KR101097589B1 - 옵셋 잉크 사용에 적합한 프탈로시아닌 염료 - Google Patents

Abstract

용매계 또는 오일계 잉크 전색제 제제에 적합한 IR-흡수성 프탈로시아닌 염료가 개시된다. 상기 프탈로시아닌은 하나 또는 그 이상의 설포네이트기들을 포함하고, 적어도 하나의 설포네이트기의 반대 이온은 포스포늄 양이온이다. 설폰화된 갈륨 나프탈로시아닌의 포스포늄염들은 이러한 염료들을 예시한다.

Description

옵셋 잉크 사용에 적합한 프탈로시아닌 염료{PHTHALOCYANINE DYES SUITABLE FOR USE IN OFFSET INKS}

본 출원은, 나프탈로시아닌 염료와 같은 프탈로시아닌 염료에 관한 것이다. 본 발명의 염료는 아날로그 인쇄를 위해 적합한 오일계 잉크에서 IR-흡수성 프탈로시아닌 염료의 흡수 특성을 최적화하기 위해 처음으로 개발되었다.

적외선(IR) 흡수성 염료는, 광 기록 시스템, 열적 쓰기 표시장치(thermal writing displays), 레이저 필터, 적외선 사진, 의학적 용도 및 인쇄와 같은 다양한 용도를 갖는다. 통상적으로, 이러한 용도에 사용되는 염료들은 근적외선 영역에서 반도체 레이저의 방출 파장(예; 약 700 내지 2000nm 사이, 바람직하게는 약 700 내지 1000nm 사이)에 강한 흡수성을 갖는 것이 바람직하다. 광 기록 기술에서, 예를 들면, 갈륨 알루미늄 비화물(GaAlAs) 및 인듐 인화물(InP) 다이오드 레이저들은 광원으로서 널리 사용된다.

IR 염료의 다른 중요한 용도는 인쇄 잉크와 같은 잉크에서의 용도이다. 인쇄된 형태 내의 디지털 정보의 저장 및 검색은 특히 중요하다. 이러한 기술의 흔한 예는 인쇄된, 스캔 가능한 바코드의 사용이다. 바코드는 통상적으로 특정 제품에 관련된 태그나 라벨에 인쇄되어 그 제품에 관한 정보, 예를 들면, 정체(identity), 가격 등을 포함한다. 바코드는 보통 가시성 흑색 잉크의 선들로 인쇄되고, 스캐너의 가시광을 사용하여 탐지된다. 스캐너는 반사광을 탐지하기 위해 통상적으로 LED 또는 레이저(예; 633nm에서 광을 방출하는 HeNe 레이저) 광원 및 광전지를 포함한다. 바코드 잉크에 사용하기에 적합한 흑색 염료들이 예를 들면, WO 03/074613에 기재되어 있다.

그러나, 이런 기술(예; 보안 태깅(tagging))의 다른 용도에서, 나안에는 비가시성이나 자외선 또는 적외선 광에서는 탐지될 수 있는 잉크로 인쇄된 바코드 또는 다른 인식가능한 표지(intelligible marking)를 갖는 것이 바람직하다.

탐지가능한 비가시성 잉크의 특히 중요한 용도는 자동 식별 시스템 및 특히 "넷페이지(netpage)" 및 "하이퍼라벨^TM (Hyperlabel^TM)" 시스템에서이다. 넷페이지 시스템들은 특허들 및 특허출원들에 기재되어 있고, 이들의 상세한 내용은 상기 교차-참고(cross-reference)섹션에 제공되어 있다. 이들 공동 계류중인 특허들/특허출원들 모두의 개시내용은 참고문헌으로 본 명세서에 통합된다. 몇몇 특허출원들은 서류번호(docket number)에 의해 잠정적으로 확인된다. 이들은, 가능한 경우, 상응하는 출원번호에 의해 대체될 것이다.

일반적으로, 넷페이지 시스템은 넷페이지의 제작 및 넷페이지와 인간의 상호작용에 의존한다. 이들은 보통의 종이 상에 인쇄된 문자들, 그래픽들 및 이미지들의 페이지들이지만, 쌍방향성 웹 페이지처럼 작동한다. 인간의 나안으로는 실질적으로 비가시성인 잉크를 사용하여 각 페이지 상에 정보가 인코딩된다. 그러나, 상 기 잉크 및 이에 의해 코딩된 데이타는 광학적 이미징 펜(imaging pen)에 의해 감지될 수 있고, 넷페이지 시스템으로 전송될 수 있다.

각 페이지 상의 활성 버튼들과 하이퍼링크들은 네트워크로부터 정보를 요청하거나, 네트워크 서버에 선택 신호를 보내기 위해 상기 펜으로 클릭될 수 있다. 어떤 형태는, 넷페이지 상에 수기로 쓰여진 문자가 자동적으로 인식될 수 있고, 넷페이지 시스템 상의 컴퓨터 문자로 변환될 수 있어, 형태내에 내용이 기입될 수 있게 한다. 다른 형태는, 넷페이지 상에 기록된 서명이 자동적으로 확인될 수 있어, 전자 상거래 트랜잭션(transaction)이 안전하게 승인되도록 한다.

넷페이지들은 그 위에 넷페이지 네트워크가 구축되는 기초가 된다. 이들은 인쇄된 정보와 쌍방향성 서비스들에 종이에 기초한 사용자 인터페이스를 제공할 수 있다.

넷페이지는 페이지의 온라인 설명에 관해 비가시적으로 태그된 인쇄된 페이지(또는 다른 표면 영역)로 구성된다. 상기 온라인 페이지 설명은 넷페이지 서버에 의해 지속적으로 유지된다. 상기 페이지 설명은 문자, 그래픽들 및 이미지들을 포함하는, 가시적 레이아웃 및 페이지의 내용을 설명한다. 또한, 이는 버튼들, 하이퍼링크들 및 입력 필드들을 포함하는 페이지 상의 입력 요소들을 설명한다. 넷페이지는 그 표면에 넷페이지 펜으로 만들어진 표지가 동시에 캡쳐되고, 넷페이지 시스템에 의해 처리되게 한다.

다중 넷페이지들은 동일한 페이지 설명을 공유할 수 있다. 하지만, 그 외에 동일한 페이지들을 통한 입력이 구분되게 하기 위해서, 각 페이지에 고유의 페이지 식별자가 부여된다. 이 페이지 ID는 상당수의 넷페이지들을 구분하기에 충분한 정확도를 갖는다.

본 출원인의 디지털 잉크젯 프린터들과 함께 사용하기에 적합한 바람직한 형태에 있어서, 페이지 설명에 대한 각 참조는 인쇄된 태그내에 인코딩되어 있다. 태그는 그것이 나타내는 고유의 페이지를 식별하고, 그로 인해 간접적으로 페이지 설명을 식별한다. 태그는 페이지에서의 자신의 위치 또한 식별한다.

태그들은 보통의 종이와 같은, 적외선-반사성인 어떤 지지층 위에 적외선-흡수성 잉크로 인쇄된다. 근적외선 파장은 인간의 눈에는 비가시성이지만 적당한 필터를 갖춘 고체상 이미지 감지기에 의해 쉽게 감지된다.

태그는 넷페이지 펜의 영역 이미지 감지기에 의해 감지되고, 그 태그 데이타는 가장 근접한 넷페이지 프린터를 통해 넷페이지 시스템으로 전송된다. 상기 펜은 무선이며, 단거리 라디오 링크를 통해 넷페이지 프린터와 통신한다. 태그들은 충분히 작고 조밀하게 배열되어 상기 펜은 페이지 상에 한 번의 클릭만으로도 적어도 하나의 태그를 확실히 이미징할 수 있다. 상기 펜이 페이지와의 모든 상호작용시에 그 페이지 ID와 위치를 인식하는 것은 중요하며, 이는 상호작용은 위치가 없기 때문이다. 태그들은 표면 손상에도 부분적으로 저항력이 있도록 에러-수정가능성있게 인코딩된다.

넷페이지 서버는 각 인쇄된 넷페이지에 대해 고유의 페이지 인스턴스(instance)를 유지하여, 각 인쇄된 넷페이지의 페이지 설명 속의 입력 필드들에 대한 사용자-보충 값들의 셋트를 구별하여 유지한다.

Hyperlabel^TM은 오스트레일리아의 Silverbrook Research Pty사의 상표이다. 본 출원인의 디지털 잉크젯 프린터와 사용하기에 적합한 하이퍼라벨^TM의 바람직한 형태에서는, 비가시성(예; 적외선) 태그 구조가 제품 품목을 고유하게 식별한다. 이는 제품의 포장이나 라벨의 그래픽 디자인에 영향을 미치지 않고, 제품의 표면 전체, 또는 그 주요부를 태그화되게 할 수 있는 중요한 장점을 가진다. 만약 제품의 표면 전체가 태그화("전태그화"(omnitagged))된다면, 제품의 배치가 제품의 스캔되는 능력에 영향을 미치지 않는데, 즉, 가시성 바코드의 조준선(line-of-sight)이 갖는 단점의 주요 부분이 해소된다. 더구나, 만약 상기 태그들이 조밀하며 대량으로 복제("전태그들"(omnitags))된다면, 라벨손상은 더이상 스캔을 방해하지 않는다.

따라서, 하이퍼라벨 태그화는 광-판독성 비가시성 태그들로 제품 표면의 넓은 부분을 덮는 것으로 구성된다. 태그들이 적외선 스펙트럼의 반사 또는 흡수를 이용하는 경우에, 이를 적외선 식별(IRID) 태그라 한다. 각 하이퍼라벨^TM태그는 그것이 존재하는 제품을 고유하게 식별한다. 또한 각 태그는 선택적으로 제품 품목의 표면상에 자신의 위치를 식별하여, 넷페이지 쌍방향성(interactivity)의 하부 소비자에게 장점을 제공한다.

하이퍼라벨^TM은 제품 생산 및/또는 포장시에 디지털 프린터, 바람직하게는 잉크젯 프린터를 사용하여 적용된다. 이들은 추가 적외선 프린터들이어서 다른 수 단들에 의해 문자 및 그래픽들을 인쇄하고 난 후에 태그들을 인쇄할 수도 있고, 통합된 컬러 및 적외선 프린터이어서 태그들, 문자 및 그래픽들을 동시에 인쇄할 수도 있다.

하이퍼라벨^TM은 적절한 근적외선 주파수를 갖는 광원을 사용하는 것을 제외하고는, 바코드와 유사한 기술을 사용하여 탐지될 수 있다. 광원은 레이저(예. 830nm에서 광을 방출하는 GaAlAs 레이저)일 수 있거나, LED일 수 있다.

2006년 7월 18일에 출원된 본 발명자들의 공동 계류중인 미국 출원들인 11/488162, 11/488163, 11/488164 및 11/488167(그 내용들은 교차-참고로 여기에 통합되어 있음)에는 디지털 프린터를 사용하여 프린팅 하이퍼라벨^TM태그들을 인쇄하는 것에 대한 대안을 기술했다. 이 대안의 시스템은 아날로그(예; 옵셋) 프린팅 공정에 의해 프린트되고, 제품 품목은 독립적인 식별자를 갖고, 그리고/또는 레이아웃 식별자가 태그내 인코드된다. 이 대안 시스템은 태그가 각 개별 제품 품목들을 고유하게 식별할 필요가 없어, 미디어 웹상에 식별태그의 복수의 배치(batch)를 인쇄하는 아날로그 인쇄 공정에 의해 인쇄될 수 있다는 장점을 가진다.

따라서, 아날로그 인쇄 잉크를 조제하기에 적합한 IR 흡수성 염료를 제공하는 것이 바람직할 것이다. 일반적으로, 옵셋프린팅 잉크는 오일계 잉크이다.

근적외 영역(예, 700~1000nm)에서의 강한 흡수; 제로 혹은 저강도의 가시흡수; 우수한 내광성; 우수한 열안정성; 무독성 혹은 저독성; 및 저비용 제조와 같은, 넷페이지와 하이퍼라벨^TM시스템과 호환가능한 성능들을 나타내는 염료가 더 바 람직할 것이다.

몇몇 IR 염료들은 에폴린 프로덕트(Epoline Product), 후지필름 이미징 컬러런트(Fugifilm Imaging Colorant), 및 H.W. Sands Corp.와 같은 다양한 공급원으로 부터 상업적으로 입수가능하다.

또한, 선행기술은 다양한 IR 염료들을 설명하고 있다. 예를 들어, US 5,460,646은 착색제, 전색제(vehicle), 및 용매를 포함하는 적외선 인쇄 잉크를 기술하고 있고, 여기에서 상기 염료는 실리콘(IV) 2,3-나프탈로시아닌 비스-트리알킬실릴옥사이드(silicon(IV) 2,3-naphthalocyanine bis-trialkylsilyloxide)이다.

US 5,282,894는 무금속 프탈로시아닌, 착물(complexed) 프탈로시아닌, 무금속 나프탈로시아닌, 착물 나프탈로시아닌, 니켈 디티올렌(nikel dithiolene), 아미늄 화합물(aminium compound), 메틴 화합물(methin compound), 아줄렌스쿼릭산(azulenesquaric acid)을 포함하는 용매계 인쇄잉크를 기술하고 있다.

그러나, 선행기술의 오일계 잉크들은 착색이 되기 쉬운 경향이 있어, 넷페이지 및 하이퍼라벨^TM용도에는 적합하지 않다.

발명의 요약

첫번째 측면에서, 용매계 잉크 또는 오일계 잉크 전색제(vehicle) 제제를 위하여 적합한 IR-흡수성 프탈로시아닌 염료가 제공되고, 상기 프탈로시아닌은 하나 이상의 설포네이트기들을 포함하고, 여기에서 적어도 하나의 설포네이트기의 반대 이온은 포스포늄 양이온이다.

선택적으로, 상기 프탈로시아닌은 상응하는 복수의 포스포늄 양이온들과 함께 다수의 설포네이트기들을 포함한다.

선택적으로, 상기 프탈로시아닌은 나프탈로시아닌이다.

선택적으로, 포스포늄 양이온 또는 각각의 포스포늄 양이온은 다음의 일반식으로 표시되고:

P⁺(R^m)(Rⁿ)(R^s)(R^t), 여기에서 R^m, Rⁿ, R^s 및 R^t 각각은 C_1-30알킬, C_1-15아릴 및 C_5-30아릴알킬로부터 독립적으로 선택된다.

선택적으로, R^m, Rⁿ, R^s 및 R^t 의 적어도 하나는 4개 이상의 탄소원자들을 포함한다.

선택적으로, 상기 염료는 다음의 일반식( I )으로 표시되고;

여기에서,

M은 Ga(A¹)이고;

A¹은 -OH, 할로겐, -OR³, -OC(O)R⁴ 또는 -O(CH₂CH₂O)_eR ^e 로부터 선택되는 축 리간드이고, 여기에서 e는 2-10의 정수이고, R ^e 는 H, C_1-8알킬 또는 C(O)C_1-8알킬이고;

R¹ 및 R²는 동일하거나 다를 수 있으며, 수소 또는 C_1-12알콕시로부터 선택되고;

R³은 C_1-12알킬, C_5-12아릴, C_5-12아릴알킬 또는 Si(R^x)(R^y)(R^z)로부터 선택되고;

R⁴는 C_1-12알킬, C_5-12아릴 또는 C_5-12아릴알킬로부터 선택되고;

R^x, R^y 및 R^z는 동일하거나 다를 수 있으며, C_1-12알킬, C_5-12아릴, C_5-12아릴알킬, C_1-12알콕시, C_5-12아릴옥시 또는 C_5-12아릴알콕시로부터 선택되고; 그리고

Z⁺ 는 포스포늄 양이온이다.

선택적으로, Z⁺는 다음의 일반식으로 표시되고: P⁺(R^m)(Rⁿ)(R^s)(R^t), 여기에서 R^m, Rⁿ, R^s 및 R^t 각각은 C_1-30알킬, C_1-15아릴 및 C_5-30아릴알킬로부터 독립적으로 선택된다.

선택적으로, R^m, Rⁿ, R^s 및 R^t 의 적어도 하나는 4개 이상의 탄소원자들을 포함한다. 선택적으로, R^m, Rⁿ, R^s 및 R^t 의 적어도 하나는 6개 이상의 탄소원자들을 포함한다.

선택적으로, R^m, Rⁿ, R^s 및 R^t 의 적어도 3개는 4개 이상의 탄소원자들을 포함한다. 선택적으로, R^m, Rⁿ, R^s 및 R^t 의 적어도 3개는 6개 이상의 탄소원자들을 포함한다.

선택적으로, R^m, Rⁿ, R^s 및 R^t 의 적어도 3개는 C_6-30알킬기로부터 독립적으로 선택된다. 선택적으로, R^m, Rⁿ, R^s 및 R^t 의 적어도 3개는 C_10-30알킬기로부터 독립적으로 선택된다.

선택적으로, R¹ 및 R²는 모두 수소이다.

선택적으로, M은 Ga(OH)이다.

두번째 측면에서, 위에서 정의된 바와 같은 염료를 포함하는 용매계 또는 오일계 잉크가 제공된다.

세번째 측면에서, 잉크 서플라이(supply), 프린팅 플레이트(printing plate) 및 상기 잉크 서플라이로부터 상기 플레이트 상으로 잉크를 배치하기 위한 수단들을 포함하는, 아날로그 프린터 또는 이것의 모듈(module)이 제공되고, 여기에서 상기 잉크는 위에서 정의된 바와 같은 염료를 포함한다.

네번째 측면에서, 위에서 정의된 바와 같은 염료가 그 위에 또는 그 내부에 배치된 기재(substrate)가 제공된다.

선택적으로, 상기 기재는 제품 품목의 라벨, 포장 또는 표면이다.

다섯번째 측면에서, 코딩된 기재와 상호작용하기 위한 시스템이 제공되고, 상기 시스템은 다음의 내용을 포함한다:

기재 상에 또는 기재 내에 배치된 인간-판독가능성 정보와 기계-판독가능성 코딩된 데이타를 갖는 기재; 및

기계-판독가능성 코딩된 데이타를 판독하기 위한 감지장치,

여기에서 상기 코딩된 데이타는 위에서 정의된 바와 같은 염료를 포함한다.

여섯번째 측면에서, 인쇄된 기재를 통해서 컴퓨터 시스템에서 요구되는 행동을 개시시키는 방법이 제공되고, 상기 기재는 인간-판독가능성 정보와 기계- 판독가능성 코딩된 데이타를 포함하고, 이 방법은 다음의 단계들을 포함한다:

상기 기재에 대하여 작동 위치내에 감지장치를 위치시키는 단계;

상기 코딩된 데이타의 적어도 일부를 감지하는 단계;

감지된 코딩된 데이타의 적어도 일부를 사용하여 상기 감지장치에서 지시데이타를 발생시키고, 상기 지시 데이타는 상기 요구된 행동을 컴퓨터가 식별할 수 있게 하는 단계; 및

상기 컴퓨터 시스템으로 상기 지시 데이타를 보내는 단계,

여기에서 상기 코딩된 데이타는 위에서 정의된 바와 같은 염료를 포함한다.

일곱번째 측면에서, 인간-판독가능성 정보와 기계-판독가능성 코딩된 데이타를 포함하는 인쇄된 표면을 갖는 제품 품목과 상호작용하는 방법이 제공되고, 이 방법은 다음의 단계들을 포함한다:

상기 표면에 대하여 작동 위치내에 감지장치를 위치시키는 단계;

상기 코딩된 데이타의 적어도 일부를 감지하는 단계;

감지된 코딩된 데이타의 적어도 일부를 사용하여 상기 감지장치에서 지시 데이타를 발생시키고, 상기 지시 데이타는 상기 상호작용에 관계되는 파라미터를 컴퓨터가 식별할 수 있게 하는 단계; 및

상기 컴퓨터 시스템으로 상기 지시 데이타를 보내는 단계,

여기에서 상기 코딩된 데이타는 위에서 정의된 바와 같은 염료를 포함한다.

도면들의 간단한 설명

도 1은 예시적인 인쇄된 넷페이지와 그 온라인 페이지 설명 사이의 관계의 개략도이다;

도 2는 넷페이지 펜, 웹 터미널, 넷페이지 프린터, 넷페이지 중계기, 넷페이지 페이지 서버 및 넷페이지 어플리케이션 서버와 웹 서버 사이의 상호작용의 개략도이다;

도 3은 네트워크를 통해 상호연결된 넷페이지 서버, 웹 터미널, 프린터 및 중계기의 집합을 나타낸 개략도이다;

도 4는 인쇄된 넷페이지의 고-수준 구조 및 그의 온라인 페이지 설명의 개략도이다;

도 5a는 태그의 4개의 코드명의 심볼들의 회전 및 상호배치를 나타내는 평면도이다;

도 5b는 도 5a에서 나타난 태그의 매크로도트 레이아웃을 나타내는 평면도이다;

도 5c는 도 5a 및 도 5b에 나타난 태그 9개의 배열을 나타낸 평면도이며, 여기서 목표물들은 인접한 태그들 사이에서 공유된다;

도 5d는 도 5a에 나타난 일군의 태그들과, 넷페이지 펜의 형태인 넷페이지 감지 장치의 시야 사이의 관계를 나타내는 평면도이다;

도 6은 넷페이지 펜과 그것의 결합된 태그-감지 시야 원뿔형의 투시도이다;

도 7은 도 6에 나타난 넷페이지 펜의 분해투시도이다;

도 8은 도 6 및 도 7에 나타난 넷페이지 펜의 펜 조정기의 블록 다이어그램 개략도이다;

도 9는 벽에 장착된 넷페이지 프린터의 투시도이다;

도 10은 도 9의 넷페이지 프린터의 길이방향 단면도이다;

도 10a는 이중 프린트 엔진 및 접착제 휠 어셈블리의 단면을 나타내는 도 10의 부분확대도이다;

도 11은 잉크 카트리지, 잉크, 공기 및 접착제 경로들과, 도 9 및 도 10의 넷페이지 프린터의 프린트 엔진의 상세도이다;

도 12는 잉크 카트리지의 분해도이다;

도 13은 품목 ID의 구조의 개략도이다;

도 14는 하이퍼라벨 태그의 구조의 개략도이다;

도 15는 펜 클래스 다이어그램의 개략도이다;

도 16은 제품 품목, 고정된 제품 스캐너, 손에 들고 사용하는 제품 스캐너, 스캐너 중계기, 제품 서버와, 제품 어플리케이션 서버 사이의 상호작용의 개략도이다;

도 17(a)-도17(c)는 열적 굽힘 장치의 기본적인 작동원리들을 보여준다.

도 18은 도 17에 따라서 구성된 단일 잉크젯 노즐 배열의 3차원적 도면을 나타낸다;

도 19는 상기 도 18에 도시된 노즐 배열의 어레이(array)를 나타낸다;

도 20은 레이아웃 ID 클래스 다이어그램의 예이다;

도 21은 하이퍼라벨 태그 클래스 다이어그램의 또 다른 예이다;

도 22는 하이퍼라벨 태그들과 개별적인 RFID 태그들을 갖는 제품 품목을 나타낸다;
도 23은 하이퍼라벨 태그들과 개별적인 바코드 식별자를 갖는 제품 품목을 나타낸다;

도 24는 임의로 분산된 표지물(taggent)을 포함하는 잉크로 오버프린트된 하이퍼라벨 태그들을 갖는 제품 품목을 나타낸다;

도 25는 DMSO중의 2.52 × 10^-6M 농도에서 테트라키스(트리헥실테트라데실 포스포늄)염(5)의 용액 스펙트럼을 나타낸다;

도 26은 직사광선과 사무실 대기 오염 물질들에 연속적으로 노출된, 3%(w/w)의 포스포늄염(5)의 옵셋 인쇄된 스트립(strip)의 반사 스펙트럼을 나타낸다; 그리고

도 27은 3%(w/w)의 헥사데실옥시갈륨(hexadecyloxygallium) 나프탈로시아닌(6)의 옵셋 인쇄된 스트립의 반사 스펙트럼을 나타낸다.

발명의상세한 설명

IR 흡수성 염료

여기에 사용된 바와 같은, 용어 "프탈로시아닌"은 거대고리(macrocyclic) 프탈로시아닌들의 일반적인 부류에 속하는 어떤 화합물을 의미하고, 그리고 나프탈로시아닌들, 퀴놀린 프탈로시아닌들 등 및 이들의 치환된 유도체들을 포함한다.

여기에 사용된 바와 같은, 용어 "IR-흡수성 염료"는 염료 물질을 의미하고, 이는 적외선 방사를 흡수하고, 따라서 이는 적외선 센서에 의한 검출에 적합하다. 바람직하게는, IR-흡수성 염료는 근적외선 영역에서 흡수하고, 바람직하게는 700~1000nm, 더욱 바람직하게는 750~900nm, 더욱 바람직하게는 780~850nm의 범위에서의 λ_max를 갖는다. 이러한 범위에서 λ_max를 갖는 염료는 갈륨 알루미늄 비화물 다이오드 레이저와 같은, 반도체 레이저에 의한 검출에 특히 적합하다.

본 발명에 따른 제제들은 유리한 특징들 즉, 낮은 가시도와 용매계 또는 오일계 잉크들로의 제제화에 대한 적합성과 같은 유리한 특징들을 갖는다. 따라서, 본 발명의 염료들은 넷페이지와 Hyperlabel^TM 어플리케이션들에서의 사용에 적합할 수 있고, 여기에서 코딩된 데이타는, 본 발명자들의 공동계류중인 출원들인 HYG019, HYG020, HYG021 및 HYG022(이들의 내용은 참조 문헌으로서 본 명세서에 통합된다) 에 개시된 바와 같이, 아날로그(예, 옵셋) 인쇄 공정에 의해 인쇄된다.

지금까지, 설폰화된 프탈로시아닌들의 포스포늄염들은 용매계 또는 오일계 잉크 제제를 위해 적합한 IR-흡수성 염료들로서 제안되지 못했다. 전통적으로, 프탈로시아닌 거대고리의 고유한 소수성은 프탈로시아닌을 용매 또는 오일에 가용화하기 위한 수단으로서 이용되어 왔다. 그러나, 본 발명에서는, 프탈로시아닌은 설폰화되고, 그리고 반대이온은 오일내에서의 가용화를 위한 소수성을 제공한다. 이 접근 방법의 한가지 장점은 상호 보완적인 수용성 염료들 및 유용성 염료들이 공통의 설폰산 중간체로부터 제조될 수 있다는 점이다.

다른 장점은 상호 보완적인 수용성 염료들 및 유용성 염료들이 동일한 발색단(chromophore)을 갖고 있고, 따라서 유사한 λ_max를 가진다는 점이다. IR 염료들은 통상적으로 특정 파장에 대해 최대의 감도를 갖는 특수한 IR 감지기와 함께 사용되기위해 고안된다. 따라서, 디지털(예, 잉크젯) 또는 아날로그(예, 옵셋)공정에 의해서 인쇄 가능하고, 동일한 λ_max를 가지며, 동일한 IR 감지기와 함께 사용되기 위해 최적화된 한 벌의 상보적인 수계 염료들 및 오일계 염료들을 생산하는 것이 바람직하다. 하기 실시예들에서 기술한 오일계 염료들 및 용매계 염료들은 본 발명자들의 초기 출원들인 IRB011US와 IRB017US(이들의 내용은 본 명세서에 참조문헌으로 통합된다)에서 기술된 수용성 염료들과 상보적임을 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 상기 염료들은 각각, 동일한 설폰화된 갈륨 나프탈로시아닌 발색단을 공유하고, 따라서 유사한 흡수 특성을 갖는다.

본 발명에 의한 IR 염료들의 중요한 장점은 그들의 낮은 가시성이다. 이 같은 낮은 가시성은 근접한 분자들 사이에서의 감소된 π- π스태킹(stacking)에 기인하는 것으로 믿어진다. 포스포늄 양이온은 응집(aggregation)을 방해하는 것으로 믿어지고, 이에 의해서 더 예리한 Q-밴드를 가진 더 큰 모노머 성분을 제공한다. IR 영역 내에서 Q-밴드가 예리하면 예리할수록, 가시영역 내에서는 흡수가 덜 되고, 따라서 인쇄시에는 전체적으로 더 낮은 가시성을 나타낸다.

거대한(bulky) 포스포늄 양이온들이 대개는 바람직하지만, 큰 원자 크기의 포스포러스가 제공되면, 어떠한 포스포늄 양이온도 적어도 어느 정도는 응집을 방해하여, 가시성이 덜한 염료들을 생산한다는 사실이 본 발명자들에 의해 밝혀졌다. 따라서, R^m, Rⁿ, R^s 및 R^t 는 알킬과 아릴기들의 범위로부터 선택될 수 있다. 그러나 4개 이상 또는 5개 이상의 탄소원자들을 갖는 알킬과 아릴기들이 대개 바람직하다. 통상적으로 R^m, Rⁿ, R^s 또는 R^t 중의 적어도 하나는 10개 이상의 탄소 원자들을 갖는다. 다른 반대 이온들(예, 금속이온들)과 비교했을 때 포스포늄 양이온은 표준의 옵셋 잉크 전색제들에서의 높은 용해도와 함께 놀라울 정도로 저가시성 흡수 염료들을 제공한다.

본 발명의 가장 일반적인 형태에서, 프탈로시아닌 염료들은 무 금속이거나 또는 중앙의 금속원자 부분 M을 포함할 수 있다. 선택적으로, M은 Si(A¹)(A²), Ge(A¹)(A²), Ga(A¹), Mg, Al(A¹), TiO, Ti(A¹)(A²), ZrO, Zr(A¹)(A²), VO, V(A¹)(A²), Mn, Mn(A¹), Fe, Fe(A¹), Co, Ni, Cu, Zn, Sn, Sn(A¹)(A²), Pb, Pb(A¹)(A²), Pd 및 Pt로부터 선택된다. 중앙의 금속원자 부분들을 갖는 프탈로시아닌들은 문헌상에 잘 알려져 있다(예, 알드리히 카탈로그 참고).

선택적으로, M은 Si(A¹)(A²), Ge(A¹)(A²), Ga(A¹), Al(A¹), VO, Mn, Mn(A¹), Cu, Zn, Sn, Sn(A¹)(A²)으로부터 선택된다.

선택적으로, M은 Ga(A¹) 이다.

A¹ 및 A²는 동일하거나 다를 수 있는 축 리간드들이다. 선택적으로, A¹ 및 A²는 -OH, 할로겐 또는 -OR³로부터 선택된다. 선택적으로, A¹ 및 A²는 -OC(O)R⁴ 또는 -O(CH₂CH₂O)_eR ^e 일 수 있고, 여기에서 e는 2~10의 정수이고, R ^e 는 H, C_1-8알킬 또는 C(O)C_1-8알킬이다.

R³는 C_1-12알킬, C_5-12아릴, C_5-12아릴알킬 또는 Si(R^x)(R^y)(R^z)일 수 있다.

R⁴는 C_1-12알킬, C_5-12아릴 또는 C_5-12아릴알킬일 수 있다.

R^x, R^y 및 R^z은 동일하거나 다를 수 있고, C_1-12알킬, C_5-12아릴, C_5-12아릴알킬, C_1-12알콕시, C_5-12아릴옥시 또는 C_5-12아릴알콕시로부터 선택될 수 있다.

전형적으로, A¹은 히드록실기(-OH)이다. 대안으로서, A¹은 염료 분자상에 특별한 성질들을 부여하기 위해 선택되거나 또는 변형될 수 있다. A¹은 염료 분자에 축상의 입체 구조 벌크를 부가하여, 이에 의해 인접한 염료 분자들 사이에서의 공통 계면상의 상호작용을 더 감소시키기 위해 선택될 수 있다.

용어 "아릴"은 페닐, 나프틸 또는 트립티세닐과 같은 방향족기를 언급하기 위해서 여기에서 사용된다. 예컨대, C_6-12아릴은 치환기들을 제외한, 6-12개의 탄소원자들을 갖는 방향족 기를 나타낸다. 물론, 용어 "아릴렌"은 상기 기술된 1가의 아릴기에 상응하는 2가의 기를 나타낸다. 적당하다면, 아릴에 대한 어떤 언급은 아릴렌을 함축적으로 포함한다.

특별히 다른 언급이 없다면, 아릴기들은 1개, 2개, 3개, 4개 또는 5개의 아래에 설명된 치환기들로 선택적으로 치환될 수 있다. 상기 선택적 치환기들은 C_1-8알킬, C_1-8알콕시, -(OCH₂CH₂)_dOR ^d (여기에서 d는 2~5000의 정수이고, R ^d 는 H, C_1-8알킬 또는 C(O)C_1-8알킬), 시아노, 할로겐, 아미노, 히드록실, 티올, -SR^v, NR^uR^v, 니트로, 페닐, 페녹시, -CO₂R^v, -C(O)R^v, -OCOR^v, -SO₂R^v, -OSO₂R^v, -SO₂OR^v, -NHC(O)R^v, -CONR^uR^v, -CONR^uR^v, -SO₂NR^uR^v이고, 여기에서 R^u 와 R^v는 수소, C_1-12알킬, 페닐 또는 페닐-C_1-8알킬(예, 벤질)로부터 독립적으로 선택된다. 여기에서, 예를 들면 하나의 기가 하나 이상의 치환기를 포함하는 경우에, 다른 치환기들은 상이한 R^u 나 R^v기들을 가질 수 있다. 예를 들면, 나프틸기는 3개의 치환기들: -SO₂NHPh, -CO₂Me기 및 -NH₂로 치환가능하다.

용어 "알킬"은 곧은 형태 및 가지난 형태 모두의 알킬기를 언급하기 위해서 여기에 사용된다. 알킬기는 O, N 또는 S로부터 선택된 1, 2 또는 3개의 헤테로원자들이 삽입되어 있을 수 있다. 알킬기는 또한 1, 2, 또는 3개의 이중 및/또는 삼중결합이 삽입되어 있을 수 있다. 그러나, 용어 "알킬"은 일반적으로 헤테로원자 삽입 또는 이중결합 또는 삼중결합 삽입이 없는 알킬기를 언급한다. "알케닐"기가 특별히 언급되는 경우에, 이는 상기 "알킬"에 대한 정의로 제한하려는 의미로 해석하려는 의도는 없다.

용어 "알킬"은 또한 할로겐화 알킬기를 포함한다. 예를 들어, C_1-12알킬기는 할로겐원자로 치환된 5개까지의 수소원자를 가질 수 있다. 예를 들어, -OC(O)C_1-12알킬기는 특히 -OC(O)CF₃을 포함한다.

예를 들어, C_1-30알킬에 대하여 언급하는 경우, 이는 알킬기가 1과 30 사이의 탄소원자의 어떤 수를 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 특별히 언급하지 않는다면, "알킬"에 대한 어떤 언급은 C_1-30알킬을 의미한다.

용어 "알킬"은 또한 시클로알킬기를 포함한다. 여기에서 사용된 바와 같이, 용어 "시클로알킬"은 시클로알킬, 폴리시클로알킬, 및 시클로알케닐기 뿐만 아니라 시클로알킬기와 같은, 선형 알킬기와 이들의 조합을 포함한다. 시클로알킬기는 O, N 또는 S로부터 선택된 1, 2, 또는 3개의 헤테로원자가 삽입되어 있을 수 있다. 그러나, 용어 "시클로알킬"은 일반적으로 헤테로원자 삽입이 없는 시클로알킬기를 언급한다. 시클로알킬기의 예들은 시클로펜틸, 시클로헥실, 시클로헥세닐, 시클로헥실메틸 및 아다만틸기를 포함한다.

용어 "아릴알킬"은 벤질, 페닐에틸 및 나프틸메틸과 같은 기를 언급한다.

용어 "할로겐" 또는 "할로"는 플루오르, 염소, 브롬 및 요오드 중의 어느 하나를 언급하기 위해서 여기에 사용된다. 그러나, 일반적으로 할로겐은 염소 또는 플루오르 치환기를 언급한다.

여기에 기술된 키랄 화합물들은 스테레오-디스크립터(stereo-descriptor)가 주어지지 않았다. 그러나, 화합물들이 스테레오아이소머 형태로 존재할 수 있을 때, 모든 가능한 스테레오아이소머 및 그들의 혼합물들이 포함될 수 있다(예컨대, 거울상 이성질체, 다이아스테레오머 및 라세미 혼합물을 포함하는 모든 조합물 등).

마찬가지로, 화합물들이 여러 위치이성질체의 형태로 존재할 수 있을때, 모든 가능한 위치이성질체와 그들의 혼합물이 포함된다.

의심을 피할 목적으로, "a ~~를 포함하는"과 같은 문맥에 있어서, 용어 "a"(또는 "an")는 "적어도 하나"를 의미하는 것이지 "하나 그리고 유일한 하나"를 의미하는 것이 아니다. 용어 "적어도 하나"가 특별하게 사용되는 경우, 이는 "a"의 정의에 대해 제한하는 것으로 해석되지 않아야만 한다.

명세서 전체에 있어서, 용어 "포함하는(comprising)", 또는 "포함하다(comprise)" 또는 "포함하다(comprises)"와 같은 변형은 언급된 성분, 정수 또는 단계를 포함하는 것으로 해석되어야만 하는 것으로, 다른 성분, 정수 또는 단계를 배제하는 것은 아니다.

잉크

본 발명은 용매계 또는 오일계 잉크를 또한 제공한다. 선택적으로, 이 잉크는 옵셋 인쇄와 같은 아날로그 인쇄에 적합하다. 그러나 기포 발생 때문에 수계 잉크를 필요로 하지 않는 디지털 잉크젯 프린트 헤드에도 이 잉크가 적합하다는 사실을 알게 될 것이다. 이러한 프린터 헤드들의 예는 아래에서 더 상세히 설명되는 압전(piezoelectric) 프린터 헤드들과 본 출원인의 열적 굽힘 작동기(thermal bend actuater) 프린트 헤드들이다.

아날로그 인쇄를 위하여 적합한 용매계 및 오일계의 잉크제제들은 당업자들에게는 잘 알려져 있을 것이다. 이러한 인쇄 잉크들은 전형적으로 다음과 같은 4가지의 물질 카테고리를 포함한다: (a) 색소, 토너 및 염료를 포함하는 염료들; (b) 인쇄 작업 동안에 염료들을 위한 캐리어로서 작용하고, 건조시에 기재에 염료들을 결합시키는 전색제(vehicles) 또는 바니쉬들(varnishes); (c) 전색제 형성을 주로 보조하고, 그리고 잉크 점도를 감소시키는 용매들; 및, (d) 인쇄가능성, 필름특성들, 건조속도와 최종용도 성질(end-use properties)들에 영향을 미치는 첨가제들.

프린터

옵셋 프린터와 같은, 아날로그 프린터들은 해당 기술분야에서 수십년 동안 공지되어 왔고, 당업자의 통상적인 일반 지식의 일부일 것이다.

이미 언급된 바와 같이, 여기에서 설명된 용매계 잉크들은 본 출원인의 열적 굽힘 작동기의 잉크젯 프린터 헤드들과 함께 사용될 수 있다. 열적 굽힘 작동기에서는, 챔버내에 위치된 패들에 연결된 열적 굽힘 작동기와 잉크를 포함하는 노즐 챔버를 갖는 노즐 배열이 통상적으로 제공된다. 열적 굽힘 작동 장치는 노즐챔버로부터 잉크를 배출시키기 위하여 작동된다. 바람직한 구체예는, 전도성 트레이스(trace)의 전도성 가열을 제공하기 위해 일련의 끝이 가늘어지는 부분들을 포함하는 특정의 열적 굽힘 작동기를 포함한다. 상기 작동기는 노즐 챔버의 홈이 있는(slotted) 벽을 통해서 수용된 암(arm)을 거쳐서 패들로 연결된다. 작동기 암(arm)은 노즐 챔버 벽내의 슬롯의 표면과 실질적으로 결합되기 위한 결합형태를 갖는다.

처음의 도 17(a) 내지 도 17(c)로 돌아가서, 이 실시예의 노즐 배열의 기본 작동의 개략도가 제공된다. 노즐 챔버(501)는 노즐 챔버(501)가 위치하고 있는 웨이퍼 기재를 관통하여 에칭될 수 있는 잉크 유입 채널(503)을 통해 잉크(502)로 채워진다. 상기 노즐 챔버(501)은 그 주위로 잉크 메니스커스가 형성되는 잉크 배출 포트(504)를 더 포함한다.

상기 노즐 챔버(501) 내부에는 상기 노즐 챔버(501)의 벽 내의 슬롯을 통해 작동기(508)와 상호연결된 패들 유형 장치(507)가 있다. 상기 작동기(508)는, 예를 들면, 포스트(510)의 말단 부분에 인접하게 위치한 가열기 수단(509)을 포함한다. 상기 포스트(510)는 기재에 고정된다.

노즐 챔버(501)로부터 한 방울을 배출하는 것이 요구되면, 도 17(b)에 나타난 바와 같이, 상기 가열기 수단(509)이 가열되어 열 팽창을 한다. 바람직하게는 상기 가열기 수단(509) 자신 또는 상기 작동기(508)의 다른 부분들이 고-굽음 효율(bend efficiency)을 갖는 물질로부터 만들어지며, 상기 굽음 효율은 다음과 같이 정의된다:

가열기 구성요소를 위한 적합한 물질은 유리 물질을 구부리기 위해 형성될 수 있는 구리 니켈 합금이다.

상기 가열기 수단(509)은 상기 포스트(510)의 말단부에 인접하게 이상적으로 위치하여 활성화 효과가 패들 말단(507)에서 확대되고, 상기 포스트(510) 근처에서 작은 열팽창이 상기 패들 말단의 큰 운동을 초래한다.

상기 가열기 수단(509) 및 그로 인한 패들 운동은 일반적으로, 도 17(b)에 나타난 바와 같이, 빠른 방식으로 확장하는 잉크 메니스커스(505) 주위에 압력의 증가를 야기한다. 상기 가열기 전류는 펄스되고, 잉크는 상기 포트(504)로부터 배출되어 잉크 채널(503)로부터의 흐름에 첨가된다.

이어서, 상기 패들(507)은 비활성화되어 다시 그 정지 위치로 돌아간다. 상기 비활성화는 일반적으로 잉크의 상기 노즐 챔버로의 역류를 야기한다. 노즐 림 외부에서 상기 잉크의 진행 모멘텀 및 관련된 역류는 일반적으로 목부를 형성시켜, 인쇄 매체에 이르는 방울(512)을 분리시킨다. 상기 붕괴된 메니스커스(505)는 일반적으로 잉크 흐름 채널(503)을 통해 상기 노즐 챔버(502) 내부로 잉크의 흡입을 야기한다. 조만간 상기 노즐 챔버(501)는 다시 채워져서 도 17(a)에서의 위치에 다시 이르게 되고, 이어서 상기 노즐 챔버는 다른 잉크 방울을 배출할 준비가 된다.

도 18은 상기 노즐 배열의 측면 투시도를 나타낸다. 도 19는 도 18의 노즐 배열의 어레이를 관통하는 단면도를 나타낸다. 이 도면들에서, 앞서 소개한 구성요소들의 번호는 유지된다.

먼저, 상기 작동기(508)는, 예를 들면, 티타늄 질화물층(517)의 상부에 형성된 상부 유리부(무정형 실리콘 이산화물)(516)를 포함하는, 일련의 끝이 가는 작동기 유닛(505)을 포함한다. 선택적으로, 더 큰 굽음 효율을 갖는 구리 니켈 합금층(이하 백동(cupronickel)이라 함)이 사용될 수 있다.

상기 티타늄 질화물층(517)은 끝이 가는 형태이며, 그로 인해 저항성 가열이 상기 포스트(510)의 말단부 근처에서 발생한다. 인접한 티타늄 질화물/유리부(515) 는 상기 작동기(508)에 기계적 구조상의 지지를 제공하는 블록부(519)에서 상호연결된다.

상기 가열기 수단(509)은 이상적으로 복수의, 끝이 가는 작동기 유닛(515)을 포함하며, 상기 작동기 유닛은 길고 공간적으로 분리되어, 가열시에, 상기 작동기(508)의 축을 따라 나타나는 굽음력(bending force)이 최대가 된다. 슬롯들은 인접한 끝이 가는 유닛(515)들 사이에서 규정되며, 인접한 작동기(508)에 관해서 각 작동기(508)가 약간 다른 작동을 하게 한다.

상기 블록부(519)는 아암(520)과 상호연결된다. 상기 아암(520)은 순차적으로, 상기 노즐 챔버(501) 내부에서, 예를 들면, 노즐 챔버(501)의 측면에 형성된 슬롯(522)을 통해 상기 패들(507)에 연결된다. 상기 슬롯(522)은 일반적으로 상기 아암(520)의 표면에 결합되도록 설계되어, 상기 아암(520) 주위로 잉크가 유출되는 경우를 최소화한다. 상기 잉크는 일반적으로 상기 슬롯(522) 주위의 표면장력을 통해 상기 노즐 챔버(501) 내부에 유지된다.

상기 아암(520)의 작동이 요구되는 경우에, 전도성 전류가, 필요한 전력을 공급하고, 상기 노즐 배열의 회로를 조절하는 하부 CMOS층(506)에 연결된 상기 블록부(519)를 경유하여, 티타늄 질화물층(517)을 통과한다. 상기 전도성 전류는 상기 포스트(510)에 인접한 상기 질화물층(517)을 가열시켜, 일반적으로 상기 아암(20)을 상방으로 굽히고, 그 결과 상기 노즐(504)로부터 잉크의 배출을 야기한다. 상기 배출된 방울은 상기한 바와 같은 잉크젯 프린터에서 일반적인 방식으로 페이지 상에 인쇄된다.

노즐 배열의 어레이가 형성되어, 단일 프린트헤드를 제조할 수 있다. 예를 들면, 도 24에 다양한 어레이의 부분단면도가 나타나 있으며, 상기 어레이는 상호배치된 선들에 놓여 프린트헤드 어레이를 형성하는 도 18의 다중 잉크 배출 노즐 배열을 포함한다. 물론, 총 천연색 어레이들 등을 포함하는, 어레이들의 다른 유형들도 제조될 수 있다.

상기한 프린트헤드 시스템의 구성은 교차-참조에 의해 본 출원에 전부 통합된 내용들인, "이미지 제조 방법 및 장치(IJ 41)(Image Creation Method and Apparatus)"라는 제목의 US 6,243,113에서 언급된 바와 같은 단계들의 적당한 수정을 통해 표준 MEMS 기술들을 사용하여 진행될 수 있다.

기재

상기한 바와 같이, 본 발명의 염료들은 하이퍼라벨^TM및 넷페이지 시스템에서 사용하기에 특히 적합하다. 이러한 시스템들을 이하에서 더 상세히 설명하며, 상기 나열한 특허출원들에서 모두가 전체로서 참고문헌으로 여기에 통합된다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같이 그 위 또는 안에 배치되는 IR-흡수성 염료를 갖는 기재를 제공한다. 바람직하게, 상기 기재는 인터페이스 표면을 포함한다. 바람직하게, 상기 염료는 넷페이지 및/또는 하이퍼라벨^TM시스템들 내에서 사용되기에 적합한 코딩된 데이타의 형태로 배치된다. 예를 들면, 상기 코딩된 데이타는 제품 품목의 정체를 나타낼 수 있다. 바람직하게, 상기 코딩된 데이타는 상기 기재의 인터페이스 표면의 실질적인 부분(예; 상기 표면의 20% 이상, 50% 이상 또는 90% 이상) 위로 배치될 수 있다.

바람직하게, 상기 기재는 IR 반사성이어서 그 위에 배치된 상기 염료는 감지 장치에 의해 탐지될 수 있다. 상기 기재는 플라스틱(예; 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드 등), 종이, 금속 또는 이들의 조합물과 같은 적당한 물질을 포함할 수 있다.

넷페이지 어플리케이션에 있어서, 상기 기재는 바람직하게는 종이 시트이다. 하이퍼라벨^TM어플리케이션에 있어서, 상기 기재는 바람직하게는 태그, 라벨, 포장 물질 또는 제품 품목의 표면이다. 통상적으로, 태그와 라벨은 플라스틱, 종이 또는 이들의 조합물을 포함한다.

넷페이지 및 하이퍼라벨 ^TM

이하는 넷페이지 및 하이퍼라벨^TM의 상세한 개관이다(주의. Memjet^TM 및 Hyperlabel^TM은 오스트레일리아의 Silverbrook Research Pty사의 상표들이다). 모든 실행은 기본 시스템에 관해 이하에서 언급되는 특정한 확장예 및 상세예들의 전부 또는 대부분을 필수적으로 구체화할 필요가 없다는 것이 인식될 것이다. 그러나, 상기 시스템은 그것의 가장 완전한 형태로 설명되어, 본 발명의 바람직한 구체예 및 측면들이 작동하는 내용을 이해하려고 하는 경우에 추가적 참고의 필요를 줄인다.

간단한 요약에서, 상기 넷페이지 시스템의 바람직한 형태는 지도(map)화된 표면, 즉 컴퓨터 시스템 내에서 유지되는 표면의 지도에 대한 참고를 포함하는 물리적 표면의 형태로 컴퓨터 인터페이스를 채택한다. 상기 지도 참고는 적절한 감지 장치에 의해 질의될 수 있다. 특정 실행에 따라, 상기 지도 참고는 가시적으로 또는 비가시적으로 인코딩될 수 있고, 지도화된 표면 상의 로컬(local) 질의가 상기 지도 내부와 다른 지도들 사이에서 명백한 지도 참고를 산출하는 방식으로 정의될 수 있다. 상기 컴퓨터 시스템은 지도화된 표면 상의 특징들에 관한 정보를 포함할 수 있고, 그러한 정보는 상기 지도화된 표면과 함께 사용되는 감지 장치에 의해 공급되는 지도 참고를 기초로 검색될 수 있다. 따라서, 상기 검색된 정보는 표면 특징들과 작동자의 상호작용에 대한 응답에서 작동자를 대신하여 컴퓨터 시스템에 의해 개시되는 행동들의 형태를 취할 수 있다.

그 바람직한 형태에서, 상기 넷페이지 시스템은 넷페이지의 제조, 및 넷페이지와 인간의 상호작용에 의존한다. 이들은 보통의 종이에 인쇄되는 문자, 그래픽들 및 이미지들의 페이지들이지만, 쌍방향성 웹 페이지들과 같이 기능한다. 정보는 각 페이지 상에 인간의 나안에 실질적으로 비가시적인 잉크를 사용하여 인코딩된다. 그러나 상기 잉크 및 그로 인한 코딩된 데이타는 광 이미징 펜에 의해 감지되어 상기 넷페이지 시스템으로 전송된다.

바람직한 형태에서, 각 페이지 상의 활성 버튼들과 하이퍼링크들은 네트워크로부터 정보를 요청하거나, 네트워크 서버에 선택 신호를 보내기 위해 상기 펜으로 클릭될 수 있다. 한 구체예에서, 넷페이지 상에 수기로 쓰여진 문자가 자동적으로 인식되고, 넷페이지 시스템 상의 컴퓨터 문자로 변환되어, 형태가 제출될 수 있게 한다. 다른 형태는, 넷페이지 상에 기록된 서명이 자동적으로 확인될 수 있어, 전자 상거래 트랜잭션이 안전하게 승인되도록 한다.

도 1에 나타난 바와 같이, 인쇄된 넷페이지(1)는 인쇄된 페이지 상에 상기 펜과 넷페이지 시스템간의 통신을 통해 사용자에 의해 물리적으로 및 "전자적으로" 기입될 수 있는 쌍방향성 형태를 나타낼 수 있다. 상기 실시예는 성명 필드 및 주소 필드 및 제출 버튼을 포함하는 "요청" 형태를 나타낸다. 상기 넷페이지는 가시성 잉크를 사용하여 인쇄된 그래픽 데이타(2), 및 비가시성 잉크를 사용한 태그(4)들의 집합으로서 인쇄된 코딩된 데이타(3)로 구성된다. 상기 넷페이지 네트워크에 저장된, 관련된 페이지 설명(5)은 상기 넷페이지의 개별적 구성요소들을 설명한다. 특히, 이는 각 쌍방향성 구성요소(예; 상기 실시예에서 문자 필드 또는 버튼)의 유형 및 공간적 크기(구역)를 설명하여, 상기 넷페이지 시스템이 상기 넷페이지를 통한 입력을 정확하게 번역하도록 한다. 예를 들면, 상기 제출 버튼(6)은 관련된 그래픽(8)의 공간적 크기에 관련된 구역(7)을 갖는다.

도 2에 나타난 바와 같이, 도 6 및 도 7에 나타나고 이하에서 상세히 설명되는 바람직한 형태에서, 넷페이지 펜(101)은 개인 컴퓨터(PC), 웹 터미널(75), 또는 넷페이지 프린터(601)와 연결되어 작동한다. 상기 넷페이지 프린터는 인터넷-연결된 가정용, 사무실용 또는 이동용 인쇄용 제품이다. 상기 펜은 무선이며, 단거리 라디오 링크(9)를 통해 넷페이지 프린터와 안전하게 통신한다. 단거리 통신은 PC, 웹 터미널 또는 넷페이지 프린터 내에 포함되거나, 분리된 중계 장치(44)에 의해 제공되는 로컬 중계 기능에 의해 넷페이지 네트워크로 중계된다. 또한, 상기 중계 기능은 휴대폰 또는 단거리 및 원거리 통신 기능을 통합하는 다른 장치에 의해 제공될 수 있다.

선택적 구체예에서, 상기 넷페이지 펜은 PC, 웹 터미널 넷페이지 프린터 또는 중계 장치로의 USB 또는 다른 시리얼 연결과 같은 유선 연결을 사용한다.

도 9 및 도 11에 나타나고 이하에서 상세히 설명되는 바람직한 형태로서, 상기 넷페이지 프린터(601)는 쌍방향성 넷페이지로서 전부 고품질로 인쇄되어, 개인화된 신문, 잡지, 카탈로그, 브로셔 및 다른 인쇄물들을 주기적이거나 필요시에 전달할 수 있다. 개인 컴퓨터와는 달리, 상기 넷페이지 프린터는, 예를 들면, 사용자의 부엌 내부, 아침식사 식탁 근처, 또는 하루의 집안일의 시작점과 같은 아침 뉴스가 처음으로 소비되는 영역에 인접하여 벽에 장착될 수 있다. 또한, 이는 테이블탑, 데스크탑, 휴대용 및 미니어쳐 형태일 수 있다.

소비 지점에서 인쇄된 넷페이지들은 종이의 용이-사용성과 쌍방향성 매체의 적시(適時)성 및 쌍방향성을 결합한다.

도 2에 나타난 바와 같이, 상기 넷페이지 펜(101)은 인쇄된 넷페이지(1)(또는 제품 품목(201))상의 코딩된 데이타와 상호작용하고, 단거리 라디오 링크(9)를 통해 상기 상호작용을 중계기로 통신한다. 상기 중계기는 상기 상호작용을 번역하기 위해 관련된 넷페이지 페이지 서버(10)에 보낸다. 적절한 환경에서, 상기 페이지 서버는 관련된 메세지를 넷페이지 어플리케이션 서버(13)에서 작동하고 있는 어플리케이션 컴퓨터 소프트웨어에 보낸다. 순차적으로, 상기 어플리케이션 서버는 시작되는 프린터상에서 인쇄되는 응답을 보낼 수 있다.

선택적 구체예에서, PC, 웹 터미널, 넷페이지 프린터 또는 중계 장치는 로컬 또는 리모트 웹 서버를 포함하는 로컬 또는 리모트 어플리케이션 소프트웨어와 직접적으로 통신할 수 있다. 이와 관련하여, 출력은 상기 넷페이지 프린터에 의해 인쇄되는 것에 제한되지 않는다. 또한, PC 또는 웹 터미널 상에서 표시될 수 있으며, 추가의 상호작용은 종이-기초라기 보다는 스크린-기초이며, 또는 이 둘의 혼합이다.

바람직한 구체예에서, 잉크젯(Memjet^TM) 프린터들에 기초한 고속 미세전기기계 시스템(MEMS)과 결합되어 사용되는 것에 의해 상기 넷페이지 시스템은 상당하게 더 편리하게 만들어진다. 이 기술의 바람직한 형태로, 상대적으로 고속 및 고품질 인쇄가 소비자에게 더 제공될 수 있다. 그 바람직한 형태에서, 넷페이지 인쇄물은, 양면에 총천연색으로 인쇄되며 이동이 쉽고 조작이 편하도록 함께 묶인 일련의 편지-크기의 광택성 페이지들과 같은, 전통적인 뉴스잡지의 물리적 특징들을 갖는다.

상기 넷페이지 프린터는 광대역 인터넷 엑세스의 증가하는 이용성을 활용할 수 있다. 케이블 서비스는 미국 가정의 95%에서 이용가능하며, 광대역 인터넷 엑세스를 제공하는 케이블 모뎀 서비스는 이미 이들의 20%에서 이용가능하다. 또한, 상기 넷페이지 프린터는 더 느린 연결, 하지만 더 긴 전송 시간 및 더 낮은 이미지 품질로써 작동할 수 있다. 실제로, 상기 넷페이지 시스템은 더 느리게 작동하고 따라서 소비자의 관점에서 덜 수용가능하더라도, 존재하는 소비자 잉크젯 및 레이저 프린터들의 사용을 가능하게 한다. 다른 구체예에서, 상기 넷페이지 시스템은 개인 인트라넷 상에서 호스트(host)화 된다. 다른 구체예에서, 상기 넷페이지 시스템은 단일 컴퓨터 또는 프린터와 같은 컴퓨터-가능한 장치 상에서 호스트화 된다.

상기 넷페이지 네트워크 상의 넷페이지 인쇄 서버(14)는 인쇄-품질 인쇄물을 넷페이지 프린터들로 전송하기 위해 구성된다. 주기적인 인쇄물들은 포인트캐스팅(pointcasting) 및 멀티캐스팅(multicasting) 인터넷 프로토콜들을 통해 예약된 넷페이지 프린터들에 자동적으로 전달된다. 개인화된 인쇄물들은 개별적인 사용자 프로파일들에 따라 여과되고 형식화된다.

넷페이지 프린터는 어떤 수의 펜들을 지지하기 위해 구성될 수 있으며, 펜은 어떠한 수의 넷페이지 프린터들과 작동할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 각 넷페이지 펜은 고유의 식별자를 갖는다. 가정에서 가족의 각 구성원마다 하나씩 할당된 컬러 넷페이지 펜들의 집합을 가질 수 있다. 이는 각 사용자가 넷페이지 인쇄 서버 또는 어플리케이션 서버에 관해 구별되는 프로파일을 유지할 수 있도록 한다.

또한, 넷페이지 펜은 넷페이지 등록 서버(11)에 등록될 수 있으며, 하나 이상의 결제 카드(payment card) 계좌들에 링크될 수 있다. 이는 전자상거래 결제가 상기 넷페이지 펜을 사용하여 안전하게 승인되도록 한다. 상기 넷페이지 등록 서버는 이전에 등록된 서명과 상기 넷페이지 펜에 의해 캡쳐된 서명을 비교하여, 그것이 사용자의 정체를 전자상거래 서버에 인증하도록 한다. 또한, 다른 생체 측정법이 정체를 확인하기 위해 사용될 수 있다. 상기 넷페이지 펜의 변형은 넷페이지 등록 서버에 의해 유사한 방법으로 확인되는 지문 스캐닝을 포함한다.

비록 넷페이지 프린터가 사용자의 간섭이 없는 아침 신문과 같은 정기간행물들을 전달할 수 있지만, 요청되지 않은 정크 메일은 결코 전달하지 않도록 구성될 수 있다. 바람직한 형태에서, 예약되거나 승인된 출처로부터의 정기간행물들만을 전달한다. 이런 관점에서, 상기 넷페이지 프린터는 전화번호나 이메일 주소를 아는 어떤 정크 메일 발송자에게 가시성인 팩스 기계 또는 이메일 계정과는 다르다.

1 넷페이지 시스템 구조

상기 시스템에서 각 대상(object) 모델은 통합 모델링 언어(Unified Modeling Language,UML) 클래스(class) 다이어그램을 사용하여 설명된다. 클래스 다이어그램은 관계들에 의해 연결된 일련의 대상 클래스들로 구성되며, 2종의 관계들이 여기에서 관심사이다: 연합 및 일반화. 연합은 일종의 대상들, 즉, 클래스들의 인스턴스들 사이의 관계를 나타낸다. 일반화는 실제적인 클래스에 관한 것이며, 다음과 같은 방법으로 이해될 수 있다: 만약 한 클래스가 그 클래스의 일련의 모든 대상들로서 고려되고, 클래스 A가 클래스 B의 일반화라면, B는 단순히 A의 하위집합이다. 상기 UML은 2차 모델링-즉, 클래스들의 클래스들을 직접적으로 지지한다.

각 클래스는 클래스 명칭으로 분류되는 직사각형으로서 그려진다. 이는 수평선에 의해 명칭으로부터 구분되는 일련의 클래스의 특성들 및, 수평선에 의해 특성으로부터 분리되는 일련의 클래스의 작동들을 포함한다. 그러나, 다음의 클래스 다이어그램에서, 작동들은 모델링되지 않는다.

연합은 두 클래스들을 결합하는 선으로서 그려지며, 선택적으로 상기 연합의 다수성과 함께 말단 중 하나에 라벨링될 수 있다. 기본 다수성은 하나이다. 별표(*)는 “많음”의 다수성, 즉, 0 또는 그 이상을 나타낸다. 각 연합은 그 명칭으로써 선택적으로 라벨링되며, 또한 관련된 클래스의 역할로써 말단 중 하나에 선택적으로 라벨링된다. 개방된 다이아몬드는 집합 연합(“부분됨(is-part-of)”)을 나타내며, 연합 선의 집합자 말단에 그려진다.

일반화 관계(“임(is-a)”)는 일반화 말단에 화살표로써, 두 클래스들을 결합하는 실선으로서 그려진다(열린 삼각형의 형태로).

클래스 다이어그램이 다중 다이어그램들로 분리되는 경우에, 복제되는 어떤 클래스는 그것을 정의하는 주 다이어그램을 제외하고 파선 외형으로 나타내진다. 이는 단지 정의되는 곳에서만 특성들로서 나타내어진다.

1.1 넷페이지들

넷페이지들은 그 위에 넷페이지 네트워크가 구축되는 기초가 된다. 이들은 인쇄된 정보와 쌍방향성 서비스들에 종이에 기초한 사용자 인터페이스를 제공할 수 있다.

넷페이지는 페이지의 온라인 설명에 관한 비가시적 태그된 인쇄된 페이지(또는 다른 표면 영역)로 구성된다. 상기 온라인 페이지 설명은 넷페이지 서버에 의해 지속적으로 유지된다. 상기 페이지 설명은 문자들, 그래픽들 및 이미지들을 포함하는, 가시적 레이아웃 및 페이지의 내용을 설명한다. 또한, 이는 버튼들, 하이퍼링크들 및 입력 필드들을 포함하는 페이지 상의 입력 요소들을 설명한다. 넷페이지는 그 표면에 넷페이지 펜으로 만들어진 표지가 동시에 캡쳐되고, 넷페이지 시스템에 의해 처리되게 한다.

다중 넷페이지들은 동일한 페이지 설명을 공유할 수 있다. 하지만, 그 외에 동일한 페이지들을 통한 입력이 구분되게 하기 위해서, 각 페이지에 고유의 페이지 식별자가 부여된다. 이 페이지 ID는 상당수의 넷페이지들을 구분하기에 충분한 정확도를 갖는다.

페이지 설명에 관한 각 참고는 인쇄된 태그에 인코딩된다. 상기 태그는 그것이 존재하는 고유의 페이지를 식별하고, 그로 인해 간접적으로 그 페이지 설명을 식별한다. 또한 태그는 그 페이지 상의 자신의 위치를 식별한다. 상기 태그들의 특징들이 이하에서 더 상세히 설명된다.

태그들은 보통의 종이와 같은, 적외선-반사성인 어떤 지지층 위에 적외선-흡수성 잉크로 인쇄된다. 근적외선 파장은 인간의 눈에는 비가시성이지만 적당한 필터를 갖춘 고체상 이미지 감지기에 의해 쉽게 감지된다.

태그는 넷페이지 펜의 영역 이미지 감지기에 의해 감지되고, 그 태그 데이타는 가장 근접한 넷페이지 프린터를 통해 넷페이지 시스템으로 전송된다. 상기 펜은 무선이며, 단거리 라디오 링크를 통해 넷페이지 프린터와 통신한다. 태그들은 충분히 작고 조밀하게 배열되어 상기 펜은 페이지 상에 한 번의 클릭만으로도 적어도 하나의 태그를 확실히 이미징할 수 있다. 상기 펜이 페이지와의 모든 상호작용시에 그 페이지 ID와 위치를 인식하는 것은 중요하며, 이는 상호작용은 위치가 없기 때문이다. 태그들은 표면 손상에도 부분적으로 저항력이 있도록 에러-수정가능성있게 인코딩된다.

넷페이지 서버는 각 인쇄된 넷페이지에 대해 고유의 페이지 인스턴스(instance)를 유지하여, 각 인쇄된 넷페이지의 페이지 설명 속의 입력 필드들에 대한 사용자-보충 값들의 셋트를 구별하여 유지한다.

상기 페이지 설명, 상기 페이지 인스턴스, 및 상기 인쇄된 넷페이지의 관계가 도 4에 나타나있다. 상기 인쇄된 넷페이지는 인쇄된 넷페이지 문서(45)의 일부일 수 있다. 상기 페이지 인스턴스는 그것을 인쇄하는 상기 넷페이지 프린터 및 알 수 있는 경우에 그것을 요청하는 상기 넷페이지 사용자 모두와 연결된다.

도 4에 나타난 바와 같이, 또한, 하나 이상의 넷페이지들이, 예를 들면, 제품 품목의 라벨 상에 인쇄된, 제품 품목, 포장, 또는 실제 표면과 같은 물리적 대상과 연결될 수 있다.

1.2 넷페이지 태그들

1.2.1 태그 데이타 내용

바람직한 형태에서, 각 태그는 그것이 존재하는 영역, 및 그 영역 내의 태그의 위치를 식별한다. 또한, 태그는 영역 전체 또는 태그에 관한 표지(flag)를 포함한다. 하나 이상의 표지 비트는, 예를 들면, 태그 감지 장치에 상기 영역의 설명을 조회하는 감지 장치 없이, 상기 태그의 인접한 영역과 연결된 기능을 표시하는 피드백을 제공하는 태그 감지 장치에 신호를 보낼 수 있다. 예를 들면, 넷페이지 펜은 하이퍼링크 구역 내에서 “활성화 영역(active area)” LED를 밝게 할 수 있다.

이하에서 더 명확하게 설명하면, 바람직한 구체예에서, 각 태그는 쉽게 인식되는 불변의 구조를 포함하며, 이는 초기 탐지를 돕고, 표면 또는 감지 프로세스에 의해 유도되는 왜곡 효과를 최소화하는 것을 보조한다. 바람직하게, 상기 태그들은 페이지 전체를 덮고, 충분히 작고 조밀하게 배열되어 상기 펜은 페이지 상에 한 번의 클릭만으로도 적어도 하나의 태그를 확실히 이미징할 수 있다. 상기 펜이 페이지와의 모든 상호작용시에 그 페이지 ID와 위치를 인식하는 것은 중요하며, 이는 상호작용은 위치가 없기 때문이다.

바람직한 구체예에서, 태그가 적용되는 상기 영역은 페이지 전체를 차지하고, 따라서 상기 태그에서 인코딩되는 상기 영역 ID는 상기 태그가 존재하는 페이지 상의 페이지 ID와 동의어이다. 다른 구체예에서, 태그가 적용되는 상기 영역은 페이지 또는 다른 표면의 임의적 소영역일 수 있다. 예를 들면, 이는 쌍방향성 구성요소의 구역을 차지할 수 있으며, 이 경우에 상기 영역 ID는 쌍방향성 구성요소를 직접적으로 식별한다.

바람직한 형태에서, 각 태그는 120비트(bit)의 정보를 포함한다. 상기 영역 ID는 통상적으로 100비트까지 할당되며, 상기 태그 ID는 적어도 16비트, 및 잔여 비트들은 표지 등에 할당된다. 평방인치당 64개의 태그 밀도를 가정하면, 16-비트 태그 ID는 1024평방인치까지 영역 크기를 지지한다. 접촉하는 영역들 및 지도들을 사용함으로써 태그 ID 정밀도를 증가시키지 않고, 간단하게 더 넓은 영역들을 연속적으로 지도화 할 수 있다. 100-비트 영역 ID는 2¹⁰⁰(~10³⁰ 또는 일백만 곱하기 일조 곱하기 일조)개의 다른 영역들을 고유하게 식별되게 할 수 있다.

1.2.2 태그 데이타 인코딩

한 구체예에서, 120비트의 태그 데이타는 (15, 5) 리드-솔로몬(Reed-Solomon) 코드를 사용하여 중복적으로 인코딩된다. 이는, 각 4-비트 심볼들 15개의 코드명들 6개로 구성되는, 인코딩된 360비트를 산출한다. 상기 (15, 5) 코드는 코드명 당 5개의 심볼 에러들까지 수정되게 할 수 있으며, 즉, 코드명 당 33%까지의 심볼 에러 비율에 저항력이 있다.

각 4-비트 심볼은 태그에서 공간적으로 일관된 방식으로 나타내어지며, 6개의 코드명들의 상기 심볼들은 상기 태그 내에서 공간적으로 상호배치된다. 이는 버스트(burst) 에러(공간적으로 다중 인접 비트들에 영향을 미치는 에러)가 심볼들 전체 중 최소수 및 어떤 하나의 코드명 내의 심볼들 중 최소수에 손상을 입혀, 상기 버스트 에러가 완전히 수정되는 가능성을 최대화하는 것을 보증한다.

어떤 적당한 에러-수정 코드, 예를 들면, 중복성이 더 많거나 적은 리드-솔로몬 코드, 동일하거나 다른 심볼 및 코드명 크기들을 갖는 리드-솔로몬 코드; 다른 블록 코드; 또는 나선형 코드(예를 들면, Stephen B. Wicker, Error Control Systems for Digital Communication and Storage, Prentice-Hall 1995, 여기에 참고문헌으로서 통합된 내용들 참조)와 같은 다른 종류의 코드가 (15, 5) 리드-솔로몬 코드 대신에 사용될 수 있다.

감지 장치를 통해 태그된 영역과의 “단일-클릭” 상호작용을 지지하기 위해, 상기 감지 장치는 영역 내의 어떠한 장소 또는 그것이 위치한 어떠한 방향에서도 그 시야 내에서 적어도 하나의 태그 전체를 참조할 수 있어야 한다. 따라서, 상기 감지 장치의 요구되는 시야의 지름은 상기 태그들의 크기와 간격의 함수이다.

1.2.3 태그 구조

도 5a는 4개의 투시 목표물(17)이 있는 태그(726)의 형태로 태그(4)를 나타낸다. 상기 태그(726)는 60개의 4-비트 리드-솔로몬 심볼(747), 총 240비트를 나타낸다. 상기 태그는 매크로도트라 언급되는 마크(748)의 존재에 의해 각 “1”비트를 나타내고, 상기 관련된 매크로도트의 부재에 의해 각 “0”비트를 나타낸다. 도 5c는 9개의 태그들로 덮힌 사각형(728)을 나타내며, 이는 설명적 목적을 위해 모두 “1”비트를 포함한다. 투시 목표물들이 인접한 태그들 사이에서 공유되도록 설계된 것을 주목해야할 것이다. 도 5d는 16개의 태그들로 덮힌 사각형 및 두 태그들의 대각선들에 걸쳐있는 관련된 최소 시야(193)를 나타낸다.

(15, 7) 리드-솔로몬 코드를 사용하면, 112비트의 태그 데이타가 중복적으로 인코딩되어 인코딩된 240비트를 산출한다. 4개의 코드명이 상기 태그 내부에 공간적으로 상호배치되어, 버스트 에러에 대한 복원을 최대화한다. 상기와 같이 160비트 태그 ID를 가정하면, 이는 92비트 까지의 영역 ID를 가능하게 한다.

상기 태그의 데이타-함유 매크로도트(748)는 이웃하는 것과 겹치치 않도록 설계되어, 태그들의 군들은 목표물들과 닮은 구조들을 산출할 수 없다. 또한, 이는 잉크를 절약한다. 상기 투시 목표물들은 상기 태그의 탐지를 가능하게 하고, 추가의 목표물들은 요구되지 않는다.

비록 상기 태그가 상기 감지기에 관해 상기 태그의 4 가지 가능한 방향의 명확성을 부여하는 방향 특징을 포함하더라도, 본 발명은 상기 태그 데이타에 포함된 방향 데이타에 관계가 있다. 예를 들면, 4개의 코드명은 각 태그 방향(회전 감지에서)이 그 방향에 위치한 하나의 코드명을 포함하도록 배열될 수 있으며, 도 5a에 나타난 바와 같이, 여기에 각 심볼이 그 코드명의 숫자(1~4) 및 코드명 내부의 심볼의 위치(A~O)로 라벨링된다. 다음으로, 태그 디코딩은 각 회전 방향에서 하나의 코드명을 디코딩하는 것으로 구성된다. 각 코드명은 그것이 첫번째 코드명인지를 지시하는 1비트를 포함하거나, 그것이 어떤 코드명인지를 지시하는 2비트를 포함한다. 후자와 같은 접근방식은 만약 단지 하나의 코드명이 요구되는 데이타 내용이 있다면, 원하는 데이타를 얻기 위해 많아야 2개의 코드명이 디코딩될 필요가 있다는 장점이 있다. 이는 영역 ID가 한 스트로크 내에서 변하는 것이 기대되지 않아 스트로크 시작 시에 단지 디코딩되는 경우일 수도 있다. 한 스트로크 내에서는 단지 상기 태그 ID를 포함하는 코드명이 요구된다. 더구나, 한 스트로크 내에서는 상기 감지 장치의 회전이 느리고 예측가능하기 때문에, 통상적으로 프레임당 단지 하나의 코드명이 디코딩될 필요가 있다.

투시 목표물들을 모두 생략하고, 대신에 데이타 표시가 자가-등록인 것에 의존할 수 있다. 이 경우, 각 비트 값(또는 다중-비트 값)은 통상적으로 명백한 표지로써 표시되며, 즉, 표지의 부재는 비트 값이 없음을 나타낸다. 이는 데이타 그리드(grid)가 잘 위치되어서, 상기 그리드가 확실하게 식별되고, 데이타 샘플링 동안에 그 투시 왜곡이 탐지되어 수정되게 할 수 있음을 보증한다. 태그 경계들이 탐지될 수 있게 하기 위해, 각 태그 데이타는 표지 패턴을 포함해야만 하며, 이는 중복적으로 인코딩되어 확실한 탐지를 가능하게 한다. 그러한 표지 패턴들의 비용은 상기 명백한 투시 목표물들의 비용과 유사하다. 다양한 그러한 구성이 본 특허 출원인들의 공동-계류중인 PCT 출원으로서 2001년 10월 11일에 출원된 PCT/AU01/01274에 기재되어 있다.

도 5c의 배열(728)은 사각형 태그(726)가 임의적 크기의 평면을 완전히 덮거나 모자이크식, 즉 간격이나 겹침 없이 사용될 수 있음을 나타낸다.

비록 바람직한 구체예들에서 여기에 기재된 태그 구성들이 단일의 구분되지 않는 매크로도트의 존재 또는 부재를 사용하는 단일 데이타 비트를 인코딩하더라도, 또한 그들은 일련의 구분된 표지들을 사용할 수 있어서, 단일-비트 또는 다중-비트 값들을 나타내며, 그러한 일련의 표지들이 본 특허 출원인들의 공동-계류중인 PCT 출원으로서 2001년 10월 11일에 출원된 PCT/AU01/01274에 기재되어 있다.

1.3 넷페이지 네트워크

바람직한 구체예에서, 넷페이지 네트워크는, 도 3에 나타난 바와 같이, 인터넷과 같은 네트워크(19)로 연결된, 분배된 일련의 넷페이지 페이지 서버(10), 넷페이지 등록 서버(11), 넷페이지 ID 서버(12), 넷페이지 어플리케이션 서버(13), 넷페이지 인쇄 서버(14), 웹 터미널(75), 넷페이지 프린터(601), 및 중계기(44)로 구성된다.

상기 넷페이지 등록 서버(11)는 사용자들, 펜들, 프린터들, 어플리케이션들 및 인쇄물들 사이의 관계를 기록하여, 다양한 네트워크 활동들을 승인한다. 이는 어플리케이션 트랜잭션들에서 인증된 사용자들 대신에 프록시를 승인하는 경우에 사용자들 및 행동들을 인증한다. 또한, 이는 수기 인식 서비스를 제공한다. 상기한 바와 같이, 넷페이지 페이지 서버(10)는 페이지 설명들 및 페이지 인스턴스들에 관한 영속적인 정보를 유지한다. 상기 넷페이지 네트워크는 각각이 하위부분인 페이지 인스턴스들을 조정하는 어떤 수의 페이지 서버들을 포함한다. 또한, 페이지 서버는 각 페이지 인스턴스에 대해 사용자 입력 값들을 유지하기 때문에, 넷페이지 프린터와 같은 클라이언트는 넷페이지 입력을 적절한 페이지 서버로 직접 보낸다. 상기 페이지 서버는 관련된 페이지의 상기 설명에 관한, 그러한 어떠한 입력이라도 번역한다.

넷페이지 ID 서버(12)는 문서 ID(51)를 필요에 따라 할당하고, 그 ID 할당 구성을 통해 페이지 서버들의 부하-균형(load-balancing)을 제공한다.

넷페이지 프린터는, 넷페이지 페이지 ID(50)를 관련된 페이지 인스턴스를 조정하는 넷페이지 페이지 서버의 네트워크 주소로 분해하기 위해, 인터넷 분배 명칭 시스템(Internet Distributed Name System, DNS), 또는 그와 유사한 것을 사용한다.

넷페이지 어플리케이션 서버(13)는 쌍방향성 넷페이지 어플리케이션들을 호스트하는 서버이다. 넷페이지 인쇄 서버(14)는 넷페이지 문서들을 넷페이지 프린터들로 인쇄하는 어플리케이션 서버이다.

넷페이지 서버들은 IBM, Hewlett-Packard, 및 Sun과 같은 제조사들로부터의 다양한 네트워크 서버 플랫폼들 상에 호스트될 수 있다. 다중 넷페이지 서버들은 단일 호스트 상에서 동시에 작동할 수 있고, 단일 서버가 여러 호스트들에 분배될 수 있다. 또한, 넷페이지 서버들에 의해 제공되는 기능성의 전부 또는 일부, 및 특히 상기 ID 서버 및 상기 페이지 서버에 의해 제공되는 기능성은 넷페이지 프린터와 같은 넷페이지 제품에, 컴퓨터 워크스테이션에, 또는 로컬 네트워크 상에서 제공될 수 있다.

1.4 넷페이지 프린터

상기 넷페이지 프린터(601)는, 넷페이지 시스템으로 등록되며, 예약을 통해 필요 시에 넷페이지 문서들을 인쇄하는 제품이다. 각 프린터는 고유한 프린터 ID(62)를 가지며, 인터넷과 같은 네트워크, 이상적으로는 광대역 연결을 통해 넷페이지 네트워크에 연결된다.

비휘발성 메모리의 정체 및 보안 세팅들은 별론으로, 상기 넷페이지 프린터는 영속적인 저장수단을 갖지 않는다. 사용자가 연결되어 있는 한, "상기 네트워크는 컴퓨터이다". 넷페이지들은, 특정한 넷페이지 프린터들에 독립적으로, 분배된 넷페이지 페이지 서버(10)의 도움으로 시간과 공간을 가로질러 쌍방형적으로 작동한다.

상기 넷페이지 프린터는 넷페이지 인쇄 서버(14)로부터 예약된 넷페이지 문서들을 수용한다. 각 문서는 두 부분으로 분배된다: 페이지 레이아웃 및 페이지에 존재하는 실제 문자와 이미지 대상들. 개인화로 인해, 통상적으로 페이지 레이아웃은 특정 예약자들에 따라 특정되며, 적절한 페이지 서버를 통한 예약자들의 프린터에의 포인트캐스트(pointcast)도 그러하다. 반면에, 문자 및 이미지 대상들은 통상적으로 다른 예약자들을 공유하며, 모든 예약자들의 프린터들 및 적절한 페이지 서버들에의 멀티캐스트(multicast)도 그러하다.

상기 넷페이지 인쇄 서버는 문서 내용 부분을 포인트캐스트 및 멀티캐스트에 최적화한다. 문서의 페이지 레이아웃의 포인트캐스트를 수용한 후에, 상기 프린터는 존재하는, 수용할 멀티캐스트들을 인식한다.

상기 프린터가 인쇄되는 문서를 정의하는 완전한 페이지 레이아웃들 및 대상들을 일단 수용하면, 문서를 인쇄할 수 있다.

상기 프린터는 래스터화하여, 시트의 양면에 홀수 및 짝수 페이지들을 동시에 인쇄한다. 프린터는 이중 프린트 엔진 조절기(760) 및 Memjet^TM 프린트헤드(350)를 이러한 목적으로 사용하는 프린트 엔진들을 포함한다.

상기 인쇄 공정은 다음의 분리된 단계들로 구성된다: 페이지 설명들의 래스터화(rasterization), 및 페이지 이미지들의 확장과 인쇄. 래스터 이미지 프로세서(RIP)는 하나 이상의, 병렬로 작동하는 표준 DSP(757)로 구성된다. 상기 이중 프린트 엔진 조절기는 상기 프린트 엔진들 내의 프린트헤드들의 작동과 동기화 되어, 페이지 이미지들을 실시간으로 확장시키고, 디더링(dithering)하고, 인쇄한다.

IR 인쇄가 불가능한 프린터들은, 태그들을 페이지의 빈 공간으로 제한하더라도, IR-흡수성 흑색 잉크를 사용하는 태그들을 인쇄할 수 있는 선택사항을 갖는다. 그러한 페이지들이 IR-인쇄된 페이지들보다 더 제한된 기능성을 갖더라도, 그들은 여전히 넷페이지들로 분류된다.

정상적인 넷페이지 프린터는 종이 시트들 상에 넷페이지를 인쇄한다. 더 특수화된 넷페이지 프린터들은 구와 같은 더 특수화된 표면들 상에 인쇄될 수 있다. 각 프린터는 적어도 하나의 표면 유형을 지지하며, 각 표면 유형에 대해 적어도 하나의 태그 덮힘 구조, 및 태그 지도를 지지한다. 실제적으로 문서를 인쇄하는데 사용되는 태그 덮힘 구조를 나타내는 상기 태그 지도(811)는 상기 문서들의 태그들이 정확하게 번역될 수 있도록 그 문서들과 결합하게 된다.

도 2는 상기 넷페이지 네트워크 상의 등록 서버(11)에 의해 유지되는 프린터-관련 정보를 반영하여, 넷페이지 프린터 클래스 다이어그램을 나타낸다.

1.5 넷페이지 펜

넷페이지 시스템의 활성화된 감지 장치는 통상적으로 펜(101)이며, 상기 펜은 그에 포함된 조절기(134)를 사용하여, 이미지 감지기를 통해 페이지로부터 IR 위치 태그들을 캡쳐하고, 디코딩할 수 있다. 상기 이미지 감지기는 근적외선 파장에서 감지할 수 있는 적절한 필터를 제공하는 고체-상 장치이다. 이하에서 더 상세히 기재한 바와 같이, 상기 시스템은 그 펜촉이 표면과 접촉하는 경우에 감지할 수 있고, 상기 펜은 인간의 수기(handwriting)(즉, 200dpi 이상 및 100Hz 이상)를 캡쳐하기에 충분한 속도로 태그들을 감지할 수 있다. 상기 펜에 의해 캡쳐된 정보는 암호화되고, 무선으로 상기 프린터(또는 베이스 스테이션(base station))에 전송되며, 상기 프린터 또는 베이스 스테이션은 상기 (알려진) 페이지 구조에 관해 상기 데이타를 번역한다.

넷페이지 펜의 바람직한 구체예는 정상적인 표지(marking) 잉크 펜 및 비표지(non-marking) 철필로서 작동한다. 그러나 표지 측면은, 인터넷 인터페이스로서 사용되는 경우와 같은 브라우징 시스템으로서 넷페이지 시스템을 사용하는 경우에는 필요하지 않다. 각 넷페이지 펜은 상기 넷페이지 시스템에 등록되어, 고유의 펜 ID(61)를 갖는다. 도 14는 상기 넷페이지 네트워크 상의 등록 서버(11)에 의해 유지되는 펜-관련 정보를 반영하는, 상기 넷페이지 펜 클래스 다이어그램을 나타낸다.

어떠한 펜촉이 넷페이지와 접촉하는 경우에, 상기 펜은 상기 페이지에 관해 그 위치 및 방향을 결정한다. 상기 펜촉이 힘 감지기에 접촉되면, 펜촉상의 상기 힘이, 상기 펜이 “상향” 또는 “하향”인지를 나타내는 경계값에 관하여 번역된다. 이는, 이른바, 네트워크로부터 정보를 요청하기 위해, 상기 페이지상의 쌍방향성 구성요소가 상기 펜촉으로 “클릭”될 수 있게 한다. 더구나, 상기 힘은 연속적인 값으로 캡쳐되어, 이른바 서명의 전체 강약(full dynamics)이 확인되게 할 수 있다.

상기 펜은 펜촉 근처의 페이지의 영역(193)인 적외선 스펙트럼에서 이미징에 의해 상기 넷페이지 상의 펜촉의 위치 및 방향을 결정한다. 가장 가까운 태그를 디코딩하고, 이미징된 태그의 관찰된 투시왜곡 및 상기 펜의 광학에 대한 알려진 기하(geometry)로부터 상기 태그에 관한 펜촉의 위치를 계산한다. 비록 상기 태그의 위치 해상도가 낮을지라도, 페이지 상의 태그 밀도는 태그 크기에 반비례하기 때문에, 조정된 위치 해상도는 매우 높아, 정확한 수기 인식에 필요한 최소한의 해상도를 초과한다.

넷페이지에 관한 펜 행동들은 일련의 스트로크로서 캡쳐된다. 스트로크는 페이지 상의 연속된 시간-기록된(time-stamped) 펜 위치들로 구성되며, 펜-하향 이벤트(event)에 의해 개시되고, 후속적인 펜-상향 이벤트에 의해 완료된다. 또한 스트로크는 상기 페이지 ID(50)가 변할 때마다 상기 페이지 ID(50)와 함께 태그되며, 상기 페이지 ID는 정상적인 환경에서, 상기 스트로크의 시작이다.

각 넷페이지 펜은 그와 연합된 전류 선택(current selection)(826)을 가지며, 이는 사용자가 작용 등을 복사 및 붙여넣기를 할 수 있도록 한다. 상기 선택은 시간기록되어 정의된 시간 기간 후에는 상기 시스템이 그것을 폐기할 수 있도록 한다. 상기 현재 선택은 페이지 인스턴스의 영역을 기재한다. 이는 상기 페이지의 배경 영역에 관해 상기 펜을 통해 캡쳐된 대부분의 최근 디지털 잉크 스트로크로 구성된다. 이는 일단 선택 하이퍼링크 활성화를 통해 어플리케이션으로 제출되면, 어플리케이션-특이적 방식으로 번역된다.

각 펜은 전류 펜촉(current nib)(824)을 갖는다. 이는 상기 시스템에 상기 펜에 의해 최후에 통지된 펜촉이다. 상기한 기본 넷페이지 펜의 경우에는, 표지 흑색 잉크 펜촉 또는 비-표지 철필 펜촉 중의 하나가 전류가 흐를 수 있다. 또한 각 펜은 전류 펜촉 스타일(825)을 가진다. 이는, 예를 들면, 사용자가 아암레트로부터 컬러를 선택한 것에 대한 응답으로서, 어플리케이션에 의해 펜과 최후로 결합된 펜촉 스타일이다. 초기 펜촉 스타일은 전류 펜촉과 결합된 펜촉 스타일이다. 펜을 통해 캡쳐된 스트로크들은 전류 펜촉 스타일과 함께 태그된다. 다음에 상기 스트로크들이 재연되는 경우에는, 함께 태그된 펜촉 스타일로 재연된다.

상기 펜이 통신할 수 있는 프린터의 범위 내에 있을 때는 언제나, 상기 펜은 그의 “온라인(online)” LED를 발광시킨다. 상기 펜이 상기 페이지에 관한 스트로크를 디코딩하지 못하는 경우에는, 즉각 “에러(error)” LED를 활성화한다. 상기 펜이 상기 페이지에 관한 스트로크를 디코딩하는 경우에는, 즉각 “승인(ok)” LED를 활성화한다.

연속적인 캡쳐된 스트로크들은 디지털 잉크로서 나타낸다. 디지털 잉크는 그림(drawing) 및 수기의 디지털 변환, 수기의 온라인 인식, 및 서명의 온라인 확인에 대한 기초를 형성한다.

상기 펜은 무선이며, 단거리 라디오 링크를 통해 넷페이지 프린터로 디지털 잉크를 전송한다. 상기 전송된 디지털 잉크는 프라이버시 및 보안을 위해 암호화되며, 효율적인 전송을 위해 패킷화되나, 상기 프린터에서 시간에 맞게 조절되기 위해 펜-상향 이벤트의 경우에 시작된다.

상기 펜이 프린터의 범위를 벗어나면, 내부 메모리에 디지털 잉크를 버퍼하며, 이는 10분 이상의 연속적인 수기에 대한 용량을 갖는다. 상기 펜이 다시 프린터의 범위 내가 되면, 어떤 버퍼된 디지털 잉크를 전송한다.

펜은 어떠한 수의 프린터들과 함께 등록될 수 있으나, 모든 상태 데이타가 종이 상 및 네트워크 상의 넷페이지 내에 존재하기 때문에, 특정 시간에 펜이 통신하는 프린터가 어떤 것인가는 중요치 않다.

상기 펜의 바람직한 실시예는 도 6 내지 도 8을 참조하여 이하에서 더 상세히 설명된다.

1.6 넷페이지 상호작용

상기 넷페이지 프린터(601)는 상기 펜이 넷페이지(1)와 상호작용하기 위해 사용되는 경우에, 상기 펜(101)으로부터 스트로크에 관한 데이타를 수용한다. 펜이 스트로크와 같은 이동을 실행하기 위해 사용되는 경우에, 상기 태그(4)의 코딩된 데이타(3)는 펜에 의해 판독된다. 상기 데이타는 상기 특정 페이지의 정체 및 결합된 쌍방향성 구성요소가 결정되게 하며, 상기 페이지에 관련된 상기 펜의 관련 위치의 표시를 얻을 수 있도록 한다. 표시되는 데이타는 상기 프린터로 전송되고, 상기 DNS를 통해 상기 스트로크의 상기 페이지 ID(50)가, 관련 페이지 인스턴스를 유지하는 상기 넷페이지 페이지 서버(10)의 네트워크 주소로 변형된다. 그 다음, 상기 스트로크를 상기 페이지 서버로 전송한다. 만약 상기 페이지가 이전의 스트로크로 최후에 식별된다면, 상기 프린터는 이미 그 캐쉬에 관련 페이지 서버의 주소를 가질 것이다. 각 넷페이지는 넷페이지 페이지 서버(이하 참조)에 의해 영속적으로 유지되는 조밀한 페이지 레이아웃으로 구성된다. 상기 페이지 레이아웃은, 통상적으로 상기 넷페이지 네트워크 상의 다른 곳에 저장되는 이미지들, 폰트들 및 문자 조각들과 같은 대상들을 나타낸다.

상기 페이지 서버가 상기 펜으로부터 상기 스트로크를 수용하는 경우, 상기 스트로크가 적용되는 상기 페이지 설명을 검색하고, 상기 스트로크가 교차하는 상기 페이지 설명의 구성요소를 결정한다. 그 다음, 관련 구성요소의 유형의 상황에 따라 상기 스트로크를 번역한다.

"클릭"은 상기 펜 하향 위치와 후속적인 펜 상향 위치 사이의 거리 및 시간이 어떤 작은 최대값보다 작은 경우의 스트로크이다. 클릭에 의해 활성화되는 대상은 통상적으로 활성화되기 위해 클릭을 요구하고, 따라서 더 긴 스트로크는 무시된다. "조잡한(sloppy)" 클릭과 같은, 등록하기 위한 펜 행동의 실패는 상기 펜의 "승인" LED로부터의 반응 부재로써 표시된다.

넷페이지 페이지 설명에는 2종의 입력 구성요소가 있다:하이퍼링크 및 형태 필드들. 또한, 형태 필드를 통한 입력은 결합된 하이퍼링크의 활성화를 초래한다.

2 넷페이지 펜 설명

2.1 펜 메카닉스

도 6 및 도 7을 보면, 일반적으로 도면 번호(101)에 의해 지시된 펜은 상기 펜 구성부분들을 장착하기 위한 내부 공간(104)을 규정하는 벽(103)을 갖는 플라스틱 몰딩 형태의 하우징(102)을 포함한다. 상기 펜 상부(105)는 상기 하우징(102)의 한 말단(106)에 회전가능식으로 장착되는 작동을 한다. 반투명 덮개(107)는 상기 하우징(102)의 반대편 말단(108)에 의해 보호된다. 또한, 상기 덮개(107)는 플라스틱으로 몰딩되며, 사용자가 상기 하우징(102) 내부에 장착된 LED의 상태를 볼 수 있도록 반투명 물질로 형성된다. 상기 덮개(107)는 실질적으로 상기 하우징(102)의 말단(108)을 감싸는 주요부(109) 및 상기 주요부(109)를 후퇴시켜 상기 하우징(102)의 벽(103)에 형성된 관련 슬롯(111) 내부에 끼워지는 돌출부(110)를 포함한다. 라디오 안테나(112)가 상기 하우징 내부의, 상기 돌출부(110) 뒤에 장착된다. 상기 덮개(107) 상의 입구(113A) 주위의 나사선(113)이 금속 말단부(114)를 수용하기 위해 배치되며, 관련된 나사선(115)을 포함한다. 상기 금속 말단부(114)는 잉크 카트리지 대체가 가능하도록 제거가능하다.

또한 상기 덮개(107) 내부에는 삼색 상태 LED(116)가 유연성 PCB(117) 상에 장착된다. 또한 상기 유연성 PCB(117) 상에 상기 안테나(112)가 장착된다. 상기 상태 LED(116)는 모든 방향에서 잘 보이기 위해, 상기 펜(101)의 상부에 장착된다.

상기 펜은 정상적인 표지 잉크 펜 및 비-표지 철필로서 작동할 수 있다. 펜촉(119)을 갖춘 잉크 펜 카트리지(118) 및 철필 펜촉(121)을 갖춘 철필(120)은 상기 하우징(102) 내부에 나란히 장착된다. 상기 잉크 카트리지 펜촉(119) 또는 상기 철필 펜촉(121)은 상기 펜 상부(105)의 회전에 의해, 상기 금속 말단부(114)의 개방 말단(122)을 통과하여 전방으로 나올 수 있다. 각 슬라이더 블록(123 및 124)은 상기 잉크 카트리지(118) 및 철필(120)에 각각 장착된다. 회전가능한 캠 바렐(125)은 작동시 상기 펜 상부(105)에 고정되어, 그와 함께 회전하도록 배열된다. 상기 캠 바렐(125)은 상기 캠 바렐의 벽(181) 내부에 슬롯 형태 내에 캠(126)을 포함한다. 슬라이더 블록(123 및 124)으로부터 돌출된 캠 종동부(127 및 128)는 상기 캠 슬롯(126)에 끼워진다. 상기 캠 바렐(125)의 회전시에, 상기 슬라이더 블록(123 및 124)은 서로에 대해 이동하여, 상기 금속 말단부(114) 내의 구멍(122)을 통해 상기 펜촉(119) 또는 철필 펜촉(121)을 외부로 돌출시킨다. 상기 펜(101)은 3가지 작동상태를 갖는다. 상기 상부(105)를 90°회전시킴으로써, 상기 3가지 상태는:

철필(120) 철필 펜촉(121) 배출;

잉크 카트리지(118) 펜촉(119) 배출; 및

잉크 카트리지(118) 펜촉(119) 및 철필(120) 철필 펜촉(121) 모두 미배출.

제2의 유연성 PCB(129)가 상기 하우징(102) 내부에 존재하는 전자 섀시(130) 상에 장착된다. 상기 제2의 유연성 PCB(129)는 상기 표면에 투사하기 위한 적외선 방출을 제공하기 위해 적외선 LED(131)를 장착한다. 상기 표면으로부터 반사되는 방출을 수용하기 위해 상기 제2의 유연성 PCB(129) 상에 이미지 감지기(132)가 장착된다. 또한, 상기 제2의 유연성 PCB(129)는 RF 송신기 및 RF 수신기를 포함하는 라디오 주파수 칩(133) 및 상기 펜(101)의 작동을 조절하기 위한 조절기 칩(134)을 장착한다. (몰딩된 투명 플라스틱으로 제조된) 광학적 블록(135)이 상기 덮개(107) 내부에 장착되어, 상기 표면상에 적외선 빔을 투사하고, 상기 이미지 감지기(132) 상에 이미지를 수용한다. 전력 공급 전선(136)이 상기 제2의 유연성 PCB(129)상의 구성부분들과 상기 캠 바렐(125) 내부에 장착된 배터리 접촉부(137)를 연결한다. 말단(138)이 배터리 접촉부(137)와 캠 바렐(125)을 연결한다. 3개의 전압 재충전가능 배터리(139)가 상기 캠 바렐(125) 내부에 장착되어, 배터리 접촉부와 접촉한다. 유도 충전 코일(140)이 상기 제2의 유연성 PCB(129)에 관하여 장착되어, 유도를 통해 상기 배터리(139)를 재충전하도록 한다. 또한, 상기 제2의 유연성 PCB(129)는 적외선 LED(143) 및 적외선 포토다이오드(144)를 장착하여, 상기 철필(120) 또는 상기 잉크 카트리지(118)가 필기를 위해 사용되는 경우에, 상기 펜촉(119) 또는 철필 펜촉(121)에 의한 상기 표면상에 적용되는 힘의 결정이 가능하도록, 상기 캠 바렐(125) 내에서 변위를 탐지한다. 상기 IR 포토다이오드(144)는 상기 슬라이더 블록(123 및 124) 상에 장착된 반사기(나타나지 않음)를 통해 상기 IR LED(143)로부터의 광을 탐지한다.

고무 그립 패드(141 및 142)가 상기 펜(101)을 쥐는 것을 돕기 위해, 상기 하우징(102)의 말단(108) 방향으로 제공되며, 또한 상부(105)는 상기 펜(101)을 주머니에 고정시키기 위한 클립(142)을 포함한다.

3.2 펜 조절기

상기 펜(101)은 그 펜촉(철필 펜촉(121) 또는 잉크 카트리지 펜촉(119))의 위치를 펜촉 근처의 상기 표면 영역인 적외선 스펙트럼에서 이미징에 의해 결정하기 위해 배열된다. 가장 가까운 위치 태그로부터의 위치 데이타가 기록되며, 광학적 블록(135) 및 조절기 칩(134)을 사용하여 상기 위치 탭으로부터 상기 펜촉(121 또는 119)의 거리를 계산하기 위해 배열된다. 상기 조절기 칩(134)은 상기 이미징된 태그 상에서 관찰된 투시 왜곡으로부터 상기 펜의 방향 및 상기 펜촉에서 태그까지의 거리를 계산한다.

상기 RF 칩(133) 및 안테나(112)를 사용하여, 상기 펜(101)은 (보안을 위해 암호화되고, 효율적 전송을 위해 패킷화된)상기 디지털 잉크 데이타를 상기 계산 시스템으로 전송할 수 있다.

상기 펜이 수신기 범위 내에 있는 경우에, 상기 디지털 잉크 데이타는 형성된 채로 전송된다. 상기 펜(101)이 상기 범위를 벗어나면, 디지털 잉크 데이타는 상기 펜(101) 내부에 버퍼되고(상기 펜(101) 회로는 약 12분 동안의 표면상의 펜 운동에 관한 디지털 잉크 데이타를 저장하기 위해 배열된 버퍼를 포함한다), 나중에 전송될 수 있다.

상기 조절기 칩(134)은 상기 펜(101) 내의 상기 제2의 유연성 PCB(129) 상에 장착된다. 도 8은 상기 조절기 칩(134)의 구조를 더 상세히 나타내는 블록 다이어그램이다. 또한, 도 8은 RF 칩(133), 이미지 감지기(132), 삼색 상태 LED(116), IR 발광 LED(131), IR 힘 감지기 LED(143) 및 힘 감지기 포토다이오드(144)를 나타낸다.

상기 펜 조절기 칩(134)은 조절기 프로세서(145)를 포함한다. 버스(146)는 상기 조절기 칩(134)의 구성부분들 사이의 데이타 교환을 가능하게 한다. 또한, 플래쉬 메모리(147) 및 512KB DRAM(148)이 포함된다. 아날로그-디지털 변환기(149)가 상기 힘 감지기 포토다이오드(144)로부터의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위해 배열된다.

이미지 감지기 표면(152)은 상기 이미지 감지기(132)와 결부된다. 또한, 트랜스시버 조절기(153) 및 베이스 밴드 회로(154)가 포함되어, RF 회로(155) 및 RF 공명기 및 상기 안테나(112)와 연결된 인덕터(156)를 포함하는 상기 RF 칩(133)과 결부된다.

상기 조절기 프로세서(145)는 이미지 감지기(132)를 통해 표면상의 태그로부터의 위치 데이타를 캡쳐하고 디코딩하며, 상기 힘 감지기 포토다이오드(144)를 감시하며, 상기 LED(116, 131, 143)를 조절하며, 상기 라디오 트랜스시버(153)를 통해 단거리 라디오 통신을 조정한다. 이는 중간-성능(~40MHz) 일반용 RISC 프로세서이다.

상기 프로세서(145), 디지털 트랜스시버 구성부분(트랜스시버 조절기(153) 및 베이스밴드 회로(154)), 이미지 감지기 인터페이스(152), 플래쉬 메모리(147) 및 512KB DRAM(148)은 단일 조절기 ASIC에 통합된다. 아날로그 RF 구성부분들(RF 회로(155) 및 RF 공명기 및 인덕터(156))은 상기 분리된 RF 칩에 제공된다.

상기 이미지 감지기는 CCD 또는 CMOS 이미지 감지기이다. 태그 구성에 따라, 약 100x100픽셀 내지 200x200픽셀의 크기 범위를 갖는다. 많은 미니어쳐 CMOS 이미지 감지기들이 상업적으로 이용가능하며, National Semiconductor사의 LM9630을 포함한다.

상기 조절기 ASIC(134)는 상기 펜(101)이 표면과 접촉하지 않는 경우에 비활동 기간 후에 정지 상태에 들어간다. 상기 힘 감지기 포토다이오드(144)를 감시하고, 펜-하향 경우에 상기 동력 조절기(151)를 통해 상기 조절기(134)를 각성시키는 전용 회로(150)가 상기 조절기 ASIC(134)에 통합된다.

상기 라디오 트랜스시버는 무선 전화기에 의해 정상적으로 사용되는 비면허의 900MHz 대역, 또는 선택적으로 비면허의 2.4GHz의 산업적, 과학적 및 의료적(ISM) 대역 내에서 통신하며, 무간섭 통신을 제공하기 위해 주파수 도약(frequency hopping) 및 충돌 탐지(collision detection)를 사용한다.

선택적인 구체예에서, 상기 펜(101)은 베이스 스테이션 또는 넷페이지 프린터와의 단거리 통신을 위해, 적외선 데이타 협회(Infrared Data Association, IrDA) 인터페이스를 통합시킨다.

다른 구체예에서, 상기 펜(101)은 상기 펜(101) 축의 직각 평면 상에 장착된 한 쌍의 직교 가속도계를 포함한다. 상기 가속도계는 도 7 및 도 8에 파선으로 나타나 있다.

상기 가속도계의 제공은 상기 위치 태그가 더 늦은 속도에서 시험되게 하여, 상기 펜(101)의 구체예가 표면 위치 태그를 참조하지 않고 움직임을 감지할 수 있게 한다. 그리하여, 각 위치 태그 ID는 상기 표면상의 위치보다는 의도하는 대상을 식별할 수 있다. 예를 들면, 대상이 사용자 인터페이스 입력 구성요소(예; 명령 버튼)라면, 상기 입력 구성요소의 영역 내의 각 위치 태그의 상기 태그 ID는 상기 입력 구성요소를 직접적으로 식별할 수 있다.

각 x방향 및 y방향에서 상기 가속도계에 의해 측정된 가속도는 시간 관점에서 순간 속도 및 위치를 산출하기 위해 통합된다.

상기 스트로크의 시작 위치가 알려지지 않으므로, 단지 스트로크 내의 상대적 위치가 계산된다. 비록 위치 통합이 감지되는 가속도에서 에러를 누적시키지만, 통상적으로 가속도계는 고해상도를 가지며, 에러가 누적되는 스트로크의 지속시간은 짧다.

3 넷페이지 프린터 설명

3.1 프린터 메카닉스

수직-장착된 넷페이지 월프린터(wallprinter)(601)는 도 9에 완전히 조립된 채로 나타나있다. 이는 도 10 및 도 10a에 나타난 바와 같이, 넷페이지를 이중 8½" Memjet^TM 프린트 엔진(602 및 603)을 사용하여 편지/A4 크기의 매체로 인쇄한다. 이는, 총 천연색 및 총 블리드(full bleed)로 시트의 양면에 동시에 인쇄하는 이중 프린트 엔진(602 및 603)을 통과하는 종이(604) 및 곧은 종이 경로를 사용한다.

통합 결합 어셈블리(605)는 각 인쇄된 시트의 한 모서리를 따라 접착제 한 줄을 적용하여, 프레스하는 경우에 이전 시트와 접촉되도록 한다. 이는 하나의 시트 내지 수백개의 시트까지의 두께 범위인 최종 결합된 문서(618)를 산출한다.

도 12에 나타난 교체가능한 잉크 카트리지(627)는 이중 프린트 엔진들과 결합되어, 고정제, 접착제, 청록색 잉크, 자홍색 잉크, 황색 잉크, 흑색 잉크 및 적외선 잉크를 저장하기 위한 블래더들 또는 챔버들을 갖는다. 또한 상기 카트리지는 베이스 몰딩 내에 미세 공기 필터를 포함한다. 상기 미세 공기 필터는 호스(hose)(639)를 통해 프린터 내부에서 공기 펌프(638)와 맞닿아 있다. 이는 프린트헤드에 여과된 공기를 제공하여, 노즐들을 막히게 할 수 있는 미세 입자들의 Memjet^TM 프린트헤드(350)로의 진입을 막는다. 상기 공기 필터의 상기 카트리지(627) 내부로의 통합에 의해, 상기 필터의 작동 수명이 상기 카트리지의 수명과 효과적으로 연관된다. 상기 잉크 카트리지는 3000페이지(1500시트)를 인쇄하고 접착하는 용량을 갖는 완전히 재활용가능한 제품이다.

도 10에서 나타난 바와 같이, 모터가 달린 매체 수집 롤러 어셈블리(626)는 상부 시트를 매체 트레이로부터 직접적으로 밀어내어, 제1의 프린트 엔진 상의 종이 감지기를 지나, 상기 이중 Memjet^TM 프린트헤드 어셈블리로 보낸다. 상기 2개의 Memjet^TM 프린트 엔진(602 및 603)은 곧은 종이 경로를 따라 인라인(in-line) 연속 구조에 대향하여 장착된다. 상기 종이(604)는 필수성분인, 전원이 공급된 수집 롤러(626)에 의해 제1의 프린트 엔진(602) 내부로 끌어당겨진다. 상기 종이(604)의 위치 및 크기가 감지되고, 총 블리드 인쇄가 개시된다. 가장 짧은 가능한 시간의 건조를 돕기 위해, 고정제가 동시에 인쇄된다.

상기 종이는, 고무처리된 롤러에 대항하여 작동하는 (곧은 종이 경로를 따라 정렬된)전원이 공급되는 배출 스파이크 휠(spike wheel)을 따라 제1의 Memjet^TM 프린트 엔진(602)을 탈출한다. 이러한 스파이크 휠은 '젖은' 인쇄된 표면과 접촉하여 상기 시트(604)를 상기 제2의 Memjet^TM 프린트 엔진(603)으로 연속적으로 이송한다.

도 10 및 도 10a에서 나타난 바와 같이, 상기 종이(604)는 상기 이중 프린트 엔진(602 및 603)으로부터 상기 결합 어셈블리(605)로 보내진다. 상기 인쇄된 페이지는, 섬유상의 지지 롤러가 있는 전원이 공급된 스파이크 휠 축(670)과, 스파이크 휠 및 순간 작용 접착제 휠이 있는 다른 이동성 축 사이를 통과한다. 상기 이동성 축/접착제 어셈블리(673)는 금속 지지 브라켓(bracket)에 장착되며, 캠축의 작용에 의해 기어(gear)를 통해 전원이 공급된 축(670)과 맞닿기 위해 전진된다. 분리된 모터가 이 캠축에 동력을 전달한다.

상기 접착제 휠 어셈블리(673)는, 잉크 카트리지(627)로부터의 접착제 공급 호스(641)를 위한 회전 결합기와 함께 부분적 공동(空洞) 축(679)으로 구성된다. 이 축(679)은 접착제 휠과 연결되며, 상기 접착제 휠은 모세관 현상에 의해 방사상 구멍들을 통해 접착제를 흡수한다. 몰딩된 하우징(682)은 전면부를 개방한 채로 상기 접착제 휠을 감싼다. 피봇운동하는 측면 몰딩 및 스프링이 달린 외부 문은 상기 금속 브라켓에 부착되고, 상기 어셈블리(673)의 나머지가 전방으로 밀어내어지는 경우에 외부로 경첩운동한다. 이 운동이 상기 몰딩된 하우징(682)의 전면을 통해 상기 접착제 휠을 노출시킨다. 장력 스프링들이 상기 어셈블리를 폐쇄하고, 비활동 기간 동안 효과적으로 상기 접착제 휠을 덮는다.

상기 시트(604)가 상기 접착제 휠 어셈블리(673) 내부로 통과할 때, 접착제가 그 전면의 수직 모서리 하나에 (문서의 첫번째 시트와 분리되어) 적용되고, 상기 결합 어셈블리(605) 내부로 하향 이동된다.

4 제품 태깅(tagging)

자동 식별(automatic identification)은, 수동 입력 없이 데이타 처리 시스템들을 통해 (반-)자동적으로 대상을 식별하기 위한, 바코드, 마그네틱 스트라이프(magnetic stripe) 카드, 스마트카드 및 RF 트랜스폰더와 같은 기술들의 사용을 말한다.

자동 식별의 목적을 위해, 제품 품목이 인쇄된 바코드 형태로 기계-판독가능하게 인코딩된 12-자리수 공통 제품 코드(Universal Product Code, UPC)에 의해 통상적으로 식별된다. 가장 일반적인 UPC 넘버링 시스템은 5-자리수 제조자 숫자 및5-자리수 품목 숫자를 통합하는 것이다. 그 제한된 정확도로 인해, UPC는 개별적 제품 품목보다는 제품의 종류를 식별하기 위해 사용된다. 동일 코드 회의(Uniform Code Council) 및 EAN 인터내셔널은 상기 UPC 및 14-자리수 국제 무역 품목 숫자(Global Trade Item Number, GTIN)와 같은 관련된 코드를 정의하고 관리한다.

공급 사슬 관리(supply chain management) 내에서, 개별 제품 품목들이 고유하게 식별되고 그로써 추적되게 할 수 있도록, 상기 UPC 구조를 확장하거나 대체하는 것에 대한 상당한 관심이 있다. 개별적 품목 태깅은 손실되거나, 도난당하거나, 손상된 제품으로 인한 “감소”를 줄일 수 있으며, 수요-주도형(demand-driven) 생산 및 공급의 효율을 개선할 수 있으며, 제품 사용의 프로파일링(profiling)을 용이하게 할 수 있으며, 소비자의 경험을 개선할 수 있다.

개별적 품목 태깅에 대한 2개의 주요 경쟁자가 있다:소위 2차원 바코드의 형태인 광학적 태그 및 라디오 주파수 식별(RFID) 태그. RFID 태그의 자세한 설명에 대해, Klaus Finkenzeller, RFID Handbook, John Wiley & Son (1999)을 참조하고, 그 내용은 교차-참조에 의해 여기에 통합된다. 광학적 태그는 비싸지 않은 장점이 있으나, 판독을 위해 조준선이 필요하다. RFID 태그는 전방위 판독을 지지하는 장점이 있으나, 비교적 비싸다. 금속 또는 액체의 존재가 RFID 태그 성능을 심각하게 방해하여, 전방위 판독 장점을 손상시킨다. 수동(판독기-동력인(reader-powered)) RFID 태그는 2003년도 말까지 수 백만개가 각 10센트의 가격이 될 것으로 예상되었고, 그 후 곧 각 5센트로 예상되었으나, 식료잡화와 같은 저가 품목들을 위한 1센트-이하 산업 목표에는 아직까지 이르지 못했다. 또한, 품목이 상기 공급 사슬을 통해 진행하는 경우에, 상태 변화가 태그에 기록될 수 없기 때문에, 대부분의 광학 태그들의 판독-전용 성질은 여전히 단점으로 지적되고 있다. 그러나 이러한 단점은 판독-전용 태그가 네트워크 상에서 역동적으로 유지되는 정보를 참조할 수 있다는 사실에 의해 경감된다.

메사추세츠 공과 대학(MIT) 자동-ID 센터는 인터넷-기초의 대상 명칭 서비스(Internet-based Object Name Service, ONS) 및 제품 정보 언어(Product Markup Language, PML)와 결합된 96-비트 전자 제품 코드(Electronic Product Code, EPC)를 개발해왔다. 일단 EPC가 스캔되거나 얻어지면, 가능하면 상기 ONS를 통해, PML로 이식가능하게 인코딩된, 매칭되는 제품 정보를 검색하기 위해 사용된다. 상기 EPC는 8-비트 헤더, 28-비트 EPC 관리자, 24-비트 대상 클래스, 및 36-비트 시리얼 번호로 구성된다. 상기 EPC의 상세한 설명은 Brock, D.L., The Electronic Product Code (EPC), MIT Auto-ID Center (January 2001)을 참조하고, 그 내용은 교차-참조에 의해 여기에 통합된다. 상기 자동-ID 센터는 상기 EPC와 현재 실정 사이의 호환성을 설명하기 위해 상기 EPC상의 GTIN의 매핑(mapping)을 Brock, D.L., Integrating the Electronic Product Code (EPC) and the Global Trade Item Number (GTIN), MIT Auto-ID Center (November 2001)에서 정의해왔으며, 그 내용은 교차-참조에 의해 여기에 통합된다. 상기 EPC는 EPCglobal, 즉 EAN-UCC 합동 벤처(EAN-UCC joint venture)에 의해 관리된다.

EPC는 기술-중립적이며, 다양한 형태로 인코딩되고 수행될 수 있다. 상기 자동-ID 센터는 EPC를 수행하기 위해, 저비용 수동 RFID 태그의 사용을 강력히 주장하며, RFID 태그의 비용이 단기간에 최소화될 수 있도록 EPC의 64-비트 버전을 정의해왔다. 저비용 RFID 태그 특성에 관한 상세한 설명은, Sarma, S., Towards the 5c Tag, MIT Auto-ID Center (November 2001)을 참조하고, 그 내용은 교차-참조에 의해 여기에 통합된다. 상업적으로 이용가능한 저비용 수동 RFID에 대한 설명은, 915 MHz RFID Tag, Alien Technology (2002)을 참조하고, 그 내용은 교차-참조에 의해 여기에 통합된다. 상기 64-비트 EPC에 대한 상세한 설명은, Brock, D.L., The Compact Electronic Product Code, MIT Auto-ID Center (November 2001)을 참조하고, 그 내용은 교차-참조에 의해 여기에 통합된다.

EPC는 고유한 품목-수준 태깅 및 추적 뿐만 아니라, 상자-수준 및 아암렛-수준의 태깅 및 컨테이너와 트럭과 같은 선적 및 운송의 다른 수송 유닛들의 태깅을 위해 의도된다. 상기 분배 PML 데이타베이스는 포장, 선적 및 운송 체계에서 품목들과 고-수준 컨테이너 사이의 동적 관계를 기록한다.

4.1 공급 사슬에서 하이퍼라벨 ^TM

제품 품목을 고유하게 식별하기 위해 비가시성(예; 적외선) 태깅 구조를 사용하는 것은 제품의 포장이나 라벨의 그래픽 디자인에 영향을 미치지 않고 제품의 표면 전체, 또는 그 주요부를 태그되게 할 수 있다는 중요한 장점이 있다. 만약 제품의 표면 전체가 태그화된다면, 제품의 배치가 스캔되는 능력에 영향을 미치지 않는데, 즉, 가시성 바코드의 조준선 단점의 주요 부분이 해소된다. 더구나, 만약 상기 태그들이 작고 대량으로 복제된다면, 라벨손상은 더이상 스캔을 방해하지 않는다.

하이퍼라벨 태깅은 제품 품목의 표면의 넓은 부분을 광학적-판독가능한 비가시성 태그들로 덮는 것으로 구성된다. 각 하이퍼라벨 태그는 그것이 존재하는 제품 품목을 고유하게 식별한다. 상기 하이퍼라벨 태그는 그 품목의 제품 코드(예; EPC)를 직접적으로 인코딩할 수 있거나, 대리 ID를 인코딩하고, 그 후 데이타베이스 검색을 통해 제품 코드를 식별하게 할 수 있다. 또한, 각 하이퍼라벨 태그는 선택적으로 제품 품목의 표면 상에 자신의 위치를 식별하여, 상기한 넷페이지 쌍방향성의 하부 소비자에게 잇점을 제공한다.

하이퍼라벨 태그는 제품 생산 및/또는 포장 단계 동안에 디지털 프린터를 사용하여 적용된다. 이는 다른 수단에 의해 문자 및 그래픽들을 인쇄한 후에 상기 하이퍼라벨 태그들을 인쇄하는 추가의 적외선 프린터이거나, 상기 하이퍼라벨 태그들, 문자 및 그래픽들을 동시에 인쇄하는 통합된 컬러 및 적외선 프린터일 수 있다. 디지털-인쇄된 문자 및 그래픽들은 상기 라벨 또는 포장 상의 모든 것을 포함할 수 있거나, 다른 수단에 의해 인쇄된 다른 부분들과 함께 여러 부분들만으로 구성될 수 있다.

4.2 하이퍼라벨 ^TM 태깅

도 13에 나타난 바와 같이, 제품의 고유한 품목 ID(215)는 특별한 종류의 고유한 대상 ID(210)로서 참조된다. 상기 전자 제품 코드(EPC)(220)는 품목 ID로서 부각되는 표준 중의 하나이다. 품목 ID는 통상적으로 제품 ID(214) 및 시리얼 번호(213)로 구성된다. 상기 제품 ID는 제품의 종류를 식별하고, 상기 시리얼 번호는 그 클래스의 특정 인스턴스, 즉 개별적 제품 품목을 식별한다. 순차적으로, 상기 품목 ID는 통상적으로 제조자 번호(211) 및 제품 클래스 번호(212)로 구성된다. 가장 잘 알려진 제품 ID는 EAN, UCC, 공통 제품 코드(Universal Product Code, UPC) 및 이들의 변형들이다.

도 14에 나타난 바와 같이, 하이퍼라벨 태그(202)는 페이지 ID(또는 영역 ID)(50) 및 2-차원(2D) 위치(86)를 인코딩한다. 상기 영역 ID는 상기 태그를 포함하는 표면 영역을 식별하고, 상기 위치는 상기 2-차원 영역 내의 상기 태그의 위치를 식별한다. 문제의 상기 표면이 물리적 제품 품목(201)의 표면이기 때문에, 상기 영역 ID와, 상기 제품 품목의 고유한 대상 ID(210), 더 특정하게는 품목 ID(215) 사이의 일대일(one-to-one) 매핑을 정의하는 것이 유용하다. 그러나, 상기 매핑은 하이퍼라벨 태그의 사용을 손상하지 않고 다대일(many-to-one)일 수 있음을 주목하라. 예를 들면, 제품 품목의 포장의 각 패널은 다른 영역 ID(50)를 가질 수 있다. 반대로, 상기 하이퍼라벨 태그는 상기 품목 ID를 직접적으로 인코딩할 수 있으며, 이 경우 상기 영역 ID는 일반적인 넷페이지 영역 ID 할당으로부터 품목 ID를 분리하기 위해 적당하게 앞에 둔 품목 ID를 포함한다. 상기 영역 ID는 글로벌 넷페이지 시스템 내부에서 식별된 모든 다른 표면 영역들로부터 관련된 표면 영역을 고유하게 구별한다는 것을 주목하라.

하이퍼라벨 태그들과 EPC-수행의 RFID 태그들 사이의 직접적인 호환성을 제공하기 때문에, 상기 품목 ID(215)는 바람직하게는, 상기 자동-ID 센터에서 제안한 상기 EPC(220)이다.

도 14에서 상기 위치(86)가 선택사항으로서 나타나 있다. 이는 공급 사슬 내의 하이퍼라벨 태그의 사용의 대부분이 상기 영역 ID(50)로부터 유도된다는 것 및, 만약 특정 제품에서 요구되지 않는다면, 상기 위치는 생략될 수 있다는 것을 지적한다.

넷페이지 시스템과의 상호운용성을 위해, 하이퍼라벨 태그(202)는 넷페이지 태그(4)이며, 즉 논리적 구조, 물리적 레이아웃 및 넷페이지 태그의 의미(semantics)를 갖는다.

상기 넷페이지 펜(101)과 같은 넷페이지 감지 장치가 하이퍼라벨 태그를 이미징 및 디코딩하는 경우에, 그 시야 내의 상기 태그의 위치 및 방향을 사용하고, 이를 상기 태그 내에 인코딩된 그 위치와 결합하여, 상기 태그에 관련된 그 자신의 위치를 계산한다. 상기 감지 장치가 하이퍼라벨링된 표면 영역으로 이동하면, 그 영역에 관련된 자신의 운동을 추적하고, 시간-변화 경로를 나타내는 시간기록된 일련의 위치 샘플들을 발생시킬 수 있다. 상기 감지 장치가 펜이라면, 상기 경로는 연속적인 스트로크들로 구성되며, 각 스트로크는 상기 펜이 상기 표면과 접촉하면 시작되고, 상기 펜이 상기 표면과의 접촉이 분리되면 종료된다.

스트로크가 상기 영역 ID를 담당하는 상기 페이지 서버(10)로 전송되면, 상기 서버는 영역 ID에 의해 입력된 상기 영역의 설명을 검색하고, 그 설명에 관하여 상기 스트로크를 번역한다. 예를 들면, 만약 상기 설명이 하이퍼링크를 포함하고, 상기 스트로크가 상기 하이퍼링크의 구역을 가로질렀다면, 상기 서버는 상기 스트로크를 상기 하이퍼링크의 지시로 번역하고, 상기 하이퍼링크를 활성화한다.

4.3 하이퍼라벨 ^TM 태그 인쇄

하이퍼라벨 태그 프린터는 제품 생산 및/또는 어셈블리 전, 그 동안 또는 그 후에 라벨, 포장 또는 제품의 실제 표면 상에 하이퍼라벨 태그들을 인쇄하는 디지털 프린터이다. 넷페이지 프린터(601)는 특수한 경우이다. 통상적으로 근적외선-흡수성 잉크를 사용하여 표면상에 하이퍼라벨 태그의 연속적인 패턴을 인쇄할 수 있다. 고속 환경에서, 상기 프린터는 태그 랜더링을 가속화할 수 있는 하드웨어를 포함한다. 이는 통상적으로 태그 위치와 같은 다양한 태그 데이타의 실시간 리드-솔로몬 인코딩, 및 상기 프린트헤드의 도트 해상도에서 실제 태그 패턴의 실시간 템플릿-기초의 랜더링을 포함한다.

상기 프린터는 다른 수단에 의해 문자 및 그래픽들을 인쇄한 후에 상기 하이퍼라벨 태그들을 인쇄하는 추가의 적외선 프린터이거나, 상기 하이퍼 라벨 태그들, 문자 및 그래픽들을 동시에 인쇄하는 통합된 컬러 및 적외선 프린터일 수 있다. 디지털-인쇄된 문자 및 그래픽들은 상기 라벨 또는 포장 상의 모든 것을 포함할 수 있거나, 다른 수단에 의해 인쇄된 다른 부분들과 함께 여러 부분들만으로 구성될 수 있다. 따라서 적외선 및 흑색 인쇄 능력을 갖춘 하이퍼라벨 태그 프린터는 전통적인 열 전달 또는 잉크젯 프린터와 같은, 다양한 데이타 인쇄에 사용되는 현재의 디지털 프린터를 대체할 수 있다.

이하의 설명의 목적을 위해, 품목 라벨 상의 인쇄에 대한 어떤 참조는 일반적인 품목 포장 상의 인쇄, 또는 상기 품목 표면상의 직접 인쇄를 포함하는 것으로 의도된다. 더구나, 품목 ID(215)에 대한 어떤 참조는 영역 ID(50)(또는 패널당 영역 ID), 또는 이들의 구성부분을 포함하는 것으로 의도된다.

통상적으로 상기 프린터는 호스트 컴퓨터에 의해 조정되며, 상기 호스트 컴퓨터는 고정 및/또는 가변 문자 및 그래픽들과 상기 하이퍼라벨 태그들 내에 포함되는 품목 ID들을 상기 프린터에 공급한다. 상기 호스트는 실시간 조절을 상기 프린터에 제공할 수 있으며, 그로써 인쇄가 진행 중인 경우에 상기 프린터에 실시간으로 데이타를 제공한다. 최적화의 경우에는, 상기 호스트는 인쇄가 시작되기 전에 상기 프린터에 고정된 데이타를 제공할 수 있으며, 실시간으로는 가변 데이타를 제공할 수 있다. 또한, 상기 프린터는 상기 호스트에 의해 제공되는 파라미터들에 근거한, 품목당 가변 데이타를 발생시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 호스트는 인쇄 전에 베이스 품목 ID를 상기 프린터에 제공할 수 있으며, 상기 프린터는 연속적인 품목 ID들을 발생시키기 위해, 베이스 품목 ID의 증가량을 간소하게 할 수 있다. 선택적으로, 상기 잉크 카트리지 또는 상기 프린터에 삽입되는 다른 저장 매체 내의 메모리는 고유의 품목 ID들의 출처를 제공할 수 있으며, 이 경우에 상기 프린터는 상기 호스트에 의해 기록되기 위해, 상기 호스트에 품목 ID들의 할당을 보고한다.

선택적으로, 상기 프린터는 상기 하이퍼 라벨 태그들이 인쇄되고 있는 라벨로부터 이전에 존재하고 있던 품목 ID를 판독할 수 있으며, 이 경우 상기 고유 ID가 이전의 생산 단계에서 상기 라벨에 어떤 형태로 적용되었는지를 가정한다. 예를 들면, 상기 품목 ID는 가시성 2D 바코드, 또는 RFID 태그 내에 인코딩된 형태로 이미 존재하고 있을 수 있다. 전자의 경우에, 상기 프린터는 광학적 바코드 스캐너를 포함할 수 있다. 후자의 경우에, 상기 프린터는 RFID 판독기를 포함할 수 있다.

또한, 상기 프린터는 상기 품목 ID를 다른 형태로 랜더링할 수 있다. 예를 들면, 2D 바코드의 형태로 상기 품목 ID를 인쇄하거나, 또는 1D 바코드의 형태로 상기 품목 ID의 제품 ID 구성부분을 인쇄하거나, 또는 기록가능하거나 1회-기록가능한 RFID 태그에 상기 품목 ID를 기록할 수 있다.

4.4 하이퍼라벨 ^TM 태그 스캐닝

통상적으로 품목 정보가, 상황에 따른 스캔의 경우, 예를 들면, 배달 시에 품목이 스캔되어 목록으로 보내지고; 상기 품목이 소매점 선반에 위치되고; 및 판매 시에 상기 품목이 스캔되는 경우에 대한 응답으로 상기 제품 서버로 전달된다. 고정된 스캐너 및 손에 들고 사용하는 스캐너는, 레이저-기초의 2D 스캐닝 및 2D 이미지-감지기-기초의 스캐닝을 모두 사용하고, 상기 넷페이지 펜에 적용된 유사하거나 동일한 기술을 사용하여, 하이퍼라벨 태그된 제품 품목들을 스캔하기 위해 사용될 수 있다.

도 16에 나타난 바와 같이, 고정된 스캐너(254) 및 손에 들고 사용하는 스캐너(252)는 스캔 데이타를 상기 제품 서버(251)로 통신한다. 순차적으로, 상기 제품 서버는 제품 품목 이벤트 데이타를 동등한 제품 서버(나타나지 않음)로 통신하거나, 또는 관련된 제품 서버들과 데이타의 공유를 수행하는 제품 어플리케이션 서버(250)로 통신한다. 예를 들면, 소매점 내부의 재고 이동이 소매점의 제품 서버 상에서 로컬 기록될 수 잇으나, 제조자의 제품 서버에는 제품 품목이 판매되는 때에 통지될 수 있다.

4.5 하이퍼라벨 ^TM 태그-기초의 넷페이지 상호작용

라벨링, 포장 또는 실제 표면이 하이퍼라벨 태그된 제품 품목은 어떤 다른 넷페이지와 동일한 수준의 상호작용을 제공한다.

이는 넷페이지-호환가능성 제품 태깅을 할 수 있는 확실한 경우이다. 넷페이지는 어떠한 인쇄된 표면을 정확하게 구분된, 웹페이지와 유사한 그래픽 사용자 인터페이스로 전환하며, 제품의 표면 상에 훌륭하게 매핑된 많은 응용예들이 있다. 이러한 응용예들은 다양한 종류의 제품 정보(영양 정보들; 요리 지도들; 레시피들(recipes); 관련된 제품들; 유통기한들; 제공 지도들; 리콜 통지들)를 얻는 것; 경기를 하는 것; 경쟁에 참여하는 것; 소유권을 관리하는 것(등록; 도난 상품의 경우와 같은 질의; 운송); 제품 피드백을 제공하는 것; 통신하는 것; 및 간접적 장치 조절을 포함한다. 반면에, 만약 상기 제품 태깅이, 미분리된 2D 바코드 또는 RFID-수행된 품목 ID와 같이 미분리된다면, 정보 이동의 부담이 상기 정보 전달 장치로 전송되고, 상기 정보 전달 장치는 사용자 경험의 복잡성 또는 전달 장치 사용자 인터페이스의 요구되는 복잡성을 상당히 증가시킬 수 있다.

본 발명은 다음의 실시예들을 참고하여 설명된다. 그러나, 물론, 수반되는 청구항들에 정의된 바와 같이, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고, 본 발명이 많은 다른 형태로 포함될 수 있다는 것이 인식될 것이다.

4.7. 레이아웃데이타를 인코딩하는 하이퍼라벨 ^TM 태그들

상기 설명된 바와 같이, 하이퍼라벨 태그가 된 표면은 하이퍼라벨 태그들의 연속적인 어레이를 운반한다. 이들은 통상적으로 이차원적인 배위 그리드(grid)뿐아니라, 제품 품목의 고유 식별자(예, EPC)와 디지털 서명(들)을 인코딩한다.

아날로그 인쇄 공정들의 범위는 그라비야 인쇄, 철판 인쇄, 옵셋, 플렉소 인쇄 및 디지털 인쇄를 포함하여, 라벨과 포장을 생산하는데 사용된다. 일부 포장은 다수의 공정들을 순차적으로 사용하여 생산된다. 예를 들면, 포장 그래픽들은 웹- 입력된 플렉소 인쇄 프레스 상에서 인쇄될 수 있고, 반면에 일괄처리된 기한 만료의 정보는 레이저 마킹 또는 잉크젯을 사용하여 각각의 완결된 포장에 디지털 인쇄된다.

하이퍼라벨 태그는 컬러프레스 전 또는 후에 배치된, 추가적 디지털 프린터를 사용하여 디지털 인쇄될 수 있다. 하이퍼라벨 디지털 부가 프린터는 상기 기술한 것과 같은 Memjet 프린트헤드를 사용할 수 있고, 또는 HP Indigo, Xaar, Xeikon, Agfa.dotrix, VideoJet, Mark Andy 등과 같은 회사에서 제조된 상업적으로 구입가능한 어떤 레이저 및 잉크젯 프린트 헤드라도 이용할 수 있다. 하이퍼라벨 디지털 프린터는 부가되는 라인에 따라서 웹 입력 또는 시트 입력이 가능하다.

부가된 디지털 프린터는 인쇄된 그래픽과 하이퍼라벨 태그 사이에서 등록을 보증하기 위하여 컬러 프레스와 동시에 진행되어야만 한다. 이는 종래의 수단에 의해 이루어 질 수 있다. 예를 들면, 원판의 인쇄와 동시에 진행된 컬러 프레스에 전자시그널을 생성하고, 바로 그 시그널을 하이퍼라벨 프린터로 입력할 수 있다. 선택적으로, 하이퍼라벨 프린터는, 컬러프레스와 다이 컷터(die-cutter)가 동시에 진행되는 경우와 같이, 컬러프레스에 의해 생성된 인쇄 표준을 광학적으로 감지할 수 있다.

하이퍼라벨 프린터는 컬러프레스와 거의 동시에 진행될 수 있고, 미리 태그된 넷 페이지 블랭크들에 관해 기재한 바와 같이, 수행한 실질적인 등록을 측정하고, 넷페이지 서버 데이타 베이스 내에 있는 상응하는 옵셋을 기록함에 의해 정교한 동시진행이 이루어 질 수 있다. 측정은, 포장이 여전히 웹 또는 시트 미디어(sheet media)의 형태로 존재하는 동안, 또는 제품품목을 포장하거나 기입한 후에 일어날 수 있다. 전자의 경우에, 예를 들면 상기한 표준을 통하여 제품 그래픽의 등록을 감지하는 것이 여전히 요구된다. 후자의 경우에, 제품그래픽의 등록은 라인에 따라서 통과하는 개별적인 포장에 의해 결정된다. 이는 라인의 디자인에 고유하거나, 또는 품목의 통과를 감지하기 위하여 광감지기가 관련될 수 있다. 하이퍼라벨 태그 패턴의 감지는 양쪽 모두의 경우들에서 하이퍼라벨 판독기를 사용한다.

웹 또는 시트 미디어는 연속적이고 거대한 2차원적인 배위(coordinate) 공간 및 명백하지 않은 품목식별자를 인코드하는 하이퍼라벨 태그들과 함께 사전에 프린트 될 수 있다(또는 상부의 디지털 하이퍼라벨 프린터에 의해 인-라인으로 인쇄된다). 컬러프레스를 통과한 후에, 각각의 품목의 포장은 다른 범위의 배위를 가질 수 있다. 이들은 상기 기술한 것처럼 감지될 수 있고, 품목과 품목식별자가 결합하여 넷페이지 서버 데이타베이스(및/또는 제품 데이타베이스)내에 기록된다. 특정 품목에 관한 하이퍼라벨 태그가 이어서 판독될 때에, 그 배위는 넷페이지 서버(또는 제품 서버)에 문의하여 품목식별자로 번역될 수 있다.

디지털 프린터헤드는 Memjet 디지털 프린트 헤드들에 관하여 상기 기재한 바와 같이, 제품 그래픽들과 하이퍼라벨 태그들 양쪽 모두를 프린트하는데 적용할 수 있다. 다른 디지털 프린트헤드도 별도의 적외선 잉크 채널을 공급하여 유사하게 적용할 수 있다.

디지털 인쇄된 하이퍼라벨 태그의 대안으로서, 하이퍼라벨 태그는 예를 들어 제품 그래픽을 인쇄하기 위하여 사용된 동일한 컬러프레스 상에서, 그라비아 인쇄, 철판 인쇄, 옵셋 또는 플렉소 인쇄와 같은 아날로그 공정을 사용하여 인쇄될 수 있다. 컬러프레스는 별도의 적외선 잉크채널의 공급을 통해서; 즉, 하이퍼라벨 태그의 이미지를 제시하는 엑스트라 플레이트의 공급을 통해서 하이퍼라벨 태그를 인쇄하도록 적용할 수 있다. 하이퍼라벨 플레이트는 CtF(computer to film) 또는 CtP (direct computer to plate)와 같은 종래의 수단에 의해 생산될 수 있다. 이하에서 설명된 하이퍼라벨 태그(202) 전부는 본 발명에 의한 잉크로 인쇄될 수 있다는 것을 알게 될 것이다.

하이퍼라벨 태그들이 IR 잉크와 같은 비가시(invisible) 잉크를 사용하여 인쇄되는 것이 이상적이지만, 채색된 블랙 또는 그레이 잉크와 같은 가시성 잉크를 사용해서도 인쇄될 수 있음에 주목하라. 그리고, 하이퍼라벨 태그들이 제품 포장 전체에 인쇄되는 것이 이상적이지만, 특정 면적 내에 선택적으로도 인쇄될 수 있다. 그리고, 하이퍼라벨 태그들이 위치를 지시하는 것이 이상적이지만, 본 명세서에 기재한 것처럼 대상을 지시(object-indicating)하는 것일 수도 있다.

만일 하이퍼라벨 태그가 아날로그 프레스를 사용하여 인쇄될 경우, 고유한 일련번호를 지닌 각각의 제품 품목 포장을 제공하기에는 실용적이지 못하다. 그러나, 하이퍼라벨 태그는 품목 식별자의 제품 식별 부분과 통상적인 2차원적인 배위 그리드를 여전히 인코드할 수 있다. 부가하여, 태그는 포장의 특정 그래픽(및 쌍방향)의 레이아웃을 식별하는 고유의 레이아웃 번호를 인코드해야만 한다. 하이퍼라벨 태그는 표지(flag)를 또한 인코드하며, 상기 표지는 하이퍼라벨 판독기에서 태그가 일련 번호보다는 레이아웃 번호를 인코드하도록 정할 수 있다. 레이아웃 번호는 동일한 제품 식별자와 관련된 서로 다른 레이아웃마다 고유할 것이 필요하다. 이는, 도 20에 도시된 바와 같이, 제품 식별자와 결합하여, 고유한 레이아웃 식별자를 형성한다. 레이아웃 번호는, 새로운 플레이트들이 특정 판촉물이나 특정 지리학적 지역을 위해 생산될 때처럼, 새로운 그래픽 포장 디자인을 위하여 생산될 시에는 정밀하게 변화된다. CtP는 특히 편리하게 빈번한 레이아웃 변화들이 이루어지게 한다.

따라서, 아날로그 인쇄된 하이퍼라벨 태그들은 도 21에 도시된 바와 같이, 품목 식별자보다는 오히려 레이아웃 식별자를 인코드할 수 있다. 그 이후에 하이퍼라벨 판독기를 통해서 제품 품목과 상호작용을 하는 동안에, 레이아웃 식별자는 통상적인 방법으로 상호작용이 해석되도록, 상응하는 레이아웃을 검색하는데 사용된다. 편의상, 그러한 하이퍼라벨 태그들을 “레이아웃-지시”로 언급하고(품목을 지시하는 하이퍼라벨 태그와 구별하기 위해), 그리고 하이퍼라벨 판독기로부터 넷페이지 서버로 보내지는 데이타는 “레이아웃 데이타”로 언급한다.

하이퍼라벨 판독기가 제품을 식별하도록 하기 때문에, 레이아웃 식별자내에 제품 식별자를 인코드하는 것이 편리하다. 그러나, 레이아웃을 식별하지만 제품을 직접적으로 식별치 못하는 하이퍼라벨 태그내에, 순수한 레이아웃 식별자를 인코드하는 것 또한 가능하다. 마찬가지로, 하이퍼라벨 태그 내에 순수한 배위 그리드(coordinate grid)를 인코드 하는 것 또한 가능하고, 상응하는 레이아웃을 식별하기 위하여 배위 범위를 사용하는 것 또한 가능하다. 따라서, 동일한 그래픽 포장 레이아웃을 공유하는 모든 제품 품목들은 동일한 배위 그리드 범위를 공유할 수 있고, 레이아웃의 변화는 배위 그리드 범위의 변화로 귀결된다. 순수한 배위 그리드, 또는 품목 또는 레이아웃 식별자와 결합된 배위그리드의 등가(equivalence)는 교차-참조된 출원들에서 논의된다.

레이아웃을 표시하는 하이퍼라벨 태그는 그들이 인코드하는 레이아웃 식별자와 배위 그리드를 통하여 통상적인 방법으로 상호작용을 제공할 수 있고, 그리고 그들이 인코드하는 제품 식별자를 통해서 제품 식별(그러나 제품 품목 식별은 아님)을 할 수 있다.

개별적인 제품 품목들의 식별은 여전히 중요하다. 그것은 본 명세서에서 상세하게 논의된 다양한 공급 체인(supply chain)의 장점들을 제공하고, 다양한 상호작용의 시나리오 역할을 한다. 예를 들면, 경쟁에 들어가거나 표시를 찾는 것과 같이, 일부 제품 광고는 이상적으로 단독-사용될 수 있다.

부가적으로, 품목 고유의 디지털 서명과 결합된 품목-단계 식별은, 제품 품목 인증을 가능케 한다. 다음의 논의에서, 품목-지시 하이퍼라벨 태그는 보통 통상적인 방법으로 품목의 디지털 서명을 운반한다.

4.8 선택적 품목 식별자들과 연결된 위치-지시 태그들

품목-단계 식별은 위치-지시 또는 레이아웃-지시 하이퍼 라벨 태그들과 연결된 다양한 방법으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 품목 지시 태그가 작은 면적내에서만 인쇄될 수 있는 반면에, 위치- 또는 레이아웃-지시 태그들은 포장 전체에 인쇄될 수 있다. 이는, 웹 또는 시트의 전체 폭을 가로질러서 태그를 인쇄할 필요가 없이 단지 각각의 포장의 작은 면적위로만 인쇄하면 되기 때문에, 상응하는 디지털 하이퍼라벨 프린터가 상대적으로 작을 수 있다는 장점을 갖는다. 이차원적인 바코드들과 같은 품목-단계 표시를 인쇄하고, 배치(batch)와 기한 만료 정보를 인쇄하기 위한 디지털 프린터는, 이미 통상적인 포장 작업 과정의 한 부분이다. 소-면적 디지털 하이퍼라벨 프린터는 이러한 포장 작업 과정에서 유사한 위치에 통합될 수 있다.

품목-단계 식별은 기존의 RFID(radio-frequency identification) 태그(210) 또는 선형 또는 2차원적인 바코드(211)(도 22와 23)를 사용하여 제공될 수 있다. 비록 이러한 캐리어들이 포장상에 존재한다고 할지라도, 작은 면적내에 품목-지시 하이퍼라벨 태그(202)를 또한 제공하는 것이 편리할 수 있는데, 이는 이들이 표준의 하이퍼라벨 판독기에 의해서 판독될 수 있기 때문이다. 경쟁에 들어가서 표시를 찾고 품목을 인증하는 것과 같은 품목 단계 식별을 요구하는 하이퍼라벨 태그는 품목-지시 하이퍼라벨 영역내에서 수행될 수 있다. 선택적으로, 단지 레이아웃-지시 태그만이 존재하는 제품상의 어떤 곳에 단독-사용 하이퍼 링크를 불러온 후, 사용자는 품목을 식별하기 위하여 품목-지시 하이퍼라벨 영역내에서 빠르게 클릭할 수 있다.

만일 품목-단계 식별 캐리어가 RFID 태그(210)인 경우, 하이퍼라벨 판독기(101)가 위치- 또는 레이아웃-지시 하이퍼라벨 태그(202)를 판독함과 동시에 RFID태그(210)로부터 품목 식별자를 얻도록 하기 위하여 RFID 태그 판독기를 포함할 수 있다.

하이퍼라벨 태그(들)(4)과 RFID 태그(210)에 포함된 데이타를 판독한 다음에, 하이퍼라벨 판독기는 판독기의 품목 ID와 위치를 식별하는 “지시데이타”를 넷페이지 서버로 보낸다. 하이퍼라벨 태그(202)가 위치-지시 태그인 경우에, 넷 페이지 서버는 지시데이타내에 저장된 품목 ID로부터 레이아웃을 식별할 수 있다. 따라서, 품목 단계 식별을 요구하는 하이퍼라벨 하이퍼링크(hyperlink)는 위치- 또는 레이아웃-지시 하이퍼라벨 태그(202)와 RFID 태그(210)의 조합을 통해서 수행될 수 있다. 따라서, 하이퍼라벨 판독기(101)는 하이퍼라벨 태그(202)를 감지하기 위한 광학센서, RFID 태그를 감지하기 위한 RFID 트랜시버(transceiver), 지시데이타를 생성하기 위한 처리장치, 넷페이지 서버와 통신하기 위한 수단(예, 유선 또는 무선 통신에 의함)을 포함할 수 있다.

동일하게, RFID 판독기와 함께 RFID-태그된 대상 또는 표면과의 전체 상호작용을 제공할 수 있는 장치에는, RFID-태그와 하이퍼라벨-태그된 대상 또는 표면의 정교한 상호작용을 지원할 수 있도록 하이퍼라벨 판독기가 부가될 수 있다.

만일 품목-단계 식별 캐리어가 가시적인 바코드(211)이면, 비가시적인 품목-지시 하이퍼라벨 태그(202)는 바코드와 동일한 영역내에서 제공될 수 있다. 이로써 비록 하이퍼라벨 판독기(101)가 (임의의 넓은)가시적 바코드를 판독할 수 없을지라도 하이퍼라벨 판독기(101)의 사용자가 품목식별자를 얻기 위해 바코드상에 클릭하는 것을 가능케 한다. 선택적으로 또는 부가적으로, 품목-지시 태그는, 개개의 하이퍼라벨 잉크 채널이 필요없도록, 바코드와 동일한 가시성 잉크를 사용하는 바코드에 근접하여 인쇄될 수 있다. 통상적인 바코드를 판독할 수 있도록 하이퍼라벨 판독기(101)가 또한 부가될 수 있다.

RFID 태그 또는 바코드는 품목-지시 하이퍼라벨 태그와 동일하게 품목 식별자와 디지털 서명을 인코드할 수 있다.

RFID 태그(210), 바코드(211) 또는 하이퍼라벨 태그(202)내에 품목 식별자를 명백하게 인코드시키는 것 보다는 오히려, 품목 식별자와 디지털 서명의 양쪽 모두의 역할을 할 수 있도록 임의의 패턴이 인쇄되고, 그리고 특성화될 수 있다. 상기 임의의 패턴 또는 적어도 이들의 일부분은, 대상의“지문”으로서의 역할을 한다.

그 내용들이 참고문헌으로서 본 명세서에 통합된 미국 특허출원번호 20050045055(2003년 8월 28일자로 출원된 “Security printing Method")에서, Gelbart는 차후의 인증 목적을 위해 인쇄 중에 분말 표지물들(taggants)의 첨가를 논의한다. 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 이러한 표지물과 표지물에 의해 생성된 정확한 임의의 패턴, 양쪽 모두의 존재는 인증 및 가능한 식별을 위한 근거로 사용될 수 있다.

표지물에 의해 생성된 임의의 패턴이 인증을 위한 근거로서 사용될 때, 상기 패턴은 품목 제조 또는 포장 동안에 측정되어 기록되고, 차후의 인증 중에 이전의 기록을 참고로 하여 측정되고 증명된다. 상기 임의의 패턴은 제품의 전체 표면 또는 일부 표면을 커버할 수 있다. 상기 패턴으로부터 유래하여 기록된 참고 데이타(참고 지문들)는 전체 패턴 또는 일부 패턴을 커버할 수 있다. 인증 중에 상기 패턴으로부터 유래된 입증 데이타(또는 지문데이타)는 패턴의 단지 작은 영역(예, 하나의 지문)과 통상적으로 관계된다. 따라서, 상기 패턴의 어떤 영역이 증명되었는지를 알 필요가 있고, 따라서 증명데이타는 참고데이타의 정확한 일부와 비교될 수 있다. 이는, 어떤 시스템에서는, 텍스트 또는 라인아트와 같은 다른 표면 특징들의 감지에 근거하고, 그러한 특징들을 표준으로서 이용한다. 이러한 특징들은 전형적으로 고유하지 않기 때문에, 이 접근 방법은 인간 오퍼레이터로부터의 안내를 필요로 할 것이다.

하이퍼라벨 태그(202)는 이차원적인 배위 그리드를 인코드하기 때문에, 참고데이타와 입증데이타 양쪽이 등록될 수 있는 표준의 고유 세트(set)를 제공한다. 이는 승인의 신뢰성을 증가시키고, 그리고 인간 가이드의 필요성을 없앤다. 표지물은 하이퍼라벨을 인쇄하기위해 사용되는 IR 잉크와 혼합될 수 있고, 또는 그래프의 사용자 정보를 인쇄하기 위해 사용되는 채색된 잉크들과 혼합될 수 있다. 도 24에서, 단어 'TEA' 를 인쇄하기 위해 사용되는 잉크는 임의로 분산된 표지물을 포함한다. 선택적으로, 만일 표지물이 IR 잉크와 함께 혼합되어서 사용되면, 하이퍼라벨 태그패턴(4)이 고밀도로 (통상적인) 전체 범위에 적용되어, 상기 표지물이 전체 태그된 표면상에 조밀하게 존재하도록 한다.

비록 표지물에 의해 형성된 임의의 패턴이 태그된 전체 표면에 걸쳐 측정될 수 있더라도, 그것은 한정된 지역내에서 최소한으로 측정될 수 있다. 이 지역은, 이것이 품목 단계 식별 및/또는 인증이 가능한 지역이라는 것을 사용자에게 지시하기 위해 그래프로서 그려질 수 있다.

제품이 포장 라인을 통과함에 따라, 포장이 여전히 웹 또는 시트 상에 존재하는 동안, 또는 각각의 포장이 접히거나 또는 채워진 후에, 각각의 제품 포장에 대해 임의의 패턴이 특징적으로 형성될 수 있다. 이 단계에서, 상기 임의의 패턴의 공간적 특성이, 공간적 특성들의 세트로서 또는 그러한 공간적 특성들의 해쉬(hash)로서 분석되고 기록된다. 예를 들면, 상기 임의의 패턴에서 각각 감지된 특성은 하이퍼라벨 배위 시스템내에서 양자화된 2차원적 배위로 지정될 수 있고, 양자화된 배위 세트는 단일의 일정수(computer number)를 생성하도록 분리될 수 있다. 증명은 균등한 해쉬(hash)를 생성시키고, 이를 참조 해쉬와 비교하는 것으로 이루어진다.

하이퍼라벨 판독기(101)는 표지물에 의해서 생성된 임의의 패턴을 판독하기 위한 판독기를 포함할 수 있다. 만일 표지물이 광학적으로 판독된다면, 하이퍼라벨 판독기의 이미지 센서는 표지물 패턴을 판독하기 위해 사용될 수 있다. 만일 표지물이 하이퍼라벨 태그 패턴에 대해 상이한 파장을 사용한다면, 하이퍼라벨 판독기(101)는 하이퍼라벨 태그 패턴의 파장에 부합되는 활성 LED와, 표지물 파장에 부합되는 LED를 교대로 사용할 수 있다. 만일 표지물이 하이퍼라벨 태그 패턴보다도 더 큰 배율로 이미지화될 필요가 있다면, 하이퍼라벨 판독기는 항상 고배율로 이미지화할 수 있고, 하이퍼라벨 태그 이미지 처리시 서브 샘플을 이미지화 할 수 있고, 또는 단독의 외공(external aperture)을 만들도록 비임 분할기(beam splitter)를 사용하여 이중 광로(dual optical path)를 통합할 수 있다.

만일 명백한 품목-단계 식별자가 이용가능하지 않다면(예, RFID 태그(210), 바코드(211) 또는 하이퍼라벨 태그(202)로부터), 참고 데이타(예, 해쉬(hash))가 품목 식별자로서 역할을 할 수 있다. 제품 품목은 제조시에 표준의 품목 식별자로 지정되고, 표준 품목 식별자는 참고 데이타에 의해 부호화된 제품 데이타 베이스내에 저장되고, 이어서 표준 품목 식별자는 데이타베이스를 조사하기 위한 키(key)로서 증명데이타(예, 해쉬)를 사용하여 복구될 수 있거나, 확인 또는 증명 목적을 위해 복구가능하다.

제품 품목을 인코드하는 레이아웃-지시 하이퍼라벨 태그들의 존재하에서, 상기 임의의 패턴은 전체 품목 식별자가 아니라 단지 일련 번호를 나타낼 필요가 있다.

일련 번호로 된 제품 품목은 전형적으로 제품 식별자와 일련번호로 이루어진 고유한 품목 식별자를 운반한다. 품목 ID는 다수의 방법으로 제품 품목에 의해 운반될 수 있다. 예를 들면, 선형이나 2차원적인 바코드(211), RFID 태그(210), 또는 하이퍼라벨 태그 패턴(4)으로 운반가능하다. 제품 품목은, 판독기가 품목이 인증하는 어떤 정도의 확실성을 증명하도록 하는, 품목 ID와 연결된 디지털 서명을 또한 운반할 수 있다.

상기 하이퍼라벨 태그(202)중의 어느 것이나 본 발명에 의한 잉크들로 인쇄될 수 있다는 사실을 알 수 있을 것이다.

본 발명자들의 기존 출원들인 IRB0l1US, IRB017US 및 IRB018US(이들의 내용들은 본 명세서에 참고문헌으로 통합되어 있다)에서, 본 발명자들은 갈륨 나프탈로시아닌 테트라설폰산의 여러가지 염의 제조방법들을 기술했다. 당업자는 본 발명의 포스포늄염들이 기존의 방법들에 의해 상응하는 설폰산들로부터 쉽게 제조될 수 있다는 것을 쉽게 알 수 있을 것이다.

제조예 1 - 히드록시갈륨 나프탈로시아닌 테트라설폰산(4)의 제조

(i) 질소의 느린 흐름하에서 갈륨(Ⅲ) 클로라이드(5.70g; 0.032mol)를 무수톨루엔(68mL)에 용해시킨 후, 결과의 용액을 얼음/물로 냉각하였다. 끈적한 흰색 침전물이 형성되도록, 천천히 교반하면서 소듐 메톡사이드(메탄올 중 25%; 23.4mL)를 첨가하였다. 첨가가 완료된 후, 혼합물을 실온에서 1시간 동안 교반한 뒤, 나프탈렌-2,3-디카보니트릴(22.8g; 0.128mol)을 일부량씩 첨가한 다음, 트리에틸렌글리콜 모노메틸에테르(65mL)를 첨가하였다. 메탄올 및 톨루엔을 제거하기 위하여, 이 진한 슬러리를 2시간 동안 증류시켰다. 톨루엔이 증류되어 제거되면, 상기 반응 혼합물은 균질화되고 점도가 낮아지며, 쉽게 교반된다. 가열은 190℃(내부)에서 3시간 동안 계속하였다. 흑갈색 반응 혼합물을 60℃로 냉각하고, 클로로포름(150mL)으로 희석한 다음, 소결 유리 깔대기를 통하여 중력하에서 여과하였다. 고체 잔여분을 여분의 클로로포름(50mL)으로 세척한 후, 감압하에서 흡입하면서 추가량의 클로로포름(50mL)으로 세척하였다. 그 후, 결과로 얻어진 암녹색 고체를, 감압하에서 아세톤(2×50mL), DMF(2×50mL), 물(2×50mL), 아세톤(2×50mL) 및 디에틸 에테르(2×50mL)로 순차적으로 세척하였다. 젖은 상기 고체를 건조 분말이 되도록 공기-건조한 후, 1시간 동안 약 100℃에서 고진공하에서 가열하여 건조 공정을 완료하였다. 암녹색 미세 분말로서, λ_max(NMP)가 770nm인 나프탈로시아니나토갈륨 메톡시트리에틸렌옥사이드 3(23.14g; 80%)을 얻었다.

(ⅱ) 나프탈로시아니나토갈륨 메톡시트리에틸렌옥사이드 3(9.38g; 0.010mol)을 질소 기체하에서 얼음/물 수조 내에서 냉각하면서, 적정깔대기(dropping funnel)를 통해서 30% 올륨(47mL)을 천천히 첨가함으로써 처리하였다. 상기 첨가가 완료된 후, 반응 혼합물을 55℃로 예열된 수조로 옮기고, 이 온도에서 상기 혼합물이 균질 점성 암청색 용액이 되도록 2시간 동안 교반하였다. 상기의 교반된 반응 혼합물을 얼음/물 수조 내에서 냉각한 후, 적정깔대기를 통해 2-프로판올(40mL)을 천천히 첨가하였다. 이 후, 이 혼합물을, 여분의 2-프로판올(160mL)을 더 사용하여 반응 플라스크에 남아있는 잔여분들을 세척하면서, 2-프로판올(100mL)에 부었다. 이 후, 상기 혼합물에 디에틸에테르(100mL)를 첨가한 후, 소괴 유리 깔대기로 옮기고, 중력하에서 여과하여 젖은 암갈색 고체 및 황갈색 여과액을 얻었다. 상기 고체는 감압하에서 흡입하면서, 순차적으로 에테르(50mL), 아세톤/에테르(1:1, 100mL), 및 에테르(100mL)로 세척하였다. 이 후, 고 진공하에서 건조한 후에 결과로 얻어진 고체(13.4g)를 3일 동안 에탄올/에테르(1:3, 100mL) 내에서 교반하고, 여과하여, 건조함으로써 적갈색 미세 고체로서 테트라설폰산 4(12.2g; 이론적 수득율 105%; 전위차 적정에 따른 순도 90%)를 얻었다. ¹H NMR(d ₆-DMSO)δ 7.97, 8.00(4H, dd, J _7,8=J _7,6=7.2Hz, H7); 8.49(4H, dd, J _8,7=7.2, J _8,1=5.7Hz, H8); 8.84, 8.98(4H, d, J _6,7=7.2Hz, H6); 10.10, 10.19, 10.25(4H, d, J _1,8=5.7Hz, H1); 11.13, 11.16(4H, s, H4).

실시예 1 - 테트라키스(트리헥실 테트라데실 포스포늄)염(5)의 제조

물(50mL)와 메탄올(350mL)중의 히드록시갈륨(Ⅲ)나프탈로시아닌 테트라설폰산(29.1g, 0.026mol)의 용액에, 메탄올(50mL)중의 트리헥실테트라데실 포스포늄 클로라이드(50.0g, 0.096mol)의 용액을 첨가했다. 이 용액을 부피가 반이 되도록 농축시키고, 농축된 용액을 물(100mL)로 희석시켜서 생성물을 침전으로 얻었다. 포스포늄염을 여과 제거하고, 따뜻한 아세톤/물(50:50, 2×300mL)과 따뜻한 물(2× 300mL)로 세척하고, 공기 건조했다. 고체를 끓는 헥산(2×300mL)으로 세척하고, 건조시켜서 암녹색 분말(63.1g, 86%)로서 생성물 5를 얻었다.

¹H NMR(d₆-DMSO):δ 0.85(48H, m); 1.0-1.5(192H, m); 1.90(32H, m); 7.9-11.1(20H, m).

UV-Vis-NIR(DMSO):λ_max795nm(ε=365,000); 756nm(ε=59,000); 706nm(ε=65,000); 341nm(ε=102,000).

UV-Vis-NIR(CHCl₃): λ_max790nm(ε=87,000); 333nm(ε=85,000).

비교예 1- 헥사데실옥시갈륨(Ⅲ) 나프탈로시아닌(6)의 제조

무수 톨루엔(30mL)중의 갈륨(Ⅲ)클로라이드(3.68g. 0.0206mol)의 용액에 메탄올(25%, 14.5mL=3.63g, 0.067mol)중의 소듐메톡사이드 용액을 방울방울 첨가하여 무색의 침전을 얻었다. 2,3-나프탈렌디니트릴(14.6g, 0.0820mol, 3.98당량), 1-헥사데카놀(26.8g, 0.11mol)과 1,2-디클로로벤젠(75mL)을 첨가하고, 반응혼합물을 가열시켜서 메탄올과 톨루엔을 증류제거시켰다. 내부온도를 170℃로 올리고, 가열을 밤새 계속했다. 온도를 승온시켜서 디클로로벤젠 약 20mL를 증류시켰다. 반응혼합물을 냉각시키고, 아세톤(100mL)으로 희석시키고, 생성물을 여과시켜서 회수하였다. 고체를 아세톤, 물 및 아세톤으로 세척하고, 공기 건조시켜서 생성물 6을 암 녹색의 분말(17.85g, 85%)로 얻었다.

¹H NMR(d₆-DMSO):δ 0.86(3H, m); 1.15-1.25(29H, m); 8.05(8H, m); 8.85(8H, m); 10.15(8H, m).

UV-Vis-NIR(NMP, 5.176×10^-6M):λ_max770nm(ε=277,000); 690nm(ε=51,000); 338nm (ε=95,000).

실시예 2- 포스포늄염(5)를 포함하는 잉크제제

포스포늄염 5는 상업적으로 구입 가능한 옵셋 잉크 전색제인 Matrix ECO PMS Trans White(DIC Colortron Pty Ltd, catalogue No. MX6010/1)중의 3%w/w 제제로 조제되었다. 결과로 얻은 잉크를 무지 종이 위에 견본으로서 인쇄하였고, 그리고 직사광선과 사무실 대기 오염물질에 노출시켰다. 도 26은 다양한 시간에서의 상기 견본에 대한 반사율 스펙트럼을 나타낸다.

비교예 2 - 헥사데실옥시갈륨(Ⅲ) 나프탈로시아닌(6)을 포함하는 잉크제제

비교를 위하여, 나프탈로시아닌 6을 동일한 옵셋 잉크 전색제인 Matrix ECO PMS Trans White(DIC Colortron Pty Ltd, catalogue No. MX6010/1)중의 3%w/w 제제로 조제하였다. 결과로 얻은 잉크를 무지 종이 위에 견본으로서 인쇄하였다. 도 27은 상기 견본에 대한 반사율 스펙트럼을 나타낸다.

도 26과 27을 비교하면, 포스포늄염 5는 나프탈로시아닌 6에 비해 더 예리하고 더 적색-편이의 Q-밴드를 나타냄을 알 수 있다. 적색-편이되고, 더 예리한 Q-밴드는 포스포늄 양이온이 π-π스택킹(stacking)을 방해한 결과, 포스포늄염 5내에 존재하고 있는 상당량의 단량체 성분에 기인되는 것으로 믿어진다. 이들 스펙트럼은, 종이 위에 인쇄시에 포스포늄염 5가 나프탈로시아닌 6보다 상당히 덜 가시적이라는 관찰결과와 일치한다.

Claims (20)

1. 용매계 또는 오일계 잉크 전색제내의 제제를 위하여 적합한 IR-흡수성 프탈로시아닌 염료로서, 상기 프탈로시아닌은 하나 이상의 설포네이트기들을 포함하고, 상기 적어도 하나의 설포네이트기의 반대이온은 포스포늄 양이온이고; 상기 포스포늄 양이온 또는 각각의 포스포늄 양이온은 일반식: P⁺(R^m )(Rⁿ )(R^s )(R^t )이고; 여기에서 R^m, Rⁿ, R^s 및 R^t의 각각은 C_1-30알킬, C_5-12아릴 및 C_5-30아릴알킬로부터 독립적으로 선택되고; R^m, Rⁿ, R^s 및 R^t 중의 적어도 셋은 6개 이상의 탄소원자를 포함하는 것을 특징으로 하는 IR-흡수성 프탈로시아닌 염료.
2. 제1항에 있어서, 상기 염료는 나프탈로시아닌인 것을 특징으로 하는 염료.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 염료는 하기 일반식 (Ⅰ)인 것을 특징으로 하는 염료:

   여기에서,

   

   M은 Ga(A¹)이고;

   A¹은 -OH, 할로겐, -OR³, OC(O)R⁴ 또는 -O(CH₂CH₂O)_eR ^e 로부터 선택되는 축 리간드이고, 여기에서 e는 2~10의 정수이고, R ^e 는 H, C_1-8알킬 또는 C(O)C_1-8 알킬이고;

   R¹ 및 R²는 동일하거나 다를 수 있으며, 수소 또는 C_1-12알콕시로부터 선택되고;

   R³는 C_1-12알킬, C_5-12아릴, C_5-12아릴알킬 또는 Si(R^x)(R^y)(R^z)로부터 선택되고;

   R⁴는 C_1-12알킬, C_5-12아릴, C_5-12아릴알킬로부터 선택되고;

   R^x, R^y 및 R^z은 동일하거나 다를 수 있으며, C_1-12알킬, C_5-12아릴, C_5-12아릴알킬, C_1-12알콕시, C_5-12아릴옥시 또는 C_5-12아릴알콕시로부터 선택되고; 그리고

   Z⁺는 포스포늄 양이온이다.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제

Images