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発明の名称 液体吸収性測定装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−10602(P2007−10602A)
公開日 平成19年1月18日(2007.1.18)
出願番号 特願2005−194649(P2005−194649)
出願日 平成17年7月4日(2005.7.4)
代理人 【識別番号】100095728
【弁理士】
【氏名又は名称】上柳 雅誉
発明者 金田 秀将 / 柴谷 正也 / 大西 弘幸
要約 課題
従来の自動走査吸液計が有する利点を有すると共に、温度による吸収挙動の変化を正確且つ簡便に測定することができ、また、温度による測定結果のばらつきが少ない液体吸収性測定装置を提供すること。

解決手段
ターンテーブル11と、該ターンテーブル11上に載置された測定用紙M上を走査する給液ヘッド13と、該給液ヘッド13と連通し、該測定用紙Mに毛管吸収させる液体が内部に導入される連通管16と、該連通管16の内部の液面周縁部に生じる該液体のメニスカスを検知し、該メニスカスの該毛管吸収に伴う移動に関する情報に基づいて該測定用紙Mの液体吸収量を測定する測定機構とを備えた液体吸収性測定装置において、 上記ターンテーブル11上の上記測定用紙Mを加熱する用紙加熱手段40と、上記連通管16の内部の上記液体を加熱する液体加熱手段50と、これらの加熱手段を制御する制御手段30とを備える。
特許請求の範囲
【請求項1】
紙等の液体吸収挙動を測定するための装置で、ターンテーブルと、該ターンテーブル上に載置された測定用紙上を走査する給液ヘッドと、該給液ヘッドと連通し、該測定用紙に毛管吸収させる液体が内部に導入される連通管と、該連通管の内部の液面周縁部に生じる該液体のメニスカスを検知し、該メニスカスの該毛管吸収に伴う移動に関する情報に基づいて該測定用紙の液体吸収量を測定する測定機構とを備えた液体吸収性測定装置において、
上記ターンテーブル上の上記測定用紙を加熱する用紙加熱手段と、上記連通管の内部にある上記液体を加熱する液体加熱手段と、これらの加熱手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする液体吸収性測定装置。
【請求項2】
上記用紙加熱手段は、上記ターンテーブルに内蔵されており、該用紙加熱手段により該ターンテーブル上に載置された上記測定用紙が加熱されるようになしてあることを特徴とする請求項1記載の液体吸収性測定装置。
【請求項3】
上記液体加熱手段は、被加熱体を収容して加熱を行う加熱室を具備しており、少なくとも上記連通管における上記液体の導入部分が、該加熱室に収容されていることを特徴とする請求項1又は2記載の液体吸収性測定装置。
【請求項4】
上記液体加熱手段としてのヒーターが、少なくとも上記連通管における上記液体の導入部分の周囲に設けられていることを特徴とする請求項1又は2記載の液体吸収性測定装置。

発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、紙等の液体吸収挙動を測定するための装置に関する。
【背景技術】
【0002】
印刷においてインクの紙への吸収挙動は印刷品質に大きな影響を及ぼす。従って、インク、あるいはその主溶媒である水や油等の吸収速度を測定することは非常に重要である。インクが紙に接触してから吸収されるまでの時間は非常に短く、このような短時間における紙の液体吸収挙動を測定する方法として、ブリストー法(JAPAN TAPPI 紙パルプ試験方法 No.51:2000)が知られている。ブリストー法は、回転ホイールや給液ヘッド等を具備するブリストー装置を用いた測定方法で、回転している回転ホイールの周面に固定された測定用紙に、一定量の液体が収容された給液ヘッドを当接させることにより、測定用紙に液体を毛管吸収させる。そして、給液ヘッドの開口部の走査方向に沿った長さ、ホイールの周速、液体の吸収により測定用紙上に形成された液体のトレース(転移帯)の長さ及び幅などから、吸収時間、単位面積当たりの吸収量、吸収曲線(ブリストー曲線)が求められる。しかし、ブリストー装置を用いた測定は、多大な手間と時間がかかる、多量の試験片を必要とする、トレース長の計測精度に劣る等の問題があった。
【0003】
上記問題を解決すべく、ブリストー法の原理に基づく液体吸収性測定装置として、近年、自動走査吸液計(動的走査吸液計)が開発された(例えば、熊谷理器工業株式会社製の自動走査吸液計「KM500WIN」)。
【0004】
以下に、この自動走査吸液計について図3及び図4を参照しながら説明する。図3は、自動走査吸液計の斜視図、図4は、図3に示す自動走査吸液計の制御構成を示す図である。図示の自動走査吸液計は、レコードプレイヤーに類似した外観を有しており、測定用紙Mが載置されるターンテーブル11と、該ターンテーブル11を回転駆動させると共に水平方向にスライド移動させるテーブル駆動部12と、該ターンテーブル11上に載置された測定用紙M上を走査する給液ヘッド13と、該給液ヘッド13が取り付けられた走査アーム14と、該走査アームを駆動するアーム駆動部15と、該給液ヘッド13と連通し、測定用紙Mに毛管吸収させる液体が内部に導入される連通管16と、該連通管16の内部の液面周縁部に生じる該液体のメニスカスの移動を光学的に検知する自走式のメニスカスセンサ17と、該メニスカスセンサ17を自走させるセンサ駆動部18と、連通管16における液体のメニスカスの移動量を表示する表示装置19と、これらの機器をコントロール用信号線を介して制御する制御手段である制御部20とを含んで構成されている。
【0005】
ターンテーブル11は、図示しないモータ等から構成されるテーブル駆動部12によって、回転軸を回転中心として所定の周速で回転(自転)すると共に、水平方向にスライド移動する。走査アーム14は、図示しないモータ等から構成されるアーム駆動部15によって、その先端に取り付けられた給液ヘッド13を、ターンテーブル11に対して上下動させる。
【0006】
連通管16のうち、メニスカスセンサ17によってメニスカスが検知される部分は、ガラス管161から形成されており、連通管16のその他の部分は、テフロン(登録商標)などから形成された樹脂製のチューブ162から形成されている。チューブ162には、コック21,22,23が取り付けてあり、これらのコックを使って連通管16への液体の導入又は排出を行なうことができる。連通管16の内部への液体の導入は、シリンジ24,25を使って行なわれる。通常、ガラス管161及びチューブ162におけるコック23(給液ヘッドから最も離れたコック)よりガラス管161側の部分には、メニスカスの検知を容易にするため、水が導入され、チューブ162のその他の部分には、測定用紙Mに毛管吸収させる液体(例えばインク)が導入される。
【0007】
メニスカスセンサ17は、ガラス管161を挟んで平行に設けられた2本のレール26,27によって案内支持されており、図示しないモータ等から構成されるセンサ駆動部18によって、ガラス管161に沿って自走可能に構成されている。
【0008】
また、図示の自動走査吸液計においては、ターンテーブル11及び走査アーム14の動作並びにメニスカスセンサ17を用いたメニスカスの移動に基づく液体吸収性の測定を自動化するために、その自動制御機構としてホストコンピュータ30を設置している。メニスカスの移動に基づく液体吸収性の測定は、メニスカスセンサ17と、センサ駆動部18と、ホストコンピュータ30とを含んで構成される測定機構によって行われ、該測定機構は、連通管16(ガラス管161)の内部の液面周縁部に生じる液体のメニスカスを検知し、測定用紙Mによる該液体の毛管吸収に伴う該メニスカスの移動に関する情報(メニスカスの移動量、移動速度)に基づいて、測定用紙の液体吸収量を測定する。ホストコンピュータ30の制御部31と自動走査吸液計本体の制御部20とは電気的に接続されており、該制御部31からの出力信号により自動制御測定を行なう。
【0009】
上述の如き構成の自動走査吸液計においては、ターンテーブル11を回転させると共に該ターンテーブル11上に載置された測定用紙Mに給液ヘッド13を接触させて、連通管16の内部に導入された液体を測定用紙Mに毛管吸収させる。ターンテーブル11は、ホストコンピュータ30の制御により、回転と同期して水平にスライドし、この動作によって給液ヘッド13は、測定用紙M上を内方から外方に向かってらせん状に走査する。また、ターンテーブル11の回転速度は一定のパターンに従い加速される。
【0010】
測定用紙Mによる液体の毛管吸収により、連通管16(ガラス管161)の内部の液面周縁部に生じるメニスカスが、給液ヘッド13に向かって移動する。ホストコンピュータ30は、この毛管吸収に伴うメニスカスの移動に関する情報に基づいて液体吸収性を測定する。図示の自動走査吸液計においては、メニスカスセンサ17により、ガラス管161の内部を移動するメニスカスにレーザー光を照射し、メニスカスからの散乱光の周波数が、メニスカスの移動速度に比例してシフトする効果(ドップラー効果)を利用して、メニスカスの移動速度を測定する。そして、この移動速度(メニスカスの毛管吸収に伴う移動に関する情報)に基づいて、測定用紙Mによる液体吸収量を測定する。測定結果は、ホストコンピュータ30の表示機構32に表示される。
【0011】
上述の自動走査吸液計は、測定用紙のサイズが従来のブリストー装置で使用するものに比して小さくて済む、一回の走査距離を非常に長くできる、一回の測定で走査速度を自由に変更できるため測定用紙を取り替える必要が無い、吸収量はメニスカスの移動に基づいて正確に自動測定されるため計測精度が高い、等の従来のブリストー装置にはない利点を数多く有しており、各種印刷用紙の開発等に幅広く利用されている(例えば、特許文献1〜3参照)。
【0012】
ところで、インクの印刷用紙への吸収挙動は、インクや紙の温度に影響されやすく、インク及び印刷用紙自体は変えずにこれらの温度のみを変えて印刷を行なうと、温度によって印刷品質に差が出る場合がある。従って、インクや紙の温度による吸収挙動の変化を測定することは非常に重要である。しかし、上述の自動走査吸液計は、このような温度による吸収挙動の変化を正確且つ簡便に測定することはできなかった。また、上述の自動走査吸液計は、測定室の室温によって測定結果にばらつきが生じるおそれがあった。
【0013】
【特許文献1】特開2005−88483号公報
【特許文献2】特開2000−238414号公報
【特許文献3】特開平10−131091号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0014】
従って、本発明の目的は、従来の自動走査吸液計が有する利点を有すると共に、温度による吸収挙動の変化を正確且つ簡便に測定することができ、また、温度による測定結果のばらつきが少ない液体吸収性測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0015】
本発明は、紙等の液体吸収挙動を測定するための装置で、ターンテーブルと、該ターンテーブル上に載置された測定用紙上を走査する給液ヘッドと、該給液ヘッドと連通し、該測定用紙に毛管吸収させる液体が内部に導入される連通管と、該連通管の内部の液面周縁部に生じる該液体のメニスカスを検知し、該メニスカスの該毛管吸収に伴う移動に関する情報に基づいて該測定用紙の液体吸収量を測定する測定機構とを備えた液体吸収性測定装置において、上記ターンテーブル上の上記測定用紙を加熱する用紙加熱手段と、上記連通管の内部にある上記液体を加熱する液体加熱手段と、これらの加熱手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする液体吸収性測定装置を提供することにより上記目的を達成したものである。
【0016】
また、本発明は、上記用紙加熱手段は、上記ターンテーブルに内蔵されており、該用紙加熱手段により該ターンテーブル上に載置された上記測定用紙が加熱されるようになしてあることを特徴とする上記液体吸収性測定装置を提供することにより上記目的を達成したものである。
【0017】
また、本発明は、上記液体加熱手段は、被加熱体を収容して加熱を行う加熱室を具備しており、少なくとも上記連通管における上記液体の導入部分が、該加熱室に収容されていることを特徴とする上記液体吸収性測定装置を提供することにより上記目的を達成したものである。
【0018】
また、本発明は、上記液体加熱手段としてのヒーターが、少なくとも上記連通管における上記液体の導入部分の周囲に設けられていることを特徴とする上記液体吸収性測定装置を提供することにより上記目的を達成したものである。
【0019】
本発明の液体吸収性測定装置は、熊谷理器工業株式会社製のKM500WINに代表される従来の自動走査吸液計に、測定用紙及びこれに吸収させる液体を加熱する加熱手段並びに該加熱手段による加熱を制御する制御手段を具備させてあるため、従来の自動走査吸液計が有する利点(JAPAN TAPPI 紙パルプ試験方法 No.51:2000のブリストー法に準拠した液体吸収性試験を、短時間で正確且つ簡便に行なうことができる)を有すると共に、インクや紙の温度(室温)による吸収挙動の変化を正確且つ簡便に測定することができ、また、温度による測定結果のばらつきが少ない。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
以下、本発明の液体吸収性測定装置の一実施形態について図1及び図2を参照しながら説明する。図1は、本実施形態の液体吸収性測定装置の斜視図、図2は、図1に示す液体吸収性測定装置の制御構成を示す図である。
【0021】
本実施形態の液体吸収性測定装置は、上述した従来の自動走査吸液計(図3及び図4参照)に、更に、後述する加熱手段及び該加熱手段の制御手段が具備されて構成されている。以下の実施形態において、図3及び図4に示す自動走査吸液計と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。従って、以下の実施形態において説明を省略した箇所については、上述した自動走査吸液計の説明が適用される。
【0022】
本実施形態の液体吸収性測定装置は、図1及び図2に示すように、ターンテーブル11上にて測定用紙Mを加熱する用紙加熱手段40と、連通管16の内部の液体を加熱する液体加熱手段50と、これらの加熱手段を制御する制御手段とを備えている。
【0023】
本実施形態においては、上記用紙加熱手段40として、ヒーター40を用いる。ヒーター40はターンテーブル11に内蔵されており、ヒーター40の発熱によってターンテーブル11の表面(測定用紙の載置面)が加熱され、これによって該表面上に載置された測定用紙Mが加熱される。ヒーター40としては、例えば、市販のコイルヒーター、リボンヒーター、鋳込ヒーター等を用いることができる。
【0024】
ヒーター40(用紙加熱手段)は、コントロール用信号線によって液体吸収性測定装置の制御部20と電気的に接続されている。また、給液ヘッド13の外面には、ターンテーブル11の表面温度を測定するための非接触式の温度センサ42が、ヘッド走査の妨げにならないようにターンテーブル11に近接して取り付けられており、該温度センサ42もコントロール用信号線によって制御部20と電気的に接続されている。本実施形態においては、ヒーター40及び温度センサ42が接続された制御部20は、ホストコンピュータ30の制御部31と電気的に接続されており、ホストコンピュータ30が、ヒーター40を制御する制御手段として機能する。ホストコンピュータ30は、温度センサ42を利用してターンテーブル11の表面温度を把握し、表面温度が所望の温度になるようにヒーター40を自動制御する。
【0025】
また、本実施形態においては、上記液体加熱手段50として、恒温槽50を用いる。恒温槽50は、被加熱体を収容して加熱を行う加熱室51と、該加熱室51を開閉する扉等の開閉手段(図示せず)と、該加熱室51内に任意の温度に制御された空気などの気体を流入させ且つ吸い出す気体流路52と、該気体流路52の気体を任意の温度に制御する加熱装置53と、該加熱装置53を制御する制御部54と、該加熱室51内の温度状況を表示する表示装置55とを含んで構成されている。
【0026】
加熱室51には、測定用紙に吸収させる液体の温度制御を確実に行う観点から、少なくとも連通管16における液体の導入部分(連通管における内部に測定用紙Mに毛管吸収させる液体が導入されている部分。図2においては、液体吸液ヘッド13と該給液ヘッド13に最も近いコック21との間にある連通管。)が収容されることが好ましい。本実施形態においては、図1及び図2に示すように、連通管16の全体が、走査アームにおける給液ヘッド13が取り付けられた先端部と共に、加熱室51に収容されている。
【0027】
恒温槽50(液体加熱手段)の制御も、ヒーター40(用紙加熱手段)の制御と同様に、ホストコンピュータ30によって自動的に行われる。給液ヘッド13の内部における液体の流路には、温度センサ56が取り付けられており、また、連通管16(チューブ162)の外面には、温度センサ57が取り付けられており、ホストコンピュータ30は、これらの温度センサ56,57を利用して液体温度を把握し、液体温度が所望の温度になるように恒温槽50を制御する。尚、連通管16の外面に取り付けられた温度センサ57のように、温度センサが液体に直接触れない場合でも、該温度センサによる測定値(連通管自体の温度、あるいは連通管の周囲の外気温度)と、別途測定した液体の温度との関係を、予め検量線法などにより求めておくことで、液体温度を測定することができる。
【0028】
このように、本実施形態の液体吸収性測定装置は、ターンテーブル11上にて測定用紙Mを加熱するヒーター40(用紙加熱手段)と、連通管16の内部の液体を加熱する恒温槽50(液体加熱手段)と、これらの加熱手段を制御するホストコンピュータ30(制御手段)とを備えているので、温度による吸収挙動の変化を正確且つ簡便に測定することができ、また、温度による測定結果のばらつきが少ない。
【0029】
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更可能である。例えば、ターンテーブル11の表面温度を測定するための温度センサ42、及び液体温度を測定するための温度センサ56、57の設置箇所は、上述の実施形態に限定されず適宜変更可能である。また、温度センサの設置個数や、温度センサの種類(接触式、非接触式など)も特に限定されない。但し、用紙加熱手段を制御するために使用する温度センサ42は、ターンテーブル11の回転を妨げないよう、非接触式のものが好ましい。
【0030】
また、上述の実施形態では、アーム駆動部15による走査アーム14の上下動によって、給液ヘッド13がターンテーブル11に対して上下動するように構成されていたが、走査アーム14は駆動せず(従ってアーム駆動部15は不要)、給液ヘッド13を所定位置に固定したままで、ターンテーブル11が該給液ヘッド13に対して上下動するように構成してもよい。このように、ターンテーブル11が給液ヘッド13に対して上下動する構成の場合、恒温槽50に、給液ヘッド13及び走査アーム14の上下動用の穴を設ける必要が無くなるので、恒温槽50の密閉性が高まり、温度制御が容易になる。
【0031】
また、液体加熱手段として、上述した恒温槽50に代えて小型のヒーターを用い、該ヒーターを連通管の周囲に取り付けた形態も本発明に含まれる。該ヒーターは、少なくとも連通管における液体の上記導入部分の周囲に取り付けることが好ましく、連通管の全長に亘ってその周囲に取り付けてもよい。具体的には、例えば、連通管(上述の実施形態ではチューブ162)における液体導入部分の外面の全域又は一部が、市販のフィルム状ヒーターで被覆された形態;連通管における液体導入部分が、スパイラル状に巻かれた市販のヒーターのスパイラルの中心部を通過する形態等が挙げられる。これらの形態においては、ヒーターを連通管に密着させてもよいし、ヒーターを連通管に密着させずに連通管から離間させてもよい。また、ヒーターの制御は、恒温槽50と同様に、連通管及び/又は給液ヘッドの所定箇所に設置された温度センサを用いて、ホストコンピュータにより行なうことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】本発明の液体吸収性測定装置の一実施形態の斜視図であり、該装置の一部(恒温槽50)の内部を透視して示している。
【図2】図1に示す液体吸収性測定装置の制御構成を示す図である。
【図3】従来の自動走査吸液計の斜視図である。
【図4】図3に示す自動走査吸液計の制御構成を示す図である。
【符号の説明】
【0033】
11…ターンテーブル、13…給液ヘッド、14…走査アーム、16…連通管、17…メニスカスセンサ、装置本体の制御部…20、21,22,23…コック、24,25…液体導入用シリンジ、30…ホストコンピュータ、42,56,57…温度センサ、50…恒温槽、51…加熱室、54…恒温槽の制御部、161…ガラス管(連通管)、162…チューブ(連通管)、M…測定用紙





 

 


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