(57)【要約】【課題】  紙や不織布のような繊維状ウェブの水分含有量又は基本重量のようなパラメータを測定する。【解決手段】  測定装置は、光学素子（５２，５４，５８，６４，６６，６８）と、繊維状ウェブ（７０）を通り抜ける少なくとも中間赤外線（ＭＩＲ）スペクトル範囲内の波長を含む電磁放射のビームを選択的に指向する波長選択装置（５６）と、繊維状ウェブから射出される電磁放射の経路内に配置されていて、散乱電磁放射から直接透過放射を分割するためのビームストップ（７２）のような要素と、散乱電磁放射を収集するための収集装置と、その収集装置によって収集された散乱電磁放射を検出するための検知装置とを備える。【選択図】  図５
2010536050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維状ウェブの少なくとも１つのパラメータを測定する方法であって、
電磁放射のビームを前記繊維状ウェブに指向する工程と、
前記電磁放射のビームを前記繊維状ウェブを通過させる工程と、
波長選択装置によって前記電磁放射に関する波長を選択する工程と、
前記繊維状ウェブから射出した電磁放射を、前記繊維状ウェブを実質的に直接に透過した電磁放射を構成する直接透過電磁放射と、前記繊維状ウェブと相互作用することによって散乱した電磁放射を構成する散乱電磁放射とに分化する工程と、
前記散乱電磁放射を収集する工程と、
前記散乱電磁放射を検出して受け取った放射を表す電気信号を発生する工程とを含み、
電気信号を発生するように実質的に検出された前記電磁放射に関して前記波長選択装置によって選択された波長の範囲は、２．５−５μｍの中間赤外線（ＭＩＲ）の範囲の波長を含む、方法。
【請求項２】
請求項１の方法において、前記波長選択装置によって選択された波長の前記範囲は、１−２．５μｍの近赤外線（ＮＩＲ）の範囲の波長を含むとともに、該ＮＩＲの範囲を超えて、２．５−５μｍの中間赤外線（ＭＩＲ）の範囲におよび、また、前記選択された波長は、前記ＮＩＲの範囲内の少なくとも１つの波長と、前記ＭＩＲの範囲内の少なくとも１つの波長とを含む、方法。
【請求項３】
請求項１又は２の方法において、さらに、前記直接透過電磁放射を検出する工程を含む、方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかの方法において、さらに、前記繊維状ウェブを通り抜ける直接透過軸線を定める工程と、検出する光を検出のために前記直接透過軸線から離れるように指向する工程とを含む、方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかの方法において、さらに、前記繊維状ウェブによって反射及び散乱された電磁放射を収集及び検出する工程を含む、方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかの方法において、前記波長選択装置によって、複数の個別の波長帯域が選択される、方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかの方法において、該方法が、連続する繊維状ウェブのための処理の際の繊維状ウェブの少なくとも１つのパラメータのオンライン測定のために使用され、前記電気信号が処理されて測定出力が提供され、望ましくは、該測定出力が生産装置にフィードバックされて処理制御が実行され、さらに、該測定出力が品質評価装置にフィードフォワードされて品質管理が実行され、又は、前記フィードバック又は前記フィードフォワードのいずれか一方が行われる、方法。
【請求項８】
繊維状ウェブのパラメータを測定するために使用される検出装置であって、
電磁放射のビームを前記繊維状ウェブに向けてさらにそれを貫通させるように指向するための光学素子と、
前記電磁放射に関する波長を選択するための波長選択装置と、
前記繊維状ウェブから射出した電磁放射を、前記繊維状ウェブを実質的に直接に透過した電磁放射を構成する直接透過電磁放射と、前記繊維状ウェブと相互作用することによって散乱した電磁放射を構成する散乱電磁放射とに分化するための光学系とを含み、
該光学系が、散乱電磁放射から直接透過電磁放射を分割するために前記繊維状ウェブから射出する電磁放射の経路内に配置された素子と、前記散乱電磁放射を収集するための収集装置とを備え、
該検出装置が、さらに、前記収集装置によって収集された電磁放射を検出して、該受け取った前記放射を表す電気信号を発生する少なくとも１つの検出器を備え、
前記収集装置及び前記少なくとも１つの検出器によって受け取られる前記電磁放射に関して前記波長選択装置によって選択された波長の範囲は、２．５−５μｍの中間赤外線（ＭＩＲ）の範囲の波長を含む、検出装置。
【請求項９】
請求項８の検出装置において、前記波長選択装置によって選択された波長の前記範囲は、１−２．５μｍの近赤外線（ＮＩＲ）の範囲の波長を含むとともに、該ＮＩＲの範囲を超えて、２．５−５μｍの中間赤外線（ＭＩＲ）の範囲におよび、また、前記波長選択装置は、前記ＮＩＲの範囲内の少なくとも１つの波長と、前記ＭＩＲの範囲内の少なくとも１つの波長とを含む波長を選択するように構成されている、検出装置。
【請求項１０】
請求項８又は９の検出装置において、前記分割装置は、前記直接透過電磁放射を検出するための検出器を備える、検出装置。
【請求項１１】
請求項８乃至１０のいずれかの検出装置において、さらに、検出する光を検出のために前記繊維状ウェブを通り抜ける直接透過軸線から離れるように指向する光学手段を備える、検出装置。
【請求項１２】
請求項８乃至１１のいずれかの検出装置において、さらに、前記繊維状ウェブによって反射及び散乱された電磁放射のための収集装置及び検出器を備える検出装置。
【請求項１３】
請求項８乃至１２のいずれかの検出装置において、前記波長選択装置は、複数の個別の波長帯域を選択するように構成されている、検出装置。
【請求項１４】
請求項８乃至１３のいずれかの検出装置において、該検出装置が、連続する繊維状ウェブのための装置において繊維状ウェブの少なくとも１つのパラメータのオンライン測定のために使用され、前記電気信号を処理して測定出力を提供するためのプロセッサを備え、さらに、望ましくは、処理制御のために前記測定出力に応答して制御出力を生産装置に提供するフィードバック装置と、前記品質管理のために前記測定出力に応答して制御出力を品質評価装置に提供するフィードフォワード装置との少なくとも１つとを備える、検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電磁気検出方法及び装置に関し、特に、製造時において繊維状ウェブの少なくとも1つのパラメータを測定する際に使用する方法および装置に関する。
【０００２】
本発明は、医療及び衛生産業において使用される紙又は不織シート材料のような繊維状ウェブの製造において特別な適合性を持つ。特に、本発明は、ウェブの製造時の例えば工程又は品質管理のための制御出力を提供するために、例えば、繊維状ウェブの水分含有率及び又は基本重量等のパラメータのオンライン測定用として使用することができる。
【０００３】
本発明は、ともかく、以下に説明する望ましい態様において、繊維状ウェブの製造の際に赤外線測定技術及び検出器を使用する。
【０００４】
明細書において、用語の「パラメータ」は、測定される特性（水分含有率、厚さ、基本重量等）を意味するものとして用い、用語の「サンプル」は、測定のための測定器に向けられる対象（基板、シート、ウェブ等）の部分を意味するために用い、また、用語の「繊維状ウェブ」は、紙や不織布を含むような互いに密集させた繊維からなるシート材料のすべての態様を対象とする。
【背景技術】
【０００５】
繊維状ウェブのさまざまなパラメータを検出するために、紙及び不織産業内のその繊維状ウェブを連続して製造する工程において、さまざまな測定ゲージが以前から使用されている。例えば、繊維状ウェブの密度又は基本重量は、その最終的な引張強度、破裂強度及び水透過率に密接に関連するので、繊維状ウェブを製造する際におけるその単位面積当たりの重量を知ることは非常に重要なことである。また、最終製品の無菌性及び乾燥効率を保証するために、繊維状ウェブを処理する際に、その水分含有率を監視することもこのような産業において非常に重要なことである。
【０００６】
しかし、それらの産業において、赤外線吸収分光法を使用する技術を含む、基本重量及び水分含有率を測定するための現存する技術は、これまで、不満足な結果を示していた。光と細径繊維及び繊維状ウェブ内の空隙又はすき間との相互作用は非常に複雑であり、そのことは、特に、典型的な例として、８−２０ｇｓｍ内の重量と１０−２０μｍの繊維寸法とを持つ軽量ウェブの場合に、重大な測定上の問題をもたらすことがある。例えば、ウェブのすき間に衝突する光は、ほとんど又は全くウェブと相互作用することなくそれを通過しがちなため、測定検出器は、目標のウェブから微弱な吸収信号のみを取り出すだけである。さらに、繊維のある辺りでは、ウェブに衝突する光は、その繊維と強く相互作用して散乱し、時に、測定検出器から完全にそれてしまうことがある。
【０００７】
すき間を直進して通過した光から得られた信号及び測定検出器から散乱した光から得られた信号のような測定信号間に包含されているものは、それらの得た測定をかなりゆがませ、場合によっては、完全に不正確なスペクトル吸収特性パターンを発生させることがある。繊維のかたまりに対するすき間の比率がかなり高い場合において軽量な部材のときにはそのような問題は特に顕著である。
【０００８】
従来、軽量の繊維ウェブ材料のパラメータを十分に測定できる測定ゲージはなかった。
【０００９】
他の産業分野においては、赤外線吸収ゲージは、周知であり、サンプルの水分含有率、ベースつまり基板上のフィルムの厚さ若しくは被膜重量、又はサンプルの厚さ若しくは基本重量のような、サンプル又は基板のさまざまな構成要素又はパラメータを測定するために用いられている。
【００１０】
赤外線吸収ゲージは、一般的に、２又は３以上の波長で、赤外線をサンプル上に投射し、そのサンプルから反射され、サンプルを透過し又はサンプルから散乱された放射の強度を測定するように機能する。その測定した強度に比例する信号は、処理されて、被測定パラメータの値を提供する。そのゲージから投射された２又は３以上の波長の中の少なくとも１つは、関心のあるパラメータによって吸収されるように選択されるが、他の少なくとも１つの波長は、その関心のあるパラメータからは実質的に影響を受けないように選択される。例えば、サンプル内の水分量を測定するときに、１つの波長（「測定波長」）を、水の吸収波長（１．４５マイクロメータ（ミクロン）又は１．９４マイクロメータ（ミクロン）のいずれか）で選択することができ、他の波長（「基準波長」として知られている）は、水には著しくは吸収されないものが選択される。
【００１１】
一般的に、ゲージは、既定の放射スペクトルを持つ赤外線放射源と、サンプルから反射され、透過し又は散乱された放射を受信する検出器とを備え、フィルターを赤外線放射源とサンプルとの間に配置して、サンプルを所望の測定及び基準波長のみにさらすようにしてあり、この場合には、サンプルは、例えば、放射源の前の回転ホイール上に適切なフィルターを配置することによって選択された波長の放射に連続的にさらされる。それに代えて、フィルターホイールをサンプルと検出器との間に配置して、各フィルターが、それらのサンプルと検出器との間に連続して入り込むようにしてもよい。
【００１２】
検出器は、サンプルとの相互作用後の光の強度を測定して、それに入射した放射の強度に比例した信号を生成する。もっとも簡単な例では、測定波長の光を受け取ったときの検出器からの信号と、基準波長の光を受け取ったときの検出器からの信号との間の比率を算出することによって、例えば、サンプル内の水分量に関するパラメータの程度を規定する測定信号を得ることができる。多くの場合、いくつかの測定波長及び/又はいくつかの基準波長が用いられ、それらの測定波長及び基準波長の信号は関心のあるパラメータを算出するために用いられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そのような赤外線吸収ゲージは、繊維状ウェブの製造の際に使用するために提案されたが、部分的に成功しただけであり、また、中間及び重量のある材料の場合だけであった。
【００１４】
１−２．５μｍの近赤外線（ＮＩＲ）の範囲にある光と散乱に基づく測定とを利用する標準的な測定ゲージを用いた軽量の繊維状ウェブへのテストによって、得られた測定値は、堅固な測定値を提供するには、充填物、繊維寸法及び繊維配置の影響を過度に受けやすいということが判明した。同時に、１−４μｍの範囲の近赤外線（ＮＩＲ）及び中赤外線（ＭＩＲ）の光を用いた標準的な直接透過測定ゲージを用いたテストからは、測定データは、繊維寸法及びウェブ空隙の影響を受けた結果、非常に不定で信頼性がないということが判明した。
【００１５】
そのように、直接透過光及び散乱光測定ゲージの両方の場合において、繊維状ウェブの製造時に標準的な赤外線測定ゲージを用いるときには、重大な測定上の問題が存在している。さらに、テストによって、測定問題は、多くの繊維状ウェブ材料に存在するが、ウェブ材料が軽量のものであるときに特に顕著であることも判明した。
【００１６】
従って、例えば、紙や不織シート材料のような繊維ウェブを製造する産業分野において、ウェブの重量範囲にかかわらず、また、ウェブ内の空隙及び繊維の分布にかかわらず、さらに、特に、繊維集合体に対する空隙の割合が高くて繊維密度が低い場合のように、予定されている重量範囲の軽量端において、さまざまなパラメータの正確な測定値を提供することのできる測定ゲージに対するかなりのニーズが存在している。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、それらの問題を解決するためのもので、高感度、高精度及び再現可能な測定を行うことのできる新たな測定ゲージを提供する。
【００１８】
明瞭化を目的として、本発明では、近赤外線（ＮＩＲ）の波長帯域を概略１−２．５μｍの範囲の帯域とし、中赤外線（ＭＩＲ）の波長帯域を２．５−５μｍの範囲の帯域とし、中間重量及び重量の重い繊維ウェブを３０ｇｓｍを超える基本重量を持つものとし、軽量の繊維ウェブを５−３０ｇｓｍの範囲内の基本重量を持つものとし、繊維寸法は最大２０μｍとする。
【００１９】
本発明の１つの観点によると、繊維状ウェブの少なくとも１つのパラメータを測定する方法が提供される。その方法は、
電磁放射のビームを前記繊維状ウェブに指向する工程と、
前記電磁放射のビームを前記繊維状ウェブを通過させる工程と、
波長選択装置によって前記電磁放射に関する波長を選択する工程と、
前記繊維状ウェブから射出した電磁放射を、前記繊維状ウェブを実質的に直接に透過した電磁放射を構成する直接透過電磁放射と、前記繊維状ウェブと相互作用することによって散乱した電磁放射を構成する散乱電磁放射とに分化する工程と、
前記散乱電磁放射を収集する工程と、
前記散乱電磁放射を検出して受け取った放射を表す電気信号を発生する工程とを含み、
電気信号を発生するように実質的に検出された前記電磁放射に関して前記波長選択装置によって選択された波長の範囲は、２．５−５μｍの中間赤外線（ＭＩＲ）の範囲の波長を含む。
【００２０】
本発明の他の観点によると、繊維状ウェブのパラメータを測定するために使用される検出装置が提供される。その装置は、
電磁放射のビームを前記繊維状ウェブに向けてさらにそれを貫通させるように指向するための光学素子と、
前記電磁放射に関する波長を選択するための波長選択装置と、
前記繊維状ウェブから射出した電磁放射を、前記繊維状ウェブを実質的に直接に透過した電磁放射を構成する直接透過電磁放射と、前記繊維状ウェブと相互作用することによって散乱した電磁放射を構成する散乱電磁放射とに分化するための光学系とを含み、
該光学系が、散乱電磁放射から直接透過電磁放射を分割するために前記繊維状ウェブから射出する電磁放射の経路内に配置された素子と、前記散乱電磁放射を収集するための収集装置とを備え、
該検出装置が、さらに、前記収集装置によって収集された電磁放射を検出して、該受け取った前記放射を表す電気信号を発生する少なくとも１つの検出器を備え、
前記収集装置及び前記少なくとも１つの検出器によって受け取られる前記電磁放射に関して前記波長選択装置によって選択された波長の範囲は、２．５−５μｍの中間赤外線（ＭＩＲ）の範囲の波長を含む。
【００２１】
望ましい実施例では、前記波長選択装置によって選択された波長の前記範囲は、１−２．５μｍの近赤外線（ＮＩＲ）の範囲の波長を含むとともに、該ＮＩＲの範囲を超えて、２．５−５μｍの中間赤外線（ＭＩＲ）の範囲におよび、また、前記波長選択装置は、前記ＮＩＲの範囲内の少なくとも１つの波長と、前記ＭＩＲの範囲内の少なくとも１つの波長とを含む波長を選択するように構成されている。
【００２２】
散乱光の測定のために直接透過及び散乱光の分化とともに、ＮＩＲの範囲を超えてＭＩＲの範囲にかなり拡張された波長範囲の使用は、５−３０ｇｓｍの範囲内の基本重量及び最大２０μｍの繊維寸法を持つ非常に軽量の繊維材料の場合でさえ、水分含有量及び/又は基本重量のようなパラメータの一貫性、信頼性及び正確性を提供するという重要な利点を持つということが判明した。
【００２３】
散乱電磁放射は、広範な角度にわたって有利な状態で収集される。望ましくは、散乱光は、繊維状ウェブから射出されると、直接、収集のための収集装置まで達する。一つの実施例では、収集に続いて、散乱電磁放射は、例えば、非対称の収集装置と、その散乱電磁放射を検出のためにビームの軸線からそらすように指向するように非対称に配置された収集装置との少なくとも一方を使用することによって、検出のためにビームの軸線からそらすように指向される。
【００２４】
以下に説明する本発明の望ましい実施例は、比較測定を提供するとともに、干渉パターンの影響を取り除くための直接透過光も測定する。従来通り、直接透過光は、検出のために透過軸線からそれるように指向することができる。
【００２５】
他の望ましい実施例は、反射された散乱光を測定し、それは、表面被覆測定を容易にすること及び/又は繊維被覆の変化の修正することの利点を提供する。
【００２６】
本発明の他の観点によると、繊維状ウェブのパラメータを測定するために使用される検出装置が提供される。その装置は、
電磁放射のビームを繊維状ウェブに向ける光学素子と、
前記電磁放射に関する波長を選択するための波長選択装置と、
前記繊維状ウェブと電磁放射とが相互作用した後に該電磁放射を指向する光指向装置と、
該光指向装置によって指向された電磁放射を受け取るとともに、受け取った放射を表す電気信号を発生する複数の検出器とを備え、
前記光指向装置が、電磁放射が繊維状ウェブを通過する時に該繊維状ウェブによって散乱された電磁放射を収集する収集装置を備えており、前記複数の検出器の１つが、前記収集装置から散乱された電磁放射を受け取るように構成されており、
前記光指向装置が、さらに、繊維状ウェブを通り抜けるビームの軸線に沿って伝達された電磁放射のための直接透過指向構成から選択された、電磁放射を指向するための少なくとも１つの指向構成と、ビームが繊維状ウェブに衝突した時にその繊維状ウェブによって反射及び散乱された電磁放射を収集するための収集装置とを備え、複数の検出器の１つ又は個々の他のものが他の又は各指向構成に関連付けされる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
添付図面を参照しながら実施例に基づいて本発明を説明する。
【図１Ａ】図１Ａ（ａ）から図１Ａ（ｄ）は、本発明の背景を説明するために、異なる種類の材料の測定光ビームに対する影響を表す図である。
【図１Ｂ】図１Ｂ（ｅ）及び図１Ｂ（ｆ）は、本発明の背景を説明するために、異なる種類の材料の測定光ビームに対する影響を表す図である。
【図２】図２は、従来の繊維状ウェブ製造工程及び装置の概略図である。
【図３】図３は、図２の装置のセンサーのための搭載フレームの概略図である。
【図４】図４は、従来の赤外線透過センサーの概略図である。
【図５】図５は、図２及び図３の装置及び処理工程における使用に適した、散乱光検出器を使用する本発明の第１の実施形態の概略図である。
【図６】図６は、検出器から得られた測定信号を処理するための回路ブロック図を示す第１の実施形態の別の図である。
【図７】図７は、散乱光検出器を使用する本発明の第２の実施形態の図である。
【図８】図８は、散乱光検出器及び直接透過光検出器を使用する本発明の第３の実施形態の図である。
【図９】図９は、散乱光検出器及び直接透過光検出器を使用する本発明の第４の実施形態の図である。
【図１０】図１０は、散乱光検出器及び直接透過光検出器を使用する本発明の第５の実施形態の図である。
【図１１】図１１は、散乱光検出器及び反射光検出器を使用する本発明の第６の実施形態の図である。
【図１２】図１２は、散乱光検出器、直接透過光検出器及び反射光検出器を使用する本発明の第７の実施形態の図である。
【図１３】図１３は、散乱光検出器、直接透過光検出器及び反射光検出器を使用する本発明の第８の実施形態の図である。
【図１４】図１４は、本発明に係る測定ゲージを用いることのできる、別の従来の繊維状ウェブ製造工程及び装置の概略図である。
【図１５】図１５は、従来の直接透過光測定ゲージ及び異なるサンプルの軽量の繊維状ウェブを用いて得た結果を示すグラフである。
【図１６】図１６は、異なる重さのポリプロピレン不織ウェブに関して本発明に係る測定ゲージを用いて得た結果を示すグラフである。
【図１７】図１７は、本発明に係る散乱光測定ゲージと従来の直接透過光測定ゲージとをそれぞれ用いて得た結果の比較のグラフである。
【図１８】図１８は、本発明に係る散乱光測定ゲージと従来の散乱光測定ゲージとをそれぞれ用いて得た結果の比較のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
ここで、添付図面を参照しながら本発明について説明する。
【００２９】
まず、図２−４を参照して、従来の繊維状ウェブ製造工程及び従来の赤外線直接透過光センサ又は測定ゲージを説明する。
【００３０】
図２及び図３は、繊維状ウェブを製造するための装置を示しており、そこでは、繊維供給装置１が、移動ワイヤ又はベルト２に繊維を堆積及び供給している。その装置１は、ベルト２の上に単一又は複数の綿毛層を形成するようにスピン繊維（紡糸）又はブローン繊維を堆積するためのダイを含む繊維形成タワーを備え、そのタワーにおいて、ベルト２上に不均一に繊維を拡散するように空気の流れを制御するようにしてもよい。それに代えて、装置１は、ベール梱包ほぐし装置１を備え、それにより、繊維のベール梱包を受け取ってほぐし、それをベルト２上に単一の又は複数の綿毛層となるようにばらまくようにしてもよい。その単一の又は複数の綿毛層は、絡まらせる装置３に供給され、その装置は、空気及び水又は機械的手段を用いてそれらの繊維を絡まらせて湿潤なフェルト層を形成することができる。その湿潤なフェルト層は、乾燥のために乾燥機４に供給され、次に、ホットローラ５ａのカレンダースタック５に供給されて、ウェブ３０への結合が開始される。カレンダースタック５は、ウェブ３０に圧力及び熱を加える最大１６のローラ５ａを用いて、ウェブ表面の平滑さ、パターン形成及び光沢を改善する。そのウェブは、次に、そのウェブ３０を処理し及び/又は表面被覆加工し及び/又は湿らせるためのトリーター/コータ/モイスチャライザー装置６に供給され、そこから、そのウェブ３０を乾燥させるために乾燥機７に供給され、それから、測定区域８を通過して巻取装置９に供給されて張力が加えられた状態でウェブ３０はロール状に巻き取られる。
【００３１】
供給装置１、乾燥機４、トリーター/コータ/モイスチャライザー装置６等の数は、用途に応じて変更することができることは理解されたい。さらに、絡まらせる装置３及び乾燥機４はいくつかの応用例では省略してもよい。
【００３２】
製造の間、ベルト２上の綿毛層の基本重量、装置６による被覆重量及び乾燥機７から出てくるウェブ３０に含まれる水分量は、定期的に監視されて、継続的に調整される。
【００３３】
そのため、図４に示すような測定ゲージ１０は、基本重量、被覆重量及び水分含有率のような繊維状ウェブのパラメータを検出するために測定区域８内に配置されている。ゲージ１０は、測定信号をプロフィール処理及び表示装置１１に供給し、そこで、測定信号は処理されて、任意にその結果が表示される。その測定結果に基づいて、その処理装置１１は、フィードバック信号をプロセス制御装置１３に供給し、それは、制御出力を、繊維供給装置１、ベルト２、乾燥機４、トリーター/コータ/モイスチャライザー装置６及び乾燥機７の１又は２以上のものに供給する。処理装置１１は、また、測定結果に基づくフィードフォワード信号をデータロギング品質管理装置１５にも供給し、それは、後続のロール加工処理工程における品質管理の目的のためにその結果を処理する。
【００３４】
図３に示すように、測定区域８は、ウェブ３０の両面を横切るように延在する走査フレーム８ａを備えていて、測定ゲージ１０の上方センサーヘッド１０ａ及び下方センサーヘッド１０ｂのための取付装置を提供する。従来は、走査フレーム８ａは平行なレール（図示せず）を備えていて、その上にヘッド１０ａ，１０ｂが取り付けられており、また、モータ（図示せず）が慣例的に取り付けられていて、交差ウェブ測定プロフィールを得るために、センサーヘッド１０ａ，１０ｂを同期させてウェブ３０の幅を直角に横切って往復走査させる。この構成の変形例として、ヘッドを固定して取り付けて一列の整列方向のデータを提供するようにしてもよい。
【００３５】
ここで、図４を参照しながら従来の測定ゲージ１０について説明する。
【００３６】
公知の測定ゲージ１０は、白色光源１２を備える赤外線ゲージであり、その光は、コンデンサーミラー（集光ミラー）１４に向けられ、それによって、その光はフィルターホイール１６に衝突するビームに集束される。そのフィルターホイール１６は、モータ（図示せず）によって従来の方法で駆動される。そのフィルターホイール１６は、例えば、５つのフィルターからなる一連のフィルターを保持しており、各フィルターは、１−４μｍの波長の範囲内において、異なる選択狭帯域の放射波長帯を持つ赤外線を通過させるように設計されている。それぞれのフィルターを通過した光は、ビームスプリッタ１８に向けられ、ビームスプリッタ１８は、その光ビームの一部をレンズ２０を通って較正検出器２２に到達するように反射し、また、その光ビームの一部を別のレンズ２４を通って斜めのミラー２６に向かうように伝達する。そのミラー２６は、その光ビームを９０度下方に反射して他のレンズ２８を通ってシート材料の繊維ウェブ３０に向け、そのパラメータが測定される。その光ビームの軸線は、そのウェブ３０と直交し、その結果、その光ビームは、ウェブ３０を直接に透過して、そのウェブ３０の真下に同一軸線上に配置されている透過光検出器３２によって収集される。図４に示すウェブ３０の上方の測定ゲージ１０の構成部分はヘッド１０ａによって保持され、また、その下方に示すもの、つまり、検出器３２は、ヘッド１０ｂによって保持される。
【００３７】
図１Ａ及び図１Ｂに戻ると、ウェブ３０を提供するシート材料の可能性のあるいくつかの例示が表示されており、図１Ａ及び図１Ｂは、各例示において、投射された光ビームがウェブ３０を透過した時のその投射された光ビームへの影響が示されている。
【００３８】
図１Ａ（ａ）及び図１Ａ（ｂ）におけるウェブ３０の材料は、図２及び図３に関連して説明したものとは異なる他の工程によって作られた透明なプラスチックフィルムであり、また、図１Ａ（ａ）に示す投射光は、吸収されない波長を持つが、図１Ａ（ｂ）に示す投射光は、著しい吸収が起こる波長を持つ。従って、図１Ａ（ａ）の例においては、光の大部分がウェブ３０を通過して検出器３２に捕捉され、図１Ａ（ｂ）の例においては、光の大部分が吸収されてごく一部のみが検出器３２に捕獲される。
【００３９】
図１Ａ（ｃ）及び図１Ａ（ｄ）におけるウェブ３０の材料は、繊維材料又は充填プラスチックの重量のあるシートであり、典型的な例として、６０−１００ｇｓｍの基本重量を持ち、そこでは、繊維及び充填剤は、透過光を散乱させる傾向を持つ。また、図１Ａ（ｃ）の例では、投射光は、ウェブ３０が光を吸収しない波長を持つが、図１Ａ（ｄ）に示す例では、投射光は、光の大部分が吸収される波長を持つ。しかし、図示のように、両方とも光は検出器３２から外れるように散乱し、図１Ａ（ｃ）の例では比較的僅かな部分の光が依然として検出器３２に到達し、図１Ａ（ｄ）に例では散乱光のほとんどが検出器３２に到達しない。
【００４０】
図１Ｂ（ｅ）及び図１Ｂ（ｆ）を参照すると、ウェブ３０の材料は、軽量繊維状シートであり、典型的には、５−３０ｇｓｍの基本重量を持ち、それは投射光を直接透過させて、その投射光を散乱させる。図１Ｂ（ｅ）の例では、投射光はウェブ３０によってほとんど吸収されない波長を持ち、図１Ｂ（ｆ）の例では、投射光はウェブ３０の繊維が光を吸収する波長を持つ。図示のように、直接透過する光の割合は、図１Ｂ（ｅ）の実施例と図１Ｂ（ｆ）の実施例との間で変わっても変わらなくてもよく、図１Ｂ（ｆ）の例における直接透過光の吸収レベルは繊維に対するすき間の割合、つまり、ウェブの孔の密度に依存する。それに対し、散乱する光の割合は、ウェブ３０に衝突する光の波長に密接に依存する。図１Ｂ（ｅ）の実施例の場合には、投射光のある割合は散乱されて吸収されないが、図１Ｂ（ｆ）の実施例の場合には、投射光の同じ比率のものが散乱され吸収される。従って、この場合には、直接透過して検出器３２に到達してウェブ３０から作用を受けたものの割合は不明である。なぜならば、そのような光がウェブ３０と相互作用を起こしたか否かはわからず、散乱された投射光の部分は、図１Ｂ（ｅ）の実施例ではわずかな程度だけ検出器３２に到達することになり、図１Ｂ（ｆ）の実施例では、ほとんど検出器３２には到達しないからである。
【００４１】
従って、図４に示す従来の赤外線測定ゲージは、透明プラスチックフィルムのような材料に関連するパラメータを測定するには非常に適しているが、重量の大きな繊維状ウェブに関連するパラメータを測定する際にはほとんど有効ではなく、また、軽量の繊維状ウェブに関連するパラメータを測定する際にはまったく有効ではない。
【００４２】
図５及び図６を参照しながら、図２及び図３の繊維状ウェブ製造装置及び工程において測定ゲージ１０の代わりに使用するのに適した、本発明に係る測定ゲージの第１の実施例を説明する。図５及び図６は、散乱光赤外線測定ゲージ５０を示しており、その配列の大部分は従来型であるが、そこでは、図示の構成要素のかなりの数の個々の設計は本発明に従って変更してある。従って、最初に測定ゲージ５０の構成を説明する。
【００４３】
測定ゲージ５０は、白色光源を提供するハロゲンランプ５２を備える。そのランプ５２からの光はコンデンサーミラー５４に向けられ、それは、その光を波長選択装置５６に衝突するビームに集束し、波長選択装置５６は、この実施例では、モータ（図示せず）によって従来の方法で駆動されるフィルターホイールである。そのフィルターホイール５６は、一連のフィルター、例えば、８フィルターを保持し、各フィルターは、赤外線の波長の範囲内の異なる選択狭帯域放射波長帯を通過させ、それにより、作動の際、どの測定操作においても複数の不連続の波長帯域を通過させるように設計されている。特定の測定操作のためには、各フィルターのスペクトル特性が、パラメータが測定される繊維材料の特定の多数のスペクトル特性に基づいて選択される。選択された波長のいくつかは、そのような材料の吸収スペクトルの吸収しない領域に存在するが、他は、吸収する領域に存在する。さらに他の波長は、フィラー（又は充填材）及び繊維構造体から散乱することにより現れるスペクトルの領域に存在することがある。
【００４４】
個々のフィルターを通過する別々の波長帯域の光は、ビームスプリッタ５８に向けられ、それは、その光ビームの一部をレンズ６０を経由して較正検出器６２に向けて反射し、さらに、その光ビームの一部を伝達して別のレンズ６４を経由して傾斜ミラー６６に向ける。そのミラー６６は、その光ビームを９０度回転させて下方に向け、さらに、他のレンズ６８を経由して、パラメータが測定されるシート材料の繊維ウェブ７０に向ける。その光ビームの軸線はウェブ７０と直交し、その光ビームはウェブ７０を通過して、その光の一部がまっすぐに送られ、図示のように、残りの光の部分が散乱する。
【００４５】
まっすぐに透過した光及び望ましくは小さな角度で散乱した光は、散乱した光からまっすぐに透過した光を分離するためのビームストップとして機能する要素７２に当たるという点は本発明の特徴である。散乱した光の丸い輪（ハロー）は、通常、集光ミラー７４に当たり、それはその光を反射して、ビームストップ７２のすぐ後ろ側に配置された集束ミラー７６に向けられる。ミラー７６は、次に、その光を、ミラー７４の表面に取り付けられた散乱光測定検出器７８に集束する。ビームストップ７２、集光ミラー７４、集束ミラー７６及び検出器７８のすべてが、ウェブ７０に衝突する投射ビームの軸線上にあるが、ビームストップ７２によって、確実に、散乱光のみが検出器７８によって集められる。
【００４６】
本発明によると、要素７２は、まっすぐに透過した光を散乱光から分化するように機能し、それに続いて、散乱光が検出されて測定される。本発明の望ましい実施例によると、また、フィルターホイール５６から照射された赤外線は、１から５μｍの波長域内にある。その波長域は、波長域が典型的にはＮＩＲ域内で始まり、部分的にＭＩＲ域内まで拡張され、一般的に約１から４μｍであるような、図４に示されている、従来の直進透過赤外線測定ゲージに一般的に用いられている波長域と比較すると拡張されており、また、波長域がＮＩＲ域内にあり、一般的に１から２．５μｍであるような、従来の散乱利用の赤外線測定ゲージに一般的に用いられている波長域と比較すると、著しく拡張されているという点に留意されたい。その目的のために、以下に説明するように、その測定ゲージで用いられている様々な要素に対する多数の変形が必要である。
【００４７】
第１に、フィルターホイール５６に一般的に用いられているフィルターは、２．５−５μｍの波長域内、特に、３．５μｍ以上の範囲内の赤外線を通過させるように構成された追加のフィルターを含むように補強されている。従って、本発明におけるフィルターホイール５６には、散乱利用測定ゲージ用として知られている２．５μｍ以下の区域内の赤外線を通過させる少なくとも１つのフィルターと、散乱利用測定ゲージ用としては新たな、２．５μｍ以上、望ましくは３．５μｍ以上の区域内の赤外線を通過させる少なくとも１つのフィルターとが存在する。残りの６つのフィルターは、特定の用途に応じて１−５μｍの範囲内のどの値の光でも通過させるように配置しても良い。
【００４８】
光学系のレンズ及びビームスプリッタに従来から用いられているガラスは、高い波長域の赤外光は透過させないため、拡大された波長域に対応するためには、さまざまな光学素子の材料を、ミラーを除く可能性を含めて、変更しなければならない。従って、本発明では、レンズ６０，６４，６８及びビームスプリッタ６６は、代わりに、やや高額であるが著しく高い光透過性及び、それにより、より高い測定精度を提供するフッ化カルシウム又はサファイアから作られる。
【００４９】
さらに、検出器６２及び７８用として以前使用された硫化鉛検出器は、長い波長では検出測定を行うことができず、従って、本発明では、拡大範囲で能力を持つ検出器を用いる。そのような検出器として、例えば、セレン化鉛、アンチモン化インジウム又は水銀カドミウムテルルを用いることができる。
【００５０】
使用の際、基準検出器６２及び測定検出器７８は、それぞれ、受信した光の強度を表すアナログ電気信号を発生し、それは、検出器６２の場合には、投射光の強度を表し、検出器７８の場合にはウェブ７０によって影響を受けた光の強度を表す。図６に示すように、それらの電気信号は、接続された増幅器８０に供給されて増幅され、それに続いて、それらは、信号復調回路８２において復調される。回路８２は、フィルターホイール５６の異なるフィルターの各々を通過した光を表す信号を分離し、どの信号パルスがどのフィルターに関連するかを決定して、各フィルタにそれぞれ対応する波長情報及び対応する狭帯域を抽出する。回路８２は、また、それぞれの信号のアナログからデジタルへの変換も実行する。
【００５１】
そのデジタル信号は、次に、プロセッサ８４に供給され、それは、従来の方法により、検出器６２からの較正信号及び検出器７８からの基準信号に基づいて、測定信号を正規化し、次に、計算回路８６に出力するための波長データ信号を生成する。計算回路８６は、公知のアルゴリズム技術をその波長データ信号に適用して、測定すべきパラメータを評価する。そのような計算の結果は、例えば、水分含有量又は基本重量を表すデジタル値として出力回路８８に出力され、その回路は、その結果を平滑化及び平均化し、また、その計算値を、出力に適した形式に変換する。その出力回路は、次に、その出力を表示装置又は他の出力手段９０に出力し、その手段は、工程制御のためのフィードバック目的のため及び／又は品質管理のためのフィードフォワード目的のための図２のプロフィール処理及び表示装置１１でもよい。
【００５２】
従って、フィルターのいくつかの又はすべてから得たスペクトルデータを組み合わせることによって、基本重量のような、繊維材料の異なるパラメータに関する測定を実現することができる。多数の特定の波長を用いる有利な点は、それにより、異なる波長での応答を組み合わせかつ比較して、単純な単一の波長帯域光学測定を達成を妨げるような周囲の変動及び潜在する外部の影響を除くことができる点にある。
【００５３】
例えば、散乱効果が、繊維材料等におけるフィラー（充填剤）が原因となって、材料の吸収特性に影響を与える。別の波長を追加して、そのよう影響に起因する変化を追跡することによって、フィラー等の影響を除去することができる。
【００５４】
明らかな外部の変動は、数学的比率関数を用いて、吸収スペクトルの吸収する領域及び吸収しない領域からの相対的なスペクトルデータ信号を比較することによって補正することができる。その結果、ほんの一例としては、フィルターウインドウのほこりや汚れの影響を除去することができる。それは、両方の波長ともにそのようなほこりや汚れの影響を受けるが、材料吸収波長が、単独で、材料吸収特性から強く影響されるだけだからである。
【００５５】
同様に、大気中の湿度及び水分のような干渉する環境の影響は、同じアプローチによって、同時の感度抑圧を提供する最終的なアルゴリズムに含ませることができる干渉を除去するため、又は、その干渉に関する大きさを得るために、それぞれが不利な影響を受ける又は受けない多数の波長を選択することによって、修正及び除去することができる。
【００５６】
多数の波長を用いることによって、さらに、材料内の別々の構成要素の異なる光学スペクトルの間で区別化する手段が提供され、それにより、基本重量及び水分量、添加剤及び混合高分子の場合には混合比率のような多数のパラメータの測定を行うことができる。
【００５７】
従って、図５及び図６の実施例は、散乱光赤外線測定ゲージを備えており、それは、従来の散乱光測定ゲージと比較すると、１から５μｍの赤外光の拡張波長範囲を使用しており、その範囲は、近赤外線（ＮＩＲ）の範囲及び中間赤外線（ＭＩＲ）の範囲の両方に含まれている。
【００５８】
実験的検査において、本発明に係るそのような測定ゲージは、直接透過の変化であるか散乱光の変化であるかに関わらず、従来の赤外線測定ゲージと比べると、繊維ウェブ材料のパラメータの測定においてかなり著しく改善された結果を表示することが分かった。その改善された結果は、特に、繊維のかたまりに対するすき間の比率が相当なもので、また、繊維の直径が小さくたいてい１０から２０μｍ以下であるような、典型的には５から３０ｇｓｍの基本重量を持つ軽量ウェブのパラメータの測定に応用される。
【００５９】
図１Ａ及び図１Ｂの上記の説明は、散乱光の測定が繊維状ウェブの場合に利点がある理由を明らかにするものであった。以下に、図１５から図１８を参照しながら、本発明に係る赤外線検出ゲージの十分に改善された性能及び波長の範囲を拡張する利点を説明する。
【００６０】
図１５は、異なる赤外線スペクトルを示すグラフであり、それは、５から３０ｇｓｍの範囲内の基本重量を持つ軽量繊維の５つの異なるサンプルの基本重量の測定に適用される従来の直接透過検出ゲージを用いて得られる。そのような従来の直接透過検出ゲージは、１から４μｍの何以内の測定波長を使用する。各ケースにおいて、個々の繊維及びフィラーによって引き起こされる光学的干渉及び関連する影響の結果、基本曲線は、波状の信号形態で現れており、そのような干渉の影響は、波長が繊維の直径の順位に近似するときに最初に生じる。さらに、その測定値は、検出された光が、繊維による吸収から又はウェブ内のすき間と直接通過することから生じるか否かに関する不確実さによって、ゆがめられる。
【００６１】
それに対し、図１６は、同様の結果を示しており、それは、本発明に係る散乱光測定を使用するポリプロピレン不織布シート材料の繊維状ウェブの３つの異なる重量に関して得られたものである。非常に明瞭な検出パターンが現れており、それは、ほとんど又は完全に相互作用を生じさせずにウェブを通過し、かつ、そうでなければスペクトル特性を弱めるであろう光は、除去され、または、これから説明する予定の別の実施例においては、単独で測定されて測定計算の際に利用されて測定結果が向上するようにしたためだからである、ということがわかるであろう。
【００６２】
測定は、望ましくは、例えば、図１６の例ではポリマーに関する約３．４μｍで、水に関する約２．９５μｍの強力な吸収領域で開始される。それは、その領域は、小さな変化に対する高い感度を提供し、さらに、短い波長を使用した場合に比べると他のアーチファクトの影響を最小限にすることができるからである。そのような測定は、フィラー等によって引き起こされる散乱に対し相対的に鈍感である。
【００６３】
図１７は、散乱光検出を利用する本発明に係る測定ゲージの性能と、直接透過光検出を利用する従来の赤外線測定ゲージの性能とを比較する。図示のように、結果は、同種のもので、３０ｇｓｍより大きな基本重量を持つ繊維状ウェブはほとんど同じである。しかし、その重量以下、つまり、５から３０ｇｓｍの範囲内の基本重量を持つ軽量の繊維状ウェブの場合には、本発明に係る散乱光の測定は残りの散乱光測定に対し一貫性、一致性及び線形成があるが、従来の技術による透過光の測定は非常に不定で予測困難な結果を生成するということがわかる。
【００６４】
図１８は、散乱光検出を使用する本発明に係る測定ゲージの性能と、散乱光検出を使用する従来の赤外線測定ゲージの性能とを比較する。本発明に係る測定ゲージは、１から５μｍの間の波長と３から５μｍの範囲内で用いられる波長の少なくともいくつかとを含むが、従来の測定ゲージは１から２．５μｍの範囲内のみの波長を使用する。図示のように、本発明に係る測定ゲージから得られた結果は、一貫性があって線形性を有するが、従来の測定ゲージから得られた結果は非常に不定で予測困難である。
【００６５】
本発明に第２の実施例を図７に示す。この実施例は多数の観点から図５及び図６の第１の実施例と似ている。同様な要素は同一の参照符号で示してさらなる説明は行わない。第１の実施例と異なる特徴だけを明快化の観点から説明する。
【００６６】
第２の実施例は、第１の実施例の特徴のすべてを含むが、収集ミラー７４が非対称の収集ミラー９２と置き換えられており、それが、それに向かって投射され、ウェブ７０を部分的に直接透過した光のビームの軸線に対しても非対称に配置されており、そのため、その焦点が光ビームの軸線に対しオフセットしているという点が異なる。従って、ミラー９２によって反射された光は、ビームストップ７２の背後側に向かって直接的には戻らないが、それに代わり、ビームストップ７２の横に配置されていて、ウェブ７０の面に対し鋭角の中心軸線を持つ測定検出器９４に向かって偏向される。
【００６７】
第２の実施例の１つの利点は、測定検出器９４が一方の側に移動して投射光ビームの軸線から離れれていて、それにより、第１の実施例に比べて、よりコンパクトに構成され、又は、より低い輪郭となっている点にある。他の利点は、温度を安定化したペルチエ冷却検出器を測定検出器９４のために用いたときに生じる。それは、ミラー９２に到達する散乱光の領域内から検出器を除去すると、ペルチエ冷却器の作動のために必要な部品の配置が容易になるからである。しかし、他の観点においては、第２の実施例の性能は第１の実施例の性能等類似する。
【００６８】
本発明の第３の実施例を図８に示す。それは、第１の実施例とは異なるものであり、１つの測定検出器ではなく２つを備える。また、同様な要素は同一の参照符号で示してさらなる説明は行わない。異なる点のみを説明する。
【００６９】
第３の実施例の場合には、投射光ビームの軸線上に配置された収集ミラー７４及び集束ミラー７６は、第１の実施例と同じ方法で、正確に、光を散乱光測定検出器７８上に収束する。しかし、この場合、第１の実施例のビームストップ７２は、ここでは、直接光測定検出器１００の形態の代替光分割素子によって置き換えられており、直接光測定検出器１００は、投射光ビームの軸線上に直接に配置されていて、直接透過した光の部分と、任意のものとして散乱光の非常に狭い角度のものとを捕捉して測定する。
【００７０】
本発明のその実施例は、直接透過する光が検出器７８に到達するのを止めるために別の構成要素を使用することによって、第１の実施例と同一の方法で、散乱光と直接透過光とを分化しているが、加えて、検出するのは散乱光だけでなく直接透過光もであるという点で、さらに重要な利点を提供する。それにより、比較測定を行ない、さらに、干渉パターンの影響が除去されるように調整を行うことができる。特に、直接透過光から得られた測定値は、測定ゲージが異なる製品の種類のために用いられるときに、散乱光から得られた測定値を補償又は調整するためのスケーリング関数として利用することができる。それにより、測定ゲージは、最小の調整だけで、費用の高い再較正を必要とせずに、広範な応用を持つことができる。
【００７１】
第３の実施例の変形例を図９に示す。それは、また、散乱光測定検出器及び直接透過光測定検出器を備える。その例では、しかし、直接光透過検出器は別に配置されている。既に述べたように、同様な要素は同一の参照符号で示し、異なる点のみを説明する。
【００７２】
この第４の実施例では、ウェブ７０を直接透過する投射光ビームからの光は、レンズ１０２に到達して傾斜ミラー１０４上に集束され、そこでその光ビームは９０度横向きに回転されて、投射光ビームの軸線から離れた収集ミラー７４の側面に配置された直接透過光測定検出器１０６に向けられる。ここで、レンズ１０２及びミラー１０４は光分割素子として機能する。光測定は、第３の実施例とまさに同一であるが、測定検出器１０６の偏心状況は、また、ペルチエ冷却検出器を上記のように利用する時には改善された熱管理の観点から利点がある。その配置のさらなる利点は、ウェブ７０と直接光透過測定検出器１０６との間の必要な空間は、ウェブ７０と検出器１０６との間の垂直方向の距離を増加させることなく達成することができるので、測定ゲージ全体に対しよりコンパクトな構成が可能であるという点にある。
【００７３】
図１０は本発明の第５の実施例を示す。それは図７に示す第２実施例とは異なるが、第２の実施例と比べて、直接光透過測定検出器と散乱光測定検出器とを備える。既に述べたように、同様な要素は同一の参照符号で示しさらなる説明は行わない。異なる点のみを説明する。
【００７４】
従って、第５の実施例は偏心した非対称の収集ミラー９２を備え、それは、散乱光を散乱光測定検出器９４に指向する。また、しかし、直接透過光の経路に配置されたビームストップ７２は、レンズ１１０と置き換えられており、それは、光を、収集ミラー９２によって保持されている直接光透過測定検出器１１２に指向する。レンズ１１０はここでは光分割素子として機能する。
【００７５】
この実施例は、散乱光に対して偏心測定検出器の使用によって可能となった構成のコンパクトな図７の実施例と同じ利点を備え、加えて、図９の第４の実施例の場合と同様に、散乱光測定及び直成功測定の両方を結合したさらなる重要な利点を持つ。
【００７６】
図５及び図６の第１の実施例に関するさらなる変形例を図１１に示しており、そこには本発明の第６実施例を示す。この実施例は、また、第２の測定検出器を第１の実施例の基本の散乱光測定検出器７８に追加している。しかし、この実施例では、第２の測定検出器は、投射光ビームと同じウェブ７０の同一側に配置されており、その結果、ウェブ７０を通過した光ではなく反射光を測定するように設計されている。既に述べたように、同様な要素は同一の参照符号で示し、異なる点のみを説明する。
【００７７】
図１１に示すように、第６の実施例は、第２の収集ミラー１２０を備えており、それは、ウェブ７０に衝突する投射ビームの軸線の中心上にあるが、投射ビームと同じウェブ７０の側の傾斜ミラー６６の上方にある。ウェブ７０を通過せずにそのウェブの繊維によってそれから反射及び散乱した光の丸い輪（ハロー）は、収集ミラー１２０に衝突し、それは、そのような光を、傾斜ミラー６６の背後にある収束ミラー１２２に指向し、その結果、さらに、ミラー１２０によって保持された反射光測定検出器１２４に指向する。
【００７８】
その実施例は、拡散反射率測定チャンネルを図５及び図６に示す発明の基本形に追加するという利点を持つ。そのような測定は、ウェブの表面から影響を受け、そのことにより、表面処理が適用されている場合には表面コーティングが促進され、さらに、又は、繊維状ウェブ７０の照射された領域内の繊維の範囲における変動に対し修正をすることができる。
【００７９】
さらに、第７の実施例を図１２に示す。それは、図８の第３の実施例の特徴と図１１の第６の実施例の特徴とを組み合わせる。従って、第７の実施例は、ウェブ７０を通過した光を検出するためにウェブ７０の側にある散乱光測定検出器７８及び直接光透過測定検出器１００と、さらに、ウェブ７０に入射する投射光ビームのウェブ７０の側に配置された反射光測定検出器１２４との両方を使用する。同様な要素は同一の参照符号で示しており、また、３つの測定検出器７８，１００，１２４のすべての配置はすでに説明したのでさらなる説明は必要ではない。
【００８０】
さらなる変形を図１３に示す。それは、本発明の第８の実施例を示しており、それは、図９の第４の実施例の特徴と第１１の第６の実施例の特徴とを組み合わせる。従って、図１３の赤外線ゲージは、散乱光測定検出器７８、直接透過光測定ゲージ１０６及び反射光測定ゲージ１２４を備える。同様な要素は同一の参照符号で示しており、また、それらの測定ゲージのすべての配置はすでに説明したのでさらなる説明は必要ではない。
【００８１】
すべての既述の実施例は、図２及び図３に示すような繊維状ウェブの乾燥水平配置形成のためのシステムにおいて使用することができる。それらはまた図１４に示す繊維状ウェブのウエット水平配置形成のためのシステムにおける使用にも適している。このシステムは、ヘッドボックス１４２に搬送されるパルプ繊維の供給を含むベースシート形成セクション１４１を備える。ヘッドボックス１４２は、パルプを継続的に攪拌して繊維がかたまりになることを防ぎ、その湿った繊維を移動ワイヤつまりベルト１４３に置く。その段階では、ファーニッシュ（完全紙料）は約１％の繊維と９９％の水分であり、それは、移動ベルト１４３の長さ方向に沿って運ばれるにつれて水分が急激に取り除かれて、繊維がくっつきあってマットつまりウェブ１７０を形成し始める。その湿ったウェブ１７０は、プレス１４４に進み、そこで、一連の加圧ローラ１４４ａの間で絞られて水分量を減少させ、次に、乾燥機１４５に進んで、そこで、ウェブの各側面が順に一連のスチーム加熱乾燥シリンダ１４５ａを通過する。その予定の最終的な使用に応じて、ウェブ１７０は、次に、トリーター/コータ/モイスチャライザー装置１４６及び乾燥機１４７に供給されて、そこで、例えば、赤外線ヒータ、加熱空気ホールド又は乾燥シリンダ１４７ａを用いて、順に、ウェブの各面が被覆され、乾燥されるようにしてもよい。乾燥機１４７の後、又は、用途に応じて乾燥機１４５から直接に、ウェブ７０は、ローラ１４８ａのカレンダースタック１４８に送られて結合プロセスが開始されて圧力及び熱が（被覆された）材料に供給されることにより、ウェブの表面の平滑さ及び光沢が改善される。従って、意図した最終的な使用に応じて、トリーター/コータ/モイスチャライザー装置１４６及び乾燥機１４７は省略してもよい。カレンダースタック１４８における結合に続いて、ウェブ１７０は、上述の測定ゲージ５０を含む測定区域１４９を経由して巻取装置１５０に供給されて張力が加えられた状態でロール状に巻き取られる。
【００８２】
図２に関して説明したように、測定ゲージ１４９から得た測定結果は、プロフィール処理及び表示装置１５１に出力され、また、後続の処理として、制御出力を、制御システム１５２を経由して、フィードバックしてベルト１４３、乾燥機１４５、トリーター/コータ/モイスチャライザー装置１４６及び乾燥機１４７のすべて又はいずれかにフィードバックしてもよい。同様に、処理装置１５１からの出力を、品質管理の目的のために、品質管理装置１５３にフィードフォワードしてもよい。
【００８３】
これまで本発明に係る８つの実施例を説明したように、多くのさらなる改良及び変更は本発明の範囲内で可能であることは理解願いたい。
【００８４】
特に、光分化又は分割素子は、確実に、測定された散乱光がウェブの個々の繊維からの干渉パターンによる影響を受けないようにするため、それぞれ、直接透過光と任意には散乱光の小さな角度のものとを阻止、偏向又は集束するように選択することができる。
【００８５】
さらに、説明したすべての実施例では、波長選択装置が、光学経路内のすべての検出器の前及び繊維状ウェブの前に配置されているように示したが、そのような装置を繊維状ウェブと干渉した後だけに光を受け取るように配置することも同様に可能であり、また、任意に、単一のそのような装置を複数の波長選択装置と置き換えることも同様に可能である。その場合には、強度変調器を、信号検出を補助するために、任意に、光源５２及び/又はミラー５４の後に配置するようにしてもよい。
【００８６】
例として、一つの可能性として、フィルター装置を光学経路内の繊維状ウェブとの干渉後に配置して、各フィルターからの光を単一の個別の検出器に向けるようにすることがある。他の可能性としては、フィルターアレイを、それらの背後にある対応する検出器アレイとともに、各検出器の位置の直前に配置するように設けることということがある。
【００８７】
異なる種類の波長選択装置を、これまで説明したフィルター装置と置き換えて用いてもよいことに理解されたい。例えば、可変フィルター、線形可変フィルター、プリズム及び回折格子のような波長分散装置、フーリエ変換分光法を利用する波長符号化装置等が該当する。
【００８８】
例えば、音響工学的可変フィルターのような単一の可変フィルター、液晶可変フィルター又は可変エタロンフィルターを既述のフィルターホイール５６と置き換えて用いてもよく、使用の際にそのような可変フィルターは、測定目的のために所望の波長のすべてに対し連続的に循環される。
【００８９】
単一の固体源も適しており、それは、光源５２とフィルターホイール５６によって提供される光学フィルターとの機能を組み合わせること及び置き換えることが可能である。
【００９０】
波長選択は、光源５２及びフィルターホイール５６を、各々が所望の波長を出力するような多重源例えばＬＥＤ若しくはレーザ又は分離した白色光源と、関連するフィルターとに置き換えることによって、出力源で行ってもよい。
【００９１】
可変回折格子及びプリズムのような光学的分散素子の形態の波長選択装置の別の形態を用いてもよい。
【００９２】
波長選択が上記の通り繊維状ウェブ７０の検出器側に置かれるのであれば、波長選択に対する上記同様のアプローチを用いることもできる。例えば、フィルターアレイ、線形可変フィルター、プリズム、回折格子又はそれらの組み合わせのような波長選択装置と多数の検出器とを組み合わせることも可能である。
【００９３】
さらに、使用している測定検出器の数及びタイプ（つまり、散乱光、直接透過光及び反射光）は変えることができ、また、繊維状ウェブ７０の入射又は射出光側のどちらかの別々の検出器の位置を変更して、測定検出器のそれぞれを投射光ビームの軸線上又はそれから外れた位置に配置するようにしてもよい。
【００９４】
特に、既述の実施例のすべては、測定信号の正規化のために基準検出器６２を備えるが、それらはなくてもよく、その代り、正規化を、図６に示すプロセッサ８４に電子的に保存されている参照基準と対照して行ってもよい。
【００９５】
さらに、既述したどの実施例における収集ミラーも、レンズ系又は他の光学手段に置き換えて散乱光を関連する検出器に指向するようにすることができる。
【符号の説明】
【００９６】
５２，５４，５８，６４，６６，６８・・・光学系
５６・・・波長選択装置
７０・・・ウェブ
７２・・・ビームストップ
７４・・・収集装置
６２，７８・・・検出器
６６，７４，７６・・・ミラー
【図１Ａ】
2010536050.tif 000003
【図１Ｂ】
2010536050.tif 000004
【図２】
2010536050.tif 000005
【図３】
2010536050.tif 000006
【図４】
2010536050.tif 000007
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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