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JPH11237377A - Paper and sheet quality measuring equipment - Google Patents

Paper and sheet quality measuring equipment

Info

Publication number
JPH11237377A
JPH11237377A JP3879198A JP3879198A JPH11237377A JP H11237377 A JPH11237377 A JP H11237377A JP 3879198 A JP3879198 A JP 3879198A JP 3879198 A JP3879198 A JP 3879198A JP H11237377 A JPH11237377 A JP H11237377A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
paper
detector
moisture
basis weight
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3879198A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuya Isozaki
克也 磯崎
Hiroshi Koyama
弘 小山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
Priority to JP3879198A priority Critical patent/JPH11237377A/en
Publication of JPH11237377A publication Critical patent/JPH11237377A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安全性の高い近赤外領域の光を利用して一台
の測定装置で紙の坪量、水分、塗工量、灰分等を同時に
測定できる紙やシートの品質測定装置を提供すること。 【解決手段】 近赤外光を発光する光源10と、この光
源から出射された近赤外光を集光して測定対象30に照
射する集光手段12と、この測定対象を透過した光を集
光する手段14と、この集光手段で集光された光を分光
する手段16と、この分光手段で分光された光の周波数
又は波長のスペクトル解析を行う検出器20と、この検
出器のスペクトル解析を用いて当該測定対象の坪量、水
分、塗工量若しくは灰分の少なくとも1種類を算出する
信号処理部22を有する構成としている。
(57) [Abstract] [PROBLEMS] A paper or sheet that can simultaneously measure the basis weight, moisture, coating amount, ash, etc. of paper with a single measuring device using highly safe light in the near infrared region. To provide a quality measuring device. SOLUTION: A light source 10 that emits near-infrared light, a condensing unit 12 that condenses near-infrared light emitted from the light source and irradiates the light onto a measurement target 30, and a light transmitted through the measurement target A condensing unit 14; a unit 16 for dispersing the light condensed by the condensing unit; a detector 20 for performing spectrum analysis of a frequency or a wavelength of the light dispersed by the dispersing unit; The signal processing unit 22 is configured to calculate at least one of the basis weight, moisture, coating amount, or ash content of the measurement target using spectrum analysis.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、坪量、水分率、塗
工量、灰分、フィルム厚さ等を測定する紙やシートの品
質測定装置に関し、特に単一の測定装置で複数の品質を
測定できる構造にに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a paper or sheet quality measuring device for measuring basis weight, moisture content, coating amount, ash content, film thickness, etc., and more particularly to a single measuring device for measuring a plurality of qualities. Related to measurable structures.

【0002】[0002]

【従来の技術】製紙工業においては、紙の単位面積当た
りの重量を測定する坪量計、紙の水分を測定する水分
計、紙の表面に塗工がされている場合の紙の単位面積当
たりの塗工重量を測定する塗工量計、紙の単位面積当た
りの灰分重量を測定する灰分計が用いられている。ま
た、有機合成化学工業では、フィルムやシートの厚さや
多層膜フィルムのフィルム厚さを測定することが行われ
ている。
2. Description of the Related Art In the papermaking industry, a gravimeter for measuring the weight per unit area of paper, a moisture meter for measuring the moisture of paper, and a paper meter per unit area when the paper surface is coated. And an ash meter for measuring the weight of ash per unit area of paper. In the synthetic organic chemical industry, the thickness of a film or a sheet or the thickness of a multilayer film is measured.

【0003】このような測定装置は、例えば横河技報第
24巻第107頁(1980)や第33巻第193頁
(1989)に開示されている。続いて、各測定装置の
測定原理について説明する。坪量計は、β線透過方式に
より高精度で安定した測定を行っている。水分計は、水
によりマイクロ波が吸収される現象や、波長の異なる3
種類の近赤外線の透過吸収を利用して、紙の中の水分を
精度良く測定している。灰分計は、低エネルギーX線の
透過吸収により、クレー、タルク、酸化チタン、炭酸カ
ルシウム等の灰分を測定している。
Such a measuring device is disclosed in, for example, Yokogawa Technical Report, Vol. 24, p. 107 (1980) and Vol. 33, p. 193 (1989). Next, the measurement principle of each measurement device will be described. The gravimeter performs stable measurement with high accuracy by the β-ray transmission method. Moisture analyzers use the phenomenon that microwaves are absorbed by water,
Utilizing the transmission and absorption of various types of near-infrared light, water in paper is accurately measured. The ash meter measures the ash content of clay, talc, titanium oxide, calcium carbonate and the like by transmitting and absorbing low energy X-rays.

【0004】フィルム厚さ計は、近赤外から赤外の領域
での吸収ピークをフィルタ方式で測定している。なお、
紙の厚さを測定する紙厚計では、測定装置を紙表面から
一定間隔に浮上させて、この紙厚計の変位量から紙厚を
測定するものが用いられている。
The film thickness gauge measures an absorption peak in a near infrared to infrared region by a filter method. In addition,
2. Description of the Related Art In a paper thickness gauge for measuring the thickness of paper, a paper thickness gauge is used in which a measuring device is floated at a predetermined interval from the paper surface and the paper thickness is measured from the displacement of the paper thickness gauge.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、紙の坪
量、水分、塗工量、灰分を測定する為には4種類のセン
サが必要である。このようなセンサは、紙幅方向に架設
されたフレームに沿って往復走行する構造として、少な
いセンサ台数で紙幅方向全体についての測定を行ってい
る。ところで、センサを4種類フレームに積載すると、
重量に耐えられる剛性の高いフレームが必要となり、フ
レームの製造コストが増加するという課題があった。ま
た、測定位置は紙幅方向での位置で管理しているので、
本来各測定値の測定位置は同じであることが望ましい。
しかし、各センサには物理的な大きさがあり、個別測定
位置が厳密には一致しないという課題があった。
However, in order to measure the basis weight, moisture, coating amount and ash content of paper, four types of sensors are required. Such a sensor has a structure in which the sensor reciprocates along a frame provided in the paper width direction, and measures the entire paper width direction with a small number of sensors. By the way, when sensors are loaded on four types of frames,
There is a problem that a frame having high rigidity that can withstand the weight is required, and the manufacturing cost of the frame increases. In addition, since the measurement position is managed by the position in the paper width direction,
Originally, it is desirable that the measurement position of each measurement value be the same.
However, each sensor has a physical size, and there is a problem that the individual measurement positions do not exactly match.

【0006】また、坪量計、灰分計、塗工量計には、放
射線やX線を使用しているので、使用環境、使用総量に
制限があり、またメンテナンス作業が大変であるという
課題があった。また水分計では、フィルタ回転方式を採
用しているので、高速測定ができないという課題があっ
た。さらに、フィルム厚さ計では赤外領域の光を利用し
ているので、赤外領域での吸収のない高価な部品が必要
になると共に、空気中の水分や炭酸ガスの吸収の影響を
受けないような構造上の工夫が必要になるという課題が
あった。
[0006] Further, since radiation and X-rays are used in the gravimeter, the ash meter, and the coating meter, there is a problem that the use environment and the total use amount are limited, and the maintenance work is difficult. there were. In addition, since the moisture meter employs a filter rotation method, there is a problem that high-speed measurement cannot be performed. Furthermore, since the film thickness meter uses light in the infrared region, expensive parts that do not absorb in the infrared region are required, and are not affected by moisture or carbon dioxide gas in the air. There has been a problem that such structural measures are required.

【0007】本発明は上述の課題を解決したもので、安
全性の高い近赤外領域の光を利用して一台の測定装置で
紙の坪量、水分、塗工量、灰分等を同時に測定できる紙
やシートの品質測定装置を提供することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned problems, and simultaneously measures the basis weight, moisture, coating amount, ash content, etc. of paper using a single measuring device using highly safe light in the near infrared region. An object of the present invention is to provide a paper or sheet quality measuring device that can be measured.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の請求項1の紙やシートの品質測定装置
は、近赤外光を発光する光源10と、この光源から出射
された近赤外光を集光して測定対象30に照射する集光
手段12と、この測定対象を透過した光を集光する手段
14と、この集光手段で集光された光を分光する手段1
6と、この分光手段で分光された光の周波数又は波長の
スペクトル解析を行う検出器20と、この検出器のスペ
クトル解析を用いて当該測定対象の坪量、水分、塗工量
若しくは灰分の少なくとも1種類を算出する信号処理部
22を有する構成としている。
In order to achieve the above object, a paper or sheet quality measuring apparatus according to claim 1 of the present invention comprises a light source 10 for emitting near-infrared light and a light source 10 for emitting near infrared light. A condensing means 12 for condensing the near-infrared light and irradiating the measurement target 30 with light; a means 14 for condensing light transmitted through the measurement target; Means 1
6, a detector 20 for performing spectrum analysis of the frequency or wavelength of light separated by the spectroscopic means, and at least the basis weight, moisture, coating amount, or ash content of the measurement object using the spectrum analysis of the detector. The configuration includes a signal processing unit 22 that calculates one type.

【0009】このような構成によれば、単一の光学系に
より測定対象の坪量、水分、塗工量若しくは灰分等の複
数の品質を測定できるので、測定対象の同一部分を同時
に高速測定できる。また、単一の測定装置ユニットで複
数の品質を測定できるので、従来の個別品質毎に測定装
置ユニットをフレームに搭載する型式に比較して、測定
装置の軽量化を達成できる。測定装置を搭載するフレー
ムとの関係では、フレームの軽量化を達成できる。
According to such a configuration, since a plurality of qualities such as the basis weight, moisture, coating amount, and ash content of the measurement object can be measured by a single optical system, the same portion of the measurement object can be simultaneously measured at high speed. . Further, since a plurality of qualities can be measured by a single measuring device unit, the weight of the measuring device can be reduced as compared with a conventional type in which a measuring device unit is mounted on a frame for each individual quality. With respect to the frame on which the measuring device is mounted, the weight of the frame can be reduced.

【0010】上記の目的を達成するために、本発明の請
求項10の紙やシートの品質測定装置は、近赤外光を発
光する光源10と、この光源から出射された近赤外光を
集光して測定対象30に照射する投光手段32と、この
測定対象の反射光を集光する手段34と、この集光手段
で集光された光を分光する手段36と、この分光手段で
分光された光の周波数又は波長のスペクトル解析を行う
検出器40と、この検出器のスペクトル解析を用いて当
該測定対象の厚さ、坪量、水分、塗工量若しくは灰分の
少なくとも1種類を算出する信号処理部42を有する構
成としている。
In order to achieve the above object, a paper or sheet quality measuring apparatus according to claim 10 of the present invention comprises a light source 10 that emits near-infrared light, and a near-infrared light emitted from this light source. A light projecting means 32 for converging and irradiating the object 30 to be measured, a means 34 for condensing reflected light of the object to be measured, a means 36 for dispersing the light condensed by the light condensing means, Detector 40 that performs spectral analysis of the frequency or wavelength of the light that has been spectrally separated, and at least one type of the thickness, basis weight, moisture, coating amount, or ash of the measurement target using the spectral analysis of the detector. The configuration includes a signal processing unit 42 for calculating.

【0011】このような構成によれば、単一の光学系に
より測定対象の厚さ、坪量、水分、塗工量若しくは灰分
等の複数の品質を測定できるので、測定対象の同一部分
を同時に高速測定できる。検出器は、従来のフィルタ回
転式に代えて、スペクトル解析用の検出器を用いること
で、フィルタを回転する必要がなくなり、高速測定が可
能になる。
According to such a configuration, a single optical system can measure a plurality of qualities such as thickness, basis weight, moisture, coating amount, and ash content of the object to be measured. High-speed measurement is possible. By using a detector for spectrum analysis instead of the conventional filter rotation type, it is not necessary to rotate the filter, and high-speed measurement can be performed.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下図面を用いて、本発明を説明
する。図1は本発明の一実施例を示す透過型の構成ブロ
ック図である。図において、光源10は、近赤外光を発
光するもので、少なくとも1.8μmから2.5μmの波長領
域の近赤外光を含むことが望ましく、ケモメトリクス解
析に対処するには0.8μmから2.6μmの波長領域の近赤
外光を含むことが望ましい。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a transmission type configuration showing an embodiment of the present invention. In the figure, the light source 10 emits near-infrared light, and preferably includes near-infrared light in a wavelength region of at least 1.8 μm to 2.5 μm, and 0.8 μm to 2.6 μm to deal with chemometric analysis. It is desirable to include near-infrared light in the above wavelength range.

【0013】集光手段12は、光源10から出射された
近赤外光を測定対象30の位置で一点に集光して照射す
る光学系で、ここでは凸レンズを用いている。ここで、
測定対象30は紙、フィルム、多層膜フィルム、フィル
ムをコーティングした紙等である。集光手段14は、測
定対象30を透過した集光して平行光にする光学系で、
ここでは凸レンズを用いている。分光素子16は、集光
手段14で集光された光を分光するもので、回折格子等
の分光器である。集光光学系18は、分光素子16で分
光された光を波長帯域毎に分離してアレイ検出器20に
送るものである。
The light condensing means 12 is an optical system for converging and irradiating near-infrared light emitted from the light source 10 at one point at the position of the measurement object 30, and uses a convex lens here. here,
The measurement object 30 is a paper, a film, a multilayer film, a paper coated with a film, or the like. The light condensing means 14 is an optical system that condenses the light transmitted through the measurement target 30 and converts the light into parallel light.
Here, a convex lens is used. The light separating element 16 separates the light condensed by the light condensing means 14 and is a spectroscope such as a diffraction grating. The condensing optical system 18 separates the light separated by the light separating element 16 for each wavelength band and sends the light to the array detector 20.

【0014】アレイ検出器20は、例えばInGaAs
等の素材を用いたもので、ここでは波長帯域として1.8
μm、1.9μm、2.1μm、2.3μm、2.4μmの5チャン
ネルを用意して、スペクトル解析を行っている。波長1.
8μmは、紙やシートの品質指標においては吸収の生じ
ない波長帯域として選定されたもので、他の波長帯域の
吸収度を求める際の基準となる光の強さを得る。波長1.
9μmは、水分が吸収を生じる波長である。波長2.1μm
は、セルロースが吸収を生じる波長で、紙の品質として
は坪量が対応する。波長2.3μmは、灰分が吸収を生じ
る波長である。波長2.4μmは、塗工材が吸収を生じる
波長である。なお、灰分や塗工材は成分によって吸収波
長帯域が相違するので、波長2.3μmや2.4μmに代え
て、吸収の生ずる波長を選択するのがよい。
The array detector 20 is made of, for example, InGaAs.
In this case, the wavelength band is 1.8
Five channels of μm, 1.9 μm, 2.1 μm, 2.3 μm, and 2.4 μm are prepared and spectral analysis is performed. Wavelength 1.
8 μm is selected as a wavelength band that does not cause absorption in the quality index of paper or sheet, and obtains the light intensity that is a reference when determining the absorbance in other wavelength bands. Wavelength 1.
9 μm is the wavelength at which moisture causes absorption. Wavelength 2.1μm
Is the wavelength at which cellulose absorbs, and the basis weight corresponds to paper quality. The wavelength of 2.3 μm is the wavelength at which ash causes absorption. The wavelength of 2.4 μm is a wavelength at which the coating material causes absorption. Since the absorption wavelength band differs depending on the components of the ash and the coating material, it is preferable to select a wavelength at which absorption occurs instead of the wavelength of 2.3 μm or 2.4 μm.

【0015】信号処理部22は、アレイ検出器20で求
めた各波長領域の近赤外光の吸収量をもとに、坪量、水
分、塗工量若しくは灰分の少なくとも1種類を演算す
る。なお、信号成分の小さい灰分や、干渉の多い塗工量
の測定には、ケモメトリクスと呼ばれる多変数解析技術
を用いるとよい。
The signal processing section 22 calculates at least one of basis weight, moisture, coating amount, or ash based on the absorption amount of near-infrared light in each wavelength region obtained by the array detector 20. Note that a multivariable analysis technique called chemometrics may be used to measure the ash content having a small signal component and the coating amount causing much interference.

【0016】図2は、坪量の異なる紙と吸光度の関係の
一例を説明するで、ここでは波長に代えて波数[cm-1]
を用いている。測定サンプルは、8種類のトレシングペ
ーパ1〜8を用いており、坪量は軽い順から45,50,50,6
0,75,120,170,180[g/m2]となっている。
FIG. 2 illustrates an example of the relationship between paper having different basis weights and absorbance. In this case, a wave number [cm -1 ] is used instead of a wavelength.
Is used. As the measurement sample, eight kinds of tracing papers 1 to 8 were used, and the basis weight was 45, 50, 50, 6 from the lightest.
0, 75, 120, 170, 180 [g / m 2 ].

【0017】図3は、図2の吸光度の波数による一次微
分を表している。波数5200[cm-1]は、水分が吸収を生
じる波長1.9μmに対応するもので、一次微分がゼロと
なっている。波数4800[cm-1]は、セルロースが吸収を
生じる波長2.1μmに対応するもので、一次微分がゼロ
となっている。灰分は、波数4600[cm-1]付近が波長2.
3μmに対応するが、一次微分は近赤外の結合音領域の
他の吸収の影響を受けて、単一波長の吸収だけでは干渉
成分が残るため、一次微分がゼロとならない。塗工量
は、波数4350[cm-1]付近が波長2.4μmに対応する
が、一次微分は近赤外の他の結合音領域の吸収の影響を
受けて、単一波長の吸収だけでは干渉成分が残るため、
一次微分がゼロとならない。
FIG. 3 shows the first derivative of the absorbance of FIG. 2 with respect to the wave number. The wave number 5200 [cm -1 ] corresponds to a wavelength of 1.9 μm at which moisture causes absorption, and the first derivative is zero. The wave number 4800 [cm -1 ] corresponds to a wavelength of 2.1 μm at which cellulose absorbs, and the first derivative is zero. Ash has a wavelength of about 2,600 [cm -1 ] with a wavelength of 2.
Although it corresponds to 3 μm, the first derivative is not affected by other absorption in the near-infrared coupled sound region, and the interference component remains only with the absorption of a single wavelength, so that the first derivative does not become zero. The coating amount corresponds to a wavelength of 2.4 μm near the wave number of 4350 [cm -1 ], but the first derivative is affected by the absorption of other coupled sound regions in the near infrared. Because the ingredients remain,
The first derivative does not become zero.

【0018】図4は、図2の吸光度と坪量との関係を示
す検量線図である。図2や図3の坪量と吸光度との関係
から、検量線を求めることができる。信号処理部22に
はこの検量線を記憶させており、今回測定した吸光度に
検量線を当てはめて、測定された紙の坪量等を測定して
いる。このようにして算出された坪量と、現実の紙の坪
量とは、例えば2[g/m2]程度の誤差で一致してい
る。
FIG. 4 is a calibration diagram showing the relationship between the absorbance and the basis weight in FIG. A calibration curve can be obtained from the relationship between the basis weight and the absorbance in FIGS. The signal processing unit 22 stores this calibration curve, and applies the calibration curve to the absorbance measured this time to measure the measured basis weight and the like of the paper. The basis weight calculated in this way and the actual basis weight of the paper match with an error of, for example, about 2 [g / m 2 ].

【0019】図5はポリエステルのフィルム厚さと吸光
度の関係を説明する図である。ここでは、ポリエステル
のフィルム厚さとして350,250,188,125,100,75,50μm
の7種類を用いて、吸光度を測定している。ポリエステ
ルフィルムの場合、吸光度のピークは波数4400〜4000、
3700〜3400、3100〜2800[cm-1]の帯域にある。そこ
で、これらの波数帯域の吸光度を用いた、ケメモメトリ
クス解析により検量線を作成する。そして、信号処理部
42でフィルム厚さを求めたところ、350μmの測定範
囲について2μmの誤差で再現性と直線性が得られた。
FIG. 5 is a view for explaining the relationship between the polyester film thickness and the absorbance. Here, 350,250,188,125,100,75,50μm as polyester film thickness
The absorbance was measured using the above seven types. In the case of polyester film, the peak of the absorbance is wave number 4400-4000,
It is in the band of 3700-3400, 3100-2800 [cm -1 ]. Therefore, a calibration curve is created by chemometric analysis using the absorbance in these wavenumber bands. Then, when the film thickness was determined by the signal processing unit 42, reproducibility and linearity were obtained with an error of 2 μm over a measurement range of 350 μm.

【0020】なお、多層膜フィルムの場合にも、材料の
違いにより異なる波長に吸収ピークが現れるので、各層
の膜厚を同時に測定することができる。また紙にフィル
ムがコーティングされた場合でも、紙の個々の特徴とな
る波長のスペクトラム変化を用い、ケモメトリクスで干
渉成分を取り除くことで、同時測定が可能になってい
る。
In the case of a multilayer film, an absorption peak appears at a different wavelength depending on the material, so that the thickness of each layer can be measured simultaneously. Even when paper is coated with a film, simultaneous measurement is possible by removing the interference component by chemometrics using the spectrum change of the wavelength which is an individual characteristic of the paper.

【0021】図6は本発明の他の実施例を示す反射型の
構成ブロック図である。投光手段32は、光源10から
出射された近赤外光を集光して測定対象30に照射す
る。集光手段34は、測定対象30の反射光を平行光に
集光して、分光器36に送る。アレイ検出器40は、分
光器36で分光された光の周波数又は波長のスペクトル
解析を行う。信号処理部42は、検出器40のスペクト
ル解析を用いて測定対象30の厚さ、坪量、水分、塗工
量若しくは灰分の少なくとも1種類を算出する。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a reflection type according to another embodiment of the present invention. The light projecting unit 32 condenses near-infrared light emitted from the light source 10 and irradiates the measurement object 30 with the light. The condensing means 34 condenses the reflected light of the measurement target 30 into parallel light and sends it to the spectroscope 36. The array detector 40 performs spectrum analysis of the frequency or wavelength of the light split by the spectroscope 36. The signal processing unit 42 calculates at least one type of the thickness, the basis weight, the moisture, the coating amount, or the ash of the measurement target 30 using the spectrum analysis of the detector 40.

【0022】このように反射型を用いると、片側からの
アクセスが可能なので、測定装置の構造が簡単になると
いう効果がある。また、表面の塗工量に対しての測定精
度は透過型よりも優れているが、他の品質については測
定精度が低下する。
The use of the reflection type as described above has an effect that the structure of the measuring apparatus can be simplified since access from one side is possible. Further, the measurement accuracy for the coating amount on the surface is superior to that of the transmission type, but the measurement accuracy for other qualities is reduced.

【0023】なお、上記実施例においては、検出器20
としてアレイ型を示したが、本発明はこれに限定される
ものではなく、二次元の検出器アレイとしても良い。す
ると、X軸は測定対象30の位置、Y軸をスペクトラム
情報とすることができ、複数の品質の空間分布を同時に
測定できる利点がある。また、検出器20の前にマイク
ロレンズアレイを付加すると、検出器の各チャンネルに
集光される光の光量が増し、S/N比が改善されて、安
定した測定信号が得られる。
In the above embodiment, the detector 20
However, the present invention is not limited to this, and may be a two-dimensional detector array. Then, the X axis can be used as the position of the measurement target 30 and the Y axis can be used as spectrum information, and there is an advantage that a plurality of spatial distributions of quality can be measured simultaneously. If a microlens array is added before the detector 20, the amount of light focused on each channel of the detector increases, the S / N ratio is improved, and a stable measurement signal can be obtained.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1の紙やシ
ートの品質測定装置によれば、単一の光学系により測定
対象の坪量、水分、塗工量若しくは灰分等の複数の品質
を測定できるので、測定対象の同一部分を同時に高速測
定できる。また、単一の測定装置ユニットで複数の品質
を測定できるので、従来の個別品質毎に測定装置ユニッ
トをフレームに搭載する型式に比較して、測定装置の軽
量化を達成できる。測定装置を搭載するフレームとの関
係では、フレームの軽量化を達成できる。また、従来の
坪量計、灰分計、塗工量計に比較すると、近赤外線はβ
線やX線に比較して安全で、使用環境に対する制限がな
い。更に、従来の水分計やフィルタ厚さ計に比較する
と、従来のフィルタ回転方式ではなく、ソリッドステー
トのアレイ検出器を用いているので、高速測定ができ
る。また、赤外線を用いるフィルタ厚さ計と比較する
と、近赤外では空気中の水分や炭酸ガスの影響が少な
く、また光学部品も赤外領域に吸収を持つ安価なもので
足りるので、測定精度が良く、しかも安価に製造でき
る。
As described above, according to the paper or sheet quality measuring apparatus of the first aspect, a plurality of qualities such as basis weight, moisture, coating amount or ash content of a measurement object can be measured by a single optical system. Can be measured at the same time, so that the same portion of the object to be measured can be measured at high speed. Further, since a plurality of qualities can be measured by a single measuring device unit, the weight of the measuring device can be reduced as compared with a conventional type in which a measuring device unit is mounted on a frame for each individual quality. With respect to the frame on which the measuring device is mounted, the weight of the frame can be reduced. In addition, compared to conventional gravimeters, ash meters, and coating weight meters,
It is safer than X-rays and X-rays, and has no restrictions on the use environment. Furthermore, compared to the conventional moisture meter and filter thickness meter, high-speed measurement can be performed because a solid-state array detector is used instead of the conventional filter rotation method. Compared to a filter thickness meter that uses infrared light, near-infrared light is less affected by moisture and carbon dioxide in the air, and optical components need only be inexpensive with absorption in the infrared region. Good and inexpensive to manufacture.

【0025】ここで、請求項2のように、光源は、少な
くとも1.8μmから2.5μmの波長領域の近赤外光を含む
ことが望ましい。すると、請求項3のように、信号処理
部は、坪量については2.1μm、水分については1.9μ
m、塗工量については2.4μm、灰分については2.3μm
の波長領域の近赤外光の吸収量をもとに演算する単一波
長型に必要な光源が得られる。また、請求項4のよう
に、信号処理部は、近赤外光の複数の波長における吸収
量をもとに、多変量解析手法を用いて坪量、水分、塗工
量若しくは灰分の少なくとも1種類を演算するようにす
ると、干渉が生じる波長領域があっても正確な測定が行
える。
Here, it is desirable that the light source includes near-infrared light in a wavelength region of at least 1.8 μm to 2.5 μm. Then, as in claim 3, the signal processing unit has a basis weight of 2.1 μm and a moisture of 1.9 μm.
m, coating amount: 2.4 μm, ash content: 2.3 μm
The light source required for the single-wavelength type, which calculates based on the absorption amount of near-infrared light in the above wavelength range, is obtained. Further, as in claim 4, the signal processing unit uses a multivariate analysis method based on the absorption amounts of the near-infrared light at a plurality of wavelengths, and uses a multivariate analysis method to obtain at least one of the basis weight, moisture, coating amount, or ash content. If the type is calculated, accurate measurement can be performed even if there is a wavelength region where interference occurs.

【0026】ここで、請求項5のように、検出器は、組
成成分がInGaAsとすると、近赤外光を電気信号に
変換するのが容易である。また、請求項6のように、検
出器は、二次元検出器とすると、スペクトルの測定と同
時に空間分布についても測定が行える。好ましくは、請
求項7のように、検出器は、マイクロレンズアレイを有
する構成とすると、S/N比が改善される。
Here, if the composition component is InGaAs, it is easy for the detector to convert near-infrared light into an electric signal. Further, when the detector is a two-dimensional detector, the measurement of the spectrum can be performed simultaneously with the measurement of the spectrum. Preferably, when the detector has a microlens array, the S / N ratio is improved.

【0027】また、請求項8のように、測定対象が多層
膜フィルムであるときは、信号処理部は多層膜フィルム
の各層の厚さを算出するように構成してもよい。また、
請求項9のように、測定対象がフィルムでコーティング
された紙であるときは、信号処理部は当該フィルムの厚
さ、坪量、水分、塗工量若しくは灰分の少なくとも1種
類を算出する構成とするとよい。
When the object to be measured is a multilayer film, the signal processing section may calculate the thickness of each layer of the multilayer film. Also,
When the object to be measured is paper coated with a film as in claim 9, the signal processing unit calculates at least one type of the thickness, basis weight, moisture, coating amount, or ash of the film. Good to do.

【0028】請求項10の紙やシートの品質測定装置に
よれば、反射型としているので、測定装置の構造が透過
型に比較して簡単になる。また、塗工量のように、紙の
片面について品質を測定する必要のあるときは、透過型
のように紙の両面の品質を含む情報が得られる構成より
も、簡易に測定が行える。
According to the paper or sheet quality measuring apparatus of the tenth aspect, since the apparatus is of the reflection type, the structure of the measuring apparatus is simpler than that of the transmission type. Further, when it is necessary to measure the quality of one side of the paper as in the case of the amount of coating, the measurement can be performed more easily than in a configuration in which information including the quality of both sides of the paper is obtained as in the transmission type.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す透過型の構成ブロック
図である。
FIG. 1 is a block diagram of a transmission type configuration showing an embodiment of the present invention.

【図2】坪量の異なる紙と吸光度の関係の一例を説明す
る図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a relationship between paper having different basis weights and absorbance.

【図3】図2の吸光度の一次微分を表している。FIG. 3 shows the first derivative of the absorbance of FIG.

【図4】吸光度と坪量との関係を示す検量線図である。FIG. 4 is a calibration curve diagram showing a relationship between absorbance and basis weight.

【図5】ポリエステルのフィルム厚さと吸光度の関係を
説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between a polyester film thickness and absorbance.

【図6】本発明の他の実施例を示す反射型の構成ブロッ
ク図である。
FIG. 6 is a structural block diagram of a reflection type showing another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 光源 12,14,18 集光光学系 16 分光素子 20 アレイ検出器 22 信号処理部 30 測定対象(紙、フィルム) DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Light source 12, 14, 18 Condensing optical system 16 Spectral element 20 Array detector 22 Signal processing part 30 Measurement object (paper, film)

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】近赤外光を発光する光源(10)と、この
光源から出射された近赤外光を集光して測定対象(3
0)に照射する集光手段(12)と、この測定対象を透
過した光を集光する手段(14)と、この集光手段で集
光された光を分光する手段(16)と、この分光手段で
分光された光の周波数又は波長のスペクトル解析を行う
検出器(20)と、この検出器のスペクトル解析を用い
て当該測定対象の坪量、水分、塗工量若しくは灰分の少
なくとも1種類を算出する信号処理部(22)を有する
ことを特徴とする紙やシートの品質測定装置。
A light source for emitting near-infrared light; a near-infrared light emitted from the light source being condensed;
0), a means (14) for condensing light transmitted through the object to be measured, a means (16) for dispersing the light condensed by the condensing means, A detector (20) for analyzing the spectrum of the frequency or wavelength of the light separated by the spectroscopic means, and at least one of the basis weight, moisture, coating amount, or ash of the object to be measured using the spectrum analysis of the detector; A paper or sheet quality measuring device, comprising a signal processing unit (22) for calculating the following.
【請求項2】前記光源は、少なくとも1.8μmから2.5μ
mの波長領域の近赤外光を含むことを特徴とする請求項
1記載の紙やシートの品質測定装置。
2. The light source according to claim 1, wherein said light source is at least 1.8 μm to 2.5 μm.
The paper or sheet quality measuring apparatus according to claim 1, wherein the apparatus includes near-infrared light in a wavelength region of m.
【請求項3】前記信号処理部は、坪量については2.1μ
m、水分については1.9μm、塗工量については2.4μ
m、灰分については2.3μmの波長領域の近赤外光の吸
収量をもとに演算することを特徴とする請求項1記載の
紙やシートの品質測定装置。
3. The signal processing section according to claim 1, wherein the basis weight is 2.1 μm.
m, moisture is 1.9μm, coating amount is 2.4μm
2. The paper or sheet quality measuring apparatus according to claim 1, wherein the m and ash are calculated based on the absorption amount of near-infrared light in a wavelength region of 2.3 [mu] m.
【請求項4】前記信号処理部は、近赤外光の複数の波長
における吸収量をもとに、多変量解析手法を用いて坪
量、水分、塗工量若しくは灰分の少なくとも1種類を演
算することを特徴とする請求項1記載の紙やシートの品
質測定装置。
4. The signal processing unit calculates at least one type of basis weight, moisture, coating amount, or ash using a multivariate analysis method based on absorption amounts of a plurality of wavelengths of near-infrared light. The paper or sheet quality measuring device according to claim 1, wherein:
【請求項5】前記検出器は、組成成分がInGaAsで
あることを特徴とする請求項1記載の紙やシートの品質
測定装置。
5. The apparatus according to claim 1, wherein the detector has a composition component of InGaAs.
【請求項6】前記検出器は、二次元検出器であることを
特徴とする請求項1記載の紙やシートの品質測定装置。
6. An apparatus according to claim 1, wherein said detector is a two-dimensional detector.
【請求項7】前記検出器は、マイクロレンズアレイを有
することを特徴とする請求項1記載の紙やシートの品質
測定装置。
7. An apparatus according to claim 1, wherein said detector has a microlens array.
【請求項8】前記測定対象が多層膜フィルムであるとき
は、前記信号処理部は当該多層膜フィルムの各層の厚さ
を算出することを特徴とする請求項1記載の紙やシート
の品質測定装置。
8. The paper or sheet quality measurement according to claim 1, wherein when the object to be measured is a multilayer film, the signal processing unit calculates the thickness of each layer of the multilayer film. apparatus.
【請求項9】前記測定対象がフィルムでコーティングさ
れた紙であるときは、前記信号処理部は当該フィルムの
厚さ、坪量、水分、塗工量若しくは灰分の少なくとも1
種類を算出することを特徴とする請求項1記載の紙やシ
ートの品質測定装置。
9. When the object to be measured is paper coated with a film, the signal processing unit includes at least one of a thickness, a basis weight, a moisture, a coating amount, and an ash content of the film.
The paper or sheet quality measuring device according to claim 1, wherein the type is calculated.
【請求項10】近赤外光を発光する光源(10)と、こ
の光源から出射された近赤外光を集光して測定対象(3
0)に照射する投光手段(32)と、この測定対象の反
射光を集光する手段(34)と、この集光手段で集光さ
れた光を分光する手段(36)と、この分光手段で分光
された光の周波数又は波長のスペクトル解析を行う検出
器(40)と、この検出器のスペクトル解析を用いて当
該測定対象の厚さ、坪量、水分、塗工量若しくは灰分の
少なくとも1種類を算出する信号処理部(42)を有す
ることを特徴とする紙やシートの品質測定装置。
10. A light source (10) for emitting near-infrared light, and a near-infrared light emitted from the light source is condensed to be measured (3).
0), a means (34) for condensing the reflected light of the object to be measured, a means (36) for dispersing the light condensed by the condensing means, A detector (40) for performing spectral analysis of the frequency or wavelength of light separated by the means, and at least the thickness, basis weight, moisture, coating amount, or ash content of the measurement object using the spectral analysis of the detector. A paper or sheet quality measuring device comprising a signal processing unit (42) for calculating one type.
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