JP2008546604A - 折り畳み式ダンボール箱におけるｒｆｉｄ素子の直接的な組み込み - Google Patents

Abstract

本発明により、ＲＦＩＤチップもしくはＲＦＩＤトランスポンダを包装材に貼付することを容易にするためにＲＦＩＤチップを当該ＲＦＩＤチップに機能的に対応して設けられているアンテナ素子とともに一体のＲＦＩＤラベルとして製造することが提案される。包装材への貼付は相応の装置によって印刷材料を製造する間、印刷材料の後続の加工もしくは仕上げ加工工程の間、包装材の予備加工の間、包装材を製造する間または包装材を充填する間に行われる。前記貼付とともに前記ＲＦＩＤチップの検査および初期化が行われる。極めて多岐にわたる包装材の種類にＲＦＩＤチップを組み込むためのコストの嵩む工程は著しく簡略化される。

Description

本発明は内蔵型のアンテナを備えたＲＦＩＤチップを包装材、好適に末端消費者のための販売用包装材に貼付するための方法および装置に関する。本発明のさらなる対象は包装材製造の任意の段階において使用可能なチップのための貼付装置である。

ＲＦＩＤとは無線を介して対象物を自動的に認証する方法をいう。ＲＦＩＤシステムの使用は特徴付け、認識、登録、収容、管理、または輸送などを自動的に行う必要があるところであれば基本的にどこでも好適である。ＲＦＩＤシステムは多様なバリエーションを有して提供されている。ＲＦＩＤのソリューションは大きな帯域を有しているが、個々のＲＦＩＤシステムは以下の三つの特性によって定義されている。

電子工学的な認証：ＲＦＩＤシステムは電子的に蓄積されたデータを介して対象物を一義的に認識することを可能にする。
非接触データ通信：対象物を認証するためにデータは無線周波数チャネルを介して無線で読み取られることができる。
要求による送信：識別される対象物は当該対象物のために備えられたリーダが当該プロセスを要求するときにのみ当該対象物のデータを送信する。

ＲＦＩＤシステムは技術的に見るとトランスポンダとリーダという二つの素子から成る。トランスポンダは「タグ」とも呼ばれ、本来のデータキャリアとして機能する。トランスポンダは対象物に（例えば物品や包装材に）付与もしくは対象物に（例えばＩＣカードに）組み込まれ、無線技術を介して非接触状態で読み取られることができ、技術に応じて再び書き込みを行うこともできる。トランスポンダは基本的に集積回路と無線モジュールとから構成される。トランスポンダには認証番号とトランスポンダ自体もしくは当該トランスポンダが接続されている対象物に関するデータが記憶されている。

今日のＲＦＩＤ技術は包装材に貼付されるいわゆるスマートタグ、ラベルに基づいている。これらのラベルは大きな品物の物流において有効であることが実証されてきたが、販売用包装材への応用には適さない。一つにはスマートタグのコストが嵩むとともに複雑な製造工程のためにこれらのラベルが非常に高価であるという理由による。付与されたラベルの末端価格は０．２５ユーロから１ユーロである。これらのコストを販売用包装材の本来の製造コストとの関連で見ると、末端消費者の領域でこのようなスマートタグは非常に高価でコストの嵩む物品に対してしか儲けが出ないことが分かる。しかしながら高価な物品の場合であっても包装された物品の製造者は高いコストのためにスマートタグを用いることを躊躇する。

末端消費者のための包装材にスマートタグを使用することに反対するさらなる観点は、販売用包装材が保護機能だけでなくマーケティング機能も持っているという事実である。後から貼付されるスマートタグというものはパッケージデザインに組み込むのが非常に困難であり、消費者に製品に対する安っぽいイメージを与えてしまう。

従ってＲＦＩＤ技術を、薬品および食料品の領域において消費者の安全を確保し追跡を行うために、また高価な物品のためのセキュリティ素子として使用するためには、今日のスマートタグ技術に比べて著しくコストを低下させることが必要である。スマートタグの製造の生産鎖が示すように、この点は廉価なチップの開発によって部分的にしか実現されていない。全コストの大部分は今日非常に複雑なスマートタグの製造構造に起因するものである。

末端消費者のための包装材にかかるコストを低下させるための第一の試みは、折り畳み式ダンボール箱に直接アンテナを印刷し、さらなる工程においてＲＦＩＤ機能のために必要とされるチップをアンテナ構造体に接着、留め付け、または何らかの方法で固定するというものである。キャリア材料を減少させるとともにアンテナ構造体を廉価に印刷することによってコストを著しく低下させることができるが、チップを貼付する工程は依然として非常にコストが嵩む。その理由は非常に小さなチップをアンテナの端子に高い精度で固定しなければならないからである。製品の寿命全体を通じてチップとアンテナとの接触を確保することも必要である。しかしながらこのような接触は常に誤動作の危険をはらんでいる。チップを貼付するときや折り畳み式ダンボール箱の輸送中に曲げ応力がかかるとき、または折り畳み式ダンボール箱を充填する工程中にチップとアンテナとの接触の誤動作が生じる可能性がある。

アンテナがすでに内蔵されているチップは前記の不利点を除去するものである。このようなチップは構成部材が一つである。言い換えればまずアンテナを印刷し、続いてアンテナにチップを接着するというＲＦＩＤタグの二段階の製造という問題がなくなる。接触は離れ得ず、チップを高い精度で位置合わせする必要もなくなる。このようにアンテナが内蔵されたチップを用いることによって、多段階にわたる折り畳み式ダンボール箱の製造中の高い製造速度においても組み込みを行うことが可能となる。その理由は二段階の製造方法においてチップの貼付のために必要とされる位置調整の精度そのものが、製造速度を著しく低下させるからである。従ってアンテナが内蔵されたチップは、折り畳み式ダンボール箱に容易に組み込むことができるが、それは位置合わせに対する要求が非常に小さいからである。チップに内蔵されたアンテナを備えたトランスポンダチップは専門用語で「コイル・オン・チップ（ｃｏｉｌ−ｏｎ−ｃｈｉｐ）」とも呼ばれる。

アンテナが内蔵されたチップのさらなる利点はチップとアンテナが一つのユニットに統合されている場合、ＲＦＩＤ素子（チップおよびアンテナ）全体の構造の大きさが小さいことである。構造の大きさがこのように小さいことによって、折り畳み式ダンボール箱の装飾デザインに適応した組み込みが可能となるだけでなく、スペース上の理由から比較的大きなＲＦＩＤスマートタグを用いることができないような折り畳み式ダンボール箱の領域においても組み込みが可能となる。物品の保護という理由から望まれることの多い潜在型の組み込みはこれによってより簡単に実現することができる。アンテナが内蔵されたこのようなチップの不利点は可能な読み取り距離が短いことである。従ってこのようなチップはまず物品の保護における応用に適している。このようなチップによって製品の包装を一義的に認証することができるからである。組み込みの密度を増大させることによって将来的には大規模店舗の商品棚における在庫管理、または支払いプロセスの処理などの物流における応用も想定される。

以下に折り畳み式ダンボール箱の典型的な製造工程を説明する。折り畳み式ダンボール箱を製造するためには多くの場合、厚紙枚葉紙に対して複数の裁断予定部となるように印刷が行われる。このように印刷された枚葉紙は摩擦に対する保護の理由から、また仕上げの程度を高めるという視覚的な理由からニス引きされることが多い。ニスの塗布は印刷機内部のニス引き装置において、あるいは印刷機の外部の別個のニス引き機において行われる。印刷が行われた印刷枚葉紙にはその後、さらなる仕上げ工程、例えばエンボス工程などが行われる。枚葉紙全紙に対する最後の仕上げ工程が行われた後、枚葉紙打ち抜き装置において折り畳み式ダンボール箱のための裁断予定部は打ち抜かれ、個々の裁断予定部あるいは折り畳み式ダンボール箱部分になる。打ち抜き工程と同時または直後に溝付けも行われるが、これは折り畳み式ダンボール箱を折るために必要である。個々の折り畳み式ダンボール箱は打ち出し装置または手によって分離され、同時に必要でない枚葉紙部分は除去される。個々の折り畳み式ダンボール箱のための裁断予定部あるいは折り畳み式ダンボール箱部分はその後糊引き機において完成された折り畳み式ダンボール箱に形成される。そのために折り畳み式ダンボール箱部分または折り畳み式ダンボール箱のための裁断予定部の一つまたは複数の接合部に接着剤が塗布され、続いて折り畳み式ダンボール箱はコンベヤガイドを介して折り畳まれ、それによって接合部は対向する折り畳み式ダンボール箱部分の内側部に接触し、当該内側部に接着される。この接着は通常接合部と対向側との接触がプレス装置を用いて増強されることによって強められる。

本発明の目的はチップに内蔵されたアンテナを備えたＲＦＩＤチップを折り畳み式ダンボール箱の製造工程において貼付し、それによってチップの貼付のためのコストをできる限り小さくし、貼付されたチップが最適に保護されるようにすることである。チップの貼付のための装置の特別な形態も記載される。

本発明による第一の実施の形態において、アンテナが内蔵されたチップは糊付け機内部で接合部に貼付される。このとき好適に接着剤は折り畳み式ダンボール箱の接合部に塗布され、チップは塗布された接着剤の上に相応の装置によって運ばれ、折り畳み式ダンボール箱は折り畳まれ、接合部は折り畳み式ダンボール箱の対向側の内側部に接着される。このようにしてチップは二つのダンボール層の間に設けられ、接着剤によって固定され、二つのダンボール層によって最適に保護される。この方法はチップが位置合わせに対して特別な要求を行わないことと、ＲＦＩＤトランスポンダへのデータ伝送が目視を必要としないことによって可能となる。このような方法の態様は例えばレジなどにおける後続の使用者にとって、チップが所定の場所すなわち接合部にあるという利点を有する。さらなる重要な有利点はダンボール層によってチップが良好に保護されることである。チップは容易に破壊することができない。というのもチップに到達するためには必ず包装材を破壊しなければならないからであり、チップはまた充填工程中に誤って破損されることもない。最適な営業のセキュリティは一貫した追跡および物流というコンセプトにとって必然的に望まれるものであるが、このような方法によって最適な営業のセキュリティを高度に保証することができる。

本発明のさらなる特徴は印刷工程の間にチップを貼付することである。印刷製品、特に折り畳み式ダンボール箱は装飾的な理由および摩擦に対する保護の理由からほとんど常にニス引きされる。チップを固定する可能性は、印刷製品にニス引きしてから印刷機内部でまだ乾燥されていない、および／あるいは硬化されていないニスの上にチップが運ばれ、ニスはその後チップとともに印刷機を通過しながら行われる印刷運転において乾燥装置もしくは硬化装置に供給され、乾燥装置もしくは硬化装置によってニスの熱による乾燥および／あるいはニスフィルムの重合が行われる。この場合チップはニスフィルムによって印刷製品に固定される。つまりニスは保護および／あるいは装飾のためのニスという主要な機能のほかにさらにチップのための固着手段として用いられる。チップはニス引き装置のニスを帯びる胴に供給され、その後ニスとともに印刷製品に転写されることによって間接的に印刷製品に貼付されるか、あるいは、チップはニス引き工程の後に印刷機を通過する間に印刷製品上に設けられているニスに直接的に貼付されることができる。

アンテナが内蔵されたチップの主な有利点は、チップとアンテナが分離されているＲＦＩＤ技術に比べて貼付の位置合わせの正確さに対する要求が著しく小さいことである。これによってチップを接触しながら、例えば取り付けロボットによって位置合わせする必要がなくなる。例えばこのような取り付けロボットを用いて接触しながら行う取り付けは印刷機、糊引き機、枚葉紙打ち抜き装置、または充填ステーションにおいて常にある動きと位置の探索を要求する。これらは本来の工程を遅らせ、それによって生産性を制限するものである。位置を探索するためには複雑なセンサを用いるとともに、必要とされる動きによってより多くの可動部材が用いられるために、このような取り付け機構の使用も制限されている。アンテナが内蔵されたＲＦＩＤチップにおいてはトランスポンダの作動のために必要な構成素子は全て一つの構成素子に設けられているので、位置合わせに対する要求はそれほど高くない。位置合わせに対する要求が比較的小さいことからサブストレートと貼付アセンブリとを離間させた状態で貼付を行うことが可能である。必然的に移動の経過は必要でなくなり、正しい取り付け位置を求める試行も不要となる。これによってチップを貼付する際に、折り畳み式ダンボール箱製造の個々の工程における通常の処理速度に遅れずについて行ける貼付速度が実現される。接触しながらチップを取り付ける場合であっても、正しい取り付け位置を求めて行うコストの嵩む探索が不要となるので実現可能な速度は大きくなる。

貼付は固着手段と別個に、または固着手段と共に行うことができる。本発明において固着手段と共にという意味は例えばノズルを介して分散型接着剤などの固着手段とチップとが基材の上に貼付されることである。固着手段とチップを共に貼付する有利点は、チップが接着剤で被覆され、濡らされ、あるいは包囲されていることであり、いずれにしても固着手段によって基材に固定されることである。固着手段とチップを別個に二段階で貼付することも本発明においては一つの態様として記載されているが、この方法は位置合わせに対してより高い要求を提起する。その理由はチップを貼付する際に、先行する工程において固着手段が塗布された場所に貼付を行わなければならないからである。

貼付の前に個々のチップの分離を行うことも特殊な要求を提起する。その目的は通常、個々の折り畳み式ダンボール箱にチップを一つだけ設けることであるが、機能の安全性の理由からは複数のチップを貼付することも考えられる。しかしながらその場合、チップに固定的に組み込まれた認証コードを介して行う折り畳み式ダンボール箱の一義的な認証はできなくなる。そのような場合には複数のチップにデータ伝送によって同一のコードを設ける必要があるだろう。偽造に対する安全性への特別な要求は、チップへのデータの書き込みを一度だけにする、あるいはチップに設けられているデータが暗号化されていることによって保証される。このような暗号化はしかしながら読み取りおよび認証用機器の側に常に相応の復号ソフトウェアを必要とする。

しかしながら機能の安全性と物流プロセス全体における個々の製品の追跡の一貫性のためには、個々の包装材が少なくとも一つのチップを含んでいることが必要であり、このチップは機能性に関して検査される。従って誤動作を有するチップは貼付工程の前に選別装置によって工程から選り分けられる必要がある。

多数の個々のチップの選別は既知のピックアンドプレース技術、例えば吸引アームを用いて行うことができるが、そのためにチップは通常分別された状態でなければならない。ピックアンドプレース技術によって個々のチップは選別装置を備えた小さなコンベヤベルトに載置され、当該コンベヤベルトの上方に相応の検査センサが取り付けられている。コンベヤベルトからチップは空気間隙を介して折り畳み式ダンボール箱裁断部に設けられた固着手段の上に降下するか、固着手段ディスペンサに供給される。

分別されていない状態の多数の個々のチップを選別するその他の技術、例えばウォームギアを備えた遠心分離機あるいは送気・吸気技術なども考えられる。この場合も貼付の前に品質管理を行わなければならないだろう。

本発明のさらなる態様はチップを接着テープに供給し、チップは接着テープの接着面に降下するか供給される。このようにチップを備えた接着テープはその後ディスペンサから包装材に貼付される。このために通常販売されている接着テープディスペンサを使用することができる。この方法の有利点はチップを備えた接着テープは後に包装物から再び容易に取り外せることである。顧客は買い物をした後にチップを簡単に取り外すことができ、これによって消費者の側に見られる絶え間ない監視に対する疑念が払拭される。

Claims (23)

1. ＲＦＩＤトランスポンダ（無線ＩＣトランスポンダ）が内蔵された紙、厚紙またはプラスチックから成る包装材において、
   前記包装材の構成部材である単独部材から成るチップに前記ＲＦＩＤトランスポンダの機能性全体が複製されていること、すなわち前記チップはデータのほかに発振回路の機能性全体も複製することを特徴とする包装材。
2. 前記チップは固着手段によって前記包装材と結合されていることを特徴とする、請求項１に記載の包装材を製造するための方法。
3. 前記固着手段は分散型接着剤であることを特徴とする、請求項１に記載の包装材および請求項２に記載の方法。
4. 前記固着手段はホットメルト接着剤であることを特徴とする、請求項１に記載の包装材および請求項２に記載の方法。
5. 前記固着手段は二成分系接着剤またはポリウレタンを基材とする接着剤であることを特徴とする、請求項１に記載の包装材および請求項２に記載の方法。
6. 前記チップは前記固着手段とともにディスペンサから前記包装材に貼付されることを特徴とする、請求項１および２のいずれか一項に記載の包装材を製造するための方法。
7. まず前記固着手段が前記包装材に塗布され、その後後続の工程において前記チップが貼付されることを特徴とする、請求項１および２のいずれか一項に記載の包装材を製造するための方法。
8. 前記チップディスペンサの開口部と前記包装材に塗布された前記固着手段との間に、前記チップの貼付の時点において空気間隙があること、すなわち前記チップの貼付が非接触の状態で行われることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
9. 前記チップは前記チップ貼付装置によって前記固着手段に埋没されること、すなわち前記チップの貼付は少なくとも前記固着手段と接触しながら行われることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
10. 前記チップはまず接着テープの接着面に貼付され、その後前記接着テープは前記チップとともに前記包装材に貼付されることを特徴とする、請求項１および２のいずれか一項に記載の包装材を製造するための方法。
11. 前記固着手段の塗布と前記チップの貼付は、印刷サイクルの間に印刷機内で行われる本来の印刷工程の前、本来の印刷工程の間、または本来の印刷工程の後に行われることを特徴とする、請求項６，７または１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記固着手段の塗布と前記チップの貼付は、打ち抜きサイクルの間に打ち抜き機内で行われる本来の打ち抜き工程の前、本来の打ち抜き工程の間、または本来の打ち抜き工程の後に行われることを特徴とする、請求項６，７または１０のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記固着手段の塗布と前記チップの貼付は、糊引き機のサイクルの間に折り畳み式ダンボール箱用糊引き機内で行われる本来の糊引き工程の前、本来の糊引き工程の間、または本来の糊引き工程の後に行われることを特徴とする、請求項６，７または１０のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記チップは前記接着剤とともに、または前記接着剤と別個に折り畳み式ダンボール箱の接合部に貼付され、続いて前記接合部は前記折り畳み式ダンボール箱の対向側と合わせられ、前記チップはその後、前記折り畳み式ダンボール箱の前記接合部の互いに接着された二つのダンボール層の間に設けられていることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
15. 前記チップディスペンサ装置は前記接着剤ディスペンサ装置の制御装置によって制御されていることを特徴とする、請求項１３および１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 前記チップは分離の後個体として、前記包装材に貼付される前に機能性に関して検査されていることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
17. 前記チップは前記包装材上に付与されるとともに固着された後に機能に関して検査されるていことを特徴とする、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
18. 十分な機能性を有さない包装材はインクジェットプリンタ、レーザーマーキング装置、またはその他の好適なマーキング機器などのマーキング装置によって瑕疵があるものとして特徴づけられ、複数の裁断予定部を備えた瑕疵のある印刷枚葉紙あるいはマーキングされた単独の裁断予定部は打ち抜き工程の後に、または折り畳み式ダンボール箱用糊引き機を通過する間に製造プロセスから選別されることを特徴とする、請求項１１または１２および１６および／あるいは１７のいずれか一項に記載の方法。
19. 折り畳み式ダンボール箱立ち上げ機において充填工程の直前に、箱詰め装置においてディスペンサによって固着手段が点状に塗布され、その後前記チップがこのような接着点に固定されることを特徴とする、請求項１および２のいずれか一項に記載の包装材を製造するための方法。
20. 前記固着手段の塗布工程と前記チップの貼付とが前記箱詰め装置の一つの作業工程において行われることを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
21. 前記固着手段の塗布工程と前記チップの貼付とが前記箱詰め装置の二つの作業工程において行われることを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
22. 前記チップの貼付は印刷機を通過しながら行われる前記印刷サイクルの間にニスが塗布された後、前記印刷枚葉紙上に設けられたニス層において少なくとも一つのチップディスペンサ装置または貼付装置によって行われ、前記ニスフィルムは前記チップのための固着手段として用いられることを特徴とする、請求項１に記載の包装材を製造するための方法。
23. 前記チップの貼付の後に前記ニスフィルムは乾燥装置によって乾燥および／あるいは硬化されることを特徴とする、請求項２２に記載の方法。