JP2001059821A - 表面検査方法及び装置 - Google Patents
表面検査方法及び装置Info
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Abstract
間短縮と検査精度の向上とを可能とした表面検査方法及
び装置を提供すること。 【解決手段】 ウェブ2に検査光を照射して、該ウェブ
2の表面及び内部に存在する欠陥で乱反射した光を光電
素子により検出する表面検査方法である。ロール状に巻
かれたウェブ2を巻き戻して間欠搬送させ、該ウェブ2
の搬送が停止している際に、搬送方向とこれに直交する
方向の両方にその張力を通常該ウェブが製造工程で搬送
される際の値の少なくとも2倍以上作用させつつ、前記
光電素子を移動させてウェブ2の表面を走査し、欠陥と
その欠陥の位置とを検出する。
Description
内部に存在する欠陥を検出するための表面検査方法及び
装置に関し、特に、検査対象であるウェブに2次元的な
張力を作用させて、その平面性を向上させて検査を行う
ことを可能とした表面検査方法及び装置に関するもので
ある。
光板部材には、ポリエチレンテレフタレート(PET)
やトリアセチルセルロース(TAC)、ポリエチレンナ
フタレート(PEN)等のプラスチックフィルムが用い
られている。写真フイルムでは、支持体の表面や内部に
欠陥があると、印画紙に露光現像した際に欠陥像が生ず
る。液晶パネルでは、偏光板部材の欠陥によって液晶の
配向が乱されて目視欠陥が発生する。そのため、欠陥の
少ないプラスチックフイルムを供給することが望まれて
いる。特に、液晶パネルに使用するプラスチックフィル
ムでは、30μm以上の欠陥が無いことが望まれてい
る。
ために、製造後のプラスチックフイルムには、高精度の
欠陥検査を実施する必要がある。この検査では、製造直
後の幅広のプラスチックフイルムのウェブから検査用の
シートを作成し、この検査用シートを検査員による目視
や、偏光顕微鏡による観察等によって検査しているのが
実状である。
による目視検査は、およそ50μm以下の大きさの欠陥
を識別することが難しく、更に、作業に対する熟練度合
いや作業時の状態によって検査精度が変化してしまい、
品質管理の面で問題があった。また、偏光顕微鏡による
検査は、目視検査では発見できない微小な欠陥まで見つ
けることができるが、検査に膨大な時間がかかるという
問題がある。
る際や、検査用シートを偏光顕微鏡にセットする際に、
検査用シートにゴミや埃等の異物が付着することがあ
り、その異物が製造時のものなのか製造後に付着したも
のなのかが区別できず、検査の正確性に致命的な問題が
あった。
製造したウェブロールから巻き戻してウェブを連続搬送
し、この連続搬送されるウェブにレーザー光を照射し、
傷やゴミ等で乱反射したレーザー光を受光器で検出する
ようにした表面検査装置がある(例えば、特許登録第2
684460号)。しかしながら、この表面検査装置で
は、受光器の検出精度があまり良くなかったことから、
およそ200μm以下の欠陥を検出することができず、
また、検査光の入射が一定方向からとなるため、中には
乱反射しない欠陥もあり、検出されない欠陥が発生する
ことがあった。
に被検査対象が薄い可撓性材料であると、これらの表面
性を極めて均一に保つことは容易ではなかった。このた
め、特に反射光で欠陥を検出する場合、被検査対象にう
ねりや傾きがあると、良品部、欠陥部の反射光が正しく
受光部に入射しなくなり、検出精度が悪くなるといった
問題もあった。
されたもので、高精度欠陥検査の時間短縮と検査精度の
向上とを可能とした表面検査方法及び装置を提供するこ
とを目的とする。
めに、本発明に係る表面検査方法は、ロール状に巻かれ
たウェブを巻き戻して間欠搬送させ、このウェブの搬送
が停止している際に、ウェブの搬送方向とこれに直交す
る方向との両方にその張力を通常該ウェブが製造工程で
搬送される際の値の少なくとも2倍以上作用させつつ、
光電素子を移動させてウェブの表面を走査し、欠陥とそ
の欠陥の位置とを検出するようにしたことを特徴とす
る。また、本発明に係る表面検査方法は、ウェブの同一
部位に、前記光電素子による走査を少なくとも2回行
い、1度目の走査で欠陥の位置を検出し、2度目の走査
で欠陥の状態を識別するようにしたことを特徴とするも
のである。
ル状に巻かれたウェブを引き出して間欠搬送させるウェ
ブ搬送部と、該ウェブの停止時に、搬送方向と直交する
方向にその張力を通常該ウェブが製造工程で搬送される
際の値の少なくとも2倍以上作用させる張力作用部材
と、ウェブに検査光を照射する投光部とウェブからの乱
反射光を受光する光電素子とを前記搬送方向と直交する
方向に移動させてウェブの表面を走査させる走査機構と
を設け、欠陥とその欠陥の位置とを検出するようにした
ことを特徴とするものである。
光電素子としてラインCCDを用い、このラインCCD
の長手方向が前記ウェブの搬送方向に沿うように配置し
たことを特徴とするものである。さらに、ウェブの同一
部位に、前記光電素子による走査を少なくとも2回実施
し、1度目の走査で欠陥の位置を検出し、2度目の走査
で欠陥の形態を撮像するようにしたことを特徴とするも
のである。
部に、受光素子の走査位置の外周を囲むように配置され
た少なくとも一つのリング状ランプ、好ましくは垂直方
向に一定の長さをもった円筒型リング状ランプを用い、
受光素子とともに走査機構によって移動されるようにし
たことを特徴とする。
面に基づいて、詳細に説明する。図1は、本発明の一実
施形態に係る表面検査装置の構成を示す概略図である。
この表面検査装置は、プラスチックフイルムのウェブ2
がロール状に巻かれたウェブロール3がセットされるウ
ェブ供給部4と、ウェブ2の検査を行う検査部5と、検
査後のウェブ2を巻き取るウェブ回収部6とから構成さ
れている。
として使用されるプラスチックフイルムであり、磁気テ
ープの幅に裁断される前の幅広の状態となっている。ま
た、ウェブ2は、ゴミや埃,傷等がつかないように、両
面にラミネートフイルム7,8が重ねられた状態でロー
ル状に巻かれていることもある。その場合には、ウェブ
供給部4には、ウェブロール3から巻き戻したウェブ2
のラミネートフイルム7,8を剥離して巻き取ることが
必要であり、そのため剥離用ローラ9,10がウェブ2
の上,下方に配置されている。
は、検査部5を経てウェブ回収部6の回収用ローラ12
に巻き取られる。この回収用ローラ12は、図示されて
いないモータによってウェブ2を巻き取る方向に間欠回
転される。これにより、ウェブ供給部4のウェブ2は検
査部5に間欠搬送される。ウェブ供給部4と検査部5と
の間には、ウェブ2の静電気を除去するとともに、付着
しているゴミや埃等を吹き飛ばす除電ブロワ13が配置
されている。
る張力作用部材としての一対のローラ15,16が配置
されている。この平面性が付与されたウェブ2に対面し
て、ウェブ2に検査光を照射する投光部17と、光電素
子を含む撮像部18と、これら投光部17と撮像部18
とをウェブ2の搬送方向に直交する方向で移動させる走
査駆動部19とが配置されている。
象であるウェブ2の幅方向の移動を防止するために、表
面の静止摩擦係数の高いもの、例えば、鏡面化されて表
面粗さが0.4S以下のものや、合成ゴム層(例えばN
BR85)を有するものが好ましい。また、ウェブ2
は、その搬送方向に所定の張力、例えば10kg/m〜
60kg/m程度の張力をかけて搬送される。上記ロー
ラ15,16の静止摩擦係数は、ウェブ2に上記範囲の
張力をかけた場合に、ウェブ2がその搬送方向に直交す
る方向に収縮するのを防止するために必要なものであ
る。
の搬送方向にかける張力は、通常の製造時にかける5k
g/m程度に比べて少なくとも2倍として、このため、
いわゆるポアソン比による理論で示されるように、ウェ
ブ2の幅方向の収縮しようとする量が通常の製造工程で
の量に比べて大きくなる。しかし、表面の静止摩擦係数
の高いローラ15,16が、ウェブ2の幅方向への収縮
を抑制することにより、ウェブ2の幅方向への収縮を防
止するとともに、ローラ15,16間に位置するウェブ
2に、その搬送方向と搬送方向と直交する方向との両方
向に所定の張力を作用させることができるものである。
このようなローラ15,16を使用することで、検査さ
れる部位の平面性がきわめて均一となり、欠陥検査を容
易かつ高精度に行うことができる。
18は、光電素子である高解像度のラインCCD21
と、ウェブ2の表面で反射した光をラインCCD21に
結像する結像レンズ22と、これらが組み込まれる筐体
23とからなる。ラインCCD21は、長手方向がウェ
ブ2の搬送方向に沿うように配置されている。
このケース25に収められた複数のリング状ランプ26
a,26b,26c,26dと、各リング状ランプ26
a〜26dの間に配置され、リング状ランプ26a〜2
6dから放射された光をウェブ2の表面に向けて照射さ
せる複数の反射板27a,27b,27cとから構成さ
れている。リング状ランプ26a〜26dとしては、例
えば、リング形状の蛍光灯や、EL発光素子等が用いら
れる。
撮像部18によるウェブ2の撮像位置の周囲を囲むよう
にして配置される。これにより、撮像部18の撮像位置
に外周から検査光を様々な角度で入射することができ、
色々な反射率や指向性を有する傷やゴミ,埃等で検査光
を乱反射させることができ、表面検査装置の検査精度を
向上させることができる。なお、ウェブ2の下方には、
検出効率を高めるために、黒色の支持板29が配置され
ている。
形状の支持ステー31に保持されている。この支持ステ
ー31は、ウェブ2の幅方向に沿って配置された走査駆
動部に組み込まれており、この走査駆動部によってウェ
ブ2の幅方向に往復移動される。投光部17はウェブ2
の幅方向に移動しながらウェブ2の表面を照明し、撮像
部18は投光部17と一緒に移動しながら、投光部17
により照明されたウェブ2の表面を撮像する。
し、上記リング状ランプ26a〜26dが最も応用範囲
が広い。しかしながら、図4に示すように、撮像部18
に対向してウェブ2を挟み込むように配置されたバック
ライト50による検査光によっても、欠陥検査は可能で
あり、不透明異物や強い傷の類は有効に検出することが
できる。
とを移動させる走査機構が内蔵されている。この走査機
構としては、詳しくは図示されていないが、ウェブ2の
幅方向に沿って配置されたプーリーと、このプーリーに
かけられて支持ステー31が取り付けられたベルトとか
らなり、プーリーがモータで回転される際のベルトの移
動によって支持ステー31を移動させている。なお、走
査機構は、プーリーとベルトとに限定されるものではな
く、スプロケットとチェーン,ソレノイドとバネ,カム
機構,エアシリンダ,油圧シリンダ,ボールネジとボー
ルナット等を用いることができる。
ュータ33によって制御される。コンピュータ33に
は、表面検査装置を制御するための制御プログラムと、
検査の際のスレッシュホールドレベル等の検査条件とが
格納されており、これらに従って表面検査装置の制御が
行われる。
を2回走査し、1度目の走査でウェブ2の欠陥の位置を
検出し、2度目の走査で各欠陥の状態を撮像する。撮像
部18で撮像された欠陥位置データと欠陥画像データは
コンピュータ33に入力され、メモリ等の記憶装置に保
存される。また、保存されたデータは、コンピュータ3
3に接続されたモニタ35によって観察することがで
き、更に、コンピュータ33に接続されたプリンタ36
によってプリントアウトして、各種検討に用いることが
できる。このように、欠陥位置の認識と欠陥形状の撮像
とを別々の走査時に行うことで検査速度を飛躍的に高め
ることができ、一度の走査で欠陥位置の認識と欠陥形状
の撮像とを行う場合に比べて、およそ10倍程度検査時
間の短縮を図ることができる。
査部5で検出された欠陥の位置にマーキングを行うマー
キング装置38が配置されている。このマーキング装置
38は、詳しくは図示しないが、ウェブ2にマーキング
を行うプリンタヘッドと、このプリンタヘッドをウェブ
2の幅方向で移動させる移動機構とからなり、コンピュ
ータ33に保存された欠陥位置データに基づいて移動機
構がプリンタヘッドを移動させ、所定の位置でウェブ2
の表面にマーキングを行う。
クとしては、例えば、図5に示すように、欠陥の大きさ
によってマーク形状を変更することが有効である。ここ
では、大きな欠陥には同図(A)の五角形マーク40を
用い、中程度の大きさの欠陥には同図(B)の四角形マ
ーク41を用い、小さな欠陥には同図(C)の円形マー
ク42を用いるようにしている。これにより、検査後に
欠陥の大きさや分布を容易に調べることができる。な
お、プリンタヘッドには、例えば、インクジェット方式
のものや、インクリボンを使用する熱転写方式等のプリ
ンタヘッドや、背面インク供給型のスタンプ等を用いる
ことができる。
て、上記実施形態の表面検査装置の作用について説明す
る。図1に示すように、プラスチックフイルムのウェブ
2は、ロール状に巻かれたウェブロール3の形態で表面
検査装置のウェブ供給部5にセットされる。ウェブ供給
部5にセットされたウェブロール3からは、ウェブ2が
巻き戻され、両面を挟み込んでいるラミネートフイルム
7,8が剥がされてから、検査部5を経てウェブ回収部
6の回収用ローラ12に係止される。ラミネートフイル
ム7,8は、剥離用ローラ9,10にそれぞれ係止され
る。このように、ウェブロール3を直接検査装置にセッ
トして検査することができるため、検査用シートを作成
していた従来に比べて検査の正確性が向上する。
コンピュータ33を操作して各種設定を行う。ここでの
設定とは、検査する材質やウェブ2の厚み,検査面積,
欠陥の大きさや状態に関するスレッシュホールドレベ
ル,マーキングの実施・不実施等である。
示されていないモータが回収用ローラ12をウェブ巻き
取り方向に間欠回転させ、ウェブ2をウェブ供給部4か
ら引き出して検査部5に間欠搬送する。このとき、ウェ
ブ2は、前述のようなローラ15,16の作用により、
搬送方向及びこれに直交する方向の両方に張力をかけら
れ、極めて良好な平面性が得られる。また、図2及び図
3に示すように、投光部17ではリング状ランプ26a
〜26dが点灯される。ウェブ2の搬送が停止すると、
走査駆動部19が作動し、支持ステー31に保持された
投光部17と撮像部18とをウェブ2の幅方向に沿って
一定速度で移動させる。その際に撮像部18ではライン
CCD21が駆動され、投光部17で照明されたウェブ
2の表面を撮像する。
dで形成する場合には、投光部17のリング状ランプ2
6a〜26dが上下方向で積み重ねられ、反射板27a
〜27cによって反射されていることから、放射された
検査光は様々な角度でウェブ2の表面に入射する。その
ため、ウェブ2の表面及び内部に存在する欠陥がどのよ
うな反射率や指向性を有していても、高い精度で検査光
をウェブ2の欠陥で乱反射させることができる。
高解像度のラインCCD21であるため、従来の受光器
を用いていた検査装置よりも高精度に欠陥を検出するこ
とができる。この1度目の走査である検査スキャニング
の際には、ウェブ2の欠陥の位置が検出され、検査スキ
ャニングで得られた欠陥位置データは、コンピュータ3
3に入力されて記録装置に保存される。
レベルの欠陥が発見されなかった場合には、ウェブ2が
再度間欠搬送され、ウェブ2の新たな部分に対して検査
スキャニングが実施される。また、検査スキャニングで
予め設定した以上の大きさの欠陥が発見された場合に
は、投光部17と撮像部18とを初期位置に復帰させる
際に、確認スキャニングが行われる。この確認スキャニ
ングでは、検出された各欠陥の撮像が行われる。この欠
陥画像データも、コンピュータ33に入力され記録され
る。
り、プリンタ36によりプリントアウトする以外に、リ
アルタイムにモニタ35で観察することもできる。その
際に、欠陥がゴミや埃等のすぐに取り除くことができ
る、悪影響の少ないものならば、コンピュータ33を操
作して、その欠陥を欠陥位置データと欠陥画像データと
から除外することができる。
ンCCDを使用すれば、より検査時間を短縮することが
できるが、表面検査装置のコストが大幅に上昇してしま
う。そのため、本発明では、短いラインCCDでウェブ
2を幅方向に走査するようにして、コストと機能のバラ
ンスを図っている。
2の間欠搬送後に、コンピュータ33内に記録されてい
る欠陥位置データに基づいて、ウェブ2の欠陥の位置に
マーキング装置38によってマーキングが施される。こ
のマーキングは、欠陥の大,中,小に応じて図5(A)
〜(C)の符号40〜41に示すように変えられる。こ
れにより、ウェブ2を直接観察することで、欠陥分布状
況を簡単に調べることができる。
ャニング,マーキングが、予め設定した規定面積の検査
が終了するまで繰り返される。規定面積の検査が終了す
ると、検査結果をモニタ35に表示させて観察したり、
プリンタ36でプリントアウトして各種検討に用いるこ
とができる。
5,16として表面粗さが0.4S以下のものを用い、
その間隔を300mmとして作製した。検査対象として
は、図2に示す幅Lが1000mm、PET製である支
持体の厚みが10μm、磁性層厚みが3μmの磁気テー
プ2を用いた。ラインCCD21の走査幅L1は50m
mとし、ラインCCD21の解像度を5000として、
表面検査を行った。磁気テープ2には、その搬送方向に
13kg/m及び30kg/mの張力を与えた。
ラ15,16によって幅方向の収縮が抑制されるため、
検査される部位の平面性が極めて良好となり、最小で2
0μmの大きさの欠陥を検出し得る速度で投光部17と
撮像部18とを移動させても、1m2の面積のウェブ2
を検査するのに5分しかかからなかった。また、マーキ
ングは、平均して5秒/個となった。そのため、検査精
度を向上させながら、ウェブの検査時間を大幅に短縮す
ることができる。
の検査を例に説明したが、本発明の表面検査方法及び検
査装置は、透明または不透明な各種ウェブの検査に用い
ることができる。また、ここでは、撮像部と投光部とを
1個ずつ使用したが、これらを2個以上ずつ装備して、
より検査精度を向上させることもできる。なお、撮像部
と投光部とを2個以上ずつ使用する場合、一方を検査ス
キャニング用、他方を確認スキャニング用と分けて使用
してもよい。
15,16として、表面粗さ0.4S以下のものを用い
た例を示したが、その硬度,表面粗さなどは、検査対象
とするウェブ2の種類,厚みなどに応じて、適宜決定し
てよいことはいうまでもない。
ウェブの検査される部位の良好な平面性が確保されて、
ウェブの欠陥の検査精度を向上させながら検査時間を大
幅に短縮することができるため、このウェブを使用する
磁気テープ,写真フイルム等の製品の品質向上と、製造
効率の向上に大きく貢献する表面検査方法及び装置を実
現することができる。
る。
る。
る。
である。
Claims (7)
- 【請求項1】 ウェブに検査光を照射し、該ウェブの表
面及び内部に存在する欠陥で乱反射した光を光電素子に
より検出する表面検査方法において、 ロール状に巻かれたウェブを巻き戻して間欠搬送させ、
該ウェブの搬送が停止している際に、搬送方向とこれに
直交する方向の両方にその張力を通常該ウェブが製造工
程で搬送される際の値の少なくとも2倍以上作用させつ
つ、前記光電素子を移動させてウェブの表面を走査し、
欠陥とその欠陥の位置とを検出することを特徴とする表
面検査方法。 - 【請求項2】 前期ウェブの同一部位について、前記光
電素子による走査を少なくとも2回行い、一度目の走査
で欠陥の位置を検出し、2度目の走査で欠陥の状態を識
別することを特徴とする請求項1に記載の表面検査方
法。 - 【請求項3】 ウェブに検査光を照射する投光部と、該
ウェブの表面及び内部に存在する欠陥で乱反射された光
を検出する光電素子とを備えた表面検査装置において、 ロール状に巻かれたウェブを巻き戻して間欠搬送させる
ウェブ搬送部と、該ウェブの停止時に、搬送方向と直交
する方向にその張力を通常該ウェブが製造工程で搬送さ
れる際の値の少なくとも2倍以上作用させる張力作用部
材と、前記搬送方向と直交する方向に前記光電素子を移
動させて前記ウェブの表面を走査する走査機構とを設
け、欠陥とその欠陥の位置とを検出することを特徴とす
る表面検査装置。 - 【請求項4】 前記光電素子としてラインCCDを用
い、該ラインCCDの長手方向が前記ウェブの搬送方向
に沿うように配置したことを特徴とする請求項3に記載
の表面検査装置。 - 【請求項5】 前記ウェブの同一部位について、前記ラ
インCCDによる走査を少なくとも2回実施し、一度目
の走査で欠陥の位置を検出し、2度目の走査で欠陥の形
態を撮像することを特徴とする請求項4に記載の表面検
査装置。 - 【請求項6】 前記投光部は、受光素子の走査位置の外
周を囲むように配置された少なくとも一つのリング状ラ
ンプからなり、前記受光素子とともに走査機構によって
移動するように構成したことを特徴とする請求項3〜5
のいずれか1項に記載の表面検査装置。 - 【請求項7】 前記リング状ランプは、垂直方向に一定
の長さを持つ円筒型リング状ランプであることを特徴と
する請求項6に記載の表面検査装置。
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JP23720899A JP3890430B2 (ja) | 1999-08-24 | 1999-08-24 | 表面検査方法及び装置 |
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