JP3017466B2 - 測定精度を向上させたシート厚さ測定装置 - Google Patents

Description

【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。

【０００６】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。

【０００７】

【０００８】

【０００９】

【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、本発明を説明するための前提とな
るエヤー抜き機構を備えた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５１
Ｃ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４
５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５
１Ａ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３
０の特性が変化したり、金属製バックアップロール２
０、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５１
Ａ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３
０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２１
Ａ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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を説明するための前提となるエヤー抜き
機構を備えた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る。

【図２】図１のシート厚さ測定装置の構成を示す概略側
面図である。

【図３】図１のシート厚さ測定装置の操作部とシート厚
さセンサ、走査リミットスイッチ、原点検出用近接スイ
ッチ等との動作関係を示す機能ブロック図である。

【図４】本発明の実施例のシート厚さ測定装置に使用す
る金属製グルーブドロールの概略正面図である。

【図５】図４の金属製グルーブドロールの部分拡大断面
図である。

【図６】本発明の実施例のシート厚さ測定装置に使用す
るシート厚さセンサの構造を示す概略断面図である。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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１記載のシート厚さ測定装置。