JPH10206335A - 表面欠陥検査装置及び検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】感光体ドラム表面の各種欠陥を正確に識別して
精度良く検出する。 【解決手段】感光体ドラム７に一定入射角でレ−ザスポ
ット光を走査させながら入射し、その正反射光を正反射
光受光器２で受光し、散乱反射光を散乱光受光器３，４
で受光する。判定処理部５は正反射光の受光量の変化か
ら色ムラ，黒点，白抜け等の濃度差欠陥を検出し、正反
射光の受光量の変化と反射スポット光の位置変化から緩
やかな凹凸欠陥を検出し、散乱反射光の受光量で突起，
異物等の凸欠陥と傷，打痕等の凹欠陥を検出し、散乱反
射光の分布から凸欠陥と凹欠陥を識別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、感光体ドラム等
の被検査物表面に光を照射し、被検査物表面からの反射
光の情報に基づいて被検査物表面の欠陥を検出する表面
欠陥検査装置及び検査方法、特に各種欠陥の種類と検出
精度の向上に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】複写機やプリンタ等の画像形成装置に使
用する感光体ドラムは表面に疵や異物による欠陥がある
と良質な画像を形成することができなくなるため、欠陥
の有無を正確に検査する必要がある。この感光体ドラム
の表面欠陥を光学的に検出する方法が、例えば特開平７
−128240号公報に示されている。特開平７−128240号公
報に示された低速で回転している感光体ドラムに光を照
射し、正反射光検出用ラインセンサで感光体ドラムから
の正反射光を受光して反射光の反射率の変化から膜厚ム
ラや色ムラの有無を検出し、正反射光の光路に対して３
度から10度傾いた位置に設けた散乱光検出用ラインセン
サで感光体ドラムからの散乱光を受光して凹凸の有無を
検出している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、膜厚ム
ラや色ムラの有無を検出する正反射光検出用ラインセン
サと、凹凸の有無を検出する散乱光検出用ラインセンサ
が微小角度だけ異なった光路に設けてあるため、色ムラ
を検出する情報のなかに凹凸の情報も含まれてしまい、
欠陥を正確に検出することは困難であった。

【０００４】また、感光体ドラムの凹凸の検査において
は、突起や異物による凸状の欠陥に対しては傷，打痕に
よる凹状の欠陥より厳しく規定されている。これに対し
て、上記検査方法では凸凹の欠陥の有無を検出できても
検出した欠陥が凸状の欠陥であるか凹状の欠陥であるか
が判別できないため、凸凹の欠陥の許容範囲を定める検
査しきい値としては検査規格の厳しい凸欠陥に合わせた
しきい値を設定する必要があり、凹状の欠陥に対しては
過検出にならざるを得なかった。

【０００５】さらに、凸凹変化率の小さい膜厚ムラを反
射率の違いから検出しているが、形状変化の緩やかな凸
凹欠陥を検出できないため、膜厚ムラと色ムラを識別す
ることは不可能であった。

【０００６】この発明はかかる短所を改善するためにな
されたものであり、各種欠陥を正確に識別するとともに
精度良く検出することができる表面欠陥検査装置及び検
査方法を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る表面欠陥
検査装置は、投光部と正反射光受光器と複数の散乱光受
光器及び処理判定部とを有し、投光部は被検査面に対し
て一定入射角でスポット光を走査させながら入射し、正
反射光受光器は被検査面からの反射光の正反射光の光路
に設けられ、複数の散乱光受光器は被検査面からの反射
光の異なる散乱反射光の光路にそれぞれ設けられ、処理
判定部は受光量算出部と受光量変化算出部と入射位置算
出部と位置変化度合演算部と受光量分布算出部及び欠陥
判定部を有し、受光量算出部は正反射光受光器の出力信
号から被検査面からの正反射光のエネルギを算出し、受
光量変化算出部は受光量算出部で算出した正反射光のエ
ネルギの変化を算出し、入射位置算出部は正反射光受光
器の出力信号から反射スポット位置を算出し、位置変化
度合演算部は入射位置算出部で算出した反射スポット位
置の変化度合を演算し、受光量分布算出部は複数の散乱
光受光器の出力信号から被検査面からの散乱反射光の分
布を算出し、欠陥判定部は受光量変化算出部で算出した
正反射光のエネルギの変化と位置変化度合演算部で演算
した反射スポット位置の変化度合及び受光量分布算出部
で算出した被検査面からの散乱反射光の分布から、被検
査面の欠陥の有無と欠陥の種類を判定することを特徴と
する。

【０００８】上記投光部は偏光のスポット光を出射し、
複数の散乱光受光器の前面にそれぞれ偏光フィルタを設
けることが望ましい。

【０００９】また、上記被検査面が感光体ドラムである
場合は、光学系に上記投光部のスポット光の走査位置と
異なる感光体ドラムの位置に光を入射するライン光源
と、感光体ドラム表面からの拡散光を検出するラインセ
ンサとを有し、処理判定部はラインセンサの出力信号か
ら色ムラ，黒点，白抜け等の濃度差欠陥を検出するよう
にしても良い。

【００１０】この発明に係る表面欠陥検査方法は、被検
査面に対して一定入射角でスポット光を走査させながら
入射し、被検査面からの正反射光と散乱反射光を検出
し、正反射光の受光量の変化から色ムラ，黒点，白抜け
等の濃度差欠陥を検出し、正反射光の受光量の変化と反
射スポット光の位置変化から緩やかな凹凸欠陥を検出
し、散乱反射光から突起，異物等の凸欠陥と傷，打痕等
の凹欠陥を検出し、散乱反射光の分布から凸欠陥と凹欠
陥を識別することを特徴とする。

【００１１】この発明に係る他の表面欠陥検査方法は、
感光体ドラムに対して一定入射角でスポット光を走査さ
せるとともにスポット光の走査位置と異なる感光体ドラ
ムの位置にライン光源から光を入射し、感光体ドラム表
面のスポット光入射位置からの正反射光と散乱反射光を
検出し、正反射光の受光量の変化と反射スポット光の位
置変化から緩やかな凹凸欠陥を検出し、散乱反射光から
突起，異物等の凸欠陥と傷，打痕等の凹欠陥を検出し、
散乱反射光の分布から凸欠陥と凹欠陥を識別し、ライン
光源から出射して感光体ドラム表面で拡散した拡散光の
受光量から色ムラ，黒点，白抜け等の濃度差欠陥を検出
することを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】この発明の表面欠陥検査装置は投
光部と正反射光受光器と２組の散乱光受光器と処理判定
部及び表示装置とを有する。投光部はレ−ザ光源とポリ
ゴンミラ−とｆθレンズを有し、感光体ドラムの表面に
一定入射角でレ−ザスポット光を走査させる。正反射光
受光器は２次元の半導体光位置検出器（ＰＳＤ）からな
り、感光体ドラムからの正反射光の光路に配置されてい
る。２組の散乱光受光器は例えば光電子増倍管からな
り、感光体ドラムからの反射光の異なる散乱反射光の光
路に配置されている。

【００１３】処理判定部は受光量算出部と受光量変化算
出部と入射位置算出部と位置変化度合演算部と受光量分
布算出部及び欠陥判定部を有する。受光量算出部は正反
射光受光器の出力信号から感光体ドラムからの正反射光
のエネルギを算出する。受光量変化算出部は受光量算出
部で算出した正反射光のエネルギの変化を判定する。入
射位置算出部は正反射光受光器の出力信号から反射スポ
ット位置を算出して特定する。位置変化度合演算部は入
射位置算出部で算出した反射スポット位置変化を微分し
て位置変化の度合を演算する。受光量分布算出部は２組
の散乱光受光器の出力信号から感光体ドラムからの散乱
反射光の分布を算出する。欠陥判定部は受光量変化算出
部で得た正反射光の受光量の変化から色ムラ，黒点，白
抜け等の濃度差欠陥を検出し、正反射光の受光量の変化
と位置変化度合演算部で得た反射スポット光の位置変化
から緩やかな凹凸欠陥を検出する。また、受光量分布算
出部から送られる散乱反射光の情報により突起，異物等
の凸欠陥と傷，打痕等の凹欠陥を検出し、散乱反射光の
分布から凸欠陥と凹欠陥を識別する。

【００１４】このように感光体ドラムの表面欠陥の有無
を検査するときに、投光部から偏光のスポット光を出射
し、散乱光受光器の前面にそれぞれ偏光フィルタを設
け、散乱により偏光状態が異なった光だけを散乱光受光
器で検出することにより、散乱反射光を検出するときの
Ｓ／Ｎを向上させることができる。

【００１５】また、感光体ドラムに対して一定入射角で
スポット光を走査させるとともにスポット光の走査位置
と異なる感光体ドラムの位置にライン光源から光を入射
し、ライン光源から出射して感光体ドラム表面で拡散し
た拡散光の受光量から色ムラ，黒点，白抜け等の濃度差
欠陥を検出するようにすると、人が行う目視検査と同等
の検査を行うことができる。

【００１６】

【実施例】図１はこの発明の一実施例の構成を示す配置
図である。図に示すように、表面欠陥検査装置は投光部
１と正反射光受光器２と２組の散乱光受光器３，４と処
理判定部５及び表示装置６とを有する。投光部１はレ−
ザ光源１１とポリゴンミラ−１２とｆθレンズ１３及び
例えばフォトダイオ−ドからなる同期検知用受光素子１
４からなり、レ−ザ光源１１から出射された光をポリゴ
ンミラ−１２で偏向させｆθレンズ１３を介して感光体
ドラム７の表面を、図２の配置図に示すように、一定入
射角αで走査させる。このポリゴンミラ−１２で偏向さ
れた光は同期検知用受光素子１４にも入射して信号入力
開始のトリガ−を与えるために利用される。感光体ドラ
ム７は図示していない駆動部により回転するとともに、
図１に示すようにレ−ザ光の走査幅が感光体ドラム７よ
り短い場合は、感光体ドラム７を軸方向に移動させると
とにより、全面にレ−ザ光を入射して検査することがで
きる。

【００１７】正反射光受光器２は２次元の半導体光位置
検出器（ＰＳＤ）からなり、感光体ドラム７からの正反
射光の光路に集光レンズ８を介して配置されている。散
乱光受光器３，４は例えば光電子増倍管からなり、感光
体ドラム７からの反射光の異なる散乱反射光の光路に集
光レンズ９，１０を介して配置されている。例えば感光
体ドラム７に入射するレ−ザ光の入射角αが60度のとき
に、散乱光受光器３は、図２に示すように、入射点の法
線に対する反射角βが30度の光路に配置され、散乱光受
光器４は法線上に配置されている。この入射角αや散乱
光受光器３，４を配置する反射角βは多数の欠陥サンプ
ルを用いて実験的に決められる。

【００１８】正反射光受光器２を構成する半導体光位置
検出器（ＰＳＤ）は、図３の断面構造図に示すように、
高抵抗半導体（シリコン）の表面に設けられたｐ形抵抗
層と裏面に設けられたｎ層を有し、ｐ形抵抗層とｎ層と
中間にあるｉ層の３層からなり、表面層はｐｎ接合を形
成し、光電効果をもっている。そして図４の電極配置図
に示すようにＸ軸とＹ軸方向の両端にそれぞれ一対の信
号電極Ｘａ，ＸｂとＹａ，Ｙｂを有する。この信号電極
Ｘａ，Ｘｂ間の距離をＬ、電極Ｘａから光入射位置まで
の距離をｘとすると、光入射位置位置に発生した光生成
電荷は光の入射エネルギに比例した光電流として抵抗層
に達し、各電極Ｘａ，Ｘｂまでの抵抗値に逆比例するよ
うに分割して取り出される。ここで光電流をＩ₀、電極
Ｘａ，Ｘｂからの出力電流をＩａ，Ｉｂとすると、Ｉ₀
＝Ｉａ＋Ｉｂとなる。抵抗層が全面均一な抵抗値を持つ
ように作られているので、長さと抵抗値が比例するか
ら、電流Ｉａ，Ｉｂの減算値を加算値を正規化のため除
算した値（Ｉｂ−Ｉａ）／（Ｉｂ＋Ｉａ）は（２ｘ−
Ｌ）／Ｌとなり、電流Ｉａ，Ｉｂの値から入射光エネル
ギとは無関係に、光スポットの入射位置を求めることが
できる。また、光電流Ｉ₀の値から入射光スポットのエ
ネルギを得ることができる。

【００１９】処理判定部５は、図５のブロック図に示す
ように、受光量算出部５１と受光量変化算出部５２と入
射位置算出部５３と位置変化度合演算部５４と受光量分
布算出部５５と欠陥判定部５６及び欠陥情報記憶部５７
を有する。受光量算出部５１は正反射光受光器２の出力
信号から感光体ドラム７からの正反射光のエネルギを算
出する。受光量変化算出部５２は受光量算出部５１で算
出した正反射光のエネルギの変化を判定する。入射位置
算出部５３は正反射光受光器２の出力信号から反射スポ
ット位置を算出して特定する。位置変化度合演算部５４
は入射位置算出部５３で算出した反射スポット位置変化
を微分して位置変化の度合を演算する。受光量分布算出
部５５は散乱光受光器３，４の出力信号から感光体ドラ
ム７からの散乱反射光の分布を算出する。欠陥判定部５
６は入射位置算出部５３で算出した反射スポットの位置
毎に受光量変化算出部５２で判定した正反射光のエネル
ギの変化と位置変化度合演算部５４で演算した反射スポ
ット位置の変化度合及び受光量分布算出部５５で算出し
た感光体ドラム７からの散乱反射光の分布から感光体ド
ラム７表面の欠陥の有無と欠陥の種類を判定する。欠陥
情報記憶部５７は欠陥判定部５６で判定した欠陥の種類
を反射スポット位置や欠陥判定部５６に入力した各種情
報とともに記憶する。表示装置６は欠陥判定部５６で判
定した欠陥の種類や反射スポット位置等の情報を表示す
る。

【００２０】上記のように構成された表面欠陥検査装置
の動作を説明するにあたり、まず感光体ドラム７の表面
に生じる欠陥の種類とその光学的な特性及び動作原理を
説明する。

【００２１】感光体ドラム７に生じる色ムラと黒点，白
抜けの欠陥は表面凸凹がなく、光の散乱性がなく反射率
のみ、すなわち濃度が正常部と異なる。これらの欠陥は
光学的な性質は同じであるが、色ムラは大きさが数ｍｍ
から数ｃｍあり正常部との濃度差が小さく、黒点や白抜
けは小さいもので直径100μｍ程度で急激な濃度変化を
伴っているという違いがある。そしてこれらの欠陥は散
乱性がないのでレ−ザ光が入射しても正反射だけして、
散乱反射光受光器３，４には入射せず、正反射光受光器
２にだけ反射光が入射する。また凸凹もないので正反射
光受光器２から得たスポット位置変化の微分値も正常部
と同じであり、正常部と異なるのは正反射光受光器２に
入射するエネルギすなわち正反射光受光器２で生じる光
電流Ｉ₀の増減である。

【００２２】突起，異物と傷，打痕は小さいもので直径
が数10μｍで、高さあるいは深さが10μｍ程度の凸凹を
伴う欠陥である。これらの欠陥にレ−ザスポット光が入
射すると散乱され、散乱反射光が散乱光受光器３，４に
入射する。ここで、突起，異物等の凸欠陥６１の場合に
は、図６（ａ）に示すように、入射したレ−ザスポット
光６３はあらゆる方向にほぼ均一な分布６４で散乱する
のに対して、傷，打痕等の凹欠陥６２の場合は、図６
（ｂ）に示すように指向性６５を持った散乱をする傾向
がある。そこで、異なる散乱反射光の光路に設けた散乱
光受光器３，４で感光体ドラム７からの散乱反射光を検
出し、その分布を調べることにより凸凹欠陥の種別を判
別することができる。すなわち突起，異物等の凸欠陥の
場合には、散乱光受光器３，４の出力値はほとんど同じ
であり、その比はほぼ「１」になるが、傷，打痕等の凹
欠陥の場合には例えば散乱光受光器３の出力値が散乱光
受光器４の出力値よりかなり大きくなりその比も「１」
から大きくずれる。この場合は入射したレ−ザスポット
光が散乱されるため正反射光が少なくなり、正反射光受
光器２に入射するエネルギが小さくなるとともに正反射
光受光器２の表面に形成されるスポットの形状が正常部
の場合と比べてかなり乱れてしまう。このためスポット
位置を検出することは難しくなり、なんらかのスポット
位置出力値を得たとしても信頼性に欠けるが、前後の正
常部の位置情報から欠陥位置を特定することができる。

【００２３】また、形状変化の緩やかな凸凹欠陥は凸凹
があるということ以外は正常部と同じである。そのため
レ−ザスポット光が入射しても散乱反射はなく正反射だ
けし、正反射光受光器２に入射するエネルギも正常部と
同じになる。しかしながら正反射光受光器２に入射した
スポット位置変化の微分値は正常部と異なる。このスポ
ット位置変化の微分値、すなわち反射スポット位置変化
の度合を調べることにより正常部か形状変化の緩やかな
凸凹欠陥があるかを判別することができる。

【００２４】次に上記のように構成された表面欠陥検査
装置で感光体ドラム７の表面を検査するときの動作を図
７のフロ−チャ−トを参照して説明する。

【００２５】感光体ドラム７の欠陥検査を開始すると、
投光部１から感光体ドラム７の表面に一定の入射角αで
レ−ザスポット光を照射する（ステップＳ１）。この照
射されたスポット光の反射光を正反射光受光器２と散乱
光受光器３，４で検出している。散乱光受光器３，４の
いずれでも感光体ドラム７からの散乱反射光を検出しな
いとき（ステップＳ２）、感光体ドラム７からの反射光
は正反射光だけであり、正反射光が正反射光受光器２に
入射し、正反射光受光器２の各電極から出力電流が受光
量算出部５１と入射位置算出部５３に送られる。入射位
置算出部５３は送られた正反射光受光器２のＸ軸，Ｙ軸
毎の出力電流から反射スポット光の位置を算出する（ス
テップＳ３）。また、受光量算出部５１は正反射光受光
器２の出力電流から正反射光受光器２の入射エネルギで
ある正反射光の受光量を算出して、算出した受光量を受
光量変化算出部５２に逐次送る（ステップＳ４）。受光
量変化算出部５２は逐次送られる正反射光の受光量の変
化を算出し、受光量の変化があらかじめ定めたしきい値
より大きいかどうかを確認し、確認した結果を欠陥判定
部５６と位置変化度合演算部５４に送る（ステップＳ
５）。位置変化度合演算部５４は正反射光の受光量の変
化が小さいことを示す情報が送られると、入射位置算出
部５３で逐次算出しているスポット光の位置の変化を微
分してスポット光の位置の変化度合を算出し、算出した
位置の変化度合を示す微分値を欠陥判定部５６に逐次送
る（ステップＳ６）。欠陥判定部５６は逐次送られる微
分値の変動により正常部であるか形状変化が緩やかな凹
凸欠陥であるかを判別する（ステップＳ７，Ｓ８，Ｓ
９）。

【００２６】この微分値の変動により正常部であるか緩
やかな凹凸欠陥であるかを判別するとき、緩やかな凹凸
欠陥を感光体ドラム７の回転軸の振れや振動と区別する
処理について説明する。ここで感光体ドラム７の回転軸
の振れや振動の振幅は緩やかな凸凹欠陥を定める凸凹基
準よりも小さくなるように感光体ドラム７の駆動部は構
成されている。

【００２７】正反射光受光器２であるＰＳＤ上での座標
系を図８に示すようなＸ−Ｙ座標でで表し、まず、Ｘ方
向で矢印Ａに示すように座標原点方向にレ−ザスポット
光の走査を行うと、正反射光受光器２に入射するレ−ザ
スポット光の位置ｘは、図９（ａ）に示すように一定速
度で移動していくため、その微分値ｄｘ／ｄｔは図１０
（ａ）に示すように一定の値になる。しかし、感光体ド
ラム７の軸振れや振動あるいは緩やかな凸凹欠陥がある
と正反射光受光器２に入射するレ−ザスポット光の位置
ｘは、図９（ｂ）に示すように、振動や軸振れあるいは
緩やかな凸凹欠陥の位置で変化し、その微分値ｄｘ／ｄ
ｔは図１０（ｂ）に示すように正常部に対して変動す
る。そこで感光体ドラム７の軸振れや振動の振幅を緩や
かな凸凹欠陥を定める基準レベルＴｈ１，Ｔｈ２よりも
小さくなるように抑えておくと、この基準レベルＴｈ
１，Ｔｈ２を超えた微分値ｄｘ／ｄｔの部分から障害と
なる緩やかな凸凹欠陥のみを検出することができる。Ｙ
軸方向についても同様にして障害となる緩やかな凸凹欠
陥を検出することができる。また、その高さあるいは深
さを三角測量の原理で計算し求めることも可能である。
その計算は時間を要するので欠陥部分のみの微分値デ−
タを保存しておき、三角測量計算専用のＣＰＵデ−タを
転送し計算を行わせる。その計算の間にも検査は続行し
て行っていく。一般にこれらの欠陥は発生しても１本の
感光体ドラム７当たり数個程度であるので、以上の方法
を用いれば三角測量の計算のために検査時間が長くなる
ことはない。

【００２８】このような緩やかな凸凹欠陥がなく欠陥判
定部５６に受光量変化算出部５２から正反射光の受光量
の変化が大きいことと受光量の変化を示す情報が送られ
ると、欠陥判定部５６は受光量の変化が大きいことから
色ムラ，黒点，白抜け等の凸凹のない濃度差のみの欠陥
と判断し、変化している面積が小さいときは黒点，白抜
けと判定し（ステップ１０、Ｓ１１）、変化している面
積が大きいときは色ムラと判定する（ステップＳ１０，
Ｓ１２）。

【００２９】また、散乱光受光器３，４のいずれかで感
光体ドラム７からの散乱反射光を検出したとき（ステッ
プＳ２）、受光量分布算出部５５は散乱光受光器３の出
力値ＰＭ１と散乱光受光器４の出力値ＰＭ２の比を求
め、求めた比が「１」のとき、感光体ドラム７からの散
乱反射光は図６（ａ）に示すように均等に分布している
とし、求めた比が「１」とかなり異なっているとき、感
光体ドラム７からの散乱反射光は図６（ｂ）に示すよう
に方向性が有り均等分布していないとする。この感光体
ドラム７からの散乱反射光の分布を欠陥判定部５６に送
る（ステップＳ１３）。欠陥判定部５６は散乱反射光の
分布が均等分布していないことを示す情報が送られると
傷，打痕等の凹状欠陥と判定し（ステップＳ１４，Ｓ１
５）、散乱反射光の分布が均等分布していることを示す
情報が送られると突起、異物等の凸状欠陥と判断する
（ステップＳ１４，Ｓ１６）。

【００３０】欠陥判定部５６は上記のようにして判断し
た感光体ドラム７の検査結果と欠陥がある位置等を示す
欠陥情報を表示装置６に表示するとともに欠陥情報記憶
部５７に記憶させる。そして感光体ドラム７の全範囲の
検査が終了するまで上記処理を繰返し、全範囲の欠陥検
査が終了したら処理を終了する（ステップＳ１７）。

【００３１】上記実施例において散乱光受光器３，４に
使用している光電子増倍管は非常に高感度であるため外
乱光の影響を受けやすい。また、感光体ドラム７表面に
は拡散性があるので、正常部であっても拡散反射光の一
部が光電子増倍管に混入してしまう場合がある。そこ
で、凸凹欠陥による散乱光のみを検出し散乱信号のＳ／
Ｎ比を向上させるために偏光を使用する。例えば、投光
部１からはｓ偏光成分のみを出射させる。正常部では偏
光状態はそのままであるが、凸凹欠陥では偏光状態が変
化する。そこで、散乱光受光器３，４の光電子増倍管の
前面にそれぞれ偏光板１５、１６を設置し、正常部での
レ−ザ走査時には出力が検知されないように偏光方向を
調整しおくと良い。このように偏光を用いることにより
散乱光受光器３，４では凸凹欠陥による散乱反射光だけ
を確実に検出することができる。

【００３２】また、上記実施例は感光体ドラム７からの
正反射光の受光量変化から色ムラ，黒点，白抜け等の濃
度差欠陥を検出する場合について説明したが、感光体ド
ラム７からの拡散反射率を調べて色の状態を検知し、色
ムラ，黒点，白抜け等の濃度差欠陥を検出すると、目視
検査結果との調合性を高めることができる。

【００３３】反射率には正反射率と拡散反射率の２種類
があり、両者を足しあわせて全反射率ということがあ
る。正反射率は正反射方向に反射した光の反射率であ
り、反射表面の物性、入射角度、屈折率、入射光の偏光
状態等に依存する。上記正反射光受光器２の受光量はこ
の正反射率を表していることになる。一方、正反射光以
外の光はあらゆる方向に拡散的に反射される。正反射光
のエネルギ−を除いた拡散反射成分のみの入射光エネル
ギ−に対する比を拡散反射率という。鏡面状態の表面は
この拡散性が低いが、感光体ドラム７では表面に塗布さ
れている色素が拡散性を持っている。目視検査員が色ム
ラ，黒点，白抜け等の凸凹がなく濃度のみが正常部と異
なる濃度差欠陥を認識する場合を考えると、感光体ドラ
ム７をいろいろな角度から眺め、正反射光による光沢が
見えないようにしながら表面の色の違いを調べている。
すなわち、目視検査員は正反射率ではなく拡散反射率を
調べることにより色の変化状態を検知し、色ムラ，黒
点，白抜け等の濃度差欠陥を検出しているといえる。し
たがって目視検査結果との調合性を高めるためには、拡
散反射率を調べることがより好ましいといえる。

【００３４】そこで拡散反射率を調べて色ムラ，黒点，
白抜け等の濃度差欠陥を検出する場合の実施例について
説明する。

【００３５】この実施例の場合は、図１１，図１２の配
置図に示すように、上記実施例の表面欠陥検査装置に第
２の投光部であるライン光源１７と集光レンズ１８とラ
インセンサ１９を追加した構成になっている。ライン光
源１７は例えばハロゲンランプからの出射光を光ファイ
バで導きライン上に束ねたものからなり、図１２に示す
ように、ある入射角α₁例えば60度でレ−ザ光走査位置
とは異なる感光体ドラム７の位置に投光し、感光体ドラ
ム（５）からの拡散反射光を集光レンズ１８で集光して
ラインセンサ１９で受光するようにしている。

【００３６】このラインセンサ１９の出力信号は濃度差
欠陥による輝度変化の他に突起，傷等の凸凹欠陥や形状
変化の緩やかな凸凹欠陥、さらに振動や回転軸振れ等に
よっても輝度変化を生じ、それらを識別して濃度差欠陥
だけを抽出することは困難である。そこで、図１３のブ
ロック図に示すように、処理判定部５に設けた信号選別
部５８でラインセンサ１９の出力信号を選別して欠陥判
定部５６に送る。すなわち信号選別部５８はラインセン
サ１９が出力する画像デ−タのうち散乱光受光器３，４
の出力があった位置にマスクをかけ突起、傷等の凸凹欠
陥部分を除外する。また、正反射光受光器２で受光した
スポット光の位置変化の微分値情報から形状変化の緩や
かな凸凹欠陥部分を除外する。このようにして欠陥判定
部５６に送られる画像デ−タには濃度差欠陥と感光体ド
ラム７の振動や回転軸振れ等による輝度変化のみが含ま
れていることになる。欠陥判定部５６は送られた濃度差
欠陥と感光体ドラム７の振動や回転軸振れ等による輝度
変化のみが含まれている画像デ−タから濃度差欠陥を識
別する。感光体ドラム７の振動や回転軸振れ等による輝
度変化は空間周波数が濃度差欠陥よりもかなり大きいこ
とが予想される。また、黒点，白斑点等の点状の濃度差
欠陥は画像処理の一般的なハイパスフィルタ、例えばラ
プラシアンフィルタ−等により容易に抽出することがで
きる。また、色ムラ等の濃度差欠陥は黒点，白斑点等の
点状の欠陥よりも大きく、入力した画像デ−タを振動や
回転軸振れ等による輝度変化部分よりも小さい領域に分
割し、その領域内で輝度の分散値を計算すれば検出でき
る。

【００３７】これらの処理のように、レ−ザ走査による
デ−タとラインセンサ１９によるデ−タの重ね合わせを
する場合、デ−タの２次元的な位置を一致させる必要が
ある。そこで、感光体ドラム７の軸方向位置を一致させ
る方法の一例を図１４を用いて説明する。同期検知用受
光素子１４ではポリゴンミラ−１２が１回転するたびに
図１４（ａ）に示すようにパルス状の出力信号を発生す
る。正反射光受光器２の受光量出力のデ−タを入力する
ときは、図１４（ｂ）に示すように、同期検知用受光素
子１４の出力信号が検知された時刻から一定の遅延時間
△Ｔの後から正反射光受光器２の受光量デ−タの入力を
開始する。１点当たりのサンプリングを△ｔにして有効
走査幅をレ−ザ光が走査するあいだ受光量デ−タデ−タ
を入力する。また、基準信号を発生させる様な感光体ド
ラムを用意しておき、有効走査幅内にその基準信号が検
知されるようにしておく。ラインセンサ１９からの画像
デ−タを入力するときも、図１４（ｃ）に示すように、
同期検知用受光素子１４の出力信号をトリガ−信号にし
てその時刻から遅延時間△Ｔ後からデ−タ入力を開始す
る。ここで１画素当たりのサンプリング周期を△ｔに
し、１画素当たりの撮像範囲をレ−ザ走査法のサンプリ
ング間隔と同じ値に設定する。さらに基準信号を検知す
るタイミングが正反射光受光器２の受光量出力のデ−タ
入力の場合と同じになるようにラインセンサ１９の走査
方向位置を調整する。このようにして正反射光受光器２
でｎ回目のサンプリングで入力した位置と、ラインセン
サ１９のｎ画素目の位置を一致させることができる。

【００３８】上記のようにレ−ザ走査の１点当たりのサ
ンプリング間隔とラインセンサ１９の１画素当たりのサ
ンプリング間隔を同じにすると、膨大な画像デ−タにな
ってしまうため、ラインセンサ１９の１画素当たりのサ
ンプリング間隔をレ−ザ走査の１点当たりのサンプリン
グ間隔の整数倍にしてデ−タをサンプリングしても良
い。このようにしても濃度差欠陥を十分に検出すること
ができるデ−タを得ることができる。このサンプリング
間隔は発生する欠陥の大きさに合わせて最適化すればよ
い。また、感光体ドラム７の周方向位置は、先の基準信
号が正反射光受光器２で検知されてからラインセンサ１
９で検知されるまでの時間を測定するか設定した感光体
ドラムの回転速度により合わせることができる。

【００３９】ここでは正反射光受光器２の受光量出力の
デ−タ入力方法を例にして説明したが、スポット位置入
力や散乱光受光器３，４のデ−タ入力のタイミングも同
様にして調整することができる。

【００４０】また、上記各実施例は感光体ドラムの欠陥
を検査する場合について説明したが、ロ−ラ部品やフイ
ルム，鋼板等の表面に生じる欠陥も同様にして検出する
ことができる。

【００４１】

【発明の効果】この発明は以上説明したように、被検査
面からの正反射光と散乱反射光を検出し、正反射光の受
光量の変化から色ムラ，黒点，白抜け等の濃度差欠陥を
検出し、正反射光の受光量の変化と反射スポット光の位
置変化から緩やかな凹凸欠陥を検出し、散乱反射光から
突起，異物等の凸欠陥と傷，打痕等の凹欠陥を検出し、
散乱反射光の分布から凸欠陥と凹欠陥を識別するように
したから、各種欠陥を精度良く検出することができる。

【００４２】また、被検査面の欠陥の有無を検査すると
きに偏光を使用し、被検査面で凹凸欠陥に散乱して偏光
状態が異なった光だけを散乱光受光器で検出することに
より、散乱反射光を検出するときのＳ／Ｎを向上させる
ことができる。

【００４３】さらに、感光体ドラムに対して一定入射角
でスポット光を走査させるとともにスポット光の走査位
置と異なる感光体ドラムの位置にライン光源から光を入
射し、ライン光源から出射して感光体ドラム表面で拡散
した拡散光の受光量から色ムラ，黒点，白抜け等の濃度
差欠陥を検出するようにすることにより、人が行う目視
検査と同等の検出精度で濃度差欠陥を検出することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例の構成を示す配置図である。

【図２】上記実施例の光学系の配置図である。

【図３】半導体光位置検出器（ＰＳＤ）の断面構造図で
ある。

【図４】２次元半導体光位置検出器（ＰＳＤ）の電極配
置図である。

【図５】上記実施例の処理判定部の構成を示すブロック
図である。

【図６】凹凸欠陥からの拡散反射光を示す説明図であ
る。

【図７】上記実施例の動作を示すフロ−チャ−トであ
る。

【図８】正反射光受光器に入射するレ−ザスポット光の
走査方向を示す説明図である。

【図９】正反射光受光器に入射するレ−ザスポット光の
位置変化特性図である。

【図１０】レ−ザスポット光の速度変化特性図である。

【図１１】他の実施例の構成を示す配置図である。

【図１２】上記他の実施例の光学系の配置図である。

【図１３】上記他の実施例の処理判定部の構成を示すブ
ロック図である。

【図１４】受光量デ−タとラインセンサデ−タの重ね合
わせ処理を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 投光部 ２ 正反射光受光器（ＰＳＤ） ３，４ 散乱光受光器 ５ 処理判定部 ６ 表示装置 ７ 感光体ドラム １１ レ−ザ光源 １２ ポリゴンミラ− １５，１６ 偏光フイルタ １７ ライン光源 １９ ラインセンサ ５１ 受光量算出部 ５２ 受光量変化算出部 ５３ 入射位置算出部 ５４ 位置変化度合演算部 ５５ 受光量分布算出部 ５６ 欠陥判定部 ５８ 信号選別部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 投光部と正反射光受光器と複数の散乱光
   受光器及び処理判定部とを有し、 投光部は被検査面に対して一定入射角でスポット光を走
   査させながら入射し、 正反射光受光器は被検査面からの反射光の正反射光の光
   路に設けられ、 複数の散乱光受光器は被検査面からの反射光の異なる散
   乱反射光の光路にそれぞれ設けられ、 処理判定部は受光量算出部と受光量変化算出部と入射位
   置算出部と位置変化度合演算部と受光量分布算出部及び
   欠陥判定部を有し、受光量算出部は正反射光受光器の出
   力信号から被検査面からの正反射光のエネルギを算出
   し、受光量変化算出部は受光量算出部で算出した正反射
   光のエネルギの変化を判定し、入射位置算出部は正反射
   光受光器の出力信号から反射スポット位置を算出し、位
   置変化度合演算部は入射位置算出部で算出した反射スポ
   ット位置の変化度合を演算し、受光量分布算出部は複数
   の散乱光受光器の出力信号から被検査面からの散乱反射
   光の分布を算出し、欠陥判定部は受光量変化算出部で算
   出した正反射光のエネルギの変化と位置変化度合演算部
   で演算した反射スポット位置の変化度合及び受光量分布
   算出部で算出した被検査面からの散乱反射光の分布か
   ら、被検査面の欠陥の有無と欠陥の種類を判定すること
   を特徴とする表面欠陥検査装置。
2. 【請求項２】 上記投光部は偏光のスポット光を出射
   し、複数の散乱光受光器の前面にそれぞれ偏光フィルタ
   を設けた請求項１記載の表面欠陥検査装置。
3. 【請求項３】 上記被検査面が感光体ドラムからなり、
   光学系に上記投光部のスポット光の走査位置と異なる感
   光体ドラムの位置に光を入射するライン光源と、感光体
   ドラム表面からの拡散光を検出するラインセンサとを有
   し、処理判定部はラインセンサの出力信号から色ムラ，
   黒点，白抜け等の濃度差欠陥を検出する請求項１又は２
   記載の表面欠陥検査装置。
4. 【請求項４】 被検査面に対して一定入射角でスポット
   光を走査させながら入射し、被検査面からの正反射光と
   散乱反射光を検出し、正反射光の受光量の変化から色ム
   ラ，黒点，白抜け等の濃度差欠陥を検出し、正反射光の
   受光量の変化と反射スポット光の位置変化から緩やかな
   凹凸欠陥を検出し、散乱反射光から突起，異物等の凸欠
   陥と傷，打痕等の凹欠陥を検出し、散乱反射光の分布か
   ら凸欠陥と凹欠陥を識別することを特徴とする表面欠陥
   検査方法。
5. 【請求項５】 感光体ドラムに対して一定入射角でスポ
   ット光を走査させるとともにスポット光の走査位置と異
   なる感光体ドラムの位置にライン光源から光を入射し、
   感光体ドラム表面のスポット光入射位置からの正反射光
   と散乱反射光を検出し、正反射光の受光量の変化と反射
   スポット光の位置変化から緩やかな凹凸欠陥を検出し、
   散乱反射光から突起，異物等の凸欠陥と傷，打痕等の凹
   欠陥を検出し、散乱反射光の分布から凸欠陥と凹欠陥を
   識別し、ライン光源から出射して感光体ドラム表面で拡
   散した拡散光の受光量から色ムラ，黒点，白抜け等の濃
   度差欠陥を検出することを特徴とする表面欠陥検査方
   法。