-
HINTERGRUND UND ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Es
gibt zunehmend mehr Produkte, bei denen es erwünscht ist, ihnen Hochfrequenzschaltungen
zuzuordnen. Ein wichtiges Element einer solchen Hochfrequenzschaltung
ist eine Hochfrequenzantenne, die eine solche Ausbildung haben muss, dass
zwei materielle Körper
aus leitfähigem
Material in einem geeigneten Abstand voneinander derart angeordnet
sind, dass sie zwei Antennenabschnitte definieren, die durch einen
Schaltungschip überbrückt werden,
der einen Hochfrequenztransponder aufweist. Die Antennen werden
im typischen Fall durch Benutzung einer leitfähigen Farbe erzeugt (wie dies in
der
US-Patentschrift Nr. 6,259,369 ,
Anmeldenummer 09/408,519 beschrieben ist), wobei die leitfähige Farbe
in Form einer Mehrzahl von Nummern oder Buchstaben oder in irgendeiner
anderen ästhetisch ansprechenden
Konfiguration aufgedruckt wird, wie dies in den
US-PS 5,223,801 und
5,786,626 beschrieben ist. Die Antenne
kann in Form einer geätzten
oder gestanzten leitfähigen
Folie ausgebildet sein. Derartige Produkte aus einer solchen Struktur arbeiten
zufriedenstellend, während
eine leitfähige Farbe
keine hochwirksame Antenne bilden kann, da sie im Allgemeinen nicht
so dick oder so leitfähig
sein kann wie eine leitfähige
Folie. Andererseits ermöglicht
die herkömmliche Ätztechnik
oder Stanztechnik zur Aufbringung einer Folie keine Massenproduktion und
es können
keine verschiedenen Konfigurationen von Antennen wirtschaftlich
hergestellt werden, was oft erwünscht
ist, damit die Antenne selbst einen ästhetischen Eindruck hinterlässt oder
eine Information liefert, statt allein als funktionelle Einheit
zu wirken.
-
Die
europäische
Patentanmeldung
EP 0274592
A1 beschreibt die Erzeugung einer Antenneneinrichtung durch
Ausschneiden einer vorbestimmten Form aus einer Folie aus einem
leitfähigen Material,
beispielsweise Aluminium oder Kupfer, und Aufkleben der ausgeschnittenen
Folie auf die Oberfläche
eines Films mittels eines Klebers.
-
Die
US-Patentschrift Nr. 5,520,763 beschreibt
ein Verfahren zur Erzeugung eines gedruckten Substrats, das Konturen
oder metallische Folien über
wenigstens einen Teil des Druckes aufweist. Bei dem offenbarten
Verfahren wird das gewünschte Muster
auf ein Substrat unter Benutzung eines Toners aufgedruckt; das Substrat
wird kontinuierlich nach einer Übertragungsstelle
und an dieser vorbei geführt;
ein Folienstreifen mit einer äußeren Klebeschicht,
eine gefärbte
oder metallische Folienschicht und ein lösbar überzogener Träger werden
an die Übertragungsstelle
herangeführt,
wobei der Kleber dem Substrat zugewandt ist; das Tonermuster wird erhitzt;
und der Folienstreifen wird erhitzt und es wird ein Druck auf den
Folienstreifen und das Substrat an der Übertragungsstelle ausgeübt, so dass
der Kleber und die gefärbte
oder metallische Folie auf das erhitzte Tonermuster übertragen
werden.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden die oben erwähnten
Probleme durch Anwendung einer leitfähigen Folie oder eines Films
auf einem Substrat in der Weise gelöst, dass eine hochwertige Antenne
für Hochfrequenz-Identifikationsübertragung vorgesehen
ist, die dennoch schnell und kostengünstig auf eine Weise erzeugt
werden kann, dass sie ein ästhetisches
Aussehen hat oder eine Information führt.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung betrifft diese ein Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes,
umfassend die folgenden Schritte:
- (a) Aufbringen
einer Substanz im Wesentlichen direkt auf die Oberfläche (12)
eines flexiblen Substrats (11), so dass das Substrat die
Form eines Musters hat;
- (b) Laminieren einer/eines Leitfolie oder Leitfilms (17)
auf die Substanz auf der Oberfläche
(12) des Substrats (11); und
- (c) Entfernen der/des Leitfolie oder Leitfilms (17) von
der Oberfläche
(12) des Substrats (11) mit Ausnahme von solchen
Stellen, wo die/der Leitfolie oder Leitfilm (17) an der
Substanz haftet, um ein flexibles Substrat (19) mit daran
anhaftender Folie oder anhaftendem Film (17) zu erzeugen;
dadurch
gekennzeichnet, dass die direkt auf die Oberfläche (12) des flexiblen
Substrats (11) aufgebrachte Substanz ein Haftkleber (14)
ist und dadurch gekennzeichnet, dass das Muster ein Hochfrequenzantennenmuster
ist und ferner dadurch gekennzeichnet, dass der Artikel ein eine
Hochfrequenzantenne enthaltendes Element ist.
-
Das
Substrat besteht vorzugsweise aus Papier, aus dünnen Plastikfolien oder ähnlichen
Materialien. Ein besonders zweckmäßiges Substrat ist ein herkömmlicher
Karton, obgleich ein Verbundpapier oder ein Papier, das schwerer
als Karton ist, benutzt werden kann. Leicht biegbare Polypropylen-
oder Polyolefin-Folien mit einer Dicke etwa gleich jener von Verbundpapier
können
ebenfalls benutzt werden. Vorzugsweise hat das Substrat eine geeignete
Flexibilität
und Biegeeigenschaften, so dass es leicht in Bandform und mit relativ
hoher Arbeitsgeschwindigkeit verarbeitet werden kann, so dass Elemente,
die eine Hochfrequenzantenne gemäß der Erfindung enthalten,
mit Durchlaufgeschwindigkeiten von wenigstens 15,2 m (50 Fuß) pro Minute
und vorzugsweise mit etwa 30,5 m (100 Fuß) pro Minute erzeugt werden
können.
-
Der
Kleber kann entweder ein permanenter oder lösbarer, druckempfindlicher,
heiß schmelzender
Kleber sein und gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird der Kleber im Wesentlichen direkt auf dem Substrat und der
leitfähigen
Folie oder dem Film angeheftet. Das Überzugsklebergewicht kann zwischen
etwa 1,4-2,7 kg (3-6 Pfund) pro 43,2 cm (17 Zoll) mal 55,9 cm (22
Zoll) mal 500 Bogenries des Substrats liegen (d. h. 1,4 kg-2,7 kg
(3-6 Pfund) pro Oberflächenbereich,
der 43,2 cm (17 Zoll) mal 55,9 cm (22 Zoll) mal 500 beträgt). Die
leitfähige
Folie oder der Film kann eine Dicke von etwa 0,3-1 mil und eine
Vielfalt von metallischen Farben aufweisen. Der Kleber und die leitfähige Folie
oder die Filmkonfiguration haben vorzugsweise die Gestalt von Buchstaben oder
Zahlen, so dass sie eine Information führen können, oder es wird ansonsten
ein ästhetisches
Muster geschaffen, das einen Beobachter nicht ohne weiteres darauf
hinweist, dass die Folie oder der Film eine Hochfrequenzantenne
ist.
-
Bei
der Durchführung
des vorstehend beschriebenen Verfahrens werden die Schritte (b)
und (c) dadurch bewerkstelligt, dass ein Blatt oder ein Band aus
einer leitfähigen
Folie oder einem leitfähigen
Film in Berührung
mit einem Kleber gebracht wird, wobei dann das Band oder das Blatt
derart aufgenommen wird, dass die Abschnitte des Bandes oder des
Blattes, die nicht am Kleber anhaften, von jenen Abschnitten des
Bandes oder Blattes abgezogen werden, die am Kleber verbleiben.
Auch der Schritt (a) wird vorteilhafterweise dadurch praktiziert, dass
ein heiß schmelzender
Kleber mit einem Überzugsklebergewicht
zwischen etwa 1,4 kg-2,7
kg (3-6 Pfund) pro 43,2 cm (17 Zoll) mal 55,9 cm (22 Zoll) mal 500
Bogenries des Substrats aufgebracht wird, und vorzugsweise wird
auch der Schritt (b) praktiziert unter Benutzung einer leitfähigen Folie
oder eines leitfähigen
Films mit einer Dicke von etwa 0,3-1 mil. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
werden (a)-(c) verwirklicht, so dass der Kleber und die leitfähige Folie
oder der leitfähige
Film derart aufgebracht werden, dass sie die Ausbildung von Buchstaben
oder Zahlen besitzen; oder es wird die Anordnung derart getroffen,
dass der leitfähige
Film oder die leitfähige
Folie sonst nicht auf einfache Weise als Hochfrequenzantenne erkennbar
wird.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
kann auch die Schaffung anderer Hochfrequenzschaltelemente umfassen,
beispielsweise die Schaffung eines Hochfrequenzchips, der in betriebsmäßiger Zuordnung
zu der Antenne steht, wie dies üblich
oder in der
US-PS 6,147,662 dargestellt
ist. Wenn es erwünscht
ist, dass das so erzeugte Element ein Etikett oder dergleichen ist,
kann ein druckempfindlicher Kleber auf der Unterseite des Substrats
angebracht werden und es kann mit einer lösbaren Auskleidung abgedeckt sein.
-
Bei
der Verwirklichung des Verfahrensschrittes (b) kann ein Band aus
leitfähiger
Folie oder leitfähigem
Film abgewickelt werden, um das Band der leitfähigen Folie oder des leitfähigen Films
in Berührung
mit dem Kleber zu bringen und der Schritt (c) kann dadurch verwirklicht
werden, dass das Band aus leitfähiger
Folie oder leitfähigem
Film derart wieder aufgewickelt wird, dass jene Abschnitte des Bandes,
die nicht am Kleber angreifen, von jenen Abschnitten des Bandes,
die am Kleber angreifen, abgezogen werden.
-
Das
Hauptziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, in der Lage
zu sein, leicht und schnell ein Element zu erzeugen, das eine hoch
leistungsfähige
Antenne für
RFID-Übertragungen
hat. Dieses Ziel und weitere Aspekte der Erfindung ergeben sich aus
der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und den beiliegenden
Ansprüchen.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
ein Blockschaltbild eines ersten erfindungsgemäßen Verfahrens;
-
2 ist
ein Längsschnitt
eines beispielsweisen Hochfrequenz-Antennenelementes, das gemäß dem Verfahren
nach 1 erzeugt wurde, wobei die Abmessungen der Übersichtlichkeit
wegen übertrieben
dargestellt sind;
-
3 ist
eine Ansicht eines Beispiels eines eine Hochfrequenzantenne enthaltenden
Elementes gemäß 2;
und
-
4 ist
eine der 3 entsprechende Ansicht, die
nur verschiedene Konfigurationen der Antenne veranschaulicht.
-
EINZELBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Ein
erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel
des Verfahrens ist schematisch im Blockschaltbild nach 1 dargestellt.
Bei der Durchführung
des Verfahrens wird, wie schematisch durch den Block 10 dargestellt,
ein Kleber als Muster auf einem Substrat aufgetragen. Der Kleberüberzug kann
unter Benutzung herkömmlicher
Musterüberzugsverfahren
aufgetragen werden, die für
andere Zwecke bekannt sind. Das Substrat ist vorzugsweise ein flexibles
und biegbares Substrat, beispielsweise Papier oder Plastikblattmaterial,
das auch als Band während
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ausgebildet sein kann. Ein Beispiel des bei der Praxis nach 1 benutzten Substrates
ist durch das Bezugszeichen 11 in 2 dargestellt,
welches eine obere Oberfläche 12 und eine
untere Oberfläche 13 aufweist,
wobei ein Klebermuster 14 auf der oberen Oberfläche 12 aufgetragen
ist. Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
besteht das Material aus Papier oder Karton, obgleich Papiere mit
größerem Gewicht
oder geringerem Gewicht benutzt werden können. Wenn ein Plastikblattmaterial
benutzt wird, besteht dieses vorzugsweise aus einer dünnen Folie
aus Polyolefin, Polypropylen oder einem ähnlichen Plastikmaterial, das an
einem Kleber anhaftet und flexibel und biegbar ist. Vorzugsweise
ist das benutzte Substratmaterial genügend flexibel, so dass es in
Bandform geliefert und durch herkömmliche Bandverarbeitungseinrichtungen,
beispielsweise Walzen, Überzugsgeräte, Drucker
usw. verarbeitet werden kann.
-
Als
Kleber 14 für
den Musterüberzug
auf der oberen Oberfläche 12 des
Substrates 11 wird ein druckempfindlicher Kleber benutzt.
Entweder ein permanenter oder ein lösbarer heiß schmelzender Kleber ist vorzugsweise
erwünscht,
und dieser wird vorzugsweise mit einem Überzugsklebergewicht aufgetragen,
das zwischen 1,4 kg-2,7
kg (3-6 Pfund) pro 43,2 cm (17 Zoll) mal 55,9 cm (22 Zoll) mal 500
Bogenries liegt (d. h. 1,4-2,7 kg (3-6 Pfund) von dem Kleber werden
auf einem Oberflächenbereich
aufgetragen, der eine Größe von 42,3
cm (17 Zoll) mal 55,9 cm (22 Zoll) mal 500 aufweist, obgleich wegen
des Musterüberzugs
die Kleberelemente im weiten Abstand liegen und ein sehr viel größerer Bereich
des Substrates den 1,4-2,7 kg (3-6 Pfund) Kleber aufnehmen kann
als der Bereich von 43,2 cm (17 Zoll) mal 55,9 cm (22 Zoll) mal
500). Beispielsweise ist der druckempfindliche Kleber ein heiß schmelzender Kleber
H2463-01 oder ein lösbarer
heiß schmelzender
Kleber HL-2612, die beide von Ato Findley Inc., Wauwatosa, Wisconsin,
verfügbar
sind.
-
Der
nächste
Schritt bei dem Verfahren gemäß 1,
der durch den Block 15 veranschaulicht ist, besteht darin,
in Laminatform eine leitfähige
Folie oder einen leitfähigen
Film auf dem Kleber 14 aufzutragen. Die leitfähige Folie
oder der leitfähige
Film können
aus irgendeiner Type einer leitfähigen
Folie oder eines leitfähigen
Films bestehen, die in der Lage ist, eine hochwirksame Antenne für RFID-Übertragungen
zu schaffen, die dicker und leitfähiger im Gebrauch ist als die
meisten oder alle leitfähigen
Druckfarben. Es kann eine weite Vielfalt herkömmlicher Folien und Filme benutzt
werden, und ein besonders zweckmäßiges Ausführungsbeispiel
kann ein metallischer Farbleitfilm sein, der von Foilmark, Inc.,
Newburyport, Massachusetts, verfügbar
ist und eine Dicke zwischen 0,3 und 1 mil hat.
-
Wie
schematisch durch den Block 16 in 1 angedeutet
werden, nachdem die leitfähige Folie
oder der leitfähige
Film auf dem Kleber 14 aufgebracht ist, jene Abschnitte
der Folie oder des Films, die nicht am Kleber 14 haften,
entfernt, wie dies bei 16 angedeutet ist. Die Verfahren 15 und 16 können beispielsweise
dadurch bewerkstelligt werden, dass das Band aus leitfähiger Folie
oder leitfähigem
Film derart abgewickelt wird, dass ein Kleber 14 angreift,
in dem das Substrat mit Kleber und Film zwischen herkömmlichen
Walzen oder anderen Einrichtungen hindurchgeführt wird, die einen Druck ausüben, um
zu gewährleisten,
dass die Folie oder der Film am Kleber haften bleibt, und dann wird
die Folie oder der Film auf einer Aufwickelwalze aufgewickelt, wobei
die Folie oder der Film automatisch dort abgerissen werden, wo keine
Haftung am Kleber 14 erfolgt, so dass die leitfähige Folie
oder der Film nur dort verbleibt, wo eine Anhaftung am Kleber 14 erfolgt,
wie dies schematisch bei 17 in 2 dargestellt ist.
-
Sämtliche
Verfahrensschritte 10, 15 und 16 werden
in der Weise durchgeführt,
dass der Kleber 14 und die leitfähige Folie oder der leitfähige Film 17 in
Form einer herkömmlichen
Hochfrequenzantennenkonfiguration angeordnet sind, die leitfähige Abschnitte
irgendeiner Konfiguration aufweist, welche durch einen Raum oder
Spalt derart getrennt sind, wie dies durch den Spalt 18 in 2 dargestellt
ist, wo Hochfrequenzantennenabschnitte 17 auf gegenüberliegenden
Seiten gezeigt sind. Wenn das Substrat 11 in Bandform vorhanden
ist, dann wird es in ein Blatt gewünschter Abmessungen geschnitten,
je nach der endgültigen
Benutzung des Produktes (beispielsweise als "Guten-Tag" zur Benutzung in Einzelhandelsgeschäften, auf
einer Identifizierungskarte oder dergleichen), was zu einem Endsubstrat
mit einer Antenne führt,
wie dies schematisch bei 19 in 2 und dem
Block 20 in 1 dargestellt ist.
-
Die 3 und 4 veranschaulichen
zwei Ausführungsbeispiele
von Antennen 21 (3) und 22 (4),
die auf diese Weise hergestellt sind. Die Antenne 21 gemäß 3 besitzt
die übliche
im Ganzen funktionelle Konfiguration mit zwei großen Abschnitten 17 aus
leitfähiger
Folie oder leitfähigem Film,
die durch einen Spalt 18 getrennt sind. Ein herkömmlicher
Hochfrequenztransponderchip (nicht dargestellt) und andere herkömmliche
Hochfrequenzelemente können
vorgesehen werden, um den Spalt 18 zu überbrücken und elektrisch die Antennenabschnitte 17 zu
verbinden, wie dies erforderlich ist.
-
Die
die Antenne bildenden Komponenten 17 auf beiden Seiten
des Spaltes 18 bei dem Ausführungsbeispiel nach 4 sind
in Form von Wörtern, Buchstaben
und/oder Zahlen angeordnet oder sie haben eine andere Konfiguration,
die ästhetisch
ansprechend ist und/oder nicht deutlich das Element 17 als
Teil einer Hochfrequenzantenne erkennbar machen.
-
Die
Endsubstrate 19 gemäß 2, 3 und 4 können auch
mit anderen zugeordneten Indizes versehen sein, die erkennen lassen,
wofür die
Antennenelemente 17 vorgesehen sind. Beispielsweise können andere
Indizes in Form von Farbe oder einem Toner, wie schematisch bei 25 in 3 dargestellt,
angebracht werden und wie dies ebenfalls schematisch bei 26 in 4 gezeigt
ist. Anstelle einer einfachen Farbe oder eines Toners können die
Indizes 25, 26 auch aus der äußeren Oberfläche einer
Folie oder eines Films bestehen, und sie können in der gleichen Weise
wie die Antennenelemente 17 hergestellt werden.
-
Je
nach der Benutzung, für
die das fertige Hochfrequenzantennenelement 19 benutzt
wird, können
andere Herstellungsverfahren benutzt werden. Beispielsweise kann
die untere Oberfläche 13 des Substrates
ganz oder teilweise mit einem Kleber überzogen werden, wenn das Element 19 als
Etikett oder dergleichen dienen soll, oder es können weitere Verfahrensschritte
durchgeführt
werden, wenn dies notwendig oder erwünscht ist.
-
Das
Verfahren nach 1 kann mit hoher Betriebsgeschwindigkeit
und dennoch für
hochwertige Hochfrequenzantennen benutzt werden, weil es im typischen
Fall eine herkömmliche
Bandverarbeitungseinrichtung benutzt und sehr viel schneller durchgeführt werden
kann als ein Ätzen
oder ein Ausstanzen. Das Verfahren nach 1 kann mit
einem Durchlauf von wenigstens 15,2 m (50 Fuß) pro Minute (Bandgeschwindigkeit)
durchgeführt
werden und im typischen Fall mit über 30,5 m (100 Fuß) pro Minute.
-
Die
Erfindung bedeckt außerdem
alle schmaleren Bereiche innerhalb der angegebenen Breitenbereiche.
Beispielsweise bedeutet "zwischen etwa
0,3-1 mil" 0,35-0,55
mil, 0,85-1 mil, 0,45-0,65 mil und andere schmalere Bereiche innerhalb
des Breitenbereiches.
-
Die
Erfindung wurde vorstehend gezeigt und beschrieben in Verbindung
mit den gegenwärtig
als praktisch und bevorzugt angesehenen Ausführungsbeispielen. Es ist jedoch
für den
Fachmann klar, dass zahlreiche Abwandlungen innerhalb des Rahmens der
Erfindung getroffen werden können,
wobei dieser Rahmen abgesteckt ist im Hinblick auf die breiteste Interpretation
der beiliegenden Ansprüche,
so dass alle äquivalenten
Produkte und Verfahren umfasst sind.