JPH079369B2 - 膜厚測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、磁気テープなどの製造ラインに用いられる
被測定シートの膜厚測定装置に関し、特に被測定シート
の幅方向の膜厚分布が得られる膜厚測定装置に関するも
のである。

［従来の技術］ 一般に、磁気テープなどからなる被測定シートは、製造
ラインにおいて膜厚を一定に管理する必要があるため、
常に膜厚が測定されている。

第２図は、例えば特開昭62−34005号公報に記載された
従来の膜厚測定装置を示す構成図である。図において、
（１）は所定の速度で矢印Ａ方向に回転する回転軸、
（２）は回転軸（１）の表面から所定の空隙Ｇをもって
回転軸（１）の軸方向に平行に配設された遮光板、
（３）は回転軸（１）に密着されて回転軸（１）の回転
速度と同じ速度で矢印Ｂ方向に走行する被測定シートで
ある。

（4a）及び（4b）はレーザ光L₁及びL₂を放射する一対の
レーザ光発生器であり、回転軸（１）の軸方向に所定の
角度θをもって配設されている。（５）はレーザ光L₁及
びL₂を空隙部に向けて反射させる反射ミラーであり、矢
印Ｃ方向に微少回転して各レーザ光L₁及びL₂を空隙Ｇの
間で走査させるようになっている。

（6a）及び（6b）は各レーザ光L₁及びL₂を空隙部で収束
させるための一対の集光レンズ、（7a）及び（7b）は空
隙部を通したレーザ光L₁及びL₂を収束するための一対の
集光レンズ、（8a）及び（8b）は集光レンズ（7a）及び
（7b）を介したレーザ光L₁及びL₂を受光して受光パルス
P₁及びP₂に変換する一対の受光器、（9a）及び（9b）は
受光パルスP₁及びP₂のパルス幅を計数する一対のカウン
タである。

（10）は各カウンタ（9a）及び（9b）から得られる計数
値Q₁及びQ₂に基づいて被測定シート（３）の膜厚Ｔを演
算する演算器、（11）は演算された膜厚Ｔを表示する表
示器である。

又、第３図は第２図内の空隙部を示す部分側面であり、
X₁及びX₂はレーザ光L₁及びL₂がそれぞれ通過する位置、
G₁及びG₂は各位置X₁及びX₂における空隙の大きさを示し
ている。

次に、第３図を参照しながら、第２図に示した従来の膜
厚測定装置の動作について説明する。

製造ラインから送出された被測定シート（３）は所定速
度で矢印Ｂ方向に走行しているため、回転軸（１）は被
測定シート（３）の走行速度と同期した速度で矢印Ａ方
向に回転駆動される。

一方、レーザ光発生器（4a）及び（4b）から放射された
レーザ光L₁及びL₂は、反射ミラー（５）により空隙部に
向けて反射され且つ空隙Ｇの間で同一角速度で走査され
る。又、各レーザ光L₁及びL₂は、集光レンズ（6a）及び
（6b）により空隙部の位置でビーム径が最小となるよう
に収束される。

そして、一方のレーザ光L₁は、位置X₁において回転軸
（１）と遮光板（２）との間の空隙G₁を通過し、他方の
レーザ光L₂は、位置X₂において被測定シート（３）と遮
光板（２）との間の空隙G₂を通過し、それぞれ、各空隙
G₁をG₂通過している時間だけ集光レンズ（7a）及び（7
b）を介して受光器（8a）及び（8b）に入射される。

従って、受光器（8a）及び（8b）は、各空隙G₁及びG₂の
大きさに比例したパルス幅の受光パルスP₁及びP₂を出力
し、カウンタ（9a）及び（9b）は、各受光パルスP₁及び
P₂のパルス幅に比例した計数値Q₁及びQ₂を出力する。

演算器（10）は、各カウンタ（9a）及び（9b）からの計
数値Q₁及びQ₂に基づいて、膜厚Ｔを、 Ｔ＝Ｇ（１−Q₂/Q₁） … から求める。尚、空隙Ｇの大きさは、演算器（10）に予
め入力されているものとする。こうして演算された被測
定シート（３）の膜厚Ｔは、表示器（11）に表示され
る。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の膜厚測定装置は以上のように、一対のレーザ光L₁
及びL₂を回転軸（１）及び被測定シート（３）の上の各
位置X₁及びX₂の空隙G₁及びG₂に振り分けて走査し、各空
隙G₁とG₂との差によって被測定シート（３）の膜厚を演
算しているので、被測定シート（３）上の１つの位置X₂
における走行方向の膜厚分布しか得られず、被測定シー
ト（３）の幅方向の膜厚分布を測定することができない
という問題点があった。又、回転軸１の各軸方向位置に
おける偏心等による計測誤差を除去することができない
という問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、被測定シートの走行方向の膜厚分布のみなら
ず幅方向の膜厚分布をも得られるとともに、回転軸の各
軸方向位置の偏心等による計測誤差を確実に除去するこ
とのできる膜厚測定装置を得ることを目的する。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る膜厚測定装置は、レーザ光発生器、反射
ミラー及び受光器を一体化した測定ヘッドと、この測定
ヘッドを回転軸の軸方向に間欠的に走査駆動するための
走査駆動部と、回転軸が１以上の整数回転する間の計数
値を平均化処理するための平均化処理手段と、被測定シ
ートが回転軸上にない状態での平均化処理した計数値を
各軸方向位置の初期空隙としてあらかじめ記憶する初期
空隙記憶手段と、被測定シートを回転軸に密着して走行
させた状態での平均化処理した計数値を各軸方向位置の
走行空隙として求める走行空隙演算手段と、初期空隙か
ら走行空隙を減算して被測定シートの各軸方向位置の膜
厚を求める膜厚演算手段とを設けたものである。

［作用］ この発明においては、測定ヘッドを回転軸の軸方向の複
数位置で静止させると共に、レーザ光を被測定シートと
遮光板との間で走査して得られる複数の計数値を平均化
処理し、被測定シートの有無において平均化処理された
各軸方向位置の計測値の差から、被測定シートの幅方向
の膜厚分布を得る。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例を示す構成図であり、（１）〜
（３）、（５）及び（11）は前述と同様のものである。
又、（４）及び（６）〜（９）は（4a）及び（6a）〜
（9a）にそれぞれ対応しており、受光器（８）は被測定
シート（３）の幅方向の位置Ｘに対応した受光パルスP_X
を出力し、カウンタ（９）は受光パルスP_Xのパルス幅に
比例した計数値Q_Xを出力するようになっている。

（20）はレーザ光発生器（４）、反射ミラー（５）、集
光レンズ（６）、（７）及び受光器（８）を一体化した
測定ヘッドであり、全構成要素を一体に支持するための
フレーム（図示せず）と、このフレームを回転軸（１）
の軸方向に移動させるためのガイドレール（図示せず）
とを備えている。

（21）は回転軸（１）を回転駆動するためのモータを含
む回転駆動部、（22）は測定ヘッド（20）を回転軸
（１）の軸方向即ち被測定シート（３）の幅方向に間欠
的に走査駆動するためのモータを含む走査駆動部であ
る。

（23）は計数値Q_Xに基づいて位置Ｘにおける膜厚T_Xを演
算する演算器であり、複数の計数値Q_Xに基づく複数の膜
厚T_Xを格納すると共に、これら膜厚T_Xを平均化処理する
機能を有している。

即ち、演算器23は、回転軸１が１以上の整数回転する間
の計数値Q_Xを平均化処理するための平均化処理手段と、
被測定シート３が回転軸１上にない状態での平均化処理
した計数値を各軸方向位置Xiの空隙（初期空隙）G_Xとし
てあらかじめ記憶する初期空隙記憶手段と、被測定シー
ト３を回転軸１に密着して走行させた状態での平均化処
理した計数値を各軸方向位置Xiの空隙（走行空隙）G_X′
として求める走行空隙演算手段と、初期空隙G_Xから走行
空隙G_X′を減算して被測定シート１の各軸方向位置の膜
厚T_Xを求める膜厚演算手段とを含んでいる。

（24）は回転駆動部（21）、走査駆動部（22）及び演算
器（23）のそれぞれの動作シーケンスを制御するための
制御部であり、回転駆動部（21）内のモータに対して駆
動指令D₁を出力し、走査駆動部（22）内のモータに対し
て駆動指令D₂を出力し、又、演算器（23）に対して演算
指令Ｅを出力するようになっている。

又、演算器（23）及び制御部（24）は、被測定シート
（３）の幅方向の膜厚分布を得るための演算制御手段を
構成している。

次に、第１図に示したこの発明の一実施例の動作につい
て説明する。尚、回転軸（１）は、駆動指令D₁に基づい
て、常に所定速で回転駆動されており、又、被測定シー
ト（３）及び反射ミラー（５）の動作は前述と同様であ
る。

まず、被測定シート（３）が回転軸（１）上にない状態
で、駆動指令D₂により、測定ヘッド（20）を回転軸
（１）の軸放射に間欠的に移動させ、後に送出される被
測定シート（３）の測定位置Xiで静止させる。演算器
（23）は、演算指令Ｅに従って、回転軸（１）が整数Ｎ
（≧１）回転する間、受光パルスP_Xに相当する計数値Q_X
を複数個取り込んで平均化処理し、これを位置Xiにおけ
る空隙G_Xとして記憶する。以上の動作を、測定ヘッド
（20）を間欠的に走査駆動させながら繰り返し、複数の
測定位置Xiに対する空隙G_Xを演算器（23）に記憶させ
る。

次に、被測定シート（３）を回転軸（１）に密着して走
行させながら、前述と同様に測定ヘッド（20）を走査駆
動して測定位置Xiで静止させる。続いて、演算器（23）
は、回転軸（１）がＮ回転する間、遮光板（２）と被測
定シート（３）との間の空隙G_X′に比例した計数値Q_X′
を複数個取り込み平均化処理する。そして、位置Xiにお
ける被測定シート（３）の膜厚T_Xを、 T_X＝G_X−G_X′ … から求める。

以下、空隙G_Xが初期設定された複数の位置Xiに対して、
測定ヘッド（20）を間欠的に順次走査駆動させながら同
様に膜厚T_Xを求め、被測定シート（３）の幅方向の膜厚
分布を得る。レーザ光Ｌが通過する位置が被測定シート
（３）の側端部に達したら、測定ヘッド（20）が逆方向
に折り返し駆動されて被測定シート（３）の幅方向の間
を往復走査することは言うまでもない。

このように、測定位置Xiに対する空隙G_X及びG_X′をそれ
ぞれ平均化し、回転軸（１）の偏心並びに測定ヘッド
（20）のフレームのたわみ等による影響を全て相殺して
いるので、被測定シート（３）の幅方向の正確な分布が
得られると共に、走行方向の膜厚分布も高精度に測定す
ることができる。

尚、上記実施例では、測定ヘッド（20）が遮光板（２）
を含まない場合を例にとって説明したが、遮光板（２）
を測定ヘッド（20）に含めてもよい。この場合、遮光板
（２）は、測定ヘッド（20）と一体に移動するので、走
査方向に延長させる必要がなく小形化することがきる。

又、演算器（23）及び制御部（24）により演算制御手段
を構成したが、同様の記憶機能及び平均化処理機能を有
する１つの演算制御回路で構成してもよい。

更に、計測位置に相当した複数の位置Xiにおける空隙G_X
を初期設定したが、回転軸（１）に軸方向の寸度誤差が
なく且つ測定ヘッド（20）のフレーム及びガイドレール
に軸方向寸度誤差がない場合は、計測位置に限らない１
箇所の空隙Ｇを初期設定すればよい。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、レーザ光発生器、反射
ミラー及び受光器を一体化した測定ヘッドと、この測定
ヘッドを回転軸の軸方向に間欠的に走査駆動するための
走査駆動部と、回転軸が１以上の整数回転する間の計数
値を平均化処理するための平均化処理手段と、被測定シ
ートが回転軸上にない状態での平均化処理した計数値を
各軸方向位置の初期空隙としてあらかじめ記憶する初期
空隙記憶手段と、被測定シートを回転軸に密着して走行
させた状態での平均化処理した計数値を各軸方向位置の
走行空隙として求める走行空隙演算手段と、初期空隙か
ら走行空隙を減算して被測定シートの各軸方向位置の膜
厚を求める膜厚演算手段とを設け、測定ヘッドを複数位
置で静止させると共に、レーザ光を空隙の間で走査して
得られる複数の計数値を平均化したので、被測定シート
の幅方向の膜厚分布を高精度に測定可能な膜厚測定装置
が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第２図は従
来の膜厚測定装置を示す構成図、第３図は第２図内の空
隙部を示す側面図である。 （１）……回転軸、（２）……遮光板 （３）……被測定シート、（４）……レーザ光発生器 （５）……反射ミラー、（８）……受光器 （９）……カウンタ、（20）……測定ヘッド （22）……走査駆動部、（23）……演算器 （24）……制御部、Ｇ……空隙 Ｌ……レーザ光、Xi……測定位置 P_X……受光パルス、Q_X……計数値 T_X……膜厚 尚、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中野 英樹 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三 菱電機株式会社伊丹製作所内 (56)参考文献 特開 昭62−255806（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−144014（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−176706（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定速度で回転する回転軸と、この回転軸
   に対して空隙をもって配置された遮光板と、レーザ光を
   発生するレーザ光発生器と、前記レーザ光を前記空隙の
   間で走査させるための反射ミラーと、前記レーザ光を受
   光して受光パルスを出力する受光器と、前記受光パルス
   のパルス幅に相当する計数値を出力するカウンタとを備
   え、前記計数値に基づいて、前記回転軸に密着して走行
   する被測定シートの膜厚を測定する膜厚測定装置におい
   て、 前記レーザ光発生器、前記反射ミラー及び前記受光器を
   一体化した測定ヘッドと、 この測定ヘッドを前記回転軸の軸方向に間欠的に走査駆
   動するための走査駆動部と、 前記回転軸が１以上の整数回転する間の前記計数値を平
   均化処理するための平均化処理手段と、 前記被測定シートが前記回転軸上にない状態での前記平
   均化処理した計数値を各軸方向位置の初期空隙としてあ
   らかじめ記憶する初期空隙記憶手段と、 前記被測定シートを前記回転軸に密着して走行させた状
   態での前記平均化処理した計数値を各軸方向位置の走行
   空隙として求める走行空隙演算手段と、 前記初期空隙から前記走行空隙を減算して前記被測定シ
   ートの各軸方向位置の膜厚を求める膜厚演算手段と を設けたことを特徴とする膜厚測定装置。