JP4908971B2 - ねじ付容器の印刷装置 - Google Patents

Description

本発明は、ねじ付容器の印刷装置に関する。

特願２００５−１６２４４６号 特開平３−２３９９０６号公報 特開２０００−１３５７７５号公報

従来、薬剤、染毛剤等の粘性材料を充填するねじ付容器として、チューブ容器が知られている。このチューブ容器は、内容物を充填する前に、その表面にデザインを印刷し、その後、内容物を充填して製品となる。このようなチューブ容器は、円筒状でその印刷向きが特定しにくいため、例えば、特許文献１のように、チューブ体自身にあらかじめマークを設けて、そのマークに基づいて印刷向きを特定している。特に、ヒンジキャップを螺合させて、商品として陳列されるチューブ容器は、取り付けられたヒンジキャップによってその製品としての向きが決定されるため、その印刷向きは重要であり、正確性が求められている。

このようなチューブ容器の印刷方法は、初めにマンドレル等に保持されたチューブのマークをカメラあるいはセンサ等によって検出させる。次に、マンドレルを回転させてチューブが一定の向きを向くように粗位置決めをする。その後、正確に印刷されるようにマンドレルを微調整しながら回転させて本位置決めをする。そして、チューブをブランケットと同期するようにマンドレルを回転させながら印刷を行う。つまり、マンドレルは、３つのサーボモータによって制御されている。特許文献２には、その一部の方法であるチューブ体をブランケットと同期するようにマンドレルを回転させながら印刷を行う方法が開示されている。

また、特許文献３には、ねじ付瓶の口部に対して垂直となるようにカメラを配置し、口部に形成されているねじ部の像に基づいて瓶の方向を検出する瓶の方向検出装置が開示されている。

本発明は、筒状のねじ付容器にデザイン等を印刷する工程において、不規則な位置に存在するねじ切り始めを検出して、サーボコントローラによりサーボモータ及び保持手段の回転を制御することにより、常に定位置に印刷面がくるようにした、ねじ付容器の印刷装置を提供することを目的とする。

本発明の印刷装置は、筒状の胴部周面に印刷部位を有し、筒状の頭部周面にキャップを螺合するねじ部を有する筒状のねじ付容器内に挿入して、そのねじ付容器を保持するマンドレルと、そのマンドレルを複数保持すると共に前記マンドレルに保持されるねじ付容器を印刷ステーションへ間欠的に移動させる搬送手段と、前記印刷ステーションにおいて、ねじ付容器の印刷部位に当接して、その印刷部位に印刷するブランケットと、前記印刷ステーションに来る前に、前記ねじのねじ切り始めの角度を検出するねじ切り始め検出手段と、前記印刷ステーションに一番近いねじ付容器を保持するマンドレルを軸回転させる回転手段と、前記回転手段の回転を制御するサーボコントローラとからなり、前記筒状のねじ付容器の周方向において、前記印刷部位はねじ切り始めに対して所定の角度の位置関係にするものであり、前記ブランケットは、定速回転する円盤状のブランケット胴の周面に設けられており、前記所定の角度の位置関係にするため、前記サーボコントローラは、搬送手段が間欠移動するときに、前記ねじ切り始め検出手段の位置検出に基づいて、前記回転手段を回転操作して、前記印刷部位の始点とブランケットの始点とが当接するように前記ねじ付き容器の位置決めをすることを特徴としている。
なお、ねじ付容器のねじ切始めとは、不完全ねじ部のねじ切り始め、又は完全ねじ部のねじ切り始めを意味し、認識容易な方の部位を選択してもよい。たとえば、チューブの色彩などで認識することができる。

このような印刷装置であって、前記位置決めの後、前記サーボコントローラが、ねじ付容器をブランケットの定速回転と同期するように回転手段を回転させるものが好ましい。
また、前記搬送手段の位置を検出する搬送部位置検出手段を備え、その搬送部位置検出手段からの位置情報に基づいて、前記サーボコントローラは、搬送手段が間欠移動するときに前記マンドレルを軸回転させ、前記位置調整を行うものが好ましい。
さらに、前記ねじ切り始め検出手段が、カメラおよびカメラコントローラが好ましい。
また、カメラおよびカメラコントローラを用いてチューブの色彩によってねじ切始めを認識する場合、例えば、チューブの色が、白、黒、透明、パール色等の場合は、カメラコ
ントローラは、不完全ねじ部のねじ切り始めの位置情報を入力し、透明のオレンジ色の場合は、カメラコントローラは、完全ねじ部のねじ切り始めの位置情報を入力するようにしてもよい。このようにチューブ色の色彩に応じて、予めカメラコントローラの設定を変えることができる。
また、前記ねじ付容器が、例えば、ねじ付チューブ容器であってもよく、前記回転手段が、サーボコントローラに操作されるサーボモータと、そのサーボモータによって回転するループ状のベルトと、このベルトによって軸回転するプーリとからなり、保持手段が、ねじ付チューブ容器が、印刷ステーションに到着する前に、前記ベルトと接触して軸回転するプーリ等によって回転が制御されていてもよい。
また、前期搬送手段がターンテーブルであり、さらに搬送部位検出手段がエンコーダであってもよい。

本発明の印刷装置は、ねじ付容器のねじ切り始めを、印刷ステーションの前で検出するねじ切り始め検出手段と、それに基づいて印刷部位を特定するサーボコントローラとを備えているため、印刷ステーション前において不規則な位置に存在するねじ切り始めに対して、印刷ステーションにおいて常にねじ付容器の一定の部位に印刷することができる。また、ねじ付容器に突起等のマークを設けなくてもよく、あらゆるねじ付容器に対応させることができる。そして、前記印刷ステーションに一番近いねじ付容器を保持する保持手段を、ねじ付容器が印刷ステーションに到着前から軸回転させる回転手段を備えているため、ねじ切り始め検出手段のデータに基づいて、印刷ステーションに到着前に、ねじ付容器を保持する保持手段の回転を制御することができるため、回転速度の制御を行う回転手段を一つにすることができる。このように構成されているため、本発明の印刷装置は、ねじ付容器に取り付けられるキャップに対して、常に定位置に印刷面がくるように印刷することができる。そのため、対称でないキャップや、前から後ろに蓋を開けるヒンジキャップ等を有する、ねじ付容器への印刷に特に好ましく用いられる。

このような印刷装置であって、前記ねじ切り始め検出手段が、カメラ及びカメラコントローラである場合、使用中におけるねじ付容器の芯振れ等があっても、カメラ画像で位置補正を行うことができるため、問題とならない。また、視覚的であるため、調整が簡単である。また、印刷する対象のねじ付容器は、例えば、ねじ付チューブ容器であり、そのねじ付チューブ容器を保持する保持手段は、例えばマンドレルであり、このマンドレルは、通常、印刷前にねじ付チューブ容器の底部開口部から挿入されることにより、チューブ容器を保持する。さらに、前記回転手段は、サーボコントローラに操作されるサーボモータと、そのサーボモータによって回転するループ状のベルトと、このベルトと接触し軸回転するプーリとからなり、マンドレルは、ねじ付チューブ容器が印刷ステーションに到着前に、前記ベルトと接触して軸回転するプーリによって回転する場合、マンドレルは、軸回転するプーリにより、正確に回転速度が制御される。

次に図面を用いて本発明のねじ付容器印刷装置を説明する。図１は本発明の印刷装置の一実施例示す正面図、図２は図１の一部概略図、図３ａは本発明の印刷装置に印刷されるねじ付容器の正面図、図３ｂはその一部側面図、図４ａ、ｂ、ｃはねじ開始位置の測定図、図５ａ、ｂは、印刷ステーションにおける、ねじ付チューブ容器とブランケットの関係図および本発明の印刷装置のサーボコントローラの工程図である。

図１に示す印刷装置１０は、ねじ付チューブ容器１１を保持する複数のマンドレル１２と、これらのマンドレル１２を保持するターンテーブル１３と、そのターンテーブル１３に取り付けられたエンコーダ１４と、定速回転する円盤状のブランケット胴１５と、そのブランケット胴１５の外面に取り付けられるブランケット１６と、ねじ付チューブ容器１１のねじ切り始めの位置情報を検出するカメラ１７及びカメラコントローラ１７ａと、マンドレル１２を軸廻りに回転させる回転装置１８と、その回転装置１８の回転速度を操作するサーボコントローラ１９とからなる。

ねじ付チューブ容器１１は、表面に印刷部位を有する筒状のねじ付チューブ容器であり、底部が開口している。そのため、底部からマンドレル１２を挿入して保持されている。このねじ付チューブ１１のねじを有する頭部の開口部は、開口しているか又は封緘蓋で閉鎖されている。このねじ付チューブ１１は、印刷装置によって印刷された後は、底部から内容物を充填し、底部をヒートシールによって閉じ、さらに、頭部にキャップを螺合させて製品となる。
このねじ付チューブ容器１１としては、ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂等の単層又は多層の合成樹脂で製造されるねじ付チューブ容器や、アルミチューブ容器、さらにはラミネートチューブ容器にも適用できる。

ここでねじ付チューブ１１の印刷部位と、頭部に取り付けられたキャップの向きは一定になるように構成されている。つまり、ねじ付チューブ１１のねじ切り始め、例えば、不完全ねじ部のねじ切り始め１１ａと、キャップの向きとは相互関係が成立している。そのため、ねじ付チューブ１１の不完全ねじ部のねじ切り始め１１ａとチューブ容器表面の印刷部位にも、一定の関係が満たされており、ねじ切り始めを検出することにより、ねじ付チューブ１１の印刷部位を検出することができる。ねじ付チューブ１１のねじ切り始めが、完全ねじ部のねじ切り始め１１ｂであっても同様である。これは、特にキャップとしてヒンジキャップを用いた場合に重要となる。ヒンジキャップは、キャップを閉じているときは、円柱状でその前後がわからないが、キャップを開いているときは、その開く方向が一定であるため、前後がはっきりしている。そのため、キャップを開いていないとき使用者は、ねじ付チューブ１１に印刷されたデザインでその向きを認識することができる。

マンドレル１２は、円柱状のアームであり、回転自在に構成されている。ターンテーブル１３は、定間隔に複数本のマンドレル１２を保持するものであり、間欠的に回転し、マンドレル１２に保持されたねじ付チューブ１１をつぎつぎと印刷ステーションへ移動させる。エンコーダ１４は、ターンテーブル１３の回転状況を認識し、その回転情報をサーボコントローラ１９に出力するものである。

ブランケット胴１５は、その胴表面でブランケット１６を支持し、印刷ステーションで定速回転駆動するものであり、ブランケット１６とチューブ１１とが、印刷ステーションにおいて当接するように、ブランケット１６とターンテーブル１３とは同期している。すなわち、ターンテーブル１３が停止している間に、ブランケット１６をねじチューブ付チューブ１１の表面を転動させるものである。ブランケット１６は、ねじ付チューブ１１の印刷部位にデザイン等を印刷するものである。ブランケット１６は、ブランケット胴１５に対して、一対取り付けられている。しかし、複数個一定の間隔で取付けられていてもよい。

カメラ１７は、図２に示すように、印刷ステーションに間欠的に移動される１つ前において、ねじ付チューブ容器のねじ部分の画像を取り込み、そして、その画像をカメラコントローラ１７ａへ送り、ねじ付チューブ容器１１のねじ切り始めを検知するものである。この実施例のねじ切り始めの検知は、軸方向からチューブの口部を画像で取り込み、画像を処理し、ねじ切り始めを計測する。このようにねじ切り始めを検知し、その情報をサーボコントローラ１９に送る。また、カメラ１７は、チューブの色（白、黒、透明、青、赤、パール系等）により、光量が一定になるように調整する。また、チューブの色彩によってねじ切り始めを認識する場合、例えば、チューブの色が、白、黒、透明、パール色等の場合は、カメラコントローラが不完全ねじ部のねじ切り始めの位置情報を入力し、透明のオレンジ色の場合は、カメラコントローラが完全ねじ部のねじ切り始めの位置情報を入力するようにしてもよい。このようにチューブ色の色彩に応じて、予めカメラコントローラの設定を変えることができる。

図２に示すように、回転装置１８は、プーリ２２を用いて構成される環状に取り付けられたマンドレルベルト２０と、そのベルト２０を駆動させるサーボモータ２１とからなる。そして、マンドレルベルト２０を駆動させ、マンドレル１２の端部に設けられたプーリ２２に、マンドレルベルト２０を当接させることによって、カメラ１７及びカメラコントローラ１７ａから、ねじ切り始めを検知すると同時に、チューブ１１を保持するマンドレル１２をプーリ２２によって軸回転させるものである。サーボモータ２１（駆動モータ）の回転速度は、サーボコントローラ１９によって任意に変えることができる。このように回転装置１８は、マンドレルベルト２０を備えているため、次々に間欠的に送られてくるマンドレル１２（チューブ１１）の回転を制御することができる。

サーボコントローラ１９は、カメラ１７及びカメラコントローラ１７ａの情報およびエンコーダ１４の情報を基に、ターンテーブル１３が間欠移動して印刷ステーションに一番近いチューブ１１を、印刷ステーションに移動させるとき、図５に示すように、定めたチューブ１１の印刷部位の始点Ａとブランケット１６の始点が接触するように、サーボモータ１８の回転速度を操作し、その後、ブランケット胴１５の定速回転に同期させるように、サーボモータ１８の回転速度を操作する。

このように印刷装置１０は構成されているため、サーボコントローラ１９によって制御されるサーボモータ２１を一個備え付けるだけでよく、簡易であり、誤作動をするおそれが小さい。また、カメラ１７をセンサとして用いているため、チューブの芯振れによるねじ切り始め検出の影響がなく、視覚的であるためその調整が簡単である。さらに、従来アウトラインで生産しているヒンジキャップを使用した製品のインライン化が可能であり、ヒンジキャップを使用した製品の生産を向上させることができる。また、ねじ付チューブ容器１１自身に、マークを形成する必要がない。

次に、印刷装置１０を用いた印刷方法を説明する。
初めに、図２に示すように、ターンテーブル１３が時計回りに間欠的に回転することにより、マンドレル１２に保持されるチューブ１１を、印刷ステーションに移動させる。ここで停止位置Ｙは、ターンテーブル１３における印刷ステーションであり、停止位置Ｘはターンテーブル１３における印刷位置Ｙより一つ前の位置である。また、マンドレル１２（チューブ１１）は、位置Ｘの少し手前からサーボモータ２１によって駆動されるマンドレルベルト２０により反時計回りに軸回転する。

ねじ付チューブ１１のねじ切り始めと印刷部位とは、図３に示すように円周の反対側にあるように構成されており、例えば、印刷位置Ａから印刷位置Ｂの間にデザインが印刷される。そして、このねじ付チューブ１１は上述したように反時計回りに軸回転するため、デザインは印刷位置Ａから印刷され、印刷位置Ｂで終了する。もちろん、全周印刷も可能である。また、ねじ付チューブ１１の基準点Ｚからの角度θを、ねじ切り始め（不完全ねじ部のねじ切り始め１１ａ）の基準位置とする。ここでは、３時の方角を基準位置としている。

図２に示すように、停止位置Ｘにおいて、間欠的に送られてくる反時計回りに軸回転しているねじ付チューブ１１の口部をカメラ１７で撮影し、カメラコントローラ１７ａで、ねじ切り始め１１ａ（不完全ねじ部のねじ切り始め）を検出する（図３ａ参照）。このとき、基準点Ｚとねじ切り始め（不完全ねじ部のねじ切り始め１１ａ）との角度θを検出し、そのデータをサーボコントローラ１９に送信する。

送られてきたデータを元に、サーボコントローラ１９は、ねじ切り始め（不完全ねじ部のねじ切り始め１１ａ）が、基準位置からどの程度離れているかを算出する。例えば、ねじ開始位置の角度θ１がθと同じである場合（図４ａ参照）、基準の回転速度となるようにサーボモータ１８に指令する。つまり、マンドレル１２（チューブ１１）は、ターンテーブル１３による停止位置Ｘから、停止位置Ｙの間欠移動の間に（図２のＬの区間）、基準の回転速度で回転する基準角度をＳとすると、Ｓだけ回転することになる。

また、ねじ切り始め（不完全ねじ部のねじ切り始め１１ａ）の角度θ１が、θより大きい場合（図４ｂ参照）、マンドレル１２（チューブ１１）は、Ｌの区間に角度Ｓ−（θ１−θ）の回転をする。つまり、コントローラ１９は、図２のＬの区間に、マンドレル１２が遅く回転するようにサーボモータ２１に指令を出す。一方、ねじ切り始め（不完全ねじ部のねじ切り始め１１ａ）の角度θ１が、θより小さい場合（図４ｃ参照）、マンドレル１２（チューブ１１）は、Ｌの区間に角度Ｓ+（θ−θ１）の回転をする。つまり、サーボコントローラ１９は、Ｌの区間においてマンドレルが速く回転するようにサーボモータ２１に指令を出す。いずれの場合も、停止位置Ｙにおいて、ブランケット１３の始点が印刷位置Ａと当接するように、サーボコントローラ１９は、サーボモータ２１に指令を出す（図５ａ参照）。なお、基準が完全ねじ部のねじ切り始め１１ｂであっても同様である。

次に、マンドレル１２（チューブ１１）が停止位置Ｙに到着すると同時に、サーボコントローラ１９は、ブランケット胴１５の定速回転と同期するように、マンドレル１２の回転速度を操作する（図５ｂ参照）。これにより、ブランケット１６がねじ付チューブ容器１１の位置Ａから位置Ｂにおいて転動し、デザインが印刷される。そして、位置Ｂに到着すると、次のチューブ１１の口部をカメラ１７は撮影し、ターンテーブル１３が次の移動をはじめる。

つまり、図６に示すように、印刷装置１０によるサーボコントローラ１９は、エンコーダ１４から、ターンテーブル１３のデータ（工程I−１）、および、カメラ１７及びカメラコントローラ１７ａから位置Ｘにおける、チューブ１１のねじ切り始めのデータを受信する（工程I−２）。次に、これらのデータに基づき、チューブ１１の印刷位置Ａとブランケット１６の始点とが停止位置Ｙにおいて当接するように、停止位置Ｘから停止位置Ｙに移動するマンドレル１２の回転速度を算出する（工II）。さらに、そのマンドレル１２を駆動するサーボモータ２１に回転速度の指令を送る（工程III）。印刷位置Ａとブランケット１６の始点とが当接したと同時に、つまり、チューブ１１が停止位置Ｙに到着すると同時に、ねじ付チューブ容器１１を保持しているマンドレル１２の回転速度を、ブランケット胴１５と同期させるように、サーボモータに指令を送る（工程IV）。次のチューブ１１の印刷するため、工程I−１、工程I−２に戻る。

この印刷装置１０は、ねじ付容器のねじ切り始めに対して、常に同じ部位に印刷することができる。特に、図７に示すように、ヒンジキャップ２５を取り付ける、ねじ付チューブ１１は、ヒンジキャップ２５を親指等で蓋を開けることにより、方向性を有するため、常に開ける方向側に印刷を設けることができる。

上記実施例では、ねじ付チューブ１１の印刷装置を説明したが、ねじ付ボトル容器（金属、樹脂）、ねじ付エアゾール容器、又はねじ付瓶等の底部を備えたねじ付容器であってもよい。なお、ねじ付ボトル容器、ねじ付エアゾール容器の場合、容器内にマンドレルを挿入して保持することが不可能であり、この場合バキュームホルダ、口部及び底部挟着装置等で容器を保持することができる。

本発明の印刷装置の一実施形態を示す正面図である。 図１の一部概略図である。 図３ａは本発明の印刷装置に印刷されるねじ付容器の正面図であり、図３ｂはその一部側面図である。 図４ａ、ｂ、ｃはねじ開始位置の測定図である。 図５ａ、ｂは、印刷ステーションにおけるチューブとブランケットの関係図である。 本発明の印刷装置のコントローラの工程図である。 図７ａはヒンジキャップを備えたチューブ容器を示す斜視図であり、図７ｂはその一部側面断面図である。

符号の説明

１０ 印刷装置
１１ ねじ付チューブ容器
１２ マンドレル
１３ ターンテーブル
１４ エンコーダ
１５ ブランケット胴
１６ ブランケット
１７ カメラ
１７ａカメラコントローラ
１８ 回転装置
１９ サーボコントローラ
２０ マンドレルベルト
２１ サーボモータ
２２ プーリ
２５ ヒンジキャップ

Claims (8)

1. 筒状の胴部周面に印刷部位を有し、筒状の頭部周面にキャップを螺合するねじ部を有する筒状のねじ付容器内に挿入して、そのねじ付容器を保持するマンドレルと、
   そのマンドレルを複数保持すると共に前記マンドレルに保持されるねじ付容器を印刷ステーションへ間欠的に移動させる搬送手段と、
   前記印刷ステーションにおいて、ねじ付容器の印刷部位に当接して、その印刷部位に印刷するブランケットと、
   前記印刷ステーションに来る前に、前記ねじのねじ切り始めの角度を検出するねじ切り始め検出手段と、
   前記印刷ステーションに一番近いねじ付容器を保持するマンドレルを軸回転させる回転手段と、
   前記回転手段の回転を制御するサーボコントローラとからなり、
   前記筒状のねじ付容器の周方向において、前記印刷部位はねじ切り始めに対して所定の角度の位置関係にするものであり、
   前記ブランケットは、定速回転する円盤状のブランケット胴の周面に設けられており、
   前記所定の角度の位置関係にするため、前記サーボコントローラは、搬送手段が間欠移動するときに、前記ねじ切り始め検出手段の位置検出に基づいて、前記回転手段を回転操作して、前記印刷部位の始点とブランケットの始点とが当接するように前記ねじ付き容器の位置決めをする、ねじ付容器の印刷装置。
2. 前記位置決めの後、前記サーボコントローラが、ねじ付容器をブランケットの定速回転と同期するように回転手段を回転させる、請求項１記載のねじ付容器の印刷装置。
3. 前記搬送手段の位置を検出する搬送部位置検出手段を備え、
   その搬送部位置検出手段からの位置情報に基づいて、前記サーボコントローラは、搬送手段が間欠移動するときに前記マンドレルを軸回転させ、前記位置調整を行う、請求項２記載のねじ付容器の印刷装置。
4. 前記ねじ付容器が、ねじ付チューブ容器である請求項１〜３のいずれかに記載のねじ付容器の印刷装置。
5. 前記回転手段は、サーボコントローラによって速度が制御されるサーボモータと、該サーボモータによって回転するループ状のベルトと、該ベルトによって軸回転するプーリとからなり、前記マンドレルは、ねじ付容器が印刷ステーションに到着する前に、前記ベル
   トと接触して軸回転するプーリによって回転する、請求項１〜３のいずれかに記載のねじ付容器の印刷装置。
6. 前記ねじ切り始め検出手段が、カメラ及びカメラコントローラである請求項１〜３のいずれかに記載のねじ付容器の印刷装置。
7. 前記搬送部位置検出手段がエンコーダである請求項３〜６のいずれかに記載のねじ付容器の印刷装置。
8. 前記搬送手段がターンテーブルである請求項１〜７のいずれかに記載のねじ付容器の印刷装置。