JP2004361149A - 含水量測定装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】被測定物の含水量を高精度に測定することが可能な含水量測定装置を提供する。
【解決手段】紙Ｐにおいて反射した反射光Ｒの強度を検出するディテクタ４と、紙Ｐを透過した透過光Ｔの強度および照射光の強度を検出するディテクタ４２とを備え、ディテクタ４において検出された反射光Ｒの検出結果と、ディテクタ４２において検出された透過光Ｔおよび照射光の検出結果とに基づいて、紙Ｐの含水量を演算する。透過光Ｔの強度が無視できないほどに大きな紙Ｐの含水量を測定する際に、透過光Ｔの強度を加味せずに反射光Ｒの強度のみに基づいて含水量を演算する場合と比較して、透過光Ｔの強度を加味した分だけ紙Ｐの厚さに対する反射率の依存性が補正されるため、紙Ｐの厚さの影響が排除され、含水量の演算精度が向上する。
【選択図】 図１
【解決手段】紙Ｐにおいて反射した反射光Ｒの強度を検出するディテクタ４と、紙Ｐを透過した透過光Ｔの強度および照射光の強度を検出するディテクタ４２とを備え、ディテクタ４において検出された反射光Ｒの検出結果と、ディテクタ４２において検出された透過光Ｔおよび照射光の検出結果とに基づいて、紙Ｐの含水量を演算する。透過光Ｔの強度が無視できないほどに大きな紙Ｐの含水量を測定する際に、透過光Ｔの強度を加味せずに反射光Ｒの強度のみに基づいて含水量を演算する場合と比較して、透過光Ｔの強度を加味した分だけ紙Ｐの厚さに対する反射率の依存性が補正されるため、紙Ｐの厚さの影響が排除され、含水量の演算精度が向上する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば紙などの被測定物の含水量を測定するために使用される含水量測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば紙などの被測定物の含水量を測定するために、含水量測定装置が使用されている。この含水量測定装置としては、例えば、被測定物へ光を照射した際に生じる反射光の強度を検出し、その反射光の強度が含水量に応じて変化することを利用して含水量を演算するものが知られている。
【０００３】
具体的には、例えば、光源から被測定物へ２種類の波長域の光、すなわち被水吸収性の高い１μｍ以上の波長域の光と被水吸収性の低い１μｍ未満の波長域の光とを照射し、各波長域に検出感度を有する２種類の検出手段を使用して反射光の強度を検出することにより、その反射光に含まれている２種類の波長域の光の強度間の関係に基づいて含水量を演算する含水量測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この含水量測定装置では、光源から照射された光を波長分離するための機構（複数の光学フィルタを有するターレット式のセレクタ）が不要である。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２８３９１６号公報
【０００５】
また、例えば、光源から被測定物へ３種類の波長の光、すなわち１つの赤外線吸収波長の光（被水吸収性の高い波長の光）と２つの赤外線比較波長の光（赤外線吸収波長の光よりも短波長側または長波長側に相当する被水吸収性の低い光）とを照射した際に生じる反射光の強度を検出し、その反射光に含まれている３種類の波長の光の強度間の関係に基づいて誤差（水による光吸収以外の要因に起因する誤差）を補正することにより、含水量を演算する含水量測定装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。この含水量測定装置では、具体的には、赤外線比較波長の光の反射率を外挿することにより赤外線吸収波長の光の散乱率を演算した上で、赤外線吸収波長の光の散乱率および反射率に基づいて吸収率を演算することにより、その吸収率に基づいて被測定物の含水量を特定している。この含水量測定装置では、外乱（被測定物の表面粗さ等）に起因する誤差が補正される。
【０００６】
【特許文献２】
特開平０３−１１５８３８号公報
【０００７】
なお、含水量測定装置としては、上記したように、反射光の検出結果のみに基づいて含水量を演算するものの他に、例えば、被測定物の透過率が無視できない場合には、反射光の検出結果と共に透過光の検出結果に基づいて含水量を演算するものも知られている。この種の含水量測定装置としては、例えば、光源から被測定物へ２種類の波長域の光、すなわち被水吸収性の高い波長域の光と被水吸収性の低い波長域の光とを照射したのち、被測定物を１回透過した透過光（１回透過光）の強度と被測定物において１回反射した反射光（１回反射光）の強度とを検出することにより、これらの１回透過光および１回反射光の強度間の関係に基づいて含水量を演算するものが挙げられる（例えば、特許文献３参照。）。この含水量測定装置では、多重散乱方式の理想的測定状態が再現される。
【０００８】
【特許文献３】
特公平０５−０４５１３７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、含水量測定装置を使用して被測定物の含水量を高精度に測定するためには、その含水量の測定精度に誤差を及ぼし得る要因を可能な限り取り除き、その誤差を小さくする必要がある。この点に関して、従来の含水量測定装置の中には、反射光の強度と共に透過光の強度も検出し、被測定物の透過率の影響も加味して含水量を演算しているものもあるが、誤差を小さくして含水量の測定精度を向上させるためには、透過光の強度と反射光の強度とを可能な限り高精度に検出する必要があり、特に、反射光については絶対反射率を検出することが望まれるため、未だ改善の余地があると言える。
【００１０】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、被測定物の含水量を高精度に測定することが可能な含水量測定装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る含水量測定装置は、被測定物へ照射光を照射する光源と、被測定物を透過した透過光の強度を検出する透過光強度検出手段と、被測定物において反射した反射光の強度を検出する反射光強度検出手段と、少なくとも透過光強度検出手段の検出結果および反射光強度検出手段の検出結果に基づいて被測定物の含水量を演算する演算手段とを備えるようにしたものである。
【００１２】
本発明に係る含水量測定装置では、光源から照射光が照射され、その被測定物において透過光および反射光が生じると、透過光強度検出手段において透過光の強度が検出されると共に、反射光強度検出手段において反射光の強度が検出される。そして、演算手段が、少なくとも透過光強度検出手段の検出結果および反射光強度検出手段の検出結果に基づいて被測定物の含水量を演算する。透過光の強度を加味せずに反射光の強度のみに基づいて含水量を演算する場合と比較して、透過光の強度を加味した分だけ被測定物の厚さに対する反射率の依存性が補正され、含水量の演算精度が向上する。
【００１３】
本発明に係る含水量測定装置では、被測定物を透過した光のうちの一部の光を透過光として選択的に透過させることにより透過光強度検出手段へ導く選択的透過手段を備えるようにしてもよい。
【００１４】
特に、本発明に係る含水量測定装置では、光源から照射された照射光を反射して散乱させることにより被測定物へ導く反射散乱手段を備えるようにしてもよく、この反射散乱手段は積分球であるのが好ましい。また、光源から照射された照射光の強度を検出する照射光強度検出手段を備え、演算手段が、透過光強度検出手段の検出結果および反射光強度検出手段の検出結果と共に照射光強度検出手段の検出結果に基づいて被測定物の含水量を演算するようにしてもよい。
【００１５】
また、本発明に係る含水量測定装置では、透過光強度検出手段、反射光強度検出手段および照射光強度検出手段へ導かれる光のうちの１．８μｍ以上の波長域の光を選択的に透過させる光学フィルタを備えるようにしてもよく、この光学フィルタはゲルマニウムにより構成されているのが好ましい。また、透過光強度検出手段、反射光強度検出手段および照射光強度検出手段へ導かれる光を１．８μｍ以上の波長域の光と１．８μｍ未満の波長域の光とに分離する光学的分離手段を備え、透過光強度検出手段、反射光強度検出手段および照射光強度検出手段が、光学的分離手段により分離された１．８μｍ以上の波長域の光の強度と１．８μｍ未満の波長域の光の強度とを別個に検出するようにしてもよく、この光学的分離手段はハーフミラーであるのが好ましい。
【００１６】
なお、上記した「光学フィルタ」に関する「光のうちの１．８μｍ以上の波長域の光を選択的に透過させる」という表現は、厳密に１．８μｍ以上の波長域の光のみを透過させる（１．８μｍ未満の波長域の光は一切透過させない）場合に限らず、全体中において１．８μｍ以上の波長域の光が占める割合が大きい光を透過させる（１．８μｍ以上の波長域の光を大部分透過させると共に、１．８μｍ未満の波長域の光も僅かに透過させる）場合も含む意味である。同様に、上記した「光学的分離手段」に関する「光を１．８μｍ以上の波長域の光と１．８μｍ未満の波長域の光とに分離する」という表現は、１．８μｍの波長を基準（境界）として厳密に１．８μｍ以上の波長域の光と１．８μｍ未満の波長域の光とに分離する場合に限らず、全体中において１．８μｍ以上の波長域の光が占める割合が大きい光（１．８μｍ以上の波長域の光を大部分含み、１．８μｍ未満の波長域の光も僅かに含む光）と全体中において１．８μｍ未満の波長域の光が占める割合が大きい光（１．８μｍ未満の波長域の光を大部分含み、１．８μｍ未満の波長域の光も僅かに含む光）とに分離する場合も含む意味である。もちろん、「１．８μｍ以上の波長域の光の強度と１．８μｍ未満の波長域の光の強度とを別個に検出する」という表現についても同様の意味である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
［第１の実施の形態］
まず、図１および図２を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る含水量測定装置の構成について説明する。図１および図２は、本実施の形態に係る含水量測定装置の断面構成を表しており、図１は反射光強度および透過光強度検出時の状態を示し、図２は照射光強度検出時の状態を示している。
【００１９】
この含水量測定装置は、例えば、コピー機やプリンタ等に搭載され、被測定物としての紙Ｐの含水量Ｑを測定するために使用されるものであり、非透過性の紙Ｐの含水量Ｑだけでなく、透過性（例えば薄厚や低密度）の紙Ｐの含水量Ｑも測定するためのものである。この含水量測定装置は、図１および図２に示したように、紙Ｐへ照射光Ｉを照射する光源１と、紙Ｐを挟んで対向配置された２つの積分球２（反射散乱手段），２２と、紙Ｐにおいて反射した反射光Ｒの強度を検出するディテクタ４（反射光強度検出手段）と、このディテクタ４に対応して配置された集光用のレンズ５および波長分離用のフィルタ６（光学フィルタ）と、紙Ｐを透過した透過光Ｔの強度を検出するディテクタ４２（透過光強度検出手段）と、このディテクタ４２に対応して配置された集光用のレンズ５２および波長分離用のフィルタ６２（光学フィルタ）とを備えている。この積分球２には、例えば、側方、下方および上方にそれぞれ開口部２ＫＡ、２ＫＢおよび２ＫＣが設けられており、その積分球２の内部には、障壁としてのバフル７が設けられている。また、積分球２２には、例えば、上方および側方にそれぞれ開口部２２ＫＡおよび２２ＫＢが設けられている。
【００２０】
光源１は、照射光Ｉとして赤外線光、具体的には１．８μｍ以上の波長域の光を含む赤外線光を照射するものである。この光源１は、例えば、フィラメント電球により構成されており、積分球２の開口部２ＫＡに配置されている。
【００２１】
積分球２は、光源１から照射された照射光Ｉを閉じ込めて反射散乱させることにより紙Ｐへ導き、その照射光Ｉを紙Ｐへ等方的に照射させるための略球状の器である。この積分球２は、例えば、照射光Ｉの反射散乱性を高めるために内面（散乱面２Ｍ）が微細な凹凸構造（例えば表面粗さが数十μｍ程度）を有しており、具体的には、金属製の球２Ｇの内面に、散乱面２Ｍを構成する高赤外線反射性の散乱膜２Ｓが設けられた構成を有している。この散乱膜２Ｓは、例えば、金属のめっき膜（例えば金、銀、銅、クロムまたはニッケル等）や、光散乱用の微細な窪みや空洞（気泡）を有する塗膜（例えば弗素樹脂、ポリエチンレンまたは無機顔料等）や、金属酸化物の蒸着膜（例えば酸化マグネシウム）や、球２Ｇ（例えばアルミニウム）の内面が陽極酸化された金属酸化膜（例えばアルマイト）などにより構成されている。この散乱膜２Ｓが金以外の金属により構成されている場合には、例えば、散乱膜２Ｓ上にさらに防食用の金めっき膜が設けられる場合もある。
【００２２】
積分球２２は、紙Ｐを透過した透過光Ｔと共に積分球２を経由して導かれた照射光Ｉを反射して散乱させることにより開口部２２ＫＢを通じてディテクタ４２へ導くものであり、例えば、積分球２と同様の構成を有し、すなわち球２２Ｇの内面に散乱面２２Ｍを構成する散乱膜２２Ｓが設けられた構成を有している。この積分球２２の寸法（例えば内径）は、例えば、積分球２の寸法とほぼ同様である。
【００２３】
ディテクタ４は、赤外線波長域に検出感度を有するものであり、例えば、焦電素子により構成されている。このディテクタ４は、例えば、積分球２の開口部２ＫＣに対応して配置されており、レンズ５およびフィルタ６と共に一直線上に配列されている。
【００２４】
レンズ５は、反射光Ｒを集光してフィルタ６へ導くものであり、例えば、ガラスにより構成されている。このレンズ５は、ディテクタ４の検出視野角が紙Ｐの露出領域（積分球２の開口部２ＫＢに対応して露出している領域）に含まれるように設計されている。
【００２５】
フィルタ６は、反射光Ｒのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（反射光Ｒ１）を選択的に透過させてディテクタ４へ導くものであり、例えば、主に１．８μｍ未満の波長域に赤外線吸収特性を有するゲルマニウム（例えばゲルマニウム板）により構成されている。なお、上記した「反射光Ｒのうちの１．８μｍ以上の波長域の光を選択的に透過させる」という表現は、厳密に１．８μｍ以上の波長域の光のみを透過させる（１．８μｍ未満の波長域の光は一切透過させない）場合に限らず、全体中において１．８μｍ以上の波長域の光が占める割合が大きい光を透過させる（１．８μｍ以上の波長域の光を大部分透過させると共に、１．８μｍ未満の波長域の光も僅かに透過させる）場合も含む意味である。この旨は、他のフィルタ６２および後述するフィルタ６１についても同様である。
【００２６】
このフィルタ６において、反射光Ｒ１のみを透過させる理由は、以下の通りである。すなわち、被水吸収性の高い赤外線光の波長域としては、一般に、１．４μｍ近傍と、１．９μｍ近傍と、３．０μｍ近傍との３つが知られており、これらの３つの波長域の赤外線光を利用すれば、水による吸収現象に伴う赤外線光の強度変化に基づいて、紙Ｐの含水量Ｑを測定することが可能である。この場合には、特に、含水量Ｑを測定する上で、３つの波長域の赤外線光のうち、１．９μｍ近傍または３．０μｍ近傍の波長域の赤外線光を使用するのが好ましい。なぜなら、１．４μｍ近傍の波長域の赤外線光は、他の２つの波長域の赤外線光と比較して被水吸収性が低いため、ディテクタ４において水吸収に伴う赤外線光の強度変化を検出しにくいからである。この場合には、単色性に優れた光源１やディテクタ４が必要となるため、含水量測定装置の低コスト化を図る上で好ましくない。
【００２７】
なお、フィルタ６は、例えば、ゲルマニウム板に代えて、このゲルマニウム板と同様に主に１．８μｍ未満の波長域において赤外線吸収特性を有する他のフィルタ材、具体的には回折格子、薄膜干渉フィルタまたはバンドパスフィルタなどにより構成されていてもよい。しかしながら、これらの他のフィルタ材は一般に高価である上、特に、光利用効率が十分でない回折格子を使用した場合には高出力型の光源１や高感度型のディテクタ４が必要となり、装置のコストアップを招いてしまうため、装置の低コスト化を図る上では、安価なゲルマニウム板を使用するのが好ましい。このゲルマニウム板をフィルタ６として使用すれば、ゲルマニウム元素のバンド間遷移に基づく赤外線吸収特性を利用して、反射光Ｒ１を安定的に透過させることが可能になる。
【００２８】
ディテクタ４２は、例えば、ディテクタ４と同様の構成を有しており、積分球２２の開口部２２ＫＢに対応して配置され、特に、レンズ５２およびフィルタ６２と一直線上に配列されている。このディテクタ４２は、透過光Ｔの強度と共に照射光Ｉの強度を検出するものである。
【００２９】
レンズ５２は、透過光Ｔおよび照射光Ｉを集光するものであり、例えば、レンズ５と同様の構成を有している。フィルタ６２は、透過光Ｔのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（透過光Ｔ１）を透過させてディテクタ４２へ導くと共に、照射光Ｉのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（照射光Ｉ１）を透過させてディテクタ４２へ導くものであり、例えば、フィルタ６と同様にゲルマニウム（例えばゲルマニウム板）により構成されている。
【００３０】
バフル７は、照射光Ｉが積分球２において反射散乱されることなく紙Ｐへ直接照射されることを防止すると共に、紙Ｐへ向けて照射光Ｉを反射するものであり、例えば、積分球２の開口部２ＫＡ，２ＫＢ間の位置に配置されている。なお、バフル７を設けるか否かは自由に設定可能である。
【００３１】
なお、被測定物としての紙Ｐは、例えば、コピー機やプリンタ等に含水量測定装置と共に搭載されている搬送ローラなどの搬送機構（図示せず）により支持され、順次搬送されるようになっている。
【００３２】
次に、図１〜図３を参照して、含水量測定装置の詳細な構成について説明する。図３は、図１および図２に示した含水量測定装置のブロック構成を表している。
【００３３】
この含水量測定装置は、図１および図２に示した光源１およびディテクタ４，４２を含む一連の構成要素と共に、各種情報を記憶するメモリ８と、装置全体を制御するコントローラ９（演算手段）と、ディテクタ４，４２の出力信号を増幅するアンプ１０と、その出力信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１１とを備えている。
【００３４】
メモリ８は、コントローラ９が含水量Ｑの演算処理を行うために必要な情報を記憶しており、例えば、レジスタ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｅｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）またはＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ ）などの記憶デバイスである。このメモリ８には、例えば、後述する吸収率・散乱率比ＡＤ／ＳＤと含水量Ｑとの相関を表す検量線データＣを含む演算用データが定数としてあらかじめ記憶されている。
【００３５】
コントローラ９は、メモリ８から必要な演算用データを随時読み出し、ディテクタ４の検出結果に基づいて含水量Ｑを演算するものであり、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ ；中央演算処理装置）などの制御デバイスである。
【００３６】
このコントローラ９は、例えば、光源１以外の熱源から発生した不要な赤外線光（背景輻射）に起因して含水量Ｑの演算結果に誤差が含まれることを防止するために、必要に応じてディテクタ４の検出強度を補正する機能を有している。具体的には、コントローラ９は、例えば、所定の演算間隔ごとに、光源１が稼働していて照射光Ｉが照射されている場合のディテクタ４の検出結果と、光源１が停止していて照射光Ｉが照射されていない場合のディテクタ４の検出結果とを比較することにより、これらの２つの検出結果間の差異（反射光Ｒ１と背景輻射に起因する光とが混合された混合光の強度と、背景輻射に起因する光の強度との差異）を算出したのち、その算出値を、光源１から照射光Ｉが照射された際に紙Ｐにおいて生じた反射光Ｒがディテクタ４へ導かれたことによる検出結果（すなわち反射光Ｒ１の強度）として判断し、その算出値に基づいて含水量Ｑを補正するようになっている。
【００３７】
次に、図１〜図３を参照して、含水量測定装置の動作について説明する。
【００３８】
この含水量測定装置では、光源１とディテクタ４，４２との間に以下の光学的原理が成立する。すなわち、図１に示したように、積分球２，２２間の位置に紙Ｐが搬送された状態において、光源１から照射光Ｉが照射されると、その照射光Ｉが積分球２の散乱面２Ｍにおいて反射散乱されることにより開口部２ＫＢを通じて紙Ｐへ導かれ、その紙Ｐへ等方的に照射されることにより反射光Ｒおよび透過光Ｔが生じる。この「等方的」とは、紙Ｐに垂直な軸と照射光Ｉの照射方向との間の角度の余弦に対して、その照射光Ｉの強度がほぼ比例するという意味である。反射光Ｒのうち、レンズ５、フィルタ６およびディテクタ４の配列方向に進行する成分のみが開口部２ＫＣを通じてレンズ５へ導かれ、そのレンズ５において集光されたのち、さらにフィルタ６において波長分離される。これにより、反射光Ｒのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（反射光Ｒ１）がフィルタ６を透過し、ディテクタ４において検出される。また、透過光Ｔは、開口部２２ＫＡを通じて積分球２２へ導かれ、その積分球２２の散乱面２２Ｍにおいて反射散乱されることにより開口部２２ＫＢを通じてフィルタ６２へ導かれたのち、そのフィルタ６２において波長分離されるため、上記した反射光Ｒと同様に、透過光Ｔのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（透過光Ｔ１）がディテクタ４２において検出される。一方、図２に示したように、積分球２，２２間の位置から紙Ｐが搬送された状態において、光源１から照射光Ｉが照射されると、その照射光Ｉが積分球２を経由して積分球２２へ導かれるため、上記した透過光Ｔと同様に、照射光Ｉのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（照射光Ｉ１）がディテクタ４２において検出される。
【００３９】
コントローラ９は、以下の動作手順により、ディテクタ４，４２の検出結果に基づいて含水量Ｑを演算する。すなわち、まず、ディテクタ４２において検出された照射光Ｉ１の強度とディテクタ４において検出された反射光Ｒ１の強度とに基づいて反射率ＲＤを演算する。続いて、照射光Ｉの強度とディテクタ４２において検出された透過光Ｔ１の強度とに基づいて透過率ＴＤを演算する。続いて、反射率ＲＤと透過率ＴＤとに基づいて、吸収率・散乱率比ＡＤ／ＳＤを演算する。最後に、メモリ８から検量線データＣを読み出し、この検量線データＣに基づいて吸収率・散乱率比ＡＤ／ＳＤに対応する含水量Ｑを特定する。これにより、ディテクタ４，４２の検出結果に基づいて含水量Ｑが演算される。
【００４０】
ここで、コントローラ９による吸収率・散乱率比ＡＤ／ＳＤの演算原理について説明する。すなわち、例えば、紙Ｐの透過率ＴＤが無視できるほどに小さい場合には、反射率ＲＤ、吸収率ＡＤおよび散乱率ＳＤの間にＫｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋの散乱モデルに基づいて下記の式１の関係が成立し、吸収率ＡＤと散乱率ＳＤとの関係が反射率ＲＤの関数として表される。この場合には、Ｋｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋの散乱モデルに基づく式１を応用して透過率ＴＤも考慮すれば、反射率ＲＤ、吸収率ＡＤ、散乱率ＳＤおよび透過率ＴＤの間に下記の式２の関係が成立する。式２中、Ｒ∞は紙Ｐの厚さを無限大としたときの反射率であり、Ｒｇは積分球２２に応じた固有の反射率（既知）である。したがって、式２を利用すれば、反射率ＲＤと透過率ＴＤとに基づいて反射率Ｒ∞を演算することにより、その反射率Ｒ∞に基づいて吸収率・散乱率比ＡＤ／ＳＤを算出することが可能になるのである。なお、式２では、反射率ＲＤを簡略化して「Ｒ」と示し、透過率ＴＤを簡略化して「Ｔ」と示している。
【００４１】
【式１】
【００４２】
【式２】
【００４３】
本実施の形態に係る含水量測定装置では、反射光Ｒ１の強度を検出するディテクタ４に加えて、透過光Ｔ１の強度および照射光Ｉ１の強度を検出するディテクタ４２を備えるようにしたので、ディテクタ４において反射光Ｒ１の強度を検出すると共にディテクタ４２において透過光Ｔ１の強度および照射光Ｉの強度を検出し、その反射光Ｒ１の検出結果と共に透過光Ｔ１の検出結果および照射光Ｉの検出結果に基づいて含水量Ｑを演算することが可能になる。この場合には、透過光Ｔ１の強度が無視できないほどに大きな紙Ｐの含水量Ｑを測定する際に、透過光Ｔ１の強度を加味せずに反射光Ｒ１の強度のみに基づいて含水量Ｑを演算する場合と比較して、透過光Ｔ１の強度を加味した分だけ紙Ｐの厚さに対する反射率ＲＤの依存性が補正される。すなわち、上記した式２を利用し、透過率ＴＤを加味して反射率ＲＤを紙Ｐの厚さが十分に大きい場合に得られる反射率Ｒ∞に変換した上で、その反射率Ｒ∞に基づいて含水量Ｑが演算されるため、紙Ｐの厚さの影響が排除され、含水量Ｑの演算精度が向上する。したがって、本実施の形態では、非透過性の紙Ｐの含水量Ｑに加えて、透過光Ｔの影響が無視できないほどに大きな透過性の紙Ｐの含水量Ｑをより高精度に測定することができる。
【００４４】
特に、本実施の形態では、紙Ｐの含水量Ｑの測定精度が向上する点に基づき、含水量測定装置を搭載しているコピー機やプリンタ等において、紙Ｐの含水量Ｑに応じて印画条件を制御することにより、印画品質の高品質化を図ることができる。
【００４５】
また、本実施の形態では、光源１から照射された照射光Ｉを反射散乱させることにより紙Ｐへ導く積分球２を備えるようにしたので、この積分球２の散乱面２Ｍにおいて反射散乱された照射光Ｉが紙Ｐへ等方的に照射される。この場合には、積分球２を備えておらず、照射光Ｉが紙Ｐへ等方的に照射されない場合とは異なり、反射光Ｒの強度がほぼ完全散乱面に基づく角度分布となり、すなわち紙Ｐに垂直な軸と反射光Ｒの進行方向との間の角度の余弦に対して、その反射光Ｒの強度がほぼ比例するため、紙Ｐの反射率ＲＤとして絶対反射率を演算することが可能になる。したがって、本実施の形態では、反射光Ｒの強度の角度分布に起因する誤差が小さくなるため、この観点においても含水量Ｑの測定精度の向上に寄与することができる。この場合には、特に、光源１から照射された照射光Ｉが積分球２の内部に閉じ込められる結果、紙Ｐへ照射される照射光Ｉの照射効率が向上するため、ディテクタ４の検出出力を十分に確保することができる。
【００４６】
また、本実施の形態では、透過光Ｔを反射散乱させる積分球２２を備えるようにしたので、積分球２２を備えていない場合と比較して透過光Ｔの捕捉率が高まり、透過光Ｔの強度の角度分布に起因する誤差が小さくなる。したがって、この観点においても含水量Ｑの測定精度の向上に寄与することができる。
【００４７】
また、本実施の形態では、ディテクタ４２において照射光Ｉ１の強度を検出するようにしたので、反射光Ｒ１の強度および透過光Ｔ１の強度と共に照射光Ｉ１の強度に基づいて含水量Ｑを演算することが可能になる。この場合には、照射光Ｉの強度を不変の定数として含水量Ｑを演算する場合とは異なり、例えば光源１の劣化等に起因して照射光Ｉの強度が経時的に変化した場合に、その経時変化後の照射光Ｉの強度を実測した上で、反射光Ｒの強度および透過光Ｔの強度と共に照射光Ｉの強度変化を加味して含水量Ｑが演算される。したがって、本実施の形態では、照射光Ｉの強度変化の観点において含水量Ｑの測定精度に誤差を及ぼし得る要因が取り除かれ、その誤差が排除されるため、この観点においても含水量Ｑの測定精度の向上に寄与することができる。
【００４８】
また、本実施の形態では、反射光Ｒを波長分離するフィルタ６を備えるようにしたので、このフィルタ６による波長分離作用を利用して、反射光Ｒのうち、含水量Ｑの測定に有用な１．８μｍ以上の波長域の光（反射光Ｒ１）が選択的にフィルタ６を通過し、ディテクタ４へ到達する。したがって、ディテクタ４において反射光Ｒ１の強度を安定かつ容易に検出することができる。この効果は、透過光Ｔおよび照射光Ｉを波長分離するフィルタ６２についても同様に得られる。
【００４９】
また、本実施の形態では、ガラス製のレンズ５を使用するようにしたので、ガラスの赤外線吸収特性、すなわち４．０μｍ以上の波長域の赤外線光を吸収する特性を利用して、反射光Ｒがレンズ５を通過する際に、その反射光Ｒのうちの４．０μｍ以上の波長域の赤外線光がレンズ５において吸収される。したがって、熱輻射に起因した演算誤差を誘発する不要な波長域の光を除いた反射光Ｒがフィルタ６へ導かれるため、この不要な赤外線光の存在に起因して含水量Ｑの演算結果に誤差が含まれることを防止することができる。この効果は、レンズ５２についても同様に得られる。
【００５０】
また、本実施の形態では、上記したフィルタ６の波長分離作用およびレンズ５の赤外線吸収特性に基づき、実質的に１．８μｍ以上４．０μｍ未満の比較的狭い範囲内の波長域の光（反射光Ｒ１）を利用して含水量Ｑが演算されるため、上記「従来の技術」の項において説明した２種類の波長域の赤外線光（被水吸収性の高い１μｍ以上の波長域の光および被水吸収性の低い１μｍ未満の波長域の光）を使用した従来の含水量測定装置と比較して、含水量Ｑの測定精度がより向上する。なぜなら、１μｍ以上の比較的広い範囲の波長域の光を利用した従来の場合には、水により吸収される光の波長域に対して全体の波長域が大きすぎるため、全体の波長域の反射光エネルギーに対して被水吸収性の波長域の反射光エネルギーが極めて小さくなり、その反射光強度の変化を検出しにくくなるのに対して、１．８μｍ以上４．０μｍ未満の比較的狭い範囲内の波長域の光を利用した本実施の形態の場合には、従来の場合と比較して、全体の波長域の反射光エネルギーに対して被水吸収性の波長域の反射光エネルギーが大きくなり、その反射光強度の変化を検出しやすくなるからである。この効果は、フィルタ６２およびレンズ５２についても同様に得られる。
【００５１】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００５２】
図４は、本実施の形態に係る含水量測定装置の概略構成を表している。なお、図４では、上記第１の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素に同一の符号を付している。
【００５３】
この含水量測定装置は、上記第１の実施の形態と同様に、反射光Ｒの検出結果、透過光Ｔの検出結果および照射光Ｉの検出結果に基づいて含水率Ｑを演算するものであり、例えば、図４に示したように、新たに積分球２，２２間に半透過反射板３２（選択的透過手段）を備えている点を除き、上記第１の実施の形態の含水量測定装置（図１〜図３参照）と同様の構成を有している。
【００５４】
半透過反射板３２は、紙Ｐを透過した光のうちの一部の光を透過光Ｔとして選択的に透過させることにより積分球２２を経由してディテクタ４２へ導くと共に、その紙Ｐを透過した光のうちの残りの光を反射させることにより積分球２を経由してディテクタ４へ導くものであり、例えば、ポリエチレンやフッ素系プラスチックにより構成されている。この半透過反射板３２の表面は粗面仕上げされており、その表面において光が散乱反射するように構成されているのが好ましく、あるいは半透過反射板３２が多孔質のプラスチック製であり、その内部で光が散乱反射するように構成されているのが好ましい。この半透過反射板３２の散乱率、反射率および厚さは既知である。
【００５５】
この含水量測定装置では、半透過反射板３２上に紙Ｐが搬送された状態において、光源１から照射光Ｉが照射されると、紙Ｐにおいて反射光Ｒおよび透過光Ｔが生じる。この透過光Ｔとは、紙Ｐを透過した光のうちの一部の光、すなわち半透過反射板３２を選択的に透過して積分球２２に導かれた光である。また、反射光Ｒとは、紙Ｐを透過した光のうちの残りの光、すなわち半透過反射板３２において反射されて再び紙Ｐを経由して積分球２に導かれた光と、紙Ｐにおいて反射した光との混合光である。この反射光Ｒは、上記第１の実施の形態において説明した光学的原理に基づき、フィルタ６へ導かれて波長分離されるため、その反射光Ｒのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（反射光Ｒ１）がディテクタ４において検出される。一方、透過光Ｔは、上記第１の実施の形態において説明した光学的原理に基づき、フィルタ６２へ導かれて波長分離されるため、その透過光Ｔのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（透過光Ｔ１）がディテクタ４２において検出される。なお、図示はしないが、この含水量測定装置では、半透過反射板３２上から紙Ｐが搬送された状態において、上記第１の実施の形態において図２を参照して説明した場合と同様に、照射光Ｉのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（照射光Ｉ１）がディテクタ４２において検出される。これにより、上記第１の実施の形態と同様の演算手順を経て、図３に示したコントローラ９により、ディテクタ４，４２の検出結果に基づいて含水量Ｑが演算される。
【００５６】
本実施の形態に係る含水量測定装置では、紙Ｐを透過した光のうちの一部の光を透過光Ｔとして選択的に透過させる半透過反射板３２を備えるようにしたので、ディテクタ４２において透過光Ｔ１の強度および照射光Ｉ１の強度を検出すると共に、ディテクタ４において反射光Ｒ１の強度を検出し、反射光Ｒ１の検出結果と共に透過光Ｔ１の検出結果および照射光Ｉ１の検出結果に基づいて含水量Ｑを演算することが可能になる。したがって、この場合においても透過光Ｔの強度を加味して吸収率・散乱率比ＡＤ／ＳＤが演算され、この吸収率・散乱率比ＡＤ／ＳＤに基づいて含水量Ｑが演算されるため、上記第１の実施の形態と同様の作用により、紙Ｐの含水量Ｑを高精度に測定することができる。
【００５７】
なお、本実施の形態に係る含水量測定装置に関する上記以外の詳細な作用、動作および効果等は、上記第１の実施の形態と同様である。
【００５８】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００５９】
図５および図６は本実施の形態に係る含水量測定装置の概略構成を表しており、図５は紙Ｐの搬送前の状態を示し、図６は紙Ｐの搬送後の状態を示している。なお、図５および図６では、上記第１の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素に同一の符号を付している。
【００６０】
この含水量測定装置は、紙Ｐの表裏面に関して反射光Ｒの強度および透過光Ｔの強度を検出し、上記第１の実施の形態と同様に、反射光Ｒの検出結果、透過光Ｔの検出結果および照射光Ｉの検出結果に基づいて含水量Ｑを演算するものである。この含水量測定装置は、例えば、図５および図６に示したように、上記第１の実施の形態において説明した含水量測定装置（図１〜図３参照）により構成された２つの含水量測定部１００Ａ，１００Ｂを備え、これらの２つの含水量測定部１００Ａ，１００Ｂが互いに上下反転された状態で紙Ｐの進行方向（矢印Ｙ）に沿って配列された構成を有している。
【００６１】
紙Ｐは、対向する一対の面ＰＸ（表面），ＰＹ（裏面）を有しており、例えば、裏面ＰＹに印画面Ｇを有している。この印画面Ｇは、例えば、コピー機やプリンタ等によりトナー等を使用して形成された文字や画像などである。この紙Ｐは、図示しない搬送機構を利用して、含水量測定部１００Ａに対応する位置ＴＡから含水量測定部１００Ｂに対応する位置ＴＢまで搬送されるようになっている。
【００６２】
この含水量測定装置に、印画面Ｇを有する裏面ＰＹが下方を向くように紙Ｐが投入された場合、位置ＴＡにおいて、含水量測定部１００Ａのディテクタ４は、紙Ｐの裏面ＰＹに関する反射光Ｒの強度を検出する機能を担い、ディテクタ４２は、紙Ｐの表面ＰＸ側に位置して透過光Ｔの強度を検出する機能を担う。一方、位置ＴＢにおいて、含水量測定部１００Ｂのディテクタ４は、紙Ｐの表面ＰＸに関する反射光Ｒの強度を検出する機能を担い、ディテクタ４２は、紙Ｐの裏面ＰＹ側に位置して透過光Ｔの強度を検出する機能を担う。
【００６３】
この含水量測定装置では、まず、図５に示したように、位置ＴＡに紙Ｐが搬送された状態において、含水量測定部１００Ａの光源１から照射光Ｉが照射されると、紙Ｐの裏面ＰＹにおいて生じた反射光Ｒがフィルタ６へ導かれて波長分離されるため、その反射光Ｒのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（反射光Ｒ１）がディテクタ４において検出されると共に、紙Ｐを透過した透過光Ｔがフィルタ６２へ導かれて波長分離されるため、その透過光Ｔのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（透過光Ｔ１）がディテクタ４２において検出される。続いて、図６に示したように、位置ＴＡから位置ＴＢまで紙Ｐが搬送された状態において、含水量測定部１００Ｂの光源１から照射光が照射されると、紙Ｐの表面ＰＸにおいて生じた反射光Ｒがフィルタ６へ導かれて波長分離されるため、その反射光Ｒのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（反射光Ｒ１）がディテクタ４において検出されると共に、紙Ｐを透過した透過光Ｔがフィルタ６２へ導かれて波長分離されるため、その透過光Ｔのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（透過光Ｔ１）がディテクタ４２において検出される。なお、図示はしないが、この含水量測定装置では、位置ＴＡから紙Ｐが搬送された状態において、上記第１の実施の形態において図２を参照して説明した場合と同様に、含水量測定部１００Ａのディテクタ４２において照射光Ｉのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（照射光Ｉ１）が検出されると共に、位置ＴＢから紙が搬送された状態においても同様に、含水量測定部１００Ｂのディテクタ４２において照射光Ｉ１が検出される。
【００６４】
この場合には、図３に示したコントローラ９は、例えば、含水量測定部１００Ａにおいて検出したデータ、すなわち紙Ｐの裏面ＰＹに関する反射特性を考慮した反射光Ｒ１の強度、透過光Ｔ１の強度および照射光Ｉの強度と、含水量測定部１００Ｂにおいて検出したデータ、すなわち紙Ｐの表面ＰＸに関する反射特性を考慮した反射光Ｒ１の強度、透過光Ｔ１の強度および照射光Ｉの強度とに基づいて吸収率・散乱率比ＡＤ／ＳＤを演算したのち、この吸収率・散乱率比ＡＤ／ＳＤに基づいて検量線データＣを利用して含水量Ｑを特定する。
【００６５】
本実施の形態に係る含水量測定装置では、紙Ｐの裏面ＰＹ（印画面Ｇ）に関する反射特性を考慮した反射光Ｒ１の強度を検出する含水量測定部１００Ａと、紙Ｐの表面ＰＸに関する反射特性を考慮した反射光Ｒ１の強度を検出する含水量測定部１００Ｂとを備えるようにしたので、以下の理由により、裏面ＰＹに印画面Ｇを有する紙Ｐの含水量Ｑを高精度に測定することができる。
【００６６】
すなわち、近年のコピー機やプリンタ等の使用状況を考慮すると、未印画の紙に限らず、印画済みの紙を使用する場合も多い。これは、印画済みの紙を処分せずに再利用し、未印画面（印画面と反対側の面）に新たに印画することを目的としたものである。しかしながら、紙の一面に画像形成用のトナー等が存在すると、このトナー等の存在に起因して紙の散乱率や吸収率が変化し得るため、含水量を高精度に測定しにくくなる。
【００６７】
この点に関して、本実施の形態では、上記したように、含水量測定部１００Ａにおいて、紙Ｐの裏面ＰＹ（印画面Ｇ）に関する反射特性を考慮した反射光Ｒ１の強度を検出すると共に、含水量測定部１００Ｂにおいて、紙Ｐの表面ＰＸに関する反射特性を考慮した反射光Ｒ１の強度を検出し、これらの２つの反射光Ｒ１の強度を含んで含水量Ｑを演算するようにしたので、単に紙Ｐの一方の面（ＰＸまたはＰＹ）のみに関して含水量Ｑを演算する場合とは異なり、印画面Ｇの存在に起因する光の散乱率や吸収率の差異に起因する光学的誤差が補正され、含水量Ｑの演算精度が向上する。したがって、本実施の形態では、裏面ＰＹに印画面Ｇを有する紙Ｐの含水量Ｑを高精度に測定することが可能になるのである。
【００６８】
なお、上記では、裏面ＰＹに印画面Ｇを有する紙Ｐの含水量Ｑを測定するために本実施の形態の含水量測定装置を使用するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、いずれの面ＰＸ，ＰＹにも印画面Ｇを有しない紙Ｐ（未使用の紙）の含水量Ｑを測定するために本実施の形態の含水量測定装置を使用するようにしてもよい。この場合においても、紙Ｐの各面ＰＸ，ＰＹに関する反射特性の差異を考慮して、含水量Ｑを高精度に測定することができる。
【００６９】
本実施の形態に係る含水量測定装置に関する上記以外の作用、動作、効果および変形は上記第１，第２の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００７０】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。
【００７１】
図７および図８は本実施の形態に係る含水量測定装置の概略構成を表しており、図７は紙Ｐの反転前の状態を示し、図８は紙Ｐの反転後の状態を示している。なお、図７および図８では、上記第１の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素に同一の符号を付している。
【００７２】
この含水量測定装置は、上記第３の実施の形態と同様に、紙Ｐの表裏面に関して反射光Ｒの強度および透過光Ｔの強度を検出し、反射光Ｒの検出結果、透過光Ｔの検出結果および照射光Ｉの検出結果に基づいて含水量Ｑを演算するものであり、例えば、図７および図８に示したように、紙Ｐの表裏を反転させる反転機構３４を新たに備えている点を除き、上記第１の実施の形態の含水量測定装置（図１〜図３参照）と同様の構成を有している。この反転機構３４は、例えば、紙Ｐを搬送するための搬送用ローラや反転させるための反転用ローラなどを含んで構成されている。
【００７３】
この含水量測定装置では、図７に示したように、印画面Ｇを有する裏面ＰＹが上方を向くように紙Ｐが搬送された状態において、光源１から照射光Ｉが照射されると、上記第１の実施の形態において説明した光学的原理に基づいて、紙Ｐの裏面ＰＹにおいて生じた反射光Ｒがフィルタ６へ導かれて波長分離されるため、その反射光Ｒのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（反射光Ｒ１）がディテクタ４において検出されると共に、紙Ｐを透過した透過光Ｔがフィルタ６２へ導かれて波長分離されるため、その透過光Ｔのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（透過光Ｔ１）がディテクタ４２において検出される。続いて、図８に示したように、反転機構３４により紙Ｐの表裏が反転され、印画面Ｇを有する裏面ＰＹが下方を向いた状態において光源１から照射光Ｉが照射されると、紙Ｐの表面ＰＸにおいて生じた反射光Ｒがフィルタ６へ導かれて波長分離されるため、その反射光Ｒのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（反射光Ｒ１）がディテクタ４において検出されると共に、紙Ｐを透過した透過光Ｔがフィルタ６２へ導かれて波長分離されるため、その透過光Ｔのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（透過光Ｔ１）がディテクタ４２において検出される。なお、図示はしないが、この含水量測定装置では、積分球２，２２間の位置から紙がの搬送された状態において、上記第１の実施の形態において図２を参照して説明した場合と同様に、照射光Ｉのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（照射光Ｉ１）がディテクタ４２において検出される。
【００７４】
この場合には、図２に示したコントローラ９は、例えば、紙Ｐの反転前にディテクタ４，４２において検出したデータ、すなわち紙Ｐの裏面ＰＹに関する反射特性を考慮した反射光Ｒ１の強度、透過光Ｔ１の強度および照射光Ｉの強度と、紙Ｐの反転後に検出したデータ、すなわち紙Ｐの表面ＰＸに関する反射特性を考慮した反射光Ｒ１の強度、透過光Ｔ１の強度および照射光Ｉの強度とに基づいて吸収率・散乱率比ＡＤ／ＳＤを演算したのち、この吸収率・散乱率比ＡＤ／ＳＤに基づいて検量線データＣを利用して含水量Ｑを特定する。
【００７５】
本実施の形態に係る含水量測定装置では、紙Ｐの表裏を反転させる反転機構３４を備えるようにしたので、この反転機構３４を利用して、紙Ｐの裏面ＰＹに関する反射特性を考慮した反射光Ｒ１の強度と表面ＰＸに関する反射特性を考慮した反射光Ｒ１の強度とを検出し、これらの２つの反射光Ｒ１の強度を含んで含水量Ｑを演算することが可能になる。したがって、上記第３の実施の形態と同様の作用により含水量Ｑの演算精度が向上するため、裏面ＰＹに印画面Ｇを有する紙Ｐの含水量Ｑを高精度に測定することができる。
【００７６】
特に、本実施の形態では、反転機構３４による紙Ｐの反転機構を利用することにより、上記第３の実施の形態において説明したように実質的に２つの含水量測定装置（含水量測定部１００Ａ，１００Ｂ）を組み合わせて使用せずに、１つの含水量測定装置のみを使用して含水量Ｑを演算することが可能になる。したがって、上記第３の実施の形態と比較して、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。
【００７７】
なお、本実施の形態に係る含水量測定装置に関する上記以外の詳細な作用、動作および効果等は、上記第１〜第３の実施の形態と同様である。
【００７８】
［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。
【００７９】
図９および図１０は本実施の形態に係る含水量測定装置の概略構成を表しており、図９は反射光強度検出時の状態を示し、図１０は照射光強度検出時の状態を示している。なお、図９および図１０では、上記第１の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素に同一の符号を付している。
【００８０】
この含水量測定装置は、反射光Ｒの検出結果、透過光Ｔの検出結果および照射光Ｉの検出結果に基づいて含水量Ｑを演算していた上記第１の実施の形態とは異なり、透過光Ｔの検出結果を考慮せず、反射光Ｒの検出結果および照射光Ｉの検出結果のみに基づいて含水量Ｑを演算するものであり、透過光Ｔの強度が無視できるほどに小さな紙Ｐの含水量Ｑを測定するために使用されるものである。この含水量測定装置は、例えば、図９および図１０に示したように、照射光Ｉを反射させる反射板２０（反射手段）を新たに備え、積分球２２、レンズ５２、フィルタ６２およびディテクタ４２を備えていない点を除き、上記第１の実施の形態の含水量測定装置（図１〜図３参照）と同様の構成を有している。
【００８１】
反射板２０は、光源１から照射された照射光Ｉを反射光Ｒ０としてディテクタ４へ向けて反射させるものであり、例えば、弗素樹脂や、グラファイトが分散された弗素樹脂などにより構成されている。この反射板２０は、積分球２の開口部２ＫＢに対応して配置されており、その反射率は既知である。
【００８２】
ディテクタ４は、特に、反射光Ｒの強度を検出する機能と共に反射光Ｒ０の強度（すなわち照射光Ｉ０の強度）を検出する機能も兼ねており（照射光強度検出手段）、反射板２０を介して照射光Ｉの強度を間接的に検出するものである。ここでいう「間接的」とは、光源１から照射された照射光Ｉを、反射板２０において反射させることなく検出するのではなく、反射板２０において反射させたのちに検出するという意味である。
【００８３】
この含水量測定装置では、図９に示したように、反射板２０上に紙Ｐが搬送された状態において光源１から照射光Ｉが照射されると、上記第１の実施の形態において説明した光学的原理に基づき、反射光Ｒがフィルタ６へ導かれて波長分離されるため、その反射光Ｒのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（反射光Ｒ１）がディテクタ４において検出される。一方、図１０に示したように、反射板２０上から矢印Ｙに沿って紙Ｐが搬送された状態において、光源１から照射光Ｉが照射されると、照射光Ｉが反射板２０において反射光Ｒ０として反射されたのちにレンズ５を経由してフィルタ６へ導かれるため、反射光Ｒの場合と同様に、フィルタ６の波長分離作用を利用して、反射光Ｒ０のうちの１．８μｍ以上の波長域の光（反射光Ｒ０１）がディテクタ４において検出される。
【００８４】
なお、上記したディテクタ４による反射光Ｒ０１の検出処理と、反射光Ｒ１，Ｒ０１の強度とに基づく含水量Ｑの演算処理とは、例えば、含水量Ｑの測定時ごとに毎回行われるようにしてもよいし、あるいは所定の測定間隔ごと（例えば１０回測定ごと）に行われるようにしてもよい。後者の場合には、通常時は反射光Ｒ１の強度と以前に検出された反射光Ｒ０１の強度（あるいは光源１の劣化状況を反映した演算式を利用して反射光Ｒ０１に基づいて演算された強度）とに基づいて含水量Ｑが演算されることとなる。
【００８５】
この場合には、コントローラ９は、以下の動作手順により、ディテクタ４の検出結果に基づいて含水量Ｑを演算する。すなわち、まず、ディテクタ４において検出された反射光Ｒ１，Ｒ０１の強度とに基づいて反射率ＲＤを演算する。続いて、上記したＫｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋの散乱モデルに基づく式１を利用して、反射率ＲＤに基づいて吸収率・散乱率比ＡＤ／ＳＤを演算する。最後に、メモリ８から検量線データＣを読み出し、この検量線データＣに基づいて吸収率・散乱率比ＡＤ／ＳＤに対応する含水量Ｑを特定する。これにより、ディテクタ４の検出結果に基づいて含水量Ｑが演算される。
【００８６】
本実施の形態に係る含水量測定装置では、照射光Ｉを反射光Ｒ０１としてディテクタ４へ向けて反射させる反射板２０を備え、ディテクタ４が反射光Ｒの強度と共に反射光Ｒ０の強度を検出する機能も兼ねるようにしたので、ディテクタ４において反射光Ｒ１，Ｒ０１の強度を検出し、その反射光Ｒ１，Ｒ０１の検出結果に基づいて含水量Ｑを演算することが可能になる。したがって、上記第１の実施の形態と同様の作用により、照射光Ｉの強度変化の観点において含水量Ｑの測定精度に誤差を及ぼし得る要因が取り除かれるため、透過光Ｔの強度が無視できるほどに小さな紙Ｐの含水量Ｑを高精度に測定することができる。
【００８７】
なお、本実施の形態に係る含水量測定装置に関する上記以外の詳細な作用、動作および効果等は、上記第１の実施の形態と同様である。
【００８８】
［第６の実施の形態］
次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。
【００８９】
図１１は、本実施の形態に係る含水量測定装置の概略構成を表している。なお、図１１では、上記第５の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素に同一の符号を付している。
【００９０】
この含水量測定装置は、上記第５の実施の形態と同様に、反射光Ｒの検出結果および照射光Ｉの検出結果のみに基づいて含水量Ｑを演算するものであり、例えば、図１１に示したように、反射板２０を備えていない上、積分球２の側方に開口部２ＫＡと対向するように開口部２ＫＤが設けられ、この開口部２ＫＤに対応して照射光強度検出用のレンズ５１、フィルタ６１およびディテクタ４１（照射光強度検出手段）が配置されていると共に、積分球２に開口部２ＫＡを通じて他の積分球２１が連結され、その積分球２１内に光源１が配置されている点を除き、上記第５の実施の形態と同様の構成（図９、図１０および図２参照）を有している。
【００９１】
積分球２１は、照射光Ｉを反射して散乱させることにより開口部２ＫＡを通じて積分球２へ導くものであり、例えば、積分球２と同様の構成を有し、すなわち球２１Ｇの内面に散乱面２１Ｍを構成する散乱膜２１Ｓが設けられた構成を有している。この積分球２１の寸法（例えば内径）は、例えば、積分球２の寸法よりも小さくなっている。この積分球２１の内部には、光源１と開口部２ＫＡとの間の位置にバフル７１が配置されている。
【００９２】
レンズ５１は、照射光Ｉを集光するものであり、例えば、レンズ５と同様の構成を有している。なお、レンズ５１を設けるか否かは自由に設定可能である。フィルタ６１は、照射光Ｉを波長分離するものであり、例えば、フィルタ６と同様の構成を有している。ディテクタ４１は、照射光Ｉの強度を検出するものであり、すなわち光源１から照射された照射光Ｉの強度を開口部２ＫＤを通じて直接的に検出するようになっている。このディテクタ４１は、例えば、ディテクタ４と同様の構成を有している。ここでいう「直接的」とは、光源１から照射された照射光Ｉを反射板２０において反射光Ｒ０として反射させたのちに検出していた上記第５の実施の形態とは異なり、反射板２０において反射した反射光Ｒ０以外の光を検出する（照射光Ｉをそのまま検出する）という意味である。
【００９３】
この含水量測定装置では、紙Ｐが搬送された状態において、光源１から照射光Ｉが照射されて反射光Ｒが生じると、上記第１の実施の形態において説明した光学的原理に基づいて、フィルタ６の波長分離作用を利用して反射光Ｒのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（反射光Ｒ１）がディテクタ４において検出されると共に、照射光Ｉが開口部２ＫＤを通じてレンズ５１を経由してフィルタ６１へ導かれることにより、上記した反射光Ｒと同様に、フィルタ６１の波長分離作用を利用して照射光Ｉのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（照射光Ｉ１）がディテクタ４１において検出される。これにより、上記第５の実施の形態と同様の演算手順を経て、図３に示したコントローラ９により、ディテクタ４，４１の検出結果に基づいて含水量Ｑが演算される。
【００９４】
本実施の形態に係る含水量測定装置では、反射光Ｒ１の強度を検出するディテクタ４に加えて、照射光Ｉ１の強度を検出するディテクタ４１を備えるようにしたので、ディテクタ４において反射光Ｒ１の強度を検出すると共にディテクタ４１において照射光Ｉ１の強度を検出し、その反射光Ｒ１の検出結果と共に照射光Ｉ１の検出結果に基づいて含水量Ｑを演算することが可能になる。したがって、上記第５の実施の形態と同様の作用により、透過光Ｔの強度が無視できるほどに小さな紙Ｐの含水量Ｑを高精度に測定することができる。
【００９５】
特に、本実施の形態では、積分球２に連結された積分球２１内に光源１を配置するようにしたので、積分球２に積分球２１を連結させずに、その積分球２内に光源１を配設した場合とは異なり、照射光Ｉの大部分が積分球２，２１において反射散乱されたのちにディテクタ４１へ入射する。したがって、照射光Ｉの強度の角度分布に起因する誤差を小さくすることが可能になるため、この観点においても含水量Ｑの測定精度の向上に寄与することができる。
【００９６】
なお、本実施の形態に係る含水量測定装置に関する上記以外の詳細な作用、動作および効果等は、上記第５の実施の形態と同様である。
【００９７】
以上、第１〜第６の実施の形態としていくつかの含水量測定装置について説明したが、含水量Ｑの測定精度を向上させることが可能な限り、各含水量測定装置の構成は自由に変更可能である。
【００９８】
具体的には、上記各実施の形態では、光源１として、１．８μｍ以上の波長域の赤外線光を含む照射光Ｉを照射するものを使用するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、その１．８μｍ以上の波長域の赤外線光のみを照射光Ｉとして照射するものを使用するようにしてもよい。この種の光源１としては、例えば、１．９μｍ近傍の波長域の赤外線光のみを照射可能なＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ ）などが挙げられる。この場合においても、上記各実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００９９】
また、上記第１の実施の形態（図１および図２参照）では、反射光Ｒのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（反射光Ｒ１）を検出するディテクタ４および透過光Ｔおよび照射光Ｉのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（透過光Ｔ１，照射光Ｉ１）を検出するディテクタ４２のみを備え、そのディテクタ４，４２の検出結果に基づいて含水量Ｑを演算するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、図１２および図１３に示したように、ディテクタ４に加えて、１．８μｍ未満の波長域の光（反射光Ｒ２）を検出するディテクタ４３と、ディテクタ４２に加えて、１．８μｍ未満の波長域の光（透過光Ｔ２，照射光Ｉ２）を検出するディテクタ４５と、ディテクタ４，４２，４３，４５へ導かれる光（反射光Ｒ，透過光Ｔ，照射光Ｉ）を１．８μｍ以上の波長域の光（反射光Ｒ１，透過光Ｔ１，照射光Ｉ１）と１．８μｍ未満の波長域の光（反射光Ｒ２，透過光Ｔ２，照射光Ｉ２）とに分離する光学的分離手段と備え、ディテクタ４，４２，４３，４５の検出結果に基づいて含水量Ｑを演算するようにしてもよい。なお、上記した「反射光Ｒ，透過光Ｔ，照射光Ｉを１．８μｍ以上の波長域の光と１．８μｍ未満の波長域の光とに分離する」という表現は、１．８μｍの波長を基準（境界）として厳密に１．８μｍ以上の波長域の光と１．８μｍ未満の波長域の光とに分離する場合に限らず、全体中において１．８μｍ以上の波長域の光が占める割合が大きい光（１．８μｍ以上の波長域の光を大部分含み、１．８μｍ未満の波長域の光も僅かに含む光）と全体中において１．８μｍ未満の波長域の光が占める割合が大きい光（１．８μｍ未満の波長域の光を大部分含み、１．８μｍ未満の波長域の光も僅かに含む光）とに分離する場合も含む意味である。この旨は、後述する反射光Ｒ０（Ｒ０１，Ｒ０２）についても同様である。このディテクタ４３，４５は、例えば、シリコンフォトダイオード、ゲルマニウムフォトダイオード、インジウムガリウムヒ素合金フォトダイオードまたは熱起電力型素子などにより構成されている。また、光学的分離手段は、例えば、フィルタ６，６２を傾けてハーフミラーとして使用したものである。なお、必要に応じて、ディテクタ４３，４５と共に、例えば薄膜干渉フィルタ、バンドパスフィルタまたは回折格子などの波長制限用の分光手段を組み合わせて使用してもよい。
【０１００】
この含水量測定装置では、図１２に示したように、積分球２，２２間の位置に紙Ｐが搬送された状態において、光源１から照射光Ｉが照射されると、反射光Ｒがフィルタ６へ導かれて波長分離され、その反射光Ｒのうちの被水吸収性の高い１．８μｍ以上の波長域の光（反射光Ｒ１）がディテクタ４において検出され、かつ被水吸収性の低い１．８μｍ未満の波長域の光（反射光Ｒ２）がディテクタ４３において検出されると共に、反射光Ｒと同様に透過光Ｔがフィルタ６２へ導かれて波長分離され、その透過光Ｔのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（透過光Ｔ１）がディテクタ４２において検出され、かつ１．８μｍ未満の波長域の光（透過光Ｔ２）がディテクタ４５において検出される。一方、図１３に示したように、積分球２，２２間の位置から紙Ｐが搬送された状態において、光源１から照射光Ｉが照射されると、照射光Ｉのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（照射光Ｉ１）がディテクタ４２において検出されると共に、１．８μｍ未満の波長域の光（照射光Ｉ２）がディテクタ４５において検出される。なお、例えば、ディテクタ４３，４５の分光感度特性によっては、そのディテクタ４３，４５において１．８μｍ以上の波長域の光も検出され得るが、その場合には、ディテクタ４，４２，４３，４５の検出結果に基づいて、ディテクタ４３，４５に対する１．８μｍ以上の波長域の光の強度の寄与分が演算されることにより、その演算結果に基づいてディテクタ４３，４５の検出値が補正される。
【０１０１】
この場合には、以下の演算原理に基づき、散乱率ＳＤが既知でない場合においても紙Ｐの含水量を演算することが可能である。すなわち、上記したＫｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋの散乱モデルに基づく式１が、１．８μｍ以上の波長域の光（反射光Ｒ１，照射光Ｉ１）に関してｆ（ＲＤ１）＝ＡＤ１／ＳＤ１と表され、一方、１．８μｍ未満の波長域の光（反射光Ｒ２，照射光Ｉ２）に関してｆ（ＲＤ２）＝ＡＤ２／ＳＤ２と表されるとする。これらのＲＤ２、ＡＤ２およびＳＤ２は、それぞれ紙Ｐ自体（水を除く）の反射率、吸収率および散乱率に相当する。この場合には、反射光Ｒ１，Ｒ２の双方に関して散乱率が等しく（ＳＤ１＝ＳＤ２）、かつ吸収率ＡＤ２が既知であれば、上記した式１，２を利用してｆ（ＲＤ１）／ｆ（ＲＤ２）＝ＡＤ１／ＡＤ２の関係に基づいて吸収率比ＡＤ１／ＡＤ２を演算した上、この吸収率比ＡＤ１／ＡＤ２に基づいて紙Ｐの含水量Ｑを特定することが可能になる。この場合には、被水吸収性の高い反射光Ｒ１，照射光Ｉ１，透過光Ｔ１の強度と被水吸収性の低い反射光Ｒ２，照射光Ｉ２，透過光Ｔ２の強度との間の差異に基づいて散乱率ＳＤの変動による影響が排除されるため、その吸収率比ＡＤ１／ＡＤ２の演算精度が向上する。したがって、紙Ｐの含水量Ｑを極めて高精度に測定することができる。なお、図１２および図１３に示した含水量測定装置に関する上記以外の特徴は、図１および図２に示した含水量測定装置と同様である。
【０１０２】
特に、図１２および図１３に示した含水量測定装置に関して、上記したように、１．８μｍ以上の波長域の赤外線光のみを照射光Ｉとして照射する光源１を使用した場合には、例えば、この光源１とは別個に、１．８μｍ未満の波長域の赤外線光のみを照射光Ｉとして照射する他の光源を使用するようにしてもよい。この「他の光源」としては、例えば、１．８μｍ未満の波長域の赤外線光のみを選択的に照射可能なＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ ）などが挙げられる。この場合においても、同様の効果を得ることができる。
【０１０３】
なお、図１２および図１３に示した変形例は、上記第１の実施の形態に限らず、他の第２〜第６の実施の形態にも適用可能である。
【０１０４】
具体的には、上記第２の実施の形態に適用した場合には、図１４に示したように、透過光Ｔのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（透過光Ｔ１）がディテクタ４２において検出されると共に、１．８μｍ未満の波長域の光（透過光Ｔ２）がディテクタ４５において検出されるため、図１２および図１３に示した場合と同様の作用により、紙Ｐの含水量Ｑを極めて高精度に測定することができる。
【０１０５】
また、上記第５の実施の形態に適用した場合には、図１５に示したように、反射光Ｒの検出時に、その反射光Ｒのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（反射光Ｒ１）がディテクタ４において検出され、かつ１．８μｍ未満の波長域の光（反射光Ｒ２）がディテクタ４３において検出されると共に、図１６に示したように、反射光Ｒ０の検出時に、その反射光Ｒ０のうちの１．８μｍ以上の波長域の光（反射光Ｒ０１）がディテクタ４において検出されると共に、１．８μｍ未満の波長域の光（反射光Ｒ０２）がディテクタ４３において検出される。したがって、図１２および図１３を参照して説明した場合と同様の作用により、被水吸収性の高い反射光Ｒ１，Ｒ０１の強度と被水吸収性の低い反射光Ｒ２，Ｒ０２の強度との間の差異に基づいて散乱率ＳＤの変動による影響が排除され、吸収率比ＡＤ１／ＡＤ２の演算精度が向上するため、紙Ｐの含水量Ｑを極めて高精度に測定することができる。
【０１０６】
また、上記第６の実施の形態に適用した場合には、図１７に示したように、反射光Ｒのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（反射光Ｒ１）がディテクタ４において検出され、かつ１．８μｍ未満の波長域の光（反射光Ｒ２）がディテクタ４３において検出されると共に、照射光Ｉのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（照射光Ｉ１）がディテクタ４１において検出されると共に、１．８μｍ未満の波長域の光（照射光Ｉ２）がディテクタ４４において検出されるため、図１５および図１６に示した場合と同様の作用により、紙Ｐの含水量Ｑを極めて高精度に測定することができる。
【０１０７】
また、図示はしないが、上記第３および第４の実施の形態に適用すれば、上記第１，第２，第５，第６の実施の形態に適用した場合と同様に、含水量Ｑの測定精度を向上させることができる。
【０１０８】
また、上記第５の実施の形態（図９および図１０参照）では、紙Ｐの含水量Ｑを測定する上で、紙Ｐが反射板２０上を搬送されるため、その反射板２０を固定するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、紙Ｐが反射板２０上を搬送されない場合、例えば紙Ｐがコピー機やプリンタ等のトレー内に保管されるものである場合には、紙Ｐに代えて、反射板２０を測定位置（図９および図１０に示した反射板２０の位置）とその測定位置から離れた退避位置との間で移動させるようにしてもよい。この場合においても、必要に応じて反射板２０において照射光Ｉをディテクタ４へ向けて反射させることが可能になるため、同様の効果を得ることができる。
【０１０９】
また、上記第５の実施の形態では、光源１から照射された照射光Ｉを反射光Ｒ０としてディテクタ４へ向けて反射させる部材として反射板２０を使用するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、反射板２０と同様に照射光Ｉを反射し得る限り、その反射板２０を他の部材に置き換えてもよい。この「他の部材」としては、例えば、積分球２の開口部２ＫＢに対応した位置に開口部を有する他の積分球などが挙げられる。
【０１１０】
また、上記第６の実施の形態（図１１参照）では、上記第５の実施の形態において説明した反射板２０を設けないようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、反射板２０を設けるようにしてもよい。この場合の反射板２０は、照射光Ｉを反射光Ｒ０として反射させる機能を担っていた上記第５の実施の形態とは異なり、僅かながらでも紙Ｐが透過性を有する場合に、その紙Ｐを透過した光をディテクタ４へ向けて反射させる機能を担うものである。この場合には、紙Ｐの透過性の有無に関わらずに、ディテクタ４へ導かれる光の割合がほぼ一定に維持されるため、含水量Ｑの演算精度をより向上させることができる。
【０１１１】
また、上記第６の実施の形態では、積分球２のうち、開口部２ＫＡに対向する位置に開口部２ＫＤを設け、この開口部２ＫＤに対応してレンズ５１、フィルタ６１およびディテクタ４１を配置させるようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、図１８に示したように、開口部２ＫＡに対向しない位置に開口部２ＫＤを設け、この開口部２ＫＤに対応してレンズ５１、フィルタ６１およびディテクタ４１を配置させるようにしてもよい。この場合には、積分球２において反射された照射光Ｉに加えて、バフル７１において反射された照射光Ｉもディテクタ４１において検出し得る上記第６の実施の形態とは異なり、バフル７１において反射された割合を少なくし、積分球２において反射散乱された割合を多くした状態で照射光Ｉをディテクタ４１において検出することが可能になるため、含水量Ｑの演算精度をより向上させることができる。なお、図１８では、含水量測定装置の平面構成を模式的に表しており、図１１に示した一連の構成要素のうちの光源１、積分球２，２１（開口部２ＫＡ，２ＫＤ）、ディテクタ４１、レンズ５１、フィルタ６１およびバフル７１のみを示している。
【０１１２】
また、上記第１〜第６の実施の形態において説明した含水量測定装置の構成および図１２〜図１８に示した変形例は、上記したようにそれぞれ単独で含水量測定装置に適用されるようにしてもよいし、あるいは適宜組み合わされて含水量測定装置に適用されるようにしてもよい。具体的には、例えば、図１９に示したように、第１の実施の形態において説明した構成（図１参照）と第６の実施の形態において説明した構成（図１１参照）とを組み合わせるようにしてもよい。この場合においても、上記各実施の形態および各変形例と同様の効果を得ることができる。
【０１１３】
また、上記各実施の形態および各変形例では、本発明の含水量測定装置を使用して紙の含水量を測定する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、本発明の含水量測定装置を使用すれば、紙以外の他の被測定物の含水量を測定することも可能である。この「他の被測定物」としては、例えば、布や、土や、パンまたは麺などの生地や、海苔または茶などの食品等が挙げられる。この場合においても、上記各実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【０１１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る含水量測定装置によれば、被測定物を透過した透過光の強度を検出する透過光強度検出手段を備え、透過光強度の検出結果および反射光強度検出手段の検出結果に基づいて含水量を演算するようにしたので、その透過光の強度を加味した分だけ被測定物の厚さに対する反射率の依存性が補正され、含水量の演算精度が向上するため、透過光の影響が無視できないほどに大きな被測定物の含水量をより高精度に測定することができる。
【０１１５】
また、上記の他、本発明に係る含水量測定装置では、光源から照射された照射光を反射して散乱させることにより被測定物へ導く反射散乱手段を備えるようにすれば、反射光の強度の角度分布の観点において含水量の測定精度に誤差を及ぼし得る要因が取り除かれ、その誤差が小さくなるため、被測定物の含水量をより高精度に測定することができる。
【０１１６】
また、本発明に係る含水量測定装置では、光源から照射された照射光の強度を検出する照射光強度検出手段を備え、透過光強度検出手段の検出結果および反射光強度検出手段の結果と共に照射光強度検出手段の検出結果に基づいて被測定物の含水量を演算するようにすれば、例えば光源の劣化等に起因する照射光の強度変化を加味して含水量が演算される。したがって、反射光の強度と共に、照射光の強度変化も加味して被測定物の反射率が演算されるため、被測定物の含水量を高精度に測定することができる。
【０１１７】
また、本発明に係る含水量測定装置では、透過光強度検出手段、反射光強度検出手段および照射光強度検出手段へ導かれる光のうちの１．８μｍ以上の波長域の光を選択的に透過させる光学フィルタを備えるようにすれば、この光学フィルタによる波長分離作用を利用して、透過光、反射光および照射光のうちの含水量の測定に有用な１．８μｍ以上の波長域の光が透過光強度検出手段、反射光強度検出手段および照射光強度検出手段へそれぞれ導かれるため、透過光、反射光および照射光の強度を安定かつ容易に検出することができる。
【０１１８】
また、本発明に係る含水量測定装置では、透過光強度検出手段、反射光強度検出手段および照射光強度検出手段へ導かれる光を１．８μｍ以上の波長域の光と１．８μｍ未満の波長域の光とに分離する光学的分離手段を備え、これらの透過光強度検出手段、反射光強度検出手段および照射光強度検出手段が、それぞれ１．８μｍ以上の波長域の光の強度と１．８μｍ未満の波長域の光の強度とを別個に検出するようにすれば、被水吸収性の高い１．８μｍ以上の波長域の光の強度と被水吸収性の低い１．８μｍ未満の波長域の光の強度との間の差異に基づいて散乱率の変動による影響が補正されることにより演算精度が向上するため、被測定物の含水量を極めて高精度に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る含水量測定装置の反射光強度および透過光強度検出時の概略構成を表す断面図である。
【図２】図１に示した含水量測定装置の照射光強度検出時の概略構成を表す断面図である。
【図３】図１および図２に示した含水量測定装置のブロック構成を表すブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る含水量測定装置の概略構成を表す断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る含水量測定装置の紙搬送前の概略構成を表す断面図である。
【図６】図５に示した含水量測定装置の紙搬送後の概略構成を表す断面図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係る含水量測定装置の紙反転前の概略構成を表す断面図である。
【図８】図７に示した含水量測定装置の紙反転後の概略構成を表す断面図である。
【図９】本発明の第５の実施の形態に係る含水量測定装置の反射光強度検出時の概略構成を表す断面図である。
【図１０】図９に示した含水量測定装置の照射光強度検出時の概略構成を表す断面図である。
【図１１】本発明の第６の実施の形態に係る含水量測定装置の概略構成を表す断面図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態に係る含水量測定装置に関する変形例（反射光強度および透過光強度検出時）を説明するための断面図である。
【図１３】図１２に示した含水量測定装置（照射光強度検出時）を説明するための断面図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る含水量測定装置の変形例を説明するための断面図である。
【図１５】本発明の第５の実施の形態に係る含水量測定装置に関する変形例（反射光強度検出時）を説明するための断面図である。
【図１６】図１５に示した含水量測定装置（照射光強度検出時）を説明するための断面図である。
【図１７】本発明の第６の実施の形態に係る含水量測定装置に関する変形例を説明するための断面図である。
【図１８】本発明の第６の実施の形態に係る含水量測定装置に関する他の変形例を説明するための平面図である。
【図１９】本発明の含水量測定装置に関する他の変形例を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１…光源、２，２１，２２…積分球、２ＫＡ〜２ＫＤ，２２ＫＡ，２２ＫＢ…開口部、２Ｇ，２１Ｇ，２２Ｇ…球、２Ｍ，２１Ｍ，２２Ｍ…散乱面、２Ｓ，２１Ｓ，２２Ｓ…散乱膜、４，４１〜４５…ディテクタ、５…レンズ、６，６１，６２…フィルタ、７，７１…バフル、８…メモリ、９…コントローラ、１０…アンプ、１１…Ａ／Ｄ変換器、２０…反射板、３２…半透過反射板、３４…反転機構、１００Ａ，１００Ｂ…含水量測定部、ＡＤ…吸収率、ＡＤ／ＳＤ…吸収率・散乱率比Ｃ…検量線データ、Ｉ（Ｉ１，Ｉ２）…照射光、Ｇ…印画面、Ｐ…紙、ＰＸ…表面、ＰＹ…裏面、Ｒ０（Ｒ０１，Ｒ０２），Ｒ（Ｒ１，Ｒ２）…反射光、ＲＤ…反射率、ＳＤ…散乱率、Ｔ（Ｔ１，Ｔ２）…透過光、Ｑ…含水量。
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば紙などの被測定物の含水量を測定するために使用される含水量測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば紙などの被測定物の含水量を測定するために、含水量測定装置が使用されている。この含水量測定装置としては、例えば、被測定物へ光を照射した際に生じる反射光の強度を検出し、その反射光の強度が含水量に応じて変化することを利用して含水量を演算するものが知られている。
【０００３】
具体的には、例えば、光源から被測定物へ２種類の波長域の光、すなわち被水吸収性の高い１μｍ以上の波長域の光と被水吸収性の低い１μｍ未満の波長域の光とを照射し、各波長域に検出感度を有する２種類の検出手段を使用して反射光の強度を検出することにより、その反射光に含まれている２種類の波長域の光の強度間の関係に基づいて含水量を演算する含水量測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この含水量測定装置では、光源から照射された光を波長分離するための機構（複数の光学フィルタを有するターレット式のセレクタ）が不要である。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２８３９１６号公報
【０００５】
また、例えば、光源から被測定物へ３種類の波長の光、すなわち１つの赤外線吸収波長の光（被水吸収性の高い波長の光）と２つの赤外線比較波長の光（赤外線吸収波長の光よりも短波長側または長波長側に相当する被水吸収性の低い光）とを照射した際に生じる反射光の強度を検出し、その反射光に含まれている３種類の波長の光の強度間の関係に基づいて誤差（水による光吸収以外の要因に起因する誤差）を補正することにより、含水量を演算する含水量測定装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。この含水量測定装置では、具体的には、赤外線比較波長の光の反射率を外挿することにより赤外線吸収波長の光の散乱率を演算した上で、赤外線吸収波長の光の散乱率および反射率に基づいて吸収率を演算することにより、その吸収率に基づいて被測定物の含水量を特定している。この含水量測定装置では、外乱（被測定物の表面粗さ等）に起因する誤差が補正される。
【０００６】
【特許文献２】
特開平０３−１１５８３８号公報
【０００７】
なお、含水量測定装置としては、上記したように、反射光の検出結果のみに基づいて含水量を演算するものの他に、例えば、被測定物の透過率が無視できない場合には、反射光の検出結果と共に透過光の検出結果に基づいて含水量を演算するものも知られている。この種の含水量測定装置としては、例えば、光源から被測定物へ２種類の波長域の光、すなわち被水吸収性の高い波長域の光と被水吸収性の低い波長域の光とを照射したのち、被測定物を１回透過した透過光（１回透過光）の強度と被測定物において１回反射した反射光（１回反射光）の強度とを検出することにより、これらの１回透過光および１回反射光の強度間の関係に基づいて含水量を演算するものが挙げられる（例えば、特許文献３参照。）。この含水量測定装置では、多重散乱方式の理想的測定状態が再現される。
【０００８】
【特許文献３】
特公平０５−０４５１３７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、含水量測定装置を使用して被測定物の含水量を高精度に測定するためには、その含水量の測定精度に誤差を及ぼし得る要因を可能な限り取り除き、その誤差を小さくする必要がある。この点に関して、従来の含水量測定装置の中には、反射光の強度と共に透過光の強度も検出し、被測定物の透過率の影響も加味して含水量を演算しているものもあるが、誤差を小さくして含水量の測定精度を向上させるためには、透過光の強度と反射光の強度とを可能な限り高精度に検出する必要があり、特に、反射光については絶対反射率を検出することが望まれるため、未だ改善の余地があると言える。
【００１０】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、被測定物の含水量を高精度に測定することが可能な含水量測定装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る含水量測定装置は、被測定物へ照射光を照射する光源と、被測定物を透過した透過光の強度を検出する透過光強度検出手段と、被測定物において反射した反射光の強度を検出する反射光強度検出手段と、少なくとも透過光強度検出手段の検出結果および反射光強度検出手段の検出結果に基づいて被測定物の含水量を演算する演算手段とを備えるようにしたものである。
【００１２】
本発明に係る含水量測定装置では、光源から照射光が照射され、その被測定物において透過光および反射光が生じると、透過光強度検出手段において透過光の強度が検出されると共に、反射光強度検出手段において反射光の強度が検出される。そして、演算手段が、少なくとも透過光強度検出手段の検出結果および反射光強度検出手段の検出結果に基づいて被測定物の含水量を演算する。透過光の強度を加味せずに反射光の強度のみに基づいて含水量を演算する場合と比較して、透過光の強度を加味した分だけ被測定物の厚さに対する反射率の依存性が補正され、含水量の演算精度が向上する。
【００１３】
本発明に係る含水量測定装置では、被測定物を透過した光のうちの一部の光を透過光として選択的に透過させることにより透過光強度検出手段へ導く選択的透過手段を備えるようにしてもよい。
【００１４】
特に、本発明に係る含水量測定装置では、光源から照射された照射光を反射して散乱させることにより被測定物へ導く反射散乱手段を備えるようにしてもよく、この反射散乱手段は積分球であるのが好ましい。また、光源から照射された照射光の強度を検出する照射光強度検出手段を備え、演算手段が、透過光強度検出手段の検出結果および反射光強度検出手段の検出結果と共に照射光強度検出手段の検出結果に基づいて被測定物の含水量を演算するようにしてもよい。
【００１５】
また、本発明に係る含水量測定装置では、透過光強度検出手段、反射光強度検出手段および照射光強度検出手段へ導かれる光のうちの１．８μｍ以上の波長域の光を選択的に透過させる光学フィルタを備えるようにしてもよく、この光学フィルタはゲルマニウムにより構成されているのが好ましい。また、透過光強度検出手段、反射光強度検出手段および照射光強度検出手段へ導かれる光を１．８μｍ以上の波長域の光と１．８μｍ未満の波長域の光とに分離する光学的分離手段を備え、透過光強度検出手段、反射光強度検出手段および照射光強度検出手段が、光学的分離手段により分離された１．８μｍ以上の波長域の光の強度と１．８μｍ未満の波長域の光の強度とを別個に検出するようにしてもよく、この光学的分離手段はハーフミラーであるのが好ましい。
【００１６】
なお、上記した「光学フィルタ」に関する「光のうちの１．８μｍ以上の波長域の光を選択的に透過させる」という表現は、厳密に１．８μｍ以上の波長域の光のみを透過させる（１．８μｍ未満の波長域の光は一切透過させない）場合に限らず、全体中において１．８μｍ以上の波長域の光が占める割合が大きい光を透過させる（１．８μｍ以上の波長域の光を大部分透過させると共に、１．８μｍ未満の波長域の光も僅かに透過させる）場合も含む意味である。同様に、上記した「光学的分離手段」に関する「光を１．８μｍ以上の波長域の光と１．８μｍ未満の波長域の光とに分離する」という表現は、１．８μｍの波長を基準（境界）として厳密に１．８μｍ以上の波長域の光と１．８μｍ未満の波長域の光とに分離する場合に限らず、全体中において１．８μｍ以上の波長域の光が占める割合が大きい光（１．８μｍ以上の波長域の光を大部分含み、１．８μｍ未満の波長域の光も僅かに含む光）と全体中において１．８μｍ未満の波長域の光が占める割合が大きい光（１．８μｍ未満の波長域の光を大部分含み、１．８μｍ未満の波長域の光も僅かに含む光）とに分離する場合も含む意味である。もちろん、「１．８μｍ以上の波長域の光の強度と１．８μｍ未満の波長域の光の強度とを別個に検出する」という表現についても同様の意味である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
［第１の実施の形態］
まず、図１および図２を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る含水量測定装置の構成について説明する。図１および図２は、本実施の形態に係る含水量測定装置の断面構成を表しており、図１は反射光強度および透過光強度検出時の状態を示し、図２は照射光強度検出時の状態を示している。
【００１９】
この含水量測定装置は、例えば、コピー機やプリンタ等に搭載され、被測定物としての紙Ｐの含水量Ｑを測定するために使用されるものであり、非透過性の紙Ｐの含水量Ｑだけでなく、透過性（例えば薄厚や低密度）の紙Ｐの含水量Ｑも測定するためのものである。この含水量測定装置は、図１および図２に示したように、紙Ｐへ照射光Ｉを照射する光源１と、紙Ｐを挟んで対向配置された２つの積分球２（反射散乱手段），２２と、紙Ｐにおいて反射した反射光Ｒの強度を検出するディテクタ４（反射光強度検出手段）と、このディテクタ４に対応して配置された集光用のレンズ５および波長分離用のフィルタ６（光学フィルタ）と、紙Ｐを透過した透過光Ｔの強度を検出するディテクタ４２（透過光強度検出手段）と、このディテクタ４２に対応して配置された集光用のレンズ５２および波長分離用のフィルタ６２（光学フィルタ）とを備えている。この積分球２には、例えば、側方、下方および上方にそれぞれ開口部２ＫＡ、２ＫＢおよび２ＫＣが設けられており、その積分球２の内部には、障壁としてのバフル７が設けられている。また、積分球２２には、例えば、上方および側方にそれぞれ開口部２２ＫＡおよび２２ＫＢが設けられている。
【００２０】
光源１は、照射光Ｉとして赤外線光、具体的には１．８μｍ以上の波長域の光を含む赤外線光を照射するものである。この光源１は、例えば、フィラメント電球により構成されており、積分球２の開口部２ＫＡに配置されている。
【００２１】
積分球２は、光源１から照射された照射光Ｉを閉じ込めて反射散乱させることにより紙Ｐへ導き、その照射光Ｉを紙Ｐへ等方的に照射させるための略球状の器である。この積分球２は、例えば、照射光Ｉの反射散乱性を高めるために内面（散乱面２Ｍ）が微細な凹凸構造（例えば表面粗さが数十μｍ程度）を有しており、具体的には、金属製の球２Ｇの内面に、散乱面２Ｍを構成する高赤外線反射性の散乱膜２Ｓが設けられた構成を有している。この散乱膜２Ｓは、例えば、金属のめっき膜（例えば金、銀、銅、クロムまたはニッケル等）や、光散乱用の微細な窪みや空洞（気泡）を有する塗膜（例えば弗素樹脂、ポリエチンレンまたは無機顔料等）や、金属酸化物の蒸着膜（例えば酸化マグネシウム）や、球２Ｇ（例えばアルミニウム）の内面が陽極酸化された金属酸化膜（例えばアルマイト）などにより構成されている。この散乱膜２Ｓが金以外の金属により構成されている場合には、例えば、散乱膜２Ｓ上にさらに防食用の金めっき膜が設けられる場合もある。
【００２２】
積分球２２は、紙Ｐを透過した透過光Ｔと共に積分球２を経由して導かれた照射光Ｉを反射して散乱させることにより開口部２２ＫＢを通じてディテクタ４２へ導くものであり、例えば、積分球２と同様の構成を有し、すなわち球２２Ｇの内面に散乱面２２Ｍを構成する散乱膜２２Ｓが設けられた構成を有している。この積分球２２の寸法（例えば内径）は、例えば、積分球２の寸法とほぼ同様である。
【００２３】
ディテクタ４は、赤外線波長域に検出感度を有するものであり、例えば、焦電素子により構成されている。このディテクタ４は、例えば、積分球２の開口部２ＫＣに対応して配置されており、レンズ５およびフィルタ６と共に一直線上に配列されている。
【００２４】
レンズ５は、反射光Ｒを集光してフィルタ６へ導くものであり、例えば、ガラスにより構成されている。このレンズ５は、ディテクタ４の検出視野角が紙Ｐの露出領域（積分球２の開口部２ＫＢに対応して露出している領域）に含まれるように設計されている。
【００２５】
フィルタ６は、反射光Ｒのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（反射光Ｒ１）を選択的に透過させてディテクタ４へ導くものであり、例えば、主に１．８μｍ未満の波長域に赤外線吸収特性を有するゲルマニウム（例えばゲルマニウム板）により構成されている。なお、上記した「反射光Ｒのうちの１．８μｍ以上の波長域の光を選択的に透過させる」という表現は、厳密に１．８μｍ以上の波長域の光のみを透過させる（１．８μｍ未満の波長域の光は一切透過させない）場合に限らず、全体中において１．８μｍ以上の波長域の光が占める割合が大きい光を透過させる（１．８μｍ以上の波長域の光を大部分透過させると共に、１．８μｍ未満の波長域の光も僅かに透過させる）場合も含む意味である。この旨は、他のフィルタ６２および後述するフィルタ６１についても同様である。
【００２６】
このフィルタ６において、反射光Ｒ１のみを透過させる理由は、以下の通りである。すなわち、被水吸収性の高い赤外線光の波長域としては、一般に、１．４μｍ近傍と、１．９μｍ近傍と、３．０μｍ近傍との３つが知られており、これらの３つの波長域の赤外線光を利用すれば、水による吸収現象に伴う赤外線光の強度変化に基づいて、紙Ｐの含水量Ｑを測定することが可能である。この場合には、特に、含水量Ｑを測定する上で、３つの波長域の赤外線光のうち、１．９μｍ近傍または３．０μｍ近傍の波長域の赤外線光を使用するのが好ましい。なぜなら、１．４μｍ近傍の波長域の赤外線光は、他の２つの波長域の赤外線光と比較して被水吸収性が低いため、ディテクタ４において水吸収に伴う赤外線光の強度変化を検出しにくいからである。この場合には、単色性に優れた光源１やディテクタ４が必要となるため、含水量測定装置の低コスト化を図る上で好ましくない。
【００２７】
なお、フィルタ６は、例えば、ゲルマニウム板に代えて、このゲルマニウム板と同様に主に１．８μｍ未満の波長域において赤外線吸収特性を有する他のフィルタ材、具体的には回折格子、薄膜干渉フィルタまたはバンドパスフィルタなどにより構成されていてもよい。しかしながら、これらの他のフィルタ材は一般に高価である上、特に、光利用効率が十分でない回折格子を使用した場合には高出力型の光源１や高感度型のディテクタ４が必要となり、装置のコストアップを招いてしまうため、装置の低コスト化を図る上では、安価なゲルマニウム板を使用するのが好ましい。このゲルマニウム板をフィルタ６として使用すれば、ゲルマニウム元素のバンド間遷移に基づく赤外線吸収特性を利用して、反射光Ｒ１を安定的に透過させることが可能になる。
【００２８】
ディテクタ４２は、例えば、ディテクタ４と同様の構成を有しており、積分球２２の開口部２２ＫＢに対応して配置され、特に、レンズ５２およびフィルタ６２と一直線上に配列されている。このディテクタ４２は、透過光Ｔの強度と共に照射光Ｉの強度を検出するものである。
【００２９】
レンズ５２は、透過光Ｔおよび照射光Ｉを集光するものであり、例えば、レンズ５と同様の構成を有している。フィルタ６２は、透過光Ｔのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（透過光Ｔ１）を透過させてディテクタ４２へ導くと共に、照射光Ｉのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（照射光Ｉ１）を透過させてディテクタ４２へ導くものであり、例えば、フィルタ６と同様にゲルマニウム（例えばゲルマニウム板）により構成されている。
【００３０】
バフル７は、照射光Ｉが積分球２において反射散乱されることなく紙Ｐへ直接照射されることを防止すると共に、紙Ｐへ向けて照射光Ｉを反射するものであり、例えば、積分球２の開口部２ＫＡ，２ＫＢ間の位置に配置されている。なお、バフル７を設けるか否かは自由に設定可能である。
【００３１】
なお、被測定物としての紙Ｐは、例えば、コピー機やプリンタ等に含水量測定装置と共に搭載されている搬送ローラなどの搬送機構（図示せず）により支持され、順次搬送されるようになっている。
【００３２】
次に、図１〜図３を参照して、含水量測定装置の詳細な構成について説明する。図３は、図１および図２に示した含水量測定装置のブロック構成を表している。
【００３３】
この含水量測定装置は、図１および図２に示した光源１およびディテクタ４，４２を含む一連の構成要素と共に、各種情報を記憶するメモリ８と、装置全体を制御するコントローラ９（演算手段）と、ディテクタ４，４２の出力信号を増幅するアンプ１０と、その出力信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１１とを備えている。
【００３４】
メモリ８は、コントローラ９が含水量Ｑの演算処理を行うために必要な情報を記憶しており、例えば、レジスタ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｅｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）またはＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ ）などの記憶デバイスである。このメモリ８には、例えば、後述する吸収率・散乱率比ＡＤ／ＳＤと含水量Ｑとの相関を表す検量線データＣを含む演算用データが定数としてあらかじめ記憶されている。
【００３５】
コントローラ９は、メモリ８から必要な演算用データを随時読み出し、ディテクタ４の検出結果に基づいて含水量Ｑを演算するものであり、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ ；中央演算処理装置）などの制御デバイスである。
【００３６】
このコントローラ９は、例えば、光源１以外の熱源から発生した不要な赤外線光（背景輻射）に起因して含水量Ｑの演算結果に誤差が含まれることを防止するために、必要に応じてディテクタ４の検出強度を補正する機能を有している。具体的には、コントローラ９は、例えば、所定の演算間隔ごとに、光源１が稼働していて照射光Ｉが照射されている場合のディテクタ４の検出結果と、光源１が停止していて照射光Ｉが照射されていない場合のディテクタ４の検出結果とを比較することにより、これらの２つの検出結果間の差異（反射光Ｒ１と背景輻射に起因する光とが混合された混合光の強度と、背景輻射に起因する光の強度との差異）を算出したのち、その算出値を、光源１から照射光Ｉが照射された際に紙Ｐにおいて生じた反射光Ｒがディテクタ４へ導かれたことによる検出結果（すなわち反射光Ｒ１の強度）として判断し、その算出値に基づいて含水量Ｑを補正するようになっている。
【００３７】
次に、図１〜図３を参照して、含水量測定装置の動作について説明する。
【００３８】
この含水量測定装置では、光源１とディテクタ４，４２との間に以下の光学的原理が成立する。すなわち、図１に示したように、積分球２，２２間の位置に紙Ｐが搬送された状態において、光源１から照射光Ｉが照射されると、その照射光Ｉが積分球２の散乱面２Ｍにおいて反射散乱されることにより開口部２ＫＢを通じて紙Ｐへ導かれ、その紙Ｐへ等方的に照射されることにより反射光Ｒおよび透過光Ｔが生じる。この「等方的」とは、紙Ｐに垂直な軸と照射光Ｉの照射方向との間の角度の余弦に対して、その照射光Ｉの強度がほぼ比例するという意味である。反射光Ｒのうち、レンズ５、フィルタ６およびディテクタ４の配列方向に進行する成分のみが開口部２ＫＣを通じてレンズ５へ導かれ、そのレンズ５において集光されたのち、さらにフィルタ６において波長分離される。これにより、反射光Ｒのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（反射光Ｒ１）がフィルタ６を透過し、ディテクタ４において検出される。また、透過光Ｔは、開口部２２ＫＡを通じて積分球２２へ導かれ、その積分球２２の散乱面２２Ｍにおいて反射散乱されることにより開口部２２ＫＢを通じてフィルタ６２へ導かれたのち、そのフィルタ６２において波長分離されるため、上記した反射光Ｒと同様に、透過光Ｔのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（透過光Ｔ１）がディテクタ４２において検出される。一方、図２に示したように、積分球２，２２間の位置から紙Ｐが搬送された状態において、光源１から照射光Ｉが照射されると、その照射光Ｉが積分球２を経由して積分球２２へ導かれるため、上記した透過光Ｔと同様に、照射光Ｉのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（照射光Ｉ１）がディテクタ４２において検出される。
【００３９】
コントローラ９は、以下の動作手順により、ディテクタ４，４２の検出結果に基づいて含水量Ｑを演算する。すなわち、まず、ディテクタ４２において検出された照射光Ｉ１の強度とディテクタ４において検出された反射光Ｒ１の強度とに基づいて反射率ＲＤを演算する。続いて、照射光Ｉの強度とディテクタ４２において検出された透過光Ｔ１の強度とに基づいて透過率ＴＤを演算する。続いて、反射率ＲＤと透過率ＴＤとに基づいて、吸収率・散乱率比ＡＤ／ＳＤを演算する。最後に、メモリ８から検量線データＣを読み出し、この検量線データＣに基づいて吸収率・散乱率比ＡＤ／ＳＤに対応する含水量Ｑを特定する。これにより、ディテクタ４，４２の検出結果に基づいて含水量Ｑが演算される。
【００４０】
ここで、コントローラ９による吸収率・散乱率比ＡＤ／ＳＤの演算原理について説明する。すなわち、例えば、紙Ｐの透過率ＴＤが無視できるほどに小さい場合には、反射率ＲＤ、吸収率ＡＤおよび散乱率ＳＤの間にＫｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋの散乱モデルに基づいて下記の式１の関係が成立し、吸収率ＡＤと散乱率ＳＤとの関係が反射率ＲＤの関数として表される。この場合には、Ｋｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋの散乱モデルに基づく式１を応用して透過率ＴＤも考慮すれば、反射率ＲＤ、吸収率ＡＤ、散乱率ＳＤおよび透過率ＴＤの間に下記の式２の関係が成立する。式２中、Ｒ∞は紙Ｐの厚さを無限大としたときの反射率であり、Ｒｇは積分球２２に応じた固有の反射率（既知）である。したがって、式２を利用すれば、反射率ＲＤと透過率ＴＤとに基づいて反射率Ｒ∞を演算することにより、その反射率Ｒ∞に基づいて吸収率・散乱率比ＡＤ／ＳＤを算出することが可能になるのである。なお、式２では、反射率ＲＤを簡略化して「Ｒ」と示し、透過率ＴＤを簡略化して「Ｔ」と示している。
【００４１】
【式１】
【式２】
本実施の形態に係る含水量測定装置では、反射光Ｒ１の強度を検出するディテクタ４に加えて、透過光Ｔ１の強度および照射光Ｉ１の強度を検出するディテクタ４２を備えるようにしたので、ディテクタ４において反射光Ｒ１の強度を検出すると共にディテクタ４２において透過光Ｔ１の強度および照射光Ｉの強度を検出し、その反射光Ｒ１の検出結果と共に透過光Ｔ１の検出結果および照射光Ｉの検出結果に基づいて含水量Ｑを演算することが可能になる。この場合には、透過光Ｔ１の強度が無視できないほどに大きな紙Ｐの含水量Ｑを測定する際に、透過光Ｔ１の強度を加味せずに反射光Ｒ１の強度のみに基づいて含水量Ｑを演算する場合と比較して、透過光Ｔ１の強度を加味した分だけ紙Ｐの厚さに対する反射率ＲＤの依存性が補正される。すなわち、上記した式２を利用し、透過率ＴＤを加味して反射率ＲＤを紙Ｐの厚さが十分に大きい場合に得られる反射率Ｒ∞に変換した上で、その反射率Ｒ∞に基づいて含水量Ｑが演算されるため、紙Ｐの厚さの影響が排除され、含水量Ｑの演算精度が向上する。したがって、本実施の形態では、非透過性の紙Ｐの含水量Ｑに加えて、透過光Ｔの影響が無視できないほどに大きな透過性の紙Ｐの含水量Ｑをより高精度に測定することができる。
【００４４】
特に、本実施の形態では、紙Ｐの含水量Ｑの測定精度が向上する点に基づき、含水量測定装置を搭載しているコピー機やプリンタ等において、紙Ｐの含水量Ｑに応じて印画条件を制御することにより、印画品質の高品質化を図ることができる。
【００４５】
また、本実施の形態では、光源１から照射された照射光Ｉを反射散乱させることにより紙Ｐへ導く積分球２を備えるようにしたので、この積分球２の散乱面２Ｍにおいて反射散乱された照射光Ｉが紙Ｐへ等方的に照射される。この場合には、積分球２を備えておらず、照射光Ｉが紙Ｐへ等方的に照射されない場合とは異なり、反射光Ｒの強度がほぼ完全散乱面に基づく角度分布となり、すなわち紙Ｐに垂直な軸と反射光Ｒの進行方向との間の角度の余弦に対して、その反射光Ｒの強度がほぼ比例するため、紙Ｐの反射率ＲＤとして絶対反射率を演算することが可能になる。したがって、本実施の形態では、反射光Ｒの強度の角度分布に起因する誤差が小さくなるため、この観点においても含水量Ｑの測定精度の向上に寄与することができる。この場合には、特に、光源１から照射された照射光Ｉが積分球２の内部に閉じ込められる結果、紙Ｐへ照射される照射光Ｉの照射効率が向上するため、ディテクタ４の検出出力を十分に確保することができる。
【００４６】
また、本実施の形態では、透過光Ｔを反射散乱させる積分球２２を備えるようにしたので、積分球２２を備えていない場合と比較して透過光Ｔの捕捉率が高まり、透過光Ｔの強度の角度分布に起因する誤差が小さくなる。したがって、この観点においても含水量Ｑの測定精度の向上に寄与することができる。
【００４７】
また、本実施の形態では、ディテクタ４２において照射光Ｉ１の強度を検出するようにしたので、反射光Ｒ１の強度および透過光Ｔ１の強度と共に照射光Ｉ１の強度に基づいて含水量Ｑを演算することが可能になる。この場合には、照射光Ｉの強度を不変の定数として含水量Ｑを演算する場合とは異なり、例えば光源１の劣化等に起因して照射光Ｉの強度が経時的に変化した場合に、その経時変化後の照射光Ｉの強度を実測した上で、反射光Ｒの強度および透過光Ｔの強度と共に照射光Ｉの強度変化を加味して含水量Ｑが演算される。したがって、本実施の形態では、照射光Ｉの強度変化の観点において含水量Ｑの測定精度に誤差を及ぼし得る要因が取り除かれ、その誤差が排除されるため、この観点においても含水量Ｑの測定精度の向上に寄与することができる。
【００４８】
また、本実施の形態では、反射光Ｒを波長分離するフィルタ６を備えるようにしたので、このフィルタ６による波長分離作用を利用して、反射光Ｒのうち、含水量Ｑの測定に有用な１．８μｍ以上の波長域の光（反射光Ｒ１）が選択的にフィルタ６を通過し、ディテクタ４へ到達する。したがって、ディテクタ４において反射光Ｒ１の強度を安定かつ容易に検出することができる。この効果は、透過光Ｔおよび照射光Ｉを波長分離するフィルタ６２についても同様に得られる。
【００４９】
また、本実施の形態では、ガラス製のレンズ５を使用するようにしたので、ガラスの赤外線吸収特性、すなわち４．０μｍ以上の波長域の赤外線光を吸収する特性を利用して、反射光Ｒがレンズ５を通過する際に、その反射光Ｒのうちの４．０μｍ以上の波長域の赤外線光がレンズ５において吸収される。したがって、熱輻射に起因した演算誤差を誘発する不要な波長域の光を除いた反射光Ｒがフィルタ６へ導かれるため、この不要な赤外線光の存在に起因して含水量Ｑの演算結果に誤差が含まれることを防止することができる。この効果は、レンズ５２についても同様に得られる。
【００５０】
また、本実施の形態では、上記したフィルタ６の波長分離作用およびレンズ５の赤外線吸収特性に基づき、実質的に１．８μｍ以上４．０μｍ未満の比較的狭い範囲内の波長域の光（反射光Ｒ１）を利用して含水量Ｑが演算されるため、上記「従来の技術」の項において説明した２種類の波長域の赤外線光（被水吸収性の高い１μｍ以上の波長域の光および被水吸収性の低い１μｍ未満の波長域の光）を使用した従来の含水量測定装置と比較して、含水量Ｑの測定精度がより向上する。なぜなら、１μｍ以上の比較的広い範囲の波長域の光を利用した従来の場合には、水により吸収される光の波長域に対して全体の波長域が大きすぎるため、全体の波長域の反射光エネルギーに対して被水吸収性の波長域の反射光エネルギーが極めて小さくなり、その反射光強度の変化を検出しにくくなるのに対して、１．８μｍ以上４．０μｍ未満の比較的狭い範囲内の波長域の光を利用した本実施の形態の場合には、従来の場合と比較して、全体の波長域の反射光エネルギーに対して被水吸収性の波長域の反射光エネルギーが大きくなり、その反射光強度の変化を検出しやすくなるからである。この効果は、フィルタ６２およびレンズ５２についても同様に得られる。
【００５１】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００５２】
図４は、本実施の形態に係る含水量測定装置の概略構成を表している。なお、図４では、上記第１の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素に同一の符号を付している。
【００５３】
この含水量測定装置は、上記第１の実施の形態と同様に、反射光Ｒの検出結果、透過光Ｔの検出結果および照射光Ｉの検出結果に基づいて含水率Ｑを演算するものであり、例えば、図４に示したように、新たに積分球２，２２間に半透過反射板３２（選択的透過手段）を備えている点を除き、上記第１の実施の形態の含水量測定装置（図１〜図３参照）と同様の構成を有している。
【００５４】
半透過反射板３２は、紙Ｐを透過した光のうちの一部の光を透過光Ｔとして選択的に透過させることにより積分球２２を経由してディテクタ４２へ導くと共に、その紙Ｐを透過した光のうちの残りの光を反射させることにより積分球２を経由してディテクタ４へ導くものであり、例えば、ポリエチレンやフッ素系プラスチックにより構成されている。この半透過反射板３２の表面は粗面仕上げされており、その表面において光が散乱反射するように構成されているのが好ましく、あるいは半透過反射板３２が多孔質のプラスチック製であり、その内部で光が散乱反射するように構成されているのが好ましい。この半透過反射板３２の散乱率、反射率および厚さは既知である。
【００５５】
この含水量測定装置では、半透過反射板３２上に紙Ｐが搬送された状態において、光源１から照射光Ｉが照射されると、紙Ｐにおいて反射光Ｒおよび透過光Ｔが生じる。この透過光Ｔとは、紙Ｐを透過した光のうちの一部の光、すなわち半透過反射板３２を選択的に透過して積分球２２に導かれた光である。また、反射光Ｒとは、紙Ｐを透過した光のうちの残りの光、すなわち半透過反射板３２において反射されて再び紙Ｐを経由して積分球２に導かれた光と、紙Ｐにおいて反射した光との混合光である。この反射光Ｒは、上記第１の実施の形態において説明した光学的原理に基づき、フィルタ６へ導かれて波長分離されるため、その反射光Ｒのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（反射光Ｒ１）がディテクタ４において検出される。一方、透過光Ｔは、上記第１の実施の形態において説明した光学的原理に基づき、フィルタ６２へ導かれて波長分離されるため、その透過光Ｔのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（透過光Ｔ１）がディテクタ４２において検出される。なお、図示はしないが、この含水量測定装置では、半透過反射板３２上から紙Ｐが搬送された状態において、上記第１の実施の形態において図２を参照して説明した場合と同様に、照射光Ｉのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（照射光Ｉ１）がディテクタ４２において検出される。これにより、上記第１の実施の形態と同様の演算手順を経て、図３に示したコントローラ９により、ディテクタ４，４２の検出結果に基づいて含水量Ｑが演算される。
【００５６】
本実施の形態に係る含水量測定装置では、紙Ｐを透過した光のうちの一部の光を透過光Ｔとして選択的に透過させる半透過反射板３２を備えるようにしたので、ディテクタ４２において透過光Ｔ１の強度および照射光Ｉ１の強度を検出すると共に、ディテクタ４において反射光Ｒ１の強度を検出し、反射光Ｒ１の検出結果と共に透過光Ｔ１の検出結果および照射光Ｉ１の検出結果に基づいて含水量Ｑを演算することが可能になる。したがって、この場合においても透過光Ｔの強度を加味して吸収率・散乱率比ＡＤ／ＳＤが演算され、この吸収率・散乱率比ＡＤ／ＳＤに基づいて含水量Ｑが演算されるため、上記第１の実施の形態と同様の作用により、紙Ｐの含水量Ｑを高精度に測定することができる。
【００５７】
なお、本実施の形態に係る含水量測定装置に関する上記以外の詳細な作用、動作および効果等は、上記第１の実施の形態と同様である。
【００５８】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００５９】
図５および図６は本実施の形態に係る含水量測定装置の概略構成を表しており、図５は紙Ｐの搬送前の状態を示し、図６は紙Ｐの搬送後の状態を示している。なお、図５および図６では、上記第１の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素に同一の符号を付している。
【００６０】
この含水量測定装置は、紙Ｐの表裏面に関して反射光Ｒの強度および透過光Ｔの強度を検出し、上記第１の実施の形態と同様に、反射光Ｒの検出結果、透過光Ｔの検出結果および照射光Ｉの検出結果に基づいて含水量Ｑを演算するものである。この含水量測定装置は、例えば、図５および図６に示したように、上記第１の実施の形態において説明した含水量測定装置（図１〜図３参照）により構成された２つの含水量測定部１００Ａ，１００Ｂを備え、これらの２つの含水量測定部１００Ａ，１００Ｂが互いに上下反転された状態で紙Ｐの進行方向（矢印Ｙ）に沿って配列された構成を有している。
【００６１】
紙Ｐは、対向する一対の面ＰＸ（表面），ＰＹ（裏面）を有しており、例えば、裏面ＰＹに印画面Ｇを有している。この印画面Ｇは、例えば、コピー機やプリンタ等によりトナー等を使用して形成された文字や画像などである。この紙Ｐは、図示しない搬送機構を利用して、含水量測定部１００Ａに対応する位置ＴＡから含水量測定部１００Ｂに対応する位置ＴＢまで搬送されるようになっている。
【００６２】
この含水量測定装置に、印画面Ｇを有する裏面ＰＹが下方を向くように紙Ｐが投入された場合、位置ＴＡにおいて、含水量測定部１００Ａのディテクタ４は、紙Ｐの裏面ＰＹに関する反射光Ｒの強度を検出する機能を担い、ディテクタ４２は、紙Ｐの表面ＰＸ側に位置して透過光Ｔの強度を検出する機能を担う。一方、位置ＴＢにおいて、含水量測定部１００Ｂのディテクタ４は、紙Ｐの表面ＰＸに関する反射光Ｒの強度を検出する機能を担い、ディテクタ４２は、紙Ｐの裏面ＰＹ側に位置して透過光Ｔの強度を検出する機能を担う。
【００６３】
この含水量測定装置では、まず、図５に示したように、位置ＴＡに紙Ｐが搬送された状態において、含水量測定部１００Ａの光源１から照射光Ｉが照射されると、紙Ｐの裏面ＰＹにおいて生じた反射光Ｒがフィルタ６へ導かれて波長分離されるため、その反射光Ｒのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（反射光Ｒ１）がディテクタ４において検出されると共に、紙Ｐを透過した透過光Ｔがフィルタ６２へ導かれて波長分離されるため、その透過光Ｔのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（透過光Ｔ１）がディテクタ４２において検出される。続いて、図６に示したように、位置ＴＡから位置ＴＢまで紙Ｐが搬送された状態において、含水量測定部１００Ｂの光源１から照射光が照射されると、紙Ｐの表面ＰＸにおいて生じた反射光Ｒがフィルタ６へ導かれて波長分離されるため、その反射光Ｒのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（反射光Ｒ１）がディテクタ４において検出されると共に、紙Ｐを透過した透過光Ｔがフィルタ６２へ導かれて波長分離されるため、その透過光Ｔのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（透過光Ｔ１）がディテクタ４２において検出される。なお、図示はしないが、この含水量測定装置では、位置ＴＡから紙Ｐが搬送された状態において、上記第１の実施の形態において図２を参照して説明した場合と同様に、含水量測定部１００Ａのディテクタ４２において照射光Ｉのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（照射光Ｉ１）が検出されると共に、位置ＴＢから紙が搬送された状態においても同様に、含水量測定部１００Ｂのディテクタ４２において照射光Ｉ１が検出される。
【００６４】
この場合には、図３に示したコントローラ９は、例えば、含水量測定部１００Ａにおいて検出したデータ、すなわち紙Ｐの裏面ＰＹに関する反射特性を考慮した反射光Ｒ１の強度、透過光Ｔ１の強度および照射光Ｉの強度と、含水量測定部１００Ｂにおいて検出したデータ、すなわち紙Ｐの表面ＰＸに関する反射特性を考慮した反射光Ｒ１の強度、透過光Ｔ１の強度および照射光Ｉの強度とに基づいて吸収率・散乱率比ＡＤ／ＳＤを演算したのち、この吸収率・散乱率比ＡＤ／ＳＤに基づいて検量線データＣを利用して含水量Ｑを特定する。
【００６５】
本実施の形態に係る含水量測定装置では、紙Ｐの裏面ＰＹ（印画面Ｇ）に関する反射特性を考慮した反射光Ｒ１の強度を検出する含水量測定部１００Ａと、紙Ｐの表面ＰＸに関する反射特性を考慮した反射光Ｒ１の強度を検出する含水量測定部１００Ｂとを備えるようにしたので、以下の理由により、裏面ＰＹに印画面Ｇを有する紙Ｐの含水量Ｑを高精度に測定することができる。
【００６６】
すなわち、近年のコピー機やプリンタ等の使用状況を考慮すると、未印画の紙に限らず、印画済みの紙を使用する場合も多い。これは、印画済みの紙を処分せずに再利用し、未印画面（印画面と反対側の面）に新たに印画することを目的としたものである。しかしながら、紙の一面に画像形成用のトナー等が存在すると、このトナー等の存在に起因して紙の散乱率や吸収率が変化し得るため、含水量を高精度に測定しにくくなる。
【００６７】
この点に関して、本実施の形態では、上記したように、含水量測定部１００Ａにおいて、紙Ｐの裏面ＰＹ（印画面Ｇ）に関する反射特性を考慮した反射光Ｒ１の強度を検出すると共に、含水量測定部１００Ｂにおいて、紙Ｐの表面ＰＸに関する反射特性を考慮した反射光Ｒ１の強度を検出し、これらの２つの反射光Ｒ１の強度を含んで含水量Ｑを演算するようにしたので、単に紙Ｐの一方の面（ＰＸまたはＰＹ）のみに関して含水量Ｑを演算する場合とは異なり、印画面Ｇの存在に起因する光の散乱率や吸収率の差異に起因する光学的誤差が補正され、含水量Ｑの演算精度が向上する。したがって、本実施の形態では、裏面ＰＹに印画面Ｇを有する紙Ｐの含水量Ｑを高精度に測定することが可能になるのである。
【００６８】
なお、上記では、裏面ＰＹに印画面Ｇを有する紙Ｐの含水量Ｑを測定するために本実施の形態の含水量測定装置を使用するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、いずれの面ＰＸ，ＰＹにも印画面Ｇを有しない紙Ｐ（未使用の紙）の含水量Ｑを測定するために本実施の形態の含水量測定装置を使用するようにしてもよい。この場合においても、紙Ｐの各面ＰＸ，ＰＹに関する反射特性の差異を考慮して、含水量Ｑを高精度に測定することができる。
【００６９】
本実施の形態に係る含水量測定装置に関する上記以外の作用、動作、効果および変形は上記第１，第２の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００７０】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。
【００７１】
図７および図８は本実施の形態に係る含水量測定装置の概略構成を表しており、図７は紙Ｐの反転前の状態を示し、図８は紙Ｐの反転後の状態を示している。なお、図７および図８では、上記第１の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素に同一の符号を付している。
【００７２】
この含水量測定装置は、上記第３の実施の形態と同様に、紙Ｐの表裏面に関して反射光Ｒの強度および透過光Ｔの強度を検出し、反射光Ｒの検出結果、透過光Ｔの検出結果および照射光Ｉの検出結果に基づいて含水量Ｑを演算するものであり、例えば、図７および図８に示したように、紙Ｐの表裏を反転させる反転機構３４を新たに備えている点を除き、上記第１の実施の形態の含水量測定装置（図１〜図３参照）と同様の構成を有している。この反転機構３４は、例えば、紙Ｐを搬送するための搬送用ローラや反転させるための反転用ローラなどを含んで構成されている。
【００７３】
この含水量測定装置では、図７に示したように、印画面Ｇを有する裏面ＰＹが上方を向くように紙Ｐが搬送された状態において、光源１から照射光Ｉが照射されると、上記第１の実施の形態において説明した光学的原理に基づいて、紙Ｐの裏面ＰＹにおいて生じた反射光Ｒがフィルタ６へ導かれて波長分離されるため、その反射光Ｒのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（反射光Ｒ１）がディテクタ４において検出されると共に、紙Ｐを透過した透過光Ｔがフィルタ６２へ導かれて波長分離されるため、その透過光Ｔのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（透過光Ｔ１）がディテクタ４２において検出される。続いて、図８に示したように、反転機構３４により紙Ｐの表裏が反転され、印画面Ｇを有する裏面ＰＹが下方を向いた状態において光源１から照射光Ｉが照射されると、紙Ｐの表面ＰＸにおいて生じた反射光Ｒがフィルタ６へ導かれて波長分離されるため、その反射光Ｒのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（反射光Ｒ１）がディテクタ４において検出されると共に、紙Ｐを透過した透過光Ｔがフィルタ６２へ導かれて波長分離されるため、その透過光Ｔのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（透過光Ｔ１）がディテクタ４２において検出される。なお、図示はしないが、この含水量測定装置では、積分球２，２２間の位置から紙がの搬送された状態において、上記第１の実施の形態において図２を参照して説明した場合と同様に、照射光Ｉのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（照射光Ｉ１）がディテクタ４２において検出される。
【００７４】
この場合には、図２に示したコントローラ９は、例えば、紙Ｐの反転前にディテクタ４，４２において検出したデータ、すなわち紙Ｐの裏面ＰＹに関する反射特性を考慮した反射光Ｒ１の強度、透過光Ｔ１の強度および照射光Ｉの強度と、紙Ｐの反転後に検出したデータ、すなわち紙Ｐの表面ＰＸに関する反射特性を考慮した反射光Ｒ１の強度、透過光Ｔ１の強度および照射光Ｉの強度とに基づいて吸収率・散乱率比ＡＤ／ＳＤを演算したのち、この吸収率・散乱率比ＡＤ／ＳＤに基づいて検量線データＣを利用して含水量Ｑを特定する。
【００７５】
本実施の形態に係る含水量測定装置では、紙Ｐの表裏を反転させる反転機構３４を備えるようにしたので、この反転機構３４を利用して、紙Ｐの裏面ＰＹに関する反射特性を考慮した反射光Ｒ１の強度と表面ＰＸに関する反射特性を考慮した反射光Ｒ１の強度とを検出し、これらの２つの反射光Ｒ１の強度を含んで含水量Ｑを演算することが可能になる。したがって、上記第３の実施の形態と同様の作用により含水量Ｑの演算精度が向上するため、裏面ＰＹに印画面Ｇを有する紙Ｐの含水量Ｑを高精度に測定することができる。
【００７６】
特に、本実施の形態では、反転機構３４による紙Ｐの反転機構を利用することにより、上記第３の実施の形態において説明したように実質的に２つの含水量測定装置（含水量測定部１００Ａ，１００Ｂ）を組み合わせて使用せずに、１つの含水量測定装置のみを使用して含水量Ｑを演算することが可能になる。したがって、上記第３の実施の形態と比較して、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。
【００７７】
なお、本実施の形態に係る含水量測定装置に関する上記以外の詳細な作用、動作および効果等は、上記第１〜第３の実施の形態と同様である。
【００７８】
［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。
【００７９】
図９および図１０は本実施の形態に係る含水量測定装置の概略構成を表しており、図９は反射光強度検出時の状態を示し、図１０は照射光強度検出時の状態を示している。なお、図９および図１０では、上記第１の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素に同一の符号を付している。
【００８０】
この含水量測定装置は、反射光Ｒの検出結果、透過光Ｔの検出結果および照射光Ｉの検出結果に基づいて含水量Ｑを演算していた上記第１の実施の形態とは異なり、透過光Ｔの検出結果を考慮せず、反射光Ｒの検出結果および照射光Ｉの検出結果のみに基づいて含水量Ｑを演算するものであり、透過光Ｔの強度が無視できるほどに小さな紙Ｐの含水量Ｑを測定するために使用されるものである。この含水量測定装置は、例えば、図９および図１０に示したように、照射光Ｉを反射させる反射板２０（反射手段）を新たに備え、積分球２２、レンズ５２、フィルタ６２およびディテクタ４２を備えていない点を除き、上記第１の実施の形態の含水量測定装置（図１〜図３参照）と同様の構成を有している。
【００８１】
反射板２０は、光源１から照射された照射光Ｉを反射光Ｒ０としてディテクタ４へ向けて反射させるものであり、例えば、弗素樹脂や、グラファイトが分散された弗素樹脂などにより構成されている。この反射板２０は、積分球２の開口部２ＫＢに対応して配置されており、その反射率は既知である。
【００８２】
ディテクタ４は、特に、反射光Ｒの強度を検出する機能と共に反射光Ｒ０の強度（すなわち照射光Ｉ０の強度）を検出する機能も兼ねており（照射光強度検出手段）、反射板２０を介して照射光Ｉの強度を間接的に検出するものである。ここでいう「間接的」とは、光源１から照射された照射光Ｉを、反射板２０において反射させることなく検出するのではなく、反射板２０において反射させたのちに検出するという意味である。
【００８３】
この含水量測定装置では、図９に示したように、反射板２０上に紙Ｐが搬送された状態において光源１から照射光Ｉが照射されると、上記第１の実施の形態において説明した光学的原理に基づき、反射光Ｒがフィルタ６へ導かれて波長分離されるため、その反射光Ｒのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（反射光Ｒ１）がディテクタ４において検出される。一方、図１０に示したように、反射板２０上から矢印Ｙに沿って紙Ｐが搬送された状態において、光源１から照射光Ｉが照射されると、照射光Ｉが反射板２０において反射光Ｒ０として反射されたのちにレンズ５を経由してフィルタ６へ導かれるため、反射光Ｒの場合と同様に、フィルタ６の波長分離作用を利用して、反射光Ｒ０のうちの１．８μｍ以上の波長域の光（反射光Ｒ０１）がディテクタ４において検出される。
【００８４】
なお、上記したディテクタ４による反射光Ｒ０１の検出処理と、反射光Ｒ１，Ｒ０１の強度とに基づく含水量Ｑの演算処理とは、例えば、含水量Ｑの測定時ごとに毎回行われるようにしてもよいし、あるいは所定の測定間隔ごと（例えば１０回測定ごと）に行われるようにしてもよい。後者の場合には、通常時は反射光Ｒ１の強度と以前に検出された反射光Ｒ０１の強度（あるいは光源１の劣化状況を反映した演算式を利用して反射光Ｒ０１に基づいて演算された強度）とに基づいて含水量Ｑが演算されることとなる。
【００８５】
この場合には、コントローラ９は、以下の動作手順により、ディテクタ４の検出結果に基づいて含水量Ｑを演算する。すなわち、まず、ディテクタ４において検出された反射光Ｒ１，Ｒ０１の強度とに基づいて反射率ＲＤを演算する。続いて、上記したＫｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋの散乱モデルに基づく式１を利用して、反射率ＲＤに基づいて吸収率・散乱率比ＡＤ／ＳＤを演算する。最後に、メモリ８から検量線データＣを読み出し、この検量線データＣに基づいて吸収率・散乱率比ＡＤ／ＳＤに対応する含水量Ｑを特定する。これにより、ディテクタ４の検出結果に基づいて含水量Ｑが演算される。
【００８６】
本実施の形態に係る含水量測定装置では、照射光Ｉを反射光Ｒ０１としてディテクタ４へ向けて反射させる反射板２０を備え、ディテクタ４が反射光Ｒの強度と共に反射光Ｒ０の強度を検出する機能も兼ねるようにしたので、ディテクタ４において反射光Ｒ１，Ｒ０１の強度を検出し、その反射光Ｒ１，Ｒ０１の検出結果に基づいて含水量Ｑを演算することが可能になる。したがって、上記第１の実施の形態と同様の作用により、照射光Ｉの強度変化の観点において含水量Ｑの測定精度に誤差を及ぼし得る要因が取り除かれるため、透過光Ｔの強度が無視できるほどに小さな紙Ｐの含水量Ｑを高精度に測定することができる。
【００８７】
なお、本実施の形態に係る含水量測定装置に関する上記以外の詳細な作用、動作および効果等は、上記第１の実施の形態と同様である。
【００８８】
［第６の実施の形態］
次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。
【００８９】
図１１は、本実施の形態に係る含水量測定装置の概略構成を表している。なお、図１１では、上記第５の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素に同一の符号を付している。
【００９０】
この含水量測定装置は、上記第５の実施の形態と同様に、反射光Ｒの検出結果および照射光Ｉの検出結果のみに基づいて含水量Ｑを演算するものであり、例えば、図１１に示したように、反射板２０を備えていない上、積分球２の側方に開口部２ＫＡと対向するように開口部２ＫＤが設けられ、この開口部２ＫＤに対応して照射光強度検出用のレンズ５１、フィルタ６１およびディテクタ４１（照射光強度検出手段）が配置されていると共に、積分球２に開口部２ＫＡを通じて他の積分球２１が連結され、その積分球２１内に光源１が配置されている点を除き、上記第５の実施の形態と同様の構成（図９、図１０および図２参照）を有している。
【００９１】
積分球２１は、照射光Ｉを反射して散乱させることにより開口部２ＫＡを通じて積分球２へ導くものであり、例えば、積分球２と同様の構成を有し、すなわち球２１Ｇの内面に散乱面２１Ｍを構成する散乱膜２１Ｓが設けられた構成を有している。この積分球２１の寸法（例えば内径）は、例えば、積分球２の寸法よりも小さくなっている。この積分球２１の内部には、光源１と開口部２ＫＡとの間の位置にバフル７１が配置されている。
【００９２】
レンズ５１は、照射光Ｉを集光するものであり、例えば、レンズ５と同様の構成を有している。なお、レンズ５１を設けるか否かは自由に設定可能である。フィルタ６１は、照射光Ｉを波長分離するものであり、例えば、フィルタ６と同様の構成を有している。ディテクタ４１は、照射光Ｉの強度を検出するものであり、すなわち光源１から照射された照射光Ｉの強度を開口部２ＫＤを通じて直接的に検出するようになっている。このディテクタ４１は、例えば、ディテクタ４と同様の構成を有している。ここでいう「直接的」とは、光源１から照射された照射光Ｉを反射板２０において反射光Ｒ０として反射させたのちに検出していた上記第５の実施の形態とは異なり、反射板２０において反射した反射光Ｒ０以外の光を検出する（照射光Ｉをそのまま検出する）という意味である。
【００９３】
この含水量測定装置では、紙Ｐが搬送された状態において、光源１から照射光Ｉが照射されて反射光Ｒが生じると、上記第１の実施の形態において説明した光学的原理に基づいて、フィルタ６の波長分離作用を利用して反射光Ｒのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（反射光Ｒ１）がディテクタ４において検出されると共に、照射光Ｉが開口部２ＫＤを通じてレンズ５１を経由してフィルタ６１へ導かれることにより、上記した反射光Ｒと同様に、フィルタ６１の波長分離作用を利用して照射光Ｉのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（照射光Ｉ１）がディテクタ４１において検出される。これにより、上記第５の実施の形態と同様の演算手順を経て、図３に示したコントローラ９により、ディテクタ４，４１の検出結果に基づいて含水量Ｑが演算される。
【００９４】
本実施の形態に係る含水量測定装置では、反射光Ｒ１の強度を検出するディテクタ４に加えて、照射光Ｉ１の強度を検出するディテクタ４１を備えるようにしたので、ディテクタ４において反射光Ｒ１の強度を検出すると共にディテクタ４１において照射光Ｉ１の強度を検出し、その反射光Ｒ１の検出結果と共に照射光Ｉ１の検出結果に基づいて含水量Ｑを演算することが可能になる。したがって、上記第５の実施の形態と同様の作用により、透過光Ｔの強度が無視できるほどに小さな紙Ｐの含水量Ｑを高精度に測定することができる。
【００９５】
特に、本実施の形態では、積分球２に連結された積分球２１内に光源１を配置するようにしたので、積分球２に積分球２１を連結させずに、その積分球２内に光源１を配設した場合とは異なり、照射光Ｉの大部分が積分球２，２１において反射散乱されたのちにディテクタ４１へ入射する。したがって、照射光Ｉの強度の角度分布に起因する誤差を小さくすることが可能になるため、この観点においても含水量Ｑの測定精度の向上に寄与することができる。
【００９６】
なお、本実施の形態に係る含水量測定装置に関する上記以外の詳細な作用、動作および効果等は、上記第５の実施の形態と同様である。
【００９７】
以上、第１〜第６の実施の形態としていくつかの含水量測定装置について説明したが、含水量Ｑの測定精度を向上させることが可能な限り、各含水量測定装置の構成は自由に変更可能である。
【００９８】
具体的には、上記各実施の形態では、光源１として、１．８μｍ以上の波長域の赤外線光を含む照射光Ｉを照射するものを使用するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、その１．８μｍ以上の波長域の赤外線光のみを照射光Ｉとして照射するものを使用するようにしてもよい。この種の光源１としては、例えば、１．９μｍ近傍の波長域の赤外線光のみを照射可能なＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ ）などが挙げられる。この場合においても、上記各実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００９９】
また、上記第１の実施の形態（図１および図２参照）では、反射光Ｒのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（反射光Ｒ１）を検出するディテクタ４および透過光Ｔおよび照射光Ｉのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（透過光Ｔ１，照射光Ｉ１）を検出するディテクタ４２のみを備え、そのディテクタ４，４２の検出結果に基づいて含水量Ｑを演算するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、図１２および図１３に示したように、ディテクタ４に加えて、１．８μｍ未満の波長域の光（反射光Ｒ２）を検出するディテクタ４３と、ディテクタ４２に加えて、１．８μｍ未満の波長域の光（透過光Ｔ２，照射光Ｉ２）を検出するディテクタ４５と、ディテクタ４，４２，４３，４５へ導かれる光（反射光Ｒ，透過光Ｔ，照射光Ｉ）を１．８μｍ以上の波長域の光（反射光Ｒ１，透過光Ｔ１，照射光Ｉ１）と１．８μｍ未満の波長域の光（反射光Ｒ２，透過光Ｔ２，照射光Ｉ２）とに分離する光学的分離手段と備え、ディテクタ４，４２，４３，４５の検出結果に基づいて含水量Ｑを演算するようにしてもよい。なお、上記した「反射光Ｒ，透過光Ｔ，照射光Ｉを１．８μｍ以上の波長域の光と１．８μｍ未満の波長域の光とに分離する」という表現は、１．８μｍの波長を基準（境界）として厳密に１．８μｍ以上の波長域の光と１．８μｍ未満の波長域の光とに分離する場合に限らず、全体中において１．８μｍ以上の波長域の光が占める割合が大きい光（１．８μｍ以上の波長域の光を大部分含み、１．８μｍ未満の波長域の光も僅かに含む光）と全体中において１．８μｍ未満の波長域の光が占める割合が大きい光（１．８μｍ未満の波長域の光を大部分含み、１．８μｍ未満の波長域の光も僅かに含む光）とに分離する場合も含む意味である。この旨は、後述する反射光Ｒ０（Ｒ０１，Ｒ０２）についても同様である。このディテクタ４３，４５は、例えば、シリコンフォトダイオード、ゲルマニウムフォトダイオード、インジウムガリウムヒ素合金フォトダイオードまたは熱起電力型素子などにより構成されている。また、光学的分離手段は、例えば、フィルタ６，６２を傾けてハーフミラーとして使用したものである。なお、必要に応じて、ディテクタ４３，４５と共に、例えば薄膜干渉フィルタ、バンドパスフィルタまたは回折格子などの波長制限用の分光手段を組み合わせて使用してもよい。
【０１００】
この含水量測定装置では、図１２に示したように、積分球２，２２間の位置に紙Ｐが搬送された状態において、光源１から照射光Ｉが照射されると、反射光Ｒがフィルタ６へ導かれて波長分離され、その反射光Ｒのうちの被水吸収性の高い１．８μｍ以上の波長域の光（反射光Ｒ１）がディテクタ４において検出され、かつ被水吸収性の低い１．８μｍ未満の波長域の光（反射光Ｒ２）がディテクタ４３において検出されると共に、反射光Ｒと同様に透過光Ｔがフィルタ６２へ導かれて波長分離され、その透過光Ｔのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（透過光Ｔ１）がディテクタ４２において検出され、かつ１．８μｍ未満の波長域の光（透過光Ｔ２）がディテクタ４５において検出される。一方、図１３に示したように、積分球２，２２間の位置から紙Ｐが搬送された状態において、光源１から照射光Ｉが照射されると、照射光Ｉのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（照射光Ｉ１）がディテクタ４２において検出されると共に、１．８μｍ未満の波長域の光（照射光Ｉ２）がディテクタ４５において検出される。なお、例えば、ディテクタ４３，４５の分光感度特性によっては、そのディテクタ４３，４５において１．８μｍ以上の波長域の光も検出され得るが、その場合には、ディテクタ４，４２，４３，４５の検出結果に基づいて、ディテクタ４３，４５に対する１．８μｍ以上の波長域の光の強度の寄与分が演算されることにより、その演算結果に基づいてディテクタ４３，４５の検出値が補正される。
【０１０１】
この場合には、以下の演算原理に基づき、散乱率ＳＤが既知でない場合においても紙Ｐの含水量を演算することが可能である。すなわち、上記したＫｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋの散乱モデルに基づく式１が、１．８μｍ以上の波長域の光（反射光Ｒ１，照射光Ｉ１）に関してｆ（ＲＤ１）＝ＡＤ１／ＳＤ１と表され、一方、１．８μｍ未満の波長域の光（反射光Ｒ２，照射光Ｉ２）に関してｆ（ＲＤ２）＝ＡＤ２／ＳＤ２と表されるとする。これらのＲＤ２、ＡＤ２およびＳＤ２は、それぞれ紙Ｐ自体（水を除く）の反射率、吸収率および散乱率に相当する。この場合には、反射光Ｒ１，Ｒ２の双方に関して散乱率が等しく（ＳＤ１＝ＳＤ２）、かつ吸収率ＡＤ２が既知であれば、上記した式１，２を利用してｆ（ＲＤ１）／ｆ（ＲＤ２）＝ＡＤ１／ＡＤ２の関係に基づいて吸収率比ＡＤ１／ＡＤ２を演算した上、この吸収率比ＡＤ１／ＡＤ２に基づいて紙Ｐの含水量Ｑを特定することが可能になる。この場合には、被水吸収性の高い反射光Ｒ１，照射光Ｉ１，透過光Ｔ１の強度と被水吸収性の低い反射光Ｒ２，照射光Ｉ２，透過光Ｔ２の強度との間の差異に基づいて散乱率ＳＤの変動による影響が排除されるため、その吸収率比ＡＤ１／ＡＤ２の演算精度が向上する。したがって、紙Ｐの含水量Ｑを極めて高精度に測定することができる。なお、図１２および図１３に示した含水量測定装置に関する上記以外の特徴は、図１および図２に示した含水量測定装置と同様である。
【０１０２】
特に、図１２および図１３に示した含水量測定装置に関して、上記したように、１．８μｍ以上の波長域の赤外線光のみを照射光Ｉとして照射する光源１を使用した場合には、例えば、この光源１とは別個に、１．８μｍ未満の波長域の赤外線光のみを照射光Ｉとして照射する他の光源を使用するようにしてもよい。この「他の光源」としては、例えば、１．８μｍ未満の波長域の赤外線光のみを選択的に照射可能なＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ ）などが挙げられる。この場合においても、同様の効果を得ることができる。
【０１０３】
なお、図１２および図１３に示した変形例は、上記第１の実施の形態に限らず、他の第２〜第６の実施の形態にも適用可能である。
【０１０４】
具体的には、上記第２の実施の形態に適用した場合には、図１４に示したように、透過光Ｔのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（透過光Ｔ１）がディテクタ４２において検出されると共に、１．８μｍ未満の波長域の光（透過光Ｔ２）がディテクタ４５において検出されるため、図１２および図１３に示した場合と同様の作用により、紙Ｐの含水量Ｑを極めて高精度に測定することができる。
【０１０５】
また、上記第５の実施の形態に適用した場合には、図１５に示したように、反射光Ｒの検出時に、その反射光Ｒのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（反射光Ｒ１）がディテクタ４において検出され、かつ１．８μｍ未満の波長域の光（反射光Ｒ２）がディテクタ４３において検出されると共に、図１６に示したように、反射光Ｒ０の検出時に、その反射光Ｒ０のうちの１．８μｍ以上の波長域の光（反射光Ｒ０１）がディテクタ４において検出されると共に、１．８μｍ未満の波長域の光（反射光Ｒ０２）がディテクタ４３において検出される。したがって、図１２および図１３を参照して説明した場合と同様の作用により、被水吸収性の高い反射光Ｒ１，Ｒ０１の強度と被水吸収性の低い反射光Ｒ２，Ｒ０２の強度との間の差異に基づいて散乱率ＳＤの変動による影響が排除され、吸収率比ＡＤ１／ＡＤ２の演算精度が向上するため、紙Ｐの含水量Ｑを極めて高精度に測定することができる。
【０１０６】
また、上記第６の実施の形態に適用した場合には、図１７に示したように、反射光Ｒのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（反射光Ｒ１）がディテクタ４において検出され、かつ１．８μｍ未満の波長域の光（反射光Ｒ２）がディテクタ４３において検出されると共に、照射光Ｉのうちの１．８μｍ以上の波長域の光（照射光Ｉ１）がディテクタ４１において検出されると共に、１．８μｍ未満の波長域の光（照射光Ｉ２）がディテクタ４４において検出されるため、図１５および図１６に示した場合と同様の作用により、紙Ｐの含水量Ｑを極めて高精度に測定することができる。
【０１０７】
また、図示はしないが、上記第３および第４の実施の形態に適用すれば、上記第１，第２，第５，第６の実施の形態に適用した場合と同様に、含水量Ｑの測定精度を向上させることができる。
【０１０８】
また、上記第５の実施の形態（図９および図１０参照）では、紙Ｐの含水量Ｑを測定する上で、紙Ｐが反射板２０上を搬送されるため、その反射板２０を固定するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、紙Ｐが反射板２０上を搬送されない場合、例えば紙Ｐがコピー機やプリンタ等のトレー内に保管されるものである場合には、紙Ｐに代えて、反射板２０を測定位置（図９および図１０に示した反射板２０の位置）とその測定位置から離れた退避位置との間で移動させるようにしてもよい。この場合においても、必要に応じて反射板２０において照射光Ｉをディテクタ４へ向けて反射させることが可能になるため、同様の効果を得ることができる。
【０１０９】
また、上記第５の実施の形態では、光源１から照射された照射光Ｉを反射光Ｒ０としてディテクタ４へ向けて反射させる部材として反射板２０を使用するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、反射板２０と同様に照射光Ｉを反射し得る限り、その反射板２０を他の部材に置き換えてもよい。この「他の部材」としては、例えば、積分球２の開口部２ＫＢに対応した位置に開口部を有する他の積分球などが挙げられる。
【０１１０】
また、上記第６の実施の形態（図１１参照）では、上記第５の実施の形態において説明した反射板２０を設けないようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、反射板２０を設けるようにしてもよい。この場合の反射板２０は、照射光Ｉを反射光Ｒ０として反射させる機能を担っていた上記第５の実施の形態とは異なり、僅かながらでも紙Ｐが透過性を有する場合に、その紙Ｐを透過した光をディテクタ４へ向けて反射させる機能を担うものである。この場合には、紙Ｐの透過性の有無に関わらずに、ディテクタ４へ導かれる光の割合がほぼ一定に維持されるため、含水量Ｑの演算精度をより向上させることができる。
【０１１１】
また、上記第６の実施の形態では、積分球２のうち、開口部２ＫＡに対向する位置に開口部２ＫＤを設け、この開口部２ＫＤに対応してレンズ５１、フィルタ６１およびディテクタ４１を配置させるようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、図１８に示したように、開口部２ＫＡに対向しない位置に開口部２ＫＤを設け、この開口部２ＫＤに対応してレンズ５１、フィルタ６１およびディテクタ４１を配置させるようにしてもよい。この場合には、積分球２において反射された照射光Ｉに加えて、バフル７１において反射された照射光Ｉもディテクタ４１において検出し得る上記第６の実施の形態とは異なり、バフル７１において反射された割合を少なくし、積分球２において反射散乱された割合を多くした状態で照射光Ｉをディテクタ４１において検出することが可能になるため、含水量Ｑの演算精度をより向上させることができる。なお、図１８では、含水量測定装置の平面構成を模式的に表しており、図１１に示した一連の構成要素のうちの光源１、積分球２，２１（開口部２ＫＡ，２ＫＤ）、ディテクタ４１、レンズ５１、フィルタ６１およびバフル７１のみを示している。
【０１１２】
また、上記第１〜第６の実施の形態において説明した含水量測定装置の構成および図１２〜図１８に示した変形例は、上記したようにそれぞれ単独で含水量測定装置に適用されるようにしてもよいし、あるいは適宜組み合わされて含水量測定装置に適用されるようにしてもよい。具体的には、例えば、図１９に示したように、第１の実施の形態において説明した構成（図１参照）と第６の実施の形態において説明した構成（図１１参照）とを組み合わせるようにしてもよい。この場合においても、上記各実施の形態および各変形例と同様の効果を得ることができる。
【０１１３】
また、上記各実施の形態および各変形例では、本発明の含水量測定装置を使用して紙の含水量を測定する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、本発明の含水量測定装置を使用すれば、紙以外の他の被測定物の含水量を測定することも可能である。この「他の被測定物」としては、例えば、布や、土や、パンまたは麺などの生地や、海苔または茶などの食品等が挙げられる。この場合においても、上記各実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【０１１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る含水量測定装置によれば、被測定物を透過した透過光の強度を検出する透過光強度検出手段を備え、透過光強度の検出結果および反射光強度検出手段の検出結果に基づいて含水量を演算するようにしたので、その透過光の強度を加味した分だけ被測定物の厚さに対する反射率の依存性が補正され、含水量の演算精度が向上するため、透過光の影響が無視できないほどに大きな被測定物の含水量をより高精度に測定することができる。
【０１１５】
また、上記の他、本発明に係る含水量測定装置では、光源から照射された照射光を反射して散乱させることにより被測定物へ導く反射散乱手段を備えるようにすれば、反射光の強度の角度分布の観点において含水量の測定精度に誤差を及ぼし得る要因が取り除かれ、その誤差が小さくなるため、被測定物の含水量をより高精度に測定することができる。
【０１１６】
また、本発明に係る含水量測定装置では、光源から照射された照射光の強度を検出する照射光強度検出手段を備え、透過光強度検出手段の検出結果および反射光強度検出手段の結果と共に照射光強度検出手段の検出結果に基づいて被測定物の含水量を演算するようにすれば、例えば光源の劣化等に起因する照射光の強度変化を加味して含水量が演算される。したがって、反射光の強度と共に、照射光の強度変化も加味して被測定物の反射率が演算されるため、被測定物の含水量を高精度に測定することができる。
【０１１７】
また、本発明に係る含水量測定装置では、透過光強度検出手段、反射光強度検出手段および照射光強度検出手段へ導かれる光のうちの１．８μｍ以上の波長域の光を選択的に透過させる光学フィルタを備えるようにすれば、この光学フィルタによる波長分離作用を利用して、透過光、反射光および照射光のうちの含水量の測定に有用な１．８μｍ以上の波長域の光が透過光強度検出手段、反射光強度検出手段および照射光強度検出手段へそれぞれ導かれるため、透過光、反射光および照射光の強度を安定かつ容易に検出することができる。
【０１１８】
また、本発明に係る含水量測定装置では、透過光強度検出手段、反射光強度検出手段および照射光強度検出手段へ導かれる光を１．８μｍ以上の波長域の光と１．８μｍ未満の波長域の光とに分離する光学的分離手段を備え、これらの透過光強度検出手段、反射光強度検出手段および照射光強度検出手段が、それぞれ１．８μｍ以上の波長域の光の強度と１．８μｍ未満の波長域の光の強度とを別個に検出するようにすれば、被水吸収性の高い１．８μｍ以上の波長域の光の強度と被水吸収性の低い１．８μｍ未満の波長域の光の強度との間の差異に基づいて散乱率の変動による影響が補正されることにより演算精度が向上するため、被測定物の含水量を極めて高精度に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る含水量測定装置の反射光強度および透過光強度検出時の概略構成を表す断面図である。
【図２】図１に示した含水量測定装置の照射光強度検出時の概略構成を表す断面図である。
【図３】図１および図２に示した含水量測定装置のブロック構成を表すブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る含水量測定装置の概略構成を表す断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る含水量測定装置の紙搬送前の概略構成を表す断面図である。
【図６】図５に示した含水量測定装置の紙搬送後の概略構成を表す断面図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係る含水量測定装置の紙反転前の概略構成を表す断面図である。
【図８】図７に示した含水量測定装置の紙反転後の概略構成を表す断面図である。
【図９】本発明の第５の実施の形態に係る含水量測定装置の反射光強度検出時の概略構成を表す断面図である。
【図１０】図９に示した含水量測定装置の照射光強度検出時の概略構成を表す断面図である。
【図１１】本発明の第６の実施の形態に係る含水量測定装置の概略構成を表す断面図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態に係る含水量測定装置に関する変形例（反射光強度および透過光強度検出時）を説明するための断面図である。
【図１３】図１２に示した含水量測定装置（照射光強度検出時）を説明するための断面図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る含水量測定装置の変形例を説明するための断面図である。
【図１５】本発明の第５の実施の形態に係る含水量測定装置に関する変形例（反射光強度検出時）を説明するための断面図である。
【図１６】図１５に示した含水量測定装置（照射光強度検出時）を説明するための断面図である。
【図１７】本発明の第６の実施の形態に係る含水量測定装置に関する変形例を説明するための断面図である。
【図１８】本発明の第６の実施の形態に係る含水量測定装置に関する他の変形例を説明するための平面図である。
【図１９】本発明の含水量測定装置に関する他の変形例を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１…光源、２，２１，２２…積分球、２ＫＡ〜２ＫＤ，２２ＫＡ，２２ＫＢ…開口部、２Ｇ，２１Ｇ，２２Ｇ…球、２Ｍ，２１Ｍ，２２Ｍ…散乱面、２Ｓ，２１Ｓ，２２Ｓ…散乱膜、４，４１〜４５…ディテクタ、５…レンズ、６，６１，６２…フィルタ、７，７１…バフル、８…メモリ、９…コントローラ、１０…アンプ、１１…Ａ／Ｄ変換器、２０…反射板、３２…半透過反射板、３４…反転機構、１００Ａ，１００Ｂ…含水量測定部、ＡＤ…吸収率、ＡＤ／ＳＤ…吸収率・散乱率比Ｃ…検量線データ、Ｉ（Ｉ１，Ｉ２）…照射光、Ｇ…印画面、Ｐ…紙、ＰＸ…表面、ＰＹ…裏面、Ｒ０（Ｒ０１，Ｒ０２），Ｒ（Ｒ１，Ｒ２）…反射光、ＲＤ…反射率、ＳＤ…散乱率、Ｔ（Ｔ１，Ｔ２）…透過光、Ｑ…含水量。
Claims (13)
- 被測定物へ照射光を照射する光源と、
前記被測定物を透過した透過光の強度を検出する透過光強度検出手段と、
前記被測定物において反射した反射光の強度を検出する反射光強度検出手段と、
少なくとも前記透過光強度検出手段の検出結果および前記反射光強度検出手段の検出結果に基づいて、前記被測定物の含水量を演算する演算手段と
を備えたことを特徴とする含水量測定装置。 - さらに、前記被測定物を透過した光のうちの一部の光を透過光として選択的に透過させることにより前記透過光強度検出手段へ導く選択的透過手段を備えた
ことを特徴とする請求項１記載の含水量測定装置。 - さらに、前記光源から照射された照射光を反射して散乱させることにより前記被測定物へ導く反射散乱手段を備えた
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の含水量測定装置。 - 前記反射散乱手段が、積分球である
ことを特徴とする請求項３記載の含水量測定装置。 - さらに、前記光源から照射された照射光の強度を検出する照射光強度検出手段を備え、
前記演算手段が、前記透過光強度検出手段の検出結果および前記反射光強度検出手段の検出結果と共に、前記照射光強度検出手段の検出結果に基づいて、前記被測定物の含水量を演算する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の含水量測定装置。 - 前記照射光強度検出手段が、前記反射光強度検出手段と異なるものであり、照射光の強度を直接的に検出する
ことを特徴とする請求項５記載の含水量測定装置。 - さらに、照射光を前記反射光強度検出手段へ向けて反射させる反射手段を備え、
前記反射光強度検出手段が、前記照射光強度検出手段としての機能も兼ね、前記反射手段を介して照射光の強度を間接的に検出する
ことを特徴とする請求項５記載の含水量測定装置。 - さらに、前記透過光強度検出手段および前記反射光強度検出手段へ導かれる光のうちの１．８μｍ以上の波長域の光を選択的に透過させる光学フィルタを備えた
ことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の含水量測定装置。 - さらに、前記照射光強度検出手段へ導かれる光のうちの１．８μｍ以上の波長域の光を選択的に透過させる光学フィルタを備えた
ことを特徴とする請求項８記載の含水量測定装置。 - 前記光学フィルタが、ゲルマニウムにより構成されている
ことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の含水量測定装置。 - 前記透過光強度検出手段および前記反射光強度検出手段へ導かれる光を１．８μｍ以上の波長域の光と１．８μｍ未満の波長域の光とに分離する光学的分離手段をさらに備え、
前記透過光強度検出手段および前記反射光強度検出手段が、前記光学的分離手段により分離された１．８μｍ以上の波長域の光の強度と１．８μｍ未満の波長域の光の強度とを別個に検出する
ことを特徴とする請求項８ないし請求項１０のいずれか１項に記載の含水量測定装置。 - 前記照射光強度検出手段へ導かれる光を１．８μｍ以上の波長域の光と１．８μｍ未満の波長域の光とに分離する光学的分離手段をさらに備え、
前記照射光強度検出手段が、前記光学的分離手段により分離された１．８μｍ以上の波長域の光の強度と１．８μｍ未満の波長域の光の強度とを別個に検出する
ことを特徴とする請求項１１記載の含水量測定装置。 - 前記光学的分離手段が、ハーフミラーである
ことを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の含水量測定装置。
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Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010536050A (ja) * | 2007-08-13 | 2010-11-25 | エヌディーシー・インフラレッド・エンジニアリング・リミテッド | 繊維状ウェブの製造に使用するための電磁気検出方法および装置 |
| US8148690B2 (en) | 2009-09-24 | 2012-04-03 | ABB, Ltd. | Method and apparatus for on-line web property measurement |
| JP2014500514A (ja) * | 2010-12-22 | 2014-01-09 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ | 発光性フィルムを検査するための方法及び装置 |
| US9389188B2 (en) | 2010-12-22 | 2016-07-12 | Koninklijke Philips N.V. | Method and apparatus for testing optical films |
| JP2018128550A (ja) * | 2017-02-08 | 2018-08-16 | 株式会社オプトコム | 積分球型減光器 |
| CN108458993A (zh) * | 2018-04-12 | 2018-08-28 | 中国科学院南海海洋研究所 | 海底底质反射率测量装置及测量方法 |
| WO2019156247A1 (en) | 2018-02-08 | 2019-08-15 | Yokogawa Electric Corporation | Measurement device and measurement method |
| CN112189133A (zh) * | 2018-05-31 | 2021-01-05 | 株式会社Psm国际 | 长尺寸片材的质量测量方法及质量测量装置 |
| TWI790185B (zh) * | 2021-11-18 | 2023-01-11 | 新加坡商兆晶生物科技股份有限公司（新加坡） | 光學分析系統及其光學分析儀 |
| TWI790184B (zh) * | 2021-11-18 | 2023-01-11 | 新加坡商兆晶生物科技股份有限公司（新加坡） | 光學分析系統及其光學分析儀 |
-
2003
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Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010536050A (ja) * | 2007-08-13 | 2010-11-25 | エヌディーシー・インフラレッド・エンジニアリング・リミテッド | 繊維状ウェブの製造に使用するための電磁気検出方法および装置 |
| US8148690B2 (en) | 2009-09-24 | 2012-04-03 | ABB, Ltd. | Method and apparatus for on-line web property measurement |
| JP2014500514A (ja) * | 2010-12-22 | 2014-01-09 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ | 発光性フィルムを検査するための方法及び装置 |
| US9389188B2 (en) | 2010-12-22 | 2016-07-12 | Koninklijke Philips N.V. | Method and apparatus for testing optical films |
| JP2016183969A (ja) * | 2010-12-22 | 2016-10-20 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | 発光性フィルムを検査するための方法及び装置 |
| JP2018128550A (ja) * | 2017-02-08 | 2018-08-16 | 株式会社オプトコム | 積分球型減光器 |
| KR20200103065A (ko) | 2018-02-08 | 2020-09-01 | 요코가와 덴키 가부시키가이샤 | 측정 장치 및 측정 방법 |
| WO2019156247A1 (en) | 2018-02-08 | 2019-08-15 | Yokogawa Electric Corporation | Measurement device and measurement method |
| CN111727354A (zh) * | 2018-02-08 | 2020-09-29 | 横河电机株式会社 | 测量装置和测量方法 |
| KR102348067B1 (ko) * | 2018-02-08 | 2022-01-05 | 요코가와 덴키 가부시키가이샤 | 측정 장치 및 측정 방법 |
| CN111727354B (zh) * | 2018-02-08 | 2022-03-29 | 横河电机株式会社 | 测量装置和测量方法 |
| US11867636B2 (en) | 2018-02-08 | 2024-01-09 | Yokogawa Electric Corporation | Measurement device and measurement method for measuring a physical quantity of a sheet |
| CN108458993A (zh) * | 2018-04-12 | 2018-08-28 | 中国科学院南海海洋研究所 | 海底底质反射率测量装置及测量方法 |
| CN112189133A (zh) * | 2018-05-31 | 2021-01-05 | 株式会社Psm国际 | 长尺寸片材的质量测量方法及质量测量装置 |
| EP3805733A4 (en) * | 2018-05-31 | 2021-12-29 | PSM International, Inc. | Quality measuring method and quality measuring device for long sheet material |
| US11231363B2 (en) | 2018-05-31 | 2022-01-25 | Psm International, Inc. | Quality measurement method and quality measurement device for long sheet material |
| CN112189133B (zh) * | 2018-05-31 | 2023-04-18 | 株式会社Psm国际 | 长尺寸片材的质量测量方法及质量测量装置 |
| TWI790185B (zh) * | 2021-11-18 | 2023-01-11 | 新加坡商兆晶生物科技股份有限公司（新加坡） | 光學分析系統及其光學分析儀 |
| TWI790184B (zh) * | 2021-11-18 | 2023-01-11 | 新加坡商兆晶生物科技股份有限公司（新加坡） | 光學分析系統及其光學分析儀 |
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