JP4379037B2 - 表面検査方法及び表面検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、容器の外面や内面の性状を検査する表面検査方法及び表面検査装置に関し、特に、プラスチック製ボトルの外面や内面に形成された薄膜の膜質を検査する方法等として好適な表面検査方法及び表面検査装置に関する。

メーカで製造・加工された製品は、通常、容器に収められ又は包装されるなどして市場に提供されている。
多種ある容器のうち、例えば、プラスチック製ボトルは、成形が容易で大量生産に適しており、また、機械的強度が高く軽量であるなど、優れた特性を有していることから、各種の内容物を充填する容器として広い分野で利用されている。
最近では、特に、炭酸飲料、果汁飲料、ミネラルウォーター等の飲料容器として大量に使用されている。

このプラスチック製ボトルの容器特性をさらに向上させるために、珪素の酸化膜を内面に施すことが行われている。これは、酸素バリアー性を向上させたり、あるいは、フレーバーの吸着を防止したりするために行われるものである。
この珪素酸化膜は、例えば、マイクロ波プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などによって蒸着可能である。

そのプラスチック製ボトルが例えばＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ：ポリエチレンテレフタレート）などを材料としている場合は、着色しない限り無色透明であるが、これに珪素酸化膜が施されたとしても無色透明である。
このため、酸化膜が施されたペットボトルと施されていないペットボトルとでは、どちらも無色透明であるため外観上見分けがつかない。また、一つのペットボトルにおいて酸化膜が施されている部分と施されていない部分とがあるときも、それらの差を肉眼で見極めることはできない。

そこで、珪素酸化膜が施されているか否かを検査・判断する方法として、従来、次のような方法が取り入れられてきた。
たとえば、プラスチック製ボトルの一部をサンプルとして切り出し、そのサンプルの片面に形成されている酸化膜の珪素量を赤外線で測定する方法があった（例えば、ＬＳＩ等が搭載される基板上の珪素酸化膜の膜質評価を赤外線を用いて行う技術について、特許文献１参照。）。
また、他の方法としては、蛍光Ｘ線などによる元素分析によって、その酸化膜の珪素量を採取する方法もあった。
なお、これら赤外線又は蛍光Ｘ線による珪素量の測定を、第一の従来技術とする。

さらに、形成された珪素酸化膜の膜質を測定する方法としては、次のようなものがあった。
一対の投光部と受光部とを有するとともに、被測定部材の帯状の所定範囲にレーザ光を放射し、遮光される範囲を測定して非接触状態で被測定部材の外径を測定する外径計測手段と、この外径計測手段からの信号を取り込んで測定条件を制御するデータ取り込み制御手段と、データ取り込み制御手段で取り込まれたデータにもとづいて所望の関数によるデータ処理を行う解析処理手段とを有した三次元形状測定装置を用いて、薄膜の形成前と形成後の各被測定部材の外径を測定し、それら外径の測定値の差にもとづいて薄膜の膜厚を算出する構成としたものがあった（例えば、特許文献２参照、第二の従来技術。）。
このような構成によれば、被測定部材である容器の表面に形成された液体又は固体の透明膜の膜厚を高精度かつ高速に測定できる。

また、他の方法としては、例えば、プラスチック製ボトルの口部の上方位置からその内面に向かって所定角度をなして投光し、その反射光を受光することにより、プラスチック製ボトルの口部内面の色濃度を検出する色濃度検出手段と、この色濃度検出手段から出力された検出データにもとづいてプラスチック製ボトルの口部内面に形成されたガスバリア被膜の良否を判定する判定手段とを備える構成としたものがあった（例えば、特許文献３参照、第三の従来技術。）。

このような構成によれば、プラスチック製ボトルの口部内面に投光した光の反射光を色濃度検出手段で受光し、この受光した光によって、ガスバリアの有無や色濃度を検出でき、これにより、炭化水素化合物を原料ガスとするガスバリア被膜を内面に形成したプラスチック製ボトルの内面被膜検査を行うことができる。
特開平２−０８０９４０号公報（第１−２頁、第１図） 特開２００２−１４８０２６号公報（第２−６頁、第１図） 特開２００３−００４６４８号公報（第２−５頁、第１図）

しかしながら、第一の従来技術においては、プラスチック製ボトルの一部を切り出してから検査を行っていたために手間がかかっていた。
そのプラスチック製ボトルの一部を切り出す作業は、珪素酸化膜の検査に赤外線や蛍光Ｘ線を用いているため必要なものであった。つまり、赤外線や蛍光Ｘ線による検査は、検査対象がほぼ平面である場合に適しており、プラスチック製ボトルそのもののように、表面が弧を描いて曲がり、しかも照射した赤外線等が二度以上器材を通らなければならないものについては適していなかった。
このため、プラスチック製ボトルの形状そのままを検査対象として、赤外線等により珪素酸化膜を検査することはできなかった。

また、酸化膜の珪素量をプラスチック製ボトルの全体にわたって測定する場合には、そのボトル全体に非常に多くの測定点を設け、各測定点ごとに一つ一つデータを採取しなければならないため、相当の時間を要していた。
これらのことから、第一の従来技術は、研究のために珪素酸化膜の膜質を検査する際の方法としては有効であるものの、決まった時間内に膜質を判断しなければならない製品の品質管理においては、必ずしも有効な方法であるとはいえなかった。

また、第二の従来技術は、透明樹脂膜の膜厚については高精度で測定できるものの、その膜質を検査することはできなかった。
さらに、第三の従来技術は、炭化水素化合物を原料ガスとするガスバリア被膜が茶色に色付くことを利用して、その色濃度によりガスバリア被膜の有無や良否判定を行うものであった。このため、無色透明の珪素酸化膜を検査対象物とする場合は、第三の従来技術を用いても、その珪素酸化膜の有無や膜質を検出することができなかった。

本発明は、上記の事情にかんがみなされたものであり、容器の外面又は内面における薄膜の有無又は膜質を検出可能とするとともに、容器の一部を切り出すことなく検査対象物そのままの形状で短時間のうちに検査でき、しかも、製品の品質管理における薄膜検査に適した表面検査方法及び表面検査装置の提供を目的とする。

この目的を達成するために、本発明の表面検査方法は、検査剤付着手段を用いて容器の外面及び／又は内面に検査剤を付着させる検査剤付着段階と、照射手段を用いて容器に光を照射する照射段階と、容器を透過又は反射した光を、受光手段を用いて受光する受光段階と、判断手段により、受光された光の量を求め、この量にもとづいて、容器に形成される珪素酸化膜のガス遮断性の程度を判断する判断段階とを有し、判断段階で、ガス遮断性の程度と光の量との関係を示すとともに記憶部に記憶された薄膜性状判断テーブルを参照し、受光された光の量にもとづき、珪素酸化膜の有無あるいは珪素酸化膜のガス遮断性の程度を判断する方法としてある。

表面検査方法をこのような方法とすると、容器の外面又は内面を透過又は反射した光の量（光量や光束など）が、検査剤の状態に応じて変化するため、判断手段は、その光の量にもとづいて、容器の外面又は内面に薄膜が形成されているかどうか、さらには形成されている薄膜の膜質がどのような性状かを判断できる。

例えば、薄膜が形成された容器の面と、薄膜が形成されていない容器の面とは、それぞれ濡れ性が異なる。また、その容器に薄膜が形成されている場合には、その薄膜の膜質によっても濡れ性が異なる。
そして、容器面又は薄膜に付着した検査剤は、それら容器面又は薄膜の濡れ性によって接触角が変化する。つまり、その濡れ性が高ければ検査剤の接触角は小さくなり膜状となる。一方、その濡れ性が低ければ検査剤の接触角は大きくなり液滴の状態となる。しかも、その付着した検査剤を透過する光の量は、その検査剤の形状（接触角）に応じて変化する。
このため、その検査剤を透過又は反射した光の量を測定することで、薄膜の有無やその膜質を検出できる。

さらに、この表面検査方法によれば、検査対象である容器の一部を切り出さなくても、その容器そのままの形状で、その容器の外面又は内面における薄膜の有無さらにはその膜質を検査できる。
しかも、検査剤が容器全体に付着されていれば、測定点を適当数選んで測定することで、その容器における薄膜の有無や膜質を検査できる。

このように、容器の一部を切り出すことなく検査対象の形状そのままで、より少ない測定点により容器表面に形成された薄膜の有無や膜質を検査できる。このため、短時間でその検査が行えることから、本発明の表面検査方法及び表面検査手段を、製品の品質管理における薄膜検査に適した方法及び手段として利用できる。
なお、本発明においては、容器の外面と内面とを総称して「容器の表面」というものとする。

本発明の表面検査方法の好適対象物としては、例えば、プラスチック製ボトルが挙げられる。
特に、プラスチック製ボトルの代表例としてはペットボトルが挙げられるが、このペットボトルの内面に珪素酸化膜が形成されている場合とされていない場合とでは、それぞれ濡れ性が異なる。
具体的には、例えば、ペットボトルの内面に良質な珪素酸化膜が形成されている場合は、濡れ性を示す値が高く、親水性となるため、検査剤はその接触角が小さくなり膜状となる。これに対し、珪素酸化膜が形成されていない場合は、ＰＥＴそのものの表面であるため、濡れ性を示す値が低く、疎水性となる。このため、検査剤はその接触角が大きくなり液滴の状態となる。

そして、その検査剤の接触角（あるいは、形状）によって、照射された光の透過量が変化する。すなわち、検査剤が膜状である場合、照射光は、その検査剤ではほとんど散乱せず直進的に通過する。これに対し、検査剤が液滴状である場合、照射光は散乱しやすくなるため、その透過光量（直進する光の量）は減少する。
このため、検査剤を透過又は反射した光の光量を測定することにより、プラスチック製ボトルの外面又は内面に酸化膜が形成されているか否かを判断できる。

さらに、プラスチック製ボトルの内面に形成された珪素酸化膜は、その形成条件によっても濡れ性が異なってくる。このため、その珪素酸化膜に付着した検査剤も、その濡れ性に応じて付着具合（接触角）が変化する。しかも、検査剤に照射された光の光量は、その検査剤の付着具合に応じて変化する。
このことから、その検査剤を透過した光の光量を測定することで、酸化膜の膜質を判断できる。

また、本発明の表面検査方法は、検査剤が、水からなり、検査剤付着段階で、水を水蒸気として容器の外面及び／又は内面に付着させ、照射段階で、液滴又は膜状となって水蒸気が付着した容器の外面及び／又は内面に、照射手段を用いて光を照射する方法としてある。
表面検査方法をこのような方法とすると、判断手段が、水からなる液滴が付着している容器の外面又は内面を透過又は反射してきた光の光量にもとづいて、その容器に酸化膜が形成されているか否か、さらには、形成されている酸化膜の膜質がどのようなものかについて判断できる。

また、表面検査方法をこのような方法とすれば、判断段階において、判断手段が、容器を透過してきた光の光量（受光手段における光の受光量）にもとづき、その容器に薄膜が形成されているか否かを判断し、この判断結果を、その容器の外面又は内面の性状として得ることができる。

また、表面検査方法をこのような方法とすると、判断段階において、判断手段が、容器を透過してきた光の光量（受光手段における光の受光量）にもとづき、その容器の酸素透過量がどの程度かを判断し、この判断結果を、その容器の外面又は内面の性状として得ることができる。

また、本発明の表面検査装置は、容器に形成される珪素酸化膜の性状を検査する表面検査装置であって、検査剤が付着している容器の外面及び／又は内面に光を照射する発光手段と、容器を透過又は反射した光を受光する受光手段と、この受光手段で受光された光の量にもとづいて、珪素酸化膜のガス遮断性の程度性状を判断する判断手段と、ガス遮断性の程度と光の量との関係を示した薄膜性状判断テーブルを記憶する記憶部とを有し、判断手段が、薄膜性状判断テーブルを参照し、受光された光の量にもとづき、珪素酸化膜の有無あるいは珪素酸化膜のガス遮断性の程度を判断する構成としてある。

表面検査装置をこのような構成とすれば、容器の外面又は内面には、予め検査剤が付着しているため、判断手段は、その容器を透過してきた光の透過光量を測定することで、その容器に薄膜が形成されているか否か、あるいは、その薄膜の膜質がどのようなものかを判断できる。

しかも、容器の一部がサンプルとして切り出されなくても、その容器における薄膜の有無やその膜質を検査できる。
さらに、予め検査剤が付着された容器に光を透過させ、この透過光量にもとづいて、容器における薄膜の有無や膜質を検査するものであるため、簡単な方法で、簡易な構成の検査装置により、短時間でその検査を行うことができる。
したがって、製品の品質管理における薄膜検査の手段として適切な表面検査装置を提供できる。

また、表面検査装置をこのような構成とすれば、判断手段は、受光装置で受光された光の受光量にもとづいて、容器における薄膜の有無を、その容器の外面又は内面の性状として判断できる。

容器における薄膜の有無の判断は、その薄膜が形成されている場合と形成されていない場合とで、それぞれ容器表面の濡れ性が異なることにもとづくものである。
具体的には、例えば、容器がペットボトルの場合であって、薄膜（例えば、珪素酸化膜）が形成されているときは、濡れ性を示す値が高くなる。この場合、検査剤は、接触角が小さくなり、膜状となる。そして、この膜状になった検査剤を透過する光は、ほとんど散乱せずに直進する。このため、受光手段で受光される光の透過光量は、発光手段で射出された光の光量に比べて、その減少量が少ないものとなる。

これに対し、容器であるペットボトルに薄膜が形成されていないときは、濡れ性を示す値が低くなる。この場合、検査剤は、接触角が大きくなり、液滴の状態となる。そして、この液滴状の検査剤を透過する光は、散乱しやすくなる。このため、受光手段で受光される光の透過光量は、発光手段で射出された光の光量に比べて、その減少量が多いものとなる。
これらにより、判断手段は、その透過光量が比較的多い場合は、容器に薄膜が形成されていると判断し、一方、その透過光量が比較的少ない場合は、容器に薄膜が形成されていないと判断することができる。

また、表面検査装置をこのような構成とすると、判断手段は、受光装置で受光された光の受光量にもとづいて、容器の酸素透過性を、その容器の外面又は内面の性状として判断できる。

容器の酸素透過性の判断は、その容器に形成されている薄膜の形成条件によって、その薄膜表面の濡れ性が異なることにもとづくものである。
このため、判断手段は、その薄膜を透過又は反射してきた光の透過光量を測定することで、容器の酸素透過性を判断できる。

本発明によれば、薄膜の有無あるいはその膜質に応じて検査剤の形状（膜状あるいは液滴状）が定まり、これにより検査剤を透過した検査光の透過光量がほぼ所定の値を示すことから、この検査光の透過光量を測定することにより、容器の外面又は内面における薄膜の有無、さらにはその膜質をも検出できる。

さらに、容器そのままの形状で検査可能なことから、容器の一部を切り出すことなく、より少ない測定点で短時間のうちに検査できる。
しかも、ガス遮断性など物性値を測定することなく短時間で行えることから、製品の品質管理における薄膜検査に適した表面検査方法及び表面検査装置を提供できる。

以下、本発明に係る表面検査方法及び表面検査装置の好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。

［実施形態］
まず、本発明の表面検査装置の実施形態について、図１を参照して説明する。
同図は、本実施形態の表面検査装置の構成を示す構成模式図である。

同図に示すように、表面検査装置１は、発光手段１１と、受光手段１２と、被検査物支持部材１３と、検査位置調整部材１４と、高さ検出手段１５と、測定手段１６とを有している。
発光手段１１は、被検査物２０（例えば、プラスチック製ボトル等）の全体又は一部に対して検査光Ｌを照射する手段であって、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ：発光ダイオード），レーザダイオード，白熱電球，蛍光ランプ，レーザ発生装置などによって構成できる。

受光手段１２は、発光手段１１から放出された検査光Ｌのうち被検査物２０を透過した検査光Ｌを受光する。そして、受光手段１２は、その受光した検査光Ｌの光の量に応じた量を示す信号（受光信号）を出力する。
この受光手段１２は、例えば、フォトトランジスタ，フォトダイオード，ピンフォトダイオード，光導電素子，光起電力素子などによって構成できる。

なお、本実施形態において、受光手段１２は、被検査物２０を透過した検査光Ｌを受光することとしているが、被検査物２０を透過した検査光Ｌを受光することに限るものではなく、例えば、被検査物２０で反射した検査光Ｌを受光することもできる。
また、本実施形態において、「光の量」には光量や光束などが含まれる。

被検査物支持部材１３は、被検査物２０を宙吊りの状態で把持し、所定の位置で停止・固定させる部材である。
この被検査物支持部材１３が被検査物２０を固定する構造としては、例えば、被検査物支持部材１３が切欠き部（図示せず）を有しており、被検査物２０の一部（例えば、プラスチック製ボトルの首部）がその切欠き部に差し込まれることで、被検査物支持部材１３がその被検査物２０の一部を挟むようにして固定する構造などがある。
この被検査物支持部材１３は、被検査物２０を支持できる程度の機械的強度を備えていれば、どのような材質で形成されていてもよい。

また、図１においては、被検査物２０であるペットボトルが、この口部２１を上方にして固定されているが、口部２１が上方になるように固定されることに限るものではなく、例えば、口部２１が下方や横方向に位置するように固定することもできる。

検査位置調整部材１４は、被検査物２０の被測定部分に検査光Ｌが照射するように、被検査物２０の位置を調整するための部材である。
この検査位置調整部材１４は、支柱１４ａと、この支柱１４ａに対し上下に移動可能な軸１４ｂとからなっており、エアシリンダなどによって軸１４ｂの上下移動と所定位置での停止とを行うことができる。

高さ検出手段１５は、軸１４ｂの位置すなわち被検査物２０の高さを検出するためのメータであって、検出結果を信号として出力する。
この高さ検出手段１５としては、例えば、ポテンショメータなどを用いることができる。
ポテンショメータは、可変抵抗器であるが、変位量（例えば、位置の高さの調整量など）に応じた電圧を出力できる。このため、測定手段１６は、そのポテンショメータからの電圧によって、検査位置調整部材１４による高さ調整の変位量、すなわち、被検査物２０の高さを知ることができる。

測定手段１６は、図２に示すように、発光制御部１６−１と、受光量測定部１６−２と、記憶部１６−３と、測定結果判断部１６−４と、被検査物位置検出部１６−５と、記憶管理部１６−６とを有している。
発光制御部１６−１は、発光手段１１における点灯，消灯，明るさなどを制御する。

受光量測定部１６−２は、受光手段１２から受光信号を受け取ると、この受光信号の示す受光量（検査光Ｌの透過光量）を求める。
なお、本実施形態において、受光量測定部１６−２は、検査光Ｌの透過光量を演算しているが、検査光Ｌの光量に限るものではなく、例えば、検査光Ｌの光束や光強度，反射光の強度比（直進光と乱反射光との比）を求めることもできる。
ただし、本実施形態においては、検査光Ｌの透過光量について、測定，演算処理，判断材料等とする。

記憶部１６−３は、薄膜性状判断テーブルを記憶する。
薄膜性状判断テーブルは、薄膜の性状（ここでは、酸素透過量）と検査光Ｌの透過光量との関係を示したテーブルであって、具体的には、図３に示した内容を含むものである。
図３に示す薄膜性状判断テーブルのうち、「酸素透過量」は、酸素ガス透過量測定器（例えば、モダンコントロール社のオキシトランなど）を用いて、プラスチック製ボトル（本実施形態においては、高さ１８０ｃｍ（底面から首下まで），内容量５００ｍｌのペットボトルを使用）の胴部の酸素透過量を測定した結果である。

「ＳｉＯｘ被覆ＰＥＴボトル」の「酸素透過量」は、「未被覆ＰＥＴボトル」の「酸素透過量」を「１」とした場合に、これに対する比率で示される。
この「ＳｉＯｘ被覆ＰＥＴボトル」の「酸素透過量」が同図において４段階に分かれているのは、薄膜の蒸着条件が異なることにもとづくものである。すなわち、薄膜の蒸着条件によって、酸素透過量が異なってくる。

「透過光量」は、ペットボトルの底面を基点とする高さ１１０ｃｍから１４０ｃｍまでの範囲内において、透過光量を測定した結果である。同一のペットボトルであっても、１１０ｃｍから１４０ｃｍまでの範囲内で、その胴部周囲に複数の測定点で透過光量を測定すると、測定結果に多少のばらつきが見られる。このため、「透過光量」においては、そのばらつきの「最大値」と「最小値」とを示した。

酸素透過量を測定したＳｉＯｘ被覆／ＰＥＴボトルの被覆面に水蒸気を塗布し、そのボトルの光線透過量を測定し、透過光量とＳｉＯｘ被覆／ＰＥＴボトルの酸素遮断性（倍率）との関係を図４に示した。
酸素遮断性は、未被覆ＰＥＴの酸素遮断性を１とし、酸素遮断性が何倍向上したかを示す値で、数値の大きいものほど、酸素ガス遮断性が優れていることを示している。
この図４から、透過光量の値が大きくなることにより、被覆ＰＥＴボトルの酸素遮断性が大きくなることが理解でき、透過光量を調べることで、膜の酸素遮断性をおおよそ予測でき、透過光量から膜の酸素透過量の良否を判断できる。

さらに、この図４から、透過光量が１．５［Ｖ］未満では、膜が被覆されていても、そのボトルの酸素遮断性はあまり高くなく、また、透過光量が１．５［Ｖ］以上では、ボトルの酸素遮断性が５倍以上の性能を示している。
この結果から、例えば、透過光量が１．５［Ｖ］以上であれば、薄膜が形成されているものと判断でき、１．５［Ｖ］未満であれば、薄膜が形成されていないか、あるいは形成されていても膜の状態が不良であると判断できる。

なお、記憶部１６−３に記憶される薄膜性状判断テーブルは、必ずしも図３に示すフォーマットで構成される必要はなく、その図３に示された各データが含まれていて、酸素透過量と透過光量とが関係付けられたものであればよい。

また、記憶部１６−３は、測定結果判断部１６−４で判断結果として得られた被検査物２０の酸素透過量と、被検査物位置検出部１６−５で検出された被検査物２０の高さとを関連付けて記憶する。
これにより、被検査物２０における各測定位置ごとの酸素透過量を記憶させることができる。
なお、この記憶部１６−３における記憶の制御（書込制御や読出制御）は、記憶管理部１６−６で行われる。

測定結果判断部１６−４は、受光量測定部１６−２で測定された受光量にもとづいて、被検査物２０の内面に施された薄膜の膜質を判断する。この判断は、記憶部１６−３に記憶された薄膜性状判断テーブルを参照して行われる。
判断の具体例としては、透過光量が例えば２．５２であった場合、酸素透過量は１／９前後であると判断される。また、透過光量が３．２３であった場合、酸素透過量は１／３８前後であると判断される。

被検査物位置検出部１６−５は、ポテンショメータからの電圧によって、検査位置調整部材１４の調整変位量、すなわち、被検査物２０の高さを算出する。
なお、検査位置調整部材１４により調整された被検査物２０の高さを検出する手段としては、本実施形態ではポテンショメータを用いているが、ポテンショメータに限るものではなく、例えば、差動トランス，リニアスケール，マグネスケール，リニアエンコーダ，超音波反射型センサなど、電磁式，抵抗変化式，光学式，超音波式等の位置検出センサを用いることもできる。

記憶管理部１６−６は、測定結果判断部１６−４で薄膜の膜質の判断が行われる場合に、その測定結果判断部１６−４からの受光量に対応する薄膜の膜質を、薄膜性状判断テーブルで参照して取り出し、測定結果判断部１６−４へ送る。
また、記憶管理部１６−６は、測定結果判断部１６−４からの判断結果（受光量や特定された薄膜の膜質を含む）と、被検査物位置検出部１６−５からの被検査物２０の高さデータとを関連付けて記憶部１６−３へ送り記憶させる。

なお、図１においては、発光手段１１を支持する発光手段支持部材１７と検査位置調整部材１４とは別個に設けてあるが、それらは別個に設けることに限るものではなく、図５に示すように、検査位置調整部材１４が固定された支持台１９に発光手段支持部材１７も固定することができる。
また、図１においては、受光手段１２を支持する受光手段支持部材１８と検査位置調整部材１４とは別個に設けてあるが、それらは別個に設けることに限るものではなく、図５に示すように、検査位置調整部材１４に受光手段１２を固定し、受光手段支持部材１８を省略して、検査位置調整部材１５が受光手段支持部材としての役割を担うようにすることもできる。

被検査物２０は、本実施形態の表面検査方法あるいは表面検査装置１を用いて薄膜の有無やその膜質検査が行われる際の検査対象とされるものであって、例えば、プラスチック製ボトル，カップ，トレイ等に代表される容器類、光が透過可能な本体を有する包装体（例えば、フィルムやシート等），パイプ，チューブなどが含まれる。
ただし、本実施形態においては、被検査物２０としてプラスチック製ボトルを用い、このプラスチック製ボトルにおける薄膜の有無やその膜質を検査するものとする。

この被検査物２０の内面には、検査前に、予め検査剤Ｗを付着させておく。
検査剤Ｗとしては、例えば、水（水蒸気），アンモニア水，グリセリン，ニトロベンゼンなどの有機溶剤及び硫酸など、被検査物２０が浸食されない液状物質を用いることができる。
ただし、表面張力が比較的大きい物質の方が、液化における差が大きく、測定しやすい。

この検査剤Ｗは、検査剤付着手段を用いて被検査物２０の内部へ導入させることができる。
検査剤付着手段としては、例えば、加湿器（ヒータ式加湿器や超音波加湿器など）等がある。
なお、検査剤Ｗが水（水蒸気）の場合は、この水を直接導入してもよい。

検査剤の付着方法の具体例としては、次のような方法が挙げられる。
例えば、ヒータ式加湿器の水蒸気排出口に、所定径かつ所定長さのパイプの一端を取り付け、そのパイプの他端を被検査物２０の口部２１に差し込む。ヒータ式加湿器から排出されてきた水蒸気が次第に被検査物２０の内部に送り込まれ、これが十分溜まったところで、そのパイプを引き抜く。しばらくすると、水蒸気が被検査物２０の内面に液滴又は膜として付着する。この付着が安定したところで、余分な水蒸気を抜く。このような方法により、被検査物２０の内面に検査剤Ｗを付着させることができる。

なお、本実施形態においては、検査剤Ｗを付着させる面を被検査物２０の内面としているが、被検査物２０の内面に限るものではなく、薄膜が被検査物２０の外面に形成されている場合には、その外面に付着させることもできる。

次に、検査剤Ｗを被検査物２０の内部に導入した場合（検査剤Ｗを被検査物２０の内面に付着させた場合）の検査剤Ｗの状態と、検査光Ｌの透過光量及び被検査物２０の酸素透過量との関係について、図６を参照して説明する。
同図は、被検査物２０（例えば、ペットボトルなど）における底部から所定の高さ（例えば、高さ１８０ｍｍに位置する首部）までの範囲のうち、それら底部と首部とを結ぶ一つの直線上に沿って測定した透過光量の分布を示すグラフである。
なお、細い点線で示したグラフは、被覆されていないペットボトル（未被覆ＰＥＴボトル）の透過光量、太い実線で示したグラフは、ＳｉＯｘが被覆されたペットボトル（ＳｉＯｘ被覆ＰＥＴボトル）の透過光量をそれぞれ示している。

未被覆ＰＥＴボトルにおいては、導入された検査剤Ｗ（例えば、水）は、液滴の状態で未被覆ＰＥＴボトルの内面に付着する。これは、未被覆ＰＥＴボトルの内面が疎水性であることを示す。
液滴状の検査剤Ｗが付着した未被覆ＰＥＴボトルに検査光Ｌを照射すると、この検査光Ｌは検査剤Ｗで散乱し、図６に示すように、透過光量は最大で１．４［Ｖ］程度と小さくなる。

これに対し、ＳｉＯｘ被覆ＰＥＴボトルにおいては、その蒸着条件により多少異なるが、導入された検査剤Ｗ（例えば、水）は、ほぼ膜状でＳｉＯｘ被覆ＰＥＴボトルの内面に付着する。これは、ＳｉＯｘ被覆ＰＥＴボトルの内面が親水性であることを示す。

詳細には、ＳｉＯｘ被覆ＰＥＴボトルの酸素透過量が未処理ＰＥＴの１／５以下の場合においては、検査剤Ｗである水の膜化が見られ、１／４０以下の場合においては、ほぼ完全に水膜化する。
この膜状の検査剤Ｗが付着したＳｉＯｘ被覆ＰＥＴボトルに検査光Ｌを照射すると、この検査光Ｌは検査剤Ｗをほとんど透過する。このため、図６に示すように、その透過光量が最大で３［Ｖ］以上と大きな値を示すようになる。

このように、内面に検査剤Ｗが付着した被検査物２０に検査光Ｌを照射し、この検査光Ｌの透過光量を測定することで、ガス遮断性の物性値を測定することなく、短時間で膜の存在及び膜質を判断できる。
したがって、製品の品質管理における薄膜検査に適した表面検査方法及び表面検査装置として利用できる。

なお、図６においては、被検査物の底部と首部とを結ぶ一つの線上で透過光量を測定していたが、その透過光量の測定は、一つの線上に限定されるものではなく、例えば、複数の線上あるいはその被検査物の全体にわたって測定することもできる。
この場合において、測定された透過光量の分布の一部に異常が見つかったときは、その部分の膜質が不良であるなどの判断が可能となる。

次に、本実施形態の表面検査装置の動作（表面検査方法）について、図７を参照して説明する。
同図は、本実施形態の表面検査方法の手順を示すフローチャートである。
同図に示すように、被検査物２０の内面には、予め検査剤付着手段を用いて検査剤Ｗが付着される（検査剤付着段階、ステップ１０）。

検査剤Ｗが内面に付着された被検査物２０が、表面検査装置１の被検査物支持部材１３にセットされ、検査位置調整部材１４により、被検査物２０の高さが調整される（ステップ１１、ステップ１２）。
この調整された高さは、調整収納部材１５の内部にあるポテンショメータ（図示せず）によって検出され、その高さに対応した値を示す電圧が、そのポテンショメータから測定手段１６の被検査物位置検出部１６−５へ送られる。この被検査物位置検出部１６−５において、ポテンショメータからの電圧の示す値にもとづいて、被検査物２０の高さが算出される。
なお、検査者は、測定手段１６の表示部（図示せず）に表示された被検査物２０の高さを見ながら、その調整を行うことができる。

続いて、測定手段１６の発光制御部１６−１で、発光手段１１からの検査光Ｌの発光開始，その検査光Ｌの光強度の調整などが行われる。これにより、発光手段１１から射出された検査光Ｌが、被検査物２０の被測定部分に照射される（照射段階、ステップ１３）。
被検査物２０を透過又は反射してきた検査光Ｌが、受光手段１２で受光される（受光段階、ステップ１４）。検査光Ｌを受光した受光手段１２は、その受光量に相当する値を示す信号（受光信号）を測定手段１６の受光量測定部１６−２へ送る。

受光量測定部１６−２において、受け取った受光信号の示す値にもとづき、受光手段１２で受光された検査光Ｌの光量（透過光量）が求められる。
測定結果判断部１６−４において、受光量測定部１６−２で求められた透過光量にもとづき、薄膜の有無あるいは薄膜の膜質が判断される（判断段階、ステップ１５）。この薄膜の有無あるいは薄膜の膜質の判断は、記憶部１６−３に記憶されている薄膜性状判断テーブルを参照して行われる。

そして、測定結果判断部１６−４における判断の結果が、被検査物位置検出部１６−５で求められた被検査物２０の高さとともに、記憶管理部１６−６を介して、記憶部１６−３へ送られ、記憶・保存される（記憶段階、ステップ１６）。
なお、この判断結果は、測定手段１６の表示部（図示せず）に表示させることもできる。

以上、本発明の表面検査方法及び表面検査装置の好ましい実施形態について説明したが、本発明に係る表面検査方法及び表面検査装置は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
例えば、上述した実施形態では、被検査物の底部と首部とを結ぶ一つの線上で透過光量を測定していたが、その透過光量の測定は、一つの線上に限定されるものではなく、複数の線上や被検査物の全体にわたって測定することもできる。これにより、同一の被検査物における膜質のムラなどを発見できる。

検査剤の付着状況が検査対象物の表面の性能によって変化し、かつ、その検査剤を透過又は反射した光の量がその表面の性能によって変化する場合に、その検査対象の表面検査方法として本発明を適用できる。

本発明の表面検査装置の構成を示す模式図である。 測定手段の構成を示すブロック図である。 未被覆ＰＥＴボトル又はＳｉＯｘ被覆ＰＥＴボトルについての酸素透過量と透過光量との関係を示す図表である。 ＳｉＯｘ被覆ＰＥＴボトルの酸素遮断性と透過光量との関係を示すグラフである。 本発明の表面検査装置の他の構成を示す模式図である。 一の被検査物である未被覆ＰＥＴボトル又はＳｉＯｘ被覆ＰＥＴボトルにおける透過光量の変化を示すグラフである。 本発明の表面検査方法にかかる手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 表面検査装置
１１ 発光手段
１２ 受光手段
１３ 被検査物支持部材
１４ 検査位置調整部材
１５ 高さ検出手段
１６ 測定手段
２０ 被検査物
Ｌ 検査光
Ｗ 検査剤

Claims (3)

1. 検査剤付着手段を用いて容器の外面及び／又は内面に検査剤を付着させる検査剤付着段階と、
   照射手段を用いて前記容器に光を照射する照射段階と、
   前記容器を透過又は反射した前記光を、受光手段を用いて受光する受光段階と、
   判断手段により、前記受光された光の量を求め、この量にもとづいて、前記容器に形成される珪素酸化膜のガス遮断性の程度を判断する判断段階とを有し、
   前記判断段階で、前記ガス遮断性の程度と前記光の量との関係を示すとともに記憶部に記憶された薄膜性状判断テーブルを参照し、前記受光された光の量にもとづき、前記珪素酸化膜の有無あるいは前記珪素酸化膜のガス遮断性の程度を判断する
   ことを特徴とする表面検査方法。
2. 前記検査剤が、水からなり、
   前記検査剤付着段階で、前記水を水蒸気として前記容器の外面及び／又は内面に付着させ、
   前記照射段階で、液滴又は膜状となって前記水蒸気が付着した前記容器の外面及び／又は内面に、前記照射手段を用いて前記光を照射する
   ことを特徴とする請求項１記載の表面検査方法。
3. 容器に形成される珪素酸化膜の性状を検査する表面検査装置であって、
   検査剤が付着している前記容器の外面及び／又は内面に光を照射する発光手段と、
   前記容器を透過又は反射した光を受光する受光手段と、
   この受光手段で受光された前記光の量にもとづいて、前記珪素酸化膜のガス遮断性の程度性状を判断する判断手段と、
   前記ガス遮断性の程度と前記光の量との関係を示した薄膜性状判断テーブルを記憶する記憶部とを有し、
   前記判断手段が、前記薄膜性状判断テーブルを参照し、前記受光された光の量にもとづき、前記珪素酸化膜の有無あるいは前記珪素酸化膜のガス遮断性の程度を判断する
   ことを特徴とする表面検査装置。

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