JPH0527658U - シ―ト状物体の特性測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 薄い紙から厚い紙まで紙による透過・散乱が
充分に行われ，感度が高く光の減衰量が少なく，水平面
内の軸ずれに対して測定誤差の少ないシ―ト状物体の特
性測定装置を提供する。 【構成】 投光部からの光をシ―ト状物体を介して受光
する受光素子を有し，前記受光素子からの信号に基づい
て前記シ―ト状物体の物理的特性を測定するシ―ト状物
体の特性測定装置において，前記シ−ト状物体３を挟ん
で周辺に折返し部を有する上部反射板３０及び下部反射
板３１が配置され，前記シ―ト状物体とテーパを有する
下部反射板の間に両面が鏡面加工された遮蔽板３２を配
置する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は，シ―ト状物体に含まれる水分量を測定する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図３，図４，図５は抄紙機等においてシ―ト状物体の水分量を測定する水分計 の従来例を示す構成図である。

【０００３】 図３において，１は投光部，２は受光部で，これらは被測定体である紙３を挾 んで対向配置されている。 投光部１では，光源６からの光がレンズ７で平行光とされ，更にチョッパ―・ ホイ―ル８で断続光とされた後，照射窓４を介して紙３に照射される。チョッパ ―・ホイ―ル８には水分による吸収を受ける１．９４μｍの光（Ｍ光）を透過す るフィルタ９と，水分による吸収を受けない１．８μｍの光（Ｒ光）を透過する フィルタ１０とが設けられ，回転に従いＭ光とＲ光とを交互に紙３に照射する。 受光部２では，入射窓５より紙３を透過した光が入射し，レンズ１１で集束され 受光素子１２に集光される。この受光素子１２ではＭ光とＲ光とを時系列的に検 出し，演算器１３に与えＲ／Ｍの演算を行い出力する。

【０００４】 図４に示す従来例では，投光部１において光源６からの光をレンズ７で平行光 とし，チョッパ―・ホイ―ル８で断続光とした後，照射窓４より紙３に照射する 。このチョッパ―・ホイ―ル８には図３の従来例のようなフィルタは載置されて おらず，ホイ―ルは専ら迷光の影響を除去するためにだけ使用される。照射窓４ より照射された白色光は紙３を挾んで投光部１と受光部２の対向面に設けられた 乱反射面１６，１７で多重反射され，照射窓４とずれた位置に設けられた入射窓 ５より受光部２内に入る。

【０００５】 受光部２において，入射光はビ―ムスプリッタ１８で２分され，一方はＭ光を 透過するフィルタ９，レンズ１１を経て受光素子１２に導かれ，他方はＲ光を透 過するフィルタ１０，レンズ１１′を経て受光素子１２′に導かれる。受光素子 １２で検出されたＭ光と受光素子１２′で検出されたＲ光は同時に演算器１３に 与えられ，Ｒ／Ｍの演算が行なわれ出力される。

【０００６】 図５は更に従来の他の実施例を示すもので，紙３を挟んで防塵ガラス２２，２ ３で開口部が覆われた球面鏡２０，２１が配置されている。この例においては光 源６から放射され，前記２種類のフィルタを有するチョッパ―・ホイ―ル８で断 続光とされた光は照射窓５を介して紙３に照射される。そして紙３を透過または 紙で散乱した光は球の内面で反射して再び紙を照射することより紙を複数回透過 して受光素子１２に達する。検出された光は図３で示した例と同様に演算器（図 示せず）でＲ／Ｍの演算が行なわれ，紙の水分量に関連した電気信号が出力され る。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

上記従来の装置において，図３に示す構成のものは，構造が簡単で，光量減衰 も少ないという利点が有る半面，測定対象は紙１枚であるため，この紙の厚さが 薄い場合は感度のよいものが得られないという問題が有る，また，図４に示す構 成のものは，投光部と受光部の光軸がずらされて設けられているため紙との会合 回数は多くなるが，紙で散乱した光は最大１８０°の拡がりがあることを考える と，紙と一回しか会合しない光も含まれており感度的に必ずしも満足できるもの ではなかった。また，一回透過光の影響を少なくするために光軸のずれ量を大き くすると光量が減少するという問題があった（従来例では投光部と受光部の光軸 のずれ量を６０ｍｍ程度とし，上下の反射板との間隔を６〜８ｍｍ程度に設計し ている）。

【０００８】 また，図５に示す構成のものは，紙により透過散乱させた回数の少ない光（水 分子と充分に会合していない低感度の光）も検出光の中に含まれているため，水 分検出感度が低いという問題がある。更にこの方法では薄い紙と厚い紙では感度 が異なるので紙質の影響が大きくなるという問題がある。 本考案は上記従来技術の問題を解決するために成されたもので，薄い紙から厚 い紙まで紙による透過・散乱が充分に行われ，感度が高く光の減衰量が少なく， 水平面内の軸ずれに対して測定誤差の少ない装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決する為の本考案の構成は，投光部からの光をシ―ト状物体を介 して受光する受光素子を有し，前記受光素子からの信号に基づいて前記シ―ト状 物体の物理的特性を測定するシ―ト状物体の特性測定装置において，前記シ−ト 状物体を挟んで配置された上部反射板及び下部反射板と，前記シ―ト状物体と下 部反射板の間に配置され，両面が鏡面加工された遮蔽板とを有し，前記上部反射 板と下部反射板のうち，少なくとも上部反射板の外周に折返し部を形成すると共 に，前記下部反射板の反射面とシート状物体との間隔が中心部に向かうに従って 離れるようにテーパを形成したことを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】

投光部から入射した光は紙を透過または紙で散乱し上部反射板と遮蔽板の間を 外周方向に広がる。その光は，上部反射板，紙，下部反射板の間で透過・散乱を 繰返しながら外周方向に伝搬し，折返し部で反射して更に透過・散乱を繰返しな がら中心部に向かう。この光の一部は下部反射板で反射した後，遮蔽板の裏側に 回り込み下部反射板と遮蔽板の間で反射して受光素子に達する。

【００１１】

【実施例】

以下，図面に従い本考案を説明する。図１は本考案の装置の一実施例を示す要 部断面斜視図，図２は図１のＡ視図である。 これらの図において３０は紙に対向する側が鏡面加工された外形（Ｄ₁ ）６０ ｍｍ程度の上部反射板であり，中央に３ｍｍ程度の投光孔３０ａ（ｄ1 ）が形成 され，外周部に折返しリング３０ｂが形成されている。この折返しリング３０ｂ は凸状のリングとされ，内周は鏡面の垂線に対して断面が６０゜程度の斜辺を有 している。 ３１は紙に対向する側が鏡面加工された外形６０ｍｍ程度の下部反射板であり ，反射面が中心部に向かうに従ってシート状物体との間隔が離れるようにテーパ が設けられると共に中央に１８ｍｍ程度の受光孔３１ａ（ｄ₂ ）が形成され，外 周部に折返しリング３１ｂが形成されている。この折返しリング３１ｂは凸状の リングとされ，内周は垂線に対して断面が６０゜程度の斜辺を有している。

【００１２】 ３２は両面が鏡面加工され，一方の面の中央部に表面が鏡面に加工された円錘 状の突起（円錘ミラ―）３３を有する直径３０ｍｍ程度の遮蔽板である。この遮 蔽板３２は下部反射板３１と紙３の間の空間に複数の支柱（図示せず）で下部反 射板の折返しリング３１ｂの上部と同程度の高さに固定され，円錘ミラ―３３を 受光孔３１ａ側に向けて配置されている。なお，遮蔽板３２の中心は上部，下部 の反射板３０，３１の軸心に合せた方が好ましい。

【００１３】 上記上部，下部反射板３０，３１は含有水分を測定すべき紙３を挟んで必要な 許容幅を考慮した上で可能な限り近接して配置され，投光空間３４および受光空 間３５を形成する。 なお，図では省略しているが受光素子１２の後段には，この素子の出力に基づ いて含有水分の演算を行う演算部等，水分測定装置として必要な構成要素が備え られている。

【００１４】 この様な構成において，投光部から紙面上に照射された光のうち紙の表面で散 乱した光は上部反射板３０で，透過した光は遮蔽板３２で反射されて再び紙３に 戻される。この様にして紙３で透過・散乱して周囲に伝搬した光は，主に上部反 射板３０の反射面で反射されて中心部へ戻され，更に紙３による透過・散乱を繰 り返して受光部に達する。下部反射板３１に設けたテーパと遮蔽板３２の下の円 錘ミラ―３３は到達した光を有効に受光素子１２へ導く働きをする。 なお，本実施例においては下部反射板に折返しリングを形成した図を示したが この折返しリングはなくてもよい。

【００１５】

【考案の効果】

以上実施例とともに具体的に説明した様に本考案によれば， 投光孔から入射した光は，はじめ紙を透過または散乱するが，これらの光は 遮蔽板と上部反射板との間で反射して複数回紙と会合する。そして遮蔽板の外周 に達した時点で一部の光が下部反射板と遮蔽板の裏側に回り込み反射を繰返しな がら受光素子に達する。一方反射板の更に外周へ向かって紙との会合を繰返した 光は折返しリングで折返して再び遮蔽板の外周に達し，一部は遮蔽板の裏側に回 り込み透過・散乱を繰返しながら受光素子に達する。その結果，紙を例えば一回 だけ透過した水分検出感度の低い光が受光素子側へ達することがなくなるので感 度が向上する。 折返しリングで光を受光素子側（中心方向）へ戻す構造の為，光の閉込め効 果が高くなり，検出光量が多く低坪量紙（例えば３０ｇ／ｍ² 程度）から高坪量 （例えば１５０ｇ／ｍ2 程度）まで同一の光学系で測定可能となる。 水分子と充分に会合し，なおかつ薄い紙から厚い紙まで紙による透過・散乱 が充分に成された光が検出されるため，紙質の影響が小さくなる。 光が折返しリングで折返し，テーパ部で反射した光は中央部に向かうので， 従来と同じ光路長の光を得るのに小さな測定面積で済む。 上部，下部反射板等の光学系が円形構造となっている為，ヘッドが水平方向 にずれた場合における影響が小さく優れた走行特性を有しており，上部，下部の 反射板の外径を異ならせればさらに誤差の発生を少なくすることができる。 などの効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の装置の一実施例を示す要部断面斜視図
である。

【図２】図１のＡ視図である。

【図３】従来装置の構成図である。

【図４】従来装置の他の実施例を示す構成図である。

【図５】従来装置の他の実施例を示す構成図である。

【符号の説明】

３ サンプル紙 ３０ 上部反射板 ３０ａ 投光孔 ３０ｂ 折返しリング ３１ 下部反射板 ３１ａ 受光孔 ３１ｂ 折返しリング ３２ 遮蔽板 ３３ 円錘ミラ―

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 投光部からの光をシ―ト状物体を介して
   受光する受光素子を有し，前記受光素子からの信号に基
   づいて前記シ―ト状物体の物理的特性を測定するシ―ト
   状物体の特性測定装置において，前記シ−ト状物体を挟
   んで配置された上部反射板及び下部反射板と，前記シ―
   ト状物体と下部反射板の間に配置され，両面が鏡面加工
   された遮蔽板とを有し，前記上部反射板と下部反射板の
   うち，少なくとも上部反射板の外周に折返し部を形成す
   ると共に，前記下部反射板の反射面とシート状物体との
   間隔が中心部に向かうに従って離れるようにテーパを形
   成したことを特徴とするシ―ト状物体の特性測定装置。