JP3372184B2

JP3372184B2 - シガレットの密度検査方法および検査装置

Info

Publication number: JP3372184B2
Application number: JP07198497A
Authority: JP
Inventors: 裕奥本
Original assignee: Japan Tobacco Inc
Current assignee: Japan Tobacco Inc
Priority date: 1997-03-25
Filing date: 1997-03-25
Publication date: 2003-01-27
Anticipated expiration: 2017-03-25
Also published as: JPH10262636A; US6173716B1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シガレット製造機
に組み込まれて、該シガレット製造機により連続的に製
造されるシガレットの局部的な低密度部分を検出し、該
低密度部分を含むシガレットを排除するに好適なシガレ
ットの密度検査方法および検査装置に関する。

【０００２】

【関連する背景技術】従来よりシガレット製造機には密
度検出器が搭載され、シガレット製造機にて連続的に製
造されるシガレットに局部的な低密度部分があるか否か
を検査することが行われている。そして前記密度検出器
から得られる密度信号に従い、局部的な低密度部分を含
むシガレットを不良品として排除することが行われてい
る。ちなみにシガレットに局部的な低密度部分がある
と、低密度部分での燃焼が早くなり、吸い込み空気量が
一時的に変化して喫味を損なうので、喫煙の喜びを阻害
し、シガレットの評価を損なう要因となる。

【０００３】このような局部的な低密度部分の発生の原
因の第１は、炭酸ガスを利用してたばこの葉を膨らませ
た、所謂パフたばこが多く用いられるようになったこと
が挙げられる。この種のパフたばこをブレンドした場
合、たばこの巻を均一に成形し難く、密度の高い部分や
密度の低い部分を含む不均一なシガレットになる傾向が
ある。また第２の原因として、シガレット製造機におけ
るシガレットの巻上速度が高くなり、巻上速度の高速化
に伴ってシガレットを均一に成形することが困難となっ
てきたことが挙げられる。そこでこのような局部的な低
密度部分を含むシガレットを排除するべく、密度検出器
が用いられる。

【０００４】さてこの種の密度検出器としては、例えば
米国特許第２,９５４,７７５号に示されるようなストロ
ンチウム９０が発生するβ線の透過性を利用したもの、
米国特許第２,９３７,２８０号に示されるような誘電率
の変化を利用したもの、また米国特許第３０５６０２６
号に示されるようなＸ線の透過性を利用したもの、更に
は特公平８−２２８８号公報に開示されるような赤外線
の透過や散乱を利用したもの、その他、超音波の透過性
を利用したもの等がある。

【０００５】しかし現在の多くのシガレット製造機に
は、専ら、β線を用いた放射線密度検出器が搭載されて
いる。その理由は放射線密度検出器によれば、測定対象
であるシガレットの水分や粒度，色等の影響を殆ど受け
ることがなく、他の方式に比してその安定性が抜群に良
いことによる。ちなみに放射線密度検出器を用いてシガ
レットの局部的な低密度部分を検出する場合、シガレッ
トにおける低密度部分の長さが３〜４ｍｍ程度であると
き、これを不良品として排除することから、その検出器
における検出区間の幅は３〜４ｍｍの幅として設定され
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら密度検出
器を用いてシガレットの局部的な低密度部分を検出する
べく、上述したように検出器における検出区間の幅を、
不良品として排除する低密度部分の長さにする場合、新
たな問題が発生する。例えば検出区間の幅を小さくする
には、放射線（β線）を通過させる窓の幅を狭くするこ
とによって実現される。しかしその反面、上記窓を通過
させるβ線の量が少なくなることになる。ちなみに放射
性同位元素であるストロンチウム９０はランダムに崩壊
するため、該ストロンチウム９０から発せられるβ線の
量は統計的に二項分布に従っている。従って上記窓を通
過するβ線の数を処理（計数）して得られる信号の標準
偏差は、β線の数の平方根に逆比例して大きくなり、検
出信号の信頼性が乏しくなる。またβ線の数が少なくな
ると必然的に増幅器の利得を高める必要が生じ、増幅器
の利得に比例してドリフトの影響が生じてくる。すると
放射線密度検出器の最大の使命である、シガレットの平
均重量の計測に大きな変動を与えると言う問題を生じ
る。

【０００７】一方、検出器の窓を透過するβ線の数を確
保するには、その線源である放射性同位元素ストロンチ
ウム９０の量を増加させれば良いが、逆に制動放射線の
漏洩量が増加するという影響が生じる。これ故、局部的
な低密度部分を検出するためには、検出器の窓の幅を狭
くすれば良いことが明らかであるにも拘わらず、実際的
にはより重要なシガレットの平均重量の計測変動を押さ
えるべく、前述した米国特許第３,０５６,０２６号の明
細書等に開示されているように、検出器の窓の幅をシガ
レットの直径とほぼ同じ８ｍｍ程度に設定しているのが
実情である。特に放射線の入口側は、シガレットを透過
したβ線の検出をするイオン箱に上記β線をより多く導
き、その電離電流を増加させるため、一般的にはシガレ
ットの直径より大きな幅に設定されてる。

【０００８】ところで検出器においては、一般的には検
出幅が広い程、その検出値が高くなるため、放射線密度
検出器に限らず他の検出方法においても、平均重量の計
測変動を押さえる上での仕様と、局部的な低密度部分を
検出する上での仕様とは矛盾する関係にある。従ってシ
ガレットの重量の平均値制御に好適な信号を得るべく設
定された検出器の出力を利用して、局部的な低密度部分
を検出することは非常に困難であった。ちなみに局部的
な低密度部分は３〜４ｍｍ程度の長さであり、標準密度
部分に比較して、その重量が３５〜４０％以上軽い。

【０００９】このようなシガレットの局部的な低密度部
分を、該シガレットの直径程度の窓幅を有する検出器に
より検出するには大きな障害がある。その障害は、検出
する窓の幅の方が局部的な低密度の部分より大きいこと
に起因する信号波形の変形である。即ち、パルス状に密
度が低くなった部分が検出窓を通過しても、検出信号は
なだらかな丘のように形が崩れ、かつ信号の高さ（レベ
ル）も半分以下になってしまう。従って許容の限界値で
ある４０％も重量が軽い部分（低密度部分）が窓を通過
しても、例えば検出信号の高さ（信号レベル）は通常の
２０％にしかならない。

【００１０】しかも直径８ｍｍのシガレットの長手方向
におけるの重量のバラツキは、その標準偏差で概ね８％
程度もある。従って検出窓の幅を３倍程度に広げて検出
感度を高くすると、通常の状態において検出される重量
（密度）の信号は、±２４％程度のバラツキを有するこ
とになり、局部的な低密度部分を示す信号は完全に上記
バラツキの中に含まれてしまうので、その検出が不可能
となる。従って検出幅の広い窓から得られる平均値制御
に好適な検出信号を用いて平均値を制御しながら、その
信号中に埋没している局部的な低密度部分を示す信号成
分を取り出して、局部的な低密度部分を検出することが
望ましい。

【００１１】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、シガレットの局部的な低密度部
分を簡易に、しかも確実に検出することのできるシガレ
ットの密度検査法および検査装置を提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく、本発明に係るシガレットの密度検査方法および検
査装置は、広い検出窓を有する検出器を通過するシガレ
ットにおける局部的な低密度部分が上記検出幅の窓幅よ
り短いとき、その検出信号のレベルが低くなって信号波
形がなだらかな丘のように変形するが、その波形変形は
検出器の窓の形状、および検出器の応答速度等に由来し
て該検出器に固有の変形を示すことに着目したもので、
局部的な低密度部分が検出器を通過する際の該検出器に
固有の変形を含む検出信号を所定の関数ｇ(t)として予
め記憶手段に記憶し、この関数ｇ(t)と実際にシガレッ
トが前記検出器を通過する際の検出信号ｆ(t)との相関
を求め、その類似の度合いを判定することで局部的な低
密度部分である過否かを判断し、またその検出信号のレ
ベル（密度）を同時に判断することで、検出幅の広い検
出窓から得られる信号中に埋没している局部的な低密度
部分の情報を取り出し、これによってシガレットの局部
的な低密度部分を検出することを骨子としている。

【００１３】特に検出信号ｆ(t)と所定の関数ｇ(t)との
類似が認められたとき、その密度自体を判定する際に、
検出器の発するノイズの影響を防ぐため、幾つかの密度
信号を加え合わせて得た平均密度を判断の指標とするこ
とを特徴としている。また本発明においては前記検出信
号ｆ(t)と所定の関数ｇ(t)との相関による不一致度を、
例えばその差の２乗の和として求めることで、その検出
精度を高めることを特徴としている。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して発明に係る
シガレットの局部的な低密度部分を検出するための、シ
ガレットの密度検査方法および検査装置について説明す
る。図１はシガレット製造機による一般的なシガレット
の製造過程を示す概略図である。この図を参照して、そ
の製造過程について簡単に説明すると、刻み（刻みたば
こ）は、刻み風送管１により風送されてセパレータ２に
供給され、該セパレータ２より空気と分離されて針ベル
ト３上に落とし込まれる。針ベルト３は刻みを掻き上げ
ながら針ドラム４上に落とす。すると針ドラム４は、そ
の回転によって刻みを針の間に挟み込みながら定量ずつ
その機械前面に放出する。この段階で風選分離が行わ
れ、重量の軽い刻みは有孔ベルト６を通して流れる風に
よって運ばれて該有孔ベルト６の面に吸着される。また
重い砂のような異物は、上記刻みと分離されて受け箱に
排出される。

【００１５】さて有孔ベルト６は刻みを吸着して図中左
方へと搬送する。この際、有孔ベルト６による刻み搬送
路の途中に設けられたトリマ８にて、該有孔ベルト６に
吸着されている刻みの量（層厚）が調整される。即ち、
以下に示すようにシガレットとして巻き上げられる中身
たばこの量（刻み量；密度）が調整される。一方、布テ
ープ（ガニチャーテープ）１０は、巻紙９を搬送すると
共に、この巻紙９上に前記有孔ベルト６から供給される
刻みを移し、該巻紙９にて刻みを連続的に巻き上げて棒
状シガレットを形成する。この際、前記巻紙９の縁部に
は糊付け車１１によってシーム糊が付けられる。そして
刻みを棒状に巻き上げた巻紙のシーム糊が付けられた縁
部を重ね合わせ、ヒータ１２により乾燥させることによ
って棒状シガレットが完成される。

【００１６】このようにして連続的に巻き上げて製造さ
れる棒状シガレットを放射線密度検出器１３に通し、そ
の密度（刻み量）の計測・検査が行われる。この放射線
密度検出器１３を通過した棒状シガレットは、切断刃１
５により所定の長さに切断されて個々のシガレットに分
離される。この際、後述するようにして前記放射線密度
検出器１３からの出力（検査結果）に応じて、全体的な
刻み量の少ないシガレットや刻みの局部的な低密度部分
を含むシガレットが排除される。

【００１７】ところで前記放射線密度検出器１３は、例
えば図２に示すように構成される。この放射線密度検出
器１３は、容器２１にストロンチウム９０に代表される
放射性同位元素２２を格納したものである。この放射性
同位元素２２が発するβ線は、前記容器２１のシャッタ
２３を開くことによって、シガレット保持管２４に設け
られている窓２８を通過して前記棒状シガレットに照射
される。そして捧状シガレット２５を透過したβ線は、
検出窓２９を通過してイオン箱２７に入射するようにな
っている。イオン箱２７には高電圧が掛けられており、
入射したβ線の数に比例した電流を信号線２６を介して
検出する。この電流を検出することによって前記棒状シ
ガレット２５の密度が計測される。

【００１８】尚、この実施形態においては、棒状シガレ
ット２５の直径が８ｍｍであるとき、例えば棒状シガレ
ット２５にβ線を照射する窓２８の幅は８ｍｍ、また棒
状シガレット２５を透過したβ線を検出するための検出
窓２９の幅は１６ｍｍに設定される。ところで上述した
如く構成されたシガレット製造機において連続的に製造
されるシガレット２５の局部的な低密度部分を検出する
べく、局部的に軽い部分を持つ模擬シガレットを図３に
示すようにして製造した。即ち、標準の密度のシガレッ
ト３０を分割して２つの半長シガレット３１を作り、一
方、局部的な低密度部分のモデルとして、排除対象の限
界となる長さと密度を持つ短いシガレット３２を準備
し、このシガレット３２を前記半長シガレット３１の間
に挿入する。そしてこれらを接着し、或いは薄い紙で巻
くことにより局部的な軽い部分（低密度部分）を含む疑
似シガレット３３を製作した。具体的にはシガレット３
２の長さを３〜４ｍｍ、その密度を標準密度より３５〜
４０％軽い物として準備し、疑似シガレット３３を製作
した。

【００１９】図４は、図３に示すように製作した疑似シ
ガレット３３を前記放射線密度検出器１３を通過させた
際に、該放射線密度検出器１３が発生する信号の波形を
示している。この場合、被測定物である前記疑似シガレ
ット３３の局部的な低密度部分における実際の密度は、
特性線４１に示すようにパルス状に変化するが、放射線
密度検出器１３により検出される信号は特性線４２に示
すようにその検出信号のレベル低くなり、その波形はな
だらかな丘のように変形する。この波形変形は前述した
ように放射線密度検出器１３における検出窓の形状、お
よび検出器１３の応答速度等に由来し、該検出器１３に
固有の変形を示す。従って放射線密度検出器１３から特
性線４２で示されるような出力が観測された場合、逆に
シガレット３３における局部的な低密度部分における実
際の刻みの密度は、特性線４１のように変化していると
考えることができる。

【００２０】そこで本発明においては、上記特性線４２
を示す関数をｇ(ｔ)として予め記憶し、実際に放射線密
度検出器１３から得られる検出信号ｆ(ｔ)との相関を求
めるものとなっている。具体的には、検出信号ｆ(ｔ)と
関数ｇ(ｔ)とがどの程度一致しているかを評価するべ
く、その不一致を表現する尺度として次のような演算に
より不一致度Ａを求めるものとなっている。

【００２１】Ａ＝ ∫（ｆ(ｔ)−ｇ(ｔ)）² ｄｔ …(１) 或いはＡ＝ ∫｜ｆ(ｔ)−ｇ(ｔ)｜ｄｔ …(２) 上記式(１)は、検出信号ｆ(ｔ)と関数ｇ(ｔ)との差の２
乗の和を以て不一致度Ａとするものであり、また上記式
(２)は検出信号ｆ(ｔ)と関数ｇ(ｔ)との差の絶対値の和
を不一致度Ａとしたものである。尚、和の演算区間は、
検出器１３における検出窓の幅に相当するものとして定
められる。このようにして演算される不一致度Ａによれ
ば、例えば不一致度Ａの値が所定の値以下であれば、当
該部分（検出幅の領域）の密度が局部的に低いと判断す
ることができ、その検出タイミングから当該低密度部分
を含むシガレットを特定することが可能となる。

【００２２】図５は上述した如く実行される本発明の一
実施形態に係るシガレットの局部的な低密度部分を検出
するための処理手続の一例を示す図である。この処理に
おいては、放射線密度検出器１３より得られる棒状シガ
レット２５の密度を示す検出信号ｆ(ｔ)と、記憶手段５
１に予め格納されている上記放射線密度検出器１３の検
出特性を示す関数、つまり図４に示す特性線４２を示す
関数ｇ(ｔ)とを用いる。そして上記検出信号ｆ(ｔ)と関
数ｇ(ｔ)との不一致度Ａを前述した式(１)を実行する演
算手段５２によって計算する。

【００２３】しかる後、演算手段５２によって求められ
た不一致度Ａの値を、所定の基準より小さいか否か判定
する（設問５３）。この判定結果が[ＹＥＳ]、つまり不
一致度Ａが小さいならば、検出信号ｆ(ｔ)と関数ｇ(ｔ)
とが類似しており、当該部分が局部的な低密度部分であ
る可能性が高いと判断する。そして低密度部分である可
能性が高い場合には、次にその密度が基準密度より小さ
いか否かを判断する（設問５４）。この判断は、例えば
シガレット１本当たりの刻みの充填量、つまりシガレッ
ト１本分の全体的な密度の平均を調べることによってな
される。そしてこの設問５４に対して[ＹＥＳ]の判定結
果が得られたならば、全体的な密度（重量）も不足して
いると判断する。

【００２４】しかして上述した判断の結果、不一致度Ａ
の値が小さく、且つ密度も小さい場合、これを不良品と
して排除する。つまりシガレットが局部的な低密度部分
を含むとして排除する。このようにして不良品を検出
し、排除する論理を用いれば、局部的な低密度部分を含
む、所謂軽いシガレットを良好に検出し、これを排除す
ることができる。しかも簡単な検出ロジックにて高精度
に不良品を検出し、排除することができる。特に放射線
密度検出器１３の検出窓２８,２９の幅を狭くすること
なしに、局部的な低密度部分を信頼性良く、高精度に検
出することが可能となる。しかも放射線密度検出器１３
の本来的な機能である全体的な密度（重量）の検出作用
を損なうことなしに、その検出を行うことができ、実用
的利点が多大である。

【００２５】尚、本発明は上述した実施形態に限定され
るものではない。例えば放射線密度検出器１３のように
ノイズが大きい検出器の場合には、設問５４で使用する
密度として、例えば所定幅の間の平均値を用いればその
ノイズによる影響を少なくできる。また放射線密度検出
器以外の密度検出器を用いる場合にも同様に適用するこ
とができる。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範
囲で種々変形して実施することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明にれば、シガ
レットの局部的な低密度部分が密度検出器を通過する際
に該密度検出器が発生する信号を予め関数ｇ(t)として
記憶しておき、この関数ｇ(t)と実際にシガレットが密
度検出器を通過する際に得られる信号ｆ(t)との相関か
ら、その不一致度を判定するので、密度検出器の検出幅
より狭い局部的な低密度部分を含むシガレットを、簡易
にして確実に検出し、これを排除することが可能となる
等の実用上多大なる効果が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】シガレット製造機によるシガレットの製造過程
を示す図。

【図２】放射線密度検出器の概略的な構成を示す断面
図。

【図３】局部的な低密度部分を持つ模擬シガレットの製
作例を示す図。

【図４】シガレットの局部的な低密度部分が密度検出器
を通過する際に該密度検出器が発生する信号波形と、実
際の密度分布との関係を示す図。

【図５】本発明の一実施形態に係るシガレットの局部的
な低密度部分を検出するための処理手続の一例を示す
図。

【符号の説明】

１刻み風送管２セバレータ３針ベルト４針ドラム６有孔ベルト８トリマ９巻紙１０布テープ１１糊付け車１２ヒータ１３放射線密度検出器１５切断刃２１容器２２放射性同位元素２３シャッタ２４保持管２５棒状シガレット２６信号線２８窓２９窓３０標準密度のシガレット３１半長シガレット３２限界の幅と密度を持った短いシガレット３３疑似シガレット４１特性線４２特性線５１記憶手段５２演算手段

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】連続的に製造されるシガレットの局部的
な低密度部分を検出するシガレットの密度検査方法であ
って、密度検出器によって検出されるシガレットの密度信号ｆ
(t)と、局部的な低密度部分が前記密度検出器を通過す
る際に該密度検出器が発生する密度信号を示す所定の関
数ｇ(t)との差の２乗の和、または上記差の絶対値の和
をその不一致度Ａとして演算し、前記不一致度Ａが所定
の基準値以下であり、且つ前記シガレットの長手方向の
所定長さにおける密度、または密度の平均値が受容限度
以下であることを指標として前記シガレットの局部的な
低密度部分を検出することを特徴とするシガレットの密
度検査方法。
【請求項２】シガレット製造機により連続的に巻き上
げられるシガレットの密度を検出して密度信号ｆ(t)を
発生する密度検出器と、局部的な低密度部分が前記密度
検出器を通過する際に該密度検出器が発生する密度信号
を示す所定の関数ｇ(t)を記憶した記憶装置と、前記密
度検出器の発する密度信号ｆ(t)と前記所定の関数ｇ(t)
との差の２乗の和、または上記差の絶対値の和をその不
一致度Ａを演算する演算装置と、前記不一致度Ａが所定
の基準値以下であり、且つ前記シガレットの長手方向の
所定長さにおける密度、または密度の平均値が受容限度
以下であることを指標として前記シガレットの局部的な
低密度部分を検出する判定手段とを具備したことを特徴
とするシガレットの密度検査装置。