JP2009002869A - フィルム検査装置およびフィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルムの表面の凹凸を高精度に検査できるようにする。
【解決手段】フィルム検査装置は、フィルムＦを非接触の状態でガイドするガイド部材３と、フィルムＦの表面Ｆａに検査光を照射する照明手段と、フィルムＦａの表面Ｆａを撮像する撮像手段とを備えている。ガイド部材３は、フィルムＦの裏面Ｆｂに対向するガイド面３１、複数の空気室３２、およびこれらの空気室３２からガイド面３１に至る連通路を有している。さらに、フィルム検査装置は、複数の空気室３２内の圧力を個別に制御する圧力制御手段を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、フィルムを搬送しながらその表面の凹凸を光学的に検査するフィルム検査装置およびフィルムの製造方法に関する。

従来、フィルムの欠陥を検出するために、フィルムを搬送しながらその表面の凹凸を検査することが行われている。このようなフィルムの表面の凹凸の検査には、特許文献１に記載されているような光学的な方法を使用することが可能である。具体的には、照明手段でフィルムの表面に検査光を照射して、その検査光が照射された部分を撮像手段で撮像する。そして、撮像した画像を画像処理装置に取り込んで画像処理を行い、欠陥レベルの凹凸があるか否かを判定する。

ところで、前記の検査を高精度に行うためには、検査位置におけるフィルムの厚み方向の変位や変形を欠陥レベルの凹凸の深さまたは高さよりも小さく抑えてフィルムの表面を一定レベルで平滑に保つ必要がある。そのためには、例えば図１０に示すように、適度な張力を与えたフィルムＦにガイドローラ１０を押し付けて、ガイドローラ１０上で検査を行うようにすることが考えられる。

しかしながら、図１０に示すような構成では、フィルムＦが柔軟である場合、フィルムＦの裏面Ｆｂまたはガイドローラ１０の表面に異物１１が付着すると、異物１１の噛み込みによってフィルムＦが部分的に盛り上がり、異物による盛り上がりと元々表面Ｆａにある凸との識別が難しくなるため、高精度な検査ができないという問題がある。

そこで、特許文献２に開示されている検査装置のように、フィルムを空気で浮上させてその位置で検査することが考えられる。
特開２００６−２２６９００号公報 特開２００５−３２００９５号公報

しかしながら、前記検査装置は、ＣＳＰ（チップサイズパッケージ）テープを搬送しながら検査するものである。このＣＳＰテープは、ポリイミド基材などの表面に金属材料で配線パターンが形成されたものであり、柔軟性が比較的に低いため、厚みが比較的に薄くてもスムーズに搬送することが可能である。

これに対し、搬送されるフィルムが例えば金属層を有しない樹脂製の粘着テープなどの柔軟なものである場合には、単にフィルムを浮上させただけではその柔軟さ故に欠陥レベルの凹凸の深さまたは高さ以上にフィルムがばたついたり湾曲したりするおそれがある。そのため、特許文献２の構成では柔軟なフィルムに対して高精度な凹凸の検査を行うことは難しい。

なお、特許文献２に記載の技術は、テープのジャミングなどの搬送不良を解決することを目的としており、本願発明とは課題が異なっている。

本発明は、このような事情に鑑み、フィルムの表面の凹凸を高精度に検査できるようにすることを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は、フィルムを搬送しながらその表面の凹凸を光学的に検査する検査装置であって、前記フィルムの裏面に対向するガイド面を有し、このガイド面から空気を噴射することにより前記フィルムを非接触の状態でガイドするガイド部材と、このガイド部材と反対側から前記フィルムの表面に検査光を照射する照明手段と、前記フィルムの表面における前記検査光が照射される部分を撮像する撮像手段とを備え、前記ガイド部材は、内部に複数の空気室を有しているとともに、これらの空気室から前記ガイド面に至る連通路を有していて、前記各空気室に圧縮空気が送り込まれることにより前記連通路を通じて前記ガイド面から空気を噴射可能となっている一方、前記複数の空気室内の圧力を個別に制御する圧力制御手段をさらに備えるフィルム検査装置を提供する。

また、本発明は、フィルムを搬送しながらその表面の凹凸を光学的に検査する工程を含むフィルムの製造方法であって、前記工程は、前記フィルムの裏面に対向するガイド面、複数の空気室、およびこれらの空気室から前記ガイド面に至る連通路を有するガイド部材を用いて、前記複数の空気室内の圧力を個別に制御しつつ各空気室に圧縮空気を送り込むことにより前記連通路を通じて前記ガイド面から空気を噴射して前記フィルムを非接触状態でガイドしながら、前記フィルムの表面に検査光を照射し、その反射光を解析することによって欠陥レベルの凹凸の有無の判定を行うものである、フィルムの製造方法を提供する。

本発明に係るフィルム検査装置によれば、ガイド部材の内部に複数の空気室が設けられており、これらの空気室からガイド面まで連通路が延びているので、ガイド面からは各空気室に対応する領域ごとにその空気室内の空気が連通路を通じて噴射されるようになる。しかも、各空気室内の圧力が圧力制御手段によって個別に制御されるようになっているので、各空気室に対応する領域ごとにガイド面から噴射される空気の勢いを調整することができる。そして、フィルムはガイド面から噴射される空気によってガイド部材と非接触の状態でガイドされるようになっているので、各空気室内の圧力を適正な値に設定すればフィルムのばたつきや湾曲を抑えてフィルムの表面を一定レベルで平滑に保つことができるようになる。これにより、フィルムの表面の凹凸を高精度に検査することが可能になる。

また、本発明に係るフィルムの製造方法によれば、複数の空気室およびこれらの空気室からガイド面に至る連通路を有するガイド部材を用いることにより、ガイド面からは各空気室に対応する領域ごとにその空気室内の空気が連通路を通じて噴射されるようになる。そして、各空気室内の圧力を個別に制御することで、各空気室に対応する領域ごとにガイド面から噴射される空気の勢いを調整して、当該空気によって非接触状態とされるフィルムのばたつきや湾曲を抑えてフィルムの表面を一定レベルで平滑に保つことができる。これにより、フィルムの表面の凹凸を高精度に検査できるようになる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１に示すように、本発明の第１実施形態に係るフィルム検査装置１は、長尺状のフィルムＦをその長手方向に搬送しながらフィルムＦの表面Ｆａ（図２参照）の凹凸を光学的に検査するものであり、装置本体２と画像処理装置６を備えている。

フィルムＦは、柔軟なものであり、例えば厚みが７０〜２００μｍのポリイミドベルトである。

装置本体２の内部には、フィルムＦに所定の張力をかけながら当該フィルムＦを搬送路に沿って搬送する搬送手段２０が配設されている。この搬送手段２０は、フィルムＦを繰り出す繰り出し部２１と、フィルムＦを巻き取る巻き取り部２６とを有している。また、繰り出し部２１と巻き取り部２６の間には、搬送方向の上流側から順に第１ローラ２２、第２ローラ２３、ガイド部材３、第３ローラ２４、第４ローラ２５が配設されている。第１ローラ２２および第４ローラ２５は、フィルムＦを上方に持ち上げる位置に配置され、第２ローラ２３および第３ローラ２４は、第１ローラ２２と第４ローラ２４の間のフィルムＦを下方に押し下げる。

第２ローラ２３と第３ローラ２４の間のフィルムＦは、ガイド部材３によって鉛直上向きに起立するように持ち上げられる。このガイド部材３は、図２に示すように、フィルムＦの幅方向に延びる半円柱状をなし、上方を向く曲面がフィルムＦの裏面Ｆｂに対向するガイド面３１となっている。そして、ガイド部材３は、ガイド面３１から空気を噴射することによりフィルムＦを浮き上がらせて当該フィルムＦを非接触の状態でガイド面３１に沿ってガイドする。ここで、検査に適した浮上量としては、フィルムＦに付着する異物の大きさを考慮し、０．０５〜０．５ｍｍの範囲内にあることが最もよい。浮上量が小さくなりすぎると接触による傷の危険性が増し、浮上量が大きくなりすぎるとフィルムＦのばたつきや空気消費量が増大する。なお、ガイド部材３の構成については後述にて詳細に説明する。

さらに、ガイド部材３の巻き取り部２６側の斜め上方には、照明手段４が配設され、ガイド部材３の繰り出し部２１側の斜め上方には、撮像手段５が配設されている一方、第４ローラ２５の巻き取り部２６側の斜め上方には、マーキング装置７が配設されている。

照明手段４は、フィルムＦを挟んでガイド部材３と反対側からフィルムＦの表面Ｆａにおける頂上部分にフィルムＦの幅方向に延びるライン状の検査光を照射するものである。

撮像手段５は、フィルムＦの表面Ｆａにおける検査光が照射される部分（頂上部分）を撮像するものであり、本実施形態ではＣＣＤラインセンサカメラからなる。この撮像手段５は、フィルムＦの表面Ｆａで反射して当該撮像手段５に入射する検査光の光束がフィルムＦの表面Ｆａで正反射した場合の１０％〜６０％（例えば５０％程度）になる位置に配置されている。このような位置に撮像手段５を配置するには、まず、撮像手段５をフィルムＦの表面Ｆａで正反射した検査光が入射可能な正反射位置、換言すれば撮像手段５の光軸と鉛直線とのなす角βが検査光のフィルムＦへの入射角αと等しくなる位置に配置し、その後に、図４に示すように、フィルムＦの頂上部分を中心にして撮像手段５を角βが小さくなる方向または大きくなる方向に回動させる。そして、図５に示すように、後述する画像処理を行った際の階調が正反射位置の１０％〜６０％になった位置で撮像手段５を停止して固定すればよい。このような配置にすれば、凹凸が強調された画像を得ることができるようになる。

画像処理装置６は、本実施形態ではパーソナルコンピュータからなる。この画像処理装置６は、撮像手段５と接続されていて、撮像手段５が撮像した画像を取り込んで画像処理を行い、フィルムＦの表面Ｆａに欠陥レベルの凹凸があるか否かを判定する。すなわち、画像処理装置６では、フィルムＦの表面Ｆａからの反射光が解析されることによって、欠陥レベルの凹凸の有無の判定が行われる。

マーキング装置７は、図示は省略するが画像処理装置６と接続されていて、画像処理装置６がフィルムＦの表面Ｆａに欠陥レベルの凹凸があると判定した場合には、その凹凸がある位置にマジックなどでマーキングを施すものである。

次に、図２および図３を参照して、ガイド部材３の構成について詳細に説明する。

ガイド部材３は、多孔質材で構成されている。この多孔質材としては、例えば、セラミック焼結体が挙げられる。

また、ガイド部材３の内部には、複数（図例では３つ）の空気室３２が設けられている。これらの空気室３２は、ガイド面３１に沿ってフィルムＦの搬送方向に並んでいる。各空気室３２は、ガイド部材３の長手方向に延びており、その長さはフィルムＦの幅よりも若干長く設定されている。また、ガイド部材３１の一方（図２において手前側）の側面には、各空気室３２を側方に開放する３つの開口３２ａが設けられていて、これらの開口３２ａに配管８０がそれぞれ接続されている。なお、図２では、配管８０を模式的に描いている。また、空気室３２の数量は、フィルムＦの搬送速度や目標とする精度に応じて決定すればよい。

３つの配管８０は、途中で合流してコンプレッサー８３につながっており、各空気室３２には、対応する配管８０を介して圧縮空気が送り込まれるようになっている。そして、上記のようにガイド部材３が多孔質材で構成されていて無数の微孔を有しているので、各空気室３２に圧縮空気が送り込まれると、その空気が各空気室３２から溢れ出して、微孔を通じて図３中に矢印で示すようにガイド面３１から噴射されるようになる。すなわち、微孔によって３つの空気室３２からガイド面３１に至る連通路が構成されている。

なお、ガイド部材３のフラットな下面を樹脂や金属などからなる支持板に貼り付けて、当該支持板でガイド部材３を支持するようにしてもよい。このようにすれば、下面から噴射される空気をなくして、ガイド面３１から効率的に空気を噴射することができる。

また、各配管８０には、途中に空気室３２内の圧力を把握するための圧力計８１が設けられているとともに、この圧力計８１よりも上流側に圧力制御弁８２が設けられている。このため、各圧力制御弁８２を操作すれば、それに対応する空気室３２内の圧力を変更することができる。すなわち、３つの圧力制御弁８２が、３つの空気室３２内の圧力を個別に制御する圧力制御手段を構成している。なお、圧力制御弁８２としては、電磁式のものであっても手動式のものであってもよい。

さらに、ガイド部材３には、２つの遮蔽板３３がフィルムＦの搬送方向で互いに対向するように設けられている。各遮蔽板３３は、金属板や樹脂板などの通気性のない部材で構成されており、ガイド面３１から内方に延びて隣り合う空気室３２の間に介在するように設けられている。なお、図例では、遮蔽板３３がガイド面３１からガイド部材３の下面まで延びてガイド部材３を３分割しているが、遮蔽板３３は、長さがガイド面３１からガイド部材３１の下面近傍まで延びる程度に設定されていてガイド部材３に埋め込まれるように設けられていてもよい。

以上説明したように、本実施形態に係るフィルム検査装置１では、ガイド部材３の内部にガイド面３１に沿って並ぶ複数の空気室３２が設けられており、これらの空気室３２からガイド面３１まで連通路が延びているので、ガイド面３１からは各空気室３２に対応する領域ごとにその空気室３２内の空気が連通路を通じて噴射されるようになる。しかも、各空気室３２内の圧力が圧力制御弁８２によって個別に制御されるようになっているので、各空気室３２に対応する領域ごとにガイド面３１から噴射される空気の勢いを調整することができる。そして、フィルムＦはガイド面３１から噴射される空気によってガイド部材３と非接触の状態でガイドされるようになっているので、各空気室３２内の圧力を適正な値に設定すればフィルムＦのばたつきを抑えてフィルムＦの表面Ｆａを一定レベルで平滑に保つことができるようになる。

すなわち、フィルム検査装置１を使用してフィルムＦの表面Ｆａの凹凸を検査するには、フィルムＦの状態を確認しながら圧力制御弁８２によって３つの空気室３２内の圧力を個別に制御しつつ、各空気室３２に圧縮空気を送り込むようにすればよい。このようにすれば、各空気室３２に対応する領域ごとにガイド面３１から噴射される空気の勢いを調整して、当該空気によって非接触状態とされるフィルムＦのばたつきを抑えてフィルムＦの表面Ｆａを一定レベルで平滑に保つことができる。これにより、フィルムＦの表面Ｆａの凹凸を高精度に検査できるようになる。なお、この検査工程は、フィルムＦを製造する最終段階で行えばよい。

さらに、本実施形態の構成であれば、フィルムＦの柔らかさや搬送速度などが変わっても、各空気室３２内の圧力を変更するだけで装置の構成を変えることなく対応することができる。

また、３つの空気室３２は、フィルムＦの搬送方向に並んでいるので、フィルムＦを高速搬送する場合や浮上量が小さく設定されている場合に適した構成となっている。

ここで、ガイド部材３が多孔質材で構成されている場合には、遮蔽板３３が設けられていなければ隣り合う空気室３２から送り出された空気同士が干渉することがあるが、遮蔽板３３が設けられていればそのようなことが抑制されるため、フィルムＦの表面Ｆａをより高精度に一定レベルで平滑に保つことができるようになる。

次に、図６を参照して、本発明の第２実施形態に係るフィルム検査装置を説明する。なお、第２実施形態以降の実施形態では、第１実施形態と同一の構成部分には同一符号を付して、その説明を省略する。

第２実施形態に係るフィルム検査装置は、エンドレスのフィルムＦを周回させるように搬送しながらその表面Ｆａの凹凸を光学的に検査するものであり、ガイド部材３の下方に第５ローラ２７を有している。この第５ローラ２７は、駆動ローラと張力付与ローラの２つの機能を兼ね備えており、上下動可能に構成されている。

このような構成のフィルム検査装置を使用してフィルムＦの表面Ｆａの凹凸を検査するには、まず、第５ローラを上方に移動して、フィルムＦをガイド部材３と第５ローラ２７に掛け渡す。次いで、第５ローラ２７を下方に移動してフィルムＦに張力をかけ、その状態で第５ローラ２７を回転させてフィルムＦを搬送し、フィルムＦの表面Ｆａの凹凸の検査を行う。フィルムＦが一周して検査が終了すると、第５ローラ２７を再び上方に移動して、フィルムＦを抜き取る。

このような構成のフィルム検査装置においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

次に、図７および図８を参照して、本発明の第３実施形態に係るフィルム検査装置を説明する。

第３実施形態に係るフィルム検査装置では、３つの空気室３２がガイド面３１に沿ってフィルムＦの幅方向に並んでいる。そして、ガイド部材３の下面に、配管８０につながる３つの開口３２ａが設けられている。なお、空気室３２の数量は、フィルムＦの幅や目標とする精度に応じて決定すればよい。

さらに、２つの遮蔽板３３は、フィルムＦの幅方向で互いに対向するように設けられている。

幅広（例えば幅１０００ｍｍ以上）のフィルムＦでは、フィルムＦの幅方向の湾曲の影響が大きく現れるため、このようにすれば、幅広のフィルムＦを搬送する場合に適した構成とすることができる。

例えば、空気室が１つだけであって、その空気室にはガイド部材の下面の中央からのみ圧縮空気が送り込まれるようになっている場合には、図８に二点鎖線で示すように、空気室内の圧力が高い部分に対応する中央が上方に膨らむようにフィルムＦが湾曲するが、本実施形態のように、３つの空気室３２がフィルムＦの幅方向に並んでいれば、両端の空気室３２の圧力をその間の空気室３２の圧力より大きくすることでフィルムＦの湾曲を抑えてフィルムＦの表面を一定レベルで平滑に保つことができるようになる。これにより、フィルムＦの表面Ｆａの凹凸を高精度に検査することが可能になる。

なお、第３実施形態の構成を第１実施形態および第２実施形態に適用することも可能である。

次に、図９を参照して、本発明の第４実施形態に係るフィルム検査装置を説明する。

第４実施形態に係るフィルム検査装置では、撮像手段５が前述した正反射位置に配設されていて、入射角αと角βが等しくなっている。また、照明手段４の近傍には、当該照明手段４の光軸上に整形部材９が配設されている。そして、整形部材９には、照明手段４から放射される検査光を整形する幅１ｍｍ程度のスリット９ａが設けられている。

このようにすれば、凹凸が強調された画像を得ることができるようになる。

なお、前記各実施形態では、ガイド部材３が多孔質材で構成されている形態を示したが、ガイド部材３は、多孔質材で構成されている必要はなく、例えば機械加工等により空気室３２からガイド面３１に至る連通路が形成された金属製や樹脂製のものであってもよい。ただし、前記実施形態のようにガイド部材３が多孔質材で構成されていれば、ガイド部材３に機械加工等を施さなくても連通路を有したガイド部材３を得ることができ、製造コストを抑えることができる。

また、空気室３２は、ガイド面３１に沿ってフィルムＦの搬送方向および幅方向に並んでいて、マトリクス状に配置されていてもよい。

さらに、ガイド部材３のガイド面３１は、曲率半径が一定である必要はなく、頂上部分と裾部分とで異なる曲率半径を有していてもよい。また、ガイド部材３の断面形状は、半円状である必要はなく、例えば円弧状や扇状などになっていてもよい。

本発明の第１実施形態に係るフィルム検査装置を示す概略構成図である。 前記検査装置のガイド部材等を示す斜視図である。 前記ガイド部材の断面図である。 前記検査装置の撮像手段の配置を説明する説明図である。 前記撮像手段の配置を決定する際の階調を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るフィルム検査装置を示す概略構成図である。 本発明の第３実施形態に係るフィルム検査装置のガイド部材を示す斜視図である。 図７のガイド部材の断面図である。 本発明の第４実施形態に係るフィルム検査装置の部分的な概略構成図である。 ガイドローラ上で検査を行う構成を説明する説明図である。

符号の説明

１ フィルム検査装置
３ ガイド部材
３１ ガイド面
３２ 空気室
３３ 遮蔽板
４ 照明手段
５ 撮像手段
８０ 配管
８２ 圧力制御弁（圧力制御手段）
９ 整形部材
９ａ スリット
Ｆ フィルム
Ｆａ 表面
Ｆｂ 裏面

Claims (9)

1. フィルムを搬送しながらその表面の凹凸を光学的に検査する検査装置であって、
   前記フィルムの裏面に対向するガイド面を有し、このガイド面から空気を噴射することにより前記フィルムを非接触の状態でガイドするガイド部材と、このガイド部材と反対側から前記フィルムの表面に検査光を照射する照明手段と、前記フィルムの表面における前記検査光が照射される部分を撮像する撮像手段とを備え、
   前記ガイド部材は、内部に複数の空気室を有しているとともに、これらの空気室から前記ガイド面に至る連通路を有していて、前記各空気室に圧縮空気が送り込まれることにより前記連通路を通じて前記ガイド面から空気を噴射可能となっている一方、前記複数の空気室内の圧力を個別に制御する圧力制御手段をさらに備えるフィルム検査装置。
2. 前記ガイド部材には、前記複数の空気室のそれぞれに圧縮空気を送り込むための複数の配管が接続されており、前記各配管には、圧力制御弁が設けられていて、これらの圧力制御弁で前記圧力制御手段が構成されている請求項１に記載のフィルム検査装置。
3. 前記複数の空気室は、前記ガイド面に沿って前記フィルムの搬送方向に並んでいる請求項１または２に記載のフィルム検査装置。
4. 前記複数の空気室は、前記ガイド面に沿って前記フィルムの幅方向に並んでいる請求項１または２に記載のフィルム検査装置。
5. 前記ガイド部材は、多孔質材で構成されていて、この多孔質材の有する微孔で前記連通路が構成されている請求項１〜４のいずれか一項に記載のフィルム検査装置。
6. 前記ガイド部材には、通気性のない遮蔽板が、前記ガイド面から内方に延びて隣り合う前記空気室の間に介在するように設けられている請求項５に記載のフィルム検査装置。
7. 前記撮像手段は、前記フィルムの表面で反射して当該撮像手段に入射する前記検査光の光束が前記フィルムの表面で正反射した場合の１０％〜６０％になる位置に配設されている請求項１〜６のいずれか一項に記載のフィルム検査装置。
8. 前記照明手段から放射される検査光を整形するスリットを有する整形部材をさらに備え、前記撮像手段は、前記フィルムの表面で正反射した検査光が入射可能な位置に配設されている請求項１〜６のいずれか一項に記載のフィルム検査装置。
9. フィルムを搬送しながらその表面の凹凸を光学的に検査する工程を含むフィルムの製造方法であって、
   前記工程は、前記フィルムの裏面に対向するガイド面、複数の空気室、およびこれらの空気室から前記ガイド面に至る連通路を有するガイド部材を用いて、前記複数の空気室内の圧力を個別に制御しつつ各空気室に圧縮空気を送り込むことにより前記連通路を通じて前記ガイド面から空気を噴射して前記フィルムを非接触状態でガイドしながら、前記フィルムの表面に検査光を照射し、その反射光を解析することによって欠陥レベルの凹凸の有無の判定を行う工程である、フィルムの製造方法。

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