JP6058331B2 - 印刷用マンドレル - Google Patents

Description

本発明は、金属製缶胴を印刷する際に用いられる印刷用マンドレルに関する。

従来、缶胴と缶底が一体に成形された円筒状の金属製缶体、所謂、２ピース缶を印刷機で印刷するにあたって、金属製缶体が嵌挿されるマンドレル本体と、マンドレル本体の先端部及び後端部に設けられるベアリングと、マンドレル本体内部で、各ベアリングを介して回転自在にマンドレル本体を支持するマンドレル軸とを備えたマンドレルが印刷機に複数設けられることが知られている（例えば、特許文献１）。

ベアリングには、良好な回転動作が行われるようにグリスなどの潤滑剤が塗布されている。

図６を参照して従来技術について説明すると、従来の印刷用マンドレル９１は、マンドレル軸９３の中心に設けられた空気流路９３１を介して空気の吸引或いは注入がなされて印刷用マンドレル９１の内圧が制御される。

空気流路９３１から空気が吸引されることによって、マンドレル本体９２に嵌挿された金属製缶体１０内部の空間Ｋが陰圧となり、金属製缶体１０が印刷用マンドレル９１に吸着保持される、或いは空気流路９３１に空気が注入されることによって空間Ｋが陽圧となり、金属製缶体１０が印刷用マンドレル９１から離脱し易くなるように構成されている。

マンドレル本体９２は、マンドレル軸９３に対して回転するものであるため、マンドレル本体９２及びマンドレル軸９３の間に隙間９５，９６が生じている。

尚、図中に示す矢印は、空気の流れの一例を示している。

特開平６−２４９２３３号公報

しかしながら、金属製缶体１０とマンドレル本体９２で囲まれた空間Ｋを陰圧にすることによって、外部の空気が隙間９５，９６を通って空間Ｋに流れ込んで、空間Ｋの陰圧が低下するため、印刷用マンドレル９１に対する金属製缶体１０の保持性能が低下してしまうという問題があった。

印刷用マンドレル９１に対する金属製缶体１０の保持性能が低下すると、マンドレル本体９２の先端で所期する位置に嵌挿・保持されない缶体１０が生じて、缶体１０の保持位置が一定とならず、缶体１０の印刷位置にばらつきが生じていた。

また、外部の空気が、隙間９５，９６を通って空間Ｋに流れ込む際にベアリング９４１，９４２の隙間を通過することにより、ベアリング９４１，９４２に塗布された潤滑剤が流されてマンドレルエンドキャップ９２１に付着してしまうという問題があった。

マンドレルエンドキャップ９２１に潤滑剤が付着していると、空間Ｋを陽圧にした際に、印刷機側から注入された空気に流されるなどして、缶体１０の内面に汚れのある不良缶が生じていた。

本発明は、上述した技術背景に鑑み、金属製缶体のマンドレル本体への保持力を向上させるとともに、グリスの滲み出しを防止する印刷用マンドレルの提供を目的とする。

即ち、本発明は下記［１］〜［１０］に記載の構成を有する。

［１］ 底部と胴部が一体成形された金属製缶体が嵌挿されて保持される印刷用マンドレルであって、
先端に空気が吸引される空間が設けられ、前記空間が陰圧の状態で前記金属製缶体が先端側から嵌挿されるマンドレル本体と、
前記マンドレル本体の内部に設けられ、前記空間の空気が吸引される空気流路が形成されたマンドレル軸と、
を備え、
前記マンドレル本体の内面と前記マンドレル軸の外面とで形成された空隙が、外部から前記空隙に流入する空気量を制限する流入制限機構を有することを特徴とする印刷用マンドレル。

［２］ 前記流入制限機構は、前記マンドレル本体の内面と前記マンドレル軸の外面との間隔が、前記マンドレル本体が回転不良を起こさない最小限の間隔に設定された流入制限隙間であることを特徴とする前項１に記載の印刷用マンドレル。

［３］ 前記流入制限隙間の間隔は、０．４ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲に設定され、
前記流入制限隙間の長さは、９０ｍｍ〜１４０ｍｍに設定されることを特徴とする前項２に記載の印刷用マンドレル。

［４］ 前記マンドレル本体の内径、前記マンドレル軸の径、及び前記流入制限隙間の長さは、下記に示す関係式を満たすことを特徴とする前項２または３のいずれかに記載の印刷用マンドレル。

０．２≦（Ｉ^２−Ｒ^２）／Ｌ≦０．５
Ｉ：マンドレル本体の内径
Ｒ：マンドレル軸の径
Ｌ：流入制限隙間の長さ
［５］ 前記流入制限機構は、少なくとも前記空隙の１箇所に、シール部材を設けたものであることを特徴とする前項１に記載の印刷用マンドレル。

［６］ 前記シール部材は、ラビリンスシールであることを特徴とする前項５に記載の印刷用マンドレル。

［７］ 前記シール部材は、Ｏリングであることを特徴とする前項５に記載の印刷用マンドレル。

［８］ 前項１〜７のいずれかに記載の印刷用マンドレルを用いて印刷されることを特徴とする２ピース缶。

［９］ 前項１〜７のいずれかに記載の印刷用マンドレルを用いて印刷されることを特徴とする２ピース缶の製造方法。

［１０］ 前項１〜７のいずれかに記載の印刷用マンドレルを用いて印刷されることを特徴とする印刷機。

上記［１］に記載の発明によれば、先端に空気が吸引される空間が設けられ、前記空間が陰圧の状態で前記金属製缶体が先端側から嵌挿されるマンドレル本体と、前記マンドレル本体の内部に設けられて前記マンドレル本体を回転自在に支持し、前記空間の空気が吸引される空気流路が形成されたマンドレル軸と、を備え、前記マンドレル本体の内面と前記マンドレル軸の外面で形成された空隙が、外部から前記空隙に流入する空気量を制限する流入制限機構を有するので、流入制限機構によってマンドレル本体外部から空隙に流入する空気が減少し、空間及び嵌挿された金属製缶体内部に空気が流れ込み難くなるため従来よりも空間の陰圧が強くなり、金属製缶体のマンドレル本体への保持性能が向上する。

金属製缶体のマンドレル本体への保持性能が向上することにより、金属製缶体がマンドレル本体の適切な位置に吸着保持されるので、缶体の長さ方向における印刷位置のばらつきが低減される。

また、空気の流れによってベアリングに塗布された潤滑剤が、マンドレルの先端側に流されて缶体内面に付着する虞が低減され、潤滑剤の付着による不良缶の発生が低減する。

上記［２］に記載の発明によれば、流入制限機構は、前記マンドレル本体の内面と前記マンドレル軸の外面との間隔が、前記マンドレル本体が回転不良を起こさない最小限の間隔に設定された流入制限隙間であるので、マンドレル本体外部から空隙に流入する空気が減少して金属製缶体内部の空間に空気が流れ込み難くなり、空間の陰圧を低下させることなく、所定の陰圧を維持することができるので、金属製缶体のマンドレル本体への保持性能が向上して、金属製缶体がマンドレル本体の適切な位置に吸着保持され、缶体の長さ方向における印刷位置のばらつきが低減される。

上記［３］に記載の発明によれば、流入制限隙間の間隔が、０．４ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲に設定され、流入制限隙間の長さが、９０ｍｍ〜１４０ｍｍに設定されることにより、金属製缶体のマンドレル本体への保持性能がより向上して、金属製缶体がマンドレル本体の適切な位置に吸着保持されるので、缶体の長さ方向における印刷位置のばらつきが低減される。

上記［４］に記載の発明によれば、前記マンドレル本体の内径、前記マンドレル軸の径、及び前記流入制限隙間の長さが、０．２≦（Ｉ^２−Ｒ^２）／Ｌ≦０．５の関係式を満たすように構成されるので、空隙に流入する空気量がより減少して、ベアリングに塗布された潤滑剤が流入した空気で流された場合であっても、空隙間で潤滑剤を付着させてマンドレル先端側に流される虞を低減させるので、缶体の内部汚れを低減させることができる。

上記［５］に記載の発明によれば、前記流入制限機構は、少なくとも前記空隙の１箇所に、シール部材を設けたものであるので、シール部材を設けるだけの簡単な構造で金属製缶体をマンドレル本体の適切な位置に吸着保持させて、缶体の長さ方向における印刷位置のばらつきを低減させるとともに、缶体の内部汚れを低減させることができる。

上記［６］に記載の発明によれば、前記シール部材には、ラビリンスシールが用いられるので、マンドレル本体外部からマンドレル本体内部に空気が流入した場合であっても、ラビリンスシールが取り付けられた箇所より先端側へ空気が流れ込み難くなり、簡単な構造で潤滑剤が金属製缶体内部の空間まで流される虞をより低減させることができる。

ラビリンスシールの外輪と内輪が接触しない非接触シールであるため、マンドレル本体の回転に影響を与えることがない。また、ラビリンスシールは、発熱せず長寿命であるため、交換などのメンテナンスの手間がかからない。

上記［７］に記載の発明によれば、前記シール部材には、Ｏリングが用いられるので、マンドレル本体外部からマンドレル本体内部に空気が流入した場合であっても、Ｏリングが取り付けられた箇所より先端側へ空気が流れ込み難くなり、簡単な構造で潤滑剤が金属製缶体内部の空間まで流される虞をより低減させることができ、安価に構成することができる。

上記［８］に記載の発明によれば、前項１〜７のいずれかに記載の印刷用マンドレルを用いて印刷されるので、ばらつきなく缶体に印刷がなされ、空気に流された潤滑剤が缶体内面に付着することなく正常な缶体を製造することができる。

上記［９］に記載の発明によれば、前項１〜７のいずれかに記載の印刷用マンドレルを用いて印刷されるので、ばらつきなく缶体に印刷がなされ、空気に流された潤滑剤が缶体内面に付着することなく正常な缶体を製造することができる。

上記［１０］に記載の発明によれば、前項１〜７のいずれかに記載の印刷用マンドレルを用いて印刷されるので、ばらつきなく缶体に印刷がなされ、空気に流された潤滑剤が缶体内面に付着することなく正常な缶体を印刷することができる。

本発明に係る印刷用マンドレルを説明するための概略図である。 本発明に係る印刷用マンドレルの空気の流れを説明するための概略図である。 本発明の第２実施形態に係る印刷用マンドレルを説明するための概略図である。 本発明の第３実施形態に係る印刷用マンドレルを説明するための概略図である。 本発明の第４実施形態に係る印刷用マンドレルを説明するための概略図である。 従来のマンドレルを説明するための説明図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

図１は、印刷用マンドレル１Ａを説明するための概略図、図２は、印刷用マンドレル１Ａ（１）の空気の流れを説明するための概略図、図３は、第２実施形態に係る印刷用マンドレル１Ｂ（１）を説明するための概略図、図４は、第３実施形態に係る印刷用マンドレル１Ｃ（１）を説明するための概略図、図５は、第４実施形態に係る印刷用マンドレル１Ｄ（１）を説明するための概略図、図６は、従来の印刷用マンドレル９１を説明するための説明図である。

印刷用マンドレル１は、印刷機に複数設けられているものであり、底部と胴部が一体成形された金属製缶体１０、所謂、２ピース缶が嵌挿されて保持されるものである。

印刷用マンドレル１の先端部側に、開口部を有する金属製缶体１０が嵌挿された状態で、印刷用マンドレル１が、金属製缶体１０を回転させるように動作することにより、金属製缶体１０の外周面の印刷が行われる。

印刷用マンドレル１は、金属製缶体１０が嵌挿されるマンドレル本体２、マンドレル本体２内部に設けられるマンドレル軸３、及びマンドレル軸３の先端部及び基端部に配置されるベアリング部４などを備え、印刷機に片持ち状に設けられている。

以降、図１，２に基づいて、印刷用マンドレル１（１Ａ）について説明する。

マンドレル本体２は、円筒形状に形成されており、内部が中空状に形成されている。

マンドレル本体２の外径寸法は、金属製缶体１０をマンドレル本体２の先端部側に被せて着脱可能な寸法であり、嵌挿された缶体１０の内面がマンドレル本体２の外周面に密着するような寸法となっている。

マンドレル本体２の外径は、缶体１０の内径寸法よりもやや小径となっているが、その寸法差は、缶体１０の着脱が可能となる程度の極僅かな差である。

マンドレル本体２は、缶体１０が嵌挿された状態で回転するように構成されており、そのため印刷機側に設けられたフランジ７との間に僅かな間隙６を有して設けられている。

マンドレル本体２の先端は、開口しており、缶体１０がマンドレル本体２の先端に嵌挿された際に、マンドレル本体２と缶体１０の底部とで囲われる空間Ｋが設けられている。

マンドレル軸３は、フランジ７を介して印刷機に取り付けられ、棒状体に形成されている。

マンドレル軸３は、その軸径がマンドレル本体２の内径よりもやや小径となるように形成され、マンドレル軸３にマンドレル本体２の中空部が被せられ、マンドレル本体２の軸となるものである。

マンドレル軸３及びマンドレル本体２は、缶体１０の径サイズに応じたマンドレル本体２をマンドレル軸３に着脱可能に構成されている。

マンドレル軸３の中心部には、マンドレル軸３の先端部側から基端部側にかけて軸方向に延びる空気流路３１が設けられ、該空気流路３１を利用して空気の流入及び流出などがなされる。尚、図２で示す矢印は、空気の流れの一例を示している。

例えば、印刷機に設けられた図示しない真空ポンプなどにより吸引された空間Ｋ及び缶体１０内部の空気は、空気流路３１を通って印刷機側に流入するように構成されている。

また、印刷機側から送出された空気は、空気流路３１を通って空間Ｋに流出するように構成されている。

空気流路３１は、先端部側から基端部側にかけてマンドレル軸３を貫通して設けられており、空気流路３１に空気が流入及び流出することによって、金属製缶体１０をマンドレル本体２に嵌装、或いはマンドレル本体２から離脱させる。

マンドレル軸３の先端部側には、マンドレル軸３に嵌め込んだマンドレル本体２を固定するためのマンドレルエンドキャップ２１が設けられている。

マンドレルエンドキャップ２１には、マンドレル軸３の空気流路３１に形成された雌ねじ部に螺嵌される雄ねじ部が設けられ、当該雄ねじ部の軸方向には、マンドレル軸３の空気流路３１の内径寸法と略同等、或いは空気流路３１の内径寸法よりも小径に設定された孔が形成されている。

空気流路３１を流入及び流出する空気がマンドレルエンドキャップ２１の孔を介して空間Ｋに通じている。

マンドレル本体２の先端部及び後端部には、ベアリング部４が設けられ、ベアリング部４には、それぞれ種類の異なるベアリングが設けられている。尚、後端部とは、前述の基端部側と同じ側を示す。

例えば、本実施形態では、マンドレル軸３の先端部にはボールベアリング４１、マンドレル軸３の基端部にはニードルベアリング４２が設けられており、マンドレル本体２は、各ベアリング４１，４２で回転自在に支持されている。

マンドレル軸３の先端部のベアリング部４には、ベアリング部４の先端部側、且つマンドレル本体２の内周に溝が形成されており、当該溝には、ベアリング４１の抜け止めとなる止め輪が設けられ、同様にして、後端部側のベアリング部４には、基端部側に形成された溝にベアリング４２の止め輪が設けられている。

当該両止め輪は、ベアリング４１，４２の回転動作を阻害しないよう、ベアリング４１，４２の外輪の側部にのみ当接するように設けられている。

各ベアリングには、回転をスムーズにするために、グリスなどの潤滑剤が塗布されている。

印刷用マンドレル１（１Ａ）は、マンドレル軸３の外面にマンドレル本体２を被せた状態で、マンドレル軸３に対してマンドレル本体２を回転させるために、マンドレル本体２の内面とマンドレル軸３の外面とで形成された空隙５が設けられている。

空隙５は、マンドレル本体２の外部から流入した空気、即ち、フランジ７とマンドレル本体２の間隙６から流入した空気の流路となっている。

空隙５は、その後端部側がニードルベアリング４２を介して間隙６に通じ、その先端部側がボールベアリング４１を介してマンドレル本体２の先端側の空間Ｋに通じている。

空隙５は、外部の空気が隙間５，６を通って空間Ｋに流入することによって空間Ｋの陰圧を低下させないように、空隙５に流入する空気量を制限する流入制限機構を有している。

本実施形態において、空隙５は、その一部に、マンドレル本体２の内面とマンドレル軸３の外面とで一定の間隔が保たれた隙間である流入制限隙間５１を有しており、この隙間５１が、空隙５を通る空気量を制限する流入制限機構となる。

例えば、図１の軸方向断面図に示すように、ボールベアリング４１の後端部側からニードルベアリング４２の先端部側付近にかけて、マンドレル本体２とマンドレル軸３との間隔が一定となっている。

流入制限隙間５１の間隔Ｃは、マンドレル本体２の内径Ｉ及びマンドレル軸３の径Ｒを用いた、以下に示す式で表される。
Ｉ−Ｒ＝Ｃ ・・・・（１）
Ｉ：マンドレル本体２の内径（ｍｍ）
Ｒ：マンドレル軸３の径（ｍｍ）
Ｃ：流入制限隙間５１の間隔（ｍｍ）
流入制限隙間５１の間隔Ｃは、狭く設定されるほど外部の空気が流入制限隙間５１に流れ込み難くなるので好ましいが、流入制限隙間５１の間隔Ｃが狭過ぎると、マンドレル本体２の回転性能が劣化する上、マンドレル本体２の着脱作業が困難になる。

例えば、印刷機側から空間Ｋの空気が吸引などされることによって、特に缶体１０を印刷する時にはマンドレル本体２には外側から力がかかるので、マンドレル本体２に凹みなどの僅かな変形が生じることがあり、流入制限隙間５１の間隔Ｃが狭過ぎると、変形したマンドレル本体２の内面とマンドレル軸３の外面が接触してマンドレル本体２が回転不良を起こし、印刷不良となる場合がある。

そこで、本実施形態における流入制限機構である流入制限隙間５１は、マンドレル本体２の内面とマンドレル軸３の外面との間隔Ｃが、マンドレル本体２の着脱が容易で、マンドレル本体２が回転不良を起こさない最小限の間隔であって、且つ空隙５を通る空気量を制限することが可能である最小となる間隔に設定されている。

マンドレル本体２とマンドレル軸３の間には、約０．４ｍｍ以上の最小限の間隔を設けるものとし、流入制限隙間５１の間隔Ｃは、０．４ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲に設定されるものとした。

更に、マンドレル本体２の内径Ｉ、マンドレル軸３の径Ｒ及び流入制限隙間５１の長さＬは、下記に示す関係式（２）を満たす範囲に設定した。
０．２ｍｍ≦（Ｉ^２−Ｒ^２）／Ｌ≦０．５ｍｍ ・・・・（２）
Ｉ：マンドレル本体の内径
Ｒ：マンドレル軸の径
Ｌ：流入制限隙間５１の長さ（ｍｍ）

流入制限隙間５１の間隔Ｃの範囲設定と関係式（１）に基づいて、マンドレル本体２の内径Ｉは、２５．４ｍｍ〜４０．０ｍｍの範囲、マンドレル軸３の径Ｒは、２５．０ｍｍ〜３９．６ｍｍの範囲に設定した。

また、流入制限隙間５１の長さＬは、関係式（２）を満たすよう９０ｍｍ〜１４０ｍｍの範囲に設定した。

尚、流入制限隙間５１の長さＬとは、流入制限隙間５１の軸方向長さであって、最小限の間隔が保たれている区間を意味している。

（評価試験）
以下では、従来の印刷用マンドレル９１を備えた印刷機によって印刷された金属製缶体１０と、本願発明の印刷用マンドレル１Ａ（１）を備えた印刷機によって印刷された金属製缶体１０とを比較して、本願発明の印刷用マンドレル１Ａについての評価を行った。

本発明品を評価するため、印刷に用いられる缶種は、２５０ｍｌ用缶、３５０ｍｌ用缶及び５００ｍｌ用缶とし、それぞれの缶種に対して本発明の印刷用マンドレル１Ａを備えた印刷機及び従来の印刷用マンドレル９１を備えた印刷機を用いて印刷が行われた。

表１には、マンドレル本体２の内径Ｉ、マンドレル軸３の径Ｒ及び流入制限隙間５１の長さＬをそれぞれ上述の範囲に設定した本発明品（実施例１〜４）及び、空隙９５に流入制限機構が設けられていない従来品（比較例）における各部位の設定値を示している。

例えば、比較例の空隙９５の間隔Ｃ´（マンドレル本体９２の内面とマンドレル軸９３の外面との間隔Ｃ´）は、実施例４の流入制限隙間５１の間隔Ｃ（マンドレル本体２の内面とマンドレル軸３の外面との間隔Ｃ）の３０倍以上の間隔に設定されている。

尚、従来品における空隙９５の長さＬ´とは、マンドレル本体９２の内面とマンドレル軸９３の外面との間隔が一定に保たれている区間を意味するものとする。

上述した設定値の範囲に設定された本発明品である実施例１〜４の印刷用マンドレル１Ａによって印刷された缶体１０は、印刷ズレや缶体１０内部に潤滑剤が殆ど付着することもなく、正常な金属製缶体１０が得られた。

一方、比較例における従来の印刷用マンドレル９１を用いて印刷された缶体１０では、保持位置がばらつくために印刷ズレが生じているものがあり、ベアリング４１，４２から流れ出た潤滑剤が、マンドレルエンドキャップ２１の裏側まで広範囲に付着していた。

上述した実施例１〜４の評価結果からわかるように、流入制限隙間５１の間隔Ｃは、０．４０ｍｍ〜０．７０ｍｍの設定範囲であることが好ましい。

また、流入制限隙間５１の長さＬは、９０．０ｍｍ〜１４０．０ｍｍの設定範囲であることが好ましく、最も好ましい設定範囲は、９７．０ｍｍ〜１３９．３ｍｍである。

更に、マンドレル本体２の内径Ｉは、約２５．４ｍｍ〜４０．０ｍｍの設定範囲であることが好ましく、最も好ましい設定範囲は、約２８．４ｍｍ〜３７．０ｍｍである。

マンドレル軸３の径Ｒは、何れも約２５．０ｍｍ〜３９．６ｍｍの設定範囲であることが好ましく、最も好ましい設定範囲は、約２８．０ｍｍ〜３６．６ｍｍである。

マンドレル本体２の内径Ｉ、マンドレル軸３の径Ｒ、及び流入制限隙間５１の長さＬでなる関係式は、０．２ｍｍ≦（Ｉ^２−Ｒ^２）／Ｌ≦０．５ｍｍの範囲に設定されることが好ましく、最も好ましい設定範囲は０．２４ｍｍ≦（Ｉ^２−Ｒ^２）／Ｌ≦０．４１ｍｍである。

本発明品は、マンドレル本体２の内径Ｉ、マンドレル軸３の径Ｒ、及び流入制限隙間５１の長さＬが、０．２ｍｍ≦（Ｉ^２−Ｒ^２）／Ｌ≦０．５ｍｍの関係式を満たすように構成されるので、空隙５に流入する空気量がより減少して、ベアリング４１，４２に塗布された潤滑剤が流入した空気で流された場合であっても、缶体１０の内部汚れを低減させることができる。これは、空隙５間で潤滑剤を付着させて、潤滑剤がマンドレル先端側に流されてマンドレルエンドキャップ２１に到達する虞が低減することによるものと考えられる。

続いて、上述した実施例１〜４のうち何れかの成形条件を満たす本発明品、及び従来品を用いて金属製缶体１０に印刷を施した際におけるそれぞれの陰圧を比較し、印刷後の金属製缶体１０の状態を評価した。

本発明品の評価のために用いられる缶種は、３５０ｍｌ用缶及び５００ｍｌ用缶とし、３５０ｍｌ用缶を印刷するラインＡ及び５００ｍｌ用缶を印刷するラインＢそれぞれに対して、印刷用マンドレル１を備えた印刷機及び印刷用マンドレル９１を備えた印刷機を用いて缶体１０への印刷を行った。

ラインＡにおける従来品の印刷用マンドレル９１には、表１で示した比較例の印刷用マンドレル９１を用い、ラインＢにおける従来品の印刷用マンドレル９１も同様に、表１で示した比較例の印刷用マンドレル９１が用いられた。

尚、図示しないラインＢにおける従来品の印刷用マンドレル９１は、缶種が異なるラインＡの印刷用マンドレル９１と同寸法のものであるが、缶体１０の高さ寸法、即ちマンドレル本体２に嵌挿された缶体１０の開口部先端の位置に応じて、マンドレル本体２の略中央付近に設けられた溝の位置が若干異なっている。

ラインＡにおける本発明品の印刷用マンドレル１には、表１で示した実施例２の印刷用マンドレル１を用い、ラインＢにおける本発明品の印刷用マンドレル１には、表１で示した実施例３の印刷用マンドレル１を用いた。

表２には、上述した条件の本発明品及び従来品を用いて印刷を行った評価結果を示している。

評価結果は、各ラインＡ，Ｂにおける従来の印刷用マンドレル９１及び本願発明の印刷用マンドレル１に缶体１０を嵌挿して印刷した後、各印刷用マンドレル１，９１から缶体１０を離脱させる一連の工程を複数の缶体１０に対して所定時間継続して行うことによって、各印刷用マンドレル１，９１内部で空気を流動させ、各印刷用マンドレル１，９１に嵌挿された缶体１０内部の陰圧測定結果及び印刷後の印刷用マンドレル１の先端側における潤滑剤の付着状況を目視検査した結果である。

稼働開始から４時間後、バキュームゲージなどの測定器による缶体１０内部の陰圧測定、及び各印刷機におけるマンドレルエンドキャップ２１の潤滑剤汚れについて目視による確認を行った。

陰圧測定結果は、空間Ｋにおける先端側及び後端側の陰圧について測定した結果であり、各ラインにおけるマンドレルエンドキャップ２１近傍で測定された陰圧は、本願発明の印刷用マンドレル１・従来の印刷用マンドレル９１に関わらず同一であったが、金属製缶体１０の底部においては、従来品の陰圧が本願発明品の陰圧よりも大幅に低下していた。

具体的には、ラインＡにおいて、本願発明品に嵌挿された缶体１０のマンドレルエンドキャップ２１近傍の陰圧に対する缶体１０底部の陰圧が３２．６％の低下であったのに対し、従来品では７６．０９％低下しており、従来品の空間Ｋの先端側に対する後端側の陰圧は、本願発明品の空間Ｋの先端側に対する後端側の陰圧の低下率の約２．３倍の低下率となっていた。

ラインＢにおいては、本願発明品に嵌挿された缶体１０底部の陰圧がマンドレルエンドキャップ２１の陰圧と変化がなかったのに対し、従来品に嵌挿された缶体１０のマンドレルエンドキャップ２１の陰圧に対する缶体１０底部の陰圧は、２２．２２％程度低下していた。

本願発明品の印刷用マンドレル１では、マンドレル本体２の内径Ｉを従来品よりも小さくし、マンドレル本体２の内径Ｉとマンドレル軸３の径Ｒの差を小さくしてマンドレル本体２とマンドレル軸３との間隔Ｃ（流入制限隙間５１の間隔Ｃ）を縮小させたことにより、空隙５を通って空間Ｋに流れ込む空気量を低減させることができ、従来品の印刷用マンドレル９１と比較して缶体１０底部の陰圧の低下を抑止することができる。

また、マンドレル本体２とマンドレル軸３との間隔Ｃが、マンドレル本体２が回転不良を起こさない最小限の間隔に設定された本願発明品の印刷用マンドレル１Ａを備えた印刷機では、空気の流入及び流出によってベアリング部４の潤滑剤がマンドレルエンドキャップ２１に殆ど付着することはなかった。

一方、流入制限隙間５１を設けない従来品の印刷用マンドレル９１を備えた印刷機では、空気の流入及び流出によってベアリング部９４からはみ出した潤滑剤が、マンドレルエンドキャップ９２１の裏側まで広範囲に付着していた。

また、上述した実施例１〜４のうち何れかの成形条件を満たす本発明品、及び従来品を用いて金属製缶体１０に印刷を施し、各金属製缶体１０外面の印刷状態を比較評価した。

本評価に用いられる缶種は、本願発明品及び従来品の何れも３５０ｍｌ用缶とし、本願発明の印刷用マンドレル１を備えた印刷機及び従来の印刷用マンドレル９１を備えた印刷機を用いて缶体１０への印刷を行った。

従来品の印刷用マンドレル９１には、表１で示した比較例の印刷用マンドレル９１を用い、本願発明品の印刷用マンドレル９１には、表１で示した実施例２の印刷用マンドレル１を用いた。

評価結果は、従来品の印刷用マンドレル９１及び本願発明品の印刷用マンドレル１に複数の缶体１０を嵌挿して印刷した後、各缶体１０の外面になされた印刷高さ位置を測定した結果である。

尚、印刷高さ位置とは、缶体１０の開口部上端から印刷された位置までの距離を意味し、表に記載された最大印刷位置は、開口部上端から印刷位置までの距離が最大となった時の測定値、最小印刷位置は、開口部上端から印刷位置までの距離が最小となった時の測定値を示している。

本測定結果から、従来品よりも本願発明品に嵌装された缶体１０の方が、印刷位置のバラつきが小さいことがわかる。

具体的には、従来品に嵌挿されて印刷された缶体１０の最大印刷位置と最小印刷位置の差が０．７ｍｍであるのに対し、本願発明品に嵌挿されて印刷された缶体１０の最大印刷位置と最小印刷位置の差は０．３ｍｍであった。

以上の評価結果からわかるように、関係式（２）に基づいて、マンドレル本体２の内径Ｉ、マンドレル軸３の径Ｒ及び流入制限隙間５１の長さＬを設定することにより、空隙５を通って空間Ｋに流入する空気量を低減させることができる。

空間Ｋに流入する空気量が低減することにより、空間Ｋの陰圧を低下させることなく所定の陰圧を維持することができるので、金属製缶体１０のマンドレル本体２への保持性能が向上して、金属製缶体１０をマンドレル本体２の適切な位置に吸着保持させることができ、印刷の高さ位置のバラつきが低減される。

更に、例えば、間隙６から流入した空気がニードルベアリング４２の隙間に流入した場合であっても、流入した空気が空隙５を通過し難くなるので、潤滑剤が流されてマンドレルエンドキャップ２１に付着する虞が低減し、内面汚れのある不良缶の発生が低減する。

上述したように、マンドレル本体２と前記マンドレル軸３との間隔Ｃが、０．４ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲で一定間隔に設定され、一定間隔に設定された前記流入制限隙間５１の長さＬは、９０ｍｍ〜１４０ｍｍに設定されることにより、金属製缶体１０のマンドレル本体２への保持性能がより向上して、金属製缶体１０がマンドレル本体２の適切な位置に吸着保持されるので、缶体１０の長さ方向における印刷位置のばらつきが低減される。

（嵌挿・離脱方法）
以下では、上述した本願発明の印刷用マンドレル１（１Ａ）を一例として缶体１０を嵌挿及び離脱する方法について説明する。

金属製缶体１０は、図示しない真空ポンプによって、空間Ｋの空気が空気流路３１を介して印刷機側から吸引された状態で、マンドレル本体２の先端部側外周に被せるようにして嵌挿される。

空気が印刷機側へ吸引されることで空間Ｋが陰圧になり、缶体１０がマンドレル本体２の外面に吸着され、金属製缶体１０をマンドレル本体２に嵌装させやすい。

金属製缶体１０がマンドレル本体２に完全に嵌挿された後も、空気流路３１の吸引は続けられるため、金属製缶体１０がマンドレル本体２に吸着保持され続ける。

尚、空隙５には、流入制限機構が設けられているため、空間Ｋに流れ込む空気量は微量であり、空間Ｋの陰圧が極端に低下することはない。

一方、金属製缶体１０をマンドレル本体２から離脱させる場合には、缶体１０を嵌挿させる場合とは逆に、印刷機から空気流路３１に流入させた空気が、マンドレルエンドキャップ２１の孔を通って空間Ｋに流れ、空間Ｋを陽圧にする。

空間Ｋが陽圧となることで、金属製缶体１０をマンドレル本体２から離脱させやすくなる。

このように、本願発明の印刷用マンドレル１（１Ａ）は、マンドレル１（１Ａ）の内圧を制御することによって金属製缶体１０を嵌挿及び離脱させ易い構成となっている。

（第２実施形態）
上述では、マンドレル本体２が円筒形状に形成され、マンドレル軸３が棒状体に形成された印刷用マンドレル１Ａ（１）として説明したが、この形状に限定されるものではない。

例えば、図３に示すように、マンドレル軸３の先端部側が先細りしたテーパー状に形成され、マンドレル本体２の内部の形状が、嵌挿される当該マンドレル軸３の外周に沿うように、先細りしたテーパー状の中空部を有する形状に形成されるのであってもよい。

マンドレル本体２及びマンドレル軸３の形状はこれらに限定されるものではなく、マンドレル本体２の外周に金属製缶体１０が挿嵌されるに適した形状に形成され、マンドレル軸３をマンドレル本体２に挿嵌可能、且つマンドレル本体２及びマンドレル軸３の間に上述した流入制限隙間５１が設けられるような印刷用マンドレル１Ｂとして構成されていればよい。

上述したように、第１実施形態及び第２実施形態における流入制限機構は、マンドレル本体２の内面とマンドレル軸３の外面との間隔Ｃが、マンドレル本体２が回転不良を起こさない最小限の間隔Ｃに設定された流入制限隙間５１であるので、マンドレル本体２外部から空隙５に流入する空気が減少して金属製缶体１０内部の空間Ｋに空気が流れ込み難くなり、空間Ｋの陰圧を低下させることなく、所定の陰圧を維持することができるので、金属製缶体１０のマンドレル本体２への保持性能が向上して、金属製缶体１０がマンドレル本体２の適切な位置に吸着保持され、缶体１０の長さ方向における印刷位置のばらつきが低減される。

尚、図３において、第１実施形態と共通する部分には同符号を付して説明を省略した。また、以降の実施形態においても同様に、第１実施形態と共通する部分には同符号を付して説明を省略するものとする。

（第３実施形態）
上述では、マンドレル本体２の内径Ｉ、前記マンドレル軸３の径Ｒ及び前記流入制限隙間５１の長さＬが、関係式（２） ０．２ｍｍ≦（Ｉ^２−Ｒ^２）／Ｌ≦０．５ｍｍを満たすような値に設定して流入制限機構を構成するように説明したが、少なくとも空隙５の１箇所にシール部材を設けて流入制限機構を構成する印刷用マンドレル１Ｃであっても良い。

例えば、マンドレル本体２の内面とマンドレル軸３の外面との間に、流入制限機構としてのラビリンスシール５２を設ける。

ラビリンスシール５２は、先端部側のベアリング４１から後端部側のベアリング４２までの間で、マンドレル本体２の内面及びマンドレル軸３の外面に密着するよう取付固定される。

ラビリンスシール５２は、公知の非接触シール形部材であり、その詳細な説明は省略するが、外部の空気が間隙６及び空隙５を通って空間Ｋ側に流入するのをシールすると共に、ニードルベアリング４２に塗布された潤滑剤が空隙５を通って空間Ｋ側へ侵入するのをシールする。

図４に示すように、ラビリンスシール５２は、マンドレル軸３の外側に取り付けられる。本実施形態では、ラビリンスシール５２が、ベアリング４１，４２の中間よりも若干基端側寄り、即ち、ニードルベアリング４２側寄りに設けられるように図示しているが、ベアリング４１，４２間に設けられるのであればどこでもよく、ラビリンスシール５２の設置箇所は特に限定されるものではない。

上述のように構成することにより、マンドレル本体２外部から間隙６を通ってマンドレル本体２内部に空気が流入した場合であっても、ラビリンスシール５２が取り付けられた箇所より先端側へ空気が流れ込み難くなり、簡単な構造で潤滑剤が金属製缶体１０内部の空間Ｋまで流される虞をより低減させることができる。

ラビリンスシールの外輪と内輪が接触しない非接触シールであるため、マンドレル本体の回転に影響を与えることがない。また、ラビリンスシールは、発熱せず長寿命であるため、交換などのメンテナンスの手間がかからない。

（第４実施形態）
また、図５の印刷用マンドレル１Ｄに示すように、ラビリンスシール５２以外のシール部材として、Ｏリング５３を用いることもできる。

Ｏリング５３をマンドレル軸３に取り付ける場合も、先端部側のベアリング４１から後端部側のベアリング４２までの間で、マンドレル本体２の内面及びマンドレル軸３の外面に密着するよう取付固定される。

シール部材にＯリングが用いられることで、マンドレル本体２外部からマンドレル本体２内部に空気が流入した場合であっても、Ｏリング５３が取り付けられた箇所より先端側へ空気が流れ込み難くなり、ラビリンスシール５２を用いる場合と同様に、簡単な構造で潤滑剤が金属製缶体１０内部の空間Ｋまで流される虞をより低減させることができ、安価に構成することができる。

前述のラビリンスシール５２及びＯリング５３は、何れも単体で用いられるのであってもよいし、複数に配列して用いられるのであってもよい。

上述したように、少なくとも前記空隙５の１箇所に、シール部材を設けて流入制限機構とし、シール部材には、ラビリンスシール５２を用いるのであってもよいし、Ｏリング５３を用いるのであってもよく、シール部材５２，５３を設けるだけの簡単な構造で金属製缶体１０をマンドレル本体２の適切な位置に吸着保持させて、缶体１０の長さ方向における印刷位置のばらつきを低減させるとともに、缶体１０の内部汚れを低減させることができる。

尚、上述したラビリンスシール５２及びＯリング５３だけでなく、その他のシール部材が用いられるのであってもよい。

また、シール部材を設けた空隙５の間隔は、空隙５を通過するマンドレル本体２外部からの空気量が低減するように、シール部材によってシール可能な間隔に設定されているのであればよく、特に限定されるものではない。

上述では、何れかの流入制限機構を設けることにより、潤滑剤が流されてマンドレルエンドキャップ２１に付着しないようにしたが、流入制限機構と併用して、別途、潤滑剤がマンドレルエンドキャップ２１に付着しないような工夫を施すのであってもよい。

例えば、マンドレル本体２とマンドレル軸３の基端部側の隙間から流入した空気が、金属製缶体１０内部の空間Ｋへ流入する間に、少なくとも一方のベアリング４１，４２、或いは両ベアリング４１，４２を迂回するように形成された通気流路をマンドレル軸３の先端部及び後端部に設けたベアリング部４に設ける。

通気流路は、例えば、マンドレル本体２の軸心に対して平行方向に形成され、ベアリング部４とマンドレル本体２の間で局所的に複数設けられ、ベアリング部４に設けた少なくとも一方のベアリング４１，４２の外周に沿って均等な間隔（例えば、９０度間隔）で設けられる。

マンドレル本体２とマンドレル軸３の基端部側の隙間から流入した空気は、ベアリング４１，４２の隙間を通らずに、通気流路を通って空間Ｋに流入するようになるので、流入制限機構と併用して設けられることで、空気に流された潤滑剤がマンドレルエンドキャップ２１に付着する虞がより低減されるので、潤滑剤が付着した不良缶の発生がより低減する。

また、両方のベアリング部４に通気流路を設ける場合に、何れのベアリング部４にも同数の通気流路を設けるように説明したが、もちろん先端部側のベアリング部４と後端部側のベアリング部４で設けられた通気流路の個数が異なるように構成するのであってもよい。

上述したような印刷機では、高精度の印刷を行うために基端部方向に強く缶体１０が押し付けられて、片持ち状に設けられたマンドレルの基端部分に強い負荷がかかるため、マンドレルの基端側のベアリングには負荷容量の高いニードルベアリング４２が設けられることが好ましいが、これに限定されるものではない。

上述では、マンドレル軸３が、マンドレル本体２の軸方向長さと略同等の長さ寸法に設けられるように説明したが、マンドレル軸３の長さ寸法はこれに限定されるものではない。

また、上述では、マンドレル軸３がマンドレル本体２内部に設けられるように説明したが、マンドレル本体２とマンドレル軸３が一体に形成されているのであってもよいし、缶体１０の形状に合わせた様々な寸法のマンドレル本体２をマンドレル軸３に取り付けるように構成されているのであってもよい。

以上説明したような印刷用マンドレル１（１Ａ〜１Ｄ）を用いて２ピース缶の印刷及び製造がなされることによって、ばらつきなく缶体１０の印刷がなされ、空気に流された潤滑剤が缶体１０内面に付着することなく正常な缶体１０を印刷することができる。

以上説明したように、印刷用マンドレル１（１Ａ〜１Ｄ）は、先端に空気が吸引される空間Ｋが設けられ、空間Ｋが陰圧の状態で金属製缶体１０が先端側から挿嵌されるマンドレル本体２と、前記マンドレル本体２の内部に設けられ、前記金属製缶体１０内部の空間Ｋの空気が吸引され空気流路３１が形成されたマンドレル軸３と、を備え、前記マンドレル本体２の内面と前記マンドレル軸３の外面との間に形成された空隙５が、外部から空隙５に流入する空気量を制限する流入制限機構を有するように構成されるので、流入制限機構によってマンドレル本体２外部から空隙５に流入する空気が減少し、空間Ｋ及び嵌挿された金属製缶体１０内部に空気が流れ込み難くなるため従来よりも空間Ｋの陰圧が強くなり、金属製缶体１０のマンドレル本体２への保持性能が向上する。

金属製缶体１０のマンドレル本体２への保持性能が向上することにより、金属製缶体１０がマンドレル本体２の適切な位置に吸着保持されるので、缶体１０の長さ方向における印刷位置のばらつきが低減される。

また、空気の流れによってベアリング４１，４２に塗布された潤滑剤が流され、マンドレルエンドキャップ２１に付着することがなくなったので、潤滑剤の付着による缶体１０の内面汚れの問題が改善される。

以上説明した実施形態は、本発明の一例に過ぎず、本発明の作用効果を奏する範囲において具体的構成などを適宜変更設計できることは言うまでもない。

１（１Ａ〜１Ｄ）…印刷用マンドレル
２…マンドレル本体
３…マンドレル軸
４…ベアリング部
５…空隙
１０…缶体（金属製缶体）
３１…空気流路
５１…流入制限隙間（流入制限機構）
５２…ラビリンスシール（流入制限機構）
５３…Ｏリング（流入制限機構）
Ｉ…マンドレル本体の内径
Ｒ…マンドレル軸の径
Ｌ…流入制限隙間の長さ
Ｃ…流入制限隙間の間隔

Claims (8)

1. 底部と胴部が一体成形された金属製缶体が嵌挿されて保持される印刷用マンドレルであって、
   先端に空気が吸引される空間が設けられ、前記空間が陰圧の状態で前記金属製缶体が先端側から嵌挿されるマンドレル本体と、
   前記マンドレル本体の内部に設けられ、前記空間の空気が吸引される空気流路が形成されたマンドレル軸と、
   を備え、
   前記マンドレル本体の内面と前記マンドレル軸の外面とで形成された空隙が、外部から前記空隙に流入する空気量を制限する流入制限機構を有し、
   前記流入制限機構は、前記マンドレル本体の内面と前記マンドレル軸の外面との間隔が、前記マンドレル本体が回転不良を起こさない最小限の間隔に設定された流入制限隙間であることを特徴とする印刷用マンドレル。
2. 前記流入制限隙間の間隔は、０．４ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲に設定され、
   前記流入制限隙間の長さは、９０ｍｍ〜１４０ｍｍに設定されることを特徴とする請求項１に記載の印刷用マンドレル。
3. 前記マンドレル本体の内径、前記マンドレル軸の径、及び前記流入制限隙間の長さは、下記に示す関係式を満たすことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の印刷用マンドレル。
   ０．２≦（Ｉ^２−Ｒ^２）／Ｌ≦０．５
   Ｉ：マンドレル本体の内径
   Ｒ：マンドレル軸の径
   Ｌ：流入制限隙間の長さ
4. 底部と胴部が一体成形された金属製缶体が嵌挿されて保持される印刷用マンドレルであって、
   先端に空気が吸引される空間が設けられ、前記空間が陰圧の状態で前記金属製缶体が先端側から嵌挿されるマンドレル本体と、
   前記マンドレル本体の内部に設けられ、前記空間の空気が吸引される空気流路が形成されたマンドレル軸と、
   を備え、
   前記マンドレル本体の内面と前記マンドレル軸の外面とで形成された空隙が、外部から前記空隙に流入する空気量を制限する流入制限機構を有し、
   前記流入制限機構は、少なくとも前記空隙の１箇所に、シール部材を設けたものであることを特徴とする印刷用マンドレル。
5. 前記シール部材は、ラビリンスシールであることを特徴とする請求項４に記載の印刷用マンドレル。
6. 前記シール部材は、Ｏリングであることを特徴とする請求項４に記載の印刷用マンドレル。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の印刷用マンドレルを用いて印刷されることを特徴とする２ピース缶の製造方法。
8. 請求項１〜６のいずれかに記載の印刷用マンドレルを用いて印刷されることを特徴とする印刷機。

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