JPH07234109A - 高速フィルム測定装置および方法 - Google Patents

高速フィルム測定装置および方法

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JPH07234109A
JPH07234109A JP6318048A JP31804894A JPH07234109A JP H07234109 A JPH07234109 A JP H07234109A JP 6318048 A JP6318048 A JP 6318048A JP 31804894 A JP31804894 A JP 31804894A JP H07234109 A JPH07234109 A JP H07234109A
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JP
Japan
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light
film
luminous intensity
measuring
thickness
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JP6318048A
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English (en)
Inventor
John S Huizinga
ジョン・エス・フイジンガ
Iii John J Costello
ジョン・ジェイ・コステロ・ザ・サード
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3M Co
Original Assignee
Minnesota Mining and Manufacturing Co
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Publication date
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    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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    • G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 薄い高分子フィルムの厚さを製造工程におい
て、高速かつ高精度で求める。 【構成】 高速かつ高解像度のフィルム厚さ測定装置お
よび方法である。この装置は、フィルムに吸収され得る
可干渉単色光エネルギを発する光エネルギ源、光エネル
ギを空気中のみを通過する参照光と空気中およびフィル
ムを通過する測定光とに分割する光分割手段、検出され
た参照光の光度と検出された測定光の光度とを求める検
出手段、および、参照光の光度と測定光の光度とを比較
してフィルム厚さに比例する吸収値を求める比較測定手
段を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高分子フィルムの厚さ
測定に関する。さらに詳しくは、製造工程において、可
過干渉単色光を使用して高分子フィルムの厚さを測定す
ることに関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】高分
子フィルムは、異なる特性が要求される種々の製品に使
用されている。これらのフィルムはその用途に応じて、
多様な幅および厚さのフィルムやウエブに形成される。
製造に際して考慮されることは、引張り強さ、耐久性、
他のフィルムのための基材としての使用可能性、着色性
つまり顔料の受入性、エッチングの容易性、透明度、お
よび製造の容易性等である。
【０００３】フィルムに要求される厚さはその特定の使
用目的に応じて異なる。フィルム厚さの測定は、多数の
測定システムによって行なわれる。それらの測定システ
ムには、針を使用する機械的なカリパー、β線を照射す
るゲージ、フィルタにかけられた帯域の広い光源を使用
するカリパー、Ｘ線を照射するゲージ、γ線を照射する
ゲージ等が含まれる。
【０００４】針を使用する機械的なカリパーは、原理は
簡単であるが、製造工程中における使用には適していな
い。この方法においては、ストックロールから高分子フ
ィルムのサンプルが取り出され、その厚さが測定され、
そしてストックロールに戻される。この方法は正確であ
るが、工程に時間がかかり、測定誤差がストックロール
全体にわたって平均化される。
【０００５】ベータ線を照射するゲージは製造工程を制
御するために使用されてきたが、非常に時間がかかり、
放射線を放つという危険をはらんでいることが分かっ
た。ベータ線を照射するゲージは、不正確で、高分子フ
ィルムのウエブに照射しうる電子の数に制限があること
が示された。ベータ線を照射するゲージの不正確さは、
坪量を厚さに変換する際に材料の密度が一定であると仮
定していることに起因する。
【０００６】フィルタにかけられた帯域の広い光源は、
非常に効率が悪く、使用されている光源は、高分子フィ
ルムの厚さの測定に使用できる狭い帯域幅を得るために
はフィルタにかける必要があるものである。フィルタリ
ング工程において相当量のエネルギが浪費され、それら
は熱として失われる。フィルタリング工程において帯域
幅を狭しているにもかかわらず、その波長域はなお相当
に広く、測定システムにおいて無視できない誤差を招
く。
【０００７】Ｘ線やγ線を照射するゲージは改良されて
きたが、これらの放射線を取り扱うことは非常に危険で
あるので実用的ではない。
【０００８】前述のシステムは工程が遅くて不正確であ
るから、相当の浪費が生じる。オンラインで使用される
ベータ線を照射するゲージの場合には、変化速度が遅い
ので、製造工程において十分な変化が得られるまでに相
当量の材料が工程を通過する。オフラインで使用される
他のゲージにおいては、代表的なサンプルを得なければ
ならない。高分子フィルムのストックロールは、数千フ
ィートのフィルムを巻き取ることもよくある。各ロール
について代表的なサンプルが測定されるのみであるか
ら、サンプルが粗悪な場合にはストックロールの巻き取
られているフィルムのすべてが粗悪であると推定され、
たとえ本当に粗悪なフィルムが一部分のみであったとし
てもすべてが廃棄されてしまう。勿論、その逆も起こり
得る。つまり、サンプルが良好な場合には、本当に良好
な部分が一部分のみであったとしもすべてが良好である
と推定される。
【０００９】現在、製造工程をオンラインで監視して制
御することにより、薄すぎるフィルムが製造されたり相
当の浪費が生じるようなことを、皆無にするまでは不可
能としてもある程度減じることができる正確な方法は存
在しない。
【００１０】
【発明の開示】本発明は、薄い高分子フィルムシートま
たはウエブの厚さを測定するのに使用される測定装置に
関する。有効な単色光光源を使用し、均質な材料による
光の吸収に関するランバートの法則を用いて求められた
高分子フィルムによる光の相対吸収に基づいて、薄い高
分子フィルムの厚さを求める高速かつ高精度の測定方法
を得ることができる。
【００１１】本発明の一実施例においては、その高速性
を利用して、高分子フィルムの製造工程においてフィル
ム厚さを測定して、連続的かつ迅速に測定値の読みが提
供される。そのような読みは、製造工程を定められたパ
ラメータ範囲内に維持するフィードバック制御システム
に利用される。このようにして、製造工程が薄すぎるフ
ィルムまたは厚すぎるフィルムを製造しそうになった場
合に、前記制御システムがそのような傾向をオンライン
で修正する。この実施例においては、測定機構が移動し
ているウエブの側端部から側端部へと移動することがで
き、ウエブの移動方向に沿った測定だけでなく、ウエブ
の幅方向に沿って厚さを測定することもできる。この装
置は、周期的にウエブの外側へと移動してエアサンプル
から自動的に厚さが０である場合の読みを得るとともに
厚さが既知のフィルムサンプルからキャリブレーション
のための読みを得ることにより、キャリブレーションを
行うことができる。
【００１２】本発明の他の実施例においては、乳光を発
する、つまり半透明の薄い高分子フィルムの厚さをオン
ライン測定することが可能になる。すべての高分子フィ
ルムが透明であるわけではなく、光を散乱させる効果を
有しているものは半透明であり乳光を発する。光の散乱
は、光の吸収を利用する厚さ測定に影響を及ぼし、この
結果、光の吸収とフィルム厚さとの関係が非線形にな
る。本発明においては、光の吸収と光の散乱との両方が
測定される。そして、光の散乱に起因する光の吸収の変
化が修正され、光の散乱に起因するフィルム厚さの計算
値への影響が除去される。
【００１３】本発明のさらに他の実施例においては、複
数の製造ラインに対して適用可能なポータブルタイプの
装置が提供される。この装置は、各製造ラインに対して
容易かつ簡単に組み付けることができる。この装置は、
改良された光線チョッパーを使用することにより、１つ
の光源を使用して測定光の光度および参照光の光度を測
定することができる。この実施例においては、装置をオ
フラインにまで移動させることにより、ゼロ点設定およ
びキャリブレーションを容易に行うことができ、さらに
容易に製造工程へと戻すことができる。
【００１４】
【実施例】本発明の実施例を添付の図面を参照しつつ以
下に説明する。本発明は、材料の厚さを測定する方法お
よび装置に関する。
【００１５】本発明は、好ましい実施例においては、製
造工程における製品厚さのオンライン測定に使用され
る。そして、この測定値を利用して薄い高分子フィルム
の製造において製品の厚さを調整し、製造工程の制御が
行なわれる。さらに本発明によれば、フィルム厚さのス
ポット測定を迅速にオフラインにて最小限の装置構成に
よって行うことができる。
【００１６】図１を参照すると、装置10は、レーザ12、
光線チョッパー16、光線スプリッター18、ミラー24、お
よび光検出器26、28を備えている。装置10はさらに、従
リニアモータ32、34、モータトラック36、38、エアサン
プル40、および厚さが既知のサンプルフィルム42を備え
ており、これらはフレーム56内に配置されている。コン
ピュータサブシステム44が、ケーブル46、48によって光
検出器26、28および従リニアモータ32、34に接続されて
おり、検波器50およびモータ駆動装置52、54を制御して
いる。
【００１７】実際の操作において、装置10は、高分子フ
ィルムの製造工程のオンライン監視を行うことが可能で
ある。高分子フィルム30は、連続するシートまたはウエ
ブとして製造され、最終的にはストックロールに巻き取
られる。レーザ12は、有効な単色光光線14を発する。光
線14の波長は3390nmであり、ポリエステル製の高分子フ
ィルム30に吸収される。しかし、被測定高分子フィルム
によっては、他の波長の光が使用されてもよい。他の例
としては、ポリプロピレンは2390nmの領域の波長を吸収
する。レーザソースは、十分に強い光をつくることがで
き、光線を高分子フィルム30上に集中させなくてもよい
という点において好ましい。製造工程のある部分におい
て、高分子フィルム30は移動しそれに伴ってフラッタリ
ングが生じる。このフラッタリングの影響を受けないの
は、レーザソースからの光だけである。他の実施例にお
いては、ヘリウム-ネオンレーザを使用することも有効
であることが分かっている。
【００１８】光線チョッパー16によって、光線14は例え
ば１kHzの既知の周波数で分断される。その結果、光線1
4は不連続な光パルスに分割される。これらの光線14の
パルスの検出を同期化することにより、例えば60Hzの周
波数で変化する電流や室内光等の周囲のノイズの影響を
減じることができる。図１に示されている光線チョッパ
ー16は、１kHzの周波数で振動する音叉である。そし
て、光線14は光線スプリッター18により分割される。光
線スプリッター18は、亜鉛とセレン化物から構成されて
おり、光線14のほぼ75％を反射して測定光20として使用
し、光線14の残りのほぼ25％を透過させて参照光22とし
て使用し得るようにその方向が設定されている。参照光
22は光検出器26へ向けられる。光検出器26からは参照光
の光度が得られる。測定光20はミラー24で反射して光検
出器28へ向かう。光検出器28からは測定光の光度が得ら
れる。参照光の光度と測定光の光度との比をとることに
より、光度比Ｉが得られる。光度比Ｉは測定光の光度に
比例する（後述の等式１参照）。空気中を通過した参照
光22の光度と高分子フィルム30中を通過した測定光20の
光度との比(光度比)を使用すれば、レーザ12に起因する
ノイズを減じることができる。
【００１９】測定光20が隙間40を通過したときの測定光
の光度と参照光の光度との比を求めることにより、装置
10のゼロ点設定を行うことができる。これら２つの測定
値の比が光度比Ｉ0である。後述の等式１に示されるこ
の比は、フィルム厚さが０の場合つまりエアサンプルを
測定した場合の値である。このことは、高分子フィルム
30を装置10内に配置する前に行なわれる。代わりに、よ
り実用的な実施例としては、高分子フィルム30が装置10
内に配置された後に、トラック36、38上を移動する従リ
ニアモータ(slaved linear motor)32、34を使用して測
定光20を高分子フィルム30の縁部よりも外側に移動させ
ることもできる。ゼロ点設定が行なわれ後で測定光20が
高分子フィルム30を通過せしめられ、高分子フィルム30
に吸収された後の測定光の光度が求められる。
【００２０】高分子フィルム42等の厚さの分かっている
サンプルによる吸収後の光度比を測定することにより、
装置10のキャリブレーションが行なわれる。ゼロ点設定
時の空気中における光度比と、厚さの分かっているフィ
ルムを通過後の光度比とを求めることにより、曲線上の
２つの点を定めることができる。ランバートの法則を満
たすよう、できる限り直線に近い曲線が得られるように
光の振動数が選択される。ランバートの法則は、次式１
で示される。 式１: Ｉa／Ｉ0a＝ｅ-αt ここで、光度比Ｉ0は参照比である。この例においては
ゼロ点設定時の読みであって、ウエブの縁部の外側にお
いて空気中に光を通して得られた値である。光度比Ｉは
測定光20の光度と参照光22の光度との比であり、測定光
20を高分子フィルム30に通過させて得られる値である。
eは自然対数である。αは吸収係数である。吸収係数は
フィルムの厚さによって変化することはないが、使用さ
れる光の波長によって変化する。tは均質な吸収材料の
厚さである。このように、ゼロ点設定時の値とキャリブ
レーション時の値との間の傾斜を求めることにより、等
式１における定数αを求めることができる。等式１を変
形して厚さtを求めると次式２のようになる。 式２: t＝(１／α)ln(Ｉ0a／Ｉa) 定数αは使用される波長によって変化することはないの
で、定数αを決定するためのキャリブレーションを繰り
返す必要はない。しかし、装置10は、サンプル高分子フ
ィルム42を、測定光20がフィルムの外側に移動するごと
に隙間40を利用してゼロ点設定を行うことができるよう
に、フレーム56内に搭載することができる。装置10によ
って測定された厚さtを、その製造工程のパラメータと
比較して、フィードバック形式で当該パラメータにおけ
るウエブの最適厚さを達成することができる。
【００２１】図２は装置10の側面図であり、移動する高
分子フィルム30に対する装置10およびフレーム56の相対
位置を示している。図２に示されているように、高分子
フィルム30は、製造工程においてローラ58からローラ60
へと移動する。したがって、高分子フィルム30は図１の
紙面以外の面上を移動していることになる。測定光20が
高分子フィルム30の表面に入射する場合に、高分子フィ
ルム30に直交する面に対する角度がほぼ５°(0.0873ラ
ジアン)よりも小さくなることがないようにフレーム56
の方向が決められている。フレームをそのような方向に
向けることにより、測定光20の高分子フィルム30からの
好ましくない反射を最小限にすることができる。
【００２２】図１に示されている装置10は、周波数が１
kHzの光線チョッパー16を使用している。光検出器26、2
8からの光度出力値のサンプリングは光線チョッパー16
により同期化されており、各検出器26、28から同一の割
合で出力値が得られる。コンピュータシステム44は連続
する10個の読みを平均して、１秒当たり100個の測定値
をサンプリングする。この実施例においては、レーザ光
線の直径はほぼ0.83mmである。適当なフィルム送り速度
およびデータ採取時間が選択されれば、各読みごとにほ
ぼ3.175mm(１／８インチ)の高分子フィルム30が測定光2
0を通過する。ウエブの速度を609.6m／分(2000フィート
／分)とすれば、10.16m(100／３フィート)の長さの高分
子フィルム30について100個の測定値を得ることができ
る。このことは、ほぼ101.6mm(４インチ)の長さの高分
子フィルム30ごとに、3.175mm(１／８インチ)の断片に
ついて厚さ測定を行うこととほぼ等価である。
【００２３】本発明においては、従リニアモータ32、34
が使用される。他のタイプのモータとして、ベルト駆動
モータやねじ駆動モータを使用することができるが、従
ステッパーモータであればどのようなモータであっても
使用することができる。従ステッパーモータを使用すれ
ば、全移動範囲にわたって光学部材の適切な位置合わせ
を連続的に行うことができる。従リニアモータ32、34
は、トラック36、38上を254mm／秒(10インチ／秒)の速
度で前後に移動することが可能である。高分子フィルム
30を巻き取るストックロールは、平均的なものでその幅
が1524mm(60インチ)である。したがって、装置10は６秒
間隔で測定光20をウエブの縁部よりも外側に位置せしめ
ることができる。つまり装置10は、600回の測定を行う
ごとにゼロ点設定が行なわれ、再度のキャリブレーショ
ンを行うための測定値を得る。
【００２４】前述のように、式１を用いて、測定光20の
光度と参照光22の光度との比から高分子フィルムの厚さ
を求めることができる。均質の材料においては、光の吸
収は、材料の厚さと光の吸収量に関するランバートの法
則に従う。ポリエステル等の高分子フィルムは均質であ
り、その場合、3390nmの波長領域の光が吸収される。高
分子フィルムのすべてが光学的に透明であるわけではな
い。光を散乱する物理的または化学的な特徴が高分子フ
ィルム内に存在する場合にはその高分子フィルムは半透
明となる。
【００２５】多くの半透明高分子フィルムは、光を吸収
するだけでなく同時に光を散乱させる。したがって、光
の吸収による光度の損失と光が散乱することによる光度
の損失とがある。しかしながら、これらの損失量を対数
目盛において直線で表した場合には、その傾斜は互いに
異なる。吸収だけが測定されて散乱の影響が無視された
場合には、半透明高分子フィルムの厚さを示す読みは異
常に大きくなる。
【００２６】散乱の影響は、等式１に示されるランバー
トの法則と同様に指数的である。散乱の影響は次式３で
表される。 式３: Ｉs／Ｉ0s＝ｅ-τt ここで、τは懸濁定数であり、Ｉ0sは半透明の基材を通
過する前の光度比を、Ｉsは同基材を通過した後の光度
比を示している。
【００２７】ある種の半透明のフィルムにおいては、測
定された光度比の損失は吸収と散乱との結果である。そ
して、吸収と散乱それぞれの測定された光度比の損失へ
の影響は、式１と式３との組み合わせによって表される
ものであり、次式４で示される。 式４: Ｉ／Ｉ0＝(Ｉa／Ｉ0a)(Ｉs／Ｉ0s)＝(ｅ-αt)
(ｅ-τt) 式４を変形してtを求めると次式５のようになる。 式５: t＝(１／(α＋τ))ln(Ｉ0／Ｉ)となる。
【００２８】図３には、本発明の他の実施例に係る装置
11が示されている。装置11は、半透明のウエブ、つまり
ウエブ内において光を散乱する効果によって乳光を発す
るウエブの厚さを測定するものである。光学的な透明度
の変化は、一部においては、フィルムの表面欠陥、大き
な粒子、またはフィルム自体の固有の特性(例えば、ポ
リプロピレンであること)による。光を散乱させるこれ
らの効果は光の吸収とは無関係であり、光の散乱が表面
欠陥に起因する場合にはフィルム厚さとも無関係であ
る。
【００２９】装置11は、光線72を発する可視スペクトラ
ムレーザ70を備えている。光線72は、高分子フィルム30
上において測定光20と交差するように方向が設定されて
いる。ポリプロピレンの場合には、レーザ12は波長2390
nmの光を出力する。この波長はポリプロピレンに対して
理想的である。それは、光の吸収とフィルム厚さとの間
に直線関係があるからである。レーザ70から発せられる
光の波長は、高分子フィルム30を構成する材料による吸
収が最小限であるものが選択される。それは、レーザ70
からの光は散乱による影響のみを測定するためのものだ
からである。ポリプロピレンに対してレーザ70から発せ
られる理想的な波長の光は、赤領域の可視光である。こ
れに比べると、測定光20は、散乱と吸収の両方の影響を
受ける。したがって、測定光20により得られる厚さの測
定値は不当に大きい。検出器74からの出力値と検出器2
6、28からの出力値との比をとれば、散乱による影響を
除去し吸収による影響のみを測定して、式５に示されて
いるように厚さを求めることができる。装置11のゼロ点
設定および再度のキャリブレーションは、装置10の場合
と同様に、隙間40をエアサンプルとして使用し、そして
厚さと散乱特性とが既知のサンプルフィルム42を使用し
て行なわれる。
【００３０】レーザ70を使用すれば定数τをオンライン
計算することができ、式５からtを求めることができ
る。式３からτを求めると次式６のようになる。 式６: τ＝(１／t)ln(Ｉ0s／Ｉs) 式６を式５に代入してtを求めると次式７のようにな
る。 式７: t＝(１／α)ln((Ｉ0／Ｉ)(Ｉs／Ｉ0s)) 空気等の適切なサンプルを使用することにより、必要時
に装置のキャリブレーションを行うことができる。
【００３１】図４は、１つの光検出器102のみが使用さ
れる簡単化された実施例である装置100を示している。
装置100は、ウエブの移動方向に沿った方向にのみ測定
を行うように設計されている。フレーム104はＣ字状で
あり、これにより装置100は移動しているウエブに沿っ
てスライドすることができる。装置100は、１つの製造
ラインから他の製造ラインへとドリーに載せて移動させ
ることができる。
【００３２】装置100は、図５に示された同期化された
光線チョッパー106を使用している。図示されているよ
うに、光線チョッパー106は多数の孔を備えたホイール
である。光線チョッパー106は、中心付近で円状に配置
された８個の孔とその外側に円状に配置された16個の孔
とからなる24個の孔を有していることが好ましい。これ
らの孔は、内側の円を構成する孔と外側の円を構成する
孔とがチョッパー106の同一半径上に位置することがな
いように配列されている。
【００３３】レーザ108は、光線110を照射する適切な光
源である。光線110は、吸収を利用して高分子フィルム
の測定を行なうのに適した波長を有している。光線110
は、光線スプリッター112によって、測定光114および参
照光116へと分割される。測定光114は、チョッパー106
上の外側の円を構成する孔に投射される。チョッパー10
6は回転しており、チョッパー106が１回転するごとに測
定光114は16個のパルスを作り出す。ミラー118は、参照
光116を反射させてチョッパー106上の内側の円を構成す
る孔に投射するように配置されている。この結果、チョ
ッパー106が１回転するごとに参照光116は８個のパルス
を作り出す。このように、チョッパー106上の孔は、光
検出器102が測定光114および参照光116から２つのパル
スを受け取るように配置されている。そして、図６に示
されているようなパターンが繰り返される。図６におい
て、縦軸は光度を、横軸は時間を表している。
【００３４】チョッパー106を通過した測定光114は、ミ
ラー120および122によって順に反射される。そして、フ
レーム104の一方の腕部から他方の腕部へと進行して光
検出器102に到達する。フレーム104は、移動している高
分子フィルム124の上方に配置されており、しかも測定
光114が適切な入射角をもって高分子フィルム124を通過
するように配置されている。この適切な入射角とは、高
分子フィルム124に直交する面に対してほぼ５°(0.0873
ラジアン)よりも小さい角度である。チョッパー106を通
過した参照光116は、ミラー120、126、128、および130
によって順に反射される。そして、フレーム104内部を
進行して光検出器102に到達する。参照光116は、高分子
フィルムを通過することなく空気中のみを通過して光検
出器102に到達する。
【００３５】装置10の場合と同様に装置100において
も、光検出器102から得られる測定光114の光度と参照光
116の光度との比から光度比Ｉが求められる。Ｉ0および
αは、エアサンプルと厚さが既知のサンプル高分子フィ
ルムとをオフラインで測定することにより求められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 高分子フィルムの製造工程におけるオンライ
ン測定に使用される本発明の装置の一実施例を示す説明
図である。
【図２】 図１の装置の側面図である。
【図３】 高分子フィルムの製造工程におけるオンライ
ン測定に使用される本発明の装置の他の実施例を示す説
明図である。
【図４】 本発明のさらに他の実施例を示す平面図であ
る。この装置は複数の製造ラインに使用することが可能
なポータブルタイプのものである。
【図５】 本発明において使用される改良された光線チ
ョッパーの正面図である。
【図６】 本発明において使用される光検出器から得ら
れる光度信号を図式化したグラフである。縦軸は光度
を、横軸は時間を示している。
【符号の説明】
10、11 材料の厚さを測定する装置 12 レーザ 14 光線 16 光線チョッパー 18 光線スプリッター 20 測定光 22 参照光 24 ミラー 26、28 光検出器 30 高分子フィルム 32、34 従リニアモータ 36、38 モータトラック 40 エアサンプル(隙間) 42 サンプル高分子フィルム 44 コンピュータサブシステム 46、48 ケーブル 50 検波器 52、54 モータ駆動装置 56 フレーム 58、60 ローラ 70 レーザ 72 光線 74 検出器 100 材料の厚さを測定する簡単化された装置 102 光検出器 104 フレーム 106 光線チョッパー 108 レーザ 110 光線 112 光線スプリッター 114 測定光 116 参照光 118、120、122 ミラー 124 高分子フィルム 126、128、130 ミラー 200 光度を表す縦軸 202 時間を表す横軸

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高速かつ高精度のフィルム厚さ測定装置
    であって、 フィルムに吸収され得る可干渉単色光エネルギを発する
    光エネルギ源、 光エネルギ源と協働し、光エネルギを空気中のみを通過
    する参照光と空気中およびフィルムを通過する測定光と
    に分割する光分割手段、 検出された参照光の光度と検出された測定光の光度とを
    求める検出手段、および検出手段と協働し、参照光の光
    度と測定光の光度とを比較することにより、フィルム厚
    さに比例する吸収値を求める比較測定手段、を有する装
    置。
  2. 【請求項２】 フィルムに吸収されずフィルムの散乱効
    果にのみ影響される可干渉単色光エネルギの他の測定光
    を、フィルム上の前記測定光が通過する位置と実質的に
    同一の位置に照射する手段、 検出された前記他の測定光の光度比を求める手段、およ
    びこの光度比に基づいて、フィルムの散乱効果の前記吸
    収値に対する影響を除去して吸収値を修正する手段、を
    さらに有する請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記光分割手段と協働するチョッパー手
    段をさらに備えており、このチョッパー手段は可干渉単
    色光エネルギを分割される前に分断する、請求項１記載
    の装置。
  4. 【請求項４】 キャリブレーション手段をさらに備えて
    おり、このキャリブレーション手段は、前記測定光をフ
    ィルムを通過させずにエアサンプルのみを通過させると
    ともに、測定光を既知の厚さを有するサンプルフィルム
    を通過させて、測定光のキャリブレーションを行う、請
    求項１記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記光分割手段と協働する移動手段をさ
    らに有しており、この移動手段により光分割手段がフィ
    ルムを幅方向に横断するように前後に移動することが可
    能であり、 フィードバック制御手段をさらに有しており、このフィ
    ードバック制御手段は前記吸収値を使用して、製造され
    るフィルム厚さをフィルムが移動している製造工程中に
    おいて制御する、請求項１記載の装置。
  6. 【請求項６】 フィルムの製造工程において移動するフ
    ィルムを測定する方法であって、 フィルムに吸収され得る可干渉単色光エネルギを発する
    工程、 可干渉単色光エネルギを参照光と測定光とに分割する工
    程、 空気中およびフィルムに測定光を通過させる工程、 空気中のみに参照光を通過させる工程、 検出された参照光の光度と検出された測定光の光度とを
    求める工程、および参照光の光度と測定光の光度とを比
    較することにより、フィルム厚さに比例する吸収値を求
    める比較工程、を含む方法。
  7. 【請求項７】 フィルムに吸収されずフィルムの散乱効
    果にのみ影響を受ける可干渉単色光である第２測定光を
    発する工程、 第２測定光を前記測定光がフィルムを通過する位置と実
    質的に同じ位置でフィルムを通過させる工程、 検出された第２測定光の光度を求める工程、および第２
    測定光の光度に基づいて前記吸収値を修正して、光の散
    乱が吸収値に及ぼす影響を除去する工程、をさらに含む
    請求項６記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記測定光を周期的にフィルム外側へ移
    動させてエアサンプルのみを通過させ、さらに測定光を
    周期的に厚さが既知のサンプルフィルムを通過させるこ
    とにより、測定光のキャリブレーションを行う工程、を
    さらに含む請求項６記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記測定光をフィルムの幅方向に沿って
    前後に移動させて、前記吸収値を使用して製造されるフ
    ィルムの厚さを製造工程中において制御する工程、をさ
    らに含む請求項６記載の方法。
  10. 【請求項１０】 (１)前記測定光の光度に対する参照光
    の光度の比を求め、この比と参照比とを比較してフィル
    ムの厚さを求める、(２)Ｉを測定光の光度と参照光の光
    度との光度比、Ｉ0を参照比、αをキャリブレーション
    定数、tをフィルムの厚さとして、ランバートの法則Ｉa
    ＝Ｉ0ae-αtを使用する、(３)Ｉを測定光の光度と参照
    光の光度との光度比、Ｉ0を参照比、αをキャリブレー
    ション定数、tをフィルムの厚さとして、等式t＝(１／
    α)ln(Ｉ0a／Ｉa)を使用する、および(４)Ｉを測定光の
    光度と参照光の光度との光度比、Ｉ0を参照比、αをキ
    ャリブレーション定数、tをフィルムの厚さ、Ｉ0sを半
    透明の基材を通過する前の光度比、Ｉsを同基材を通過
    した後の光度比として、等式t＝(１／α)ln((Ｉ0／Ｉ)
    (Ｉs／Ｉ0s))を使用する、のうちのいずれかの計算が前
    記比較工程において行なわれる、請求項６記載の方法。
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