JPH03140810A - 紙の表面形状の測定方法及び装置 - Google Patents
紙の表面形状の測定方法及び装置Info
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- JPH03140810A JPH03140810A JP27704589A JP27704589A JPH03140810A JP H03140810 A JPH03140810 A JP H03140810A JP 27704589 A JP27704589 A JP 27704589A JP 27704589 A JP27704589 A JP 27704589A JP H03140810 A JPH03140810 A JP H03140810A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、紙の加工に際し、加熱および湿度変化に伴い
紙中の繊維配向むら、水分むらあるいは地合むらに起因
して紙面に発生する凹凸形状の大きさをオンラインで測
定する方法およびこの方法を実施するための装置に関す
るものである。
紙中の繊維配向むら、水分むらあるいは地合むらに起因
して紙面に発生する凹凸形状の大きさをオンラインで測
定する方法およびこの方法を実施するための装置に関す
るものである。
物体の表面形状を測定するための方法および測定装置は
、種々知られている。
、種々知られている。
特に、非接触方式による光学測定法が広く利用され、例
えばこれらには、反射強度分布検出法、角度分布検出法
、スペックル法あるいは偏光解析法がある。また、これ
らの非接触光学測定法としては、例えば特開昭６３−２
００００７号公報や実開昭６２−１．７３００９号公報
に開示されている。前者は、２８版のエツチング工程に
おいて、液体内で被測定物の表面に測定光を照射すると
ともに、その反射光を受光し、その反射光を電気信号に
変換し、得られた出力強度にもとづいて求められた表面
粗さから被測定面の表面状態を測定するものである。後
者は、工作機等での研削工程において、間隔の異なる縞
パターンを検査物に投影し、そのパターンを時間的に移
動させ、その投影像を空間フィルタ上に結像させた後、
投影縞パターンのぼけ具合に応じた信号を実時間で検出
することにより、表面粗さを測定するものである。
えばこれらには、反射強度分布検出法、角度分布検出法
、スペックル法あるいは偏光解析法がある。また、これ
らの非接触光学測定法としては、例えば特開昭６３−２
００００７号公報や実開昭６２−１．７３００９号公報
に開示されている。前者は、２８版のエツチング工程に
おいて、液体内で被測定物の表面に測定光を照射すると
ともに、その反射光を受光し、その反射光を電気信号に
変換し、得られた出力強度にもとづいて求められた表面
粗さから被測定面の表面状態を測定するものである。後
者は、工作機等での研削工程において、間隔の異なる縞
パターンを検査物に投影し、そのパターンを時間的に移
動させ、その投影像を空間フィルタ上に結像させた後、
投影縞パターンのぼけ具合に応じた信号を実時間で検出
することにより、表面粗さを測定するものである。
また、非接触の表面形状測定機としてＨｅ−Ｎｅレーザ
を光源とした共焦点光学系による、あるいは半導体レー
ザを光源とした臨界角法による焦点エラ一方式による光
学式表面粗さ計がある。
を光源とした共焦点光学系による、あるいは半導体レー
ザを光源とした臨界角法による焦点エラ一方式による光
学式表面粗さ計がある。
また、非接触光学測長計として、光源のレーザと高感度
位置検出素子（Ｐ Ｓ Ｄ）を組合わせ、光学的三角測
量方式により物体までの距離、変位量を非接触で測定で
きるレーザ測長計が市販されている。
位置検出素子（Ｐ Ｓ Ｄ）を組合わせ、光学的三角測
量方式により物体までの距離、変位量を非接触で測定で
きるレーザ測長計が市販されている。
紙の加工において、紙表面に顔料と接着剤を主成分とす
るカラー液、アクリル系あるいはゴム系等の粘着剤、シ
リコーン等の剥離剤等を塗工し、加熱乾燥する工程で紙
表面に紡錘状の凹凸（以下加熱フクレと称する）が発生
し、折れシワによる紙切れ等の工程上のトラブル、さら
には、次工程で樹脂を塗工する際に樹脂の厚薄むら等の
品質上のトラブルが発生する。また紙加工後の雰囲気の
湿度変化により紙表面に吸湿シワのような凹凸が発生し
、印刷トラブルの原因となる。なお該凹凸形状は、紙横
断面では紙シートが波打っている状態である。
るカラー液、アクリル系あるいはゴム系等の粘着剤、シ
リコーン等の剥離剤等を塗工し、加熱乾燥する工程で紙
表面に紡錘状の凹凸（以下加熱フクレと称する）が発生
し、折れシワによる紙切れ等の工程上のトラブル、さら
には、次工程で樹脂を塗工する際に樹脂の厚薄むら等の
品質上のトラブルが発生する。また紙加工後の雰囲気の
湿度変化により紙表面に吸湿シワのような凹凸が発生し
、印刷トラブルの原因となる。なお該凹凸形状は、紙横
断面では紙シートが波打っている状態である。
従来は、これらの紙表面形状を目視で評価し、抄紙機あ
るいは加工機の操作者が経験により一時的に改善を図っ
ており、前述したトラブルの根本的解消には至っていな
かった。そこで、加熱フクレや吸湿シワの発生の根本原
因解明のため、これら紙表面形状と紙の繊維配向、水分
あるいは坪量などの不均一性との対応関係のとれる紙表
面形状測定法および測定装置が必要とされた。
るいは加工機の操作者が経験により一時的に改善を図っ
ており、前述したトラブルの根本的解消には至っていな
かった。そこで、加熱フクレや吸湿シワの発生の根本原
因解明のため、これら紙表面形状と紙の繊維配向、水分
あるいは坪量などの不均一性との対応関係のとれる紙表
面形状測定法および測定装置が必要とされた。
一方、前述した反射強度分布検出法では、紙表面の光沢
性あるいは染色した紙の色の影響を強く受け、光沢性や
色の異なる紙あるいは紙表面内に光沢性や色の不均一性
がある場合、安定して紙表面形状の測定を行なうことが
できない。また干渉縞などによる光干渉法では、該測定
法に用いる光学系の配置が複雑で精度が要求され、振動
等の影響を強く受ける。このため走行紙のバタツキによ
る紙表面の振動の影響を受け、安定して紙表面形状の測
定を行なうことができない。
性あるいは染色した紙の色の影響を強く受け、光沢性や
色の異なる紙あるいは紙表面内に光沢性や色の不均一性
がある場合、安定して紙表面形状の測定を行なうことが
できない。また干渉縞などによる光干渉法では、該測定
法に用いる光学系の配置が複雑で精度が要求され、振動
等の影響を強く受ける。このため走行紙のバタツキによ
る紙表面の振動の影響を受け、安定して紙表面形状の測
定を行なうことができない。
また、前述した光学式表面粗さ計では、表面形状の測定
範囲が垂直方向で１０μｍ以下、水平方向で数ｍｍ以下
であり、紙表面のパルプ繊維形状を測定できるが、加熱
および吸湿により紙表面に発生する凹凸形状の大きさを
測定するには測定範囲が非常に微小であり測定できない
。また光学的三角測量方式によるレーザ測長計は被測定
面までの距離を被測定面の光沢性や色の差に影響されず
非接触で高速に測定でき、プリント基板のそり検出、ゴ
ム板の厚み測定、バッキングの有無、タイヤ振れの検知
あるいは紙の枚数検査等の応用例があるが、前述した紙
表面形状のプロファイルをオンライン計測する例はない
。 本発明は、紙表面の光沢性や色の影響を受けること
なく、オンライン計測することのできる紙表面形状の測
定法および測定装置を提供することを目的とするもので
ある。
範囲が垂直方向で１０μｍ以下、水平方向で数ｍｍ以下
であり、紙表面のパルプ繊維形状を測定できるが、加熱
および吸湿により紙表面に発生する凹凸形状の大きさを
測定するには測定範囲が非常に微小であり測定できない
。また光学的三角測量方式によるレーザ測長計は被測定
面までの距離を被測定面の光沢性や色の差に影響されず
非接触で高速に測定でき、プリント基板のそり検出、ゴ
ム板の厚み測定、バッキングの有無、タイヤ振れの検知
あるいは紙の枚数検査等の応用例があるが、前述した紙
表面形状のプロファイルをオンライン計測する例はない
。 本発明は、紙表面の光沢性や色の影響を受けること
なく、オンライン計測することのできる紙表面形状の測
定法および測定装置を提供することを目的とするもので
ある。
本発明は、前述した目的を達成するために、被測定紙表
面の光沢性や色の差に影響されない非接触の表面形状検
出装置を定速度で移動可能な駆動装置に取り付け、該装
置を該被測定紙表面から基準距離を保って設置し、該被
測定紙表面から該表面形状検出装置までの距離を紙表面
形状として求め、紙表面形状をオンライン計測すること
のできる測定法に関するものである。さらに、本発明は
、本発明法を実施するのに好適な紙表面形状測定装置で
あって、（ａ）〜（ｇ）の手段から主として成ることを
特徴とするオンライン計測することのできる紙表面形状
測定装置、 （ａ）発光素子および光位置検出素子（以下、Ｐｏ５ｉ
目Ｄｎ ５ｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｖｉｓ； Ｐ Ｓ
Ｄと称する）から成る表面形状検出装置により被測定面
までの距離を測定する手段。
面の光沢性や色の差に影響されない非接触の表面形状検
出装置を定速度で移動可能な駆動装置に取り付け、該装
置を該被測定紙表面から基準距離を保って設置し、該被
測定紙表面から該表面形状検出装置までの距離を紙表面
形状として求め、紙表面形状をオンライン計測すること
のできる測定法に関するものである。さらに、本発明は
、本発明法を実施するのに好適な紙表面形状測定装置で
あって、（ａ）〜（ｇ）の手段から主として成ることを
特徴とするオンライン計測することのできる紙表面形状
測定装置、 （ａ）発光素子および光位置検出素子（以下、Ｐｏ５ｉ
目Ｄｎ ５ｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｖｉｓ； Ｐ Ｓ
Ｄと称する）から成る表面形状検出装置により被測定面
までの距離を測定する手段。
（ｂ）前記被測定紙表面から基準距離に設置した該距離
測定手段を紙走行方向に対して少なくとも直交する方向
に該被測定紙表面にほぼ平行で移動する手段。
測定手段を紙走行方向に対して少なくとも直交する方向
に該被測定紙表面にほぼ平行で移動する手段。
（ｃ）該距離測定手段の少なくとも一回の移動計測によ
り得られた該距離測定手段から被測定紙表面までの距離
の変動を該基準距離に対する変動量に変換し、該変動量
を該距離測定手段の移動量に対応させ、測定紙表面形状
とする手段。
り得られた該距離測定手段から被測定紙表面までの距離
の変動を該基準距離に対する変動量に変換し、該変動量
を該距離測定手段の移動量に対応させ、測定紙表面形状
とする手段。
（ｄ）該距離測定手段の少なくとも一回の移動計測によ
り得られた紙表面形状の波形信号を解析し、該紙表面形
状量を計算し表示する手段。
り得られた紙表面形状の波形信号を解析し、該紙表面形
状量を計算し表示する手段。
（ｅ）該距離測定手段を走行紙表面から基準距離を隔て
該移動手段により紙走行方向に対して少な（とも直交方
向に連続往復移動させ、前記一回移動で紙表面形状を測
定する手段と同様にして、少なくとも一方向の移動によ
る紙表面形状を連続して測定する手段。
該移動手段により紙走行方向に対して少な（とも直交方
向に連続往復移動させ、前記一回移動で紙表面形状を測
定する手段と同様にして、少なくとも一方向の移動によ
る紙表面形状を連続して測定する手段。
（１）該連続測定手段により得られた紙表面形状を鳥敞
図の如く３次元で表示する手段。
図の如く３次元で表示する手段。
（ｇ）該数値化手段により一回の移動計測の紙表面形状
値を求め、紙走行方向に連続測定し、紙走行方向におけ
る該紙表面形状プロファイルを表示する手段。
値を求め、紙走行方向に連続測定し、紙走行方向におけ
る該紙表面形状プロファイルを表示する手段。
に関するものである。
以下、図面を参照して本発明の構成および作用をさらに
詳細に説明する。
詳細に説明する。
第１図は本発明の要部構成を示す概略図、第２図は本発
明の紙表面形状測定装置のオンライン計測時の状態図、
第３図は本発明に使用する距離測定装置の原理図、第４
図は本発明における紙表面形状信号と該検出位置との関
係図、第５図は本発明で得られた走行紙表面形状の数値
化の流れ図、第６図は本発明の紙表面形状測定装置でオ
ンライン計測により得られた走行紙表面の３次元紙表面
形状図、第７図は本発明の紙表面形状測定装置でオンラ
イン計測により得られた紙走行方向での紙表面形状図で
ある。
明の紙表面形状測定装置のオンライン計測時の状態図、
第３図は本発明に使用する距離測定装置の原理図、第４
図は本発明における紙表面形状信号と該検出位置との関
係図、第５図は本発明で得られた走行紙表面形状の数値
化の流れ図、第６図は本発明の紙表面形状測定装置でオ
ンライン計測により得られた走行紙表面の３次元紙表面
形状図、第７図は本発明の紙表面形状測定装置でオンラ
イン計測により得られた紙走行方向での紙表面形状図で
ある。
第１図に示すように、表面形状検出装置１の検出部１０
を、紙走行方向（以下、ＭＤ力方向言う）に対しクロス
する方向（以下、ＣＤ方向と言う）に、且つ走行紙表面
１３に対して平行に移動できるように駆動装置（図示な
し）により駆動される架台８に、走行紙表面１３から基
準距離り。を隔てて設ける。第２図に示すように走行紙
のばたつきによる測定誤差の発生を防止するために、走
行紙を支持して紙走行時のテンションにより駆動するペ
ーパーロール２１を少なくとも２本設け、ペーパーロー
ル２１間で検出部１０をＣＤ方向に移動し計測する。さ
らにペーパーロール２１に走行速度検出器２２を設置し
、走行速度検出器２２で得られた速度信号は入出力用イ
ンターフェイス４を介してマイクロプロセッサ５に送ら
れる。第３図に示すように、架台８に設けられた検出１
０が該駆動装置により駆動されて移動する際、検出部１
０内に設けられた発光素子１４からの照射光が、走行紙
表面１３に対し垂直方向に投光されて走行紙表面１３上
に焦点Ｓを結ぶように、投光レンズ１５を検出部１０に
設けると共に、走行紙表面１３よりの反射光を集光し且
つ検出部１０内に設けられたＰＳＤ受光面１７上に該反
射光を結像させるために集光レンズ１６を、検出部１０
内に設ける。該基準距離り。は、走行紙表面１３に相対
する検出部１０下端面から最大測定範囲の中央までの距
離であり、集光レンズ１６の焦点距離１１発光素子４と
ＰＳＤ受光面１７の距離ａ１および投光レンズ１５の光
軸と集光レンズ１６の光軸が成す角度αで決定される。
を、紙走行方向（以下、ＭＤ力方向言う）に対しクロス
する方向（以下、ＣＤ方向と言う）に、且つ走行紙表面
１３に対して平行に移動できるように駆動装置（図示な
し）により駆動される架台８に、走行紙表面１３から基
準距離り。を隔てて設ける。第２図に示すように走行紙
のばたつきによる測定誤差の発生を防止するために、走
行紙を支持して紙走行時のテンションにより駆動するペ
ーパーロール２１を少なくとも２本設け、ペーパーロー
ル２１間で検出部１０をＣＤ方向に移動し計測する。さ
らにペーパーロール２１に走行速度検出器２２を設置し
、走行速度検出器２２で得られた速度信号は入出力用イ
ンターフェイス４を介してマイクロプロセッサ５に送ら
れる。第３図に示すように、架台８に設けられた検出１
０が該駆動装置により駆動されて移動する際、検出部１
０内に設けられた発光素子１４からの照射光が、走行紙
表面１３に対し垂直方向に投光されて走行紙表面１３上
に焦点Ｓを結ぶように、投光レンズ１５を検出部１０に
設けると共に、走行紙表面１３よりの反射光を集光し且
つ検出部１０内に設けられたＰＳＤ受光面１７上に該反
射光を結像させるために集光レンズ１６を、検出部１０
内に設ける。該基準距離り。は、走行紙表面１３に相対
する検出部１０下端面から最大測定範囲の中央までの距
離であり、集光レンズ１６の焦点距離１１発光素子４と
ＰＳＤ受光面１７の距離ａ１および投光レンズ１５の光
軸と集光レンズ１６の光軸が成す角度αで決定される。
走行紙表面１３には、加工時に発生する加熱フクレや、
環境湿度の変化に伴い紙の繊維配向むら、水分むら、あ
るいは地合むらなどが原因となって発生した凹凸面部分
ｄが多数存在している。
環境湿度の変化に伴い紙の繊維配向むら、水分むら、あ
るいは地合むらなどが原因となって発生した凹凸面部分
ｄが多数存在している。
第１図に示すように、走行紙表面１３に照射された光は
凹凸面部分ｄ変位置ｄｘあるいはｃｔｙにより集光レン
ズ１６に入射する光軸が偏向される結果、該偏向度に応
じて、ＰＳＤ受光面１７に於ける結像位置ｐｏよりＰＳ
Ｄ受光面１７上を移動して、ＰＳＤ受光面１７のｐｘあ
るいはｐｙに像を結ぶ。
凹凸面部分ｄ変位置ｄｘあるいはｃｔｙにより集光レン
ズ１６に入射する光軸が偏向される結果、該偏向度に応
じて、ＰＳＤ受光面１７に於ける結像位置ｐｏよりＰＳ
Ｄ受光面１７上を移動して、ＰＳＤ受光面１７のｐｘあ
るいはｐｙに像を結ぶ。
該ＰＳＤ （例 浜松ホトニクス社製、１次元位置検出
素子、 ５１３５２）は、ＭＤ力方向直線状に伸びた受
光面１７を有し、ＰＩＮジャンクションから成る受光素
子であり、ＰＳＤ受光面１７上に結像した光スポットの
位置は、電極までの抵抗値Ｒ５、Ｒ２によって分割され
、位置信号として出力される。
素子、 ５１３５２）は、ＭＤ力方向直線状に伸びた受
光面１７を有し、ＰＩＮジャンクションから成る受光素
子であり、ＰＳＤ受光面１７上に結像した光スポットの
位置は、電極までの抵抗値Ｒ５、Ｒ２によって分割され
、位置信号として出力される。
従って、凹凸面部分ｄの変位量に応じたＰＳＤ受光面１
７上の結像位置ｐはＰＳＤで電気信号１１およびＩ２に
変換され、信号増幅回路１８を通して信号処理回路２に
送られる。
７上の結像位置ｐはＰＳＤで電気信号１１およびＩ２に
変換され、信号増幅回路１８を通して信号処理回路２に
送られる。
１
２
信号処理回路２は、得られた電気信号■、およびＩ２よ
り位置信号（１＋ Ｉ２）および受光量信号（Ｉｌ
＋Ｉ２）を計算し、反射光量に依存しない位置信号（Ｉ
Ｉ−Ｉ２）／（ＩＩ ＋１２）の計算およびリニアリテ
ィ補正を行ない、凹凸面部分ｄの変位置に比例したアナ
ログ出力電圧をＡ／Ｄ変換器３を介してマイクロプロセ
ッサ５へ送る。
り位置信号（１＋ Ｉ２）および受光量信号（Ｉｌ
＋Ｉ２）を計算し、反射光量に依存しない位置信号（Ｉ
Ｉ−Ｉ２）／（ＩＩ ＋１２）の計算およびリニアリテ
ィ補正を行ない、凹凸面部分ｄの変位置に比例したアナ
ログ出力電圧をＡ／Ｄ変換器３を介してマイクロプロセ
ッサ５へ送る。
なお信号処理回路２より照射光量制御回路１９に受光量
信号（ＩＩ＋Ｉ２）をフィードバックし、走行紙表面１
３の反射率の変動に対して一定の１１およびＩ２信号が
得られるように照射光量！、を処理し、走行紙表面１３
の光沢性および色の差による反射率の影響を除去した出
力信号を得ることができる。さらにマイクロプロセッサ
５では、Ａ／Ｄ変換器３を介して得られたデジタル信号
を基準距離り。を基点にした該変位量に変換する。
信号（ＩＩ＋Ｉ２）をフィードバックし、走行紙表面１
３の反射率の変動に対して一定の１１およびＩ２信号が
得られるように照射光量！、を処理し、走行紙表面１３
の光沢性および色の差による反射率の影響を除去した出
力信号を得ることができる。さらにマイクロプロセッサ
５では、Ａ／Ｄ変換器３を介して得られたデジタル信号
を基準距離り。を基点にした該変位量に変換する。
一方架台８は、ステッピングモータの駆動回路７および
駆動部９により走行紙表面１３に対して平行に少なくと
も一方向に定速度移動でき、駆動制御部６を介してマイ
クロプロセッサ５により架台８を所望の移動速度および
往復移動回数に制御する。さらに架台８の位置信号およ
び移動方向信号が該駆動制御部６から入出力用インター
フェイス４を介してマイクロプロセッサ５へ送られ、架
台８の移動量および移動方向が制御され、第４図に示す
ように該ステッピングモータのパルス信号と前述した凹
凸面部分ｄの変位量信号のサンプリング時間により走行
紙表面１３のＣＤ方向における該変位量検出位置と該変
位量とを対応させている。
駆動部９により走行紙表面１３に対して平行に少なくと
も一方向に定速度移動でき、駆動制御部６を介してマイ
クロプロセッサ５により架台８を所望の移動速度および
往復移動回数に制御する。さらに架台８の位置信号およ
び移動方向信号が該駆動制御部６から入出力用インター
フェイス４を介してマイクロプロセッサ５へ送られ、架
台８の移動量および移動方向が制御され、第４図に示す
ように該ステッピングモータのパルス信号と前述した凹
凸面部分ｄの変位量信号のサンプリング時間により走行
紙表面１３のＣＤ方向における該変位量検出位置と該変
位量とを対応させている。
従って、第５図に示すように該変位量を検出部１０の測
定原点（ここでは、走行紙表面１３のＣＤ方向端部を言
う）からの移動量と対応させ、走行紙ＣＤ方向の該各検
出位置に対する変位量として往移動計測による該走行紙
表面形状プロファイル信号の原波形信号を得る。得られ
た該原波形信号を平滑化して５０μｍ以下の微小な変位
量信号分を消去し、平滑化波形信号を得る。さらに該平
滑化波形信号より該変位量が１００μｍ以上の信骨部分
のみを抽出し、マイクロプロセッサ５により走行紙表面
１３における凸部の高さ、幅および個数を算出し、該形
状を数値化する。なお得られた走行紙表面１３の形状を
表す波形および数値はマイクロプロセッサ５に接続され
た記憶部１２に蓄積し、随時ＣＲＴ画面（図示なし）上
あるいは印刷装置・（図示なし）により表示する。さら
に検出部１０に前記検出部１０とは別に走行紙両端表面
部分検出器１１を取付け、検出ｉｉｏに付設された検出
器１１を移動させ、検出器１１により該走行紙両端表面
部分を検出し、検出部１ｏが走行紙表面１３以外の領域
を検出しないようにする。
定原点（ここでは、走行紙表面１３のＣＤ方向端部を言
う）からの移動量と対応させ、走行紙ＣＤ方向の該各検
出位置に対する変位量として往移動計測による該走行紙
表面形状プロファイル信号の原波形信号を得る。得られ
た該原波形信号を平滑化して５０μｍ以下の微小な変位
量信号分を消去し、平滑化波形信号を得る。さらに該平
滑化波形信号より該変位量が１００μｍ以上の信骨部分
のみを抽出し、マイクロプロセッサ５により走行紙表面
１３における凸部の高さ、幅および個数を算出し、該形
状を数値化する。なお得られた走行紙表面１３の形状を
表す波形および数値はマイクロプロセッサ５に接続され
た記憶部１２に蓄積し、随時ＣＲＴ画面（図示なし）上
あるいは印刷装置・（図示なし）により表示する。さら
に検出部１０に前記検出部１０とは別に走行紙両端表面
部分検出器１１を取付け、検出ｉｉｏに付設された検出
器１１を移動させ、検出器１１により該走行紙両端表面
部分を検出し、検出部１ｏが走行紙表面１３以外の領域
を検出しないようにする。
また架台位置検出器２０により架台８の過剰走行を防ぐ
。
。
以上のように検出部１０による変位量信号と架台８の移
動量信号をマイクロプロセッサ５を介して対応させるこ
とにより、検出部１０を走行紙表面１３に対して平行に
ＣＤ方向に少なくとも一方向へは定速度で往復移動させ
、少なくとも一方向での計測を繰り返し行ない、走行紙
表面１３のＣＤ方向の形状プロファイル信号のＭＤ力方
向該プロファイル信号の変化を得ることができる。マイ
クロプロセッサ５で走行速度検出器２２で得られた走行
紙の走行速度および駆動制御部６で得られた架台８の移
動速度よりＭＤ力方向距離を時分割し、該プロファイル
信号とＭＤ力方向の該プロファイル信号の位置を対応さ
せ、第６図に示すような走行紙表面１３の３次元形状プ
ロファイルが得られるのである。また前述した数値化手
段により該プロファイル信号の紙表面形状値を求め、該
紙表面形状値とＭＤ力方向の該紙表面形状値の位置を対
応させ、第７図に示すような紙走行方向での走行紙表面
１３の形状プロファイルが得られる。
動量信号をマイクロプロセッサ５を介して対応させるこ
とにより、検出部１０を走行紙表面１３に対して平行に
ＣＤ方向に少なくとも一方向へは定速度で往復移動させ
、少なくとも一方向での計測を繰り返し行ない、走行紙
表面１３のＣＤ方向の形状プロファイル信号のＭＤ力方
向該プロファイル信号の変化を得ることができる。マイ
クロプロセッサ５で走行速度検出器２２で得られた走行
紙の走行速度および駆動制御部６で得られた架台８の移
動速度よりＭＤ力方向距離を時分割し、該プロファイル
信号とＭＤ力方向の該プロファイル信号の位置を対応さ
せ、第６図に示すような走行紙表面１３の３次元形状プ
ロファイルが得られるのである。また前述した数値化手
段により該プロファイル信号の紙表面形状値を求め、該
紙表面形状値とＭＤ力方向の該紙表面形状値の位置を対
応させ、第７図に示すような紙走行方向での走行紙表面
１３の形状プロファイルが得られる。
本発明において表面形状検出装置１としては、光源に発
光ダイオード、半導体レーザ等の発光素子を用いた光学
的三角測量方式による光学式測長計が望ましいが、超音
波のパルス信号の反射時間により対象物と検出器間の距
離を測定できる超音波式測長計も用いることができる。
光ダイオード、半導体レーザ等の発光素子を用いた光学
的三角測量方式による光学式測長計が望ましいが、超音
波のパルス信号の反射時間により対象物と検出器間の距
離を測定できる超音波式測長計も用いることができる。
駆動装置としては、少なくとも一軸方向に往復移動が可
能で、５ ６ リニアモータ方式、ボールネジ方式あるいはエアシリン
ダ方式などのうちから望ましいものを選択して使用する
ことができる。検出器１１および架台位置検出器２０と
しては、透過型あるいは反射型の光電スイッチが望まし
い。
能で、５ ６ リニアモータ方式、ボールネジ方式あるいはエアシリン
ダ方式などのうちから望ましいものを選択して使用する
ことができる。検出器１１および架台位置検出器２０と
しては、透過型あるいは反射型の光電スイッチが望まし
い。
実施例１
本発明の紙表面形状測定装置をテストコーター（武蔵野
機械社製）の熱風ドライヤー出口に架台８上の表面形状
検出装置１の検出部１０と走行紙表面１３との基準距離
り。をほぼ５０ｍｍとし、該検出部１０が走行紙表面１
３に対し平行に、かつ走行紙の走行方向に対しほぼ直交
方向に往復移動できるように設置する。種々の紙試料を
抄紙方向を走行方向として該熱風ドライヤーにより加熱
し、加熱後の走行紙表面１３のＣＤ方向の形状プロファ
イルを該走行方向で繰り返し測定した。本発明の紙表面
形状測定装置によって得られた紙表面形状値と目視評価
を第１表に示す。計測値と目視評価とが対応しているこ
とがわかる。
機械社製）の熱風ドライヤー出口に架台８上の表面形状
検出装置１の検出部１０と走行紙表面１３との基準距離
り。をほぼ５０ｍｍとし、該検出部１０が走行紙表面１
３に対し平行に、かつ走行紙の走行方向に対しほぼ直交
方向に往復移動できるように設置する。種々の紙試料を
抄紙方向を走行方向として該熱風ドライヤーにより加熱
し、加熱後の走行紙表面１３のＣＤ方向の形状プロファ
イルを該走行方向で繰り返し測定した。本発明の紙表面
形状測定装置によって得られた紙表面形状値と目視評価
を第１表に示す。計測値と目視評価とが対応しているこ
とがわかる。
＊ ＣＤ方向に一回計測当りの走行紙表面１３における
凸部の高さの総和 ＊＊目視評価；○良好、△やや劣る、×劣る実施例２ 抄紙工程においてワイヤー上の紙原料流が良好で安定な
状態で抄紙した試料と該原料流がうねり不安定な状態で
抄紙した試料を用い、実施例１と同様にして加熱後の走
行紙表面１３のＣＤ方向の形状プロファイルを走行方向
で繰り返し測定した。
凸部の高さの総和 ＊＊目視評価；○良好、△やや劣る、×劣る実施例２ 抄紙工程においてワイヤー上の紙原料流が良好で安定な
状態で抄紙した試料と該原料流がうねり不安定な状態で
抄紙した試料を用い、実施例１と同様にして加熱後の走
行紙表面１３のＣＤ方向の形状プロファイルを走行方向
で繰り返し測定した。
本発明の紙表面形状測定装置によって得られた３次元紙
表面形状を第８図に示す。抄紙工程においてワイヤー上
の紙原料流が不安定な状態で抄紙した試料が、加熱後の
紙表面形状が劣ることがわか８ る。
表面形状を第８図に示す。抄紙工程においてワイヤー上
の紙原料流が不安定な状態で抄紙した試料が、加熱後の
紙表面形状が劣ることがわか８ る。
以上詳細に説明した如く、本発明によれば紙表面形状の
検出部が発光素子および光位置検出素子から成る非接触
測定法であるため、走行紙表面の光沢性や色の差に影響
されずに安定して紙表面形状をオンラインで計測できる
。さらに少なくとも一軸方向に定速度で移動可能な移動
装置により走行紙表面のＣＤ方向の形状プロファイルを
走行方向で繰り返し計測し、３次元形状プロファイルを
得ることにより大面積での紙表面形状が測定できる。さ
らに紙表面形状を数値化し、紙走行方向での該紙表面形
状プロファイルを得ることにより該紙表面形状の周期性
をも知ることができる。第９図に紙走行方向での加熱後
の紙表面形状（加熱フクレ）プロファイルと赤外水分計
による加熱前の紙水分プロファイルの対応を示し、第１
０図に紙走行方向での加熱フクレプロファイルと繊維配
向プロファイルの対応を示した。なお繊維配向は超音波
伝播速度測定装置により該伝播速度のＭＤ力方向ＣＤ方
向の比で求めた。このことから紙走行方向での加熱フク
レプロファイルと加熱前の紙水分変動あるいは繊維配向
変動が逆相関しているのが解り、走行紙表面形状と該走
行紙の水分変動あるいは繊維配向変動等との対応関係を
得ることができる。
検出部が発光素子および光位置検出素子から成る非接触
測定法であるため、走行紙表面の光沢性や色の差に影響
されずに安定して紙表面形状をオンラインで計測できる
。さらに少なくとも一軸方向に定速度で移動可能な移動
装置により走行紙表面のＣＤ方向の形状プロファイルを
走行方向で繰り返し計測し、３次元形状プロファイルを
得ることにより大面積での紙表面形状が測定できる。さ
らに紙表面形状を数値化し、紙走行方向での該紙表面形
状プロファイルを得ることにより該紙表面形状の周期性
をも知ることができる。第９図に紙走行方向での加熱後
の紙表面形状（加熱フクレ）プロファイルと赤外水分計
による加熱前の紙水分プロファイルの対応を示し、第１
０図に紙走行方向での加熱フクレプロファイルと繊維配
向プロファイルの対応を示した。なお繊維配向は超音波
伝播速度測定装置により該伝播速度のＭＤ力方向ＣＤ方
向の比で求めた。このことから紙走行方向での加熱フク
レプロファイルと加熱前の紙水分変動あるいは繊維配向
変動が逆相関しているのが解り、走行紙表面形状と該走
行紙の水分変動あるいは繊維配向変動等との対応関係を
得ることができる。
以上のように従来、人為的に加熱フクレや吸湿シワ等の
ような紙表面形状を評価し、経験的かつ一時的に該紙表
面形状の改善を図っていたが、本発明により該紙表面形
状の発生の根本的原因が解明でき、安定した品質の製品
を供給できるという効果がある。
ような紙表面形状を評価し、経験的かつ一時的に該紙表
面形状の改善を図っていたが、本発明により該紙表面形
状の発生の根本的原因が解明でき、安定した品質の製品
を供給できるという効果がある。
第１図は本発明の要部構成を示す概略図、第２図は本発
明の紙表面形状測定装置のオンライン計測時の状態図、
第３図は本発明に使用する距離測定装置の原理図、第４
図は本発明における紙表面形状信号と該検出位置との関
係図、第４図は本発明で得られた走行紙表面形状の数値
化の流れ図、第６図は本発明の紙表面形状測定装置でオ
ンライ９ ０ ン計測により得られた走行紙表面の３次元紙表面形状図
、第７図は本発明の紙表面形状測定装置でオンライン計
測により得られた紙走行方向での紙表面形状図である。 １・・・表面形状検出装置 ２・・・信号処理回路 ３・・・Ａ／Ｄ変換器 ４・・・入出力インターフェイス ５・・・マイクロプロセッサ ６・・・駆動制御部 ７・・・駆動回路 ８・・・架台 ９・・・駆動部 １０・・・検出部 １１・・・検出器 １２・・・記憶部 １３・・・走行紙表面 １４・・・発光素子 １５・・・投光レンズ １６・・・集光レンズ １７・・・ＰＳＤ受光面 １８・・・信号増幅回路 １９・・・照射光量制御回路 ２０・・・架台位置検出器 ２１・・・ペーパーロール ２２・・・速度検出器 Ｈ・・・凸部の高さ ＩＩ、１２・・・電気信号 Ｌ・・・凸部の幅 Ｌｏ・・・基準距離 ｐｉ・・・照射光量 ＰＯ＋ Ｐ、、Ｐ、・・・結像位置 ２〜−一信号処理回跨 ３−一−Ａ／Ｄ ｉ糟各 ４−一一人出力用インターフエイス ５−−−マイグロプロｔツ゛す” ６−−−駈勧利費ｐ艷 ７一−−焉区ｖ′Ｊ叫路 ８−一一傑４合 １２−一一記稜、粁 １３−一一走牛ｆ糸ｋｌ（α自 ２ｏ−−−”Ｉ冶金ｙ種運算 ２１−ｍ−へしハシロール ２２−一一速ｉｌ、萩弘４ 工ｌ＋ｌ２−−−受光量イ古号 ＬＯ−一一某阜距酷 第１ １−−一創…１υ藷装置 ２−−−（計薙Ｐ１回路 １０−一一種土評 ＋ ５−Ｊ史兇「ンス゛。 第３図
明の紙表面形状測定装置のオンライン計測時の状態図、
第３図は本発明に使用する距離測定装置の原理図、第４
図は本発明における紙表面形状信号と該検出位置との関
係図、第４図は本発明で得られた走行紙表面形状の数値
化の流れ図、第６図は本発明の紙表面形状測定装置でオ
ンライ９ ０ ン計測により得られた走行紙表面の３次元紙表面形状図
、第７図は本発明の紙表面形状測定装置でオンライン計
測により得られた紙走行方向での紙表面形状図である。 １・・・表面形状検出装置 ２・・・信号処理回路 ３・・・Ａ／Ｄ変換器 ４・・・入出力インターフェイス ５・・・マイクロプロセッサ ６・・・駆動制御部 ７・・・駆動回路 ８・・・架台 ９・・・駆動部 １０・・・検出部 １１・・・検出器 １２・・・記憶部 １３・・・走行紙表面 １４・・・発光素子 １５・・・投光レンズ １６・・・集光レンズ １７・・・ＰＳＤ受光面 １８・・・信号増幅回路 １９・・・照射光量制御回路 ２０・・・架台位置検出器 ２１・・・ペーパーロール ２２・・・速度検出器 Ｈ・・・凸部の高さ ＩＩ、１２・・・電気信号 Ｌ・・・凸部の幅 Ｌｏ・・・基準距離 ｐｉ・・・照射光量 ＰＯ＋ Ｐ、、Ｐ、・・・結像位置 ２〜−一信号処理回跨 ３−一−Ａ／Ｄ ｉ糟各 ４−一一人出力用インターフエイス ５−−−マイグロプロｔツ゛す” ６−−−駈勧利費ｐ艷 ７一−−焉区ｖ′Ｊ叫路 ８−一一傑４合 １２−一一記稜、粁 １３−一一走牛ｆ糸ｋｌ（α自 ２ｏ−−−”Ｉ冶金ｙ種運算 ２１−ｍ−へしハシロール ２２−一一速ｉｌ、萩弘４ 工ｌ＋ｌ２−−−受光量イ古号 ＬＯ−一一某阜距酷 第１ １−−一創…１υ藷装置 ２−−−（計薙Ｐ１回路 １０−一一種土評 ＋ ５−Ｊ史兇「ンス゛。 第３図
Claims (2)
- （１）紙の加工工程において紙に発生する凹凸形状を測
定するに際して、発光素子および光位置検出素子から成
る表面形状検出装置を被測定紙表面から基準距離を隔て
て、定速度で移動可能な駆動装置に設置し、紙走行方向
に対して少なくとも直交方向での該被測定紙表面から該
表面形状検出装置までの距離の変動を少なくとも一回の
移動により測定し、得られた該距離の変動量を該直交方
向での移動量と対応させ該被測定紙表面形状を非接触で
オンライン計測することを特徴とする紙表面形状の測定
法。 - （２）以下の（ａ）〜（ｇ）の構成から主として成るこ
とを特徴とする紙表面形状の測定装置。 （ａ）発光素子および光位置検出素子から成る表面形状
検出装置により被測定紙表面までの距離を測定する手段
。 （ｂ）前記被測定紙表面から基準距離に設置した該距離
測定手段を紙走行方向に対して少なくとも直交する方向
に該被測定紙表面にほぼ平行で移動する手段。 （ｃ）該距離測定手段の少なくとも一回の移動計測によ
り得られた該距離測定手段から被測定紙表面までの距離
の変動を該基準距離に対する変動量に変換し、該変動量
を該距離測定手段の移動量に対応させ、測定紙表面形状
とする手段。 （ｄ）該距離測定手段の少なくとも一回の移動計測によ
り得られた紙表面形状の波形信号を解析し、該紙表面形
状値を計算し表示する手段。 （ｅ）該距離測定手段を走行紙表面から基準距離を隔て
該移動手段により紙走行方向に対して少なくとも直交方
向に連続往復移動させ、前記一回移動で紙表面形状を測
定する手段と同様にして、少なくとも一方向の移動によ
る紙表面形状を連続して測定する手段。 （ｆ）該連続測定手段により得られた紙表面形状を鳥橄
図の如く３次元で表示する手段。（ｇ）該数値化手段に
より一回の移動計測の紙表面形状値を求め、紙走行方向
に連続測定し、紙走行方向における該紙表面形状プロフ
ァイルを表示する手段。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1277045A JP2714989B2 (ja) | 1989-10-26 | 1989-10-26 | 紙の表面形状の測定方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1277045A JP2714989B2 (ja) | 1989-10-26 | 1989-10-26 | 紙の表面形状の測定方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03140810A true JPH03140810A (ja) | 1991-06-14 |
| JP2714989B2 JP2714989B2 (ja) | 1998-02-16 |
Family
ID=17578019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1277045A Expired - Fee Related JP2714989B2 (ja) | 1989-10-26 | 1989-10-26 | 紙の表面形状の測定方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2714989B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5798925A (en) * | 1995-05-16 | 1998-08-25 | L-S Electro-Galvanizing Company | Method and apparatus for monitoring a moving strip |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102442571B1 (ko) * | 2020-09-28 | 2022-09-13 | 주식회사 크라운 기술지주 | 인공지능을 이용한 반곡도 측정 장치 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58111708A (ja) * | 1981-12-25 | 1983-07-02 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 平担度測定装置 |
| JPS61195332A (ja) * | 1985-02-26 | 1986-08-29 | Japan Vilene Co Ltd | シ−ト状素材の欠陥検出方法及びその装置 |
| JPS6375195A (ja) * | 1986-09-10 | 1988-04-05 | 横河電機株式会社 | 抄紙機制御装置 |
| JPS63118506U (ja) * | 1987-01-27 | 1988-08-01 |
-
1989
- 1989-10-26 JP JP1277045A patent/JP2714989B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58111708A (ja) * | 1981-12-25 | 1983-07-02 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 平担度測定装置 |
| JPS61195332A (ja) * | 1985-02-26 | 1986-08-29 | Japan Vilene Co Ltd | シ−ト状素材の欠陥検出方法及びその装置 |
| JPS6375195A (ja) * | 1986-09-10 | 1988-04-05 | 横河電機株式会社 | 抄紙機制御装置 |
| JPS63118506U (ja) * | 1987-01-27 | 1988-08-01 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5798925A (en) * | 1995-05-16 | 1998-08-25 | L-S Electro-Galvanizing Company | Method and apparatus for monitoring a moving strip |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2714989B2 (ja) | 1998-02-16 |
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