WO1998039135A1

WO1998039135A1 - Dispositif de perforation de materiau en bande continue

Info

Publication number: WO1998039135A1
Application number: PCT/JP1998/000890
Authority: WO
Inventors: Kiyoshi Imai; Junichi Fukuchi; Michiaki Takatsu
Original assignee: Japan Tobacco Inc.
Priority date: 1997-03-05
Filing date: 1998-03-04
Publication date: 1998-09-11
Also published as: EP0909606A1; JPH10249564A; ID20311A; CN1219146A; CN1305632C; US6147319A

Description

明細書

ウェブ材のための開孔装置技術分野

発明は、ウェブ材の長手方向に一定の間隔を存し、ウェブ材に微細孔を形成するための開孔装置に係わり、フィルタシガレツトの製造に使用されるウェブ材としてのチップぺーパウェブに、微細孔を形成する上で特に好適した開孔装置に関する。背景技術

この種の開孔装置は例えば特開平 5 - 138381号公報に開示されている。この公報の装置はレーザ発生源を含み、レーザ発生源はレーザビームを連続して出射する。出射されたレーザビームは、回転状態にあるポリゴンミラーに照射される。ポリゴンミラーはその回転により、照射されたレーザビームを周期的に偏向させ、パルスレーザビームに変換する。更に、パルスレーザビームは光学系を介して複数のビームセグメントに分割され、これらビームセグメントがゥエブ材としてのチップぺ一パウェブに照射される。この際、チップべ一パゥェブは走行状態にあり、従って、ビームセグメントはチップぺーパウェブに複数列の微細孔を形成する。この後、チップぺーパウェブはフィル夕アタッチメントにて所定の長さを有したチップべ一パ片に切断され、チップべ一パ片は 2本のシガレツ卜とフィル夕プラグとの接続に使用され、ダブルフィル夕シガレツトが製造される。ダブルフィル夕シガレツトはチップべ一パ片の中央から切断され、これにより、個々のフィル夕シガレットが得られる。

上述した開孔装置は、単一のレーザ発生源のみの使用により、チップぺーパウェブに複数列の微細孔を形成できる利点を有している。しかしながら、開孔装置は、チップぺ一パウェブのタイプの変更に容易に対処することができない。この点に関して詳述すると、製造すべきフィルタシガレットの銘柄毎に、そのフィル夕シガレツ卜の製造に使用されるチップぺ一パウェブのタイプ、即ち、微細孔の列の数や列の位置が異なる。チップぺーパウェブに微細孔の列数や列位置を変更して、微細孔を形成するには光学系を交換しなければならない。光学系の交換には、ビームセグメントが通過すべき経路の調整が必要となる。光学系の交換や経路の調整には多大な労力と時間を要する。

具体的には、公報の開孔装置の光学系は 2分割ミラーを有しており、 2分割ミラーはパルスレーザビームを 2つのビームセグメントに分割し、これらビ一ムセグメントはチップぺ一パウェブの左側部分及び右側部分のそれぞれに微細孔の列を形成する。しかしながら、 2分割ミラーにより分割された各ビームセグメントの生成周期や強度を同一に維持した状態で、各ビームセグメントをチップぺーパウェブまで導くための調整は非常に難しい。それ故、各列の微細孔の大きさや間隔にばらつきが発生し、チップぺーパウェブに目標とする通気度を正確に与えることができない。この結果、フィルタシガレットの品質を高精度に維持することができない。発明の開示

発明の目的は、ウェブ材に形成すべき微細孔の列の数や列の位置を容易に変更することができ、しかも、ウェブ材の通気度を高精度に維持することができる開孔装置を提供することにある。

発明のウェブ材の開孔装置は、所定の走行経路に沿ってウェブ材を一定の速度で走行させる走行手段と、走行経路上のウェブ材に向けて複数のパルスレーザビームを出射し、ウェブ材に複数列の微細孔を形成するレーザビーム発生手段とを備え、このレーザビーム発生手段は、パルスレーザビームを出射する複数のレ一ザへッドと、各レーザへッドをウェブ材の幅方向に独立して移動させる移動手段とを有している。

発明の開孔装置によれば、ウェブ材に形成すべき微細孔の列の数に応じて、使用されるレーザへッドが選択される。選択されたレーザへッドは移動手段によりウェブ材の幅方向に移動され、ウェブ材に対するパルスレーザビームの照射位置が位置決めされる。この結果、ウェブ材には所望の列位置及び列数の微細孔が形成される。

開孔装置は、ウェブ材に形成されるべき微細孔の大きさを可変する可変手段を更に含むことができる。この場合、可変手段は、微細孔の列が形成されたゥエブ材の単位長さ当たりの実通気度を測定する測定手段と、測定された実通気度と目標通気度とを比較し、これら通気度の偏差を出力する比較手段と、この偏差に基づき、使用状態にあるレーザへッドからのパルスレーザビームの出射を制御する制御手段とを含んでいる。具体的には、制御手段は、パルスレーザビームの出射周期が一定の条件下にて、パルスレーザビームのパルス幅及び強度の少なくとも一方を制御する。

ウェブ材の実通気度が目標通気度よりも低い場合、パルスレーザビームのパルス幅及び強度の少なくとも一方が増加され、微細孔は拡大して形成される。これに対し、ウェブ材の実通気度が目標通気度よりも高い場合、パルスレーザビームのパルス幅及び強度の少なくとも一方が減少され、微細孔は縮小して形成される。

ウェブ材は、フィル夕シガレツトの製造に使用されるチップぺ一パのウェブである。この場合、チップべ一パを使用して製造されるフィルタシガレットの通気抵抗は高精度に制御される。

走行手段は、チップぺーパのウェブを繰り出すロールと、このロールから繰り出され、レ一ザ発生手段により微細孔の列が形成されたウェブを巻き取る卷き取り手段とを含むことができる。

巻き取り手段は、ウェブを裁断し、個々に微細孔の列を有した複数の細いゥエブを形成する裁断手段と、個々の細いウェブを巻き取る巻き取りポビンとを含むことができ、この場合、微細孔の列を有するチップぺーパの生産性が向上する。

走行手段は、ウェブを繰り出すロールと、このロールから繰り出され、前記レーザ発生手段により微細孔の列が形成されたウェブをフィルタシガレツトの製造装置まで直接に導く走行経路を含むことができる。この場合、チップべ一パへの微細孔の形成に引き続いて、フィルタシガレツ卜の製造を行うことができる。この場合、走行手段が一対ずつのロール及び走行経路を含んでいれば、フィルタシガレツ卜の生産性を更に向上することができる。図面の簡単な説明

第 1図は、シングルタイプの開孔装置を示す概略図、

第 2図は、レーザヘッドの概略的な構成を示す図、

第 3図は、チップぺ一パウェブに形成された微細孔の列の一部を示す図、第 4図は、レーザへッドを制御するコントローラの機能を説明するためのブロック図、

第 5図は、マルチタイプの開孔装置を示す概略図、

第 6図は、フィルタアタッチメントにオンラインに組み込まれた開孔装置を示す概略図である。発明を実施するための最良の形態

第 1図を参照すると、レーザ開孔装置は大きく分けて、フィルタシガレットの製造に使用されるチップぺーパのシングルウェブ Pの繰り出しュニット 2と. シングルウェブ Pの巻き取りユニット 6と、これらユニット 2， 6間の開孔ュニット 4とを備えている。これらユニット 2， 4， 6は同一のライン上に配置されている。繰り出しユニット 2は水平な回転軸を有しており、この回転軸にシングルウェブ Pのロール R iが繰り出しポビン 8を介して取り付けられている。巻き取りユニット 4もまた水平な回転軸を有しており、この回転軸には巻き取りポビン 1 0が取り付けられている。

更に、繰り出しユニット 2，開孔ユニット 4及び巻き取りユニット 6には複数のガイドロ一ラ 1 2が備えられている。ロールから繰り出されたシングルウェブ Pはガイドローラ 1 2に案内されながら、開孔ユニット 4を通過し、そして、巻き取りユニット 6のポビン 1 0まで導かれている。ガイドローラ 1 2 はシングルウェブ Pの走行経路を規定している。また、繰り出しユニット 2のガイドロ一ラ 1 2のうち、一対のガイドローラ 1 2 aはシングルウェブ Pの蛇行を修正する。

巻き取りュニッ卜 6の回転軸にはパウダクラッチを介して電動モ一夕が接続されており、そして、繰り出しユニット 2の回転軸にもパウダブレーキが接続されている。第 1図中にバウダブレーキ及び電動モ一夕は示されていない。電動モー夕が駆動されると、巻き取りボビン 1 0は一方向に回転する。この回転は、口一ル尺₁からシングルウェブ Pを繰り出す。繰り出されたシングルゥェブ Pは、開孔ユニット 4を通過し、巻き取りユニット 6のボビン 1 0に巻き取られ、巻取り口一ル尺₂を形成する。ロールから巻き取りポビン 1 0に向けて走行するシングルウェブ Pの速度は一定である。シンダルウェブ Pの繰り出し張力はパウダブレーキにより一定に維持されており、そして、シングルゥェブ Pの巻き取り張力もまたバウダクラツチにより一定に維持されている。

開孔ュニッ卜 4は例えば 2個のレーザへッド 1 4を備えている。これらレ一ザヘッド 1 4はシングルウェブ Pの走行経路の上方に配置されている。レーザへッド 1 4は走行経路上のシングルウェブ Pに向けてパルスレーザビームを出射する。 2個のレーザへッド 1 4はシングルウェブ Pの走行経路に沿い隣接して配置され、リニアァクチユエ一夕 1 6にそれぞれ支持されている。これらリニァァクチユエ一夕 1 6は対応するレーザへッド 1 4を走行経路上のシングルウェブ Pの幅方向に移動させることができる。従って、 2個のレーザヘッド 1 4はシングルゥェブ Pの幅方向でみて、シングルウェブ Pの中心ラインから等距離を存して配置されている。

第 2図に示されているように各レーザへッド 1 4は、炭酸ガスレーザ発振器 1 8及び集光レンズ 2 0を有しており、レーザ発振器 1 8はコントローラ 2 4 に電気的に接続されている。レーザ発振器 1 8はレーザビームを一定の周期で出射し、このパルスレーザビームは集光レンズ 2 0を通過してシングルウェブ Pに照射される。このとき、シングルウェブ Pが一定の速度で走行していると、第 3図に示されているようにシングルウェブ Pに微細孔 Hが 2列にして形成される。各列の微細孔 Hの間隔 Lはシングルウェブ Pの走行速度が一定の場合、パルスレーザビームの出射周期により決定される。各微細孔 Hの大きさはパルスレ一ザビームの有効パルス幅のみならず、その強度、即ち、パワーによって決定される。開孔ユニット 4には集塵器（図示しない）が内蔵されており、集塵器は、レーザ開孔時、シングルウェブ Pから発生する塵や煙を捕集する。パルスレーザビームの有効パルス幅及び強度は、コントローラ 2 4により制御される。即ち、コントローラ 2 4はレーザ発振器 1 8に有効パルス幅及び強度を制御するための信号を供給し、この結果、シングルウェブ Pの実通気度 S a を目標通気度 S oに一致させるベく、各列の微細孔 Hの大きさが制御される。より詳しくは、第 1図に示されているように開孔ュニット 4と巻き取りュニット 6との間には測定ュニット 2 6が配置されている。従って、開孔ュニット 4を通過したシングルウェブ Pは測定ユニット 2 6を通過した後、巻き取りボビン 1 0に導かれる。測定ュニット 2 6は、その内部を通過するシングルゥェブ Pの単位面積当たりの実通気度 S a を測定し、その測定結果をコントローラ

2 4に供給する。コントローラ 2 4内では、第 4図に示されているように減算部 2 8にて、目標通気度 S oと実通気度 S aとの間の偏差 Eが算出され、偏差 Eは演算部 3 0に供給される。演算部 3 0は偏差 Eに基づいて制御信号 S pw, S p を生成し、これら制御信号を各レーザへッド 1 4のレーザ発振器 1 8に供給する。従って、各レーザへッド 1 4は制御信号 S pw, S pに基づいてパルスレーザビームを出射し、シングルウェブ pに所望の微細孔 Hの列を形成することができる。この結果、シングルウェブ Pの実通気度 S _aは目標通気度 S oに一致される。具体的には、コントローラ 2 4は、制御信号 S p_Wに基づきパルスレーザビームの有効パルス幅、即ち、微細孔 Hの長さを制御し、そして、制御信号 S p に基づきパルスレーザビームのパワー、即ち、微細孔 Hの口径 Dを制御する。コントローラ 2 4は、制御信号 S pw, S pの少なくとも一方に基づき、微細孔 Hの大きさを制御することも可能である。

巻き取りボビン 1 0に巻き取られた開孔済みのシングルウェブ Pは、ロール R ₂の形態で、巻き取りボビン 1 0とともに巻き取りュニット 6から取り外される。この後、シングルウェブ Pのロールはフィルタアタッチメントに装着され、フィルタシガレツトの製造に使用される。

第 5図には、マルチウェブ Qに微細孔 Hを形成する開孔装置が示されている。ここで、マルチウェブ Qはシングルウェブ Pの幅よりも十分に広い幅を有している。この場合、繰り出しユニット 2には、マルチウェブ Qのロール Gが取り付けられており、これに対し、巻き取りユニット 4には 2つ巻き取りボビン列

3 2が上下に取り付けられている。巻き取りボビン列 3 2は複数の巻き取りボビン 1 0を有している。

巻き取りポビン列 3 2の上流にはスリツ夕 3 4が配置されており、スリツ夕 3 4はロール Gから繰り出されるマルチウェブ Qを複数のシングルウェブ Pに裁断する。裁断された個々のシングルウェブ Pは対応する巻き取りポビン 1 0 に巻き取られる。スリツ夕 3 4は複数の口一タリナイフを含み、これらロータリナイフは同軸に配置されている。

第 5図の開孔装置の場合、開孔ユニット 4は多数のレーザヘッド 1 4を有しており、各レーザへッド 1 4はリニアァクチユエ一夕 1 6にそれぞれ支持されている。レーザへッド 1 4はマルチウェブ Qの走行方向に 2列にして配列されており、各レ一ザへッド 1 4はマルチウェブ Qの幅方向でみて互いに異なる位置に配置されている。

第 5図の開孔装置は、選択したレーザヘッド 1 4を使用して、マルチウェブ Qに複数列の微細孔 Hを形成する。この後、マルチウェブ Qはスリツ夕 3 4により個々のシングルウェブ Pに裁断され、各シングルウェブ Pは所望の列数の微細孔 Hを有している。

第 6図には、オンラインタイプの開孔装置が示されている。この場合、微細孔 Hの列が形成されたシングルウェブ Pは、巻き取りポビン 1 0に巻き取られることなく、フィルタアタッチメントのローリング位置に向けて直接供給される。口一リング位置には、 2本のシガレットとフィルタプラグとをチップべ一パ片により接続し、ダブルフィル夕シガレツトを成形するためのローリングプレートが配置されている。

フィル夕アタッチメントが 2つの口一リング位置を有している場合、第 6図中 2点鎖線で示されているように繰り出しュニット 2には一対のロールが取り付けられる。各ロール R 1からそれぞれ繰り出されたシンダルウェブ Pは微細孔 Hが形成された後、フィル夕アタッチメント内の対応するローリング位置に向けて導かれる。

発明は上述した実施例に制約されるものではない。例えば、各実施例の測定装置はシングルウェブ P又はマルチウェブ Qの単位長さ当たりの通気度を測定している。しかしながら、測定装置は、シングルウェブ Pのハーフウェブやマルチウェブ Qの各シングルウェブに相当する部位でのハーフウェブの単位長さ当たりの通気度をそれぞれ測定するものあってもよく、この場合、これらの測定結果に基づき、コントローラは対応するレーザへッドのパルスレーザビームを制御する。

Claims

請求の範囲

1 . 所定の走行経路に沿ってウェブ材を一定の速度で走行させる走行手段と、

前記走行経路上のウェブ材に向けて複数のパルスレーザビームを出射し、前記ウェブ材に複数列の微細孔を形成するレーザビーム発生手段であって、パルスレーザビームを出射する複数のレーザへッドと、各レーザへッドを前記ゥェブ材の幅方向に独立して移動させる移動手段とを含む、レーザビーム発生手段と

を備えたウェブ材の開孔装置。

2 . 前記ウェブ材に形成されるべき微細孔の大きさを可変する可変手段を更に含む、請求項 1のウェブ材の開孔装置。

3 . 前記可変手段は、前記微細孔の列が形成されたウェブ材の単位長さ当たりの実通気度を測定する測定手段と、測定された前記実通気度と目標通気度とを比較し、これら通気度の偏差を出力する比較手段と、前記偏差に基づき、使用状態にあるレーザへッドからのパルスレーザビームの出射を制御する制御手段とを含む、請求項 2のウェブ材の開孔装置。

4 . 前記制御手段は、前記パルスレーザビームの出射周期が一定の条件下にて、前記パルスレーザビームのパルス幅を制御する、請求項 3のウェブ材の開

5 . 前記制御手段は、前記パルスレーザビームの出射周期が一定の条件下にて、前記パルスレーザビームの強度を制御する、請求項 3のウェブ材の開孔装置。

6 . 前記制御手段は、前記パルスレーザビームの出射周期が一定の条件下にて、前記パルスレーザビームのパルス幅及び強度を制御する、請求項 3のゥェブ材の開孔装置。

7 . 前記ウェブ材は、フィルタシガレットの製造に使用されるチップぺ一パのウェブである、請求項 1のウェブ材の開孔装置。

8 . 前記走行手段は、前記ウェブを繰り出すロールと、このロールから繰り出され、前記レーザ発生手段により前記微細孔の列が形成された前記ウェブを巻き取る巻き取り手段とを含む、請求項 7のウェブ材の開孔装置。

9 . 前記巻き取り手段は、前記ウェブを裁断し、個々に微細孔の列を有した複数の細いウェブを形成する裁断手段と、個々の細いウェブを巻き取る巻き取りポビンとを含む、請求項 8のウェブ材の開孔装置。

1 0 . 前記走行手段は、前記ウェブを繰り出すロールと、このロールから繰り出され、前記レーザ発生手段により前記微細孔の列が形成された前記ウェブをフィルタシガレツトの製造装置まで直接に導く走行経路を含む、請求項 7のゥエブ材の開孔装置。

1 1 . 前記走行手段は、一対ずつの前記ロール及び前記走行経路を含む、請求項 1 0のウェブ材の開孔装置。