JP5443232B2 - 欠陥検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、平板状の被検査体、ブロック状の被検査体、及びこれらが積層されてなる積層被検査体に発生した、クラック、表面の欠陥並びに部材間の剥離等を検査する被検査体の欠陥検査装置に関する。

従来、例えばセラミックスを所定の形に焼結成型させてなるセラミックス焼結成型品、合成樹脂を所定の形に成型した合成樹脂成型品並びに平板状或いはブロック状の金属加工製品が製造されてきた。しかしながら、これらの製品においては、例えば内部クラックや表面凹凸等の欠陥が発生するおそれがある。そこで、これらの欠陥を含む製品の流出防止等の目的のため、製造過程の種々の工程においてこれらの欠陥の有無を検査することが必要とされている。

このような欠陥を検出する技術として、例えば超音波を利用したものが知られている。しかしながら、超音波を利用する場合は、上述した製品や半製品等の被検査体の内部に超音波を充分に通過させるために、被検査体を水等の液体の中に浸漬する必要がある。そのため、例えば被検査体の欠陥検査のための浸漬浴や浸漬後に被検査体の表面に付着した液体の除去装置等が必要となり、欠陥検査が複雑でコストアップにつながりやすいという問題があった。

そこで、被検査体を加熱し、被検査体の表面から放射される赤外線を介して欠陥検査を行う欠陥検査装置についての様々な提案がされている（例えば特許文献１）。

特許第４２１８０３７号公報

特許文献１によれば、搬送装置に搬送され移動する加熱受台であり、温度調節可能なヒータを搭載して上面となる平面が加熱され、その平面上に被検体平板を受着する加熱受台と、移動中の加熱受台上の被検体平板に上方から冷却ガスを吹き付けて非接触で冷却する冷却装置と、被検体平板の同時加熱及び冷却中に被検体から放射される赤外線を検出する赤外線検出手段と、を含む被検体欠陥部の検出装置が提案されている。

すなわち、特許文献１によれば、被検体を所定の温度に加熱した状態のままで冷却ガスを吹き付けて冷却し、冷却後再び被検体の温度が上昇してゆく間に発生する、欠陥部と正常部とにおける赤外線放射量の差を利用して、クラックや異物付着等の欠陥を検出するものである。

そのため、特許文献１によれば、表面の一部がえぐれたような凹状の欠陥に関しては、凹状の欠陥部と正常部とで、冷却後に元の温度に復帰するまでに放射される赤外線量の差が発生し難いため、その検出が困難という問題があった。すなわち、特許文献１によれば、検出される欠陥の種類が限定されるおそれがあるという問題があった。

また、特許文献１によれば、被検体平板の同時加熱及び冷却中に被検体から放射される赤外線を検出するものであるが、被検体の冷却に冷却ガスを用いているため、冷却可能域が表面及び表面から浅い領域となるおそれがある。
しかし、被検査体には、例えば冷却ガスによる冷却可能域を超える厚さの平板をブロック状の焼結体の上に圧着させた積層体もある。そして、このような被検査体（積層体）の欠陥検査には、圧着させた境界部分における剥離欠陥の検出が求められる。ところが、特許文献１によれば、冷却可能域が浅いため例えば積層体の剥離欠陥の検出が困難になるおそれがあるという問題があった。

本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、被検査体に発生する多様な種類の欠陥を検出可能な欠陥検査装置を提供することにある。

請求項１の発明は、略平坦な上面とこれに対向する底面とを有する被検査体の前記上面から放出される赤外線、を介して前記被検査体の欠陥を検査する検査装置において、前記上面を略水平方向に向けた状態で前記被検査体を支持するとともに、前記被検査体を前記底面から加熱する加熱台と、前記加熱台で支持された前記被検査体の前記上面に接触して前記被検査体を冷却する冷却体と、前記冷却体を移動させて前記上面に接触させるとともに、前記上面外に前記冷却体を移動させる冷却体移動機構と、前記加熱台の斜め上方に配置され、前記上面に向けて赤外線を照射する赤外線照射部と、前記加熱台の上方であって、前記赤外線照射部からの赤外線が前記上面で反射されてなる反射成分のうち、正反射成分が入射しない高さに配置され、前記上面から放出される赤外線を検出する赤外線検出部とを備え、前記赤外線検出部が加熱及び冷却された前記上面から放出される赤外線の放射成分及び乱反射成分を検出する、欠陥検査装置である。

請求項２の発明は、略平坦な上面とこれに対向する底面とを有する被検査体の前記上面から放出される赤外線、を介して前記被検査体の欠陥を検査する検査装置において、前記上面を略水平方向に向けた状態で前記被検査体を支持するとともに、前記被検査体を前記底面から加熱する加熱台と、前記加熱台を略水平方向に搬送する搬送路と、前記搬送路の上方に設けられ、前記加熱台の搬送中に前記被検査体の前記上面に接触して前記被検査体を冷却する冷却体と、前記冷却体の直近位置であって、前記搬送する方向の下流側直近位置の斜め上方に配置され、前記下流側直近位置に搬送される前記上面に向けて赤外線を照射する赤外線照射部と、前記下流側直近位置の上方であって、前記赤外線照射部からの赤外線が前記上面で反射されてなる反射成分のうち、正反射成分が入射しない高さに配置され、前記上面から放出される赤外線を検出する赤外線検出部とを備え、前記赤外線検出部が加熱及び冷却された前記上面から放出される赤外線の放射成分及び乱反射成分を検出する、欠陥検査装置である。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の欠陥検査装置において、前記冷却体は、熱電素子により温度調節されることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項２又は３に記載の欠陥検査装置において、前記冷却体は、その下端部に複数のローラを備え前記ローラを介して前記上面に接触することを特徴とする。

本発明によれば、略平坦な上面とこれに対向する底面とを有する被検査体の前記上面から放出される赤外線、を介して前記被検査体の欠陥を検査する検査装置において、前記上面を略水平方向に向けた状態で前記被検査体を支持するとともに、前記被検査体を前記底面から加熱する加熱台と、前記加熱台で支持された前記被検査体の前記上面に接触して前記被検査体を冷却する冷却体と、前記冷却体を移動させて前記上面に接触させるとともに、前記上面外に前記冷却体を移動させる冷却体移動機構と、前記加熱台の斜め上方に配置され、前記上面に向けて赤外線を照射する赤外線照射部と、前記加熱台の上方であって、前記赤外線照射部からの赤外線が前記上面で反射されてなる反射成分のうち、正反射成分が入射しない高さに配置され、前記上面から放出される赤外線を検出する赤外線検出部とを備え、前記赤外線検出部が加熱及び冷却された前記上面から放出される赤外線の放射成分及び乱反射成分を検出する構成であるから、被検査体の上面に凹状の欠陥等があると、凹状の欠陥から放出される赤外線量は、加熱された被検査体の上面から放射される放射成分及び凹状の欠陥に赤外線照射部から照射された赤外線が当たって発生する乱反射成分になるので、凹状の欠陥部から放出される赤外線量が正常な上面から放出される赤外線量よりも多くなる。したがって、この赤外線量の差を赤外線検出部で検出することにより、凹状の欠陥を確実に検出できる。また、例えば金属のように気体よりも熱伝導性に優れる素材で冷却体を形成することにより、気体による冷却方法よりも被検査体の熱を奪う、すなわち冷却効果が高まる。したがって、被検査体の表面近傍だけではなくより深いところまで冷却できるので、積層体の内部に発生する剥離欠陥も検出可能となる。

また、略平坦な上面とこれに対向する底面とを有する被検査体の前記上面から放出される赤外線、を介して前記被検査体の欠陥を検査する検査装置において、前記上面を略水平方向に向けた状態で前記被検査体を支持するとともに、前記被検査体を前記底面から加熱する加熱台と、前記加熱台を略水平方向に搬送する搬送路と、前記搬送路の上方に設けられ、前記加熱台の搬送中に前記被検査体の前記上面に接触して前記被検査体を冷却する冷却体と、前記冷却体の直近位置であって、前記搬送する方向の下流側直近位置の斜め上方に配置され、前記下流側直近位置に搬送される前記上面に向けて赤外線を照射する赤外線照射部と、前記下流側直近位置の上方であって、前記赤外線照射部からの赤外線が前記上面で反射されてなる反射成分のうち、正反射成分が入射しない高さに配置され、前記上面から放出される赤外線を検出する赤外線検出部とを備え、前記赤外線検出部が加熱及び冷却された前記上面から放出される赤外線の放射成分及び乱反射成分を検出する構成であるから、被検査体の上面に凹状の欠陥等があると、凹状の欠陥から放出される赤外線量は、加熱された被検査体の上面から放射される放射成分及び凹状の欠陥に赤外線照射部から照射された赤外線が当たって発生する乱反射成分になるので、凹状の欠陥部から放出される赤外線量が正常な上面から放出される赤外線量よりも多くなる。したがって、この赤外線量の差を赤外線検出部で検出することにより、凹状の欠陥を確実に検出できる。また、例えば金属のように気体よりも熱伝導性に優れる素材で冷却体を形成することにより、気体による冷却方法よりも被検査体の熱を奪う、すなわち冷却効果が高まる。したがって、被検査体の表面近傍だけではなくより深いところまで冷却できるので、積層体の内部に発生する剥離欠陥も検出可能となる。さらに、被検査体を支持した複数の加熱台を搬送路上で順送りに搬送することで、被検査体を連続的に欠陥検査が可能となるので、被検査体の連続処理や処理能力の向上に資する。

また、前記冷却体は、熱電素子により温度調節される構成であるから、容易に冷却体の温度を調節できるので、例えば表面から深い位置にある欠陥検出等の場合に冷却体の温度を下げる等、被検査体の欠陥の発生状況や被検査体の熱容量等に応じて冷却体の温度を調節することで、様々な欠陥を確実に検出できる。

また、前記冷却体は、その下端部に複数のローラを備え前記ローラを介して前記上面に接する構成であるから、被検査体は冷却体の下を円滑に移動できるので、連続処理や処理効率の向上に資する。

本発明の第１実施形態の欠陥検査装置の概略構成図である。 本発明の第１実施形態の欠陥検査装置の動作を説明する図である。 本発明の第１実施形態の欠陥検査装置による実施例を示す図である。 本発明の第１実施形態の欠陥検査装置による実施例を示す図である。 本発明の第２実施形態の欠陥検査装置の概略構成図である。 本発明の第２実施形態の欠陥検査装置による実施例を示す図である。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態の例について説明する。
まず、本発明の第1実施形態の例について図１〜図４を用いて説明する。
図１は、本実施形態の欠陥検査装置１０の概略構成図である。図２は、本実施形態の欠陥検査装置１０の動作を説明する図である。図３及び図４は、本実施形態の欠陥検査装置１０による実施例を説明する図である。

まず、本実施形態における被検査体には、例えば鉄や炭素を含有したアルミニウム系セラミックス等を焼結成型させて単層よりなる単層焼結成型体７０（図３参照）と、例えばアルミニウム系セラミックスの焼結成型体とフェライト系セラミックスの焼結成型体等のように異なった種類の単層焼結成型体を積層させた積層焼結成型体８０とがある（図１参照）。
具体的には、単層焼結成型体７０の形状は、例えば１〜１０ｍｍの厚さを有する直方体状よりなる。そして、長辺×短辺が略５０×１０ｍｍの略平坦な上面７２及びこれに略平行な底面７４を有する。このように、被検査体としての単層焼結成型体７０は、略平坦な上面７２とこれに対向する底面７４とを有する。

次に、本実施形態の積層焼結成型体８０は、上下２層よりなり（図１参照）に上層焼結成型体８２の底面と下層焼結成型体８４の上面とを重ね合わせて圧着することで一体に形成される。本実施形態の上層焼結成型体８２の厚さは例えば０．１〜３ｍｍで、下層焼結成型体８４の厚さは例えば１〜５０ｍｍよりなる。そして、積層焼結成型体８０は、全体が直方体状よりなり、長辺×短辺が略５０×１０ｍｍの略平坦な上面８３及びこれに略平行な底面８５を有する（図１参照）。このように、被検査体としての積層焼結成型体８０は、略平坦な上面８３とこれに対向する底面８５とを有する。

被検査体の全体形状は、本実施形態の直方体状に限るものではなく、略平坦な上面とこれに対向する底面とを有する形状であれば、例えば円筒状、円板状、ドーナツ状等の形状であってもよい。また、上面と底面とは、平行な関係にあるものに限らず上面に対して底面が傾斜していてもよい。
また、被検査体はセラミックスの焼結成型体に限らず、例えばシリコン等の半導体材料であってもよいし、例えば合成樹脂を成型させた成型体であってもよい。
また、セラミックスの場合はその種類も、本実施形態のアルミニウム系セラミックスや、フェライト系セラミックスに限るものではなく、任意の種類とすることができる。
また、被検査体は金属板や金属ブロック或いは、これらを積層させた積層体であってもよい。さらに、積層体の各層どうしの接着は本実施形態の圧着によるものに限らず、例えば接着剤或いはバインダー等による方法であってもよい。

次に、本実施形態の被検査体の欠陥検査装置１０の概略構成について図１を用いて説明する。なお、図１では、被検査体が積層焼結成型体８０の場合を示している。
本実施形態の被検査体の欠陥検査装置１０は、図１に示すように、加熱台１２と、冷却体２０と、赤外線照射部３０と、赤外線検出部４０と、冷却体移動機構５０とを備える。

先ず、本実施形態の加熱台１２は、図１に示すように、受台１３と、加熱装置１４とを備える。
受台１３は、例えば積層焼結成型体８０の底面よりやや広い長方形状（図示せず）で略平坦な上端面１５を有する直方体形状よりなる。そして、図１に示すように、受台１３は前記上端面１５を略水平にした状態でテーブル１６上に配置され、上端面１５が、積層焼結成型体８０を載置する載置面となる。詳しくは、図１に示すように、上端面１５に積層焼結成型体８０の底面を当接させつつ積層焼結成型体８０を載置する。したがって、積層焼結成型体８０は、その上面８３を略水平にした状態で受台１３によって支持される。

本実施形態の受台１３は、ステンレス製よりなるが、ステンレス製に限るものではなく、例えば鉄、銅、アルミニウム等のように熱伝導率が高い金属で形成されていてもよい。後述する、加熱装置１４による熱が効率よく被検査体（積層焼結成型体８０）に伝導されるためである。
また、受台１３の上端面１５は、本実施形態の略水平に限るものではなく、被検査体の上面を略水平に向けた状態で被検査体を支持できれば、被検査体の底面に応じて例えば水平方向に対して傾斜させていてもよい。

加熱装置１４は、例えばロッドヒータ等の公知の電気ヒータで構成され、図１に示すように、受台１３に嵌設される。したがって、受台１３は加熱装置１４によって加熱され、その熱が積層焼結成型体８０の底面８５に伝導され、被検査体としての積層焼結成型体８０をその底面８５から加熱するのである。本実施形態において、受台１３は例えば５０〜２００℃に加熱される。加熱装置１４は、本実施形態のロッドヒータに限るものではなく、公知のシート状のヒータで構成してもよい。

なお、加熱台１２は、載置した積層焼結成型体８０の水平方向の移動を規制する移動規制手段としての、ストッパー１７を備える。本実施形態のストッパー１７は、例えば上端面１５からやや突出する立方体状のブロック片よりなる。
この移動規制手段は、ストッパー１７に限るものではなく、例えば受台１３の上端面１５をその略垂直方向に貫通する複数の貫通孔（図示しない）と、これらの貫通孔に連通する真空ポンプとを備え、真空ポンプで貫通孔を真空状態とすることにより、上端面１５上に載置された積層焼結成型体８０を吸着する構成であってもよい。
或いは、被検査体が磁石によって吸着される素材よりなる場合、移動規制手段は、受台１３に磁石を備える構成であってもよい。
また、本実施形態の欠陥検査装置１０は、加熱台１２上の被検査体の有無を検出する検知センサー（図示せず）や、被検査体の温度を計測する温度センサーを備えている。そして、被検査体が加熱台１２に載置されると、検知センサーが後述する制御部４２に検出信号を送信し、披検査体の温度が所定の温度に加熱されると温度センサーが加熱信号を制御部４２に送信する構成となっている。

次に、本実施形態の冷却体２０は、金属ブロック２１よりなる。金属ブロック２１は、図１及び図２に示すように、例えば積層焼結成型体８０の上面８３と略同じ形状及びサイズの略平坦な下端面２２を有する直方体状でステンレス製のブロックで形成される。そして、金属ブロック２１は、下端面２２を下方に向けた状態で後述する冷却体移動機構５０によって支持されて水平方向及び垂直方向に移動し、積層焼結成型体８０に接触する。その際、図２（ａ）に示すように、積層焼結成型体８０の上面８３に下端面２２が接触する。また、本実施形態の欠陥検査装置１０は、例えば室温中に置かれるため冷却体２０の温度は略２７℃程度となっている。したがって、冷却体２０は、加熱台１２で支持されて加熱された積層焼結成型体８０の上面８３に接触して、積層焼結成型体８０を冷却可能な構成となっている。

金属ブロック２１は、ステンレス製に限るものではなく、例えば銅製やアルミニウム製のように熱伝導率が高い金属で形成されていると好ましい。加熱された積層焼結成型体８０に接触した際に、熱を金属ブロック２１に逃がしやすく、効率よく冷却できるからである。

次に、冷却体移動機構５０は、図１に示すように、水平レール５１と、水平レール５１に沿って移動可能な水平摺動体５２と、垂直レール５３と、垂直レール５３に沿って移動可能な垂直摺動体５４と、冷却体２０を支持する支持アーム２５とを備える。
水平レール５１は、例えば公知のＬＭレールよりなり、加熱台１２の斜め上方の所定位置に水平に配置される。また、水平摺動体５２は、例えば公知のＬＭブロックよりなり、水平レール５１に沿って水平方向に移動可能な構成となっている。

次に、垂直レール５３は、公知のＬＭレールよりなり、垂直に配置されて水平摺動体５２の下端に垂設される。また、垂直摺動体５４は、公知のＬＭブロックよりなり、垂直レール５３に沿って垂直方向に移動可能な構成となっている。

次に、支持アーム２５は、図１に示すように、略Ｌ字状のアームよりなり、冷却体２０の側面にネジ２６等で連結して冷却体２０を支持する。

このように冷却体移動機構５０は、水平摺動体５２及び垂直摺動体５４が移動することによって、冷却体２０を移動させて上面８３に接触させるとともに、上面８３と重ならない位置、すなわち上面８３外に冷却体２０を移動させることが可能な構成となっている。

次に、赤外線照射部３０は、例えば赤外線ランプ、反射ミラー、レンズ等を備える。そして、赤外線照射部３０は、赤外線ランプから放射される赤外線を反射ミラーで反射させるとともにレンズで集光させることにより、所定の照射範囲を有する赤外線Ｉを略一定方向に向けて出射する。具体的には、図１に示すように、少なくとも積層焼結成型体８０の上面８３を覆うことができる程度の照射範囲を有する赤外線Ｉを出射する。
本実施形態の赤外線照射部３０は、図１に示すように、加熱台１２の斜め上方位置、より詳しくは、例えば水平線から３０度〜４５度程度上がった斜め上方位置に配置され積層焼結成型体８０の上面８３に向けて赤外線を照射する。

次に、赤外線検出部４０は、例えば公知の赤外線カメラ４５及び公知の赤外線サーモグラフィーを備える。赤外線カメラ４５は、所定の視野Ｖを有し、積層焼結成型体８０の上面８３から放出される赤外線を検出する。そして、赤外線サーモグラフィーがその検出量に基づいて上面８３の温度プロファイルを画像データとして生成する。
この赤外線検出部４０は、図１に示すように、加熱台１２の上方であって、赤外線照射部３０からの赤外線が上面８３で反射されてなる反射成分のうち、正反射成分Ｒが入射しない高さに配置される。なお、本実施形態において赤外線カメラ４５の視野Ｖは、例えば積層焼結成型体８０の上面８３全体が入る構成となっている。

ここで、本実施形態の欠陥検査装置１０は、赤外線検出部４０に接続される制御部４２と、公知のディスプレイを含む表示部４３と、を備える。
制御部４２は、ＣＰＵ等の演算手段や、メモリ等の記憶手段等備えており、赤外線検出部４０からの画像データを受けて表示部４３に表示させる。また、本実施形態の制御部４２は、さらにタイマー等を備えるとともに、冷却体移動機構５０と接続されており、冷却体移動機構５０の動作を制御する機能も備える。

以上のように構成される本実施形態の欠陥検査装置１０の動作例について、図２を用いて説明する。図２（ａ）は、冷却体２０が積層焼結成型体８０の上面８３と接触した様子を示し、図２（ｂ）は、上面８３に赤外線照射部３０で赤外線Ｉを照射しつつ赤外線検出部４０で検出している様子を示す。
先ず、図１に示すように、加熱台１２に積層焼結成型体８０が載置されると、上述した検知センサーが検出信号を制御部４２に送信する。
次に、積層焼結成型体８０が設定温度に加熱されると、温度センサーが加熱信号を制御部４２に送信する。
次に、制御部４２は、冷却体移動機構５０に可動指示を出す。可動指令を受けた冷却体移動機構５０が、図２（ａ）に示すように、積層焼結成型体８０の上面８３に冷却体２０を接触させる。
次に、制御部４２は、例えば１〜２秒程度放置し、その間に冷却体２０が積層焼結成型体８０を冷却する。
次に、制御部４２は、図２（ｂ）に示すように、冷却体移動機構５０を介して冷却体２０を上面８３の外方に移動させる。
次に、制御部４２は、赤外線照射部３０から赤外線を照射させるとともに赤外線検出部４０に検出指令を出す。検出指令を受けた赤外線検出部４０が、積層焼結成型体８０の上面８３から放出される赤外線を検出する。その際、制御部４２は、例えば冷却体２０が上面８３から外方に移動後直ちに、より詳しくは積層焼結成型体８０が一旦冷却された後、元の温度に回復しない程度の時間内に検出指令を出すことにより、積層焼結成型体８０は同時に加熱及び冷却された状態となる。そして、検出指令を受けた赤外線検出部４０が、同時に加熱及び冷却された積層焼結成型体８０の上面８３から放出される赤外線を検出する。
なお、赤外線照射部３０は常時赤外線を照射する構成としてもよい。

次に、本実施形態の欠陥検査装置１０を用いた検出例について図３及び図４を用いて説明する。
まず図３を用いて、凹状欠陥の検出例を説明する。図３（ａ）は、凹状欠陥７５の検査の原理を説明する一部断面図である。図３（ｂ）は、凹状欠陥７５が発生した上面７２を示す。図３（ｃ）は、凹状欠陥検出画像の例を示す図である。図３（ａ）において、符号７３は、図３（ｂ）のＡ−Ａ線断面図を示す。
本検出例における凹状欠陥は被検査体としての単層焼結成型体７０の上面７２に発生した穴状の欠陥で、例えば直径が０．１〜１ｍｍで深さが０．１〜２ｍｍ程度の大きさの凹部よりなる。

単層焼結成型体７０は所定の温度に加熱されているので上面７２から赤外線の放射成分（輻射成分ともいう）Ｈが放出される。次に、上述した凹状欠陥７５含む上面７２に向かって赤外線が赤外線照射部３０から照射されると、図３（ａ）に示すように、凹状欠陥７５が発生していない平坦な上面からは正反射成分Ｒが反射され、凹状欠陥７５が発生した箇所から乱反射成分Ｋが反射される。しかし、上述した様に、赤外線検出部４０には正反射成分Ｒは入射しないので、赤外線検出部４０は、図３（ａ）に示すように、凹状欠陥７５が無い正常な上面７２からは放射成分Ｈのみを検出し、凹状欠陥７５が発生した箇所からは放射成分Ｈ及び乱反射成分Ｋを検出する。すなわち、凹状欠陥７５が発生した箇所から放出される赤外線量の方が正常な上面７２から放出される赤外線量より多い関係になる。

このようにして上面７２から放出される赤外線に基づいて検出した、上面７２の温度プロファイルの画像例を図３（ｃ）に示す。図３（ｃ）に示すように、白い略円形の領域７６が凹状欠陥箇所に対応する画像領域である。以上のように、本実施形態の欠陥検査装置１０によれば、凹状欠陥等のような表面の微小な窪み（凹部）やクラック等を容易に検出できる。

次に図４を用いて、剥離欠陥８７の検出例を説明する。図４（ａ）は、剥離欠陥８７の検査原理を説明する一部断面図である。図４（ｂ）は、積層焼結成型体８０の上面を示す図である。図４（ｃ）は、剥離欠陥検出画像の例を示す図である。
本検出例における積層焼結成型体８０は、上層焼結成型体８２と下層焼結成型体８４とが接する境界に剥離欠陥８７が発生しており、図４（ｂ）において点線８６で囲まれた領域外の領域が剥離欠陥８７の領域となっている。言い換えると、点線８６は、剥離欠陥８７の領域と正常な領域との境界を示す。
図４（ａ）において、符号８８は、図４（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図を示すが、剥離欠陥８７は、Ｂ−Ｂ線断面図８８において、両側端部近傍にそれぞれ現れる。

積層焼結成型体８０を加熱台１２で加熱しつつ上面８３に冷却体２０を接触させると（図２（ｂ）参照）、上面８３から熱が奪われるため、底面８５近傍の温度が高く上面８３の近傍温度が低いという温度勾配が生じ、底面８５から上面８３に向かう熱流Ｆが生じる（図４（ａ）参照）。その後、冷却体２０を離隔させると、積層焼結成型体８０は加熱台１２で加熱されているのでしばらくすると温度勾配が解消されて所定の温度へと復帰する。その復帰する間、剥離欠陥８７の発生箇所は熱流Ｆが妨げられるので、剥離欠陥８７の上方の上面８３の温度は剥離欠陥８７が発生していない箇所の上面８３の温度より低い状態となる。すなわち、剥離欠陥８７の上方の上面８３から放射される赤外線量Ｈ１は、剥離欠陥８７が発生していない箇所の上面８３から放射される赤外線量Ｈ２より少ない。この赤外線量の差を検出することで剥離欠陥８７を検出するのである。なお、本検査例において上面８３には欠陥がないことにより、赤外線照射部３０から照射された赤外線は、図４（ａ）に示すように、上面８３で正反射（Ｒ）されている。

このようにして上面８３から放出される赤外線量Ｈ１，Ｈ２に基づいて検出した、上面８３の温度プロファイルの画像例を図４（ｃ）に示す。図４（ｃ）に示すように、白い略円形状の領域を略囲む領域が、剥離欠陥８７対応する画像領域８９である。以上のように、本実施形態の欠陥検査装置１０によれば、剥離欠陥８７を容易に検出できる。また、本実施形態の欠陥検査装置１０によれば、上述したと同様にして被検査体の内部に発生したボイド等の空孔も検出することができる。

次に、クラックが発生した被検査体を冷却体２０で一時的に冷却すると、クラックがない正常部分の上面の温度復帰は、クラック発生部分の上面の温度復帰より早い。そこで、赤外線照射部３０から赤外線を照射しない状態で、クラックがない正常部分の上面からの赤外線放出量と、クラック発生部分の上面からの赤外線放出量との差を、赤外線検出部４０で検出することによってもクラックを検出できる。

次に、本発明の第２実施形態に係る欠陥検査装置９０の例について図５及び図６を用いて説明するが、第１実施形態と同じ部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。
第１実施形態と第２実施形態との主な相違点は、冷却体移動機構を備えていない点と、冷却体が所定位置に配置される点と、加熱台を移動させる移動機構を備える点である。
図５は、本実施形態の欠陥検査装置９０の概略構成図である。図６は、本実施形態の欠陥検査装置９０による欠陥検査の原理を説明する図である。以下、被検査体としての積層焼結成型体８０を例にとって説明するが、被検査体が単層焼結成型体７０であっても同様である。

本実施形態の欠陥検査装置９０は、図５に示すように、搬送路３５、加熱台１２、冷却体２７、赤外線照射部３０、赤外線検出部４０、制御部４２及び表示部４３を備える。
本実施形態の搬送路３５は、例えばベルトコンベアのベルトで構成される。そして、搬送路３５は、図５に示すように、加熱台１２をベルトコンベアで略水平な一定方向（３１）に、一定の速度で搬送する。その際、加熱台１２は、搬送路３５上に等間隔で複数設けられる。また、本実施形態において、搬送路３５における加熱台１２の移動速度は、例えば１〜１００ｍｍ／秒等の一定な速度に設定される。
また、本実施形態の欠陥検査装置９０は、積層焼結成型体８０をピックアップして加熱台１２に移載する移載機構（図示せず）を備える。また、搬送路は、ベルトコンベアに限るものではなく、例えばＬＭレール等で構成されていてもよい。

次に、本実施形態の冷却体２７は、図５に示すように、金属ブロック２１と、熱電素子２８と、複数のローラ３３とを備える。
本実施形態の熱電素子２８は例えばペルチェ素子で構成される。そして、熱電素子２８は、金属ブロック２１の上面に設けられて金属ブロック２１と一体に形成され、冷却体２７は、熱電素子２８によって温度を調節される。例えば冷却体２７の温度を下げることにより、これに接触した被検査体（積層焼結成型体８０）に発生する温度勾配（上述）の範囲が広がる。この温度勾配が発生した範囲に剥離欠陥や空孔欠陥等があると、その欠陥箇所の上面の温度の復帰が遅くなることを利用して様々な欠陥を確実に検出できるからである。

次に、ローラ３３は、例えばステンレス製の円柱棒よりなり、長手方向を略水平で搬送方向３１に略直角に向けた状態で、長手方向の中心軸周りに回動自在に枢支され、金属ブロック２１の下端部に設けられる。より詳しくは、ローラ３３はバネ（図示せず）等の弾性体によって下方に向かって常時付勢されており、後述するように上面８３に接触するとローラ３３がやや上方に押し上げられる構成になっている。

そして冷却体２７は、図５に示すように、搬送路３５の中間位置上方に配置される。より詳しくは、冷却体２７の下端が被検査体としての積層焼結成型体８０の上面に接触する高さに、吊支アーム２９で支持される。したがって、冷却体２７は、図５に示すように、搬送路３５に沿って加熱台１２が搬送されている途中に被検査体としての積層焼結成型体８０の上面８３に接触して被検査体を冷却可能な構成となっているのである。また、前記弾性体により、積層焼結成型体８０の上面８３に冷却体２７のローラ３３が確実に接触することで積層焼結成型体８０の冷却効果を高めつつ、積層焼結成型体８０を円滑に搬送できる。

次に、本実施形態の赤外線照射部３０は、図５に示すように、冷却体２７の直近位置であって、搬送方向３１の下流側直近位置の斜め上方に配置される。より詳しくは、前記下流側直近位置は、例えば冷却体２７から搬送方向３１に積層焼結成型体８０の長さ〜その長さの２分の１程度下流側を指している。そして赤外線照射部３０は、前記下流側直近位置の斜め上方、より詳しくは例えば水平線から３０度〜４５度上がった斜め上方に配置される。そして、図５に示すように、搬送路３５により前記下流側直近位置まで搬送される被検査体としての積層焼結成型体８０の上面８３に向けて赤外線を照射する。
前記下流側直近位置は上述した位置に限るものではなく、加熱台１２で加熱された積層焼結成型体８０が搬送中に冷却体２７で一旦冷却された後、冷却体２７から離隔して元の温度に回復しない程度下流側の位置であればよい。

次に、本実施形態において赤外線検出部４０は、図５に示すように、上述した下流側直近位置の上方であって、赤外線照射部３０からの赤外線が上面８３で反射されてなる反射成分のうち、正反射成分Ｒが入射しない高さに配置される。赤外線検出部４０をこの位置に配置することにより、積層焼結成型体８０が冷却体２７に接触直後で元の温度に回復する前の状態、すなわち同時に加熱及び冷却された状態の積層焼結成型体８０の上面から放出される赤外線を、赤外線検出部４０が検出可能となる。
なお、本実施形態の欠陥検査装置９０は、積層焼結成型体８０を検知する公知の位置センサー（図示せず）を備えている。

以上のように構成される本実施形態の欠陥検査装置９０の動作例について、図５を用いて説明する。
先ず、上述した移載機構によって加熱台１２に載置された積層焼結成型体８０は、搬送方向３１に１〜１００ｍｍ／秒等の一定の速度で移動する、そして移動中に加熱台により例えば５０〜２００℃に加熱される。
次に、積層焼結成型体８０が冷却体２７の下方を搬送されている間に、冷却体２７が上面８３に接触して積層焼結成型体８０が冷却される。
次に、積層焼結成型体８０が前記下流側直近位置まで搬送されると、上述した位置センサーが、積層焼結成型体８０を検出し、制御部４２に位置信号を送信する。
次に、上述した位置信号を受けた制御部４２は、赤外線照射部３０から赤外線Ｉを積層焼結成型体８０の上面８３に照射させるとともに、赤外線検出部４０が、積層焼結成型体８０の上面８３から放出される赤外線を検出する。

次に、図６を用いて本実施形態の欠陥検査装置９０の欠陥検出の原理について説明する。図６に示すグラフにおいて、縦軸が赤外線検出部４０で検出した赤外線の検出量を示し、上方に向かう程検出量が多い、すなわち温度が高いことを示す。一方、横軸は搬送方向３１に対応する軸である。また、グラフ内の曲線９１，９２，９３は、上述のようにして赤外線検出部４０で検出した温度プロファイルのうち、搬送方向３１に沿った所定の線上の温度プロファイルを示す。
図６（ａ）において、符号９４は、欠陥が発生していない積層焼結成型体８０の搬送方向３１の断面例を示す。また、曲線９１は、断面９４の上端の温度プロファイル例を示す。
図６（ｂ）において、符号９５は、上面に２個の凹状欠陥７５が発生した積層焼結成型体８０の搬送方向３１の断面例を示す。また、曲線９２は、断面９５の上端の温度プロファイル例を示す。
図６（ｃ）において、符号９６は、剥離欠陥８７が発生した積層焼結成型体８０の搬送方向３１の断面例を示す。また、曲線９３は、断面９６の上端の温度プロファイル例を示す。

上述のように、積層焼結成型体８０は、加熱台１２で加熱されつつ搬送されるとともに、その搬送途中に冷却体２７と一時的に接触する。そのため、冷却体２７を通過直後の上面８３の温度は、冷却体２７から下流側に行く程温度が復帰して高くなり、冷却体２７に近いほどその温度が低くなっている。したがって、前記下流側直近位置に搬送された積層焼結成型体８０の上面８３から放出される赤外線を赤外線検出部４０で検出すると、欠陥が無い場合の温度プロファイルは、図６（ａ）に示すように、なだらかな右上がりの勾配を有する温度プロファイル９１を示す。

ところが、凹状欠陥７５がある場合は第１実施形態で説明したと同様に、赤外線検出部４０は赤外線照射部３０から照射された赤外線の乱反射成分を検出する。したがって、温度プロファイルは、図６（ｂ）に示すように、凹状欠陥７５に対応する箇所がその周囲より高いピークＰを有する温度プロファイル９２となる。そこで、このピークＰと欠陥の無い場合の温度プロファイル９１とのギャップＧを検出することで凹状欠陥７５を検出できるのである。

また、剥離欠陥８７がある場合は、第１実施形態で説明したように、剥離欠陥８７の発生箇所での底面からの熱流Ｆが妨げられるので、剥離欠陥８７の発生箇所の上面の温度の復帰が、剥離欠陥８７の発生していない箇所の上面の温度の復帰より遅くなる。したがって、温度プロファイル９３は、図６（ｃ）に示すように、剥離欠陥８７に対応する箇所が、欠陥が無い場合の温度プロファイル９１より低い段部９７を有するプロファイルとなる。そこで、この段部９７と欠陥の無い場合の温度プロファイル９１とのギャップＧ´を検出することで剥離欠陥８７を検出できるのである。
また、本実施形態の欠陥検査装置９０によれば、上述したと同様にして被検査体の内部に発生したボイド等の空孔や、内部の結晶の乱れ等の結晶欠陥も検出することができる。

これまで説明した実施形態によれば、被検査体に発生する多様な種類の欠陥を検出可能な欠陥検査装置を提供できる。

以上、本発明の実施形態のうちいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらはあくまでも例示であり、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。例えば被検査体の上面を略垂直状態等の所定の方向に向けた状態で検査する構成であってもよい。

１０、９０ 欠陥検査装置
１２ 加熱台
２０、２７ 冷却体
２８ 熱電素子
３０ 赤外線照射部
３３ ローラ
３５ 搬送路
４０ 赤外線検出部
５０ 冷却体移動機構
７０、８０ 被検査体
７２、８３ 上面
７４、８５ 底面
Ｉ 赤外線
Ｈ、Ｈ１、Ｈ２ 放射成分
Ｋ 乱反射成分
Ｒ 正反射成分

Claims (4)

1. 略平坦な上面とこれに対向する底面とを有する被検査体の前記上面から放出される赤外線、を介して前記被検査体の欠陥を検査する検査装置において、
   前記上面を略水平方向に向けた状態で前記被検査体を支持するとともに、前記被検査体を前記底面から加熱する加熱台と、
   前記加熱台で支持された前記被検査体の前記上面に接触して前記被検査体を冷却する冷却体と、
   前記冷却体を移動させて前記上面に接触させるとともに、前記上面外に前記冷却体を移動させる冷却体移動機構と、
   前記加熱台の斜め上方に配置され、前記上面に向けて赤外線を照射する赤外線照射部と、
   前記加熱台の上方であって、前記赤外線照射部からの赤外線が前記上面で反射されてなる反射成分のうち、正反射成分が入射しない高さに配置され、前記上面から放出される赤外線を検出する赤外線検出部とを備え、
   前記赤外線検出部が加熱及び冷却された前記上面から放出される赤外線の放射成分及び乱反射成分を検出することを特徴とする欠陥検査装置。
2. 略平坦な上面とこれに対向する底面とを有する被検査体の前記上面から放出される赤外線、を介して前記被検査体の欠陥を検査する検査装置において、
   前記上面を略水平方向に向けた状態で前記被検査体を支持するとともに、前記被検査体を前記底面から加熱する加熱台と、
   前記加熱台を略水平方向に搬送する搬送路と、
   前記搬送路の上方に設けられ、前記加熱台の搬送中に前記被検査体の前記上面に接触して前記被検査体を冷却する冷却体と、
   前記冷却体の直近位置であって、前記搬送する方向の下流側直近位置の斜め上方に配置され、前記下流側直近位置に搬送される前記上面に向けて赤外線を照射する赤外線照射部と、
   前記下流側直近位置の上方であって、前記赤外線照射部からの赤外線が前記上面で反射されてなる反射成分のうち、正反射成分が入射しない高さに配置され、前記上面から放出される赤外線を検出する赤外線検出部とを備え、
   前記赤外線検出部が加熱及び冷却された前記上面から放出される赤外線の放射成分及び乱反射成分を検出することを特徴とする欠陥検査装置。
3. 前記冷却体は、熱電素子により温度調節されることを特徴とする請求項１又は２に記載の欠陥検査装置。
4. 前記冷却体は、その下端部に複数のローラを備え前記ローラを介して前記上面に接触することを特徴とする請求項２又は３に記載の欠陥検査装置。
   

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