属面11ｂ、11ｃの乱反射に
よる濃度のバラツキは小さくなるが、単純な２値化によ
る金属面11ｂ、11ｃと塗工面11ａの分離を行なうことが
できなくなる。

【００３４】さらに、受光角度βを大きく変化させて金
属面11ｂ、11ｃからの反射光強度が塗工面11ａからの反
射光強度よりも小さくなる場合を考える（受光角度βを
γ4にする）。塗工面11ａに関して考えてみると、微小
な凹凸に対する感度は低下するが、欠陥に濃度差があれ
ば、これを十分に検出することができる。一方、金属面
11ｂ、11ｃでは反射光がほとんど受光されない角度であ
るため、欠陥のない正常な表面ではＣＣＤカメラ13の出
力が小さく、乱反射による影響もない。仮に、突起や傷
等の欠陥がある場合には、光は散乱されてその部分だけ
が明るくなり、この光に基づいて欠陥の検出を行なうこ
とができる。すなわち、暗視野的に欠陥を検出すること
ができる。また、塗工面11ａと金属面11ｂ、11ｃの出力
信号を画像処理装置によって簡単な２値化処理を行なう
ことによって塗工面11ａと金属面11ｂ、11ｃの分離を行
なうことができる。具体的には、塗工面11ａと金属面11
ｂ、11ｃからの反射光強度の間の所定強度に閾値を設け
て、この閾よりも反射光強度が小さい場合には、金属面
11ｂ、11ｃを検出し、閾よりも反射光強度が大きい場合
には、塗工面11ａを検出する。

【００３５】また、反射光強度から金属面11ｂ、11ｃの
抽出を行なうことができるので、ＣＣＤカメラ13で受光
された光が該カメラ13の画素のどのくらいの領域にある
かを検出することにより、金属面11ｂ、11ｃの幅を測定
することが可能となる。このように本実施例では、塗工
面11ａおよび金属面11ｂ、11ｃを有する感光体ドラム11
の表面にＣＣＤカメラ13から光を照射したとき、正反射
光がＣＣＤカメラ13に反射される正反射光受光角度より
も大きく、塗工面11ａおよび金属面11ｂ、11ｃから反射
された光の光量が逆転する受光角度βにＣＣＤカメラ13
を配置し、このＣＣＤカメラ13で受光した反射光に基づ
いて感光体ドラム13の欠陥を検出するようにしたため、
１つのＣＣＤカメラ13によって２種類の表面の欠陥の有
無を同時に検査することができる。

【００３６】なお、本実施例では、感光体ドラム11を検
査対象としているが、これに限らず、性質の異なる２種
類の表面を有する検査対象であればどのようなものであ
っても良い。図３は本発明に係る表面欠陥検査方法を達
成する検査装置の第２実施例を示す図であり、請求項２
に対応している。なお、本実施例では、第１実施例と同
様の構成には同一番号を付して説明を省略する。

【００３７】図３において、15ａ、16ａは偏向板であ
り、この偏向板15ａ、16ａは感光体ドラム11と光源12の
間に配設され、金属面11ｂ、11Ｃに光を照射するように
なっている。また、偏向板15ｂ、16ｂは感光体ドラム11
の表面に照射された反射光の光量の多い性質を有する金
属面11ｂ、11ｃとＣＣＤカメラ13の間に配置されてお
り、これら偏向板15ａ、15ｂ、16ａ、16ｂは欠陥の存在
しない正常な表面からの反射光を透過させずに、欠陥を
検出して反射光の偏向方向がずれた場合に、その部分だ
けを欠陥信号としてＣＣＤカメラ13に透過させる構造を
有している。

【００３８】本実施例では、受光角度βを金属面11ｂ、
11ｃの反射光を考慮せずに、正反射光受光角度よりも大
きく塗工面11ａ上の微小な凹凸欠陥を検出可能な角度、
例えば、図２のγ1のような角度に設定する。なお、こ
の場合には、金属面11ｂ、11ｃでの反射光強度はＣＣＤ
カメラ13の飽和レベルを越えている。本実施例では、光
源12からの光は感光体ドラム11の塗工面11ａに直接照射
されるとともに、金属面11ｂ、11ｃには偏向板15ａ、16
ａを通して照射され、金属面11ｂ、11ｃからの反射光は
偏向板15ｂ、16ｂに反射される。この偏向板15ｂ、16ａ
は欠陥の存在しない正常な表面からの反射光を透過させ
ずに、欠陥を検出して反射光の偏向方向がずれた場合
に、その部分だけを欠陥信号としてＣＣＤカメラ13に透
過させるため、この信号をＣＣＤカメラ13が受光したと
き、金属面11ｂ、11Ｃの表面の欠陥として検出すること
ができる。なお、塗工面11ａの欠陥の検出方法は第１実
施例と同様であるので説明を省略する。

【００３９】図４は本発明に係る表面欠陥検査方法を達
成する検査装置の第３実施例を示す図であり、請求項３
に対応している。なお、本実施例では、第１実施例と同
様の構成には同一番号を付して説明を省略する。図４に
おいて、17はＮＤフィルター、干渉フィルター等の光量
を減少させる性質を有する光学フィルターであり、この
光学フィルター17は感光体ドラム11とＣＣＤカメラ13の
間に配置されている。

【００４０】本実施例でも、受光角度βを金属面11ｂ、
11ｃの反射光を考慮せずに、正反射光受光角度よりも大
きく塗工面11ａ上の微小な凹凸欠陥を検出可能な角度、
例えば、図２のγ1のような金属面11ｂ、11ｃでの反射
光強度がＣＣＤカメラ13の飽和レベルを越えている角度
に設定する。本実施例でも、光源12からの光が感光体ド
ラム11の塗工面11ａおよび金属面11ｂ、11ｃに照射され
ると、塗工面11ａからの反射光がＣＣＤカメラ13によっ
て受光されるとともに、金属面11ｂ、11ｃからの反射光
が光学フィルター17を通してＣＣＤカメラ13によって受
光される。

【００４１】金属面11ｂ、11ｃが鏡面であった場合に
は、反射光が乱反射しないため、光学フィルター17の強
度をＣＣＤカメラ13の飽和レベル以下に設定すれば、欠
陥のない正常な表面からの反射光は濃度バラツキのない
小さいものとなり、この反射光の変化から金属面11ｂ、
11ｃの表面の欠陥を容易に検出することができる。図５
は本発明に係る表面欠陥検査方法を達成する検査装置の
第４実施例を示す図であり、請求項４に対応している。
なお、本実施例では、第１実施例と同様の構成には同一
番号を付して説明を省略する。

【００４２】図５において、18は反射ミラーであり、こ
の反射ミラー18は塗工面11ａとＣＣＤカメラ13の間に配
置されている。また、19は第１反射ミラー、20は第２反
射ミラーであり、これらミラー19、20は金属面11ｂ、11
ｃとＣＣＤカメラ13の間に一対配設されている。そし
て、これらミラー18および19、20は塗工面11ａおよび金
属面11ｂ、11ｃから反射された反射光をＣＣＤカメラ13
に導くように異なる角度で配置されている。

【００４３】本実施例では、図５（ａ）に示すように塗
工面11ａの撮像に関しては、受光角度βは金属面11ｂ、
11ｃの反射光を考慮せずに、塗工面11ａ上の微小な凹凸
欠陥を検出できるような位置に設定する。このとき、β
方向の反射光を反射ミラー18によってＣＣＤカメラ13に
導き、塗工面11ａでのセッティングが終了したとき、感
光体11、光源12およびＣＣＤカメラ13の位置を固定す
る。

【００４４】一方、金属面11ｂ、11ｃからの反射光を塗
工面11ａとは異なる受光角度δで撮像することを考察す
る。この場合、図５（ｂ）に示すようにδ方向の反射光
を２枚の反射ミラー19、20で反射させてＣＣＤカメラ13
に導く。ＣＣＤカメラ13の水平方向とのなす角度ωは上
述したセッティングにより既に設定されているので、受
光角度δが決まれば、最終的な偏向角度εが決定される
（ε＝δ＋ω）。さらに、第１反射ミラー19のＢ１点へ
の入射角度をρ、第２反射ミラー20のＢ２点への入射角
度をθとすれば、偏向角度εはε＝π−２（θ＋ρ）と
表わせる。

【００４５】また、第１、２反射ミラー19、20のなす角
度をσとすると、σ＝θ＋ρであるため、結局、偏向角
度εはε＝π−２σとなる。すなわち、受光角度δが決
定すれば、第１、２反射ミラー19、20のなす角度σが決
定されることになる。ところで、塗工面11ａおよび金属
面11ｂ、11ｃからの反射光を１つのＣＣＤカメラ13に撮
像するためには、塗工面11ａからの反射光の光路長ＡＢ
＋ＢＣと金属面11ｂ、11ｃからの反射光の光路長ＡＢ１
＋Ｂ１Ｂ２＋Ｂ２Ｃを同じにする必要がある。

【００４６】このため、第１反射ミラー19の水平方向と
のなす角度ψと反射点Ｂ１、さらに、図５（ｂ）に示す
Ｄ点（第１、２反射ミラー19、20の表面が交わる交線上
の点）の位置を調整することにより、金属面11ｂ、11ｃ
からの反射光の光路長を塗工面11ａからの反射光の光路
長と等しくできる。この結果、ＣＣＤカメラ13の位置を
感光体ドラム11対して如何なる位置に設定しても、感光
体ドラム11の表面から反射された光を塗工面11ａおよび
金属面11ｂ、11ｃ毎に設けられた各反射ミラー18、19、
20によって正反射光受光角度よりも大きい受光角度にな
るようにＣＣＤカメラ13に導くことができ、感光体ドラ
ム11の２種類の表面の欠陥の有無を検査することができ
る。

【００４７】なお、金属面11ｂ、11ｃからの反射光から
の受光角度δは、金属面11ｂ、11ｃの状態によって決定
すれば良い。仮に、金属面11ｂ、11ｃが鏡面状態であれ
ば、第３実施例のように正反射光受光角度に近づけ、受
光強度がＣＣＤカメラ13の飽和レベル以上になってしま
うならば、光量を減少させる光学フィルターを最適な位
置に配設すれば良い。また、正反射光受光角度から大き
く離し、第１実施例のように欠陥を暗視野的に撮像して
も良い。さらに、第２実施例のように偏向板を金属面11
ｂ、11ｃとＣＣＤカメラ13の間の所定の位置に配置して
も良い。

【００４８】図６は本発明に係る表面欠陥検査方法の第
５実施例を示す図であり、請求項５に対応している。な
お、本実施例では、第１実施例と同様の構成には同一番
号を付して説明を省略する。図６において、21、22は増
設されたラインセンサとしての１次元ＣＣＤカメラであ
り、この増設ＣＣＤカメラ21、22は金属面11ｂ、11ｃに
対向して配置されている。したがって、本実施例では、
塗工面11ａ、金属面11ｂ、11ｃに対応して３つのＣＣＤ
カメラ13、21、22が設けられ、塗工面11ａと金属面11
ｂ、11ｃは別々のＣＣＤカメラ13、21、22によって反射
光が受光される。

【００４９】このように複数のＣＣＤカメラ13、21、22
を設けた理由について説明する。金属面11ｂ、11ｃは感
光体ドラム11の両端部に設けられ、図２に示すように塗
工面11ａに比べて受光角度の影響が大きい。このため、
上記各実施例のように１つのＣＣＤカメラ13によって感
光体ドラム11の軸線方向全域を撮像した場合、ＣＣＤカ
メラ13や感光体ドラム11の回転軸の倒れ等の機械的、構
造的な精度が十分でない場合に、両端部の金属面11ｂ、
11ｃで全く同一の受光角度にセッティングすることがで
きない。

【００５０】このため、塗工面11ａの欠陥を撮像するの
に最適な位置にＣＣＤカメラ13を調整して配置し、金属
面11ｂ、11ｃの欠陥を撮像するのに最適な受光位置に増
設ＣＣＤカメラ21、22を調整して配置すれば、ＣＣＤカ
メラ13や感光体ドラム11の回転軸の倒れ等の機械的、構
造的な精度が十分でない場合にも、感光体ドラム11のの
２種類の表面の欠陥の有無を高精度に検査することがで
きる。

【００５１】図７は本発明に係る表面欠陥検査方法を達
成する検査装置の第６実施例を示す図であり、請求項６
に対応している。なお、本実施例では、第１実施例と同
様の構成には同一番号を付して説明を省略する。図７に
おいて、光源12の両端部には拡散光源23、24が設けられ
ており、この拡散光源23、24は拡散光を金属面11ｂ、11
ｃに照射するようになっている。なお、この拡散光源2
3、24としては、ハロゲンランプからの光を光ファイバ
で導き拡散面に照射させるものや、画像処理用の蛍光灯
を利用したものから構成される。また、拡散光源23、24
の大きさは指向性をなくし、あらゆる角度から照明でき
るようにライン状ではなく、面状が好ましい。

【００５２】本実施例では、塗工面（一方の表面）11ａ
に光源12から光を照射し、金属面（他方の表面）11ｂ、
11ｃには拡散光源23、24から拡散光を照射する。拡散光
源23、24からの拡散入射光25はあらゆる角度から金属面
11ｂ、11ｃを照射することになるため、乱反射による画
像の濃度のバラツキがなくなり、金属面11ｂ、11ｃが鏡
面状態ではない場合でも、非常に均一な画像を得ること
ができる。

【００５３】また、欠陥のない正常な表面からの反射光
強度をカメラ飽和レベルの半分程度にしておくと、微小
領域における濃度変化から傷、突起、異物等の点状欠陥
を、また、広域における濃度変化から汚れや洗浄不良等
のムラ欠陥をも検出することができる。このように、金
属面11ｂ、11ｃでの乱反射による影響を取り除くことが
できるため、感光体ドラム11の２種類の表面の欠陥の有
無を高精度に検査することができる。

【００５４】また、ＣＣＤカメラ12の受光角度は塗工面
11ａ上の欠陥を検出するために最適な角度に設定してお
けば良い。その理由は、拡散光源23、24で金属面11ｂ、
11ｃを照射しているため、受光角度の影響が少ないから
である。図７、８は本発明に係る表面欠陥検査方法を達
成する検査装置の第７実施例を示す図であり、請求項７
に対応している。なお、本実施例では、第１実施例と同
様の構成には同一番号を付して説明を省略する。

【００５５】本実施例では、第１実施例と同様に、幅方
向長さが長い塗工面11ａは、光源12から照射される正反
射光がＣＣＤカメラ13に反射される正反射光受光角度よ
りも大きくなるようにＣＣＤカメラ13を配置して光源12
から光を照射し、幅方向長さが短い金属面11ｂ、11ｂ
は、走査型レーザ変位計30を用いて図８に示すように金
属面11ｂ、11ｃにレーザ光を照射し、反射光に基づいて
金属面11ｂ、11ｃの欠陥を検出することを特徴とするも
のである。

【００５６】まず、走査型レーザ変位計30の原理を図９
に基づいて説明する。走査型レーザ変位計30は、光源と
しての半導体レーザ31、レンズ32、スキャナ33、ハーフ
ミラー34、位置検出素子35、受光レンズ36および半導体
位置検出素子37から構成される。半導体レーザ31からの
投光ビームはレンズ32を介してスキャナ33に導かれ、ス
キャナ33によって検査対象38上を走査される。この照射
によって反射されるスポット光は半導体位置検出素子37
によって受光され、三角測量の原理で検査対象の高さＺ
方向が測定される。

【００５７】また、スキャナ33によって走査される投光
ビームはハーフミラー34、位置検出素子35を介して検査
対象38に走査される際に、位置検出素子35によってＸ方
向の位置情報が検出される。この位置検出素子35はライ
ンセンサ等のようにＸ方向に亘って画素が設けられ、こ
の画素の所定の位置で投光ビームを検出することによっ
てＸ方向の位置を検出するものから構成される。また、
Ｙ方向に対しては検査対象38（感光体ドラム11）をＹ方
向に移動させる。この結果、検査対象38の３次元形状の
測定を行なうことができる。この半導体位置検出素子37
のＺ方向の出力は、図９（ｂ）に示すようになり、段差
で示す量が検査対象の38の段差に相当する大きさを示す
ことから、形状データを得ることができる。これに加え
て、半導体検出素子37が受光した反射光量に基づいて検
査対象38の欠陥を検出することができる。

【００５８】本実施例では、この走査型レーザ変位計30
を用いて金属面11ｂ、11ｃにレーザ光を照射し、反射光
に基づいて金属面11ｂ、11ｃの欠陥の有無、汚れ等を検
出することができるとともに、形状データから欠陥の凹
凸情報（大きさ）も同時に得ることができる。なお、塗
工面11ａの欠陥を検出方法は、第１実施例と同様である
ため、説明を省略する。

【００５９】図９は本発明に係る表面欠陥検査方法を達
成する検査装置の第８実施例を示す図であり、請求項８
に対応している。なお、本実施例では、第１実施例およ
び第７実施例と同様の構成には同一番号を付して説明を
省略する。本実施例では、図９（ａ）に示すように、金
属面11ｂ、11ｃからの反射光を半導体位置検出素子に代
えてフォトダイオード41によって受光するようにしたも
のである。

【００６０】その理由としては、一般に走査型レーザ変
位計の半導体検出素子38による金属面11ｂ、11ｃの走査
周期は、塗工面11ａを検査する１次元ＣＣＤカメラ13の
走査周期よりも遅いため、上記第７実施例では、検査時
間が遅くなる。本実施例では、受光素子として、応答周
波数の高いフォトダイオード41を用いることにより、１
次元ＣＣＤカメラ13の走査周期に対して遅れが発生しな
いようにしている。

【００６１】金属面11ｂ、11ｃを検査するには、半導体
レーザ31から金属面11ｂ、11ｃにレーザ光を走査させ
て、この反射光をレンズ36を介してフォトダイオードで
受光する。そして、金属面11ｂ、11ｃの表面に突起や傷
や汚れ等の欠陥ｄがあった場合に、この欠陥から反射さ
れた光が散乱されて、図９（ｂ）のように正常な表面か
ら反射されたフラットな出力に比べて出力が大きくまた
は小さくなるため、この受光量データによって金属面11
ｂ、11ｃの欠陥を素速く検出することができ、検査時間
を短縮することができるという効果を得ることができ
る。

【００６２】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、正反射光
受光角度よりも大きく、性質の異なる表面から反射され
た光の光量が逆転する受光角度に１つのラインセンサを
配置し、一方の表面からの反射光と他方の表面からの反
射光を簡単な２値化処理によって分離し、この信号の変
化量から２種類の表面の突起や傷等の欠陥を容易に検出
することができる。この結果、１つのラインセンサで２
種類の表面の欠陥の有無を同時に検査することができ
る。

【００６３】請求項２記載の発明によれば、正反射光受
光角度よりも大きく、ラインセンサの飽和レベルを越え
た受光角度にラインセンサを配置しても、正常な表面か
らの反射光が透過せずに表面に突起や傷等の欠陥があっ
て反射光の偏向方向が変化したときにこの反射光のみが
透過するように構成された偏向板を反射光通過位置に配
置すれば、この反射光を検査対象の表面の欠陥として検
出することができる。

【００６４】請求項３記載の発明によれば、正反射光受
光角度よりも大きく、ラインセンサの飽和レベルを越え
た受光角度にラインセンサを配置しても、光学フィルタ
ーによって反射光の光量を低減させることにより、この
フィルターを通して受光した光の変化から検査対象の表
面の欠陥の有無を検査することができる。請求項４記載
の発明によれば、ラインセンサの位置を検査対象に対し
て如何なる位置に設定しても、検査対象の表面から反射
された光を性質の異なる表面毎に設けられた反射ミラー
によって正反射光受光角度よりも大きい受光角度になる
ようにラインセンサに導くことができ、検査対象の２種
類の表面の欠陥の有無を検査することができる。

【００６５】請求項５記載の発明によれば、ラインセン
サや検査対象の軸芯倒れ等の機械的、構造的な精度が十
分でない場合にも、性質の異なる表面に応じてラインセ
ンサを１つずつ設けることで、検査対象の２種類の表面
の欠陥の有無を高精度に検査することができる。請求項
６記載の発明によれば、一方の面が金属面である場合
に、金属面での乱反射による影響を取り除くことがで
き、検査対象の２種類の表面の欠陥の有無を高精度に検
査することができる。

【００６６】請求項７記載の発明によれば、一方の表面
は光源から照射された光をラインセンサで検出すること
により、検査を行なうことができるとともに、他方の表
面は走査型レーザ変位計を用いて検査を行なうことがで
き、結果的に２種類の表面の欠陥の有無を同時に検査す
ることができる。また、走査型レーザ変位計によって幅
方向長さが短い表面を検査しているので、表面の突起や
傷等の欠陥の有無の検査に加えて突起や傷等の大きさを
測定することができる。

【００６７】請求項８記載の発明によれば、一方の表面
は光源から照射された光をラインセンサで検出すること
により、検査を行なうことができるとともに、他方の表
面はレーザ光源から走査されたレーザ反射光に基づいて
検査を行なうことができ、結果的に２種類の表面の欠陥
の有無を同時に検査することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る表面欠陥検査方法を達成する検査
装置の第１実施例を示す図であり、（ａ）はその上面
図、（ｂ）はその側面図である。

【図２】感光体ドラムの塗工面と金属面の表面凹凸によ
るＣＣＤカメラの感度（受光量）と受光角度の関係を示
す図である。

【図３】本発明に係る表面欠陥検査方法を達成する検査
装置の第２実施例を示す図であり、（ａ）はその上面
図、（ｂ）はその側面図である。

【図４】本発明に係る表面欠陥検査方法を達成する検査
装置の第３実施例を示す図であり、（ａ）はその上面
図、（ｂ）はその側面図である。

【図５】本発明に係る表面欠陥検査方法を達成する検査
装置の第４実施例を示す図であり、（ａ）は塗工面から
の反射光をＣＣＤカメラで受光する様子を示すその側面
図、（ｂ）は金属面からの反射光をＣＣＤカメラで受光
する様子を示すその側面図である。

【図６】本発明に係る表面欠陥検査方法を達成する検査
装置の第５実施例を示す図であり、（ａ）はその上面
図、（ｂ）はその側面図である。

【図７】本発明に係る表面欠陥検査方法を達成する検査
装置の第６実施例を示す図であり、（ａ）はその上面
図、（ｂ）はその側面図である。

【図８】本発明に係る表面欠陥検査方法を達成する検査
装置の第７実施例を示す図であり、感光体ドラムの金属
面に投光・反射されるレーザビームを示す図である。

【図９】（ａ）は第７実施例の走査型レーザ変位計の原
理を説明する図、（ｂ）はその受光量データとＺ方向の
変位データを示す図である。

【図10】本発明に係る表面欠陥検査方法を達成する検査
装置の第８実施例を示す図であり、（ａ）はそのレーザ
光源からのレーザ光をフォトダイオードで受光する状態
を示す図、（ｂ）はそのフォトダイオードの受光量デー
タを示す図である。

【図11】（ａ）は一般的な複写機の複写プロセスを実施
する複写機構を示す図、（ｂ）はその感光体ドラムの外
観図である。

【符号の説明】

11 感光体ドラム（検査対象） 11ａ塗工面（一方の表面） 11ｂ、11ｃ金属面（他方の表面） 12 光源 13 １次元ＣＣＤカメラ（ラインセンサ） 15ａ、15ｂ、16ａ、16ｂ偏光板 17 光学ミラー 18 反射ミラー 19 第１反射ミラー 20 第２反射ミラー 21、22 １次元ＣＣＤカメラ（ラインセンサ） 23、24 拡散光源 30 走査型レーザ変位計

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】性質の異なる２種類の表面を有する検査対
象に光源から一様に光を照射するとともに、該検査対象
の表面からの反射光をラインセンサで受光し、該ライン
センサで受光された反射光に基づいて検査対象の欠陥を
検出する表面欠陥検査方法であって、前記光源から検査対象に光を照射したとき、正反射光が
ラインセンサに反射される正反射光受光角度よりも大き
く、性質の異なる表面から反射された光の光量が逆転す
る受光角度に１つのラインセンサを配置し、該ラインセ
ンサで受光した反射光に基づいて検査対象の欠陥を検出
するようにしたことを特徴とする表面欠陥検査方法。
【請求項２】性質の異なる２種類の表面を有する検査対
象に光源から一様に光を照射するとともに、該検査対象
の表面からの反射光をラインセンサで受光し、該ライン
センサで受光された反射光に基づいて検査対象の欠陥を
検出する表面欠陥検査方法であって、前記光源から検査対象に光を照射したとき、正反射光が
ラインセンサに反射される正反射光受光角度よりも大き
い受光角度になるように１つのラインセンサを配置する
とともに、２種類の表面のうち反射光の光量の多い性質
を有する表面と光源の間および該表面とラインセンサの
間に偏光板を配置し、該ラインセンサによって受光され
た反射光を検査対象の欠陥として検出するようにしたこ
とを特徴とする表面欠陥検査方法。
【請求項３】性質の異なる２種類の表面を有する検査対
象に光源から一様に光を照射するとともに、該検査対象
の表面からの反射光をラインセンサで受光し、該ライン
センサで受光された反射光に基づいて検査対象の欠陥を
検出する表面欠陥検査方法であって、前記光源から検査対象に光を照射したとき、正反射光が
ラインセンサに反射される正反射光受光角度よりも大き
い受光角度になるように１つのラインセンサを配置する
とともに、２種類の表面のうち反射光の光量の多い性質
を有する表面とラインセンサの間に光量を減少させる光
学フィルターを配置し、該ラインセンサで受光した反射
光に基づいて検査対象の欠陥を検出するようにしたこと
を特徴とする表面欠陥検査方法。
【請求項４】前記性質の異なる２種類の表面とラインセ
ンサの間に、検査対象から反射された反射光をラインセ
ンサに導くように異なる角度で別々の反射ミラーを配置
することを特徴とする請求項１〜３何れかに記載の表面
欠陥検査方法。
【請求項５】性質の異なる２種類の表面を有する検査対
象に光源から一様に光を照射するとともに、該検査対象
の表面からの反射光をラインセンサで受光し、該ライン
センサで受光された反射光に基づいて検査対象の欠陥を
検出する表面欠陥検査方法であって、前記ラインセンサから検査対象に光を照射したとき、正
反射光がラインセンサに反射される正反射光受光角度よ
りも大きくなるようにラインセンサを性質の異なる表面
に応じて１つずつ設け、該ラインセンサで受光した反射
光に基づいて検査対象の欠陥を検出するようにしたこと
を特徴とする表面欠陥検査方法。
【請求項６】前記性質の異なる一方の表面には拡散光を
照射することを特徴とする請求項１〜５何れかに記載の
表面欠陥検査方法。
【請求項７】性質の異なる２種類の表面を有する検査対
象に光を照射し、該検査対象の表面からの反射光に基づ
いて検査対象の欠陥を検出する表面欠陥検査方法であっ
て、性質の異なる一方の表面の幅方向長さが長い場合には、
正反射光がラインセンサに反射される正反射光受光角度
よりも大きい受光角度になるようにラインセンサを配置
し、このラインセンサで受光した反射光に基づいて一方
の面の欠陥を検出し、性質の異なる他方の面の幅方向長
さが短い場合には、走査型レーザ変位計を用いて他方の
表面の欠陥を検出することを特徴とする表面欠陥検査方
法。
【請求項８】性質の異なる２種類の表面を有する検査対
象に光を照射し、該検査対象の表面からの反射光に基づ
いて検査対象の欠陥を検出する表面欠陥検査方法であっ
て、性質の異なる一方の面の幅方向長さが長い場合には、正
反射光がラインセンサに反射される正反射光受光角度よ
りも大きい受光角度になるようにラインセンサを配置
し、このラインセンサで受光した反射光に基づいて一方
の面の欠陥を検出し、性質の異なる他方の面の幅方向長
さが短い場合には、レーザ光源を用いて該表面にレーザ
光を走査し、このレーザ光の反射光に基づいて他方の面
の欠陥を検出することを特徴とする表面欠陥検査方法。