JPS58103604A - フイルムの厚さ測定方法及び測定装置 - Google Patents

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】 本発明は、フィルムの厚さ測定に関し、４１に’連続走
行しているフィルムの厚さを連続的に測定す番のに好適
な測定Ｋ１１ｌｌる。

近年、フィルム−特にポリエステルフィルム等の高分子
フィルム−では、その適用分封が拡大しており、それＫ
つれてその品質に対する要求も厳しくなっている。フィ
ルムの厚さに対しても品質の一つとしてその均一化の要
求は強く、質ってオンライン測定による厚さ管理が必要
となってきている。

ところで、上述のオンライン測定ができる厚さ測定法と
しては、既に４１）開開５３−３１１５５号会報等の援
案がある。特開昭５−−３１１“５５号公報に開示され
たものは、フィルターを切換えて測定するフィルムの吸
収ピークの波長（吸収波長）の赤外線と該フィルムに殆
んどψシ収されない波長（参照波長）の赤外線と交互に
同一光路を通すよ５Ｋした二色赤外線片さｉｔであり安
定な連続測定が期待さＪする優れたもので慶、るが、以
下の問題がある。すなわち、膜厚が大きく変化した場合
あるいは温度が変化した場合吸収波長と参照波長の透過
率が同じように変化せず膜厚の測定訓差が生ずる問題、
厚さが薄くなるとフィルムによる峡収量が小さくなり測
定感度。

精度が低下する問題、さらＫこの為に厚み変化を監視す
るに十分ではない間Ｍ、あるいは、吸収波長と参照波長
の赤外線を交互に使う間欠測定のため連続測定かできず
また応答速度にも限界のある間順岬がある。特ＫＪＩ後
の２つの間−は、近年のように生産性向上からフィルム
の生産速度が数１００ｇｚ−と高速化し、そのオンライ
ン測定圧は数１０　ｇＢＭｔ以上の応答速度が必要にな
ってくると、非常Ｋｌ！！なものとなる。

本発明は、かかる現状に鑑みなされたもので、１０μｍ
以下の薄いフィルムから数１００声調の厚いフィルムま
で精度よく且つオンラインで測定できるフィルムの厚さ
測定方法及び装置を提供するものである。

すなわち、本発明は、フィルムの厚さを照射した光ビー
ムの鍍フィルムによる吸収量に基いて測定するフィルム
の厚さ−ｊ定方法において、光ビームで測定対象である
対象フィルムと、対象フィルムと同じフィルムからなる
所定の厚さの基準フィルムとを照射して夫々の透過光量
を検出すると共にその光量比を測定し、゛誼光量・比に
基いて対象フィルムの厚さを１１定することを特徴とす
るフィルムの厚さｗｌｊ定方法を第一発明とし、第一発
明の厚さ測定方法を実施するため・の厚さｍｗ装置を第
二発明とするものである。

以下、本発明の詳細をポリエステルフィルムを測定する
場合を例に図面により説明する。

第１図は、本発明の詳細な説明するための説明図である
。図において、Ｐは測定対象の対象フィルムで、生産中
の走行しているポリエステルフィルムである。８は基準
フィルムで、生産条件の設定厚さと同じ厚さｔ、の対象
フィルムと同じポリエステルフィルムとしである。

１は光源で、ニクｐムヒータを用いポリエステルフィル
ムの吸収率が略ｌどなる波長４８μｍの赤外線ビームｇ
ｏを投光するようＫなしである。

雪は赤外線ビームＩ０を測定用ビームＩｐと参照用ビー
ムＩｓとに分割して対象フィルムＰと基準フィルムＳへ
に導く投光系で、レンズ２ａ、・・−フミラー２ｂ、及
び反射ミラー２Ｃとからなる公知の光学系で構成しであ
る。

３は、基準フィルムＳを透過した参照用ビームＩ＆と対
象フィルムＰを透過した測定用ビームＩ５とを後述の光
電変換部４に導く受光系で、レンズ３．、＄ｂで構成し
である。

前述の光電質換部４は、ＩｎＳｂ’半導体勢の応答性の
良い赤外線検出器４ｍ、４ｂよりなり、受光した両ビー
ムＩｐ、　　Ｉ；を夫々受光量に比例した電気信号ＥＰ
、　Ｅｌに変換する。

Ｓは電気信号１ｐ　、　Ｅｓ　　を処理して対象フィル
ムＰの厚さｔに関係する厚さ信号Ｅｔ　　を得る信号′
処理部で、′電気信号Ｅｐ　ｒ　Ｅｍ　　の比ＥｐＡ−
を求めると共にその比Ｅｐ／′Ｅｓの対数に、　　を求
め出力する対数比演算−路６ｍと、出力Ｅｔ　Ｋ基準フ
ィルム８の厚さｔ、に対応する所定値を加算して厚さ信
号Ｅｔｉｋ′＠る演算回路５ｂとから構成しである。な
お、上述の各回路は、対数増巾器、演算増巾器からなり
よく知られたものであるので、その詳細説明は省略する
。

次に１以上の構成による厚さ測定について説明する。

線源１からの赤外線ビームＩｓの投光量を１０、ハーフ
ミラ−２ｂのビーム分割比をｄ、フィルムの透過率をμ
とすると、赤外線検出器４ｍ、４ｂが受光する測定用ビ
ーム廊と参解用ビームＩ−の光量ｉ’ｐ　、　ｉ’−は
、よく知らｊている通り次式となる。なお、下式でｋｐ
　ｒ　ｋｓ　　はフィルムによる反射を前層した片側定
数である。

＋’ｐ　＝　ｋｐｄｌｅ　＊−声ｔ　　　　−（ａ）Ｉ
’ｓ工に、（１−ｄ）ｉ、・−μｔ・−（ｂ）そして、
赤外線検出器４ｍ、４ｂｉｔ上述のｉ’ｐ　。

１′−をそれに比例した電気信号Ｅｐ　＋　Ｅｓ　　に
変換するので、その変換係数をｔｐ　ｅ　Ａｍ　　とす
れば、対数比回路５ａからの出力Ｅｔ　は次式となる。

ところで、基準フィルムＳと対象フィルムＰとは前述の
通り同じフィルムと１月つ光学系も同じ構成で１川じよ
うに照射するようになしであるので、参照用の光学系と
測定用の薯字系の比検出器４ｍ、４ｂも同じ特性すなわ
・・ちｌｐ　＝　１ｍのものを選択して使用することＫ
より、Ｅ、　の式の右辺の最終項ｌｏｇ　１ｐｋｐｄＺ
ｔｓｋｓ（１−ｄ）は略零となり無視できる。従って、
Ｅｚ　　は次式となる。

Ｅｚ、＝−μ（ｔ−ｔｏ）　　　　　−（ｔ。

すなわち、前述の構成により対象フィルムＰの犀さｔは
、基準フィルムＳの厚さｔ、どの差として検出されるの
で、変動分のみが効果的に検出され信号処理も電気的に
安定したレベルで行うため非常に高感度かつ高安定な検
出が可能となる。

曾た、測定用ビーム■′ｐ　　と参照用ビームＩ’ｓと
の比を検出するよ５Ｋしているので、線源１の変動、光
路条件の変動、赤外線検出器４＠、４ｂの便動等は（＠
）式から明らかなようにキャンセルされ、非常に安定な
検出ができる。

そして、演算回路５ｂにおいて基準フィルムＳの犀さｔ
ｓＫ対応する所定値μｔ、が補正され、下式の厚さ信号
Ｅｔ　　が出力される。

Ｅｔ　＝−μｍ　　　　　−（＠） このよ５に、対象フィルムＰの厚さｔＫ此例した厚さ信
号が得られ、対象フィルムＰの厚さｔが連続的に測定で
きる。

また、上述の通り全てアナｐグ演算処理で連続処理され
るので、測定系の応答が非常に速くオンライン測定にも
充分に追従できる。

以上、本発明の第一発明を第二発明と共に説明したが、
本発明はかがる実施例に＠定したものではない。

ポリエステルフィルムを例に説ｂ）＋したか、他のフィ
ルムにも適用できることは云うまでもない。その際には
用いる光ビームも赤外線光の他、対象フィルムの測定に
適した波長の光を選定する必要かある。従って、本発明
での光ビームには可視光は勿論紫外線光から遠赤外線光
までの全てのビームが含まれる。

また、光学系としてよく知られたレンズとハーフミラ−
を用いたものを示したが、第２図に示すように、光゛フ
ァイバー２’ａ、２’ｂで投光系・２′を、また光ファ
イバー３’　ａ　＋　３’　ｂ　　で受光系３′を構成
してもよい。この場合は外来光の影響を除去できると共
に光路等における光学的外乱も除去でき、その上検出器
４　ｍ　＋　　４　ｂも任意の場所にコンパクトにまと
めることができる郷の利点がある。特に検出器４ｍ、４
ｂＫ％性の一致した対構成のものを使用する場合には１
利である。なお、゛レンズによる投光系と光ファイバー
による受光系尋の組合せも可能であり、光路を分離する
には、ビームスプリッタ−２揺動ミラー等も利用でき、
光源として単色レーザーも用いることも可能であり、検
出場所と検出対象フィルム勢に合わせて設計する必要が
ある。

また、信号処理部の構成として、対数比回路と演算回路
とからなるものを示したが、厚さが既知の標準サンプル
で校正する場合には対数比＠路のみでも良い、又、絶対
値測定が不要な厚さ変動の監視のみの場合は、対数比回
路の出力をそのまま比較回路に導き上限値、下限値と比
較することＫより簡単に上下限監視等が実現できる。

なお、（ｅ１式の−ｔｐ−ｋｐ−ｄ／！−・ｋｍ・（１
−ｄ）を零にする構成を示したが、必らすしも零にする
必要はなく前述の標準サンプルで校正することにより定
数項として除去できる。

また、測定感度が高く、監視、制御の際の構成が簡単と
なるように基準フィルムとしてその厚さが対象フィルム
の製造条件の厚さに同じであるものを示したが、必ずし
も対象フィルムの前記厚さに一致させる必要がな（・こ
とは本発明の趣旨から明らかである。基準フィルムの厚
さは測定目的に応じて選定すべきで、監視の場合には上
限あるいは下限の厚さＫするのが構成上有利である。重
要な点は、基準フィルムを対象フィルムと同じ材料から
なるフィルムとし同じ光透過特性を示すフィルムとする
ことで、更に好ましくは同じ製造条件で製造されたフィ
ルムとすることである。このようにすることにより。

光ヒームの照射条件を対象フィルムと同じにすることが
でき、測定系が安定化できる。

更に、対象フィルムの走行方向のみの厚さ測定について
説明したが、公知の走ｆＩ１１構と組合わせることによ
り中方向の厚さ測定も可能なことは云うまでもない。

以上の通り、本発明では、測定するフィルムと同じフィ
ルムからなる基準フィルムを用い、測定する対象フィル
ムと基準フィルムとを同じ光源からの光により照射して
両フィルムによるその減衰量を同時に測定してその比よ
り前記対象フィルムの厚さを測定するｒうになしたので
、対象フィルムの厚さは基準フィルムの岸さとの差とし
て検出され非常に高感度且つ高精戻の測定できると共に
連応性にある安定した測定か可能となった。このように
本発明はフィルムのオンライン側足に適した厚さ一１定
方法及び装置を提供する非常に有用なものである。

【図面の簡単な説明】

Ｉｓ１図は本発明の一実施例のｄ四国、第２図は本発明
の他の実施例の要部貌四国である。 １：光源　２：投光系　３：受光系 ４：光雪変榊部　５：信号処理部 特許出願人　帝人株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　フィルムの厚さを梼照射した光ビームの該フィルム
   による吸収量に基い′Ｃｌ１Ｉｌｌ定するフィルムの厚
   さ測定方法において、光ビームで測定の対象である対象
   フイイレムと対象フィルムと同じフィルムからなり所定
   の厚さの基準フィルムとを照射して夫々の透過光量を検
   出すると共にその光量比を測定上、該光量比に基いて対
   象フィルムの厚みを測定することを特徴とするフィルム
   の厚さ測定方法。 １　前記基準フィルムを対象フィルムと略同じ厚さとし
   た特許請求の範囲第１項記載のフィルムの厚さ測定方法
   。　　　　　　。 亀　前記光ビームが赤外線ビームである特許請求の範囲
   第１項若しくは謔２項記載のフィルムの厚ｔｉ；ｖｇ定
   方法。 表　フィルムの厚さを照射した光ビームの該フィルムに
   よる吸収量に基いて測定するフィルム厚さ測定装＠にお
   いて、光ビームを発する光源と、測定対象である対象フ
   ィルムと対象フィルムと同じフィルムからなる所定の厚
   さの基準フィルムとに前記光ビームが略垂直方向から入
   射するように導く光学系と、対象フィルムと基準フィル
   ムとを透過した夫々の透過光を受けて電気信号に変換す
   や一対の変換器と、一対の変換器からの電気信号の対幹
   比を演算する対数比回路とを具備したことを特徴とする
   フィルムの厚さ側１装置。 瓢　前記光学系を光ファイバーで構成し、同−光欅から
   前記光ビームを対象フィルムと基準フィルムに導くよう
   にした特許請求の範囲第４項記載の７１ルムの厚さ測定
   装置。 亀　前記透過光を光ファイバーで変換器へ導くようにし
   た特許請求の範囲第５１Ｊ４配執りフィルムの厚さ測定
   装置。 ７、　前記基準フィルムを前検査フィルムと同じ環境条
   件下に設けた特許請求の範囲第６項記製のフィルムの厚
   さ測定装置。