施加射频识别(rfid)标签的施用装置和设备的制作方法

专利名称：施加射频识别(rfid)标签的施用装置和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及将射频识别(RFID)标签施加到物品上，特别是图书和其他图书馆物 品上的施用装置、设备和方法。
背景技术：
射频识别(RFID)技术事实上已广泛用于包括运输、制造、废物管理、邮件跟踪、航 空行李核对和高速公路收费管理在内的各行各业。RFID系统常用于防止从保护区域(例如 图书馆或零售店)未经授权地带走物品。RFID系统常常包括位于保护区域出口附近的询问区或询问走廊，以检测附连到受 保护物品上的RFID标签。每个标签通常都包含唯一标识附连有该标签的物品的信息。物 品可以是图书、制品、车辆、动物或个人，或几乎任何有形的物品。还可以为该物品提供特定 应用所需的附加数据。为了检测标签，RF读取器经天线输出RF信号，以在询问走廊内产生电磁场。该电 磁场会激发走廊内的标签。继而，标签会生成特征响应。具体地讲，标签在被激活之后，会 采用预定义的协议进行通信，使得RFID读取器可以接收来自走廊内的一个或多个标签的 识别信息。如果通信结果显示物品未经授权就被带走，那么RFID系统会启动某些适当的安 全措施，例如响起声音警报、锁住出口大门等。适用于图书和其他图书馆资料的RFID标签的一个例子可从3M公司以3MTM RFID 标签商购获得。此类标签的尺寸通常为1. 88英寸X2. 25英寸(48mmX57mm)。此外，许多商店和其他商业场所都安装了电子商品监视系统(EAS)以控制未经授 权带走商品。此类系统通常使用附连到商品上的单或双状态铁磁体标记，而设置在出口的 系统则检测此标记并发出声音报警。已经为图书馆和书店开发了专用的EAS系统。与衣物和许多其他物品一起使用 的标记和附连方法无法在不损坏图书的情况下轻易附连到图书上。图书中使用的EAS铁 磁体标记通常为长形窄条式，通过手动方式将其插入图书的相对页间，使之靠近装订线并 大体平行于装订线延伸。EAS铁磁体标记的一个例子在转让给Minnesota Mining and ManufacturingCompany (现3M公司)的美国专利No. 5，331，313中有所公开。该EAS标记 的各侧通常涂覆有用于将标记固定到书页的粘合剂。当正确设置时，EAS标记不易从视觉 上察觉，不易移除，并且不会有损读者阅读和欣赏图书的能力。当从图书馆借出或从书店购 买贴有EAS标记的物品时，必须将标记取消激活，使得不会触发声音报警。Minnesota Mining and Manufacturing Company ((现3M公司)的美国 专利No. 5，833，763中公开了一种以隐蔽方式插入上述EAS标记的系统。一种当前由3M销 售并与‘763专利所述的系统非常相似的系统为3M Tattle-Tape 施用系统611。该系统 可用于自动分配3M Tattle-Tape 固定条带R2 (为卷状EAS铁磁体标记)，并将此类EAS 标记施加到书的相对页间或书脊中。

发明内容
本发明的一个方面提供射频识别(RFID)标签施用设备。该RFID标签施用设备包 括第一夹具和第二夹具，其中第一和第二夹具可在打开位置和关闭位置之间活动； RFID标签，当夹具处于打开位置时，该RFID标签设置在第一和第二夹具之间；以及RFID标 签施用装置，其设置在第一和第二夹具之间，其中当夹具处于关闭位置时，第一和第二夹具 将RFID标签施加到RFID标签施用装置上，其中在第一和第二夹具已在打开位置和关闭位 置之间移动以将RFID标签施加到RFID标签施用装置之后，RFID标签为功能性的。本发明的另一方面提供将射频识别(RFID)标签施加到物品上的施用装置。该施 用装置包括柄部；附连到柄部的平坦施用部分，其中平坦施用部分包括位于第一表面上 为RFID标签的集成电路提供保护的第一凹陷部，并且其中平坦施用部分包含非导电材料。本发明的另一方面提供从位于底纸上的RFID标签卷取下射频识别(RFID)标签的 设备。该设备包括第一夹具和第二夹具，其中第一和第二夹具可在打开位置和关闭位置之 间活动；以及RFID标签，其设置在第一和第二夹具之间，其中RFID标签包括基底、位于基 底至少一个表面上的天线、与天线电连接的集成电路、以及位于RFID标签至少一个表面上 的至少一个粘合剂层，其中第一夹具包括为RFID标签的集成电路提供保护的凹陷部，其中 RFID标签的集成电路与凹陷部对齐，并且其中在第一和第二夹具已在打开位置和关闭位置 之间移动后，RFID标签为功能性的。本发明的另一方面提供自动取下射频识别(RFID)标签并将RFID标签施加到RFID 标签施用装置上的方法。该方法包括以下步骤提供一卷附连到底纸上的RFID标签，其中 RFID标签包括基底、位于基底至少一个表面上的天线、与天线电连接的集成电路、以及位于 RFID标签至少一个表面上的至少一个粘合剂层；提供第一夹具和第二夹具，其中第一和第 二夹具可在打开位置和关闭位置之间活动，其中第一夹具包括保护RFID标签的集成电路 的凹陷部(当将RFID标签施加到RFID标签施用装置上时)；从底纸上剥离一个RFID标签 并当夹具处于打开位置时将该RFID标签插入第一和第二夹具之间，使得该RFID标签的集 成电路与第一夹具的凹陷部对齐；将RFID标签施用装置插入与RFID标签相邻的第一和第 二夹具之间；将第一和第二夹具移到关闭位置，暂时将RFID标签附连到RFID标签施用装置 上；将第一和第二夹具移到打开位置；以及移除附连着RFID标签的RFID标签施用装置，其 中该RFID标签为功能性的。本发明的以上概述并非意图描述本发明每个公开的实施例或每种实施方式。以下 附图和具体实施方式
更具体地举例说明了示例性实施例。


本发明将参照附图得到进一步的阐明，其中在此数个视图中的相同结构由相同数 字指代，并且其中图1示出了 RFID标签施用设备的一个实施例的侧面剖视图；图2示出了图1所示的RFID标签施用设备的俯视剖面图；图3示出了图书的透视图，其中在图书的相对页间插入了图3A所示的RFID标签；图3A示出了可用于插入图书的RFID标签的一个实施例；
图4示出了图书的端视图，其中在书脊中插入了图3A所示的RFID标签；图5示出了桨式施用装置的一个实施例的透视图，其适于与图1所示的RFID标签 施用设备一起使用；图5A示出了沿线5A-5A截取的图5所示施用装置的视图；图5B示出了沿线5B-5B截取的图5所示施用装置的可供选择实施例的视图；图5C示出了图3A所示的RFID标签的透视图，其中该标签附连到图5所示的施用
装置上；图6示出了刺刀式施用装置的一个实施例的侧视图，其适于与图1所示的RFID标
签施用设备一起使用；图6A示出了图3A所示的RFID标签的透视图，其中该标签附连到图6所示的施用
装置上；图7示出了夹具和位于底纸上的RFID标签的侧面剖视图，其中末端RFID标签部 分地与底纸分离，夹具处于打开位置；图8示出了图7的侧面剖视图，图中示出了处于关闭位置的夹具，其中末端RFID 标签和图5所示的施用装置都被夹具夹住；图9示出了图8的侧面剖视图，图中示出了夹具以及被夹具分离并压到图5所示 的施用装置上的RFID标签。图10示出了 RFID标签施用设备的另一个实施例的侧面剖视图；以及图11示出了图10所示的RFID标签施用设备的俯视剖面图。
具体实施例方式从使用传统条形码到使用射频识别即“RFID”技术来解决光学条形码的局限已成 了 一种趋势。尽管廉价且有效，但光学条形码存在某些局限。例如，条形码必须是可见的，这 就限制了它们可被放置的位置；并且条形码容易或者偶然地或者有意地被弄模糊。条形码 检测器可感应条形码的范围也相对较小。条形码还必须正确设置，以便检测。另外，由于需 要经常暴露条形码以便检测，使得条形码容易损坏而导致无法检测。最后，多个物品必须逐 一进行检测。条形码系统的这些约束因素使得它们对于一些应用(例如标记图书馆媒介) 成为不可取的或低效的。RFID技术的一种应用是在图书馆内，其中多种物品使用RFID标签进行标记，用于 从图书馆借出或归还时提供该物品的信息。在图书馆内要标记的物品的一些例子包括图 书、杂志、DVD、⑶、VHS卡带和音频卡带。可以理解的是，为了使图书馆的系统有效地工作， 图书馆收藏的所有物品优选地包括RFID标签。以前，从盒子或RFID标签卷取下RFID标签 并将其手动插入物品中，例如图书中。当收藏量很小时，在图书馆中手动取下、定位并插入 RFID标签是可以接受的，然而对于较大的收藏量，手动插入方法则可能让人无法接受。RFID标签通常在底纸上制造成卷材形式，在RFID标签的前后都有粘合剂层，以粘 贴到书页上。可从卷上切下各个标签从而单独地提供RFID标签。对于较大的收藏量，从底 纸上取下涂有粘合剂的RFID标签并手动插入和定位各个RFID标签的过程非常费力、昂贵 且耗时。除了手动定位和插入涉及的时间和花费外，定位各RFID标签的质量也会因手动放置而变化。应当理解，如果将两侧均具有粘合剂的RFID标签布置在离装订线过远的书页 上，读者将更难翻动书页，而且RFID标签所插入的书页将不能充分分开且难于阅读。如果 将RFID标签以歪斜或弯曲的方式置入图书中，也会出现类似的问题。手动取下并插入RFID 标签还会不当地压迫或以其他方式损坏RFID标签。当出现这种情况时，将RFID标签施加 到物品上后，它们或许不能使用或者不能正确工作。如本文(包括权利要求书)所用，当将 RFID标签称为“功能性的”时，表示该RFID标签能够被读取器或询问器成功地询问。例如， 询问功能性RFID标签时，该标签将成功地解释并处理接收自询问硬件的命令，和/或响应 询问装置的信息请求。对于某些类型的图书，装订线包括脊部，在封面和书脊之间具有空间。然而，难以 将RFID标签插入此空间，因为只可从图书的末端进入该空间。由于RFID标签上具有粘合 剂，因此难以将RFID标签滑入开口末端而不让粘合剂粘到图书部分上不期望的位置。由于在某些图书馆中不太容易取到图书，经常需要梯子的协助，因此重要的是不 必将图书运送到中央位置以便插入RFID标签。因此，应当理解，如果插入装置可移动以使 得可带入书架之间的过道或至少带到图书馆内的不同位置，则可减少运送图书涉及的工作 量。本发明提供用于将RFID标签插入物品中，例如尤其是图书的相对页间或书脊中 的新型和改进的设备、施用装置和方法。可以理解的是，这样的施用装置应快速地将RFID 标签正确定位并对齐到图书的优选位置中。将RFID标签从卷上取下，然后施加到施用构件 上，该构件可容易地插入图书中以施加RFID标签，而不会损坏、翘曲或对偏RFID标签。施 用装置应适于将RFID标签插入多种大小和类型的图书和其他物品中，例如DVD或⑶。本发 明的设备和施用装置提供通过该设备暂时将RFID标签施加到施用装置上而不会损坏RFID 标签或造成RFID标签无法工作或不可使用的方法。本发明解决了与图书或其他图书馆物 品所用的RFID标签的取下、插入和放置相关的这些以及其他问题。现在参见附图，尤其是参见图1和图2，其中示出了通常标为20的RFID标签施用 设备。RFID标签施用设备20包括装在基座22上的外壳24。RFID标签施用设备20还可以 包括电池或其他电源(未示出)，而且根据用户的需求可以包括显示面板、屏幕或就绪指示 灯28。此外，如下文所述，中央处理器或控制电路30运转与RFID标签施用设备20相关的 多个机构。在外壳24的顶部和侧面形成狭槽32，为施用装置提供到最末端RFID标签的通 道。如图1和图2所示，支撑卷轴50支撑RFID标签卷1000。在一个特别适合的实施 例中，RFID标签包括固定在底纸1002上覆盖有粘合剂的RFID标签1004。如图7-9最清楚 地示出，各RFID标签1004与下一相邻的RFID标签分开。RFID标签表面上的粘合剂层通常 在标签1004和底纸1002之间形成连接层。如下文所述，对于某些应用，卷1000只有一个 表面涂敷粘合剂。如图1所示，卷1000支撑在杆56和58上，用于以非常简单的方式送出 RFID标签。如图2所示，重物52与外壳24中的竖直狭槽54接合，并对卷1000提供张力， 使得它不会过度旋转并送出过多的材料。底纸1002上的RFID标签1004被拉过施用设备20。底纸1002缠绕到由马达84 驱动的收卷轴80上。如图2所示，位于收卷轴末端的对齐圆盘82A和82B保持底纸1002 正确对齐。如图1所示，底纸上RFID标签的长度在导向辊40、42和44上经设备导向剥离
8条60。RFID标签1004在剥离条上取下后，底纸在导向辊46和48上被导向收卷轴80。现在参见图7，夹具组件70包括对齐条78以及第一夹具72和第二夹具74，如下 文所述，两夹具可在打开位置和关闭位置之间活动。如图2所示并如下文所述，螺线管64A 和64B用于将夹具72和74 —起夹到施用构件上。传感器76A和76B检测施用构件各端的 存在，以控制螺线管64A和64B的启动。如下文所述，传感器77检测RFID标签处于夹具 72和74中间的就绪位置。此外，如图1和图2所示以及如下文所述，保持螺线管62接合 底纸，使得可取下末端RFID标签1004A。如下文所述，夹具组件70竖直上升，使螺线管66A 和66B分离RFID标签。图3A为示意图，示出了可与RFID标签施用设备20和施用装置200 —起使用的示 例性RFID标签，其将在下文更详细地讨论。图3A是带有天线1008的RFID标签1004。在 图示实施例中，天线1004为改进的偶极子天线。然而，也可使用其他类型的RFID天线。天 线1004与基底1110上芯片形式的集成电路(IC) 1006电连接。在一个实施例中，天线1008 可位于基底1110的第一侧面，而IC芯片1006可位于基底1110的第二侧面。在这种情况 下，馈电点可使用贯穿基底1110的一条或多条通路或跨接线将天线1008电连接到IC芯片 1006。作为另一种选择，在图示实施例中，天线1008和IC芯片1006可位于基底1110的同 侧。IC芯片1006可包括固件和/或电路，以在RFID标签1004内存储唯一的标识和其他所 需的信息，解释并处理来自询问硬件的命令，对询问装置的信息请求做出响应，以及解决多 个标签同时响应询问所造成的冲突。可任选地，IC芯片1006可以响应命令(如读取/写 入命令)以更新存储在内部存储器中的信息，而不仅仅是读取信息(只读)。在图示实施例中，天线1008包括直天线段1116，其连接到设置在基底1110上的导 电环段1118。换句话讲，改进型偶极子天线可以被看作添加了环段1118的直偶极子天线。 直天线段1116和环段1118可使用包括化学气相沉积、溅射、蚀刻、光刻、掩模、印刷等多种 制造技术中的任何一种设置在基底1110上。在一个优选的实施例中，天线1008被构造为 在射频频谱的超高频(UHF)带工作。然而，RFID也可被构造为在射频频谱的其他频带(例 如高频)工作。除了别的以外，适合在RFID标签1004的IC芯片1006内使用的集成电路包括得 自 Texas Instruments(Dallas, Texas)、STMicroelectronics(Geneva, Switzerland)禾口 Imp in j, Inc. (Seattle, WA.)的那些。在RFID标签1004的一个实施例中，至少一层粘合剂1112覆盖基底1110、IC芯片 1006和天线1008的大部分。在另一个实施例中，RFID标签1004在基底的相对侧上还可以 包括第二层粘合剂。在标签两侧均涂覆有粘合剂的RFID标签1004可用于插入图书或杂志 的相邻页之间。在美国专利申请No. 11/870789 "RFID Tag with Modified DipoleAntenna”(带 有改进型偶极子天线的RFID标签)(Joyce等人)中公开了一种合适的RFID标签1004。在一个特别适用于图书和杂志的实施例中，天线1008和IC芯片1006被设计为装
在矩形基底内。图3和图4为示出了附连到物品上的RFID标签1004的示意图。在图3和图4的 例子中，物品为图书。图书包括封面、书脊和多个页面。封面可以是硬封面或软封面。在图 3所示的例子中，RFID标签1004设置在图书中书脊的内部或相邻页之间。装订区是靠近书脊的区域，在此将图书多个页面中的每一页的一条边缘装成图书的装订线。RFID标签1004 设置在靠近书脊的装订区中。如下文更详细地描述，可使用施用装置200的平坦施用部分 202将RFID标签1004附连到书脊的内部或相邻页之间。例如，RFID标签1004可在附连到 书脊或相邻页间的一侧或两侧上包括粘合剂层。RFID标签1004可以具有适当的尺寸，使其既隐蔽，又不易被人手或其他身体部位 阻挡以致无法接收询问信号。RFID标签1004的宽度可以让RFID标签沿大多数图书(甚至 页数相对少的图书)的书脊的内部设置。如上所述，RFID标签的宽度可以小于10mm(小于 约0. 4英寸)，更优选地小于7mm，甚至更优选地小于约3mm。RFID标签1004的长度使得即 使将人手放在书脊上时也可询问RFID标签1004。换句话讲，RFID标签1004的长度被构造 成使得当中等个头的人在图书的书脊或靠近几何中心线处握住该图书时，RFID标签1004 的天线伸出其手部之外，从而可以防止RFID标签1004的询问信号被阻挡。如上所述，RFID 标签1004的长度可以大于100mm (约4英寸)，更优选地介于125mm和140mm之间(约5至 5. 5英寸)，甚至更优选地介于130mm和135mm之间。RFID标签1004还可作为用于识别目的电子标签，例如用于收集图书的编目和循 环(借出和归还)信息、图书的位置信息或其他与图书相关的识别和/或状态信息。换句 话讲，RFID标签1004也可被诸如手持读取器、桌面读取器和书架读取器的其他询问读取器 询问，以收集附加信息。虽然图3和图4所示的RFID标签1004附连到图书上，但RFID标 签1004也可以附连到其他可能位于图书馆内的物品上，例如杂志、档案、膝上型计算机、⑶ 禾口 DVD。图4为示出了附连到物品上的RFID标签1004的示意图。与图3相似，图4中所示 的物品也为图书。在图示实施例中，图3A的RFID标签1004位于书脊内。装订区是靠近书 脊的区域，在此将图书多个页面中的每一页的一条边缘装成图书的装订线。RFID标签1004 设置在靠近书脊的装订区内。根据本发明，分离的RFID标签被压到施用装置上以便插入图书中。图5示出了合 适的施用装置的一个实施例。施用装置的该第一实施例为桨式施用装置200。桨式施用装 置200包括平坦的施用部分202和柄部204。桨式施用装置200经设计成插入外壳24的狭 槽32 (如图1和图2所示)，该狭槽在外壳的侧面和顶部都有开口。狭槽32用于从上接纳 和对齐桨式施用装置200。如图5c所示，RFID标签与施用部分202的底部边缘206平行设置，并与底部边缘 206稍微隔开。这种设置可将桨式施用装置200插入图书的相对页间，以将RFID标签放置 到对齐的位置，如图3所示。在施用装置200的一个实施例中，这种设置还可将RFID标签 1004的IC芯片1006与施用装置20的平坦部分202中特别设计的凹陷部190对齐。如图 7-9所示，当RFID标签1004通过设备200的夹具72、74施加到施用装置200上时，凹陷部 190为脆弱的IC芯片1006提供保护。若没有此实施例中的凹陷部，IC芯片1006将在夹具 72和74之间被压碎，致使RFID标签1004无法工作或不可使用。现有技术的EAS标签施用 装置，例如美国专利No. 5，833，763中所示的那些或3M Tattle-Tape 施用系统611未考 虑EAS标记在施加到施用装置上时会经受怎样的压力或作用力。这没有必要，因为如上所 述，由铁磁材料尤其是某种金属制成的EAS标记可承受最大的压力而不会致使EAS标记无 法工作或不可使用。
优选地，RFID标签与底部边缘206向下稍微隔开，使得当将RFID标签施加到图书 上时，例如，RFID标签的边缘能够更深地设置在图书的装订区内或相邻页间。图5A和图5B示出了如何在平坦部分202上形成凹陷部104的两个例子。在图5A 中，凹陷部190可在平坦部分202的材料中形成。作为另外一种选择，如图5B所示，凹陷部 190可通过将材料400施加到平坦部分202上形成，从而在提供凹陷部190的材料间形成间 隙。用于形成平坦部分202的材料和材料400优选地包含非导电材料。更优选地，平坦部 分202和材料400仅由非导电材料构成。非导电材料优选地用于RFID标签，因为当标签与 导电材料(例如金属)相邻时，难以询问RFID标签的IC芯片。适用于平坦部分202和材 料400的非导电材料的例子包括塑料或塑料层合材料。图5A和图5B还示出了平坦部分202的可供选择的实施例，其中施用装置200包 括第二凹陷部190D。如图所示，第二凹陷部190D的位置与第一凹陷部直接相对。然而，第 二凹陷部的位置可与第一凹陷部相对并错开。第二凹陷部是便利的，使得当用户将施用装 置200插入设备20时，可使用施用装置的任一侧。如图5所示，施用装置200也可在平坦 部分202的相同侧上包括多个凹陷部190A、190B、190C。如上文所述，凹陷部的大小以及沿 着平坦部分202的位置应与RFID标签1004的IC芯片1006正确对齐。因此，IC芯片1006 可设置在相对于RFID标签的多个位置，或者RFID标签甚至可沿着卷材交错排列，以在相邻 的标签之间提供一些偏移。无论如何，凹陷部190都应设计在施用装置200中，以与设备20 提供的RFID标签1004上的IC芯片1006正确对齐，使得当夹具72、74合在一起将RFID标 签1004施加到施用装置200上时，夹具72、74的表面不会接触或压缩IC芯片1006。图6和图6A示出了用于施加RFID标签的施用装置的另一个实施例刺刀式施用 装置300。施用装置300包括柄部304和刀片部分302，其优选地包括粘性表面。在某些应 用中，RFID标签1004优选地只粘附到装订线上，而不粘附到装订线上的图书封面上。对于 这些应用，RFID标签1004仅一个表面涂敷粘合剂。将没有粘合剂的表面压贴在刀片部分 302上。最末端的RFID标签1004A粘附到刀片302的粘性表面上，不粘附到夹具72和74 的不粘表面上。然而，RFID标签1004A涂敷粘合剂的一侧具有充分的粘性，以粘附到图书 的装订线上，而不是刀片302上，如图4所示。刺刀式施用构件300被构造为使得刀片部分 302可插入书脊中，如图4所示。刀片部分302通过狭槽32的末端插入夹具72和74中，如 图1和图2所示。施用装置300也包括与上文关于施用装置200所述的凹陷部190 —样的 凹陷部190，而且沿着刀片302的不同位置可以包括多个凹陷部190。因此，RFID标签1004 的IC芯片在凹陷部190内对齐，以在将RFID标签1004施加到施用装置300上时保护IC 芯片，如图6A所示。现在参见图7，可以理解，当底纸1002被导向剥离条60周围以帮助从底纸上分 离RFID标签时，卷1000包括RFID标签1004和部分位于底纸1002上的最末端RFID标签 1004A。各RFID标签1004示为与相邻的RFID标签分离，但RFID标签可彼此相邻。最末端 的RFID标签1004A可通过从底纸上剥离RFID标签并向施用装置200提供各个RFID标签 而分离。在操作中，将设备20装上RFID标签1004的卷1000。设备20顶部的上盖打开，以 允许进入壳体的内部。卷被简单地设置在导向杆56和58上。然后卷1000的末端经导向 辊40、42和48送出。剥离条60可穿过设备20的底部滑动。当RFID标签材料送到收卷轴80时，剥离条60向上插入辊42和48之间。当剥离条60完全升起时，RFID标签材料正确 地送到剥离条60的末端上以及导向辊44和46之间，如图1所示。卷1000的末端通过多 种方法的任意一种附连到收卷轴80上。卷1000的宽度优选地以极小的宽度公差非常精确 地制造，使得可通过圆盘82A和82B保持对齐。当卷1000变空后，可将收集在收卷轴80上 的底纸部分1002取下并回收，或以其他方式进行处理。
在优选的实施例中，卷的末端通常具有开始部分，使得将卷1000送出直到最末端 的RFID标签1004A前进到剥离条60的边缘，如图7所示。可以理解的是，重物52的放置 使得其端部与狭槽54接合，使得重物52只是靠在卷1000的顶部上。重物52的作用力提 供阻力，以防止卷过度旋转并送出过多的材料。因此，可以理解的是，在本发明中，由使卷前 进的驱动马达84保持正确的卷前进，RFID标签的宽度由传感器77检测，同时通过简单的 重物在张力下保持RFID标签的供给。这为供给RFID标签以及将卷保持在正确的张力下提 供了非常高效而简单的方法。如图7所示，底纸1002被拉到剥离条60上的方式使得最末端的RFID标签1004A 从底纸1002上剥离，因为RFID标签比底纸更硬。剥离条60末端的半径必须足够小，使得 允许更柔软的底纸1002跟随半径的同时，防止各个RFID标签1004随着半径弯曲，从而分 离最末端的RFID标签1004A。另外，重要的是，剥离条60与对齐条78之间的距离以及剥 离条60与辊46之间的距离不能太大，以使得RFID标签材料1004的长度不会离开剥离条 60向外成环，以及不会错送或对偏。此外，优选的是，RFID标签1004包括硬纸或附加的聚 合物层或更厚的基底，以帮助从底纸上剥离标签，因为刚性的RFID标签不易围绕剥离条弯 曲。当从底纸1002上剥离最末端RFID标签1004A时，其设置在夹具72和74的中间，并由 传感器77检测。在此位置，设备20基本就绪，可将RFID标签设置到施用装置200、300上。 传感器77检测到RFID标签的存在，而螺线管62被致动以夹紧RFID标签材料1004的卷， 从最末端的RFID标签1004A卷起。施用构件200或300插入夹具72和74中间的狭槽32，并接合对齐条78。光学传 感器76A和76B检测到施用装置200或300在对齐条78上处于正确位置。在检测到正确 对齐的施用装置后延迟一段时间，螺线管64A和64B被致动以关闭夹具72和74。该延迟允 许施用装置200或300的持有者将施用装置完全压到对齐条78上。螺线管64A和64B的 运动将最末端的RFID标签1004A夹到施用构件200或300上以及夹具72和74的中间，如 图8所示，其中夹具处于关闭位置。当夹具72和74关闭后，竖向的螺线管66A和66B被致 动。在一种优选的方法中，先启动竖向螺线管66A或66B中的第一个，然后启动另一个，从而 只需较小的分开力就可将末端RFID标签1004A从底纸1002上拉开。这种竖向运动提升了 夹具组件70，使施用构件200或300和分离的RFID标签1004A夹在其间。在关闭夹具72、 74的运动中以及夹具组件将末端RFID标签1004A从剩余的标签卷拉开的竖向运动中，IC 芯片被施用装置200上的凹陷部190小心地保护。最末端RFID标签1004A升高并从被螺 线管62保持的剩余RFID标签1004上分离，如图9所示。当夹具组件70升高并且最末端 RFID标签1004A分离后，可打开夹具组件70以松开施用构件200或300，而分离的RFID标 签1004A由于夹具72和74与施用装置200或300之间的粘性差异而粘附在施用构件上。 收卷轴80由马达84转动，将下一相邻的RFID标签1004拉到最末端RFID标签1004A的位 置并由传感器77进行检测，如图7所示。
当施用装置200接纳RFID标签后，分离的RFID标签1004A设置在施用装置200 底部边缘206的附近并大体平行于边缘206延伸。为了将RFID标签1004A插入图书，将桨 200插入图书的相对页间一定深度。将桨202施加有RFID标签1004A的一侧压贴在页面之 一上，以将RFID标签1004A施加到页面上，如图3所示。可以理解的是，RFID标签插入设 备20用于快速推进RFID标签，并用于将它们快速方便地施加到桨200或刺刀300上，以便 将标签插入图书中并使标签1004与书脊对齐。夹具72和74通常涂敷有等离子涂层或其他基本上不粘的表面，以使得表面粘性 的差异将覆盖粘合剂的RFID标签1004A从夹具72和74转移到桨式施用装置200或刀片 施用装置300上，以及从施用装置转移到书页上。在只有单面涂敷粘合剂的RFID标签1004 的应用中，刀片302或施用部分202包括粘性表面，用于粘附到RFID标签不涂粘合剂的一 面。然而，夹具72和74的不粘表面防止分离的RFID标签1004粘附到夹具上，以使得RFID 标签1004转移到刀片302或施用部分上。如果将RFID标签1004插入书页之间，则优选地使用桨200。将施用部分202插入 书页之间，使边缘206压贴在书脊上或压入装订区。将施用部分202保持RFID标签1004 的一侧压贴在书页之一上，从而将RFID标签1004转移到图书上。如果将RFID标签插入书脊中，则优选地使用刺刀式施用装置300。当设备20备 好RFID标签1004且夹具72和74如图7所示设置后，将刺刀式施用装置300插入，使柄部 304从狭槽32的侧面延伸以及使刀片302设置在夹具72和74的中间。当传感器76A和 76B检测到刀片302处于正确的接纳位置后，螺线管64A和64B被致动使夹具72和74夹在 最末端的RFID标签1004A以及刺刀式施用装置300的刀片302上。然后竖向螺线管66A 和66B将夹紧的夹具组件70和刺刀式施用装置300向上拉，从而分离最末端的RFID标签 1006。当最末端的RFID标签1004A从下一相邻的RFID标签1004拉开后，夹具72和74打 开，可以取出刺刀式施用装置300，而分离的RFID标签1004A仍粘附在其上。然后可将施用 装置300的刀片302插入书脊，使RFID标签1004A压贴在装订线上以插入书脊中，如图4 所示。由于书脊更易于接纳涂敷在RFID标签1004上的粘合剂，因此RFID标签从刀片302 转移到图书上。如上文所述，在将RFID标签施加到施用装置300上以及随后施加到书脊上 时，IC芯片被凹陷部190所保护。在第一种方法中，将施用刀片302插入夹具72和74的中间，以使得分离的RFID标 签1004的端部粘附到刺刀式施用装置更粘的部分306上。这样，RFID标签1004在刀片302 的延伸端粘附得稍多一些。当将刀片302插入书脊中时，粘附到更粘部分306上的RFID标 签1004末端往往会将RFID标签的剩余部分拉入书脊中，因为前端更难于脱离。当将RFID 标签1004插到所需的插入位置后，在继续插入的同时将刀片302压贴在书脊上，之后将刀 片302抬离书脊。这种运动破坏了端部306以及刀片302剩余部分的附着力，并从施用装 置300上利落地转移了 RFID标签1004A，以及将RFID标签1004粘附到书脊上。这种方法 避免了与仅将刀片302压贴在书脊上相关的一些转移问题，后者往往更用力地将RFID标签 1004压贴在施用装置上，会使得将RFID标签1004转移到书脊上更加困难。在第二种方法中，利用仅在一个表面涂敷粘合剂的RFID标签1004，将刀片302以 类似的方式插入。然而，在RFID标签1004 —个表面上的粘合剂的粘性大于刀片302的粘 性。因此，当将RFID标签1004压贴在装订线上时，RFID标签1004从刺刀300转移到图书
13的装订线上。图10和图11示出了 RFID标签施用设备20的可供选择的实施例。图1和图2中 的设备20与图1和图2中所示的设备20高度相似，不同的是，凹陷部不是位于施用装置 200、300上，而是位于夹具72和74本身上。第一夹具72包括凹陷部194。此外，第二夹具 74也可以包括凹陷部194，以便灵活地决定将RFID标签施加到施用装置200、300的哪一侧 上。与凹陷部190类似，凹陷部194设计用于在将RFID标签施加到施用装置200、300上时 保护RFID标签1004A上脆弱的IC芯片或者为其提供一些宽松。与图5A和5B所示的凹陷 部190类似，凹陷部194可成形在夹具72、74的材料中。作为另外一种选择，如图5B所示， 凹陷部194可通过将材料施加到夹具72、74上形成，从而在提供凹陷部194的材料之间形 成间隙。或者作为另外一种选择，凹陷部还可以部分或完全填充可有助于保护脆弱的IC芯 片的可压缩材料。此外，图10和图11所示的设备20与图1和图2所示的设备20的不同之处在于， 设备20包括用于向RFID标签读取和/或写入信息的询问器500。优选地，询问器500设置 在第一夹具72和第二夹具74附近，其方便地对RFID标签进行测试以确保在将RFID标签 施加到施用装置200、300之后其仍然工作，或在将RFID标签施加到物品之前方便地向RFID 标签读取和/或写入信息。物品的特定信息可在将标签施加到物品上之前写入RFID标签 的IC芯片，从而消除了可能的错误。询问器500图示为包括RFID天线或微带结构502、天 线或微带结构支承件503、询问器电子器件505以及将电子器件505连接到天线或微带结构 502的电缆504。合适的询问器500的一个例子可以Micro-UHF读取器从Tag Sense, Inc. (Cambridge, MA)商购获得。可使用可供选择的技术保护RFID标签1004上的IC芯片1006。可供选择的技 术的一个例子是由设备的夹具72、74为RFID标签本身提供保护。一个例子在美国专利 No. 7, 259,678 "A Durable Radio FrequencyIdentification Label and Methods of Manufacturing the Same”(耐用射频识别标签及其制造方法)(Brown等人)中有所描述， 该专利提供了一种具有热塑性防护件的RFID标签，该防护件附连到邻近集成电路的基底， 从而为IC芯片提供保护。将参照下面的详细实例进一步描述本发明的操作。提供这些实例以进一步说明各 种具体的和优选的实施例和技术。然而，应当理解，可以在不脱离本发明范围的前提下进行 多种变型和更改。按照美国专利申请No.11/870789"RFID Tag with ModifiedDipole Antenna，，(带 有改进型偶极子天线的RFID标签)(Joyce等人)的公开内容通过将UHF RFID标签设置 到三密耳(0.076mm)厚的底纸上制备UHF RFID标签卷，所述底纸为在各面都用隔离剂 处理过的透明聚酯；其中，在一面使用Silox G1K而另一面使用Silox G5L，两者均得自 MondiPackaging(Menasha, WI)。将每侧都设置有粘合剂转移条带(3M 粘合剂转移条带 476MP，得自3M Co.，St. Paul, MN)的标签沿着底纸的宽度纵向设置，彼此间隔大约0. 5英 寸(1.27cm)，标签上的粘合剂更牢固地粘在底纸具有隔离剂的一侧上。使用得自Impinj， Inc. (Seattle, WA)的 IPJ1000R 型 Impinj RFID 读取器(也称为 Speedway 读取器)以及 得自 Cushcraft Corporation (Manchester, NH)的 S9028PCRJ96RTN 型 Cushcraft 天线对各 标签的功能(即与各标签的通信能力)进行确认。
将UHF RFID 标签卷置于得自 3M 公司(St. Paul, MN)的 3MTMTattle-Tape 施用系统611内，并将三十(30)张标签逐个依次地施加到Tattle-Tape 施用系统611随附的标 签施用桨(3M部件号78-8113-6314-8)上。将各标签从标签施用桨上取下并使用Impinj 读取器和Cushcraft天线测试其功能。所有三十张标签均未通过功能测试，即不能与三十 张标签中的任何一张进行通信。然后如下改进3M标签施用桨。标签施用桨-两部分装置；通过Tattle-Tape 施用 系统611将标签施加到具有金属刀片部分的模制塑料柄部，用于插入图书或其他物体_取 下金属刀片，使用由得自 McMaster-Carr Corporation (Chicago, 111)的非导电 garolite G10/FR4(—种热固性环氧树脂板材)构造的刀片进行更换。在柄部相对侧的garolite刀 片的表面中加工出一个0. 250英寸(6. 35mm)宽X0. 875英寸(22. 23mm)长X0. 008英寸 (0. 02mm)深的凹陷部，其位置与UHF RFID标签上的IC芯片的位置相关。本实例中所使用 的标签上的IC芯片设置在沿着标签长度的中间。将五十(50)张UHF RFID标签逐个依次施加到改进的标签施用桨上。将各标签从 标签施用桨上取下并使用Impinj读取器和Cushcraft天线测试其功能。所有五十张标签 均工作正常，即询问器能与所有五十张标签进行通信。上述测试和测试结果仅用于示例性目的，而不用于预测性目的，并且可以预期，测 试工序的改变会产生不同的结果。现在，已经结合本发明的数个实施例对本发明进行了描述。提供上面的详细描述 和实例仅为了清楚地理解本发明。这些描述和实例不应被理解为不必要的限制。本文引用 的所有专利和专利申请均以引用方式并入本文。在不脱离本发明范围的前提下，可对所描 述的实施例进行许多更改，这对本领域内的技术人员是显而易见的。因此，本发明的范围不 应被限定在本文所描述的精确细节和结构内，而是受权利要求书的语言所描述的结构及这 些结构的等同物限定。
权利要求
一种射频识别(RFID)标签施用设备，包括第一夹具和第二夹具，其中所述第一夹具和第二夹具可在打开位置和关闭位置之间活动；RFID标签，当所述第一夹具和第二夹具处于所述打开位置时所述RFID标签设置在所述第一夹具和第二夹具之间；以及RFID标签施用装置，其设置在所述第一夹具和第二夹具之间，其中当所述第一夹具和第二夹具处于所述关闭位置时，所述第一夹具和第二夹具将所述RFID标签施加到所述RFID标签施用装置上，其中在所述第一夹具和第二夹具已在所述打开位置和关闭位置之间移动以将所述RFID标签施加到所述RFID标签施用装置上之后，所述RFID标签为功能性的。
2.根据权利要求1所述的RFID标签施用设备，其中所述第一夹具包括为RFID标签的 集成电路提供保护的凹陷部。
3.根据权利要求2所述的RFID标签施用设备，其中所述第二夹具包括为RFID标签的 集成电路提供保护的凹陷部。
4.根据权利要求1所述的RFID标签施用设备，其中所述RFID标签施用装置包括为所 述RFID标签的集成电路提供保护的凹陷部。
5.根据权利要求2或4所述的RFID标签施用设备，其中所述RFID标签包括基底、在 所述基底至少一个表面上的天线、与所述天线电连接的集成电路以及在所述RFID标签至 少一个表面上的至少一个粘合剂层，其中所述粘合剂层将所述RFID标签暂时附连到所述 RFID标签施用装置上，并且其中所述集成电路与所述凹陷部对齐。
6.根据权利要求1所述的RFID标签施用设备，还包括位于与所述第一夹具和第二夹具 相邻位置的剥离条，其中底纸上的多个RFID标签被导向所述剥离条周围，以帮助从所述底 纸上分离RFID标签。
7.根据权利要求1所述的RFID标签施用设备，还包括位于与所述第一夹具和第二夹具 相邻位置的询问器，用于向所述RFID标签读取和/或写入信息。
8.一种将射频识别(RFID)标签施加到物品上的施用装置，包括 柄部；附连到所述柄部的平坦施用部分，其中所述平坦施用部分包括为RFID标签的集成电 路提供保护的位于第一表面上的第一凹陷部，并且其中所述平坦施用部分包含非导电材 料。
9.根据权利要求8所述的施用装置，还包括RFID标签，其中所述RFID标签包括基底、 在所述基底至少一个表面上的天线、与所述天线电连接的集成电路以及在所述RFID标签 的至少一个表面上的至少一个粘合剂层，其中所述粘合剂层将所述RFID标签暂时附连到 所述施用装置的所述平坦施用部分上，并且其中所述集成电路与所述凹陷部对齐。
10.根据权利要求9所述的施用装置，其中所述天线被构造为在射频频谱的超高频 (UHF)带工作。
11.根据权利要求9所述的施用装置，其中所述平坦施用部分基本上由非导电材料组成。
12.根据权利要求8所述的施用装置，还包括为RFID标签的集成电路提供保护的第二凹陷部，其中所述第二凹陷部位于与所述平坦施用部分上的所述第一凹陷部相对的第二表 面上。
13.一种用于从底纸上的RFID标签卷取下射频识别(RFID)标签的设备，包括第一夹具和第二夹具，其中所述第一夹具和第二夹具可在打开位置和关闭位置之间活 动；以及RFID标签，其设置在所述第一夹具和第二夹具之间，其中所述RFID标签包括基底、在所述基底至少一个表面上的天线、与所述天线电连接 的集成电路以及在所述RFID标签的至少一个表面上的至少一个粘合剂层，其中所述第一夹具包括为所述RFID标签的集成电路提供保护的凹陷部，其中所述 RFID标签的所述集成电路与所述凹陷部对齐，并且其中在所述第一夹具和第二夹具已在所 述打开位置和关闭位置之间移动后，所述RFID标签为功能性的。
14.根据权利要求13所述的设备，还包括设置在所述第一夹具和第二夹具之间的RFID标签施用装置，其中当所述第一夹具和 第二夹具处于所述关闭位置时所述RFID标签施用装置接纳所述RFID标签，并且其中粘合 剂层将所述RFID标签暂时附连到所述RFID标签施用装置上。
15.根据权利要求13所述的设备，其中所述第二夹具包括为所述RFID标签的所述集成 电路提供保护的凹陷部。
16.根据权利要求13所述的设备，还包括位于与所述第一夹具和第二夹具相邻位置 的剥离条，其中底纸上的多个RFID标签被导向所述剥离条周围，以帮助从所述底纸上分离 RFID标签。
17.根据权利要求13所述的设备，还包括位于与所述第一夹具和第二夹具相邻位置的 询问器，用于向所述RFID标签读取和/或写入信息。
18.一种用于自动取下射频识别(RFID)标签并将所述RFID标签施加到RFID标签施用 装置上的方法，包括以下步骤提供一卷附连到底纸上的RFID标签，其中所述RFID标签包括基底、在所述基底至少一 个表面上的天线、与所述天线电连接的集成电路以及在所述RFID标签至少一个表面上的 至少一个粘合剂层；提供第一夹具和第二夹具，其中所述第一夹具和第二夹具可在打开位置和关闭位置之 间活动，其中所述第一夹具包括为所述RFID标签的所述集成电路提供保护的凹陷部(当将 所述RFID标签施加到所述RFID标签施用装置上时)；从所述底纸上剥离所述RFID标签中的一个并当所述第一夹具和第二夹具处于所述打 开位置时将所述RFID标签插入所述第一夹具和第二夹具之间，使得所述RFID标签的所述 集成电路与所述第一夹具的所述凹陷部对齐；将RFID标签施用装置插到与所述RFID标签相邻的所述第一夹具和第二夹具之间；将所述第一夹具和第二夹具移到所述关闭位置以将所述RFID标签暂时附连到所述 RFID标签施用装置上；将所述第一夹具和第二夹具移到所述打开位置；以及取下附连着所述RFID标签的所述RFID标签施用装置，其中所述RFID标签为功能性的。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述第一夹具包括为所述RFID标签的所述集成 电路提供保护的凹陷部(当将所述RFID标签施加到所述RFID标签施用装置上时)，以使得 所述RFID标签的所述集成电路与所述第一夹具的所述凹陷部对齐。
20.根据权利要求18所述的方法，其中所述RFID标签施用装置包括为所述RFID标签 的所述集成电路提供保护的凹陷部，并且所述集成电路与所述凹陷部对齐。
21.根据权利要求18所述的方法，还包括以下步骤将所述RFID标签施用装置和RFID标签插入书页之间，并将所述RFID标签施加到书页 之一上。
22.根据权利要求18所述的方法，还包括以下步骤在将所述第一夹具和第二夹具移到所述关闭位置的步骤之前，感测所述第一夹具与第 二夹具之间所述RFID标签施用装置的存在，以及感测所述第一夹具与第二夹具之间所述 RFID标签的存在。
23.根据权利要求18所述的方法，还包括以下步骤在第二移动步骤之后，测试所述RFID标签的所述集成电路，确定其是否为功能性的。
24.根据权利要求18所述的方法，还包括以下步骤使用询问器向所述RFID标签读取和/或写入信息。
全文摘要
本发明提供了用于将射频识别(RFID)标签施加到物品上、尤其是图书和其他图书馆物品上的施用装置、设备和方法。
文档编号G06K17/00GK101878480SQ200880116987
公开日2010年11月3日 申请日期2008年10月14日 优先权日2007年11月12日
发明者威廉·C·埃格伯特, 特伦斯·H·小乔伊丝 申请人:3M创新有限公司