JP3195286B2 - 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、静磁界型センサ
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測定値
を用いてシート厚さ測定値のゼロ補正を行うようにして
いる。このような補正によって、特に温度変化による磁
気特性の変化、または経時的に変化するその他誤差要因
をキャンセルし常に精度良く測定し得るようにしてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述したようなシート
厚さ測定装置においては、被測定シートの材質や周囲温
度の変化等による磁界利用センサ（渦電流センサ等含
む）の特性が変化し、または金属製バックアッププレー
ト、走査フレームにも温度歪み等による変化が生じ、こ
れらの変化による測定誤差が生じる可能性がある。特
に、周囲温度は、シート厚さの測定中においても、時々
刻々変化するもので、非常に高い精度でシート厚さを測
定するには、このような変化にすばやく対応して補正を
行わなければならない。しかし、従来のこの種のシート
厚さ測定装置においては、このような補正を簡単且つ容
易に行えるようにしたものはなかった。

【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ことであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、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に対して配置された
シート厚さセンサと、該シート厚さセンサを前記バック
アップ面上のシート幅より広い幅に亘って走査させるた
めの走査手段と、前記シート厚さセンサからの測定信号
に基づいてシート厚さ測定値を算出するための演算手段
と、前記走査手段による、シート幅よりも広く設定した
走査幅に亘る一回の走査毎に、前記シート厚さセンサ
が、シートが無い前記バックアップ面上を走査している
ことを示すシート外走査信号と、前記シート厚さセンサ
が、前記バックアップ面上のシートの上を走査している
ことを示すシート上走査信号とを発生させる指示手段
と、前記シート外走査信号が発生されているときに前記
シート厚さセンサから得られる厚さ測定値を用いて、ゼ
ロ点補正値を算出し、該ゼロ点補正値を用いて、前記シ
ート上走査信号が発生されているときに前記シート厚さ
センサから得られるシート厚さ測定値がゼロ点補正され
たものとなるようにする補正手段とを備えたことを特徴
とする。

【０００６】

【０００７】

【０００８】

【０００９】

【００１０】

【００１１】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。

【００１２】

【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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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の直径より小さな
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
料で形成され押し圧によってバックアップロールに歪み
を与えないようなロールである。

【００１７】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、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。

【００１８】本発明によれば、このような実施例のシー
ト厚さ測定装置において、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４
１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
本発明による付加機能について、特に、図３を参照して
以下詳述する。

【００１９】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。

【００２０】本発明において重要な点は、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
りも広く設定することである。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ゼロ
補正を行うことである。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】

【発明の効果】シート幅よりも走査幅を広く設定してお
くだけで、シート厚さ測定装置のゼロ点の時々刻々の変
化に素早く対応して、簡単且つ容易にゼロ点補正を行
え、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。

【符号の説明】

１ シート １０ 支持フレーム ２０ 金属製バックアップロール ２１ ロール回転検出トランスジューサ ２２ スクイズロール ３０ シート厚さセンサ ４１ 走査フレーム ４２ 走査リミットスイッチ ４３ チェーンホイール ４４ チェーン ４５ 走査用ステッピングモータ ４６ 原点検出用近接スイッチ ５０ 操作部 ５１ パーソナルコンピュータ等 ５１Ａ 演算回路 ５１Ｂ 補正回路 ５１Ｃ 指示回路 ５２ ＣＲＴディスプレイ ５３ キーボード ５４ プリンター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−4924（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−231856（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−123811（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−7508（ＪＰ，Ａ)

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
   面に対して配置されたシート厚さセンサと、該シート厚
   さセンサを前記バックアップ面上のシート幅より広い幅
   に亘って走査させるための走査手段と、前記シート厚さ
   センサからの測定信号に基づいてシート厚さ測定値を算
   出するための演算手段と、前記走査手段による、シート
   幅よりも広く設定した走査幅に亘る一回の走査毎に、前
   記シート厚さセンサが、シートが無い前記バックアップ
   面上を走査していることを示すシート外走査信号と、前
   記シート厚さセンサが、前記バックアップ面上のシート
   の上を走査していることを示すシート上走査信号とを発
   生させる指示手段と、前記シート外走査信号が発生され
   ているときに前記シート厚さセンサから得られる厚さ測
   定値を用いて、ゼロ点補正値を算出し、該ゼロ点補正値
   を用いて、前記シート上走査信号が発生されているとき
   に前記シート厚さセンサから得られるシート厚さ測定値
   がゼロ点補正されたものとなるようにする補正手段とを
   備えた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るものである請求
   項１記載のシート厚さ測定装置。