JP2005249714A - 膜厚測定装置および膜厚測定方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 シート支持部材のシート支持面上に支持したシート膜厚を正確に測定できるようにすること。
【解決手段】 膜厚測定装置1は、接触センサS3により基準板P表面までの距離X0を検出し且つその両側に配置した一方の近接センサS1および他方の近接センサS2により基準板P表面までの距離Y0およびY1を検出し、記憶する基準値検出記憶手段と、接触センサS3により基準板P上のシート状被測定物B表面までの距離Xnを検出し且つ一方の近接センサS1および他方の近接センサS2により基準板P表面までの距離Y0nおよびY1nを検出し、記憶する測定値検出記憶手段と、センサ間距離a1,a2、測定基準値X0,Y0,Y1、および膜厚測定値Xn,Y0n,Y1nの値に基づいてシート状被測定物Bの厚さを演算して記憶する膜厚演算記憶手段とを有する。
【選択図】 図3
【解決手段】 膜厚測定装置1は、接触センサS3により基準板P表面までの距離X0を検出し且つその両側に配置した一方の近接センサS1および他方の近接センサS2により基準板P表面までの距離Y0およびY1を検出し、記憶する基準値検出記憶手段と、接触センサS3により基準板P上のシート状被測定物B表面までの距離Xnを検出し且つ一方の近接センサS1および他方の近接センサS2により基準板P表面までの距離Y0nおよびY1nを検出し、記憶する測定値検出記憶手段と、センサ間距離a1,a2、測定基準値X0,Y0,Y1、および膜厚測定値Xn,Y0n,Y1nの値に基づいてシート状被測定物Bの厚さを演算して記憶する膜厚演算記憶手段とを有する。
【選択図】 図3
Description
本発明はシート状被測定物の膜厚測定装置および膜厚測定方法に関する
前記種類の膜厚測定装置としては、下記の特許文献1〜5が従来公知である。
(特許文献1)特開2002−286405号公報
特許文献1記載の技術は、5つのリニアゲージ3の配置によりベルト幅方向WDに沿って速やかに測定ポイントが設定されると共に、シャフト2の表面を滑らせるようにしてベルトEVをベルト周方向に移送することにより周方向RDに沿って測定ポイントが速やかに設定される。このため、連続的に且つ迅速に膜厚を測定できる。またリニアゲージ3によりベルトEVをシャフト2の表面に押し当てるようにしてベルト表面側から機械的に接触して膜厚を測定するので、ベルトの材質による制限を受けずに膜厚が測定できるうえ、ベルトの組付け制度やブレに左右されることなく、膜厚を正確に測定できる。
(特許文献1)特開2002−286405号公報
特許文献1記載の技術は、5つのリニアゲージ3の配置によりベルト幅方向WDに沿って速やかに測定ポイントが設定されると共に、シャフト2の表面を滑らせるようにしてベルトEVをベルト周方向に移送することにより周方向RDに沿って測定ポイントが速やかに設定される。このため、連続的に且つ迅速に膜厚を測定できる。またリニアゲージ3によりベルトEVをシャフト2の表面に押し当てるようにしてベルト表面側から機械的に接触して膜厚を測定するので、ベルトの材質による制限を受けずに膜厚が測定できるうえ、ベルトの組付け制度やブレに左右されることなく、膜厚を正確に測定できる。
(特許文献2)特開平5−332764号公報
特許文献2記載の技術は、シート5の表面までの距離を測定する検出ヘッド11と、浮き上り量演算31とを備え、あらかじめ、シート5の速度に対応したロール1からシート5の浮き上り量を浮き上り量演算器31に記憶する。浮き上り量演算器31で、コントローラ20からシート5の速度信号に対してロール1からシート5の浮き上り量を求める。
前記検出ヘッド11の変位出力を前記浮き上り量で補正する。
特許文献2記載の技術は、シート5の表面までの距離を測定する検出ヘッド11と、浮き上り量演算31とを備え、あらかじめ、シート5の速度に対応したロール1からシート5の浮き上り量を浮き上り量演算器31に記憶する。浮き上り量演算器31で、コントローラ20からシート5の速度信号に対してロール1からシート5の浮き上り量を求める。
前記検出ヘッド11の変位出力を前記浮き上り量で補正する。
(特許文献3)特開平11−351856号公報
特許文献3記載の技術は、被検査物のシート2を回転可能な計測ローラ1に密着させ、前記計測ローラ1の両側端にレーザ測定装置3を配置し、上方に渦流式変位計8を配置している。前記レーザ測定装置3の投光器5側のレーザービーム7の光路中に前記渦流式変位計8と一体に移動する遮光体9を設けている。前記渦流式変位計8の先端と前記計測ローラ1表面の距離αから、前記渦流式変位計8から伸びる前記遮光体9の先端までの距離γと前記レーザ装置3の受光器6側の受光幅βの合計を減算して前記シート厚さTを計測する。
特許文献3記載の技術は、被検査物のシート2を回転可能な計測ローラ1に密着させ、前記計測ローラ1の両側端にレーザ測定装置3を配置し、上方に渦流式変位計8を配置している。前記レーザ測定装置3の投光器5側のレーザービーム7の光路中に前記渦流式変位計8と一体に移動する遮光体9を設けている。前記渦流式変位計8の先端と前記計測ローラ1表面の距離αから、前記渦流式変位計8から伸びる前記遮光体9の先端までの距離γと前記レーザ装置3の受光器6側の受光幅βの合計を減算して前記シート厚さTを計測する。
(特許文献4)特開平5−231856号公報
特許文献4記載の技術は、非金属のシート5の表面までの距離を測る変位計の検出ヘッド11の被測定部の近傍に金属のみに感知する渦電流型変位計20を配置することにより、金属製のロール1上に被測定シート5が配置された状態で、前記検出ヘッド11とロール1の表面までの距離を測定する。検出ヘッド11と渦電流型変位計20との出力差を求めることにより、熱変形などによるロール1等の変形、ロール1の偏心による測定誤差の生じないシート5の厚み測定ができる。
特許文献4記載の技術は、非金属のシート5の表面までの距離を測る変位計の検出ヘッド11の被測定部の近傍に金属のみに感知する渦電流型変位計20を配置することにより、金属製のロール1上に被測定シート5が配置された状態で、前記検出ヘッド11とロール1の表面までの距離を測定する。検出ヘッド11と渦電流型変位計20との出力差を求めることにより、熱変形などによるロール1等の変形、ロール1の偏心による測定誤差の生じないシート5の厚み測定ができる。
(特許文献5)特開平11−248424号公報
特許文献5記載の技術は、シート1の走行方向に直行して配置された基準部材2の上面にシート1を接触走行させる。基準部材上面距離検出センサ5の検出値Aからレーザービーム遮光量Bを減算してシート1の厚さDを計測する。前記検出値Aの検出時には、前記基準部材上面距離検出センサ5の計測点の近傍に向けて流体を噴射して基準部材2への圧接力を走行シート1に付与する。
特許文献5記載の技術は、シート1の走行方向に直行して配置された基準部材2の上面にシート1を接触走行させる。基準部材上面距離検出センサ5の検出値Aからレーザービーム遮光量Bを減算してシート1の厚さDを計測する。前記検出値Aの検出時には、前記基準部材上面距離検出センサ5の計測点の近傍に向けて流体を噴射して基準部材2への圧接力を走行シート1に付与する。
(特許文献1の問題点)
特許文献1記載の技術では、シャフトの表面を膜厚ゼロの点(膜厚の零点)としてベルト膜厚を測定するので、膜厚測定中にベルトがズレる可能性があり、精度補正が困難である。
(特許文献2の問題点)
特許文献2記載の技術では、変位計の出力を補正するための、シートの浮き上り量を測定する時に発生するシートのバタツキに対応できないため、高精度の補正が困難である。
(特許文献3の問題点)
特許文献3記載の技術では、ロールの位置を渦流式変位計8で検出し、ベルトの位置をレーザ測定で算出するため、測定時のベルトのバタツキに対応できないため高精度な厚さ測定が保証されない。
(特許文献4の問題点)
特許文献4記載の技術では、シート5の厚さ測定時にシートのバタツキに対応できないため高精度な厚さ測定が保証されない。
(特許文献5の問題点)
特許文献5記載の技術では、外側から流体を吹き付けて基準部材2表面からのシート1の浮き上りを防止しているが、基準部材2表面とシート1との間のエアー等のかみこみは解決できない。
特許文献1記載の技術では、シャフトの表面を膜厚ゼロの点(膜厚の零点)としてベルト膜厚を測定するので、膜厚測定中にベルトがズレる可能性があり、精度補正が困難である。
(特許文献2の問題点)
特許文献2記載の技術では、変位計の出力を補正するための、シートの浮き上り量を測定する時に発生するシートのバタツキに対応できないため、高精度の補正が困難である。
(特許文献3の問題点)
特許文献3記載の技術では、ロールの位置を渦流式変位計8で検出し、ベルトの位置をレーザ測定で算出するため、測定時のベルトのバタツキに対応できないため高精度な厚さ測定が保証されない。
(特許文献4の問題点)
特許文献4記載の技術では、シート5の厚さ測定時にシートのバタツキに対応できないため高精度な厚さ測定が保証されない。
(特許文献5の問題点)
特許文献5記載の技術では、外側から流体を吹き付けて基準部材2表面からのシート1の浮き上りを防止しているが、基準部材2表面とシート1との間のエアー等のかみこみは解決できない。
本発明は前述の事情に鑑み、下記(O01)〜(O03)の記載内容を課題とする。
(O01)シート状被測定物の膜厚測定部分を支持する基準部材表面上のシート状被測定物の膜厚を測定する際、膜厚測定時の表面の位置を正確に測定することにより、前記基準部材表面上のシート状被測定物の表面と、前記基準部材表面との間の距離(シート状被測定物の膜厚)を正確に測定できるようにすること。
(O02)シート状被測定物の膜厚測定部分を支持する基準部材表面としてロールのような円筒状の表面を使用するのではなく、平面状の基準部材表面にすることによりロールの偏心、ブレ等の影響を受け難くすること。
(O03)電気マイクロ等の接触センサの付近に近接センサを配置することにより、膜厚測定時の基準部材のたわみ、ねじれ、振動等の影響を緩和すること。
(O01)シート状被測定物の膜厚測定部分を支持する基準部材表面上のシート状被測定物の膜厚を測定する際、膜厚測定時の表面の位置を正確に測定することにより、前記基準部材表面上のシート状被測定物の表面と、前記基準部材表面との間の距離(シート状被測定物の膜厚)を正確に測定できるようにすること。
(O02)シート状被測定物の膜厚測定部分を支持する基準部材表面としてロールのような円筒状の表面を使用するのではなく、平面状の基準部材表面にすることによりロールの偏心、ブレ等の影響を受け難くすること。
(O03)電気マイクロ等の接触センサの付近に近接センサを配置することにより、膜厚測定時の基準部材のたわみ、ねじれ、振動等の影響を緩和すること。
次に、前記課題を解決するために案出した本発明を説明するが、後述の実施例の要素との対応を容易にするため、本発明の要素には、実施例の要素の符号をカッコで囲んだものを付記する。
また、本発明を後述の実施例の符号と対応させて説明する理由は、本発明の理解を容易にするためであり、本発明の範囲を実施例に限定するためではない。
また、本発明を後述の実施例の符号と対応させて説明する理由は、本発明の理解を容易にするためであり、本発明の範囲を実施例に限定するためではない。
(第1発明)
前記課題を解決するために、第1発明の膜厚測定装置は、次の構成要件(A01)〜(A05)を備えたことを特徴とする。
(A01)基準部材(P)表面までの距離を検出する間隔を置いて配置された一対の近接センサ(S1,S2)と、前記近接センサ(S1,S2)の間に配置され且つ距離測定対象物(P,B)の表面に接触する接触端(S3c)を有し、前記接触端(S3c)が前記基準部材(P)表面に当接した状態で前記基準部材(P)表面までの距離を検出し且つ前記基準部材(P)表面に置かれたシート状被測定物(B)の表面に前記接触端(S3c)が当接した状態で前記シート状被測定物(B)の表面までの距離を測定する接触センサ(S3)とを支持するセンサ支持部材(2)、
(A02)前記一対の近接センサ(S1,S2)の中の一方の近接センサ(S1)と前記接触センサ(S3)との距離a1と、他方の近接センサ(S2)と前記接触センサ(S3)との距離a2とをセンサ間距離a1,a2として記憶するセンサ間距離記憶手段(C1)、
(A03)前記基準部材(P)表面に前記接触端(S3c)が当接した状態で、前記接触センサ(S3)により前記基準部材(P)表面までの距離X0を検出し且つ前記一方の近接センサ(S1)および他方の近接センサ(S2)により前記基準部材(P)表面までの距離Y0およびY1を検出し、検出した前記各距離X0,Y0,Y1を、基準値X0,Y0、Y1として記憶する基準値検出記憶手段(C2)、
(A04)前記基準部材(P)表面上の前記シート状被測定物(B)の表面に前記接触端(S3c)が当接した状態で、前記接触センサ(S3)により前記シート状被測定物(B)表面までの距離Xnを検出し且つ前記一方の近接センサ(S1)および他方の近接センサ(S2)により前記基準部材(P)表面までの距離Y0nおよびY1nを検出し、検出した前記各距離Xn,Y0n,Y1nを、測定値Xn,Y0n,Y1nとして記憶する測定値検出記憶手段(C6)、
(A05)前記センサ間距離a1,a2、前記測定基準値X0,Y0,Y1、および前記膜厚測定値Xn,Y0n,Y1nの値に基づいて前記シート状被測定物(B)の厚さを演算して記憶する膜厚演算記憶手段(C7)。
前記課題を解決するために、第1発明の膜厚測定装置は、次の構成要件(A01)〜(A05)を備えたことを特徴とする。
(A01)基準部材(P)表面までの距離を検出する間隔を置いて配置された一対の近接センサ(S1,S2)と、前記近接センサ(S1,S2)の間に配置され且つ距離測定対象物(P,B)の表面に接触する接触端(S3c)を有し、前記接触端(S3c)が前記基準部材(P)表面に当接した状態で前記基準部材(P)表面までの距離を検出し且つ前記基準部材(P)表面に置かれたシート状被測定物(B)の表面に前記接触端(S3c)が当接した状態で前記シート状被測定物(B)の表面までの距離を測定する接触センサ(S3)とを支持するセンサ支持部材(2)、
(A02)前記一対の近接センサ(S1,S2)の中の一方の近接センサ(S1)と前記接触センサ(S3)との距離a1と、他方の近接センサ(S2)と前記接触センサ(S3)との距離a2とをセンサ間距離a1,a2として記憶するセンサ間距離記憶手段(C1)、
(A03)前記基準部材(P)表面に前記接触端(S3c)が当接した状態で、前記接触センサ(S3)により前記基準部材(P)表面までの距離X0を検出し且つ前記一方の近接センサ(S1)および他方の近接センサ(S2)により前記基準部材(P)表面までの距離Y0およびY1を検出し、検出した前記各距離X0,Y0,Y1を、基準値X0,Y0、Y1として記憶する基準値検出記憶手段(C2)、
(A04)前記基準部材(P)表面上の前記シート状被測定物(B)の表面に前記接触端(S3c)が当接した状態で、前記接触センサ(S3)により前記シート状被測定物(B)表面までの距離Xnを検出し且つ前記一方の近接センサ(S1)および他方の近接センサ(S2)により前記基準部材(P)表面までの距離Y0nおよびY1nを検出し、検出した前記各距離Xn,Y0n,Y1nを、測定値Xn,Y0n,Y1nとして記憶する測定値検出記憶手段(C6)、
(A05)前記センサ間距離a1,a2、前記測定基準値X0,Y0,Y1、および前記膜厚測定値Xn,Y0n,Y1nの値に基づいて前記シート状被測定物(B)の厚さを演算して記憶する膜厚演算記憶手段(C7)。
(第1発明の作用)
前記構成要件(A01)〜(A05)を備えた第1発明の膜厚測定装置(1)では、センサ支持部材(2)は、近接センサ(S1,S2)と、前記近接センサ(S1,S2)の間に配置された接触センサ(S3)とを支持する。前記接触センサ(S3)は、前記接触端(S3c)が基準部材(P)表面に当接した状態で前記基準部材(P)表面までの距離を検出する。また、前記接触センサ(S3)は、前記基準部材(P)表面に置かれたシート状被測定物(B)の表面に前記接触端(S3c)が当接した状態で前記シート状被測定物(B)の表面までの距離を測定する。
センサ間距離記憶手段(C1)は、一対の近接センサ(S1,S2)の中の一方の近接センサ(S1)と接触センサ(S3)との距離a1と、他方の近接センサ(S2)と前記接触センサ(S3)との距離a2とをセンサ間距離a1,a2として記憶する。
基準値検出記憶手段(C2)は、前記基準部材(P)表面に前記接触端(S3c)が当接した状態で、前記接触センサ(S3)により前記基準部材(P)表面までの距離X0を検出し且つ前記一方の近接センサ(S1)および他方の近接センサ(S2)により前記基準部材(P)表面までの距離Y0およびY1を検出する。前記基準値検出記憶手段(C2)は、検出した前記各距離X0,Y0,Y1を、基準値X0,Y0、Y1として記憶する。
測定値検出記憶手段(C6)は、前記基準部材(P)表面上のシート状被測定物(B)の表面に前記接触端(S3c)が当接した状態で、前記接触センサ(S3)により前記シート状被測定物(B)表面までの距離Xnを検出し且つ前記一方の近接センサ(S1)および他方の近接センサ(S2)により前記基準部材(P)表面までの距離Y0nおよびY1nを検出する。前記測定値検出記憶手段(C6)は、検出した前記各距離Xn,Y0n,Y1nを、測定値Xn,Y0n,Y1nとして記憶する。
膜厚演算記憶手段(C7)は、前記センサ間距離a1,a2、前記測定基準値X0,Y0,Y1、および前記膜厚測定値Xn,Y0n,Y1nの値に基づいて前記シート状被測定物(B)の厚さを演算し、記憶する。
前記構成要件(A01)〜(A05)を備えた第1発明の膜厚測定装置(1)では、センサ支持部材(2)は、近接センサ(S1,S2)と、前記近接センサ(S1,S2)の間に配置された接触センサ(S3)とを支持する。前記接触センサ(S3)は、前記接触端(S3c)が基準部材(P)表面に当接した状態で前記基準部材(P)表面までの距離を検出する。また、前記接触センサ(S3)は、前記基準部材(P)表面に置かれたシート状被測定物(B)の表面に前記接触端(S3c)が当接した状態で前記シート状被測定物(B)の表面までの距離を測定する。
センサ間距離記憶手段(C1)は、一対の近接センサ(S1,S2)の中の一方の近接センサ(S1)と接触センサ(S3)との距離a1と、他方の近接センサ(S2)と前記接触センサ(S3)との距離a2とをセンサ間距離a1,a2として記憶する。
基準値検出記憶手段(C2)は、前記基準部材(P)表面に前記接触端(S3c)が当接した状態で、前記接触センサ(S3)により前記基準部材(P)表面までの距離X0を検出し且つ前記一方の近接センサ(S1)および他方の近接センサ(S2)により前記基準部材(P)表面までの距離Y0およびY1を検出する。前記基準値検出記憶手段(C2)は、検出した前記各距離X0,Y0,Y1を、基準値X0,Y0、Y1として記憶する。
測定値検出記憶手段(C6)は、前記基準部材(P)表面上のシート状被測定物(B)の表面に前記接触端(S3c)が当接した状態で、前記接触センサ(S3)により前記シート状被測定物(B)表面までの距離Xnを検出し且つ前記一方の近接センサ(S1)および他方の近接センサ(S2)により前記基準部材(P)表面までの距離Y0nおよびY1nを検出する。前記測定値検出記憶手段(C6)は、検出した前記各距離Xn,Y0n,Y1nを、測定値Xn,Y0n,Y1nとして記憶する。
膜厚演算記憶手段(C7)は、前記センサ間距離a1,a2、前記測定基準値X0,Y0,Y1、および前記膜厚測定値Xn,Y0n,Y1nの値に基づいて前記シート状被測定物(B)の厚さを演算し、記憶する。
(第1発明の形態1)
第1発明の形態1の膜厚測定装置(1)は、前記構成要件(A01)〜(A05)を備えた第1発明において、次の構成要件(A06)、(A07)を備えたことを特徴とする。
(A06)シート状被測定物(B)を前記基準部材(P)表面に接触させた状態で搬送するシート状被測定物搬送装置(C3+DB+MB+Rd+Rf)、
(A07)前記基準部材(P)表面に接触した状態で搬送される前記シート状被測定物(B)の表面に前記接触端(S3c)が当接した状態で、前記接触センサ(S3)により前記シート状被測定物(B)表面までの距離Xnを検出し且つ前記一方の近接センサ(S1)および他方の近接センサ(S2)により前記基準部材(P)表面までの距離Y0nおよびY1nを検出し、検出した前記各距離Xn,Y0n,Y1nを、測定値Xn,Y0n,Y1nとして記憶する前記測定値検出記憶手段(C6)。
第1発明の形態1の膜厚測定装置(1)は、前記構成要件(A01)〜(A05)を備えた第1発明において、次の構成要件(A06)、(A07)を備えたことを特徴とする。
(A06)シート状被測定物(B)を前記基準部材(P)表面に接触させた状態で搬送するシート状被測定物搬送装置(C3+DB+MB+Rd+Rf)、
(A07)前記基準部材(P)表面に接触した状態で搬送される前記シート状被測定物(B)の表面に前記接触端(S3c)が当接した状態で、前記接触センサ(S3)により前記シート状被測定物(B)表面までの距離Xnを検出し且つ前記一方の近接センサ(S1)および他方の近接センサ(S2)により前記基準部材(P)表面までの距離Y0nおよびY1nを検出し、検出した前記各距離Xn,Y0n,Y1nを、測定値Xn,Y0n,Y1nとして記憶する前記測定値検出記憶手段(C6)。
(第1発明の形態1の作用)
前記構成要件(A06),(A07)を備えた第1発明の形態1の膜厚測定装置(1)では、シート状被測定物搬送装置(C3+DB+MB+Rd+Rf)は、シート状被測定物(B)を前記基準部材(P)表面に接触させた状態で搬送する。
測定値検出記憶手段(C6)は、前記基準部材(P)表面に接触した状態で搬送される前記シート状被測定物(B)の表面に前記接触端(S3c)が当接した状態で、前記接触センサ(S3)により前記シート状被測定物(B)表面までの距離Xnを検出し且つ前記一方の近接センサ(S1)および他方の近接センサ(S2)により前記基準部材(P)表面までの距離Y0nおよびY1nを検出し、検出した前記各距離Xn,Y0n,Y1nを、測定値Xn,Y0n,Y1nとして記憶する。
したがって、接触センサ(S3)により検出した前記シート状被測定物(B)表面までの距離Xnと、前記接触センサ(S3)の両側に配置した一方の近接センサ(S1)および他方の近接センサ(S2)により検出した基準部材(P)表面までの距離Y0nおよびY1nとに基づいてシート状被測定物(B)の正確な厚さを演算して記憶することができる。
前記構成要件(A06),(A07)を備えた第1発明の形態1の膜厚測定装置(1)では、シート状被測定物搬送装置(C3+DB+MB+Rd+Rf)は、シート状被測定物(B)を前記基準部材(P)表面に接触させた状態で搬送する。
測定値検出記憶手段(C6)は、前記基準部材(P)表面に接触した状態で搬送される前記シート状被測定物(B)の表面に前記接触端(S3c)が当接した状態で、前記接触センサ(S3)により前記シート状被測定物(B)表面までの距離Xnを検出し且つ前記一方の近接センサ(S1)および他方の近接センサ(S2)により前記基準部材(P)表面までの距離Y0nおよびY1nを検出し、検出した前記各距離Xn,Y0n,Y1nを、測定値Xn,Y0n,Y1nとして記憶する。
したがって、接触センサ(S3)により検出した前記シート状被測定物(B)表面までの距離Xnと、前記接触センサ(S3)の両側に配置した一方の近接センサ(S1)および他方の近接センサ(S2)により検出した基準部材(P)表面までの距離Y0nおよびY1nとに基づいてシート状被測定物(B)の正確な厚さを演算して記憶することができる。
(第1発明の形態2)
第1発明の形態2の膜厚測定装置は、前記第1発明または第1発明の実施の形態1において、次の構成要件(A08)を備えたことを特徴とする。
(A08)平面により形成された前記基準部材表面。
(第1発明の形態2の作用)
前記構成要件を備えた第1発明の形態2では、基準部材(P)の表面が平面であるので、ロールのような円筒状表面を使用する場合の、ロールの偏心、ブレ等の影響を受け難くなる。
第1発明の形態2の膜厚測定装置は、前記第1発明または第1発明の実施の形態1において、次の構成要件(A08)を備えたことを特徴とする。
(A08)平面により形成された前記基準部材表面。
(第1発明の形態2の作用)
前記構成要件を備えた第1発明の形態2では、基準部材(P)の表面が平面であるので、ロールのような円筒状表面を使用する場合の、ロールの偏心、ブレ等の影響を受け難くなる。
(第2発明)
第2発明の膜厚測定方法は、前記第1発明の形態1の膜厚測定装置を使用してシート状被測定物(B)の膜厚(t)を測定することを特徴とする。
(第2発明の作用)
前記構成を備えた第2発明の膜厚測定方法は、前記第1発明の実施の形態1の膜厚測定装置を使用してシート状被測定物の膜厚を測定するので、シート状測定物(B)の正確な厚さを検出して記憶することができる。
第2発明の膜厚測定方法は、前記第1発明の形態1の膜厚測定装置を使用してシート状被測定物(B)の膜厚(t)を測定することを特徴とする。
(第2発明の作用)
前記構成を備えた第2発明の膜厚測定方法は、前記第1発明の実施の形態1の膜厚測定装置を使用してシート状被測定物の膜厚を測定するので、シート状測定物(B)の正確な厚さを検出して記憶することができる。
前述の本発明の膜厚測定装置および膜厚測定方法は、次の効果(E01)〜(E04)を奏する。
(E01)シート状被測定物の膜厚測定部分を支持する基準部材表面上のシート状被測定物の膜厚を測定する際、膜厚測定時の表面の位置を正確に測定することにより、前記基準部材表面上のシート状被測定物の表面と、前記基準部材表面との間の距離(シート状被測定物の膜厚)を正確に測定することができる。
(E02)シート状被測定物の膜厚測定部分を支持する基準部材表面としてロールのような円筒状の表面を使用するのではなく、平面状の基準部材表面にすることによりロールの偏心、ブレ等の影響を受け難くすることができる。
(E03)電気マイクロ等の接触センサの付近に近接センサを配置することにより、膜厚測定時の基準部材のたわみ、ねじれ、振動等の影響を緩和することができる。
(E01)シート状被測定物の膜厚測定部分を支持する基準部材表面上のシート状被測定物の膜厚を測定する際、膜厚測定時の表面の位置を正確に測定することにより、前記基準部材表面上のシート状被測定物の表面と、前記基準部材表面との間の距離(シート状被測定物の膜厚)を正確に測定することができる。
(E02)シート状被測定物の膜厚測定部分を支持する基準部材表面としてロールのような円筒状の表面を使用するのではなく、平面状の基準部材表面にすることによりロールの偏心、ブレ等の影響を受け難くすることができる。
(E03)電気マイクロ等の接触センサの付近に近接センサを配置することにより、膜厚測定時の基準部材のたわみ、ねじれ、振動等の影響を緩和することができる。
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の膜厚測定装置の具体例(実施例)を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
図1は本発明の膜厚測定装置の実施例1の全体説明図である。
図2は膜厚測定装置の実施例1の説明図で、図2Aは前記図1のIIA−IIA線断面図、図2Bは前記図1のIIB−IIB線断面図である。
図3は膜厚測定装置の実施例1の要部拡大図で、図3Aは基準板上にベルトが配置されていない状態で基準板上面の位置を測定する近接センサと接触センサとを示す図、図3Bは基準板の上においたベルトの膜厚を検出している状態を示す図で前記図2のIIIB−IIIB線断面図である。
図2は膜厚測定装置の実施例1の説明図で、図2Aは前記図1のIIA−IIA線断面図、図2Bは前記図1のIIB−IIB線断面図である。
図3は膜厚測定装置の実施例1の要部拡大図で、図3Aは基準板上にベルトが配置されていない状態で基準板上面の位置を測定する近接センサと接触センサとを示す図、図3Bは基準板の上においたベルトの膜厚を検出している状態を示す図で前記図2のIIIB−IIIB線断面図である。
図1〜図3に示す本発明の実施例1の膜厚測定装置1は、基準板(基準部材)Pの表面に接触した状態で搬送されるエンドレスのベルト(シート状被測定物)Bの膜厚を測定する装置である。
図1〜図3において、ベルト(シート状被測定物)Bは、ベルト駆動ロールRdと従動ロールRfとを有するベルト支持ロール(Rd,Rf)により回転可能に支持されている。前記ベルト駆動ロールRdと従動ロールRfとの間には、前記ベルト(シート状被測定物)Bの裏面を支持するように基準板Pが配置されている。前記基準板Pとベルト支持ロール(Rd,Rf)とは、図示しない上下移動装置によって上下方向に移動可能に支持されている。
図1〜図3において、ベルト(シート状被測定物)Bは、ベルト駆動ロールRdと従動ロールRfとを有するベルト支持ロール(Rd,Rf)により回転可能に支持されている。前記ベルト駆動ロールRdと従動ロールRfとの間には、前記ベルト(シート状被測定物)Bの裏面を支持するように基準板Pが配置されている。前記基準板Pとベルト支持ロール(Rd,Rf)とは、図示しない上下移動装置によって上下方向に移動可能に支持されている。
図1において、前記ベルトBの端部には、ベルト位置マークBmが形成されている。前記ベルト位置マークBmは、ベルト位置検出センサSNによって検出される。前記ベルト位置検出センサSNは、前記ベルト駆動ロールRdの回転駆動により回転するベルトBのベルト位置マークBmを検出することにより前記ベルトBの回転位置を検出することができる。
図3において、前記基準板Pの上方には、センサ支持部材2が設けられている。前記センサ支持部材2には、近接センサS1,S2およびリニアゲージ等の接触センサS3が支持されている。前記接触センサS3は、前記近接センサS1,S2の間に配置されている。前記一方の近接センサS1と前記接触センサS3とのセンサ間距離はa1、前記接触センサS3と前記他方の近接センサS2とのセンサ間距離はa2である。
前記接触センサS3は、固定部S3aと可動部S3bと前記可動部S3bの先端である接触部S3cとを有している。
前記接触センサS3は、固定部S3aと可動部S3bと前記可動部S3bの先端である接触部S3cとを有している。
前記ベルト(シート状被測定物)Bの膜厚を測定する場合、最初に基準板Pを図3Aに示す基準値検出位置に移動させる。前記図3Aに示す基準値測定位置において、膜厚測定装置1の近接センサS1,S2は、基準板Pの表面までの距離Y0,Y1を検出する。また、前記接触センサS3は、基準板Pの表面に当接する前記接触部S3cにより、前記基準板Pまでの距離X0を検出する。
その後、前記基準板Pを膜厚測定装置1の下方のベルト着脱位置に移動させて、ベルト支持ロール(Rd,Rf)および基準板P上面にベルトBを支持する。
その後、前記基準板Pを膜厚測定装置1の下方のベルト着脱位置に移動させて、ベルト支持ロール(Rd,Rf)および基準板P上面にベルトBを支持する。
図3Bにおいて、前記ベルト支持ロール(Rd,Rf)および基準板P上にベルトBを配置した状態で前記基準板Pを膜厚測定する位置まで移動させる。なお、前記基準板Pの移動によりこの図3Bに示す基準板Pは、前記図3Aに示す基準板Pに対して傾斜角θだけ傾斜している。
図3Bにおいて、前記近接センサS1,S2は、前記ベルトBが配置された状態の基準板Pの表面までの距離Y0n,Y1nを検出する。前記接触センサS3は、前記基準板Pが膜厚測定する位置まで移動したベルトBの表面に当接する前記接触部S3cにより、前記ベルトBの表面までの距離Xnを検出する。
図3Bにおいて、前記近接センサS1,S2は、前記ベルトBが配置された状態の基準板Pの表面までの距離Y0n,Y1nを検出する。前記接触センサS3は、前記基準板Pが膜厚測定する位置まで移動したベルトBの表面に当接する前記接触部S3cにより、前記ベルトBの表面までの距離Xnを検出する。
図3において、前記基準板P上に配置されたベルトBの膜厚をtとした場合、前記膜厚tは次式(1)により算出される。
t=|(Xn−X0)−{a2(Y0n−Y0)+a1(Y1n−Y1)}/(a1+a2)|cosθ …………………(1)
なお、cosθは、次式(2)により算出される。
cosθ=(a1+a2)/{(a1+a2)2+|(Y1n−Y1)−(Y0n−Y0)|2 }1/2 ………………(2)
t=|(Xn−X0)−{a2(Y0n−Y0)+a1(Y1n−Y1)}/(a1+a2)|cosθ …………………(1)
なお、cosθは、次式(2)により算出される。
cosθ=(a1+a2)/{(a1+a2)2+|(Y1n−Y1)−(Y0n−Y0)|2 }1/2 ………………(2)
図4は膜厚測定装置の実施例1において、前記図3Bに示す傾斜角θがθ=0の場合の要部拡大図で、図4Aは表面にシート状被測定物を支持した状態で測定位置に移動した基準板が前記図3Aと同じ測定位置に移動した状態を示す図、図4Bは表面にシート状被測定物を支持した状態で測定位置に移動した基準板が前記図3Aから垂直方向にずれた状態を示す図である。
図4Aにおいて、近接センサS1,S2が測定している基準板Pまでの距離Y0n,Y1nは、前記図3Aに示す前記近接センサS1,S2が検出している基準値Y0,Y1と同じ値である。この場合、前記図4Aに示す基準板Pは、近接センサS1,S2に対して前記図3Aに示す前記基準板Pと同じ距離にある。すなわち、Y0n=Y0,Y1n=Y1である。
この場合、前記基準板P上に配置されたベルトBの膜厚tは、前記式(1)、(2)により、
t=|Xn−X0|
となる。
図4Aにおいて、近接センサS1,S2が測定している基準板Pまでの距離Y0n,Y1nは、前記図3Aに示す前記近接センサS1,S2が検出している基準値Y0,Y1と同じ値である。この場合、前記図4Aに示す基準板Pは、近接センサS1,S2に対して前記図3Aに示す前記基準板Pと同じ距離にある。すなわち、Y0n=Y0,Y1n=Y1である。
この場合、前記基準板P上に配置されたベルトBの膜厚tは、前記式(1)、(2)により、
t=|Xn−X0|
となる。
図4Bにおいて、基準板Pは、前記図3Aに示す基準板Pの位置が垂直方向のみにズレαが生じた状態である。この場合、前記近接センサS1,S2が検出する基準板Pまでの距離Y0n,Y1nは、
Y0n=Y0+α ……………………………………………………………(3)
Y1n=Y1+α ……………………………………………………………(4)
となる。この場合、前記基準板P上面に支持されたベルトBの膜厚tは、前記式(1)、(2)、(3)、(4)により算出される。すなわち、
t=|(Xn−X0)−(Y0n−Y0)|
または、
t=|(Xn−X0)−(Y1n−Y1)|
となる。
Y0n=Y0+α ……………………………………………………………(3)
Y1n=Y1+α ……………………………………………………………(4)
となる。この場合、前記基準板P上面に支持されたベルトBの膜厚tは、前記式(1)、(2)、(3)、(4)により算出される。すなわち、
t=|(Xn−X0)−(Y0n−Y0)|
または、
t=|(Xn−X0)−(Y1n−Y1)|
となる。
図5は実施例1の膜厚測定装置のコントローラCの機能ブロック図である。
図5において、膜厚測定装置1のコントローラCは、外部との信号の入出力および入出力信号レベルの調節等を行うI/O(入出力インターフェース)、必要な処理を行うためのプログラムおよびデータ等が記憶されたROM(リードオンリーメモリ)、必要なデータを一時的に記憶するためのRAM(ランダムアクセスメモリ)、前記ROMに記憶されたプログラムに応じた処理を行うCPU(中央演算処理装置)、ならびにクロック発振器等を有するコンピュータにより構成されており、前記ROMに記憶されたプログラムを実行することにより種々の機能を実現することができる。
図5において、膜厚測定装置1のコントローラCは、外部との信号の入出力および入出力信号レベルの調節等を行うI/O(入出力インターフェース)、必要な処理を行うためのプログラムおよびデータ等が記憶されたROM(リードオンリーメモリ)、必要なデータを一時的に記憶するためのRAM(ランダムアクセスメモリ)、前記ROMに記憶されたプログラムに応じた処理を行うCPU(中央演算処理装置)、ならびにクロック発振器等を有するコンピュータにより構成されており、前記ROMに記憶されたプログラムを実行することにより種々の機能を実現することができる。
(信号出力要素)
コントローラCに入力する信号を出力する信号出力要素としては基準値測定開始キーK1、膜厚測定開始キーK2、ベルト位置センサSN、近接センサS1,S2、接触センサS3等がある。
前記基準値測定開始キーK1は、前記図3Aに示す状態で入力された場合に、前記近接センサS1,S2、接触センサS3が前記基準板Pまでの距離測定を開始する信号を出力する。
前記膜厚測定開始キーK2は、図3Bまたは図4に示す状態で入力された場合に、ベルト駆動ロールRdの駆動開始と、前記近接センサS1,S2による前記基準板Pまでの距離の測定開始と、前記接触センサS3による前記ベルト(シート状被測定物)B上面までの距離測定の開始を指示する信号を出力する。
前記ベルト位置センサSNは、前記ベルト駆動ロールRdの回転駆動により回転するベルトBのベルト位置マークBmを検出して、その検出信号をベルトBの回転位置信号をコントローラCに出力する。
前記近接センサS1,S2は、前記コントローラCに膜厚測定信号および基準信号を出力する。
前記接触センサS3は、前記コントローラCに膜厚測定信号および基準信号を出力する。
コントローラCに入力する信号を出力する信号出力要素としては基準値測定開始キーK1、膜厚測定開始キーK2、ベルト位置センサSN、近接センサS1,S2、接触センサS3等がある。
前記基準値測定開始キーK1は、前記図3Aに示す状態で入力された場合に、前記近接センサS1,S2、接触センサS3が前記基準板Pまでの距離測定を開始する信号を出力する。
前記膜厚測定開始キーK2は、図3Bまたは図4に示す状態で入力された場合に、ベルト駆動ロールRdの駆動開始と、前記近接センサS1,S2による前記基準板Pまでの距離の測定開始と、前記接触センサS3による前記ベルト(シート状被測定物)B上面までの距離測定の開始を指示する信号を出力する。
前記ベルト位置センサSNは、前記ベルト駆動ロールRdの回転駆動により回転するベルトBのベルト位置マークBmを検出して、その検出信号をベルトBの回転位置信号をコントローラCに出力する。
前記近接センサS1,S2は、前記コントローラCに膜厚測定信号および基準信号を出力する。
前記接触センサS3は、前記コントローラCに膜厚測定信号および基準信号を出力する。
(被制御要素)
コントローラCの出力信号により制御される被制御要素としてはベルト駆動回路DBがある。前記ベルト駆動回路DBは、コントローラCの出力するベルト駆動制御信号に応じてベルト駆動モータMBを駆動してベルトBを回転させる。
コントローラCの出力信号により制御される被制御要素としてはベルト駆動回路DBがある。前記ベルト駆動回路DBは、コントローラCの出力するベルト駆動制御信号に応じてベルト駆動モータMBを駆動してベルトBを回転させる。
(コントローラCの機能)
前記コントローラCは、基準値測定開始キーK1から入力される入力信号に応じた処理を実行して、近接センサS1,S2、接触センサS3の測定信号(基準信号)を検出して記憶する機能を有している。前記コントローラCは、膜厚測定開始キーK2、ベルト位置検出センサSN等から入力される入力信号に応じた処理を実行して、ベルト駆動回路に制御信号を出力し、近接センサS1,S2、接触センサS3の測定信号を検出して記憶する機能を有している。
前記コントローラCは、基準値測定開始キーK1から入力される入力信号に応じた処理を実行して、近接センサS1,S2、接触センサS3の測定信号(基準信号)を検出して記憶する機能を有している。前記コントローラCは、膜厚測定開始キーK2、ベルト位置検出センサSN等から入力される入力信号に応じた処理を実行して、ベルト駆動回路に制御信号を出力し、近接センサS1,S2、接触センサS3の測定信号を検出して記憶する機能を有している。
すなわち、コントローラCは次の各機能を有する機能要素C1〜C7を備えている。前記各機能要素の機能はコントローラCに記憶されているプログラムやデータ等により実現される。
C1:センサ間距離記憶手段、
センサ間距離記憶手段C1は、一方の近接センサS1と前記接触センサS3とのセンサ間の距離a1および接触センサS3と他方の近接センサS2とのセンサ間の距離a2とを記憶している。
C2:基準値検出記憶手段
基準値検出記憶手段C2は、基準板Pの上面にベルト(シート状被測定物)Bが支持されていない状態(図3Aの状態)で前記基準値測定開始キーK1が入力された場合、近接センサS1,S2および接触センサS3の測定値Y0,Y1,X0を検出して記憶する。
C3:ベルト駆動制御手段
ベルト駆動制御手段C3は、膜厚測定開始キーK2の入力信号に応じてベルト駆動回路DBを介してベルト駆動モータMBを駆動する。前記ベルト駆動モータMBは、ベルト駆動ロールRdを駆動することにより基準板Pの上面に支持されたベルトBを駆動する。
前記ベルト駆動制御手段C3、ベルト駆動回路DB、ベルト駆動モータMB、ベルト支持ロール(Rd+Rf)等によりベルト搬送装置(C3+DB+MB+Rd+Rf)が構成されている。
C1:センサ間距離記憶手段、
センサ間距離記憶手段C1は、一方の近接センサS1と前記接触センサS3とのセンサ間の距離a1および接触センサS3と他方の近接センサS2とのセンサ間の距離a2とを記憶している。
C2:基準値検出記憶手段
基準値検出記憶手段C2は、基準板Pの上面にベルト(シート状被測定物)Bが支持されていない状態(図3Aの状態)で前記基準値測定開始キーK1が入力された場合、近接センサS1,S2および接触センサS3の測定値Y0,Y1,X0を検出して記憶する。
C3:ベルト駆動制御手段
ベルト駆動制御手段C3は、膜厚測定開始キーK2の入力信号に応じてベルト駆動回路DBを介してベルト駆動モータMBを駆動する。前記ベルト駆動モータMBは、ベルト駆動ロールRdを駆動することにより基準板Pの上面に支持されたベルトBを駆動する。
前記ベルト駆動制御手段C3、ベルト駆動回路DB、ベルト駆動モータMB、ベルト支持ロール(Rd+Rf)等によりベルト搬送装置(C3+DB+MB+Rd+Rf)が構成されている。
C4:ベルト位置検出手段
ベルト位置検出手段C4は、エンドレスのベルトBの端部に形成されたベルト位置マークBm(図1参照)を検出するベルト位置検出センサSNの検出信号により前記ベルトBの回転位置を検出する。
C5:パルス出力手段
パルス出力手段C5は近接センサS1,S2および接触センサS3の測定値Y0n,Y1n,Xnを検出して記憶するタイミングを支持するための膜厚測定用パルスを出力する。なお、前記膜厚測定用パルスの出力期間は、ベルト位置検出センサSNがベルト位置マークBmを検出した時点から次の前記ベルト位置マークBmを検出するまでの全期間を含む。
ベルト位置検出手段C4は、エンドレスのベルトBの端部に形成されたベルト位置マークBm(図1参照)を検出するベルト位置検出センサSNの検出信号により前記ベルトBの回転位置を検出する。
C5:パルス出力手段
パルス出力手段C5は近接センサS1,S2および接触センサS3の測定値Y0n,Y1n,Xnを検出して記憶するタイミングを支持するための膜厚測定用パルスを出力する。なお、前記膜厚測定用パルスの出力期間は、ベルト位置検出センサSNがベルト位置マークBmを検出した時点から次の前記ベルト位置マークBmを検出するまでの全期間を含む。
C6:測定値検出記憶手段
測定値検出記憶手段C6は、基準板Pの上面にベルト(シート状被測定物)Bが支持されている状態での近接センサS1,S2および接触センサS3の測定値Y0n,Y1n,Xnを、前記膜厚測定用パルスが出力される度に検出し記憶する。
C7:膜厚演算手段
膜厚演算手段C7は、前記測定値検出記憶手段C6が測定値Y0n,Y1n,Xnを検出して記憶する度に前記基準値検出記憶手段C2および前記測定値検出記憶手段C6で記憶された値Y0,Y1,X0,Y0n,Y1n,Xnに基づいて基準板Pの上面に支持されたベルトBの膜厚tを算出する。
測定値検出記憶手段C6は、基準板Pの上面にベルト(シート状被測定物)Bが支持されている状態での近接センサS1,S2および接触センサS3の測定値Y0n,Y1n,Xnを、前記膜厚測定用パルスが出力される度に検出し記憶する。
C7:膜厚演算手段
膜厚演算手段C7は、前記測定値検出記憶手段C6が測定値Y0n,Y1n,Xnを検出して記憶する度に前記基準値検出記憶手段C2および前記測定値検出記憶手段C6で記憶された値Y0,Y1,X0,Y0n,Y1n,Xnに基づいて基準板Pの上面に支持されたベルトBの膜厚tを算出する。
(フローチャートの説明)
次に実施例1の膜厚測定装置1のコントローラCが行う処理のフローチャートを説明する。
図6は前記実施例1のコントローラCの膜厚測定処理のフローチャートである。図6のフローチャートの各ST(ステップ)の処理は、膜厚測定装置1の電源スイッチがオンになったときに開始される。なお、図6のフローチャートでは、一組のセンサS1,S2,S3の膜厚検出処理のフローチャートが示されているが、センサS1,S2,S3の組が複数ある場合は、複数の各組のセンサS1,S2,S3毎に同一の処理が行われる。
次に実施例1の膜厚測定装置1のコントローラCが行う処理のフローチャートを説明する。
図6は前記実施例1のコントローラCの膜厚測定処理のフローチャートである。図6のフローチャートの各ST(ステップ)の処理は、膜厚測定装置1の電源スイッチがオンになったときに開始される。なお、図6のフローチャートでは、一組のセンサS1,S2,S3の膜厚検出処理のフローチャートが示されているが、センサS1,S2,S3の組が複数ある場合は、複数の各組のセンサS1,S2,S3毎に同一の処理が行われる。
図6のステップST1において、基準値測定開始キーK1がオンになったか否かを判断する。ノー(N)の場合は前記ST1を繰り返し実行し、イエス(Y)の場合はST2に移る。
ST2において、近接センサS1,S2および接触センサS3の値Y0,Y1,X0を基準値として検出、記憶する。
ST3において、膜厚測定開始キーK2がオンになった否かを判断する。ノー(N)の場合は前記ST3を繰り返し実行し、イエス(Y)の場合はST4に移る。
ST4において、次の処理を実行する。
(1)ベルト駆動ロールRdを駆動してベルトBを駆動する
(2)膜厚測定用のパルス出力を開始する
(3)膜厚測定用のパルス検出値n=0とする
次に、ST5に移る。
ST2において、近接センサS1,S2および接触センサS3の値Y0,Y1,X0を基準値として検出、記憶する。
ST3において、膜厚測定開始キーK2がオンになった否かを判断する。ノー(N)の場合は前記ST3を繰り返し実行し、イエス(Y)の場合はST4に移る。
ST4において、次の処理を実行する。
(1)ベルト駆動ロールRdを駆動してベルトBを駆動する
(2)膜厚測定用のパルス出力を開始する
(3)膜厚測定用のパルス検出値n=0とする
次に、ST5に移る。
ST5において、ベルト位置検出センサSNがベルトBに形成されたベルト位置マークBmを検出したか否かを判断する。ノー(N)の場合は前記ST5を繰り返し実行し、イエス(Y)の場合はST6に移る。
ST6において、膜厚測定用のパルスが出力されたか否かを判断する。ノー(N)の場合は前記ST6を繰り返し実行し、イエス(Y)の場合はST7に移る。
ST7において、パルス番号n=n+1とする。
ST8において、次の処理を実行する。
(1)近接センサS1の測定値Y0nを検出し、記憶する。
(2)近接センサS2の測定値Y1nを検出し、記憶する。
(3)接触センサS3の測定値Xnを検出し、記憶する。
次に、ST9に移る。
ST6において、膜厚測定用のパルスが出力されたか否かを判断する。ノー(N)の場合は前記ST6を繰り返し実行し、イエス(Y)の場合はST7に移る。
ST7において、パルス番号n=n+1とする。
ST8において、次の処理を実行する。
(1)近接センサS1の測定値Y0nを検出し、記憶する。
(2)近接センサS2の測定値Y1nを検出し、記憶する。
(3)接触センサS3の測定値Xnを検出し、記憶する。
次に、ST9に移る。
ST9において、ベルトBの膜厚(厚さ)tを式(1)により演算して記憶する。
t=|(Xn−X0)−{a2(Y0n−Y0)+a1(Y1n−Y1)}/(a1+a2)|cosθ ………………………(1)
ST10において、ベルト位置検出センサSNがベルトBに形成されたベルト位置マークBmを検出したか否かを判断する。前記ベルト位置検出センサSNがベルト位置マークBmを検出した場合、エンドレスであるベルトBの一周分の膜厚を測定することができる。
ノー(N)の場合は前記ST6に戻り、イエス(Y)の場合はST11に移る。
ST11において、次の処理を行う。
(1)ベルト駆動ロールRdの駆動を停止する
(2)パルス出力を停止する
前記ST11の処理を終了すると、膜厚検出処理のフローチャートが終了する。
t=|(Xn−X0)−{a2(Y0n−Y0)+a1(Y1n−Y1)}/(a1+a2)|cosθ ………………………(1)
ST10において、ベルト位置検出センサSNがベルトBに形成されたベルト位置マークBmを検出したか否かを判断する。前記ベルト位置検出センサSNがベルト位置マークBmを検出した場合、エンドレスであるベルトBの一周分の膜厚を測定することができる。
ノー(N)の場合は前記ST6に戻り、イエス(Y)の場合はST11に移る。
ST11において、次の処理を行う。
(1)ベルト駆動ロールRdの駆動を停止する
(2)パルス出力を停止する
前記ST11の処理を終了すると、膜厚検出処理のフローチャートが終了する。
前記膜厚測定装置1の近接センサS1,S2は、基準板Pの上面にベルト(シート状被測定物)Bを配置する前と後で前記基準板Pまでの距離をそれぞれ検出するため、膜厚測定時の前記基準板Pの位置が前記基準値測定時の位置と異なった場合(基準板Pが撓んだり傾斜したりした場合)でも正確な膜厚を検出することができる。
前記膜厚測定装置1の接触センサS3は、前記接触センサS3の接触部S3cが前記基準板P上のベルトBの表面に当接した状態で膜厚測定をするため、測定時のベルトBのバタツキにも対応することができる。
本実施例1では、一組のセンサS1〜S3を複数組配置(図1参照)しているので、ベルト(シート状被測定物)Bの複数箇所の膜厚を一度に検出することができる。また、実測値として、0.5μm(3δ)の測定精度を達成することができる。
前記膜厚測定装置1の接触センサS3は、前記接触センサS3の接触部S3cが前記基準板P上のベルトBの表面に当接した状態で膜厚測定をするため、測定時のベルトBのバタツキにも対応することができる。
本実施例1では、一組のセンサS1〜S3を複数組配置(図1参照)しているので、ベルト(シート状被測定物)Bの複数箇所の膜厚を一度に検出することができる。また、実測値として、0.5μm(3δ)の測定精度を達成することができる。
図7は本発明の膜厚測定装置の実施例2の全体説明図である。
図8は膜厚測定装置の実施例2の要部拡大図で、図8Aは基準板上に測定物が配置されていない状態で基準板の位置を測定する近接センサと接触センサとを示す図、図8Bは基準板上においた測定物の膜厚を検出している状態を示す図である。
なお、この実施例2の説明において、前記実施例1の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
この図7、図8に示すの実施例2は、下記の点で前記実施例1と相違しているが、他の点では前記実施例1と同様に構成されている。
図7において、実施例2の膜厚測定装置1では、近接センサS1,S2の間に接触センサS3〜S5が配置されている。
図8は膜厚測定装置の実施例2の要部拡大図で、図8Aは基準板上に測定物が配置されていない状態で基準板の位置を測定する近接センサと接触センサとを示す図、図8Bは基準板上においた測定物の膜厚を検出している状態を示す図である。
なお、この実施例2の説明において、前記実施例1の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
この図7、図8に示すの実施例2は、下記の点で前記実施例1と相違しているが、他の点では前記実施例1と同様に構成されている。
図7において、実施例2の膜厚測定装置1では、近接センサS1,S2の間に接触センサS3〜S5が配置されている。
図8において、前記接触センサS3〜S5は、前記近接センサS1,S2の間に配置されている。前記一方の近接センサS1と前記接触センサS3とは、センサ間の距離がb1となるように配置されている。前記接触センサS3と接触センサS4とは、センサ間の距離がb2となるように配置されている。前記接触センサS4と接触センサS5とは、センサ間の距離がb3となるように配置されている。前記接触センサS5と前記他方の近接センサS2とは、センサ間の距離がb4となるように配置されている。
前記接触センサS3は、固定部S3aと可動部S3bと前記可動部S3bの先端である接触部S3cとを有している。
前記接触センサS4は、固定部S4aと可動部S4bと前記可動部S4bの先端である接触部S4cとを有している。
前記接触センサS5は、固定部S5aと可動部S5bと前記可動部S5bの先端である接触部S5cとを有している。
前記接触センサS4は、固定部S4aと可動部S4bと前記可動部S4bの先端である接触部S4cとを有している。
前記接触センサS5は、固定部S5aと可動部S5bと前記可動部S5bの先端である接触部S5cとを有している。
図8Aにおいて、前記接触センサS3〜S5は、前記基準板Pが膜厚測定する位置まで移動した基準板Pの表面に当接する前記接触部S3c〜S5cにより、前記基準板Pまでの距離X0〜X2を検出する。
図8Bにおいて、前記ベルト支持ロール(Rd,Rf)および基準板P上にベルトBを支持した状態で前記基準板Pを膜厚測定する位置まで移動させる。なお、前記基準板Pの移動によりこの図8Bに示す基準板Pは、前記図8Aに示す基準板Pに対して傾斜角θだけ傾斜している。
前記接触センサS3〜S5は、前記基準板Pが膜厚測定する位置まで移動したベルトBの表面に当接する前記接触部S3c〜S5cにより、前記ベルトBの表面までの距離X0n〜X2nを検出する。
前記接触センサS3〜S5は、前記基準板Pが膜厚測定する位置まで移動したベルトBの表面に当接する前記接触部S3c〜S5cにより、前記ベルトBの表面までの距離X0n〜X2nを検出する。
図8の近接センサS1と接触センサS3との間の距離b1は、前記図3の距離a1に対応し、図8の近接センサS2と接触センサS3との間の距離(b2+b3+b4)は、前記図3示す距離a2に対応している。したがって、接触センサS3で検出される前記基準板P上に配置されたベルトBの膜厚をt1とした場合、前記膜厚t1は前記式(1)のa1,a2をb1,(b2+b3+b4)に置き替えた次式(5)により算出される。
t1=|(X0n−X0)−{(b2+b3+b4)( Y0n−Y0)+b1(Y1n−Y1)}/(b1+b2+b3+b4)|cosθ ……………………(5)
この場合cosθは、前記式(2)の(a1+a2)を(b1+b2+b3+b4)に置き替えた次式(6)により算出される。
cosθ=(b1+b2+b3+b4)/{(b1+b2+b3+b4)2+|(Y1n−Y1)−(Y0n−Y0)|2}1/2 ………………(6)
t1=|(X0n−X0)−{(b2+b3+b4)( Y0n−Y0)+b1(Y1n−Y1)}/(b1+b2+b3+b4)|cosθ ……………………(5)
この場合cosθは、前記式(2)の(a1+a2)を(b1+b2+b3+b4)に置き替えた次式(6)により算出される。
cosθ=(b1+b2+b3+b4)/{(b1+b2+b3+b4)2+|(Y1n−Y1)−(Y0n−Y0)|2}1/2 ………………(6)
前記接触センサS4で検出される前記基準板P上に配置されたベルトBの膜厚をt2とした場合、前記膜厚t2は次式(7)により算出され、式(7)のcosθは前記式(6)により算出される。
t2=|(X1n−X1)−{(b3+b4)( Y0n−Y0)+(b1+b2)( Y1n−Y1)}/(b1+b2+b3+b4)|cosθ ………………(7)
前記膜厚t2の式(7)と前記実施例1の膜厚tの式(1)とを比較した場合、前記式(7)は、式(1)のa1,a2を(b1+b2),(b3+b4)に置き替えた式である。
t2=|(X1n−X1)−{(b3+b4)( Y0n−Y0)+(b1+b2)( Y1n−Y1)}/(b1+b2+b3+b4)|cosθ ………………(7)
前記膜厚t2の式(7)と前記実施例1の膜厚tの式(1)とを比較した場合、前記式(7)は、式(1)のa1,a2を(b1+b2),(b3+b4)に置き替えた式である。
前記接触センサS5で検出される前記基準板P上に配置されたベルトBの膜厚をt3とした場合、前記膜厚t3は次式(8)により算出され、式(8)のcosθは前記式(6)により算出される。
t3=|(X2n−X2)−{b4(Y0n−Y0)+(b1+b2+b3)( Y1n−Y1)}/(b1+b2+b3+b4)|cosθ ………………(8)
前記膜厚t3の式(8)と前記実施例1の膜厚tの式(1)とを比較した場合、前記式(8)は、式(1)のa1,a2をb1,(b2+b3+b4)に置き替えた次式である。
t3=|(X2n−X2)−{b4(Y0n−Y0)+(b1+b2+b3)( Y1n−Y1)}/(b1+b2+b3+b4)|cosθ ………………(8)
前記膜厚t3の式(8)と前記実施例1の膜厚tの式(1)とを比較した場合、前記式(8)は、式(1)のa1,a2をb1,(b2+b3+b4)に置き替えた次式である。
図9は実施例2の膜厚測定装置のコントローラCの機能ブロック図である。
この図9の実施例2は、下記の点で前記実施例1と相違しているが、他の点では前記実施例1と同様に構成されている。
図9において、前記コントローラCに入力する信号を出力する信号出力要素として、接触センサS3〜S5を有している。
この図9の実施例2は、下記の点で前記実施例1と相違しているが、他の点では前記実施例1と同様に構成されている。
図9において、前記コントローラCに入力する信号を出力する信号出力要素として、接触センサS3〜S5を有している。
図9に示す実施例2のコントローラCの次の各機能要素C1’,C2’,C6’,C7’は、前記実施例1の図5の各機能要素C1,C2,C6,C7と異なる機能を備えている。
C1’:センサ間距離記憶手段、
前記センサ間距離記憶手段C1’は、一方の近接センサS1と前記接触センサS3とのセンサ間の距離b1、前記接触センサS3と接触センサS4とのセンサ間の距離b2、前記接触センサS4と接触センサS5とのセンサ間の距離b3、前記接触センサS5と他方の近接センサS2とのセンサ間の距離b4とを記憶している。
C2’:基準値検出記憶手段
基準値検出記憶手段C2’は、基準板Pの上面にベルト(シート状被測定物)Bが支持されていない状態で前記基準値測定開始キーK1が入力された場合、近接センサS1,S2および接触センサS3〜S5の測定値Y0,Y1,X0〜X2を検出して記憶する。
C1’:センサ間距離記憶手段、
前記センサ間距離記憶手段C1’は、一方の近接センサS1と前記接触センサS3とのセンサ間の距離b1、前記接触センサS3と接触センサS4とのセンサ間の距離b2、前記接触センサS4と接触センサS5とのセンサ間の距離b3、前記接触センサS5と他方の近接センサS2とのセンサ間の距離b4とを記憶している。
C2’:基準値検出記憶手段
基準値検出記憶手段C2’は、基準板Pの上面にベルト(シート状被測定物)Bが支持されていない状態で前記基準値測定開始キーK1が入力された場合、近接センサS1,S2および接触センサS3〜S5の測定値Y0,Y1,X0〜X2を検出して記憶する。
C6’:測定値検出記憶手段
測定値検出記憶手段C6は、基準板Pの上面にベルト(シート状被測定物)Bが支持されている状態での近接センサS1,S2および接触センサS3〜S5の測定値Y0n,Y1n,X0n〜X2nを、前記膜厚測定用パルスが出力される度に検出し記憶する。
C7’:膜厚演算手段
膜厚演算手段C7は、前記測定値検出記憶手段C6’が測定値Y0n,Y1n,X0n〜X2nを検出して記憶する度に前記基準値検出記憶手段C2’および前記測定値検出記憶手段C6’で記憶された値を基に基準板Pの上面に支持されたベルトBの膜厚t1〜t3を算出する。
測定値検出記憶手段C6は、基準板Pの上面にベルト(シート状被測定物)Bが支持されている状態での近接センサS1,S2および接触センサS3〜S5の測定値Y0n,Y1n,X0n〜X2nを、前記膜厚測定用パルスが出力される度に検出し記憶する。
C7’:膜厚演算手段
膜厚演算手段C7は、前記測定値検出記憶手段C6’が測定値Y0n,Y1n,X0n〜X2nを検出して記憶する度に前記基準値検出記憶手段C2’および前記測定値検出記憶手段C6’で記憶された値を基に基準板Pの上面に支持されたベルトBの膜厚t1〜t3を算出する。
(フローチャートの説明)
次に実施例2の膜厚測定装置1のコントローラCが行う処理のフローチャートを説明する。
図10は前記実施例2のコントローラCの膜厚測定処理のフローチャートである。
この図10の実施例2の膜厚検出処理のフローチャートは、下記の点で前記実施例1の膜厚検出処理のフローチャートと相違しているが、他の点では前記実施例1の膜厚検出処理のフローチャートと同様である。
次に実施例2の膜厚測定装置1のコントローラCが行う処理のフローチャートを説明する。
図10は前記実施例2のコントローラCの膜厚測定処理のフローチャートである。
この図10の実施例2の膜厚検出処理のフローチャートは、下記の点で前記実施例1の膜厚検出処理のフローチャートと相違しているが、他の点では前記実施例1の膜厚検出処理のフローチャートと同様である。
ST2´において、近接センサS1,S2および接触サンサS3〜S5の値Y0,Y1,X0〜X2を基準値として検出、記憶する。
ST8´において、次の処理を行う。
(1)近接センサS1の測定値Y0nを検出、記憶する。
(2)近接センサS2の測定値Y1nを検出、記憶する。
(3)接触センサS3の測定値X0nを検出、記憶する。
(4)接触センサS4の測定値Y1nを検出、記憶する。
(5)接触センサS5の測定値Y2nを検出、記憶する。
ST9´において、検出値を基に測定物の厚さを演算する。なお、前記ST9´の詳細な説明は後述の図11において説明する。
ST8´において、次の処理を行う。
(1)近接センサS1の測定値Y0nを検出、記憶する。
(2)近接センサS2の測定値Y1nを検出、記憶する。
(3)接触センサS3の測定値X0nを検出、記憶する。
(4)接触センサS4の測定値Y1nを検出、記憶する。
(5)接触センサS5の測定値Y2nを検出、記憶する。
ST9´において、検出値を基に測定物の厚さを演算する。なお、前記ST9´の詳細な説明は後述の図11において説明する。
図11は、前記図10のST9´の処理の詳細な説明である。
図11において、前記図10の膜厚検出処理のフローチャートのST9´は次の処理を行う。
(1)接触センサS3で検出される前記基準板P上に配置されたベルトBの膜厚t1は、
t1=|(X0n−X0)−{(b2+b3+b4)(Y0−Y0n)+b1(Y1−Y1n)}/(b1+b2+b3+b4)|cosθ ………………(5)
により演算し、記憶する。なお、cosθは前記式(6)により算出される。
(2)接触センサS4で検出される前記基準板P上に配置されたベルトBの膜厚t2は、
t2=|(X1n−X1)−{(b3+b4)(Y0−Y0n)+(b1+b2)(Y1−Y1n)}/(b1+b2+b3+b4)|cosθ ………………(7)
により演算し、記憶する。なお、cosθは前記式(6)により算出される。
(3)接触センサS5で検出される前記基準板P上に配置されたベルトBの膜厚t3は、
t3=|(X2n−X2)−{b4(Y0−Y0n)+(b1+b2+b3)(Y1−Y1n)}/(b1+b2+b3+b4)|cosθ ………………(8)
により演算し、記憶する。なお、cosθは前記式(6)により算出される。
図11において、前記図10の膜厚検出処理のフローチャートのST9´は次の処理を行う。
(1)接触センサS3で検出される前記基準板P上に配置されたベルトBの膜厚t1は、
t1=|(X0n−X0)−{(b2+b3+b4)(Y0−Y0n)+b1(Y1−Y1n)}/(b1+b2+b3+b4)|cosθ ………………(5)
により演算し、記憶する。なお、cosθは前記式(6)により算出される。
(2)接触センサS4で検出される前記基準板P上に配置されたベルトBの膜厚t2は、
t2=|(X1n−X1)−{(b3+b4)(Y0−Y0n)+(b1+b2)(Y1−Y1n)}/(b1+b2+b3+b4)|cosθ ………………(7)
により演算し、記憶する。なお、cosθは前記式(6)により算出される。
(3)接触センサS5で検出される前記基準板P上に配置されたベルトBの膜厚t3は、
t3=|(X2n−X2)−{b4(Y0−Y0n)+(b1+b2+b3)(Y1−Y1n)}/(b1+b2+b3+b4)|cosθ ………………(8)
により演算し、記憶する。なお、cosθは前記式(6)により算出される。
本実施例2では、一対の近接センサS1,S2の間に3個の接触センサS3〜S5を配置(図7参照)しているので、前記実施例1の一対のセンサS1,S2の間に1個の接触センサS3を配置したものと比較して、近接センサの必要個数を増加させることなくベルト(シート状被測定物)Bの膜厚測定箇所を一度に多く検出することができる。
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例を下記に例示する。
(H01)本発明の実施例では、一対の近接センサS1,S2と前記一対の近接センサS1,S2の間に配置された接触センサS3(S3〜S5)とを組み合せたものを複数組配置したが、この場合、前記隣接して配置された近接センサS1,S2の一方を省略することが可能である。
(H02)前記各実施例の膜厚測定装置は、画像形成装置の中間転写ベルトの厚さを検出することが可能である。
(H03)前記各実施例の膜厚測定装置1では、基準板Pとベルト支持ロール(Rd,Rf)とが図示しない上下移動装置によって上下方向に移動可能に支持されていたが、前記基準板Pとベルト支持ロール(Rd,Rf)とに対して、前記膜厚測定装置1を上下方向に移動可能に構成することが可能である。
(H01)本発明の実施例では、一対の近接センサS1,S2と前記一対の近接センサS1,S2の間に配置された接触センサS3(S3〜S5)とを組み合せたものを複数組配置したが、この場合、前記隣接して配置された近接センサS1,S2の一方を省略することが可能である。
(H02)前記各実施例の膜厚測定装置は、画像形成装置の中間転写ベルトの厚さを検出することが可能である。
(H03)前記各実施例の膜厚測定装置1では、基準板Pとベルト支持ロール(Rd,Rf)とが図示しない上下移動装置によって上下方向に移動可能に支持されていたが、前記基準板Pとベルト支持ロール(Rd,Rf)とに対して、前記膜厚測定装置1を上下方向に移動可能に構成することが可能である。
2…センサ支持部材、B…シート状被測定物、C1…センサ間距離記憶手段、C2…基準値検出記憶手段、C6…測定値検出記憶手段、C7…膜厚演算記憶手段、P…基準板、S1,S2…近接センサ、S3c…接触端、S3…接触センサ。
Claims (4)
- 次の構成要件(A01)〜(A05)を備えたことを特徴とする膜厚測定装置、
(A01)基準部材表面までの距離を検出する間隔を置いて配置された一対の近接センサと、前記近接センサの間に配置され且つ距離測定対象物の表面に接触する接触端を有し、前記接触端が前記基準部材表面に当接した状態で前記基準部材表面までの距離を検出し且つ前記基準部材表面に置かれたシート状被測定物の表面に前記接触端が当接した状態で前記シート状被測定物の表面までの距離を測定する接触センサとを、前記各センサ間の位置関係が固定した状態で支持するセンサ支持部材、
(A02)前記一対の近接センサの中の一方の近接センサと前記接触センサとの距離a1と、他方の近接センサと前記接触センサとの距離a2とをセンサ間距離a1,a2として記憶するセンサ間距離記憶手段、
(A03)前記基準部材表面に前記接触端が当接した状態で、前記接触センサにより前記基準部材表面までの距離X0を検出し且つ前記一方の近接センサおよび他方の近接センサにより前記基準部材表面までの距離Y0およびY1を検出し、検出した前記各距離X0,Y0,Y1を、基準値X0,Y0、Y1として記憶する基準値検出記憶手段、
(A04)前記基準部材表面上の前記シート状被測定物の表面に前記接触端が当接した状態で、前記接触センサにより前記シート状被測定物表面までの距離Xnを検出し且つ前記一方の近接センサおよび他方の近接センサにより前記基準部材表面までの距離Y0nおよびY1nを検出し、検出した前記各距離Xn,Y0n,Y1nを、測定値Xn,Y0n,Y1nとして記憶する測定値検出記憶手段、
(A05)前記センサ間距離a1,a2、前記測定基準値X0,Y0,Y1、および前記膜厚測定値Xn,Y0n,Y1nの値に基づいて前記シート状被測定物の厚さを演算して記憶する膜厚演算記憶手段。 - 次の構成要件(A06)〜(A07)を備えたことを特徴とする請求項1記載の膜厚測定装置、
(A06)シート状被測定物を前記基準部材表面に接触させた状態で搬送するシート状被測定物搬送装置、
(A07)前記基準部材表面に接触した状態で搬送される前記シート状被測定物の表面に前記接触端が当接した状態で、前記接触センサにより前記シート状被測定物表面までの距離Xnを検出し且つ前記一方の近接センサおよび他方の近接センサにより前記基準部材表面までの距離Y0nおよびY1nを検出し、検出した前記各距離Xn,Y0n,Y1nを、測定値Xn,Y0n,Y1nとして記憶する前記測定値検出記憶手段。 - 次の構成要件(A08)を備えたことを特徴とする請求項1または2記載の膜厚測定装置、
(A08)平面により形成された前記基準部材表面。 - 前記請求項1ないし3のいずれか記載の膜厚測定装置を使用してシート状被測定物の膜厚を測定する膜厚測定方法。
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