JPH078762U - プラスチックフィルム内異物検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】プラスチックフィルム内に混入した異物の検出
作業の生産性向上。 【構成】プラスチックフィルムを一定速度で搬送するフ
ィルム搬送ユニット３、コヒーレントな電磁波を発生す
るHe−Neレーザ１、搬送中のプラスチックフィルム面に
コヒーレントな電磁波から形成した干渉縞を照射する干
渉縞形成ユニット２、干渉縞がプラスチックフィルム内
の異物に照射された際に生じる散乱波の時間的強度変化
を検出して信号波形を出力するドップラーバースト検出
ユニット４、一つの異物から生じた散乱波の時間的強度
変化からビジビリティを算出するための波形整形ユニッ
ト５とビジビリティ算出ユニット６、および算出したビ
ジビリティからさらにもとになった異物の大きさを算出
して出力する散乱体サイズ算出ユニット７とを備える。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、プラスチックフィルム内に混入した異物を検出するプラスチックフ ィルム内異物検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

磁気テープに要求される特性として、テープに信号を記録し再生する際の信号 欠落（以下Ｄ／Ｏと呼ぶ）が少なく、Ｃ／Ｎ等の電磁変換特性が良好であること が挙げられる。磁気記録媒体のベース用途では、近年の高密度記録化の傾向から 、ベースフィルムも薄手化、平坦化が進んでいる。特に記録波長短化の点からベ ースフィルム表面においても、表面形状設計の範囲外の粗大な突起（以下粗大突 起と呼ぶ）は、Ｄ／Ｏを発生させたり、Ｃ／Ｎを悪化させる原因となる。この粗 大突起はフィルム内に意図せずに混入した異物によって主に発生することが知ら れている。従って磁気記録媒体のベース用途においてはフィルム表面粗大突起の 発生原因となるフィルム内異物について測定し、管理を行う必要がある。

【０００３】 フィルム内異物の測定は従来次の方法で行っている。異物が存在するとフィル ム表面に粗大突起が発生するので、フィルム表面に平坦で透明な物質を置くとニ ュートンリングが見られる。このニュートンリングの数は粗大突起の高さと光源 の波長に依存する。このことからニュートンリングの数を数えることで粗大突起 の高さを求めることが可能となる。粗大突起高さはフィルム内異物の大きさと関 係があるので、どの程度の高さの粗大突起がいくつあったかによりフィルム内異 物の測定、管理を行っている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかし従来の方法には次のような課題があった。すなわち顕微鏡下でニュート ンリングを目視でカウントするために、フィルム表面粗大突起の数および高さの 測定結果が測定作業者に依存する。更に目視によるカウント作業では測定作業者 の疲労から、長時間の測定が困難で測定作業生産性が低い。

【０００５】 またニュートンリングをＣＣＤ等の光電変換素子で電気的信号に変換してカウ ントする手段も考えられるが、光電変換素子と肉眼の間の精度や特性の差により 満足する結果が得られない場合が多い。更にフィルムとニュートンリング形成用 の平坦で透明な物質との間に存在するホコリやチリによってもニュートンリング が発生するが、これを肉眼によらずに判別するのも困難である。

【０００６】 本考案は上記課題を解決することにより、プラスチックフィルム内の異物の検 出において、測定作業者の目視判断によらず安定した測定結果が得られ、更に測 定作業の生産性の良い検出装置を得ることを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案にかかるプラスチックフィルム内異物検出装置は、プラスチックフィル ム内に混入した異物を検出するプラスチックフィルム内異物検出装置において、 プラスチックフィルムを一定速度で搬送する手段と、コヒーレントな電磁波を発 生する手段と、搬送中のプラスチックフィルム面にコヒーレントな電磁波から形 成した干渉縞を照射する手段と、干渉縞がプラスチックフィルム内の異物に照射 された際に生じる散乱波の時間的強度変化を検出して信号波形を出力する手段と 、一つの異物から生じた散乱波の時間的強度変化の信号波形の中央部における強 度の最大値（Ｉmax ）と最小値（Ｉmin ）を検出する手段と、検出した最大値（ Ｉmax ）と最小値（Ｉmin ）をもとに、Ｖis＝（Ｉmax −Ｉmin ）／（Ｉmax ＋ Ｉmin ）で定義されるビジビリティ（Ｖis）を算出する手段と、算出したビジビ リティ（Ｖis）からさらにもとになった異物の大きさを算出して出力する手段と を備えたことを特徴としている。

【０００８】 すなわち本考案では、干渉縞がプラスチックフィルム内の異物に照射された際 に生じる散乱波（以下ではドップラーバーストと呼ぶ）を検出し、そのビジビリ ティを求め、さらに既知の干渉縞間隔をもとにして、ドップラーバーストのもと であるプラスチックフィルム内の異物の大きさを測定することができる。

【０００９】 そのため、電磁波による干渉縞を形成し、評価対象となるプラスチックフィル ムをその干渉縞内を一定速度で移動させ、散乱体からの散乱波であるドップラー バーストを観測する必要がある。その際干渉縞を形成する手段としては、レーザ 発振器から得られるコヒーレントな電磁波をビームスプリッタにより強度の等し い２本のビームに分離し、ある角度で交差させる方法が利用できる。

【００１０】 図２には、こうした干渉縞形成手段とドップラーバースト検出手段に関する概 念図を示す。図中、１１はレーザ発振器、１２は干渉縞形成光学系、１３は微小 異物を含んだフィルム、１４は散乱光検出光学系、１５は光検出器である。

【００１１】 また図３には、干渉縞内を一定速度で移動する散乱体から得られるドップラー バーストの時間的強度変化（図３(a) ）を、時間経過を横軸（Ｔ）に、強度変化 を縦軸（Ｉ）にして示す。ここでドップラーバースト波形のビジビリティは、中 央部の最大値（Ｉmax ）と最小値（Ｉmin ）について、最大値から最小値を引い た値を最大値と最小値の和で除算した値で定義される。またこのドップラーバー スト信号を、低周波成分と高周波成分とに分離したものを、図３(b) と図３(c) に示す。

【００１２】 ところで、フィルムは一般に縦、横に延伸されている。このため、干渉縞の光 軸を垂直に横切る方向にフィルム面を移動させる場合、干渉縞平面で切って得ら れる散乱体となるフィルム内の異物の断面形状が、円形であると近似することが できる。

【００１３】 そしてビジビリティと散乱体の大きさとの間には、次式で示すような関係が成 り立つことが知られている(Farmer,W.M.,Appl.Opt.,Vol１１ PP.2603) 。

【００１４】 Ｖis ＝ ｜２・ Ｊ１（２πｒ／δ）／（２πｒ／δ）｜ ここでＶisはビジビリティ、Ｊ１は第一種第一次のベッセル関数、ｒは円形状 断面の半径、δは干渉縞間隔である。

【００１５】 従って散乱体断面直径と干渉縞間隔の比が１．２以下の領域では、ビジビリテ ィから散乱体断面直径を一義的に求めることができる。なお散乱体の大きさの測 定精度を考慮すると、散乱体断面直径と干渉縞間隔の比が１．０以下の領域がよ り好ましい。

【００１６】 ここで干渉縞間隔は、電磁波の波長や干渉縞形成のために交差させる角度を適 当に選ぶことで選択できる。検出対象とする異物の大きさの上限を決定すれば、 散乱体断面直径の上限も決まるので、散乱体断面直径と干渉縞間隔の比が１．０ 〜１．２になるように干渉縞を形成すればよい。

【００１７】 またフィルムを一定速度で移動させる手段としては、フィルムの巻取り装置や 走行機等を利用できる。なおドップラーバーストを検出するためには直接の入射 波をカットしてドップラーバーストのみを集めればよい。その際適当なマスクと レンズ系を組み合わせて用いることができる。

【００１８】 次にドップラーバーストの時間的強度変化を検出する手段としては、使用した レーザの波長に対して十分な感度を持つ光電変換素子を用いて、ドップラーバー ストを電気信号に変換する方法が利用できる。この際、光電変換素子としては光 電子増倍管やフォトダイオード等を利用できる。

【００１９】 こうして得られた電気信号を処理して、ビジビリティを求められる。電気的な ドップラーバースト信号からビジビリティを求める手段としては様々な手段が考 えられるが、ドップラーバースト信号を低周波成分と高周波成分に分離して、高 周波成分の最大振幅を低周波成分の振幅を２倍したもので除算して求める方法も 利用できる。

【００２０】 これは、高周波成分の最大振幅が、単一のドップラーバースト波形中央部の最 大値最小値について最大値から最小値を引いた値に等しく、低周波成分の振幅が 、単一のドップラーバースト波形中央部の最大値最小値について最大値と最小値 の和の半分に等しいからである。この際、低周波成分とは少なくともフィルム移 動速度を干渉縞間隔で除算した値に相当する周波数よりも低い成分である。

【００２１】 以上のようにして得られた異物の大きさの情報をもとに、予め設定した異物の 大きさの分類ごとに、異物の数を計数することで、異物の解析を容易に行うこと ができ好ましい。

【００２２】 またドップラーバーストの数および／またはビジビリティの値を、補助記憶装 置を備えた情報処理手段に転送して記録していけば、広い評価対象面積に関する 長時間の測定も容易に行うことができる。ここで補助記憶装置を備えた情報処理 手段としては市販のコンピュータを利用できる。

【００２３】

【実施例】

図１は本考案の一実施例による、プラスチックフィルム内異物検出装置の構成 図である。

【００２４】 図中、１はコヒーレントな電磁波を発生する手段である市販のHe−Neレーザ、 ２はビームスプリッタとレンズ系とで構成される干渉縞形成ユニット、３はプラ スチックフィルム送り装置である１／２”フィルム走行機よりなるフィルム搬送 ユニット、４はビームストップと集光レンズ系と市販のフォトダイオードとで構 成されるドップラーバースト検出ユニット、５は光電変換されたドップラーバー ストの波形信号をパルス信号に波形整形して出力する波形整形ユニット、６はフ ィルタ回路と検波回路とピークホールド回路と除算回路とで構成されるビジビリ ティ算出ユニット、７はビジビリティの値と干渉縞間隔の値から円形近似した散 乱体の断面の直径を求める散乱体サイズ算出ユニット、８はパルスカウンタより なるドップラーバースト数の計数ユニット、９は市販のコンピュータよりなる記 録ユニットである。

【００２５】 またＡはドップラーバースト波形信号、Ｂはドップラーバースト検知信号、Ｃ は演算制御信号、Ｄはビジビリティ値信号、Ｅはサイズ信号、そしてＦは計数デ ータ信号である。

【００２６】 そしてここではまず、He−Neレーザ１より発せられたレーザ光をもとにして、 干渉縞形成ユニット２が干渉縞を形成する。そしてこの干渉縞は、フィルム搬送 ユニット３において一定速度で搬送されフィルムの表面へと照射される。

【００２７】 このフィルム搬送ユニット３においては、異物検出の評価対象となるフィルム が干渉縞を横切るように通過する際、フィルム内に異物が存在するとそれが散乱 体となり、ドップラーバーストを発生する。

【００２８】 ドップラーバースト検出ユニット４では、余分な入射光成分を除去し、ドップ ラーバースト成分のみを検出して光電変換し、ドップラーバースト波形信号Ａと して出力する。

【００２９】 つづいて波形整形ユニット５は、ドップラーバースト波形信号Ａをパルス信号 に波形整形して、ドップラーバースト検知信号Ｂと、演算制御信号Ｃとを出力す る。

【００３０】 ビジビリティ算出ユニット６は、ドップラーバースト波形信号Ａと演算制御信 号Ｃとを受けて、ビジビリティ値信号Ｄを出力する。そのためにビジビリティ算 出ユニット６はまず、ドップラーバースト波形信号Ａを、フィルム移動速度を干 渉縞間隔で除算した値に相当する周波数よりも低い成分である低周波成分と、そ れ以上の周波数である高周波成分に分離する。そして高周波成分の最大振幅を低 周波成分の振幅を２倍したもので除算して、ビジビリティ値を算出してビジビリ ティ値信号Ｄとして出力する。このとき演算制御信号Ｃを利用することで、ドッ プラーバーストの検出に同期させて演算を行う。

【００３１】 散乱体サイズ算出ユニット７は、こうして得られたビジビリティ値信号Ｄと予 め設定しておいた干渉縞間隔の値とから、散乱体であるフィルム内異物の大きさ を算出して、サイズ信号Ｅとして出力する。

【００３２】 計数ユニット８は、ドップラーバースト検知信号Ｂとサイズ信号Ｅとから、散 乱体の大きさに応じて、検出したドップラーバーストの数を計数処理する。そし てこの処理結果は、計数データ信号Ｆとして記録ユニット９へ出力されて記録さ れる。

【００３３】

【考案の効果】

本考案は以上詳述したとおり、ニュートンリングの形成を必要とせずにプラス チックフィルム内異物の有無および大きさを測定することが可能である。このた め顕微鏡下でニュートンリングを目視でカウントする必要がない。従って、測定 結果が測定作業者に依存することのない、また測定作業生産性も高いプラスチッ クフィルム内異物検出装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】プラスチックフィルム内異物検出装置の構成

【図２】干渉縞形成手段とドップラーバースト検出手段
の概念図

【図３】ドップラーバーストの時間的強度変化

【符号の説明】

１ He−Neレーザ ２ 干渉縞形成ユニット ３ フィルム搬送ユニット ４ ドップラーバースト検出ユニット ５ 波形整形ユニット ６ ビジビリティ算出ユニット ７ 散乱体サイズ算出ユニット ８ 計数ユニット ９ 記録処理ユニット Ａ ドップラーバースト波形信号 Ｂ ドップラーバースト検知信号 Ｃ 演算制御信号 Ｄ ビジビリティ値信号 Ｅ サイズ信号 Ｆ 計数データ信号 １１ レーザ発振器 １２ 干渉縞形成光学系 １３ フィルム １４ 散乱光検出光学系 １５ 光検出器

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラスチックフィルム内に混入した異物
   を検出するプラスチックフィルム内異物検出装置におい
   て、 プラスチックフィルムを一定速度で搬送する手段と、コ
   ヒーレントな電磁波を発生する手段と、搬送中のプラス
   チックフィルム面にコヒーレントな電磁波から形成した
   干渉縞を照射する手段と、干渉縞がプラスチックフィル
   ム内の異物に照射された際に生じる散乱波の時間的強度
   変化を検出して信号波形を出力する手段と、一つの異物
   から生じた散乱波の時間的強度変化の信号波形の中央部
   における強度の最大値（Ｉmax ）と最小値（Ｉmin ）を
   検出する手段と、検出した最大値（Ｉmax ）と最小値
   （Ｉmin ）をもとに、Ｖis＝（Ｉmax −Ｉmin ）／（Ｉ
   max ＋Ｉmin ）で定義されるビジビリティ（Ｖis）を算
   出する手段と、算出したビジビリティ（Ｖis）からさら
   にもとになった異物の大きさを算出して出力する手段と
   を備えたことを特徴とするプラスチックフィルム内異物
   検出装置。
2. 【請求項２】 予め設定した異物の大きさの分類ごと
   に、異物の数を計数する手段を備えたことを特徴とする
   請求項１記載のプラスチックフィルム内異物検出装置。