JP7335796B2 - 版の検査方法及び版の検査装置 - Google Patents

Description

この発明は、フィルムコンデンサ用金属化フィルムを作成するための版の検査方法及び検査装置に関する。

誘電体フィルムに金属を蒸着してなる金属化フィルムにおいて、非蒸着部を設けるにあたっては、非蒸着部とする部分に予め油を塗布しておき当該部分への金属の蒸着を防ぐことが行われる。近年のフィルムコンデンサ用の金属化フィルムでは、ヒューズ部分となる狭隘部を残しつつパターン状の非蒸着部を形成することで、非蒸着部に囲まれた小電極部を設けることが多い。このような場合、油の塗布に繊細さが求められることから版を利用して誘電体フィルムに油を印刷するが、版の凸部に摩耗や欠損があったり、版に異物が付着していたりすると正常に油を印刷することができないため、版の状態検査や適切な時期での交換が必要となる。

しかし、版の検査は検査員による目視検査が主流である。そのため、検査員の主観的な判断に頼ることが多く、良否の一貫性確保が難しく、製品品質の安定性にも課題がある。また、作業自体に熟練を要し、作業負担も大きいため、検査員の確保も困難な上、微少な欠陥を見落とすこともある。

なお、目視によらない検査としては例えば特許文献１が挙げられる。特許文献１では、鏡面切削したロールの切削痕の状態を検査するため、加工方向と交差する方向からライン状照明を照射して反射光の検出感度を上げ、輝度信号を平滑化して異常の有無を判定している。

特開２０１４－２０６４４９号公報

しかし、このような検査方法は、鏡面加工したロールの表面検査には有効であるが、コンデンサの製造に使用される版のように表面にパターン状の凸部が形成されているものには適さない。すなわち、凸部によって照明装置の入射光や反射光が乱されるため、凸部の形状を正確に把握することができない。また、版の素材によって黒色や半透明など多種の色彩があり、素材によって反射強度が異なることから、条件出しの作業も複雑となる。加えて、反射光の強度が弱い場合は検出不可になる場合も考えられる。

そこで本発明は、フィルムコンデンサ用金属化フィルムを作成するための版の検査方法及び検査装置の提供を目的とする。

本発明の版の検査方法は、フィルムコンデンサ用金属化フィルムを作成するための版の検査方法であって、誘電体フィルムにパターンを印刷するパターン凸部１１とそれ以外の凹部１２とを備えた版１０の表面の３次元情報を取得するステップ（Ｓ２１）と、３次元情報の高さ情報から印刷影響部の情報を取り出すステップ（Ｓ２３）と、取り出した情報を画像に変換するステップ（Ｓ２４）と、変換された画像に対してパターンマッチング処理を実行し、基準画像１３に対応する領域を切り出すステップ（Ｓ２５）と、切り出された切り出し画像１４に基づいて良否判定を行うステップ（Ｓ２６～Ｓ３０）とを備えることを特徴としている。

上記版の検査方法では、切り出し画像１４からパターン凸部１１の画像を抽出するステップ（Ｓ２６）と、抽出された抽出画像１５から高さ平均、高さばらつきを算出するステップ（Ｓ２７）と、算出された値と基準値とを比較判定するステップ（Ｓ２８）とを備えることが好ましい。

また、切り出し画像１４からパターン凸部１１の画像を削除するステップ（Ｓ２９）と、パターン凸部１１が削除された画像に残る残留凸部Ｃの有無を確認するステップ（Ｓ３０）とを備えることが好ましい。

さらに、基準画像１３を作成するステップ（Ｓ１１～Ｓ１７）を備えることが好ましい。

さらにまた、基準画像１３を作成するステップが、画像を２値化するステップ（Ｓ１６）を含むことが好ましい。

本発明の版の検査装置１は、フィルムコンデンサ用金属化フィルムを作成するための版の検査装置であって、誘電体フィルムにパターンを印刷するパターン凸部１１と、それ以外の凹部１２とを備えた版１０の表面の３次元情報を取得する情報取得部２と、３次元情報の高さ情報から印刷影響部の情報を取り出す取り出し部７２と、取り出した情報を画像に変換する変換部７３と、変換された画像に対してパターンマッチング処理を実行し、基準画像１３に対応する領域を切り出す切り出し部７４と、切り出された切り出し画像１４に基づいて良否判定を行う判定部７５とを備えることを特徴としている。

本発明の版の検査方法及び検査装置では、目視によらない検査が可能となる。

この発明の一実施形態の版の検査装置を示す図である。 ３次元情報を画像化した状態を示す図である。 基準画像作成工程のフローチャートである。 良否判定工程のフローチャートである。 基準画像を示す図である。 切り出し画像を示す図である。 異物付着の検出方法の概要を示す図である。 検査結果を示すグラフである。

次に、この発明の版の検査装置の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。この発明の検査装置１は、図１に示すように、版１０の表面の３次元情報を取得する情報取得部２と、情報取得部２で取得した３次元情報に基づいて版１０の良否判定を行う良否判定部５とを備えている。

（版の構造）
版１０は、その表面に誘電体フィルムにパターンを印刷するパターン凸部１１と、それ以外の凹部１２とを備えた凸版である。パターン凸部１１は、例えば図２に示すように略井桁状であって、ロール状とされた版１０の周方向および軸方向に連続している。パターン凸部１１の形状は、略井桁状の他、例えば棒状（直線状）やＴ字状、クロス状、斜線等、種々の形状のものであってもよい。なお、パターン凸部１１と凹部１２の高低差は例えば０．５～２ｍｍ、パターン凸部１１の幅は０．２～１０ｍｍである。

（情報取得部）
情報取得部２は、３次元情報を取得するセンサ部３と、センサ部３を版１０に対して相対的に移動させる移動手段４とを備えている。

（センサ部）
センサ部３は、いわゆるプロファイルセンサ（形状測定センサ）であって、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３次元情報を取得するものである。測定原理としては、帯状の光を対象物に照射し、受光部で反射光を検出する。反射光は対象物の高さによって変化するため、三角測距の原理に基づいて高さ情報（Ｚ軸情報）を取得する。

（移動手段）
移動手段４は、センサ部３を版１０に対してロール状の版１０の軸方向に相対的に移動させる軸方向移動手段４１と、センサ部３を版１０に対して版１０の軸周りに相対的に回転させる回転手段４２と、これら軸方向移動手段４１と回転手段４２を制御する制御手段４３とを備えている。軸方向移動手段４１は、版１０の軸方向に延びるレール４１ａと、レール４１ａ上を移動可能とされたランナ４１ｂとからなり、ランナ４１ｂにセンサ部３が取り付けられている。回転手段４２は、版１０の一端に取り付けられたモータである。ランナ４１ｂとモータとはそれぞれ制御手段４３からの制御信号によって移動量や回転量が制御される。制御手段４３は、演算部（ＣＰＵ）、記憶部（不揮発性メモリ、揮発性メモリ、記憶デバイス）、表示部（ディスプレイ）、インターフェース（キーボード、マウス）等を備えた一般的なコンピュータによって実現できる。記憶部には制御プログラムが格納されており、これに従って版１０に対するセンサ部３の位置が制御される。

（良否判定部）
良否判定部５は、情報取得部２で取得した３次元情報に基づいて基準画像１３を作成する基準画像作成部６と、基準画像１３に基づいて版１０の良否判断を行う第１判定部７とを備えている。なお、このような良否判定部５は、上記の一般的なコンピュータによって実現できる。記憶部に良否判定プログラムが格納されており、これに従って良否判定が行われる。制御手段４３と良否判定部５のコンピュータは１つにまとめても良いし、別々に設けてもよい。また、コンピュータの記憶部は、後述の第１記憶部６６を兼ねてもよい。

（基準画像作成部）
基準画像作成部６は、３次元情報からノイズを除去する第１ノイズ除去部６１と、３次元情報の高さ情報から印刷影響部の情報を取り出す第１取り出し部６２と、第１取り出し部６２で取り出した情報を画像に変換する第１変換部６３と、第１変換部６３で変換された画像に対してパターンマッチング処理を実行し、理想画像に対応する領域を切り出す第１切り出し部６４と、第１切り出し部６４で切り出された切り出し画像１４を２値化する２値化部６５と、２値化された画像を基準画像１３として記憶する第１記憶部６６とを備えている。なお、理想画像とは、設計データに基づく版１０のパターン画像である。また版１０には欠陥や摩耗、バリ等がない良品を使用し、センサ部３で３次元情報を得ることとする。

（第１判定部）
第１判定部７は、３次元情報からノイズを除去する第２ノイズ除去部７１と、３次元情報の高さ情報から印刷影響部の情報を取り出す第２取り出し部７２と、第２取り出し部７２で取り出した情報を画像に変換する第２変換部７３と、第２変換部７３で変換された画像に対してパターンマッチング処理を実行し、基準画像１３に対応する領域を切り出す第２切り出し部７４と、第２切り出し部７４で切り出された切り出し画像１４に基づいて良否判定を行う第２判定部７５とを備えている。

第２判定部７５は、第２切り出し部７４で切り出された切り出し画像１４からパターン凸部１１の画像を抽出する第１抽出部７５ａと、第１抽出部７５ａで抽出された抽出画像１５から高さ平均、高さばらつきを算出する第１算出部７５ｂと、第１算出部７５ｂで算出された値と基準値とを比較判定する第３判定部７５ｃとを備えている。

また、第２判定部７５は、さらに、第２切り出し部７４で切り出された切り出し画像１４からパターン凸部１１の画像を削除する第１削除部７５ｄと、第１削除部７５ｄでパターン凸部１１が削除された画像に残る残留凸部Ｃの有無を確認する第１確認部７５ｅとを備えている。

（検査方法）
次に、上記検査装置１を用いた検査方法について説明する。

（情報取得工程）
まず、センサ部３で良品や検査対象の版１０の表面の３次元情報を取得する（図３のＳ１１や図４のＳ２１）。３次元情報の取得にあたっては、まず、回転手段４２に版１０を取り付けて版１０を軸周りに回転可能としておく。また、それに併せて軸方向移動手段４１のレール４１ａを版１０の軸方向と平行にする。次に、レール４１ａ上に設置されたセンサ部３を測定位置まで移動させる。この状態でセンサ部３での測定をはじめ、版１０を１回転させることで１周分の３次元情報を得る。１周分の３次元情報が得られた段階で、センサ部３をレール４１ａに沿ってセンサ部３の検出幅分だけ移動させ、同じように版１０を回転させて１周分の３次元情報を得る。この工程を繰り返すことで版１０全面に亘る３次元情報を取得する。３次元情報は、検出幅方向（版１０の軸方向）をＸ軸、送り方向（回転方向）をＹ軸、高さ方向をＺ軸としている。なお、基準画像１３の作成にあたっては必ずしも版１０全面に亘る３次元情報を取得する必要はなく、例えば１周分の３次元情報もしくはパターンの周期的な形状が出ている範囲の３次元情報を得るだけでも良い。

（基準画像作成工程）
続いて、基準画像１３を作成する。まず、第１ノイズ除去部６１で、情報取得部２で得られた良品の３次元情報からノイズを除去する（Ｓ１２）。具体的には、３次元情報には軸方向移動手段４１や回転手段４２の振動等の外乱が含まれているため、フィルター処理を施して測定ノイズを低減する。

次に、第１取り出し部６２で、ノイズが除去された３次元情報の高さ情報から印刷影響部の情報を取り出す（Ｓ１３）。印刷影響部とは、版１０を誘電体フィルムに押し付けた際、誘電体フィルムと当接して油を印刷することになる部位であって、パターン凸部１１の頂点から垂直方向に凹部１２側に向かう一定範囲（パターン凸部１１と凹部１２の高低差（設計値）よりも小）である。この工程により、版１０を誘電体フィルムに押し付けた際、誘電体フィルムと当接しない部位の高さ情報は削除される。すなわち、凹部１２の高さ情報は削除される。

次に、第１変換部６３で、第１取り出し部６２で取り出した情報を画像に変換する（Ｓ１４）。具体的には、高さ情報（ｍｍ単位）を輝度情報（例えば１６ｂｉｔ正の整数）に変換し、濃淡で高さ情報を表す画像に変換する。例えば高さが高い部分を薄く、低い部分を濃く表現した画像とする。

次に、第１切り出し部６４で、第１変換部６３で変換された画像に対してパターンマッチング処理を実行し、理想画像に対応する領域を切り出す（Ｓ１５）。具体的には、理想画像に基づいて画像からパターン凸部１１を含む画像を切り出す。より具体的には、理想画像と相関度が高くなる範囲を指定して切り出す。すなわち、パターン凸部１１の大きさ、凹部１２の大きさ、パターン凸部１１と凹部１２との位置関係が理想画像とほぼ等しくなるように切り出す。理想画像はパターン（例えば井桁状）を含む設計データに基づいた画像である。従って、第１切り出し部６４で切り出された切り出し画像（理想画像に対応する領域）１４は、パターンを含んだ画像となる（図６参照）。

そして２値化部６５で、切り出し画像１４を２値化（Ｓ１６）した後、第１記憶部６６に、２値化した画像を基準画像１３として記憶させて（Ｓ１７）、基準画像作成工程を完了する。このように、実際の版１０に基づいて基準画像１３を作成することにより、理想画像に比べてより実態に即した基準を設けることができ、精度の良い良否判定が可能となる。

（良否判定工程）
基準画像１３が作成された後で、次に良否判定を行う。まず、上記情報取得工程に基づいて検査対象となる版１０の３次元情報を取得する（図４のＳ２１）。次に、第２ノイズ除去部７１で、情報取得部２で得られた３次元情報からノイズを除去する（Ｓ２２）。ノイズ除去方法は第１ノイズ除去部６１と同じである。

次に、第２取り出し部７２で、ノイズが除去された３次元情報の高さ情報から印刷影響部の情報を取り出す（Ｓ２３）。取り出し方法は第１取り出し部６２と同じである。次に、第２変換部７３で、第２取り出し部７２で取り出した情報を画像に変換する（Ｓ２４）。変換方法は第１変換部６３と同じである。

次に、第２切り出し部７４で、第２変換部７３で変換された画像に対してパターンマッチング処理を実行し、基準画像１３に対応する領域を切り出す（Ｓ２５）。具体的には、基準画像１３に基づいて画像からパターン凸部１１を含む画像を切り出す。より具体的には、基準画像１３と相関度が高くなる範囲を指定して切り出す。すなわち、パターン凸部１１の大きさ、凹部１２の大きさ、パターン凸部１１と凹部１２との位置関係が基準画像１３とほぼ等しくなるように切り出す。基準画像１３はパターン（例えば井桁状）を含む画像である。従って、第１切り出し部６４で切り出された切り出し画像（基準画像１３に対応する領域）１４は、パターンを含んだ画像となる。

次に、第１抽出部７５ａで、第２切り出し部７４で切り出された切り出し画像１４からパターン凸部１１の画像１５を抽出する（Ｓ２６）。この際、図６の破線で示すように矩形状に枠取りをする。また、パターン凸部１１の大きさよりも僅かに小さい範囲で枠取りをすることが好ましい。続いて、第１算出部７５ｂで、第１抽出部７５ａで抽出された抽出画像１５から高さ平均値、高さばらつき（標準偏差）を算出する（Ｓ２７）。なお、抽出画像１５は濃淡によって高さ情報を保持していることから、これを数字に逆変換することで各数値を算出することができる。

そして、第３判定部７５ｃで、第１算出部７５ｂで算出された値と基準値とを比較して良否判定を行う（Ｓ２８）。例えば良品の場合、図８に示すように高さ平均値は大きく、高さばらつきは小さい。一方で、パターン凸部１１に切れや凹みがある場合、高さばらつきが大きくなる。また、パターン凸部１１が摩耗している場合、高さ平均値が小さく、高さばらつきが大きくなる。そのため、予め基準値を設定しておくことで、版１０の良否判断を行うことができる。なお、基準値については、事前に良品の高さ平均値や高さばらつきを１つ又は複数取得しておき、それに基づいて定めてもよいし、設計値や規格値に基づいて定めてもよい。

上記判定はパターン凸部１１の良否判定であるが、続いて、パターン凸部１１外の良否判定について説明する。

パターン凸部１１外の良否判定では、まず、第１削除部７５ｄで、第２切り出し部７４で切り出された切り出し画像１４からパターン凸部１１の画像を削除する（Ｓ２９）。具体的には、基準画像１３のパターン凸部１１を画像処理によって膨張させる（幅を広げる）とともに膨張後の画像を白黒反転する（図７の符号１３ａ参照）ことでパターン凸部１１とその周辺の高さ情報を削除し（パターン凸部１１とその周辺を０、これ以外の部分を１とし）、これを切り出し画像１４に積算することで、切り出し画像１４からパターン凸部１１を削除する。なお、パターン凸部１１に加えてその周辺まで削除するのはノイズを除去するためである。従って、測定精度にあわせて膨張させる幅を調整することが好ましい。

そして第１確認部７５ｅで、第１削除部７５ｄでパターン凸部１１が削除された画像に残る残留凸部Ｃの有無を確認する（Ｓ３０）。図７の右図はパターン凸部１１を削除した図であるが、パターン凸部１１以外で、版１０を誘電体フィルムに押し付けた際、誘電体フィルムと当接して油を印刷することになる部位、すなわち残留凸部Ｃのみが抽出されることになるため、その数や面積を確認する。良品の場合、残留凸部Ｃは見られない。一方で、凹部１２に異物が付着していると、残留凸部Ｃが生じるため、不良の判定が可能となる（図８参照）。例えば、残留凸部Ｃの面積を集計し、その値と予め設定しておいた基準値とを比較してもよい。

パターン凸部１１の良否判定およびパターン凸部１１外（凹部１２）の良否判定は、パターン毎に行う。版１０には複数のパターン凸部１１が設けられているため、例えばその数だけそれぞれ良否判定を繰り返す。

このように本発明では、高さ情報を画像に変換した上で良否判定を行うため、カメラ等で画像を撮影した画像に基づいて良否判断を行う場合に問題となる、対象物からの反射や版１０の素材、色彩による影響を受けることがない。従って正確な検査を実施することが可能となる。また、検査員の目視に頼ることなく確実且つ一定の品質基準で良否判定を行うことができ、微細な欠陥も見落とすことが無い。さらに、消耗部品である版１０の摩耗状況も明らかになるため、交換基準が明確になり、設備の運用効率も向上する。

以上に、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、図では井桁状のパターンのみであったが、複数種類のパターンを備える版１０もある。この場合、各パターンで基準画像１３を設定し、最も相関度が高くなる基準画像１３に基づいて画像を切り出すようにすればよい。

なお、基準画像１３として良品の画像や設計図に基づく理想画像を用いる場合、基準画像作成工程は不要である。この場合、基準画像作成部６を設ける必要もない。

第１ノイズ除去部６１と第２ノイズ除去部７１、第１取り出し部６２と第２取り出し部７２、第１変換部６３と第２変換部７３、第１切り出し部６４と第２切り出し部７４については一方を他方にまとめてもよい。すなわち、例えば第１ノイズ除去部６１が第２ノイズ除去部７１を兼ねていてもよい。

１ 検査装置
２ 情報取得部
３ センサ部
４ 移動手段
４１ 軸方向移動手段
４１ａ レール
４１ｂ ランナ
４２ 回転手段
４３ 制御手段
５ 良否判定部
６ 基準画像作成部
６１ 第１ノイズ除去部
６２ 第１取り出し部
６３ 第１変換部
６４ 第１切り出し部
６５ ２値化部
６６ 第１記憶部
７ 第１判定部
７１ 第２ノイズ除去部
７２ 第２取り出し部
７３ 第２変換部
７４ 第２切り出し部
７５ 第２判定部
７５ａ 第１抽出部
７５ｂ 第１算出部
７５ｃ 第３判定部
７５ｄ 第１削除部
７５ｅ 第１確認部
１０ 版
１１ パターン凸部
１２ 凹部
１３ 基準画像
１３ａ 白黒反転した基準画像
１４ 切り出し画像
１５ 抽出画像
Ｃ 残留凸部

Claims (6)

1. フィルムコンデンサ用金属化フィルムを作成するための版の検査方法であって、
   誘電体フィルムにパターンを印刷するパターン凸部とそれ以外の凹部とを備えた版表面の３次元情報を取得するステップと、
   ３次元情報の高さ情報から印刷影響部の情報を取り出すステップと、
   取り出した情報を画像に変換するステップと、
   変換された画像に対してパターンマッチング処理を実行し、基準画像に対応する領域を切り出すステップと、
   切り出し画像からパターン凸部の画像を抽出するステップと、
   抽出された抽出画像から高さ平均、高さばらつきを算出するステップと、
   算出された値と基準値とを比較判定するステップと、
   を備える版の検査方法。
2. 切り出し画像からパターン凸部の画像を削除するステップと、
   パターン凸部が削除された画像に残る残留凸部の有無を確認するステップと、
   を備える請求項１記載の版の検査方法。
3. 基準画像のパターン凸部を膨張させた膨張後の画像に基づいて切り出し画像からパターン凸部の画像を削除する、請求項２記載の版の検査方法。
4. 基準画像を作成するステップを備える請求項１から３のいずれかに記載の版の検査方法。
5. 基準画像を作成するステップが、画像を２値化するステップを含む
   請求項４記載の版の検査方法。
6. フィルムコンデンサ用金属化フィルムを作成するための版の検査装置であって、
   誘電体フィルムにパターンを印刷するパターン凸部と、それ以外の凹部とを備えた版表面の３次元情報を取得する情報取得部と、
   ３次元情報の高さ情報から印刷影響部の情報を取り出す取り出し部と、
   取り出した情報を画像に変換する変換部と、
   変換された画像に対してパターンマッチング処理を実行し、基準画像に対応する領域を切り出す切り出し部と、
   切り出し画像からパターン凸部の画像を抽出する抽出部と、
   抽出された抽出画像から高さ平均、高さばらつきを算出する算出部と、
   算出された値と基準値とを比較判定する判定部と、
   を備える版の検査装置。

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