JP2022529289A - 缶の内部をキュアリングするためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

改良された缶内部のキュアリング技術が提供される。1つのインプリメンテーションでは、半導体で生成された狭帯域の赤外線エネルギーを使用します。この赤外線エネルギーを缶の内部に集束させて、結果として非常に高速なキュアリングを齎す。集束させた強力な放射エネルギーを使用して、缶の内壁を覆っている塗料に直接作用して、塗料を迅速にキュアリングさせる。キュアリングは非常に迅速に行われるため、アルミ缶本体の焼き戻しと焼きなましが生じる時間がなく、より高い強度の缶が得られる。したがって、同じ量のアルミニウムでより強い缶を作ることも、同じ強度でより少ないアルミニウムで缶を作ることも可能である。現在の標準である天然ガス燃料オーブンを廃止し、完全に炭化水素を含まない、優れた性能を備えたキュアリングに置き換えることも可能である。この強力な放射狭帯域エネルギーは、個々の缶に直接に導入され、缶を過熱しない必要な熱のみを導入するように、完全かつ動的にデジタル制御しながら、内壁の塗料を迅速にキュアリングする。

Description

本願は、２０１９年４月１９日に提出された、米国特許仮出願第６２／８３６，４４７号に基づき優先権を主張し、且つ米国特許仮出願第６２／８３６，４４７号の全体を参照し本明細書に組み込まれる。

ツーピースのアルミニウム製またはスチール製の飲料缶などの缶を製造するプロセスでは、缶を構成する未加工のアルミニウムまたはスチールが、缶に最終的に詰められる製品に、直接触れないようにコーティングを施す必要がある。ある種の液体は、缶に詰めたときに、アルミ素材に触れると台無しになることがある、他のある種の液体は、アルミニウムと化学反応を起こし、容器の完全性を損なう可能性がある。
たとえば、ビールは、未加工のアルミニウムと少しでも接触すると破壊される。一方、ソフトドリンクは、ただでさえ非常に薄いアルミニウム表面に化学的なエッチングが生じるほどに十分な酸性であることが多く、そのために、缶の強度と完全性が損なわれる。他の製品では、味が変化するという悪影響を受けることがある。 最終的な缶の形状に成形される前の、所定長さにカットされたフラットなまたはコイル状のストックとして存在している間に、アルミニウム材料にコーティングを施す、いくつかのプロセスが使用されている。ただし、原材料であるフラットなまたはコイル状のコイルストックから、成形プロセスを経て、缶の形に成形された後に、コーティングすることが殆どである。食品または飲料用の缶の製造には、原状、２つの主要なプロセスがある。それらは、一般的にはドロー－リドロープロセス（Ｄ＆Ｒ）およびドロー－アイロンプロセス（Ｄ＆Ｉ）と呼ばれるものである。Ｄ＆Ｉプロセスは、ドロー－ウォールアイロンプロセスまたはＤＷＩと呼ばれることもある。どちらのプロセスでも、平らな（通常は）コイル状のストックから圧延カップを製造する。次に、そのカップを、さらに深く、最終的なカップサイズまで圧延処理する。 Ｄ＆Ｉプロセスの2番目のステップでは、カップの壁が正しく望ましい厚さと寸法になるまで、カップの壁を連続的に「アイロンがけ」する。プロセスにおける、究極的には後プロセスにおける、缶のボトムとネックの両方に関する最終的な形状の開発には、かなりの量の工学実験が、必要である。缶に詰められた液体状の食品または飲料から発生するガスによって加えられる圧力に完成した缶が耐えることができるように、正確な形状ジオメトリにすることが非常に重要である。この構造的形状は、側壁に沿って加わる圧力を保持することを目的としているが、最終的には、底部反転破損と呼ばれる、ドーム型の底部の実用上の破損、を防ぐ必要がある。

より詳細に説明するために、例として、図６を参照して、典型的なドロー－アイロンプロセス（Ｄ＆ＩまたはＤＷＩ）を使用する。図６に、Ｄ＆Ｉを使用して缶を形成するためのプロセス600の例を示します。示されるように、缶は、アンコイラ（602）、ルブリケータ（604）、カッパ（606）、ボディメイカ（608）およびトリマ（610）を使用して形づくられる。当業者は、典型的なＤ＆Ｉプロセスにおけるこれらの要素の形態および機能を理解するであろう。

缶が真っ直ぐな壁のネックのない缶形状になった後、それらはウォッシャ（612）を使用して洗浄され、例えば、ガスドライヤオーブン（614）を使用して約４００°Ｆで乾燥される。次いで、内部のコーティングのプロセスを含むコーティングプロセスに通される。

コーティングプロセスは、ベースコーター（616）を使用して缶の外側にインクのベース塗料を必要に応じて塗布し、次に約４００°Ｆで作動するオプションのベースコーターオーブン（618）を使用して塗布されたベース塗料を乾燥させることによって始まる。次に、缶は、缶の外面にインクパターンを施すためにデコレータ（620）に通され、缶の底部に保護塗料の層を付与するためのボトムコーター（622）に通される。次に、缶はデコオーブン（624）（これも約400°Fで動作）に送られ、外面に塗布された塗料を乾燥させる。

次に、缶の内面をコーティングするための内部コーティングのプロセスが始まる。内部コーティングのプロセスは、一般に、一列縦隊の缶がインデックス作成スターホイールまたは連続運転スターホイールのいずれかである内部コータ（626）を通過し、スプレイガンが缶の内側をコーティングするために作動することを含む。 スプレイガンは、すべての表面が覆われるように、ウェットな塗料の非常に細かいミストを缶に向けるために高度に開発されたものである。缶は、缶の周囲３６０度の周りを均一にカバーするように動作中にスプレイガンの下で、回転する。一般的に、目標は、内部がスプレイされている間に缶が２～５回転することある。濡れているとき、塗料は缶の内側全体の表面に付着している薄い白いペンキのように見えます。缶は、プロセス中、高速で回転し、遠心力を利用して塗料の層を均一にする。スプレイコーティングは、アルミニウム製またはスチール製の缶ストックを適切にカバーできるように、適切な厚さで行うことが重要である。薄すぎても厚すぎても、適切に機能しない。厚すぎると、液だれや厚い部分が発生し、適切にキュアリングせず、塗料が無駄になることがある。スプレイコーティングプロセスの直後に、ＩＢＯ（628）と呼ばれる内側ベークオーブンで缶を熱的にキュアリングさせる必要がある。

スプレイコーターから一列縦隊で出てくる缶のラインは、マスコンベヤにルーティングされる（経路を決められる）。マスコンベヤのマテリアルハンドリングは、幅３０～８０インチの範囲の広幅コンベヤを渡って数十の幅にネスト化できるように、缶を互いに近づけてグループ化する。
缶がＩＢＯ（628）を通過するように輸送するコンベヤベルトは、ベルト材料がオーブンを安全に通過して、缶をキュアリングオーブンに運ぶことができるように、高温の繰り返しの過酷さに耐えうるように設計されている。 キュアリングオーブンの通過には、通常２～４分間かかる。オーブンには、通常、缶が順次に通過する複数の加熱セクションがある。典型的なＩＢＯオーブンのコンフィグレーションは、オーブンの最初のセクションに缶を導入し、前加熱として缶を華氏２００～２７０度に約６０秒間さらし； セクションまたはゾーン２にて、さらに約６０秒間、温度を２７０～４００度に上げ； 最後のセクションまたはゾーン３にて、通常、温度を華氏３８０～４５０度に保ち、最後の約６０秒間のキュアリングを行う。缶はオーブンで合計約１８０秒間を費やす。熱履歴の時期は多少異なる場合もあるが、これは従来の状況を代表している。

大量に運ばれた缶がＩＢＯを出るとき、適切にキュアリングされていれば、内側のエポキシ被膜は実質的に透明に見えるはずである。透明度はひとつの指標であるが、塗料が完全にキュアリングしたことを保証するものではない。確実にするには、ラボでテストする必要がある。ＩＢＯのコンセプトは、大量に搬送される缶の温度を徐々に完全なキュアリング温度まで上げてから、華氏３８０～４５０℃で少なくとも最低限の秒数保持されていることを確認することである。これは、エポキシ塗料が適切な完全キュアリングに必要な結合または架橋プロセスを開始するために必要な時間である。 この架橋プロセスは、この「温度での時間」によって開始されると、指定された時間で３７５度の温度を超えて実際に保持された場合に、完全にキュアリングするまで続く。前述のように、「透明な」コンパウンドは、適切にキュアリングされたことを意味するものではない。その時点でわずかに低い温度が提供されていれば、正しい架橋温度が開始されていなくても、透明になる。過度にキュアリングすることもあり得、温度が高すぎる場合、または保持時間が長すぎる場合、塗膜が黄色に変わったり、ブリスターを発生したりする。たとえば、塗布された缶を高温で１５分間保持すると、目に見える黄変や水ぶくれが発生するが、これは明らかに許容できるキュアリングの結果ではない。これは通常、オーブン内に大量の缶が残っている状態で、何らかの理由でオーブンコンベヤが停止した場合に発生する可能性がある。通常の飲料缶において、適切にキュアリングする必要のある内部コーティング重量の合計は８０～１５０ｍｇである。

缶はＩＢＯ（628）を出た後、さらに処理するためにワックサー（630）に送られる。 ワックサーによる処理が完了した後、ネッカー（632）およびフランジャー（634）を利用して、当業者が理解するように、缶成形プロセスを完了する。ライトテスタ（636）も使用できる。最後に、形成された缶はパレタイザ（638）に送られる。

このプロセスは世界中で使用されており、ツーピース缶の食品および飲料の安全な包装の標準として広く受け入れられている。他のタイプの缶でも、これと同じまたは非常に類似したプロセスがよく使用される。

ただし、特に、現状のＩＢＯオーブンは信じられないほどの量のエネルギーを使用する。ほとんどのオーブンは、天然ガス焚きであるが、一部は電気式である。どちらのタイプも非常に大量のエネルギーを使用し、広い床面積を占有する。缶の枡コンベヤのベルトは、オーブンを通過し、毎日２４時間・週７日間ずっと、高温/低温のサイクルに晒され続けなければならないので、オーブンは広範囲にわたるメンテナンスが必要である。ベアリング、ドライブトレイン、ガイド、およびベルトの材料自体はすべて、継続的に熱的および機械的な損耗の影響を受ける。また、オーブンが通常にエネルギーとして使用する化石燃料のことを考えると、ＩＢＯオーブンの使用には、持続可能性と大気汚染の問題がある。さらに、通常、ベルトを作動させ、オーブンに関わる空気を換気、排気、およびスクラブし続けるには、合計で約９５ＨＰの５つの大型電気モータが必要である。

缶製造業界では、缶を構成するアルミニウムが、ＩＢＯで費やされた時間のために実際に強度を失うことはよく知られている。缶が高温に晒されるのは２～３分間であるので、焼き戻し/焼きなましの効果が発生し、3004アルミニウム合金の強度が低下することが広く認識されている。通常の焼鈍にはこれらの時間よりもかなり長い時間がかかるが、アルミニウムは非常に薄いため、完全な熱浸透が発生し、実質的にすぐに結晶粒構造に影響を及ぼし始めるため、焼鈍が缶体で実質的に起きていると考えられる。

この焼き戻し/焼きなましの効果が生じても、缶は最終仕様よりも実際に強度が高くなるように製造する必要がある。ＩＢＯオーブンを通過した結果として、底部反転強度は約８～１０％が失われるので、適切なパフォーマンスを実現するために必要な底部反転強度を持つようにする。「底部反転」の前の圧力封じ込め強度が、炭酸入りソフトドリンクの場合は９２～９５ＰＳＩを維持する必要があり、ビールの場合は１０５～１１０ＰＳＩを維持する必要がある。この高速での軟化、強度低下、または焼きなましは、アルミニウム合金の引張強度と降伏強度を低下させる効果があるため、必要な強度を得るには、焼きなまされていない缶に比べて、アルミニウムを厚くする必要がある。

本願における実施形態の一態様では、缶製造における内部のコーティングおよびキュアリングのプロセスに使用するための方法は、塗料を缶の内側の面にスプレイし、
少なくとも１つのキュアリングステーションに向けて缶を通常輸送し、
一シリーズの製造用缶のそれぞれの缶の内側の面上の塗料を、塗料の架橋キュアリングプロセスを開始できる臨界温度で且つ缶において焼き戻し若しくは焼きなましが発生するのを防ぐことができる２０秒間未満、少なくとも１つのキュアリングステーションの中で各缶の外側に配置された狭帯域放射赤外線エネルギー素子および光学素子を使用して、個別に且つ電気的に加熱することを含む。

本願における実施形態の別の態様では、各缶は、缶のスターティングカップが引き出されるブランクのカットエッジの直径を小さくするように再構成された製造用治工具によって形成され、それによってコイルストックアルミニウムの厚さは製造用治工具の再構成前と実質的に同じであるが、該コイルストックの幅を狭くして、各缶の製造に必要なアルミニウムの重量を３％以上削減する。

本願における実施形態の別の態様では、各缶は、缶を製造するためのアルミニウムを減らすために、より薄いコイルストックの材料から缶を製造するように変更されている、缶の設計と工具を使用して形成され、それによって、２０秒間未満の架橋キュアリングプロセスを達成するための加熱による、缶の強度低下が減少され、金属を弱める長時間のキュアリングが行われた厚手の缶と比較して、各缶は、同等の、側壁軸方向強度、底部反転強度および全体強度を有する。

本願における実施形態の別の態様では、塗料の電気的なキュアリングは、狭帯域の半導体ベースの放射加熱システムによってインプリメンテーションされる。

本願における実施形態の別の態様では、狭帯域放射エネルギーを生成する半導体ベースのシステムは、マイクロ秒以内でオンまたはオフに切り替えることができ、且つ塗料および／または缶をキュアリング温度で１０秒間未満、加熱することができる。

本願における実施形態の別の態様では、コンベヤは、キュアリングプロセス中に缶を輸送し、連続的な回転運動を利用する。それにより、少なくとも１つの照射キュアリングステーションは、キュアリングされる缶と同期して連続的に回転運動し、電力、冷却液、および制御信号のうちの少なくとも１つは、回転ユニオンを介して少なくとも１つのキュアリングステーションに関連付けられる(connect)。

本願における実施形態の別の態様では、少なくとも１つのキュアリングステーションに、供される、ＤＣ電源、冷却熱交換器、冷却チラー、冷却再循環ポンプ、および制御システムのうちの少なくとも１つは、缶と同期して回転運動で移動し、連続回転運動キュアリングシステムを提供する。 ここで、システムの連続的な動きは冷却機能に役立つ。

本願における実施形態の別の態様では、コンベヤは、キュアリングプロセス中に缶を輸送し、インデックス作成に回転運動を利用する。これにより、複数の照射キュアリングステーションがタレットの周囲に配置されるが、タレット上には配置されないため、缶の一グループが、タレットの周囲の選択された数の空のステーションに連続してロードされる。一方で、タレットが回転でインデックスを付け、缶がそれぞれの狭帯域キュアリングステーション下にあり、該キュアリングステーションは缶をキュアリングするように作動し、次いでタレットは再び回転でインデックスを付けられる。これにより、キュアリングされた缶が取り出され、缶の新しいセットがキュアリングのためのキュアリングステーション下の位置にてインデックスが付けられ、プロセスが繰り返される。

本願における実施形態の別の態様では、缶は５秒間未満で個別にキュアリングされる。

本願における実施形態の別の態様では、狭帯域半導体デバイスは、連続する各缶の内面に塗布された塗料の吸収特性に一致する波長で狭帯域放射赤外エネルギーを放出する。

本願における実施形態の別の態様では、加熱に使用される狭帯域放射赤外線エネルギーの波長は、８００ｎｍ～１２００ｎｍ、１４００ｎｍ～１６００ｎｍ、および１８５０ｎｍ～２０００ｎｍのうちの１つの範囲にある。

本願における実施形態の別の態様では、加熱に使用される狭帯域赤外線放射エネルギーは、半導体ベースの照射デバイス、発光ダイオード（ＬＥＤ）およびレーザーダイオードのうちの少なくとも１つを使用して生成される。

本願における実施形態の別の態様では、照射を生成する半導体デバイスは、１０個を超える個々の半導体デバイスの光出力電力を合わせて、１００ワットを超える合計光出力電力を生成するマルチデバイスアレイで構成される。

本願における実施形態の別の態様では、半導体デバイスはレーザーダイオードであり、それの最大出力の半値における全幅が２０ナノメートルよりも狭い。

本願における実施形態の別の態様では、半導体デバイスは面発光レーザーダイオードであり、それの最大出力の半値における全幅が２ナノメートルよりも狭い。

本願における実施形態の別の態様では、エネルギーソースは、８２５～１０７５ナノメートルの間のフォトニックエネルギー出力を生成する面発光レーザーダイオードのアレイで構成される。

本願における実施形態の別の態様では、材料／缶のハンドリングは、毎分３００缶を超える生産速度で１つのレーンの缶を個別にキュアリングすることができる。

本願における実施形態の別の態様では、１つのレーンを除くすべてのレーンを稼働させ、毎分１８００缶を超えるトータルスループット速度で個別にキュアリングするように、複数の並列キュアリングステーションが配置され、その未稼働の一つのレーンは、必要とされる可能性のある任意のメンテナンスのためにまたは必要に応じて追加される生産のために提供することができ、それにより、全体でより高いレベルのアップタイムを達成できるようにする。

本願における実施形態の別の態様では、この方法は、炭化水素ベースの燃料を使用することなく、缶を構成するアルミニウムの焼きなましおよび弱化を排除する、２０秒間未満の高速キュアリングの結果として、缶製造プロセスにおいて３％超過のアルミニウムが節約される。

本願における実施形態の別の態様では、特定の添加剤が塗料に添加して、特に狭帯域赤外光と相互作用させ、キュアリングした塗膜の性能または機能を向上させる。

本願における実施形態の別の態様では、この方法は、現塗料の配合から、ＢＰＡまたは他の望ましくない成分を排除するように、塗料の再配合を行うことができる。

本願における実施形態の別の態様では、 キュアリング方法の機器のコンフィグレーションは、缶への悪影響若しくは製造プロセスへの悪影響を与えることなく、簡単に開始および停止できる。

本願における実施形態の別の態様では、検査システムから得られたセンサリー情報の結果として、動作中にメソッドの変調に瞬時に応答する機能をインプリメンテーションする。

本願における実施形態の別の態様では、缶製造における内部のコーティングおよびキュアリングのプロセスで使用するためのシステムは、塗料が缶の内面にスプレイされ、製造用缶を少なくとも１つのキュアリングゾーンに連続的に移動するように構成された缶ハンドリングシステム、各缶の内面を個別に電気的に加熱するように配置された半導体ベースの狭帯域照射デバイスのアレイを含む。各缶は、缶の開放端の外側に配置された光学素子を使用するキュアリングゾーンに移動し、一連の製造用缶の連続する各缶の内面に塗布した塗料を、缶が焼き戻し若しくは焼きなましが発生しない２０秒間未満、塗料に架橋キュアリングプロセスが進行する臨界温度にする。

本願における実施形態の別の態様では、半導体ベースの狭帯域照射デバイスのアレイと光学素子は、缶のカットエッジの上面(top plane)のすぐ外側に配置され、半導体ベースの狭帯域照射デバイスによって生成される狭帯域赤外線フォトニックエネルギーの９０％以上を、缶の内部に、そのエネルギーの大部分を側壁の上半分に集中させ、内部反射で缶の下部が曝されるように、向けてキュアリングさせる。

本願における実施形態の別の態様では、光学素子は、半導体ベースの狭帯域照射デバイスのアレイのそれぞれのデバイスと位置合わせられて柱状エネルギーを形成する少なくとも１つのマイクロレンズアレイ、柱状エネルギーを、キュアリングされる対象の缶の内部に、ピンホールまたはアパーチャに向かって、ピンホールまたはアパーチャを通して、集束させるように構成された集光レンズ、および反射性の設計された形状を有する面のバーテックスを通る開口を提供する前記ピンホールまたはアパーチャを含む。反射性の設計された形状を有する面は、缶から逃げていく狭帯域エネルギーを缶に戻すように機能する。

本願における実施形態の別の態様では、反射性の円錐面は、キュアリング缶からの蒸気の除去を容易にする換気のためのスロットまたは開口を装備している。

本願における実施形態の別の態様では、反射性の設計された形状を有する面は、ほぼ円錐形であり、銅、アルミニウム、金メッキされた金属、銀メッキされた材料、および反射率の高いナノ構造のうちの１つで作られている。

本願における実施形態の別の態様では、光学素子と、半導体ベースの狭帯域照射デバイスのアレイとは、ピンホールまたはアパーチャを通る場合を除き、反れた赤外線エネルギーがハウジングから逃げるのを防ぐようにコンフィグレーションされたハウジングに取り付けられている。アレイと光学素子とを生産キュアリング環境で許容可能な動作温度に保つために再循環水冷装置を具有する。

本願における実施形態の別の態様では、半導体ベースの狭帯域照射デバイスのアレイは、缶の外側に配置されたレーザーダイオードのアレイを少なくとも１つ含み、対応する光学素子が、キュアリング操作の少なくとも一部の間中に、各缶の内側にアーティキュレートされる。

本願における実施形態の別の態様では、光学素子は、光学系およびミラーアセンブリを介して半導体ベースの狭帯域照射デバイスのアレイからエネルギーを受け取るようにコンフィグレーションされた対物レンズを含む。システムは反射封じ込めプレート（reflection containment plate）を介して光学素子を缶の中にトランスレートするための挿入および抜去のメカニズムをさらに備えている。反射封じ込めプレートは、挿入メカニズムによって光学系アセンブリの一部が缶の内側に配置されたときに、エネルギーの光学的伝達が整列するように、各缶の上に配置されるように構成されており、光学トレインがキュアリングの行われる容器の内側に適切に配置されている場合に照射をアクティブにすることができる。

本願における実施形態の別の態様では、容器の内壁にスプレイされた塗料をキュアリングする、缶または容器の製造に使用するためのシステムは、個々の容器を第２コンベヤに向けて一列縦隊で順に体系的にまたは円滑に移動するように構成された、搬入(ingoing)トラックワークまたはコンベヤ、 個々の容器を少なくとも１つのキュアリングステーションに出し入れするための回転タレットとして構成されている第２コンベヤ、 面発光レーザーダイオードのアレイの少なくとも１つからのフォトニックエネルギーが、柱状光学系を通過し、次に、ピンホールまたはアパーチャに少なくとも１つの集光レンズ素子によって集束され、ピンホールまたはアパーチャを超えるとフォトニックエネルギーは発散してコーティングされた容器の側壁の内側を照射し、このようなピンホールまたはアパーチャが反射円錐の頂点に設置され、このような反射円錐がフォトニックエネルギーを反射して容器に戻しさらなるキュアリング作業を行うように機能する、光学コンフィグレーションを含む少なくとも１つのキュアリングステーションを含み、
塗料は、容器を構成するアルミニウムにおいて弱化若しくは焼きなましが発生するのを防ぐのに十分な速さである２０秒間未満でキュアリングされる。第２コンベヤは、容器を配送し、第２コンベヤから容器を持ち出すように構成された第３コンベヤに誘導し、 空のポケットが一連のキュアリングを継続するために待機中の未キュアリング缶をロードするために使用され、キュアリングした容器は第３コンベヤで後続の容器製造操作に転送される。

本願における実施形態の別の態様では、後続の容器製造操作には、第３コンベヤに配置された検査ステーションが含まれる。この検査ステーションは、少なくとも各容器内の画像化と地金（bare metal）領域の探索とを行って、その画像に基いてキュアリングした塗料の品質レベルが十分でないか否かの程度までの、コーティングとキュアリングの正確さを検証し、 検査ステーションの後の第３コンベヤに構成されている拒否ステーションで欠陥のあるコーティングを持つ容器を拒絶し、そして次に、コーティングシステム制御システムおよびキュアリング制御システムの少なくとも１つに信号を送信して、それぞれのプロセスを修正する。

本願における実施形態の別の態様では、容器の内面にスプレイされた塗料をキュアリングする、缶またはオープントップ容器の製造に使用するためのシステムは、個々の容器を第２コンベヤに向けて一列縦隊で移動するように構成された、搬入トラックワークまたはコンベヤ、 回転動テーブル(rotary motion table)を使用して、前記個々の容器を少なくとも１回キュアリングステーションに出し入れするように構成されている第２コンベヤ、 フォトニックエネルギーをアレイから、容器の上部の開口(オープントップ)を通って、容器の内面にスプレイされた塗料に直接向け直してキュアリングプロセスを行うのに役立つように設計された反射器の１つを組み込んだ少なくとも１つのキュアリングステーション、を含む。 塗料は容器を構成するアルミニウムにおいて弱化または焼きなましが発生するのを防ぐのに十分な速さである２０秒間未満でキュアリングされる。第２コンベヤは、回転して、新しい未キュアリングの缶が空いた位置に連続的にロードし、その一方でキュアリングされた容器を第３コンベヤに排出するように構成されている。第３コンベヤは、キュアリングされた容器を受け取り、次の容器製造操作に向けて運ぶように構成されている。

本願における実施形態の別の態様では、第２コンベヤは、周辺に複数のキュアリングステーションが配置された回転コンフォグレーションであり、各キュアリングステーションは、少なくとも１つのレーザーダイオードアレイによって生成される赤外線エネルギーで容器の内部をキュアリングするように同時に機能することができる。

本願における実施形態の別の態様では、複数のキュアリングステーションは、キュアリングステーションを８つより多く含む。

本願における実施形態の別の態様では、第２コンベヤは、容器と同期して回転する複数のキュアリングステーションを有する回転コンフィグレーションであり、テーブルの回転を開始または停止することなくキュアリングを継続することができ、電力、冷却および制御信号の少なくとも一つが、少なくとも１つの回転ユニオンを介してキュアリングステーションに関連付けられている。

本願における実施形態の別の態様では、搬入トラックワークまたはコンベヤは、重力を利用して、一列縦隊で容器を前進させ、重力による圧を使用して個々の缶を第２コンベヤに供給するように構成されている。

本願における実施形態の別の態様では、缶製造における内部のコーティングおよびキュアリングのプロセスで使用するためのシステムは、製造用缶の内面に塗料がスプレイされ、該製造用缶を少なくとも１つのキュアリングゾーンに連続的に移動するように構成された缶ハンドリングシステム、 缶の内面を個別に電気的に加熱するように配置され、缶の内面の上部側壁に向けて直接照射するように配置された光学素子を使用して、キュアリングゾーンに移動する一連の製造用缶の連続する各缶の内面の塗料を、缶本体での焼き戻しや焼きなましの発生を防ぐ２０秒間未満、塗料に架橋キュアリングプロセスが進む臨界温度にする、広帯域赤外線源、および センサー情報を使用して、広帯域赤外線源の出力を変調し、一定のキュアリング温度と結果を維持するように構成された制御システムを含んで成る。

図１は、本願における実施形態を使用してキュアリングさせることができる例示的な缶を示す。 図２は、本願における実施形態によるシステムを示す。 図３は、本願における実施形態による別のシステムを示している。 図４は、本願における実施形態による別のシステムを示している。 図５は、本願における実施形態による別のシステムを示している。 図６は、缶を形成するための例示的な従来の方法を示す流れ図を示す。 図７は、本願における実施形態による別のシステムを示している。 図８は、本願における実施形態による別のシステムを示している。

本願における実施形態は、食品用の、飲料用のおよび他のタイプ用の缶の内面上の塗料をキュアリングするための、完全に新しいコンセプトを教示している。本願において説明されている実施形態によれば、インプリメンテーションの多くは、缶を形成するための既知の技術に関連して、上記の従来の内部ベークオーブン（ＩＢＯ）を置き換えるのに適している。

１つの好ましいインプリメンテーションは、非常に高速のキュアリングに効果を奏するために、缶の内部に集束される狭帯域の、半導体が生成する赤外線エネルギーを使用することを企図している。
それは、塗料材料と缶の壁の両方にエネルギーを迅速に伝達し、その後、反射して塗料材料に再放射する、塗料と缶の内側の側壁に直接影響を与える集束された高出力の放射エネルギーを使用することを想定している。
この強力な放射狭帯域エネルギーは、個々の缶に直接導入され、実質的にすべてのエネルギーが塗料とアルミニウム基板に吸収されるまで、缶内において光速で飛び返り回る。

広帯域光源を使用して缶の内部に同じ大きさの直接放射エネルギーを与えることは可能であるが、多くの理由から、狭帯域光源が好ましく、おそらく最も理想的な解決策である。石英ランプなどの広帯域光源を使用することもできるが、多くの利点が得られず、それのインプリメンテーションはそれほど有益ではない。しかしながら、広帯域光源を用いて本願における実施形態をインプリメンテーションおよびプラクティスすることは可能である。 たとえば、石英ランプ、高輝度放電またはアークランプを利用できる。それらは、通常のガラス光学系で焦点を合わせるのに十分に短い波長範囲である波長出力帯域を有する傾向がある。通常の光学ガラスは、約２．７ミクロンを超える波長で、効果がなくなり始め、ほとんどの広帯域光源と抵抗性熱源の上端の大半は、光学系を過度の温度に加熱することなく、集束光学系を通過することがない。屈折光学系で熱フォトニックエネルギーを集束させる代わりに、反射光学コンフィグレーションを使用することができる。 たとえば、一般的な、円錐形の反射器または楕円形の円形対称ミラーを使用して、缶または容器の上部側壁の内側に赤外線エネルギーを集束させることができる。これは、エネルギーが缶の内側に当たるのに最適な領域であり、これは、そこから内部反射がその好ましい開始領域からエネルギーを分配するためである。缶のコーティング・キュアリングのために私たちが取り組んでいる種類の生産速度においては、さまざまな広帯域光源を、そのアプリケーションに必要な種類の速度でスイッチオンおよびスイッチオフに切り替えることができないため、ほぼ確実に継続してスイッチオンにしておくことになる。スイッチオンおよびスイッチオフへの切り替えは可能であるが、そのようなシステムに、各キュアリングステーションに必要となる、例えば、２０００～３０００ワットの石英電球を扱うためのスイッチング電子機器を装備することには高い費用がかかる。缶は架橋キュアリング作用を達成するために必要な温度に加熱されるが、缶を構成するアルミニウム本体が焼きなまされるほどに熱くならないように、細心の注意を払う必要がある。 缶の温度と広帯域デバイスの出力を変調する電子制御の機能を綿密に監視することが非常に望ましいと思われる。 本発明の基本的な利点の１つは、アルミニウムの弱化効果を排除し、アルミニウムの軽量化を促進して、現在世界の缶産業でほぼ普遍的に使用されている従来のプロセスから得られる缶と同等の強度の缶を容易に製造できることである。広帯域光源に関するもう１つの考慮事項は、狭帯域光源に使用されている半導体デバイスよりも本質的に耐用年数が短いことである。たとえば、石英ランプの場合、寿命は短いが、損耗するため、光出力が低下し続ける。電子機器は、出力の低下を継続的に減殺するために、出力アップ変調することができる。 監視センサーを、狭帯域デバイスと使用して、缶の温度に関するフィードバックを構築し、キュアリングの完全性を提供できる。

インプリメンテーションすることができる狭帯域光源は多種があり、例えば、高出力レーザー、さまざまな半導体ベースの照射デバイス； レーザーダイオード； エッジエミッターレーザーダイオード； ＶＣＳＥＬレーザーダイオード； ＳＥ－ＤＦＢレーザーダイオードを含む面発光レーザーダイオード； レーザーアレイ、および高出力ＬＥＤアレイなどの発光ダイオード（ＬＥＤｓ）などを挙げることができる。複数のデバイスアレイ（たとえば、１アレイに１０個を超えるデバイス）を使用して、出力電力（たとえば、１００ワットを超える）を生成できる。本願において説明されている実施形態は、他の形態でも実行することができるが、インプリメンテーションの容易さおよび有効性の観点から、高出力のレーザーダイオードアレイが好ましいインプリメンテーションである。また、半導体狭帯域赤外線源またはレーザーダイオードアレイなどの半導体狭帯域赤外線源アレイを含む、狭帯域光源またはそれのアレイの様々な例およびインプリメンテーションは、例えば、２００４年１２月３日に出願された米国出願第１１／００３６７９号（現在は米国特許第７４２５２９６号）、２０１０年３月５日に出願された米国出願第１２／７１８８９９号（現在は米国公開番号２０１１／０００２６７７ Ａ１）、および２０１０年３月５日に出願された米国特許出願第１２／７１８９１９号（現在は米国特許第９２８２８５１号）に記載されており、これらはすべて、参照により本明細書に組み込まれる。

また、狭帯域エネルギーは、ほぼ完全に同じように焦点を合わせるのに十分なほどに波長が近似しているため、より良い光学精度を実現できる。これは、広帯域放射源ではできないことである。いくつかのインプリメンテーションでは、反射防止コーティングなどの光学系コーティングを、使用されている特定の波長または狭い範囲の波長で非常に効率的になるように最適化することができる。

レーザーダイオードアレイは、デジタルでスイッチを切り替えることができ、瞬時にスイッチオンおよび瞬時にスイッチオフにすることができるので、それは、本願において説明されている実施形態の多種多様な可能なインプリメンテーションを容易にするであろう。また、レーザーダイオードアレイは、高速キュアリングの効果的なインプリメンテーションに必要な正確な領域に適切なエネルギーを缶に向けることを促進するために、多くの便利な方法で光学的に処理できるようにコンフィグレーションすることができる。本願は、ここにおいて説明されている実施形態の実施者の正確な用途および好みに応じて、可能な例であるいくつかの光学的インプリメンテーションおよびいくつかの缶ハンドリングの機械的インプリメンテーションを教示する。

本願に記載されている実施形態が効果的に実施される場合、缶の内側の塗料を１秒間という速さでキュアリングさせるシステムに影響を与える可能性があるはずである。 塗料が十分に速く架橋プロセスを開始するように配合されている場合、放射源からの十分なパワーがあれば、１秒間未満で、キュアリングすることさえ可能である。従来の方法と比較してキュアリング時間が短縮されると、全体的な効率、利点、および結果が改善されることを理解されたい。特に、例えば、キュアリング時間が１分間未満に減少するにつれて、改善は実質的に増加する。 さらなる例として、３０秒間未満、２０秒間未満、１０秒間未満、５秒間未満、および（上記のように）１秒間未満のキュアリング時間は、さらに大きな改善を齎す。キュアリング時間が十分に短い場合、例えば、少なくとも１つの実施形態では２０秒間未満、またはさらなる例として、少なくとも別の実施形態では３０秒間未満である場合、缶のアニーリングは防止される。 より短いキュアリング時間（例えば、１０秒間未満、５秒間未満、または１秒間未満）は、同様に、アニーリングの回避をもたらす。焼きなまし効果を防ぐことができれば、キュアリングプロセス後に十分な残存強度を維持するために缶を過度に強化する必要がなくなる。 平均的な缶の設備材料費および製造コストの約７０％が、缶の製造に使用されるアルミニウム材料のコストであるため、これは缶メーカーにとって大きな利点になる可能性がある。 缶を８～１０％過剰に強化する必要がない場合は、材料を大幅に節約できるため、コストを大幅に節約できる。 これまで、缶を過剰に強化する必要性をなくすための手段として、生産速度における高速キュアリングを考慮したことはありませんでした。これはまったく新しい考えである。これまでの考えではこのような急速な速度でキュアリングすることができなかったため、メーカーは十分な強度を維持するために缶を常に過剰に強化しなければならなかった。缶は歴史的に大量搬送しながらキュアリングされてきた。 本願で説明する実施形態では、個々の缶の、高速の、狭帯域キュアリングを導入する。

本願において説明されている実施形態の適切なインプリメンテーションから生じる多くの利点を概説することは有用である。 材料の量を減らすことは、缶の製造における大きな利点である。 節約のために、現在使用されている高度に合金化されたアルミニウムを、より低コストで入手できる低度にしか合金化されていないアルミニウムを使用することが代替案としてあるかもしれない。本願に記載の実施形態のさらなる利点は、圧延カップの直径が小さくなり、カットエッジの長さが短くなるので、アルミニウムコイルストックの幅を狭くすることができる。幅の縮小は、供給装置とコイルハンドリング装置のコストを下げ、それの信頼性を高めることを、意味する。 それはまた、より狭い、ベッド、ダブルアクションスタンピングプレスを購入して実装することができ、より小さく、より軽く、より高速のプレス工具を使用できることを意味する。 プレスベッドが狭いということは、機械の剛性が高く、移動質量が小さいことを意味し、その結果、プレス寿命が長くなり、工具寿命が長くなる。直径のより小さいカップを作るためのカッパ治工具は、初期投資が安価になり、必要な直径が小さく、治工具に用いる鋼が少なくなるため、交換用の治工具コンポーネントも安価になる。 別の利点は、本願において説明されている実施形態は、例えば、デジタル狭帯域キュアリングシステムを使用することで、キュアリングパラメータの変更および正確な調整を容易にし、レベルおよび全体的なキュアリングプロセスを改善または最適化を容易にすることである。 さらなる利点は、この調整を動的に実行して、選択した生産速度に完全に対応し、改善または最適化されたエネルギー節約を実現できることである。閉ループプロセスを開発することもできる。これにより、キュアリングの正確さが検証され、発生する可能性のあるキュアリング不足またはキュアリング過剰が修正される。 また、マシンビジョン検査やレーザースキャンなどでリアルタイムにキュアリングを検証することで、キュアリングエネルギー量を最適化することができる。 これは、適切なキュアリングに本当に必要となるであろうエネルギーよりも高いジュールのエネルギーを缶に注入しないことによって、さらなるエネルギーを節約するために使用することができる。さらなる利点は、本願に記載されている実施形態が、いくつかの実施形態において、選択された波長でより容易かつより最適に吸収する添加剤を塗料に入れることができ、それによって、さらにより低いエネルギーでのキュアリングおよび潜在的により高いスループット速度での操業への道を開くことである。 本願において説明されている実施形態は、途方もないエネルギー節約を容易にできるというさらなる利点を有する。 さらにさらなる利点は、キュアリングプロセスにおける炭化水素または化石燃料の使用を大凡若しくは完全に排除できることである。缶がそれ自体の中で比較しておよび他の周囲の缶と比較して、缶がより均一にキュアリングできるという、さらにさらなる利点が生じる。 もう1つの利点は、システムが提供する機能により、有害な結果を最小限に抑えつつ、生産ラインを即座に停止および即座に開始することができることである。 同様の利点は、生産ラインの起動前に前加熱の必要がないことである。これは、コールドからであろうと、シャットダウン後のウォームラインであろうと関係がない。 さらに関連する利点は、予定外の停止、停電などの結果としてオーブンを掃除して缶を廃棄する必要がないことである。他の品質上の利点は、そのような有害な結果なしにラインをより略式で停止できることから生じる。これは、そのような有害な結果を恐れるため、現状技術を使用するユーザーによって回避されている停止方法である。 ＩＢＯオーブンの周囲で発生する不要な余分なプラントの加熱を削減することで、さらなる利点が生まれる。それは、種々の気候で、余分なプラントの冷却や空調の必要性が減る。 さらなる利点には、炭化水素ベースの燃料の使用を削減または排除できることが含まれる。 本願において説明されている実施形態のさらに別の利点は、プログラム可能な制御の下で、あるタイプの缶から別のタイプの缶に非常に迅速かつ完全に切り替えることができることである。 さらに別の利点は、個々の一列縦隊のキュアリングレーンを独立して整備できるため、ラインの一部のキュアリング部分を整備している間にラインの残りの部分を稼働し続けることができることから生じる。これにより、より継続的に実行できるというさらなる利点がもたらされ、オーブンのメンテナンスのために定期的にシャットダウンする必要がなくなる。 最終的には、これにより、生産スループットが向上し、ダウンタイムが減少するはずである。

ここで、図面を参照して、本願発明に係る実施形態に関連して説明されている、狭帯域の高速での缶内部のキュアリング技術は、いくつかの異なる方法で実施することができる。 本願において説明されている例示的な実施形態を実施する様々な方法は、主に２つの一般的な領域に関する。 １つ目は、缶を狭帯域照射源に出し入れするようにシステムを配置する方法である。２つ目は、狭帯域照射を生成して、缶の内側の必要な領域に具体的に向ける方法である。

本願に記載されている実施形態によれば、キュアリングされた被膜を内部に備えたツーピース飲料缶は、典型的には、業界で一般に知られており、図１に示されているように、以下に記載されるセクションを含む。 テーパー壁を備えた缶などの他の形状および形態(configuration)をキュアリングさせることができるが、ほとんどのツーピース缶は、本願において説明されている実施形態の実践に関する教育のためにここで詳述される形態(configuration)のままである。 これに関して、缶（22）は、缶の堀（moat）（26）および踵（heel）（25）から缶の上部まで延びる真っ直ぐな垂直壁（23）を備える。 首のない真っ直ぐな壁の缶（22）の最上部は、通常、トリムドエッジまたはトリムエッジ（21）と呼ばれる。内部のコーティングとその後のキュアリングの操作は、通常、真っ直ぐな壁の首のない缶（22）で行われる。トリムエッジ近くの領域で、後に行う、ネッカー/フランジャー マシンによる操作によって、ネックおよびフランジが付けられる。 缶（22）の底には、壁（23）の底部から始まる成形された領域があり、これは踵（25）と呼ばれ、堀領域（26）に移行し、次に、最終的には缶（22）の中央下部にあるアーチ型のドーム領域（24）に移行する。 缶（22）のこれらのさまざまなセクションは、ソフトドリンクまたはビールの容器に必要な圧力（圧力範囲は一般に９０～１１０ＰＳＩの範囲）に耐えるように設計され、徹底的にテストされている。缶（22）の本体全体を製造するための母材（28）は、最も典型的には、アルミニウム合金＃３，００４である。 この合金は、缶製造プロセスおよび缶用途向けにバランスされた強度、成形性、および弾力性の組み合わせを有し、ほとんどの業界において選択され、標準化されている。確かに、この合金は、ストレートのアルミニウム材料より高価である。より低度の合金材料から完全に機能する缶の製造を可能にするためにできることは何でも製造業者のお金を節約するであろう。

缶（22）の外面は、典型的には、示されるように、塗料またはインクの層（29）でコーティングまたは印刷される。 現在の業界慣行による缶（22）の内面全体は、それを焼き付け適切にキュアリングさせた、エポキシベースの材料の層（27）などの、層で被覆されている。 適切にキュアリングされた被膜の業界仕様は、業界内で実際によく知られており、メーカーの仕様の一部である。 もちろん、缶の内側に全くコーティングされていない、または適切にキュアリングされていない領域があることは全く容認できない。 缶製造業界は、塗料がすべて正しくキュアリングされ、未キュアリングのエポキシの領域であるボイド領域が完成品に存在しないことを確認することを常に懸念している。 エポキシ以外の塗料は実験されているが、広く展開されていない。他のタイプの塗料（coating）または部分コーティング（partial coatings）が熱または熱キュアリングを必要とする場合、本願に記載されている実施形態は、それらにも非常に有効である。本願に記載されている実施形態は、熱キュアリングされた被膜中のＢＰＡを低減または排除する新しいコーティングにも適用できる。

設計上の注意を必要とする２つの主要な領域がありますが、本願に説明されている実施形態を実践する人が直面する最初の課題は、強力な狭帯域照射をどのようにして生成するかである。 設計者の最初の衝動は、３６０°のパターンではないにしても、多方向に照射され、缶に挿入できるものを構成しようとすることである。 これは可能であるが、高出力の狭帯域エネルギーを生成するために利用できる技術のほとんどは、サイズが、飲料缶の首のない上部から缶に挿入できるサイズよりもかなり大きい。 技術が進展し、狭帯域エネルギーデバイスがより多くの電力をより効率的に、より小さなパッケージで生成するようになるにつれて、これがより実用的になる可能性は確かにある。 エネルギー生成装置のサイズに関係なく、「缶に挿入する」技術の問題は、より多くの可動部品とメカニズムが関係することである。 挿入/引き抜きの動作は、１分あたり２００～４００の間のストロークで挿入が生じる必要があり、その要求速度は将来高まる可能性がある。 これは、缶製造ラインを通る生産フロー全体が６～８のキュアリングレーンに分割され、それぞれが毎分２００～４００缶のスループットレートで実行されることを前提としている。 これに関して、例えば、典型的な生産速度は、毎分約３００缶以上であることがある。 それにもかかわらず、照射源の缶への挿入および缶からの引き抜きのコンセプトは、実行可能なインプリメンテーション技術であるが、この速い速度で照射源装置を挿入および引き抜くためにより多くのメカニズムを必要とするであろう。 それは、缶本体の開口面を通って入らない非関節式装置よりも複雑であり、そのためにより多くの保守が必要となることが予想される。

狭帯域照射の実際の線源を挿入および引き抜く代わりに、缶の外側で生成される狭帯域照射を缶の内側の適切な位置に向けるための光学部品または何らかの形の光ガイドを挿入および引き抜くことが可能である。 これには、１つまたは複数の狭帯域光源からエネルギーを収集して缶に供給するように構成された光ファイバーライトガイドの形をとることができる。 例えば、単一の非常に高出力のレーザーを使用して狭帯域の放射エネルギーを提供する場合、光ファイバーライトガイドは、実際のキュアリングステーションの厳しさ、振動、および汚染物質から安全に離れた場所に結合できる。 缶の内側に塗布された塗料に適切に照射する出力パターンを生成するために、光ファイバーライトガイドの出口端で正しいレンズまたは拡散を設計する必要がある。

ライトガイドは、光源（32）の近くで狭帯域エネルギーを集めるように配置されたレンズ構成（図３を参照）の形を採り、次いで、最終的な対物レンズ構成（38）と、関節機構（articulation mechanism）（33）が缶（22）内の照射位置に完全に挿入されたときに正確で適正な焦点距離にあるミラーアセンブリ（34）とを通して投影することができる。 フォトニックエネルギー（30）は、チューブ（35）を下って、缶（22）内の対物レンズ（38）の出力に、場合によっては追加のディフューザー（37）と組み合わせて、方向づけをし、次に、缶の内側の塗料（27）に直接照射することができる。レンズおよびライトガイドタイプのアプローチの多くの異なる配列を、高エネルギーレンズおよび光学設計の当業者によって構成することができる。 垂直の挿入および引き抜きの機構（33）は、理想的には、エネルギーを反射して缶に戻すことによって缶内のフォトニックエネルギーを維持するための封じ込め反射プレート配置（36）を有する。 また、照射がすべて缶の内部に確実に供給されるようにすることで、配置をより安全に保つことができる。 すべてのコンポーネントとメカニズムは、高生産性の製造要件を満たすために、高速で缶に出し入れするという厳しい条件に対応できるように設計する必要がある。 この方法論は、缶の内側に均一な照射パターンを照射する優れた方法であることが証明されるかもしれないが、関節運動のメカニズムとエンジニアリングの点で多くを必要とし、したがって、インプリメンテーションするためにより多くのコストがかかる。それは、優れた結果を得るために、塗布された表面に狭帯域照射を投影する非常に直接的な方法を提供するという明確な利点を持っている。それは、そのエネルギーが使い果たされるまで塗布された表面に衝突し続ける必要がある反射されたエネルギー（39）の一部をブロックする障害物（35）を缶に入れるという欠点を持つ。それ自体（35）を反射体にしてもよいが、エネルギー（30）の一部が塗布されていない表面での反射中に失われ、浪費することになる。 それはまた、光学アセンブリ（35）および（34）にかなりの熱を与えることになり、それに対処しおよび除かれなければならない。

缶（22）の内側に照射エネルギーを提供するための別の技術を図２に示す。 これは、缶の内部に突き出てトリムエッジ（21）を突き抜けるコンポーネントがないという設計コンセプトで構成されている。 照射メカニズムは、缶の内外で関節運動する必要はなく、缶のすぐ上に何らかの方法で固定でき、それでも缶内に十分かつ適切に分散された照射を提供できると想定されている。 これに関して、光学システムが、照射システムに組み込まれ、および／または照射システムと組み合わせて使用され得る。 適切に設計された光照射システムは、少なくともいくつかの実施形態では、キュアリングの目的のために、光学コンフィグレーションから、直接、均一に、缶の内部に現れる、光エネルギーの比較的高いパーセンテージ、例えば、９５％以上、または９０％以上に、注目することができるであろう。アルミニウムはこれら赤外線波長で反射率が高く、缶は円筒形であるので、多くの内部反射が確実に生じることを予測できる。ほとんどのインプリメンテーションでは、缶の上部開口からのランダムに反射されたエネルギーが缶内に反射されてもどり、エネルギーがなくなるまで内部反射のプロセスを継続できるように、設計に注意を払う必要がある。赤外光エネルギーは光速で移動するため、高速キュアリングの場合、数秒の露光時間内に多くの反射が発生する可能性がある。

このコンフィグレーションは、アルミニウムが可視光線および近赤外線だけでなく、短波長赤外帯でも高い反射率を示すという現実に依存している。 狭帯域照射アセンブリの底部の面が、例えば、缶（21）の上部のトリムエッジから約０．０３０インチから０．０４５インチ離れて配置されている場合、それは、そのギャップを介して過度のエネルギー損失が発生しないようにするのに十分に接近しており、缶の内側でエネルギーを跳ね返し回すことによって塗料を効率的にキュアリングするために必要な角度で十分に良好なエネルギーの伝達を起こさせるのにも十分に接近している。
円錐形または円錐状の面（64）が缶の内部の幾何形状と調和して、缶の上部開口からの反射されたエネルギーの大部分が缶内に戻ることができるように、十分に接近している必要がある。円錐面は、銅、アルミニウム、金メッキされた金属、銀メッキされた金属、および/または高反射ナノ構造材料を含む異なるさまざまな材料で形成することができる。

図２に示される実施形態もまた修正され得る。 これに関して、図７を参照すると、反射コーン（64）、または選択された任意の幾何形状は、ほとんどの実施形態において、それに応じてルーバーを配置することによって、缶からの水蒸気の換気を最適に行うはずである。 ルーバー（74）は、缶の内部に面する反射体になるように成形することが好ましいが、（72）真空ポートを通る、真空を作る空気の流れを提供するためにルーバー間にスペースがある。 適切に設計されたエアフローシステムは、実際には、空気を缶に押し込むだけでなく、蒸気を含んだ空気をルーバー（74）または反射コーンの換気孔を通して缶から引き出すことができる。

たとえば、コーン（64）の内部の幾何形状を９０°の夾角（69）に設計されている場合、さらなるキュアリングのために狭帯域エネルギーを反射しまたは缶内に戻す優れたマルチアングルリフレクターとして機能する。 エネルギーは、選択した波長に応じて、すべてのエネルギーが塗料（27）または基板を構成するアルミニウム（28）に吸収されるまで、缶の内側で数百回または数千回も跳ね返る。

図２（または図７）に示されている光学アレンジメントの主な目的は、示されているように缶（22）の内部にフォトニックエネルギーを注入することである。一例では、狭帯域フォトニック放射エネルギーは、図２に描かれたものの上部にあるアレイ（51）にて生成される。 一つのアレイ若しくは複数のアレイ（51）は、適切な電源に接続された、任意の数のレーザーダイオードを有することができる。 アレイの設計者は、レーザーダイオードデバイスの直列接続および/または並列接続の組み合わせを使用して、設計しているシステムに合う、電流および電圧の所望の入力設定を実現できる。 これにより、電源に必要な電流容量と電圧が決まる。 適切な組み合わせを選択すると、電源仕様を最適化できる。 レーザーダイオードは、エッジ発光式または面発光タイプに設計することができる。 有効開口がはるかに大きく、それにより汚染物質による損傷を受けにくいので、面発光タイプへの設計は、実質的な堅牢性の利点がある。 従来のエッジ発光式は、ほとんどの場合、光ファイバーライトガイドに結合され、かなり壊れやすいアパーチャを壊滅的なアパーチャの故障を引き起こす可能性のある厳しい環境や汚染物質にさらすことなく、狭帯域エネルギーを光学トレインに送るための、より良い方法を提供する。従来のエッジ発光式レーザーダイオードは、本願において説明されている実施形態を実施するための実行可能なソリューションであるが、デバイスへの光ファイバー結合に関連する追加のコストおよびアセンブリの複雑さにより、他のソリューションよりも望ましくなく、はるかに高価である。 一方、面発光タイプのレーザーダイオードは、多くの場合、ファイバー結合する必要がない。 それらは、通常、狭帯域出力を直接缶内に導く光学コンフィグレーションに直接照射するように構成することができる。 このアレンジメントは、場合によっては、キュアリング位置に近いために不安定になる可能性がある。しかし、ファイバーカップリングを排除することで、大幅なコストを節約でき、コンフィグレーション全体の信頼性を高めることができる。 アプリケーションにどのタイプのデバイスを選択するかに関係なく、その光出力が集光レンズ（56）に向けられるように、ハウジング（55）に取り付ける必要がある。 少なくとも１つの実施形態では、ハウジングは、ピンホールまたは適切なサイズのアパーチャ（後述する）を通過するものを除いて、反れた赤外線エネルギーがハウジングから逃げるのを防ぐように構成されるが、ハウジングの様々なコンフィグレーションをインプリメンテーションすることができる。 レーザーダイオードの出力は、進相軸と遅相軸の２つの方向に発散するか、単一の方向に発散する。 ＳＥ－ＤＦＢの場合、出力は一方向に縦列（columnate）し、他の方向ではゆっくりと発散する。 ＳＥ－ＤＦＢの場合、遅相軸は縦列方向（columnated direction）と見なされ、進相軸は通常７～１０°で発散する。 ＶＣＳＥＬを狭帯域のフォトニックエネルギー生成デバイスとして使用する場合、ＶＣＳＥＬは円錐形の出力パターンを有する。 選択するレーザーダイオードのタイプに関係なく、それらの合計出力が十分であるように、複数のデバイスアレイにパッケージ化して構成する必要がある。 ＳＥ－ＤＦＢ、ＶＣＥＬ、およびその他の面発光デバイスを使用すると、Ｘ × Ｙまたはその他のパターンで、冷却された回路基板にパッケージ化できるが、エネルギーは取り付け回路基板にほぼ直交するように方向付けられる。

アレイは、本願において説明されている実施形態を実行するために、確かに様々なサイズであり得る。 少なくともいくつかの実施形態では、アレイを構築して、合計出力が２５０ワットから５００ワットを超える範囲の缶内部のキュアリングにアレイを使用することができる。たとえば、５００ワットのアレイは、５０個の面発光レーザーダイオードで構成でき、各ダイオードが１０ワットの狭帯域近赤外光パワーを生成する。 これは、指定された時間内に内部に在る塗料のキュアリングを実行するのに十分な光パワーではないかもしれないので、同じアレイを複数用意するのが設計者の最良の構成であることもある。 ある試験では、光学配置の最適化に注意を払うことなく、単一の３００ワットレーザーダイオードアレイによって１０～１５秒以内に内部に在る塗料の非常に厚い層を適切にキュアリングできることが示された。 図２に示す例のような適切な光学コンフィグレーションの例では、均一性の向上とはるかに高速なキュアリングに必要な場所にフォトニックエネルギーを正確に分配できる。 この光学コンフィグレーションにより、無駄になるフォトニックエネルギーが少なくなり、キュアリング時間が大幅に短縮される。 アレイの適切な数と設計を組み合わせることにより、改善された（たとえば、最適化された）構成で、個々の缶内のエポキシ塗料を１秒間未満でキュアリングさせることは非常に合理的である。 少なくともいくつかの実施形態では、光学コンフィグレーション（configuration）は、缶の内側の所望の位置に所望の量のエネルギーを付与するように設計または調整することができることを理解されたい。 例えば、缶の内側側壁表面の上部により多くのエネルギーを付与し、缶の側壁を下がるにしたがってエネルギーを滑らかに減少させる光学コンフィグレーションを実施することができる。 さまざまな光学素子（たとえば、屈折の、反射の、非線形の、非球面の、またはその他の素子）を使用して、特定のコンフィグレーションのニーズに合わせてこれらの目的やその他の目的を達成できる。

このような改善または最適化されたコンフィグレーションでは、図２（および図７）を引き続き参照して、光学系またはマイクロレンズアレイ（52）は、システムの中心光軸と平行に向けられた柱状エネルギー（54）を生成するように選択できる。 柱状エネルギーが生成され、集光レンズ（56）に向けられると、出力エネルギー（57）はピンホール（65）にある焦点に向かって収束し、次に光エネルギーはピンホール（65）で交差し、そしてそれが缶（22）の内側の塗料に向かって進むにつれて発散光線（58）になる。 フォトニックエネルギーが、先ず塗料（27）の層を通過し、缶の内壁に到達すると、缶（28）の内壁で反射し、エネルギーが塗料（27）を再び通過する。 フォトニックエネルギーは、塗料（27）の往路通過、壁（28）での跳ね返り、塗料（27）の復路通過というプロセスを、たとえば（59）に示すように、すべてのエネルギーが塗料と缶の壁に付与尽くされるまで、続ける。これら跳ね返りのいくらかは、反射円錐の表面（64）に衝突し、缶に跳ね返って、プロセスを続行する。 コーン表面（64）は、反射率の高い材料で製造するか、反射率の高い材料で被覆する必要がある。 その材料は、銅、銀でコーティングされたもの、金でコーティングされたもの、または利用されている赤外線の特定の波長を可能な限り非常に反射するような他のものであり得る。 ピンホール（65）および（71）はプレート（62）内にあり、交換可能に設計されているので、メンテナンスが容易で、クリーンでシャープなピンホール領域を維持できる。ピンホールのサイズ（一例として３ｍｍ）と側壁の形状は、ピンホールプレート(62)にエネルギーを付与することなく、実質的にすべての集束されたフォトニックエネルギーがピンホールを通過するが、プレート（62）およびコーン（64）において不必要に大きな開口でないように、光学コンフィグレーションが対応できる最小のものでなければならない。しかしながら、ピンホール（65）として、またはその代わりに、適切なサイズのアパーチャを使用できることを理解されたい。 これに関して、ピンホール（65）などのピンホールは、缶の内側への照射のより正確な集束を必要とする、本願において説明されている実施形態によるシステムのために、十分にインプリメンテーションされ得る。 ただし、このようなアレンジメント（より多くの熱を発生したり、インプリメンテーションのコストが高くなったりする可能性がある。）は、すべてのコンフィグレーションで必要なわけではない。 したがって、任意の適切なサイズのアパーチャ、例えば、缶の頂部の開口よりも小さい直径を有するアパーチャを、所望の結果を達成するためにインプリメンテーションすることができる。 この点に関して、そのようなアパーチャは、一例に過ぎないが、２インチより、または缶のサイズに依存する別の寸法より、小さくしてもよい。 エネルギーを缶内に反射して戻すのに最適な幾何学的形状に形成できる反射構造（64）も、交換して簡単に更新でき、きれいな反射面を提供できるように作られている。 必要に応じて定期的にすばやく簡単に交換でき、最小限の工具で交換できるように設計してもよい。 反射コーンインサート（64）の角度は、缶の特定の幾何学的形状を考慮して、最大量のエネルギーを缶に反射し戻すように注意深くモデル化することがよい。 ハウジング（55）は、含まれる赤外線の散乱反射を処理できる材料で作られるほうがよい。 水または冷却剤をハウジング内に循環させて常に冷却できるように、全体に冷却穴（61）を設けることが望ましい。 これは、半導体デバイスアレイ（51）があまりにも暖かい周囲環境で動作を強いられないように、それを快適な動作温度に保つために必要である。 レーザーダイオードアレイ（51）も何らかの形で冷却する必要がある。 それらは、実際のアレイを通過する冷媒の循環システムによって冷却することができる。冷媒は、脱イオン水であってもよい。 最も望ましいインプレメンテーションでは、アレイを通る普通の水の循環であってもよい。 デバイスの効率が、将来においてあり得るように、高い場合は、ガスまたは液体の冷却剤は不要であり、ヒートシンクとファンによる空冷でデバイスを快適な動作温度範囲に保つことができる。 また、ハウジング（55）は、光学系およびレーザーダイオードアレイを含む、そこに取り付けられたコンポーネントのいずれもが過度の熱を受けないように、冷却設備を有し得る。 この場合も、ハウジング（66）の冷却は、再循環ウォータージャケットであるか、または強制空冷構成であることができる。 底部の面（67）は、少なくとも１つの形態において、缶（22）の内側から逃げるエネルギーの反射を制御するように構成されていることも理解されたい。 示されるように、この目的を達成するために様々なコンフィグレーションおよび／または技術をインプリメンテーションすることができるが、面（67）は、溝、例えば、深い溝を備え、逃げるエネルギーに対するそのような制御を提供する。 底部の面（67）のコンフィグレーションに関係なく、ハウジング（55）の前後の平らな(flush)合わせ面は、入ってくる(incoming)面（73）がハウジング（55）の底部の面（67）の最も遠い範囲と同じレベルになるように、設計および組み立てられるのが好ましい。出て行く(outgoing)面（72）もまた、缶（22）の頂部のトリムエッジ面がバンプに遭遇しないように、ハウジング（55）の底部の面（67）の最も遠い範囲と同じレベルか、それよりわずかに高くなるのが好ましい。

これらの様々な技術により、石英ランプや高エネルギー放電ランプなどの広帯域赤外線照射源を使用することが可能である。ただし、エネルギーを正確に集中させることはより困難である。 それらは、最良かつ最速のキュアリングのために塗料に一致する最も効率的な波長を、良いエネルギー効率で、生成できない。 それらは基本的に出力エネルギーを生成する方法のために本質的に非常に熱くなる。これには、すべてを冷たく保ち、缶を完全に過熱させないために、さらに多くのエンジニアリングが必要になる。缶が過熱している場合は、たとえ短時間であっても、焼き戻しまたは焼きなましを排除することができない。 これらの広帯域赤外線源は、缶に与える熱をあまり制御できず、スループット速度の関数としてそれらの出力を変調する必要がある。しかし、半導体ベースの照射のようにすばやく正確にスイッチオンとスイッチオフを切り替えることはできないが、これは注意深いエンジニアリングで調整できるかもしれない。例えば、上記のように、石英ランプ、高輝度放電ランプ、またはアークランプなどの広帯域電気赤外線コンポーネントを利用することができる。この場合も、屈折光学系で熱フォトニックエネルギーを集束させる代わりに、反射光学系コンフィグレーションを使用できる。 例えば、適切に設計された反射器のアレンジメント、一般的な円錐形の反射器、または楕円形の円形対称ミラーを使用して、缶または容器の上部側壁の内側に赤外線エネルギーを集束させることができる。 これは、エネルギーが缶の内側に当たるのに最適な領域である。なぜなら、そこから内部反射がその好ましい開始領域からエネルギーを分配するためである。 これに関して、図３に示されるコンフィグレーション（および図２に示されるコンフィグレーション）は、広帯域の実施形態をインプリメンテーションするように適切に修正することができる。ここで、放射線源は広帯域源でインプリメンテーションされ、光学素子がインプリメンテーションされており、光学素子は、屈折素子ではなく反射素子を使用して、それを缶の内面の上部側壁に放射を向けるか方向付けるように配置されている。

また、ここで図８を参照すると、広帯域赤外線システム200が代表的に示されている。システム200は、塗料が缶の内面にスプレイされる、内部のコーティングおよびキュアリングのプロセスを缶の製造で使用するためのものであり、製造用缶を少なくとも１つのキュアリングゾーンに連続的に移動するように構成された缶ハンドリングシステム205（詳細には示されていない）を含む。
さらに、システム200は、光学素子240を使用してキュアリングゾーンに搬入された各缶22（断面図で示される）の内面を個々に電気的に加熱するように配置された、石英ランプ220を含む広帯域赤外線源230などの広帯域赤外線源を含む。光学素子240（例えば、代表的に260に示されている）は缶の内面の上部側壁に向けて照射を向けるように配置されている。そして、一連の製造用缶の連続する各缶の内面の塗料を、缶内での焼き戻しや焼きなましの発生を防ぐために２０秒間未満、塗料の架橋キュアリングプロセスが進行する臨界温度にする。
システムはまた、センサー情報（図示せず）を使用して広帯域赤外線源の出力を変調し、一貫したキュアリング温度とキュアリング結果を維持するように構成されている、制御システム210（リンク250を使用して接続-さまざまな形式をとることができ、代表的にのみ表示する）を具備している。 そのようなシステム200の形態は、示されるように変形し得るが、光学素子は、上記の例で説明したように、缶または容器22の上部側壁の内側に赤外線エネルギーを集束するために使用される、適切に設計された、反射器のアレンジメント、一般的な円錐形の反射器、または楕円形の円形対称ミラーの形をとることができる。 少なくとも１つの形態では、そのような光学素子は、缶へのエネルギーの適切な伝達、およびキュアリングの目的で缶内にそのエネルギーの適切な維持を可能にするために、容器22などの、容器または容器開口部の直径よりも少なくともわずかに小さいサイズである。

しかしながら、本明細書に記載されているように、正確なデジタル制御および正確なエネルギー制御は、半導体ソリューションに有利に働く。 半導体ベースの照射コンフィグレーションは、その耐用年数の間、はるかに長い寿命とはるかに一貫した出力を持つ。広帯域線源の耐用年数は数千時間であるが、その間、出力は継続的に低下するため、一貫したキュアリング結果を保証するには、慎重に調整する必要がある。 それらはすべて同じ速度で損耗するわけではないので、各ランプの照射出力が適切なキュアリングを確実にするのに十分であることを確認することは、エンジニアリング上の課題であり、慢性的なメンテナンスの問題でもある。

ここで図４および５を参照すると、本願において説明されている実施形態のインプリメンテーションはまた、ほとんどの形態において、缶の機械的ハンドリングのための好ましいコンフィグレーションに対処する方がよい。 これらのコンフィグレーションには、少なくとも４つの異なる形式がある。 また、図４および５の説明は、狭帯域照射源の例への参照を含むことを理解されたい。 しかしながら、広帯域赤外線源および対応するシステムもまた、必要に応じて、適切な修正を加えてこれらの実施形態で使用することができる。

さらに、インプリメンテーションの例を図４および５に示すが、インプリメンテーションにはさまざまな形式がある。 これらの線に沿って、本明細書に記載の実施形態による方法および／またはシステムは、塗料が缶の内面に噴霧（スプレイ）され、内部のコーティングおよびキュアリングのプロセスでの缶製造においてインプリメンテーションされ得る。 缶ハンドリングシステム（たとえば、さまざまな形態をとることができるコンベヤを含む）は、缶を少なくとも１つのキュアリングステーションに向けて連続的に輸送する。 次に、缶は、例えば、少なくとも１つのキュアリングステーション内の缶の外側に配置された、放射赤外線エネルギーを生成する狭帯域半導体素子（例えば、半導体ベースの狭帯域照射装置のアレイ）および光学素子を使用して、一シリーズ（一連）の一列縦隊の製造用缶における連続する各缶の内面上の塗料が、塗料の架橋キュアリングプロセスを達成できる臨界温度にて、缶での焼き戻しや焼きなましの発生を防ぐことができる２０秒間未満、個別におよび電気的に、加熱される。 そうして、この技術を使用すると、以前の技術と比較した場合、缶は、例えば、３％以上で、アルミニウムの量を減らすことができ、そして、厚い缶になるほどより長いキュアリングの間に弱くなるので、長い時間のキュアリングを行った重厚な缶と比較した場合、その缶は、同様な、側壁軸方向強度、底部反転強度、および全体的強度を有する。
また、例示的な実施形態は、第２コンベヤに向けて一列縦隊で順に個々の容器の移動を組織化または促進するように構成された搬入トラックワークまたはコンベヤ、 個々の容器を少なくとも１つのキュアリングステーションに出し入れするように移動させるための回転タレットとして構成された前記第２コンベヤ、面発光レーザーダイオードのアレイの少なくとも１つからのフォトニックエネルギーが柱状光学系を通過し、次いでピンホールまたはアパーチャを介して少なくとも１つの集光レンズ素子によって集束させられ、そこを超えるとフォトニックエネルギーが発散し、塗料が塗布された容器の内の側壁に照射される光学コンフィグレーションを含む少なくとも一つの前記キュアリングステーションを含む。前記のピンホールまたはアパーチャは反射円錐の頂点（バーテックス）に位置し、そのような反射円錐はフォトニックエネルギーを容器に反射して戻しさらなるキュアリング作用を齎すように機能し、塗料が容器を構成するアルミニウムにおいて弱化または焼きなましが発生するのを防ぐのに十分な速さである２０秒間未満でキュアリングされる。そして、第２コンベヤが容器を搬送し、第２コンベヤから搬出された容器を持ち出す第３コンベヤに導く、空のポケットが、連続キュアリングを継続するために待機中の未硬化缶をロードするために利用可能であり、一方で、キュアリングされた容器は第３コンベヤによって後続の容器製造操作に搬送される。
さらに、例示的な実施形態は、第２コンベヤに向けて一列縦隊で順に個々の容器の移動を組織化または促進するように構成された搬入トラックワークまたはコンベヤ、 個々の容器を少なくとも１つのキュアリングステーションに出し入れするように移動させるための回転タレットとして構成された前記第２コンベヤ、面発光レーザーダイオードのアレイの少なくとも１つからの光エネルギーが柱状光学系を通過し、次いでピンホールまたはアパーチャを介して少なくとも1つの集光レンズ素子によって集束させられ、そこを超えると該光エネルギーが発散し、コーティングされた容器の内の側壁に照射される光学コンフィグレーションを含む少なくとも一つの前記キュアリングステーション、 そのようなピンホールまたはアパーチャは反射円錐の頂点に位置し、そのような反射円錐は光エネルギーを容器に反射して戻しさらなるキュアリング作用をもたらすように機能し、塗料が容器を構成するアルミニウムにおいて弱化または焼きなましが発生するのを防ぐのに十分な速さである２０秒間未満でキュアリングされる。そして、第２コンベヤが容器を搬送し、第２コンベヤから搬出された容器を持ち出す第３コンベヤに導く、空のポケットが、連続キュアリングを継続するために待機中の未硬化缶をロードするために利用可能であり、一方で、キュアリングされた容器は第３コンベヤによって後続の容器製造操作に搬送される。

より具体的には、図面に戻って参照すると、図５に関連して概説される一例のコンフィグレーションは、連続的な回転運動を含むコンフィグレーションである。 このアレンジメントでは、狭帯域照射源（および場合によってはコントローラー）、光学系、冷却装置（熱交換器、チラー、および/または再循環ポンプなど）、および電源（ＤＣ電源など）が、スターホイールとともに回転する。スターホイールは、缶を正しい間隔に組織化し、缶を動かすための推進力を提供し、照射のための適切な場所に缶を送る。 回転ユニオンは、連続的に回転するターンテーブルまたはタレットに必要な、電力、制御信号、圧縮空気、真空、および/または冷却の供給を提供するようにシステムに設計されている。ここでの前提は、狭帯域照射アレイまたは狭帯域照射光源が、完全なキュアリングを行うのに十分なジュールエネルギーを与えるのに必要な時間、光学コンフィグレーションを通して、缶の内部を連続的に照射できるように構成されているということである。 照射システム全体が、缶と同期して右に回転する。 照射エネルギーは、缶が出発点となる照射ステーションを通って回転するとオンになり、缶がスターホイールを出る前にオフになる。 一例として、特定の狭帯域照射システムが５００ジュールを生成でき、特定の缶を正しくキュアリングするために８５０ジュールが必要な場合、スターホイールのアークの１．７秒部分の間で照射をオンにする必要がある。照射がオンとなっている状態の開始時間と期間は固定するか、またはより理想的にはプログラム可能なパラメータにすることができる。照射がオンとなっているとき（デューティサイクルのとき）に変調される強度またはパルス幅は、少なくともいくつかの形式でプログラム可能であるほうがよい。 ユーザーインターフェイスは、エンドカスタマーのニーズを満たすように構成できる。 プログラマブルコントローラのディスプレイ上のスクリーンエントリのように単純な場合もあれば、オン/オフのタイミング、期間および強度を示すユーザーフレンドリーなグラフィックを備えたＰＣ駆動のユーザーインターフェイスのように複雑な場合もある。 それはまた、時間またはターンテーブル位置の関数としての強度曲線のプログラム可能性またはグラフィカル設定を容易にすることができる。 システムのコントローラは、タブレット、スマートフォン、スマートウォッチなどのポータブルデバイスと通信して、キュアリングシステムの設定、速度、機能を非常に便利に監視することもできる。 スターホイールの直径とＲＰＭは、照射が適切なキュアリングを実行するために適切な滞留期間が提供されるように構成する必要がある。 本願において説明されている実施形態のこのコンフィグレーションは、以下により詳細に説明される。

この狭帯域放射キュアリングシステムは、非常に柔軟性があり且つプログラム可能であるため、他の方法にも接続できる。 下流の検査システム（97）は、搬出される缶（89）を検査して、塗料が缶の内部全体を覆っていることを確認し、それが完全かつ適切にキュアリングしていることを確認することができる。この検査システムは、可視光グレースケールまたはカラーカメラのいずれかを使用するか、キュアリングシステムから出る途中で赤外線カメラを使用するか、または両方のタイプを使用することができます。 検査システムは、最終的に、むき出しの、コーティングされていない金属、または未キュアリングの塗料があったかどうかを判断することが可能である。 検査システム（97）が、塗料が適切にキュアリングされていないことを確認していない場合、 システムは閉ループを構築し、それぞれのステーションからさまざまな缶に適用されているエネルギーのジュールを徐々に上げて、それらが正しくキュアリングしていることを確認することができる。 システムは、どの缶がどのキュアリングシステム（91）によってキュアリングされたかを知ることができるように、相互に関連付けることができる。 個々のキュアリングステーションからの缶が十分にキュアリングされていない場合、システムは特定のキュアリングステーションからのキュアリングエネルギーを補正して増加させることができる。 検査ステーションから特定のキュアリングステーションに戻るループを閉じることによる同様のプロセス修正は、本願において説明されている実施形態を実施することができる任意のコンフィグレーションにおいて達成することができる。

図５のシステムは次のように機能する。 塗料がスプレイされたがキュアリングされていない缶（82）は、コンベヤ、トラックワーク、または同様のメカニズム、または、個々の容器が一列縦隊で順に移動するのを組織化または促進するように構成されたシステム、を経由して、例えば別のコンベヤまたは装置に向かい、到着する。 そのようなコンベヤは、真空コンベヤを含む任意の形態のコンベヤであり得、または空気または重力が缶を押すので単に缶をガイドするだけのトラックワークを意味し得る。 概略的に示されているのは、缶の列の両側に沿ってガイドトラックワーク（81）を有する真空ベルトタイプのコンベヤ（80）である。 缶（82）の列は、次に装填される缶がデッドプレート（96）上にあるときに、ホールドアウトプレート（87）にわずかな圧力が加えられるようにして押し進められる。 ターンテーブルまたはタレット（84）が回転すると、次の空のポケット（86）が到着し、缶をそのポケットに押し込めるまで、缶はホールドアウトプレート（87）を押し続ける。 缶をポケット（86）に押し込むと、ターンテーブルの中心に最も近い部分であるネストホールドアウトプレート（87）の後部からの真空引きによって該押し込みが補助される。 ホールドアウト/ネストプレートの形状は、ポケットが開いて使用可能になったときに缶がスムーズに滑り込み、缶がへこんだり変形したりしないように、慎重に形成する必要がある。 また、缶が保持される所定の位置が準備され、キュアリングしている間、缶をしっかりと当該所定の位置に保持する必要がある。ターンテーブル（84）が回転し続けると、缶をネスト位置（86）に輸送し、ローディングステーションを通過すると、照射エネルギーをオンにする信号が発せられる。 制御システムは、照射デバイスが有害な影響を生じさせずに処理でき無駄になるほどゆっくりでない速度でキュアリングに使用できるようにエネルギーのスイッチをオンにする。照射デバイス（85）のアレイが作動されると、それらに、各照射ステーションに対応する制御システムおよび電源（95）によって電力が供給される。 缶は、ターンテーブルによって回転している間中、照射光学系（91）の下の中央に配置されることがよい。 光学系（91）、アレイ（85）、ならびに電源および制御システム（95）は、ターンテーブル（84）と共に回転し、回転プロセス全体を通して互いの相対位置が維持される。 エンコーダ（93）は、ケーブル（98）を介して、回転位置および速度の情報を中央制御システム（99）に継続的にフィードバックする。 中央制御システム（99）は、各照射ステーション（91）を適切なタイミングおよび電力レベルで適切に作動させるために必要なローカル制御（95）を行うのに、前記の各ステーションが必要とする、関連情報をフィードバックする。 各制御システム（95）は、それぞれのステーションの冷却状態を監視し、すべてのステーションを完全な監視制御できるように、相互接続（98）を介して中央制御（99）にフィードバックする。

キュアリングした缶（89）が荷降ろしステーションに近づくと、ストリッパーアーム（90）とゆっくりと接触し、すでに動いている真空コンベヤベルト（88）にステーションから徐々にゆっくりと押し出される。 キュアリングした缶（89）は、真空コンベヤ（88）を進み続け、キュアリングシステムから出る経路上の検査ステーション（97）の下を通過する。 真空コンベヤの代替として、トラックワークシステム、これは、重力または大量の低圧空気を利用してそれらを移動させ、キュアリングシステムから排出する。

本願において説明されている実施形態の別の実行可能なコンフィグレーションは、連続的な回転運動または直線運動を採用するという点でいくらか類似しているが、缶が正しい位置を通過するときにエネルギーを与えるためにストロボする固定位置照射システムを使用する。 このコンフィグレーションでは、非常に強力で非常に短い照射エネルギーのパルスが必要であり、正確なタイミングをとる必要がある。 このような高速ストロボパルスの持続時間は、マテリアルハンドリングの正確なインプリメンテーションの詳細とスループット速度によって異なるが、５００ミリ秒未満のパルスが必要になるだろう。なお、一部の高速アプリケーションでは、３００マイクロ秒まで短くなる可能性がある。 狭帯域赤外線半導体のオーバーパルスアレイを使用すると、非常に短時間で非常に高い出力を得ることができる。 ここでのコンセプトは、アレイの通常の電源電流定格（normal electrical supply current rating）がｘである場合、非常に短い時間で、大凡、１０ｘ、１５ｘ、または２０ｘで、高いピーク出力を得ることができるということである。 たとえば、正しい照射のために１７００ジュールが必要な場合、照射アレイのグループは、通常、１５アンペアの電流入力、１．７秒間で１７００ジュールを出力できるところを、通常電流の１０倍、すなわち１５０アンペア、１７０ミリ秒間で１７００ジュールを生成するようにストローブできる。この全体的なコンフィグレーションは、必要なメカニズムがより少なく、照射アレイを機械的に動かしたり動的に関節運動させたりする必要がない。ただし、そのような大電流をパルスするためにより多くの電気的および電子的作業を行う必要があり、アレイはインパルス電力に耐え、比例して高い出力を生成する必要がある。 それらは、実際にこの程度までオーバーパルスされ、特定のインプリメンテーションで使用可能な耐用年数を維持できるかどうかを検証するためにテストする必要がある。

ストローブおよびオーバーパルスのコンフィグレーションは、回転運動式システムまたは連続直線運動式システムのいずれかで実行することができる。 どちらのアレンジメントでも、キュアリング露光のために、ストローブ狭帯域照射アレイの下で缶が一列縦隊で通過できるようにする。本願において説明されている実施形態の実施者は、マテリアルハンドリングスループット速度、対、照射システムの出力およびコンフィグレーションの相対的なメリットについて絶えず議論している。 より強力な照射システムは、表面上、それが組み込む電力に正比例して、より短い時間で照射する。たとえば、実用的な目的では、２０００ワットのアレイは１０００ワットのアレイの約２倍の速さで照射するが、特定のスループット速度を達成するには、システムをより多くのシリアルまたはパラレルのメカニズムで設計する必要があるため、１０００ワットのアレイでは、より低速で動作するマテリアルハンドリング機器がさらに必要になる。マテリアルハンドリングシステムは、スターホイール、コンベヤ、その他のいずれであっても、２倍の速度で稼働している場合、一定の期間に２倍の缶を処理できる。 ただし、２倍の速度でキュアリングするには、狭帯域照射アレイや大型電源などで約２倍の出力が必要である。 より高い出力の照射システムは、一般に、はるかに多くの冷却を必要とし、光学トレインを含むシステム内のすべてが、はるかに高い出力レベルを処理できなければならない。 同様に、高速マテリアルハンドリング機器には独自の課題がある。 移動するアイテムの運動エネルギーはその速度の２乗で増加するため、２倍の速度で動作するマテリアルハンドリングシステムは、処理される缶を含むシステム全体で４倍の慣性エネルギーまたは運動エネルギーを処理する必要がある。 これらすべての要因の結果として、本願において説明されている実施形態の設計者および実装者は、指定されたスループットを得るためにシステムをいくつの別個のレーンに分割するかを決定しなければならない。次にマテリアルハンドリングシステムが要求する速度でキュアリングするために照射システムに必要な電力量を決定しなければならない。

典型的な缶ラインは、現状、缶の内側のコーティング（塗料の塗布）を行うために、生産フローを７つのレーンに分割している。 これらのレーンのうちの１つは、他の６つが連続生産を実行している間のいつでもメンテナンスにかけることができるように想定されている。これらの６つのアクティブなレーンの全搬出物(full output、塗料が塗布された缶)は、ＩＢＯを通過する前に、ひとつにまとめられて大量輸送に戻される。 一方、本願に記載されている実施形態によれば、各キュアリングレーンは、例えば、毎分３００缶の生産速度で個々の缶をキュアリングすることができる（これは、６レーンで毎分１８００缶に相当する）。本願に記載されている実施形態では、分割されている間において、各レーンは対応するキュアリングレーンを通って進むであろう。 したがって、キュアリングレーンは平行で独立したレーンであるため、それらは独立して開始および停止することができる。 それらは、制御、サービス、および速度の最適化のための独立性を維持している。独立したキュアリングレーンのこのコンフィグレーションにより、プラントまたはライン全体の生産を停止することなく、任意のレーンを何らかの理由で開始または停止することができる。 これにより、生産を維持しながら定期メンテナンスを行うことができ、生産を停止することなく、自然発生するメンテナンスをまたはライン詰まりの解消を行うことができる。 電子的なトラブルシューティングやコンポーネントの交換が必要な場合は、通常の生産を進めながらシームレスに行うことができる。 次に、分割されていたキュアリングレーンをマージして１つの高速の一列縦隊のレーンにして、次の製造ステップ（通常はネッカー／フランジャー）に送ることもできる。

本願において説明されている実施形態に従ってインプリメンテーションすることができる別のアレンジメントは、高速のインデックス付きの回転運動を組み込んでいる。 このコンフィグレーションには、指定された動きの弧を繰り返し移動する回転インデックスコンフィグレーションの組み込まれたターンテーブルまたはスターホイールのアレンジメントが含まれる。 インデックス技術は、多くの機械的または電気機械的な考慮事項のうちの１つである。 定期的なインデックス作成は、電気サーボ、カム、ラチェットまたはクラッチメカニカル、空気圧、またはその他のインデックス作成メカニズムを含む多くのテクノロジーの１つである。ここでは独自の方法で採用されているが、これらの機械的メカニズムはすべて、文献や特許データベースで詳しく説明されているため、ここでは詳しく説明しない。 市販の製品は、基本的なメカニズムがこのニーズを十分に満たすことができるが、高速照射キュアリングステーションを介して缶を処理するために、非常に特殊なそして適切な治工具を使用する必要がある。

適切にインデックス付けされたスターホイールまたはターンテーブルは、照射源の下で缶を移動させることができ、且つ照射源のスイッチオンにしてから、狭帯域照射源の下から缶にインデックスを付け、新しい缶を所定の位置に持ってきて、照射し、最終的にスイッチをオフにする間の缶の滞留場所を提供する。この反復的なインデックス作成サイクルには、アプリケーションに必要などんな滞留時間（dwell duration）の長さをも提供できるという利点がある。 適切なキュアリングに必要なエネルギーのジュール数を提供する必要があるが、速度とスループットでは、システムの全体的な生産需要を満たすために、特定の放射電力をインデクサーの適正な速度と一致させる必要がある。

インデックス作成アレンジメントは、単一の缶を狭帯域照射源に出し入れすることを可能にすることができる。 あるいは、各インデックスを使用して、複数の缶を複数の照射源の下の所定の位置に動かすこともできる。 したがって、インデックスターンテーブルをそのメカニズムの高信頼性の範囲内の速度で実行できる、キュアリング作業に対処するパーフェクトな数の照射源を備えることによって、最適化するようにシステムを設計することが可能である。

サーボ駆動のインデックスシステムを設計して、インデックス作成のための滞留時間、インデックス作成に要する時間およびインデックス作成時の弧の長さ、の比率を適切に設定することが重要である。 これにより、実際のインデックス作成時間を最小に抑えながら、放射時間を最大にすることができるように、狭帯域照射源のコンフィグレーションを構築できる。 照射のために複数のステーションを持つことも可能であり、それにより、一つのステーションで照射のすべてを行う必要がなくなる。 このテクニックは、缶内の塗料を一シリーズの照射・停止を通して加熱できるように、段階的な照射を容易にすることができるであろう。アルミニウムは非常に急速に冷却されることがあるため、これによりかなりの量の排熱が発生する可能性があり、後続のステーションでより多くの熱を注入する必要が生じることがある。 しかしながら、特定の種類の塗料に適合するために、より長期間且つ高温で塗料を保つ必要がある場合、それは実行可能なコンフィグレーションであることがある。それはまた、それ以外のメカニズムによって行うことができるよりも長い照射期間を必要とされる場合、複数回の繰り返し照射を可能にできるであろう。 これは、注意深くコンフィグレーションされた場合、より高いスループット速度を実現できる可能性もある。 場合によっては、水を追い出すために、または他のキュアリング上の理由で、より長い有効持続時間が必要になることがある。

本願において説明されている実施形態の回転運動コンフィグレーションのいずれかのインプリメンテーションは、重力を利用して、それらの様々なそれぞれのトラックワークを通して缶の移動を支援することができる。 缶は、狭帯域の高速放射キュアリングステーションへの経路またはそこからの経路上でトラックワークを介して、移動するときに、缶どうしが、通常、互いに接触することがある。次の缶をそれぞれのターンテーブル輸送ネストに押し込むための穏やかな圧力を提供するには、缶でいっぱいの急な傾斜または垂直のトラックワークが非常に役立つ。たとえば、図５では、トラックワーク（81）が、真空コンベヤ（80）によって支えられているかどうかにかかわらず、缶（82）が互いに押し合うように、垂直または急角度のいずれかになるようにコンフォグレーションすることができる。重力の穏やかな押し込み、この力は、輸送ネスト(86)の前の、垂直性またはスタック長さを増すことによって、増減できる。そして、ピールオフガイド（87）の助けを借りて、次の缶を輸送ネスト（86）に静かにガイドする。

本願において説明されている実施形態を実施する別の方法は、例えば、図４に示されるような直線状脱進機コンフィグレーションによるものである。これは、搬入コンベヤおよび搬出コンベヤの２つの平行なコンベヤを有する。 それらは互いに平行に並んで配置されており、それらの間に脱進機のトラックとステーションのためのスペースが設けられている。プログラム可能な脱進機プッシャーは、搬入コンベヤに沿って配置され、２つのコンベヤ間の脱進機トラックに適切なタイミングで押し出すように構成されている。 狭帯域照射システムは、脱進機ワークステーションの各脱進機トラックのワークステーションの上に設置されており、缶が押し出されてワークステーションに滞留したときに、適切なキュアリングに必要な時間だけ照射を進めることができる。キュアリング時間が完了すると、缶はワークステーションから適切なタイミングで搬出コンベヤに押し出され、高速出口コンベヤで、すでに処理されている他の缶の間の隙間に収まる。 このタイプのアレンジメントにより、高いプログラム可能性を備え、長い滞留時間で多くの並列処理が可能になる。 それは、通常、低コストでインプリメンテーションでき、他のほとんどのコンフィグレーションよりも高い柔軟性とモジュール性（modularity）を提供できる。しかし、それは、より多くのセンシング、より多くのプログラミング、そしてより多くのアーティキュレーションを必要とする。 図４の直線状脱進機のコンフィグレーションについては、ここで詳しく説明する。

直線状脱進機のコンフィグレーションは次のように機能する。図４を参照すると、搬入(incoming)コンベヤ（111）は、一列縦隊の直立した缶の列をもたらす。 オープントップ（頂部開口）は、それが輸送される真空コンベヤの反対側を向いている。 コンベヤ（111）の搬入速度は、システムの全体のバランスを満たすスループット速度とハンドリング速度に依存する。実際の速度とベルト位置は、コンベヤ（118）と（119）のドライブに直接リンクされているエンコーダ（109）によって常に監視されている。 エンコーダは、ベルトの位置を常に記録する、コンピュータ、制御システムまたはプログラマブルコントローラに接続されており、フォトセル（100）からの入力によって、マテリアルハンドリングシステムに入るすべての缶の位置を監視している。 未キュアリングの缶（112）が搬入ベルトに入ると、制御システムは、缶が入るためにどの照射ステーションが利用可能になるかを決定する。 ７つの完全に独立した照射キュアリングステーション（106）を図４に示す。 プログラマブルコントローラが缶をステーション3に送ると判断した場合、ステーション3ダイバータ（114）が非常に正確なタイミングで指を伸ばして、缶を照射ステーション3に向けるのに必要なベクトル力を提供する、態勢を取らせる。 缶がステーション3に近づき、ダイバータ（114）の指に接触すると、移動ベルトによって提供される動的作用の組み合わせによって押すスライド運動が生み出される。 缶がステーション3のサイドトラックコンベヤに押し出されると、デッドプレート（113）上を先ずスライドし、次いでステーションダイバータコンベヤ（105）によってピックアップされる。ダイバータコンベヤは、キュアリングステーション（106）下に在る未キュアリング缶の中心点が中心点（110）の上に重なるまで、個々のキュアリングステーション（106）に、未キュアリング缶を搬送し続ける。ダイバータ（105）は、フォトセル（120）がその到着を確認するまで、缶をキュアリングステーション（106）に移動させ続ける。 到着した瞬間、ダイバータコンベヤ（105）はコンベヤの移動を停止し、照射ステーション（106）が作動し、缶の内部を照射する。 電気光学システムは、図２に示されているものと非常に似ていることがある。 正しい数量のエネルギージュールを缶の内部に与えたことを、狭帯域キュアリングシステムのスイッチがオンであった時間が示すとき、狭帯域キュアリングシステム（106）のスイッチがオフになり、制御システムは、キュアリングされた缶にそれの搬出の準備ができていることを知る。 システム内のすべての缶の位置を追跡している制御システムは、分流コンベヤが缶を出口コンベヤ（108）に輸送するのにかかる時間を知る。 図４に示すように、タイミングが適切であるが缶相互間のギャップ（107）が発生すると、ダイバータコンベヤを再アクティブ化して、キュアリングした缶を、出口コンベヤ（108）を下って移動する缶相互間が適切なギャップになるように、輸送する準備をする。 それは、ダイバータコンベヤ（105）の速度を知っており、出口コンベヤ（108）上に適度に等間隔で缶を配置することを促すように装備されている場合、それらの速度を調整することができる。 ダイバータコンベヤ（105）は、缶がしっかりと付着し、それらが迅速に加速され得るように、真空で引かれる穴あきベルトを装備することができる。 出口コンベヤ（108）はまた、真空に引くことができる真空穴（104）を装備して、良好な加速および制御のために缶をベルト上にしっかりと押し下げることができる。 入口コンベヤ（111）はモータ（119）とギアドライブ（118）によって駆動され、出口コンベヤ（108）はモータ（101）とギアドライブ（102）によって同様に駆動され、これらは両方とも可変速モータであり、サポートされている生産速度に応じて最もスムーズに噛み合うように制御システムで調整できる。ダイバータ（114）は、それの指が缶をそらすのに十分な速さであるように設計する必要があるが、缶が転倒したり変形したりしないようにスムーズに行う必要がある。しかし、指はまた、次の缶が来る前に邪魔にならないように十分速く引っ込める必要がある。 制御システムは、指を伸ばしたり引っ込めたりするための応答時間を知っている必要があり、すべての缶の、輸送、迂回およびコンベヤ（108）でのシステムからの搬出、のタイミングを調整できなければならない。

本願に記載されている実施形態の機能の多くは、狭帯域赤外線エネルギー（または広帯域エネルギー）を生成する機能、缶を形成する機能、缶／コーティングおよび／またはフィードバック情報を検査する機能、および 缶のハンドリングを実行する機能などを、少なくともいくつかの形態で、適切なコントローラまたは制御システムによって制御される。そのようなコントローラまたは制御システムは、特定のインプリメンテーションに応じて、様々な形態をとることができるが、少なくとも１つの形態では、本願において説明されている実施形態の形式および機能を実現するために、適切なハードウェアコンフィグレーションおよび／またはソフトウェアルーチンでインプリメンテーションされている。 さらに、そのようなコントローラまたは制御システムは、例えば、スタンドアロンシステム、分散システム、または別のまたはより包括的なシステムに組み込まれ得る。

上記に詳述されている、本願において説明されている実施形態を実行することができる異なる形式のファクタは、主に、キュアリングのための直接狭帯域照射の過程部分を容易にするためのものである。 さまざまなファクタによっては、完全にキュアリングするために上記のコンフィグレーションを強化する必要がある場合がある。 増強の一形態は、狭帯域照射セクションの直前に缶が通過する前加熱セクションを有することを含み得る。 これにより、缶の前加熱が容易になり、狭帯域照射セクションの必要とするエネルギーのジュールが少なくなる。

増強の別の形態は、狭帯域照射後に、ポストブローセクションを含み得る。 ウェット塗料の大部分は液体の水であるため、キュアリングプロセスのある時点で水分を追い出す必要がある。 キュアリングおよび架橋温度に達する直前に水の気化が生じたら、その水蒸気を缶から取り除く必要がある。缶から水蒸気を取り除くために、暖かい空気が必要な場合もあれば、缶に空気を吹き付ける必要がある場合もある。 これは、それぞれのセクションを通る缶を導くトラックワークを備えた円形または線形のアレンジメントとして、後加熱セクションとしてコンフィグレーションすることができる。

前加熱セクションは、温風にすることも、放射にすることもでき、穏やかな放射による前加熱を提供するために、たとえば石英ランプの列（Banks）を装備することもできる。 増強(augmentation)セクションは、システムがインストールされる、正確な状況、プラントコンフィグテーション、および地域特有の気候によって、大きく異なることがある。 当業者は、狭帯域キュアリングシステムが、ここで教示される特定の例を超えて多くの異なる方法で構成され得るだけでなく、その前後の増強もまた多くの形態をとることができることを理解するであろう。

本願において説明されている実施形態と飲料缶の内部をキュアリングさせる従来の方法との間の１つの重要な違いは、本願において説明されている実施形態が直接放射エネルギーによってキュアリングすることである。 従来のＩＢＯキュアリングオーブンは、熱風対流によって缶の内部を加熱している。 ＩＢＯは、何らかの形で天然ガスを燃焼させるか、電気抵抗による加熱によって、空気を加熱する。 これらは両方とも空気を加熱し、その熱風が缶を加熱する。 缶が置かれているベルトは高温であるため、コンベヤベルトから金属缶の底部への伝導によってもわずかに加熱される。 これらはＩＢＯの欠点でもあり、非効率でもある。ベルトがオーブンを繰り返し通過するときにベルトはそのたびに継続的に加熱されることになり、オーブンから熱が奪われる。 確かに、現状のヴィンテージＩＢＯの志向は、缶の暖房の大部分が直接の高温の対流によって行われることである。

対流加熱は、一般的に非効率的な熱伝達プロセスである。これは多段階のプロセスであり、本質的に各段階の間に損失が生じる。空気が最初に加熱され、次に空気が缶に接触し、空気の熱を缶と塗料に伝達する必要がある。缶の内側に当たるのと同じ量の熱風が缶の外側にも当たる。もちろん、缶の内側に当たる熱風は、最初に塗料に当たり、次いで熱伝導によって金属を加熱するはずである。缶の外側に当たる熱風は金属を加熱し、次に金属が塗料を加熱するはずである。 完璧な世界では、塗料だけを架橋キュアリング温度まで加熱することがはるかに望ましい。ところが、これは事実上不可能である。なぜなら、塗料は缶の本体を構成するアルミニウム基板と密接に接触しており、非常に薄いため、熱が金属基板に直接伝達されるからである。この加熱方法により、金属基板は塗料と同じくらい加熱される。また、オーブン内の熱風は完全に均一でない。ホットスポットが本質的にオーブン内に存在し、空気の動きは場所によって異なるので、一部の缶は過剰な加熱され、他の缶は不足な加熱となる傾向がある。この傾向への対処法は、未キュアリングの缶を防ぐために、最適である本当の量よりも多くのオーブンによる熱を使用することである。

特にアルミ缶の場合、これらの温度でかなりの時間アルミニウムが保持されると、アルミニウムが弱くなる結果になる。 製造用缶は、ＩＢＯにおける高温で２～３分間過ごしたときに発生する弱化効果に耐えられるように、最終仕様よりも重くて強いものを製造する必要があることが、業界でよく知られている。

この弱化効果が焼き戻し効果なのか焼きなまし効果なのかは完全には明らかではない。 冶金学者は、その効果に何と名前を付けるかについて意見が分かれている。 非常に明確でよく知られているのは、アルミニウムがＩＢＯを通過することによって確実に弱くなるということである。 一般に、オーブンを通過した直接の結果として、底部反転強度の８～１０パーセントが失われると考えられている。

従来のアニーリングは、通常、缶がＩＢＯオーブンで費やす時間よりも、高温で長時間かかる。 文献検索では、３００４合金および他の同様の合金ファミリーについてこれを裏付けている。 文献をさらに深く掘り下げ、少なくとも１つの研究では、アルミニウムが非常に薄いため、この焼きなましと焼き戻しのプロセスが缶内で非常に迅速に発生する可能性があることが示されている。 アルミニウムは素晴らしい熱伝導体であり、壁の厚さが３～４千分の１インチの場合、通常、熱の吸収はほぼ即時に行われる。 それは、アニーリングの候補となるほとんどのアイテムの場合のように、分や時間ではなく、秒単位の測定で、知ることができる。

ＵＮＳ Ａ９３００４としても知られている３００４合金アルミニウムは、ベースアルミニウムに加えて次の化学組成を持っている。シリコンは最大０．３％、鉄は最大０．７％、銅は最大０．２５％、マンガンは１％～１．５％、マグネシウムは０．８～１．３％、亜鉛は最大０．２５％、その他の元素はそれぞれ０．０５％以下、合計で０．１５％以下である。 この合金にはいくつかの調質バリエーションがある。利用可能な標準調質としては、０（焼きなまし）、Ｈ３２、Ｈ３４、Ｈ３６、およびＨ３８を挙げることができる。 Ｈはひずむ硬化（strain hardended）を示し、ひずむ硬化と安定化を施されたＨ３Ｘがある。アルミニウム飲料缶に通常使用される特定の調質は、Ｈ１９であり、これは、Ｈ３２よりもひずみ硬化が少ないが、焼きなまし状態よりも硬い。 Ｈ１９調質は、Ｄ＆Ｉ（Drawn & Ironed）プロセス中に起きる重要な冷間加工を処理するのに理想的なようである。引張強度（tensile strength）に関する仕様は、２６ＫＰＳＩから４１ＫＰＳＩまでさまざまである。降伏強度(yield strength)は、０調質または焼きなまし製品での１０ＫＰＳＩから、Ｈ３８調質での３６ＫＰＳＩまで変化する。

缶の強度が８～１０％低下するということは、実際には、缶が圧力下で維持できるバックル強度または底部反転強度が低下するということである。 缶の正確な幾何形状と缶の厚さが、缶の強度における重要な要素であるので、バックル強度は降伏強度または引張強度と直接相関しないことに注意してください。 しかし、これらはキュアリング前とキュアリング後の両方で測定できたものと一致しているので、バックル強度または底部反転強度の損失の原因となるのは明らかに引張強度と降伏強度の変化である。 この焼きなまし/焼き戻し効果は、缶製造業界でそれに応じて対処しなければならない因子であることは明らかである。

本願において説明されている実施形態は、ＩＢＯで発生するこの焼き鈍し／焼き戻し効果を事実上排除することができる。 本願において説明されている実施形態は、ＩＢＯを使用せず、代わりに高速の狭帯域赤外線放射キュアリング技術を使用する。 缶は一列に並べられており、照射は各缶に個別に向けられる。 それらは、グループとして一度にまとめてではなく、一度に一つだけ連続的にキュアリングする。 狭帯域照射加熱の制御性と相対効率により、塗料はわずか数秒間で完全なキュアリングおよび架橋温度に達することができる。 缶自体はこの短時間では高温に晒されないので、弱化効果の発生する暇がない。この高速放射キュアリング技術をインプリメンテーションするための詳細と手法は、本願全体でより詳細に説明する。

吸収スペクトル分析の結果に基づいて、スプレイされた塗料サンプルの侵入深さを計算できる。 この用途では、浅い侵入深さであることが、ＩＲ放射のより速い吸収に対応するので、実際的には有利である。

侵入深さ（９５％吸収）の式は次のとおりです。
β＝（３ × ｌ）／ Ａ
ここで、βはミリメートル単位の深さ、ｌは実験サンプルの光路長、Ａは特定の波長での吸光度である。一例として、１９３０ｎｍの波長、吸収が１．５２６であり、β＝３．９３ｍｍの侵入深さを齎す。これは、入射エネルギーの９５％が吸収されるには、赤外光が３．９３ｍｍの塗料膜を通過する必要があることを意味する。缶の側壁の塗料膜の厚さが０．００２５４ｍｍと薄いことを考慮すると、これは明らかに不可能である。幸いなことに、アルミニウムはＩＲ放射の非常に優れた反射体である。赤外線は、スプレイされた塗料を最初に通過するときにわずかに吸収されるが、その後、塗料の下のアルミニウム基板で反射し、塗料に戻り通過して吸収され、このような缶の内側で反射するプロセスが始まる。反射パスごとにスプレイされた塗料とアルミニウム壁に作用する。エネルギーの全てが反射するわけではなく少量のエネルギーがアルミニウムによって吸収され、スプレイコンパウンドを保持するアルミニウム表面に熱エネルギーをもたらし、コンパウンドをさらに加熱するので、キュアリングプロセスに役立つ。なお、アルミニウムが十分に熱くなると、缶の外部装飾もキュアリングする可能性があることを理解されたい。これは、そのような加熱およびキュアリングの目的に対応するようにシステムを設計、コンフィグレーションまたは調整できるので、一部のインプリメンテーションでは望ましい場合がある。

最も薄い標準塗料膜の厚さの場合、一回の反射で塗料膜を一往復し２回パスするので、一回の反射におけるスプレイ塗料膜を通過する移動距離は０．００５０８ｍｍである。上記で決定された９５％の吸収値に到達する３．９３ｍｍのスプレイされた塗料膜に相互作用するまでに、缶の本体を７７４回通過する必要がある。幅６５ｍｍの缶では（完全に直交する壁から壁への反射を想定していますが、これは現実的ではありません）、光が完全に吸収される前に約５０ｍ移動する必要がある。これは長いプロセスのように思えるかもしれませんが、光の速度（ｃ ＝ ３×１０^８ ｍ／ｓ）は非常に速いので、実際には非常に短いプロセスである。最も薄い塗料膜の厚さと最も厚い塗料膜の厚さの両方のタイミング計算の結果は、０．１ミル（ｍｉｌ）の厚さの場合は０．１７ナノ秒、０．５ミル（ｍｉｌ）の厚さの場合は０．０３ナノ秒である。この結果が示すように、実際には、レーザーダイオードからエネルギーを放出するのに要する時間の方が、塗料に吸収される時間よりもかなり長い。

以上で述べたように、缶のコーティング・キュアリングのための現在の伝統的な方法は、マスコンベヤを備えた大きなオーブンを利用する。 ３つの連続したセクションが缶を加熱する。 オーブンには、最終セクションの温度が華氏３７５～４５０度の間に維持されるように天然ガスが供給される。 缶は、マスコンベヤベルトを使用して１分間程度のキュアリング時間でオーブンのこの最も高温のセクションを通過する。
オーブン加熱手順に関連する高い初期コストのため、これらのオーブンは可能な限りスイッチオンのままにされ、ラインダウンの時間またはオーブンの前またはオーブン内でバックアップ可能なライン詰まり中の時間の両方で無駄が多くなる。

表１は、米国における合理的な仮定と現在の天然ガスコストに基づくコストの増加を示している。 表１に示すように、オーブン内部を一貫して高温に保つには、かなりの量の熱を継続的に供給する必要がある。 天然ガスのコストも、年間の総運用コストの重要な要素である。

上記の厚い塗料膜における結果は、最悪のシナリオを表すために使用した。この分析と従来の変数とのその他の違いには、天然ガスから熱への変換効率と電気から放射熱への変換効率の違い、天然ガスの＄／ＭＣＦと電気の＄／ｋＷｈの違い、およびオーブンのアップタイムとダイオードアレイのアップタイムの違いが含まれている。

直接に対比することはできないが、その違いは狭帯域の放射電気加熱に有利に働く。 同じラインのアップタイム（実際に缶を製造するために使用される時間）が１年のすべての利用可能な時間の８９％であると仮定すると、コールドスタートに関連するコストと時間のために、オーブンは実際にはより長い期間アクティブのままであると想定された。そのため、ラインは年間の利用可能な時間の８９％の時間で缶を生産しているが、オーブンは実際には年間の利用可能な時間の９５％の時間で温度が保たれる。 一方、狭帯域放射発熱体はパルス状に設計されているため、缶が存在し、実際にキュアリングしている時間にのみ電力を使用する。 これにより、動作中の効率が向上するだけでなく、メンテナンスのためにまたはライン詰まりのためにラインをダウンさせたときにはダイオードを止めることができる。 その結果、実際のライン稼働時間と同等のダイオードアレイ稼働時間が得られる。

純粋に環境の観点から、プロフォーマの例では、缶をキュアリングさせてオーブンを正しい温度範囲に保つために必要な３００００００ＢＴＵ／ｈｒは、３００００００ＢＴＵ ＝ ３１６５１６７７００ジュールのように、ジュールに変換できる。 これを放射加熱システムの１時間あたりのプラグ電力(plug power)と比較すると、表２に示すとおり、熱が適切に対象に対して「狙われている」場合に、劇的な節約の可能性をもたらす。 塗料をキュアリングするための狭帯域放射加熱システムの要求する理論的エネルギーに対して、従来のオーブンを加熱するために必要なエネルギーは１２倍以上である。 言い換えれば、現在のＩＢＯテクノロジーでは、消費されるエネルギーの約９２％が、実際には無駄になっていることになる。

現在標準的な旧来式キュアリング方法の結果を、本願において説明されている実施形態と比較すると、現在のコスト見積もりに基づいて、年間約２４００００ドルの大幅な節約になることが明らかである。

缶メーカーにとって、この技術の利点はたくさんある。上記のプロフォーマの例で説明したように、劇的なエネルギー節約があるだけでなく、大気汚染も大幅に少なくなる。エネルギーとコストの節約は、実際には上記の例よりも大きい。これは、９５ＨＰの電気モータを典型的に使用するという必要性がなくなる点とマスコンベヤスタイルのオーブンの高度なメンテナンスの必要性が無くなる点からのエネルギー節約を考慮していないからである。おそらく、缶製造業者にとって最も劇的な利点は、本願において説明されている実施形態が正しく実施されれば、焼きなまし／焼き戻し効果が完全にまたはほぼ完全に排除されるという事実である。その結果、缶製造業者はより少ない量のアルミニウムで缶を作ることができる。いくつかの製造用缶の重量は約０．３４～０．３９オンスであるが、缶の重量/容積は、たとえば正確な形状や材料の厚さの関数として変動する可能性があることは理解される。また、缶製造業者は定期的に缶を再設計し、缶製造用冶工具と製造プロセスを変更して重量/容積を変更する（たとえば、缶の重量を軽くする）。さらに、いくつかの缶、例えば特殊な缶は、重量/容積が増加するように設計されている場合もある。巧みなインプリメンテーションにより、使用するアルミニウムを９～１４パーセント節約できる可能性がある。ただし、アルミニウムの重量を３％、５％、８％以上減らすなど、アルミニウムの量を減らすことは有益である。飲料缶のコストの約７０％はアルミニウム材料のコストであるので、これは缶製造業者または缶需要者にとって大きな節約になる。また、採掘、精製、製造、輸送する必要のあるアルミニウムが少なくなるため、他の点でも環境上のメリットになる。

オーブンによる弱化効果の排除は、３つのうちのいずれかひとつまたはそれらの組み合わせという有益さを齎す。 缶は現状のアルミニウムと治工具で作ることができるが、アルミニウムの弱体化がなくなるので、現在の缶よりもかなり強力になる。 あるいは、缶の製造に必要なアルミニウムが少なくて済む。 第３の可能性は、現在のより高い価格のアルミニウムの代わりに、より安価な、より低度に合金化された、またはより低い焼き戻しされたアルミニウムが使用され得ることである。この技術の本願において説明されている実施形態をどのようなインプリメンテーションとするかの製造業者による選択に応じて、これらの組み合わせということもあり得る。

本願に記載されている実施形態を採用する場合、缶を製造するために使用されるアルミニウムの量を減らすための複数の新規なやり方が存在する。アルミニウムコイルストックのメーカーとサプライヤーは、アルミニウムを特定の精度と厚さに圧延するためのプレミアムを定期的に請求する。アルミニウムはポンド単位の価格で販売されているが、特定の厚さへの圧延および仕上げプロセスにもかなりのプロセス料金がかかる。必要なアルミニウムの重量は少なくなるが、アルミニウムコイルストックの製造元は、アルミニウムをより薄く、しかも正確な仕様に圧延する必要があるので、彼らの利益ポジションを維持するために、彼らはより厚いより高重量のアルミニウムの使用にかかる請求よりも大きなローリングプレミアムを請求するかもしれない。圧延機がこのビジネスアプローチを採用している場合、これが当てはまる場合、節約は得られない可能性がある。本願において説明されている実施形態を実施する、より新規なやり方は、ブランクのカットエッジの直径、したがって結果として生じるカップの直径を減少させることであろう。典型的な１２オンスのツーピース缶のスターティングカップは直径５．１００インチである。この技術は、カップサイズを比例的に小さくすることによって重量を減らすが、同じコイルシートの厚さを維持し、したがって同じローリングプレミアムを維持できる。 Ｄ＆Ｉプロセスの最初のステップは、「スターティングカップ」を深絞りすることである。繰り返しになりますが、これは、アルミニウムコイルの幅は狭くなりますが、現在と同じ厚さのままなので、業界標準の価格設定に該当し、単に幅を狭くする必要があるだけである。より小さな直径のスターティングカップから始めることにより、缶本体の最終製品は、完成した缶においてより薄い望ましい厚さの仕様に落ち着くことになる。アルミニウム材をより薄いゲージ仕様に圧延するためのプレミアムを支払う必要がない。治工具の変更または再構成は、熟練した治工具メーカーによって理解される。 Ｄ＆Ｉプロセスの最初のステップである、深絞りカップ、すなわち比例的に小さい直径のカップを最終的に作成するには、治工具のすべての部分が新しい直径を目的とし正しく規定されるように治工具を作成または変更しなければならない。カップはダブルアクションカッピングプレスで作られ、治工具はカッピングプレスセットアップの設計（デザイン）と等級（ヴィンテージ）に応じて、多くのカップ幅のものがある。ブランクの直径を小さくして、いわゆる「カットエッジ」を小さくしなければならない。これらのブランクは、コイルの幅全体に、コイルの端に対して６０度の角度でしっかりと入れ子になっており、ブランク間のスクラップ量を最小限に抑え、ブランクの接線方向の端の間に最小限のアルミニウムウェブを残している。 これをインプリメンテーションするには、コイルストックの全体の幅を減らし、その幅全体で、幅を減らす前に作成できるより大きな直径の従来サイズのブランクの数と同じ数のカップブランクを作成する。 別の方法は、元のコイル幅が維持されるが、その幅全体でより多くのカップブランクおよびカップが作られるように工具を交換することである。 いずれにせよ、スタンピングダイの各ツーリングステーションでの複合深絞り治工具は、正しい新しい直径、クリアランス、および深さで作り直さなければならない。新しいパンチ、ドローリング、ホールドオウン、および関連するすべての治工具コンポーネントは、新しい直径と一致させなければならない。各ツーリングステーションの幾何学的関係は、緊密にネストされたコンフィグレーションを維持し、それぞれのブランク間のスクラップ関係を最小限に抑えるように調整する必要がある。治工具コンポーネントは直径が小さいので、工具鋼および機械加工が少なくてすむため、現状の大型バージョンよりも比較的安価である。より小さな直径のカップを作るためには、カッパープレス工具の変更が必要になるが、その変更を行うことによる見返りはかなり大きくなる。カッパープレス、供給装置、およびシステム全体のバランスは、新しい治工具または調整された治工具を使用するように再構成可能である。

この技術を正しくインプリメンテーションするためには、本願において説明されている実施形態がどのように機能するかについての詳細を理解することが重要である。本願に記載されている実施形態は、実践するための好ましいものが、強力な赤外線狭帯域エネルギーを缶の内部および塗料自体に可能な限り直接注入することであることを教えている。これは、工場内で跳ね返らせたり（bouncing）、缶の群や塊を加熱しようとしたりしてエネルギーを無駄にせずに、赤外線エネルギーを個々の缶の内部に直接向けて投射すること、を意味する。缶の外側、または缶の外側と缶の内側の両方を照射することによって本願において説明されている実施形態をインプリメンテーションすることは可能であるが、より効率的なインプリメンテーションは、エネルギーを缶の内側に直接向けることである。狭帯域エネルギーからのフォトンが実際に液体状態の、キュアリング前の塗料に浸透し、部分的に吸収されるので、これははるかに効率的である。一部のエネルギーが直接吸収されながら実際には塗料を完全に通過し、次にアルミニウム基板から反射されて塗料を通過しこの２回目の通過とそれに対応するさらなる吸収が行われる。フォトンが復路で塗料を通過し、その後の反射ごとに塗料を２回通過するごとに、残りのエネルギーが吸収される。 塗料膜は非常に薄いため、すべてのフォトニックエネルギーをすばやく吸収することはできず、フォトンは次の塗布された表面に衝突するまで反射経路を継続する。 ビリヤードボールが缶の内面から跳ね返るたびに、塗料をインバウンドパスとアウトバウンドパスで通過することを想像してみてください。 ビリヤードボールの例えを続けると、ビリヤードボールが最終的に減速して停止する理由は、ビリヤードボールがすべてのエネルギーをバンパーで失い、転がり摩擦が少なくなるためである。 同様に、フォトンは２つの主要な方法でエネルギーを失う。 エネルギーは各パスで塗料を通過するときに吸収され、不完全な反射衝撃でわずかな量のエネルギーがアルミニウムで失われる。 どの波長の狭帯域赤外線照射エネルギーが利用されているかに応じて、フォトニックエネルギーの全量が吸収され塗料膜とアルミニウムが加熱される前に、数百から約１５００回の反射が行われる。 もちろん、塗料膜が厚いほど、通過する毎の塗料に吸収されるエネルギーが多くなる。 塗料を通過する経路が長いということは、フォトンが塗料を通過している間に発生する光子衝撃によってより多くの吸収が発生することを意味する。 一例として、塗料での急角度の侵入および通過は、より長い経路長を提供し、したがってより多くの吸収を提供する。

強力な狭帯域照射エネルギーを生成し、それを缶の内側に効果的に向ける方法はいくつかある。 広帯域照射エネルギーを使用することは可能であるが、効果的かつ効率的にインプリメンテーションすることははるかに面倒である。 たとえば、石英ランプから生成される広帯域エネルギーは、本当にクリーンなインプリメンテーションに必要な種類の速度でオンとオフを切り替えることができない。石英ランプは、スイッチオン時の回転および完全なウォームアップまでには秒単位の時間を要し、最適な加熱状態になっている時間は、多くのコンフィグレーションにおいて、１または２秒間、あるいはほんのわずかな秒間にすぎない場合がある。また、固有の形状とフィラメント構成のため、エネルギーを必要な場所に正確に集中させることははるかに困難である。これは、狭い領域への正しい数量のジュールの正確な供給ができないが、エネルギーのジュールが制御困難なより広い特定の領域にフルードアレンジメント（flood arrangement）で供給するときにより効果的に機能する傾向がある。 広帯域源は、その固有の特性のために、超高速キュアリングを容易にできない。したがって、缶を急速に過熱してしまい、アニーリング効果の一部またはすべてを誘発する可能性がある。
狭帯域照射することおよび狭帯域エネルギーを半導体ベースで生成することの両方に多くの利点がある。まず、マイクロ秒の速度でオンとオフを切り替えることができる。それは、実際にＤＣ電圧入力（通常１．２～３．３ボルト）を受け取っているときにのみフォトニックエネルギーを発生し、電気入力電流が流れなくなった後に実質的な出力を引き起こすヒステリシスまたは高い黒体等価性を持たない。このようなことを、石英ランプやガス放電ランプでは実現できない。
広帯域源は通常、非常な高温で動作するため、一連のインプリメンテーション上の問題が発生する。それらが存在すると、キュアリング環境全体が非常に高温になるため、コンポーネントの信頼性が低下し、はるかに高い温度に対応できる光学部品が必要になる。それらは本質的にはるかに短い寿命しか持っておらず、頻繁に交換する必要があり、メンテナンスとダウンタイムが増加する。さらに、狭帯域セットアップは、反射防止コーティングの優れたインプリメンテーションにも役立つ。これは、採用している狭い波長帯域に正確に合わせて反射防止コーティングを設計および最適化できるからである。最適化し難い、広帯域反射防止コーティングである必要がない。同様に、光学部品およびコールドミラーコーティングなどの光学コーティングは、狭い特定の波長範囲に対してだけでよいのでより簡単に設計できる。レンズは、さまざまな波長に対してさまざまな距離で焦点を合わせるため、狭帯域システム用の光学トレインを設計する場合は、より高い精度を実現するのに有利になる可能性がある。狭帯域は別の方法で解釈できることを理解する必要があるが、半値全幅が通常１００ナノメートル未満である光エネルギーまたはフォトニックエネルギーの生成を指す。狭帯域エネルギー源がソリッドステートまたは半導体ソースである場合、これは、通常、そのデバイスコンフィグレーションに広帯域蛍光が追加されない場合が当てはまる。 ＬＥＤからの生の出力は、一般に本質的にその範囲内で狭帯域であるが、レーザーダイオードの出力は、それより狭く、たとえば２０ナノメートル（ｎｍ）未満、通常は±１０ナノメートル（半値全幅：full width/half max ）未満、または 特定のタイプにおいて±１ｎｍ（半値全幅）と狭い。たとえば、ＶＣＥＬＳおよびＳＥ－ＤＦＢデバイスは、通常、帯域幅が±２ｎｍ（半値全幅）未満である。正確な帯域幅は、出力の中心波長ほど重要ではない。波長は、エネルギーが塗料自体によってどれだけ速く吸収されるかを決定できる。塗料の透過率はさまざまな波長で測定でき、最良の吸収結果を達成する波長を選択できる。たとえば、少なくともいくつかの実施形態では、キュアリングに使用される狭帯域赤外線エネルギー（上記で詳述したように、インプリメンテーションによっては±１ｎｍ（半値全幅）まで狭くなる可能性があります）は、塗料の少なくとも１つの吸収特性と一致している。したがって、缶の内面に一般的に適用される水性エポキシ塗料の例では、狭帯域波長は、例えば、約９７２ｎｍで、８００～１２００ｎｍの範囲に入ることがある。 ９７２ｎｍは、本願で説明するように、水性エポキシ塗料の深い侵入波長を表す。塗料による実質的により速い吸収は、１４００ｎｍから１６００ｎｍの範囲、例えば、約１４５４ｎｍまたは１４５６ｎｍで可能であるが、壁プラグ効率（電力変換効率：wall plug efficiency）はそれほど高くない。したがって、このトレードオフはシステム設計者が下さなければならない決定である。同様の壁プラグ効率（電力変換効率：wall plug efficiency）の課題は、１８５０ｎｍから２０００ｎｍの範囲、たとえば１９３５ｎｍに存在する。

多くのハイパワーな産業プロセスと同様に、このプロセスは、システム設計者のマインドにおいて、何よりも安全にインプリメンテーションすること大事である。 本願において説明されている実施形態が、その最終設計で実施されるかどうかに関係なく、技術的に危険な場面に物理的または光学的にさらされるのを防ぐために、適切な安全ガードがなければならない。 強力な赤外線エネルギーは、目の損傷や失明を引き起こす可能性があるため、安全な設計によって防止する必要がある。 システムの実際のマテリアルハンドリング部分には多くの可動部品があり、移動したり、突然作動して機能を実行したりするという危険が潜んでいる。 人間がいるときに安全に動きを止める物理的ガードまたは電子的検知による何らかのガードをインプリメンテーションする必要がある。 システムの安全性のすべての態様に対して、システムを設計する時にＯＳＨＡ、ＣＳＡ、またはＣＥの安全基準を順守する必要がある。

システムの狭帯域照射の態様は、システムの安全面に非常に厳密な注意を払う必要がある。塗料を急速にキュアリングさせるのに非常に効果的な強力な赤外線エネルギーは、肉眼では非常に危険である。それは目に見えず、瞬きする前に人や動物をすばやく盲目にするのに十分に強力である。サングラスや溶接メガネでさえ、フィルターが弱かったり、間違った波長をフィルターにかけていたりする場合もあるため、強力なフォトニックエネルギーが目を損傷するのを防ぐのに十分ではない。具体化に使用できるより長い赤外線波長のいくつかは、目の網膜に浸透することはないが、それでも目の、角膜、強膜、虹彩、および/または水晶体に損傷を与える可能性がある。多くの場合、そのような波長を「目に安全」と誤って呼ぶことがあるが、それは目の網膜への潜在的な損傷に関してのみ当てはまる。システムは、レーザーダイオードまたはそれのアレイが生成する狭帯域フォトニックエネルギーに対する最小の安全なしきい値を超えて誰もが目にさらされる可能性を排除するように設計する必要がある。たとえば、二重バックアップのインターロックシステムなどのフェイルセーフは、コントロールパネルまたは安全ガードに設計できる。これらは、狭帯域デバイスに電力が供給されている間はガードを取り外せないように設計するのが好ましい。また、安全ガードが取り外されている間は、電源をジャンパーまたはジェリーリギングしてデバイスに電力を供給できないように設計するのが好ましい。さらに、すべてのエンクロージャーとガードは、狭帯域デバイスに電力を供給できるときに光を通さないように設計するのが好ましい。また、アレイがシステム内にないときに電源に何気なく接続されないようにアレイを設計することを強く推奨する。これにより、サービス担当者や好奇心のある人がデバイスに電源を入れて怪我をすることがなくなる。強力な狭帯域赤外線エネルギーは、人間の目には完全に見えないため、損傷が発生するまで、目はまばたき反射を作動させることができない。体の他の部分への曝露は不快であるか、重度の火傷を引き起こすことさえあるが、このエネルギーの眼への瞬間的な曝露ほど深刻ではない。したがって、該当するすべての機関の安全基準を順守し、狭帯域高速キュアリングシステムが安全であることを確認するために、堅実な設計常識を行使するのが好ましい。それは優れた有用性を提供するが、安全性は、本願において説明されている実施形態に従って構築されたシステムを使用することのすべての態様の不可欠な部分でなければならない。

また、本願に記載されている実施形態の性能をさらに改善する強力な方法は、塗料に特別な添加剤を入れることを含む。 これにより、特定の波長での吸収が劇的に増加する。 慎重に選択し、キュアリングに使用する波長に一致させると、塗料に多くの熱を送り、アルミニウムやスチールの缶に加わる熱を減らすことができる。 言い換えれば、添加剤または露点は、使用される波長で塗料の鉱石吸収性（ore absorptive）を高くするので、より多くの熱が、金属から伝導されるのではなく、塗料自体に直接に加わる。 跳ね返りが減り、それによって、非キュアリング機能（non-curing functionality）で無駄になるエネルギーを減らして、必要なキュアリングまたは架橋温度を達成できるため、システムの効率を向上させることができる。

このキュアリングシステムの狭帯域赤外線エネルギーの使用を、組み込むことで、使用される塗料をさらに最適化することもできる。塗料の製造業者は、缶内被覆の目的に適したＩＲで作動する化学反応のアクチュエータ（開始剤）またはアクセルレータ（促進剤）を使用することができる。また、特定の狭帯域赤外線波長帯域を吸収できる機能性染料も利用できる。このような染料は、例えば山田化学工業によって製造されている。狭帯域ＩＲ照射を、塗料を改善し、ＢＰＡベースの塗料を低減または排除し、または様々な方法で性能を改善するための、創造的な方法において、化学塗料製造業者が、使用することができる。缶内の反射の一部は、本質的に、缶上部の開いた部分からエネルギーを放出することがある。適切に設計されたシステムは、反射面を適切に配置して、少なくとも部分的に、存在するエネルギーを缶に戻し、消費されるまで、さらにキュアリングの実行に利用する。ただし、最も反射性の高い表面でさえ、衝撃エネルギーの数パーセントを反射性材料に与える。それらはしばしばフレネル反射と呼ばれる。また、エネルギーの一部が誤って散乱または反射され、缶に戻らない場合がある。適切に設計された反射形状またはコーン（64）は、戻りエネルギーのより良い配置を提供できるので、塗料を通過する追加のパスとベース材料からの反射でより多くのエネルギーの吸収を促すことができる。

狭帯域赤外線放射キュアリングの本願において説明されている実施形態をどのように実施するかに関してここで教えるコンセプトは、特定の用途および生産の必要性のために本願に説明されている実施形態を構成したい人を助けることを意図している。 実施例は、与えられた特定の実施例をはるかに超えて、本願において説明されている実施形態と多くの点で異なる形態が存在し得る。 それぞれの技術に熟練した個人またはチームは、それに応じて独自のアプリケーション要件を満たすために新しいコンセプトを拡張することができる。

Claims (38)

1. 塗料を缶の内側の面にスプレイし、
   少なくとも１つのキュアリングステーションに向けて缶を継続的に輸送し、
   一シリーズの一列で縦に並ぶ連続する製造用缶のそれぞれの缶の内側の面上の塗料を、塗料の架橋キュアリングプロセスを達成できる臨界温度で、缶において焼き戻し若しくは焼きなましが発生するのを防ぐことができる２０秒間未満、少なくとも１つのキュアリングステーションの中で且つ各缶の外側に配置された半導体からなる狭帯域放射赤外線エネルギー素子と光学素子とを使用して、個別に且つ電気的に加熱することを含む、
   缶製造における内部のコーティングおよびキュアリングのプロセスに使用するための方法。
2. コイルストックアルミニウムの厚さは製造用治工具の再構成前と実質的に同じであるが、該コイルストックの幅を狭くして、各缶の製造に必要なアルミニウムの重量が３％以上削減されるように、缶のスターティングカップが引き出される、ブランクのカットエッジの直径を小さくするように再構成された製造用治工具によって各缶を形成する、請求項１に記載の方法。
3. 缶を製造するためのアルミニウムの重量を減らすために、より薄いコイルストックの材料から缶を製造するように変更されている、缶の設計と治工具を使用して、
   ２０秒間未満の架橋キュアリングプロセスを達成するための加熱による、缶の強度低下が減少され、金属を弱める長時間のキュアリングが行われた厚手の缶と比較して、同等の、側壁軸方向強度、底部反転強度および全体強度を有する、各缶を形成する、先行する請求項に記載の方法。
4. 狭帯域放射エネルギーを生成する半導体ベースのシステムは、マイクロ秒以内でオンまたはオフに切り替えることができ、且つ塗料および/または缶を臨界温度で１０秒間未満加熱することができる、先行する請求項に記載の方法。
5. コンベヤは、キュアリングプロセス中に缶を輸送し、 連続的な回転運動を利用し、 それによって、少なくとも１つの照射キュアリングステーションは、キュアリングされる缶と同期して連続的に回転運動し、 電力、冷却液、および制御信号のうちの少なくとも１つが回転ユニオンを介して少なくとも1つのキュアリングステーションに関連付けられる、先行する請求項に記載の方法。
6. 少なくとも１つのキュアリングステーションに、供される、ＤＣ電源、冷却熱交換器、冷却チラー、冷却再循環ポンプ、および制御システムのうちの少なくとも１つが、缶と同期して回転運動で移動する、連続回転運動キュアリングシステムを構成し、該システムの連続的な動きが冷却機能に役立つ、先行する請求項に記載の方法。
7. コンベヤは、キュアリングプロセス中に缶を輸送し、インデックス作成に回転運動を利用し、それによって、複数の照射キュアリングステーションがタレットの周囲に配置されるが、タレット上には配置されず、缶の一グループが、タレットの周囲の選択された数の空のステーションに連続してロードされ、
   一方でタレットが回転でインデックスを付け、缶はそれぞれの狭帯域キュアリングステーション下にあり、該キュアリングステーションは缶をキュアリングするように作動し、次にタレットは再び回転でインデックスを付けられ、キュアリングされた缶が搬出され、 一方で缶の新しいセットは、キュアリングのためのキュアリングステーション下の位置にてインデックスが付けられ、このプロセスが繰り返される、先行する請求項に記載の方法。
8. 各缶は５秒間未満で個別にキュアリングされる、先行する請求項に記載の方法。
9. 狭帯域半導体デバイスは、連続する各缶の内面に塗布された塗料の吸収特性に一致する波長で狭帯域放射赤外線エネルギーを放出する、先行する請求項に記載の方法。
10. 加熱に使用される狭帯域放射赤外線エネルギーの波長は、８００ｎｍ～１２００ｎｍ、１４００ｎｍ～１６００ｎｍ、および１８５０ｎｍ～２０００ｎｍのいずれかひとつの波長範囲にある、先行する請求項に記載の方法。
11. 加熱に使用される狭帯域放射赤外線エネルギーは、半導体ベースの照射デバイス、発光ダイオード（LED）、およびレーザーダイオードのうちの少なくとも１つを使用して、生成される、先行するいずれかの請求項に記載の方法。
12. 照射を生成する半導体デバイスは、１０個を超える個別の半導体デバイスの光出力電力を合わせて、１００ワットを超える合計光出力電力を生成するマルチデバイスアレイで構成される、先行するいずれかの請求項に記載の方法。
13. 半導体デバイスがレーザーダイオードであり、それの最大出力の半値における全幅が２０ナノメートルよりも狭い、先行するいずれかの請求項に記載の方法。
14. 半導体デバイスが面発光レーザーダイオードであり、それの最大出力の半値における全幅が２ナノメートルよりも狭い、先行するいずれかの請求項に記載の方法。
15. エネルギーソースは、８２５～１０７５ナノメートルの間のフォトニックエネルギーの出力を生成する面発光レーザーダイオードのアレイを含んで成る、先行するいずれかの請求項に記載の方法。
16. １分間あたり３００缶を超える生産速度で１つのレーンの缶を個別にキュアリングすることができるように缶をハンドリングする、先行するいずれかの請求項に記載の方法。
17. 複数の並列なキュアリングステーションは、１つのレーンを除くすべてのレーンを稼働させ、毎分１８００缶を超えるトータルスループット速度で個別にキュアリングするように配置されており、該未稼働の１つのレーンは、必要とされる可能性のあるメンテナンスためにまたは必要に応じて追加される生産のために提供することができ、それにより、全体でより高いレベルのアップタイム（up-time）を達成できるようにする、先行するいずれかの請求項に記載の方法。
18. 炭化水素ベースの燃料を使用することなく、缶を構成するアルミニウムの焼きなましおよび弱化を排除する、２０秒間未満の高速キュアリングの結果として、缶製造プロセスにおいて３％超過のアルミニウムが節約される、先行するいずれかの請求項に記載の方法。
19. 特定の添加剤を塗料に添加して、使用される狭帯域赤外光の波長と相互作用させて、キュアリングした塗膜の、性能を向上させたり、新しい機能を発揮させたりする、先行するいずれかの請求項に記載の方法。
20. 現塗料の配合から、ＢＰＡまたは他の望ましくない成分を排除するように、塗料の再配合を行う、先行するいずれかの請求項に記載の方法。
21. 缶への悪影響、若しくは製造プロセスの下流部分への悪影響を与えることなく、簡単に開始および停止できるように、この方法の機器のコンフィグレーションがなされている、先行するいずれかの請求項に記載の方法。
22. 検査システムから得られたセンサリー情報の結果として、動作中にメソッドの変調に瞬時に応答する機能をインプリメンテーションする、先行するいずれかの請求項に記載の方法。
23. 缶製造における内部のコーティングおよびキュアリングのプロセスで使用するためのシステムであって、
    塗料が缶の内面にスプレイされ、
    製造用缶を少なくとも１つのキュアリングゾーンに連続的に移動するように構成された缶ハンドリングシステム、および
    各缶の内面を個別に電気的に加熱するように配置された半導体ベースの狭帯域照射デバイスのアレイを含み、
    各缶は、缶の開放端の外側に配置された光学素子を使用するキュアリングゾーンに移動し、一連の連続する製造用缶の各缶の内面に塗布した塗料を、缶に焼き戻し若しくは焼きなましが発生しない２０秒間未満、塗料に架橋キュアリングプロセスが進行する臨界温度にする、
    システム。
24. 半導体ベースの狭帯域照射デバイスのアレイと光学素子は、缶のカットエッジの上面（top plane）のすぐ外側に配置され、半導体ベースの狭帯域照射デバイスのアレイによって生成される狭帯域赤外線フォトニックエネルギーの９０％以上を、缶の内部に、そのエネルギーの大部分を側壁の上半分に集中させ、内部反射で缶の下部が曝されるように、向けてキュアリングさせる、請求項２３に記載のシステム。
25. 光学素子は、
    柱状エネルギーを形成するための半導体ベースの狭帯域照射デバイスのアレイのそれぞれのデバイスと位置合わせられた少なくとも１つのマイクロレンズアレイ、
    柱状エネルギーを、キュアリングされる対象の缶の内部に、ピンホールまたはアパーチャに向かって、ピンホールまたはアパーチャを通して、集束されるように構成された集光レンズ、 および
    反射性の設計された形状を有する面のバーテックスを通る開口を提供する前記ピンホールまたはアパーチャを含み、
    反射性の設計された形状を有する面は、缶から逃げていく狭帯域エネルギーを缶に戻すように機能する、請求項２３または２４に記載のシステム。
26. 反射性の設計された形状を有する面には、キュアリング缶からの蒸気の除去を容易にする換気のためのスロットまたは開口が装備されている、請求項２３～２５のいずれかひとつに記載のシステム。
27. 反射性の設計された形状を有する面は、ほぼ円錐形で、銅、アルミニウム、金メッキされた金属、銀メッキされた材料、および反射率の高いナノ構造のうちのいずれか一つで作られている、請求項２３～２６のいずれかひとつに記載のシステム。
28. 光学素子と、半導体ベースの狭帯域照射デバイスのアレイとは、ピンホールまたはアパーチャを通る場合を除き、反れた赤外線エネルギーがハウジングから逃げるのを防ぐようにコンフィグレーションされたハウジングに取り付けられており、アレイと光学素子とを生産キュアリング環境で許容可能な動作温度に維持するために再循環水冷装置を具有する、請求項２３～２７のいずれかひとつに記載のシステム。
29. 半導体ベースの狭帯域照射デバイスのアレイは、缶の外側に配置されたレーザーダイオードのアレイを少なくとも１つ含み、 対応する光学素子が、キュアリング操作の少なくとも一部の間中に、各缶の内側にアーティキュレートされる、請求項２３～２８のいずれかひとつに記載のシステム。
30. 光学素子は、光学系およびミラーアセンブリを介して半導体ベースの狭帯域照射デバイスのアレイからエネルギーを受け取るようにコンフィグレーションされた対物レンズを含み、システムは反射封じ込めプレートを介して光学素子を缶の中にトランスレートするための挿入および抜去のメカニズムをさらに備えており、
    反射封じ込めプレートは、挿入メカニズムによって光学アセンブリの一部が缶の内側に配置されたときに、エネルギーの光学的伝達が整列するように、各缶の上に配置されるように構成されており、光学トレインがキュアリングの行われる容器の内側に適切に配置されている場合に照射をアクティブにすることができる、
    請求項２３～２９のいずれかひとつに記載のシステム。
31. 個々の容器を第２コンベアに向けて一列縦隊で順に体系的にまたは円滑に移動するように構成された搬入トラックワークまたはコンベヤ、
    個々の容器を少なくとも１つのキュアリングステーションに出し入れするための回転タレットとして構成されている第２コンベヤ、
    面発光レーザーダイオードのアレイの少なくとも１つからのフォトニックエネルギーが、柱状光学系を通過し、次に、ピンホールまたはアパーチャに少なくとも１つの集光レンズ素子によって集束され、ピンホールまたはアパーチャを超えるとフォトニックエネルギーは発散してコーティングされた容器の側壁の内側を照射し、
    このようなピンホールまたはアパーチャが反射円錐の頂点に設置され、このような反射円錐がフォトニックエネルギーを反射して容器に戻しさらなるキュアリング作業を行うように機能する、光学コンフィグレーションを含む少なくとも１つのキュアリングステーションを含み、
    塗料は、容器を構成するアルミニウムにおいて弱化若しくは焼きなましが発生するのを防ぐのに十分な速さである２０秒間未満でキュアリングされ、
    第２コンベヤは、容器を配送し、第２コンベヤから排出される容器を持ち出すように構成された第３コンベヤに誘導し、
    空のポケットが一連のキュアリングを継続するために待機中の未キュアリング缶をロードするために使用され、キュアリングした容器は第３コンベヤで後続の容器製造操作に転送される、
    前記容器の内壁にスプレイされた塗料をキュアリングする、缶または容器の製造に使用するためのシステム。
32. 後続の容器製造操作には、第３コンベヤに配置された検査ステーションが含まれ、
    この検査ステーションは、少なくとも、各容器内の画像化と地金領域の探索とを行って、その画像に基いてキュアリングした塗料の品質レベルが十分でないか否かの程度までの、コーティングとキュアリングの正確さを検証し、
    検査ステーションの後の第３に構成されている拒絶ステーションで欠陥のあるコーティングを持つ容器を拒絶し、そして次に、コーティングシステム制御システムとキュアリング制御システムの少なくとも１つに信号を送信して、それぞれのプロセスを修正する、請求項２３～３１のいずれかひとつに記載のシステム。
33. 個々の容器を第２コンベアに向けて一列縦隊で移動するように構成された搬入トラックワークまたはコンベヤ、
    個々の容器を少なくとも１回キュアリングステーションに出し入れするための回転動テーブルを使用するように構成された第２コンベヤ、および
    フォトニックエネルギーを、アレイから、容器の上部の開口を通り、容器の内面にスプレイされた塗料に直接向け直してキュアリングプロセスを行うのに役立つように設計された反射器の１つを組み込んだ、少なくとも１つのキュアリングステーション、を含み、
    塗料は、容器を構成するアルミニウムにおいて弱化若しくは焼きなましが発生するのを防ぐのに十分な速さである２０秒間未満でキュアリングされ、
    第２コンベヤは、回転して、キュアリングされた容器を第３コンベヤに排出し、その一方で新しい未キュアリングの缶を空いた位置に連続的にロードするように構成されており、
    第３コンベヤは、キュアリングされた容器を受け取り、次の容器製造操作に向けてキュアリングされた容器を運ぶように構成されている、
    前記容器の内壁にスプレイされた塗料をキュアリングする、缶またはオープントップ容器の製造に使用するためのシステム。
34. 第２コンベヤは、周辺に複数のキュアリングステーションが配置された回転コンフィグレーションであり、各キュアリングステーションは、少なくとも１つのレーザーダイオードアレイによって生成される赤外線エネルギーで容器の内部をキュアリングするように同時に機能することができる、請求項２３～３３のいずれかひとつに記載のシステム。
35. 複数のキュアリングステーションは、キュアリングステーションを８つより多く含んでなる、請求項２３～３４のいずれかひとつに記載のシステム。
36. 第２コンベヤは、容器と同期して回転する複数のキュアリングステーションを有する回転コンフィグレーションであり、テーブルの回転を開始または停止することなくキュアリングを継続でき、電力、冷却および制御信号の少なくとも１つが、 少なくとも1つの回転ユニオンを介してキュアリングステーションに関連付けられている、請求項２３～３５のいずれかひとつに記載のシステム。
37. 搬入トラックワークまたはコンベヤは、重力を利用して、一列縦隊で容器を前進させ、重力による圧を使用して個々の缶を第２コンベヤに供給するように構成されている、請求項２３～３６のいずれかひとつに記載のシステム。
38. 製造用缶の内面に塗料がスプレイされ、該製造用缶を少なくとも１つのキュアリングゾーンに連続的に移動するように構成された缶ハンドリングシステム、
    缶の内面を個別に電気的に加熱するように配置され、缶の内面の上部側壁に向けて直接照射するように配置された光学素子を使用して、キュアリングゾーンに移動する一連の製造用缶の連続する各缶の内面の塗料を、缶本体での焼き戻しや焼きなましの発生を防ぐ２０秒間未満、塗料に架橋キュアリングプロセスが進む臨界温度にする、広帯域赤外線源、および
    センサー情報を使用して、広帯域赤外線源の出力を変調し、一定のキュアリング温度と結果を維持するように構成された制御システム
    を含んで成る、缶製造における内部のコーティングおよびキュアリングのプロセスで使用するためのシステム。

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