JP2009058293A - シート状ワーク検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検査対象たるシート状ワークのシワや歪みをのばして正確なインライン検査装置を提供する。
【解決手段】シート状ワークＦの光学的情報を取得するスキャナヘッド１０を設置するとともに、スキャナヘッドは、検査対象たるワークの幅方向で往復走行するスキャナヘッド走行手段２０と、ワークを下方に押さえながら検査スキャン方向に往復動する検査ステージ１２と、検査ステージの上方に取り付けられワークに向かって光信号を照射する発光器１３と、検査ステージの上方に取り付けられ発光器から照射されワークで反射した光信号を取得する受光器１４と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、走行するシート状ワークの検査装置に関し、詳しくは、走行するシート状ワークのシワや歪みを伸ばしてシート状ワークの光学的情報を精度よく取得する検査装置に関する。

近年、ベースフィルムなどの機能性フィルムや磁気シート等（以下、シート状ワークという）は、微細化加工や高機能化が進み、大型液晶表示装置や携帯端末等、大小問わず平面表示装置に広く用いられるようになり、特にディスプレイ関連の、偏光フィルム、偏光板保護フィルム、位相差フィルム、視野角拡大フィルム、反射防止フィルム、透明導電性フィルム、防眩フィルム、光拡散シート、赤外線遮断フィルム、紫外線遮断フィルム等の用途としての普及が著しい。
一方、微細化、高機能化が進むにつれ、生産工程では、従来の検査基準である２００μ程度を下回る５０μ程度の微細な、キズ、異物、あるいは偏光性異常を含む光学性異常を連続で高速に全平面で検査する必要が求められ始めている。
従来、一般的なシート状ワークの検査方法としては、例えば、ワークの幅分求める分解能で割り算して１次元カメラを固定的に多数台設置し、分解能を上げる方法が用いられてきた。
このような検査方法においては、分解能を向上させようとすると多数のカメラの設置を必要とし、シート状ワークの検査装置が複雑で高価となり、さらにカメラごとの個別のメンテナンスが極めて大がかりとなるため問題も多かった。
近時、高分解能化が進み厳格に欠陥検査を行うことが求められるようになり、光学的検査条件を同一にするために、１次元カメラを更に多数台設置し分解能を上げる方法で対応せざるを得ない状況ともなっている。
このため、特許文献１に記載のように、やむなくカメラ台数を減らし移動式にして分解能を下げた場合では、レンズ倍率を下げることから、カメラ内部の受光素子長より視野幅が大きくなりすぎ、その結果、視野角依存性の強いシートフイルム等では、１次元カメラの視野内中央付近と左右両側とでは視野角が大きく違ってくるため、光学的同一条件で検査できず欠陥を見落とすおそれがあった。
特開平１１−２４８６４３号公報

本発明は、上記の問題を解決するため、検査対象たるシート状ワークのシワや歪みをのばして正確なインライン検査装置を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、従来型の高速性能を維持しつつ従来以下の低価格を実現することができ、新世代高性能シート状ワーク検査装置として大幅な生産性の向上に貢献することが可能なインライン検査装置を提供することを目的とする。

（１）本発明のシート状ワーク検査装置は、走行するシート状ワークを検査する装置であって、シート状ワークの光学的情報を取得するスキャナヘッドを設置するとともに、該スキャナヘッドは、検査対象たるワークの幅方向で往復走行するスキャナヘッド走行手段と、ワークを下方に押さえながら検査スキャン方向に往復動する検査ステージと、該検査ステージの上方に取り付けられワークに向かって光信号を照射する発光器と、該検査ステージの上方に取り付けられ該発光器から照射されワークで反射した光信号を取得する受光器と、を備えていることを特徴とする。
（２）本発明のシート状ワーク検査装置は、走行するシート状ワークを検査する装置であって、シート状ワークの光学的情報を取得するスキャナヘッドを設置するとともに、該スキャナヘッドは、検査対象たるワークの幅方向で往復走行するスキャナヘッド走行手段と、ワークを下方に押さえながら検査スキャン方向に往復動する検査ステージと、該検査ステージの上方に取り付けられ発光器から照射されワークで反射した光信号を取得する受光器と、を備え、ワークに向かって光信号を照射する発光器が該スキャナヘッドの移動と同期するように該検査ステージの下方に取り付けられていることを特徴とする。
（３）本発明のシート状ワーク検査装置は、前記（１）又は（２）において、ワークとスキャナヘッドとの距離の変化を所定時間間隔でレーザー光線を照射するレーザー測長器をさらに備えていることを特徴とする。
（４）本発明のシート状ワーク検査装置は、前記（１）〜（３）のいずれかにおいて、前記検査ステージは、圧縮空気をフレームの下方に設けれられた空気吹出し口から排気してワークを下方に乖離させ、検査ステージの下方にあるワークを展張させるようにしたことを特徴とする。

本発明のシート状ワーク検査装置は、検査対象であるフィルムなどのシート状ワークのシワや歪みを伸ばしてフィルムの検査ができ、インラインで精度よく検査作業を実施することができる。

図１は本発明の実施形態１のシート状ワーク検査装置の概略斜視図であり、図２は実施形態１の検査装置の概略側面図である。図３は実施形態１の検査装置によってシート状ワークを検査する状態を示す側面図（ａ）及び上面図（ｂ）である。
図１〜３に示すように、実施形態１のシート状ワーク検査装置は、スキャナヘッド１０と、スキャナヘッド１０を検査対象たるワークの幅方向で往復走行させるスキャナヘッド走行手段２０と、を有し、スキャナヘッド１０は、ワークＦを下方に押さえながら検査スキャン方向に往復動する検査ステージ１２と、検査ステージ１２の上方に取り付けられワークに向かって光信号を照射する発光器（光源）１３、検査ステージ１２の上方に取り付けられ発光器から照射されワークで反射した光信号を取得する受光器１４と、を備える。

スキャナヘッド１０は、フィルムＦの上方においてフィルム幅方向を跨ぐように設けられたスキャナヘッド走行手段２０に、発光器１３及び受光器１４のレンズが下向き（フィルム面に対向するように）になるように吊下げ取り付けられている。
スキャナヘッド走行手段２０は、フィルムＦの上方に水平に渡された直線レール状のリニアガイド２１と、リニアガイド２１に取付けられスキャナヘッド１０をリニアガイド２１に沿って水平走行させるスキャナヘッド駆動手段（例えばモーター）２２と、を有し、フィルム巻取り方向と直角方向のフィルム幅方向（検査スキャン方向）にスキャナヘッド１０を往復動させて検査スキャンを可能としている。

検査ステージ１２は、矩形状のフレーム１２１と、フレーム１２１の前後に並列に回転自在に取り付けられフィルムＦを下方に押さえかつフィルムＦをローラー間で展張させながら走行するための回転ローラー１２２と、回転ローラー１２２間においてフレーム中央部をくり抜いて形成した略長方形状の上下方向の貫通孔１２３を備えている。

さらに、本実施形態１のスキャナヘッド１０は、下記の装置も備えることができる。すなわち、フィルムＦの表面（フィルム面）までの距離を測定するレーザー測長器１８や、スキャナヘッド１０を検査対象たるフィルム面に向かって下降又は上昇させる昇降手段１９などである。

先ず、フィルム面までの距離を測定するレーザー測長器１８について説明する。
すなわち、昇降手段１９によって、スキャナヘッド１０を検査対象たるフィルム面に向かって下降させると、スキャナヘッド１０の下部に設けられた２本の回転ローラー１２２がフイルム面に当接する。さらに、スキャナヘッド１０の下降を続行すると、両回転ローラー１２２に当接したフィルム間においてフィルムが展張しフィルムシワなどのたるみがなくなる。
このスキャナヘッド１０の下降過程において、フィルム面との距離の変化をレーザー測長器１８から所定時間間隔で照射されるレーザー光線によって測定することによって、フィルムＦのたるみが少なくなるとともに完全に展張するまでの経時的な変化が把握できる。すなわち、フィルムＦが完全展張状態に近づくにつれ、レーザー測長器１８から発信されるレーザー光線を同一のレーザー測長器１８で受光するまでの時間の変化率を、フィルム面との距離の変化率として把握することができる。所定の時間変化率を予め設定しておき、その変化率以下になったところで、スキャナヘッド１０の下降を停止する。そして、スキャナヘッド駆動手段２２を駆動させ、スキャナヘッド１０をリニアガイド２１に沿って検査スキャン方向に走行させて、フィルムＦの表面状態の検査を開始する。

次に、スキャナヘッド１０を検査対象たるフィルム面に向かって下降又は上昇させる昇降手段１９について説明する。
図３（ａ）に示すように、スキャナヘッド１０を、昇降手段１９を介してリニアガイド２１に取り付けることができる。昇降手段１９としては、スキャナヘッド駆動手段（例えばモーター）２２からの駆動力を受けて、ボールネジなどを用いることにより、垂直方向に上下動させることができる。昇降手段１９によってスキャナヘッド１０を下降させると、スキャナヘッド１０の下方にその下部を露出している回転ローラー１２２がフィルム面に当接し、検査ステージ１２１の下方に位置するフィルムＦを展張させ、検査対象部分（貫通孔１２３の下部に位置する部分）のフィルムのシワや歪みが伸ばされ、フィルム面を精度よく検査することができようになる。

発光器１３と受光器１４とは、発光器１３から照射される光信号の照射軸と受光器１４で受ける光信号の反射軸とが、検査対象であるフィルム面に対して垂直軸（レーザー測長器からのレーザー照射軸Ｒ）に対象に角度αとなるよう配設されている。角度αは、フィルムの種類や、発光器、受光器などの種類によって適宜調整することができる。
なお、発光器１３としては、例えばスリット状の可視光を発光する照明装置など、受光器１４としては、例えば一次元ＣＣＤカメラなどが好ましく適用される。

スキャナヘッド１０の上方に取り付けられた発光器１３から出射された光信号は、このフレーム中央部の貫通孔１２３を通過してフィルムＦの表面に向かって進行し、検査対象たるフィルムＦの表面において反射して再びこの貫通孔１２３を通過して、上方に取り付けられた受光器１４に入射する。

図４は検査ステージの変容例を示す概略斜視図である。図５はその側面図である。図６は、変容例の検査ステージの詳細を示す説明図である。
図４〜６に示す変容例の検査ステージは、図１〜３に示す回転ローラーに代えて空気ベアリングを用いた場合である。すなわち、図示するように空気ベアリングを用いた検査ステージ１２０は、矩形状のフレーム１２１と、フレーム１２１の中央部をくり抜いて形成した略長方形状の貫通孔１２３とを備えている。
変容例の検査ステージは、フレーム１２１の上部に圧縮空気導入口１２４が設けられ、その圧縮空気導入口１２４から導入された圧縮空気をフレーム１２１の下方に設けれられた空気吹出し口１２６から排気してフィルムＦを下方に乖離させ、検査ステージ１２０の下方にあるフィルムＦを展張させるようになっている。
この変容例の検査ステージ１２０は、圧縮空気でフィルムＦを下方に押しつけて展張させるので、検査対象であるフィルム面を傷つけることなく精度よくフィルムを検査することができる。

図７は、実施形態２のシート状ワーク検査装置の概略斜視図である。スキャナヘッドを用いてのワークの検査方法としては、実施形態１で説明した反射型検査法の他、透過型検査法が挙げられ、実施形態２では、透過型検査法に適用されるシート状ワーク検査装置を説明する。
実施形態２のワーク検査装置においては、検査対象であるフィルムＦの下方に発光器１３が設置され、フィルムＦの検査部位及び貫通孔２２３を透過した透過光の光学的情報を受光する受光器１４がフィルムＦの上方に設置されている。
なお、実施形態２では、リニアガイドに吊設されているスキャナヘッド１０の受光器１４の動きに同期するように発光器１３も検査スキャン方向に移動するようになっている。

次に、本発明のワーク検査装置の動作を説明する。検査のためスキャナヘッドを検査スキャン方向に移動中はフィルム巻取りを停止させ、入側及び出側でフィルムの張力をテンションサーボ（図示せず）により維持しつつ、スキャナヘッドを下降させるとともにスキャナヘッドをフィルム幅方向へ移動させて検査スキャンを行う。
フィルム検査が終了するとその位置でスキャナヘッドを上昇させ、停止させていたフィルム巻取りを再開させ、検査視野幅に当たる長さ分のフィルムを、フィルム巻取り方向に巻取りをする。そして、再びフィルム巻取りを停止させ、上記の操作を繰り返す。なお、スキャナヘッドの移動方向を逆方向にすると効率的であり、フィルム種類などによって適宜決定できる。

次に、シート状ワーク検査装置の実施例を説明する。
シート状ワークとして全幅１６５０ｍｍ、検査幅１５００ｍｍの透明シートフィルムを用い、反射法によるシートフィルム微細欠陥検査装置として用いた。スキャナヘッドには、８１９２ドット高感度高速１次元ラインＣＣＤカメラを設置し、フィルム幅方向に全長移動できるようにリニアガイドに取り付けた。発光器である検査用光源はライン型平行光照明とし、受光器である１次元ラインカメラと角度（２α）は１０度になるように設置した。

実施例のシート状ワーク検査装置の動作を以下に説明する。
（ａ）電源オン後、スキャナヘッドを原点に移動させる。
（ｂ）システムスタート指令を待つ。
（ｃ）システムスタート後、スキャナヘッドを下降させ検査を開始する。
（ｄ）検査スキャンをスタートさせるとともに、フィルム面を反射して１次元ラインカメラで取得した光学的情報（画像）を検査開始位置とともに制御コンピュータの記憶部に記憶させる。
（ｅ）取得した光学的情報を、制御コンピュータに記録されたプログラムに従い、各種フィルター処理、欠陥検出処理を実施する。欠陥が発見されると欠陥位置情報を制御コンピュータの記憶部に記憶させ、同時に欠陥位置情報捺印装置に出力する。
（ｆ）制御コンピュータは、予め入力された検査スキャン終了位置（フィルム幅方向の）に達したかどうかを判断し、終了位置に達していなければ検査スキャンの操作を繰り返す命令をスキャナヘッドにする。
（ｇ）制御コンピュータは、フィルム幅方向の検査スキャン終了位置に達したと判断すると、スキャナヘッドをフィルム面から上昇させる。
（ｈ）フィルムを次の検査視野幅分巻取る。
（ｉ）制御コンピュータからのシステムストップ指令がなければ、次の検査スキャンを繰り返す。

本発明のシート状ワーク検査装置の対象であるワークとしては、機能性フィルムや磁気シート等に用いられるベースフィルムの他、偏光フィルム、偏光板保護フィルム、位相差フィルム、視野角拡大フィルム、反射防止フィルム、透明導電性フィルム、防眩フィルム、光拡散シート、赤外線遮断フィルム、紫外線遮断フィルム等の長尺シート等が挙げられる。
シートフィルムの長さ、厚み、幅、光沢、透明、不透明などのシートフィルムの特性に応じて、本発明のシート状ワーク検査装置においては適宜対応できる。

本発明のシート状ワーク検査装置は、走行するシート状ワークのシワや歪みを伸ばしてシート状ワークの光学的情報を精度よく取得でき、産業上の利用可能性が極めて高い。

本発明の実施形態１のシート状ワーク検査装置の概略斜視図を示す。 実施形態１のシート状ワーク検査装置の概略側面図を示す。 実施形態１の検査装置によってシート状ワークを検査する状態を示す側面図（ａ）及び上面図（ｂ）である。 検査ステージの変容例を示す概略斜視図である。 変容例検査ステージの側面図である。 変容例の検査ステージの詳細を示す説明図である。 実施形態２のシート状ワーク検査装置の概略斜視図である。

符号の説明

Ｆ シート状ワーク（フィルム）
１０ スキャナヘッド
１２，１２０ 検査ステージ
１２１ フレーム
１２２ 回転ローラー
１２３，２２３ 貫通孔
１２４ 圧縮空気導入口
１２６ 空気吹出し口
１３ 発光器（光源）
１４ 受光器（カメラ）
１８ レーザ測長器
１９ 昇降手段
２０ スキャナヘッド走行手段
２１ リニアガイド
２２ スキャナヘッド駆動手段（モーター）

Claims (4)

1. 走行するシート状ワークを検査する装置であって、
   シート状ワークの光学的情報を取得するスキャナヘッドを設置するとともに、
   該スキャナヘッドは、
   検査対象たるワークの幅方向で往復走行するスキャナヘッド走行手段と、
   ワークを下方に押さえながら検査スキャン方向に往復動する検査ステージと、
   該検査ステージの上方に取り付けられワークに向かって光信号を照射する発光器と、
   該検査ステージの上方に取り付けられ該発光器から照射されワークで反射した光信号を取得する受光器と、を備えていることを特徴とするシート状ワーク検査装置。
2. 走行するシート状ワークを検査する装置であって、
   シート状ワークの光学的情報を取得するスキャナヘッドを設置するとともに、
   該スキャナヘッドは、
   検査対象たるワークの幅方向で往復走行するスキャナヘッド走行手段と、
   ワークを下方に押さえながら検査スキャン方向に往復動する検査ステージと、
   該検査ステージの上方に取り付けられ発光器から照射されワークで反射した光信号を取得する受光器と、を備え、
   ワークに向かって光信号を照射する発光器が該スキャナヘッドの移動と同期するように該検査ステージの下方に取り付けられていることを特徴とするシート状ワーク検査装置。
3. ワークとスキャナヘッドとの距離の変化を所定時間間隔でレーザー光線を照射するレーザー測長器をさらに備えていることを特徴とする請求項１又は２のシート状ワーク検査装置。
4. 前記検査ステージは、圧縮空気をフレームの下方に設けれられた空気吹出し口から排気してワークを下方に乖離させ、検査ステージの下方にあるワークを展張させるようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のシート状ワーク検査装置。