JP6996363B2 - シート状物の欠陥検査装置及び製造方法 - Google Patents

Description

本発明は，シート状物の欠陥検査装置やそれを用いたシート状物の製造方法に関する。

従来から，トイレットペーパーやティッシュペーパーのような家庭用の衛生用紙に関し，その製造過程で生じた欠陥（穴や，スジ，異物の付着等）を検査する手法として，衛生用紙の原紙をローラなどによって高速で搬送しつつ，その搬送中に紙面をカメラで撮影することにより，紙面上に生じた欠陥を検出することが知られている。

例えば紙・フィルム等のようなシート状の被検査体の欠陥検査技術に関し，特許文献１には，被検査体に照明光を当てて表面上に影を作り，この影内における正反射または乱反射の像を暗視野感度領域においてカメラで撮像し，得られた撮像画像の画像信号を画像処理して欠陥を検出する装置が開示されている。

特開２０１７－２１００３号公報

ところで，トイレットペーパーやティッシュペーパーのような衛生薄葉紙を製造する場合，その製造過程において生じた紙粉などの浮遊物が工場内に漂っていることが多い。衛生薄葉紙の欠陥検査を行う場合に，紙粉がライトとシート表面の間に浮遊していると，ライトによって照明された紙粉の影がシート表面に投影される。このときに，そのシート表面をカメラによって撮影すると，その撮影画像にはシート表面に黒い影が映り込むこととなり，その影をシート表面に付着した黒い異物として誤認識するおそれがある。本来，シート表面には何も付着していないため，その衛生薄葉紙は正常なものであるにも関わらず，そのシート表面に投影された紙粉の影を異物として認識してしまうと，欠陥検査装置がシート状物の欠陥を適切に検査できないこととなる。このような欠陥検査装置の誤作動は未然に防ぐ必要がある。特に，シート状物の一方面側に照明装置を配置し，他方面側に撮影装置を配置して，シート状物を透過した光を照明装置で撮影する光透過方式の撮影方法では，撮影装置の反対側に漂う浮遊物の影までもその撮影範囲に投影されてしまうため，欠陥検査装置に誤作動が発生する可能性が高くなる。

そこで，本発明は，浮遊物による欠陥検査装置の誤作動を低減させることを目的とする。

本発明の発明者は，上記した従来発明の課題を解決する手段について鋭意検討した結果，シート状物の撮影画像の第１フレームを解析して欠陥候補を発見したときに，それに続く第２フレームでは，当該欠陥候補の検出位置からの所定範囲を非欠陥領域として設定し，その非欠陥領域に属さないものをシート状物に発生した真の欠陥として検出することとした。特に，非欠陥領域については，シート状物の幅方向の長さ範囲をシート状物の流れ方向の長さ範囲よりも長く設定することにより，欠陥検査装置の誤作動をより低減させることができるという知見を得た。そして，本発明者は，上記知見に基づけば従来発明の課題を解決できることに想到し，本発明を完成させた。具体的に説明すると，本発明は以下の構成・工程を有する。

本発明の第１の側面は，欠陥検出装置に関する。本発明に係る欠陥検出装置は，流れ方向に一定速度で搬送されるシート状物に発生した欠陥を検査するために用いられる。欠陥検出装置は，主に撮影装置と画像解析装置を備える。撮影装置は，シート状物の一方面側に配置され，当該シート状物の表面を撮影して，当該シート状物の画像を得る。なお，シート状物の撮影範囲を照明するための光源（照明装置）を，撮影装置と同じ側若しくは反対側又はその両方に設置してもよい。画像解析装置は，シート状物の撮影画像を解析して，当該シート状物の欠陥の有無を検査する。画像解析装置は，画像の第１フレームから欠陥候補が検出された場合に，当該第１フレームより後に撮影された第２フレーム内に，当該第１フレーム内の当該欠陥候補の検出原点Ｐ０を基準として，当該欠陥候補を非欠陥とみなす非欠陥領域を設定する。そして，画像解析装置は，欠陥候補のうち，第２フレーム内において非欠陥領域に属さないものを，シート状物に発生した真の欠陥として検出する。他方で，画像解析装置は，欠陥候補のうち，第２フレーム内の非欠陥領域に属するものを，第１フレーム及び第２フレームにおいて非欠陥であると判断する。ここで，本発明において，非欠陥領域は，検出原点Ｐ０から流れ方向に向かう長さ範囲ＬＦを，第１フレームから第２フレーム間にシート状物が搬送される距離Ｖよりも短く設定可能である。また，非欠陥領域は，検出原点Ｐ０からシート状物の幅方向に向かう幅範囲Ｗを，上記距離Ｖよりも長く設定可能である。このように，本発明では，非欠陥領域の長さ範囲ＬＦと幅範囲Ｗとをそれぞれ別々の値に設定することができ，且つ，幅範囲Ｗを長さ範囲ＬＦよりも長く設定することができるようになっている。

空中に漂う紙粉は一般的にシート状物の搬送速度よりも低速で浮遊するものであるため，上記構成のように，シート状物の画像を解析する際に，欠陥候補の検出位置を基準とした所定範囲内を非欠陥領域として設定し，その範囲に属するものを非欠陥とみなし，範囲外のものを真の欠陥とみなすように欠陥検出処理を行うことで，低速で浮遊する紙粉を検出対象から除外することができる。また，シート状物に発生した真の欠陥はこのシート状物と等速で同方向に移動するものであるため，真の欠陥を適切に検出するためには，流れ方向における非欠陥領域の長さ範囲ＬＦを，第１及び第２のフレーム間におけるシート状物の搬送距離Ｖよりも短く設定する必要がある。他方で，シート状物の幅方向に移動するものはほぼ全てが紙粉等の非欠陥であるため，幅方向における非欠陥領域の幅範囲Ｗについては，フレーム間の搬送距離Ｖよりも長く設定することで，紙粉等を誤って欠陥として検出してしまうエラーをより効果的に減らすことができる。非欠陥領域の長さ範囲ＬＦと幅範囲Ｗを同程度に設定すると，シート状物と等速で幅方向に移動する紙粉などの非欠陥を誤って欠陥として検出してしまい，シート状物の加工装置が不必要に停止してしまうという操業上の問題が発生し得る。この点，本発明のように，非欠陥領域の長さ範囲ＬＦと幅範囲Ｗを別々に設定可能とすることで，このような操業上の問題を解決することができる。

本発明に係る欠陥検出装置において，非欠陥領域は，検出原点Ｐ０から流れ方向と反対方向に向かう長さ範囲ＬＢを，上記距離Ｖよりも長く設定可能であることが好ましい。シート状物の流れ方向と反対方向に移動するものはほぼ全てが紙粉等の非欠陥であるため，この反対方向における非欠陥領域の長さ範囲ＬＢについては，第１及び第２のフレーム間におけるシート状物の搬送距離Ｖよりも長く設定することで，紙粉等を誤って欠陥として検出してしまうエラーをより効果的に減らすことができる。

本発明に係る欠陥検出装置は，一又は複数の主光源と補助光源をさらに備えていてもよい。主光源は，シート状物の少なくとも一方面側（すなわち撮影装置と同じ側）に配置され，シート状物の表面上における撮影装置の撮影範囲を照明する。補助光源は，撮影装置の撮影空間のうち複数の主光源によって照明されていない空間を照明する。このように，補助光源を設置して，主光源によって照明されいない撮影空間を照明することにより，その撮影空間内に紙粉等が浮遊している場合であっても，撮影画像に映り込むその紙粉の影の色を薄めることができる。これにより，紙粉等の浮遊物をシート状物に発生した欠陥として誤認識する可能性を低減できる。

本発明に係る欠陥検出装置において，補助光源は，当該シート状物の表面上のうち，撮影装置の撮影範囲外のみを照明するように配置されていてもよい。このように，補助光源から光を撮影範囲外に照射することで，補助光源によって照らされた浮遊物の影が撮影装置の撮影範囲に投影されることを回避できる。このため，不必要な影が撮影画像に映り込むことを防止できる。

本発明に係る欠陥検査装置において，主光源は，白色光を照射し，補助光源は，有色光を照射することとしてもよい。このように，有色光を放つ補助光源によって撮影装置の撮影範囲外のみを照明することにより，撮影装置の撮影空間内に紙粉が浮遊しており，撮影画像に紙粉が映り込んだ場合であっても，撮影画像中ではその紙粉に色が付与されることとなる。従って，画像解析装置において撮影画像中に含まれる色付きの欠陥候補を非欠陥として判断することで，紙粉等の浮遊物を欠陥として誤認識する可能性を低減できる。

本発明によれば，浮遊物による欠陥検査装置の誤作動を低減させることができる。

図１は，シート状物の製造工程の一部を模式的に示している。 図２は，シート状物の幅方向の断面図であり，光透過方式でシート状物の撮影を行う欠陥検査装置の構成例を模式的に示している。 図３は，シート状物の流れ方向の断面図であり，光透過方式でシート状物の撮影を行う欠陥検査装置の構成例を示している。 図４は，欠陥検査装置の機能構成例を示したブロック図である。 図５は，画像解析装置における欠陥検出処理の一例を示したフロー図である。 図６は，撮影装置による撮影範囲と撮影画像中の非欠陥領域を模式的に示している。 図７は，シート状物の流れ方向の断面図であり，光反射方式でシート状物の撮影を行う欠陥検査装置の構成例を示している。 図８は，シート状物の流れ方向の断面図であり，光反射方式でシート状物の撮影を行う欠陥検査装置の変形例を示している。

以下，図面を用いて本発明を実施するための形態について説明する。本発明は，以下に説明する形態に限定されるものではなく，以下の形態から当業者が自明な範囲で適宜変更したものも含む。
なお，本願明細書において「Ａ～Ｂ」とはＡ以上Ｂ以下であることを意味する。また，各図にはＸＹＺの３次元空間を示す直交座標系を示しており，Ｘ軸はシート状物の流れ方向（長手方向），Ｙ軸はシート状物の幅方向，Ｚ軸はシート状物の厚み方向をそれぞれ示している。

図１は，本発明に係るシート状物の製造工程の一部を示している。本発明で製造可能なシート状物は特に限定されないが，光透過方式による欠陥検査を行うことができるように光透過性を有する薄葉紙を製造の対象とすることが好ましい。なお，欠陥検査は，光透過方式に限られず，後述するように光反射方式や，あるいはそれらを併用して行うこともできる。薄葉紙の例は，ティッシュペーパー，トイレットペーパー，キッチンペーパーなどの家庭用の衛生薄葉紙である。図１に示した例では，２層のシートを重ね合わせて積層シートを形成した後に，この積層シートにエンボスとミシン目が形成される。また，エンボス加工後とミシン目加工の後にそれぞれ積層シートの欠陥検査を行うこととしている。

具体的に説明すると，図１右側の装置上流から左側の装置下流に向かって長尺のシート部材が搬送される。装置上流には，第１の原反ロール１１と第２の原反ロール１２が位置している。第１の原反ロール１１には長尺の第１のシートＳ１が巻回されており，第２の原反ロール１２には長尺の第２のシートＳ２が巻回されている。第１の原反ロール１１及び第２の原反ロール１２からそれぞれ第１のシートＳ１及び第２のシートＳ２が繰り出されると，各シートＳ１，Ｓ２は駆動回転する搬送ローラや従動回転するガイドローラを介して装置下流側へと搬送され，第１の重ね合せ部２０（重ね合せローラ２１）において，互いに重ね合わされる。ここで，第１のシートＳ１及び第２のシートＳ２が重ね合わされた複数層のシートを積層シートと称する。積層シートは，装置下流側へと搬送される。

第１の重ね合せ部２０の下流には，エンボス加工部３０が位置している。図１に示された例では，積層シートはエンボス加工部３０において第１のシートＳ１と第２のシートＳ２とに再度分離されて，シートごとにエンボス加工が施される。エンボス加工部３０は，例えば各シートの搬送経路を挟んで対向する位置にエンボスローラ３１，３２と受けローラ３３，３４とを備える。第１のシートＳ１は，第１のエンボスローラ３１と第１の受けローラ３３の間に導入され，第２のシートＳ２は，第２のエンボスローラ３２と第２の受けローラ３４の間に導入される。各エンボスローラ３１，３２は，各シートＳ１，Ｓ２に対して付与するエンボスのパターンに応じた複数の凸部を有する。他方，各受けローラ３３，３４は，例えばエンボスローラ３１，３２の凸部のパターンと相補的な凹パターンが外周面に形成された金属製のローラや，ローラの外周面がゴムで被覆されたラバー製のローラを用いることができる。エンボス加工部３０においては，エンボスローラ３１，３２と受けローラ３３，３４との間にシートＳ１，Ｓ２を導入し，これらを挟みこんで押圧することにより，エンボスローラ３１，３２の凸部に応じたパターンのエンボスを各シートＳ，Ｓ２の紙面に施すことができる。

エンボス加工部３０の下流側には，第２の重ね合せ部４０（重ね合せローラ４１）が位置している。第２の重ね合せ部４０では，エンボス加工部３０においてそれぞれ別々にエンボス加工が施された第１のシートＳ１と第２のシートＳ２を互いに重ね合わせる。これにより，各層にエンボスが施された２層構造の積層シートが得られる。また，例えばキッチンペーパーを製造する場合など，エンボス加工後に各層の間に粘着剤を塗布して２層を接着することとしてもよい。

第２の重ね合せ部４０の下流側には，ミシン目加工部５０が位置している。ミシン目加工部５０では，積層シートに対し，幅方向（流れ方向と平面的に直交する方向）に延びるミシン目を一定間隔で形成する。ミシン目を形成することで，積層シートを所定の長さごとに切り離しやすくなる。ミシン目加工部５０は，例えば固定刃５１と回転刃５２とを備える。固定刃５１の周面には，そのローラの軸方向に沿って複数の刃がミシン目パターンにて間欠的に設けられており，回転刃５２との間で積層シートを挟み込むことで，その刃によって積層シートにミシン目が形成される。ミシン目が必要なシート状物としては，トイレットペーパーやキッチンペーパーが挙げられる。

ミシン目加工部５０の下流側には，ログ形成部７０が位置している。ログ形成部７０では，ミシン目加工後，巻取りローラによって所定の長さとなるまで積層シートを巻き取り，ログを形成する。積層シートのログは，その後に切断部（図示省略）へと搬出され，ログソー等によって所定幅に切断されて，個々のシート製品となる。このような工程では，トイレットロールやキッチンロールといったロール状のシート製品を製造することができる。ただし，本発明はティッシュペーパー等のシート製品にも適用することが可能である。

また，図１に示されるように，第２の重ね合せ部４０とミシン目加工部５０の間，及びミシン目加工部５０とログ形成部７０の間の合計２箇所に，欠陥検査装置６０がそれぞれ配置されている。欠陥検査装置６０は，２層のシートＳ１，Ｓ２を重ね合わせた積層シートを対象として，その積層シートにおける欠陥の有無を検査する。このため，欠陥検査装置６０は，少なくとも，２層のシートＳ１，Ｓ２の重ね合わせ部の下流側に１箇所設けられていればよい。ただし，図１に示した例のように，各シートに対してエンボス加工やミシン目加工を施す場合には，各加工工程においてシートに欠陥が生じやすいため，エンボス加工部３０の直後に１箇所，さらにミシン目加工部５０の直後に１箇所，それぞれ欠陥検査装置６０を設けることが好ましい。

欠陥検査装置６０は，基本的に，カメラによって積層シートを撮影し，その撮影画像を解析することで積層シートに生じた欠陥の有無を検査する。検査対象とする欠陥の種類は特に制限されないが，例えば積層シートの各層に生じた穴や破れ，スジ，ムラ，あるいは積層シートの各層の表面に付着した汚れや異物などを検査対象とすることができる。

図２及び図３は，欠陥検査装置６０の第１の実施形態を示している。図２及び図３に示されるように，欠陥検査装置６０は，撮影装置６１（カメラ）と，複数の光源６２，６３（ライト）とを備える。本実施形態において光源６２は，積層シートの幅方向に６台，積層シートの長手方向に２台並べられており，６列×２行で合計１２台備え付けられている。なお，光源の数はこれに限られず，例えば４～１２台又は１２以上用いることもできる。さらに，Ｍ列×Ｎ行の光源の集合体を１ブロックとし，このブロックを複数配置することもできる（Ｍ及びＮは１以上の整数であり，ＭはＮより大きい値であることが好ましい）。

撮影装置６１は，静止画又は動画の画像データを取得するためのカメラである。撮影装置６１によって取得された画像データは，画像解析装置６５（図４参照）へと送信され欠陥検出のための所定の画像解析が行われる。カメラは，例えば，レンズ，メカシャッター，シャッタードライバ，ＣＣＤイメージセンサユニットやＣＭＯＳイメージセンサユニットといった光電変換素子，光電変換素子から電荷量を読み出し画像データを生成するデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ），ＩＣメモリなどで実現される。なお，カメラは，静止画を撮影するものであってもよいし，所定のフレームレートの動画を撮影するものであってもよい。

撮影装置６１は，その撮像面（レンズ）が積層シートの紙面に対してほぼ平行に配置される。このため，撮影装置６１の撮像面から垂直に直線を引くと，その直線は紙面に対してほぼ垂直に交差する。これにより，撮影装置６１によって積層シートの紙面を歪みなく撮影することができる。

光源６２，６３は，撮影装置６１によって撮影されるシート状物の領域を照明するライトである。光源６２，６３は，白色光を照射するものであることが好ましい。光源６２，６３の例としては，蛍光灯，ＬＥＤ（発光ダイオード），ＯＬＥＤ（有機発光ダイオード），ランプ，アーク灯，白熱電球などが挙げられる。また，光源６２，６３は，スポット光源，平行光源（面光源），又は点光源を採用することができるが，その照明範囲（スッポットサイズ）や光軸を制御しやすいスポット光源を採用することが最も好ましい。スポット光源を利用すれば，光源から限定された方向と範囲に光を照射することができる。

図２及び図３は，欠陥検査装置６０を構成する撮影装置６１と光源６２，６３の配置の一例として，光透過方式でシート状物の紙面を撮影する実施形態を示している。図２は，積層シートの幅方向の断面図に相当し，図３は，積層シー2トの長手方向（流れ方向）の断面図に相当する。各図では，各光源６２，６３の照明範囲を破線で示し，各光源６２，６３の光軸を一点鎖線で示している。なお，「光軸」とは，光源の発光部分の中心を通り，発光面に対して垂直な直線を意味する。また，撮影装置６１の撮影範囲を破線で示している。図２及び図３に示されるように，第１のシートＳ１と第２のシートＳ２が重なり合った積層シートの裏面側（一方面側）に撮影装置６１が配置され，その表面側（他方面側）に複数の光源６２，６３が配置されている。撮影装置６１は，図２に示されるように積層シートの幅方向の全域を検査範囲としており，図３に示されるよう積層シートの長手方向の一部を検査範囲として，積層シートの紙面を撮影している。本実施形態において，光源は，図２に示されるように積層シートの幅方向に複数列並べられ，図３に示されるように長手方向に複数行並べられているが，本願明細書及び図面では便宜的に，複数の光源をある行に属する第１の光源群６２と別の行に属する第２の光源群６３に分けている。

光透過方式では，撮影装置６１は積層シートの裏面を撮影し，各光源６２，６３は，撮影装置６１が撮影している積層シートの表面を照明する。このため，各光源６２，６３から照射されて積層シートを透過した光が，撮影装置６１に入射するようになっている。このようにして，撮影装置６１は，光透過方式で積層シートの撮影画像を取得する。なお，各光源６２，６３の照明範囲は，撮影装置６１の撮影範囲と完全に一致している必要はなく，各光源６２，６３の照明範囲の中に撮影装置６１の撮影範囲が含まれていればよい。

また，本実施形態では，各光源６２，６３としてスポット光源が利用される。スポット光源は，特定の方向に向けて光を照射して，限定された範囲を照明する。図２等で示した例では，各光源６２，６３としては，光軸を中心として照明範囲（直径）がテーパー状に広がるものが採用されている。なお，スポット光源としては，照明範囲が無限遠に同一のものを用いることもできる。

図２に示されるように，光源６２，６３は，積層シートの幅方向に複数台並べられている。なお，図２では，第２の光源群６３は図示されていないが，第１の光源群６２の裏側に同数台並べられている。本実施形態では，各光源６２，６３の光の照射角度はすべて同一であり，また各光源６２，６３から積層シートの紙面までの距離（すなわち光源を設置する高さ）はすべて同じに設定されている。また，幅方向断面視において，各光源の光軸と積層シートの紙面のなす角θ_１は，ほぼ直角であり，例えば８０度～９０度の範囲に設定されている。また，各光源のなす角θ_１はすべて同一角度に設定されている。ただし，光源の照射角度や紙面までの距離は，複数の光源ですべて統一する必要はなく，照射角度の異なる光源を含めたり，光源から紙面までの距離を個別に調整したりすることも可能である。さらに，光源毎になす角θ_１を変化（傾斜）させることもできる。

図３に示されるように，光源６２，６３は，積層シートの長手方向にも複数台ずつ並べられている。図３では図示は省略されているが，第１の光源群６２と第２の光源群６３にはそれぞれ６台ずつ光源が含まれる。積層シートの長手方向に並べる光源６２，６３の行数は特に限定されないが，例えば２行以上，３行以上，又は４行以上とし，かつ１０列以下の範囲で配置してもよい。また，図３に示されるように，第１の光源群６２と第２の光源群６３は，積層シートの紙面上の照明範囲が重なっており，この照明範囲が重複した領域に撮影装置６１の検査範囲が含まれている。このため，積層シートの長手方向において，撮影装置６１は複数の光源６２，６３によって照明された積層シートの領域のみを検査対象とするものである。

また，長手方向断面視において，各光源の光軸と積層シートの紙面のなす角θ_２は，ほぼ直角であり，例えば８０度～９０度の範囲に設定されている。また，各光源のなす角θ_２はすべて同一角度に設定されている。ただし，光源毎になす角θ_２を変化（傾斜）させることもできる。

上記のように，複数の光源６２，６３を配置することで，積層シートの紙面と光源６２，６３の間に紙粉等の浮遊物が存在している場合であっても，その浮遊物を複数の方向から照らすことができるため，紙面上に投影される浮遊物の影の色を薄くすることができる。これにより，撮影装置６１によって取得した撮影画像を解析して，紙面上に付着した欠陥をより明確に検出することができる。

図４は，撮影装置６１に接続された画像解析装置６５の機能構成例を示している。画像解析装置６５は，前述した構成によって撮影装置６１によって取得されたシート状物の画像を解析して，当該シート状物の欠陥の有無を検査する。画像解析装置６５には一般的なコンピュータを用いればよい。画像解析装置６５は，撮影装置用のインターフェースを備えており，撮影装置６１が取得した画像データが入力される。画像解析装置６５は，制御演算部６５ａ，記憶部６５ｂ，操作部６５ｃ，及び表示部６５ｄを備える。制御演算部６５ａは，各要素６５ｂ～６５ｄを制御するとともに，記憶部６５ｂに記憶されている欠陥検査用のコンピュータプログラムに従って，撮影装置６１から取得した画像データの画像解析処理を行う。制御演算部６５ａは，ＣＰＵ又はＧＰＵといったプロセッサにより実現できる。記憶部６５ｂは，ＨＤＤ又はＳＤＤといった不揮発性メモリや，ＲＡＭ又はＤＲＡＭといった揮発性メモリにより実現できる。操作部６５ｃは，マウス，キーボード，タッチパネル，マイクなどの入力装置により構成され，人による操作情報を受け付ける。表示部６５ｄは，液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイのような表示装置であって，撮影装置６１から取得した画像データを表示することとしてもよい。なお，表示部６５ｄは，操作部６５ｃと一体となってタッチパネルディスプレイを構成していてもよい。

画像解析装置６５の制御演算部６５ａは，基本的に，撮影装置６１によって取得された撮影画像を解析して，積層シートの表面上に欠陥があるか否かを判断する。例えば，画像解析装置６５は，積層シートの画像データの画素又は画素群ごとに濃度を測定し，正常な濃度範囲よりも暗い部分又は明るい部分があったときに，その画像データの積層シートに欠陥があると判断する。例えば，積層シートに異物が付着している場合，その異物部分については濃度が暗く表れる。また，撮影装置６１に対して裏側の層に付着した異物は，表側の層を通して撮影装置６１により撮影されることとなるが，その異物は撮影画像中に薄暗く表れることとなる。また，積層シートの内の一層に穴が開いている場合，透過方式によって取得した画像データでは，その穴部分については濃度が明るく表れる。すなわち，積層シートの一層に形成された穴は，表側の層に穴がある場合と裏側の層に穴がある場合のいずれでも，穴の部分が１層少なくなることによって透過光が明るく表れることとなる。このように，制御演算部６５ａは画像データの濃度に異常が発生している部位を，積層シートの欠陥部位であると判断する。

ここで，例えば積層シートが衛生用紙である場合，その製造工程において紙粉が発生するため，積層シートを撮影した撮影画像中に空中を漂う紙粉やその影が映り込むことがある。例えば，透過方式（図２，図３参照）で欠陥検査を行う場合に，撮影装置６１と積層シートの間に紙粉が浮遊していると，撮影画像中には紙粉自体が黒く映り込むことがある。また，光源６２，６３と積層シートの間に紙粉が浮遊していると，その紙粉の影が積層シートに投影されることになるため，撮影画像中には紙粉の影が黒く映り込むことがある。紙粉自体やその影が撮影画像中に映り込んだとしても積層シートの品質上は特に問題ないが，一枚の撮影画像から画像内の黒色部分が紙粉等であるのか，それとも積層シートに付着した汚れなどの欠陥であるのかを区別することは難しい。もし画像解析装置が紙粉等を積層シート上の欠陥であると誤認し，エラー発生の警告を表示したり報知したりした場合，場合によっては製造装置の操業を停止してエラーの原因を確認しなければならず，製造計画の遅延や人的コストがかかるという問題がある。そこで，以下では，紙粉等の浮遊物によって引き起こされる画像解析装置の誤作動を低減するための処理を，図５及び図６を参照して説明する。

図５は，画像解析装置による欠陥検出処理のフローの一例を示している。また，図６は，検出された欠陥候補を紙粉等の非欠陥と汚れなどの真の欠陥とに区別するための処理を模式的に示している。まず，画像解析装置６５は，撮影装置６１から積層シートの撮影画像を取得する（ステップＳ１）。撮影装置６１は，所定のフレームレートで連続的に積層シートを撮影しており，連続した撮影画像が画像解析装置６５に随時入力される。例えば，図６に示されるように，積層シートの流れ方向における撮影装置６１の撮影範囲の長さをＴとし，連続する２つのフレーム（第１フレーム及び第２フレーム）の間に積層シートが進む距離をＶとしたときに，Ｖ／Ｔの値が０．１～０．９５，０．２～０．９，又は０．３～０．８５，０．５～０．８となるように，撮影装置６１のフレームレートを設定すればよい。特に，本発明はＶ／Ｔの値が０．５以上であっても，紙粉等を非欠陥とみなして検出対象から除外できる点で有利である。Ｖ／Ｔの値が０．５以上であれば，フレームレートが低速な撮影装置６１を使用できたり，あるいは積層シートの搬送速度を高速化できることとなるため，装置コスト面や積層シートの製造速度向上の観点から有利である。

次に，画像解析装置６５は，撮影画像の第１フレーム中に欠陥候補が存在するか否かを確認するために，当該第１フレームを画像解析する（ステップＳ２）。画像解析処理は，前述したように，積層シートの画像データの画素又は画素群ごとに濃度を測定すればよい。正常な濃度範囲よりも暗い部分又は明るい部分があったときには，その画像データの積層シートに欠陥候補が存在すると判断できる。画像解析結果に基づいて，画像解析装置６５は，第１フレーム内に欠陥候補が存在するか否かを判断し（ステップＳ３），欠陥候補が存在しない場合には正常と判断する（ステップＳ４）。他方で，画像解析装置６５は，第１フレーム内に欠陥候補が存在すると判断した場合には，その欠陥候補の大きさや，形状，色調，濃淡などの特徴情報を記憶する（ステップＳ５）。ここで記憶された特徴情報は，第１フレーム内の欠陥候補と第２フレーム内の欠陥候補が同一のものであるか否かを識別するために利用される。その後，欠陥候補を検出した第１フレーム内の位置（検出原点）を特定する（ステップＳ６）。図６において，欠陥候補の検出原点は符号Ｐ０で示されている。なお，図６において，黒色の点は第１フレームで検出された欠陥候補を示し，白色の点は第２フレームで検出された欠陥候補を示している。検出原点は，例えば第１フレーム内の２次元の座標情報（ｘ，ｙ）として記憶される。なお，欠陥候補が複数検出された場合には，各欠陥候補について特徴情報と検出原点を関連付けて記憶すればよい。

次に，画像解析装置６５は，第１フレーム内から検出された欠陥候補が積層シート上に発生した真の欠陥であるかどうかを判断するために，第１フレームに続く第２フレームを画像解析する（ステップＳ７）。画像解析処理は，前述したように，積層シートの画像データの画素又は画素群ごとに濃度を測定すればよい。具体的には，上記した各欠陥候補の特徴情報を参照して，第１フレームから検出された欠陥候補と同じものが，第２フレーム内にも映り込んでいるかどうかを確認し，映り込んでいる場合には，その欠陥候補が第２フレーム内の「非欠陥領域」内に位置しているか否かを判断する（ステップＳ８）。

「非欠陥領域」は，図６において矩形状の点線の枠で示されてる。非欠陥領域は，第１フレームから検出された欠陥候補と同じものが第２フレームからも検出された場合に，その欠陥候補を第１フレーム及び第２フレームにおいて例えば紙粉などの非欠陥とみなすための領域である。非欠陥領域の範囲は，欠陥候補の検出原点Ｐ０を基準として設定される。図６において，符号ＬＦは，検出原点Ｐ０から積層シートの流れ方向に向かう非欠陥領域の長さ範囲を示し，符号ＬＢは，検出原点Ｐ０から積層シートの流れ方向と反対方向に向かう非欠陥領域の長さ範囲を示し，符号Ｗは，検出原点Ｐ０から積層シートの幅方向に向かう非欠陥領域の幅範囲を示している。これらの，ＬＦ，ＬＢ，Ｗの値から矩形状の非欠陥領域を設定する。なお，非欠陥領域は必ずしも矩形である必要はなく，例えば上記ＬＦ，ＬＢ，Ｗの値に基づいて設定できる楕円形や菱形，その他の多角形状とすることも可能である。

まず，検出原点Ｐ０から積層シートの流れ方向に向かう非欠陥領域の長さ範囲ＬＦは，第１フレーム及び第２フレームの間に積層シートが進む距離Ｖ未満とする必要がある。非欠陥領域の長さ範囲ＬＦが距離Ｖ以上である場合，真の欠陥を非欠陥と認定してしまう恐れがあるためである。非欠陥領域の長さ範囲ＬＦは，距離Ｖに対して１００％未満であって，例えば６０～９９％，７０％～９８％，８０～９５％に設定すればよい。他方で，検出原点Ｐ０から積層シートの幅方向に向かう非欠陥領域の幅範囲Ｗは，距離Ｖを超える値に設定される。検出原点Ｐ０から幅方方向に移動する欠陥候補はほぼ全てが紙粉などの非欠陥であり，これを欠陥として誤検出しないようにするためである。非欠陥領域の幅範囲Ｗは，距離Ｖに対して１００％超える値であって，例えば１０１％以上，１０５％以上，１１０％以上，又は１５０％以上とすればよい。幅範囲Ｗの上限は特に制限されないが，例えば距離Ｖに対して２００％，３００％，又は４００％を上限値とすればよい。また，検出原点Ｐ０から積層シートの流れ方向と反対方向に向かう非欠陥領域の長さ範囲ＬＢも同様に，距離Ｖを超える値に設定される。検出原点Ｐ０から流れ方向と反対方向に移動する欠陥候補もほぼ全てが紙粉などの非欠陥と認められるためである。非欠陥領域の長さ範囲ＬＢは，距離Ｖに対して１００％超える値であって，例えば１０１％以上，１０５％以上，１１０％以上，又は１５０％以上とすればよい。長さ範囲ＬＢの上限は特に制限されないが，例えば距離Ｖに対して２００％，３００％，又は４００％を上限値とすればよい。なお，幅範囲Ｗと長さ範囲ＬＢの値は，上記距離Ｖに依存しない固定値として設定することもできる。その場合，積層シートの幅や紙粉の移動速度などを考慮して，幅範囲Ｗと長さ範囲ＬＢの値を定めればよい。

図６では，第１フレームにおいて発見された欠陥候補が，第２フレームにおいて検出原点Ｐ０からＰ１～Ｐ４の各点に移動した場合を模式的に表している。欠陥候補がＰ０からＰ１に移動するものである場合，当該欠陥候補は非欠陥領域に属さないものであるため，真の欠陥であると判断される。他方で，欠陥候補がＰ０からＰ２，Ｐ３，又はＰ４に移動するものである場合，当該欠陥候補は非欠陥領域に属さないものであるため，非欠陥であると判断される。このようにして，第１フレームで検出された欠陥候補が，積層シート上に存在する真の欠陥であるか，あるいは紙粉などの非欠陥であるかを判別する。

上記のように，画像解析装置６５は，第１フレームで検出された各欠陥候補について第２フレーム内の非欠陥領域の属否を判断し，非欠陥領域に属している欠陥候補については非欠陥であると判断し（ステップＳ９），非欠陥領域に属していない欠陥候補については真の欠陥であると判断する（ステップＳ１０）。非欠陥であると判断された欠陥候補については，第１フレーム及び第２フレームにおいて検出対象から除外される。また，真の欠陥と発見した場合，画像解析装置６５は，表示部６５ｄに警告画面を表示したり，あるいは警告音を出力したりすることによって，作業員に対して積層シート上に欠陥が生じていることを報知すればよい。

図７は，欠陥検査装置６０を構成する撮影装置６１と光源６２，６３，６４の配置の別例として，光反射方式でシート状物の紙面を撮影する実施形態を示している。図７に示した実施形態では，第１のシートＳ１と第２のシートＳ２が重なり合った積層シートの表面側（一方面側）に撮影装置６１と複数の光源６２，６３，６４が配置されている。図７の光反射方式でも，上述した図２及び図３の光透過方式と同様に，各光源としてスポット光源が利用される。図７の実施形態では，光源６２と光源６３が，積層シートの表面上における撮影装置６１の撮影範囲を照明する「主光源」として機能し，光源６４が，撮影装置６１の撮影空間のうち主光源によって照明されていない空間を照明する「補助光源」として機能する。

撮影装置６１は，その撮像面（レンズ）が積層シートの紙面に対してほぼ平行に配置される。このため，撮影装置６１の撮像面から垂直に直線を引くと，その直線は紙面に対して垂直に交差する。各主光源６２，６３は，撮影装置６１の撮影範囲を含む範囲を照明するように配置されている。すなわち，本実施形態において，撮影装置６１は，積層シートの表面を撮影し，各主光源６２，６３は，撮影装置６１が撮影している積層シートの部分の表面を照明する。このため，各主光源６２，６３から照射されて積層シートの表面で反射した光が撮影装置６１に入射するようになっている。このようにして，撮影装置６１は，光反射方式で積層シートの撮影画像を取得する。なお，本実施形態においても，図２に示した光透過方式と同様に，各主光源６２，６３を，積層シートの幅方向に複数台並べるようにすればよい。

また，図７に示されるように，積層シートの長手方向断面視において，各主光源６２，６３から射出された光の光軸は，積層シートの紙面に対して所定角度θ_２で傾斜している。主光源６２，６３の光軸の傾斜角度θ_２は，例えば３０度～８５度，３５度～８０度，又は４５度～８０度であることが好ましい。なお，図７に示した例では，第１の主光源６２と第２の主光源６３の光軸の傾斜角度を等角としているが，それぞれの光源の光軸の傾斜角度は異なっていてもよい。

また，長手方向断面視において，第１の主光源６２と第２の主光源６３は，撮影装置６１を挟むように配置されている。すなわち，撮影装置６１は，第１の主光源６２と第２の主光源６３の間に位置している。また，撮影装置６１は，各主光源６２，６３よりも高い位置に設置される。すなわち，撮影装置６１から積層シートの紙面までの距離は，各主光源６２，６３から積層シートの紙面までの距離よりも離れていることとなる。

光反射方式で撮影を行う場合，上記のように主光源６２，６３を配置することで，積層シートの紙面と主光源６２，６３の間に存在する浮遊物を複数の方向から照らすことができるため，紙面上に投影される浮遊物の影の色を薄くすることができる。これにより，撮影装置６１によって取得した撮影画像を解析して，紙面上に付着した欠陥をより明確に検出することができる。

このように，第１の主光源６２と第２の主光源６３は，積層シートの紙面上の撮影装置６１による撮影範囲を照明することを目的として配置されている。他方，補助光源６４は，撮影装置６１による撮影空間のうち，第１の主光源６２及び第２の主光源６３によって照明されていない空間（非照明空間）を照明することを目的として配置されている。このため，補助光源６４は，通常，第１の主光源６２及び第２の主光源６３よりも積層シートの紙面から離れた位置に配置される。光反射方式の場合，撮影装置６１の撮影空間の中に光源によって照明されていない空間（非照明空間）が存在すると，その非照明空間に入り込んだ紙粉等の浮遊物が黒い点として撮像されることとなるため，この浮遊物をシート状物の紙面上に発生した欠陥であると誤認識しやすくなる。そこで，上記の非照明空間を減らすために，シート状物の紙面を照明することを目的とした主光源６２，６３に加えて，この非照明空間を照明することを目的とした補助光源６４を配置することが好ましい。特に補助光源６４は，そこから射出される光が撮影装置６１による検査範囲外に照射されるように，設置位置や照射角度が調整されていることが好ましい。

図８は，図７に示した実施形態の変形例を示している。図８の変形例では，各主光源６２，６３から白色光を照射するのに対して，補助光源６４からは有色光を照射するようにしている。このように，補助光源６４から有色光を照射する場合には，この補助光源６４から射出される光が撮影装置６１による検査範囲外のみに照射されるように，補助光源６４の傾きやスポット径が設定されている。有色光が，撮影装置の撮影範囲に照射されると積層シートの表面上の欠陥を適切に検出することができなくなる恐れがあるため，有色光は，撮影装置６１による検査範囲外のみに到達するように調整する必要がある。

図８の実施形態のように，補助光源６４から非照明空間に向けて有色光を照射することで，この非照明空間に存在する紙粉などの浮遊物に対して色を付与することができる。この場合には，画像解析装置６５は，撮影装置６１からの撮影画像中に着色された物体が映り込んでいるときには，その物体を非照明空間の浮遊物とみなすことができる。このように，画像解析装置６５は，有色の物体を浮遊物とみなして検査対象から除外することとすればよい。

以上，本願明細書では，本発明の内容を表現するために，図面を参照しながら本発明の実施形態の説明を行った。ただし，本発明は，上記実施形態に限定されるものではなく，本願明細書に記載された事項に基づいて当業者が自明な変更形態や改良形態を包含するものである。

１１…第１の原反ロール １２…第２の原反ロール
２０…第１の重ね合せ部 ２１…重ね合せローラ
３０…エンボス加工部 ３１…第１のエンボスローラ
３２…第２のエンボスローラ ３３…第１の受けローラ
３４…第２の受けローラ ４０…第２の重ね合せ部
４１…重ね合せローラ ５０…ミシン目加工部
５１…カッターローラ ５２…アンビルローラ
６０…欠陥検査装置 ６１…撮影装置
６２…第１の光源（主光源） ６３…第２の光源（主光源）
６４…第３の光源（補助光源） ６５…画像解析装置
７０…ログ形成部 Ｓ１…第１のシート
Ｓ２…第２のシート

Claims (3)

1. 流れ方向に一定速度で搬送されるシート状物の欠陥検査装置であって，
   前記シート状物の一方面側に配置され，当該シート状物の表面を撮影して当該シート状物の画像を得る撮影装置と，
   前記画像を解析して前記シート状物の欠陥の有無を検査する画像解析装置と，を備え，
   前記画像解析装置は，
   前記画像の第１フレームから第１欠陥候補が検出された場合に，前記第１フレームより後に撮影された第２フレーム内に，前記第１欠陥候補の検出原点（Ｐ０）を基準として，当該欠陥候補を非欠陥とみなす非欠陥領域を設定し，
   前記第１欠陥候補と同一であると識別された第２欠陥候補が前記第２フレームから検出されたとき，前記第２欠陥候補が前記第２フレーム内において前記非欠陥領域に属さない場合に限り，前記第２欠陥候補を前記シート状物に発生した欠陥として検出するものであり，
   前記非欠陥領域は，
   前記検出原点（Ｐ０）から前記流れ方向に向かう長さ範囲（ＬＦ）が，前記第１フレームから前記第２フレーム間に前記シート状物が搬送される距離（Ｖ）よりも短く設定され，
   前記検出原点（Ｐ０）から前記シート状物の幅方向に向かう幅範囲（Ｗ）が，前記距離（Ｖ）よりも長く設定されている
   欠陥検出装置。
2. 前記非欠陥領域は，前記検出原点（Ｐ０）から前記流れ方向と反対方向に向かう長さ範囲（ＬＢ）が，前記距離（Ｖ）よりも長く設定されている
   請求項１に記載の欠陥検出装置。
3. シート状物を得る工程と，
   前記シート状物の欠陥の有無を，請求項１又は請求項２に
   記載の欠陥検査装置を用いて検査する工程と，を含む，
   シート状物の製造方法。

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