JPH01304368A - オンライン式ウェブ内部抵抗率測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 この発明はシート材料のウェブの内部抵抗率をこの材料
がローラ上で移動されるときに連続的に測定するための
装置に向けられている。

シート材料の絶縁層間にはさまれた導電層の内部抵抗率
をこのシートが比較的高速で機械を通過して移動してい
るときに正確に測定−することか望ましい。

内部抵抗率が既知の場合には、所与のシート製品、例え
ば感光紙、が感光性伺与、仕上げ、又は顧客の操作中に
静電的な問題に遭遇するかどうかをあらかじめ決定する
ことができる。用紙材料抵抗率は移動するウェブと関連
した重大な静電的効果に影響を与え、従って内部抵抗率
を限定された範囲内に維持することは多くの静電的問題
を防止する。例えば、低抵抗率の用紙材料は移動するウ
ェブの表面における正味電荷の形成を防止する。

電荷が形成されたならば、その結果として生じろ電界が
空気破壊を生じさせて火花又はコロラを発生させ、そし
てこれが感光紙」−の乳剤層を露出させることになるで
あろう。更に、低抵抗率の用紙位をらせん状のロールが
獲得しないようにする手段を与える。しかしながら、用
紙材料抵抗率が低すぎろ場合には、移動するウェブが高
電圧源で処理される、例えばコロナ放電処理（ＣＤＴ）
において使用されろときには問題が生じることがある。

過大な電流が導電性移動ウェブに沿って伝搬し、この電
流がやはり人員及び製品に対して有害なことがある。極
めて高い用紙抵抗率の場合には、ウェブ面を処理するた
めに使用された装置が無効になることがある。

樹脂被覆シートの内部抵抗率を測定するための計装が現
在利用可能であるが、この測定はオフラインで行われ、
通常標本が取られてから数時間後に行われる。この時間
中に内部抵抗率が湿度条件のために変化することがあり
、従ってこれが人を誤らせる結果になることがある。更
に、内部抵抗率が高すぎろか又は低すぎることが判明し
ている場合には、ストックロールが既に感光性にされて
いるので状況を補正するために何も行うことができない
。

移動するウェブ材料における抵抗率を測定することにつ
℃・ての教示のゆえに関心のある従来技術の特許は、ラ
イト（Ｒ，Ａ、、　Ｗｒ　ｉ　ｇｈ　ｔ　）外による［
ウェブ被覆における水分を測定するための装置（Ａｐｐ
ａｒａｔｕｓ　Ｆｏｒ　Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　Ｍｏ１ｓ
ｔｕｒｅ　１ｎＷｅｂ　Ｃｏａｔｉｎｇｓ）Ｊという名
称の米Ｅ％　許第２８７０４０５号である。この特許は
、この出願の譲受人であるイーストマン・コダック社（
ＥａｓｔｍａｎＫｏｄａｋ　Ｃｏ、）に譲渡された。こ
の特許の装置はローラを利用しており、このローラには
その長軸に平行に延びた複数の半径方向に突出したリブ
がある。リブの一つおきのものが電気的に接続されて、
スリップリング及び測定装置、例えば電流計を通して接
地されている。リブの一つおきのものが第２のスリ、２
プリングを通して直流源に接続されている。この直流源
から接地までの回路経路はウェブ材料によって完成され
ている。結果として生じる回路を流れる電流はウェブ材
料の抵抗率の関数である。このような装置は、ウェブ全
体が導電性の場合に測定ウェブ材料である面のあるとき
には十分であるが、電気絶縁材料の層間にはさまれた導
電層のある材料に対しては機能しない。

関心のある別の特許は、／）ギンズ（Ｗ、ＩＴＪ（ｕｇ
ｇｉｎｓ　）によるＦ誘電体シート材料における突然変
化を検出するための装置及び方法（Ａｐｐａｒａｔｕｓ
　ａｎｃｌＭｅｔｈｏｄ　Ｆｏｒ　Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ
　Ａｂｒｕｐｔ　Ｃｈａｎｇｅｓ　１ｎＤｉｅｌｅｃｔ
ｒｉｃ　５ｈｅｅｔ　Ｍａｔｅｒｉａｌ）Ｊという名称
の米国特許第２９４２２４６号である。この特許の装置
においては、誘電体材料のシートが二つの電極の間を通
され、電極の一方が誘電体材料に屈伏可能に接触する複
数の滑材で形成されて℃・る。この装置は、ある形式の
警報器又は表示装置に交流結合される電圧を発生するこ
とによって、抵抗唾を測定するためにではな（、誘電体
シート材料におけるこぶ、ひだ又はその他の厚さの突然
の変化を検出するために機能する。

この特許の装置は、監視されて（・ろ材料の表面と滑り
接触をする電極を使用しているので、この滑材が感光性
にされた外側層を物理的に傷つけるためこの感光性の層
を備えた材料のウェブを監視するために使用されること
はできなし・。更に、との特許の装置は、二つの電極間
の間隔における迅速な又は過渡的な変化によって電圧パ
ルスを発生するので、材料の厚さにおけろゆっくりした
変化には応答しな℃・。

発明の要約 この発明の装置は、ローラの長軸に平行に延びたローラ
の外面に二つの接近して隔置された電極が配置されて℃
・ろ絶縁ローラを利用している。スリップリングが各′
電極と外部計装装置との間の個個の電気的接続を与えて
いる。光検出器であり得ろような位置検出器は、画電極
がローラ」二で送られているウェブ材料と接触している
ことを示す信号を与える。パルス発生器はスリップリン
グを通して一方の電極に電圧パルスを与えろ。増幅器を
備えたセンサがスリ、ブリングを通して他方の電極に接
続されて℃・て、この第２電極における発生パルスを検
出する。受信パルスの大きさはウェブを形成する内部用
紙の抵抗率の関数である。

この発明の装置は、感光性化つ、ブ材料に損傷を生じさ
せず且つ装置を操作する人及び監視過程後ウェブを処理
する人に対して安全である、５ｖ程度の、低電圧パルス
を使用している。

前述の事項かられかることであるが、絶縁材料の層の間
にはさまれた導電材料のウェブにつ℃・て使用可能な測
定装置を提供することがこの発明の主な目的である。

低電位を用いた抵抗率測定装置を提供することかこの発
明の別の目的である。

ウェブ材料が高速度で装置上を移動させられるときにこ
の材料の抵抗率を測定することのできる装置を提供１−
ることかこの発明の更なる目的である。

この発明のこれら及びその他の目的は、同様の符号が同
様の部品を示している添付の図面及び次の説明から一層
明らかになるであろう。

採択実施例の説明 図１に言及すると、装ｗ１０はローラ２０，２ろ及び２
４上でウェブ材料４０のシートに接触して示されている
。この発明の採択実施例においては、ウェブ材料をロー
ラ２００表面に約１８０度の間接（＋ｏ） 触させることが望まし℃・。これに対する理由は、必要
条件ではな℃・けれども、この発明のこの説明において
後程記述される。ローラ２０は線へ−へによって規定さ
れた長軸の周りにお℃・て１１１ろＯ上で回転するよう
に設計されている。ローラ２０の表面上には長軸と平行
に且つ互いに隔置されて第１電極７０及び第２電極組立
体７２が配置されている。これらの電極はローラ２０の
表面から且つ互いに絶縁されている。電極への及び電極
からの電気的接続はブラシ組６０に動作上結合された一
組のスリップリング５０を介している。採択実施例にお
いては、三つのスリップリング５２．５４及び５６が１
吏用されていて、これらのスリップリングと外部計器と
の間をそれぞれブラシ６２．６４及び６４経由で信号が
通過している。光電装置８０はランプ８４に電力を与え
て光のビームをローラ２０の回転軸６０上へ投影させる
。この光のビームは軸６０上の指標標識８６（図６に示
されている）を照明する。この指標標識は、電極７０及
び７２がウェブ材料４０と接触しているときには、（１
Ｊ） 光検出器８２が指標標識を検出して光電装置８０に入力
信号を与える。光電装置８０は次にそれぞれブラシ及び
スリップリング組立体６２及び５２を介して電極７０に
出力パルスを与えろ。光電装置８０の出力は導電率表示
・記録装置１２を可能化するためにも使用されるが、こ
れの入力はブラシ及びスリップリング組立体、明確には
スリップリング５４．５６及びブラシ６４．６６を介し
て電極組立体７２に接続されている。パルス検出器１０
０はパルス発生器８０によって発生されて電極７０と電
極組立体７２との間のウープ材料４０を横断した後電極
７２において受信されたパルスの発生を検出する。パル
ス検出器の出力は電圧Ｖｐである。パルス検出器１０口
からの出力電圧Ｖｐは操作員及び／又は制御計算機にφ
３ブ材料４０の抵抗率を表示するために導電率表示・記
録装置１２０へ導かれることができる。

ローラ２０の各回転はウェブ材料の同様の移動に対応１
−るので、動作の除ウェブ材料はローラ２０の円周に等
しい距離だけ隔置された位置においてその全長に沿って
抵抗率を試験される。

今度は図２に言及すると、この図は電極７０及び７２を
含むローラの一部分を、この発明の装置で試験されるべ
きウェブ材料の一部分と共に図示した拡大断面図である
。ローラ２０にはその外面に少なくとも二つの隔置され
た絶縁体２２及び２５が設けられている。この区域にお
ける材料の厚さを増大するために絶縁体２２上に第２の
絶縁体２６が配置されている。電圧電極７０は絶縁体２
６に取り付けられている。電圧電極７０は説明の目的の
ために厚さが誇張されて示されているが、実際にはわず
か１ミル（０，００１インチ）の厚さである。

電圧電極７０から隔置されて電極組立体７２があるが、
これは絶縁体２５に取り付けられた１ミルの厚さの保護
電極７４．１ミルの厚さの検出電極７８、及びこれら二
つの電極を分離する絶縁層７６からなっている。電極７
０と電極組立体７２との間の距離は、この発明の採択実
施例においては、２ミリメートルであった。ローラ２０
は性質上導電性であって接地電位に接続されている。こ
の発明の採択実施例においてはローラ２０は直径が４イ
ンチで長さが５４インチであった。

材料４０のウェブは絶縁樹脂被覆層４２及び４６間には
さまれた紙中上部分４４からなっている。

紙中上部分４４は電極７０及び７２間で測定されるべき
抵抗率を持っている。更に、ウェブ材料４０の一方の面
には静電気防止層４８を付着させることかできる。静電
気防止層４８及び樹脂被覆層４６は紙層４４を電極７０
及び７２との直接の電気的接触から分離する。やはり図
２において電極の高さはその幅と共に著しく誇張されて
おり、ウェブ材料は、回転して電極と接触するときには
、ローラの表面からいかなる有意の量も変形させられな
い。

この発明の採択実施例はローラ２０の表面から突出して
いる電極を備えているけれども、電極がローラの外面と
面一にくぼめられ得るであろうこと、且つ又各ローラ回
転に対して多数の測定値を与えるためにローラ上に多数
組の電極が配置され得るであろうことは出願人の教示に
照らして明白てあろう。

今度は図るに言及すると、この図にはスリップリング配
列体５０がブラシ組立体６０と共に詳細に示されて℃・
ろ。ローラ２０の一端から軸ろＯが突出していて、この
軸上にスリ、プリング組立体５０が取り付けられている
。スリップリング組立体は、軸ろ口に堅く固定されてい
るが技術上周知の方法でこれから電気的に絶縁されてい
る三つの導電性スリップリング５２．５４及び５６から
なっている。ブラシ組立体６０はスリップリング組立体
５０に近接した静止位置において装置に取り付けられて
いる。ブラシ組立体は一組の炭素ブラシ６２．６４及び
６６をそれぞれスリップリング５２゜５４及び５６と電
気的に接触するように正確に配置している。電極組立体
７２は電極７８がスリップリング５４に接続され且つ電
極７４がスリップリング５６に接続されている。前に説
明されたように、電極７４及び７８は絶縁層７６及び絶
縁層２２によって互いに且つローラ２０の面から絶縁さ
れている。第３のスリップリング５２は電極７４（］５
） 及び７８の接続と同じ方法で電極７０に接続されている
。軸６０にはスリップリング５４及び５６の中間に高反
射性材料８８のリングが取り付けられ、そしてこれに非
反射材料８６のスポットが取り付けられている。非反射
材料８６はウェブ材料４０と接触している電極の位置を
示す光電装置８０のための指標を提供する。

図４に言及すると、この図にはウェブ４０の電気的等価
回路が図１の電気的装置に接続されて示されており、コ
ンデンサＣ１は電極７０と用紙４４との間のキャパシタ
ンスを表している。コンデンサＣ２は用紙４４と電極７
８との間のキャパシタンスを表している。直列配列のＲ
１・・・ＲＮは電極間の内部用紙抵抗値（Ｒｐ）を表し
ており、方程式１に示されている。この用紙抵抗値に沿
ってＣＡ・・・ＣＮにより表された分布キャパシタンス
が存在する。

これは画電極を横切っている樹脂被覆４６に起因するも
のであり、存在する場合には内部用紙抵抗値と、静電気
防止層４８と関連した表面抵抗値（ｒ３）との間にある
。又静電気防止層と０２・・・ｃ。

（］６） で表された接地されたローラとの間には分布空気ギャッ
プキャパシタンスが存在する。内部用紙抵抗値と表面抵
抗値とは二つの別個の特徴であって、それなりに別個に
処理される。電極７０と７８との間の表面抵抗値は方程
式２によって与えられる。

、Ｒｐ＝Ｒ，＋Ｒ２＋・・・−１−ｆ（Ｎ（１）ｒＳ＝
ｒ、＋ｒ２＋・・・・・１−ｒｎ（２）第３の電極７４
はセンサ電極７２と接地されたローラ２０との間のキャ
パシタンスを低減し又は除去するための保護電極として
使用されている。低レベル直流パルス信号は前に説明さ
れたように電極７０に送られて、Ｒｐの値に依存して大
体１ミリ秒ないし数十ミＩＪ秒続（電極７８における過
渡信号を発生する。電極７８から接地までの実効キャパ
シタンスにおけろ低減を達成するために、演算増幅器１
０２を組み込んだ電圧ホロワ回路を使用して、技術上周
知の手順で信号を保護電極７４に帰還させている。

この測定の独得さは、材料４０のウェブが約１８０度の
間ローラの周りに巻かれていて、電極がローラ円周のＦ
Ｊ９０度の間材料のウェブと接触してしまうまで測定が
行われないことである。これは外来の過渡信号に通過す
る時間を与え、この信号が干渉して誤った結果を生じさ
せることを許さない。

光電装置８０によって与えられるタイミングパルスは二
つの異なった機能を提供する。まずそれは電極７０に送
られるパルス信号として使用され、次に電子回路１００
がセンサ電極７８に生じろ過渡応答を捕え且つ保持する
ことができるようにするために使用される。

過渡応答のピーク電圧（Ｖｐ）は内部用紙抵抗値、表面
静電気防止抵抗値、及びＣ、、Ｃ２，（４・・・ＣＮ、
及びｃａ・・・ｃｎの関数である。

Ｒｐは関心のある主パラメータであり、ピーク過渡電圧
における優勢な因子である。Ｒｉｎは演算増幅器１０２
への正入力における接地に対する抵抗値であって、やば
りｖｐに強い影響を持っていそれゆえ、直Ｉ１士パルス
が最初に装置に加えられたときには、コンデンサＣ］及
びＣ２が充電されるまで電流のすべてが用紙を通る。次
に電流は表面抵抗を流れろ。

図５の図表に言及すると、この図表はピーク過渡電圧対
対数オーム／スクエアにおげろ用紙抵抗率の図表である
。この単位「対数オーム／スクエアｌは単に抵抗率（Ｒ
ｐ）の常用対数（底１０）である。対数オーム／スクエ
アの単位は、抵抗率値が非常に大きいので、一般に使用
されろ。これは、５ボルト方形パルスが電極７０に加え
られたときの、電極７８及び７４に接続された検出回路
部からの出力である。用紙の厚さは９ミル（０，００９
インチ）であり、両面に樹脂被覆されていた。ピーク過
渡電圧がわかれば、対応する用紙抵抗率を計算すること
ができる。図表を両端において補外することによって、
少な（とも２けたの範囲にわたって内部抵抗率を測定す
ることかできる可能性のあることがわかる。オーム／ス
クエアにおける内部用紙抵抗率（Ｐ）は、Ｗが電極を横
切る用紙の幅に等しく且つｄが電極間の離隔距離に等し
い場合、方程式４に示されたように内部用紙抵抗率ＲＴ
）に関係している。定数−は電極係数と呼ばれる。

Ｐの単位はスクエア当りのオームである。

Ｐ　＝　Ｒｐｘ　（ｗ／ｄ　）　　　　　　（４）Ｐは
用紙材料に依存して７対数オーム／スクエアから１１対
数オーム／スクエアまでに及ぶ４けたにわたって変化す
ることができる。内部抵抗率も又単一のストックロール
を通して幅又は長さの方向に相当に変化することができ
る。それゆえ、１０一ラ回転（ローラの円周の距離に等
しい）で内部抵抗率における変化を調べろことがでさる
であろう。ここで与えられた測定値は実際には移動する
ウェブの幅方向における内部抵抗率の平均値であり、ロ
ーラの１回転ごとに更新されろ。

今度は図６に言及すると、この図にはホトダイオード８
２と照明ランプ８４とに結合された光電装置８０のブロ
ック回路図が開示されている。この光電装置はスカンア
マチック社（Ｓｋａｎ−Ａ−ｍａｔｉｃＣｏｒｐ’ｏｒ
ａｔｉｏｎ）から部品番号Ｔ４１ろＯＯにより市販で入
手可能な形式のものでよい。このような光電装置は１及
び２の標識のある入力にお℃・て交流電源によって給電
され、ホトダイオード８２に」二り照明における変化が
受信されると、１ｏの標識のある端子にタイミングパル
ス信号を出力１−ろ。

この信号は約５ボルトの大きさであって、用紙ウェブを
通っての電極組立体７２への伝送のために電（令７Ｏに
向けられる。

この発明の特定の実施例がこの発明の最良の方法を開示
する目的のために詳細に示されたけれども、この発明の
精神及び範囲から離れることなく開示の装置に種種の変
更を行（・得ることは技術に通じた者には明らかであろ
う。それゆえ、この発明は特許請求の範囲の各請求項に
よってのみ限定されろものと解釈されろ。

【図面の簡単な説明】

図１はこの発明に従って構成された装置を示した一部分
透視図且つ一部分概略図による図である。 図２は図１の装置に使用されたローラの一部分の拡大断
面図であって、ウェブ材料の電極上への配置及び電極の
ローラ面への取付けを図解したものである。 図６はスリ、プリング組立体を図解したローラの一部分
の拡大切除図である。 図４は図１の電気的装置に接続されて示された、電極と
接触した、測定されているウェブに電気的に等価である
回路を図示した電気図である。 図５は図１の電気的装置によって受信されたピーク電圧
と用紙ウェブの抵抗率との間の関係を例示した図表であ
る。 図６は図１の装置と共に使用され得ろ光電装置のプロ、
り回路図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、外面を備え且つ長手軸の周りに回転可能に取り付け
   られたローラ、 前記のローラの外面に取り付けられた第１絶縁体、 前記の第１絶縁体に取り付けられた第１電極、前記のロ
   ーラの外面に取り付けられた第２絶縁体、 前記の第１電極に平行に前記の第２絶縁体に取り付けら
   れた第２電極、この第２電極に取り付けられた絶縁層、
   及びこの絶縁層に取り付けられた第３電極からなる電極
   組立体、 ウェブが前記の第１電極及び前記の第３電極と接触して
   いるときに前記の第１電極にパルスを供給するために前
   記の第１電極に電気的に結合されたパルスの源、並びに 前記の第１電極から前記のウェブを通って進むパルスを
   受信して導電性シート材料の導電率を示す信号を与える
   ために前記の第２電極及び前記の第３電極に電気的に接
   続された装置、 を備えている、絶縁材料の層間にはさまれた導電性シー
   ト材料からなる材料のウェブの抵抗率を測定するための
   装置。 ２、材料のウェブを前記のローラと約１８０°の間接触
   させて維持するための装置、並びに 前記のウェブが前記の第１電極及び前記の第３電極と約
   ９０°の間接触した後に前記の第１電極にパルスを与え
   るように前記のパルスの源を制御するための装置、 を更に備えている、請求項１に記載の装置。 ３、絶縁材料の層間にはさまれた導電性シートの抵抗率
   を測定するための装置であって、 絶縁材料の層に一つの位置において電気的パルスを加え
   るための装置、 前記の絶縁材料の層から別の位置において前記の電気的
   パルスを受信するための装置、及び前記のパルスの振幅
   における損失を前記の導電性シートの抵抗率の関数とし
   て測定するための装置、 を備えている前記の抵抗率を測定するための装置。 ４、絶縁材料の層間にはさまれた導電性シートから形成
   されている層状材料の移動するシートの抵抗率を測定す
   るための装置であって、 前記の移動するシートと接触可能な、表面に電極を備え
   たローラ装置、 電圧パルスを発生するためのパルス装置、 電圧パルスを受信して増幅するための装置、及び 受信パルスの振幅が前記の導電性シートの導電率の関数
   であるように前記のパルス装置及び前記の増幅装置を前
   記のローラ装置上の前記の電極に電気的に接続するため
   の装置、 を備えている前記の抵抗率を測定するための装置。 ５、前記の電極が前記のローラを横切って平行に延びて
   いる、請求項４に記載の装置。 ６、前記の電極の一つが、 前記のローラに取り付けられた絶縁層、 前記の絶縁層に取り付けられた保護電極、 前記の保護電極に取り付けられた絶縁層、 前記の絶縁層に取り付けられた信号電極 からなる組立体であり、且つ 前記の増幅装置が二つの入力を備えていて、その一方が
   前記の保護電極及びこの増幅装置の出力に接続され且つ
   他方の入力が前記の信号電極に接続されている、 請求項４に記載の装置。 ７、電気的に接続するための前記の装置がスリップリン
   グ組立体からなっている、請求項４に記載の装置。 ８、前記の増幅装置が受信電圧パルスの振幅を送信電圧
   パルスと比較して前記の導電性シートの導電率を決定す
   る、請求項６に記載の装置。