JPS62156544A - 紙の水分量測定装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ・ぐ産業上の利用分野〉 本発明はシート状の紙の水分量を測定する装置に関し、
更に詳しくは、構成が簡単で、＋１１１定面積か小さく
、感度の優れた紙の水分量測定装置に関する。。

・、従来の技術〉 紙の水分量は、抄紙機または塗工機において紙の品質を
維持する上で重要イζ管叩項口となっている。

第６図及び第７図は紙の水分量をＩす定する為の従来装
置であって、第６図（Ｊ−回透過方式の水分量測定装置
を示し、第７図は多重散乱方式の水分量測定装置を示す
。

第６図において、１．２は被測定体である紙３を挾んで
対向配置された一対のヘッドで、上側のヘッド１は照射
部を、下側のヘッド２は検出部を構成する。

照ａ・１部１内にａ３いて、４は光源で、ここからの丸
はレンズ５により平行光線にされ、回転フィルタ６に与
えられる。回転フィルタ６には二種類の光学フィルタ５
　ａ、　６　ｂ　／）＜Ｒ５ｔけられており、光学フィ
ルタ６ａによって、水分によって吸収を受けないスペク
トル帯域（波ＩＬ’１．８０μｍ〉の基準光を発生させ
、光学フィルタ６ｂによって、水分によって吸収される
スペクトル帯域（１，９５μｍ）の測定光を発生させる
。

これらＭｌ光と測定光とは、回転フィルタ６の回転に従
い、照射窓７から紙３へ時分割的に無用される。

ｔｆｔ　３を透過した光は入射窓８より検出部２内に入
り、１！九レンズ９で集光された後光検出部１０によっ
て検出される。１１は演ｎ器で、検出器１０から時分割
的に与えられた測定光に基づく測定信号Ｍと基準光に基
づく基準信号Ｒとをホールドし、Ｍ／Ｒなる演算を行う
。信号Ｍ、Ｈの比をとることによって、光源４並びに光
検出器１０の特性の変化を打消し、温度変動による影響
のない信号を１９でいる。

しかしながら、このような−回透過方式の場合、紙質に
よって感度が変り、表面での散乱の少ないティッシ・ベ
ーパーのような紙を測定づる場合、ｍ度が大幅に低下す
る欠点があった。

これに対し、特公昭５８−７９３８＠により第７図に示
すような散乱方式の水分Ｂ）測定装置が提案されている
。図中、第６図における要素と同じ要素には同一符号を
付し、これらについてのＵ１明はδ略する。１２は光源
４からの光を断続する回転体で、この部分には第６図に
Ｊ３けるような光学フィルタは設けられていない。照射
部１の照射窓７と検出部２の入射窓８とは互いにずれて
設けられており、照射部１と検出部２の対向面には反射
膜１３．１４が設（うられている。照射窓１からの断続
光は、反射膜１３．１４間で乱反射され検出部２へ導か
れる。

入射窓８からの光は光分割器１５で部分され、一方は、
Ｍイコ号系、即も、光学フィルタ１６、レンズ１７を経
て光検出器１８に導かれ、他方は、Ｒ信号系、即ら、光
学フィルタ１９、レンズ２０を絆て光検出器２１に導か
れる。光検出器１８゜２１力目らの信号は演算器２２に
加えＩうれ、Ｍ　、／　Ｒなる演算が行われる。

このような散乱方式の場合は、紙３を挾み反射膜１３．
１４間で光が多申反用される為、光路長が長くとれ、感
度が上がり、Ｓ／Ｎ比が向上する利点がある。

しかしながら、このような方式による場合、照射窓７と
入射窓８とをずらして設置する為、装置が大型、かつ複
鉗になる欠点があった。

また、入射窓８は乱尺射光を導く為にかなりの面積を待
っている為、祇３の耳端付近では測定が行えない欠点が
あった。

更にまた、反射膜１３．１４には粗３から汚れ、紙粉等
が付着し、これによって測定結果が大きく影響を受ける
欠点があった。

・ぐ発明が解決しようとする問題点〉 本発明の解決しようとする技術的課題は、多重散乱方式
におけると同等な感洩を有し、構成が簡単且つ小型で、
前記反則膜の汚れの問題が根本的に発生しない紙の水分
計測定装置を実現することにある。

・く問題点を解決するための手段フ・ 本発明の構成は、水分により吸収を受けるスペクトル、
ｊｊＦ域の測定光と水分によって吸収を受けないスペク
トル帯域の基準光とを時分割的に照射する光源と、シー
ト状の紙を挾んで前記光源と反対側に配置され、前記紙
を一回通過した前記光源からの透過ｔＴ１を検出する透
過光検出手段と、前記シート状の紙に対し前記光源と同
じ側に配置され、ｊＦ＋記紙で一回反射された前記光源
からの透過光Ｔ１を検出する反射光検出手段とを具備し
、多重散乱方式における検出光を表わす式 ｌ１ｎｆ＝に１・ＴＩ＋に２・Ｔ２・・・＋Ｋｍ−Ｔｍ （但し、ｌ１ｎｆ：検出多重散乱光、Ｔｍ：前記紙とｍ
回会合した透過光、Ｋｍ：確率係＠）を、前記ｉＭ過光
と反射光の各光束を表わづ式、Ｔｍ＝Ｔ（ｍ−１＞　・
Ｒ１＋Ｒ（ｍ−１）　・ＴＩＲｍ＝Ｔ（ｍ−１）−Ｔ１
＋Ｒ（ｍ−１）　・Ｒ１（但し、Ｒｍ二前記紙とｍ回会
合した反射光）を用いて、透過光ＴＩ、透過光Ｔ１、並
びにＷＩ率係数Ｋ　ｍで表わされる式に変形し、この式
に基づき、前記透過光検出手段で検出された一回透過光
Ｔ１信号並びに前記反り１光検出手段で検出された一回
透過光Ｔ１（ｉ号より、前記測定光が照射されたどきの
測定信号並びに前記基準光が照射されたときの基準信号
を演停し、これら信号に填つき紙の水分量を測定するよ
うにしたことにある。

；作用ン・ 前記の技Ｈｊ手段は次のように作用する。ＩＩら、前記
多重散乱方式における検出光を表わ寸式中、確率係数に
１．に２・・・Ｋ　ｍは多！ｆ！、散乱方式の測定系の
幾何学的条件で決まる定数であり、これら定数を与え、
−回透過光Ｔ１及び−回度射光Ｒ１を検出して与えれば
、多重散乱方式の場合と同様、高感度な１３号がｉ９ら
れる。

また、本発明の測定系は、−回透過光及び−回度射光を
検出する方式である為、測定面積を小さ・く出来、また
装置全体を筒中、小型にすることができる。更にまた、
反射膜、散乱膜を必要としない為、この部分の状態変化
によって特性が′り化するというような問題が根本的に
発生しない。

〈実施例〉 以下図面に従い本発明の詳細な説明する。先ず本発明実
施例装置の具体的構成を詳細に説明する前に本発明の原
理について説明を行う。第４図は第７図の多重散乱方式
の水分量測定装置において、多用敗乱光を受光する状態
を示す説明図である。図中、第７図における要素と同じ
要素には同一符号が（＝ｊされている。照射窓７より照
射された光は図示するように種々のルートを通って入射
窓８に達する。光が反射膜１３，１４で乱反射され、紙
３ど会合する回数は１回から無限回まであり、これら光
は入射窓８を通し光検出器によって検出される。検出さ
れる多重散乱光は一般的に以下の式によって表わされる
。

１　　１ｎｆ＝に１−Ｔ１＋に２’　　丁　２　・　　
・　　・十　Ｋｍ−７ｍ　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　・・・　　（１）（１目し、ｊｉｎｆ：検出
多重散乱光、Ｔｍ：前記紙とｍ回会合した透過光、１〈
ｍ：確率係数）一方、各光束は、第５図に示すように、
紙３とｍ回会合した透過光「ｍは、紙３と（ｍ−１）回
会合した光と、−回透過光Ｔ１及び−回度制光Ｒ１との
積で、 Ｔｍ＝Ｔ　（ｍ−１）・Ｒ１＋Ｒ（ｍ−１）　・Ｔ’＋
・・・（２） で表わされ、また、紙３とｍ回会合した透過光Ｔｍは、
紙３と（ｍ−１）回会合した光と、−回透過光Ｔ１及び
−回度射光Ｒ１との積で、Ｒｍ＝Ｔ（ｍ−１）　・Ｔ１
＋Ｒ（ｍ−１）−Ｒ１・・・（３） で表わされる。

ところで、（１）式においてｍは無限にある訳ではなく
、所定回数以上の乱反射光は無視することができる。実
験によれば、反射膜１３．１４間が１Ｑｍｍで、光源４
の光軸と光検出器２１の光軸との距離１−（第４図参照
）が６０ｍｍで、紙３が新聞用紙の場合、ｍ＝４でほぼ
減衰してしまった。従って、この場合、Ｔｍ、Ｒｍのう
ち、ｍ≧５はＲ？ＪＪすることが出来る。

ｍ＝１〜４について、（２）、（３＞式よりＴｍ、Ｒｍ
＠求める。

ｍ・−１の場合、 丁１−下１　　　　　　　　　　　　・・・（４）Ｒ１
＝　Ｒ１・・・（５） ｍ＝２の場合、 Ｔ　２　＝　’ｌ−１・　Ｒ１＋Ｒ１・　Ｔ１−２Ｒ１
・　Ｔ１　　　　　　　　　　　　　・・・　（６）Ｒ
２＝　Ｔ　１　　・　Ｔ１＋Ｒ１・　Ｒ１＝　１−１２
＋Ｒ１２・・・（７） ｍ＝３の場合、 ’Ｔ’　３−　Ｔ　２　　・　Ｒ１−＋−Ｒ２・　Ｔ１
＝３Ｒ１２・Ｔ１＋Ｔ１’　　　　　・・・（８）Ｒ３
＝　Ｔ　２　　・　Ｔ１＋Ｒ２・　Ｒ１＝　３１１１　
　・　Ｔ１２　＋　Ｒ１：Ｉ　　　　　・・・（９）ｍ
＝４の場合、 Ｔ４−丁３・Ｒ１＋Ｒ３・Ｔ１ ＝４Ｒ１・Ｔ　１　”　＋４　Ｒ１’・Ｔ１、、、（１
０） Ｒ４−Ｔ３　　・　Ｔ　１　　＋　Ｒ３・　Ｒ１＝Ｔ１
４　　＋６Ｒ１２・　１°１２　＋Ｒ１’・・・（１１
） これらを用いて（１）式を変形すると、〈１）式は一回
透過光Ｔ１、−回透過光Ｔ１並びに確率係数Ｋｍのみで
表わすことが出来る。また確率係数Ｋｍは多重散乱方式
の測定系の幾何学的条件によって決まる定数で、これを
特定することは可能である。

本発明では、このようにして求めた式に、−回透過光Ｔ
１の検出信号及び−回透過光Ｔ１の検出信号を与え、測
定系は一回透過光（構成及び−回度制光構成のまま、多
重散乱方式と同様な高感度なイ六号を１ｑるものである
。

第１図は本発明の第１の実施例装置の断面図である。図
中、第６図及び第７図における要素と同じ要素には同一
符号が付されている。２３は光源で、測定光と！２！準
光とを時分割的に紙３に対し斜め方向より照射する。２
４は紙３を一回通過した光源２３からの透過光Ｔ１を検
出する透過光検出器である。２５は紙３に関し光源２３
と同じ側に配置され、紙３で一回反射された光源２３か
らの透過光Ｔ１を検出する反射光検出器である。

このようＩ：に構成で、透過光検出″３２４、反射光検
出器２５で検出された一回透過光Ｔ１及び−回透過光Ｔ
１に対応する信号は本図では図示されていないコンピュ
ータを用いた演尊手段に与えられ、（１）式の演算が施
され、前記測定光が照射されたときの測定信号並びに前
記琲準光が照射されたときの基準信号をＩｌ’ｌている
。

このような演口で得られた測定信号と基準信号は、この
後これらの比がとられ、光源２３並びに検出器２３．２
４の特性の変化を補償した出力信号を１１７でいる。

第２図及び第３図は本発明の第２、第３の実施例装置を
示す断面図である。これらの図にＪ３いて、第１図にお
ける要素と同じｃｃ県には同一符号が付されている。第
２図の実施例装置では、−回度射光検出器２５の周囲に
光源２３′を付設し光源を複故にした構造になっている
。第３図の実施例装置の１８合、光源２３と一回度射光
検出ｉ！！ｉ２４とは対向配置され、紙３に対し光源２
３からの光が垂直に照射される構造となっている。

これら実施例装置において検出された信号は第１図の実
施例装置の場合と同様、〈１）式を用いて演算処理され
る。尚、第１図の実施例装置では、ｖ４棹によって得ら
れた測定信号と基準信号との比をとって出力信号として
いるが、１１ｔ３が新聞用紙のような場合、この中に含
まれる故紙の闇によって紙の光学的条件、即ち、紙の透
過率が変って誤差となる。これを補償する方法として、
特開昭５６−１３８２４０号に示される方法が利用でき
る。即ら、この方法によれば、故紙の吊に関４する信号
として、多重散乱方式で検出された基準信号と透過方式
で検出された基準信号との比を求め、この信号によって
補償を行っている。本発明に４３いても、（１）式の演
算を施した、多重散乱方式と特性の似た基準信号と、こ
の演算を施さない一回透過の基準信号との比を求め、こ
の信号を用いて前記出力信号を補償するようにすれば、
故紙の彰彎を除くことが出来る。

〈発明の効果〉 本発明によれば、多重散乱方式におけると同な感度を有
し、構成が簡単且つ小型で、前記厚膜の汚れの問題が根
本的に発生しない。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明実施例装置を示す面図、第１
１図及び第５図は本発明の詳細な説明る為の説明図、第
６図及び第７図は従来装冒の面図である。 １．２・・・ｌ＼ラッド３・・・紙、２３．２３’　・
・・光２４・・・−回透過九検出器、２５・・・−同厚
射光検器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）水分により吸収を受けるスペクトル帯域の測定光
   と水分によって吸収を受けないスペクトル帯域の基準光
   とを時分割的に照射する光源と、シート状の紙を挾んで
   前記光源と反対側に配置され、前記紙を一回通過した前
   記光源からの透過光Ｔ１を検出する透過光検出手段と、
   前記シート状の紙に対し前記光源と同じ側に配置され、
   前記紙で一回反射された前記光源からの反射光Ｒ１を検
   出する反射光検出手段とを具備し、多重散乱方式におい
   て検出光を表わす式 Ｉｉｎｆ＝Ｋ１・Ｔ１＋Ｋ２・Ｔ２・・・ ＋Ｋｍ・Ｔｍ （但し、Ｉｉｎｆ：検出多重散乱光、Ｔｍ：前記紙とｍ
   回会合した透過光、Ｋｍ：確率係数）を、前記透過光と
   反射光の各光束を表わす式、Ｔｍ＝Ｔ（ｍ−１）・Ｒ１
   ＋Ｒ（ｍ−１）・Ｔ１Ｒｍ＝Ｔ（ｍ−１）・Ｔ１＋Ｒ（
   ｍ−１）・Ｒ１（但し、Ｒｍ：前記紙とｍ回会合した反
   射光）を用いて、透過光Ｔ１、反射光Ｒ１、並びに確率
   係数Ｋｍで表わされる式に変形し、この式に基づき、前
   記透過光検出手段で検出された一回透過光Ｔ１信号並び
   に前記反射光検出手段で検出された一回反射光Ｒ１信号
   より、前記測定光が照射されたときの測定信号並びに前
   記基準光が照射されたときの基準信号を演算し、これら
   信号に基づき紙の水分量を測定するようにしたことを特
   徴とする紙の水分量測定装置。
2. （２）前記演算により求めた基準信号と一回透過光Ｔ１
   の基準信号との比から前記紙に含まれる故紙の量に関連
   した信号を得て、この信号を用いて、前記演算で求めた
   測定信号と基準信号との比の出力信号に対し補償演算を
   施し、前記故紙による紙の透過率の変化の影響を除くよ
   うにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   紙の水分量測定装置。