JP2005164303A - Water content measuring instrument - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a water content measuring instrument capable of measuring the water content of an object to be measured with high precision. <P>SOLUTION: This water content measuring instrument is equipped with a reflecting plate 13 including a high reflectivity region 31 having relatively high reflectivity and a low reflectivity region 32 having relatively low reflectivity and reflecting the light transmitted through paper P. Since water content Q is operated based on the detection results of detectors 41 and 42 after light (reflected light R1H) including the light reflected by the high reflectivity region 31 of the reflecting plate 3 is detected by a detector 41 and light (reflected light R1L) including the light reflected in the low reflectivity region 32 by a detector 42, the operational precision of the water content Q is enhanced by the addition quantity of the effect of a light transmission phenomenon. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

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。   The present invention relates to a moisture content measuring apparatus used for measuring the moisture content of an object to be measured such as paper.

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被測定物の含水量に応じて変化することを利用して、その被測定物の含水量を演算するものが知られている。   In recent years, a moisture content measuring apparatus has been used to measure the moisture content of an object to be measured such as paper. As this moisture content measuring device, for example, the intensity of reflected light generated when light is irradiated to the object to be measured is detected, and the intensity of the reflected light changes according to the moisture content of the object to be measured. A device that calculates the water content of the object to be measured is known.

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。
特開2000−283916号公報
Specifically, for example, light from a light source to an object to be measured has two types of wavelength ranges, that is, light having a high water absorption property of 1 μm or more and light having a low water absorption property of less than 1 μm. , And the intensity of the reflected light is detected using two types of detection means having detection sensitivity in each wavelength region, so that the intensity of light in the two wavelength regions included in the reflected light is between There is known a water content measuring device that calculates the water content based on the relationship (see, for example, Patent Document 1). This water content measuring device does not require a mechanism (a turret type selector having a plurality of optical filters) for wavelength-separating light emitted from a light source.
JP 2000-283916 A

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。
特開平03−115838号公報
Further, for example, light of three types from the light source to the object to be measured, that is, light of one infrared absorption wavelength (light having a high water absorption property) and light of two infrared comparison wavelengths (light of infrared absorption wavelength) The intensity of the reflected light generated when the light is irradiated with light having a low water absorption property corresponding to the shorter wavelength side or the longer wavelength side), and the light of the three wavelengths included in the reflected light is detected. A moisture content measuring device that calculates a moisture content by correcting an error (error caused by factors other than light absorption by water) based on the relationship between the strengths is known (for example, see Patent Document 2). . Specifically, in this moisture content measuring device, after calculating the scattering rate of light of infrared absorption wavelength by extrapolating the reflectance of light of infrared comparison wavelength, the scattering rate and reflection of light of infrared absorption wavelength are calculated. By calculating the absorption rate based on the rate, the moisture content of the object to be measured is specified based on the absorption rate. In this moisture content measuring apparatus, errors due to disturbance (surface roughness of the object to be measured) are corrected.
Japanese Patent Laid-Open No. 03-115838

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。
特公平05−045137号公報
As described above, as a moisture content measuring device, in addition to the device that calculates the moisture content based only on the detection result of the reflected light, for example, when the transmittance of the object to be measured cannot be ignored, A device that calculates the water content based on the detection result of the transmitted light together with the detection result is also known. As this type of moisture content measuring device, for example, light of two types from the light source to the object to be measured, that is, light in a wavelength region with high water absorption and light in a wavelength region with low water absorption. After irradiating, the intensity of the transmitted light that has been transmitted once through the object to be measured (one time transmitted light) and the intensity of the reflected light that has been reflected once at the object to be measured (one time reflected light) are detected. There is one that calculates the water content based on the relationship between the intensity of the once transmitted light and the once reflected light (for example, see Patent Document 3). In this moisture content measuring device, the ideal measurement state of the multiple scattering method is reproduced.
Japanese Patent Publication No. 05-045137

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、含水量の測定精度に誤差を及ぼし得る要因を取り除き、その誤差を可能な限り小さくする必要がある。この点に関して、上記した従来の含水量測定装置は有用であるが、さらなる測定精度の向上を求めるニーズを考慮すれば、含水量測定装置の測定精度に関しては未だ改善の余地があると言える。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、被測定物に関する光の透過現象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、光の透過現象の影響を可能な限り高精度に検出する必要がある。   By the way, in order to measure the moisture content of the object to be measured with high accuracy using the moisture content measuring device, it is necessary to remove the factors that may cause an error in the moisture content measurement accuracy and to make the error as small as possible. is there. In this regard, the above-described conventional moisture content measuring device is useful, but it can be said that there is still room for improvement with respect to the measurement accuracy of the moisture content measuring device, considering the need for further improvement in measurement accuracy. In this regard, some of the conventional moisture content measuring devices detect the intensity of the transmitted light as well as the intensity of the reflected light, and calculate the moisture content in consideration of the effect of the light transmission phenomenon on the object to be measured. However, in order to reduce the error and improve the water content measurement accuracy, it is necessary to detect the influence of the light transmission phenomenon as accurately as possible.

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。   The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a moisture content measuring apparatus capable of measuring the moisture content of an object to be measured with high accuracy.

本発明に係る含水量測定装置は、被測定物へ向けて照射光を照射する光源と、相対的に高い反射率を有する高反射率領域と相対的に低い反射率を有する低反射率領域とを含み、被測定物を透過した光を反射させる反射板と、この反射板を介さずに被測定物において反射された光および被測定物を透過したのちに反射板において反射された光の双方を含む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たものである。   The moisture content measuring apparatus according to the present invention includes a light source that emits irradiation light toward an object to be measured, a high reflectance region having a relatively high reflectance, and a low reflectance region having a relatively low reflectance. A reflection plate that reflects light transmitted through the object to be measured, and light reflected by the object to be measured without passing through the reflector and light reflected by the reflection plate after passing through the object to be measured The reflected light intensity detecting means for detecting the intensity of the reflected light including the light and the calculating means for calculating the water content of the object to be measured based on at least the detection result of the reflected light intensity detecting means.

本発明に係る含水量測定装置では、相対的に高い反射率を有する高反射率領域と相対的に低い反射率を有する低反射率領域とを含む反射板において、被測定物を透過した光が反射されるため、反射光強度検出手段において、反射板の高反射率領域において反射された光および低反射率領域において反射された光の双方を含む反射光の強度が検出される。これにより、反射光強度検出手段の検出結果に基づき、演算手段が光の透過現象の影響を加味して被測定物の含水量を演算することが可能になる。   In the moisture content measuring apparatus according to the present invention, in a reflector including a high reflectance region having a relatively high reflectance and a low reflectance region having a relatively low reflectance, light transmitted through the object to be measured Since the light is reflected, the reflected light intensity detecting means detects the intensity of the reflected light including both the light reflected in the high reflectance region and the light reflected in the low reflectance region of the reflector. Thereby, based on the detection result of the reflected light intensity detecting means, the calculating means can calculate the water content of the object to be measured in consideration of the influence of the light transmission phenomenon.

本実施の形態に係る含水量測定装置では、反射板が高反射率領域において光を反射させると同時に低反射率領域において光を反射させることにより、反射光強度検出手段が高反射率領域において反射した光と低反射率領域において反射した光とを並列して検出するようにしてもよいし、反射板が高反射率領域において光を反射させるとは別個に低反射率領域において光を反射させることにより、反射光強度検出手段が高反射率領域において反射した光と低反射率領域において反射した光とを別個に検出するようにしてもよい。   In the moisture content measuring apparatus according to the present embodiment, the reflecting plate reflects light in the high reflectance region and simultaneously reflects light in the low reflectance region, so that the reflected light intensity detecting means reflects in the high reflectance region. The reflected light and the light reflected in the low reflectance region may be detected in parallel, or the light is reflected in the low reflectance region separately from the reflection plate reflecting the light in the high reflectance region. Thus, the reflected light intensity detecting means may separately detect the light reflected in the high reflectance region and the light reflected in the low reflectance region.

本発明に係る含水量測定装置では、さらに、反射光強度検出手段へ導かれる反射光を所定の波長以上の波長域の光と所定の波長未満の波長域の光とに分離する光学フィルタを備え、反射光強度検出手段が、光学フィルタにより分離された所定の波長以上の波長域の光と所定の波長未満の波長域の光とを別個に検出し、演算手段が、反射光強度検出手段において検出された所定の波長以上の波長域の光の強度と所定の波長未満の波長域の光の強度とに基づいて含水量を演算するようにしてもよい。この場合には、所定の波長が1.8μmであるときには光学フィルタがゲルマニウムにより構成されているのが好ましく、所定の波長が1.0μmであるときには光学フィルタがシリコンにより構成されているのが好ましい。   The water content measuring apparatus according to the present invention further includes an optical filter that separates the reflected light guided to the reflected light intensity detecting means into light in a wavelength range of a predetermined wavelength or more and light in a wavelength range of less than a predetermined wavelength. The reflected light intensity detecting means separately detects light in a wavelength region of a predetermined wavelength or more and light in a wavelength region of less than a predetermined wavelength separated by the optical filter, and the calculating means in the reflected light intensity detecting means The water content may be calculated based on the detected intensity of light in the wavelength range equal to or greater than the predetermined wavelength and the intensity of light in the wavelength range less than the predetermined wavelength. In this case, the optical filter is preferably made of germanium when the predetermined wavelength is 1.8 μm, and the optical filter is preferably made of silicon when the predetermined wavelength is 1.0 μm. .

また、本発明に係る含水量測定装置では、さらに、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い。この場合には、反射散乱手段が積分球であるのが好ましい。   Further, the moisture content measuring apparatus according to the present invention may further include a reflection / scattering means for guiding the irradiation light irradiated from the light source to the object to be measured by reflecting and scattering the irradiation light. In this case, the reflection / scattering means is preferably an integrating sphere.

本発明に係る含水量測定装置では、さらに、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、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含水量を演算するようにしてもよい。この場合には、照射光強度検出手段が反射光強度検出手段と異なるものであり、照射光を直接的に検出するようにしてもよいし、反射光強度検出手段が照射光強度検出手段としての機能を兼ねるものであり、反射板を介して照射光を間接的に検出するようにしてもよい。   The water content measuring apparatus according to the present invention further includes irradiation light intensity detection means for detecting the intensity of irradiation light emitted from the light source, and the calculation means includes the detection result of the reflected light intensity detection means and the irradiation light intensity detection means. The water content may be calculated based on the detection result. In this case, the irradiated light intensity detecting means is different from the reflected light intensity detecting means, and the irradiated light may be directly detected, or the reflected light intensity detecting means is used as the irradiated light intensity detecting means. It also serves as a function, and the irradiation light may be indirectly detected through a reflector.

なお、上記した「光学フィルタ」に関する「反射光を所定の波長以上の波長域の光と所定の波長未満の波長域の光とに分離する」という表現は、例えば、所定の波長が1.8μmである場合には、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以上の波長域の光の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未満の波長域の光の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。この表現の意味は、上記した「反射光強度検出手段」に関する「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」や、「演算手段」に関する「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に基づいて含水量を演算する」という表現についても同様である。もちろん、所定の波長が1.8μmである場合に関して上記した事項は、所定の波長が1.0μmである場合に関しても同様である。   The expression “separating reflected light into light having a wavelength range of a predetermined wavelength or more and light having a wavelength range of less than a predetermined wavelength” relating to the above “optical filter” is, for example, a predetermined wavelength of 1.8 μm. Is not limited to the case where light having a wavelength of 1.8 μm or more is strictly separated from light having a wavelength of 1.8 μm or more and light having a wavelength of less than 1.8 μm using the wavelength of 1.8 μm as a reference (boundary). The ratio of light in the wavelength range of 1.8 μm or more is large (light that includes most of light in the wavelength range of 1.8 μm or more and slightly includes light in the wavelength range of less than 1.8 μm) and 1 in the whole In some cases, the light occupies a large proportion of light in the wavelength region of less than 8 μm (light that includes most of light in the wavelength region of less than 1.8 μm and slightly includes light in the wavelength region of less than 1.8 μm). Including meaning. The meaning of this expression means that “the intensity of light in the wavelength region of 1.8 μm or more and the intensity of light in the wavelength region of less than 1.8 μm are separately detected” regarding “reflected light intensity detection means”, “ The same applies to the expression “calculating the water content based on the intensity of light in the wavelength region of 1.8 μm or more and the intensity of light in the wavelength region of less than 1.8 μm” regarding the “calculation means”. Of course, the matters described above regarding the case where the predetermined wavelength is 1.8 μm are the same as those when the predetermined wavelength is 1.0 μm.

本発明に係る含水量測定装置によれば、反射板の高反射率領域において反射された光および低反射率領域において反射された光の双方を含む反射光の強度に基づき、被測定物に関する光の透過現象の影響を加味して含水量が演算されるため、その光の透過現象の影響を加味した分だけ含水量の演算精度が向上する。したがって、透過性を有する被測定物の含水量を高精度に測定することができる。   According to the moisture content measuring apparatus of the present invention, the light relating to the object to be measured based on the intensity of the reflected light including both the light reflected in the high reflectance region and the light reflected in the low reflectance region of the reflector. Since the water content is calculated in consideration of the effect of the light transmission phenomenon, the calculation accuracy of the water content is improved by the amount that takes into account the effect of the light transmission phenomenon. Therefore, the moisture content of the measurement object having permeability can be measured with high accuracy.

また、上記の他、本発明に係る含水量測定装置では、反射光を所定の波長以上の波長域の光と所定の波長未満の波長域の光とに分離する光学フィルタを備え、演算手段が所定の波長以上の波長域の光の強度と所定の波長未満の波長域の光の強度と基づいて含水量を演算するようにすれば、例えば、光の被水吸収性に基づいて所定の波長を設定することにより、被水吸収性の高い所定の波長以上の波長域の光の強度と被水吸収性の低い所定の波長未満の波長域の光の強度との間の差異を加味して含水量が演算されるため、その含水量の演算精度が向上する。したがって、含水量を極めて高精度に測定することができる。   In addition to the above, the water content measuring apparatus according to the present invention includes an optical filter that separates the reflected light into light in a wavelength range of a predetermined wavelength or more and light in a wavelength range of less than a predetermined wavelength, and the computing means If the water content is calculated based on the intensity of light in a wavelength range equal to or greater than the predetermined wavelength and the intensity of light in a wavelength range less than the predetermined wavelength, for example, the predetermined wavelength based on the water absorbability of light. By taking into account the difference between the intensity of light in the wavelength range above the predetermined wavelength with high water absorption and the intensity of light in the wavelength range below the predetermined wavelength with low water absorption Since the water content is calculated, the calculation accuracy of the water content is improved. Therefore, the water content can be measured with extremely high accuracy.

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。したがって、この観点においても含水量の高精度測定に寄与することができる。   Further, in the moisture content measuring apparatus according to the present invention, if reflection / scattering means for guiding the irradiation light emitted from the light source to the object to be measured is reflected and scattered, the angle distribution of the intensity of the reflected light is improved. Factors that can cause an error in the measurement accuracy of the moisture content from the viewpoint are removed, and the error is reduced. Therefore, this aspect can also contribute to high-accuracy measurement of water content.

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、演算手段が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、この観点においても含水量の高精度測定に寄与することができる。   The water content measuring apparatus according to the present invention further includes irradiation light intensity detection means for detecting the intensity of irradiation light emitted from the light source, and the calculation means includes the detection result of the reflected light intensity detection means and the irradiation light intensity detection means. If the water content is calculated based on the detection result, for example, the water content is calculated in consideration of the intensity change of the irradiation light caused by deterioration of the light source or the like. Therefore, since the reflectance of the object to be measured is calculated in consideration of the intensity of the reflected light as well as the intensity of the reflected light, it is possible to contribute to high-accuracy measurement of water content from this viewpoint.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

[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は照射光の照射状態を示し、図2は反射光の検出状態を示している。
[First Embodiment]
First, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, the structure of the moisture content measuring apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention is demonstrated. 1 and 2 show a cross-sectional configuration of the moisture content measuring apparatus according to the present embodiment. FIG. 1 shows an irradiation state of irradiation light, and FIG. 2 shows a detection state of reflected light.

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、主に透過性(例えば薄手や低密度)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る。この含水量測定装置は、例えば、図1および図2に示したように、紙Pへ向けて光(照射光I)を照射する光源1と、この光源1から照射された照射光Iを反射して散乱させることにより紙Pへ導く積分球2(反射散乱手段)と、照射光Iのうちの紙Pを透過した一部の光を反射させる反射板3と、照射光Iに基づいて生じた反射光Rの強度を検出するディテクタ4,5(反射光強度検出手段)と、波長制限用のフィルタ6,7と、集光用のレンズ8と、波長分離用のフィルタ9(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21が設けられている。   This water content measuring device is mounted on, for example, a copying machine or a printer, and is used to measure the water content Q of the paper P as the object to be measured, and is mainly permeable (for example, thin or low). Density) is used for measuring the water content Q of the paper P. For example, as shown in FIGS. 1 and 2, the moisture content measuring apparatus reflects a light source 1 that irradiates light (irradiation light I) toward the paper P and the irradiation light I emitted from the light source 1. This is based on the integrating sphere 2 (reflection scattering means) that leads to the paper P by being scattered, the reflecting plate 3 that reflects a part of the irradiation light I that has passed through the paper P, and the irradiation light I. Detectors 4 and 5 (reflected light intensity detecting means) for detecting the intensity of the reflected light R, wavelength limiting filters 6 and 7, a condensing lens 8 and a wavelength separating filter 9 (optical filter) And. The integrating sphere 2 is provided with openings 2KA, 2KB and 2KC, for example, on the side, below and above, respectively, and a baffle 21 as a barrier is provided inside the integrating sphere 2.

光源1は、照射光Iとして赤外線光、例えば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。   The light source 1 emits infrared light as irradiation light I, for example, infrared light including light having a wavelength range of 1.8 μm or more. The light source 1 is constituted by, for example, a filament light bulb, and is disposed in the opening 2KA of the integrating sphere 2.

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の表面にさらに防食用の金めっき膜が設けられる場合もある。   The integrating sphere 2 is a substantially spherical vessel for guiding the irradiation light I isotropically to the paper P by confining and reflecting and scattering the irradiation light I emitted from the light source 1 to the paper P. The integrating sphere 2 has, for example, an uneven structure (for example, a surface roughness of about several tens of μm) on the inner surface (scattering surface 2M) in order to improve the reflection / scattering property of the irradiation light I. Has a configuration in which a high-infrared reflective scattering film 2S constituting the scattering surface 2M is provided on the inner surface of a metal sphere 2G. The scattering film 2S is, for example, a metal plating film (for example, gold, silver, copper, chromium, nickel, or the like), or a coating film (for example, fluorine resin, polyethylene, or the like) that has fine depressions or cavities (bubbles) for light scattering. Inorganic pigments, etc.), metal oxide vapor deposition films (for example, magnesium oxide), and metal oxide films (for example, anodized) in which the inner surface of the sphere 2G (for example, aluminum) is anodized. In the case where the scattering film 2S is made of a metal other than gold, for example, a gold plating film for anticorrosion may be further provided on the surface of the scattering film 2S.

反射板3は、上記したように、照射光Iのうちの紙Pを透過した一部の光をディテクタ4,5へ向けて反射させるものである。この反射板3は、並列配置された2つの領域、すなわち一方側に位置し、相対的に高い反射率を有する高反射率領域31と、他方側に位置し、相対的に低い反射率を有する低反射率領域32とを含んで構成されており、例えば、高反射率領域31および低反射率領域32の双方が積分球2の開口部2KBに対応して配置され、その高反射率領域31において光を反射させると同時に低反射率領域32において光を反射させるものでる。なお、「相対的に高い反射率」とは、高反射率領域31の反射率と低反射率領域32の反射率とを比較した場合に、高反射率領域31の反射率が低反射率領域32の反射率よりも高いことを意味しており、「相対的に低い反射率」とは、低反射率領域32の反射率が光反射率領域31の反射率よりも低いことを意味している。この高反射率領域31は、例えば、硫酸バリウムおよびバインダを含む溶液を塗布することにより形成された膜、すなわちバインダ中に硫酸バリウムが分散された塗膜により構成されており、低反射率領域32は、例えば、グラファイトおよびバインダを含む溶液を塗布することにより形成された膜、すなわちバインダ中にグラファイトが分散された塗膜により構成されている。   As described above, the reflecting plate 3 reflects a part of the irradiation light I transmitted through the paper P toward the detectors 4 and 5. This reflector 3 is located in two regions arranged in parallel, that is, on one side and has a relatively high reflectance region 31 and on the other side, and has a relatively low reflectance. For example, both the high reflectivity region 31 and the low reflectivity region 32 are arranged corresponding to the opening 2KB of the integrating sphere 2, and the high reflectivity region 31 is formed. The light is reflected at the low reflectance region 32 at the same time. Note that “relatively high reflectance” means that when the reflectance of the high reflectance region 31 and the reflectance of the low reflectance region 32 are compared, the reflectance of the high reflectance region 31 is low. This means that the reflectance of the low reflectance region 32 is lower than the reflectance of the light reflectance region 31. Yes. The high reflectivity region 31 is constituted by, for example, a film formed by applying a solution containing barium sulfate and a binder, that is, a coating film in which barium sulfate is dispersed in the binder. For example, a film formed by applying a solution containing graphite and a binder, that is, a coating film in which graphite is dispersed in the binder.

ディテクタ4,5は、赤外線波長域に検出感度を有するものであり、いずれも反射光Rの強度を検出するものである。このうち、ディテクタ4は、反射光Rのうちの1.8μm以上の波長域の光を含む光(反射光R1)を検出するものであり、紙Pの含水量Qを測定するための主要な反射光Rの検出手段である。このディテクタ4は、並列配置された2つのディテクタ、すなわち反射光R1のうち、反射板3の高反射率領域31において反射された光を含む光(反射光R1H)を検出するディテクタ41と、低反射率領域32において反射された光を含む光(反射光R1L)を検出するディテクタ42とにより構成されており、例えば、高反射率領域31において反射した光と低反射率領域32において反射した光とを並列して検出するものである。一方、ディテクタ5は、反射光Rのうちの1.8μm未満の波長域の光を含む光(反射光R2)を検出するものであり、紙Pの含水量Qを測定するための補助的な反射光Rの検出手段である。このディテクタ5は、並列配置された2つのディテクタ、すなわち反射光R2のうち、反射板3の高反射率領域31において反射された光を含む光(反射光R2H)を検出するディテクタ51と、低反射率領域32において反射された光を含む光(反射光R2L)を検出するディテクタ52とにより構成されており、例えば、ディテクタ4(41,42)と同様に、高反射率領域31において反射した光と低反射率領域32において反射した光とを並列して検出するものである。これらのディテクタ41,42およびディテクタ51,52は、フィルタ9の波長分離作用に基づく2方向の光誘導方向に対応してそれぞれ配置されている。ディテクタ41,42は、例えば、インジウムガリウムヒ素合金フォトダイオードや熱起電力型素子などにより構成されている。ディテクタ51,52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。なお、必要に応じて、ディテクタ51,52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。   The detectors 4 and 5 have detection sensitivity in the infrared wavelength region, and both detect the intensity of the reflected light R. Among these, the detector 4 detects light (reflected light R1) including light in the wavelength region of 1.8 μm or more in the reflected light R, and is a main for measuring the moisture content Q of the paper P. This is a means for detecting the reflected light R. The detector 4 includes two detectors 41 arranged in parallel, that is, a detector 41 that detects light (reflected light R1H) that includes light reflected by the high reflectivity region 31 of the reflecting plate 3 out of the reflected light R1, and a low detector 41. And a detector 42 that detects light (reflected light R1L) including light reflected in the reflectance region 32. For example, light reflected in the high reflectance region 31 and light reflected in the low reflectance region 32 Are detected in parallel. On the other hand, the detector 5 detects light (reflected light R2) including light in a wavelength region of less than 1.8 μm in the reflected light R, and is an auxiliary for measuring the water content Q of the paper P. This is a means for detecting the reflected light R. The detector 5 includes a detector 51 that detects light (reflected light R2H) that includes light reflected by the high reflectivity region 31 of the reflecting plate 3 out of the two detectors arranged in parallel, that is, the reflected light R2, and a low detector 51. And a detector 52 that detects light (reflected light R2L) including light reflected in the reflectance region 32. For example, as in the detector 4 (41, 42), the light is reflected in the high reflectance region 31. The light and the light reflected in the low reflectance region 32 are detected in parallel. The detectors 41 and 42 and the detectors 51 and 52 are respectively arranged corresponding to the two light guiding directions based on the wavelength separation action of the filter 9. The detectors 41 and 42 are composed of, for example, an indium gallium arsenide alloy photodiode or a thermoelectromotive force element. The detectors 51 and 52 are constituted by, for example, a silicon photodiode, a germanium photodiode, an indium gallium arsenide alloy photodiode, or a thermoelectromotive force type element. If necessary, the detectors 51 and 52 may be used in combination with a wavelength limiting spectroscopic unit such as a thin film interference filter, a band pass filter, or a diffraction grating.

フィルタ6,7は、それぞれディテクタ4,5へ通過(透過)可能な赤外線(反射光R1,R2)の波長域を制限するものである。このうち、フィルタ6は、反射光R1のうちの1.8μm以上の波長域の光を含む光を透過させるものであり、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。このフィルタ6は、ディテクタ41,42に対応して並列配置された2つのフィルタ61,62により構成されている。一方、フィルタ7は、反射光R2のうちの1.8μm未満の波長域の光を含む光を透過させるものであり、例えば、主に1.0μm未満の波長域に赤外線吸収特性を有し、1.0μm以上1.8μm未満の範囲内の波長域に赤外線透過特性を有するシリコン(例えばシリコン板)により構成されている。このフィルタ7は、ディテクタ51,52に対応して並列配置された2つのフィルタ71,72により構成されている。   The filters 6 and 7 limit the wavelength range of infrared rays (reflected light R1 and R2) that can pass (transmit) to the detectors 4 and 5, respectively. Among these, the filter 6 transmits light including light in the wavelength region of 1.8 μm or more of the reflected light R1, for example, germanium mainly having infrared absorption characteristics in a wavelength region of less than 1.8 μm. (For example, a germanium plate). This filter 6 is composed of two filters 61 and 62 arranged in parallel corresponding to the detectors 41 and 42. On the other hand, the filter 7 transmits light including light in a wavelength region of less than 1.8 μm of the reflected light R2, for example, has an infrared absorption characteristic mainly in a wavelength region of less than 1.0 μm, It is made of silicon (for example, a silicon plate) having infrared transmission characteristics in a wavelength region within a range of 1.0 μm or more and less than 1.8 μm. This filter 7 is composed of two filters 71 and 72 arranged in parallel corresponding to the detectors 51 and 52.

レンズ8は、反射光Rを集光してフィルタ9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8は、ディテクタ4,5の検出視野角が紙Pの露出領域(積分球2の内部から見て、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。   The lens 8 collects the reflected light R and guides it to the filter 9 and is made of, for example, glass. This lens 8 is designed so that the detection viewing angles of the detectors 4 and 5 are included in the exposed region of the paper P (the region exposed corresponding to the opening 2KB when viewed from the inside of the integrating sphere 2). Yes.

フィルタ9は、反射光Rを波長分離するハーフミラーとして機能するものであり、レンズ8と共に積分球2の開口部2KCに対応して配列配置されている。このフィルタ9は、具体的には、反射光Rのうちの1.8μm以上の波長域の光を含む光(反射光R1)を透過させてディテクタ4へ導くと共に、1.8μm未満の波長域の光を含む光(反射光R2)を反射させてディテクタ5へ導くものであり、例えば、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。   The filter 9 functions as a half mirror that separates the wavelength of the reflected light R, and is arranged along with the lens 8 so as to correspond to the opening 2KC of the integrating sphere 2. Specifically, the filter 9 transmits the light (reflected light R1) including light in the wavelength region of 1.8 μm or more out of the reflected light R and guides it to the detector 4, and the wavelength region of less than 1.8 μm. The light including the light (reflected light R2) is reflected and guided to the detector 5, and is made of, for example, germanium (eg, a germanium plate). In addition, the expression “transmitting light in the wavelength region of 1.8 μm or more of the reflected light R” described above transmits strictly light in the wavelength region of 1.8 μm or more (wavelength of less than 1.8 μm). Not only in the case of not transmitting any light in the region, but also transmitting light with a large proportion of light in the wavelength region of 1.8 μm or more in the whole (mostly transmitting light in the wavelength region of 1.8 μm or more) , And slightly transmits light in the wavelength region of less than 1.8 μm).

このフィルタ9において、主要な反射光Rの検出手段であるディテクタ4へ向けて反射光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。特に、被測定物として吸水量の小さい紙P(例えば印刷物)の含水量Qを測定する場合には、例えば、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。さらに、1.4μm近傍の波長域の赤外線光を使用した場合には、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も好ましくない。   The reason why only the reflected light R1 is transmitted through the filter 9 toward the detector 4 which is a detection means for the main reflected light R is as follows. In other words, generally, there are three known wavelength ranges of infrared light having a high water absorption property, ie, around 1.4 μm, around 1.9 μm, and around 3.0 μm. If infrared light is used, it is possible to measure the water content Q of the paper P based on the intensity change of the infrared light accompanying the absorption phenomenon by water. In particular, when measuring the moisture content Q of a paper P (for example, printed matter) having a small water absorption as the object to be measured, for example, a wavelength in the vicinity of 1.9 μm or 3.0 μm of infrared light in three wavelength ranges. It is preferred to use a range of infrared light. This is because the infrared light in the wavelength region near 1.4 μm has lower water absorption than the infrared light in the other two wavelength regions, so the detector 4 detects a change in the intensity of the infrared light due to water absorption. It is difficult. Furthermore, when infrared light having a wavelength region near 1.4 μm is used, the light source 1 and the detector 4 having excellent monochromaticity are required, which is not preferable for reducing the cost of the water content measuring device.

なお、フィルタ9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4,5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9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。   Note that the filter 9 is replaced with, for example, a germanium plate, and other filter materials having infrared absorption characteristics mainly in a wavelength region of less than 1.8 μm, specifically a diffraction grating, a thin film interference filter, like the germanium plate. Or you may be comprised by the band pass filter etc. However, these other filter materials are generally expensive and, in particular, when a diffraction grating with insufficient light utilization efficiency is used, the high-power type light source 1 and the high-sensitivity detectors 4 and 5 are required. Since this increases the cost of the apparatus, it is preferable to use an inexpensive germanium plate in order to reduce the cost of the apparatus. If this germanium plate is used as the filter 9, it is possible to stably transmit the reflected light R1 by utilizing the infrared absorption characteristics based on the interband transition of the germanium element.

バフル21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21を設けるか否かは自由に設定可能である。   The baffle 21 prevents the irradiation light I from being directly irradiated onto the paper P without being reflected and scattered by the integrating sphere 2 and reflects the irradiation light I toward the paper P. It arrange | positions in the position between 2 opening part 2KA, 2KB. Whether or not the baffle 21 is provided can be freely set.

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、反射板3の上方を経由して順次搬送されるようになっている。   Note that the paper P as the object to be measured is supported by a transport mechanism (not shown) such as a transport roller mounted together with a moisture content measuring device in, for example, a copying machine or a printer, and passes above the reflector 3. Then, it is conveyed sequentially.

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。   Next, with reference to FIGS. 1-3, the detailed structure of a moisture content measuring apparatus is demonstrated. FIG. 3 shows a block configuration of the water content measuring device shown in FIGS. 1 and 2.

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(41,42),5(51,52)を含む一連の構成要素と共に、各種情報を記憶するためのメモリ10と、装置全体を制御するコントローラ11(演算手段)と、ディテクタ4,5の出力信号を増幅するアンプ12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13とを備えている。なお、図3では、図示内容を簡略化するために、アンプ12およびA/D変換器13の組み合わせをまとめて示しているが、アンプ12およびA/D変換器13の組み合わせはディテクタ41,42,51,52ごとに複数組搭載されている。   This water content measuring device includes a memory 10 for storing various information together with a series of components including the light source 1 and the detectors 4 (41, 42), 5 (51, 52) shown in FIGS. A controller 11 (arithmetic means) for controlling the entire apparatus, an amplifier 12 for amplifying the output signals of the detectors 4 and 5, and an analog / digital (A / D) converter for converting the output signal from an analog signal to a digital signal 13. In FIG. 3, in order to simplify the illustration, the combination of the amplifier 12 and the A / D converter 13 is shown together. However, the combination of the amplifier 12 and the A / D converter 13 is the detector 41, 42. , 51 and 52 are mounted in plural sets.

メモリ10は、コントローラ11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10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。   The memory 10 stores information necessary for the controller 11 to calculate the water content Q. For example, a register, a RAM (Random Access Memories), a ROM (Read Only Memory), or an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read). Storage device such as Only Memory). In the memory 10, for example, calculation data including calibration curve data C representing a correlation between an absorptivity / scattering rate ratio AD / SD described later and a water content Q is stored in advance as a constant.

コントローラ11は、メモリ10から必要な演算用データを随時読み出し、ディテクタ4,5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。   The controller 11 reads out necessary calculation data from the memory 10 at any time and calculates the water content Q based on the detection results of the detectors 4 and 5, for example, a CPU (Central Processing Unit). Control device.

このコントローラ11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11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。   For example, the controller 11 detects a detector as necessary in order to prevent an error in the calculation result of the water content Q due to unnecessary infrared light (background radiation) generated from a heat source other than the light source 1. 4 has a function of correcting the detected intensity. Specifically, the controller 11 detects, for example, the detection result of the detector 4 when the light source 1 is operating and the irradiation light I is irradiated, and the light source 1 is stopped and irradiated at predetermined calculation intervals. By comparing the detection result of the detector 4 when the light I is not irradiated, the difference between these two detection results (the intensity of the mixed light in which the reflected light R1 and the light caused by background radiation are mixed) And the difference between the intensity of light caused by background radiation) and the calculated value is used as the reflected light R generated on the paper P when the irradiation light I is irradiated from the light source 1 to the detector 4. As a result of detection (that is, the intensity of the reflected light R1), the moisture content Q is corrected based on the calculated value.

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。以下では、まず、含水量測定装置において成立する光学的原理について説明したのち、コントローラ11による含水量Qの測定動作について説明する。   Next, with reference to FIGS. 1-3, operation | movement of a moisture content measuring apparatus is demonstrated. In the following, first, the optical principle that is established in the water content measuring device will be described, and then the operation of measuring the water content Q by the controller 11 will be described.

この含水量測定装置では、光源1とディテクタ4(41,42),5(51,52)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の開口部2KBに対応する位置まで紙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。この「等方的」とは、紙Pに垂直な軸(垂線)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。   In this moisture content measuring device, the following optical principle is established between the light source 1 and the detectors 4 (41, 42), 5 (51, 52). That is, as shown in FIG. 1, in a state where the paper P is conveyed to a position corresponding to the opening 2KB of the integrating sphere 2, when the irradiation light I is irradiated from the light source 1, the irradiation light I is converted into the integrating sphere. By being reflected and scattered on the second scattering surface 2M, the light is guided to the paper P through the opening 2KB, and is irradiated to the paper P isotropically. This “isotropic” means that the intensity of the irradiation light I is substantially proportional to the cosine of the angle between the axis (perpendicular) perpendicular to the paper P and the irradiation direction of the irradiation light I. .

紙Pへ照射光Iが照射されると、図2に示したように、紙Pおよびその近傍において反射光Rが生じる。すなわち、この反射光Rとは、照射光Iのうちの一部が反射板3を介さずに紙Pにおいて反射されることにより生じた光と、その照射光のうちの残りが紙Pを透過したのちに反射板3(高反射率領域31,低反射率領域32)において反射されることにより生じた光との混合光である。この「紙Pにおいて反射されることにより生じた光」は、紙Pの表面において反射された光だけでなく、その紙Pの内部において(紙Pを透過することなく)反射された光も含んでいる。また、「反射板3において反射されることにより生じた光」とは、反射板3において反射されたのちに直ちに紙Pを再び透過した光だけでなく、反射板3において反射されたのちに紙Pと反射板3との間で1回または複数回の多重反射を経てから紙Pを再び透過した光も含んでいる。   When the irradiation light I is irradiated onto the paper P, as shown in FIG. 2, reflected light R is generated at the paper P and in the vicinity thereof. That is, the reflected light R is a light generated when a part of the irradiation light I is reflected on the paper P without passing through the reflection plate 3, and the rest of the irradiation light is transmitted through the paper P. Thereafter, the light is mixed with the light generated by being reflected by the reflector 3 (the high reflectance region 31 and the low reflectance region 32). The “light generated by being reflected on the paper P” includes not only light reflected on the surface of the paper P but also light reflected inside the paper P (without passing through the paper P). It is out. The “light generated by being reflected by the reflecting plate 3” is not only the light that is reflected by the reflecting plate 3 and then immediately transmitted again through the paper P, but also after being reflected by the reflecting plate 3. It also includes light that has passed through the paper P again after being subjected to multiple reflections one or more times between P and the reflector 3.

反射光Rが生じると、その反射光Rのうちのレンズ8およびフィルタ9の配列方向に進行する成分のみが積分球2の開口部2KCを通じてレンズ8へ導かれ、そのレンズ8において集光されたのちにフィルタ9へ導かれることにより、ハーフミラーとして機能するフィルタ9において波長分離される。すなわち、反射光Rのうちの被水吸収性の高い1.8μm以上の波長域の光を含む光(反射光R1)はフィルタ9を選択的に透過したのち、さらにフィルタ6において波長制限されることによりディテクタ4へ導かれる。この際、反射光R1のうち、反射板3の高反射率領域31において反射された光を含む光を含む光(反射光R1H)がフィルタ61を経由したのちにディテクタ41において検出されると共に、低反射率領域32において反射された光を含む光(反射光R1L)がフィルタ62を経由したのちにディテクタ42において検出される。一方、反射光Rの残り、すなわち被水吸収性の低い1.8μm未満の波長域の光を含む光(反射光R2)はフィルタ9において反射されたのち、さらにフィルタ7において波長制限されることによりディテクタ5へ導かれる。この際、反射光R2のうち、反射板3の高反射率領域31において反射された光を含む光(反射光R2H)がフィルタ71を経由したのちにディテクタ51において検出されると共に、低反射率領域32において反射された光を含む光(反射光R2L)がフィルタ72を経由したのちにディテクタ52において検出される。   When the reflected light R is generated, only the component of the reflected light R that travels in the arrangement direction of the lens 8 and the filter 9 is guided to the lens 8 through the opening 2KC of the integrating sphere 2 and is condensed at the lens 8. By being guided to the filter 9 later, the wavelength is separated in the filter 9 functioning as a half mirror. That is, the light (reflected light R1) including light in the wavelength range of 1.8 μm or more having high water absorbability in the reflected light R is selectively transmitted through the filter 9 and further wavelength-limited in the filter 6. This leads to the detector 4. At this time, among the reflected light R1, the light (reflected light R1H) including light including light reflected by the high reflectance region 31 of the reflector 3 is detected by the detector 41 after passing through the filter 61, and Light (reflected light R <b> 1 </ b> L) including light reflected in the low reflectance region 32 is detected by the detector 42 after passing through the filter 62. On the other hand, the remainder of the reflected light R, that is, the light (reflected light R2) containing light in the wavelength range of less than 1.8 μm, which is low in water absorption, is reflected by the filter 9 and further wavelength-limited by the filter 7. Is led to the detector 5. At this time, among the reflected light R2, light (reflected light R2H) including light reflected by the high reflectivity region 31 of the reflector 3 is detected by the detector 51 after passing through the filter 71, and also has a low reflectivity. Light (reflected light R <b> 2 </ b> L) including light reflected in the region 32 is detected by the detector 52 after passing through the filter 72.

上記した光学的原理が成立している状態において、コントローラ11は、以下の手順により、ディテクタ4(41,42)の検出結果に基づいて紙Pの含水量Qを演算する。すなわち、まず、既知の照射光Iの強度と、ディテクタ4(41,42)において検出された反射光R1(R1H,R1L)の強度とに基づいて、反射率RDを演算する。続いて、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10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(41,42)の検出結果に基づいて含水量Qが演算される。   In the state where the optical principle described above is established, the controller 11 calculates the water content Q of the paper P based on the detection result of the detector 4 (41, 42) by the following procedure. That is, first, the reflectance RD is calculated based on the intensity of the known irradiation light I and the intensity of the reflected light R1 (R1H, R1L) detected by the detector 4 (41, 42). Subsequently, an absorptance / scattering ratio AD / SD is calculated based on the reflectance RD. Finally, the calibration curve data C is read from the memory 10, and the moisture content Q corresponding to the absorption rate / scattering rate ratio AD / SD is specified based on the calibration curve data C. Thereby, the water content Q is calculated based on the detection result of the detector 4 (41, 42).

このコントローラ11による吸収率・散乱率比AD/SDの演算原理は、以下の通りである。すなわち、例えば、紙Pの透過率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数1の関係式が成立し、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。ここで、一般に、紙Pの材質を一定として厚さを無限大としたときの反射率をR∞とすると、下記の数2の関係式が成立する。また、反射板3の反射率をRG、紙Pの坪量をW(g/m2 )とすると、反射率RDに関して下記の数3の関係式が成立する。さらに、反射板3のうちの高反射率領域31の反射率をRG1、低反射率領域32の反射率をRG2、反射光Rのうちの高反射率領域31において反射された光を含む光(反射光R1H)の反射率をR1、低反射率領域32において反射された光を含む光(反射光R1L)の反射率をR2とすると、反射率R∞に関して下記の数4の関係式が成立する。したがって、上記した反射率RG1,RG2を定数(既知)とした上で反射率R1,R2を実測することにより数4の関係式を利用して反射率R∞を演算すれば、この反射率R∞に基づいて数2の関係式を利用して吸収率ADと散乱率SDとの比、すなわち吸収率・散乱率比AD/SDを算出することが可能になるのである。 The calculation principle of the absorptance / scattering ratio AD / SD by the controller 11 is as follows. That is, for example, when the transmittance of the paper P is so small that it can be ignored, the relational expression of the following equation 1 is established between the reflectance RD, the absorption factor AD, and the scattering factor SD based on the Kubelka-Munk scattering model. The relationship between the absorption rate AD and the scattering rate SD is expressed as a function of the reflectance RD. Here, in general, assuming that the reflectivity when the material of the paper P is constant and the thickness is infinite is R∞, the following relational expression 2 is established. Further, when the reflectance of the reflecting plate 3 is RG and the basis weight of the paper P is W (g / m 2 ), the following relational expression 3 is established for the reflectance RD. Furthermore, the reflectance of the high reflectance region 31 of the reflector 3 is RG1, the reflectance of the low reflectance region 32 is RG2, and the light including the light reflected in the high reflectance region 31 of the reflected light R ( When the reflectance of the reflected light R1H) is R1, and the reflectance of the light including the light reflected in the low reflectance region 32 (reflected light R1L) is R2, the following relational expression 4 is established with respect to the reflectance R∞. To do. Therefore, if the reflectance R∞ is calculated by using the relational expression of Equation 4 by measuring the reflectances R1 and R2 after setting the reflectances RG1 and RG2 to be constant (known), the reflectance R Based on ∞, it is possible to calculate the ratio between the absorption rate AD and the scattering rate SD, that is, the absorption rate / scattering rate ratio AD / SD, using the relational expression of Formula 2.

Figure 2005164303
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特に、コントローラ11は、含水量Qを演算する過程において、ディテクタ4(41,42)の検出結果およびディテクタ5(51,52)の検出結果から、検量線データCに基づいて含水量Qを演算する。   In particular, the controller 11 calculates the water content Q based on the calibration curve data C from the detection result of the detector 4 (41, 42) and the detection result of the detector 5 (51, 52) in the process of calculating the water content Q. To do.

このコントローラ11による含水量Qの演算原理は、以下の通りである。すなわち、上記したKubelka-Munkの散乱モデルに基づく数の関係式1が、1.8μm以上の波長域の光を含む光(反射光R1=R1H,R1L)に関して数4の関係式を適用した上で反射率R1∞を算出することによりf(R1∞)=AD1/SD1と表され、一方、1.8μm未満の波長域の光を含む光(反射光R2=R2H,R2L)に関して数4の関係式を適用した上で反射率R2∞を算出することによりf(R2∞)=AD2/SD2と表されるとする。これらのR2∞、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。したがって、上記した2つの反射率R1∞,R2∞と含水量Qとの対応関係として検量線データCを設定しておけば、この検量線データCに基づいて紙Pの含水量Qを演算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の強度と被水吸収性の低い反射光R2の強度との間の差異に基づいて、あらかじめ被測定物としての紙Pに固有のパラメータとして散乱率比SD1/SD2を設定しておくことにより、その散乱率SD1の変動の影響を除いて含水量Qを演算することが可能になるため、含水量Qの演算精度が向上する。なお、例えば、ディテクタ5の分光感度特性によっては、そのディテクタ5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4,5の検出結果に基づいて、ディテクタ5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5の検出値が補正される。   The calculation principle of the water content Q by the controller 11 is as follows. That is, the relational expression 1 based on the above Kubelka-Munk scattering model applies the relational expression 4 for light including light in the wavelength range of 1.8 μm or more (reflected light R1 = R1H, R1L). By calculating the reflectivity R1∞, f (R1∞) = AD1 / SD1. On the other hand, with respect to light including light in the wavelength region of less than 1.8 μm (reflected light R2 = R2H, R2L), Assume that f (R2∞) = AD2 / SD2 is calculated by calculating the reflectance R2∞ after applying the relational expression. These R2∞, AD2 and SD2 correspond to the reflectance, absorption rate and scattering rate of the paper P itself (excluding water), respectively. Therefore, if the calibration curve data C is set as a correspondence relationship between the two reflectances R1∞ and R2∞ and the moisture content Q, the moisture content Q of the paper P is calculated based on the calibration curve data C. It becomes possible. In this case, based on the difference between the intensity of the reflected light R1 having a high water absorbency and the intensity of the reflected light R2 having a low water absorbency, the parameters specific to the paper P as the object to be measured are previously set. By setting the scattering rate ratio SD1 / SD2, it becomes possible to calculate the water content Q without the influence of fluctuations in the scattering rate SD1, so the calculation accuracy of the water content Q is improved. For example, depending on the spectral sensitivity characteristics of the detector 5, light having a wavelength range of 1.8 μm or more can also be detected by the detector 5. In this case, based on the detection results of the detectors 4 and 5, the detector 5. By calculating the contribution of the intensity of light in the wavelength region of 1.8 μm or more with respect to the detection value, the detection value of the detector 5 is corrected based on the calculation result.

本実施の形態に係る含水量測定装置では、相対的に高い反射率を有する高反射率領域31と相対的に低い反射率を有する低反射率領域32とを含み、紙Pを透過した光を反射させる反射板3を備えるようにしたので、ディテクタ41において反射板3の高反射率領域31において反射された光を含む光(反射光R1H)を検出すると共にディテクタ42において低反射率領域32において反射された光を含む光(反射光R1L)を検出し、上記した数2,4の関係式を利用することによりディテクタ41,42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、紙Pの透過率が無視できないほどに大きな場合に、紙Pに関する光の透過現象の影響を加味せずに含水量Qを演算する場合と比較して、その光の透過現象の影響を加味した分だけ含水量Qの演算精度が向上する。したがって、本実施の形態では、透過性の紙Pの含水量Qを高精度に測定することができる。   In the moisture content measuring apparatus according to the present embodiment, the light that has passed through the paper P includes the high reflectance region 31 having a relatively high reflectance and the low reflectance region 32 having a relatively low reflectance. Since the reflecting plate 3 to be reflected is provided, the detector 41 detects light (reflected light R1H) including light reflected in the high reflectance region 31 of the reflecting plate 3 and the detector 42 in the low reflectance region 32. It is possible to calculate the water content Q based on the detection results of the detectors 41 and 42 by detecting the light including the reflected light (reflected light R1L) and using the above-described relational expressions 2 and 4. Become. In this case, when the transmittance of the paper P is so large that it cannot be ignored, the light transmission phenomenon is compared with the case where the water content Q is calculated without taking into consideration the influence of the light transmission phenomenon on the paper P. The calculation accuracy of the water content Q is improved by an amount that takes into account the effect of. Therefore, in the present embodiment, the water content Q of the permeable paper P can be measured with high accuracy.

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。   In particular, in the present embodiment, based on the point that the measurement accuracy of the moisture content Q of the paper P is improved, printing is performed according to the moisture content Q of the paper P in a copier or printer equipped with the moisture content measuring device. By controlling the conditions, the print quality can be improved.

また、本実施の形態では、数3の関係式を変形することにより、紙Pの坪量Wに関して下記の数5の関係式が成立する。したがって、この数5の関係式を利用してコントローラ11が必要に応じて紙Pの坪量Wを演算するようにすれば、紙Pの含水量Qに加えて坪量Wも算出することができる。   Further, in the present embodiment, the following relational expression 5 is established with respect to the basis weight W of the paper P by modifying the relational expression of Expression 3. Therefore, if the controller 11 calculates the basis weight W of the paper P using the relational expression of Formula 5 as necessary, the basis weight W can be calculated in addition to the water content Q of the paper P. it can.

Figure 2005164303
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また、本実施の形態では、反射光Rを波長分離し、すなわち被水吸収性の高い1.8μm以上の波長域の光を含む光(反射光R1)と被水吸収性の低い1.8未満の波長域の光を含む光(反射光R2)とに分離するフィルタ9を備え、その反射光R1をディテクタ4(41,42)において検出すると共に反射光R2をディテクタ5(51,52)において検出するようにしたので、コントローラ11がディテクタ4(41,42)の検出結果だけでなくディテクタ5(51,52)の検出結果も加味して含水量Qを演算することが可能になる。この場合には、上記したように、被水吸収性の高い反射光R1の強度と被水吸収性の低い反射光R2の強度との間の差異に基づき、検量線データCを利用して紙Pの含水量Qを極めて高精度に測定することができる。   Further, in this embodiment, the reflected light R is wavelength-separated, that is, light (reflected light R1) including light having a wavelength range of 1.8 μm or more with high water absorption and low water absorption 1.8. A filter 9 is provided that separates light (reflected light R2) including light in a wavelength region less than that, and the reflected light R1 is detected by the detector 4 (41, 42) and the reflected light R2 is detected by the detector 5 (51, 52). Therefore, the controller 11 can calculate the water content Q in consideration of not only the detection result of the detector 4 (41, 42) but also the detection result of the detector 5 (51, 52). In this case, as described above, based on the difference between the intensity of the reflected light R1 having a high water absorption property and the intensity of the reflected light R2 having a low water absorption property, the calibration curve data C is used for the paper. The moisture content Q of P can be measured with extremely high accuracy.

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の高精度測定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4,5の検出出力を十分に確保することができる。   Further, in the present embodiment, the integrating sphere 2 that leads to the paper P by reflecting and scattering the irradiation light I emitted from the light source 1 is provided, so that it is reflected and scattered on the scattering surface 2M of the integrating sphere 2. Irradiation light I is irradiated isotropically onto the paper P. In this case, unlike the case where the integrating sphere 2 is not provided and the irradiation light I is not irradiated isotropically on the paper P, the intensity of the reflected light R has an angular distribution based on a substantially complete scattering surface, that is, the paper. Since the intensity of the reflected light R is substantially proportional to the cosine of the angle between the axis perpendicular to P and the traveling direction of the reflected light R, the absolute reflectance can be calculated as the reflectance RD of the paper P. become. Therefore, in the present embodiment, the error due to the angular distribution of the intensity of the reflected light R is reduced, and this aspect can also contribute to high-precision measurement of the water content Q. In this case, in particular, since the irradiation light I irradiated from the light source 1 is confined in the integrating sphere 2, the irradiation efficiency of the irradiation light I irradiated onto the paper P is improved. A sufficient output can be secured.

また、本実施の形態では、ガラス製のレンズ8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8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8において吸収される。したがって、熱輻射に起因した測定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9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。   In the present embodiment, since the lens 8 made of glass is used, the reflected light R is obtained by utilizing the infrared absorption characteristic of glass, that is, the characteristic of absorbing infrared light in a wavelength region of 4.0 μm or more. Passes through the lens 8, infrared light having a wavelength region of 4.0 μm or more of the reflected light R is absorbed by the lens 8. Therefore, since the reflected light R excluding light in an unnecessary wavelength range that induces a measurement error due to thermal radiation is guided to the filter 9, the calculation result of the moisture content Q is caused by the presence of this unnecessary infrared light. Including errors can be prevented.

また、本実施の形態では、上記したフィルタ9の波長分離作用およびレンズ8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「背景技術」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。   Further, in the present embodiment, on the basis of the wavelength separation action of the filter 9 and the infrared absorption characteristic of the lens 8, light (reflection) in a wavelength range within a relatively narrow range substantially 1.8 μm or more and less than 4.0 μm. Since the water content Q is calculated using the light R1), the infrared light in the two types of wavelength regions described in the above “Background Art” section (light having a water absorption property of 1 μm or more and light The measurement accuracy of the water content Q is further improved as compared with a conventional water content measuring device using a light having a wavelength of less than 1 μm, which is low in water absorption. This is because, in the conventional case using light in a relatively wide wavelength range of 1 μm or more, the entire wavelength range is too large relative to the wavelength range of light absorbed by water. The reflected light energy in the wavelength range that is water-absorbing with respect to the light energy becomes extremely small, and it is difficult to detect the change in the reflected light intensity, whereas it is a relatively narrow range between 1.8 μm and less than 4.0 μm. In the case of the present embodiment using light in the wavelength range, the reflected light energy in the water-absorbing wavelength range is larger than the reflected light energy in the entire wavelength range compared to the conventional case. This is because it becomes easy to detect the change in the reflected light intensity.

なお、本実施の形態では、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、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。   In the present embodiment, the light source 1 that irradiates the irradiation light I including infrared light having a wavelength range of 1.8 μm or more is used, but is not necessarily limited thereto. You may make it use what irradiates only the infrared rays of the wavelength range more than 1.8 micrometers as the irradiation light I. Examples of this type of light source 1 include an LED (Light Emitting Diode) and an LD (Laser Diode) that can irradiate only infrared light in a wavelength region near 1.9 μm. Even in this case, the same effect as the above embodiment can be obtained.

また、本実施の形態では、波長分離用のフィルタ9に加えて、さらに波長制限用のフィルタ6(61,62),7(71,72)を備えるようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、フィルタ9の波長分離作用が十分であり、そのフィルタ9に加えてさらにフィルタ6(61,62),7(71,72)を使用して反射光Rの波長を二次的に制限する必要がない場合には、フィルタ6(61,62),7(71,72)を備えないようにしてもよい。   In the present embodiment, in addition to the wavelength separation filter 9, the wavelength limiting filters 6 (61, 62) and 7 (71, 72) are further provided. However, the present invention is not limited to this. Instead, for example, the wavelength separation action of the filter 9 is sufficient, and the filter 6 (61, 62), 7 (71, 72) is used in addition to the filter 9 to change the wavelength of the reflected light R to the secondary. If it is not necessary to limit to the above, the filters 6 (61, 62) and 7 (71, 72) may not be provided.

また、本実施の形態では、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。   In the present embodiment, as described above, when the light source 1 that irradiates only the infrared light having a wavelength range of 1.8 μm or more as the irradiation light I is used, for example, separately from the light source 1, You may make it use the other light source which irradiates only the infrared light of the wavelength range below 1.8 micrometers as the irradiation light I. FIG. Examples of the “other light source” include an LD (Laser Diode) that can selectively irradiate only infrared light having a wavelength range of less than 1.8 μm. In this case, the same effect can be obtained.

また、本実施の形態では、図2に示したように、高反射率領域31および低反射率領域32の双方が積分球2の開口部2KBに対応して位置するように反射板3を配置し、すなわち高反射率領域31において光が反射すると同時に低反射率領域32において光が反射することにより、ディテクタ4,5が高反射率領域31において反射した光を含む光(反射光R1H,R2H)と低反射率領域32において反射した光を含む光(反射光R1L,R2L)とを並列して検出するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、ディテクタ4,5において反射光R1H,R1L,R2H,R2Lを検出し、コントローラ11においてディテクタ4,5の検出結果に基づいて紙Pの含水量Qを演算することが可能な限り、反射板3の構成は自由に変更可能である。具体的には、例えば、図4〜図7に示したように、初期状態において高反射率領域31が積分球2の開口部2KBに対応して位置するように反射板3を配置したのち、低反射率領域32が積分球2の開口部2KBに対応して位置するように反射板3を移動させるようにし、すなわち高反射率領域31において光を反射させるとは別個に低反射率領域32において光を反射させることにより、ディテクタ4,5が高反射率領域31において反射した光を含む光(R1H,R2H)と低反射率領域32において反射した光を含む光(R1L,R2L)とを別個に検出するようにしてもよい。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the reflector 3 is arranged so that both the high reflectance region 31 and the low reflectance region 32 are located corresponding to the opening 2KB of the integrating sphere 2. In other words, light is reflected in the high reflectivity region 31 and light is reflected in the low reflectivity region 32 at the same time, so that the detectors 4 and 5 include light reflected by the high reflectivity region 31 (reflected light R1H, R2H). ) And light including the light reflected by the low reflectance region 32 (reflected light R1L, R2L) are detected in parallel. However, the present invention is not necessarily limited to this. , R1L, R2H, R2L, and the configuration of the reflector 3 is not limited as long as the controller 11 can calculate the water content Q of the paper P based on the detection results of the detectors 4 and 5. It can be changed to. Specifically, for example, as shown in FIGS. 4 to 7, after arranging the reflector 3 so that the high reflectance region 31 is positioned corresponding to the opening 2KB of the integrating sphere 2 in the initial state, The reflector 3 is moved so that the low reflectance region 32 is positioned corresponding to the opening 2KB of the integrating sphere 2, that is, the low reflectance region 32 is separated from the light reflected by the high reflectance region 31. The light (R1H, R2H) including the light reflected by the detectors 4 and 5 in the high reflectivity region 31 and the light (R1L, R2L) including the light reflected in the low reflectivity region 32 are reflected by reflecting the light in FIG. You may make it detect separately.

図4および図5では、例えば、高反射率領域31と低反射率領域32との間に回転可能な回転シャフト33が設けられており、この回転シャフト33を軸として反射板3が回転可能になっている。この場合には、例えば、図4に示したように、初期状態において高反射率領域31が積分球2の開口部2KBに対応して位置するように反射板3を配置し、ディテクタ4(41,42)において反射光R1Hを検出すると共にディテクタ5(51,52)において反射光R2Hを検出したのち、図5に示したように、低反射率領域32が積分球2の開口部2KBに対応して位置するように反射板3を回転させることにより、ディテクタ4(41,42)において反射光R1Lを検出すると共にディテクタ5(51,52)において反射光R2Lを検出することが可能となる。   4 and 5, for example, a rotatable shaft 33 is provided between the high reflectance region 31 and the low reflectance region 32, and the reflector 3 can be rotated about the rotational shaft 33. It has become. In this case, for example, as shown in FIG. 4, the reflector 3 is arranged so that the high reflectivity region 31 is positioned corresponding to the opening 2KB of the integrating sphere 2 in the initial state, and the detector 4 (41 , 42) and the detector 5 (51, 52) detects the reflected light R2H, and then the low reflectivity region 32 corresponds to the opening 2KB of the integrating sphere 2 as shown in FIG. By rotating the reflector 3 so as to be positioned, the detector 4 (41, 42) can detect the reflected light R1L and the detector 5 (51, 52) can detect the reflected light R2L.

一方、図6および図7では、例えば、反射板3に図示しないスライド機構が設けられており、このスライド機構を利用して反射板3が矢印Y1の方向にスライド可能になっている。この場合においても、例えば、図6に示したように、初期状態において高反射率領域31が積分球2の開口部2KBに対応して位置するように反射板3を配置し、ディテクタ4(41,42)において反射光R1Hを検出すると共にディテクタ5(51,52)において反射光R2Hを検出したのち、図7に示したように、低反射率領域32が積分球2の開口部2KBに対応して位置するように反射板3をスライドさせることにより、ディテクタ4(41,42)において反射光R1Lを検出すると共にディテクタ5(51,52)において反射光R2Lを検出することが可能となる。   On the other hand, in FIG. 6 and FIG. 7, for example, the reflecting plate 3 is provided with a slide mechanism (not shown), and the reflecting plate 3 can be slid in the direction of the arrow Y1 using this slide mechanism. Also in this case, for example, as shown in FIG. 6, the reflector 3 is arranged so that the high reflectivity region 31 is positioned corresponding to the opening 2KB of the integrating sphere 2 in the initial state, and the detector 4 (41 , 42) and the detector 5 (51, 52) detects the reflected light R2H, and then the low reflectivity region 32 corresponds to the opening 2KB of the integrating sphere 2 as shown in FIG. By sliding the reflecting plate 3 so as to be positioned, the detector 4 (41, 42) can detect the reflected light R1L and the detector 5 (51, 52) can detect the reflected light R2L.

図4および図5、あるいは図6および図7のいずれに示した場合においても、コントローラ11がディテクタ4,5の検出結果に基づいて紙Pの含水量Qを演算可能なため、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。なお、図4〜図7に示した場合には、積分球2の開口部2KBに対応させる反射板3の位置を高反射率領域31から低反射率領域32に移行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、低反射率領域32から高反射率領域31に移行させるようにしてもよい。なお、図4〜図7に示した含水量測定装置に関する上記以外の構成は、図2に示した場合と同様である。   In any of the cases shown in FIG. 4 and FIG. 5 or FIG. 6 and FIG. 7, the controller 11 can calculate the water content Q of the paper P based on the detection results of the detectors 4 and 5. The same effect can be obtained. 4 to 7, the position of the reflector 3 corresponding to the opening 2KB of the integrating sphere 2 is shifted from the high reflectance region 31 to the low reflectance region 32. However, the present invention is not limited to this, and the low reflectance region 32 may be shifted to the high reflectance region 31. In addition, the structure except the above regarding the water content measuring apparatus shown in FIGS. 4-7 is the same as that of the case shown in FIG.

また、本実施の形態では、図2に示したように、光源1、積分球2、ディテクタ4,5、フィルタ6,7,9ならびにレンズ8を含む含水量測定機構を1つだけ備えるようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、図8に示したように、互いに同一の構成を有する2つの含水量測定機構として、反射板3のうちの高反射率領域31に対応して配置された含水量測定部100Aと、低反射率領域32に対応して配置された含水量測定部100Bとを備えるようにしてもよい。この場合には、含水量測定部100Aのディテクタ4,5において反射光R1H,R2Hが検出されると同時に、含水量測定部100Bのディテクタ4,5において反射光R1L,R2Lが検出されることにより、コントローラ11において含水量測定部100A,100Bの双方の検出結果に基づいて紙Pの含水量が測定される。この場合においても、コントローラ11が含水量測定部100A,100B(ディテクタ4,5)の検出結果に基づいて紙Pの含水量Qを演算可能なため、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。なお、図8に示した含水量測定装置に関する上記以外の構成は、図2に示した場合と同様である。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, only one moisture content measuring mechanism including the light source 1, integrating sphere 2, detectors 4, 5, filters 6, 7, 9 and lens 8 is provided. However, the present invention is not necessarily limited to this. For example, as shown in FIG. 8, the two moisture content measuring mechanisms having the same configuration correspond to the high reflectance region 31 in the reflector 3. The water content measuring unit 100A arranged in the manner described above and the water content measuring unit 100B arranged corresponding to the low reflectance region 32 may be provided. In this case, the reflected lights R1H and R2H are detected by the detectors 4 and 5 of the water content measuring unit 100A, and at the same time, the reflected lights R1L and R2L are detected by the detectors 4 and 5 of the water content measuring unit 100B. The controller 11 measures the moisture content of the paper P based on the detection results of both the moisture content measuring units 100A and 100B. Even in this case, since the controller 11 can calculate the water content Q of the paper P based on the detection results of the water content measuring units 100A and 100B (detectors 4 and 5), the same effect as the above embodiment can be obtained. Can do. In addition, the structure except the above regarding the moisture content measuring apparatus shown in FIG. 8 is the same as that of the case shown in FIG.

[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。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.

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断面構成を表しており、図9は照射光の照射状態を示し、図10は照射光の検出状態を示している。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。   9 and 10 show a cross-sectional configuration of the moisture content measuring apparatus according to the present embodiment, FIG. 9 shows an irradiation state of irradiation light, and FIG. 10 shows a detection state of irradiation light. In FIGS. 9 and 10, the same components as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

本実施の形態に係る含水量測定装置は、反射光Rの検出結果のみに基づいて含水量Qを演算していた上記第1の実施の形態とは異なり、反射光Rの検出結果と共に照射光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。具体的には、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、反射板3上から紙Pが搬送され、すなわち反射板3上に紙Pが存在しない状態において、光源1から照射光Iを照射することによりディテクタ4,5において反射光R0(反射板3において反射した照射光I)を検出することが可能な構成を有している点を除き、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。   The moisture content measuring apparatus according to the present embodiment differs from the first embodiment in which the moisture content Q is calculated based only on the detection result of the reflected light R, and the irradiation light together with the detection result of the reflected light R. The water content Q is calculated based on the detection result of I. Specifically, for example, as shown in FIG. 9 and FIG. 10, the moisture content measuring device is configured to supply a light source in a state where the paper P is transported from the reflection plate 3, that is, the paper P is not present on the reflection plate 3. 1 except that the reflected light R0 (the irradiated light I reflected by the reflector 3) can be detected by the detectors 4 and 5 by irradiating the irradiated light I from 1. It has the same configuration as the moisture content measuring apparatus (see FIGS. 1 to 3) of the embodiment.

反射板3は、上記第1の実施の形態において説明したように、紙Pが存在する状態において、その紙Pを透過した光を含む反射光Rをディテクタ4,5へ向けて反射させると共に、紙Pが存在しない状態において、照射光Iを反射光R0としてディテクタ4,5へ向けて反射させる機能を担っている。   As described in the first embodiment, the reflecting plate 3 reflects the reflected light R including the light transmitted through the paper P toward the detectors 4 and 5 in the state where the paper P exists, In the state where the paper P does not exist, the irradiation light I is reflected as the reflected light R0 toward the detectors 4 and 5.

ディテクタ4,5は、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I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3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3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3において反射させたのちに検出するという意味である。   The detectors 4 and 5 also have a function of detecting the intensity of the reflected light R0 (that is, the intensity of the irradiated light I) as well as a function of detecting the intensity of the reflected light R (irradiated light intensity detecting means). Thus, the intensity of the irradiation light I is indirectly detected. Here, “indirect” means that the irradiation light I emitted from the light source 1 is not detected without being reflected by the reflecting plate 3 but is detected after being reflected by the reflecting plate 3. .

この含水量測定装置では、反射板3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、図1および図2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光学的原理に基づいて、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とにより反射光Rが生じる。この際、フィルタ9の波長分離作用を利用して、反射光Rのうちの1.8μm以上の波長域の光を含む光(反射光R1)がディテクタ4へ導かれると共に、1.8μm未満の波長域の光を含む光(反射光R2)がディテクタ5へ導かれる。これにより、反射光R1のうち、反射板3の高反射率領域31において反射した光を含む光(反射光R1H)がディテクタ41において検出されると共に、低反射率領域32において反射した光を含む光(反射光R1L)がディテクタ42において検出される。また、反射光R2のうち、反射板3の高反射率領域31において反射した光を含む光(反射光R2H)がディテクタ51において検出されると共に、低反射率領域32において反射した光を含む光(反射光R2L)がディテクタ52において検出される。   In this moisture content measuring apparatus, when the irradiation light I is irradiated from the light source 1 in a state where the paper P is conveyed on the reflection plate 3, as shown in FIG. 1 and FIG. Based on the optical principle described in the embodiment, the reflected light R is generated when the irradiation light I reflected and scattered on the scattering surface 2M of the integrating sphere 2 is isotropically irradiated onto the paper P. At this time, using the wavelength separation action of the filter 9, the light (reflected light R 1) including light in the wavelength region of 1.8 μm or more of the reflected light R is guided to the detector 4 and is less than 1.8 μm. Light (reflected light R <b> 2) including light in the wavelength band is guided to the detector 5. Thereby, the light (reflected light R1H) including the light reflected in the high reflectance region 31 of the reflecting plate 3 among the reflected light R1 is detected by the detector 41 and includes the light reflected in the low reflectance region 32. Light (reflected light R1L) is detected by the detector 42. Of the reflected light R2, light including the light reflected by the high reflectivity region 31 of the reflector 3 (reflected light R2H) is detected by the detector 51, and the light includes light reflected by the low reflectivity region 32. (Reflected light R2L) is detected by the detector 52.

一方、反射板3上から紙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、図9および図10に示したように、反射板3へ等方的に照射された照射光Iがその反射板3において反射光R0として反射されたのちにレンズ8を経由してフィルタ9へ導かれるため、上記した反射光Rの場合と同様に、フィルタ9の波長分離作用を利用して、反射光R0のうちの1.8μm以上の波長域の光を含む光(反射光R01)がディテクタ4へ導かれると共に、1.8μm未満の波長域の光を含む光(反射光R02)がディテクタ5へ導かれる。これにより、反射光R01のうち、反射板3の高反射率領域31において反射した光を含む光(反射光R01H)がディテクタ41において検出されると共に、低反射率領域32において反射した光を含む(反射光R01L)がディテクタ42において検出される。また、反射光R02のうち、反射板3の高反射率領域31において反射した光を含む光(反射光R02H)がディテクタ51において検出されると共に、低反射率領域32において反射した光を含む光(反射光R02L)がディテクタ52において検出される。   On the other hand, when the irradiation light I is irradiated from the light source 1 in a state where the paper P is conveyed from the reflection plate 3, as shown in FIGS. 9 and 10, the reflection plate 3 is irradiated isotropically. Since the irradiation light I is reflected as reflected light R0 on the reflector 3 and then guided to the filter 9 via the lens 8, the wavelength separation action of the filter 9 is used as in the case of the reflected light R described above. Then, light (reflected light R01) including light in the wavelength region of 1.8 μm or more of the reflected light R0 is guided to the detector 4 and light including light in the wavelength region of less than 1.8 μm (reflected light R02). ) Is led to the detector 5. Thereby, the light (reflected light R01H) including the light reflected in the high reflectance region 31 of the reflecting plate 3 among the reflected light R01 is detected by the detector 41 and includes the light reflected in the low reflectance region 32. (Reflected light R01L) is detected by the detector 42. Of the reflected light R02, light including the light reflected by the high reflectance region 31 of the reflector 3 (reflected light R02H) is detected by the detector 51 and includes light reflected by the low reflectance region 32. (Reflected light R02L) is detected by the detector 52.

この場合には、図3に示したコントローラ11は、以下の動作手順により、ディテクタ4,5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4,5において検出された反射光R(R1H,R1L,R2H,R2L),R0(R01H,R01L,R02H,R02L)の強度に基づいて反射率RDを演算する。続いて、反射率RDに基づいて、吸収率・散乱率比AD1/SD1,AD2/SD2を演算する。最後に、メモリ10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AD1/SD1,AD2/SD2に対応する含水量Qを特定する。これにより、ディテクタ4,5の検出結果に基づいて含水量Qが演算される。   In this case, the controller 11 shown in FIG. 3 calculates the water content Q based on the detection results of the detectors 4 and 5 by the following operation procedure. That is, first, the reflectance RD is calculated based on the intensity of the reflected light R (R1H, R1L, R2H, R2L) and R0 (R01H, R01L, R02H, R02L) detected by the detectors 4 and 5. Subsequently, the absorptance / scattering ratios AD1 / SD1 and AD2 / SD2 are calculated based on the reflectance RD. Finally, the calibration curve data C is read from the memory 10, and the moisture content Q corresponding to the absorptance / scattering ratios AD1 / SD1 and AD2 / SD2 is specified based on the calibration curve data C. Thereby, the water content Q is calculated based on the detection results of the detectors 4 and 5.

なお、上記したディテクタ4による反射光R0の検出処理と、反射光R,R0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Rの強度と以前に検出された反射光R0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R0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。   The detection process of the reflected light R0 by the detector 4 and the calculation process of the moisture content Q based on the intensity of the reflected lights R and R0 are performed every time the moisture content Q is measured, for example. Alternatively, it may be performed every predetermined measurement interval (for example, every 10 measurements). In the latter case, the intensity of the reflected light R and the intensity of the previously detected reflected light R0 (or an arithmetic expression reflecting the deterioration state of the light source 1 are used to calculate the intensity based on the reflected light R0. The water content Q is calculated based on (strength).

本実施の形態に係る含水量測定装置では、反射板3が照射光Iを反射光R0としてディテクタ4,5へ向けて反射させることにより、ディテクタ4,5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4,5において反射光R,R0の強度を検出し、その反射光R,R0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、照射光Iの強度を不変の定数として含水量Qを演算していた上記第1の実施の形態とは異なり、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の強度と共に照射光Iの強度変化(反射光R0の強度変化)も加味して含水量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、紙Pの含水量Qをより高精度に測定することができる。   In the moisture content measuring apparatus according to the present embodiment, the reflector 3 reflects the irradiation light I as the reflected light R0 toward the detectors 4 and 5, so that the detectors 4 and 5 reflect the reflected light R0 together with the intensity of the reflected light R. The detectors 4 and 5 can detect the intensities of the reflected lights R and R0, and calculate the water content Q based on the detection results of the reflected lights R and R0. become. In this case, unlike the first embodiment in which the water content Q is calculated using the intensity of the irradiation light I as an invariant constant, the intensity of the irradiation light I is caused by, for example, deterioration of the light source 1. When the intensity changes with time, the intensity of irradiation light I after the change with time is measured, and the intensity of reflected light R and the intensity change of irradiation light I (intensity change of reflected light R0) are taken into account. Q is calculated. Therefore, in the present embodiment, a factor that may cause an error in the measurement accuracy of the moisture content Q in terms of intensity change of the irradiation light I is removed, and the error is eliminated, so that the moisture content Q of the paper P is increased. It can be measured with high accuracy.

なお、本実施の形態では、ディテクタ4(41,42),5(51,52)が反射光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Iの強度)を検出する機能も兼ね、すなわちディテクタ4,5が反射板3を介して照射光Iの強度を間接的に検出するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、図11に示したように、反射光Rの強度を検出するためのディテクタ4(41,42),5(51,52)とは別個に照射光Iの強度を検出するためのディテクタ4(43),5(53)を設け、これらのディテクタ43,53が照射光Iの強度を直接的に検出するようにしてもよい。図11に示した含水量測定装置は、例えば、反射板3上に紙Pが存在する状態において光源1から照射光Iを照射する機構を有していない上、積分球2の側方に開口部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81、フィルタ91およびディテクタ43,53(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22が連結されており、その積分球22内に光源1が配置されている点を除き、上記実施の形態の含水量測定装置と同様の構成(図9および図10参照)を有している。   In the present embodiment, detectors 4 (41, 42) and 5 (51, 52) have a function of detecting the intensity of reflected light R and a function of detecting the intensity of reflected light R0 (that is, the intensity of irradiation light I). In other words, the detectors 4 and 5 indirectly detect the intensity of the irradiation light I through the reflector 3, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. Detectors 4 (43) and 5 (53) for detecting the intensity of the irradiation light I are provided separately from the detectors 4 (41, 42) and 5 (51, 52) for detecting the intensity of the reflected light R. These detectors 43 and 53 may directly detect the intensity of the irradiation light I. The moisture content measuring apparatus shown in FIG. 11 does not have a mechanism for irradiating the irradiation light I from the light source 1 in the state where the paper P is present on the reflection plate 3, for example, and opens to the side of the integrating sphere 2. A portion 2KD is provided, and an irradiation light intensity detection lens 81, a filter 91, and detectors 43 and 53 (irradiation light intensity detection means) are arranged corresponding to the opening 2KD, and an opening is formed in the integrating sphere 2. Other integration spheres 22 are connected through 2KA, and the configuration similar to that of the water content measurement device of the above-described embodiment except that the light source 1 is disposed in the integration sphere 22 (see FIGS. 9 and 10). )have.

積分球22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の寸法よりも小さくなっている。この積分球22の内部には、光源1と開口部2KAとの間の位置にバフル23が配置されている。レンズ81は、照射光Iを集光するものであり、例えば、レンズ8と同様の構成を有している。なお、レンズ81を設けるか否かは自由に設定可能である。フィルタ91は、照射光Iを波長分離するものであり、例えば、フィルタ9と同様の構成を有している。このフィルタ91は、照射光Iのうち、1.8μm以上の波長域の光を含む光(照射光I1)を透過させることによりディテクタ43へ導くと共に、1.8μm未満の波長域の光を含む光(照射光I2)を反射させることによりディテクタ53へ導くようになっている。ディテクタ43,53は、照射光Iの強度を検出するものであり、上記したように、光源1から照射された照射光Iの強度を直接的に検出するようになっている。これらのディテクタ43,53は、例えば、ディテクタ4,5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3において反射させたのちに反射光R0として検出していた上記実施の形態とは異なり、反射板3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。ディテクタ43は、照射光Iのうちの1.8μm以上の波長域の光を含む光(照射光I1)の強度を検出するものであり、ディテクタ53は、1.8μm未満の波長域の光を含む光(照射光I2)の強度を検出するものである。   The integrating sphere 22 leads the integrating sphere 2 through the opening 2KA by reflecting and scattering the irradiation light I, and has, for example, the same configuration as the integrating sphere 2, that is, the scattering surface on the inner surface of the sphere 22G. The scattering film 22S constituting 22M is provided. The dimension (for example, inner diameter) of this integrating sphere 22 is smaller than the dimension of the integrating sphere 2, for example. Inside the integrating sphere 22, a baffle 23 is disposed at a position between the light source 1 and the opening 2KA. The lens 81 condenses the irradiation light I and has, for example, the same configuration as the lens 8. Whether or not the lens 81 is provided can be freely set. The filter 91 separates the wavelength of the irradiation light I and has the same configuration as the filter 9, for example. The filter 91 transmits light (irradiation light I1) including light in the wavelength range of 1.8 μm or more out of the irradiation light I to the detector 43 and includes light in a wavelength range of less than 1.8 μm. The light (irradiation light I2) is reflected and guided to the detector 53. The detectors 43 and 53 detect the intensity of the irradiation light I, and directly detect the intensity of the irradiation light I emitted from the light source 1 as described above. The detectors 43 and 53 have the same configuration as the detectors 4 and 5, for example. The term “directly” as used herein is different from the above-described embodiment in which the irradiation light I emitted from the light source 1 is reflected on the reflecting plate 3 and then detected as the reflected light R0. This means that light other than the reflected light R0 is detected (irradiation light I is detected as it is). The detector 43 detects the intensity of light (irradiation light I1) including light in the wavelength region of 1.8 μm or more in the irradiation light I, and the detector 53 detects light in the wavelength region of less than 1.8 μm. The intensity of the included light (irradiation light I2) is detected.

図11に示した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、上記実施の形態と同様に、フィルタ9の波長分離作用を利用して反射光Rが反射光R1,R2に分離されたのち、ディテクタ41,42,51,52においてそれぞれ反射光R1H,R1L,R2H,R2Lが検出される。この際、光源1から照射された照射光Iが開口部2KDを通じてレンズ81を経由してフィルタ91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91の波長分離作用を利用して照射光Iが照射光I1,I2に分離されるため、ディテクタ43,53においてそれぞれ照射光I1,I2が検出される。これにより、ディテクタ41,42,51,52において検出された反射光R(R1H,R1L,R2H,R2L)の強度とディテクタ43、53において検出された照射光I(I1,I2)の強度とに基づき、図3に示したコントローラ11において上記実施の形態と同様の演算手順を経てPの含水量Qが演算される。   In the moisture content measuring apparatus shown in FIG. 11, when the reflected light R is generated by irradiating the irradiation light I from the light source 1 with the paper P being conveyed, the wavelength separation of the filter 9 is performed as in the above embodiment. After the reflected light R is separated into the reflected lights R1, R2 by using the action, the reflected lights R1H, R1L, R2H, R2L are detected by the detectors 41, 42, 51, 52, respectively. At this time, the irradiation light I emitted from the light source 1 is guided to the filter 91 via the lens 81 through the opening 2KD, and thus the wavelength separation action of the filter 91 is used in the same manner as the reflected light R described above. Since the irradiation light I is separated into the irradiation lights I1 and I2, the detectors 43 and 53 detect the irradiation lights I1 and I2, respectively. Thereby, the intensity of the reflected light R (R1H, R1L, R2H, R2L) detected by the detectors 41, 42, 51, 52 and the intensity of the irradiation light I (I1, I2) detected by the detectors 43, 53 Based on the calculation procedure similar to the above embodiment, the controller 11 shown in FIG.

図11に示した含水量測定装置では、反射光Rの強度を検出するディテクタ41,42,51,52に加えて、照射光Iの強度を検出するディテクタ43,53を備えるようにしたので、ディテクタ41,42,51,52において反射光Rの強度を検出すると共にディテクタ43,53において照射光Iの強度を検出し、その反射光Rの検出結果と共に照射光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。したがって、上記実施の形態と同様の作用により、紙Pの含水量Qをより高精度に測定することができる。   In the moisture content measuring apparatus shown in FIG. 11, in addition to the detectors 41, 42, 51, 52 for detecting the intensity of the reflected light R, the detectors 43, 53 for detecting the intensity of the irradiation light I are provided. The detectors 41, 42, 51, 52 detect the intensity of the reflected light R, and the detectors 43, 53 detect the intensity of the irradiated light I. The detected results of the reflected light R and the detected result of the irradiated light I are included. It becomes possible to calculate the water quantity Q. Therefore, the water content Q of the paper P can be measured with higher accuracy by the same operation as the above embodiment.

この場合には、特に、積分球2に連結された積分球22内に光源1を配置することにより、積分球2に積分球22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2,22において反射散乱されたのちにディテクタ43,53へ入射するため、照射光Iの強度の角度分布に起因する誤差が小さくなる。また、フィルタ91を利用して照射光Iを波長分離し、すなわち被水吸収性の高い1.8μm以上の波長域の光を含む光(照射光I1)と被水吸収性の低い1.8未満の波長域の光を含む光(照射光I2)とに基づいて照射光Iの強度を検出することにより、反射光Rを波長分離する場合と同様に、照射光Iの強度の検出精度が向上する。したがって、これらの照射光Iの強度の角度分布に起因する誤差の抑制、ならびに照射光Iの強度の検出精度の向上に基づき、紙Pの含水量を極めて高精度に測定することができる。   In this case, in particular, by arranging the light source 1 in the integrating sphere 22 connected to the integrating sphere 2, the light source 1 is arranged in the integrating sphere 2 without connecting the integrating sphere 22 to the integrating sphere 2. Unlike the case where it is provided, since most of the irradiation light I is reflected and scattered by the integrating spheres 2 and 22 and then enters the detectors 43 and 53, the error due to the angular distribution of the intensity of the irradiation light I is reduced. . Further, the irradiation light I is wavelength-separated by using the filter 91, that is, the light (irradiation light I1) including light having a wavelength range of 1.8 μm or more with high water absorption and low water absorption 1.8. By detecting the intensity of the irradiation light I based on the light including the light in the wavelength range of less than (irradiation light I2), the detection accuracy of the intensity of the irradiation light I can be detected in the same manner as when the reflected light R is wavelength-separated. improves. Therefore, the moisture content of the paper P can be measured with extremely high accuracy based on the suppression of errors caused by the angular distribution of the intensity of the irradiation light I and the improvement in detection accuracy of the intensity of the irradiation light I.

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。   In addition, the detailed actions, operations, effects, and the like other than those described above regarding the water content measurement device according to the present embodiment are the same as those in the first embodiment.

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その実施の形態と同様の効果を得ることが可能な限りにおいて自由に変形可能である。具体的には、例えば、上記実施の形態では、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、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、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。   The present invention has been described with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and can be freely modified as long as the same effect as the embodiment can be obtained. It is. Specifically, for example, in the above-described embodiment, the case where the moisture content of the paper is measured using the moisture content measuring device of the present invention has been described. If a water amount measuring device is used, it is also possible to measure the water content of objects to be measured other than paper. Examples of the “other object to be measured” include cloth, soil, dough such as bread or noodle, food such as seaweed or tea, and the like. Even in this case, the same effect as the above embodiment can be obtained.

特に、上記実施の形態では、被測定物として紙の含水量を測定する場合に関して、その紙の含水量を測定するために、被水吸収性の高い赤外線光の波長域として知られている3つの波長域(1.4μm近傍,1.9μm近傍,3.0μm近傍)のうち、1.9μm近傍または3.0μm近傍の波長域の赤外線光を利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、紙以外の被測定物、特に、含水量が大きく変動しやすい食品(例えばパンや麺類の生地等)などの含水量を測定する場合には、その被測定物の含水量に応じて赤外線光の波長域を適宜選択することが可能である。具体的には、例えば、被測定物として含水量が極めて大きい場合には、1.4μm近傍の波長域の赤外線光を利用するのが好ましく、一方、含水量が極めて小さい場合には、3.0μm近傍の波長域の赤外線光を利用するのが好ましい。被測定物の含水量に応じて赤外線光の波長域を適宜選択することにより、その被測定物の含水量を高精度に測定することができる。   In particular, in the above-described embodiment, when measuring the water content of paper as the object to be measured, in order to measure the water content of the paper, it is known as the wavelength region of infrared light having a high water absorption property 3 Infrared light in the wavelength range near 1.9 μm or near 3.0 μm is used in one wavelength range (near 1.4 μm, near 1.9 μm, near 3.0 μm), but is not limited to this. For example, when measuring the moisture content of a measured object other than paper, especially when the moisture content of a food (such as bread or noodle dough) that has a large variation in moisture content, the moisture content of the measured object It is possible to appropriately select the wavelength range of infrared light according to the above. Specifically, for example, when the water content is very large as an object to be measured, it is preferable to use infrared light in the wavelength region near 1.4 μm, while when the water content is very small, It is preferable to use infrared light in a wavelength region near 0 μm. By appropriately selecting the wavelength range of the infrared light according to the water content of the object to be measured, the water content of the object to be measured can be measured with high accuracy.

1.4μm近傍の波長域の赤外線光を利用する場合には、特に、1.4μm近傍の波長域の光を含む反射光R1をディテクタ4において検出可能とするために、フィルタ9をシリコン(例えばシリコン板)により構成し、そのフィルタ9において反射光Rのうちの1.0μm以上の波長域の光を含む光(反射光R1)を選択的に透過させてディテクタ4へ導くと共に1.0μm未満の波長域の光を含む光(反射光R2)を選択的に反射させてディテクタ5へ導くようにするのが好ましい。この場合においても、反射光R1がディテクタ4において検出されると共に反射光R2がディテクタ5において検出され、コントローラ11がディテクタ4の検出結果と共にディテクタ5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ため、1.9μm近傍の波長域の赤外線光を利用した場合と同様に含水量Qを極めて高精度に測定することができる。   When using infrared light in the wavelength region near 1.4 μm, in particular, in order to enable the detector 4 to detect the reflected light R1 including light in the wavelength region near 1.4 μm, the filter 9 is made of silicon (for example, The filter 9 selectively transmits light (reflected light R1) including light in the wavelength region of 1.0 μm or more out of the reflected light R and guides it to the detector 4 and less than 1.0 μm. It is preferable to selectively reflect light (reflected light R2) including light in the wavelength range to the detector 5. Also in this case, the reflected light R1 is detected by the detector 4 and the reflected light R2 is detected by the detector 5, and the controller 11 calculates the water content Q based on the detection result of the detector 5 together with the detection result of the detector 4. Therefore, the water content Q can be measured with extremely high accuracy as in the case of using infrared light in the wavelength region near 1.9 μm.

また、上記実施の形態では、本発明の含水量測定装置を使用して透過性の被測定物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、本発明の含水量測定装置を使用して非透過性(例えば厚手や高密度)の被測定物の含水量を測定するようにしてもよい。この場合においても、被測定物の含水量を高精度に測定することができる。   In the above embodiment, the case where the moisture content of the permeable object to be measured is measured using the moisture content measuring device of the present invention is not limited to this. You may make it measure the water content of a non-permeable (for example, thick and high density) to-be-measured object using a water content measuring apparatus. Even in this case, the water content of the object to be measured can be measured with high accuracy.

本発明に係る含水量測定装置は、例えば紙などの被測定物の含水量を測定するために利用可能である。   The water content measuring apparatus according to the present invention can be used for measuring the water content of an object to be measured such as paper.

本発明の第1の実施の形態に係る含水量測定装置の照射光の照射状態の概略構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the schematic structure of the irradiation state of the irradiation light of the moisture content measuring apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図1に示した含水量測定装置の反射光の検出状態の概略構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing schematic structure of the detection state of the reflected light of the water content measuring apparatus shown in FIG. 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。It is a block diagram showing the block configuration of the moisture content measuring apparatus shown in FIG. 1 and FIG. 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第1の変形例としての含水量測定装置の反射板の回転前の断面構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the cross-sectional structure before rotation of the reflecting plate of the moisture content measuring apparatus as a 1st modification regarding the moisture content measuring apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図4に示した含水量測定装置の反射板の回転後の断面構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the cross-sectional structure after rotation of the reflecting plate of the moisture content measuring apparatus shown in FIG. 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第2の変形例としての含水量測定装置の反射板のスライド前の断面構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the cross-sectional structure before the slide of the reflecting plate of the moisture content measuring apparatus as a 2nd modification regarding the moisture content measuring apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図6に示した含水量測定装置の反射板のスライド後の断面構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the cross-sectional structure after the slide of the reflecting plate of the moisture content measuring apparatus shown in FIG. 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第3の変形例としての含水量測定装置の断面構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the cross-sectional structure of the moisture content measuring apparatus as a 3rd modification regarding the moisture content measuring apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係る含水量測定装置の照射光の照射状態の断面構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the cross-sectional structure of the irradiation state of the irradiation light of the moisture content measuring apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図9に示した含水量測定装置の照射光の検出状態の断面構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the cross-sectional structure of the detection state of the irradiation light of the moisture content measuring apparatus shown in FIG. 本発明の第2の実施の形態に係る含水量測定装置に関する変形例としての含水量測定装置の断面構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the cross-sectional structure of the moisture content measuring apparatus as a modification regarding the moisture content measuring apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…光源、2,22…積分球、2KA〜2KC…開口部、2G,22G…球、2M,22M…散乱面、2S,22S…散乱膜、3…反射板、4(41,42,43),5(51,52,53)…ディテクタ、6(61,62),7(71,72),9,91…フィルタ、8,81…レンズ、10…メモリ、11…コントローラ、12…アンプ、13…A/D変換器、21,23…バフル、31…高反射率領域、32…低反射率領域、33…回転シャフト、100A,100B…含水量測定部、AD…吸収率、AD/SD…吸収率・散乱率比、AD1/AD2…吸収率比、I(I1,I2)…照射光、P…紙、R(R1,R1H,R1L,R2,R2H,R2L),R0(R01,R01H,R01L,R02,R02H,R02L)…反射光、RD…反射率、SD…散乱率、Q…含水量、W…坪量。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source, 2, 22 ... Integrating sphere, 2KA-2KC ... Opening, 2G, 22G ... Sphere, 2M, 22M ... Scattering surface, 2S, 22S ... Scattering film, 3 ... Reflecting plate, 4 (41, 42, 43 ), 5 (51, 52, 53) ... Detector, 6 (61, 62), 7 (71, 72), 9, 91 ... Filter, 8, 81 ... Lens, 10 ... Memory, 11 ... Controller, 12 ... Amplifier 13 ... A / D converter, 21, 23 ... baffle, 31 ... high reflectivity region, 32 ... low reflectivity region, 33 ... rotating shaft, 100A, 100B ... moisture content measuring unit, AD ... absorption rate, AD / SD: Absorbance / scattering ratio, AD1 / AD2: Absorption ratio, I (I1, I2): Irradiation light, P: Paper, R (R1, R1H, R1L, R2, R2H, R2L), R0 (R01, R01H, R01L, R02, R02H, R02L) ... reflected light RD ... reflectance, SD ... scattering rate, Q ... water content, W ... basis weight.

Claims (11)

被測定物へ向けて照射光を照射する光源と、
相対的に高い反射率を有する高反射率領域と相対的に低い反射率を有する低反射率領域とを含み、前記被測定物を透過した光を反射させる反射板と、
この反射板を介さずに前記被測定物において反射された光および前記被測定物を透過したのちに前記反射板において反射された光の双方を含む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。
A light source that emits irradiation light toward the object to be measured;
A reflector that includes a high reflectivity region having a relatively high reflectivity and a low reflectivity region having a relatively low reflectivity, and reflects light transmitted through the object to be measured;
Reflected light intensity detecting means for detecting the intensity of reflected light including both the light reflected by the object to be measured without passing through the reflector and the light reflected by the reflector after passing through the object to be measured. When,
A water content measuring device comprising: a calculating means for calculating a water content of the object to be measured based on at least a detection result of the reflected light intensity detecting means.
前記反射板が、前記高反射率領域において光を反射させると同時に前記低反射率領域において光を反射させることにより、
前記反射光強度検出手段が、前記高反射率領域において反射した光と前記低反射率領域において反射した光とを並列して検出する
ことを特徴とする請求項1記載の含水量測定装置。
The reflector reflects light in the high reflectivity region and reflects light in the low reflectivity region;
The moisture content measuring device according to claim 1, wherein the reflected light intensity detecting means detects in parallel the light reflected in the high reflectance region and the light reflected in the low reflectance region.
前記反射板が、前記高反射率領域において光を反射させるとは別個に前記低反射率領域において光を反射させることにより、
前記反射光強度検出手段が、前記高反射率領域において反射した光と前記低反射率領域において反射した光とを別個に検出する
ことを特徴とする請求項1記載の含水量測定装置。
The reflecting plate reflects light in the low reflectance region separately from reflecting light in the high reflectance region,
The moisture content measuring device according to claim 1, wherein the reflected light intensity detecting unit separately detects light reflected in the high reflectance region and light reflected in the low reflectance region.
さらに、前記反射光強度検出手段へ導かれる反射光を所定の波長以上の波長域の光と前記所定の波長未満の波長域の光とに分離する光学フィルタを備え、
前記反射光強度検出手段が、前記光学フィルタにより分離された前記所定の波長以上の波長域の光と前記所定の波長未満の波長域の光とを別個に検出し、
前記演算手段が、前記反射光強度検出手段において検出された前記所定の波長以上の波長域の光の強度と前記所定の波長未満の波長域の光の強度とに基づいて含水量を演算する
ことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の含水量測定装置。
Furthermore, an optical filter that separates the reflected light guided to the reflected light intensity detecting means into light in a wavelength region of a predetermined wavelength or more and light in a wavelength region of less than the predetermined wavelength,
The reflected light intensity detecting unit separately detects light in a wavelength region of the predetermined wavelength or more and light in a wavelength region of less than the predetermined wavelength separated by the optical filter;
The calculating means calculates the water content based on the intensity of light in the wavelength region of the predetermined wavelength or more detected by the reflected light intensity detecting means and the intensity of light in the wavelength region of less than the predetermined wavelength. The water content measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein
前記所定の波長が1.8μmであり、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4記載の含水量測定装置。
The moisture content measuring apparatus according to claim 4, wherein the predetermined wavelength is 1.8 m, and the optical filter is made of germanium.
前記所定の波長が1.0μmであり、前記光学フィルタがシリコンにより構成されている
ことを特徴とする請求項4記載の含水量測定装置。
The moisture content measuring apparatus according to claim 4, wherein the predetermined wavelength is 1.0 m, and the optical filter is made of silicon.
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ないし請求項6のいずれか1項に記載の含水量測定装置。
Furthermore, the reflection scattering means which guides to the said to-be-measured object by reflecting and scattering the irradiation light irradiated from the said light source was provided. The one of the Claims 1 thru | or 6 characterized by the above-mentioned. Water content measuring device.
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7記載の含水量測定装置。
The moisture content measuring apparatus according to claim 7, wherein the reflection / scattering means is an integrating sphere.
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8のいずれか1項に記載の含水量測定装置。
Furthermore, an irradiation light intensity detecting means for detecting the intensity of irradiation light emitted from the light source is provided,
The said calculating means calculates a moisture content based on the detection result of the said irradiation light intensity detection means with the detection result of the said reflected light intensity detection means. Any one of Claim 1 thru | or 8 characterized by the above-mentioned. The water content measuring device described.
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、照射光を直接的に検出する
ことを特徴とする請求項9記載の含水量測定装置。
The moisture content measuring device according to claim 9, wherein the irradiation light intensity detection means is different from the reflected light intensity detection means and directly detects the irradiation light.
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を兼ねるものであり、前記反射板を介して照射光を間接的に検出する
ことを特徴とする請求項9記載の含水量測定装置。








































The moisture content measurement according to claim 9, wherein the reflected light intensity detection unit also functions as the irradiation light intensity detection unit, and indirectly detects the irradiation light through the reflection plate. apparatus.








































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