| 【発明の名称】 |
測定精度を向上させたシート厚さ測定方法および装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】田原 義則
【氏名】市川 茂
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| 【要約】 |
【課題】
【解決手段】バックアップ面に対してシート厚さセンサを走査して、バックアップ面上のシートの厚さを測定する際に、シート厚さの測定時に、バックアップ面とシートとの間に巻き込まれたエヤーを逃がすようにする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 バックアップ面に対してシート厚さセンサを走査して、該バックアップ面上のシートの厚さを測定するシート厚さ測定方法において、シート厚さの測定時に、前記バックアップ面と前記シートとの間に巻き込まれるエヤーを逃がすようにすることを特徴とするシート厚さ測定方法。
【請求項２】 前記シート厚さセンサは、磁界利用センサと光センサとを互いに一体化してなるものである請求項１記載のシート厚さ測定方法。
【請求項３】 バックアップ面に対してシート厚さセンサを走査して、該バックアップ面上のシートの厚さを測定するシート厚さ測定装置において、前記バックアップ面を与えるバックアップロールと、前記バックアップ面に対して配置されたシート厚さセンサと、前記シートの入側において該シートを挟んで前記バックアップロールに対して押圧させられるようになったエヤースクイズロールとを備えたことを特徴とするシート厚さ測定装置。
【請求項４】 前記シート厚さセンサは、磁界利用センサと光センサとを互いに一体化してなるものである請求項３記載のシート厚さ測定装置。
【請求項５】 バックアップ面に対してシート厚さセンサを走査して、該バックアップ面上のシートの厚さを測定するシート厚さ測定装置において、前記バックアップ面を与えるバックアップロールと、前記バックアップ面に対して配置されたシート厚さセンサとを備えており、前記バックアップロールの外周面には、エヤー抜き溝が形成されていることを特徴とするシート厚さ測定装置。
【請求項６】 前記シート厚さセンサは、磁界利用センサと光センサとを互いに一体化してなり且つ所定厚さのゼロ補正用シートを着脱自在に取り付けできるようになっており、前記バックアップロール面に対して前記ゼロ補正用シートを密着させた状態で、ゼロ補正値を得るための走査を行える請求項５記載のシート厚さ測定装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、紙、プラスチック等のシートの厚さを測定するためのシート厚さ測定方法および装置に関するものであり、特に、磁界利用センサと光センサとを併用してシート厚さを測定するシート厚さ測定方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種のシート厚さ測定装置としては、被測定シートの材質等に応じて、機械的センサ、静電型センサ、磁界型センサ、光学的センサ等種々な型のシート厚さセンサを使用するものがある。なかでも、特許第１９２１４３９号（特公平６−４８１８５号）や特許第２６２２８８５号に開示されたシート厚さ測定装置は、金属製バックアッププレートの上に載置した紙やプラスチック等のシートの上にそって、磁気センサや渦電流センサ等の磁界利用センサと光センサとを互いに一体化してなるシート厚さセンサを走査していくことにより、シートの厚さを非常に精度よく測定できるようにしている。この型のシート厚さ測定装置の原理は、金属製バックアッププレートの表面までの距離を磁界利用センサで測定し、シートの上面の位置を光センサにて測定し、これらの測定値に基づいてシート厚さを算出するものである。また、これらのシート厚さ測定装置においては、さらに測定精度を上げるために、金属製バックアッププレート上にシートの載置されていない状態でシート厚さセンサを走査させて、これにより得られた補正用測定値を用いてシート厚さ測定値の補正を行うようにしている。このような補正により、金属製バックアッププレートの局部的な帯磁、材質の不均一等による測定誤差をなくしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種のシート厚さ測定装置においては、被測定シートが、透気度の低いまたは全く無いような場合には、シートの走行に関して、バックアッ面と被測定シートとの間にエヤーが巻き込まれてしまい、その巻き込まれたエヤーのためにシート厚さの測定精度が低下してしまうという問題があった。このようなエヤーの巻き込み量は、バックアップ面に接するシートのテンション、シートの走行スピード等によって安定せず、場合によっては数十ミクロンにも達することがあり、シート厚さの測定精度が低下するのみか、計測不能となる場合も生じてしまうという問題があった。さらにまた、被測定シートが高速になると、透気度の高い紙シート等でもエヤーの巻き込みが生じるので、同様の問題が生じていた。
【０００４】本発明の目的は、前述したような従来の技術の問題点を解消し、より精度の高いシート厚さの測定を行えるようなシート厚さ測定方法および装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の一つの観点によれば、バックアップ面に対してシート厚さセンサを走査して、該バックアップ面上のシートの厚さを測定するシート厚さ測定方法において、シート厚さの測定時に、前記バックアップ面と前記シートとの間に巻き込まれるエヤーを逃がすようにすることを特徴とする。
【０００６】本発明の別の観点によれば、バックアップ面に対してシート厚さセンサを走査して、該バックアップ面上のシートの厚さを測定するシート厚さ測定装置において、前記バックアップ面を与えるバックアップロールと、前記バックアップ面に対して配置されたシート厚さセンサと、前記シートの入側において該シートを挟んで前記バックアップロールに対して押圧させられるようになったエヤースクイズロールとを備えたことを特徴とする。
【０００７】本発明の一つの実施の形態によれば、前記シート厚さセンサは、磁界利用センサと光センサとを互いに一体化してなるものである。
【０００８】本発明のさらに別の観点によれば、バックアップ面に対してシート厚さセンサを走査して、該バックアップ面上のシートの厚さを測定するシート厚さ測定装置において、前記バックアップ面を与えるバックアップロールと、前記バックアップ面に対して配置されたシート厚さセンサとを備えており、前記バックアップロールの外周面には、エヤー抜き溝が形成されていることを特徴とする。
【０００９】本発明の一つの実施の形態によれば、前記シート厚さセンサは、磁界利用センサと光センサとを互いに一体化してなり且つ所定厚さのゼロ補正用シートを着脱自在に取り付けできるようになっており、前記バックアップロール面に対して前記ゼロ補正用シートを密着させた状態で、ゼロ補正値を得るための走査を行える。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態について、本発明をより詳細に説明する。
【００１１】図１は、本発明の一実施例としてのシート厚さ測定装置の構成を示す概略正面図であり、図２は、その概略側面図である。この実施例のシート厚さ測定装置は、図１によく示されるように、支持フレーム１０の間に水平に支持された金属製バックアップロール２０を備えている。また、支持フレーム１０の間には、金属製バックアップロール２０の上に平行に間隔を置いて走査フレーム４１が設けられている。この走査フレーム４１には、磁界利用センサと光センサとを組み合わせ一体化したシート厚さセンサ３０がスライド可能に支持されている。このシート厚さセンサ３０は、駆動側（図１において右側）に配置された走査用ステッピングモータ４５によって駆動されるチェーンホイール４３の間に掛けられたチェーン４４に接続されていて、走査用ステッピングモータ４５の作動により、走査フレーム４１にそって移動させられるようになっている。さらに、駆動側のチェーンホイール４３の近傍には、原点検出用近接スイッチ４６が配置されており、走査フレーム４１の両端近傍には、走査リミットスイッチ４２が配置されている。さらにまた、駆動側の支持フレーム１０には、金属製バックアップロール２０の回転位置を検出するためのロール回転検出トランスジューサ２１が設けられている。
【００１２】さらに、操作側（図１において左側）の支持フレーム１０には、このシート厚さ測定装置の全体動作の指令、制御および管理を行うための、操作部５０が設けられている。この操作部５０には、パーソナルコンピュータ他制御部品５１、ＣＲＴディスプレイ５２、キーボード５３、プリンター５４等が配置されている。
【００１３】シート厚さセンサ３０は、例えば、金属製バックアップロール２０の上方に配置された磁界利用センサと、半導体レーザおよびレンズからなる投光器、ミラーおよびＰＳＤまたはＣＣＤからなる受光器で一体的に構成される光センサとを備えてなるようなものでもよく、従来からこの種のシート厚さ測定のために使用されている任意のセンサを用いることができる。シート厚さセンサ３０の詳細構成自体は、本発明の重要な特徴ではないので、ここでは、これ以上詳述しない。
【００１４】また、この実施例においては、図２の側面図によく示されるように、被測定シート１の入側において、シート１を挟んで金属製バックアップロール２０に対して押圧させられるようになったスクイズロール２２が配設されている。このスクイズロール２２は、一般的には、金属製バックアップロール２０の直径より小さい直径を有し且つ後述するシート幅Ｗ１と同程度の幅を有したもので、スポンジロール等ソフトで弾力性のある材料で形成されバックアップロールに歪等を生じさせないものでなけれなならない。
【００１５】このスクイズロール２２を設ける理由は、主として、次のようなことである。この種のシート厚さ測定装置において、被測定シートが、透気度の低いまたは全く無いような場合には、シートの走行に関して、金属製バックアップロール２０とシート１との間にエヤーが巻き込まれてしまい、その巻き込まれたエヤーのためにシート厚さの測定精度が低下してしまう。このようなエヤーの巻き込み量は、金属製バックアップロール２０を抱くシート１のテンション、シート１の走行スピード等によって安定せず、場合によっては数十ミクロンにも達することがあり、シート厚さの測定精度が低下するのみか、計測不能となる場合も生じてしまう。そこで、エヤースクイズロール２２を、シート１の入側において金属製バックアップロール２０に対して走行するシート１を挟んで押圧接触させるとにより、シート１と金属製バックアップロール２０との間のエヤーをスクイズし、シート１と金属製バックアップロール２０とを完全に密着させて、測定精度を上げることができる。
【００１６】このような実施例のシート厚さ測定装置においては、被測定シート１乃至周囲温度の変化等によってシート厚さセンサ３０の特性が変化したり、金属製バックアップロール２０、走査フレーム４１等が温度歪み等によって変化したりすることによる測定精度の時々刻々の変化に対応して、それを時々刻々補償するために、次のような機能が付加されている。この付加機能について、特に、図３を参照して以下詳述する。
【００１７】図３は、図１に示された操作部５０とシート厚さセンサ３０、走査リミットスイッチ４２、原点検出用近接スイッチ４６等との動作関係を示す機能ブロック図である。図３に示すように、操作部５０に配設されたパーソナルコンピュータ５１のＣＰＵは、本発明においては、機能的には、演算回路５１Ａ、補正回路５１Ｂおよび指示回路５１Ｃとして、主として作用する。
【００１８】図１に示すように、シート厚さセンサ３０による走査幅Ｗ２を、金属製バックアップロール２０の面上のシート１の幅Ｗ１よりも広く設定している。そして、シート厚さの測定時に、シート厚さセンサ３０がシート１から外れた金属製バックアップロール２０の面上を走査している間に得られる厚さ測定値を用いて、シート厚さ測定値の補正を行う。
【００１９】このようなシート１の幅Ｗ１と走査幅Ｗ２との関係を設定するためには、例えば、シート厚さ測定装置のオペレータは、先ず、走査部５０に配設されたキーボード５３を用いて、シート幅Ｗ１を示すパラメータ値および走査幅Ｗ２を示すパラメータ値を指示回路５１Ｃに入力する。これらの設定パラメータ値を、ＣＲＴディスプレイ５２に表示させるようにすることもできる。その後、オペレータは、図２によく示されるように、金属製バックアップロール２０とスクイズロール２２との間にシート１が通されるように、シート搬送駆動モータ（図示していない）および走査用ステッピングモータ４５等の付勢を開始させる。
【００２０】これにより、シート１が、図２において矢印を付して示すように、スクイズロール２２によって金属製バックアップロール２０に対して押圧させられた状態において、且つシート厚さセンサ３０の位置において、金属製バックアップロール２０の面上に密着させられた形にて、移送させられ始めると同時に、シート厚さセンサ３０が走査フレーム４１にそって走査移動させられ始める。このとき、指示回路５１Ｃは、前述したようにキーボード５３からオペレータによって予め入力されたパラメータ値によって表されるシート幅Ｗ１および走査幅Ｗ２、原点検出用近接スイッチ４６からの信号、走査リミットスイッチ４２からの信号等に基づいて、演算を行うことにより、シート厚さセンサ３０が、現在、シート１が無い金属製バックアップロール２０の面上を走査していることを示すシート外走査信号、および、シート厚さセンサ３０が、現在、金属製バックアップロール２０の上のシート１の上を走査していることを示すシート上走査信号を発生して、これら信号を演算回路５１Ａおよび補正回路５１Ｂへと送る。
【００２１】一方、演算回路５１Ａは、所定の演算式にしたがって、シート厚さセンサ３０からの測定信号に基づいてシート厚さ測定値を算出するのであるが、指示回路５１Ｃからシート上走査信号を受けているときにのみ、そのシート厚さ測定値を出力し、例えば、ＣＲＴディスプレイ５２に表示したり、プリンタ５４にてプリントアウトするようになっている。換言するならば、演算回路５１Ａは、指示回路５１Ｃからシート外走査信号を受けているときには、所定の演算式にしたがって算出したシート厚さ測定値をＣＲＴディスプレイ５２やプリンター５４へと出力する代わりに、補正回路５１Ｂへと送る。
【００２２】また、補正回路５１Ｂは、指示回路５１Ｃからシート外走査信号を受けているときに、演算回路５１Ａからシート厚さ測定値を受けて、ゼロ点補正値を算出する。シート外走査信号を受けているときには、シート厚さセンサ３０は、シート１の載置されていない金属製バックアップロール２０の面上を直接に走査しているのであるから、演算回路５１Ａから受けるシート厚さ測定値は、ゼロでなければならない。しかし、被測定シート１乃至周囲温度の変化等によってシート厚さセンサ３０の特性が変化したり、金属製バックアップロール２０、走査フレーム４１等が温度歪み等によって変化したりしていると、このシート厚さ測定値は、必ずしもゼロとはならない場合がある。補正回路５１Ｂは、演算回路５１Ａからのシート厚さ測定値を、予め設定されていた基準値と比較して、その誤差値を用いて、演算回路５１Ａを調整して、演算回路５１Ａによって算出されるシート厚さ測定値がゼロとなるようにする。このような調整は、例えば、演算回路５１Ａに設定された前述の所定の演算式の諸パラメータ値を変更したり、その演算式に補正項を加える等任意の仕方で行える。演算回路５１Ａは、その後、指示回路５１Ｃからシート上走査信号を受け取るときには、シート厚さセンサ３０からの測定信号に基づいて、前述したように変更された、すなわち、補正された演算式にしたがって、シート厚さ測定値を算出して、ＣＲＴディスプレイ５２やプリンター５４等へと出力していく。
【００２３】前述したような補正回路５１Ｂによる演算回路５１Ａの調整は、指示回路５１Ｃからシート外走査信号が発生される毎に行われるようにしてもよいし、または、所定の時間毎に行われるようにしてもよい。例えば、指示回路５１Ｃから発生されるシート外走査信号の１つ置き、または、２つ置き等の間隔で行われてもよい。
【００２４】前述した実施例では、シート厚さセンサ３０は、磁界利用センサと光センサとを併用したものとしたのであるが、本発明は、このようなシート厚さセンサを使用する場合に限らず、同様の原理にて動作する種々な型のシート厚さセンサを使用している場合にも、同様に適用して効果のあるものである。
【００２５】また、前述した実施例では、被測定シートのバックアップ面は、金属製バックアップロール面としたのであるが、本発明は、このようなバックアップ面に限らず、バックアッププレートの如き平坦なバックアップ面でも同様に適用して効果があり、また、使用するシート厚さセンサの種類によっては、金属製バックアップ面でなくても同様に適用して効果のあるものである。
【００２６】前述した実施例は、エヤースクイズロール２２を使用するもので、透気度の低い、または無いシートの測定に適したものである。前述したように、被測定シートの走行速度が高速になると、透気度の高い紙シート等でも、エヤーの巻き込みが生じ、測定精度の低下が生ずる。次に、このような場合に対処するのに適した本発明の別の実施例について、特に、図４から図６を参照して以下説明する。
【００２７】先ず、この実施例のシート厚さ測定装置の全体構成については、図１から図３に関連した実施例と同様であるので、その全体構成については繰り返し詳述せずに、相違する点についてのみ説明する。本実施例においては、金属製バックアップロール２０の代わりに、図４に概略正面図にて示すような金属製グルーブドロール２０Ａが使用される。図５は、図４の金属製グルーブドロール２０Ａの部分拡大断面図である。これら図４および図５に示されるように、この金属製グルーブドロール２０Ａは、金属製バックアップロール２０と同様のものであるが、ロール面に多数の極細のエヤー抜き溝２１Ａが形成されている。これらエヤー抜き溝２１Ａは、例えば、幅0.５mm、深さ0.５mm、ピッチ３mm程度の寸法のものでよい。このような金属製グルーブドロール２０Ａをバックアップ面として使用する場合には、シート１によって巻き込まれようとするエヤーは、それらのエヤー抜き溝２１Ａを通して逃げるので、高速度で走行する透気度の高い紙シート等のような場合にも、エヤーの巻き込みを生ずることはない。したがって、エヤーの巻き込みによる測定精度の低下を生ずるようなことはなくなる。そして、このような金属製グルーブドロール２０Ａを使用する場合には、前述の実施例において設けたようなエヤースクイズロール２２は、必ずしも設ける必要はない。
【００２８】しかしながら、このような金属製グルーブドロール２０Ａをバックアップ面として使用する場合において、シート厚さセンサが、例えば、磁界利用センサと光センサとを一体化してなるようなものとする時には、次の点を考慮する必要がある。すなわち、シート厚さセンサの磁界利用センサについては、ある面積で測定信号を発生するので、金属製グルーブドロール２０Ａにおけるエヤー抜き溝２１Ａの存在は無視できるが、光センサについては、そのままでは、エヤー抜き溝２１Ａが存在するためにロール表面までの正確な測定信号を得ることはできない。
【００２９】そこで、本実施例では、図６に概略断面図にて示すような構造のシート厚さセンサを使用することにより、ゼロ補正が可能なようにしている。図６に示すように、このシート厚さセンサ３０Ａは、取付け体３１の天井部に、磁界利用センサ３２を備え、一方の内壁部に設けた投光器３３からの光ビーム３５を、他方の内壁部に設けた受光器３４で受けるようにした光センサを備えてなる。この点においては、従来から使用されているものと同様のものである。本実施例においては、シート厚さセンサ３０Ａの取付け体３１の両下端には、所定厚さｔのゼロ補正用シート３７を着脱自在に取り付けできるようにする挟持板３６が設けられている。
【００３０】次に、このような構造のシート厚さセンサ３０Ａを用いてゼロ補正を行う仕方について説明する。図６に示すように、所定厚さｔのゼロ補正用シート３７を、両下端の挟持板３６で挟持するようにして、金属製グルーブドロール２０Ａのロール面に密着するよう、矢印Ｆで示すようなテンションを与え、ゼロ補正用シート３７でロール面のエヤー抜き溝２１Ａを塞ぎ、フラットな面となるようにする。この状態にてシート厚さセンサ３０Ａを、金属製グルーブドロール２０Ａにそって移動して走査することにより、ゼロ補正用シート３７を介してロール面各点の距離を計測する。このゼロ補正用シート３７の厚さをｔとし、この計測値を補正値としてゼロ補正を行うことができる。勿論、実際の被測定シート１の厚さ測定時には、ゼロ補正用シート３７は、シート厚さセンサ３０Ａから取り外した状態において行う。溝をキャンセルする方法として、次の方法が可能である。磁気センサーはある面積を見ているが、光センサーの瞬時測定範囲は、0.１mm単位である。計測システムは、厚さセンサーの幅方向1.を常時把握しているのであるから、溝の部分を測定しないという動作を加えれば、一部シートを測定できない部分が生ずるが、実用上は差し支えない。
【００３１】
【発明の効果】シート厚さの測定時に、バックアップ面とシートとの間に巻き込まれるエヤーを逃がすようにするので、より精度の高いシート厚さの測定が行える。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００２４４０２８
【氏名又は名称】明産株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１２月２４日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 稔 （外６名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１８３１５６ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）７月９日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−３５５６４４ |
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