(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線偏光光が入射される偏光分離素子及び結像素子を含む照射光学系により複数層構造の被検査体表面に偏光光を集光照射し、前記被検査体表面から反射されて前記偏光分離素子により照射光と分離された反射光を２つの光に分け、
一方の光をプリズムにより更に２つの光に分けて一対の受光素子で受光し、これらの受光素子の出力の和を算出して高周波欠陥箇所を検出すると共に、同出力の差を算出して低周波欠陥箇所を検出し、
他方の光を固体撮像素子で受光し、この固体撮像素子の出力に基づいて前記被検査体の多層干渉による欠陥を検出する、
ことを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項２】
前記一対の受光素子の出力の和を算出して高周波欠陥箇所を検出すると共に、同出力の差を算出して低周波欠陥箇所を検出する第１段階の検査を行い、
この第１段階の検査により欠陥があると認識された箇所付近に対して、前記被検査体を前記第１段階の検査よりも低速度で駆動させながら前記固体撮像素子の出力に基づき前記被検査体の欠陥の状態を解析する第２段階の検査を行う、
ことを特徴とする請求項１記載の欠陥検査方法。
【請求項３】
前記被検査体に集光照射する光を線状光とし、この線状光の長手方向をアレイ方向としたアレイ状の受光素子により反射光を受光させるようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の欠陥検査方法。
【請求項４】
前記被検査体を、複数層構造の感光層を有する有機感光体としたことを特徴とする請求項１，２又は３記載の欠陥検査方法。
【請求項５】
直線偏光光が入射される偏光分離素子及び結像素子を含み、複数層構造の被検査体表面に偏光光を集光照射する照射光学系と、
前記被検査体表面から反射されて前記偏光分離素子により照射光と分離された反射光を２つの光に分ける手段と、
前記分けられた一方の光を２つの光に分けるプリズムと、
前記プリズムにより分けられた各々の光を受光してその受光量に応じた信号を出力する一対の受光素子と、
前記一対の受光素子の出力の和を算出して高周波欠陥箇所を検出すると共に、同出力の差を算出して低周波欠陥箇所を検出する演算手段と、
前記分けられた他方の光を受光する固体撮像素子と、
前記固体撮像素子の出力に基づいて前記被検査体の多層干渉による欠陥を検出する解析手段と、
を備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項６】
前記解析手段は、前記演算手段により高周波欠陥箇所及び低周波欠陥箇所を検出する第１段階の検査により欠陥があると認識された箇所付近に対して、第２段階の検査として、前記被検査体を前記第１段階の検査よりも低速度で駆動させて得られた前記個体撮像素子の出力に基づき、前記被検査体の欠陥の状態を解析することを特徴とする請求項５記載の欠陥検査装置。
【請求項７】
前記照射光学系中の一部に一方向にのみ収束能力を有して被検査体に集光照射する光を所定長さの線状光とさせる線状光手段を備え、
前記一対の受光素子は、前記線状光の長手方向をアレイ方向とするアレイ状受光素子である、
ことを特徴とする請求項６記載の欠陥検査装置。
【請求項８】
前記被検査体を、複数層構造の感光層を有する有機感光体としたことを特徴とする請求項６又は７記載の欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ等の電子写真プロセスを利用した画像形成装置に用いられる感光体に代表される被検査体の欠陥検査方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報社会の成長・発展に伴い複写機、レーザプリンタ等が大量に生産されており、これらの機器のキーパーツとなる感光体も大量に生産されている。ここに、感光体の品質がこれらの機器の性能を大きく左右するため、出荷・実装前の工場段階でその欠陥の有無を検査し、欠陥品を除外する必要がある。感光体の欠陥中、画質に大きく影響する外観的な欠陥としては、塗工むらや、傷、ごみの付着といった高周波欠陥や、表面凹凸などの低周波欠陥がある。特に、近年では複写機のデジタル化、高解像度化等が進み、感光体に要求される性能が高くなっており、感光体の欠陥検査に関してもその検出分解能を高くすることが要求されるようになってきており、外観欠陥の検出はもちろん、感光体の多種表面欠陥に関しても検出できることが要求されるようになってきている。
【０００３】
このような状況を踏まえて、従来より種々提案されている感光体の欠陥検査方法ないしは装置を考察する。
【０００４】
第１に、実開昭６３−５４１１６６号公報等に示される目視検査法がある。この方法は、文字通り、検査員が目視で感光体表面の欠陥の有無を判定するものである。
【０００５】
第２に、実開平４−６４７６２号公報に示される線状光源‐ＣＣＤラインカメラ法がある。これは、ハロゲンランプから出射させた光を多芯の光ファイバを通すことにより線状光源とし、この線状光源による線状光を感光体上に照射し、感光体表面から反射された光をＣＣＤラインカメラで撮像し、このＣＣＤラインカメラで撮像した画像を処理・判断することで欠陥の有無を検出する方法である。
【０００６】
第３に、特開昭６０−８６４０５号公報に示されるレーザスポット走査法がある。これは、レーザ光のスポットを偏向器に当てることにより感光体表面上で線状走査させ、感光体表面の欠陥により発生した散乱光を集光して演算処理することにより表面欠陥を検出する方法である。
【０００７】
第４に、実開平２−１０１２１０号公報に示される微小透明電極グループによる欠陥検出法がある。これは、微小透明電極アレイを用いて無数の表面電位計を作成し、感光体表面に形成した静電気像をこれらの表面電位計により感光体の総合感光特性の欠陥を検出する方法である。この方法によれば、感光体の総合感光特性の欠陥（外観欠陥、静電気特性、感光材欠陥、感光体の内部欠陥、金属素管傷）を検出できる上に、感光体の帯電特性も検出できる。
【０００８】
第５に、特開平５−２２３６９２号公報に示されるようにトナー現像による欠陥検出法がある。これは、複写機の現像過程の原理を利用したもので、感光体表面を均一帯電して全面的な静電気像を作成した後、感光体表面に光を照射して露光することで静電潜像を形成し、トナーを用いて静電潜像（静電気像）を現像した後、その可視像をＣＣＤラインカメラで撮像し、様々な画像処理技術を利用して感光体の総合感光特性の欠陥を検出する方法である。この方法の特徴は、複写機の画像に影響のある全ての欠陥が、感光体の欠陥であるとする出発点で電子写真の過程と同じイメージトナー方式を利用した点である。この方法によれば、感光体の総合感光特性の欠陥（外観欠陥、静電気特性、感光材欠陥、感光体の内部欠陥、金属素管傷）を検出することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
第１の方法によると、欠陥の大きさが数ミクロン程度の場合には、目の検出限界（２４０ｍｍの距離で認識し得る欠陥の大きさは約５０μｍである）があるため、目視のみでは検出できない場合が多々ある。また、検査員は長時間の緊張と視力集中とを強いられ、大変な疲労を伴う致命的な欠点がある上に、疲労の結果、検査能力の低下、欠陥見逃しを避けられない。この他、検査に時間がかかり過ぎ、感光体の生産効率が低く、製造コストが高くなってしまう欠点や、表面における外観欠陥しか検査できない欠点などがある。
【００１０】
第２の方法による場合、塗工むらの他、傷、ごみといった高周波欠陥は検出できるものの、表面凹凸といった低周波欠陥を検出しにくい上に、感光体表面の欠陥しか検出できない欠点があり、不十分である。
【００１１】
第３の方法による場合、その検出原理から散乱光を発生させる表面欠陥（傷、ごみなどの高周波欠陥）を検出できるに過ぎず、塗工むら、表面凹凸などの低周波欠陥は検出できない上に、感光体がＯＰＣ（有機感光体）の場合には、多層の感光層と金属素管表面との間で干渉縞が発生してその検出精度が低下してしまう欠点がある。
【００１２】
第４の方法による場合、静電容量を利用した検出であるため、検出速度が遅い上に、電極数に対応させた多数の増幅器を必要とし、さらには、容量型電極によるため出力が電極と感光体表面との間の距離によって変化してしまう欠点がある。また、製造できる電極の面積と検出感度の制限を受けるため、欠陥検出の分解能が低い。
【００１３】
第５の方法による場合、測定過程と測定システムが複雑となる欠点がある。また、トナー現像を利用しているので、トナー現像システムの欠陥を感光体の欠陥として検出してしまう可能性がある。さらには、現実にトナーを使用するので、トナーに含まれるカーボンのダストが外に洩れることで、検査員の健康を害する懸念がある。加えて、現像工程を含むため、現像速度の制約を受けて検出速度が遅くなる傾向がある。
【００１４】
このように従来より種々の欠陥検査方法が提案されているが、何れも一長一短であり、未だ、満足し得るレベルには達していない。
【００１５】
また、これらの方法中の幾つかの例に示されるように、検査の分解能を高めるために、ＣＣＤラインカメラを利用する場合において、その検出速度と分解能とについて考察すると、次のような問題点がある。例えば、被検査体の表面を全面的にＣＣＤラインカメラでサンプリングし、画像処理技術を用いて検査する場合、画像数を約５０００、読込速度を３msec／ラインのラインＣＣＤカメラを用いるものとして、長さ６００mm、直径１００mmの有機感光体ドラムを全面検査するものとすると、約１０×１０μｍ2 の大きさの欠陥を検出することはできる。しかし、約２０分もかかってしまう。即ち、検出分解能と検出時間との関係を図示すると図４に示すような関係となり、検出分解能を４０×４０μｍ2 の大きさまで下げても１．１７分もの検出時間を必要としており、中々検出速度を上げられないのが分かる。また、検出分解能と画像データ量との関係を図示すると図５に示すような関係となり、検出分解能を１０×１０μｍ2 程度まで高くすると１８８４メガバイトといった膨大なデータ量となってしまう。その上、検出分解能を４０×４０μｍ2 の大きさまで下げてもデータ量は１１８メガバイト程度にしか下がらない。このような膨大なデータ量に伴って、最低画像データ量と同じメモリ量を持ち、かつ、高速データ転送及び処理システムが必要であり、検査方法を実現するための計測システムのコストも膨大なものとなってしまう上に、画像データの処理時間も長くなってしまう。
【００１６】
検出速度を上げる手法の一つに、複数のＣＣＤカメラを用いて同時に感光体表面を分割して読み取り、それらの画像データをコンピュータで処理するというマルチカメラ法があるが、この手法による場合、読取時間は短縮できるが、画像データ量を減らせる訳ではないので、検出速度の高速化を達成し得る根本的な対応策ではない。
【００１７】
そこで、本発明は、傷、ごみなどの高周波欠陥と表面凹凸などの低周波欠陥とを同時に検出し得る欠陥検査方法及びその装置を提供することを第１の目的とし、加えて、被検査体の多種表面欠陥を検出し得る欠陥検査方法及びその装置を提供することを第２の目的とし、さらには、検出速度と検出分解能とを両立させ得る欠陥検査方法及びその装置を提供することを第３の目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の欠陥検査方法の発明は、直線偏光光が入射される偏光分離素子及び結像素子を含む照射光学系により複数層構造の被検査体表面に偏光光を集光照射し、前記被検査体表面から反射されて前記偏光分離素子により照射光と分離された反射光を２つの光に分け、一方の光をプリズムにより更に２つの光に分けて一対の受光素子で受光し、これらの受光素子の出力の和を算出して高周波欠陥箇所を検出すると共に、同出力の差を算出して低周波欠陥箇所を検出し、他方の光を固体撮像素子で受光し、この固体撮像素子の出力に基づいて前記被検査体の多層干渉による欠陥を検出する。
【００１９】
従って、被検査体表面に欠陥がないときにはその反射率が変化せず、各々の受光素子の出力が一定であって反射方向も変化しないので両者の出力は等しいが、表面に傷、ごみなどの高周波欠陥がある場合には光散乱によって表面の反射率が低下し、かつ、偏光状態も解消されてしまうので、これらの受光素子が受光する受光量が相対的に減少するので高周波欠陥の検出が可能となり、さらに、表面凹凸などの低周波欠陥がある場合には表面の反射率の変化は小さいものの反射光の方向変動が著しくなってこれらの受光素子間の受光量の差が大きくなるので低周波欠陥の検出も可能となる。
【００２０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の欠陥検査方法において、前記一対の受光素子の出力の和を算出して高周波欠陥箇所を検出すると共に、同出力の差を算出して低周波欠陥箇所を検出する第１段階の検査を行い、この第１段階の検査により欠陥があると認識された箇所付近に対して、前記被検査体を前記第１段階の検査よりも低速度で駆動させながら前記固体撮像素子の出力に基づき前記被検査体の欠陥の状態を解析する第２段階の検査を行うようにしたので、検出速度の高速化と検出分解能の向上とが両立する。即ち、第１段階では被検査体を高速駆動させながら一対の受光素子で受光してアナログ処理することにより検出動作を行い、欠陥が検出された場合には被検査体を低速駆動させながら限られた箇所に関してのみ固体撮像素子で受光することによりその箇所の欠陥状態に関する第２段階の検査を行うようにすれば、固体撮像素子で扱うべき画像データ量が極減するため検出分解能を上げても検出時間及び画像データ量が増えることがなく、よって、検出速度の高速化と検出分解能の向上とを両立させることができる。
この場合、請求項３記載の発明のように、被検査体に集光照射する光を線状光とし、この線状光の長手方向をアレイ方向としたアレイ状の受光素子により反射光を受光させるようにすれば、点状光で全面を検査する場合に比して更に処理の高速化を図れる。
【００２１】
また、本発明の欠陥検査方法によれば、請求項４記載の発明のように被検査体を、複数層構造の感光層を有する有機感光体とした場合に、各感光層と金属素管表面からの反射光の多層干渉による欠陥があるとき、固体撮像素子で読み取った反射光による強度分布には明暗の干渉縞が生ずるので、感光層の多層干渉欠陥も検出できる。
【００２３】
請求項５記載の欠陥検査装置の発明は、直線偏光光が入射される偏光分離素子及び結像素子を含み、複数層構造の被検査体表面に偏光光を集光照射する照射光学系と、前記被検査体表面から反射されて前記偏光分離素子により照射光と分離された反射光を２つの光に分ける手段と、前記分けられた一方の光を２つの光に分けるプリズムと、前記プリズムにより分けられた各々の光を受光してその受光量に応じた信号を出力する一対の受光素子と、前記一対の受光素子の出力の和を算出して高周波欠陥箇所を検出すると共に、同出力の差を算出して低周波欠陥箇所を検出する演算手段と、前記分けられた他方の光を受光する固体撮像素子と、前記固体撮像素子の出力に基づいて前記被検査体の多層干渉による欠陥を検出する解析手段と、を備える。
請求項６記載の発明は、請求項５記載の欠陥検査装置において、前記解析手段は、前記演算手段により高周波欠陥箇所及び低周波欠陥箇所を検出する第１段階の検査により欠陥があると認識された箇所付近に対して、第２段階の検査として、前記被検査体を前記第１段階の検査よりも低速度で駆動させて得られた前記個体撮像素子の出力に基づき、前記被検査体の欠陥の状態を解析する。
【００２４】
これにより、請求項１記載の欠陥検査方法を容易に実現できる。ここに、照射光学系は偏光分離素子に対して直線偏光光を発して被検査体表面側に集光照射させるものであればよく、その光源部としては、典型的にはＳ直線偏光光を発するレーザダイオード或いはレーザ光源が用いられるが、これに限らず、例えば、白色光源による光をポラライザ等により直線偏光光として出射するものであってもよい。また、演算手段としては、一対の受光素子の出力結果の和を演算する高周波欠陥検出用の加算器や、一対の受光素子の出力結果の差を算出する低周波欠陥検出用の差動演算器を含んで構成すればよい。何れにしてもアナログ系の処理回路で済む。
【００２５】
また、請求項７記載の発明のように、前記照射光学系中の一部に一方向にのみ収束能力を有して被検査体に集光照射する光を所定長さの線状光とさせる線状光手段を備え、前記一対の受光素子を前記線状光の幅方向をアレイ方向とするアレイ状受光素子とすることにより、請求項３記載の発明の欠陥検査方法を容易に実現できる。この場合、線状光化手段は、例えば、平行光化した直線偏光光の幅を一方向にのみ拡大する一対のシリンドリカルレンズによるビームエキスパンダと、その光を一方向にのみ収束能力を持って被検査体表面に線状光として集光させるシリンドリカルレンズ等の結像素子との組み合わせとして構成される。
更に、請求項８記載の発明は、請求項６又は７記載の欠陥検査装置において、前記被検査体を、複数層構造の感光層を有する有機感光体とした。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。本実施の形態は、複写機等で用いられるドラム状の感光体１を被検査体としてその表面欠陥の有無を検査する方法及び装置として構成されている。
【００２８】
まず、後述する直流モータによって矢印方向に回転駆動される感光体１としては、電荷保持層（ＣＨＬ）、電荷発生層（ＣＧＬ）、電荷輸送層（ＣＴＬ）といった多層の感光層を金属素管表面に有するドラム状の有機感光体（ＯＰＣ）が用いられている。この感光体１を回転駆動させる速度は、高速／低速切換え自在とされており、後述する制御系によって制御される。
【００２９】
このような被検査体となる感光体１に対して、本実施の形態では、マルチセンサ光学系２が検出系として設けられている。このマルチセンサ光学系２中にあっては、Ｓ直線偏光光を発するレーザダイオード３が設けられ、このレーザダイオード３から出射された偏光光を前記感光体１表面に対して集光照射させる照射光学系４が設けられている。この照射光学系４としては、コリメータレンズ５、光アイソレータ（ＩＳＯ）６、一対のシリンドリカルレンズ７ａ，７ｂ、偏光分離素子である偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）８、λ／４板９及び結像素子であるシリンドリカルレンズ１０が設けられている。前記コリメータレンズ５は前記レーザダイオード３から出射された発散状態のＳ直線偏光光を平行光化する。前記光アイソレータ６は後述するように前記レーザダイオード３側への戻り光を遮断する。前記シリンドリカルレンズ７ａ，７ｂは平行光化されたＳ直線偏光光を一方向（紙面表裏方向）にのみそのビーム幅を拡大して一定幅を持つ平行な線状光とするもので、線状光化手段の一部を構成する。
【００３０】
前記偏光ビームスプリッタ８は前記レーザダイオード３と前記感光体１表面とに正対しており、Ｓ直線偏光光が前記感光体１表面に向けて照射されるように反射させる。λ／４板９は直線偏光を円偏光に、円偏光を直線偏光に変換する。シリンドリカルレンズ１０は偏光ビームスプリッタ８と感光体１表面との間の光路上に配設されており、このシリンドリカルレンズ１０は図中、左右方向なる一方向にのみ収束能力を持たせたレンズであって、線状光化手段の一部を構成するとともに、円偏光光を前記感光体１表面に結像させるように焦点位置が設定されている。従って、感光体１表面には線状光の状態で集光照射される。このときの線状光は感光体軸方向（図中、紙面表裏方向）に幅を持つように設定されている。
【００３１】
また、前記感光体１表面で反射された反射光は再び前記シリンドリカルレンズ１０及びλ／４板９を経て前記偏光ビームスプリッタ８に入射するが、通常は、Ｐ直線偏光に変換されるので、この偏光ビームスプリッタ８を透過することにより入射光と分離される。この偏光ビームスプリッタ８で透過分離された反射光の光路上には、シリンドリカルレンズ１１とともにハーフミラー１２及び直角プリズム１３が設けられている。即ち、シリンドリカルレンズ１１により集光される光を２段階に分けて３つの光束とする構成であり、ハーフミラー１２により透過されさらに直角プリズム１３により分けられた各々の光を受光する一対の受光素子であるフォトダイオードアレイ（ＰＤＡ）１４，１５が設けられ、前記ハーフミラー１２により反射された光を受光する固体撮像素子である１次元ＣＣＤアレイ１６が設けられている。これらのフォトダイオードアレイ１４，１５及び１次元ＣＣＤアレイ１６は線状光の幅相当のアレイ長さを有するもので、これらのアレイ方向は何れも紙面表裏方向に設定されている。また、前記フォトダイオードアレイ１４，１５の出力側には、後述する測定システム及びＡ／Ｄ変換器が接続されている。測定システムにあっては、フォトダイオードアレイ１４，１５中の対応するフォトダイオードの出力同士の和を算出する加算器（図示せず）と差を算出する差動演算器（図示せず）とが演算手段として設けられている。また、前記１次元ＣＣＤアレイ１６の出力側は解析手段の機能を含むイメージプロセッサに接続されている。
【００３２】
さらに、前記偏光ビームスプリッタ８において前記レーザダイオード３側からの入射光の透過光路上にはコリメータレンズ１７を介して透過光をモニタ受光するフォトダイオードアレイ１８が設けられている。
【００３３】
このような構成において、本実施の形態の欠陥検査方法の原理について説明する。まず、レーザダイオード３から発せられたＳ直線偏光光は、コリメータレンズ５で平行光に変換され、さらに、一対のシリンドリカルレンズ７ａ，７ｂによって平行光の幅が図１中、紙面表裏方向にのみ所定幅に拡大されて線状光となって偏光ビームスプリッタ８に入射し、感光体１表面に向けて反射される。この時、偏光ビームスプリッタ８の特性により約２％の光は偏光ビームスプリッタ８を透過する。この透過光はコリメータレンズ１７によってフォトダイオードアレイ１８により受光される。このフォトダイオードアレイ１８の受光出力を制御部側でモニタすることによりレーザダイオード３の出力の安定化が図られる。即ち、必要に応じてフォトダイオードアレイ１８の出力をレーザダイオード３の制御回路にフィードバックさせることにより、レーザダイオード３の出力が常に安定するように制御される。ちなみに、出力制御機能付きの光源を用いればモニタ制御は必要でないが、モニタ出力によってフィードバック制御する変動分相殺方式によれば、出力制御機能を備えない安価な光源を用いることができる。
【００３４】
一方、レーザダイオード３から発せられ偏光ビームスプリッタ８で反射されたＳ直線偏光光は、λ／４板９を経ることにより円偏光光に変換され、シリンドリカルレンズ１０により感光体１の軸方向に幅を持つ線状光としてこの感光体１表面に集光照射される。照射された光は感光体１表面で反射され、再び、シリンドリカルレンズ１０及びλ／４板９を経て偏光ビームスプリッタ８に戻る。この戻り光中で偏光ビームスプリッタ８を透過した反射光はシリンドリカルレンズ１１による集光作用を受けながらハーフミラー１２、直角プリズム１３により順次分けられて３つの光とされ、各々がフォトダイオードアレイ１４，１５及び１次元ＣＣＤアレイ１６により受光される。この時の受光光は何れも線状光である。
【００３５】
ここに、感光体１表面に欠陥がないときには、この表面の反射率に変化がなく均一であるので、図２（ａ）に示すように、フォトダイオードアレイ１４，１５及び１次元ＣＣＤアレイ１６の出力はそれらのアレイ方向全域に渡ってほぼ一定であり、反射光の方向も変化しないので、フォトダイオードアレイ１４，１５の出力間の差はほぼ０となる。
【００３６】
しかし、感光体１表面に欠陥があり、その欠陥が傷、ごみなどの高周波欠陥の場合には、その表面で光散乱するため、感光体１表面の反射率が低下するとともに反射光の偏光状態が解消される。よって、高周波欠陥を有する表面から反射された反射光はλ／４板９を通った後、完全にはＰ偏光にはならないので、偏光ビームスプリッタ８を透過する光量が少なくなる。図２（ｃ）中で出力（受光量）が低下しているフォトダイオード部分がフォトダイオードアレイ１４，１５中のアレイ方向における高周波欠陥箇所であり、これらのフォトダイオードアレイ１４，１５の出力の和を加算器で演算することにより、出力低下が顕著なものとなるので、このような出力低下が予め設定された閾値よりも大きい場合には欠陥品とすべき高周波欠陥があるものと認識できる。この場合の閾値は感光体１に要求される品質の保証基準によって適宜設定される。
【００３７】
また、感光体１表面における欠陥が表面凹凸などの低周波欠陥の場合には、その表面の反射率の変化は大きくないが、反射光の方向変化が著しくなり、フォトダイオードアレイ１４，１５の受光量には大きな片寄りを生ずるので、これらのフォトダイオードアレイ１４，１５の出力は図２（ｂ）中に示すように等しくなくなり、低周波欠陥箇所では対応するフォトダイオードの受光量の変化の極性が異なって現われる。よって、これらのフォトダイオードアレイ１４，１５の出力の差を差動増幅器で演算することにより、反射方向の変化が出力の変化として顕著なものとなるので、このような出力の変化が予め設定された閾値よりも大きい場合には欠陥品とすべき低周波欠陥があるものと認識できる。この場合の閾値は、差の出力変化が正側又は負側に現われるので正負２値を持つとともに、感光体１に要求される品質の保証基準によって適宜設定される。
【００３８】
さらに、感光体１の各感光層と金属素管表面からの反射光の多層干渉による欠陥がある場合には、この感光体１表面からの反射光を１次元ＣＣＤアレイ１６によって撮像したとき、その強度分布には明暗の干渉縞が生じ、１次元ＣＣＤアレイ１６における各ＣＣＤ素子の出力が高低を繰り返す波打ち状態となって現われる。よって、この１次元ＣＣＤアレイ１６の出力結果を解析することにより感光層の多層干渉による欠陥を検出することができる。
【００３９】
ところで、フォトダイオードアレイ１４，１５による検出能力と１次元ＣＣＤアレイ１６による検出能力とを比較した場合、フォトダイオードアレイ１４，１５による場合にはその受光量に応じたアナログ出力を利用して検査するので、分解能は低いが高速処理できる利点を持ち、１次元ＣＣＤアレイ１６による場合には検出分解能を高めるために微細ピッチの各ＣＣＤ素子毎の出力がマイクロコンピュータによる解析に供され、欠陥の数と大きさとに基づき判定処理手段で欠陥品であるか否かを適正に判断させることができる分解能を持つ。
【００４０】
そこで、本実施の形態では、両素子の特性を活かし、検出過程を２段階に分けることで、１次元ＣＣＤアレイ１６の出力として扱うべき画像データ数を極減させて検出速度の高速化と検出分解能の向上とを両立させている。まず、第１段階では感光体１を高速回転させた状態でフォトダイオードアレイ１４，１５に得られるアナログ検出出力を加算器、差動増幅器を含む演算手段を備えた電子回路で処理することにより欠陥があるか否かを前述した検出原理によって検査する。この検査の結果、何れの箇所にも欠陥がなければ良品として取り扱う。一方、この検査で欠陥の疑いがあると判定された場合には、第２段階として、感光体１の回転速度を低速に下げて、欠陥の疑いのある箇所のみに関して１次元ＣＣＤアレイ１６で反射光像による画像データとして取り込む（各ＣＣＤ素子の受光量の違いとして現われる）。この１次元ＣＣＤアレイ１６の出力をマイクロコンピュータにおける解析手段によって解析し、その欠陥の種類と大きさとを求め、予め設定されている規定値と比較することで欠陥品であるか否かを高分解能で判定するようにしている。この段階で欠陥品であると判定された感光体１は欠陥品として処理される。
【００４１】
いま、感光体１の高速時の回転速度を１０回転／秒としてその欠陥検査をフォトダイオード１４，１５の出力を利用して行うと、約３μｍの大きさの欠陥はこれらのフォトダイオード１４，１５の出力信号中で１μｓのパルスとして出現するので、このレベルのパルス信号であれば電子回路によって認識することは難しくない。よって、欠陥がなければその１つの感光体１に要する検査時間は約１２秒で済む。一方、１つの欠陥があるものとして疑いがある場合、フォトダイオード１４，１５の出力に基づきその領域を５mm×５mmとしても５０００×５０００の画像データを１次元ＣＣＤアレイ１６によって読み取ればよく、約３秒余計にかかるに過ぎない。この場合の画像データ量は約５メガバイトしかなく、コンピュータ資源の節約とデータ処理の高速化とを図れる。検出時間は画像処理時間を含めて２０秒以内に抑えることができる。このようにして、検出速度の高速化と検出分解能の維持とを両立させることができる。
【００４２】
また、本実施の形態においては、線状光として所定の幅を有する光を感光体１表面に集光照射させるとともに、アレイ素子１４，１５，１６を用いて検査を行っているので、点状光による走査方式に比べて高速で検査を行える。
【００４３】
ところで、感光体１の欠陥のある部分でこの表面から反射されて完全にはＰ偏光光に変換されない反射光の場合、偏光ビームスプリッタ８に戻った後、そこで反射されてレーザダイオード３側に戻る成分が多くなる。このとき、レーザダイオード３における光強度や偏光比と波長などの発光特性の安定性が破壊されてしまうおそれがあり、測定システムの安定性に大きく影響する。この点、本実施の形態では、レーザダイオード３の前段に光アイソレータ６が介在されており偏光ビームスプリッタ８側からレーザダイオード３側への戻り光がカットされ、測定システムの安定化が維持されている。同時に、この光アイソレータ６の介在により、レーザダイオード３から発せられた光の偏光比を改善することができ、測定感度を向上させることもできる。
【００４４】
ところで、上記の検査動作を実行させるためのコンピュータを含む検査システム全体の概略構成を図３を参照して説明する。この測定システムは、主に運動制御系とセンサ計測系とに大別されており、感光体１に対してこの感光体１を回転駆動させる直流モータ２１が設けられ、この直流モータ２１に対してはロータリエンコーダ２２及びＧＰＩＢボード２３を介してその回転数情報がコンピュータ２４に取り込まれるように構成されている。また、本実施の形態におけるマルチセンサ光学系２を感光体１に対向させながらその軸方向（Ｘ軸方向）に適宜移動させるＸステージ２５が設けられ、このＸステージ２５の位置情報がＩ／Ｏボード２６を介して前記コンピュータ２４に取り込まれる。さらに、Ｘステージ２５上に搭載された前記マルチセンサ光学系２の位置を制御するポジションコントローラ２７も前記コンピュータ２４に接続されている。一方、前記マルチセンサ光学系２中のフォトダイオードアレイ１４，１５の出力は測定システム２８、Ａ／Ｄ変換器２９を経て前記コンピュータ２４に取り込まれ、前記１次元ＣＣＤアレイ１６の出力はイメージプロセッサ３０を経て前記コンピュータ２４に取り込まれるように構成されている。
【００４５】
これにより、検査すべき感光体１を装着して直流モータ２１によりその感光体１を高速で回転させながら、Ｘステージ２５によってマルチセンサ光学系２を逐次感光体１の軸方向に移動させて検査位置をずらしていく。このような検査過程でフォトダイオードアレイ１４，１５の出力を測定システム２８に取り込みＡ／Ｄ変換器２９を経てコンピュータ２４に出力することで欠陥の有無を判断する。この過程で欠陥の疑いがあった場合には、その箇所の感光体１の回転角度とマルチセンサ光学系２の走査位置とを記録し、今度は、直流モータ２１により感光体１の回転速度を下げて欠陥の疑いのある箇所についての反射光を１次元ＣＣＤアレイ１６に取り込み、その画像データをイメージプロセッサ３０で画像処理して欠陥の種類と大きさとを解析することで、コンピュータ２４は当該感光体１が良品であるか欠陥品であるかを判断する。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、被検査体表面の欠陥に関して低周波欠陥であっても高周波欠陥であっても簡単かつ確実に検出することができ、また、被検査体の多層干渉欠陥に関しても固体撮像素子による画像データに基づいて検査することができ、例えば、請求項４記載の発明のように、被検査体を、複数層構造の感光層を有する有機感光体とした場合に、各感光層と金属素管表面からの反射光の多層干渉による欠陥があるとき、固体撮像素子で読み取った反射光による強度分布には明暗の干渉縞が生ずるので、感光層の多層干渉欠陥も検出することができる。
【００４７】
請求項２記載の発明によれば、固体撮像素子で扱うべき画像データ量が極減するため検出分解能を上げても検出時間及び画像データ量が増えることがなく、よって、検出速度の高速化と検出分解能の向上とを両立させることができる。
請求項３記載の発明によれば、点状光で全面を検査する場合に比して更に処理の高速化を図ることができる。
【００５０】
さらに、請求項５ないし８記載の発明によれば、前述した請求項１ないし４記載の発明の欠陥検査方法を容易に実現する欠陥検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の一形態を示すマルチセンサ光学系の構成を主体とした光学系構成図である。
【図２】  センサ出力を示し、（ａ）は欠陥がない時の出力波形図、（ｂ）は低周波欠陥がある場合の出力波形図、（ｃ）は高周波欠陥がある場合の波形図である。
【図３】  システム全体構成を示す概略ブロック図である。
【図４】  検出分解能と検出時間との関係を示す特性図である。
【図５】  検出分解能と画像データ量との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１      被検査体、感光体
４      照射光学系
７ａ，７ｂ      線状光化手段の一部
８      偏光分離素子
１０      結像素子、線状光化手段の一部
１２      ２つの光に分ける手段
１４，１５      受光素子
１６      固体撮像素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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