ОПТИЧЕСКИ СЧИТЫВАЕМАЯ ПОДЛОЖКА ДЛЯ КОДА И КАПСУЛА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКА, ИМЕЮЩАЯ ТАКУЮ ПОДЛОЖКУ ДЛЯ КОДА, ОБЕСПЕЧИВАЮЩУЮ ОПТИЧЕСКИЙ СИГНАЛ С УЛУЧШЕННЫМ СЧИТЫВАНИЕМ
OPTICALLY READABLE CODE SUPPORT AND CAPSULE FOR PREPARING BEVERAGE HAVING SUCH CODE SUPPORT PROVIDING ENHANCED READABLE OPTICAL SIGNAL

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области приготовления напитков, в частности, с помощью капсул, содержащих компонент для приготовления напитков в машине для приготовления напитков. Настоящее изобретение относится, в частности, к оптическим подложкам для кода, адаптированным для хранения информации, относящейся к капсуле, к капсулам, соединенным с подложкой для кода или капсулам со встроенной подложкой для кода, к считыванию и обрабатывающим устройствам для считывания и использования такой информации для приготовления напитков.
Уровень техники
Для целей настоящего описания термин «напиток» подразумевает, что он включает в себя любое потребляемое человеком жидкое вещество, такое как кофе, чай, горячий или холодный шоколад, молоко, суп, детское питание или подобные продукты. Термин «капсула» подразумевает, что он включает в себя любой заранее дозированный компонент напитка или комбинацию компонентов (в дальнейшем называемую «компонент»), внутри закрытой упаковки из любого подходящего материала, такого как пластик, алюминий, неоднократно используемый и/или биоразлагаемый материал и их комбинации, включающие в себя мягкий пакетик или жесткий картридж, содержащие компонент.
Определенные машины для приготовления напитков используют капсулы, содержащие компонент, который должен выделяться или растворяться, и/или компонент, который сохраняется и дозируется автоматически в машине или дополнительно добавляется во время приготовления напитка. Определенные машины для приготовления напитков содержат средства для заполнения жидкостью, которые включают в себя насос для жидкости, обычно для воды, накачивающий жидкость из источника воды, которая может быть холодной или даже нагретой с помощью нагревающих средств, например, термоблока или подобного устройства. Определенные машины для приготовления напитков компонуются таким образом, чтобы приготовлять напитки с использованием процесса центробежного экстрагирования. Принцип ее работы главным образом состоит в обеспечении компонента напитка в контейнере капсулы, подаче жидкости в капсулу и вращении капсулы с высокой скоростью, чтобы гарантировать взаимодействие жидкости с порошком, в то же время, создавая градиент давления жидкости в капсуле; такое давление увеличивается постепенно от центра в направлении периферии приемной емкости. Поскольку жидкость пересекает слой кофе, происходит извлечение кофейных соединений и получается жидкий экстракт, который вытекает на периферии капсулы.
Как правило, имеет смысл предложить пользователю определенный диапазон капсул различных типов, содержащих различные компоненты (например, различные кофейные смеси) со специфическими вкусовыми характеристиками для приготовления большого разнообразия различных напитков (например, различных типов кофе) с помощью той же самой машины. Характеристики напитков могут изменяться за счет изменения содержимого капсулы (например, вес кофе, различные смеси и т.д.) и за счет настройки ключевых параметров машины, таких как объем подаваемой жидкости или ее температура, скорость вращения, давление насоса. Поэтому существует необходимость для идентификации типа капсулы, вставляемой в машину для приготовления напитков, чтобы позволить корректировку параметров для заваривания в соответствии с типом вставляемой капсулы. Кроме того, также желательно для капсул закладывать дополнительную информацию, например, информацию по безопасности, такую как срок годности или дата производства, или информацию по номерам партии.
Документ WO 2010/026053 относится к управляемому устройству для приготовления напитков, использующему центробежные силы. Капсула может содержать штриховой код, обеспечиваемый на наружной поверхности капсулы, который позволяет определять тип капсулы и/или природу компонентов, обеспечиваемых внутри капсулы, для того чтобы применять заданный профиль экстракции для напитка, который должен быть приготовлен.
В существующем уровне техники, например в документе ЕР 1764015A1, известно, как напечатать локальный идентификационный штриховой код на круговой верхушке кофейной подложки для использования в традиционной машине для заваривания кофе.
Одновременно находящаяся на рассмотрении международная заявка РСТ/ЕР11/057670 на патент того же заявителя относится к подложке, адаптированной таким образом, чтобы она соединялась с капсулой или являлась частью капсулы для приготовления напитков. Подложка содержит секцию, на которой представлена, по меньшей мере, одна последовательность символов таким образом, что каждый символ может считываться последовательно с помощью считывающего приспособления внешнего устройства, в то время как капсула приводится во вращение вдоль оси вращения, при этом каждая последовательность кодирует совокупность информации, относящийся к капсуле. Такое изобретение позволяет сделать доступным огромный объем кодированной информации, например, такой как около 100 бит избыточной или неизбыточной информации, без использования считывателей штрихового кода, имеющих подвижные части, подобные сканирующему элементу, который может увеличивать труднопреодолимые проблемы в вопросах надежности. Другим преимуществом также является способность считывать подложку для кода с помощью вращения капсулы, в то время как капсула остается на месте, в положении готовности для заваривания в ротационном держателе капсулы. Однако один недостаток состоит в том, что эти условия для считывания остаются особенно трудными по различным причинам, например, вследствие приходящих и отходящих лучей света, которые должны пересекать держатель капсулы, когда капсула удерживается держателем капсулы, вызывая потерю значительной части энергии, и/или вследствие того, что лучи света могут вызвать значительные угловые отклонения вследствие частичной механической напряженности, порождаемой вращающимся сборочным узлом машины и возможно, приходящей из различных источников (например, вибраций, износа, несбалансированного распределения массы и т.д.). Кроме того, этот способ не подходит для того, чтобы компенсировать потери отражаемости за счет улучшения эксплуатационных качеств устройств машины, излучающих свет и воспринимающих его, поскольку это сделает машину для приготовления напитков слишком дорогой.
Голландский патент NL 015029 относится к кодовой структуре, содержащей носитель с расположенным на нем штриховым кодом в виде параллельных полосок, содержащим первые полоски с первым отражающим коэффициентом и вторые полоски со вторым отражающим коэффициентом, который является меньшим, чем первый коэффициент отражения, при этом первые полоски выполнены по существу из световозвращающего материала, а вторые полоски выполнены из зеркальноотражающего материала. Эта структура штрихового кода специально спроектирована таким образом, чтобы ее можно было распознавать с большего расстояния с помощью уже существующих лазерных сканеров, если более точно, за счет использования световозвращающих материалов, т.е. материалов, у которых пиковое значение отражающей характеристики измеряется на 180°. Однако такая кодовая структура создает проблему, связанную с надлежащим обнаружением отраженных сигналов первого и второго штриховых кодов вследствие углового расстояния между двумя отраженными сигналами. Поэтому такое решение является нежелательным для компактной считывающей системы, которая должна устанавливаться в устройство для приготовления напитков.
Поэтому существует необходимость обеспечения улучшенной подложки для кода, которая позволяет обеспечивать надежное считывание в особых условиях, которые отвечают требованиям центробежной машины для приготовления напитков, использующей капсулы для приготовления напитков.
Настоящее изобретение относится к улучшенной подложке для кода и капсуле, содержащей вышеуказанную подложку, в частности, для обеспечения увеличения оптического сигнала, генерируемого из подложки для кода. В частности, проблема, встречающаяся с оптическим кодом на капсуле, состоит в том, что светоотражающий и светопоглощающий сигналы могут быть сложными для распознавания.
Другая проблема состоит в том, что подложка является относительно сложной для интегрирования ее в упаковывающую структуру, образующую саму капсулу, и в частности, существуют ограничения при изготовлении упаковки, например, относящиеся к надлежащей толщине материала для надлежащего формирования капсулы.
Настоящее изобретение направлено на обеспечение решений для минимизирования, по меньшей мере частично, этих проблем.
В частности, существует необходимость надежного считывания информации на надлежащей подложке для кода взаимосвязанной с капсулой или частью капсулы, в частности, подложка способна генерировать увеличенный сигнал в особенно трудных условиях для считывания, существующих в центробежной машине для приготовления напитков. Также существует необходимость для обеспечения подложки, которая адаптируется для легкого интегрирования в упаковывающий материал капсулы.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение относится к оптически считываемой подложке для кода, соединяемой с капсулой или являющейся частью капсулы, которая предназначена для подачи напитка в устройстве для приготовления напитков, при этом подложка содержит, по меньшей мере, одну последовательность символов, представленных на подложке таким образом, что каждый символ может последовательно считываться с помощью считывающего приспособления внешнего считывающего устройства, в то время как капсула приводится во вращение вдоль оси вращения, причем символы по существу формируются структурой из участков светоотражающей поверхности и участков светопоглощающей поверхности; вышеуказанные участки светопоглощающей поверхности обеспечивают более низкую светоотражающую интенсивность, чем участки светоотражающей поверхности, при этом подложка для кода содержит, по меньшей мере, один слой или структуру основания, проходящий непрерывно, по меньшей мере, вдоль вышеуказанной последовательности символов, причем участки светопоглощающей поверхности являются шероховатыми участками поверхности, имеющими более высокую шероховатость (Rz), чем участки светоотражающей поверхности.
В способе изобретения участки светоотражающей поверхности являются не шероховатыми или зеркальноотражающими поверхностями самого слоя или структуры основания. В частности, светопоглощающие поверхности могут быть сформированы как целая часть в слое основания. Светопоглощающие поверхности могут быть сформированы в слое или структуре основания любым из следующих способов: пескоструйная обработка, дробеструйная обработка, фрезерование, химическая коррозия, лазерное гравирование, формование в пресс-форме, а также с помощью комбинации этих способов.
В возможном альтернативном варианте участки светопоглощающей поверхности формируются с помощью одного или более слоистых участков или покрытий из шероховатого материала, наносимого на слой или структуру основания.
В другом альтернативном варианте участки светоотражающей поверхности формируются с помощью одного или более слоистых участков или покрытий из материала, наносимого на слой или структуру основания из шероховатой поверхности. В этом случае нанесенный слой или материал может быть металлическим, или краской с металлическими пигментами, или с металлическим наполнителем.
Предпочтительно светопоглощающие поверхности имеют шероховатость (Rz), по меньшей мере, 2 мкм, предпочтительно между 2 и 100 мкм, наиболее предпочтительно около 5 и 10 мкм. Предпочтительно светоотражающие поверхности имеют шероховатость, составляющую менее 2 мкм, наиболее предпочтительно 1 мкм или менее.
Предпочтительно оптически считываемая подложка для кода имеет кольцевую конфигурацию, для того чтобы она могла взаимодействовать с капсулой, являться ее частью или формировать ободок капсулы, предназначенной для доставки напитка, который производится устройством для центрифугирования капсулы в таком устройстве. Структура участков светоотражающей поверхности и участков светопоглощающей поверхности проходит полностью или частично по окружности подложки. Оптические свойства подложки, как определяется отдельной компоновкой изобретения, являются такими, что позволяют производить считывание кода в то время, когда подложка приводится во вращение в устройстве для приготовления напитков.
Предпочтительно участки светоотражающей поверхности и участки светопоглощающей поверхности располагаются таким образом, что падающий луч света с заданным наклоном отражается с максимальной интенсивностью, когда отраженные световые лучи находятся внутри почти одинакового угла отражения или углов отражения, которые различаются между собой менее чем на 90°, предпочтительно различаются между собой менее чем на 45°. Другими словами, участки светоотражающей и светопоглощающей поверхности подложки для кода не выбираются среди поверхностей, которые имеют одни зеркально отражающие свойства, а другие имеют одни световозвращающие свойства.
В контексте настоящего изобретения, зеркально отражающие свойства относятся к светоотражающим характеристикам, имеющим локальный максимум с углом отражения, равным углу, перпендикулярному к направлению, из которого луч излучался. «Световозвращающие поверхности» обычно являются поверхностями, которые отражают падающий луч света в направлении, противоположном направлению, из которого луч излучался, независимо от угла падающего луча относительно поверхности.
Оптические свойства подложки для кода, как определяется особой компоновкой изобретения, также являются такими, что создается возможность для более надежного считывания кода за счет передачи луча источника света и отраженного луча света внутри уменьшенного углового диапазона, позволяющего создавать систему считывающего устройства внутри ограниченного окружающего пространства, например такого, какое есть в устройстве для приготовления напитков.
Изобретение дополнительно относится к способу для производства оптически считываемой подложки для кода, в которой светопоглощающие поверхности формируются как единое целое в слое основания и получаются любым из следующих способов: пескоструйная обработка, дробеструйная обработка, фрезерование, химическая коррозия, лазерное гравирование, формование в пресс-форме, а также с помощью комбинации этих способов. Предпочтительно способ содержит литьевое формование подложки для кода из материала, который может изготавливаться способом литьевого формования в пресс-форме для литьевого формования, при этом пресс-форма предпочтительно содержит кольцевую поверхность формования; вышеуказанная поверхность содержит последовательности дискретных участков шероховатой поверхности для формования участков светопоглощающей поверхности, и последовательности дискретных участков зеркальной поверхности или участков, имеющих более низкую шероховатость, чем участки шероховатой поверхности, для формования участков светоотражающей поверхности.
Изобретение дополнительно относится к пресс-форме литьевого формования для производства оптически считываемой подложки для кода с помощью способа литьевого формования из материала, который может изготавливаться способом литьевого формования, при этом пресс-форма содержит предпочтительно кольцевую поверхность формования; вышеуказанная поверхность содержит последовательности дискретных участков шероховатой поверхности для формования участков светопоглощающей поверхности и последовательности дискретных участков зеркальной поверхности или участков, имеющих более низкую шероховатость, чем участки шероховатой поверхности, для формования участков светоотражающей поверхности.
Материал, который может использоваться для способа литьевого формования предпочтительно является пластическим, таким как полипропилен или полиэтилен, или смешанным полипропиленом или полиэтиленом, или другими полимерами или сополимерами. Поверхность формования пресс-формы может быть сформирована как непрерывная зеркальная поверхность или непрерывная поверхность очень низкой шероховатости (т.е. ниже чем 2 мкм, предпочтительно ниже чем 1 мкм) и выборочно выгравирована, чтобы образовывать дискретные участки шероховатой поверхности. Гравирование может быть получено с помощью лазера, химической коррозии, электролиза, пескоструйной обработки, фрезерования и подобных способов.
Изобретение также относится к оптически считываемой подложке для кода, которая должна взаимодействовать с частью капсулы или являться частью капсулы, предназначенной для доставки напитка в устройство для приготовления напитков за счет центрифугирования капсулы, при этом подложка для кода содержит, по меньшей мере, одну последовательность символов, представленных на подложке таким образом, что каждый символ может считываться последовательно с помощью считывающего приспособления внешнего считывающего устройства, в то время как капсула приводится во вращение вдоль оси вращения, при этом символы по существу формируются светоотражающими поверхностями и светопоглощающими поверхностями, а подложка для кода содержит структуру основания, проходящую непрерывно, по меньшей мере, вдоль вышеуказанной последовательности символов, и перемежающимися дискретными светопоглощающими участками, локально наложенными на поверхность вышеуказанной структуры основания или сформированными на этой поверхности; при этом перемежающиеся дискретные светопоглощающие участки формируют светопоглощающие поверхности, а структура основания формирует светоотражающие поверхности снаружи областей поверхности, занятых дискретными светопоглощающими участками; вышеуказанные дискретные светопоглощающие участки располагаются таким образом, чтобы обеспечивать более низкую светоотражающую способность по сравнению со структурой основания снаружи областей поверхности, занятых дискретными светопоглощающими участками.
Перемежающиеся дискретные светопоглощающие участки с более низкой светоотражающей способностью относятся к участкам поверхности, на которые может попадать свет, обеспечивая более низкую среднюю интенсивность по сравнению со средней интенсивностью отражения, создаваемой светоотражающими поверхностями, формируемыми структурой основания снаружи этих локальных областей поверхности, занятых вышеуказанными светопоглощающими участками. Средняя интенсивность определяется, когда эти участки или поверхности освещаются входящим лучом света, образующим угол между 0 и 20°, с длиной волны между 380 и 780 нм, более предпочтительно при 830-880 нм, и эти участки или поверхности отражают исходящий луч света в направлении, образующем угол между 0 и 20°. Идентификация этих поверхностей может коррелировать со скачками вверх и вниз, отражающими переходы между отражающими и поглощающими поверхностями после фильтрования типичного сигнала флуктуаций и шумов. Эти углы определяются по отношению к нормали, проведенной к поверхностям, на которые может попадать свет. Поэтому следует отметить, что такие светопоглощающие участки могут все еще обеспечивать определенный уровень интенсивности отражения, например, за счет зеркального или диффузионного эффекта внутри вышеуказанных определенных угловых диапазонов. Однако уровни интенсивности отражения между отражением поглощающих и отражающих поверхностей должны быть достаточно отчетливыми, для того чтобы создавалась возможность различаемости сигнала.
Как это не покажется странным, предложенное решение позволяет улучшить считываемость генерируемого сигнала. Кроме того, можно сформировать структуру, которая может быть легко интегрирована в капсулу, например может быть сформирована в трехмерном защитном элементе (например, корпусе и ободе).
В частности, светоотражающие поверхности получаются с помощью структуры основания непрерывного расположения, например, образующей кольцевую часть ободка капсулы в виде фланца. Такая компоновка позволяет использовать больший выбор отражающих упаковочных материалов, формирующих достаточную толщину для достаточно хорошей отражаемости. Материалы для структуры основания подложки для кода могут формировать часть капсулы и хорошо поддаются формованию или прессованию, например, в чашеобразном корпусе капсулы. Вышележащее расположение светопоглощающих поверхностей на структуре основания в виде дискретных участков позволяет более отчетливо генерировать сигнал более низкой отражаемости по сравнению со светоотражающим сигналом, в частности, в окружении, где потенциально главная часть световой энергии теряется во время передачи от машины к капсуле.
Если более подробно, то светоотражающая структура основания содержит металл, располагающийся в структуре основания, чтобы обеспечивать светоотражающие поверхности. В частности, светоотражающая структура основания содержит монолитный металлический слой подложки и/или слой из светоотражающих частиц, предпочтительно металлических пигментов в полимерной матрице. Когда металл используется как часть структуры основания, он может предпочтительно служить для обеспечения как эффективного отраженного сигнала, так и составляющей части слоя капсулы, который может быть сформирован в виде комплексной трехмерной формы и придавать усиливающую и/или защитную функцию, например, функцию газового барьера. Металл предпочтительно выбирается среди группы металлов, состоящей из: алюминия, серебра, железа, олова, золота, меди, а также из их комбинаций. В более специфическом режиме светоотражающая структура основания содержит монолитный металлический слой подложки, покрытый прозрачным полимерным грунтовочным покрытием, чтобы образовывать отражающие поверхности. Полимерное грунтовочное покрытие позволяет выравнивать отражающую поверхность металла для создания улучшенной отражаемости и обеспечивает улучшенную контактную поверхность для накладываемых на нее светопоглощающих участков. Грунтовочное покрытие обеспечивает способность к формоизменению для металлического слоя за счет уменьшения изнашивающих сил во время формования. Грунтовочное покрытие также защищает металлический слой от царапания или другой деформации, которая могла бы воздействовать на отражающую способность поверхностей. Прозрачность грунтовочного покрытия должна быть такой, что потеря интенсивности света в определенных условиях прохождения через слой является величиной, которой можно пренебречь. Грунтовочное покрытие также позволяет избежать прямого контакта пищевого продукта с металлическим слоем. Альтернативно, структура основания содержит внутренний полимерный слой, покрытый внешним металлическим слоем (например, с помощью металлизации полимерного слоя за счет способа испарения). Предпочтительно неметаллическое прозрачное полимерное грунтовочное покрытие имеет толщину менее 5 мкм, наиболее предпочтительно имеет толщину между 0.1 и 3 мкм. Толщина, как определялось ранее, обеспечивает достаточную защиту от прямого контакта пищевого продукта с металлом, а также поддерживает, с целью увеличенной отражаемости, на необходимом уровне неравномерности в поверхности металла и обеспечивает глянцевый эффект металлической поверхности, располагающейся ниже.
В другом варианте изобретения светоотражающая структура основания содержит монолитный металлический слой подложки или полимерный слой подложки; вышеуказанный слой покрывается лаком, содержащим светоотражающие частицы, предпочтительно металлические пигменты. Лак имеет толщину, которая больше, чем у грунтовочного покрытия, таким образом он может предпочтительно содержать светоотражающие пигменты. Предпочтительно лак имеет толщину более 3 мкм и менее 10 мкм, более предпочтительно имеет толщину между 5 и 8 мкм. Лак образует светоотражающий слой, который улучшает отражаемость располагающегося ниже металлического слоя. Отражаемость зависит от соотношения металлических пигментов к полимеру (в процентах весового соотношения). Соотношение металлических пигментов также может быть увеличено выше чем 10% по весу для неметаллического слоя подложки, чтобы гарантировать достаточные отражающие свойства структуры основания.
Как грунтовочное покрытие, так и лак улучшают способность к формоизменению металлического слоя за счет уменьшения изнашивающих сил во время формования (например, глубокой вытяжки), таким образом позволяя рассматривать подложку для кода как формуемую структуру, чтобы изготавливать корпус капсулы. Химическая основа грунтовочного или лакового покрытия предпочтительно выбирается из следующего списка: полиэфир, изоцианат, эпоксидная смола и их комбинации. Процесс наложения грунтовочного или лакового покрытия на слой подложки зависит от толщины полимерного слоя и соотношения пигментов в пленке, поскольку это соотношение влияет на вязкость полимера. Например, наложение грунтовочного или лакового покрытия на металлический слой может быть выполнено с помощью сольватации, например, за счет наложения металлического слоя с растворителем, содержащим полимер, а затем подвергнуть слой температурному воздействию выше точки кипения растворителя для его испарения, а также позволить отверждение грунтовочного или лакового покрытия и их фиксирование на металлическом слое.
Предпочтительно перемежающиеся светопоглощающие участки формируются с помощью краски, накладываемой на вышеуказанную структуру основания. Краска предпочтительно имеет толщину между 0.25 и 3 мкм. Несколько слоев краски могут накладываться для того, чтобы формировать светопоглощающие участки, например, толщиной 1 мкм, чтобы обеспечить несколько напечатанных слоев краски в регистре. Участки с краской отражают свет с более низкой интенсивностью по сравнению с отражающими поверхностями, образованными структурой основания. Для светопоглощающих участков краска предпочтительно содержит, по меньшей мере, 50% веса пигментов, более предпочтительно около 60% по весу. Пигменты подбираются среди тех пигментов, которые существенно поглощают свет на длине волны в диапазоне 830-850 нм. Предпочтительными пигментами являются черные пигменты или цветные (неметаллические) пигменты. Например, цветные пигменты, используемые в цветных кодах системы цветовой калибровки Pantone: 201С, 468С, 482С, 5743С, 7302С, или 8006С, обеспечивали удовлетворительные результаты. Наложение краски для формирования светопоглощающих участков на структуру основания может осуществляться с помощью любого подходящего процесса, например такого, как тиснение, гравирование с помощью вращения, фотогравирование, химическая обработка или офсетная печать.
В другом варианте осуществления изобретения перемежающиеся светопоглощающие участки образуют шероховатые поверхности структуры основания, имеющие шероховатость (Rz), по меньшей мере, 2 мкм, предпочтительно между 2 и 10 мкм, наиболее предпочтительно около 5 мкм. И наоборот, светоотражающие поверхности могут быть получены с помощью зеркальных поверхностей, имеющих более низкую шероховатость, чем шероховатость перемежающихся светопоглощающих участков. Если более подробно, то зеркальные поверхности структуры основания составляют менее 5 мкм, предпочтительно находятся в диапазоне между 0.2 и 2 мкм. Как известно само по себе, шероховатость (Rz) является средним арифметическим значением глубин одиночных неровностей последовательных длин выборки, где Z является суммой высоты самых высоких пиков и самой низкой глубины впадины внутри длины выборки.
Участки шероховатой поверхности могут формироваться предпочтительно за счет наложения шероховатого слоя краски на структуру основания. Шероховатость слоя краски определяется шероховатостью (Rz) на поверхности слоя после высыхания.
Шероховатая поверхность структуры основания также может быть получена с помощью любой подходящей технологии, такой как пескоструйная обработка, дробеструйная обработка, фрезерование, лазерное гравирование, формование в пресс-форме, а также с помощью комбинации этих технологий. Например, шероховатость также может быть получена за счет наложения на структуру основания полимерного лака, содержащего матовые пигменты, чтобы обеспечивать желаемую шероховатость. Светопоглощающий лак может накладываться, например, на всю поверхность структуры основания и может локально удаляться, чтобы раскрывать светоотражающие поверхности, образованные металлическим слоем, например, алюминием, находящимся снизу, например с помощью выжигания вышеуказанного лака, используя лазер, или любые эквивалентные средства.
В альтернативном варианте, соответственно, шероховатые поверхности для получения светопоглощающих поверхностей и зеркальные поверхности для светоотражающих поверхностей могут формироваться с помощью формования в пресс-форме. Например, этот вариант требует использования полости пресс-формы, содержащей выборочно позиционируемые шероховатые поверхности и зеркальные поверхности, а также формирование такой структуры основания, которая имеет такие зеркальные и шероховатые поверхности, например, может использоваться литьевое формование.
Предпочтительно последовательность символов содержит между 100 и 200 символов, последовательно считываемых на подложке. Более предпочтительно она содержит от 140 до 180 символов, наиболее предпочтительно 160 символов. Каждый символ образует покрытия области, имеющей дуговой сектор вдоль направления прохождения последовательности символов по окружности, составляющий менее чем 5°, более предпочтительно между 1.8° и 3.6°, наиболее предпочтительно составляет от 2 до 2.5°. Каждый индивидуальный символ может принимать прямоугольную, трапециевидную, круговую форму.
Изобретение также относится к капсуле, содержащей оптически считываемую подложку для кода, как упоминалось выше.
Изобретение дополнительно относится к капсуле, предназначенной для доставки напитка в устройство для приготовления напитков за счет центрифугирования, при этом капсула содержит: корпус, ободок в виде фланца и оптически считываемую подложку для кода, как упоминалось выше, причем подложка для кода является единой деталью, по меньшей мере, ободка капсулы, а корпус и ободок капсулы получаются за счет формования, такого как глубокая вытяжка, а плоская или предварительно сформированная структура содержит вышеуказанную подложку.
Изобретение дополнительно относится к оптически считываемой подложке для кода, в соответствии с любым из прилагаемых зависимых пунктов формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение будет более понятным благодаря следующему далее подробному описанию и прилагаемым чертежам, которые приводятся как неограничивающие примеры вариантов осуществления изобретения.
На фиг. 1 показан базовый принцип экстракции с помощью центрифуги;
на фиг. 2а, 2b - вариант осуществления центробежной ячейки с держателем капсулы;
на фиг. 3a, 3b, 3c - вариант осуществления набора капсул, в соответствии с изобретением;
на фиг. 4 - вариант осуществления подложки для кода, в соответствии с изобретением;
на фиг. 5 - дополнительное положение последовательности символов на капсуле, в частности, когда она размещается на нижней стороне ободка капсулы, и капсула устанавливается в держатель капсулы устройства для экстракции;
на фиг. 6 - схема оптического стенда, используемого для измерения символов на варианте осуществления капсулы в соответствии с изобретением;
на фиг. 7 - график относительной диффузионной отражаемости символов варианта осуществления капсулы, в соответствии с изобретением, как функции углов источника и прибора для обнаружения;
на фиг. 8 - график контраста между символами варианта осуществления капсулы, в соответствии с изобретением, как функции углов источника и прибора для обнаружения;
на фиг. 9 - первый пример оптически считываемой подложки для кода вдоль кругового вида с разрезом в радиальном направлении R на ободке капсулы, показанной на фиг. 4;
на фиг. 10 - второй пример оптически считываемой подложки для кода вдоль кругового вида с разрезом в радиальном направлении R на ободке капсулы, показанной на фиг. 4;
на фиг. 11 - третий пример оптически считываемой подложки для кода вдоль кругового вида с разрезом в радиальном направлении R на ободке капсулы, показанной на фиг. 4;
на фиг. 12-14 - графические представления измерения отражаемости в %, соответственно, для оптически считываемых подложек для кода в соответствии с изобретением и для другой сравнительной подложки для кода.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 показан пример системы 1 для приготовления напитков, описанной в документе WO 2010/026053, в которой может быть использована капсула согласно изобретению.
Центробежный узел 2 содержит центробежную ячейку 3 для воздействия центробежных сил на компонент напитка и жидкости внутри капсулы. Ячейка 3 может содержать держатель капсулы и размещенную в нем капсулу. Центробежный узел присоединен к приводным средствам 5, таким как двигатель для вращения. Центробежный узел содержит собирательную часть и выпускное отверстие 35. Приемный сосуд 48 может располагаться ниже выпускного отверстия, чтобы собирать извлекаемый напиток. Система дополнительно содержит средства для подачи жидкости, такие как водяной резервуар 6 и контур 4 для жидкости. Нагревающие средства 31 также могут обеспечиваться в резервуаре или вдоль контура для жидкости. Средства для подачи жидкости могут дополнительно содержать насос 7, соединенный с резервуаром. Средства 19 ограничения потока обеспечиваются для того, чтобы создавать ограничение для потока центрифугируемой жидкости, которая выходит из капсулы. Система может дополнительно содержать расходомер, такой как турбина 8 для измерения расхода потока, чтобы обеспечивать контроль расхода потока воды, поставляемой в ячейку 3. Счетчик 11 может присоединяться к турбине 8 для измерения расхода потока, чтобы позволить анализировать данные 10 генерируемых импульсов. Проанализированные данные затем передаются к процессору 12. Соответственно, точный действительный расход потока жидкости внутри контура 4 для жидкости может рассчитываться в режиме реального времени. Пользовательский интерфейс 13 может обеспечиваться для того, чтобы позволить пользователю вводить информацию, которая передается к модулю 9 управления. Дополнительные характеристики системы можно найти в документе WO 2010/026053.
На фиг. 3a, 3b, 3c показан вариант осуществления набора капсул 2А, 2В, 2С согласно изобретению. Капсулы предпочтительно содержат корпус 22, ободок 23 и элемент верхней стенки, соответственно, являющийся крышкой 24. Крышка 24 может быть перфорируемой мембраной или стенкой с отверстием. Таким образом, крышка 24 и корпус 22 окружают полость, соответственно, являющуюся отделением 26 для компонентов напитка. Как показано на фигурах, крышка 24 предпочтительно соединяется с внутренним кольцевым участком R ободка 23, который предпочтительно составляет от 1 до 5 мм.
Ободок необязательно является горизонтальным, как это показано на фигурах. Он может быть немного изогнутым. Ободок 23 капсул предпочтительно проходит наружу в направлении, которое по существу перпендикулярно (как показано на фигурах) или немного наклонено (если является изогнутым, как упоминалось выше) относительно оси Z вращения капсулы. Таким образом, ось Z вращения представляет ось вращения во время центрифугирования капсулы в устройстве для заваривания, и, в частности, целесообразно, чтобы она была идентичной оси Z вращения держателя 32 капсулы во время центрифугирования капсулы в устройстве для заваривания.
Следует учитывать, что показанный вариант осуществления изобретения является только показательным вариантом, а также то, что капсула, в частности корпус 22 капсулы, может выполняться в соответствии с разнообразными другими вариантами осуществления изобретения.
Корпус 22 соответствующей капсулы имеет единственный выпуклый участок 25а, 25b, 25c различной глубины соответственно d1, d2, d3. Таким образом, участок 25а, 25b, 25c также может быть усеченным или частично цилиндрическим участком.
Следовательно, капсулы 2А, 2В, 2С предпочтительно содержат различные объемы, но предпочтительно одинаковый диаметр ′D′ для вставления. Капсула на фиг. 3а показана как капсула 2А с маленьким объемом, в то время как капсулы на фиг. 3b и 3c показаны как капсулы, соответственно, 2В и 2С большего объема. Таким образом, диаметр ′D′ для вставления определяется на линии пересечения между нижней поверхностью ободка 23 и верхним участком корпуса 22. Однако базовый диаметр капсулы в устройстве может быть другим.
Маленький объем капсулы 2А предпочтительно содержит определенное количество компонента для экстракции, например размолотый кофе, и является меньшим, чем количество для капсул 2В и 2С большего объема. Следовательно, маленькая капсула 2А предназначается для выдачи малой порции кофе между 10 и 60 мл с количеством размолотого кофе, составляющим от 4 до 8 г. Капсулы 2В большего объема предназначаются для выдачи порции кофе среднего размера, например, между 60 и 120 мл, и самая большая капсула предназначается для выдачи порции кофе большого размера, например, между 120 и 500 мл. Кроме того, капсула 2В для кофе среднего размера может содержать количество размолотого кофе, составляющее от 6 до 15 г, а капсула 2С для кофе большого размера может содержать количество размолотого кофе, составляющее от 8 до 30 г.
Кроме того, капсулы в наборе в соответствии с изобретением могут содержать различные смеси жареного и размолотого кофе или кофе из различных источников происхождения, и/или имеющих различные характеристики обжаривания и/или перемалывания.
Капсула проектируется для вращения вокруг оси Z. Ось Z пересекает перпендикулярно центр крышки, которая имеет форму диска. Ось Z выходит из центра донной части корпуса. Эта ось Z будет помогать определять представление об «окружности», которая является круговой дорожкой, расположенной на капсуле и имеющей ось Z в качестве опорной оси. Эта окружность может находиться на крышке, например на крышке или на части корпуса, такой как ободок в виде фланца. Крышка может быть непроницаемой для жидкости перед вставлением в устройство или она может быть проницаемой для жидкости с помощью маленьких отверстий или пор, обеспечиваемых в центре и/или на периферии крышки.
В дальнейшем нижняя поверхность ободка 23 будет относиться к секции ободка 23, которая располагается снаружи от полости, сформированной корпусом и крышкой, и является видимой, когда капсула ориентирована на ту сторону, где корпус является видимым.
Дополнительные характеристики капсул или набора капсул могут быть найдены в документах WO 2011/0069830, WO 2010/0066705 или WO 2011/0092301.
Вариант осуществления центробежной ячейки 3 с держателем 32 капсулы показан на фиг. 2а и 2b. Держатель 32 капсулы образует в целом цилиндрическую или коническую полость, имеющую широкую форму, обеспеченную верхним отверстием для вставления капсулы, и нижнее дно, закрывающее приемное пространство. Отверстие имеет диаметр, немного больший диаметра корпуса 22 капсулы. Внешний контур отверстия подгоняется под внешний контур ободка 23 капсулы, сконфигурированного таким образом, чтобы опираться на край отверстия, когда капсула вставляется. Вследствие этого ободок 23 капсулы опирается, по меньшей мере частично, на приемную часть 34 держателя 32 капсулы. Нижнее дно обеспечивается цилиндрическим валом 33, прикрепленным перпендикулярно к центру внешней поверхности донной части. Держатель 32 капсулы вращается вокруг центральной оси Z вала 33.
Оптическое считывающее приспособление 100 также представлено на фиг. 2а и 2b. Оптическое считывающее приспособление 100 сконфигурировано таким образом, чтобы доставлять выходной сигнал, содержащий информацию, относящуюся к уровню отражаемости нижней поверхности ободка 23 оболочки капсулы, опирающейся на приемную часть 34 держателя 32 капсулы. Оптическое считывающее приспособление сконфигурировано таким образом, чтобы выполнять оптические измерения нижней поверхности ободка 23 оболочки капсулы через держатель 32 капсулы, если более точно, то через боковую стенку цилиндрического или конического держателя 32 капсулы, имеющего широкую форму. Альтернативно, выходной сигнал может содержать различную информацию, например, различия уровня отражаемости по времени, или информацию по контрастности. Выходной сигнал может быть аналоговым, например, сигналом напряжения, изменяющимся вместе с информацией, измеряемой по времени. Выходной сигнал может быть цифровым, например, двоичным сигналом, содержащим цифровые данные информации, измеряемой по времени.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 2а и 2b, считывающее приспособление 100 содержит излучатель 103 света для излучения луча 105а источника света и приемник 102 света для приема отраженного светового луча 105b.
Обычно излучатель 103 света является светоизлучающим диодом или лазерным диодом, излучающим инфракрасный свет, а если более точно, свет с длиной волны 850 нм. Обычно приемник 102 света является фотодиодом, адаптированным для преобразования принятого светового луча в сигнал тока или напряжения.
Считывающее приспособление 100 также содержит обрабатывающие средства 106, включающие в себя печатную плату со встроенными в нее процессором, усилителем сигнала датчика, фильтры сигнала, а также схематику для присоединения вышеуказанных обрабатывающих средств 106 к излучателю 103 света, приемнику 102 света, и к модулю 9 управления машины.
Излучатель 103 света, приемник 102 света и обрабатывающие средства 106 поддерживаются в фиксированном положении с помощью опоры 101, жестко зафиксированной относительно рамы машины. Считывающее приспособление 100 остается в своем положении во время процесса экстракции и не приводится во вращение в отличие от держателя 32 капсулы.
В частности, излучатель 103 света располагается таким образом, что луч 105а источника света в целом ориентируется вдоль линии L, пересекающей в фиксированной точке F плоскость Р, содержащую приемную часть 34 держателя 32 капсулы, при этом вышеуказанная плоскость P имеет линию N нормали, проходящую через точку F. Фиксированная точка F определяет абсолютное положение в пространстве, в котором лучи 105а источника света, как предполагается, попадают на отражающую поверхность: положение фиксированной точки F остается неизменным, когда держатель капсулы вращается. Считывающее приспособление может содержать фокусирующие средства 104, использующие, например, отверстия, линзы и/или призмы, чтобы сделать схождение луча 105 источника света более эффективным в фиксированной точке F нижней поверхности крышки капсулы, позиционируемой в держателе 32 капсулы. В частности, луч 105 источника света может быть сфокусирован таким образом, чтобы освещать диск, заметно центрированный на фиксированной точке F и имеющий диаметр d.
E
R
Считывающее приспособление 100 конфигурируется таким образом, чтобы угол θ между линией L и линией N нормали составлял величину между 2° и 10° и, в частности, между 4° и 5°, как показано на фиг. 2а. Вследствие этого, когда отражающая поверхность располагается в точке F, луч 105b отраженного света в целом ориентирован вдоль линии L′, пересекающей фиксированную точку F, при этом угол θ между линией L′ и линией N нормали составляет величину между 2° и 10°, и в частности между 4° и 5°, как показано на фиг. 2а. Приемник 102 света располагается на опоре 101 таким образом, чтобы собирать, по меньшей мере частично, луч 105b отраженного света, в целом ориентированный вдоль линии L′. Фокусирующие средства 104 также могут располагаться таким образом, чтобы позволять более эффективную концентрацию луча 105b отраженного света на приемнике 102 света. В варианте осуществления изобретения, проиллюстрированном на фиг. 2а и 2b, точка F, линия L и линия L′ являются копланарными. В другом варианте осуществления изобретения точка F, линия L и линия L′ не являются копланарными: например, плоскость, проходящая через точку F и линию L, и плоскость, проходящая через точку F и линию L′, расположены под углом по существу 90°, устраняющим прямое отражение и позволяющим обеспечить более надежную считывающую систему с меньшими помехами.
Держатель 32 капсулы адаптируется таким образом, чтобы позволять частичную передачу луча 105а источника света вдоль линии L до точки F. Например, боковая стенка, образующая цилиндрическую или коническую, имеющую широкую форму полость держателя капсулы, конфигурируется таким образом, чтобы она не являлась непроницаемой для инфракрасного света. Вышеуказанная боковая стенка может быть выполнена из материала на основе пластика, который является просвечивающим для инфракрасного света и имеет входные поверхности, позволяющие прохождение инфракрасного света.
Вследствие этого, когда капсула позиционируется в держателе 32 капсулы, луч 105а источника света попадает на нижнюю часть ободка вышеуказанной капсулы в точке F перед образованием луча 105b отраженного света. В этом варианте осуществления изобретения луч 105b отраженного света проходит через стенку держателя 32 капсулы до приемника 102 света.
Секция нижней поверхности ободка 23 капсулы, позиционируемой в держателе 32 капсулы, освещаемая в точке F лучом 105 источника света, изменяется во времени, только когда держатель 34 капсулы приводится во вращение. Поэтому для луча 105 источника света требуется полный оборот держателя 32 капсулы, чтобы освещать всю кольцевую секцию нижней поверхности ободка.
Выходной сигнал может быть рассчитан или сгенерирован за счет измерения во времени интенсивности отраженного луча света и, возможно, за счет сравнения ее с интенсивностью луча источника света. Выходной сигнал может быть рассчитан или сгенерирован за счет определения изменения во времени интенсивности отраженного луча света.
Капсула в соответствии с изобретением содержит, по меньшей мере, одну оптически считываемую подложку для кода. Подложка для кода может быть ободком в виде фланца. Символы представлены на оптической части подложки для кода. Символы располагаются, по меньшей мере, в одной последовательности, при этом кодовый набор информации вышеуказанной последовательности относится к определенной капсуле. Как правило, каждый символ соответствует специфическому двоичному значению: первый символ может представлять двоичное значение «0», в то время как второй символ может представлять двоичное значение «1».
В частности, набор информации, по меньшей мере, одной из последовательностей может содержать информацию для распознавания типа, относящегося в капсуле, и/или один элемент или комбинацию элементов данных из следующего списка:
- информация, относящаяся к параметрам для приготовления напитков с помощью капсулы, такая как оптимальные скорости вращения, температуры воды, входящей в капсулу, температуры собирающей емкости для напитка снаружи капсулы, расходы потока воды, входящей в капсулу, последовательность операций во время процесса приготовления и т.д.;
- информация для выведения локально и/или удаленно параметров для приготовления напитка с помощью капсулы, например идентификатор, позволяющий распознать тип капсулы;
- информация, относящаяся к изготовлению капсулы, такая как идентификатор серийной партии изделий, дата производства, рекомендуемая дата использования, срок хранения и т.д.;
- информация для выведения локально и/или удаленно данных, относящихся к изготовлению капсулы.
Каждый набор информации, по меньшей мере, одной из последовательностей может содержать избыточную информацию. Следовательно, контроль ошибок может быть выполнен для сравнения. К тому же это также улучшает вероятность успешного считывания последовательности, если некоторые части последовательности не будут считываться. Набор информации, по меньшей мере, одной из последовательностей также может содержать информацию для обнаружения ошибок и/или для корректировки ошибок в вышеуказанном наборе информации. Информация для обнаружения ошибок может содержать коды с повторениями, биты четности, контрольные суммы, циклический избыточностный контроль, данные криптографической хэш-функции и т.д. Информация для корректировки ошибок может содержать коды для корректировки ошибок, коды прямого исправления ошибок, и в частности, сверхточные коды или блоковые коды.
Символы, расположенные в последовательностях, используются для представления данных, несущих совокупность информации, относящейся к капсуле. Например, каждая последовательность может представлять целое число битов. Каждый символ может кодировать один или несколько двоичных битов. Данные также могут быть представлены переходами между символами. Символы могут быть расположены в последовательности, использующей схему модуляции, например, линейную кодирующую схему, подобную Манчестерскому коду.
Каждый символ может быть отпечатан и/или может быть рельефным. Каждый символ может быть получен за счет обработки подложки для кода, чтобы иметь заданную шероховатость. Форма символов может быть выбрана среди следующего неполного списка: сегменты в виде арки, сегменты, которые являются индивидуально прямолинейными, но проходят вдоль, по меньшей мере, части секции, точек, многоугольников, геометрических форм.
В варианте осуществления изобретения каждая последовательность символов имеет ту же самую фиксированную длину, и если более точно, имеет фиксированное количество символов. Структура и/или модель последовательности является известной, при этом может производиться легкое распознавание каждой последовательности считывающим приспособлением.
В варианте осуществления изобретения, по меньшей мере, один символ заголовка представлен в секции таким образом, чтобы позволить определение стартового положения и/или положения остановки в секции каждой последовательности. Символ заголовка выбирается таким образом, чтобы он идентифицировался отдельно от других символов. Он может иметь другую форму и/или другие физические характеристики по сравнению с другими символами. Две смежные последовательности могут иметь общий символ заголовка, представляющий останов одной последовательности и запуск другой.
В варианте осуществления изобретения, по меньшей мере, одна из последовательностей содержит символы, определяющие последовательность заголовка таким образом, чтобы позволить определение положения символов в вышеуказанном коде последовательности совокупности информации, относящейся к капсуле. Символы, определяющие заголовок, могут кодировать известную зарезервированную последовательность бит, например, ′10101010′.
В варианте осуществления изобретения символы заголовка и/или последовательности заголовка содержат информацию для идентификации совокупности информации, например, хеш-код или криптографическую подпись.
Символы распределяются, по меньшей мере, на одной восьмой части окружности кольцевой подложки предпочтительно по всей окружности кольцевой подложки. Код может содержать последовательные сегменты в виде арки. Символы могут также содержать последовательные сегменты, которые являются индивидуально прямолинейными, но проходят вдоль, по меньшей мере, части окружности.
Последовательность предпочтительно повторяется вдоль окружности, чтобы гарантировать надежное считывание. Последовательность на окружности повторяется, по меньшей мере, дважды. Предпочтительно последовательность на окружности повторяется от трех до шести раз. Повторение последовательности означает, что та же самая последовательность дублируется, и следующие одна за другой последовательности позиционируются последовательно вдоль окружности, таким образом, после поворачивания капсулы на 360° та же самая последовательность может быть обнаружена или прочитана более чем один раз.
На фиг. 4 иллюстрируется вариант осуществления подложки 60а для кода. Подложка 60а для кода занимает определенную ширину ободка 23 капсулы. Ободок 23 капсулы может содержать по существу внутренний кольцевой участок, образующий подложку 60а, и внешнюю (не кодированную) закрученную часть. Однако может быть и так, что вся ширина ободка полностью занята подложкой 60а, в частности, если нижняя поверхность ободка может быть выполнена по существу плоской. Это расположение является особенно предпочтительным, поскольку оно предлагает как большую площадь для символов, которые должны здесь располагаться, так и менее подвержено повреждениям, вызванным обрабатывающим модулем, и в частности, пирамидальная пластина и выступающие части компонентов. Вследствие этого количество кодированной информации и надежность считывания улучшаются. В этом варианте осуществления изобретения подложка 60а для кода содержат 160 символов, при этом каждый символ кодирует 1 бит информации. Символы являются соприкасающимися, при этом каждый символ имеет линейно-дуговую длину 2.25°.
Как показано на фиг. 5, вариант осуществления подложки 60b для кода иллюстрируется на виде сверху. Подложка 60b для кода адаптируется таким образом, чтобы взаимодействовать с частью капсулы или является ее частью, для того чтобы приводиться во вращение, когда капсула вращается вокруг своей оси Z с помощью центробежного узла 2. Приемная секция капсулы является нижней поверхностью ободка 23 капсулы. Как проиллюстрировано на фиг. 5, подложка для кода может быть кольцом, имеющим круговую часть, на которой представлена, по меньшей мере, одна последовательность символов, для того чтобы пользователь мог позиционировать ее на окружности капсулы перед введением ее в заваривающий модуль машины для приготовления напитков. Следовательно, капсула без встроенных средств для хранения информации может быть модифицирована за счет установки такой подложки, чтобы добавить такую информацию. Когда подложка для кода является отдельной деталью, она может быть просто добавлена к капсуле без дополнительных фиксирующих средств, при этом пользователю следует удостовериться, что подложка корректно позиционируется при вставлении ее в заваривающий модуль, или что формы и размеры подложки предотвращают ее относительное перемещение на капсуле после установки. Подложка 60b для кода также может содержать дополнительные фиксирующие средства для жесткого фиксирования вышеуказанного элемента к приемной секции капсулы, подобные клеящим или механическим средствам, чтобы помогать подложке оставаться фиксированной относительно капсуле после установки. Как также упоминалось ранее, подложка 60b для кода также может быть частью самого ободка, например, такой как интегрированная структура капсулы.
Каждый символ адаптируется таким образом, чтобы измеряться считывающим приспособлением 100, когда капсула позиционируется в держателе капсулы, и когда вышеуказанный символ выравнивается с лучом 105а источника света в точке F. Если более точно, то каждый отдельный символ представляет уровень отражаемости луча 105а источника света, изменяющегося со значением вышеуказанного символа. Каждый символ имеет различные отражающие и/или светопоглощающие свойства луча 105а источника света.
Поскольку считывающее приспособление 100 адаптируется таким образом, чтобы измерять только характеристики освещаемой секции подложки для кода, капсула должна вращаться приводными средствами до тех пор, пока луч источника света не будет освещать все символы, содержащиеся в этом коде. Как правило, скорость для считывания кода может составлять значение между 0.1 и 2000 об/мин.
Отражательные характеристики подложки для кода настоящего изобретения определяются в определенных лабораторных условиях. В частности, первый символ и второй символ варианта осуществления изобретения капсулы, которые подходят для того, чтобы надежно считываться считьшающим приспособлением 100, были измерены независимо, используя оптический стенд, представленный на фиг. 6. Гониометрические измерения диффузного отражения вышеуказанных символов на капсуле показаны на фиг. 7 (отраженная интенсивность каждого символа) и 8 (контраст между символами).
В дальнейшем первый символ является более отражающим, чем второй символ. Установка для измерения диффузии отраженной относительной интенсивности каждого символа устроена таким образом, чтобы она могла независимо корректировать угол θ источника света и угол θ′ устройства для обнаружения света. Устройство для обнаружения является непокрытым оптическим волокном, присоединенным к измерителю мощности, приклеенному к очень точному механическому наконечнику, который фиксируется на рычаге устройства с приводом от двигателя. Для всех измерений угол Φ между плоскостями источника и устройства для обнаружения равен Φ=90°. Источником света является лазерный диод, излучающий свет, имеющий длину волны λ=830 нм.
REF
REF
График на фиг. 7 показывает относительную диффузную отражаемость (ось 210) символов капсулы, как функцию угла θ′ (ось 200) устройства для обнаружения. Образцовая интенсивность E отражаемости измеряется для первого символа с углом устройства для обнаружения, установленным на 0°, и углом источника, установленным на 5°. Относительная диффузная отражаемость каждого символа рассчитывается относительно образцовой интенсивности E. Кривые 220а, 230а, 240а соответственно показывают относительную диффузную отражаемость первого символа на трех различных углах θ=0°, 5°, 10° источника. Кривые 220b, 230b, 240b соответственно показывают относительную диффузную отражаемость второго символа на трех различных углах θ=0°, 5°, 10° источника.
REF
REF
Относительная диффузная отражаемость представляет, по меньшей мере, 60% образцовой интенсивности E для любого значения угла θ′ устройства для обнаружения, составляющего от 3° до 6°, и для любого значения угла θ источника, составляющего от 0° до 10°. В частности, относительная диффузная отражаемость представляет, по меньшей мере, 72% образцовой интенсивности E для любого значения угла θ′ устройства для обнаружения, составляющего от 2.5° до 4.4°, и для любого значения угла θ источника, составляющего от 0° до 10°.
График на фиг. 8 показывает оптический контраст (ось 310) между первым и вторым символами, как функцию угла θ′ (ось 300) устройства для обнаружения. Оптический контраст определяется с помощью следующего математического выражения, где i1, i2 соответственно представляют интенсивность света, отраженного, соответственно, первым и вторым символами на устройство для обнаружения в той же самой заданной конфигурации углов θ и θ′. Кривые 320, 330, 340, 350 соответственно показывают вышеуказанный оптический контраст на четырех различных углах источника θ=0°, 5°, 10°, 15°. Самое низкое значение контраста в любом случае больше чем 65%, что позволяет надежную обработку сигнала. В частности, оптический контраст больше чем 80% для любого значения угла θ′ устройства для обнаружения, составляющего от 2.5° до 4.4°, и для любого значения угла θ источника, составляющего от 10° до 15°. В частности, оптический контраст больше чем 75% для любого значения угла θ′ устройства для обнаружения, большего чем 6°, и для любого значения угла θ источника, составляющего от 0° до 15°.
На фиг. 9 показан предпочтительный вариант оптически считываемой подложки 30 для кода настоящего изобретения, вид в разрезе по окружности подложки, показанной на фиг. 4. Подложка 30 для кода содержит считываемую (внешнюю) сторону А и не считываемую (внутреннюю) сторону В. На своей считываемой стороне А подложка содержит последовательные светоотражающие поверхности 400-403 и светопоглощающие поверхности 410-414. Светопоглощающие поверхности 410-414 формируются с помощью структуры 500 основания, которая содержит несколько наложенных слоев, в то время как светопоглощающие поверхности 400-403 формируются вышележащими на структуре основания в локальных круговых областях перемежающимися дискретными участками светопоглощающего материала, предпочтительно дискретными участками слоев 528 краски, накладываемых на структуру основания. Структура основания содержит предпочтительно монолитный металлический слой 510, предпочтительно алюминиевый (или сплав алюминия), который покрывается прозрачным полимерным грунтовочным покрытием 515, предпочтительно выполненным из изоцианата или полиэфира. Толщина металла, например, алюминиевого слоя, может быть определяющим фактором для способности к формообразованию подложки во вмещающей структуре капсулы (например, корпусе или ободке). По причинам, связанным со способностью к формообразованию, алюминиевый слой предпочтительно составляет от 40 до 250 мкм, наиболее предпочтительно от 50 до 150 мкм. В пределах этих диапазонов толщина алюминия также может обеспечивать свойства газового барьера для сохранения свежести компонента в капсуле, в частности, когда капсула дополнительно содержит мембрану газового барьера, запаянную на ободке.
Подложка для кода может быть сформирована из слоистого материала, который деформируется, чтобы образовать ободок 23 и корпус 22 капсулы (фиг. 3а-3b). В таком случае слоистый материал имеет состав структуры 500 основания и печатается с помощью светопоглощающих участков 400-403 краски в плоской конфигурации перед операцией формования капсулы (например, корпуса, ободка). Печатание участков краски таким образом должно принимать в расчет последующую деформацию слоистого материала, чтобы позволять точное позиционирование поверхностей с кодом. Тип краски может быть монокомпонентным, бикомпонентным, краски с основой на поливинилхлориде или с основой без поливинилхлорида. Черная краска является предпочтительной, поскольку она обеспечивает более низкую отражаемость и более высокий контраст, чем цветные краски. Однако участки с черной краской могут быть заменены эквивалентными участками цветной краски, предпочтительно темными или непрозрачными красками. Краска может содержать, например, 50-80% по весу цветных пигментов.
2
2
Предпочтительно металлический слой является алюминиевым и имеет толщину, составляющую от 6 до 250 мкм. Грунтовочное покрытие позволяет выравнивать шероховатость металлического слоя (например, алюминия). Он также улучшает сцепление красок на металлическом слое, в частности слое алюминия. Грунтовочное покрытие должно оставаться относительно тонким, чтобы уменьшать диффузию светового луча. Предпочтительно толщина грунтовочного покрытия составляет от 0.1 до 5 мкм, наиболее предпочтительно от 0.1 до 3 мкм. Плотность грунтовочного покрытия составляет предпочтительно от 2 до 3 г/м, например, около 2.5 г/м.
По выбору структура основания может содержать дополнительные слои на несчитываемой стороне предпочтительно слой полимера, такого как полипропилен или полиэтилен, и клеящий слой 525 для прикрепления полимерного слоя 520 на металлический слой 510, или лак для термосварки, позволяющий герметизацию крышки или мембраны на ободке капсулы, или внутренний защитный лак, или глазурь. Подложка, как определялось ранее, может формировать интегрированную часть капсулы, например, ободок в форме фланца и корпус капсулы.
2
2
В соответствии с показанным на фиг. 9 предпочтительным вариантом, структура основания содержит, соответственно, от стороны В подложки к стороне А: полипропиленовый слой в 30 мкм, клеящее вещество, алюминиевый слой в 90 мкм, слой полиэфира в 2 мкм и плотностью 2.5 г/м и участки черной краски в 1 мкм. В альтернативном варианте слой грунтовочного покрытия заменяется лаком толщиной 5 мкм, предпочтительно с плотностью 5.5 г/м, содержащий 5% по весу металлических пигментов. Следует отметить, что дополнительное защитное прозрачное покрытие может накладываться на грунтовочное покрытие 515, чтобы покрывать и защищать слои 528 краски (не показаны).
На фиг. 10 показан другой вариант подложки 30 для кода согласно настоящему изобретению. В этом случае структура основания содержит лак 530, заменяющий грунтовочное покрытие 510, показанное на фиг. 9. Лак является полимерным слоем, включающим в себя металлические пигменты 535, такие как пигменты из алюминия, серебра или меди или их смеси. Слои 528 краски накладываются на лак. Толщина лака немного больше, чем толщина грунтовочного покрытия 510, показанного на фиг. 9, и предпочтительно составляет от 3 до 8 мкм, наиболее предпочтительно от 5 до 8 мкм. Металлические пигменты позволяют компенсировать уменьшение отражаемости металлического слоя за счет увеличенной толщины полимера. Лак также выравнивает шероховатость металлического слоя. Предпочтительно соотношение металлических пигментов к лаку составляет, по меньшей мере, 1% по весу, более предпочтительно составляет от 2 до 10% по весу. Следует отметить, что дополнительное защитное прозрачное покрытие может накладываться на лак 530, чтобы покрывать и защищать слои 528 краски (не показаны). На фиг. 11 показан другой вариант подложки 30 для кода согласно настоящему изобретению. В этом случае структура 500 основания содержит металлический и/или полимерный слой 540, имеющий зеркальные поверхности 610-615 и шероховатые поверхности 600-604. Зеркальные поверхности 610-615 могут быть получены за счет обеспечения шероховатости Rz ниже чем 5 мкм, предпочтительно составляющей от 0.2 до 2 мкм. Светопоглощающие поверхности 600-604 получаются за счет формирования участков шероховатой поверхности с шероховатостью Rz выше чем 2 мкм, и более предпочтительно выше чем 5 мкм. Например, зеркальные поверхности формируются в полимерном слое 540, таком как полиэфир или изоцианат, включающем в себя металлические пигменты 545. Шероховатые поверхности структуры основания могут быть получены с помощью любой подходящей технологии, такой как пескоструйная обработка, дробеструйная обработка, фрезерование, лазерное гравирование, химическая коррозия, а также с помощью комбинации этих технологий. Соотношение пигментов в полимерном слое 540 может составлять, по меньшей мере, 5% по весу, предпочтительно между 10 и 30% по весу. Слой 510 подложки может быть обеспечен предпочтительно металлическим слоем, например алюминиевым. Следует отметить, что слои 510 и 540 могут быть заменены единственным металлическим или полимерным слоем. Следует отметить, что дополнительное защитное прозрачное покрытие может накладываться на слой 540, чтобы покрывать и защищать участки 600-615 светоотражающей и светопоглощающей поверхности (не показаны).
В настоящем изобретении ссылка на специфические металлы охватывает возможные сплавы таким металлов, в которых металл представляет основной компонент по весу, например, алюминий охватывает сплавы алюминия.
Примеры
Капсулы, содержащие интегрированную подложку для кода, были протестированы, чтобы оценить уровень отражаемости сигнала (бит 1/ бит 0). Тесты были выполнены в упрощенной конфигурации устройства, показанного на фиг. 2а и 2b с удаленным держателем 32 капсулы и замененным прозрачной зажимающей пластиной, удерживающей ободок капсулы и обеспеченной открытым воздушным проходом для лучей света. Угол между траекторией отправителя луча и траекторией приемника составлял 8°, распределенным по 4° на каждой стороне от оси N нормали.
Пример 1 - обнаруживаемый код со светоотражающими поверхностями, выполненными за счет структуры основания, выполненной с помощью цветного лака, и светопоглощающими поверхностями, выполненными за счет наложения участков краски.
2
Подложка содержит светоотражающую структуру основания, сформированную слоем алюминия в 30 мкм, покрытую пигментированным алюминием лаком слоем в 5 мкм и плотностью 5.5 г/м. Светопоглощающие поверхности были сформированы слоем черной краски из поливинилхлорида в один мкм, продаваемой компанией Siegwerk. Светоотражающие поверхности были произведены с помощью структуры основания (бит 1), а светопоглощающие поверхности (бит 0) были произведены с помощью участков черной краски. Максимальная отражаемость, измеренная для отражающих поверхностей (бит 1), составляла 2.68%. Область рассеивания на бите 1 составляла 1.32%. Минимальная отражаемость, измеренная для поглощающей поверхности (бит 0), составляла 0.73%. Область рассеивания на бите 0 составляла 0.48%. Результаты проиллюстрированы графически на фиг. 12.
Пример 2 - обнаруживаемый код со светоотражающими поверхностями, выполненными за счет структуры основания, которая получена с помощью безцветного грунтовочного покрытия, и светопоглощающими поверхностями, выполненными за счет наложения участков краски.
2
Измерение отражаемости было выполнено на пустой капсуле, содержащей оптически считываемую подложку для кода, которая содержит структуру основания, формирующую отражающие поверхности и участки с краской, формирующие поглощающие поверхности. Для этой цели структура основания содержит от стороны В к стороне А (считываемой) соответственно: слой полипропилена в 30 мкм, клеящее вещество, алюминиевый слой в 90 мкм, грунтовочное покрытие из полиэфира в 2 мкм и плотностью 2.5 г/м. Перемежающиеся участки битов заднего слоя краски в 1 мкм, продаваемой компанией Siegwerk, были отпечатаны на поверхности грунтовочного покрытия. Подложка была сформирована с помощью глубокой вытяжки в корпусе капсулы после печати краской. Поэтому отражающие поверхности были произведены с помощью структуры основания (бит 1), а поглощающие поверхности (бит 0) были произведены с помощью участков черной краски. Была измерена отражаемость подложки. Результаты проиллюстрированы графически на фиг. 13. Максимальная отражаемость, измеренная для отражающих поверхностей (бит 1), составляла 5.71%. Область рассеивания на бите 1 составляла 1.49%. Минимальная отражаемость, измеренная для поглощающей поверхности (бит 0), составляла 0.87%. Область рассеивания на бите 0 составляла 0.47%.
Пример 3 - необнаруживаемый код со светопоглощающими поверхностями, выполненными за счет структуры основания, и светоотражающими поверхностями, выполненными за счет наложения участков краски.
Измерение отражаемости было выполнено на пустой капсуле, содержащей оптически считываемую подложку для кода, которая содержит структуру основания, формирующую поглощающие поверхности, и участки с краской, формирующие отражающие поверхности. Для этой цели алюминиевый слой подложки был покрыт непрерывным матовым черным лаком с толщиной 5 мкм. Отражающие поверхности были изготовлены с помощью дискретных участков краски, имеющих толщину в 1 мкм, с содержанием более 25% по весу светоотражающих серебряных пигментов. Удивительно, но сигнал не был достаточно дифференцирован между битом 1 и битом 0. Результаты проиллюстрированы графически на фиг. 14. Максимальная отражаемость, измеренная для отражающих поверхностей (бит 1), составляла 0.93%. Минимальная отражаемость, измеренная для отражающих поверхностей (бит 1), составляла 0.53%. Минимальная отражаемость, измеренная для поглощающей поверхности (бит 0), составляла 0.21%. Область рассеивания на бите 0 составляла 0.23%.
Пример 4 - оптически считываемая подложка (30, 60а, 60b) для кода, которая должна взаимодействовать с частью капсулы или быть ее частью, предназначается для доставки напитка в устройство для приготовления напитков за счет центрифугирования капсулы, при этом подложка содержит, по меньшей мере, одну последовательность символов, представленных на подложке таким образом, что каждый символ может считываться последовательно с помощью считывающего приспособления внешнего считывающего устройства, в то время как капсула приводится во вращение вдоль оси вращения, причем символы по существу формируются светоотражающими поверхностями (400-403; 610-615) и светопоглощающими поверхностями (410-414; 600-604), характеризующаяся тем, что она содержит структуру (500) основания, проходящую непрерывно, по меньшей мере, вдоль вышеуказанной последовательности символов и перемежающихся дискретных светопоглощающих участков (528, 628), локально накладываемых на поверхность или сформированных на поверхности вышеуказанной структуры основания; при этом перемежающиеся дискретные светопоглощающие участки формируют светопоглощающие поверхности, а структура (500) основания формирует светоотражающие поверхности (400-403; 610-615) за пределами областей поверхности, занятых дискретными светопоглощающими участками; вышеуказанные дискретные светопоглощающие участки (410-414; 600-604) располагаются таким образом, чтобы обеспечивать более низкую светоотражающую способность по сравнению с участками структуры основания за пределами областей поверхности, занятых дискретными светопоглощающими участками.
Пример 5: Оптически считываемая подложка для кода, в соответствии с примером 4, в которой светоотражающая структура (500) основания содержит металл, находящийся в структуре, для создания светоотражающих поверхностей.
Пример 6: Оптически считываемая подложка для кода, в соответствии с примером 5, в которой светоотражающая структура основания содержит монолитный металлический слой (510) подложки и/или слой из светоотражающих частиц (530, 540), предпочтительно металлических пигментов в полимерной матрице.
Пример 7: Оптически считываемая подложка для кода, в соответствии с примерами 5 или 6, в которой металл выбирается из группы, состоящей из: алюминия, серебра, железа, олова, золота, меди, а также из их комбинаций.
Пример 8: Оптически считываемая подложка для кода, в соответствии с примерами 6 или 7, в которой светоотражающая структура основания содержит монолитный металлический слой (510) подложки, покрытый прозрачным полимерным грунтовочным покрытием (515), чтобы формировать отражающие поверхности (410-414), или внутренний полимерный слой, покрытый внешним металлическим слоем (например, с помощью металлизации полимерного слоя за счет способа испарения).
Пример 9: Оптически считываемая подложка для кода, в соответствии с примером 8, в которой неметаллическое прозрачное полимерное грунтовочное покрытие (515) имеет толщину менее чем 5 мкм, наиболее предпочтительно составляет от 0.1 до 3 мкм.
Пример 10: Оптически считываемая подложка для кода, в соответствии с примером 7, в которой светоотражающая структура основания содержит монолитный металлический слой (510) подложки или полимерный слой подложки; при этом вышеуказанный слой покрывается лаком (530), содержащим светоотражающие частицы, предпочтительно металлические пигменты (535).
Пример 11: Оптически считываемая подложка для кода, в соответствии с примером 10, в которой лак (530) имеет толщину более чем 3 мкм и менее чем 10 мкм, предпочтительно составляет от 5 до 8 мкм.
Пример 12: Оптически считываемая подложка для кода, в соответствии с примерами 10 или 11, в которой лак (530) содержит от 2 до 10% по весу металлических пигментов (535), предпочтительно около 5% весового содержания пигментов.
Пример 13: Оптически считываемая подложка для кода, в соответствии с любым из предыдущих примеров с 4 по 12, в которой перемежающиеся светопоглощающие участки (528) формируются с помощью краски, накладываемой на вышеуказанную структуру (500) основания.
Пример 14: Оптически считываемая подложка для кода, в соответствии с примером 13, в которой краска имеет толщину между 0.25 и 3 мкм.
Пример 15: Оптически считываемая подложка для кода, в соответствии с примерами 13 или 14, в которой краска содержит, по меньшей мере, 50% по весу пигментов, более предпочтительно около 60% по весу.
Пример 16: Оптически считываемая подложка для кода, в соответствии с любым из предыдущих примеров с 4 по 15, в которой перемежающиеся светопоглощающие участки (528) формируют шероховатые поверхности (600-604) структуры основания, имеющие шероховатость (Rz), по меньшей мере, 2 мкм, предпочтительно между 2 и 10 мкм, наиболее предпочтительно около 5 мкм.
Примеры 17: Оптически считываемая подложка для кода, в соответствии с примером 16, в которой участки шероховатой поверхности получаются на счет наложения шероховатого слоя краски на структуру основания или формируются непосредственно на поверхности структуры (500) основания за счет пескоструйной обработки, дробеструйной обработки, фрезерования, химической коррозии, лазерного гравирования, формования в пресс-форме, а также с помощью комбинации этих способов.
Пример 18: Капсула, содержащая оптически считываемую подложку для кода, в соответствии с любым из предыдущих примеров с 4 по 17.
Пример 19: Капсула, предназначенная для доставки напитка в устройство для приготовления напитков за счет центрифугирования, содержащая корпус (22), ободок (23) в виде фланца и оптически считываемую подложку (30, 60а, 60b) для кода, в соответствии с любым из предыдущих примеров с 4 по 18, при этом подложка (30, 60а, 60b) для кода является единой частью, по меньшей мере, с ободком (23) капсулы, корпус (22) и ободок (23) капсулы получаются за счет формования, такого как глубокая вытяжка, плоская или предварительно сформированная структура содержит вышеуказанную подложку (30, 60а, 60b) для кода.