JP2019066315A - ピンホール検査方法及び検査装置並びにフィルム製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電気絶縁性フィルムの搬送方向だけでなく幅方向におけるピンホールの位置を簡便な手段で確実に特定できる検査方法を提供する。【解決手段】導電性の回転ロール１１によって電気絶縁性のフィルム１０を搬送しつつ、回転ロールから離隔して配置され回転ロールの回転軸方向に延びる電極１２と回転ロールとの間に高電圧を印加し、回転ロールと電極との間隙部をカメラ１４で撮影することにより、回転ロールと電極との間で発生する放電による発光を検知し、カメラで撮影された像における発光の位置に基づいて、フィルムの搬送方向に直交する方向におけるピンホールの位置を特定する。【選択図】図１

Description

本発明は、電気絶縁性を有するフィルムに含まれるピンホール欠陥を検出する方法及び装置と、電気絶縁性を有するフィルム製品の製造方法とに関する。

電気的な絶縁を確立したり気体や液体の通過を防止したりするために、例えば高分子材料などからなる各種のフィルムが使用されている。これらのフィルムでは、その両方の面の間を貫通する細孔であるピンホールが存在しないか、あるいはその数が少ないことが要求される。例えばデバイス内における電気的絶縁のためにフィルムを使用する場合にそのフィルムにピンホールが存在すると、ピンホールを介して放電や短絡が進行し、その結果、そのデバイスの故障の原因になることがある。このため、フィルムにおけるピンホールを検出する技術が求められている。

特許文献１は、フィルムを挟んで回転ロールと電極とを配置し、回転ロール上でフィルムを搬送しながら回転ロールと電極との間に高電圧を印加し、ピンホールを介した放電による電圧降下あるいは電流を検知してピンホールを検査することを開示している。フィルムが搬送される方向に直交する方向を幅方向とすると、ピンホールはフィルムの製造工程などに由来してフィルムの幅方向での特定の位置にできやすい傾向があるが、フィルムの全幅にわたって延びる単一の電極を使用した場合には、搬送方向でのピンホール位置を特定できるものの幅方向でのピンホール位置は特定できない。そのため、ピンホール数が基準値を超えた場合には、検査対象のフィルム全体を不合格品とせざるを得ない。フィルムの幅方向でのピンホール位置を識別するために、特許文献１では、フィルムの幅方向に沿って分割することにより複数の電極を設けることも開示されている。しかしながら、電極を分割した場合であっても、分割数には限界があるから幅方向でのピンホール位置を例えば数ｍｍ単位で決定することは難しく、また電圧降下あるいは電流を検出する回路も複数個必要となってコストアップの原因となる。さらに、電極が隣接する領域において電極相互が離れすぎていれば検査漏れが生じ、電極相互が近づきすぎたりオーバーラップする場合には二重カウントが生じる。検査漏れと二重カウントの両方を防ぐように電極を配置することは現実的には困難である。

特許文献２は、表面に金属が蒸着されたフィルム（いわゆるメタライズドフィルム）におけるピンホールの検査方法であって、離隔して配置された接地用の電極ロールと電圧印加用の電極ロールとを用いる方法を開示している。この方法では、フィルムの金属蒸着面が接地用の電極ロールに接触し金属蒸着面とは反対側となる面が電圧印加用の電極ロールに接触するようにこれらの電極ロール間でフィルムを架け渡し、電極ロール間に電圧を印加したときのピンホールでの放電による発光を電圧印加用の電極ロールに対向して配置したテレビカメラで撮影してピンホールを検出する。特許文献２の方法は、表面に金属が蒸着されたフィルムにしか適用できないという課題を有する。

特許文献３は、１対の電極の間をフィルムが通過するように構成し、電極間に電圧を印加することによってピンホールを介したスパークを生じさせ、スパークが生じたことによりフィルム表面に形成されたスパーク痕をカメラで撮影してピンホールを検出することを開示している。特許文献３の方法では、スパーク痕の撮影のために、別途、光源を必要とする。

特許文献４は、アラミドフィルムにおけるピンホールの検出方法であって、特許文献１に記載されるような放電による電流あるいは電圧降下によるピンホール検出と、カメラによる光学的観察によるピンホール検出とを組み合わせて、総合的にピンホール検出を行うこと検出方法を開示している。光学的観察によるピンホール検出では直径の小さなピンホールを確実には検出できないので、特許文献４の方法では、フィルムの幅方向でのピンホール位置を確実に求めることができない。

特開２０００−１１１５３１号公報 特開昭６３−２２３５４７号公報 特開２０１６−５７２７１号公報 特許第３５７５５４３号公報

例えばウェブとして搬送される電気絶縁性のフィルムでのピンホールを確実に検出しその位置を特定する方法として、フィルムの搬送方向での位置だけでなく幅方向での位置を特定できる簡便な方法や装置は存在しなかった。このため、電気絶縁性を有し、かつピンホール欠陥の低減したフィルム製品を歩留まりよく製造することもできなかった。

本発明の目的は、電気絶縁性のフィルムの搬送方向だけでなく幅方向におけるピンホールの位置を簡便な手段で確実に特定できる検査方法及び検査装置と、ピンホール欠陥の数を低減したフィルム製品の製造方法とを提供することにある。

本発明のピンホール検査方法は、電気絶縁性のフィルムでのピンホールの位置を特定するピンホール検査方法であって、導電性の回転ロールによって電気絶縁性のフィルムを搬送しつつ、回転ロールから離隔して配置され回転ロールの回転軸方向に延びる電極と回転ロールとの間に高電圧を印加し、回転ロールと電極との間隙部をカメラで撮影することにより、回転ロールと電極との間で発生する放電による発光を検知し、カメラで撮影された像における発光の位置に基づいて、フィルムの搬送方向に直交する方向におけるピンホールの位置を特定する。

本発明のピンホール検査装置は、電気絶縁性のフィルムでのピンホールの位置を特定するピンホール検査装置であって、電気絶縁性のフィルムを搬送する導電性の回転ロールと、回転ロールから離隔して配置され、回転ロールの回転軸方向に延びる電極と、回転ロールと電極との間に高電圧を印加する電源と、回転ロールと電極との間で発生する放電による発光を検知するように回転ロールと電極との間隙部を撮影するカメラと、を有する。

本発明のフィルム製品の製造方法は、電気絶縁性を有するフィルム製品の製造方法であって、電気絶縁性のフィルムに対して本発明のピンホール検査方法を実施し、特定されたピンホールの位置に基づき、フィルムにおいて、含まれるピンホールの数が所定値以下となるように領域を指定し、フィルムからその領域を選別してフィルム製品とする。

本発明の検査方法及び装置によれば、電気絶縁性のフィルムの搬送方向だけでなく幅方向におけるピンホールの位置を簡便な手段で確実に特定できるようになる。これにより、ピンホール欠陥の数を低減したフィルム製品を歩留まりよく製造できるようになる。

（ａ），（ｂ）は、それぞれ、本発明の実施の一形態のピンホール検査装置を示す側面図及び平面図である。 検査結果の一例を示す図である。

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の一形態のピンホール検査装置を示すものであり、（ａ），（ｂ）は、それぞれピンホール検査装置の側面図と平面図である。

検査対象となるフィルム１０は、電気絶縁性を有するフィルムであって、例えは長尺のポリマーフィルムである。この検査装置には、フィルム１０を搬送する回転ロール１１と、回転ロール１１から離隔して配置され、回転ロール１１の回転軸方向に延びる電極１２とが設けられている。回転ロール１１は、金属などの導電性の材料で構成されている。電極１２は、例えば断面が円形の棒状の電極であるが、回転ロール１１との間の一様な間隙を形成することでできるものであれば、断面が円形である必要はない。回転ロール１１と電極１２との離隔距離ｄは、例えば５０μｍ以上２００μｍ以下とすることが好ましい。フィルム１０の膜厚は、この離隔距離ｄに比べて小さいことが必要である。

またこの検査装置には、回転ロール１１と電極１２との間に高電圧を印加する電源１３と、回転ロール１１と電極１２との間隙部に視野１５が向けられたカメラ１４とが設けられている。ここで高電圧とは、回転ロール１１と電極１２との間にフィルムが存在しない状態では回転ロール１１と電極１２との間に放電を起こすことができるが、電気絶縁性のフィルムが存在するときには放電が発生しないような電圧であり、例えば数ｋＶ程度の電圧である。カメラ１４は、回転ロール１１と電極１２との間隙部を撮影することによって、回転ロール１１と電極１２との間で発生する放電による発光を検知するものである。回転ロール１１と電極１２との間隙部を撮影するものであるから、カメラ１４の視野１５は、フィルム１０の幅方向に広いものであることが好ましい。離隔距離ｄが小さいので、視野１５は、回転ロール１１上を搬送されるフィルム１０の表面に垂直な方向では狭くてもよい。フィルム１０の幅が広く、１台のカメラではフィルム１０の全幅に対応して間隙部の撮影を行うことができない場合には、図１（ｂ）に示すように、フィルム１０の幅方向に沿って複数台のカメラ１４を配置する。複数台のカメラ１４を配置するときには、カメラ１４の視野１５がその端部で相互に重なり合うようにする。カメラ１４の撮像分解能は十分に高いので、隣接するカメラ１４の両方が発光を検知したとしても、撮影された像における発光の位置から、それが同一の放電イベントによる発光を両方のカメラ１４を捕らえたものであるか、たまたま同時に発生した異なる放電イベントによる発光を捕らえたものであるかを容易に識別することができる。

この検査装置では、図示破線に示すように、放電に伴う電圧降下を検出するために電源１３に対して並列に接続される電圧検出器１６を備えていてもよく、あるいは、放電に伴う電流を検出するために電源１３に対して直列に接続される電流検出器１７を備えていてもよい。電圧検出器１６及び電流検出器１７は電気検出器の範疇に含まれるものである。電圧検出器１６や電流検出器１７は、放電が生じたタイミングを検出して、搬送中のフィルム１０における搬送方向でのどの位置で放電が発生したかを判別するために用いられる。もっとも、カメラ１４によって発光を検知したタイミングを記録することによりフィルム１０における搬送方向でどの位置で放電が発生したかを知ることができるから、電圧検出器１６及び電流検出器１７を設けることは必須ではない。

次に、本実施形態の検査装置を用いたピンホールの検査方法について説明する。ここでは電気絶縁性のフィルム１０はウェブであって、例えばロール形態で供給されるものとする。フィルム１０の長手方向の端部を回転ロール１１と電極１２との間隙部に差し込み、さらに反対側に引き出すように配置し、そのまま、回転ロール１１を回転させる。その結果、回転ロール１１の回転に合わせてフィルム１０が図示矢印で示すように定速で搬送される。あるいは、搬送方向下流側に図示しない巻き取りロールを設け、その巻き取りロールによってフィルム１０を巻き取ることにより、回転ロール１１上をフィルム１０が搬送されるようにしてもよい。

この状態で電源１３により回転ロール１１と電極１２との間に高電圧を印加すると、フィルム１０にピンホールがあればそのピンホールを介して放電が生じ、発光する。この発光は、カメラ１４で撮影されることにより検知される。カメラ１４による撮影であるので、撮影された像から、フィルム１０の幅方向における発光の位置すなわちピンホールの位置を特定することができる。使用するカメラの画素数や解像度にもよるが、一例として、０．１ｍｍあるいは０．２ｍｍ程度の精度で幅方向でのピンホールの位置を特定できる。搬送方向におけるピンホールの位置は、定速で搬送されているフィルム１０に対してどのタイミングで放電が起きたかによって特定できる。どのタイミングで放電が起きたかは、カメラ１４において発光を検知したタイミングによって求めることができ、あるいは、上述したように電圧検出器１６または電流検出器１７を設けた場合には、これらの検出器での検出タイミングにより求めることができる。

本実施形態の検査装置を用いてピンホール検査を実施することにより、フィルム１０でのピンホールの位置を搬送方向及び幅方向の両方向について確実に特定することができる。図３は得られた検査結果の一例を示している。図において「×」で示した位置は、放電による発光が検知された位置、すなわちピンホールの位置である。図３に示す例では、フィルム１０で幅方向における特定の領域（ハッチングで示す領域３０）では、搬送方向に沿ってピンホールが全く存在しない。長尺の電気絶縁性フィルムに対してスリット加工を施してフィルム製品を製造することを考えると、スリット加工によりこの領域３０のみからフィルム製品を製造することにより、ピンホールを含まないフィルム製品を得ることができる。従来のピンホール検査方法では、幅方向におけるピンホール位置を特定できなかったため、ピンホールを検出した場合に電気絶縁性フィルムの全体を廃棄する必要があったが、本実施形態で説明する検査方法によれば、幅方向でのピンホール位置を特定できるため、ピンホールの存在しない領域３０をスリット加工してフィルム製品とすることが可能となり、製品収率が向上する。多くの場合、フィルム製品の数に含まれるピンホール欠陥の数が所定値以下であれば（所定値がゼロの場合も含む）、製品として合格とされるから、フィルム製品の製造方法としては、より一般的には、本実施形態で説明する検査方法に基づいて特定されたピンホールの位置に基づき、フィルム１０において、含まれるピンホールの数が所定値以下となるように領域を指定し、フィルム１０からこの領域を切り出すなど選別してフィルム製品とすればよいことになる。

図３において符号３１で示される一群のピンホールは、幅方向位置がほぼ同じであり、搬送方向にはほぼ等間隔で配置している。このようなピンホールの配列は、フィルム１０の製造工程などにおいてある周期的な作用がフィルム１０に加わり、それによってピンホールが形成されたことを暗示している。そこで、検出されたピンホールの配列の周期などを解析することにより、ピンホールの発生源を推定することも可能である。図３に示した例では、幅方向において特定の位置にピンホールが集中していることから、製造工程等で使用されるロール類において、幅方向での対応する位置に何らかの不具合があるなどと推定することができる。

上述した実施形態では、カメラ１４を用いてフィルム１０におけるピンホールの幅方向位置を特定している。電気絶縁性のフィルム１０が微多孔フィルムなどの光散乱性フィルムである場合、カメラ１４による撮影により、フィルム１０のエッジ（幅方向での端部）位置も容易に特定することができる。これにより、フィルム１０に搬送中の蛇行によりフィルム１０のエッジ位置がカメラ１０に対して幅方向に相対的に変化する場合であっても、カメラ１０で得た画像からエッジ位置を検出することによって蛇行の影響の補償を行うことができ、フィルム１０の幅方向でのより正確なピンホール位置を特定することができる。したがって、電気絶縁性のフィルム１０は微多孔フィルムであることが好ましい。

１０ フィルム
１１ ロール電極
１２ 電極
１３ 電源
１４ カメラ
１５ 視野
１６ 電圧検出器
１７ 電流検出器
ａ 幅方向
ｂ 搬送方向

Claims (9)

1. 電気絶縁性のフィルムでのピンホールの位置を特定するピンホール検査方法であって、
   導電性の回転ロールによって電気絶縁性のフィルムを搬送しつつ、前記回転ロールから離隔して配置され前記回転ロールの回転軸方向に延びる電極と前記回転ロールとの間に高電圧を印加し、
   前記回転ロールと前記電極との間隙部をカメラで撮影することにより、前記回転ロールと前記電極との間で発生する放電による発光を検知し、
   前記カメラで撮影された像における前記発光の位置に基づいて、前記フィルムの搬送方向に直交する方向におけるピンホールの位置を特定するピンホール検査方法。
2. 前記カメラにおいて前記発光を検知したタイミングに基づいて、前記搬送方向における前記ピンホールの位置を特定する、請求項１に記載のピンホール検査方法。
3. 前記放電に伴う電流または電圧降下を検知することによって、前記搬送方向における前記ピンホールの位置を特定する、請求項１に記載のピンホール検査方法。
4. 前記回転ロールと前記電極との離隔距離を５０μｍ以上２００μｍ以下とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のピンホール検査方法。
5. 前記ピンホールの位置を特定した後、前記ピンホールの配置の周期性を判定する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のピンホール検査方法。
6. 電気絶縁性のフィルムでのピンホールの位置を特定するピンホール検査装置であって、
   電気絶縁性のフィルムを搬送する導電性の回転ロールと、
   前記回転ロールから離隔して配置され、前記回転ロールの回転軸方向に延びる電極と、
   前記回転ロールと前記電極との間に高電圧を印加する電源と、
   前記回転ロールと前記電極との間で発生する放電による発光を検知するように前記回転ロールと前記電極との間隙部を撮影するカメラと、
   を有するピンホール検査装置。
7. 前記放電に伴う電流または電圧降下を検知する電気検出器をさらに備える、請求項６に記載のピンホール検査装置。
8. 前記回転ロールと前記電極との離隔距離が５０μｍ以上２００μｍ以下である、請求項６または７に記載のピンホール検査装置。
9. 電気絶縁性を有するフィルム製品の製造方法であって、
   前記電気絶縁性のフィルムに対して請求項１乃至４のいずれか１項に記載のピンホール検査方法を実施し、
   特定された前記ピンホールの位置に基づき、前記フィルムにおいて、含まれるピンホールの数が所定値以下となるように領域を指定し、
   前記フィルムから前記領域を選別してフィルム製品とする、製造方法。