CN1647104B - 激光可成像的rfid标签/标牌 - Google Patents

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Abstract

产生具有用户化的可变压印的射频识别(RFID)标牌和标签。用多层纸形成支持和保护RFID发射机-应答机的简单且不贵的结构。纸张结构也可作为用于利用激光印刷机(13)的用户化的可变压印的表面。该结构包括底层(15)；顶层(17)，在其上面激光印刷机印刷的图像的形成是通过把薄层组件通过一台激光印刷机的印刷路径；以及具有至少一个窗口(21)的遮蔽薄层(19)。这些薄层形成窗口内的保护盒(23)，以保护电子电路不受激光印刷机在顶层上印刷图像(33)时产生的热和压力的影响。印刷之后，把该结构分离成多个RFID标牌或标签。识别信息被从保护盒内的电子电路传输到一个外部接收机。

Description

激光可成像的RFID标签/标牌
技术领域
本发明关于射频识别(RFID)标牌(tag)和标签(label)的领域，尤其是关于RFID标牌和标签的特定结构，以及它们的制造方法。
背景技术
RFID系统由许多组件组成，这些组件包括标牌、手持或固定阅读机、数据输入单元和系统软件。标牌是这一技术的主要部分，表现为各种的形状、大小和读数范围，包括可以在纸张或塑料之间被层压的细薄的和柔软的“智能标签”。
RFID创建了一种自动方式，迅速地、容易地和没有人为误差地收集有关产品、位置、时间或交易的信息。它提供了一种无触点的数据链路，它不需要视线，或不必担心恶劣或肮脏环境，这些恶劣的环境限制了其它自动ID技术，例如条形码的使用。
另外，RFID不仅仅是一个ID码，它可以被用作数据载体，其中的信息被动态地写在标牌上或被更新。
RFID在数十个基础产业中已有数百种的应用。现在，RFID有许多的应用，例如车辆与人员访问控制、自动防盗系统、产品与资产跟踪、和供应链自动操作。另外一些应用包括付款与忠诚、私人与车辆及人员访问控制、汽车安全、产品与资产跟踪、运动计时、牲畜识别、文件管理和供应链自动操作。
在一项应用中，RFID被用来作为使用了射频信号的加油站付款系统的一部分，以在一个钥匙圈标牌与加油泵或工作台上的阅读机之间进行双向的无线通信。所希望的购买被自动地从加油站消费者的信用卡选项中收费，而不用刷信用卡或向服务人员付款。
现有技术的RFID标牌和标签典型地是卷形物形式。一些这样的标牌和标签在其表面包括图像。这些图像典型地是利用热转印或直接加热技术形成的。该技术是首选的，因为该RFID电路不暴露于不适当的应力，如压力或热之下。但是，存在部分的耐用商品批发市场，通过激光印刷机成批印刷送货标签。不同于热转印技术，激光印刷把全部介质暴露于压力和热之下。在这种和其它应用中，希望能够成批印刷具有RFID能力的标牌或标签。对于利用激光印刷的可成像的RFID标牌或标签，所属技术领域存在强劲需求。
发明内容
本发明的一般目标是提供一种利用激光印刷(laser printing)的可成像的RFID标牌(tag)或标签(label)，而不损害该RFID电路。本发明的另一个目标是提供制造这样的RFID标牌或标签的一种方法。
为达到这些目标，产生具有用户化的可变压印(imprinting)的RFID标牌或标签。使用多张纸来形成支持和保护RFID的发射一应答机(transponder)的简单、不贵的结构。该纸张结构也可以作为利用激光印刷机的用户化的可变压印的一个表面。该结构包括底层；顶层，在其上面激光印刷机印刷的图像是通过把薄层组件穿过一台激光印刷机(laser printer)的印刷路径形成的；以及具有至少窗口的遮蔽薄层(mask sheet).这些薄层在该窗口内形成保护盒(protective pocket)，以保护电子电路不受激光印刷机在顶层上印刷图像时产生的热和压力的影响。印刷后，把该结构分离成多个RFID标牌或标签。识别信息被从保护盒内的电子电路传送到外部接收机。
附图说明
图1表示一台激光印刷机和薄层组件通过该印刷机之前与之后的立体图。
图2是一个RFID标牌或标签的“保护盒”区域的示意性的纵剖面图。
图3是一个RFID标牌或标签薄层组件正面(face)的一个上表面平面图。
图4是一个RFID标牌或标签的薄层组件的分解的透视图。
具体实施方式
尽管本说明书描述了本发明的特定的实施例，但所属技术领域的技术人员在不背离本发明概念的情况下，可以对本发明作出各种变化。
本发明为生产具有用户化的可变压印的射频识别(RFID)标牌或标签提供一种经济方便的方法。可以使用标准的多张纸来形成支持和保护RFID发射一应答机的一种简单、不贵的结构。同时，该纸张结构也可以作为利用通用的和不贵的激光印刷机的用户化的可变压印的一个表面。
图1显示本发明的可成像的电子识别薄层组件11在送入激光印刷机13之前和之后的情况。激光印刷机把图像33印刷到薄层组件11上。每个可成像的电子识别薄层组件11由底层15、顶层17和遮蔽薄层19形成(参见图2和4)。遮蔽薄层19具有在其上形成的一个或多个窗口21。图4的RFID标牌或标签薄层组件的分解的透视图中示出了四个窗口。
遮蔽薄层19连接在底层15与顶层17之间，以形成一个或多个保护盒。在图4所示的特定实施例中，四个窗口21形成四个保护盒23。在每个保护盒23内是一个或多个电子电路25。每个电子电路25可以完全安装在一个保护盒内。除图4外，图2的RFID标牌或标签的“保护盒”区域的示意性的纵剖面图显示说明每个保护盒23内的单个电子电路25。例如，电子电路25可以是一个RFID发射一应答机电路，诸如德州仪器公司(TEXAS INTRUMENTS)的HF-I发射一应答机插入(Transponder Inlay)系列中的一个。
独特的保护盒23保护电子电路25不受激光印刷机13在顶层17上印刷图像时产生的热和压力的影响。形成遮蔽薄层19的窗口21的壁面吸收激光印刷机13的输纸辊施加的一部分压力。底层15与顶层17也帮助分散对电子电路25的一些压力。除了保护盒23，底层15与顶层17也用于从电子电路25隔离和导引开激光印刷的热量。
在保护盒23内是一个传输器件(transmission device)27，用于从电子电路25到处于保护盒23外的一个外部收发机(transceiver)31传输识别信息29。传输器件27可以是图2和4中所示的电子电路25的螺旋状天线部分。电子电路25包括与传输器件27电连接的一个微型芯片35。
底层15、顶层17与遮蔽薄层19可以是可送入激光印刷机的任何尺寸，但是，81/2×11英寸、A-4、或其它标准尺寸的纸是所希望的，因为标准印刷机和用于设计激光印刷机印刷的图像33的软件包具有较低的费用和较大的兼容性。
整个薄层组件11应该具有一个厚度，以使它适于通过激光印刷机13印刷图像33。对于利用标准的激光印刷机的情况，小于1英寸的千分之十五，即15密耳的一个薄层组件的厚度一般适于送入激光印刷机中。利用永久性的黏合剂(adhesive)37形成薄层组件，以将底层15粘合到遮蔽薄层19和电子电路25。在一个特定实施例中，电子电路25在装配薄层(mounting sheet)39上形成，装配薄层39利用永久性的黏合剂37粘合到底层15上。装配薄层39可以由聚酯制造。可以使用橡胶或其它类型的黏合剂把薄层组件粘合在一起。
例如，底层15与顶层17可以是20磅的证券纸(bond paper)，而遮蔽薄层19可以是60磅或80磅的证券纸。窗口21可以约为6cm×8cm。这些纸的厚度和窗口尺寸要适合保护电子电路25，使其免于受到激光印刷机的压力和热的影响。当然其它纸张厚度和窗口尺寸也可以用于不同覆盖区(footprint)的电子电路25和用于不同的激光印刷机。底层15与顶层17也可以具有大约为3到4密耳范围的厚度，而遮蔽薄层19可以具有大约为3到8密耳范围内的、最好是6密耳的厚度。将底层15与顶层17粘合到遮蔽薄层19以及把电子电路25粘合到底层的黏合剂37的层的厚度可以是约1密耳。电子电路可以是6密耳或稍大一些，以将其装进保护盒23。但是，电子电路的高度在不同的实施例中可以有所变化。例如，如果用较薄的纸作底层15与顶层17，而较厚的纸用作遮蔽薄层19，则可以使用较高的电子电路而保持薄层组件的足够薄以使其通过激光印刷机13。同理，利用较薄的装配薄层39，或根本不使用装配薄层39，允许保护盒23内有较大的高度，以使用一个较高的电子电路。在一些实施例中，使用或没有使用装配薄层39的电子电路25的高度可以大于保护盒23的高度。在这样的情况下，顶层17或底层15可以稍微地向外突出一些。可替代地，顶层17的一部分可以被挖成空洞以容纳微型芯片35。
在一个实施例中，薄层组件11的组合是通过将黏合剂37施加到底层15上，然后将遮蔽薄层19粘合到底层15上。在薄层组件11组合之前，窗口21一般是从遮蔽薄层19切割出来的。然后电子电路25利用一个标签敷贴器(label applicator)被插入到窗口21中。可替代地，电子电路25可被粘合到底层15上，然后将遮蔽薄层19粘合到底层15上，而窗口21环绕电子电路25放置。在任何情况下，可以使电子电路25的横截面的覆盖区使其适合放入到窗口21内。黏合剂37然后可以被施加到顶层17和/或遮蔽薄层19，并且顶层17粘合到遮蔽薄层19以使电子电路25完全被装入保护盒23内。在顶层17的内表面形成一个非粘性的区域41以使黏合剂不接触到微型芯片35。这样，电子电路25粘合到底层15上，而不粘合到顶层17上。在其它实施例中，电子电路25同时粘合到底层15和顶层17或只粘合到顶层17。电子电路25也可以被放置在保护盒23内，而不使用任何黏合剂固定电子电路25。
在图1和4所示的实施例中，利用了具有多个电子电路25的多个保护盒23，采取一些措施以把薄层组件11分离成多个子组件(sub-assembly)41，每个子组件41包括装有电子电路25的一个保护盒，因此制造出单独的RFID标签或标牌。为了该目的，薄层组件11可以包括分离线(separation line)43。例如，分离线43可以被干净的冲切，或可以包括切口(cut)和间距(tie)。在粘合步骤之后，分离线43可以被切割成薄层组件11。在图1、3和4的实施例中，一条垂直和一条水平的分离线43从顶层17、遮蔽薄层19一直切到底层15，以将薄层组件分割成4个子组件，其中每个子组件都具有装有电子电路25的保护盒23。
完成的薄层组件11然后可以如上所述地被送入图1中的印刷机13，以提供在顶层17上的用户化的可变的压印。激光印刷机13可以在薄层组件11上印刷图像，以使每个子组件41具有相同或不同于其它子组件41的图像。图3是通过激光印刷机13之后的薄层组件11的一个上表面平面图。每个子组件41其上印刷有不同的图像。在所给出的示例中，子组件41是被用于车辆的仪表板上，每个上面印刷有不同的车辆。印刷在薄层组件11上的特定设计图案可以通过与激光印刷机13连接的一台计算机来控制。
在印刷之后，薄层组件11沿分离线43进行分割，以形成多个激光压印的RFID标签或标牌。尤其是标签的制造可以通过对上述的粘合步骤增加一个另外的步骤。一个另外的粘合层可以被添加到底层15的外部，连同一个衬垫层覆盖该另外的粘合层。这样，在分离激光压印的RFID标签之后，衬垫层可以被去除，以暴露出粘合层，标签可以被粘合到一个希望的对象上。可替代地，粘合层和衬垫层可以被贴在顶层17上。
图2中示意的外部收发机31可以包括本技术领域公知的天线和阅读机。外部收发机31也可包括一个单独的发射机、接收机和阅读机。外部收发机31发送命令45到电子电路25，从电子电路25接收响应29。电子电路作为发射-应答机。来自电子电路25的响应可以是识别信息。该识别信息存储在微型芯片35中，并且其可以是ID码，或者微型芯片35可以用作一个数据载体，动态地将信息写入微型芯片35和更新微型芯片35上的信息。有利的是微型芯片35可以是一无源器件，这样它不需要电池，而电池将增加RFID标签或标牌的尺寸和重量，并缩短其寿命。但是，在其它实施例中希望具有随芯片携带的电池或其它电源。
本发明的RFID标签或标牌可以有多种应用。例如，RFID标签或标牌可以用作付款系统的一部分。外部收发机31的阅读机可以与识别信息的数据库通信，并响应用户的信息，这样，即可进行用户与付款系统之间的付款。
本发明的RFID标签或标牌还可以用作安全系统的一部分，当外部收发机31从RFID标签或标牌接收识别信息时，安全系统具有通知安全人员的指示器。
本发明的RFID标签或标牌可以进一步运用在一些系统中，如产品鉴定、检票、图书馆管理和供应链管理应用，通过利用RFID标签或标牌传输识别信息到系统中。
在另一个应用中，本发明的RFID标签或标牌可以被用作运送标签或标牌，它们对应于在货物上的激光印刷机印刷的图像和微型芯片35提供的识别信息。
应该理解的是，本发明的RFID标签或标牌并不限于在射频范围内操作。利用其它电磁频率它们也可进行操作。另外，它们可以利用声音或不同类型的发射(radiation)在保护盒23与外部收发机31之间通信。本发明也可利用另外的薄层，而不仅仅是这里描述的三种薄层。例如，可以使用4层或更多层的纸张。进一步，本发明可以利用除纸张外的材料来形成薄层组件11。例如，可以替代为使用塑料薄层。本发明也不限于使用激光印刷机。可替代为使用其它类型的印刷如喷墨、点阵或网络印刷，并且保护盒23可以仍用于保护电子电路25。同样，电子电路25可以不同于上述方位的其它方位被放置在保护盒23内。
应该理解的是，在不背离本发明范围的情况下，可以利用其它的实施例，结构和功能上可以变化。本发明的上述实施例的描述只是为图解说明和描述的目的。其意不在于对本发明进行穷举或把本发明限制在公开的具体形式上。因此，根据上面的教导可能有许多的修改变化。因而本发明的范围不受此详细描述的限制。

Claims (33)

1.一种形成可印刷的电子薄层组件的方法，该方法包括以下步骤：
形成薄层组件，其具有可接受墨的纸质的上层、下层和中间层，其中所述中间层中具有至少一个开口，以接收电子电路，所述电子电路的高度等于或小于所述中间层的厚度；
将所述三层粘合在一起，以形成厚度小于一英寸的千分之十五的柔性薄层；所述薄层组件的大小是81/2×11英寸或A-4纸；
利用印刷机在所述薄层组件上印刷，所述印刷机使所述薄层组件受热和压力的影响；
切割所述薄层组件为尺寸缩小的多层组件，每个组件包括至少一个所述电子电路；和
随后对所述尺寸缩小的组件施加高频RF信号；
其中所述电子电路使用标签敷贴器插入所述至少一个开口；以及
其中所述上层的内表面或所述下层的内表面不承载至少一个电子电路和至少一个天线。
2.一种可成像的电子识别薄层组件，其包括：
底层；
可接受墨的顶层，在其上的激光印刷机印刷的图像是通过沿激光印刷机或喷墨印刷机的印刷路径送入薄层组件形成的；
遮蔽薄层，其内形成有窗口，所述遮蔽薄层连接在所述底层与所述顶层之间以形成窗口内的保护盒，用于保护完全连接在所述保护盒内的电子电路，当在顶层上印刷图像时不受激光印刷机或喷墨印刷机施加的热和压力的影响；
传输器件，其位于所述保护盒内，用于从所述电子电路到所述保护盒外的外部接收机传输识别信息；和
所述薄层组件呈现出等于或小于0.015英寸的厚度，以通过印刷机可靠地递送；
其中所述底层的内表面或所述顶层的内表面不承载至少一个电子电路和至少一个天线。
3.根据权利要求2所述的薄层组件，其进一步包括形成保护盒的遮蔽薄层上的另外的窗口，以保护完全连接在所述保护盒内的另外的电子电路。
4.根据权利要求3所述的薄层组件，其进一步包括在所述薄层组件上形成的分离线，以将所述薄层组件分割成多个子组件，其中每个子组件包括装有电子电路的保护盒。
5.根据权利要求4所述的薄层组件，其中所述分离线是被冲切而成的。
6.根据权利要求2所述的薄层组件，其中
所述传输器件是形成所述电子电路一部分的天线。
7.根据权利要求2所述的薄层组件，其中
所述电子电路的横截面的覆盖区使其适合装进所述遮蔽薄层的窗口内。
8.根据权利要求2所述的薄层组件，其进一步包括连接到所述遮蔽薄层和所述电子电路的所述底层上的永久性黏合剂。
9.根据权利要求2所述的薄层组件，其进一步包括连接到所述遮蔽薄层的所述顶层上的永久性黏合剂。
10.根据权利要求8所述的薄层组件，其进一步包括在所述薄层组件的外表面上的黏合剂，以将所述薄层组件粘合到物体上作为标签。
11.根据权利要求2所述的薄层组件，其中所述薄层组件的厚度小于一英寸的千分之十五，并且为81/2×11英寸或A-4纸大小，以送入到激光印刷机。
12.根据权利要求2所述的薄层组件，其中所述底层和顶层薄层是20磅的证券纸。
13.根据权利要求2所述的薄层组件，其中所述遮蔽薄层是60磅到80磅的证券纸形成的。
14.根据权利要求2所述的薄层组件，其中所述电子电路是一个射频识别发射机-应答机。
15.根据权利要求14所述的薄层组件，其中所述射频识别发射机-应答机是一个无源器件。
16.根据权利要求4所述的薄层组件，其中每个所述子组件是一个运送标签，并且所述激光印刷机印刷的图像和所述识别信息都对应于货物。
17.根据权利要求2所述的薄层组件，其中所述保护盒内的所述传输器件可以传送电磁辐射，所述电磁辐射是射频波。
18.一种形成可形成图像的电子识别薄层组件的方法，其包括以下步骤：
将至少一个电子电路连接到薄层组件的一个保护盒中，所述薄层组件的形成是通过将底层、可接受墨的纸质的顶层和遮蔽薄层连接起来形成的，所述遮蔽薄层中具有至少一个窗口，以将所述电子电路框起来，所述薄层组件的厚度等于或小于一英寸的千分之十五；
利用所述激光或喷墨印刷机在所述薄层组件上印刷，其中所述薄层组件受到激光或喷墨印刷机产生的热和压力的影响；和
随后利用电磁辐射与在所述保护盒内的所述电子电路通信，以获得识别信息；
其中所述电子电路使用标签敷贴器插入所述至少一个窗口；以及
其中所述底层的内表面或所述顶层的内表面不承载至少一个电子电路和至少一个天线。
19.根据权利要求18所述的方法，进一步包括将另外的电子电路连接到所述遮蔽薄层中的另外的窗口形成的另外的保护盒的步骤。
20.根据权利要求18所述的方法，进一步包括将所述薄层组件通过激光印刷机的所述印刷路径并且在所述顶层上印刷激光印刷机要印刷的图像的步骤。
21.根据权利要求20所述的方法，进一步包括利用所述保护盒内的所述电子电路的传输部分所传送的电磁辐射，与所述保护盒外的接收机进行通信的步骤。
22.根据权利要求19所述的方法，进一步包括在所述薄层组件中形成用于将所述薄层组件分割为多个子组件的分离线，其中每个子组件包括装有电子电路的保护盒。
23.根据权利要求22所述的方法，进一步包括冲切所述分离线的步骤。
24.根据权利要求22所述的方法，进一步包括沿所述分离线将所述薄层组件分割为多个子组件的步骤。
25.根据权利要求22所述的方法，进一步包括通过沿所述分离线分割所述薄层组件，将具有所述激光印刷机印刷的图像的所述薄层组件分割成为多个子组件的步骤。
26.根据权利要求25所述的方法，其中每个所述子组件具有激光印刷机印刷的图像，该图像是在所述薄层组件通过激光印刷机的所述印刷路径时形成的，并且在所述顶层上印刷激光印刷机印刷的图像。
27.根据权利要求18所述的方法，其中将至少一个电子电路连接到所述保护盒的步骤进一步包括在所述底层、所述顶层、所述遮蔽薄层和至少一个电子电路上放置永久性黏合剂的步骤.
28.根据权利要求27所述的方法，其中将至少一个电子电路连接到所述保护盒中的步骤，进一步包括利用永久性黏合剂将所述电子电路连接到所述底层上的步骤。
29.根据权利要求27所述的方法，进一步包括在所述薄层组件的外表面上放置黏合剂，以把所述薄层组件粘合到物体上作为标签。
30.根据权利要求18所述的方法，进一步包括利用所述保护盒内的所述电子电路的传输部分所传送的电磁辐射，与所述保护盒外的接收机进行通信的步骤。
31.根据权利要求18所述的方法，进一步包括在所述保护盒外的外部接收机接收所述识别信息的步骤。
32.根据权利要求18所述的方法，其中所述通信步骤的完成是通过从所述保护盒外的传输器件到所述电子电路传送电磁辐射，利用所述电磁辐射激励所述电子电路，和从所述电子电路的传输部分到所述保护盒外的接收机传输所述识别信息。
33.根据权利要求18所述的方法，其中所述电磁辐射是射频波。
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