JP2010510141A - プラスチック容器のデジタル印刷 - Google Patents

Abstract

非平面である外側の表面（２０）を有すると共にインクの液滴（３０）が印刷された容器（１０）が提供される。インクンの液滴（３０）は直径が約１０ミクロンから約２００ミクロンで変化し、また液滴はインチ当たり２００から１２００滴である。プラスチック容器をデジタル印刷するための方法も同様に開示されている。

Description

本願は、本明細書中に参考として組み入れられる２００６年１１月２２日付け出願の米国特許第１１／５６２，６５５の利益を供与されたものである。
この発明は概略的には印刷されたデジタル画像をその上に有するプラスチック容器（プラスチック製容器）、特に曲面を備えた容器、およびプラスチック容器に画像を印刷するための方法に関するものである。

プラスチック容器の曲面に印刷を行うための従来技術には、いくつかの制約や欠点がある。この種の技術は、容器、特に非平面（平面ではない）である表面を有する容器に商業的に受け入れられる画像（イメージ）を設けること難しくしている。さらに、受け入れられる速度および妥当なコストで多色のデジタル画像（デジタルイメージ）を容器に効率良く設けるための技術が求められている。

本発明は、非平面の外面を有する容器上に１以上のデジタル画像を印刷するための技術を提供するものである。デジタル画像は容器上にインクの液滴(小滴）技術を応用することで印刷される。インクの液滴は、直径が約１０〜約２００ミクロンの間で変化するものであり、また液滴は、インチ当たり約２００〜約１２００滴で分布しており、この範囲で液滴が使用される。プラスチック容器にデジタル印刷するための方法も開示されている。

本発明の実施例に係わる容器の非平面である表面に塗布する塗布ないし付着されるインクの液滴のパターンを例示した上面から見た斜視図である。 重なり部分を有する一連のインク液滴を示した側面図である。 関連ないし対応する角度の大きさを例示したインク液滴の側面図である。 本発明の実施例に係わるインク液滴塗布システムの図式的な説明図である。 本発明の実施例に係わる印刷サブシステムの一部を示した図式的な説明図である。 本発明の実施例に係わる印刷サブシステム図式的な説明図である。 ベースコートに塗布ないし付着されるインクの液滴（小滴）の側面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態ないし実施例を説明する。

本発明の実施例を詳細に説明する。実施例の一例は、添付図面に例示されており、以下に説明する。本発明を実施例に関連して説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。一方、本発明は、添付の特許請求の範囲により限定される発明の技術思想および範囲内に含まれる代替、変更および同等物の範囲に及ぶものである。

図１には、非平面の表面２０を有する容器１０の一部が概略的に例示されている。容器の表面２０上には、複数のインクの液滴（小滴、粒子）３０が分散配置されて示されている。インクの液滴ないしインク液滴３０は集合して塗布パターンの一部を形成しており、一方、この塗布パターンは予め定められたデジタル画像の全部または一部を形成している。塗布パターンは、格子型ないし格子状パターン、例えば図示された格子パターン、あるいは、これに代えて、他の管理あるいは規定された塗布パターンの形態でも良い。さらに、概略的に示したように、１以上の隣接するインクの液滴３０は互いに重なり（重複）ないし混ざり（混合）合って、重なり部分３２を形成している。

図２は、重なり部分３２を備えた一連のインクの液滴３９の側面図であり、インクの隣接領域３４が示されている。断面から見ると、インクの隣接領域は、第１の滴端（液滴の端）３６から第２の滴端３８に延在している。図２Ａにより良く示されているように、実施例によっては、図においてインクの液滴３０ａおよび３０ｂにより表されたインクの液滴の接触角（端の角度）は、約５度から約２５度まで分布している。さらに、特定の実施例においては、接触角は約１２度から１５度の間に分布する。

所要ないし所望のデジタル画像に応じて、個々のインクの液滴によって、例えばシアン（赤緑色）、マゼンダ（赤紫色）、および黄色の如き主要ないし基礎的な印刷用の色を含む、種々の公知の色が構成される。さらに、重なり領域における特定の色の重ね合わせないし組合せを調節または制御することで、重なり領域３２に追加ないし付加的なプロセスカラーを設けることができる。また、インクの液滴は硬化性（硬化型）のものでも良い。例えば、ＵＶ硬化性（紫外線硬化性）のインクの液滴によってデジタル画像の全部ないし一部を構成しても良い。

単一のデジタル画像に関連したものを含む、個々のインクの液滴３０は、その直径Ｄが約１０ミクロンから約２００ミクロンで変化させることができる。特定の実施例では、液滴の直径Ｄは約３０ミクロンから約９０ミクロンの範囲とすることができる。また、デジタル画像を形成するために容器の表面に設けるインクの液滴の塗布は、インチ当たりの滴数（ＤＰＩ）が約２００から約１２００、つまり約２００から約１２００滴／インチであり、実施例においては３００ＤＰＩから１２００ＤＰＩとすれば良い。こうして得られた容器表面上に形成されたデジタル画像は、限定されることはないが例えば、ラベルの形態であり、色付きのテキスト（字句）やグラフィックス（図形や画像）を含む、テキストおよび／またはグラフィックスを含ませることができる。

本発明の実施例に係わるインク液滴塗布システム４０は、図３に示されている。概略的に例示したように、非平面（例えば、楕円面、球面、単なる通常の曲面）の表面２０を含む（あるいは含む可能性のある）複数の容器１０は、移送ないし運搬され、印刷サブシステム５０を通過する。印指すサブシステムは、１以上の印刷ヘッド６０、印刷ヘッドの容器に対する上下の位置を制御するための少なくとも１つのアクチュエータ７０、１以上の印刷ヘッドに１以上の種類の色のインクを供給するための供給装置６２、およびインクの温度を少なくとも一部調整ないし制御する機能を有する温度制御装置６４を含んでおり、また複数の流体ライン６６を含ませることもできる。

実施例によっては、温度制御装置は流体加熱ユニットおよび加熱された水または他の流体を循環させる１以上のポンプを含ませることができる。必要ならば、流体は閉じた回路内で循環させれば良い。図４はシステム４０の実施例を示しており、個々の印刷ヘッド６０にはインクライン（インク用配管）６５を通してインクが供給され、また例えば複数の水ライン（水用配管）を含んでいる。水ラインは、回路を含ませことができ、また入力ライン６６ａと供給戻しライン６６ｂを含んでいる。実施例においては、水ライン（例えば戻しライン６６ｂ）はインクライン６５の周囲を包んでいる。必要ならば、例示した水ライン６６ｂのような流体ラインは、インク源から印刷ヘッドまでの間においてインクライン６５の周囲を包ませても良い。あるいは、流体の流れを逆転させると共に、入力流体ラインをライン６６ｂに、また出力流体ラインを６６ａにしても良い。いずれにしても、このような流体ラインにより、関連する印刷ヘッドが上下動する際にシステム全体においてインクを所望の温度に維持するために役立つ。

処理される容器の表面までインクの液滴を供給するため、印刷ヘッド内においてインクは特定の温度ないし所望の温度範囲に維持される。本発明の実施例において、インクは印刷ヘッド内部において（つまり、分散ないし塗布の直前において）約４０℃から約５０℃の温度に維持される。

図３において、各容器１０はコンベアにより運搬されるように概略的に示されている。しかしながら、本発明はこのような運搬の手段に限定されないことが重要である。すなわち、印刷される表面が印刷ヘッド６０に動作中において妨害ないし遮られることがないと共に印刷される表面の位置が印刷サブシステムに対して十分な空間を確保できて表面からの制御された距離を維持するように印刷ヘッドを位置決めできるという条件で、各容器は他の方法および他の容器取扱技術を使用して印刷サブシステム５０を通過するように運搬しても良い。例えば、限定ではないが、各容器は、印刷ヘッドを通過する取付具やホルダ内に一時的に保持するようにしても良い。

塗布システム４０には、追加的に、レーザスキャナのようなスキャン装置（走査装置、読取装置）８０を含ませることができる。スキャン装置８０は、容器が印刷サブシステム５０を通過する前に各容器の印刷される表面をスキャン（走査）するために使用される。スキャン装置８０は、例えば表面の変動（ばらつき）や曲率（屈曲、湾曲）データを含む、印刷される容器の表面に対する表面プロフィールデータを捕獲することができる。実施例では、スキャンされた表面データはシグナルコンデショナ８２に伝達され、このコンデショナはデータを調整すると共にデータあるいは調整したデータをプロセッサ８４に伝達する。プロセッサ８４は情報を処理すると共に動作制御信号を動作コントローラ８６に供給し、このコントローラは、１以上の印刷ヘッド６０を（移動する容器の表面に対しておよび連動して）所要の位置（地点）に時間内に位置決めするために、制御信号をアクチュエータ７０に供給する。

ここで、重要なことは、塗布システム４０は、独立した個別のスキャン装置、シグナルコンデショナ、プロセッサ、動作コントローラ、および／またはアクチュエータを有する構成のものに限定されないことである。すなわち、本発明の技術思想の範囲内において、これら構成要素は種々の組合せで提供され、あるいはこれらの機能を種々の作動的な組合せで組み合わせることができる。例えば、最も単純化した実施形態では、スキャン装置が容器の表面のデータを作成し、このデータを直接的ないし間接的に印刷ヘッド（あるいは印刷ヘッドの位置を制御するアクチュエータあるいはコントローラ）に伝達することで、容器が印刷ヘッドを通過する際に印刷ヘッドと印刷される容器の表面との間の距離が制御される。

印刷サブシステムは各印刷ヘッド６０の位置を制御し、これにより、非平面の表面であっても、容器の表面に対して規定されあるいは制御されたオフセット量を確実に維持することができる。例えば、図５に示したシステムの実施例で概略的に例示したように、システム４０は、インクを分配ないし吐出する印刷ヘッドの一部とインクの液滴を受ける容器の表面との間のスタンドオフ距離ＳＤを１ｍｍ±０．３ｍｍに維持するように構成される。ここで、本発明の実施例では、スタンドオフ距離ＳＤは、（インクが塗布される時に）インクを供給する印刷ヘッド６０の一部とインクの液滴を受ける容器の表面との間の距離に特に関連していると言える。つまり、インクを塗布する印刷ヘッドの一部と一致しない印刷ヘッドの部分はスタンドオフ距離ＳＤと関連ないし対応する空間に侵入することがある。但し、このような侵入によって印刷ヘッドと容器との間の物理的な干渉ないし衝突が生じないことが前提である。

図３をさらに参照して、システム４０の実施例において、各容器は印刷ヘッドを一定ないし実質的に一定の速度で通過する。しかしながら、このシステムの実施例は、システム内において１以上のステージないし段階で各容器の移動速度（つまり、速度Ｖ）を決定し、モニタ（監視）し、および／または制御するセンサを含むものでも良い。システム４０は、例えば、これらの情報をプロセッサないしコントローラに供給し、印刷ヘッドを通過する容器の一定あるいは一定ではない移動に対して調節するように印刷ヘッドの動作を調和ないし連動させる。さらに、このような制御機能を持たせると共に印刷ヘッドを通過する容器に対する印刷ヘッドの位置および動作を調節ないし連動するために、システムに１以上のフィードバック制御システムを組み込むこともできる。

特定の用途においては、印刷システム５０に入る前に容器を前処理しても良い。前処理は、例えば、容器の表面の温度を高めてインクの液滴の接着ないし結合性を高めるために使用される。いくつかの公知の前処理の技術として、限定的ではないが、火炎処理、コロナ処理、およびプラズマ処理などが挙げられる。しかしながら、本発明はこれら前処理の選択肢に制限されるものではない。

さらに、システム４０は、デジタル画像を印刷する前に、容器の表面の一部にベースコートの塗布を提供する。例えば、図６はベースコート９０に塗布されるインクの液滴３０の側面図を概略的に示している。図において、液滴の接触角（あるいは端の角度）は矢印９２ａで特定され、またベースコートの接触角は矢印９２ｂで特定されている。実施例によっては、インクの液滴および／またはベースコートに関連する接触角は約５度から約２５度の間であり、特定の用途では両者（両方の角度）は約１２度と約１５度の間である。ベースコートは、インクの液滴の塗布を改善するために機能し、および／または視覚的な特性を提供するための材料から構成される。必要ならば、全部または一部のベースコートは、容器の表面の少なくとも一部にデジタル印刷しても良い。本発明の実施例では、１以上のデジタル画像がベースコート上に全部が印刷される。さらに、いくつかの用途では、ベースコートの一部および／または容器の表面の一部はデジタル画像の一部で形成しても良い。例えば、所要のデジタル画像が容器、あるいはベースコート（該当する場合）の表面の色と十分に一致ないし調和する色を含む場合には、そのような部分にはインクの分配を制御して避けるように印刷システムをプログラムできる。

再び図３を参照して、システム４０はさらにデジタル画像に関連するインクの液滴を硬化するための手段を含んでも良い。例えば、ＵＶ硬化性インクを塗布する場合には、硬化するための手段は１以上のＵＶランプ（紫外線ランプ）１００を含むものである。さらに、容器の表面上に印刷されたデジタル画像は、定められた期間内で硬化するように処方される。例えば、実施例において、デジタル画像は、インクの液滴が容器の表面に接触した後の０．５秒から５秒の間に硬化される。

塗布システム４０はさらに、最終的なデジタル画像をスキャンする印刷後スキャナ（図示せず）を含んでも良い。このシステムは次いで、所定の容器上に印刷された画像が所定ないし設定された基準を満たすか否かを査定するために後印刷データを評価し、この基準は画像の質に通常は関連している。容器に印刷された画像がこの所定ないし設定された基準に合致しない場合、連絡がなされ（アラームや作業者への通知）ると共に当該容器は追加の査定および廃棄あるいは作り直しのための区域に送られる。

本発明の特定の実施例ないし実施形態についての以上の説明は例示および説明のためのものであり、本発明を説明したような形態に限定することを意図したものではなく、上記の教示内容から種々の変更や変形が可能である。各実施例は本発明の原理およびその実用的な応用例を説明するために選定および説明されており、当業者には、意図する特定の王とに適した種々の実施例および種々の変形例に利用することができる。本発明の範囲は添付の特許請求の範囲およびその同等物により規定される。

Claims (47)

1. 非平面の外面（２０）を有すると共にインクの液滴（３０）により形成されたデジタル画像を備えた容器を有してなり、
   前記インクの液滴（３０）が直径１０から２００ミクロンで変化し、および
   前記インクの液滴がインチ当たり２００から１２００滴で分布している、プラスチック容器。
2. 前記インクの液滴（３０）が直径３０から９０ミクロンで変化する、請求項１記載の容器。
3. 前記インクの液滴（３０）がインチ当たり３００滴から１２００滴で分布している、請求項１記載の容器。
4. 前記インクの液滴（３０）が容器の表面に広がると共に、液滴（３０）の一部が隣接する液滴（３２）と重なる、請求項１記載の容器。
5. 前記インクの液滴（３０）が格子パターンで設けられる、請求項１記載の容器。
6. 格子パターンが計算または予測される液滴の分散配置の態様により規定される、請求項５記載の容器。
7. インクの液滴（３０ａ、３０ｂ）の端（３６、３８）の角度が約５から約２５度である、請求項１記載の容器。
8. インクの液滴（３０ａ、３０ｂ）の端（３６、３８）の角度が約１２から約１５度である、請求項１記載の容器。
9. デジタル画像が多色を有している、請求項１記載の容器。
10. インクの液滴（３０）の隣接する部分が重なって１以上のプロセスカラーを提供している、請求項１記載の容器。
11. インクの液滴（３０）の少なくとも一部がＵＶ硬化性である、請求項１記載の容器。
12. インクの液滴（３０）が容器の表面に予め定められた画像を規定する、請求項１記載の容器。
13. 個々のインクの液滴（３０）が直径が変化するものである、請求項１記載の容器。
14. 容器がベースコートを含んでいる、請求項１記載の容器。
15. ベースコートがデジタル的に印刷されたベースコートである、請求項１４記載の容器。
16. デジタル画像がベースコートの少なくとも一部の上に印刷される、請求項１４記載の容器。
17. 全部のデジタル画像がベースコートの上に印刷される、請求項１６記載の容器。
18. ベースコートの一部がデジタル画像の一部を形成する、請求項１６記載の容器。
19. 容器の表面の一部が、デジタル画像の一部を形成する色の一部を提供する、請求項１記載の容器。
20. 容器の外側の表面が曲がった外側の表面（２０）である、請求項１記載の容器。
21. プラスチック容器（１０）にデジタル画像を印刷するための方法であって、
    非平面である外側の表面（２０）を有する中空のプラスチック容器（１０）を用意するステップと、
    容器（１０）をトラックに沿って移動させインクの液滴（３０）を提供する複数の移動可能な印刷ヘッド（６０）を有するデジタル印刷位置（５０）を通過させるステップであって、インクの液滴が１０ミクロンから２００ミクロンの直径を有すると共にインクの液滴がインチ当たり２００滴から１２００滴で分布しているステップと、
    前記インクの液滴（３０）を前記容器の表面（２０）に塗布することで容器の非平面の表面（２０）にデジタル画像を印刷するステップと、を有してなる方法。
22. 容器が移動している間に容器の表面（２０）にインクの液滴（３０）が塗布される、請求項２１記載の方法。
23. 複数の容器（１０）が連続して設けられている、、請求項２１記載の方法。
    、請求項２１記載の方法。
24. 容器がデジタル印刷位置を過ぎて移動する前に容器の表面をスキャンする、請求項２１記載の方法。
25. スキャンが容器の表面データを作成するものであり、容器の表面データは印刷ヘッド（６０）に伝達され、、および伝達されたデータの少なくとも一部が、印刷ヘッド（６０）の一部と印刷される容器の表面（２０）との間の距離を制御するために使用される、、請求項２４記載の方法。
26. 容器の表面データが表面の曲率データを含む、請求項２５記載の方法。
27. 印刷するステップの間において、印刷ヘッド（６０）は、インクを分配する印刷ヘッドの一部と印刷される容器の表面（２０）との間の距離を実質的に一定距離に維持するように移動される、請求項２１記載の方法。
28. 印刷するプロセスの間において、印刷ヘッド（６０）は、インクを分配する印刷ヘッドの一部と印刷される容器の表面（２０）との間のスタンドオフ距離（ＳＤ）を１ｍｍ±０．３ｍｍに維持するように移動される、請求項２１記載の方法。
29. インクは印刷ヘッド（６０）内においてインクの液滴（３０）の塗布のために約４０℃から約５０℃の温度に維持される、請求項２１記載の方法。
30. 容器の外側の表面（２０）が曲がった外側の表面（２０）である、請求項２１記載の方法。
31. 容器の表面（２０）がレーザスキャン（８０）によりスキャンされる、請求項２１記載の方法。
32. 容器（１０）が一定の速度（Ｖ）で移動する、請求項２１記載の方法。
33. 容器（１０）が一定ではない速度で移動し、容器（１０）の速度（Ｖ）が計測され且つ印刷ヘッド（６０）に伝達され、および印刷ヘッド（６０）の動作およびインクの液滴（３０）の塗布が計測された速度（Ｖ）に対して調整される、請求項２１記載の方法。
34. 印刷されたデジタル画像が印刷後に硬化される、請求項２１記載の方法。
35. 前記画像がＵＶ硬化性インクにより印刷される、請求項３４記載の方法。
36. 印刷された画像がＵＶ光により硬化される、請求項３５記載の方法。
37. 前記画像が、インクの液滴（３０）が容器の表面（２０）に接触した後の０．５秒から５秒で硬化される、請求項３４記載の方法。
38. インクの液滴（３０）が容器の表面（２０）上に広がり、およびインクの液滴の少なくとも一部が隣接する液滴（３２）と重なる、請求項２１記載の方法。
39. インクの液滴の端の角度（９２ａ）が約５から約２５度で分布している、請求項２１記載の方法。
40. インクの液滴の端の角度（９２ａ）が約１２から約１５度で分布している、請求項２１記載の方法。
41. デジタル画像が多色を有している、請求項２１記載の方法。
42. 個々のインクの液滴（３０）が直径が変化している、請求項２１記載の方法。
43. 容器（１０）上にベースコート（９０）を塗布するステップを含む、請求項２１記載の方法。
44. デジタル画像がベースコート（９０）の少なくとも一部の上に設けられる、請求項４３記載の方法。
45. ベースコート（９０）が容器（１０）上に印刷される、請求項４３記載の方法。
46. ベースコート（９０）を塗布するために容器（１０）に前処理を施す、請求項４３記載の方法。
47. 印刷の後にデジタル画像をスキャンしてデジタル画像が設定された基準を満たするかどうかを決定することを含む、請求項２１記載の方法。

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