(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
合金化溶融亜鉛めっき鋼板上に皮膜が設けられた皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜付着量を測定する方法であって、
前記皮膜の特性吸収が生じる第１波長帯域の赤外光と、前記皮膜の特性吸収が生じない２つ以上の第２波長帯域の赤外光とを前記皮膜に入射させて、各波長帯域の赤外光のｐ偏光の反射強度及びｓ偏光の反射強度を測定する第１ステップと、
前記第１ステップで測定した各波長帯域の赤外光のｓ偏光の反射強度に対するｐ偏光の反射強度の比率に基づき、前記各波長帯域の赤外光の実測吸光度を算出する第２ステップと、
前記第２ステップで算出した前記２つ以上の第２波長帯域の赤外光の実測吸光度に基づいて、前記第１波長帯域における前記皮膜の特性吸収以外の要因に起因する赤外光のバックグランド吸光度を推定する第３ステップと、
前記第２ステップで算出した前記第１波長帯域の赤外光の実測吸光度と、前記第３ステップで推定した前記第１波長帯域の赤外光のバックグランド吸光度とに基づいて、前記第１波長帯域における前記皮膜の特性吸収に起因する赤外光の実質吸光度を算出する第４ステップと、
予め取得した前記第１波長帯域の赤外光の実質吸光度と前記皮膜の付着量との相関関係と、前記第４ステップで算出した第１波長帯域の赤外光の実質吸光度とに基づき、前記皮膜の付着量を算出する第５ステップとを含むことを特徴とする皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜付着量測定方法。
【請求項２】
前記第１ステップにおいて、それぞれ前記第１波長帯域内に中心波長を有し且つ前記第１波長帯域よりも帯域幅の狭い２つ以上の第３波長帯域の赤外光と、前記２つ以上の第２波長帯域の赤外光とを前記皮膜に入射させて、各波長帯域の赤外光のｐ偏光の反射強度及びｓ偏光の反射強度を測定し、
前記第３ステップにおいて、前記第２ステップで算出した前記２つ以上の第２波長帯域の赤外光の実測吸光度に基づいて、前記各第３波長帯域の赤外光のバックグランド吸光度を推定し、
前記第４ステップにおいて、前記第２ステップで算出した前記各第３波長帯域の赤外光の実測吸光度と、前記第３ステップで推定した前記各第３波長帯域の赤外光のバックグランド吸光度とに基づいて、前記各第３波長帯域の赤外光の実質吸光度を算出し、該算出した各第３波長帯域の赤外光の実質吸光度を積算することにより、前記第１波長帯域の赤外光の実質吸光度を算出することを特徴とする請求項１に記載の皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜付着量測定方法。
【請求項３】
前記第１ステップにおいて、前記各波長帯域の赤外光を前記皮膜に対してブリュースター角で入射させることを特徴とする請求項１又は２に記載の皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜付着量測定方法。
【請求項４】
前記第１ステップにおいて、前記各波長帯域の赤外光を皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の圧延方向に向けて入射させることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜付着量測定方法。
【請求項５】
前記第１ステップにおいて、圧延方向に搬送されている状態の皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板からそれぞれ離間して該鋼板に対向配置され、前記各波長帯域の赤外光を前記皮膜に入射させて前記各波長帯域の赤外光のｐ偏光の反射強度を測定するｐ偏光反射強度測定手段と、前記各波長帯域の赤外光を前記皮膜に入射させて前記各波長帯域の赤外光のｓ偏光の反射強度を測定するｓ偏光反射強度測定手段とを用いることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜付着量測定方法。
【請求項６】
前記ｐ偏光反射強度測定手段と前記ｓ偏光反射強度測定手段とを前記鋼板の幅方向の略同じ位置に配置することを特徴とする請求項５に記載の皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜付着量測定方法。
【請求項７】
前記皮膜は、無機皮膜であることを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜付着量測定方法。
【請求項８】
前記皮膜は、Ｐ−Ｏ結合を含む皮膜であることを特徴とする請求項７に記載の皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜付着量測定方法。
【請求項９】
前記皮膜は、Ｓｉ−Ｏ結合を含む皮膜であることを特徴とする請求項７に記載の皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜付着量測定方法。
【請求項１０】
合金化溶融亜鉛めっき鋼板上に皮膜が設けられた皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜付着量を測定する装置であって、
ｐ偏光反射強度測定手段と、ｓ偏光反射強度測定手段と、信号処理手段とを備え、
前記ｐ偏光反射強度測定手段は、前記皮膜の特性吸収が生じる第１波長帯域の赤外光と、前記皮膜の特性吸収が生じない２つ以上の第２波長帯域の赤外光とを前記皮膜に入射させて、各波長帯域の赤外光のｐ偏光の反射強度を測定し、
前記ｓ偏光反射強度測定手段は、前記第１波長帯域の赤外光と、前記２つ以上の第２波長帯域の赤外光とを前記皮膜に入射させて、各波長帯域の赤外光のｓ偏光の反射強度を測定し、
前記信号処理手段は、
前記ｓ偏光反射強度測定手段で測定した各波長帯域の赤外光のｓ偏光の反射強度に対する前記ｐ偏光反射強度測定手段で測定したｐ偏光の反射強度の比率に基づき、前記各波長帯域の赤外光の実測吸光度を算出する実測吸光度算出手段と、
前記実測吸光度算出手段で算出した前記２つ以上の第２波長帯域の赤外光の実測吸光度に基づいて、前記第１波長帯域における前記皮膜の特性吸収以外の要因に起因する赤外光のバックグランド吸光度を推定するバックグランド吸光度推定手段と、
前記実測吸光度算出手段で算出した前記第１波長帯域の赤外光の実測吸光度と、前記バックグランド吸光度推定手段で推定した前記第１波長帯域の赤外光のバックグランド吸光度とに基づいて、前記第１波長帯域における前記皮膜の特性吸収に起因する赤外光の実質吸光度を算出する実質吸光度算出手段と、
予め取得した前記第１波長帯域の赤外光の実質吸光度と前記皮膜の付着量との相関関係と、前記実質吸光度算出手段で算出した第１波長帯域の赤外光の実質吸光度とに基づき、前記皮膜の付着量を算出する皮膜付着量算出手段とを具備することを特徴とする皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜付着量測定装置。
【請求項１１】
前記ｐ偏光反射強度測定手段は、前記第１波長帯域内に中心波長を有し且つ前記第１波長帯域よりも帯域幅の狭い２つ以上の第３波長帯域の赤外光と、前記２つ以上の第２波長帯域の赤外光とを前記皮膜に入射させて、各波長帯域の赤外光のｐ偏光の反射強度を測定し、
前記ｓ偏光反射強度測定手段は、前記２つ以上の第３波長帯域の赤外光と、前記２つ以上の第２波長帯域の赤外光とを前記皮膜に入射させて、各波長帯域の赤外光のｓ偏光の反射強度を測定し、
前記バックグランド吸光度推定手段は、前記実測吸光度算出手段で算出した前記２つ以上の第２波長帯域の赤外光の実測吸光度に基づいて、前記各第３波長帯域の赤外光のバックグランド吸光度を推定し、
前記実質吸光度算出手段は、前記実測吸光度算出手段で算出した前記各第３波長帯域の赤外光の実測吸光度と、前記バックグランド吸光度推定手段で推定した前記各第３波長帯域の赤外光のバックグランド吸光度とに基づいて、前記各第３波長帯域の赤外光の実質吸光度を算出し、該算出した各第３波長帯域の赤外光の実質吸光度を積算することにより、前記第１波長帯域の赤外光の実質吸光度を算出することを特徴とする請求項１０に記載の皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜付着量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合金化溶融亜鉛めっき鋼板上に皮膜が設けられた皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜付着量を精度良く測定する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、鋼板等の基材上に設けられた皮膜の付着量を測定する方法として、皮膜固有の特性吸収が生じる波長帯域の赤外光を皮膜に入射させ、当該赤外光の吸光度と皮膜の付着量との相関関係から、皮膜の付着量を算出する方法が知られている。以下、図１を参照しつつ、従来の皮膜付着量測定方法について具体的に説明する。
【０００３】
図１に示すように、従来の皮膜付着量測定方法においては、皮膜の特性吸収が生じる第１波長帯域（中心波長λＳＩＧ、帯域幅ΔλＳＩＧ＝０．０８λＳＩＧの波長帯域）の赤外光と、皮膜の特性吸収が生じない２つの第２波長帯域（中心波長λＢＧ１、帯域幅ΔλＢＧ１＝０．０８λＢＧ１の波長帯域と、中心波長λＢＧ２、帯域幅ΔλＢＧ２＝０．０８λＢＧ２の波長帯域）を順次皮膜に入射させる。この際、皮膜に入射する赤外光は、偏光子を介してｐ偏光（赤外光の電気ベクトルの振動方向が入射面内に含まれる直線偏光）に変換されている。
【０００４】
次に、従来の皮膜付着量測定方法においては、皮膜に入射した各波長帯域の赤外光の反射強度を測定する。一方、殆ど赤外光を吸収しない平坦なＡｕミラーについても、上記と同じ各波長帯域の赤外光を入射させ、各波長帯域の赤外光の反射強度を予め測定しておく。そして、下記の式（１）〜（３）に示すように、Ａｕミラーに入射した各波長帯域の赤外光の反射強度に対する皮膜に入射した各波長帯域の赤外光の反射強度の比率に基づき、各波長帯域の赤外光の吸光度（実測吸光度）を算出する。
【数１】
0005093677.tif 000002
上記の式（１）において、ＳＩＧ’（λＳＩＧ）は、皮膜の特性吸収が生じる中心波長λＳＩＧの第１波長帯域の赤外光の吸光度（実測吸光度）を意味する。ＢＧ１’（λＢＧ１）は、皮膜の特性吸収が生じない中心波長λＢＧ１の第２波長帯域の赤外光の吸光度（実測吸光度）を意味する。ＢＧ２’（λＢＧ２）は、皮膜の特性吸収が生じない中心波長λＢＧ２の第２波長帯域の赤外光の吸光度（実測吸光度）を意味する。
【０００５】
次に、従来の皮膜付着量測定方法においては、皮膜の特性吸収が生じない２つの第２波長帯域の赤外光の実測吸光度ＢＧ１’（λＢＧ１）及びＢＧ２’（λＢＧ２）に基づいて、皮膜の特性吸収が生じる第１波長帯域（中心波長λＳＩＧの帯域）における皮膜の特性吸収以外の要因（基材や皮膜の表面粗さや、測定雰囲気の湿度など）に起因する赤外光の吸光度（バックグランド吸光度）を推定する。具体的には、皮膜の特性吸収以外の要因に起因する赤外光の吸光度は、赤外光の波長に対して直線的に変化するという前提の下、下記の式（４）に示すように、実測吸光度ＢＧ１’（λＢＧ１）及びＢＧ２’（λＢＧ２）を外挿して、皮膜の特性吸収が生じる第１波長帯域のバックグランド吸光度ＢＧ’（λＳＩＧ）を算出する。
【数２】
0005093677.tif 000003
【０００６】
最後に、従来の皮膜付着量測定方法においては、下記の式（５）に示すように、皮膜の特性吸収が生じる中心波長λＳＩＧの第１波長帯域の赤外光の実測吸光度ＳＩＧ’（λＳＩＧ）からバックグランド吸光度ＢＧ’（λＳＩＧ）を減算することにより、第１波長帯域における皮膜の特性吸収に起因する赤外光の吸光度（実質吸光度）を算出する。
【数３】
0005093677.tif 000004
そして、上記の実質吸光度と皮膜の付着量との相関関係を予め取得しておき、この相関関係と、付着量未知の皮膜に対して算出した上記の実質吸光度とに基づき、当該付着量未知の皮膜の付着量を算出する。
【０００７】
一方、従来より、自動車の内外板として使用される合金化溶融亜鉛めっき鋼板（以下、適宜、「ＧＡ鋼板」という）の成形性（表面の摺動性）を改善することを主目的とし、ＧＡ鋼板上に皮膜（例えば、リン酸亜鉛系の皮膜）を設けた皮膜付きＧＡ鋼板が知られている（例えば、特許文献１参照）。この皮膜付きＧＡ鋼板の皮膜付着量は、当該鋼板の成形性やスポット溶接時の連続打点性に影響を及ぼすため、所定の範囲内に制御することが重要である。そして、皮膜付着量を所定の範囲内に制御するため、皮膜付着量を精度良く測定することが望まれている。
【０００８】
上記皮膜付きＧＡ鋼板の皮膜付着量を測定する方法として、前述したように、皮膜固有の特性吸収が生じる第１波長帯域の赤外光（ｐ偏光）を皮膜に入射させ、当該赤外光の吸光度と皮膜の付着量との相関関係から、皮膜の付着量を算出する方法を適用することが考えられる。
【特許文献１】特開２００５−５４２０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ＧＡ鋼板は、その表面粗さが大きいため、ＧＡ鋼板上に設けられる皮膜の表面粗さも大きくなる。このため、皮膜に入射した赤外光の反射強度は、ＧＡ鋼板及び皮膜の表面粗さの影響を受けやすい。また、ＧＡ鋼板毎の表面粗さのバラツキも大きいため、ＧＡ鋼板上に設けられる皮膜の表面粗さのバラツキも大きくなる。このため、皮膜に入射した赤外光の反射強度は、ＧＡ鋼板及び皮膜の表面粗さの変化の影響を受けて大きく変動する。
【００１０】
前述のように、従来の皮膜付着量測定方法においては、平坦なＡｕミラーに入射した赤外光の反射強度に対する皮膜に入射した赤外光の反射強度の比率に基づき、赤外光の実測吸光度ＳＩＧ’（λＳＩＧ）、ＢＧ１’（λＢＧ１）及びＢＧ２’（λＢＧ２）を算出する。平坦なＡｕミラーに入射した赤外光の反射強度は、ＧＡ鋼板及び皮膜の表面粗さの変化には何ら影響を受けない一方、皮膜に入射した赤外光の反射強度は、前述のように、ＧＡ鋼板及び皮膜の表面粗さの変化の影響を受けて大きく変動する。従って、赤外光の実測吸光度は、ＧＡ鋼板及び皮膜の表面粗さの変化の影響を受けて大きく変動することになる。
【００１１】
実測吸光度ＢＧ１’（λＢＧ１）及びＢＧ２’（λＢＧ２）が大きく変動すれば、これらの実測吸光度に基づいて推定されるバックグランド吸光度ＢＧ’（λＳＩＧ）も大きく変動することになり、実測吸光度ＳＩＧ’（λＳＩＧ）からバックグランド吸光度ＢＧ’（λＳＩＧ）を減算することにより算出される実質吸光度も大きく変動することになる。すなわち、皮膜の付着量が一定であったとしても、ＧＡ鋼板及び皮膜の表面粗さの変化の影響を受けて、実質吸光度にバラツキが生じることになり、結果的に皮膜の付着量を精度良く測定することができないという問題がある。
【００１２】
また、皮膜に入射した赤外光の反射強度を測定するときの測定雰囲気の湿度が変化すると、皮膜に入射した赤外光の反射強度は、この湿度変化の影響を受けて変動する。一方、Ａｕミラーに入射した赤外光の反射強度は、Ａｕミラーに入射した赤外光の反射強度を測定するときの測定雰囲気の湿度が一定である限り、変動しない。従って、赤外光の実測吸光度は、皮膜に入射した赤外光の反射強度を測定するときの測定雰囲気の湿度変化の影響を受けて変動することになる。このため、バックグランド吸光度、実質吸光度も、測定雰囲気の湿度変化の影響を受けて変動し、結果的に皮膜の付着量を精度良く測定することができないという問題もある。
【００１３】
本発明は、斯かる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、合金化溶融亜鉛めっき鋼板上に皮膜が設けられた皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜付着量を精度良く測定する方法及び装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記課題を解決するため、本発明は、合金化溶融亜鉛めっき鋼板上に皮膜が設けられた皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜付着量を測定する方法であって、以下の第１〜第５ステップを含むことを特徴とする。
（１）第１ステップ
前記皮膜の特性吸収が生じる第１波長帯域の赤外光と、前記皮膜の特性吸収が生じない２つ以上の第２波長帯域の赤外光とを前記皮膜に入射させて、各波長帯域の赤外光のｐ偏光の反射強度及びｓ偏光の反射強度を測定する。
（２）第２ステップ
前記第１ステップで測定した各波長帯域の赤外光のｓ偏光の反射強度に対するｐ偏光の反射強度の比率に基づき、前記各波長帯域の赤外光の実測吸光度を算出する。
（３）第３ステップ
前記第２ステップで算出した前記２つ以上の第２波長帯域の赤外光の実測吸光度に基づいて、前記第１波長帯域における前記皮膜の特性吸収以外の要因に起因する赤外光のバックグランド吸光度を推定する。
（４）第４ステップ
前記第２ステップで算出した前記第１波長帯域の赤外光の実測吸光度と、前記第３ステップで推定した前記第１波長帯域の赤外光のバックグランド吸光度とに基づいて、前記第１波長帯域における前記皮膜の特性吸収に起因する赤外光の実質吸光度を算出する。
（５）第５ステップ
予め取得した前記第１波長帯域の赤外光の実質吸光度と前記皮膜の付着量との相関関係と、前記第４ステップで算出した第１波長帯域の赤外光の実質吸光度とに基づき、前記皮膜の付着量を算出する。
【００１５】
赤外光のｐ偏光の反射強度は、皮膜の特性吸収の影響を受けるのに対して、赤外光のｓ偏光（赤外光の電気ベクトルの振動方向が入射面に垂直な直線偏光）の反射強度は、皮膜の特性吸収の影響を殆ど受けないことが知られている。一方、赤外光のｐ偏光の反射強度及びｓ偏光の反射強度の双方が、合金化溶融亜鉛めっき鋼板及び皮膜の表面粗さの変化や、測定雰囲気の湿度変化の影響を受けて変動する。従って、本発明のように、同一の皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板についての赤外光のｓ偏光の反射強度に対するｐ偏光の反射強度の比率に基づいて実測吸光度を算出すれば（第２ステップ）、合金化溶融亜鉛めっき鋼板及び皮膜の表面粗さの変化や、測定雰囲気の湿度変化の影響が緩和されて高精度に実測吸光度を算出可能である。ひいては、バックグランド吸光度、実質吸光度を高精度に算出でき、結果的に皮膜付着量を精度良く測定することが可能である。
【００１６】
なお、本発明の第１ステップにおいては、皮膜に入射させる前に赤外光をｐ偏光及びｓ偏光に変換して、各偏光の反射強度を測定しても良いし、或いは、皮膜又は皮膜と合金化溶融亜鉛めっき鋼板との界面で反射した後に赤外光をｐ偏光及びｓ偏光に変換して、各偏光の反射強度を測定することも可能である。
【００１７】
また、本発明の第１ステップにおいて皮膜に入射させる２つ以上の第２波長帯域の赤外光としては、全て第１波長帯域の赤外光よりも中心波長が短いか、又は、長い赤外光を選択することが可能である。この場合、第３ステップで推定するバックグランド吸光度は、例えば、各第２波長帯域の赤外光の実測吸光度を外挿することによって算出可能である。或いは、本発明の第１ステップにおいて皮膜に入射させる２つ以上の第２波長帯域の赤外光としては、何れかの赤外光が第１波長帯域の赤外光よりも中心波長が短く、残りの赤外光が第１波長帯域の赤外光よりも中心波長が長いものを選択してもよい。この場合、第３ステップで推定するバックグランド吸光度は、例えば、各第２波長帯域の赤外光の実測吸光度を内挿することによって算出可能である。
【００１８】
さらに、本発明の第４ステップで算出される実質吸光度は、例えば、第１波長帯域の赤外光の実測吸光度からバックグランド吸光度を減算することによって算出される。  
【００１９】
好ましくは、前記第１ステップにおいて、それぞれ前記第１波長帯域内に中心波長を有し且つ前記第１波長帯域よりも帯域幅の狭い２つ以上の第３波長帯域の赤外光と、前記２つ以上の第２波長帯域の赤外光とを前記皮膜に入射させて、各波長帯域の赤外光のｐ偏光の反射強度及びｓ偏光の反射強度を測定し、前記第３ステップにおいて、前記第２ステップで算出した前記２つ以上の第２波長帯域の赤外光の実測吸光度に基づいて、前記各第３波長帯域の赤外光のバックグランド吸光度を推定し、前記第４ステップにおいて、前記第２ステップで算出した前記各第３波長帯域の赤外光の実測吸光度と、前記第３ステップで推定した前記各第３波長帯域の赤外光のバックグランド吸光度とに基づいて、前記各第３波長帯域の赤外光の実質吸光度を算出し、該算出した各第３波長帯域の赤外光の実質吸光度を積算することにより、前記第１波長帯域の赤外光の実質吸光度を算出する。
【００２０】
斯かる好ましい方法によれば、第１波長帯域内に中心波長を有し且つ第１波長帯域よりも帯域幅の狭い２つ以上の第３波長帯域の赤外光を皮膜に入射させてｐ偏光の反射強度を測定するため、実測吸光度がピークを示す波長が、合金化溶融亜鉛めっき鋼板及び皮膜の表面粗さの変化の影響を受けて第１波長帯域内で変動したとしても、何れかの第３波長帯域の赤外光によって、実測吸光度がピークを示す波長に対応するｐ偏光の反射強度を高感度に測定可能である。これにより、何れかの第３波長帯域の赤外光によって、実質吸光度を高精度に算出可能である。そして、各第３波長帯域における実質吸光度を積算することにより、第１波長帯域における実質吸光度をより一層高精度に算出でき、結果的に皮膜付着量の算出精度をより一層高めることが可能である。
【００２１】
また、前記第１ステップにおいて、前記各波長帯域の赤外光を前記皮膜に対してブリュースター角で入射させることが好ましい。
【００２２】
斯かる好ましい方法によれば、赤外光をブリュースター角で入射させることにより、ｐ偏光の皮膜表面での反射が抑制される結果、皮膜表面でのｐ偏光の反射光と、皮膜と合金化溶融亜鉛めっき鋼板との界面でのｐ偏光の反射光の干渉が抑制され、ｐ偏光の反射強度をより一層高精度に測定することが可能である。これにより、実測吸光度、バックグランド吸光度、実質吸光度をより一層高精度に算出でき、結果的に皮膜付着量の算出精度をより一層高めることが可能である。
【００２３】
また、前記第１ステップにおいて、前記各波長帯域の赤外光を皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の圧延方向に向けて入射させることが好ましい。
【００２４】
一般的に、測定領域（赤外光の照射領域）内における合金化溶融亜鉛めっき鋼板及び皮膜の表面粗さの変化は、皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の幅方向（圧延方向に直交する方向）よりも圧延方向の方が少ない。従って、前記好ましい方法のように、赤外光を皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の圧延方向に向けて入射させれば、合金化溶融亜鉛めっき鋼板及び皮膜の表面粗さの変化によるｐ偏光及びｓ偏光の反射強度の変動が少なくなる。このため、実測吸光度、バックグランド吸光度、実質吸光度をより一層高精度に算出でき、結果的に皮膜付着量の算出精度をより一層高めることが可能である。
【００２５】
本発明に係る方法は、オフライン測定（切り出した皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板のサンプルについてその皮膜付着量を測定）と、オンライン測定（圧延方向に搬送されている状態の皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜付着量を連続的に測定）の何れの場合にも適用可能である。オンライン測定に適用する場合には、前記第１ステップにおいて、圧延方向に搬送されている状態の皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板からそれぞれ離間して該鋼板に対向配置され、前記各波長帯域の赤外光を前記皮膜に入射させて前記各波長帯域の赤外光のｐ偏光の反射強度を測定するｐ偏光反射強度測定手段と、前記各波長帯域の赤外光を前記皮膜に入射させて前記各波長帯域の赤外光のｓ偏光の反射強度を測定するｓ偏光反射強度測定手段とを用いればよい。
【００２６】
好ましくは、前記ｐ偏光反射強度測定手段と前記ｓ偏光反射強度測定手段とは、前記鋼板の幅方向の略同じ位置に配置される。
【００２７】
斯かる好ましい方法によれば、ｐ偏光反射強度測定手段とｓ偏光反射強度測定手段とを皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の幅方向の略同じ位置に配置する（換言すれば、何れか一方の測定手段を皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の搬送方向（圧延方向）上流側に配置し、他方の測定手段を略同じ幅方向位置の下流側に配置する）ため、実測吸光度を算出する際に用いるｓ偏光の反射強度を測定した皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の部位と、ｐ偏光の反射強度を測定した皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の部位とを略合致させることも可能である。これにより、実測吸光度、バックグランド吸光度、実質吸光度をより一層高精度に算出でき、結果的に皮膜付着量の算出精度をより一層高めることが可能である。  
【００２８】
一般的に、無機皮膜は、有機皮膜に比べて特性吸収が少ないため、実測吸光度とバックグランド吸光度の差が小さい。従って、実測吸光度及びバックグランド吸光度を精度良く測定できなければ、実質吸光度、ひいては皮膜付着量を精度良く測定できない。このため、本発明に係る方法は、前記皮膜が無機皮膜である場合に特に有効であるといえる。
【００２９】
無機皮膜としては、例えば、Ｐ−Ｏ結合を含む皮膜や、Ｓｉ−Ｏ結合を含む皮膜が挙げられる。
【００３０】
また、前記課題を解決するため、本発明は、合金化溶融亜鉛めっき鋼板上に皮膜が設けられた皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜付着量を測定する装置であって、ｐ偏光反射強度測定手段と、ｓ偏光反射強度測定手段と、信号処理手段とを備え、前記ｐ偏光反射強度測定手段は、前記皮膜の特性吸収が生じる第１波長帯域の赤外光と、前記皮膜の特性吸収が生じない２つ以上の第２波長帯域の赤外光とを前記皮膜に入射させて、各波長帯域の赤外光のｐ偏光の反射強度を測定し、前記ｓ偏光反射強度測定手段は、前記第１波長帯域の赤外光と、前記２つ以上の第２波長帯域の赤外光とを前記皮膜に入射させて、各波長帯域の赤外光のｓ偏光の反射強度を測定し、前記信号処理手段は、前記ｓ偏光反射強度測定手段で測定した各波長帯域の赤外光のｓ偏光の反射強度に対する前記ｐ偏光反射強度測定手段で測定したｐ偏光の反射強度の比率に基づき、前記各波長帯域の赤外光の実測吸光度を算出する実測吸光度算出手段と、前記実測吸光度算出手段で算出した前記２つ以上の第２波長帯域の赤外光の実測吸光度に基づいて、前記第１波長帯域における前記皮膜の特性吸収以外の要因に起因する赤外光のバックグランド吸光度を推定するバックグランド吸光度推定手段と、前記実測吸光度算出手段で算出した前記第１波長帯域の赤外光の実測吸光度と、前記バックグランド吸光度推定手段で推定した前記第１波長帯域の赤外光のバックグランド吸光度とに基づいて、前記第１波長帯域における前記皮膜の特性吸収に起因する赤外光の実質吸光度を算出する実質吸光度算出手段と、予め取得した前記第１波長帯域の赤外光の実質吸光度と前記皮膜の付着量との相関関係と、前記実質吸光度算出手段で算出した第１波長帯域の赤外光の実質吸光度とに基づき、前記皮膜の付着量を算出する皮膜付着量算出手段とを具備することを特徴とする皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜付着量測定装置としても提供される。
【００３１】
好ましくは、前記ｐ偏光反射強度測定手段は、前記第１波長帯域内に中心波長を有し且つ前記第１波長帯域よりも帯域幅の狭い２つ以上の第３波長帯域の赤外光と、前記２つ以上の第２波長帯域の赤外光とを前記皮膜に入射させて、各波長帯域の赤外光のｐ偏光の反射強度を測定し、前記ｓ偏光反射強度測定手段は、前記２つ以上の第３波長帯域の赤外光と、前記２つ以上の第２波長帯域の赤外光とを前記皮膜に入射させて、各波長帯域の赤外光のｓ偏光の反射強度を測定し、前記バックグランド吸光度推定手段は、前記実測吸光度算出手段で算出した前記２つ以上の第２波長帯域の赤外光の実測吸光度に基づいて、前記各第３波長帯域の赤外光のバックグランド吸光度を推定し、前記実質吸光度算出手段は、前記実測吸光度算出手段で算出した前記各第３波長帯域の赤外光の実測吸光度と、前記バックグランド吸光度推定手段で推定した前記各第３波長帯域の赤外光のバックグランド吸光度とに基づいて、前記各第３波長帯域の赤外光の実質吸光度を算出し、該算出した各第３波長帯域の赤外光の実質吸光度を積算することにより、前記第１波長帯域の赤外光の実質吸光度を算出する構成とされる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、合金化溶融亜鉛めっき鋼板上に皮膜が設けられた皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜付着量を精度良く測定することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明に係る皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜付着量測定方法及び装置の実施形態について説明する。
【００３４】
＜第１実施形態＞
図２は、本発明の第１実施形態に係る皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜付着量測定装置（以下、皮膜付着量測定装置という）の概略構成を説明するブロック図である。図２（ａ）は皮膜付着量測定装置全体の概略構成を、図２（ｂ）は皮膜付着量測定装置を構成するｓ偏光反射強度測定手段及びｐ偏光反射強度測定手段の概略構成を示す。
図２に示すように、皮膜付着量測定装置１００は、合金化溶融亜鉛めっき鋼板上に皮膜が設けられた皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板Ｍの皮膜付着量を測定する装置であって、ｐ偏光反射強度測定手段１と、ｓ偏光反射強度測定手段２と、信号処理手段３とを備えている。ｐ偏光反射強度測定手段１及びｓ偏光反射強度測定手段２は、圧延方向に搬送されている状態の皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板Ｍからそれぞれ離間して該鋼板Ｍに対向し、該鋼板Ｍの幅方向（圧延方向と直交する方向）の略同じ位置に配置されている。
【００３５】
ｐ偏光反射強度測定手段１は、皮膜の特性吸収が生じる第１波長帯域（中心波長λＳＩＧ、帯域幅ΔλＳＩＧ＝０．０８λＳＩＧの波長帯域）の赤外光と、皮膜の特性吸収が生じない２つ以上（本実施形態では、２つ）の第２波長帯域（中心波長λＢＧ１、帯域幅ΔλＢＧ１＝０．０８λＢＧ１の波長帯域と、中心波長λＢＧ２、帯域幅ΔλＢＧ２＝０．０８λＢＧ２の波長帯域）の赤外光とを皮膜に入射させて、各波長帯域の赤外光のｐ偏光の反射強度を測定するように構成されている。
【００３６】
具体的には、図２（ｂ）に示すように、ｐ偏光反射強度測定手段１は、光源１１と、回転干渉フィルタ１２と、ｐ偏光子１３と、検出器１４とを具備する。
【００３７】
光源１１としては、少なくとも第１波長帯域及び第２波長帯域の赤外光を放射する限りにおいて、その種類は限定されないが、例えば、セラミック光源などが用いられる。
【００３８】
回転干渉フィルタ１２は、第１波長帯域（中心波長λＳＩＧ、帯域幅ΔλＳＩＧ＝０．０８λＳＩＧの波長帯域）の赤外光を透過させる第１の干渉フィルタと、一方の第２波長帯域（中心波長λＢＧ１、帯域幅ΔλＢＧ１＝０．０８λＢＧ１の波長帯域）の赤外光を透過させる第２の干渉フィルタと、他方の第２波長帯域（中心波長λＢＧ２、帯域幅ΔλＢＧ２＝０．０８λＢＧ２の波長帯域）の赤外光を透過させる第３の干渉フィルタを具備する。これら第１〜第３の干渉フィルタは、所定の軸周りに配置されている。前記軸を回転させて、第１〜第３の干渉フィルタを前記軸周りに回転させることにより、光源１１から放射された赤外光は、第１〜第３の干渉フィルタに順次入射する。これにより、第１波長帯域の赤外光と、２つの第２波長帯域の赤外光とが、順次ｐ偏光子１３に向けて出射する。
【００３９】
ｐ偏光子１３は、回転干渉フィルタ１２から順次入射された第１波長帯域の赤外光と、２つの第２波長帯域の赤外光とをｐ偏光に変換し、皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板Ｍの皮膜に向けて出射する。
【００４０】
検出器１４は、皮膜に入射した各波長帯域の赤外光（ｐ偏光）Ｌｉの反射光Ｌｒを受光し、その強度（反射強度）に応じた電気信号を信号処理手段３に出力する。検出器１４としては、少なくとも第１波長帯域及び第２波長帯域の赤外光に感度を有する限りにおいて、その種類は限定されないが、例えば、水銀−カドミウム−テルルの合金を素子とする半導体型検出器などが用いられる。
【００４１】
以上の構成を有するｐ偏光反射強度測定手段１により、前述のように、皮膜の特性吸収が生じる第１波長帯域（中心波長λＳＩＧ、帯域幅ΔλＳＩＧ＝０．０８λＳＩＧの波長帯域）の赤外光と、皮膜の特性吸収が生じない２つ以上（本実施形態では、２つ）の第２波長帯域（中心波長λＢＧ１、帯域幅ΔλＢＧ１＝０．０８λＢＧ１の波長帯域と、中心波長λＢＧ２、帯域幅ΔλＢＧ２＝０．０８λＢＧ２の波長帯域）の赤外光とが皮膜に入射され、各波長帯域の赤外光のｐ偏光の反射強度が測定される。
【００４２】
ｓ偏光反射強度測定手段２は、光源２１と、回転干渉フィルタ２２と、ｓ偏光子２３と、検出器２４とを具備する。ｓ偏光反射強度測定手段２は、ｐ偏光子１３の代わりにｓ偏光子（入射された赤外光をｓ偏光に変換して出射する偏光子）２３を具備する点を除き、ｐ偏光反射強度測定手段１と同様の構成を有する。すなわち、ｓ偏光反射強度測定手段２の光源２１、回転干渉フィルタ２２及び検出器２４は、それぞれｐ偏光反射強度測定手段１の光源１１、回転干渉フィルタ１２及び検出器１４と同様の構成を有する。
【００４３】
以上の構成を有するｓ偏光反射強度測定手段２により、皮膜の特性吸収が生じる第１波長帯域（中心波長λＳＩＧ、帯域幅ΔλＳＩＧ＝０．０８λＳＩＧの波長帯域）の赤外光と、皮膜の特性吸収が生じない２つ以上（本実施形態では、２つ）の第２波長帯域の赤外光（中心波長λＢＧ１、帯域幅ΔλＢＧ１＝０．０８λＢＧ１の波長帯域と、中心波長λＢＧ２、帯域幅ΔλＢＧ２＝０．０８λＢＧ２の波長帯域）とが皮膜に入射され、各波長帯域の赤外光のｓ偏光の反射強度が測定される。
【００４４】
信号処理手段３は、実測吸光度算出手段３１と、バックグランド吸光度推定手段３２と、実質吸光度算出手段３３と、皮膜付着量算出手段３４とを具備する。信号処理手段３は、例えば、上記各手段３１〜３４の機能を奏するソフトウェアがインストールされたパーソナルコンピュータから構成される。
【００４５】
実測吸光度算出手段３１は、下記の式（６）〜（８）に示すように、ｓ偏光反射強度測定手段２で測定した各波長帯域の赤外光のｓ偏光の反射強度に対するｐ偏光反射強度測定手段１で測定したｐ偏光の反射強度の比率に基づき、前記各波長帯域の赤外光の実測吸光度を算出する。
【数４】
0005093677.tif 000005
上記の式（６）において、ＳＩＧ（λＳＩＧ）は、皮膜の特性吸収が生じる中心波長λＳＩＧの第１波長帯域の赤外光の実測吸光度を意味する。ＢＧ１（λＢＧ１）は、皮膜の特性吸収が生じない中心波長λＢＧ１の第２波長帯域の赤外光の実測吸光度を意味する。ＢＧ２（λＢＧ２）は、皮膜の特性吸収が生じない中心波長λＢＧ２の第２波長帯域の赤外光の実測吸光度を意味する。
【００４６】
なお、図１を参照して前述したように、従来の皮膜付着量測定方法では、Ａｕミラーに入射した各波長帯域の赤外光のｐ偏光の反射強度を用いて、各波長帯域の赤外光の実測吸光度ＳＩＧ’（λＳＩＧ）、ＢＧ１’（λＢＧ１）及びＢＧ２’（λＢＧ２）を算出している（式（１）〜（３））。これに対し、本発明は、上記のように、ｓ偏光反射強度測定手段２で測定した各波長帯域の赤外光のｓ偏光の反射強度を用いて、各波長帯域の赤外光の実測吸光度ＳＩＧ（λＳＩＧ）、ＢＧ１（λＢＧ１）及びＢＧ２（λＢＧ２）を算出している点で、従来方法と相違する。換言すれば、本発明は、実測吸光度の算出方法が異なる点を除き、後述のように、従来方法と同様の方法で、バックグランド吸光度を推定し、実質吸光度を算出する。
【００４７】
バックグランド吸光度推定手段３２は、実測吸光度算出手段３１で算出した２つ以上（本実施形態では、２つ）の第２波長帯域の赤外光の実測吸光度ＢＧ１（λＢＧ１）及びＢＧ２（λＢＧ２）に基づいて、第１波長帯域における皮膜の特性吸収以外の要因に起因する赤外光のバックグランド吸光度を推定する。具体的には、皮膜の特性吸収以外の要因に起因する赤外光の吸光度は、赤外光の波長に対して直線的に変化するという前提の下、下記の式（９）に示すように、実測吸光度ＢＧ１（λＢＧ１）及びＢＧ２（λＢＧ２）を外挿して、皮膜の特性吸収が生じる第１波長帯域のバックグランド吸光度ＢＧ（λＳＩＧ）を算出する。
【数５】
0005093677.tif 000006
【００４８】
実質吸光度算出手段３３は、実測吸光度算出手段３１で算出した第１波長帯域の赤外光の実測吸光度ＳＩＧ（λＳＩＧ）と、バックグランド吸光度推定手段３２で推定した第１波長帯域の赤外光のバックグランド吸光度ＢＧ（λＳＩＧ）とに基づいて、第１波長帯域における皮膜の特性吸収に起因する赤外光の実質吸光度を算出する。具体的には、下記の式（１０）に示すように、実測吸光度ＳＩＧ（λＳＩＧ）からバックグランド吸光度ＢＧ（λＳＩＧ）を減算することにより、実質吸光度を算出する。
【数６】
0005093677.tif 000007
【００４９】
皮膜付着量算出手段３４は、予め取得して記憶された第１波長帯域の赤外光の実質吸光度と皮膜の付着量との相関関係（検量線）と、実質吸光度算出手段３３で算出した第１波長帯域の赤外光の実質吸光度とに基づき、皮膜の付着量を算出する。
【００５０】
以上に説明した本実施形態に係る皮膜付着量測定装置１００を用いた皮膜付着量測定方法によれば、同一の皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板Ｍについての赤外光のｓ偏光の反射強度に対するｐ偏光の反射強度の比率に基づいて実測吸光度を算出するため、合金化溶融亜鉛めっき鋼板及び皮膜の表面粗さの変化や、測定雰囲気の湿度変化の影響が緩和されて高精度に実測吸光度を算出可能である。ひいては、バックグランド吸光度、実質吸光度を高精度に算出でき、結果的に皮膜付着量を精度良く測定することが可能である。
【００５１】
以下、本実施形態に係る皮膜付着量測定装置１００を用いた皮膜付着量測定方法によって、Ｐ−Ｏ結合を含むリン酸亜鉛系皮膜が設けられた皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜付着量を測定した結果の一例について説明する。なお、リン酸亜鉛系皮膜が設けられた皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜付着量を測定するに際し、リン酸亜鉛系皮膜に含まれるＰ−Ｏ結合に起因した特性吸収が生じる第１波長帯域の中心波長としてλＳＩＧ＝８．８μｍを選択し、上記特性吸収が生じない２つの第２波長帯域の中心波長としてλＢＧ１＝７．６μｍ、λＢＧ２＝８．２μｍを選択した。
【００５２】
図３は、本実施形態に係る皮膜付着量測定装置１００を用いた皮膜付着量測定方法によって、リン酸亜鉛系皮膜が設けられた皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜付着量を測定した結果の一例を示すグラフである。図３（ａ）は、第１波長帯域（中心波長λＳＩＧ＝８．８μｍ、帯域幅ΔλＳＩＧ＝０．０８λＳＩＧの波長帯域）の赤外光の実質吸光度（式（１０）参照）と、蛍光Ｘ線分析によって測定した皮膜の付着量（Ｐの付着量）との相関関係（検量線）を示し、図３（ｂ）は、蛍光Ｘ線分析によって測定した皮膜の付着量（Ｐの付着量）と、本実施形態に係る皮膜付着量測定方法によって測定した皮膜の付着量（Ｐの付着量）との相関関係を示す。なお、図３に示す例では、第１波長帯域（中心波長λＳＩＧ＝８．８μｍ、帯域幅ΔλＳＩＧ＝０．０８λＳＩＧの波長帯域）及び第２波長帯域（中心波長λＢＧ１＝７．６μｍ、帯域幅ΔλＢＧ１＝０．０８λＢＧ１の波長帯域と、中心波長λＢＧ２＝８．２μｍ、帯域幅ΔλＢＧ２＝０．０８λＢＧ２の波長帯域）の赤外光を皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の圧延方向に向けて、皮膜に対してブリュースター角（約５７°）で入射させた。
【００５３】
図４は、前述した従来の皮膜付着量測定方法によって、リン酸亜鉛系皮膜が設けられた皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜付着量を測定した結果の一例を示すグラフである。図４（ａ）は、第１波長帯域（中心波長λＳＩＧ＝８．８μｍ、帯域幅ΔλＳＩＧ＝０．０８λＳＩＧの波長帯域）の赤外光の実質吸光度（式（５）参照）と、蛍光Ｘ線分析によって測定した皮膜の付着量（Ｐの付着量）との相関関係（検量線）を示し、図４（ｂ）は、蛍光Ｘ線分析によって測定した皮膜の付着量（Ｐの付着量）と、従来の皮膜付着量測定方法によって測定した皮膜の付着量（Ｐの付着量）との相関関係を示す。なお、図４に示す例でも、図３に示す例と同様に、第１波長帯域（中心波長λＳＩＧ＝８．８μｍ、帯域幅ΔλＳＩＧ＝０．０８λＳＩＧの波長帯域）及び第２波長帯域（中心波長λＢＧ１＝７．６μｍ、帯域幅ΔλＢＧ１＝０．０８λＢＧ１の波長帯域と、中心波長λＢＧ２＝８．２μｍ、帯域幅ΔλＢＧ２＝０．０８λＢＧ２の波長帯域）の赤外光を皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の圧延方向に向けて、皮膜に対してブリュースター角（約５７°）で入射させた。
【００５４】
従来の皮膜付着量測定方法によれば、図４に示すように、皮膜付着量の測定精度がσ＝１３．２６ｍｇ／ｍ２であるのに対し、本実施形態に係る皮膜付着量測定方法によれば、図３に示すように、皮膜付着量の測定精度がσ＝８．８８ｍｇ／ｍ２であり、皮膜付着量を精度良く測定可能であることが分かる。
【００５５】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係る皮膜付着量測定装置は、図２を参照して前述した第１実施形態に係る皮膜付着量測定装置１００と同様の概略構成を有し、ｐ偏光反射強度測定手段１と、ｓ偏光反射強度測定手段２と、信号処理手段３とを備えている。しかしながら、本実施形態に係る皮膜付着量測定装置は、ｐ偏光反射強度測定手段１、ｓ偏光反射強度測定手段２及び信号処理手段３の詳細な構成が、第１実施形態に係る皮膜付着量測定装置１００と相違点を有する。以下、本実施形態に係る皮膜付着量測定装置について、主として、第１実施形態との相違点について説明する。
【００５６】
本実施形態に係るｐ偏光反射強度測定手段１は、第１波長帯域（中心波長λＳＩＧ、帯域幅ΔλＳＩＧ＝０．０８λＳＩＧの波長帯域）内に中心波長を有し且つ第１波長帯域よりも帯域幅の狭い２つ以上の第３波長帯域（中心波長λＳＩＧｉ、帯域幅ΔλＳＩＧｉ＝０．０４λＳＩＧｉの波長帯域（ｉ＝１〜ｍ、ｍ≧２））の赤外光と、２つ以上（本実施形態では、２つ）の第２波長帯域（中心波長λＢＧ１、帯域幅ΔλＢＧ１＝０．０８λＢＧ１の波長帯域と、中心波長λＢＧ２、帯域幅ΔλＢＧ２＝０．０８λＢＧ２の波長帯域）の赤外光とを皮膜に入射させて、各波長帯域の赤外光のｐ偏光の反射強度を測定するように構成されている。
【００５７】
具体的には、本実施形態に係るｐ偏光反射強度測定手段１が具備する回転干渉フィルタ１２は、各第３波長帯域（中心波長λＳＩＧｉ、帯域幅ΔλＳＩＧｉ＝０．０４λＳＩＧｉの波長帯域（ｉ＝１〜ｍ、ｍ≧２））の赤外光をそれぞれ透過させる２つ以上の第１の干渉フィルタと、一方の第２波長帯域（中心波長λＢＧ１、帯域幅ΔλＢＧ１＝０．０８λＢＧ１の波長帯域）の赤外光を透過させる第２の干渉フィルタと、他方の第２波長帯域（中心波長λＢＧ２、帯域幅ΔλＢＧ２＝０．０８λＢＧ２の波長帯域）の赤外光を透過させる第３の干渉フィルタを具備する。これら第１〜第３の干渉フィルタは、所定の軸周りに配置されている。前記軸を回転させて、第１〜第３の干渉フィルタを前記軸周りに回転させることにより、光源１１から放射された赤外光は、第１〜第３の干渉フィルタに順次入射する。これにより、２つ以上の第３波長帯域の赤外光と、２つの第２波長帯域の赤外光とが、順次ｐ偏光子１３に向けて出射する。そして、回転干渉フィルタ１２から順次入射された２つ以上の第３波長帯域の赤外光と２つの第２波長帯域の赤外光とが、ｐ偏光子１３によってｐ偏光に変換された後、皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板Ｍの皮膜に入射される。皮膜に入射した各波長帯域の赤外光（ｐ偏光）の反射光が検出器１４によって受光され、その反射強度に応じた電気信号が信号処理手段３に出力される。
【００５８】
本実施形態に係るｓ偏光反射強度測定手段２は、ｐ偏光子１３の代わりにｓ偏光子２３を具備する点を除き、前述した本実施形態に係るｐ偏光反射強度測定手段１と同様の構成を有する。本実施形態に係るｓ偏光反射強度測定手段２により、２つ以上の第３波長帯域（中心波長λＳＩＧｉ、帯域幅ΔλＳＩＧｉ＝０．０４λＳＩＧｉの波長帯域（ｉ＝１〜ｍ、ｍ≧２））の赤外光と、２つ以上（本実施形態では、２つ）の第２波長帯域（中心波長λＢＧ１、帯域幅ΔλＢＧ１＝０．０８λＢＧ１の波長帯域と、中心波長λＢＧ２、帯域幅ΔλＢＧ２＝０．０８λＢＧ２の波長帯域）の赤外光とが皮膜に入射され、各波長帯域の赤外光のｓ偏光の反射強度が測定される。
【００５９】
本実施形態に係る信号処理手段３が具備する実測吸光度算出手段３１は、下記の式（１１）に示すように、ｓ偏光反射強度測定手段２で測定した各第３波長帯域の赤外光のｓ偏光の反射強度に対するｐ偏光反射強度測定手段１で測定したｐ偏光の反射強度の比率に基づき、各第３波長帯域の赤外光の実測吸光度ＳＩＧ（λＳＩＧｉ）を算出する。また、本実施形態に係る実測吸光度算出手段３１は、第１実施形態と同様に、前述した式（７）、（８）に示すように、第２波長帯域の赤外光の実測吸光度ＢＧ１（λＢＧ１）、ＢＧ２（λＢＧ２）を算出する。
【数７】
0005093677.tif 000008
【００６０】
本実施形態に係る信号処理手段３が具備するバックグランド吸光度推定手段３２は、実測吸光度算出手段３１で算出した２つ以上（本実施形態では、２つ）の第２波長帯域の赤外光の実測吸光度ＢＧ１（λＢＧ１）及びＢＧ２（λＢＧ２）に基づいて、各第３波長帯域の赤外光のバックグランド吸光度を推定する。具体的には、皮膜の特性吸収以外の要因に起因する赤外光の吸光度は、赤外光の波長に対して直線的に変化するという前提の下、下記の式（１２）に示すように、実測吸光度ＢＧ１（λＢＧ１）及びＢＧ２（λＢＧ２）を外挿して、皮膜の特性吸収が生じる各第３波長帯域のバックグランド吸光度ＢＧ（λＳＩＧｉ）を算出する。
【数８】
0005093677.tif 000009
【００６１】
本実施形態に係る信号処理手段３が具備する実質吸光度算出手段３３は、実測吸光度算出手段３１で算出した各第３波長帯域の赤外光の実測吸光度ＳＩＧ（λＳＩＧｉ）と、バックグランド吸光度推定手段３２で推定した各第３波長帯域の赤外光のバックグランド吸光度ＢＧ（λＳＩＧｉ）とに基づいて、各第３波長帯域の赤外光の実質吸光度を算出する。具体的には、下記の式（１３）に示すように、実測吸光度ＳＩＧ（λＳＩＧｉ）からバックグランド吸光度ＢＧ（λＳＩＧｉ）を減算することにより、各第３波長帯域の赤外光の実質吸光度（λＳＩＧｉ）を算出する。
【数９】
0005093677.tif 000010
【００６２】
次に、本実施形態に係る実質吸光度算出手段３３は、下記の式（１４）に示すように、上記のようにして算出した各第３波長帯域の赤外光の実質吸光度（λＳＩＧｉ）を積算することにより、第１波長帯域の赤外光の実質吸光度を算出する。
【数１０】
0005093677.tif 000011
【００６３】
本実施形態に係る信号処理手段３が具備する皮膜付着量算出手段３４は、第１実施形態と同様に、予め取得して記憶された第１波長帯域の赤外光の実質吸光度（式（１４）で表される実質吸光度）と皮膜の付着量との相関関係（検量線）と、実質吸光度算出手段３３で算出した第１波長帯域の赤外光の実質吸光度（式（１４）で表される実質吸光度）とに基づき、皮膜の付着量を算出する。
【００６４】
以上に説明した本実施形態に係る皮膜付着量測定装置を用いた皮膜付着量測定方法によれば、第１波長帯域内に中心波長を有し且つ第１波長帯域よりも帯域幅の狭い２つ以上の第３波長帯域の赤外光を皮膜に入射させてｐ偏光の反射強度を測定するため、実測吸光度がピークを示す波長が、合金化溶融亜鉛めっき鋼板及び皮膜の表面粗さの変化の影響を受けて第１波長帯域内で変動したとしても、何れかの第３波長帯域の赤外光によって、実測吸光度がピークを示す波長に対応するｐ偏光の反射強度を高感度に測定可能である。これにより、何れかの第３波長帯域の赤外光によって、実質吸光度を高精度に算出可能である。そして、各第３波長帯域における実質吸光度を積算することにより、第１波長帯域における実質吸光度をより一層高精度に算出でき、結果的に皮膜付着量の算出精度をより一層高めることが可能である。  
【００６５】
以下、本実施形態に係る皮膜付着量測定装置を用いた皮膜付着量測定方法によって、Ｐ−Ｏ結合を含むリン酸亜鉛系皮膜が設けられた皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜付着量を測定した結果の一例について説明する。なお、リン酸亜鉛系皮膜が設けられた皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜付着量を測定するに際し、リン酸亜鉛系皮膜に含まれるＰ−Ｏ結合に起因した特性吸収が生じる第１波長帯域の中心波長としてλＳＩＧ＝８．８μｍを選択し、上記特性吸収が生じない２つの第２波長帯域の中心波長としてλＢＧ１＝７．６μｍ、λＢＧ２＝８．２μｍを選択した。そして、第１波長帯域内に中心波長を有する４つの第３波長帯域の中心波長としてλＳＩＧ１＝８．７μｍ、λＳＩＧ２＝８．８μｍ、λＳＩＧ３＝８．９μｍ、λＳＩＧ４＝９．０μｍを選択した。
【００６６】
図５は、本実施形態に係る皮膜付着量測定装置を用いた皮膜付着量測定方法によって、リン酸亜鉛系皮膜が設けられた皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜付着量を測定した結果の一例を示すグラフである。図５（ａ）は、第１波長帯域（中心波長λＳＩＧ＝８．８μｍ、帯域幅ΔλＳＩＧ＝０．０８λＳＩＧの波長帯域）の赤外光の実質吸光度（式（１４）参照）と、蛍光Ｘ線分析によって測定した皮膜の付着量（Ｐの付着量）との相関関係（検量線）を示し、図５（ｂ）は、蛍光Ｘ線分析によって測定した皮膜の付着量（Ｐの付着量）と、本実施形態に係る皮膜付着量測定方法によって測定した皮膜の付着量（Ｐの付着量）との相関関係を示す。なお、図５に示す例では、第３波長帯域（中心波長λＳＩＧ１＝８．７μｍ、帯域幅ΔλＳＩＧ１＝０．０４λＳＩＧ１の波長帯域と、中心波長λＳＩＧ２＝８．８μｍ、帯域幅ΔλＳＩＧ２＝０．０４λＳＩＧ２の波長帯域と、中心波長λＳＩＧ３＝８．９μｍ、帯域幅ΔλＳＩＧ３＝０．０４λＳＩＧ３の波長帯域と、中心波長λＳＩＧ４＝９．０μｍ、帯域幅ΔλＳＩＧ４＝０．０４λＳＩＧ４の波長帯域）及び第２波長帯域（中心波長λＢＧ１＝７．６μｍ、帯域幅ΔλＢＧ１＝０．０８λＢＧ１の波長帯域と、中心波長λＢＧ２＝８．２μｍ、帯域幅ΔλＢＧ２＝０．０８λＢＧ２の波長帯域）の赤外光を皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の圧延方向に向けて、皮膜に対してブリュースター角（約５７°）で入射させた。
【００６７】
図５に示すように、本実施形態に係る皮膜付着量測定方法によれば、皮膜付着量の測定精度がσ＝７．３１ｍｇ／ｍ２であり、図３に示す結果に比べて、皮膜付着量をより一層精度良く測定可能であることが分かる。
【００６８】
図６は、本実施形態に係る皮膜付着量測定装置を用いた皮膜付着量測定方法によって、リン酸亜鉛系皮膜が設けられた皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜付着量を測定した結果の他の例を示すグラフである。図６（ａ）は、第１波長帯域（中心波長λＳＩＧ＝８．８μｍ、帯域幅ΔλＳＩＧ＝０．０８λＳＩＧの波長帯域）の赤外光の実質吸光度（式（１４）参照）と、蛍光Ｘ線分析によって測定した皮膜の付着量（Ｐの付着量）との相関関係（検量線）を示し、図６（ｂ）は、蛍光Ｘ線分析によって測定した皮膜の付着量（Ｐの付着量）と、本実施形態に係る皮膜付着量測定方法によって測定した皮膜の付着量（Ｐの付着量）との相関関係を示す。なお、図６に示す例では、第３波長帯域及び第２波長帯域の赤外光を皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の幅方向（圧延方向と直交する方向）に向けて入射させた点のみが、図５に示す例と異なり、その他の点は図５に示す例と同じ条件で皮膜付着量を測定した。
【００６９】
図６に示す例では、皮膜付着量の測定精度がσ＝１０．４８ｍｇ／ｍ２であり、図４に示す従来の皮膜付着量測定方法に比べて精度良く測定可能であるものの、図５に示す例よりも測定精度が低下することが分かる。これは、一般的に、測定領域（赤外光の照射領域）内における合金化溶融亜鉛めっき鋼板及び皮膜の表面粗さの変化は、皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の幅方向の方が圧延方向よりも大きいことが原因であると考えられる。従って、図５に示す例のように、赤外光を皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の圧延方向に向けて入射させれば、合金化溶融亜鉛めっき鋼板及び皮膜の表面粗さの変化によるｐ偏光及びｓ偏光の反射強度の変動が少なくなり、実測吸光度、バックグランド吸光度、実質吸光度をより一層高精度に算出でき、結果的に皮膜付着量の算出精度をより一層高めることが可能であるといえる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】図１は、従来の皮膜付着量測定方法を説明するための説明図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態に係る皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜付着量測定装置の概略構成を説明するブロック図である。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態に係る皮膜付着量測定装置を用いた皮膜付着量測定方法によって、リン酸亜鉛系皮膜が設けられた皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜付着量を測定した結果の一例を示すグラフである。
【図４】図４は、従来の皮膜付着量測定方法によって、リン酸亜鉛系皮膜が設けられた皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜付着量を測定した結果の一例を示すグラフである。
【図５】図５は、本発明の第２実施形態に係る皮膜付着量測定装置を用いた皮膜付着量測定方法によって、リン酸亜鉛系皮膜が設けられた皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜付着量を測定した結果の一例を示すグラフである。
【図６】図６は、本実施形態に係る皮膜付着量測定装置を用いた皮膜付着量測定方法によって、リン酸亜鉛系皮膜が設けられた皮膜付き合金化溶融亜鉛めっき鋼板の皮膜付着量を測定した結果の他の例を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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