JP2019105455A - 不織布を含むシート状物の検査方法、不織布を含むシート状物の連続生産方法及び不織布を含むシート状物の検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】不織布を含むシート状物の表面に現れるニードルマークのような周期構造を有する立体特徴の明瞭さを容易に評価できる検査方法、また、その検査方法を用いて立体特徴を低減したシート状物を製造する手段を提供する。【解決手段】不織布を含むシート状物の検査方法であって、シート状物は表面に検査対象となる周期構造を有する立体特徴を有し、その表面物に立体特徴のコントラストが明瞭になる方向へ光源から光を照射し、表面の反射光による画像を所定の間隔でカメラで撮像する工程と、所定の間隔で撮像された各画像に出現する立体特徴の輝度情報に基づき、立体特徴の明瞭さを評価する工程と、を備える不織布を含むシート状物の検査方法を用いる。【選択図】図２

Description

本発明は、不織布を含むシート状物の表面に存在する周期構造を有する立体特徴の検査方法、不織布を含むシート状物の連続生産方法及び不織布を含むシート状物の検査装置に関する。

繊維を絡合させて形成される不織布は、繊維を集合させてウェブ化し、絡合処理する工程を経て製造される。また、不織布を含むシート状物が人工皮革である場合には、さらに、ポリウレタンを含浸させる等の、皮革様シートの製造に特有の工程が付与される。不織布を含むシート状物（以下、単にシート状物とも称する）は、工業的には、繊維原料を供給する上流から製品であるシート状物を回収する下流までに多数の工程を経て、数十ｍ、数百ｍのような長さで連続生産されてロール状に巻かれて回収される。このようにシート状物が連続生産される場合、多数の工程を経るために、ロット内での品質のバラつきや、ロット間での品質のバラつきが生じる。そのために、シート状物は、下流で巻き取られる直前に検査員により目視で外観検査される。

しかし、検査員の目視による外観検査の判定結果は、検査員の感覚に頼るところが大きく、検査員の個人差によって判定結果がばらついたり、光の加減によって判定結果がばらついたりするために、判定結果の客観性を充分に担保することが難しかった。

検査員の目視による不織布の検査における上述したような問題を解決する技術としては、例えば、下記特許文献１は、不織布中の繊維の分布状態である地合を検査する地合検査方法として、検査対象の反射光若しくは透過光の画像を撮像し、撮像した画像から複数の特徴量を抽出し、抽出した複数の特徴量から検査対象の地合を検査する方法を開示する。また、下記特許文献２は、染色あるいは捺染された人工皮革等の布帛の表面の色または光沢が不均一で落ち着きのない状態であるイラツキを検査する方法として、人工皮革の反射光の画像を撮像し、撮像された画像から特徴量を抽出し、抽出された特徴量から人工皮革のイラツキを検査する方法を開示する。

特開平１１−０９４７６７号公報 特開２０１７−０１５４９６号公報

不織布の連続生産において、繊維ウェブを、例えばニードルパンチにより絡合処理する場合、多数のニードルが配列されたニードルボードを備えたニードルパンチ装置を複数台直列し、各ニードルパンチ装置で、繊維ウェブの表から裏、また裏から表にニードルを突刺することにより、繊維を厚み方向に引き連れて絡ませる。図１５に示すように、不織布５０を形成する繊維５１の大部分は、生産ラインの搬送方向や不織布の幅方向である水平方向に配向しているが、絡合させた繊維は箇所Ｐに示すように、繊維５１が厚み方向に配向する。その結果、不織布、または不織布を用いた製品の表面には、ニードルパンチの痕（以下、ニードルマークとも称する）Ｍが現れることがある。ニードルマークＭは、周期性を有する複数の線状の凹凸が並列した、規則的な内部構造のムラである立体特徴である。不織布に外観の美観が求められる用途に用いられる場合には、ニードルマークは好ましくない欠点になる。そのために、生産ラインにおいては、検査員が下流側でニードルマークの発生の程度を目視で検査し、ニードルマークの発生が著しくなった場合には、生産ライン内の各工程の生産条件を変更して改善することを試みる。しかし、ニードルマークは目視では識別しにくく、常に安定した検査結果を出すことが困難であった。

本発明は上記課題を解決すべく、不織布を含むシート状物に現れるニードルマークのような立体特徴の明瞭さを容易に評価できる検査方法、また、その検査方法を用いた立体特徴の発生を制御できるシート状物の連続生産方法、及びそれに好ましく用いられる検査装置を提供することを目的とする。

本発明の一局面は、不織布を含むシート状物の検査方法であって、シート状物は周期構造を有する立体特徴を表面に有し、表面に立体特徴のコントラストが明瞭になる方向へ光源から光を照射し、その反射光による画像をカメラで撮像する工程と、画像から立体特徴の輝度情報を抽出し、該輝度情報に基づき立体特徴の明瞭さを評価する工程と、を備える不織布を含むシート状物の検査方法である。このような検査方法によれば、シート状物の表面に発生するニードルマークのような立体特徴を高いコントラストで撮像し、その輝度情報を用いて立体特徴の発生の程度の指標となる明瞭さを容易に評価することができる。

また、立体特徴は複数の線状の凹凸が配列したものであり、カメラを、該カメラの光軸が複数の線状の凹凸が配向する方向に対して−５〜５度を成し、表面に対して仰角１０〜３０度を成すように配置し、光源を、該光源の光軸がカメラの光軸に対して７５〜１０５度またはその方向に対面する２５５〜２８５度を成し、表面に対して仰角５〜３０度を成すように配置することが、立体特徴のコントラストが高い画像を撮像でき、立体特徴の明瞭さをより容易に評価できる点から好ましい。

また、立体特徴の明瞭さを評価する工程が、輝度情報のフーリエ変換を行って周波数成分または周波数成分から変換された波長成分に対するパワースペクトルを作成し、パワースペクトルに基づいて立体特徴の明瞭さを評価する工程であることが、立体特徴の明瞭さ、及び立体特徴を明瞭にさせる製造条件の因子を解析することができる点から好ましい。この場合、パワースペクトルのピークの強度に基づく級数判定をする工程をさらに備えることが、シート状物の品質管理が容易になる点から好ましい。

また、本発明の他の一局面は、不織布を含むシート状物の連続生産方法であって、不織布を含むシート状物を製造する工程と、不織布を含むシート状物を検査する工程と、を備え、検査する工程が、シート状物の表面に存在する周期構造を有する立体特徴を検査対象として特定する工程と、表面に立体特徴のコントラストが明瞭になる方向へ光源から光を照射し、その反射光による画像をカメラで撮像する工程と、画像から立体特徴の輝度情報を取得し、該輝度情報に基づき立体特徴の明瞭さを評価する工程と、を備える不織布を含むシート状物の連続生産方法である。このような連続生産方法によれば、連続生産の生産ライン上で、生産されたシート状物に発生した立体特徴の明瞭さをリアルタイムで評価できるために、立体特徴の明瞭さに影響する製造条件の因子を変更することにより立体特徴の明瞭さを制御することができる。

また、シート状物の連続生産方法においては、立体特徴の明瞭さを評価する工程が、輝度情報のフーリエ変換を行って周波数成分または周波数成分から変換された波長成分に対するパワースペクトルを作成し、パワースペクトルに基づいて立体特徴の明瞭さを評価する工程であることが好ましい。この場合、パワースペクトルのピークの強度に影響を与える上流の工程における生産条件の因子を予め特定しておき、上流の工程にその因子を変更するようにフィードバックすることにより、そのピークの強度に対応する立体特徴の発生を改善する処置を速やかにとることができる点から好ましい。

また、本発明の他の一局面は、複数の線状の凹凸が配列した周期構造を有する立体特徴を表面に有する不織布を含むシート状物の検査装置であって、シート状物の表面を照明する光源と、光源からの照明によるシート状物の表面からの反射光による画像を撮像するカメラと、撮像された画像から立体特徴の輝度情報を抽出し、輝度情報のフーリエ変換を行って周波数成分または周波数成分から変換された波長成分に対するパワースペクトルを作成する画像演算処理装置と、を備え、カメラを、該カメラの光軸が複数の線状の凹凸が配向する方向に対して−５〜５度を成し、表面に対して仰角１０〜３０度を成すように配置し、光源を、該光源の光軸がカメラの光軸に対して７５〜１０５度または２５５〜２８５度、を成し、表面に対して仰角５〜３０度を成すように配置した不織布を含むシート状物の検査装置である。

本発明によれば、不織布を含むシート状物の表面に現れるニードルマークのような立体特徴の明瞭さを容易に評価でき、また、立体特徴の発生を制御しながらシート状物を連続生産することができる。

図１は、第１実施形態のシート状物の検査方法に用いるシート状物の検査装置１０の模式説明図である。 図２は、検査装置１０を使用して不織布５０の表面を検査しているときの様子を説明する模式説明図である。 図３は、第１実施形態のシート状物の検査方法のフローチャートである。 図４は、ニードルマークを高いコントラストで撮像できる方向にカメラ及び光源を配置したときの、ニードルマークとカメラ及び光源との好ましい位置関係を示す説明図である。 図５は、明瞭なニードルマークが現れた不織布５０の表面の画像の一例を示す。 図６は、画像演算処理装置６による画像演算処理を説明するためのブロック図である。 図７は、表示装置６ｂに表示された画像から、輝度情報を作成する画像演算処理範囲を指定したときの画像を示す。 図８は、画像演算処理範囲のニードルマークＭを構成する線状の凹凸に平行な方向Ａに直交するｘ方向の各位置の全輝度の平均値を示した輝度プロファイルを示す。 図９は、輝度プロファイルを１次元フーリエ変換して作成されたパワースペクトルを示す。 図１０は、パワースペクトルのピークの強度の大きさを評価級数に相関させたグラフである。 図１１は、画像、画像演算処理範囲、輝度プロファイル、パワースペクトル、ピークの強度、ピークの波長、級数を表示する表示装置の画面の一例を示す。 図１２は、シート状物の検査工程を組み込んだシート状物の連続生産方法のフローチャートである。 図１３は、実施例２の、輝度プロファイルを１次元フーリエ変換して作成されたパワースペクトルを示す。 図１４は、実施例３の、輝度プロファイルを１次元フーリエ変換して作成されたパワースペクトルを示す。 図１５は、ニードルマークを説明するための不織布の模式図である。

［第１実施形態］
はじめに、本発明のシート状物の検査方法及びシート状物の検査装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態のシート状物の検査方法に用いる検査装置１０の構成を説明する模式説明図である。図１中、１はカメラ（ＣＣＤカメラ）、２は光源（ＬＥＤ照明装置）、３はカメラ１をリング状のレールに沿って移動させることを可能にするカメラ支持レール、４は光源２をリング状のレールに沿って移動させることを可能にする光源支持レール、５はカメラ支持レール３及び光源支持レール４を固定する架台、６は、図略の画像演算処理プログラムを含むソフトウェアをインストールされたコンピュータ６ａである画像演算処理装置、６ｂはコンピュータ６ａに一体化された表示装置（ディスプレイ）である。

図２は、連続的に搬送される不織布５０（シート状物）を検査装置１０の架台５の下部空間にくぐらせて、不織布５０の表面に発生した立体特徴の一例であるニードルマークＭを検査しているときの様子を説明するための模式説明図である。不織布５０は矢印で示す下流側Ｕの図略の巻き取り工程に向けて連続的に搬送される。不織布５０の表面には、ニードルマークＭのコントラストが明瞭になるように光源２から光が照射されている。カメラ１は、連続的に搬送される不織布５０の光が照射されている表面を所定の間隔で撮像する。画像は、画像演算処理装置６に送信されて画像データとして図略のメモリに保存される。画像データは画像演算処理装置６により、後述するような画像演算処理が実行される。

シート状物の検査方法においては、はじめに、不織布５０の表面に現れる検査対象となる周期構造を有する立体特徴（本実施形態ではニードルマークＭ）を特定し、その配向方向を特定する。周期構造を有する立体特徴は、周期構造を有する高低差による外観特徴であり、画像に現れる立体特徴の輝度情報に基づき、立体特徴の明瞭さを評価できる特徴であればニードルマークに限定されない。

図２を参照すれば、ニードルマークＭは縞状に並列した複数の線状の凹凸から構成されており、矢印のＡの方向に配向している。そして、ニードルマークＭのコントラストが明瞭になる方向から光を照射するように光源２が配置されて、不織布５０の表面が照明されている。また、ニードルマークＭを高いコントラストで撮像できる方向にカメラ１が配置されている。このように、ニードルマークＭのコントラストが明瞭になるように光を照射して画像を撮像することにより、ニードルマークＭの明瞭性を輝度情報に基づいて評価することが可能になる。

図３は、シート状物の検査方法のフローチャートを示す。シート状物の検査方法においては、はじめに、不織布５０の表面に現れるニードルマークＭのような立体特徴を検査対象として特定し、その配向方向Ａを特定する（ステップ１０１）。ニードルマークのような周期構造を有する立体特徴は、不織布の生産ラインの各工程における処理の方向性や周期性を反映して、周期性及び方向性を有することが多い。立体特徴の配向方向は、コントラストの高い画像を撮像できる方向を設定する際の目安になる。

そして、立体特徴を高いコントラストで撮像できる方向にカメラ１及び光源２を配置する（ステップ１０２）。図４はニードルマークＭを高いコントラストで撮像できる方向にカメラ１及び光源２を配置したときの、ニードルマークＭとカメラ１及び光源２の好ましい位置関係の例を示す説明図である。図４（ａ）は上方から不織布５０を見たとき、図４（ｂ）は側方から不織布５０を見たときの位置関係を示す。

図４（ａ）に示すように、カメラ１は、ニードルマークＭの配向する方向Ａに対して、その光軸Ｌ１が−５〜５度を成す方向に配置されていることが好ましい。方向Ａと光軸Ｌ１とのなす角度が−５〜５度の範囲を外れた場合には、画像上でニードルマークＭを識別しにくくなる。また、光源２は、その光軸Ｌ２がカメラ１の光軸Ｌ１とのなす角度αが７５〜１０５度またはそれらの角度を１８０度回転させた２５５〜２８５度になる方向に配置されていることが好ましい。角度αが７５〜１０５度または２５５〜２８５度を外れた場合にもニードルマークＭを画像上で識別しにくくなる。また、光源２は、その光軸Ｌ２と方向Ａとのなす角度が８５〜９５度になる方向に配置されていることが好ましい。

また、図４（ｂ）に示すように、カメラ１は、不織布５０の表面に対する光軸Ｌ１の仰角γが１０〜３０度になるように配置されていることが好ましい。仰角γが１０〜３０度を外れた場合にもニードルマークＭを画像上で識別しにくくなる。また、図４（ｂ）に示すように、光源２は、不織布５０の表面に対するその光軸Ｌ２の仰角βが５〜３０度になるように配置されていることが好ましい。仰角βが５〜３０度を外れた場合にもニードルマークＭを画像上で識別しにくくなる。

そして、図２に示したように、上流側から下流側Ｕへ搬送される不織布５０の表面をカメラ１で所定の間隔ごとに撮像する（ステップ１０３）。カメラ１による撮像間隔は特に限定されず、一定時間ごとに撮像するように時間間隔を設定しても、シート状物の搬送の一定距離毎に撮像するように距離間隔を設定しても、ランダムな間隔を設定してもよい。図５は不織布５０のニードルマークＭが現れた表面の画像の一例を示す。図５に示した画像には、複数の濃淡の縞状に現れたニードルマークＭが、高いコントラストで現れている。画像の平均輝度は特に限定されないが、１００〜２００であることが、ニードルマークＭのような立体特徴の輝度情報を抽出しやすい点から好ましい。画像の平均輝度が低すぎる場合にはコントラストが低下し、高すぎる場合にはホワイトアウトする傾向がある。

図６は、画像演算処理装置６による画像演算処理を説明するためのブロック図を示す。カメラ１により所定の間隔で撮像された画像は、順次、画像演算処理装置６の画像取込処理部２１により画像データに変換されて、コンピュータ６ａのメモリ２２に取り込まれる。メモリ２２に取り込まれた画像データは、表示装置６ｂに画像表示される。そして、画像演算処理装置６により、画像データの画像演算処理が実行される。

画像演算処理においては、はじめに、画像演算処理装置６の範囲設定部２３により、画像上の輝度情報を作成するための画像演算処理範囲が設定される（ステップ１０４）。画像演算処理範囲の設定は、検査員が表示装置６ｂに表示された画像を見ながら輝度情報を作成したい範囲を画像上で選択して設定しても、画像演算処理装置６のソフトウェアに予め組み込まれたパターン認識手段により周期的な濃淡を有するパターンを自動認識させるようにして設定してもよい。図７は表示装置６ｂに表示されたニードルマークＭを有する不織布５０の表面の画像上で、画像演算処理範囲を選択して設定したときの画像を示す。

そして、画像演算処理装置６の輝度プロファイル作成処理部２４は、設定された画像演算処理範囲の輝度情報を抽出する演算を行う。そして、ニードルマークＭの配向方向Ａに直交する周期方向に沿った位置に対する輝度を表示する輝度プロファイルを作成する（ステップ１０５）。周期方向に沿った位置に対する輝度プロファイルは、例えば、ニードルマークＭの配向方向Ａに直交する方向をx方向とした場合に、x方向の各位置におけるy方向の全輝度の平均値や全輝度から抽出した最大値を演算して作成される。そして、作成された輝度プロファイルは表示装置６ｂに出力される。図８は、画像演算処理範囲のニードルマークＭの配向方向Ａに直交する方向（x方向）の各位置のｙ方向の全輝度の平均値を演算して得られた輝度プロファイルを示す。

そして、輝度プロファイルは、画像演算処理装置６のフーリエ変換処理部２５により、フーリエ変換解析される（ステップ１０６）。フーリエ変換処理部２５は、輝度プロファイルを１次元フーリエ変換してパワースペクトルを作成する処理を行う。具体的には、輝度プロファイルをフーリエ変換解析することにより、画像上で濃淡で示されていたニードルマークＭの、周波数成分または周波数成分から変換された波長成分に対するパワースペクトルが作成される。フーリエ変換解析としては、例えば高速フーリエ変換が、短時間で計算が可能であるために、画像の撮像とほぼ同時に変換結果を出力できる点から好ましい。フーリエ変換処理部２５としては、例えば、画像演算処理装置６にインストールされた画像演算処理ソフトウェアや表計算ソフトウェアに組み込まれた高速フーリエ変換（ＦＦＴ）によるデータ分析計算プログラムを用いることができる。

パワースペクトルは、輝度プロファイル中の周期の強度を、空間周波数ごとに分解して表される。１次元フーリエ変換による解析結果は、周波数または周波数から変換された波長を横軸とし、パワー（振幅）を縦軸とする、パワースペクトルとして表現される。図９は図８に示した輝度プロファイルを１次元フーリエ変換して作成された、波長に対する強度（パワー）を示したパワースペクトルである。

図９に示したパワースペクトルを参照すれば、波長２．５ｍｍで２．５のパワーを示すピークが示されている。ピークを示した波長２．５ｍｍ付近は、図７に示した画像演算処理範囲のニードルマークＭの周期的な濃淡変化の高輝度の淡い部分の周期のピッチに相当する。すなわち、本実施形態で用いた不織布５０においては、ニードルマークＭを明瞭にしている要因は、波長２．５ｍｍ付近の周期の変動を有する生産条件の因子であると評価できる。従って、この解析結果によれば、波長２．５ｍｍのピークのパワーに影響する生産条件の因子を予め特定しておき、波長２．５ｍｍのピークのパワーが大きくなったときには、その因子を変更することにより、２．５ｍｍの周期を有するニードルマークの明瞭さを低減させることができる。同様に、例えば、波長１．５ｍｍの周期のピークのパワーが大きくなったときには、その因子を予め特定し、それを調整することにより１．５ｍｍの周期を有するニードルマークの明瞭さを低減させることができる。

所定の間隔で撮像された全ての画像の画像データについても、同様に画像演算処理を行い、それぞれのパワースペクトルを得る。そして、ピーク強度抽出部２６は、各画像におけるパワースペクトルのピークの強度（パワー）をそれぞれ抽出する（ステップ１０７）。複数の画像間のパワースペクトルから所定の波長（本実施形態では２．５ｍｍ付近）のピークの強度を抽出し、画像間のピークの強度を比較することにより、立体特徴の明瞭性を、定量的に比較することができる。

抽出されたピークの強度は、ピーク強度−級数テーブル２７を参照する立体特徴強度判定部２８により、級数で分類される級数判定されてもよい（ステップ１０８）。級数判定することにより、立体特徴の明瞭さの程度を判別しやすくして管理することができる。具体的には、例えば、図１０に示すようなピークの強度の大きさを評価級数に対応させた検量線、またはそれに基づく判定テーブルを予め作成して画像演算処理装置６に記憶させる。そして、抽出された強度を検量線または判定テーブルに基づいて級数判定させて、結果を記憶及び出力させる。図１０に示す検量線においては、ピークの強度が２．５のときには「５級」と判定されている。このように、級数判定する工程を設け、その結果を記憶させることにより、シート状物のロット内、またはロット間での立体特徴の明瞭さを記録管理することが可能になる。

図１１は、本実施形態において撮像された画像、画像演算処理範囲、輝度プロファイル、パワースペクトル、ピークの強度、ピークの波長、級数を画像の撮像とほぼ同時に表示装置６ｂに表示した画面の例を示す。画像の撮像とほぼ同時に上記画像演算処理を実行し、それらの情報をリアルタイムに表示装置６ｂに表示することにより、画像撮像後、速やかに立体特徴の明瞭さの程度を把握することができる。それにより、立体特徴の明瞭さに影響を与える生産工程の因子を変更することにより、立体特徴の明瞭さを制御することもできる。このようにして、検査装置１０を用いたシート状物である不織布５０の検査方法による処理は終了する。

［第２実施形態］
次に、第１実施形態で説明したシート状物の検査方法を用いた、不織布を含むシート状物の連続生産方法の一実施形態について図面を参照して説明する。

図１２は、第１実施形態で説明したシート状物の検査方法を検査工程として組み込んだ、不織布を含むシート状物の連続生産方法の一連の工程のフローチャートを示す。図１２（ａ）は不織布であるシート状物の連続生産方法の一実施形態を示し、図１２（ｂ）は図１２（ａ）の不織布であるシート状物の連続生産方法の後に、皮革様仕上工程をさらに追加した、皮革様シートであるシート状物の連続生産方法の一実施形態を示す。図１２（ａ）及び図１２（ｂ）中、同様の工程は同じ符号を付している。

図１２（ａ）を参照すれば、不織布の連続生産方法は、繊維を集合させて繊維ウェブを製造する第１工程（ステップ２０１）と、繊維ウェブを絡合処理して繊維絡合体を製造する第２工程（ステップ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ）と、不織布を含むシート状物を検査する第３工程（ステップ２０４）と、を少なくとも有する一連の工程を備える。本実施形態における、繊維ウェブを絡合処理する第２工程は、第１絡合工程（ステップ２０２ａ）と第２絡合工程（ステップ２０２ｂ）と第３絡合工程（ステップ２０２ｃ）の異なるタイミングで繊維ウェブを絡合処理する３つの絡合工程からなる。

繊維ウェブを製造する第１工程としては、例えば、原料繊維を解繊し、カーディングした後積層する乾式法や、溶融樹脂を押出、紡糸及び延伸し、捕集ネット上に積み重ねるスパンボンド法や、溶融樹脂を押し出した後、熱風で吹き飛ばして捕集ネット上に積み重ねるメルトブローン法等の従来から知られた不織布製造における繊維ウェブ形成方法が採用される。

繊維ウェブを絡合処理して繊維絡合体を製造する第２工程としては、第１工程で得られた繊維ウェブに、バーブと呼ばれる突起のついた針を突刺すことにより繊維ウェブの繊維を厚さ方向に絡ませるニードルパンチや、第１工程で得られた繊維ウェブにノズルから噴射される高圧水を当てて繊維を厚さ方向に絡ませる水流交絡法が採用される。

本実施形態の不織布の連続生産方法においては、第２工程として、繊維ウェブを仮絡合させる第１絡合工程（ステップ２０２ａ）、本絡合を行う第２絡合工程（ステップ２０２ｂ）、表面の平滑化処理を行う第３絡合工程（ステップ２０２ｃ）の３つの絡合工程により繊維ウェブの絡合処理を行う。例えば、ニードルパンチの場合、太さやバーブの形状等の針形状、パンチング密度、針深度により不織布の風合いが変化する。第１絡合工程、第２絡合工程、第３絡合工程で用いられる、各ニードルパンチ機は、それぞれパンチング密度や針深度等のパンチング条件を設定することができる。各ニードルパンチ機の設定条件を変更した場合、最終的に得られる製品の品質が変化する。従って、第１絡合工程、第２絡合工程、第３絡合工程のパンチング条件を変更することにより、ニードルマークが明瞭になったり、ニードルマークが不明瞭になったりする。

図１２（ｂ）の皮革様シートであるシート状物の連続生産方法においては、図１２（ａ）の不織布であるシート状物の連続生産方法に、さらに皮革様仕上工程（ステップ２０３）を備える。皮革様仕上工程とは、不織布を含む人工皮革のような皮革様シート製品を製造する場合に設けられる、不織布の空隙にポリウレタン等の高分子弾性体を付与したり、表面に銀面層を積層したり、表面の繊維を起毛処理したりする工程である。

そして、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示したいずれのシート状物の連続生産方法においても、最終製品であるシート状物が巻き取られて回収される前に、シート状物を検査する第３工程として、第１実施形態で説明したシート状物の検査方法を実行する工程を備える。第３工程は、連続生産ラインにおける、シート状物が巻き取られて回収される前に、順次搬送されるシート状物の表面の検査対象である立体特徴のコントラストが明瞭になる方向へ光源から光を照射し、表面の反射光による画像を所定の間隔でカメラで撮像する工程と、所定の間隔で撮像された各画像に出現する立体特徴の明瞭さを示す輝度情報に基づき、立体特徴の明瞭さを評価する工程と、を備えるシート状物の検査工程である。

検査工程では、順次搬送されるシート状物の表面が所定の間隔で撮像され、各画像に出現する立体特徴の輝度情報に基づき、立体特徴の明瞭さを評価する。例えば、第１実施形態で説明したように、各画像から立体特徴の輝度情報をそれぞれ抽出し、各輝度情報の１次元フーリエ変換を行って周波数成分または周波数成分から変換された波長成分に対するパワースペクトルを作成し、パワースペクトルのピークの強度により、立体特徴の明瞭さを評価する処理が実施される。

輝度プロファイルから得られたパワースペクトルを用いて、立体特徴の明瞭さを評価する場合、次のような利点がある。上述したように、例えば、ニードルマークは、ニードルパンチの各種設定条件を変更することにより、明瞭になったり、不明瞭になったりする。本発明者らは、各種設定条件の各因子を変更することにより、発生するニードルマークのピッチが変化することを知見した。そして、第１実施形態で説明したように、輝度プロファイルから得られたパワースペクトルのピークが現れる波長と、各種設定条件の各因子を変更することによるニードルマークの明瞭性の変化の関係を予め特定し、連続生産ライン上でパワースペクトルを得、得られたパワースペクトルのピークが現れた波長を特定し、その波長に関係する因子を変更するように生産ラインの上流の工程の因子を変更するようにフィードバックすることにより、速やかにニードルマークのような周期構造を有する立体特徴の明瞭性を制御することができた。

［実施例１］
上流側から下流側に順に、以下の工程を経る連続生産ラインにより、人工皮革基体を連続生産した。

海成分としてエチレン変性ポリビニルアルコール、島成分としてイソフタル酸変性したポリエチレンテレフタレートを用い、口金温度２６０℃に設定された、海成分中に均一な断面積の島成分が２５個分布した断面を形成するノズル孔が並列状に配置された複数紡糸用口金に溶融樹脂を供給し、ノズル孔から吐出させた。このとき、海成分と島成分との質量比が海成分／島成分＝２５／７５となるように圧力調整しながら供給した。そして、吐出された溶融繊維を平均紡糸速度が３７００ｍ／分となるように吸引装置で吸引することにより延伸し、繊度が２．１ｄｔｅｘの海島型長繊維を紡糸した。紡糸された海島型長繊維は、可動型のネット上に連続的に堆積され、４２℃の金属ロールで軽く押さえられた。そして、海島型長繊維をネットから剥離し、表面温度７５℃の格子柄の金属ロールとバックロールとの間を通過させることにより、線圧２００Ｎ／ｍｍで熱プレスした。

次に、総目付が３４０ｇ／ｍ²になるように繊維ウェブをクロスラッパー装置を用いて１０層に重ね、絡合処理することにより繊維ウェブを絡合させて海島型長繊維の不織布を得た。なお、絡合処理を行う絡合工程は、仮絡合を行う第１絡合工程の１台のニードル装置から第２〜３絡合工程の順にニードル装置を直列に配置して構成されているものであり、第１絡合工程の１台のニードル装置は９０Ｐ／ｃｍ^２のパンチ数で絡合し、総パンチ数が３０００Ｐ/ｃｍ^２程度になるように絡合した。また、それぞれのニードル機台は針植密度や針種が異なるものであった。そして、得られた海島型長繊維の不織布は、さらに湿熱収縮処理及び乾熱ロールプレス処理により緻密化された。

そして、緻密化された海島型長繊維の不織布に、ポリウレタンエマルジョンを含浸させ、乾燥することによりポリウレタンを凝集させて、ポリウレタンを含有する海島型長繊維の不織布を形成した。そして、ポリウレタンを含有する海島型長繊維の不織布を９５℃の熱水中に２０分間浸漬することにより海島型長繊維に含まれる海成分を抽出除去し、１２０℃の乾燥炉で乾燥し、０．１ｄｔｅｘの繊維から形成された不織布を含む厚さ約１ｍｍの人工皮革基体を、６ｍ／分の生産量で製造した。

そして、下流側に搬送される人工皮革基体の表面に現れた複数の線状の凹凸が縞状に配列したニードルマークの配向方向を特定した。ニードルマークは、生産ラインの進行方向に対して、４０度の角度をなす方向に配向していた。そして、下流側に配置された図１で示したような検査装置を用い、ニードルマークの配向方向に対する光源の光軸、カメラの光軸、及び光源及びカメラの仰角を表１に示すように変更しながら、画像上でニードルマークの視認性を下記基準で判定した。

５級：鮮明な規則的縞模様状外観欠点が多数見える
４級：鮮明な規則的縞模様状外観欠点が所々見える
３級：やや鮮明な規則的縞模様状外観欠点が所々見える
２級：弱い規則的縞模様状外観欠点が所々見える
１級：規則的縞模様状外観欠点は見られない

その結果、複数の線状の凹凸に平行な方向に対して光軸が−５〜５度になる方向で、且つ、表面に対して光軸が仰角１０〜３０度に位置するようにカメラを配置し、カメラの光軸に対して７５〜１０５度になる方向で、且つ、表面に対して光軸が仰角５〜３０度に位置するように光源を配置すれば、目視結果と相関性の高いパワースペクトルが得られるコントラストが高い画像を撮影できることが分かった。なお、実験Ｎｏ．１８に示すように平均輝度が低いために暗くなったり、実験Ｎｏ．１９に示すように平均輝度が高すぎて全体的に白ぼけたりした場合には、コントラストが低くなった。結果を下記表１に示す。

そして、最もコントラストが高い画像が得られた、光軸９０度になる方向に光源を配置し、光軸が０度になる方向にカメラを配置し、且つ、光源及びカメラをそれぞれ、表面に対して仰角２０度に光軸が位置するように配置して検査を開始した。具体的には、連続生産ラインの下流に搬送されてくる人工皮革基体の表面を１秒ごとにＣＣＤカメラで撮影し、撮影された画像をリアルタイムで表示装置に表示した。そして、検査員が画像上の検査対象範囲を設定し、画像の設定された範囲から、画像演算処理装置が、輝度情報の抽出、輝度プロファイルの作成及び表示、フーリエ変換処理によるパワースペクトルの作成及び表示、ピークの波長及び強度の抽出、級数判定をほぼリアルタイムで実行した。その結果、一例として、図８に示したような輝度プロファイル及び図９で示したような、パワースペクトルが得られた。パワースペクトルには、波長２．５ｍｍ付近に強度２．５程度のピークが継続的に現れていた。

［実施例２］
実施例１の人工皮革基体の連続生産において、第１絡合工程の１台のニードルパンチ装置のパンチ数を９０Ｐ/ｃｍ²から１５０Ｐ/ｃｍ²に変更した。その結果、パワースペクトルには、波長２．５ｍｍ付近の強度２．５程度のピークが小さくなり、波長３．６ｍｍ付近に強度１．８程度の新たなピークが現れた。このときのパワースペクトル例を図１３に示す。

［実施例３］
実施例１の人工皮革基体の連続生産において、第１絡合工程の１台のニードルパンチ装置の針深度を１２ｍｍから８ｍｍに変更した。その結果、パワースペクトルには、波長２．５ｍｍ付近の強度２．５程度のピークが強度１．２程度に小さくなった。そして、このとき、ニードルマークの鮮明な規則的縞模様状外観欠点が減少していた。このときのパワースペクトル例を図１４に示す。

１ カメラ
２ 光源
３ カメラ支持レール
４ 光源支持レール
５ 架台
６ 画像演算処理装置
６ａ コンピュータ
６ｂ 表示装置
１０ 検査装置
２１ 画像取込処理部
２２ メモリ
２３ 範囲設定部
２４ ファイル作成処理部
２５ フーリエ変換処理部
５０ 不織布
５１ 繊維
Ｌ１ カメラの光軸
Ｌ２ 光源の光軸
Ｍ ニードルマーク

Claims (10)

1. 不織布を含むシート状物の検査方法であって、
   前記シート状物は周期構造を有する立体特徴を表面に有し、
   前記表面に前記立体特徴のコントラストが明瞭になる方向へ光源から光を照射し、その反射光による画像をカメラで撮像する工程と、
   前記画像から前記立体特徴の輝度情報を抽出し、該輝度情報に基づき前記立体特徴の明瞭さを評価する工程と、を備えることを特徴とする不織布を含むシート状物の検査方法。
2. 前記立体特徴は複数の線状の凹凸が配列したものであり、
   前記カメラを、該カメラの光軸が前記複数の線状の凹凸が配向する方向に対して−５〜５度を成し、前記表面に対して仰角１０〜３０度を成すように配置し、前記光源を、該光源の光軸が前記カメラの光軸に対して７５〜１０５度または２５５〜２８５度を成し、前記表面に対して仰角５〜３０度を成すように配置した請求項１に記載の不織布を含むシート状物の検査方法。
3. 前記立体特徴の明瞭さを評価する工程が、前記輝度情報のフーリエ変換を行って周波数成分または前記周波数成分から変換された波長成分に対するパワースペクトルを作成し、前記パワースペクトルに基づいて前記立体特徴の明瞭さを評価する工程である請求項１または２に記載の不織布を含むシート状物の検査方法。
4. 前記パワースペクトルのピークの強度に基づく級数判定をする工程をさらに備える請求項３に記載の不織布を含むシート状物の検査方法。
5. 不織布を含むシート状物の連続生産方法であって、
   不織布を含むシート状物を製造する工程と、前記シート状物を検査する工程と、を備え、
   前記検査する工程が、
   前記シート状物の表面に存在する周期構造を有する立体特徴を検査対象として特定する工程と、
   前記表面に前記立体特徴のコントラストが明瞭になる方向へ光源から光を照射し、その反射光による画像をカメラで撮像する工程と、
   前記画像から前記立体特徴の輝度情報を取得し、該輝度情報に基づき前記立体特徴の明瞭さを評価する工程と、
   を備えることを特徴とする不織布を含むシート状物の連続生産方法。
6. 前記カメラを、該カメラの光軸が前記複数の線状の凹凸が配向する方向に対して−５〜５度を成し、前記表面に対して仰角１０〜３０度を成すように配置し、前記光源を、該光源の光軸が前記カメラの光軸に対して７５〜１０５度または２５５〜２８５度を成し、前記表面に対して仰角５〜３０度を成すように配置した請求項５に記載の不織布を含むシート状物の連続生産方法。
7. 前記立体特徴の明瞭さを評価する工程が、前記輝度情報のフーリエ変換を行って周波数成分または前記周波数成分から変換された波長成分に対するパワースペクトルを作成し、前記パワースペクトルに基づいて前記立体特徴の明瞭さを評価する工程である請求項５または６に記載の不織布を含むシート状物の連続生産方法。
8. 前記パワースペクトルのピークの強度に基づく級数判定をする工程をさらに備える請求項７に記載の不織布を含むシート状物の連続生産方法。
9. 前記不織布を含むシート状物を製造する工程における、前記パワースペクトルのピークの強度を変化させる因子を特定し、該因子を変更することにより前記ピークの強度を変化させる請求項７または８に記載の不織布を含むシート状物の連続生産方法。
10. 複数の線状の凹凸が配列した周期構造を有する立体特徴を表面に有する不織布を含むシート状物の検査装置であって、
    前記シート状物の表面を照明する光源と、
    前記光源からの照明による前記シート状物の表面からの反射光による画像を撮像するカメラと、
    撮像された前記画像から立体特徴の輝度情報を抽出し、前記輝度情報のフーリエ変換を行って周波数成分または周波数成分から変換された波長成分に対するパワースペクトルを作成する画像演算処理装置と、を備え、
    前記カメラを、該カメラの光軸が前記複数の線状の凹凸が配向する方向に対して−５〜５度を成し、前記表面に対して仰角１０〜３０度を成すように配置し、前記光源を、該光源の光軸が前記カメラの光軸に対して７５〜１０５度または２５５〜２８５度を成し、前記表面に対して仰角５〜３０度を成すように配置したことを特徴とする不織布を含むシート状物の検査装置。