JP2009534268A - 内容物充填時の容器処理方法及びその装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】異なる形状あるいは異なる図柄を有する、内容物が充填された各容器を効率よく形成する方法を提供すること。
【解決手段】内容物を充填する際の容器1の処理方法であって、前記容器1が、内容物の充填直前及び/又は内容物の充填中に、所定のステーション4内で、供給されてくる容器材料1.1により形成される上記容器処理方法において、前記容器材料1.1の供給時に、該容器材料1.1をホイール5によって切り離した後、少なくとも印刷ステーション7内で前記容器材料に印刷を行う。

Description

本発明は、請求項1の上位概念による容器処理方法及び請求項20の上位概念による容器処理装置に関するものである。
内容物の充填直前及び/又は充填中にパッキングステーションから供給される容器材料により形成される容器に内容物をパッキングする充填ステーションあるいはパッキングステーションを備えた製造ライン又は充填ラインが知られている。この容器材料は例えばボール箱、合成樹脂層及び金属層のうち少なくともいずれかから成る例えば単層構造若しくは多層構造の平坦な材料であり、この容器材料によって、充填ステーション内、パッキングステーション内又はこれらのうちいずれかのステーションの前に位置するステーション内で各容器が形成される。
あるいは、容器材料はチューブ状であり、充填ステーション内、パッキングステーション内又はこれらのうちいずれかのステーションの前に位置するステーション内での封着及び切り離しによってこの容器材料から例えば袋状又はまくら状の容器が形成される。
ところで、本発明における充填内容物は、上記のような容器内に収容されるような任意の製品であり、例えば牛乳、ジュース、ワインなどの食品や飲料である特に、液状、クリーム状又はペースト状の製品である。なお、例えば、粉末状又は顆粒状の液状でない乾燥した製品等でもよい。
従来、各容器の種類及び/又は充填すべき内容物の種類にかかわらず、容器の形成には既に印刷された容器材料が使用されてきた。しかし、製品及び/又は商標に関連したこの印刷すべき図柄、色彩及び内容のうち少なくともいずれかは各容器によって非常に異なるものである。
そのため、従来では、充填の際に各内容物ごとに容器材料を選択するとともに、ある製品の製造ライン又は充填ラインから別の製品の製造ライン又は充填ラインへ切り替える場合にも容器材料を交換する必要があった。
ところで、平坦な製品に印刷するように構成されたインクヘッドも知られており、このインクヘッドにより、多数の印刷点が非常に密に(例えば1インチ当たり150個の印刷点)、あるいは隣接するもの同士の間隔を非常に小さくして、印刷すべきものの表面に一列に形成される。すなわち、これは個々に制御可能な多数のインクノズルによってなされる。
このインクヘッド(「トーンジェット(Tonejet)」として知られている。)の幅は、単に当該インクヘッドを制御するコンピュータの計算能力に依存するものである。そして、この幅について、これを1.7〜6.8インチ(256ビット制御あるいは1024ビット制御に相当)とすることが可能である。このインクヘッドにより、2次元的な印刷を、印刷すべきものの表面と当該インクヘッドとの間の相対運動を1つの軸方向に対して行うのみで実施することができる。
本発明の目的とするところは、異なる形状あるいは異なる図柄を有する、内容物が充填された各容器を効率よく形成する方法を提供することにある。
上記目的は、請求項1に係る発明による方法により達成される。また、この方法を実施する装置は、請求項20に係る発明による装置である。
本発明によれば、容器の形成直前及び/又は内容物の充填直前に印刷ユニット内で各容器の総外観にとって取るに足らない情報だけではなく、少なくとも図柄の基幹部分も平坦な容器材料上に形成することが可能である。これにより、出発点での材料としての容器材料を使用して、印刷ユニットの適当な配置調整又は配置換えのみによって容器の装丁を変更することが可能である。
また、本発明の一実施形態においては、印刷ユニットは、電子制御ユニット又はコンピュータによる制御によって各図柄を容器材料上に描画するように構成されている。すなわち、図柄は、電子的に、又はデータセットによりソフトウェア的に形成され、例えば記憶装置におけるメモリ若しくはコンピュータにメモリされた情報である。
そして、このような電子的な情報を変えることにより、容器の装丁の変更を問題なく行うことが可能である。すなわち、印刷について、内容的、図柄的、色彩的、サイズ的及び形状的にどのような関係にあっても、容器の装丁の変更を問題なく行うことが可能である。
また、本発明によれば、必要であれば各容器の装丁を問題なく変更及び/又は更新することが可能である。すなわち、例えば各製品及び/又は商標に応じて変更や更新をすることが可能である。さらに、印刷する図柄のサイズを容器のサイズに合わせるか、合うように選択することが可能であり、また、製造工程中に印刷する図柄若しくはその一部を変更又は変化させることも可能である。
したがって、本発明によれば、1つの製造ユニットから次の製造ユニットへ、例えば1つのコンテナから別のコンテナへの様式を変更することも可能である。
そして、印刷ユニットは少なくとも1つのインクヘッドを有しており、このインクヘッドは、「トーンジェット」型のインクヘッド又は該「トーンジェット」型に類似したインクヘッドとして形成されている。さらに、このようなインクヘッドは、印刷すべき面の印刷時にこの印刷すべき面に対してわずかな間隔をもって該面に対向する位置において、インクヘッド軸中心線に沿って密に重ねて配置された複数のインクノズルを備えており、ノズル開口部及び該開口部に設けられた電極によって形成されている。
また、インクヘッド内に収容されているインクは、インクノズルの動作時に、これに設けれられた電極に電圧が印加された場合に各インクヘッドあるいは該インクヘッドの開口部から流出する。電極の極性、電極の電圧ポテンシャル及び印刷ヘッドの電圧ポテンシャルのうち少なくともいずれか、あるいはインクヘッド内のインクの色が相違するため、静電気力により所定量のインクが、動作しているインクノズルの開口部から流出する。なお、上記のようなインクヘッドを以下では「静電型インクヘッド」と呼ぶ。
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図面において符号1で示すものは容器であり、この容器1は、単層構造又は多層構造の容器材料2(例えば少なくとも一層の合成樹脂層又は金属層から成るボール箱)で形成されている。そして、この容器1は例えば飲料(牛乳、乳製品、ジュース、ワインなど)である液体充填物を収容するものであり、その外面には、表示部2の少なくとも一部を占める印刷部分が形成されている。なお、この表示部2の形状は様々に形成することができ、特に、表示部2を、製品又は商標に関連した絵柄、図柄、色彩及び内容物の表示のうち少なくともいずれかとすることが考えられる。
図2には製造装置3の概要図が示されており、この製造装置3は、平坦な容器材料1.1から容器1を製造し、つづいてこの容器1に液体充填物を充填し、更にこの充填された容器1を封着するものである。この製造装置3の中心的な機能ユニットは所定のステーションである中央ユニット4であり、この中央ユニット4には例えばローラ状のホイール5によってベルト状の平坦な容器材料1.1が矢印Aで示すように供給され、この中央ユニット4内では、容器材料1.1から容器1が製造され、次にこの容器1に液体充填物が充填され、更にこの充填された容器1が封着されるようになっている。
そして、液体充填物が充填された上で封着された容器1は、矢印Bで示す搬送方向へ搬送装置6によって搬送され、例えば不図示の梱包ステーションへ供給される。なお、この梱包ステーション内では、各容器1が、例えばより大きなコンテナに梱包されるようになっている。
ところで、容器材料1.1の供給方向Aに見た中央ユニット4の手前には印刷ステーション7が設けられており、この印刷ステーション7においては、容器材料1.1が、これに表示部2を塗布するために通過するようになっている。ここで、製造装置3の特徴は、容器材料1.1の印刷が、この容器材料1.1の処理の直前、すなわち容器1が形成される直前に行われるという点にある。この特徴により、容器材料1.1として無色の材料(neutrales Material)を使用することができる。この無色の材料には容器1として形成される直前に容器1に対して適当な表示部2が形成されるか、又は部分的に既に印刷され、及び/又は色彩、図柄等が形成された容器材料1.1を準備し、所望の容器1を形成するために、該容器1を形成する直前に表示部2が形成される。
しかして、より詳細には、印刷ステーション7は、図2に示す実施形態における矢印Aで示す容器材料1.1の供給方向に見て、順に、予熱ユニット8、該予熱ユニット8に接続された印刷ユニット9及び該印刷ユニット9に接続された乾燥ユニット10で構成されている。なお、乾燥ユニット10は、表示部2あるいは印刷された図柄等を乾燥させるためのものであり、表示部2に使用されたインクに応じて加熱処理及び/又は紫外線による処理を行うものである。
また、製造装置3の他の特徴は、図3及び図4に示すように、印刷ユニット9がそれぞれ容器材料1.1の供給方向Aに対して垂直に、かつ、容器材料1.1又は印刷面の上方にこの容器材料1.1又は印刷面に対してわずかな間隔をもって配置された複数のインクヘッド11で構成されていることにある。なお、これらインクヘッド11は、例えば、それぞれ容器材料1.1の全幅にわたって配置されている。
そして、できる限り最適な印刷品質を得つつできる限り高い印刷性能(単位時間当たりの表示部2の数量)を得るために、本実施の形態においては、インクヘッド11が静電型インクヘッドとして形成されている。また、カラー印刷のために、それぞれ異なるインクが装入された3つのインクヘッド11が設けられており、これら3つの色は、例えば赤、青、黄である。なお、例えば黒のインクが装入された4つ目のインクヘッド11を更に印刷ユニット9に設けてもよい。
また、図3及び図4に示すように、各インクヘッド11は、基本的に、液状又は粘液状の印具を収容するための閉じた内室13を形成するケーシング12で構成されている。ここで、各ケーシング12は、その内室13から当該ケーシング12の下部12.1方向へ漏斗状又はくさび状に径が小さくなるように形成されている。
また、各インクヘッド11あるいはケーシング12の全長にわたって延びるとともに、ケーシング12あるいはインクヘッド11の軸中心線DLに平行、すなわち印刷面に対して平行かつ容器材料1.1の供給方向Aに対して垂直に延びるケーシング下部12.1内には、制御された印刷のためのそれぞれ個々に制御される複数のインクノズル14が設けられている。
これらインクノズル14は、インクヘッド11の軸中心線DLに沿って少なくとも1列に重ねて密に設けられているとともに、ケーシング下部12.1において例えば1インチにつき150個以上設けられている。そして、このようなインクノズル14を有するケーシング下部12.1を備えたインクヘッド11は、上述のように、容器材料1.1又は印刷面の上方で、この容器材料1.1又は印刷面に対してわずかな間隔をもって配置されている。
ところで、印刷時には、容器材料1.1はその供給方向Aへ連続的又は周期的にインクヘッド11の側方を通過する。そして、インクヘッド11の上述のような配置によって、容器材料1.1の供給方向Aは、インクヘッドの軸中心線DLに対して垂直に設定されている。なお、本実施の形態においては、各インクヘッド11は、更に当該インクヘッド11の軸中心線DLと平行に、かつ、互いに同平面内に配置されている。
しかして、各インクノズル14は開口部15及び該開口部15に付設された針状の電極16で構成されており、該電極16は、開口部15の軸中心線と同軸に配置されているとともに、その端部が開口部15に対してわずかな間隔となるようケーシング12の内室13に設けられている。
また、各インクヘッド11は、少なくとも印刷工程時には、内室13に収容されているインクが所定の流体圧によってインクノズル14の開口部15から流出するように設定されている。一方、開口部15の断面は、インクの粘性及び/又は表面張力を考慮した上で、インクノズル14の非動作時には前記流体圧によっても当該開口部15から流出しないように設定されている。
また、電極16あるいはインクノズル14は、インクが内室13内に収容されているかのように、インクノズル14の非動作時において当該電極16に静電ポテンシャルが生じるように制御装置17によって個々に制御されるようになっている。そして、インクノズル14の動作時には、制御装置17によって上記静電ポテンシャルを瞬間的に変化させ、インクが開口部15から容器材料1.1上に印刷点18を生じさせるように流出するようになっている。
ところで、インクヘッド11及びその軸中心線DLは容器材料1.1の供給方向Aに対して垂直に配置されているため、容器材料1.1上への印刷が、容器材料1.1の供給方向Aに対して(紙面に対して)垂直に全幅にわたって、かつ、容器材料1.1が供給方向Aへ移動されながらそれぞれ直線状に行われる。
このようにして印刷された範囲は容器材料1.1の例えば全幅あるいはほぼ全幅にわたっており、印刷ステーション7では、完成された容器1の全面が印刷されることになる。また、この際、インクノズル14を個々に制御することで、例えば完成された容器1における各面で1つの図柄、内容物の表示及びその他の情報の表示のうち少なくともいずれかが表示され、これらが容器1のエッジ部で途切れないようにすることが考えられる。なお、その他の印刷範囲についての形態も、インクヘッド11あるいはインクノズル14を適当に制御することによって得ることが可能である。
しかして、印刷には各インクヘッド11に対する容器材料1.1の相対運動のみで足りるため、高い印刷性能を得ることができる。そして、印刷される各図柄等は、インクノズル14を適当に制御するためのデジタル情報として、制御装置17内あるいはそのメモリ(例えばデジタルデータ記録装置)内に記憶されるようになっている。
さらに、容器材料1.1の印刷については、各絵柄、図柄、色彩、内容物の表示などが印刷ユニット9によって無色の容器材料1.1に対してなされるか、又はあらかじめ印刷された容器材料1.1に対して例えば単語、色彩、図柄等を印刷ユニット9によって付加するようにすることもできる。
そして、容器1の形成直前に印刷ユニット9あるいはそのインクヘッド11をデジタル式に又はデータとしてメモリされた形態としての図柄等に基づき電子制御式の制御装置17によって印刷することにより、様々な利点が得られる。すなわち、製造装置3を様々な製品に合わせて迅速に変更したり、容器1の大きさに合わせて表示部2の大きさを調整及び/又は対応させることが可能である等の利点が得られる。
さらに、表示部2の変更を、単に制御装置17の新しいプログラムを作成したり、プログラムを変更するのみで可能である。特に、製造工程中に表示部2及びこれに付随した容器1の形態を変更することが可能である。例えば、同様な図柄等における構成要素や、内容物及び/又は情報によって各図柄等を統合して、各容器1ごとに印刷する図柄等を新しく形成することが可能である。ここで、各容器1ごとに新しく印刷する図柄等とは、例えば製造年月日、品質保持期限等の例えば数字又はアルファベットで表示される情報である。
また、少なくともインクヘッド11近傍における容器材料1.1の移動速度は制御装置17によって制御され、これをインクヘッド11の制御とシンクロさせて質の高い図柄等が印刷できるようになっている。さらに、シリンダヘッド11の近傍には容器材料1.1の整列手段及び案内手段が設けられており、容器材料1.1がインクヘッド11に対して最適に配置され、特に、インクヘッド11との間隔を正確に維持できるようになっている。
ところで、印刷ユニット9あるいはそのインクヘッド11の前に設けられた予熱ユニット8においては、インクヘッド11から流出するインクの組が少なくとも混ざらない程度に硬化するよう容器材料1.1が予熱されるようになっている。なお、この予熱ユニット8は、コントラスト及び/又は解像度を改良するために、例えば容器材料1.1の印刷面を印刷前にあらかじめ帯電させるような不図示のコロナ要素などの他の部材を備えている。
また、容器材料1.1の供給方向Aに見て印刷ユニット9の後に配置されている乾燥ユニット10内では、加熱その他の適当な手段(例えば紫外線による硬化)によってインクの乾燥が行われるようになっている。
上記本発明の実施の形態は単なる一例にすぎず、本発明の範囲を逸脱しない範囲においてその他多数のバリエーションが可能である。また、容器材料1.1は平坦な材料であり、この容器材料1.1を切り離し、折りたたむことで容器1が形成される。この容器材料1.1は基本的にチューブ状の材料であり、これを適当に切り離し、折りたたむことで容器1が形成される。
さらに、上記説明においては印刷ユニット9を1つのみ設けているが、特に容器材料1.1の供給方向Aへ向かって互いに対向する複数の印刷ユニット9を設けることも可能である。
直方体状のボール箱製容器の概略を示す斜視図である。 容器の形成及びその充填を行う製造装置の機能を概略的に示す図である。 図2に示す製造装置の印刷ユニットにおける静電式のインクヘッドとして形成されたインクヘッドの概略を容器材料と共に示す図である。 図3に示す印刷ユニットにおけるインクヘッドの側面図である。
符号の説明
1 容器
1.1 容器材料
2 表示部
3 製造装置
4 中央ユニット
5 ホイール
6 搬送装置
7 印刷ステーション
8 予熱ユニット
9 印刷ユニット
10 乾燥ユニット
11 インクヘッド
12 ケーシング
12.1 ケーシング下部
13 内室
14 インクノズル
15 開口部
16 電極
17 制御装置
18 印刷点
A,B 搬送方向

Claims (34)

  1. 内容物を充填する際の容器(1)の処理方法であって、前記容器(1)が、内容物の充填直前及び/又は内容物の充填中に、所定のステーション(4)内で、供給されてくる容器材料(1.1)により形成される上記容器処理方法において、
    前記容器材料(1.1)の供給時に、少なくとも印刷ステーション(7)内で前記容器材料に印刷を行うことを特徴とする容器処理方法。
  2. 前記容器材料(1.1)をホイール(5)によって切り離した後、少なくとも印刷ステーション(7)内で前記容器材料に印刷を行うことを特徴とする請求項1記載の容器処理方法。
  3. 前記容器材料(1.1)として、印刷前には無色でいかなる印刷もされていないものを用いることを特徴とする請求項1又は2記載の容器処理方法。
  4. 前記容器材料(1.1)としてあらかじめ部分的に印刷がなされたものを用いるとともに、このあらかじめ印刷された図柄に補足するように前記容器材料(1.1)に印刷を行うことを特徴とする請求項1又は2記載の容器処理方法。
  5. 前記容器材料(1.1)への印刷をカラーで行うことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の容器処理方法。
  6. 前記容器材料(1.1)への印刷を、電子制御された制御装置(17)によって描画する少なくとも1つの印刷ステーション(7)又は印刷ユニット(9)によって行うことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の容器処理方法。
  7. 前記制御装置(17)にメモリされた電子的又はソフトウェア的な情報に基づき、前記印刷ステーション(7)又は前記印刷ユニット(9)によって印刷することを特徴とする請求項6記載の容器処理方法。
  8. 印刷する図柄を、製造工程中に少なくとも部分的に変更することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の容器処理方法。
  9. 前記容器材料(1.1)を、該容器材料の供給方向(A)に対して垂直に、かつ、例えばその全幅又は幅の大部分にわたって印刷することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の容器処理方法。
  10. 印刷を、前記容器材料(1.1)と前記印刷ユニット(9)又は該印刷ユニットにおける少なくとも1つのインクヘッド(11)の相対運動によって行うことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の容器処理方法。
  11. 前記容器材料(1.1)を前記印刷ユニット(9)又は前記インクヘッド(11)に対して移動させることを特徴とする請求項10記載の容器処理方法。
  12. 制御されたインクの滴下を行う個々に制御可能な複数のインクノズル(14)を有する少なくとも1つのインクヘッド(11)を少なくとも1つの前記印刷ユニット(9)に設けるとともに、前記インクノズル(14)を前記インクヘッドの軸中心線(DL)に沿って少なくとも一列に重ねて配置することを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の容器処理方法。
  13. 少なくとも1つの前記インクヘッド(11)と前記容器材料(1.1)の間の相対運動を、前記シリンダヘッドの軸中心線(DL)に対して垂直に行うことを特徴とする請求項12記載の容器処理方法。
  14. 前記容器材料(1.1)を、印刷時に水平又はほぼ水平に案内することを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の容器処理方法。
  15. 少なくとも1つの前記インクヘッド(11)を前記容器材料(1.1)の上方に設けることを特徴とする請求項1〜14のいずれか1項に記載の容器処理方法。
  16. 前記インクヘッド(11)を少なくとも2つ、好ましくは少なくとも3つ設けることを特徴とする請求項1〜15のいずれか1項に記載の容器処理方法。
  17. カラー印刷を行うために、前記各インクヘッド(11)にそれぞれ異なる色のインクを装填することを特徴とする請求項1〜16のいずれか1項に記載の容器処理方法。
  18. 前記容器材料(1.1)に印刷されたインクをエネルギー作用、例えば加熱及び/又は紫外線によって乾燥させることを特徴とする請求項1〜17のいずれか1項に記載の容器処理方法。
  19. 前記容器材料(1.1)を、印刷前に加熱及び/又は帯電させることを特徴とする請求項1〜18のいずれか1項に記載の容器処理方法。
  20. 内容物を充填する際の容器処理装置であって、ホイール(5)によって供給される容器材料から所定のステーション(4)内における内容物の充填前又は充填中に容器(1)を形成する前記容器処理装置において、
    前記ホイール(5)と前記所定のステーション(4)の間に、前記容器材料(1.1)に印刷を行うための少なくとも1つの印刷ユニット(9)を設けたことを特徴とする容器処理装置。
  21. 前記印刷ユニット(9)をカラー印刷を行うものとして構成したことを特徴とする請求項20記載の容器処理装置。
  22. 前記印刷ユニット(9)によって印刷される図柄を電子制御式の制御装置(17)に基づいて生成するよう構成したことを特徴とする請求項20又は21記載の容器処理装置。
  23. 前記図柄を、前記制御装置(17)内にメモリされた電子的又はソフトウェア的な情報に基づいて生成することを特徴とする請求項22記載の容器処理装置。
  24. 前記印刷ユニット(9)又は該印刷ユニットにおける少なくとも1つのインクヘッド(11)によって、前記容器材料(1.1)の長手方向に対して垂直に、例えば該容器材料(1.1)の全幅又は幅の大部分にわたって印刷を行うよう構成したことを特徴とする請求項20〜23のいずれか1項に記載の容器処理装置。
  25. 印刷中に、前記容器材料(1.1)と前記印刷ユニット(9)又は該印刷ユニットにおける少なくとも1つのインクヘッド(11)との間の相対運動を生じさせる手段を備える構成としたことを特徴とする請求項20〜24のいずれか1項に記載の容器処理装置。
  26. 前記手段を摺動手段としたことを特徴とする請求項25記載の容器処理装置。
  27. 制御されたインクの滴下を行うためにそれぞれ個々に制御可能な複数のインクノズル(14)を有する少なくとも1つの静電式のインクヘッド(11)を前記印刷ユニット(9)に設けるとともに、該インクノズル(14)を前記インクヘッドの軸中心線(DL)に沿って少なくとも1列に重ねて配置したことを特徴とする請求項20〜26のいずれか1項に記載の容器処理装置。
  28. 前記インクヘッド(11)あるいはその前記軸中心線(DL)を前記容器材料(1.1)の搬送方向(B)に対して垂直に配置したことを特徴とする請求項27記載の容器処理装置。
  29. 前記容器材料(1.1)を印刷中に水平又はほぼ水平に載置したことを特徴とする請求項20〜28のいずれか1項に記載の容器処理装置。
  30. 前記インクヘッド(11)を前記容器材料(1.1)の上方に設けたことを特徴とする請求項20〜29のいずれか1項に記載の容器処理装置。
  31. 前記インクヘッド(11)を、少なくとも2つ、好ましくは少なくとも3つ設けたことを特徴とする請求項20〜30のいずれか1項に記載の容器処理装置。
  32. カラー印刷を行うために、前記インクヘッド(11)に色彩の所定の組を設定したことを特徴とする請求項20〜31のいずれか1項に記載の容器処理装置。
  33. 前記容器材料(1.1)への印刷後に、エネルギー作用、例えば加熱及び/又は紫外線によってインクを乾燥させる乾燥手段(10)を設けたことを特徴とする請求項20〜32のいずれか1項に記載の容器処理装置。
  34. 前記容器材料(1.1)への印刷前に、該容器材料を加熱及び/又は帯電させる手段(8)を設けたことを特徴とする請求項20〜33のいずれか1項に記載の容器処理装置。
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