JPH04194944A - 積層型電子写真感光体の欠陥検査装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はディジタル複写機、レーサプリンタ等に使用さ
れる積層型電子写真感光体の表面層および内部層欠陥の
検査装置に関する。

（従来の技術） 第２図は本発明か検査対象とする積層型電子写真感光体
１（以下、感光体という）の断面模式図及び入反射動作
説明図であって、これは導電性支持体１１に中間層１２
を介して感光層１３を有し、該感光層は電荷発生層１３
ハおよび電荷移動）？ａｌ　３　Ｂから構成され、該電
荷移動層１３Ｂか感光体ｌの表面側となる。

このような構成の感光体の光学的な外観検査装置として
は、光源より発生した光、例えば、レーザ光（走査光）
を被検体である感光体表面に入射光２としてスポット照
射し、そこで発生する反射光４の円弧上の回折パターン
が感光体表面の欠陥に従い、中央ピーク値の減少、周辺
光の増加をきたすのを利用し、フ第１・タイオード、フ
オＩ・マル等の検出器で定量的に欠陥を検査する。

または、ガルバノスキャナー、ポリゴンミラーでレーザ
゛スポットを走査し、感光体表面の走査点からの反射光
４あるいは、その反射光方向近傍の拡散成分＋４ｂを受
光幅の大きな光電変換器で直接受光するか、あるいは、
集光用のレンズにて１点に集光して光電変換器で電気信
号に変換し、その電気信号の変化により感光体表面の欠
陥を検出するようにしていた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、」−配光学的な外観検査装置では、感光
体の表面（電荷移動層１３＋３）における反射光４がそ
の多くを占めるため、感光体のうちの検出能が最−１−
層の表面欠陥にＩトよってしまい、内部層（電荷発生層
＋３Ａ、中間層１２）に起因する外観欠陥までは、容易
に検査できなかった。

更に感光体を拡散照明とテレヒカメラの組み合せで撮像
し画像処理にて欠陥を検査する手段も提案されているが
、これを感光体に適用した場合、局所的な欠陥項１．１
を検査しにくいという問題点があった。

また、これらの画像処理における受光手段は、感光体の
移動時の−１−１下方向の振れ振動に弱く、これら幾何
学的な移動によりヒームスボツトの反射光の］１下、左
右方向の反射強度に変化を生じさせるほか、撮像時はデ
フォーカスをも生じせしめ、誤検出の原因ともなってい
た。

また、感光体の欠陥検査の自動化は、その製造工程を高
速化、省力化して行くうえで必要不可欠であるが、従来
の欠陥検査の付帯工程では、目視検査を代替する手段か
ないか、あっても非常に高価であるため、充分な投資効
果が得られず、塗工等の主要工程と比較して自動化が遅
れている。

このような事情から感光体の表面層及び内部層の欠陥を
高速かつ低コストで自動検査か出来るものが望まれてい
た。

また、感光体の歩留りを向」ニさせるためには、感光体
の全数について、かつ感光体表面の全領域を製造実時間
で検査し、かつ表面欠陥の発生が検出された際には、そ
の外観欠陥の大きさ種類等の詳細な欠陥情報を得て製造
ラインへの情報のフィードバックを行ない、直ちに処置
をして継続的な表面欠陥の発生を防止できるシステムが
望まれる。

本発明は−に述したような事情に鑑み、これまで感光体
の表面欠陥に限られていた欠陥検出能を内部層まで拡大
できることならびに実時間で検査可能な感光体の欠陥検
査装置を得ることを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は」−記課題を解決し目的を達成するため請求項
（１）記載の発明は、積層型電子写真感光体の内部層欠
陥を偏光特性を利用して顕在化させる投光手段と、該投
光手段によって発生する前記積層型電子写真感光体から
の拡散反射光を受光し光情報を電気信はに変換する受光
手段と、該受光手段によって発生する電気信号から光量
変化点を抽出し閾値と比較して表面層および内９１（層
欠陥の有無を判定する手段とを有することを特徴とする
。

また、請求項（２）記載の発明は、レーザ゛光源からの
走査光を一方向に回転する積層型電子写真感光体の表面
に、その回転方向と直交する方向に直線状に走査すると
ともに、該走査光を直線偏光走査光に変え複数の測定面
を同時に光束走査する投光手段と、該投光手段により直
線状に走査された走査光の各測定面毎の拡散反射光を、
前記積層型電子写真感光体表面の平均面に垂直な方向に
ライン状に受光して光情報を電気信号に変換する受光手
段と、該受光手段によって発生する電気信号から光量変
化点を抽出し閾値と比較して表面層および内部層欠陥の
有無を判定する手段とを有することを特徴とする。

（作　用） 本発明の請求項（１）記載の発明は、感光体表面での反
射を抑制し、内部層に欠陥検査用の入射光を到達させる
ため、入射光に対し表面層である電荷移動層の屈折率か
ら決まる偏光条件および入射角（ブリュースター角ψ）
をもって感光体表面に投光し内部層欠陥を顕在化し、そ
の感光体からの反射光を受光し光電変換し、変換された
電気信弼の光量変化点を抽出し、これを閾値と比較して
表面層および内部層の欠陥の有無を判定し表示するよう
にしたものである。

また、請求項（２）記載の発明は、感光体の回転方向と
直交する方向に直線状に表面層および内部層の欠陥を検
査する走査光を走査するとともに、この走査光を直線偏
光走査光に変え複数の測定面を同時に光束走査する。そ
して、各測定面毎の拡散反射光を感光体表面の平均的な
垂直な方向にライン状に受光して光電変換し、変換され
た電気信号の光量変化点を抽出して閾値と比較し表面層
および内部層の欠陥の有無を判定し表示するようにした
ものである。

以下、本発明の詳細な説明するに先立ち、感光体表面の
入射および反射特性について説明する。

前記第２図にする積層型電子写真感光体１においては、
該感光体表面に任意の入射角（ブリュースター角ψ）を
もって投光された入射光２（ビームスボッｌ−）は、一
定の偏光条件を満たさない限り、一部の光は、内部層で
ある電荷発生層１３Ａ、中間層１２に透過光３として侵
入するが、残りの大部分は表面（電荷移動層１３　ｒ”
ｔ　）で反射光４として正反射される。したがって、こ
れらの光情報も表面層の情報量（反射光／ｌ）か多くな
り、内部層の情報は表面情報（正反射成分）に隠蔽され
てしまう。

特にこの傾向は光源としてコヒーレンスの高いレーザ光
源を使用した場合に顕著となっている。

即ち、表面層である′重荷移動層１３Ｂは透過性が高い
が表面性もよいので、その反射は正反射成分と屈折入射
光からなるフレネルの法則に従い、入射光２の多くは正
反射方向へ偏光してしまう。

これに対して、内部層欠陥の発生場所となる電荷発生層
１３Ａ、中間層１２の内部では、ランバードの余弦法則
に依って近似的に記述される拡散反射成分が発生してい
る。

ここで、上記電荷発生層１３Ａでの拡散反射成分とは、
表面層である電荷移動層１３Ｂから層内に屈折入射した
光束か電荷発生層１３ハの顔料表面で乱反射し、再び表
面層である電荷移動層１３Ｂを通過して塗膜外に出てく
る光と、光束が顔料層の内ｒｆ１＋に侵入し、多数の顔
料粒子内を透過したり、顔料による波長（光）の選択反
射、選択吸収、屈折、散乱を繰り返した後、塗膜の外に
出てくる光の相乗されたものとなっている。

また、中間層１２での拡散反射光は、表面層である電荷
移動層１３Ｂ、電荷発生層１３Ａを透過し、中間層１２
内部において拡散フィラーである酸化チタン粒子により
拡散反射を起こし、再び塗層外に出て来た光となる。

この際の導電性支持体１１からの反射は、中間層１２に
酸化チタンのような拡散フィラーが含有されていない場
合は、光束の多くが導電性支持体１１の表面まで到達し
、切削加工等により形成される表面微細構造により回折
を起こし、電荷発生層１３Ａ、電荷移動層１３Ｂを透過
した後、再び塗膜外へ出る。

また、」−記と反対に中間層１２に酸化チタンのような
拡散フィラーが含有されている場合は、この酸化チタン
粒子等の拡散フィラーの効果で、導電性支持体１１の表
面での反射が隠蔽されるので、導電性支持体１１の表面
独特の光輝性の強い直進性の有る光束は、塗膜外には出
現し得ない。

」二連したように感光体の内部層である電荷発生層＋３
Ａ、中間層１２に欠陥か存在する場合、その欠陥部は光
学的な吸収強度、屈折率、拡散状態が変化するので、拡
散反射分布の塁動に異常を来すことがわかる。つまり、
本発明はこのような拡散反射分布から、電荷発生層＋３
Ａと中間層１２で発生する拡散反射の相乗された分布強
度を、入射光の光学的単動の観点から検査することによ
り、従来の検査では不充分であった内部層欠陥の検出能
力の拡大をはかることが可能となる。

これを具体的に説明すると、感光体の表面層での反射を
抑制し、内部層に光を多く到達せしめる投光手段が必要
となる。このためには、入射光の偏光状態、入射角（ブ
リュースター角ψ）が一定の条件を満足していれば、容
易に内部層に多くの光を誘導できることが一般的に知ら
れている。この内部層に多くの光を誘導させるには、主
に表面層である電荷移動層１３Ｂの屈折率（誘導率）で
決まるものであり、入射光２か直線偏光を作る偏光子を
介してＰ方向の直線偏光となった場合、入射角（ブリュ
ースター角ψ）、ｔａｎψ＝ｎ、／貼（たたし、ｎ２は
表面層屈折率、ｎｌは空気屈折率）でり・えられる入射
角（ブリュースター角ψ）であれば、表面層での強度反
射率はＯ近傍となり、内部層に到達する光量の絶対値を
増大させることかできる。

この場合、反射光分布の受光手段も最適の条件を選択を
することか必要であり、これによって正反射光受光の低
減、拡散反射受光の増大をはがれることになる。

また、感光体の内部層である電荷発生層と拡散フィラー
を有した中間層における拡散反射の相乗された分布は、
はぼ分布が球状の完全拡散反射分布であることが調査結
果から判明しているため、測定面の法線方向（０°方向
）に受光装置を設置すれば高いＳ／Ｎで拡散反射強度分
布の過度状態を検波することか可能となる。

更に受光方式における拡散反射の強度は、感光体の移動
、回転時の１１下方向の振れ、振動によって変化するこ
とが殆となく、Ｓ／Ｎの低減を防ぐばかりでなく、装置
構成−１−、の幾何精度を許容することが可能となり、
安価な条件で装置を制作できる。

（実施例） 本発明の請求項（１）記載の発明の実施例について、第
１図ないし第４図により説明する。第１図は本発明の装
置構成及びレーザ゛スポットの入射、反射受光の説明図
を示し、図中５はレーサ゛光源、６はコンデンサレンズ
、７Ａはコリメータレンズでありビームエクスパンダを
構成する。８は楕円偏光等から直線偏光を選択するため
の偏光子、９はコンデンサレンズで被測定面（感光体１
の表面］、Ａ）に６０〜１００μｍのビームスポット１
ｏを形成することを目的とし、これら各素子５〜９で投
光子段を構成する。

また受光手段は、コリメータレンズ７Ｂ及び受光器１２
（例えば、光電子増倍管）で構成され、被測定面の法線
方向に設置される。

この構成において、感光体１の微小な欠陥を検査するた
めには、ビームスポット１０の寸法を小さくする必要が
あｔハまた、ツノ１さなビームスポットで高速移動、回
転する感光体１を検査するには走査速度を」−げる必要
がある。その場合、受光器１２の応答周波数帯域を広げ
るため、光電変換素子としての受光器に光電子増倍管を
用いる。これは、ホトダイオード等に比べて感度、周波
数帯域とも１オ一ダ以上勝れているためである。

つぎに動作を説明すると、レーザ光源５から被測定面で
ある感光体１の表面１Ａに所定の入射角（ブリュースタ
ー角ψ）をもって入射された、はぼｒ〕偏光のビームス
ポットＩＯの一部は、表面ＩＡで反射され、その反射光
は表面層のビームスポット１０の照明位置についての表
面情報を含んだ検出光＋４（図面上では１４ａ、　１４
ｂで後述する）となる。

例えば、ビームスポット１０の照明位置において、表面
ＩＡが正常であれば、検出光１４ａ（反射光４）となり
、欠陥であれば散乱光としての検出光１４１〕（第２図
参照）となり、矢印方向へ反射される。ここで、検出光
＋４ｂの光は内部層の検出光１５（第１図参照）と相乗
され、受光器１２の光電子増倍管で検知される。この場
合、内部層か正常であっても、表面層に欠陥かあれば光
電子増倍管で受光する強度か変化することになる。

また、感光体ｌの表面ｌΔで反射されなかった光束の多
くは、内部層である電荷発生層１３Δから中間層１２ま
で到達し、そこで拡散反射され、内部層に欠陥か存在す
る場合、その反射光は内部層の欠陥情報を含んだ検出光
１５となって塗膜外へ出てくる。

第３図は受光器による光電変換信号出力の特性を示し、
感光体］の表面ＩＡを光点走査し、拡散反射成分を光電
子増倍管で検出したときの任意の内部層の正常及び欠陥
データ例か示されている。

即ち、横軸はビームスポット１０の走査時間、縦軸−１
４＝ は光電変換信号出力を示し、正常部（Ａ）は平坦な信号
出力となっているが内部層に欠陥（Ｂ）かある場合は信
号出力か急激に低下し、高感度で検出できることかわか
る。

第４図はデータ処理部の一例を示すブロック構成図を示
し、図中、１６は前記受光器１２（光電子増倍管）に接
続されたロックインアンプ、１７はハ／１つ変換器、１
８はコンピュータ、１９は表示装置である。

この動作を説明すると、光電子増倍管からの微弱な信号
はロックインアンプ１６で低ノイズ・広域周波数帯で増
幅する。このロックインアンプ１６の出力信号はＡ／Ｄ
変換器１７でデジタル化され、光量変化点（第３図の０
点）を抽出する微分演算を行なうためにコンピュータ１
８に入力される。

コンピュータ１８では入力信号に対して１階時間微分及
び２階時間微分を行なう。そして入力信号の振幅変化が
緩いときには１階時間微分でピーク値を求めた際、幅が
広くなってしまうことが有る。

これを改善するために必要に応じて２階時間微分を行な
う。しかし、１階、２階時間微分のとき、強く強調し過
きるとＳ／Ｎか悪くなるので、コンピュータ１８内でデ
ジタル平滑化処理を合せて行なう必要がある。この後、
この微分信号はコンピュータ１８内で判定のための閾値
と比較され、欠陥有無の判定が行なわれ、その結果を表
示装置１９に表示する。

次に請求項（２）記載の発明の実施例について第５図な
いし第７図により説明する。

第５図は本発明の装置構成を示し、図中２０はレーザ光
源で波長６３２８人の出力安定ｔ−１ｅ　−Ｎ　ｅレー
ザ゛である。２１はポリゴンミラー、２２はｆＯレンズ
システム、２３は反射ミラー、２４は偏光子で、これら
は感光体１の表面ＩＡに対しての投光手段を構成する。

また、受光手段は複数の光フアイバー束２５と該光フア
イバー束と結合された受光器（光電子増倍管）とで構成
され、第６図にその光束であるレーサスポット１０の入
射、反射受光の説明図を示す。

動作を説明すると、レーザ光源２０から放射された光束
（レーザビーム１０）をｆｅレンズシステム２２の入射
瞳近傍に配置したポリゴンミラー２１で反射させ、ｆＯ
レンズシステム２２を通過させた後、反射ミラー２３で
偏向し、更に走査平行光を直接偏光に変える偏光子２４
を介して感光体１の表面ＩＡ（第６図参照）を順次走査
する。

」−記の光源２０は元々直線偏光特性を有した光束を放
射しているが、ポリゴンミラー２１で反射されることに
より、ランダム偏光状態に偏光してしまう。そして、偏
光子２４ではポリゴンミラー以降の走査光から再びＰ偏
光の走査平行光をとり出しつるようになっている。また
、ポリゴンミラー２１は製造実時間検査を実現する光偏
向器として実用化されており、その特徴は使用波長に対
して偏向特性が基本的に不変であること、広角に高分解
点数の偏向が可能であること、そして、比較的高速にレ
ーザビームを偏向できること、等である。

したかって、レーザ光源２０からの光束に偏向特性を付
加させた−にで、回転移動する感光体１の表面］八に、
その、回転方向Ｙと直交する方向、つまり、感光体の長
軸方向に直線状に走査することにより、感光体表面の全
領域を製造時、実時間で検査することが出来る。

第６図に示すように感光体１の表面１Ａに所定の入射角
（ブリュースター角ψ）を持って入射された、はぼＩ〕
偏光の光束の一部は表面ＩＡで反射され、その反射光は
表面層の照射位置についての表面を含んだ検出光１４と
なる。もし、ビームスボッｈｌｏの照射位置において感
光体１の表面１ΔがｉＥ常であれば検出光１４ａ、欠陥
か存在すれは散乱光として検出光＋４ｂ（第２図参照）
か得られる。この検出光＋４ｂは内部層の検出光１５と
相乗され、光フアイバー束２５、受光器＋２（光電子増
倍管）で検知される。

第７図は第５図の装置構成に基つく内部欠陥を抽出した
結果を示すグラフである。即ち、感光体１の表面ＩＡを
レーサスポット１０で光点走査し、光電子増倍管の検出
信号をレーサスボットの受光位置に関連づけて２次元的
に配列し、この配列により、光電変換出力信号■、レー
サ゛スポツＩ・の走査時間Ｔ、感光体〕の長軸方向の受
光位置Ｘを３次元で示しである。この図かられかるよう
に内部層欠陥（Ｂ）が感光体表面の全領域にわたって高
感度に検出される。この検出結果（３次元信号）は前記
第４図でのべたデータ処理部により実時間処理され、そ
の判定結果が表示装置に表示される。

（発明の効果） 以−に説明したように本発明の請求項（１）記載の発明
は、偏光特性を利用して感光体の内部層欠陥を顕在化さ
せ、その内部層欠陥からの拡散反射光を受光して、従来
表面層欠陥に限られていた欠陥検出を内部層まで拡大し
表面層欠陥とともに検査することが可能となった。

また、請求項（２）記載の発明は、前記効果に加え、更
に光源からの走査光を感光体の回転方向と直交する方向
に直線状に走査することにより、感光体表面の全領域に
わたり、極めて能甲的に製造実時間で検査ができる。そ
して、感光体の完全拡散反射に近い反射分布のピーク位
置で受光しているので幾何学的変動にも強＜　Ｓ／Ｎの
低減を押え、幾何精度の許容により低コストで製作でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の請求項（１）記載の発明
の実施例図であって、第１図は装置の構成及びレーザ゛
スポットの入射、反射受光の説明図、第２図は検査対象
とする積層型電子写真感光体の断面模式図及び入反射動
作説明図、第３図は受光器による光電変換信号出力の特
性図、第４図はデータ処理部の−・例を示すブロック構
成図である。 第５図ないし第７図は本発明の請求項輯）記載の発明の
実施例図であって、第５図は装置の構成を示す図、第６
図はレーサ゛スポットの入射、反射受光の説明図、第７
図は内Ｆｍ欠陥を抽出した結果を示すグラフである。 ｌ・感光体、　　２　入射光、　　３　透過光、　　４
・・反射光、　　５，２０　レーザ゛光源、　　６，９
・コンデンサレンス、 ７ハ、７Ｂ・・コリメータレンズ、　　８゜２４・・偏
光子、　１０　　ヒームスポット、１２・・・受光器（
光電子増倍管）、　１１　　導電性支持体、　１２・中
間層、　１３・感光層、１３Ａ　　電荷発生層、　１３
Ｂ　　電荷移動層、１４・検出光（表面層）、　１４ａ
　　検出光（正常）、　１４ａ　　検出光（欠陥）、　
１５・検出光（内部層）、　１６・ロックインアンプ、
１７・・・Ａ／Ｄ変換器、　１８・・・コンピュータ、
１９・・表示装置、　２１・・ポリゴンミラー、２２・
・・ｆｆ）レンズシステム、　２３・反射ミラー、　２
５・・・ファイバー束。 特許出願人　株式会社　リ　コ　一 代　　理　　人　　　星　　野　　恒　　司　　　）−
２０〜 記贈軟惇城馴モＲ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）積層型電子写真感光体の内部層欠陥を偏光特性を
   利用して顕在化させる投光手段と、該投光手段によって
   発生する前記積層型電子写真感光体からの拡散反射光を
   受光し光情報を電気信号に変換する受光手段と、該受光
   手段によって発生する電気信号から光量変化点を抽出し
   閾値と比較して表面層および内部層欠陥の有無を判定す
   る手段とを有することを特徴とする積層型電子写真感光
   体の欠陥検査装置。
2. （２）レーザ光源からの走査光を一方向に回転する積層
   型電子写真感光体の表面に、その回転方向と直交する方
   向に直線状に走査するとともに、該走査光を直線偏光走
   査光に変え複数の測定面を同時に光束走査する投光手段
   と、該投光手段により直線状に走査された走査光の各測
   定面毎の拡散反射光を、前記積層型電子写真感光体表面
   の平均面に垂直な方向にライン状に受光して光情報を電
   気信号に変換する受光手段と、該受光手段によって発生
   する電気信号から光量変化点を抽出し閾値と比較して表
   面層および内部層欠陥の有無を判定する手段とを有する
   ことを特徴とする積層型電子写真感光体の欠陥検査装置
   。