JP6229193B1 - 充填包装体からの遅れ洩れの判定方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】高速で連続充填包装される充填包装体の横シール部からの遅れ洩れを、該充填包装体の製造直後に判定する方法を提供すること。【解決手段】一対の縦シールロールと、一対の横シールロールとを備える充填包装機によって製造される液状被包装物用充填包装体の、該横シール部から液状被包装物が少なくとも２４時間後から洩れ始めるであろう遅れ洩れ現象につながるシール不良部分を、該充填包装体の製造直後に判定する方法であって、前記横シールロール下を走行する上記充填包装体の横シール部を赤外線カメラによって撮影し、この撮影によって得られる近赤外線画像のうちから、前記遅れ洩れにつながるシール不良部分を特定すること。【選択図】図２

Description

この発明は、長尺の包装用フィルムに縦シールおよび横シールを施してなる液状被包装物用充填包装体の、該横シール部分からの液状被包装物の遅れ洩れを、該充填包装体の製造直後に判定する方法に関する。
プラスチックフィルムからなる包装袋内に液状や粘稠状の被包装物を自動的に充填包装する充填包装機については、特許文献１および特許文献２に記載されているような自動充填機が知られている。
これらの自動充填機は、例えばベースフィルム層とシーラント層とを具える積層フィルムからなる長尺の包装用フィルムを、長手方向に沿って上方から下方へ連続的に走行させながら、前記シーラント層が向い合せになるように幅方向に半折りし、その重なり合うフィルム両側縁どうしを縦シールロールによって縦方向に連続的にヒートシールして、縦シール部を形成して該フィルムを筒状とし、次いで該筒状の包装用フィルムの底部側となる箇所に、該包装用フィルムの幅方向に沿って一対の横シールローラによって横方向へヒートシールして横シール部を形成し、該筒状の包装用フィルム内に被包装物を充填しつつ、該被包装物を押し出しながら袋口側となる箇所に横シール部を形成することで連続的に包装体が製造されるように構成されている。
特開平８−３０１２３７号公報 特開２００６−２４８５７８号公報 特開２０１６−４７７３８号公報
この自動充填機は、包装形態に応じた生産条件を、項目毎に数値入力することで設定できるように構成されている。この場合、生産条件（設定）が適正でないと、縦シール部や横シール部に皺や発泡が発生することがある。このような皺や発泡は、数μｍ程度の小さいものであっても被包装物の充填スペースからシール部端縁に達するものであればシール不良部分となり、１〜数日後に洩れ始める所謂、遅れ洩れを発生するおそれがある。
このような遅れ洩れの原因となる数μｍの皺や発泡等からなるシール不良部分は、生産直後に目視によって検出（確認）することが難しいため、従来は、製造した包装体を３日程度一時的に保管しておき、実際の液洩れの有無で包装体の良否を判定していた。
しかし、この方法では、大量の包装体を保管する場所を確保する必要がある点、製造後すぐに出荷できない点、液洩れが発生した場合に周囲の包装体を汚損する点などの問題点があった。しかも、包装体は、横シール部を介して複数個、繋げた状態（連包状態）で出荷することが多く、この場合には、たとえ包装体間の横シール部内にシール不良部分が存在していても、出荷先において単包ずつに切断するまで液洩れが生じることがないため、出荷前に該シール不良部分を検知し、遅れ洩れの可能性を判定することができなかった。
なお、包装体からの遅れ洩れは、その大半が横シール部および横シール部と縦シール部とが交差する位置から発生している。この原因としては、第１に上記のように長尺の包装用フィルムを幅方向に半折りにして側縁同士を縦シールして筒状とした後、該筒状の包装用フィルム内に被包装物を充填すると、被包装物の重量によって包装用フィルムが変形して縦皺が生じやすく、とくに特許文献３のように、包装体の長尺となる側部シール部側を横シール部とした場合には、前記縦皺の発生が顕著となり、この状態で横シールを施すことにより、横シール部および横シール部と縦シール部とが交差する位置にシール部を貫通する貫通皺が発生し、該貫通皺を介して液洩れが発生することが挙げられる。
また、第２の原因としては、横シール部が、一対の横シールロールによって液状の被包装物を押し出しながらヒートシールする液中シール充填により形成されることが挙げられる。この液中シール充填は、被包装物の温度や種類等によってヒートシールにバラツキが生じやすくヒートシール不良が生じやすい。
さらに、横シール部内には、必然的に被包装物が介在することになるし、そこに一部が滞留し残留して噛み込まれやすい。とくに、被包装物として液状物と共に窒素等のガスを充填した気液混相流体である場合、横シール部内へのガスの噛み込みの可能性が高くなり、また、横シール部内に噛み込まれた液状物が、横シールロールによる圧力から解放されると同時に膨張（２００〜６００倍）して発泡することがあり、前記気泡や発泡が、横シール部を貫通するものであったり、複数の発泡が横シール部を貫通するように連続して形成されたりすると、シール不良となって直ちに液洩れにつながり、該気泡等の状態や皺との関係によっては遅れ洩れを発生させる可能性がある。
しかも、横シール部内に発生した発泡は、横シールロール直後の、横シール部が高温の状態にある間はそのまま発泡状態にあるものの、下流側に移動する間に冷却されると、収縮して消滅するため、たとえ直ちに液洩れにつながるような大きな発泡があったとしても、これを発見できない場合がある。
とくに、前記遅れ洩れは、シール部内に例えば微小の発泡が繋がることや、発泡や皺等が複数組み合わさること等によって形成された貫通孔や、時間経過後に貫通孔となるような擬似貫通孔に起因する。この遅れ洩れを発生する貫通孔等は、製造直後には液洩れを発生するものではないが、液状被包装物が充填スペースから１〜数日をかけて徐々に浸入する等して液洩れを生じさせるものである。このような貫通孔等は非常に微細であるため、高速で連続的に充填包装される充填包装体の横シール部内から正確に検出することができず、事前に検知する方法がなかった。
そこで、本発明では、高速で連続充填包装される充填包装体の横シール部からの、少なくとも充填包装体の製造から２４時間（１日）以降に発生する遅れ洩れの発生を、該充填包装体の製造直後に判定する方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため鋭意検討した結果、発明者らは、以下に述べる要旨構成に係る本発明に想到した。
即ち、本発明は、長尺の包装用フィルムを幅方向に折返し、その両側端縁どうしを長手方向に縦シールして筒状とするための一対の縦シールロールと、その筒状包装用フィルムの幅方向を挟んで所定の間隔で横シールする一対の横シールロールと、を備える充填包装機によって製造される液状被包装物用充填包装体の、該横シール部から液状被包装物が少なくとも２４時間後から洩れ始めるであろう遅れ洩れ現象につながるシール不良部分を、該充填包装体の製造直後に判定する方法であって、
前記横シールロール下を走行する上記充填包装体の横シール部および該横シール部と縦シール部とが交差する位置を、前記充填包装体を挟んで一方の側に赤外線照射装置を配置すると共に、その他方の側には赤外線カメラを配置して近赤外線画像を撮影し、この撮影によって得られる近赤外線画像から、画像処理装置によって前記横シール部の、液状被包装物の充填スペース側シールエッジから縦シール方向３．０ｍｍ以内の領域にあり、充填した液状被包装物の重量によって包装用フィルムが変形して生じる縦皺もしくは縦皺と気泡との連なりからなる貫通孔または擬似貫通孔を対象とする、前記遅れ洩れにつながるシール不良部分を特定することを特徴とする。
なお、本発明の充填包装体からの遅れ洩れ判定方法においては、前記シール不良部分は、前記赤外線カメラで撮影された鮮明度および／または露出の異なる複数枚の画像を画像処理装置を使って１枚の合成画像に再構成し、その合成画像に基づき特定されること、がより好ましい解決手段となる。
本発明の充填包装体からの遅れ洩れ判定方法によれば、連続的に充填包装される包装体の横シール部を、横シールロールによるヒートシール直後の位置において、赤外線カメラ（波長７００〜２５００ｎｍ）によってタイミングを図って撮影し、該撮影画像から遅れ洩れの発生原因となるシール不良部分を特定することで、充填包装体の製造直後において遅れ洩れの可能性を判定することができる。
とくに、本発明によれば、横シール部内を赤外線カメラにより撮影することで、従来は撮影することができなかった微細な皺や気泡の連なり等からなる微細な貫通孔や、時間経過後に貫通孔となるような擬似貫通孔からなるシール不良部分を撮影することができるため、充填包装体の製造直後において該撮影画像から、シール不良部分が遅れ洩れの原因となるものか否かを判定することができ、遅れ洩れの検知に要する時間（待機時間）の必要のない、オンラインでの検知を行うことができることから、場所的にもコスト的にも有利である。とくに、本発明は、液状の被包装物と窒素等のガスとを混合して充填包装する際に、該ガスに基づいて横シール部内に頻繁に発生する遅れ洩れの判定に好適に利用することができる。
また、本発明によれば、絞り値を変えた複数台の赤外線カメラによって撮影した複数枚の画像や、撮影した画像の鮮明度および／または露出を調整して得た複数枚の画像から、画像処理装置によって最適な部分（鮮明に写し出された部分）のみを切り取って合成し、１枚の画像として再構成することにより、たとえ、包装用フィルムに色柄や印刷等があったとしても、横シール部の内部を鮮明に写し出すことができ、遅れ洩れの原因となるシール不良部分を検出することができる。
充填包装機の一実施形態を示す図である。 （ａ）は、図１の充填包装機の第１横シールロールを拡大して示す図であり、（ｂ）は、横シール部分を拡大して示す図である。 本発明の充填包装体からの遅れ洩れの判定方法を説明するブロック図である。 撮影画像から包装用フィルムの印刷に合わせて露出を変更し、合成画像を作成する方法を説明する図である。 不良品と判定された横シール部の画像データ（ａ）と良品と判定された横シール部の画像データ（ｂ）である。
以下、本発明にかかる充填包装体からの遅れ洩れ判定方法について、図面を参照して説明する。
なお、充填包装機１０は、特許文献１、２に記載のような縦型充填包装機の他、横型充填包装機や他列充填包装機等の各種のものとすることができる。以下は、図１に示す縦型充填包装機を代表例として説明する。
充填包装機１０は、フィルムロールＲから連続的に繰り出されて走行する１枚の長尺の包装用フィルムＦを上方から下方へ連続的に走行させながら、その走行中にガイドロッド１００で案内しつつ包装用フィルムＦをそのシーラント層が互いに向い合せになるように幅方向に折り返し、図では包装用フィルムＦの左端部に位置するその両側端部同士を重ね合わせ、その重ね合わされた両側端部同士を１対の縦シールロール１０１によって包装用フィルムＦの長手方向（縦方向）に連続的に加圧および加熱して縦シール部１０２を形成し、これにより包装用フィルムＦを筒状に形成する。
次いで、図示しないタンクから図示しないポンプおよび供給路を介して供給された被包装物Ｍを、上記１対の縦シールロール間を上方から下方へ貫通している充填ノズル１０３によって、筒状に形成した包装用フィルムＦ'の内側へ連続的に、または所定量ずつ間欠的に充填すると共に、筒状に形成した包装用フィルムＦ’をその長手方向に一定間隔をおいて、１対の第１横シールロール１０４によって全幅にわたり加熱しつつ加圧して互いに溶着させて間欠的に横シール部１０５を形成する。その後、第２横シールロール１０６で横シール部１０５を再押圧して該シールを確実なものとし、これにより多数の包装体Ｗが包装用フィルムＦの長手方向へつながった状態で連続的に製袋されるように構成される。なお、包装体Ｗは、図に示すように第２横シールロール１０６の下流側に切断機構１０７を設けて一袋ずつもしくは複数袋ずつに切断してもよい。
この充填包装機１０では、図２（ａ）の第１横シールロール１０４部分の拡大側面図に示すように、第１横シールロール１０４の包装用フィルムＦの走行方向下流側に、包装体Ｗに対面するように赤外線カメラ２０と、包装用フィルムＦを挟んで対向する位置に赤外線照射装置２１とからなる赤外線撮像装置が設けられている。
この赤外線カメラ２０は、ＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ等が搭載され、赤外線ＬＥＤ等からなる赤外線照射装置２１から照射された波長が７００〜１７００ｎｍの近赤外線に対する感度を有するものである。なお、可視光カメラで包装用フィルムＦを撮影すると、可視光線は、包装用フィルムＦの表面で反射してしまうため、横シール部１０５内を撮影することができないのに対し、赤外線カメラ２０を用いると、赤外線が包装用フィルムＦを透過して横シール部１０５内に発生した発泡や皺等の非シール位置で反射するため、ラインが浮かび上がり、欠陥像を鮮明に撮影することができる。
赤外線カメラ２０によって撮影された画像（映像信号）は、コンピュータ等からなる画像処理装置２２で、横シール部１０５内の皺、気泡の連なりまたは皺と気泡との組み合わせ等からなる微細な非シール部分の有無が検出されると共に、検出された非シール部分についてさらに、遅れ洩れ現象につながるシール不良部分となるか否かの判定が行われる。
なお、前記撮影画像に写る横シール部１０５内の非シール部分が遅れ洩れ現象につながるシール不良部分となるか否かの判定は、例えば画像処理装置２２において、撮影された画像や該画像から抽出した非シール部分（欠陥部分）の特徴データ（例えば、皺の長さや位置、気泡の大きさや位置、数等）と、画像処理装置２２に蓄積された判定基準条件（例えば、基準画像データや、過去に発生した欠陥を種類や特徴ごとにデータ化した基準特徴データ等）とを比較することにより行うことができる。
とくに、判定基準条件としては、図２（ｂ）に示すように、前記撮影画像に写る横シール部１０５の、被包装物の充填スペース側のシールエッジ１０８から縦シール方向に３．０ｍｍ以内の領域１１０（図２（ｂ）に一点鎖線で示す領域、以下「判定領域１１０」と言う。）にある貫通孔または擬似貫通孔を対象とすることが好ましく、画像処理装置２２によって、横シール部１０５の充填スペース側のシールエッジ１０８から縦シール方向に３．０ｍｍの判定領域１１０内にある貫通孔（充填スペースに繋がっているもの）もしくは擬似貫通孔（時間経過後に充填スペースに繋がるもの）を検出することで、包装体Ｗの製造から少なくとも２４時間後に液洩れを生じる遅れ洩れの判定を行うことができる。
これは、横シール部１０５は、充填スペース側のシールエッジ１０８が、縦シール方向に３．０ｍｍ、少なくとも１．０ｍｍの長さで帯状に連続して形成されていれば、十分なシール強度を付与することができるためであり、つまり、この判定領域１１０に微細な発泡や皺等のシール不良部分が存在すると、該部分が起点となって横シール部１０５の剥離が１〜数日をかけて徐々に進み、横シール部１０５を切断位置１１１（横シール部１０５の長さ方向中央位置）で切断した際に切断端面から液洩れ（遅れ洩れ）が発生するためである。
なお、図２（ｂ）の場合では、非シール部分１０９ａは、気泡の連なりからなるが、判定領域１１０外に位置しているため、遅れ洩れを生じる可能性なしと判定されるのに対し、非シール部分１０９ｂは、判定領域１１０内のシールエッジ１０８部分に位置しているため、遅れ洩れを生じる可能性が有り、と判定されることになる。
ここで、赤外線カメラ２０は、第１横シールロール１０４によって間欠的に形成される横シール部１０５を、第１横シールロール１０４、とくには、第１横シールロール１０４による横ヒートシール位置（一対の第１横シールロール１０４の周方向に等間隔に設けられたヒートシールバー１０４ａ同士が当接する位置）から包装用フィルムＦの走行方向に長さＬが３０ｃｍ以内の位置、好ましくは２０ｃｍ以内の位置で撮影するように設けることが好ましい。
赤外線カメラ２０は、横シール部１０５を上記範囲内の位置において撮影することができれば、どの位置に設けても良いが、好ましくは、第１横シールロール１０４下方の、第２シールロール１０６との間に設ける。
このように、横シール部１０５を、第１横シールロール１０４の直後、とくに第１横シールロール１０４から３０ｃｍ以内の位置で撮影すると、横シール部１０５は第１横シールロール１０４による加熱によって高温状態にあるため、横シール部１０５内に発生した発泡を、その発泡状態のままで撮影することができる。そのため、横シール部１０５内の、発泡が多数繋がった状態や発泡と皺とが連通した状態等を、撮影画像から検出することができるため、それらが遅れ洩れをもたらすシール不良部分となるか否かの判定を行うことができる。
第１横シールロール１０４による包装用フィルムＦの加熱に際しては、横シール部１０５と共に、縦シール部１０２が加熱されて再溶融し、その際に皺を発生することがある。この場合にも、赤外線カメラ２０によって横ヒートシール位置から３０ｃｍ以内の位置を撮影すれば、横シール部１０５内に発生した発泡を発泡状態のままで撮影することができるため、該発泡と、横シール部１０５と縦シール部１０２との交差位置に発生した皺とが連通してシール不良部分となるか否かの判定を行うことができる。
なお、横シール部１０５を、第１横シールロール１０４から包装用フィルムＦの走行方向下流側に３０ｃｍ超離れた位置で撮影した場合には、横シール部１０５内に発生した発泡は、該横シール部１０５の冷却に伴って収縮し、とくに数μｍ程度の小さな発泡は完全に消失してしまうため、たとえ遅れ洩れを生じるようなシール不良部分であっても撮影画像からは検出することができず、遅れ洩れを包装体Ｗの製造直後に検知することができない。
赤外線カメラ２０は、包装用フィルムＦの走行速度および／または第１横シールロール１０４の回転速度に同期して撮影可能であることが好ましく、例えば、包装用フィルムＦまたは第１横シールロール１０４の駆動モータやローラーに設けた位置センサから図３に示すように充填包装機１０の制御部を介して撮像指令信号を赤外線カメラ２０に送り、そのタイミングに合わせて撮影するようにすれば、横シール部１０５を所期した位置において正確に撮影することができる。
また、包装用フィルムＦが色や柄、文字等の印刷を有する場合、例えば、赤外線カメラ２０の絞り値を印刷部分に合わせると、印刷のない部分が明るくなりすぎてしまい、反対に印刷のない部分に赤外線カメラ２０の絞り値を調整すると、印刷部分が暗くなりすぎて、いずれも横シール部１０５全体を写し出すことができない。
そのため、露出の異なる複数台の赤外線カメラ２０を設けて、それぞれのカメラで撮影された複数枚の撮影画像、または赤外線カメラ２０で撮影された１枚の撮影画像から鮮明度および／または露出を調整して得た複数枚の画像から、画像処理装置２２によって最適な部分（横シール部１０５内部が鮮明に写し出された部分）だけを切り取って合成（再構成）することが好ましい。この方法では、図４に例示するように、領域Ａが印刷を有し、領域Ｂが透明フィルムからなる場合に、赤外線カメラ２０で撮影された１枚の撮影画像（ａ）から、画像処理装置２２を用いて領域Ａに露出を合わせた画像（ｂ）と、領域Ｂに露出を合わせた画像（ｃ）をそれぞれ作成し、画像（ｂ）からは領域Ａの部分を切り取り、一方、画像（ｃ）からは領域Ｂの部分を切り取り、切り取った領域Ａと領域Ｂの部分を組み合わせて合成画像（ｄ）を形成する。これによれば、包装用フィルムＦの印刷層に邪魔されることなく、横シール部１０５全体を１枚の画像として鮮明に写し出すことができるため、印刷層のない包装用フィルムＦと同じ方法で遅れ洩れの判定を行うことができる。
画像処理装置２２による画像処理によってシール不良部分が検出された場合には、図３に示すように画像処理装置２２から充填包装機１０の制御部１１へ排除信号を出力し、該当する包装体Ｗを、充填包装機１０に設けた排出部１２から別ラインへと排出されるようにすれば、遅れ洩れの可能性のある包装体Ｗが過って出荷されることがない。なお、包装体Ｗには、包装用フィルムＦに予めレジマークやバーコード、ＱＲコード（登録商標）等を印刷しておくことが好ましく、該バーコード等によって赤外線カメラ２０による撮影画像と包装体Ｗとを照合できるようにしておけば、該当する包装体Ｗを正確に排出部１２から排出することができる。
図５に、画像処理装置２２において、不良品（遅れ洩れの可能性あり）と判定された撮影画像（ａ）と良品（遅れ洩れの可能性なし）と判定された撮影画像（ｂ）の一例を示す。撮影画像（ａ）では、矢印で示す位置に横シール部の長さ方向に貫通する皺からなるシール不良部分があり、該シール不良部分に起因して液洩れが発生する可能性がある。一方、撮影画像（ｂ）では皺や発泡がなく液洩れが発生するおそれがない。
１０ 充填包装機
１１ 制御部
１２ 排出部
２０ 赤外線カメラ
２１ 赤外線照射装置
２２ 画像処理装置
１００ ガイドロッド
１０１ 縦シールロール
１０２ 縦シール部
１０３ 充填ノズル
１０４ 第１横シールロール
１０５ 横シール部
１０６ 第２横シールロール
１０７ 切断機構
１０８ シールエッジ
１０９ａ、１０９ｂ 非シール部分
１１０ 判定領域
１１１ 切断位置

Claims (2)

  1. 長尺の包装用フィルムを幅方向に折返し、その両側端縁どうしを長手方向に縦シールして筒状とするための一対の縦シールロールと、その筒状包装用フィルムの幅方向を挟んで所定の間隔で横シールする一対の横シールロールと、を備える充填包装機によって製造される液状被包装物用充填包装体の、該横シール部から液状被包装物が少なくとも２４時間後から洩れ始めるであろう遅れ洩れ現象につながるシール不良部分を、該充填包装体の製造直後に判定する方法であって、
    前記横シールロール下を走行する上記充填包装体の横シール部および該横シール部と縦シール部とが交差する位置を、前記充填包装体を挟んで一方の側に赤外線照射装置を配置すると共に、その他方の側には赤外線カメラを配置して近赤外線画像を撮影し、この撮影によって得られる近赤外線画像から、画像処理装置によって前記横シール部の、液状被包装物の充填スペース側シールエッジから縦シール方向３．０ｍｍ以内の領域にあり、充填した液状被包装物の重量によって包装用フィルムが変形して生じる縦皺もしくは縦皺と気泡との連なりからなる貫通孔または擬似貫通孔を対象とする、前記遅れ洩れにつながるシール不良部分を特定することを特徴とする充填包装体からの遅れ洩れの判定方法。
  2. 前記シール不良部分は、前記赤外線カメラで撮影された鮮明度および／または露出の異なる複数枚の画像を画像処理装置を使って１枚の合成画像に再構成し、その合成画像に基づき特定されることを特徴とする請求項１に記載の充填包装体からの遅れ洩れ判定方法。
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