(57)【要約】【課題】容器のリサイクル工程において、内容物充填後、容器へのキャップの装着時に、容器とキャップとの嵌め合いを高精度に、かつ効率よく検査可能なキャップ装着装置、及びキャップ装着方法を提供する。【解決手段】キャップ供給部１０と、キャップ把持部４と、キャップ昇降機構５を備えたキャップ装着装置であって、圧縮力測定装置３を備え、嵌め合い強度及び引き抜き強度を測定可能であり、キャップ１７装着時に、前記キャップの嵌め合い強度を測定し、前記キャップ引き抜き時に、前記キャップの引き抜き強度を測定するキャップ装着装置、及び該キャップ装着装置を用い、前記キャップの嵌め合い強度を測定しながら前記キャップを装着した後、前記キャップの引き抜き強度を測定しながら前記キャップを引き抜き、次いで前記キャップを容器１６に装着することを特徴とするキャップ装着方法。【選択図】図２
2010120654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器の口部を嵌め合いにより閉じるキャップを供給するキャップ供給部と、供給された前記キャップを把持するキャップ把持部と、該キャップ把持部を昇降させて前記容器に前記キャップを装着するキャップ昇降機構を備えたキャップ装着装置であって、
前記キャップ昇降機構と前記キャップ把持部との間に圧縮力測定装置を備え、該圧縮力測定装置は、嵌め合い強度及び引き抜き強度を測定可能であり、前記容器への前記キャップを装着する時に、前記キャップの嵌め合い強度を測定し、前記容器に装着された前記キャップを引き抜く時に、前記キャップの引き抜き強度を測定することを特徴とするキャップ装着装置。
【請求項２】
前記キャップ昇降機構が、ステッピングモーターにより駆動され、前記キャップ把持部の停止位置及び動作速度を任意に設定可能であることを特徴とする請求項１に記載のキャップ装着装置。
【請求項３】
前記キャップ把持部で把持された前記キャップと、該キャップを装着する前記容器の天面との距離を計測する接触式変位センサーを備え、該接触式変位センサーからの出力が前記キャップ昇降機構を制御することを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載のキャップ装着装置。
【請求項４】
前記キャップ把持部で把持された前記キャップと、該キャップを装着する前記容器の天面との距離を計測する非接触式変位センサーを備え、該非接触式変位センサーからの出力が前記キャップ昇降機構を制御することを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載のキャップ装着装置。
【請求項５】
前記容器を昇降させる容器昇降機構と、前記容器の口部周辺と接触することにより前記容器の上昇を止めるストッパー部材とを備え、
前記容器がストッパー部材により止まった位置における容器天面の高さを基準として、前記キャップ昇降機構が前記キャップを装着し、前記圧縮力測定装置が前記キャップの嵌め合い強度を測定することを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載のキャップ装着装置。
【請求項６】
前記キャップと前記容器とが接触した後、前記キャップのつば部と、前記容器の天面とが接触するまでの間に計測される圧縮力の最大値を、前記キャップの嵌め合い強度として測定することを特徴とすることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のキャップ装着装置。
【請求項７】
警報部を備え、該警報部は、前記圧縮力測定装置が測定した嵌め合い強度及び引き抜き強度のいずれかが、あらかじめ設定された既定値の範囲外であったときに警報を発することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のキャップ装着装置。
【請求項８】
操作スイッチとしてリセットスイッチを有し、前記警報部から警報が発せられたとき、前記リセットスイッチからの入力を受けることにより、装置の動作が一時停止し、次いで前記キャップ昇降機構が上昇し、前記キャップが前記容器から引き抜かれることを特徴とする請求項７に記載のキャップ装着装置。
【請求項９】
容器口部にキャップを装着する方法であって、請求項１から８のいずれかに記載のキャップ装着装置を用いて、前記キャップの嵌め合い強度を測定しながら前記キャップを前記容器に装着した後、前記キャップの引き抜き強度を測定しながら前記キャップを前記容器から引き抜き、次いで前記キャップを前記容器に装着することを特徴とするキャップ装着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器口部にキャップを装着するキャップ装着装置、及びキャップ装着方法に関し、特に、トナーを収容するプラスチック容器の一端に形成されたトナー排出口と、該トナー排出口を嵌めあいによって閉じるプラスチック製のキャップとを有するトナー容器のキャップ装着装置、及びキャップ装着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、複写機、ファクシミリ、これらの少なくとも２つの機能を有する複合機等の画像形成装置において、トナーは使用により消費されるため、その消費分を現像装置に逐次補給しなければならない。一般に、トナーはトナーカートリッジやトナーボトル等のトナー容器から現像装置に補給するものが多く、そしてトナー容器のトナーが空になればこれらトナー容器を交換するようにしている。
【０００３】
近年、資源の有効活用や自然環境保護等により、今まで使い捨てされていた品物もリサイクルすることが要望されおり、トナー容器もリサイクルの対象となっている。トナー容器をリサイクルする際、回収した容器に再度トナーを充填して使用する再使用のリサイクルと、回収した容器を粉砕、再生して材料を利用する再利用のリサイクルとがある。再使用のリサイクルにおいては、回収されたトナー容器を洗浄するとともに、再使用に耐え得るかを検査しなければならない。 
【０００４】
ところで、トナー容器の寸法において公差が最も厳しい箇所は内口径であり、規格範囲はかなりの小幅である。これは、トナー容器の内口径寸法が規格範囲よりも大きいと、キャップが外れ易くなってトナー漏れが生じる危険性があることと、規格範囲よりも小さいと、嵌めたキャップの着脱操作が円滑に行えないという問題が生じるためである。
トナー容器は使用によって排出口が損傷したり、種々の環境下で変形している可能性があるため、再使用のリサイクル時に内口径検査が当然行われている。
【０００５】
リサイクル品であってもトナー容器の内口径寸法の規格範囲は同様に小幅の厳しいものになっているため、範囲から外れることがある。特に、再使用のリサイクルのため回収した容器を保管した環境によって寸法変化を起した場合、大量のトナー容器が内口径寸法の規格範囲から外れることがある。
再使用のリサイクルできるトナー容器数が少ないと、再使用リサイクルの採算性が悪化するという問題があった。
【０００６】
この問題に対し、キャップ本体の周方向に複数の凸状の部分を形成することで、容器内口径がばらついてもトナー漏れやキャップの取り外しが不便になることを抑制でき、実質上内口径の規格範囲を広げられる、リサイクルに最適なトナー容器が提供されている（特許文献１参照）。
【０００７】
特許文献１に記載の技術により、リサイクルのために回収された容器の内口径の規格外れの確率は大幅に低減してきたが、それでも使用環境または回収時の保管環境が劣悪な場合は、規格外れが発生する可能性が残っている。このため、リサイクル工程において、再使用するトナー容器の検査は必須となっている。
【０００８】
ところで工場で生産される新品のトナー容器やキャップは、通常、成形機によるロット生産であるので、ロット内での寸法差が小さいことが予め確認されていれば、抜き取りによるサンプル検査にてロット全体を合格／不合格を判定することが一般的な検査方法となっている。これに対し、リサイクルされた容器は、一般的に、異なるロットの容器であることから、サンプル検査だけでは製品の品質を保証することは困難である。このため、サンプル検査ではなく、全数検査が要求される。
【０００９】
全数検査を行うためには、検査の自動化が求められるが、トナー容器へのキャップの嵌め合いを評価する装置は提案されていない。応用可能な技術としては、例えば、超音波モーター式昇降装置にフォースゲージを取り付け、 フォースゲージ先端に取り付けた部材を卵に押し付けて卵の殻強度を測定する方法が知られている（特許文献２参照）。この方法を応用して、キャップをトナー容器に押し付けたときの、押し込み強度を計測することが考えられる。
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−１０４９２６号公報
【特許文献２】特開平１０−６２３２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
リサイクルトナー容器の内口径及びキャップの外径寸法が、ともに寸法規格内であったとしても、規格幅の上限と下限との組み合わせでは、トナー漏れやキャップの取り外しがきつくなるという不具合が発生することがある。そこで、最終的に組み合わせる容器とキャップとの引き抜き強度および押し込み強度を測定して、この値が規定範囲内であるかを確認することにより、最終的な製品品質を保証することができる。しかしながら、ロット保証が事実上不可能なリサイクル工程において、内容物を充填後に、最終的に組み合わされる容器とキャップの嵌め合いを評価するために全数検査するのは、リサイクルの効率、及び採算性が悪化するという問題がある。
【００１２】
さらに、特許文献１に記載のトナー容器のキャップにおいては、例えば、キャップのつば部とトナー容器の天面が接触してしまうと、押し込み強度の測定値は急激に上昇してしまい、正確な計測とならないため、計測のタイミングを制御する必要がある。このような測定において、目視による計測では困難を極めるため、嵌め合い強度測定の自動化が必須である。
【００１３】
そこで、本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、容器のリサイクル工程において用いられ、内容物充填後、容器へのキャップの装着時に、容器とキャップとの嵌め合いを高精度に、かつ効率よく検査可能なキャップ装着装置、及びキャップ装着装置を用いたキャップ装着方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記課題を解決するために提供する本発明は、以下の通りである。
〔１〕  容器の口部を嵌め合いにより閉じるキャップを供給するキャップ供給部と、供給された前記キャップを把持するキャップ把持部と、該キャップ把持部を昇降させて前記容器に前記キャップを装着するキャップ昇降機構を備えたキャップ装着装置であって、
前記キャップ昇降機構と前記キャップ把持部との間に圧縮力測定装置を備え、該圧縮力測定装置は、嵌め合い強度及び引き抜き強度を測定可能であり、前記容器への前記キャップを装着する時に、前記キャップの嵌め合い強度を測定し、前記容器に装着された前記キャップを引き抜く時に、前記キャップの引き抜き強度を測定することを特徴とするキャップ装着装置。
〔２〕  前記キャップ昇降機構が、ステッピングモーターにより駆動され、前記キャップ把持部の停止位置及び動作速度を任意に設定可能であることを特徴とする前記〔１〕に記載のキャップ装着装置。
〔３〕  前記キャップ把持部で把持された前記キャップと、該キャップを装着する前記容器の天面との距離を計測する接触式変位センサーを備え、該接触式変位センサーからの出力が前記キャップ昇降機構を制御することを特徴とする前記〔１〕から〔２〕のいずれかに記載のキャップ装着装置。
〔４〕  前記キャップ把持部で把持された前記キャップと、該キャップを装着する前記容器の天面との距離を計測する非接触式変位センサーを備え、該非接触式変位センサーからの出力が前記キャップ昇降機構を制御することを特徴とする前記〔１〕から〔２〕のいずれかに記載のキャップ装着装置。
〔５〕  前記容器を昇降させる容器昇降機構と、前記容器の口部周辺と接触することにより前記容器の上昇を止めるストッパー部材とを備え、
前記容器がストッパー部材により止まった位置における容器天面の高さを基準として、前記キャップ昇降機構が前記キャップを装着し、前記圧縮力測定装置が前記キャップの嵌め合い強度を測定することを特徴とする前記〔１〕から〔２〕のいずれかに記載のキャップ装着装置。
〔６〕  前記キャップと前記容器とが接触した後、前記キャップのつば部と、前記容器の天面とが接触するまでの間に計測される圧縮力の最大値を、前記キャップの嵌め合い強度として測定することを特徴とすることを特徴とする前記〔１〕から〔５〕のいずれかに記載のキャップ装着装置。
〔７〕  警報部を備え、該警報部は、前記圧縮力測定装置が測定した嵌め合い強度及び引き抜き強度のいずれかが、あらかじめ設定された既定値の範囲外であったときに警報を発することを特徴とする前記〔１〕から〔６〕のいずれかに記載のキャップ装着装置。
〔８〕  操作スイッチとしてリセットスイッチを有し、前記警報部から警報が発せられたとき、前記リセットスイッチからの入力を受けることにより、装置の動作が一時停止し、次いで前記キャップ昇降機構が上昇し、前記キャップが前記容器から引き抜かれることを特徴とする前記〔７〕に記載のキャップ装着装置。
〔９〕  容器口部にキャップを装着する方法であって、前記〔１〕から〔８〕のいずれかに記載のキャップ装着装置を用いて、前記キャップの嵌め合い強度を測定しながら前記キャップを前記容器に装着した後、前記キャップの引き抜き強度を測定しながら前記キャップを前記容器から引き抜き、次いで前記キャップを前記容器に装着することを特徴とするキャップ装着方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、容器のリサイクル工程において、内容物充填後、容器へのキャップの装着時に、容器とキャップとの嵌め合いを高精度に、かつ効率よく検査可能なキャップ装着装置、及びキャップ装着方法を提供することができる。
【００１６】
本発明の効果として、請求項１の発明によれば、容器の口部を嵌め合いにより閉じるキャップを供給するキャップ供給部と、供給された前記キャップを把持するキャップ把持部と、該キャップ把持部を昇降させて前記容器に前記キャップを装着するキャップ昇降機構を備えたキャップ装着装置であって、
前記キャップ昇降機構と前記キャップ把持部との間に圧縮力測定装置を備え、該圧縮力測定装置は、嵌め合い強度及び引き抜き強度を測定可能であり、前記容器への前記キャップを装着する時に、前記キャップの嵌め合い強度を測定し、前記容器に装着された前記キャップを引き抜く時に、前記キャップの引き抜き強度を測定するキャップ装着装置としたので、容器にキャップを装着する際、容器全数に対して嵌めあい強度及び引き抜き強度を効率的に計測することができ、全数保証が可能となる。
請求項２の発明によれば、請求項１に記載のキャップ装着装置において、前記キャップ昇降機構が、ステッピングモーターにより駆動され、停止位置及び動作速度が任意に設定可能であるとしたので、リサイクル回収された容器のような、ロットが一定でない容器に対してのキャップ嵌め合い強度の全数保証が可能となる。
請求項３の発明によれば、請求項１から２のいずれかに記載のキャップ装着装置において、前記キャップ把持部で把持された前記キャップと、該キャップを装着する前記容器の天面との距離を計測する接触式変位センサーを備え、該接触式変位センサーからの出力が前記キャップ昇降機構を制御するので、接触式変位センサーにより容器位置を正確に計測でき、容器天面とキャップつば部とが接触する手前でキャップ昇降を停止させる事ができるため、正確な嵌め合い強度の計測が可能となる。
請求項４の発明によれば、請求項１から２のいずれかに記載のキャップ装着装置において、前記キャップ把持部で把持された前記キャップと、該キャップを装着する前記容器の天面との距離を計測する非接触式変位センサーを備え、該非接触式変位センサーからの出力が前記キャップ昇降機構を制御するので、軟質な容器においても、容器位置を正確に計測でき、容器天面とキャップつば部とが接触する手前でキャップ昇降を停止させる事ができるため、正確な嵌め合い強度の計測が可能となる。
請求項５の発明によれば、請求項１から２のいずれかに記載のキャップ装着装置において、前記容器を昇降させる容器昇降機構と、前記容器の口部周辺と接触することにより前記容器の上昇を止めるストッパー部材とを備え、前記容器がストッパー部材により止まった位置における容器天面の高さを基準として、前記キャップ昇降機構が前記キャップを装着し、前記圧縮力測定装置が前記キャップの嵌め合い強度を測定するため、センサー等の容器高さ検出手段を用いなくとも、容器口部高さを一定な高さに位置決めすることが可能となる。
請求項６の発明によれば、請求項１から５のいずれかに記載のキャップ装着装置において、前記キャップと前記容器とが接触した後、前記キャップのつば部と、前記容器の天面とが接触するまでの間に計測される圧縮力の最大値を、前記キャップの嵌め合い強度として測定するため、より正確な計測が可能となる。
請求項７の発明によれば、請求項１から６のいずれかに記載のキャップ装着装置において、警報部を備え、該警報部は、前記圧縮力測定装置が測定した嵌め合い強度及び引き抜き強度のいずれかが、あらかじめ設定された既定値の範囲外であったときに警報を発するため、該警報によって作業者に規格範囲外品を検出したことを知らしめることができ、規格範囲外品の市場への流出を未然に防止することが可能になる。
請求項８の発明によれば、請求項７に記載のキャップ装着装置において、操作スイッチとしてリセットスイッチを有し、前記警報部から警報が発せられたとき、前記リセットスイッチからの入力を受けることにより、装置の動作が一時停止し、次いで前記キャップ昇降機構が上昇し、前記キャップが前記容器から引き抜かれるため、容器及びキャップの交換が円滑にでき、処理能力を向上することができる上、規格範囲外となった容器を装置から取り外した後に、人為的ミスにより後工程に流してしまうことを未然に防止することができ、品質保証をより確実に行うことが可能となる。
請求項９の発明によれば、容器口部にキャップを装着する方法であって、請求項１から８のいずれかに記載のキャップ装着装置を用いて、前記キャップの嵌め合い強度を測定しながら前記キャップを前記容器に装着した後、前記キャップの引き抜き強度を測定しながら前記キャップを前記容器から引き抜き、次いで前記キャップを前記容器に装着するキャップ装着方法であるため、キャップを装着する容器全数に対して、嵌め合い強度及び引き抜き強度の計測が可能となり、リサイクル回収された容器のような、ロットが一定でない容器に対してのキャップ嵌め合い強度及び引き抜き強度の全数保証が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明に係るキャップ装着装置について図面を参照して説明し、あわせて本発明に係るキャップ装着方法についても説明する。
図１は、本発明に係るキャップ装着装置の一実施の形態における構成を示す側面図であり、図２は、本発明に係るキャップ装着装置の一実施の形態における構成を示す正面図である。また、図３は本発明に係るキャップ装着装置のブロック図である。
【００１８】
図１及び図２に示すように、本発明のキャップ装着装置は、基台１に立設した支持ベース２に昇降可能に設置された圧縮力測定装置（以下、「フォースゲージ」ともいう）３を昇降させ、基台１上にセットされた容器１６に、キャップ供給機構（以下、「キャップ供給部」ともいう）１０より供給されたキャップ１７を装着する装置である。装着する時の嵌め合い強度を、フォースゲージ３のピーク検出信号により計測すると共に、容器１６にキャップ１７を挿入して装着する。また、供給された前記キャップを把持するキャップ把持部４と、該キャップ把持部（以下、「チャック」ともいう）４を昇降させて前記容器１６に前記キャップ１７を装着するキャップ昇降機構５を備えている。
【００１９】
支持ベース２は、フォースゲージ３を昇降させる為に、キャップ昇降機構５、及びキャップ昇降機構５に設置されたキャップ昇降ベース６で構成されている。
キャップ昇降機構５は、ステッピングモーターとボールネジにより構成されている。昇降ベース６には、フォースゲージ３と、接触式変位センサー１１が設置されている。フォースゲージ３には、キャップ１７を把持し、容器１６にキャップ１７を装着する為のキャップ把持部４が具備されている。
【００２０】
さらに、キャップ昇降機構５は、ステッピングモーターの駆動制御を行うドライバー部１２と、ドライバー部１２に駆動信号を出力してステッピングモーターを駆動する制御部１５からなる。制御部１５は、任意に設定した停止位置及び昇降速度に応じて、キャップ昇降機構５を制御することができる。
【００２１】
フォースゲージ３は、嵌め合い強度（圧縮力）及び引き抜き強度（引張り力）を計測することができる。本発明のキャップ装着装置を用いたキャップ装着方法は、容器１６にキャップ１７を挿入する時の嵌め合い強度を計測後、キャップ昇降機構５によりフォースゲージ３を上昇させ、容器１６からキャップ１７を引抜く時の引き抜き強度をフォースゲージ３のピーク検出信号により計測し、引き抜き強度の計測後、再度キャップ昇降機構５によりフォースゲージ３を下降させ、容器１６にキャップ１７を挿入し装着する。
本発明のキャップ装着装置は、容器１６にキャップ１７を挿入する時の嵌め合い強度及び、容器１６からキャップ１７を引抜く時の引き抜き強度の両方を計測することができる。
キャップの嵌め合い強度は、容器１６の天面とキャップ１７のつば部とが接触するまでの間に計測される圧縮力の最大値として測定することが好ましい。
【００２２】
容器１６にキャップ１７を挿入する時の嵌め合い強度の計測において、容器１６の天面に、キャップ１７のつば部が接触した場合は、正確な嵌め合い強度が計測できない為、容器１６の天面とキャップ１７のつば部とが接触する手前で昇降動作を停止する必要がある。
【００２３】
例えば、キャップ昇降ベース６に具備された接触式変位センサー１１が、容器１６口部周辺に接触した時の信号に基づいて駆動信号をＯＦＦとし、昇降機構５を停止させる事により、容器１６天面とキャップ１７つば部とが接触する手前の任意の位置（通常は０.５ｍｍから１.０ｍｍの範囲）で停止させることができる。この制御により、熱的な影響によって高さ方向のバラツキが生じているリサイクルで回収された容器１６に対しても、正確な嵌め合い強度の計測が可能となる。接触式変位センサー１１の代わりに、非接触式変位センサー（図示せず）を用いた場合においても、同様な効果を得ることができ、リサイクル回収され、ロットが一定でない容器に対してのキャップ嵌め合い強度の全数保証が可能となる。なお、本発明のキャップ装着装置における変位センサーとしては、容器とキャップとの相対的な距離の計測を目的とするものであればよく、例えば、レーザー式測距センサーなどを用いることもできる。
【００２４】
また、容器保持治具９の下部に具備された容器昇降機構８により、容器１６が上昇し、支持ベース２に具備されたストッパー部材７に容器１６の口部周辺が押し付けられ、容器１６の口部高さを一定な高さに位置決めすることにより、熱的な影響により高さ方向のバラツキが生じているリサイクルで回収された容器１６でも正確な嵌め合い強度及び引き抜き強度の計測が可能となる。容器昇降機構８はエアーシリンダー等で構成されている。
【００２５】
本発明のキャップ装着装置は、容器１６にキャップ１７を挿入する時の嵌め合い強度及び、容器１６からキャップ１７を引抜く時の引き抜き強度を計測する場合、フォースゲージ３からのピーク値信号が、制御部１５に予め設定してある嵌め合い強度及び引き抜き強度の少なくともいずれか一方の規格範囲を外れた場合に、制御部１５からの警報信号に基づき、警報部１４から警報を発するように構成されている。
【００２６】
また、本発明のキャップ装着装置は、制御部１５からの警報信号に基づき、警報部１４から警報を発するとともに、昇降機構５を一時停止させた後、操作スイッチ１３のリセットスイッチからの入力により警報をリセットし、キャップ昇降機構５が再度上昇することにより容器１６からキャップ１７を引抜いて動作完了するように構成されている。
【００２７】
なお、これまで本発明を図面に示した実施形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係るキャップ装着装置の一実施の形態における構成を示す側面図である。
【図２】本発明に係るキャップ装着装置の一実施の形態における構成を示す正面図である。
【図３】本発明に係るキャップ装着装置のブロック図の一例である。
【符号の説明】
【００２９】
１  基台
２  支持ベース
３  フォースゲージ（圧縮力測定装置）
４  チャック（キャップ把持部）
５  キャップ昇降機構
６  キャップ昇降ベース
７  ストッパー部材
８  容器昇降機構
９  容器保持冶具
１０  キャップ供給機構（キャップ供給部）
１１  接触式変位センサー
１２  ドライバー部
１３  操作スイッチ
１４  警報部
１５  制御部
１６  容器
１７  キャップ
【図１】
2010120654.tif 000003
【図２】
2010120654.tif 000004
【図３】
2010120654.tif 000005