CN105051757B - 容器部件上的矩阵条形码 - Google Patents

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Abstract

在例如容器端部平板、容器端部的拉环或线圈料的容器部件上的矩阵条形码是通过形成代表矩阵条形码模块的点的激光施加而形成。

Description

容器部件上的矩阵条形码
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年3月15日提交的美国专利申请序列号61/787,742的权益，该专利申请的全部公开内容以参考的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及容物件，更具体地涉及对金属容器的部件作标记。
背景技术
两件式金属容器包括容器主体，容器端部通过接缝附接到该容器主体。市售的两件式饮料容器是通过变薄拉延工艺而形成，该工艺形成与基部成为整体的主体侧壁。三件式金属容器包括圆柱形主体，该容器的各端部具有通过接缝而附接的容器端部。
两件式饮料容器被大量地制造用于饮料和食品用途；三件式饮料容器被大量的制造用于食品用途。因此，必须高速地制造容器的部件。
常规的饮料容器和许多容易打开的食品容器具有拉环。拉环是在拉环压力机（tabpress）中由金属薄板制成。由于所需的数量，常规的拉环压力机一次在多条生产线中形成许多拉环。
通常，将预喷漆的铝线圈提供至壳体压力机中以形成容器端部壳。将预喷漆的铝线圈提供至拉环压力机中以形成拉环。在转换压力机中将壳体与拉环合并而形成无接缝的容器端部。
容器端部特别是拉环的装饰是已知的。例如，美国专利第6,105,806号中公开了对拉环上涂层的部分的激光刻蚀或去除。美国专利第6,498,318号承认了金属容器标记中的难点并且公开了对金属拉环料的烧蚀。对于改进的拉环标记技术存在着需求。
发明内容
本发明提供一种通过容器部件（诸如端部、拉环、和线圈）的激光标记而进行高速、高分辨率装饰的工艺。本发明还提供通过此工艺所形成的容器端部和拉环。
容器端部部件包括形成于板上且基本上由激光形成点所组成的矩阵条形码。可利用手持式无线通信装置来读取矩阵条形码。在容器端部部件是用于容器端部的拉开保持式（stay-on-pull）拉环的情况下，拉环包括：鼻部；适合于与使用者手指接触的跟部；在鼻部与跟部之间延伸的主体，其中主体具有用于接纳铆接点的表面和具有涂层的板；及，形成于板上且基本上由激光形成点所组成的矩阵条形码，可通过手持式无线通信装置来读取该矩阵条形码。在容器端部部件是端部本身的情况下，条形码可以位于容器端部上的任意位置，优选地在中心板上。或者，矩阵条形码可以形成于用于制作容器端部或拉环的线圈上。
可以利用在板上的涂层中的通孔来形成点。优选地，矩阵条形码 是反条形码，因此涂层是深色的使得点是通到淡色或透明的底涂层或裸金属的在涂层中的通孔。在此方面，在矩阵条形码外部的涂层形成至少2个模块宽的较宽的平面所组成的空白空间。
矩阵条形码容器的各模块仅仅是由一个点所构成，因此每个激光形成点是在相应的模块尺寸的大约80%和150%之间，优选地在相应的模块尺寸的大约100%和150%之间，更优选地在相应的模块尺寸的大约105%和120%之间。一些实施例的最大点尺寸不大于相应的模块尺寸的2倍的平方根。或者，各模块可以是由多个点所构成，诸如四个点或五个点，包括具有在正方形角上的中心的四个点和在中心处的第五点。对于其中各模块是由多于一个点所构成的实施例而言，这些点优选地相互重叠达小于其面积的50%。
矩阵条形码，如果在拉环上，可形成于拉环的顶侧上或者拉环的底侧上。本文中所公开的矩阵条形码可以是例如不大于6 mm× 6 mm、至少2 mm×2 mm、至少3 mm×3 mm、至少4 mm×4 mm、或者不大于5 mm×5 mm。
本发明还提供一种标记容器部件（如容器端部、用于容器端部的拉开保持式拉环、或相应的线圈）的板的方法，该方法包括形成上述的矩阵条形码。该方法包括以下步骤：施加激光从而形成在金属板上的点。这些点形成可通过手持式无线通信装置读取的矩阵条形码。施加标记的板区域可以是容器端部、拉环、或者拉环料或端部料的预定部分，因此施加步骤包括在拉环料或容器端部料上作标记。可在拉环料或线圈是静止（亦即，在停留期的期间）的或运动时执行标记。
本发明人考虑到可将激光标记工艺应用于拉环料线圈、在转换压力机前的拉环压力机之后应用于拉环、在转换压力机前的壳体压力机之后应用于端部壳体、或者在转换压力机之后应用于无接缝容器端部。本发明人已揭示了通过在55毫秒停顿时间内在静止拉环料上标记具有14×14个元件的5 mm×5 mm数据矩阵码的工艺，这对应于现代的725行程每分钟的拉环制作操作。通过从拉环底侧上的板上的深色涂层去除材料而形成点。
附图说明
图1A是容器端部的示意图，图中示出了出在其打开的开启位置的拉环的底侧。
图1B是容器端部的第一实施例的视图，图中示出了处在其打开的开启位置的拉环的上侧。
图1C是容器端部的第一实施例的视图，图中示出了处在其打开的开启位置的拉环的底侧。
图1D是容器端部的第二实施例的视图，图中示出了处在其打开的开启位置的拉环的上侧。
图1E是容器端部的第一实施例的视图，图中示出了处在其打开的开启位置的拉环的底侧。
图2是施加到拉环上的矩阵码的透视图。
图3是示出了激光标记工艺的位置的制造过程的流程图。
图4是示出了激光标记工艺的另一个位置的制造过程的流程图。
图5是示出了激光标记工艺的另一个位置的制造过程的流程图。
图6是常规矩阵条形码的放大图像。
图7是根据本发明的一个方面所形成的点的放大图示。
图8是常规的反式矩阵条形码放大图像。
图9是类似于图8中所示常规反式矩阵条形码的放大图像。
图10是由若干激光点所构成的矩阵条形码模块的放大图示。
具体实施方式
本发明人推测：可通过在高速制造环境中施加给食品或饮料端部或者食品或饮料容器拉环的激光标记而形成图像。
图像优选地是矩阵条形码，对于“图像”本发明人广义地意图表示任何信息结构，特别是可由机器（诸如无线通信装置）读取的二维矩阵码。例如，QR码、数据矩阵码，或者优选地，反式的QR码或数据矩阵码是可采用的图像的例子。
优选地，读取通过本文中描述的工艺所形成的信息的机器是手持式无线通信装置，该装置意图表示由普遍存在的普通零售用户所操作的类型的智能手机（换句话说，具备摄像头和下载应用程序能力的“智能手机”，诸如苹果手机（iphone）或安卓手机（androidphone）），这不同于用于在工业或零售环境中的制造或贮存目的的一维或二维条形码读取器的工业读取器类型。
图1A示出了饮料容器10，该饮料容器10包括容器主体12和有接缝的容器端部14。容器端部14包括中心板20和压头壁22。加工完成的容器端部还包括通过铆接附接到中心板的拉环26。图中显示该拉环处在它已撕裂刻痕而形成倾倒开口之后的完全开启位置。图像（亦即矩阵条形码28）位于拉环26的底侧上，因此仅在拉环26的开启之后将会看到该图像。本发明并不局限于饮料容器端部，但包括其它端部，诸如在食品容器上的端部。在这方面，用于饮料容器的铆接包括形成铰链的铆接岛，而用于食品容器端部的铆接或者用于食品或饮料的全口径端部通常不包括铰链。在本描述中所使用QR码仅仅是可使用的图像的一个例子。
图1B和图1C示出了，具有在本行业中被称为DRT中心板或端部的构造的饮料容器端部。图1D和图1E示出了在本工业中被称为Stolle中心板或端部的构造的饮料容器端部。附图中的每个实施例具有被印刷在拉环底侧上的矩阵条形码。本发明还包括在拉环26的顶侧上的机器可读代码（在图中未示出）。
图2是根据本发明另一个实施例的使用在板上的矩阵条形码的饮料容器的透视图，其中板是平面的并且被结构肋所环绕，或者被凸印或被凹印。矩阵条形码也可形成于拉环顶侧上（在图中未示出）。这可以应用于例如沉积物回收系统，其中要求各容器具有唯一的代码，以便在回收方案中的识别。
优选地，在55毫秒的停顿时间内（这对应于现代的725行程每分钟的拉环制作操作），在静止的拉环料中形成具有14×14个元件的5 mm×5 mm数据矩阵码。目标的时间段可以是更短，因为一些拉环制作操作并不以725行程每分钟的速度而进行。可替代地，图像可形成于移动的拉环料上，正如名称为“Laser Marking System and Method”的共同未决的美国专利申请13/584,521中所公开的，该专利申请的内容以参考的方式并入本文中。
优选地，并且如图2中最佳的示出，板包括深色的涂层。可使用常规的涂层和用于涂布该涂层的方法。因此，本文中所公开的点形成工艺经过涂层形成通孔从而显露裸铝。本发明包括多个涂层，其中将一个或多个层去除以暴露一个或多个底层，并且本发明还包括蚀刻在涂层下面的金属或者以能够形成矩阵条形码的任何方式暴露或蚀刻金属的任何工艺。也可设想其它工艺，其中激光束改变基材或涂层的表面性质从而影响光学性质以便在表面上制作出可看见的或不可见的标记。本领域技术人员在读取本公开时将了解如何形成涂层以及如何获得上述矩阵码。
对于在拉环压力机、壳体压力机或转换压力机的停顿期中、或者在其中可对移动的拉环料作标记的短时间中的短时间段内给基材作标记所要求的准确度和精度而言，本发明人已确定可通过施加短突发的激光以形成大体呈圆形的通孔（优选地利用深色涂层中的通孔，从而使较淡颜色的金属或底涂层暴露）而形成标记。
对于其中最小的元件是正方形模块的矩阵条形码而言，优选地用具有模块尺寸或间距的80至150%的直径的点而实现打标。其它优选的范围包括相应的模块尺寸的100%至150%、以及相应的模块尺寸的大约105%至120%。对于其中点尺寸大于模块尺寸的实施例而言，这些点将重叠。重叠的点是优选的，因为这去除了在各点之间的多余的小标记，由此改善可读取性。因此，目标的去除点尺寸不大于模块尺寸的2倍的平方根。图6和图7示出了理论的条形码及由激光点所构成的模块元件的实例。
此外，在其中涂布涂层的实施例中，优选的矩阵条形码是反式矩阵码，其中涂层的深色颜色提供在矩阵条形码周围的自然和大的空白区。因为不用于打标的面积是对拉环标记技术的限制，所以将深色涂层用作空白空间提高读取的精度并且使在施加期间的打标位置上的公差成为可能。用于读取反式码的扫描应用是已知的。
图8示出了可应用于拉环板的类型的12×12模块反式代码。图9示出了可在55毫秒的时间段内形成的14×14模块，如上所述这可在现代拉环制作机械加工的短的时间段内实现。示范性的14×14模块代码提供多达8个的字符（大小写字母加数字），因此涵端部200万亿个组合。
可替代地，各模块可由多个激光点构成，每个激光点是通过激光脉冲而形成。例如，图10中的左上图示出了四个重叠的激光点，这些点可几乎充满期望的模块的面积。图10中的左下图示出了对左上图的区域的效果。各点的具体尺寸可根据参数（诸如激光性能、基材性质、期望的模块尺寸、读取器性能等）进行选择。例如，各点可重叠达各点的面积的0至50%。图10的左侧示出了重叠达大约20%的点。
此外，在各脉冲之间可利用“清洗脉冲”去除多余的标记。例如，图10中的右上图和右下图示出了在四个点的中心的第五点。中心的第五个点消除了在四个点中心处的星形的多余的或残余的标记。可想到其它的清洗脉冲。
可在转换工艺前的拉环压力机之后，将激光标记工艺应用与拉环料线圈，应用于拉环，在转换压力机后前的壳体压力机之后应用于容器端部壳，或者在转换压力机之后应用于无接缝容器端部。如图3中所示，可在拉环料线圈进入拉环压力机之前，对拉环料线圈实施激光标记工艺。可利用已知方法来记录标记的线圈，以便相对于通过激光标记所形成的图像正确地形成拉环。因此，图6中拉环压力机的输出将会是打标的拉环。本文中使用的术语“线圈”是指卷绕的金属料并且包括从线圈中切割出的平面金属薄板。
如图4中所示，可在拉环压力机中形成之后但在将拉环在转换工艺连接到容器端部壳之前，对拉环实施激光标记工艺。
如图5中所示，可在转换压力机中形成容器端部之后，在拉环和/或容器端部（如中心板或压头壁）上实施激光标记工艺。
本发明人推测，以本文中所描述方式形成的矩阵条形码可用于名称为“Can EndsHaving Machine Readable Information”的共同未决美国专利申请13/628968及名称为“Device, System, and Method for Facilitating Interaction Between A WirelessCommunication Device and a Package Having a Unique Identifier”的共同未决美国专利申请61/612,064中所公开的目的。
上面已利用具体图解说明和作为实例的各方面说明了本发明。例如，附图的实例强调了拉环上的打标。但本发明并非意图局限于这些具体实例，除非权利要求中明确地规定。

Claims (34)

1.一种容器部件，其具有形成其上的矩阵条形码，所述矩阵条形码由激光形成的点组成，所述激光形成的点形成为所述容器部件的板区上的涂层中的通孔，所述矩阵条形码能够通过手持式无线通信装置来读取，所述矩阵条形码是反式条形码，以使得所述涂层是深色的，所述点是所述涂层中的通到颜色比所述涂层淡的表面的通孔，所述矩阵条形码外部的所述涂层形成空白区，所述空白区包括空白边界，其中，每个激光形成的点定位在所述矩阵条形码的相应的模块中，每个激光形成的点是在所述相应的模块尺寸的100%和150%之间，使得相邻的激光形成的点重叠，且其中所述空白区的宽度至少与2个模块的宽度同样宽。
2.如权利要求1所述的容器部件，其中，所述容器部件是拉开保持式拉环，其具有鼻部、适合于与使用者的手指接触的跟部和在所述鼻部与所述跟部之间延伸的主体，所述主体具有用于接纳铆接的表面和包括所述涂层的板；所述矩阵条形码形成于所述拉环上。
3.如权利要求1所述的容器部件，其中，所述容器部件是容器端部板。
4.如权利要求1所述的容器部件，其中，每个激光形成的点是在所述相应的模块尺寸的105%和120%之间。
5.如权利要求1所述的容器部件，其中，所述表面包括淡色底涂层、透明底涂层或裸金属。
6.如权利要求2所述的容器部件，其中，所述矩阵条形码形成于所述拉环的顶侧上。
7.如权利要求2所述的容器部件，其中，所述矩阵条形码形成于所述拉环的底侧上。
8.如权利要求1至3中任一项所述的容器部件，其中，所述矩阵条形码具有不大于6 mm×6 mm的尺寸。
9.如权利要求1所述的容器部件，其中，所述矩阵条形码具有至少2 mm×2 mm的尺寸。
10.如权利要求1所述的容器部件，其中，所述矩阵条形码具有至少3 mm×3 mm的尺寸。
11.如权利要求1所述的容器部件，其中，所述矩阵条形码具有至少4 mm×4 mm且不大于5 mm×5 mm的尺寸。
12.如权利要求1至3中任一项所述的容器部件，其中，多个激光形成的点定位在所述矩阵条形码的模块中。
13.如权利要求12所述的容器部件，其中，所述多个激光形成的点是四个点。
14.如权利要求12所述的容器部件，其中，所述多个激光形成的点是五个点，所述五个点包括具有在正方形角落处的中心的四个点和在中心处的第五点。
15.如权利要求12所述的容器部件，其中，所述多个激光形成的点相互重叠达小于各个激光形成的点的面积的50%。
16.一种为容器部件打标的方法，包括：施加激光从而在所述容器部件的金属基材的板区上形成点，其中所述板区包括涂层，且施加步骤包括通过施加所述激光在所述涂层中形成通孔，所述点形成可通过手持式无线通信装置读取的矩阵条形码，其中，所述矩阵条形码是反式条形码，以使得所述涂层是深色的，所述点是所述涂层中的通到淡色或透明的底涂层或裸金属的通孔，且所述矩阵条形码外部的所述涂层形成空白区，所述空白区包括空白边界，其中，每个激光形成的点定位在所述矩阵条形码的相应的模块中，每个激光形成的点是在所述相应的模块尺寸的100%和150%之间，使得相邻的激光形成的点重叠，且其中所述空白区的宽度至少与2个模块的宽度同样宽。
17.如权利要求16所述的方法，其中，所述板区是在拉开保持式拉环。
18.如权利要求16所述的方法，其中，所述板区是容器端部板。
19.如权利要求16至18中任一项所述的方法，其中，所述板区是拉环原材料的预定部分，并且所述施加步骤包括在所述拉环原材料上打标。
20.如权利要求16至18中任一项所述的方法，其中，所述施加步骤包括在所述板区正在移动中时在所述板区上打标。
21.如权利要求16至18中任一项所述的方法，其中，所述施加步骤包括在停顿期中所述板区静止时在所述板区上打标。
22.如权利要求16所述的方法，其中，所述板包括多层的涂层并且所述施加步骤包括经过所述层的至少一层形成通孔以使底层暴露。
23.如权利要求16所述的方法，其中，所述施加步骤包括形成通孔以使所述金属暴露。
24.如权利要求16至18中任一项所述的方法，其中，每个激光形成的点是在所述相应的模块尺寸的105%和120%之间。
25.如权利要求17所述的方法，其中，所述施加步骤包括在所述拉环的顶侧上形成所述矩阵条形码。
26.如权利要求17所述的方法，其中，所述施加步骤包括在所述拉环的底侧上形成所述矩阵条形码。
27.如权利要求16至18中任一项所述的方法，其中，所述矩阵条形码具有不大于6 mm×6 mm的尺寸。
28.如权利要求16至18中任一项所述的方法，其中，所述矩阵条形码具有至少2 mm×2mm的尺寸。
29.如权利要求16至18中任一项所述的方法，其中，所述矩阵条形码具有至少3 mm×3mm的尺寸。
30.如权利要求16至18中任一项所述的方法，其中，所述矩阵条形码具有至少4 mm×4mm且不大于5 mm×5 mm的尺寸。
31.如权利要求16至18中任一项所述的方法，其中，所述矩阵条形码的模块各自是由多个激光形成的点所构成。
32.如权利要求31所述的方法，其中，所述多个激光形成的点是四个点。
33.如权利要求31所述的方法，其中，所述多个激光形成的点是五个点，所述五个点包括具有在正方形角落处的中心的四个点和在中心处的第五点。
34.如权利要求31所述的方法，其中，所述多个激光形成的点相互重叠达小于各个激光形成的点的面积的50%。
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