JPH0480637A - シート材料のムラの評価方法及びそのための評価システム - 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） 本発明は紙やプラスチックシート等のシート材料のムラ
を評価する方法及びその評価システムに関し、更に詳し
くは、本発明はＸ線照射装置とＣＣＤカメラを組み合わ
せたシート材料のムラの評価方法及びそのための評価シ
ステムに関する。

（従来の技術） 紙やプラスチックシート等のシート材料のムラ（以下、
単に「シートムラ」とする。）は製品の品質を評価する
基準の一つであり、ムラのない高品質なシート材料を開
発・製造するためには、ムラを迅速且つ正確に評価する
方法の確立が不可欠である。

従来、シートムラを検査する方法として、シート材料に
光を当て、その表面に現れる透過光の濃淡の具合を目視
により観察して評価していた。しかしながら、目視によ
る評価は定性的で個人差があり熟練を要するものであっ
た。

そこで、シートムラを定量的に測定する様々な方法が提
案された。その一つとして、重量測定法がある（土日・
半１）紙パ技協誌　２１　、１．　（１９７１））。こ
の方法は、シート材料の複数箇所を数閣径に打ち抜き、
その試験片の重量を測定してシート材料の密度のバラツ
キの程度を尺度とする方法である。しかしながら、この
方法では打ち抜いた多数の試験片の重量を一つづつ測定
することになるので、あまりにも多くの時間と手間を要
し、実用に供するものではなかった。

他の方法として、光透過式密度計を使用してシートムラ
を測定する方法がある（Ｌ、　Ｌｏｃｋｅ　Ｐ、Ｔ、Ｊ
１４８．４０．ｏｃｔ、１２（１９６４）　）　、この
方法は、光源と光電池あるいは光電管などを使用して、
発光部と受光部の間にシート材料を配置し、シート材料
を透過する光を光電変換してその出力信号を記録または
処理する方法であり、試料を透明円板上に置いて測定す
る回転ディスク方式、試料を透明円筒に巻き付けて測定
する回転シリンダ方式、及び陰極線管を用いたフライン
グスポット方式等がある。

この光透過法は、上記の重量測定法に比べて広い面積を
迅速に解析できる利点があるものの、シート材料の光学
的性質（色相・坪量・密度、更に、紙の場合には繊維の
質量・繊維の寸法・繊維の二次的分布状態など）に影響
されるために、異なる光学的性質を持つ試料間でのシー
トムラの比較評価が困難であった。即ち、シート材料の
試作段階において、様々な材料を選択又は組合わせでシ
ート材料を製造すると光学的性質も当然異なってくる。

このように光透過法によるムラの測定では紙の光学的性
質が似ている場合には有効な評価が可能であるが、光学
的性質の異なるシート材料間での比較評価は困難である
。

そこで、光透過法の欠点を補うために、あらかじめ測定
試料の光透過率の変動係数から坪量変動係数を求め、こ
れによりシートムラを評価する坪量変動法（土日・性向
・大釜「計装」昭和５５年１２月号第２３巻第１２号、
通巻第２７３号）が提案されたが、それでも光透過法の
欠点を補い得るものではなかった。

一方、シートムラを光透過率の変動係数や坪量変動係数
で評価するのではなく、質量の変動として評価する測定
方法がある。この方法は、放射線を用いてシートムラを
測定するもので、直径ＩＩＩＩＩ１１程度の点線源と放
射線検出器を用いる方法やβ線プラスチックシートを用
いるβ線ラジオグラフィ法が挙げられるが、取り扱いや
すさなどの点で後者の方法が多く利用されている。これ
らの方法の特徴は放射線がシートを通過するときのエネ
ルギー喪失がシートを構成する物質とその質量にのみ依
存し、色相・層構成・坪量等の構成因子に影響を受けな
いという点にある。この測定方法の具体的な例としては
、例えば放射性同位元素“４Ｃを含むβ線プラスチック
シートとＸ線フィルムとの間にシート材料を挟み、約７
５時間はど放置してシート材料にβ線を照射してシート
材料を透過したβ線の強度をＸ線フィルムに転写し、Ｘ
線フィルムの光学濃度とシート材料の坪量の関係からシ
ートムラを測定する方法があるが、この方法ではβ線を
照射してＸ線フィルムに映像を転写するのに７５時間と
いう極めて長い時間を要する上、Ｘ線写真の現像及び解
析に手間を要するという欠点がある。

放射線を利用する他の方法としては軟Ｘ線を使用する方
法がある。この軟Ｘ線法は、木材パルプのみからなる紙
のような同一物質からなるシート材料の場合には、軟Ｘ
線がシート材料を通過して減衰する割合がシート材料の
単位面積当たりの質量のみに依存し、光透過法のように
シート材料の光学的性質に影響されないという特徴を生
かしたものである。この方法は、裏側にＸ線フィルムを
密着させたシート材料に軟Ｘ線を照射してその透過強度
をＸ線フィルムに転写し、Ｘ線フィルムの光学濃度とシ
ート材料の坪量との関係によりシートムラを測定するも
のである。この軟Ｘ線照射法は、β線プラスチックシー
ト法に比べて短時間の軟Ｘ線の照射でラジオグラムが得
られ、無機物を含まないか似合を率の紙では薄用紙（低
坪量紙）から板紙にまで適用できる上、個々の繊維レベ
ルのミクロ的な質量変動の検出もできるものであり、優
れた方法である。

しかしながら、上記放射線による測定方法の何れもＸ線
フィルムを使用するため、Ｘ線写真の解析に手間を要す
る上シートムラ以外にフィルムの現像処理の際などに生
ずるノイズムラを排除することが困難であるという欠点
を有していた。

（発明が解決しようとする課題） 本発明者等は上記の欠点を解決すべく鋭意検討を重ねた
結果、Ｘ線を試料に照射し、透過したＸ線又は、それを
蛍光スクリーンを用いて可視光に変換した後、該可視光
をＣＣＤカメラで撮影することにより、Ｘ線写真の場合
のような湿式処理のみならず画像形成に必要な時間をも
不要とし、現像ムラを生じることなく瞬時にしてシート
ムラの測定を行うことができることを見出し本発明に到
達した。

従って、本発明の第１の目的は、同一の光学的性質を持
つシート材料はもとより、異なる光学的性質を持つシー
ト材料間のシートムラの比較評価をも短時間で行うこと
のできるシートムラの評価方法を提供するものである。

本発明の第２の目的は、シート材料の光学的性質に左右
されることなくシートムラを測定し、得られたデータを
瞬時に解析して出力することのできるシートムラ評価シ
ステムを提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の上記の諸口的は、シート材料にＸ線を照射し、
該シート材料を透過したＸ線を又は、必要があれば該Ｘ
線を蛍光スクリーンで可視光に変換した後、前記透過し
たＸ線又は蛍光スクリーンから発する可視光の分布をＣ
ＣＤカメラで検知することにより前記シート材料のムラ
を評価することを特徴とするシート材料のムラの評価方
法及びそのための評価システムによって達成された。

本発明を構成するＸ線照射装置は、一般に医療用Ｘ線透
視システムや工業用Ｘ線透視システムに用いられている
公知のＸ線照射装置等を適宜選択して使用することがで
きる。又、本発明において使用するＸ線は、波長０．０
１人から１０００人程度０長さの電磁波であって、連続
Ｘ線や特性Ｘ線、又はＸ線などを物質に照射して発生す
る二次Ｘ線等の公知のＸ線の中から適宜選択して使用す
ることができるが、これらの中でも特に比較的長波長な
軟Ｘ線が好ましい。

試料のシート材料を固定する手段としては、公知の手段
を用いることができる。

蛍光スクリーンは、試料を透過したＸ線を可視光に変換
させるスクリーンであり、公知の材料の中から適宜選択
して使用することができる。蛍光スクリーンとして高解
像力型（ＨＲタイプ）のものを使用すれば、シートムラ
の少ない試料であっても評価することができるので好ま
しい。

本発明で使用するＣＣＤカメラは、固体撮像デバイス（
ｃｈａｒｇｅ　ｃｏｕｐｌｅｄ　ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃ
ｔｏｒ　ｄｅｖｉｃｅ）を用いたカメラであり、光学パ
ターン信号を電気信号に変換するデバイスを用いて、光
信号を電気信号に変換し蓄積する機能を有する感光画素
の配列と、各感光画素の信号電荷を順次読み出す機能を
有する信号読み出し部で構成されるものである。

具体的には、英国アストロメッド社製ＣＣＤ２２００イ
メージシステムが挙げられ、このＣＣＤカメラは１分間
に１ピクセル当たり１個のフォトン（光子）という極微
弱光レベルから１秒間に１ピクセル当たり１０９個のフ
ォトン（これはＩＱ−１１ルクスから１ルクスの範囲に
相当する）という比較的照度の高いレベルまで広範囲に
撮影することができる。又、ＣＣＤカメラを冷却すれば
暗電流を完全に除去することができ、ＣＣＤカメラの読
み取り走査を遅くすればシステムノイズを最小にするこ
とができる。

本発明のシートムラの評価方法は、上記のＸ線照射装置
からのＸ線を試料固定手段に取り付けたシート材料に照
射し、該シート材料を透過したＸ線を又は、該Ｘ線を必
要に応じて蛍光スクリーンで可視光に変換した後、該Ｘ
線又は可視光をＣＣＤカメラで撮影してＣＣＤの各画素
に電荷を蓄積すると共に、該蓄積された各感光画素の信
号電荷をコンピューターで演算処理してムラ指数として
出力するものである。

ここでムラ指数は次の繰作によって求められる。

１、Ｘ線を照射し画像を取り込む。

■、データ取り込み位置を決定する。

■、ある点のまわりを評価しレベル差の大きい点を抽出
（微分処理）する。

■６画像を見やすくするために微分値を定数で割り算（
傾きを小さくした）する。

■０画画像体を２１段調に表示する。

■、モニター出力によって、ムラ指数を得る。

本発明のシートムラの評価方法によって、ＣＣＤカメラ
と必要に応じて蛍光スクリーンとを組み合わせることに
より、質量差の少ない試料の場合にも容易に内部観察が
できるようになる。更にＸ線が透過しにくい試料の場合
でもＣＣＤカメラにその画像を蓄積することができるの
で感度が高（、従来の光透過法、Ｘ線写真及びテレビシ
ステムでは得られなかった情報を高分解能で観察できる
のみならず記録すること乙できる。更に、ＣＣＤカメラ
の画素をコンピュータにより演算処理し、ムラ指数とし
て即座に出力（記録又は／及び表示）することができる
ので、従来のＸ線フィルムのように画像解析に時間を要
しない。又、デジタル処理をするときに演算処理をして
濃度差を変更することができるので、試料と外部ノイズ
から外部ノイズをサブトラクシボンする事もできる。さ
らに微小のムラを排除するために、スクリーンを用いな
い蓄積タイプのＣＣＤカメラを用いる事もでき、試料の
浮きまたはカールによるムラを防止する機構を設けても
よい。

（効　果） 以上詳述した如く、本発明のシートムラの評価方法を用
いれば、ＣＣＤカメラとＸ線透過システムを用いてシー
ト材料の質量変動を検出し、ＣＣＤカメラで捉えたシー
トムラを演算処理してムラ指数として即時に出力するの
で、従来の光透過法のようにシート材料の光学的性質に
影舌されることなくシートムラを測定することができる
上、画像としてアナログ表示もできるので、目視との対
応も容易である。

（実施例） 以下、本発明を実施例によって更に詳述するが、本発明
はこれによって限定されるものではない。

〔試料作成〕

（試料１） サルファイド広葉樹パルプ（ＬＢＳＰ）を１重量％含有
するパルプスラリーをリファイナーで叩解し、フリーネ
ス（ｒＴＡＰＰＩスタンダードＴ−２２７ｍ−５８パル
プのフリーネス」参照）を３００ｄに調整して紙料を作
製した。この紙料２０００ｄに、熱水１００ｄに溶解し
たステアリン酸ナトリウム１．０ｇを添加して充分攪拌
した後、硫酸アルミニウム２．０ｇを添加・攪拌し、更
にポリアクリルアミド（分子量５０万）を１．０ｇ添加
して充分攪拌した。得られた紙料を用い、紙料調整直後
に紙を抄いて試料１を作製した。得られた試料の坪量は
１７６　ｇ／ｍ、厚みは１７５μｍであった。

（試料２） 試料１で用いた広葉樹パルプの代わりにクラフト法広葉
樹パルプ（ＬＰＫＰ）を用いた他は試料１と同様にして
抄紙した。得られた試料の坪量は１７７　ｇ／ボ、厚み
は１７５μｍであった。

（試料３） ポリアクリルアミド１．５ｇを更に用いた他は試料２と
同様にして抄紙した。得られた試料の坪量は１７７　ｇ
／ｒｒｆ、厚みは１７６μｍであった。

（試料４） ポリアクリルアミド３．Ｏｇを更に用いた他は試料２と
同様にして抄紙した。得られた試料の坪量はｔ７７ｇ／
ｒｒ？、厚みは１７７μｍであった。

（試料５） 試料１で使用した広葉樹パルプの代わりにサルファイド
針葉樹パルプ（ＮＢＳＰ）を用いた他は試料ｌと同様に
して抄紙した。得られた試料の坪量は１８２ｇ／％、厚
みは１７２μｍであった。

実施例１゜ 試料１〜試料５に軟Ｘ線を照射して、これらの試料を通
過する透過光を蛍光スクリーンにて可視光に変換し、Ｃ
ＣＤカメラ（英国アストロメッド社製ＣＣＤ２２００イ
メージングシステム）で可視光を撮りデジタル処理して
ムラ指数を測定した。

得られた測定結果は第１表に示した通りである。

比較例１゜ 従来の光透過法（直接光変動法）により東洋精機　製　
シートフォーメーションテスターを用いて試料１〜試料
５を測定した結果を第１表に示す。

ここで、数値が小さいはどムラが少ないことを示してい
る。

比較例２゜ 光透過率がシートの種類・色相・密度等により変化する
事を補正するために、複数枚の試料に渡って光透過率を
測定し、その変動係数を規格化して補正した坪量変動法
を用いてムラを測定した（上田・性向・大釜「計装」昭
和５５年１２月号第２３巻第１２号通巻第２７３号参照
）。

比較例３゜ 紙を扱い慣れている３名のパネリストに依頼し、両川（
両用量大、計測と制御２３　（３）　４８　（１９８４
））らの方法に準じて５段階格付は法で試料１〜５のシ
ートムラの評価を行った結果を第１表に示す（最良５）
。

第１表の結果から、比較例１をムラの少ない順に並べる
と、試料３、試料１及び４、試料２の順であり、比較例
２をムラの少ない順に並べると、試料４、試料１、試料
３、試料５、試料２の順であった。

これに対し、実施例をムラの少ない順に並べると、試料
１、試料２、試料３、試料４、試料５の順であり、これ
は目視によるムラの評価である比較例３の結果と対応す
ることが確認された。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）シート材料にＸ線を照射し、該シート材料を透過し
   たＸ線をＣＣＤカメラで検知することにより前記シート
   材料のムラを評価することを特徴とするシート材料のム
   ラの評価方法。 ２）シート材料にＸ線を照射し、該シート材料を透過し
   たＸ線を蛍光スクリーンで可視光に変換した後、前記蛍
   光スクリーンから発する可視光の分布をＣＣＤカメラで
   撮影することにより前記シート材料のムラを評価するこ
   とを特徴とするシート材料のムラの評価方法。 ３）少なくとも、シート材料にＸ線を照射するためのＸ
   線照射装置、前記シート材料を固定するためのシート材
   料固定手段及びＣＣＤカメラを有するシート材料のムラ
   評価システムであって、シート材料を透過したＸ線を検
   知する如く前記ＣＣＤカメラが配されていることを特徴
   とするシート材料のムラ評価システム。 ４）少なくとも、シート材料にＸ線を照射するためのＸ
   線照射装置、前記シート材料を固定するためのシート材
   料固定手段、蛍光スクリーン及びＣＣＤカメラを有する
   シート材料のムラ評価システムであって、前記シート材
   料固定手段がＸ線照射装置と蛍光スクリーンとの間に配
   置されると共に、該蛍光スクリーンを常時撮影できる如
   くＣＣＤカメラが配置されていることを特徴とするシー
   ト材料のムラ評価システム。