JP2012006642A

JP2012006642A - 印字装置を備えた包装機

Info

Publication number: JP2012006642A
Application number: JP2010145704A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Onodera; 浩之小野寺
Original assignee: Kawashima Packaging Machinery Ltd
Current assignee: Kawashima Packaging Machinery Ltd
Priority date: 2010-06-25
Filing date: 2010-06-25
Publication date: 2012-01-12

Abstract

【課題】印字ロールを包装材の送りに同調して駆動して、包装材の送り速度に変動が生じたときでも印字ロールの慣性で包装材に伸縮やばたつきが生じるのを回避して、印刷装置による印刷が鮮明で且つ文字の歪みをなくした印刷装置を備えた包装機を提供する
【解決手段】印字装置８は、帯状包装材Ｆｗに印字を行う印字ヘッド１１と、周面で包装材と接触しつつ回転し印字受けとなるプラテンローラ１０とを備えている。駆動源であるサーボモータ１２は、プラテンローラ１０を包装材の送り速度に同期して回転させるので、包装材の送り速度に変動が生じたときでも、プラテンローラ１０の慣性回転に起因して印字部における帯状包装材Ｆｗの伸縮やばたつきが生じることが無く、帯状包装材Ｆｗの進行が安定し、印刷装置の印字不良を無くすことができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、包装物を包装するのに用いられる包装材に、製造年月日や内容量等の当該包装に関する情報を印字する印字装置を備えた包装機に関する。

従来、包装機の一つとして製袋包装機が実用化されている。図５は、縦型の製袋充填包装機の一例を示す斜視図である。縦型製袋充填包装機５０においては、原反ロール部５１から繰り出された帯状包装材Ｆｗは、幾つかの回転自在なガイドロール５２で案内されて製筒器（フォーマ）５３に送り込まれ、製筒器５３において筒状に成形された後、重ね合わされた縁部に縦シール装置５４によって縦シールが施されて筒状包装材Ｆｔに成形される。包装物Ａが筒状包装材Ｆｔの内部に充填・投入され、包装物Ａを筒状包装材Ｆｔの送り方向の前後に挟む位置で筒状包装材はその横切る方向に横シール装置５５によって横シールが施されるとともに、例えば横シール装置５５に組み込まれたカッタ装置５６によって当該横シール位置に合わせて筒状包装材をカットすることで、内部に包装物Ａが充填された袋包装体Ｐ１が製造される。原反ロール部５１から繰り出された帯状包装材Ｆｗは、貯留部５７において、張力調整や送り量の変動が吸収される。また、貯留部５７の下流側に印字装置５８が設けられている。製筒器５３には、その外周面上に筒状包装材Ｆｔを挟んで送るベルト式の紙送り装置５９が設けられている。

図６は横型の製袋包装機の一例を示す斜視図である。横型製袋包装機６０においては、原反ロール部６１から繰り出された帯状包装材Ｆｗは、幾つかの回転自在なガイドロール６２で案内されて製筒器（フォーマ）６３に送り込まれ、製筒器６３において筒状に成形された後、重ね合わされた縁部に縦シール装置６４によって縦シールが施されて筒状包装材Ｆｔに成形される。包装物Ｂが製筒器６３において筒状包装材Ｆｔの内部に送り込まれ、包装物Ｂを筒状包装材Ｆｔの送り方向の前後に挟む位置で筒状包装材はその横切る方向に横シール装置６５によって横シールが施されるとともに、例えば横シール装置６５に組み込まれたカッタ装置６６によって当該横シール位置に合わせて筒状包装材をカットすることで、内部に包装物Ｂが充填された袋包装体Ｐ２が製造される。原反ロール部５１から繰り出された帯状包装材Ｆｗに印字を施す印字装置６８が設けられている。製筒器６３の送り方向前後の位置には、帯状包装材Ｆｗを挟んで送るピンチローラ式の紙送り装置６９ａと、筒状包装材Ｆｔの重ね合わされた縁部を挟んで送るローラ式の紙送り装置６９ｂが設けられている。

製袋包装機は、動作方式の観点からすれば、包装材を袋１個分繰り出した後、包装材の送りを一定時間停止し、該停止中に、縦シール、包装物の充填・送り込み、横シール及びカットを行う間欠動作式と、包装材の送りを停止させることなく連続して行い、包装材の送りに同期して、縦シール、包装物の充填、横シール及びカットを行う連続動作式に区分される。また、製袋包装機は、筒状に成形された包装材の送り方向によって、図５に示すような垂直方向に送る縦型製袋充填包装機と、図６に示すような水平方向に送る横型製袋包装機とに区分される。

包装機には、一般的に、包装物の内容、製造日等に関する情報が袋包装体の包装材上に表示されるように、包装材に印字する印字装置を備えている。連続動作式又は間欠動作式、或いは縦型又は横型のいずれの方式の製袋包装機においても、印字装置は、通常、帯状包装材が巻き取られている原反ロール部と帯状包装材を筒状に成形する製筒器との間において、当該送り方向に間を置いて配設されている複数の回転自在なガイドロールの間で走行する包装材の平坦な走行路上に設置されている。

包装機が連続動作式の場合、使用される印字装置は、プラテンローラに対して帯状包装材を挟んでサーマルヘッドが接離する熱転写プリンタである。図５又は図６の製袋包装機に示すように、熱転写式の印字装置５８，６８は、帯状包装材と接触しつつ回転するプラテンロール７０と、プラテンロール７０に対して帯状包装材を挟んで対向配置されている印字ヘッド７１とを備えており、帯状包装材Ｆｗがガイドロールに案内されて平坦な状態で印字装置５８，６８内を走行する際に、印字装置５８，６８が包装機からの印字指令信号を受けて印字ヘッド７１が帯状包装材Ｆｗの所定位置に包装物やその包装に関する情報を印字する。プラテンロール７０は、印字ヘッド７１の受け台となると共に帯状包装材Ｆｗを案内するガイドロールの役割も備えている。プラテンローラ７０を含むガイドロール５２，６２は、駆動源を持たず包装材を案内しつつ包装材の動きに応じて回転するのみのフリーローラである。プラテンローラ７０は、エラストマーから製作されており、詳しくは、耐衝撃性及び耐熱性に優れ、印字ヘッド７２のドツトハンマーが長期に渡って繰り返して衝撃を与えても、すぐれた印字特性を保持する。

帯状包装材Ｆｗが巻き取られている原反ロール部５１，６１と帯状包装材Ｆｗを筒状に成形する製筒器５３，６３との間には、上記したように帯状包装材Ｆｗが接触する複数のガイドロール５２，６２が回転自在に設けられていて、帯状包装材Ｆｗを走行案内している。これらのガイドロール５２，６２は、帯状包装材Ｆｗの繰り出しが一定速度で行われる場合には、何らの問題なく包装材を案内する。

包装材の繰り出しを一定速度で行う包装機であっても、包装材の送り速度が変化して加減速が生じる状況が存在する。例えば、包装機の起動時、停止時には、包装材の送り速度には加減速が必ず存在する。また、包装物が粒体、液体、又は粘稠体のような場合、空隙部分を少なくする又は無くする目的でするしごきの効果や、シール時間を確保するために、包装材の送り速度を意図的に変化させる包装機も存在する。

包装機に備わるサーマルプリンタの構造の一例が特許文献１に開示されている。サーマルプリンタは、通常、複数の発熱素子をその端部に備え通電させることにより所望の発熱素子が発熱するサーマルヘッドと、熱時剥離型のインクが塗布され被印字物の送りと同期するように繰り出されるインクリボンと、周面が被印字物と接触しサーマルヘッド及びインクリボンに対する印字受け部を構成するプラテンローラとを備えており、プラテンローラの周面において、発熱した所望の発熱素子と接触したインクリボンを被印字物に接触させることにより、インクリボンに塗布されたインクを被印字物に接着させて印字を行う構成となっている。引用文献１に開示のサーマルプリンタは、プリンタ本体と、インクリボンを巻き取る巻取ホルダを保持すると共にプリンタ本体に着脱可能に構成されるリボン保持体と、巻取ホルダを回転させる駆動軸と、リボン保持体が装着される装着位置へのリボン保持体の接近を検知した場合に、駆動軸を回転させる制御部と、を備えており、リボン保持体のプリンタ本体への装着を容易にしている。

フィルム材の連続置く駆動装置とその方法として、連続紙送りであるが加減速をする例が提案されている（特許文献２参照）。この例では、シール装置が筒状材に係合するときには筒状材と一定時間に渡って接触するように所定速度で駆動し、次に袋材の送り速度を増減して、包装機の生産率を上下させている。
また、縦型製袋充填包装機において原反ロールから繰り出した包装材を連続的に一定速度で給送し、製品供給無しに応じて包装材の供給を減速するが、製品供給が復活したときに所定速度まで増速する制御を行うものが提案されている（特許文献３参照）。
更に、縦型包装機における製袋方法及び縦型製袋包装機において、低速モードではフィルムの停止中にシールジョーで横シールをし、中速モードではフィルムの等速搬送中に横シールをし、高速モードでは等速で連続搬送するフィルムの等速搬送中に横シールをするものが提案されている（特許文献４参照）。
更にまた、製袋充填包装機における原反送り出し方法及び装置として、原反フィルムの巻径の増減に応じて帯状フィルムを一定速度で連続送り出すことが提案されている（特許文献５参照）。

上記のような包装材の繰り出しに加減速が加わった場合には、印刷の質に問題が生じることがある。即ち、包装材の送り装置と印字装置とは別々に設けられるため、包装材の送り部が加減速を行う場合、印字装置の追従性が良好とは言い難い。包装材の繰り出しに加速があった時には、包装材に対する張力が増え包装材に一時的に伸びが生じ、減速時には、包装材に弛みが生じる。プラテンローラを含む複数のガイドロールは、慣性回転をしているために、包装材の一時的な伸びや弛みに対して何ら抑制力を持たないばかりか、却って状態を悪化させてしまう。これは、駆動を持たないフリーローラであるが故に、加速時には直ぐに追従できないローラは抵抗として作用してプラテンローラの後流側で包装材の伸びを助長し、減速時には、送り方向に回転し続けようとすることでプラテンローラの後流側で包装材の弛みを助長するからである。

包装機が連続動作式で日付印字を行う場合、上記のような包装材に伸縮やばたつきが生じると、印字位置においても包装材の流れが不安定になる。このような状況で印字ヘッドが動作すると、文字のかすれや歪み又は包装材の送り方向の大きさ（文字長さ）や位置のばらつき等、印字が文字変形や不鮮明・不ぞろいとなるような印刷不良が発生する。

特開平２０１０−０３６４２７号公報特開６１−０１２３２７号公報特開平０４−１２８１０５号公報特開２００３−１６０１０２号公報特開平０７−２３７７９６号公報

包装材の繰り出し速度が変化しても、包装に関する情報の明瞭な印字が行える印字装置を備えた包装機が望まれている。そこで、上記のような問題は印字ロール（プラテンロール）をフリーロールとしていることに起因して生じていることに着目して、印字ロールを包装材の送りに同調して駆動して、包装材の送り速度に変動が生じたときでも印字ロールが包装材の伸縮やばたつきの原因にならないようにする点で解決すべき課題がある。
この発明の目的は、包装材の送り速度に変動が生じたときでも印字ロールが包装材に対してブレーキや過送りとなるのを回避することで、印字部における包装材の伸縮やばたつきを無くし、印刷装置の印字不良をなくして印刷が鮮明で且つ文字の大きさも揃ったものとする印刷装置を備えた包装機を提供することである。

上記の課題を達成するため、この発明による印刷装置を備えた包装機は、包装材の供給源と当該包装材を包装物の包装に合わせて成形する成形器との間に、前記包装材を案内する複数の回転自在な一つ又は複数のガイドロールと、前記包装材に印字を行う印字装置とを備えており、前記印字装置は、前記包装材に印字を行う印字ヘッドと、周面で前記包装材と接触しつつ回転し前記印字ヘッドに対する印字受けとなるプラテンローラとを備えている包装機であって、前記プラテンローラを、駆動源によって前記包装材の送り速度に同期して回転させることを特徴としている。

本印刷装置を備えた包装機によれば、包装材の供給源と当該包装材を包装物の包装に合わせて成形する成形器との間において、印字装置のプラテンロールを駆動源によって包装材の送り速度に同期して回転させているので、プラテンロールの周速度は包装材の送り速度に合わせられており、包装材の進行はプラテンロールによって安定させることができる。したがって、その受け台となるプラテンロールに包装材の送りとの間に相対的な慣性力が作用せず、包装材をばたつかせたり伸縮させたりすることを防ぐことができ、印刷装置において印字ヘッドが動作したときに印字不良を無くすことができる。

本印刷装置を備えた包装機において、前記プラテンロールを駆動する前記駆動源は前記包装材を送る紙送り装置であり、前記紙送り装置から伝動機構を介して前記プラテンロールに回転を伝えることができる。紙送り装置は、包装機において、包装材の一定速度での送り又は加速・減速の送りを定めており、その駆動が伝動機構を介してプラテンロールの回転に分配されているので、包装材の送りと同期してプラテンロールを回転駆動することができる。

この印字装置を備えた包装機において、前記駆動源は専用のサーボモータとすることができる。専用のサーボモータは、包装機の紙送り装置の送り速度制御と同等の制御内容で制御され、プラテンローラには、当該専用のサーボモータによって、包装材の送り速度に同期した回転を直接に与えることができる。

この印字装置を備えた包装機において、前記包装機は縦型の製袋充填包装機、又は横型の製袋包装機であり、前記供給源は帯状包装材が巻き取られている原反ロール部であり、成形器は前記帯状包装材を筒状包装材に成形する製筒器であり、前記包装材の送り速度は前記紙送り装置が前記包装材を走行させる送り速度であるとすることができる。

この発明による印刷装置を備えた包装機は、上記のように構成されているので、プラテンロールの周速度は包装材の送り速度に同期されており、包装材の進行はプラテンロールによって安定させることができる。したがって、その受け台となるプラテンロールに包装材の送りとの間に相対的な慣性力が作用せず、フリーローラの慣性による包装材をばたつかせたり伸縮させたりすることを防ぐことができ、印刷装置における包装材の送りが安定している中で印字ヘッドが動作したときに明瞭な印字を実現することができる。

この発明による印刷装置を備えた包装機の一実施例をその要部について示す斜視図である。図１に示す印刷装置を備えた包装機の印字装置を拡大して示す斜視図である。この発明による印刷装置を備えた包装機の１サイクルを通しての作動の一例を示すタイムチャートである。この発明による印刷装置を備えた包装機を横型製袋包装機としたときのプラテンローラの駆動機構の一例を示す斜視図である。縦型製袋充填包装機の一例を示す斜視図である。横型製袋包装機の一例を示す斜視図である。

以下、添付した図面に基づいて、この発明による印刷装置を備えた包装機の実施例を説明する。図１はこの発明による印刷装置を備えた包装機の一実施例を、印刷装置を含む要部について示す斜視図であり、図２はその印字装置を拡大して示す斜視図である。

図１に示す印字装置８は、図５に示すような縦型製袋充填包装機に適用された場合の例であり、縦型製袋充填包装機の背面側において、原反ロール部１から繰り出された帯状包装材Ｆｗ（図示せず）は、貯留部７を通過して印刷装置８に送られる。貯留部７は、帯状包装材Ｆｗの張力調整や送り量の変動を吸収する。印刷装置１０で所定位置に所定内容が印刷された帯状包装材は、複数のガイドローラ２，２…を経て案内されて製筒器（フォーマ）に送られる。

印刷装置８は、印字受けとなるプラテンローラ１０と、プラテンローラ１０に対向して配置されておりプラテンローラ１０との間に挟む帯状包装材の所定位置に印字を行う印字ヘッド１１とを備えている。印刷装置８は、熱転写（サーマルプリンター）式のものであってよく、インクリボン等は図示を省略している。包装機は、帯状包装材に印刷されたレジマーク等のマークを読み取っており、印刷装置８が現在、帯状包装材から袋が製造されるときに、袋のどの部位を通過中であるかを認識している。

印刷装置８において、プラテンローラ１０を駆動する駆動源として、専用のサーボモータ１２が設けられている。サーボモータ１２の回転出力は、タイミングベルトから成る伝動機構１３を介してプラテンローラ１０に伝達される。

図２に拡大して示すように、サーボモータ１２は、取付けブラケット１４によって製袋包装機のフレーム１５（図１参照）に取り付けられている。サーボモータ１２の出力軸１６には伝動機構１３の駆動プーリ１７が取り付けてあり、プラテンローラ１０の回転軸１８に取り付けられている従動プーリ１９との間にタイミングベルト２０が巻き掛けられている。

サーボモータ１２は、製袋充填包装機の紙送り装置５９が包装材を送る速度と同期するように、その回転が制御される。即ち、サーボモータ１２は、プラテンローラ１０が包装材と接触するその周面の速度（周速度）が紙送り装置５９によって送られる包装材の送り速度と同じになるように出力を制御されている。サーボモータ１２のこの出力制御によって、紙送り装置５９が送る包装材の送り速度が一定速度である場合は勿論のこと、加速・減速する場合にも、プラテンローラ１０の周面と包装材との間で相対的なすべりを生じる、或いは包装材に対してブレーキになる又は送り過ぎになるのを無くすことができる。

図３には、こうした速度制御の一例が示されている。図３の横軸は時間を示しており、縦軸は、図の下側から順に、横シーラ開閉用サーボモータの出力動作、横シーラ上下用サーボモータの出力動作、紙送り用サーボモータの出力動作及びプラテンローラ駆動用サーボモータの出力動作を示している。横シーラ開閉用サーボモータは、１包装サイクルにおいて、閉じ動作のために正方向に出力する動作をして、横シーラが筒状包装材を挟み込んだ時点で速度がゼロになり、横シール区間において筒状包装材に横シールを施す。横シールが完了した時点で、横シーラ開閉用サーボモータは負方向に出力する動作をするので、横シーラは後退し、開き動作をする。１包装サイクルが終了した時点で最初のポジションに戻る。

横シーラ上下用サーボモータの出力はＶ１で一定しているが、これは、横シーラ上下用サーボモータの出力側には、一定出力を運動変換して横シーラを上下方向に往復動させるための機構が備わっていることによる。紙送り用サーボモータの出力動作は、シール区間においては横シーラの上下動作と同期しているが、シール区間以外では、袋の長さを得るために紙送り用サーボモータの出力を大きくしている。プラテンローラ駆動用サーボモータの出力動作は、紙送り用サーボモータの出力動作と同期するように制御されている。プラテンローラ２１の周速度と包装材の送り速度は常に同期することになり、プラテンローラ２１が包装材の送りに対してブレーキになって伸びの原因になる、或いは送り過ぎになって弛みを生じる、或いは包装材の送りにばたつきを生じるのを防止している。

上記の例では、プラテンローラ１０の回転駆動源として、専用のサーボモータ１２を用いた例であったが、これに代えて、紙送り装置５９の出力を分配して、プラテンローラ１０の回転に供してもよい。この動力分配のため、紙送り装置５９とプラテンローラ１０との間には、プラテンローラ１０の周速度と包装材の送り速度とを同期させるような、適宜の伝達機構（図示せず）を設けることができる。

更に、上記の実施例は図５に示すような縦型製袋充填包装機に適用される場合について説明したが、図６に横型製袋包装機においても同様に適用することができることは明らかである。即ち、図６に示す横型製袋包装機に備わる印字装置５８，６８において、プラテンロール７０の回転（その周速度）は、紙送り装置６９ａ，６９ｂによる原反ロール部６１からの帯状包装材の繰出し速度と同期するように、制御される。プラテンロール７０を駆動する駆動源としては専用のサーボモータであっても良く、或いは紙送り装置６９ａの駆動源と共用してもよい。

図４には、この発明による印刷装置を備えた包装機を図６に示したような横型製袋包装機としたときの、プラテンローラの駆動機構の一例が斜視図として示されている。横型製袋包装機の場合には、紙送り装置３０が帯状包装材Ｆｗの幅方向に軸線が延びる紙送りローラ３９を備えており、紙送りローラ３９の軸線とプラテンローラ４０の軸線とが互いに平行であるので、紙送りローラ３９の駆動力のプラテンローラ４０への引き回しの構造が比較的簡素に構成しやすい。即ち、図４に示されているように、紙送り装置３０の紙送りロール３９を駆動する駆動用のサーボモータ３２の出力ギア３３は、紙送りロール３９の回転軸３８に取り付けられたギア３４と噛み合っており、紙送りロール３９に回転駆動力を与えている。回転軸３８にはスプロケット３５が取り付けられており、スプロケット３５とプラテンローラ４０の回転軸４１に取り付けられているスプロケット３７とには歯付きベルト３６が巻き掛けられていて、動力伝達機構としてのベルト伝動機構３１が構成されている。ギア３３とギア３４、及びスプロケット３５とスプロケット３７の歯数比が１対１であり、紙送りロール３９のロール径とプラテンローラ４０のロール径も１対１に設定されている。したがって、紙送りロール３９が包装材を送る紙送り速度と、プラテンローラ４０が包装材と摺接する速度とは同期することになり、ベルト伝動機構３１はサーボモータ３２側からプラテンローラ４０側に同期した動力を伝達する。包装材の進行はプラテンロール４０によって安定させられ、包装材がばたつく、或いは伸縮するのを防ぐことができる。

１原反ロール部印字装置８２ガイドローラ
７貯留部１０プラテンローラ
１１印字ヘッド１２サーボモータ
１３伝動機構１４取付けブラケット
１５フレーム１６出力軸
１７駆動プーリ１８回転軸
１９従動プーリ２０タイミングベルト
３０紙送り装置３１ベルト伝動機構
３２サーボモータ３３出力ギア
３４ギア３５スプロケット
３６歯付きベルト３７スプロケット
３８回転軸３９紙送りローラ
４０プラテンローラ４１回転軸
５０縦型製袋充填包装機６０横型製袋包装機
５１，６１原反ロール部５２，６２ガイドロール
５３，６３製筒器（フォーマ）５４，６４縦シール装置
５５，６５横シール装置５６，６６カッタ装置
５７貯留部５８，６８印字装置
５９，６９ａ，６９ｂ紙送り装置
７０プラテンローラ７１印字ヘッド
Ａ，Ｂ包装物Ｐ１，Ｐ２袋包装体
Ｆｗ帯状包装材Ｆｔ筒状包装材

Claims

包装材の供給源と当該包装材を包装物の包装に合わせて成形する成形器との間に、前記包装材を案内する複数の回転自在な一つ又は複数のガイドロールと、前記包装材に印字を行う印字装置とを備えており、前記印字装置は、前記包装材に印字を行う印字ヘッドと、周面で前記包装材と接触しつつ回転し前記印字ヘッドに対する印字受けとなるプラテンローラとを備えている包装機において、
前記プラテンローラを、駆動源によって前記包装材の送り速度に同期して回転させることを特徴とする印刷装置を備えた包装機。
前記駆動源は専用のサーボモータであることを特徴とする請求項１に記載の印刷装置を備えた包装機。
前記駆動源は前記包装材を送る紙送り装置であり、前記紙送り装置から伝動機構を介して前記プラテンロールに回転が伝えられることを特徴とする請求項１又は２に記載の印刷装置を備えた包装機。
前記包装機は縦型の製袋充填包装機、又は横型の製袋包装機であり、前記供給源は帯状包装材が巻き取られている原反ロール部であり、成形器は前記帯状包装材を筒状包装材に成形する製筒器であり、前記包装材の送り速度は前記紙送り装置が前記包装材を走行させる送り速度であることを特徴とする請求項３に記載の印刷装置を備えた包装機。