JPH02284010A

JPH02284010A - 樹脂膜の膜厚計測装置

Info

Publication number: JPH02284010A
Application number: JP10351289A
Authority: JP
Inventors: Kohei Hasegawa; 長谷川　公平
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1989-04-25
Filing date: 1989-04-25
Publication date: 1990-11-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コ本発明はプラスチックフィルム等の樹脂膜の厚みを計測
するための計測装置に関する。

［従来の技術］一般に、プラスチックフィルムのラミネート装置では、
品質向上及びフィルム原材料の節約等の点からフィルム
膜厚を一定に制御する必要がある。

このためにはフィルム膜厚を精度よく検出することが不
可欠である。

従来、フィルム膜厚を検出する際には、フィルムに赤外
線を照射してフィルムによる赤外線の吸収量に基づいて
フィルム膜厚を検出する計４１１装置、ベータ線あるい
はＸ線等の放射線をフィルムに照射してフィルムによる
放射線の吸収量に基づいてフィルム膜厚を検出する計測
装置、及びロール上を移動するフィルム及び基準面（ロ
ール表面）にレーザ光を照射しつつ走査して基準面とフ
ィルム表面との変位に基づいてフィルム膜厚を検出する
計測装置が用いられている。

［発明が解決しようとする課題］ところで、上述の赤外線を用いる計測装置の場合、赤外
線の吸収量がフィルムの材質により異なるため、予めフ
ィルム材質ごとに膜厚が既知であるフィルムを用いて、
赤外線吸収量を校正しておかねばならず、校正のための
作業が極めて面倒である。さらに、基材が透明であるか
、不透明であるかによりそれぞれ赤外線透過形または赤
外線反射形の計測装置を用いねばならない。即ち、基材
の種類によって計測装置を使い分けねばならない。

また、基材に文字等が印刷されている場合、印刷顔料に
赤外線が吸収され、膜厚の計ＪＤＪに誤差が生じるとい
う問題点がある。

上述の放射線を用いる計測装置の場合、同様に放射線の
吸収量がフィルムの材質により異なるため、予めフィル
ム材質ごとに膜厚が既知であるフィルムを用いて、放射
線吸収量を校正しておかねばならず、校正のための作業
が極めて面倒である。

また、放射線を用いているから管理に特別の配慮をしな
ければななず、加えて、原子核の崩壊は不規則であるか
ら、放射線の強度にふらつきがある。

そのため、膜厚計測時間を長くして膜厚計測値を平均し
て膜厚計、（Ｆｌ精度を向上しなければならず、いずれ
にしても膜厚計３１１精度が劣化するという問題点があ
る。

一方、上述の変位によって膜厚の計測を行う計測装置の
場合、ロールの真円度及びロールの回転こ伴う振動の影
響を受け、膜厚計測精度が低下するという問題点がある
。即ち、ロールを回転しつつ間けつ的に膜厚を計測して
いるから、ロールの回転位置によって計測誤差が生じる
という問題点がある。

本発明の目的は簡単な構成で極めて高精度にフィルム膜
厚を計測ｌできる計測ｌ装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］本発明によれば、ロール表面に沿って移動する樹脂膜の
膜厚を計測するための計測装置であって、該ロール表面
の接線方向に進行する光を送出する光源と、該光源から
の光を受ける受光素子を複数備え該受光素子が前記ロー
ルの径方向に配列された受光部と、前記ロールと前記受
光部との間に配置されたレンズ系と、前記受光素子に連
結され該受光素子毎の光強度を検出し複数の光強度信号
を出力する光強度検出手段と、前記複数の光強度信号に
基づいて樹脂膜の膜厚を求める処理手段とをａすること
を特徴とする樹脂膜の膜厚計７１ＰＩ装置が得られる。

［作用］本発明では、光源からロール表面の接線方向に進行する
光を送出する。この光はロール上にある樹脂膜によって
回折されてレンズ系に入射される。

このレンズ系は受光部の反対側における結像位置がロー
ル表面の近傍となるようにロールと受光部との間に配置
される。つまり、実質的に受光部が近傍に配置されたこ
とになる。この結果、回折パターンの傾きが急となって
受光部に与えられる。

各受光素子で受けた光はそれぞれ光強度検出手段でその
強度が検出され、これら検出光強度に基づいて処理手段
は樹脂膜の膜厚を算出する。このように、複数の受光素
子で回折光を受けているから測定範囲が広くなり、かつ
高い分解能を得ることができる。

［実施例］以下本発明について実施例に基づいて説明する。

まず、第１図を参照して、光源（図示せず）がらの下行
光を遮蔽物（遮蔽板）１の縁（エツジ）で遮蔽すると、
スクリーン２上に明暗のパターンが生じる。即ち、第１
図に示すように、遮蔽物１の右側において光強度が変化
するパターンが生じる。

この現象は一般にフレネル回折と呼ばれおり、スクリー
ン２上の光強度の変化は解析的に求めることが可能であ
る。そして遮蔽物１のエツジが左右に移動すると、この
光強度パターンはエツジの移動方向にエツジの移動量と
同じ移動量だけ移動する。つまり、エツジの延長線上に
あるスクリーン２上の点Ｐと第１のビークＱとの距、ｆ
ｉｔｘはエツジとスクリーン２との距離ｚに比例する。

即ち、ｘｏｃＦｒの関係にあり、エツジの変位量と回折
パターンの移動量とは一致する。

ところで、フィルムのラミネート装置においては、押出
成形機から押出されたフィルムはロールに沿って所定の
方向に移動される。従って、光源からロールの接線方向
に照射した光、つまり、ロールの表面に照射した光はロ
ール表面で回折されてスクリーン上に光強度パターン（
回折パターン）が生じる。前述のように、この光強度パ
ターンは遮蔽物の位置によって異なるから、即ち、ロー
ル上を移動するフィルムの厚さで異なるから、例えば、
フィルムの厚さがｄｌからｄ２に変化すると、光強度パ
ターンはΔｋ（Δに−ｄ２−ｄ、）だけフィルムの厚さ
の変化方向に移動する。従って、光強度パターンの移動
変化を検出することによってフィルム膜厚を計−１１Ｊ
することができる。

ここで、第２図を参照して、本発明によるフィルム膜厚
計測装置について説明する。

本発明によるフィルム膜厚計ＩＩ−ｊ装置は光源１１、
この光源１１とレンズ系１２を介して対向して配置され
た受光部１３、受光部１３に接続された光強度検出装置
１４、及び光強度検出装置１４に接続された処理装置１
５を備えている。

光？Ｒ１１と受光部１３とはローラ１６をはさんで配置
されており、光源１１からの光はローラ１６の接線方向
に進行する。第３図に示すように光源１１からの光軸上
において受光部１３とローラ１６との間にはレンズ系１
２が配置されている。

レンズ系１２の配置位置はレンズ系１２による一方の結
像位置（虚像の位置、つまり、仮想スクリーン１２ａの
位置）がローラ１６の表面近傍となるように決定される
。これによって、受光部１３には拡大された回折パター
ンが入射されることになる。

受光部１３は複数の受光素子１３ａを備えており、これ
ら複数の受光素子１３ａは第３図に示すようにローラ１
６の径方向に配列されている（受光素子１３ａは下側か
ら上側に向かって１番目、２番目、・・・１番目の順で
配列されている）。上記の受光部１３は例えばＣＣＤで
構成されている。

光強度検出装置１４は複数の光強度検出器１４ａを備え
ており、各受光素子１３ａは対応する光強度検出器１４
ａに接続されている。

ここで、第４図に示すように回折パターンの立ち上がり
部分が１番目の受光素子１３ａに対応し、一つの受光素
子１３ａが受ける移動範囲（回折パターンの範囲）がｘ
ｕｍであるとすると、フィルム膜の膜厚の変化、つまり
膜厚の変位２はｚ−ｉ　ｘ十ｆ　（Ｐ＋　）ｔ、ｔｍ−
（１）で表される。

ここで、Ｐ、は１番目の受光素子１３ａの受光強度、ｆ
（Ｐ、）は受光強度Ｐｌから算出した移動量（変位量）
を示す。

つまり、後述するように第（１）式の右辺第１項は膜厚
の変位を粗く示し、第２項は膜厚の細かい変位を示すこ
とになる。

受光部１３はローラ１６上にフィルム１７が存在しない
状態で１番目の受光素子１３ａ（最下端に位置する受光
素子１３ａ）が回折パターンの立ち上がり部分に対応し
ている。つまり、１番目の受光素子１３ａが基桑となっ
ている。従って、ローラ１６上にフィルム１７が存在す
る状態ではフ例えば、ｉ　（ｉ≧２）番目の受光素子１
３ａが回折パターンの立ち上がり部分に対応することに
なる。

各受光素子１３ａで受光された光は光強度検出器１４ａ
にそれぞれ与えられ、ここで光強度が検出され、光強度
信号として出力される。そして、これら光強度信号は処
理装置１５に入力される。

処理装置１５には所定のスレッシュホールドレベルが予
め設定されており、このスレッシュホールドレベルは回
折パターンの立ち上がり部分に対応する光強度に定めら
れている。

ところで、フィルム１７の膜厚が変化すると、回折パタ
ーンの立ち上がり部分に対応する受光素子１３ａが変わ
ることになる。つまり、各受光素子１３ａに入射される
光の強度が変化することになる。これによって、各光強
度検出器１４ａから出力される光強度信号が変化する。

処理装置〕５はこれらの光強度信号から各受光素子１３
ａに入射された受光量（光強度）を知り、上述のスレッ
シュホールドレベルによって回折パターンの立ち上がり
部分に対応する受光素子１３ａを特定する。

例えば、（ｉ＋１）番目の受光素子１３ａが回折パター
ンの立ち上がり部分に対応していると特定する。そして
、処理装置１５は（ｉ＋１）番目の受光素子１３ａに入
射された光の強度（Ｐ＋＋＋）も用いて、上述の第（１
）式によってフィルム膜厚の変化を求める。つまり、フ
ィルム膜厚の変化（ｚ）−（ｉ＋１）ｘ＋ｆ　（Ｐ＋＋
＋　）を求める。

ここでは、（１＋１）Ｘによって、即ち、回折パターン
の立ち上がり部分に対応する受光素子１３ａの位置に基
づいて粗くフィルム膜厚の変化を求め、さらに、（ｉ＋
１）番目の受光素子１３ａの光強度Ｐ４，１はフィルム
嘆Ｉゾの微小な変化に対応して変化するからこのＰ１＋
１からフィルム膜厚の微小な変化ｆ（Ｐ＋＋ｔ）を求め
て、実際のフィルム膜厚の変化（２）を求める。このよ
うにして、連続してフィルム膜厚の変化を計ｎｊする。

［発明の効果］以上説明したように、本発明ではレンズ系を用いて実質
的に回折パターンを拡大して、さらに、複数の受光素子
を用いて樹脂膜厚の変化に応じる回折パターンの変化を
光強度（受光量）の変化で捕らえているから、広い測定
範囲が確保できるばかりでなく高い分解能を確保てきる
。従って、樹脂膜厚を簡単にしかも極めて精度よく計測
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はフレネル回折を説明するための図、第２図は本
発明によるフィルム膜厚計測装置の一実施例を示す図、
第３図は第２図に示すフィルム膜厚計測装置の要部を示
す図、第４図は本発明によるフィルム膜厚計′１ｐ１装
置の動作を説明するための図である。１１・・・光源、１２・・・レンズ系、１３・・・受光
部、１４・・・光強度検出装置、１５・・・処理装置、
１６・・・ローラ、１７・・・フィルム。鵠４図Ｌ−ｉ　　［、ｉ＋１

Claims

【特許請求の範囲】

１、ロール表面に沿って移動する樹脂膜の膜厚を計測す
るための計測装置であって、該ロール表面の接線方向に
進行する光を送出する光源と、該光源からの光を受ける
受光素子を複数備え該受光素子が前記ロールの径方向に
配列された受光部と、前記ロールと前記受光部との間に
配置されたレンズ系と、前記受光素子に連結され該受光
素子毎の光強度を検出し複数の光強度信号を出力する光
強度検出手段と、前記複数の光強度信号に基づいて樹脂
膜の膜厚を求める処理手段とを有することを特徴とする
樹脂膜の膜厚計測装置。