特開 2024-83978 位相調整システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024083978

(43)【公開日】2024-06-24

(54)【発明の名称】位相調整システム

(51)【国際特許分類】

   B65G 47/24 20060101AFI20240617BHJP

   G01N 21/95 20060101ALI20240617BHJP

【ＦＩ】

B65G47/24 N

G01N21/95 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022198104

(22)【出願日】2022-12-12

(71)【出願人】

【識別番号】512012735

【氏名又は名称】株式会社エスピーテック

(74)【代理人】

【識別番号】110002000

【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所

(72)【発明者】

【氏名】鶴見 敏彦

(72)【発明者】

【氏名】仲主 喜代志

(72)【発明者】

【氏名】菊池 徹

【テーマコード（参考）】

2G051

3F081

【Ｆターム（参考）】

2G051AA71

2G051AB02

2G051AC11

2G051BA01

2G051BB01

2G051CA04

2G051CA07

2G051DA01

2G051DA06

3F081AA03

3F081BC01

3F081BD15

3F081BE04

3F081BF15

3F081CA31

3F081CC08

3F081EA09

3F081EA20

(57)【要約】

【課題】搬送手段を止めることなく、連続して検査が可能となるように、搬送手段として、金属製基板の位相を調整しながら、高速で搬送できる位相調整システムを提供する。
【解決手段】位相調整システムは、搬送部と、照明装置と、撮像装置とを備える位相検出部と、互いの搬送速度を異ならせて搬送するように互いに独立して駆動される第１の角度振りコンベア部及び第２の角度振りコンベア部を、搬送路に沿って左右に並べて設けた位相合わせ部と、を備え、位相検出部は、金属製基板の圧延目又は研削目と直交する方向に現れる光芒を撮像装置で撮影するとともに、搬送路の方向に対して光芒の軸線がなす角度を検出し、位相合わせ部は、角度を基に、第１の角度振りコンベア部及び第２の角度振りコンベア部の各搬送速度を調整して金属製基板を搬送路上で水平に回転させることにより、角度を金属製基板の搬送方向に対して所定の範囲内に揃える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属製基板を回転搬送しながら前記金属製基板の圧延目又は研削目の方向を揃える位相調整システムであって、
前記金属製基板を搬送路に沿って搬送する搬送部と、
前記搬送路上の前記金属製基板に対して光を照射する照明装置と、前記光が照射された前記金属製基板の光照射面を撮影する撮像装置とを備える位相検出部と、
互いの搬送速度を異ならせて搬送するように互いに独立して駆動される第１の角度振りコンベア部及び第２の角度振りコンベア部を、前記搬送路に沿って左右に並べて設けた位相合わせ部と、
を備え、
前記位相検出部は、前記金属製基板の圧延目又は研削目と直交する方向に現れる光芒を前記第１の撮像装置で撮影するとともに、前記搬送路の方向に対して前記光芒の軸線がなす角度を検出し、
前記位相合わせ部は、前記角度を基に、前記第１の角度振りコンベア部及び前記第２の角度振りコンベア部の各搬送速度を調整して前記金属製基板を前記搬送路上で水平に回転させることにより、前記角度を前記金属製基板の搬送方向に対して所定の範囲内に揃える、
位相調整システム。

【請求項2】

前記第１の角度振りコンベア部及び第２の角度振りコンベア部は、
駆動モータと、
駆動モータからの動力を駆動プーリに伝達する動力伝達部と、
前記駆動プーリ及び複数の従動プーリに巻き掛けられ、断面円形の複数本のコンベアベルトと、
をそれぞれ備える、請求項１に記載の位相調整システム。

【請求項3】

前記第１の角度振りコンベア部及び第２の角度振りコンベア部は、搬送される前記金属製基板の外周面を案内するように、搬送方向に沿って延びる案内面を有する樹脂製のガイド部材をさらに備える、請求項１に記載の位相調整システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧延した金属板から切り出したディスク基板を回転搬送する位相調整システムに関する。

【背景技術】

【0002】

ハードディスク駆動装置等の情報記憶装置に用いられるディスク基板は、一般に、アルミニウムによって製造されている。ディスク基板の製造では、アルミニウム合金を圧延し、圧延されたアルミニウム板を円板状に打抜いてディスクブランクとし、ディスクブランクを加圧焼鈍して平面化し、研削による鏡面加工を行ってグラインド・サブストレート基板（以下、アルミニウム基板とも言う）を形成する。その後、この基板の表面に、ニッケル－リンめっきを施し、研磨による鏡面加工を行った後、その上からメディア層をスパッタリングにより成膜することが行われている。

【0003】

その際、アルミニウム基板の表面に疵や錆び等の欠陥があると、後工程の研磨作業によっても除去することができず、不良品となることがある。そこで、アルミニウム基板の表面の検査が行われる。

【0004】

このアルミニウム基板の表面の検査では一般に、光学的な検査装置が用いられており、検査装置に搬送されてきたディスク基板の表面を照明装置で照明し、アルミニウム基板の表面の画像を撮像装置によって取り込み、欠陥の有無の判定を行っている。

【0005】

しかし、検査装置に搬送されてくるアルミニウム基板の表面には、アルミニウム合金を圧延した際の「圧延目」や、研削による鏡面加工に伴う「研削目」と称される筋状の微小凹凸が一方向に沿って形成されており、照明光の反射に影響を与えている。この圧延目は、検査装置で搬送される際に、必ずしも一定方向に揃っていないため、圧延目の方向によっては照明光が散乱反射されてコントラストが確保できず、アルミニウム基板の表面の欠陥を正確に確認できないという問題がある。

【0006】

このような問題に対して、例えば、特許文献１では、アルミニウム基板に対して複数の照明方向から照明する照明装置と、各照明方向から照明されたアルミニウム基板の表面の画像データを取得する撮像装置とを備える検査装置を提案している。

【0007】

また、特許文献２では、照明装置として異なる位置から投射する複数の光源を設け、撮像手段として１台のラインカメラカメラを設けるとともに、ラインカメラカメラのスキャンごとに複数の光源を切り換えることにより１台のラインカメラカメラで複数の異なる画像を得て合成する表面検査装置を提案している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１２－０４７６７３号公報

【特許文献2】特開２０００－１６２１４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、特許文献１に記載の検査装置では、測定はアルミニウム基板を固定する、もしくはアルミニウム基板を回転させるための装置や工程が必要となり、搬送手段を止めることなく、連続的にアルミニウム基板を検査できない。

【0010】

また、特許文献２に記載の検査装置では、高精度で検査を行うためには、照明装置において光源の数を増やす必要があり、さらには光源の数に応じて多数の画像補正処理を行う必要があり、高精度検査を行うためには困難を伴なう。

【0011】

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、搬送手段を止めることなく、連続して検査が可能となるように、搬送手段として、金属製基板の位相を調整しながら、高速で搬送できる位相調整システム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】

【0012】

本発明者らは、上記課題を解決する上で、圧延目又は研削目が存在する金属製基板に光を照射すると圧延目又は研削目と直交する光芒が発生することを見出し。本発明を完成するに至った。

【0013】

すなわち、上記課題を解決するために、本発明は下記［１］の位相調整システムを提供する。
［１］ 金属製基板を回転搬送する位相調整システムであって、
前記金属製基板を搬送路に沿って搬送する搬送部と、
前記搬送路上の前記金属製基板に対して光を照射する照明装置と、前記光が照射された前記金属製基板の光照射面を撮影する撮像装置とを備える位相検出部と、
互いの搬送速度を異ならせて搬送するように互いに独立して駆動される第１の角度振りコンベア部及び第２の角度振りコンベア部を、前記搬送路に沿って左右に並べて設けた位相合わせ部と、
を備え、
前記位相検出部は、前記金属製基板の圧延目又は研削目と直交する方向に現れる光芒を前記第１の撮像装置で撮影するとともに、前記搬送路の方向に対して前記光芒の軸線がなす角度を検出し、
前記位相合わせ部は、前記角度を基に、前記第１の角度振りコンベア部及び前記第２の角度振りコンベア部の各搬送速度を調整して前記金属製基板を前記搬送路上で水平に回転させることにより、前記角度を前記金属製基板の搬送方向に対して所定の範囲内に揃える、
位相調整システム。

【0014】

また、本発明に係る位相調整システムは、好ましくは［２］～［３］の構成を有する。
［２］ 前記第１の角度振りコンベア部及び第２の角度振りコンベア部は、
駆動モータと、
駆動モータからの動力を駆動プーリに伝達する動力伝達部と、
前記駆動プーリ及び複数の従動プーリに巻き掛けられ、断面円形の複数本のコンベアベルトと、
をそれぞれ備える、［１］に記載の位相調整システム。
［３］ 前記第１の角度振りコンベア部及び第２の角度振りコンベア部は、搬送される前記金属製基板の外周面を案内するように、搬送方向に沿って延びる案内面を有する樹脂製のガイド部材をさらに備える、［１］に記載の位相調整システム。

【発明の効果】

【0015】

本発明の位相調整システムによれば、圧延目又は研削目のある金属製基板の位相を検出し、該金属製基板を検出された位相の角度に応じて回転搬送することによって、位相を揃えた状態で金属製基板を搬送することができるため、その後の欠陥検出作業等をよりスムーズに行うことができる。
また、本発明の位相調整システムによれば、断面円形のコンベアベルトによって金属製基板との接触面積を減らす一方、複数本のコンベアベルトを用いることで金属製基板の荷重を分散することができ、位相調整の際にコンベアベルトが金属製基板と摺接した場合であっても金属製基板を損傷することなく、高速で搬送することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、本発明の表面検査システムの全体構成を示す概略図である。

【図2】図２（ａ）は金属製基板の表面に現れる光芒を示す模式図であり、図２（ｂ）は金属製基板の搬送方向と光芒とがなす角度αを示す模式図である。

【図3】図３は、位相合わせ部を示す上面図である。

【図4】図４は、位相合わせ部を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の一実施形態に係る位相調整装置を備えた表面検査システムについて、図面を参照して説明する。また、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。また、本実施形態には種々の変更又は改良を加えることが可能であり、その様な変更又は改良を加えた形態も本発明に含まれ得る。

【0018】

図１に示すように、本実施形態の表面検査システム１は、搬送方向の上流側より順に、位相調整装置と、表面検査装置とを備えている。位相調整装置は、搬入部１０、位相検出部２０、位相合わせ部（位相調整コンベア）３０を有し、表面検査装置は、第１の欠陥検査部４０、第２の欠陥検査部５０、搬出部６０を有している。以下、各部について詳説するが、本発明の表面検査システム１では、ＨＤＤ用ディスク基板の製造過程における、圧延されたアルミニウム板から切り出され、加圧焼鈍、研削加工が施されたグラインド・サブストレート基板（円盤状のアルミニウム基板）を検査の対象としている。したがって、図１では、このアルミニウム基板を、金属製基板Ｗとして示している。
また、図１において、後述の各コンベアを、プーリとコンベアベルトで簡略化して示している。搬入コンベア１１、検査コンベア４３、吸着コンベア５１、搬出コンベア６１、振分コンベア６２は、公知のものが適用される。一方、本発明の特徴である、位相調整コンベア３０に関しては、図３及び図４に具体的に示している。
さらに、搬入部１０、位相検出部２０、位相合わせ部３０、第１の欠陥検査部４０、第２の欠陥検査部５０、及び搬出部６０は、演算処理装置１００と有線又は無線で接続されており、各部での制御が実行される。なお、各部１０，２０，３０，４０，５０，６０には、それぞれ図示しない制御部が別途設けられても良い。

【0019】

（搬入部１０）
搬入部１０では、グラインド・サブストレート基板がブロック状にストックされ、吸着コレット等でストックから一枚ごとに金属製基板Ｗを取り出し、搬送コンベア１１に載置して搬送する。
なお、グラインド・サブストレート基板は、平坦精度が非常に高いため、吸着によって加圧した際に金属製基板Ｗが重なって取り出される場合がある。このため、搬送コンベア１１の上方及び側方には、重なった金属製基板Ｗを排出するための排出シュート１２が設けられている。

【0020】

（位相検出部２０）
搬入部１０の次工程として、位相検出部２０を備える。即ち、位相検出部２０では、先ず、搬入部１０から搬送されてくる金属製基板Ｗを受け取り、金属製基板Ｗの上方に配置した第１の照明装置２１であるリング照明から光を照射する。金属製基板Ｗの表面には、圧延に由来する筋状の微小凹凸、即ち圧延目（または研削による鏡面加工に伴う研削目）Ｗａが形成されており、金属製基板Ｗの表面に光を照射すると、図２（ａ）に示すように、圧延目Ｗａと直交する光芒１５が現れ、この光芒１５を第１の撮像装置２２であるＣＣＤカメラで撮影する。

【0021】

そして、図２（ｂ）に示すように、演算処理装置１００は、光芒１５の軸線Ｃ１と、金属製基板Ｗの搬送方向の軸線Ｃ２とがなす角度αを求める。

【0022】

（位相合わせ部３０）
位相検出部２０の次工程として、搬入コンベア１１の下流側には、位相合わせ部（位相調整コンベア）３０が配置される。位相合わせ部３０は、搬送路の幅方向両側に設けられ、かつ、互いの搬送速度を異ならせて搬送するように互いに独立して駆動される第１の角度振りコンベア部３１及び第２の角度振りコンベア部３２を備える。図３は位相合わせ部３０を示す上面図であり、図４はその側面図である。

【0023】

第１の角度振りコンベア部３１及び第２の角度振りコンベア部３２はそれぞれ、筐体３５に取り付けられたサーボモータ（駆動モータ）３１ａ，３２ａと、筐体３５内に配置され、サーボモータ３１ａ，３２ａからの動力を駆動プーリ３４ａに伝達する、ベルトプーリなどの動力伝達部３３と、駆動プーリ３４ａ及び複数の従動プーリ３４ｂに巻き掛けられ、断面円形の複数本（本実施形態では、２本）のコンベアベルト３７，３８と、を備える。

【0024】

また、第１の角度振りコンベア部３１及び第２の角度振りコンベア部３２には、搬送される金属製基板Ｗの外周面と対向する筐体３５の部分に、金属製基板Ｗの外周面を案内するように、搬送方向に沿って延びる案内面を有する樹脂製のガイド部材３６が設けられる。

【0025】

これにより、第１の角度振りコンベア部３１の搬送速度はサーボモータ３１ａの回転数により、第２の角度振りコンベア部３２の搬送速度はサーボモータ３２ａの回転数により、それぞれ調整される。また、第１の角度振りコンベア部３１と第２の角度振りコンベア部３２は、互いの搬送速度を異ならせることで、金属製基板Ｗは、ガイド部材３６の案内面に案内されながら、位相合わせ部３０を約０．５秒で高速搬送される間に、水平な状態で回転する。

【0026】

即ち、第１の角度振りコンベア部３１の搬送速度を第２の角度振りコンベア部３２の搬送速度よりも早くすると、金属製基板Ｗは図２にて時計回りに回転し、その逆に第２の角度振りコンベア部３２の搬送速度を第１の角度振りコンベア部３１の搬送速度よりも早くすると、金属製基板Ｗは図２にて反時計回りに回転する。従って、位相検出部２０で検出した光芒１５の軸線Ｃ１と金属製基板Ｗの搬送方向の軸線Ｃ２とがなす角度αに応じて、第１の角度振りコンベア部３１と第２の角度振りコンベア部３２との搬送速度の差を調整することにより、金属製基板Ｗの角度αを所定の範囲内に収めることができる。

【0027】

さらに、第１の角度振りコンベア部３１及び第２の角度振りコンベア部３２は、断面円形のコンベアベルト３７，３８によって金属製基板Ｗとの接触面積を減らす一方、２本のコンベアベルト３７，３８を用いることで金属製基板Ｗの荷重を分散することができ、位相調整の際にコンベアベルト３７，３８が金属製基板Ｗと摺接した場合であっても金属製基板Ｗを損傷することなく、高速で搬送することができる。

【0028】

搬送部１０から搬送されてくる金属製基板Ｗの圧延目Ｗａは、金属製基板Ｗごとに様々な方向を向いて、角度αも様々な値となるが、位相合わせ部３０によって、全ての金属製基板Ｗの圧延目Ｗａが実質的に搬送方向に揃ったものとなる。なお、本実施形態では、位相合わせ部３０による角度αの分解能は±２°で、補正精度は、±５°以内としている。

【0029】

また、位相合わせ部３０は、第１の角度振りコンベア部３１及び第２の角度振りコンベア部３２の上流側及び下流側に、上流側透過センサ３９Ａ及び下流側透過センサ３９Ｂをそれぞれ備える。
そして、下流側透過センサ３９Ｂによって金属製基板Ｗの排出が検出される前に、上流側透過センサ３９Ａによって金属製基板Ｗの搬入が検出された場合に、後述する第１の欠陥検査部４０及び第２の欠陥検査部５０は、上流側透過センサ３９Ａによって検出された金属製基板Ｗを再検査対象として、検査を行わず、或いは、検査結果を正しい検査として扱わずに、後工程へ送る。

【0030】

なお、本実施例では、位相検出部２０による角度αの検出は、金属製基板Ｗが搬入部１０の搬送コンベア１１上にある時に実行されるが、金属製基板Ｗが位置合わせ部３０の第１の角度振りコンベア部３１及び第２の角度振りコンベア部３２の上にある時に実行しても良い。この場合、第１の角度振りコンベア部３１及び第２の角度振りコンベア部３２の上流側で位相検出部２０による角度αの検出をした後に、第１の角度振りコンベア部３１及び第２の角度振りコンベア部３２の搬送速度の調整が開始される。

【0031】

（第１の欠陥検査部４０）
図１に戻って、位相合わせ部３０の次工程にて、第１の欠陥検査部４０が、金属製基板Ｗの表面の欠陥を検査する。検査方法としては、検査コンベア４３の上方に第２の照明装置４１を配置し、第２の照明装置４１の上方に配置されたＣＣＤラインカメラ等の第２の撮像装置４２にて、検査コンベア４３上の金属製基板Ｗの表面を撮影し、画像解析して欠陥の有無を調べる。
なお、第２の照明装置４１及び後述の第３照明装置５２には、第２の撮像装置４２及び第３の撮像装置５３が撮影する金属製基板Ｗの幅方向全域を照明できるようにライン型照明が使用されている。
また、第２の撮像装置４２及び後述の第３の撮像装置５３には、ＣＣＤラインカメラが用いられているので、ＣＣＤアレイの１ライン分の隙間があれば観察が可能であり、撮像結果をスキャン合成することで安定した検査が可能となる。

【0032】

また、その際、位相合わせ部３０により金属製基板Ｗの圧延目Ｗａの方向が揃えられているため、全ての金属製基板Ｗにおいて、カメラの映像に乱反射や、暗視野状態が起こることがなくなり、高精度なライン検査が可能となる。

【0033】

（第２の欠陥検査部５０）
上記により、金属製基板Ｗの表面の欠陥が完了するが、図１に示すように、検査終了後の検査コンベア４３で搬送される金属製基板Ｗを吸着コンベア５１で吸着して搬送する。圧延目Ｗａは金属製基板Ｗの表裏面で実質的に同じ方向に形成されるため、吸着コンベア５１は、第１の欠陥検査部４０の金属製基板Ｗを位相合わせ部３０で揃えた角度を維持した状態で上方に吸着することにより、圧延目Ｗａが揃った状態で搬送することができる。

【0034】

第２の欠陥検査部５０では、図１に示すように、吸着コンベア５１により金属製基板Ｗを上方に吸い上げた状態で、検査コンベア４３の下流側で、吸着コンベア５１の下方に配置された第３の照明装置５２で金属製基板Ｗの裏面に光を照射し、ＣＣＤラインカメラ等の第３の撮像装置５３にて金属製基板Ｗの裏面を撮影し、画像解析して欠陥の有無を調べる。

【0035】

その際、金属製基板Ｗの表面と同様に、裏面においても圧延目Ｗａが揃っているため、高精度なライン検査が可能となる。

【0036】

（搬出部６０）
搬出部６０は、表面と裏面の欠陥が検査され、吸着コンベア５１で吸着された金属製基板Ｗから受け取る搬出コンベア６１と、搬出コンベア６１の下流側に配置され、搬出コンベア６１から搬出された金属製基板Ｗを３つのシュートに振り分ける振分コンベア６２と、を備える。

【0037】

上述したように、第１の欠陥検査部４０及び第２の欠陥検査部５０は、欠陥のない良品、欠陥のある不良品の他、正常な検査ができていない場合や、目視検査が必要である場合に、再検査品と判定する。このため、振分コンベア６２は、欠陥のない良品、欠陥のある不良品、再検査品に金属製基板Ｗを振り分ける。

【0038】

したがって、本実施形態において金属製基板Ｗは、金属板を圧延して切り出したグラインド・サブストレート基板における欠陥の有無を高精度で検査することができる。そして、上記の第１の欠陥検査部４０及び第２の欠陥検査部５０による両検査に合格したディスク基板は、常法に従い、ニッケル－リンめっきを施し、研磨加工され、その上からメディア層をスパッタリングにより成膜される。

【0039】

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものでなく、適宜、変更、改良などが可能である。
例えば、本実施形態の位相調整コンベアは、表面検査システムでの適用に限らず、円盤状の金属製基板を搬送させながら回転させる機構が必要ないずれのシステムにも適用可能である。

【符号の説明】

【0040】

１ 表面検査システム
１０ 搬入部（搬送部）
１５ 光芒
２０ 位相検出部
２１ 第１の照明装置（照明装置）
２２ 第１の撮像装置（撮像装置）
３０ 位相合わせ部（位相調整コンベア、搬送部）
３１ 第１の角度振りコンベア部
３２ 第２の角度振りコンベア部
４０ 第１の欠陥検査部
４１ 第２の照明装置
４２ 第２の撮像装置
５０ 第２の欠陥検査部
５１ 吸着コンベア
５２ 第３の照明装置
５３ 第３の撮像装置
Ｗ 金属製基板
Ｗａ 圧延目

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】