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DISPOSITIFS D'OUVERTURE DE RÉCIPIENTS PAR PATTE DE
TRACTION GRAVÉE AU LASER ET PROCÉDÉS DE FABRICATION DE
CES DISPOSITIFS
ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION 1. Domaine de l'invention
La présente demande concerne des dispositifs d'ouverture de récipient et des procédés de fabrication de ces' dispositifs. Plus particulièrement, la présente invention concerne des pattes de tractions gravées par laser et des procédés de fabrication de ces pattes de tractions.
2. Description de la technique concernée
Les dispositifs d'ouverture de récipients par patte de traction ne sont pas utilisés par l'industrie des aliments et des boissons dans un but d'amélioration de l'emballage, d'identification de la marque, de promotion ou d'information. La plupart des modèles existants de patte de traction servent uniquement à permettre à un utilisateur d'ouvrir le récipient. Au cours des récentes années, l'industrie s'est dirigée vers une configuration ouverte en forme d'anneau pour les pattes de tractions. Voir le modèle breveté US 289 017 et les brevets US 4 465 204 et 4 530 631.
Ces pattes sont préférées non seulement parce qu'elles présentent une ouverture permettant de recevoir le doigt de l'utilisateur (ce qui aide l'opération d'ouverture) mais également parce qu'elles permettent à l'industrie d'utiliser moins de matière dans la production des pattes. Cependant, les pattes en forme d'anneau se sont avérées inefficaces pour y apporter des marques distinctives (qu'elles soient produites par impression à jet d'encre, estampage, gravure mécanique ou autrement) à cause de la superficie limitée de la patte.
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Pour surmonter le problème de superficie, certains artisans de la technique antérieure ont tenté de placer des pièces promotionnelles dans le trou du doigt des pattes de la technique antérieure, mais n'ont eu qu'un succès limité à cause de la dépense associée et de la lenteur de ces opérations de bouchage. Voir les brevets US 3 958 354 et 5 191 695.
D'autres artisans ont tenté d'utiliser une configuration fermée de patte pour fournir une superficie supplémentaire permettant d'y apporter des matériaux promotionnels ou décoratifs. Voir le brevet US 4 463 179. La technique antérieure enseigne que des pattes à extrémité fermée peuvent recevoir une impression d'encre pour placer des marques distinctives sur la patte, et désigne une imprimante à jet d'encre chargée d'une encre compatible avec le métal comme opération. Voir le brevet australien 81794/94. Ainsi qu'on l'a noté, l'impression sur une surface métallique nécessite des encres compatibles avec le métal et ces encres sont des encres à base de solvant. Cependant, il est impossible d'utiliser ces encres avec une imprimante à jet d'encre.
La chaleur intrinsèque et les commandes électriques de l'imprimante à jet d'encre provoquent une,instabilité et une combustion des encres et entraînent la destruction de l'équipement.
Pour ces encres à base de solvant, il est possible d'utiliser des pulvérisateurs d'encre sous pression, mais le procédé est à la fois imprévisible et non permanent (voir figures 3A et 3B). Les encres à base de solvant ont un faible coefficient de friction et sont aisément déplacées par des micro-courants d'air pendant leur dépôt, et se déplacent également aisément une fois qu'elles sont appliquées sur le matériau métallique.
L'inaptitude à produire de manière répétée la même image nette sur un petit matériau est intrinsèque à l'opération de pulvérisation d'encre.
De plus, par leur nature même, les encres à base de solvant sont aisément enlevées de la plupart des matériaux par les solvants habituels. En association à ce fait, des contrefacteurs pourraient aisément enlever d'une patte de traction une quelconque marque distinctive associée à un concours et la remplacer par leur propre marque distinctive à l'encre ; cela rendrait ces concours impraticables pour des pattes imprimées par pulvérisation d'encre.
Par conséquent, l'impression par jet d'encre utilisant des encres à base de solvant est techniquement impossible et l'impression par pulvérisation d'encre s'est avérée non seulement logistiquement et techniquement
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prohibitive, mais également indûment coûteuse et d'utilité limitée.
Ainsi qu'on le remarque dans le brevet australien 81794/94, il est également peu pratique d'envisager tout autre procédé d'impression utilisant des encres ou des peintures pour la patte ou pour l'extrémité du récipient. Si on les applique avant la formation de la patte ou extrémité du récipient, ils subissent une rupture par fissuration ou pelage, et subissent une déformation de l'image pendant l'opération ultérieure de mise en forme. Les mêmes encres ou peintures ne pourraient être appliquées après l'opération de mise en forme, parce que tant la patte du récipient que son extrémité constituent des surfaces profilées et ne peuvent être imprimées autrement que par une opération de pulvérisation d'encre, qui est sujette aux graves limitations mentionnées plus haut.
Ce qui précède souligne les problèmes associés aux pattes classiques de la technique antérieure et aux procédés de décoration de ces pattes. En outre, ce qui précède met en évidence le besoin, présent depuis longtemps mais toujours non résolu dans la technique, de disposer d'un moyen efficace et économique de production de dispositifs d'ouverture de récipient présentant des marques distinctives à haute définition et permanentes dans un but d'information, de promotion ou de décoration.
RESUME DE L'INVENTION
La présente invention surmonte les problèmes pratiques décrits plus haut et offre également de nouveaux avantages. La présente invention est basée sur la découverte que la gravure au laser des pattes de tractions jusque sur une profondeur qui enlève une partie du matériau de la patte fournit une marque distinctive solide à haute définition qui est étonnamment résistant aux tentatives de contrefaçon et permanent.
Pour surmonter les déficiences de la technique antérieure mentionnées plus haut, la demanderesse a précédemment divulgué un procédé pour fournir un matériau de patte revêtu, sur lequel une marque distinctive décorative, promotionnelle ou informative est gravée au laser. Par exemple, les demandes antérieures de la demanderesse : demande US numéro de série 08/917 516 déposée le 26 août 1997 et demande US numéro de série 09/061 227 déposée le 17 avril 1998, qui sont incorporées ici à titre de référence dans leur entièreté, divulguent la gravure au laser de
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pattes de tractions pour y apporter une marque distinctive de haute définition et de haute clarté.
Les demandes antérieures de la demanderesse mettent en évidence des modes de réalisation alors préférés par la demanderesse, dans lesquels des parties d'une ou plusieurs couches de revêtement de patte de traction étaient sélectivement enlevées pour former une marque distinctive sur ladite patte de traction. Selon l'invention, on fournit une patte de traction qui présente un enlèvement sélectif non seulement de la ou des couches de revêtement mais également d'une portion du matériau lui-même. Selon le procédé de gravure au laser d'une patte de traction revêtue actuellement préférée par la demanderesse, au moins une partie de la marque distinctive voulue peut être gravée de manière permanente sur le matériau lui-même en empêchant ainsi la contrefaçon ou une défiguration aisée de la marque distinctive sur la patte de traction.
En outre, selon l'invention, l'enlèvement au laser d'une partie du matériau permet de graver une patte de traction non revêtue pour créer une image visuellement contrastée, grâce à la sublimation 'et à l'oxydation du matériau. Egalement, selon un aspect associé de l'invention, l'enlèvement au laser de la surface du matériau jusque sur une profondeur spécifiée permet de créer sur le matériau un relief physique, grâce auquel la marque distinctive est non seulement visible mais peut également être détectée au toucher. Par exemple, selon l'invention, on peut graver dans la patte des lettres en langue braille qui identifient le contenu du récipient.
Selon l'invention, et ainsi qu'un homme du métier normalement expérimenté dans la technique armé de la description de la demanderesse pourra l'apprécier, le matériau peut être enlevé ou gravé à toute profondeur voulue.
Selon un aspect de l'invention, on fournit un dispositif d'ouverture de récipient par patte de traction présentant un matériel informatif, promotionnel ou décoratif gravé par laser dans la surface du matériau de la patte de traction. Selon un autre aspect de l'invention, on fournit un dispositif d'ouverture de récipient par patte de traction doté d'au moins une couche de revêtement essentiellement permanente et de matériel informatif, promotionnel ou décoratif, ledit matériel étant formé par l'enlèvement sélectif au laser d'au moins une partie de ladite couche de revêtement et d'une
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partie dudit matériau.
Selon un autre aspect de la présente invention, on fournit des procédés pour fabriquer les dispositifs d'ouverture de récipient par patte de traction mentionnés plus haut sur lesquels des marques distinctives sont gravées au laser.
Les pattes de tractions selon la présente invention peuvent être réalisées en tout matériau approprié qui est capable de fonctionner comme patte de traction pour un récipient, y compris l'aluminium, l'acier, le plastique, d'autres métaux et/ou tout autre matériau naturel, synthétique, composite ou approprié. La sélection des matériaux appropriés est largement à la portée des capacités d'un homme du métier normalement expérimenté. Les pattes peuvent également comprendre une ouverture en forme d'anneau permettant de recevoir le doigt d'un utilisateur. La structure de patte de traction appropriée selon l'invention est largement à la portée d'un homme du métier normalement expérimenté dans la technique. L'invention ne doit pas être comprise comme étant limitée par la forme, la taille ou le matériau de la patte de traction.
Selon un mode de réalisation actuellement préféré, on fournit une patte de traction comprenant un alliage d'aluminium dans lequel ladite patte est mise en contact avec l'émission d'un dispositif optique capable d'enlever la surface de ladite patte de telle sorte que la surface de ladite patte soit gravée de manière permanente. Le gravure peut présenter toute profondeur voulue. Des profondeurs préférables sont comprises entre 5 et 50 micromètres, et de manière plus préférable entre 15 et 30 micromètres.
Selon un autre mode de réalisation actuellement préféré, on fournit une patte de traction recouverte par une couche de revêtement, ladite patte de traction ayant des marques distinctives créées sur elle par enlèvement au laser d'une partie de ladite couche de revêtement pour révéler au moins une partie dudit matériau, qui est alors enlevé sélectivement par le laser sur une profondeur appropriée quelconque. Selon encore un autre mode de réalisation actuellement préféré, on fournit une patte de traction présentant sur elle plusieurs couches de revêtement.
Selon cet aspect de l'invention, une image multicolore est créée sur la patte de traction selon l'invention, ladite image étant créée par l'enlèvement sélectif (par enlèvement sélectif au laser) desdites couches de revêtement et de la surface dudit matériau de
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telle sorte qu'au moins une partie de ladite image soit gravée de manière permanente dans ledit matériau, jusque sur une profondeur voulue.
Des revêtements appropriés pour des pattes de tractions selon l'invention comprennent tout revêtement apte à être enlevé sélectivement par gravure au laser. Selon un autre aspect de l'invention, les revêtements utilisés sur un matériau doivent présenter une plus forte tendance à être enlevés par laser par sublimation ou autrement que la surface du matériau.
Ainsi, l'opérateur d'un appareil de gravure au laser selon l'invention peut enlever les revêtements sans affecter de manière non intentionnelle la surface de la patte de traction.
Des revêtements représentatifs comprennent ceux aisément accessibles à l'homme du métier normalement expérimenté dans la technique. Par exemple, Alcoa fournit du matériau de patte doté de revêtements appropriés fournis par Valspar, Dexter, BASF et de nombreux autres. Le type de revêtement n'est pas limité à un revêtement d'époxy, de vinyle ou à un autre revêtement organique. Il peut être préférable d'utiliser un revêtement qui contraste avec le matériau sous-jaceht qui peut être en aluminium, en d'autres matériaux, ou une autre couche de revêtement. De plus, plusieurs couches de revêtement contrastées peuvent être utilisées de telle sorte qu'un enlèvement sélectif de parties des couches puisse révéler un motif multicolore.
La présente invention ne doit pas être comprise comme étant limitée par le nombre ou la couleur des revêtements fournis ni par le matériau sur lequel la marque distinctive doit être appliqué.
La présente invention n'est pas davantage limitée par le procédé de gravure au laser utilisé pour décorer les pattes de tractions selon l'invention.
Ainsi que le remarquera un homme du métier normalement expérimenté dans la technique, il existe une variété de procédés de création d'images sur un matériau par l'intermédiaire d'un laser. Tous ces procédés sont également compris comme étant inclus dans la portée de l'invention.
Un procédé actuellement préféré pour graver au laser un dessin sur une patte de traction est la gravure au laser assistée par ordinateur. Selon ce procédé, un dessin est gravé au laser dans un matériau à l'aide d'un ordinateur et de périphériques d'ordinateur, le dispositif de gravure au laser étant commandé par un programme informatique qui commande l'orientation et le parcours du faisceau laser pour créer un motif d'enlèvement. Tout
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dispositif laser convenant pour la gravure au laser assistée par ordinateur peut être utilisé selon l'invention. La pièce, dans ce cas une patte de traction, comprend de préférence une surface sur laquelle une seule couche ou plusieurs couches de matériau de revêtement, par exemple une peinture oxydable ou une peinture organique, ont été appliquées.
Selon la présente invention, un procédé actuellement préféré est exécuté par les étapes suivantes : un dessin est introduit dans la mémoire d'un ordinateur en utilisant un scanner ou un autre dispositif d'introduction ; le dessin est alors mis à l'échelle à la taille désirée ; l'intensité du faisceau laser est sélectionnée de telle sorte que la ou les couches voulues de matière soient enlevées jusque sur une profondeur spécifique ; et le programme de commande est amené à diriger le faisceau laser pour enlever par gravure des parties appropriées de la ou des couches des matériaux à enlever, en exposant ainsi et/ou en gravant la surface sous-jacente ou le revêtement sous-jacent pour former l'image voulue.
Selon ce procédé, on peut former des dessins à plusieurs couleurs ou à plusieurs couches en programmant le faisceau laser pour qu'il enlève des parties et des profondeurs différentes dans chaque couche pour créer un dessin en plusieurs couleurs ou en plusieurs couches.
Selon cet aspect de l'invention, un mode de réalisation actuellement préféré recourt à l'utilisation d'un marqueur laser yttrium-aluminium-grenat ("YAG"). L'opération de marquage par YAG s'effectue en guidant le faisceau laser à l'aide d'une paire de galvanomètres X et Y qui sont commandés par le logiciel et des interfaces matérielles. Selon ce mode de réalisation de l'invention, des marques distinctives sont inscrites sur le matériau avec une résolution et une clarté extrêmement fine, en fournissant ainsi un contraste et une résolution saisissants par rapport aux matériaux imprimés à l'encre de la technique antérieure.
Un autre procédé actuellement préféré pour la gravure au laser d'un dessin sur une patte de traction est la gravure au masque. Dans ce procédé, on peut utiliser des lasers au CO ou d'autres dispositifs lasers similaires à pompage optique et à haut gain qui conviennent pour le marquage au laser.
Les lasers au CO2 et similaires peuvent utiliser un masque ou un pochoir en vue de la gravure. Selon cet aspect de l'invention, un mode de réalisation actuellement préféré envisage l'utilisation d'un dispositif laser dans lequel un
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masque définissant un motif voulu est placé dans la cavité optique du laser.
La puissance ou l'énergie de sortie quittant le laser doit être suffisante pour apporter des altérations physiques aux surfaces de telle sorte que le motif voulu sortant du masque soit gravé dans la surface du matériau mise en contact avec la sortie du dispositif laser. En variante, la structure de masque peut être disposée entre la sortie du dispositif laser et la surface du matériau en un point quelconque du parcours de sortie. Par conséquent, un homme du métier normalement expérimenté dans la technique remarquera que différentes configurations dans lesquelles le masque ou pochoir est disposé entre la source laser et la surface du matériau sont incluses dans la portée de l'invention.
Ainsi qu'un homme du métier normalement expérimenté dans la technique le remarquera, des structures de masque appropriées comprennent celles dans lesquelles des parties sont découpées pour définir le motif voulu à graver sur le matériau. En outre, un homme du métier normalement expérimenté dans la technique remarquera que des motifs équivalents peuvent être formés en fournissant des masques présentant des parties qui sont simplement transparentes pour la longueur d'onde particulière de la lumière laser utilisée. Par conséquent, le terme de "parties découpées" est destiné à inclure tout moyen équivalent de définition de motifs sur le masque, de telle sorte que le motif puisse être gravé dans la surface du matériau sur lequel on travaille.
En général, on utilise des structures de masque avec des lasers lorsque l'on souhaite un motif présentant une profondeur uniforme. Les structures de masque ne sont pas aussi susceptibles de modifier l'intensité ou la profondeur de différentes parties de la marque distinctive à créer sur un matériau. Cependant, ainsi que le remarquera un homme du métier normalement expérimenté dans la technique, on peut utiliser des dispositifs à plusieurs masques et/ou à plusieurs lasers pour créer des marques distinctives présentant différentes profondeurs d'enlèvement ou plusieurs couches à enlever sélectivement.
Un mode de réalisation actuellement préféré recourt à un seul masque et à une seule couche, une patte de traction revêtue étant gravée suivant le motif du masque à travers la couche de revêtement et dans le matériau jusque sur une profondeur pouvant atteindre 30 micromètres. Un tel mode de réalisation permet de graver
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rapidement de nombreuses pattes à des vitesses de production. Par conséquent, la gravure au laser au CO2 convient fondamentalement pour créer des marques distinctives sur des pattes de tractions qui présentent une seule couche de revêtement ou qui n'ont pas de couche de revêtement du tout.
Cependant, ainsi que le remarquera un homme du métier normalement expérimenté dans la technique, des postes de gravure au laser du type pour chaîne de montage peuvent être installés le long de la ligne de production de telle sorte que lorsqu'un matériau traverse chaque poste, une partie différente de la marque distinctive est rapidement gravée au laser dans le matériau.
L'invention décrite et revendiquée ici pourra être comprise par un homme du métier normalement expérimenté dans la technique à l'aide de la description et des dessins qui suivent. Les aspects et caractéristiques de l'invention que l'on pense être nouveaux et d'autres éléments caractéristiques de l'invention sont présentés en détail dans les revendications annexées. Sauf indication contraire, les dessins servent uniquement un but d'illustration et ne sont pas dessinés à l'échelle. Les dessins ne sont pas destinés à limiter la portée de l'invention. La divulgation qui suit vise un homme du métier normalement expérimenté dans la technique et présuppose que les aspects de l'invention normalement à la portée d'un homme du métier normalement expérimenté sont compris et entendus.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La figure 1 montre une vue depuis le haut du sommet d'une canette en aluminium selon un mode de réalisation de l'invention ; la figure 2A montre un matériau présentant sur lui une couche de revêtement et un dessin gravé au laser selon un mode de réalisation de l'invention ; la figure 2B montre un matériau présentant plusieurs couches et sur lequel est gravé un dessin en plusieurs couches selon un mode de réalisation de l'invention ; les figures 3A-B sont des microphotographies d'une canette en aluminium imprimée par pulvérisation d'encre selon la technique antérieure ;
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les figures 4A-B sont des microphotographies d'un matériau d'aluminium revêtu, gravé au laser selon un mode de réalisation de l'invention ;
les figures 5A-C sont des microphotographies d'une surface d'un matériau en aluminium gravé au laser selon un mode de réalisation de l'invention ; la figure 6 est une vue depuis le haut d'un appareil de fabrication de pattes de tractions gravées au laser selon un mode de réalisation de l'invention ; la figure 7 est une vue depuis le haut d'une variante d'appareil pour la fabrication de pattes de tractions gravées au laser selon un autre mode de réalisation de l'invention, et la figure 8 est une vue depuis le haut d'une autre variante d'appareil pour fabriquer des pattes de tractions gravées au laser selon un autre mode de réalisation de l'invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DES MODES DE REALISATION PREFERES
La figure 1 représente un nouveau dispositif d'ouverture de récipient gravé au laser selon la présente invention. Tel qu'on l'a décrit dans la figure 1, un sommet 120 d'une cannette en aluminium représentative ou un autre sommet de récipient est prévu pour recevoir un dispositif d'ouverture de récipient. Des sommets de cannette ou couvercle de récipient sont typiquement configurés en une forme voulue pour recevoir un dispositif d'ouverture de récipient et pour être attachés à un corps de récipient dans une presse de transformation (non représentée). Pendant l'opération de formation du sommet de la cannette, différentes bulles et déformations connues sous le terme de "reliefs" sont imprimées dans le sommet de la cannette pour en renforcer la solidité.
Le sommet de cannette de la figure 1 montre des reliefs anti-déformations typiques 121 produits dans la presse de transformation. Un relief supplémentaire 126 est également représenté dans la figure 1. Le sommet de la cannette comprend également une rainure 122 d'ouverture du sommet permettant à l'utilisateur d'ouvrir le récipient, et une bordure supérieure 123 pour permettre de fixer le sommet à un corps de récipient approprié. D'autres déformations 127 peuvent également être présentes dans le panneau rainuré 128 pour aider à accéder au contenu du
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récipient. De préférence, dans le parcours de la rainure 122 d'ouverture du sommet entourant le panneau 128, il existe une interruption (non représentée), de telle sorte que le panneau 128 reste attaché au sommet 120 de la cannette après ouverture.
Pour aider l'ouverture du récipient par un utilisateur, une patte de traction 124 est prévue pour être actionnée par l'utilisateur. Ainsi que le remarquera un homme du métier normalement expérimenté dans la technique, les pattes de tractions sont typiquement formées dans une presse de transformation à partir d'une mince feuille d'un matériau de patte. Dans une presse de transformation, différents poinçons de découpe et d'estampage travaillent sur la feuille du matériau de patte pour former une feuille de pattes de tractions qui peuvent être enlevées de la feuille et fixées sur le sommet d'un récipient. Par exemple, ainsi qu'on l'a décrit dans la figure 1, une patte 124 peut être rivetée ou fixée sur un relief 125 prévu dans le sommet de la cannette, par une action de refrappe de la presse de transformation.
Ainsi qu'on l'a décrit dans la figure 1, une patte' de traction typique actuelle comprend une partie de saisie 129 et une partie de nez 130. La partie de saisie 129 peut être relevée pour forcer la partie donnée 130 à entrer en contact intime avec le panneau rainuré 128. Lorsque la pression de la partie de nez 130 contre le panneau rainuré 128 est suffisante, la rainure d'ouverture 122 se déchire et le panneau 128 peut être rabattu vers le bas pour donner accès au contenu du récipient. De préférence, une interruption (non représentée) de la rainure d'ouverture 122 empêche que le panneau 128 se détache du sommet 120 de la cannette et tombe dans le récipient.
Ainsi qu'on l'a montré dans la figure 1, une fente 131 peut être avantageusement prévue dans la patte de traction 124 pour faciliter son action de levier, le bouton fixe 125 servant de point d'appui. Ainsi que le remarquera un homme du métier normalement expérimenté dans la technique, pratiquement tout type de patte, de toute taille, forme ou configuration, peut convenir pour être utilisé dans la présente invention.
Selon le mode de réalisation décrit dans la figure 1, la partie de saisie est de préférence configurée de manière à ne pas comporter d'ouverture permettant de recevoir le doigt d'un utilisateur, mais est plutôt configurée en "patte fermée". Une telle configuration en patte fermée fournit une surface
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supplémentaire sur laquelle on peut appliquer un matériau promotionnel, informatif ou décoratif. Par exemple, la patte de traction de la figure 1 présente une décoration 132 représentée par le logo "prix".
Selon l'invention, la décoration 132 est gravée au laser dans la surface du matériau de la patte de traction. Le terme de "gravure au laser' est destiné à désigner le procédé par lequel une partie sélectionnée d'un matériau est enlevé par contact avec un faisceau laser pour former un motif voulu de profondeur désirée par sublimation, évaporation, combustion, oxydation ou autre traitement du ou des matériaux en contact. Ainsi, par exemple comme décrit dans le mode de réalisation de la figure 1, le logo "prix" et la bordure entourant le logo sont de préférence le résultat du contact de la surface de la patte de traction avec le faisceau d'un laser, de telle manière que la surface de contact est enlevée sur une profondeur prédéterminée, suivant un motif prédéterminé.
Dans le cas d'un matériau actuellement préféré, une patte de traction en aluminium, ces zones enlevées permettent d'obtenir de manière assez inattendue des images présentant un contraste visuel remarquable grâce à' l'oxydation et à la sublimation du matériau. En d'autres termes, les zones enlevées présentent une teinte et/ou une couleur étonnamment différente de celle des zones non traitées. Un tel fort contraste visuel coloré ne peut être obtenu par gravure mécanique, estampage ou gravure chimique de pattes de tractions en aluminium. En outre, ainsi que le remarquera un homme du métier normalement expérimenté dans la technique, la gravure au laser permet de créer sur des matériaux des images présentant presque n'importe quelle résolution ; perceptibles visuellement ou autrement.
Cette résolution peut ne même pas être obtenue de manière fiable par les procédés de la technique antérieure.
Le contraste visuel que l'on peut obtenir par les techniques de gravure au laser peut également être utilisé pour fournir des matériaux informatifs, promotionnels ou décoratifs sur d'autres parties du récipient. Par exemple, ainsi qu'on l'a décrit dans la figure 1, la décoration 133 de la cannette "marque" est gravée directement dans le sommet 120 de la cannette. De telles décorations de cannette sont de préférence créées sur des sommets de cannette qui présentent un revêtement coloré ou pigmenté dans l'aluminium (ou autre matériau) du sommet, parce que le contraste visuel et
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la netteté frappante intrinsèque à l'opération de gravure par laser sont encore plus frappants.
En outre, des pattes de tractions gravées par laser selon l'invention sont de préférence gravées sur une profondeur prédéterminée, grâce à quoi un relief physique détectable au toucher est créé sur la patte de traction.
Dans un mode de réalisation actuellement préféré, dans lequel le matériau à graver est un dispositif d'ouverture de récipient par patte de traction en aluminium pour cannette de boisson en aluminium, la gravure s'effectue de préférence sur une profondeur d'environ 5 micromètres à 50 micromètres, et de manière plus préférable d'environ 15 micromètres à environ 30 micromètres.
Ainsi que le remarquera un homme du métier normalement expérimenté dans la technique, le contrôle de la profondeur sur laquelle un laser grave la surface d'un matériau dépend de plusieurs facteurs et peut être contrôlé par leur manipulation. Par exemple, le type, la puissance et la durée du contact du dispositif laser permettent tous à l'utilisateur d'agir sur la profondeur de la gravure. Ainsi, par exemple, le type de matériau, de revêtement, permet à l'utilisateur de prédéterminer la profondeur de gravure par essais et erreurs ou autrement.
En outre, ainsi que le remarquera un homme du métier normalement expérimenté dans la technique à la lecture de la description de la demanderesse, lorsque les matériaux des pièces et les paramètres de traitement sont fixés, la gravure au laser permet une production rapide et à grand volume de produits sur lesquels sont créées des marques distinctives pratiquement identiques et à haute résolution. Cette prévisibilité et cette reproductibilité ne peuvent être obtenues par les techniques d'impression de la technique antérieure.
Deux procédés de gravure au laser actuellement préférés sont la gravure au laser assistée par ordinateur et la gravure au masque. Ainsi que le comprendra un homme du métier normalement expérimenté dans la technique, la gravure assistée par ordinateur implique typiquement l'utilisation d'un ordinateur et de périphériques d'ordinateur pour commander l'orientation, le parcours et/ou la puissance d'un faisceau laser pour créer un motif de gravure sur une pièce. Selon un procédé préféré, un dessin est introduit dans la mémoire d'un ordinateur par un scanner, un clavier, les
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deux ou tout autre dispositif ou procédé d'introduction d'un dessin connu dans la technique. L'ordinateur peut alors transférer le dessin à un dispositif de gravure par laser qui grave le dessin dans la pièce en utilisant le faisceau laser du dispositif.
Le choix d'un dispositif laser approprié est à la portée des capacités d'un homme du métier normalement expérimenté dans la technique. Un mode de réalisation actuellement préféré utilise un dispositif laser YAG et de manière plus préférable un dispositif laser Nd:YAG de 120 watts présentant une longueur d'onde de 530 nm.
Selon ce procédé, l'ordinateur peut être un ordinateur personnel typique, par exemple un ordinateur IBM 486, Pentium ou similaire dans lequel a été programmé un programme de commande laser. Par exemple, un tel programme de commande laser est le logiciel d'interface d'utilisateur LUMONICS SOLO qui est fourni avec un dispositif de gravure au laser LUMONICS LIGHTWRITER SPE, ou le logiciel ROFIN-SINAR VISUALLASERMARKER-SOFTWARE utilisé avec le dispositif de gravure laser ROFIN-SINAR.
Il faut comprendre que d'autres marques et modèles de logiciels de commande, de dispositifs de gravure, ' etc., actuellement existants ou non, capables de mettre en oeuvre le procédé décrit ici sont inclus dans la portée de l'invention, et que les marques et modèles décrits le sont uniquement à titre d'exemple et ne doivent pas être considérés comme limitant la portée de l'invention.
En fonctionnement, un opérateur introduit un dessin d'entrée, par exemple "prix", dans la mémoire de l'ordinateur. Le dessin peut être introduit dans la mémoire de l'ordinateur en scannant l'image sur un scanner ou en introduisant au clavier, ou les deux, ou en introduisant d'une autre manière l'image à l'aide d'un clavier d'ordinateur. De préférence, l'opérateur peut être capable de modifier le dessin d'entrée de différentes manières. Par exemple, on préfère actuellement que l'opérateur puisse mettre le dessin à l'échelle par une technique classique quelconque, de manière à pouvoir rendre plus grande ou plus petite une partie quelconque ou la totalité du dessin, ou de manière à pouvoir combiner plusieurs images complètes ou partielles.
La pièce est alors placée dans une position située dans le parcours du faisceau laser. L'intensité du faisceau laser est ajustée de telle sorte que la gravure s'effectuera sur une profondeur correcte prédéterminée. Le faisceau laser est alors commandé par l'ordinateur pour graver le dessin
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dans la pièce. Selon un procédé actuellement préféré, la commande par ordinateur du faisceau laser nécessite des interfaces logicielles et matérielles qui contrôlent une paire de galvanomètres X et Y qui guident le laser suivant un parcours correspondant au dessin de sortie. Le dessin de sortie gravé doit être le reflet du dessin d'entrée et de toutes les modifications qui y ont été apportées par l'opérateur.
Ainsi que le remarquera un homme du métier normalement expérimenté dans la technique, la profondeur de la gravure peut être contrôlée de différentes manières. Un procédé actuellement préféré de contrôle de la profondeur de la gravure consiste principalement à modifier l'intensité du faisceau, mais sans se limiter à des modifications de la longueur focale et du niveau de puissance du faisceau. Il est largement à la portée des aptitudes d'un homme du métier normalement expérimenté dans la technique de connaître ou d'apprendre par essais et erreurs ou autrement les réglages corrects du laser et du faisceau laser particulier utilisé sur la pièce particulière concernée.
En outre, le faisceau laser peut être manoeuvré, par un système de déflection galvanique utilisé dans une configuration à tête simple ou multiple, pour obtenir un marquage vectoriel à haute vitesse dans un système en mouvement. La tête galvanique peut également être configurée avec une caméra miniature pour vérifier en ligne la configuration de la pièce ou le contenu du marquage.
En variante, la gravure au laser peut être réalisée par le procédé de gravure au masque. Ainsi que le remarquera un homme du métier normalement expérimenté dans la technique, ce procédé implique typiquement l'opération consistant à faire passer un faisceau laser à travers un masque et éventuellement à travers d'autres périphériques avant qu'il entre en contact avec la surface d'une pièce. Le choix d'un dispositif laser approprié pour ce procédé de gravure est largement à la portée des aptitudes d'un homme du métier normalement expérimenté. Des dispositifs actuellement préférés comprennent des dispositifs de pompage à haut gain tels que les lasers à CO2.
Le matériau du masque doit être capable de résister à sa pénétration par le faisceau laser. Le masque peut être disposé dans le système de lentilles de la source laser, au point de sortie du dispositif laser ou être
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disposé ailleurs sur le parcours du faisceau laser. En variante, le masque peut opérer comme pochoir placé contre la pièce pendant l'opération de marquage. Le masque contient typiquement des parties découpées qui ont la forme de l'image voulue, grâce à quoi les seules parties du faisceau qui traversent le masque sont celles qui ont la forme de l'image voulue.
Ainsi que le remarquera un homme du métier normalement expérimenté dans la technique, des structures de masque appropriées ne comprennent pas uniquement celles qui présentent des parties découpées définissant le motif voulu que l'on veut graver sur le matériau, mais également celles qui présentent des parties qui sont simplement transparentes à la longueur d'onde particulière de la lumière laser concernée. Par conséquent, le terme de "parties découpées" doit être compris comme recouvrant tout moyen équivalent de définition d'un motif sur le masque, de telle sorte que le motif puisse être gravé dans la surface de la pièce sur laquelle on travaille.
En général, on utilise des structures de masque avec des lasers appropriés lorsque l'on souhaite un motif présentaht une profondeur uniforme, parce que les structures de masque ne permettent pas de modifier l'intensité ou la profondeur de différentes parties des marques distinctives qu'il faut créer sur une pièce. Cependant, un homme du métier normalement expérimenté dans la technique remarquera que l'on peut utiliser plusieurs masques et/ou plusieurs dispositifs lasers pour créer des marques distinctives présentant des profondeurs d'enlèvement variables ou plusieurs couches à enlever sélectivement.
Un mode de réalisation actuellement préféré recourt à un seul masque et à une seule couche, grâce auxquels le motif du masque est enlevé sur une patte de traction revêtue à travers la couche de revêtement et dans le matériau jusque sur une profondeur pouvant atteindre 30 micromètres. Un tel mode de réalisation permet de graver rapidement de nombreuses pattes à des vitesses de production. Par conséquent, la gravure au masque avec un laser au CO2 ou similaire convient fondamentalement pour créer des marques distinctives sur des pattes de tractions qui présentent une seule couche de revêtement ou qui n'ont pas de couche de revêtement du tout.
Quelque soit le type de gravure au laser que l'on utilise, un mode de réalisation actuellement préféré de l'invention utilise une patte de traction sur
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laquelle se trouve au moins une couche de revêtement. La figure 2A décrit un matériau recouvert d'une seule couche et gravé au laser selon l'invention.
Dans le mode de réalisation décrit dans la figure 2A, on fournit un matériau 150 sur lequel est placée une couche de revêtement 151. Les couches de revêtement actuellement préférées comprennent celles qui sont aisément accessibles à un homme du métier normalement expérimenté dans la technique. Par exemple, Alcoa fournit du matériau de patte présentant des revêtements appropriés fournis par Valspar, Dexter, BASF et de nombreux autres. Le type de revêtement n'est pas limité à un revêtement époxy, vinyle ou à un autre revêtement organique.
Selon ce mode de réalisation de l'invention, la couche de revêtement 151 et au moins une partie de toute partie de matériau 150 située par-dessous sont gravées par laser pour fournir une zone 160 gravée de manière permanente capable de définir une image exceptionnelle, visuellement frappante, pour assurer la promotion ou la décoration du récipient.
Ainsi que le remarquera un homme du métier normalement expérimenté dans la technique, les matériaux des pièces et les paramètres du traitement peuvent être choisis de manière à provoquer l'enlèvement de la ou des surfaces de la ou des couches de revêtement et du matériau à enlever suivant pratiquement tout motif voulu, et sur pratiquement toute profondeur voulue.
Selon un mode de réalisation avantageux, le matériau 150 peut être une patte en aluminium ou un autre dispositif d'ouverture de récipient qu'il faut décorer ou marquer. Dans ce mode de réalisation, ce matériau est un dispositif d'ouverture pour un récipient à boisson ou à aliments, mais tout autre matériau approprié peut également être marqué. Les matériaux actuellement préférés peuvent être tout matériau approprié et peuvent faire partie d'une patte de traction, d'un sommet de cannette, d'un bouchon de bouteille, d'un couvercle de récipient ou de toute autre partie d'un dispositif formant récipient.
Selon l'invention, le matériau peut être revêtu de plus d'une couche.
La figure 2B montre quatre couches de revêtement sur le matériau 150.
Ainsi qu'on l'a exposé plus haut, les revêtements sont de préférence en des matériaux aptes à être enlevés par laser et de manière plus préférable des matériaux plus susceptibles d'être enlevés par laser par le laser visé que le
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matériau sous-jacent ou les couches sous-jacentes et le matériau. Des couches de revêtement actuellement préférées comprennent celles aisément accessibles à un homme du métier normalement expérimenté dans la technique. Par exemple, Alcoa fournit du matériau de patte avec des revêtements appropriés fournis par Valspar, Dexter, BASF et de nombreux autres. Le type de revêtement n'est pas limité à un revêtement d'époxy, de vinyle ou à un autre revêtement organique.
Les revêtements peuvent être de toute couleur appropriée. De préférence, les revêtements présentent des couleurs visuellement différentes ou contrastées, de manière à pouvoir créer une image multicolore. A titre d'exemple, le matériau à plusieurs revêtements de la figure 2B peut comporter une couche cyan 151, une couche magenta 152, une couche jaune 153 et une couche noire 154. Lorsque le matériau est l'aluminium, un enlèvement des quatre couches par exemple dans une zone 155 révèle la couleur naturelle de l'aluminium. La zone 156 montre l'enlèvement de trois couches révélant une couleur cyan. La zone 157 montre l'enlèvement de deux couches, ce qui révèle urie couleur magenta.
La zone 158 montre l'enlèvement d'une seule couche, ce qui révèle une couleur jaune. De cette manière, on peut créer pratiquement toutes couleurs.
En outre, en accord avec l'invention, la zone 159 montre non seulement l'enlèvement des quatre couches mais également l'arrachement partiel d'une partie du matériau jusque sur une profondeur voulue. Par cet arrachement du matériau, on peut créer une zone 160 gravée de manière permanente.
Une telle zone continue à servir à identifier la patte même si les couches (151, 152, 153, 154) sont enlevées par des moyens chimiques, des moyens physiques ou autrement. Ainsi que le remarquera un homme du métier normalement expérimenté dans la technique, cette gravure permanente de la surface d'un matériau peut servir à empêcher la contrefaçon ou à prolonger le pouvoir informatif, promotionnel ou décoratif du matériau.
La permanence en la présence de solvants chimiques constitue seulement un des avantages de la présente invention par rapport à des procédés plus classiques de marquage d'aluminium ou d'autres types de matériau par des couleurs. Par exemple, dans l'industrie des cannettes en aluminium, l'impression par pulvérisation d'encre est occasionnellement utilisée pour placer des données d'origine et de date sur l'aluminium nu de la
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face inférieure de la cannette. La figure 3A et la figure 3B sont des microphotographies des caractères imprimés à l'encre appliqués sur la face inférieure d'une cannette de boisson gazeuse "Mountain Dew" (produite par Pepsi-Cola Company). Les figures 3A et 3B ont été prises au microscope électronique à balayage ("Scanning Electron Microscope - SEM") respectivement à 15X et 30X.
La ligne pleine en bas à droite des microphotographies représente une longueur de cent micromètres. En revanche, les figures 4A et 4B sont des microphotographies respectivement à 15X et 30X d'un matériau en aluminium revêtu et gravé au laser suivant l'invention. Plus particulièrement, les figures 4A-B sont des microphotographies d'une pièce de matériau d'alliage d'aluminium 5052H19 présentant un revêtement noir en époxy, Valspar 26839-803, d'une épaisseur d'environ 1,9 micromètre (3 msi), traité à des vitesses de production par un laser de type Nd:YAG d'une puissance de 120 watts et présentant une longueur d'onde de 530 nm.
Si l'on compare les figures 3A-B aux figures 4A-4B, on voit que les cratères typiques de gravure au laser créés par un laser Nd:YAG ou similaire n'ont qu'un diamètre d'environ 60 micromètres, ce qui constitue une différence de taille plus petite d'un ordre de grandeur par rapport à un point d'encre typique (qui est en moyenne d'environ 600 à 700 micromètres) d'une opération d'impression à l'encre. Par conséquent, ainsi que le remarquera un homme du métier normalement expérimenté dans la technique, la résolution et la netteté que l'on peut obtenir par gravure au laser sont également meilleures d'un ordre de grandeur que celles de l'opération d'impression à l'encre.
Se révèle également le fait que les gravures typiques au laser sont essentiellement de forme, de superficie et d'aspect uniformes, alors que les points d'encre sont de forme, de superficie et d'aspect non uniformes (ce qui affecte négativement la netteté et la résolution). Par conséquent, ainsi que l'appréciera un homme du métier normalement expérimenté dans la technique, la gravure au laser permet intrinsèquement l'obtention d'une image présentant une meilleure résolution et une meilleure netteté. En outre, les gravures typiques au laser sont localisées de manière extrêmement précise et leur apparition est prédictible, ce qui favorise un motif de gravure visuellement uniforme et pratiquement ininterrompu, à comparer au dépôt
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par taches de points d'encre qui est intrinsèque au système d'impression à l'encre.
De plus, les gravures au laser permettent une démarcation visuellement nette entre la zone revêtue de couleur et la zone traitée au laser, à comparer aux contours imprévisibles et à la concentration d'encre dans les points d'encre créés dans l'opération d'impression à l'encre.
De plus, ainsi qu'on l'a exposé plus haut, l'opération de gravure au laser fournit une image essentiellement permanente lorsque le matériau lui- même est gravé sur une profondeur appropriée ou souhaitée quelconque, à comparer à l'image plus aisément enlevée (qu'elle soit enlevée physiquement ou enlevée chimiquement) créée par l'encre dans l'opération d'impression à l'encre, qui est intrinsèquement incapable de s'accumuler à une épaisseur appréciable quelconque au-dessus de la surface du matériau, à cause de sa base porteuse en solvant. Les figures 5A-C sont des microphotographies du mode de réalisation de la figure 4 en différentes positions et à différentes résolutions. Ainsi que le montrent les microphotographies, la surface du matériau d'aluminium située en dessous du revêtement peut être gravée sur une profondeur prédéterminée.
Dans un mode de réalisation actuellement préféré, le matériau est gravé sur une profondeur d'environ 5 à environ 50 micromètres, et de manière plus préférable sur une profondeur d'environ 15 à environ 30 micromètres. Dans la figure 5, le matériau est gravé sur une profondeur actuellement préférée d'environ 30 micromètres.
Compte tenu de la divulgation qui précède, un homme du métier normalement expérimenté dans la technique comprendra que la gravure au laser de matériaux tels que des pattes de tractions selon l'invention surmonte de nombreux désavantages et de nombreuses limitations de la technique antérieure et satisfait un besoin ressenti depuis longtemps mais jusque là non résolu.
Ainsi que le notera un homme du métier normalement expérimenté dans la technique, les opérations de gravure au laser peuvent être conduites à tout stade approprié de la durée de vie d'un objet manufacturé. Par exemple, avec les pattes de tractions, l'opération de gravure au laser peut être conduite avant, pendant ou après qu'un matériau de patte est façonné en pattes de tractions et relié au sommet d'un récipient.
Un appareil représentatif pour la fabrication de pattes de tractions
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selon l'invention est décrit dans les figures 6 à 8. Dans un premier mode de réalisation représenté dans la figure 6, l'appareil comprend une presse de transformation 70 modifiée. Des presses de transformation typiques pour la fabrication des pattes de la technique antérieure sont commercialisées par des compagnies telles que Dayton Reliable Tool. La presse 70 modifiée comprend un transporteur 71 d'extrémités de récipient pour transporter des extrémités de récipient à travers la presse 70. Le transporteur 71 d'extrémités de récipient présente une entrée 72 recevant des extrémités d'enveloppe de récipient non dotées d'une patte et une sortie 73 par laquelle des extrémités d'enveloppe de récipient dotées d'une patte peuvent être recueillies.
Le transporteur 71 transporte des extrémités de récipient depuis l'entrée 72, à travers la presse 70, vers la sortie 73, où les extrémités de récipient dotées d'une patte peuvent être recueillies.
Ainsi qu'on l'a décrit dans la figure 6, la presse 70 comprend également une entrée 74 de matériau de pattes et une sortie 76 de ruban de pattes façonnées. Entre l'entrée 74 du matériau de patte et la sortie 76 de ruban de pattes et traversant le transporteur 71, on trouve une zone de matrice 75. Ainsi qu'on le sait de manière générale dans la technique, la zone de matrice 75 comporte une pluralité de poinçons de découpe et d'estampage (non représentés) qui travaillent pour former et façonner en configuration voulue les matériaux qui les traversent. La zone de matrice 75 peut traiter des extrémités de récipient lorsqu'elles traversent la zone de matrice 75 sur le transporteur 71. Selon l'invention, le matériau de pattes 90 peut entrer dans la presse 70 par l'entrée 74 de matériau de pattes.
Comme décrit dans la figure 6, un ruban de matériau de pattes 90 entre par l'entrée 74 et ensuite passe dans la zone de matrice 75, où il est découpé et façonné en pattes façonnées. Le ruban 91 de pattes façonnées peut alors quitter la presse 70 par la sortie 76 de ruban de pattes façonnées.
Dans un mode de réalisation préféré, la zone de matrice 75 est composée d'une pluralité de poinçons de découpe et de poinçons d'estampage interchangeables. Ainsi que le remarquera un homme du métier normalement expérimenté dans la technique, des pièces interchangeables permettent d'utiliser une même presse pour la fabrication d'une pluralité de pattes de formes différentes comprenant une pluralité de matériaux différents. Par exemple, la matrice pourrait être adaptée à
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produire une patte dépourvue d'ouverture pour le doigt en enlevant ou en bloquant les poinçons de découpe des ouvertures.
Par conséquent, un grand nombre d'autres modifications de la zone de matrice en vue de produire des pattes de configurations différentes pourra être pleinement compris par l'homme du métier à la lecture de la description de la demanderesse.
Après avoir quitté la presse 70 par la sortie 76 du ruban de pattes façonnées, le ruban 91 de pattes façonnées peut entrer à nouveau dans la presse 70 par l'entrée 77 de ruban de pattes façonnées. Le ruban 91 de pattes façonnées est alors introduit dans une zone de rivetage 78 contiguë au transporteur 71. Dans la zone de rivetage 78, les pattes façonnées sont enlevées du ruban 91 de pattes façonnées et rivetées sur les extrémités de récipient pénétrant dans la zone de rivetage 78 sur le transporteur 71. Les chutes 92 de ruban de pattes façonnées quittent alors la zone de rivetage 78 et finalement la presse 70 par la sortie 79 de chutes de pattes. Avec les pattes qui leur sont rivetées, les extrémités de récipient quittent la zone de rivetage 78 au moyen du transporteur 71.
Le transporteur fait finalement avancer les extrémités de récipient dotées d'une patte hors de la presse 70 à la sortie 73 du transporteur, où les extrémités de récipient peuvent être recueillies. Les chutes 92 de ruban de pattes quittant la sortie 79 de chutes de patte peuvent également être utilisées dans d'autres buts, par exemple pour être recyclées en nouveau matériau de patte 90.
Le matériau de patte 90 selon l'invention peut comprendre tout matériau apte à être utilisé comme dispositif d'ouverture de récipient par patte de traction. Des exemples de matériau comprennent l'aluminium, l'acier, le plastique ou tout autre matériau naturel, synthétique ou composite approprié. De même, on peut également utiliser des combinaisons de matériaux en forme de couche ou autrement. Par conséquent, un homme du métier normalement expérimenté dans la technique comprendra qu'une modification appropriée de la presse modifiée 70 peut être nécessaire pour utiliser différents matériaux.
Dans un mode de réalisation préféré, le matériau de patte 90 comporte de l'aluminium. Ainsi qu'on le décrit dans la figure 6, les rubans de matériau de patte en aluminium peuvent présenter toutes largeurs appropriées sur toutes longueurs voulues. En général, les presses
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existantes utilisent un matériau de patte d'une largeur de 4,826 ou 7,112 cm de large (1,9 ou 2,8 pouces) et de 0,229 à 0,254 mm d'épaisseur (0,009 à 0,010 pouce). Selon la présente invention, la profondeur du matériau peut être augmentée en fonction de la résistance souhaitée et du matériau utilisé.
Un mode de réalisation préféré envisage d'utiliser un ruban d'aluminium d'environ 2,54 à 7,62 cm de large (1 à 3 pouces) et d'environ 0,318 mm d'épaisseur (0,0125 pouce).
Si on souhaite des pattes colorées, un matériau de patte 90 coloré peut être utilisé dans la présente invention. Pour réaliser la coloration, on peut utiliser la pigmentation lors de la formation du matériau de patte 90 ou, en variante, le matériau de patte 90 peut être revêtu d'un matériau coloré.
De même, ainsi que le remarquera un homme du métier normalement expérimenté dans la technique, on peut utiliser d'autres matériaux colorés ou revêtus, par exemple du plastique.
Pour encore accentuer le pouvoir décoratif ou symbolique des pattes, on peut utiliser un poste de gravure au laser 100. Le poste de gravure au laser 100 peut être une zone située dans la presse modifiée 70. En variante, le poste de gravure au laser 100 peut être situé à l'extérieur de la presse 70, bien qu'il puisse toujours être en ligne ou intégré à la presse 70.
Dans un mode de réalisation préféré décrit dans la figure 6, le poste de gravure au laser 100 est situé dans une zone dans laquelle le matériau de patte 90 peut être décoré avant d'entrer par l'entrée 74 de matériau de patte. Le poste de gravure au laser 100 peut être intégré au mécanisme d'avancement qui fait avancer le matériau de patte 90 dans l'entrée 74 pour matériau de patte ; en variante, le poste de gravure au laser 100 peut être situé en un emplacement prévu pour traiter un matériau de patte 90 qui n'est pas situé dans la zone où est placée la presse 70. Un tel emplacement pourrait être situé dans l'installation de fabrication de tôle aluminium servant à laminer la tôle d'aluminium pour matériau de patte et à revêtir le matériau.
En d'autres termes, le matériau de patte 90 peut être décoré et ensuite être amené à un site logeant une presse 70.
La figure 7 décrit une variante de réalisation d'un appareil de fabrication de pattes de tractions selon la présente invention. En référence à la figure 6, des mêmes références numériques désignent les mêmes éléments ; cependant, dans ce mode de réalisation, le poste de gravure au
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laser 100 est situé à l'extérieur de la presse 70 mais en ligne avec le matériau de patte 90 de telle sorte que le ruban 91 de pattes façonnées quitte la presse 70 à la sortie 76 de ruban de pattes et passe ensuite dans le poste de gravure au laser 100 avant de retourner dans la presse 70.
Bien que l'on envisage que le poste 100 de gravure au laser puisse assurer toutes les fonctions de décoration comprises dans la portée de l'invention, quelque soit l'endroit où il est situé, le placement en ligne du poste de gravure au laser 100 pour qu'il soit capable de recevoir le ruban 91 de pattes façonnées constitue actuellement un procédé préféré. Tout d'abord, les pattes sont déjà formées dans le ruban, ce qui peut, par orientation mécanique, reconnaissance par ordinateur ou autrement, renforcer la vitesse et la capacité de l'appareil à apporter des décorations de patte essentiellement identiques sur chaque patte.
Deuxièmement, le poste de gravure au laser 100 peut être utilisé en association avec un accumulateur (non représenté) qui peut être utilisé pour permettre à la zone de matrice 75 de travailler à une cadence plus rapide que celle permise sur le poste de gravure au laser 100.
La figure 8 décrit une autre variante de réalisation d'un appareil de fabrication de patte selon la présente invention. En référence aux figures 6 et 7, des références numériques identiques concernent les mêmes éléments ; cependant, le poste de gravure au laser 100 de la figure 8 est situé dans une zone servant à recevoir des extrémités de récipient doté d'une patte quittant le transporteur 71 à la sortie 73 du transporteur. Dans le mode de réalisation spécifique décrit dans la figure 8, le poste de gravure au laser 100 présente une forme généralement cylindrique. Dans le poste de gravure au laser 100 est disposée une piste cylindrique 101 servant à recevoir une pluralité d'extrémités de récipient dotées d'une patte. Le poste de gravure au laser 100 présente également une partie intérieure 102 entourée par la piste cylindrique 101.
Dans ce mode de réalisation, les extrémités de récipient dotées d'une patte quittent le transporteur 71 à la sortie 73 du transporteur et sont reçues par la piste cylindrique 101 du poste de gravure au laser 100. La piste 101 peut tourner dans les deux sens, de telle sorte que les extrémités de récipient puissent tourner vers ou à travers un ou plusieurs postes. Avec cet agencement, on peut graver différentes décorations sur les pattes ou
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extrémités de récipient dans les différents postes. L'équipement de gravure au laser peut être disposé dans la partie intérieure 102 du poste de gravure au laser 100 et/ou être situé sur le périmètre extérieur de la piste 101.
Ce mode de réalisation peut être préférable, ou combiné avec les modes de réalisation précédents si les décorations doivent être appliquées non seulement sur les pattes mais également sur les extrémités de récipient. Le poste de gravure au laser 100 peut être intégré à la sortie 73 du transporteur ou, en variante, le poste de gravure 100 peut être situé dans un emplacement servant à fixer des extrémités de récipient dotées d'une patte sur des corps de cannette à boisson ou à aliments qui n'est pas situé dans la zone dans laquelle se trouve la presse 70. Un tel emplacement pourrait être une installation de remplissage ou d'emballage d'une compagnie de boissons ou de produits alimentaires. En d'autres termes, le matériau de patte 90 peut être décoré et ensuite amené dans un emplacement logeant une presse 70.
Le poste de gravure au laser 100 selon la présente invention peut être configuré de toute manière appropriée pour graver le matériau de patte, le ruban de pattes façonnées ou les pattes avant ou après leur fixation sur le récipient. La disposition et la conception précises du poste de gravure au laser varient en fonction des procédés et des matériaux à utiliser. Le poste de gravure au laser peut en outre comprendre un appareil de moulage de reliefs, d'aplanissement, d'inscription ou de gravure des décorations de pattes, ou toute combinaison de ces appareils.
De même, le poste de gravure au laser peut comporter, seul ou en combinaison avec ce qui précède, tout appareil convenant pour imprimer, sérigraphier, peindre, faire adhérer, coller, placer ou créer d'une autre manière des décorations de patte sur des pattes ou sur des matériaux de fabrication de pattes.
Pour contribuer à garantir que les décorations de patte aient essentiellement le même aspect sur le produit final, le poste de gravure au laser peut utiliser des systèmes d'orientation mécanique ou des systèmes de reconnaissance artificielle commandés par ordinateur. Le recours à une pluralité de postes de gravure au laser, par exemple une combinaison des figures 6 à 8, est également compris dans la portée de l'invention.
On comprend que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la présente invention sans quitter l'esprit de l'invention. Les
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revendications annexées définissent la portée de l'invention.
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DEVICES FOR OPENING CONTAINERS BY LEG
LASER ENGRAVED TRACTION AND METHODS OF MAKING
THESE DEVICES
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
The present application relates to container opening devices and methods of making these devices. More particularly, the present invention relates to laser-engraved traction legs and methods of manufacturing these traction legs.
2. Description of the technique concerned
Container opening devices by pull tabs are not used by the food and beverage industry for the purpose of packaging improvement, brand identification, promotion or information. Most existing models of pull tabs are used only to allow a user to open the container. In recent years, the industry has moved towards an open, ring-shaped configuration for pull-up legs. See patented model US 289,017 and US patents 4,465,204 and 4,530,631.
These tabs are preferred not only because they have an opening for receiving the user's finger (which helps the opening operation) but also because they allow the industry to use less material. in the production of legs. However, the ring-shaped legs have proven ineffective in providing distinctive marks (whether produced by inkjet printing, stamping, mechanical engraving or otherwise) because of the limited area of the leg.
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To overcome the surface problem, some artisans of the prior art have attempted to place promotional pieces in the finger hole of the paws of the prior art, but have had only limited success due to the associated expense and the slowness of these capping operations. See US Patents 3,958,354 and 5,191,695.
Other artisans have attempted to use a closed leg configuration to provide additional space for promotional or decorative materials. See US Patent 4,463,179. The prior art teaches that closed end tabs can receive ink printing to place distinctive marks on the tab, and designates an inkjet printer loaded with ink compatible with metal as an operation. See Australian patent 81794/94. As noted, printing on a metal surface requires inks compatible with the metal and these inks are solvent-based inks. However, it is not possible to use these inks with an inkjet printer.
The intrinsic heat and electrical controls of the inkjet printer cause ink instability and combustion, and destroy the equipment.
For these solvent-based inks, it is possible to use pressurized ink sprayers, but the process is both unpredictable and non-permanent (see Figures 3A and 3B). Solvent-based inks have a low coefficient of friction and are easily displaced by micro-currents of air during deposition, and also move easily once they are applied to the metallic material.
The inability to repeatedly produce the same sharp image on a small material is intrinsic to the ink spraying operation.
In addition, by their very nature, solvent-based inks are easily removed from most materials by conventional solvents. In association with this fact, counterfeiters could easily remove any distinctive mark associated with a competition from a pull tab and replace it with their own distinctive mark in ink; this would make these contests impractical for legs printed by ink spraying.
Therefore, inkjet printing using solvent based inks is technically impossible and ink spray printing has been found not only logistically and technically
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prohibitive, but also unduly expensive and of limited utility.
As noted in Australian Patent 81794/94, it is also impractical to consider any other printing process using inks or paints for the tab or for the end of the container. If they are applied before the formation of the tab or end of the container, they undergo rupture by cracking or peeling, and undergo a deformation of the image during the subsequent shaping operation. The same inks or paints could not be applied after the shaping operation, because both the tab of the container and its end constitute profiled surfaces and cannot be printed otherwise than by an ink spraying operation, which is subject to the serious limitations mentioned above.
The foregoing highlights the problems associated with conventional legs of the prior art and methods of decorating these legs. In addition, the foregoing highlights the need, long present but still unresolved in the art, to have an efficient and economical means of producing container opening devices having distinctive high definition and permanent marks. for information, promotion or decoration purposes.
SUMMARY OF THE INVENTION
The present invention overcomes the practical problems described above and also offers new advantages. The present invention is based on the discovery that laser engraving of pull tabs to a depth which removes part of the leg material provides a strong, high definition distinctive mark which is surprisingly resistant to counterfeiting attempts and permanent.
To overcome the deficiencies of the prior art mentioned above, the Applicant has previously disclosed a method for providing a coated tab material, on which a decorative, promotional or informative distinctive mark is laser engraved. For example, the Applicant's earlier applications: US application serial number 08/917 516 filed August 26, 1997 and US application serial number 09/061 227 filed April 17, 1998, which are incorporated herein by reference in their entire, disclose laser engraving of
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pull-up legs to provide a distinctive mark of high definition and high clarity.
The Applicant's previous applications highlight embodiments then preferred by the Applicant, in which parts of one or more layers of pull tab coating were selectively removed to form a distinctive mark on said pull tab. According to the invention, a traction tab is provided which exhibits selective removal not only of the coating layer or layers but also of a portion of the material itself. According to the method of laser engraving of a coated pull tab currently preferred by the applicant, at least part of the desired distinctive mark can be permanently engraved on the material itself, thereby preventing counterfeiting or easy disfigurement. of the distinctive mark on the pull tab.
Furthermore, according to the invention, the laser removal of part of the material makes it possible to engrave an uncoated traction tab to create a visually contrasted image, by virtue of the sublimation and the oxidation of the material. Also, according to an associated aspect of the invention, the laser removal of the surface of the material to a specified depth makes it possible to create a physical relief on the material, thanks to which the distinctive mark is not only visible but can also be detected touch. For example, according to the invention, it is possible to engrave in the tab letters in the Braille language which identify the contents of the container.
According to the invention, and thus that a person skilled in the art normally experienced in the technique armed with the description of the applicant will be able to appreciate it, the material can be removed or engraved at any desired depth.
According to one aspect of the invention, there is provided a container opening device by pull tab having informative, promotional or decorative material engraved by laser in the surface of the pull tab material. According to another aspect of the invention, there is provided a container opening device by pull tab provided with at least one essentially permanent coating layer and with informative, promotional or decorative material, said material being formed by removal. selective laser of at least part of said coating layer and a
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part of said material.
According to another aspect of the present invention, methods are provided for manufacturing the aforementioned pull tab container openers on which distinctive marks are laser engraved.
The pull tabs according to the present invention can be made of any suitable material which is capable of functioning as a pull tab for a container, including aluminum, steel, plastic, other metals and / or any other natural, synthetic, composite or appropriate material. The selection of suitable materials is largely within the capabilities of a normally experienced skilled person. The tabs may also include a ring-shaped opening for receiving a user's finger. The appropriate pull tab structure according to the invention is largely within the reach of a person skilled in the art normally experienced in the art. The invention should not be understood as being limited by the shape, size or material of the pull tab.
According to a currently preferred embodiment, a traction tab is provided comprising an aluminum alloy in which said tab is brought into contact with the emission of an optical device capable of removing the surface of said tab so that the surface of said tab is permanently etched. The engraving can have any desired depth. Preferable depths are between 5 and 50 micrometers, and more preferably between 15 and 30 micrometers.
According to another currently preferred embodiment, there is provided a pull tab covered by a coating layer, said pull tab having distinctive marks created thereon by laser removal of a portion of said coating layer to reveal at least a part of said material, which is then selectively removed by the laser to any suitable depth. According to yet another currently preferred embodiment, a traction tab is provided having on it several layers of coating.
According to this aspect of the invention, a multicolored image is created on the pull tab according to the invention, said image being created by the selective removal (by selective laser removal) of said coating layers and of the surface of said material.
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such that at least part of said image is permanently etched in said material, up to a desired depth.
Coatings suitable for pull-up legs according to the invention include any coating capable of being selectively removed by laser engraving. According to another aspect of the invention, the coatings used on a material must have a greater tendency to be removed by laser by sublimation or otherwise than the surface of the material.
Thus, the operator of a laser engraving apparatus according to the invention can remove the coatings without unintentionally affecting the surface of the pull tab.
Representative coatings include those readily available to those of ordinary skill in the art. For example, Alcoa supplies leg material with suitable coatings supplied by Valspar, Dexter, BASF and many others. The type of coating is not limited to an epoxy, vinyl or other organic coating. It may be better to use a coating that contrasts with the underlying material which may be aluminum, other materials, or another layer of coating. In addition, several contrasting coating layers can be used so that selective removal of parts of the layers can reveal a multi-colored pattern.
The present invention should not be understood as being limited by the number or the color of the coatings provided or by the material on which the distinctive mark is to be applied.
The present invention is not further limited by the laser etching process used to decorate the pull-up legs according to the invention.
As will be appreciated by one of ordinary skill in the art, there are a variety of methods of creating images on a material using a laser. All of these methods are also understood to be included within the scope of the invention.
A currently preferred method of laser engraving a design on a pull tab is computer assisted laser engraving. According to this method, a design is laser engraved in a material using a computer and computer peripherals, the laser engraving device being controlled by a computer program which controls the orientation and the path of the beam. laser to create a removal pattern. All
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laser device suitable for computer-assisted laser engraving can be used according to the invention. The part, in this case a pull tab, preferably comprises a surface on which a single layer or several layers of coating material, for example an oxidizable paint or an organic paint, have been applied.
According to the present invention, a currently preferred method is carried out by the following steps: a design is entered into the memory of a computer using a scanner or other input device; the drawing is then scaled to the desired size; the intensity of the laser beam is selected so that the desired layer or layers of material are removed to a specific depth; and the control program is led to direct the laser beam to remove by etching suitable parts of the layer or layers of the material to be removed, thereby exposing and / or etching the underlying surface or the underlying coating to form the desired image.
According to this method, multi-color or multi-layer designs can be formed by programming the laser beam to remove different parts and depths in each layer to create a multi-color or multi-layer design.
According to this aspect of the invention, a currently preferred embodiment uses the use of a yttrium-aluminum-garnet laser marker ("YAG"). The marking operation by YAG is carried out by guiding the laser beam using a pair of galvanometers X and Y which are controlled by the software and hardware interfaces. According to this embodiment of the invention, distinctive marks are inscribed on the material with extremely fine resolution and clarity, thereby providing striking contrast and resolution compared to materials printed with ink of the prior art.
Another currently preferred method for laser engraving a design on a pull tab is mask engraving. In this process, CO lasers or other similar high gain optical pump laser devices suitable for laser marking can be used.
CO2 lasers and the like can use a mask or stencil for engraving. According to this aspect of the invention, a currently preferred embodiment contemplates the use of a laser device in which a
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mask defining a desired pattern is placed in the optical cavity of the laser.
The output power or energy leaving the laser must be sufficient to bring about physical alterations to the surfaces so that the desired pattern leaving the mask is engraved in the surface of the material contacted with the output of the laser device. Alternatively, the mask structure may be disposed between the exit of the laser device and the surface of the material at any point on the exit path. Consequently, a person skilled in the art normally experienced in the art will notice that different configurations in which the mask or stencil is placed between the laser source and the surface of the material are included within the scope of the invention.
As one of ordinary skill in the art will appreciate, suitable mask structures include those in which portions are cut to define the desired pattern to be engraved on the material. In addition, a person skilled in the art normally experienced in the art will appreciate that equivalent patterns can be formed by providing masks having portions which are simply transparent to the particular wavelength of the laser light used. Therefore, the term "cut parts" is intended to include any equivalent means of defining patterns on the mask, so that the pattern can be etched into the surface of the material being worked on.
In general, mask structures are used with lasers when a pattern with uniform depth is desired. Mask structures are not as likely to change the intensity or depth of different parts of the distinguishing mark to be created on a material. However, as will be appreciated by a person skilled in the art normally experienced in the art, devices with several masks and / or with several lasers can be used to create distinctive marks having different depths of removal or several layers to be removed selectively.
A presently preferred embodiment employs a single mask and a single layer, a coated pull tab being etched in the pattern of the mask through the coating layer and into the material to a depth of up to 30 micrometers. Such an embodiment makes it possible to engrave
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quickly many legs at production speeds. Therefore, CO2 laser engraving is basically suitable for creating distinctive marks on traction legs which have only one coating layer or which have no coating layer at all.
However, as will be appreciated by one of ordinary skill in the art, laser engraving stations of the assembly line type can be installed along the production line such that when material passes through each station, a different part of the distinguishing mark is quickly lasered in the material.
The invention described and claimed here can be understood by a person skilled in the art normally experienced in the art with the aid of the description and the drawings which follow. The aspects and features of the invention which are believed to be new and other features characteristic of the invention are set forth in detail in the appended claims. Unless otherwise indicated, the drawings are for illustration purposes only and are not drawn to scale. The drawings are not intended to limit the scope of the invention. The following disclosure is directed to those skilled in the art normally experienced in the art and assumes that aspects of the invention normally within the reach of those ordinarily experienced in the art are understood and understood.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Figure 1 shows a view from the top of the top of an aluminum can according to an embodiment of the invention; FIG. 2A shows a material having on it a coating layer and a laser-etched design according to an embodiment of the invention; FIG. 2B shows a material having several layers and on which is engraved a drawing in several layers according to an embodiment of the invention; Figures 3A-B are photomicrographs of an aluminum can printed by ink spraying according to the prior art;
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FIGS. 4A-B are photomicrographs of a coated aluminum material, laser engraved according to an embodiment of the invention;
FIGS. 5A-C are photomicrographs of a surface of a laser-etched aluminum material according to an embodiment of the invention; FIG. 6 is a view from the top of an apparatus for manufacturing traction legs engraved with a laser according to an embodiment of the invention; FIG. 7 is a view from the top of a variant of an apparatus for manufacturing laser-engraved traction legs according to another embodiment of the invention, and FIG. 8 is a view from the top of a another variant of apparatus for manufacturing traction legs engraved with a laser according to another embodiment of the invention.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
Figure 1 shows a new laser engraved container opening device according to the present invention. As described in Figure 1, a top 120 of a representative aluminum can or other container top is provided to receive a container opening device. Can top or container lid are typically configured in a shape desired to receive a container opening device and to be attached to a container body in a processing press (not shown). During the operation of forming the top of the can, various bubbles and deformations known under the term of "reliefs" are printed in the top of the can to reinforce its solidity.
The top of the can of FIG. 1 shows typical anti-deformation reliefs 121 produced in the transformation press. An additional relief 126 is also shown in FIG. 1. The top of the can also includes a groove 122 for opening the top allowing the user to open the container, and an upper edge 123 for allowing the top to be fixed to a suitable container body. Other deformations 127 may also be present in the grooved panel 128 to help access the contents of the
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container. Preferably, in the path of the aperture groove 122 of the apex surrounding the panel 128, there is an interruption (not shown), so that the panel 128 remains attached to the apex 120 of the can after opening.
To assist the opening of the container by a user, a pull tab 124 is provided to be actuated by the user. As will be appreciated by a person skilled in the art normally experienced in the art, the pull tabs are typically formed in a processing press from a thin sheet of tab material. In a converting press, different cutting and stamping punches work on the sheet of leg material to form a sheet of pull-up legs which can be removed from the sheet and attached to the top of a container. For example, as has been described in FIG. 1, a tab 124 can be riveted or fixed on a relief 125 provided in the top of the can, by a recasting action of the processing press.
As described in FIG. 1, a typical current pull tab includes a grip portion 129 and a nose portion 130. The grip portion 129 can be raised to force the given portion 130 to enter into intimate contact with the grooved panel 128. When the pressure of the nose portion 130 against the grooved panel 128 is sufficient, the opening groove 122 tears and the panel 128 can be folded down to give access to the contents of the container . Preferably, an interruption (not shown) of the opening groove 122 prevents the panel 128 from detaching from the top 120 of the can and falling into the container.
As shown in FIG. 1, a slot 131 can advantageously be provided in the pull tab 124 to facilitate its lever action, the fixed button 125 serving as a fulcrum. As will be appreciated by one of ordinary skill in the art, substantially any type of tab, of any size, shape or configuration, may be suitable for use in the present invention.
According to the embodiment described in FIG. 1, the gripping part is preferably configured so as not to have an opening making it possible to receive the finger of a user, but is rather configured in "closed tab". Such a closed leg configuration provides a surface
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additional to which promotional, informative or decorative material can be applied. For example, the traction tab of FIG. 1 has a decoration 132 represented by the "price" logo.
According to the invention, the decoration 132 is laser engraved in the surface of the material of the traction tab. The term "laser engraving" is intended to refer to the process by which a selected part of a material is removed by contact with a laser beam to form a desired pattern of desired depth by sublimation, evaporation, combustion, oxidation or other treatment of the material or materials in contact. Thus, for example as described in the embodiment of FIG. 1, the "price" logo and the border surrounding the logo are preferably the result of the contact of the surface of the traction tab with the beam of a laser, such that the contact surface is removed to a predetermined depth, in a predetermined pattern.
In the case of a currently preferred material, an aluminum pull tab, these removed zones make it possible to obtain, quite unexpectedly, images having a remarkable visual contrast thanks to the oxidation and the sublimation of the material. In other words, the areas removed have a surprisingly different shade and / or color than that of the untreated areas. Such strong colored visual contrast cannot be obtained by mechanical etching, stamping or chemical etching of aluminum pull tabs. In addition, as will be appreciated by a person skilled in the art normally experienced in the art, laser engraving makes it possible to create on materials images having almost any resolution; visually or otherwise noticeable.
This resolution may not even be reliably achieved by the methods of the prior art.
The visual contrast that can be obtained by laser engraving techniques can also be used to provide informative, promotional or decorative materials on other parts of the container. For example, as described in FIG. 1, the decoration 133 of the "brand" can is engraved directly in the top 120 of the can. Such can decorations are preferably created on can tops which have a colored or pigmented coating in the aluminum (or other material) of the top, because the visual contrast and
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the striking sharpness intrinsic to the laser engraving operation are even more striking.
In addition, traction legs engraved by laser according to the invention are preferably engraved to a predetermined depth, whereby a physical relief detectable by touch is created on the traction tab.
In a presently preferred embodiment, in which the material to be etched is a container opening device using an aluminum pull tab for an aluminum beverage can, the etching is preferably carried out to a depth of approximately 5 micrometers. at 50 microns, and more preferably from about 15 microns to about 30 microns.
As will be appreciated by one of ordinary skill in the art, control of the depth to which a laser etches the surface of a material depends on several factors and can be controlled by their manipulation. For example, the type, power and duration of contact of the laser device all allow the user to act on the depth of the engraving. Thus, for example, the type of material, of coating, allows the user to predetermine the depth of etching by trial and error or otherwise.
In addition, as will be appreciated by a person skilled in the art normally experienced in the art on reading the description of the applicant, when the materials of the parts and the processing parameters are fixed, laser engraving allows rapid and large-scale production. volume of products on which are created almost identical and high resolution distinctive brands. This predictability and reproducibility cannot be obtained by the printing techniques of the prior art.
Two currently preferred laser engraving methods are computer-assisted laser engraving and mask engraving. As will be understood by a person skilled in the art normally experienced in the art, computer aided engraving typically involves the use of a computer and computer peripherals to control the orientation, the course and / or the power of a laser beam to create an engraving pattern on a workpiece. According to a preferred method, a drawing is introduced into the memory of a computer by a scanner, a keyboard, the
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two or any other device or method for introducing a design known in the art. The computer can then transfer the design to a laser engraving device which etches the design into the workpiece using the device's laser beam.
The choice of an appropriate laser device is within the capabilities of a person skilled in the art normally experienced in the art. A presently preferred embodiment uses a YAG laser device and more preferably a 120 watt Nd: YAG laser device having a wavelength of 530 nm.
According to this method, the computer can be a typical personal computer, for example an IBM 486, Pentium or similar computer in which a laser control program has been programmed. For example, one such laser control program is the LUMONICS SOLO user interface software which is supplied with a LUMONICS LIGHTWRITER SPE laser engraving device, or the ROFIN-SINAR VISUALLASERMARKER-SOFTWARE software used with the laser engraving device. ROFIN-SINAR.
It should be understood that other brands and models of control software, of engraving devices, etc., currently existing or not, capable of implementing the method described here are included within the scope of the invention, and that the brands and models described are only by way of example and should not be considered as limiting the scope of the invention.
In operation, an operator enters an input drawing, for example "price", into the computer memory. The design can be entered into computer memory by scanning the image on a scanner or by inputting it using the keyboard, or both, or by otherwise inputting the image using a keyboard. 'computer. Preferably, the operator may be able to modify the input design in different ways. For example, it is currently preferred that the operator can scale the drawing by any conventional technique, so as to make any part or all of the drawing larger or smaller, or so as to be able to combine several complete or partial images.
The part is then placed in a position located in the path of the laser beam. The intensity of the laser beam is adjusted so that the etching will be carried out to a predetermined correct depth. The laser beam is then controlled by the computer to engrave the design
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in the room. According to a currently preferred method, computer control of the laser beam requires software and hardware interfaces which control a pair of X and Y galvanometers which guide the laser along a path corresponding to the output pattern. The engraved output drawing must reflect the input drawing and any modifications made to it by the operator.
As will be appreciated by one of ordinary skill in the art, the depth of the etching can be controlled in various ways. A currently preferred method of controlling the depth of the etching consists mainly of modifying the intensity of the beam, but without being limited to modifications of the focal length and of the power level of the beam. It is largely within the abilities of a person skilled in the art normally experienced in the art to know or learn by trial and error or otherwise the correct settings of the laser and of the particular laser beam used on the particular part concerned.
In addition, the laser beam can be manipulated, by a galvanic deflection system used in a single or multiple head configuration, to obtain vector marking at high speed in a moving system. The galvanic head can also be configured with a miniature camera to check online the configuration of the part or the content of the marking.
Alternatively, the laser engraving can be performed by the mask engraving process. As will be appreciated by one of ordinary skill in the art, this method typically involves the operation of passing a laser beam through a mask and possibly through other devices before it comes into contact with the surface. of a room. The choice of an appropriate laser device for this engraving process is largely within the abilities of a normally experienced person skilled in the art. Currently preferred devices include high gain pumping devices such as CO2 lasers.
The mask material must be able to resist its penetration by the laser beam. The mask can be placed in the lens system of the laser source, at the point of exit of the laser device or be
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placed elsewhere on the path of the laser beam. Alternatively, the mask can operate as a stencil placed against the workpiece during the marking operation. The mask typically contains cut parts which have the shape of the desired image, whereby the only parts of the beam which pass through the mask are those which have the shape of the desired image.
As will be appreciated by a person skilled in the art normally experienced in the art, suitable mask structures do not only include those which have cut parts defining the desired pattern which one wants to engrave on the material, but also those which have parts which are simply transparent to the particular wavelength of the laser light concerned. Therefore, the term "cut parts" should be understood to cover any equivalent means of defining a pattern on the mask, so that the pattern can be etched into the surface of the part being worked on.
In general, mask structures with suitable lasers are used when a pattern with a uniform depth is desired, because the mask structures do not allow the intensity or depth of different parts of the distinguishing marks to be changed. you have to create on a piece. However, a person skilled in the art normally experienced in the art will note that several masks and / or several laser devices can be used to create distinctive marks having varying depths of removal or several layers to be removed selectively.
A presently preferred embodiment employs a single mask and a single layer, whereby the pattern of the mask is removed on a pull tab coated through the coating layer and in the material to a depth of up to 30 micrometers. Such an embodiment allows many legs to be engraved quickly at production speeds. Therefore, mask etching with a CO2 laser or the like is basically suitable for creating distinctive marks on traction legs which have a single coating layer or which have no coating layer at all.
Whatever type of laser engraving is used, a currently preferred embodiment of the invention uses a pull tab on
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which is at least one coating layer. FIG. 2A describes a material covered with a single layer and laser engraved according to the invention.
In the embodiment described in FIG. 2A, a material 150 is provided on which is placed a coating layer 151. The currently preferred coating layers include those which are easily accessible to a person skilled in the art normally experienced in the art. For example, Alcoa supplies leg material with suitable coatings supplied by Valspar, Dexter, BASF and many others. The type of coating is not limited to an epoxy, vinyl or other organic coating.
According to this embodiment of the invention, the coating layer 151 and at least part of any part of material 150 located below are etched by laser to provide a permanently etched area 160 capable of defining an exceptional image, visually striking, to promote or decorate the container.
As will be appreciated by a person skilled in the art normally experienced in the art, the materials of the parts and the parameters of the treatment can be chosen so as to cause the removal of the surface (s) of the coating layer (s) and of the material to be removed. along virtually any desired pattern, and over virtually any desired depth.
According to an advantageous embodiment, the material 150 can be an aluminum tab or another container opening device that must be decorated or marked. In this embodiment, this material is an opening device for a beverage or food container, but any other suitable material can also be marked. Currently preferred materials can be any suitable material and can be part of a pull tab, a can top, a bottle stopper, a container lid or any other part of a forming device. container.
According to the invention, the material can be coated with more than one layer.
FIG. 2B shows four layers of coating on the material 150.
As discussed above, the coatings are preferably made of materials capable of being removed by laser and more preferably materials more likely to be removed by laser of the target laser than the
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underlying material or the underlying layers and the material. Currently preferred coating layers include those readily accessible to those of ordinary skill in the art. For example, Alcoa supplies leg material with suitable coatings supplied by Valspar, Dexter, BASF and many others. The type of coating is not limited to an epoxy, vinyl or other organic coating.
The coatings can be of any suitable color. The coatings preferably have visually different or contrasting colors, so that a multicolored image can be created. By way of example, the material with several coatings in FIG. 2B can comprise a cyan layer 151, a magenta layer 152, a yellow layer 153 and a black layer 154. When the material is aluminum, removal of the four layers for example in an area 155 reveals the natural color of aluminum. Area 156 shows the removal of three layers revealing a cyan color. Area 157 shows the removal of two layers, which reveals a magenta color.
Area 158 shows removal of a single layer, revealing a yellow color. In this way, almost any color can be created.
In addition, in accordance with the invention, the zone 159 shows not only the removal of the four layers but also the partial tearing of part of the material up to a desired depth. By this tearing of the material, one can create an area 160 permanently etched.
Such an area continues to serve to identify the tab even if the layers (151, 152, 153, 154) are removed by chemical, physical or other means. As will be appreciated by a person skilled in the art normally experienced in the art, this permanent etching of the surface of a material can serve to prevent counterfeiting or to prolong the informative, promotional or decorative power of the material.
Permanence in the presence of chemical solvents is only one of the advantages of the present invention over more conventional methods of marking aluminum or other types of material with colors. For example, in the aluminum can industry, ink spray printing is occasionally used to place origin and date data on the bare aluminum of the
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underside of the can. Figure 3A and Figure 3B are photomicrographs of the ink-printed characters applied to the underside of a "Mountain Dew" soft drink can (produced by Pepsi-Cola Company). FIGS. 3A and 3B were taken with a scanning electron microscope ("Scanning Electron Microscope - SEM") at 15X and 30X respectively.
The solid line at the bottom right of the microphotographs represents a length of one hundred micrometers. On the other hand, FIGS. 4A and 4B are photomicrographs respectively at 15X and 30X of an aluminum material coated and laser engraved according to the invention. More specifically, Figures 4A-B are photomicrographs of a piece of aluminum alloy material 5052H19 having a black epoxy coating, Valspar 26839-803, with a thickness of about 1.9 micrometer (3 msi ), processed at production speeds by an Nd: YAG laser with a power of 120 watts and a wavelength of 530 nm.
If we compare Figures 3A-B to Figures 4A-4B, we see that the typical laser engraving craters created by an Nd: YAG laser or similar have only a diameter of about 60 micrometers, which constitutes a difference in size smaller by an order of magnitude compared to a typical ink point (which is on average about 600 to 700 micrometers) of an ink printing operation. Consequently, as will be appreciated by a person skilled in the art normally experienced in the art, the resolution and the sharpness which can be obtained by laser engraving are also better by an order of magnitude than those of the printing operation. in ink.
It is also revealed that the typical laser engravings are essentially of uniform shape, area and appearance, while the ink dots are of non-uniform shape, area and appearance (which adversely affects the sharpness and resolution). Consequently, as will be appreciated by a person skilled in the art normally experienced in the art, laser engraving intrinsically makes it possible to obtain an image having better resolution and better sharpness. In addition, typical laser engravings are located in an extremely precise manner and their appearance is predictable, which favors a visually uniform and practically uninterrupted engraving pattern, compared to deposition.
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by ink dots which is intrinsic to the ink printing system.
In addition, the laser engravings allow a visually clear demarcation between the area coated with color and the area treated with the laser, to be compared with the unpredictable contours and the concentration of ink in the ink dots created in the operation of ink printing.
In addition, as discussed above, the laser engraving operation provides an essentially permanent image when the material itself is engraved to any suitable or desired depth, to be compared to the image more easily. removed (whether physically removed or chemically removed) created by the ink in the ink printing operation, which is inherently incapable of accumulating to any appreciable thickness above the surface of the material , because of its solvent carrying base. Figures 5A-C are photomicrographs of the embodiment of Figure 4 in different positions and at different resolutions. As shown in the micrographs, the surface of the aluminum material below the coating can be etched to a predetermined depth.
In a currently preferred embodiment, the material is etched to a depth of about 5 to about 50 microns, and more preferably to a depth of about 15 to about 30 microns. In Figure 5, the material is etched to a currently preferred depth of approximately 30 micrometers.
In view of the foregoing disclosure, one skilled in the art normally experienced in the art will understand that laser engraving of materials such as pull-up legs according to the invention overcomes many disadvantages and limitations of the prior art and satisfies a long felt but hitherto unresolved need.
As will be appreciated by a person skilled in the art normally experienced in the art, laser engraving operations can be carried out at any appropriate stage in the life of a manufactured object. For example, with pull-up legs, the laser engraving operation can be carried out before, during or after a leg material is shaped into pull-up legs and connected to the top of a container.
A representative device for the manufacture of traction legs
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according to the invention is described in Figures 6 to 8. In a first embodiment shown in Figure 6, the apparatus comprises a modified transformation press 70. Typical processing presses for the manufacture of prior art legs are marketed by companies such as Dayton Reliable Tool. The modified press 70 includes a container end conveyor 71 for transporting container ends through the press 70. The container end conveyor 71 has an inlet 72 receiving container shell ends not provided with a tab and an outlet 73 through which container shell ends provided with a tab can be collected.
The conveyor 71 transports container ends from the inlet 72, through the press 70, to the outlet 73, where the container ends provided with a tab can be collected.
As described in Figure 6, the press 70 also includes an inlet 74 of leg material and an outlet 76 of shaped leg ribbon. Between the inlet 74 of the tab material and the outlet 76 of tab tape and passing through the conveyor 71, there is a matrix zone 75. As is generally known in the art, the matrix zone 75 comprises a plurality of cutting and stamping punches (not shown) which work to form and shape in a desired configuration the materials which pass through them. The die area 75 can process container ends when they pass through the die area 75 on the conveyor 71. According to the invention, the leg material 90 can enter the press 70 through the inlet 74 of leg material .
As depicted in Figure 6, a strip of tab material 90 enters through the inlet 74 and then passes through the die area 75, where it is cut and shaped into shaped tabs. The ribbon 91 of shaped legs can then leave the press 70 through the outlet 76 of ribbon of shaped legs.
In a preferred embodiment, the die area 75 is composed of a plurality of interchangeable cutting punches and stamping punches. As will be appreciated by a person skilled in the art normally experienced in the art, interchangeable parts make it possible to use the same press for the manufacture of a plurality of legs of different shapes comprising a plurality of different materials. For example, the matrix could be adapted to
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produce a tab with no opening for the finger by removing or blocking the punches for cutting the openings.
Consequently, a large number of other modifications of the matrix zone in order to produce tabs of different configurations can be fully understood by a person skilled in the art on reading the description of the applicant.
After leaving the press 70 through the outlet 76 of the shaped tab tape, the shaped tab tape 91 can re-enter the press 70 through the inlet 77 of shaped tab tape. The ribbon 91 of shaped tabs is then introduced into a riveting zone 78 contiguous to the conveyor 71. In the riveting zone 78, the shaped tabs are removed from the ribbon 91 of shaped tabs and riveted on the ends of the container entering the zone riveting 78 on the conveyor 71. The scraps 92 of shaped tab tape then leave the riveting zone 78 and finally the press 70 by the outlet 79 of scraps of tabs. With the tabs which are riveted to them, the container ends leave the riveting zone 78 by means of the conveyor 71.
The conveyor finally advances the container ends with a tab out of the press 70 to the outlet 73 of the conveyor, where the container ends can be collected. The scraps 92 of tab tape leaving the outlet 79 of scraps of tabs can also be used for other purposes, for example to be recycled into new tab material 90.
The tab material 90 according to the invention can comprise any material suitable for being used as a container opening device by pull tab. Examples of material include aluminum, steel, plastic or any other suitable natural, synthetic or composite material. Likewise, combinations of materials in the form of a layer or otherwise can also be used. Therefore, one of ordinary skill in the art will understand that an appropriate modification of the modified press 70 may be necessary to use different materials.
In a preferred embodiment, the tab material 90 includes aluminum. As described in Figure 6, the tapes of aluminum tab material can have any suitable width over any desired length. In general, presses
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existing leg materials are 4.826 or 7.112 cm wide (1.9 or 2.8 inches) wide and 0.229 to 0.254 mm thick (0.009 to 0.010 inches). According to the present invention, the depth of the material can be increased depending on the desired resistance and the material used.
A preferred embodiment contemplates the use of aluminum tape about 2.54 to 7.62 cm wide (1 to 3 inches) and about 0.318 mm thick (0.0125 inch).
If colored tabs are desired, colored tab material 90 can be used in the present invention. To achieve coloring, pigmentation can be used during the formation of the paw material 90 or, alternatively, the paw material 90 can be coated with a colored material.
Likewise, as will be appreciated by a person skilled in the art normally experienced in the art, other colored or coated materials can be used, for example plastic.
To further accentuate the decorative or symbolic power of the legs, a laser engraving station 100 can be used. The laser engraving station 100 can be an area located in the modified press 70. As a variant, the laser engraving station 100 can be located outside of press 70, although it can still be online or integrated with press 70.
In a preferred embodiment described in Figure 6, the laser engraving station 100 is located in an area in which the leg material 90 can be decorated before entering through the inlet 74 of leg material. The laser engraving station 100 can be integrated into the advancement mechanism which advances the leg material 90 into the inlet 74 for leg material; as a variant, the laser engraving station 100 may be located at a location provided for processing a material of tab 90 which is not located in the area where the press 70 is placed. Such a location could be located in the installation manufacturing aluminum sheet used to laminate aluminum sheet for leg material and to coat the material.
In other words, the leg material 90 can be decorated and then be brought to a site housing a press 70.
FIG. 7 describes an alternative embodiment of an apparatus for manufacturing traction legs according to the present invention. With reference to FIG. 6, the same numerical references designate the same elements; however, in this embodiment, the engraving station at
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laser 100 is located outside the press 70 but in line with the leg material 90 so that the ribbon 91 of shaped legs leaves the press 70 at the outlet 76 of leg ribbon and then passes into the station laser engraving 100 before returning to the press 70.
Although it is envisioned that the laser engraving station 100 can perform all of the decorative functions included in the scope of the invention, wherever it is located, the online placement of the laser engraving station 100 so that it is capable of receiving the ribbon 91 of shaped tabs is currently a preferred method. First, the tabs are already formed in the ribbon, which can, by mechanical orientation, computer recognition or otherwise, enhance the speed and ability of the device to provide essentially identical tab decorations on each tab.
Second, the laser engraving station 100 can be used in combination with an accumulator (not shown) which can be used to allow the die area 75 to work at a faster rate than that allowed on the laser engraving station 100.
Figure 8 describes another alternative embodiment of a tab manufacturing apparatus according to the present invention. With reference to FIGS. 6 and 7, identical reference numbers relate to the same elements; however, the laser engraving station 100 of Figure 8 is located in an area for receiving container ends with a tab leaving the conveyor 71 at the outlet 73 of the conveyor. In the specific embodiment described in FIG. 8, the laser engraving station 100 has a generally cylindrical shape. In the laser engraving station 100 is arranged a cylindrical track 101 serving to receive a plurality of container ends provided with a tab. The laser engraving station 100 also has an interior part 102 surrounded by the cylindrical track 101.
In this embodiment, the container ends provided with a tab leave the conveyor 71 at the outlet 73 of the conveyor and are received by the cylindrical track 101 of the laser engraving station 100. The track 101 can rotate in both directions , so that the container ends can rotate towards or through one or more stations. With this arrangement, different decorations can be engraved on the legs or
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container ends in different positions. The laser engraving equipment can be placed in the interior part 102 of the laser engraving station 100 and / or be located on the outside perimeter of the track 101.
This embodiment may be preferable, or combined with the previous embodiments if the decorations are to be applied not only on the legs but also on the ends of the container. The laser engraving station 100 can be integrated into the outlet 73 of the conveyor, or, alternatively, the engraving station 100 can be located in a location used to fix container ends provided with a tab on can cans. food or beverage that is not located in the area where the press 70 is located. Such a location could be a filling or packaging facility of a food or beverage company. In other words, the leg material 90 can be decorated and then brought into a location housing a press 70.
The laser engraving station 100 according to the present invention can be configured in any suitable manner to engrave the leg material, the shaped leg ribbon or the legs before or after their attachment to the container. The precise layout and design of the laser engraving station varies depending on the processes and materials to be used. The laser engraving station may further include a relief molding apparatus, leveling, registration or engraving of the leg decorations, or any combination of these apparatus.
Likewise, the laser engraving station may comprise, alone or in combination with the above, any device suitable for printing, screen printing, painting, adhering, gluing, placing or otherwise creating paw decorations on legs or on leg making materials.
To help ensure that the paw decorations have essentially the same appearance on the final product, the laser engraving station can use mechanical orientation systems or computer-controlled artificial recognition systems. The use of a plurality of laser engraving stations, for example a combination of FIGS. 6 to 8, is also included in the scope of the invention.
It is understood that numerous modifications can be made to the present invention without departing from the spirit of the invention. The
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The appended claims define the scope of the invention.