JP2004191461A - 電子写真感光体ドラムの外観検査装置およびそれを用いた外観検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】導電性基体表面が鏡面または切削面で下引層が無い場合や下引層有りでも照射光に対して透明に近い場合等においても、容易に感光層の凹凸不良、色ムラ等の外観検査を行うことのできる電子写真感光体ドラムの外観検査装置およびそれを用いた外観検査方法の提供。
【解決手段】電子写真感光体ドラムを載置する回転駆動ローラと、このローラの回転と共に回転する前記ドラムの軸方向に白色光を照射する光源と、ＣＣＤイメージセンサとを備え、ＣＣＤセンサの出力電圧がドラムからの反射光光量に比例する非飽和光量範囲の反射光をＣＣＤセンサが受光して感光層の外観を検査する電子写真感光体ドラムの外観検査装置において、前記ＣＣＤイメージセンサと前記感光層との間に、前記反射光の波長範囲のうち特定波長以下の波長をカットする光学フィルタを備える。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真装置に搭載される電子写真感光体の外観検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真装置に搭載される電子写真感光体は円筒状導電性基体上に光導電性材料を含有する感光層を被覆して形成される。光導電性材料を含有する感光層は、従来はセレン、セレン合金等の無機化合物の蒸着により形成されていたが、近年はコストダウン、材料の安全性、材料選択の多様性等の観点から有機化合物が主として用いられるようになってきた。
【０００３】
このような有機材料を用いる感光層は、層形成材料であるバインダ樹脂に光導電性機能材料が溶解または分散したものである。この感光層の形成方法としては、有機溶媒に前記材料を溶解または分散させた塗布液を用いて導電性基体上に塗布膜を形成し、乾燥して感光層を形成する塗布法が採用されることが多い。なかでも、塗布液中に円筒状基体を浸漬し、引き上げることにより塗布膜を形成する浸漬塗布方法が一般的である。
【０００４】
このような塗布法により形成された感光層に凹凸欠陥、分散粒子の凝集等による塗布色ムラ欠陥等が存在すると、画像障害となることがある。これを防ぐために感光層に凹凸欠陥、色ムラ欠陥が存在する感光ドラムを外観検査により除外する工程が欠かせない。
【０００５】
従来は、目視検査と共に下記特許文献１に記載される外観検査装置により感光層の表面の欠陥を調べていた。この外観検査装置を図８の概念的正面図に示す。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−９４５１号公報
【０００７】
この外観検査装置は、感光ドラム１２を回転可能に載置する回転駆動ローラ１１と、前記ドラム１２表面をスリット１６から均一に光照射する白色光光源１３と、回転する前記ドラム１２からの反射光１７を感知するイメージセンサ１４と、このイメージセンサ１４が感知した、光の直接反射部の外側に位置する拡散反射部内の直接反射部との境界近傍からの反射光を変換した出力電圧信号を処理して前記ドラム１２外観の良、不良の判定を容易にする画像処理装置１５を主要構成とする。
【０００８】
この外観検査装置は、前記反射光１７をイメージセンサが受光した際に、その光量に比例する電圧を出力できる範囲の反射光量（すなわち非飽和光量）を有する反射光となるように反射光を調節または選択するために、直接反射部からの反射光ではなく、拡散反射部からの反射光を利用している。
また、前記特許文献１以外にも、下記特許文献２、３、４がある。
【０００９】
【特許文献２】
特開平８−１５９９７７号公報
【特許文献３】
特開平１０−１０４８５３号公報
【特許文献４】
特開平４−１６９８４０号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記外観検査装置は、感光ドラムの導電性基体表面が均一に粗面化されている場合、導電性基体表面が鏡面または切削面の場合でも下引層に乱反射を引き起こす微粒子が添加されている場合には、反射光を前述のように正しく拡散反射部からの反射光を選択すれば、ほとんどの場合、前記非飽和光量の範囲に入るので、良不良判定が可能であるが、その逆の、導電性基体表面が鏡面または切削面の場合であって下引層が無い場合と、下引層有りでも照射光に対して透明に近い場合には、前述の拡散反射部からの反射光を選択しても飽和光量の範囲になったり、非飽和光量の範囲に入る場合でもＣＣＤイメージセンサの出力電圧に対して、ノイズの信号レベルが非常に大きくなり、充分にノイズの除去または分離ができないため、良不良の判定精度があまり良くないという問題のあることが判った。このノイズ信号レベルは、反射光量やイメージセンサの受光角度などを変えても感度が変わるだけで、ノイズと有効電圧値との比はほとんど変化せず、あまり効果がなかった。
【００１１】
以上説明した問題点に鑑み、本発明の目的は、導電性基体表面が鏡面または切削面の場合であって下引層が無い場合とか下引層有りでも照射光に対して透明に近い場合等においても、有効出力電圧値に対するノイズ信号の比率を小さくして容易に感光層の凹凸不良、色ムラ等の外観検査を行うことのできる電子写真感光体ドラムの外観検査装置およびそれを用いた外観検査方法の提供である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明によれば、前記目的は、導電性円筒状基体の外周面に感光層が形成された電子写真感光体ドラムを載置する回転駆動ローラと、このローラの回転と共に回転する前記ドラムの軸方向に白色光を照射する光源と、ＣＣＤイメージセンサとを備え、ＣＣＤセンサの出力電圧がドラムからの反射光光量に比例する非飽和光量範囲の反射光をＣＣＤセンサが受光して感光層の外観を検査する電子写真感光体ドラムの外観検査装置において、前記ＣＣＤイメージセンサと前記感光層との間に、前記反射光の波長範囲のうち特定波長以下の波長をカットする光学フィルタが設置されている電子写真感光体ドラムの外観検査装置とすることにより、達成される。
【００１３】
請求項２記載の本発明によれば、感光層からの反射光を受光して得られるＣＣＤセンサの出力電圧信号を統計処理する信号処理装置を備える請求項１記載の電子写真感光体ドラムの外観検査装置とすることが好ましい。
【００１４】
請求項３記載の本発明によれば、特定波長が４４０ｎｍ乃至４８０ｎｍのいずれかの波長である請求項１または２記載の電子写真感光体ドラムの外観検査装置とすることがより好ましい。
【００１５】
請求項４記載の本発明によれば、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電子写真感光体ドラムの外観検査装置を使用する電子写真感光体ドラムの外観検査方法とすることにより、達成される。
【００１６】
本発明は、前述した、導電性基体表面が鏡面または切削面の場合であって下引層が無い場合とか下引層有りでも照射光に対して透明に近い場合等以外の場合であっても、容易に感光層の凹凸不良、色ムラ等の外観検査を行うことのできることはいうまでもない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電子写真感光ドラムの外観検査装置およびこの装置を用いた外観検査方法に関し、図を用いて詳細に説明する。本発明はその要旨を超えない限り、以下、説明する実施例に限定されるものではない。
【００１８】
図１は本発明にかかる電子写真感光体ドラムの外観検査装置の概念的正面図である。図２は前記外観検査装置の概念的側面図である。この装置は検査すべき感光ドラム２を両端部で支持して載置するために適宜間隔をもって配置された一対の回転駆動ローラ１を備える。これら駆動ローラ１には、載置される感光ドラム２の軸方向への位置ズレを防止するように、互いに適当な角度で、対向する向きのテーパー加工が施される。
【００１９】
また、前記回転駆動ローラ１上に載置された感光ドラム２は、駆動ローラ１の回転と共に従動回転するので、目視でも感光ドラムの塗布欠陥、凹凸欠陥の良不良判定の他、回転振れの良不良判定を行うことができる。
【００２０】
感光ドラム２の外観を自動的に検査するためには、載置された感光ドラム２の軸方向に対し均一な光をスリット９から照射する白色光光源３（例えば蛍光灯）と、該光源３からの光を該感光ドラム２上で反射させた反射光８を光学フィルタであるカラーフィルタ７を介して感知するＣＣＤイメージセンサ４を必要とし、該ＣＣＤイメージセンサから出力される変動電圧を読み取り、統計処理を施して良不良判定を容易にする信号処理装置５を備えることが好ましい。
【００２１】
先ず、感光ドラム２を回転駆動ローラ１に接触させて回転させながら白色光光源３から光を照射し、感光ドラム２上に形成されるその光の直接反射部の外側に位置する拡散反射部内の直接反射部との境界近傍（境界から約２ｍｍ）にＣＣＤイメージセンサ４のピントを合わせる。前記直接反射部は、ドラム表面における照射光の直接照射領域（反射領域に同じ）であり、拡散反射部はドラム基体または感光層内部からの反射光が、直接反射部の外側に拡がった表面領域である。このように拡散反射部からの反射光を利用してＣＣＤイメージセンサで感知する理由は、図３の入射光量と出力電圧の関係図に示すように、ＣＣＤイメージセンサに入射する入射（反射）光量とこの光量に対応する出力電圧が比例関係を有する反射光量の範囲（非飽和光量範囲）となる反射光８を利用することにより、鏡面または切削面を有する導電性基体上に形成された感光層の外観を検査する場合でも、その機能を有効にするためである。前記照射光の直接照射領域からの直接反射光をＣＣＤイメージセンサに入射させると、光量に対して出力電圧が飽和して比例しないので、外観検査機能が働かず、検査をすることができない。さらに必要に応じて、反射光８の受光角度を調節することにより非飽和光量範囲の反射光としてもよい。
【００２２】
次いで、感光ドラム２の回転によって生じる感光ドラムの感光層全面の凹凸欠陥や色ムラ欠陥からの反射光量の変化すなわち出力電圧のデータを含む全データを信号処理装置５にて統計的処理をして良品―不良品度数分布図に変換して読み取ることにより、良不良判定を容易にする。前記非飽和光量範囲の反射光８をカラーフィルタ７を介してＣＣＤイメージセンサに入射させるためには、前述のように拡散反射部を利用する方法と反射光を受けるＣＣＤイメージセンサの受光角度を調整する方法があるが、両方を組み合わせることも勧められる。
【００２３】
感光ドラムへの照射光源３としては、例えば、感光ドラム２の軸方向長さよりも長い一般的な蛍光灯（２０Ｗ程度）を好適に使用することができる。また、センサを２台並べて使用してもよい。ＣＣＤイメージセンサ用としては既知のものを使用することができる。例えば、感度４００Ｖ／ｌｕｘ・ｓｅｃで、画素数２０４８の日本エレクトロセンサリ・デバイス社製のＤＨ１０４８１３が使用できる。
【００２４】
図４、図５は前述の外観検査装置により、感光ドラムの軸方向表面の一ラインを横軸にとり、その反射光を前述のＣＣＤイメージセンサにより感知して出力した電圧を縦軸に示した図であり、図４は従来の外観検査装置によるＣＣＤイメージセンサの出力電圧図、図５は本発明にかかる出力電圧図である。図４の２．５ボルト前後で横幅の狭い凹凸は大部分ノイズであるが、明瞭に欠陥部の出力電圧と思われるものの他、ノイズと区別し難いものもいくつか含まれていると思われる。図においてノイズ状の凹凸のある横軸の全範囲が感光ドラム２の感光層６の軸方向の幅に相当し、その外側の高出力電圧は感光層の未塗布部のため、反射光量が多くて出力電圧が高くなったことを示す。出力電圧２．５ボルトを中心にして、高電圧側に突出した欠陥部の凸部は平均より反射光が突出して多い部分であり、感光層の膜表面の凹部や凸部等の欠陥部からの反射光を表す。２．５ボルトより際だって低電圧側に凹んだ低電圧部は膜表面に大きな凝集粒子が存在する欠陥部であって、そこでの反射光が乱反射するために反射光量が少なくなり、出力電圧が小さくなるのである。図５に示す本発明にかかる出力電圧図を見れば、明らかなように、本発明にかかる外観検査装置によれば、前述のような２．５ボルト近傍のノイズがほとんど無くなり、欠陥部が明瞭に示されていることが判る。
【００２５】
図５に示す出力電圧図は感光ドラムの一ライン走査分の出力電圧を示す。感光ドラムを一回転させると、感光ドラムの全面の外観を検査することができる。図６、図７はドラム全面の出力電圧データを信号処理装置により、出力電圧の度数分布図として表した図である。図６は良品と判定される感光ドラムの出力電圧の度数分布図であり、図７は不良ドラムとして除外されることになる度数分布図である。図７では便宜上欠陥部とされる出力電圧の範囲を矢印で示したが、欠陥部を判別する基準電圧は適宜設定により変更することができる。
【００２６】
以下、カラ−フィルタによる効果を確認するために行った実験について説明する。
（実験例１）
アルミニウム製円筒状基体上に下記組成の下引層、電荷発生層、電荷輸送層を順次浸漬塗布方法により形成した感光ドラムを用い、カット波長を４４０ｎｍ、４６０ｎｍ、４８０ｎｍ、５４０ｎｍ、６００ｎｍの５種類のうち、いずれかのカラーフィルタを用いた場合とカラーフィルタ無しの場合について、外観検査の精度を本発明にかかる装置と目視とを比較した。その結果を表１に示す。
【００２７】
（下引層）
ポリアミド系合成繊維であるナイロン（登録商標）６／６６／１２共重合体（共重合比率は３０／３４／３６）をメタノール、ブタノール、塩化メチレンのそれぞれ４／４／２重量部の混合溶液に溶解し、この溶液に鏡面仕上げ下アルミニウム素管を浸漬塗布し、下引層を設けた。このようにして設けた下引層塗布膜を１００℃で３０分乾燥して膜厚０．５μｍの中間層を形成した。
【００２８】
（電荷発生層）
下記の材料組成の材料を混合し、超音波分散して塗布液を形成し、前記下引層上に、浸漬塗布方法により塗布膜を形成し、９０℃で３０分乾燥して０．３μｍの電荷発生層を形成した。
チタニルオキシフタロシアニン ２０重量部
塩化ビニル系樹脂 １０重量部
ジクロロメタン ９７０重量部
【００２９】
（電荷輸送層）
下記の材料組成の材料を混合、溶解し、電荷輸送層用塗布液を形成し、浸漬塗布方法により、前記電荷発生層上に塗布膜を形成し、乾燥後２０μｍの電荷輸送層とした。
４−（ジフェニルアミノ）ベンズアルデヒドフェニル（２−チエニルメチル）ヒ
ドラゾン １００重量部
ポリカーボネート樹脂 １００重量部
ジクロロメタン ８００重量部
【００３０】
【表１】

【００３１】
表１から、４４０ｎｍ、４６０ｎｍ、４８０ｎｍ以下の波長のいずれかをカットするカラーフィルタも用いると、目視と同等の外観検査精度の得られることが判る。カラーフィルターなしでは、凹凸欠陥は判別可であるが、色ムラ欠陥判別は不能である。４８０ｎｍ以上にカット波長を上げると、次第に判別精度が悪くなる傾向が有る。５４０ｎｍ以上のフィルターでは判定可と不能の場合があり、総合的に目視に比べて悪い。６００ｎｍ以上のフィルターでは判定不能となる。さらに、前記実験では電荷発生層の電荷発生材料として、チタニルオキシフタロシアニンを用いたが、他のフタロシアニンでも青色の電荷発生層の場合、最も良好な判定精度が得られた。電荷発生材料の光吸収波長のピークが低波長になるに連れて、次第に判定精度が下がることも判った。
【００３２】
さらに、アルミニウム製円筒状基体の表面が乱反射するように粗面化されている場合または下引層に酸化チタン微粒子等の白色顔料が含まれて、下引層からの反射光が乱反射光となる場合は、カラーフィルタ無しの場合でも精度良く外観検査が可能であることが判った。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、導電性円筒状基体の外周面に感光層が形成された電子写真感光体ドラムを載置する回転駆動ローラと、このローラの回転と共に回転する前記ドラムの軸方向に白色光を照射する光源と、ＣＣＤイメージセンサとを備え、ＣＣＤセンサの出力電圧がドラムからの反射光光量に比例する非飽和光量範囲の反射光をＣＣＤセンサが受光して感光層の外観を検査する電子写真感光体ドラムの外観検査装置において、ＣＣＤイメージセンサと前記感光層との間に、前記反射光の波長範囲のうち特定波長以下の波長をカットする光学フィルタが設置されている電子写真感光体ドラムの外観検査装置およびそれを用いた外観検査方法としたので、導電性基体表面が鏡面または切削面の場合であって下引層が無い場合とか下引層有りでも照射光に対して透明に近い場合等においても、有効出力電圧値に対するノイズ信号の比率を小さくして容易に感光層の凹凸不良、色ムラ等の外観検査を行うことのできる電子写真感光体ドラムの外観検査装置およびそれを用いた外観検査方法を提供できる。また、ＣＣＤイメージセンサ前へフィルタを備えることとしたため、既存の外観検査装置をそのまま利用できる。フィルタは容易に脱着が可能であり、扱いが簡単であるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる電子写真感光体ドラムの外観検査装置の概念的正面図
【図２】本発明にかかる電子写真感光体ドラムの外観検査装置の概念的側面図
【図３】入射光量と出力電圧の関係図
【図４】従来の外観検査装置による感光ドラムの出力電圧図
【図５】本発明にかかる外観検査装置による感光ドラムの出力電圧図
【図６】本発明にかかる外観検査装置による良品の出力電圧の度数分布図
【図７】本発明にかかる外観検査装置による不良品の出力電圧の度数分布図
【図８】従来の電子写真感光体ドラムの外観検査装置の概念的正面図
【符号の説明】
１ 回転駆動ローラ
２ 感光ドラム
３ 白色光源
４ ＣＣＤイメージセンサ
５ 信号処理装置
６ 感光層
７ 光学（カラー）フィルタ

Claims (4)

1. 導電性円筒状基体の外周面に感光層が形成された電子写真感光体ドラムを載置する回転駆動ローラと、このローラの回転と共に回転する前記ドラムの軸方向に白色光を照射する光源と、ＣＣＤイメージセンサとを備え、ＣＣＤセンサの出力電圧がドラムからの反射光光量に比例する非飽和光量範囲の反射光をＣＣＤセンサが受光して感光層の外観を検査する電子写真感光体ドラムの外観検査装置において、前記ＣＣＤイメージセンサと前記感光層との間に、前記反射光の波長範囲のうち特定波長以下の波長をカットする光学フィルタが設置されていることを特徴とする電子写真感光体ドラムの外観検査装置。
2. 感光層からの反射光を受光して得られるＣＣＤセンサの出力電圧信号を統計処理する信号処理装置を備えることを特徴とする請求項１記載の電子写真感光体ドラムの外観検査装置。
3. 特定波長が４４０ｎｍ乃至４８０ｎｍのいずれかの波長であることを特徴とする請求項１記載の電子写真感光体ドラムの外観検査装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電子写真感光体ドラムの外観検査装置を使用することを特徴とする電子写真感光体ドラムの外観検査方法。

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