(57)【要約】【課題】微小な表面欠陥であっても確実に検知する表面検査方法を得る。【解決手段】投光器９からの照射光線束５を磁気シート体１の表面で反射させ、その反射光を受光センサ７で受光することで、受光センサ７の受光光量に基づいて磁気シート体１の表面を検査する。受光センサ７の受光光軸１３は、照射光線束５が磁気シート体１の表面に入射する入射領域の一部を通るとともに、照射光線束５の中心軸１２と磁気シート体１との交わる入射点Ｐ１と、受光センサ７の受光光軸１２と磁気シート体１との交わる検査点Ｐ２とが異なるようにしてある。照射光線束５の中心軸１２は、磁気シート体１の表面への入射角θ１を２０〜４０°の範囲内に設定してあり、照射光線束５の中心軸１２の入射角θ１と、受光センサ７の受光光軸１３の受光角θ２との角度差ｄθ（＝｜θ１−θ２｜）を４〜２０°の範囲内に設定してある。【選択図】図１
2006258662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投光器から照射した照射光線束が被検査体の表面へ入射し、前記被検査体の表面で反射した反射光を受光センサで受光して、この受光光量に基づいて前記被検査体の表面を検査する表面検査方法において、
前記受光センサの受光光軸が、前記照射光線束が前記被検査体の表面に入射する入射領域の一部を通るとともに、前記照射光線束の中心軸と前記被検査体との交わる入射点（Ｐ１）と、前記受光センサの受光光軸と前記被検査体との交わる検査点（Ｐ２）とが異なるように前記投光器と前記受光センサとを設定してあり、
前記照射光線束の中心軸は、前記被検査体の表面への入射角（θ１）を２０〜４０°の範囲内に設定してあり、
前記照射光線束の中心軸の入射角（θ１）と、前記受光センサの受光光軸の受光角（θ２）との角度差ｄθ（＝｜θ１−θ２｜）を４〜２０°の範囲内に設定してあり、
前記受光センサの受光光軸の延長線が前記被検査体の表面を対称面とする前記投光器の放光部の鏡像を通るように、前記受光センサの受光角が設定されていることを特徴とする表面検査方法。
【請求項２】
前記被検査体が、ウエブ状のシート体であり、前記シート体は、搬送状態で一対のガイドローラ上に導かれており、前記シート体の表面へ向けて前記照射光線束を照射して、前記ガイドローラのスパン間に位置する前記シート体の表面で反射した反射光を前記受光センサで受光するようにした請求項１記載の表面検査方法。
【請求項３】
前記受光センサの受光光軸と被検査体とが交わる検査点（Ｐ２）が、前記受光センサでの受光光量が最も大きくなる部分に対して、１／４〜１／１２８の範囲内の受光光量になる位置にある請求項１又は２記載の表面検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気テープ、磁気ディスクおよびプラスチックフィルムなどの被検査体の表面欠陥などを検査する表面検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１〜３には、投光器から照射したレーザー光などの光線を搬送状態の被検査体の表面に照射し、その反射光を受光センサで受光して、その受光光量に基づいて被検査体の表面欠陥を検査しているものが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−２４１４５５号公報（第１ａ図）
【特許文献２】特開平６−１２９８４２号公報（図１−３）
【特許文献３】特開平８−２３３５６０号公報（図１）
【特許文献４】特開２００４−３０１７５２号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
磁気テープなどの被検査体にあっては、記録密度が大きくなる傾向にあり、これに伴って被検査体の表面に微小な欠陥があっても適正な記録や再生が困難になる。このため、被検査体の製造段階において、被検査体の表面の僅かな欠陥も見つける必要がある。
【０００５】
これに対し、特許文献１・２では、受光センサの受光光軸が、光源から照射された照射光線束の中心軸が被検査体の表面へ入射する入射点を通っているために、受光センサは、照射光線束の中心のみならず、照射光線束の周縁付近の光線が被検査体の表面で反射した反射光も受光する。このため、照射光線束の周縁付近などでの反射光がノイズになって検査精度が悪くなる。
【０００６】
特許文献３では、システムノイズの出力レベルを減少させる目的で受光センサの受光光軸が照射光線束の中心軸の入射点からずらせることが開示されているが、あくまで光軸上付近に検査部位を設置し、光軸中心の反射点から0.３〜0.６mm偏椅する状態で検査する方式なので被検査体の微小な表面欠陥を検知するのには不十分である。
【０００７】
特許文献４でも、受光センサの受光光軸が照射光線束の中心軸の入射点からずれているが、照射光線束の中心軸の光線は、被検査体で反射して受光センサの中心を通るために、欠陥で反射して受光センサで受光した受光光量が、正常な平面部分で反射した受光光量とあまり変わらず、被検査体の微小な表面欠陥を検知するのには不十分である。
【０００８】
本発明の目的は、微小な表面欠陥であっても確実に検知することができる表面検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る表面検査方法は、図１に示すように、投光器９の光を放つ部分（以下放光部１４と言う）から放たれた光の照射光線束５が被検査体１の表面へ入射し、被検査体１の表面で反射した反射光を受光センサ７で受光して、この受光光量に基づいて被検査体１の表面を検査するようになっている。
【００１０】
本発明にあっては、図２に示すように、受光センサ７の受光光軸１３が、照射光線束５が被検査体１の表面に入射する入射領域の一部を通るとともに、照射光線束５の中心軸１２と被検査体１との交わる入射点Ｐ１と、受光センサ７の受光光軸１２と被検査体１との交わる検査点Ｐ２とが異なるように投光器９と受光センサ７とを設定してある。照射光線束５の中心軸１２は、被検査体１の表面への入射角θ１を２０〜４０°の範囲内に設定してあり、照射光線束５の中心軸１２の入射角θ１と、受光センサ７の受光光軸１３の受光角θ２との角度差ｄθ（＝｜θ１−θ２｜）を４〜２０°の範囲内に設定してある。
【００１１】
また、被検査体１は、ウエブ状のシート体であり、シート体１は、図１に示すように、搬送状態で一対のガイドローラ２・２上に導かれており、シート体１の表面へ向けて照射光線束５を照射して、ガイドローラ２・２のスパン間に位置するシート体１の表面で反射した反射光を受光センサ７で受光している。
【００１２】
さらに、受光センサ７の受光光軸１３と被検査体とが交わる検査点Ｐ２が、前記受光センサ７での受光光量が最も大きくなる部分に対して、１／４〜１／１２８の範囲内の受光光量になる位置にあるように設定すればよい。前記受光センサ７の受光光量の設定は、受光センサ７の受光位置を中心とした受光方向（受光角）の微調整、図３に示すように受光センサ７の被検査体１の走行方向の位置の微調整、投光器９の投光方向の微調整あるいは投光器９の投光位置の微調整などにより可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、微小な表面欠陥であっても確実に検知することができ、高精度の表面検査を行える。例えば、高密度記録方式が適用される磁気シート体１などにおいても、ドロップアウトなどの原因となる表面欠陥を確実に検知して、磁気シート体１からなる製品の信頼性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明が対象とする表面検査方法の実施形態の一例を示しており、ウエブ状の磁気シート体（被検査体）１を検査対象にし、その製造ラインの後半過程で磁気シート体１の表面検査を行っている。
【００１５】
前記表面検査のために、磁気シート体１は、搬送状態で一対のガイドローラ２・２上に導かれている。そして、光源ユニット３から磁気シート体１の表面へ向けて照射光線束５を照射し、ガイドローラ２・２のスパン間に位置する磁気シート体１の表面で反射した反射光を受光センサ７で受光して、受光光量に基づいて磁気シート体１の表面欠陥を検査している。磁気シート体１は、２５０ｍ／min で搬送される。
【００１６】
光源ユニット３は、高輝度が得られる１５０Ｗのハロゲンランプなどを光源として用いており、磁気シート体１に対向配置した投光器９と、前記光源で発生した光を投光器９へ導くグラスファイバー１０とを有する。受光センサ７は、ＣＣＤラインセンサカメラなどからなり、受光センサ７から出力される受光信号に基づいて、コンピュータなどからなる判定装置１１が磁気シート体１の表面欠陥を判定する。
【００１７】
この実施例では、光源ユニット３は、磁気シート体１の表面における照度が４０万ルックスとなるように設定した。投光器９は、光源からグラスファイバー１０を通して導かれた光を、投光器９の先端に配した集光レンズを介して放光部１４から磁気シート体１の幅方向へ直線状に広げて投射するスリット幅２mmのスリット光源である。また、投光器９の放光部１４から照射された光は、磁気シート体１の搬送方向（図１の左右方向）へ僅かに広がっており、その広がり角度は１０°である。受光センサ７は、レンズのＦ値が1.２、画素数が２０４８個（２９ｋＨZ スキャン）などの仕様を備えている。なお、投光器９および受光センサ７は、磁気シート体１の幅寸法に応じて１個ないし複数個配置される。
【００１８】
本発明は、受光センサ７および投光器９の位置および角度などを以下のように設定することにより、磁気シート体１の表面における尖鋭突起、凹み欠陥、ロール汚れ、ふち落下、皮ばり（凸欠陥）、異物の塗込み（凸欠陥）、その他の塵埃および凝集物（凸欠陥）などの全ての欠陥を確実に検知できるようにした。
【００１９】
つまり、図２に示すように、前記照射光線束５において、その中心軸１２の磁気シート体１の表面への入射角θ１が小さいほど、磁気シート体１の表面欠陥部で反射した光の反射角と、該欠陥以外の正常な平面部で反射した光の反射角とに差があまりなく、このために欠陥で反射して受光センサ７で受光した受光光量が、正常な平面部分で反射した受光光量とあまり変わらず、欠陥検査精度が悪くなる。一方、前記入射角θ１が大きくなり過ぎると、照射光線束５が磁気シート体１の表面に入射する入射領域の面積が大きくなって相対的に反射光の強度が小さくなり、欠陥検査精度が悪くなる。こうした理由から、前記入射角θ１は、２０〜４０°の範囲内に設定した。なお、前記入射角θ１は、照射光線束５の中心軸１２と磁気シート体１の表面の法線とのなす角度である。
【００２０】
投光器９は、一般的に磁気シート体１の表面に近過ぎると、照射光のむらの影響を受け易くなって欠陥検査精度が悪くなり、投光器９が磁気シート体１の表面から遠過ぎると、受光センサ７での受光光量が少なくなって欠陥検査精度が悪くなるとされている。こうした理由から、発明者の実験では磁気シート体１の表面から投光器９までの高さ寸法Ｔは、５０〜２５０mmの範囲内であることが好ましいことがわかった。この実施例では、投光器９までの高さ寸法Ｔは１００mmである。
【００２１】
受光センサ７の受光光軸１３を、例えば、前記照射光線束５の中心軸１２が磁気シート体１の表面へ入射する入射点Ｐ１を通るように設定すると、該中心軸１２の周りの照射光線も光量が多いために、中心軸１２の周りの照射光線においては磁気シート体１の表面で反射して受光センサ７へ向かう光量が多くなり、これらがノイズとなって欠陥検査精度が悪くなる。これに対して、本発明では、受光センサ７の受光光軸１３と磁気シート体１との交わる検査点Ｐ２が、前記入射点Ｐ１とは異なる点を通るように設定してあり、照射光線の光量が中心軸１２側よりも少ない分だけ欠陥検査への影響が低減される。
【００２２】
一方、照射光線束５は、前述のように投光器９の放光部１４から広がりながら磁気シート体１の表面に入射しており、照射光線束５の光線は中心軸１２に対する角度が大きいものほど光量が少なくなる。つまり、受光センサ７の受光光軸１３は、照射光線束５が磁気シート体１の表面に入射する入射領域の一部を通ることになるが、照射光線束５の中心軸１２から過度にひらいていない入射領域を通るように設定することが好ましい。なお、受光センサ７の受光光軸１３は、中心軸１２寄りの位置を通るようにしてもよい。
【００２３】
受光センサ７の受光光軸１３の受光角θ２と、照射光線束５の中心軸１２の入射角θ１との間で角度差を設けることが欠陥の検出には好ましく、また受光センサ７の受光光量の確保の点からは前記角度差があまり大きくないことが好ましい。具体的には、照射光線束５の中心軸１２の入射角θ１と、受光センサ７の受光角θ２との角度差ｄθ（｜θ１−θ２｜）を４〜２０°の範囲内に設定した。
【００２４】
ｄθが４°未満であると、ノイズとなる照射光線の反射光を受光センサ７で多く受光してしまって欠陥検出精度が低下する。また、ｄθが２０°を超えると受光センサ７に入る光量が少なくなって欠陥部を光らせることができなくなって欠陥検出精度が低下する。この実施例では、照射光線束５の中心軸１２の入射角θ１が２０°、受光センサ７の受光角θ２が３０°である。なお、前記受光角θ２は、受光センサ７の受光光軸１３と磁気シート体１の表面の法線とのなす角度である。
【００２５】
受光センサ７の受光光軸１３の受光角θ２は、例えば、以下のように調節する。つまり図２と図３とに示すように受光センサ７の受光光軸１３の延長線１３ａが磁気シート体１の表面を対称面とする投光器９の放光部１４の鏡像の範囲Ａ内を通るように、前記受光センサ７の受光角θ２を設定する。
【００２６】
前記照射光線束５の反射光の反射角と、前記受光センサ７の受光角θ２とが一致する位置では、欠陥からの反射光であっても、その光量が比較的大きく、より小さな欠陥を検出するには欠陥からの反射光の光量と正常な平面部からの反射光の光量との差（明度比）が小さいことが判明したので、発明者は、明度比を大きくするため、前記受光センサ７の受光光軸１３と被検査体とが交わる検査点Ｐ２が、前記受光センサ７での受光光量が最も大きくなる部分に対して、１／４〜１／１２８の範囲内の受光光量になる位置にあるように設定した。
【００２７】
具体的には、受光光軸１３の延長線１３ａが、放光部１４の鏡像の範囲Ａの中心点ａを通る時、図３のグラフで示すように、受光センサ７での受光光量が最も大きくなるため、前記反射角に一致した受光角θ２を維持したまま受光センサ７を磁気シート体１の搬送方向へ平行移動させる。この時、受光光軸１３は放光部１４の鏡像の範囲Ａの領域から外れないようにする。図３のグラフは、放光部１４の鏡像の範囲Ａ付近での光量の変化を示す。そして、図３に示すように、受光光軸１３の延長線１３ａが、放光部１４の鏡像Ａの中心点ａを通る時の受光光量を１とすると、受光センサ７の受光光量が１／４〜１／１２８の範囲内になる受光光量の位置に受光センサ７を設定した。図３で示した実施例の場合、放光部１４の鏡像の範囲Ａの端部でほぼ１／１２８となった。
【００２８】
照射光線束５の中心軸１２の入射角θ１と受光センサ７の受光光軸１３の受光角θ２との角度差ｄθの最適値を見出すために、５０μｍ程度の微小欠陥を予め７１０個設けてあるテストウエブを用意し、これを２５０ｍ／min で搬送しながら欠陥の検出率（検出個数／７１０個）を計測した。照射光線束５の中心軸１２の入射角θ１は３０°に固定してあり、受光センサ７の受光角θ２を調節して前記角度差ｄθを０〜３０°の間で変化させた。図４がその計測結果を示す。
【００２９】
前記計測結果が示すように、前記角度差ｄθが４〜２０°の範囲で欠陥の検出率が５０％以上となって欠陥の検出が可能となり、６〜１６°の範囲で、欠陥の検出率がほぼ９０％近くになっていて、この範囲内であれば微小欠陥であっても好適に検知することがわかる。前記角度差ｄθが１０°のときでは、欠陥の検出率がほぼ９９％となっていて、微小欠陥の検知としてはより好適であることがわかる。
【００３０】
また、前記受光センサ７の最適位置を見出すために、受光センサ７を磁気シート体１の搬送方向へ平行移動させながら、磁気シート体１の表面欠陥部で反射した光の明度と、該欠陥部以外の正常な平面部で反射した光の明度の比を測定した。表１がその明度比の計測結果を示す。
【００３１】
【表１】
2006258662.tif 000003
【００３２】
前記明度比の計測結果が示すように、受光センサ７の受光光軸１３と被検査体とが交わる検査点Ｐ２が、前記受光センサでの受光光量が最も大きくなる部分に対して、１／４〜１／１２８の範囲内の受光光量になる位置で、表面欠陥で反射した光の明度と、該欠陥以外の正常な平面部分で反射した光の明度の比が1.５以上になって、明度差が大きいことがわかる。つまり、表面欠陥をより明確に識別できる。前記受光センサ７の受光光量が１／６４になる位置で、表面欠陥で反射した光の明度と、該欠陥以外の正常な平面部分で反射した光の明度の比が2.４３になって、表面欠陥を更に明確に識別できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る表面検査方法に使用する装置の一例の概略側面図である。
【図２】本発明の表面検査方法を説明するための模式図である。
【図３】表面検査方法を説明するための模式図である。
【図４】受光センサの受光角を変化させた計測結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３４】
１  磁気シート体
２  ガイドローラ
３  光源ユニット
５  照射光線束
７  受光センサ
９  投光器
１２  照射光線束の中心軸
１３  受光センサの受光光軸
Ｐ１  入射点
Ｐ２  検査点
θ１  入射角
θ２  受光角
【図１】
2006258662.tif 000004
【図２】
2006258662.tif 000005
【図３】
2006258662.tif 000006
【図４】
2006258662.tif 000007