JPH09152400A - 含水分測定装置 - Google Patents

含水分測定装置

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JPH09152400A
JPH09152400A JP31232995A JP31232995A JPH09152400A JP H09152400 A JPH09152400 A JP H09152400A JP 31232995 A JP31232995 A JP 31232995A JP 31232995 A JP31232995 A JP 31232995A JP H09152400 A JPH09152400 A JP H09152400A
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JP
Japan
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light
light emitting
moisture content
sensitivity
wavelength side
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JP31232995A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Hanzawa
博 半沢
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 被検知物の含水分を、迅速に、しかも高精度
で測定できる、小型化及び低コスト化が可能な、近赤外
光による含水分測定装置を提供すること。 【解決手段】 発光波長の異なる複数の発光素子を有す
る発光部2と、被検知物13からの反射光を受光する受
光部5とを備えた含水分測定装置1であって、前記発光
部2は、水の吸収感度にある1.45μmにピーク感度
を持つ発光素子2aと、水の吸収感度域外の短波長側に
波長帯を持つ発光素子2bと、水の吸収感度域外の長波
長側にピーク感度を持つ発光素子2cとから成ってお
り、且つ、前記受光部5からの複数の受光信号と予め記
憶された参照データを基にして、前記被検知物13の含
水分率を判断する制御手段9を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】この発明は、発光部から近赤
外光を被検知物に照射することにより、被検知物の含水
分率を測定する含水分測定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】物質の多くには水が含まれており、含ま
れた水分量によって物質の物理的・化学的性質が変化す
るため、従来より、製品の品質管理や種々の工程管理等
において、その製品に含まれる水分を測定する、即ち、
含水分測定が必要になることが多い。例えば、電子写真
方式の複写機、プリンターにおいて、トナー画像を転写
紙に転写する時に、転写紙に含まれている水分量によっ
て電気抵抗が変化するので、良好なトナー画像が得られ
る転写を行うには、その転写紙の含水分が適当領域に維
持されている必要がある。
【0003】しかし、転写紙の含水分の量は、周囲環境
の温湿度の影響で絶えず変化し、含水分の量が4%以下
の時や10%以上の時には、画像品質に影響を与えるこ
とが分かっている。そこで、転写紙の含水分を正確に測
定する必要があるが、従来、装置内に実装できる小型の
水分センサーがなかった。物質の含水分を測定する方法
は、水の吸収波長域の赤外光と水の吸収変化の少ない波
長域の赤外光とを被検知物に順次照射して、各赤外光の
反射強度から被検知物の含水分を検出する方法があり、
この方法を実施する装置は、例えば特開昭55−297
26号公報により公知である。これらの含水分測定装置
は、被検知物に照射する波長の異なる赤外光を得るため
に、複数のフィルターを有するターレット式のセクター
を回転させて、一つの光源から波長を分離するという方
法を採用している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の含水分測定装置は、装置内の可動部を含めた装置全
体が大型化し易く、測定の高速化も困難であるという問
題点があった。また、測定を開始するに先立って、0点
校正等の準備的な操作が必要であり、しかも測定の能率
があまり良くないという問題点もあった。さらに、被検
知物の含水分率が4%以下の状態の時は、検出信号も含
水分に比例して極端に小さな変化量になり、外乱光や電
源、ノイズ等の影響を受けやすいという問題点もあっ
た。そこで、この発明は、上述した従来の問題点を解消
して、被検知物の含水分を、迅速に、しかも高精度で測
定できる、小型化及び低コスト化が可能な、近赤外光に
よる含水分測定装置を提供することを課題としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明の要旨とすると
ころは、請求項1では、被検知物へ順次に光を照射す
る、発光波長の異なる複数の発光素子を有する発光部
と、前記被検知物からの反射光を受光する受光部とを備
えた含水分測定装置において、前記発光部は、水の吸収
感度にある1.45μmにピーク感度を持つ発光素子
と、水の吸収感度域外の短波長側の1.3μm以下に波
長帯を持つ発光素子と、水の吸収感度域外の長波長側の
1.55μmにピーク感度を持つ発光素子とから成って
おり、且つ、前記受光部からの複数の受光信号を取り込
み、この複数の受光信号と予め記憶された参照データを
基にして、前記被検知物の含水分率を判断する制御手段
を備えていることである。請求項2では、前記短波長
側、及び長波長側に波長帯を持つ各発光素子は、一つの
ケース内に納められていることである。
【0006】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。図1において、含水分測定装置1は、発光素子
であるLED等の発光ダイオード2a,2b,2cから
成る発光部2、被検知物13からの反射光を受光する受
光部5、受光部5の受光信号を増幅する増幅回路からな
る検知部7、発光部2を発光させるための発光駆動部
8、発光駆動部8と検知部7を制御する制御手段であ
り、I/Oの入出力部、CPUの中央処理部、ROM及
びRAMの記憶部が内臓された制御部9、この制御部9
に接続された入力部10と出力部11、及び異常等の表
示を行う表示部12から構成されている。
【0007】発光ダイオード2a,2b,2cは、互い
に発光波長が異なり、図2に示すように、発光ダイオー
ド2aは、水の吸収感度にある1.45μmにピーク感
度を持ち、発光ダイオード2bは、水の吸収感度域を避
けた短波長側の1.3μm以下の例えば0.92μmにピ
ーク感度を持つ。又、発光ダイオード2cは、水の吸収
感度域を避けた長波長側の1.55μmにピーク感度を
持つ。発光ダイオード2bは、0.7〜1.3μmにピー
ク感度を持つ発光ダイオードでも良い。この発光ダイオ
ード2aと、発光ダイオード2b,2cは、図1に示す
ように、光軸が被検知物13における検知面の法線に対
して略対称となるように配置され、図3に示すように、
発光ダイオード2b,2cは、一つのケース14内に納
められている。
【0008】受光部5は、InGaAs系の受光素子か
ら成っており、図2に示すように、0.7〜1.7μmに
受光感度を持つものである。この受光部5は、被検知物
13における検知面の法線上で発光ダイオード2a,2
b,2cの光軸との角度が10〜40度となるような位
置に配置されている。
【0009】上記構成において、発光ダイオード2a,
2b,2cは、発光駆動部8により交互に駆動されて光
を被検知物13に照射し、受光部5は、被検知物13か
らの反射光を受光する。この受光部5が受光したことに
よる出力信号は、検知部7の増幅回路により増幅されて
制御部9に入力される。
【0010】この動作を図5に示すフローチャートから
説明する。電源がオンされると制御部9内のROMに記
憶されている測定プログラムに従って、初期設定の診断
が行われ、その結果が出力部11に測定可能、又は異常
として表示される(ステップ1、2)。測定可能であれ
ば、被検知物13が検知位置にセットされ、手動による
入力部10からの信号で測定が開始される。制御部9の
前記測定プログラムに従って、発光部2を駆動させない
時の受光部5の出力を制御部9に取り込み、検知信号P
D0として制御部9内のRAMに記憶させる(ステップ
3、4)。
【0011】続いて、図4のタイムチャートにも示すよ
うに、発光ダイオード2a,2b,2cと順次発光さ
せ、発光信号に同期して受光部5の出力を間欠的に取り
込む。発光ダイオード2aを照射光とした被検知物13
の反射光の検知信号をPD1、発光ダイオード2bを照
射光とした反射光の検知信号をPD2、発光ダイオード
2cを照射した反射光の検知信号をPD3として制御部
9に取り込まれる。これら発光ダイオード2a,2b,
2cの発光タイミングに合わせて検知信号はn回発せら
れる。
【0012】受光部5の検知信号PD1,PD2,PD
3は取り込まれると直ちに、先に取り込まれた検知信号
PD0が減算される。演算結果として、PD1=PD1
−PD0、PD2=PD2−PD0、PD3=PD3−
PD0が得られる。演算結果のPD1、PD2、PD3
は、検知信号と共にRAMに記憶される(ステップ5、
〜10)。このように、被検知物13を発光部2より照
射していない状態の受光部5の検知信号PD0を検出し
て、PDj(j=1,2,3)からPD0が差し引くこ
とにより、外乱光の影響や温度の影響等を除去してい
る。このプロセスは所定回数のn回、例えば10回繰り
返される(ステップ11)。各繰り返しの一回毎に、4
個の検出信号PD0、PD1、PD2、PD3がデータ
として得られるから、信号が順次発生するn回(n=
1,2,3,・・・,10)の繰り返しでは4n個のデ
ータが得られることになる。これらのデータはn回の繰
り返しの終了と共に、制御部9内のRAMに記憶され
る。
【0013】それぞれのデータは、ΣPD1/n、ΣP
D2/n、ΣPD3/nを演算して平均化した値をPD
1n、PD2n、PD3nとし、これらに対して (PD2n+PD3n)/PD1n=PDt の演算を行い、PDtを求める(ステップ12)。デー
タ比較ルーチンにおいて、このPDtと制御部9内のR
OMに予め記憶された参照データである含水分率%の関
係テーブルデータとが比較参照され(ステップ13)、
この比較結果に基づいて、被検知物13の含水分率が決
定される。ここで、図6に示すデータ比較ルーチンにお
いて、前記検知信号が検知出力でない場合や、検知信号
が所定範囲外にある場合には、表示部12で異常表示が
行われる。例えば、被検知物13と発光部2との距離が
適正でないために、反射光を受光部5で受光できない場
合や、外乱光が強くて受光部5の受光出力が飽和したよ
うな場合、又、n回繰り返し測定中に、被検知物13と
発光部2の測定距離が変化して検出信号が大きく変化し
た場合等が考えられる。
【0014】そして、外部設定があるか否かを判定して
(ステップ14)、外部設定があれば図7に示すデータ
補正ルーチン(ステップ15)において、外部入力があ
るか否かを判定して、外部入力があれば検知信号に基づ
く演算結果データと比較して、大きくずれていれば異常
表示を行い、外部入力がなければ回帰分析演算を行っ
て、百分率に直した含水分率を算出する。その後、外部
入力による表示指示があれば、演算結果の表示を行う
(ステップ16、17)。なお、前述したように、含水
分率の決定は、PDtとROMに記憶されているテーブ
ルデータとの比較によって行われるが、図8に示すよう
に、含水分率(%)と検知信号の出力値との関係を実験
で求めた結果より、回帰分析によって設定された数式係
数を基に演算から含水分を求めるようにしても良い。
【0015】被検知物の含水分率が4%以下の低含水分
状態になると、含水分に比例して検知信号の変化量も小
さな値となる。測定のタイミングに時間的なズレがある
ので、この実施例では、検知信号をn回取り込んで平均
化して誤差を小さくする工夫を行っているが、さらに、
検知信号として異なる波長を用いて測定することによ
り、ノイズ影響や被検知物の影響を最小限にすることが
できる。また、この実施例では、発光ダイオード2b,
2cを一つのケース14に収納しているが、発光ダイオ
ード2b,2cを別々に配置しても良い。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1によれ
ば、発光部は、水の吸収感度にある1.45μmにピー
ク感度を持つ発光素子と、水の吸収感度域外の短波長側
に感度を持つ発光素子と、水の吸収感度域外の長波長側
に感度を持つ発光素子とから成っており、且つ、前記受
光部からの複数の受光信号を取り込み、この複数の受光
信号と予め記憶された参照データを基にして、前記被検
知物の含水分率を判断する制御手段を備えているので、
外乱光や電源、熱ノイズ等の影響を受けにくく、高精度
で迅速に被検知物の含水分率を測定することができる。
請求項2によれば、前記短波長側、及び長波長側に波長
帯を持つ各発光素子は、一つのケース内に納められてい
るので、装置の小型化や低コスト化を図ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示す含水分測定装置の概略
構成図である。
【図2】発光波長と分光感度との関係を示す特性線図で
ある。
【図3】ケースに納めた発光素子を示す断面図である。
【図4】この発明の含水分測定装置の信号制御を示すタ
イムチャートである。
【図5】含水分率測定の処理手順を示すフローチャート
である。
【図6】図5中のデータ比較サブルーチンを示すフロー
チャートである。
【図7】図5中のデータ補正サブルーチンを示すフロー
チャートである。
【図8】この装置による検知出力値と含水分率との関係
を示す特性線図である。
【符号の説明】
1 含水分測定装置 2 発光部 2a,2b,2c 発光素子 5 受光部 9 制御手段 13 被検知物 14 ケース

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被検知物へ順次に光を照射する、発光波長
    の異なる複数の発光素子を有する発光部と、前記被検知
    物からの反射光を受光する受光部とを備えた含水分測定
    装置において、 前記発光部は、水の吸収感度にある1.45μmにピー
    ク感度を持つ発光素子と、水の吸収感度域外の短波長側
    の1.3μm以下に波長帯を持つ発光素子と、水の吸収
    感度域外の長波長側の1.55μmにピーク感度を持つ
    発光素子とから成っており、且つ、前記受光部からの複
    数の受光信号を取り込み、この複数の受光信号と予め記
    憶された参照データを基にして、前記被検知物の含水分
    率を判断する制御手段を備えていることを特徴とする含
    水分測定装置。
  2. 【請求項2】前記短波長側、及び長波長側に波長帯を持
    つ各発光素子は、一つのケース内に納められていること
    を特徴とする請求項1記載の含水分測定装置。
JP31232995A 1995-11-30 1995-11-30 含水分測定装置 Pending JPH09152400A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000028303A1 (fr) * 1998-11-05 2000-05-18 Hitachi, Ltd. Procede permettant de mesurer une teneur en eau, dispositif permettant de mesurer ladite teneur en eau, et procede permettant de produire un dispositif electronique
US7245377B2 (en) 2004-07-08 2007-07-17 Yokohama Electric Communications & Solutions Co., Ltd. Colorimetry device
JP2011069824A (ja) * 2009-09-25 2011-04-07 Xerox Corp 基材評価装置
JP2012524240A (ja) * 2009-04-16 2012-10-11 イブラッカー ディットマール ターゲットの含水量を判定する装置

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