JP2001194301A

JP2001194301A - 紙・合成樹脂製シートの品質測定方法及び紙・合成樹脂製シートの品質測定装置

Info

Publication number: JP2001194301A
Application number: JP2000005220A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Yanagawa; 美和柳川; Katsuya Ikezawa; 克哉池澤; Katsumi Isozaki; 克己磯崎
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2000-01-05
Filing date: 2000-01-05
Publication date: 2001-07-19

Abstract

(57)【要約】【課題】近赤外線を用いた紙・合成樹脂製シートの品質
測定手法において、スペクトル幅とアレイ検出器の素子
の大きさとを合わせることにより、光の利用率（Ｓ／
Ｎ）を上げ検出効率を向上させる。【解決手段】アレイ検出器の前に縮小光学系を設け、分
光された光を縮小し、アレイ検出器上に小さく結像させ
る。更に、縮小光学系の縦横の縮小比を異なるものにす
ることにより光源の発光部の形状とアレイ検出器の素子
の形状とを一致させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、紙・合成樹脂製シ
ートの品質測定方法及び紙・合成樹脂製シートの品質測
定装置に関するものであり、特に紙・合成樹脂製シート
（プラスチック製シート及びフイルムも含む）の坪量
（単位面積当たりの重量）、水分量（水分率）、塗工量
（単位面積当たりの塗工重量）、灰分（単位面積当たり
の灰分重量）、厚さ等を測定する紙・合成樹脂製シート
の品質測定方法及び紙・合成樹脂製シートの品質測定装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来技術において、例えば、紙の単位面
積当たりの重量を測定する坪量計、紙の水分を測定する
水分計、紙の表面に塗工がされている場合の紙の単位面
積当たりの塗工量を測定する塗工量計、紙の単位面積当
たりの灰分重量を測定する灰分計が用いられている。
又、有機合成化学生成物であるプラスチック製シートや
フイルムの厚さや多層膜シート及びフイルムの厚さを電
磁波（特に近赤外線）を照射し、その透過光線又は反射
光線を用いて品質測定することが周知である。

【０００３】この電磁波を用いた品質測定装置は、坪量
の測定の場合はβ線透過方式により高精度で安定した測
定を行っている。水分計は、水によりマイクロ波が吸収
される現象や、波長の異なる３種類の近赤外線の透過吸
収率を利用して紙の中の水分を精度良く測定することが
できる。灰分計は、低エネルギーＸ線の透過吸収率を利
用してクレー（ｃｌａｙ）、タルク（ｔａｌｃ）、酸化
チタン、炭酸カルシウム等の灰分を測定するようにして
いる。

【０００４】フイルム厚さ計は、近赤外線から赤外線ま
での領域での吸収ピークをフイルタ方式を利用して測定
する。紙の厚さを測定する紙厚計は、装置自体を紙方面
から一定間隔に浮上させ、その変位量から紙厚を測定す
るものが周知である。

【０００５】ところで、このような種々の測定計を一台
の測定装置として実現するとなると、測定手法が近似し
ている坪量計、水分計、塗工量計、灰分計の４種類を同
一機構で実現することが可能である。この場合、上記４
種類の独特のセンサが必要となる。この４種類のセンサ
は、紙・合成樹脂製シート、例えば、紙の場合には紙幅
方向全体について測定を行うために紙幅端方向に架設し
たフレームに沿って上記４種類のセンサを移動する構造
にする必要がある。

【０００６】又、この機構はフレームに積載する４種類
のセンサの重量に耐えるように鋼製の強固なフレームに
する必要があり、製造コストが増加してしまうという現
実的な問題がある。このような構造的な問題に加えて、
坪量計、灰分計、塗工量計には放射線やＸ線を使用して
いるので、使用環境、使用総量に制限があり、又、保守
点検作業に手間がかかるという問題も生じていた。

【０００７】更に、水分計に関しては、フイルタ回転方
式を採用しているので、高速測定に不向きであり、フィ
ルム厚さ計に関しては、赤外線領域の光を利用している
ため、赤外線領域での吸収のない高価な部品が必要にな
ると共に空気中の水分や炭酸ガスの吸収の影響を受けな
いような構造上の工夫が必要になるという問題も存在す
る。

【０００８】このような種々の問題点を解決するための
一つの手法として、単一の光学系を利用して紙・合成樹
脂製シートの坪量、水分、塗工量若しくは灰分量等の複
数の品質が測定することができるようにすればよい。こ
のような構成にすれば、少なくとも紙・合成樹脂製シー
トの測定装置自体の軽量化を図ることができると共に高
速測定が達成できる。

【０００９】具体的な単一の光学系を用いた紙・合成樹
脂製シートの品質測定装置は、図５に示すように、近赤
外線を発光し、少なくとも１．８μｍ〜２．５μｍの波
長領域の近赤外線を含み、且つケモメトリクス解析に対
処するために０．８μｍ〜２．６μｍの波長領域の近赤
外線を含む光源１０と、この光源１０から出射された近
赤外線を被測定対象物である紙及びプラスチック製シー
ト又はフィルム、多層膜シート又はフィルムからなる紙
・合成樹脂製シート３０の位置に集光する凸レンズで形
成された第一の集光光学系１２と、紙・合成樹脂製シー
ト３０を透過した近赤外線を集光して平行光にする凸レ
ンズで形成された第二の集光光学系１４と、この第二の
集光光学系１４から入射した平行光を複数の波長の光に
分光した後に出射する回折格子からなる分光素子１６
と、この分光素子１６で分光された各波長帯毎の近赤外
線を分離しアレイ検出器２０へ送る第三の集光光学系１
８と、この第三の集光光学系１８からの光線を受光す
る、例えば、ＩｎＧａＡｓ等の素材を用いて構成され、
１．８μｍ、１．９μｍ、２．１μｍ、２．３μｍ、
２．４μｍの５つのチャンネルの波長帯域でスペクトル
解析を行うアレイ検出器２０と、このアレイ検出器２０
で求めた各波長領域の近赤外光線の吸収量を基に坪量、
水分量、塗工量若しくは灰分の少なくとも１種類を演算
する信号処理部２２とから構成されている。

【００１０】アレイ検出器２０における波長１．８μｍ
は、紙・合成樹脂製シート３０の品質指標においては吸
収の生じない波長帯域として選定されたもので、他の波
長帯域の吸収度を求める際の基準となる光の強さを得
る。波長１．９μｍは、水分が吸収を生じる波長であ
る。

【００１１】波長２．１μｍは、セルロースが吸収を生
じる波長で、紙の品質としては坪量が対応する。波長
２．３μｍは、灰分が吸収を生じる波長である。波長
２．４μｍは、塗工材が吸収を生じる波長である。尚、
灰分や塗工材は成分によって吸収波長帯域が相違するの
で、波長２．３μｍや２．４μｍに代えて、吸収の生じ
る波長を選択する。

【００１２】信号処理部２２は、予め求められた検量線
（例えば紙の坪量と吸光度との関係を示す曲線）を記憶
しており、アレイ検出器２０で得られた各波長の近赤外
線の吸光量をそれぞれに対応する検量線に当てはめるこ
とにより測定対象の水分、坪量、灰分、塗工量を算出す
るようになっている。尚、信号成分の少ない灰分や、干
渉の多い塗工量の測定には、ケモトリクスと呼ばれる多
数解析技術を用いるとよい。

【００１３】このような構成において、測定サンプルで
あるトレーシングペーパー１〜８を測定すると、図６に
示すように、坪量の異なる紙と吸光度の関係を示すと、
坪量は軽い順から４５、５０、５０、６０、７５、１２
０、１７０、１８０（ｇ／ｍ ²）となる。尚、この表に
おいては波長に代えて波数（ｃｍ^-1）を用いている。

【００１４】又、図７は図６に示す吸光度の波数による
一次微分を表したものであり、波数５２００（ｃｍ^-1）
は、水分が吸収を生じる波長１．９μｍに対応するもの
で、一次微分がゼロとなっている。波数４８００ｃｍ^-1
は、セルロースが吸収を生じる波長２．１μｍに対応す
るもので、一次微分がゼロとなっている。

【００１５】灰分は、波数４６００ｃｍ^-1付近が波長
２．３μｍに対応するが、一次微分は近赤外線の結合音
領域の他の吸収の影響を受けて、単一波長の吸収だけで
は干渉成分が残るため、一次微分がゼロとならない。塗
工量は、波数４３５０ｃｍ^-1付近が波長２．４μｍに対
応するが、一次微分は近赤外線の他の結合音領域の吸収
の影響を受けて、単一波長の吸収だけでは干渉成分が残
るため、一次微分がゼロとならない。

【００１６】図８は、図６の吸光度と坪量との関係を示
す検量線図である。図２や図３の坪量と吸光度との関係
から、検量線を求めることができる。信号処理部２２に
は、この検量線を記憶させており、今回測定した吸光度
に検量線を当てはめて、測定された紙の坪量を測定して
いる。このようにして算出された坪量と、現実の坪量と
は、例えば２ｇ／ｍ²程度の誤差で一致している。

【００１７】図９はポリエステルのフイルム厚さと吸光
度の関係を説明する図であり、ポリエステルのフイルム
厚さとして３５０、２５０、１８８、１２５、１００、
７５、５０μｍの７種類を用いて、吸光度を測定してい
る。ポリエステルフイルムの場合、吸光度のピークは波
数４４００〜４０００、３７００〜３４００、３１００
〜２８００ｃｍ^-1の帯域にある。

【００１８】そこで、これらの波数帯域の吸光度を用い
た、ケモメトリクス解析により検量線を作成する。そし
て、信号処理部２２でフイルム厚さを求めたところ、３
５０μｍの測定範囲について２μｍの誤差で再現性と直
線性を得ることができる。

【００１９】尚、多層膜フイルムの場合にも、材料の違
いにより異なる波長に吸収ピークが現れるので、各層の
膜厚を同時に測定することができる。又、紙にフイルム
がコーテイングされている場合でも、紙の個々の特徴と
なる波長のスペクトラム変化を用い、ケモメトリクスで
干渉成分を取り除くことで、同時測定が可能になる。

【００２０】他の例である反射型の紙・合成樹脂製シー
トの品質測定装置は、図１０に示すように、光源１０か
ら出射された近赤外線を集光して紙・合成樹脂製シート
３０に照射する投光用光学系１３と、紙・合成樹脂製シ
ート３０の反射光を平行光に集光して、分光素子１６に
送る集光光学系１４と、分光された光線の向きを変えて
送出する分光素子１６と、分光素子１６で分光された光
線を結像させる結像用光学系１８と、この結像用光学系
１８により集光して結像した光の周波数又は波長のスペ
クトル解析を行うアレイ検出器２０と、このアレイ検出
器２０のスペクトル解析を用いて紙・合成樹脂製シート
３０の厚さ、坪量、水分量、塗工量若しくは灰分量の少
なくとも１種類を算出する信号処理部２２とから構成さ
れている。

【００２１】このような反射型を用いると、片側からの
アクセスが可能になり、測定装置の構造が簡単になると
いう効果がある。又、表面の塗工量に対しての測定精度
は透過型よりも優れているが、他の品質については測定
精度が低下する。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術で説明した単一のレンズ系を用いた紙・合成樹脂
製シートの品質測定方法及び紙・合成樹脂製シートの品
質測定装置においては下記に述べるような問題点があ
る。

【００２３】ＩｎＧａＡｓを組成成分とするアレイ検出
器は冷却を要しない（非冷却）で高Ｓ／Ｎであるという
特色を有しているので紙・合成樹脂製シートの品質測定
には最適である。このような優れたアレイ検出器の検出
能力を十分に発揮させるためには、分光された光の幅
（スペクトラム長という）を大きくとればとる程分解能
が向上する。そして、このスペクトラム長とアレイ検出
器の大きさとを整合させることにより高効率な検出が可
能となる。

【００２４】しかし、ＩｎＧａＡｓを組成成分とするア
レイ検出器は、（１）素子数を多くすると製作の歩留り
が悪くなりコストも高くなり、（２）１素子の面積を広
くすると、暗電流の増加によりＳ／Ｎ比が低下するた
め、大きいアレイ検出器を製作することはできないとい
う問題点がある。

【００２５】一方、近赤外線を発生させる単一の光学系
の近赤外線光源の発光部であるフィラメントの大きさは
ミリメートルのオーダーであって、ＩｎＧａＡｓの素子
の大きさ（百μｍのオーダ）に比べて大きいため、その
まま両者の大きさを整合させることはできないという問
題点もある。

【００２６】従って、上記アレイ検出器の特質を維持さ
せると共に単一の光学系の光源との整合性を持たせるこ
とに課題を有している。

【００２７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る紙・合成樹脂製シートの品質測定方法
及び紙・合成樹脂製シートの品質測定装置は、次のよう
な構成にすることである。

【００２８】（１）光源の発光部から発生する近赤外線
を紙・合成樹脂製シートに照射し、該紙・合成樹脂製シ
ートを透過した近赤外線又は反射した近赤外線を分光
し、該分光したそれぞれの近赤外線を所定のスペクトラ
ム長に縮小結像させてスペクトル解析し、該スペクトル
解析したデータに基づいて紙・合成樹脂製シートの品質
測定を行うようにしたことを特徴とする紙・合成樹脂製
シートの品質測定方法。

【００２９】（２）前記近赤外線を縮小結像させるの
は、縦横の縮小倍率が異なるレンズ系で行うことを特徴
とする（１）に記載の紙・合成樹脂製シートの品質測定
方法。（３）前記近赤外線を縮小結像したスペクトラム長は、
前記光源の発光部のスペクトラム長と同じくしたことを
特徴とする（１）に記載の紙・合成樹脂製シートの品質
測定方法。

【００３０】（４）前記スペクトル解析は、組成成分が
ＩｎＧａＡｓで構成されたアレイ検出器で行うことを特
徴とする（１）に記載の紙・合成樹脂製シートの品質測
定方法。（５）前記紙・合成樹脂製シートの品質測定は、坪量、
水分量、塗工量、若しくは灰分量のうち、少なくとも１
種類であることを特徴とする（１）に記載の紙・合成樹
脂製シートの品質測定方法。

【００３１】（６）前記スペクトル解析は、坪量が２．
１μｍ、水分量が１．９μｍ、塗工量が２．４μｍ、灰
分量が２．３μｍの波長帯域の近赤外線の吸収量に基づ
いて行うことを特徴とする（１）に記載の紙・合成樹脂
製シートの品質測定方法。（７）前記光源の発光部から発生する近赤外線は、少な
くとも１．８μｍ〜２．５μｍの波長帯域であることを
特徴とする（１）に記載の紙・合成樹脂製シートの品質
測定方法。

【００３２】（８）近赤外線を発生させる発光部を有す
る光源と、該光源から出射された近赤外線を集光して紙
・合成樹脂製シートに照射する投光手段と、該紙・合成
樹脂製シートを透過した近赤外線又は反射した近赤外線
を集光する集光手段と、該集光手段により集光した近赤
外線を分光する分光手段と、該分光手段により分光した
それぞれの波長の近赤外線を所定のスペクトラム長に縮
小結像させる縮小結像手段と、該縮小結像手段により結
像したスペクトル像のスペクトル解析を行うアレイ検出
器と、該アレイ検出器によるスペクトル解析のデータを
用いて当該紙・合成樹脂製シートの厚さ、坪量、水分量
若しくは灰分量の少なくとも１種類の品質を算出する信
号処理手段とからなることを特徴とする紙・合成樹脂製
シートの品質測定装置。

【００３３】（９）前記縮小結像手段は、縦横の縮小倍
率の異なるレンズ系により構成されていることを特徴と
する（８）に記載の紙・合成樹脂製シートの品質測定装
置。（１０）前記縮小結像手段は、光源の発光部のスペクト
ラム長と近赤外線を縮小結像するスペクトラム長を同じ
くしたことである（８）に記載の紙・合成樹脂製シート
の品質測定装置。

【００３４】（１１）前記アレイ検出器は、組成成分が
ＩｎＧａＡｓで構成されていることを特徴とする（８）
に記載の紙・合成樹脂製シートの品質測定装置。（１２）前記光源から発生する近赤外線は、坪量が２．
１μｍ、水分量が１．９μｍ、塗工量が２．４μｍ、灰
分量が２．３μｍの波長帯域であることを特徴とする
（８）に記載の紙・合成樹脂製シートの品質測定装置。（１３）前記近赤外線は、少なくとも１．８μｍ〜２．
５μｍの波長帯域であることを特徴とする（８）に記載
の紙・合成樹脂製シートの品質測定装置。

【００３５】このように、紙・合成樹脂製シートの品質
測定方法及び紙・合成樹脂製シートの品質測定装置は、
光源からの近赤外線を照射した紙・合成樹脂製シートを
透過又は反射した近赤外線を分光した光の像（スペクト
ル像）をアレイ検出器の素子上に縮小結像させることに
より、スペクトル長を整合させた光を使用することがで
きるようになる。

【００３６】また、前記縮小光学系は、縦横の縮小倍率
の異なるレンズ系を備える。これにより、本発明に係る
紙やシートの品質測定装置は、光源の発光部（フイラメ
ント）の像が前記検出器の一素子と同一の形状に縮小す
るような縦横比を有するようにすることができ、光利用
率が高くなる。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る紙・合成樹脂
製シートの品質測定方法及び紙・合成樹脂製シートの品
質測定装置の実施の形態について図面を用いて詳細に説
明する。尚、従来技術で説明した基本的な原理や機構は
本願発明と同じであるため、同じものには同一符号をつ
け、簡略化した説明に止める。

【００３８】図１は、本発明に係る第一の実施例の透過
型の紙・合成樹脂製シートの品質測定装置の構成を示
す。紙・合成樹脂製シートの品質測定装置は、発光部で
あるフイラメント１ａがミリオーダー寸法からなる近赤
外線を照射することができる光源１と、この光源１から
の近赤外線を集光して被測定対象物である紙・合成樹脂
製シート３に照射する第一の集光光学系２と、紙・合成
樹脂製シート３に照射した近赤外線を透過した光線を平
行光線にする第二の集光光学系４と、この第二の集光光
学系４により平行光線にされた光線を入射して複数の波
長の光に分光した後に出射する回折格子からなる分光素
子５と、この分光素子５で分光された各波長帯毎の近赤
外線を分離する第三の集光光学系６と、この第三の集光
光学系６からのスペクトル像を縮小結像する縮小光学系
７と、この縮小光学系７により縮小結像されたスペクト
ル像をスペクトル解析するアレイ検出器８と、このアレ
イ検出器８で求めた各波長領域の近赤外線の吸収量を基
に坪量、水分量、塗工量若しくは灰分量の少なくとも１
種類を多変量解析手法により演算して算出する信号処理
部９とから構成されている。

【００３９】光源１から発生する近赤外線は、１．８μ
ｍ〜２．５μｍの波長帯域であり、そのうち坪量が２．
１μｍ、水分量が１．９μｍ、塗工量が２．４μｍ、灰
分量が２．３μｍの波長帯域を使用する。

【００４０】このうち、アレイ検出器８は、例えば、大
きさが百μｍオーダーのＩｎＧａＡｓ等の素材を用いて
構成され、１．８μｍ、１．９μｍ、２．１μｍ、２．
３μｍ、２．４μｍの５つのチャンネルの波長帯域でス
ペクトル解析を行う。尚、光源１、分光素子５、第３の
集光光学系６、アレイ検出器８、信号処理部９は、それ
ぞれ、従来技術で説明した図５における光源１０、集光
光学系１２、測定対象３０、集光光学系１４、分光素子
１６、集光光学系１８、アレイ検出器２０、信号処理部
２２とそれぞれ対応し同一の機能を有し、唯一相違する
縮小光学系７について以下説明する。

【００４１】縮小光学系７は、第三の集光光学系６とア
レイ検出器８との間に挿入されたレンズ系からなり、第
三の集光光学系６により結像された像を縮小し、アレイ
検出器８上に小さな像を結像させる。縮小光学系７の像
の縮小の原理を図２に示す。

【００４２】図２において、レンズ系７ａの入射光の焦
点距離をｆ₀ 、入射光側の焦点Ｆから縮小したい像Ａま
での距離をＺ₀ 、縮小される像Ａの大きさをσ₀ 、縮小
された像Ｂの大きさをσ_i とすると、レンズ系７ａによ
る像の縮小倍率βは、β＝σ_i ／σ₀ ＝ｆ₀ ／Ｚ₀で表
される。即ち、像Ａの位置を焦点Ｆから遠ざければ遠ざ
ける程、小さな像が得られる。

【００４３】また、縦方向と横方向の曲率半径の異なる
レンズ系７ａを用いることにより、縦方向と横方向の縮
小率が異なるようにすることができるから、像Ａの形状
を変えた像Ｂを結像することができる。この原理を用い
て、光源１の発光部（フイラメント）１ａの像の形状と
アレイ検出器１８の素子の形状とを一致させることがで
きる。

【００４４】次に、上述したような縮小光学系７を備え
た紙・合成樹脂製シートの品質測定装置の動作について
説明する。

【００４５】先ず、光源１から出射された近赤外線は紙
・合成樹脂製シート３の位置に集光するように集光光学
系１２により集光される。紙・合成樹脂製シート３を透
過した近赤外線は集光光学系４により集光され平行光と
なって分光素子５に入射する。

【００４６】分光素子５は、分光した近赤外線を集光光
学系６へ出射する。集光光学系６は、分光素子５からの
近赤外線を集光した後に縮小光学系７へ送る。

【００４７】縮小光学系７は集光光学系６から入力した
近赤外線による光源１の像を縮小し、アレイ検出器８上
に結像させる。これによりアレイ検出器８での近赤外線
の光の利用効率を上げ、その結果、Ｓ／Ｎ比を向上させ
る。

【００４８】図３は、一般に流通しているＣＣＤカメラ
のレンズを用いて製作した縮小光学系７の縮小倍率と光
量の利用効率との関係を示したものである。図示のよう
に、縮小倍率を１０分の１にすることにより３倍の光量
増を実現することができる。

【００４９】アレイ検出器８上に縮小結像されたスペク
トル光線のスペクトル解析を行い、波長１．８μｍの光
の強さを基準として他の波長の光の強さの吸光度を求め
る。波長１．９μｍ、２．１μｍ、２．３μｍ、２．４
μｍの各波長の光は、それぞれ、水分、秤量、灰分、塗
工量の検出に使用される。この求められた吸光度のデー
タは信号処理部９に送られる。

【００５０】信号処理部９は、予め求められた検量線を
記憶しており、アレイ検出器８で得られた各波長の近赤
外線の吸光度のデータのそれぞれに対応する検量線に当
てはめることにより測定対象の水分、秤量、灰分、塗工
量を算出する。

【００５１】このようにして近赤外線を発生させる単一
の光学系の光源のフィラメントの大きさがミリメートル
のオーダーに比べて、アレイ検出器８のＩｎＧａＡｓの
素子の大きさが百マイクロメートルオーダーと小さくと
も、縮小光学系７によりスペクトル像を縮小させ、Ｉｎ
ＧａＡｓの素子の大きさに合わせることができるため、
光利用率を向上させると共にＳ／Ｎ比が優れたものとな
る。

【００５２】次に、本発明に係る第二の実施例である反
射型の紙・合成樹脂製シートの品質測定方法及び紙・合
成樹脂製シートの品質測定装置について、図４を参照し
て説明する。

【００５３】第二の実施例の紙・合成樹脂製シートの品
質測定装置は、近赤外線を発生させる光源を備えた投光
用光学系（第一の集光光学系）２ａから紙・合成樹脂製
シート３の一点に近赤外線を照射し、この照射した紙・
合成樹脂製シート３からの反射光を平行光線にする第二
の集光光学系４と、この第二の集光光学系４により平行
光線にされた光線を入射して複数の波長の光に分光した
後に出射する回折格子からなる分光素子５と、この分光
素子５で分光された各波長帯毎の近赤外線を分離する第
三の集光光学系６と、この第三の集光光学系６からのス
ペクトル像を縮小結像する縮小光学系７と、この縮小光
学系７により縮小結像されたスペクトル像をスペクトル
解析するアレイ検出器８と、このアレイ検出器８で求め
た各波長領域の近赤外線の吸収量を基に坪量、水分量、
塗工量若しくは灰分量の少なくとも１種類を演算して算
出する信号処理部９とから構成されている。

【００５４】このような構成からなる紙・合成樹脂製シ
ートの品質測定装置は、紙・合成樹脂製シートに光源か
らの光を照射してその反射光を使用する点が上記第一の
実施例と異なるものであり、その他の点、例えばアレイ
検出器８に縮小結像させてスペクトル解析することにつ
いては同じ手法により行う。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る紙・
合成樹脂製シートの品質測定方法及び紙・合成樹脂製シ
ートの品質測定装置は下記の効果を奏する。（１）アレイ検出器の前に縮小光学系を設けてスペクト
ル像の大きさを縮小することにより、低コストでＳ／Ｎ
の優れた特徴を持つＩｎＧａＡｓアレイ検出器を有効に
利用することができる。

【００５６】（２）縦横の縮小倍率の異なる縮小光学系
を用いることにより、光源の像の形状とアレイ検出器の
素子の形状とを一致させることが可能となるから、光利
用率が高く従って高Ｓ／Ｎの検出が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る紙・合成樹脂製シートの品質測定
装置の一実施例（透過型）の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】同実施例における縮小光学系の原理の説明図で
ある。

【図３】同実施例における縮小光学系の光利用率の増加
効果を示す説明図である。

【図４】本発明に係る紙・合成樹脂製シートの品質測定
装置のもう一つの実施例（反射型）の構成を示すブロッ
ク図である。

【図５】従来技術による透過型の紙・合成樹脂製シート
の品質測定装置の構成を示すブロック図である。

【図６】トレーシングペーパー８種類の吸光度を示した
グラフである。

【図７】トレーシングペーパー８種類の吸光度（一次微
分）を示したグラフである。

【図８】トレーシングペーパー８種類を使った検量線を
示したグラフである。

【図９】ポリエステルサンプルのフイルム厚測定結果を
示したグラフである。

【図１０】従来技術による反射型の紙・合成樹脂製シー
トの品質測定装置の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１光源、２集光光学系２ａ投光用光学系３測定対象４集光光学系５分光素子６集光光学系７縮小光学系７ａレンズ系８アレイ検出器９信号処理部１０光源１２集光光学系１３投光用光学系１４集光光学系１６分光素子１８集光光学系２０アレイ検出器２２信号処理部３０測定対象Ｆ焦点Ｆ’ 焦点ｆ₀ 焦点距離、ｆ_i 焦点距離Ａ像、Ｂ像 σ₀ 像Ａの大きさ σ_i 像Ｂの大きさ

フロントページの続きＦターム(参考） 2F065 AA30 BB15 CC02 FF46 GG22 HH04 JJ03 JJ26 LL42 UU07 2G059 BB10 CC01 CC09 CC12 CC16 EE01 EE02 EE11 EE12 FF10 HH01 JJ05 JJ11 KK04 LL02 MM12 MM20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源の発光部から発生する近赤外線を紙・
合成樹脂製シートに照射し、該紙・合成樹脂製シートを
透過した近赤外線又は反射した近赤外線を分光し、該分
光したそれぞれの近赤外線を所定のスペクトラム長に縮
小結像させてスペクトル解析し、該スペクトル解析した
データに基づいて紙・合成樹脂製シートの品質測定を行
うようにしたことを特徴とする紙・合成樹脂製シートの
品質測定方法。
【請求項２】前記近赤外線を縮小結像させるのは、縦横
の縮小倍率が異なるレンズ系で行うことを特徴とする請
求項１に記載の紙・合成樹脂製シートの品質測定方法。
【請求項３】前記近赤外線を縮小結像したスペクトラム
長は、前記光源の発光部のスペクトラム長と同じくした
ことを特徴とする請求項１に記載の紙・合成樹脂製シー
トの品質測定方法。
【請求項４】前記スペクトル解析は、組成成分がＩｎＧ
ａＡｓで構成されたアレイ検出器で行うことを特徴とす
る請求項１に記載の紙・合成樹脂製シートの品質測定方
法。
【請求項５】前記紙・合成樹脂製シートの品質測定は、
坪量、水分量、塗工量、若しくは灰分量のうち、少なく
とも１種類であることを特徴とする請求項１に記載の紙
・合成樹脂製シートの品質測定方法。
【請求項６】前記スペクトル解析は、坪量が２．１μ
ｍ、水分量が１．９μｍ、塗工量が２．４μｍ、灰分量
が２．３μｍの波長帯域の近赤外線の吸収量に基づいて
行うことを特徴とする請求項１に記載の紙・合成樹脂製
シートの品質測定方法。
【請求項７】前記光源の発光部から発生する近赤外線
は、少なくとも１．８μｍ〜２．５μｍの波長帯域であ
ることを特徴とする請求項１に記載の紙・合成樹脂製シ
ートの品質測定方法。
【請求項８】近赤外線を発生させる発光部を有する光源
と、該光源から出射された近赤外線を集光して紙・合成
樹脂製シートに照射する投光手段と、該紙・合成樹脂製
シートを透過した近赤外線又は反射した近赤外線を集光
する集光手段と、該集光手段により集光した近赤外線を
分光する分光手段と、該分光手段により分光したそれぞ
れの波長の近赤外線を所定のスペクトラム長に縮小結像
させる縮小結像手段と、該縮小結像手段により結像した
スペクトル像のスペクトル解析を行うアレイ検出器と、
該アレイ検出器によるスペクトル解析のデータを用いて
当該紙・合成樹脂製シートの厚さ、坪量、水分量若しく
は灰分量の少なくとも１種類の品質を算出する信号処理
手段とからなることを特徴とする紙・合成樹脂製シート
の品質測定装置。
【請求項９】前記縮小結像手段は、縦横の縮小倍率の異
なるレンズ系により構成されていることを特徴とする請
求項８に記載の紙・合成樹脂製シートの品質測定装置。
【請求項１０】前記縮小結像手段は、光源の発光部のス
ペクトラム長と近赤外線を縮小結像するスペクトラム長
を同じくしたことである請求項８に記載の紙・合成樹脂
製シートの品質測定装置。
【請求項１１】前記アレイ検出器は、組成成分がＩｎＧ
ａＡｓで構成されていることを特徴とする請求項８に記
載の紙・合成樹脂製シートの品質測定装置。
【請求項１２】前記光源から発生する近赤外線は、坪量
が２．１μｍ、水分量が１．９μｍ、塗工量が２．４μ
ｍ、灰分量が２．３μｍの波長帯域であることを特徴と
する請求項８に記載の紙・合成樹脂製シートの品質測定
装置。
【請求項１３】前記近赤外線は、少なくとも１．８μｍ
〜２．５μｍの波長帯域であることを特徴とする請求項
８に記載の紙・合成樹脂製シートの品質測定装置。