(57)【要約】商業的に実行可能な紙で包装されたフォーム・カップ（１０、１００）は、収縮に誘導された縁曲が入れ子式に積み重ねられた紙で包装されたフォーム・カップの入れ子式の積み重ねを外すのに干渉することを防止するテーパ勾配部分（１２４、１２６）を含む。紙で包装されたカップ（１０、１００）は、収縮に誘導されたフットの縁曲を遅らせるためのカップ・フット（１８、１１４）強化用のフィレット（１１８）をさらに含む。紙ラッパー（１４、１０４）は対向する端部（１４０、１４２）を重ね合わせるために接合接触をもち、したがってカップの外観をよくするようにフォーム・カップ（１２、１０２）を完全に隠す。紙ラッパーの重ね合わせ部分は、カップが収縮するとき、紙ラッパーにしわできることを防止するために互いに接着されない。マシン（２００）および対応する方法は、フォーム・カップ（１２、１０２）および紙ラッパー（１４、１０４）を自動的に供給する工程、紙で包装されたカップを包装する工程、および包装されたカップを積み重ねる工程を提供する。
2007532418.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
包装されたフォーム・カップにおいて、
底壁と前記底壁から離れる方向に延びる周辺壁とを含む発泡フォーム・カップであって、前記底壁が上面と下面をもち、前記周辺壁が内面と外面をもち、前記上面と内面が飲料キャビティを画定し、前記周辺壁が前記飲料キャビティへの開口を画定するトップ・エッジで終わるフォーム・カップと、
前記カップの前記外面の周りに包装され、かつそれに接着されるラッパーであって、上部エッジと下部エッジとによって連結される対向する端部をもち、前記上部エッジが前記カップの前記トップ・エッジの近くにあるラッパーとを含み、
前記周辺壁が第１テーパ勾配を備える第１部分と、第１テーパ勾配より大きい第２テーパ勾配を備える第２部分をもつ包装されたフォーム・カップ。
【請求項２】
前記ラッパーの前記上部エッジが前記周辺壁の前記第２部分の上のある請求項１に記載の包装されたフォーム・カップ。
【請求項３】
前記第２部分が前記第１部分から前記トップ・エッジに延びる請求項２に記載の包装されたフォーム・カップ。
【請求項４】
前記トップ・エッジが蓋を取り付けるためのリップを形成する請求項３に記載の包装されたフォーム・カップ。
【請求項５】
前記第２部分が前記第１部分より薄い厚さをもつ請求項１に記載の包装されたフォーム・カップ。
【請求項６】
前記第２部分が前記周辺壁の前記上部エッジに向かう方向に連続的に減少する厚さをもつ請求項５に記載の包装されたフォーム・カップ。
【請求項７】
前記第２テーパ勾配が可変である請求項１に記載の包装されたフォーム・カップ。
【請求項８】
前記第１テーパ勾配が一定である請求項７に記載の包装されたフォーム・カップ。
【請求項９】
前記第１テーパ勾配が前記周辺壁の前記第１部分の全長に沿って延びる請求項８に記載の包装されたフォーム・カップ。
【請求項１０】
前記発泡フォーム・カップの収縮が、前記上部エッジに、前記包装されたフォーム・カップの内部に入れ子式に積み重ねられた同様の包装されたフォーム・カップの前記入れ子式の積み重ねを外すことに干渉させないように、前記第１テーパ勾配が前記第２テーパ勾配より大きい請求項１に記載の包装されたフォーム・カップ。
【請求項１１】
前記カップが前記包装されたフォーム・カップと入れ子式に積み重ねられた関係にある同様の包装されたフォーム・カップを支持するためのショルダをさらに含み、空隙が前記入れ子式に積み重ねられたカップの前記第２部分の間に形成されるように、前記ショルダが前記周辺壁の前記内面に沿って配置される請求項１０に記載の包装されたフォーム・カップ。
【請求項１２】
前記包装されたフォーム・カップの前記収縮中に、前記フォーム・カップの前記トップ・エッジが前記第１テーパ勾配が前記空隙を越えて前記キャビティ内に延びないようである請求項１１に記載の包装されたフォーム・カップ。
【請求項１３】
前記対向する端部の部分が重なり合う関係にある請求項１に記載の包装されたフォーム・カップ。
【請求項１４】
前記対向する端部の前記部分が一緒に接着されない請求項１３に記載の包装されたフォーム・カップ。
【請求項１５】
前記周辺壁の前記トップ・エッジがリップを形成し、前記ラッパーの前記上部エッジが前記リップに隣接する請求項１４に記載の包装されたフォーム・カップ。
【請求項１６】
前記カップが前記底壁から下に延びるフットをさらに含み、前記ラッパーの前記下部エッジが前記フットの部分の上に重なる請求項１５に記載の包装されたフォーム・カップ。
【請求項１７】
前記カップが前記フットと前記底壁の前記下面との間を延びるフィレットをさらに含む請求項１６に記載の包装されたフォーム・カップ。
【請求項１８】
前記ラッパーが紙から作られる請求項１７に記載の包装されたフォーム・カップ。
【請求項１９】
前記紙がコーティングされ、コーティングが前記紙を前記フォーム・カップに付着させる適切な接着材料を含む請求項１８に記載の包装されたフォーム・カップ。
【請求項２０】
包装されたフォーム・カップにおいて、
底壁と前記底壁から離れる方向に延びる周辺壁とを含む発泡フォーム・カップであって、前記底壁が上面と下面をもち、前記周辺壁が内面と外面をもち、前記上面と内面が飲料キャビティを画定し、前記周辺壁が前記飲料キャビティへの開口を画定するリップで終わるフォーム・カップと、
前記カップの前記外面の周りに包装され、かつそれに接着されるラッパーであって、上部エッジと下部エッジとによって連結される対向する端部をもち、前記上部エッジが前記リップに隣接するラッパーとを含み、
前記周辺壁が、前記リップに延びる上部テーパ勾配部分をもち、前記発泡フォーム・カップの前記収縮が前記リップに、入れ子式に積み重ねられた同様の包装されたフォーム・カップの入れ子式の積み重ねを外すことに干渉させないように、上部テーパ勾配部分がテーパ勾配をつけられる包装されたフォーム・カップ。
【請求項２１】
前記カップが前記包装されたフォーム・カップと入れ子式に積み重ねられた関係で同様の包装されたフォーム・カップを支持するためのショルダをさらに含み、空隙が前記入れ子式に積み重ねられたカップの間に形成されるように、前記ショルダが内面に沿って配置される請求項２０に記載の包装されたフォーム・カップ。
【請求項２２】
前記フォーム・カップの前記収縮中に、前記テーパ勾配が前記フォーム・カップの前記リップが前記空隙を越えて前記キャビティの中に延びないようである請求項２１に記載の包装されたフォーム・カップ。
【請求項２３】
前記カップが前記底壁から下に延びるフットをさらに含み、前記ラッパーの前記下部エッジが前記フットの部分の上に重なる請求項２０に記載の包装されたフォーム・カップ。
【請求項２４】
前記カップが前記フットと前記底壁の前記下部表面との間を延びるフィレットをさらに含む請求項２３に記載の包装されたフォーム・カップ。
【請求項２５】
前記ラッパーの前記対向する端部の部分が重なり合う関係にある請求項２０に記載の包装されたフォーム・カップ。
【請求項２６】
前記ラッパーの前記対向する前記端部の部分が一緒に接着されない請求項２５に記載の包装されたフォーム・カップ。
【請求項２７】
前記周辺壁が前記上部テーパ勾配部分の下方に下部テーパ勾配部分をもち、前記上部テーパ勾配部分の前記テーパ勾配が前記下部テーパ勾配部分の前記テーパ勾配より大きい請求項２０に記載の包装されたフォーム・カップ。
【請求項２８】
前記ラッパーが紙から作られる請求項２０に記載の包装されたフォーム・カップ。
【請求項２９】
前記紙がコーティングされ、コーティングが前記紙を前記フォーム・カップに付着させる適切な接着材料を含む請求項２８に記載の包装されたフォーム・カップ。
【請求項３０】
包装されたフォーム・カップを形成するために事前に作製されたフォーム・カップの外面にラッパーを自動的に組み立てるための方法において、
１）事前に作製された発泡フォーム・カップを自動的に供給する工程と、
２）前記フォーム・カップのエクステリアの周りに包装されるように寸法決めされたラッパーを自動的に供給する工程と、
３）前記ラッパーが前記フォーム・カップの前記エクステリアに接着する温度に前記ラッパーを加熱する工程と、
４）前記フォーム・カップの前記エクステリアへの前記ラッパーの接着をおこなうために、前記フォーム・カップの前記エクステリアの周りに前記ラッパーを自動的に包装する工程と、
５）複数の包装されたカップを形成するために工程１〜４を複数回繰り返す工程と、
６）複数の包装されたカップの少なくともいくつかを次の取り扱いに適したグループに自動的に集める工程とを含む方法。
【請求項３１】
前記ラッパーが前記カップ上に包装されながら、前記包装工程が前記ラッパーと前記カップとを一緒にプレスする工程をさらに含む請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記加熱工程が前記包装工程の前に前記ラッパーを加熱する工程をさらに含む請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記加熱工程が前記包装工程の間に前記ラッパーを加熱する工程をさらに含む請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記加熱工程が３７５°Ｆから４４０°Ｆの範囲内の温度に前記ラッパーを加熱する工程をさらに含む請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
前記加熱工程が４００°Ｆより低い温度に前記ラッパーを加熱する工程をさらに含む請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記包装工程が３秒以内に完了する請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
前記包装工程が２秒以内に完了する請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記組立工程が包装されたカップの所定の数を蓄積する工程と包装されたカップの前記所定の数を梱包する工程とを含む請求項３６に記載の方法。
【請求項３９】
前記事前に作製されたフォーム・カップが任意の後成形発泡を完了した後、前記供給工程が前記事前に作製されたフォーム・カップを供給する工程を含む請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記フォーム・カップが作製されたすぐ後に、前記供給工程が前記事前に作製されたフォーム・カップを供給する工程を含む請求項３８に記載の方法。
【請求項４１】
前記事前作製のフォーム・カップが任意の後成形発泡を完了した後、前記供給工程が前記事前に作製されたフォーム・カップを供給する工程を含む請求項３９に記載の方法。
【請求項４２】
包装されたフォーム・カップを形成するためにフォーム・カップにラッパーを自動的に組み立てる装置において、
各キャリアがラッパーを支持するように寸法決めされた複数のキャリアをもつ回転プラテンと、
前記ラッパーを接着温度に加熱するためのヒータと、
各マンドレルが異なるカップを支持する複数の回転マンドレルを含む回転マンドレル・アセンブリとを含み、
前記回転プラテンおよび回転マンドレル・アセンブリが、それらの相対的な割り出し回転において、回転可能なマンドレルが前記マンドレル上のカップの周りに前記キャリア上でラッパーの前記包装をおこなうために前記キャリアの表面上を効率的に転がるように、互い同士に対して配置される装置。
【請求項４３】
前記回転プラテンが各キャリアの間に空間を含み、前記空間が前記マンドレルの通過を可能とするように寸法決めされる請求項４２に記載の装置。
【請求項４４】
前記プラテンおよびマンドレル・アセンブリが実質的に互いに直交する平面内で回転させられる請求項４３に記載の装置。
【請求項４５】
前記ヒータが前記キャリアを加熱し、前記ラッパーが前記キャリアによって運ばれるとき、前記キャリアが前記ラッパーを加熱する請求項４２に記載の装置。
【請求項４６】
前記ヒータが前記回転プラテンから間隔を置いて配置されかつキャリア上に熱を直接放射するヒータをさらに含む請求項４５に記載の装置。
【請求項４７】
請求項４２に記載され、かつ包装材料を前記キャリアに連続的に供給するための包装材料供給アセンブリをさらに含む装置。
【請求項４８】
前記ラッパー供給アセンブリが紙匹からラッパーを打ち抜くためのパンチ・アセンブリと前記打ち抜かれたラッパーを前記キャリアに置くアーム・アセンブリとを含む請求項４７に記載の装置。
【請求項４９】
請求項４７に記載され、かつ前記マンドレルにカップを自動的に供給するためにエスケープをさらに含む装置。
【請求項５０】
請求項４９に記載され、かつ前記包装されたカップを受け、それを積み重ねるためのアウト・フィーダをさらに含む装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は２００４年４月８日に出願された米国仮出願第６０／５２１，３５９号の優先権を請求するものである。
【０００２】
１つの態様では本発明は紙で包装されたフォーム・カップに関する。別の態様では本発明は紙で包装されたフォーム・カップを自動的に組み立てるための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
当技術分野では知られているが、たとえ紙で包装されたフォーム・カップが、フォームだけのカップと同様な絶縁品質をもち、カップのエクステリア上に印刷するのにより適しているとしても、紙で包装されたフォーム・カップは、フォームだけのカップと比べて現在、飲料カップ市場の小さい部分を構成している。
【０００４】
従来の紙で包装されたフォーム・カップは、フォーム・カップのエクステリアの周りに包装され、それに接着される紙の層と組み合わせて、一般に伝統的に作られたフォーム・カップを含む。フォーム・カップのエクステリアに紙を包装する前に、紙は任意の望ましい画像または文章と共に事前に印刷することができる。フォーム・カップのエクステリア上より、紙の上に印刷することはさらに簡単である。紙の上の印刷の品質はフォーム上の印刷より優れている。
【０００５】
優れた印刷の特徴に加えて、与えられた全体の壁の厚さに対して、紙で包装されたフォーム・カップはより大きいフープ強度をもち、その結果、径方向の偏向および、より大きな円柱強度により耐える、より剛性のカップをもたらす。より大きな剛性および円柱強度は、消費者がカップを押しつぶし、または蓋をされたときにつぶされるのに対応してカップが径方向につぶれる可能性を低減させる。
【０００６】
多くの消費者も、フォームだけのカップと比べて、紙で包装されたフォーム・カップを外観も感覚的にもより美的で気持ちがよいと感じる。彼らはまた、紙で包装されたフォーム・カップがより高品質であり、より高い品位をもつと認識する。紙で包装されたフォーム・カップは、いくつかの状況では、フォームだけのカップや従来の紙の熱いまたは冷たいカップと比べて作るのにより費用対効果が優れていることがあり得る。
【特許文献１】米国仮出願第６０／５２１，３５９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、これらの利点すべてにもかかわらず、紙で包装されたフォーム・カップは、熱いまたは冷たい飲料カップ市場の非常に小さい部分のみを含む。したがって、商業的に実行可能な紙で包装されたフォーム・カップに対する飲料カップ市場の内部に強い要求および必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
１つの態様では、本発明はラッパーをもつ発泡フォーム・カップを含む包装されたフォーム・カップに関する。発泡フォーム・カップは底壁と底壁から離れる方向に延びる周辺壁とを含む。底壁は上面と下面をもつ。周辺壁は内面と外面をもつ。集団的に、上面と内面が飲料キャビティを画定する。周辺壁は飲料キャビティへの開口を画定するトップ・エッジで終わる。ラッパーはカップの外面の周りに包装され、かつそれに接着され、上部エッジと下部エッジとによって連結される対向する端部をもつ。上部エッジはカップのトップ・エッジの近くに配置される。周辺壁は第１テーパ勾配を備える第１部分と、第１テーパ勾配より大きい第２テーパ勾配を備える第２部分をもつ。
【０００９】
別の態様では、本発明はラッパーをもつ発泡フォーム・カップを含む包装されたフォーム・カップに関する。発泡フォーム・カップは底壁と底壁から離れる方向に延びる周辺壁とを含む。底壁は上面と下面をもち、周辺壁は内面と外面をもつ。上面と内面は飲料キャビティを画定し、周辺壁は飲料キャビティへの開口を画定するリップで終わる。ラッパーはカップの外面の周りに包装され、かつそれに接着される。ラッパーは上部エッジと下部エッジとによって連結される対向する端部をもち、上部エッジはカップのリップに隣接する。周辺壁はリップに延び、かつ発泡フォーム・カップの収縮はリップに、入れ子式に積み重ねられた同様の包装されたフォーム・カップの入れ子式の積み重ねを外すことに干渉させないように、上部テーパ勾配部分がテーパ勾配をつけられる。
【００１０】
さらに別の態様では、本発明は、包装されたフォーム・カップを形成するために事前に作製されたフォーム・カップの外面にラッパーを自動的に組み立てるための方法に関する。
【００１１】
方法は
１）事前に作製された発泡フォーム・カップを自動的に供給する工程と、
２）フォーム・カップのエクステリアの周りに包装されるように寸法決めされたラッパーを自動的に供給する工程と、
３）ラッパーがフォーム・カップのエクステリアに接着する温度にラッパーを加熱する工程と、
４）フォーム・カップのエクステリアへのラッパーの接着をおこなうために、フォーム・カップのエクステリアの周りにラッパーを自動的に包装する工程と、
５）複数の包装されたカップを形成するために工程１〜４を複数回繰り返す工程と、
６）複数の包装されたカップの少なくともいくつかを次の取り扱いに適したグループに自動的に集める工程とを含む。
【００１２】
さらに別の態様では、本発明は、包装されたフォーム・カップを形成するためにフォーム・カップにラッパーを自動的に組み立てる装置に関する。装置は各キャリアがラッパーを支持するように寸法決めされた複数のキャリアをもつ回転プラテンを含む。ラッパーを接着温度に加熱するためにヒータが提供される。回転マンドレル・アセンブリは各マンドレルが異なるカップを支持する複数の回転マンドレルを含む。回転プラテンおよび回転マンドレル・アセンブリは、それらの相対的な割り出し回転において、回転可能なマンドレルがマンドレル上のカップの周りにキャリア上のラッパーの包装をおこなうためにキャリアの表面上を効率的に転がるように、互い同士に対して配置される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下の説明は紙で包装されたフォーム・カップ用の特定の寸法を参照するが、図面は必ずしも縮尺通りでないことに留意すべきである。紙で包装されたフォーム・カップの特徴のいくつかを明確に図示するために、図面のいくつかの部分は誇張された。
【００１４】
商業的に成功した紙で包装されたカップの開発に取り組む間、本発明者は紙で包装されたカップのための以前には知られていない問題に遭遇した。問題に対する解法が、商業的に成功するカップを作製するために必要である。問題は、紙で包装されたフォーム・カップ用に最も一般に使用されているフォームが発泡ポリスチレン・フォームである点にその起源を見いだす。起こり得る成形後発泡の後、そのようなフォームは、成形プロセスの完了後、時間をかけて収縮することが知られている。フォームだけのカップでは、すべての寸法において制限されず、したがって、すべての寸法で同時に収縮するので、以前のフォームだけのカップでは、収縮は全く問題にならなかった。言い換えれば、フォームだけのカップのすべての部分は実質的に同じ程度だけ収縮し、したがってカップの比率を一般に一定に保つ。
【００１５】
そのようなことは、紙で包装されたフォーム・カップには当てはまらない。図１および２は、フォーム・カップ１２と、リップ１６のすぐ下から、カップの底２０から離れる方向に延びるフット１８のほとんどチップまで延びる紙の包装１４とを含む紙で包装されたフォーム・カップ１０を示す。フォームに接着された紙の包装１４の追加は、紙の包装１４に接触するフォームの収縮を抑制することがわかった。紙に接触していないフォームの部分は、フォームだけのカップの場合のように収縮する傾向がある。フォームは、それが紙と接触しているところを除いて、すべて３つ寸法で収縮するので、リップ１６が、収縮前の位置（図１）から内側に丸く曲がる傾向があり、したがって収縮した状態（図２）において径方向内側に突出する。
【００１６】
リップ１６の縁曲は入れ子式に積み重ねられたカップの分離に大変に不利益である。積み重ねられたカップの間に空隙２４を残しながら、それらを積み重ね、または互い同士入れ子式に積み重ねができるようにカップを設計することが一般的である。入れ子式に積み重ねられたカップの壁の間の摩擦相互作用を防ぎ、かつカップの１つを引き離すとき、入れ子式に積み重ねられたカップの底２０の間に低圧力領域が形成されることを防止することによって、空隙２４は、その後のカップの分離を助ける。空隙２４は、カップを逆さにしたとき、入れ子式に積み重ねられたカップが外側のカップから落下するように通常設計される。通常の空隙は約０．０１５インチである。この構造では、入れ子式に積み重ねられたカップを容易に分離できるが、このことは、ファースト・フードのレストランなどの特に大量の数の環境、あるいはカップが適切に分離しないときに故障する可能性のある自動飲料分配計量システムなどにおいて非常に重要である。
【００１７】
リップが空隙２４より大きい距離、径方向内側に突出し、入れ子式に積み重ねられたカップを丸く曲げられたリップ１６に接触させ、丸く曲げられたリップ１６と入れ子式に積み重ねたカップの紙の包装１０４との間に摩擦抵抗を生み出すほど、リップ１６の縁曲が十分に大きいことがあり得る。カップ１０を入れ子式に積み重さねるために使用された力が、丸く曲げられたリップ１６と外側のカップの側壁の一方または両方を偏向するのに十分に大きい場合、フォームの固有の弾力性が外側のカップの側壁に対して丸く曲げられたリップからの圧迫力を加える。摩擦抵抗または圧迫力のいずれかは、逆さにされたとき、入れ子式に積み重ねられた状態のカップを保持するのに十分に大きい。
【００１８】
縁曲はまた、カップの輸送費を最終的に増加させる入れ子式に積み重ねられたカップの積み重ねの高さに否定的に影響を与え得る。縁曲は入れ子式に積み重ねられたカップを他のカップの中に完全に挿入することを妨げ得る。そのような状況は、与えられたカップの数のスタックの高さを増加させる。増加されたスタックの高さは、与えられたカップの数に対してより大きな体積または「立方体」が必要になることを意味し、このことは、固定した体積の容器内で輸送できるカップの総数を低減させ、したがって輸送費を増加させることになる。飲料カップの輸送費はカップの全体コストのかなり大きな部分である。輸送費を最小限に抑えることは大いに望ましい。したがって、できるだけ多くのカップを与えられた立方体の内部に収められるように、カップを積み重ねることが大いに望ましい。
【００１９】
図３〜９に示された紙で包装されたフォーム・カップ１００は紙で包装されたカップ用のリップの収縮に誘導された縁曲に関連する問題を扱う。紙で包装されたフォーム・カップ１００は紙ラッパー１０４で包装されるフォーム・カップ１０２を含む。フォーム・カップ１０２は、底壁１０８から延び、かつ径方向に突出するリップ１１０で終わる周辺側壁１０６を含む。底壁１０８、側壁１０６およびリップ１１０は、リップ１１０によって画定された開口を通ってアクセスできる開口飲料キャビティ１１２を画定する。
【００２０】
フット１１４は底壁１０８から下に延びる。フット１１４を側壁１０６の延長部として考えることができる。ショルダ１１６は側壁１０６から飲料キャビティ１１２内に径方向に延びる。ショルダ１１６は入り子式に積み重ねたカップの挿入の範囲を制限するために入り子式に積み重ねたカップのフット１１４と協働する。
【００２１】
フィレット１１８はフット１１４と底壁１０８との間に延びる。図示されるように、フィレット１１８はフット１１４および底壁１０８と一体で形成され、フット１１４および底壁１０８に沿って連続的に延びて、環状の形状を形成する。フィレット１１８は垂直に対して４５度の角度をもって図示される環状表面１１９を画定する。他の角度も本発明の範囲の内部にある。
【００２２】
側壁１０６は好ましくはフット１１４からリップ１１０まで延びる一定のテーパ勾配を備える外面１２０をもつ。図示されるように、外面１２０の一定のテーパ勾配は、垂直に対して７．７９度の鋭角を画定する。これと対照的に、側壁１０６は一定のテーパ勾配部分１２４と可変のテーパ勾配部分１２６とを備える内面１２２をもつ。図示されるように、（一定のテーパ勾配部分は異なる角度を画定することもできるが）一定のテーパ勾配部分１２４は垂直に対して外面１２０と同じ角度を画定し、ショルダ１１６から可変のテーパ勾配部分１２６まで延び、結果として一定のテーパ勾配部分１２４の範囲に沿って一定の厚さをもつ側壁１０６をもたらす。
【００２３】
可変のテーパ勾配部分１２６はリップ１１０の下から、必ず必要というわけではないが、好ましくはリップ１１０を含めるまで延びる。図示されるように、一般に、可変のテーパ勾配部分１２６は、垂直に対して９．６４度の鋭角を形成する。製造目的のため、一定のテーパ勾配部分１２４から可変のテーパ勾配部分１２６への移行は、線ではなく、図示されるように１．８４度の角度で画定される扇形をもつ半径１２８によって行われる。この開示の目的のために、この半径は可変のテーパ勾配部分１２４の一部として扱われる。
【００２４】
可変のテーパ勾配部分１２６の角度は外面１２０の対応する部分の角度より大きいので、可変のテーパ勾配部分の範囲に沿って、リップ１１０まで、側壁１０６の厚さの一定の低減がある。好ましくは、可変のテーパ勾配部分１２６はリップ１１０に沿ってカップ１００のトップ・エッジまで延びる。
【００２５】
可変のテーパ勾配部分１２６の利点は、固定のテーパ勾配部分１２４に沿った空隙と比べて、それが可変のテーパ勾配部分に沿って積み重ねられたカップの間の空隙を増加させることにある。これは、空隙１３０を画定する２つの新たに包装されて積み重ねられたカップ１００を図示する図８に最もよく見られる。可変のテーパ勾配部分１２６に沿った空隙１３０は固定のテーパ勾配部分１２４に沿った空隙１３０に対して、増加する。固定のテーパ勾配部分１２４に沿って、空隙１３０は約０．０１５インチである。可変のテーパ勾配部分に沿ったカップのトップ・エッジでは、空隙は約０．２５インチである。図９を参照すると、カップ１００が時間と共に収縮し、リップ１１０は前に説明したように丸く曲げられる。縁曲は可変のテーパ勾配部分１２４の部分で空隙１３０を低減させる。しかし、縁曲に関係する空隙１３０の低減は空隙１３０を閉じるほど大きくなく、それによって、丸く曲がったリップ１３０が入れ子式に積み重ねられたカップに接触すること、ならびに積み重ねられたカップの分離かつ／またはカップの積み重ねに干渉することを防止する。
【００２６】
可変のテーパ勾配部分１２６は単一の平面または（半径１２８を無視して）垂直に対して一定の鋭角をもつ面として図示されているが、可変のテーパ勾配部分が複数の面を含むことも本発明の範囲の内部にある。面のそれぞれが垂直に対して異なる角度を形成してもよい。可変のテーパ勾配部分１２６を、連続的な半径または複数の半径によって形成してもよい。さらに、可変のテーパ勾配部分１２６を、面と半径の組み合わせによって形成してもよい。
【００２７】
どのような構造が可変のテーパ勾配部分１２６を生み出すために使用されても、得られた可変のテーパ勾配部分１２６が、リップ１１０の任意の収縮に誘導された縁曲が、分離を妨げるのに十分な点まで空隙１３０を封鎖しないように、可変のテーパ勾配部分に沿って十分な空隙１３０を生み出すことが重要である。これが収縮がカップ１００の分離および積み重ねに干渉しないことを保証する。
【００２８】
本発明への制限ではないが、これがフォームだけのカップの現在の蓋を紙で包装されたフォーム・カップ１００上にも使用することを可能にするので、上部エッジに沿ったリップの幅（図５の寸法Ａ）が、同様の寸法決めされたフォームだけのカップに見いだされるのと同じ寸法になるように、可変のテーパ勾配部分１２６が選択されることが好ましい。
【００２９】
カップ１００のフット１１４はリップ１１０と同様の収縮に誘導された縁曲を潜在的に受ける。もしフット１１４が、積み重ねられたとき他のカップのショルダ１１６に載らないほど十分な量だけ丸く曲げられるとしたら、カップの積み重ねおよび分離に重大な影響を与えるであろう。しかし、フィレット１１８によって提供された追加の強度および材料質量が任意のフット１１４の縁曲を十分に制御する。フィレット１１８は、包装プロセスの間に、フット１１４に加えられた圧力に対してフット１１４に追加の構造支持を提供する点においてさらに利点がある。包装の間、マンドレルによって内部的に支持されているカップの側壁とは違って、フット１１４のインテリアは支持されていない。フット１１４をつぶすことをおそれることなくフット１１４に圧力を加えられることは、フット１１４への紙ラッパー１０４の接着を強化し、それによって、紙がフット１１４のところで折れまたはしわがよる可能性が低減する。
【００３０】
参照の目的で、カップ用の寸法は、約３．２８ｌｂ／ｆｔ３の密度と一定のテーパ勾配部分１２４に沿った約０．０８２インチの側壁の厚さとをもつ発泡ポリスチレン・フォームから作られた１６オンスのカップに関連することに留意すべきである。これらのカップのパラメータはカップの寸法と共に変わり得る。例えば、側壁の厚さはしばしばカップの体積と共に変わる。体積が大きくなるほど、追加の飲料体積の構造的な支持を助けるために壁の厚さも厚くなる。他のものがすべて同じ場合、紙によって提供される追加の強度のため、紙で包装されたフォーム・カップの側壁の厚さは、フォームだけのカップより薄い。
【００３１】
収縮に誘導された縁曲を制御するに関連するフォーム・カップの構造は商業的に成功した紙で包装されたフォーム・カップを生み出すのに大いに貢献するが、紙ラッパー１０４も商業的に成功した紙で包装されたカップに貢献する特徴をもつ。好ましくは、紙ラッパー１０４は実質的にリップ１１０からフット１１４の底まで延びる。組み立てを容易にするために、好ましくは、紙ラッパー１０４はリップ１１０から約０．０３０インチならびにフット１１４の底から約０．０３０インチで停止する。紙とリップ１００ならびにフット１１４の間の０．０３０インチのギャップさえも、蓋がカップ１００上に置かれたとき、フォームのほとんどすべてが顧客から隠されるので、カップ１００は紙のみのカップの外観をもつことになる。
【００３２】
紙ラッパー１０４は完全にカップ１１０を囲み、対向する端部１４０と１４２（図４）とをもち、（端部１４０として図示された）端部の１つが他の端部に重なるように密着する。重ね合わせることはフォーム・カップ１０２のどの部分も見ることができないことを保証する点において利点があり、そのことはほとんどの顧客にとって美的に優れており、ほとんどの顧客はそれがより高い品質のカップであると認める。重ね合わせは０．０４０インチを越えないことが好ましい。この量より小さい重ね合わせが、最もしわがよらない傾向にあることがわかった。
【００３３】
約２ミルの厚さをもつＳｔｏｒａ  Ｅｎｓｏ製の４０  ｌｂのＣａｐｒｉ  Ｇｌｏｓｓなどの好ましい紙に対して、重ね合わせは、好ましくは、接合接触から約４０ミルより小さい範囲にある。紙の厚さと重ね合わせの範囲の組み合わせは、消費者に重ね合わされた部分を感じられないようにし、このことはまたカップ１００の商業的な成功に加えて、カップ１００の美しさを向上させた。
【００３４】
紙ラッパー１０４の重ね合わせ部分は、カップ１０２の収縮に対応する重ね合わせ部分に沿った紙ラッパー１０４内のいかなるしわの形成も防止するように、紙ラッパー１０４の下に重なる部分に接着されないことが好ましい。しわがよる可能性を低減させるために、重なりが０．０４０インチより小さいことも好ましい。
【００３５】
紙は任意の適切なタイプの紙でよい。例えば、それはコーティングされていてもコーティングされていなくてもよい。それは繊維ベースまたは高分子ベースでよい。それは単層または複層でよい。Ｓｔｏｒａ  Ｅｎｓｏ製のＣａｐｒｉ  Ｇｌｏｓｓがもつように、紙はコーティングに組み込まれた適切な接着材料をもってもよい。あるいは、カップへの紙の包装の一部として、接着材などの特別に選ばれた接着材料を紙に加えることができる。特定の接着材は本発明に密接な関係はない。
【００３６】
図１０は紙で包装されたカップ１００を組み立てるのに適したアセンブリ・マシン２００の概略図を示す。一般に、アセンブリ・マシン２００は、複数の紙ラッパー１０４がその上に印刷された紙匹２０４を含む紙ロール２０２を含む。紙匹２０４は、紙ラッパー１０４を紙匹２０４から打ち抜くパンチ・アセンブリ２０６を通って供給され、打ち抜かれた紙匹のスケルトンは巻き取りロール２０５に供給される。それから、打ち抜かれた紙ラッパー１０４は往復アーム２０８によって拾い上げられ、紙ラッパー１０４を回転マンドレル・アセンブリ２１２に運ぶ回転プラテン２１０上に置かれ、回転プラテン２１０のところで紙ラッパー１０４がフォーム・カップの周りに包装される。マンドレル・アセンブリ２１２はエスケープ２１６から事前に作製されたフォーム・カップを供給される。カップのアウト・フィーダ２１８は包装されたカップ１００を受け、それを積み重ねる。
【００３７】
アセンブリ・マシンを非常に詳細に見てみると、パンチ・アセンブリ２０６は好ましくは伝統的なパンチおよび打ち型である。往復アーム２０８は紙ラッパー１０４の対応する形状に都合よく形づくられたピック・アップ２２２を含む。ピック・アップ２２２は、紙ラッパー１０４を拾い上げ、またそれを解除するために、その中を通って加圧空気または真空を紙ラッパー１０４に加えることができるいくつかの通気道も含む。
【００３８】
回転プラテン２１０は、各々が紙ラッパー１０４を支持するように寸法決めされた複数の間隔を置いて配置されたキャリア２２６を含む。キャリア２２６の間の間隔は、マンドレル・アセンブリ２１２の通過を可能にするために十分大きい。好ましくは、真空または加圧空気を、キャリア２２６に紙ラッパー１０４を保持しまたはキャリアから紙ラッパー１０４を取り除くのを助けるために紙ラッパー１０４に加えることができるように、間隔を置いて配置されたキャリアが一連の通気道２２８をもつ。
【００３９】
マンドレル・アセンブリ２１２は複数のスポーク２３２がそこから延びる回転ハブ２３０を含む。マンドレル２１４は、マンドレル２１４が対応するスポーク２３２の長手方向軸の周りに回転できるように、各スポークに回転可能に取り付けられる。各マンドレル２１４は、それを通って加圧空気または真空を、マンドレル２１４へのまたはそれからのカップの保持またはカップの解除を助けるために、マンドレルによって支持されたフォーム・カップ１０２に加えることができる複数の通気道２３６を含む。外部加圧空気ノズル２３８はマンドレル２１４のカップ１００を吹き飛ばすために加圧空気の噴射を提供することによって包装されたカップ１００の取り外しを助ける。
【００４０】
エスケープ２１６は業界ではよく知られており、フォーム・カップ１０２のスタックがその中で受けられるシュート２４０を含む。いくつかのよく知られたカップ供給機構のいずれか１つを、シュート２４０の下方に配置されたマンドレル２１４上にカップ１０２を１つずつ放出するために使用することができる。知られているカップ供給機構は、回転スクリュおよびカムを含む。供給機構のタイプは本発明に密接な関係はない。
【００４１】
アウト・フィーダ２１８は、一連のローラ２５２およびガイド・プレート２５４によって部分的に画定されるカップを受けるシュート２５０を含む。ローラ２５２は、好ましくは、少なくとも第１の上部および下部ローラが駆動ローラであるブッシュ・ローラである。駆動ローラを、駆動ローラの間で受けられたカップをさらにシュートの中に推進するために回転させることができる。
【００４２】
図示されていないが、様々な空気圧および真空供給の作動を含めてアセンブリ・マシン２００の様々な要素の運動の同期をとるために制御装置が提供される。適切な制御装置はプログラム可能な論理制御装置であろう。
【００４３】
動作では、紙匹２０４は紙ロール２０２からパンチ・アセンブリ２０６を通って巻き取りアセンブリ２０５上に前進させられる。紙匹２０４がパンチ・アセンブリ２０６を通過するとき、個々の紙ラッパー１０４が紙匹２０４から打ち抜かれる。
【００４４】
往復アーム２０８のピック・アップ２２２が打ち抜かれた紙ラッパー１０４上に下げられ、紙ラッパー１０４をピック・アップ２２２に保持するために真空がピック・アップ２２２に加えられる。それから、ピック・アップ２２２がキャリア２２６の上方に配置されるように、往復アーム２０８が移動する。それから、往復アーム２０８がピック・アップ２２２をキャリア２２６に接触させるように下げられる。ピック・アップ２２２への真空が停止され、それから紙ラッパー１０４をキャリア２２６に移すために真空がキャリア２２６に加えられる。
【００４５】
それから、紙ラッパー１０４はキャリア２２６上にある間、加熱される。紙ラッパー１０４上に熱を放射する外部ヒータを提供することによって、加熱を達成することができる。好ましくは、キャリア２２６は抵抗加熱素子などによって直接加熱される。したがって、キャリア２２６が、マンドレル・アセンブリ２１２に回転的に割り出されるとき、紙ラッパー１０４は加熱される。
【００４６】
好ましくは、キャリア・プレートの温度は、３７５°と４００°Ｆの間にあり、紙ラッパー１０４は、８と１５秒の間キャリア２２６の上にある。テストは、この温度と時間の組み合わせが、好ましい紙の中の接着材料がフォーム・カップ１０２への接着に適するように、紙ラッパー１０４を加熱するのに十分であることを示した。以前に説明された好ましい紙では、好ましい温度は４００°Ｆであり、紙ラッパーを包装するための時間は１〜３秒である。いくつかの試験では、４４０°のプレート温度が望ましい接着の程度を得るために必要であった。
【００４７】
プラテン２１０が回転させられるとき、キャリア２２６は、最終的に、カップ１０２がその上で運ばれるマンドレル２１４の１つと一緒の位置に入れられる。プラテン２１０およびマンドレル・アセンブリ２１２が、カップを運ぶマンドレル２１４をキャリア２２６の前エッジに接触させるように割り出される。カップを運ぶマンドレル２１４がこの位置に留まった状態で、プラテン２１０はマンドレル２１４の下で回転を続ける。マンドレル２１４はスポーク２３２に対して自由に回転するので、プラテン２１０の回転がマンドレル２１４を効率的に転がし、カップ１０２が紙ラッパー１０４をもっていく。このようにして、紙ラッパー１０４がカップ１０２の周りに包装される。キャリア２２６が下からマンドレル２１４を通過するとすぐに、マンドレル２１４はキャリア２２６の間の空間の上に配置される。その後マンドレル・アセンブリ２１２は、次のマンドレルを、他のカップを包装する位置に回転する。
【００４８】
カップを包装するプロセスが続くとき、最終的に、包装されたカップ１００は回転してアウト・フィーダ２１８のシュート２５０に一直線にそろえられる。このとき、マンドレル２１４への真空は加圧空気によって置き換えられ、外部空気ノズル２３８がカップ１００に加圧空気の噴射を当てる。マンドレルおよび空気ノズル２３８からの加圧空気がカップ１００をマンドレル２１４から離して、シュート２５０の中に押し込む。駆動ローラ２５２が、放出されたカップ１００をシュート２５０のさらに奥まで推進させて、任意の待機中のカップの内部にカップ１００を積み重ねるために連続的に作動される。
【００４９】
カップ包装プロセスが続くとき、前に空にされたマンドレルはエスケープ２１６の下に回転させられる。この位置で、真空がマンドレルに加えられ、スタックの最も低いカップ１０２がエスケープ２１６によってマンドレル２１４上に移動される。
【００５０】
プロセスは紙の包装が完了するまで繰り返される。
図示されていないが、アウト・フィーダ２１８を、伝統的なパッケージ・アセンブリ・ラインに結合することができる。そのような場合、カップ１００は所定の数がその中で積み重ねられたときには、シュート２５０から排出されるであろう。それから、排出されたカップ１００のスタックは、自動的に袋詰めされ、輸送用に適切な容器に入れられるであろう。好ましくは、アウト・フィーダ２１８は、排出の前に保護スリーブの内部にカップを積み重ねる。
【００５１】
同様に、エスケープ２１６に伝統的なカップ製造ラインからカップ１０２を直接供給することができる。この構成の利点は、包装の前にカップを在庫する必要がなく、したがって空間および資金需要を低減させることである。実際、本発明は新たに作製されたフォーム・カップをすぐに包装するために理想的に適している。新たに作製されたカップは、包装の前に経年変化をしたカップと比べて、より縁曲にさらされる。これは、カップが、それらが作製された後、多少の一時的成形後発泡を受け、すぐに収縮を始めるためである。包装の前に経年変化をすることが可能であるカップは、カップがすべての寸法で収縮が可能であるので、より少ない縁曲をもつであろう。十分に経年変化をした包装することは、縁曲を最小限に抑える１つの方法ではあるが、最近のカップ成形施設で使用される大量の生産数の場合は、経年変化をしたカップに必要な資金および倉庫を提供することは費用対効果がよくない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明によって克服された収縮に誘導された積み重ねの問題を示す１対の積み重ねられた紙で包装されたフォーム・カップの拡大断面図である。包装された後で、収縮される前の状態の積み重ねられたカップを示す図である。
【図２】本発明によって克服された収縮に誘導された積み重ねの問題を示す１対の積み重ねられた紙で包装されたフォーム・カップの拡大断面図である。収縮された状態の積み重ねられたカップを示す図である。
【図３】紙で包装されたフォーム・カップに関連する収縮に誘導された積み重ねの問題を克服した本発明による紙で包装されたフォーム・カップの斜視図である。
【図４】図３の紙で包装されたフォーム・カップの側面図である。
【図５】図４の線５―５に沿ってとられた断面図である。
【図６】図４の紙で包装されたフォーム・カップの上面図である。
【図７】図４の紙で包装されたフォーム・カップの底面図である。
【図８】包装された後で、収縮される前の状態の１対の積み重ねられた図４の紙で包装されたフォーム・カップの拡大図である。
【図９】収縮された状態の１対の積み重ねられた図４の紙で包装されたフォーム・カップの拡大図である。
【図１０】任意の紙で包装されたフォーム・カップ、特に図４の紙で包装されたフォーム・カップを組み立てるのに適したアセンブリ・マシンの概略図である。
【図１】
2007532418.tif 000003
【図２】
2007532418.tif 000004
【図３】
2007532418.tif 000005
【図４】
2007532418.tif 000006
【図５】
2007532418.tif 000007
【図６】
2007532418.tif 000008
【図７】
2007532418.tif 000009
【図８】
2007532418.tif 000010
【図９】
2007532418.tif 000011
【図１０】
2007532418.tif 000012
【国際調査報告】
2007532418.tif 000013
2007532418.tif 000014
2007532418.tif 000015
2007532418.tif 000016