(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、基準となる値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性を示す値を較正するための繊維配向測定装置の較正用試料を提供する。【解決手段】  繊維配向角または／および繊維配向強度が既知のものを較正用試料とし、この較正用試料の繊維配向角と繊維配向強度を測定することにより較正対象となる繊維配向測定装置による測定データを較正する。較正用試料の繊維配向角と繊維配向強度の基準となる値は、繊維の本数を実測する直接法、あるいは任意の繊維配向測定装置により測定する間接法による。較正用試料の配向角と配向強度の実測値とこれらの測定データとの検量線を求めて、較正を行う。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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強度の較正を行う繊維配向測定装置の較正用試料において、
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前記異方性を示す繊維配向角と繊維配向強度が既知とされたことを特徴とする繊維配向測定装置の較正用試料。
【請求項２】
前記長軸と短軸との比が、１．０３以上であることを特徴とする請求項１に記載の繊維配向測定装置の較正用試料。
【請求項３】
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測定装置の較正用試料において、
繊維配向角が既知とされていることを特徴とする繊維配向測定装置の較正用試料。
【請求項４】
前記較正用試料は、任意の繊維配向測定装置により測定したデータを当該較正用試料に固有の繊維配向性を示す値としたことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の繊維配向測定装置の較正用試料。
【請求項５】
前記較正用試料は紙や不織布など、繊維により形成された材料によるものであることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の繊維配向測定装置の較正用試料。
【請求項６】
前記較正用試料は、平板の表面に人工的に凹凸を形成したものであることを特徴とする請求項１から請求項４３までのいずれかに記載の繊維配向測定装置の較正用試料。
【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測定対象物の繊維配向性を評価するための繊維配向角と繊維配向強度とを抄紙機上でオンラインにて非接触で繊維配向測定装置により測定する場合に、当該繊維配向測定装置で測定された繊維配向角と繊維配向強度に関するデータを実際のものに補正するための基準となる、繊維配向測定装置に用いられる較正用試料に関する。
【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され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11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12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７と図８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。また、図９と図10には試料の表裏面について、基準となる繊維配向装置により計測して取得した配向強度の実測値を「−●−」で表示し、較正対象となる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】
これら繊維配向角と繊維配向強度について繊維配向測定装置のデータを較正する場合に、当該繊維配向測定装置で測定されたデータと実際のデータとの誤差を比較して、測定データを実際のデータに基づいて較正する。このとき、実際のデータは、繊維配向角や繊維配向強度について予め既知であることが要求される。
【００１２】
そこで、この発明は、基準となる繊維配向角や繊維配向強度を備え、測定データとの比較の対象となる繊維配向測定装置の較正用試料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】
【００１３】
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測定装置の較正用試料は、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強度の較正を行う繊維配向測定装置の較正用試料において、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前記異方性を示す繊維配向角と繊維配向強度が既知とされたことを特徴としている。
【００１４】
すなわち、予め反射光分布が楕円形となって、その繊維配向強度が既知のものを較正用試料としたものである。繊維配向強度は配列に係る繊維の本数に応じた値となり、反射光分布を示す楕円形が繊維配向強度を示す。このため、反射光分布を楕円形で近似し、その長軸と短軸とから繊維配向強度が取得され、楕円形の状態が繊維配向強度を示す較正用試料となる。
【００１５】
前記較正用試料の繊維配向強度を、較正の対象となる繊維配向測定装置で測定し、その測定データと較正用試料の実際のデータとを比較すれば、これら測定データと実際のデータとの誤差を把握でき、測定データをこの誤差に基づいて較正する。
【００１６】
較正用試料の繊維配向性を取得するには、較正用試料に含まれる繊維を１本１本計測することにより行えば、ほぼ正確な繊維配向性を取得することができる。例えば、試料の表面をカメラで撮影し、画像処理を行って表面に存在している繊維を、一定の角度毎に区画して、当該角度内に配列している本数を実測することで、角度毎に本数分布を求めて繊維配向性を把握する方法がある。
【００１７】
また、請求項２の発明に係る繊維配向測定装置の較正用試料は、前記長軸と短軸との比が、１．０３以上であることを特徴としている。
【００１８】
長軸と短軸との比が１．００である場合には、反射光分布が円形となって繊維配向性のない較正用試料となってしまい、不都合である。少なくとも、反射光分布が楕円形となる必要があり、長軸と短軸の比が１．０３以上であれば、較正用試料として使用できる繊維配向性に係る楕円形のものとなる。
【００１９】
また、請求項３の発明に係る繊維配向測定装置の較正用試料は、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測定装置の較正用試料において、繊維配向角が既知とされていることを特徴としている。
【００２０】
繊維配向性を評価する場合には、繊維配向強度と併せて繊維配向角が用いられる。この繊維配向角は、抄紙機の抄紙方向に対する繊維の方向のなす角度となる。この繊維配向角が既知の較正用試料を用いて、較正対象となる繊維配向測定装置により該較正用試料の繊維配向角を測定することにより、この測定データと較正用試料のデータとを比較して、該繊維配向測定装置の測定データを較正しようとするものである。
【００２１】
また、請求項４の発明に係る繊維配向測定装置の較正用試料は、前記較正用試料は、任意の繊維配向測定装置により測定したデータを当該較正用試料に固有の繊維配向性を示す値としたことを特徴としている。
【００２２】
較正用試料の繊維配向性を、前述したように繊維を１本１本計測するものでは、計測ための作業が煩雑であり、多大の手間を要してしまう。
【００２３】
他方、例えば紙の表裏のそれぞれの繊維配向性を測定する繊維配向測定装置については、いずれも等しい基準の値に対して較正することができれば、表裏のそれぞれを測定する繊維配向測定装置の測定データはこの基準値で関連付けられることになる。このため、任意の繊維配向測定装置により較正用試料の繊維配向角と繊維配向強度とを測定し、その測定データを当該較正用試料の固有の繊維配向角と繊維配向強度とみなし、この繊維配向性に対して較正すれば、紙の表裏のそれぞれを測定する繊維配向測定装置は等しい基準に対して較正することができ、それぞれで測定されたデータが関連づけられる。
【００２４】
また、請求項５の発明に係る繊維配向測定装置の較正用試料は、前記較正用試料は紙や不織布など、繊維により形成された材料によるものであることを特徴としている。
【００２５】
較正用試料として、紙や不織布等のように繊維の集合体で形成された材料を用いたものである。材料自体が備えている繊維配向角と繊維配向強度とを測定して、当該較正用試料の固有の繊維配向性とするものである。
【００２６】
また、請求項６の発明に係る繊維配向測定装置の較正用試料は、前記較正用試料は、平板の表面に人工的に凹凸を形成したものであることを特徴としている。
【００２７】
較正用試料に紙や不織布等を用いると、湿度により収縮したり、経年変化や使用状況に応じて劣化したり、破損してしまうおそれがある。そこで、平板を用いて、その表面に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たものを較正用試料としたものである。凹凸の部分の本数と方向を調整することで反射光分布を楕円状にでき、しかも、長軸と短軸の比を任意の値に設定することが可能となる。
【００２８】
また、較正用試料の材料としては、紙や不織布以外で、例えば、アルミニウムやステンレス等の金属板や、プラスチック板やフィルム等の硬質あるいは軟質の平板を用いる。
【発明の効果】
【００２９】
この発明に係る繊維配向測定装置の較正用試料によれば、予め繊維配向強度が既知のものを用いることによるから、較正対象となる繊維配向測定装置の測定データをこの較正用試料が有している実際のデータに対して確実に較正することができる。したがって、例えば紙の表裏等のように同一の測定対象物について異なる繊維配向測定装置を用いて繊維配向強度を測定した場合でも、これら異なる繊維配向測定装置で測定されたデータを関連づけすることができて、測定対象物に関して確実に繊維配向性を把握することができる。
【００３０】
また、請求項２の発明に係る繊維配向測定装置の較正用試料によれば、較正用試料の繊維配向強度を確実に測定することができ、較正用試料として確実に機能させることができる。
【００３１】
また、請求項３の発明に係る繊維配向測定装置の較正用試料によれば、繊維配向測定装置により取得された繊維配向角についての測定データを較正することができる。
【００３２】
また、請求項４の発明に係る繊維配向測定装置の較正用試料によれば、較正用試料の繊維配向性を直接的に測定することなく、この較正用試料について測定する繊維配向測定装置のデータを簡単に、しかも確実に関連づけすることができる。
【００３３】
また、請求項５の発明に係る繊維配向測定装置の較正用試料によれば、繊維により形成される材料を用いているから、実際の繊維配向を反映した較正用試料とすることができる。
【００３４】
また、請求項６の発明に係る繊維配向測定装置の較正用試料によれば、経年変化により劣化したり、破損したりすることのない較正用試料とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明に係る繊維配向強度の較正方法に係る用いる較正用試料の一例を示す図である。
【図２】繊維配向強度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３】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)は較正用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較正用試料を回転させた状態を示している。
【図４】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５】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較正用試料を示している。
【図６】この発明に係る較正用試料としてアルミニウム板を用いる場合に、アルミニウム板の表面に形成した傷の量と反射光強度との関係を示すグラフである。
【図７】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８】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９】試料の表面について、繊維配向強度の実測値と、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１０】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１１】繊維配向性を測定する原理を説明する図である。
【図１２】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】
【００３６】
以下、この発明に係る繊維配向測定装置の較正用試料を具体的に説明する。
【００３７】
図１にはこの発明に係る較正用試料11を示してあり、この較正用試料11の繊維配向強度が既知のものとしてあり、図１に模式的に示すように、反射光分布を近似する楕円形Ta〜Teが既知であって異方性を備えている複数の較正用試料11a〜11eが用意される。なお、これら較正用試料11a〜11eのそれぞれの反射光強度は、１本々計測して取得した実測値として取得する、いわゆる直接法によるものであっても、あるいは基準とする任意の繊維配向測定装置を選定し、当該基準繊維配向測定装置により測定する、いわゆる間接法により取得された値とすることでもよい。直接法による場合には、多大の手間を要してしまうことになる。このため、この実施形態では、基準繊維配向測定装置により測定した繊維配向強度を実測値として扱う。
【００３８】
これら較正用試料11a〜11eについて較正対象となる繊維配向測定装置で測定した繊維配向強度と、これら較正用試料11a〜11eが有している繊維配向強度との関係を、図２に示すように、プロットしてグラフ化する。
【００３９】
図２に示すように、近似直線を求めて、その傾きの値ａと切片の値ｂとを求める。測定された繊維配向強度ｘと、正しい繊維配向強度ｙとは、これら傾きａと切片ｂの値から、
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強度（角）を較正すればよい。
【００４０】
なお、図１には５つの較正用試料11a〜11eを示してあるが、実測する場合には、図２に示すように、較正用試料11の数は多い方がより前記(１)式を満たす傾きａと切片ｂとに高精度の値を得ることができ、より高精度に繊維配向強度を取得することができる。
【００４１】
前述した方法により較正された繊維配向強度を、前記図９と図10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９、図10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測定対象物の繊維配向強度として用いることができる。
【００４２】
図３は繊維配向角の較正用試料10を説明する図であり、この較正用試料10は予め繊維配向角が既知のものとしてあり、この較正用試料10の繊維配向角を較正対象となる繊維配向測定装置で測定する。図３(ｂ)に示すように、この測定に際して、較正用試料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、抄紙機上にある紙の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。
【００４３】
前記繊維配向測定装置により取得された較正用試料10の繊維配向角と、較正用試料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。
【００４４】
前記較正は、図４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、前記較正用試料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ｃと切片ｄを求める。測定された繊維配向角ｐと、正しい繊維配向角ｑとは、前記傾きｃと切片ｄとから、
ｑ ＝ ｃｘ ＋ ｄ                                      (２)
により表されることになる。
すなわち、この式(２)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。
【００４５】
図５は他の実施形態に係る較正用試料12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較正用試料12a〜12eを用いるものである。それぞれの較正用試料12a〜12e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４に示す検量線を作成して、前記式(２)より繊維配向角ｑを求めるものである。なお、これら較正用試料12a〜12eは、前述した図１における繊維配向強度のための較正用試料12a〜12eと兼用させることができる。
【００４６】
前述した方法により較正された繊維配向角を、前記図７と図８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７、図８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測定対象物の繊維配向角として用いることができる。
【００４７】
なお、これら較正用試料10、12の繊維配向角は、いわゆる直接法により測定するものであっても、任意の基準となる繊維配向測定装置により測定する間接法により求めたもののいずれであっても構わない。
【００４８】
前記較正用試料10、11、12としては、紙や不織布等のように、繊維の集合体で形成された材料を用いることができる。あるいは、平板の表面に傷や溝等により凹凸を形成したものを較正用試料として用いることができる。
【００４９】
図６は、アルミニウム板の表面に、紙ヤスリを一方向にヤスリ掛けすることにより傷をつけ、そのヤスリ掛けの回数に応じて反射光強度を測定した値を示すもので、縦軸に紙ヤスリによるヤスリ掛け回数を、横軸の反射光強度を示している。すなわち、ヤスリ掛け回数が増加するに伴われて、反射光強度も増加している。このため、平板の表面に傷や溝等により凹凸を形成することにより、反射光強度の大きさを任意に調整することができ、また、凹凸の方向を調整することにより反射光分布を任意に調整することができる。このため、例えばカッティングプロターや旋盤などを使用して、各角度毎に傷の本数を種々変更し、光の反射光分布の楕円形が種々異なる較正用試料を作成することができる。しかも、紙や不織布と異なり、破損することが殆どなく、経年変化に強く劣化することがない較正用試料とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
この発明に係る繊維配向測定装置の較正用試料によれば、予め繊維配向角や繊維配向強度が既知の較正用試料の繊維配向角や繊維配向強度を測定するから、確実に繊維配向測定装置により測定されるこれら繊維配向角や繊維配向強度の較正を行うことができ、特に、抄紙機上の紙の表裏の繊維配向角や繊維配向強度をそれぞれ測定する繊維配向測定装置の測定データの統一性を図って、製造された紙について正確な繊維配向角等を測定して、その結果を抄紙機の抄紙原料の供給条件等に迅速に反映させることができるから、物性の良好な紙の製造に寄与する。
【符号の説明】
【００５１】
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
12a〜12e  標準試料
【図１】
2010237141.tif 000003
【図２】
2010237141.tif 000004
【図３】
2010237141.tif 000005
【図４】
2010237141.tif 000006
【図５】
2010237141.tif 000007
【図６】
2010237141.tif 000008
【図７】
2010237141.tif 000009
【図８】
2010237141.tif 000010
【図９】
2010237141.tif 000011
【図１０】
2010237141.tif 000012
【図１１】
2010237141.tif 000013
【図１２】
2010237141.tif 000014