JP2007078426A - 膜厚測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な構成で、精度良く膜厚測定可能な膜厚測定装置を提供する。
【解決手段】 膜厚センサ２０によって測定されたベルト１２の膜厚測定結果について、シャフト変位量測定用センサ１６、及びシャフト変位量測定用センサ１８の検知信号に基づいてもとめたシャフト１４の長手方向の水平方向に対するゆがみに基づいてゼロ点補正を行う。 また膜厚センサ２０によって測定されたベルト１２の膜厚測定結果について、膜厚測定装置内１０の環境温度に応じた基準環境温度に対する膜厚変動値に基づいて補正を行うことができるので、環境温度の変動による膜厚測定センサ２０の測定結果の変動を抑制することができ、精度良く膜厚を測定することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、膜厚測定装置に係り、特に、ロール状またはシート状の測定対象部材の膜厚を測定する膜厚測定装置に関する。

シート状またはベルト状の測定対象部材の膜厚を測定する装置として、マイクロメータ、ダイヤルゲージ、リニアゲージ、超音波式膜厚測定器、及び渦電流式膜厚測定器等を用いた膜厚測定装置が知られている（例えば、特許文献１、及び特許文献２参照）。

特許文献１の技術では、長手方向が水平方向となるように支持されたベルト吊下用のシャフトに、膜厚測定対象のエンドレスベルトを掛けて、リニアゲージによってエンドレスベルトをシャフトの表面に押し当てるようにして、エンドレスベルトの表面側から機械的に接触して該エンドレスベルトの膜厚を測定している。また、膜厚を測定するときには、シャフトの表面を膜厚のゼロ点としている。

特許文献２の技術では、測定対象としての非金属のシートを金属製ロールに密着支持させながら走行させ、非金属のシートまでの距離測定結果と、金属製ロールまでの距離の測定結果と、の出力差に基づいて、シートの厚みを算出している。
特開２００２−２８６４０５号公報 特開平５―２３１８５６号公報

膜厚を測定する測定装置として用いられる、上記マイクロメータ、ダイヤルゲージ、リニアゲージ、超音波式膜厚測定装置、及び渦電流式膜厚測定装置等の測定機器は、シートを支持する支持板やシャフト等の支持部材の測定対象部材が載置された面に対して、垂直方向から接触される必要があるが、支持部材の水平性が保証されないと、膜厚測定精度の劣化が発生する。また、これらの測定機器は、温度によって測定結果が変動することから、膜厚測定時には、常に同一環境温度下において測定を行わなければならないという問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、簡易な構成で、精度良く膜厚測定可能な膜厚測定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の膜厚測定装置は、シート状またはベルト状の測定対象部材の膜厚を測定する膜厚測定手段と、装置本体の環境温度を測定する温度測定手段と、予め記憶した環境温度と基準環境温度に対する膜厚変動値との関係に基づいて、前記膜厚測定手段による測定結果から前記温度測定手段によって測定された環境温度に対応する膜厚変動値を減算した減算結果を該測定対象部材の膜厚とするように、前記膜厚測定手段による測定結果を補正する膜厚補正手段と、を備えている。

請求項１に記載の膜厚測定装置は、シート状またはベルト状の測定対象部材の層厚を測定する。層厚の測定は、支持部材に載置または巻き掛けられたシート状またはベルト状の測定対象部材に非接触または接触された状態で行われる。層厚補正手段には、装置本体の環境温度と、装置本体の環境温度の内の予め定めた基準となる基準環境温度に対応する膜厚からの変動値を示す膜厚変動値と、を対応づけて予め記憶している。膜厚補正手段は、膜厚測定手段によって測定対象部材の膜厚が測定されたときに、測定された膜厚から、温度測定手段によって測定された環境温度に対応する膜厚変動値を減算した減算結果を測定対象部材の膜厚とするように、膜厚測定手段による測定結果を補正する。

このように、膜厚測定手段によって膜厚が測定されたときの装置本体の環境温度に基づいて、常に基準となる基準温度下における膜厚の測定結果が得られるように、膜厚測定手段による測定結果を補正することができるので、環境温度の変動に依存せず、精度良く膜厚を測定することができる。

請求項２に記載の膜厚測定装置は、長尺状の支持部材表面を示す位置情報を膜厚ゼロ点として予め記憶し、該支持部材に巻き掛けられたシート状またはベルト状の測定対象部材表面に当接されることにより、前記支持部材表面を膜厚ゼロ点として該測定対象部材の膜厚を測定する膜厚測定手段と、前記膜厚測定手段が前記測定対象部材表面に当接されたときに前記測定対象部材を介して前記膜厚測定手段に対向する前記支持部材表面の領域の、前記膜厚ゼロ点に対する変位量を検出する検出手段と、前記膜厚測定手段による測定結果を、前記検出手段によって検出された変位量に基づいて、補正する補正手段と、を備えている。

請求項２に記載の膜厚測定装置の膜厚測定手段は、支持部材に巻き掛けられたシート状またはベルト状の測定対象部材表面に当接されることにより、支持部材表面を膜厚ゼロ点として測定対象部材の膜厚を測定する。この膜厚ゼロ点は、膜厚測定手段に、支持部材表面を示す位置情報として予め記憶されている。

検出手段は、膜厚測定手段が支持部材に巻き掛けられた測定対象部材の表面に当接されたときに測定対象部材を介して膜厚測定手段に対向する支持部材表面の領域の、膜厚ゼロ点に対する変位量を検出する。この変位量の検出は、長尺状の支持部材から、膜厚測定時に膜厚測定手段が測定対象部材の表面に当接される当接方向に所定距離離れた位置に、支持部材の表面までの距離を測定するためのセンサを設け、このセンサによる検知結果に基づいて算出することによって得られる。膜厚補正手段は、膜厚測定手段による測定結果を、検出手段による検出結果に基づいて補正する。

このように、膜厚測定手段によって測定された測定結果を、膜厚測定手段が測定対象部材表面に当接されたときに測定対象部材を介して膜厚測定手段に対向する支持部材表面の領域の、膜厚ゼロ点に対する変位量に基づいて補正するので、精度良く膜厚を測定することができる。

請求項３に記載の膜厚測定装置は、長尺状の支持部材表面を示す位置情報を膜厚ゼロ点として予め記憶し、該支持部材に巻き掛けられたシート状またはベルト状の測定対象部材表面に当接されることにより、前記支持部材表面を膜厚ゼロ点として該測定対象部材の膜厚を測定する膜厚測定手段と、前記膜厚測定手段が前記測定対象部材表面に当接されたときに前記測定対象部材を介して前記膜厚測定手段に対向する前記支持部材表面の領域の、前記膜厚ゼロ点に対する変位量を検出する検出手段と、装置本体の環境温度を測定する温度測定手段と、予め記憶した環境温度と基準環境温度に対する膜厚変動値との関係に基づいて、前記膜厚測定手段によって測定された膜厚を、前記温度測定手段によって測定された環境温度に対応する膜厚変動値、及び前記検出手段によって検出された変位量に基づいて、補正する補正手段と、を備えている。

請求項３の記載の膜厚測定装置は、膜厚測定手段によって測定された膜厚を、温度測定手段によって測定された環境温度に対応する膜厚変動値に基づいて補正すると共に、膜厚測定手段が測定対象部材表面に当接されたときに測定対象部材を介して膜厚測定手段に対向する支持部材表面の領域の、膜厚ゼロ点に対する変位量に基づいて補正するので、精度良く膜厚を測定することができる。

本発明の膜厚測定装置によれば、膜厚測定手段によって膜厚が測定されたときの装置本体の環境温度に基づいて、膜厚測定手段による測定結果を補正することができるので、環境温度の変動に依存せず、精度良く膜厚を測定することができる、という効果を有する。また、本発明の膜厚測定装置によれば、膜厚測定手段によって測定された測定結果を、膜厚測定手段が測定対象部材表面に当接されたときに測定対象部材を介して膜厚測定手段に対向する支持部材表面の領域の、膜厚ゼロ点に対する変位量に基づいて補正するので、精度良く膜厚を測定することができる、という効果を有する。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。

図１に示すように、本発明の実施の形態の膜厚測定装置１０は、測定対象部材としてのシート状またはベルト状のベルト１２を巻き掛けるための支持部材としての長尺柱状のシャフト１４と、シャフト変位量測定用センサ１６及びシャフト変位量測定用センサ１８と、シャフト１４に巻き掛けられたベルト１２表面に当接されることによってベルト１２の膜厚を測定するための膜厚センサ２０と、膜厚測定装置１０内の環境温度を測定するための温度測定部２２と、を備えている。
シャフト変位量測定用センサ１６、シャフト変位量測定用センサ１８、及び膜厚センサ２０は、シャフト１４の長尺方向に添って配列されている。

膜厚センサ２０は、シャフト１４に巻き掛けられたベルト１２に当接される位置（以下、接触位置と称する）、または接触位置から待避されシャフト１４に巻掛けられたベルト１２から所定距離離れた位置（以下、待避位置と称する）の何れか一方に位置するように、図示を省略した支持部材によって支持されている。膜厚センサ２０は、図示を省略した駆動部の駆動によって接触位置または待避位置へと移動され、待避位置から接触位置へと移動されると、シャフト１４に巻き掛けられたベルト１２の膜厚が測定可能な状態となる。

膜厚センサ２０は、シャフト１４の表面を膜厚ゼロの点（膜厚ゼロ点）として、シャフト１４に巻き掛けられたベルト１２の膜厚を測定する。このため、膜厚センサ２０には、シャフト１４の表面を示す位置情報が膜厚ゼロ点として予め記憶されている。

なお、本発明で用いられる膜厚センサ２０の一例には、マイクロメータ、ダイヤルゲージ、リニアゲージ等、測定対象物を選ばず、且つ接触式の膜厚計が好ましい。接触式にすることで、シート又はベルトの浮きを接触することで防止する事ができ、精度良い測定ができる。

シャフト変位量測定用センサ１６及びシャフト変位量測定用センサ１８は、シャフト１４の長尺方向両端部各々から所定距離離れた位置に設けられており、シャフト１４表面までの距離を計測する。
詳細は後述するが、シャフト変位量測定用センサ１６及びシャフト変位量測定用センサ１８各々の、シャフト１４の長尺方向に対応する位置と、ベルト１２表面までの距離の計測結果に基づいて、シャフト１４の長尺方向の全領域に渡って、上記膜厚センサ２０に記憶されている膜厚ゼロ点を示す位置情報に対する変位量（即ち、シャフト１４の長尺方向各領域における垂直変位）が算出される。なお、変位量は、膜厚ゼロ点に対して、プラス方向に変位している場合には、プラス値として算出され、膜圧ゼロ点に対して、マイナス方向に変位している場合には、マイナス値として算出される。

シャフト変位量測定用センサ１６及びシャフト変位量測定用センサ１８としては、例えば、上述の膜厚センサを使用することもできるし、更に公知のシャフト変位量測定用センサ(渦電流膜厚計)やレーザ変位計、静電容量センサ等の微小な距離を計測するのに適した非接触センサを用いることができる。シャフト14は剛性を保つため金属であることが多く、破損、磨耗等がないため、非接触センサが好ましい。

シャフト変位量測定用センサは、磁界や電界の変化を利用し、シャフト１４表面までの距離を非接触で検出することができるセンサである。レーザ変位計は、レーザ光を被測定物に照射し、反射したレーザ光に基づき距離を検出することができるセンサである。静電容量センサは、プローブと被測定物とが静電容量を形成し、距離の変化により静電容量が変化することを用いて被測定物までの距離を検出するセンサである。静電容量センサを用いた場合、所定領域の平均値として距離が検出されるため、被測定物に凹凸がある場合でも微小な変位を安定して高精度で測定することができる。

シャフト１４は、図示を省略した支持部材によって膜厚測定装置１０の筐体（図示省略）に支持されている。本実施の形態では、シャフト変位量測定用センサ１６及びシャフト変位量測定用センサ１８は、シャフト１４の長尺方向が水平方向と同一となるように支持され、かつシャフト１４にゆがみが無い状態である場合において、シャフト１４とシャフト変位量測定用センサ１６との距離、及びシャフト１４とシャフト変位量測定用センサ１８との距離が同一となるように設けられている。

また、膜厚測定装置１０は、制御部２４、出力部２６、及び入力部２８を含んで構成されている。上記シャフト変位量測定用センサ１６、シャフト変位量測定用センサ１８、温度測定部２２、膜厚センサ２０、出力部２、及び入力部２８は、各々制御部２４とデータや信号を授受可能に接続されている。

出力部２６は、制御部２４によって補正された（詳細後述）膜厚測定結果を出力する。出力部２６の一例には、プリンタ等の出力装置や、ＬＣＤ、有機ＥＬ、ＬＣＤ等の表示媒体等がある。入力部２８は、膜厚測定装置１０のユーザによる操作指示や、外部装置からの信号を取得する。入力部２８の一例には、キーボードやタッチパネル等の操作パネルや、有線または無線により外部装置とデータまたは信号授受を行うための入出力装置等がある。

制御部２４は、膜厚測定装置１０に設けられた装置各部を制御する。制御部２４は、後述する図３に示す処理ルーチン、環境温度と基準環境温度に対する膜厚変動値との関係を示す温度補正テーブル、及び各種データを予め記憶した記憶部３０を含んで構成されている。また、記憶部３０には、本発明の膜厚測定装置１０に搭載されている膜厚センサ２０、シャフト変位量測定用センサ１６、及びシャフト変位量測定用センサ１８各々の、シャフト１４の長尺方向に対応する位置情報が予め記憶されている。

温度補正テーブルとは、温度変動による膜厚変動の少ない材質のベルト１２を測定対象の標準ベルトとして用意し、

この標準ベルトをシャフトに巻掛けて、環境温度を１５℃から３０℃まで連続的に上昇させたときの各温度下における膜厚センサ２０による測定結果に基づいて、図２に示すように、環境温度と標準ベルトの膜厚測定結果との関係を示す近似曲線を求めることによって作成される。具体的には、温度補正テーブルは、この求めた近似曲線に基づいて、測定した温度範囲内に基準温度（例えば２２℃）を定め、この基準温度に対応する膜厚測定結果を基準膜厚（すなわち、変動値「０」）として、各環境温度に対応する膜厚測定結果の基準膜厚からの変動値を定めたものである。
なお、ここでいう環境温度に対応する膜厚測定結果の基準膜厚からの変動値は、基準温度に対応する基準膜厚に対して、プラス方向に変位している場合には、プラス値として算出され、膜圧ゼロ点に対して、マイナス方向に変位している場合には、マイナス値として算出される。

なお、温度変動による膜厚変動の少ない材質のベルトとしては、例えば、ポリイミドによって構成され、膜厚７０μｍのものを、用いるようにすればよい。

なお、上記では、本発明の膜厚測定装置１０には、シャフト変位量測定用センサが２つ、且つ膜厚センサが１つ設けられる場合を説明したが、このような値に限られるものではなく、シャフト変位量測定用センサを２個以上設けるようにしてもよく、また膜厚センサ２０を２個以上設けるようにしてもよい。なお、この場合についても、複数のシャフト変位量測定用センサ及び膜厚センサは、シャフト１４の長尺方向に添って配列されるようにすればよい。

本発明の膜厚測定装置１０に、シャフト変位量測定用センサを３つ設ける場合には、例えば、図５（Ａ）に示すように、シャフト１４の長尺方向に沿って、シャフト変位量測定用センサ１６、シャフト変位量測定用センサ１９、シャフト変位量測定用センサ１８を設けるようにすればよい。
シャフト変位量測定用センサの設置数が多くなるほど、精度良くシャフト１４の長尺方向の全領域に渡って、上記膜厚センサ２０に記憶されている膜厚ゼロ点を示す位置情報に対する変位量（即ちシャフト１４の長尺方向各領域における垂直変位）を算出することができる。

本発明の膜厚測定装置１０に、膜厚センサを５つ設ける場合には、例えば、図４（Ａ）または図５（Ａ）に示すように、シャフト１４の長尺方向に沿って、膜厚センサ２０₅、膜厚センサ２０₄、膜厚センサ２０₁、膜厚センサ２０₂、及び膜厚センサ２０₃を配列するようにすればよい。
このように、膜厚センサの数を増やすほど、精度良くベルト１２の膜厚を測定することができる。
図４（Ａ）及び図５（Ａ）に示す例では、ベルトは導電性ベルトであり、導電性ベルトの有無に関係なくシャフト１４を測定できるシャフト変位量測定用センサを、シャフト変位量測定用センサとして選択する事により、シャフト１４の中央部であってもベルト有無によらず変位を測定することができる。シャフト変位量測定用センサとしては、具体的には、渦電流膜厚計、静電容量センサを用いることができる。

次に、制御部２４で実行される処理を説明する。

制御部２４では、所定時間毎に図３に示す処理ルーチンが実行されてステップ１００へ進み、入力部２８から測定開始指示を示す指示信号が入力されるまで否定判断を繰返し、肯定されるとステップ１０１へ進む。

ステップ１０１では、図示を省略する駆動部を駆動するように制御することによって、膜厚センサ２０を、シャフト１４に巻き掛けられたベルト１２表面に接触させる。

ステップ１０２では、シャフト変位量測定用センサ１６及びシャフト変位量測定用センサ１８から入力された、各シャフト変位量測定用センサからベルト１２表面までの距離を示す信号を読取る。

次のステップ１０４では、予め記憶部３０に記憶されているシャフト変位量測定用センサ１６及びシャフト変位量測定用センサ１８の、シャフト１４の長尺方向に対応する位置を示す位置情報と、上記ステップ１０２で読み取ったシャフト変位量測定用センサ１６及びシャフト変位量測定用センサ１８各々からシャフト１４表面までの距離と、に基づいて、シャフト１４の長尺方向の全領域に渡って、膜厚ゼロ点を示す位置情報に対する垂直変位量（すなわち変位量）を算出する。さらに、算出結果に基づいて、膜厚センサ２０が膜厚測定時にベルト１２に当接されたときに該ベルト１２を介して該膜厚センサ２０に対向するシャフト１４の長尺方向の領域について、膜厚ゼロ点に対する変位量を検出する。

具体的には、図４（Ｂ）に示すように、シャフト変位量測定用センサ１６のシャフト１４の長尺方向に対応する位置におけるシャフト変位量測定用センサ１６の測定結果（シャフト１４表面までの距離）を示す測定点４０と、シャフト変位量測定用センサ１８のシャフト１４の長尺方向に対応する位置におけるシャフト変位量測定用センサ１８の測定結果（シャフト１４表面までの距離）を示す測定点４２と結ぶ直線４４によって、シャフト１４の長尺方向における垂直変位が表される。この直線４４によって示される垂直変位から、直線３２によって示される膜厚ゼロ点を示す位置情報を減算することにより、シャフト１４の長尺方向の全領域にわたって、膜厚ゼロ点を示す位置情報に対する変位量を求めることができる。

そこで、膜厚センサ２０のシャフト１４の長尺方向に対応する位置における、上記求められたシャフト１４の長尺方向における垂直変位から膜厚ゼロ点を示す位置情報を減算することにより、膜厚センサ２０が膜厚測定時にベルト１２に当接されたときに該ベルト１２を介して該膜厚センサ２０に対向するシャフト１４の長尺方向の領域（位置）に対応する、膜厚ゼロ点に対する変位量が求められる。

例えば図４（Ｂ）に示すように、本発明の膜厚測定装置１０にシャフト変位量測定用センサが２つ（シャフト変位量測定用センサ１６及びシャフト変位量測定用センサ１８）が設けられており、膜厚センサが５つ（膜厚センサ２０₁、膜厚センサ２０₄、膜厚センサ２０₅、膜厚センサ２０₂、及び膜厚センサ２０₃）設けられている場合には、各膜厚センサのシャフト１４の長尺方向に対応する位置における、上記求められたシャフト１４の長尺方向における垂直変位から膜厚ゼロ点を示す位置情報を減算することにより、膜厚センサ２０₁〜₅が膜厚測定時にベルト１２に当接されたときに該ベルト１２を介して該膜厚センサ２０に対向するシャフト１４の長尺方向の領域（位置）に対応する、膜厚ゼロ点に対する変位量が求められる。

図４（Ｂ）に示す例では、膜厚センサ２０₁の膜厚ゼロ点に対する変位量は、図中“ｃ”として算出される。同様に、膜厚センサ２０₂の膜厚ゼロ点に対する変位量は、図中“−ｄ”として算出され、膜厚センサ２０₃の膜厚ゼロ点に対する変位量は、図中“−ｅ”として算出され、膜厚センサ２０₄の膜厚ゼロ点に対する変位量は、図中“ｂ”として算出される。また、膜厚センサ２０₅の膜厚ゼロ点に対する変位量は、図中“ａ”として算出される。

また、例えば図５（Ｂ）に示すように、本発明の膜厚測定装置１０にシャフト変位量測定用センサが３つ（シャフト変位量測定用センサ１６、シャフト変位量測定用センサ１８、シャフト変位量測定用センサ１９）が設けられており、膜厚センサが５つ（膜厚センサ２０₁、膜厚センサ２０₄、膜厚センサ２０₅、膜厚センサ２０₂、及び膜厚センサ２０₃）設けられている場合については、シャフト変位量測定用センサ１６のシャフト１４の長尺方向に対応する位置におけるシャフト変位量測定用センサ１６の測定結果（シャフト１４表面までの距離）を示す測定点４０と、シャフト変位量測定用センサ１６に隣接するシャフト変位量測定用センサ１９のシャフト１４の長尺方向に対応する位置におけるシャフト変位量測定用センサ１９の測定結果（シャフト１４表面までの距離）を示す測定点４１と結ぶ直線４３によって、シャフト１４の長尺方向のシャフト変位量測定用センサ１６に対応する位置からシャフト変位量測定用センサ１９に対応する位置までの範囲内における垂直変位が表される。
同様に、シャフト変位量測定用センサ１９のシャフト１４の長尺方向に対応する位置におけるシャフト変位量測定用センサ１９の測定結果（シャフト１４表面までの距離）を示す測定点４１と、シャフト変位量測定用センサ１９に隣接するシャフト変位量測定用センサ１８のシャフト１４の長尺方向に対応する位置におけるシャフト変位量測定用センサ１８の測定結果（シャフト１４表面までの距離）を示す測定点４２と結ぶ直線４５によって、シャフト１４の長尺方向のシャフト変位量測定用センサ１９に対応する位置からシャフト変位量測定用センサ１８に対応する位置までの範囲内における垂直変位が表される。これら２つの直線４３及び直線４５各々によって示される垂直変位から、直線３２によって示される膜厚ゼロ点を示す位置情報を減算することにより、シャフト１４の長尺方向の全領域にわたって、膜厚ゼロ点を示す位置情報に対する変位量を求めることができる。

図５（Ｂ）に示す例では、膜厚センサ２０₁の膜厚ゼロ点に対する変位量は、図中“ｈ”として算出される。同様に、膜厚センサ２０₂の膜厚ゼロ点に対する変位量は、図中“ｉ”として算出され、膜厚センサ２０₃の膜厚ゼロ点に対する変位量は、図中“−ｊ”として算出され、膜厚センサ２０₄の膜厚ゼロ点に対する変位量は、図中“ｇ”として算出される。また、膜厚センサ２０₅の膜厚ゼロ点に対する変位量は、図中“ｆ”として算出される。

このように、膜厚測定装置１０にシャフト変位量測定用センサを多く設けるほど、シャフト変位量測定用センサの設置数が少ない場合に比べて、より細かく膜厚ゼロ点に対する変位量を算出することができるので、シャフト変位量測定用センサの設置数が少ない場合に比べてより精度良く膜厚を測定することができるといえる。

次のステップ１０６では、温度測定部２２による測定結果を読み取ることによって、膜厚測定装置１０内の環境温度を読み取る。

次のステップ１０８では、膜厚センサ２０による膜厚測定結果を読取る。なお、膜厚センサが複数（膜厚センサ２０₁〜膜厚センサ２０₅）設けられている場合には、各膜厚センサ２０₁〜膜厚センサ２０₅各々によりベルト１２の膜厚を測定する。

次のステップ１１０では、上記ステップ１０６で読み取った環境温度に応じた基準環境温度に対する膜厚変動値を、記憶部３０から読み取る。

次のステップ１１２では、上記ステップ１０４で算出した各膜厚センサの膜厚ゼロ点に対する変位量、及び上記ステップ１１０で読み取った環境温度に応じた基準環境温度に対する膜厚変動値に基づいて、上記ステップ１０８で測定した膜厚測定結果を膜厚センサの測定結果毎に補正する。

ステップ１１２の処理では、例えば、上記ステップ１０８で測定した膜厚測定結果から、上記ステップ１０４で算出した各膜厚センサに対応する膜厚ゼロ点に対する変位量と、上記ステップ１１０で読み取った膜厚変動値と、を減算することによって、各膜厚センサによって測定された膜厚測定結果を補正する。
具体的には、膜圧測定結果Ｄは、Ｄ＝（膜厚測定結果ａ）―（変位量ｂ）―（膜圧変動値ｃ）によって求めることができる。

次のステップ１１４では、上記ステップ１１２で補正した補正結果を、各膜厚センサによって測定された、測定対象となるベルト１２の膜厚測定結果として出力部２６に出力した後に、本ルーチンを終了する。

以上説明したように、本発明の膜厚測定装置１０によれば、膜厚センサ２０が膜厚測定時にベルト１２に当接されたときに該ベルト１２を介して該膜厚センサ２０に対向するシャフト１４の長尺方向の領域について、膜厚ゼロ点に対する変位量を検出し、膜厚センサ２０によって測定されたベルト１２の膜厚測定結果を、検出した変位量に基づいて補正するので、簡易な構成で容易に膜厚ゼロ点を補正することができ、精度良く膜厚を測定することができる。

また、本発明の膜厚測定装置１０によれば、膜厚センサ２０によって測定されたベルト１２の膜厚測定結果について、膜厚測定装置内１０の環境温度に応じた基準環境温度に対する膜厚変動値に基づいて、補正を行うことができるので、環境温度の変動による膜厚測定センサ２０の測定結果の変動を抑制することができ、精度良く膜厚を測定することができる。

また、上記ゼロ点補正及び環境温度に応じた補正の双方を行うことにより、何れか一方のみの補正を行った場合に比べて、更に精度良く膜厚を測定することができる。

なお、本実施の形態では、環境温度に応じた基準環境温度に対する膜厚の変動値は、環境温度の変動による膜厚変動の少ないベルトを標準ベルトとして用いた場合の、環境温度の変動に対する膜厚変動値を示す線図（または近似曲線）に基づいて求める場合を説明したが、このような形態に限られるものではない。

例えば、測定対象となるベルトを構成する材料、各材料の含有値等の測定対象となるベルトの作製条件毎に、環境温度の変動に対する膜厚変動値を示す近似曲線を予め本膜厚測定装置１０によって求め、ベルト作製条件やベルト材料毎に、環境温度に対応する基準環境温度に対する膜厚変動値を対応づけて予め記憶部３０に記憶するようにしてもよい。

この場合には、上記ステップ１００の処理において、入力される測定開始指示情報が、測定対象となるベルト作製条件またはベルト材料を示す情報を含むようにすればよい。そして、ステップ１１０の処理において、ステップ１００で入力されたベルト作製条件またはベルト材料に対応する、環境温度に対応する膜厚変動値に基づいて、ステップ１０６で読み取った環境温度に対応する膜厚変動値を読み取るようにすればよい。

このようにすれば、環境温度に応じて、作製条件やベルト材料によって異なる膜厚変動を示すベルトの膜厚を測定する場合であっても、精度良く膜厚を測定することができる。

また、この処理を、上記図３で説明した処理と組み合わせることにより、膜厚センサ２０の温度変動、及び測定対象となるベルトの膜厚の温度変動による、膜厚測定結果の精度低下を抑制することができる。

−膜厚センサ−
なお、上記実施の形態では、膜厚センサ２０として、マイクロメータ、ダイヤルゲージ、リニアゲージ、超音波式膜厚測定器、及び渦電流式膜厚測定器等を用いることができる、と説明したが、この膜厚センサ２０として、マイクロメータを用いた場合には、基準となるシャフト１４が測定時に上限振動すると、測定値に誤差が含まれるおそれがある。

また、膜厚センサ２０として、渦電流式膜厚測定器を用いると、基準となるシャフト１４表面に対して垂直に接しなければならないが、シャフト１４の長尺方向の水平性が保証されないと、正確に測定できない問題がある。膜厚センサ２０が測定対象となるベルト１２に接触する接触面積が変動すると、膜厚センサ２０による測定結果が接触面積の変動に応じて変動するという問題がある。

そこで、本発明の膜厚測定装置１０に搭載される膜厚センサ２０としては、図６に示す膜厚センサ２０を用いると共に、上述のような環境温度に応じた補正を行うことによって、精度良く膜厚を測定することができる。

図６に示すように、膜厚センサ２０は、渦電流変位センサ５６を備えている。渦電流変位センサ５６は、検出部５２及び出力部５４を含んで構成されている。検出部５２は、内部に設けられているコイルによって発生された磁界によって、導電性材料によって形成されている測定対象部材としてのベルト１２に渦電流を生じさせ、この渦電流によって生じる磁界によってコイルのインピーダンスが変化する。

渦電流によるコイルのインピーダンスの変化は、ベルト１２と検出部５２との間の隙間に応じた大きさとなる。出力部５４は、制御部２４に電気的に接続されており、この隙間に応じた電流値の電流と、ゼロ点を示す値とに基づいて算出した膜厚測定結果を制御部２４へ出力する。

検出部５２は、検出部５２によって膜厚を測定するベルト１２が設けられた方向が開口された樹脂製の樹脂製ガイド５０によって支持されている。この樹脂製ガイド５０の開口部５８は、薄片状の板状部材６０によって覆われている。

この板状部材６０としては、渦電流変位センサ５６における渦電流は、アルミニウム、鉄、及びＳＵＳ等の導電性材料によって生じる磁界によって、検出部５２のコイルのインピーダンスが変化することから、検出部５２のコイルのインピーダンスの変化に影響を与えない絶縁性材料であることが必須であり、ガラス、及びセラミック等を用いることができる。中でも、硬度と変形が少ない理由から、セラミックを用いることが好ましい。
板状部材６０の平面度は、０．０５ｍｍから０．２ｍｍの範囲内であることが必須であり、０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲内であることが好ましく、０．０５ｍｍ〜０．０７ｍｍの範囲内であることが特に好ましい。

セラミックは、硬度が高く耐摩耗性に優れているので耐久性があると共に、電気絶縁性であり渦電流測定においてノイズにならない。また、セラミックは、金属に比べ軽量であるため、センサヘッド部の重量が抑えられ、ヘッド部分の故障低減ができる、等の理由から、セラミックが板状部材６０として好適に用いられる。

板状部材６０の平面度が０．０５ｍｍより低いと、高度な作製精度を必要となりコストが高くなるという問題が生じ、０．２ｍｍより高いと、接触が不均一になり、測定値が安定しないという問題が生じる。

板状部材６０の厚みは、渦電流変位センサ５６の測定レンジが１ｍｍであり、測定対象となるベルトの膜厚が５０μｍ〜２００μｍであるとすると、０．１ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲内であることが好ましく、０．３ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲内であることがより好ましく、０．５ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲内であることが特に好ましい。

板状部材６０の厚みが０．１ｍｍ以下であると、板状部材６０の強度が不足し、磨耗交換時期が早くなる又は破損が早く発生し好ましくない。また、板状部材６０の厚みが０．８ｍｍを超えると、渦電流変位センサ５６の測定範囲を超えるため、測定対象となるベルトの厚みが測定できなくなってしまう。

また、板状部材６０の表面粗さＲaは、１μｍ以下が好ましい。更に好ましくは、０．５μｍ以下、特に好ましくは０．１μｍ以下である。表面粗さＲａが1μm以上では、ベルトとの密着性が悪くなり測定精度が低下する。

なお、膜厚の測定時において、検出部５２と測定対象のベルト１２表面との距離は、検出部５２を備えた渦電流変位センサ５６の性能（測定可能範囲）内であればよい。板状部材６０の厚み、板状部材６０と検出部５２との対向面間の距離、及び板状部材６０と測定対象部材としてのベルト１２との対向面間の距離についても、該測定可能範囲に基づいて定められる。

図７に示すように、膜厚センサ２０は、バネ部材やゴム部材等の弾性体によって構成された第１の可動部材６２を介して板状の支持部材６４の板面に固定されている。支持部材６４の該板面の対向面には、シャフト６６の一端が固定されている。シャフト６６の他端には、一対の板状の支持部材６８及び板状の支持部材７２各々によって両端が固定された、第１の可動部材６２より弾性率の高いバネ部材やゴム部材等の弾性体によって構成された第２の可動部材７０が設けられている。さらに、支持部材７２の、第２の可動部材７０が設けられた板面に対向する板面には、第２の可動部材７０より弾性率の高いバネ部材やゴム部材等の弾性体によって構成された第３の可動部材７４の一端が固定されており、該第３の可動部材７４の他端は、板状の支持部材７６を介してシリンダ７８が設けられている。シリンダ７８の内部には、該シリンダ７８の軸線に沿ってスライド自在に収容されると共に支持部材７６及び可動部材７４を貫通して設けられ、シリンダ７８の内部に図示を省略したポンプによって充填された空気や油などによる圧力によってシリンダ７８から検出部５２の設置方向へと支持部材７２を押し出し可能に設けられたピストン８０と、を含んで構成されている。

シリンダ７８には、図示は省略するが、シリンダ７８へ圧力または空気を充填またはシリンダ７８から外部へ放出するための電磁弁及びポンプが設けられており、これらの電磁弁及びポンプは制御部２４に信号授受可能に接続されている。

膜厚測定時に、膜厚測定指示を示す信号がユーザの入力部２８の操作指示によって入力されると、制御部２４は、上記ステップ１０１の処理において、膜厚センサ２０の板状部材６０が測定対象となるベルト１２表面に接触されるように、図示を省略した上記電磁弁及びポンプを制御するようにすればよい。

このように、板状部材６０を介して、測定対象となるベルト１２に接触させることで、膜厚を測定するようにすれば、膜厚センサ２０における検出部５２が直接測定対象のベルト１２に接触することを抑制することができ、検出部５２の摩耗を抑制することができる。

また、板状部材６０は、平面度が０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲内と非常に高いことから、平面度が、該範囲より小さい場合に比べて、測定対象となるベルト１２の表面との密着度を高めることができ、精度良くベルト１２の膜厚を測定することができる。

また、膜厚センサ２０を、バネ部材やゴム部材等の複数の可動部材（第１の可動部材６２、第２の可動部材７０、及び第３の可動部材７４）によって支持し、膜厚センサ２０の検出部５２に近い位置に設けられた可動部材ほど、弾性率が低くなるように、調製することにより、膜厚センサ２０の板状部材６０がベルト１２の表面に倣って動く事が可能となることから、シャフト１４の位置変動によって、板状部材６０と測定対象となるベルト１２との接触面積が変動することを抑制することができる。従って、膜厚測定時における精度低下を抑制することができる。

なお、さらに、測定対象としてのベルト１２部材が、無端ベルトである場合には、長尺状のシャフト１４の替わりに、長尺方向の周面の少なくとも一部に一端から他端に渡る平面領域が備えられた柱状の柱部材１５を用いると共に、柱部材１５を、回転可能に膜厚測定装置１０の図示を省略した筐体に軸支するようにしてもよい。

このように、柱部材１５を回転可能に軸支した状態では、上記ステップ１０１の処理において、制御部２４は、膜厚センサ２０の板状部材６０が測定対象となるベルト１２表面に接触されるように、図示を省略した上記電磁弁及びポンプを制御すると、図８（Ａ）に示すように、ベルト１２が巻き掛けられた柱部材１５の平面領域に対して、平行となるように膜厚センサ２０の板状部材６０の板面が接触されない場合であっても、図８（Ｂ）に示すように、電磁弁及びポンプの制御によって膜厚センサ２０の板状部材６０が、第１の可動部材６２、第２の可動部材６２、及び第３の可動部材７４の弾性力により、ベルト１２を介して柱部材１５の平面領域に倣って傾いた後に、図８（Ｃ）に示すように、柱部材１５の回転によって、膜厚センサ２０の板状部材６０の該柱部材１５の回転方向が水平方向と同一となり、且つ柱部材１５の該板状部材６０と接している平面領域における、該柱部材１５の回転方向が水平方向と同一となる。

このように、柱部材１５を回転可能に設けるとともに、膜厚センサ２０を検出部５２から遠くなるほど弾性率が高くなるように、弾性率の異なる第１の可動部材６２、第２の可動部材６２、及び第３の可動部材７４によって支持することにより、膜厚センサ２０の板状部材６０が測定対象となるベルト１２の表面に接触する接触面積の変動を抑制することができる。

以上説明したように、本発明の膜厚測定装置１０によれば、シャフト１４を柱部材１５として回転可能に支持すると共に膜厚センサ２０を検出部５２から遠い位置に設けられるほど弾性率が高くなるように互いに弾性率の異なる複数の可動部材（第１の可動部材６２、第２の可動部材７０、及び第３の可動部材７４）を介して支持し、検出部５２を樹脂製ガイド５０で覆うと共に、該樹脂製ガイド５０の開口部５８を薄い板状部材６０によって覆うことにより、膜厚測定時には、膜厚センサ２０の板状部材６０及び柱部材１５の該板状部材６０とベルト１２を介して接する平面領域の柱部材１５の回転方向各々が水平方向と同一となる。

従って、精度良く膜厚を測定することが可能となる。

本発明の膜厚測定装置を示す模式図である。 本発明の膜厚測定装置で膜厚を測定した標準ベルトにおける、環境温度と膜厚測定結果との関係を示す線図である。 本発明の膜厚測定装置の制御部で実行される処理を示すフローチャートである。 （Ａ）は、本発明の膜厚測定装置に設けられた２つのシャフト変位量測定用センサ及び５つの膜厚センサとシャフトの長尺方向の位置関係を示す模式図であり、（Ｂ）は、シャフト長尺方向の各位置に対応する位置に設けられた２つのシャフト変位量測定用センサ各々によって測定されたシャフトまでの距離と、シャフト長尺方向の各位置に対応する位置に設けられた５つの膜厚センサ各々のゼロ点補正値を示す模式図である。 （Ａ）は、本発明の膜厚測定装置に設けられた３つのシャフト変位量測定用センサ及び５つの膜厚センサとシャフトの長尺方向の位置関係を示す模式図であり、（Ｂ）は、シャフト長尺方向の各位置に対応する位置に設けられた３つのシャフト変位量測定用センサ各々によって測定されたシャフトまでの距離と、シャフト長尺方向の各位置に対応する位置に設けられた５つの膜厚センサ各々のゼロ点補正値を示す模式図である。 膜厚センサ２０として好ましい形態の一例を示す模式図である。 図６に示す膜厚センサを、複数の可動部材を介して支持すると共に、該膜厚センサによって柱部材に巻掛けられたベルトの膜厚を測定する場合を示す模式図である。 回転可能に軸支された柱部材に巻掛けられたベルトに、複数の可動部材を介して支持された膜厚センサを接触させたときの、膜厚センサと可動部材との位置関係の遷移を示す模式図であり、（Ａ）は、ベルトに膜厚センサが接触された初期状態を示し、（Ｂ）は、膜厚センサの板状部材がベルトを介して柱部材の平面領域に当接された状態を示す模式図であり、（Ｃ）は、板状部材及び柱部材の該板状部材とベルトを介して接する平面領域の柱部材の回転方向が水平方向となった状態を示す模式図である。

符号の説明

１０ 膜厚測定装置
１２ ベルト
１４ シャフト
１６、１８、１９ シャフト変位量測定用センサ
２０ 膜厚センサ
２２ 温度測定部
２４ 制御部

Claims (3)

1. シート状またはベルト状の測定対象部材の膜厚を測定する膜厚測定手段と、
   装置本体の環境温度を測定する温度測定手段と、
   予め記憶した環境温度と基準環境温度に対する膜厚変動値との関係に基づいて、前記膜厚測定手段による測定結果から前記温度測定手段によって測定された環境温度に対応する膜厚変動値を減算した減算結果を該測定対象部材の膜厚とするように、前記膜厚測定手段による測定結果を補正する膜厚補正手段と、
   を備えた膜厚測定装置。
2. 長尺状の支持部材表面を示す位置情報を膜厚ゼロ点として予め記憶し、該支持部材に巻き掛けられたシート状またはベルト状の測定対象部材表面に当接されることにより、前記支持部材表面を膜厚ゼロ点として該測定対象部材の膜厚を測定する膜厚測定手段と、
   前記膜厚測定手段が前記測定対象部材表面に当接されたときに前記測定対象部材を介して前記膜厚測定手段に対向する前記支持部材表面の領域の、前記膜厚ゼロ点に対する変位量を検出する検出手段と、
   前記膜厚測定手段による測定結果を、前記検出手段によって検出された変位量に基づいて、補正する補正手段と、
   を備えた膜厚測定装置
3. 長尺状の支持部材表面を示す位置情報を膜厚ゼロ点として予め記憶し、該支持部材に巻き掛けられたシート状またはベルト状の測定対象部材表面に当接されることにより、前記支持部材表面を膜厚ゼロ点として該測定対象部材の膜厚を測定する膜厚測定手段と、
   前記膜厚測定手段が前記測定対象部材表面に当接されたときに前記測定対象部材を介して前記膜厚測定手段に対向する前記支持部材表面の領域の、前記膜厚ゼロ点に対する変位量を検出する検出手段と、
   装置本体の環境温度を測定する温度測定手段と、
   予め記憶した環境温度と基準環境温度に対する膜厚変動値との関係に基づいて、前記膜厚測定手段によって測定された膜厚を、前記温度測定手段によって測定された環境温度に対応する膜厚変動値、及び前記検出手段によって検出された変位量に基づいて、補正する補正手段と、
   を備えた膜厚測定装置

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