JP2016070729A - シート状物の測色装置及びそれを用いた工程管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】各カラーセンサーごとに演算された測色値及び管理色調値、またはこれらに加え測色トレンド及び彩度分布をリアルタイムに同画面に配置させ表示する機能を有し、工程管理に適切なシート状物の測色装置を提供する。【解決手段】本発明のシート状物の測色装置は、走行するシート状物に測定光を照射する１つ以上の光源装置と、シート状物を透過した測定光を受光する複数のカラーセンサーと、 複数のカラーセンサーが受光した測定光をそれぞれ独立に分光する分光器と、分光器で分光された光を撮像する２次元センサーと、２次元センサーが撮像した分光スペクトルから、カラーセンサーごとの色調値を求める演算装置と、演算装置が求めた色調値を、カラーセンサーごとの測色値トレンドおよび／または彩度分布としてリアルタイムに表示する表示装置と、を備えている。【選択図】なし

Description

本発明は、シート状物の測色装置及びそれを用いた工程管理方法に関する。

色調が重要物性となるシート状物の製膜工程において、オンラインにてシート状物の色調を把握することは、シート状物の合否判定、及び異常発生時の把握、及び早期対応を可能にする。またシート状物の全長・全幅の色調を把握することで異常品の流出防止も可能となる。加えて、顧客へのタイムリーな色調情報の提供が可能となる。

既存の製膜工程オンラインでのシート状物の全幅・全長の色調測定方法として、それぞれ測定機構が独立したカラーセンサーを幅方向数点に設置し、基準となる色調値との色差を表示する方法（特許文献１）、また、イメージング分光器を用いてシート状物の指定範囲を測定し、絵柄の色調を識別する方法（特許文献２）が挙げられる。加えて、測色とは異なるが、類似の測定方法として、複数のセンサーをファイバーにて分岐するイメージング分光器にてオンラインの膜厚管理方法（特許文献３）が挙げられる。

特開平６−４１８６４公報 特開２００６−８２５０１公報 特開２００６−５８０５６公報

しかしながら、上記文献に記載された方法で把握可能な事項は、オンラインでのシート状物の合否判定のみであり、工程における色調の傾向を管理するための測定装置及び測定方法としては不十分である。

具体的には、彩度（ａ＊、ｂ＊）はそれぞれ独立して変化し得るものであるため、特許文献１に記載のシート状物の基準物質との色差のみの情報では、異常発生時の把握が困難である。また、複数点のデータ表示を一つのグラフに集約すると、測定点が多くなるにつれて画面表示が煩雑になってしまう。また、全幅・全長の色調データは膨大であり、データの編集に時間を要するため、要求に応じての顧客へのタイムリーな色調情報の提供が困難である。

上記課題を解決する本発明のシート状物の測色装置は、
走行するシート状物に測定光を照射する１つ以上の光源装置と、
前記シート状物を透過した前記測定光を受光する複数のカラーセンサーと、
前記複数のカラーセンサーが受光した測定光をそれぞれ独立に分光する分光器と、
前記分光器で分光された光を撮像する２次元センサーと、
前記２次元センサーが撮像した分光スペクトルから、前記カラーセンサーごとの色調値を求める演算装置と、
前記演算装置が求めた色調値を、カラーセンサーごとの測色値トレンドおよび／または彩度分布としてリアルタイムに表示する表示装置と、を備えている。

また、本発明の工程管理方法は、本発明のシート状物の測色装置を用いて、シート状物の色調の合否判定及び測定値のトレンドを傾向管理する。

製膜工程における合否判定に加え、オンラインでの色調傾向管理が可能となり、異常時の迅速な状況把握、対応が可能となる。また、色調異常品の流出防止機能が高まる。加えて、顧客への色調情報の提供を迅速かつ詳細にすることができる。

本発明測色装置を使用した測定手順のフローチャートを示す。 本発明測色装置のシステム構成概念図を示す。 第１ＣＰＵにて編集したオンライン合否判定画面を示す（第１表示部で表示）。 第２ＣＰＵにて編集したＬ＊，ａ＊，ｂ＊トレンド画面を示す（第２表示部で表示）。 第２ＣＰＵにて編集した彩度分布画面を示す（第２表示部で表示）。

以下、図を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。本発明の測色装置においては、走行するシート状物に近接配置された多点同時分光器であり、製膜工程オンラインにてシート状物の色調を測定、及び測定した色調データを表示する測色装置である。

図１は、本発明における測色装置を使用した場合のオンライン色調測定における測定手順を示すフローチャートである。すなわち被測定物体の品名、検査日、検査速度等の条件を入力し、色調測定、検査を行うための管理色調値つまり色調規格値の設定がなされる。管理色調値は各カラーセンサーごとに設定される。搬送系の動力がＯＮになっている場合に、多点同時分光器の検査開始スイッチをＯＮにすることで測定が開始される。

測色装置は、品種ごとに設定される測定周期毎にデータを収集し、かつそれを画面表示する。特にシート状物はＡ４サイズでのサンプル提供が必要となる場合が多く、いずれの箇所においても色調を把握するためには、測定周期として走行方向に２００ｍｍ程度おきとすることが好ましく、走行方向に垂直に１００ｍｍ程度おきに１個のカラーセンサーを設置することが好ましい。製膜品種によって設定された一定の単位巻き取り長に達すると発信されるスプール巻き替え信号を受信することにより、一旦測定を終了し、結果の集計をして、必要となる検査条件や位置情報を伴った合否判定結果、及び測色トレンドグラフ等をプリント出力する。また、集計処理後即時に自動的に次スプールの測定が開始される。

システム構成概念図を図２に示す。まずこのシステムは、複数のＣＰＵを備えている（第１ＣＰＵと第２ＣＰＵ）。第１ＣＰＵに接続される機器としては、多点同時分光器があり、光源、投光部、受光部、イメージング分光器からなる。次に入力部があり、これは検査条件を入力する装置であって、キーボード、測定条件・管理色調値の入力や測定の開始、停止等を指示する入力装置等からなる。さらに測定判定値及び検査条件を常にモニタしておくための第１表示部を備え、検査条件や検査結果をプリント出力する第１出力部（プリンター）から構成されている。

加えて、第１ＣＰＵは測定値トレンド編集機能等を持った第２ＣＰＵに接続される。第２ＣＰＵは第１ＣＰＵとの間に通信回線が接続されており、第１ＣＰＵにて入力された条件や測定された測色データは第２ＣＰＵに伝送される。また、リアルタイムに測色トレンド、または彩度分布を把握することが、検査や異常の早期把握にとって重要であるため、第１ＣＰＵから伝送された測色値を、即時に第２ＣＰＵにて測色トレンド、または彩度分布に編集し、第２表示部でグラフデータが表示される。一定の単位巻き取り長の測定が終了する毎に、画面表示されたグラフデータが第２出力部からプリント出力されることが効率の良い検査装置構成といえる。

上記構成図をより詳細に説明する。第１ＣＰＵ、第１表示部、第１出力部等は、例えばパーソナルコンピュータＯｐｔｉｐｌｅｘ（ＤＥＬＬ製）で構成される。この第１ＣＰＵには、２ＧＢ（ギガバイト）程度のメモリー、及び８０ＧＢ程度の内蔵の記憶装置が備えられ、検査条件、データ等が記録されるようになっている。入力部としては、キーボード等の検査条件入力装置と測定の開始、停止の指令制御するスイッチ入力装置とから構成されている。測定開始が入力されると、複数のカラーセンサーによりサンプルシートが測色され、第１表示部に位置情報を伴った合否判定結果が表示される（図３）。

また、測定したデータは第２ＣＰＵへ伝送される。第１ＣＰＵから第２ＣＰＵへのデータ伝送は、測定と同時であることが最も好ましい。上述した処理がＣＰＵの処理能力上、厳しい場合は第１ＣＰＵがスプール巻き替え信号を受信した際の集計処理時に第２ＣＰＵに伝送する、または任意のタイミングで手動操作による伝送処理とすることが好ましい。その場合、第２ＣＰＵに伝送されたスプールデータは即時に第２表示部にトレンド、または彩度分布として一括して表示される。

第２ＣＰＵは、第１ＣＰＵにて測色して得られたデータを処理して、リアルタイムに第２表示部へ各カラーセンサーごとに測色トレンド（図４）、または彩度分布（図５）を同画面に配置するように編集、表示する制御を行っている。また第２ＣＰＵは上述したグラフに１０以上のデータ単位（実績トレンド）を重ね合わせられる機能を有する。第２ＣＰＵ、第２表示部、第２出力部は膨大なデータ処理が必要なため、第１ＣＰＵ部同等の能力を持つメモリー、記憶装置であることが好ましい。

第１出力部は品種ごとに設定された単位巻き取り長の測定が終了した時点で、検査条件と位置情報を伴った合否判定結果を必要に応じてプリント出力する。第２出力部はそれと同時に、第２表示部に表示されている測色トレンドグラフ、または彩度分布をプリント出力するものである。

以上のように構成したので、シート状物の測色検査及び測定値トレンドの傾向把握をオンラインで行うことで、製膜工程における合否判定、傾向管理が可能となり、かつ異常時の迅速な状況把握、対応が可能となる。また、色調異常品の流出防止機能が高まる。加えて、顧客への色調情報の提供を迅速かつ詳細にすることができる。

次に、本発明の多点同時分光器における測定の具体的な実施の形態について説明する。図２ は多点同時分光器の全体簡略図を示す。上記した通り、この多点同時分光器はサンプルシートの分光特性を測定し、色調値に演算処理するものである。（測色計や多点同時分光器の原理については特開平６−４１８６４公報、特開２００６−５８０５６公報に詳細記載されている）
この多点同時分光器はハロゲン光源等にて構成される光源装置と、その光源装置から発せられる光を複数のファイバーで構成される投光部に分岐させ、サンプルシート上に照射して、その透過光を複数のファイバーで構成される受光部に入射させる。受光部に入射された各ファイバーごとの光はスリットを経由してイメージング分光器に入り、透過型分光器で分光された後、２次元センサー内のモノクロCCDカメラで撮影される。CCDの縦方向が波長軸、横方向が位置の軸になり、CCDの撮像素子にはサンプルシート上の各カラーセンサー位置に対応する分光スペクトルに変換される。

測定された各位置の分光スペクトルは第１ＣＰＵ内の色調演算ソフトウェアにて、ＪＩＳＺ８７２２に規定するC光源・２度視野三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚから、ＪＩＳＺ８７３０に規定する計算式を用いて色調値（Ｌ＊，ａ＊，ｂ＊）を算出する。また色調値を算出する際に、サンプルシートの測定値は、測定事前に採取する光源のブランクデータ、及び光源モニター４にて測定される測定時の光源データにて補正される。

各カラーセンサーごとに設定された管理目標色調値に対して、各カラーセンサーごとに測定・演算した色調値が外れた場合、第１表示部にサンプルシートの位置情報と共にＮＧ判定が表示される。また、同時に第１ＣＰＵからアラームが発音される。

以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、十分な処理能力を有しているＣＰＵを用いれば、上述した第２ＣＰＵの機能を第１ＣＰＵに集約することで、表示部、出力部含めて単一のシステムとすることができる。また、計測ユニット（投光部及び受光部）の数の増減は任意であり、その場合、投光部の分岐数に応じて光源の数を増減することが好ましい。光源装置として、ハロゲン光源を使用したが、サンプルシートの透過光がイメージング分光器にて分光することができて、色調値を算出することができるものであれば、種々の光源を使用することができる。加えて、測定方法としては透過、反射いずれも適用することができる。

以下、実施例に沿って本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例によって制限されるものではない。

（実施例１）
溶融したポリマーを口金の間隙から吐出し、大型のドラムによってシート状にした後（「キャスト」工程）、「縦延伸」工程、「横延伸」工程、「搬送」工程を経て「巻き取り」工程でフィルムをロール状に巻き取る。本発明の多点同時分光器及び測定値表示装置は上述した「搬送」工程に設置し、製膜工程オンラインでの検査を実施した。製造したフィルムは、例えば単層透明高分子フィルム、多層積層高分子フィルム等である。

本発明の多点同時分光器は光源として１２Ｖ、１００Ｗのダイクロイックミラー付きハロゲンランプ（型式ＭＨＡＡ−１００Ｗ−６５０−ＳＯ）を用いた。また投光部の分岐ファイバー数に応じて、上述したランプを２個用いた。光源に接続された投光ファイバー及び投光レンズは１光源につき１６個に分岐される。投光ファイバー及び投光レンズはフィルムの走行方向に垂直に１００ｍｍおきに１個ずつ配置、計３２個に分岐される。投光ファイバーはプラスチック製、ファイバー長４ｍのものを用いた。また、投光レンズは受光スポット径φ１８ｍｍ（型式ＭＬ−７０）を用いた。

受光ファイバー及び受光レンズは投光部と同様にフィルムの走行方向に垂直に１００ｍｍおきに１個ずつ配置、計３２個に分岐される。分岐したファイバーはイメージング分光器にて集約される。受光ファイバーは石英製、ファイバー長４ｍのものを用いた。また、受光レンズは受光スポット径φ１５ｍｍ（型式ＭＬ−３０）を用いた。

イメージング分光器は波長範囲３８０〜７８０ｎｍ、波長分解能２ｎｍ、スリット寸法幅３０μｍ、高さ１４．３ｍｍのものを用いた。また２次元センサーは解像度１６００×１２００、センサーサイズ１１．８４×８．８８ｍｍ、ピクセルサイズ７．４μｍ（ｋｏｄａｋ製 型式ＫＡＩ−２０２０）を用いた。

第１、２ＣＰＵはメモリー２ＧＢ、及び８０ＧＢの内蔵の記憶装置を備えたパーソナルコンピュータ（ＤＥＬＬ製 Ｏｐｔｉｐｌｅｘ）を用いた。また、第１、２表示部は１７インチのＬＣＤモニターを用いた。

第１ＣＰＵにおいて被測定物体の品名、検査日、検査速度等の条件を入力し、色調測定、検査を行うための管理色調値を各カラーセンサーごとに設定した。なお、測定周期は２００ｍｍとした。

上述した多点同時分光器及び測定値表示装置を使用し、幅２８００ｍｍ、長さ２０００ｍのフィルムの合否判定及びトレンド傾向把握方法を確認した。

実施例１における条件で具体的に色調トレンド及び彩度分布を編集、表示したものの例を図４、図５にそれぞれ示す。結果として、基準色調に対して、測定色調値の合否判定が正確に実施できることを確認した。また、検査幅、検査長全ての色調概要を即時把握することにより、異常発生時の色調変化について製膜工程オンラインにて異常値の定量把握（過去実績値との比較、トレンド情報からの工程分析等）ができた。

１：シャッター内臓光源、２：投光部分岐ファイバー、３：投光部、４：サンプルシート、
５：光源モニタ、６：受光部、７：受光部分岐ファイバー、８：イメージング（ライン）分光器、９：２次元センサ、１０：第１ＣＰＵ表示部、１１：第１ＣＰＵ、１２：第１ＣＰＵ出力部、
１３：第２ＣＰＵ表示部、１４：第２ＣＰＵ、１５：第２ＣＰＵ出力部、
１６：表示ピッチ切替入力、１７：表示パラメータ切替入力、
１８：各カラーセンサーのトレンドグラフ、１９：オンライントレンド、２０：過去トレンド
２１：管理規格値、２２：各カラーセンサーの彩度分布、２３：オンライントレンド
２４：過去トレンド、２５：管理規格値

Claims (4)

1. 走行するシート状物に測定光を照射する１つ以上の光源装置と、
   前記シート状物を透過した前記測定光を受光する複数のカラーセンサーと、
   前記複数のカラーセンサーが受光した測定光をそれぞれ独立に分光する分光器と、
   前記分光器で分光された光を撮像する２次元センサーと、
   前記２次元センサーが撮像した分光スペクトルから、前記カラーセンサーごとの色調値を求める演算装置と、
   前記演算装置が求めた色調値を、カラーセンサーごとの測色値トレンドおよび／または彩度分布としてリアルタイムに表示する表示装置と、を備えたシート状物の測色装置。
2. 各カラーセンサーの測色値トレンドおよび／または彩度分布を一つの画面に配置させ、かつ各カラーセンサーの測色値トレンド値および／または彩度分布に対して1つ以上のデータ単位を重ね合わせられる機能を有する、請求項１のシート状物の測色装置。
3. 各カラーセンサーの測色値が各カラーセンサーごとに設定された管理色調値から外れた場合にアラームを発音する機能を有する、請求項１または２のシート状物の測色装置。
4. 請求項１〜３のいずれかのシート状物の測色装置を用いて、シート状物の色調の合否判定及び測定値のトレンドを傾向管理する工程管理方法。