JPS63163278A - 紙の地合、特にワイヤ−マ−クの光学的測定法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は紙の地合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地合、特にワイヤーマ
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、填料等の分布状聾をい
うが、いわゆる紙の地合むらは質量（坪量）もしくは厚
さむらとしてあられれる。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、紙の品質の型
持性とされている。

地合むらのうち、ワイヤーマークと呼・ばれるものは抄
紙金網のメツシュ構造に起因し、微小な厚さ変動が規則
的に連続してあられ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ろ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
ィルム上にとらえ、これを現像、定着して紙の質量分布
がａ淡像として固定されたネガフィルム（以下、原図フ
ィルムという）を調製する。このフィルムの黒化度を光
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、地合を数量化ずろ方法である（β線につい
ては紙べ技協誌、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〕

前記の原図フィルムには、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、前記原図フィルム上の濃淡像を予め一定以上の
γ値（ガンマ−値）を有する感光フィルム上に接写撮影
し、得られたネガフィルム（以下、測定用フィルムとい
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、通常の感光フィルム上に結像さＤ−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）をしって描き出され、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、換金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、披倹祇の質量分布が濃淡像としてあらわされた
原図フィルムを調製した後、この濃淡像を前記原図フィ
ルムよりもγ値の高い感光フィルムに写しかえて測定用
フィルムを調製し、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ィルムに照射し、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地合、特にワイヤーマーク
の光学的測定法に関する。

以下、本発明測定法を構成要素類に、実施例を挙げなが
ら詳細に説明する。

（原図フィルムの調製法） 本発明が特定する測定用フィルムは、前記したように原
図フィルムから再調製される。以下まず原図フィルムの
調製法について述べる。原図フィルムの調製法としては
、被検紙の質量変動が感光フィ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
線照射なとが知られており、また可視光を利用できる場
合らある。こ＼ては本発明の実施に好適に用いることか
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、感光フィルム
としてＸ線フィルムを用いる前掲紙バ技協誌所載の方法
によれば、放射線プラスチックシートは英国原子力公社
制のもので、放射性同位元素１４Ｃを含育するポリメタ
クリル酸メチルフィルム　（４Ｘ　１３ＣＩ１１％密度
１．２ｇ／ｃｍ１、ノートの放射能の強さ２０μＣｉ／
ｇ）を用いることかできる。Ｘ線フィルムとしては富士
ＸレイフィルムＲＸシリーズ（商品名、富士写真フィル
ム製）、コダックス社製のクリスタレックス（Ｃｒｙｓ
ｔａｌｌｅＰｌ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線フィルム
との間に被検紙を挟み、密着してデシケータに入れ、２
０℃、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、被検紙としてモノブレンワイヤー（９０メツ
ンユ）で抄紙された坪ｆｆ１３６ｇ／ｍ２の上質紙系薄
洋紙を５０Ｘ　１５０ｍｍの寸法に裁断し、前記の装置
を用いてβ線を７２時間照射して得た原図フィルムの写
真を示す図である。第３図は被検紙として、トリプルワ
イヤー（６５メツンユ）で抄紙された坪量３６ｇ／ｍ’
の前記と同種の紙について得た原図フィルムの写真を示
す図である。両図とも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炊Ｘ
線を用いるのが有効である。以下に前掲祇パ技協誌に記
載されている方法につき、概要を述へる。軟Ｘ線発生装
置として５ＯＦＴＥＸ−ＣＭＲ型を用いる。被検紙の大
きさは９０Ｘ　９０ｍｍとし、Ｘ線フィルムとしてフジ
ソフテゾクス０フィルムＦＧ（分解能２５μｍ）を使用
し、ターゲラトル試料面間距離２１．５ｃｍ、管球電圧
６．０ＫＶｐ、電流４．０ｍＡ、照射時間■ ３．０分とする。現像にはフジソフトールの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メソ
シユ）で抄紙された坪ｆｆ１２１ｇ／ｍ”の上質紙系薄
洋紙を９０Ｘ　９０ｍｍの寸法に裁断し、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ィルムの写
真を示す図である。ワイヤーマークが広範囲に存在する
ことが認められる。

（測定用フィルムの調製法） 抄紙金網はたとえばモノプレン織９０メツシュ、トリプ
ル織６５メツ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。従ってγ値の低いＸ線フィルムからＲ
製した原図フィ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ろことは困難であっ
た。よって本発明では、原図フィルムの調製に用いたフ
ィルムよりもγ値が高いフィルムに濃淡像を写しかえて
測定用フィルムを調製する。このようにして得られたフ
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かはじめて可能となったものであ
る。また地合改簿のためには紙にあられれたワイヤーマ
ーク発現の周期性を知ることら重要であるから、被検紙
を可及的に太き（採ることが望ましい。逆に測定用フィ
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ｉ＋＋定用フィ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、この几めにも
原図フィルムより高いγ値の感光フィルムを用いること
が必須要件となる。前記したβ線写真法では、原図フィ
ルムの調製には富士ＸレイフィルムＲＸシリーズ（富士
写真フィルム製、γ値１．８〜３．２）を用い、この原
図フィルムを富士写真フィルム製ミニコピーフィルム　
（商品名、γ値３．７）を装置した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ィルムを調製し
、爾後これを用いて好結果が得られた。上記のように測
定用フィルムのγ値は相対的に定められるらのである。

なお、原図フィルムには一般にＸ線フィルムが用いられ
るので、測定用フィルムの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？こ好ましい。

（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
クリメーターレンズ４、測定用フィルムをセットするボ
ルダ−５、フーリエ変換レンズ６、逆フーリエ変換レン
ズ７、面記各光学系の光軸を合イっせるための架台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Ｉｃｅ−Ｎｅレー
ザー光源を用いることかでさる。照射は通常、測定用フ
ィルムの表面側に行なう。なお、この装置例では測定用
フィルムとして大きさ３５ｍｍＸ　２３ｍｍの前記ミニ
コピーフィルムを用い、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
原図フィルムを調製し、これから作られた測定用フィル
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参考図Ａに示したように原点に０
次としてＰＯ１原点を中心とした点対照の位置に１次と
してＰいＰ７．２次としてＰ３、Ｐ。

等それぞれの象（スポット）がＰ。−Ｐ４を結んだ点線
上に在るように形成される。この原図フィルムには金網
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（参考図Ｂの実線）が原図フィルムに含まれている
ことが判るため、角度０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、ＰＯＰＩ＝
ＰＱＰｔ＝ＰＩＰ３＝Ｐ２Ｐ、＝ａ　　−（１）の関係
になること、および原図の規則的な繰り退し間隔ｄが倍
に広くなればＰ。Ｐ、はａ／２となり、繰り返し間隔が
半分となればＰ。Ｐｌは２ａとなることが知られている
からＰ。Ｐ、を測定する。

これによって規則的パターンの操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参琴図Ａに示し
た原点Ｐ。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図の原図フィルム　（坪ｆｆｉ　３６ｇ、
モノブレンワイヤー９０メツツユ抄造）−測定用フィル
ムを用いたフーリエ変換像の写真を示す図、第４図は第
３図の原図フィルム　（坪ｆｉ　３６［ｉ、トリプルワ
イヤー６５メツシユ抄造）−測定用フィルムを用いたフ
ーリエ変換像の写真を示す図である。各フーリエ変換像
は第６図の９の位置でネオパ？５Ｓ（７値０，６）を用
いて撮影しｆコ。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図の原図フィルム　（坪ｆ
ｆｉ　２１ｇ／ｍ’、トリプルワイヤー６５メソンユ抄
造）−測定用フィルムから得たフーリエ変換像は、坪ｍ
　ｈ＜　ｚＪｓ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
、前記参考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Ｐ。Ｐ、を測定する
ことにより被検紙にあられ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れすがＪＩＳ　
Ｚ　８１２０に塾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
繰り返し間隔の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Ｐ。Ｐｌ、θ、光学的濃度、大きさ等を測定してお
くこと等によって法学図表を作成し、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
印することか望ましい。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
周期成分をあられす星雲と、短周期成分（規則的成分）
をあられすスポットとかあられれるが、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、第７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、即ち被検紙にあらつれｆ
こワイヤーマークを鮮明に再生することかて玉る。

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
られし京図フィルムとして用い、以後の手順を本発１ｊ
ｌｌ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祖さ分布を示す
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存する。

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χ・を処しやすい。

２、ワイヤーマークの変動の強さ、周期性、方向性まで
ら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。

【図面の簡単な説明】

第１図はβ線密着写真の一例を示す質量分布図（原図）
、第２図はそのフーリエ変換像の写真を示す図面、第３
図はβ線密着写真の他の一例を示す質量分布図（原図）
、第４図はそのフーリエ変換像の写真を示す図、第５図
は炊Ｘ線写真法による質量分布図（原図）、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。 １・・レーサー光源、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　・を
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・・面塩
点、　ＩＯ・・・後焦点。 事　１　図 ←−・１ｏ１鷲− 隼　２回 第　３１ 秦夕　図 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示 昭和６１年特許願第３０８５２６号 ２、発明の名称 紙の地合、特にワイヤーマークの光学的測定法３、補正
をする者 事件との関係　　特許出願人 郵便番号　　４１７ ４、補正命令の日付　　昭和６２／ｉＥ３月４日（発送
日　昭和６２年３月３１日） ５、補正の対象 明細書の「図面の簡単な説明」の欄 （１）明細書第１６頁第８行のあとに、改行して次の文
を加入する。 「第１図ないし第４図は凝集した繊維の形状に関する。 」 （２）明細書第１６頁第９行〜第１Ｏ行および同書同頁
第１２行の 「質量分布図（原図）、」を 「質量分布写真（原図の写真）、」と補正する。 （３）明細書第１６頁第１０行〜第１１行の「写真を示
す図面、」を 「写真、」と補正する。 （４）明細書第１６頁第１３行の 「写真を示す図、」を 「写真、」と補正する。 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示　　　　　　　　゛ 昭和６１年特許類第３０８５２６号 ２、発明の名称 款の地合、特にワイヤーマークの光学的測定法３、補正
をする者 事件との関係　　特許出願人 郵便番号　　４１７ 住　所　　　静厨県富士市原田５０６番地４、補正命令
の日付 令殆箱′上 ５、補正の対象　　　　、 明ａｔ書の「発明の詳細な説明」の欄 「１凹面の藺導４８か月」の７閏 Ｃ９狛ＬＬｖ内容 （υ　明、袷書の下よ乙曾＋：ｒ＄糞さ、子、す回」と
ありξ「写ｉ、！］と補正する。 峯７曾　峯よ付、 第７（＄８行。 第　３　曾　　　第　５　イブ　。 第　＋２　　匂　　　二５１　丁　才子。 勇ら　Ｉ　３　只　　　第　２　　ｆｉ〜１３３　イブ
。 （２１Ｂ月系田」「茅　Ｉ　Ｃ役　９ト　１３　行〜第
　１　今　行　０き。 「第５図は旦１し人繊維の漱Ｓ←線Ｓ濃法）；１；１６
質量か今写真（原）コの３真〕、」し持工する。 手　　続　　補　　正　　書 昭和６３年３り／／日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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ィル
   ムを調製した後、この濃淡像を前記原図フィルムよりも
   γ値の高い感光フィルムに写しかえて測定用フィルムを
   調製し、しかる後、所定の径に拡大されたレーザービー
   ムを前記測定用フィルムに照射し、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
   を特徴とする紙の地合、特にワイヤーマークの光学的測
   定法。