(57)【要約】  所定の間隔で個々の対象物が位置決めされた煙草のフィルタロッドは、回転する水平パンから回転する垂直ホイールに個々の対象物を移送し、対象物をフィルタトウのウェブに堆積することで準備される。各対象物は、移動するトウのウェブ内に位置決めされる。ウェブフィルタ材料およびウェブに位置決めされる対象物が、ロッド形成ユニットに導入され、ロッドが形成される。フィルタトウの供給速度、並びに、水平パンおよび垂直ホイールの回転速度は、対象物がロッドに沿って所定の間隔で位置決めされるように互いに対して制御される。良好に制御された量の香り添加剤を含む煙草のフィルタ要素が、ロッドから形成される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
各ロッドがその長手にわたって所定の間隔で個別に離間されている対象物を有する、喫煙アーティクルの製造において使用するロッドを供給する装置であって、この装置は、
（ａ）ロッドフィラー材料の連続的な供給を提供する手段と、
（ｂ）個々の対象物を連続的に供給する手段であって、複数の個々の対象物およびパンの周囲にわたって所定の間隔で位置する複数のステムを支持する水平パンを有する第１の回転可能な部材を含み、ステムは、ステムの上端に対象物用シートを有し、水平パンが中心軸について回転するとパンの下方の位置からパンの上方の位置までシートを昇降させるアクチュエータに結合される、手段と、
（ｃ）所定の間隔で供給されたフィラー材料内に個々の対象物を位置決めする手段と、
（ｄ）ロッドにおいて所定の間隔で位置決めされる個々の対象物を有する連続的なロッドを形成する手段と、
（ｅ）所定の間隔で連続的ロッドを細分化する手段と、
を備える、装置。
【請求項２】
ロッドフィラー材料の連続的な供給を提供する手段が、フィルタ材料の連続的なウェブを供給する手段であり、
フィルタ材料のウェブ内に所定の間隔で個々の対象物を位置決めする手段が、第２の回転可能な部材の周面に沿って所定の間隔で位置決めされる複数のポケットを有する第２の回転可能な部材と、フィルタ材料のウェブに対象物を配置するよう個々の対象物を受容するポケット内の手段とを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
フィルタ材料のウェブ内の個々の対象物それぞれの放出を確実にする手段を更に含む、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
放出を確実にする手段が、ポケットがフィルタ材料のウェブの近くの所定の位置にあるとき、ポケットと連通している路に接続される正圧の空気を供給することを含む、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
個々の対象物を受容する手段が、ポケット内に位置決めされる中空の管状の部分であり、円筒形の側壁と、側壁から少なくとも部分的に内方に延在する複数の突出部であって、個々の対象物を支持する形状を有する突出部とを有する、請求項２に記載の装置。
【請求項６】
複数の突出部が複数の突出部間に隙間を画定し、隙間が突出部で支持される対象物の直径を越えて延在するよう十分に大きい、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
ステムの動きがポケットの動きと同期し、ステムからポケットへの対象物の移送を可能にするよう、第１の回転可能な部材と第２の回転可能な部材の回転速度を制御する手段を更に備える、請求項２に記載の装置。
【請求項８】
個々の対象物を供給する手段が、パンの上方にある対象物用の入口と、パンの下方にある対象物用の出口とを有する移送チューブを更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
個々の対象物を位置決めする手段が、移送チューブの出口と連通するポートを有しフィラー材料の近くに位置決めされるプロウを含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
連続的なロッドを細分化する手段が、対象物に対してロッドが細分化される場所を調節するよう、ロッド内の対象物の場所を表す信号を送信する対象物検出手段を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
各ロッドがその長手にわたって所定の間隔で個別に離間されている対象物を有する、喫煙アーティクルの製造において使用するロッドを供給する装置であって、この装置は、
パンの周囲にわたって所定の間隔でパンに形成される複数の孔を有するパンと、スカートにおける複数の案内部を画定するパンの周囲に依存するスカートと、孔内に摺動可能に受容される中空の管、管の所定の位置に結合され案内部内に摺動可能に受容されるカムブロック、および、カムブロックに結合されるカム従動子をそれぞれ有する、複数のステムリフタとを含む、回転可能な部材と、
第１の回転可能な部材に対して固定の位置にあるカムドラムであって、スカート内に並列して受容される側壁であって、カムドラムの周囲にわたって連続的なうねり路を囲うカムチャネルを中に定める側壁を有するカムドラムと、を備え、
各ステムリフタのカム従動子がカムチャネル内に受容され、回転可能な部材が回転すると、カム従動子がカムチャネルによって定められた路に沿って移動し、ステムリフタがカムチャネルによって決定された回転位置で昇降する、装置。
【請求項１２】
カムドラムが、所定の高さで側壁の一部分の周りに囲われる真空チャネル、および真空チャネルと同じ所定の高さで側壁の空気供給ポートを更に含み、スカートが複数の路を更に含み、各路が第１の端部でステムリフタの管と連通し、第２の端部でカムドラムに対して位置決めされ、路が回転すると同時に真空チャネルまたは空気供給ポートと連通する所定の高さになる、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
空気供給ポートがカムチャネルの最大高さの場所である回転位置に位置する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
回転可能な部材が、パン上を延在し、パンの周囲にわたって位置決めされる保持壁を更に含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１５】
パンが、複数の半径方向に延在するトラフを有する上表面を更に含み、前記孔それぞれがトラフ内に位置する請求項１１に記載の装置。
【請求項１６】
ステムリフタの各管が、対象物をその上で支持する対象物用シートで終端する上端部を有し、上端部が、シートで支持される対象物の周囲を通って管に空気が流れることを可能にするようシートにスロットを更に有する、請求項１１に記載の装置。
【請求項１７】
回転可能な部材に対して固定の位置にある移送チューブを更に備え、移送チューブが、ステムリフタが移動する路上に位置決めされる入口、および対象物を中に堆積するために形成されるべきフィラー材料の近くのプラウに連通するパンの下にある出口を有する、請求項１１に記載の装置。
【請求項１８】
回転可能部材が、パンの周囲に位置決めされる複数の移送チューブを更に備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項１９】
各移送チューブが、ステムリフタの一つの上方に位置決めされる入口、およびパンの下方に位置決めされる出口を含む、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
各移送チューブがステムリフタと一体化される、請求項１８に記載の装置。
【請求項２１】
中央オリフィス、および周面と中央オリフィスと連通する複数の等間隔に離間された路を備えた周面を有する、回転可能な挿入ホイールを更に備え、各路が周面の近くの路内で対象物を支持するシートを有し、シートが、路を通ってシート上に支持される対象物を通る空気の流れを可能にする隙間を中に画定し、
挿入ホイールと回転可能な部材の回転が同期すると、移送チューブの出口が挿入ホイールの周面における路と連通するよう、最大高さでの挿入ホイールの周面が移送チューブの出口の下の高さに位置決めされるように、回転可能な挿入ホイールが回転可能な部材に対して位置決めされる、請求項１８に記載の装置。
【請求項２２】
ステムリフタ上に軸方向に整列されるようそれぞれ配置される複数のエジェクタピンを更に備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項２３】
各ロッドがその長手にわたって所定の間隔で個別に離間されている対象物を有する、喫煙アーティクルの製造において使用するロッドを供給する装置であって、この装置は、
複数の対象物の供給を受容するホッパと、
中央オリフィス、および周面と中央オリフィスと連通する複数の等間隔に離間された路を備えた周面を有する、回転可能な挿入ホイールであって、各路が周面の近くの路内で対象物を支持するシートを有し、シートが路を通ってシート上に支持される対象物を通る空気の流れを可能にする隙間を中に画定し、挿入ホイールがホイールの中央オリフィス内に受容される軸受筺体を更に備え、軸受筺体が、軸受筺体について中央オリフィスにおける路開口部の移動路とそれぞれ連通する真空ポートおよび空気供給ポートを有する、回転可能な挿入ホイールと、を備え、
挿入ホイールの周囲についての回転の第１の位置において、ホイールの周面における路がホッパの近くに位置決めされ、真空ポートと連通し、挿入ホイールの周囲についての回転の第２の位置において、周面における路が、形成されるべきロッドの近くに位置決めされ空気供給ポートと連通している、装置。
【請求項２４】
ホッパが挿入ホイールの近くにシュートを備える、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
第１の位置における挿入ホイールの周面が、複数の対象物が受容されるホッパの内部分にある、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
ホッパが、水平面で回転可能なパンを備え、パンが、パンから回転の第１の位置において挿入ホイールの周面の高さ近くまで延在する複数の移送チューブを有し、移送チューブの一つが挿入ホイールの路と連通する、請求項２３に記載の装置。
【請求項２７】
各ロッドがその長手にわたって所定の間隔で個別に離間されている対象物を有する、喫煙アーティクルの製造において使用するロッドを製造する方法であって、この方法は、
（ａ）ロッドフィラー材料を連続的に供給することと、
（ｂ）水平パンに複数の対象物を支持することによって個々の対象物を連続的に供給し、パンの孔内に受容される複数のステムをパンの上方に上昇させ、ステムに配置されている対象物を持ち上げるようパンを回転し、供給されたフィラー材料内に対象物を位置決めすることと、
（ｃ）ロッド内に所定の間隔で位置決めされる個々の対象物を有する、連続的なロッドを形成することと、
（ｄ）所定の間隔で連続的なロッドを細分化することと、
を備える、方法。
【請求項２８】
フィルタ材料の連続的なウェブがロッドフィラー材料として供給され、個々の対象物を位置決めすることが、フィルタ材料の供給されたウェブ内に所定の間隔で対象物を連続的に挿入することを含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
連続的に挿入することが、ステムから垂直回転部材の第１の位置に対象物を移送し、フィルタ材料のウェブ内で第１の位置から第２の位置に対象物を回転することを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
第１の位置で垂直回転部材上に対象物を保持するよう真空を与え、第２の位置で垂直回転部材から対象物を放出するよう対象物に正圧空気供給を与えることを更に含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
対象物が回転垂直部材に移送されたとき、水平パン上の移送チューブが垂直回転部材のポケットと連通するように整列されるよう、水平パンと垂直回転部材の回転を同期させることを更に含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
連続的なロッド内で対象物を視覚的に検出し、細分化の場所に対して対象物を離間させる場所でロッドの細分化を同期するよう、対象物を示す信号を送ることを更に備える、請求項２８に記載の方法。
【請求項３３】
各ロッドがその長手にわたって所定の間隔で個別に離間されている対象物を有する、喫煙アーティクルの製造において使用するロッドを製造する方法であって、この方法は、
フィルタ材料のソースからフィルタ材料の連続的なウェブを供給することと、
ホッパに複数の対象物の供給を提供することと、
周面内の複数のポケットを有する垂直方向に方向付けられたホイールを回転することであって、周面の一部分がホッパの近くの第１の場所を通ることと、
回転ホイールの周面に沿った連続的なポケットに対象物を連続的に導入することと、
ポケットが第１の位置を通るときポケットに真空を与えることで、各ポケットに各対象物を維持することと、
ポケットに正圧ガスの供給を与えることでフィルタ材料のウェブ内に、各連続的なポケット内から個々の対象物を所定の間隔で挿入することと、
所定の間隔で個々の対象物が位置決めされたフィルタ材料のウェブをロッド形成手段で受容し、そこから連続的なロッドを形成することと、
個々の対象物が所望の数だけフィルタロッド内の所望の位置に位置決めされるよう、連続的なロッドを所望の長さに所定の間隔で細分化してフィルタロッドを形成することと、
を備える、方法。
【請求項３４】
連続的に導入することが、個々の対象物を含むホッパにホイールの周面を回転させることを含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
連続的に導入することが、ホッパから移送チューブを通じて第１の場所に個々の対象物を移送することを含む、請求項３３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、喫煙アーティクルに係わり、特に、フィルタ付き煙草の形態を有する喫煙アーティクルに関わる。
【背景技術】
【０００２】
煙草等の一般的な喫煙アーティクルは、略円筒形のロッド形状の構造を有し、巻紙で包まれた、細かく刻まれたタバコ（例えば、カットフィラー形態）のような一分量の、一巻の、または、一列の喫煙可能な材料を含み、それにより、いわゆる「喫煙可能なロッド」または「タバコロッド」を形成する。通常、煙草はタバコロッドと端部と端部で接する関係で整列された円筒形のフィルタ要素を有する。フィルタ要素は、典型的には、トリアセチンを用いて可塑化されたセルロースアセテートトウを備え、トウは「プラグラップ」として知られている紙材料で囲まれている。煙草は、多数のセグメントを有するフィルタ要素を組み込んでもよく、これらセグメントの一つが活性炭粒子を含んでもよい。典型的には、フィルタ要素は、「ティッピングペーパー」として知られている周りを囲むラッピング材料を用いて、タバコロッドの一端部に取り付けられる。引き出された主流煙を周囲空気で希釈するためにティッピング材料およびプラグラップを穿孔することが望ましい。煙草とその様々な構成要素の説明は、Ｄａｖｉｓら編による「煙草の製造、化学および技術（Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）」（１９９９）に記載されている。煙草は、その一端部に火をつけ、タバコロッドを燃やすことで喫煙者によって使用される。喫煙者は、煙草の他端部（例えば、フィルタ端部）を吸うことで、彼／彼女の口に主流煙を受ける。
【０００３】
煙草の煙の官能特性（ｓｅｎｓｏｒｙ  ａｔｔｒｉｂｕｔｅ）は、タバコに添加物を塗布することで、および／または、さもなければフレーバー材料を煙草の様々な構成要素に組み込むことで改善される。Ｌｅｆｆｉｎｇｗｅｌｌらによる「喫煙製品のための煙草香料（Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｆｌａｖｏｒｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｓｍｏｋｉｎｇ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）」Ｒ．Ｊ．Ｒｅｙｎｏｌｄｓ  Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｃｏｍｐａｎｙ（１９７２）を参照されたい。例えば、タバコのフレーバー添加物の一つの種類は、メンソールである。Ｂｏｒｓｃｈｋｅ，Ｒｅｃ．Ａｄｖ．Ｔｏｂ．Ｓｃｉ．，１９，ｐ．４７−７０，１９９３を参照されたい。煙草の官能特性を変える様々な提案された方法は、フィルタ要素が煙草の主流煙にフレーバーを加えるための伝達手段として使用されてもよいといった案を含む。Ｊｕｐｅらに対する米国特許出願第２００２／０１６６５６３号明細書は、煙草のフィルタに吸着剤およびフレーバー放出材料を入れることを提案している。Ｘｕｅらに対する米国特許出願第２００２／００２０４２０号明細書は、フィルタに小さい粒子サイズの吸着剤／吸収剤を含むファイバを入れることを提案している。Ｄｕｂｅらに対する米国特許第４，９４１，４８６号明細書、および、Ｇｒｅｅｎ，Ｊｒ．らに対する米国特許第４，８６２，９０５号明細書は、煙草のフィルタにフレーバー付きのペレットを配置することを提案している。フレーバー添加剤を組み込む煙草のフィルタの他の代表的なタイプは、Ｔｉｇｇｅｌｂｅｃｋらに対する米国特許第３，９７２，３３５号明細書、Ｏｗｅｎｓ，Ｊｒ．に対する米国特許第４，０８２，０９８号明細書、Ｗｏｏｄｓらに対する米国特許第４，７２９，３９１号明細書、および、Ｔｈｅｓｉｎｇらに対する米国特許第５，０１２，８２９号明細書に記載されている。
【０００４】
主流煙に移されるよう利用可能なフレーバーのレベルを喫煙者が選択できるようにする、調節可能なフィルタ要素を有する煙草が提案されている。例えば、Ｋａｌｌｉａｎｏｓらに対する米国特許第４，６７７，９９５号明細書、および、Ｐａｔｒｏｎらに対する米国特許第４，８４８，３７５号明細書を参照されたい。幾つかの提案された煙草では、主流煙の性質または特性を変える傾向をフィルタ要素の構成要素に与える目的のために、操作されてもよいと報告されている。例えば、Ｈｏｍｂｕｒｇｅｒに対する米国特許第３，２９７，０３８号明細書、Ｋａｒａｌｕｓに対する米国特許第３，３３９，５５７号明細書、Ｂｏｕｋａｒに対する米国特許第３，４２０，２４２号明細書、Ｓｅｙｂｕｒｎに対する米国特許第３，５０８，５５８号明細書、Ｃａｒｔｙに対する米国特許第３，５１３，８５９号明細書、Ｋｉｎｄｇａｒｄに対する米国特許第３，５９６，６６５号、Ｃｏｈｅｎに対する米国特許第３，６６９，１２８号明細書、および、Ｇｒｏｓｓｍａｎに対する米国特許第４，１２６，１４１号明細書を参照されたい。幾つかの提案された煙草では、フィルタ要素にカプセルが位置決めされており、このカプセルの内容物は、フィルタ要素を通過する主流煙の性質または特性を変更するよう、カプセルが破裂するとフィルタ要素に放出されると報告されている。例えば、Ｗａｔｅｒｂｕｒｙに対する米国特許第３，３３９，５５８号明細書、Ｃａｒｔｙに対する米国特許第３，３６６，１２１号明細書、Ｉｒｂｙ，Ｊｒ．らに対する米国特許第３，３９０，６８６号明細書、Ｌｅａｋｅに対する米国特許第３，４２８，０４９号明細書、Ｈａｒｌｏｗらに対する米国特許第３，５４７，１３０号明細書、Ｃａｒｔｙに対する米国特許第３，５７５，１８０９号明細書、Ｄｏｃｋに対する米国特許第３，６０２，２３１号明細書、Ｄｏｃｋに対する米国特許第３，６２５，２２８号明細書、Ｈｏｒｓｅｗｅｌｌらに対する米国特許第３，６３５，２２６号明細書、Ｄｏｃｋに対する米国特許第３，６８５，５２１号明細書、Ｂｒｏｏｋｓらに対する米国特許第３，９１６，９１４号明細書、Ｗａｌｋｅｒに対する米国特許第３，９９１，７７３号明細書、および、Ｔａｔｅｎｏらに対する米国特許第４，８８９，１４４号明細書を参照されたい。Ｋｉｍに対するＰＣＴ国際公開第０３／００９７１１号パンフレットでは、当該煙草のフィルタ部分に芳香材料が配置された少なくとも一つのカプセルを有するフィルタ付き煙草が提案され、カプセルに圧力が加わると、カプセルが破裂し、フィルタに芳香材料が放出して喫煙中のタバコのフレーバーを変えると報告されている。幾つかの提案された煙草では、フィルタ要素にカプセルが位置決めされ、煙草が消された後にフィルタ要素を脱臭するよう、カプセルが破裂するとこのカプセルの内容物がフィルタ要素に放出されると報告されている。例えば、ＭａｃＡｄａｍらに対する米国特許出願第２００３／００９８０３３号明細書を参照されたい。
【０００５】
市販の「Ｒｉｖａｇｅ」ブランドの煙草は、水または液状のフレーバー溶液を含む円筒形のプラスチック容器を有するフィルタを含んでいる。「Ｒｉｖａｇｅ」ブランドの煙草を代表する煙草は、日本たばこ産業にそれぞれ譲渡されたＴａｍａｏｋｉらに対する米国特許第４，８６５，０５６号明細書およびＴａｍａｏｋｉらに対する米国特許第５，３３１，９８１号明細書に開示されている。フィルタ内の円筒形のケーシングは、外力が加えられると変形する場合があり、ケーシングの薄い壁部分がその結果壊れ、ケーシング内の液体が当該フィルタの隣接する部分に放出されると報告されている。
【０００６】
煙草用パイプは、「Ａｑｕａｆｉｌｔｅｒ」なるブランド名で市販されている。「Ａｑｕａｆｉｌｔｅｒ」ブランドの製品を代表する煙草用パイプは、アクアフィルタ社（Ａｑｕａｆｉｌｔｅｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）に譲渡された、Ｓｈａｗに対する米国特許第３，７９７，６４４号、Ｇｏｌｄｓｔｅｉｎに対する米国特許第４，００３，３８７号、および、Ｋａｙｅに対する米国特許第４，０４６，１５３号に開示されている。これら特許は、煙草の口端部が挿入される使い捨て煙草用パイプを提供している。パイプを通って引き出される煙草の煙は、水で含浸されたフィルタ材料を通ると報告されている。煙草の口端部に取り付け可能となるよう構成される使い捨てフィルタは、Ｓｍｉｔｈらに対する米国特許第５，７２４，９９７号明細書に開示されている。使い捨てフィルタ内に含まれるフレーバーを含むカプセルは、カプセル内のフレーバーを放出するためにきつく押されてもよいと報告されている。
【０００７】
気持ちの良い官能を与えるために独特のフレーバーを組み込んだ煙草に喫煙者の関心が寄せられるのは明らかである。喫煙者の中には、喫煙者のその場の要求によって様々な異なるフレーバーを選択的に提供することができる煙草を好む者もいる。このような煙草のフレーバーは、そのときの特定のフレーバーに対する喫煙者の要求、または、喫煙中にフレーバーを変える要求に基づいて選択されてもよい。例えば、喫煙中にフレーバーを変えることで、喫煙者はメンソールまたはスペアミントのような息をさわやかにするフレーバーで煙草を終えることができる。したがって、喫煙者の裁量で異なる官能を提供することができる煙草を提供することが望ましい。
【０００８】
何人かの喫煙者は、喫煙が終わった後に脱臭剤を選択的に放出することができる煙草を望む場合がある。このような脱臭剤は、喫煙者が煙草を吸い終わった後にその煙草の残留部分が好ましい芳香を発生することを確実にするよう使用されてよい。したがって、特に、喫煙者の裁量で脱臭剤を放出することができる煙草を提供することが望ましい。
【０００９】
何人かの喫煙者は、煙草から発生する主流煙の性質または特性を、選択的に湿らす、冷やす、さもなければ、変えることができる煙草を望む場合がある。煙と相互作用するよう使用され得るある剤は揮発性であり、時間と共に蒸発する傾向があるため、これら煙草の挙動に対する剤の効果は、喫煙を始めるときにそれら剤を導入することを必要とする。したがって、喫煙者の裁量で喫煙者に運ばれる煙を、選択的に湿らす、滑らかにする、または、冷やすことができる煙草を提供することが望ましい。
【００１０】
喫煙を高める能力を喫煙者に提供することが非常に望ましい。つまり、制御された状態で、煙草から発生する主流煙の性質または特性を変更する様態または方法を、選択的に提供する煙草を提供することが望ましい。特に、主流煙（例えば、煙にフレーバーをつける）の官能特性を高めるために剤を放出することができる煙草を提供することが望ましい。既存の自動煙草製造機器と互換性のある上述のような煙草を、高い製造率で生産できることが望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、各ロッドがその長手にわたって所定の間隔で個別に離間されている対象物を有する、喫煙アーティクルの製造に使用される複数のロッドを提供する装置および方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
装置の一実施形態は、複数の個々の対象物を、およびパンの周囲にわたって所定の間隔で位置する複数のステムを支持する、水平パンを有する第１の回転可能な部材を含む。ステムは、ステムの上端部に対象物用シートを有し、水平パンが中心軸の周りに回転すると、パンの下方の位置からパンの上方の位置までシートを昇降させる垂直作動部を有する。装置は、所定の間隔でフィラー材料の供給内に個々の対象物を位置決めする手段も含む。手段の一実施形態は、回転可能な部材の周面に沿って所定の間隔で位置決めされる複数のポケットを有する、回転可能な部材を含むことが好ましい。
【００１３】
方法の一実施形態は、水平パンで複数の対象物を支持することで個々の対象物を連続的に供給することと、パンを回転させてパンの孔内に受容された複数のステムがパンの上方に上昇してステムに配置されている対象物を持ち上げることと、供給されたフィラー材料内に対象物を位置決めすることと、ロッド内に所定の間隔で個々の対象物が位置決めされた連続的なロッドを形成することを含む。位置決めの一実施形態は、ステムから垂直回転部材上の第１の位置に対象物を移送させ、第１の位置からフィルタ材料のウェブ内の第２の位置まで対象物を回転させることを含むことが好ましい。
【００１４】
本発明のこれらおよび他の好ましい実施形態は、添付の図面を参照してより詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
煙草のフィルタに対象物を組み込む装置および方法の好ましい実施形態の以下の説明は、球形のカプセルを挿入することについて述べられる。球形のカプセルは、挿入するに好ましい対象物であるが、当業者には本明細書の教示に従って同一のあるいは異なる形状の他の対象物が煙草のフィルタに挿入されてもよいことは理解されるであろう。したがって、カプセルを参照することは、例示的であり、本発明を制限するものではないことは理解されるであろう。様々な図面において同様の参照符号が同様の構成要素に付与される。
【００１６】
図１を参照すると、例示的なロッド形成装置１０は、ロッド形成ユニット１２と、連続的な長さのフィルタ材料１６において所定の間隔で対象物を配置するカプセル挿入ユニット１４とを含む。連続的な長さのフィルタ材料は、保管ベール、糸巻き等のようなソース（図示せず）から供給される。一般的に、フィルタ材料は、フィルタ材料処理ユニット１８を用いて処理される。対象物が所定の離間された間隔で中に組み込まれている連続的な長さのフィルタ材料１６は、ロッド形成ユニット１２を通過することで連続的なロッド２０が形成され、切断手段２２によって複数のロッド２４に細分化され、トレイ２６または他の好適な収集手段を用いて収集される。切断手段２２は、対象物またはカプセルが個々のロッド２４に正しく位置決めされるよう正確な場所で連続的なロッド２０を切断するために、ビデオ検査ユニット等のカプセル検査手段２８と同期される。
【００１７】
フィルタロッド、フィルタロッドセグメント、および、フィルタ要素の生産と、これらフィルタロッド、フィルタロッドセグメント、および、フィルタ要素からの煙草の製造は、本発明によると、煙草のフィルタ、多セグメント化煙草のフィルタ、および、フィルタ付き煙草を提供するために用いられている、ロッド形成ユニット１２のタイプを用いて行われることができる。多セグメント化煙草のフィルタロッドは、ドイツ、ハンブルグのＨａｕｎｉ−Ｗｅｒｋｅ  Ｋｏｒｂｅｒ＆Ｃｏ．ＫＧからＭｕｌｆｉなる商品名で市販されている、煙草のフィルタロッド形成装置を用いて製造され得る。他の市販されているフィルタロッド形成機器のタイプ、例えば、Ｈａｕｎｉ−Ｗｅｒｋｅ  Ｋｏｒｂｅｒ＆Ｃｏ．ＫＧから市販されているモデルＫＤＦ−２、またはフランス、Ｄｅｃｏｕｆｌｅから市販されているモデルＤｅｃｏｕｆｌｅも、同様に使用されてよい。
【００１８】
フィルタ付き煙草の製造に従来使用されている６アップロッド、４アップフィルタロッド、および、２アップロッドは、Ｈａｕｎｉ−Ｗｅｒｋｅ  Ｋｏｒｂｅｒ＆Ｃｏ．ＫＧからのＬａｂ  ＭＡＸ、ＭＡＸ、ＭＡＸ  Ｓまたは、ＭＡＸ８０として市販されているティッピング装置などの、従来のタイプあるいは好適に変更された煙草ロッド取り扱い装置を用いて取り扱われる。例えば、Ｅｒｄｍａｎｎらに対する米国特許第３，３０８，６００号明細書、Ｈｅｉｔｍａｎｎらに対する米国特許第４，２８１，６７０号明細書、Ｒｅｕｌａｎｄらに対する米国特許第４，２８０，１８７号明細書、および、Ｖｏｓらに対する米国特許第６，２２９，１１５号明細書に記載される装置のタイプを参照されたい。
【００１９】
図１を再び参照すると、フィルタ材料１６は、ロッド形成ユニット１２に供給され通過される。フィルタ材料は様々であり、煙草用のタバコ煙フィルタを提供する際に使用され得るどの材料でもよい。従来の煙草フィルタ材料、例えば、セルロースアセテートトウ、集められたセルロースアセテートウェブ、ポリプロピレントウ、集められたセルロースアセテートウェブ、集められた紙、再生タバコの房などが使用されることが好ましい。特に好ましいものは、セルロースアセテート、ポリプロピレン等のポリオレフィン等のようなフィラメントトウである。例えば、１フィラメント当たり３デニールのセルロースアセテートトウおよび合計で３５，０００のデニールが好適なフィルタロッドを提供し得る。別の実施例として、１フィラメント当たり８デニールのセルロースアセテートトウおよび合計で４０，０００のデニールが好適なフィルタロッドを提供し得る。更なる実施例として、Ｎｅｕｒａｔｈに対する米国特許第３，４２４，１７２号明細書、Ｃｏｈｅｎらに対する米国特許第４，８１１，７４５号明細書、Ｈｉｌｌらに対する米国特許第４，９２５，６０２号明細書、Ｔａｋｅｇａｗａらに対する米国特許第５，２２５，２７７号明細書、および、Ａｒｚｏｎｉｃｏらに対する米国特許第５，２７１，４１９号明細書に記載されるフィルタ材料のタイプを参照されたい。
【００２０】
フィルタ材料の少なくとも一部分は、一般的に液体を吸収するため、喫煙者に運ばれるようカプセルからトウ材料に放出される液体ペイロード成分を運ぶことができる（さもなければ、フィルタ要素中に放出されたカプセル成分の移動または移送を可能にする）。例えば、セルロースアセテート等のフィラメントトウは、ノースカロライナ州ウィンストンセーレムにあるＡｒｊａｙ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  Ｃｏｒｐ．から市販されているＥ−６０等の従来のフィルタトウ処理ユニットを用いて処理される。当業者に公知の他のタイプの市販のトウ処理機器が同様に使用されてもよい。このような装置の一部分は、図１において参照符号２６として示されている。通常、トリアセチン等の可塑剤が公知の技法を用いてフィラメントトウに加えられる。フィルタ要素を構成する他の好適な材料が、煙草のフィルタ設計および製造において当業者に容易に明らかとなるであろう。
【００２１】
他のタイプの煙草処理多成分フィルタは、本発明により形成されるカプセルを含むフィルタセグメントのタイプを組み込んでもよい。例えば、本発明のカプセルを含むフィルタセグメントは、Ｂｌａｋｌｅｙに対する米国特許第５，３６０，０２３号明細書、Ｇｅｎｔｒｙらに対する米国特許第５，３９６，９０９号明細書、Ｂａｎｅｒｊｅｅらに対する米国特許第５，７１８，２５０号明細書、Ｊｕｐｅらに対する米国特許出願第２００２／０１６６５６３号明細書、および、Ｘｕｅらに対するＰＣＴ国際公開第０３／０４７８３６号パンフレットに記載されるタイプの煙草の多成分フィルタに組み込まれてもよい。カプセルを含むように変更され得る他のタイプのフィルタ要素を製造する方法および装置に関する追加情報は、Ｂｅｒｇｅｒに対する米国特許第４，０４６，０６３号明細書、Ｂｅｒｇｅｒに対する米国特許第４，０６４，７９１号明細書、Ｂｅｒｇｅｒに対する米国特許第４，０７５，９３６号明細書、Ｂｅｒｇｅｒに対する米国特許第４，３５７，９５０号明細書、および、Ｂｅｒｇｅｒに対する米国特許第４，５０８，５２５号明細書に記載されている。上述の特許および特許出願は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００２２】
図１を再び参照すると、連続的な長さのフィルタ材料１６はロッド形成ユニット１２の作用によりブロック３０中を引っ張られ、個々のカプセルがフィルタ材料のウェブ内で所定の間隔で挿入される。フィルタ材料はロッド形成ユニット１２の集積手段３２に更に方向付けられる。集積手段は、トング−ホーン構造、集めファンネル構造、スタッファまたは移送ジェット構造等を有してもよい。トング３２は、ブロック３０からの円筒形の混合物が略円筒形（即ち、ロッド形状）となるよう、更に集積、圧密、変換または形成を行い、それにより、フィルタ材料の連続的に延在する房またはフィラメントは、形成された円筒形の長手方向に実質的に延在する。
【００２３】
円筒形の混合物に圧縮されたフィルタ材料は、ロッド形成ユニット１２で受容される。円筒形の混合物は、エンドレスガルニチュールコンベヤベルト３６または他のガルニチュール手段を含むラッピング機構３４に送られる。ガルニチュールコンベヤベルト３６は、円筒形の混合物をラッピング機構３４に移送するようリボンホイールまたは協働ドラム等の前進機構３８を用いて、連続的に且つ長手方向に前進させられる。ラッピング機構は、連続的なラッピングされたロッド２０を生産するために、円筒形の混合物の外表面に細長いラッピング材料４０を供給する。
【００２４】
細長いラッピング材料４０は、回転可能な糸巻き４２から供給される。ラッピング材料は、糸巻きから引き出され、一連の案内ローラ上でならされ、ブロック３０の下を通過し、ロッド形成ユニットのラッピング機構３４に入る。エンドレスガルニチュールコンベヤベルト３６は、ラッピング材料で円筒形の混合物の周りを覆いながらまたは包みながら、細長いラッピング材料と円筒形の混合物の両方が、ラッピング機構３４中を長手方向に延在するように移送する。フィルタ材料を囲うラッピング材料は様々である。例えば、Ｍａｒｔｉｎに対する米国特許第４，１７４，７１９号を参照されたい。典型的には、ラッピング材料は、市販の多孔性または非多孔性の紙であり、「プラグラップ（ｐｌｕｇ  ｗｒａｐ）」として産業において既知である。例示的な非常に多孔性のあるプラグラップ紙は、Ｐｏｒｏｗｒａｐ  Ｐｌｕｇ  Ｗｒａｐ  １７−Ｍ１、３３−Ｍ１、４５−Ｍ１、６５−Ｍ９、９５−Ｍ９、１５０−Ｍ４、２６０−Ｍ４、および、２６０−Ｍ４ＴとしてＳｃｈｗｅｉｔｚｅｒ−Ｍａｕｄｉｔ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌから市販されている。
【００２５】
ラッピング材料がフィルタ材料用の管状の容器を形成することができるよう、ラッピング材料の重なり合う周縁部分に形成される継ぎ目には、接着剤（例えば、ホットメルト接着剤）が、塗布領域４４に塗布される。代替的には、ホットメルト接着剤は、この場合のようにラッピング機構３４またはブロック３０のガルニチュールにラッピング材料が入る直ぐ上流で塗布されてもよい。接着剤は、接着剤を迅速に固めるためにチルバー４６を用いて冷却され得る。様々な他のシーリング手段および他のタイプの接着剤が、連続的なラッピングされたロッドを供給するために用いられてもよいことは、理解されるであろう。
【００２６】
連続的なラッピングされたロッド２０は、シーリング手段から通され、回転式カッタ、非常に鋭いナイフ等を含む切断組立体２２を用いて、所望の、所定の長さに一定の間隔で細分（例えば、切断）される。切断手段がロッドの形状を平坦化しない、さもなければ、ロッドの形状に悪影響を与えないことが特に望ましい。切断組立体が所望の点で連続的なロッドを切断する速度は、カプセルがフィルタ材料の連続的なウェブに挿入される速度に対して制御される。一実施形態では、切断組立体は、ロッド形成装置の駆動組立体に対して直接駆動の関係で連動される。別の実施形態では、切断組立体は、ロッド形成ユニットの駆動組立体と同期され、カプセル挿入場所が定位置からシフトした場合に切断組立体の駆動を調節するために、カプセル検査手段２８と結合されることでフィードバック制御される、直接駆動モータを有する。所望の長さで、所望の数のカプセルを所定の間隔で位置決めされた状態で、連続的なロッドを切断するのに必要なタイミングを提供する好適な方法は、当業者には明らかであろう。
【００２７】
連続したまたは複数のロッド２４は、トレイ、回転収集ドラム等である収集手段３６を用いて収集される。所望の場合、ロッドは、煙草製造機械に直接的に移送されてもよい。このようにして、１分間にそれぞれ約１００ｍｍ長さのロッドを１４００個以上製造することができる。
【００２８】
カプセル挿入ユニット１４は、レジャー筺体５０内において定位置で任意に保持されるホイールの形状を有する、回転可能な部材４８を含む。カプセル挿入ユニットは、更に、一実施形態では挿入ホイールとも称される回転可能な部材４８にカプセルを供給またはその通路を提供する、ホッパ５２および／または他の移送手段５４を含む。一実施形態では、回転可能な部材４８は、ロッド形成装置１０の主駆動組立体と結合されるプーリ５６およびベルト５８によって駆動される。別の実施形態では、回転可能な部材４８は、主駆動組立体と同期されるまたはそれにより制御される独立した駆動モータを有する。
【００２９】
図２を参照すると、カプセル挿入ユニット１４の一実施形態がより詳細に示される。移送手段５４は、回転カルーセル６０を備える。カルーセルは、上部に水平パン６２を有し、板の周囲にわたって複数の孔６４が等間隔で配置されているパンの周囲にカプセルを方向付ける一連の凹部またはトラフ（ｔｒｏｕｇｈ）が設けられている。孔の中には、孔６４の直ぐ上に位置決めされる移送チューブ６６までカプセルを持ち上げるステムリフタが設けられる。移送チューブは、カルーセルを囲うチューブリング６８によってカルーセルに固定される。図示するように、移送チューブ６６は、回転可能な部材４８に移送されるように、パンからカルーセルの円周の半径方向外側に、且つ、カルーセルの下方にカプセルを案内する。移送チューブ６６の底部には、移送チューブの底部でカプセルを中央的に位置決めするための移送チューブにおける狭い限界部である、ボールキャッチャ７０が設けられる。固定シェルフ７２は、カプセルが回転可能な部材４８に移送されるまで移送チューブでカプセルを保持するためにボールキャッチャの下に設けられる。
【００３０】
本実施形態では、回転可能な部材４８は、挿入ホイール７４であり、挿入ホイールの周囲には複数の離間されたポケットがある。挿入ホイールは、両部品の回転中にその周面がポケットを移送チューブの底部と軸方向に整列させるよう位置決めされる。
【００３１】
動作中、カプセルは供給ホッパ５２からカルーセル６０のパン６２に運搬される。カルーセルが回転すると、遠心力によりカプセルはパン６２の周囲方向に移動し、カプセルは孔６４上およびその周りに集められる。カルーセルが回転すると、孔と同一平面上に搭載された各リフタが上昇し、カプセルを捕捉し、対応する移送チューブ６６の下方の所定の先端へカプセルを持ち上げる。カプセルの捕捉は、リフティングステムを介して供給される真空によって補助されてもよい。カプセルがその先端に達し、移送チューブ６６がシェル７２上で整列されると、正の気圧がステムリフタに印加され、カプセルを移送チューブからボールキャッチャ７０へと吹き付ける。カルーセルが更に回転すると、カプセルはシェルフ７２沿いに移動し、その終点で、挿入ホイール７４のポケット７５に落下する。挿入ホイール７４およびカルーセル６０は、同期的に駆動され、各移送チューブ６６が挿入ホイールのポケット７５と整列される。カルーセルおよび挿入ホイールは、単一のモータに合わせて同期的に駆動されてもよく、または、同期のためにサーボ制御される個々の駆動部を有してもよい。以下に説明するように、挿入ホイール７４が回転すると、ポケット７５内で保持されるカプセルはブロック３０内のフィルタ材料１６と接触し、カプセルはポケットから集められたフィルタ材料へと放出される。
【００３２】
カルーセルの回転により生成される遠心力、および、パンの表面上の凹部の補助により、カプセルは、上板の周囲に均一に分散される。カルーセルがロッド形成ユニットの最大生産速度と適合するのに十分な速度で回転することが好ましい。図１に示される典型的なロッド形成ユニットは、１分当たり最大２０００個の「４アップ」煙草のフィルタロッド（即ち、８０００の煙草フィルタ）を形成することができる。ロッド形成ユニットの内部駆動との同期を容易にし、機器のサイズを管理可能にするために、周囲に１６個のポケットを有する挿入ホイールと、３２個のステムリフタを有するカルーセルとを設けることが望ましい。これにより、二つの回転装置の直接的なギアリングが容易に実現されるように、簡単な２対１の直接ギアレシオが提供される。移送手段の一実施形態としてカルーセルを回転することが、高生産速度で最小限の歪みまたは応力でカプセルを移送する方法であることが分かった。カルーセルは、プールから単一のカプセルを単独にして分離し、更に、フィルタ材料に運搬するために正しく離間されたシステムに配置することができる。歪みおよび応力を減少させるためにカプセルの移送および加速を遅くするよう、より大きい直径のカルーセルおよび挿入ホイールが使用されてもよい。しかしながら、当業者には、市販の典型的なロッド形成装置を囲う利用可能なスペースに基づいて、サイズが制限されることは理解されるであろう。
【００３３】
図３を参照すると、カルーセルの一部分が切り取られた状態のカルーセル６０の拡大斜視図が示される。カルーセル６０は、水平パン６２を上に有する。一連の凹部またはトラフ７８がパンの中心から半径方向に延在している。これらのトラフ７８は、パン６２の周囲までのカプセルの半径方向の移動に対する浅いチャネルとなる。各トラフ７８の端部には孔６４が中心合わせされる。各孔６４にはカプセルステムリフタ８０が設けられる。一実施形態では、カプセルステムリフタは、ステムの上部でリリーフスロット８２が切り取られた中空の管である。リリーフスロット８２により真空がステムに加えられると空気がカプセルの周囲を流れてカプセル中を通ってステムに流れることができる。カルーセルが回転するとステムは昇降する。ステム８４として示されるステムの延長部の最大高さでは、正の空気圧がステムに印加され、図２に示されるように、カプセルを移送チューブ６６に放出する。
【００３４】
図３を再び参照すると、カルーセル６０の内部を露出させるよう切り取られた部分は、カルーセルの底部の真空チャネル８８に繋がる真空入口ポート８６を示す。真空チャネル８８は、チャネルと連通しているステムリフタがカプセルを「把持」し、移送チューブまで持ち上げられるよう、吸入するようにカルーセルの円周の半分以上にわたって延在することが好ましい。最大ステムリフトの頂点または点の近傍で真空チャネルが停止し、ステムリフタは、カルーセルの底部に設けられる空気圧供給ポートと連通している位置に移動する。
【００３５】
ステム８０は、カム作動とともに昇降する。玉軸受９２およびスラスト軸受９４内に含まれる駆動軸９０は、上部のパン６２に接続され、カルーセルのスカート８６に接続される。上部パンおよびカルーセルスカートは、カルーセルの底部を備える固定のカムドラム９８の周りを回転する。カムドラム９８は、カムチャネル１００をカムドラムの側壁１０２に有する。カムチャネル１００は、カムドラムの周囲にわたって連続的な路を形成し、ステムリフタ８２の昇降を定める。カムブロック１０４およびカム従動子１０６が、各ステムリフタ８０に取り付けられる。カムブロックは、２組のねじ１０８によってステムに固定され、カム従動子はカムブロックにボルト１１０で固定される。パン６２が回転すると、カム従動子１０６は、カムドラム９８の側壁におけるカムチャネルの昇降と共にステムを昇降させるようカルーセルが回転すると、カムチャネル１００内に移動される。ブラスブッシング１１４は、パン６２およびスカート９６の周囲についてリフティングステムを位置決めし、垂直方向の移動を案内するようカルーセル孔６４に配置されることが好ましい。
【００３６】
図４を参照すると、図３のステムリフタおよびカムの実施形態の詳細斜視図が示される。ステムリフタ８０は、ステムの底部に与えられる真空を通じてステムリフタの上部で保持されるカプセルに対してシート面１１２を提供するよう、面取りされているか凹まされているステムリフタの上端部に、リリーフスロット８２を有する。カムブロック１０４は、ステム８０に位置決めされ、２組のねじ１０８で定位置に固定される。カム従動子ホイール１０６は、カムチャネル１００内で上昇する。カムブロック１０４の側部１２０は、カルーセル６０のスカート９６における案内部９７と協働して、ステムリフタ８０の軸についてカムブロック組立体の回転を防止する。
【００３７】
図５を参照すると、ステムおよびカムブロックの別の実施形態が示される。本実施形態では、ステム８０は前述と同様のリリーフスロット８２およびカプセルシート１１２を有する。カムブロックは、カムブロック案内部９７で上下に移動するよう一組のホイール１１６を含む。カムブロック１１６は、機械ねじ１１８でステム８０に固定される。カム従動子ホイール１０７は、内側ホイール１１６に隣接して位置決めされる。
【００３８】
図６を参照すると、挿入ホイール７４を含む実施形態を有する回転可能な部材４８の分解斜視図が示されている。上述したとおり、挿入ホイール７４は、ホイールの周面にわたって等間隔で離間されている一連のポケット７６を含む。ポケット７６は、貫通してホイールの中央開口部と連通するよう延在する、ホイール中に開けられた孔である。各ポケット７６内には、カプセルシート１２２がポケットの半径端部の近傍に位置決めされる。カプセルシート１２２は一般的に、ホイールが回転したときにカプセルを保持するようシートまたはクレードルを提供する中空のうねのある構造である。カプセルシートの異なる実施形態のより詳細は以下に説明される。
【００３９】
挿入ホイール７４は駆動軸１２４に取り付けられ、取り付けフランジ１２６にボルト締めされる。挿入ホイールの外側表面を通る一組のボルト１２８は、取り付けフランジに対してホイールを保持する。駆動軸１２４は、ブッシング１３２によって分離される一組の玉軸受１３０および１３４間に挿入され、軸受筺体１３８内で従来の方法によって保持される。スペーサリング１３６は、図示しない駆動構成要素と協働する。軸受筺体は、ハブ１４４の外側の周面に切り込まれた真空チャネル１４２と連通する真空ポート１４０を含む。正の空気供給ポート１４６は、軸受筺体に設けられ、ポケットがフィルタ材料を挿入するよう位置決めされる場所に対応する単一の点において軸受筺体ハブ１４４中をチャネリングされる。挿入ホイール１４４は、挿入ホイールポケット７６が真空チャネル１４２上にのった状態で、挿入ホイールの内側表面１４８がハブの周りを回転するよう、軸受筺体ハブ１４４にはめ込まれる。駆動軸１２４は、部品間の接触がないようにハブと内側表面１４８との間に小さい空隙を維持するよう、軸受筺体ハブについて同心的に挿入ホイール７４を保持するように、軸受筺体１３８内で中心に置かれる。このようにして、軸受、ブッシング、または、２つの部品間に他の接触シールを必要とすることなく、軸受筺体と挿入ホイールとの間で真空シールが提供される。ボルト孔１５０が軸受筺体の周囲に設けられ、ロッド形成装置１０の支持ブラケット（図示せず）への軸受筺体の調節可能な取り付けを可能にする。
【００４０】
図７を参照すると、部分的に切り取られた軸受筺体１３８の詳細斜視図が示されている。切り取られた部分において、真空ポート１４０が軸受筺体の裏側から開けられた路１５２を通って真空チャネル１４２と連通していることが明白に示される。同図では、正の空気供給ポート１４６が空気排出ポート１５６と連通している、穴を開けられた空気供給路１５２と連通して示されている。動作中、ポケット７６が真空チャネル１４２上で回転している状態で、挿入ホイール７４が軸受筺体１３８において回転すると、真空がカプセルシート１２２に与えられ、カプセルがその上で保持される。ポケットが空気排出ポート１５６上で回転すると、真空は正の空気供給に切替えられ、カプセルをフィルタ材料に放出する。
【００４１】
図８を参照すると、カプセルシート１２２の一実施形態が示される。カプセルシートは、カプセルをカプセルシート内で支持する内部突出部１６０を有する中空の管１５８である。空隙１６２が、カプセル３００とカプセルシートの内部の内側表面との間に設けられる。空隙により、挿入ホイールのポケットにおいてカプセルシートの下から真空が与えられると、空気はカプセルシートの全ての側の周りに流れる。この空隙が設けられていないと、カプセルがカプセルシートで空気力学的に捕捉され、フィルタ材料に挿入するためにカプセルシートから取り除くことが困難となることが分かっている。従って、挿入ホイールの周りのポケットにカプセルシートを使用することが好ましい。好ましいカプセルシートは、カプセルとカプセルシートの内壁との間に空隙を含む。この空隙は、カプセルに対する歪みを最小化するためにカプセルの周りに空気が流れるようにする。カプセルの上部が挿入ホイールの外径と略同一平面になるように、カプセルがリブまたは突出部の上部に置かれることが好ましい。更に、カプセルシートのリブまたは突出部間の溝が直接的に露出され、真空が正の空気供給によって置き換えられたときにポケットからカプセルが簡単に押し出されるように、十分な大きさの空隙を有することが好ましい。カプセルシートは、ポリエチレンエチレンケトン（ＰＥＥＫ）またはナイロンのような剛性のプラスチックまたはポリマー材料よりなってよい。あるいは、カプセルシートは金属、セラミック、または、複合構造よりなってよい。当業者には、カプセルシートと使用するのに好適な多数の他の材料があることは理解されるであろう。
【００４２】
図９、図１０、図１１を参照すると、カプセルシートの更に三つの代替的な実施形態が示される。図９は、カプセル３００を支持する６つの半径方向に整列された内部リブ１６６を有するカプセルシート１６４を開示する。図１０は、４つの内部突出部１７０または代替的に固体管をドリルすることで形成される４つの溝（ｆｌｕｔｅ）１７１を有するカプセルシート１６８を例示する。図１１は、４つの内部リブ１７４を有する、カプセルシート１７２を開示する。それぞれの場合において、上述の理由のためにカプセルの周囲にわたって空隙を設けるように、カプセルシートの内径はカプセルの外径よりも大きい。
【００４３】
図６を参照すると、カプセル挿入ユニットは、周囲にわたって所定の間隔で位置決めされる一連のポケット７６を有する回転可能なホイール７４を含む。ホイールの周面にわたって位置決めされる一連のポケット７６は、等間隔に離間されている。ホイールの周面にあるポケットの数は、一般的に、ポケットに房（ｓｔｒａｎｄ）が導入される方法、フィルタ材料の供給速度に対するホイールの回転速度、フィルタロッド内の個々のカプセルの所望の距離に依存する。例えば、直径が約４．２インチ（１０７ｍｍ）のホイールは、１６個のポケットを有してよく、その中心は２１ｍｍの距離で等しく離間されている。別の例として、直径が約６．２２インチ（１５８ｍｍ）のホイールは１６個のポケットを有してよく、その中心は３１ｍｍの距離で等しく離間されている。ホイール７４の直径は様々である。典型的には、ホイールの直径は、その周面におけるポケットの形状、間隔、および、数、並びに、ホイールの要求される回転速度等の要素によって決定される。喫煙アーティクル用のフィルタロッドの製造を伴う多くの用途について、ホイールの直径は、約４インチから約８インチの範囲にあることが好ましい。ホイール７４は、予め強化された、冷延鋼板等から製造される。
【００４４】
ホイール７４の幅は、本発明により製造される連続的なロッドの円周およびカプセルの直径等の要素に応じて予め決定されるが、これらに制限されない。一般的に、ホイールの幅はホイールの周面の幅である。約０．２５インチの幅のホイールに特に注目したい。このような幅を有するホイールは、約２５ｍｍの円周を有するロッドの製造に便利に使用される。各ポケットの幅は、ホイールの周面の幅未満であり、典型的には、ポケットに入るカプセルの直径（即ち、ポケットの幅はカプセルおよびカプセルシートの直径よりも大きい）によって決定される。
【００４５】
レッジャ（ｌｅｄｇｅｒ）筺体５０（図１および図１２）は、ホイール７４の周面上に縁として位置決めされ、ホイールがその中で回転自在であるようにホイールから離間されている。図１２を参照すると、レッジャ筺体は、ホイール７４の周囲にわたる連続的なポケットにカプセルを導入した後にホイールを収容する（詳細に上述したとおり）。レッジャ筺体は、カプセルがポケット７６から便利に除去され、フィルタ材料に位置決めされる領域の近傍までホイール７４の周面上を延在する（詳細に上述したとおり）。典型的には、ホイール７４の周面は、カプセルがポケットから解放される領域ではレッジャ筺体５０によって覆われていない。レッジャ筺体は、カプセルが材料内に上手く位置決めされていることを確実にするためにフィルタ材料のウェブを離すまたは分離するよう、プラウまたはシュー１７６を提供することが好ましい（詳細に上述したとおり）。レッジャ筺体は、予め強化された、冷延鋼板等から製造される。
【００４６】
フィルタ材料のウェブの供給速度、カプセル挿入ユニットのホイールの回転速度、および、房の供給速度は、形成されるカプセルがフィルタ材料のウェブ内で所望の且つ所定の間隔で位置決めされるように制御され得る。特に、移送手段５４によるカプセルの供給速度、各ポケット７６内のカプセルの位置決め、ホイール７４の回転速度、および、結果として得られるフィルタロッド内のカプセルのその後の位置決めは、フィルタ材料１６がロッド形成ユニット１２に供給される速度に対して同期される。カプセルの供給、ホイールの回転、および、フィルタ材料の供給の制御を提供する他の好適な構造も、当業者には明らかであろう。
【００４７】
個々のカプセル３００は、フィルタ材料のウェブへのカプセルの挿入が望まれるまで、それぞれのポケットに位置決めされたままである。特に、各ポケット７６に対するレッジャ筺体５０およびプラウ１７６の縁状の性質、および、ポケットの外面に対するレッジャ筺体の内表面およびプラウの相対的な近間隔は、真空の供給および空気の放出と共に、フィルタ材料のウェブ内に各カプセルが配置されるまで、好ましくは、個々のカプセルがポケット内の長手方向に移動することなくそれぞれのポケット内で保持されることを可能にする。
【００４８】
図１２を参照すると、フィルタ材料１６の連続的なウェブは、案内部またはブロック３０（部分的に切り取られて図示される）に供給される。案内部３０は、幅広いフィルタ材料を受容し、ウェブを段々に混合物にし、円筒形の混合物に略類似させる。レッジャ筺体のプラウ１７６は、カプセル３００がフィルタ材料のウェブ内の所望の場所に位置決めされる、または、配置されるように、フィルタ材料を分離または広げる。トウがプラウの最端部分に到達すると、トウの動きは、内部の所望の場所に個々のカプセルを含む円筒形の混合物になるようにトウ自体を閉じるよう作用する。好適なプラウは約０．２５インチの最大深さを有することが好ましい。
【００４９】
カプセルは、レッジャ筺体がホイールを縁として覆わない場所までポケット内で保持され、この時点でカプセルは上述の通り軸受筺体１３８を介した空気の放出の補助により、フィルタ材料のウェブに挿入される。このようにして、重力の作用が補助され、カプセルは選択されたポケットから所望の場所でフィルタ材料のウェブに強制的に送られる。ラボ空気供給などのソース（図示せず）または他の好適な手段から、空気が供給される。所望の場所で各ポケットから各カプセルの除去を確実にする他の技法（例えば、機械または空気プランジャの使用）は当業者に明らかであろう。
【００５０】
図１３を参照すると、案内部またはブロック３０（その上部分は部分的に切り取られて図示されている）は、フィルタ材料１６がその中に供給されるよう一端部が比較的広い開口部１７８を有する。好適な広い開口部は高さが約０．５インチで幅が約２．５インチである。好適なブロックは、長さが約５．５インチである。ブロックの中空の内部分の形状は、フィルタ材料が円筒形に実質的に類似する混合物に形成されるようにされている。好適な混合物は、直径が約９／１６インチである。特に、ブロック３０の内部分は、フィルタ材料が中を通れるよう中空の領域または空洞である。ブロックは、回転ホイールおよびレッジャ筺体（図示せず）がフィルタ材料のウェブに延在し、カプセル３００が所望の場所に挿入されるよう、その上部分に沿って長手方向に延在するスロット１８０を有する。好適なスロットは、約５．５インチの長さを有するブロックに対して約４インチの長さである。好適な状況において、プラウは、ブロックの中空の内部分の最底部分から約１／８インチ延在するようにスロットに延在する。円筒形の混合物１８２は、ロッド形成ユニット（以下に説明するように）の受容手段によって受容される。このようにして、一連のカプセル３００、３０２、および、３０４は、円筒形の混合物１８２内に所定の間隔でウェブに位置決めされ、トング（図示せず）等の集積手段へとブロック３０から出力される。同様のブロックは、参照により本明細書に組み込まれるＧｒｅｅｎらによる米国特許第４，８６２，９０５号明細書に記載される。
【００５１】
図１４をここで参照すると、カプセル挿入ユニット１４の代替的な実施形態が示される。本実施形態では、カルーセル１８４は、ロッド形成装置１０（図１）の前に位置決めされるべきスタンド１８６上で支持される。カルーセル１８４は、図３で説明したカルーセル６０と同様である。カルーセルの周囲にわたる一連のステム８０が、カルーセルが回転すると共に昇降する。ステムが最大高さまたは頂点位置８４にあり、移送チューブ１９０の真下に位置するとき、正の空気供給が真空によってこれまで保持されていたステムからカプセルを放出し、移送チューブ１９０を通って挿入プラウ１９２へとカプセルを移動させる。挿入プラウ１９２は、ブロック３０が位置する位置において集められたフィルタ材料１６上に位置決めされる（図１参照）。カルーセルの上部の周りにあるスカート１８８は、カルーセルの表面板上でカプセルを保持する。スカート１８８の高さは、カルーセルに供給される所定の量のカプセルを保持するのに十分である。
【００５２】
図１５を参照すると、カプセル挿入ユニット１４の更なる実施形態が示される。本実施形態では、回転可能部材４８は、前述した通り、挿入ホイール７４および軸受筺体１３８を含む。軸受筺体は支持板１９４に取り付けられる。支持板には供給ホッパ１９６も取り付けられる。供給ホッパは、カプセルを受容し、挿入ホイール７４の周囲の一部分に沿ってそれを配置する。挿入ホイールのポケット７６に与えられる真空の補助により、ポケットは、ポケットが供給ホッパ１９６に沿って回転するとカプセルを把持する。挿入ホイール７４が回転すると、カプセルは、前述の通り、フィルタ材料に降ろされ、ブロック中のフィルタ材料の集められたストリームに放出される。
【００５３】
図１６を参照すると、カプセル挿入ユニット１４の更なる実施形態が示される。本実施形態では、前述の通り、挿入ホイール７４を有する回転可能な部材４８が、支持板１９４に載置されている。カプセル供給チャネル１９８も支持板１９４上の挿入ホイール７４の上方に取り付けられる。供給チャネル１９８は、カプセルの供給と連通している。カプセルは、供給チャネル１９８に沿って流れ、挿入ホイールと直接的に接触するように移動する。カプセルは、連続的なストリームで流れてもよく、供給チャネルでのカプセルの供給を維持するために供給ホッパを再循環させる。挿入ホイールが回転すると、ポケット７６に与えられる真空は、供給チャネルからカプセルを吸引する。挿入ホイール７４が回転すると、真空をかけられたカプセルは、挿入ホイールの下方のブロック３０のフィルタ材料まで運ばれ降ろされる。
【００５４】
図１７を参照すると、カプセル挿入ユニット１４の更なる実施形態を、一部分を部分的に切り取られた状態で示す斜視図が示されている。本実施形態では、水平方向に配置された回転可能な部材２００はプラットホーム２１０上に載置される。水平方向に配置された回転可能な部材２００に並列して、前述した通り、挿入ホイール７４を有する垂直方向に配置された回転可能な部材４８が、回転可能な部材２００から個々に移送されるカプセルを受容するよう位置決めされる。カルーセル６０の駆動軸は、スタンド２１２上の駆動モータ２１２に接続されて示されるが、当業者に知られている任意の好適な手段がカルーセルを回転させるために変更されてもよい。カムドラム９８は、スタンド２１０に固定される。
【００５５】
図１７、および図１７のカプセル挿入ユニット１４の線１８−１８に沿った断面図である図１８を参照すると、回転可能な部材２００は、前述の通り、凹部、ステム孔６４、および、ブッシング１１４を備えるパン６２、および、カルーセルスカート９６を有する、カルーセル６０を含む。ステムリフタ８０の動作は、先の実施形態のように別個の移送チューブにカプセルを持ち上げる代わりに、ステムリフタは移送チューブとしても機能する拡大された中空の内部を有するように、本実施形態では変更される。カルーセル６０は、パンの上周囲に固定される保持壁またはスカート１８８を含む。保持壁１８８の上部では、フランジ２０２がステム孔６２を覆うよう半径内方に延在する。複数のエジェクタピン２０４が、フランジ２０２の下側に載置されそこから延在している。各エジェクタピン２０４は、孔６２の上に位置決めされる。各ステムリフタ８０は、ステムリフタの上部にボールシート２０６を有し、ボールキャッチャ２０８をステムの底部に有する。
【００５６】
動作において、パン６２が回転すると、カム従動子１０７がカムチャネル１００の路に従って昇降する。カム従動子に取り付けられるステムリフタ８０も昇降する。ステムリフタの上部がパン６２の表面の下に移動すると、パンからのカプセルがボールシート２０６に移動する。真空チャネル８８を介した真空の補助が、先の実施形態について説明したように、ボールシートでのカプセルの捕捉を確実にするよう供給される。ステムリフタがその頂点近傍まで上昇すると、カプセルは、カプセルの上方にあるエジェクタピン２０４と接触する。エジェクタピンは、ＵＨＭＷ（超高分子量）ポリエチレンまたはアルミニウム等、任意の硬い材料より形成されてもよい。エジェクタピン２０４は、対象物またはカプセル３００が球形の場合に約６５デュロメータから７０デュロメータを有することが好ましい、エラストマーのような柔弾性材料よりなるボールシート中に、カプセルを強制的に通させる。このような典型的なエラストマーは、例えば、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンモノマー）、シリコンゴム、または、天然ゴム状物質を含む。カプセルは、ステムリフタの中空の内部を通って、ＵＨＭＷポリエチレンまたはアルミニウムのような硬い材料よりなるボールキャッチャ２０８まで落とされる。カルーセルが回転すると、ボールキャッチャ２０８内のカプセルは、ボールキャッチャが挿入ホイール７４中のポケットに隣接する位置に移動するまで、プラットホーム２１０の表面に沿って転がる。その後、カプセルは、先の実施形態について説明した通り、重力により、またはカムドラムからの真空の解除、カムドラムからの空気の放出、または、挿入ホイールを介した真空の供給のうち一つ以上の組み合わせの補助により、ポケットのカプセルシート１２２に引き込まれる。
【００５７】
図１９および図２０は、ステムリフタ８０とエジェクタピン２０４との協働をより詳細に説明する。エジェクタピン２０４は、ステムリフタ８０の上部でボールシート２０６上のカプセル３００の上方に位置決めされる。エジェクタピン２０４は、ボールシート２０６中にカプセルを強制的に通すことを補助するために、エジェクタピンを介した空気の使用を任意に可能にする中空の通路２１８を含む。エジェクタピンの先端２２０は、カプセルがエジェクタピンの先端２２０に強制的に載せられたときにカプセルに対して力を均一に分配するために、カプセル３００の表面に適合する湾曲の球面を含むことが好ましい。ボールシート２０６は、カプセルに対して与えられる回転遠心力に対してカプセルをシート内に固定するために十分な深さでカプセルを配置するように構成された、カプセルシート表面２２２を含む。任意には、ステムリフタ８０中の真空の補助は、カプセルをボールシートに固定することを補助するために使用されてもよい。狭窄された首部２２４は、シート表面２２２の下にある。首部２２４は、カプセルの外径よりも僅かに小さい内径を呈する開口部を有する。例えば、粉砕強さが１０００グラムで外径が３．５ｍｍのカプセルに対して、首部の開口部２２４は３．２ｍｍであってよい。相対寸法は、カプセルの粉砕強さに依存してカプセルの路に対して所望の抵抗を得るよう選択されてよい。エジェクタピンがカプセルを首部に進めると、カプセルに対する下方向の力が弾性首部を伸ばして、カプセルを受容するに十分に広く開けられる。カプセル３００は、喉部２２６を通り、ステムリフタの内部まで落下し、そこでカプセルはボールキャッチャに移送され、挿入ホイールに移送されるのを待つ。ボールシート２０６は、ステムリフタの上部にある溝２３０を係合するリップ部２２８によって、または、当技術分野において知られている他の手段によってステムリフタで保持される。
【００５８】
図２１を参照すると、一般的に、フィルタロッド２４は、従来の煙草製造に馴染みのある当業者に知られている技法を用いて、円筒形のフィルタ要素に更に細分化され得る。フィルタロッド２４は、従来の通気性または非通気性の紙プラグラップ、または、他の好適なラッピング材料等のラッピング材料４０に包まれる、フィルタ材料１６を含む。例として、４つのカプセル３０８、３１０、３１２、および、３１４がロッド２４内で所定の間隔で個別に離間されている。特に、各カプセルは、互いに対して離間された状態でロッドに沿って位置決めされる。線１−１、２−２、および、３−３によってそれぞれ示されるように、ロッドは４つのフィルタ要素を提供するために「４アップ」ロッドとして使用され得る。いわゆる「６アップ」ロッド等の他の構造も製造され得る。煙草用のフィルタ要素の製造において使用されるロッドのサイズは様々であるが、典型的には、長さが約８０ｍｍから約１４０ｍｍ、および、円周が約１６ｍｍから約２７ｍｍの範囲にある。例えば、長さが１００ｍｍで円周が２４．５３ｍｍの典型的なロッドは、Ｆｉｌｔｒｏｎａ社によって型番ＦＴＳ−３００として市販されている、カプセル化された圧力低下テスタを用いて１７．５ｃｃ／秒の気流速度で決定される、水の約２００ｍｍから約４００ｍｍまでの圧力低下を示す。
【００５９】
図２２を参照すると、喫煙アーティクル３２０は煙草の形態にある。アーティクル３２０は、従来の煙草紙ラップのようなラッピング材料３３０に含まれる、タバコカットフィラー３２４等の喫煙可能な材料を含むロッド３２２を有する。ロッドの端部は、喫煙可能な材料を露出するよう開けられている。一般的に、ロッド３２２の長さは、約５５ｍｍから約８５ｍｍの範囲にある。喫煙アーティクルは、更に、フィルタ要素が端部対端部の関係でロッドと整列されるようロッド３２２の一端部に隣り合って位置決めされる、フィルタ要素３２６を含む。フィルタ要素３２６は、ロッド３２２に類似する断面形状を有する。フィルタ要素３２６は、先に説明したフィルタロッドのようなフィルタロッドから供給され、フィルタ材料１６を含み、プラグラップ４０および個々のカプセル３０８を囲う。カプセル３０８は、カプセルが煙草の口側端部の目視検査によって観察され得ないように、フィルタ要素内に位置決めされる。例えば、カプセルは、フィルタロッド内で長手方向において中心的に配置される。フィルタ要素３２６は、フィルタ要素とロッドの隣接領域の両方を囲うティッピング材料３２８によって、ロッド３２２に取り付けられる。ティッピング材料３２８の内表面は、フィルタ要素３２６の外表面、および、ロッド３２２の隣接領域のラッピング材料３３０に（例えば、接着剤等を用いて）固定される。ティッピング材料３２８は、様々であるが、典型的には、ロッドへのフィルタ要素の良好な取り付けを提供するに十分な長さを有する長手方向の長さにわたって、ロッド３２２を囲う。ティッピング材料は、従来の通気性または非通気性ティッピング紙でもよい。煙草は、所望の場合に、空気希釈用穿孔または空気希釈を提供する他の手段を備えてもよい。所望であれば一つ以上の個々に配置されたカプセルがフィルタ要素内に位置決めされてもよいことは理解されるであろう。
【００６０】
カプセルのサイズおよび形状は様々である。一般的に、カプセルは略球形である。カプセルは、喫煙アーティクルにマイナス特性を与えることなく、個々のカプセルそれぞれが煙草のフィルタ要素内に位置決めされ得るサイズであることが好ましい。例えば、カプセルは、（ｉ）フィルタ要素の口側端部から飛び出すことなく、さもなければ見えることなく、（ｉｉ）喫煙アーティクルの引き込み抵抗が望ましくない影響を及ぼされるほどに大きくなく、または、（ｉｉｉ）喫煙アーティクルに望ましくない重みまたは官能を与えることがないことが、望ましい。長さが約２７ｍｍで円周が約２４．５ｍｍのフィルタ要素において使用する好適なカプセルは、直径が約３．５ｍｍの略球形である。
【００６１】
多くの好ましい挿入対象物は、香り添加剤、催睡剤等の煙変性剤を有するまたは含む基質として機能する。個々のカプセルが有するまたは含む煙変性剤の量は、煙変性剤の特性および特徴、剤の特徴、煙変性剤の所望の運搬、および、他の要素に依存する。
【００６２】
代表的なカプセル３００は、略球形である。このようなカプセルは、内部ペイロードを囲う外側シェルを有する。外側シェルは、ペイロードが確実に密閉されるようにしてペイロードを囲うことが最も好ましい。カプセルの形状は様々であるが、カプセルは球形であることが最も好ましい。最も好ましくは、カプセルは、高い度合いの丸みを有し、自動機械を用いてこれらカプセルを組み込む煙草を製造する能力を高めるため、且つ、一貫した品質の煙草を生産するために、一貫した物理的仕様（例えば、一貫した寸法、一貫した重量、および、一貫した構築）を有する。好適なカプセルは、中鎖脂肪酸トリグリセリドおよび香り添加剤のゼラチンカプセルに包まれた混合物として、フランス、ニースにあるＭａｎｅ  Ａｒｏｍａｔｉｃ  Ｆｌａｖｏｒｓから市販されている。Ｍａｎｅ  Ａｒｏｍａｔｉｃ  Ｆｌａｖｏｒｓから市販されているフレーバーカプセルの番号表示は、スペアミントＥ２０９１２３、シナモンＥ０３０３３９２、ロシアンティーＥ０３０３３８６、レモンＥ１２７３８２、および、メンソールＥ１２７３８４である。このような代表的なカプセルは、約３．５ｍｍおよび約４ｍｍの直径を有する。
【００６３】
カプセルの外側シェルまたは表面が、製造されてから喫煙者によって選択的に壊されるまで、漏れたり、溶けたり、割れたりすることなく、またはさもなければ、完全性を失わない、いくぶん剛性の固体材料よりなることが好ましい。カプセルの外表面または壁は、カプセルペイロードが漏れる可能性を減少させるために連続的にシールされた単一部材であることが好ましい。好ましいカプセル外表面は、喫煙者によって締め付けられたときに簡単に壊されるのに十分なほど脆いが、製造、梱包、出荷、および、そのようなカプセルを含む煙草の使用中に、時期尚早に壊れるほど脆くはない。つまり、フィルタ要素内のカプセルを壊すのに必要な圧力は、喫煙者の指で簡単に実施されるのに十分なほど低いが、製造中、梱包中、出荷中、および喫煙中に、煙草を誤って壊すほどに低くはないことが好ましい。更に、カプセル外表面は、ペイロードの成分、紙巻タバコ、フィルタ要素の成分、または、煙草によって発生される主流煙と逆に反応しない、さもなければ、それらに悪影響を与えない材料よりなることが好ましい。
【００６４】
カプセルペイロードは、様々な形態を有してよく、典型的には、ペイロードは、液体、ゲル、または、固体（例えば、結晶材料または乾燥粉）の形態を有する。ペイロードは、煙草の主流煙にフレーバーをつけるまたは香りをつけることを補助する成分を含んでもよい。あるいは、ペイロードは、喫煙者の息をさわやかにする剤、煙草の吸殻の脱臭剤、煙草の煙を湿らすまたは冷却する剤、または、煙草の性質または特性をさもなければ変更することができる組成である。
【００６５】
ペイロードは、液体状であることが最も好ましい。このようなペイロードは、主流煙の存在とは関係なく喫煙者に吸われる芳香材料を含んでもよく、または、喫煙者が吸う際に材料が主流煙内に混ざってもよい。好ましい液体ペイロードは、フィルタ要素のフィルタ材料中を（ある状況では、タバコロッドの中へ）浸透されるかまたは運ばれることができ、したがって、喫煙者が吸う煙と混合される。
【００６６】
好ましい実施形態では、カプセル３００は、ゼラチンよりなる外表面と、フィルタ要素を通る主流煙の性質または特性を変更することができる剤を組み込んだ内部ペイロードとを有する。典型的には、外側シェルは主にゼラチンよりなり、しばしば少なくとも約８０重量パーセントのゼラチンよりなり、本質的にゼラチンよりなることがより好ましい。本質的に純粋なゼラチンよりなる外側シェルが特に好ましい。ゼラチン材料は、食品用のものであることが好ましく、ウシ、魚（ｐｉｃｉｎｅ）、豚より得られる。幅広い種類のゼラチンが使用されてよく、カプセルの外側表面用のゼラチンの選択は、当業者の設計選択によるものと考えられる。参照により本明細書に組み込まれる、Ｋｉｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒの「化学工学百科事典（Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）」（４ｔｈ  Ｅｄ．）１２、４０６−４１６（１９９４）を参照されたい。カプセルの外側シェルを構成するために使用されるゼラチンのタイプは、カプセルに対して、望ましくない相互作用（例えば、内部におけるゼラチンの分解）を経験することなく比較的長い時間にわたって、トリアセチン（煙草のフィルタの製造に使用される一般的な可塑剤）または１，２プロピレングリコール（一般的なタバコケーシング成分）にさらされる能力を提供する。好ましい実施形態において使用されるゼラチンが延長された時間をかけて水に溶けるため、ゼラチン製の外側コーティングを有するカプセルで仮想無水ペイロード（または非常に少ない量の水を有するペイロード）を用いることが望ましい。カプセルは、自動化製造処理中の検出目的を補助するために、茶色または他の暗色に色付けされ得る。
【００６７】
好ましい実施形態では、ペイロードは香り添加剤および希釈剤またはキャリアの混合物である。好ましい希釈剤は、中鎖脂肪酸トリグリセリド等のトリグリセリドであり、特に、中鎖脂肪酸トリグリセリドの食品用混合物である。Ｒａｄｚｕａｎらによる「Ｐｏｒｉｍ  Ｂｕｌｌｅｔｉｎ」、３９、３３−３８（１９９９）等を参照されたい。ペイロードのフレーバーは天然でも合成でもよく、これらフレーバーの特性が、爽やか、甘い、ハーブ、菓子、フローラル、フルーティ、または、スパイスとして説明されるが、これらに制限されない。特定のタイプのフレーバーは、バニラ、コーヒー、チョコレート、クリーム、ミント、スペアミント、メンソール、ペパーミント、ウィンターグリーン、ラベンダー、カルダモン、ナツメグ、シナモン、クローブ、カスカリラ、サンダルウッド、ハニー、ジャスミン、ジンジャー、アニス、セージ、甘草、レモン、オレンジ、アップル、ピーチ、ライム、チェリー、および、ストロベリーを含むが、これらに制限されない。Ｌｅｆｆｉｎｇｗｉｌｌらによる「喫煙製品のための煙草フレーバー（Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｆｌａｖｏｒｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｓｍｏｋｉｎｇ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）」Ｒ．Ｊ．Ｒｅｙｎｏｌｄｓ  Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｃｏｍｐａｎｙ（１９７２）を参照されたい。フレーバーは、ユーカリ油のように湿らす、冷却する、または、滑らかにする剤と考えられる成分を含んでもよい。これらのフレーバーは、ニートに（すなわち、単独で）または混合物（例えば、スペアミントとメンソール、または、オレンジとシナモン）として、提供される。混合フレーバーは、混合物として、または、フィルタ要素内に位置決めされる多数のカプセルの成分として、単一のカプセルに組み合わされてもよい。
【００６８】
カプセル内のフレーバーおよび希釈剤の量は、様々である。例えば、喫煙者に異なる官能経験を提供するために、選択されたフレーバーおよび希釈剤の相対量、並びに、その二つの混合物の全体量は変えられてもよい。場合によっては、希釈剤は、完全に除去されてもよく、且つ、ペイロード全体は香り添加剤よりなってもよい。代替的には、ペイロードは、略全体的に希釈剤よりなり、非常に少量の比較的効き目のある香り添加剤だけを含む。直径が約３．５ｍｍのカプセルを用いる好ましい実施形態では、液体ペイロード（例えば、香り添加剤および希釈剤）の重量は約１５ｍｇから約２５ｍｇの範囲であることが好ましく、約２０ｍｇから約２２ｍｇの範囲であることがより好ましい。フレーバーおよび希釈剤の混合物の好ましい組成は、希釈剤でバランスをとりながら、ペイロードの合計重量に基づいて約５重量パーセントから約２５重量パーセントのフレーバーの範囲にあり、より好ましくは約１０重量パーセントから約１５重量パーセントのフレーバーの範囲にある。
【００６９】
ペイロードの重量と比較したときのカプセル壁の重量は様々である。好ましくは、カプセル壁はカプセルの合計重量の約５パーセントから約５０パーセントの範囲にあり、より好ましくは約１０パーセントから約３０パーセントの範囲にある。直径が約３．５ｍｍの代表的な好ましいカプセルについて、カプセル壁は約２ｍｇから約４ｍｇの重量を有し、ペイロードは約１６ｍｇから約２１ｍｇの重量を有する。ペイロードの量は、典型的にはカプセルの合計容量（即ち、壁およびペイロードを含む）の約５０パーセントから約９０パーセントであってよく、好ましくは合計カプセル容量の約７０パーセントから約９０パーセント、より好ましくは合計カプセル容量の約８０パーセントから約９０パーセントであってよい。
【００７０】
フィルタ要素に挿入される前に好ましいカプセルを壊すのに必要な力は、Ｎｉｄｅｃグループの部門の一つである日本電産シンポにより製造されている、シンポモデルＮｏ．ＦＧＶ１０Ｘなどの適切な力決定装置を用いて決定される。シンポ装置のような適切な装置を用いて測定されると、カプセルは、好ましくは約７５０から５０００の範囲、より好ましくは約２０００未満、更に好ましくは約１５００未満、最も好ましくは約１０００（シンポ装置により提示される単位は、グラム）の範囲の、個々の粉砕強さを有する。
【００７１】
本発明のある態様を行うために用いられる他のカプセルおよびカプセル成分は、Ｄｏｃｋに対する米国特許第３，６８５，５２１号明細書、Ｂｒｏｏｋｓらに対する米国特許第３，９１６，９１４号明細書、Ｔａｔｅｎｏらに対する米国特許第４，８８９，１４４号明細書、ＭａｃＡｄａｍらに対する米国特許出願第２００３／００９８０３３号明細書、および、Ｋｉｍに対するＰＣＴ国際公開第０３／００９７１１号パンフレットに開示されるタイプのものであり、これらは参照により本明細書に組み込まれる。
【００７２】
本発明を実施するに有用なタバコ材料は様々である。タバコ材料は、黄色種（ｆｌｕｅｃｕｒｅｄ）タバコ、バレー種の葉タバコ、オリエンタルタバコまたはメリーランドタバコ、ダークタバコ、ダークファイアードタバコ、およびルスチカタバコ、並びに、他の珍しいまたは特殊なタバコ、あるいはそれらのブレンドなど、様々なタイプのタバコから得られる。タバコの様々な種類、成長方法、収穫方法、および、硬化方法は、Ｄａｖｉｓら編による「タバコの製造、化学および技術（Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）」（１９９９）に記載されている。タバコが適切に硬化され熟成されたものであることが、最も好ましい。
【００７３】
典型的には、煙草製造用のタバコ材料は、いわゆる「ブレンドされた」形態で使用される。例えば、一般的に「アメリカンブレンド」と呼ばれるある人気の高いタバコブレンドは、黄色種タバコ、バレー種の葉タバコ、および、オリエンタルタバコの混合物である。多くの場合、このようなブレンドは、処理されたタバコステム（例えば、カットロール、または、カットパフステム）、体積膨張タバコ（例えば、好ましくはカットフィラー形態においてドライアイス膨張タバコ（ＤＩＥＴ）等のパフされたタバコ）等の処理された形態を有するタバコ材料を含む。タバコ材料は、再構成されたタバコ（例えば、紙形成タイプまたはキャストシートタイプ処理を用いて製造された、再構成されたタバコ）の形態でもよい。特定の煙草ブランドの製造に使用されるタバコブレンド内の各タイプのタバコの正確な量は、ブランドによって異なる。例えば、「タバコ百科事典（Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ）」Ｖｏｇｅｓ編，ｐ．４４−４５（１９８４），Ｂｒｏｗｎｅ、「煙草の設計（Ｔｈｅ  Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  Ｃｉｇａｒｅｔｔｅｓ）」，３ｒｄ  Ｅｄ．，ｐ．４３（１９９０）、およびＤａｖｉｓら編による「タバコの製造、化学および技術（Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）」ｐ．３４６（１９９９）を参照されたい。他の代表的なタバコのタイプおよびタバコブレンドのタイプは、Ｌａｗｓｏｎらに対する米国特許第４，８３６，２２４号明細書、Ｐｅｒｆｅｔｔｉらに対する米国特許第４，９２４，８８８号明細書、Ｂｒｏｗｎらに対する米国特許第５，０５６，５３７号明細書、Ｇｅｎｔｒｙらに対する米国特許第５，２２０，９３０号明細書、および、Ｂｌａｋｌｅｙらに対する米国特許第５，３６０，０２３号明細書、Ｓｈａｆｅｒらに対する米国特許出願第２００２／００００２３５号明細書、ＰＣＴ国際公開第０２／３７９９０号パンフレット、２００２年１０月３１日に出願された米国特許出願第１０／２８５，３９５号明細書、ＢｏｍｂｉｃｋらによるＦｕｎｄ  Ａｐｐｌ．Ｔｏｘｉｃｏｌ．，３９，ｐ．１１−１７（１９９７）に、さらに記載されている。
【００７４】
タバコ材料は、煙草等の喫煙アーティクルの製造に伝統的な形態および方法で典型的には使用される。通常は、タバコはカットフィラー形態（例えば、約１／１０インチから約１／６０インチ、好ましくは約１／２０インチから約１／３５インチの幅、約１／４から約３インチの長さに切られた、タバコフィラーの破片または房）で使用される。煙草のタバコロッドで通常使用されるタバコフィラーの量は、約０．６ｇから約１ｇの範囲にある。タバコフィラーは、通常、約１００ｍｇ／ｃｍ３から約３００ｍｇ／ｃｍ３、しばしば、約１５０ｍｇ／ｃｍ３から約２７５ｍｇ／ｃｍ３のパッキング密度でタバコロッドを充填するよう用いられる。
【００７５】
所望の場合には、タバコロッドのタバコ材料は他の成分を更に含んでもよい。他の成分は、ケーシング材料（例えば、砂糖、グリセリン、ココア、および、甘草）およびトップドレッシング材料（例えば、メンソールのようなフレーバー付け材料）を含む。特定のケーシングおよびトップドレッシング成分の選択は、所望の官能特性などの要素に依存し、これら成分の選択は煙草設計および製造の当業者には容易に明らかとなるであろう。Ｇｕｔｃｈｏの「タバコ香り付けの物質および方法（Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｆｌａｖｏｒｉｎｇ  Ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ）」，Ｎｏｙｅｓ  Ｄａｔａ  Ｃｏｒｐ．（１９７２）およびＬｅｆｆｉｎｇｗｅｌｌらの「喫煙製品のためのタバコ香り付け（Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｆｌａｖｏｒｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｓｍｏｋｉｎｇ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）」（１９７２）を参照されたい。
【００７６】
カプセルによって運ばれるまたはカプセルに含まれる煙変性剤は、メンソール、シナモン、シトラス、ココア、甘草、タバコ抽出物、ニコチン等の香り添加剤を含む。例えば、典型的なフィルタ要素は、カプセルの合計量に基づいて約１から約１０パーセントのメンソールを含む一つのカプセルを含んでもよい。喫煙アーティクルのフィルタ要素にフレーバーを含むカプセルを用いることで、喫煙アーティクルへのフレーバーなどの所望の材料のよく制御された適用を提供する。ある材料が時間の経過とともに連続的に且つ制御された状態で放出できることに、特に留意されたい。更に、ユーザに運ばれる香り添加剤のレベルは、香り添加剤を吸い込んでいるときに主流煙霧に含まれるときのように、良好に制御される。香り添加剤が喫煙アーティクルのフィルタ要素から適当な度合いで運ばれると、比較的大量の香り添加剤は喫煙アーティクル（例えば、タバコロッド内）の他の領域におけるような高温にさらされない。更に、フィルタ要素は、喫煙アーティクルの外観または構造に著しく影響を与える必要なく、喫煙アーティクルによって運ばれる煙霧を変性（例えば、フレーバー付け）することができる。
【００７７】
タバコロッドの外側のラッピング材料は様々である。外側ラッピング材料は、煙草製造で典型的には使用されるタイプの紙材料などの紙材料であることが好ましい。ラッピング材料は、幅広い範囲の組成および特性を有し得る。特定のラッピング材料の選択は、煙草設計および製造の当業者に容易に明らかとなるであろう。喫煙可能なロッドは、一層のラッピング材料を有してもよく、または、喫煙可能なロッドはいわゆる「ダブルラップ」喫煙可能ロッドの場合のように二層以上のラッピング材料を有してもよい。典型的なタイプのラッピング材料、ラッピング材料成分、および、処理されたラッピング材料は、Ｗｈｉｔｅらに対する米国特許第５，１０５，８３８号明細書、Ａｒｚｏｎｉｃｏに対する米国特許第５，２７１，４１９号明細書、Ｇｅｎｔｒｙらに対する米国特許第５，２２０，９３０号明細書、Ｆｏｕｍｉｅｒらに対するＰＣＴ国際公開第０１／０８５１４号パンフレット、Ｈａｊａｌｉｇｏｌらに対するＰＣＴ国際公開第０３／０４３４５０号パンフレット、Ｗｏｏｄｈｅａｄらに対する米国特許出願第２００３／０１１４２９８号明細書、Ａｓｈｃｒａｆｔらに対する米国特許出願第２００３／０１３１８６０号明細書、および、２００２年１２月２０日に出願された米国特許出願第１０／３２４，４１８号明細書、および２００３年５月１６日に出願された米国特許出願第１０／４４０，２９０号明細書に記載され、これらは全体として参照により本明細書に組み込まれる。代表的な外側ラッピング材料は、Ｓｃｈｗｅｉｔｚｅｒ−Ｍａｕｄｉｔ  ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌからＲ．Ｊ．Ｒｅｙｎｏｌｄｓ  Ｔｏｂａｃｃｏ  Ｃｏｍｐａｎｙ  Ｇｒａｄｅｓ  １１９，１７０，４１９，４５３，４５４，４５６，４６５，４６６，４９０，５２５，５３５，５５７，６５２，６６４，６７２，６７６および６８０として市販されている。外側ラッピング材料の多孔性は様々であり、しばしば約５コレスタ（ＣＯＲＥＳＴＡ）単位から約１００コレスタ単位、約１０コレスタ単位から約９０コレスタ単位、更に多くの場合、約２０コレスタ単位から約８０コレスタ単位である。
【００７８】
本発明による好ましい煙草は、フィルタ要素内のカプセルが壊されたか否かに関わらず、吸うことに対して望ましい抵抗を発揮する。例えば、典型的な煙草は、１７．５ｃｃ／秒のエアフローで約５０ｍｍから約２００ｍｍの水圧低下を呈する。好ましい煙草は、１７．５ｃｃ／秒のエアフローで、約７０ｍｍから約１８０ｍｍの圧力低下値、より好ましくは、約８０ｍｍから約１５０ｍｍの水圧低下値を呈する。典型的には、煙草の圧力低下値は、Ｆｉｌｔｒｏｎａ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ａｎｄ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ  Ｌｔｄ．から市販されている、Ｆｉｌｔｒｏｎａフィルタテストステーション（ＣＴＳシリーズ）を用いて測定される。
【００７９】
当業者には、本明細書の教示が、カプセルまたは他の対象物を組み込むフィルタの代替的な構造を本発明に従って形成するために使用されることが理解されるであろう。例えば、本出願の譲受人により所有される「破砕可能なカプセルを含むフィルタ付き煙草（Ｆｉｌｔｅｒｅｄ  Ｃｉｇａｒｅｔｔｅ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇ  Ａ  Ｂｒｅａｋａｂｌｅ  Ｃａｐｓｕｌｅ）」なる名称のＤｕｂｅらによる２００２年６月２３日に出願された米国特許出願第１０／６００，７１２号明細書は、破砕可能なフレーバーカプセルを組み込む中空のフィルタおよびセグメント化されたフィルタを記載する。同出願は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００８０】
当業者には、本発明の前述の説明に記載される教示の恩恵を提供する、本発明の多数の変更および他の実施形態が明らかであり、当業者には本発明の変更および変化は、本発明の範囲および精神から逸脱することなくなされることが理解されるであろう。したがって、本発明は、開示する特定の実施形態に制限されず、変更態様および他の実施形態が添付の特許請求の範囲に含まれることを理解されたい。本明細書では特定の用語が使用されているが、それら用語は制限目的ではなく、総称的且つ説明的に用いられたものである。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】フィルタトウ処理ユニットの一部分、カプセルのソース、カプセル挿入ユニット、および、ロッド形成ユニットを含むロッド形成装置の一実施形態の概略図である。
【図２】カプセル挿入ユニットの一部分の拡大斜視図である。
【図３】カルーセルの一部分が部分的に切り取られた、図２のカプセル挿入ユニットのカルーセルの斜視図である。
【図４】図３のカルーセルのカムブロックおよびステムの拡大斜視図である。
【図５】カムブロックおよびステムの別の実施形態の拡大斜視図である。
【図６】図２のカプセル挿入ホイールの分解斜視図である。
【図７】図６の挿入ホイール用の取り付け筺体の拡大切取斜視図である。
【図８】図６のカプセル挿入ホイールと使用される、カプセルが定位置にある状態のカプセルシートの拡大斜視図である。
【図９】図６のカプセル挿入ホイールと使用されるカプセルシートの代替の実施形態の拡大斜視図である。
【図１０】図６のカプセル挿入ホイールと使用されるカプセルシートの代替の実施形態の拡大斜視図である。
【図１１】図６のカプセル挿入ホイールと使用されるカプセルシートの代替の実施形態の拡大斜視図である。
【図１２】カプセル挿入ホイールおよびトウファンネルを示すカプセル挿入ユニットの一部分の拡大斜視図である。
【図１３】フィルタトウおよびフィルタ材料内でのカプセルの配置位置を示す、カプセル挿入ユニットの一部分の拡大斜視図である。
【図１４】カプセル挿入ユニットの第１の代替実施形態の斜視図である。
【図１５】カプセル挿入ユニットの第２の代替実施形態の斜視図である。
【図１６】カプセル挿入ユニットの第３の代替実施形態の斜視図である。
【図１７】ユニットの一部分が部分的に切り取られた、カプセル挿入ユニットの第４の代替実施形態の斜視図である。
【図１８】線１８−１８に沿った、図１７のカプセル挿入ユニットの断面図である。
【図１９】図１８のステムリフタの拡大断面図である。
【図２０】図１９のステムリフタの上部およびプッシュロッドの拡大断面図である。
【図２１】フィルタ材料を含むフィルタロッド、および、所定の且つ制御された間隔で位置決めされるカプセルの縦断面図である。
【図２２】喫煙可能な材料のロッド、および、カプセルが中に位置決めされた軸方向に整列されたフィルタ要素を有する、煙草の縦断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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