JPH076763B2

JPH076763B2 - 膨潤膜厚計

Info

Publication number: JPH076763B2
Application number: JP62316977A
Authority: JP
Inventors: 勇夫露木
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1987-12-15
Filing date: 1987-12-15
Publication date: 1995-01-30
Anticipated expiration: 2010-01-30
Also published as: JPH01156602A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、時間と共に変化する膜の厚みを測定し表示・
記録する膜厚計に関する。特に、支持体の上に塗工され
た塗膜が、液体を吸収膨潤し、膜の厚みが変化する状態
を時々刻々観測して記録する膨潤膜厚計に関する。

例えば、写真用フィルム、印画紙などの写真感光材料
は、現像液等の処理により画像を形成するが、処理液中
での感光塗膜の膨潤の挙動が、処理中における化学反応
速度、膜の物理的強度や、処理終了後の膜の物理的性
質、表面外観等の仕上がり品質に密接に関係することが
わかっており、写真感光材料の設計、工程管理、品質管
理において、膨潤挙動の測定は欠かせないものになって
いる。

（従来の技術と問題点）膨潤挙動の簡単な測定法としては、精密膜厚計を用いて
時間を追って複数回測定し、人手でプロットする方法が
ある。この時用いられる精密膜厚計には、機械式マイク
ロメータ型、電子式マイクロメータ型があるが、測定圧
を低くして被測定物の変形を最小に保ちながら精度良く
測定するためには、差動トランスを用いた電子マイクロ
メータが適している。これは、円筒コイル中のコアに接
続した測定端子をフィルム面に接触させ、そのわずかな
変位をインピーダンスの変化として測定するものであ
る。

しかしながら、処理液中の感光材料のような場合に、膨
潤挙動を正しく測定するためには、数秒乃至数十秒の間
に起きる変化を連続的に測定する必要があり、通常の精
密膜厚計を用いて人手で測定することは不可能であっ
た。

又、電子マイクロメータ型膜厚計に記録計を接続して連
続記録する方法も行なわれており、例えば、フィルムを
連続的に送りながらフィルムの長さ方向の変位を記録す
る装置が市販されている（安立電気製フィルム厚み測定
器）。

しかしながら、膨潤挙動の測定の場合、フィルムの測定
箇所を固定し時間と共に膨潤する膜の上に測定端子を接
触させたまま測定しようとすると、測定端子そのものに
より液体の吸収が妨げられ、更にそれに伴い膨潤が妨げ
られることになり、正確な測定はできない。

測定端子の影響を除くためには、測定ロッドを絶えず上
下させつつ試料に断続的かつ短時間だけ接触するように
する必要があり、単に記録計を接続して記録する場合に
は、激しい上下変動のカーブが観測され、その接触の瞬
間のみのデータをカーブから読み取ることになり、正確
な測定は極めて困難であった。

（発明が解決しようとする問題点）本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決して、測
定ロッドを絶えず上下させつつ試料に断続的かつ短時間
だけ接触するようにする測定法において、その接触の瞬
間のデータのみを正確に取り出す装置、即ち、時間と共
に膜の厚みが変化する状態を時々刻々観測して記録する
膨潤膜厚計を実現することにある。

（問題点を解決するための手段）かかる目的は、膨潤する試料表面に加わる測定圧を２〜
15gの低荷重とした測定ロッドを上下動するカム駆動ユ
ニットと、該測定ロッドの変位を検出する差動トランス
とを具備した膜厚検出部と、該差動トランスの出力から
ミニマムピーク値を検出し、これをトリガーとしてその
一定時間後の該差動トランスの出力をミニマムピークホ
ールド回路にホールドさせるコンパレータと、該測定ロ
ッドを一定の周期で上下動させ、該差動トランスの出力
が予め定めたトリガーレベルを通過したことを検出し、
これをトリガーとして該ミニマムピークホールド回路の
ホールド値及び外部への出力値を更新させる測定トリガ
ー回路とを具備した間欠サンプリング制御部から成るこ
とを特徴とする膨潤膜厚計により達成される。

第１図は、本発明の全体構成を示すシステム図である。

システムの全体は、大きく分けて、膜厚検出部１と間欠
サンプリング制御部２とに分けられる。

間欠サンプリング制御部２はアンプ・ローパスフィルタ
３、トラックホールド回路４、差動アンプ５、ミニマム
ピークホールド回路６、サンプルホールド回路７、測定
トリガー回路８、コントローラ９、コンパレータ10の各
回路、及び操作スイッチ11、ディジタル表示部12、外部
出力端子13から成っている。

第２図は、膜厚検出部１の概略構造図を示す。

膜厚検出部１は測定ロッド17と、該測定ロッド17の変位
を検出する差動トランス14と、上下動するカム駆動ユニ
ット20とを具備している。

測定ロッド17は上部で差動トランス14の円筒状コイル15
の中に遊嵌するコア16に接続されており、又下部におい
て試料22と接触するコンタクト治具18が取り付けられて
いる。

測定すべき試料22を巻き付けたドラム21の頂点に、測定
ロッド17の先端に取り付けたコンタクト治具18が近接
し、かつ上下に移動できるように配置され、測定ロッド
17及びコンタクト治具18はカム駆動ユニット20により駆
動ロッド19を介して周期的に上下動させられる。

差動トランス14の出力をトリガーとして間欠サンプリン
グ部２が作動する。

（作用）第２図において、試料22は例えば写真感光フィルムの乳
剤塗膜の上に例えば水滴をたらしたものであり、その上
から測定ロッド17の先端に取り付けたコンタクト治具18
を軽く接触させる。試料22の固定を確実にする方法とし
ては、第２図のドラム21の代わりに吸引手段を設けた平
面台を用いてもよい。

測定圧の影響を防ぐために測定ロッド17及びコンタクト
治具18はカム駆動ユニット20により駆動ロッド19を介し
て一定の時間間隔例えば0.5秒間隔で上下に動かされ
る。測定圧は差動トランス14のコア16、測定ロッド17、
コンタクト治具18の合計の重量で決まるが、正確な膨潤
厚みを得るためにはできる限り軽いことが望ましく、カ
ム駆動ユニット20の中に図示されていないカウンターウ
エイトを設けて２〜15gの範囲で調節できるように製作
する。

又、カム駆動ユニット20のカムの形状は、コンタクト治
具18が試料22に接触する瞬間に、強い衝撃を与えないよ
う、そのストロークの下方において降下速度を低下させ
る形状を与えることが重要である。

又、測定ロッド17のコンタクト治具18が試料22に接触し
た瞬間には、膨潤した試料22の表面に若干の振動を生ず
るので、安定した測定値を得るには、接触した瞬間から
一定時間経過した後の値、例えば0.1秒後の値をサンプ
リングして用いることが有効である。

第１図及び第２図を参照しながらまず測定モードについ
て信号の流れを説明する。

測定を開始し、試料22が膨潤するに従って膜厚は厚くな
り、測定ロッド17及びコンタクト治具18が下りた時の位
置が時間と共に高くなる。

従って、差動トランス14の出力は、カム駆動ユニット20
によって動かされる周期的な上下運動に、その一回毎の
極小値が時間と共に上昇する成分が加わった形で表され
る。

差動トランス14の出力は、間欠サンプリング制御部２に
入力され、まずアンプ・ローパスフィルタ３で増幅され
ると共に、高周波ノイズ、例えば20Hz以上の高周波成分
がカットされる。

次のトラックホールド回路４は、差動トランス14の出力
を直接ディジタル表示部12に出力するためのホールド回
路であり連続測定時は機能しない。

信号は更に差動アンプ５でゼロ点及びゲインの調整がさ
れた後、ミニマムピークホールド回路６に送られると共
に、コンパレータ10にも送られる。コンパレータ10で
は、信号を予め設定した値と比較し、コンタクト治具18
が試料22に接触し再び上がり始める極小値、即ち差動ト
ランス14の出力の変化率がゼロとなる点を検出し、コン
トローラ９にピーク値ホールドを指示する。ミニマムピ
ークホールド回路６はこの指示を受け、一定時間後例え
ば0.1秒後の値をホールドし次のサンプルホールド回路
７に送る。

一方、差動トランス14の出力は同時に測定トリガー８の
回路に送られ、予め設定された電圧を信号が上向きに通
過する瞬間をとらえて、コントローラ９にトリガー信号
を発する。コントローラ９はこのトリガーを受け、コン
パレータ10に指示して新たなミニマムピーク値を検出さ
せ、上記ミニマムピークホールド回路６のホールド値を
更新すると共に、サンプルホールド回路７にホールドさ
れた値をディジタル表示部12及び外部出力端子13に出力
させる。

従って、ディジタル表示部12及び外部出力端子13に出力
される波形は、上記上下運動の一周期の長さを一段とす
る階段状の波形となる。

これらの信号の処理は出力までアナログで扱う事もでき
るし、又第１段の増幅後A/D変換しディジタルの形で処
理・出力することもできる。

本発明の特徴は、差動トランス14の出力自身をトリガー
として利用するところにある。即ち、測定トリガー回路
８においては、ホールド値の更新及び出力のタイミング
を、又、コンパレータ10においてはミニマムピークのサ
ンプリングのタイミングを、それぞれコントローラ９に
指示しつつ連続的に、かつ必要なデータのみ、即ちミニ
マムピーク値のみを出力させるのである。

上記作用の時系列的な関係を、第３図を用いて説明す
る。

第３図において、差動トランス14の出力は上下運動する
波形で示される。

この信号は、第１図におけるミニマムピークホールド回
路６、測定トリガー回路８、並びにコンパレータ10に入
力される信号波形を示している。

図中、出力ゼロ点レベルは膨潤を開始する前の差動トラ
ンス14の出力の極小値である。

今、膨潤を開始した直後に、差動トランス14の出力が予
め定めた測定トリガーレベルをC₀点で上向きに通過した
とすると、トリガー信号がコンパレータ10に送られ、コ
ンパレータ10は、差動トランス14の出力を予め設定した
コンパレータ比較基準レベルと比較して、その差の変化
を監視し、極小点A₀でミニマムピーク値B₀を検出する。
この値をミニマムピークホールド回路６がホールドす
る。

次のトリガー信号がC₁点で発せられると、ミニマムピー
クホールド回路６にホールドされていたB₀値がサンプル
ホールド回路７に移送され、サンプルホールド回路７に
ホールドされると同時に、ディジタル表示部12及び外部
出力端子13に出力される。C₁点で発せられるトリガー信
号は、同時にコンパレータ10にも送られ、コンパレータ
10が新たな極小値B₁の監視を開始し、次の極小点A₁でB₁
値を検出すると、ミニマムピークホールド回路６がそれ
までホールドしていたミニマムピーク値B₀をB₁に更新す
る。

更に次のC₂点で発せられるトリガー信号により、ミニマ
ムピーク値B₁がサンプルホールド回路７に移送され、サ
ンプルホールド回路７から外部への出力がB₀からB₁に更
新される。同時に、コンパレータ10が次のミニマムピー
ク値B₂の監視を開始する。

このようにして、周期的上下運動の一回毎に発せられる
トリガー信号に従って、上記ミニマムピークホールド回
路６及びサンプルホールド回路７のミニマムピーク値が
更新されると共に、ディジタル表示部12及び外部出力端
子13への出力の更新が行われる。

次に、第１図に示されるその他の回路ユニットの作用に
ついて説明する。

操作スイッチ11は、差動トランス14のコアの位置を直
読する「メカニカルセットモード」、その時のコアの
位置をゼロ点とする「ゼロセットモード」、測定時選
択する「測定モード」、そしてゼロ点及びゲインを調
整する時の「テストモード」の四つのモードの選択を行
うものである。

トラックホールド回路４は、「メカニカルセットモー
ド」及び「ゼロセットモード」を選択した時に増幅後の
差動トランス14の出力をホールドし直接出力するもの
で、ホールド付き12ビットA/D変換器を備えている。

また、コンパレータ10は、前述したミニマムピーク値の
検出の機能の他に、設定した比較基準レベルより低い異
常値がでた場合に、前記ミニマムピークホールド値のホ
ールド指示を打ち消して測定値から除く指示をコントロ
ーラ９に与える機能も備えており、サンプルホールド回
路７はその指示を受けて正常値のみを出力する。異常値
検出レベルは、第３図に示すごとく出力ゼロ点より低く
かつ近傍に設定する。

ディジタル表示部12は、上記四つのそれぞれのモードに
対応した信号をディジタル値で表示する。「メカニカル
セットモード」ではアンプ・ローパスフィルタ３の出力
が後の回路をバイパスして直接表示される。

外部出力端子13は、連続記録計のためのものであり、記
録計としては任意のものが使える。

（実施例）本発明の実施態様をより明確にするために実施例を挙げ
る。

第２図において、差動トランス14として市販品の中から
選択し、動作範囲±2.5mm、測定感度約0.52V/mm（DC駆
動時）のものを用いた。

差動トランス14の直線性の良い範囲を使うために、ゼロ
セットの範囲は200〜600μｍ、測定範囲を200μｍにと
った。

測定周期は0.5secとし、カム駆動ユニット20により約6m
mのストロークの上下動を与えた。

差動トランス14の出力は、アンプ・ローパスフィルタ３
で20Hz以上の高周波成分をカットすると共に、10mV/μ
ｍの感度（測定範囲のフルスケールで2V/200μｍ）とな
るよう増幅し、以降出力までこの電圧レンジを維持し
た。

測定トリガー回路８のトリガーレベルは2.0Vとし、又コ
ンパレータ10におけるマイナス側異常値検出レベルは−
0.2Vとした。

差動トランス14の直線性は、メーカー仕様で0.2％（±
５μｍ相当）であったが、ゼロセットレベルを200〜600
μｍの範囲に、又、測定範囲を０〜200μｍの範囲にと
ることにより、±0.5μｍの測定精度が得られた。

（発明の効果）本発明の装置により、低荷重の測定ロッドを上下させて
断続的に試料に接触させながら測定を行なうため、測定
圧等による誤差の発生がなく、時間と共に変化する膜の
厚みを連続的に精度良く測定することができる。

又、差動トランスの出力そのものをトリガーとして用い
るから、測定ロッドの上下動サイクル即ちサンプリング
及び出力の周期を任意に変えた測定が容易であり、多様
な測定対象に対応できる。特に支持体の上に塗工された
塗膜が液体を吸収膨潤し、膜厚が変化する状態を時々刻
々観測して記録するのに有効であり、例えば写真感光材
料の設計、工程管理、品質管理に用いて多大の効果を有
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の全体構成を示すシステム図、第２図
は膜厚検出部の概略構造図を、又第３図は各ステップの
信号波形を示したものである。１……膜厚検出部２……間欠サンプリング制御部３……アンプ・ローパスフィルタ４……トラックホールド回路５……差動アンプ６……ミニマムピークホールド回路７……サンプルホールド回路８……測定トリガー回路９……コントローラ 10……コンパレータ 11……操作スイッチ 12……ディジタル表示部 13……外部出力端子 14……差動トランス 15……円筒状コイル 16……コア 17……測定ロッド 18……コンタクト治具 19……駆動ロッド 20……カム駆動ユニット 21……ドラム 22……試料

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】膨潤する試料表面に加わる測定圧を２〜15
gの低荷重とした測定ロッドを上下動するカム駆動ユニ
ットと、該測定ロッドの変位を検出する差動トランスと
を具備した膜厚検出部と、該差動トランスの出力からミ
ニマムピーク値を検出し、これをトリガーとしてその一
定時間後の該差動トランスの出力をミニマムピークホー
ルド回路にホールドさせるコンパレータと、該測定ロッ
ドを一定の周期で上下動させ、該差動トランスの出力が
予め定めたトリガーレベルを通過したことを検出し、こ
れをトリガーとして該ミニマムピークホールド回路のホ
ールド値及び外部への出力値を更新させる測定トリガー
回路とを具備した間欠サンプリング制御部から成ること
を特徴とする膨潤膜厚計。