ЦИФРОВАЯ ПЕЧАТЬ НА ПЛАСТИКОВЫХ КОНТЕЙНЕРАХ
DIGITAL PRINTING ON PLASTIC CONTAINERS

Область техники
Настоящее изобретение, в целом, относится к пластиковым контейнерам, имеющим напечатанные на них цифровые изображения, в частности к контейнерам с криволинейными поверхностями, и к способам печати изображений на пластиковых контейнерах.
Уровень техники
Традиционные технологии печати на криволинейной поверхности пластиковых контейнеров подвержены определенным ограничениям и недостаткам. Такие технологии затрудняют нанесение изображения на контейнер, в частности контейнер, имеющий неплоскую поверхность, которое является коммерчески приемлемым. Еще одной проблемой является эффективное нанесение на контейнер многоцветного цифрового изображения, напечатанного с приемлемыми скоростями и с приемлемой стоимостью.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение предусматривает печать одного или более цифровых изображений на контейнере, имеющем неплоскую наружнюю поверхность. Цифровое изображение печатается на контейнере посредством нанесения чернильных капель. Чернильные капли могут изменяться в диаметре от приблизительно от 10 до 200 микрон, и число капель может изменяться в диапазоне приблизительно от 200 до 1200 капель на дюйм. Также раскрываются способы цифровой печати на пластиковых контейнерах.
Краткое описание чертежей
Варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны посредством примера со ссылкой на соответствующие чертежи, на которых:
Фиг.1 - перспективный вид сверху, иллюстрирующий шаблон чернильных капель, нанесенных на неплоскую поверхность контейнера согласно варианту осуществления изобретения;
Фиг.2 - вид сбоку последовательности чернильных капель с перекрывающимися частями;
Фиг.2A - вид сбоку чернильной капли, иллюстрирующий связанные угловые измерения.
Фиг.3 - графическое представление системы нанесения чернильных капель согласно варианту осуществления изобретения;
Фиг.4 - графическое представление части подсистемы печати в соответствии с вариантом осуществления изобретения;
Фиг.5 - графическое представление подсистемы печати согласно варианту осуществления изобретения;
Фиг.6 - вид сбоку капель чернил, нанесенных на базовое покрытие.
Подробное описание изобретения
Теперь будет сделана ссылка в деталях на варианты осуществления настоящего изобретения, примеры которого описаны в данном документе и проиллюстрированы в сопутствующих чертежах. В то время как изобретение будет описано в связи с вариантами осуществления, должно быть понятно, что они не предназначены для того, чтобы ограничивать изобретение этими вариантами осуществления. Наоборот, изобретение предназначено, чтобы охватывать все альтернативы, модификации и эквиваленты, которые могут быть включены в область и рамки изобретения, как определено прилагаемой формулой изобретения.
Часть контейнера 10, имеющего неплоскую поверхность 20, в целом проиллюстрирована на фиг.1. Множество капель чернил (или чернильных капель) 30 показаны распределенными по поверхности 20 контейнера. Капли чернил 30 вместе могут сформировать часть структуры нанесения, которая, в свою очередь, может сформировать все или часть заданного цифрового изображения. Структура нанесения может включать структуру решетчатого типа, такую как показанную решетчатую структуру, или, альтернативно, может принимать другие формы управляемых или определяемых структур нанесения. Кроме того, как в целом иллюстрировано, части одной или более соседних чернильных капель 30 могут перекрываться или смешиваться друг с другом, формируя перекрывающиеся части 32.
Фиг.2 является видом сбоку последовательности чернильных капель 30 с перекрывающимися частями 32, которые формируют непрерывную область чернил 34. Как видно в поперечном сечении, непрерывная область чернил продолжается от края 36 первой капли до края 38 второй капли. Как, возможно, лучше иллюстрировано на фиг.2A, в одном варианте осуществления, контактные углы (или краевые углы) капель чернил, которые представлены чернильными каплями 30a и 30b на чертеже, изменяются в диапазоне приблизительно от 5 градусов до 25 градусов. Более того, в отдельном варианте осуществления контактные углы могут изменяться в диапазоне приблизительно между 12 и 15 градусами.
В зависимости от желаемого цифрового изображения или изображений отдельные чернильные капли могут содержать различные известные цвета, включающие в себя, например, основные цвета печати, такие как голубой, ярко красный и желтый. Более того, управление перекрыванием или комбинациями определенных цветов в перекрывающихся областях, таких как перекрывающиеся части 32, может предоставить дополнительные "технологические" цвета. Кроме того, чернильные капли могут быть отверждаемыми. Например, UV-отверждаемые чернильные капли могут составлять все или часть цифрового изображения.
Отдельные чернильные капли 30, включающие в себя капли, связанные с одним цифровым изображением, могут изменяться в диаметре D приблизительно от 10 микрон до 200 микрон. В отдельном варианте осуществления диаметр D капель может изменяться в диапазоне приблизительно от 30 микрон до 90 микрон. Кроме того, число чернильных капель, предусмотренных на поверхности контейнера, чтобы сформировать цифровые изображения, изменяется в диапазоне приблизительно от 200 до 1200 капель на дюйм (DPI) и в варианте осуществления может изменяться в диапазоне от 300 до 1200 DPI. Получающееся в результате цифровое изображение, сформированное на поверхности контейнера, может, например, и без ограничения, принимать форму этикетки и может включать в себя различный текст и/или графику, включающие в себя цветной текст и графику.
Система 40 нанесения чернильных капель согласно варианту осуществления изобретения показана на фиг.3. Как в целом проиллюстрировано, множество контейнеров 10, которые могут включать в себя неплоскую (например, овальную, круглую или просто в целом криволинейную) поверхность 20, могут транспортироваться или проводиться через подсистему 50 печати. Подсистема печати может содержать одну или более печатающих головок 60; по меньшей мере один привод 70 для управления положением по высоте печатающей головки или головок относительно контейнеров; устройство 62 подачи чернил для подачи одного или более типов или цветов чернил в одну или более печатающих головок; и устройство 64 управления температурой, которое служит, чтобы по меньшей мере частично, регулировать или управлять температурой чернил и может включать в себя множество линий 66 подачи жидкости.
В варианте осуществления устройство управления температурой может включать в себя блоки нагрева жидкости и один или более насосов, которые осуществляют циркуляцию нагретой воды или другой текучей среды. Если требуется, текучая среда может циркулировать в замкнутом контуре. Фиг.4 иллюстрирует вариант осуществления системы 40, в которой отдельные печатающие головки 60 снабжаются чернилами через линии 65 подачи чернил и включают в себя, например, множество линий подачи воды. Линии подачи воды могут содержать контур и включать в себя входные линии 66a и обратные линии 66b подачи. В варианте осуществления линии подачи воды (например, обратные линии 66b) могут обвиваться вокруг линий 65 подачи чернил. По желанию, линии подачи текучей среды, такие как проиллюстрированные линии 66b подачи воды, могут обвиваться вокруг линий 65 подачи чернил от источника чернил до печатающих головок. Альтернативно, поток текучей среды может быть повернут в обратном направлении, и впускные линии подачи текучей среды могут быть линиями 66b, а выпускные линии подачи текучей среды могут быть линиями 66a. В любом случае такие линии подачи текучей среды помогают поддерживать чернила при желаемой температуре по всей системе, в то время когда связанные печатающие головки перемещаются вверх и вниз.
Чернила могут сохраняться при температуре или в желаемом температурном диапазоне в печатающих головках для доставки чернильных капель на поверхность контейнера, которая должна быть обработана. В варианте осуществления изобретения чернила сохраняются в печатающих головках (т.е. точно перед рассеиванием или нанесением) при температуре приблизительно от 40°C до 50°C.
На фиг.3 контейнеры 10 в целом показаны перемещаемыми конвейером. Однако важно отметить, что изобретение не ограничено таким средством транспортировки. Предпочтительно контейнеры могут перемещаться через подсистему 50 печати другими способами и с помощью других технологий манипулирования контейнерами, обеспечивающими поверхность, на которой должна быть выполнена печать, при выполнении операций не загороженную от печатающих головок 60, и положение поверхности, на которой должна быть выполнена печать, может быть установлено на достаточном расстоянии относительно подсистемы печати так, что печатающие головки могут быть позиционированы таким образом, чтобы сохранять управляемое расстояние от поверхности. Например, без ограничения, контейнеры могут временно удерживаться в фиксаторе или держателе, который движется через печатающие головки.
Система 40 нанесения может дополнительно включать в себя сканирующее устройство 80, такое как лазерный сканер. Сканирующее устройство 80 может использоваться, чтобы сканировать поверхность каждого контейнера, на которой должна быть выполнена печать, перед перемещением контейнера через подсистему 50 печати. Сканирующее устройство 80 может получать данные о профиле поверхности для поверхности контейнера, на которой должна быть выполнена печать, причем указанные данные могут включать в себя, например, данные об изменяемости и кроволинейности поверхности. В варианте осуществления данные об отсканированной поверхности передаются формирователю 82 сигналов, который может приводить данные к требуемому виду и передавать данные или приведенные к требуемому виду данные процессору 84. Процессор 84 обрабатывает информацию и предоставляет сигналы управления движением контроллеру 86 движения, который, в свою очередь, может предоставить управляющие сигналы приводу 70 для позиционирования одной или более печатающих головок 60 в данный момент времени (относительно и скоординировано с поверхностью перемещаемого контейнера).
Важно отметить, что система 40 не ограничена системой, имеющей отдельное и индивидуальное сканирующее устройство, формирователь сигналов, процессор, контроллер движения и/или привод. Предпочтительно такие компоненты могут быть предусмотрены в различных комбинациях или иметь свои функции, объединенные в различных оперативных комбинациях без отступления от рамок настоящего изобретения. Например, в упрощенном варианте осуществления сканирующее устройство может формировать данные о поверхности контейнера, сообщать данные, либо непосредственно, либо косвенно, печатающим головкам (или приводу или контроллеру, управляющему положением печатающих головок), и расстояние между печатающими головками и поверхностью контейнера, на которой должна быть выполнена печать, может управляться, пока контейнер движется через печатающие головки.
Подсистема печати управляет положением печатающих головок 60 и для неплоской поверхности может эффективно сохранять определенное или управляемое смещение относительно поверхности контейнера. Например, как, в целом, проиллюстрировано в варианте осуществления системы, показанной на фиг.5, система 40 может быть выполнена с возможностью сохранения расстояния SD в 1 мм ±0,3 мм между частью печатающей головки, распределяющей чернила, и поверхностью контейнера, которая принимает капли чернил. Целесообразно отметить, что для вариантов осуществления изобретения расстояние SD может, в частности, относиться к расстоянию между частью печатающей головки 60, которая предоставляет чернила (в момент, когда чернила наносятся), и поверхностью контейнера, которая принимает чернильные капли. Т.е. части печатающей головки 60, которые не совпадают с частями печатающей головки, которая наносит чернила, могут вторгаться в пространство, связанное с расстоянием SD, однако предусмотрено, что такое вторжение не должно создавать физической помехи межу печатающей головкой и контейнером.
Как дополнительно показано на фиг.3, в варианте осуществления системы 40 контейнеры движутся с постоянной или, по существу, с постоянной скоростью через печатающие головки. Однако варианты осуществления системы могут включать в себя датчики, которые определяют, наблюдают и/или управляют скоростью движения (т.е., скоростью V) контейнеров на одной или более стадиях в системе. Система 40 может, например, предоставлять такую информацию процессору или контроллеру и координировать движение печатающих головок, чтобы регулировать постоянное или непостоянное движение контейнеров через печатающие головки. Более того, одна или более систем управления с обратной связью могут быть объединены в систему, чтобы служить такой функции управления и координировать положение и движение печатающих головок относительно контейнера, который движется через печатающую головку.
Для некоторых применений контейнеры могут быть предварительно обработаны перед входом в подсистему 50 печати или прохождением печатающей головки. Предварительная обработка может использоваться, например, чтобы увеличить температуру поверхности контейнера, чтобы обеспечить улучшенное связывание с каплями чернил. Некоторые известные технологии предварительной обработки включают в себя, без ограничения, обработку огнем, коронным разрядом и плазмой. Однако изобретение не ограничено такими вариантами предварительной обработки.
Дополнительно, система 40 может предусматривать нанесение базового покрытия на часть поверхности контейнера перед печатью цифрового изображения. Например, фиг.6, в целом, показывает вид сбоку капли чернил 30, нанесенной на базовое покрытие 90. На чертеже контактный угол (или краевой угол) капель, в целом, идентифицируется стрелкой 92a; контактный угол для базового покрытия показан, в целом, идентифицированным стрелкой 92b. В варианте осуществления контактные углы, связанные с каплями чернил и/или базовым покрытием, могут быть между приблизительно от 5 градусов до 25 градусов, а для некоторых применений один или оба угла могут быть приблизительно между 12 и 15 градусов. Базовое покрытие может состоять из материала, который служит, чтобы улучшить нанесение чернильных капель, и/или предоставляет визуальную характеристику. По желанию все базовое покрытие или его часть может быть цифровым образом напечатана по меньшей мере на части поверхности контейнера. В варианте осуществления изобретения одно или более цифровых изображений печатаются полностью на базовом покрытии. Дополнительно, для некоторых применений часть базового покрытия и/или часть поверхности контейнера может формировать часть цифрового изображения. Например, если часть предназначенного цифрового изображения включает в себя цвет, который в достаточной степени совпадает с цветом поверхности контейнера или базового покрытия (если применяется), подсистема печати может быть запрограммирована так, чтобы контролируемым образом избегать рассеивания капель чернил на такие части.
Обращаясь опять к фиг.3, система 40 может дополнительно включать в себя средство отверждения капель чернил, связанных с цифровым изображением. Например, если наносятся UV-отверждаемые чернила, средство отверждения может включать в себя одну или более UV-ламп 100. Более того, цифровые изображения, напечатанные на поверхности контейнера, могут отверждаться в пределах заданного периода. Например, в варианте осуществления цифровые изображения отверждаются между 0,5 секунды и 5 секундами после того, как чернильные капли соприкасаются с поверхностью контейнера.
Система 40 нанесения может также включать в себя сканер постпечати (не показан), который сканирует конечное цифровое изображение. Система может тогда оценивать данные постпечати, чтобы определить, удовлетворяет или нет изображение, напечатанное на данном контейнере, заданным или установленным критериям, которые могут, в целом, коррелировать с качеством изображения. Если изображение, напечатанное на контейнере, не удовлетворяет заданным или установленным критериям, может быть инициирована связь (такая как предупреждение или уведомление оператора), и контейнер может быть направлен в область для дополнительной оценки и уничтожения или переработки.
Вышеприведенные описания конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения были представлены в целях иллюстрации и описания. Они не предназначены быть исчерпывающими или ограничивать изобретение раскрытыми точными формами, и различные модификации и вариации возможны в свете вышеприведенных идей данного документа. Варианты осуществления были выбраны и описаны для того, чтобы объяснить принципы изобретения и его практическое применение, чтобы, таким образом, дать возможность другим специалистам в данной области техники использовать изобретение и различные варианты осуществления с различными модификациями, которые подходят для определенного рассматриваемого использования. Подразумевается, что объем изобретения должен определяться прилагаемой формулой изобретения и ее эквивалентами.