專利名稱：數(shù)字印刷塑料容器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體涉及其上印刷有數(shù)字圖像的塑料容器，尤其是具有曲面 的容器，以及在塑料容器上印刷圖像的方法。
背景技術：
在曲面塑料容器上印刷的傳統(tǒng)技術易受某些限制和缺點的影響。這 種技術使得很難提供具有商業(yè)上可接受的圖像的容器(尤其是具有非平 坦表面的容器)。有效地提供一種具有以可接受的速度和合理的成本印刷 的多顏色數(shù)字圖像的容器也是一個挑戰(zhàn)。

發(fā)明內容
本發(fā)明用于在具有非平坦外表面的容器上印刷一個或多個數(shù)字圖 像。通過施加墨水滴將數(shù)字圖像印刷在容器上。該墨水滴的直徑可從大 約10微米到大約200微米變化，墨水滴的范圍可從大約200滴/英寸到 大約1200滴/英寸。還公開了數(shù)字印刷塑料容器的方法。


現(xiàn)在參照附圖，通過示例的方式描述本發(fā)明的實施方式，其中 圖1是示出了施加到根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的容器的非平坦表 面的墨水滴圖案的俯視立體圖2是具有重疊部分的一系列墨水滴的側視圖；圖2A是示出了相關聯(lián)的角度測量法的墨水滴的側視圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的墨水滴施加系統(tǒng)的示意圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的印刷子系統(tǒng)的一部分的示意
圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的印刷子系統(tǒng)的示意圖；并且 圖6是施加到基底涂層的墨水滴的側視圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將詳細參照本發(fā)明的實施方式，在此描述并由附圖示出該實施 方式的示例。盡管本發(fā)明將結合實施方式進行描述，應理解的是其不試 圖將本發(fā)明局限于這些實施方式。相反地，本發(fā)明旨在覆蓋落入由所附 權利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內的替換、修改和等同物。
圖1中大體示出了容器10的具有非平坦表面20的一部分。示出了 分布在容器的表面20上的多個墨水的小滴(或墨水滴)30。墨水滴30 可共同地形成施加圖案部分，其接著可形成預定數(shù)字圖像的全部或一部 分。施加圖案可包括柵格式圖案(例如所示的柵格圖案)，或可替換地， 可采用其他形式的控制或限定的應用圖案。而且，如大體所示的， 一個 或多個鄰近墨水滴30的部分可相互重疊或混雜，而形成重疊部分32。
圖2是呈現(xiàn)了墨水的連續(xù)區(qū)域34的具有重疊部分32的一系列墨水 滴30的側視圖。沿橫截面可見，墨水的連續(xù)區(qū)域從第一滴邊緣36延伸 至第二滴邊緣38。也許更好地如圖2A所示，在一個實施方式中，墨水滴 的接觸角或邊緣角(其在圖中以墨水滴30a和30b表示)的范圍從大約5 度到大約25度。而且，在一個具體的實施方式中，接觸角的范圍可從大 約12度到大約15度。
根據(jù)所期望的一個或多個數(shù)字圖像，個別的墨水滴可包括各種已知 顏色，例如包括諸如青色、品紅和黃色之類的基礎印刷顏色。而且，在 重疊區(qū)域(例如重疊部分32)控制某些顏色的重疊或組合可提供額外的 "加工"顏色。另外，墨水滴可固化。例如紫外光固化性墨水滴可包括 所有或一部分數(shù)字圖像。個別墨水滴30 (包括與單一數(shù)字圖像關聯(lián)的墨水滴)的直徑D可從 大約10微米到大約200微米變化。在一個具體的實施方式中，墨水滴的 直徑D可從大約30微米到大約90微米的范圍內變化。另外，提供在容 器的表面上以形成數(shù)字圖像的墨水滴的施加范圍從大約200滴/英寸 (DPI)到大約1200滴/英寸，在一個實施方式中，該范圍從300 DPI到 1200 DPI。形成在容器表面上的生成數(shù)字圖像可例如但并不限制地采用 標簽的形式，并且可包括各種文字和/或圖形(包括有顏色的文字和圖 形)。
圖3中示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的墨水滴施加系統(tǒng)40。如大 體所示的，可包括非平坦的(例如，橢圓形、圓形或簡單一般彎曲)表 面20的多個容器10被傳送或輸送經過印刷子系統(tǒng)50。該印刷子系統(tǒng)可 包括 一個或多個印刷頭60;用于控制一個或多個印刷頭相對于容器的 上下位置的至少一個致動器70;用于向一個或多個印刷頭遞送一種或多
種顏色的墨水的墨水遞送設備62;和用于至少部分調節(jié)或控制墨水溫度
的溫度控制設備64，該溫度控制設備64可包括多根流體管66。
在一個實施方式中，溫度控制設備可包括液體加熱單元和使加熱的 水或其他液體循環(huán)的一個或多個泵。如果需要的話，液體可在閉合回路 中循環(huán)。圖4示出了系統(tǒng)40的一個實施方式，其中各個印刷頭60由墨 水管65供給墨水，并且包括例如多根水管。水管可包括回路，并且包括 輸入管66a和回流管66b。在一個實施方式中，水管(例如，回流管66b) 可纏繞墨水管65。如果需要的話，流體管(例如所示的水管66b)可從 墨水源至印刷頭纏繞墨水管65?？商鎿Q地，液體流可反向，所以入口流 體管可為管66b，出口流體管可為66a。在任一情況下，當關聯(lián)的印刷頭 上下移動時，這種流體管有助于使墨水在整個系統(tǒng)中保持所期望的溫度。 為了將墨水滴遞送至待處理容器表面，墨水在印刷頭內可保持在一 定溫度或所期望的溫度范圍。在本發(fā)明的一個實施方式中，墨水在印刷 頭中(即，剛好在噴灑或施加之前)的溫度保持在大約4(TC至大約5(TC。 在圖3中，容器IO大體所示由輸送機傳送。然而，重要的是注意到， 本發(fā)明不限于這種輸送裝置?？梢砸云渌绞郊笆褂闷渌萜靼徇\技術傳送容器經過印刷子系統(tǒng)50，條件是，待印刷表面與印刷頭60不存在妨 礙操作的阻斷，并且可在相對于印刷子系統(tǒng)的空間中充分地確定待印刷 表面的位置，從而使印刷頭的位置與該表面之間保持可控的距離。例如， 但不限制地，容器可暫時地保持在移動經過印刷頭的固定物或保持器中。
施加系統(tǒng)40可另外包括掃描設備80，例如激光掃描儀。掃描設備 80可用于在將容器移動經過印刷子系統(tǒng)50之前掃描每個待印刷的容器表 面。掃描設備80可捕獲容器的待印刷表面的表面形狀數(shù)據(jù)，包括例如表 面變化性和曲率的數(shù)據(jù)。在一個實施方式中，掃描的表面數(shù)據(jù)傳遞到信 號調節(jié)器82，其可調節(jié)數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)或調節(jié)了的數(shù)據(jù)傳遞給處理器84。 該處理器84處理信息并向動作控制器86提供動作控制信號，其接下來 可將控制信號提供到致動器70，用于在給定時間點定位一個或多個印刷 頭60 (相對于移動的容器表面并與移動的容器表面協(xié)調)。
重要的是注意到系統(tǒng)40不限于具有獨立和不同的掃描設備、信號調 節(jié)器、處理器、動作控制器和/或致動器。而是在不脫離本發(fā)明的范圍的 情況下，這些組件可以以各種組合提供或將它們的功能結合成各種可操 作的組合。例如，在一個簡化的實施方式中，掃描設備可形成容器表面 數(shù)據(jù)，向印刷頭(或者，致動器或控制印刷頭位置的控制器)直接或間 接地傳遞數(shù)據(jù)，當容器移動經過印刷頭時，印刷頭和待印刷容器表面之 間的距離可控。
印刷子系統(tǒng)控制印刷頭60的位置，且對于非平坦表面，印刷子系統(tǒng) 可相對于容器表面有效地保持限定或受控的錯位。例如，大體如圖5所 示的系統(tǒng)的實施方式中所示，系統(tǒng)40可配置成在分配墨水的印刷頭部分 和容器的接收墨水滴的表面之間保持1 mm士O. 3 mm的相隔距離SD。值得 注意的是，對于本發(fā)明的實施方式，相隔距離SD可以說是尤其適合于提 供墨水(在施加墨水的時候)的印刷頭60部分和容器的接收墨水滴的表 面之間的距離。也就是說，印刷頭60的不與印刷頭的施加墨水的部分一 致的部分會侵占與相隔距離SD有關的空間，然而只要這種侵占不會在印 刷頭和容器之間產生物理干涉即可。
進一步參照圖3，在系統(tǒng)40的一個實施方式中，容器可以勻速或大致勻速移動經過印刷頭。然而，系統(tǒng)的實施方式可包括在系統(tǒng)中的一個
或多個步驟處確定、監(jiān)測和/或控制容器移動速度(即，速度v)的傳感
器。例如系統(tǒng)40可向處理器或控制器提供這種信息并協(xié)調印刷頭的移動 以調節(jié)容器勻速或非勻速運動經過印刷頭。而且， 一個或多個反饋控制 系統(tǒng)可被接合到系統(tǒng)中，以提供這種控制功能并協(xié)調印刷頭相對于移動 經過印刷頭的容器的位置和移動。
對于一些應用，在進入印刷子系統(tǒng)50或經過印刷頭之前，可對容器 進行預處理。預處理可用于例如增加容器的表面溫度從而改善與墨水滴 的結合。 一些已知的預處理技術包括，但不限于，焰燒(flame)，電暈 和等離子處理，然而本發(fā)明不限于這些預處理選擇。
附加地，在印刷數(shù)字圖像之前，系統(tǒng)40可將基底涂層施加到容器的 表面部分。例如，圖6大體示出了施加到基底涂層90的墨水滴30的側 視圖。在圖中，墨水滴的接觸角(或邊緣角)大體由箭頭92a所示；基 底涂層的接觸角大體由箭頭92b所示。在一個實施方式中，與墨水滴和/ 或基底涂層的相關聯(lián)的接觸角可在大約5度到大約25度之間，并且對于 一些應用，墨水滴和基底涂層的相關接觸角之一或兩者可在大約12度到 大約15度之間?；淄繉涌砂ㄓ糜诟纳颇问┘雍?或提供視覺特 性的材料。如果需要的話，全部或一部分基底涂層可在容器表面的至少 一部分上數(shù)字印刷。在本發(fā)明的一個實施方式中，可在基底涂層完整印 刷一個或多個數(shù)字圖像。而且，對于一些應用， 一部分基底涂層和/或一 部分容器的表面可形成一部分數(shù)字圖像。例如，如果一部分預計的數(shù)字 圖像包括足以匹配容器的表面或基底涂層(如果可應用的話)的顏色， 則印刷子系統(tǒng)可編程來可控制地避免墨水滴噴灑在這些部分上。
再次參照圖3，系統(tǒng)40可進一步包括固化與數(shù)字圖像相關聯(lián)的墨水 滴的裝置。例如，如果應用紫外光固化性墨水(UV Curable Ink)，則固 化裝置可包括一個或多個紫外線光燈100。而且，印刷在容器表面上的數(shù) 字圖像可指定在限定時間段內固化。例如，在一個實施方式中，在墨水 滴接觸容器表面后，數(shù)字圖像在0. 5秒至5秒內固化。
應用系統(tǒng)40還可包括掃描最終數(shù)字圖像的印刷后掃描儀(未示出)。
10然后系統(tǒng)可估算印刷后數(shù)據(jù)，以評估印刷在給定容器上的圖像是否滿足 指定或確定的標準，其可大體與圖像質量相關。如果印刷在容器上的圖 像不滿足指定或確定的標準，則將開始通信(例如向操作者的報警或通 知)，且容器可被送至進一步評估和處理或重做的區(qū)域。
為了示出和說明的目的在前面描述了本發(fā)明的具體實施方式

。它們 并不是窮舉或者將本發(fā)明限于公開的精確形式，鑒于上述教導可以進行 各種修改和變型。選擇和描述實施方式的目的在于解釋本發(fā)明的原理及 其實際應用，因此使本領域的其他技術人員能夠利用本發(fā)明以及適于預 期特殊應用的各種修改的實施方式。本發(fā)明的范圍由所附權利要求和其 等同物限定。
權利要求
1、一種塑料容器，包括具有非平坦外表面(20)的容器(10)，數(shù)字圖像由墨水滴(30)印刷到所述外表面上，其中所述墨水滴(30)的直徑從10微米到200微米變化，其中所述墨水滴的范圍從200滴/英寸到1200滴/英寸。
2、 根據(jù)權利要求1所述的容器(10)，其中，所述墨水滴(30)的 直徑從30微米到90微米變化。
3、 根據(jù)權利要求1所述的容器(10)，其中，所述墨水滴(30)的 范圍從300滴/英寸到1200滴/英寸。
4、 根據(jù)權利要求1所述的容器(10)，其中，所述墨水滴(30)在 所述容器表面上散開且墨水滴(30)的部分與鄰近墨水滴(32)重疊。
5、 根據(jù)權利要求1所述的容器(10)，其中，所述墨水滴(30)以 柵格式圖案提供。
6、 根據(jù)權利要求5所述的容器(10)，其中，所述柵格式圖案由計 算的或預計的墨水滴噴灑量限定。
7、 根據(jù)權利要求1所述的容器(10)，其中，所述墨水滴(30a， 30b) 的邊緣(36， 38)的角度從大約5度到大約25度。
8、 根據(jù)權利要求1所述的容器(10)，其中，所述墨水滴(30a， 30b) 的邊緣(36， 38)的角度從大約12度到大約15度。
9、 根據(jù)權利要求1所述的容器(10)，其中，所述數(shù)字圖像具有多 種顏色。
10、 根據(jù)權利要求l所述的容器(10)，其中，鄰近的墨水滴(30) 的部分重疊以提供一種或多種加工顏色。
11、 根據(jù)權利要求l所述的容器(10)，其中，至少一部分所述墨水 滴(30)是紫外光固化性的。
12、 根據(jù)權利要求l所述的容器(10)，其中，所述墨水滴(30)限 定所述容器表面上的預定圖像。
13、 根據(jù)權利要求l所述的容器(10)，其中，個別墨水滴(30)具有變化的直徑。
14、 根據(jù)權利要求l所述的容器(10)，其中，所述容器包括基底涂層。
15、 根據(jù)權利要求14所述的容器(10)，其中，所述基底涂層為數(shù) 字印刷基底涂層。
16、 根據(jù)權利要求14所述的容器(10)，其中，所述數(shù)字圖像印刷 在至少一部分所述基底涂層上。
17、 根據(jù)權利要求16所述的容器(10)，其中，整個所述數(shù)字圖像 印刷在所述基底涂層上。
18、 根據(jù)權利要求16所述的容器(10)，其中，所述基底涂層的一 部分形成所述數(shù)字圖像的一部分。
19、 根據(jù)權利要求l所述的容器(10)，其中，所述容器表面的一部 分提供形成部分所述數(shù)字圖像的一部分的顏色。
20、 根據(jù)權利要求l所述的容器(10)，其中，所述容器的外表面為 彎曲的外表面(20)。
21、 一種在塑料容器(10)上印刷數(shù)字圖像的方法(40)，該方法包括提供具有非平坦外表面(20)的中空塑料容器(10);沿軌跡移動所述容器(10)經過具有多個可移動印刷頭(60)的數(shù) 字印刷位置(50)，所述印刷頭(60)提供墨水滴(30)，所述墨水滴的 直徑從10微米到200微米，所述墨水滴的范圍從200滴/英寸到1200滴 /英寸；以及通過將所述墨水滴(30)施加到所述容器表面(20)而在所述非平 坦的容器表面(20)上印刷數(shù)字圖像。
22、 根據(jù)權利要求21所述的方法(40)，其中，在所述容器移動中 將所述墨水滴(30)施加到所述容器表面(20)。
23、 根據(jù)權利要求21所述的方法(40)，其中，連續(xù)提供多個容器 (10)。
24、 根據(jù)權利要求21所述的方法(40)，包括在所述容器移動經過所述數(shù)字印刷位置之前掃描所述容器表面(20)。
25、 根據(jù)權利要求24所述的方法(40)，其中，所述掃描形成容器 表面數(shù)據(jù)，將所述容器表面數(shù)據(jù)傳遞至所述印刷頭(60)，至少一部分所 述傳遞的數(shù)據(jù)用于控制一部分所述印刷頭(60)和待印刷的所述容器表 面(20)之間的距離。
26、 根據(jù)權利要求25所述的方法(40)，其中，所述容器表面數(shù)據(jù)包括表面曲率數(shù)據(jù)。
27、 根據(jù)權利要求21所述的方法(40)，其中，在所述印刷過程期 間，移動所述印刷頭(60)，以在分配墨水的一部分所述印刷頭和待印刷 的所述容器表面(20)之間保持基本恒定的距離。
28、 根據(jù)權利要求21所述的方法(40)，其中，在所述印刷過程期 間，移動所述印刷頭(60)，以在分配墨水的一部分所述印刷頭(60)和 待印刷的所述容器表面(20)之間保持l mrn士0.3腿的相隔距離(SD)。
29、 根據(jù)權利要求21所述的方法(40)，其中，為了施加墨水滴(30)， 所述墨水在所述印刷頭(60)中的溫度保持在大約4(rC至大約5(TC。
30、 根據(jù)權利要求21所述的方法(40)，其中，所述容器的外表面 (20)為彎曲外表面。
31、 根據(jù)權利要求21所述的方法(40)，其中，所述容器表面(20) 由激光掃描儀(80)掃描。
32、 根據(jù)權利要求21所述的方法(40)，其中，所述容器(10)以 勻速(V)移動。
33、 根據(jù)權利要求21所述的方法(40)，其中，所述容器(10)以 非勻速移動，所述容器(10)的速度(V)被測量并傳遞至所述印刷頭(60)， 所述印刷頭(60)的移動和墨水滴(30)的施加相對于測量的速度(V) 協(xié)調。
34、 根據(jù)權利要求21所述的方法(40)，其中，所述印刷的數(shù)字圖 像在印刷之后固化。
35、 根據(jù)權利要求34所述的方法(40)，其中，所述圖像由紫外光 固化性墨水印刷。
36、 根據(jù)權利要求35所述的方法(40)，其中，所述印刷的圖像通 過紫外光固化。
37、 根據(jù)權利要求34所述的方法(40)，其中，在墨水滴(30)接 觸所述容器表面(20)后，所述圖像在0.5秒至5秒內固化。
38、 根據(jù)權利要求21所述的方法(40)，其中，所述墨水滴(30) 在所述容器表面(20)上散開，并且至少一部分所述墨水滴與鄰近墨水 滴(32)重疊。
39、 根據(jù)權利要求21所述的方法(40)，其中，所述墨水滴的邊緣 角(92a)的范圍從大約5度到大約25度。
40、 根據(jù)權利要求21所述的方法(40)，其中，所述墨水滴的邊緣 角(92a)的范圍從大約12度到大約15度。
41、 根據(jù)權利要求21所述的方法(40)，其中，所述數(shù)字圖像具有 多種顏色。
42、 根據(jù)權利要求21所述的方法(40)，其中，個別墨水滴(30) 具有變化的直徑。
43、 根據(jù)權利要求21所述的方法(40)，該方法包括在所述容器(10) 上施加基底涂層(90)的步驟。
44、 根據(jù)權利要求43所述的方法(40)，其中，將所述數(shù)字圖像提 供在所述基底涂層(90)的至少一部分上。
45、 根據(jù)權利要求43所述的方法(40)，其中，所述基底涂層(90) 印刷在所述容器(10)上。
46、 根據(jù)權利要求43所述的方法(40)，該方法包括在施加所述基 底涂層(90)之前預處理所述容器(10)。
47、 根據(jù)權利要求21所述的方法(40)，該方法包括在印刷之后掃 描所述數(shù)字圖像，以確定所述數(shù)字圖像是否滿足確定的標準。
全文摘要
一種容器(10)，該容器(10)具有非平坦外表面(20)，該外表面上具有用墨水滴(30)印刷的數(shù)字圖像。墨水滴(30)的直徑可從大約10微米到大約200微米變化，墨水滴的范圍從大約200滴/英寸到大約1200滴/英寸。還公開了數(shù)字印刷塑料容器的方法(40)。
文檔編號B41J2/205GK101600578SQ200780049335
公開日2009年12月9日 申請日期2007年11月20日 優(yōu)先權日2006年11月22日
發(fā)明者羅納德·L·額普特格夫 申請人:普拉斯蒂派克包裝公司