(57)【要約】【課題】  紙の表裏の繊維配向性をほぼ同時に繊維配向測定装置により測定する場合に、基準方向が表裏で異なっては不都合であることに鑑みて、それぞれの繊維配向測定装置により測定される繊維配向角を較正して、表裏を測定する繊維配向測定装置の測定データの基準を一致させる繊維配向角の較正方法を開示する。【解決手段】  繊維配向角が既知の標準試料10の繊維配向角を、較正の対象となる繊維配向測定装置で測定する。このとき、標準試料10を任意角度で順次回転させながら測定し、当該回転角度時の回転角度と繊維配向角との関係を求めて、繊維配向測定装置の基準方向を決定することにより、当該繊維配向測定装置により測定される繊維配向角の値を較正する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定対象物の表面に検出光を照射し、反射光を捕捉することにより反射光強度を測定して繊維配向性を求める繊維配向測定装置により測定された繊維配向角の較正を行う繊維配向角の較正方法において、
反射光分布が楕円形で近似可能な異方性を備え、
前記楕円形の長軸方向と短軸方向とから異方性を示す繊維配向角が予め既知の標準試料に、
前記検出光を照射してその反射光から繊維配向測定装置により得られる繊維配向角と前記標準試料の既知の繊維配向角から較正を行うことを特徴とする繊維配向角の較正方法。
【請求項２】
前記標準試料を任意の角度毎に回転させて、該回転角度と当該回転角度において得られた繊維配向角とから較正を行うことを特徴とする請求項１に記載の繊維配向角の較正方法。
【請求項３】
前記標準試料として、それぞれ繊維配向角が異なる複数枚の標準試料のそれぞれについて測定した取得された繊維配向角と、該取得された繊維配向角を標準試料の既知の繊維配向角とから較正を行うことを特徴とする請求項１に記載の繊維配向角の較正方法。
【請求項４】
繊維配向測定装置の基準方向と、前記標準試料の繊維配向角の方向とを一致させて該繊維配向測定装置を設置し、該繊維配向測定装置により標準試料の繊維配向角を測定し、該測定結果について標準試料の繊維配向角を繊維配向測定装置の基準方向として較正することを特徴とする繊維配向角の較正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、抄紙機により製造される紙等の被測定対象物の繊維配向角を抄紙機上でオンラインにて非接触で測定する場合に、測定された繊維配向角を実際のものに補正するための繊維配向角の較正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
紙の寸法安定性や力学的特性を決定する因子として紙を組成する繊維の配向性がある。この繊維配向性は、紙を構成する繊維の方向が抄紙機の走行方向に対してなす繊維配向角と、繊維の本数分布の配向を楕円近似した場合に、その楕円の長軸／短軸とした比（配向比）で示される繊維配向強度とがパラメータとして表されることがある。
【０００３】
他方、長網式などの抄紙機では、ワイヤパートにおいて、移動する金網で形成されたワイヤに製紙材料が分散された水が噴射され、ワイヤの走行に伴われて水分が脱水されながら紙層が形成される。その後、プレスパートで搾水され、ドライパートで乾燥される。このような製紙工程において、紙の繊維配向性はワイヤパートにおける紙層の形成時にほぼ決定される。このため、製造された紙について繊維配向性を測定し、その測定結果に基づいて製紙材料のワイヤパートへの供給条件を調整すれば、適正な物性を備えた抄紙を果たすことができる。
【０００４】
繊維配向性は、図６に示すように、試料Ｓの紙面に直交する方向の検出光を投光手段１より照射し、紙を構成する繊維の側面(法面)で反射した反射光を受光手段２にて捕捉できる。この反射光の強度は、等しい方向に配列した繊維Ｑの本数が多くなれば大きくなる。したがって、試料Ｓを１回転させながら反射光を捕捉し、それにより得られる反射光強度の分布は、繊維の本数の配列方向の分布を反映するものとなる。このような繊維による反射光を捕捉して、繊維の配向の分布を取得することにより、繊維配向角と繊維配向強度とを求めて繊維配向性の評価に資するための装置として繊維配向測定装置がある。
【０００５】
ところで、本願出願人は、抄紙機を走行中の紙の繊維配向角と繊維配向強度とを取得することができるようにした紙の繊維配向測定方法及び繊維配向測定装置を開発した（特許文献１参照）。この繊維配向測定装置は、図７に示すように、紙Ｐの表面に対して垂直に無偏光からなる検出光を照射する投光手段１と、この投光手段１の入射光軸を中心として少なくとも８個の受光手段２を同一円上に配置させて、前記受光手段２により測定された反射光強度を求めるようにしたものである。
【０００６】
また、前記８個の受光手段２には個体差が存しているため、あるいは経時変化により、個々の受光手段２により測定された反射光強度にばらつきが生じてしまうおそれがあることに鑑みて、受光手段２に用いられる受光素子の特性にバラツキがあっても、これを補償して正確な配向性を得られる繊維配向計の信号正規化装置が、本願出願人により提供された（特許文献２参照）。
【０００７】
このような繊維配向測定装置は抄紙機で製造される紙に対して抄紙機上で用いることにより、繊維配向性の良好な紙の製造に供することができる。すなわち、抄紙機のリールパートの上流側に配して、製造された紙Ｐの繊維配向性を測定し、その測定データに基づいてワイヤパートへ供給する製紙原料の調整やストックインレットのスライスリップ等を調整することにより、製造される紙の繊維配向性の適正化を図ることが可能となる（特許文献３、４参照）。
【０００８】
前記繊維配向測定装置により抄紙機上を走行する紙の繊維配向性について測定を行う場合、通常、紙のワイヤ面（Ｗ面）とフェルト面（Ｆ面）のそれぞれについて測定し、これらの表裏差（例えばＦ面−Ｗ面）の測定データを取得するようにしている。このため、表裏のそれぞれについて繊維配向測定装置が設けられている。これら繊維配向測定装置により測定され、取得される測定データは、繊維配向測定装置の光軸のズレや、受光手段２の受光素子の配置角度の誤差などが、受光素子により検出される反射光強度の分布が影響を受け、例えば、F面側とW面側の繊維配向測定装置で出力される繊維配向角と繊維配向強度に差異を生じおそれがあり、取得された測定データに信頼性を欠くおそれがある。例えば、図４と図５には試料の表裏面について、抄紙機の幅方向各位置における紙をサンプリングして繊維の向きを１本々計測して取得した実測値を●で表示し、繊維配向測定装置による測定値を▲で表示して示してある。これら実測値と測定値とを比較すれば、試料の表裏面のそれぞれについて、繊維配向測定装置の測定値と実測値との差が異なっていることが分かる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平７−３１１１４２号
【特許文献２】特開平１１−２６９７８９号
【特許文献３】特許第３９２５６７６号
【特許文献４】特願２００６−７４００１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述したように、繊維配向測定装置毎に異なる誤差を生じることから、表裏を測定するそれぞれの繊維配向測定装置により測定される測定データにおいても、同様に誤差を生じることになる。このため、表裏を測定するそれぞれの繊維配向測定装置について基準を一致させる必要があり、それぞれの繊維配向測定装置の配向角と繊維配向強度とについて、それぞれの繊維配向測定装置毎に較正する必要がある。
【００１１】
そこで、この発明は、測定対象物の表面に検出光を照射し、その反射光を捕捉して該測定対象物の繊維配向性を取得する繊維配向測定装置により測定された繊維配向角の較正方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するための技術的手段として、この発明に係る繊維配向角の較正方法は、被測定対象物の表面に検出光を照射し、反射光を捕捉することにより反射光強度を測定して繊維配向性を求める繊維配向測定装置により測定された繊維配向角の較正を行う繊維配向角の較正方法において、反射光分布が楕円形で近似可能な異方性を備え、前記楕円形の長軸方向と短軸方向とから異方性を示す繊維配向角が予め既知の標準試料に、前記検出光を照射してその反射光から繊維配向測定装置により得られる繊維配向角と前記標準試料の既知の繊維配向角から較正を行うことを特徴としている。
【００１３】
すなわち、予め繊維配向角が既知の標準試料の繊維配向角を、較正の対象となる繊維配向測定装置により測定し、該標準試料の繊維配向角と繊維配向測定装置の基準方向とを一致させることにより繊維配向測定装置の繊維配向角を較正するものである。繊維配向測定装置は、被測定対象物である紙の表面の繊維のエッジにおける反射光を捕捉し、反射光の分布から繊維の配向状態を把握するようにしたものである。反射光の強度分布はほぼ楕円の周囲に沿って分布することから、該楕円の長軸方向及び短軸方向が既知であれば繊維配向性が既知となる。この繊維配向性が既知の試料を標準試料とし、この標準試料から得られた繊維配向角に基づいて較正するものである。
【００１４】
また、前記標準試料として用いられる試料は、表面の繊維配向を測定した場合に、反射光分布を示す楕円の長軸／短軸の比が１．０３以上となるものとする。この比が１．０３未満であると、反射光分布が円に近似してしまい、繊維配向角を正確に把握することが困難となるためである。
【００１５】
また、標準試料としては、反射光の異方性を備えているものであればよく、紙や不織布、または、平面を有する板材の該平面に繊維に代わる人工的な傷や溝を形成したり、細い線状体を並設して貼付したりする等により凹凸を形成して反射光の異方性を具備させたものを用いることもできる。
【００１６】
また、請求項２の発明に係る繊維配向角の較正方法は、前記標準試料を任意の角度毎に回転させて、該回転角度と当該回転角度において得られた繊維配向角とから較正を行うことを特徴としている。
【００１７】
前記標準試料の中心が、繊維配向測定装置の中心部に一致するように配すると共に、この標準試料の繊維配向角と抄紙機の抄紙方向とが一致する状態を含む範囲内で任意の角度毎に回転させる。この回転角度毎で繊維配向角を測定し、当該時の回転角度と測定された繊維配向角の値とから繊維配向測定装置の繊維配向角の較正を行うようにしたものである。
【００１８】
また、請求項３の発明に係る繊維配向角の較正方法は、前記標準試料として、それぞれ繊維配向角が異なる複数枚の標準試料のそれぞれについて測定した取得された繊維配向角と、該取得された繊維配向角を標準試料の既知の繊維配向角とから較正を行うことを特徴としている。
【００１９】
前述した標準試料を任意角度回転させる代わりに、それぞれが異なる繊維配向角について既知の複数の標準試料を用いるようにしたものである。すなわち、繊維配向測定装置で標準試料のそれぞれについて繊維配向角を測定する。それぞれの標準試料について測定された繊維配向角の値と該標準試料についての繊維配向角とから繊維配向装置の繊維配向角の較正を行うようにしたものである。
【００２０】
また、請求項４の発明に係る繊維配向角の較正方法は、繊維配向測定装置の基準方向と、前記標準試料の繊維配向角の方向とを一致させて該繊維配向測定装置を設置し、該繊維配向測定装置により標準試料の繊維配向角を測定し、該測定結果について標準試料の繊維配向角を繊維配向測定装置の基準方向として較正することを特徴としている。
【００２１】
すなわち、繊維配向測定装置で測定された標準試料の繊維配向角と、該標準試料について既知の繊維配向角とが異なる場合に、標準試料の繊維配向角を繊維配向測定装置の基準方向としてデータを取得するようにしたものである。例えば、繊維配向測定装置の基準方向を抄紙機の紙流れ方向あるいは抄紙機の幅方向と、標準試料の繊維配向角とを一致させて設置する。この状態で繊維配向測定装置により標準試料の繊維配向角を測定する。この測定結果で繊維配向測定装置が示す標準試料の繊維配向角ｓの方向を、該繊維配向測定装置の基準方向として較正するものである。
【発明の効果】
【００２２】
この発明に係る繊維配向角の較正方法によれば、抄紙機で製造されている紙の繊維配向性をオンラインで捕捉する繊維配向測定装置により取得される繊維配向角を、簡単な操作で較正することができる。したがって、繊維配向測定装置で取得される繊維配向性の精度を向上させ、抄紙機で製造する紙の質の向上と安定を図ることができる。
【００２３】
また、請求項２の発明に係る繊維配向角の較正方法によれば、標準試料を回転させながら、その繊維配向角を測定するから、該標準試料の繊維配向角を確実に測定できて、その測定値を較正のための比較する値として利用できるから、繊維配向測定装置の繊維配向角を高精度に較正することができる。
【００２４】
また、請求項３の発明に係る繊維配向角の較正方法によれば、それぞれの繊維配向角が既知の標準試料の繊維配向角を測定するから、該標準試料の繊維配向角を確実に測定でき、その測定値を較正のための比較する値として利用することにより、繊維配向測定装置の繊維配向角を高精度に較正することができる。
【００２５】
また、請求項４の発明に係る繊維配向角の較正方法によれば、オンラインで繊維配向性を測定するための繊維配向測定装置を、抄紙機上に配設された状態で、測定される繊維配向角の較正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明に係る一の方法により製造された紙についての繊維配向角を較正する場合を説明する平面図であり、(ａ)は標準試料の繊維配向角を紙流れ方向と一致させた場合であり、(ｂ)は(ａ)の状態から適宜角度で標準試料を回転させた状態を示している。
【図２】この発明に係る他の方法により繊維配向角を較正する場合を説明する図で、繊維配向角が異なる複数の標準試料を示している。
【図３】繊維配向角を較正するための手順により作成される較正用のグラフを示している。
【図４】試料の表面について、繊維配向角の実測値と、繊維配向測定装置による測定値とを比較するものであり、測定値を較正前の値と較正後の値とを比較してある。
【図５】試料の裏面について、繊維配向角の実測値と、繊維配向測定装置による測定値とを比較するものであり、測定値を較正前の値と較正後の値とを比較してある。
【図６】繊維配向性を測定する原理を説明する図である。
【図７】抄紙機により製造される紙の繊維配向性をオンラインで測定するための繊維配向測定装置の概略の構造を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本願発明に係る繊維配向角の較正方法を具体的に説明する。
【００２８】
前記図７に示す投光手段１と複数個の受光手段２を備えた繊維配向測定装置は、抄紙機のリールパートの上流側に紙Ｐの表裏のそれぞれを臨ませて配置されると共に、抄紙機の幅方向に移動自在とされている。この繊維配向測定装置に対して、図１に示す標準試料10を配して、Ｗ面とＦ面とのそれぞれについて繊維配向角を測定する。前記標準試料10は、予め繊維配向角が既知のものであり、この標準試料10の繊維配向角をそれぞれの繊維配向測定装置で測定する。この測定に際して、標準試料10を任意の角度で回転させて行い、その回転角度毎に繊維配向角を測定する。なお、繊維配向測定装置の照射位置は、紙Ｐの表裏に照射された検出光が干渉しないように、紙流れ方向で適宜にずらしてある。
【００２９】
前記繊維配向測定装置により取得された標準試料10の繊維配向角と、標準試料10の回転角度との関係から、繊維配向測定装置の繊維配向角に対して較正を行う。
【００３０】
前記較正は、図３に示すように検量線を作成することにより行う。すなわち、前記標準試料10の回転角度を縦軸に、当該回転角度における繊維配向測定装置による測定された繊維配向角を横軸としたグラフ上にプロットする。このプロットを連続させる近似直線を求めて、その傾きａと切片ｂを求める。測定された繊維配向角ｘと、正しい繊維配向角ｙとは、前記傾きａと切片ｂとから、
ｙ ＝ ａｘ ＋ ｂ                                      (１)
により表されることになる。
すなわち、この式(１)に基づいて、繊維配向測定装置の繊維配向角を較正すればよい。
【００３１】
図２は他の実施形態に係る標準試料11を示すもので、繊維配向角が既知であってそれぞれが異なる繊維配向角を備えた複数の標準試料11a〜11eを用いるものである。それぞれの標準試料11a〜11eについて繊維配向測定装置により繊維配向角を測定し、前記図３に示す検量線を作成して、前記式(１)より繊維配向角ｙを求めるものである。
【００３２】
前述した方法により較正された繊維配向角を、前記図４と図５とに示した実測値（●）と較正前の測定値（▲）とに、さらに較正後の値を▼でプロットして併記して示す。これらの図４、図５に示すように、較正された値が実測値に近似しており、この較正による値を被測定対象物の繊維配向角として用いることができる。
【００３３】
さらに、標準試料10を、該標準試料10の既知である繊維配向角を抄紙機の基準方向とした紙流れ方向あるいは幅方向と一致させて設置し、繊維配向測定装置により繊維配向角を測定する。この測定された配向角から基準方向との差を求め、この差を繊維配向測定装置で取得される繊維配向角から減じることにより較正することができる。
【００３４】
以上に説明した実施形態における標準試料10、11としては反射光の異方性を備えているものであればよく、紙のほか不織布や、反射光の異方性を備えたフィルム、あるいは金属板等の板材の平面に人工的に傷や溝を形成して凹凸を備えさせることにより反射光の異方性を備えさせたもの等を用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
この発明に係る繊維配向角の較正方法によれば、繊維配向測定装置毎に異なる誤差を有していても、それぞれの基準となる繊維配向角を一致させることができるから、抄紙機で製造される紙のように、表裏の繊維配向性をほぼ同時に捕捉する場合等に高精度にデータを取得することができ、製造される紙の性質を向上させると共に、用途に適切に対応した紙の製造に寄与する。
【符号の説明】
【００３６】
S  試料
P  紙
１  投光手段
２  受光手段
10  標準試料
11a〜11e  標準試料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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