JPWO2011117943A1 - 検査装置、及び検査方法 - Google Patents

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Abstract

先行技術では、より微小な異物を検出するためには電圧を上げるしか手段が無く、放電による検査対象を破壊する可能性がある。また、より微小な異物を検出するために磁気抵抗体の移動速度を上げると、磁気インピーダンスセンサの応答速度を越えてしまい、検出できない課題があった。本発明は、上記目的を達成するために、検査対象を挟むように配置された第１の電極及び、第２の電極と、前記第１の電極に接続された電源と、前記検査対象の搬送速度を制御する搬送速度制御部と、前記第２の電極に接続され、前記第１の電極と前記第２の電極との間に形成された静電容量の変化により生じた電流を検出する電流検出部と、前記電流に基づき欠陥を検出する欠陥検出部と、を有する。更に本発明は、前記検査対象の搬送方向とは逆方向に回転する前記第２の電極を有する。更に本発明は、前記電源に直流もしくは交流電源を有する。

Description

本発明は被検査対象の欠陥（傷，クラックなど）や異物を検出する検査装置に関する。特に電池シートなどの板状金属上の金属欠陥の検査装置、及び検査方法に関する。
図１にリチウム電池の製造工程の一例を示す。原材料を電極材料混練し、図２（ａ）に示すように正極電極はアルミ箔の両面にコバルト酸リチウムなどの正極媒体を塗布し、乾燥させ、図２（ｂ）に示すように負極電極は銅箔の両面に炭素材料などの負極電極を塗布し、乾燥させる。
乾燥後の電極は、切断・加工し、図２（ｃ）に示すようにプラスチックなどのセパレート材と正極電極，負極電極を交互に重ねた状態で捲回し、プレスして密度を上げる。
プレス後は、集電部を溶接し、電解液などをセル組立し、リチウム電池が完成する。
ここで、正極電極及び負極電極（以下、これを電池シートと称する）を正極，負極として電池を製造する際に、金属異物が電池シートに混入していると、マイクロショートが発生し、電池性能が大きく低下するという課題がある。
また、リチウム電池は近年、電気自動車への適用が期待されているが、金属異物に起因したショート等が発生する場合がある。
そこで、信頼性向上の観点から電池シートの金属異物検査のニーズが高まっている。
リチウム電池の電極材料中の異物検査方法に関する先行技術としては、特許文献１に記載のように磁気インピーダンス効果により磁気乱れを発生させ異物の有無を検出する方法や、金属多層フィルムの欠陥検出方法に関する先行技術としては、特許文献２に記載のように金属多層フィルムに立上げ時間を遅延させつつ高電圧を印加し、電流を検出する方法などがある。
また、特許文献３には、絶縁性シートを厚さ方向から電極で挟み、ローラー電極と電極との間に生じる通電や放電を検知して異物の有無を判別する方法が開示されている。
また、特許文献４には、一対の電極でフィルムを挟んで静電容量によりフィルムの損傷を検査する装置が開示されている。
特開２００５−１８３１４２号公報 特開２００３−７５４１２号公報 特開２００２−２４３７９１号公報 特開２００２−１３１８３３号公報
特許文献１に記載の方法では、より微小な異物を検出するためには電圧を上げるしか手段が無く、高電圧による放電により検査対象を破壊してしまう点については配慮がなされていなかった。
また、特許文献２に記載の方法では、より微小な異物を検出するために磁気抵抗体の移動速度を上げると、磁気インピーダンスセンサの応答速度を越えてしまい、検出できない。
また、特許文献３は、２つの電極を、検査対象（絶縁性シート）に接触させ、挟み込んでいる。
しかし、検査対象の搬送速度を制御する点については開示されていない。
また、特許文献４は、交流電源によって、電場を形成しているが、電圧制御，搬送速度制御については開示されていない。
本発明は、以下の特徴を有する。なお、本発明は以下の特徴をそれぞれ独立して備える場合もあれば、複合して備える場合もある。
本発明の第１の特徴は、前記検査対象を搬送する搬送部と、前記検査対象を挟むように配置された第１の電極及び、第２の電極と、前記第１の電極に接続された電源と、前記検査対象の搬送速度を制御する搬送速度制御部と、前記第２の電極に接続され、前記第１の電極と前記第２の電極との間に形成された静電容量の変化により生じた電流を検出する電流検出部と、前記電流に基づき欠陥を検出する欠陥検出部と、を有することにある。
本発明の第２の特徴は、前記電源は直流電源であることにある。
本発明の第３の特徴は、前記第１の電極と、前記第２の電極との間隔を制御する間隔制御部を有することにある。
本発明の第４の特徴は、前記電源の電圧を制御する電圧制御部を有することにある。
本発明の第５の特徴は、前記電流を増幅する増幅部と、前記増幅された電流を電圧に変換するＩＶ変換部と、を有し、前記欠陥検出部は、前記変換された電圧に基づき欠陥を検出することにある。
本発明の第６の特徴は、前記第１の電極、及び前記第２の電極は、前記検査対象の面に対して平行な方向に複数配置されていることにある。
本発明の第７の特徴は、前記第１の電極、及び第２の電極は、格子状に配置されていることにある。
本発明の第８の特徴は、前記第１の電極、及び前記第２の電極は、前記検査対象の搬送方向に対して直交する方向に配置されていることにある。
本発明の第９の特徴は、前記欠陥の位置に目印を付ける目印付加部を有することにある。
本発明の第１０の特徴は、前記第２の電極、及び電流検出部を冷却する冷却部を有することにある。
本発明の第１１の特徴は、一方が可動可能な平行に配置された一組の電極と、電極間の静電容量の変化を検出するために一方の電極に接続された検出手段と、他方の電極に接続された電源を有し、電極間に配置され、可動可能な電極と同電位となるように電気的に接続された検査対象を、可動可能な電極の動きに同期して移動速度を制御すると共に電源電圧も制御することで検出条件の最適化を行い、検査対象上の欠陥の有無を電極間の静電容量変化時に流れる電流を電圧に変換して検出することにある。
本発明の第１２の特徴は、前記第２の電極として前記検査対象を搬送する方向とは逆方向に回転する回転電極を有することにある。
本発明の第１３の特徴は、前記回転電極は回転体上に一様もしくは一定間隔に複数配置されていることにある。
本発明の第１４の特徴は、回転体上に一定間隔で複数配置されている前記回転電極は、回転体上に格子状に複数配置されていることにある。
本発明の第１５の特徴は、回転体上に一定間隔で複数配置されている前記回転電極を複数配置し、前記検査対象の同一位置を位相を異にして検査するように、前記回転電極の回転開始位置もしくは電極位置の位相を制御することにある。
本発明の第１６の特徴は、前記欠陥検出部は検出信号の極性、出力値および検出幅（別の表現としては検出時間）から欠陥の種類および大きさを判定することにある。
本発明の第１７の特徴は、前記電源は交流電源であることにある。
本発明の第１８の特徴は、前記電流検出部に電圧検出部を有することにある。
本発明の第１９の特徴は、前記交流電源の電圧，周期および前記電圧検出部の抵抗値を制御することにある。
本発明の第２０の特徴は、前記欠陥検出部は検出信号の位相および出力値から欠陥の種類および大きさを判定することにある。
また、上述した処理，制御は同一、又は複数の処理部によって行われる。
本発明は以下の効果を奏する。なお、以下の効果はそれぞれ独立に奏される場合もあれば、同時に奏される場合もある。
（１）検出感度を上げるために高電圧の電源を使用することにより発生する放電による検査対象の破壊、高電圧印加の可能性を回避しつつ感度向上が図れる。
（２）検査対象の移動速度と検出感度には比例関係が成り立つため、高感度とスループット向上を同時に図れる。
リチウム電池の製造工程の一実施例を示す図である。 リチウム電池の構造の一実施例を示す図である。 実施例１を説明する図である。 実施例１の検出原理を説明する図である。 実施例２を説明する図である。 実施例３を説明する図である。 実施例４を説明する図である。 実施例５を説明する図である。 実施例６を説明する図である。 実施例７を説明する図である。 実施例８を説明する図である。 実施例９を説明する図である。 実施例１０を説明する図である。 実施例１０の他のバリエーションを説明する図である。 実施例１１を説明する図である。 実施例１２を説明する図である。 実施例１３を説明する図である。 実施例１４を説明する図である。 実施例１５を説明する図である。 実施例１６を説明する図である。 実施例１７を説明する図である。 実施例１８を説明する図である。 実施例１９を説明する図である。
以下、実施例を図面を用いて説明する。
なお、以降複数の実施例について説明するが、各実施例はそれぞれ独立して実施することができるし、組み合わせて実施することもできる。
図３は、実施例１の欠陥検査装置の構成を示す図である。
図３に示すように電池シート４を移動，搬送するローラー１は、ローラー１の回転速度を制御する速度制御部２により回転速度（電池シート４の移動速度）を制御し、電源３に接続されている。
ローラー１と電池シート４は同電位となるように接触しており、電池シート４と平行且つ、一定の間隔で配置された電極５とで、平行平板コンデンサを形成している。
電極５は電極間の間隔を調整する間隔制御部１１を具備し、金属異物９が電池シート４上にあると電極間の間隔が変わることにより静電容量に変化が発生し、この時に流れる電流を増幅する電流増幅手段と、電流を電圧に変換するＩＶ変換手段とを有する検出部６に接続されている。
全体制御部７は検出部６からの信号が規定した値以上の電圧の場合には、表示部８に異物検出情報を表示する。
また、全体制御部７では、入力部１２により入力されたデータを元に電源３の電圧制御及びローラー１の速度制御部２の速度制御も行い、検出したい金属異物９の大きさに応じて電源電圧及びローラー回転速度の制御を行い、更に電極５を電池シート４と直行する方向に間隔制御部１１を介して動かし、位置調整を行う。
本実施例の欠陥検査装置を用いることにより、検出したい欠陥の大きさに応じて、電圧と検査対象の移動速度を最適化可能となり、検査対象を破壊することなく、高電圧印加を回避しつつ、高感度に欠陥を検出することが可能となる。
ここで、検出部６では検出した電流を電圧に変換しているが、ＩＶ変換することなく、電流のままで異物の有無を判定しても良い。
また、本実施例では電極５に検出部６を接続し、ローラー１に電源３を接続しているが、電極５に電源３を接続し、ローラー１に検出部６を接続しても良い。
図４は、本実施例１の検出原理を示す図である。
図４に示すように、電池シート４を移動，搬送するローラー１は、ローラー１の回転速度を制御する速度制御部２により回転速度（電池シート４の移動速度）を制御し、電源３に接続されている。
ローラー１と電池シート４は同電位となるように接触しており、電池シート４（電極Ａ）と平行且つ、一定の間隔で配置された電極５（電極Ｂ）とで、平行平板コンデンサを形成している。
電極５の大きさは縦（Ｓｙ），横（Ｓｘ）共に電池シート４以下の大きさであり、電極５は金属異物９が電池シート４上にあると電極間の間隔（ｄ−ｄ０）が変わることにより静電容量に変化が発生し、この時に流れる電流を検出部６内の電流増幅アンプ１０で増幅すると共に、電流を電圧に変換する。
全体制御部７は検出部６からの信号が規定した値以上の電圧の場合には、表示部８に異物検出情報を表示する。
また、全体制御部７では、電源３の電圧制御及びローラー１の速度制御部２の速度制御も行い、検出したい金属異物９の大きさに応じて電源電圧及びローラー回転速度の制御を行う。
ここで、本実施例による静電容量の変化量ΔＣは異物無しの場合の静電容量をＣ、異物有りの場合の静電容量をＣ０、真空の誘電率をε、異物の比誘電率をεｓ、異物の大きさを縦Ｓｙ０，横Ｓｘ０，高さｄ０、電極間の間隔をｄとすると次式のようになる。
Figure 2011117943
また、この時に流れる電流Ｉは、電源電圧をＶ、電池シート４上の金属異物９が電極５を通過する時間をｄｔとすると次式のようになる。
Figure 2011117943
上記式で分かるように、静電容量の変化量は電極５の面積、金属異物９の面積及び電極間の間隔と異物の高さにより決定するため、電極５の大きさと電極間の間隔を最適化するのは勿論のこと、検出する電流は、電源電圧と電池シート４の移動速度に依存するため、電源電圧と移動速度を最適化することで所望の大きさの金属異物９を検出可能となる。
なお、電源３は直流電源が望ましいが、交流電源を使用する場合には、図示しないが検出部６に交流電源の周期に同期した積算部を設け、単位時間毎の変化を検出するようにすれば良い。
図５は、実施例２の欠陥検査装置を示す図である。
実施例２では、図５（ａ）に示すように検査対象である電池シート４全面を検査するために電池シート４の面に平行な面上で電池シート４の移動方向と直行する方向に電池シート４の幅と同じもしくはそれ以上の長さの電極を一つ配置する。
また、図５（ｂ）に示すように検査対象である電池シート４全面を検査するために電池シート４の面に平行な面上で電池シート４の移動方向と直行する方向に複数の電極５ａ〜５ｆを配置しても良い。
更に図５（ｃ）に示すように複数の電極５ａ〜５ｆを格子状に配置しても良い。
また、図５（ｄ）に示すように複数の電極５ａ〜５ｄを格子状に配置し、且つ、電池シート４の移動方向と直行する方向にオーバーラップさせても良い。
なお、電極５の形状は四角形（正方形，長方形，菱形，台形）でも、円形でも多角形でも良い。
図６は、実施例３を示す図である。
実施例３では、複数電極の検出部に特徴がある。
実施例３では、図６（ａ）に示すように検査対象である電池シート４全面を検査するために電池シート４の面に平行な面上で電池シート４の移動方向と直行する方向に複数配置された電極５ａ〜５ｄの信号を検出部６内の電流増幅アンプ１０に入力する際に統合して入力する。
また、図６（ｂ）に示すように検査対象である電池シート４全面を検査するために電池シート４の移動方向と直行する方向に複数配置された電極５ａ〜５ｄの信号を検出部６内のそれぞれ対応する電流増幅アンプ１０ａ〜１０ｄに入力し、電池シート４上のどの位置に異物があるかを認識できるようにしても良い。
図７は、実施例４を説明する図である。
実施例４では欠陥目印機能を有する。
図７（ａ）は検査対象である電池シート４全面を検査するために電池シート４の面に平行な面上で電池シート４の移動方向と直行する方向に複数配置された電極５ａ〜５ｄの信号を検出部６内の電流増幅アンプ１０に入力する際に統合して入力する場合の構成である。
図７（ｂ）は検査対象である電池シート４全面を検査するために電池シート４の面に平行な面上で電池シート４の移動方向と直行する方向に複数配置された電極５ａ〜５ｄの信号を検出部６内のそれぞれ対応する電流増幅アンプ１０ａ〜１０ｄに入力する場合の構成である。
それぞれ、複数の電極５ａ〜５ｄで異物の有無を検出した電池シート４は、複数の欠陥目印機能部１３ａ〜１３ｄのある位置に移動し、異物が存在する場合には、電池シート４に目印をつけ、後の工程で、その部分は使用しないようにする。
ここで、欠陥目印機能部１３ａ〜１３ｄには、インクジェットなどの印刷に使用されるようなものを使用すれば良い。
なお、本実施例４では複数の電極５ａ〜５ｄ及び複数の欠陥目印機能部１３ａ〜１３ｄについて説明したが、単一の電極５、単一の欠陥目印機能部１３の組合せでも良く、更には、複数の電極５ａ〜５ｄ及び複数の欠陥目印機能部１３ａ〜１３ｄと単一の電極５、単一の欠陥目印機能部１３の組合せでも良いことは言うまでもない。
図８は、実施例５の構成を説明する図である。
本実施例５では、図８に示すように検査対象である電池シート４の表裏両面に電極５ａ，５ｂを備え、それぞれの電極に対応した検出部６ａ，６ｂにより静電容量の変化を検出する。
また、それぞれの電極には間隔制御部１１ａ，１１ｂが具備されており、検査対象との間隔を調整する。
これにより、検査対象の表裏両面を同時に検査することができる。
図９は、実施例６の構成を説明する図である。
実施例６は、欠陥検査装置の冷却機能を有することを特徴とする。
図９に示すように電池シート４を移動，搬送するローラー１は、ローラー１の回転速度を制御する速度制御部２により回転速度（電池シート４の移動速度）を制御し、電源３に接続されている。
ローラー１と電池シート４は同電位となるように接触しており、電池シート４と平行且つ、一定の間隔で配置された電極５とで、平行平板コンデンサを形成している。
電極５は電極間の間隔を調整する間隔制御部１１を具備し、金属異物９が電池シート４上にあると電極間の間隔が変わることにより静電容量に変化が発生し、この時に流れる電流を増幅する電流増幅手段と、電流を電圧に変換するＩＶ変換手段とを有する検出部６に接続されている。
全体制御部７は検出部６からの信号が規定した値以上の電圧の場合には、表示部８に異物検出情報を表示する。
また、全体制御部７では、入力部１２により入力されたデータを元に電源３の電圧制御及びローラー１の速度制御部２の速度制御も行い、検出したい金属異物９の大きさに応じて電源電圧及びローラー回転速度の制御を行い、更に電極５を電池シート４と直行する方向に間隔制御部１１を介して動かし、位置調整を行う。
また、電極５から検出部６までを冷却機構部１４で覆い、冷却することにより、ノイズを低減することができ、より小さな静電容量の変化を検出することができる。
ここで、冷却機構部１４の冷却材としては、Ｈｅ2（ヘリウム，４.２２Ｋ，−２７６.９３℃）やＨｅ2よりもコストは小さいが温度は高いＮ2（窒素，７７.３６Ｋ，−１９５.７９℃）などを装置性能とコストとを勘案して使用すれば良い。
図１０は、実施例７の構成を説明する図である。
図１０に示すように電池シート４を移動，搬送するローラー１は、ローラー１の回転速度を制御する速度制御部２により回転速度（電池シート４の移動速度）を制御し、電源３に接続されている。
ローラー１と電池シート４は同電位となるように接触しており、電池シート４と平行且つ、一定の間隔で配置された電極５とで、平行平板コンデンサを形成している。
電極５は電極間の間隔を調整する間隔制御部１１を具備し、金属異物９が電池シート４上にあると電極間の間隔が変わることにより静電容量に変化が発生し、この時に流れる電流を増幅する電流増幅手段と、電流を電圧に変換するＩＶ変換手段とを有する検出部６に接続されている。
全体制御部７は検出部６からの信号が規定した値以上の電圧の場合には、表示部８に異物検出情報を表示する。
また、全体制御部７では、入力部１２により入力されたデータを元に電源３の電圧制御及びローラー１の速度制御部２の速度制御も行い、検出したい金属異物９の大きさに応じて電源電圧及びローラー回転速度の制御を行い、更に電極５を電池シート４と直行する方向に間隔制御部１１を介して動かし、位置調整を行う。
また、電極５から検出部６までの信号伝達路を冷却機構部１４で覆い、冷却することにより、電流増幅前にノイズを低減することができ、より小さな静電容量の変化を検出することができる。
ここで、冷却機構部１４の冷却材としては、Ｈｅ2（ヘリウム，４.２２Ｋ，−２７６.９３℃）やＨｅ2よりもコストは小さいが温度は高いＮ2（窒素，７７.３６Ｋ，−１９５.７９℃）などを装置性能とコストとを勘案して使用すれば良い。
なお、図示しないが、電極５から検出部６までの信号伝達路に超伝導材料を使用して、低温で検出信号を検出部６まで送ることで、ノイズの低減を図っても良い。
なお、上述した各実施例では電池シートの検査について説明したが、検査対象が金属あるいは金属膜であり、検出すべき欠陥が金属である場合には、本発明の欠陥検査方法を適用できるのは言うまでも無く、検査対象が絶縁体であっても、検出すべき欠陥が金属の場合でもローラーを一部変更し、電極と平行となる面積を増やすことで本発明の欠陥検査方法を適用可能である。
図１１は、実施例８の構成を示す図である。
図１１に示すように電池シート４を移動，搬送するローラー１は、ローラー１の回転速度を制御する速度制御部２により回転速度（電池シート４の移動速度）を制御し、電源３に接続されている。
ローラー１と電池シート４は同電位となるように接触しており、電池シート４と平行且つ、一定の間隔で配置され、電池シート４の移動方向とは逆方向に回転する回転体５０に一様に具備された電極５とで、平行平板コンデンサを形成している。
電極５は電極間の間隔を調整し、かつ、回転体の回転速度を制御する電極制御部５１を具備し、金属異物９が電池シート４上にあると電極間の間隔が変わることにより静電容量に変化が発生し、この時に流れる電流を増幅する電流増幅手段と、電流を電圧に変換するＩＶ変換手段とを有する検出部６に接続されている。
全体制御部７は検出部６からの信号が規定した値以上の電圧の場合には、表示部８に異物検出情報を表示する。
また、全体制御部７では、入力部１２により入力されたデータを元に電源３の電圧制御、ローラー１の速度制御部２の速度制御及び電極５が具備された回転体５０の回転速度制御も行い、検出したい金属異物９の大きさに応じて電源電圧，ローラー回転速度，回転体の回転速度の制御を行い、更に電極５を電池シート４と直行する方向に電極制御部５１を介して動かし、位置調整を行う。
実施例８では、検出したい欠陥の大きさに応じて、電圧と検査対象の移動速度並びに電極が具備された回転体の回転速度を最適化可能となり、検査対象を破壊することなく、高電圧印加を回避しつつ、高感度に欠陥を検出することが可能となる。
ここで、検出部６では検出した電流を電圧に変換しているが、ＩＶ変換することなく、電流のままで異物の有無を判定しても良い。
また、本実施例８では電極５に検出部６を接続し、ローラー１に電源３を接続しているが、電極５に電源３を接続し、ローラー１に検出部６を接続しても良い。
更に、図９もしくは図１０に示すように検出部６もしくは電極５と検出部６の間に冷却機構部を設けても良く、更に、図８に示すように電極５を検査対象の表裏両面に具備しても良いことは言うまでも無い。
図１２は、実施例９の構成を示す図である。
上述した式２に示すように検出時間は短い方が感度が良いため、回転体５０に一様に電極５を配置するのではなく、図１２に示すように回転体５０に電極５を一定間隔で配置することで、高感度化を図れる。
なお、電極５から検出部６への信号伝達方法としては、ブラシによる接触方式やフォトカプラによる非接触方式等を用いれば良く、フォトカプラの電源として太陽電池を使用すれば完全非接触で構成可能である。
図１３は、実施例１０の構成を示す図である。
実施例１０では、回転体５０に電極５を一定間隔で配置する際に、図１３（ａ）に示すように検査対象である電池シート４全面を検査するために電池シート４の面に平行な面上で電池シート４の移動方向と直行する方向に電池シート４の幅と同じもしくはそれ以上の長さの電極を一定間隔（ｗ）に配置する。
また、図１３（ｂ）に示すように検査対象である電池シート４全面を検査するために電池シート４の面に平行な面上で電池シート４の移動方向と直行する方向に複数の電極５ａ〜５ｌを一定間隔（ｗ）に配置しても良い。
更に図１３（ｃ）に示すように複数の電極５ａ〜５ｌを格子状に一定間隔（ｗ）に配置しても良い。
また、図１３（ｄ）に示すように複数の電極５ａ〜５ｈを格子状に一定間隔（ｗ）に配置し、且つ、電池シート４の移動方向と直行する方向にオーバーラップさせても良い。
また、図１４は、実施例１０の他のバリエーションを説明する図である。
図１４に示すように電池シート４の面に斜めに電池シート４の移動方向と直行する方向に電池シート４の幅と同じもしくはそれ以上の長さの電極を一定間隔（ｗ）に配置しても良い。
なお、電極５の形状は四角形（正方形，長方形，菱形，台形）でも、円形でも多角形でも良い。
図１５は、実施例１１の構成を示す図である。
図１５に示すように電池シート４を移動，搬送するローラー１は、ローラー１の回転速度を制御する速度制御部２により回転速度（電池シート４の移動速度）を制御し、電源３に接続されている。ローラー１と電池シート４は同電位となるように接触しており、電池シート４と平行且つ、一定の間隔で配置され、電池シート４の移動方向とは逆方向に回転する複数の回転体５０ａ，５０ｂに一定間隔で具備された電極５とで、それぞれ平行平板コンデンサを形成している。
電極５は電極間の間隔を調整し、かつ、複数の回転体の回転速度を制御する複数の電極制御部５１ａ，５１ｂを具備し、金属異物９が電池シート４上にあると電極間の間隔が変わることにより静電容量に変化が発生し、この時に流れる電流を増幅する電流増幅手段と、電流を電圧に変換するＩＶ変換手段とを有する複数の検出部６ａ，６ｂに接続されている。
全体制御部７は複数の検出部６ａ，６ｂからの信号が規定した値以上の電圧の場合には、表示部８に異物検出情報を表示する。
また、全体制御部７では、入力部１２により入力されたデータを元に電源３の電圧制御、ローラー１の速度制御部２の速度制御及び電極５が具備された複数の回転体５０ａ，５０ｂの回転速度制御も行い、検出したい金属異物９の大きさに応じて電源電圧，ローラー回転速度，回転体の回転速度の制御を行い、更に電極５を電池シート４と直行する方向にそれぞれ対応した複数の電極制御部５１ａ，５１ｂを介して動かし、位置調整を行う。
また、回転体の回転は電池シート４の同一位置を位相を異にして検査するようにするため、複数の回転体５０ａ，５０ｂの回転開始位置もしくは位相を全体制御部７で制御する。
実施例１１では、検出したい欠陥の大きさに応じて、電圧と検査対象の移動速度並びに電極が具備された回転体の回転速度を最適化可能となり、検査対象を破壊することなく、高電圧印加を回避しつつ、高感度に欠陥を検出することが可能となる。
また、一定間隔に配置された電極５の間に欠陥が通過した場合でも、位相の異なる回転体に具備された電極５でこの欠陥を検出可能となり、見逃しを防止すると共に高感度に欠陥を検出可能となる。
ここで、検出部６ａ，６ｂでは検出した電流を電圧に変換しているが、ＩＶ変換することなく、電流のままで異物の有無を判定しても良い。
また、本実施例では電極５に検出部６ａ，６ｂを接続し、ローラー１に電源３を接続しているが、電極５に電源３を接続し、ローラー１に検出部６ａ，６ｂを接続しても良い。
図１６は、実施例１２を説明する図である。
図１６（ａ）に示すように凸欠陥が検査対象上に存在する場合には、最初に電極と検査対象との距離が縮まり静電容量が増加するため出力が＋方向に振れ、次に欠陥が電極を過ぎると今度は静電容量が減少するため−方向に振れる。
逆に凹欠陥が検査対象上に存在する場合には、図１６（ｂ）に示すように最初に電極と検査対象との距離が広がり静電容量が減少するため出力が−方向に振れ、次に欠陥が電極を過ぎると今度は静電容量が増加するため＋方向に振れる。
このため、欠陥検出出力が最初に＋−のどちらに振れるかを確認することで欠陥の種類（凹凸）を判断可能となる。
図１７は、実施例１３を説明する図である。
図１７に示すように欠陥の高さｄ０に比例して検出出力は大きくなり、欠陥の大きさＳｘに比例して検出信号の変動時間が長くなるため、欠陥の検出出力値と検出出力変動時間から欠陥の大きさを判断可能となる。
図１８は、実施例１４を説明する図であり、欠陥検出出力と移動時間との関係の一実施例を示す図である。
図１８に示すように欠陥検出出力と移動時間には反比例の関係が成り立つ。
このため、検出したい欠陥サイズとシステムノイズから最適な移動時間（移動速度）を設定可能となる。
図１９は、実施例１５を説明する図であり、欠陥サイズと検出出力との関係の一実施例を示す図である。
図１９に示すように欠陥サイズ（高さ）と欠陥検出出力とには比例関係が成り立つ。このため、欠陥検出出力から欠陥サイズが判定可能となる。
図２０は、実施例１６を説明する図であり、欠陥サイズと検出出力との関係の別の一実施例を示す図である。
図２０に示すように欠陥サイズ（高さ）と欠陥検出出力とには前述したように比例関係が成り立ち、上述した式２のＶ／ｄｔに欠陥検出出力は比例しているため、検出したい欠陥サイズに応じて、最適なＶ（電圧）とｄｔ（移動速度）を設定することにより、欠陥が検出可能、かつ、欠陥サイズを判定可能となる。
図２１は、実施例１７の構成を説明する図である。
図２１（ａ）に示すように電池シート４を移動，搬送するローラー１は、ローラー１の回転速度を制御する速度制御部２により回転速度（電池シート４の移動速度）を制御し、交流電源５３に接続されている。
ローラー１と電池シート４は同電位となるように接触しており、電池シート４と平行且つ、一定の間隔で配置された電極５とで、平行平板コンデンサを形成している。
電極５は電極間の間隔を調整する間隔制御部１１を具備し、金属異物９が電池シート４上にあると電極間の間隔が変わることにより静電容量に変化が発生し、この時に流れる電流を増幅する電流増幅手段と、電圧検出部５２とを有する検出部６に接続されている。
電圧検出部５２では抵抗Ｒの両端の電圧を測定する。全体制御部７は検出部６からの信号と電源の信号を比較部５４で比較し、規定した値以上の差の場合には、表示部８に異物検出情報を表示する。
また、全体制御部７では、入力部１２により入力されたデータを元に交流電源５３の電圧、周期制御とローラー１の速度制御部２の速度制御並びに電圧検出部５２の抵抗値の制御も行い、検出したい金属異物９の大きさに応じて電源電圧，電源周期及びローラー回転速度の制御並びに電圧検出部５２の抵抗値の最適化を行い、更に電極５を電池シート４と直行する方向に間隔制御部１１を介して動かし、位置調整を行う。
本実施例１７により、検出したい欠陥の大きさに応じて、交流電源５３の電圧と周期と電圧検出部５２の抵抗値を最適化可能となり、検査対象を破壊することなく、高電圧印加を回避しつつ、高感度に欠陥を検出することが可能となる。
ここで、検出部６では電圧を検出しているが、電流を検出して異物の有無を判定しても良い。
また、本実施例では電極５に検出部６を接続し、ローラー１に電源３を接続しているが、電極５に電源３を接続し、ローラー１に検出部６を接続しても良い。
更に、本実施例では交流電源５３と検出電圧を比較しているが、図２１（ｂ）に示すように欠陥が無い場合の出力を図示しない方法により全体制御部７内のメモリに記憶し、検出電圧と比較しても良い。
更に、図９もしくは図１０に示すように検出部６もしくは電極５と検出部６の間に冷却機構部を設けても良く、更に、図８に示すように電極５を検査対象の表裏両面に具備しても良いことは言うまでも無い。
ここで、本実施例１７において電圧検出部５２の抵抗に流れる電流Ｉは、静電容量をＣ、電圧検出部５２の抵抗をＲ、時間をｔ、交流電源５３の周期をｆ、電圧をＶ・sin（２πｆｔ）とすると次式のようになる。
Figure 2011117943
また、この時に電圧検出部５２で検出される抵抗Ｒの両端の電圧ＶRは、次式のようになる。
Figure 2011117943
上記式で分かるように、静電容量の変化による電圧検出部５２での検出電圧は、電圧検出部５２の抵抗と交流電源５３の電圧及び周期に依存するため、電極５の大きさと電極間の間隔を最適化するのは勿論のこと、交流電源電圧と周期並びに電圧検出部５２の抵抗を最適化することで所望の大きさの金属異物９を検出可能となる。
言い換えるなら、電圧検出部５２の抵抗と交流電源５３の電圧及び周期を制御することで、所望の大きさの金属異物９を検出可能となる。
また、他の表現としては、交流電源電圧と周期並びに電圧検出部５２の抵抗を制御することで所望の大きさの金属異物９を検出可能となる。
図２２は、実施例１８を説明する図である。
本実施例の条件においては、図２２（ａ）に示すように大欠陥が検査対象上に存在する場合には、検出信号と欠陥の有無時の検出信号の差とで位相は同じであるが、小欠陥が検査対象上に存在する場合には、図２２（ｂ）に示すように検出信号と欠陥の有無時の検出信号の差とで位相が１８０度異なる。
このため、検出信号と欠陥の有無時の検出信号の差の位相を確認することで欠陥の種類や大きさを判断可能となる。
図２３は、実施例１９を説明する図である。
図２３に示すように欠陥検査装置６０にて検出した欠陥の情報を電池シート４の切断装置６１に送ることで欠陥の無い部分のみを自動で選択可能となる。
なお、上述した実施例では電池シートの検査について説明したが、検査対象が金属あるいは金属膜であり、検出すべき欠陥が金属である場合には、本発明の欠陥検査方法を適用できるのは言うまでも無く、検査対象が絶縁体であっても、検出すべき欠陥が金属の場合でもローラーを一部変更し、電極と平行となる面積を増やすことで本発明の欠陥検査方法を適用可能である。
１ ローラー
２ 速度制御部
３ 電源
４ 検査対象（電池シート）
５ 電極
６ 検出部
７ 全体制御部
８ 表示部
９ 金属異物
１０ 電流増幅アンプ
１１ 間隔制御部
１２ 入力部
１３ 欠陥目印機能部
１４ 冷却機構部
５０ 回転体
５１ 電極制御部
５２ 電圧検出部
５３ 交流電源
５４ 比較部
６０ 欠陥検査装置
６１ 切断装置

Claims (19)

  1. 検査対象の欠陥を検査する検査装置において、
    前記検査対象を搬送する搬送部と、
    前記検査対象を挟むように配置された第１の電極及び、第２の電極と、
    前記第１の電極に接続された電源と、
    前記検査対象の搬送速度を制御する搬送速度制御部と、
    前記第２の電極に接続され、前記第１の電極と前記第２の電極との間に形成された静電容量の変化により生じた電流を検出する電流検出部と、
    前記電流に基づき欠陥を検出する欠陥検出部と、を有することを特徴とする検査装置。
  2. 請求項１に記載の検査装置において、
    前記電源は直流電源であることを特徴とする電池シート検査装置。
  3. 請求項１に記載の検査装置において、
    前記第１の電極と、前記第２の電極との間隔を制御する間隔制御部を有することを特徴とする検査装置。
  4. 請求項１に記載の検査装置において、
    前記電源の電圧を制御する電圧制御部を有することを特徴とする検査装置。
  5. 請求項１に記載の検査装置において、
    前記電流を増幅する増幅部と、
    前記増幅された電流を電圧に変換するＩＶ変換部と、を有し、
    前記欠陥検出部は、前記変換された電圧に基づき欠陥を検出することを特徴とする検査装置。
  6. 請求項１に記載の検査装置において、
    前記第１の電極、及び前記第２の電極は、
    前記検査対象の面に対して平行な方向に複数配置されていることを特徴とする検査装置。
  7. 請求項６に記載の検査装置において、
    前記第１の電極、及び第２の電極は、格子状に配置されていることを特徴とする検査装置。
  8. 請求項６に記載の検査装置において、
    前記第１の電極、及び前記第２の電極は、
    前記検査対象の搬送方向に対して直交する方向に配置されていることを特徴とする電池シート検査装置。
  9. 請求項１に記載の検査装置において、
    前記欠陥の位置に目印を付ける目印付加部を有することを特徴とする検査対象検査装置。
  10. 請求項１に記載の検査装置において、
    前記第２の電極、及び電流検出部を冷却する冷却部を有することを特徴とする検査装置。
  11. 請求項１に記載の検査装置において、
    前記第２の電極が前記検査対象を搬送する方向とは逆方向に回転移動する回転電極であることを特徴とする検査装置。
  12. 請求項１１に記載の検査装置において、
    前記回転電極は、回転体上に一様もしくは一定間隔に複数配置されていることを特徴とする検査装置。
  13. 請求項１２に記載の検査装置において、
    回転体上に一定間隔に配置されている前記回転電極は、回転体上に格子状に複数配置されていることを特徴とする検査装置。
  14. 請求項１３に記載の検査装置において、
    回転体上に一定間隔に配置されている前記回転電極は、複数配置され、
    前記検査対象の同一位置を位相を異にして検査するように、前記回転電極の回転開始位置もしくは電極位置の位相を制御することを特徴とする検査装置。
  15. 請求項１に記載の検査装置において、
    前記欠陥検出部は検出信号の極性、出力値および検出幅から欠陥の種類および大きさを判定することを特徴とする検査装置。
  16. 請求項１に記載の検査装置において、
    前記電源は交流電源であることを特徴とする検査装置。
  17. 請求項１６に記載の検査装置において、
    前記電流検出部に電圧検出部を具備していることを特徴とする検査装置。
  18. 請求項１７に記載の検査装置において、
    前記交流電源の電圧、周期および電圧検出部の抵抗値を制御することを特徴とする検査装置。
  19. 請求項１８に記載の検査装置において、
    前記欠陥検出部は検出信号の位相および出力値から欠陥の種類および大きさを判定することを特徴とする検査装置。
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