JP2008131856A - 多重フィルタロッドの検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 同色系のフィルタ素材が隣接する多重フィルタロッドを製造する製造機において、多重フィルタロッド内における個々のフィルタ素材の識別が可能な検査装置を提供する。
【解決手段】 多重フィルタロッド製造機の検査装置は、複数種のフィルタ素材からなる多重フィルタロッドが連続した中間製品Ｉに赤外線の検出光を入射させる光源２４と、中間製品Ｉから反射した検出光を受け取る受光器３０と、受光器３０にて受取った検出光を３つの波長（１５５０ｎｍ，１７２０ｎｍ，１９４０ｎｍ）の検出光に分光する分光処理セクション３４とを備え、この処理セクション３４は分光された検出光の受光レベルに基づき、中間製品Ｉに含まれるフィルタ素材を識別する識別回路５２を含む。
【選択図】 図３

Description

本発明は、シガレットのフィルタとして使用される多重フィルタロッドの検査装置に関する。

シガレットの多重フィルタとしてはチャコールデュアルフィルタが主流である。このチャコールデュアルフィルタは、それぞれ円筒状のプレーンフィルタ素材とチャコールフィルタ素材とを成形紙により包み込んで形成され、チップペーパを介してシガレットの一端に接続される。
なお、プレーンフィルタ素材はアセテート等のフィルタ繊維束を巻取紙により包み込んだものであり、チャコールフィルタ素材はプレーンフィルタ素材のフィルタ繊維束に活性炭の粒子を添加したものである。

また、チャコールデュアルフィルタは、このフィルタが連続する棒状の中間製品から得られ、この中間製品はプレーンフィルタ素材とチャコールフィルタ素材とが交互に並ぶ連続体を前記成形紙により包み込んで成形される。この後、中間製品は各々がチャコールデュアルフィルタを複数個含んだ多重フィルタロッドに切断され、この多重フィルタロッドがフィルタシガレット製造機、いわゆるフィルタアタッチメントに供給されることより、フィルタアタッチメントにて、チャコールデュアルフィルタを備えたフィルタシガレットが製造される。

ところで、上述したチャコールデュアルフィルタは異なる種類のフィルタ素材が交互に配列されたものでなければならず、シガレットと接続される前の段階で、その配列が正確であるか否かを検査する必要がある。例えば、この検査は従来、シガレットの外観検査に使用される検査装置（例えば、特許文献１）と同様に可視光を使用した画像処理に基づいて実施されている。具体的には、ここでは多重フィルタロッドを撮像し、この撮像画像を活性炭粒子の有無に起因した濃淡レベルの差異から、プレーンフィルタ要素の部位とチャコールフィルタ要素の部位とに識別し、この識別結果に基づき、プレーン及びチャコールフィルタ素材の配列が正確であるか否かが検査される。
特開2000-348166号公報

上述した検査原理は、種類が異なるフィルタ素材の色合いが大きく異なる場合に有効であるものの、同色系のフィルタ素材が隣接するような多重フィルタロッドの検査には適用できない。
例えば、この種の多重フィルタロッドはプレーンフィルタ素材とチャコールフィルタ素材との間に新規なフィルタ素材を含んでおり、この新規なフィルタ素材はプレーンフィルタ素材にハイドロタルサイト類化合物の粒子を添加したものである。

上述した新規なフィルタ素材がプレーン及びチャコールフィルタ素材とともに多重フィルタを構成していると、喫煙時、新規なフィルタ素材に含まれるハイドロタルサイト類化合物の粒子は活性炭の粒子に比べて、主流煙中のホルムアルデヒドを効果的に吸着することができる。
しかしながら、ハイドロタルサイト類化合物の粒子は白色であるから、互いに隣接する新規なフィルタ素子及びプレーンフィルタ素子が共に同色系となり、これらフィルタ素子を前述した画像処理により識別するのは困難である。

本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、多重フィルタロッド内に種類が異なる同色系のフィルタ素子が隣接して存在しても、多重フィルタロットに含まれる全てのフィルタ素子を識別可能な多重フィルタロッドの検査装置を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明は、シガレットのための複数種の円筒状フィルタ素材が同一の軸線上に並ぶ素材グループをその軸線方向に連続させて素材グループの連続体を形成し、この連続体が巻上セクションを通過する過程にて、成形紙により連続体を包み込んで棒状の中間製品を成形し、この後、中間製品が切断セクションを通過する際、中間製品を所定の長さ毎に切断し、個々に素材グループを含んだ多重フィルタロッドを製造する多重フィルタロッド製造機において、本発明の検査装置は、中間製品及び多重フィルタロッドの何れかを検査対象として、この検査対象の移動経路に設けられ、検査対象に赤外線の検査光を入射させる光源と、この光源の近傍に配置され、検査対象からの検査光を受け取る受光手段とを備え、この受光手段は、検査光の受光器と、この受光器にて受取った特定波長での検査光の受光レベルに基づき、検査対象に含まれるフィルタ素材を個々に識別する識別回路を含んでいる（請求項１）。

上述の検査装置は、検査対象内の個々のフィルタ素子における検査光の反射特性又は吸収特性の差が特定の波長にて顕著に現れることに着目したことにより、検査対象からの検査光の受光レベルを個々のフィルタ素子に固有の閾値と比較することで、個々のフィルタ素子を識別でき、この結果、フィルタ素子の配列が正確か否かの判定が可能となる。
好ましくは、受光器は検査対象から反射した検査光を受け取るものであり（請求項２）、この場合、光源に要求される検査光の出力レベルは、受光器が検査対象を透過した検査光を受け取る場合に比べて低くなる。

また、光源及び受光器は、巻上セクションと切断セクションとの間に配置されているのが望ましく（請求項３）、この場合、光源の光軸に対し、受光器の光軸を傾斜させることで、受光器は検査対象にて反射した検査光を受光する。
前述した素材グループは、フィルタ繊維束を巻取紙により包んだプレーンフィルタ素材、このプレーンフィルタ素材に活性炭の粒子を添加したチャコールフィルタ素材、プレーンフィルタ素材にハイドロタルサイト類化合物の粒子を添加したハイドロタルサイトフィルタ素材、薄紙を円筒状に纏めたフィルタ材を巻取紙により包んだペーパフィルタ素材及びペーパフィルタ素材に活性炭の粒子を添加したチャコールペーパ素材のうちの少なくとも２つを含んでおり（請求項４）、プレーンフィルタ素材、ハイドロタルサイトフィルタ素材及びペーパフィルタ素材は何れも同様な白色系である。

前述した識別回路は、チャコールフィルタ素材、プレーンフィルタ素材及びハイドロタルサイトフィルタ素材の識別に、１５５０ｎｍ近傍の波長を有する検査光及び１７２０ｎｍ近傍の波長を有する検査光の少なくとも一方を使用し（請求項５）、これらの波長を有する検出光の受光レベルは個々のフィルタ素材にて互いに異なる。

請求項１〜５の多重フィルタロッドの検査装置はその検査光に赤外線を使用しているから、多重フィルタロッド内の隣接するフィルタ素子が同色系であっても、検査対象からの検査光の受光レベルを特定波長の検査光にて比較することで、フィルタ素子の識別が可能となり、フィルタ素子の配列が正確か否かを確実に判定可能となる。この結果、本発明の検査装置は多重フィルタロッドの不良品排除に役立ち、多重フィルタを備えたフィルタシガレットの製造に大きく貢献する。

図１は、シガレット用の多重フィルタロッドの製造機をブロック図にて示す。
製造機はその上流にフィルタ素材のアセンブル装置１０を備え、このアセンブル装置１０は複数種の円筒状フィルタ素材が所定の配列に従って一列に並ぶ素材グループを形成し、これら素材グループが連続した連続体を後段の巻上セクション１２に供給する。
より詳しくは、アセンブル装置１０は複数の素材ホッパを備え、これら素材ホッパ内に互いに種類が異なる素材ロッドが蓄えられている。例えば、素材ホッパが４つ備えられている場合、これら素材ホッパの２つにはプレーン素材ロッド（ＡＦ素材ロッド）及びチャコール素材ロッド（ＡＣ素材ロッド）が蓄えられており、残り２つの素材ホッパにはハイドロサルタイト素材ロッド（ＨＴ素材ロッド）がそれぞれ蓄えられている。

ここで、ＡＦ素材ロッドはセルロース・ジ・アセテートのフィルタ繊維束を巻取紙により包み込んだものであり、ＡＣ素材ロッドはＡＦ素材ロッド中に活性炭の粒子を添加したものである。そして、ＨＴ素材ロッドはＡＦ素材ロッド中にハイドロタルサイト類化合物の粒子を添加したものである。
これら素材ロッドはホッパから１本ずつ取り出され、同一のサクションコンベアに向けて供給される。この供給過程にて、これら素材ロッドは所定の長さを有したフィルタ素材、即ち、フィルタ素材ＡＦ、ＡＣ，ＨＴ，ＨＴに切断され、これらフィルタ素材ＡＦ、ＡＣ，ＨＴ，ＨＴがサクションコンベアに所定の間隔を存して供給される。

従って、サクションコンベア上にはフィルタ素材ＡＦ、ＡＣ，ＨＴ，ＨＴを１つの素材グループとし、これら素材グループがサクションコンベアの長手方向に並ぶグループ列が形成され、各素材グループはサクションコンベアにより巻上セクション１２に向けて移送される。
ここで、素材グループ内のフィルタ素材は連続体の移送方向でみてＡＣ，ＨＴ，ＡＦ，ＨＴの順番で並び、そして、素材グループのフィルタ素材はサクションコンベアの終端部にて互いに移送方向に密着され、サクションコンベアからは隣接するフィルタ素材が互いに密着した連続体が巻上セクション１２に供給される。

巻上セクション１２はシガレット製造機の巻上セクションと同様な構成を備え、アセンブリ装置１０から供給された連続体を成形紙とともにガニチャテープにより走行させる過程で、成形紙により連続して包み込み、ロッド状の中間製品Ｉを成形する。なお、図１中、成形紙は省略されている。
この後、中間製品Ｉは巻上セクション１２から後段の切断セクション１４に向けて送出され、切断セクション１４を通過する際、所定の長さを有した個々の多重フィルタロッドＭＦに切断され、これら多重フィルタロッドＭＦは切断セクション１４からキッカー（図示しない）に送出される。

ここで、切断セクション１４はその内部にロータリナイフを備えており、中間製品Ｉ内の１つの置きのフィルタ素材ＡＣをその中央にて間欠的に切断する。従って、図１から明らかなように多重フィルタロッドＭＦはその両端にフィルタ素材ＡＣの素材半体ＡＣ_Hを有し、そして、これら素材半体ＡＣ_H間にフィルタ素材ＨＴ，ＡＦ，ＨＴ，ＡＣ，ＡＦ，ＨＴを順次有したものとなる。即ち、多重フィルタロッドＭＦは前述した素材グループを少なくとも１つ含んでいる。

前述したキッカーの後段には搬送ドラム列１６が配置され、この搬送ドラム列１６は中間製品Ｉの走行方向と交差する方向に延びている。搬送ドラム列１６は複数の搬送ドラムを連ねて構成され、各搬送ドラムはその外周面に等間隔を存して多数の搬送溝を有する。搬送ドラム列１６の始端に位置した搬送ドラムはキャッチャドラムとして構成され、このキャッチャドラムはその回転中、キッカーを通じて間欠的に送出される多重フィルタロッドＭＦをその搬送溝の１つに受取り、そして、受取った多重フィルタロッドＭＦを次の搬送ドラムに向けて搬送する。

この後、多重フィルタロッドＭＦはキャッチャドラムから順次隣接する搬送ドラムに乗り移りながら搬送され、搬送ドラム列１６の後段に配置されたベルトコンベア（図示しない）に供給される。なお、ベルトコンベア上の多重フィルタロッドＭＦは一旦箱詰めされるか、又は、フィルタアタッチメントに向けて供給される。
また、搬送ドラム列１６中の１つの搬送ドラムは排除ドラムとして構成されており、搬送ドラム列１６内での搬送過程にて、不良の多重フィルタロッドＭＦは排除ドラムから排除される。なお、不良の多重フィルタロッドＭＦは後述する検査装置により検出され、この検査装置は不良の多重フィルタロッドＭＦに対応して排除信号を出力する。

一方、図２に示されるようにフィルタアタッチメントは、多重フィルタロッドＭＦを等分した多重フィルタプラグＭＰの両端にシガレットＣを配置し、この後、これらをチップペーパＴＰの巻付けにより接続してダブルフィルタシガレットＤＦＣとし、そして、ダブルフィルタシガレットＤＦＣを多重フィルタプラグＭＰの中央、即ち、そのフィルタ素材ＡＦの中央から切断して個々のフィルタシガレットＦＣを形成する。

従って、フィルタシガレットＦＣのフィルタは、その吸口端がフィルタ素材ＡＦの素材半体からなり、この素材半体にフィルタ素材ＨＴ及び素材半体ＡＣ_Hが順次隣接したトリプルフィルタとなる。
図１に示されているように、前述した検査装置１８は巻上セクション１２と切断セクション１４との間に配置され、その詳細は図３に示されている。

検査装置１８は巻上セクション１２からの中間製品Ｉを導くガイドチューブ２０を備え、このガイドチューブ２０に円筒状の検出ホルダ２２が取付けられている。検出ホルダ２２には赤外線ハロゲンランプ等の光源２４が取付けられており、この光源２４は給電回路２６に電気的に接続される一方、ガイドチューブ２０に形成した径方向孔２８内に突出し、この径方向孔２８を通じて中間製品Ｉ内に赤外線の検出光を入射させることができる。

一方、検出ホルダ２２には受光器３０が取付けられており、この受光器３０はガイドチューブ２０に形成した径方向孔３２を通じて中間製品Ｉから放出された検出光を受け取ることができる。受光器３０は集光レンズ等の光学系を内蔵し、その光軸は光源２４の光軸に対して所定の角度を存して交差している。従って、光源２４から中間製品Ｉ内に入射した検査光は中間製品Ｉの内部材料により反射され、受光器３０に受け取られる。

受光器３０は分光処理セクション３４に光学的に接続されており、この分光処理セクション３４は受光器３０からの検出光が入射されるハーフミラー３６を有する。このハーフミラー３６は入射した検出光を２つに分割し、その一方の分割検出光はバンドパスフィルタ３８を通過し、光電変換器４０に供給される。
一方、他方の分割検出光は別のハーフミラー４２に入射され、このハーフミラー４２もまた分割検出光を更に２つに分割し、その一方はバンドパスフィルタ４４を介して光電変換器４６に供給され、その他方はバンドパスフィルタ４８を介して光電変換器５０に供給される。なお、光電変換器４０，４６，５０はフォトダイオード又は赤外線ラインセンサ等からなる。

バンドパスフィルタ３８は１５５０ｎｍの波長を有する検出光のみを通過させ、バンドパスフィルタ４４は１７２０ｎｍの波長を有する検出光のみを通過させる。そして、この実施例の場合、バンドパスフィルタ４８は１９４０ｎｍの波長を有する検出光のみを通過させる。
光電変換器４０，４６，５０は識別回路５２に電気的に接続され、検出光の受光レベルに応じた電気信号を識別回路５２に供給する。識別回路５２は、光電変換器４０，４６，５０から電気信号に基づいて中間製品Ｉ内のフィルタ素材子ＡＦ，ＡＣ，ＨＴを識別し、そして、識別結果に基づき、中間製品Ｉ内でのフィルタ素材の配列が正確か否かを判定し、配列が不良である場合に排除信号を出力する。

次に、識別回路５２でのフィルタ素材の識別原理について説明する。
図４はフィルタ素材子ＡＦ，ＡＣ，ＨＴに関し、検出光の反射特性を表したグラフであり、その横軸及び縦軸は波長及び反射率をそれぞれ示す。
図４から明らかなように１５５０ｎｍ，１７２０ｎｍ及び１９４０ｎｍの波長の検出光でみたとき、フィルタ素材ＡＦ，ＡＣ，ＨＴの反射率は互いに大きく相違するから、識別回路５２にそれぞれ入力される電気信号をフィルタ素材ＡＦ，ＡＣ，ＨＴに対応した識別レベルにてそれぞれ比較することにより、幾つかのフィルタ素材が同色系であるとしても、検出装置１８を通過したフィルタ素材がＡＦ，ＡＣ，ＨＴの何れであるか、また、何れのフィルタ素材にも相当しないかを識別可能となる。

また、識別回路５２は、識別結果により得られるフィルタ素材ＡＦ，ＡＣ，ＨＴの配列が前述した素材グループの配列ＡＣ，ＨＴ，ＡＦ，ＨＴに一致するか否かをも判定し、ここでの判定結果が否の場合、前述した排除信号を出力する。
識別回路５２から排除信号が出力されると、前述した搬送ドラム列１６中に含まれる排除ドラムは、その排除信号の出力時点に対応した不良の多重フィルタロッドＭＦが排除ドラム上の排除位置を通過するタイミングにて、この不良の多重フィルタロッドＭＦを排除する。それ故、搬送ドラム列１６から送出される多重フィルタロッドＭＦは全て良品となり、この後、フィルタアタッチメントにて、多重フィルタロッドＭＦからフィルタシガレットＦＣが製造されても、このフィルタシガレットＦＣがそのフィルタを原因して不良品となることはなく、フィルタシガレットＦＣの生産性向上に大きく寄与する。

本発明は上述した一実施例に制約されるものではなく、種々の変形が可能である。
例えば、フィルタ素材としては、前述したＡＦ，ＡＣ，ＨＴ以外にフィルタ素材ＰＦ，ＰＣを使用することも可能である。フィルタ素材ＰＦはフィルタ繊維の代わりに薄紙を使用したペーパフィルタ素材であり、このペーパフィルタ素材は木材パルプからなる薄紙に多数の縦皺を形成して棒状に絞り込み、そして、これを巻取紙により包み込んで形成される。一方、フィルタ素材ＰＣはフィルタ素材ＰＦに活性炭の粒子を添加したものである。

図４から明らかなように１５５０ｎｍ及び１７２０ｎｍの波長の検出光でみたとき、フィルタ素材ＰＦ，ＰＣにおける検出光の反射率もまた、フィルタ素材ＡＦ，ＡＣ，ＨＴの反射率とは大きく相違することから、素材グループがＡＦ，ＡＣ，ＨＴ，ＰＦ，ＰＣの何れの組合せ及び配列からなるのものであっても、各フィルタ素材の識別が可能となる。
なお、素材グループは前述のフィルタ素材に加え、ハイドロタルサイト類の化合物以外の吸着剤の粒子を含んだフィルタ素材や、芳香を発するサイクロデキストリン等の香料剤の粒子を添加したフィルタ素材を含むものであってもよい。

また、本発明の実施に際しては、１５５０ｎｍ及び１７２０ｎｍの波長の検出光のうち、その一方の検出光のみを使用するだけでも、フィルタ素材の識別が可能であることは言うまでもない。
しかしながら、フィルタ素材の識別に３つの波長の検出光を使用する場合、これらの波長を三原色のＲＧＢに対応させれば、識別結果をカラーモニタに表示することも可能となる。

更に、一実施例の場合、光源２４に赤外線ハロゲンランプを使用したが、前述した波長のみの検出光を出射可能な光源を使用してよく、この場合、ハーフミラー３６，４２やバンドバスフィルタ３８，４４，４８は不要となる。そして、受光器３０もまた中間製品Ｉを透過した検出光を受け取るものであってもよく、この場合にも、検出光の波長を適切に選択することで、フィルタ素材の識別を同様にして行うことができる。

更にまた、検出装置１８は多重フィルタロッドＭＦを検査対象とすることができ、この場合、検出装置１８は図１中の２点鎖線で示されるように、前述した搬送ドラム列１６中、排除ドラム自体若しくは排除ドラムよりも上流側の搬送ドラムに組み込まれる。ここでの検出装置１８は、多重フィルタロッドＭＦが通過する際、その長手方向全域に亘って検出光を照射する光源と、多重フィルタロッドＭＦの長手方向全域から反射した検出光を受け取る受光器が必要不可欠となる。

多重フィルタロッドの製造機を概略的に示したブロック図である。 フィルタアタッチメント内でのフィルタシガレットの製造プロセスの一部を示した図である。 検出装置を示した図である。 各種のフィルタ素材毎に、その検出光の反射特性を表したグラフである。

符号の説明

１０ アセンブル装置
１２ 巻上セクション
１４ 切断セクション
１６ 搬送ドラム列
１８ 検査装置
２４ 光源
３０ 受光器
３４ 分光処理セクション
３６，４２ ハーフミラー
３８，４４，４８ バンドパスフィルタ
４０，４６，５０ 光電変換器
５２ 識別回路
ＡＦ，ＡＣ．ＨＴ，ＰＦ，ＰＣ フィルタ素材
Ｉ 中間製品
ＭＦ 多重フィルタロッド

Claims (5)

1. シガレットのための複数種の円筒状フィルタ素材が同一の軸線上に並ぶ素材グループを前記軸線方向に連続させて前記素材グループの連続体を形成し、この連続体が巻上セクションを通過する過程にて、成形紙により前記連続体を包み込んで棒状の中間製品を成形し、この後、前記中間製品が切断セクションを通過する際、前記中間製品を所定の長さ毎に切断し、個々に前記素材グループを含んだ多重フィルタロッドを製造する多重フィルタロッド製造機において、
   前記中間製品及び前記多重フィルタロッドの何れかを検査対象として、この検査対象の移動経路に設けられ、前記検査対象に赤外線の検査光を入射させる光源と、
   前記光源の近傍に配置され、前記検査対象からの前記検査光を受け取る受光手段と
   を備え、
   前記受光手段は、
   前記検査光の受光器と、
   前記受光器にて受取った特定波長での前記検査光の受光レベルに基づき、前記検査対象に含まれる前記フィルタ素材を個々に識別する識別回路を含む
   ことを特徴とする多重フィルタロッドの検査装置。
2. 前記受光器は、前記検査対象から反射した検査光を受け取ることを特徴する請求項１に記載の多重フィルタロッドの検査装置。
3. 前記光源及び前記受光器は、前記巻上セクションと前記切断セクションとの間に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の多重フィルタロッドの検査装置。
4. 前記素材グループは、フィルタ繊維束を巻取紙により包んだプレーンフィルタ素材、前記プレーンフィルタ素材に活性炭の粒子を添加したチャコールフィルタ素材、前記プレーンフィルタ素材にハイドロタルサイト類化合物の粒子を添加したハイドロタルサイトフィルタ素材、薄紙を円筒状に纏めたフィルタ材を巻取紙により包んだペーパフィルタ素材及び前記ペーパフィルタ素材に活性炭の粒子を添加したチャコールペーパフィルタ素材のうちの少なくとも２つを含んでいることを特徴とする請求項２に記載の多重フィルタロッドの検査装置。
5. 前記識別回路は、前記チャコールフィルタ素材、プレーンフィルタ素材及びハイドロタルサイトフィルタ素材の識別に、１５５０ｎｍ近傍の波長を有する検査光及び１７２０ｎｍ近傍の波長を有する検査光の少なくとも一方を使用することを特徴とする請求項４に記載の多重フィルタロッドの検査装置。

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