JP5073501B2 - プラスチック容器上にデジタル画像を印刷する方法 - Google Patents

Description

本発明は、その上にデジタル画像が印刷されたプラスチック容器、特に湾曲した（面を有する）プラスチック容器に関するものである。

湾曲したプラスチック容器上に印刷を行うための従来技術は大きな欠点がある。例えば、色間の正しい位置合わせを行うことが難しく、また、画像、デザインあるいは表現（言い回し）を変更することは費用が嵩むと共に時間がかる。

多数のノズルによるインクジェット印刷は表面が平らな場合には有用である。しかしながら、湾曲した面上に多数のノズルを満足のいくように使用することは困難である。

プラスチック容器、特に湾曲したプラスチック容器上に、デジタル的に生成した画像を直接印刷でき、および適切な速度および適正なコストでこの印刷を行うことができる手法が強く望まれている。

本発明は、プラスチック容器、特に湾曲したプラスチック容器上に、デジタル画像や印（indicia）などを直接印刷し、および適切な速度および適正なコストでこの種の印刷を連続操作で行う手法を提供するものである。フルカラー・デジタル・グラフィック画像や印などは、容器上の複数の領域において容器上に直接印刷される。

本発明によれば、一連の（一続きの）複数のプラスチック容器が確実に保持されつつ第１のデジタル印刷場所へ及びこの場所から移動され、第１の印刷場所において各容器上の第１の印刷領域に第１のデジタル画像が印刷され、その際に各容器はその頂部と、頂部から離間した第２の位置、好ましくは基部とにおいて保持される。好ましくは、各容器は第１のデジタル印刷場所から第２のデジタル印刷場所に移動し、第１の印刷領域から離間した容器上の第２の印刷領域上に第２のデジタル画像が印刷される。その際に各容器はその頂部および頂部から離間した第２の位置、好ましくは基部において保持される。各容器は、好ましくは、その上にデジタル画像が印刷されている間は内部に圧力をかけた状態に維持される。

プラスチック容器上にデジタル画像を直接デジタル的に印刷するステップは、前もって成形された容器上、例えば、ポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）や高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）などからなり射出成形またはブロー成形された容器上にデジタル画像を直接的に印刷することである。デジタル印刷操作は、インクをインクジェット印字ヘッドを介して容器の表面上に噴射することで、プラスチック容器上に直接デジタル画像を印刷することで行うことができる。インクは紫外線反応性インク（紫外線硬化インク）でもよく、その場合は印刷後にインクを紫外線光に曝すことで硬化させれば良い。また、例えば、印刷操作の前において、火炎処理、コロナ処理またはプラズマ・ジェット処理などにより印刷される容器表面を処理しても良い。

本発明のその他の特徴は以下の記載で説明されている。

添付した例示的な図面を参照すれば本発明をより容易に理解することができる。

図１から図３に示したように、コンベア組立体１０は、容器１１を流れの方向１２において処理手段を通るように移動するために設けらられている。容器１１は、容器入口側１６にある供給用コンベア１４からコンベア組立体に入り、容器クランプ組立体１８内に固定される。図１および図４に示すように、クランプ組立体は、容器基部ホルダ２０および容器頂部ホルダ２２によって容器１１を２つの離間した領域（場所）で固定する。容器は頂部と底部で保持することが好ましいが、頂部ホルダに加えて、それから離間した、例えば側壁上に設けられる第２のホルダを使用しても良い。これにより、容器の流れの方向１２以外の任意の方向に容器が移動することが防止される。基部ホルダ２０と頂部ホルダ２２は、同じ速度および相互関係を常に維持するように同期されている。当然のことであるが、大量生産工程では２つ以上のコンベア組立体ラインを設けても良い。

特に図２および図３を参照して、容器１１は、湾曲した形状、例えば円筒形や長円体（卵形）であり、所定の半径の湾曲した部分２４を有している。容器トラック（容器の軌道）２６も第１の印刷場所３０に所定半径の湾曲した部分２８を含んでおり、デジタル印刷操作を容易化するためこの半径は印刷される容器の半径２４に実質的に等しくなっている。

容器の入口１６において容器１１がクランプ（型締め）されると、空気圧手段３２および圧力ライン３４（図４）によりクランプ組立体１８を通し、例えば頂部ホルダ２２を通して、容器の内部に圧力が印加される。好ましくは、圧力レギュレータ３６が、空気圧を例えば０．１２５から１０．０ｐｓｉに調整するために設けられる。この内部圧力は、その処理手順全体を通じて維持され、インクジェット用ヘッドから容器表面への一貫した距離および／または間接式インクジェット法が使用される場合には容器表面からインクローラへの一貫した接触圧を提供するためのものである。

図２および図３を参照して、容器はトラックの湾曲した部分つまり半径部分２８に入ると、最初に第１の前処理場所Ａ‐１を通過する。前処理場所は、インクの付着を確実にするために第１の容器の表面３８上における容器の表面エネルギーを高めるように機能し、例えば熱処理やコロナ処理である。

容器は次いで、図２および図３における領域Ｂ‐１、つまり第１の印刷場所３０を通過する。次に、この印刷場所３０において容器には第１の容器表面３８上に第１の印刷が施され、具体的には図３に示すようなオンデマンド型のインクジェット・ヘッドによる直接的な滴下、あるいは図２に示すようなオンデマンド型のインクジェット・パッド４０による間接滴下により行われる。紫外線インク（紫外線硬化型インク）が１パスで容器の第１の表面３８に直接的に付けられる。必要に応じてインクジェットにより高品質の多色グラフィックスを施しても良い。

印刷がなされた容器は、次に、第１の硬化ステーションＣ‐１を通過し、第１の印刷場所３０に付けられたインクが硬化される。これは紫外線光源による硬化、あるいは他の放射線硬化法によりなされる。

次に、容器１１は容器トラック２６の直線部分４２に入り、そこで容器は例えば１８０°回転され、クランプ組立体１８や他の回転手段により容器の第２の表面４４を第２の印刷場所４６に曝す。第２の容器表面４４は、第１の容器表面３８から離れた、第１の容器表面に対して反対側、つまりそこから１８０°の領域であることが望ましい。

回転後、容器の第１の表面３８に印刷が施された容器１１は、第２の前処理領域Ａ−２を通って移動し、そこで容器の第２の表面４４上の容器の表面エネルギーが第１の前処理領域Ａ−１の場合と同様に高められる。次いで、容器は第２の印刷場所４６、領域Ｂ−２を通過し、そこで第２の印刷が容器の第２の表面４４上で実行される。第１の印刷場所３０の場合と同様に、第２の印刷場所における印刷は、図３に示すようなオンデマンド型のインクジェット・ヘッド上での直接的な滴下であるか、あるいは図２に示すようなオンデマンド型のインクジェット・パッド４０上での間接的な滴下とすることができる。同様に、必要に応じて、第２の印刷場所４６において、紫外線インクが、高品質の多色グラフィックスとして、容器の第２の表面４４に１パスで直接的に付けられる。

印刷された容器は次に第２の硬化ステーションＣ−２を通過し、そこで、第２の印刷場所において加えられたインクが硬化される。この場合、上記同様に、紫外線光源や他の放射線による硬化法が用いられる。

次いで、容器クランプ組立体１８は、２つの側面ないし２つの場所が印刷された容器を解放すると共に外部供給用ないし送出用コンベアまたは貯蔵場所に移し、サイクル繰り返しのために戻っていく。

上記印刷手順において、複数の印刷ヘッドは、印刷プロセスの間において、平面でない容器表面に対して一定の距離および垂直性を維持することが好ましい。このように平面でない容器表面からの距離を一定に維持し且つ垂直性を維持するために、印刷プロセスの間において、複数の印刷ヘッドを関連付けないし連接することが好ましい。そこで、複数のセンサを使用して、平面でない表面の曲率を測定すると共に、複数の印刷ヘッドの接合状態（関節接合状態、結合状態）を制御し、平面でない表面からの一定の距離および垂直性を維持する。好ましくは、印刷ヘッドおよび／または容器は、印刷プロセスの間において、平面でない表面に対して一定速度で移動される。また、印刷プロセスに対して平面でない表面の相対的な位置を決定するために、印刷制御システムにリアルタイム制御を行うことが好ましい。上記の各特徴によって、湾曲した容器表面上での改良されたデジタル印刷が提供される。

ここで、例えば、第１の印刷場所３０、領域Ｂ−１の拡大図である図５に示したように、コンベア・システムつまり容器トラック２６を直線状とすることができる。この場合、容器半径部分である湾曲した部分２４を備えた容器１１が印刷ヘッド５０の下側を通過する際、各印刷ヘッド５０は、それぞれ接合装置（関節接合装置、結合装置）５６のような適切な動力手段により、印刷ヘッドの移動方向５４において容器の流れ５２の方向に垂直に上下に個別に移動自在である。そして、レーザ・センサのような測定装置ないしセンサ５８を使用することで、印刷される容器表面と印刷ヘッドとの間の一定の距離ないし間隔が維持され、上記センサは印刷される表面の場所を決定すると共に、適切に印刷ヘッドを動かすために関節接合装置５６に電子的なフィードバックを提供する。従って、容器が印刷ヘッドの下を通過する際、各ヘッドは互いに独立して所望の方向に上下に移動し、所望の印刷場所（印刷位置）に調整される。その後の処理は、図２および図３において直線状の容器トラックの後に示した態様で進み、望ましくは容器を回転し、第２の印刷場所において印刷が行われる。

このように、本発明によれば、湾曲したプラスチック容器上に直接デジタル画像または表示を印刷するための改善された手順が提供される。その手順は連続的且つ効率的であり、２つの側面または２つの領域を効率的に印刷することができる。

本発明は、本明細書に記載され示された、単に本発明を実行する最良の形態を説明した例に限定されず、これらの例は形態、大きさ、部品の配置構成および動作の詳細が変更が可能である。本発明は、特許請求の範囲に規定された本発明の技術思想および範囲内にあるそのようなすべての修正を含むものである。

容器が保持されている容器コンベアの平面図である。 容器の流れおよび処理の１つの実施形態の側面図である。 容器の流れおよび処理の他の実施形態の側面図である。 容器のクランプ組立体の側面図である。 容器の流れおよび処理の他の実施形態の拡大側面図である。

Claims (27)

1. 湾曲した表面を有するプラスチック容器上にデジタル画像を印刷するための方法であって、
   湾曲した表面をそれぞれ有する一連の中空のプラスチック容器を用意するステップを有してなり、
   前記各容器をトラックに沿ってデジタル印刷場所を通過するように移動させるステップを有してなり、
   前記デジタル印刷場所に複数の独立して移動可能な印刷ヘッドを用意すると共に印刷される容器表面の場所を決定するセンサを用意するステップを有してなり、前記各印刷ヘッドは容器の流れの方向に垂直に個別に移動自在であり、前記センサは前記各印刷ヘッドを互いに独立して動かす接合装置に電子的フィードバックを提供することで印刷される容器表面と前記各印刷ヘッドとの間で一定の距離を維持させるものであり、および
   前記デジタル印刷場所において前記各印刷ヘッドにより各容器の前記湾曲した表面にデジタル画像を印刷するステップを有してなり、
   前記移動させるステップにおいて、容器の湾曲した表面に第１のデジタル画像を印刷するために容器は前記トラックに沿って第１のデジタル印刷場所を通過するように移動され、また容器の湾曲した表面に第２のデジタル画像を印刷するために容器は前記トラックに沿って第２のデジタル印刷場所を通過するように移動され、
   前記トラックが少なくとも１つの湾曲した部分を含み、少なくとも前記第１のデジタル印刷場所が前記トラックの湾曲した部分に隣接しており、
   容器の流れの方向と前記印刷ヘッドが印刷される容器表面に対向する方向とを含む面に直交する方向から見て、前記トラックの湾曲した部分の半径が、印刷される容器表面の半径に実質的に等しい、方法。
2. 前記センサは個々の印刷される容器表面の場所を決定する、請求項１記載の方法。
3. 前記第２のデジタル印刷場所が、容器の流れの方向に垂直に個別に移動自在である複数の独立して移動可能な印刷ヘッドと、前記第２のデジタル画像を印刷するために容器の湾曲した表面の場所を決定するセンサを含んでいる、請求項１記載の方法。
4. 前記第１のデジタル画像が前記容器の第１の印刷領域上に印刷され、および前記第２のデジタル画像が前記容器の第２の印刷領域上に印刷される、請求項３記載の方法。
5. 前記第１のデジタル印刷場所と前記第２のデジタル印刷場所が互いに離れている、請求項１記載の方法。
6. 前記トラックが２つの湾曲した部分を含み、前記第１および第２のデジタル印刷場所がトラックの別々の湾曲した部分にそれぞれ隣接している、請求項１記載の方法。
7. 印刷ステップの間に容器に内部圧力を供給するステップを含む、請求項１記載の方法。
8. 印刷の間は前記容器をクランプ組立体で保持するステップ、および前記クランプ組立体を介して前記容器に圧力を加えるステップを含む、請求項７記載の方法。
9. 印刷の間において前記容器内の空気圧を０．１２５から１０．０ｐｓｉに調整するステップを含む、請求項８記載の方法。
10. 前記容器が前記第１の印刷ステップの後で前記第２の印刷ステップの前に回転し、前記第２の印刷のために前記第２のデジタル印刷場所を露出させる、請求項１記載の方法。
11. 前記第１および第２のデジタル画像が各容器の反対側に印刷される、請求項１記載の方法。
12. 各印刷するステップの後に硬化するステップを含む、請求項１記載の方法。
13. 前記硬化するステップが放射線硬化法により行われる、請求項１２記載の方法。
14. 各印刷するステップの前に前処理ステップを含む、請求項１記載の方法。
15. 前記センサがレーザ・センサである、請求項２記載の方法。
16. 印刷される前記容器を内部に圧力をかけた状態に維持し、印刷される前記容器をその離間した複数の位置上で保持するステップを含む、請求項２記載の方法。
17. 前記容器がその頂部および基部において保持される、請求項１６記載の方法。
18. 前記容器が印刷の前に前処理ステップを通過する、請求項１記載の方法。
19. 前記前処理が、容器の表面エネルギーを高めインクの付着を確実にするための熱処理およびコロナ処理のうちの一方である、請求項１８記載の方法。
20. 前記容器が印刷後に硬化ステップを通過する、請求項１記載の方法。
21. 前記トラックが上下方向からみた形状が直線状であるトラックである、請求項１記載の方法。
22. 前記印刷ヘッドが直接的な滴下をするオンデマンド型のインクジェット・ヘッドである、請求項１記載の方法。
23. 前記印刷ヘッドが１パスでＵＶインクを容器表面に直接付ける、請求項１記載の方法。
24. 前記印刷ヘッドは容器表面に対して一定速度で移動される、請求項１記載の方法。
25. 前記印刷ヘッドの移動により印刷位置が調整される、請求項１記載の方法。
26. 前記印刷が容器に直接行われ、前記方法が連続的である、請求項１記載の方法。
27. 前記容器が前記トラックに沿って一定の速度で移動される、請求項１記載の方法。

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