JP2004118844A - データ記憶及び通信能力を有する媒体並びにその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】データ記憶及び通信能力を有する媒体とその製造方法を提供する。
【解決手段】媒体10の形成法を提供する。ベース層20を提供する。材料層50を提供する。材料層50はボイドを有する。メモリを有するトランスポンダ60をボイド内に配置する。媒体10も提供する。該媒体10はベース層20と、ベース層20に密着させた材料層50とを有する。材料層50はボイドを有する。メモリを有するトランスポンダ60がボイド内に配置されている。
【選択図】図1
【解決手段】媒体10の形成法を提供する。ベース層20を提供する。材料層50を提供する。材料層50はボイドを有する。メモリを有するトランスポンダ60をボイド内に配置する。媒体10も提供する。該媒体10はベース層20と、ベース層20に密着させた材料層50とを有する。材料層50はボイドを有する。メモリを有するトランスポンダ60がボイド内に配置されている。
【選択図】図1
Description
本発明は、一般的には媒体の分野に関し、更に詳しくは電子メモリを一体化した媒体に関およびその製造方法に関する。
紙、フィルム及びファブリックのような材料からできた薄い媒体は多くの有用な用途を有する。そのような媒体には画像や情報がしばしば記録される。材料の特徴に関する情報が記録プロセスの前にわかっていれば、記録プロセスを調整して記録の質を改良することができる。媒体上に記録がなされたら、媒体に付随したメモリに電子情報を結合させるのは有用であろう。そのような電子情報は、媒体の保管先系統、媒体の使用、及び誰が媒体にアクセスしたかに関する情報を含み得る。無線識別(RFID)タグは典型的には3つの主要素を含む。すなわち、情報を含有する電磁場の送受信に協力するアンテナとトランスポンダ、及び情報を記憶するメモリである。他の有用な情報、例えば媒体上に記録された情報を描写する電子情報を媒体に結合させてもよい。例えば、同一出願人による米国特許出願第10/161,514号、発明の名称“アーカイバル媒体上の記録の仮想注釈(Virtual Annotation of a Recording on an Archival Media)”、出願人Kerrら、出願日2002年6月3日、参照。
媒体と電子情報の一体化を可能にする電子メモリと通信能力を提供するために無線識別(RFID)タグを使用することは知られている。
RFIDタグは、共設計された読取/書込装置と情報を交換するように適応されている。あるアイテムに取り付けたRFIDタグに記憶された情報は、後にそのアイテムを追跡、確認及び処理するのに使用できる。RFIDタグは、該アイテムに関連する他の情報を記憶することもできる。米国テキサス州ダラスのTexas Instruments,Incorporatedから入手できる市販のRFIDタグ“TAG−IT INLAY”(登録商標)は、タグが付けられたアイテムに関する識別情報を提供するのに使用できる。このような比較的薄くフレキシブルなタイプのRFIDタグは、これまでのラベルやバーコードを要するような用途に使用できる。先行技術のRFIDタグは、典型的には、従業員の身分証明、在庫管理、及びクレジットカード口座の確認などの確認目的で使用されている。そのようなRFIDタグの利点は、サイズが小さいこと、通信が容易であること、及びバーコード付きアイテムとは異なり該アイテムをリーダやスキャナにかける必要がないことである。
RFIDタグは、Moskowitzら出願の米国特許第5,528,222号に開示されているように、パスポート及びクレジットカードに関する用途への使用が提案されている。これらのデバイスは、文書、書物、及び荷物の所在、特徴及び使用を追跡するのに有用である。例えば、そのようなタグを用いて、文書管理システム内での文書の所在の追跡及びそのような文書の保管先系統の追跡ができる。
RFIDタグは、典型的には、インレイ、プラスチックガラス又はセラミックハウジングのようなパッケージの中に形成される。次に、RFIDパッケージは、文書又は書物のようなアイテムの完成後、該アイテムに取り付けられる。典型的には、RFIDタグは、RFIDタグとそれを取り付けるアイテム間の接合に使用される接着面を有する。他の方法を使用してRFIDタグをアイテムに機械的に取り付けることも知られている。例えば、RFIDタグを、ステープル又は他の機械的締結具(ファスナ)を使用してアイテムに取り付けることもできる。
この手続には改良の余地がある。例えば、RFIDタグとアイテム間の接合不良又は機械的取付け不良があると、RFIDタグのアイテムからの分離を引き起こす可能性がある。これでは、RFIDタグのアイテムへの取付け目的を無にすることになりかねない。さらに、RFIDタグのアイテムへの取付けは、RFIDタグとアイテムの組合せに係るコストを増大する。なぜならば、RFIDタグは、本体とファスナの両方のコスト、並びにRFIDタグのアイテムへの取付けに伴う労力のコストを含まなければならないからである。これらのコストは、RFIDタグを多数の個々のアイテム、例えばフィルム又は紙のような個々の媒体シートに取り付けるような場合、かなりのものになりうる。
その上、そのようなRFIDタグは、典型的には、パターン化されたアンテナをベース上に配置し、トランスポンダユニットを該アンテナ上部に貼り付けた形態を取っている。従って、このようなRFIDタグは、不均一な断面積を有する。タグの断面が不均一であると、製造、印刷、使用、保管及び流通時の接触による偶発的損傷を受けやすくなりうる。さらに、そのようなRFIDタグは、アイテムの外観及び使用を妨害することにもなりかねない。
これらの問題を解決するための一つの手法は、認識票のようにRFIDタグをアイテム内部に組み込むことである。一例では、二枚貝型の外被を提供し、その中にRFID及びアンテナエレクトロニクスを収納することによってこれが行われる。そのような認識票の一例は、米国カリフォルニア州アービンのHID Corporationが販売しているProxCard II 近接カードである。ラミネート材料のシート間にRFIDとアンテナエレクトロニクスを挟むことによってより薄いカードが製造される。そのような認識票の一例は、米国カリフォルニア州アービンのHID Corporationが販売しているISO ThinCardである。このカード形成法は、二枚貝型のカードよりも薄いカードを製造するが、RFIDエレクトロニクス領域の厚みが増大した不均一な断面を有する。
しかしながら、これらの技術は、紙、フィルム及びファブリックのような薄い媒体を形成する作業に適用できそうにない。このような薄い媒体は、典型的には、コーティング、押出及びローリング技術を用いてパルプ、ゼラチン又は他の材料を薄い材料シートに変換することによって大量生産され、次いで有用な形態に加工される。先行技術で公知の二枚貝型構造を追加することは、この種の生産には実際的又は経済的に引き合わない。代替の先行技術のラミネーション法も好適でない。なぜならば、ラミネーション間に挟まれたRFIDエレクトロニクスとアンテナの存在によって起こる厚みの増大と不均一な断面は、次の二次加工プロセスを妨害し、二次加工装置及びRFIDエレクトロニクス及び/又は媒体自体を損傷しうる。さらに、この不均一な断面は、RFIDユニットを有するラミネート媒体が、形成後媒体を使用するプリンタのような装置を通過するとき、画像化装置及び媒体を妨害することにもなりかねない。この妨害は、RFIDタグ、媒体及び媒体を使用する装置を損傷しうる。不均一な断面は、媒体及びその後媒体に記録される画像にとって望ましくない外観をも作り出す。
そこで、データを記憶し電子的に交換する能力を有する媒体が求められている。該媒体は、従来のウェブ製造プロセス及び媒体の製造後の使用に適合している。
一態様において、本発明は媒体の形成法を含む。ベース層が提供される。ボイドを有する材料層が提供される。メモリを有するトランスポンダがボイド内に配置される。
別の態様で提供されるのは、媒体の形成法である。ベース層上にアンテナ層がある。アンテナ層はその中に形成されたアンテナを有する。メモリを有し、アンテナと連携するように適応されたトランスポンダが提供される。材料層をアンテナ層に密着させる。材料層はトランスポンダの厚さと少なくとも等しい厚さを有し、トランスポンダを受容する大きさに作られた少なくとも1個のボイドを有する。トランスポンダをボイド内に配置し、アンテナと連携させる。
別の態様において媒体が提供される。媒体はベース層を有する。材料層をベース層に密着させる。前記材料層はボイドを有する。ボイド内にメモリを有する少なくとも1個のトランスポンダがある。
別の態様で提供されるのは、ベース層を有する媒体である。ベース層上にアンテナ層がある。アンテナ層はその中に形成されたアンテナを有する。メモリを有し、アンテナと連携するように適応されたトランスポンダが提供される。材料層をアンテナ層に密着させる。材料層はトランスポンダの厚さと少なくとも等しい厚さを有し、トランスポンダを受容する大きさに作られた少なくとも1個のボイドを有する。トランスポンダをボイド内に配置し、アンテナと連携させる。
本発明は、特に、本発明による装置の一部を形成する、又はさらに直接的に装置と連携するエレメントに関する。特に示されていない又は記載されていないエレメントは、当業者に周知の多様な形態を取り得ることは理解されよう。
本発明の実施の形態を図1〜3を参照しながら示し説明する。図1及び2は、それぞれ本発明の媒体10の一実施の形態の断面図及び媒体10の分解断面図を示す。図3は、ベース層とその上に形成されたアンテナ層の平面右斜視図を示す。
図1及び2に示されているように、媒体10は、上面22と底面24を有するベース層20を有する。ベース層20は、紙、プラスチック、金属、ファブリック又は他の適当な基板のような材料から形成できる。ある実施の形態において、ベース層20に使用される材料は、インク、染料、トナー及び着色剤のような画像形成材料を受容するように選ばれる。これにより、インクジェットプリンティング、サーマルプリンティング、コンタクトプレスプリンティング及び他の技術を用いて、例えば底面24上に画像を形成することが可能となる。あるいは、ベース層20は、熱、電気、光、電磁気、又は他の形態のエネルギーに暴露された場合に画像を形成するように選ばれてもよい。更なる代替において、ベース層の上面又は底面は、化学又は他の処理もしくはコーティングによって画像を受容するように適応させることもできる。提示されている実施の形態において、ベース層20はほぼ100μmの厚さを有するが、ベース層20の厚さは重要でない。
図1〜3に示されている実施の形態では、アンテナ層30がベース層20の上面22上に形成されている。アンテナ層30は、アンテナを形成するのに使用されることが可能な材料を含む。そのような材料の例は、銅、アルミニウムのような金属、及び導電性を有する他の材料などである。アンテナ層30は、その中に形成されたパターン化アンテナ40を有する。図3は、パターン化アンテナ40をその上に貼り付けたベース層20の平面図を示す。アンテナ40は第一のアンテナ列32と第二のアンテナ列34に配置されて示されている。しかしながら、アンテナ40の他の配置及び分布を使用することも可能である。アンテナ40のそれぞれは、アンテナ部分42と合せ面44を有する。図3に示されているように、アンテナ列32と34は、ベース層20の上面22に添って縦方向に伸びている。しかしながら、媒体10が2個以上のアンテナ40を有する場合、そのようなアンテナはアンテナ層30上に任意の有用なパターンで配置されてよい。
図3に示されているように、アンテナ40のそれぞれは、アンテナ層30のパターンとアンテナ層30中のスペース36から形成されている。アンテナ40を構成する材料のパターンを形作るスペース36の配列は、アンテナ層30を上面22にパターン化された様式で貼り付けることによって形成できる。これは、例えば、プリンティング、ラミネーション、熱転写、又はレーザ熱転写技術を用いてアンテナ層30を上面22に選択的に転写することによって達成できる。あるいは、アンテナ層30を上面22に貼り付けて均一な層を形成し、アンテナ層30の一部分を選択的に除去してスペース36を形成してもよい。この選択的除去は、化学的、光学的、熱的にアンテナ層30から材料を除去してパターン化アンテナ40を規定するスペース36を形成するエッチング又は剥離プロセスによって達成できる。機械的プロセスを用いてアンテナ層30から材料を除去し、パターン化アンテナ40を形成することもできる。
材料層50を提供する。材料層50は、紙、フィルム、ポリマー又は他の材料などの材料を含みうる。一実施の形態において、材料層50は、米国ミズーリ州セントルイスのSolutialから市販されているBUTVARポリビニルブチラール(PVB)樹脂から形成される。図1及び2に示されている実施の形態では、材料層50は、画像形成に使用されるインク、染料、顔料、着色剤のような画像形成物質を受容する材料から形成される。他の実施の形態では、材料層50は、熱的、化学的又は光学的変性によって画像を形成しうる材料から形成されてもよい。さらに他の実施の形態では、材料層50を化学処理し、画像を受容するように材料層50を適応させても、又は材料層上での画像形成が可能になるように材料層50の改質を促進してもよい。
材料層50は、ベース20及び/又はアンテナ層30とは別に製造される。材料層50の形成時にボイド52を材料層52中に形成する。これらのボイド52は、材料層50の上面55から材料層を通って底面53に達しているように示されている。しかしながら、ボイド52はトランスポンダ60及び/又はアンテナを受容できる任意の形態のボイドを材料層50内に構成しうるので、これ(ボイドの貫通)は必要なことではない。
図4は、ロール状に形成された材料層50を、アンテナ層30をその上に有するウェブ51に貼り付ける一実施の形態を示す。材料層50をウェブ51に密着させるには様々な技術が使用できる。例えば、接着剤、加圧張付け、又は第一の材料層を第二の層に密着させるための当該技術分野で公知の他の技術を用いて、材料層50をベース層20及び/又はアンテナ層30に貼り付けることができる。図5はこの一例を示す。図4に示されているように、アンテナ層30を有するベース層20のウェブ51をウェブ供給リール47から供給し、ボイド52を有する材料層50を材料供給リール48から供給し、1対のローラ46によって材料層50をウェブ51上にプレスする。接合を促進するためにウェブ51又は材料層50のいずれかを加熱してもよい。これは、例えばローラ46の加熱によって達成できる。複合媒体20は巻取リール49に保管される。
図5は、材料層50をウェブ51に密着させて形成した媒体20の斜視図を示す。図1〜6に示されている実施の形態において、トランスポンダ60はアンテナ提携面62を有する。これは、アンテナ層30上に形成された共設計の合せ面44と提携して電気接続を提供するように規定されている。この電気接続を用いて電源回路65は電磁信号を受け取ることができ、それをトランスポンダ60を動かす電力に変換する。この電気接続は、データを有する無線信号を受け取るのにも使用できる。トランスポンダ60はそれぞれメモリ61を包含している。トランスポンダ60が作動すると、無線通信回路63は合せ面44とアンテナ提携面62間の電気接続を用いて、メモリ61からのデータを含有する無線信号を伝送する。無線通信回路63は、データを含有する無線信号を受け取り、該データをメモリ63に記憶させるのにも使用できる。
図6は、図5の媒体20にトランスポンダ60を接合したところを示す。トランスポンダ60はボイド52内に配置されている。示されている実施の形態では、ボイド52は、材料層50の内面53及び外面55の両方に開口部を有する。本実施の形態では、トランスポンダ60は材料層50を形成してからボイド52に挿入できる。ボイド52は、トランスポンダ60のボイド52内への挿入によってアンテナ提携面62がアンテナ層30上に形成された共設計の合せ面44と接触し、提携面62と合せ面44間に電気接続が提供されるように作られている。一実施の形態では、材料層50を、トランスポンダ60をボイド52に挿入した形で形成した後、材料層50をウェブ51に密着させることができる。さらに別の実施の形態では、トランスポンダ60をウェブ51に接合した後、材料層50をウェブ51に密着させることができる。
示されている実施の形態において、ボイド52はトランスポンダ60を受容する大きさに作られ、トランスポンダ60の幅寸法64と少なくとも等しい幅寸法56及び57を有する。あるいは、以下にさらに詳細に説明するが、材料層50が弾性率を有する材料から形成されている場合、ボイド52の幅寸法56はトランスポンダ60の幅寸法64に関して寸足らずでもよい。ボイド52が寸足らずの場合、トランスポンダ60のボイド52への挿入は材料層50の変形を招く。材料層50はこの変形に耐え、トランスポンダ60に対して力を印加する。この力はトランスポンダ60をボイド52内に保持するのに役立つ。この力を利用すれば、提携面62がアンテナ40の合せ面44と接触したままになるようにトランスポンダ60を保持でき、ボイド52に添って提携面62がスライドして合せ面44との分離を招くようなこともない。
ボイド52はボイド壁54を有する。ボイド壁54は、アンテナ提携面62が合せ面44と提携してトランスポンダ60とアンテナ32のようなアンテナ間に電気接続を提供できるように、トランスポンダ60を並べ又はさもなければ配置させるように形作ることができる。ボイド壁54の形状は、特定のトランスポンダ60の特定のフットプリントに適合させることができる。ボイド壁54の形状は、方円形のような単純な形状、又は十字形、矩形もしくは他の有用な形態のようなより複雑な形状であり得る。そのような例の一部を図7、8及び9に示す。
図10及び11は、ボイド壁54を有するボイド52の断面図を示す。ボイド壁54は、トランスポンダ60をボイド52に受容し保持するのに役立つような特徴を有する形状に形作られている。示されているように、図10及び11では、ボイド壁54は外面55付近では狭く、内面53付近では広くなっている。本実施の形態では、材料層50はいくらかの程度の弾性変形が可能な材料から製造されている。従って、図10に示されているように、トランスポンダ60を外面55付近のボイド壁54の部分に押し込むと、材料層50はトランスポンダ60を内面53付近のボイド壁54の部分に受容しようとして変形する。次に、材料層50の上面付近のボイド壁54の部分は、図11に示すように、弾力的に拡張し、トランスポンダ60を材料層50のアンテナ層30に近い領域に捕捉する。
図12及び13に示されているように、別の実施の形態ではオーバーコート層70を材料層50の上に塗布することもできる。本実施の形態では、オーバーコート層70はトランスポンダ60をそれぞれ穿孔52内に固定する。さらに、オーバーコート層70は材料層50を密封し充填するので、オーバーコート層70が塗布された後は露出したままのアンテナ層30の部分はなくなる。オーバーコート層70は、トランスポンダ60に占拠されていないスロット52及び54の部分を充填するために塗布してもよい。こうするとトランスポンダ60が固定され、スロット54及び52に添ってトランスポンダ60が動くのを防止するのに役立つ。オーバーコート層70は、画像形成材料を受容するように適応させることもできる。図12及び13に示した実施の形態では、オーバーコート層70は、トランスポンダ60による突出部のない上面B−Bを形成するように塗布される。あるいは、オーバーコート層70は、媒体20の取扱い又は操作時の熱的又は機械的損傷からトランスポンダ60を保護する及びそれらによる損傷を吸収するように適応させることもできる。
オーバーコート層70を使用する場合、材料層50が少なくともトランスポンダ60の厚さと同じ厚さを有するということは必須でなくなる。その理由は、オーバーコート層70を材料層50と合わせてトランスポンダ60の厚さと少なくとも同じ厚さを有するように塗布すれば、B−Bのような共通平面がオーバーコート層70の外面72によって形成できるからである。
材料層50が画像形成材料を受容するように適応されている場合、そのような画像形成材料は、オーバーコート層70を形成する前に材料層50上に画像を形成するために適用できる。そのような一実施の形態では、オーバーコート層70は、紫外線又は他の形態の放射線の流入を遮断したり、材料層50上に形成された画像の外観を損傷しうる機械的、熱的、化学的又は他の因子に対する保護を提供するような透明材料を含むことができる。
図14に示されているように、追加のアンテナ層80をベース層20の底面24上に形成してもよい。追加のアンテナ層80は、アンテナ層30の形成に関して前述したような様式で形成できる。同様に、ボイド92を形成させた追加の材料層90を追加のアンテナ層80に塗布することもできる。ボイド92はトランスポンダ60を受容するように適応されており、その他は前述のボイド52と同様である。これも図14に示されているが、追加のオーバーコート層110を必要に応じて追加の材料層90上に塗布してもよい。
本実施の形態では、媒体10は突出部を持たない。従って、媒体10は、媒体10の材料層にトランスポンダ60を配置した後、ワインディング、ローリング、押出及びプリンティングのような従来のウェブ形成技術を用いて必要に応じてさらに加工できる。例えば、トランスポンダ60を取り付けた媒体10に細長い切り込みを入れてロールに巻き付け、各ロールが少なくとも1個のトランスポンダ60を有するようにすることができる。また、媒体10に切り込みを入れてシート状に切り取り、各シートがトランスポンダ60を随伴するようにもできる。
図15に示されているように、接着層110を媒体10のベース層20に塗布すれば、媒体10をボトルなどの有形物に容易に貼り付けられるようにできる。そのような媒体の利点は、媒体を付着させた有形物の使用及び取扱いを妨害する又は使用及び取扱いによって容易に損傷されうる突出部を持たないラベルを提供できることである。この接着形態の媒体10の取扱いを容易にするには、接着層110に剥離層120を貼り付ければよい。
本明細書中に記載のように、ベース層20、アンテナ層30、材料層50、及びオーバーコート層70はいずれも多重層を含むことができる。
さらに、記載したいずれの実施の形態においても、トランスポンダ60は、媒体20上に回路形成材料を付着させることによって完全に又は部分的に形成できる。例えば、トランスポンダ60は、リトグラフ、インクジェット及び電子回路を基板上に形成できる他のテクノロジーを用いて、ベース層20、アンテナ層30上、又はアンテナ層30内に形成することができる。トランスポンダ60は、材料層50をウェブ51に密着させる前に、材料層50のボイド52内に組み込むこともできる。
10 媒体、20 ベース層、22 上面、24 底面、30 アンテナ層、32 アンテナ列、34 アンテナ列、36 スペース、40 アンテナ、42 アンテナ部分、44 合せ面、46 ローラ、47 ウェブ供給リール、48 材料供給リール、49 巻取リール、50 材料層、51 ウェブ、52 ボイド、53 内面、54 ボイド壁、55 外面、56 幅寸法、57 幅寸法、59 上面、60 トランスポンダ、62 提携面、63 メモリ、64 トランスポンダの幅寸法、65 無線通信、66 トランスポンダの上面、70 オーバーコート層、80 追加のアンテナ層、90 追加の材料層、92 ボイド、100 追加のオーバーコート層、110 接着層、120 剥離層。
Claims (3)
- 媒体を形成する製造方法であって、
ベース層を提供するステップと、
ボイドを有する材料層を前記ベース層上に直接密着させるステップと、
メモリを有するトランスポンダを前記ボイド内に配置するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 媒体を形成する製造方法であって、
該方法は、
アンテナを有するアンテナ層をベース層上に形成するステップと、
メモリを有し前記アンテナと連携するように適応されている、厚さを有するトランスポンダを提供するステップと、
材料層を前記アンテナ層上に密着させるステップと(前記材料層は前記トランスポンダの厚さと少なくとも等しい厚さを有し、前記トランスポンダを受容する大きさに作ったボイドを有する)、
前記トランスポンダを前記ボイド内に、前記トランスポンダが前記アンテナ上に形成されたアンテナと連携できるように配置するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - ベース層と、
前記ベース層に密着させた、ボイドを有する材料層と、
前記ボイド内の、メモリを有する少なくとも1個のトランスポンダと、
を含むことを特徴とする媒体。
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