JP6678569B2 - 缶コンポーネント上のマトリックスバーコード - Google Patents

Description

〔関連出願との相互参照〕
本出願は、２０１３年３月１５日に出願された米国特許出願第６１／７８７，７４２号の優先権を主張するものであり、この特許出願の開示は、その全体が記載されているかのように引用により本明細書に組み入れられる。

本発明は容器に関し、具体的には、金属缶のコンポーネントにマーキングを施すことに関する。

ツーピース金属缶は、シーム部によって缶端部が取り付けられた缶本体を含む。商用ツーピース飲料缶は、本体側壁を基部と一体に形成する絞りしごき加工によって形成される。スリーピース金属缶は、シーム部によって各端部に缶端部が取り付けられた円筒状の本体を含む。

ツーピース飲料缶は、飲料及び食料用途のために大量生産されており、スリーピース飲料缶は、食料用途のために大量生産されている。従って、缶のコンポーネントは、高速で生産しなければならない。

従来の飲料缶及び多くのイージーオープン式食料缶は、プルタブを有する。プルタブは、タブプレス内で金属シートから形成される。従来のタブプレスは、必要量に起因して、多くのタブを複数のレーンで同時に形成する。

典型的には、予めラッカー処理したアルミニウムのコイルをシェルプレス内に供給して缶端部シェルを形成する。また、予めラッカー処理したアルミニウムのコイルをタブプレス内に供給してプルタブを形成する。このシェルとプルタブをコンバージョンプレス内で組み合わせて、継ぎ合わせていない缶端部を形成する。

米国特許第６，１０５，８０６号明細書 米国特許第６，４９８，３１８号明細書 米国特許出願第１３／５８４，５２１号明細書 米国特許出願第１３／６２８，９６８号明細書 米国特許出願第６１／６１２，０６４号明細書

缶端部、特にプルタブに装飾を行うことが知られている。例えば、米国特許第６，１０５，８０６号には、プルタブ上のコーティングの一部をレーザーエッチング又はレーザー除去することが開示されている。米国特許第６，４９８，３１８号では、金属缶にマーキングを施す難しさを認識し、金属プルタブの在庫を削摩することが開示されている。改善されたタブマーキング技術が必要とされている。

レーザーマーキングによる、端部、タブ及びコイルなどの缶コンポーネントの高速、高解像度装飾処理を提供する。この処理の結果として得られる缶端部及びプルタブも提供する。

缶端部コンポーネントが、基本的にレーザー成形されたドットから成る、パネル上に形成されたマトリックスバーコードを含む。このマトリックスバーコードは、ハンドヘルド型無線通信装置によって読み取り可能である。缶端部コンポーネントが、缶端部のステイオンプルタブである場合、このタブは、ノーズと、ユーザの指に接触するのに適したヒールと、ノーズとヒールとの間に延びる本体とを有し、本体は、リベットと、コーティングを有するパネルとを受け入れるための表面を有し、マトリックスバーコードは、基本的にレーザー成形されたドットから成る、パネル上に形成されたマトリックスバーコードであり、ハンドヘルド型無線通信装置によって読み取り可能である。缶端部コンポーネントが端部自体である場合、バーコードは、端部上のあらゆる位置に、好ましくは中心パネル上に配置することができる。或いは、端部又はタブを形成するために用いるコイル上にマトリックスバーコードを形成することもできる。

ドットは、パネル上のコーティング内の貫通穴によって作成することができる。マトリックスバーコードは反転バーコードであり、コーティングは暗く、ドットは、明るい又はクリアな下地コーティング又は地金までの、コーティング内の貫通穴であることが好ましい。この点に関し、マトリックスバーコードの外側のコーティングは、少なくとも２モジュール分の広さの無地の境界から成るクワイエットスペースを形成する。

マトリックスバーコードの各モジュールは、１つのドットのみで形成することができ、レーザー成形されるドットの各々は、対応するモジュールサイズの約８０％〜１５０％であり、対応するモジュールサイズの約１００％〜１５０％であることが好ましく、対応するモジュールサイズの約１０５％〜１２０％であることがさらに好ましい。いくつかの実施形態の最大スポットサイズは、対応するモジュールサイズの２の平方根倍以下である。或いは、各モジュールは、４つのスポット、或いは正方形の隅部に中心を有する４つのスポットと中心の第５のスポットとを含む５つのスポットなどの複数のスポットで形成することもできる。各モジュールが１つよりも多くのスポットで形成される実施形態では、これらのスポットの面積の５０パーセント未満が互いに重なり合うことが好ましい。

マトリックスバーコードは、タブ上に形成する場合、プルタブの上側又はプルタブの下側に形成することができる。本明細書に開示するマトリックスバーコードは、例えば６ｍｍ×６ｍｍ、少なくとも２ｍｍ×２ｍｍ、少なくとも３ｍｍ×３ｍｍ、少なくとも４ｍｍ×４ｍｍ、又は５ｍｍ×５ｍｍ以下とすることができる。

上述したマトリックスバーコードを形成するステップを含む、缶端部、缶端部のステイオンプルタブ、又は対応するコイルなどの缶コンポーネントのパネルにマーキングを施す方法も提供する。この方法は、レーザーを適用して金属パネル上にドットを作成するステップを含む。これらのドットは、ハンドヘルド型無線通信装置によって読み取り可能なマトリックスバーコードを形成する。マーキングを適用するパネル領域は、缶端部、タブ、或いはタブストック又は端部ストックの所定の部分とすることができ、適用ステップは、タブストック又は端部ストックにマーキングを施すステップを含む。マーキングは、タブストック又はコイルが静止している間（すなわち、滞留時間中）、又は移動している間に行うことができる。

本発明者らは、レーザーマーキング処理は、タブストックのコイルに適用することも、タブプレス後のタブにコンバージョンプレスの前に適用することも、シェルプレス後の端部シェルにコンバージョンプレスの前に適用することも、或いはコンバージョンプレス後の継ぎ合わせていない缶端部に適用することもできると想定する。本発明者らは、最新の毎分７２５ストロークのタブ作成工程に対応する５５ミリ秒の滞留時間内に、静止したタブストック上に１４×１４のエレメントを有する５ｍｍ×５ｍｍのデータマトリックスコードを作成することによって処理を実証した。タブの下側のパネル上の暗いコーティングから材料を除去することによってスポットを形成した。

開いた作動位置にあるタブの下側を示す、缶端部の概略図である。 開いた作動位置にあるタブの上側を示す、第１の実施形態の缶端部の図である。 開いた作動位置にあるタブの下側を示す、第１の実施形態の缶端部の図である。 開いた作動位置にあるタブの上側を示す、第２の実施形態の缶端部の図である。 開いた作動位置にあるタブの下側を示す、第１の実施形態の缶端部の図である。 タブに施したマトリックスコードの斜視図である。 レーザーマーキング処理現場を示す、製造工程のフローチャートである。 別のレーザーマーキング処理現場を示す、製造工程のフローチャートである。 別のレーザーマーキング処理現場を示す、製造工程のフローチャートである。 従来のマトリックスバーコードの拡大画像である。 本発明の態様によって形成されるスポットの拡大図である。 従来のマトリックスバーコードを反転させたものの拡大画像である。 図８に示すものに類似する従来のマトリックスバーコードを反転させたものの拡大画像である。 複数のレーザースポットからのマトリックスバーコードモジュールの拡大図である。

本発明者らは、高速製造環境内で食料又は飲料端部、或いは食料又は飲料缶のプルタブにレーザーマーキングを施すことによって画像を形成することができると推量する。

これらの画像は、マトリックスバーコードであることが好ましく、これについて、本発明者らは、あらゆる情報構造、特に無線通信装置などの機械によって読み取り可能な２次元マトリックスコードを広く意図する。使用できる画像の例は、例えば、ＱＲコード（登録商標）、データマトリックスコード、或いは、好ましくはＱＲコード（登録商標）又はデータマトリックスコードの反転である。

本明細書で説明する処理によって形成される情報を読み取る機械は、産業環境又は小売環境において製造又は棚卸目的で用いられる１次元又は２次元バーコードリーダのタイプの産業用リーダとは区別されるハンドヘルド型無線通信装置、すなわち、遍在する一般の最終ユーザによって操作されるタイプのスマートフォン（換言すれば、カメラ及びアプリケーションダウンロード機能を備えたアイフォン又はアンドロイドフォンなどの「スマートフォン」）であることが好ましい。

図１Ａに、缶本体１２及び継ぎ合わされた缶端部１４を含む飲料缶１０を示す。端部１４は、中心パネル２０及びチャック壁２２を含む。完成した端部は、リベットによって中心パネルに取り付けられたプルタブ２６も含む。プルタブは、スコア線を破断して注ぎ口を形成した後の完全に作動した位置で示している。タブ２６の下側には、タブ２６の作動後にしか見えないように、画像、すなわちマトリックスバーコード２８が配置される。本発明は、飲料缶端部に限定されるわけではなく、食料缶の端部などの他の端部も含む。この点に関し、飲料缶のリベットは、ヒンジを形成するリベットアイランドを含むが、一般に食料缶の端部、或いは食料又は飲料のための完全な開口端部のリベットはヒンジを含まない。本説明において使用するＱＲコード（登録商標）は、使用できる画像のほんの一例にすぎない。

図１Ｂ及び図１Ｃには、当業界においてＤＲＴ型中心パネル又は端部として知られている構成を有する飲料缶端部を示す。図１Ｄ及び図１Ｅには、当業界においてＳｔｏｌｌｅ型中心パネル又は端部として知られている構成を有する飲料缶端部を示す。図の実施形態の各々は、タブの下側に印刷されたマトリックスバーコードを有する。本発明は、タブ２６の上側の機械可読コード（図示せず）も含む。

図２は、本発明の別の実施形態による、構造的リブで取り囲まれた平らな、或いはエンボス加工又はデボス加工されたパネル上にコード２８を用いた飲料缶の斜視図である。コード２６は、タブの上側（図示せず）に形成することもできる。このコードは、例えば、各缶がリサイクル手順における識別のための一意のコードを有する必要がある資源回収システムで使用することができる。

静止タブストックでは、最新の毎分７２５ストロークのタブ形成工程に対応する５５ミリ秒の滞留時間内に、１４×１４のエレメントを有する５ｍｍ×５ｍｍのデータマトリックスコードが形成されることが好ましい。タブ形成工程によっては、毎分７２５ストロークで稼動しないものもあるので、この目標時間は短くすることもできる。或いは、引用によって本明細書に組み入れられる「レーザーマーキングシステム及び方法（Ｌａｓｅｒ Ｍａｒｋｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ）」という名称の同時係属中の米国特許出願第１３／５８４，５２１号に開示されるように、移動中のタブストック上に画像を形成することもできる。

図２に最も分かりやすく示すように、パネルは、暗いコーティングを含むことが好ましい。従来のコーティング及びその適用法を使用することができる。従って、本明細書に開示するドット形成処理では、コーティングを貫いて裸のアルミニウムを露出させる貫通穴を形成する。本発明は、１又はそれ以上の層を除去して１又はそれ以上の下層を露出させる複数のコーティング、さらにはコーティングの下の金属のエッチング、或いはマトリックスバーコードの形成を可能にするように金属を露出又はエッチングするいずれかの処理を含む。光学特性に影響を与えて表面上に目に見える又は見えないマークを形成するように、レーザービームによって基板の表面特性又はコーティングを修正するさらなる処理も想定される。当業者であれば、本開示を読んだ時に、コーティングの形成方法、及びこれに関する上記マトリックスコードの実現方法を理解するであろう。

タブプレス、シェルプレス又はコンバージョンプレスの滞留時間中に可能になる短い時間中に、或いは移動しているタブストックにマーキングを施すことができる短い時間中に基板にマーキングを施すのに必要とされる正確性及び精密性のために、本発明者らは、レーザーの短いバーストを与えてほぼ円形の貫通穴を作成することによって（好ましくは、明るい色の金属又は下層コーティングを露出させるための、暗いコーティング内の貫通穴による）マークを形成することができると判断した。

最も小さなエレメントが正方形モジュールであるマトリックスバーコードでは、モジュールサイズ又は間隔の８０〜１５０％の直径のスポットでマーキングを施すことが好ましい。他の好ましい範囲としては、対応するモジュールサイズの１００％〜１５０％、及び対応するモジュールサイズの約１０５％〜１２０％が挙げられる。スポットサイズがモジュールサイズよりも大きな実施形態では、スポットが重なり合うようになる。重なり合うスポットは、スポット間の小さな余剰マークを除去して可読性を高めるので好ましい。従って、目標除去スポットサイズは、モジュールサイズを２の平方根倍した大きさ以下である。図６及び図７に、理論的バーコード、及びレーザースポットによって形成されたモジュールエレメントのサンプルを示す。

さらに、コーティングを用いる実施形態において好ましいマトリックスバーコードは、コーティングの暗い色がマトリックスバーコードの周囲の未加工の広いクワイエットゾーンを形成する反転マトリックスコードである。マーキングのための自由な領域は、タブマーキング技術の限界であるため、暗いコーティングをクワイエットスペースとして用いると、読み取りの精度を高め、適用中におけるマーキング位置の許容差を可能にする。反転コードを読み取るためのスキャニングアプリケーションは周知である。

図８に、タブパネルで使用できるタイプの１２×１２モジュールの反転コードを示す。図９には、上述したように最新のタブ形成機の短い時間で達成された５５ミリ秒の時間内に形成できる１４×１４モジュールを示す。１４×１４モジュールコードの例は、大文字及び小文字に数字を加えた最大８文字、従って２００兆を超える組み合わせを与える。

或いは、各々がレーザーパルスによって形成された複数のレーザースポットによって各モジュールを形成することもできる。例えば、図１０の左上の図は、所望のモジュールの領域をほとんど満たすことができる４つの重なり合うレーザースポットを示すものである。図１０の左下の図は、左上の図の領域の結果を示すものである。各スポットの特定のサイズは、レーザーの能力、基板の特性、所望のモジュールサイズ、リーダの特性などのパラメータに従って選択することができる。例えば、スポットは、各スポットの面積の０〜５０％で重なり合うことができる。図１０の左側に示すスポットは、約２０％重なり合っている。

さらに、「クリーニングパルス」を用いてパルス間の余剰マークを除去することもできる。例えば、図１０の右上及び右下の図には、４つのスポットの中心に第５のスポットが示されている。この中心の第５のスポットは、４つのスポットの中心の星形の余剰又は残余を除去するものである。さらなるクリーニングパルスも想定される。

レーザーマーキング処理は、タブストックのコイルに適用することも、タブプレス後のタブにコンバージョンプレスの前に適用することも、或いはコンバージョンプレス後の継ぎ合わせていない缶端部に適用することもできる。図３に示すように、レーザーマーキング処理は、タブストックのコイルがタブプレスに入る前にタブストックのコイルに対して行うことができる。レーザーマーキングによって作成された画像に対する正確なタブ形成のために、既知の方法を用いて、マーキングされたコイルを登録することができる。従って、図６のタブプレスの出力は、マーキングされたタブになる。本明細書において使用する「コイル」という用語は、コイル状の金属ストックを意味し、ロールから切断された平らな金属シートを含む。

図４に示すように、レーザーマーキング処理は、タブプレス内で形成された後のタブに、コンバージョンプレス内で端部シェルに接続される前に行うこともできる。

図５に示すように、レーザーマーキング処理は、コンバージョンプレス内で端部が形成された後に、タブ及び／又は中心パネル又はチャック壁などの缶端部に対して行うこともできる。

本発明者らは、本明細書に開示したように形成したマトリックスバーコードは、「機械可読情報を有する缶端部（Ｃａｎ Ｅｎｄｓ Ｈａｖｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｒｅａｄａｂｌｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）」という名称の同時継続中の米国特許出願第１３／６２８，９６８号、並びに「無線通信装置と一意の識別子を有するパッケージとの間の相互作用を容易にするための装置、システム及び方法（Ｄｅｖｉｃｅ， Ｓｙｓｔｅｍ， ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｆａｃｉｌｉｔａｔｉｎｇ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ Ｂｅｔｗｅｅｎ Ａ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ ａ Ｐａｃｋａｇｅ Ｈａｖｉｎｇ ａ Ｕｎｉｑｕｅ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）」という名称の同時継続中の米国特許出願第６１／６１２，０６４号に開示される目的で使用することもできると推量する。

一例として特定の図及び態様を用いて本発明を説明した。例えば、図の例では、タブ上のマーキングを強調している。しかしながら、本発明は、特許請求の範囲に明確に記載しない限り、特定の例に限定されるものではない。

Claims (35)

1. マトリックスバーコードが形成された缶コンポーネントであって、前記マトリックスバーコードは、前記缶コンポーネントのパネル領域上のコーティング内の貫通穴として形成される、滞留時間５５ミリ秒内でレーザー成形されたドットで構成され、ハンドヘルド型無線通信装置によって読み取り可能であり、前記マトリックスバーコードは、反転バーコードであり、前記コーティングが暗く、前記ドットが前記コーティングよりも明るい色の表面へのコーティング内の貫通穴であり、前記マトリックスバーコードの外側の前記コーティングは、少なくとも２モジュール分の幅と同じ幅、を有する無地の境界を含むクワイエットスペースを形成し、前記レーザー成形されたドットの各々は、前記マトリックスバーコードの対応するモジュール内に位置するとともに、隣接するレーザー成形されたドットが重なり合うように前記対応するモジュールサイズの１００％〜１５０％である、ことを特徴とする缶コンポーネント。
2. 前記缶コンポーネントは、ノーズと、ユーザの指に接触するのに適したヒールと、前記ノーズと前記ヒールとの間に延びる本体とを有するステイオンプルタブであり、前記本体は、リベットと、コーティングを含むパネルとを受け入れるための表面を有し、前記マトリックスバーコードは、前記タブ上に形成される、
   請求項１に記載の缶コンポーネント。
3. 前記缶コンポーネントは、缶端部パネルである、
   請求項１に記載の缶コンポーネント。
4. 前記レーザー成形されるドットの各々は、対応するモジュールサイズの１０５％〜１２０％である、
   請求項１に記載の缶コンポーネント。
5. 最大ドットサイズは、対応するモジュールサイズの２の平方根倍以下である、
   請求項１に記載の缶コンポーネント。
6. 前記表面は、明るい下地コーティング、クリアな下地コーティング、又は地金を含む、請求項１に記載の缶コンポーネント。
7. 前記マトリックスバーコードは、前記プルタブの上側に形成される、
   請求項２に記載の缶コンポーネント。
8. 前記マトリックスバーコードは、前記プルタブの下側に形成される、
   請求項２に記載の缶コンポーネント。
9. 前記マトリックスバーコードは、６ｍｍ×６ｍｍ以下のサイズを有する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の缶コンポーネント。
10. 前記マトリックスバーコードは、少なくとも２ｍｍ×２ｍｍのサイズを有する、
    請求項４に記載の缶コンポーネント。
11. 前記マトリックスバーコードは、少なくとも３ｍｍ×３ｍｍのサイズを有する、
    請求項１に記載の缶コンポーネント。
12. 前記マトリックスバーコードは、４ｍｍ×４ｍｍ以上５ｍｍ×５ｍｍ以下のサイズを有する、
    請求項１に記載の缶コンポーネント。
13. 複数のレーザー成形されたドットは、前記マトリックスバーコードの１つのモジュール内に位置する、
    請求項１から３のいずれか１項に記載の缶コンポーネント。
14. 前記複数のレーザー成形されたドットは、４つのドットである、
    請求項１３に記載の缶コンポーネント。
15. 前記複数のレーザー成形されたドットは、正方形の隅部に中心を有する４つのドットと、中心の第５のドットとを含む５つのドットである、
    請求項１３に記載の缶コンポーネント。
16. 前記レーザー成形されたドットは、各ドットの面積の５０パーセント未満が互いに重なり合う、
    請求項１３に記載の缶コンポーネント。
17. 缶コンポーネントにマーキングを施す方法であって、レーザーを適用して、前記缶コンポーネントの金属基板のパネル領域上に滞留時間５５ミリ秒内でドットを作成する適用ステップを含み、前記パネル領域は、コーティングを含み、前記適用ステップは、レーザーを適用して前記コーティング内に貫通穴を形成するステップを含み、前記ドットは、ハンドヘルド型無線通信装置によって読み取り可能なマトリックスバーコードを形成し、前記マトリックスバーコードは、反転バーコードであり、前記コーティングが暗く、前記ドットが前記コーティングよりも明るい色の表面へのコーティング内の貫通穴であり、前記マトリックスバーコードの外側の前記コーティングは、少なくとも２モジュール分の幅と同じ幅、を有する無地の境界を含むクワイエットスペースを形成し、前記レーザー成形されたドットの各々は、前記マトリックスバーコードの対応するモジュール内に位置するとともに、隣接するレーザー成形されたドットが重なり合うように前記対応するモジュールサイズの１００％〜１５０％である、
    ことを特徴とする方法。
18. 前記パネル領域は、ステイオンプルタブであり、前記適用ステップは、前記プルタブの頂面及び下面の一方に前記マトリックスバーコードを形成するステップを含む、
    請求項１７に記載の方法。
19. 前記パネル領域は、缶端部パネルである、
    請求項１７に記載の方法。
20. 前記パネル領域は、タブストックの所定の部分であり、前記適用ステップは、前記タブストックにマーキングを施すステップを含む、
    請求項１７から１９のいずれか１項に記載の方法。
21. 前記適用ステップは、前記パネル領域が移動している間に該パネル領域にマーキングを施すステップを含む、
    請求項１７から１９のいずれか１項に記載の方法。
22. 前記適用ステップは、前記パネル領域が滞留時間中に静止している間に該パネル領域にマーキングを施すステップを含む、
    請求項１７から１９のいずれか１項に記載の方法。
23. 前記パネルは、複数のコーティング層を含み、前記適用ステップは、下層を露出させるように前記層の少なくとも１つを貫く貫通穴を形成するステップを含む、
    請求項１７から１９のいずれか１項に記載の方法。
24. 前記適用ステップは、前記金属を露出させるように貫通穴を形成するステップを含む、請求項１７から１９のいずれか１項に記載の方法。
25. 前記レーザー成形されるドットの各々は、対応するモジュールサイズの１０５％〜１２０％である、
    請求項１７から１９のいずれか１項に記載の方法。
26. 最大ドットサイズは、対応するモジュールサイズの２の平方根倍以下である、
    請求項１７に記載の方法。
27. 前記マトリックスバーコードは反転バーコードであり、前記コーティングは暗く、前記ドットは、明るい又はクリアな下地コーティング又は地金への前記コーティング内の貫通穴である、
    請求項１７から１９のいずれか１項に記載の方法。
28. 前記適用ステップは、前記プルタブの上側に前記マトリックスバーコードを形成するステップを含む、
    請求項１８に記載の方法。
29. 前記適用ステップは、前記プルタブの下側に前記マトリックスバーコードを形成するステップを含む、
    請求項１８に記載の方法。
30. 前記マトリックスバーコードは、６ｍｍ×６ｍｍ以下のサイズを有する、
    請求項１７から１９のいずれか１項に記載の方法。
31. 前記マトリックスバーコードは、少なくとも２ｍｍ×２ｍｍ以下のサイズを有する、、
    請求項１７から１９のいずれか１項に記載の方法。
32. 複数のレーザー成形されたドットは、前記マトリックスバーコードの１つのモジュール内に位置する、
    請求項１７から１９のいずれか１項に記載の方法。
33. 前記複数のレーザー成形されたドットは、４つのドットである、
    請求項３２に記載の方法。
34. 前記複数のレーザー成形されたドットは、正方形の隅部に中心を有する４つのドットと、中心の第５のドットとを含む５つのドットである、
    請求項３２に記載の方法。
35. 前記レーザー成形されたドットは、各ドットの面積の５０パーセント未満が互いに重なり合う、
    請求項３２に記載の方法。

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