JP3862207B2 - 印刷装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、垂直に配置された被印刷物の複数の所定個所に順次反復して印刷することができる印刷装置に係わり、特に、高速かつ的確に印刷を行い、印刷工程の効率向上を図ることができる印刷装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、搬送装置により搬送される製品を包装する包装シートや、包装袋等に製造日や、値段等を印字する装置が知られている。例えば、特開平9−20423号公報には、搬送機械のコンベア上で、搬送中の搬送物の包装シート面上に文字や図形等を印字するインクジェット記録装置を備えた搬送機械において、コンベア上に搬送物が位置決めバーに接触するように搬送物を移動させる案内バーと、案内バーを調整する案内バー調整機構と、搬送物とインクジェット記録装置のノズルヘッドの距離が一定になるように位置決めバーを調整して搬送物の包装シート面上に平坦な印字面を形成させる位置決めバー調製機構を有するインクジェット記録装置を備え、内容物を包装した後、軟らかい包装シートにしわ、たるみが発生しても位置決めバーにより平坦にされ、ノズルヘッドと一定距離にされることにより明確な印字を可能としたインクジェット記録装置を備えた搬送機械が記載されている。
【0003】
また、製品の包装前の包装シートを順次搬送し、シートの印刷面を垂直に配置し、このシートの複数箇所に、インクジェット方式等の印刷機により製造日等を印刷した後、シートを包装装置に搬送し包装するものも知られている。この種の印刷装置を用いて、垂直に配置されるシートの印刷面が縦、横それぞれ3段、3列の9袋用の包装シートそれぞれに印字する場合、印刷機を載置した載置台をモーター等の駆動手段により水平レール上を左右に移動させて所定の箇所に移動する水平方向移動機構によって、印刷機を水平方向に移動させながら3個所に文字、図形等を印刷し、1段目の印刷が終了すると、この水平方向移動機構をモーター等の駆動により上下方向に移動させる垂直方向移動機構によって水平方向移動機構を上昇させた後、水平方向移動機構により印刷機を移動させながら所定の位置の3個所に印刷し、2段目の印刷が終了すると、更に、垂直方向移動機構により水平方向移動機構を上昇させ、水平方向移動機構により印刷機を移動させながら同様に3箇所に印刷し、3段目の印刷が終了すると、次の包装シートの印刷面が繰り出され、順次印刷を行う工程が反復されていた。
【0004】
しかしながら、従来の印刷装置においては、製品を包装した後に製造日や賞味期限を印刷するのは、包装シート等の平面に印刷するものと比較してより複雑な機構を要し、明確な印字を、高速で行うのは容易なことではなかった。また、包装前の垂直に配置されたシートにインクジェット印刷機により印刷する場合も、垂直方向移動機構により、インクジェット印刷機を支持する水平方向移動機構を支持して所定位置への上昇、下降を行ない印刷を行うため、垂直方向移動機構においてインクジェット印刷機の重量と水平方向移動機構の重量による負荷に対抗して駆動させるのは、モーターの負荷が多大となり電力を要し、また、モーターの駆動を一定電力に制限すると、水平方向移動機構の所定位置への移動に時間を要し、高速で印刷を行うことができず、包装工程において、製造日や賞味期限の印刷工程が律速条件となっていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、包装シート等に製造日、賞味期限等の印刷に要する時間の短縮を図り、包装工程全体の処理効率を向上することができる、高速下で的確に印刷を行うことができ、かつ駆動モータにかかる負荷を著しく低減した印刷装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
最近、食品等の個別包装システムにおける充填包装工程の高速化に伴い、賞味期限等の印字工程が、高効率生産上むしろネックになってきている。本発明者らは、包装フィルム等に高速下で印字を行い、包装工程全体の短縮化を図るべく、鋭意研究し、高速下での正確な印字には、印字手段が載置された水平方向移動手段の垂直方向への高速かつ的確な移動が重要であり、そのためには、垂直方向移動手段に荷担される水平方向移動手段の重量による負荷を無くすればよい、すなわち水平方向移動手段をあたかも無重力状態と同じ状態に保持してやればよいとの知見を得た。そこで、垂直方向移動手段に荷担される水平方向移動手段の重力による負荷を解放するため、エアシリンダーを利用したところ、垂直方向駆動用モータにかかる負荷が少なく、装置全体を小型化することができ、水平方向移動手段がスムースに高速かつ的確に垂直方向に上下動し、高速下で的確な印刷を行うことができることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【0007】
すなわち本発明は、印刷ステーションに順次間欠的に搬入され垂直に配置された被印刷物の複数の所定箇所に印刷することができる印字手段と、該印字手段を搭載して被印刷物の印刷面と平行に水平方向に往復動することができる水平方向移動手段と、該水平方向移動手段を垂直方向に往復動することができる垂直方向移動手段とを備えた印刷装置であって、前記印字手段を搭載した水平方向移動手段の重量に見合う上向きの力で前記垂直方向移動手段を保持する保持手段を備えたことを特徴とする印刷装置(請求項1)や、水平移動手段が、水平方向に配置される水平レールと、該水平レールに係合して水平レールを摺動する水平レール係合部と、該水平レール係合部に固定され、印字手段を搭載する印字手段載置台と、前記水平レール係合部を往復動させる水平方向駆動手段と、該水平方向駆動手段の駆動をコントロールする制御手段とを有することを特徴とする請求項1記載の印刷装置(請求項2)や、垂直方向移動手段が、垂直方向に配置される垂直レールと、該垂直レールに係合して垂直レールを摺動する垂直レール係合部と、該垂直レール係合部に固定され、水平レールを載置する水平レール載置台と、前記垂直レール係合部を往復動させる垂直方向駆動手段と、該垂直方向駆動手段の駆動をコントロールする制御手段とを有することを特徴とする請求項1又は2記載の印刷装置(請求項3)や、保持手段が、水平レール載置台を支持するエアシリンダーを備えたものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか記載の印刷装置(請求項4)に関する。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の印刷装置としては、印刷ステーションに順次間欠的に搬入され垂直に配置された被印刷物の複数の所定箇所に印刷することができる印字手段と、該印字手段を搭載して水平方向に往復動することができる水平方向移動手段と、該水平方向移動手段を垂直方向に往復動することができる垂直方向移動手段とを備えた印刷装置であって、前記印字手段を搭載した水平方向移動手段の重量による前記垂直方向移動手段に懸かる負荷を解放する保持手段を備えたものであれば、特に制限されるものではなく、上記被印刷物としては、個別食品包装用のプラスチックフィルム、紙、アルミ箔、これらのラミネート等からなるフィルムシートを好適に例示することができ、かかる被印刷物の複数の所定箇所としては、被印刷物の印刷面に縦、横それぞれm段、n列(mとnは互いに独立して2以上の整数を表す。)に設けられたm×n個の個包装袋用区画の賞味期限印字欄を具体的に例示することができる。そして、m段、n列の印刷面は、間欠駆動のフィルムシート送りローラーあるいは巻取ローラ等により順次印刷ステーションに搬入され垂直に配置されることになる。そして、通常、m段、n列における具体的数値は、充填包装機の仕様によって決定される。
【0009】
上記印字手段としては、被印刷物に文字、図形等を印刷することができるものであれば特に限定されるものではなく、インクジェット方式印字手段、レーザー方式印字手段等、被印刷物との関連において印字可能な公知の印字手段であればどのようなものでも適用することができるが、例えばインクジェッター(ドミノ社製)、インクジェッター(ビデオジェット社製)など印刷工程の高速化を図ることが可能となる高速で印刷できるものが望ましい。なお、かかる印字手段を用いて所定の箇所に正確に印字することができるように、前記フィルムシートにm段毎に位置決めマークをあらかじめ印刷しておき、該位置決めマークを検出することができるマーク検出器からの信号により、上記送りローラーあるいは巻取ローラの回転を制御することもできるが、印字手段自体に印字箇所検出センサを設けておくこともできる。
【0010】
上記水平方向移動手段としては、印字手段を搭載して水平方向に移動可能なものであれば特に限定されるものではないが、水平方向に配置される水平レールと、該水平レールに係合して水平レールを摺動する水平レール係合部と、該水平レール係合部に固定され、印字手段を搭載する印字手段載置台と、前記水平レール係合部を往復動させる水平方向駆動手段と、該水平方向駆動手段の駆動をコントロールする制御手段とを備えたものが好ましい。印字手段を搭載する印字手段載置台は、水平レール係合部を介して水平レールにガイドされ、水平方向駆動手段により間欠的又は連続的に往復動することができ、通常その停止時毎に印字手段により印字等がn回順次行われることになるが、かかる水平方向駆動手段としては、水平レール係合部を間欠的又は連続的に往復動させ得るものであればどのようなものでもよく、駆動源としては制御のし易さや良好な応答性からして、サーボモータや流体圧シリンダを有するものが好ましい。なお、上記水平レール、水平レール係合部を、ネジ切りされたレールと、これに螺合する係合部とすることもできる。
【0011】
上記垂直方向移動手段としては、水平方向移動手段を垂直方向に移動可能なものであれば特に限定されるものではないが、垂直方向に配置される垂直レールと、該垂直レールに係合して垂直レールを摺動する垂直レール係合部と、該垂直レール係合部に固定され、水平レールを載置する水平レール載置台と、前記垂直レール係合部を往復動させる垂直方向駆動手段と、該垂直方向駆動手段の駆動をコントロールする制御手段とを備えたものが好ましい。水平レールを載置する水平レール載置台は、垂直レール係合部を介して、支柱等に固定された垂直レールにガイドされ、垂直方向駆動手段により間欠的又は連続的に往復動することができ、通常その停止時に、印字手段により印字等がn回順次行われ、一段の印字等が終了すると垂直方向に上段又は下段に一段分移動することになるが、かかる垂直方向駆動手段としては、垂直レール係合部を間欠的又は連続的に往復動させ得るものであればどのようなものでもよく、駆動源としては制御のし易さや良好な応答性からして、サーボモータや流体圧シリンダを有するものが好ましい。なお、上記垂直レール、垂直レール係合部を、ネジ切りされたレールと、これに螺合する係合部とすることもできる。
【0012】
上記保持手段としては、水平方向移動手段を支持すること等により、印字手段を搭載した水平方向移動手段の重量による前記垂直方向移動手段に懸かる負荷を解放し得るものであれば特に制限されるものでなく、水平方向移動手段を支持する方法としては、例えば、水平方向移動手段における水平レール載置台をエアシリンダー等で支持する方法や、水平レール載置台をスプリング等の弾性体や滑車を用いて上方から懸吊する方法などを挙げることができる。上記水平レール載置台を支持するエアシリンダーを用いる場合、かかるエアシリンダーは常時一定圧のエアで水平レール載置台を押し上げる構造を備えたものが好ましい。
【0013】
このような本発明の印刷装置によれば、印字手段を搭載する水平方向移動手段の重量による下向きの力が、印字手段を搭載する水平方向移動手段を保持手段により保持する上向きの力により相殺され、垂直方向駆動手段に懸かる付加が小さく、垂直方向の移動を高速でかつ的確に行なうことができる。このため、印刷工程の高速化を図ることができ、また、装置の小型化を図ることができ、消費電力の削減をも図ることができる。
【0014】
【実施例】
以下、本発明の印刷装置の一実施例を図面を参照して説明する。なお、図1は本発明の印刷装置の斜視図、図2は本発明の印刷装置の正面図、図3は本発明の側面図である。
本発明の印刷装置は、図1〜図3に示すように、主として、文字、図形等目的の印刷を行うことができる印字手段1と、印字手段1を載置して水平方向に移動する水平方向移動手段2と、水平方向移動手段2を垂直方向に移動する垂直方向移動手段3と、水平方向移動手段2を支持する保持手段4とを備えている。
【0015】
上記印字手段1としては、被印刷物である包装シートSに文字、図形等目的の印刷を行うことができる、インクジェット方式プリンター、レーザー方式プリンター等いずれのものも適用することができ、これらのプリンターは図示しない制御手段により制御され、所定の文字、図形等を反復して印字するものである。印字手段1は、被印刷物の表面材質等により最適なものが選択されるが、包装工程の高速化を図るためには、高速で印刷できるものが望ましい。
【0016】
包装シートSは、供給ローラ(図示せず)から供給され、送りローラあるいは巻取ローラ(図示せず)により移送され、包装シートSが印刷ステーションで垂直面を構成するように、互いに平行かつ水平にローラR1及びR2が設けられており、印刷ステーションに搬入された包装シートが印刷面Pを構成するようになっている。このようにして、印刷面Pは、印字手段1により適切に印刷がなされるような位置に垂直に配置される。印刷面Pには複数の個別包装シート面P1が配列されており、横3列、x1、x2、x3、縦3段、y1、y2、y3の9面の個別包装シート面P1が連続した状態で配列されている。包装シートSは、所定の9箇所の印刷終了まで停止されており、印刷面Pの印刷がすべて終了すると、送りローラあるいは巻取ローラにより搬出されると同時に、包装シートSが印刷ステーションに搬入され、次の印刷面PがローラR1、R2に垂直に懸架されるようになっている。
【0017】
印字手段1を搭載して水平方向に移動する水平方向移動手段2は、水平方向に配設された水平レール21と、水平レール21に係合して水平レール21を摺動する水平レール係合部22と、水平レール係合部22に固定され印字手段1を搭載する印字手段載置台23と、水平レール係合部22を水平レール21をガイドとして移動させる水平方向駆動手段(図示せず)とを有している。かかる水平方向駆動手段は、サーボモータと、一端がサーボモータに他端が水平レール係合部に連結しているネジ付水平ロッドと、水平ロッドと螺合する固定枠から形成され、サーボモータの駆動により水平ロッドが回転すると、固定枠に対して水平ロッドが進退し、その結果、水平レール係合部22が水平方向に往復動することができるように構成されている。
【0018】
上記水平レール係合部22は、水平レール21に係合する形状、例えば、水平レール21が角柱形であれば、断面コの字状の形状を有し、水平レール21を3方向から包囲して水平レール21と係合し、水平レール21上を摺動可能となっている。また、水平レール21は、印字手段載置台23に搭載された印字手段1により印刷面Pの横3列x1、x2、x3の各個別包装シート面P1の所定の位置に印刷が行えるように、水平方向の移動距離を確保できる長さを有している。そして、印字手段載置台23は、印字手段1を搭載するものであり、例えば、印字手段1が直方体の場合、断面鉤型状に形成され、印字手段1を確実に固定できるようになっている。
【0019】
このような水平方向移動手段2を垂直方向に移動させる垂直方向移動手段3は、構造体10に固定手段31により固定される支柱32と、支柱32に固定される垂直レール33と、垂直レール33に係合して垂直レール33を摺動する垂直レール係合部34と、垂直レール係合部34に固定される水平レール載置台35と、水平レール載置台35を垂直レール33をガイドとして移動させる垂直方向駆動手段(図示せず)とを有している。かかる垂直方向駆動手段は、サーボモータと、一端がサーボモータに他端が垂直レール係合部に連結しているネジ付垂直ロッドと、垂直ロッドと螺合する固定枠から形成され、サーボモータの駆動により垂直ロッドが回転すると、固定枠に対して垂直ロッドが進退し、その結果、水平レール載置台35が垂直方向に往復動することができるように構成されている。
【0020】
支柱32に固定された垂直レール33は、印字手段1により印刷面Pの縦3段y1、y2、y3の各個別包装シート面P1の所定の位置に印刷が行えるように、水平方向移動手段2の垂直方向の移動距離を確保できる長さを有する。また、垂直レール係合部34は、垂直レール33に係合する形状、例えば、垂直レール33が角柱形であれば、断面コの字状の形状を有し、垂直レール33を3方向から包囲して垂直レール33と係合し、垂直方向駆動手段により垂直レール33にガイドされ上下方向に摺動可能となっている。
【0021】
水平レール載置台35は、水平方向移動手段2の印字手段載置台23に搭載される印字手段1により、包装シートSの印刷面Pに適切に印刷がなされるように、垂直レール係合部34から前方の位置に設けられている。水平レール載置台35には、下方に保持手段4が配設され、この保持手段4により、印字手段1が搭載された水平方向移動手段2の重量に見合う上向きの力で支持されている。このような水平方向移動手段2の保持手段4は、垂直方向移動手段3の支柱3に固定された担持部材41にその下端が固定されているエアシリンダー42を有している。エアシリンダー42の作動端42aには水平レール載置台35が固着され、垂直方向での移動を含む印刷工程中、印字手段1が搭載された水平方向移動手段2により垂直方向移動手段3に荷担される重力による負荷を、作動端42aを介してのエアシリンダー42の押上げ力により、相殺するようになっている。
【0022】
すなわち、垂直方向での移動を含む印刷工程中、エアシリンダー42内が所定圧力となるようにエアの導入が調節されており、作動端42aを介して水平レール載置台35が常時一定の力で下方から押上げられており、水平レール載置台35が固定された垂直レール係合部34が、垂直方向駆動手段により垂直レール33にガイドされ上昇する場合にあっても、印字手段1が載置された水平方向移動手段2の重力による負荷がない状態で上昇され得るようになっている。また反対に、水平レール載置台35が固定された垂直レール係合部34が、垂直方向駆動手段により垂直レール33にガイドされ下降する場合にあっても、エアシリンダー42中のエアが一定圧を保ちながら排気され、この場合も重力による加速がない状態で下降させることができるようになっている。以下、このような印刷装置の動作を説明する。
【0023】
供給ローラから供給される包装シートPが、供給ローラ及び巻取ローラ等の作動により、ローラR1とR2間に懸架され、印刷ステーションにおいて印刷面Pが垂直に配置される。印字手段載置台23に搭載された印字手段1が、個別包装シート面P1の1段、1列(x1、y1)の所定箇所を印刷する位置に配置されるように、初期設定がなされている。印字手段1が(x1、y1)の所定箇所の印字を行うと、水平方向駆動手段により水平レール係合部22が水平レール21上を左方向に所定距離移動し、印字手段1が個別包装シート面P1の1段、2列(x2、y1)の所定位置に配置される。印字手段1により所定の印字がなされると、同様に水平レール係合部22が左方向に移動し、印字手段1が個別包装シート面P1の1段、3列(x3、y1)の所定位置に配置され、印刷がなされる。その後、印字手段載置台23に搭載される印字手段1が、個別包装シート面P1の2段、3列(x3、y2)の所定箇所を印刷する位置に配置されるように、垂直方向駆動手段により水平レール載置台35が上昇し所定の位置で保持される。印字手段1により所定の印字が行われると、水平方向駆動手段により水平レール係合部22が水平レール21上を右方向に所定距離移動し、印字手段1が個別包装シート面P1の2段、2列(x2、y2)の所定位置に配置され、印字手段1により所定の印字が行なわれる。同様に、水平レール係合部22を右方向に移動させ、印字手段1により個別包装シート面P1の2段、1列(x1、y2)の印刷が終了すると、垂直方向駆動手段により水平レール載置台35がさらに所定の位置まで上昇し、印字手段1が個別包装シート面P1の3段、1列(x1、y3)の所定箇所に印刷する位置に配置され、印字手段1により所定の印刷がなされる。その後、前述のように、水平レール係合部22を左方向に移動させながら、個別包装シート面P1の3段、2列(x2、y3)、3段、3列(x3、y3)の所定箇所が印刷される。この間、エアシリンダー42内が所定圧力となるように、随時エアが導入され、作動端42aを介して水平レール載置台35が常時一定の力で下方から押上げられている。
【0024】
印刷ステーションに搬入された印刷面Pの総ての個別包装シートの印刷が終了すると、印刷済みの包装シートSが巻取ローラ等により印刷ステーションから搬送されると同時に、印刷ステーションに包装シートが搬入され、新たな印刷面Pが垂直に配置される。印字手段1は個別包装シート面P1の3段、3列(x3、y3)の所定の印刷位置に配置されており、この位置で所定の印刷がなされると、前述と逆に水平レール係合部22は右方向に移動され、個別包装シート面P1の3段、2列(x2、y3)、3段、1列(x1、y3)の所定箇所に印刷がなされる。その後、印字手段載置台23に搭載された印字手段1が、個別包装シート面P1の2段、1列(x1、y2)の所定箇所を印刷する位置に配置されるように、垂直方向駆動手段により水平レール載置台35が下降し、所定の位置で保持される。印字手段1により所定の印字が行われると、水平方向駆動手段により水平レール係合部22が水平レール21上を左方向に所定距離間欠的に移動しつつ、順次印字手段1により個別包装シート面P1の2段、2列(x2、y2)、2段、3列(x3、y2)の所定箇所に所定の印字が行なわれる。そして、個別包装シート面P1の2段目の印刷が終了すると、同様に水平レール載置台35が下降し、印字手段1が個別包装シート面P1の1段、3列(x3、y1)の所定箇所に印刷する位置に配置され、所定の印刷がなされる。その後、水平レール係合部22が右方向に移動され、印字手段1を個別包装シート面P1の1段、2列(x2、y1)、1段、3列(x3、y1)の所定位置に移動され、順次印刷がなされる。この間、エアシリンダー42内が所定圧力となるように、随時エアが排出され、作動端42aを介して水平レール載置台35が常時一定の力で下方から押上げられている。
【0025】
以下、このような操作が反復され、包装シートの印刷が行なわれるが、かかる本発明の印刷装置を用いると、印字手段を載置した水平方向移動手段がエアシリンダーにより、あたかも無重力状態で保持されることになることから、垂直方向移動手段は印字手段を載置した水平方向移動手段の重量の負荷から解放され、印字手段の垂直方向の移動が著しく高速かつ適正化され、垂直方向移動手段により水平方向移動手段を支持していた従来の印刷装置による印字速度が、1印刷面を個別包装シート9個とした場合、6〜7面/分であったのに比べ、15面/分となった上に、印刷不良の割合も激減した。また、消費電力も400Wから200Wに減少された。
【0026】
【発明の効果】
本発明の印刷装置によれば、印字手段を載置する水平方向移動手段をあたかも状態で無重力保持しうる保持手段が設けられているため、垂直方向移動手段に荷担される、水平方向移動手段の重力による負荷をなくすることができ、垂直方向の移動を高速かつ的確に行なうことができる。このため、印刷工程を著しく高速かつ適正化することができ、また、垂直方向駆動装置の小型化を図ることができる。これにより、消費電力の削減も図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の印刷装置の一実施例を示す斜視図である。
【図2】本発明の印刷装置の一実施例を示す正面図である。
【図3】本発明の印刷装置の一実施例を示す側面図である。
【符号の説明】
1……印字手段
2……水平方向移動手段
3……垂直方向移動手段
4……保持手段
42……エアシリンダー
P……包装シート(被印刷物)
Claims (4)
- 印刷ステーションに順次間欠的に搬入され垂直に配置された被印刷物の複数の所定箇所に印刷することができる印字手段と、該印字手段を搭載して被印刷物の印刷面と平行に水平方向に往復動することができる水平方向移動手段と、該水平方向移動手段を垂直方向に往復動することができる垂直方向移動手段とを備えた印刷装置であって、前記印字手段を搭載した水平方向移動手段の重量に見合う上向きの力で前記垂直方向移動手段を保持する保持手段を備えたことを特徴とする印刷装置。
- 水平移動手段が、水平方向に配置される水平レールと、該水平レールに係合して水平レールを摺動する水平レール係合部と、該水平レール係合部に固定され、印字手段を搭載する印字手段載置台と、前記水平レール係合部を往復動させる水平方向駆動手段と、該水平方向駆動手段の駆動をコントロールする制御手段とを有することを特徴とする請求項1記載の印刷装置。
- 垂直方向移動手段が、垂直方向に配置される垂直レールと、該垂直レールに係合して垂直レールを摺動する垂直レール係合部と、該垂直レール係合部に固定され、水平レールを載置する水平レール載置台と、前記垂直レール係合部を往復動させる垂直方向駆動手段と、該垂直方向駆動手段の駆動をコントロールする制御手段とを有することを特徴とする請求項1又は2記載の印刷装置。
- 保持手段が、水平レール載置台を支持するエアシリンダーを備えたものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか記載の印刷装置。
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