專利名稱：具有rfid標(biāo)簽和相關(guān)橋接天線的模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有RFID標(biāo)簽的模塊和相關(guān)橋接天線背景技術(shù)特別是在辦公室設(shè)備工業(yè)中，機(jī)器結(jié)構(gòu)中的常見趨勢是根據(jù)模塊化來配置機(jī)器，其中機(jī)器的某個(gè)特定子系統(tǒng)結(jié)合在一起而成為容易從機(jī)器中拆卸并通過相同或類似類型的新模塊更換的模塊。模塊化結(jié)構(gòu)有助于與客戶形成更加靈活的商業(yè)關(guān)系。通過將子系統(tǒng)設(shè)置在分散模塊中，也稱為“用戶可更換單元”或CRU，由于所有的維護(hù)人員所作的是拆卸和更換故障模塊，維護(hù)人員的操作可變得很短。模塊的實(shí)際維修可在遠(yuǎn)離維護(hù)人員基地的地方進(jìn)行。
為了有助于制造商、維護(hù)人員和客戶之間的多種商業(yè)配置，公知的是為這些模塊設(shè)置可電子讀取的存儲單元，還公知為“用戶可更換單元監(jiān)測器”或CRUM，在模塊安裝在機(jī)器內(nèi)時(shí)，該存儲裝置使其機(jī)器從CRUM中讀取信息并將信息寫入CRUM。
在機(jī)器中使用CRUM需要機(jī)器包括用于在CRUM和位于機(jī)器內(nèi)的控制回路之間通訊數(shù)據(jù)的裝置。這可以通過無線形式實(shí)現(xiàn)。
無線識別系統(tǒng)(例如RFID系統(tǒng))通常包括兩個(gè)子組件標(biāo)簽(還公知為應(yīng)答器)和讀取器(還公知為詢問器、收發(fā)器或耦合器)。標(biāo)簽通常附接在物體上，并且除此之外還包括天線和集成電路(IC)裝置。存儲在IC裝置內(nèi)的是與附接有標(biāo)簽的物體相關(guān)的信息。雖然這些信息通常包括物體的識別數(shù)據(jù)，它可包括與物體相關(guān)或由其使用的其它信息(例如跟蹤信息、使用信息、計(jì)算機(jī)編碼等)。例如，物體可以是CRU，并且標(biāo)簽可以是CRUM。
任何給定標(biāo)簽和讀取器的組合將在有限距離上通訊數(shù)據(jù)。例如，符合國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)標(biāo)準(zhǔn)14443-2B(13.56兆赫(MHz))的RFID系統(tǒng)對于在0毫米(mm)-30mm之間的距離上的通訊來說是理想的。如果系統(tǒng)設(shè)計(jì)成在10mm-20mm范圍內(nèi)操作，這種系統(tǒng)在40mm-50mm范圍內(nèi)操作是不可能的。問題是，在每個(gè)所需訪問點(diǎn)(例如，在制造、包裝、運(yùn)輸和安裝過程中)保持所設(shè)計(jì)的通訊范圍是不可能的。例如，在具有附接的CRUM的CRU進(jìn)行包裝以便運(yùn)輸或存儲時(shí)，包裝內(nèi)的CRUM和包裝外部的讀取器之間的距離可大于所設(shè)計(jì)的操作范圍。因此，CRUM必須從包裝中取出，從而將讀取器放置在足夠靠近以便在CRUM和讀取器之間可以進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊的地方。

發(fā)明內(nèi)容
按照一個(gè)方面，提供一種用于增加標(biāo)簽可與讀取器或耦合器進(jìn)行通訊的距離的無線電頻率識別(RFID)橋接天線?；旧希瑯蚪犹炀€包括相互隔開并且通過電導(dǎo)體連接在一起的至少兩個(gè)無線電頻率(RF)天線元件。兩個(gè)RF元件中的第一個(gè)靠近讀取器天線定位，并且第二RF元件靠近標(biāo)簽天線定位。通過讀取器產(chǎn)生的電磁載體信號傳遞到第一RF天線元件并且接著通過導(dǎo)體到第二RF元件，橋接標(biāo)簽和讀取器天線之間的間隙，并且增加標(biāo)簽可與讀取器通訊的距離。
在另一方面，提供一種用戶可更換模塊或CRU，例如打印墨盒或色粉瓶，模塊具有CRUM或與其相關(guān)的標(biāo)簽以便與讀取器通過無線方式通訊數(shù)據(jù)。該機(jī)器包括RFID橋接天線以便延長標(biāo)簽與讀取器可以通訊的距離。橋接天線包括靠近讀取器天線定位的本地RF天線元件以及靠近標(biāo)簽天線定位的遠(yuǎn)程RF天線元件。兩個(gè)RF天線元件通過具有足夠長度的導(dǎo)體連接在一起，以便橋接標(biāo)簽和讀取器天線之間的間隙，并且可以在一定距離上在兩個(gè)標(biāo)簽和讀取器之間通訊，而這種情況是以其它方式無法實(shí)現(xiàn)的。
在另一方面，提供一種殼體或箱體，其具有提供用于至少一個(gè)用戶可更換模塊或CRU的存儲通道的鉸接安裝門，例如包括打印材料(例如液體墨)的瓶子，該瓶子具有CRUM或標(biāo)簽，CURM或標(biāo)簽包括與其相關(guān)的標(biāo)簽天線，以便與讀取器通過無線方式通訊數(shù)據(jù)。模塊或CRU在殼體或箱體內(nèi)遠(yuǎn)程定位，并且在門閉合時(shí)，使其標(biāo)簽天線靠近門定位。RFID橋接天線安裝在門的內(nèi)側(cè)，使得在門閉合時(shí)，其兩個(gè)RF天線線圈之一同樣在殼體或箱體內(nèi)靠近讀取器放置。在此方面，橋接天線利用門作為共面、非傳導(dǎo)襯底，以便增加標(biāo)簽可與讀取器通訊的距離或間隙。同樣，在此方面，由于兩個(gè)橋接天線線圈在門的內(nèi)側(cè)位于相同平面內(nèi)，天線線圈可有利地結(jié)合到例如PC板的單個(gè)襯底上，消除了為了在位于不同平面的天線元件之間進(jìn)行連接所需的柔性纜線或同軸電纜的需要。
在另一方面，提供一種具有安裝有電路的大致平表面的PC板，該電路包括RFID橋接天線，天線包括相互隔開一定距離并且通過電導(dǎo)體連接在一起的至少兩個(gè)RF天線線圈。導(dǎo)體可以是類似于嵌置在PC板表面內(nèi)的雙股TV纜線的大致平的、低損失、開式線材導(dǎo)體。


現(xiàn)在參考其中類似元件進(jìn)行類似標(biāo)示的附圖圖1是包括一對RF天線元件的RFID橋接天線的透視圖；圖2是布置在讀取器和標(biāo)簽天線之間的RFID橋接天線的類似視圖；圖3是分別更加詳細(xì)地表示標(biāo)簽、讀取器和RFID橋接天線的示意圖；圖4是包括多個(gè)物體的包裝的透視圖，物體設(shè)置單個(gè)CRU標(biāo)簽，使用至少一個(gè)橋接天線，標(biāo)簽與包裝內(nèi)的單個(gè)讀取器通訊；圖5是包括多個(gè)物體或模塊的包裝或機(jī)器的透視圖，物體或模塊設(shè)置CRU標(biāo)簽，至少一個(gè)物體或模塊位于機(jī)器或包裝內(nèi)的遠(yuǎn)程位置，其中標(biāo)簽與位于包裝或機(jī)器外部的單個(gè)讀取器通訊；圖6是設(shè)置CRU標(biāo)簽的一對容器或瓶子的透視圖，一個(gè)標(biāo)簽位于容器或瓶子側(cè)壁上，并且另一標(biāo)簽位于封閉蓋的頂部內(nèi)；圖7是用于包括具有圖6所示類型的封閉蓋的例如墨瓶的供應(yīng)模塊的例如打印設(shè)備的機(jī)器的存儲箱體的透視圖，其中箱體具有鉸接門，門內(nèi)側(cè)設(shè)置RFID天線以便橋接箱體內(nèi)的讀取器能夠與封閉蓋上的標(biāo)簽進(jìn)行通訊的間隙；圖8是具有嵌置在其表面內(nèi)的RFI D橋接天線的PC板的平面圖，其具有低損失雙股導(dǎo)體以便將兩個(gè)RF彈性元件或線圈連接在一起；圖9是包括帶有表示(CRUM)的用戶可更換單元(CRU)的例如打印設(shè)備的機(jī)器的示意圖，其中有利地采用RFID橋接天線以便在標(biāo)簽和讀取器之間通訊。
具體實(shí)施例方式
參考圖1-3，表示了用于增加標(biāo)簽(還公知為應(yīng)答器)12可與讀取器(還公知為詢問器、收發(fā)器或耦合器)14進(jìn)行通訊的距離的RFID橋接天線10的基本結(jié)構(gòu)。如圖1所示，橋接天線10包括相互隔開并通過電導(dǎo)體20電連接在一起的兩個(gè)RF天線元件或線圈16和18。如圖2更詳細(xì)所示，RF線圈16之一靠近讀取器14定位，而另一RF線圈18靠近標(biāo)簽12定位。導(dǎo)體20最好是柔性、低損失、帶護(hù)套的同軸纜線，例如50歐姆同軸電纜，并且使用傳統(tǒng)的同軸端子22連接到每個(gè)RF線圈16、18的底部上。標(biāo)簽12通常附接在物體(未示出)上，并且包括標(biāo)簽天線24和集成電路(IC)裝置26(見圖3)。存儲在IC裝置26內(nèi)的是與附接有標(biāo)簽12的物體相關(guān)的信息。而此信息通常包括用于物體的識別數(shù)據(jù)，它可以包括與物體相關(guān)并由其使用的其它信息，這將在隨后進(jìn)一步詳細(xì)描述?？紤]到附接有標(biāo)簽12的物體可以是任何確實(shí)的物品。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖9描述那樣，物體可包括用于機(jī)器的可更換模塊(還指的是CRU(用戶可更換單元))，并且標(biāo)簽12構(gòu)造成CRUM(用戶可更換單元監(jiān)測器)。
如圖3更加詳細(xì)所示，讀取器14形成標(biāo)簽12和主處理器(例如計(jì)算機(jī))28之間的界面。讀取器14通常包括讀取器天線30、集成電路裝置32和使得讀取器與標(biāo)簽12和主處理器28通訊的其它相關(guān)回路。通常，具有通過主處理器28使用的預(yù)定指令組，以便控制讀取器14，處理器經(jīng)由從讀取器天線30傳遞的調(diào)制、電磁載體信號將指令發(fā)送給標(biāo)簽12。讀取器14產(chǎn)生調(diào)制載體信號以便將數(shù)據(jù)傳遞到標(biāo)簽12，并且通過檢測標(biāo)簽12在載體信號上的負(fù)載效應(yīng)而從標(biāo)簽12接收數(shù)據(jù)。
如這里使用那樣，讀取器是產(chǎn)生將被標(biāo)簽接收的調(diào)制、電磁載體信號并且通過對于載體信號的負(fù)載效應(yīng)從標(biāo)簽接收數(shù)據(jù)的任何裝置。類似地，標(biāo)簽是接收通過讀取器傳遞的調(diào)制電磁載體信號并且通過負(fù)載變化將數(shù)據(jù)疊加在載體信號上的任何裝置。
RFID橋接天線10定位在標(biāo)簽天線24和讀取器天線30之間，使得這里還稱為“本地線圈”的RF天線線圈16接收通過讀取器天線30傳遞的調(diào)制電磁載體信號。載體信號經(jīng)由電導(dǎo)體20傳送并且通過這里還稱為“遠(yuǎn)程線圈”的另一RF天線線圈18接收，其中信號接著傳遞到標(biāo)簽天線24。橋接天線10因此在大于沒有RFID橋接天線10就不可能實(shí)現(xiàn)的距離的距離“d”處使得標(biāo)簽12和讀取器14之間進(jìn)行無線數(shù)據(jù)通訊。
兩個(gè)RF天線線圈16、18可各自由適當(dāng)布置在襯底36上的傳導(dǎo)材料的一個(gè)或多個(gè)環(huán)圈(繞圈)34形成，并且可包括橫過環(huán)圈34電連接的電荷存儲元件(例如電容器)38。環(huán)圈34和電荷存儲元件36粘接、嵌置或另外附接在襯底36上。還考慮到的是RFID橋接天線10可由一個(gè)或多個(gè)環(huán)圈34形成，而沒有電荷存儲元件38。
襯底36可由任何傳統(tǒng)材料形成。例如，襯底36可由印刷電路板、塑料、紙張、紙板、尼龍或類似物形成。如此后進(jìn)一步詳細(xì)描述那樣，襯底36形成包裝的一部分，使得布置在包裝內(nèi)的被標(biāo)示的物品和包裝外部的讀取器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。
傳導(dǎo)材料的環(huán)圈34可使用任何傳統(tǒng)裝置來形成。例如，環(huán)圈34可由一個(gè)或多個(gè)線材或由附接在襯底36上的沖制或蝕刻傳導(dǎo)材料(例如金屬或金屬合金)形成。也可考慮到環(huán)圈34可由施加在襯底36上的導(dǎo)電墨來形成。墨可使用任何傳統(tǒng)方法時(shí)間，例如噴涂、絲網(wǎng)、繪制或類似方式。例如，導(dǎo)電墨可包括由Dow Corning Corporation ofMidland，Michigan制造的任何數(shù)量的熱固或熱塑高傳導(dǎo)性銀墨。有利的是，使用傳導(dǎo)性墨來形成環(huán)圈34可以將橋接天線10適用于任何數(shù)量的不同表面上。同樣可以確信的是使用傳導(dǎo)性墨來形成環(huán)圈34將橋接天線10的成本減小到環(huán)圈34由線材或蝕刻傳導(dǎo)跡線形成的成本以下。
電荷存儲元件38可由附接在襯底36上的表面安裝的裝置(例如SMT電容器)。作為選擇，作為沖制或蝕刻工藝的一部分(例如由金屬跡線形成)，電荷存儲元件30還可以和環(huán)圈34一起形成。還考慮到通過施加傳導(dǎo)性墨，電荷存儲元件38可以和環(huán)圈34一起形成在襯底36上。
如圖3清楚所示，RFID橋接天線10的環(huán)圈34在襯底36限定的平面內(nèi)延伸。標(biāo)簽天線24和讀取器天線30可類似形成為大致平面環(huán)圈天線。在所示的實(shí)施例中，兩個(gè)橋接天線線圈16、18各自定位成以大致隔開平行關(guān)系面向標(biāo)簽天線24和讀取器天線30，使得天線線圈16、18的偏離平面的垂直軸線大致與標(biāo)簽天線24和讀取器天線30的軸線對準(zhǔn)。但是，如圖1和2所示，由于導(dǎo)體或同軸纜線20的柔性性能，兩個(gè)橋接天線線圈16、18可以在任何水平或垂直平面內(nèi)以任何所需角度偏移。這是RFID橋接天線的重要優(yōu)點(diǎn)，使其在許多不同的應(yīng)用中用于延長讀取器14可以與標(biāo)簽12通訊的距離或間隙。例如，通過橋接天線可以使得讀取器14與附接在物體上的標(biāo)簽12通訊，該物體在包裝內(nèi)放置遠(yuǎn)處或遠(yuǎn)離位置，其中連接兩個(gè)線圈16和18的柔性纜線能夠在某些情況下跟隨包裝內(nèi)的其它物體之間和/或周圍的環(huán)形路徑。
最好是，兩個(gè)RFID橋式線圈16、18通過低輻射損失導(dǎo)體20電磁連接在一起，例如帶有護(hù)套的同軸纜線(例如50歐姆同軸電纜)，并且應(yīng)該在大致相同的頻率下共振，以便使得兩個(gè)RF天線元件的傳送效率最大。兩個(gè)線圈16、18還應(yīng)該調(diào)整到分別與標(biāo)簽和讀取器天線24和30大致相同的共振頻率。標(biāo)簽和讀取器天線24、30以及兩個(gè)線圈16、18都可通過采用具有這種數(shù)值的電荷存儲元件38(例如電容器)來調(diào)節(jié)，以便大致均等線圈的感應(yīng)電抗，并且因此造成天線在所需頻率下共振。天線還可通過改變環(huán)圈或繞圈34的數(shù)量和/或通過改變形成環(huán)圈34的傳導(dǎo)材料的截面面積來調(diào)節(jié)。
在圖3的實(shí)施例中，標(biāo)簽12描述為無源無線電頻率識別(RFID)標(biāo)簽，它通過標(biāo)簽天線24和橋接天線10的遠(yuǎn)程RF線圈18之間耦合的電磁場來通訊數(shù)據(jù)。在標(biāo)簽12內(nèi)，數(shù)據(jù)存儲和處理以及無線電頻率(RF)通訊功能通常通過一個(gè)或多個(gè)集成電路芯片26來進(jìn)行。例如，標(biāo)簽12可包括存儲與標(biāo)簽12附接的物體42(例如模塊或CRU)相關(guān)的數(shù)據(jù)的存儲器芯(例如EEPROM)40；通過由在標(biāo)簽中用作直流電源的讀取器天線30提供的隨時(shí)間變化的RF載體信號來整流并調(diào)節(jié)標(biāo)簽天線24內(nèi)感應(yīng)的交流電流的電源調(diào)節(jié)器44；以及用于從接收的RF信號中解調(diào)和解碼進(jìn)入數(shù)據(jù)并且通過負(fù)載變化分別將輸入數(shù)據(jù)疊加在RF信號上的接收器/發(fā)送器模塊46和48(例如符合ISO 14443標(biāo)準(zhǔn))。
雖然圖3表示了無源RFID標(biāo)簽，還可考慮到標(biāo)簽12可包括使用電池(例如薄電源)以便為標(biāo)簽12提供所有或部分操作功率的有源或部分有源RFID標(biāo)簽。
讀取器14包括產(chǎn)生通過讀取器天線30傳遞的隨時(shí)間變化的RF信號的發(fā)送器50。由于標(biāo)簽天線24和讀取器天線30之間的電磁耦合，通過標(biāo)簽天線24傳遞的RF信號的一部分進(jìn)入讀取器天線30，并且通過檢測器(例如包絡(luò)檢測器)52與傳遞信號分開。分開的信號發(fā)送到接收器54，其中信號被放大、解碼并且經(jīng)由微型控制器56提供給主處理器28。
由于RFID橋接天線10如圖3所示連接在標(biāo)簽天線24和讀取器天線30之間，通過讀取器14產(chǎn)生的電磁RF載體信號通過讀取器天線30傳遞并且通過橋接天線10的本地RF線圈16接收。假設(shè)通過纜線20提供的傳送線平衡，即負(fù)載阻抗等于纜線(例如50歐姆)的特性阻抗，導(dǎo)體將作用為似乎它無限長，并且與輸入信號相比，出現(xiàn)在纜線相對端處(即位于遠(yuǎn)程RF線圈18處)的RF信號將大致具有相同的強(qiáng)度。換言之，如果傳送線正確封端，任何信號損失應(yīng)該很小。已經(jīng)確定的是在RFID橋接天線10中使用低損失纜線20使得標(biāo)簽12在大于沒有橋接天線10的情況時(shí)的距離的距離處由讀取器天線30傳遞的載體信號來供能，因此可以在更大的距離處在標(biāo)簽12和讀取器14之間進(jìn)行無線數(shù)據(jù)通訊。確實(shí)，已經(jīng)確定的是RFID橋接天線10可使得標(biāo)簽12和讀取器可以進(jìn)行通訊的范圍達(dá)到兩倍以上的增長。通常，在普通應(yīng)用中(即沒有橋接天線10)，標(biāo)簽和讀取器之間的間距是大約5mm-30mm，并且在某些情況下是多達(dá)100mm。但是已經(jīng)表示的是通過橋接天線10可以實(shí)現(xiàn)足夠高的效率，使得遠(yuǎn)程標(biāo)簽可在離開標(biāo)簽多達(dá)600mm的距離上與讀取器通訊。
圖4表示其中RFID橋接天線10用作讀取器或耦合器14的延伸部。在這種情況下，單個(gè)讀取器14和兩個(gè)物體60、62一起放置在封閉件58內(nèi)部，每個(gè)物體在封閉件的相對端處定位在相互隔開或遠(yuǎn)離的位置上。封閉件58可以是運(yùn)輸包裝或機(jī)器，例如打印設(shè)備，并且物體可以是消耗品，例如墨盒或更加通用的用戶可更換單元CRU。物體60和62各自具有分開的標(biāo)簽64、66，標(biāo)簽包括識別物體的電子數(shù)據(jù)。讀取器14靠近一個(gè)物體60放置，并且從其標(biāo)簽天線64接收有關(guān)物體62的數(shù)據(jù)。讀取器14還通過RFID橋接天線10從標(biāo)簽66接收有關(guān)物體62的數(shù)據(jù)。如圖所示，橋接天線10具有靠近讀取器14定位的本地天線線圈16，而其另一遠(yuǎn)程線圈18靠近標(biāo)簽66放置在遠(yuǎn)程物體62上。讀取器14通過在標(biāo)簽76可以與讀取器14通訊的距離上延伸的柔性纜線20經(jīng)由從一個(gè)線圈到另一線圈承載的信號接收此數(shù)據(jù)。橋接天線10可通過任何適當(dāng)?shù)难b置支承，例如如圖3所示通過使用用于每個(gè)線圈16、18的支承襯底36。將看到的是RFID橋接天線大大增加了讀取器或耦合器14與兩個(gè)標(biāo)簽64、66通訊的性能。在此實(shí)例中，RFID橋接天線是讀取器或耦合器14的延伸部。這是由于可以通過橋接天線實(shí)現(xiàn)的耦合效率容易足夠高來為遠(yuǎn)程標(biāo)簽66供能。還應(yīng)該注意到橋接天線可以在涉及兩個(gè)或多個(gè)標(biāo)簽或物體的情況下只使用一個(gè)讀取器或耦合器。與包裝或機(jī)器中經(jīng)由第二耦合器的情況下相比，這種方法成本很低并且需要很少的軟件。
圖5描述用來獲得有關(guān)定位在分開封閉件內(nèi)的多個(gè)物體或CRU的數(shù)據(jù)的多個(gè)RFID橋接天線的更加復(fù)雜情況。在所示情況下，兩個(gè)物體或CRU 68、70表示成放置在可以是例如打印設(shè)備的機(jī)器的內(nèi)封閉件72(虛線表示)內(nèi)，內(nèi)封閉件72容納在可以是用于機(jī)器的輸送箱體的外封閉件74(同樣虛線表示)內(nèi)。通常，對于現(xiàn)有技術(shù)來說，極為困難的是(如果可能)使用位于外包裝74外的讀取器或耦合器76來獲得有關(guān)這些物體68、70的數(shù)據(jù)。但是在這種情況下，獲得這種數(shù)據(jù)可以經(jīng)由使用兩個(gè)分開RFID橋接天線78、80之一以及任選的第三橋接天線82來實(shí)現(xiàn)。第一橋接天線78具有附接到外封閉件74的外表面上的本地天線線圈84，并且其遠(yuǎn)程線圈86靠近安裝在遠(yuǎn)程物體或CRU68上的標(biāo)簽88定位。兩個(gè)線圈84、86通過帶有護(hù)套的柔性纜線或同軸電纜90電磁連接。第二橋接天線80具有同樣附接在外封閉件74的外表面上的本地天線線圈92，而其遠(yuǎn)程天線線圈94靠近安裝在另一物體或CRU 70上的標(biāo)簽96定位。物體70更靠近外部讀取器76，但是相對于物體68位于更加遠(yuǎn)離的位置。兩個(gè)線圈92、94通過帶有護(hù)套的柔性纜線或同軸電纜98連接。任選的是，第三RFID橋接天線82具有同樣靠近安裝在物體70上的標(biāo)簽96定位的天線線圈100，而其另一天線線圈102在遠(yuǎn)程物體68上和第一橋接天線78的天線線圈86上靠近兩個(gè)標(biāo)簽88定位。兩個(gè)天線線圈100、102通過柔性纜線或同軸電纜104類似電磁連接。
在物體68、70輸送、存儲或使用過程中的任何時(shí)刻，有關(guān)兩個(gè)物體的數(shù)據(jù)可通過將讀取器76靠近外封閉件74的表面上的任何一個(gè)RF天線線圈84、92來接收。在靠近天線線圈84放置時(shí)，讀取器76可經(jīng)由第一RFID橋接天線78接收存儲在標(biāo)簽88內(nèi)的有關(guān)物體68的數(shù)據(jù)，并且在分開操作中，還可以經(jīng)由第三RFID橋接天線82接收存儲在標(biāo)簽96內(nèi)的有關(guān)物體或CRU 70的數(shù)據(jù)。以類似方式，讀取器76可在靠近天線線圈92放置時(shí)接收存儲在標(biāo)簽88內(nèi)的有關(guān)物體68的數(shù)據(jù)，并且在分開的操作中，還可以經(jīng)由第三橋接天線82接收存儲在標(biāo)簽88內(nèi)的有關(guān)物體68的數(shù)據(jù)?？梢酝ㄟ^相同的配置使用多個(gè)串聯(lián)的橋接天線將多個(gè)標(biāo)簽聯(lián)系在一起，以便大大延長單個(gè)讀取器可以與附接在遠(yuǎn)程布置在包裝或機(jī)器內(nèi)的物體上的多個(gè)標(biāo)簽通訊的距離。除了圖4和5所示內(nèi)容之外，包括使用并聯(lián)橋接天線的許多其它的RFID橋接天線配置對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說也是可以的。
雖然未在圖5中示出，橋接天線線圈可通過任何適當(dāng)?shù)难b置支承，例如通過將其安裝在圖3所示的襯底上，通過將其印制在標(biāo)簽上或者將線圈嵌置在PC板材料中。在用于圖5情況下的兩個(gè)橋接天線78、80的兩個(gè)外部安裝的天線線圈84、92可適當(dāng)印制在標(biāo)簽上，標(biāo)簽接著固定在可以是包裝或箱體的外封閉件74的表面上。它們還可直接印制在箱體包裝或箱體的外表面上。
如這里使用那樣，標(biāo)簽包括可以附接在物體上的任何識別或描述標(biāo)記。例如標(biāo)簽可包括包裝標(biāo)簽，包括與包裝或箱體相關(guān)的文字或其它視覺信息。
用于典型RFID橋接天線中的天線線圈總體上符合ISO標(biāo)準(zhǔn)14443-2B要求，并且將通常在大約13.5MHz下共振。這種共振天線線圈可使用具有大約1mm截面的大約100厘米長的標(biāo)準(zhǔn)天線線材旋成隔開大約0.7厘米的6個(gè)大致矩形環(huán)圈制成，并且包括橫過具有大約0和120pF之間數(shù)值的環(huán)圈進(jìn)行連接的電容器。組成RFID橋接天線的兩個(gè)RF天線元件在RFID系統(tǒng)操作中各自靠近各自標(biāo)簽和讀取器天線相對定位，通常例如從大約5-大約20mm。但是，在RFID橋接天線就位時(shí)，標(biāo)簽和耦合器之間的距離顯著增加到從大約50-大約300mm的距離。
如圖5所示，一個(gè)或多個(gè)RFID橋接天線78、80可用來使得固定在布置在封閉件或包裝內(nèi)的物體68、80上的標(biāo)簽88、96和封閉件外部的讀取器76之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。在這些情況下，橋接天線78、80定位在標(biāo)簽88、96和讀取器76之間以便增加標(biāo)簽和讀取器之間的數(shù)據(jù)通訊范圍。因此，標(biāo)簽和讀取器之間的數(shù)據(jù)通訊可經(jīng)過封閉件或包裝實(shí)現(xiàn)，而不必取出物體。
如這里使用那樣，包裝包括包裝某些物品以便存儲或運(yùn)輸?shù)娜魏稳萜?。雖然圖5將包裝74描述成箱體，可以考慮到包裝可包括任何一種或多種的封套、包裹、貨盤、箱體、罐、瓶、托盤、槽、貨箱和類似物。
圖6表示適用于包裝例如墨的液體產(chǎn)品的一對圓柱形容器或瓶子106、108，其中每個(gè)容器分別設(shè)置標(biāo)簽110、112。在一種情況下，標(biāo)簽110固定在容器106的側(cè)壁114上，而在另一情況下，標(biāo)簽112固定在可拆卸蓋116上。蓋116本身是具有大致圓柱形側(cè)壁118和大致平頂表面120的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。包括相關(guān)標(biāo)簽天線122的標(biāo)簽112固定、嵌置或印制在蓋116的頂表面120上。
墨容器106通常和其位于容器106的側(cè)壁114上的標(biāo)簽110一起用于或存儲在打印設(shè)備的分開隔室內(nèi)，通常不可接近，并且在使用讀取器確認(rèn)與墨產(chǎn)品相關(guān)的任何數(shù)據(jù)之前必須從隔室取出。在如圖6所示使用裝備有固定在其頂表面120上的標(biāo)簽112的蓋116的容器108時(shí)，可以基本上避免這種問題。這是由于在大多數(shù)情況下容器108在以其側(cè)面直立或靜置的情況下存儲，具有標(biāo)簽112的蓋116容易暴露并容易被讀取器或耦合器接近。
這種配置表示在圖7中，其中墨容器108例如以其側(cè)面存儲在箱體或打印機(jī)的存儲區(qū)域122內(nèi)。存儲區(qū)域122基本上通過124標(biāo)示的框架限定，并且包括鉸接安裝在框架124上的平面板門126。在門126如圖7所示擺動開啟時(shí)，蓋116和相關(guān)的標(biāo)簽112容易被接近，可以例如使用便攜式讀取器或耦合器與標(biāo)簽112通訊。但是，如圖7所示，讀取器128可安裝在存儲區(qū)域122內(nèi)，例如剛好在墨容器108之下的位置。在此實(shí)施例中，讀取器128經(jīng)由使用安裝在門126的內(nèi)側(cè)132上的RFID橋接天線130與標(biāo)簽112通訊。橋接天線130包括適當(dāng)固定在門126的內(nèi)側(cè)132上的兩個(gè)天線線圈134、136。兩個(gè)線圈134、136以隔開共面的關(guān)系安裝在門上，并且通過柔性纜線或同軸電纜138連接在一起。天線線圈134、136相互隔開足夠的距離，在門126閉合時(shí)，使其大致與標(biāo)簽112和讀取器128分別對準(zhǔn)。通過任何適當(dāng)措施，例如通過直接粘接到門上或者將天線線圈印制在附接在門126上的絕緣襯底上，橋接天線130可固定在門126的內(nèi)表面132上。
圖8表示RFID橋接天線140的實(shí)施例，其中襯底是非導(dǎo)電或絕緣PC板142。橋接天線140具有嵌置或印制在板142的平表面上的兩個(gè)線圈144、146。線圈144、146以相同的隔開關(guān)系定位，但是，在此實(shí)例中，線圈通過同樣嵌置、印制或以其它方式結(jié)合在PC板142的表面上的兩個(gè)分離器或隔開的平、窄小、導(dǎo)電帶148、150連接在一起。在此實(shí)施例中，兩個(gè)帶148、150一起構(gòu)成類似于容易通過傳統(tǒng)方法結(jié)合到PC板上的傳統(tǒng)雙股TV纜線的低損失、開式雙股傳送線。兩個(gè)帶148、150在相互偏離大致180的相位差的兩個(gè)線圈144、146之間傳遞RF信號，因此有效地消除可能出現(xiàn)的任何輻射損失。除了用于所述RFID橋接天線之外，可以確信的是將開式RF傳送線嵌置或印制在PC板上以便從PC板上的RF部件傳送RF信號的概念在電子領(lǐng)域具有許多有用的優(yōu)點(diǎn)。
在RFID橋接天線中使用如圖8所示的低損失、開式雙股傳送線在符合國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)標(biāo)準(zhǔn)1443-2B在大約13.56兆赫(MHz)以便在多達(dá)大約30mm的距離上通訊數(shù)據(jù)的應(yīng)用中是可以接受的。但是，在較高頻率下，可以更加適當(dāng)?shù)卦赗FID橋接天線中采用“帶狀線”來作為傳送導(dǎo)體。
還應(yīng)該注意到這里披露的RFID橋接天線不局限于如圖1和2所示只使用兩個(gè)RF天線元件，并且可結(jié)合其它類型的天線組件，例如Y形構(gòu)造。采用這種更加費(fèi)事的天線構(gòu)造的困難在于要考慮的是如果阻抗匹配，使用例如循環(huán)器的裝置會特別要求較高的頻率范圍。
如這里使用那樣，物體包括標(biāo)簽12可附接其上的任何實(shí)際物體。如上所述，物體可包括用于機(jī)器的可更換模塊。例如，圖9是包括還公知為“用戶可更換單元”或CRU的可更換模塊154’和154”的機(jī)器152。附接在每個(gè)模塊154’和154”上的是標(biāo)簽12，標(biāo)簽構(gòu)造成CRUM(用戶可更換單元監(jiān)測器)。在每個(gè)CRUM(標(biāo)簽)12內(nèi)的存儲器芯保持有關(guān)各自模塊154’、154”的標(biāo)識、功能和性能的數(shù)據(jù)。由于它包括非易失性存儲器，CRUM 12可用作保持存儲其中的數(shù)據(jù)的便箋式存儲器，即使模塊沒有安裝在機(jī)器152內(nèi)，也可以和可更換模塊154’和154”一起運(yùn)輸。
機(jī)器152的操作通常通過控制器158來控制，控制器可包括一個(gè)和多個(gè)微處理器、用于特定應(yīng)用的集成電路(ASIC)或通過指令進(jìn)行編碼以便操作機(jī)器152的其它信號處理裝置。在模塊154’、154”安裝在機(jī)器152內(nèi)時(shí)，經(jīng)由具有以與所述讀取器14類似方式操作的讀取器天線162的讀取器(耦合器板)160，數(shù)據(jù)在CRUM 12和控制器158之間通訊。每個(gè)CRUM 12之間的通訊經(jīng)由其天線162通過由164、166標(biāo)示的介于每個(gè)CRUM 12和耦合器板160之間的兩個(gè)RFID橋接天線來實(shí)現(xiàn)，其方式類似于圖4所示情況。另外，數(shù)據(jù)可在機(jī)器152外部的裝置168以及模塊154’和154”和控制器158中的一個(gè)或兩者之間通訊?？刂破?58還可經(jīng)由用戶界面170或者經(jīng)由例如電話線或互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)連接172與用戶通訊。
這里出于說明目的，機(jī)器152描述成打印設(shè)備，例如噴墨或“激光”(電子照像或靜電印刷)數(shù)字打印機(jī)，或者數(shù)字或模擬復(fù)印機(jī)，并且模塊154’和154”描述為包括與打印(打印硬件)相關(guān)的硬件裝置，例如標(biāo)記材料供應(yīng)模塊和標(biāo)記裝置模塊。但是考慮到的是機(jī)器152可以是構(gòu)造成進(jìn)行一種或多種功能的電氣、電子、機(jī)械、機(jī)電裝置，并且模塊154’和154”可以是機(jī)器152的任何部件、部件組、系統(tǒng)和子系統(tǒng)。這里使用的術(shù)語“打印機(jī)”包括任何設(shè)備，例如出于多種目的進(jìn)行打印輸出功能的數(shù)字復(fù)印機(jī)、制本機(jī)、傳真機(jī)、多功能機(jī)等。
在圖9的實(shí)施例中，將被打印圖像的片材從堆摞174中抽出并且相對于標(biāo)記裝置模塊154”運(yùn)動，其中單個(gè)片材打印所需圖像。用于通過標(biāo)記裝置模塊154”在多種片材上放置標(biāo)記的標(biāo)記材料通過標(biāo)記材料供應(yīng)模塊154’供應(yīng)。如果機(jī)器152是靜電打印機(jī)，標(biāo)記材料供應(yīng)模塊154’可包括色粉供應(yīng)裝置，而標(biāo)記裝置模塊154’可包括任何數(shù)量的用于靜電工藝的硬件物品，例如圖像接收器(光感受器)或熔合裝置。在靜電打印的公知過程中，在公知為“靜電印刷”的最為常見類型中，通常公知為光感受器的電荷保持表面充以靜電，并且接著暴露于原始圖像的光圖案下，以便與其相對應(yīng)地、有選擇地對表面放電。光感受器上的充電和放電區(qū)域的所得圖案形成與原始圖像相符的靜電電荷圖案，公知為潛像。潛像通過與公知為“色粉”的最終細(xì)分的靜電吸附粉末接觸來顯影。色粉通過光感受器表面上的靜電電荷保持在圖像區(qū)域上。因此，色粉圖像可接著轉(zhuǎn)移到襯底上，例如來自于堆摞174的紙張，并且圖像依附其上以便形成圖像的永久記錄。
在噴墨領(lǐng)域，標(biāo)記材料供應(yīng)模塊154’包括一定量的液體或固體墨，并且包括用于不同原色墨的分開罐，而標(biāo)記裝置模塊154”包括打印頭。在任何靜電照像或噴墨領(lǐng)域，“標(biāo)記材料”可包括用于打印的其它消耗品，而不準(zhǔn)確地用于標(biāo)記，例如用于熔合裝置中的油或清潔流體。當(dāng)然，根據(jù)機(jī)器152的特定結(jié)構(gòu)，模塊154’和154”的功能可組合在單個(gè)模塊內(nèi)，或者作為選擇，標(biāo)記裝置可以不設(shè)置在容易更換的模塊內(nèi)，例如154”。另外，可以提供多種不同的標(biāo)記材料供應(yīng)模塊154’，例如全色打印機(jī)。通常，要考慮到的是機(jī)器可包括一個(gè)或多個(gè)可更換的模塊，并且可以設(shè)想到的是在機(jī)器152的壽命期間內(nèi)的許多時(shí)刻，需要拆卸或更換一個(gè)或多個(gè)這種模塊。在用于辦公室設(shè)備的當(dāng)前市場中，例如，通常希望的是例如154’和154”的模塊容易通過終端用戶更換，因此減小維護(hù)人員訪問用戶的成本。
多種不同類型的數(shù)據(jù)可以存儲在標(biāo)簽和CRUM 12內(nèi)。有利的是，以參考圖3-9描述的方式使用RFID橋接天線10使得數(shù)據(jù)在比沒有橋接天線的情況下的距離更遠(yuǎn)的距離上從CRUM 12中讀取和寫入。采用圖3-7實(shí)施例，在模塊154包裝以便輸送或存儲時(shí)，數(shù)據(jù)可以從CRUM12讀取和寫入。根據(jù)存儲在CRUM 12內(nèi)的數(shù)據(jù)，可以通過許多有用的方式使用。
例如，CRUM 12可保持特定模塊的序列號。使用RFID橋接天線10，通過序列號識別包裝后的模塊可以通過讀取器14來確定，而不需要從包裝中取出模塊。同樣，可通過讀取器讀取的序列號可用來證實(shí)模塊的授權(quán)，由此識別包裝在授權(quán)包裝內(nèi)的任何假冒模塊。通過讀取器14讀取的序列號還可用于存貨跟蹤、批次識別和類似情況。
在其它類型的CRUM系統(tǒng)中，CRUM 12可進(jìn)一步用作保持指示模塊使用的累積計(jì)數(shù)的“里程表”。例如，在模塊用于打印設(shè)備的情況下，計(jì)數(shù)可指示使用特定模塊輸出的打印數(shù)量。使用RFID橋接天線10，這種計(jì)數(shù)可從包裝的模塊讀取，以便確定模塊是新的還是改造的。類似地，CRUM 12可存儲一個(gè)或多個(gè)閾值(例如最多打印數(shù)量等)，計(jì)數(shù)與其比較，以便確定模塊的狀況。使用RFID橋接天線10，這些閾值可使用讀取器14從CRUM 12讀取或?qū)懭?，而模塊保持在包裝狀態(tài)下。
可存儲在CRUM 12的非易失性存儲器內(nèi)的特定位置處的另一種類型的數(shù)據(jù)可與和模塊相關(guān)的特定性能數(shù)據(jù)相關(guān)，使得模塊可通過最佳或至少可推薦的方式操作。例如，在噴墨領(lǐng)域，公知的是在CRUM 12內(nèi)加載具有最佳電壓或脈沖寬度的數(shù)據(jù)符號，使得特定模塊可在模塊安裝時(shí)最佳操作。在靜電照像的領(lǐng)域，公知的是將例如與色粉從光感受器到打印紙張的測試轉(zhuǎn)移效率相關(guān)的特定數(shù)據(jù)加載到CRUM模塊內(nèi)這種信息有利于色粉消耗的準(zhǔn)確計(jì)算。使用橋接天線10，這種性能數(shù)據(jù)可使用讀取器14從CRUM 12讀取或?qū)懭?，同時(shí)模塊保持在包裝狀態(tài)下。
可以包括在CRUM 12內(nèi)的非易失性存儲器中的其它類型的數(shù)據(jù)包括其中安裝有特定模塊的例如打印機(jī)的機(jī)器的一種或多種序列號。這有利于跟蹤模塊或機(jī)器群體中的缺陷。同樣，如果特定模塊用來被重新制造，加載到存儲器內(nèi)的另一有用數(shù)據(jù)可以是模塊最后制造的日期以及與重新制造的某些細(xì)節(jié)相關(guān)的編碼，可以是例如重新制造的地點(diǎn)，或者在重新制造過程中在模塊上采取的特定操作。再者，RFID橋接天線10使得可以使用讀取器14將信息從CRUM 12讀取或?qū)懭耄瑫r(shí)模塊保持在包裝狀態(tài)下。
在另一實(shí)例中，參考圖9，可以包括在CRUM 12中的非易失性存儲器內(nèi)的其它類型的數(shù)據(jù)通過控制器158使用，以便為機(jī)器152構(gòu)造任選性能，以便具有或不具有機(jī)器或模塊的多種任選的特征。這些任選的性能可與機(jī)器的特定用戶相關(guān)(例如提供給使用復(fù)印機(jī)的人員的許可證)，或者可與機(jī)器總體相關(guān)(例如與機(jī)器所使用的國家相關(guān)的速度和/或電壓設(shè)定，在與機(jī)器相關(guān)的銷售或租賃協(xié)議下可得到的任選特征等)。這些任選特征的實(shí)例可包括但不局限于裝置/機(jī)器速度；機(jī)器獨(dú)立模式或網(wǎng)絡(luò)連接模式；啟動掃描；掃描并發(fā)電子郵件；掃描到Internet Fax；啟動網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器Fax；各項(xiàng)任務(wù)的計(jì)數(shù)等?？梢源鎯υ贑RUM內(nèi)的其它數(shù)據(jù)可以包括控制器158所使用的軟件更新、設(shè)置更新以及類似情況。橋接天線10可以在CRUM 12和讀取器14之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，同時(shí)模塊保持在包裝內(nèi)，因此使得任何數(shù)據(jù)從CRUM 12讀取或?qū)懭耄粡陌b58、74取出模塊。有利的是，這可以制造和包裝通用模塊，其中具有這種通用模塊的CRUM 12根據(jù)所需的特定應(yīng)用進(jìn)行編程。
權(quán)利要求
1.一種可安裝在機(jī)器內(nèi)的模塊，該模塊包括與其相關(guān)的標(biāo)簽，標(biāo)簽包括連接到具有與其中存儲的模塊相關(guān)的數(shù)據(jù)的集成電路裝置上的標(biāo)簽天線，標(biāo)簽構(gòu)造成將來自于集成電路的數(shù)據(jù)疊加在通過具有讀取器天線的讀取器產(chǎn)生的電磁載體信號上；以及與其相關(guān)的RFID橋接天線，橋接天線包括通過導(dǎo)體連接在一起的至少兩個(gè)RF天線元件，一個(gè)天線元件靠近所述標(biāo)簽天線定位，并且另一天線元件靠近所述讀取器天線定位，由此增加標(biāo)簽可以與讀取器通訊的距離。
2.如權(quán)利要求1所述的模塊，其特征在于，該模塊是標(biāo)記材料供應(yīng)模塊和標(biāo)記裝置模塊之一；標(biāo)記材料供應(yīng)模塊包括色粉、液體墨、固體墨、油和清潔液體中的至少一種；以及標(biāo)記裝置模塊包括圖像接收器、熔合裝置和打印頭中的至少一種。
3.一種用于產(chǎn)品的容器，結(jié)合起來包括具有用于所述產(chǎn)品通過的開口的成形主體；以及用于所述開口的封閉件，所述封閉件具有與其相關(guān)的標(biāo)簽，標(biāo)簽包括連接到具有與所述產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)的集成電路上的標(biāo)簽天線，標(biāo)簽構(gòu)造成將來自于集成電路裝置的數(shù)據(jù)疊加在通過具有讀取器天線的讀取器產(chǎn)生的電磁載體信號上。
4.一種用于在其中存儲產(chǎn)品的封閉蓋，所述蓋包括與其相關(guān)的標(biāo)簽，標(biāo)簽包括連接到具有與所述產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)的集成電路上的標(biāo)簽天線，標(biāo)簽構(gòu)造成將來自于集成電路裝置的數(shù)據(jù)疊加在通過具有讀取器天線的讀取器產(chǎn)生的電磁載體信號上。
5.一種用于存儲具有與其相關(guān)的標(biāo)簽的至少一個(gè)容器的箱體，所述標(biāo)簽包括連接到具有與存儲在所述容器內(nèi)的產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)的集成電路上的標(biāo)簽天線，所述箱體結(jié)合起來包括限定具有開口的存儲區(qū)域的框架，所述容器布置在所述存儲區(qū)域內(nèi)，其中所述標(biāo)簽天線可經(jīng)由所述開口接近；具有布置在所述存儲區(qū)域內(nèi)的讀取器天線的讀取器，所述讀取器天線可經(jīng)由所述開口接近；可動地安裝在所述框架上以便閉合所述開口的面板，所述面板具有在所述面板閉合時(shí)面向所述開口的內(nèi)側(cè)表面，以及安裝在所述面板的所述內(nèi)側(cè)表面上的RFID橋接天線，所述橋接天線包括通過導(dǎo)體連接在一起的至少兩個(gè)RF天線元件，所述RF天線元件隔開并定位在所述面板上，以便在所述面板閉合時(shí)將其本身分別與所述標(biāo)簽和讀取器天線的每一個(gè)大致對準(zhǔn)，由此增加所述標(biāo)簽可以與所述讀取器通訊的距離。
6.一種電子電路，包括具有印制在PC板的表面上的至少一個(gè)線圈的至少一個(gè)RF天線元件以及連接在所述RF天線元件上的開式雙股傳送線。
全文摘要
一種可安裝在機(jī)器內(nèi)的模塊，該模塊包括與其相關(guān)的標(biāo)簽，標(biāo)簽包括連接到具有與其中存儲的模塊相關(guān)的數(shù)據(jù)的集成電路裝置上的標(biāo)簽天線，標(biāo)簽構(gòu)造成將來自于集成電路的數(shù)據(jù)疊加在通過具有讀取器天線的讀取器產(chǎn)生的電磁載體信號上；以及與其相關(guān)的RFID橋接天線，橋接天線包括通過導(dǎo)體連接在一起的至少兩個(gè)RF天線元件，一個(gè)天線元件靠近所述標(biāo)簽天線定位，并且另一天線元件靠近所述讀取器天線定位，由此增加標(biāo)簽可以與讀取器通訊的距離。
文檔編號H01Q21/00GK101042740SQ20071008936
公開日2007年9月26日 申請日期2007年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月23日
發(fā)明者W·H·菲普斯, A·羅德里格茲, S·J·貝爾, H·羅梅爾曼 申請人:施樂公司