JPH04113205A - 紙シートの繊維配向測定方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は複写機に用いられるＲＰＣ用紙、コンピュータ
なとのラインプリンターに用いられる連続伝票用紙、ポ
スターなとの塗工紙の原紙、など様々な紙シートの繊維
配向特性を測定するための測定方法及び装置に間するも
のである。

［従来の技術］ 従来、紙シートの紙面繊維配向測定方法は第３図に示す
ように、紙シートの水平面（４１）に対して、高強度の
光Ｒ（４０）から垂直な角度で偏光光束（ＩＬ）を照射
し、紙面からの反射光を測定角度（β）４５度で、Ｋと
Ｐの二方向において測定していた。Ｋはマシン流れ方向
（縦）であり、Ｐはマシン横方向（横）である。繊維配
向特性の表示は、Ｋ／Ｐ　（縦横比）又は、Ｋ−Ｐ　（
縦横の差）で表していた（ＵＳＰ登録第３０７８６８参
照）。

［発明が解決しようとする課Ｈ］ 上記従来の測定方法では、繊維配向特性をＰとＫに示さ
れる方向つまり抄紙方向と抄紙巾方向との比（Ｋ／Ｐ）
または、差（Ｋ−Ｐ）として表すために、繊維の向きが
ＰやＫとズした方向にある場合、正確なｍ維配向を評価
することができなかった。例えば、第４図のように繊維
配向軸が抄紙方向からγだけズした紙シートでは、真の
配向の強さはに’／Ｐ’と表現されるべきであるのに対
して、この従来法ではに’／Ｐ’よりかなり小さな値と
なるに／Ｐとして評価してしまう。また、第５図に示す
ように同一試料においても、紙シートの平滑度を変える
ことにより、Ｋ／Ｐの値が変化するため、平滑性が異な
る試料の場合比較検討することができなかった、本発明
者等はこの点を解決すべく鋭意検討と実験を重ね、紙シ
ート紙面の繊維配向特性を繊維配向角（配向の向き）と
、繊維配向指数（配向の強さ）に分けて評価し、測定値
が試料の平滑度の影響を受けない紙面の繊維配向測定方
法、及びその装置を発明した。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、紙シート（１）の紙面（１ａ）に対し紙面（
１ａ）上の鉛直面（２）に沿って投光部（１４）より入
射角度（θ１）で光（Ｌｉ）を照射すると共に紙面（１
ａ）より正反射角度（θｏ；θｏ＝θ１）て鉛直面（２
）に沿って反射して来る光を受光部（２４）により受光
するに際し、紙面（１ａ）と鉛直面（２）との交線（Ｏ
）を回転軸にして紙シート（１）を煽り角度（α）だけ
回動してから煽り付けされた紙面（１ｂ）に沿って紙面
（１ａ）上の光（Ｌｉ＞？Ｅ射中心点（３）を中心にし
て紙シート（１）を一回転させる間に各回転角度（θ；
θ＜３６０度）＠に反射光（Ｌｏ）の強度（Ｚ）を受光
部（２４）により順次間欠的に測定を行ない得られた各
回転角度（θ）と各回転角度（θ）毎の反射光強度（Ｚ
）を所定の式に適応し、繊維配向角（配向の向き）及び
繊維配向指数（配向の強さ）を算出することを特徴とす
る紙シートの繊維配向測定方法に関するものであり、 さらに、光Ｒ（１０）、レンズ系（１１）及び絞り（］
２）によりなりスポット光（Ｌｉ）を紙シート（１）の
紙面（１ａ）の光（Ｌｉ）照射中心点（３）に対し入射
角度（θｉ）で照射するための投光源（１４＞と、受光
レンズ（２０）、迷光除去用ピンホール（２１）及び光
電変換素子（２２）よりなり紙シート（１）の紙面（１
ａ）より正反射角度（θＯ；θＯ＝θ１）の方向へ反射
して来る光（Ｌｏ）の強度（Ｚ）を測定するための受光
部（２４）とが各光軸（Ｌｉ、Ｌｏ）を紙面（１ａ）の
鉛直面（２）に沿って配置されており、紙シート（１）
を支持するための可動試料台（３０）と、この試料台（
３０）を紙シート（１）の紙面（Ｉａ）の鉛直面（２）
との交線（Ｏ）を回転軸にして紙シート（１）を煽り角
度（α）だけ回動させてから煽り付けされた紙面（１ｂ
）に沿って紙面（１ａ）上の光（Ｌｉ）照射中心点（３
）を中心にして紙シート（１）を一回転させるためのロ
ータリーエンコーダー（３６）軸着の試料台ｌ！動装置
（３５）と、受光部（２４）の光電変換素子（２２）よ
りの光強度信号（Ｚ）をＡ／Ｄ変換するためのコンバー
タ（３２）と、ロータリーエンコーダー（３６）よりの
試料台（３０）回転角度信号（θ；θ＜３６０度）を人
力させるためのインターフェイス（３４）と、試料台回
転角度信号（θ〉に基つき試料台駆動装置（３５）を制
御すると共に試料台回転角度信号（θ）及び光強度信号
（Ｚ）を記憶しその試料台回転角度信号（θ）及び光強
度信号（Ｚ）を所定の式に適応し繊維配向角（配向の向
き）及び繊維配向指数（配向の強さ）を算出するための
コンピュータ（３３）とを備えている事を特徴とする紙
シートのｍ維配向特性測定装置に関するものである。

［作用］ 以下、図面を参照して本発明の構成及び作用をさらに詳
細に説明する。

第１図は本発明に係る紙シートの繊維配向測定方法の原
理を説明するための図であるが、第１図（イ）は斜視図
、（ロ）は側面図である。

図中（α）は、紙面（１ａ）と鉛直面（２）との交線（
Ｏ）を回転軸として紙面（１ａ）を回転した際の角度、
煽り角を示し０〜９０°まて変更することができるが、
本測定法における測定データに再現性を有する正確なデ
ータを得る角度として４０’〜６０’が好ましい。光の
入射角度（θｉ）と反射角度（θｏ）は、等しい角度と
し３０〜７０°のいずれの角度においても繊維配向特性
の測定は可能であるが、測定データに再現性を有する正
確なデータを得る角度として５０°〜７０°が好ましい
。

第２図は本発明に係る紙シートの繊維配向測定装置の実
施例を示す図であり、第２図（イ）は全体図、（ロ）は
投光部の図、（ハ）は受光部の図である。

投光部（１４）の構成として、光源（１０）に、白熱灯
やハロゲンランプ等を用いる場合は、ピンホールにより
光を取りだし平行光の光源とするが、Ｈｅ−ＮｅＬ−ザ
ーを使用する場合はピンホールは不要であり光源として
最も好ましい。この光源（１０）からの光をビームエキ
スパンダ（１１）により拡大し、紙シートに応じた投光
面の大きさに調整する。しかし、投光面のスポット径が
１０ｍｍφより小さい場合、紙シートの地合いむらなと
による局部的な配向が検出されるため、平均的な値を得
るためには、少なくともスポット径２０ｍｍφ以上が好
ましい。また、紙シート上でのスポット形状を円形にす
るため紋り（１２）を煽り角度（α）付けされた可動試
料台面（３０）上の紙面（１ｂ）と平行な面とするため
煽り角度（α）と同じ角度傾は設置する。紙シートは、
可動試料台面（３０）上に磁性交鎖やテープ等により紙
シートの抄紙方向が交線（Ｏ）と一致するようにはり付
ける。次に、可動試料台面（３０）を煽り角度（α）に
回動した後、コンピュータ（３３）の測定開始の信号に
より、可動試料台面（３０）は光照射中心点（３）を中
心として３６０度回転する。回転角度は、可動試料台駆
動部（３５）およびロータリーエンコーダー（３６）で
コントロールすると共に、出力される回転角度信号（θ
）、はインターフェイス（３４）を介してコンピュータ
（３３）に人力する。受光部（２４）の構成としては、
紙シート（１）の紙面（１ｂ）で反射した光（Ｌｏ）を
集光する受光レンズ（２０）及び、焦点にて拡散光等の
迷光を除去するためのピンホール（２１）を経て、光電
変換素子（２２）である光電子増倍管により反射光強度
を検出する。検出された光強度の信号は直流増幅器（３
１）で増幅され、コンバータ（３２）を経てデジタル化
しコンピュータ（３３）に人力する。コンピュータ（３
３〉は、入力した回転角度１°に対し１０個の反射光強
度データを採りこれを平均して１′毎の反射光強度（Ｚ
）とし、この１°毎の回転角度（θ）とこの回転角度（
θ）対応する反射光強度（Ｚ）を例えばＺ（θ）−＝Ｃ
［１＋ηｃｏｓ２（θ−δ）コ式により適応し紙シート
のＭ維配向角（δ）、繊維配向指数（η）、および反射
光強度（Ｚ）の平均値（Ｃ）を演算するが、式として楕
円間数やフーリエ級数やＶｏｎ　　Ｍｉｓｅｓ関数を用
いても同様のｍ維配向特性値を算出できる。

尚、演算した結果は周知のＣＲＴにより表ボされ、プリ
ンターにより出力することも出来る。

［比較例１コ 坪量６４ｇ／ｌｎ’の上質紙の平滑性を、東洋テスター
工業（株）製テストカレンダーを用いロールニップ圧を
変えることにより、６種類変更した際の各王研式平滑度
におけるフェルト面（Ｆ面）及び、ワイヤー面（Ｗ面）
の繊維配向特性を、従来の技術（ＵＳＰ登録第３０７８
６８開示）の方法により測定した結果を第５図に示し、
本発明により測定した結果を第６図に示した。本発明の
測定条件として、θ１＝００＝６０°　αは４０６に設
定した。投光部１４の光ｉｆ！１０はＮＡＲＵＡ社製１
２Ｖ５０Ｗのハロゲンランプを用い中央精機（株）製ピ
ンホールにて光を採取し清涼光学（株）製２５ｍｍφコ
リメータレンズ１１及び、２０　ｍ　ｍφの絞り１２を
介した後、光Ｌｉを紙シートｌに照射した。受光部は中
央精機（株）！！の有効径２０ｍｍφ受光レンズ２０に
より反射光ＬＯを集光し、焦点にてピンホール２１を介
した後、浜松ホトニクス（株）製光電子増倍管２２によ
り光強度の検出を行ない、日本電機三栄（株）製直流増
幅器３１により信号を増幅し、コンテツク（株）製Ａ／
Ｄコンバータ３２により信号をデジタル化した後、日本
電気（株）　製Ｐｃ−９８０１ＶＸ４１パーソナルコン
ピユータ３３により、Ｚ（θ）＝Ｃ［１＋ηｃｏｓ２　
（θ−δ）］式を適応しηを求めた。

この結果、従来の方法は紙シートの王研式平滑度の変化
によりに／Ｐ値が変化したが、本発明によるηは変化せ
ず、本発明が紙シートの平滑性の影響を受けない良好な
測定法であることを確認した。

［実施例１］ 坪量５２ｇ／ｗｌ’のコート紙原紙、坪量６４ｇ／ＴＩ
＋２のコピー用紙、坪量１３５８／ｍ２の積層板原紙、
秤量８２ｇ１ｎｒの一般上質紙のＦ面の繊維配向特性を
、本発明におけるαを変更し測定した結果を第１表に示
す。本発明の測定条件として、θ１＝００＝６０６とし
、αを０〜６０６まで１０°間隔で間欠的に変更し各α
て繊維配向特性の測定を行なった。投光部１４の光ｆｆ
１ＯはＵｎ　ｉ　ｐｈａｓ　ｅ社製出力２．０ｍＷロ径
０．６３ｍｍのＨｅ−Ｎｅレーザーを用い、清涼光学（
株＞１！倍率５０倍のビームエキスパンダー１１及び、
３０ｍｍφの紋り］２を介した後紙シート１に光Ｌ１を
照射した。

受光部２４は中央精機（株）製有効径３０　ｍ　ｍφの
受光レンズ２０により反射光Ｌｏを集光し、焦点にて中
央精機（株）製ピンホール２１を介した後浜松ホトニク
ス（株）製光電子増倍管２２により光強度の検出を行な
い、日本軍機三栄（株）製直流増幅器３１により信号を
増幅し、コンテツク（株）製Ａ／Ｄコンバータ３２によ
り信号をデジタル化した後、日本電気（株）製ＰＣ−９
８０１ＶＸ４１パーソナルコンピユータ３３により、Ｚ
（θ）＝Ｃ［１＋ｙ１ｃｏｓ２　（θ−δ）］式を適応
しδ、ηを求めた。この結果、繊維配向の異なるいずれ
の紙シートにおいても、αが４０°〜６０°の範囲にお
いて測定値は良好な再現性を示すことを確認した。（以
下余白） ［実施例２］ 坪量５２ｇ／ｍ’のコート紙原紙、坪１６４ｇ／ｗ／の
コピー用紙、坪量１３５ｇ／ｍ’の積層板原紙、坪量８
２ｇ／ｍ’の一般上質紙のＦ面の繊維配向特性を、本発
明におけるθｉ、θｏの角度を変更し、測定を行なった
結果を第２表に示す。本発明の測定条件として、αは４
０’一定としθ１、θｏの角度は３０〜７０’まで１０
°間隔て間欠的に変更し各角度で繊維配向特性の測定を
行なった。光源１０はＵｎｉｐｈａｓｅ社製出力２．０
ｍＷ、口径０．６３ｍｍのＨｅ−Ｎｅレーザーを用い、
清涼光学（株）！１倍率５０倍のビームエキスパンダー
１１及び、３０ｍｍφの絞り１２を介した後紙シート１
に光Ｌｉを照射した。受光部２４は中央精機（株）！！
有効径３０　ｍ　ｍφの受光レンズ２０により反射光Ｌ
Ｏを集光し、焦点にて中央精Ｉ２（株）製ピンホール２
１を介した後浜松ホトニクス（株）製光電子増倍管２２
により光強度の検出を行ない、日本電機三栄（株）製直
流増幅器３１により信号を増幅し、コンテツク（株）ｉ
ｌＡ／Ｄコンバータ３２により信号をデジタル化した後
、日本電気（株）ｉｌＰｃ−９８０１ＶＸ４１パーソナ
ルコンピユータ３３により、Ｚ（θ）　：ＣＥ１＋ｙ）
ｃ。

ｓ２（θ−δ）］式を適用しδ、ηを求めた。この結果
、！ｌ謙配向の異なるいずれの紙シートにおいても、θ
１．θｏが６０°〜７０＋の範囲において測定値は良好
な再現性を示すことを確認した。

第２表 ［効果］ 以上詳細に説明した如く、本発明によれば紙シートの繊
維配向軸が抄紙方向から大幅にズしていても繊維配向特
性を繊維配向角（配向の向き）と繊維配向指数（配向の
強ざ）で示すことにより繊維配向をより正確にＰ！握で
きるようになり、紙シートの平滑度の影響を本発明にお
ける！！！維配向特性値は受けないため平滑度の異なる
紙シートにおいても比較検討を行なうことができる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る紙シートの繊維配向測定方法の原
理を説明するための図、第２図は本発明に係る紙シート
の繊維配向測定装置の実施例を示す側面図、第３図は従
来の技術に係る紙シートの繊維配向測定装置の原理を説
明するための測定装置を示す説明図、第４図は従来の紙
シート繊維配向測定装置による繊維配向特性値の説明図
、第５図は紙シートの王研式平滑度と従来の紙シート繊
維配向測定装置により得られたに／Ｐ値との閏−係を示
す線図、第６図は本発明に係る紙シートの繊維配向測定
装置の実施例により得られた４８紙シートの王研式平滑
度との間係な示す線図ご゛あ３゜［符号の説明］ ｌ・・紙シート、１ａ・・紙面、１ｂ・・紙面、２・・
鉛直面、３・・光照射中心点、１０・・光源部、１１・
・レンズ系、１２・・絞り、 １４・・投光部、　２０・・受光レンズ、２１・・ピン
ホール、２２・・光電変換素子、２４・・受光部、３０
・・可動試料台、３１・・増幅器、３２・・コンバータ
、３３・・コンピュータと表示装置 ３４・・インターフェイス、 ３５・・可動試料台駆動部、 ３６・・ロータリーエンコーダー ０・・交線、α・・煽り角、　θ１・・入射角度、θｏ
・・反射角度、Ｌｉ・・入射光（光軸）、Ｌｏ・・反射
光（光軸） ■７帖 （イ） Ｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、紙シート（１）の紙面（１ａ）に対し紙面（１ａ）
   上の鉛直面（２）に沿って入射光部（１４）より入射角
   度（θｉ）で光（Ｌｉ）を照射すると共に紙面（１ａ）
   より正反射角度（θｏ；θｏ＝θｉ）で鉛直面（２）に
   沿って反射して来る光（Ｌｏ）を受光部（２４）により
   受光するに際し、試面（１ａ）と鉛直面（２）との交線
   （Ｏ）を回転軸にして紙シート（１）を煽り角度（α）
   だけ回動してから煽り付けされた、紙面（１ｂ）に沿っ
   て紙面（１ｂ）上の光（Ｌｉ）照射中心点（３）を中心
   にして紙シート（１）を一回転させる間に各回転角度（
   θ：θ＜３６０°）毎に反射光（Ｌｏ）の強度（Ｚ）を
   受光部（２４）により順次間欠的に測定を行ない得られ
   た各回転角度（θ）と各回転角度（θ）毎の反射光強度
   （Ｚ）を所定の式に適応し、繊維配向角（配向の向き）
   及び繊維配向指数（配向の強さ）を算出することを特徴
   とする紙シートの繊維配向測定方法。 ２、光源（１０）、レンズ系（１１）及び絞り（１２）
   によりなりスポット光（Ｌｉ）を紙シート（１）の紙面
   （１ａ）の光（Ｌｉ）照射中心点（３）に対し入射角度
   （θｉ）で照射するための投光部（１４）と、受光レン
   ズ（２０）、迷光除去用ピンホール（２１）及び光電変
   換素子（２２）よりなり紙シート（１）の紙面（１ａ）
   より正反射角度（θｏ；θｏ＝θｉ）の方向へ反射して
   来る光（Ｌｏ）の強度（Ｚ）を測定するための受光部 （２４）とが各光軸（Ｌｉ、Ｌｏ）を紙面 （１ａ）の鉛直面（２）に沿って配置されており、紙シ
   ート（１）を支持するための可動試料台（３０）と、こ
   の試料台（３０）を紙シート（１）の紙面（１ａ）の鉛
   直面（２）との交線（Ｏ）を回転軸にして紙シート（１
   ）を煽り角度（α）だけ回動させてから煽り付けされた
   紙面（１ｂ）に沿って紙面（１ｂ）上の光（Ｌｉ）照射
   中心点（３）を中心にして紙シート（１）を一回転させ
   るためのロータリーエンコーダー（３６）軸着の試料台
   駆動装置（３５）と、受光部（２４）の光電変換素子（
   ２２）よりの光強度信号（Ｚ）をＡ／Ｄ変換するための
   コンバータ（３２）と、ロータリーエンコーダー（３６
   ）よりの試料台（３０）回転角度信号（θ；θ＜３６０
   °）を入力させるためのインターフェイス（３４）と、
   試料台回転角度信号（θ）に基づき試料台駆動装置（３
   ５）を制御すると共に試料台回転角度信号（θ）及び光
   強度信号（Ｚ）を記憶しその試料台回転角度信号（θ）
   及び光強度信号（Ｚ）を所定の式に適応し繊維配向角（
   配向の向き）及び繊維配向指数（配向の強さ）を算出す
   るためのコンピュータ（３３）とを備えている事を特徴
   とする紙シートの繊維配向特性測定装置。