JP2004177306A

JP2004177306A - 塗工欠陥検出装置

Info

Publication number: JP2004177306A
Application number: JP2002345031A
Authority: JP
Inventors: Toru Nagata; 徹永田; Shigehira Iida; 茂平飯田; Yasushi Miura; 康三浦
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-11-28
Filing date: 2002-11-28
Publication date: 2004-06-24

Abstract

【課題】透明なウェブ基材上に乾燥後透明となる塗料を塗工する際の塗工欠陥を簡素な構成で検出する。
【解決手段】ウェブ体を透過照明する光源に、拡散要素と光源輝度をパターン化するパターン付与要素を持つ。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透明な基材上に透明な塗料を塗工乾燥して透明なウェブ体を得る際の、塗工時の塗工欠陥の検出に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真やインクジェットの出力印画に、透明な耐熱性基材上に塗布された透明樹脂層を熱圧着し、耐熱性基材を剥離する、もしくは剥離せずそのまま完成印画を得る方法はこれまで広く用いられてきた。このような樹脂層の塗布手段としては、ポリマーを溶剤に溶解した塗料を塗布するか、エマルジョンとして溶媒に樹脂粒子が分散した塗料を塗工し乾燥するのが一般的である。
【０００３】
このとき、塗工された樹脂層に欠陥が生じ、塗工された膜厚が均一ではない場合がある。この部分は上記の印画完成プロセスにおいて画像欠陥となるため、塗工時にこれを検出して完成品に含まれないようにする事が必要である。
【０００４】
しかしながら、透明基材上に透明樹脂層が形成されているため、上記欠陥を検出するためには膜厚の不正を利用し、レーザー光の樹脂層表面からの反射や透過光の偏角の変化を用いる必要があった。このため、欠陥の検出のための観察条件は厳密に一定でなければならず、目視による検出は不可能であった。例えば、特開平７−１５１７０６に、レーザーを用いた、欠陥部による偏角の異常を検出する欠陥検知装置が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
透明基材上に塗工された透明樹脂層の塗工欠陥を透過光源を用いた透過観察によって感度良く検出する方法を提供し、同時に目視による検出も可能とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
透明な基材上に透明樹脂層を塗工してなる積層体の塗工欠陥検出装置において、積層体の透過照明光源と光源と積層体の間に配置された、光拡散要素及び該拡散要素による拡散照明強度をパターン化するパターン付与要素、とからなる照明装置を持つ塗工欠陥検出装置。
【０００７】
前記拡散要素とパターン付与要素は、乳白色透過フィルムに光不透過のパターンを与えて成る塗工欠陥検出装置。
【０００８】
前記拡散要素は乳白色樹脂フィルム又は板、パターン付与要素は光透過性フィルムに光不透過のパターンを与えて成る塗工欠陥検出装置。
【０００９】
前記拡散要素は乳白色樹脂フィルム又は板、パターン付与要素は遮光性フィルムもしくは板材に光透過のパターンを穿孔して成る塗工欠陥検出装置。
【００１０】
前記パターン付与要素は、スリット、ストライプ、格子状のパターンを持つ塗工欠陥検出装置。
【００１１】
透明な基材上に透明樹脂層を塗工してなる積層体の塗工欠陥検出装置において、積層体の透過照明光源と光源と積層体の間に配置された、光拡散要素および該拡散要素による拡散照明強度をパターン化するパターン付与要素と、これらによって透過照明された前記積層体の撮像手段と、塗工欠陥の撮像画像からの抽出手段から成る塗工欠陥検出装置。
【００１２】
前記拡散要素とパターン付与要素は、乳白色透過フィルムに光不透過のパターンを与えて成る塗工欠陥検出装置。
【００１３】
前記拡散要素は乳白色樹脂フィルム又は板、パターン付与要素は光透過性フィルムに光不透過のパターンを与えて成る塗工欠陥検出装置。
【００１４】
前記拡散要素は乳白色樹脂フィルム又は板、パターン付与要素は遮光性フィルムもしくは板材に光透過のパターンを穿孔して成る塗工欠陥検出装置。
【００１５】
前記パターン付与要素は、スリット、ストライプ、格子状のパターンを持つ塗工欠陥検出装置。
【００１６】
【発明の実施の形態】
発明の実施形態の説明に先立ち、本発明が典型的に対称とする、透明基材上に透明樹脂層を塗工し、該樹脂層を保護層として印字物上に熱圧着／転写プロセスにより定着するメカニズムについて説明する。
【００１７】
図１において、１は樹脂層を外側に巻かれたラミネートフィルム２のロールの巻出しリールでバックテンション（図中でＣＣＷ方向のトルクによる）をフィルム２に与えている。３は加熱ロールでその軸上に該ロールの回転量を検知するロータリエンコーダ４を持つ。５はフィルム２を加熱ロールに押し付ける加圧ロールで、圧力として線圧５乃至５０Ｎ／ｃｍ、特に線圧１５乃至３５Ｎ／ｃｍ前後程度が望ましい。７はロール対５、６で圧着された保護層と印字物Ｐを冷却する冷却ファンである。７ａ、７ｂは後端剥離機構の固定ガイドで軸中心に回動可能に構成されている。７ｃは同じく後端剥離機構の可動剥離軸でフィルム２に保護層を介して圧接着された印字物Ｐの後端を急速に押し出す事でフィルム２上から剥離する。印字物Ｐが接着したフィルム２はロール対５、６にニップされ同ロール対の回転速度にしたがって動いているため、後端剥離機構の可動剥離軸７ｃが押し出し動作をしたとき、該軸に対して相対的に送り方向と反対に動く事になる。従って、印字物後端が該軸７ｃ上を上流に向かって通過し、印字物後端がフィルム２との剛性の違いにより剥離する。８は先端剥離機構のガイドでこの間をフィルム２にラミネート層を介して圧着された印字物Ｐが通過する事により、印字物先端がフィルム２との剛性の違いにより剥離する。１０はラミネートフィルム２の巻き取りリールで巻き取り方向テンション（図中ＣＣＷ）を与えている。１１は印字物Ｐのガイド、１２は第一の紙通過センサを構成するフォトインタラプタ、１３は第２の紙通過センサを構成するフォトインタラプタである。
【００１８】
印字物Ｐがガイド１１に挿入され第一の紙通過センサ１２が紙の「有り」信号を発生すると熱ローラ３に加圧ローラが圧接するとともに熱ローラがＣＣＷに回転開始する。当該回転の線速度は、５ｍｍ／ｓから４０ｍｍ／ｓ程度の範囲から選択可能であるが、１０から３０ｍｍ／ｓの範囲が好ましい。印字物Ｐはローラ対５、６により保護層を介してラミネートフィルム２に対して接着する。第２の紙通過センサ１３が紙の「有り」から「無し」への変化を検知時の熱ローラの角度位置から印字物後端が後端剥離機構に位置するまでの熱ローラの角度位置を熱ローラのロータリエンコーダ４が監視し、当該角度において後端剥離機構の可動剥離軸７ｃにより後端剥離を行う。これにより印字物は保護層と共に後端部のみラミネートフィルム２から剥離される。その後、第２の紙通過センサが紙の「無し」を検知した後、排紙完了に要する長さ分だけラミフィルムが送られる。これもロータリエンコーダ４が紙後端の第二センサ通過後排紙完了までの距離分の熱ローラ３の回転を監視する事で行なわれる。この際、印字物は先端剥離機構を通過するので急速に折り曲げられたパスにおいて、剛性の高い印字物と接着した保護層が残りのラミネートフィルムと同じバスを通過できずに剥離される。後端は既に剥離済みであるから、印字物に接着しなかった印字物周囲の保護層層を切断できずに印字物周囲に鰭状に繋がって剥離することがない。
【００１９】
この時熱ローラ３の位置から先端剥離機構までの間のラミネート層はローラ対５、６にニップされていた部分も加熱のみされており再利用できる。この未使用部分を再び熱ローラ位置に巻き戻す為に、その長さに該当した角度だけ熱ローラ３をＣＣＷに回転させた後、停止する。
【００２０】
停止後、可動の圧着ローラ５は再び非圧着位置に退避する。
【００２１】
続いて本発明の実施形態を説明する。
【００２２】
図２は本発明のラミネートフィルムの断面図である。ラミネートフィルム２の構成は、耐熱性基材２ａ上に保護層表面層２ｂ接着層２ｃ表面保護層２ｄが順次積層された構成である。
【００２３】
以上説明したラミネートフィルムは次のように形成できる。
【００２４】
耐熱性基材としては、保護層形成時における圧着条件下で、さらに加熱加圧条件下で形状を安定して維持でき、かつインク受容層上に透明保護層が形成された段階で剥離が容易なものであればよく、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート・イソフタレートコポリマー、ポリブチレンテレｆタレート等のポリエステル、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド樹脂、トリアセチルセルロース、ポリ塩化ビニル、塩化ビニリデン・塩化ビニル共重合樹脂、アクリル樹脂、ポリエーテルスルフォン等の材料からなるフィルムやシートなどを用いるアとができる。その厚みについては特に制限を受けるものではないが、経済性としわの生じ難さ等を考慮して５から５０μｍ、より好ましい範囲は１０から４０μｍである。
【００２５】
表面保護層は高分子物質の有機溶媒溶液もしくは水懸濁系からなるエマルジョンを上記基材上に塗工する事によって得られる。
【００２６】
本発明に用いられる溶液もしくはエマルジョンを構成する高分子物質としてはアクリル系、スチレン系、塩化ビニル系、酢酸ビニル系等の樹脂あるいはそれらの共重合体樹脂が用いられる。
【００２７】
本発明に用いられる溶液はトルエン、メチルエチルケトンなどを溶媒とし、さらにエマルジョンは一般的に良く知られた公知の技術により合成できるものである。これらに勿論市販の材料を使うことも可能である。表面保護層を形成する樹脂のＴｇはモノマー成分とその比率をかえることにより調整することができる。
【００２８】
表面保護層の形成は、溶液もしくはエマルジョンを含む塗工液を、ロールコーティング法、ロッドバーコーティング法、スプレーコーティング法、エアナイフコーティング法、スロットダイコーティング法などにより塗工し、乾燥させる事で行う事ができる。表面層の厚みは応力によりクラックが入るのを防止できる膜厚が必要である一方、これが厚すぎると印画周囲に沿った剥離の性能が阻害される。そのため、表面層の厚みは１から１０ｕｍから選択される必要がある。
【００２９】
以上のように形成された表面その上に更に接着層を形成する。接着層もエマルジョン塗料を塗布乾燥する事によって得られるが、熱圧着時に十分軟化し印画表面になじむ樹脂である事が要求される。この接着層用のエマルジョンに用いられる樹脂としてはアクリル系樹脂、酢ビ樹脂、塩ビ樹脂、エチレン／酢ビ共重合樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂等が挙げられる。中でもプリント物表面へのなじみや塗膜の透明性からアクリル系樹脂接着剤が特に好ましい。
【００３０】
本発明の接着層に用いられるエマルジョンは表面保護層用エマルジョンの場合と同様に一般的に良く知られた公知の技術により合成できるものであり、勿論市販の材料を使うことも可能である。エマルジョンに用いる樹脂のＴｇはモノマー成分によって決まるが特にアクリル系接着剤の場合には単量体成分とその比率をかえることにより調整することができる。コーティング方法は表面保護層の場合とまったく同様である。
【００３１】
接着層を成すラテックス層の層厚は、最終的に被記録媒体のインク受容層に充分に密着し、気泡が存在しないように接着するのに必要な厚みを持たなければならない。厚みとしては２から３０μｍが適しており、特に好ましい範囲は４から２０μｍである。下限は前記理由により、上限は保護層全体の厚みが増すことによる画像のシャープさの低下やコスト的な理由による。
【００３２】
この様なラミネートフィルムを塗工する場合の欠陥としては、いろいろなものがあるが、塗工完了後の発見が難しく、完成印画の画質への影響が大きいものとして、微少な「はじき」がある。上記表面層塗工後の接着層塗工過程において、乾燥中の微少な水滴の付着などの原因により、接着層の厚みが変化し、場合によってはほとんど接着層が存在しないケースがある。この時、完成印画では「はじき」が生じた部分の接着が十分行われないため、該当部分の画像濃度が周辺に対して変動し、画像欠陥として認識可能となる。
【００３３】
図３はこのはじき部の断面である。横軸は単位ｍｍ、縦軸は単位μｍである。直径はＤで示す部分でおよそ５．５ｍｍ、接着層の塗工厚みは１５μｍであるから、この内部でははじきにより接着層が全く存在していない事が分かる。この部分は完成印画上では接着層が存在しないためトップ層と印画表面に空気が介在し「白ぬけ」状に観察されるため、高濃度画像では容易に認識できる。ところが、ラミネートフィルムの状態では接着層の透明性により、発見が難しく、塗工工程内での排除が難しい。
【００３４】
次に、この種のウェブ体の塗工工程について説明する。図４は塗工を行うコーターの側面図である。１００は塗工を行われる基材のロールで、図中ＣＷにバックテンションが与えられている。１０１はしわ取り部、１０２はコーティングを行うヘッド部で、ここで実際に塗料が基材上に塗布される。１０３は塗布された塗料を乾燥するヒーター部、１０４は基材に駆動力を与え、コーター全体の駆動速度を決定・制御するニップ部、１０５は巻き取り前のしわ取り部、１０６は塗工完了したウェブを巻き取り駆動方向にテンションを与える巻き取り部である。
【００３５】
塗工欠陥を検出するための検出装置は２００の位置に配置され、欠陥が検出された位置に「警戒紙」を貼付する事で、塗工されたウェブを更に小巻に分ける工程で欠陥発生部を除去する事を可能としている。
【００３６】
図５は上記塗工欠陥検出装置を示す。２０１は光源となる蛍光燈、２０２は蛍光燈光源からの光線を拡散し、拡散光源をなすための拡散板、２０３はウェブの送り方向と直行する向きのスリット、２０４はスリット２０３を通して照明されたウェブ面Ｗを撮影するＩＴＶカメラである。
【００３７】
ＩＴＶで撮影されたウェブ面の画像は、図３で説明した塗工欠陥が無い場合その表面は平滑であるので、光源輝度が均一であるから、均一の矩形画像として捕らえられる。図３で説明した塗工欠陥がスリット２０４を通して照明された部分を通過すると、欠陥部は凹レンズ状の形状をしているため、そのプリズム効果により欠陥部を通してスリット外、すなわち非照明部＝暗い部分が観察される。従って、欠陥部以外の均一な矩形画像内の欠陥部位置に周囲よりも暗い像が形成される。
【００３８】
図３の様な欠陥では、接着層の変形による光線の屈折量は、その屈折率を１．４として最大で２．３度以上であるので（はじき部の段差約１５μｍ、その間の半径差約１．５ｍｍ。この斜面：無欠陥の平面に対して０．５７度・図３に破線で図示、によるプリズム効果による）、スリットの幅はその角度によるウェブ上からの見込み角がその２倍よりも小さな設定とする必要がある。具体的にはスリット幅２ｍｍ、ウェブまでの距離５００ｍｍである。この関係を満たせば、必ず、ウェブ越しに観察されるスリットの画像内部に欠陥に対応した暗い像が観察される。スリットを縞状、格子状とした場合のピッチは上記スリット幅の２倍を採ればよい。カメラからウェブまでの距離は、可能な限り離す事により、ウェブとスリットとの撮影距離の違いによるピント位置の差から生じる不要なボケを小さくする事ができる。
【００３９】
図６は、ＩＴＶカメラ２０５のスリット部画像をライン状にデジタイズした結果である。これを微分したデータを欠陥検出データとすると、図３の説明した欠陥がスリットで証明された部分を通過した際以外は微分値の絶対値合計は０であり、微分値の絶対値合計がノイズと分別するためのスレッショルドＴ以上の時の位置を以って欠陥部とする事ができる。欠陥検出された部分はウェブ全幅を小巻化の工程において除去してしまうため、ウェブ状の幅方向に関しては、その位置を検出する必要はない。
【００４０】
図７は目視で欠陥を検出する場合の塗工欠陥検出装置のためのスリットの形態を示す。目視の場合は、ウェブの流れ方向に冗長性を持たせる事が必要であるので、図６におけるスリットはこれを複数設け、縞模様状としている。さらに、これを格子状の穴を設けた絞り板とする事もできる。目視の場合も、カメラ検知と同様、欠陥部を目視可能に強調するため、容易に検出可能となる。この時、目視ではウェブ全幅を一挙に監視不能であるので、ウェブ幅すべてを観察するのに要する時間常に、欠陥部を強調表示するに足る送り方向の長さ以上の冗長度が必要となる。複数のスリットから成る縞状や格子状のパターンはこの冗長度を与える事ができる。これにより、時間的余裕とともに、観察位置も厳しく限定されない。
【００４１】
図８に、図４で説明した拡散板２０２、スリット２０３に代わる、異なる実施形態を示す。単独の拡散板を廃し、スリット２０３と合体した形式は、拡散板自体にスリットと同等の遮光性パターンを与える事で可能である。この時拡散板はフィルムでもよい。また、パターンは印刷、インクジェット印字などで形成可能で、縞状、格子状も選択できる。
【００４２】
さらに、図９で示すように、拡散板と、透明フィルムもしくは板上に上記パターンを印刷、インクジェット印字などでパターンを形成したものを組み合わせる事もできる。
【００４３】
以上、透明な基材上に透明樹脂層が塗工形成されたウェブの典型例として、印画物に透明保護層を転写剥離により与えるラミネートフィルムを取り上げたが、本発明の塗工欠陥検出装置の対象は、これに限定されるものでない事は言うまでもない。
【００４４】
【発明の効果】
透明基材上の透明塗工層の表面が変形するのみの欠陥を透過光観察で検出可能となり、さらに、観察位置も限定されないため、目視による検出をも可能とした。
【図面の簡単な説明】
【図１】保護層と印字物の熱圧着／転写プロセスを提供する定着メカニズム
【図２】ラミネートフィルムの構成を示す断面図
【図３】検査対象欠陥部のプロファイルを示す図
【図４】ウェブに塗工を行うコーターの側面図
【図５】塗工欠陥検出装置の構成図
【図６】ＩＴＶ画像及び、欠陥検出信号の模式図
【図７】目視で欠陥を検出する場合の塗工欠陥検出装置のためのスリットの形態を示す図
【図８】拡散板とスリットを一体とした塗工欠陥検出装置の構成図
【符号の説明】
２０１蛍光灯光源
２０２拡散板
２０３スリット
２０４ＩＴＶカメラ

Claims

透明な基材上に透明樹脂層を塗工してなる積層体の塗工欠陥検出装置において、積層体の透過照明光源と光源と積層体の間に配置された、光拡散要素及び該拡散要素による拡散照明強度をパターン化するパターン付与要素、とからなる照明装置を持つ事を特徴とする塗工欠陥検出装置。
前記拡散要素とパターン付与要素は、乳白色透過フィルムに光不透過のパターンを与えて成る事を特徴とする請求項１記載の塗工欠陥検出装置。
前記拡散要素は乳白色樹脂フィルム又は板、パターン付与要素は光透過性フィルムに光不透過のパターンを与えて成る事を特徴とする請求項１記載の塗工欠陥検出装置。
前記拡散要素は乳白色樹脂フィルム又は板、パターン付与要素は遮光性フィルムもしくは板材に光透過のパターンを穿孔して成る事を特徴とする請求項１記載の塗工欠陥検出装置。
前記パターン付与要素は、スリット、ストライプ、格子状のパターンを持つ事を特徴とする請求項１から４記載の塗工欠陥検出装置。
透明な基材上に透明樹脂層を塗工してなる積層体の塗工欠陥検出装置において、積層体の透過照明光源と光源と積層体の間に配置された、光拡散要素および該拡散要素による拡散照明強度をパターン化するパターン付与要素と、これらによって透過照明された前記積層体の撮像手段と、塗工欠陥の撮像画像からの抽出手段から成る塗工欠陥検出装置。
前記拡散要素とパターン付与要素は、乳白色透過フィルムに光不透過のパターンを与えて成る事を特徴とする請求項６記載の塗工欠陥検出装置。
前記拡散要素は乳白色樹脂フィルム又は板、パターン付与要素は光透過性フィルムに光不透過のパターンを与えて成る事を特徴とする請求項６記載の塗工欠陥検出装置。
前記拡散要素は乳白色樹脂フィルム又は板、パターン付与要素は遮光性フィルムもしくは板材に光透過のパターンを穿孔して成る事を特徴とする請求項６記載の塗工欠陥検出装置。
前記パターン付与要素は、スリット、ストライプ、格子状のパターンを持つ事を特徴とする請求項６から９記載の塗工欠陥検出装置。