JPH04152255A - 表面検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 伎監分災 本発明は、表面検査装置に関し、より詳細には、電子写
真方式を利用した複写機、プリンタなどの感光体ドラム
、特に、○ｐｃ感光体ドラムの表面検査装置に関する。

例えば、発生する欠陥の大きさが極端に異なるものの表
面検査装置や複数の塗膜が積層されたものの表面検査装
置に適用できる。

盗」ｕ【１ 従来一般に使用されている静電式複写機においては、複
写機体の略中央部において、その円筒状の外周面に感光
層が被覆されている感光ドラムが回転自在に装着されて
いる。

そしてこの感光ドラムの周囲には感光層を帯電させる帯
電用コロナ放電器、感光層上に形成された静電潜像を顕
像化してトナー像にする現像装置、感光層上に形成され
たトナー像を複写紙に転写するための転写用コロナ放電
器、転写後の感光層に残留しているトナーを除去するク
リーニング装置等の各種の装置が配置されている。

ところで上記の感光ドラムは、その局面に被覆された感
光層の表面にキズがあると感光層に潜像を形成し難くな
ったり、またはトナーが円滑に複写紙に付着しなくなっ
たりして画像形成に支障をきたすことになるので、あら
かじめ感光体表面の欠陥検査が必要になる。現在、感光
体表面の検査は目視により実施されている場合がほとん
どであるが、目視検査による問題点も多い。そのため、
この検査工程を自動化するための方法および装置がいく
つか提案されている。

例えば特開昭６２−５２４０８号公報に「複写機の感光
ドラムの表面を検査する方法および装置」が提案されて
いる。

この公報のものは、潜像が形成される複写機の感光ドラ
ムの外周面に被覆されている感光層に、オプチイ力ルフ
ラットを感光層との間に多少の間隔を存して対向させ、
つぎにオプチイ力ルフラットに光を照射して、オプチイ
力ルフラットに生ずる干渉縞を目視することにより、感
光ドラムの不良品を発見するものである。すなわち、オ
プチイ力ルフラットを用いて、感光体ドラムとの干渉縞
で欠陥を検査するものである。

また、特開昭６１−２４３３４７号公報には、レーザ光
をポリゴンミラーで走査し、ゴミなどの異物を検出する
方法で、主として半導体焼付装置のレチクル面上に存在
するゴミを検出する方法が開示されている。

また、特開昭６３−４２４５３号公報には、回転円盤の
表面にビームを照射し１反射光の空間的強度分布を検出
することにより検査する方法が開示されている。

さらに、特開昭６１−７４０６号公報には、テレビカメ
ラで物体形状を入力し、画像処理によって欠陥を検出す
る方法が開示されている。

感光体に発生する欠陥は多種多様である。特に欠陥の大
きさは、小さいものでは、０．２■φのキズや、０．１
閣のゴミの付着、また、大きいものでは、５０■Ｘ５０
■の領域におよぶ塗工ムラ等がある。これまでのような
目視検査の場合では、人間の持つ優れたパターン認識能
力により、欠陥の大きさによらず容易に欠陥を検出する
ことができた。しかしながら、これまでに提案されてい
る感光体表面を撮像し、画像処理などを行なうような検
査方法では、極端に大きさの異なる欠陥の検出を行なう
ためには、分解能を高く保ちかつ広い領域を撮像する必
要があり、実現が困難であった・ また、最近、有機光導電体を用いた電子写真感光体の開
発が盛んである。このうち機能の異なる二層５すなわち
電荷を発生する電荷発生層と電荷を輸送する電荷輸送層
とを積層して感光体を形成するものの開発が主流となっ
ている。このような感光体の表面欠陥は電荷発生層で発
生するものと電荷輸送層で発生するものとに大別される
。また欠陥の発生部位によりその発生原因が異なるため
、欠陥の発生原因を解明する上で欠陥がどの層に存在し
ているかを判別する必要がある。欠陥の発生原因の解明
は、生産ラインの改善のために必要不可欠である。これ
までのような目視検査の場合では、人間の持つ優れたパ
ターン認識能力により欠陥の発生層の判別だけでなく欠
陥種類を容易に分類することができたため、欠陥の発生
原因を解明することが可能であった。しかしながら、こ
れまでに提案されている感光体を照明しその反射光強度
から欠陥を検出するような自動検査方法では、欠陥がど
の層で発生したものであるか判別することすら困難であ
った。

ｌ−一カ 本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、
撮像領域と分解能のことなる複数の撮像装置を設けるこ
とで、狭い撮像領域と高分解能の撮像装置からのデータ
は小さな欠陥の検出に、広い撮像領域と低分解能の撮像
装置からのデータは大きな欠陥の検出というように検査
対象を限定することにより、撮像の困難さを回避し、欠
陥の大きさによらず検出可能な自動検査システムを実現
すること、また複数の照明方向とそれに対応した反射光
強度を検出することにより、電荷発生層あるいは、電荷
輸送層に発生した欠陥を選択的に検出するものであり、
容易に欠陥の発生部位を同定することができ、さらに、
照明方向ごとに各層の吸取スペクトルを考慮した適切な
波長を選択することにより、より選択的な欠陥検出を可
能とするようにした表面欠陥装置を提供することを目的
としてなされたものである。

碧ニー」支 本発明は、上記目的を達成するために、（１）被検査体
表面を照明する照明手段と、該被検査体表面を撮像する
撮像手段とを有し、撮像により得られた被検査体表面の
反射光強度分布から表面欠陥を検出する表面検査装置に
おいて、被検査体表面を撮像領域と分解能の異なる複数
の撮像手段と。

該撮像手段により得られた反射光強度分布から表面欠陥
を検出する処理手段とから成ること、更には、（２）前
記（１）において、前記撮像領域と分解能の異なる複数
の撮像手段で撮像して得られた被検査体表面の領域と分
解能の異なる複数の反射光強度分布についてそれぞれ表
面欠陥の検出を行なうこと、或いは、（３）被検査体表
面を照明する照明手段と、該被検査体表面の反射光強度
から表面欠陥を検出する検出手段とを有する表面欠陥検
査装置において、複数の方向から照明する照明手段と、
該照明手段の各々の照明方向に対応した反射光強度を検
出する検出手段とから成ること。

更には、（４）前記（３）において、前記照明手段は、
照明方向によって照明光波長が異なることを特徴とした
ものである。以下、本発明の実施例に基づいて説明する
。

例えば、５１２ｘ５１２画素のＣＣＤ　（Ｃｈａｒｇｅ
Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ　；電荷結合デバイス）
カメラで被検査物表面を撮像し、０．１ｍ＋程度の大き
さの欠陥を検出するためには、−度の撮像領域は、２０
　ａｗａ　Ｘ　２０■程度にする必要がある。一方、５
０　ｍ　Ｘ　５０■の領域におよぶ塗工ムラなどの欠陥
に対しては、２０　ａｉ　Ｘ　２０　ｍの撮像領域から
の欠陥検出は困難である。逆に、５０　ｗｍ　Ｘ　５０
■の欠陥を撮像領域内におさめるように、撮像領域を１
００ｍＸ１００■にした場合、塗工ムラなどの欠陥検出
はできるが、０．１閣程度の欠陥検出は困難となる。こ
のような状況では、分解能と撮像領域とが相反するため
に起こっているので、ひとつの撮像手段で解決すること
は困難である。

そこで、本発明は１分解能と撮像領域の異なる複数の撮
像手段により、得られる分解能と領域の異なる表面反射
光強度分布から、０．１閣程度の欠陥から５０■Ｘ５０
ｍにおよぶ欠陥までを検出可能とするものである。

第１図は１本発明による表面検査装置の一実施例を説明
するための構成図で、図中、１は被検査体、２，３はＣ
ＣＤ　（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ
　：電荷結合デバイス）カメラ、４は照明光源、５は画
像処理装置、６は回転記動装置、７は駆動ベルトである
。ここでは被検査体として感光体ドラムを対象にしたも
のである。

被検査体１を蛍光灯などの照明光源４により、表面を照
明し、その反射光をＣＣＤカメラ２，３で検出する。こ
こで、ＣＯＤカメラは同一のものであるが、撮像距離を
変えることで、ＣＣＤカメラ２では分解能が高く狭い領
域を、ＣＣＤカメラ３では分解能が低く広い領域の撮像
を行なう、このようにして得られた分解能と撮像領域と
の異なる反射光強度分布は画像処理装Ｗ５で処理され。

欠陥検出を行なう。

第２図及び第３図は、欠陥検出の処理フローを示す図で
、第２図は分解能が高く狭い領域の反射光強度分布に対
する処理フローである。第２図において、まず２画像入
力がされたのち、ノイズ除去を行い、２値化することに
より欠陥検出を行う。

この処理により、０．１腸程度のキズやゴミなどの欠陥
検出が可能である。第３図は５分解−が低く広い領域の
反射光強度分布に対する処理フローである。第３図にお
いて、まず画像入力がされたのちに、シェーディング補
正を行い、輝度分散算出を行うことにより欠陥検出を行
う。この処理により、塗工ムラなどの欠陥検出が可能で
ある。

第４図は、被検査体として感光体ベルトを対象にした場
合の実施例を示す図で１図中、８は感光体ベルトで、そ
の他第１図と同じ作用をする部分は同一の参照番号を付
しである。

ＣＣＤカメラ２，３は撮影距離はほぼ等しいが、撮像レ
ンズを変えてあり、ＣＣＤカメラ２ではマクロレンズに
より分解能が高く撮像領域の狭い撮像を、ＣＣＤカメラ
３では広角レンズにより分解能が低く撮像領域が広い撮
像を実現している０本発明の実施例では、撮像手段は２
つしか示していないが、それにこだわるものではなく、
より多くの分解能と撮像領域での撮像手段を備えること
も可能である。

次に１本発明の他の実施例、すなわち、複数の方向から
照明する照明手段を用いた場合について以下に説明する
。

屈折率ｎユの媒質■と屈折率ｎ２の媒質■の境界に光が
入射する場合、入射光Ｉ０と、反射光ＩＲ１透過光Ｉｔ
とは、 １、＝ＩＲ＋１ｔ　　・・・・・・　（１）の関係にな
る。ＩＲとＩｔの比は、屈折率ｎｘ＋　ｎ。

およびＩ。の入射角による＊　ｎｌ”　１＊ＯＨｎｚ”
１．５とし、媒質Ｉから媒質■へ光が入射する場合、反
射率Ｒは入射角θにより第５図のように変化する。第５
図において、横軸が入射角θ、縦軸が反射率Ｒである。

これより、入射角θが９０”に近ければ、Ｒ〜１であり
、前記（１）式よりＩＲ）Ｉｔであることがわかる。逆
に、入射角θが３０°以下であれば、Ｉｔ＞Ｉｙ＋どな
る。

ｏＰＣ感光体表面は、第６図及び第７図に示すように多
層構造となっているのが多い。いま、１２の媒質Ｉの界
面１４にビーム光１６が入射角φ。〈３０°で入射した
場合、ビーム光１６は、１３の媒質■と媒質１の界面１
５および基板１１まで到達し、それぞれ表面反射光１７
，１８゜１９となる。このうち界面１４での反射光１７
は媒質Ｉの表面に発生する欠陥の情報を含み、界面１５
での反射光１８は媒質Ｉの表面に発生する欠陥の情報を
含む、また、界面１５での反射光１８は媒質■内と界面
１５の欠陥の情報を、反射光１９は１３の媒質■内と基
板１１表面の欠陥についての情報を含む、ただし、反射
光１９では反射光１７．１８と同様の情報も含んでいる
。

ここで、媒質Ｉの屈折率ｎ、＝１．５とすれば、界面１
４での反射光１７は媒質１．ＩＩに透過した光より微弱
であり１反射光として検出されるのは。

媒質１．ＩＩ内の欠陥の情報を有する反射光１８゜１９
が主となる。一方、第７図のように、入射角φ。〜９０
”　とすると、反射光１７が強く内部欠陥の情報を有す
る０反射光１８．１９の反射光は微弱であり界面１４で
の欠陥のみ選択的に検出可能である。

また、第６図において、入射光の波長を媒質Ｉの吸収ピ
ークと一致されれば、媒質■まで到達する光量が低下し
、反射光としては１８が主なものとなり、媒質Ｉ内部の
欠陥を選択的に検出できる。

このように、入射角と波長を適当に選択すれば、欠陥の
発生部位にあわせ、選択的な欠陥検出が可能となる・こ
のようにして、欠陥の発生部位を策定することは、欠陥
の発生原因をさぐるための非常に垂直な情報を得ること
になる。

第８図は、複数の照明手段を用いた場合の本発明の他の
実施例を示す図で、図中、２０は被検査体表面、２１は
第１の照明光源、２２は第１のスリット、２３は第１の
撮像レンズ、２４は第１の検出器、２５は第２の照明光
源、２６は第２のスリット、２７は第２の撮像レンズ、
２８は第２の検出器、２９は画像処理装置である。

被検査物体表面２ｏを第１の照明光源２１から第１のス
リット２２を通して、入射角〜３０°で照明する。この
照明方向からの正反射成分を第１の撮像レンズ２３と第
１の検出器３４で受光し、そのデータを処理装置２９で
処理して欠陥の有無を判断する。第２の照明光源２５か
らの照明についても同様である。それぞ九の正反射光成
分には。

特定の部位で発生した欠陥の情報を含んでいる。

第９図は、複数の照明手段を用い、ｏＰＣ感光ドラムな
どを対象にした場合の実施例を示す図で、図中、３０．
３１はフィルタ、３２は駆動装置、３３は駆動ベルト、
３４はドラム状被検査体（○ＰＣ感光ドラム）で、その
他第８図と同じ作用をする部分を同一の参照番号を付し
である。

ドラム状被検査体３４は駆動装置３２と駆動ベルト３３
により回転され、検出器２４．２８をラインセンサなど
にしてドラム全表面を撮像する。

照明光源２１．２５からの光は、フィルタ３０゜３１を
通し、被検査体３４表面の媒質の吸収スペクトルにあわ
せた波長を選択し、欠陥の発生部位を特定した欠陥検出
を行う。

羞−一員 以上の説明から明らかなように、本発明によると、以下
のような効果がある。

（１）請求項１に対応する効果：撮像領域と分解能の異
なる複数の撮像装置により被検査体表面を撮像すること
によって、大きな欠陥の検出に必要な広い領域の撮像と
、微小欠陥の検出に必要な高分解能の撮像とを実現する
ことができる。

（２）請求項２に対応する効果：撮像領域と分解能の異
なる複数の反射光強度分布について表面欠陥の検出を行
なうので領域の広さと分解能に応じた大きさの欠陥検出
ができ、被検査対表面に発生する欠陥の大きさが極端に
異なる場合でも欠陥の検出が容易にできる。

（３）請求項３に対応する効果：複数の照明方向とそれ
に対応した反射光強度を検出することにより、表層部あ
るいは下層部に発生した欠陥を選択的に検出することが
でき、欠陥の発生部位を容易に同定できる。

（４４）請求項４に対応する効果：照明方向ごとに表層
部あるいは下層部の吸収スペクトルから適切な波長を選
択することにより、より選択的な欠陥検出が可能となり
、欠陥の発生部位をより確実に同定できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による表面検査装置の一実施例を説明
するための構成図、第２図及び第３図は、欠陥検出の処
理フローを示す図、第４図は、被検査体として感光体ベ
ルトを対象にした場合の実施例を示す図、第５図は、反
射率と入射角との関係を示す図、第６図及び第７図は、
入射光の入射角に対する反射光の様子を示す図、第８図
は、複数の照明手段を用いた場合の本発明の他の実施例
を示す図、第９図は、複数の照明手段を用いた場合の更
に他の実施例を示す図である。 １・・・被検査体、２　、３−　ＣＣＤ　（Ｃｈａｒｇ
ｅ　ＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ　：電荷結合デバイス
）カメラ、４・・・照明光源、５・・・画像処理装置、
６・・・回転駆動装置、７・・・駆動ベルト。 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被検査体表面を照明する照明手段と、該被検査体表
   面を撮像する撮像手段とを有し、撮像により得られた被
   検査体表面の反射光強度分布から表面欠陥を検出する表
   面検査装置において、被検査体表面を撮像領域と分解能
   の異なる複数の撮像手段と、該撮像手段により得られた
   反射光強度分布から表面欠陥を検出する処理手段とから
   成ることを特徴とする表面検査装置。 ２、前記撮像領域と分解能の異なる複数の撮像手段で撮
   像して得られた被検査体表面の領域と分解能の異なる複
   数の反射光強度分布についてそれぞれ表面欠陥の検出を
   行なうことを特徴とする請求項１記載の表面検査装置。 ３、被検査体表面を照明する照明手段と、該被検査体表
   面の反射光強度から表面欠陥を検出する検出手段とを有
   する表面欠陥検査装置において、複数の方向から照明す
   る照明手段と、該照明手段の各々の照明方向に対応した
   反射光強度を検出する検出手段とから成ることを特徴と
   する表面検査装置。 ４、前記照明手段は、照明方向によって照明光波長が異
   なることを特徴とする請求項３記載の表面検査装置。