JP2009192307A - フィルム検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、フィルムが走行する際に発生するばたつきなどの影響を回避しながら微少なピンホールを検査するフィルム検査装置を提供することにある。
【解決手段】検査装置１０は、コーティング層１６を上にしながらフィルム１２を密着させ、フィルム１２の移動速度に同期しながら回転する検査ローラ２０と、検査ローラ２０に密着されたフィルム１２に光Ｌ１を照射し、フィルム１２の幅方向に正反射光の帯を形成するライン状の光源２２と、フィルム１２からの正反射光Ｌ２を受光するセンサ２４とを備える。センサ２４の受光した光量に応じてディジタルデータに変換され、コンピュータ４０で演算処理される。
【選択図】図１

Description

本発明は、フィルムを走行させながら欠陥、特にコーティング層の欠陥を検査するフィルム検査装置に関するものである。

図７に示すようなベースフィルム１４の上にコーティング層１６を形成したフィルム１２が種々使用されている。製造時の種々の要因でコーティング層１６が欠ける場合がある。この欠けた欠陥をピンホール１８と呼ぶことがある。ピンホール１８は、フィルム１２の使用目的に応じて許容される大きさや単位面積当たりの数が決定されており、検査で確認する必要がある。

下記の特許文献１〜３には、ライン状照明装置からの照射光が対象物にて反射して得られる正反射光を受光して検査する装置が開示されている。しかし、特許文献１〜３の装置は、常に安定して正反射光を得られる剛体を対象としたものであり、フィルムなどの薄く軟らかい軟体物、特にコーティング層を有するフィルムに関しては、走行する際に発生するフィルムのばたつきなどの影響により常に安定して正反射光を得ることができない。

そこで、下記の特許文献４、５には、表面が無光沢な黒色ローラ上でフィルムなどの薄くて軟らかい軟体物を検査する装置が開示されている。

特許文献４は、光源としてドットパターンが印刷された透明なシートを備えた平面状光源を用いて、光を略吸収する検査面上でフイルムを走行させ、検査面上のフイルムを反射面としてドットパターンを撮影する。この撮影した画像データに基づき、ドットパターンの各ドットの長さを数値化する。この数値化したドット長さを各ドット位置に対応させて配列してドット長さ配列パターンを形成し、このドット長さ配列パターンにおいてドット長さが異なるドット位置に基づき、フイルムの表面欠陥を検出することを特徴としている。しかし、平滑な面上に存在する微小凹凸すなわち、内部の異物混入或いは異物付着、コーティング層のピンホール、ドットパターンの歪みが発生しない微小点欠点は安定して検査できないおそれがある。

特許文献５は、ラミネートフィルムに２箇所の光源から光を照射している。ラミネートフィルムに照射された光の明視野における反射光（光の散乱反射光、正反射光の合成光）を撮像し、積層樹脂欠陥を検出する（段落番号００３７）。しかし、光の散乱反射光が存在する状態では、正反射光によって得られる微小点欠点の微弱な信号変化が減衰し、微小点欠点を安定して検査できないおそれがある。

特許３２１０８４６号公報 特許３６６８３０７号公報 特開平０６−２６８３９号公報 特開２００７−１９２６６０号公報 特開２００７−２０５９２１号公報

本発明の目的は、薄くて柔らかいフィルムが走行する際に発生するばたつきなどの影響を回避しながら微少な欠陥、特にピンホールを検査するフィルム検査装置を提供することにある。

本発明のフィルム検査装置は、表面に光吸収処理が施されており、コーティング層を上にしながらフィルムを密着させ、フィルムの移動速度に同期しながら回転するローラと、ローラに密着されたフィルムに光を照射し、フィルムの幅方向に正反射光の帯を形成するライン状の光源と、フィルムからの正反射光を受光するセンサとを備える。

フィルムがローラで密着されて送られながら搬送される。光源からローラに密着されているフィルムに光の帯ができるように光を照射する。フィルムに生じた欠陥が光の帯の中を通過するときに正反射光が変化し、センサで受光する光量が変化する。

欠陥はコーティング層のピンホールが含まれる。そのピンホールで光が散乱し、センサで受光する光量が減少する。センサは、フィルムの幅方向に受光素子を並べたラインセンサを含む。コンピュータなどの信号処理手段で、センサが受光した光の光量の値をフィルムの幅方向に沿って微分し、微分によって得られた値が、予め記憶しておいた閾値よりも高い場合に欠陥と判定する。

ベースフィルムの両面にコーティング層を有する場合のために、上記のフィルム検査装置を２台備えた構成であっても良い。一方のフィルム検査装置で一面のコーティング層を検査し、他方のフィルム検査装置で他面のコーティング層を検査する。

本発明によれば、フィルムをローラに密着させることにより、走行するフイルムなどの薄く軟らかいフィルムが走行する際に発生するフィルムのばたつきなどの影響を回避している。ローラの表面が光吸収面になっているため、フィルムでの正反射光を際だたせるとともに、ローラでの不必要な反射を無くしてノイズを低減させることができる。特許文献とは異なり散乱反射光を利用せずに正反射光で欠陥を判断しており、微少なピンホールによる微弱な受光量の変化を検出できる。

本発明のフィルム検査装置について図面を用いて説明する。検査されるフィルム１２は、従来技術の図７で説明したように、ベースフィルム１４にコーティング層１６を形成したものである。一例としては、ベースフィルム１４の厚みが約５０〜２００μｍであり、コーティング層１６の厚みが約２〜１０μｍである。検出するピンホール１８の大きさは、約０．０１〜０．２ｍｍ^２である。コーティング層１６は１層で説明するが、層数が増えても本発明が適用できる。

図１に示す検査装置１０は、コーティング層１６の面を上にしてフィルム１２を密着させ、フィルム１２の移動速度に同期して回転する検査ローラ２０と、検査ローラ２０に密着されたフィルム１２に光Ｌ１を照射し、フィルム１２の幅方向に正反射光の帯を形成するライン状の光源２２と、フィルム１２からの正反射光Ｌ２を受光するセンサ２４とを備える。なお、図中ではフィルム１２のコーティング層１６を省略している。

検査ローラ２０の表面には光吸収処理が施されている。光吸収率は９０％以上、好ましくは９５〜９８％のものを使用する。光吸収処理の一例として、黒色つや消し処理が挙げられるが、その他にフォスブラックII、黒クロム、酸化銅黒、黒ニッケル、黒アルマイトなどの表面処理や材料が挙げられる。また、黒色つや消し処理のために、表面粗さを例えば２ｓ以上、好ましくは４ｓ〜１０ｓにする。光吸収処理によって正反射光Ｌ２を受光する際のノイズを低減させることもできる。また、フィルム１２を透過した光が吸収されるため、フィルム１２で生じた正反射光Ｌ２の光の帯を際だたせることができる。

検査ローラ２０の直径は約５０〜１８０ｍｍである。余り小さな直径とすると、検査ローラ２０の表面のカーブによって光の帯が上手くできなかったりするため、一定以上の大きさが必要である。

検査ローラ２０にフィルム１２を密着させるためにガイドローラ２１を設ける。ガイドローラ２１、検査ローラ２０、ガイドローラ２１の順番で配置してフィルム１２を通す。各ローラ２０，２１がフィルム１２の移動速度に同期して回転し、フィルム１２を移動させる。フィルム１２を検査ローラ２０に密着させることによって、フィルム１２のばたつきを抑えている。

光源２２は多数のＬＥＤを１本のライン状に並べたものである。ＬＥＤはレンズ形状の樹脂でパッケージされているため光の指向性や光量の点で好ましい。ＬＥＤの代わりに高周波蛍光管であれば、レンズなどで光の指向性を持たせて使用する。図２に示すように、暗色（検査ローラ２０）を背景としてフィルム１２の幅方向にフィルム１２で生じる正反射光の帯２６ができる。なお、図２ではフィルム１２を省略している。正反射光の帯２６の幅としては、１ｍｍ以下であり、好ましくは０．３〜０．８ｍｍである。正反射光の帯２６の幅がフィルム１２の幅よりも長くすることにより、確実にフィルム１２に光を当てる。検査するピンホール１８の大きさによって正反射光の帯２６の幅を変更する。帯２６の幅が大きくなりすぎると、受光の際のノイズが多くなるので好ましくない。帯２６の幅は、センサ２４で正反射光Ｌ２が受光できる幅である。

光源２２はケース２８に収納されてスリット状の出射口３０から光Ｌ１が出射する（図３）。光源２２をケース２８に収納することによって、不必要な方向に光が出射することを防ぐ。後述するように、本発明はセンサ２４が散乱光を受光しないように構成している。ケース２８が不必要な光の出射を防ぐことによって、フィルム１２に不必要な光の照射が生じ、散乱光がセンサ２４で受光されるのを防止する。ケース２８以外に、検査ローラ２０やそこを通過するフィルム１２には、不必要な光が照射されないように遮光することが好ましい。

出射口３０を広くすることによって光量が大きくなり、フィルム１２と光源２２との距離が長くなることによって上記の光の帯２６がセンサ２４で受光できる程度に狭くなる。構成の一例として、出射口３０の幅は約２〜２０ｍｍ、フィルム１２と光源２２との距離は約１００〜６００ｍｍであり、それらの範囲の中でできるだけ大きな値をとるようにする。

また、光Ｌ１と正反射光Ｌ２のなす角度を狭くすることによって上記の光の帯２６がセンサ２４で受光できる程度に狭くなる。構成の一例として、光Ｌ１と正反射光Ｌ２のなす角度は約１０〜９０度であり、それらの範囲の中でできるだけ小さな値をとるようにする。

センサ２４は、フォトダイオードなどの受光素子をフィルム１２の幅方向に並べたラインセンサである。フィルム１２の幅が広くなれば、複数のラインセンサをフィルム１２の幅方向に並べても良い。センサ２４が一定の周期で受光し、受光した光量に応じてディジタルデータに変換され、コンピュータ４０で演算処理される。

フィルム１２が移動するときにフィルム１２のピンホール１８にも光Ｌ１が照射される。そのとき、ピンホール８で光Ｌ１が散乱し、センサ２４で受光する光量が減少する。このことについて、図４、図５を使用して説明する。図４（ａ）、（ｂ）は、上が全体を示し、下がフィルム１２の光Ｌ１が照射される部分を拡大している。図５のフィルム１２の位置はセンサ２４の受光素子の位置と一致する。

図４（ａ）に示すように、光源２２からフィルム１２の検査ローラ２０に密着した箇所に光Ｌ１を照射する。投光軸はフィルム１２に対して斜めになるようになっており、正反射光Ｌ２は投光軸とは異なる方向に向く。センサ２４の受光軸ｘと正反射光Ｌ２とを一致させる。フィルム１２のコーティング層１６の正常部であれば、全ての位置で光量がほぼ同一となる（図５（ａ））。このとき、フィルム１２に生じる光の帯２６には暗点が生じない。

図４（ｂ）のように、ピンホール１８に光Ｌ１が照射されると、正反射光Ｌ２とは異なる方向に進行する散乱光Ｌ３が生じる。散乱光Ｌ３によって、センサ２４で受光される光量が減少して暗点３２となる（図５（ｂ））。実際に図３の光の帯２６を目視すると、ピンホール１８の部分が暗点となる。

本発明は、上記のように１箇所の光源２２から光Ｌ１をフィルム１２に照射し、センサ２４は正反射光Ｌ２のみを受光している。特許文献５のように２箇所の光源を有していないため、正反射光Ｌ２を受光しながら散乱光Ｌ３を受光することはない。したがって、コーティング層１６の微少なピンホール１８であっても検出することができる。

センサ２４が検出した光量の値はディジタルデータに変換し、コンピュータ４０でピンホール１８を判定する。そのために、光量の値をディジタルデータに変換する手段、センサ２４が受光した光の光量の値をフィルム１２の幅方向に沿って微分する手段、微分によって得られた値が、予め記憶しておいた閾値よりも高い場合にピンホール１８と判定する手段として、コンピュータ４０を動作させる。これらの手段は、ハードウェア、ソフトウェア、またはその両方によって実現される。光量の絶対的な値ではなく、微分による相対的な値を使用してピンホール１８を判定している。フィルム１２が変更されたりしても、本発明を容易に適用できる。

また、ピンホール１８が検出されたら、警告灯に信号を送り、警告灯を点灯させるようにしても良い。コンピュータ４０は、フィルム１２の移送速度やセンサ２４の受光周期などからピンホール１８の位置を特定し、モニタ４２にその位置を表示するようにしても良い。

一般的にコーティング層１６の欠陥は欠けてしまうこと（ピンホール１８）が多いので、上記の実施形態でコーティング層１６の欠陥を検出することが可能である。コーティング層１６が多層になっており、複雑な形状のピンホール１８ができたとしても、散乱光Ｌ３が生じるのでピンホール１８を検出することができる。

図６のようにガイドローラ２１の間に２本の検査ローラ２０ａ、２０ｂを設けた検査装置１１であってもよい。フィルム１２を通すことによって一方の検査ローラ２０ａをフィルム１２が通過するときにフィルム１２の一面を検査し、他方の検査ローラ２０ｂをフィルム１２が通過するときにフィルム１２の他面を検査する。すなわち、ベースフィルム１４の両面にコーティング層１６が形成されたフィルム１２に対応することができる。コンピュータ４０とモニタ４２は１台にまとめ、両方のセンサ２４からの受光値を１台のコンピュータ４０で受信し、上述した処理をおこなっても良い。

上記説明はコーティング層１６が欠けた欠陥であるピンホール１８で説明したが、光Ｌ１をフィルム１２に照射したときに、散乱光Ｌ３が生じてセンサ２４での受光量が減少する欠陥に対して、本願は適宜適用が可能である。例えば、ベースフィルム１４やコーティング層１６の内部に生じた材料の偏りなどで光Ｌ１が散乱される場合である。

図面などの上下左右を変更した構成であっても本願と同じ効果が得られるものである。その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。

本発明のフィルム検査装置の構成を示す図である。 ローラ上のフィルムに光の帯ができた様子を示す図である。 光源の構成を示す図である。 コーティング層のピンホールによる光の散乱を示す図であり、（ａ）は正常部分に光が照射され、（ｂ）はコーティング層が欠けた部分に光が照射された図である。 図４におけるセンサが受光する光量を示す図であり、（ａ）は図４（ａ）の光量を示し、（ｂ）は図４（ｂ）の光量を示す図である。 両面にコーティング層が施されたフィルムを検査するために検査ローラを２本も受けた構成を示す図である。 コーティング層にピンホールを有するフィルムの一例を示す断面図である。

符号の説明

１０、１１：フィルム検査装置
１２：フィルム
１４：ベースフィルム
１６：コーティング層
１８：ピンホール
２０：検査ローラ
２１：ガイドローラ
２２：光源
２４：センサ
２６：光の帯
２８：ケース
３０：出射口
３２：暗点
４０：コンピュータ
４２：モニタ
Ｌ１：照射光
Ｌ２：正反射光
Ｌ３：散乱光

Claims (4)

1. ベースフィルムにコーティング層を形成したフィルムを移動させながら、コーティング層の欠陥を検査するフィルム検査装置であって、
   前記コーティング層を上にしてフィルムを密着させ、フィルムの移動速度に同期して回転する表面に光吸収処理が施されたローラと、
   前記ローラに密着されたフィルムに光を照射し、フィルムの幅方向に正反射光の帯を形成するライン状の光源と、
   前記フィルムからの正反射光を受光するセンサと、
   を備え、
   前記フィルムに生じたコーティング層の欠陥に光が照射されると、該欠陥によって光が散乱され、センサで受光する光量が変化することによりコーティング層の欠陥を検出するフィルム検査装置。
2. 前記欠陥がコーティング層のピンホールであり、該ピンホールで光が散乱し、センサで受光する光量が減少する請求項１のフィルム検査装置。
3. 前記センサがフィルムの幅方向に受光素子を並べたラインセンサであり、センサが受光した光の光量の値をフィルムの幅方向に沿って微分する手段と、
   前記微分によって得られた値が、予め記憶しておいた閾値よりも高い場合に欠陥と判定する手段と、
   を含む請求項１または２のフィルム検査装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかのフィルム検査装置を２台備え、前記ベースフィルムの一面と他面の両面にコーティング層を有し、一方のフィルム検査装置で一面のコーティング層を検査し、他方のフィルム検査装置で他面のコーティング層を検査するフィルム検査装置。

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