(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
包装容器上に設けられた開封装置に用いる検査方法であって、
前記包装容器から突出した注ぎ口の底部に、前記包装容器と同一面に形成された内蓋と、前記注ぎ口の外周に嵌合する上蓋と、前記上蓋の底面に接着されたアルミニウム箔層とプラスチック層の積層と、前記内蓋と一体形成され前記内蓋から前記上蓋方向に延在した複数の脚部と該複数の脚部と連結し前記積層と当接する環状部分とから成る連結部分とを備え、前記プラスチック層を前記アルミニウム箔層の誘導加熱により前記上蓋に融着させることにより前記内蓋が前記連結部分を介して前記上蓋と結合され、上蓋を開けると同時に内蓋も包装容器から開放される機能を有した開封装置において、
前記融着終了後の所定の時間後、前記上蓋の表面の前記複数の脚部に相当するそれぞれの領域の温度を測定するステップと、
前記複数の脚部に相当する領域のすべての温度が、所定の温度範囲にある場合には、前記融着強度が十分であると判定し、それ以外の温度範囲の場合には不十分であると判定するステップと、
を備える検査方法。
【請求項２】
前記所定の温度範囲が、前記上蓋と同時に前記内蓋も開放された複数の開封装置について予め測定された温度のデータに基づいて決定される、請求項１に記載の融着強度の検査方法。
【請求項３】
前記上蓋の表面の全体を赤外線カメラで撮影して得られた温度分布を、前記所定の温度範囲、前記所定の温度範囲より高い温度範囲、前記所定の温度範囲より低い温度範囲の少なくとも３領域に区別してイメージ化し、前記複数の脚部に相当するそれぞれの領域の温度がすべて前記所定の温度範囲にあるかどうかを判定する、請求項１または２に記載の融着強度の検査方法。
【請求項４】
赤外放射温度計により前記上蓋の表面の前記複数の脚部の位置の温度を測定し、測定温度がすべて前記所定の温度範囲に入っているかどうかを判定する、請求項１または２に記載の融着強度の検査方法。
【請求項５】
飲料や流動性食品を充填して密閉された包装容器から突出したプラスチックの注ぎ口の底部に、前記包装容器と同一面のプラスチックで形成された内蓋と、前記注ぎ口の外周に嵌合する上蓋と、前記上蓋の底面に接着されたアルミニウム箔層とプラスチック層の積層と、前記内蓋と一体形成され前記内蓋から前記上蓋方向に延在した複数の脚部と該複数の脚部と連結し前記積層と当接する環状部分とから成る連結部分とを備え、前記プラスチック層を前記アルミニウム箔層の誘導加熱により前記上蓋に融着させることにより前記内蓋が前記連結部分を介して前記上蓋と結合され、前記上蓋を開けると同時に前記内蓋も前記包装容器から開放される機能を有した開封装置の、前記環状部分と前記上蓋との融着強度を検査するための検査装置であって、
前記融着終了後の所定の時間後に前記上蓋の表面の前記複数の脚部に相当するそれぞれの領域の温度を測定する手段と、
前記環状部分と前記上蓋との融着強度が、前記内蓋を前記上蓋と同時に前記包装容器から開放するのに十分となる所定の温度範囲を予め記憶した記憶部と、
測定した前記複数の脚部に相当する領域の温度と前記所定の温度範囲とを比較する比較部と、
前記複数の脚部に相当する領域の温度がすべて前記所定の温度範囲にあれば前記融着強度は十分であると判定し、それ以外の温度範囲の場合は不十分であると判定する判定部と
を含む検査装置。
【請求項６】
前記所定の温度範囲が、前記上蓋と同時に前記内蓋も開放された複数の開封装置について予め測定された温度に基づいて決定され、前記検査装置内の記憶部に記憶された、請求項５に記載の上蓋融着強度の検査装置。
【請求項７】
前記温度を測定する手段が、前記上蓋の表面の全体を撮影する赤外線カメラと、前記測定した温度の分布を前記所定の温度範囲、前記所定の温度範囲より高い温度範囲、前記所定の温度範囲より低い温度範囲の少なくとも３領域に区別してイメージ化する画像処理装置を含む、請求項５または６に記載の検査装置。
【請求項８】
前記温度を測定する手段が、前記上蓋の表面の前記複数の脚部の位置の温度を測定する赤外放射温度計を含む、請求項５または６に記載の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飲料や流動性食品を充填して密閉された包装容器の同一面に形成された内蓋に一体形成された連結部分の上面と、包装容器から突出した注ぎ口の外周に嵌合した上蓋とを融着し、上蓋を開けると同時に内蓋も連動して開放するタイプの開封装置おいて、上蓋への融着強度の検査方法及び検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
茶類、果実・野菜ジュース、牛乳、ソース等の多くの飲料や流動性食品は、滅菌された紙製のシート状の包装材料から形成される包装容器に封入されて市販されている。この滅菌された包装容器から内容物を外に取り出すための開封装置には、開封するまでは内部の滅菌状態を維持し、かつ開封時には小さな力で容易に開封できることが求められる。そのために、様々な構造の蓋、注ぎ口、連結部分等を備える開封装置が提案されてきた。
【０００３】
例えば、包装材料上にプラスチックのモールドで形成されたプルリングと、その周囲を囲む注ぎ口に嵌合した蓋とを備えた包装容器において、最初に蓋を取った後、指でプルリングを引張って内蓋を取り除くことにより包装材料に穴を形成する構造が従来から採用されてきた。しかしこの構造の場合、プルリングが包装材料から取り除かれる時に、包装容器の反動によって内容物が意図せず噴出してしまう場合があった。これを回避するために、本願出願人により、上蓋を開けることにより内蓋も同時に開放されるタイプの開封装置が考案された。（特許文献１）
【０００４】
図１にその開封装置１の軸線Ａ方向の断面図を示す。シート状の包装容器１０の開封装置１の形成位置にはプラスチックの注ぎ口１１と、プラスチックの連結部分１２が、その底部が包装容器１０と同一面になるように予めモールドで一体形成されている。この底部には注ぎ口１１の内壁と連結部分１２の間に環状溝１３が形成されて周辺部より厚さが薄くされており、この環状溝１３に囲まれた円形の領域が内蓋１４となる。連結部分１２は、下側が内蓋１４と連続して形成されている2つ以上の脚部１５とその上端部に連続した環状部分１６から構成されている。上蓋２０の内周面には、プラスチックの注ぎ口１１の外周に設けられたらせん状凸部２１と嵌合するらせん状溝２２が、最下部には上蓋２０の回転によって容易に蓋本体から分離する開封表示リング２３が形成されている。また上蓋２０の底面には、上からアルミニウム箔層、ポリエチレン等のプラスチック層から成る積層１９が固着されている。環状部分１６の上面は上蓋２０が閉められた時に積層１９のプラスチック層と当接するようにされている。図２は開封装置１の構成を見やすいように分解して示した概観図である。
【０００５】
開封装置１を完成するには、図３の状態から上蓋２０を注ぎ口１１に完全に回し込んで閉めた後、上蓋２０の上面に誘導加熱装置３０を接触させ電流を印加すると、上蓋２０の底の積層１９アルミニウム箔の層が電磁誘導により発熱し、その下のプラスチック層を溶かし、これにより上蓋２０の底部と環状部分１６が融着して固定される（図４）。固着された後、上蓋２０を回転させ開けると環状部分１６、脚部１５、内蓋１４が一体形成された連結部分１２が上蓋２０とともに容器から切り離され、内容物を外に注ぐことが可能になる（図５）。
【０００６】
しかし、この上蓋２０と環状部分１６の誘導加熱による融着工程では、製造時の状況によっては、融着強度にばらつきが生じ、上蓋２０を取り去っても連結部分１２が容器に取り残され、内蓋が開かない、または内蓋の一部しか開かない場合があった。従って、融着工程の後に開封装置の接着強度を個々の包装容器ごとに検査することが望ましい場合があった。
【０００７】
また、別の従来技術として、樹脂ボトル（ペットボトル）用の開封装置において、上蓋の底面と注ぎ口の上面とをアルミニウム箔層とプラスチック層の積層を用いて誘導加熱により融着させ、融着の程度、融着状態の一様性を赤外線カメラにより赤外線の熱画像として取り込み、画像検査処理装置で良好な接着状態の熱画像と比較することにより、上蓋のシールの状態が良好かどうかを検査する方法が特許文献２に開示されている。それによれば、上蓋の表面の熱画像において、上蓋と融着する注ぎ口の上端部のドーナッツ状のパターンがきれいに観測されることが良好なシールの条件であると結論されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２０１７‐５０４５３４号公報
【特許文献２】特開２００２−３１８２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、本発明を適用する開封装置では、内蓋と上蓋の間に連結部分を有し、連結部分によって上蓋に連結した内蓋も上蓋の開放と同時に取り去る必要があるため、融着された連結部分の上面と上蓋の間は、特許文献２の場合よりも大きな融着強度が必要となり、かつ精度よく上蓋と内蓋を連結する必要がある。また、特許文献２に係る樹脂ボトルのキャップと、特許文献１に係る紙製のシート状の包装材料から形成される包装容器の開封装置は全く異なる技術分野であり、後述するように特許文献２による検査方法をそのまま本発明を適用する開封装置に用いることはできない。
【００１０】
本発明の目的は、内蓋と一体形成された連結部分の上面と上蓋とを融着し、上蓋を開けると同時に内蓋も連動して開放するタイプの開封装置の融着状態を、正確かつ簡便に検査を行う方法、及び検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による開封装置の融着強度の検査方法では、上蓋の底面に固定されたアルミニウム箔／プラスチック積層を、上蓋の上側に配置した電磁誘導加熱装置によってアルミニウム箔層に電磁誘導で熱を発生させ、その下層のプラスチックと、連結部分の最上部の環状部分とを融着させた後、赤外線カメラを用いて上蓋表面の環状部分領域の温度分布を赤外線の熱画像として取り込み、これを画像処理装置により上蓋表面の温度分布をカラーで表示する。本発明者は、この上蓋表面の温度分布と融着強度との関係を詳細に検討した結果、環状部分領域の温度パターンの内、特に環状部分と内蓋を機械的に連結している脚部の領域の温度によって上蓋の融着強度を判定することが可能であることを見出した。
【００１２】
本発明による開封装置の融着強度の検査方法は、
飲料や流動性食品を充填して密閉された包装容器から突出した注ぎ口の底部に、包装容器と同一面に形成された内蓋と、上記注ぎ口の外周に嵌合する上蓋と、上蓋の底面に接着されたアルミニウム箔層とプラスチック層の積層と、上記内蓋と一体形成され内蓋から上蓋方向に延在した複数の脚部とこの複数の脚部と連結し上記積層と当接する環状部分とから成る連結部分とを備え、上記プラスチック層を上記アルミニウム箔層の誘導加熱により上蓋に融着させることにより上記内蓋が上記連結部分を介して上蓋と結合され、上蓋を開けると同時に内蓋も包装容器から開放される機能を有した開封装置において、
融着終了後の所定の時間後、上記上蓋の表面の上記複数の脚部に相当するそれぞれの領域の温度を測定するステップと、複数の脚部に相当する領域のすべての温度が、所定の温度範囲にある場合には、融着強度が十分であると判定し、それ以外の温度範囲の場合には不十分であると判定するステップとを含む。なお、本発明における所定の温度範囲は、内蓋を上蓋と同時に包装容器から開放するのに十分な融着強度をもたらす温度範囲である。
【００１３】
また、上記所定の温度範囲は、上蓋と同時に内蓋も開放された複数の開封装置について予め測定された温度のデータから決定される。
【００１４】
上記上蓋の表面の脚部に相当する領域の温度の測定は、上蓋の表面の全体を赤外線カメラで撮影して得られた温度分布を、所定の温度範囲、所定の温度範囲より高い温度範囲、所定の温度範囲より低い温度範囲の少なくとも３領域に区別してイメージ化し、複数の脚部に相当するそれぞれの領域の温度がすべて所定の温度範囲にあるかどうかを判定する。
【００１５】
あるいは、赤外放射温度計により上蓋の表面の上記複数の脚部の位置の温度を測定し、測定温度がすべて上記所定の温度範囲に入っているかどうかを判定する。
【００１６】
本発明は上蓋の融着強度の判定を行うための検査装置も提供する。
検査装置は、温度を測定する手段として、上蓋の表面の全体を撮影する赤外線カメラを備え、測定した温度の分布を所定の温度範囲、所定の温度範囲より高い温度範囲、所定の温度範囲より低い温度範囲の少なくとも３領域に区別してイメージ化する画像処理装置を含む。
あるいは温度を測定する手段として、上蓋の表面の上記複数の脚部の位置の温度を測定する赤外放射温度計を備える。
【００１７】
また、本発明の検査装置は、上蓋と同時に内蓋も開放された複数の開封装置について測定された温度のデータに基づいて予め決定された所定の温度範囲を記憶する記憶部、及び上記複数の脚部に相当するそれぞれの領域の温度がすべて上記所定の温度範囲にあるかどうか比較する比較部と、それにより融着強度を判定する判定部を含む。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の検査方法によれば、上蓋と内蓋との融着強度の良否を正確かつ簡便に検査することができる。さらに本発明の検査方法では、脚部領域の温度を測定すればよいので、脚部領域以外の画像処理を省略することもでき、従来よりもさらに検査の迅速化、検査装置の簡略化、小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は本発明を適用する包装容器の開封装置の縦断面を示す図である。
【図２】図２は開封装置の構成を示す分解図である。
【図３】図３は開封装置の上蓋を閉める前の状態を示す概観図である。
【図４】図４は開封装置の上蓋を閉めた後、電磁誘導加熱装置を接触させ加熱している状態を示す図である。開封装置の部分のみ断面図で示す。
【図５】図５は開封装置の連結部分を融着した後、上蓋を開放した状態を示す外観図である。
【図６】図６は開封装置の連結部分を融着した後の、上蓋の上面を赤外線カメラにより撮影した温度部分を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２０】
上述の、連結部分１２を備えた注ぎ口１１に上蓋２０を自動で装着して開封装置１の作製を完了した後、上蓋２０の上面から電磁誘導加熱装置３０を接触、あるいは非接触の状態で内部のコイルに電流を流して電磁誘導によりアルミニウム箔層で熱を発生させ、その下層のプラスチック層と連結部分１２の最上部の環状部分１６とを融着させる。そして次の段階で、所定の短い時間の後、市販の赤外線カメラを用いてその上蓋２０の表面の温度分布を赤外線の熱画像として取り込み、これを画像処理装置により温度分布を所定のカラーでイメージ化し、ディスプレイに表示する。カラー化する際は、温度範囲を少なくとも最適温度範囲、最適温度範囲より高い温度範囲、最適温度範囲より低い温度範囲の少なくとも３段階に区別する。後述のように、最適温度範囲は十分な融着強度が得られる温度範囲であり、その他の範囲は不十分な融着強度しか得られない温度範囲である。
【００２１】
図６は、このようにしてイメージ化した上蓋２０表面の温度分布のパターンを模式的に示した図である。図６では温度の違いを色ではなく網目の濃淡の違いで表わしている。点線は上蓋２０の外周と脚部１５に相当する箇所を示している。
【００２２】
図６の（Ａ）〜（Ｅ）に示すように、環状部分１６に相当する領域はその周辺よりも温度が高くなり、それを反映してリング状の温度の高い領域が見られた。そして、積層１９に欠けがある場合、積層１９と上蓋２０間に異物が挟まっている場合、積層１９と上蓋２０の位置ずれが生じている場合等に、環状部分の温度に不均一性が見られた。しかし、環状部分１６の領域の温度がほぼ一様であっても、（Ａ）〜（Ｅ）に示すようにその温度自体にはばらつきが生じる場合があることが分かった。これはアルミニウム箔／プラスチック積層１９と上蓋２０との密着性、あるいは上蓋２０の注ぎ口１１への締め付け強度の違いによると考えられる。また環状部分１６の領域の内、脚部１５が存在している箇所に相当する部分は、その他のリング状部分よりも温度が低い傾向が見られた。これは脚部１５があるために、その他の領域に比べて熱が逃げやすいことに起因している。
【００２３】
本発明では、上蓋２０の開放と同時に内蓋１４も包装容器１０から開放した、すなわち、十分な融着強度を有していた良品サンプルの、上述のリング部分の温度分布のパターンとその温度を数多くのサンプルについて計測し、それらのデータと融着強度との関連を検討した。その結果、図６（Ａ）、図６（Ｂ）、図６（Ｃ）のような場合には十分な融着強度が得られているのに対して、図６（Ｄ）、図６（Ｅ）の場合は融着強度が不十分であるという結果が得られた。即ち、リング部分の温度がいかに均一であっても、図６（Ｄ）、図６（Ｅ）のように脚部領域の温度が上述の最適温度範囲に入っていない場合には融着強度は不十分であった。これに対して、図６（Ａ）、図６（Ｂ）、図６（Ｃ）の場合のように脚部領域の温度が最適温度範囲に入っていれば、リング部分のその他の領域の温度が最適温度範囲に入っていなくても、あるいは温度に不均一性があっても、十分な融着強度が得られていた。従って、本発明の検査方法では、環状部分１６に相当する領域の温度全体ではなく、その領域に含まれる複数（本実施例では２本）の脚部１５に相当する２箇所の狭い領域（図６（Ａ）〜（Ｅ）のリング部分の上下に位置する点線で囲まれた領域）の温度が最適温度範囲にあるかどうかを判定する。上述の試験に基づいて得られた、十分な融着強度が得られた温度範囲が最適温度範囲であり、これを所定の温度範囲として画像処理装置内の記憶部に予め記憶しておき、検査時には脚部領域の温度をこの所定の温度範囲と比較して判断すればよく、リング部全体の温度分布パターンを、予め記憶した基準のパターンと比較して判断する必要はない。
【００２４】
本発明の一例として、実際に測定して得られた最適温度の範囲は５５〜６０（℃）であった。図６の右下に示した濃度見本で「最適温度」はこの領域を表わし、「＞最適温度」は５５（℃）以上、「＜最適温度」は６０（℃）以下の温度範囲を示している。なお、上蓋２０の表面温度は融着後の経過時間Ｔｍとともに低下するので、最適温度の範囲は当然ながらＴｍに依存する。従って、サンプル計測時のＴｍと、実際の工程で融着後から計測するまでのＴｍとは同じにする必要がある。本実施例ではＴｍ＝２秒で測定した。また、最適温度の範囲は、開封装置の材質、大きさ等に依存する。ここで、開封装置の良品、不良品の判定についてより詳細に説明すると、図６（Ａ）の場合、脚部１５に相当する２箇所の狭い領域が最適温度の範囲にあるため、融着強度が十分であると判定し、すなわち良品であると判定される。なお、図６（Ａ）の場合は、その他のリング部分も最適温度の範囲にある。図６（Ｂ）の場合、脚部１５に相当する２箇所の狭い領域が最適温度の範囲にあり、その他のリング部分は最適温度を超える温度分布を有しているものの、前述の通りに、融着強度が十分であると判定し、すなわち良品であると判定される。図６（Ｃ）の場合、脚部１５に相当する２箇所の狭い領域が最適温度の範囲にあり、その他のリング部分は最適温度を下回る温度分布を有しているが、前述の通りに、融着強度が十分であると判定し、すなわち良品であると判定される。また、図示していないが、脚部１５部分に相当する２箇所の狭い領域が最適温度を超えているか、または最適温度を下回る場合、その他のリング部分が最適温度の範囲にあったとしても、融着強度が不十分であると判定し、すなわち不良品であると判定される。
【００２５】
本発明の、内蓋１４が連結部分１２を介して上蓋２０へ融着された開封装置１において、上蓋２０への融着の強度を検査する検査装置は、上蓋２０の表面から放射される赤外線の波長及び強度を２次元分布データとして取り込むための赤外線カメラ（非図示）と、これらの２次元波長分布データから上蓋表面の温度分布をイメージ化するための画像処理装置（非図示）を備える。これらは市販の装置を用いることができる。また本発明の検査では、上蓋表面のイメージの中で内蓋１４と上蓋２０を結合している脚部１５の位置を特定する必要があるが、脚部１５の位置が容器ごとに異なる製造工程では、上蓋２０を閉める前に脚部の位置を例えば光学的手段等で予め検出し、画像処理装置に補助データとして供給しておく必要がある。取付ける開封装置１の向きが製造工程で一定で、脚部１５の位置が固定されている場合は、そのような位置検出手段は必要ない。
【実施例２】
【００２６】
赤外線カメラを用いて、２次元波長分布データから上蓋表面の温度分布を計測して脚部１５の位置の温度を測定する代わりに、狭い円形領域の温度を測定可能な赤外放射温度計を用いて脚部の位置の複数の温度を測定し、これらがすべて上記所定の温度範囲に入っているかどうかで融着強度の良否を判定してもよい。この方法では、脚部１５の位置が個々の容器で一定であることが望ましい。複数の脚部１５を同時に測定する場合には、脚部１５の数に相当する複数の赤外放射温度計を用意すればよい。
【００２７】
以上、実施例に基づいて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。本発明は当業者の知識に基づいて本発明の要旨を逸脱しない範囲の様々の改良、設計変更を行うことができ、様々の改良・設計変更があっても本発明に含まれる。
【００２８】
また、前述の本発明の特徴部分以外の概念については、本出願人の特許文献１に開示された内容を援用する。
【符号の説明】
【００２９】
１    開封装置
１０  包装容器
１１  注ぎ口
１２  連結部分
１３  環状溝
１４  内蓋
１５  脚部
１６  環状部分
１９  アルミニウム箔／プラスチック積層
２０  上蓋
２１  らせん状凸部
２２  らせん状溝
２３  開封表示リング
３０  電磁誘導加熱装置
【要約】
【課題】
飲料や流動性食品を充填した包装容器上に設けられ、上蓋を開けると同時に内蓋も連動して開放するタイプの開封装置において、正確かつ簡便に融着強度の検査を行う必要がある。
【解決手段】
上蓋への融着後の所定の時間後、上蓋の表面の、内蓋と上蓋の連結部分の複数の脚部に相当する領域の温度を測定し、すべての温度が、内蓋を上蓋と同時に包装容器から開放するのに十分な融着強度をもたらす所定の温度範囲にある場合には融着強度は十分であると判定し、それ以外の温度範囲の場合には不十分であると判定する。
【選択図】図６【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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