Ｘ線透過法を用いた塗工シートの測定装置および測定方法
【課題】Ｘ線透過法を用いて走行状態の塗工シートの塗工膜の単位面積当り重量および／または厚みを精度良く簡単に測定する。
【解決手段】Ｘ線源１１とＸ線検出器１２を用いて未乾燥状態の塗工シート１０の走行状態において塗工シートの乾燥後における塗工膜を測定する際、塗工シートの透過Ｘ線量を測定したデータを演算部３０で処理して塗工シート１０の塗工膜の単位面積当り重量および／または厚みをほぼ連続的に算出する。この際、未乾燥状態における塗工膜中の溶剤の含有率が一定であれば、未乾燥状態の塗工膜の溶質と溶剤のＸ線吸収量の比率は一定になる。この関係から、未乾燥時のＸ線吸収量と乾燥時のＸ線吸収量との間に一定の関係式が生じる。この関係式を用いて、未乾燥時の単位面積当り重量の測定値から乾燥後の単位面積当り重量を求めることが可能になる。溶剤の含有率が変化した場合は、含有率の変化に応じて関係式を補正すればよい。
【解決手段】Ｘ線源１１とＸ線検出器１２を用いて未乾燥状態の塗工シート１０の走行状態において塗工シートの乾燥後における塗工膜を測定する際、塗工シートの透過Ｘ線量を測定したデータを演算部３０で処理して塗工シート１０の塗工膜の単位面積当り重量および／または厚みをほぼ連続的に算出する。この際、未乾燥状態における塗工膜中の溶剤の含有率が一定であれば、未乾燥状態の塗工膜の溶質と溶剤のＸ線吸収量の比率は一定になる。この関係から、未乾燥時のＸ線吸収量と乾燥時のＸ線吸収量との間に一定の関係式が生じる。この関係式を用いて、未乾燥時の単位面積当り重量の測定値から乾燥後の単位面積当り重量を求めることが可能になる。溶剤の含有率が変化した場合は、含有率の変化に応じて関係式を補正すればよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線透過法を用いた塗工シートの測定装置および測定方法に係り、特に塗工膜の単位面積当りの重量および／または厚みを測定する装置および方法に関するもので、例えば高分子膜、金属膜などの基材シート上に塗工膜が形成された塗工シートの走行状態においてほぼ連続的に測定する際に使用されるものである。
【背景技術】
【０００２】
シート状の金属フォイルや鋼材を製造するラインでは、金属フォイル等の被測定部材に照射したＸ線等の放射線の透過量によって被測定部材の厚さを測定する放射線厚さ計が広く用いられている（特許文献１参照）。この放射線厚さ計は、所定の方向に定速度で移動する被測定部材を囲むように設けられたＣ型あるいはＯ型フレームを有し、被測定部材の移動方向と直角方向に測定装置を走査させ、被測定部材の各位置における放射線の透過量を測定することにより厚さを計るものである。
【０００３】
ところで、基材シート上に塗工膜が形成された塗工シートの厚さを製造ライン中で測定する場合には、通常は、乾燥後の塗工シートを対象として連続的に測定し、測定結果を用いて塗工膜の単位面積当りの重量および／または厚みのフィードバック制御等を行い、生産管理、品質管理を行う。しかし、この場合には、塗工シートの製造ラインの途中に乾燥炉を配設する必要があり、シートの塗工後に乾燥過程を経て乾燥状態で測定するので、測定結果を得るまでに時間的な遅れが発生する。即ち、この時間的な遅れに相当する走行シートの長さ分だけ測定結果のフィードバック制御が遅れ、塗工シートの製造歩留まりが悪化するおそれがある。
【特許文献１】特開平１１−１４２１２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は前記した問題点を解決すべくなされたもので、未乾燥状態（乾燥前）の塗工シートを対象として測定を行いながら、塗工シートの乾燥状態（乾燥後）における単位面積当り重量および／または厚みを、素早く、かつ、精度良く簡単に測定し得るＸ線透過法を用いた塗工シートの測定装置および測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のＸ線透過法を用いた塗工シートの測定装置は、基材シート上に塗工膜が形成されてなる塗工シートの塗工膜の単位面積当り重量および／または厚みをＸ線透過法を用いて測定する塗工シートの測定装置であって、互いに対向し合うように配置されたＸ線源およびＸ線検出器と、未乾燥状態の前記塗工シートが前記Ｘ線源およびＸ線検出器の対向間隔部に存在する時に前記Ｘ線源から照射したＸ線ビームが前記塗工シートを透過したＸ線を前記Ｘ線検出器で検出した透過Ｘ線量のデータを用い、所定の計算式に基づいて前記未乾燥状態の塗工シートの単位面積当り重量を算出し、この算出結果を補正することにより前記塗工シートの乾燥状態における塗工膜の単位面積当り重量を算出する演算部とを具備することを特徴とする。
【０００６】
前記演算部は、前記塗工シートの乾燥状態における塗工膜の単位面積当り重量の算出値を用いて、前記塗工シートの乾燥状態における塗工膜の密度ρが一定と見做して前記塗工膜の厚みを算出する機能を持たせるようにしてもよい。
【０００７】
本発明のＸ線透過法を用いた塗工シートの測定方法は、互いに対向し合うように配置されたＸ線源およびＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器で検出したＸ線量のデータを用い、所定の計算式に基づいて演算を行う演算部とを有する測定装置を用いて、基材シート上に塗工膜が形成されてなる塗工シートの未乾燥状態における塗工膜の単位面積当り重量をＸ線透過法を用いて測定する第１のステップと、前記未乾燥状態における塗工膜中の溶剤の含有率が一定であって未乾燥状態の塗工膜の溶質と溶剤のＸ線吸収量の比率が一定であると見做した場合に未乾燥状態のＸ線吸収量と乾燥状態のＸ線吸収量との間に存在する関係式を用いて、未乾燥状態での測定値から乾燥状態における塗工膜の単位面積当り重量を前記演算部により算出する第２のステップとを具備することを特徴とする。
【０００８】
なお、前記含有率が変化する場合には、前記含有率の変化に応じて、前記第２のステップで用いる関係式を外部からの入力操作により間欠的に、あるいは自動入力により連続的に補正することが望ましい。
【０００９】
さらに、前記塗工シートの乾燥状態における塗工膜の単位面積当り重量の算出値を用い、前記塗工シートの乾燥状態における塗工膜の密度ρを一定と見做して前記塗工膜の厚みを前記演算部により算出する第３のステップを持たせるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のＸ線透過法を用いた塗工シートの測定装置および測定方法によれば、未乾燥状態（乾燥前）の塗工シートを対象として測定を行いながら、塗工シートの乾燥状態（乾燥後）における単位面積当り重量および／または厚みを、素早く、かつ、精度良く簡単に測定することが可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
まず、本発明の原理を簡単に説明する。
【００１２】
未乾燥状態（乾燥前）の塗工シートの膜厚をＸ線透過法を用いて測定する際は、塗工膜の溶質および溶剤を同時に測定してＸ線吸収量を求めることになる。これに対して、乾燥状態（乾燥後）の塗工シートの膜厚の測定は、溶剤は飛散しているので溶質のみを測定してＸ線吸収量を求めることになる。これらの両方の測定の差は、溶剤の測定を含むか否かの違いである。ここで、溶質も溶剤も一定の素材であり、塗工時には濃度管理がなされた溶媒である。したがって、未乾燥状態における塗工膜中の溶剤の含有率が一定であれば、未乾燥状態の塗工膜の溶質と溶剤のＸ線吸収量の比率が一定になる。この関係から、未乾燥状態のＸ線吸収量と乾燥状態のＸ線吸収量との間に一定の関係式が生じる。この関係式を用いて、未乾燥状態での単位面積当り重量の測定値から乾燥状態での単位面積当り重量を求めることが可能になる。
【００１３】
なお、前記含有率が変化する場合も、前記未乾燥状態のＸ線吸収量と乾燥状態のＸ線吸収量との間に含有率に応じて前記した一定の関係式が生じる。そこで、含有率を濃度計等により測定し、含有率の変化に応じて外部からの入力操作により間欠的に、あるいは自動入力により連続的に前記関係式を補正することにより、未乾燥状態での単位面積当り重量の測定値から乾燥状態での単位面積当り重量を求めることが可能になる。
【００１４】
なお、本願出願人は、特願２００４−２４８９１３号により、塗工シートの塗工膜の単位面積当り重量および／または厚みを精度良く簡単に測定し得るＸ線透過法を用いた塗工シートの測定装置および測定方法を提案した。この特願２００４−２４８９１３号では、溶剤は測定せずに、乾燥後の塗工シートの溶質のみを測定してＸ線吸収量を求める場合を想定している。これに対して、本発明では、未乾燥状態の塗工シートの溶質および溶剤を同時に測定してＸ線吸収量を求め、溶剤分の測定値に対して所定の補正を施し、溶質分のみを測定するものである。
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。この説明に際して、全図にわたり共通する部分には共通する参照符号を付す。
【００１６】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る塗工シートの測定装置の基本構成を示す側面図である。
【００１７】
図１において、Ｘ線源１１およびＸ線検出器１２は互いに対向し合うように配置されている。なお、Ｘ線源は、照射エリアをコリメータ１３で制限することが好ましい。Ｘ線源・Ｘ線検出器の対向間隔部に塗工シートが存在する時には、Ｘ線源から照射したＸ線ビームはシートを透過（Ｘ線の一部は塗工シートで吸収され、一部は直進）し、Ｘ線検出器１２に入射し、透過Ｘ線強度が検出される。なお、本発明では、未乾燥状態の塗工シートを対象として透過Ｘ線強度を検出する。Ｘ線源・Ｘ線検出器の対向間隔部にシートが存在しない時には、Ｘ線源から照射したＸ線ビームは直接にＸ線検出器１２に入射し、照射Ｘ線強度が検出される。
【００１８】
そして、Ｘ線検出器１２の検出出力を適宜増幅する増幅器（図示せず）と、この増幅器の出力を電流値データに変換するアナログ・デジタル・コンバータ（ＡＤＣ）２３と、このＡＤＣ２３から入力される電流値データをデータ処理し、所定の計算式に基づいて演算する演算部３０が設けられている。
【００１９】
演算部３０は、例えばパーソナルコンピュータが用いられており、その一例は、装置全体を統括するとともに各種演算処理を実行するＣＰＵ（中央処理装置）３１と、プログラム記憶用のＲＯＭ３２と、データメモリ用のＲＡＭ３３と、パラメータ記憶部３４などを有し、パラメータ設定部３５、ディスプレイ等で構成された表示部３６などが接続されている。前記パラメータ設定部３５は、後述する計算式に関連するパラメータ（規定値）を演算部３０に入力する機能を有する。前記パラメータ記憶部３４は、パラメータ設定部３５から入力されたパラメータ、あるいは、予め本例の測定装置を用いて実測されたパラメータを、例えばデータテーブル形式で記憶している。
【００２０】
上記演算部３０において、ＣＰＵ３１は、ＡＤＣ２３から入力される電流値データを測定位置データとセットにしてＲＡＭ３３に格納し、ＲＯＭ３２に格納されているプログラムに基づいてデータ処理を行い、未乾燥状態における塗工シートの塗工膜の単位面積当り重量を算出し、この算出結果を補正することにより前記塗工シートの乾燥状態における塗工膜の単位面積当り重量および／または厚みを算出し、演算結果をＲＡＭ３３に格納するとともに表示装置３６で表示させる。
【００２１】
さらに、Ｘ線源１１およびＸ線検出器１２を互いに同期して走行パスの幅方向（塗工シート１０の走行方向と直角方向）に定速度で往復駆動させるために、モータ等を含む駆動機構を用いた走査手段２４が設けられている。この走査手段２４は、Ｘ線源１１から照射されるＸ線が走行パスの幅方向外側に少しずれた位置まで突出するように走査領域の一端を設定している。ここで、塗工シートの走行方向と、測定器の走査方向と、測定位置の軌跡の一例との関係を図２に示す。
【００２２】
次に、本例の測定装置および測定方法の測定原理について、図３に示すフローチャートを参照しながら詳細に説明する。一般に、Ｘ線透過法による基本式は以下のように示される。
【００２３】
Ｉ＝Ｉo exp −｛（μ／ρ）×ρ×ｔ｝ …（１）
＝Ｉo exp −（μ／ρ）×Ｗ …（２）
＝Ｉo exp −（μ×ｔ） …（３）
ここで、Ｉ：透過Ｘ線の強度（透過Ｘ線量）
Ｉo ：透過前Ｘ線の強度（照射Ｘ線量）
μ：測定材のＸ線吸収係数 ［１／cm］
ρ：測定材の密度 ［ｇ／cm3 ]
（μ／ρ）：測定材の質量吸収係数［cm2 ／ｇ］
ｔ：測定材の厚み ［cm］
Ｗ：測定材の単位面積当り重量 ［ｇ／cm2 ]
である。前式（２）は測定材の単位面積当り重量Ｗに着目したもの、前式（３）は測定材の厚みｔに着目したものである。Ｘ線吸収係数μは、同一物質であっても密度ρが異なると変化する。したがって、前式（１）は、Ｘ線吸収係数μを密度ρで割った質量吸収係数（μ／ρ）を用いている。
【００２４】
なお、前記測定材が、基材シート上に塗工膜が塗工された塗工シートであり、各層（基材シートと塗工膜）を区別せずに取り扱う場合には、前式（１）〜（３）中のμは基材シートと塗工膜の総厚のＸ線吸収係数、（μ／ρ）は基材シートと塗工膜の総厚の質量吸収係数を表わす。
【００２５】
また、前記測定材が、基材シート上に塗工膜が塗工された塗工シートであり、単一のＸ線源とＸ線検出器を用いて塗工シートを各層（基材シートと塗工膜）に分離して取り扱う場合には、測定材の単位面積当り重量に着目したＸ線透過法による基本式は以下のように示される。なお、表記の都合上、EXP 記号に続く指数部を括弧で括ってEXP 記号と同一行に記載する。
【００２６】
Ｉ＝Ｉo EXP ［−｛（μ／ρ）M ×ＷM ＋（μ／ρ）S ×ＷS ｝］
×Ｉo EXP ［−（μ／ρ）B ×ＷB ］
Ｉ／Ｉo ＝EXP ［−｛（μ／ρ）M ×ＷM ＋（μ／ρ）S ×ＷS ｝］
×EXP ［−（μ／ρ）B ×ＷB ］ …（４）
但し Ｉ：透過Ｘ線の強度
Ｉo ：透過前Ｘ線の強度
（μ／ρ）M ：乾燥状態の塗工材の質量吸収係数［cm2 ／ｇ］
（μ／ρ）S ：溶剤の質量吸収係数［cm2 ／ｇ］
（μ／ρ）B ：基材の質量吸収係数［cm2 ／ｇ］
ＷM ：乾燥状態の塗工材の単位面積当り重量［ｇ／cm2 ]
ＷS ：溶剤の単位面積当り重量［ｇ／cm2 ]
ＷB ：基材の単位面積当り重量［ｇ／cm2 ]
である。未乾燥状態における塗工膜中の溶剤の含有率（重量％）Ｒは
Ｒ（％）＝１００×ＷS ／（ＷM ＋ＷS ）
であり、
ＷS ＝ＷM ×Ｒ／（１００−Ｒ） …（５）
である。
【００２７】
ここで、基材の単位面積当り重量ＷB および材質は一定、基材の質量吸収係数（μ／ρ）B は一定として、前式（４）中のEXP ［−（μ／ρ）B ×ＷB ］を省略すると、前式（４）は
Ｉ／Ｉo ＝EXP ［−｛（μ／ρ）M ×ＷM ＋（μ／ρ）S ×ＷS ｝］ …（６）
で表される。前式（５）と（６）より、
Ｉ／Ｉo
＝EXP ［−｛（μ／ρ）M ×ＷM ＋（μ／ρ）S ×ＷM ×Ｒ／（１００−Ｒ）｝］
＝EXP ［−（μ／ρ）M ×ＷM ×
｛１＋｛（μ／ρ）S ／（μ／ρ）M ｝×Ｒ／（１００−Ｒ）｝］…（７）
と表わすことができる。実際の測定時には、乾燥状態での塗工材の質量吸収係数（μ／ρ）M を用いて測定するので、上式（７）は
Ｉ／Ｉo ＝EXP ［−（μ／ρ）M ×Ｗ］ …（８）
として取り扱われるので、前式（７）と（８）より、
Ｗ＝ＷM ｛１＋｛（μ／ρ）S ／（μ／ρ）M ｝×Ｒ／（１００−Ｒ）｝ …（９）
となる。
【００２８】
したがって、溶剤（揮発分）の含有率がＲ（％）の塗工膜の未乾燥状態における単位面積当り重量Ｗを、乾燥状態での塗工材の質量吸収係数（μ／ρ）M を用いて測定する（ステップＳ１）と、次式（１０）で示される係数倍だけ増加した単位面積当り重量として測定される。
【００２９】
｛１＋（μ／ρ）S ／（μ／ρ）M ｝×Ｒ／（１００−Ｒ）｝ …（１０）
そこで、前式（１０）にしたがって、未乾燥状態での塗工材を乾燥状態での質量吸収係数（μ／ρ）M を用いて測定した塗工膜の単位面積当り重量Ｗから乾燥状態での塗工材の単位面積当り重量ＷM を算出する（ステップＳ２）ことが可能になる。即ち、
ＷM ＝Ｗ／｛１＋｛（μ／ρ）S ／（μ／ρ）M ｝×Ｒ／（１００−Ｒ）｝
となる。
【００３０】
さらに、塗工シートの乾燥状態における塗工膜の密度ρを一定と見做した場合の塗工膜の厚みｔは、塗工シートの乾燥状態における単位面積当り重量の算出値ＷM を用いて、前式（２）と（３）の関係に基づいて求める（ステップＳ３）ことが可能である。即ち、
−（μ／ρ）×ＷM ＝−（μ×ｔ）
ｔ＝ＷM ／ρ
となる。
【００３１】
なお、Ｘ線源およびＸ線検出器は、塗工シートの走行パスの両側で走行パスを挟んで対向し合うように配置されており、さらに、前記Ｘ線源およびＸ線検出器の相対位置を維持し、Ｘ線源およびＸ線検出器を前記走行パスの幅方向に走査させ、かつ、前記走行パスの幅方向に往復走査させる走査手段を具備している。これにより、演算部は、塗工シートの走行状態において塗工膜の単位面積当り重量および／または厚みを繰り返し測定することが可能になる。
【００３２】
本実施形態のＸ線透過法を用いた測定装置は、ポリエステルフィルム等の合成樹脂フィルム、紙、非鉄金属箔等のベースに、セラミック材、磁気を帯びた磁性体やフィラー、チタン、鉛等の粉体が塗布された帯状の各種の塗工シートを測定することが可能である。
【００３３】
具体例として、塗工膜として酸化鉄が用いられている磁気カード用の塗工シートとか、二次電池であるリチュームイオン電池の陽極用の塗工シート（例えばアルミ基板にコバルト酸リチューム膜が塗工されている）とか、リチュームイオン電池の負極用の塗工シート（例えば銅基板にカーボン膜が塗工されている）とか、セラミックコンデンサのチタン酸バリューム膜などを測定することが可能である。コバルト酸リチューム膜やチタン酸バリューム膜などでは、溶剤はＣ、Ｈ、Ｏなどの元素が用いられており、溶質はＣｏ、Ｔｉ、Ｂａなどの金属であり、溶剤の質量吸収係数（μ／ρ）S に比べて溶質の質量吸収係数（μ／ρ）M が大きく、（μ／ρ）S ／（μ／ρ）M は１より小さな値になる。このことは、溶剤の含有率の変化量に比べて塗工重量の変化率は小さな値となる。
【００３４】
溶剤の質量吸収係数（μ／ρ）S が溶質の質量吸収係数（μ／ρ）M より小さく、溶剤（揮発分）の含有率の変化量が少ない場合は、溶剤の含有率を一定であると見做しても、塗工重量の変化（誤差）を許容できる場合がある。この場合は、溶剤の含有率を一定（固定値）と見做して計算式に基いて塗工重量を求めることができる。また、溶剤と溶質の質量吸収係数に大きな差がない場合、および、溶剤の含有率が大きく変化する場合は、含有率を測定する濃度計等の測定値を逐次入手するか、もしくは、濃度計とＸ線測定器とのデータを結合することにより、計算式に基いて塗工重量を求めると、塗工膜の重量を正確に測定することが可能になる。
【００３５】
以上述べたような本実施形態の測定装置および測定方法を、基材上に塗工材を塗工する製造ライン中の塗工シートの搬送ラインの一部にインライン方式で適用することにより、未乾燥状態（乾燥前）の塗工シートを対象として測定を行い、測定結果を補正することにより、等価的に塗工シートの乾燥状態（乾燥後）における塗工膜の単位面積当り重量を、素早く、かつ、精度良く簡単に測定することが可能になった。そして、補正後の測定結果を用いて必要に応じて塗工膜の厚みを算出する。これらの補正後の測定結果あるいは塗工膜の厚みの情報を用いて生産ラインにおける塗工膜の厚さなどをフィードバック制御し、塗工シートの生産管理、品質管理を行うことが可能になる。
【００３６】
したがって、高分子膜、金属膜などの基材シート上に塗工膜を有する塗工シートを連続的に製造する設備などに適用して、インラインで塗工シートの塗工膜の厚みを精度良く簡単に測定することができる。
【００３７】
図４は、図１の測定装置の一具体例を概略的に示す斜視図である。
【００３８】
図４において、例えばＯ型フレーム中の左右一対のフレーム４１、４１の間に、上下一対のレール４２，４３が隙間をあけて水平に取付けられている。上下一対のレール４２，４３間は、帯状の細長い塗工シート１０が図示矢印方向に走行する走行パスの一部となっている。
【００３９】
一方のレール（本例では上側のレール４２）には、図１中に示したようなＸ線源１１がレール長手方向に摺動可能に取付けられており、Ｘ線源１１はレール長手方向に往復移動が可能である。ここで、Ｘ線源１１は、例えばＸ線管カバーの内部に、Ｘ線管のＸ線照射口を下向きにして内蔵しており、Ｘ線管カバーの下部にはＸ線が通り抜ける通光孔が形成されている。上記Ｘ線源１１は、Ｘ線管の陰極からの電子ビームを陽極ターゲットに照射させてＸ線を生成する。このＸ線としては、Ｘ線透過法による測定に適したエネルギーのＸ線を用いており、Ｘ線のエネルギー分布は連続Ｘ線であっても特定Ｘ線であってもよい。 他方のレール（本例では下側のレール４３）には、図１中に示したようなＸ線検出器１２がレール長手方向に摺動可能に取付けられており、Ｘ線検出器１２はレール長手方向に往復移動が可能である。ここで、Ｘ線検出器１２は、入射したＸ線を例えばイオンチャンバーで受けて入射したＸ線信号に比例した電流信号に変換するか、または、シンチレータで受けて光に変換し、例えばフォトマルチプライアやフォトダイオードによって入射したＸ線信号に比例した電流信号に変換する（シンチレーション検出器）。
【００４０】
さらに、図１中に示したようにＸ線源１１およびＸ線検出器１２を互いに同期して（相対位置を維持したまま）走行パスの幅方向（レール長手方向）に定速度で往復駆動させるために、モータ等を含む駆動機構を用いた走査手段（図示せず）が測定装置に内蔵されている。この走査手段は、走査領域の一端が、Ｘ線源１１から照射されるＸ線が走行パスの幅方向外側に少しずれた位置になるように走査駆動する。また、例えばフレーム４１の前面には、装置の操作部４４が設けられている。
【００４１】
上記構成により、Ｘ線源１１およびＸ線検出器１２がレール長手方向のどの位置に移動しても、Ｘ線源１１から照射されたＸ線はＸ線検出器１２で検出される。Ｘ線検出器１２で検出されたＸ線量は電流値に変換され、図１を参照して前述したようにＡ／Ｄコンバータ２３により電流値データに変換された後に演算部３０に入力される。
【００４２】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態では、前述した第１の実施形態と比べて、停止状態の塗工シートの塗工膜の単位面積当り重量および／または厚みを測定する点が異なり、測定原理は同様である。第２の実施形態によれば、走査手段２４を省略することができる、あるいは、走査手段２４を省略しない場合でもその動作を停止させることができる。
【実施例】
【００４３】
本発明のＸ線透過法を用いた測定装置は、ポリエステルフィルム等の合成樹脂フィルム、紙、非鉄金属箔等のベースに、セラミック材（ＢａＴｉＯ2 等）、磁気を帯びた磁性体やフィラー、チタン、鉛等の粉体が塗布された帯状の各種の塗工シートを測定することが可能である。具体例として、塗工膜として酸化鉄が用いられている磁気カード用の塗工シートとか、リチュームイオン電池の陽極用の塗工シート（例えばアルミ基板にコバルト酸リチュームが塗工されている）とか、リチュームイオン電池の負極用の塗工シート（例えば銅基板にカーボンが塗工されている）を測定することが可能である。
【００４４】
［実施例１］
リチュームイオン電池の陽極用の塗工シートは、例えばコバルト酸リチューム膜を溶剤で溶かした塗工材がアルミ基板上に塗工され、乾燥されたものが用いられている。通常、１５μｍの厚さのアルミ箔（４０ｇ／ｍ2 ）上に片面当り１００〜２００ｇ／ｍ2 程度の塗工膜が形成されている。この場合、塗工液の溶剤濃度（含有率Ｒ）は３０〜３４％程度である。この時、塗工材と溶剤の吸収係数の比率（μ／ρ）S ／（μ／ρ）M ＝０．１５程度となり、換算係数（補正係数）は、溶剤の含有率Ｒが３２％とすると、
１／｛１＋｛（μ／ρ）S ／（μ／ρ）M ｝×Ｒ／（１００−Ｒ）｝
＝１／｛１＋０．１５×３２／（１００−３２）｝
＝１／｛１＋０．１５×３２／６８｝＝０．９３４
となる。未乾燥塗工膜と乾燥塗工膜との塗工膜換算の重量比率は、９３％程度であり、濃度変化（±２％）に対して塗工重量で約±０．５％の変化（誤差）となった。
【００４５】
また、溶剤の濃度が同一の条件で、未乾燥塗工膜と乾燥塗工膜に対する測定値の比率は、１０個の試料の測定値で重量変化として平均９３．４％、標準偏差で０．６％の相関が得られた。
【００４６】
以上述べたように、本発明の測定装置をインラインで塗工を行う設備に設置して、未塗工状態で乾燥後の塗工重量および／または塗工厚さを測定できることにより、乾燥炉での試料の通過長さ５〜２０ｍ程度（生産ラインにより異なる）に対応する測定時間遅れがなくなり、生産ラインに対するフィードバック制御遅れを１ｍ程度に抑えることが可能になり、生産ラインのフィードバック制御、塗工シートの生産管理、品質管理を正確かつ容易に行うことができ、製造の歩留まりの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る塗工シートの測定装置の基本構成を示す側面図。
【図２】図１の測定装置において塗工シートの走行方向と測定器の走査方向と測定位置の軌跡の一例との関係を示す平面図。
【図３】図１の測定装置を用いた測定方法の一例を示すフローチャート。
【図４】図１の測定装置の一具体例を概略的に示す斜視図。
【符号の説明】
【００４８】
１０…塗工シート、１０ａ…塗工シートの塗工膜、１０ｂ…塗工シートの基材シート、１１…Ｘ線源、１２…Ｘ線検出器、１３…コリメータ、２３…Ａ／Ｄコンバータ、２４…走査手段、３０…演算部、３１…ＣＰＵ、３２…プログラム記憶部用ＲＯＭ、３３…データメモリ用ＲＡＭ、３４…パラメータ記憶部、３５…パラメータ設定部、３６…表示部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線透過法を用いた塗工シートの測定装置および測定方法に係り、特に塗工膜の単位面積当りの重量および／または厚みを測定する装置および方法に関するもので、例えば高分子膜、金属膜などの基材シート上に塗工膜が形成された塗工シートの走行状態においてほぼ連続的に測定する際に使用されるものである。
【背景技術】
【０００２】
シート状の金属フォイルや鋼材を製造するラインでは、金属フォイル等の被測定部材に照射したＸ線等の放射線の透過量によって被測定部材の厚さを測定する放射線厚さ計が広く用いられている（特許文献１参照）。この放射線厚さ計は、所定の方向に定速度で移動する被測定部材を囲むように設けられたＣ型あるいはＯ型フレームを有し、被測定部材の移動方向と直角方向に測定装置を走査させ、被測定部材の各位置における放射線の透過量を測定することにより厚さを計るものである。
【０００３】
ところで、基材シート上に塗工膜が形成された塗工シートの厚さを製造ライン中で測定する場合には、通常は、乾燥後の塗工シートを対象として連続的に測定し、測定結果を用いて塗工膜の単位面積当りの重量および／または厚みのフィードバック制御等を行い、生産管理、品質管理を行う。しかし、この場合には、塗工シートの製造ラインの途中に乾燥炉を配設する必要があり、シートの塗工後に乾燥過程を経て乾燥状態で測定するので、測定結果を得るまでに時間的な遅れが発生する。即ち、この時間的な遅れに相当する走行シートの長さ分だけ測定結果のフィードバック制御が遅れ、塗工シートの製造歩留まりが悪化するおそれがある。
【特許文献１】特開平１１−１４２１２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は前記した問題点を解決すべくなされたもので、未乾燥状態（乾燥前）の塗工シートを対象として測定を行いながら、塗工シートの乾燥状態（乾燥後）における単位面積当り重量および／または厚みを、素早く、かつ、精度良く簡単に測定し得るＸ線透過法を用いた塗工シートの測定装置および測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のＸ線透過法を用いた塗工シートの測定装置は、基材シート上に塗工膜が形成されてなる塗工シートの塗工膜の単位面積当り重量および／または厚みをＸ線透過法を用いて測定する塗工シートの測定装置であって、互いに対向し合うように配置されたＸ線源およびＸ線検出器と、未乾燥状態の前記塗工シートが前記Ｘ線源およびＸ線検出器の対向間隔部に存在する時に前記Ｘ線源から照射したＸ線ビームが前記塗工シートを透過したＸ線を前記Ｘ線検出器で検出した透過Ｘ線量のデータを用い、所定の計算式に基づいて前記未乾燥状態の塗工シートの単位面積当り重量を算出し、この算出結果を補正することにより前記塗工シートの乾燥状態における塗工膜の単位面積当り重量を算出する演算部とを具備することを特徴とする。
【０００６】
前記演算部は、前記塗工シートの乾燥状態における塗工膜の単位面積当り重量の算出値を用いて、前記塗工シートの乾燥状態における塗工膜の密度ρが一定と見做して前記塗工膜の厚みを算出する機能を持たせるようにしてもよい。
【０００７】
本発明のＸ線透過法を用いた塗工シートの測定方法は、互いに対向し合うように配置されたＸ線源およびＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器で検出したＸ線量のデータを用い、所定の計算式に基づいて演算を行う演算部とを有する測定装置を用いて、基材シート上に塗工膜が形成されてなる塗工シートの未乾燥状態における塗工膜の単位面積当り重量をＸ線透過法を用いて測定する第１のステップと、前記未乾燥状態における塗工膜中の溶剤の含有率が一定であって未乾燥状態の塗工膜の溶質と溶剤のＸ線吸収量の比率が一定であると見做した場合に未乾燥状態のＸ線吸収量と乾燥状態のＸ線吸収量との間に存在する関係式を用いて、未乾燥状態での測定値から乾燥状態における塗工膜の単位面積当り重量を前記演算部により算出する第２のステップとを具備することを特徴とする。
【０００８】
なお、前記含有率が変化する場合には、前記含有率の変化に応じて、前記第２のステップで用いる関係式を外部からの入力操作により間欠的に、あるいは自動入力により連続的に補正することが望ましい。
【０００９】
さらに、前記塗工シートの乾燥状態における塗工膜の単位面積当り重量の算出値を用い、前記塗工シートの乾燥状態における塗工膜の密度ρを一定と見做して前記塗工膜の厚みを前記演算部により算出する第３のステップを持たせるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のＸ線透過法を用いた塗工シートの測定装置および測定方法によれば、未乾燥状態（乾燥前）の塗工シートを対象として測定を行いながら、塗工シートの乾燥状態（乾燥後）における単位面積当り重量および／または厚みを、素早く、かつ、精度良く簡単に測定することが可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
まず、本発明の原理を簡単に説明する。
【００１２】
未乾燥状態（乾燥前）の塗工シートの膜厚をＸ線透過法を用いて測定する際は、塗工膜の溶質および溶剤を同時に測定してＸ線吸収量を求めることになる。これに対して、乾燥状態（乾燥後）の塗工シートの膜厚の測定は、溶剤は飛散しているので溶質のみを測定してＸ線吸収量を求めることになる。これらの両方の測定の差は、溶剤の測定を含むか否かの違いである。ここで、溶質も溶剤も一定の素材であり、塗工時には濃度管理がなされた溶媒である。したがって、未乾燥状態における塗工膜中の溶剤の含有率が一定であれば、未乾燥状態の塗工膜の溶質と溶剤のＸ線吸収量の比率が一定になる。この関係から、未乾燥状態のＸ線吸収量と乾燥状態のＸ線吸収量との間に一定の関係式が生じる。この関係式を用いて、未乾燥状態での単位面積当り重量の測定値から乾燥状態での単位面積当り重量を求めることが可能になる。
【００１３】
なお、前記含有率が変化する場合も、前記未乾燥状態のＸ線吸収量と乾燥状態のＸ線吸収量との間に含有率に応じて前記した一定の関係式が生じる。そこで、含有率を濃度計等により測定し、含有率の変化に応じて外部からの入力操作により間欠的に、あるいは自動入力により連続的に前記関係式を補正することにより、未乾燥状態での単位面積当り重量の測定値から乾燥状態での単位面積当り重量を求めることが可能になる。
【００１４】
なお、本願出願人は、特願２００４−２４８９１３号により、塗工シートの塗工膜の単位面積当り重量および／または厚みを精度良く簡単に測定し得るＸ線透過法を用いた塗工シートの測定装置および測定方法を提案した。この特願２００４−２４８９１３号では、溶剤は測定せずに、乾燥後の塗工シートの溶質のみを測定してＸ線吸収量を求める場合を想定している。これに対して、本発明では、未乾燥状態の塗工シートの溶質および溶剤を同時に測定してＸ線吸収量を求め、溶剤分の測定値に対して所定の補正を施し、溶質分のみを測定するものである。
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。この説明に際して、全図にわたり共通する部分には共通する参照符号を付す。
【００１６】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る塗工シートの測定装置の基本構成を示す側面図である。
【００１７】
図１において、Ｘ線源１１およびＸ線検出器１２は互いに対向し合うように配置されている。なお、Ｘ線源は、照射エリアをコリメータ１３で制限することが好ましい。Ｘ線源・Ｘ線検出器の対向間隔部に塗工シートが存在する時には、Ｘ線源から照射したＸ線ビームはシートを透過（Ｘ線の一部は塗工シートで吸収され、一部は直進）し、Ｘ線検出器１２に入射し、透過Ｘ線強度が検出される。なお、本発明では、未乾燥状態の塗工シートを対象として透過Ｘ線強度を検出する。Ｘ線源・Ｘ線検出器の対向間隔部にシートが存在しない時には、Ｘ線源から照射したＸ線ビームは直接にＸ線検出器１２に入射し、照射Ｘ線強度が検出される。
【００１８】
そして、Ｘ線検出器１２の検出出力を適宜増幅する増幅器（図示せず）と、この増幅器の出力を電流値データに変換するアナログ・デジタル・コンバータ（ＡＤＣ）２３と、このＡＤＣ２３から入力される電流値データをデータ処理し、所定の計算式に基づいて演算する演算部３０が設けられている。
【００１９】
演算部３０は、例えばパーソナルコンピュータが用いられており、その一例は、装置全体を統括するとともに各種演算処理を実行するＣＰＵ（中央処理装置）３１と、プログラム記憶用のＲＯＭ３２と、データメモリ用のＲＡＭ３３と、パラメータ記憶部３４などを有し、パラメータ設定部３５、ディスプレイ等で構成された表示部３６などが接続されている。前記パラメータ設定部３５は、後述する計算式に関連するパラメータ（規定値）を演算部３０に入力する機能を有する。前記パラメータ記憶部３４は、パラメータ設定部３５から入力されたパラメータ、あるいは、予め本例の測定装置を用いて実測されたパラメータを、例えばデータテーブル形式で記憶している。
【００２０】
上記演算部３０において、ＣＰＵ３１は、ＡＤＣ２３から入力される電流値データを測定位置データとセットにしてＲＡＭ３３に格納し、ＲＯＭ３２に格納されているプログラムに基づいてデータ処理を行い、未乾燥状態における塗工シートの塗工膜の単位面積当り重量を算出し、この算出結果を補正することにより前記塗工シートの乾燥状態における塗工膜の単位面積当り重量および／または厚みを算出し、演算結果をＲＡＭ３３に格納するとともに表示装置３６で表示させる。
【００２１】
さらに、Ｘ線源１１およびＸ線検出器１２を互いに同期して走行パスの幅方向（塗工シート１０の走行方向と直角方向）に定速度で往復駆動させるために、モータ等を含む駆動機構を用いた走査手段２４が設けられている。この走査手段２４は、Ｘ線源１１から照射されるＸ線が走行パスの幅方向外側に少しずれた位置まで突出するように走査領域の一端を設定している。ここで、塗工シートの走行方向と、測定器の走査方向と、測定位置の軌跡の一例との関係を図２に示す。
【００２２】
次に、本例の測定装置および測定方法の測定原理について、図３に示すフローチャートを参照しながら詳細に説明する。一般に、Ｘ線透過法による基本式は以下のように示される。
【００２３】
Ｉ＝Ｉo exp −｛（μ／ρ）×ρ×ｔ｝ …（１）
＝Ｉo exp −（μ／ρ）×Ｗ …（２）
＝Ｉo exp −（μ×ｔ） …（３）
ここで、Ｉ：透過Ｘ線の強度（透過Ｘ線量）
Ｉo ：透過前Ｘ線の強度（照射Ｘ線量）
μ：測定材のＸ線吸収係数 ［１／cm］
ρ：測定材の密度 ［ｇ／cm3 ]
（μ／ρ）：測定材の質量吸収係数［cm2 ／ｇ］
ｔ：測定材の厚み ［cm］
Ｗ：測定材の単位面積当り重量 ［ｇ／cm2 ]
である。前式（２）は測定材の単位面積当り重量Ｗに着目したもの、前式（３）は測定材の厚みｔに着目したものである。Ｘ線吸収係数μは、同一物質であっても密度ρが異なると変化する。したがって、前式（１）は、Ｘ線吸収係数μを密度ρで割った質量吸収係数（μ／ρ）を用いている。
【００２４】
なお、前記測定材が、基材シート上に塗工膜が塗工された塗工シートであり、各層（基材シートと塗工膜）を区別せずに取り扱う場合には、前式（１）〜（３）中のμは基材シートと塗工膜の総厚のＸ線吸収係数、（μ／ρ）は基材シートと塗工膜の総厚の質量吸収係数を表わす。
【００２５】
また、前記測定材が、基材シート上に塗工膜が塗工された塗工シートであり、単一のＸ線源とＸ線検出器を用いて塗工シートを各層（基材シートと塗工膜）に分離して取り扱う場合には、測定材の単位面積当り重量に着目したＸ線透過法による基本式は以下のように示される。なお、表記の都合上、EXP 記号に続く指数部を括弧で括ってEXP 記号と同一行に記載する。
【００２６】
Ｉ＝Ｉo EXP ［−｛（μ／ρ）M ×ＷM ＋（μ／ρ）S ×ＷS ｝］
×Ｉo EXP ［−（μ／ρ）B ×ＷB ］
Ｉ／Ｉo ＝EXP ［−｛（μ／ρ）M ×ＷM ＋（μ／ρ）S ×ＷS ｝］
×EXP ［−（μ／ρ）B ×ＷB ］ …（４）
但し Ｉ：透過Ｘ線の強度
Ｉo ：透過前Ｘ線の強度
（μ／ρ）M ：乾燥状態の塗工材の質量吸収係数［cm2 ／ｇ］
（μ／ρ）S ：溶剤の質量吸収係数［cm2 ／ｇ］
（μ／ρ）B ：基材の質量吸収係数［cm2 ／ｇ］
ＷM ：乾燥状態の塗工材の単位面積当り重量［ｇ／cm2 ]
ＷS ：溶剤の単位面積当り重量［ｇ／cm2 ]
ＷB ：基材の単位面積当り重量［ｇ／cm2 ]
である。未乾燥状態における塗工膜中の溶剤の含有率（重量％）Ｒは
Ｒ（％）＝１００×ＷS ／（ＷM ＋ＷS ）
であり、
ＷS ＝ＷM ×Ｒ／（１００−Ｒ） …（５）
である。
【００２７】
ここで、基材の単位面積当り重量ＷB および材質は一定、基材の質量吸収係数（μ／ρ）B は一定として、前式（４）中のEXP ［−（μ／ρ）B ×ＷB ］を省略すると、前式（４）は
Ｉ／Ｉo ＝EXP ［−｛（μ／ρ）M ×ＷM ＋（μ／ρ）S ×ＷS ｝］ …（６）
で表される。前式（５）と（６）より、
Ｉ／Ｉo
＝EXP ［−｛（μ／ρ）M ×ＷM ＋（μ／ρ）S ×ＷM ×Ｒ／（１００−Ｒ）｝］
＝EXP ［−（μ／ρ）M ×ＷM ×
｛１＋｛（μ／ρ）S ／（μ／ρ）M ｝×Ｒ／（１００−Ｒ）｝］…（７）
と表わすことができる。実際の測定時には、乾燥状態での塗工材の質量吸収係数（μ／ρ）M を用いて測定するので、上式（７）は
Ｉ／Ｉo ＝EXP ［−（μ／ρ）M ×Ｗ］ …（８）
として取り扱われるので、前式（７）と（８）より、
Ｗ＝ＷM ｛１＋｛（μ／ρ）S ／（μ／ρ）M ｝×Ｒ／（１００−Ｒ）｝ …（９）
となる。
【００２８】
したがって、溶剤（揮発分）の含有率がＲ（％）の塗工膜の未乾燥状態における単位面積当り重量Ｗを、乾燥状態での塗工材の質量吸収係数（μ／ρ）M を用いて測定する（ステップＳ１）と、次式（１０）で示される係数倍だけ増加した単位面積当り重量として測定される。
【００２９】
｛１＋（μ／ρ）S ／（μ／ρ）M ｝×Ｒ／（１００−Ｒ）｝ …（１０）
そこで、前式（１０）にしたがって、未乾燥状態での塗工材を乾燥状態での質量吸収係数（μ／ρ）M を用いて測定した塗工膜の単位面積当り重量Ｗから乾燥状態での塗工材の単位面積当り重量ＷM を算出する（ステップＳ２）ことが可能になる。即ち、
ＷM ＝Ｗ／｛１＋｛（μ／ρ）S ／（μ／ρ）M ｝×Ｒ／（１００−Ｒ）｝
となる。
【００３０】
さらに、塗工シートの乾燥状態における塗工膜の密度ρを一定と見做した場合の塗工膜の厚みｔは、塗工シートの乾燥状態における単位面積当り重量の算出値ＷM を用いて、前式（２）と（３）の関係に基づいて求める（ステップＳ３）ことが可能である。即ち、
−（μ／ρ）×ＷM ＝−（μ×ｔ）
ｔ＝ＷM ／ρ
となる。
【００３１】
なお、Ｘ線源およびＸ線検出器は、塗工シートの走行パスの両側で走行パスを挟んで対向し合うように配置されており、さらに、前記Ｘ線源およびＸ線検出器の相対位置を維持し、Ｘ線源およびＸ線検出器を前記走行パスの幅方向に走査させ、かつ、前記走行パスの幅方向に往復走査させる走査手段を具備している。これにより、演算部は、塗工シートの走行状態において塗工膜の単位面積当り重量および／または厚みを繰り返し測定することが可能になる。
【００３２】
本実施形態のＸ線透過法を用いた測定装置は、ポリエステルフィルム等の合成樹脂フィルム、紙、非鉄金属箔等のベースに、セラミック材、磁気を帯びた磁性体やフィラー、チタン、鉛等の粉体が塗布された帯状の各種の塗工シートを測定することが可能である。
【００３３】
具体例として、塗工膜として酸化鉄が用いられている磁気カード用の塗工シートとか、二次電池であるリチュームイオン電池の陽極用の塗工シート（例えばアルミ基板にコバルト酸リチューム膜が塗工されている）とか、リチュームイオン電池の負極用の塗工シート（例えば銅基板にカーボン膜が塗工されている）とか、セラミックコンデンサのチタン酸バリューム膜などを測定することが可能である。コバルト酸リチューム膜やチタン酸バリューム膜などでは、溶剤はＣ、Ｈ、Ｏなどの元素が用いられており、溶質はＣｏ、Ｔｉ、Ｂａなどの金属であり、溶剤の質量吸収係数（μ／ρ）S に比べて溶質の質量吸収係数（μ／ρ）M が大きく、（μ／ρ）S ／（μ／ρ）M は１より小さな値になる。このことは、溶剤の含有率の変化量に比べて塗工重量の変化率は小さな値となる。
【００３４】
溶剤の質量吸収係数（μ／ρ）S が溶質の質量吸収係数（μ／ρ）M より小さく、溶剤（揮発分）の含有率の変化量が少ない場合は、溶剤の含有率を一定であると見做しても、塗工重量の変化（誤差）を許容できる場合がある。この場合は、溶剤の含有率を一定（固定値）と見做して計算式に基いて塗工重量を求めることができる。また、溶剤と溶質の質量吸収係数に大きな差がない場合、および、溶剤の含有率が大きく変化する場合は、含有率を測定する濃度計等の測定値を逐次入手するか、もしくは、濃度計とＸ線測定器とのデータを結合することにより、計算式に基いて塗工重量を求めると、塗工膜の重量を正確に測定することが可能になる。
【００３５】
以上述べたような本実施形態の測定装置および測定方法を、基材上に塗工材を塗工する製造ライン中の塗工シートの搬送ラインの一部にインライン方式で適用することにより、未乾燥状態（乾燥前）の塗工シートを対象として測定を行い、測定結果を補正することにより、等価的に塗工シートの乾燥状態（乾燥後）における塗工膜の単位面積当り重量を、素早く、かつ、精度良く簡単に測定することが可能になった。そして、補正後の測定結果を用いて必要に応じて塗工膜の厚みを算出する。これらの補正後の測定結果あるいは塗工膜の厚みの情報を用いて生産ラインにおける塗工膜の厚さなどをフィードバック制御し、塗工シートの生産管理、品質管理を行うことが可能になる。
【００３６】
したがって、高分子膜、金属膜などの基材シート上に塗工膜を有する塗工シートを連続的に製造する設備などに適用して、インラインで塗工シートの塗工膜の厚みを精度良く簡単に測定することができる。
【００３７】
図４は、図１の測定装置の一具体例を概略的に示す斜視図である。
【００３８】
図４において、例えばＯ型フレーム中の左右一対のフレーム４１、４１の間に、上下一対のレール４２，４３が隙間をあけて水平に取付けられている。上下一対のレール４２，４３間は、帯状の細長い塗工シート１０が図示矢印方向に走行する走行パスの一部となっている。
【００３９】
一方のレール（本例では上側のレール４２）には、図１中に示したようなＸ線源１１がレール長手方向に摺動可能に取付けられており、Ｘ線源１１はレール長手方向に往復移動が可能である。ここで、Ｘ線源１１は、例えばＸ線管カバーの内部に、Ｘ線管のＸ線照射口を下向きにして内蔵しており、Ｘ線管カバーの下部にはＸ線が通り抜ける通光孔が形成されている。上記Ｘ線源１１は、Ｘ線管の陰極からの電子ビームを陽極ターゲットに照射させてＸ線を生成する。このＸ線としては、Ｘ線透過法による測定に適したエネルギーのＸ線を用いており、Ｘ線のエネルギー分布は連続Ｘ線であっても特定Ｘ線であってもよい。 他方のレール（本例では下側のレール４３）には、図１中に示したようなＸ線検出器１２がレール長手方向に摺動可能に取付けられており、Ｘ線検出器１２はレール長手方向に往復移動が可能である。ここで、Ｘ線検出器１２は、入射したＸ線を例えばイオンチャンバーで受けて入射したＸ線信号に比例した電流信号に変換するか、または、シンチレータで受けて光に変換し、例えばフォトマルチプライアやフォトダイオードによって入射したＸ線信号に比例した電流信号に変換する（シンチレーション検出器）。
【００４０】
さらに、図１中に示したようにＸ線源１１およびＸ線検出器１２を互いに同期して（相対位置を維持したまま）走行パスの幅方向（レール長手方向）に定速度で往復駆動させるために、モータ等を含む駆動機構を用いた走査手段（図示せず）が測定装置に内蔵されている。この走査手段は、走査領域の一端が、Ｘ線源１１から照射されるＸ線が走行パスの幅方向外側に少しずれた位置になるように走査駆動する。また、例えばフレーム４１の前面には、装置の操作部４４が設けられている。
【００４１】
上記構成により、Ｘ線源１１およびＸ線検出器１２がレール長手方向のどの位置に移動しても、Ｘ線源１１から照射されたＸ線はＸ線検出器１２で検出される。Ｘ線検出器１２で検出されたＸ線量は電流値に変換され、図１を参照して前述したようにＡ／Ｄコンバータ２３により電流値データに変換された後に演算部３０に入力される。
【００４２】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態では、前述した第１の実施形態と比べて、停止状態の塗工シートの塗工膜の単位面積当り重量および／または厚みを測定する点が異なり、測定原理は同様である。第２の実施形態によれば、走査手段２４を省略することができる、あるいは、走査手段２４を省略しない場合でもその動作を停止させることができる。
【実施例】
【００４３】
本発明のＸ線透過法を用いた測定装置は、ポリエステルフィルム等の合成樹脂フィルム、紙、非鉄金属箔等のベースに、セラミック材（ＢａＴｉＯ2 等）、磁気を帯びた磁性体やフィラー、チタン、鉛等の粉体が塗布された帯状の各種の塗工シートを測定することが可能である。具体例として、塗工膜として酸化鉄が用いられている磁気カード用の塗工シートとか、リチュームイオン電池の陽極用の塗工シート（例えばアルミ基板にコバルト酸リチュームが塗工されている）とか、リチュームイオン電池の負極用の塗工シート（例えば銅基板にカーボンが塗工されている）を測定することが可能である。
【００４４】
［実施例１］
リチュームイオン電池の陽極用の塗工シートは、例えばコバルト酸リチューム膜を溶剤で溶かした塗工材がアルミ基板上に塗工され、乾燥されたものが用いられている。通常、１５μｍの厚さのアルミ箔（４０ｇ／ｍ2 ）上に片面当り１００〜２００ｇ／ｍ2 程度の塗工膜が形成されている。この場合、塗工液の溶剤濃度（含有率Ｒ）は３０〜３４％程度である。この時、塗工材と溶剤の吸収係数の比率（μ／ρ）S ／（μ／ρ）M ＝０．１５程度となり、換算係数（補正係数）は、溶剤の含有率Ｒが３２％とすると、
１／｛１＋｛（μ／ρ）S ／（μ／ρ）M ｝×Ｒ／（１００−Ｒ）｝
＝１／｛１＋０．１５×３２／（１００−３２）｝
＝１／｛１＋０．１５×３２／６８｝＝０．９３４
となる。未乾燥塗工膜と乾燥塗工膜との塗工膜換算の重量比率は、９３％程度であり、濃度変化（±２％）に対して塗工重量で約±０．５％の変化（誤差）となった。
【００４５】
また、溶剤の濃度が同一の条件で、未乾燥塗工膜と乾燥塗工膜に対する測定値の比率は、１０個の試料の測定値で重量変化として平均９３．４％、標準偏差で０．６％の相関が得られた。
【００４６】
以上述べたように、本発明の測定装置をインラインで塗工を行う設備に設置して、未塗工状態で乾燥後の塗工重量および／または塗工厚さを測定できることにより、乾燥炉での試料の通過長さ５〜２０ｍ程度（生産ラインにより異なる）に対応する測定時間遅れがなくなり、生産ラインに対するフィードバック制御遅れを１ｍ程度に抑えることが可能になり、生産ラインのフィードバック制御、塗工シートの生産管理、品質管理を正確かつ容易に行うことができ、製造の歩留まりの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る塗工シートの測定装置の基本構成を示す側面図。
【図２】図１の測定装置において塗工シートの走行方向と測定器の走査方向と測定位置の軌跡の一例との関係を示す平面図。
【図３】図１の測定装置を用いた測定方法の一例を示すフローチャート。
【図４】図１の測定装置の一具体例を概略的に示す斜視図。
【符号の説明】
【００４８】
１０…塗工シート、１０ａ…塗工シートの塗工膜、１０ｂ…塗工シートの基材シート、１１…Ｘ線源、１２…Ｘ線検出器、１３…コリメータ、２３…Ａ／Ｄコンバータ、２４…走査手段、３０…演算部、３１…ＣＰＵ、３２…プログラム記憶部用ＲＯＭ、３３…データメモリ用ＲＡＭ、３４…パラメータ記憶部、３５…パラメータ設定部、３６…表示部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材シート上に塗工膜が形成されてなる塗工シートの塗工膜の単位面積当り重量および／または厚みをＸ線透過法を用いて測定する塗工シートの測定装置であって、
互いに対向し合うように配置されたＸ線源およびＸ線検出器と、
未乾燥状態の前記塗工シートが前記Ｘ線源およびＸ線検出器の対向間隔部に存在する時に前記Ｘ線源から照射したＸ線ビームが前記塗工シートを透過したＸ線を前記Ｘ線検出器で検出した透過Ｘ線量のデータを用い、所定の計算式に基づいて前記未乾燥状態の塗工シートの単位面積当り重量を算出し、この算出結果を補正することにより前記塗工シートの乾燥状態における塗工膜の単位面積当り重量を算出する演算部とを具備することを特徴とするＸ線透過法を用いた塗工シートの測定装置。
【請求項２】
前記演算部は、以下の関係式にしたがって計算を行うことを特徴とする請求項１記載のＸ線透過法を用いた塗工シートの測定装置。
ＷM ＝Ｗ／｛１＋｛（μ／ρ）S ／（μ／ρ）M ｝×Ｒ／（１００−Ｒ）｝
Ｗ：溶剤の含有率がＲ（％）の未乾燥状態の塗工材を乾燥状態の塗工材の質量
吸収係数で測定した場合の単位面積当り重量［ｇ／cm2 ]
ＷM ：乾燥状態の塗工材の単位面積当り重量［ｇ／cm2 ]
（μ／ρ）M ：乾燥状態の塗工材の質量吸収係数［cm2 ／ｇ］
（μ／ρ）S ：溶剤の質量吸収係数［cm2 ／ｇ］
Ｒ：未乾燥状態における塗工膜中の溶剤の含有率（重量％）
【請求項３】
前記演算部は、前記塗工シートの乾燥状態における塗工膜の単位面積当り重量の算出値を用い、前記塗工シートの乾燥状態における塗工膜の密度ρを一定と見做して前記塗工膜の厚みを算出する機能を有することを特徴とする請求項２記載のＸ線透過法を用いた塗工シートの測定装置。
【請求項４】
互いに対向し合うように配置されたＸ線源およびＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器で検出したＸ線量のデータを用い、所定の計算式に基づいて演算を行う演算部とを有する測定装置を用いて、基材シート上に塗工膜が形成されてなる塗工シートの未乾燥状態における塗工膜の単位面積当り重量をＸ線透過法を用いて測定する第１のステップと、
前記未乾燥状態における塗工膜中の溶剤の含有率が一定であって未乾燥状態の塗工膜の溶質と溶剤のＸ線吸収量の比率が一定であると見做した場合に未乾燥状態のＸ線吸収量と乾燥状態のＸ線吸収量との間に存在する関係式を用いて、未乾燥状態での測定値から乾燥状態における塗工膜の単位面積当り重量を前記演算部により算出する第２のステップ
とを具備することを特徴とするＸ線透過法を用いた塗工シートの測定方法。
【請求項５】
前記含有率が変化する場合には、前記含有率の変化に応じて、前記第２のステップで用いる関係式を外部からの入力操作により間欠的に、あるいは自動入力により連続的に補正することを特徴とする請求項４記載のＸ線透過法を用いた塗工シートの測定方法。
【請求項６】
前記塗工シートの乾燥状態における塗工膜の単位面積当り重量の算出値を用い、前記塗工シートの乾燥状態における塗工膜の密度ρを一定と見做して前記塗工膜の厚みを前記演算部により算出する第３のステップをさらに具備することを特徴とする請求項４または５記載のＸ線透過法を用いた塗工シートの測定方法。
【請求項１】
基材シート上に塗工膜が形成されてなる塗工シートの塗工膜の単位面積当り重量および／または厚みをＸ線透過法を用いて測定する塗工シートの測定装置であって、
互いに対向し合うように配置されたＸ線源およびＸ線検出器と、
未乾燥状態の前記塗工シートが前記Ｘ線源およびＸ線検出器の対向間隔部に存在する時に前記Ｘ線源から照射したＸ線ビームが前記塗工シートを透過したＸ線を前記Ｘ線検出器で検出した透過Ｘ線量のデータを用い、所定の計算式に基づいて前記未乾燥状態の塗工シートの単位面積当り重量を算出し、この算出結果を補正することにより前記塗工シートの乾燥状態における塗工膜の単位面積当り重量を算出する演算部とを具備することを特徴とするＸ線透過法を用いた塗工シートの測定装置。
【請求項２】
前記演算部は、以下の関係式にしたがって計算を行うことを特徴とする請求項１記載のＸ線透過法を用いた塗工シートの測定装置。
ＷM ＝Ｗ／｛１＋｛（μ／ρ）S ／（μ／ρ）M ｝×Ｒ／（１００−Ｒ）｝
Ｗ：溶剤の含有率がＲ（％）の未乾燥状態の塗工材を乾燥状態の塗工材の質量
吸収係数で測定した場合の単位面積当り重量［ｇ／cm2 ]
ＷM ：乾燥状態の塗工材の単位面積当り重量［ｇ／cm2 ]
（μ／ρ）M ：乾燥状態の塗工材の質量吸収係数［cm2 ／ｇ］
（μ／ρ）S ：溶剤の質量吸収係数［cm2 ／ｇ］
Ｒ：未乾燥状態における塗工膜中の溶剤の含有率（重量％）
【請求項３】
前記演算部は、前記塗工シートの乾燥状態における塗工膜の単位面積当り重量の算出値を用い、前記塗工シートの乾燥状態における塗工膜の密度ρを一定と見做して前記塗工膜の厚みを算出する機能を有することを特徴とする請求項２記載のＸ線透過法を用いた塗工シートの測定装置。
【請求項４】
互いに対向し合うように配置されたＸ線源およびＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器で検出したＸ線量のデータを用い、所定の計算式に基づいて演算を行う演算部とを有する測定装置を用いて、基材シート上に塗工膜が形成されてなる塗工シートの未乾燥状態における塗工膜の単位面積当り重量をＸ線透過法を用いて測定する第１のステップと、
前記未乾燥状態における塗工膜中の溶剤の含有率が一定であって未乾燥状態の塗工膜の溶質と溶剤のＸ線吸収量の比率が一定であると見做した場合に未乾燥状態のＸ線吸収量と乾燥状態のＸ線吸収量との間に存在する関係式を用いて、未乾燥状態での測定値から乾燥状態における塗工膜の単位面積当り重量を前記演算部により算出する第２のステップ
とを具備することを特徴とするＸ線透過法を用いた塗工シートの測定方法。
【請求項５】
前記含有率が変化する場合には、前記含有率の変化に応じて、前記第２のステップで用いる関係式を外部からの入力操作により間欠的に、あるいは自動入力により連続的に補正することを特徴とする請求項４記載のＸ線透過法を用いた塗工シートの測定方法。
【請求項６】
前記塗工シートの乾燥状態における塗工膜の単位面積当り重量の算出値を用い、前記塗工シートの乾燥状態における塗工膜の密度ρを一定と見做して前記塗工膜の厚みを前記演算部により算出する第３のステップをさらに具備することを特徴とする請求項４または５記載のＸ線透過法を用いた塗工シートの測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−５１９７８（Ｐ２００７−５１９７８Ａ）
【公開日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２３８８７９（Ｐ２００５−２３８８７９）
【出願日】平成１７年８月１９日（２００５．８．１９）
【出願人】（５９１１１４６４１）株式会社ヒューテック (19)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月１９日（２００５．８．１９）
【出願人】（５９１１１４６４１）株式会社ヒューテック (19)
【Ｆターム（参考）】
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