JP2022042521A - シート状部材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献4には、基板の粗面に塗布された透明な接着剤の検査方法が記載されている。この検査方法では、基板表面に沿う水平方向に光を照射し、照射した光の拡散反射光を利用して、上方から垂直方向に撮像を行っている。
この点、特許文献1記載の技術では、紫外光により発光する発光材が入っていないホットメルト接着剤に対しては検査ができず、検査対象が限られる。また、該検査には強い紫外光が必要であり、良好な検査の実現には制約がある。
紫外光を利用しない、全反射光を利用した特許文献2記載の検査技術では、照射光の照射角度のみならず、撮像角度も塗布層の表面に殆ど平行にする必要がある。しかし、製造ラインにおいては、連続搬送される加工対象物と照明や撮像の装置との接触を回避する必要があり、撮像角度や照射角度等の条件は最適化が困難な場合が多い。最適化できても、塗布層の領域とそれ以外の基材領域の画像上の濃淡差が十分に出ずに、塗布状態によっては誤検出の可能性もあり得る。濃淡差が十分に出ないという問題は、特許文献4記載の拡散反射光を利用した検査技術においても同様である。また、特許文献3記載の技術では、接着剤のエッジデータしか抽出できないため、塗布層の領域内における塗布状態の把握が困難である。
本発明のシート状部材の製造方法には、種々の素材の基材シートを用いることができる。例えば、前記基材シートの素材としては、ポリマーシート、不織布、台紙(紙)、樹脂フィルム等が挙げあれる。塗布層の形成に用いられる塗布材料は、前記基材シートに塗布し得る種々のものを用いることができる。例えば、前記塗布材料としては、接着剤(ホットメルト接着剤やその他種々の接着剤)、ローションやスキンケア剤等の機能剤が挙げられる。また、塗布層は、照明光が正反射するものであればよく、透明のものであってもよく、有色(有彩色及び無彩色)のものであってもよい。
(I)一方向に移送中の基材シート上に塗布層を形成する工程。
(II)前記塗布層の検査位置における塗布層表面に対する垂線に対して斜め方向から該検査位置の前記塗布層に向けて複数のパターン光を照射する工程。
(III)前記垂線に対して前記斜め方向とは異なる別の斜め方向から前記検査位置の前記塗布層を撮像する工程。
(IV)前記撮像する工程で取得した複数の画像から正反射成分を抽出して合成し、検査画像を生成する工程。
(V)前記検査画像に対し、少なくとも1つ以上の検査領域を設定し、前記塗布層の塗布状態を示す測定値を算出する工程。
(VI)前記測定値と予め設定した閾値とを比較して、前記塗布層の塗布状態の良否を判定する工程。
上記工程を経ることにより、塗布層における反射光の正反射成分を好適に発生させ捉えることができ、取得した画像データにおける塗布層と基材シートとの画像上の濃淡差を大きくできる。これを基に、塗布層の領域全体における塗布状態の検査精度を向上でき、安定的なシート状部材を製造することができる。
本発明のシート状部材の製造方法は、上記の正反射成分を利用するものであるため、様々な塗布層に対応することができ、塗布層が透明であっても、有色のものであっても上記の効果が実現され得る。
まず、製造装置1の上流には、原反ロールから基材シート51を一方向に連続的に移送し、該移送中に塗布材料を基材シートに塗布し、塗布層52を形成する(工程(I)を行う)機構を備える(図示せず)。
そして、製造装置1は図1に示すように、塗布層52が形成された基材シート51を一方向に移送する移送機構10、製造ライン制御部20、塗布層52の検査位置において検査を行う検査システム30を有する。これらにより前記工程(II)~(VI)が行われる。
モータ制御部21は、前述のとおり、モータ14の回転数や回転速度等の目標値の動作信号をモータアンプ16に送る。
タイミング制御部22は、後述の位置検出器45から物品1枚毎の加工に対して生成される信号を受信し、検査開始の信号であるトリガ信号STとして画像処理装置31へ発信する。画像処理装置31では、このトリガ信号STを受信した後、パルス信号SPを受信して撮像が行われる。すなわち、物品1枚毎に発信されるトリガ信号STが入った後から、パルス信号SPに応じて撮像が行われる。パルス信号SPは、基材シート51が予め設定された距離進む度にエンコーダ15から発信され、物品1枚分の相当する長さに対して複数回発信される。後述のようにラインスキャンカメラが用いられる場合、撮像は予め設定したライン数だけ行われ、このライン数に合うようパルス信号Spが設定される。
排出制御部23は、画像処理装置31による判定信号SJの送信の有無(ONとOFF)に基づき、画像処理装置31によって塗布層52が不良と判断されたシート状部材54の排出信号SEを排出装置46に送信する。また、排出制御部23は、画像処理装置31による判定信号SJの送信の有無(ONとOFF)に基づき、検査した場所から排出装置46までの距離と製造ラインの搬送速度から、何個部材が通過したら排出するかを判断する。
照明装置32は、前記工程(II)を実施する。
照明装置32は、基材シート51上の塗布層52の検査位置53における塗布層表面に対する垂線LPに対して斜め方向(垂線LPに対して角度θL傾けた方向)から照明光を照射するように配される。この角度θLを照射角度θLともいう。角度θLは、使用する材料に応じて適宜設定されるものであるが、次のような範囲にあることが好ましい。すなわち、角度θLは、照明光が塗布層51の表面で反射する光の正反射成分を効果的に生じさせることができる角度として設定される。角度θLは、垂線Lpに対して0度超90度未満の範囲で設定される。角度θLは、正反射成分を効果的に生じさせ、後述する取得した画像データから生成する検査画像において塗布層52と基材シート51との画像上の濃淡差をより明確にする観点から、15度以上が好ましく、25度以上がより好ましい。また、角度θLは、後述する取得した画像データから生成する検査画像において、塗布層52及び基材シート51の高さ(厚み)方向の情報の割合が増え過ぎないようにする観点から、45度以下が好ましく、35度以下がより好ましい。
また、照明装置32の位置は、検査位置53の塗布層52に対し的確に照射できる位置であれば特に制限なく決められる。塗布層52の幅方向(移送方向に直交する方向。以下、X方向ともいう。)全体の塗布状態を好適に把握する観点から、移送方向(以下、Y方向ともいう。)と同じ方向に沿って照射することが好ましい。
なお、図1に示す平面上の検査位置53における垂線LPは、検査位置53における平面に対して垂直な線になる。
上記のような複数のパターン光を塗布層53に照射し、正反射成分を生じさせ、これを後述の撮像装置33が撮像を行うことにより、塗布層52と基材シート51との画像上の濃淡差を領域全体で均一に発生させることができる。
縞状パターン照明装置の一例として、例えば図2に示すような、1ラインで8パターンの縞状パターン光を照射することができるものが挙げられる。パターン1~4は、基材シート51の幅方向(X方向)に、縞状の照度分布の位相を変化させたものである。パターン5~8は、基材シート51の移送方向(Y方向)に縞状の照度分布の位相を変化させたものである。このような照明装置の一例として、キーエンス社製の縞状パターン照明装置CA-DZW30Xが挙げられる。この縞状パターン照明装置は、幅方向(X方向)に延びるライン照明が移送方向(Y方向)に複数本配されているものであり、上記図2に示した縞状パターン光によって照明するものである。
照明装置32の発光のタイミングは、製造ライン制御部20が有するタイミング制御部22によって制御される。すなわち、タイミング制御部22からのトリガ信号STを契機として発光するよう画像処理装置31において制御される。同時に、パルス信号SPに応じて、前記発光のタイミングに撮像のタイミングが同期するよう画像処理装置31において制御される。
撮像装置33は、前記工程(III)を実施する。
撮像装置33は、基材シート51上の塗布層52の検査位置53における塗布層表面に対する垂線LPに対して斜め方向(垂線LPに対して角度θC傾けた方向)から塗布層52の反射光を撮像するように配されている。この斜め方向(垂線LPに対して角度θC傾けた方向)は、照明装置32の斜め方向(垂線LPに対して角度θL傾けた方向)とは異なる別の斜め方向である。この角度θCを撮像角度θCともいう。
撮像装置33における角度θCは、照明装置32の照射によって塗布層51の表面で反射する正反射成分を好適に捉え、他の反射成分の捕捉を抑えるようにできる角度として設定される。角度θCは、使用する材料に応じて適宜設定されるものであるが、次のような範囲にあることが好ましい。すなわち、角度θCは、垂線Lpに対して0度超90度未満の範囲で設定される。角度θCは、正反射成分を効果的に捉え、後述する取得した画像データから生成する検査画像において塗布層52と基材シート51との画像上の濃淡差をより明確にする観点から、15度以上が好ましく、25度以上がより好ましい。また、θCは、後述する取得した画像データから生成する検査画像において、塗布層52及び基材シート51の高さ(厚み)方向の情報の割合が増え過ぎないようにする観点から、45度以下が好ましく、35度以下がより好ましい。
撮像装置33は、検査位置53の塗布層52を明瞭に撮像する観点から、図1に示すように、検査位置53における垂線LPを挟んで照明装置32とは反対側の位置に配置されることが好ましい。また、撮像装置33は、塗布層52の幅方向(移送方向に直交する方向。以下、X方向ともいう。)全体の塗布状態を好適に把握する観点から、移送方向(以下、Y方向ともいう。)と同じ方向に沿って撮像することが好ましい。
検査位置53が曲面上にある場合、図3に示したように、ロール70の表面70S(ロール面)上の検査位置53における垂線LPは、検査位置53におけるロール周面(ロールの回転方向に沿う周面)の接線LTに対して垂直な線になる。
画像処理装置31は、前記工程(IV)~工程(VI)を実施する。
画像処理装置31は、検査位置53において撮像装置33で取得した、複数のパターン光に対応する複数の画像を生成する。この複数の画像は、パルス信号SPに応じて連続的に生成されるライン画像(一次元画像)を組み合わせることで生成される二次元画像である。より具体的には、ライン画像(一次元画像)は1ラインに対してパターン光の数だけ撮像され、該ライン画像を組わせた二次元画像はパターン光の数だけ複数生成される。この複数の画像(二次元画像)から、正反射成分を抽出する。そして、個々に抽出した正反射成分を合成し、正反射成分合成画像を生成する。この正反射成分合成画像が検査画像となる。例えば図4に示すような検査画像(正反射成分合成画像)を生成する。
なお、図4に示す検査画像は、図5に示すように、基材シート51上にホットメルト接着剤を移送方向(Y方向)に沿って帯状に、かつ、幅方向(X方向)に間欠に塗布して塗布層52を形成したものを塗布層52側から撮像して得た画像である。ただし、図5に示す塗布層52の配置構成は1例に過ぎず、本発明においてはこれに限定されず、様々な配置構成を取り得る。また、図4~6、8~10は、基材シート51としてのポリマーシートを用い、塗布層52としてのホットメルト接着剤を用いた例を示している。ただし、これは1例に過ぎず、本発明においては種々の材料に用いることができる。
さらに、画像処理装置31は、良否(測定値)判定手段(図示せず)を備える。この良否判定手段は、測定値と予め設定した閾値とを比較することで、塗布層52の塗布状態の良否を判定するものである。
この観点から、照射角度θL及び撮像角度θCは、使用される材料に応じて適宜設定され、前述した範囲にあることがより好ましい。例えば、図6に示すように、θC=θL=15°の場合((A)図)に比べ、θC=θL=30°の場合((B)図)やθC=θL=45°の場合((C)図)の場合、塗布層52を示す画素数がピークとなるグレースケールの値と、基材シート51を示す画素数がピークとなるグレースケールの値との差が大きく、濃淡差がより大きくなっている。なお、図6において、PSは基材シート51としてのポリマーシートを意味し、HMは、塗布層52としてのホットメルト接着剤の層を示す。
このことから、塗布層52は、基材シート51の表面において、基材シート51の凹凸を埋めるようにして平滑に形成されることが好ましい。そのため、基材シート51の密度にもよるが、塗布層52は粘度が高いほうが基材シート51表面に留まりやすく、上記の検査画像の濃淡差を高めるのに効果的である。例えば、ホットメルト接着剤の場合、1000~50000MPa・s程度の粘度を有することが好ましい。
まず、前述の工程(I)において、図5に示すように、基材シート51上にホットメルト接着剤を塗布して塗布層52を形成する。
次いで、図7に示すフローチャートに沿って、前述の工程(II)~(IV)を実施する。
このときの照射角度θL、撮像角度θCは、それぞれ検査位置53における塗布層表面に対する垂線LPに対して斜め方向となる角度としている。照射する斜め方向と撮像する斜め方向とは、互いに異なる方向である。互いに異なる方向でありながら、照射角度θLと撮像角度θCとは等しいことが好ましい。また、照射角度θL及び撮像角度θCはそれぞれ、前述の好ましい範囲に設定することが好ましい。
この閾値は、各検査領域と塗布層52の特性値との相対関係に応じて適宜設定される。前記特性値は、シート状部材が適用される物品に求められる機能条件を満たす値である。例えば、塗布層52がホットメルト接着剤の層である場合、基材シートに対して十分な接着強度を与えるという機能条件を満たす特性値である。
また、塗布層52が接着剤ではなく機能剤(例えばスキンケア剤)である場合、肌に対して与える作用として求められる機能条件を満たす値を特性値とすることができる。
このようにして良否判定の閾値を設定し、測定値(白画素数)が閾値を超えれば良品と判定し、閾値以下であれば不良と判断する。
すなわち、図9(A)に示すように、基材シート51に塗布したホットメルト接着剤の塗布層の坪量が80g/m2超であれば、シート状部材における特性値を満たす。このことから、図9(B)に示すように、前記特性値を満たすホットメルト接着剤の坪量の境界80g/m2に対応する白画素面積値4×105pixelを閾値として設定することができる。図9(B)のグラフに示されるように、閾値として設定する白画素面積値4×105pixelを超える白画素面積値であれば、ホットメルト接着剤の坪量は十分高く、塗布状態が良好であることを示している。
このように、特性値に基づいて閾値を設定し、該閾値を超えたか否かによって塗布状態の良否を判断することにより、実際に良好な塗布層が形成されたシート状部材が製造されたか否かを判断することができる。
まず、良品と判断されると、画像処理装置31は判定信号SJを「ON」にする。判定信号SJは、検査システム30の画像処理装置31から製造ライン制御部20の排出制御部23に送信される。すなわち、信号を発信して「OK」の情報を排出制御部23伝達する。一方、不良と判断されれば、画像処理装置31は判定信号SJを「OFF」にする。すなわち、信号を発信しないことで、「NG」の情報を排出制御部23に伝達する。
「ON」にされた判定信号SJを排出制御部23が受信すると、排出装置46は作動せず、良品として判断されたシート状部材54OKは次の工程に流される。判定信号SJが「OFF」にされた場合、排出制御部23は排出装置46に排出信号SEを送信し、排出装置46は不良のシート状部材54NGを特定して排出する。排出は、不良部材を集めるラインに不良部材を流すことによって行われることが好ましい。
例えば、基材シートの種類によっては紙粉が発生しやすいシートがあり、そのようなシートでは、ホットメルトガン(図示せず)の先端に紙粉が溜まり、ホットメルト接着剤の塗布抜けが連続的に発生することがある(図10(B)の検査画像における符号91の領域参照)。
また、ホットメルトガンのホース内におけるエア噛みにより、ホットメルト接着剤の抜けが大面積で発生することがある(図10(C)の検査画像における符号92の領域参照)。この場合の抜けは、紙粉汚染のような詰まりとは違い、突発的に発生する。
このような異常が発生した場合は、前述のとおり良否判定により不良品を検出する。この検出結果に基づいて不良品を排出することができる。また、不良判定が多発する場合には、詰まり警報やエア噛み警報などの異常を知らせる警報を出力することができる。更に続くようであれば、製造装置1を停止させて確認をすることができる。
また、本発明のシート状部材の製造装置によれば、上記の本発明のシート状部材の製造方法を好適に実施することができる。
10 移送機構
20 製造ライン制御部
21 モータ制御部
22 タイミング制御部
23 排出制御部
30 検査システム
31 画像処理装置
32 照明装置
33 撮像装置
34 画像表示装置
41 切断部
42、43 ロール
44 カッター
51 基材シート
52 塗布層
53 検査位置
54 シート状部材
54OK 良品のシート状部材
54NG 不良のシート状部材
A1~A9 検査領域
LP 垂線
LT 接線
θL 照射角度
θC 撮像角度
Claims (10)
- シート状部材の製造方法であって、
一方向に移送中の基材シート上に塗布層を形成する工程と、
前記塗布層の検査位置における塗布層表面に対する垂線に対して斜め方向から該検査位置の前記塗布層に向けて複数のパターン光を照射する工程と、
前記垂線に対して前記斜め方向とは異なる別の斜め方向から前記検査位置の前記塗布層を撮像する工程と、
前記撮像する工程で取得した複数の画像から正反射成分を抽出して合成し、検査画像を生成する工程と、
前記検査画像に対し、少なくとも1つ以上の検査領域を設定し、前記塗布層の塗布状態を示す測定値を算出する工程と、
前記測定値と予め設定した閾値とを比較して、前記塗布層の塗布状態の良否を判定する工程とを含む、
シート状部材の製造方法。 - 前記良否を判定する工程により前記塗布層の塗布状態が不良と判定されたシート状部材を排出する工程を含む、請求項1に記載のシート状部材の製造方法。
- 前記塗布層は接着剤である、請求項1又は2に記載のシート状部材の製造方法。
- 前記パターン光を照射する前記斜め方向の前記垂線に対する角度と前記撮像を行う前記別の斜め方向の前記垂線に対する角度が等しい、請求項1~3のいずれかに記載のシート状部材の製造方法。
- 前記基材シートの前記塗布面とは反対面側に、前記塗布層部分の反射率よりも低い低反射材料を配して撮像する、請求項1~4のいずれかに記載のシート状部材の製造方法。
- 前記測定値の算出には、前記検査画像の検査領域における塗布層の面積及び幅のいずれか一つ以上を用いる、請求項1~5のいずれかに記載のシート状部材の製造方法。
- 前記良否を判定する工程において、不良を検知した場合に、塗布異常を知らせる警報を出力する、又は、該製造装置を停止させる、請求項1~6のいずれかに記載のシート状部材の製造方法。
- 請求項1~7のいずれか1項に記載のシート状物品製造方法によって得たシート状部材を組み込んでシート状物品を製造する、シート状物品の製造方法。
- シート状部材の製造装置であって、
一方向に移送中の基材シート上に塗布層を形成する塗布装置と、
前記塗布層の検査位置における塗布層表面に対する垂線に対して斜め方向から該検査位置に向けて複数のパターン光を照射する照明装置と、
前記垂線に対して前記斜め方向とは異なる別の斜め方向から前記検査位置の前記塗布層を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置で撮像して得た前記複数のパターン光を照射した前記検査位置における画像データから正反射成分を抽出して処理し、塗布状態の良否を判定する画像処理装置を含む、
シート状部材の製造装置。 - 前記画像処理装置は、
前記撮像装置で取得した複数のライン画像からなる前記画像データから正反射成分を抽出して合成し、検査画像を生成する検査画像生成手段と、
前記検査画像に対し、少なくとも1つ以上の検査領域を設定し、前記塗布層の塗布状態を示す測定値を算出する測定値算出手段と、
前記測定値と予め設定した閾値とを比較することで、前記塗布層の塗布状態の良否を判定する良否判定手段とを含む、
請求項9記載にシート状部材の製造装置。
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