(57)【要約】【課題】連続して走行するシート状の検査対象物を測定時に停止させることなく、常時、連続して高精度に測定することが可能なセンサを提供することを目的とする。【解決手段】連続して走行するシート状の検査対象物に対して電磁波を透過させ、該検査対象物の特性を測定するためのセンサであって、前記検査対象物の一面側に配置され、前記検査対象物に向けて電磁波を照射する電磁波発生源と、該電磁波発生源と前記検査対象物との間に配された、前記電磁波が透過可能な透過板と、該透過板を前記検査対象物の一面側に対して平行に移動させる透過板移動機構と、を備えた照射側ヘッドを有することを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続して走行するシート状の検査対象物に対して電磁波を透過させ、該検査対象物の特性を測定するためのセンサであって、
前記検査対象物の一面側に配置され、前記検査対象物に向けて電磁波を照射する電磁波発生源と、該電磁波発生源と前記検査対象物との間に配された、前記電磁波が透過可能な透過板と、該透過板を前記検査対象物の一面側に対して平行に移動させる透過板移動機構と、を備えた照射側ヘッドを有することを特徴とするセンサ。
【請求項２】
前記照射側ヘッドは、前記透過板と前記検査対象物との間に、前記電磁波を通過させる開口および該開口の外側に形成されて前記透過板に一端が当接するスクレーパーを有する固定板を備えていることを特徴とする請求項１記載のセンサ。
【請求項３】
前記透過板は円板状部材であり、前記透過板移動機構は前記透過板を回転させる回転装置であることを特徴とする請求項１または２記載のセンサ。
【請求項４】
前記透過板はその周縁部で回転可能に支持され、前記回転装置は、前記透過板の前記周縁部に当接して前記透過板を回転させることを特徴とする請求項３記載のセンサ。
【請求項５】
前記透過版と前記固定板との間には所定の隙間が保たれ、前記照射側ヘッドは、該隙間の第一周縁部から前記スクレーパーを通って前記隙間の第二周縁部に至る流路に沿って、前記スクレーパーを洗浄する洗浄ガスを流すスクレーパー洗浄機構を備えていることを特徴とする請求項２ないし４いずれか一項記載のセンサ。
【請求項６】
前記検査対象物を介した前記照射側ヘッドの反対側には、前記検査対象物を透過した電磁波を入射させる電磁波入射部を備えた入射側ヘッドが形成されていることを特徴とする請求項１ないし５いずれか一項記載のセンサ。
【請求項７】
前記電磁波入射部は、前記検査対象物に対して露出される、電磁波が透過可能な入射板を備え、前記入射側ヘッドは、前記検査対象物を前記入射板の表面に接して摺動させる走行安定化機構を備えていることを特徴とする請求項６記載のセンサ。
【請求項８】
前記走行安定化機構は、前記入射側ヘッドにおける前記検査対象物の走行上流側に配され、前記検査対象物の前記電磁波の照射方向に沿った方向の走行位置を規制する規制バーを有することを特徴とする請求項７記載のセンサ。
【請求項９】
前記走行安定化機構は、前記入射側ヘッドにおける前記検査対象物の走行上流側に配され、前記検査対象物に向けて突出する突起、および前記入射板の周縁から外方に向けて吸着ガスを噴出させ、前記入射板の周縁を負圧にするガス噴出孔を有することを特徴とする請求項７記載のセンサ。
【請求項１０】
前記検査対象物は、セルロース含有量が８０％〜１００％の紙、または樹脂シートであることを特徴とする請求項１ないし９いずれか一項記載のセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波を用いてシート状の検査対象物の特性を測定するセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
赤外線分析装置は、赤外光を検査対象物に照射し、検査対象物を透過した赤外光或いは検査対象物によって反射・散乱された赤外光を受光して透過特性或いは反射特性を求めることにより、検査対象物の検査を行う装置である。この赤外線分析装置は、検査対象物を破壊することなくその特性を検査することが可能であるため、様々な分野で用いられている。例えば、検査対象物の一例である紙の製造分野においては、製品である紙に含まれる水分をオンラインで測定する水分計や、坪量をオンラインで測定する坪量計として用いられている。
【０００３】
具体的には、上記の水分計及び坪量計は、波長が異なる複数の近赤外光を検査対象物の紙に照射し、紙を透過した近赤外光を受光してそれらの吸収率を求め、予め測定されている近赤外光の吸収率と紙の水分や坪量との関係等を参照して紙の水分や坪量を測定する。紙に照射される近赤外光としては、例えば水による吸収率が高い波長１．９４μｍの近赤外光、紙の主成分であるセルロースによる吸収率が高い波長２．１μｍの近赤外光、並びに水及びセルロースによる吸収率が共に低い波長１．７μｍの近赤外光が用いられる。
【０００４】
こうした赤外線分析装置は、例えば、検査対象物の一例である紙の坪量、水分率、カラー、厚さなどの測定を行うセンサを備えている。センサは、紙に向けて電磁波の一例である赤外光を照射する照射ヘッドと、照射された赤外光を入射させる入射ヘッド（受光ヘッド）とからなる。この照射ヘッドと入射ヘッドとの間に紙を走行させ、紙の厚み方向に沿って赤外光を透過させる。そして、紙の幅方向に跨るように形成されたフレームに沿ってセンサを走査させ、流れてくる紙をトラバースして測定し、測定値を抄紙機にフィードバックすることで安定した品質の紙の生産が可能になる。
【０００５】
センサの中でも特に重要とされるのが坪量計と水分計である。坪量計は、放射線を用いて、紙を透過する際の減衰特性から坪量を求める。放射線の種類は対象製品の紙種や坪量によって透過強度の異なる放射線源、例えばＫｒ線源、Ｐｍ線源、Ｘ線源などが用いられる。
【０００６】
近赤外線式水分計は、測定光に水の感度のある測定光Ｍ（１．９４μｍ）、紙の主成分であるセルロースの感度のある測定光Ｃ（２．１μｍ）、水にもセルロースにも感度が弱い参照光Ｒ（１．７μｍ）の３波長、もしくは参照光を２波長とした４波長を用い、検査対象物である紙を透過した吸光度からランベルト・ベールの法則に基づいた演算を行い、セルロースの重量水分率を測定している。
【０００７】
水分センサは検査対象物である紙を挟んで照射ヘッドと入射ヘッド（受光ヘッド）が設置され、それぞれに搭載されたガラスなどでできた測定窓を介して紙に赤外光を照射し、紙からの透過光を受光している。坪量は、セルロース重量とリグニンなどその他の重量、灰分重量、水分重量の総和であり、それらの合計重量と水分重量がわかれば、紙の坪量を測定できる。
【０００８】
近赤外線式水分計は、水分、セルロースに感度のある測定光を照射できるので、水分率測定のみならずセルロース重量測定についても構成的には測ることができる。そこで、赤外線式水分計のセルロース信号を用いて、例えば、紙の一例であるティッシュの坪量を測定する坪量計が一般に提供されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００９】
こうした近赤外線式水分計が設置される、検査対象物の一例であるティッシュ用の抄紙機は、紙粉が多く飛散していることが多く、さらに肌触りや保湿性を向上させる目的で抄紙工程で薬液を添加する場合も多い。
【００１０】
しかし一方で、これら紙粉や薬液などが、走行するティッシュに対して露出しているセンサの透過窓の表面に堆積して、測定精度を低下させる原因となっている。水分率はセルロース重量と水分重量の比率なので、センサの透過窓の汚れなど外的要因によって入射側ヘッドに到達する光量が変化した場合であっても、セルロースに感度のある波長と、水分に感度のある波長が同様に外的要因の影響を受けていれば比率は変化しないため、水分率の測定結果への影響は比較的少ない。しかしながら、坪量を測定する際には、セルロース重量の絶対値を用いるため、紙粉や薬液などの付着による透過窓の汚れによって、入射側ヘッドに到達する光量が変化すると、測定精度に直接影響を及ぼす。
【００１１】
このため、従来は、抄紙機など紙粉や薬液が飛散する環境に設置された近赤外線式水分計は、ティッシュの走行エリアから離れた退避位置において、頻繁に作業者がセンサの透過窓をクリーニングしたり、あるいは、測定を間欠的に行い、測定時以外はティッシュの走行エリアから離れた、紙粉や薬液の飛散が無い領域に測定ヘッドを退避させておくことで、センサの透過窓の汚損を防止するといったことを行っていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１２−１７３２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、従来の近赤外線式水分計のように、頻繁にティッシュの走行エリアから離れた退避位置に退避させてセンサの透過窓をクリーニングしたり、あるいは、測定時以外は検査対象物の走行エリアから離れた位置に測定ヘッドを退避させておくといった構成では、検査対象物を常時、連続して測定することができないという課題があった。
【００１４】
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、連続して走行するシート状の検査対象物を測定時に停止させることなく、常時、連続して高精度に測定することが可能なセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明のセンサは、連続して走行するシート状の検査対象物に対して電磁波を透過させ、該検査対象物の特性を測定するためのセンサであって、  前記検査対象物の一面側に配置され、前記検査対象物に向けて電磁波を照射する電磁波発生源と、該電磁波発生源と前記検査対象物との間に配された、前記電磁波が透過可能な透過板と、該透過板を前記検査対象物の一面側に対して平行に移動させる透過板移動機構と、を備えた照射側ヘッドを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明のセンサによれば、照射側ヘッドは、検査対象物の測定中は、常に透過板移動機構によって移動、例えば、回転させている。透過板の下面は、走行する検査対象物に対して露出しているので、検査対象物から発生する粉体や薬剤などが付着する懸念があるが、透過板を移動させることによって、透過板における粉体や薬剤などが付着した位置を電磁波が透過位置から動かすことができるので、粉体や薬剤によって透過板を透過する電磁波の強度低下や散乱を防止する。よって、従来のセンサのように、ティッシュの走行エリアから離れた退避位置に退避させてセンサをクリーニングするなどの手間が無く、検査対象物の走行中であっても連続して高精度に検査対象物の測定が可能となる。
【００１７】
また、従来のセンサのように、粉体や薬剤の付着を防止するために測定を間欠的に行って、非測定時はセンサを検査対象物から退避させておく構成と比較して、透過板における粉体や薬剤などが付着した位置を電磁波が透過位置から動かすことができるので、連続して検査対象物の特性を高精度に測定することが可能になる。
【００１８】
前記照射側ヘッドは、前記透過板と前記検査対象物との間に、前記電磁波を通過させる開口および該開口の外側に形成されて前記透過板に一端が当接するスクレーパーを有する固定板を備えていることを特徴とする。
【００１９】
前記透過板は円板状部材であり、前記透過板移動機構は前記透過板を回転させる回転装置であることを特徴とする。
【００２０】
前記透過板はその周縁部で回転可能に支持され、前記回転装置は、前記透過板の前記周縁部に当接して前記透過板を回転させることを特徴とする。
【００２１】
前記透過版と前記固定板との間には所定の隙間が保たれ、前記照射側ヘッドは、該隙間の第一周縁部から前記スクレーパーを通って前記隙間の第二周縁部に至る流路に沿って、前記スクレーパーを洗浄する洗浄ガスを流すスクレーパー洗浄機構を備えていることを特徴とする。
【００２２】
前記検査対象物を介した前記照射側ヘッドの反対側には、前記検査対象物を透過した電磁波を入射させる電磁波入射部を備えた入射側ヘッドが形成されていることを特徴とする。
【００２３】
前記電磁波入射部は、前記検査対象物に対して露出される、電磁波が透過可能な入射板を備え、前記入射側ヘッドは、前記検査対象物を前記入射板の表面に接して摺動させる走行安定化機構を備えていることを特徴とする。
【００２４】
前記走行安定化機構は、前記入射側ヘッドにおける前記検査対象物の走行上流側に配され、前記検査対象物の前記電磁波の照射方向に沿った方向の走行位置を規制する規制バーを有することを特徴とする。
【００２５】
前記走行安定化機構は、前記入射側ヘッドにおける前記検査対象物の走行上流側に配され、前記検査対象物に向けて突出する突起、および前記入射板の周縁から外方に向けて吸着ガスを噴出させ、前記入射板の周縁を負圧にするガス噴出孔を有することを特徴とする。
【００２６】
前記検査対象物は、セルロース含有量が８０％〜１００％の紙、または樹脂シートであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、連続して走行するシート状の検査対象物を測定時に停止させることなく、常時、連続して測定することが可能なセンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明のセンサを備えた赤外線分析装置の一例を示す外観斜視図である。
【図２】照射側ヘッドを示す要部拡大断面図である。
【図３】照射側ヘッドを上側から見た時の概略構成図である。
【図４】入射側ヘッドを示す要部拡大斜視図である。
【図５】入射側ヘッドの端部を示す要部拡大模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態のセンサについて説明する。以下に示す各実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００３０】
以下の説明では、理解を容易にするために、本発明のセンサを赤外線分析装置に適用し、これを紙の水分計として用いた例に挙げて説明するが、坪量計、紙厚計等の他の分析装置についても水分計と同様に本発明のセンサを適用することができる。
また、検査対象物としては、セルロース含有量が８０％〜１００％の紙、または樹脂シートが挙げられるが、これに限定されるものでは無く、紙粉や、含有される薬液などが走行（搬送）中に飛散する懸念のあるシート状材料を検査対象物とすることができる。以下の実施形態では、セルロース含有量が８０％〜１００％の紙を検査対象物として例示する。
【００３１】
図１は、本発明のセンサを備えた赤外線分析装置の一例を示す外観斜視図である。
赤外線分析装置（電磁波分析装置）１は、例えば、製紙工場において、抄紙機から繰り出される紙Ｐ（検査対象物）の走行エリアに設置され、この紙Ｐに含まれる水分を連続して測定する。
【００３２】
赤外線分析装置（電磁波分析装置）１は、フレーム１０と、照射側ヘッド（上ヘッド）１１及び入射側ヘッド（下ヘッド）１２からなるセンサ１３とを備えている。照射側ヘッド１１と入射側ヘッド１２とは、所定のギャップＧを保ちつつ対面可能に形成されている。そして、紙Ｐは、このギャップＧの間を一方向（走行方向Ｄ１）に走行する。なお、紙Ｐの走行は、図示せぬシート搬送機構によって行う。
【００３３】
なお、以下の説明においては、図１中に設定したＸＹＺ直交座標系を必要に応じて参照しつつ各部材の位置関係について説明する。但し、説明の便宜のため、各図に示すＸＹＺ直交座標系の原点は固定せずに、各図毎にその位置を適宜変更するものとする。図１に示すＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸が紙Ｐの走行方向Ｄ１に沿う方向、Ｙ軸が紙Ｐの幅方向に沿う方向、Ｚ軸が鉛直方向（紙Ｐの厚み方向）に沿う方向にそれぞれ設定されている。また、センサ１３のギャップＧに紙Ｐが流入する側を上流側、ギャップＧから紙Ｐが流出する側を下流側と称することがある。
【００３４】
フレーム１０は、外径形状が長手方向と短手方向とを有する略四角環形状の部材であって、その開口部ＯＰ内において照射側ヘッド１１と入射側ヘッド１２とをそれぞれ長手方向に沿って往復運動可能に支持する。具体的に、フレーム１０は、長手方向が紙Ｐの幅方向（Ｙ方向）に沿う方向に設定されるとともに短手方向が鉛直方向（Ｚ方向）に沿う方向に設定され、紙Ｐが開口部ＯＰの略中央を通過するように配置される。
【００３５】
即ち、フレーム１０は、搬送される紙Ｐの表面（上面）Ｐ１側に照射側ヘッド１１が配置されるとともに、搬送される紙Ｐの裏面（下面）Ｐ２側に入射側ヘッド１２が配置されるように、紙Ｐに対する位置決めがなされている。
【００３６】
なお、図１においては図示を省略しているが、フレーム１０は、照射側ヘッド１１を紙Ｐの表面Ｐ１に沿って長手方向に往復運動させる機構と、入射側ヘッド１２を紙Ｐの裏面Ｐ２に沿って長手方向に往復運動させる機構とを備える。これらの機構を同じように駆動すれば照射側ヘッド１１と入射側ヘッド１２とを同期させて往復運動させることができ、これらの機構を別々に駆動すれば照射側ヘッド１１と入射側ヘッド１２とを別個に移動させることができる。
【００３７】
例えば、本実施形態では、搬送方向Ｄ１（Ｘ方向）に沿って走行する紙Ｐを挟んで照射側ヘッド１１と入射側ヘッド１２とを同期させて紙Ｐの幅方向（Ｙ方向）に沿って往復運動させることにより、図１に示すジグザグ状の測定ラインＬ１に沿って紙Ｐに含まれる水分が測定されることになる。
【００３８】
センサ１３構成する照射側ヘッド１１は、上述した通り、紙Ｐの表面Ｐ１に沿って紙Ｐの幅方向に往復運動可能にフレーム１０に支持されており、紙Ｐの表面Ｐ１に向けて波長の異なる複数の赤外光（近赤外光）を照射する。具体的には、水による吸収率が高い波長λ１（例えば、１．９４μｍ）の近赤外光、紙の主成分であるセルロースによる吸収率が高い波長λ２（例えば、２．１μｍ）の近赤外光、並びに水及びセルロースによる吸収率が共に低い波長λ３（例えば、１．７μｍ）の近赤外光を紙Ｐの上面に照射する。
【００３９】
入射側ヘッド１２は、上述の通り、紙Ｐの裏面Ｐ２に沿って紙Ｐの幅方向に往復運動可能にフレーム１０に支持されており、紙Ｐを厚み方向に沿って透過した近赤外光が入射される。そして、入射側ヘッド１２に入射した近赤外光の検出結果に基づいて紙Ｐに含まれる水分量が測定される。
【００４０】
次に、本発明のセンサ１３を構成する照射側ヘッド１１および入射側ヘッド１２の構成について詳細に説明する。
図２は、照射側ヘッドを示す要部拡大断面図である。また、図３は、照射側ヘッドを上側から見た時の概略構成図である。
照射側ヘッド（上ヘッド）１１は、電磁波発生源である半導体発光素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃを備えている。半導体発光素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、例えばＬＤ（Laser Diode）又はＬＥＤ（Light Emitting Diode）からなり、紙Ｐを透過させる近赤外光を射出する。
【００４１】
具体的には、半導体発光素子２１ａは水による吸収率が高い波長λ１（例えば、１．９４μｍ）の近赤外光を射出し、半導体発光素子２１ｂはセルロースによる吸収率が高い波長λ２（例えば、２．１μｍ）の近赤外光を射出し、半導体発光素子２１ｃは水及びセルロースによる吸収率が共に低い波長λ３（例えば、１．７μｍ）の近赤外光を射出する。これら半導体発光素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、例えば、プリント基板やセラミックス基板等の平板状の実装基板上に一定の間隔をもって直線状又は平面状に配列されて搭載されている。
【００４２】
照射側ヘッド１１は、ベース部材２２と、このベース部材２２に対して回動可能に形成された透過板２３と、ベース部材２２に対して固定された固定板３１とを備えている。
透過板２３は、半導体発光素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃと検査対象物である紙Ｐとの間、特に半導体発光素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃと固定板３１との間に、紙Ｐの表面Ｐ１に対して平行になるように配されている。
【００４３】
この透過板２３は、全体が例えば円板状を成し、半導体発光素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃから出射された赤外光（近赤外光）が透過可能な部材から構成されている。透過板２３の材料としては、例えば、合成石英、サファイヤガラス、コーニング社製の合成ガラスなどを用いることができる。
【００４４】
なお、こうした透過板２３は、図３に示すように、透過板２３を回転中心Ｏを中心にして回転させた際に、後述する固定板３１の開口３２と正対するリング状領域Ｅだけを透明にして、それ以外の領域は砂摺り面など半透明にすることもできる。
【００４５】
透過板２３は、周縁部分がリング部材２４によって支持されている。そして、このリング部材２４とベース部材２２との間には、ボールベアリングを備えたベアリング機構２５が形成されている。これによって、リング部材２４に固定された透過板２３は、ベース部材２２に対してリング部材２４を介して周縁部分で回動自在に支持され、回転中心軸Ｏを中心に回転可能にされる。
【００４６】
リング部材２４の外周面側には、外周ギア２６が形成されている。そして、ベース部材２２の一端には、回転装置（透過板移動機構）２７が形成されている。回転装置２７は、モータ２８と、このモータ２８の回転軸に固着された回動ギア２９とを備えている。回動ギア２９は、外周ギア２６と噛合する。
【００４７】
こうした構成によれば、回転装置２７のモータ２８を動作させることによって、リング部材２４に固定された透過板２３が、回転中心軸Ｏを中心にしてベアリング機構２５を介して、紙Ｐの表面Ｐ１に対して平行に回動する。本実施形態では、透過板２３は、上側から見た時に、回転中心軸Ｏを中心にして反時計回り方向Ｒに回転する（図３参照）。
【００４８】
固定板３１は、透過板２３に対して所定の隙間Ｈを保って平行に配されている。固定板３１は、半導体発光素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃから出射された赤外光（近赤外光）が不透過な部材、例えば金属板などから構成されている。本実施形態では、固定板３１は、ＳＵＳ板から構成され、ベース部材２２に対してネジ止めによって固定されている。
【００４９】
固定板３１には、開口３２が形成されている。この開口３２は、固定板３１の厚み方向に貫通する円形穴であり、固定板３１のうち、半導体発光素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃから出射された赤外光（近赤外光）の光路上に配されている。こうした開口３２によって、半導体発光素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃから出射された赤外光（近赤外光）は、透過板２３を透過した後、固定板３１の開口３２を通過して紙Ｐの表面Ｐ１に入射する。
【００５０】
固定板３１の透過板２３と対向する上面３１ａ側には、スクレーパー３３が形成されている。このスクレーパー３３は、開口３２の外側に形成され、刃状にされた先端部３３ａが透過板２３の固定板３１と対向する下面２３ａに接するように形成されている。
【００５１】
こうしたスクレーパー３３は、図３に示すように、透過板２３を回転中心Ｏを中心にして回転させた際に、その先端部３３ａが、固定板３１の開口３２と正対するリング状領域Ｅの幅Ｗの全域に少なくとも接するように形成されている。これによって、透過板２３を一回転させると、少なくとも、固定板３１の開口３２と正対するリング状領域Ｅ全域にスクレーパー３３の先端部３３ａが接する。スクレーパー３３は、透過板２３の回転によって、透過板２３の下面２３ａに付着した付着物を掻き落とす。
【００５２】
スクレーパー３３は、固定板３１に対して着脱自在に形成されていればよく、摩耗状態に応じて容易に交換可能な構成とされている。スクレーパー３３は、例えば、ステンレスの薄板、鋭利で刃こぼれの無い、耐久性のある合金製の薄刃などから構成されている。特に、透過板２３の硬度よりも僅かに柔らかい金属で形成されていることが好ましい。
【００５３】
透過板２３と固定板３１との間に形成された所定の隙間Ｈの一端側には、スクレーパー洗浄機構３５が形成されている。スクレーパー洗浄機構３５は、透過板２３と固定板３１との隙間Ｈの一端側に配されたエアー噴射ノズル３５ａを備えている。また、固定板３１の上面３１ａ側の周縁付近には、エアー流出口３５ｂが形成されている。
【００５４】
エアー噴射ノズル３５ａは、例えば、透過板２３と固定板３１との隙間Ｈに沿って圧縮空気を噴射し、スクレーパー３３に当たる空気流Ａ１を形成する。こうした空気流Ａ１は、エアー流出口３５ｂから照射側ヘッド１１の外部に流れ出る。エアー噴射ノズル３５ａは、例えば、配管等を介してコンプレッサーなどの圧縮ガス供給源（図示せず）に接続されていればよい。
【００５５】
このようなスクレーパー洗浄機構３５によって、隙間Ｈの第一周縁部Ｈ１からスクレーパー３３を通って、隙間Ｈの第二周縁部Ｈ２に形成されたエアー流出口３５ｂに至る空気流Ａ１の流路が形成される。そして、この空気流Ａ１によって、スクレーパー３３に付着した付着物がスクレーパー３３から剥離され、空気流Ａ１に乗ってエアー流出口３５ｂから照射側ヘッド１１の外部に排出される。
【００５６】
図４は、入射側ヘッドを示す要部拡大斜視図である。また、図５は、入射側ヘッドの端部を示す要部拡大模式図である。
入射側ヘッド（下ヘッド）１２は、ベース部材４１と、電磁波入射部４４とを備えている。電磁波入射部４４は、ベース部材４１の入射側ヘッド１２に対面する上面４１ａ側に露出するように形成された入射板４２と、この入射板４２の下部に配された検出素子４３とを備えている。
【００５７】
入射板４２は、表面４２ａが検査対象物である紙Ｐに対して露出し、紙Ｐの走行中はこの表面４２ａが紙Ｐの裏面Ｐ２に接している。こうした入射板４２は、例えば、外形が円板状を成し、紙Ｐを透過した近赤外光（電磁波）を透過させる材料、例えば、合成石英、サファイヤガラス、コーニング社製の合成ガラスなどから形成されている。
【００５８】
検出素子４３は、紙Ｐを透過した近赤外光（電磁波）を受光し、その光量、強度などを検出信号として出力する。検出素子４３は、例えば、光電変換素子などから構成されている。なお、この検出素子４３から出力された検出信号は、インターフェース等を介してデータ処理部、例えばコンピュータに入力され、検出信号に基づく紙Ｐの水分量などを算出する。
【００５９】
入射側ヘッド１２は、紙Ｐを入射板４２の表面４２ａに接した状態で摺動させる走行安定化機構４５を備えている。
走行安定化機構４５は、規制バー４６，４７、突起４８、およびガス噴出孔４９からなる。
【００６０】
規制バー４６は、入射側ヘッド１２における紙Ｐの走行上流側に形成された、断面円形の棒材からなる一対のバー４６ａ，４６ｂを備える。また、規制バー４７は、入射側ヘッド１２における紙Ｐの走行下流側に形成された、断面円形の棒材からなる一対のバー４７ａ，４７ｂを備える。紙Ｐは、バー４６ａとバー４６ｂとの隙間を通って入射側ヘッド１２の上面４１ａを摺動し、バー４７ａとバー４７ｂとの隙間を通ってセンサ１３を通過する。
【００６１】
こうした規制バー４６は、紙Ｐが入射側ヘッド１２に強く接して破断、損傷を防ぐためのガイドであり、照射側ヘッド１１と入射側ヘッド１２とのギャップＰに紙Ｐが入る位置、即ち、近赤外線の照射方向に沿った方向における紙Ｐの位置を規制する。また、規制バー４７は、ギャップＰにおける紙Ｐの排出位置を規制し、紙Ｐが規制バー４６と規制バー４７との間で入射側ヘッド１２の上面４１ａに最適な接触力で接触するようにする。
【００６２】
規制バー４６，４７をそれぞれ構成するバー４６ａ，４６ｂ，４７ａ，４７ｂは、紙Ｐに対する摩擦が小さな部材、例えば、金属棒や樹脂棒などを用いることができる。
また、バー４６ａ，４６ｂとして、両端を閉塞させた中空パイプを用いて、この中空パイプに微細な穴を複数設け、パイプ内部に圧縮ガスを導入してこの微細な穴から噴出させる構成でも良い。これによって、紙Ｐが直接規制バー４６に接触しないエアーベアリング作用を実現して、紙Ｐの保護効果を高めるとともに、紙Ｐの表面Ｐ１や裏面Ｐ２の清掃を行うことも可能である。
更に、バー４６ａ，４６ｂとして、長手方向に沿った回転軸を中心に回転可能なローラであってもよい。
【００６３】
突起４８は、ベース部材４１の上面４１ａから紙Ｐに向けて突出する湾曲面を備えた、紙Ｐの幅方向に延びる突起（突条）である。こうした突起４８は、規制バー４６よりも下流側で、かつ入射側ヘッド１２の電磁波入射部４４よりも上流側に形成されている。より具体的には、突起４８は、入射板４２の上流側の数センチ〜数十センチの位置に、断面がかまぼこ形、半円形もしくは翼断面状に形成された突起からなる。
【００６４】
また、突起４８の下流側には、入射板４２に向けて開口するガス流出スリット５０が形成されている。このガス流出スリット５０からは圧縮ガス、例えば圧縮空気が流出する。ガス流出スリット５０は、突起４８よりも下流側において、ベース部材４１の上面４１ａを下流側に向けて流れるガス流を形成する。ガス流出スリット５０は、例えば、配管等を介してコンプレッサーなどの圧縮ガス供給源（図示せず）に接続されていればよい。
【００６５】
ガス噴出孔４９は、電磁波入射部４４における入射板４２の周囲を囲むように等間隔で複数個、本実施形態では８個形成されている。ガス噴出孔４９は、図５に示すように、入射板４２の外方に向かって傾斜面５１ａを有する穴５１と、この穴５１の底部において、傾斜面５１ａに向けて開口するガス供給口５２とを備えている。ガス供給口５２は、例えば、配管等を介してコンプレッサーなどの圧縮ガス供給源（図示せず）に接続されていればよい。
【００６６】
こうしたガス噴出孔４９からガス、例えば圧縮空気を噴出させることによって、穴５１の傾斜面５１ａから入射板４２の周囲に向けて放射状に流れ出る空気流Ａ２の巻き込み風によって、入射板４２の表面４２ａが負圧となり、紙Ｐが入射板４２に引きつけられる。
【００６７】
こうしたガス噴出孔４９は、例えば、入射板４２の周囲を囲むように５個〜２０個程度形成されていればよい。また、ガス噴出孔４９のベース部材４１の上面４１ａにおける開口形状は、円形、楕円形、矩形のいずれであってもよい。
【００６８】
以上のような構成の本発明のセンサの作用を説明する。
本発明のセンサ１３を備えた赤外線分析装置（電磁波分析装置）１は、センサ１３を構成する照射側ヘッド（上ヘッド）１１及び入射側ヘッド（下ヘッド）１２の間のギャップＧを走行する検査対象物である紙Ｐの表面Ｐ１に向けて、照射側ヘッド１１の半導体発光素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃから近赤外線（電磁波）を照射し、紙Ｐを透過した近赤外線を入射側ヘッド１２の電磁波入射部４４を構成する検出素子４３で受光することで、紙Ｐの水分量や坪量を測定する。
【００６９】
例えば、紙Ｐの水分量の測定を例に挙げれば、波長λ１の近赤外光は、紙Ｐを透過する際に紙Ｐに含まれる水によって吸収され、波長λ２の近赤外光は紙Ｐを透過する際に紙Ｐの成分であるセルロースによって吸収される。これに対し、波長λ３の近赤外光は、紙Ｐを透過しても吸収が少ない。このため、波長λ１，λ２の近赤外光の強度は、波長λ３の近赤外光の強度に比べて小さくなる。
【００７０】
近赤外光が検出素子４３で検出されると、その検出信号は増幅された後に信号分離されて、波長λ１，λ２，λ３の近赤外光に応じた測定信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３がそれぞれ求められる。すると、これらの測定信号の比に基づく多変量解析によって近赤外光の吸収率が求められる。近赤外光の吸収率が求められると、予め測定されている近赤外光の吸収率と紙Ｐの水分との関係を示すテーブル等を参照して紙Ｐに含まれる水分が測定される。また、水分の測定は、テーブルを用いる方法以外に、予め設定された関数等を用いて行うこともできる。
【００７１】
こうした赤外線分析装置（電磁波分析装置）１に用いられる、本発明のセンサ１３の照射側ヘッド１１は、紙Ｐの測定中は、常に回転装置２７によって透過板２３を回転させている。図３に示すように透過板２３の下面２３ａは、回転によって固定板３１の開口３２と正対するリング状領域Ｅが、固定板３１に形成されたスクレーパー３３の先端部３３ａに順次接する。
【００７２】
透過板２３の下面２３ａは、固定板３１の開口３２を介して、走行する紙Ｐに対して露出しているので、紙Ｐから発生する紙粉や紙に含まれる薬剤などが付着する。しかしながら、こうした透過板２３の下面２３ａに付着した紙粉や薬剤は、透過板２３の回転によって、スクレーパー３３に順次接して剥がし取られる。これによって、紙Ｐが走行中（搬送中）であっても、常に透過板２３の下面２３ａ側がクリーニングされることにより、紙粉や薬剤によって透過板２３を透過する近赤外線（電磁波）の強度低下や散乱を防止する。
【００７３】
よって、従来のセンサのように、退避させてセンサをクリーニングするなどの手間が無く、紙Ｐの走行中は常に連続して高精度に水分量や坪量の測定が可能となり、生産性の向上にも寄与する。
【００７４】
また、従来のセンサのように、紙粉や薬剤の付着を防止するために測定を間欠的に行って、非測定時はセンサを検査対象物から退避させておく構成と比較して、紙Ｐの走行中であっても照射側ヘッド１１の透過板２３は常にクリーニングされるので、連続して紙Ｐの水分量や坪量を高精度に測定することが可能になるので、紙Ｐの特性をより正確に把握することが可能になる。
【００７５】
また、スクレーパー３３によって透過板２３の下面２３ａから剥がし取られた紙粉や薬剤は、スクレーパー洗浄機構３５によって、透過板２３と固定板３１との隙間Ｈに沿って形成された空気流Ａ１に乗って搬送され、エアー流出口３５ｂから速やかに照射側ヘッド１１の外部に排出される。
【００７６】
これによって、スクレーパー３３に紙粉や薬剤が堆積して再拡散し、透過板２３に再付着することを防止できるので、紙Ｐの走行を停止させてスクレーパー３３をクリーニングするといった手間も無く、連続して紙Ｐの水分量や坪量を高精度に測定することに寄与する。
【００７７】
一方、センサ１３の入射側ヘッド１２は、走行安定化機構４５によって、検査対象物である紙Ｐが常にベース部材４１の上面４１ａに接するように走行する。これによって、電磁波入射部４４の入射板４２の表面４２ａは、走行する紙Ｐの摺動によって紙粉や薬剤等が落とされ、紙Ｐの走行中は常に紙Ｐによって入射板４２の表面４２ａが磨かれている状態にされている。
【００７８】
例えば、走行安定化機構４５を構成する規制バー４６は、バー４６ａとバー４６ｂとの間に挟むように紙Ｐを走行させることにより、ベース部材４１の上面４１ａに向けて紙Ｐを確実に誘導し、入射側ヘッド１２の上面４１ａに最適な接触力で紙Ｐを接触させることができる。
【００７９】
また、電磁波入射部４４の上流側に形成された突起４８は、紙Ｐが高速で走行してこの突起４８を乗り越える際に生じるコアンダ効果（高速流が周りの流体を引き込む効果）によって、ベース部材４１の上面４１ａ、即ち、突起４８の下流側にある入射板４２の表面４２ａに紙Ｐが押し付けられ、紙Ｐの制振とパスラインの安定を図ることができる。また、この突起４８の下流側に形成されたガス流出スリット５０から圧縮空気等を流出させることで、コアンダ効果をより一層高めて、紙Ｐのベース部材４１の上面４１ａへの押し付けを確実に行うことができる。
【００８０】
また、入射板４２の表面４２ａの周囲に放射状に等間隔で形成されたガス噴出孔４９によれば、穴５１の底部に形成されたガス供給口５２から圧縮ガス、例えば圧縮空気を流すことにより、穴５１の傾斜面５１ａから入射板４２の周囲に向けて放射状に流れ出る空気流Ａ２を形成することができる。こうした空気流Ａ２の巻き込み風によって、入射板４２の表面４２ａが負圧となり、紙Ｐを入射板４２に密着させることができる。
【００８１】
以上のような、規制バー４６，４７、突起４８、およびガス噴出孔４９などからなる走行安定化機構４５によって、検査対象物である紙Ｐの裏面Ｐ２を、電磁波入射部４４を構成する入射板４２の表面４２ａに確実に密着させつつ走行させることで、入射板４２の表面４２ａが常に磨き上げられる。よって、紙粉や薬液などが飛散する測定環境であっても常に高精度測定が可能になる。
【００８２】
以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【００８３】
例えば、上述した実施形態では、本発明のセンサ１３を赤外線分析装置に適用した例を示しているが、これ以外にも、例えば、紫外線、可視光線、エックス線など、電磁波を測定線源として利用した分析装置であれば適用可能である。検出素子４３は、こうした電磁波の種類に応じて選択されればよい。
【００８４】
また、例えば、上述した実施形態では、センサ１３の検査対象物として紙Ｐを用いているが、これ以外にも、例えば、セロファン、樹脂シートなど、シート状の検査対象物の測定に幅広く適用することができる。
【００８５】
また、例えば、上述した実施形態では、照射側ヘッド１１の透過板２３を円板状に形成し、回転装置２７によって回転させる構成としているが、これ以外にも、例えば、透過板として矩形の板を用い、この矩形の透過板を透過板移動機構によって往復動させるとともに、固定板３１の開口３２の外側に形成したスクレーパー３３で、矩形の透過板の開口３２に正対する領域のクリーニングを行う構成とすることもできる。
【符号の説明】
【００８６】
１…赤外線分析装置（電磁波分析装置）
１０…フレーム
１１…照射側ヘッド（上ヘッド）
１２…入射側ヘッド（下ヘッド）
１３…センサ
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ…半導体発光素子（電磁波発生源）
２３…透過板
２７…回転装置（透過板移動機構）
【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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