JP4979114B2 - ラミネートフィルムの欠陥検出装置及びラミネートフィルムの欠陥検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、ラミネートフィルムを製作中に発生する欠陥の検出装置及びラミネートフィルムの欠陥検出方法に関する。

従来、例えば、食品の包装材（例えば、インスタントラーメンの袋やレトルト食品、トイレタリー詰め替え用のパッケージ等）などに、包装材の強度や気密性の向上の為にラミネートフィルムが用いられている。

図５はラミネートフィルムの層構造を示す断面図である。

図５に示すように、ラミネートフィルム１は、複数層のフィルム２，３が、樹脂層４を介して互いに接合されることにより構成されている。なお、図５では、ラミネートフィルム１を構成するフィルム２，３が２層である例を示しているが、３層以上の場合もある。なお、例えば、フィルム２あるいは３には、予め印刷などが施されている場合もある。

図４は一般的なラミネートフィルムの製造装置を示す模式的な側面図である。

図４には、簡単のため、２層のフィルム２，３を備えるラミネートフィルム１製造するための装置を示している。

図４に示すように、ラミネートフィルムの製造装置１０は、フィルム２を供給する第１のフィルム供給コイル１１と、この第１のフィルム供給コイル１１から供給されるフィルム２上に加熱により溶融した比較的透明な樹脂（樹脂層４を構成する樹脂）を供給する樹脂供給タンクを含む溶融樹脂押し出し機１２と、フィルム３を供給する第２のフィルム供給コイル１３と、フィルム３とフィルム２とを樹脂を介して相互に接合させるべく圧着する圧着ローラ１４，１５と、これら圧着ローラ１４，１５による圧着によって形成されたラミネートフィルム１をガイドする第１及び第２のガイドローラ１６、１７と、ラミネートフィルム１をコイル状に巻き取るフィルム巻き取りローラ１８と、を備えている。樹脂押し出し機は、溶融樹脂をフィルム全幅に亘って押し出す。

図８は、一般的に印刷されたフィルムを有するラミネートフィルムの欠陥を検出する従来の装置を示す模式的な側面図である。

図８に示すように、従来のラミネートフィルムの欠陥検出装置１００は、照明装置２００，２０１と、ラミネートフィルム１を撮像するライン状の視野を持ったカメラ１０４と、欠陥検出処理装置２５と、表示部２６と、プリンタ２７と、を備えて構成されている。

照明装置２００は、ライン状の光源である第１及び第２の蛍光灯１０１，１０２を備え、照明装置２０１は、ライン状の光源である第３の蛍光灯１０３を備えている。第１乃至第３の蛍光灯１０１，１０２，１０３としては、ラミネートフィルムの蛇行量を考慮して、ラミネートフィルムの幅よりも広い（長い）ものを用いる。

このうち照明装置２００の第１及び第２の蛍光灯１０１，１０２は、ラミネートフィルム１に対してカメラ１０４側に配置され、照明装置２０１の第３の蛍光灯１０３は、ラミネートフィルム１に対してカメラ１０４とは反対側に配置されている。

照明装置２００は、フィルムに多色印刷された絵柄の欠陥検出用であり、カメラの検査視野に散乱光を主に照射する反射照明である。

照明装置２０１の第３の蛍光灯１０３は印刷絵柄以外のフィルム透明部に発生する欠陥を検査する透過照明である。照明装置２００より照射された光は、印刷絵柄以外の透明部で光が抜けて、照明装置２００のみを用いてカメラ１０４で撮像すると、フィルムの透明部が暗くなり、欠陥検査が出来なくなるので、照明装置２０１を用いている。

このような欠陥検出装置１００は、例えば、図４に示すようなラミネートフィルムの製造装置１０における第１及び第２のガイドローラ１６、１７の間隔に位置して配置される（全体図は省略）。

欠陥検出装置１００による欠陥の検出は、照明装置２００、２０１の第１乃至第３の蛍光灯１０１，１０２，１０３を全て同時に点灯した状態で、カメラ１０４によりラミネートフィルム１を撮像し、撮像信号をフィルムの測長計（図示せず）に同期して欠陥検出処理装置２５が取込むことにより行う。

このような従来のラミネートフィルムの欠陥検出装置１００では、カメラ１０４による撮像結果から、ラミネートフィルム１のフィルム２，３の印刷絵柄部および透明部の欠陥を検出することができるようになっている。

なお、以上のような従来技術を示す先行技術文献は見つけることができなかった。

図６はラミネートフィルム１に生じる欠陥を説明するためのラミネートフィルムの断面図である。

ラミネートフィルム１は、図５に示すように、樹脂層４がむら無く均一の厚さで形成されることが好ましい。

しかしながら、図６に示すように、樹脂層４の一部が欠損したり薄くなったりする不良部分５が形成されることがある。このような不良部分５は、樹脂切れ或いは膜割れ（積層樹脂欠陥）などと呼ばれる。

図７は、不良部分５が形成されたラミネートフィルム１を示す模式的な平面図である。なお、図６は、図７におけるＡ−Ａ断面図に相当する。

ラミネートフィルム１に不良部分５が形成されると、該不良部分５においてはラミネートフィルム１の強度やシール力（接着性能）が不足するため、例えば、ラミネートフィルム１によりパッケージを作成した場合にはこのパッケージが破れたり、パッケージから食品が漏れ出したりする可能性がある。

しかしながら、従来のラミネートフィルムの欠陥検出装置１００では、上記のような不良部分５を検出することができなかった。それは、照明装置２０１から照射される直接光が、溶融樹脂が抜けた膜割れ欠陥である不良部分５（図７）において、正常部分より透過光の減衰量が少なくなり明欠陥となる筈だが、樹脂の透明度が高い場合正常部との比較で、光の減衰量が少なく検知できなかったためである。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、ラミネートフィルムの樹脂層の欠損部分（膜割れ、樹脂割れと呼ばれる積層樹脂欠陥）を検出することが可能なラミネートフィルムの欠陥検出装置及びラミネートフィルムの欠陥検出方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、表面に絵柄が印刷されている第一層と、前記第一層の下に形成されている樹脂層と、前記樹脂層の下に形成された第二層とからなるラミネートフィルムにおいて、前記樹脂層の部分的な欠損または薄膜化の欠陥を検出する装置において、前記ラミネートフィルムに光を照射するとともに、前記ラミネートフィルムから離れる方向及び前記ラミネートフィルムに近づく方向に移動可能な照射手段と、前記ラミネートフィルムを撮像するカメラと、欠陥検出処理装置と、を備え、前記カメラは、前記照射手段から前記ラミネートフィルムに照射された光の反射光を撮像し、前記欠陥処理装置は、撮像した画像において、欠陥領域と欠陥のない正常領域との境界領域の色調が前記正常領域の色調より暗いことに基づいて、前記欠陥領域を検出し、前記照明手段は、前記第二層の下面が光沢面である場合には、前記ラミネートフィルムから離れる方向に移動することを特徴とするラミネートフィルムの欠陥検出装置を提供する。

前記カメラは、ラミネートフィルムにおける同一の場所からの光を、当該カメラが備える光学系部材（プリズム）により光の３原色に分光し、各原色を３つのＣＣＤでそれぞれ撮像する方式の３ＣＣＤカメラであることが好ましい。

図１に示すように、本発明のラミネートフィルムの欠陥検出装置においては、前記カメラは、前記ラミネートフィルムにおいて、該ラミネートフィルムをガイドするガイドローラにガイドされる部位のうち、ガイドロールのカメラに最も近い位置よりもガイドロールの半径回転方向において角度θ（１５°〜２５°）だけ下がった位置を撮像することが好ましい。

本発明は、さらに、表面に絵柄が印刷されている第一層と、前記第一層の下に形成されている樹脂層と、前記樹脂層の下に形成された第二層とからなるラミネートフィルムにおいて、前記樹脂層の部分的な欠損または薄膜化の欠陥を検出する方法において、ラミネートフィルムに光を照射する過程と、前記ラミネートフィルムに照射された光の反射光を撮像する過程と、撮像した画像において、欠陥領域と欠陥のない正常領域との境界領域の色調が前記正常領域の色調より暗いことに基づいて、前記欠陥領域を検出する過程と、前記第二層の下面が光沢面である場合には、前記ラミネートフィルムに光を照射させる位置を前記ラミネートフィルムから離れる方向に移動させる過程と、を備えるラミネートフィルムの欠陥検出方法を提供する。

本発明のラミネートフィルムの欠陥検出方法においては、前記ラミネートフィルムにおいて、該ラミネートフィルムをガイドするガイドローラにガイドされる部位を撮像し、前記ガイドローラとして、表面が無光沢（無反射）の暗色（黒色あるいは黒色に近い色）のものを用いることが好ましい。

本発明によれば、ラミネートフィルムに照射された光の反射光を撮像し、撮像された画像に基づきラミネートフィルムの積層樹脂欠陥の周辺部で発生する反射光の乱れから欠陥を検出することにより、ラミネートフィルムの積層樹脂欠陥（膜割れ、樹脂割れ）を好適に検出することができる。

以下、図面を参照して、本発明に係る実施例について説明する。

図１及び図２は実施例に係るラミネートフィルムの欠陥検出装置２０の構成を示す側面図である。

図１及び図２に示すように、本実施例に係るラミネートフィルムの欠陥検出装置２０は、ラミネートフィルム１に光を照射する第１及び第２の蛍光灯２１、２２を有する照明装置２４と、ラミネートフィルム１を撮像するカメラ２３と、を備えている。

第１及び第２の蛍光灯２１，２２としては、ラミネートフィルム１の蛇行量を考慮して、ラミネートフィルム１の幅よりも広い（長い）ものを用いる。

照明装置２４の第１及び第２の蛍光灯２１，２２は、例えば、照明装置２４のフレームにより保持され、照明装置２４は、図示しない昇降装置により一体的に昇降可能となっている。なお、図１は照明装置２４を下げた状態を示し、図２の実線は照明装置２４を上げた状態を示す。

なお、ここでは、照明装置２４として、光源が蛍光灯２１，２２であるものを例示しているが、ハロゲンランプなどの光源からの光を光ファイバーにより導き、ライン状に形成された光射出口から光を射出するライトガイド方式照明装置を照明装置として使用しても良い。なお蛍光灯は、ＤＣ点灯もあるが高周波点灯して使用する事が多い。

カメラ２３は、第１及び第２の蛍光灯２１、２２からラミネートフィルム１に照射された光の散乱反射光、正反射光の合成光を撮像する。

図３はカメラ２３の構造を示す模式図である。

図３に示すように、カメラ２３は、光学的分光式の３ＣＣＤカメラであり、第１乃至第３のプリズム２３１、２３２、２３３と、第１乃至第３のＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）２３４，２３５，２３６と、これらＣＣＤ２３４，２３５，２３６を各々駆動する電子回路３３４，３３５，３３６と、対物レンズ２３７と、これらを収納する筐体２３８と、を備える。

図３に示すように、第１のプリズム２３１は断面が台形であり、第２及び第３のプリズム２３２，２３３は断面が三角形である。第１乃至第３のプリズム２３１、２３２，２３３は、以下に説明するように、協働により入射光を光の３原色に分光する。

カメラ２３内に入射した光は、先ず、対物レンズ２３７を通過し、続いて、第１のプリズム２３１内に入射する。

第１のプリズム２３１内に入射した光の一部は、第２のプリズム２３２との境界において直角に反射し、第１のプリズム２３１の側面に設けられた第３のＣＣＤ２３６に入射する。

第３のＣＣＤ２３６は、光の青色成分を検出する。

また、第１のプリズム２３１と第２のプリズム２３２との境界を直進した光の一部は、第２のプリズム２３２と第３のプリズム２３３との境界において直角に反射し、第２のプリズム２３２の側面に設けられた第１のＣＣＤ２３４に入射する。

第１のＣＣＤ２３４は、光の赤色成分を検出する。

また、第２のプリズム２３２と第３のプリズム２３３との境界を直進した光は、第２のＣＣＤ２３５に入射する。

第２のＣＣＤ２３５は、光の緑色成分を検出する。

すなわち、カメラ２３は、被検査対象の表面における同一場所から反射されて該カメラ２３に入射する光を光学的にＲＧＢの光の３原色に分光し、それぞれに対応した３つのＣＣＤ２３４，２３５，２３６により撮像し電気信号に変換するものであり、一般に３ＣＣＤカメラあるいは３板式ＣＣＤカメラと呼ばれている。

また、ラミネートフィルムの欠陥検出装置２０は、欠陥検出処理装置２５、表示装置２６及びプリンタ２７を備える。

欠陥検出処理装置２５は、カメラ２３の第１乃至第３のＣＣＤ２３４，２３５，２３６による検出画像を合成して得られるラミネートフィルム１の欠陥検出画像から欠陥の判定や欠陥データの集計を行い、その結果を表示装置２６に表示したり、プリンタ２７により印刷したり、操作画面を表示して画面タッチ方式で装置を操作したりすることが可能となっている。

このような欠陥検出装置２０は、例えば、図４に示すようなラミネートフィルムの製造装置１０における第２のガイドローラ１７の上部に位置して、図１に示すように配置される（全体図は省略）。すなわち、カメラ２３は、ラミネートフィルム１において、該ラミネートフィルム１をガイドするガイドローラ１７にガイドされる部位を撮像する。

ここで、本実施例においては、ガイドローラ１７の表面は、無光沢の黒色とされている。具体的には、ガイドローラ１７の表面には、例えば、つや消しの黒色アルマイト処理が施されている。

次に、動作を説明する。

本実施例に係るラミネートフィルムの欠陥検出装置２０によるラミネートフィルム１の欠陥の検出は、照明装置２４の第１及び第２の蛍光灯２１，２２を同時に点灯した状態で、カメラ２３によりラミネートフィルム１を撮像することにより行う。

本実施例に係るラミネートフィルムの欠陥検出装置２０を用いることにより、カメラ２３による撮像結果から、ラミネートフィルム１における樹脂層４の欠損部分（膜割れ、樹脂割れ）を検出することができる。

具体的には、例えば、図６及び図７に示すような不良部分５を有するラミネートフィルム１を本実施例に係るラミネートフィルムの欠陥検出装置２０においてカメラ２３で撮像し、その撮像信号をラミネートフィルムの測長計（図示せず）の測長信号に同期して欠陥検出処理装置２５が取り込むと、図７に示す不良部分５とその他の部分との境界部（積層樹脂欠陥の周辺部）６が暗くなる画像が得られる。ラミネートフィルムで印刷絵柄がある場合、その境界部６に重なる絵柄部分は、正常部より色調が暗くなる。

これは、境界部６は、図６に示すように傾斜を有しており、この部分において照射光が屈折、散乱するためカメラ２３の受光量が正常部より減少する為である。また、無光沢の黒色のガイドロール１７で、ガイドロール１７表面で発生する検出に邪魔な反射光を抑え、ガイドロール１７の頂点より下がった位置を撮像することにより、傾斜した境界部６で光の屈折と散乱を効率良く出来る。

このように、境界部６が暗くなる画像が得られるため、ラミネートフィルム１における不良部分５の存在を欠陥検出処理装置２５により容易に判定検出することができる。

対して、図８の従来の欠陥検出装置１００では、照明装置２０１による透過光量が、境界部６を検出する屈折量、散乱量より大きく、また照明装置２００のみで使用すると、同様に光源からの直接光が大きく、所謂Ｓ／Ｎが悪くて検出することができず、不良部分５の存在を検出することができなかったのである。

更に、本実施例においては、ラミネートフィルム１において、ガイドローラ１７の周面上に位置する部位（ガイドローラ１７にガイドされる部位）を撮像して欠陥検出を行うので、ラミネートフィルム１がバタつく（上下変動する）ことが好適に防止され、外乱となる迷走光を防げて最適な画像が得られる。

加えて、本実施例においては、ガイドローラ１７の表面を無光沢の黒色に設定したことにより、ガイドローラ１７の表面に微少なキズがあっても、このキズからの反射光を発生せず、それを検出することが無いので、この反射光を境界部６からの反射光と混同することがない。

ここで、本実施例においては、ラミネートフィルム１のラミネート構成の種類に応じて、照明装置２４の鉛直位置を調節することにより、あるいは電気的に光源の輝度を最適な値に設定することにより、好適に欠陥検出を行うことができる。

すなわち、例えば、ラミネートフィルム１の下面（ガイドロール１７に接触する面）が光沢面（いわゆる銀地）である場合には、図２に示すように、照明装置２４を上昇させることによりラミネートフィルム１に照射される光量を減らす、あるいは電気的に照明装置２４の光源の輝度を減らすと良い。この場合、不良部分５を透過する光が底面の銀地で反射し、樹脂部が無いために正常部よりその分明るくなり、境界部６で発生する屈折、散乱光が同様に下面の銀地で反射されて境界部６が膜割れ欠陥５より明るくなり、境界部６は明欠陥として検出出来る。印刷絵柄がある場合、境界部６に重なる絵柄部分は、正常部より明るくなる。

また、本実施例では、上記のような構成の分光式の３ＣＣＤカメラ２３を用いるので、以下に説明するように、好適にラミネートフィルム１の欠陥検出を行うことができる。

図９の（Ａ）は欠陥検出装置１００が備える一般的に使用されている３ラインＣＣＤカメラ１０４の構成を示す模式図である。

カメラ１０４は、対物レンズ１１０と、一直線上に並んで配列された第１乃至第３の３つの光電変換素子アレー１１１，１１２，１１３がライン状に搭載された１つのＣＣＤ１１４と、このＣＣＤ１１４を駆動するＣＣＤ駆動回路２１４と、を備える。図９の（Ｂ）は、表面から見たＣＣＤ１１４である。

例えば、このうち第１の光電変換素子アレー１１１は光の赤色成分を、第２の光電変換素子アレー１１２は光の緑色成分を、第３の光電変換素子アレー１１３は光の青色成分を、それぞれ検出する色フィルターが受光面に付いている。このような構成のカメラ１０４は、一般に３ラインＣＣＤカメラ、あるいは３ライン単板式ＣＣＤカメラと呼ばれる。

このような構成のカメラ１０４においては、第１の光電変換素子アレー１１１への入射光はラミネートフィルム１における部分１ａから到達し、第２の光電変換素子アレー１１２への入射光はラミネートフィルム１における部分１ｂから到達し、第３の光電変換素子アレー１１３への入射光はラミネートフィルム１における部分１ｃから到達する。

すなわち、第１乃至第３の光電変換素子アレー１１１，１１２，１１３は、ラミネートフィルム１における別々の部分からの反射光を受光して、第１乃至第３の光電変換素子アレー１１１，１１２，１１３で光電変換された電気信号をそれぞれ同時に、最初の光電変換素子から最終光電変換素子に向かって、決められたクロック周期で順次走査して出力されて検出することになる。このため、撮像したラミネートフィルムの位置ズレを考慮して、後で画像を合成する必要があり、かつ図９で部分１ｃ〜１ａの間が丸い球形となっていると、照明装置から照射される輝度分布が１ｃ〜１ａで異なり、後で合成しても正しい画像を得られず、画像に誤差が生じる原因となっている。

これに対し、本実施形態で用いるカメラ２３は、図３に示すように、同一の光をプリズム２３１、２３２、２３３により分光して第１乃至第３のＣＣＤ２３４，２３５，２３６により検出するので、上記３ラインＣＣＤカメラの問題点を解消することができる。即ちラミネートフィルム上の同一場所を、ＲＧＢそれぞれのＣＣＤで同時に撮像するから、視野が球形の場合における照明の輝度分布ムラの影響も受けず、かつ後で合成する場合位置ズレ修正の必要が無く正しい画像が得られる。よって、ラミネートフィルムの膜割れ欠陥を、安定に検出出来るのである。

以上のような実施例によれば、３ＣＣＤカメラを使用し、黒色で無光沢のガイドロール１７の頂点から、半径回転角度θだけ下がった表面を視野とし、照明装置２４でラミネートフィルム１に照射し、その反射光を撮像し、撮像された画像に基づきラミネートフィルム１の欠陥を検出することにより、ラミネートフィルム１の樹脂層４の欠損部分（膜割れ、樹脂割れ）を好適に検出することができる。しかも、従来検出不可能であった欠陥（フィルム２，３の印刷絵柄部および透明部の欠陥）も検出できる。

実施例に係るラミネートフィルムの欠陥検出装置の構成を示す側面図である。 実施例に係るラミネートフィルムの欠陥検出装置の構成を示す側面図であり、特に、蛍光灯を上昇させた状態を示す。 カメラの構成を示す模式図である。 一般的なラミネートフィルムの製造装置を示す側面図である。 ラミネートフィルムの層構造を示す断面図である。 不良部分を有するラミネートフィルムの断面図である。 不良部分を有するラミネートフィルムを示す平面図である。 従来の欠陥検出装置を示す側面図である。 従来の欠陥検出装置が備えるカメラの主要な構成を示す模式図である。

符号の説明

１２ 溶融樹脂押し出し機
１７ ガイドローラ
２０ ラミネートフィルムの欠陥検出装置
２１ 第１の蛍光灯（照射手段）
２２ 第２の蛍光灯（照射手段）
２３ ３ＣＣＤカメラ
２４ 照明装置
２５ 欠陥検出処理装置
２６ 表示部
２７ プリンタ
１０４ ３ラインＣＣＤカメラ
１１４ ３ラインＣＣＤ
２００ 反射照明装置
２０１ 透過証明装置
２１４ ＣＣＤ駆動回路
２３４，２３５，２３６ ＣＣＤ
３３４，３３５，３３６ ＣＣＤ駆動回路

Claims (5)

1. 表面に絵柄が印刷されている第一層と、前記第一層の下に形成されている樹脂層と、前記樹脂層の下に形成された第二層とからなるラミネートフィルムにおいて、前記樹脂層の部分的な欠損または薄膜化の欠陥を検出する装置において、
   前記ラミネートフィルムに光を照射するとともに、前記ラミネートフィルムから離れる方向及び前記ラミネートフィルムに近づく方向に移動可能な照射手段と、
   前記ラミネートフィルムを撮像するカメラと、
   欠陥検出処理装置と、
   を備え、
   前記カメラは、前記照射手段から前記ラミネートフィルムに照射された光の反射光を撮像し、
   前記欠陥処理装置は、撮像した画像において、欠陥領域と欠陥のない正常領域との境界領域の色調が前記正常領域の色調より暗いことに基づいて、前記欠陥領域を検出し、
   前記照明手段は、前記第二層の下面が光沢面である場合には、前記ラミネートフィルムから離れる方向に移動することを特徴とするラミネートフィルムの欠陥検出装置。
2. 前記カメラは、第１乃至第３のプリズムを有する光学的な分光式の３ＣＣＤカメラであり、当該カメラに入射した光を前記第１乃至第３のプリズムを介して三原色に分光することを特徴とする請求項１に記載のラミネートフィルムの欠陥検出装置。
3. 前記カメラは、前記ラミネートフィルムにおいて、該ラミネートフィルムをガイドするガイドローラにガイドされる部位のうち、該ガイドローラの前記カメラに最も近い位置よりも低い位置を撮像することにより、反射光に散乱光を加えた照明下での撮像を可能とすることを特徴とする請求項１又は２に記載のラミネートフィルムの欠陥検出装置。
4. 表面に絵柄が印刷されている第一層と、前記第一層の下に形成されている樹脂層と、前記樹脂層の下に形成された第二層とからなるラミネートフィルムにおいて、前記樹脂層の部分的な欠損または薄膜化の欠陥を検出する方法において、
   ラミネートフィルムに光を照射する過程と、
   前記ラミネートフィルムに照射された光の反射光を撮像する過程と、
   撮像した画像において、欠陥領域と欠陥のない正常領域との境界領域の色調が前記正常領域の色調より暗いことに基づいて、前記欠陥領域を検出する過程と、
   前記第二層の下面が光沢面である場合には、前記ラミネートフィルムに光を照射させる位置を前記ラミネートフィルムから離れる方向に移動させる過程と、
   を備えるラミネートフィルムの欠陥検出方法。
5. 前記ラミネートフィルムをガイドするガイドローラにガイドされる前記ラミネートフィルムの部位を撮像し、
   前記ガイドローラとして、表面が無光沢の暗色のものを用いることを特徴とする請求項４に記載のラミネートフィルムの欠陥検出方法。

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