JP3001598B2 - コーティング重量測定および制御装置とその方法 - Google Patents
コーティング重量測定および制御装置とその方法Info
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- B05C3/18—Apparatus in which the work is brought into contact with a bulk quantity of liquid or other fluent material only one side of the work coming into contact with the liquid or other fluent material
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
- G01B11/0616—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating
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Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、紙シート上あるいはその他の対象に塗ら
れるコーティングの総てを制御、計測するための装置お
よび方法の分野に関し、詳細には、移動する紙シート上
のコーティングの基礎重量を、シートに塗布している間
監視し、かつ、調整する装置および方法に関する。
れるコーティングの総てを制御、計測するための装置お
よび方法の分野に関し、詳細には、移動する紙シート上
のコーティングの基礎重量を、シートに塗布している間
監視し、かつ、調整する装置および方法に関する。
「従来の技術」 紙製造工程においては、紙シート（ベースシートとい
う）を、さまざまな材料のいずれかによってコートする
ことがしばしば望まれる。例えば、紙は、ペンキのよう
な物質によってしばしばコートされる。この物質は、多
くは、２酸化チタン（TiO2）、炭酸カルシウム（CaC
O3）および粘土の組合せによって構成され、ラテックス
バインダーによって混合されつなぎ合わされる。
う）を、さまざまな材料のいずれかによってコートする
ことがしばしば望まれる。例えば、紙は、ペンキのよう
な物質によってしばしばコートされる。この物質は、多
くは、２酸化チタン（TiO2）、炭酸カルシウム（CaC
O3）および粘土の組合せによって構成され、ラテックス
バインダーによって混合されつなぎ合わされる。
このような、コーティング材料は、雑誌用紙、贈答用
の包み、靴ボックスというようなものをを、光沢ある白
色表面とするために塗布される。
の包み、靴ボックスというようなものをを、光沢ある白
色表面とするために塗布される。
一方において、あるいは加うるに、このようなコーテ
ィング材料は、紙シートの防水を果すためにも用いられ
ることがある。コーティング材料の他の例としては、マ
イクロカプセルに入れられたインクがあり、非カーボン
コピー用紙シートの一方の面へ、上記コーティング材料
として塗布されることがある。
ィング材料は、紙シートの防水を果すためにも用いられ
ることがある。コーティング材料の他の例としては、マ
イクロカプセルに入れられたインクがあり、非カーボン
コピー用紙シートの一方の面へ、上記コーティング材料
として塗布されることがある。
上述したコーティング材料は、上述のように、紙製造
工程の一部としてペーパミル内で紙に塗布される。一
方、前もって生産された紙は、紙シートの大きなロール
から、コーターと呼ばれるコーティング装置に供給され
ることがある。どちらにしても、コートされてない紙
は、通常は各シートのコータへ供給され、このシートは
交差方向（すなわち、紙製造および（または）コーティ
ング装置に沿った紙の移動方向を横切る方向）に沿って
測られた幅が25フィートあるいはそれ以上のものであ
る。
工程の一部としてペーパミル内で紙に塗布される。一
方、前もって生産された紙は、紙シートの大きなロール
から、コーターと呼ばれるコーティング装置に供給され
ることがある。どちらにしても、コートされてない紙
は、通常は各シートのコータへ供給され、このシートは
交差方向（すなわち、紙製造および（または）コーティ
ング装置に沿った紙の移動方向を横切る方向）に沿って
測られた幅が25フィートあるいはそれ以上のものであ
る。
コーティングの「基礎重量」（すなわち、シートの単
位表面積あたりのコーティング材料の質量）の均一性
が、種々の理由からしばしば必要とされ、あるいは望ま
れる。例えば、光沢のある紙の印刷適合性は、光沢コー
ティング材料の均一塗布によって改善されることがあ
る。さらに、光沢コーティング材料は、ラテックスおよ
び（または）TiO2のような、比較的に高価な材料を含む
ことがある。それゆえ、生産者はコーティングを正確に
監視したいし、また、可能な限り均一にコーティング材
料を塗るために、コーティング材料の塗布を制御した
い。同様の場合において、コーティング材料の不均一
は、１グラム/m2のごく少量以内に制御しなければなら
ない。
位表面積あたりのコーティング材料の質量）の均一性
が、種々の理由からしばしば必要とされ、あるいは望ま
れる。例えば、光沢のある紙の印刷適合性は、光沢コー
ティング材料の均一塗布によって改善されることがあ
る。さらに、光沢コーティング材料は、ラテックスおよ
び（または）TiO2のような、比較的に高価な材料を含む
ことがある。それゆえ、生産者はコーティングを正確に
監視したいし、また、可能な限り均一にコーティング材
料を塗るために、コーティング材料の塗布を制御した
い。同様の場合において、コーティング材料の不均一
は、１グラム/m2のごく少量以内に制御しなければなら
ない。
一方において、交差方向のシートの幅（25フィートあ
るいはそれ以上）と、そのようなシートへコーティング
材料を正確に均一に塗布することの必要条件が原因で、
かなり複雑なコータが設計され生産されてきた。
るいはそれ以上）と、そのようなシートへコーティング
材料を正確に均一に塗布することの必要条件が原因で、
かなり複雑なコータが設計され生産されてきた。
コータには、いろいろな形がある。「ブレンドコータ
（blade coater）」と呼ばれるタイプは、移動する紙シ
ートの一方側の近傍に配される回転支持ドラムと、その
紙シートの反対側の近傍に配される柔軟な刃とから成
る。そのドラムと刃のエッジは、紙シートが通過する狭
い間隙を形成するために、シートに交差する方向に伸び
ている。コーティング材料の溜まり部は、支持ドラムと
刃との間に保持され、したがって、これらの間を通過す
る紙をコートする。刃は、間隙を通って出て来た紙を、
塗られるコーティング剤とともに押し付け、それによっ
て、過剰コート材料を除去する。
（blade coater）」と呼ばれるタイプは、移動する紙シ
ートの一方側の近傍に配される回転支持ドラムと、その
紙シートの反対側の近傍に配される柔軟な刃とから成
る。そのドラムと刃のエッジは、紙シートが通過する狭
い間隙を形成するために、シートに交差する方向に伸び
ている。コーティング材料の溜まり部は、支持ドラムと
刃との間に保持され、したがって、これらの間を通過す
る紙をコートする。刃は、間隙を通って出て来た紙を、
塗られるコーティング剤とともに押し付け、それによっ
て、過剰コート材料を除去する。
刃のエッジのドラムのからの分離は、上記のようなコ
ーティング材料の塗布における重要な要素であることが
理解できよう。ドラムは、高い耐性で組み立てられ、取
り付けられる。シートに塗られるコーティング材料の厚
さ制御のために、コータにはコートされた紙に対する刃
のエッジ圧力、および（または）ドラムに対する刃の位
置を調整するためのアクチュエータが設けられている。
刃は、通常、少し曲がるか湾曲し得る薄いステール部材
によって作られている。したがって、アクチェータは刃
の長さに沿って間隔をおいて取り付けられる。そして、
各アクチェータは、その近傍の刃によって加えられる圧
力を制御し、これにより、ベースシート上のコーティン
グ材料の量を制御する。各アクチュエータ近傍の刃の交
差方向の長さは、スライスとして知られている。ボイッ
セバン（Boissevan）に譲渡された米国特許NO.4,732,77
6は、そのようなコーティング刃アクチェータを有する
コータを開示する。この特許は、この明細書に含まれて
おり、参照することができる。
ーティング材料の塗布における重要な要素であることが
理解できよう。ドラムは、高い耐性で組み立てられ、取
り付けられる。シートに塗られるコーティング材料の厚
さ制御のために、コータにはコートされた紙に対する刃
のエッジ圧力、および（または）ドラムに対する刃の位
置を調整するためのアクチュエータが設けられている。
刃は、通常、少し曲がるか湾曲し得る薄いステール部材
によって作られている。したがって、アクチェータは刃
の長さに沿って間隔をおいて取り付けられる。そして、
各アクチェータは、その近傍の刃によって加えられる圧
力を制御し、これにより、ベースシート上のコーティン
グ材料の量を制御する。各アクチュエータ近傍の刃の交
差方向の長さは、スライスとして知られている。ボイッ
セバン（Boissevan）に譲渡された米国特許NO.4,732,77
6は、そのようなコーティング刃アクチェータを有する
コータを開示する。この特許は、この明細書に含まれて
おり、参照することができる。
局部的な温度、紙の厚さ、および、おそらく他の要因
の変化は、補償されなければ、不均一なコーティグを生
成しがちである。したがって、そのような測定値に基づ
くコーティング処理の間において、コートされたシート
上のコーティング材料の量を計測する能力、および交差
方向のスライスの位置でのシートに対する刃の圧力の制
御能力もまた紙製造には重要であるということが、前述
のことから理解できよう。
の変化は、補償されなければ、不均一なコーティグを生
成しがちである。したがって、そのような測定値に基づ
くコーティング処理の間において、コートされたシート
上のコーティング材料の量を計測する能力、および交差
方向のスライスの位置でのシートに対する刃の圧力の制
御能力もまた紙製造には重要であるということが、前述
のことから理解できよう。
非常に多くの計画が、シートに塗布されるコーティン
グ材料の量の制御と計測とを試みられてきた。コーティ
ング材料制御過程の最も困難な一面は、シートに塗布さ
れるコーティング材料の量の正しい計測を行うことであ
り、特に、１グラム/m2のごくわずかの精度で計測しな
ければならない場合である。
グ材料の量の制御と計測とを試みられてきた。コーティ
ング材料制御過程の最も困難な一面は、シートに塗布さ
れるコーティング材料の量の正しい計測を行うことであ
り、特に、１グラム/m2のごくわずかの精度で計測しな
ければならない場合である。
「発明が解決しようとする課題」 計画の一つにおいては、シート基礎重量センサとシー
ト水分センサとが、コータの前の紙製造工程の上流に配
置される。基礎重量センサは、紙における物質の総重量
を、単位表面積あたりの質量に換算して計測する。した
がって、計測された基礎重量は、紙繊維および繊維によ
って吸収された水分を含む。周知の基礎重量センサは、
シートの基本重量を測定するために、シートを透過する
ベータ線の伝送を利用する。シートの水分含有量は、例
えば、周知の赤外線水分センサによって測定される。赤
外線水分センサは、シートの水分含有量を、シートの単
位表面積あたりの水の質量に換算して同様に測定する。
付加的な基礎重量および水分センサは、コーティング工
程の後ろ、コータの下流側の場所に位置される。シート
を形成している繊維の量は、コートされていない紙の基
礎重量から水分の量を除去することによって測定するこ
とができる。同様に、コート済みシートの基礎重量から
コート済みシートの水分含有量を除去することにより、
コーティング材料と紙繊維の一体量を測定することがで
きる。最後に、コート済みシートにおけるコーティング
材料と繊維との一体基礎重量の測定値から、コートして
ないシートの繊維量を除去することによって、シートに
塗られたコーティング材料の基礎重量が測定される。シ
ートの幅を横切る各スライスにおけるコーティング剤の
基礎重量の測定値に基づいて、システムプロセス・コン
トロール・コンピュータは、そのような測定値と予め決
定された所望のコーティング（物質の）基礎重量値とを
比較することができる。そして、プロセス・コントロー
ル・コンピュータは、シート幅方向における所望のコー
ティング基礎重量を達成するために、各スライスのコー
ティング刃アクチェータを制御する信号を作成する。
ト水分センサとが、コータの前の紙製造工程の上流に配
置される。基礎重量センサは、紙における物質の総重量
を、単位表面積あたりの質量に換算して計測する。した
がって、計測された基礎重量は、紙繊維および繊維によ
って吸収された水分を含む。周知の基礎重量センサは、
シートの基本重量を測定するために、シートを透過する
ベータ線の伝送を利用する。シートの水分含有量は、例
えば、周知の赤外線水分センサによって測定される。赤
外線水分センサは、シートの水分含有量を、シートの単
位表面積あたりの水の質量に換算して同様に測定する。
付加的な基礎重量および水分センサは、コーティング工
程の後ろ、コータの下流側の場所に位置される。シート
を形成している繊維の量は、コートされていない紙の基
礎重量から水分の量を除去することによって測定するこ
とができる。同様に、コート済みシートの基礎重量から
コート済みシートの水分含有量を除去することにより、
コーティング材料と紙繊維の一体量を測定することがで
きる。最後に、コート済みシートにおけるコーティング
材料と繊維との一体基礎重量の測定値から、コートして
ないシートの繊維量を除去することによって、シートに
塗られたコーティング材料の基礎重量が測定される。シ
ートの幅を横切る各スライスにおけるコーティング剤の
基礎重量の測定値に基づいて、システムプロセス・コン
トロール・コンピュータは、そのような測定値と予め決
定された所望のコーティング（物質の）基礎重量値とを
比較することができる。そして、プロセス・コントロー
ル・コンピュータは、シート幅方向における所望のコー
ティング基礎重量を達成するために、各スライスのコー
ティング刃アクチェータを制御する信号を作成する。
不都合にも、上述の方法は、コーティング材料の基礎
重量を測定するための４つの高価なセンサ（すなわち、
コート前のシートの近傍に配置される水分および基礎重
量センサ、およびコート後のシートの近傍に配置される
付加的な水分および基礎重量センサ）を必要とするの
で、十分な満足が得られるものではない。
重量を測定するための４つの高価なセンサ（すなわち、
コート前のシートの近傍に配置される水分および基礎重
量センサ、およびコート後のシートの近傍に配置される
付加的な水分および基礎重量センサ）を必要とするの
で、十分な満足が得られるものではない。
その上、４つのセンサの各測定値についての固有誤差
が、コーティング重量の測定のために必要な数学的計算
を経て加算的に増加し、これにより、コーティング基礎
重量の理想値とは到底言えないものに終わる。
が、コーティング重量の測定のために必要な数学的計算
を経て加算的に増加し、これにより、コーティング基礎
重量の理想値とは到底言えないものに終わる。
シートに塗布されるコーティング材料の量を計測する
ための他の計画は、高エネルギーＸ線によるコート済シ
ートの照射を必要とする。このような高エネルギーのＸ
線は、コート済シートの物質内の原子を励起し、それゆ
え、原子は蛍光発光する。蛍光発光する原子は、コーテ
ィング内の要素独特の波長を有したＸ線を放出する。し
たがって、コーティング材料内要素の独特の特徴を示す
１あるいはそれ以上の波長にＸ線センサを同調させるこ
とにより、紙製造機は、特徴を示す波長の強さによっ
て、コーティング材料の量を推定することができる。
ための他の計画は、高エネルギーＸ線によるコート済シ
ートの照射を必要とする。このような高エネルギーのＸ
線は、コート済シートの物質内の原子を励起し、それゆ
え、原子は蛍光発光する。蛍光発光する原子は、コーテ
ィング内の要素独特の波長を有したＸ線を放出する。し
たがって、コーティング材料内要素の独特の特徴を示す
１あるいはそれ以上の波長にＸ線センサを同調させるこ
とにより、紙製造機は、特徴を示す波長の強さによっ
て、コーティング材料の量を推定することができる。
不都合なことに、この蛍光発光技術は、多くの場合に
おいて、満足が得られない。例えば、蛍光発光する原子
は、低い強さのｘ線しか放出せず、このため、この技術
においては、雑音の割合に比較して小さな信号しか作成
できない。したがって、統計的に重要な信号がｘ線検出
器によって累算され得る前に、比較的長い期間を待たな
くてはならない。その上、高いエネルギーで励起された
ｘ線、および、コート済シートの蛍光発光から生じるｘ
線は、ペーパミルの操作者にとって危険である。
おいて、満足が得られない。例えば、蛍光発光する原子
は、低い強さのｘ線しか放出せず、このため、この技術
においては、雑音の割合に比較して小さな信号しか作成
できない。したがって、統計的に重要な信号がｘ線検出
器によって累算され得る前に、比較的長い期間を待たな
くてはならない。その上、高いエネルギーで励起された
ｘ線、および、コート済シートの蛍光発光から生じるｘ
線は、ペーパミルの操作者にとって危険である。
その他の技術においては、シートの一部分がｘ線で照
射され、シートを通過して伝搬されたｘ線の強度が検出
される。しかしながら、ｘ線は紙シート内にしばしば用
いられる鉱物の充填物資、紙パルプ繊維およびシート内
の水分によって吸収される。したがって、紙シートを通
過するｘ線の伝搬は、単独ではコーティング材料の反応
を示さないため、センサは、コータの前後に配置しなけ
ればならない。そして、コート前およびコート済のシー
ト部分を通過するｘ線の伝搬の相違が、シートに塗られ
るコーティング材料の量を断定し、かつ、関連づけた。
また、この技術は、多数の比較的高価なｘ線源とセンサ
とが必要になるという欠点、各センサによって作成され
た測定結果固有の誤差が、コーティング量の測定におけ
る誤差の一因となるという欠点、およびｘ線の使用は、
勿論、ペーパーミルの操作者に対して潜在的に危険であ
るという欠点がある。
射され、シートを通過して伝搬されたｘ線の強度が検出
される。しかしながら、ｘ線は紙シート内にしばしば用
いられる鉱物の充填物資、紙パルプ繊維およびシート内
の水分によって吸収される。したがって、紙シートを通
過するｘ線の伝搬は、単独ではコーティング材料の反応
を示さないため、センサは、コータの前後に配置しなけ
ればならない。そして、コート前およびコート済のシー
ト部分を通過するｘ線の伝搬の相違が、シートに塗られ
るコーティング材料の量を断定し、かつ、関連づけた。
また、この技術は、多数の比較的高価なｘ線源とセンサ
とが必要になるという欠点、各センサによって作成され
た測定結果固有の誤差が、コーティング量の測定におけ
る誤差の一因となるという欠点、およびｘ線の使用は、
勿論、ペーパーミルの操作者に対して潜在的に危険であ
るという欠点がある。
この発明では、上述した問題に鑑みてなされたもの
で、簡単で、安価で、より正確で、危険の少ないコーテ
ィング重量測定および制御装置とその方法を提供するこ
とを目的としている。
で、簡単で、安価で、より正確で、危険の少ないコーテ
ィング重量測定および制御装置とその方法を提供するこ
とを目的としている。
「課題を解決するための手段」 この発明は、装置および方法を含む。これらは、基質
から反射した放射線または基質を通過した放射線の伝搬
を測定することにより、または、電磁スペクトラムの少
なくとも２つの独立した波長領域を測定することによ
り、基質上のコーティング材料の量を断定することがで
きる。この装置および方法は、排他的ではないが、主と
して、移動するペーパーシートのオンラインのコーティ
ングの測定を赤外線を用いて行うものである。したがっ
て、単純化の目的のために、この発明は紙製造の状況に
おいて説明される。しかしながら、他の状況、すなわ
ち、電磁スペクトラムの他の帯域からの放射線が利用さ
れる状況、基質がプラスチックのような紙以外の他のシ
ート物質である状況、および基質が紙の形になり得ない
状況においても、この発明が適用されると、理解しなけ
ればならない。
から反射した放射線または基質を通過した放射線の伝搬
を測定することにより、または、電磁スペクトラムの少
なくとも２つの独立した波長領域を測定することによ
り、基質上のコーティング材料の量を断定することがで
きる。この装置および方法は、排他的ではないが、主と
して、移動するペーパーシートのオンラインのコーティ
ングの測定を赤外線を用いて行うものである。したがっ
て、単純化の目的のために、この発明は紙製造の状況に
おいて説明される。しかしながら、他の状況、すなわ
ち、電磁スペクトラムの他の帯域からの放射線が利用さ
れる状況、基質がプラスチックのような紙以外の他のシ
ート物質である状況、および基質が紙の形になり得ない
状況においても、この発明が適用されると、理解しなけ
ればならない。
紙製造において、この発明の赤外線コーティングセン
サは、移動するコート済シートを横切る方向にスキャン
され、これにより、シートの幅および長さに沿った色々
な位置におけるベースシート上のコーティング基礎重量
の測定値を作成する。このセンサは、シートを通過する
赤外線の伝搬あるいはシートからの赤外線の反射に対す
る基礎重量およびベースシート水分含有量の変化の影響
から、コーティング測定を自動的に補償するように設計
される。したがって、ベースシートの基礎重量あるいは
その水分含有量がシートの幅および長さを横切る方向に
不均一であったとしても、センサが移動するシートを横
切ってスキャンされるので、コーティング基礎重量測定
は、高精度を維持する。
サは、移動するコート済シートを横切る方向にスキャン
され、これにより、シートの幅および長さに沿った色々
な位置におけるベースシート上のコーティング基礎重量
の測定値を作成する。このセンサは、シートを通過する
赤外線の伝搬あるいはシートからの赤外線の反射に対す
る基礎重量およびベースシート水分含有量の変化の影響
から、コーティング測定を自動的に補償するように設計
される。したがって、ベースシートの基礎重量あるいは
その水分含有量がシートの幅および長さを横切る方向に
不均一であったとしても、センサが移動するシートを横
切ってスキャンされるので、コーティング基礎重量測定
は、高精度を維持する。
この発明の赤外線水分センサは、赤外線源を含む。赤
外線ビームは、この赤外線シートから移動するシートに
向けて伝搬される。このビームがシートに到達すると、
最初にコーティング材料を通って通過し、そして、ベー
スシート内に入る。この赤外線エネルギーの一部は、シ
ートを通って伝搬される。赤外線エネルギーのある部分
も又、ベースシートに入った後に、赤外線光源に向かっ
て色々な方向へ後側に反射される。赤外線光源は広い範
囲の波長を含む。しかしながら、ある波長の赤外線は、
コーティングおよび（または）ベースシート自体に優先
的に吸収される。
外線ビームは、この赤外線シートから移動するシートに
向けて伝搬される。このビームがシートに到達すると、
最初にコーティング材料を通って通過し、そして、ベー
スシート内に入る。この赤外線エネルギーの一部は、シ
ートを通って伝搬される。赤外線エネルギーのある部分
も又、ベースシートに入った後に、赤外線光源に向かっ
て色々な方向へ後側に反射される。赤外線光源は広い範
囲の波長を含む。しかしながら、ある波長の赤外線は、
コーティングおよび（または）ベースシート自体に優先
的に吸収される。
コーティングセンサも又、赤外線受光部を有する。こ
の受光部は赤外線源に対しシートの反対側に配置されれ
ばよく、これにより、伝搬された赤外線ビームの強度を
測定する。一方、センサの赤外線受光部は、赤外線光源
とシートの同じ側に配置されればよく、これにより、ビ
ームの反射部分の強度を測定する。どちらの場合でも、
受光部は、少なくとも２つの赤外線検出器と各検出器に
結合された１つの赤外線バンドパスフィルタおよびビー
ムスプリッタを備える。ビームスプリッタは、赤外線ビ
ームの一部を２あるいはそれ以上の検出器のそれぞれに
導く。分離独立した赤外線パンドパスフィルタは、各検
出器の前に配置される。このように、各赤外線検出器
は、結合されたフィルタの通過帯域を通過した赤外線ビ
ームスペクトラムの一部のみを測定する。
の受光部は赤外線源に対しシートの反対側に配置されれ
ばよく、これにより、伝搬された赤外線ビームの強度を
測定する。一方、センサの赤外線受光部は、赤外線光源
とシートの同じ側に配置されればよく、これにより、ビ
ームの反射部分の強度を測定する。どちらの場合でも、
受光部は、少なくとも２つの赤外線検出器と各検出器に
結合された１つの赤外線バンドパスフィルタおよびビー
ムスプリッタを備える。ビームスプリッタは、赤外線ビ
ームの一部を２あるいはそれ以上の検出器のそれぞれに
導く。分離独立した赤外線パンドパスフィルタは、各検
出器の前に配置される。このように、各赤外線検出器
は、結合されたフィルタの通過帯域を通過した赤外線ビ
ームスペクトラムの一部のみを測定する。
２つの赤外線バンドパスフィルタの１つは、赤外線ス
ペクトラムの選択された領域内の波長を有する赤外線の
みを通過させる。その領域内の赤外線ビームは、下にあ
る紙のベースシートによって強力に吸収されるが、コー
ティング材料によっては極めて弱くしか吸収さない。こ
の最初のスペクトラム領域は、参照用の領域と呼ばれ、
結合された検出器は参照用の検出器と呼ばれる。したが
って、参照検出器からの出力信号は、主にベースシート
による吸収によって決まる。例えば、検出された赤外線
エネルギーがシートの一方側から他方側を通って伝搬さ
れてきたときは、吸収量はベース紙シートの基礎重量に
よって決まるであろう。そのうえ、受光部と赤外線光源
とがシートの同じ側に位置されていたとしても、受光部
は反射された赤外線のみを検出するから、参照検出器
は、やはりシートの基礎重量の変化を検出することがで
きる。なぜなら、赤外線はベースシートの表面で部分的
にのみ反射されるからである。赤外線のほとんどは、シ
ート内に浸透し、ビーム総計の増加部分が、シートの内
へより深く浸透するにつれて反射され、および（また
は）さらに多くのシート物質と出会う状態となる。した
がって、その他の残り全ては一定であり、より高い基礎
重量のシートは、より低い基礎重量のシートより多くの
赤外線エネルギーを反射する。
ペクトラムの選択された領域内の波長を有する赤外線の
みを通過させる。その領域内の赤外線ビームは、下にあ
る紙のベースシートによって強力に吸収されるが、コー
ティング材料によっては極めて弱くしか吸収さない。こ
の最初のスペクトラム領域は、参照用の領域と呼ばれ、
結合された検出器は参照用の検出器と呼ばれる。したが
って、参照検出器からの出力信号は、主にベースシート
による吸収によって決まる。例えば、検出された赤外線
エネルギーがシートの一方側から他方側を通って伝搬さ
れてきたときは、吸収量はベース紙シートの基礎重量に
よって決まるであろう。そのうえ、受光部と赤外線光源
とがシートの同じ側に位置されていたとしても、受光部
は反射された赤外線のみを検出するから、参照検出器
は、やはりシートの基礎重量の変化を検出することがで
きる。なぜなら、赤外線はベースシートの表面で部分的
にのみ反射されるからである。赤外線のほとんどは、シ
ート内に浸透し、ビーム総計の増加部分が、シートの内
へより深く浸透するにつれて反射され、および（また
は）さらに多くのシート物質と出会う状態となる。した
がって、その他の残り全ては一定であり、より高い基礎
重量のシートは、より低い基礎重量のシートより多くの
赤外線エネルギーを反射する。
第２のバンドパスフィルタは、第２の赤外線検出器に
結合されており、コーティング材料の選択された成分に
よって強力に吸収される赤外線スペクトラム帯域の波長
のみを通過させる。このスペクトラムの第２の帯域は、
測定用の領域と呼ばれ、この領域におけるベースシート
の赤外線平均吸収が、参照領域におけるベースシートの
赤外線平均吸収に等しくなるように選択される。したが
って、下にあるベース紙シートによって同量の吸収がな
される赤外線スペクトラムの領域に一致するように、測
定および参照バンドパスフィルタの通過帯域が選択され
る。スペクトラムの測定用の領域に結合される検出器は
測定用の検出器と呼ばれる。
結合されており、コーティング材料の選択された成分に
よって強力に吸収される赤外線スペクトラム帯域の波長
のみを通過させる。このスペクトラムの第２の帯域は、
測定用の領域と呼ばれ、この領域におけるベースシート
の赤外線平均吸収が、参照領域におけるベースシートの
赤外線平均吸収に等しくなるように選択される。したが
って、下にあるベース紙シートによって同量の吸収がな
される赤外線スペクトラムの領域に一致するように、測
定および参照バンドパスフィルタの通過帯域が選択され
る。スペクトラムの測定用の領域に結合される検出器は
測定用の検出器と呼ばれる。
この発明によれば、参照および測定検出器の出力信号
の比率（あるいは差）が測定される。ゆえに、すでに述
べたように、測定および参照バンドパスフィルタの双方
の通過帯域における波長を有する放射線は、ベース紙シ
ートによって等しく吸収され、参照および測定検出器の
出力信号の比率（あるいは差）は、コーティング内の選
択された構成要素の量を示す。通常の場合においては、
確定した割合で選択された構成要素は既知のコーティン
グ処理に混合されるから、選択された構成要素の測定量
は、コーティング材料の相当量に関係させることができ
る。
の比率（あるいは差）が測定される。ゆえに、すでに述
べたように、測定および参照バンドパスフィルタの双方
の通過帯域における波長を有する放射線は、ベース紙シ
ートによって等しく吸収され、参照および測定検出器の
出力信号の比率（あるいは差）は、コーティング内の選
択された構成要素の量を示す。通常の場合においては、
確定した割合で選択された構成要素は既知のコーティン
グ処理に混合されるから、選択された構成要素の測定量
は、コーティング材料の相当量に関係させることができ
る。
その上、測定および参照波長のシートによる吸収は、
等しいか、あるいは「平衡」しており、測定および参照
検出器からの信号の比率（あるいはこの間の差）は、ベ
ースシートの基礎重量に対応する。
等しいか、あるいは「平衡」しており、測定および参照
検出器からの信号の比率（あるいはこの間の差）は、ベ
ースシートの基礎重量に対応する。
さらに、赤外線光源は、電気的に熱したワイヤによっ
て簡単に作ることができ、また、赤外線は健康への不利
益な影響が全くあるいはほとんどないことから、このよ
うな赤外線光源は、ｘ線源に較べて極めて安全である。
て簡単に作ることができ、また、赤外線は健康への不利
益な影響が全くあるいはほとんどないことから、このよ
うな赤外線光源は、ｘ線源に較べて極めて安全である。
すでに述べたように、コーティングセンサからの信号
は、プロセスコントローラプロセッサに転送されるよう
になっており、プロセスコントローラプロセッサは、シ
ート上のコーティング量の測定値を得るために上述した
数学的計算を行う。このコンピュータは、測定値と予め
入力された所望のコーティング量とを比較する。コンピ
ュータは、その上、コーティング刃制御アクチュエータ
を調整するために用いることができる制御信号を作成
し、順次、ベースシートの各交差方向の位置に塗られる
コーティングの量を作成する。たとえば、いずれかの交
差方向位置において、予め選定されたコーティング量を
維持するために、コータ刃の調整が要求される状態がコ
ーティング手順の間で生じたとしても、そのような調整
は、プロセスコントロールコンピュータから一もしくは
それ以上の刃アクチェータに転送される適した信号によ
って自動的に遂行される。
は、プロセスコントローラプロセッサに転送されるよう
になっており、プロセスコントローラプロセッサは、シ
ート上のコーティング量の測定値を得るために上述した
数学的計算を行う。このコンピュータは、測定値と予め
入力された所望のコーティング量とを比較する。コンピ
ュータは、その上、コーティング刃制御アクチュエータ
を調整するために用いることができる制御信号を作成
し、順次、ベースシートの各交差方向の位置に塗られる
コーティングの量を作成する。たとえば、いずれかの交
差方向位置において、予め選定されたコーティング量を
維持するために、コータ刃の調整が要求される状態がコ
ーティング手順の間で生じたとしても、そのような調整
は、プロセスコントロールコンピュータから一もしくは
それ以上の刃アクチェータに転送される適した信号によ
って自動的に遂行される。
上述のことから、この発明によれば、紙シートに塗ら
れるコーティングの厚さ、および（または）基礎重量の
高度の均一性が、安全で高精度の単一のコーティングセ
ンサを用いて達成され得ることが理解できる。
れるコーティングの厚さ、および（または）基礎重量の
高度の均一性が、安全で高精度の単一のコーティングセ
ンサを用いて達成され得ることが理解できる。
「実施例」 次の説明は、現在最良と意図されているこの発明の実
施の方式である。この説明は、発明の全般的な原理を明
らかにする目的で作成されており、認識の限界において
理解されるものではない。発明の範囲は、添付した特許
請求の範囲を参照することによって、最良に決定され
る。
施の方式である。この説明は、発明の全般的な原理を明
らかにする目的で作成されており、認識の限界において
理解されるものではない。発明の範囲は、添付した特許
請求の範囲を参照することによって、最良に決定され
る。
第1a図は、極めて単純化した形ではあるが、紙シート
コーティングシステム10を明らかにする。この図に示さ
れるように、非コート紙シート12は、支持ロール16と刃
18の間に収容されているコーティング剤14の供給部を通
って引っ張られている。シート12のための出口間隙20
は、刃のエッジ22の近傍とロール16の間に形成されてお
り、それゆえ、紙12が間隙20を出た直後の紙12上のコー
ティングの厚さは、刃のエッジ22とロール16との間の圧
力と間隔によって決定される。
コーティングシステム10を明らかにする。この図に示さ
れるように、非コート紙シート12は、支持ロール16と刃
18の間に収容されているコーティング剤14の供給部を通
って引っ張られている。シート12のための出口間隙20
は、刃のエッジ22の近傍とロール16の間に形成されてお
り、それゆえ、紙12が間隙20を出た直後の紙12上のコー
ティングの厚さは、刃のエッジ22とロール16との間の圧
力と間隔によって決定される。
アクチェータ26は、刃18上に一定の間隔をとって設け
られており、各アクチェータ26の周辺の屈曲を、刃18が
ロール16側へ移動するよう、およびロール16から離れる
ように制御し、シート24（12）上のコーティングを、そ
れぞれ次第に薄く、および、次第に厚く形成する。アク
チェータ26は、なるべく、刃18に沿って３あるいは６イ
ンチの間隙をとって配置する。前に述べた各アクチュエ
ータ26を囲んでいる３または６インチの各間隙は、「ス
ライス（slice）」と呼ばれる。
られており、各アクチェータ26の周辺の屈曲を、刃18が
ロール16側へ移動するよう、およびロール16から離れる
ように制御し、シート24（12）上のコーティングを、そ
れぞれ次第に薄く、および、次第に厚く形成する。アク
チェータ26は、なるべく、刃18に沿って３あるいは６イ
ンチの間隙をとって配置する。前に述べた各アクチュエ
ータ26を囲んでいる３または６インチの各間隙は、「ス
ライス（slice）」と呼ばれる。
シート12がコーティング厚さ制御間隙20を出た後は、
そのコーティングされたシート12はコーティング剤24を
乾かす幾つかの加熱ドラム30を通り過ぎる。乾かされた
シート12は、以下に詳細に説明される反射（率）型赤外
線コーティング重量センサ32の下を通過する。
そのコーティングされたシート12はコーティング剤24を
乾かす幾つかの加熱ドラム30を通り過ぎる。乾かされた
シート12は、以下に詳細に説明される反射（率）型赤外
線コーティング重量センサ32の下を通過する。
センサ32は、シート12の幅に交差して矢印28の方向に
先後に走査移動駆動される。これは、移動するシート12
の幅を横切る方向および長さ方向におけるいろいろなス
ライスの位置で、シート12から反射された赤外線放射エ
ネルギー（線）の量を計測可能とするためである。
先後に走査移動駆動される。これは、移動するシート12
の幅を横切る方向および長さ方向におけるいろいろなス
ライスの位置で、シート12から反射された赤外線放射エ
ネルギー（線）の量を計測可能とするためである。
センサ32からの信号は、さらに、信号処理回路35を介
してシステムプロセス制御コンピュータ34に転送され、
コンピュータ34では、これらのセンサ信号をシート12の
幅を横切る個別のスライス位置に関係付けられるよう
に、時間的に集合させる。また、次に述べるように、コ
ンピュータ34は、さらに、これらの信号に基づいてコー
ティング剤24の基本重量を決定するために種々の演算を
行う。コンピュータ34は、各スライスについて計測され
たコーティング剤の基本重量と予め決定された所望量と
を比較する。また、コンピュータ34は、制御信号を作成
するようアクチェータコントローラ36に指示する。この
信号は、各スライス位置における所望のコーティング基
本重量を得るための必要に応じて、アクチュエータ26に
各スライス位置で刃18の屈曲を起こさせる制御信号であ
る。通常、均一なコーティング剤の基本重量は、所望の
目的値となる。
してシステムプロセス制御コンピュータ34に転送され、
コンピュータ34では、これらのセンサ信号をシート12の
幅を横切る個別のスライス位置に関係付けられるよう
に、時間的に集合させる。また、次に述べるように、コ
ンピュータ34は、さらに、これらの信号に基づいてコー
ティング剤24の基本重量を決定するために種々の演算を
行う。コンピュータ34は、各スライスについて計測され
たコーティング剤の基本重量と予め決定された所望量と
を比較する。また、コンピュータ34は、制御信号を作成
するようアクチェータコントローラ36に指示する。この
信号は、各スライス位置における所望のコーティング基
本重量を得るための必要に応じて、アクチュエータ26に
各スライス位置で刃18の屈曲を起こさせる制御信号であ
る。通常、均一なコーティング剤の基本重量は、所望の
目的値となる。
第１図の赤外線コーティング重量センサ32の拡大詳細
は第２図において示される。このセンサ32は、ベース紙
12に塗られたコーティング剤24の量を計測するために用
いられ、そして、基本重量の変化およびシート12の水分
含有量によって生じるシート12の赤外線効果の吸収から
この測定を自動的に補償する。センサ32は、赤外線放射
線源として用いられる白熱電球38、および反射鏡40を含
み、反射鏡40は光源38からの赤外線ビーム43を焦点レン
ズ43を通して、移動しているコート済みのシート12へ導
く。
は第２図において示される。このセンサ32は、ベース紙
12に塗られたコーティング剤24の量を計測するために用
いられ、そして、基本重量の変化およびシート12の水分
含有量によって生じるシート12の赤外線効果の吸収から
この測定を自動的に補償する。センサ32は、赤外線放射
線源として用いられる白熱電球38、および反射鏡40を含
み、反射鏡40は光源38からの赤外線ビーム43を焦点レン
ズ43を通して、移動しているコート済みのシート12へ導
く。
今、説明される好ましい具体化においては、赤外線セ
ンサ32は、赤外線光源38のように、シート12の同じ側に
配置された受光部42も含んでおり、受光部42は赤外線ビ
ーム45の投射光の反射部分45を検出する。一方、軽い紙
シートにあっては、赤外線のかなりの部分がシート12の
厚さ全体を貫くであろうから、センサ32の受光部45はシ
ート12に対し赤外線光源38の反対側に位置させればよ
い。この場合において、センサ32内の赤外線光源38と受
光部42は、シート12の反対側に位置されることが好まし
いが、発明にとって必要なことではない。赤外線ビーム
43は、センサの光源側および受光側の前と後の間で、受
光レンズ47の前において反射され、その直後に検出器5
8,60および62によって検出される。ビーム12が赤外線光
源38から受光部42への行程においてシート12を通って繰
り返し反射されると、コーティング剤24およびベースシ
ート12と相互に作用し合うことの多くの機会を得る。そ
れによって、コーティング剤の基本重量を決定すること
についての顕著な感受性を得る。そのような多重反射
は、光源38に関連したシート12の反対側の受光部42の位
置によって達成される。しかし、光源38に受光部42を直
接対照させるより、受光部42を赤外線光源38から横方向
にオフセットさせる。シートの反対側の複数の反射面
（図示せず）は、光源38から受光部42へのビームの行程
において、シート12とコーティング剤24によってビーム
43を反射させるのに役立つ。シート12によって多重反射
を得るための種々の実施例は、ハワース（Howath）に譲
渡された米国特許番号3,793,524において開示されてい
る。この特許は、この明細書に含まれ、参照することが
できる。
ンサ32は、赤外線光源38のように、シート12の同じ側に
配置された受光部42も含んでおり、受光部42は赤外線ビ
ーム45の投射光の反射部分45を検出する。一方、軽い紙
シートにあっては、赤外線のかなりの部分がシート12の
厚さ全体を貫くであろうから、センサ32の受光部45はシ
ート12に対し赤外線光源38の反対側に位置させればよ
い。この場合において、センサ32内の赤外線光源38と受
光部42は、シート12の反対側に位置されることが好まし
いが、発明にとって必要なことではない。赤外線ビーム
43は、センサの光源側および受光側の前と後の間で、受
光レンズ47の前において反射され、その直後に検出器5
8,60および62によって検出される。ビーム12が赤外線光
源38から受光部42への行程においてシート12を通って繰
り返し反射されると、コーティング剤24およびベースシ
ート12と相互に作用し合うことの多くの機会を得る。そ
れによって、コーティング剤の基本重量を決定すること
についての顕著な感受性を得る。そのような多重反射
は、光源38に関連したシート12の反対側の受光部42の位
置によって達成される。しかし、光源38に受光部42を直
接対照させるより、受光部42を赤外線光源38から横方向
にオフセットさせる。シートの反対側の複数の反射面
（図示せず）は、光源38から受光部42へのビームの行程
において、シート12とコーティング剤24によってビーム
43を反射させるのに役立つ。シート12によって多重反射
を得るための種々の実施例は、ハワース（Howath）に譲
渡された米国特許番号3,793,524において開示されてい
る。この特許は、この明細書に含まれ、参照することが
できる。
第２図に示すように、センサの受光部42は、反射され
た赤外線ビーム45を３つの分離されたビーム46,48,50に
分割するビームスプリッタ44を有している。これらのビ
ームの各々は、各ビームの光路に直接、かつ、検出器
（代表的には硫化鉛ディテクタ:lead sulfide detecto
r）の前に配置されている分割バンドパスフィルタ52,54
および56に導かれる。各フィルタ52,54および56は、入
って来るビーム46,48,50に関連して選択され、整列され
る。ゆえに、各フィルタは赤外線スペクトラムの分離さ
れた領域において赤外線を通過させる。種々のフィルタ
52,54および56の通過帯域の範囲にない赤外線は、これ
らのフィルタ52,54,56により、ビームスプリッタ44に向
けて反射され、そして、結合された検出器には達しな
い。結果として、単一の反射光45はレンズ47からビーム
スプリッタ44へ導かれるが、ビームスプリッタ44とフィ
ルタ52,54,56の組合せは、単一のビーム45を３つの分離
されたビーム46,48および50に分割する。各ビームは、
異なる赤外線検出器58,60および62によって各々検出さ
れる。第３の「補正」バンドパスフィルタ56と補正検出
器62の目的は以下に説明する。
た赤外線ビーム45を３つの分離されたビーム46,48,50に
分割するビームスプリッタ44を有している。これらのビ
ームの各々は、各ビームの光路に直接、かつ、検出器
（代表的には硫化鉛ディテクタ:lead sulfide detecto
r）の前に配置されている分割バンドパスフィルタ52,54
および56に導かれる。各フィルタ52,54および56は、入
って来るビーム46,48,50に関連して選択され、整列され
る。ゆえに、各フィルタは赤外線スペクトラムの分離さ
れた領域において赤外線を通過させる。種々のフィルタ
52,54および56の通過帯域の範囲にない赤外線は、これ
らのフィルタ52,54,56により、ビームスプリッタ44に向
けて反射され、そして、結合された検出器には達しな
い。結果として、単一の反射光45はレンズ47からビーム
スプリッタ44へ導かれるが、ビームスプリッタ44とフィ
ルタ52,54,56の組合せは、単一のビーム45を３つの分離
されたビーム46,48および50に分割する。各ビームは、
異なる赤外線検出器58,60および62によって各々検出さ
れる。第３の「補正」バンドパスフィルタ56と補正検出
器62の目的は以下に説明する。
ある状況においては、既知の周波数で変調するため
に、赤外線の総量が赤外線光源38からシート12に突き当
たることが望まれる。この変調は、幾つかの装置のいず
れかによって達成される。例えば、第２図において説明
されるように、音叉84の歯82が赤外線ビーム43の光路内
に配置される。振動する歯82は、ビーム43の光路の中と
外に交互に動くようにして赤外線ビーム43を変調する。
一方、等しくスペースが取られた複数の放射状のスロッ
トを有した不透明な円盤（図示せず）をビーム43の光路
内で回転させてもよい。これにより、ビーム43は、交互
に、スロットを通過して転送され、また、ディスクの不
透明部分で阻止される。どの装置によっても、ビーム43
は既知の周波数に変調される。したがって、各赤外線検
出器58,60および62の各出力信号も、投射する赤外線ビ
ーム43と、同じ既知周波数で正弦曲線的に変調される。
その上、検出器の出力は、変調された投射赤外線ビーム
43の反射部分45に直接に従い、検出器の出力位相は、変
調されたビーム43の位相に従う。しかしながら、ベース
紙シート12から生じる赤外線エネルギー、およびシート
24上のコーティングおよび他の外部源（図示せず）も検
出器58,60および62に到達するであろう。したがって、
各検出器の出力信号は、ACとDCの双方の要素を含むこと
になる。
に、赤外線の総量が赤外線光源38からシート12に突き当
たることが望まれる。この変調は、幾つかの装置のいず
れかによって達成される。例えば、第２図において説明
されるように、音叉84の歯82が赤外線ビーム43の光路内
に配置される。振動する歯82は、ビーム43の光路の中と
外に交互に動くようにして赤外線ビーム43を変調する。
一方、等しくスペースが取られた複数の放射状のスロッ
トを有した不透明な円盤（図示せず）をビーム43の光路
内で回転させてもよい。これにより、ビーム43は、交互
に、スロットを通過して転送され、また、ディスクの不
透明部分で阻止される。どの装置によっても、ビーム43
は既知の周波数に変調される。したがって、各赤外線検
出器58,60および62の各出力信号も、投射する赤外線ビ
ーム43と、同じ既知周波数で正弦曲線的に変調される。
その上、検出器の出力は、変調された投射赤外線ビーム
43の反射部分45に直接に従い、検出器の出力位相は、変
調されたビーム43の位相に従う。しかしながら、ベース
紙シート12から生じる赤外線エネルギー、およびシート
24上のコーティングおよび他の外部源（図示せず）も検
出器58,60および62に到達するであろう。したがって、
各検出器の出力信号は、ACとDCの双方の要素を含むこと
になる。
３つの検出器58,60および62の各々の出力は、信号処
理回路35（第1a図）へ送られる。この信号処理回路35
は、検出信号の直流成分を外部へフィルタリングするた
めに設計されている。フィルタリングされた交流検出信
号は、それから信号処理回路35の内部に含まれる位相同
期変調回路へ供給される。この位相同期変調回路の目的
は、検出信号の変化を外部へフィルタリングするためで
あり、上記検出信号は、ベースシート12またはこのベー
スシート12へ塗布されたコーティング材料24の様々な赤
外線吸収によって生成されない。例えば、検出信号内の
60Hzのラインノズルは、以下に説明されるように、復調
回路によって外部へフィルタリングされる。
理回路35（第1a図）へ送られる。この信号処理回路35
は、検出信号の直流成分を外部へフィルタリングするた
めに設計されている。フィルタリングされた交流検出信
号は、それから信号処理回路35の内部に含まれる位相同
期変調回路へ供給される。この位相同期変調回路の目的
は、検出信号の変化を外部へフィルタリングするためで
あり、上記検出信号は、ベースシート12またはこのベー
スシート12へ塗布されたコーティング材料24の様々な赤
外線吸収によって生成されない。例えば、検出信号内の
60Hzのラインノズルは、以下に説明されるように、復調
回路によって外部へフィルタリングされる。
サイン波発振器86は、音叉84の共振周波数でこの音叉
84の歯82を駆動するために用いられる。このサイン波発
振器86の出力は、音叉84を駆動することに加えて、サイ
ン波を、赤外線検出器5,60および62からの出力信号とし
て同位相を有する矩形波へ変換する信号処理回路35へラ
イン53に沿って伝送される。この矩形波は、３つの赤外
線検出器58,60および62の各々からのフィルタリングさ
れた信号に加えて、信号処理回路35の位相同期復調部へ
供給される。上記赤外線検出器58,60および62からの信
号は、当然、音叉発振器86の出力として同一の周波数に
変調される。ゆえに、同一の周波数および位相を有する
矩形波で、検出器58,60および62の各々からの出力を復
調すること、それからサイクル数以上に復調された出力
を平均化することにより、遠赤外線源の強度の変化、ま
たは60Hzのライン電圧のような外部からの信号は、コー
ティング基礎重量測定値から取り去られる。他の外部の
源から検出器56,60および62に到達する赤外線エネルギ
の強度変化、または電源からの60Hzライン雑音は、誤っ
たコーティング測定値を生成するであろう。
84の歯82を駆動するために用いられる。このサイン波発
振器86の出力は、音叉84を駆動することに加えて、サイ
ン波を、赤外線検出器5,60および62からの出力信号とし
て同位相を有する矩形波へ変換する信号処理回路35へラ
イン53に沿って伝送される。この矩形波は、３つの赤外
線検出器58,60および62の各々からのフィルタリングさ
れた信号に加えて、信号処理回路35の位相同期復調部へ
供給される。上記赤外線検出器58,60および62からの信
号は、当然、音叉発振器86の出力として同一の周波数に
変調される。ゆえに、同一の周波数および位相を有する
矩形波で、検出器58,60および62の各々からの出力を復
調すること、それからサイクル数以上に復調された出力
を平均化することにより、遠赤外線源の強度の変化、ま
たは60Hzのライン電圧のような外部からの信号は、コー
ティング基礎重量測定値から取り去られる。他の外部の
源から検出器56,60および62に到達する赤外線エネルギ
の強度変化、または電源からの60Hzライン雑音は、誤っ
たコーティング測定値を生成するであろう。
各検出器58,60および62からの変調された信号の平均
振幅は、それぞれの検出器58,60および62と各々組み合
わされたフィルタ52,54および56の通過バンドの範囲内
で、コーティングシートのさまざまな部分から反射され
ている赤外線放射の量を示す。それから、上記振幅平均
化および振幅変調された検出信号の振幅は、信号処理回
路によって計測され、デジタル化され、そして、プリセ
スコントロールコンピュータ34へ送られる。コンピュー
タ34は、さらに、十分な以下で説明する式および技術を
利用して、ベースシート12上のコーティング材料24の基
礎重量を演算する。
振幅は、それぞれの検出器58,60および62と各々組み合
わされたフィルタ52,54および56の通過バンドの範囲内
で、コーティングシートのさまざまな部分から反射され
ている赤外線放射の量を示す。それから、上記振幅平均
化および振幅変調された検出信号の振幅は、信号処理回
路によって計測され、デジタル化され、そして、プリセ
スコントロールコンピュータ34へ送られる。コンピュー
タ34は、さらに、十分な以下で説明する式および技術を
利用して、ベースシート12上のコーティング材料24の基
礎重量を演算する。
第３図は、コーティングされていない紙シート12に対
する赤外線伝搬スペクトラム65および参照用の赤外線検
出器58、補正用の赤外線検出器62および測定用の赤外線
検出器60にそれぞれ組み合わせられた参照用のフィルタ
52、補正用のフィルタ56および測定用のフィルタ54に対
する通過バンドを示す。参照用のバンドパスフィルタ52
および測定用のバンドパスフィルタ54は、各通過バンド
のベース紙シート12による赤外線放射の平均吸収が実際
と等しいか、あるいは殆ど等しくするために選択され
る。この方法において、参照用の検出器58および計測用
の検出器60によって生成された信号は、コーティングさ
れていないシート12に対して等しく（または、非常に等
しく）なるであろう。一方、第４図は、乳剤に対する赤
外線伝搬スペクトラム72を示し、そして、この図に描か
れたように、測定用の検出器のフィルタ54の通過バンド
も、乳剤に対する強い吸収ピーク（または、最小の伝
搬）の範囲に落ちている。したがって、測定用の検出器
60からの出力は、コートされたシートとともに、基礎紙
シート12およびコーティング材料24の乳剤成分の両方に
よって生じる赤外線吸収を示すであろう。
する赤外線伝搬スペクトラム65および参照用の赤外線検
出器58、補正用の赤外線検出器62および測定用の赤外線
検出器60にそれぞれ組み合わせられた参照用のフィルタ
52、補正用のフィルタ56および測定用のフィルタ54に対
する通過バンドを示す。参照用のバンドパスフィルタ52
および測定用のバンドパスフィルタ54は、各通過バンド
のベース紙シート12による赤外線放射の平均吸収が実際
と等しいか、あるいは殆ど等しくするために選択され
る。この方法において、参照用の検出器58および計測用
の検出器60によって生成された信号は、コーティングさ
れていないシート12に対して等しく（または、非常に等
しく）なるであろう。一方、第４図は、乳剤に対する赤
外線伝搬スペクトラム72を示し、そして、この図に描か
れたように、測定用の検出器のフィルタ54の通過バンド
も、乳剤に対する強い吸収ピーク（または、最小の伝
搬）の範囲に落ちている。したがって、測定用の検出器
60からの出力は、コートされたシートとともに、基礎紙
シート12およびコーティング材料24の乳剤成分の両方に
よって生じる赤外線吸収を示すであろう。
その吸収ピークにおいてさえ、いかに典型的な濃度の
乳剤であっても、赤外線放射をほんの少し吸収する。し
たがって、乳剤のコーティング成分を原因とする吸収量
に関して、測定用の検出器60からのSN比は非常に低いの
で、測定用の検出器60、それ自身は、反射された赤外線
ビーム45によって、遭遇した乳剤の量を決定するために
実際に用いることができない。
乳剤であっても、赤外線放射をほんの少し吸収する。し
たがって、乳剤のコーティング成分を原因とする吸収量
に関して、測定用の検出器60からのSN比は非常に低いの
で、測定用の検出器60、それ自身は、反射された赤外線
ビーム45によって、遭遇した乳剤の量を決定するために
実際に用いることができない。
それにもかかわらず、本発明では、参照用の検出器58
および測定用の検出器60は、下にあるベース紙シート12
の作用を均一に受けるため、参照用の信号の強度と測定
用の信号の強度との比はコーティング材料24内の乳剤含
有量を表す信号を生じる。同様に、参照用および測定用
の信号の強度の違いは、コーティング材料24内の乳剤含
有量の指示をも提供する。さらに、参照用および測定用
の信号は、誤った同じ主光源に従いやすいため（すなわ
ち、シートの基礎重量の変化、光学通路の水分量および
ほこり）、測定用および参照用の信号の間の比または差
異は、上述した位相同期復調フィルタリング技術が有用
でないとしても、ベース紙シート12の上にある乳剤の量
の指示を高精度で提供するであろう。
および測定用の検出器60は、下にあるベース紙シート12
の作用を均一に受けるため、参照用の信号の強度と測定
用の信号の強度との比はコーティング材料24内の乳剤含
有量を表す信号を生じる。同様に、参照用および測定用
の信号の強度の違いは、コーティング材料24内の乳剤含
有量の指示をも提供する。さらに、参照用および測定用
の信号は、誤った同じ主光源に従いやすいため（すなわ
ち、シートの基礎重量の変化、光学通路の水分量および
ほこり）、測定用および参照用の信号の間の比または差
異は、上述した位相同期復調フィルタリング技術が有用
でないとしても、ベース紙シート12の上にある乳剤の量
の指示を高精度で提供するであろう。
コーティング重量センサ32をセットする際には、測定
通過バンドおよび参照通過バンドにおいて、ベースシー
ト12による赤外線放射の吸収を“平衡”すること、また
は均一にすることが重要である。既知の赤外線バンドパ
スフィルタは、誘電体コーティング材料で水晶基板をコ
ーティングすることによって作成される。この誘電体コ
ーティングの厚さは、フィルタのための通過バンドの中
心を決定する。したがって、誘電体フィルムの厚さを変
化することによって、フィルタは、赤外線スペクトラム
の所望する領域の通過バンドをもつことができる。ある
いはまた、上記通過バンドは、入射赤外線ビームが、表
面の法線から所定の角度でフィルタに当たるため、この
フィルタを傾けることによって、短波長へシフトさせる
ことができ、少なくともいくらか拡大することができ
る。この方法では、上記通過バンドは、参照用および測
定用のバンド内における放射のベースシート12による吸
収を確実に平衡するように、微妙に同調させられる。
通過バンドおよび参照通過バンドにおいて、ベースシー
ト12による赤外線放射の吸収を“平衡”すること、また
は均一にすることが重要である。既知の赤外線バンドパ
スフィルタは、誘電体コーティング材料で水晶基板をコ
ーティングすることによって作成される。この誘電体コ
ーティングの厚さは、フィルタのための通過バンドの中
心を決定する。したがって、誘電体フィルムの厚さを変
化することによって、フィルタは、赤外線スペクトラム
の所望する領域の通過バンドをもつことができる。ある
いはまた、上記通過バンドは、入射赤外線ビームが、表
面の法線から所定の角度でフィルタに当たるため、この
フィルタを傾けることによって、短波長へシフトさせる
ことができ、少なくともいくらか拡大することができ
る。この方法では、上記通過バンドは、参照用および測
定用のバンド内における放射のベースシート12による吸
収を確実に平衡するように、微妙に同調させられる。
前述したように、本発明のセンサ32をセットアップす
ると、赤外線バンドパスフィルタ52および54は、参照用
および測定用のバンド内において、ベース紙シート12に
よる赤外線放射の平均吸収を均一にするために、おそら
く傾けられ、かつ、選択される。一方、ある状況では、
参照用および測定用のバンド内において、上記吸収を確
実に平衡することは困難または不可能であろう。この結
果、参照用の検出信号と測定用の検出信号の間の比また
は差異は、ベースシート12の基礎重量の変動の影響、ま
たはベースシート12の水分含有量を完全に無効にできな
い。この状況において、第３の補正用の検出器62は、活
用され得る。この補正用の検出器62および結合フィルタ
56を第２図に示す。補正用の検出器62は、測定通過バン
ドおよび参照通過バンドの波長の間に、紙に対する伝搬
ピーク（の位置）に通過バンド（第３図のイラスト）を
有している赤外線バンドパスフィルタ56とともに使われ
ている。補正用のフィルタ56のための通過バンドは、乳
剤によってほんの少し吸収される赤外線スペクトラムの
位置に選ばれる。したがって、補正用の検出器62の出力
信号は、ベースシート12の基礎重量を主に示す。参照用
および測定用の検出器が確実に平衡されない状況におい
ては、補正用の検出器62の出力信号は、例えば、次の式
で、有効に、不均衡を数学的に修正するために使用でき
る。
ると、赤外線バンドパスフィルタ52および54は、参照用
および測定用のバンド内において、ベース紙シート12に
よる赤外線放射の平均吸収を均一にするために、おそら
く傾けられ、かつ、選択される。一方、ある状況では、
参照用および測定用のバンド内において、上記吸収を確
実に平衡することは困難または不可能であろう。この結
果、参照用の検出信号と測定用の検出信号の間の比また
は差異は、ベースシート12の基礎重量の変動の影響、ま
たはベースシート12の水分含有量を完全に無効にできな
い。この状況において、第３の補正用の検出器62は、活
用され得る。この補正用の検出器62および結合フィルタ
56を第２図に示す。補正用の検出器62は、測定通過バン
ドおよび参照通過バンドの波長の間に、紙に対する伝搬
ピーク（の位置）に通過バンド（第３図のイラスト）を
有している赤外線バンドパスフィルタ56とともに使われ
ている。補正用のフィルタ56のための通過バンドは、乳
剤によってほんの少し吸収される赤外線スペクトラムの
位置に選ばれる。したがって、補正用の検出器62の出力
信号は、ベースシート12の基礎重量を主に示す。参照用
および測定用の検出器が確実に平衡されない状況におい
ては、補正用の検出器62の出力信号は、例えば、次の式
で、有効に、不均衡を数学的に修正するために使用でき
る。
BWC＝Ａ（1/IMES−1/IREF）＋BMICORR （１） ここで、 BWC＝ベースシート上のコーティング材料の基礎重
量； IMES＝計測用の検出器からの出力信号の値； ICORR＝補正用の検出器からの出力信号の値； そして、 ＡおよびＢ＝定数、である。
量； IMES＝計測用の検出器からの出力信号の値； ICORR＝補正用の検出器からの出力信号の値； そして、 ＡおよびＢ＝定数、である。
ＡおよびＢは、経験的に決定され、かつ、さまざまな
検出信号をコーティング基礎重量に関連づける。これら
の定数の値は、既知の曲線合わせ技術（Curve fitting
技術）によって決定される。
検出信号をコーティング基礎重量に関連づける。これら
の定数の値は、既知の曲線合わせ技術（Curve fitting
技術）によって決定される。
IMES,IREFおよびICORRの値は、測定、参照および補正
通過バンドの各々において、コーティングされたシート
を通る赤外線放射の伝搬に比例する。
通過バンドの各々において、コーティングされたシート
を通る赤外線放射の伝搬に比例する。
ベース紙シートのための参照用および測定用検出器の
感度が基礎シートの基礎重量および水分量の変化に対し
ての所望の感度を生成するためにほぼ均一化されると、
（１）式のB/ICORR項は小さくなり、そして、時々除か
れるであろう。
感度が基礎シートの基礎重量および水分量の変化に対し
ての所望の感度を生成するためにほぼ均一化されると、
（１）式のB/ICORR項は小さくなり、そして、時々除か
れるであろう。
（１）式は、コーティング材料の基礎重量を決定する
参照用および計測用の検出器からの出力信号の間の差異
に基づく。しかし、前述したように、それら２つの信号
の比を用いてコーティング基礎重量を決定することもま
た可能である。この後者の場合には、次の式が用いられ
る。
参照用および計測用の検出器からの出力信号の間の差異
に基づく。しかし、前述したように、それら２つの信号
の比を用いてコーティング基礎重量を決定することもま
た可能である。この後者の場合には、次の式が用いられ
る。
ここで、BWC,IMES,IREFおよびICORRは、（１）式のも
のと同じである。
のと同じである。
Ｃは、経験的に決定された定数であり、この定数はさ
まざまな検出信号をコーティング基礎重量に関連づけ
る。
まざまな検出信号をコーティング基礎重量に関連づけ
る。
そして、Ｓは、経験的に決定されたグラフの傾きに等
しく、このグラフは、コーティングされていないシート
材のさまざまなベースシート基礎重量に対して、横軸上
のICORR/IREFに対して縦軸上にIREF/IMESをプロットし
てある。
しく、このグラフは、コーティングされていないシート
材のさまざまなベースシート基礎重量に対して、横軸上
のICORR/IREFに対して縦軸上にIREF/IMESをプロットし
てある。
上記、 の項は、参照および計測バンドの範囲における赤外線放
射のベースシートの吸収のいかなる不均衡に対しても
（２）式を適合させる。
射のベースシートの吸収のいかなる不均衡に対しても
（２）式を適合させる。
したがって、これらの２つのバンドにおける赤外線放
射のベースシートによる吸収がほとんど平衡すると、
（１）式は、 BWC＝Ｃ（IREF/IMES−１） （３） と簡潔になる。
射のベースシートによる吸収がほとんど平衡すると、
（１）式は、 BWC＝Ｃ（IREF/IMES−１） （３） と簡潔になる。
コンピュータ（図示略）は、コーティング重量センサ
32と共同させられ、各スライスのための基礎重量計算を
行うためだけに使われる。一方、多くの現在の製紙装置
は、高度に自動化されており、プロセス制御コンピュー
タ34（第1a図）を備えている。これらの製紙装置では、
本発明の赤外線コーティングセンサ32によって生成され
る複数の信号は、上述したように、それぞれの交差方向
のスライスの場所におけるシート12に塗布されているコ
ーティング材料24の量の計算のために、好ましくは、信
号処理回路35を通して、製紙装置の中央プロセス制御コ
ンピュータ34へ供給される。それから、これらの計算を
基づいて、プロセス制御コンピュータ34は、各々の交差
方向の位置におけるベースシート12に塗布されたコーテ
ィング材料14の量を選択的に変更させるために、刃18に
沿って各スライスに取り付けられたコーティング制御刃
アクチュエータ26を選択的に動作させるために、信号を
生成するべくアクチュエータコントローラ36を導く。
32と共同させられ、各スライスのための基礎重量計算を
行うためだけに使われる。一方、多くの現在の製紙装置
は、高度に自動化されており、プロセス制御コンピュー
タ34（第1a図）を備えている。これらの製紙装置では、
本発明の赤外線コーティングセンサ32によって生成され
る複数の信号は、上述したように、それぞれの交差方向
のスライスの場所におけるシート12に塗布されているコ
ーティング材料24の量の計算のために、好ましくは、信
号処理回路35を通して、製紙装置の中央プロセス制御コ
ンピュータ34へ供給される。それから、これらの計算を
基づいて、プロセス制御コンピュータ34は、各々の交差
方向の位置におけるベースシート12に塗布されたコーテ
ィング材料14の量を選択的に変更させるために、刃18に
沿って各スライスに取り付けられたコーティング制御刃
アクチュエータ26を選択的に動作させるために、信号を
生成するべくアクチュエータコントローラ36を導く。
参照用、計測用および補正用バンドパスフィルタの通
過バンドのために選択された中心波長は、各々、2.09μ
ｍ、2.30μｍおよび2.23μｍである。それらの各々に対
するバンド幅は、好ましくは、約0.05μｍであるが、各
検出器において、所望する信号の強度およびバランスを
得るために必要とされるなら、広くも狭くもできる。
過バンドのために選択された中心波長は、各々、2.09μ
ｍ、2.30μｍおよび2.23μｍである。それらの各々に対
するバンド幅は、好ましくは、約0.05μｍであるが、各
検出器において、所望する信号の強度およびバランスを
得るために必要とされるなら、広くも狭くもできる。
第２図においては、反射型赤外線コーティングセンサ
32、シート表面へ法線80から10゜の角度で、コーティン
グされたシート12に向かう赤外線放射のビーム43の方向
を示す。さらに、コーティング材料24の表面からの赤外
線放射の強い反射を避けるべく、センサ32の受光部42
は、赤外線源38のように、法線80の同じ側から15゜の角
度で、コーティングされたシートから反射される赤外線
放射を検出するために設置される。
32、シート表面へ法線80から10゜の角度で、コーティン
グされたシート12に向かう赤外線放射のビーム43の方向
を示す。さらに、コーティング材料24の表面からの赤外
線放射の強い反射を避けるべく、センサ32の受光部42
は、赤外線源38のように、法線80の同じ側から15゜の角
度で、コーティングされたシートから反射される赤外線
放射を検出するために設置される。
経済的および環境の関係から、製紙工業は、再生紙を
ますます利用している。この再生紙は、再生処理の間、
再生されたベースシートに混入されていたシートコーテ
ィング材料として、もともと塗布されていたであろう乳
剤と同じくらい、もとのシート材料上に印刷するために
使われたインクからのカーボンを含んでいるかも知れな
い。
ますます利用している。この再生紙は、再生処理の間、
再生されたベースシートに混入されていたシートコーテ
ィング材料として、もともと塗布されていたであろう乳
剤と同じくらい、もとのシート材料上に印刷するために
使われたインクからのカーボンを含んでいるかも知れな
い。
本発明の利点は、インクに関連するカーボンが赤外線
スペクトラムのために、全体の領域を横切って、同等の
効果を有する赤外線放射を吸収することにある。したが
って、本発明の操作の間には、カーボンに基づくインク
を含む再生紙が製造過程に混入させられる時に、参照用
および測定用の検出器58および60を再び平衡させる必要
がない。
スペクトラムのために、全体の領域を横切って、同等の
効果を有する赤外線放射を吸収することにある。したが
って、本発明の操作の間には、カーボンに基づくインク
を含む再生紙が製造過程に混入させられる時に、参照用
および測定用の検出器58および60を再び平衡させる必要
がない。
一方、乳剤もまた同様に、ベースシートに混入される
ことが起こるかも知れない。この場合には、上述した第
１の赤外線センサ32とこれと類似またはまったく同様の
第２の赤外線センサ（図示略）が、ベースシートに対す
るコーティング材料14の塗布の前に紙コーティング行程
の場所に設置される。この第２のセンサは、コーティン
グされていないベースシートに隣接して配置され、第１
のセンサに対して上述したように、全く同一の方法でベ
ースシート内の乳剤の量を測定するために利用される。
この場合には、プロセス制御コンピュータ34は、第２の
センサから信号を受け取り、ベースシート内に混入した
乳剤の量を計算し、そして、この乳剤の測定値を、第１
のコーティングセンサ32によってコンピュータ34へ供給
された信号からの乳剤の測定結果から減算する。この減
算からの差異結果は、再生基盤紙シートへ塗布されたコ
ーティング材料内の乳剤の量を表している。コーティン
グ制御は、前述したものと同一方法で制御される。
ことが起こるかも知れない。この場合には、上述した第
１の赤外線センサ32とこれと類似またはまったく同様の
第２の赤外線センサ（図示略）が、ベースシートに対す
るコーティング材料14の塗布の前に紙コーティング行程
の場所に設置される。この第２のセンサは、コーティン
グされていないベースシートに隣接して配置され、第１
のセンサに対して上述したように、全く同一の方法でベ
ースシート内の乳剤の量を測定するために利用される。
この場合には、プロセス制御コンピュータ34は、第２の
センサから信号を受け取り、ベースシート内に混入した
乳剤の量を計算し、そして、この乳剤の測定値を、第１
のコーティングセンサ32によってコンピュータ34へ供給
された信号からの乳剤の測定結果から減算する。この減
算からの差異結果は、再生基盤紙シートへ塗布されたコ
ーティング材料内の乳剤の量を表している。コーティン
グ制御は、前述したものと同一方法で制御される。
最後に、前述したように、乳剤は、一般に、ダイス
（dices）、充填材などのような他の化学成分のいくつ
かを含むコーティング材料内のバインダとして活用され
る。これらの成分は、コーティング材料の乳剤成分とと
もに、既知で、かつ予め決められた割合で一緒に混合さ
れる。したがって、シートを覆う乳剤成分の量を決定す
ることによって、システムプロセス制御コンピュータ
は、上記乳剤成分に対するコーティング材料の他成分の
既知の割合からシート上の全コーティング材料混合物の
全量をも決定できる。
（dices）、充填材などのような他の化学成分のいくつ
かを含むコーティング材料内のバインダとして活用され
る。これらの成分は、コーティング材料の乳剤成分とと
もに、既知で、かつ予め決められた割合で一緒に混合さ
れる。したがって、シートを覆う乳剤成分の量を決定す
ることによって、システムプロセス制御コンピュータ
は、上記乳剤成分に対するコーティング材料の他成分の
既知の割合からシート上の全コーティング材料混合物の
全量をも決定できる。
なお、本発明の一実施例の詳細は上述されているが、
上記実施例は、本発明の精神および範囲からそれてさま
ざまな変更がされるであろうことが理解される。例え
ば、非カーボンコピー用紙に対するマイクロカプセルに
入れられたインクを含むコーティング材料において、本
発明は、カプセルに入れられた材料内の乳剤の測定に基
づいて、そのような紙へ塗布されたインクの量を測定お
よび制御するため、上述したように利用できる。さら
に、本発明は、紙、乳剤をもとにしたコーティング材
料、または赤外線放射に使われるとは限らない。本発明
は、赤外線領域以外の電磁スペクトラムの領域に対して
も同じくらい、他の基盤材料および他のコーティング材
料に対してもよく適用できる。さらに、参照領域の範囲
内の放射線は、選択されたコーティング成分によって、
ほんの少し吸収されるために、参照波長領域を選択する
ことが一般に望まれるが、選択されたコーティング成分
による吸収を単に不均一に感じる第１および第２の波長
領域内の放射は、この本発明を具体化する装置の操作に
とって十分である。ゆえに、本発明の範囲は、この明細
書に詳細に述べられた実施例に限定されない。
上記実施例は、本発明の精神および範囲からそれてさま
ざまな変更がされるであろうことが理解される。例え
ば、非カーボンコピー用紙に対するマイクロカプセルに
入れられたインクを含むコーティング材料において、本
発明は、カプセルに入れられた材料内の乳剤の測定に基
づいて、そのような紙へ塗布されたインクの量を測定お
よび制御するため、上述したように利用できる。さら
に、本発明は、紙、乳剤をもとにしたコーティング材
料、または赤外線放射に使われるとは限らない。本発明
は、赤外線領域以外の電磁スペクトラムの領域に対して
も同じくらい、他の基盤材料および他のコーティング材
料に対してもよく適用できる。さらに、参照領域の範囲
内の放射線は、選択されたコーティング成分によって、
ほんの少し吸収されるために、参照波長領域を選択する
ことが一般に望まれるが、選択されたコーティング成分
による吸収を単に不均一に感じる第１および第２の波長
領域内の放射は、この本発明を具体化する装置の操作に
とって十分である。ゆえに、本発明の範囲は、この明細
書に詳細に述べられた実施例に限定されない。
「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、簡単で、安
価で、より正確で、危険の少なくすることができる利点
が得られる。
価で、より正確で、危険の少なくすることができる利点
が得られる。
第1a図はこの発明による走査反射型赤外線コーティング
センサに用いられる紙コーティング処理の概略斜視図、
第1b図は第1a図のシートの非コート部分の拡大図、第1c
図は第1a図のコーティングされた部分の拡大図、第２図
は第1a図の反射型赤外線コーティングセンサの概略断面
図、第３図は非コート紙シートに対する赤外線伝搬スペ
クトラム、第４図は典型的なシート−コーティング材料
の乳剤型バインダ成分に対する赤外線伝搬スペクトラム
である。 12……紙シート、14,24……コーティング材料、16……
支持ロール、18……刃、20……間隙、26……アクチュエ
ータ、32……反射型赤外線コーティング重量センサ、34
……システムプロセス制御コンピュータ、35……信号処
理回路、36……アクチュエータコントローラ、38……赤
外線光源、58……参照用の検出器、60……測定用の検出
器、62……補正用の検出器、52……参照用のバンドパス
フィルタ、54……測定用のバンドパスフィルタ、56……
補正用のバンドパスフィルタ。
センサに用いられる紙コーティング処理の概略斜視図、
第1b図は第1a図のシートの非コート部分の拡大図、第1c
図は第1a図のコーティングされた部分の拡大図、第２図
は第1a図の反射型赤外線コーティングセンサの概略断面
図、第３図は非コート紙シートに対する赤外線伝搬スペ
クトラム、第４図は典型的なシート−コーティング材料
の乳剤型バインダ成分に対する赤外線伝搬スペクトラム
である。 12……紙シート、14,24……コーティング材料、16……
支持ロール、18……刃、20……間隙、26……アクチュエ
ータ、32……反射型赤外線コーティング重量センサ、34
……システムプロセス制御コンピュータ、35……信号処
理回路、36……アクチュエータコントローラ、38……赤
外線光源、58……参照用の検出器、60……測定用の検出
器、62……補正用の検出器、52……参照用のバンドパス
フィルタ、54……測定用のバンドパスフィルタ、56……
補正用のバンドパスフィルタ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−24147（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−146851（ＪＰ，Ａ) 特公 昭58−9362（ＪＰ，Ｂ２) 米国特許4732776（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01G 9/00 G01G 17/02
Claims (17)
- 【請求項１】紙（12）のシートにコーティングする材料
（24）内に存在するラテックス成分量を決定する装置で
あって、 コーティングされた紙シートに赤外線からなる放射線ビ
ームをあてるように配置された放射線源（38）と、前記
紙シートから出てくるビームの少なくとも一部を受ける
ように配置された受信部（42）とを含むセンサ（32）
と、該センサに接続され、センサの出力する信号に基づ
いて前記コーティング材料内のラテックス成分量を計算
するコンピュータ（34）とを含み、 前記受信部に、受けたビームを複数のビームに分割する
ビームスプリッタ（44）と、これら分割されたビームの
各光路に配置されるフィルタ（52,54）と、各フィルタ
を通過したビームを検出する複数の検出器（58,60）と
が設けられ、 前記フィルタが、放射線スペクトルの第１および第２の
波長領域における放射線をそれぞれ通過させ、 前記検出器が、前記第１および第２の波長領域における
放射線量を示す第１および第２の信号を生成し、 前記第１および第２の波長領域は、（ａ）該第１の波長
領域における紙シートによる放射線の平均吸収が、第２
の波長領域における平均吸収に概略等しく、（ｂ）第１
の波長領域におけるラテックス成分による放射線の平均
吸収が、第２の波長領域におけるラテックス成分による
放射線の平均吸収とは異なるように選択されていること
を特徴とする装置。 - 【請求項２】前記第１の波長領域は、2.09μｍ付近にほ
ぼ中心が置かれ、前記第２の波長領域は、2.30μｍ付近
にほぼ中心が置かれることを特徴とする請求項１記載の
装置。 - 【請求項３】前記コンピュータが、前記第１および第２
の信号に基づいて、前記紙シートをコーティングする材
料の量を計算するように適合されていることを特徴とす
る請求項１記載の装置。 - 【請求項４】前記受信部が、１つの直線に沿って前後
に、該受信部を走査させる走査機構に取り付けられ、前
記コンピュータが、前記第１および第２の信号に基づい
て、前記走査する受信部により横切られる紙シートの種
々の位置における紙シートをコーティングする材料の量
を決定するように適合されていることを特徴とする請求
項１記載の装置。 - 【請求項５】前記受信部が、赤外線スペクトルの、別個
の第３の波長領域における放射線を通過させるフィルタ
（56）と該フィルタを通過した第３の波長領域の放射線
を検出する検出器（62）とをさらに具備し、前記紙シー
トの基礎重量を示す第３の信号をそこから生成するよう
に構成され、前記コンピュータが、前記第１、第２およ
び第３の信号に基づいて前記紙シートをコーティングす
る材料の量を決定するようにプログラムされていること
を特徴とする請求項３記載の装置。 - 【請求項６】紙シート（12）をコーティングする材料
（24）内に存在するラテックスの量を決定する方法であ
って、少なくとも第１および第２の別々の波長領域にお
ける波長を含む赤外線の放射ビームを、コーティングさ
れた紙シート（12）に照射するステップと、該紙シート
から出てくるビームをビームスプリッタ（44）により複
数のビームに分割し、分割された各ビームを別個のフィ
ルタ（52,54）を通過させて別個の検出器（58,60）に入
射させることにより、前記第１および第２の波長領域に
おける放射線量を受信部（42）によって検出するステッ
プと、それによって、第１および第２の信号を発生する
ステップと、該第１および第２の信号に基づいて前記コ
ーティング材料（24）内のラテックスの量を計算するス
テップとを具備し、前記第１および第２の信号が、前記
第１および第２の波長領域における放射線量をそれぞれ
示し、前記第１および第２の波長領域は、（ａ）該第１
の波長領域における紙シートによる放射線の平均吸収
が、第２の波長領域における紙シートによる放射線の平
均吸収に概略等しく、（ｂ）第１の波長領域におけるラ
テックス成分による放射線の平均吸収が、第２の波長領
域におけるラテックス成分による放射線の平均吸収とは
異なるように選択されていることを特徴とする方法。 - 【請求項７】前記第１および第２の信号に基づいて、紙
シート（12）をコーティングする材料（24）の量を計算
するステップをさらに具備することを特徴とする請求項
６記載の方法。 - 【請求項８】前記受信部（42）を１つの直線に沿って前
後に走査させるステップをさらに具備し、前記紙シート
（32）をコーティングする材料（24）の量が、前記第１
および第２の信号に基づいて前記走査する受信部により
横切られる紙シート（12）の種々の位置において計算さ
れることを特徴とする請求項６記載の方法。 - 【請求項９】前記赤外線の放射ビームが、少なくとも第
３の波長領域を含み、前記受信部（42）が、紙シート
（24）の一部の基礎重量を示す第３の信号をそこから生
成するために、第３の波長領域におけるコーティングさ
れた紙シート（12）から出てくる放射線を、他のフィル
タ（56）を通過させて他の検出器（62）に入射させるこ
とにより検出し、該紙シートをコーティングする材料
（24）の量が、第１、第２および第３の信号に基づいて
計算されることを特徴とする請求項７記載の方法。 - 【請求項１０】紙シート（12）をコーティングするマイ
クロカプセルに入れたインク材料（24）内に存在するラ
テックス材料の量を決定する装置であって、コーティン
グされた紙シートに赤外線の放射線ビームをあてるよう
に配置された放射線源と、紙シートから出てくるビーム
の少なくとも一部を検出するように配置された受信部
（42）とを含むセンサ（32）と、該センサに接続され、
センサの出力する信号に基づいて前記コーティングする
マイクロカプセルに入れた材料内のラテックス材料の量
を計算するコンピュータ（34）とを含み、 前記受信部に、受けたビームを複数のビームに分割する
ビームスプリッタ（44）と、これら分割されたビームの
各光路に配置されるフィルタ（52,54）と、各フィルタ
を通過したビームをそれぞれ検出する複数の検出器（5
8,60）とが設けられ、 前記フィルタが、放射線スペクトルの第１および第２の
波長領域における放射線量をそれぞれ通過させ、 前記検出器が、前記第１および第２の波長領域における
放射線量を示す第１および第２の信号を生成し、 前記第１および第２の波長領域が、（ａ）該第１の波長
領域における紙シートによる放射線の平均吸収が、第２
の波長領域における平均吸収に概略等しく、（ｂ）第１
の波長領域におけるラテックス成分による放射線の平均
吸収が、第２の波長領域におけるラテックス成分による
放射線の平均吸収とは異なるように選択されていること
を特徴とする装置。 - 【請求項１１】前記コンピュータが、前記紙シートをコ
ーティングするマイクロカプセルに入れたインク材料の
量を、第１および第２の信号に基づいて計算するように
適合されていることを特徴とする請求項10記載の装置。 - 【請求項１２】前記受信部が、該受信部を１つの直線に
沿って前後に走査させるための走査機構に取り付けら
れ、前記コンピュータが前記第１および第２の信号に基
づいて前記走査する受信部により横切られる紙シートの
種々の位置における紙シートをコーティングするマイク
ロカプセルに入れたインク材料の量を決定するように適
合されていることを特徴とする請求項10記載の装置。 - 【請求項１３】前記受信部は、前記赤外線スペクトルの
別の第３の波長領域における放射線を通過させるフィル
タ（56）と該フィルタを通過した第３の波長領域の放射
線を検出する検出器（62）とをさらに具備し、そこか
ら、紙シートの一部の基礎重量を示す第３の信号を生成
するように構成され、 前記コンピュータが、前記第１、第２および第３の信号
に基づいて前記紙シートをコーティングするマイクロカ
プセルに入れたインク材料の量を決定するようにプログ
ラムされていることを特徴とする請求項11記載の装置。 - 【請求項１４】紙シート（12）をコーティングするマイ
クロカプセルに入れたインク材料内に存在するラテック
ス材料の量を決定する方法であって、コーティングされ
た紙シート（12）に、少なくとも第１および第２の別々
の波長領域における波長を含む赤外線の放射ビーム（4
3）を照射するステップと、該紙シートから出てくるビ
ームをビームスプリッタにより複数のビームに分割し、
分割された各ビームを別個のフィルタを通過させて別個
の検出器に入射させることにより、前記第１および第２
の波長領域における放射線量を受信部（42）によって検
出するステップと、それによって、第１および第２の信
号を受信部（42）により生成するステップと、前記第１
および第２の信号に基づいて前記マイクロカプセルに入
れたインクコーティング材料内のラテックス材料の量を
計算するステップとを具備し、 該第１および第２の信号が、第１および第２の波長領域
における放射線の量をそれぞれ示し、 該第１および第２の波長領域は、（ａ）該第１の波長領
域における紙シートによる放射線の平均吸収が、第２の
波長領域における紙シートによる平均吸収に概略等し
く、（ｂ）第１の波長領域におけるラテックス材料によ
る放射線の平均吸収が、第２の波長領域におけるラテッ
クス材料による放射線の平均吸収とは異なるように選択
されることを特徴とする方法。 - 【請求項１５】前記第１および第２の信号に基づいて紙
シートをコーティングするマイクロカプセルに入れたイ
ンク材料の量を計算するステップをさらに具備すること
を特徴とする請求項14記載の方法。 - 【請求項１６】前記受信部を１つの直線に沿って前後に
走査させるステップをさらに具備し、前記紙シートをコ
ーティングするマイクロカプセルに入れたインク材料の
量が、前記走査する受信部により横切られる紙シートの
種々の位置において、第１および第２の信号に基づいて
計算されることを特徴とする請求項14記載の方法。 - 【請求項１７】赤外線の放射ビームが、少なくとも第３
の波長領域を含み、前記受信部が、紙シートの一部の基
礎重量を示す第３の信号をそこから生成するために、第
３の波長領域におけるコーティングされた紙シート（1
2）から出てくる放射線を、フィルタ（56）を通過させ
て第３の検出器（62）に入射させることにより検出し、
紙シートをコーティングするマイクロカプセルに入れた
インク材料の量が、第１、第２および第３の信号に基づ
いて計算されることを特徴とする請求項15記載の方法。
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