打印机中使用的可消耗物品上的射频识别标签及相关设备的制作方法

专利名称：打印机中使用的可消耗物品上的射频识别标签及相关设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及打印机中的可消耗物品和相关设备。本发明尤其涉及用于在设备中使用的可消耗供应物品上加标签以生产数据承载身份文件的方法，其中所述设备诸如打印机，而所述数据承载身份文件包括诸如身份卡、驾驶执照、信用卡等等的卡以及诸如护照等的小册子，以及使用加标签的可消耗物品的方法。
背景技术：
本技术领域内已知在打印机的可消耗物品上使用射频(RF)识别标签。美国专利5455617；6099178；6227643和WO00/43932是实例。这些文件中的每一个都揭示了固定于打印机的可消耗物品上的读取/写入存储器的使用，其中通过射频电路从该存储器读取和/或写入数据。
但是，还是需要对于用于数据承载身份文件的生产中的可消耗物品上存储器标签使用的改进。
发明概述本发明提供了对用于身份文件制造设备中的可消耗供应物品上识别标签的使用的改进。可消耗供应物品上识别标签的使用允许文件制造设备识别加载入每件设备的可消耗供应物品。随后，该设备可以开始进行基于所加载的供应物品的各种动作。这些活动可以被设计成为设备操作员增强设备的操作并向那些使用由设备认可的可消耗供应物品的消费者提供了附加值。
在本发明的一个方面中，提供一种用于一件数据承载文件制造设备的可消耗供应物品。该供应物品包括一芯、绕在该芯上的带材料和贴附到芯上的存储器元件。
在本发明的另一个方面中，提供了一种打印机，它包括置于转轴上的带材料供应滚筒、固定到该供应滚筒上的读取/写入存储器元件以及用于从所述读取/写入存储器单元读取数据和将数据写入其上的读取/写入单元。
在本发明的又一个方面中，提供了一种操作一件数据承载文件制造设备的方法。该方法包括将包含存储数据的存储器元件的可消耗供应物品加载入所述一件设备中；使用所述一件设备从所述存储器单元读取数据；根据从所述存储器单元读取的数据确定所加载的可消耗物品是否是认可的供应物品；以及当所加载的可消耗物品是认可的供应物品时，在所述一件设备中开始进行活动，该活动与所述一件设备的正常操作活动不同。
在本发明的再一个方面中，读取/写入存储器元件固定到缠绕有所使用的打印带的收紧芯上，而不是固定到供应芯上。在这个实施例中，优选根据打印机进行的打印工作递减存储在存储器元件中的关于供应滚筒上剩余多少带的带量数据。打印工作信息可以从打印机控制器得到，该控制器控制其中使用收紧芯的打印机的操作。
为了更好地理解本发明、优点和通过其使用而获得的目的，应参考附图，附图与描述一起构成说明的一部分，其中描述了本发明的优选实施例。
附图概述

图1示出根据本发明结合射频识别标签的打印机的打印带供应滚筒和转轴结构。
图2是芯和转轴结构的剖视图。
图3是本发明的射频识别标签的顶视图。
图4示出可存储在存储器元件上的识别代码。
图5示出本发明的可选实施例，它采用收紧芯上的存储器元件。
图6示出打印机，其中可以使用图5的带供应和带收紧部件。
具体实施例方式
本发明涉及可消耗物品上存储标签的使用，较佳地，可消耗元件具有滚筒的形式，它用于数据承载身份文件的制造中，该身份文件包括诸如身份卡、驾驶执照、信用卡等等的卡以及诸如护照等的小册子。应用本发明的可消耗物品的实例包括，但不限于，打印带、清洁带、订单箔(indent foil)、标签、顶箔、全息涂层、聚酯层压物、用于喷墨打印机的墨盒以及墨风盒。打印带可以具有多色，或者它们可以是单个颜色。使用这些可消耗物品的设备类型包括打印机和层压机，以及与打印机和胶合机一起使用的周边设备。此外，本发明的存储标签可以用于形成大型文件生产单元或桌面单元的一部分的设备上。
本发明包括存储器元件，它被设置在可消耗物品上从而可以在其上存储关于可消耗物品的数据和其它数据。存储器元件优选是读取/写入存储器元件，它允许从存储器元件读取数据和将数据写入其中。此外，可以提供合适的读取/写入单元，它与存储器元件协作以便从存储器元件读取数据或将数据写入其中。
为了描述本发明的概念，在此针对用于数据承载身份文件制造中的打印机中的打印带滚筒描述本发明。但是，可以理解，本发明可应用于其它类型身份文件制造设备中的其它类型的可消耗物品上。
图1示出打印机中使用的打印带供应滚筒10和转轴12。带供应滚筒10包括带芯14和绕在带芯14上的打印带16。图1中虚线示出的打印带16优选包括一系列不同颜色的条，诸如蓝绿色、黄色、深红色和黑色。或者，打印带16包括单色，即单色的。转轴12被安置成通过马达由轴18可旋转地驱动，该马达诸如已知形式的步进马达(未示出)。带芯14和带16被设计成置于转轴12上，从而带芯14由转轴12驱动以便在使用打印机期间展开带16。带16收紧于打印机内的收紧(take-up)芯(图5)上。
附加到芯14上的是识别标签20(参见图2和3)。标签20包括天线22和写入/读取存储元件24。在优选实施例中，标签20固定到芯14的端部26上。此外射频写入/读取单元28置于靠近芯14的端部26的结构30上，用于从标签20读取数据或向其写入数据以及向其供电(providing power)。本发明使用射频信号来对存储单元24读取数据和写入数据，以及为标签20供电。用射频信号读取和写入数据，以及向识别标签供电是本技术领域内已知的，诸如WO00/43932和U.S.6099178所揭示的。由于射频识别标签的使用是已知的，所有这里不提供如何对标签读取和写入数据，以及如何通过射频信号给标签供电的描述。
图3中详细示出的识别标签20通常是圆形的，它被设计成配合于芯14的端部26内。芯14稍许凹入靠近端部26以允许标签20完全匹配于芯14的内部。标签20优选固定到芯14上，例如通过使用粘性材料。因此，将标签20固定到芯14上以防止其容易去除。也可以使用其它固定机制来将标签20固定到芯14上，诸如标签20咬入芯14的咬入固定系统。如需要，标签20可以安装在芯14上以允许标签20的非破坏性去除。标签20的内径d1稍许大于转轴12的外径，从而在将芯14引导到转轴12上时允许标签20在转轴12上滑动。标签20的外径d2稍许小于芯14的内径，以允许标签20在芯14的凹入端26内匹配。天线22是圆形的并形成于内径和外径间的标签20上。翼片(tab)32从标签20的外边突起，且存储单元24置于该翼片32上。使用中，在将标签20装入芯14内时翼片32优选向芯14的中间向上弯曲。翼片32也可以向芯14的开口端向下弯曲，其中必须选择翼片32的尺寸以使翼片的端部不突起超过芯14的端部。
现在回到图1，读取/写入单元28包括天线34，它容纳于形成一部分结构30的塑料外壳36内。天线34通常是圆形的，且直径大于转轴12。读取/写入单元28的其它已知部件也容纳于塑料外壳36内，这些部件与天线34协同用于对标签20读写数据。
结构30还包括金属板38。该金属板38可以是钢铁或铝，并有任意厚度。但是，为了提供最佳性能，已发现金属板38必须覆盖绕轴18的至少约2.375英寸的直径。通过使用至少该尺寸的金属板38，已发现，可以使天线的电感恒定，这使得射频信号恒定，从而改善了性能。轴18的直径还应不超过0.375英寸。可以理解，塑料外壳36和金属板38两者都具有小孔以允许轴18通过。轴承允许轴18相对于塑料外壳36和金属板38旋转。
转轴12优选由塑料材料模塑成。如图2所示，在形成转轴期间将铁氧体芯40模塑于转轴12内，且芯40和转轴12模塑于轴18的周围。现在，RF识别标签技术是，标签20应尽可能靠近读取/写入单元以提供最佳性能。通常，芯14置于转轴12上，从而标签20置于芯14的下部靠近读取/写入单元28的天线34。但是，如果芯14被倒转并置于转轴12上使得标签20位于芯14的上端，则标签20远离天线34。模塑于转轴中的铁氧体芯40有助于将RF信号的通量线引导到芯14的上端。因此，如果标签20置于芯14的上端，则来自读取/写入单元28的RF信号仍旧有效地发送到芯的上端和标签20，以便有效地读取和写入数据。这还降低了与靠近标签20的其它标签的干扰。对于通常在水平方向上安置的顶部箔，标签通常仅被设置在一端处。
本发明的RF识别标签系统的重要方面是存储在存储元件24上的数据，以及如何利用该数据。较佳地，数据识别芯14上的供应材料的类型。此外，数据应包括识别特定滚筒的独特标识符。较佳地，每次将带装载入打印机时，以及每次重新启动打印机时，自动进行标签20上数据的读取。
图4示出实例性的识别代码50，它存储在存储元件24内。代码50优选是11个数字的ID代码。但是，代码50可以由字母、字母数字、符号及其组合构成。
代码50的前三个数字表示特殊供应物品标识符数字52。使用三个数字允许多达999种被识别的供应物品。例如，来自特定制造商的一种类型的打印带滚筒可以被分配标识符数字123，而来自同一制造商的第二种不同类型的打印带滚筒可以被分配标识符数字423。设备的操作系统中的查找表存储用于设备支持的每个供应物品的信息，诸如供应物品标识符数字52。通过读取该供应物品标识符数字52，可以存取与该供应物品有关的信息。供应物品标识符数字52可由更多或更少的数字构成，这取决于需要识别的供应物品的数量。
代码50还包括日期标识符部分54，它识别供应物品的生产年份。优选采用生产供应物品的年份的最末数字。例如，如果供应物品生产于2001年，则日期标识符54中采用的数字为“1”。如需要，日期标识符54可以采用更多数目的数字。可以理解，可以采用没有日期标识符54的代码50。
代码50的最末部分是单个供应物品识别数56，它对于单个供应物品来说是唯一的。采用7个数字允许多达9999999个单个供应物品ID数。识别数56允许设备的操作系统为每个单个供应物品存储信息，从而可以跟踪和监控每个单个供应物品。供应物品识别数56可以由更多或更少数目的数字表示，这取决于需要跟踪和监控多少单个供应物品。
除了识别代码50，还可以在标签20的存储元件24上存储附加数据，它们包括，但不限于1)表示滚筒上还有多少可使用的带的数据，即带量数据。在设备使用期间，通过跟踪带的使用和根据使用情况递减带量数据，就可以以已知的方式连续更新该数据。如下所述，一种可选方案是根据打印作业递减带量数据，其中该信息是由打印机控制器提供的。
2)与根据特殊带应用到设备上的补偿有关的数据；即系统补偿数据。
3)与带的使用历史有关的数据，即使用历史数据。
该数据可以包括滚筒先前用于其中的设备类型(如有的话)的信息；在之前的设备中和当前加载滚筒的设备中，之前使用的时间和/或日期和滚筒加载/卸载事件；设备的操作者；对于每次使用和/或总共，用该滚筒产生多少承载数据的身份证件；以及关于滚筒使用期间滚筒或设备是否产生任何问题的信息。
4)制造商数据。
5)宣传/市场数据。
这些数据中的某些可以存储在设备的系统存储器中的查找表中，而不是存储在存储器元件24中，该数据通过从代码50读取供应物品标识符数52和/或单个供应物品标识符数56进行存取。这将使得存储元件24的存储需要量最小。但是，在某些情况中，优选将尽可能多的这些数据存储在存储元件中，这将允许带滚筒在没有或访问到包含所需数据的查找表的设备中使用。
由于标签20的结果，可以根据加载到设备中的特殊供应物品增强使用该供应物品的设备的操作。将结合打印机中打印带滚筒的使用来描述该概念的特殊实现。当由打印机的操作系统确定加载入打印机的打印带滚筒来自打印带滚筒的第一预定组时，如通过从代码50读取供应物品标识符数字52或者读取数据失败(例如打印带滚筒没有标签)来确定的，打印机以通常的方式工作，该方式以下将被称作打印机的“正常模式”。但是，当由打印机的操作系统确定加载入打印机的打印带滚筒来自打印带滚筒的第二预定组时，如通过从代码50读取供应物品标识符数字52来确定的，通过打印机的操作系统开始基于加载的打印带滚筒的各种系统动作可以增强打印机的操作。该增强的操作以下将称作打印机的“增强模式”。属于第一和第二预定组的供应物品标识符数字而言存储在打印机操作系统的查找表中。没有标签的打印带滚筒将缺省为打印机的正常模式操作。
在打印机增强模式中可以实现许多增强。这些增强包括增强的打印机操作、数据跟踪和报告、错误验证和目录管理。
打印机操作在没有RF ID标签的当前打印带滚筒中，为了确定滚筒上的打印带类型，操作员必须通过使用打印机用户界面单元将带的类型输入打印机手动地识别带的类型。该过程费时且不便。这还要求具有足够技术的操作员输入带的类型。或者，已知可以通过使打印带前进一特定距离以便打印机确定该打印带类型来自动地识别打印带。因为是为了识别而使打印带前进，所以该过程浪费了可用于打印的带。
由于标签20，打印机通过读取代码50了解滚筒上的带的类型。因此，打印机可以根据加载带的类型自动优化其操作。此外，由于不用为了识别而使带前进，这还减少了带的使用。该最小前进的特点可应用于打印机正常模式中，因为这些带属于第一预定组。当对于那些确定在第二预定组中的滚筒，作为增强模式中的附加益处，通过备用带可以使带的使用最大，从而重新使用带的以前使用的部分。
此外，对于确定在第二预定组中的那些滚筒，可以优化打印机服务操作。例如，如果加载的滚筒确定来自第二预定组，当由于感应问题使得打印机关闭，且操作员完成由于该关闭的所有确认检查时，打印机可以被配置以自动继续操作而无需操作员向打印机发送确认。对于确定来自第一预定组的加载滚筒，则在继续操作之前打印机将要求操作员输入确认。此外，对于迫切的服务需要，诸如少打印带，打印机可以被配置成向操作员提供该迫切服务需要的指示，并指示操作员该服务需要的位置。
提供给第二预定组的附加益处在于，打印机可以被配置成显示图标，该图标提供滚筒中剩余带量的图形显示。例如，图标可以是温度计栏、里程表等等。正文可以伴随图标以表示剩余带的百分比。此外，图标可以涂以颜色以便匹配带的颜色。相反，对于第一预定组，打印机可以被配置成简单地提供关于是否加载打印带的指示。
数据跟踪和报告对于确定来自第二预定组的滚筒，打印机可以被配置成进行多种数据跟踪、数据分析和数据报告功能。例如，在加载打印带时，来自存储器单元或来自查找表的数据，诸如带所需的补偿，可以被读取并应用到打印机，且诸如时间和日期的数据可以被写入该存储器元件或查找表。
在带的使用期间，诸如允许确定生产率的产生文件数量和工作时间的数据可以存储在存储器元件或查找表中。随后，可以显示和/或分析该生产率。
同样，当带滚筒从打印机卸下时，属于卸下的带的数据存储在存储单元或查找表中。
错误验证对于确定来自第二预定组的滚筒，将引起特定的错误验证特点。例如，打印机被配置成进行带的检查以便通过检查打印机操作系统中存储的材料兼容性查找表来确定带与打印机的兼容性。打印机确定是否有任何兼容性问题并向操作员显示建议。还可以向操作员提供是否继续进行的选择。此外，如果带的类型是不合适的(例如加载了清洁带而不是打印带)，则可以显示警告消息和/或指示。
此外，对于来自第二预定组的带，打印机优选被配置成自动应用系统补偿数据。对于来自第一预定组的带，在提示了补偿信息后，特殊带的补偿信息必须由操作员手动输入。
对于第二预定组，打印机还被配置成验证加载的打印带适合于当前文件的制作工作。如果不适合，则提供警告消息且打印机将暂停直到更正该错误。一旦更正，则打印机将自动继续操作。
同样对于第二预定组，打印机将检测加载的滚筒是否来自重新呼叫的批量(re-called lot)(从代码50确定的)，并在合适的显示器上提供警告消息以及对于如何处理该问题的指示。可以根据需要通过更新打印机操作系统中存储的重新呼叫信息来更新该指示。
目录管理一进一步增强在于，可以为打印机产生数据报告，其详述了每个时间间隔加载入打印机的带上的信息。该增强对于第二预定组是可得的。此外，打印机优选跟踪和计数每次将来自第二预定组的滚筒加载入打印机。在更进一步的应用中，打印机可以跟踪来自第二预定组的带滚筒的详细使用情况，并产生详述在预定时间间隔上消耗的带的报告。
在这里描述的每个增强中，应注意，打印机的操作系统可以通过调制解调器、网络或其它合适的通信技术访问远程或主控制器并与其通信。因此，可以通过远程控制器而不是打印机提供实现增强所必需的查找表和其它数据存储容量。
到现在为止，标签被描述成贴附到带供应芯上。但是，其它标签位置也是可以的。图5示出了一种打印带供应物品60，它包括打印带62，优选是多色打印带，它在打印过程中提供染料或墨水。带62绕在圆柱形的供应芯或圆筒64上。带62包括贴附在圆柱形的收紧芯或圆筒66上的收紧端，所使用的带绕在该圆筒66上。图5中，带62示为未使用，基本整体绕在供应圆筒64上，且带62的末端贴附到收紧圆筒(take-up cylinder)66以便于收紧使用的带。
供应物品60旨在安装于输送机68上，该输送机包括接纳供应圆筒64的可旋转供应转轴70和接纳收紧圆筒66的可旋转收紧转轴72。柱帽74贴附在收紧圆筒66的末端上，并以合适的方式将RF识别标签76固定到柱帽74上。在该实施例中，用于从标签76读取和写入数据的合适的RF读取/写入单元置于靠近收紧圆筒66的末端。
图6示出供应物品60置于桌面感热式打印机80中。打印机80与美国专利5762431中揭示的打印机有关，在此全文并入以供参考。打印机80用于将数据和/或图形打印到塑料卡上，例如金融卡(例如信用卡和借记卡)、驾驶执照、国家身份卡和其它卡。打印机80还可以具有在卡上执行附加处理操作的特点，包括层压卡、打印条形码、在卡上读取和/或写入磁带以及在卡上读取和/或写入集成电路芯片。在将供应物品60置于输送机68上后，输送机68随后插入打印机80内，它放置打印带62用于随后的打印。
标签76可以存储与标签20中存储的数据相同或不同的数据。较佳地，标签76允许打印机80用如上所述相同的增强操作。
较佳地，标签76存储至少关于供应圆筒64上剩余的带量的数据。较佳地，在打印机使用期间该数据递减，从而标签76包含剩余多少带的信息。较佳地，标签76上的带剩余数据是根据打印机80采用打印机控制器提供的信息进行的打印工作而递减的。
对于多数打印工作，打印机控制器可以确定需要约多少带来完成每个打印工作。因此，可以通过为每次打印工作所预计使用的带量来递减带剩余数据。如需要，额外的页边(margin)可以计入预计的带使用递减以补偿偏差和错误。因此，在完成每个打印工作时，或其后的某一时候，通过打印机控制器提供的信息更新标签76上的带剩余数据。
可以使用确定带使用量的其它方法。例如，可以使用与供应圆筒64关联或者位于供应物品60的供应侧上的编码器，以便直接跟踪带的使用。或者，编码器可以置于供应圆筒上的带表面上以便与从供应圆筒64上松开的带量成比例地旋转。也可以使用在供应圆筒64下游并与打印带啮合的绞盘编码器或其编码器转轴，以便直接跟踪带的使用。
在一个实施中，标签76还优选存储加密行以使得标签76很难复制。标签76还可以存储一个或多个以下元素部件号、带类型上的信息、日期代码、制造商批量代码、制造商代码和版权信息。标签76还可以存储一例如在每次打印工作后递减的计数，以便在该计数达到0或其它所选的值时使得标签76期满。
此外，可以设置标签以便悬于供应或收紧圆筒的末端并在使用期间不随该圆筒旋转。在这种实施例中，在打印机操作期间，通过在将输送机插入打印机时标签与打印机插槽的协作，标签可以固定在相对于圆筒的位置。该标签还可以与供应和收紧圆筒分开，并在替换供应物品时，由用户放入打印机中。
以上的说明、实例和最新资料提供了本发明的完整描述。可以进行本发明的大量实施例而不背离本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种用于数据承载文件制造设备的可消耗供应物品，其特征在于，它包括收紧圆筒绕在所述圆筒上的带材料，和固定于所述圆筒的存储器元件。
2.如权利要求1所述的可消耗供应物品，其特征在于，为在打印机中使用而配置所述收紧圆筒。
3.如权利要求1所述的可消耗供应物品，其特征在于，所述带材料是多色打印带。
4.如权利要求1所述的可消耗供应物品，其特征在于，所述存储器元件是读/写存储器元件。
5.一种用于数据承载文件制造设备的可消耗供应物品，其特征在于，它包括芯子、绕在所述芯上的带材料和固定于所述芯子的存储器元件。
6.一种打印机，其特征在于，包括置于转轴上的带收紧圆筒，固定到所述圆筒上的读/写存储器元件，以及用于从所述读/写存储器单元读取数据和将数据写入其上的读取/写入单元。
7.如权利要求6所述的打印机，其特征在于，所述打印机是感热式打印机。
8.如权利要求6所述的打印机，其特征在于，所述读取/写入单元是射频读取/写入单元。
9.如权利要求6所述的打印机，其特征在于，所述读取/写入单元置于靠近所述收紧圆筒。
10.一种操作数据承载文件制造设备的方法，其特征在于，包括将可消耗供应物品加载入所述设备中，所述供应物品包括供应圆筒和收紧圆筒，所述供应圆筒和所述收紧圆筒中的至少一个包括存储数据的存储器单元；使用所述设备从所述存储器单元读取数据；根据从所述存储器单元读取的数据确定所加载的可消耗物品是否是认可的供应物品；以及当所加载的可消耗物品是认可的供应物品时，在所述设备中开始进行活动，该活动与所述设备的正常操作活动不同。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述存储器单元连接到所述收紧圆筒。
全文摘要
一种改进涉及身份文件制造设备上使用的可消耗供应物品上的识别标签。可消耗供应物品上识别标签的使用允许文件制造设备识别加载到每件设备上的可消耗供应物品。随后，设备可以根据所加载的供应物品启动各种活动。这些活动被设计成增强对设备操作员的设备操作并向使用由设备识别的可消耗供应物品的顾客提供附加值。
文档编号B41J31/00GK1606505SQ02825584
公开日2005年4月13日 申请日期2002年12月18日 优先权日2001年12月21日
发明者M·B·斯奎雷斯, R·D·麦克库姆伯, P·M·基尼茨, J·达维, A·泡尔森, B·米恩笛, L·G·德布里克雷 申请人:咨询卡有限公司