JP2010236896A - 赤外線を使用した容器のシール不良検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】赤外線を使用した容器のシール不良検査方法について、ヒートシールの直後でなくても、非接触・非破壊で全数検査できるようにする。
【解決手段】シール不良が無いサンプル容器のシール部に対して、波長が１４５０ｎｍ±２０ｎｍの範囲の赤外線を照射して、赤外線の透過又は反射により得られた透過赤外線又は反射赤外線の光量を予め計測しておくと共に、検査対象の容器のシール部に対して、サンプル容器の場合と同じ赤外線を同じ光量で照射して、赤外線の透過又は反射により得られた赤外線の光量が、サンプル容器で予め計測した光量よりも減少している場合には、シール不良であると判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、パウチと呼ばれる袋状容器や、シート状の蓋体で密封されるカップ状容器のような、ヒートシール等での面接着により密封されている容器について、面接着されたシール部での内容物等の噛み込みによるシール不良を検査するための方法に関し、特に、赤外線を使用することにより非破壊で全数検査できるような容器のシール不良検査方法に関する。

ヒートシールでの面接着により密封された容器に対して、面接着されたシール部でのシール不良を検査するための方法として、赤外線を使うことにより非破壊で全数検査できるような方法が、例えば、下記の各特許文献により従来から公知となっている。すなわち、下記の特許文献１には、ヒートシール部のシール幅方向に沿う各点の温度を赤外線放射表面温度計により非接触で検出し、検出温度分布が予め定めた良品の適正温度分布から所定値以上異なるときに不良と判定する、ということが開示されている。

また、下記の特許文献２には、ヒートシール直後のシール部分の温度情報に基づきシール不良を検出すること、正常にヒートシールされたものについて得られた温度情報と対比してシールの良否を自動的に判別すること、温度情報は、ヒートシール直後のシール部分の熱画像情報を処理することで計測される温度分布であり、熱画像情報として、赤外線カメラで撮像した熱画像を用いる、ということが開示されている。

特開平０６−１４４４１６号公報 特開２０００−７９９１７号公報

ところで、上記のような従来公知の赤外線を使用した容器のシール不良検査方法では、赤外線放射表面温度計や赤外線カメラなどを使用して温度分布を計測し、適性な温度分布と比較することによって、シール部でのシール状態の良否を判別しているが、その何れの方法においても、ヒートシールされた直後にシール部を計測するということが必要であって、そのために、ヒートシール以外の方法でシールする場合は勿論のこと、ヒートシールする場合でも、シール部が冷えてしまうと、温度分布を計測できないことから、シール部の良否を判別することができないという問題がある。

本発明は、上記のような問題の解消を課題とするものであって、具体的には、赤外線を使用した容器のシール不良検査方法について、ヒートシールの直後でなくても、非接触・非破壊で全数検査できるようにすることを課題とするものである。

本発明は、上記のような課題を解決するために、面接着されてシールされている容器のシール部でのシール不良を赤外線を使用して検査するための方法として、シール不良が無いサンプル容器のシール部に対して、波長が１４５０ｎｍ±２０ｎｍの範囲の赤外線を照射して、赤外線の透過又は反射により得られた透過赤外線又は反射赤外線の光量を予め計測しておくと共に、検査対象の容器のシール部に対して、サンプル容器の場合と同じ赤外線を同じ光量で照射して、赤外線の透過又は反射により得られた赤外線の光量が、サンプル容器で予め計測した光量よりも減少している場合には、シール不良であると判定するようにしたことを特徴とするものである。

上記のような本発明の赤外線を使用した容器のシール部検査方法によれば、波長の幅が１４５０ｎｍ±２０ｎｍの範囲の赤外線を容器のシール部に照射することで、水分を含んだ内容物などがシール部に噛み込んでいると、その部分で赤外線が水分に吸収されて、シール部を透過又は反射する赤外線の光量が減少することから、ヒートシールの直後にシール部の温度分布を計測しなくても、シール部を透過又は反射する赤外線の光量の減少量によって、シール部でのシール不良の有無を判定することができる。

本発明の実施例１について、検査状態を概略的に示す側面説明図である。 本発明の実施例２について、検査状態を概略的に示す側面説明図である。 本発明の実施例３について、検査状態を概略的に示す斜視説明図である。 本発明の実施例３について、（Ａ）検査対象と（Ｂ）検査結果をそれぞれ示す説明図である。 本発明の実施例４について、検査状態を概略的に示す斜視説明図である。 本発明の実施例５について、検査状態を概略的に示す側面説明図である。

赤外線を使用した容器のシール不良検査方法について、ヒートシールの直後でなくても、非接触・非破壊で全数検査できるようにするという目的を、以下の各実施例に具体的に示すように、シール不良が無いサンプル容器のシール部に対して、波長が１４５０ｎｍ±２０ｎｍの範囲の赤外線を照射して、赤外線の透過又は反射により得られた透過赤外線又は反射赤外線の光量を予め計測しておくと共に、検査対象の容器のシール部に対して、サンプル容器の場合と同じ赤外線を同じ光量で照射して、赤外線の透過又は反射により得られた赤外線の光量が、サンプル容器で予め計測した光量よりも減少している場合には、シール不良であると判定する、ということで実現した。

なお、波長が１４５０ｎｍ±２０ｎｍの範囲の赤外線を、水分に対して照射すると、約２３％程しか水分を透過しないで、残りの約７７％程が水分に吸収されてしまうということが判っており、一方、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの合成樹脂による容器のシール部に対して赤外線を照射すると、吸収されることなく殆ど透過されるということが判っていて、上記のような本願の発明は、それらの知見に基づいてなされたものである。

本実施例（実施例１）は、パウチと呼ばれる合成樹脂製の袋状容器に関するものであって、容器の上端開口部から内容物を充填した後で、上端開口部をヒートシール等により面接着して密封した袋状容器について、面接着されたシール部の面方向に沿って一定の速度で複数の容器を連続的に搬送しながら、それぞれの容器のシール部に対して赤外線を照射している。

すなわち、本実施例（実施例１）では、一定速度で直線的に搬送されている複数の袋状容器に対して、それぞれの容器に、半導体レーザー光による波長が１４５０ｎｍ±２０ｎｍの範囲の赤外線で、縦長のスリット状の赤外線を照射しており、図１に示すように、袋状容器１の上端から胴部に至るまでのシール部２に対して、シール部２の縦幅方向に、投光器５から赤外線を照射して、シール部２を透過した赤外線を受光器６により受光している。

そして、受光器６で受光した透過赤外線について、制御装置７では、照射した赤外線の半導体レーザー光のスリットの面積ごとに、透過赤外線の光量を計測して、受光器６で受光した透過赤外線の光量が、予め計測したサンプル容器（シール部に不良のないもの）の透過赤外線の光量よりも減少している場合には、搬送路から容器を除外するためのリジェクト装置（図示せず）に対して、制御装置７からリジェクト信号を発信するようにしている。

さらに、受光器６で受光した透過赤外線の光量に問題がない場合には、投光器５から縦長のスリット状に照射した赤外線のスリット幅だけ袋状容器１が移動した直後に、再度、袋状容器１のシール部２に対して縦長のスリット状の赤外線を照射し、透過赤外線を受光器６で受光し、制御装置７で透過赤外線の光量を計測し、予め計測したサンプル容器の透過赤外線の光量と比較して、この工程を続けることにより、容器１のシール部２の幅全体にわたって検査している。

袋状容器１のシール部２に照射する赤外線については、発光ダイオードによるものも考えられるが、発光ダイオードによる赤外線では、設定した波長を中心にしてその波長の幅が広くなってしまうことから、半導体レーザーによる赤外線が好ましく、この半導体レーザ一により赤外線の波長の幅を１４５０ｎｍ±２０ｎｍ程の狭い範囲とすることで、検査の精度を向上させることができる。

なお、上記のような本実施例（実施例１）の方法について、具体的に、オレフィン樹脂製の袋状容器と、ポリエステル樹脂製の袋状容器のそれぞれのシール部に対して、内容物となるシーチキン（０．０３ｇと０．０１ｇと０．００５ｇ）をそれぞれ噛み込ませた不良サンプルを作り、それぞれの不良サンプルについて検証したところ、何れも光量が半減して、噛み込みを問題なく検出することができた。また、玉ネギの薄皮をシール部に噛み込ませた不良サンプルでも、光量が半減して、噛み込みを検出することができ、赤外線を反射する物体に対しても、有効であることが判明した。

本実施例（実施例２）は、実施例１の場合と同様の袋状容器に関するものであるが、本実施例では、一定速度で直線的に搬送されている複数の袋状容器に対して、図２に示すように、袋状容器ｌのシール部２を挟むように投光器５と赤外線カメラ８を設置して、投光器５と赤外線カメラ８の間に搬送された袋状容器１に対し、半導体レーザー光による波長が１４５０ｎｍ±２０ｎｍの範囲の赤外線を、投光器５からシール部２の全体に照射して、投光器５の反対側に位置する赤外線カメラ８で、シール部２の全体を透過した透過赤外線の映像を撮影してから、撮影した映像を画像処理装置９に送って、処理した画像をモニター１０で見られるようにしている。

使用する赤外線カメラ８については、その受光部にインジウムガリウムヒ化物（ＩｎＧａＡｓ）半導体を使用したものを使用し、波長感度を１４５０ｎｍに合わせて選定することで、検査の精度を高めるようにしている。

画像処理装置９では、シール部２の全体を透過した透過赤外線の映像を細分化し、この細分化した透過赤外線の映像を、予め計測したサンプル容器（シール部に不良のないもの）の透過赤外線の細分化した映像と比較することで、袋状容器１のシール部２の幅全体にわたって検査している。そして、予め計測したサンプル容器（シール部に不良のないもの）の透過赤外線の映像と比べて光量が減少している場合には、搬送路から容器を除外するためのリジェクト装置（図示せず）に対して、画像処理装置９からリジェクト信号を発信するようにしている。

本実施例（実施例３）は、シート状の蓋体で密封されるカップ状容器に関するものであって、容器の本体内に内容物を充填した後で、容器本体のフランジ部にシート状の蓋体をヒートシール等により引き剥がし可能に面接着して密封したカップ状容器について、一定の速度で複数の容器を連続的に搬送しながら、それぞれの容器に対して、容器の開口端から外方に向かって略水平に延びる扁平リング状のシール部に赤外線を照射している。

すなわち、本実施例（実施例３）では、搬送コンベアにより搬送されてきたカップ状容器を、時計方向に間欠回転しているターレットにより受け取って保持し、カップホルダーに載せて、容器の底部を吸引することで、カップホルダー上に固定した状態としてから、ターレットを間欠回転させ、カップホルダーを上方に移動させることで、カップ状容器を検査位置に送り込んでいる。

検査位置に送り込まれたカップ状容器は、図３に示すように、ターレット１２により保持された検査位置において、カップホルダー１３が反時計回りに回転することで、容器の中心軸を回転軸として一定速度で少なくとも一回転させられるが、そのように回転（自転）しているカップ状容器３のシール部４（フランジ部と蓋体の接着部分）に対して、半導体レーザー光による波長が１４５０ｎｍ±２０ｎｍの範囲の赤外線で、円形の照射面形状を備えた赤外線を、投光器５から照射して、シール部２を透過した赤外線を受光器６により受光している。

そして、実施例１の場合と同様に、受光器６で受光した透過赤外線の光量を制御装置７で計測して、受光器６で受光した透過赤外線の光量が、予め計測したサンプル容器（シール部に不良のないもの）の透過赤外線の光量よりも減少している場合には、搬送路から容器を除外するためのリジェクト装置（図示せず）に対して、制御装置７からリジェクト信号を発信するようにしている。

検査が終了したカップ状容器については、図示していないが、カップホルダーを下降させ、容器の吸引を解除し、ターレットの回転により搬送コンベアに導いて、搬送コンベア上に移載しており、それと同時に、次に検査する容器を、搬送コンベアからターレットにより受け取って、カップホルダー上に載せている。また、検査を終了してシール部に異常があると判定された容器は、搬送コンベアの排出位置でリジェクト装置により搬送路から排除している。

なお、上記のような本実施例（実施例３）の方法について、具体的に、図４（Ａ）に示すように、ポリプロピレン製のカップ状容器のフランジ部にイチゴの種（直径が約２．２ｍｍ程度の大きさ）を載せて、ポリプロピレン製のシート状蓋体をフランジ部にヒートシールすることで不良サンプルを作り、この不良サンプルについて検証したところ、図４（Ｂ）に示すように、容器を数回転させる間に、イチゴの種のところで透過赤外線の光量が減少して、イチゴの種の噛み込みを問題なく検出することができた。

さらに、キウイの種、アマランサスの種や、アワ、キビ、キヌアなどの穀類や、黒ごま、白ごまや、裁断した玉ネギの皮（５ｍｍ角と１ｍｍ角と０．５ｍｍ角）や、タングステン線（直径２００μｍと直径が１００μｍ）や、黒色の髪の毛などを噛み込ませたシール部についても検査したが、何れも明瞭に噛み込みの有無の判別が可能であった。

本実施例（実施例４）は、実施例３の場合と同様のカップ状容器に関するものであって、実施例３の場合と同様に容器を搬送して検査位置に送り込んでいるが、本実施例では、実施例３で使用した投光器と受光器に変えて、受発光器を使用しており、それによって、シート状の蓋体が、アルミ箔や鉄箔に熱可塑性樹脂のフィルムをラミネートさせた材質や、アルミ箔や鉄箔に熱可塑性樹脂を塗装させた材質や、熱可塑性樹脂のフィルムに金属を蒸着塗装させた材質のような、半導体レーザー光を反射する材質である場合でも、対応できるようになっている。

すなわち、本実施例（実施例４）では、検査位置に送り込まれたカップ状容器に対して、図５に示すように、カップ状容器３の胴部側からシール部４に向かって受発光器１１が設置されており、半導体レーザー光による波長が１４５０ｎｍ±２０ｎｍの範囲の赤外線で、円形の照射面形状を備えた赤外線を、受発光器１１からシール部４に照射し、シール部４に積層されたアルミニウム等の金属により反射した反射赤外線を、受発光器１１によって受光している。

そして、受発光器１１で受光した反射赤外線の光量を制御装置７で計測して、受発光器１１で受光した反射赤外線の光量が、予め計測したサンプル容器（シール部に不良のないもの）の反射赤外線の光量よりも減少している場合には、搬送路から容器を除外するためのリジェクト装置（図示せず）に対して、制御装置７からリジェクト信号を発信するようにしている。

なお、上記のような本実施例（実施例４）の方法について、具体的に、図４（Ａ）に示した実施例３の場合と同様に、ポリプロピレン製のカップ状容器のフランジ部にイチゴの種（直径が約２．２ｍｍ程度の大きさ）を載せて、ポリプロピレン製のシート状蓋体をフランジ部にヒートシールすることで不良サンプルを作り、この不良サンプルについて検証したところ、図４（Ｂ）に示した実施例３の場合と同様に、容器を数回転させる間に、イチゴの種のところで反射赤外線の光量が減少して、イチゴの種の噛み込みを問題なく検出することができた。

本実施例（実施例５）は、実施例３や実施例４の場合と同様のカップ状容器に関するものであって、実施例３や実施例４の場合と同様に容器を搬送して検査位置に送り込んでいるが、検査位置での検査については、本実施例では、図６に示すように、投光器５と赤外線カメラ８の間に搬送されたカップ状容器３全体に、半導体レーザー光による波長が１４５０ｎｍ±２０ｎｍの範囲の赤外線を投光器５から照射して、投光器５の反対側に位置する赤外線カメラ８で、カップ状容器３の全体を透過した透過赤外線の映像を撮影してから、撮影した映像を画像処理装置９に送って、処理した画像をモニター１０で見られるようにしている。

なお、本実施例（実施例５）では、実施例２の場合と同様に、投光器５から照射した赤外線の透過赤外線を赤外線カメラ８で撮影しているが、実施例２の場合には、袋状容器ｌのシール部２を挟むように投光器５と赤外線カメラ８を設置しているのに対して、本実施例の場合には、投光器５の投光中心軸と赤外線カメラ８の撮影中心軸をカップ状容器３の中心軸と一致させるように投光器５と赤外線カメラ８を設置している。

そのように投光器５と赤外線カメラ８を設置することにより、投光器５からカップ状容器３の中心軸に向かって、カップ状容器３の中心から外縁までをカバーするように、波長が１４５０ｎｍ±２０ｎｍの範囲の赤外線を照射して、投光器５の反対側に位置する赤外線カメラ８で、カップ状容器３の全体を透過してきた透過赤外線の映像を撮影してから、撮像した映像を画像処理装置９に送っている。

そして、画像処理装置９では、リング状のシール部４以外の映像をマスキング処理し、リング状のシール部２の透過赤外線映像を抽出してから細分化し、この細分化した透過赤外線の映像を、予め計測したサンプル容器（シール部に不良のないもの）の透過赤外線の細分化した映像と比較することで、リング状のシール部４についての検査をしている。そして、予め計測したサンプル容器（シール部に不良のないもの）の透過赤外線の映像と比べて光量が減少している場合には、搬送路から容器を除外するためのリジェクト装置（図示せず）に対して、画像処理装置９からリジェクト信号を発信するようにしている。

以上、本発明の方法の各実施例について説明したが、本発明の方法は、上記の実施例に示した具体例にのみ限定されるものではなく、例えば、検査する容器のシール部については、ヒートシールによるシール部に限らず、その他の手段により面接着されるシール部であっても良く、また、上記の実施例１では容器を移動させながら検査を行っているが、容器を止めた状態で投光器や受光器を移動させて検査を行うようにしても良く、さらに、処理時間を短縮させるために投光器や受光器のような検査装置を複数組設けるようにしても良い等、適宜に変更可能なものであることはいうまでもない。

１ 袋状容器
２ （袋状容器）のシール部
３ カップ状容器
４ （カップ状容器）のシール部
５ 投光器
６ 受光器
７ 制御装置
８ 赤外線カメラ
９ 画像処理装置
１０ モニター
１１ 受発光器
１２ ターレット
１３ カップホルダー

Claims (2)

1. 面接着されてシールされている容器のシール部でのシール不良を赤外線を使用して検査するための方法として、シール不良が無いサンプル容器のシール部に対して、波長が１４５０ｎｍ±２０ｎｍの範囲の赤外線を照射して、赤外線の透過又は反射により得られた透過赤外線又は反射赤外線の光量を予め計測しておくと共に、検査対象の容器のシール部に対して、サンプル容器の場合と同じ赤外線を同じ光量で照射して、赤外線の透過又は反射により得られた赤外線の光量が、サンプル容器で予め計測した光量よりも減少している場合には、シール不良であると判定するようにしたことを特徴とする赤外線を使用した容器のシール部検査方法。
2. 波長が１４５０ｎｍ±２０ｎｍの範囲の赤外線が、半導体レーザー光によるものであることを特徴とする請求項１に記載の赤外線を使用した容器のシール部検査方法。

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