JPH0434348A - シート状物検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、シート状物（以下適宜「ウェブ」と略称する
。）の検査装置、特に紫外域の光の照射により蛍光を発
する物質を成分としてと含むシ−ト状物をこの光で照射
し、シート状物から発する蛍光を受光しその光量変化か
らシート状物の不均一性に起因する欠陥を検査する装置
に関する。

（従来の技術） 従来のウェブ検査装置は、可視光を照射してウェブを透
過または反射した光を受光部に導き、受光センサが感知
する光量差をウェブの不拘−即ち欠陥として認識できる
ようにするものである。

この場合光源としては、タングステンランプ。

蛍光ランプ等の可視光範囲の連続スペクトル光源やレー
ザー等の単色光源が用いられ、センサとしては光電素子
、光電子増倍管、電荷結合素子（ＣＯＤ）等が用いられ
、またウェブの幅方向の走査手段としては、光源の移動
によりまたは多面体ミラーの回転等により光点を走査す
る方式か、ライン状ＣＯＤ等の撮像素子を用いる像走査
方式が実用されている。勿論ウェブの幅方向の走査手段
を持たない平行波面を有する上記光源と上記センサーの
組み合わせによる方式は従来よく知られている。

この従来の検査装置では、０．５ｍｍφ程度の微小な穴
やチリや数ｍｍ程度以上の不定形の汚れ、塗工膜のカス
レやラインの流れ方向の筋状に続（欠陥等を検出するた
めに１分解能の高い受光センサを用いるのが一般的であ
った。即ち光量は十分であり３分解能の高い受光センサ
ーを用いて。

微小欠陥の検出能力を向上させるとともに、欠陥の大き
さを１分解能の単位で知覚できるように構成され１例え
ばＣＯＤ素子は第２図（ａ）のような構成で使用されて
いた。

これらの従来の検査装置では、ウェブの不均一に起因す
る欠陥により照射光の吸収または反射率が正常部とは異
なることを利用しており、肉眼で見えないものは検出で
きないのが原則である。

近赤外域の不可視の半導体レーザ光を照射し。

この光の反射、吸収を検出する場合には、欠陥に起因す
る光量変化を肉眼で感知することはできないが、いずれ
にしてもウェブに照射した光の透過、反射による一次的
な光量変化を受光センサによって知覚するものである。

従っていずれの場合も、ウェブに照射された光そのもの
が透過２反射によって光量変化をもたらさないウェブの
不均一性の検出は不可能である一方ウェブの製造工程、
加工工程では、従来の通常の可視光、近赤外光の透過反
射により検知されていた穴、カスレ、ストリークのほか
に、可視光、近赤外光の透過９反射では検知できない欠
陥が発生することも多（、これは例えばウェブ上または
ウェブの塗工膜上の水ぬれ、油その他の透明液体のしみ
、塗工膜の厚みが筋状に薄くなるスクラッチ等があり、
これらは通常数ｍｍ程度以上の不定形の欠陥である。

また従来ウェブの製造工程、加工工程では通常の可視光
、近赤外光の照射で受光部が知覚できない欠陥を認識す
るために紫外域の「ブラックライト」と呼ばれる光を照
射し、ウェブの基材または塗膜部分に含まれる蛍光染料
との蛍光反応により二次的に発光する励起光を目視で確
認することが行われてきた。しかしこの方法では二次発
光の光量が少なく、またその変化量も少ないため２通常
の受光センサーでは感度が不足し、検査を自動化するこ
とができなかった。

（発明が解決しようとする課ｉ！り 本発明は１通常可視光、近赤外光の照射では検出できな
いウェブの欠陥を目視に鯨らずに検査できる装置を提供
することを第一の目的とする。

この発明の第二の目的は、検出感度を向上し検査の自動
化を図ることにある。

（課題を解決するための手段） 前述の課題を解決するため、以下の構成によりこれを達
成することができた。

即ち本発明は、蛍光物質を成分として含む走行ウェブに
対象欠陥を可視化させる目的で蛍光染料を励起発光させ
る主に紫外域の光を照射する投光部と蛍光物質を成分と
して含む走行ウェブ上を反射または走行ウェブの中を透
過した走行ウェブ表面又は内部の構造的な不均一に起因
する蛍光反応で励起された光の不均一を欠陥として知覚
する受光部と、欠陥を系外に抽出する目的で欠陥の程度
の大小、長短を判別するための識別レベルを与える設定
部と、設定レベルとの差で大小長短を判別する比較部と
、比較された欠陥のウェブ上の発生個所を明示するため
にウェブのエツジに印を入れるマーキング部と、比較さ
れた欠陥の情報を作成するデータロギング部を有するこ
とを特徴とするウェブ検査装置であり、上記の受光部は
ウェブの走行方向に対しその走査方向の分解能が高くな
るよう構成されている。

本発明はまた。走行ウェブから発する蛍光を検出する場
合の微弱な信号の検出のため、撮像装置の受光面を、ウ
ェブの走行方向にほぼ平行に、即ち走査方向に対しほぼ
直角方向に長片をもつ細長い矩形状の撮影エレメントを
走査方向に多数配列して構成し、これによって地合信号
成分を平均化し、Ｓ／Ｎ比を向上させている。

（作用） 本発明は、上述のように蛍光物質を成分として含む走行
ウェブに紫外域の光を照射し、ウェブの表面（または内
部）の構造的な不均一、または状態の不均一に起因する
２蛍光反応で励起された光の不均一を欠陥として知覚す
るので、肉眼で目視できない欠陥を感知することができ
る。

ａ本発明はまた受光部の分解能がウェブの走行方向に対
しその走査方向において高くなるよう構成されているの
で、走査方向の分解能を高く維持しつつ、走行方向に対
し信号サンプリングを多くしてノイズ成分を低下させ、
検出感度を向上することができる。

多くの欠陥は、走査方向に幅狭く走行方向に長い状態出
発生し易いので、走行方向の分解能が余り厳しくは必要
でないのに対し、走査方向には高く要求されるので２本
発明の上記構成は測定の分解能の要求を満足しつつ、感
度向上の要求に適した欠陥検出方法を達成したものであ
る。

さらに具体的に述べると、走査方向に直角な方向に長辺
を持つ長方形の撮像素子のアレーを走査して欠陥を検査
するようにしたので、各撮像素子の地合信号のノイズ成
分が低減され、欠陥信号のＳ／Ｎ比が改善されて、測定
感度が大幅に向上される。

（実施例） 以下図面に基づいて本発明の具体的実施例について説明
する。

第１図は９本発明のウェブ検査装置の１実施例図であり
、　（Ｗ）は生産ラインを走行中の紙、高分子フィルム
等のシート状物（ウェブ）である。

（１）はウェブの表面または内部に含まれる蛍光物質を
励起するための光を照射する投光器であり、　　（ｌａ
）はウェブに関し検出装置（２）と反対側に配置したも
の、（ｌｂ）は（２）と同じ側に配置したものを示す。

投光器（１）としては、ウェブに含まれる蛍光物質と蛍
光反応を起こす紫外域のスペクトルを発する光源であれ
ばよく２例えば紫外域のみの光を発生する市販の「プラ
ンクラライト」と呼ばれるものが用いられる。これは、
蛍光灯の一種でありちらつき防止のために高周波点灯す
ることが望ましい。

またキセノン、ハロゲンランプ等の光に紫外域のフィル
タをかけて所定のスペクトル光源として使用してもよい
。

検出装置（２）は、ウェブの励起部位から発する二次光
（蛍光）を集光する集光レンズ（３）。

光量調節用絞り（３ａ）及び光センサ−（４）から成り
、センサ（４）としてはライン型ＣＯＤを用いる。ＣＣ
Ｄ　（電荷結合素子）は光によって蓄えられた！荷を転
送し順々に読み出す手段を持った半導体光電変換素子で
、ライン状（また必要により２次元状）に配列して用い
られる。

ライン型ＣＯＤの配置関係は本発明における特徴の１つ
であり、第２図（ｂ）に示すように、細長い形状の素子
をその長平方向がウェブ走行方向と一致するように配置
し、これを走行方向と直角方向に多数（例えば２０４８
個）配列して構成することが望ましい。この場合ＣＣＤ
素子の長平方向及び配列方向は、つねにウェブの走行方
向、走査方向にそれぞれ一致することが不可欠というわ
けではなく、ＣＯＤ素子の受光面における光強度の分布
がウェブの走行方向における蛍光の強度の分布に対応し
、ＣＯＤ素子のラインの配列方向における受光強度分布
がウェブ上における走査方向の蛍光の強度分布に対応す
ればよい、（第２図は通常のライン型ＣＣＤの配列を示
す、）（５）は、ウェブの反射または透過光量を基準の
レベルに調節するために照射光量を自動的に調節する自
動調光装置、　（６）は高周波電源で、調光装置（５）
の制御信号に応じて所要の出力で投光器（１）に付勢電
力を供給する。

ライン型ＣＯＤ　（４）の信号はビデオ増幅器（７）で
増幅され１位相回路（８）に導かれる。

位相回路（８）は、ウェブの不均一に起因する欠陥の知
覚を光量の一時的増加傾向で捕えるか。

または逆に光量の一時的減少傾向で捕らえるかの位相の
判定を行い、それで区別できる欠陥の種類の情報を出力
回路（１３）に与えるとともに２位相が異なる場合には
一方を位相反転して、比較器（１２）で同一に信号処理
できるようにするためのものである。

位相回路を経た信号は、は地合信号の平均レベルが種々
の条件で変化しないようにＡＧＣ回路（９）でビデオ増
幅器（７）のゲインを自動的に変えられるように構成さ
れている。

一方欠陥を大きさ毎に弁別するために欠陥の検出レベル
をレベル設定器（１０）で設定する。

このレベル設定は、１段でもよいが、また２段にして重
欠陥と重欠陥に弁別するようにしてもよく、また３段以
上の多段にしてもよい。

このレベル設定器（１０）は、欠陥検出信号レベル（Ｓ
）を弁別するための比較用電圧を比較回路（１２）に与
える。

また走行するウェブの欠陥の走行方向の大きさを認識す
るため、走行ウェブの測長パルスがパルス発生器（１１
）から同じく比較回路（１２）に与えられる。ウェブの
欠陥の走行方向の長さは。

たとえば、ウェブ上の走査ごとに欠陥部位置で発生する
欠陥検出信号が、測長パルスが何個発生する期間続いて
発生するか示すように、比較器、ゲート回路、カウンタ
等を適宜組み合わせて構成することにより、計測するこ
とができる。この場合何回の走査の期間欠陥検出パルス
が続いて発生するかによりウェブ走行方向の欠陥の長さ
の程度がわかるが、欠陥検出パルスが継続して発生して
いる期間における測長パルスの発生個数を計数すること
により、走行方向の欠陥の長さを直接測定することがで
きる。なお測長パルスは、ウェブの一定距離の走行ごと
に発生するよう構成されている比較回路（１２）におい
て、欠陥の検出レベル、走行方向の長さ等の識別がなさ
れて出力回路（１３）に導かれ、ブザーの吹鳴（１４）
　、表示灯の点灯（１５）　、プリンタへのデータロギ
ング（１７）、ＣＲＴ表示（１８）等で作業者に指示情
報を与えるとともに、走行するウェブ（１）の耳端部に
エンジマーカ（１６）でマーキングしてウェブの欠陥を
明確にする。

次に本発明装置の特徴動作について述べる。

一般にウェブは製造または加工工程で流れ方向に走行す
るため、上記ライン型ＣＣＤをレンズと一体で組み込ん
だ受光部においてライン型ＣＣＤをウェブの流れ方向と
直角の関係に配置し、ライン型ＣＯＤの１素子毎に順々
に走査することにより、ウェブを反射または透過した光
量の変化を二次元的に知覚することが可能となる。

前述のように、従来ウェブの検査装置は、０゜５ｍｍφ
程度の微小な穴やチリから数ｍｍ程度以上の不定形の汚
れ、塗工膜のカスレや流れ方向の筋状に続く欠陥等を検
出するために１分解能の高い受光部センサを使うのが一
般的であった。（第２図（ａ）） 即ち光量が充分な通常の検査状況においては。

分解能の高い受光センサーを用いて微小欠陥の検出能力
を向上させると共に、欠陥の大きさを１分解能の単位で
高精度で知覚できるように設計される。

しかし一般にウェブ製造工程、加工工程では。

通常の可視光、近赤外光の照射では受光部が知覚出来な
い欠陥が多く発生する。この欠陥には１例えばウェブま
たはウェブの塗工膜上の水ぬれや油その他の透明液体の
しみ、塗工膜が部分的に薄くなるカスレ、塗工膜の厚み
が筋状に薄くなるスクラッチやストリーク等があり、こ
れらは通常数ｍｍ程度以上の不定形の欠陥である。

本発明の受光センサーは１通常の可視光、近赤外光の照
射で知覚できないこれらの数ｍｍ程度以上の欠陥を、紫
外域のブラックライトを照射し。

ウェブの基材または塗膜部分に含まれる蛍光染料との蛍
光反応により、二次的に発生する励起光の不均一を知覚
するウェブ検査装置において、ブラックライトとの最適
の組み合わせの一つを実現するものである。

通常使用しているアパーチャーサイズ　１４μｍＸ１４
ｕｍ、２０４８ビットのライン型ＣＯＤを使用してウェ
ブ上の４００ｍｍ幅を観察すると０．２ｍｍ×０．２ｍ
ｍの分解能になる。

−力木発明において使用する１４８ｍＸ２００μｍ、２
０４８ビットのライン型ＣＣＤの場合は０．２ｍｍｘ２
．９ｍｍの分解能になる。

ライン型ＣＣＤを用いたウェブを通過または反射した光
量変化の検出信号は、均一なウェブの場合、ウェブ又は
ウェブ上の塗工膜を含めた。内部または表面の状態によ
る基本的な振動波形で構成され、一般に地合信号（Ｎ）
と呼ばれる。

紙９合成紙等のウェブの場合、その表面２内部とも微小
な構成物の塊のフロックの集合で構成されるため、地合
信号と呼ばれる振動波形が生じる、均一なウェブに各種
の欠陥に起因する不均一な部分が存在すると、ウェブの
地合信号が光量が増加又は減少する方向に急変し、欠陥
信号となる。

一般に筋状の欠陥検出の検出レベルを上げる目的でＣＯ
Ｄの１素子毎の光の蓄積時間を大きくするために走査時
間を遅くしたり、ＣＯＤの検出信号を積分処理して継続
する欠陥信号を強調したり、または特別に均一なウェブ
を除いては欠陥の検出信号（Ｓ）を地合信号（Ｎ）の実
用範囲は、Ｓ／Ｎが３以上であることが知られている。

このＳ／Ｎ比は、欠陥の検出信号（Ｓ）が一定であれば
、地合信号（Ｎ）によって決まる。地合１９（Ｎ）はウ
ェブまたはウェブ上の塗工膜の内部や表面の微細な構成
物の構成状態を表すもので、紙や合成紙で代表されるウ
ェブの場合一般に高周波の振動として観測される。

通常使用しているアパーチャーサイズ１４μｍ×１４μ
ｍ、２０４８ピントのライン型ＣＯＤを使ってウェブ上
の４００ｍｍ幅を観察すると、最高　０．２ｍｍＸ０．
２ｍｍの構成物に相当する周波数成分に相当する周波数
成分を含む振動波形として地合が観測される。

本発明によると９例えば１４μｍ×２００ＩＪｍのアパ
ーチャーサイズのライン型ＣＯＤを使用すると、同じ＜
２０４８ビツトの場合　ウェブ上の４００μｍ幅を観察
すると、最高　０．２ｍｍｘ２．９ｍｍの構成分に相当
する周波数成分を含む振動波形として地合が観測される
。従ってこのＣＣＤを同一時間のクロンク周波数で読み
だすと。

１４μｍＸ２００μｍのアパーチャーサイズの場合、１
４μｍＸ１４μｍのものに比べて約１７１４以下の周波
数成分を含む振動波形として地合が観測されることにな
る。このとき地合波形の振幅は、ウェブの同一部分の地
合信号を観測している場合、１４μｍＸ２００μｍのア
パーチャーサイズの方が１４μｍＸ１４μｍのものより
も高い周波数成分がカットされ（ハイカットフィルター
を挿入した状態）、低い信号となる。

本発明によるウェブ検査装置は、ブラックライトの紫外
域の光でウェブまたはウェブ上の塗工膜に含まれる蛍光
染料と蛍光反応を起こさせ、その二次的な励起光をライ
ン型ＣＣＤで感知するに当たり、従来の１４μｍＸ１４
μｍのアパーチャーサイズのＣＣＤでは前述の特別な信
号処理なしでは、Ｓ／Ｎ＝２程度で検出ミスの確率が高
くて実用に耐えなかったものを、１４μｍＸ２００μｍ
のアパーチャーサイズのラインＣＣＤと組み合わせるこ
とにより、ＳＮ比を３以上に引き上げ、実用に供するこ
とを可能にしたものである。

また前述の筋状欠陥の検出レベルを上げる目的で、特別
な信号処理をしていない為、穴、汚れ。

カスレ、ストリーク、スクラッチ等のあらゆるウェブの
欠陥検出に有効である。

（効果） 上記説明から明らかなように１本発明により次の効果が
得られる。

１）ウェブ中に含まれる蛍光物質と蛍光反応を起こす紫
外域の光を照射して、蛍光を測定することにより可視光
、近赤外光に対する透過２反射の測定では不可能であっ
た。穴、汚れ、カスレ、ストリーク、スクラッチ等のあ
らゆる欠陥の総合検査に有効な手段が実現された。

２）検出部のＣＯＤ素子の改善により、ウェブ欠陥信号
のＳ／Ｎ比が改善され、欠陥検出の信鯨性が向上し、欠
陥検出の自動化が可能となった。

３）１種類の検出機構で各種の欠陥を検出できるので、
従来のように欠陥の種類に対応して数種の検出機構を設
置する必要がなく、検査装置の構成を簡易化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のウェブ検査装置の１実施例図である。 第２図は本発明の装置の動作説明図であり、　（ａ）は
従来ウェブ検査に使用されているＣＯＤの構成側図、　
（ｂ）は本発明のウェブ検査装置に使用するＣＯＤの構
成側図、　（Ｃ）はウェブの流れとＣＣＤ走査の関係の
説明図、（ｄ）。 （ｅ）はそれぞれ従来並びに本発明におけるウェブ欠陥
信号のＳ／Ｎ比の比較図である。 第３図は、ＣＯＤ素子の光波長感度特性図である。 （Ｗ）　　ウェブ、　　　　（１）　投光器（２）　受
光装置、　　　（３）　集光レンズ（３ａ）光量絞り。 （４）　ライン型ＣＯＤ、　　　（５）　　自動調光器
（５ａ）設定器。 （６）　高周波電源、　　（７）ビデオ増幅器（８）　
位相回路、（９）ＡＧＣ回路 （１０）　レベル設定Ｈ，（１１）パルス発生器（１２
）　比較器、　　　　（１３）（出力回路（１４）　ブ
ザー、　　　　（１５）　　表示燈（１６）　エンジマ
ー力、　　　（１７）　　プリンタ（１８）　　　ＣＲ
Ｔ。 特許出願人　　神崎製紙株式会社 （αｆｌＡｇＩ） 第 図 手続補正書 全文訂正明細書 平成３年８月３０日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）蛍光物質を成分として含む走行するシート状物に
   紫外域の光を照射する投光部と、 シート状物の表面または内部の構造的不均 一或いは状態の不均一に起因する、蛍光反 応で励起された光の不均一を欠陥として知 知覚する受光部と、欠陥の大小、長短を判 別するための比較部と、シート上に欠陥の 発生個所を表示するマーキング部と、欠陥 の情報を作成するデータ処理部とを備え、 前記受光部はシート状物の走行方向に対し てその走査方向の分解能が高くなるよう構 成されていることを特徴とするシート状物 検査装置。 （２）該シート状物が、蛍光物質を成分として含む紙、
   高分子フィルム等で代表されるシ ート状物であることを特徴とする請求項 （１）記載のシート状物検査装置。 （３）該シート状物が紙、高分子フィルム等で代表され
   るシート状物をベースとして、塗 工皮膜を形成したちものであることを特徴 とする請求項（１）記載のシート状物検査 装置。 工被膜を形成することを特徴とする請求項 （１）記載のシート状物の検査装置 （４）走行するシート状物の表面に紫外光を照射し、被
   照射位置から発生する二次光を撮 像装置により検出するとともに、撮像装置 の受光面が前記走行方向に細長い形状の固 体撮像素子をその短辺方向に多数配列して 構成されていることを特徴とするシート状 物検査装置。