JP2000329702A

JP2000329702A - シートの欠陥検出装置

Info

Publication number: JP2000329702A
Application number: JP2000075393A
Authority: JP
Inventors: Koji Hayashi; 幸司林; Ryoji Takamura; 良司篁; Hajime Hirata; 肇平田; Yasuhiro Nakai; 康博中井
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1999-03-18
Filing date: 2000-03-17
Publication date: 2000-11-30

Abstract

(57)【要約】【課題】検出感度や検出精度が高いシートの欠陥検出装
置およびシートの欠陥検出方法を提供する。【解決手段】光源と、この光源に由来する光を受光する
受光手段とを有し、この受光手段が光導体を含み、か
つ、この光導体の非受光面側に前記光の反射手段を備え
る。または、光導体の少なくとも一部に粗面部を備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シートの表面や内
部に存在する欠陥を検出する装置および欠陥の検出方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】フィルム、金属などのシート製造におい
ては、シートに光を投射し、その反射光または透過光を
受光してシートの欠陥を検出する装置が一般に用いられ
ている。このシートの欠陥検出には、たとえば、特公平
６−１００５５３号公報に記載されているように、光ビ
ームを用いてシートを走査する投光部と、光導体と光電
子増倍管とからなる受光部とを備えている装置が用いら
れる。

【０００３】また、受光部の受光効率を向上させるため
に、たとえば、特開平１−１５２３４５号公報では、受
光部の光導体前面と後面に回折散乱板を配し、光の進路
を変えて光導体中の光路を短縮し、光の減衰を減少させ
ることが記載されている。

【０００４】しかしながら、記録媒体用途のフィルムな
どにおいては、記録媒体の高密度化や高付加価値化など
により、シートの品質に対する要求基準が厳しくなり、
従来検出できなかった微細、軽微な欠陥の検出が必須と
なっている。

【０００５】たとえば、多段ロールを用いて、シートを
走行方向に高倍率に延伸する場合、ロールに付着した異
物による欠陥は、欠陥自体もシートの走行方向に延伸さ
れるため、シートの厚み方向での変形の程度が軽微であ
り、上述した従来の装置では、感度良く検出することが
困難であった。

【０００６】また、上述した回折散乱板を用いれば、受
光効率が向上し、検出精度を上げることができるが、回
折散乱板の製作コストが高価になり、また、光導体との
軸合わせなどの光学調整が必要になるなどの問題点があ
った。さらに、シートなどの検出幅が広い場合は、受光
部の長尺化対応が困難であり、製作コストがさらに上昇
するといった問題もあった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
した従来の問題点を解決し、検出感度や検出精度が高い
シートの欠陥検出装置およびシートの欠陥検出方法を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、光源と、この光源に由来する光を受光する
受光手段とを有し、前記受光手段は光導体を含み、か
つ、この光導体は非受光面側に前記光の反射手段を備え
ているシートの欠陥検出装置を特徴とするものである。

【０００９】また、本発明は、光源と、この光源に由来
する光を受光する受光手段とを有し、前記受光手段は光
導体を含み、かつ、この光導体は表面の少なくとも一部
に粗面部を備えているシートの欠陥検出装置を特徴とす
る。

【００１０】ここで、反射手段が金属を蒸着したフィル
ムであることも好ましく、また、粗面部の粗度が＃５０
０〜＃２０００の範囲内にあることも好ましい。

【００１１】また、ＪＩＳＢ０６０１に準じて、カ
ットオフ値を０．８ｍｍとして測定した粗面部の平均粗
さ（Ｒａ）が、０．１〜０．４μｍの範囲内にあること
も好ましい。

【００１２】さらに、この粗面部が受光面の全面に設け
られていることも好ましい。

【００１３】また、シートがプラスチックフィルムであ
ることも好ましい。

【００１４】さらに、上述したシートの欠陥検出装置を
用いるシートの欠陥検出方法も好ましく、このシートの
欠陥検出方法を用いるシートの製造方法も好ましい。

【００１５】本発明において「非受光面側」とは、欠陥
により生じた拡散光を光導体で受光するに際し、その拡
散光が直接到達しない光導体の面をいう。たとえば、光
導体の形状が円柱である場合には、拡散光の光跡が円柱
に接して生じる円柱上の線分を境界としてその拡散光が
直接到達しない側の面であり、図２においてＲで示され
る範囲をいう。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図１ないし図５を
参照しながら説明する。

【００１７】図１において、シート１が巻回された回転
可能な巻出しロール２と、エンコーダ５４を備えた搬送
ロール５３と、巻取りモータ４に接続された巻取りロー
ル３とが平行に配置されている。

【００１８】シート１の一方の側には投光部１０が設置
され、他方の側には受光部（受光手段）２０が配置され
ている。投光部１０は、光ビームａを出力するレーザ光
源（光源）１１と、この光ビームａの光路上に設けた集
光レンズ１２と、モータ１３によって一定速度に回転駆
動されるポリゴンミラー１４と、集光レンズ１５とを備
えている。この投光部１０は、光ビームａをシート１の
幅方向（図中Ｗ方向）に対して所定角度θだけ傾けた方
向（図中Ｓ方向）に走査できるように設置されている。
図中Ｌ方向はシート１の走行方向を表す。受光部２０
は、シート１の欠陥５により生じた拡散光ｂを受光する
光導体２１と、この光導体２１内を伝播する拡散光を受
光する光電子増倍管２２とを備えている。この受光部２
０は、光導体２１に光ビームａの主ビームｃが入射しな
いように、主ビームｃの軌跡から離れた位置に配されて
いる。

【００１９】受光部２０には、光電子増倍管２２からの
出力をもとにシート１に生じた欠陥の種類や程度などの
判定を行うデータ処理部３０が接続されている。データ
処理部３０には、データ処理部３０の指示によりシート
１の端部にマーキングを行うマーキング装置５１と、光
ビームａの走査軌跡上で、かつ、シート１の外方に設置
された、光ビーム走査情報を取得するための受光器２３
と、シート１の搬送情報を取得するためのエンコーダ５
４とが接続されている。マーキング装置５１のシート走
行方向下流側には、蛍光灯と、シート１に対向する面に
設けられた乳白色の板とを備えた透視装置５２が設置さ
れている。

【００２０】データ処理部３０は、図５に示すように、
光電子増倍管２２からの受光信号を増幅するアンプ３１
と、増幅された出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変
換装置３２と、Ａ／Ｄ変換された値とあらかじめ設定さ
れたしきい値との大小を判定する比較器３３と、クロッ
クを出力するクロック発生回路３４と、このクロックの
カウント値を出力するクロックカウンタ３５と、クロッ
クカウンタ値があらかじめ設定された上限値と下限値の
間にあるか否かを判定する比較器３６と、受光器２３か
らの走査信号をカウントする走査カウンタ３７と、エン
コーダ５４から出力されたエンコーダ信号をカウントす
るエンコーダカウンタ３８と、書き込み信号を出力する
書き込み信号発生回路３９と、この書き込み信号の出力
によってＡ／Ｄ変換器３２、クロックカウンタ３５、走
査カウンタ３７およびエンコーダカウンタ３８からの出
力を記憶する記憶装置４０と、記憶装置４０に記憶され
たデータの処理を行うメインコンピュータ４１とを備え
ている。

【００２１】さて、図１に示した装置を用いた欠陥検出
は、被検出体であるシート１を、巻取りモータ４を駆動
して巻出しロール２から巻き出し、巻取りロール３に巻
取って走行させながら行う。この状態において、レーザ
光源１１から出射した光ビームａは、集光レンズ１２に
よってポリゴンミラー１４上に集光され、シート１の方
向へ向かう。このポリゴンミラー１４は、モータ１３の
駆動により一定速度で回転しており、ポリゴンミラー１
４により進行方向を変えた光ビームａは、集光レンズ１
５を経て、シート１の幅方向Ｗと角度θをもってＳ方向
に走査される。

【００２２】シート１上を走査された光ビームａは、シ
ート１に欠陥がなければ、そのまま直進して、光ビーム
ｃのように透過し、光導体２１には入射しない。したが
って、受光部２０が欠陥に起因する信号を出力すること
はない。これに対して、シート１が欠陥５を有している
場合には、光ビームａがその欠陥５により拡散されて拡
散光ｂが発生し、その一部が光導体２１に入射する。入
射した拡散光ｂは、光導体２１内において反射等を繰り
返しながら両端部へ伝播し、その両端部に設けられた光
電子増倍管２２により電気信号に変換されてデータ処理
部３０に出力される。ここで、光導体２１は、非受光面
側にアルミ蒸着フィルム２４（反射手段）を備えている
ので、光導体中に入射した散乱光ｂの光導体外への漏出
を軽減することができ、受光効率を高めている。

【００２３】光電子増倍管２２により変換された電気信
号は、図５において、受光信号としてアンプ３１に入力
され、増幅された後、Ａ／Ｄ変換装置３２によるＡ／Ｄ
変換を経て、比較器３３および記憶装置４０に出力され
る。比較器３３にはあらかじめしきい値が設定されてお
り、入力されたデジタル値がしきい値以上のときに、そ
のデジタル値が有効であることを示す有効信号を書き込
み信号発生回路３９へ出力する。

【００２４】クロックカウンタ３５は、クロック発生回
路３４から出力されるクロックをカウントし、光ビーム
ａの１走査分（図１のＳ方向の１走査分）の測定範囲を
カウント値として、比較器３６および記憶装置４０に出
力する。比較器３６には測定領域両端に対応する、クロ
ックの上限値および下限値が設定されており、クロック
値がこの上下限の間にあるとき、クロック値有効信号を
書き込み信号発生回路３９に出力するとともに、このカ
ウント値を、受光器２３から出力される走査信号でリセ
ットさせ、再び新たに１走査分のカウントがなされる。

【００２５】書き込み信号発生回路３９は、比較器３３
からのデジタル値有効信号と、比較器３６からのクロッ
ク値有効信号とが同時に入力された時、欠陥発生と判定
し、書き込み信号を発生させて記憶装置４０へ出力す
る。

【００２６】走査カウンタ３７は、シート１に光ビーム
ａが何回走査されたかをカウントするもので、走査信号
が入力されるたびに、カウントを１つ増加させる。

【００２７】エンコーダカウンタ３８は、シート１の走
行方向の変位に応じて出力されるエンコーダ信号をカウ
ントするもので、シート１が走行方向に移動するとき、
エンコーダ信号が入力されるたびにカウントを１つ増加
させ、シート１が走行方向と逆方向に移動するとき（巻
き戻されているとき）、エンコーダ信号が入力するたび
にカウントを１つ減ずる。なお、走査カウンタ３７とエ
ンコーダカウンタ３８は、どちらもシート１の位置情報
を得るためのものであり、どちらか一方のみでもかまわ
ない。

【００２８】メインコンピュータ４１は、記憶装置４０
に欠陥に関するデータ（受光信号のデジタル値、クロッ
クカウンタ値、走査カウンタ値およびエンコーダカウン
タ値）が記憶されると、そのデータを読み出し、欠陥に
関する情報の処理を行う。たとえば、エンコーダカウン
タ値にエンコーダの単位長さを掛けて欠陥５の走行方向
における位置を求めたり、クロックカウンタ値にクロッ
クの単位長さを掛けて欠陥５の幅方向の位置（ＴＤ位
置）を求めて、ＴＤ位置情報を出力したり、走査カウン
タからの信号が入力されないなどの異常発生時に欠陥検
出装置の動作を停止させるマシン停止信号を出力したり
することができる。

【００２９】こうして得られた欠陥に関する情報は、必
要に応じてモニタ４２に表示したり、プリンタ４３へ出
力したりする。

【００３０】マーキング装置５１は、欠陥を検出した場
合に、メインコンピュータ４１からのマーキング信号出
力によって、シート１の端部に欠陥の存在を示すマーキ
ングを行う。

【００３１】作業者は、必要に応じて透視装置５２の蛍
光灯を点灯してシート１に光を照射し、検出した欠陥を
目視で確認することができる。

【００３２】上述したシート１の搬送は、一定速度で行
うことが好ましく、特に、微小な欠陥を検出するために
は３０ｍ／分以下で搬送することが好ましい。

【００３３】また、受光部２０は、複数組を並列接続し
て配置することもできる。その場合、光ビームｃをはさ
んで、シート１の走行方向の上流側と下流側に配置する
と、散乱光ｂをより効率的に受光することができる。

【００３４】本発明において、受光部を構成する光導体
は、その非受光面側に反射手段を備えている。光導体
は、たとえば、透明な円柱アクリルロッドやガラスロッ
ドを用いることができる。この光導体の非受光面側に反
射手段を備えることにより、光導体中に入射した光ビー
ムｂの光導体外への漏出を軽減することができ、受光効
率を高めることができる。反射手段は、反射率の高いも
のを用いることが好ましく、金属を蒸着したフィルムや
テープを配したり、反射塗料を塗布したり、金属を光導
体に直接蒸着したりして設けることができる。中でも、
金属を蒸着したフィルムを用いると、取り扱いも簡便で
あり好ましい。

【００３５】また、本発明において、光導体の表面の少
なくとも一部に粗面部を備えている場合も、光導体の受
光効率を高めることができる。すなわち、本来ならば入
射角度が浅いために光導体の表面で反射されて光導体内
に入射しにくい拡散光も、表面が粗面であることによ
り、その一部を光導体内に導くことができ、受光効率を
高めることができる。この効果は、特に、光導体表面の
受光面側端部Ｓ（図２において図示）にて顕著になる。
粗面部は、拡散塗料を塗布したり、研磨剤やサンドペー
パーなどで粗面を形成したりして設けることができる。
この粗面部の粗度は、＃５００〜＃２０００の範囲内に
あることが好ましい。ここで、本発明における粗度と
は、粒度が＃５００〜２０００の範囲内にある研磨剤を
用いたサンドペーパーなどの研磨手段により研磨した面
の粗さをいい、たとえば、粒度が＃１０００の研磨剤を
用いたサンドペーパーで研磨した面の粗度を＃１０００
とする。

【００３６】また、上記の粗面部については、ＪＩＳ
Ｂ０６０１に準じて、カットオフ値を０．８ｍｍとし
て測定した平均粗さ（Ｒａ）が、０．１〜０．４μｍの
範囲内にあることも好ましい。Ｒａが０．１μｍを下回
ると、拡散光が反射されやすくなり、受光効率が低下す
る傾向にある。また、０．４μｍを超えても、反射され
る拡散光の割合が増加する傾向にある。また、粗面部
は、上述した反射手段と組み合わせて設けることもでき
る。

【００３７】もちろん、この粗面部は受光面側端部Ｓば
かりでなく受光面の全面に設けることもできる。全面に
設けることにより、光導体の長さ方向における検出感度
を均一にすることができる。

【００３８】さらに、光導体は以下に説明する支持手段
を備えていると好ましい。

【００３９】図３において、光導体２１は、支持棒２５
と、締め具２６と、ボルト２７とを備えた支持手段によ
って支持されている。図４は、図３におけるＡ−Ａ’概
略断面図である。光導体２１は、ボルト２７の締め合わ
せによる支持棒２５の移動により、自重による変形や製
作工程での歪みが微調整され、光導体の軸方向の感度や
その分布を均一化することができる。特に、光導体が長
尺である場合には、その効果が著しい。なお、上記の支
持手段は、主ビームｃと干渉しない位置に配するとよ
い。

【００４０】また、本発明の欠陥検出装置は、上述のデ
ータ処理部３０に備えられたメインコンピュータ４１に
より、記憶装置４０に蓄えられたデータを用いて、欠陥
に関する統計処理を行い、シート製造における品質管理
に用いることができる。また、得られたデータをもと
に、欠陥が無いか、または少ないシートのみを製品とし
て出荷することもできる。

【００４１】本発明のシートの欠陥検出装置は、たとえ
ば、プラスチックフィルムの製造プロセスに用いると好
ましい。特に、多段ロールでフィルムを走行方向に延伸
する工程を含む場合には、ロール表面に付着した異物や
ロール自身の傷により発生する欠陥が周期性を有するの
で、データ処理に公知の周期判定方法を用いて、欠陥発
生の原因となっているロールを特定することができる。
ロールが特定できれば、そのロールを清掃するなどし
て、欠陥発生の原因を取り除き、シートの製造における
工程管理を行うことができる。

【００４２】

【実施例】（実施例１）シートとして、厚み１４μｍ、
幅１，０１４ｍｍの透明な２軸延伸ポリエチレンテレフ
タレートフィルムを用い、図１に示したような装置を用
いて、６ｍ／分の一定速度で走行させながら欠陥の検出
を行った。シートは、ロールを用いて延伸する際に発生
した周期傷を長手方向（Ｌ方向）に有しており、この傷
を測定対象とした。光源として波長約６８０ｎｍの半導
体レーザを用い、θは２０度とした。受光部は光ビーム
ｃを挟んでシートの走行方向の上流側と下流側にそれぞ
れ設置し、並列接続した。

【００４３】光導体には直径２０ｍｍ、長さ８００ｍｍ
（有効受光面５００ｍｍ）の透明な円柱形のアクリルロ
ッドを用い、非受光面側の面上を１６０度の範囲で、ア
ルミを蒸着したフィルムで覆った。また、東京精密
（株）製“ハンディサーフ”Ｅ−３０Ａにて、カットオ
フ値を０．８ｍｍとして測定した受光面側の表面の平均
粗さ（Ｒａ）は０．０１μｍであった。また、光導体に
は図３に示すような支持手段を光導体の両端部に配し
た。

【００４４】測定結果を図６に示す。（実施例２）光導体として、その表面をサンドペーパー
で長手方向に擦過し、＃１０００の粗さに加工した円柱
形のアクリルロッドを使用したほかは、実施例１と同様
にして欠陥の検出を行った。このときの、粗面部の平均
粗さ（Ｒａ）を実施例１と同様にして測定したところ
０．２μｍであった。

【００４５】測定結果を図７に示す。（比較例）光導体の非受光面側の面上を、アルミを蒸着
したフィルムで覆わず、アクリルロッドをそのまま用い
たほかは、実施例１と同様にして欠陥の検出を行った。

【００４６】測定結果を図８に示す。反射手段を用いた
実施例１および粗面部を備えた実施例２の測定結果であ
る図６、７と比較して、信号強度は低いものにとどまっ
た。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、光源と、この光源に由
来する光を受光する受光手段とを有し、前記受光手段は
光導体を含み、かつ、この光導体は非受光面側に前記光
の反射手段を備えているので、光導体内に導かれた光の
漏洩を抑えて受光効率を高めることができ、光学調整が
不要で、しかも優れた検出感度と検出精度を有するシー
トの欠陥検出装置を提供することができる。

【００４８】また、本発明によれば、光源と、この光源
に由来する光を受光する受光手段とを有し、前記受光手
段は光導体を含み、かつ、この光導体は表面の少なくと
も一部に粗面部を備えているので、光導体表面での光の
反射を抑えて受光効率を高めることができ、シンプルな
構成で、製作コストが低く、しかも高感度、高精度を有
するシートの欠陥検出装置を提供することができる。

【００４９】上述の反射手段が金属を蒸着したフィルム
である場合には、より簡便に受光効率を向上することが
できる。

【００５０】また、粗面部の粗度が＃５００〜＃２００
０の範囲内にある場合や、ＪＩＳＢ０６０１に準じ
て、カットオフ値を０．８ｍｍとして測定した粗面部の
平均粗さ（Ｒａ）が、０．１〜０．４μｍの範囲内にあ
る場合には、より受光効率を上げることができる。

【００５１】さらに、シートがプラスチックフィルムで
ある場合には、連続的に欠陥を検出することができるの
で、効率的に欠陥検出を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様に係るシートの欠陥検出装
置を示す概略斜視図である。

【図２】図１に示したシートの欠陥検出装置の概略断面
図である。

【図３】図１に示したシートの欠陥検出装置の受光部を
示す概略正面図である。

【図４】図３に示した受光部のＡ−Ａ’概略断面図であ
る。

【図５】図１に示したシートの欠陥検出装置のデータ処
理部を示す概略ブロック図である。

【図６】実施例１における検出信号強度を示すグラフで
ある。

【図７】実施例２における検出信号強度を示すグラフで
ある。

【図８】比較例における検出信号強度を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１：シート２：巻出しロール３：巻取りロール４：モータ５：欠陥１０：投光部１１：レーザ光源（光源）１２：集光レンズ１３：モータ１４：ポリゴンミラー１５：集光レンズ２０：受光部（受光手段）２１：光導体２２：光電子増倍管２３：受光器２４：アルミ蒸着フィルム（反射手段）２５：支持棒２６：締め具２７：ボルト３０：データ処理部３１：アンプ３２：Ａ／Ｄ変換装置３３：比較器３４：クロック発生回路３５：クロックカウンタ３６：比較器３７：走査カウンタ３８：エンコーダ３９：書き込み信号発生回路４０：記憶装置４１：メインコンピュータ４２：モニタ４３：プリンタ５１：マーキング装置５２：透視装置５３：搬送ロール５４：エンコーダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中井康博滋賀県大津市園山１丁目１番１号東レ株式会社滋賀事業場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、この光源に由来する光を受光す
る受光手段とを有し、前記受光手段は光導体を含み、か
つ、この光導体は非受光面側に前記光の反射手段を備え
ていることを特徴とするシートの欠陥検出装置。
【請求項２】光源と、この光源に由来する光を受光す
る受光手段とを有し、前記受光手段は光導体を含み、か
つ、この光導体は表面の少なくとも一部に粗面部を備え
ていることを特徴とするシートの欠陥検出装置。
【請求項３】反射手段が金属を蒸着したフィルムであ
る、請求項１に記載のシートの欠陥検出装置。
【請求項４】粗面部の粗度が＃５００〜＃２０００の
範囲内にある、請求項２に記載のシートの欠陥検出装
置。
【請求項５】ＪＩＳＢ０６０１に準じて、カット
オフ値を０．８ｍｍとして測定した粗面部の平均粗さ
（Ｒａ）が、０．１〜０．４μｍの範囲内にある、請求
項２または４に記載のシートの欠陥検出装置。
【請求項６】シートがプラスチックフィルムである、
請求項１〜５のいずれかに記載のシートの欠陥検出装
置。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載のシート
の欠陥検出装置を用いることを特徴とするシートの欠陥
検出方法。
【請求項８】請求項７に記載のシートの欠陥検出方法
を用いることを特徴とするシートの製造方法。
【請求項９】請求項８に記載のシートの製造方法を用
いて製造されたことを特徴とするシート。