CN101167011B - 透镜状容器及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种透镜状显示物品，比如容器，以及制作该物品的方法。该物品包括：透镜状侧壁，其限定具有顶端和底端的空腔，所述侧壁具有接缝；以及连接至侧壁底端的可选基部。制作该物品的方法可包括：形成具有接合相对端部的接缝的截头圆锥形侧壁和可选地将基部加接至透镜状侧壁的底端。另一种作法是，侧壁的底端可以和本身隔绝，以形成无底的管。

Description

透镜状容器及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种截头圆锥形透镜状容器及其制作方法。

背景技术

双凸透镜为人所共知，用于光学系统中来产生各种独特的光学效应。已知的双凸透镜系统通常包括透明板，该透明板在其一侧具有平面，而在另一侧具有一系列的平行纵脊，这些纵脊可具有近似抛物线状或圆形的平滑表面，以形成凸透镜的多透镜系统。墨水层、打印纸、印刷介质或类似的印像通常设置在靠近平面或在其上的透镜的背面上。像层(image layer)可包含例如交织像，其具有至少两个交替系列的间隔像线，每个系列的像线构成主图像的分解或中断。这两个系列的像线与透镜元件具有光学联系，以致使得在观察者相对于透镜发生位置变化时交替地可见。当从一个位置观察时，第一系列的像线可见，以显示第一复合图像。当从第二个位置观察时，第二系列的像线也可见，以显示第二复合图像(second composite picture)。

上述双凸透镜系统还可用来产生三维像效应。在形成这种效应时，两个像分别构成正常视差中物体的右眼视图和同一物体的左眼视图。双凸透镜布置成沿着与穿过观察者两只眼睛瞳孔绘制的虚线垂直的线平放。这样，凸透镜形成所需的光学效应，以将来自构成图像右眼元素的像线的光线转入观察者的右眼，并且以同样的方式，将图像的左眼元素转入观察者的左眼，从而在观察者的脑海中形成三维视图的幻觉。

透镜光学系统已经发现有很多用途，包括玩具、插脚以及其它类型的物品和器具，比如用于教学器材，其中，一个视图中显示问题而这些问题的答案显示在另一视图中；医疗器械，用于观察x射线、样品、照相、打印和目视辅助系统中的变化。

透镜成像系统的流行应用是用于公用和幻象物品上的装饰和信息显示器中，比如容器、包装、推广物品和类似用途上。透镜成像系统用在显示用途时的一个优点是顾客对透镜相关产品的认识和需求增大。透镜成像系统用在显示用途时的另一个优点是顾客对附加值的感受，例如，一种具有透镜成像公共用品，比如饮料容器可开发出可收集的、艺术的、感情或类似价值。透镜成像系统在显示用途中的又一个优点是与传统的或非透镜成像显示器相比能提供更大的像密度或者每单位面积的多重成像内容。

具有透镜状显示器的传统产品的一个竞争性缺点是需要下面的支承结构、保持结构、或者这两种结构，并且伴随有产品制造的成本和复杂性，例如注射模塑物品具有透镜状显示器。

因此，最好具有能克服需要下面结构的透镜状显示物品和制作含有该透镜状显示器的物品或器具的经济方法。

发明内容

概括地说，本发明涉及一种透镜状显示物品和制作所述物品的方法。

本发明的一个可能方面是具有透镜状显示元件的物品，其中，透镜状显示元件是物品附加的结构元件。

本发明的另一个可能方面是物品具有透镜状显示元件，其中，透镜状显示元件在结构上是自支承的。

本发明的另一个可能方面是物品具有透镜状显示元件，其中，透镜状显示元件替代该物品的传统结构元件或是其代用品。

本发明的又一个可能方面是物品具有透镜状显示元件，其中，与其上装有透镜状显示元件的传统物品相比，该透镜状显示元件消除了需要一个或多个支承或保持结构元件。

本发明的另一个可能方面是一种容器，其包括截头圆锥形透镜状侧壁，该侧壁限定具有第一或顶端和第二或底端的空腔，所述侧壁具有接缝；和连接至侧壁的底端的基部。

本发明的另一个可能方面是一种无底物品，其包括截头圆锥形透镜状侧壁，该侧壁限定具有顶端和底端的空腔，所述侧壁具有第一接缝；和位于侧壁的底端的第二接缝。

本发明的另一个可能方面是一种制作具有透镜状显示元件的物品的方法，其中，该透镜状显示元件是物品附加的结构元件。

本发明的又一个可能方面是一种制作上述容器的方法，其包括由透镜状侧壁板形成截头圆锥形透镜状侧壁，所述侧壁板包括：双凸透镜板，其具有带光脊和凹槽的第一表面和与第一表面相对的第二表面；在第二表面上的像层；和像层上面的可选衬底层；以及将基部加接至截头圆锥形透镜状侧壁的底端。

本发明的另一个可能方面是一种容器，包括：

截头圆锥形透镜状侧壁，其限定具有顶端和底端的空腔，所述侧壁具有接缝；透镜状侧壁具有第一透镜状表面和与第一表面相对的第二表面；

第二表面上的像层；

像层上面的衬底层，其中衬底层的厚度小于0.005英寸且大于0.0002英寸；以及可选地，

连接至侧壁的底端的基部。

本发明的另一个可能方面是一种制作上述容器的方法，包括：

由透镜状侧壁板形成截头圆锥形透镜状侧壁，所述侧壁板包括：

双凸透镜板，其具有带光脊和凹槽的第一表面和与第一表面相对的第二表面；

在双凸透镜板的第二表面侧上的像层；

像层上面的衬底层；

将侧壁的相对端部彼此加接以形成接缝；以及可选地将基部加接至截头圆锥形透镜状侧壁的底端；

其中，像在接缝形成之后没有畸变。

附图说明

图1示出本发明实施例中典型容器物品的透视图。

图2是本发明实施例制作图1所示容器物品的方法中典型步骤和可选步骤的流程图。

具体实施方式

下面将参照如有的附图详细描述本发明的各个实施例。参照各个实施例并不限制本发明的范围，本发明的范围仅由所附权利要求的范围限制。另外，本说明书中举出的任何示例都不是限制性的，而是仅仅表示所述发明的很多可能实施例中的一些。

除非另有规定，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的意义。尽管在本发明的实践和测试中也能使用与本文所述类似和等同的任何方法和材料，但是优选的方法和材料是现在所描述的。除了公开的具体顺序之外，本文所述的方法可以逻辑上可能的任何顺序执行。

本文提及的所有出版物皆引入本文作为参考，从而公开和描述与引用出版物有关的方法和材料。本文论述的出版物仅是为其在本申请提出日期之前公开而提供的。本文不要视为允许本发明由于先前发明而没有资格先于这种公开。而且，提出的公开日期可以不同于实际的公开日期，这可能需要单独地确认。

除非另有说明，本发明的实际应用将采用传统的技术，例如聚合物化学、材料科学、材料加工技术、成像科学、印刷技术和包装技术，上面所述都在本领域的技术范围内。这些技术在文献中有充分的解释。

下面的定义用于下面书面说明中使用的专门术语。

定义

下面的术语表示在本文使用时具有以下普通意义。

“截头圆锥形”指的是通过双凸透镜板形成为侧壁所产生的任何适合的容器形状。在本发明的实施例中，双凸透镜板可形成为例如圆柱体、锥形圆柱体、圆锥和其圆锥形段、非圆锥形壁、非圆直壁、锥形和非锥形正方形、锥形和非锥形矩形以及类似形状，或其组合形状。

“衬底层”或“阻挡层”是同义的并且指的是例如覆盖层、薄膜、叠层、挤压覆盖层、可固定的液体覆盖层，比如可固化或可聚合的合成物、以及用于像层的类似覆盖物，或其组合。衬底层或阻挡层可以：在制造期间保护像层免于畸变或降低；为像层提供不透明的背景，以帮助获得或控制透镜显示像的高保真色彩和图示性质；以及在储存或使用时离析或防止在像层部分与容器内容物之间有任何相互作用或混合。在实施例中，凡是像层由例如可聚合或可辐射固化的墨水或类似材料构成之处，分离的衬底层或阻挡层可能是多余和不必要的。因此，根据容器的预期用途或应用，容器除了阻挡层元件之外例如还可用提供图形元素或像素的可固化墨水来制造，并且无需分离的衬底层或阻挡层。可固化墨水可选择和配制成提供不透明、半透明、透明或其组合的像素和阻挡层元件。“衬底层”或“阻挡层”也可以称为“芯层”，例如在双面透镜状侧壁或透镜板的情况下。

“第二表面侧”，比如语句“双凸透镜板第二表面侧上的像层”指的是像层所在之处的侧面。像层可以，但不一定印刷在双凸透镜板上。像层可以例如印刷在或提供至如有的衬底层或阻挡层上，并且随后与双凸透镜板组合，以形成透镜状侧壁板。这样，例如像层可以印刷在双凸透镜板、衬底层或者这两者之上。在实施例中，可选的粘合剂层、粘胶层、底剂层和类似层可以置于双凸透镜板、像层或衬底层的任一之间。

单数形式“一”、“和”以及“所述”包括复数对象，除非文中另有明确的说明。因此，例如提及“一接缝”可包括涉及多个这样的接缝，而且提及“一接缝”可包括提及一个或多个接缝以及本领域技术人员所知的它的等同物。

改变在描述本发明实施例中所用的，例如合成物成分、浓度、体积、处理温度、压力、处理时间、停留时间、回收率或生产率、流动速率和类似值以及其范围的量“大约”指的是可能出现的数量变化，例如通过典型测量和处理程序；通过这些程序中无意的误差；通过用来实施方法的成分和材料的差别；以及近似考虑的条件。术语“大约”还包括例如由于具有特定初始浓度或混合物的配方老化而不同的量、由于混合或处理具有特定初始浓度或混合物的配方而不同的量、可能由于温度对材料的效应而不同的尺寸，比如厚度、以及类似考虑的条件。不管是否由术语“大约”修改，这里所附的权利要求都包括这些数量的等同物。

凡是提供数值范围之处，要理解的是，该范围的上限和下限与所述范围内的任何其它所述的或中间值之间的且除非上下文中另有清楚的规定而达到下限的单位的十分之一的每个中间值包括在所述公开内。在所述范围中任何明确排除的极限条件下，这些较小范围的上限和下限可单独地包括在这个较小范围内，这也包括在所述公开内，在所述范围包括一个或这两个所述极限的地方，排除那些被包括的极限的两个的任何一个的范围也包括在所述公开内。

本人已经发现，透镜状显示元件可以直接形成物品或器件。所得到的具有结构上透镜状显示元件的物品或器件除了重量和制造成本降低之外还具有意想不到的刚性结构质量和美学特征。所得到的具有结构上透镜状显示元件的物品或器件在需要时可以高速、大量、连续生产，而且无需更加复杂或昂贵的制造工艺或机械，比如注射模塑设备和材料。

参照附图，图1示出一种典型容器物品的透视图。图1示出容器物品100的实施例，比如饮料杯。容器物品100可用作包装物，用来储存、分配、消费或另外使用固体或液体产品内容物，比如酸牛奶、爆米花、糖果、饮料、土壤和种子混合物、油漆、钉子、以及类似物质和应用。

在实施例中，容器100可包括例如截头圆锥形透镜状侧壁110，其限定具有顶端和底端的内腔。所形成的透镜状侧壁可具有接缝115，或者类似方式的连接或构造，比如预成形的透镜状像元件卷状片材(例如在心轴上或类似方法)的相对边缘的重叠或搭接型接缝。在实施例中，接缝可优选为侧壁相对端单个重叠并且接缝可优选为热封。在实施例中，容器的透镜状侧壁优选具有单个重叠的热封接缝，比如重叠或对接侧壁部分的一部分熔化。在实施例中，接缝优选没有另外的胶粘剂。在实施例中，容器的透镜状侧壁优选具有单接缝并且优选具有单壁构造，也就是能提供整体式或单件式壁结构并且没有第二下面支承结构，比如第二或相邻侧壁的透镜状侧壁。本发明具有呈上述整体式或单件式壁结构的透镜状侧壁的容器在实施例中可以是有利的，因为它有例如较高的制造速度、较少的材料、不多的步骤、较低的缺陷和废品率、较低的单位成本以及类似考虑的条件。在实施例中，单件式透镜状侧壁的厚度可以是例如大约1至大约50密尔、大约2至大约25密尔、大约5至大约20密尔、以及大约8至大约18密尔。

容器100的空腔可以在一端用例如连接至侧壁底端的基部120封闭或密封。基部可在例如侧壁与基部元件之间通过热封比如预切塑料板或类似方法，在内部或外部连接至侧壁上。基部优选可凹陷在空腔内(如图所示)，也就是基部凹陷在空腔内部的一部分中并且密封空腔的底端，以提供例如优等的强度和美学。透镜状侧壁115可选地具有可折叠接缝区117，其能在空腔内(即内部，如图所示)或附近(即外部，未示出)折叠、缠绕或类似变形并且适于容纳基部120。可折叠缝无论在空腔内或附近都能提供例如优等的强度和美学。

容器的形状和尺寸将取决于例如预计用途、构造材料、所需性能、使用寿命、生物可降解性以及类似考虑的条件。容器的形状可以是例如圆柱体、锥形圆柱体、非圆锥形圆柱体、非圆直壁以及类似形状、或其组合。其它容器形状和产品构造均在本发明的范围内，例如“牙膏管”状容器，该容器具有带或不带用于保持或分配容器内容物的封闭件或盖的开口端部和无底相对端部，例如封闭或密封底端的夹紧端密封件。因此在实施例申，本发明提供一种物品，该物品包括：截头圆锥形透镜状侧壁，其限定具有顶端和底端的空腔，所述侧壁具有第一接缝和位于侧壁底端的第二接缝。截头圆锥形的透镜状侧壁可以是例如双凸透镜板，其具有带光脊和凹槽的第一表面以及与第一表面相对的第二表面；第二表面上的像层；以及像层上面可选的分离衬底层。像层可以是例如印刷交织像。双凸透镜板优选具有在物品或容器外部上支承第一表面的透镜，以向消费者或用户提供最大像素的可视性。

衬底层可由任何适合的材料构造，比如相容塑料，这种塑料可以与用于制作双凸透镜板或基部的塑料相同或不同。在实施例中，可选择衬底层或阻挡层，以向侧壁提供结构增强或结构支承。在优选的实施例中，可选择衬底层或阻挡层，以向侧壁提供不同于或独立于显著结构增强或结构支承层的性能，例如提供绝热或导热性能、或者热防护性能。绝热或热防护性能可包括例如：保持或维持容器内容物的温度(即热或冷)，比如饮料杯或食品容器中的温度；防止像层或墨水层或侧壁在制造、运输或使用期间由于温度过高过低或偏离额定值而畸变；防止容器的使用者或操作者在使用期间受到内容物温度过高过低的影响，以及类似的保护性性能。在实施例中，如有的衬底层或阻挡层的厚度可以是例如大约0.01至大约50密尔、大约0.01至大约25密尔、大约0.1至大约10密尔以及大约0.2至大约5密尔，其中一密尔等于1/1000英寸。

在实施例中，本发明的容器可选地可包括在侧壁空腔的顶端上向外(即远离空腔)的卷边125或者卷唇。容器可选地还可包括位于空腔顶端上方的封闭件，比如可拆卸的盖130，例如接合透镜状侧壁或卷唇的顶端边缘。可拆卸的盖130可选地可包括或者制成透镜状显示元件。在实施例中，本发明的容器优选为具有或没有连接的基部的自支承，并且另外或替换地，本发明的容器优选为具有或没有可选的衬底层或基层的自支承。在实施例中，本发明的容器可以嵌套，以便紧凑地堆叠、储存、运输或类似考虑的事项。在实施例中，本发明凡是包括有封闭件或盖的容器例如可以堆叠，以便于储存、运输或显示目的。在实施例中，基部、可选封闭件、可选盖可以由金属或树脂覆盖的金属制成，比如白铁皮，即用锡、冲压铝覆盖的薄铁板或钢板以及类似金属组成。将金属基部、金属封闭件或金属盖连接至侧壁可通过任何适合的方法实现，比如卷边、胶合以及类似的紧固方法。

在实施例中，本发明提供一种制作具有透镜状显示元件的物品或器件比如上述容器的方法，其作法如下：

用透镜状侧壁板形成截头圆锥形透镜状侧壁，该侧壁板可包括，例如：

双凸透镜板，其具有带光脊和凹槽的第一表面和与第一表面相对的第二表面；

第二表面上的像层；和

像层上面的衬底层；以及

将基部加接至截头圆锥形透镜状侧壁的底端。

图2是制作上述图1所示容器物品或类似容器物品的方法中典型的步骤和可选步骤的流程图。透镜状侧壁板，也就是包括其图解像内容的“坯料”，可以用本领域已知的方法制备，比如上述美国专利出版物20030219574或20040263885公开的方法。例如参见步骤200、210和220。另外或者替换地，提供的透镜状侧壁板产品可从市场上买到或者可由卖主定制，比如Travel Tags/Xtreme Graphics、Inver GroveHeights，MN。截头圆锥形透镜状侧壁的形成230可以通过例如用热封将透镜状侧壁板重叠的相对端接合以形成接缝来完成。类似地，将基部加接240至截头圆锥形透镜状侧壁的底端可以通过例如将基部热封至侧壁来完成。侧壁的接合、基部的加接、或者这两个步骤均可手动或优选由高速自动机来完成。高速自动接合和加接机械可从例如Paper Machinery Corporation，Milwaukee，Wisc，参见www.papermc.com购得。本发明方法的接合和加接步骤可通过将例如预成形和预切割的适合尺寸且具有所需透镜状图形的透镜状坯料提供给例如Paper Machinery Corporation Model PMC 1300P或者PMC1002P塑料容器成形机来完成，参见例如美国专利6,790,168、6,652,435、6,382,449、5,752,907、2,942,530和美国专利出版物20020111260。一种封闭件结构，比如盖或者防拨弄或防弊的顶封或者类似结构可选地可加接250至容器，在具有或者没有中间容器填充步骤的情况下。通常，高速制杯机从进料器上接收坯料、将坯料单独地缠绕在心轴周围、然后将缠绕的坯料传送到另一工作站，该站在坯料的两个重叠部分上从顶部位置和底部位置吹入大约700℃(1300华氏度)的热空气。该机器然后将坯料折叠在心轴周围，并且压脚向下并将两端彼此保持靠紧非常短暂的时间，直到两个表面彼此结合形成热封的接缝。需要时，该型机器可以修改以使用其它结合方法，比如胶粘方法，或者类似结合的方法。

应当认识到，上面论述的具体方法和物品的实施例只是示例性的，而本发明包括各种其它实施例。例如，用于形成截头圆锥形或者另一种成形或定尺寸的透镜状侧壁部分的其它方法可通过以下方式完成：例如用热封、胶粘剂、声波焊或其组合以接合透镜状侧壁板的重叠相对边缘以形成接缝；接合透镜状侧壁板相对的迷宫式切割边缘以形成接缝；用热封、胶粘剂、声波焊和类似方法或其组合以接合相对的迷宫式切割边缘。在实施例中，透镜状侧壁在形成套筒或容器之前或以后优选地构造成没有胶粘剂，以便例如降低制造成本和复杂程度，以及消除在填充容器时容器的内容物被正确或不正确地应用胶粘剂而污染的可能性或使其最小化。另外，双凸透镜模式可以水平地、竖直地、水平和竖直之间的中间值、或者其组合取向。

截头圆锥形透镜状侧壁顶端的卷边或卷唇可选地也可手动或者优选自动地与上述接合和加接步骤同时或在其后完成。

该方法可以容易地修改，以提供本文公开和示出具有透镜状侧壁结构的各种形状和尺寸的产品容器或物品。因此，本发明的制作方法可以用来制备透镜状显示物品或者透镜状装饰品，这里透镜状零件是至少一个容器壁，比如饮料杯、冰激凌盒、礼品或玩具盒包装以及类似物品的整体和连续的结构部分。

尽管已参照其具体实施例描述了本发明，但是本领域的熟练技术人员应当理解到，在不偏离本发明的真实精神和范围的情况下可以作出各种改变和进行等同替代。另外，可以进行许多改进，以使具体情况、材料、物质成分、工艺、工艺步骤适应本发明的目标、精神和范围。所有这种改进都规定在所附权利要求的范围内。

示例

下面的示例用来更充分地描述使用上述发明的方式，以及表示预期为执行本发明各个方面的最佳模式。要理解到，这些示例决不是用来限制本发明的真实范围，而是表示出于示例性的目的。示例中如有使用的百分比是以重量/重量(w/w)计或者是例举的部分在总重量中的重量百分比。

例1

预成形或预切割的透镜状侧壁坯料根据例如上述美国专利出版物20030219574或20040263885来准备。透镜状板可以是例如澄清过的聚乙烯、澄清过的聚丙烯、以及类似等级的聚合物或树脂，这些树脂或材料优选在加热时比在室温下更加柔软或一致。像素可以是任何所需的标记，包括例如文字、图形以及类似标记、或其组合。像层上面可选的衬底层可以是任何合适的材料，这种材料使能由坯料适合地形成适合的透镜状侧壁套筒、适合地接合接缝以及适合地将基部加接其上。适合的材料包括例如天然或合成的聚合材料，比如树脂、塑料、纸张以及类似材料、或其组合。可选的衬底层如果有时优选为其所需的结构和功能性质进行选择，比如足够的刚性，以提供坚固的容器、足够的柔软性，以避免容器过早破裂、足够的不渗透性，以盛装具体内容物一段时间，且不泄漏或渗出、与像层或墨水层足够的相容性、以及类似性能，或其组合。

例2

用45分钟供应例如例1中大约10,000至15,000件计的预成形和预切割的透镜状侧壁坯料向PMC型号1300P或1002P塑料容器成形机提供。该机器在制造厂商的建议条件下或者按照为组装选择的具体透镜状侧壁坯料和基部的材料性能的要求进行操作。截头圆锥形透镜状侧壁或者另一种成形或定尺寸的透镜状侧壁部分可以通过例如用热封接合透镜状侧壁坯料的相对端部来形成。基部也可通过例如用热封接合而连接或者加接至所得到的透镜状侧壁上。所得到的容器适合于其预计用途并如本文公开和举例说明的。

出版物、专利和专利文献的全部公开内容均引入本文作为参考，尽管个别地引入作为参考。本发明已结合各种具体实施例和技术进行了描述。本发明的其它方面在提供如有的附图中另外作了描述和示出，然而应当理解到，在保持本发明的精神和范围情况下可以进行很多变更和改进。

Claims (10)

1.一种容器，包括：

截头圆锥形透镜状侧壁，其限定具有顶端和底端的空腔，所述侧壁具有接缝；透镜状侧壁具有第一透镜状表面和与第一表面相对的第二表面；

第二表面上的像层；

像层上面的衬底层，其中衬底层的厚度小于0.005英寸且大于0.0002英寸；以及，

连接至侧壁的底端的基部。

2.根据权利要求1所述的容器，其中，基部凹陷在空腔内部的一部分中并且密封空腔的底端。

3.根据权利要求1所述的容器，其中，容器形状包括圆柱体、锥形圆柱体、非圆锥形圆柱体或者非圆直壁。

4.根据权利要求1所述的容器，其中，像层包括印刷在第二表面上、印刷在衬底层上、或其组合的交织像。

5.根据权利要求1所述的容器，还包括唇部，所述唇部包括在空腔顶端上的卷起的侧壁。

6.根据权利要求1所述的容器，其中，侧壁和衬底层彼此相容。

7.根据权利要求1所述的容器，其中，侧壁选自于聚乙烯和聚丙烯。

8.根据权利要求1所述的容器，其中，衬底层包括聚合材料。

9.根据权利要求8所述的容器，其中，侧壁和衬底层包括相同的材料。

10.一种制作如权利要求1所述容器的方法，包括：

由透镜状侧壁板形成截头圆锥形透镜状侧壁，所述侧壁板包括：

双凸透镜板，其具有带光脊和凹槽的第一表面和与第一表面相对的第二表面；

在双凸透镜板的第二表面侧上的像层；

像层上面的衬底层；

将侧壁的相对端部彼此加接以形成接缝；以及将基部加接至截头圆锥形透镜状侧壁的底端；

其中，像在接缝形成之后没有畸变。

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