JP5371410B2

JP5371410B2 - コーティング膜検査装置

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Publication number: JP5371410B2
Application number: JP2008321905A
Authority: JP
Inventors: 克弘堀
Original assignee: Gunze Ltd
Current assignee: Gunze Ltd
Priority date: 2008-12-18
Filing date: 2008-12-18
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2028-12-18
Also published as: JP2010145196A

Description

本発明は、コーティング膜のはみ出しを検査するためのコーティング膜検査装置に関するものである。

ペットボトル、缶、瓶などの筒状の容器には、側面を一周するようにフィルムでできたラベルが巻き付けられる。フィルムの巻き付け方は、（１）図６に示す長尺フィルム１２の幅方向の両端同士を接着剤または溶剤で接着して筒状にし、（２）筒状の長尺フィルム１２を所定の長さに切断し、（３）切断された筒状のフィルムを容器に被せ、（４）フィルムを熱収縮させることによっておこなう。

また、長尺フィルム１２の種類が熱収縮性ではなくストレッチ性のあるフィルムであれば、上記（３）において、筒状のフィルムを引き伸ばして容器に被せることにより、筒状のフィルムの復元力で容器にフィルムが密着される。この場合、上記（４）のフィルムに対して熱収縮をおこなう必要はない。

ここで、長尺フィルム１２が筒状になったときの外周面を一面とし、内周面を他面とする。長尺フィルムの一面には、容器の内容を示す印刷１４がなされ、その印刷１４を保護するためにコーティング膜１６が施される。また、長尺フィルム１２の他面には、筒状フィルムを容器に被せる際の滑りを良くするためにコーティング膜１８が施される。

なお、長尺フィルム１２は、透明のポリプロピレン（ＰＰ）系の樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）系の樹脂、ポリ塩化ビニール（ＰＶＣ）系の樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）系の樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）系の樹脂などで形成される。

上記のコーティング膜１６，１８の材料としては、樹脂、耐摩耗性付与剤、潤滑剤を混合した材料が挙げられる。樹脂としては、アクリル系樹脂とセルロース系樹脂を６：４〜８：２の割合で混合した材料で挙げられる。耐摩耗性付与剤としては、フッ素系ワックスおよびポリエチレン系ワックスの混合材料が挙げられる。滑剤としてはシリコーンが挙げられる。

長尺フィルム１２は、幅広のフィルムを送り出しながら幅方向に複数の印刷１４やコーティング膜１６，１８を施し、送り方向に平行に切断をおこなうことによって複数生産される。長尺フィルム１２の両端は印刷１４やコーティング膜１６，１８が施されていない。ここで、印刷１４やコーティング膜１６，１８のされた方形の領域を第１領域２０、両端部を第２領域２２とする。第２領域２２に接着剤や溶剤を塗布して、第２領域２２同士を接着させる。

幅広のフィルムは高速で移送されるため、ぶれが生じる。幅広のフィルムがぶれるため、印刷１４やコーティング膜１６，１８は、その位置を補正しながら施す。しかし、それでも幅広のフィルムが大きくぶれて、接着剤や溶剤を塗布する位置に印刷１４やコーティング膜１６，１８がはみ出して施される場合がある。コーティング膜１６，１８にフッ素系ワックスが含まれるため、コーティング膜１６，１８に対する接着剤のぬれ性が悪い。また、溶剤であればコーティング膜１６，１８によって長尺フィルム１２の表面を溶解することができなくなる。接着不良が生じ、長尺フィルム１２のその部分は不良となる。幅広のフィルムが高速で移送されているため、不良箇所は数百メートル以上に及ぶことが多い。不良箇所を検出し、不良箇所を除去する必要がある。

しかし、コーティング膜１６，１８は無色透明であるため、印刷１４のように目視で検査をすることはできない。コーティング膜１６，１８を着色すると印刷が見えなくなる。コーティング膜１６，１８については検査をおこなわないように、コーティング膜１６，１８を施す装置の機能を向上させても、不良がないことを完全に保証することはできない。

特許文献１には、接着剤に蛍光剤を混入させて、接着剤の塗布量を確認するシステムが開示されている。しかし、接着剤が所定量塗布されても、それがコーティング膜の上であれば接着不良が生じる。特許文献１のシステムではコーティング膜の不良箇所の検出はできない。特許文献１のシステムは専ら接着剤の塗布量を検査するシステムである。

特開２００２−８６５７２号公報（段落番号００２１、００３１など）

本発明の目的は、製造時にフィルムに生じたコーティング膜の不良を検出できるコーティング膜検査装置を提供することにある。

コーティング膜検査装置は、フィルムの第１領域に施される無色透明のコーティング膜が、該第１領域に隣接する第２領域へはみ出したことの有無を検査する。コーティング膜検査装置は、前記第２領域に対して紫外線を照射する光源と、前記フィルムの第２領域を透過した紫外線を受光する受光素子とを備える。前記コーティング膜が紫外線に対して吸収作用、散乱作用、または反射作用の少なくとも１つを有し、コーティング膜検査装置は、受光素子で受光した紫外線の受光量によってコーティング膜のはみ出しを検査する。

コーティング膜が第１領域から第２領域にはみ出すことによって、受光素子での紫外線の受光量が減少する。受光量が減少したことによって、コーティング膜のはみ出しを検出することができる。

また、フィルムの同一面側に光源と受光素子を配置し、受光素子で紫外線の反射を受光するようにしても良い。コーティング膜がはみ出すことによって、受光素子の受光量が減少し、コーティング膜のはみ出しを検査できる。

前記光源が紫外線を発光する発光ダイオードを含み、前記受光素子が紫外線を受光することによって動作するフォトダイオードを含む。発光ダイオードとフォトダイオードによって発光量と受光量が分かり、紫外線の透過量が分かる。

前記フィルムが長尺状であり、該フィルムの第２領域がフィルムの幅方向の両端部である。ロール状に巻かれたフィルムが送り出されて、第２領域同士を重ね合わせて接着される。第２領域へのコーティング膜のはみ出しを検査し、接着が確実におこなわれるものを次の工程に進める。

本発明は、紫外線を使用することによって、従来では目視検査できなかったコーティング膜のはみ出しを検出することができる。接着不良が生じる箇所を検出することができ、次の工程に進める前にその箇所を切除したりして、最終製品の不良を防ぐことができる。

本発明のコーティング膜検査装置について図面を用いて説明する。図面は模式的に示したものであり、実際の装置の縮尺などとは異なる場合がある。長尺フィルム１２やコーティング膜１６は図６で説明した従来と同じものであり、説明を省略する。

図１の装置５０は、長尺フィルム１２を筒状にするために、（１）ボビン５２に巻かれてロール状になった長尺フィルム１２を送り出し、（２）ガイド５４と第１ガイドローラ５６で長尺フィルム１２の第２領域２２を立たせ、（３）長尺フィルム１２の第２領域２２に接着剤または溶剤を塗布し、（４）第２および第３ガイドローラ５８，６０によって徐々に長尺フィルム１２の第２領域２２同士を重ね合わせ、（５）最後にニップローラ６２で圧力をかけて第２領域２２同士を接着させる。

第２領域２２同士が完全に重ね合わされるまでの位置に接着剤または溶剤を塗布する装置（図示せず）が設けられる。接着剤または溶剤としては、ポリエーテルウレタンポリオール、ポリイソシアネート、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、ｎ−ヘキサン、メチルエチルケトン、ジオキソランまたはアセトンが挙げられる。

図２に示すように、コーティング膜検査装置１０は、紫外線（１００〜４００ｎｍ）を発光する光源２４と紫外線を受光する受光素子２６を備える。光源２４としては紫外線を発光する発光ダイオード（ピーク波長３００〜４００ｎｍ、望ましくはピーク波長３５０〜３８０ｎｍ）が挙げられる。上記発光ダイオードとしては、ナイトライド・セミコンダクター株式会社製ＮＳ３６５Ｌなどが挙げられる。光源２４の発光量や発光タイミングなどの制御はコンピュータ３８によっておこなわれる。受光素子２６としては紫外線領域に感度を有し、受光した紫外線の受光量に応じて電流が流れるフォトダイオードが挙げられる。紫外線は直径約４ｍｍに絞られる。上記フォトダイオードとしては、浜松ホトニクス株式会社製Ｓ５８２１−０３または浜松ホトニクス株式会社製Ｓ８２５５などが挙げられる。

光源２４と受光素子２６は長尺フィルム１２の第２領域２２を介して対向するように配置する。光源２４から発せられた紫外線は第２領域２２を透過し、受光素子２６で受光される。光源２４と受光素子２６はコの字状になったセンサーヘッド２８の両端に取り付けられる。接着剤または溶剤を塗布する装置よりもボビン５２側にセンサーヘッド２８が設けられる。図１では、第１ガイドローラ５６よりもボビン５２側に設けられている。

なお、第２領域２２の全体を検査するために、第２領域２２の大きさに合わせて、第２領域２２の幅方向に複数の光源２４と受光素子２６を並べても良い。

外部からの紫外線の影響を除去するために、少なくともセンサーヘッド２８を外部から遮光することが好ましい。

図３（ａ）、（ｂ）において、透過する紫外線の光量はＵ１＞Ｕ２であり、第２領域２２にコーティング膜１６がはみ出している場合、受光素子２６で受光される光量が減少する。この理由は、コーティング膜１６の材料に含まれるアクリル系樹脂やポリエチレン系ワックスなどによって紫外線が吸収、散乱、反射の少なくとも１つが生じるためである。例えば、上記材料によって紫外光の吸収が生じる。また、コーティング膜内の微粒子によってレイリー散乱が生じる。レイリー散乱の散乱計数は粒子径などに対して波長の４乗で割り算したものである。したがって、赤外線や可視光線に比べて紫外線の波長が短いため、紫外線のレイリー散乱が大きくなる。さらに、長尺フィルム１２とコーティング膜１６とで２層構造になったことにより、境界面での反射も生じる。

以上、種々の要因によって紫外線の吸収などが生じる。可視光や赤外線などと比べて紫外線の吸収などが大きいため、受光素子２６で受光される紫外線の減少が大きくなる。この性質を利用し、受光量の減少によってコーティング膜１６のはみ出しを検出する。

また、コーティング膜１６のはみ出した位置を特定するために、長尺フィルム１２の送り量の検出部３０を設ける。検出部３０は、長尺フィルム１２に接触して長尺フィルム１２の移送に応じて回転するローラ３２と、ローラ３２の回転軸に接続されたロータリーエンコーダ３４を備える。回転量に応じて長尺フィルム１２の送り出し量が分かる。受光素子２６から出力される信号とロータリーエンコーダ３４から出力される信号との同期を取って、長尺フィルム１２の各位置での受光量が分かるようにする。

さらに、コーティング膜１６のはみ出しを判定するためのコンピュータ３８を備える。コンピュータ３８は、受光素子２６から出力された信号とロータリーエンコーダ３４から出力された信号が入力される。コンピュータ３８に各信号が入力されたときに、信号同士の同期が取られることにより、長尺フィルム１２の各位置での受光量が分かる。なお、必要に応じて、受光素子２６からコンピュータ３８に信号が送信される間に、増幅回路やシーケンサなどの制御回路３６によって信号を増幅などさせても良い。

コンピュータ３８は、長尺フィルム１２の各位置における紫外線の受光量を示す図４のようなグラフを作成し、ディスプレイ４０に表示する。コーティング膜１６のはみ出しが生じたときに、オペレータが確認できる。

コンピュータ３８は、紫外線の受光量に対して閾値を設定し、閾値を下回ったときにコーティング膜１６が第２領域２２にはみ出したと判定する。閾値は、長尺フィルム１２やコーティング膜１６の材料や厚みなどによって適宜設定する。図４のグラフに示すように、異常のあった位置にマーク４２を施して、ディスプレイ４０に表示するようにしても良い。

一般的にコーティング膜１６のはみ出しが発生した場合に、そのはみ出しは数メートル続く。コンピュータ３８は、閾値を下回った距離が、所定距離以上連続している場合にはみ出しと判定するようにしても良い。閾値を下回った距離が、所定距離に満たなければはみ出しと判定されない。ノイズなどの影響を除去することができる。所定距離はコーティング膜１６を施す装置によって適宜設定する。

受光量の絶対値ではなく、発光量に対する受光量の相対値で図４のようなグラフを表示するようにしても良い。長尺フィルム１２が変わったとしても、初期調整が簡単である。また、透過ではなく、発光量に対する受光量から吸収・散乱・反射した光量を求め、図４のようなグラフで表示するようにしても良い。

コンピュータ３８に警報装置４４を接続し、コンピュータ３８がコーティング膜１６のはみ出しを検出したときに、警報装置４４に信号を送信し、警報を発するようにしても良い。また、長尺フィルム１２を送り出す装置や筒状にする装置５０のシーケンサに対して信号を送信して、長尺フィルム１２の送り出しなどを停止させても良い。

以上のように、本発明は紫外線の吸収・散乱・反射を利用して簡単な構成でコーティング膜１６のはみ出しを検出できる。従来、目視検査ではコーティング膜１６のはみ出しを検出できなかったが、本発明によってコーティング膜１６のはみ出しを検出できるため、接着不良を未然に防ぐことが可能となる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されない。第２領域２２はフィルム１２の幅方向の両端にあるため、図１ではその両方にセンサーヘッド２８を配置して、検査をおこなったが、場合によっては一方だけでも良い。センサーヘッド２８が１つになる。また、フィルム１２の印刷１４が施される側のコーティング膜１６のはみ出しについて説明したが、その反対側のコーティング膜１８についても同様である。図６（ｂ）に示すように、フィルム１２の両面で第１領域２０と第２領域２２は同じ位置にあり、フィルム１２の両面にコーティング膜１６，１８が形成されるので、一度の検査で両方のコーティング膜１６，１８を検査することができる。

移送中の長尺フィルム１２はぶれるため、長尺フィルム１２の両端の位置を検出し、その位置に基づいてセンサーヘッド２８の位置を補正するようにしても良い。長尺フィルム１２の位置を検出するためのセンサーは、長尺フィルム１２に対する接触・非接触を問わない。長尺フィルム１２の位置に基づいてセンサーヘッド２８を移動させる。

長尺フィルム１２によっても多少は紫外線の吸収などが生じる。したがって、光源２４の発光量と受光素子２６の受光量が１：１の関係にあれば、センサーヘッド２８が長尺フィルム１２からはずれた位置にあり、検査が適切におこなわれていないことが分かる。コンピュータ３８は、そのような場合にもディスプレイ４０に警告表示をおこなったり、警報装置４４に信号を発して警報を発するようにしても良い。

光源２４として発光ダイオードを使用したが、紫外線ランプで紫外線を発し、蛍石レンズで集光させながら受光素子２６で受光されるようにしても良い。また、紫外線を発するレーザーダイオードを使用しても良い。長尺フィルム１２を傷つけないために、例えば出力を１０ｍＷ以下にする。受光素子２６として紫外線によって動作するフォトトランジスタを使用することも可能である。

長尺フィルム１２は幅広のフィルムに印刷などをおこなった後に切断されることによって製造されたが、最初から長尺フィルム１２の状態であっても良い。この場合、印刷１４やコーティング膜１６を施した直後に検査をおこなうようにしても良い。図１の装置５０を使用する前にコーティング膜１６のはみ出しを検出することができ、不良品が次工程に流入するのを防止することができる。

透明のフィルムの上の第１領域２０にコーティング膜１６が施され、第１領域２０に隣接する第２領域２２にはコーティング膜１６が施されなければ、フィルムなどの形状に関係なく本発明の検査装置で検査が可能である。例えば、枚葉のフィルム上のコーティング膜の検査に本発明の検査装置１０を使用することができる。

フィルムが移動したが、固定されたフィルムに対してセンサーヘッド２８が移動するようにしても良い。

上記実施形態は全て紫外線の第２領域２２の透過を利用したが、長尺フィルム１２の反射を利用した構成であっても良い。図５（ａ）の装置１０ｂに示すように、長尺フィルム１２に対して同一面側に光源２４と受光素子２６を配置する。光源２４が紫外線を発し、受光素子２６が長尺フィルム１２で反射した紫外線を受光する。コーティング膜１６が第２領域２２にはみ出すと、コーティング膜１６によって紫外線が吸収・散乱される。はみ出したコーティング膜１６は表面に凹凸ができたり傾いたりするため、長尺フィルム１２の反射とは異なる方向に反射する。したがって、紫外線の受光量が減少し、コーティング膜１６のはみ出しを検出することができる。

また、図５（ｂ）の装置１０ｃに示すように、ダイクロイックミラー４６やハーフミラーを使用しても良い。光源２４から発せられた紫外線をダイクロイックミラー４６で長尺フィルム１２に対して垂直方向に向け、反射された紫外線は直進させる。

図５の装置１０ｂ、１０ｃは、無地の長尺フィルム１２であれば一定の反射が得られるため、長尺フィルム１２は透明でなくても良い。長尺フィルム１２のばたつきを抑えるために長尺フィルム１２の移送速度に同期して回転するロールを使用しても良い。ロールに密着された長尺フィルム１２に紫外線を照射し、反射を受光する。ロールの表面に紫外線の吸収剤をコーティングして、長尺フィルム１２の表面の反射のみを受光できるようにしてもよい。図５の装置１０ｂ、１０ｃであれば、コーティング膜１６も透明に限定されることはない。

コーティング膜１６の厚みによって紫外線の受光量が変化する場合、第１領域２０のコーティング膜１６の厚みを検査することに本発明の装置を適用することも可能である。第１領域２０に紫外線を照射し、透過した紫外線を受光する。コンピュータ３８は、受光素子２６の受光量に上限と下限を設け、受光量がその範囲内に入るときに所定の膜厚であることが判定できる。

その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。

長尺フィルムを筒状にする装置にコーティング膜検査装置を適用した図である。コーティング膜検査装置の構成を示す図である。紫外線の透過を示す図であり、（ａ）は第２領域にコーティング膜がはみ出していない場合であり、（ｂ）は第２領域にコーティング膜がはみ出している場合である。ディスプレイに表示する長尺フィルムの各位置に対する紫外線の透過光量の関係を示すグラフである。本発明の他の構成を示す図であり、（ａ）はフィルム表面での正反射を利用した図であり、（ｂ）はダイクロイックミラーを利用した図である。長尺フィルムを示す図であり、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

符号の説明

１０，１０ｂ，１０ｃ：コーティング膜検査装置
１２：長尺フィルム
１４：印刷
１６，１８：コーティング膜
２０：第１領域
２２：第２領域
２４：光源
２６：受光素子
２８：センサーヘッド
３０：検出器
３２：ローラ
３４：ロータリーエンコーダ
３６：制御回路
３８：コンピュータ
４０：ディスプレイ
４２：マーク
４４：警報装置
４６：ダイクロイックミラー
５０：筒状にする装置
５２：ボビン
５４：ガイド
５６：第１ローラ
５８：第２ローラ
６０：第３ローラ
６２：ニップローラ

Claims

フィルムの第１領域に施されるコーティング膜が、該第１領域に隣接する第２領域へはみ出したことの有無を検査するために、
前記第２領域に対して紫外線を照射する光源と、
前記フィルムの第２領域を透過または反射した前記紫外線を受光する受光素子と、
を備え、
前記コーティング膜が紫外線に対して吸収作用、散乱作用、または反射作用の少なくとも１つを有し、受光素子で受光した紫外線の受光量が閾値を下回った距離が所定距離以上連続している場合にコーティング膜のはみ出しと判定するコーティング膜検査装置。
前記光源が紫外線を発光する発光ダイオードを含み、前記受光素子が紫外線を受光することによって動作するフォトダイオードを含む請求項１のコーティング膜検査装置。
前記フィルムが長尺状であり、該フィルムの第２領域がフィルムの幅方向の両端部である請求項１または２のコーティング膜検査装置。