JPH0617905B2

JPH0617905B2 - 紙のワイヤーマークの光学的測定法

Info

Publication number: JPH0617905B2
Application number: JP61308526A
Authority: JP
Inventors: 啓志原; 隆重吉村
Original assignee: Mishima Paper Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Mishima Paper Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1986-12-26
Filing date: 1986-12-26
Publication date: 1994-03-09
Anticipated expiration: 2009-03-09
Also published as: JPS63163278A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は紙のワイヤーマークの光学的測定法に関する。
さらに詳しくは、レーザー光を利用する紙のワイヤーマ
ークの光学的測定法に関する。

〔従来技術〕

紙の地合とは紙を形成する繊維、填料等の分布状態をい
うが、いわゆる紙の地合むらは質量（坪量）もしくは厚
さむらとしてあらわれる。地合は紙の力学的性質、光学
的性質、印刷適性等と密接な関係があり、紙の品質の重
特性とされている。地合むらのうち、ワイヤーマークと
呼ばれるものは抄紙金網のメッシュ構造に起因し、微小
な厚さ変動が規則的に連続してあらわれるので取引上問
題となることが多い。昔から紙の地合の良否やワイヤー
マークを識別するには紙を透かして見ることが一般に行
なわれているが、客観的な評価は困難であった。地合を
客観的に評価する方法としては、たとえば以下の研究が
なされている。即ち、β線や軟Ｘ線を紙に照射して、そ
の透過光を感光フイルム上にとらえ、これを現像、定着
して紙の質量分布が濃淡像として固定されたネガフイル
ム（以下、原図フイルムという）を調製する。このフイ
ルムの黒化度を光学濃度計で測定し、その変動を坪量変
動に変換して統計的に処理し、地合を数量化する方法が
ある（β線については紙パ技協誌、第26巻第１号、Ｐ26
〜Ｐ32、軟Ｘ線については同第40巻第１号Ｐ85〜91）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記の原図フイルムには、紙の厚さ方向の質量の大小が
全体として記録されているため、紙の大きな質量むら
（一般にいわれる地合むら）とワイヤーマークのような
小さな質量むらが重なって記録されている。従って前記
の測定方法では、地合むらを原因別に把握して地合の改
善をはかることは困難であった。

〔発明の目的〕

本発明は、光学的手段により第１に、紙のワイヤーマー
クを全体の質量分布成分のなかから分離する方法を提供
すること、第２に分離されたワイヤーマークの質量変動
を測定する方法を提供すること、第３に該ワイヤーマー
クを明瞭に再生する方法を提供することによって、紙の
地合改善に資することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者は、地合むらを紙のＸ，Ｙ方向における質量の
二次元的変動としてとらえる手段につき種々研究を重ね
た結果、前記原図フイルム上の濃淡像を予め一定以上の
γ値（ガンマー値）を有する感光フイルム上に接写撮影
し、得られたネガフイルム（以下、測定用フイルムとい
う）にレーザー光を照射して光学的二次元フーリエ変換
を行ない、通常の感光フイルム上に結像させるとワイヤ
ーマーク以外の質量分布の成分は、二次元フーリエ変換
像の中心部域に被検紙ごとに特有の拡がり（以下、星雲
という）をもって描き出され、ワイヤーマークは該星雲
の周辺に規則的に分布した多数のスポットとして描き出
されて、両成分が分離できることが判った。前記星雲は
大きな地合むら、換言すれば質量分布の長周期成分を示
す。この結果、前記多数のスポットについて、その相対
的位置（中心からの距離、角度等）、スポットの大き
さ、光学的濃度等を測定し、これらを統計的に処理する
ことにより、質量変動の強さ、周期性、方向性などが求
められることを見出し本発明に至った。

〔発明の構成〕

本発明は、被検紙にβ線またはＸ線または可視光線を照
射して、被検紙の質量分布が濃淡像としてあらわされた
原図フイルムを調製した後、この濃淡像を前記原図フイ
ルムよりもγ値が高くかつγ値が２．０以上の感光フイ
ルムに写しかえて測定用フイルムを調製し、しかる後、
所定の径に拡大されたレーザービームを前記測定用フイ
ルムに照射し、その透過光を二次元フーリエ変換または
二次元逆フーリエ変換せしめることを特徴とする紙のワ
イヤーマークの光学的測定法に関する。

以下、本発明測定法を構成要素順に、実施例を挙げなが
ら詳細に説明する。

（原図フイルムの調製法）本発明が特定する測定用フイルムは、前記したように原
図フイルムから再調製される。以下まず原図フイルムの
調製法について述べる。原図フイルムの調製法として
は、被検紙の質量変動が感光フイルム上に精度よく定着
でき、かつ、比較的大きな被検紙面積について調製でき
る方法であれば制限はない。その方法としてβ線照射、
Ｘ線照射などが知られており、また可視光を利用できる
場合もある。こゝでは本発明の実施に好適に用いること
ができた調製法の一例としてβ線密着写真法、および軟
Ｘ線写真法について概略を述べる。

β線密着写真法 β線源として放射線プラスチックシート、感光フイルム
としてＸ線フイルムを用いる前掲紙パ技協誌所載の方法
によれば、放射線プラスチックシートは英国原子力公社
製のもので、放射性同位元素¹⁴Ｃを含有するポリメタク
リル酸メチルフイルム（４×13cm、密度1.2g/cm³、シー
トの放射能の強さ20μCi/g）を用いることができる。Ｘ
線フイルムとしては富士ＸレイフイルムＲＸシリーズ
（商品名、富士写真フイルム製）、コダックス社製のク
リスタレックス（Ｃrystallex）等が利用できる。β
線の照射は放射線プラスチックシートとＸ線フイルムと
の間に被検紙を挟み、密着してデシケータに入れ、20
℃、65％ＲＨの暗室内で所定時間照射し、以後指定され
た原像液、定着液により現像、定着し乾燥する。

第１図は、被検紙としてモノプレンワイヤー（90メッシ
ュ）で抄紙された坪量36g/m²の上質紙系薄洋紙を50×15
0mmに寸法に裁断し、前記の装置を用いてβ線を72時間
照射して得た原図フイルムの写真である。第３図は被検
紙として、トリプルワイヤー（65メッシュ）で抄紙され
た坪量36g/m²の前記と同種の紙について得た原図フイル
ムの写真である。両図とも不規則な形状の凝集繊維とと
もに、規則的なワイヤーマークの存在が認められる。

軟Ｘ線写真法高分解能のＸ線写真を撮影するためには波長の長い軟Ｘ
線を用いるのが有効である。以下に前掲紙パ技協誌に記
載されている方法につき、概要を述べる。軟Ｘ線発生装
置としてSOFTEX−CMR型を用いる。被検紙の大きさは90
×90mmとし、Ｘ線フイルムとしてフジソフテックスフ
イルムFG（分解能25μｍ）を使用し、ターゲット〜資料
面間距離21.5cm、管球電圧6.0KVp、電流4.0mA、照射時
間8.0分とする。現像にはフジソフドールの２倍液を
使用し、液温20℃で10分間処理する。

第５図は被検紙として、トリプルワイヤー（65メッシ
ュ）で抄紙された坪量21g/m²の上質紙系薄洋紙を90×90
mmに寸法に裁断し、前記の装置および手順により軟Ｘ線
を照射して得た原図フイルムの写真である。不規則な形
状の凝集繊維とともに、ワイヤーマークが広範囲に存在
することが認められる。

（測定用フイルムの調製法）抄紙金網はたとえばモノプレン織90メッシュ、トリプル
織65メッシュなどと呼ばれているように、金網の各線条
間の織り目は極めて小さい。そしてワイヤーマークはこ
の織り目に沈着した紙料と、各線条の重なり部分、いわ
ゆるナックル部分に沈積した紙料との質量差が現れたマ
ークである。前述したように原図フイルムには地合むら
による紙の大きな質量むらとワイヤーマークによる小さ
な質量むらが重なって記録されているのでγ値の低いＸ
線フイルムから調製した原図フイルムにレーザービーム
を照射しても、解析可能な二次元フーリエ変換像をうる
ことは困難であった。よって本発明では、ワイヤーマー
クを全体の質量分布成分の中から分離できるようにする
ため、原図フイルムの調製に用いたフイルムよりもγ値
が高いフイルムに濃淡像を写しかえて測定用フイルムを
調製する。この測定用フイルムを用いて得られたフーリ
エ変換像はハーフトーンが可及的に除かれ、コントラス
トが強調されているので、ワイヤーマークに関する特定
データを得ることがはじめて可能となったものである。
また地合改善のためには紙にあらわれたワイヤーマーク
発現の周期性を知ることも重要であるから、被検紙を可
及的に大きく採ることが望ましい。逆に測定用フイルム
の大きさは小さい方が経済上、操作上とも望ましい。

従って測定用フイルムとしては小さなスペースに多くの
情報量が盛られていることが必要で、このためにも原図
フイルムより高いγ値の感光フイルムを用いることが必
須要件となる。前記したβ線写真法では、原図フイルム
の調製には富士ＸレイフイルムＲＸシリーズ（富士写真
フイルム製、γ値1.8〜3.2）を用い、この原図フイルム
を富士写真フイルム製ミニコピーフイルム（商品名、γ
値3.7）を装着した１眼レフカメラで接写撮影後、これ
を現像定着して測定用フイルムを調製し、爾後これを用
いて好結果が得られた。上記のように測定用フイルムの
γ値は相対的に定められるものである。なお、原図フイ
ルムには一般にＸ線フイルムが用いられるので、測定用
フイルムのγ値は上記条件を前提としてγ値2.0以上の
ものを用いることができ、3.0以上が更に好ましい。

（フーリエ変換用装置の概要）第６図は本発明測定法に用いるフーリエ変換用装置の一
例を示す概略図である。この装置はレーザー光源１、レ
ーザー光線を所定のビーム径に拡げるエキスパンダーレ
ンズ、たとえば顕微鏡用対物レンズ２、迷光やレンズ表
面のほこりなどによる回折光を除去するピンホール３、
拡げられたビームを平行線に変換するレンズ、いわゆる
コリメーターレンズ４、測定用フイルムをセットするホ
ルダー５、フーリエ変換レンズ６、逆フーリエ変換レン
ズ７、前記各光学系の光軸を合わせるための架合８から
構成されている。９は前焦点、10は後焦点である。な
お、ホルダー５はフーリエ変換レンズ６の後に位置して
もよい。レーザー光源は最も簡便なHe−Neレーザー光源
を用いることができる。照射は通常、測定用フイルムの
表面側に行なう。なお、この装置例では測定用フイルム
として大きな35mm×23mmの前記ミニコピーフイルムを用
い、レーザービームの直径は20〜30mmの平行線に変換で
きるように各光学系を設計したから、この測定装置の手
軽さが理解されよう。

（フーリエ変換像からワイヤーマークを測定する方法）本発明測定法の原理を以下に述べる。いま均一な太さの
横線のみが等間隔に張られた金網を被写体モデルとして
原図フイルムを調製し、これから作られた測定用フイル
ムを用いてフーリエ変換像を得たとする。

このフーリエ変換像は第７図Ａに示したように原点に０
次としてＰ₀、原点を中心とした点対照の位置に１次と
してＰ₁，Ｐ₂、２次としてＰ₃、Ｐ₄等それぞれの像（ス
ポット）がＰ₀〜Ｐ₄を結んだ点線上に在るように形成さ
れる。この原図フイルムには金網のみ即ち短周期成分の
みが現わされ、長周期成分は存在しないから、そのフー
リエ変換像には前記した星雲は存在しない。以上のこと
から該点線と直交する規則的パターン（第７図Ｂの実
線）が原図フイルムに含まれていることが判るため、角
度θを測定することにより該規則的パターンの方向性が
求められる。次に１次の点、２次の点は０次の点を中心
とした同心円上にでき、の関係になること、および原図の規則的な繰り返し間隔
ｄが倍に広くなればはa/2となり、繰り返し間隔が半分となればは２ａとなることが知られているからを測定する。

これによって規則的パターンの繰り返し間隔即ち被写体
モデルの横線間隔を特定できる。

実際の抄紙金網の構造は縦、横の線条から成り、さらに
単線、より線などが用いられているから第７図Ａに示し
た原点Ｐ₀を通る点線は少なくとも２以上となる。また
被検紙についてのフーリエ変換像には星雲も存在する。
第２図は第１図の原図フイルム（坪量36g、モノプレン
ワイヤー90メッシュ抄造）→測定用フイルムを用いたフ
ーリエ変換像の写真、第４図は第３図の原図フイルム
（坪量36g、トリプルワイヤー65メッシュ抄造）→測定
用フイルムを用いたフーリエ変換像の写真である。各フ
ーリエ変換像は第６図の９の位置でネオパンSS（γ値
0.6）を用いて撮影した。第１図と第３図、第２図と第
４図はそれぞれ同じ倍率である。これらを比較すると同
種の紙であっても抄紙したワイヤーの種類によって、星
雲の現われ方、スポットの相対的位置、スポットの大き
さ、スポットの光学的濃度等がそれぞれ特徴的であるこ
とが判る。図示してはいないが、第５図の原図フイルム
（坪量21g/m²、トリプルワイヤー65メッシュ抄造）→測
定用フイルムから得たフーリエ変換像は、坪量が小さい
こともあり上記のものとは更に異なる特徴を有してい
た。これらの各フーリエ変換像につき、前記第７図で説
明した手法により、各々の点線上の成分につき角度θお
よび繰り返し間隔を測定することにより被検紙にあらわれたワイヤーマー
クの態様を測定することができる。なお、光学的濃度の
大小は特定位置のワイヤーマークの強さなどをあらわす
がJIS Z 8120に準拠して測定することができる。

本発明測定法を工業上簡易に利用する手段としては予め
繰り返し間隔を判っている市販の各種のワイヤーについ
て、そのフーリエ変換像を作成すること、前記のように
各種の紙についてフーリエ変換像を作成すること、これ
らの θ、光学的濃度、大きさ等を測定しておくこと等によっ
て基準図表を作成し、これらと被検紙のフーリエ変換像
を対比させてワイヤーマークの態様を検知することが望
ましい。このようにすればワイヤーマーク以外の規則的
成分が存在する場合にもその発見、分離が可能となる。

被検紙についてのフーリエ変換像には前記したように長
周期成分をあらわす星雲と、短周期成分（規則的成分）
をあらわすスポットとがあらわれるが、この星雲のみを
除いてスポットを示す回折光だけを通過するような空間
フィルターを第６図の９の位置において逆フーリエ変換
させると原図中の、即ち被検紙にあらわれたワイヤーマ
ークを鮮明に再生することができる。

本発明測定法と構成の一部が異なるが、同一の効果を示
すものとして、次に述べる方法を提示することができ
る。即ち、走査型電子顕微鏡、光学顕微鏡等を用い、被
検紙表面を撮影して、表面の凹凸分布が反射映像として
あらわされたものを原図フィルムとして用いること、ま
たは触針式粗さ試験器を用いて被検紙の断面形状を粗さ
曲線として描き、これを濃淡像におきかえてフィルム上
にあらわし原図フィルムとして用い、以後の手順を本発
明測定法と同様に行なう測定法である。本発明測定法に
用いる原図フィルム上の濃淡像が、被検紙の質量分布を
示すのに対し、上記の場合には表面の粗さ分布を示す点
が異なるが、二次元フーリエ変換によりワイヤーマーク
成分を分離、測定することができる点は同様である。

〔発明の効果〕

本発明測定法は以下に述べる効果を有する。

(1)本発明測定法は全体の質量変動のうちワイヤーマー
クのような規則的成分の変動を分離して解析するから、
地合の変動に対して原因別に対処しやすい。

(2)ワイヤーマークの変動の強さ、周期性、方向性まで
も含めて測定することができるから、紙の生産現場に直
接応用することができる。

(3)逆フーリエ変換により得られるワイヤーマークの再
生像は、写真により従業者に理解されやすいから技術指
導に用いうる。

(4)抄紙用ワイヤーの特性を知ることができるから、ワ
イヤーメーカーにおける設計、製造に役立てることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は凝集した繊維の形状に関する。第１図はβ線密着写真の一例を示す質量分布写真（原図
の写真）、第２図はそのフーリエ変換像の写真、第３図
はβ線密着写真の他の一例を示す質量分布写真（原図の
写真）、第４図はそのフーリエ変換像の写真、第５図は
凝集した繊維の軟Ｘ線写真法による質量分布写真（原図
の写真）、第６図は本発明測定法に用いる装置の一例を
示す概略図である。また第７図は本発明測定法の原理を
説明する図で、Ａはフーリェ変換像の位置を示す図、Ｂ
はＡから得られる規則的パターンを示す図である。１…レーザー光源、２…エキスパンダーレンズ、３…ピ
ンホール、４…コリメーターレンズ、５…測定用フィル
ムのホルダー、６…フーリエ変換レンズ、７…逆フーリ
エ変換レンズ、８…架台、９…前焦点、10…後焦点。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検紙にβ線またはＸ線または可視光線を
照射して、被検紙の質量分布が濃淡像としてあらわされ
た原図フイルムを調製した後、この濃淡像を前記原図フ
イルムよりもγ値が高くかつγ値が２．０以上の感光フ
イルムに写しかえて測定用フイルムを調製し、しかる
後、所定の径に拡大されたレーザービームを前記測定用
フイルムに照射し、その透過光を二次元フーリエ変換ま
たは二次元逆フーリエ変換せしめることを特徴とする紙
のワイヤーマークの光学的測定法。