(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂製容器開口部のドーナツ形状上縁に少なくとも合成樹脂成形部材とその上にアルミニウム箔等の金属片の中蓋を置き、これを樹脂製外蓋で前記容器開口部上縁に圧接し、この状態で高周波誘導加熱に付して前記金属片の発熱により、下面に圧接された合成樹脂成形部材を部分溶融して前記容器開口部ドーナツ形状上縁に加熱融着させた場合に、前記高周波誘導加熱処理に引き続いて前記外蓋上面を赤外線熱画像カメラで撮影し、得られた赤外線熱画像の形状及び／又はデータ解析に基づいてアルミシールの良否を判定する高周波アルミシールの非接触検査法であって、該形状に基づいて判定する方法が、該ドーナツ形状部分の温度分布の形がドーナツの形が観察されたか否かで判断する方法であり、該データ解析が１）計測された全温度の内、一定以上の高温値の検出、２）樹脂製容器開口部のドーナツ形状上縁に溶着された合成樹脂成形部材のドーナツ形状の長軸及び単軸方向の長さの比又は形状異常による検出、３）樹脂製容器開口部のドーナツ形状上縁に形成された熱溶着部ドーナツ形状の樹脂製容器の流れ方向の中心線の温度分布検出、４）樹脂製容器開口部のドーナツ形状上縁に溶着された合成樹脂成形部材のドーナツ形状のドーナツ形中心線の温度分布検出の少なくとも一つを用いることを特徴とする高周波アルミシールの非接触検査法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波アルミシールの非接触検査法、より詳しくは、少なくともアルミニウム箔及び合成樹脂成形部材で構成される容器中蓋を高周波誘導加熱によりアルミニウム箔でシールした場合のシールの良否を外蓋上面から得られる赤外線熱画像から直接にまたはこのような赤外線熱画像をデータ処理して得られるヒストグラムから判定する高周波アルミシールの非接触検査法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、赤外線を利用した検査法には、例えば、特開昭６２−２８６５０「異物付着有無の検査方法」や特開平７−１０１４２３「包装容器接着検査装置」が知られている。詳述すれば、前者は、被検査物に外部から熱変化を与え、被検査物の異物付着部が他部と異なる熱容量のため生じる温度差を赤外線検出器で測定することにより、食品のブリスタ包装製品の容器上蓋内面への充填物の付着を間接的に自動判定する、というものであり、そして後者は、ホットメルト接着部位を有する包装容器の上面と両側面とから放射される赤外線を赤外線放射温度計で検知することにより、包装容器の接着箇所の接着不良を包装容器の外方から非接触で検査可能にする、というものである。これらは、赤外線熱画像を利用する点においては本発明とは共通するものの、検査の対象（検査箇所）やとらえる赤外線（源）の相違などから、後に説明するところから理解されるように、本発明とは全く異なる。
【０００３】
マヨネーズ、ドレッシング、トマトケチャップ、醤油、ソースなど液状、粉状又は顆粒状の調味料が、大は１ｋｇ以上にも及ぶ大容量の、そして小は１００ｇ以下の小容量の非金属材質の樹脂製容器（ボトル）に充填され、容器開口部は同じく非金属材質の樹脂製キャップ（外蓋）で蓋をされた形態で流通におかれている。これらの製品は、流通過程において、安全上の見地や消費者の受ける衛生上の印象の点から、中蓋を備えることが望まれる。
【０００４】
このような中蓋としては、高周波誘導アルミニウム箔の加熱によるシール方法がある。すなわち、例えば、接着剤層を介してポリエチレンフィルムなどの熱溶融性樹脂フィルムを積層したアルミニウム箔（以下アルミシール積層材と言うこともある）を、中身を充填した容器の開口部のドーナツ型上縁を覆うようにドーナツ型上縁の外径より若干大きい（好ましくは、後に開封時中蓋を取り除くときに取り除きやすいようにタブを付けた）円形にカットし、このカット片を熱融着性樹脂フィルムの面を下にして容器開口部を覆い、この上から（好ましくは、内側底にアルミニウム箔を容器開口部上縁によく圧接できるようなドーナツ状の突条を備えた）樹脂製外蓋（キャップ）をし、この状態で高周波誘導加熱シーラーを通す。各部の関係の概念図を図１に示す。
【０００５】
このように、高周波シーラーを通した際、アルミニウム箔の円形カット片の外縁内側部分に渦電流が流れ、この渦電流でアルミニウムの箔が加熱される。アルミニウム箔のカット片（アルミシール）は外蓋（キャップ）（の内側底に設けられた突条）でボトル（容器）開口部のドーナツ型上縁に押さえつけられており、アルミシールで発生した熱は、アルミシールが接触している部分（図２のＡの部分）のボトルの樹脂を溶かし、後に自然冷却にて溶けた樹脂が固まる。これによって、アルミシール（中蓋）がボトル開口部に接着し、そのうえに外蓋がされている製品が完成する。
【０００６】
しかしながら、このようにして行う高周波誘導加熱シールは、必ずしも常に良好に行われるとは限らず、キャップ（上蓋）の緩み、斜めキャップ、アルミシールの２枚重ね、加熱温度の低すぎ、加熱温度の高過ぎ、シール部への内容物（中身）の付着、シール面の切り欠け、アルミシールなし、等の理由による不完全な欠陥シールが生ずることがある。
【０００７】
そこで、例えば、ベルトコンベアを利用して、樹脂製容器への中身（内容物）の充填、容器開口部のドーナツ形上縁にアルミニウム箔の円形中蓋を置き、これを外蓋（キャップ）で前記容器開口部上縁に圧接し、この状態で高周波誘導加熱に付して前記アルミニウム箔を前記容器開口部上縁に高周波加熱融着をすることで密栓をした製品を連続的に製造する生産ライン上で前記のようなシールの不完全な製品を簡便に検出することができて、このような製品（不良品）を排除することのできることが強く望まれている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明は、前項記載の従来技術の背景下に、上に説明したような高周波アルミシールにおける欠陥を簡便に検出する方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前項記載の目的を達成すべく鋭意研究の結果、樹脂製容器開口部ドーナツ形状上縁にアルミシール中蓋をいれた蓋（外蓋）を装着し、高周波シーラー下を通過させ、アルミシール積層材を非接触加熱し、そのうちの下層の熱溶融性樹脂を容器口部ドーナツ形上縁に融着させる際、アルミシール箔部で発生した熱が該ドーナツ形状の溶融部つまりシール状況を外蓋を通してその外側表面に伝わるが、熱伝導された様子を赤外線カメラにて赤外線の熱画像として非接触で取り込み、これを画像検査処理装置にて上蓋外表面の温度分布をカラーで再現し、この形状と解析したデータからアルミシールが良好な状態で接着されたか否かを容易に判別できることを見出し、このような知見に基づいて本発明を完成するに到った。
【００１０】
すなわち、本発明は、樹脂製容器開口部のドーナツ形状上縁に少なくとも合成樹脂成形部材とその上にアルミニウム箔等の金属片の中蓋を置き、これを樹脂製外蓋で前記容器開口部上縁に圧接し、この状態で高周波誘導加熱に付して前記金属片の発熱により、下面に圧接された合成樹脂成形部材を部分溶融して前記容器開口部ドーナツ形状上縁に加熱融着させた場合に、前記高周波誘導加熱処理に引き続いて前記キャップ上面を赤外線熱画像カメラで撮影し、得られた赤外線熱画像の形状及び／又はデータ解析に基づいてアルミシールの良否を判定する高周波アルミシールの非接触検査法であって、該データ解析が１）計測された全温度の内、一定以上の高温値の検出、２）樹脂製容器開口部のドーナツ形状上縁に溶着された合成樹脂成形部材のドーナツ形状の長軸及び単軸方向の長さの比又は形状異常による検出、３）樹脂製容器開口部のドーナツ形状上縁に形成された熱溶着部ドーナツ形状の樹脂製容器の流れ方向の中心線の温度分布検出、４）樹脂製容器開口部のドーナツ形状上縁に溶着された合成樹脂成形部材のドーナツ形状のドーナツ形中心線の温度分布検出の少なくとも一つを用いることを特徴とする高周波アルミシールの非接触検査法に関する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１２】
樹脂製容器開口部のドーナツ型上縁に合成樹脂成形部材とその上にアルミニウム箔等の金属片（アルミシール積層材）の中蓋を置き、これを樹脂製外蓋（キャップ）で前記容器開口部上縁に圧接し、この状態で高周波誘導加熱に付して前記アルミニウム箔の下面に位置した合成樹脂成形部材を前記容器開口部上縁に高周波加熱融着をすること自体は適宜従来法によることができる。
【００１３】
赤外線熱画像カメラで物体の表面を撮影し、得られた熱画像をデータ処理して前記物体の表面の温度分布を例えばカラーで表示し（高温部は赤、低温部は青、そして中間部は黄色というように）、あるいはヒストグラムで表示することは、市販の赤外線カメラ、データ処理、ディスプレイなどのシステムからなる装置を適宜使用することが出来る（例えば、日本電気（株）赤外放射温度計「サーモトレーサ」、三菱電機（株）高速熱画像解析装置「三菱サーマルイメージャ」、日本アビオニクス（株）赤外線熱画像装置（ＴＶＳシリーズ）、日本電子（株）赤外線温度解析装置「サーモビュア」（ＪＴＧ−６０００シリーズ）、等）。
【００１４】
本発明で用いられる高周波発振器は市販の装置を用いることができる。例えば、島田理化（株）製「高周波発振器ＳＳＴー２０」が好んで用いられる。
【００１５】
本発明の特徴は高周波発振により金属片（アルミニウム箔）に発生した熱により、該金属片下面に積層された合成樹脂成形部材の一部が溶融し、樹脂製容器口部のドーナツ形上縁がシールされた際発生した熱を、外蓋裏天面を通して外蓋外側上面に熱伝導された熱分布を上部より赤外線熱画像カメラでとらえ、得られた赤外線熱画像データを処理して外蓋外側上面の温度分布をカラー表示し、またはヒストグラム解析し（因みに、これらの、データ処理による表示は、リアルタイムで行われ得ることは周知の通りである）、これらの表示又は解析を基に良好にシールされた製品の場合のそれらと比較して一致すればシール良好と判定し、そして一致しなければシール不良と判定することや又基準となるデータを設定しておき異常値を検出することでシール性を非接触的に検査することにある。
【００１６】
図２により、これをより具体的に説明する。図２はアルミシール加熱時のキャップ（外蓋）上面への熱伝導とこれを上部よりキャップに向かって赤外線熱画像カメラで捕らえたヒストグラフを示すものである。アルミシールで発生した熱は、キャップの部分（図２のＡの部分）にも伝わり、キャップ上部から赤外線熱画像カメラで見るとドーナツ形状部分の温度がドーナツ内側の温度より高いことが分かる。温度分布の形でシール性の接着状況をかなり正確に判断することができる。
【００１７】
つまり、図２に示すようなきれいなドーナツの形が観察された場合は（ただし、アルミニウム箔の中蓋にタブが付いているときは、ドーナツ型画像の外縁にそれによる若干の欠けが入る）、良好なアルミシールが施された、と判断でき、それ以外の形が観察された場合は、形によって、（１）キャップ（外蓋）が充分に締まっておらずアルミシール（中蓋）がボトル（容器）開口部のドーナツ型上縁によく押さえつけられていなかったため、（２）斜めキャップ締めでアルミシールの浮いている部分があったため、（３）ボトル（開口部のドーナツ型上縁）のアルミシール接着面が平らでなくアルミシールにきちんと接触していなかったため、（４）アルミシール接着面に内容物が付着していたため、温度が充分に上昇しなかったため、（５）高周波シーラーの出力が大きすぎて温度が上昇し過ぎたため、（６）高周波シーラーの出力が小さすぎて温度が充分に上昇しなかったため、（７）高周波シーラーによる加熱がなかったため、（８）アルミシールが装着されていなかったため、（９）アルミシールが重なって装着されていたため、等々の様々な不具合原因を推定することができる。よって、この結果を用いて、コンベアを流れる内容物充填済みボトル（容器）のアルミシール接着の良否判定をオンラインで全数を検査できるのである。
【００１８】
ドーナツの形状は樹脂製容器口部が円形であるにも拘わらず、実際生産工程で本発明を実施した場合、画面上では楕円形に映し出される。これは樹脂製容器の熱溶着シールが作動するベルトコンベア上で行われることに起因する。つまり、樹脂製容器は常に一定速度で移動しているので移動方向に押しつぶされた形状の楕円形ドーナツとして画面上に表れるためである。しかしながらこの楕円形の映像であっても解析また肉眼による判断に支障を及ぼすことはない。
【００１９】
赤外線画像のデータ処理によって得られるヒストグラムに基づいてアルミシールの良否の判定を行うことも、同様に、シール良好な場合のヒストグラムと検査対象品のヒストグラムを比較し、両者の一致の程度するかどうかでシールの良否を判断する。
【００２０】
その画像またはヒストグラムが良好にシールされた製品（良品）の画像またはヒストグラムと照合して一致しないためにシール不良と判定された製品（不良品）をベルトコンベアの製造ラインから除去するには、ディスプレイの画像を監視していてシール不良の画像が表れたら若しくは前記照合を機械的自動的に行わせて不良品の場合はディプレイ上にNo Goodと表示させるようにしておいて、No Goodと表示されたら当該不良品をマニュアル的にラインから取り除くことで行うこともできるが、また、機械的自動的に行わせた前記照合の結果を不良品排除装置の駆動用信号に変換して自動的に不良品排除を行うこともできる。
【００２１】
一方、画面上に映し出された映像の温度分布データ解析に於いて、１）（異常高温）計測された全温度のうち、一定以上の高温値の検出、２）（シール部異常形状）樹脂製容器開口部のドーナツ形状上縁に溶着された合成樹脂成形部材のドーナツ形状の長軸及び単軸方向の長さの比又は形状異常による検出、３）（シール温度分布）樹脂製容器開口部のドーナツ形状上縁に形成された熱溶着部ドーナツ形状の樹脂製容器の流れ方向の中心線の温度分布検出、４）（シール温度変化率）樹脂製容器開口部のドーナツ形状上縁に溶着された合成樹脂成形部材のドーナツ形状のドーナツ形中心線の温度分布検出の少なくとも一つを用いるか又複数を組み合わせて用いることができる。
【００２２】
上述の１）：（異常高温）計測された全温度のうち、一定以上の高温値の検出の目安は樹脂製容器の材質とアルミシール部材に用いる合成樹脂形成部材との組み合わせで決定される。一般的には高密度ポリエチレンを合成樹脂形成部材にポリエチレンを用いる場合、それぞれの融点はメーカーにより差はあるが概ね１２０〜１４０℃、１０７〜１２０℃であるので最大温度は１４０℃である。一方、高周波発振による加熱で発生した熱はキャップ内天面からキャップ外側上面にに伝わる。赤外線熱画像カメラはこのキャップ上面の温度を計測するため溶融温度はキャップへの熱伝導を通して測定されることになる。従って、計測される温度は溶融温度より比べかなり低温度で測定される。実際にはどの程度キャップ外側の見かけの温度が溶融温度より低く検出されるかはキャップの材質、構造、高周波アルミシール条件（室温、高周波発振時間、樹脂製容器移動速度等）によって異なってくる。従って、異常高温値を何度に設定するかはその都度検討し決定する必要がある。
【００２３】
上述の２）：（シール部異常形状）樹脂製容器開口部のドーナツ形状上縁に溶着された合成樹脂成形部材のドーナツ形状の長軸及び単軸方向の長さの比又は形状異常による検出をより具体的に説明する。袴に載置された樹脂製容器はベルトコンベア上を移動しているのでシール性状態の検出のため赤外線画像解析ＣＲＴ画面に映し出された映像は移動方向Ｙ軸が移動に直角なＸ軸に比べ短い。従ってＸ／Ｙ比を一定値幅以内とするかＸ及びＹ値各々の上限と下限を設定する検査が可能である。
【００２４】
上述の３）：（シール温度分布）樹脂製容器開口部のドーナツ形状上縁に形成された熱溶着部ドーナツ形状の樹脂製容器の流れ方向の中心線の温度分布検出はドーナツ状の肉部と空洞部で温度分布が異なることから樹脂製容器の流れ方向の中心線の温度分布を横軸に温度、縦軸に度数をするグラフに示せば２つの極大値を持つ曲線となり、このパターンをメモリーに記憶させておき実測値と比較させることで検出出来る。
【００２５】
上述の４）：（シール温度変化率）樹脂製容器開口部のドーナツ形状上縁に溶着された合成樹脂成形部材のドーナツ形状のドーナツ形中心線の温度分布検出は主にドーナツ形状の断線つまり熱溶着していない破断部分を検出するのに都合が良い。ＣＲＴ画面上にＸ軸はドーナツ形中心線に沿って０〜３６０度とし、Ｙ軸は温度を記録する。曲線がＸ軸に平行な直線又は緩い曲線を示せば温度の急激な変化（破断地帯）はないと見なすことが出来る。
【００２６】
本発明による検査システムの１例を図３に示す。
【００２７】
コンベアの移動が速くてラインスピード（ボトル／分）が大きいときは、このような速度でも先に説明した上蓋上面の温度分布をよくキャッチできるような高速熱画像解析装置を採用するとよいことはいうまでもない。
【００２８】
また、コンベアの移動速度が速くて容器移動速度も大きくなり、そのために容器の蓋の進行方向前面が冷え、その結果得られる赤外線熱画像がシール良好の時でもきれいなドーナツ形にならないときは、シール良好なものの熱画像を基準とし、これと検査対象品の熱画像とを照合することでシールの良否を判定することのできることは、これまたいうまでもない。
【００２９】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に説明する。
【００３０】
（樹脂製容器及び高周波シール部材の準備と組み込み）
樹脂製容器開口部のドーナツ形状上縁に合成樹脂成形部材／接着剤／アルミニウム箔／セロファン薄膜を積層したアルミシール積層材（総厚さ３０μｍ）を中蓋とし、これをねじ込み式の赤色の樹脂製外蓋で前記容器開口部上縁に巻絞めトルク７．５ｋｇ／ｃｍで圧接し、試験用サンプルとした。樹脂製容器は容量２５０ｇ入り、４００ｇ入り、６００ｇ入り、１０００ｇ入りで中身にマヨネーズを充填した各種容器を各５０００本用意した。樹脂製外蓋はこの他に黄、橙及び白各種用意した。
【００３１】
（高周波シールとシール状態の撮影）
前記準備した樹脂製容器をベルトコンベア上で安定させるための袴に載置し、これを５３０ｃｍ／ｓで移動させ、高周波発振器（島田理化（株）製「ＳＳＴ−２０」）のコイル下一定位置を維持して水方向に移動させた。この状態で出力８９〜１０６Ｖ、５５〜７５Ａで高周波誘導加熱に付して前記アルミニウム箔の発熱により、下面に圧接された合成樹脂成形部材を部分溶融して前記容器開口部ドーナツ形状上縁に加熱融着させた。前記高周波誘導加熱処理に引き続いて前記キャップ上面を赤外線熱画像カメラで撮影し、得られたＴＶ画面上にドーナツ形の温度分布映像を映し出した。
【００３２】
（解析項目）
１）（異常高温）
計測された全温度のうち、一定以上の高温値の検出、
２）（シール部異常形状）
樹脂製容器開口部のドーナツ形状上縁に溶着された合成樹脂成形部材のドーナツ形状の長軸及び単軸方向の長さの比又は形状異常による検出、
３）（シール温度分布）
樹脂製容器開口部のドーナツ形状上縁に形成された熱溶着部ドーナツ形状の樹脂製容器の流れ方向の中心線の温度分布検出、
４）（シール温度変化率）
樹脂製容器開口部のドーナツ形状上縁に溶着された合成樹脂成形部材のドーナツ形状のドーナツ形中心線の温度分布検出
を１）〜４）を同時に行った。
【００３３】
（解析結果）
ＣＲＴ画面の映像から肉眼でドーナツ状の温度分布をカラフルに映像化することができた。これで肉眼でも瞬間的に判断することができた。更に精度を期すために上記解析項目を全サンプルについて検出し、データを記憶させた。実際の工程分析には上記解析項目に照らして異常値を検出した場合にそのサンプルについて、コンピュータに記憶させたデータを引き出し、異常原因を解析し、直ちに、その後の対策をとることができる。解析項目１）：異常高温で検出された例は高周波シールした後再度高周波シールを意識的に行った場合に検出された。アルミ箔の一部と樹脂製容器口部上縁の一部がゆるみ、キャップ、あるいは斜めキャップのため部分的に点接触したような状態でその部分の異常高温を検出した。解析項目２）：シール部異常形状は樹脂製容器の送り込み、移動速度の異常。解析項目３）：（シール温度分布）からアルミシール積層材をセットしなかった場合、二重にアルミシール積層材をセットした場合に異常低温を検出した。解析項目４）：（シール温度変化率）はシール部分の一部がシールされていなかった場合に検出した。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、樹脂製容器（ボトル）に内容物を充填し、アルミシール積層材（中蓋）を外蓋内天面に接してこれに装着し、高周波シーラー出力下を通過させ、アルミシール積層材下層の合成樹脂形成部材と該容器開口部上縁に融着させた際の融着シールの良否が簡便にしかも全数検査が極めて容易に行うことができ、品質管理を極めて効率的かつ効果的行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高周波シールのシール部分を示す切開図を示す。
【図２】アルミシール加熱時のキャップ（外蓋）上面への熱伝導とその赤外線画像ヒストグラムを示す。
【図３】本発明による検査システムの１例を示す。
【図１】
0003933944.tif 000002
【図２】
0003933944.tif 000003
【図３】
0003933944.tif 000004