DE102004019070A1

DE102004019070A1 - Thermotransfer-Drucker mit Einzelblatteinzug

Info

Publication number: DE102004019070A1
Application number: DE102004019070A
Authority: DE
Inventors: Johannes Lenkl
Original assignee: Avery Dennison Corp
Current assignee: Avery Dennison Corp
Priority date: 2004-04-20
Filing date: 2004-04-20
Publication date: 2005-11-17
Also published as: WO2005102719A1; US8675240B2; EP1740390A1; US20160176198A1; US20070223014A1; JP2007533503A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Thermotransfer-Drucker zum Bedrucken von RFID-Etikette aufweisenden Druckmedien, mit einer Thermotransfer-Druckeinheit und einem Einzelblatteinzug. Weiterhin ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass eine RFID-Leseeinheit zum Lesen von Informationen aus den RFID-Etiketten vorgesehen ist, wobei die RFID-Leseeinheit mit der Thermotransfer-Druckeinheit (70) derart verbunden ist, dass die Thermotransfer-Druckeinheit (70) in Abhängigkeit von den aus dem jeweiligen RFID-Etikett ausgelesenen Informationen steuerbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Thermotransferdrucker zum Bedrucken von RFID-Etikette aufweisenden Druckmedien. Der Thermotransferdrucker hat eine Thermotransferdruckeinheit und einen Einzelblatteinzug.

Blatteinzugseinrichtungen verschiedenster Art werden regelmäßig in Druckern eingesetzt, um von einem Stapel Blätter Einzelblätter zuzuführen, wodurch ein geordneter Druckbetrieb gewährleistet wird. Vorbekannte Einzelblatteinzugseinrichtungen sind dazu ausgelegt, unterschiedlichste Blattformate in den Drucker zu transportieren. Insbesondere sind Einzelblatteinzüge dazu geeignet, auch flache Gegenstände wie Plastikkarten zu der Thermotransfer-Druckeinheit zu transportieren. Im Unterschied zu Papierblättern sind derartige Plastikarten sehr steif und können bei Verbiegung schnell brechen. Deshalb sind vorbekannte Thermotransferdrucker mit Einzelblatteinzug entwickelt worden, die eine sichere Führung eines zu transportierenden Druckmediums gewährleisten, ohne eine Verformung des Druckmediums, d.h. des Blattes oder der Plastikkarte, während des Transportes zu verursachen. Ein solcher Einzelblatteinzug ist insbesondere aus der europäischen Patentschrift EP 0 694 488 B1 bekannt.

Ein Thermotransfer-Drucker mit Einzelblatteinzug ist insbesondere dazu geeignet, Druckmedien zu bedrucken, welche RFID-Etikette enthalten. Ein RFID- Etikett besteht aus einem Transponder und einer Antenne. Das RFID-Etikett ist dazu ausgelegt, als Reaktion auf ein empfangenes elektromagnetisches Signal, eine Kennung zu übertragen. Das heißt mittels einer Schreib/Leseeinheit kann auf das RFID-Etikett zugegriffen werden. Die Kennung des RFID-Etiketts besteht aus einer Ziffernfolge, welche das jeweilige Etikett eindeutig identifiziert. Wird ein derartiges Etikett an einem Produkt befestigt, so kann damit das Produkt identifiziert werden. Dies geschieht mittels der Lese/Schreibeinheit. Die Informationsübertragung zwischen dem RFID-Etikett und der Leseeinheit erfolgt über Radiofrequenzsignale. Darunter sind insbesondere auch Signale im Gigahertzbereich als auch im Bereich von einigen hundert Hertz zu verstehen. Infrarotstrahlung und sichtbares Licht gehört nicht dazu, denn der Vorteil des RFID-Etiketts ist gerade, dass der Informationsaustausch im wesentlichen von Temperaturschwankungen oder Lichtverhältnissen unabhängig ist. Der Transponder und die Antenne sind insbesondere in speziellen Papierbögen eingelassen oder in einer Plastikkarte integriert. Die Aufgabe des Transponders ist, auf einer Anforderung bzw. ein empfangenes Signal eine Antwort automatisch zu generieren. Insbesondere wird als Reaktion auf ein empfangenes Signal die Kennung des RFID-Etiketts in dem Transponder gesendet. Der Transponder stellt insbesondere einen Datenspeicher dar, da in ihm die Kennung des RFID-Etiketts gespeichert ist. Üblicherweise besteht der Transponder aus einer Transistorschaltung, die durch einen Mikrochip verwirklicht wird. Der Mikrochip muss vor Umwelteinwirkungen, insbesondere Wärme und Druckapplikationen, geschützt werden. Der Transport des Druckmediums mit dem RFID-Etikett mittels des Einzelblatteinzugs sorgt zunächst einmal dafür, dass das Druckmedium einschließlich das RFID-Etiketts beim Drucken nicht verbogen wird.

Beim Bedrucken von Druckmedien, die RFID-Etikette enthalten, treten spezielle Probleme auf. Insbesondere muss verhindert werden, dass beim Bedrucken der Druckmedien die RFID-Etikette in irgendeiner Weise beschädigt oder negativ beeinträchtigt werden. Die Verbindung zwischen dem Transponder und der Antenne bricht relativ leicht. Sie ist jedoch für das Funktionieren des RFID-Etiketts unbedingt notwendig. Ein solcher Bruch kann insbesondere auftreten, wenn von dem Druckkopf des Thermotransferdruckers ein zu großer Druck oder eine zu hohe Temperatur auf den Transponder und/oder die Antenne des RFID-Etiketts übertragen wird.

Es ist demzufolge Aufgabe der Erfindung, sicherzustellen, dass beim Bedrucken von RFID-Etiketten enthaltenden Druckmedien eine Beschädigung der RFID-Etikette ausgeschlossen wird.

Die Aufgabe wird von dem Drucker gemäß beigefügtem Anspruch 1 gelöst. Es handelt sich um einen Thermotransfer-Drucker mit einer Thermotransfer-Druckeinheit und einem Einzelblatteinzug.

Ferner hat der Drucker eine RFID-Leseeinheit. Die Leseeinheit ist geeignet RFID-Etiketten anzusteuern, um Informationen, insbesondere die Kennung der RFID-Etiketten, auszulesen. Die RFID-Leseeinheit kann somit jederzeit überwachen, ob Druckmedien mit RFID-Etiketten derzeit zugeführt bzw. bedruckt werden. Wenn keine Druckmedien vorhanden sind, so empfängt die RFID-Leseeinheit kein Signal im Anschluss an das Aussenden einer Abfrage. Hat die RFID-Leseeinheit Informationen von einem RFID-Etikett erhalten, insbesondere die Kennung der RFID-Etiketten, so kann der Thermotransfer-Drucker in Abhängigkeit von den Informationen vom RFID-Etikett gesteuert werden. Der Drucker erfährt somit automatisch, ob beim Drucken auf vorhandene RFID-Etikette zu achten ist, weshalb eine Beschädigung der RFID-Etikette vermieden werden kann.

Vorzugsweise ist eine Steuereinheit vorgesehen, welche die von der RFID-Leseeinheit empfangenen Informationen erhält. Die Steuereinheit kontrolliert den Druck in Abhängigkeit von den empfangenen Informationen. Die Thermotransfer-Druckeinheit besitzt normalerweise von Haus aus eine CPU und einen Arbeitsspeicher zur Steuerung der Druckeinheit. Die CPU kann als Steuereinheit fungieren, welche die Informationen von der RFID-Leseeinheit verarbeitet. Die CPU ruft Informationen von der RFID-Leseeinheit ab. Die von einem RFID-Etikett empfangenen Informationen können insbesondere die Beschaffenheit des Druckmediums und des RFID-Etiketts enthalten. Der erfindungsgemäße Thermotransfer-Drucker kann somit auf die Beschaffenheit des Druckmediums sowie des Etiketts geeignet reagieren, um eine Beschädigung der Etiketten zu vermeiden. Die Steuereinheit sorgt dafür, dass die Druckköpfe von dem Druckmedium im Bereich des RFID-Etiketts abgehoben werden, damit der Druckkopf mit dem Etikett nicht kollidiert. Insbesondere könnten Informationen betreffend den Ort des Etiketts auf dem Druckmedium sowie Informationen darüber in dem Etikett enthalten sein, ob im Bereich des RFID-Etiketts gedruckt werden darf. Schließlich könnte sogar durch das RFID-Etikett angegeben werden, welches Motiv auf das Druckmedium zu drucken ist. Dies würde jedoch erfordern, dass die RFID-Etiketten einen relativ großen Speicher aufweisen. Sie wären relativ komplex und teuer.

Vorzugsweise überträgt das RFID-Etikett nur seine Kennung (ID). Die Kennung ist eine Ziffernfolge, welche das RFID-Etikett eindeutig identifiziert. Alle weiteren Informationen betreffend das RFID-Etikett sowie das Druckmedium und gegebenenfalls das zu druckende Motiv sind in einem Kennungsspeicher der Steuereinheit gespeichert. Sofern die Steuereinheit durch die CPU und den Arbeitsspeicher der Thermotransfer-Druckeinheit realisiert wird, ist ein nicht flüchtiger Speicher (z.B. eine Festplatte) als Kennungsspeicher vorgesehen. In dem Kennungsspeicher sind alle Kennungen von zu bedruckenden RFID-Etiketten gespeichert sind. Jeder Kennung ist genau ein Befehlssatz zugeordnet. Der Befehlssatz umfasst alle Anweisungen, mit denen der erfindungsgemäße Drucker anzusteuern ist, um einen reibungsfreien Druck zu gewährleisten. Auch Informationen betreffend das zu druckende Motiv können über die Kennung gegebenenfalls abgerufen werden. Somit könnte zusätzlich sichergestellt werden, dass die aktuellen Druckmedien in dem Drucker richtig bedruckt werden. Die Druckmedien selbst steuern gewissermaßen den Ablauf des Druckvorgangs. Dazu ist lediglich erforderlich, dass die RFID-Leseeinheit regelmäßig die Kennung der RFID-Etikette abruft.

Wenn mehrere RFID-Etikette im Sender/Empfangsbereich der RFID-Leseeinheit sind, so erhält die RFID-Leseeinheit gleichzeitig mehrere Kennungen der jeweiligen RFID-Etikette als Reaktion auf eine Anfrage zugesandt. Die RFID-Leseeinheit muss deshalb in die Lage versetzt werden, die von den RFID-Etiketten empfangenen Signale zu trennen. Aus der Funktechnik sind mehrere Zugriffsverfahren bekannt, die zulassen, dass mehrere Sender ihre Daten an einen einzelnen Empfänger, nämlich die RFID-Leseeinheit, senden können: SDMA (Space Division Multiple Access), TDMA (Time Domain Multiple Access), FDMA (Frequency Domain Multiple Access) und CDMA (Code Division Multiple Access). Da bei der RFID-Technik die Transponder nur über eine beschränkte Leistungsfähigkeit verfügen und möglichst günstig hergestellt werden sollen, eignet sich hauptsächlich der TDMA als Verfahren. Wenn die Zeitachse in eine Anzahl von Zeitabschnitten aufgeteilt wird und jedes RFID-Etikett in einem anderen Zeitabschnitt sendet, so können die von der RFID-Leseeinheit empfangenen Signale zeitlich getrennt werden. Bei FDMA werden die von den RFID-Etiketten gesendeten Signale auf unterschiedlichen Trägerfrequenzen gesendet. Das Trägerfrequenz-Signal wird dann amplitudenmoduliert, um Informationen zu übertragen. Die Trennung der empfangenen Signale in der RFID-Leseeinheit erfolgt dann durch Frequenzfilter. Es ist auch möglich, eine Kombination aus TDMA und FDMA einzusetzen.

Aufgrund der Tatsache, dass die Transponder nicht erkennen können, ob weitere Transponder auf eine Anfrage von der RFID-Leseeinheit reagieren, kann es dennoch zu Kollisionen kommen. Diese müssen vom Lesegerät erkannt und behandelt werden. Die Manchester-Kodierung ist ein geeignetes Signalkodierungsverfahren, welches der RFID-Leseeinheit erlaubt, zu erkennen, ob mehrere RFID-Etiketten Signale senden. Daraufhin muss mittels antikollisionsverfahren dafür gesorgt werden, dass die RFID-Etikette mit Hilfe eines der vorstehend erwähnten Zugriffsverfahren beispielsweise TDMA ihre Kennungen derart senden, dass sie von der Leseeinheit getrennt werden können. Dazu gibt es deterministische und probabilistische Algorithmen.

Ein möglicher deterministische Algorithmus ist der Tree-Trunk-Algorithmus. Wird dieser Algorithmus eingesetzt, so fordert die RFID-Leseeinheit bei jedem Anfrageschritt alle erreichbaren RFID-Etikette dazu auf, ihre Kennung zurück zu senden, falls die Kennung Teil einer vorbestimmten Gruppe von Kennungen ist. Antworten auf eine Anfrage mehrere RFID-Etikette, d.h. wenn eine Kollision detektiert wird, verkleinert die Leseeinheit bei der nächsten Anfrage die Anzahl der Elemente aus der vorbestimmten Gruppe. Die Gruppe wird solange verkleinert, bis nur noch eine RFID-Kennung zurückgesendet wird. Das entsprechende RFID-Etikett wird somit erkannt. Der Algorithmus geht mit den verbleibenden Kennungen analog vor, bis alle RFID-Etikette identifiziert sind.

Ein mögliches probabilistisches Verfahren zum Trennen der RFID-Etikette ist das Aloha-Verfahren. Beim Aloha-Verfahren stellt die Leseeinheit den RFID-Etiketten eine Anzahl von Zeitintervallen zur Verfügung. Jedes der RFID-Etikette wählt zufällig einen Zeitslot aus, in dem es antwortet. Wenn die Anzahl der möglichen Zeitslots sehr viel größer als die Anzahl der antwortenden Etikette ist, so ist die Wahrscheinlichkeit gering, dass keines der Etikette allein während eines Zeitslots antwortet. Anders gesagt ist es unwahrscheinlich, dass es keinen Zeitslot gibt, in dem nur ein Etikett antwortet. Der Erkennungsprozess der RFID-Etikette besteht aus mehreren Anfragerunden. Sobald die RFID-Leseeinheit ein RFID-Etikett erkannt hat, wird der entsprechende Transponder des RFID-Etiketts stumm geschaltet, so dass bei der nächsten Anfrage keine Antwort von diesem Transponder erhalten wird.

Wenn die Leseeinheit mehrere Etikette erkannt hat, so kann sie aus der Reduktion der empfangenen Signalintensität von den RFID-Etiketten ermitteln, wie weit die Etikette von der RFID-Leseeinheit entfernt sind. Da sich die Etikette entlang einer bestimmten Bahn durch den Drucker bewegen bzw. befördert werden, ist es möglich, auf die Position der jeweiligen Etikette zurückzuschließen. Somit kann jederzeit überwacht werden, welche Druckmedien bedruckt werden. Die Positionserfassung könnte auch anhand der ermittelten Laufzeit bzw. zeitlichen Verzögerung auf eine Anfrage von der Leseeinheit ermittelt werden.

Das Tree-Trunk-Verfahren ist besonders für die RFID-Etikett-Erkennung geeignet. Da die Geschwindigkeit bekannt ist, mit der die RFID-Etikette durch die Druckeinheit transportiert werden, kann die RFID-Leseeinheit anhand dieser Informationen voraussagen, welche der erkannten RFID-Etikette bei der nächsten Anfrage den Sende/Empfangsbereich der RFID-Leseeinheit verlassen haben wird, insbesondere welche der bekannten RFID-Etikette empfangen werden. Die RFID-Etikette, von denen erwartet wird, dass sie bei der nächsten Frage noch innerhalb des Sende/Empfangsbereichs der Leseeinheit sind, werden bei der nächsten Anfrage stummgeschaltet. Wird ein neues RFID-Etikett in den Sende/Empfangsbereich der RFID-Leseeinheit befördert, so ist dieses das einzig antwortende RFID-Etikett, da alle anderen RFID-Etikette stummgeschaltet sind. Der Aufwand zur Identifizierung der RFID-Etikette ist somit sehr begrenzt.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird anhand der beigefügten Figur nachfolgend beschrieben. 1 zeigt einen Thermotransfer-Drucker gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Der in 1 gezeigte Thermotransfer-Drucker umfasst einen Einzelblatteinzug. Der Einzelblatteinzug hat einen Träger 2, welcher in Pfeilrichtung nach oben und nach unten bewegt werden kann. Auf dem Träger 2 sind übereinander zu bedruckende Druckmedien geschichtet. Die Trägerebene steht senkrecht zu einer Anschlagebene 6, welche in der Zeichenebene liegt und als Blattführung dient. Senkrecht zur Trägerebene und ersten Anschlagsebene 6 liegt ein zweiter Anschlag 7. Der Träger 2 transportiert die Druckmedien kontinuierlich nach oben, so dass sie über eine Separierkante 11 an den Thermotransfer-Drucker nacheinander ausgegeben werden können. Eine rollenförmige Transporteinrichtung 8 ist oberhalb der Separierkante 11 angeordnet, und die rollenförmige Transporteinrichtung 8 wird auf das oberste Druckmedium gedrückt und schiebt dieses über die Separierkante 11 in den Thermotransfer-Drucker. Die Transporteinrichtung ist über einen Arm mit einer Schwenkachse 12 verbunden. Die Schwenkachse steht senkrecht auf der Anschlagsebene 6. Die Separierkante 11 ist unterhalb des oberen Anschlags des Schwenkarms 10 in der Weise angeordnet, dass ein ausreichend großer Raum zum Durchführen des Druckmediums mittels der Transporteinrichtung 8 zwischen dem oberen Anschlag und der Separierkante vorhanden ist. Der Abstand zwischen der Separierkante und dem oberen Anschlag ist einstellbar, so dass unterschiedliche Druckmedien mittels des Einzelblatteinzugs zu der Thermotransfer-Druckeinrichtung befördert werden können.
Das von dem Einzelblatteinzug beförderte Druckmedium gelangt zunächst durch eine Tunnelführung 16 in den Thermotransfer-Drucker. Das Druckmedium enthält ein RFID-Etikett. Unterhalb der Tunnelführung 16 ist eine RFID-Lese- und/oder Schreibeinheit angeordnet. Sobald das Druckmedium mit dem RFID-Etikett die RFID-Leseeinheit passiert, wird das Druckmedium von der RFID-Leseeinheit erfasst. Dazu sendet die RFID-Leseeinheit kontinuierlich Signale aus, die das RFID-Etikett zum Zurücksenden seiner Kennung auffordert.
Das Druckmedium gelangt schließlich zwischen eine Antriebswalze 18 und eine Gegendruckwalze 20. Die Antriebswalze 18 ist im Querschnitt gezeigt. Sie ist zylinderförmig und transportiert das Druckmedium zu einem Druckkopf 22 der dargestellten Thermotransfer-Druckeinheit hin. Die beiden Walzen 18 und 20 nehmen das Druckmedium zwischen sich auf. Die Gegendruckwalze 20 sorgt dafür, dass der Anpressdruck der Antriebswalze 18 ausreichend ist, um das Druckmedium zu befördern. Die Gegendruckwalze 20 ist an einem Halterarm 21 befestigt, der um eine Achse schwenkbar ist. Die Gegendruckwalze 20 ist zu der Antriebswalze 18 hin vorgespannt. Wenn jedoch Unebenheiten oder Vorsprünge auf dem Druckmedium vorhanden sind, so wird die Gegendruckwalze 20 der Unebenheit nicht hinderlich sein, sondern nachgiebig von dem Arm 21 weg geschwenkt.
Schließlich gelangt das Druckmedium mit dem RFID-Etikett zu dem Druckkopf 22. Es handelt sich bei dem dargestellten Druckkopf um einen Corner-Edge-Druckkopf. Ein derartiger Druckkopf übt einen relativ geringen Druck auf das Druckmedium aus. Deshalb ist von vornherein die Gefahr der Beschädigung des RFID-Etiketts durch den Druckkopf verringert. Der Druckkopf 22 bringt auf dem Druckmedium Informationen mittels des bekannten Thermotransfer- Druckverfahrens auf. Unterhalb des Druckkopfs 22 ist eine Druckwalze 23 angebracht, welche das Druckmedium unterhalb des Druckkopfs 22 aus der Thermotransfer-Druckeinheit heraus transportiert.
Sobald die RFID-Leseeinheit 14 ein RFID-Etikett identifiziert, steuert sie den Druckkopf 21 über eine nicht gezeigte Steuereinheit. Die Steuereinheit wird durch die CPU und den Arbeitsspeicher der Thermotransfer-Druckeinheit realisiert. In dem Die Steuereinheit befiehlt dem Druckkopf 22, einen bestimmten Druckauftrag, der mit der Kennung des jeweiligen RFID-Etiketts abgespeichert ist, auszuführen. Dabei wird dafür gesorgt, dass der Druckkopf 22 von dem Druckmedium abgehoben wird, sobald das RFID-Etikett in dem Druckmedium den Druckkopf 22 erreicht. Somit kann das RFID-Etikett von dem Druckkopf 22 nicht beschädigt werden.

Claims

Thermotransfer-Drucker zum Bedrucken von RFID-Etikette aufweisenden Druckmedien, mit einer Thermotransfer-Druckeinheit (70), und einem Einzelblatteinzug (80) gekennzeichnet durch eine RFID-Leseeinheit (14) zum Lesen von Informationen aus den RFID-Etikketten, wobei die RFID-Leseeinheit (14) mit der Thermotransfer-Druckeinheit (70) derart verbunden ist, dass die Thermotransfer-Druckeinheit (70) in Abhängigkeit von den aus dem jeweiligen RFID-Etikett ausgelesenen Informationen steuerbar ist.
Drucker nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit, welche ausgebildet ist, von der RFID-Leseeinheit (14) ausgelesene Informationen zu empfangen und die Thermotransfer-Druckeinheit (70) in Abhängigkeit von den empfangenen Informationen zu steuern.
Drucker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die RFID-Leseeinheit (14) ausgebildet ist, eine Kennung (ID) der Etikette auszulesen, die Steuereinheit einen Kennungs-Speicher zum Speichern von Kennungen von den zu bedruckenden Etiketten aufweist, wobei jeder Kennung in dem Kennungs-Speicher genau ein Befehlssatz zugeordnet ist.
Drucker nach Anspruch 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit ausgebildet ist, die Thermotransfer-Druckeinheit (70) derart zu steuern, dass in Abhängigkeit von der empfangenen Kennung ein vorbestimmtes Motiv an einem vorbestimmten Ort auf das Druckmedium gedruckt wird.
Drucker nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die RFID-Leseeinheit (14) einen Kollisionsdetektor aufweist, der ausgebildet ist, durch Verwendung einer geeigneten Signalcodierung, beispielsweise Manchestercodierung, zu erkennen, ob mehrere RFID-Etikette im Sende/Empfangsbereich des Lesegeräts sind, und einer Zugriffseinheit, die ausgebildet ist, mittels eines Zugriffsverfahrens, beispielsweise SDMA, TDMA, FDMA oder CDMA auf mehrere RFID-Etikette zuzugreifen und mittels eines deterministische Algorithmus wie einen Tree-Search-Algorithmus oder mittels eines probabilistischen Algorithmus wie den Aloha-Algorithmus die RFID-Etikette zu identifizieren.
Drucker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die RFID-Leseeinheit (14) eine Positionserfassungseinheit aufweist, die ausgebildet ist eine Laufzeit und/oder Intensität eines von einem bestimmten RFID-Etikett empfangenen Signals zu erfassen und anhand der Laufzeit und/oder Intensität des Signals von dem bestimmten RFID-Etikett dessen Position relativ zu dem Lesegerät zu bestimmen.
Verfahren zum Steuern eines Thermotransfer-Druckers mit einer Thermotransfer-Druckeinheit (70), einem Einzelblatteinzug (80) und einer RFID-Leseeinheit (14) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die RFID-Leseeinheit Informationen aus RFID-Etiketten ausliest und die Thermotransferdruckeinheit (70) in Abhängigkeit von den aus dem jeweiligen RFID-Etikett ausgelesenen Informationen gesteuert wird.