JP2001242087A

JP2001242087A - 表面検査装置

Info

Publication number: JP2001242087A
Application number: JP2000051396A
Authority: JP
Inventors: Shinsuke Takahashi; 伸輔高橋; Michihiro Matsui; 道宏松井
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2000-02-28
Filing date: 2000-02-28
Publication date: 2001-09-07

Abstract

(57)【要約】【課題】ウエブ状の被検査物を安定に搬送すると共に、
精度良く被検査物表面の欠陥の有無を検査することがで
きる表面検査装置を提供する。【解決手段】検査ローラ１０の表面に設けられたスパ
イラル状の溝１６により磁気記録媒体１２と検査ローラ
１０との間にエアフィルムが発生するのを防止し、レ
ーザ光の出力端部１９Ａと反射光の入力端部２１Ａを備
えたスキャナー１４Ａで磁気記録媒体１２の表面を走査
すると共に、同じ構造のスキャナー１４Ｂでスキャナー
１４Ａが走査した箇所を再度走査し、両方のスキャナー
が欠陥を検出したときだけ欠陥有りと判断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は表面検査装置に関
し、詳しくは、光学的手段により走行するウエブ状の被
検査物の表面状態を検査する表面検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気記録媒体は、磁気記録材料をウエブ
状の樹脂フィルムに塗布することにより製造されてお
り、磁気記録媒体の製造ラインには、磁気記録媒体表面
のスジ状の傷や、塗布スジ、塗布ムラ等の塗布欠陥の有
無を検査する表面検査装置が設けられている。この表面
検査装置による検査は、磁気記録媒体がローラにより搬
送されている状態で行われ、検査ローラ上を走行する磁
気記録媒体の表面にレーザ光を照射して表面からの反射
光を検出し、反射光の光量変化により磁気記録媒体表面
にある凹凸等の欠陥を検出している。このため検査ロー
ラには、磁気記録媒を平坦かつ均一に保持できるよう
に、表面がごく平滑に仕上げられており、回転ぶれの少
ないローラが用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、磁気記
録媒体の膜厚が薄くなり、搬送速度が速くなるに従っ
て、磁気記録媒体と検査ローラとの間に空気が取り込ま
れて発生するエアフィルムの影響を無視できなくなる。
エアフィルムが発生することにより磁気記録媒体が検査
ローラから浮き上がってウエブが蛇行し、磁気記録媒体
に「吊れ」、「折れ」、「しわ」等が発生し易くなる。
これら「吊れ」、「折れ」、「しわ」（特に、「吊れ」
と「しわ」）は、検査ローラの上で発生してもすぐに解
消して恒久的な欠陥にならない場合も多く、最終的に磁
気記録媒体の欠陥とならない「吊れ」、「折れ」、「し
わ」までを欠陥として検出すると、過検出により生産性
が低下してしまう。

【０００４】本発明は、上記事情に鑑みなされたもので
あり、本発明の目的は、ウエブ状の被検査物を安定に搬
送すると共に、精度良く被検査物表面の欠陥の有無を検
査することができる表面検査装置を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の表面検査装置は、表面に溝が軸方向に沿っ
て設けられた検査ローラと、前記検査ローラに張架され
たウエブ状の被検査物の表面に光を投光する投光部及び
前記被検査物からの反射光を受光する受光部を有し、被
検査物を走査するように被検査物の幅方向に移動される
第１の走査器と、前記検査ローラに張架されたウエブ状
の被検査物の表面に光を投光する投光部及び前記被検査
物からの反射光を受光する受光部を有し、前記第１の走
査器が走査した箇所を再度走査するように被検査物の幅
方向に移動される第２の走査器と、前記第１の走査器か
らの情報と前記第２の走査器からの情報とに基づいて欠
陥の有無を判定する欠陥判定器と、を備えたことを特徴
とする。

【０００６】本発明の表面検査装置では、検査ローラの
表面に溝が軸方向に沿って設けられており、被検査物と
検査ローラとの間の空気が溝を通って排気されるので、
ウエブ状の被検査物と検査ローラとの間にエアフィルム
が発生することがなく、被検査物を安定に搬送すること
ができ、過検出の原因となる「吊れ」、「折れ」、「し
わ」等を発生することがない。また、検査ローラに張架
されたウエブ状の被検査物の表面に光を投光する投光部
及び被検査物からの反射光を受光する受光部を有する第
１の走査器が被検査物を走査するように被検査物の幅方
向に移動し、検査ローラに張架されたウエブ状の被検査
物の表面に光を投光する投光部及び被検査物からの反射
光を受光する受光部を有する第２の走査器が第１の走査
器が走査した箇所を再度走査するように被検査物の幅方
向に移動し、欠陥判定器は第１の走査器からの情報と第
２の走査器からの情報とに基づいて欠陥の有無を判定す
るので、一方の走査器が被検査物の溝部に対応する部分
を走査したとしても、他方の走査器が同様に被検査物の
溝部に対応する部分を走査する確率は低く、誤検出を防
止することができ、精度良くウエブ状の被検査物表面の
欠陥の有無を検査することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、本発明
の表面検査装置の実施の形態について詳細に説明する。

【０００８】本実施の形態は、本発明を、磁気記録媒体
表面の傷や塗布ムラ等の欠陥の有無を検査する表面検査
装置に適用した例であり、図１に示すように、表面検査
装置は、検査ローラ１０と、ウエブ状の磁気記録媒体１
２の表面を走査するためのスキャナー１４Ａと、磁気記
録媒体１２の搬送方向（矢印Ａ方向）に対しスキャナー
１４Ａの下流側に走査位置がスキャナー１４Ａの走査位
置より所定距離離間するように配置されたスキャナー１
４Ｂと、を備えている。

【０００９】検査ローラ１０は、その表面にスパイラル
状の溝１６が複数条軸方向に沿って設けられ、軸受け
（図示せず）により磁気記録媒体１２の搬送方向（矢印
Ａ方向）に回転可能に保持されている。磁気記録媒体１
２は、ウエブの幅方向が検査ローラ１０の軸方向と一致
するように、この検査ローラ１０に張架されている。

【００１０】スキャナー１４Ａには、光ファイバー１８
Ａの出力端部１９Ａと光ファイバー２０Ａの入力端部２
１Ａとが保持されており、入力端部２１Ａは出力端部１
９Ａから射出された光が磁気記録媒体１２の表面により
正反射される方向に端部が対向するように配置されてい
る。出力端部１９Ａは投光部として作用し、入力端部２
１Ａは受光部として作用する。

【００１１】また、図２に示すように、スキャナー１４
Ａは、ウエブの幅方向に沿って検査ローラ１０の表面近
傍を往復移動できるように、一対の支持プーリ２２Ａ、
２４Ａに張架されたワイヤ２６Ａに係止されている。光
ファイバー１８Ａの他端はレーザ光源２８Ａに光結合さ
れており、光ファイバー２０Ａの他端はフォトディテク
ター３０Ａに光結合されている。フォトディテクター３
０Ａは、アンプ３２Ａを介してコンピュータ３４に接続
されており、コンピュータ３４はモニター３６に接続さ
れている。

【００１２】スキャナー１４Ｂはスキャナー１４Ａと同
じ構造であり、スキャナー１４Ｂには、光ファイバー１
８Ｂの出力端部１９Ｂと光ファイバー２０Ｂの入力端部
２１Ｂとが保持されており、ウエブの幅方向に沿って検
査ローラ１０の表面近傍を往復移動できるように、一対
の支持プーリ２２Ｂ、２４Ｂに張架されたワイヤ２６Ｂ
に係止されている。光ファイバー１８Ｂの他端はレーザ
光源２８Ｂに光結合されており、光ファイバー２０Ｂの
他端はフォトディテクター３０Ｂに光結合されている。
フォトディテクター３０Ｂは、アンプ３２Ｂを介してコ
ンピュータ３４に接続されている。

【００１３】検査ローラ１０には、検査ローラ１０の回
転に応じてパルスを出力するエンコーダ３８が設けら
れ、支持プーリ２４Ａには、支持プーリ２４Ａの回転に
応じてパルスを出力するエンコーダ４０Ａが設けられ、
支持プーリ２４Ｂにも、エンコーダ４０Ａと同様のエン
コーダ４０Ｂが設けられている。これらエンコーダ３
８、エンコーダ４０Ａ、及びエンコーダ４０Ｂは、コン
ピュータ３４に接続されており、コンピュータ３４は、
支持プーリ２４Ａを駆動するためのモータ４２Ａ、支持
プーリ２４Ｂを駆動するためのモータ４２Ｂ、及び検査
ローラを回転する図示しないモータに接続されている。

【００１４】ウエブ状の樹脂フィルムに磁気記録材料が
塗布された磁気記録媒体１２は、検査ローラ１０の回転
に伴い、検査ローラ１０上を、塗布面を外側に向けて検
査ローラ１０に接触しながら矢印Ａ方向に搬送される。
磁気記録媒体１２が検査ローラ１０に接触する際に、両
者の間に空気が入り込む場合があるが、本実施の形態で
は、検査ローラ１０の表面に設けられたスパイラル状の
溝１６が、両者の間に入り込んだ空気を外部に排出する
ための通路になる。これにより磁気記録媒体１２と検査
ローラ１０との間にエアフィルムが発生することがな
く、磁気記録媒体１２を安定に搬送することができる。

【００１５】一方、コンピュータ３４からの命令に基づ
くモータ４２Ａの正逆転により支持プーリ２４Ａが所定
速度で回転され、支持プーリ２２Ａ、２４Ａに張架され
たワイヤ２６Ａに係止されたスキャナー１４Ａが矢印Ｂ
方向及び矢印Ｃ方向に往復移動される。スキャナー１４
Ａは矢印Ｂ方向に所定速度ｖで移動しながら磁気記録媒
体１２の表面を走査し、磁気記録媒体１２の端部に達す
るとモータを逆転させることにより矢印Ｃ方向に所定速
度ｖで移動しながら走査し、磁気記録媒体１２の端部に
達するとモータを逆転させることにより再び矢印Ｂ方向
に所定速度ｖで移動しながら走査する。

【００１６】スキャナー１４Ａの出力端部１９Ａから検
査ローラ１０により搬送されている磁気記録媒体１２に
レーザ光が投光されると、磁気記録媒体１２表面で反射
されたレーザ光が入力端部２１Ａにより受光される。受
光されたレーザ光は光ファイバーを介してフォトディテ
クタ３０Ａに入力されて電気信号に変換され、アンプ３
２Ａにより増幅されて、コンピュータ３４に出力され
る。

【００１７】スキャナー１４Ｂは、スキャナー１４Ａが
走査を開始した時点より所定の遅延時間Ｔ経過後に、所
定速度ｖで矢印Ｂ方向または矢印Ｃ方向への移動を開始
しながら、スキャナー１４Ａと同様の動作でスキャナー
１４Ａが走査した磁気記録媒体１２の表面を常に遅延時
間Ｔ遅れて再度走査する。

【００１８】図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、スキ
ャナー１４Ａの出力端部１９Ａからの投光スポット４４
Ａの軌跡とスキャナー１４Ｂの出力端部１９Ｂからの投
光スポット４４Ｂの軌跡との搬送方向（矢印Ａ方向）の
離間距離をｄ₁（ｍ）とすると、スキャナー１４Ａから
の投光スポット４４Ａの照射位置にあった磁気記録媒体
１２表面上のＰ点が、検査ローラ１０により距離ｄ
₁（ｍ）だけ下流に搬送されたときに、スキャナー１４
Ｂがウエブの幅方向に距離ｄ₂（ｍ）だけ移動し、投光
スポット４４ＢがＰ点を照射するようにスキャナー１４
Ｂを遅延時間Ｔだけ遅延させて走査を行えば、スキャナ
ー１４Ａとスキャナー１４Ｂとが同じ地点（Ｐ点）を走
査する。従って、検査ローラ１０の外周での線速度をＶ
（ｍ／ｓ）とすると、スキャナー１４Ｂの遅延時間Ｔ
は、式：Ｔ＝ｄ₁／Ｖにより求めることができる。

【００１９】スキャナー１４Ｂの出力端部１９Ｂから検
査ローラ１０により搬送されている磁気記録媒体１２に
レーザ光が投光されると、磁気記録媒体１２表面で反射
されたレーザ光が入力端部２１Ｂにより受光される。受
光されたレーザ光は光ファイバーを介してフォトディテ
クタ３０Ｂに入力されて電気信号に変換され、アンプ３
２Ｂにより増幅されて、コンピュータ３４に出力され
る。

【００２０】信号強度は受光光量に比例して変化するの
で、コンピュータ３４は、入力信号をデジタル信号に変
換し、デジタル信号の変動を検出して、所定の大きさ以
上の信号強度の変動があった場合にはスキャナーが欠陥
を検出したと判断する。そして、下記表１示すようにア
ルゴリズムを構成し、スキャナー１４Ａとスキャナー１
４Ｂの両方が欠陥を検出した場合にのみ欠陥有りと判断
し、それ以外の場合には欠陥無しと判断して、欠陥の有
無を検査結果としてモニター３６に表示する。

【００２１】

【表１】

【００２２】また、コンピュータ３４は、エンコーダ３
８からのパルス信号のパルスをカウントすることにより
検査位置のｙ座標（基準点から検査位置までのウエブの
長さ方向の距離）を演算し、エンコーダ４０Ａ、エンコ
ーダ４０Ｂからのパルス信号のパルスをカウントするこ
とにより検査位置のｘ座標（基準点から検査位置までの
ウエブの幅方向の距離）を演算して、検査位置のｘ座
標、ｙ座標を特定し、検出された欠陥の位置をｘｙ座標
でモニター３６に表示する。

【００２３】本実施の形態では、検査ローラ１０にはス
パイラル状の溝１６が設けられているが、上記の通りス
キャナー１４Ａ及びスキャナー１４Ｂの複数のスキャナ
ーにより同一箇所を重ねて走査し、両方のスキャナーの
検出結果に基づいて欠陥の有無を判断するので、一方の
スキャナーが検査ローラ１０の溝１６に沿った磁気記録
媒体１２の窪み等を欠陥として検出しても、両方のスキ
ャナーが欠陥を検出しなければ欠陥有りと判断されず、
誤検出を防止することができ、磁気記録媒体１２表面の
欠陥の有無を精度良く検査することができる。

【００２４】上記実施の形態では、スキャナーの個数は
２個としたが、検査の精度を高めるために、スキャナー
の数をさらに増やすこともできる。また、上記実施の形
態では、スキャナー１４に光ファイバーの端部を配置す
る例について説明したが、光ファイバーを用いることな
く、発光素子と受光素子とを配置するようにしてもよ
い。

【００２５】上記実施の形態では、検査ローラにスパイ
ラル状の溝を設けたが、被検査物と検査ローラとの間の
空気を排出できる溝であれば、スパイラルである必要は
無く、検査ローラの軸方向に沿った直線状の溝でもよ
い。

【００２６】上記実施の形態では、被検査物はウエブ状
の樹脂フィルムに磁気記録材料が塗布された磁気記録媒
体としたが、本発明の表面検査装置は、他のウエブ状の
被検査物の表面状態の検査にも使用することができる。

【００２７】なお、本実施の形態では、検査ローラ１０
にはスパイラル状の溝１６が設けられているが、スキャ
ナーの移動速度ｖ（即ち、ウエブの幅方向の走査速度
ｖ）は、スキャナー１４Ａ及びスキャナー１４Ｂの少な
くとも一方からの投光スポットが、常に検査ローラ１０
の溝１６間にある平坦部上に位置するように制御するこ
とができる。

【００２８】検査ローラ１０の直径をｄ（ｍ）、円周率
をπとすると、検査ローラ１０の外周での線速度Ｖ（ｍ
／ｓ）を用いて、検査ローラ１０の回転速度はＶ／πｄ
（ｒｐｓ）で表され、検査ローラ１０が１回転するのに
要する時間はπｄ／Ｖ（ｓ）となる。ここで、検査ロー
ラ１０にスパイラル状に設けられた一条の溝１６のリー
ド長をＬ（ｍ）とすると、検査ローラ１０が１回転する
間にスキャナー１４Ａ（またはＢ）がＬ（ｍ）矢印Ｂ方
向に移動するようにすれば、即ち、移動速度ｖをＶＬ／
πｄとすれば、投光スポット４４Ａ（またはＢ）が常に
検査ローラ１０の溝１６間にある平坦部上に位置するこ
とになる。

【００２９】従って、検査ローラ１０の外周での線速度
Ｖ（ｍ／ｓ）、検査ローラ１０の直径ｄ（ｍ）、及び検
査ローラ１０に設けられた溝１６のリード長Ｌ（ｍ）に
基づいて、スキャナー１４Ａ（またはＢ）の移動速度ｖ
（ｍ／ｓ）を、式：ｖ＝ＶＬ／πｄを用いて予め求め、
この移動速度ｖで移動しながら走査することで、検査ロ
ーラ１０の溝１６上に位置する部分を回避しつつ磁気記
録媒体１２の表面を走査することができる。なお、スキ
ャナー１４Ａ及びスキャナー１４Ｂの移動速度ｖは、エ
ンコーダ４０Ａ及びエンコーダ４０Ｂの出力に基づいて
制御される。

【００３０】上記の通りスキャナー１４Ａ及びスキャナ
ー１４Ｂの移動速度ｖを制御することにより、少なくと
も一方のスキャナーからの投光スポットは、常に検査ロ
ーラ１０の溝１６間の平坦部上にあり、溝１６に沿った
磁気記録媒体１２の窪み等を欠陥として誤検出すること
がないので、磁気記録媒体１２表面の欠陥の有無をさら
に精度良く検査することができる。なお、この場合、移
動速度は溝のリード長に依存することになるが、上記実
施の形態では移動速度を自由に設定することができる。

【００３１】上記実施の形態では、一方のスキャナーを
遅延させる例について説明したが、２つのスキャナーを
ウエブの幅方向にｄ₂、搬送方向にｄ₁離間して１つのヘ
ッド上に配置し、このヘッドを用いて走査するようにし
てもよい。

【００３２】

【実施例】（実施例）樹脂フィルム上に、下記組成の塗
布液１を乾燥後の厚みが１．２μｍとなるように塗布
し、下記組成の塗布液２を乾燥後の厚みが０．２μｍと
なるように重畳して塗布して、幅１．１ｍ、長さ９００
０ｍの磁気記録媒体を作製した。＜塗布液１の組成＞・ＴｉＯ₂無機粉末１００重量部（平均一次粒子径:0.05μm、BET比表面積:18m²/g）・カーボンブラック２０重量部（平均一次粒子径:0.018μm）・塩化ビニル−酢酸ビニルアルコール共重合体１２重量部・ポリエステルポリウレタン樹脂５重量部・ブチルステアレート１重量部・ステアリン酸１重量部・メチルエチルケトン２００重量部＜塗布液２の組成＞・強磁性金属微粉末（組成 Fe/Zn/Ni=92/4/4）１００重量部（Hc2000:Oe、BET比表面積:58m²/g、針状比:5.0）・塩化ビニル−酢酸ビニルアルコール共重合体（重合度300）１２重量部・ポリエステルポリウレタン樹脂３重量部・α-アルミナ（粒子サイズ:0.5μm）１重量部・カーボンブラック（粒子サイズ:0.1μm）１.５重量部・ブチルステアレート０.５重量部・ステアリン酸１重量部・メチルエチルケトン２００重量部得られた磁気記録媒体の表面状態を、本実施の形態にか
かる表面検査装置と同じ構成の表面検査装置を用いて検
査した。検査時には、磁気記録媒体の「吊れ」、「折
れ」、「しわ」等は全く見られず、検査ローラ上での操
作性は良好であった。表面検査装置の諸条件を以下に示
す。＜装置の諸条件＞・検査ローラの直径（ｄ）：０．１ｍ・検査ローラ外周での線速度（Ｖ）：５ｍ／ｓ・溝のリード長（Ｌ）：０．０５ｍ・ウエブテンション：１０ｋｇ／ｍ・スキャナーの移動速度（ｖ）：１．２ｍ／ｓ検査終了後、検査済みの磁気記録媒体について、実際の
欠陥発生箇所と表面検査装置の欠陥検出箇所との対応を
調査した。欠陥はスジ状の傷であった。表面検査装置で
は欠陥有りと判断しているが実際には欠陥が発生してい
ない場合は誤検出と判断し、表面検査装置では欠陥無し
と判断しているが実際には欠陥が発生している場合は検
出漏れと判断した。欠陥検出数、誤検出数、及び検出漏
れ数を調査結果として表２に示す。（比較例）比較のために表面に溝の設けられていない検
査ローラを用い、その他の条件は、上記実施例と全く同
様にして磁気記録媒体の表面状態を検査した。検査時に
はエアフィルムの発生に起因すると思われる検査ローラ
上での磁気記録媒体の「吊れ」が観察された。検査終了
後、検査済みの磁気記録媒体について、実施例と同様に
して実際の欠陥発生箇所と表面検査装置の欠陥検出箇所
との対応を調査した。欠陥検出数、誤検出数、及び検出
漏れ数を調査結果として表２に示す。

【００３３】

【表２】

【００３４】この表２から、上記実施の形態と同じ構成
の表面検査装置を用い、複数のスキャナーの検出結果に
基づいて欠陥の有無を判断した場合（実施例）には、誤
検出、検出漏れは全くなく、精度の良い検査が可能であ
ることがわかる。一方、表面に溝の設けられていない検
査ローラを用いた場合（比較例）には、誤検出の割合が
極めて高く過検出の状態であり、検査精度は低いことが
わかる。このように誤検出が多発したのは、エアフィル
ムの発生に起因して検査ローラ上で一時的に発生した磁
気記録媒体の「吊れ」を欠陥として検出したためである
と推測される。また、比較例では検出漏れも見られる
が、このような検出漏れもエアフィルムの発生により反
射光量が影響を受けて欠陥の存在を打ち消す方向に変動
したためであると推測される。

【００３５】なお、真の欠陥数（欠陥検出数―誤検出数
＋検出漏れ数）は、実施例と比較例とで若干の差がある
が、これは両者の塗布条件のばらつきによるものであ
り、検出精度によるものではない。

【００３６】

【発明の効果】本発明の表面検査装置は、ウエブ状の被
検査物を安定に搬送すると共に、精度良く被検査物表面
の欠陥の有無を検査することができる、という効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態の表面検査装置の主要部分の構成
を示す斜視図である。

【図２】本実施の形態の表面検査装置の概略構成を示す
ブロック図である。

【図３】スキャナーの遅延時間を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１０検査ローラ１２磁気記録媒体１４Ａ、１４Ｂスキャナー１６溝１８Ａ、１８Ｂ、２０Ａ、２０Ｂ光ファイバー１９Ａ、１９Ｂ出力端部２１Ａ、２１Ｂ入力端部２８Ａ、２８Ｂレーザ光源３０Ａ、３０Ｂフォトディテクター３４コンピュータ４４Ａ、４４Ｂ投光スポット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に溝が軸方向に沿って設けられた検
査ローラと、前記検査ローラに張架されたウエブ状の被検査物の表面
に光を投光する投光部及び前記被検査物からの反射光を
受光する受光部を有し、被検査物を走査するように被検
査物の幅方向に移動される第１の走査器と、前記検査ローラに張架されたウエブ状の被検査物の表面
に光を投光する投光部及び前記被検査物からの反射光を
受光する受光部を有し、前記第１の走査器が走査した箇
所を再度走査するように被検査物の幅方向に移動される
第２の走査器と、前記第１の走査器からの情報と前記第２の走査器からの
情報とに基づいて欠陥の有無を判定する欠陥判定器と、
を備えた表面検査装置。