(57)【要約】【課題】セラミックデバイス等の構造体の内部に設けられた閉空間と外部空間との連通の有無を、簡便な手法にて判定できる手法を提供する。【解決手段】拡散透過能を有するとともに外部から視認不能な閉空間を内部に有する構造体の外面に、欠陥に対する含浸能を有するとともに構造体とは異なる色を呈する浸透性液体を付着させた後、外面に付着した余剰の浸透性液体を除去したうえで、構造体に照明光を照射した状態で構造体の透過像の観察を行う。該観察によって特定される、閉空間の形成領域に対応する部分である閉空間対応部分における呈色状態に基づいて、構造体における、外部空間と前記閉空間とを連通させる連通欠陥の有無を判定する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡散透過能を有するとともに外部から視認不能な閉空間を内部に有する構造体の欠陥検査方法であって、
前記構造体の外面に、欠陥に対する含浸能を有するとともに前記構造体とは異なる色を呈する浸透性液体を付着させる付着工程と、
前記付着工程において前記構造体の外面に付着した前記浸透性液体を除去する除去工程と、
前記除去工程を経た前記構造体に照明手段によって照明光を照射した状態で前記構造体の観察を行い、前記観察によって特定される、前記閉空間の形成領域に対応する部分である閉空間対応部分における呈色状態に基づいて、前記構造体における、外部空間と前記閉空間とを連通させる連通欠陥の有無を判定する判定工程と、
を備えることを特徴とする構造体の欠陥検査方法。
【請求項２】
請求項１に記載の構造体の欠陥検査方法であって、
前記判定工程においては、前記構造体に関して前記照明手段と反対側に観察位置を定め、照射された前記照明光の拡散透過光による透過像を対象に前記観察を行う、
ことを特徴とする構造体の欠陥検査方法。
【請求項３】
請求項１に記載の構造体の欠陥検査方法であって、
前記判定工程においては、前記構造体に関して前記照明手段と同じ側に観察位置を定め、前記構造体に照射された前記照明光の前記構造体の外面および内部からの反射光による反射像を対象に前記観察を行う、
ことを特徴とする構造体の欠陥検査方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の構造体の欠陥検査方法であって、
前記観察工程において、前記閉空間対応部分に他の箇所と異なる呈色状態を有する箇所が存在する場合に、前記連通欠陥が存在すると判定する、
ことを特徴とする構造体の欠陥検査方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の構造体の欠陥検査方法であって、
前記観察工程において、前記閉空間対応部分に前記浸透性液体の色に対応した呈色状態を有する箇所が存在する場合に、前記連通欠陥が存在すると判定する、
ことを特徴とする構造体の欠陥検査方法。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の構造体の欠陥検査方法であって、
前記観察工程が、
前記観察位置に配置された撮像手段によって前記構造体を撮像することにより、前記構造体の外観画像を取得する撮像工程と、
前記外観画像から前記呈色状態を特定することにより、前記構造体における前記連通欠陥の有無を判定する画像判定工程と、
備えることを特徴とする構造体の欠陥検査方法。
【請求項７】
請求項６に記載の構造体の欠陥検査方法であって、
前記画像判定工程においては、前記呈色状態を前記外観画像における色相分布から特定し、前記閉空間対応部分に、周囲との間に所定のしきい値を越える色相差がある箇所が存在する場合に、前記連通欠陥が存在すると判定する、
ことを特徴とする構造体の欠陥検査方法。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の構造体の欠陥検査方法であって、
前記閉空間が、多孔質体の充填された多孔質空間として形成されてなる、
ことを特徴とする構造体の欠陥検査方法。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の構造体の欠陥検査方法であって、
前記構造体が平板状部材であり、
前記判定工程においては、前記照明光を前記平板状部材の一方の主面に対し照射する、
ことを特徴とする構造体の欠陥検査方法。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の構造体の欠陥検査方法であって、
前記構造体がセラミックデバイスである、
ことを特徴とする構造体の欠陥検査方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の構造体の欠陥検査方法であって、
前記セラミックデバイスが、それぞれに所定の回路パターンを印刷した複数のセラミックグリーンシートを積層してなる積層体を焼成することにより形成されたものである、
ことを特徴とする構造体の欠陥検査方法。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の構造体の欠陥検査方法であって、
前記構造体がガスセンサのセンサ素子である、
ことを特徴とする構造体の欠陥検査方法。
【請求項１３】
拡散透過能を有するとともに外部から視認不能な閉空間を内部に有する構造体の欠陥を検査するための装置であって、
欠陥に対する含浸能を有するとともに前記構造体とは異なる色を呈する浸透性液体を外面にいったん付着させたうえで、前記外面から前記浸透性液体が除去された構造体が載置されるステージと、
前記ステージに載置された前記構造体に照明光を照射するための照明手段と、
前記ステージに載置された前記構造体を撮像し、構造体の外観画像を生成する撮像手段と、
照明手段によって照明光を照射した状態で前記撮像手段により得られた前記外観画像における、前記閉空間の形成領域に対応する部分である閉空間対応部分の呈色状態に基づいて、前記構造体における、外部空間と前記閉空間とを連通させる連通欠陥の有無を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の構造体の欠陥検査装置であって、
前記照明手段と前記撮像手段とが、前記ステージに載置された前記構造体に関して反対側に位置するように配置され、照射された前記照明光の拡散透過光による透過像として前記外観画像を生成する、
ことを特徴とする構造体の欠陥検査装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の構造体の欠陥検査装置であって、
前記照明手段と前記撮像手段とが、前記ステージに載置された前記構造体に関して同じ側に位置するように配置され、前記構造体の外面および内部からの反射光による反射像として前記外観画像を生成する、
ことを特徴とする構造体の欠陥検査装置。
【請求項１６】
請求項１３ないし請求項１５のいずれかに記載の構造体の欠陥検査装置であって、
前記判定手段が、
前記外観画像における色相分布を特定する色相分布特定手段、
を備えており、
前記色相分布に基づいて、前記閉空間対応部分における、周囲との間に所定のしきい値を越える色相差がある箇所の有無を判定し、前記しきい値を越える箇所が存在する場合に、前記連通欠陥が存在すると判定する、
を備えることを特徴とする構造体の欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に閉空間を有するセラミックデバイスなどの構造体の欠陥検査方法に関し、特に、浸透探傷法を用いた欠陥検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
物体の表面に存在する微少な傷やクラックなどの欠陥（表面欠陥）を検出する手法として、浸透探傷法が従来より公知である（例えば特許文献１参照）。浸透探傷法は、概ね以下のような手順で行われる。まず、赤色その他の色に着色されているかあるいは蛍光性を有するとともに、強い浸透性を有する浸透液を、塗布あるいは浸漬などによって被検物体の表面に付着させる。その後、余剰の浸透液を除去し、物体を洗浄・乾燥する。続いて、被検物体に現像液や現像剤などを付着させる。このとき、被検物体にクラックなどの表面欠陥が存在していれば、欠陥部分に浸透していた浸透液が染み出し、被検物体の表面に赤色や蛍光などの指示模様を呈する。係る指示模様の有無により、欠陥の有無が判定できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３３２６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えばジルコニアなどのセラミックスが構成材料として用いられたデバイス（以下、セラミックデバイスとも称する）などの構造体の中には、所定の機能を確保するべく、その内部に、外部空間から隔離される態様にて、閉空間や多孔体が充填された空間（以下、これらを区別せず閉空間とも称する）が設けられるものがある。こうした構造体においては、係る閉空間が確実に外部空間から隔離されていることが、その機能を発揮するうえで必要である。換言すれば、係る構造体においては、外部空間と内部の閉空間を連通するよう
な欠陥が存在しないことが求められる。
【０００５】
しかしながら、例えばセラミックデバイスの場合、通常、それぞれに所定の回路パターン等を印刷した複数のセラミックグリーンシートを積層して積層体を形成し、該積層体を焼成することにより作製されるものであるため、積層前や焼成前の異物の混入や積層不良などにより、外部との連通を生じさせる微小欠陥を含んで作製されてしまうことがある。係る微小欠陥の存在はデバイスを劣化させる要因の１つとなるので、係る欠陥が存在するデバイスは、検査工程においては不合格品として除外される必要がある。
【０００６】
従来より、こうしたセラミックデバイスに対しても、上述のような浸透探傷法を用いた欠陥検査は行われてきたが、係る手法では、クラック等の微小欠陥が外部空間から内部の閉空間にまで貫通し、両者を連通している否かまでは、判定することができなかった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、セラミックデバイス等の構造体の内部に設けられた閉空間と外部空間との連通の有無を、簡便な手法にて判定できる手法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、拡散透過能を有するとともに外部から視認不能な閉空間を内部に有する構造体の欠陥検査方法であって、前記構造体の外面に、欠陥に対する含浸能を有するとともに前記構造体とは異なる色を呈する浸透性液体を付着させる付着工程と、前記付着工程において前記構造体の外面に付着した前記浸透性液体を除去する除去工程と、前記除去工程を経た前記構造体に照明手段によって照明光を照射した状態で前記構造体の観察を行い、前記観察によって特定される、前記閉空間の形成領域に対応する部分である閉空間対応部分における呈色状態に基づいて、前記構造体における、外部空間と前記閉空間とを連通させる連通欠陥の有無を判定する判定工程と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の構造体の欠陥検査方法であって、前記判定工程においては、前記構造体に関して前記照明手段と反対側に観察位置を定め、照射された前記照明光の拡散透過光による透過像を対象に前記観察を行う、ことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１に記載の構造体の欠陥検査方法であって、前記判定工程においては、前記構造体に関して前記照明手段と同じ側に観察位置を定め、前記構造体に照射された前記照明光の前記構造体の外面および内部からの反射光による反射像を対象に前記観察を行う、ことを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の構造体の欠陥検査方法であって、前記観察工程において、前記閉空間対応部分に他の箇所と異なる呈色状態を有する箇所が存在する場合に、前記連通欠陥が存在すると判定する、ことを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の構造体の欠陥検査方法であって、前記観察工程において、前記閉空間対応部分に前記浸透性液体の色に対応した呈色状態を有する箇所が存在する場合に、前記連通欠陥が存在すると判定する、ことを特徴とする。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の構造体の欠陥検査方法であって、前記観察工程が、前記観察位置に配置された撮像手段によって前記構造体を撮像することにより、前記構造体の外観画像を取得する撮像工程と、前記外観画像から前記呈色状態を特定することにより、前記構造体における前記連通欠陥の有無を判定する画像判定工程と、備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項６に記載の構造体の欠陥検査方法であって、前記画像判定工程においては、前記呈色状態を前記外観画像における色相分布から特定し、前記閉空間対応部分に、周囲との間に所定のしきい値を越える色相差がある箇所が存在する場合に、前記連通欠陥が存在すると判定する、ことを特徴とする。
【００１５】
請求項８の発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の構造体の欠陥検査方法であって、前記閉空間が、多孔質体の充填された多孔質空間として形成されてなる、ことを特徴とする。
【００１６】
請求項９の発明は、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の構造体の欠陥検査方法であって、前記構造体が平板状部材であり、前記判定工程においては、前記照明光を前記平板状部材の一方の主面に対し照射する、ことを特徴とする。
【００１７】
請求項１０の発明は、請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の構造体の欠陥検査方法であって、前記構造体がセラミックデバイスである、ことを特徴とする。
【００１８】
請求項１１の発明は、請求項１０に記載の構造体の欠陥検査方法であって、前記セラミックデバイスが、それぞれに所定の回路パターンを印刷した複数のセラミックグリーンシートを積層してなる積層体を焼成することにより形成されたものである、ことを特徴とする。
【００１９】
請求項１２の発明は、請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の構造体の欠陥検査方法であって、前記構造体がガスセンサのセンサ素子である、ことを特徴とする。
【００２０】
請求項１３の発明は、拡散透過能を有するとともに外部から視認不能な閉空間を内部に有する構造体の欠陥を検査するための装置であって、欠陥に対する含浸能を有するとともに前記構造体とは異なる色を呈する浸透性液体を外面にいったん付着させたうえで、前記外面から前記浸透性液体が除去された構造体が載置されるステージと、前記ステージに載置された前記構造体に照明光を照射するための照明手段と、前記ステージに載置された前記構造体を撮像し、構造体の外観画像を生成する撮像手段と、照明手段によって照明光を照射した状態で前記撮像手段により得られた前記外観画像における、前記閉空間の形成領域に対応する部分である閉空間対応部分の呈色状態に基づいて、前記構造体における、外部空間と前記閉空間とを連通させる連通欠陥の有無を判定する判定手段と、を備えることを特徴とする。
【００２１】
請求項１４の発明は、請求項１３に記載の構造体の欠陥検査装置であって、前記照明手段と前記撮像手段とが、前記ステージに載置された前記構造体に関して反対側に位置するように配置され、照射された前記照明光の拡散透過光による透過像として前記外観画像を生成する、ことを特徴とする。
【００２２】
請求項１５の発明は、請求項１３に記載の構造体の欠陥検査装置であって、前記照明手段と前記撮像手段とが、前記ステージに載置された前記構造体に関して同じ側に位置するように配置され、前記構造体の外面および内部からの反射光による反射像として前記外観画像を生成する、ことを特徴とする。
【００２３】
請求項１６の発明は、請求項１３ないし請求項１５のいずれかに記載の構造体の欠陥検査装置であって、前記判定手段が、前記外観画像における色相分布を特定する色相分布特定手段、を備えており、前記色相分布に基づいて、前記閉空間対応部分における、周囲との間に所定のしきい値を越える色相差がある箇所の有無を判定し、前記しきい値を越える箇所が存在する場合に、前記連通欠陥が存在すると判定する、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１ないし請求項１６の発明によれば、浸透性液体の欠陥への含浸能を利用することにより、外部から視認不能な閉空間を有する構造体における、外部と該閉空間とを連通する連通欠陥の有無を、構造体の外面における閉空間対応部分の呈色状態によって確実に判定することができる。
【００２５】
特に、請求項２および請求項１４の発明によれば、構造体に照射された照明光の拡散透過光による透過像を観察するので、浸透性液体が閉空間に浸入していた場合には、構造体の内部に入射し該浸透性液体を透過した光が相対的に強く観察される。これにより、連通欠陥の存在をより高感度で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施の形態に係る欠陥検査方法の適用対象となる構造体１を模式的に示す図である。
【図２】構造体１に欠陥４が存在する場合を例示する図である。
【図３】多孔質体が充填された多孔質空間２ａを内部に備える構造体１を例示する図である。
【図４】本実施の形態に係る欠陥検査方法における処理の手順を示す図である。
【図５】第１の観察態様を示す図である。
【図６】第２の観察態様を示す図である。
【図７】第１の観察態様に対応した欠陥検査装置１００の構成を模式的に示す図である。
【図８】第２の観察態様に対応した欠陥検査装置２００の構成を模式的に示す図である。
【図９】欠陥検査装置１００および２００を用いて行う欠陥検査方法における処理の手順を示す図である。
【図１０】実施例において欠陥検査の対象とする構造体１であるセンサ素子１０１の構造を例示する模式断面図である。
【図１１】センサ素子１０１についての外面１０１ｓの撮像画像を示す図である。
【図１２】図１１に示す撮像画像を、赤色領域とそれ以外の領域とに二値化した図である。
【図１３】図１１に示す撮像画像から得られた色相分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
＜欠陥検査方法の適用対象＞
はじめに、本発明の実施の形態に係る欠陥検査方法の適用対象となる構造体の構成と、構造体に存在する欠陥とについて説明する。なお、本実施の形態において、欠陥とは、構造体の外面を起点とする傷やクラックなど、主に、肉眼で視認することが困難な微小欠陥を指すものとする。また、後述するように、当該欠陥検査方法は、構造体の有する光の拡散透過能を利用して、該構造体における欠陥の有無を検査する方法であるので、光の拡散透過能を有さない（光を実質的に透過しない）物体は、本実施の形態における構造体には該当しない。
【００２８】
図１は、本実施の形態に係る欠陥検査方法の適用対象となる構造体１を模式的に示す図である。図１（ａ）は、構造体１の模式断面図であり、図１（ｂ）は上面図である。図１に示すように、当該欠陥検査方法の適用対象となる構造体１は、外部から隔離されておりかつ外部から視認不能な閉空間２を内部に含んでいる。また、構造体１は、所定波長の光に対する拡散透過能を有している。なお、構造体１の内部には、係る拡散透過能を有さない非透過部３が存在する場合もある。なお、本実施の形態において図示している、構造体１、閉空間２、および非透過部３のそれぞれの形状、サイズ、個数、およびそれらの大小関係は、図示されたものには限られない。
【００２９】
一方、図２は、構造体１に欠陥４が存在する場合を例示する図である。図２（ａ）は、外面１ｓを起点とし閉空間２にまで達しない欠陥４（非連通欠陥４ａ）が存在する場合を例示している。一方、図２（ｂ）は、外面１ｓを起点とし閉空間２にまで達する欠陥４（連通欠陥４ｂ）が存在する場合を例示している。なお、図２（ｂ）に示す場合には、閉空間２と称される空間は厳密には外部から隔離されているとは言えないが、本発明の主旨に鑑み、本実施の形態においては、係る場合も当該空間を閉空間２と称するものとする。
【００３０】
以降において詳細に説明する、本実施の形態に係る欠陥検査方法は、このうち、図２（ｂ）に示す連通欠陥４ｂが存在する構造体１を、他の状態の構造体１と判別可能に検出する手法である。
【００３１】
また、図３は、多孔質体が充填された多孔質空間２ａを内部に備える構造体１を例示する図である。係る多孔質空間２ａは、多数の微細な空隙が三次元的な網目状に連続してなることから、微細な閉空間２が形成されている部位であるとみなすことができる。従って、このような多孔質空間２ａを有する構造体１も、本実施の形態に係る欠陥検査方法の適用対象となる。よって、以下において、単に閉空間２と称する場合には、多孔質空間２ａを含むものとする。
【００３２】
具体的には、それぞれに所定の回路パターンを印刷した複数のセラミックグリーンシートを積層してなる積層体を焼成することにより形成されたセラミックデバイスなどが、構造体１の好適な一例である。係るセラミックデバイスにおいては、その内部に、キャビティ構造を有するものや、印刷により形成された多孔質膜あるいは多孔質層を有するものがあり、これらキャビティや多孔質膜に達する連通欠陥４ｂが存在すると、デバイスが所望の特性を発揮しないことがある。そのため、製造工程において係る連通欠陥４ｂの有無を検査することは重要である。より具体的には、セラミックデバイスには、ＮＯｘなどのガスを測定するガスセンサに用いられるセンサ素子などが該当する。
【００３３】
＜欠陥検査方法＞
次に、本実施の形態に係る欠陥検査方法について、その原理および手順を説明する。図４は、本実施の形態に係る欠陥検査方法における処理の手順を示す図である。
【００３４】
まず、検査対象となる構造体１の外面１ｓに対し、欠陥４に対する含浸能を有するとともに構造体１とは異なる色を呈する浸透性液体を付着させる（ステップＳ１）。構造体１の構造やサイズによって、付着のさせ方には種々の手法があるが、簡便には、構造体１を浸透性液体中に浸漬することによってこれは実現される。あるいは、構造体１の外面１ｓに浸透性液体を塗布したり、スプレー照射するなどの態様であってもよい。
【００３５】
なお、ここで、構造体１と異なる色とは、必ずしも肉眼で識別可能である必要はなく、蛍光や可視光以外を含む所定波長の光が照射された際に、異なる色であると判別可能であればよい。例えば、構造体１がジルコニアを主成分材料とする、白色を呈する素子である場合には、従来の浸透探傷法において用いられているような（例えば、特許文献１に開示されているような）赤色の染色浸透探傷剤を用いることが可能である。
【００３６】
このような態様にて構造体１の外面１ｓに浸透性液体を付着させると、構造体１に欠陥４が存在していた場合、浸透性液体がその含浸能により外面１ｓから欠陥４へと浸透していく。この場合において、構造体１に連通欠陥４ｂが存在していた場合には、浸透性液体は該連通欠陥４ｂを経て閉空間２にまで浸入することになる。なお、図３に示したように構造体１の内部に多孔質空間２ａが存在する場合においても同様に、該多孔質空間２ａに達する連通欠陥４ｂが存在すれば、多孔質空間２ａに浸透性液体が浸入することになる。
【００３７】
このように浸透性液体を付着させた後、外面１ｓに付着している余剰の浸透性液体を除去する（ステップＳ２）。浸透性液体の除去は、例えば、ウエスなどの掃拭部材による拭き取りや、構造体１を水洗することにより行う。なお、構造体１に非連通欠陥４ａおよび連通欠陥４ｂが存在していた場合、これらの内部あるいはさらに閉空間２に浸入した浸透性液体は、係る除去処理によっては除去されず、その箇所に残存する。なお、本実施の形態においては必須ではないが、従来の浸透探傷法による検査を併用することを目的として、除去処理の際、例えば構造体１を水洗した後などに、所定の溶剤の塗布あるいは該溶剤への浸漬などによる現像処理を行うようにしてもよい。
【００３８】
このようにして余剰の浸透性液体を除去した状態で、構造体１の外観を観察する（ステップＳ３）。そして、閉空間対応部分ＲＥにおける呈色の有無に基づいて、連通欠陥４ｂの有無が判断される（ステップＳ４〜Ｓ６）。
【００３９】
ステップＳ３における構造体１の観察は、構造体１を拡散透過可能な照明光（以下、単に照明光）を構造体１に照射して行うが、観察の仕方は、照明光源の位置と観察位置との配置関係によって２つに大別される。以下、これらを、第１の観察態様および第２の観察態様と称する。なお、第１の観察態様および第２の観察態様のいずれにおいても、観察に際しては十分な強度の照明光が照射されるものとする。
【００４０】
図５は、第１の観察態様を示す図である。第１の観察態様においては、構造体１に関して照明手段１１（第１照明手段１１ａ）と同じ側に観察位置１３を定めて観察を行う。この場合、観察位置１３においては、構造体１に照射された照明光１２（第１照明光１２ａ）の構造体１の外面１ｓおよび内部からの反射光Ｌ１あるいは反射光Ｌ２による反射像を観察することになる。ただし、第１照明光１２ａが照射された外面１ｓのうち、閉空間２の形成領域に対応する部分（閉空間対応部分）ＲＥから反射光Ｌ１が得られ、外面１ｓのうち閉空間対応部分ＲＥ以外の部分から、反射光Ｌ２が得られるものとする。
【００４１】
第１照明光１２ａは上述のように構造体１の内部を拡散透過可能であるので、図５に示すように、連通欠陥４ｂを通じて閉空間２に浸透性液体５が浸入している場合、閉空間対応部分ＲＥからの反射光Ｌ２には、構造体１に入射した第１照明光１２ａのうち閉空間２に浸入している浸透性液体５によって反射された波長成分が含まれていることになる。すなわち、閉空間対応部分ＲＥが浸透性液体５に由来する色を呈する状態が観察されることになる。例えば浸透性液体５が赤色であれば、反射光Ｌ２による反射像は、赤色を呈していることになる。すなわち、構造体１の外面１ｓの閉空間対応部分ＲＥに、他の部分とは異なる浸透性液体５による呈色がある場合（ステップ４でＹＥＳ）には、構造体１に連通欠陥４ｂが存在すると判定すると判定することができる（ステップＳ５）。
【００４２】
一方、浸透性液体５が浸入していない場合、閉空間対応部分ＲＥからの反射光Ｌ２は、浸透性液体５によって反射された成分を含まないので、閉空間対応部分ＲＥ以外からの反射光Ｌ１と顕著な差を有していないことになる。すなわち、閉空間対応部分ＲＥが浸透性液体５に由来する色を呈する状態は観察されないことになる。よって、構造体１の外面１ｓの閉空間対応部分ＲＥに、他の部分とは異なる浸透性液体５による呈色がない場合（ステップ４でＮＯ）には、構造体１に連通欠陥４ｂが存在しないと判定することができる（ステップＳ６）。
【００４３】
なお、第１の観察態様の場合、構造体１に非透過部３が存在すると、非透過部３からの反射光Ｌ３も観察される。そのため、反射像における非透過部３に対応する部分の呈色を、閉空間対応部分ＲＥにおける呈色と誤認するなどといった、誤判定を行わないようにする必要がある。
【００４４】
図６は、第２の観察態様を示す図である。第２の態様においては、構造体１に関して照明手段１１（第２照明手段１１ｂ）と反対側に観察位置１３を定めて観察を行う。この場合、観察位置１３においては、構造体１に照射された照明光１２（第２照明光１２ｂ）の拡散透過光Ｌ４あるいは拡散透過光Ｌ５による透過像を観察することになる。ただし、第２照明光１２ｂが照射された外面１ｓのうち、閉空間２の形成領域に対応する部分（閉空間対応部分）ＲＥから拡散透過光Ｌ４が得られ、外面１ｓのうち閉空間対応部分ＲＥ以外の部分から、拡散透過光Ｌ５が得られるものとする。
【００４５】
第２照明光１２ｂは上述のように構造体１の内部を拡散透過可能な光であるので、図５に示すように、連通欠陥４ｂを通じて閉空間２に浸透性液体５が浸入している場合、閉空間対応部分ＲＥからの拡散透過光Ｌ５には、構造体１に入射した第１照明光１２ａのうち閉空間２に浸入している浸透性液体５を透過した波長成分が含まれていることになる。すなわち、閉空間対応部分ＲＥが浸透性液体５に由来する色を呈する状態が観察されることになる（ステップＳ５）。よって、第２の観察態様においても、第１の観察態様の場合と同様に、構造体１の外面１ｓの閉空間対応部分ＲＥに、浸透性液体５に由来する他の部分とは異なった呈色がある場合（ステップ４でＹＥＳ）には、構造体１に連通欠陥４ｂが存在し（ステップＳ５）、係る呈色がない場合（ステップ４でＮＯ）には、構造体１に連通欠陥４ｂが存在しないと判定することができる（ステップＳ６）。
【００４６】
第２の観察態様の場合、構造体１に非透過部３が存在していたとしても、第２照明光１２ｂは非透過部３で反射されるので、観察位置１３において反射光Ｌ６が観察されることはなく、また、非透過部３を透過する透過光Ｌ６’が観察されることもない。よって、観察位置１３において得られる透過像には、非透過部３に対応する部分の呈色が見られることはない。すなわち、上述のような誤判定が起こらない点で、第２の観察態様の方が、第１の観察態様よりも好適であるといえる。
【００４７】
さらには、第１の観察態様の場合、閉空間対応部分ＲＥからの反射光Ｌ２は、構造体１の外面１ｓからの反射光と内部（非透過部３が存在する場合には非透過部３も含む）からの反射光との重ね合わせとして得られ、しかも検出に無関係な前者の成分が非常に多くなる。そのため、閉空間２に浸透性液体５が浸入していたとしても、浸透性液体５からの反射光は相対的に弱い強度でしか得られない。しかしながら、第２の観察態様の場合、構造体１の外面１ｓからの反射光は観察されない一方、閉空間２に浸透性液体５が浸入していると、閉空間対応部分ＲＥにおいては、構造体１の内部に入射し該浸透性液体５を透過した光がその色を維持して外部にまで達する。結果として、閉空間２に浸透性液体５が浸入している場合、閉空間対応部分ＲＥにおいては、他の部分からの拡散透過光が多少は混じるものの、浸透性液体５を透過した光が相対的に強く観察される。よって、第２の観察態様の方が、第１の観察態様よりも、連通欠陥４ｂの存在をより高感度で検出することができる。例えば、第２の観察態様の場合は、目視による観察であっても十分に、連通欠陥４ｂの存在に対応する呈色状態を特定することが可能である。
【００４８】
＜撮像画像に基づく判定＞
上述した態様による構造体１の直接観察とこれに基づく連通欠陥４ｂの有無の判定は、構造体１を直接に目視観察しつつ行うほか、外面１ｓを撮像し、得られた撮像画像に基づいて行うこともできる。もっとも単純な手法としては、撮像画像を何らかの記録媒体（写真紙など）や表示媒体（ディスプレイなど）の出力物に出力し、該出力物に表現される画像において閉空間対応部分ＲＥの呈色状態を判定する手法が考えられる。ただし、これはその場観察を行うか否かの相違があるだけで、最終的には目視による判定を行う点で、実質的には直接観察と同等の手法である。
【００４９】
係る目視観察に代えて、連通欠陥の有無の判定を自動的に行える欠陥検査装置を用いるようにしてもよい。図７は、第１の観察態様に対応した欠陥検査装置１００の構成を模式的に示す図である。図８は、第２の観察態様に対応した欠陥検査装置２００の構成を模式的に示す図である。
【００５０】
欠陥検査装置１００および２００はともに、照明手段１１（第１照明手段１１ａあるいは第２照明手段１１ｂ）と、構造体１を載置するためのステージ１４と、観察位置１３に相当する位置に設けられた撮像手段１５と、撮像手段１５によって得られた撮像画像を画像処理して、連通欠陥４ｂの有無を判定する画像処理装置１６とを備える。
【００５１】
撮像手段１５としては、公知の撮像装置（ＣＣＤカメラなど）を用いることができる。また、画像処理装置１６としては、汎用のパーソナルコンピュータに後述する処理を実行するためのプログラムをインストールしたものを用いる態様であってもよいし、専用の演算処理回路を備えた回路素子を用いてもよい。また、欠陥検査装置１００および２００の各構成要素は必ずしも一体のものとして設けられる必要はない。
【００５２】
図９は、欠陥検査装置１００および２００を用いて行う欠陥検査方法における処理の手順を示す図である。係る処理においては、まず、あらかじめ上述のステップＳ１およびＳ２と同様の処理を構造体１に施す（ステップＳ１１およびＳ１２）。その後、ステージ１４に載置する。
【００５３】
そして、それぞれの照明手段１１（第１照明手段１１ａあるいは第２照明手段１１ｂ）から照明光（第１照明光１２ａあるいは第２照明光１２ｂ）を照射した状態で、ステップＳ３に相当する処理として、撮像手段１５によって構造体１の外面１ｓの撮像を行い（ステップＳ１３）、画像処理装置１６が、得られた撮像画像から、外面１ｓにおける色相分布を抽出する（ステップＳ１４）。より詳細には、撮像画像を表すＲＧＢ画像データから（色相分布を表現するデータへの画像変換処理を行う。なお、色相分布は、外面１ｓ上の二次元領域についての分布（二次元分布）として取得する態様であってもよいし、外面１ｓ上の所定方向の分布（つまりは一次元分布）を取得する態様であってもよい。また、上述の画像変換処理には、周知技術を適用可能であるので、その詳細な説明は省略する。
【００５４】
得られた色相分布において、閉空間対応部分ＲＥに、所定のしきい値を越える色相差がある箇所が存在するか否かを判定する（ステップＳ１５）。なお、色相に基づいて判断を行うのは、仮に浸透性液体５と外面１ｓとの間に電極等の遮蔽物が存在していたとしても、浸透性液体５からの光の強度が低下するのみで、色相値は変化しないことから、検出の確実性が高いからである。また、欠陥検査装置２００を用いる場合（第２の観察態様による観察を行う場合）、拡散による回り込みはあるものの第２照明光１２ｂは非透過部３を透過しないので、撮像画像においては非透過部３の存在箇所が暗部（濃色部）として観察されることがあるが、色相に基づいて判断を行うようにすることで、このような暗部と浸透性液体５による呈色部とを好適に識別することができる。
【００５５】
具体的には、まず、色相分布において色相値の変化率がほとんど０の箇所が画像処理装置１６において特定される。係る箇所が、構造体１において浸透性液体５の浸入がない場所を表していることになり、画像処理装置１６においては、その箇所の色相値が、呈色状態を判断する基準値として取り扱われる。あるいは、測定対象となる構造体１の種類が常に同一の場合であれば、あらかじめ特定の色相値を基準値として特定し、画像処理装置１６に記憶させておいてもよい。そして、次に、画像処理装置１６は、あらかじめ記憶されたしきい値を越えて基準値と異なる色相値を取る箇所があるか否かを判断する。しきい値は、構造体１や浸透性液体５の種類、あるいは欠陥処理装置の種別に応じて適宜に定められる。
【００５６】
係る箇所が存在すれば（ステップＳ１５でＹＥＳ）、構造体１には連通欠陥４ｂが存在すると判定することができる（ステップＳ１６）。係る箇所が存在しなければ（ステップＳ１５でＮＯ）、構造体１には連通欠陥４ｂが存在しないと判定することができる（ステップＳ１７）。このような判定が行えるのは、当該箇所と他の箇所との色相差が、閉空間２に浸透性液体５が浸入していることによって生じたものであるからである。
【００５７】
以上、説明したように、本実施の形態によれば、浸透性液体の欠陥への含浸能を利用することにより、外部から視認不能な閉空間を有する構造体における外部と該閉空間とを連通する連通欠陥の有無を、構造体の外面における閉空間対応部分の呈色状態によって判定することができる。しかも、構造体からの拡散透過光による拡散像を観察するようにすることで、より確実に連通欠陥の有無を判定することができる。
【実施例】
【００５８】
以下においては、欠陥検査装置２００を用いて欠陥検査を行った例を示す。図１０は、本実施例において欠陥検査の対象とする構造体１であるセンサ素子１０１の構造を例示する模式断面図である。
【００５９】
センサ素子１０１は、例えば被測定ガス中のＮＯｘ濃度測定などに用いられる、ジルコニアをセラミック主成分とする外観視白色のセラミックデバイスである。センサ素子１０１は、第１層１０１ａ、第２層１０１ｂ、第３層１０１ｃ、第４層１０１ｄ、第５層１０１ｅ、および第６層１０１ｆの６つのセラミック層の一方面あるいは両面に電極パターンやヒーターパターンなどの種々の回路パターンが形成された構造を有する。センサ素子１０１は、これら第１層〜第６層１０１ａ〜１０１ｆに対応するセラミックグリーンシートに、対応する印刷パターンを形成したものを積層することによって得られた積層体を、焼成することにより作製されてなる。なお、各セラミック層の厚みは、１００μｍ〜１５００μｍ程度が好ましく、より好ましくは２００μｍ〜１０００μｍ程度、更に好ましくは３００μｍ〜４００μｍ程度である。
【００６０】
係るセンサ素子１０１においては、第４層１０１ｄと第５層１０１ｅとの間に設けられたヒーター絶縁層１０２が、閉空間２に相当する。より厳密には、ヒーター絶縁層１０２は多孔質空間２ａである。係るヒーター絶縁層１０２は、ヒーター１０３を電気的に絶縁するために設けられた層であり、多孔質アルミナにより、１０μｍ〜２００μｍの厚みに形成されてなる。より好ましくは２０μｍ〜１００μｍ程度、更に好ましくは３０μｍ〜６０μｍ程度である。
【００６１】
なお、センサ素子１０１においては、第２層１０１ｂおよび第３層１０１ｃの形成位置にそれぞれ、外部と連通する空隙１０４および１０５が設けられているが、係る空隙１０４および１０５に浸透性液体が浸入したとしても、水洗処理によって除去されるので、これら空隙１０４および１０５に浸透性液体が残存することによって、連通欠陥の存在が誤認されることはない。
【００６２】
本実施の形態においては、係る構成を有するセンサ素子１０１を複数個用意し、それぞれについて、図９に示す手順で浸透性液体の付着および除去を行った。なお、浸透性液体としては、栄進化学製の染色浸透液R-3B（NTプラス）を用いた。係る浸透性液体は、赤色を呈する。
【００６３】
図１１は、浸透性液体の付着および水洗除去を行った後、欠陥検査装置２００に備わる撮像手段１５による撮像により得られた、３個のセンサ素子１０１（試料Ａ、試料Ｂ、試料Ｃ）についての外面（図１０における上面）１０１ｓの撮像画像を示す図である。また、図１２は、図１１のように得られた撮像画像を、赤色領域（より厳密には、浸透性液体に類似する色を呈する領域）とそれ以外の領域とに二値化した図である。図１１は本来カラー画像であるが、図示の都合上モノクロで示しているため、実際のセンサ素子１０１における呈色の様子を図１１から特定することが困難なことから、これを補足するために図１２を示している。図１２において薄灰色で示される領域が概ね、図１１において赤色を呈している領域である。すなわち、試料Ｂおよび試料Ｃのみ、浸透性液体の色に類似する色を呈する領域が存在していることになる。
【００６４】
図１３は、画像処理装置１６において、図１１に示した３個のセンサ素子１０１（試料Ａ、試料Ｂ、試料Ｃ）の撮像画像から得られた、それぞれの色相分布を示す図である。なお、ここでは、図１１に示した破線に沿った１次元の色相分布を示している。また、図１３には、比較のために、同じ位置における明度と彩度の分布も併せて示している。
【００６５】
図１３によれば、試料Ａの場合、色相はほぼ一定であるのに対して、試料Ｂの場合は矢印ＡＲ１の位置に、試料Ｃの場合は矢印ＡＲ２の位置に、それぞれ他の箇所と色相値が異なる箇所が存在する。そしてこれらは、図１１において赤色を呈している領域（図１２において薄灰色で表わされる領域）と概ね合致している。なお、明度および再度については、図１１との対応はみられないので、図１３からは、これらを指標として浸透性液体の浸入の有無を判定することが困難であることもわかる。
【００６６】
図１３に示す結果は、色相値に基づいて判断を行うことで、浸透性液体の浸入に起因する呈色領域を好適に測定できることを指し示している。このことは、センサ素子１０１について、撮像画像の色相分布から連通欠陥の有無を精度良く判断できることを意味している。
【符号の説明】
【００６７】
１  構造体
１ｓ  （構造体１の）外面
２  閉空間
２ａ  多孔質空間
３  非透過部
４  欠陥
４ａ  非連通欠陥
４ｂ  連通欠陥
５  浸透性液体
１１（１１ａ、１１ｂ）  照明手段（第１照明手段、第２照明手段）
１２（１２ａ、１２ｂ）  照明光（第１照明光、第２照明光）
１３  観察位置
１４  ステージ
１５  撮像手段
１６  画像処理装置
１００、２００  欠陥検査装置
１０１  センサ素子
１０１ｓ  （センサ素子１０１の）外面
１０２  ヒーター絶縁層
１０３  ヒーター
Ｌ１〜Ｌ３、Ｌ６  反射光
Ｌ４、Ｌ５  拡散透過光
ＲＥ  （外面１ｓにおける）閉空間対応部分
【図１】
2010230361.tif 000003
【図２】
2010230361.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2010230361.tif 000007
【図６】
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【図７】
2010230361.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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