JP2009025269A - 光透過性シートの欠点検査装置および欠点検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
光学的手法を用いて、被検査体面の長手方向に生じる微小凹凸状欠点を精度良く検出することを可能とする検査装置を提供すること。
【解決手段】
被検査体である連続走行しているシート状物の一面に高指向性の光照射手段、他面に受光手段を、光照射手段からの照射軸と受光手段の受光軸が被検査体で一致するように配設し、受光手段の開口角を光照射手段からの照射軸と受光手段の受光軸との角度θの２倍より小さくすることにより、受光手段で受光した透過光に基づいて、被検査体表面に存在する微小凹凸欠点を高精度に検出することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光透過性シートの欠点検査装置および検査方法に関する。

プラスチックフィルムなどのシートを連続的に製造する工程において、プラスチックフィルムの走行方向に微小凹凸のスジ状欠点が発生することがある。このスジ状欠点はユーザーの加工工程で問題となるために、欠点を持つシートが製品として出荷されることを避けなければならない。また、プラスチックフィルムに光学的歪みを生じさせる凹凸欠点としては、スジ状欠点以外にも、変形ポリマやフィッシュアイなどがあるが、これらの凹凸欠点を自動で検出する方法として、特許文献１、特許文献２、特許文献３および特許文献４に記載の方法が知られている。

特許文献１に記載の方法を、図２と図３を用いて説明する。図２は特許文献１に記載の検査装置の装置構成を示す概略図であり、図３は、特許文献１に記載の検査装置の装置構成を示す上方図である。図２と図３において、１は被検査体、２は光照射手段、３は受光手段、４は拡散板、５はスリット、６は主光線、７は画像処理装置、８は位置補正手段を示している。特許文献１は、被検査体の一面にライン状光線を得られる光照射手段と、上記シートの一面、または他面に対向し、かつ、照射された上記ライン状の光照射手段の主光線が入射しない位置に設けられた受光素子を並列に並べた受光手段とを備え、かつ、光照射手段および受光手段が被検シートの幅方向に対して５°＜α＜８５°である角度をもって、シート状の凹凸欠点を検査する方法である。図３に示すように、光照射手段の長手方向と受光手段の走査方向が被検査体の幅方向からαだけ傾くことにより、被検査体の走行方向に平行なスジ状欠点やキズが発生した場合に、被検査体の走行方向に屈折される光量が多くなり、高感度に欠点を検出することができる。

また、特許文献２に記載の方法を、図４を用いて説明する。図４は特許文献２に記載の検査装置の装置構成を示す概略図である。図４において、１は被検査体、２は光照射手段、３は受光手段、５はスリット、９は集光レンズ、２１は受光レンズを示している。特許文献２は、被検査体１表面に凹凸欠点がない場合、光照射手段２からのライン状の照射光を被検査体１の表面に照射すると、受光手段３で光が検出され、被検査体表面に凹凸欠点が存在する場合、光照射手段２からのライン状の照射光は、被検査体表面の凹凸欠点により、反射や透過方向が変わり、受光手段３で光を検出することができない。従って、この受光手段３の検出の有無により、被検査体１の表面の凹凸欠点を検出する方法である。

また、特許文献３に記載の方法を、図５を用いて説明する。図５は特許文献３に記載の検査装置の装置構成を示す概略図である。図５において、１は被検査体、２は光照射手段、３は受光手段、７は画像処理装置、１３はＣＲＴモニター、１４は記録装置を示している。特許文献３は、連続的に移送される透明シート状成形体の片側から、透明シート状成形体に対し斜め方向より高輝度、高指向性の光を照射し、透明シート状成形体を透過してきた透過光を受光手段３で受光して得た信号を画像処理装置７にて、予め設定した高明度閾値と低明度閾値を連続して超える少なくとも一種を欠点として判別することを特徴とする透明シート状成形体の欠陥検査方法である。

また、特許文献４に記載の方法を、図６を用いて説明する。図６は特許文献４に記載の検査装置の装置構成を示す概略図である。図６において、１は被検査体、２は光照射手段、３は受光手段、７は画像処理装置、１５は受光軸、１６は照射光の中心軸である。特許文献４は、光照射手段２からの照射光を、被検査体１の表面で反射させ、その反射光を受光手段３で受光することで被検査体１表面状態を検査する方法であり、受光手段の受光軸１５は、光照射手段２からの照射光が被検査体１の表面に入射する入射領域の一部を通るとともに照射光の中心軸１６と被検査体１が交わる入射点Ｐ１と受光手段３の受光軸１５と被検査体１が交わる検査点Ｐ２が異なる。また、照射光の中心軸１６の被検査体１への入射角θ１と受光手段３の受光軸１５の受光角θ２との角度差は、４〜２０°の範囲内である。
特開２００３−２４０７２６号公報 特開平１０−１８５８２８号公報 特開平８−１２８９６８号公報 特開２００６−２５８６６２号公報

しかしながら、上記背景技術においては、いずれも、連続走行しているシート状物において、シート状物の走行方向に続く数μｍ程度の微小凹凸欠点を検出することは困難である。

特許文献１に記載の方法では、光照射手段２と被検査体１の間に拡散板４とスリット５が配設されている。スリット５では、光照射手段２からの光の大部分が遮光されるため、高輝度の光を得ることができない。さらに、スリット５では、回析が発生し、光の指向性も低下する。また、拡散板４では、光照射手段２からの光が拡散板によって散乱され、高指向性の光を得ることができない。高さ数μｍの微小凹凸欠点を検出するためには、欠点部での光の屈折を利用した光量の差を受光手段３が受光することが必要である。高指向性の光が得られない場合、通常部と欠点部の光量の差が得られず、欠点を検出することが困難である。

また、特許文献２に記載の方法では、受光手段３と被検査体１の間にスリット５が配設されている。また、特許文献２に記載の方法では、検査対象としている透明平面板は剛性が高く、安定した搬送が可能である。このように、被検査体１が安定して搬送される場合は数μｍ程度の微小凹凸欠点を検出可能である。しかし、連続走行するシート状物では、搬送によるバタツキの影響が存在する。そのため、特許文献２の方法では、図７のように被検査体１が斜めに傾いた場合、光照射手段２からの照射軸は被検査体表面で角度が変化し、受光手段３に光が入らなくなり、バタツキを欠点として検出してしまう。そのため、被検査体に凹凸欠点がない場合でも、受光手段３に光が入らず、誤検出が多発し、適用が困難である。

また、特許文献３および４に記載の方法では、高指向性の光照射手段を用いているが、光照射手段２の光軸と受光手段３の受光軸が被検査体１で一致していない。図８は高指向性の光照射手段２を用いた場合に、光照射手段からの照射光の中心軸１６と受光手段３の受光軸１５が被検査体１で一致していない場合の光軸変化の模式図を示しており、図８ａは被検査体１に凹凸欠点が存在しない場合、図８ｂは被検査体１に微小凹凸欠点が存在する場合、図８ｃは被検査体に凹凸欠点が存在する場合である。図８ａでは、光照射手段２からの照射光は受光手段３で受光されておらず、図８ｃでは、光照射手段２とからの照射光は、凹凸欠点により照射光が屈折し、受光手段３で受光される。このように、被検査体１表面に凹凸欠点が存在した場合、受光手段３で受光される光量の違いから凹凸欠点を検出できる。しかし、被検査体１表面に数μｍ程度の微小凹凸欠点が存在した場合、図８ｂのように凹凸欠点１７での照射光が屈折する角度は少なく、光照射手段２からの照射光は受光手段３で受光できない。特許文献３に記載の方法では、検査対象が高さ＋１０μｍ〜−１０μｍの凹凸を持つ欠陥並びに汚れであり、今回対象とする数μｍ程度の微小凹凸は検査することができない。

本発明の目的は、従来技術の上記問題を解決し、シートにおける数μｍ程度の微小凹凸欠点をインラインで精度良く検出できる検査装置ならびに検査方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の検査装置は下記の構成を有する。すなわち、
本発明によれば、被検査体である光透過性シートの走行方向に続く凹凸欠点を検査する装置であって、前記被検査体の一面に、ライン状光線を前記被検査体に対して照射する光照射手段と、前記被検査体の他面に対向し、前記被検査体を透過したライン状光線を受光する受光素子を並列に並べた受光手段とを備え、かつ、前記光照射手段および前記受光手段が、前記ライン状光線の主光線と前記受光手段の受光軸が前記被検査体で交わり、かつ、前記ライン状光線の主光線と前記受光手段の受光軸のなす角度θが１°＜θ＜５°を満足するように設置され、かつ、前記受光手段の開口角が2θより小さく、かつ、前記光照射手段が該光照射手段からの出射光が被検査体に照射される際、出射光が被検査体の走行方向の広がり角度が２°以内である高指向性を有することを特徴とする光透過性シートの欠点検査装置が提供される。

また、本発明の好ましい形態によれば、前記光照射手段の長手方向および前記受光手段の走査方向が前記被検査体の幅方向に対して５°＜α＜８５°傾いて配設することを特徴とする光透過性シートの欠点検査装置が提供される。

また、本発明の好ましい形態によれば、前記受光手段が受光素子を１次元に配列したラインセンサカメラであることを特徴とする光透過性シートの欠点検査装置が提供される。

また、本発明の好ましい形態によれば、前記受光手段に接続して設けられるデータ処理手段を有し、該データ処理手段が前記受光手段からの信号をシートの走行方向に積算する手段を備えていることを特徴とする光透過性シートの欠点検出装置が提供される。

また、本発明の別の形態によれば、被検査体である光透過性シートの走行方向に続く凹凸欠点を検査する方法であって、光照射手段として前記被検査体の一面から被検査体の走行方向の広がり角度が２°以内の高指向性を有するライン状光線を前記被検査体に対して照射するものを用い、受光手段として前記被検査体の他面に対向し、前記被検査体を透過したライン状光線を受光する受光素子を並列に並べたものを用い、前記ライン状光線の主光線と前記受光手段の受光軸が前記被検査体で交わり、かつ、前記ライン状光線の主光線と前記受光手段の受光軸の角度が１°＜θ＜５°となるように設置し、かつ、前記受光手段として開口角が2θより小さいものを用いて、前記被検査体からの透過光を撮像することを特徴とする光透過性シートの欠点検査方法が提供される。

また、本発明の好ましい形態によれば、前記光照射手段の長手方向と前記受光手段の走査方向は、前記被検査体の幅方向に対して所定の角度傾けることを特徴とする光透過性シートの欠点検査方法が提供される。

また、本発明の好ましい形態によれば、前記受光手段として、ラインセンサカメラを用いることを特徴とする光透過性シートの欠点検査方法が提供される。

また、本発明の好ましい形態によれば、前記受光手段に接続され、前記受光手段からの信号をシートの走行方向に積算してデータ処理を行うことを特徴とする光透過性シートの欠点検査方法が提供される。

また、本発明の別の形態によれば、前記光透過性シートの欠点検査方法を用いて前記シートの凹凸欠点を検査することを特徴とするシートの製造方法が提供される。

本発明によれば、被検シートの走行方向に続く凹凸欠点を検出する装置であって、被検シートの一面に、ライン状光線を前記被検シートに対して照射する光照射手段と、前記被検シートの他面に対向し、前記被検シートを透過したライン状光線を受光する受光素子を並列に並べた受光手段とを備え、かつ、前記光照射手段および前記受光手段が、前記ライン状光線の主光線と前記受光手段の受光軸が前記被検シートで交わり、かつ、前記ライン状光線の主光線と前記受光手段の受光軸の角度が１°＜θ＜５°に設置され、かつ、前記受光手段の開口角が2θ以下であり、かつ、前記光照射手段が高指向性を持つことを特徴とする光透過性シートの欠点検出装置が提供される。

また、本発明の好ましい形態によれば、前記光照射手段の長手方向および前記受光手段の走査方向が前記被検シートの幅方向に対して所定の角度傾いて配設することを特徴とする、光透過性シートの欠点検査装置が提供される。

また、本発明の好ましい形態によれば、前記受光手段が受光素子を１次元に配列したラインセンサカメラであることを特徴とする、光透過性シートの欠点検査装置が提供される。

また、本発明の好ましい形態によれば、前記受光手段に接続して設けられるデータ処理手段を有し、該データ処理手段が前記受光手段からの信号をシートの走行方向に積算する手段を備えていることを特徴とする光透過性シートの欠点検出装置が提供される。

また、本発明の別の形態によれば、被検シートの走行方向に続く凹凸欠点を検出する方法であって、被検シートの一面から指向性の高いライン状光線を前記被検シートに対して照射し、受光軸が前記被検査体で前記光照射手段の照射軸と交わり、前記光照射手段の照射軸との角度θが１°＜θ＜５°であり、開口角が２θ以下として配設された複数の光電変換素子を有する受光手段によって前記被検査体からの透過光を撮像することを特徴とする光透過性シートの欠点検査方法が提供される。

また、本発明の好ましい形態によれば、前記光照射手段の長手方向と前記受光手段の走査方向は、前記被検シートの幅方向に対して所定の角度傾けることを特徴とする請光透過性シートの欠点検査方法が提供される。

また、本発明の好ましい形態によれば、前記受光手段として、前記光照射手段に平行な一次元の画像を得るものを用いることを特徴とする光透過性シートの欠点検査方法が提供される。

また、本発明の好ましい形態によれば、前記受光手段に接続され、前記受光手段からの信号をシートの走行方向に積算するデータ処理手段を有することを特徴とする光透過性シートの欠点検査方法が提供される。

また、本発明の別の形態によれば、前記光透過性シートにおける欠点検査方法を用いて前記シートの凹凸状欠点を検査することを特徴とするシートの製造方法が提供される。

本発明において、光照射手段とは、被検査体を挟んで受光手段と対向する位置に設置され、被検査体上の受光手段の撮像範囲に光を照らすことができる発光体のことをいう。光照射手段は、円柱状のロッド照明であると指向性を高くできるので好ましい。
また、本発明において、高指向性とは、光照射手段からの出射光が被検査体に照射される際、出射光が被検査体の走行方向の広がり角度が２°以内であることをいう。ここで、光照射手段の光出射口から１００ｍｍ離れた位置での被検査体の走行方向の広がり幅を測定することにより、出射光の被検査体の走行方向への広がり角度を算出した。光照射手段として、例えば、光源にハロゲン光源やメタルハロイド光源を用い、光源からの光を、光ファイバを通して石英ガラスやプラスチックなどを材料とするロッド端部に入射し、ロッド円周面から光を照射するものを用いることができる。図９に石英ロッドのレンズ効果の説明図を示す。図９において、２２は石英ロッド、２３は反射テープ、２４は光出射口、２５は照射光軸を示す。図９に示すように、ロッドの円周面の側面には反射テープ２３が配設されており、光出射口２４からロッドの側面に出射された光は反射テープ２３で反射され、石英ロッド２２の前方へ出射されるため、高指向性の光を得ることができる。さらに、シリンドリカルレンズを石英ロッドの前方に配設することにより、指向性をさらに向上することができるので好ましい。また、石英ロッドの代わりに、光ファイバを線状に配設し、出射口付近にシリンドリカルレンズを配設したものを用いることができる。

また、本発明において、受光手段とは、被検査体を挟んで、光照射手段と対向する位置に設置され、複数の光電変換素子を有し、各光電変換素子の受光量を電気信号として出力するものをいう。受光手段として、複数の光電変換素子が一列に配置されたラインセンサカメラを用いると、連続走行するフィルムを高速に連続的に撮像できるということから好ましい。

また、本発明において、光透過性シートとは、走行するシート状物に厚さ数μｍの塗液が塗布された塗布膜もあわせて光透過性シートという。

本発明のシートにおける凹凸欠点の検査装置によれば、走行するシート状被検査体の良品・不良品を判別する重要な基準である、シート状被検査体表面に生じるスジ状欠点などの数μｍ程度の微小な凹凸欠点を高感度に検出する検査装置および検査方法を実現できる。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１０は、被検査体である光透過性のプラスチックフィルム１０に塗液を厚さ５μｍコーティングした場合に塗液のハジキなどによって生じる塗液の微小凹欠点１２の模式図を示す。図１０に示すプラスチックフィルム１０の表面に生じる塗液の微小凹欠点は、塗布膜の厚み調整の際に、気泡がかみ込むなどして、局所的に塗布膜厚が薄くなる状態であり、プラスチックフィルム１０の走行方向に発生し、その深さは１〜５μｍ程度、幅１ｍｍ程度である。この微小凹欠点の高感度に検出する実施形態を説明する。ここで、プラスチックフィルムは、塗布された塗布膜も合わせて以下プラスチックフィルムと呼ぶ。

図１は、本発明の一実施形態におけるシートの検査装置の構成を示す斜視図である。図１において、１０は被検査体であるプラスチックフィルム、２は光照射手段、３は受光手段、９は集光レンズ、２１は受光レンズ、７はデータ処理手段、αはフィルムの幅方向と光照射手段の長手方向のなす角度、φはフィルムの走行方向と受光手段の受光軸のなす角度を表している。

図１のシートの検査装置は、フィルム走行方向に走行しているプラスチックフィルム１０の片方の面に光照射手段２、他方の面に受光手段３が配設されており、受光手段３で受光した透過光を光電変換素子により出力信号波形に変換され、データ処理手段７へ入力される。ここで、本発明は透過式であり、スリットを使用しない構成とすることにより、連続走行しているフィルムの上下振動、角度変動があった場合でも受光手段３に光照射手段からの透過光が安定して受光されるため、プラスチックフィルムのバタツキに強くすることができる。

受光手段３について説明する。受光手段３の前面には受光レンズ２１が備わっている。受光レンズ２１のフォーカスはプラスチックフィルム表面に合わせている。レンズ２１には絞り機構が備わっており、受光手段３に入射する光量を調整することができる。

次に光照射手段２について説明する。光照射手段２は、光照射手段２からの照射光の中心が受光手段３の受光軸とプラスチックフィルム１０で一致するように配設されており、光照射手段の長手方向は受光手段３の走査方向と平行である。ここで、受光手段３の走査方向とは、受光手段３の被検査体であるプラスチックフィルム１０上の視野における各受光素子の配列方向をいう。光照射手段２は光出射口全面には集光レンズ９が備えられており、出射された光の指向性と光量を高める機能を有する。

データ処理手段について説明する。データ処理手段７は、受光手段３からの信号をプラスチックフィルムの走行方向に積算する手段を備えることにより、スジ状凹欠点とノイズを区別することができ、フィルム表面のスジ状欠点のみを高精度に検出することができる。

以下に、被検査体であるプラスチックフィルム１０に存在するスジ状凹欠点１２を検出する原理について説明する。図１１ａは、本発明の一実施形態における光照射手段の長手方向に平行な方向から見た受光手段の受光軸を表した概略図である。図１１ｂは本発明の一実施形態における光照射手段の長手方向に平行な方向から見たフィルム上にスジが発生した場合のスジ部での受光手段の受光軸の変化の概略図である。

図１１ａ、図１１ｂにおいて、１０は被検査体であるプラスチックフィルム、２は光照射手段、３は受光手段、１２はスジ状欠点、９は集光レンズ、２１は受光レンズ、１５は受光手段３の受光軸、１６は光照射手段２からの照射光の中心軸を示し、φはフィルムの走行方向と受光手段の受光軸のなす角度、δはフィルムの走行方向と光照射手段からの照射光の中心軸のなす角度、θは受光手段３の受光軸と光照射手段２の照射軸の中心軸とのなす角度を表す。ηは受光手段３の受光軸１５とプラスチックフィルム１０の交点と受光手段３の受光瞳径の張る開口角を表す。

図１１ａに示すように、プラスチックフィルム１０に微小凹欠点１２が発生していない場合、受光手段３は光照射手段２からの照射光を受光しない。しかし、図１１ｂに示すように、プラスチックフィルム１０に微小凹欠点１２が発生した場合、光照射手段からの照射光は凹欠点により屈折し、受光手段３で受光される。

さらに、受光手段の受光軸と光照射手段の照射軸の交点がプラスチックフィルム１０で一致し、かつ、光照射手段２として高指向性の光源を用いることにより、数μｍ程度の微小凹欠点による、光照射手段の微小な角度変化を高コントラストに捉えることができる。図１２ａは、光照射手段として高指向性の光源を用い、光照射手段の照射軸と受光手段の受光軸の交点がプラスチックフィルムで一致した場合の光照射手段の長手方向に平行な方向からみた光照射手段の透過光分布を表した概略図を示し、図１２ｂは光照射手段として指向性の低い光源を用い、光照射手段の照射軸と受光手段の受光軸の交点がプラスチックフィルムで一致した場合の光照射手段の長手方向に平行な方向からみた光照射手段の透過光分布を表した概略図を示し、図１２ｃは光照射手段として高指向性の光源を用い、光照射手段の照射軸と受光手段の受光軸の交点がプラスチックフィルムで一致しない場合の光照射手段の長手方向に平行な方向からみた光照射手段の透過光分布を表した概略図を示す。図１２ａ、図１２ｂ、図１２ｃにおいて、２は光照射手段、３は受光手段、９は集光レンズ、２１は受光レンズ、１０は被検査体であるプラスチックフィルム、１２は数μｍ程度の微小凹欠点、１５は受光手段の受光軸、１６は光照射手段からの照射光の中心軸、１８は微小凹欠点１２により屈折したときの光照射手段からの透過光分布、１９は微小凹欠点１２がないときの光照射手段からの透過光分布を示す。ここで、透過光分布とは、光照射手段２からプラスチックフィルム１０に照射された際にプラスチックフィルム１０を透過した光の分布領域のことを言う。

図１２ｂにおいて、指向性の低い光源とは、光照射手段からの出射光が被検査体に照射される際、光照射手段の長手方向に垂直な方向の出射光の広がり角度が１０°以上であることをいう。

図１２ａと図１２ｂを比較すると、図１２ｂのように高指向性の光照射手段を用いない場合、微小凹欠点１２の影響により屈折した光照射手段からの透過光分布１８と微小凹欠点が発生していない場合の光照射手段からの透過光分布１９の受光軸方向での光量の変化量は、図１２ａのように高指向性の光照射手段を用いた場合に比べ、極端に少ない。そのため、欠点を検出することが困難である。

図１２ｃのように光照射手段２の照射光の中心軸１６と受光手段３の受光軸１５が一致していない場合、微小凹欠点１２で屈折した光照射手段からの透過光分布１８は、受光手段３では検出することが困難であり、欠点の有無による違いが存在しない。そのため、欠点を検出することが困難である。

以上より、図１２ａに示すように、受光手段３の受光軸１５と光照射手段２の照射軸１６がプラスチックフィルム１０上で一致することに、数μｍ程度の微小凹欠点を検出可能となる。

また、本発明では、被検査体であるプラスチックフィルム１０表面に凹欠点がない場合、受光手段３は光照射手段２からの光を受光せず、凹欠点が発生した場合のみに受光手段３は光を受光しなければならない。図１３ａは本発明の一実施形態における、受光手段３の開口角ηが０°＜η＜２θである場合の光照射手段の照射光１６と受光手段の受光軸１５の概略図を示し、図１３ｂは本発明の一実施形態における、受光手段３の開口角ηがη＞２θである場合の光照射手段の照射光１６と受光手段の受光軸１５の概略図を示す。図１３において、２は光照射手段、３は受光手段、９は集光レンズ、２１は受光レンズ、１０はプラスチックフィルム、１５は受光手段の受光軸、１６は光照射手段からの照射光の中心軸、φはフィルムの走行方向と受光手段の受光軸１５のなす角度、δは光照射手段２の照射軸１６とプラスチックフィルムの走行方向とのなす角度、θは受光手段の受光軸１５と光照射手段の照射軸１６とのなす角度、ηは受光手段の開口角を示す。

図１３ａのように、受光手段の開口角ηが０°＜η＜２θの場合、プラスチックフィルム表面にスジ状凹欠点が存在しない時には、受光手段３は、光照射手段２からの照射光を受光せず、プラスチックフィルム表面にスジ状欠点が存在する時にのみ受光手段は光照射手段からの照射光を受光する構成となる。一方、図１３ｂのように、受光手段の開口角ηがη＞２θの時は、プラスチックフィルム表面にスジ状凹欠点がない場合でも、受光手段３は光を受光してしまい、欠点が発生した場合との区別が困難となる。そのため、受光手段の開口角ηは０°＜η＜２θの場合、高感度に凹欠点を検出することができる。また、受光軸１５と照射軸１６のなす角度θを小さくするほど、照射光の微小凹欠点による微小な屈折を検出することができるため、θは１°＜θ＜５°とする。

また、図１において、プラスチックフィルム１０と受光手段３のなす角度φが小さくなるほど、凹欠点であるスジ状欠点の斜面での角度変化が大きくなり、スジ状欠点がない場合とある場合の光軸のずれが大きくなるため、スジ状欠点の検出性能は向上する。しかし、角度φが小さくなると、機器構成に必要な場所が広くなるため、３０°＜φ＜７５°が好ましい。

プラスチックフィルム１０表面に凹欠点が生じた場合、光を透過するプラスチックフィルム表面に光を照射すると、凹欠点の斜面に垂直な平面方向に、照射された光の光路が偏向される。プラスチックフィルム表面に生じる走行方向に続くスジ状欠点の場合も同様に、スジの斜面に垂直な平面方向に光は屈折する。ここで、光照射手段２と受光手段３は長手方向がプラスチックフィルム１０の走行方向に対して垂直となるように設置し、光照射手段２からの出射光がスジ状欠点に照射された場合、スジ状欠点の斜面の法線方向は走行方向に垂直な方向のみであるため、スジ状欠点で屈折された光は走行方向に対して垂直な方向に変化する。この方向は光照射手段の長手方向に平行であるため、プラスチックフィルム表面にスジ状欠点がある場合とない場合との光の光量は同じとなる。そのため、スジ状欠点を検出することが不可能である。

このことから図１に示すように、光照射手段２と受光手段３は、フィルムの走行方向に垂直な方向から、５°＜α＜８５°である角度α傾けて設置することを特徴とする。

ここで、αは、０°に近くなると、プラスチックフィルム１０にスジ状欠点が発生した場合の光照射手段２の長手方向と受光手段３の受光軸とに直交する軸方向の受光手段３の受光軸の変化量が小さいため、スジ状欠点部の出力信号波形が小さくなり、検出精度は低い。そのため、αは１５°以上とすることが好ましい。一方、８５°に近くなるに従い、スジ状欠点でのプラスチックフィルムの走行方向に屈折される光量は多くなり、検出信号は大きくなるが、プラスチックフィルムの幅方向に対する検査できる範囲が狭くなるので、６０°以下とすることが好ましい。

以下に本実施形態の実施例として、製膜中の塗材を塗った後の透明プラスチックフィルムの表面に生じる、フィルム長さ方向に垂直な断面において凹形状で、かつ、フィルムの長さ方向に平行に続くスジ状欠点を検出した。
［実施例１］
図１と同じ構成を有する装置を用いた。受光手段としてのラインセンサカメラは、撮像素子が７５００個直線状に配置されたものを、光照射手段には、メタルハロイド光源に直径２０ｍｍの円柱状の集光ロッドをつないだ照明を用いた。また、図１においては、ラインセンサカメラ、光源とフィルムの幅方向との角度αは２０°とした。また、図１においては、ラインセンサカメラの受光軸とフィルムの為す角度φは５０°とした。また、図１３ａにおいては、ラインセンサカメラの受光軸と光源の照射軸のなす角度θは２°とした。また、図１３ａにおいては、ラインセンサカメラの開口角ηは１．８°とした。

データ処理手段として、ラインセンサカメラの出力画像から、２００ラインの画像を積算処理して、波形を出力させることに照明ムラおよびフィルムのバタツキの影響を除去した。

本実施形態の方法では、対象とする数μｍ程度の微小スジ状凹欠点を検出することができた。そして、フィルム全長に亘ってスジ状欠点を検出し、検査結果に基づいてフィルムの製造工程を管理することにより、フィルムの製造工程にフィードバックし、フィルムの製造方法を改善することができた。
［比較例１］
特許文献１に記載の方法として、図２と同じ構成を有する装置を用いた。受光手段としてのラインセンサカメラは、撮像素子が５０００個直線状に配置されてものを、光照射手段には、直径２０ｍｍの円柱状のロッドレンズを用い、ロッドレンズの側面からメタルハロイド光源の光を入射した。また、図３において、角度αは２０°とした。また、光源とフィルムの間に、乳白色のアクリル板と間隙５ｍｍのスリットを配設した。

特許文献１に記載の方法では、数１０μｍの凹欠点は検出することが可能であったが、対象とする数μｍ前後の微小スジ状凹欠点を検査したところ、検出することができなかった。

本発明は、連続走行するプラスチックフィルム表面に生じる凹凸状欠点の検査装置に限らず、鉄鋼板表面に生じる凹凸状欠点の検査、高反射材料で表面をコーティングされたフィルム表面の局所的コーティング抜け度合いの検査などにも応用することができるが、その応用範囲が、これらに限られるものではない。

本発明の一実施形態における検査装置構成を示す斜視図である。 特許文献１の検査装置の原理図である。 特許文献１の検査装置の上方から見た原理図である。 特許文献２の検査装置の原理図である。 特許文献３の検査装置の原理図である。 特許文献４の検査装置の原理図である。 特許文献２の検査装置の検査性能を示す説明図である。 特許文献３の一実施形態における光照射手段の長手方向に平行な方向から見た受光手段の光軸を表した検査原理説明図である。 特許文献３の一実施形態における光照射手段の長手方向に平行な方向から見たフィルム上にスジが発生した場合での光照射手段からの照射光の光軸の変化概略図である。 特許文献３の一実施形態における光照射手段の長手方向に平行な方向から見たフィルム上に微小凹スジが発生した場合での光照射手段からの照射光の光軸の変化概略図である。 石英ロッドのレンズ効果の説明図である。 スジ状欠点の形状図である。 本発明の一実施形態における光照射手段の長手方向に平行な方向から見た受光手段の受光軸を表した概略図である。 本発明の一実施形態における光照射手段の長手方向に平行な方向から見たフィルム上にスジが発生した場合のスジ部での受光手段の受光軸の変化の概略図である。 光照射手段として高指向性の光源を用い、光照射手段の照射軸と受光手段の受光軸の交点がプラスチックフィルムで一致した場合の光照射手段の長手方向に平行な方向からみた光照射手段の透過光分布を表した概略図である。 光照射手段として指向性の低い光源を用い、光照射手段の照射軸と受光手段の受光軸の交点がプラスチックフィルムで一致した場合の光照射手段の長手方向に平行な方向からみた光照射手段の透過光分布を表した概略図である。 光照射手段として高指向性の光源を用い、光照射手段の照射軸と受光手段の受光軸の交点がプラスチックフィルムで一致しない場合の光照射手段の長手方向に平行な方向からみた光照射手段の透過光分布を表した概略図である。 本発明の一実施形態における、受光手段３の開口角ηが０°＜η＜２θである場合の光照射手段の照射光１６と受光手段の受光軸１５の概略図である。 本発明の一実施形態における、受光手段３の開口角ηがη＞２θである場合の光照射手段の照射光１６と受光手段の受光軸１６の概略図である。

符号の説明

１ 被検査体
２ 光照射手段
３ 受光手段
４ 拡散板
５ スリット
６ 主光線
７ 画像処理装置
８ 位置補正手段
９ 集光レンズ
１０ プラスチックフィルム
１１ 塗材層
１２ 微小凹欠点
１３ ＣＲＴモニター
１４ 記録装置
１５ 受光軸
１６ 照射光の中心軸
１７ 凹凸欠点
１８ 透過光分布
１９ プラスチックフィルム表面に凹欠点のない場合の光照射手段からの透過光分布
２０ レンズ絞り
２１ 受光レンズ
２２ 石英ロッド
２３ 反射テープ
２４ 光出射口
２５ 照射光軸
α フィルムの幅方向と光照射手段の長手方向のなす角度
φ フィルムの走行方向と受光手段の受光軸のなす角度
δ フィルムの走行方向と光照射手段からの照射光の中心軸のなす角度
θ 受光手段の受光軸と光照射手段の照射軸の中心軸とのなす角度
η 受光手段の開口角
θ１ 被検査体の表面に垂直な方向と光照射手段の照射軸の中心軸のなす角度
θ２ 被検査体の表面に垂直な方向と受光手段の受光軸のなす角度

Claims (9)

1. 被検査体である光透過性シートの走行方向に続く凹凸欠点を検査する装置であって、前記被検査体の一面に、ライン状光線を前記被検査体に対して照射する光照射手段と、前記被検査体の他面に対向し、前記被検査体を透過したライン状光線を受光する受光素子を並列に並べた受光手段とを備え、かつ、前記光照射手段および前記受光手段が、前記ライン状光線の主光線と前記受光手段の受光軸が前記被検査体で交わり、かつ、前記ライン状光線の主光線と前記受光手段の受光軸のなす角度θが１°＜θ＜５°を満足するように設置され、かつ、前記受光手段の開口角が2θより小さく、かつ、前記光照射手段が該光照射手段からの出射光が被検査体に照射される際、出射光が被検査体の走行方向の広がり角度が２°以内である高指向性を有することを特徴とする光透過性シートの欠点検査装置。
2. 前記光照射手段の長手方向および前記受光手段の走査方向が前記被検査体の幅方向に対して５°＜α＜８５°傾いて配設することを特徴とする、請求項１に記載の光透過性シートの欠点検査装置。
3. 前記受光手段が受光素子を１次元に配列したラインセンサカメラであることを特徴とする請求項１または２に記載の光透過性シートの欠点検査装置。
4. 前記受光手段に接続して設けられるデータ処理手段を有し、該データ処理手段が前記受光手段からの信号をシートの走行方向に積算する手段を備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光透過性シートの欠点検出装置。
5. 被検査体である光透過性シートの走行方向に続く凹凸欠点を検査する方法であって、光照射手段として前記被検査体の一面から被検査体の走行方向の広がり角度が２°以内の高指向性を有するライン状光線を前記被検査体に対して照射するものを用い、受光手段として前記被検査体の他面に対向し、前記被検査体を透過したライン状光線を受光する受光素子を並列に並べたものを用い、前記ライン状光線の主光線と前記受光手段の受光軸が前記被検査体で交わり、かつ、前記ライン状光線の主光線と前記受光手段の受光軸の角度が１°＜θ＜５°となるように設置し、かつ、前記受光手段として開口角が2θより小さいものを用いて、前記被検査体からの透過光を撮像することを特徴とする光透過性シートの欠点検査方法。
6. 前記光照射手段の長手方向と前記受光手段の走査方向は、前記被検査体の幅方向に対して所定の角度傾けることを特徴とする請求項５に記載の光透過性シートの欠点検査方法。
7. 前記受光手段として、ラインセンサカメラを用いることを特徴とする請求項５または６に記載の光透過性シートの欠点検査方法。
8. 前記受光手段に接続され、前記受光手段からの信号をシートの走行方向に積算してデータ処理を行うことを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の光透過性シートの欠点検査方法。
9. 請求項５〜８のいずれかに記載の光透過性シートの欠点検査方法を用いて前記シートの凹凸欠点を検査することを特徴とするシートの製造方法。

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