JP2006215589A

JP2006215589A - Communication device and wireless tag reader/writer

Info

Publication number: JP2006215589A
Application number: JP2003124788A
Authority: JP
Inventors: Takuya Nagai; 拓也永井
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2003-04-30
Filing date: 2003-04-30
Publication date: 2006-08-17
Also published as: WO2004097725A1

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform noncontact, efficient communications with an antenna by electromagnetic induction with a little magnetic flux leakage to the surroundings. SOLUTION: A communication portion 10 of a RFID tag writer 1 has a core 13 with an air gap 30 and a coil 14 wound on the core 13. The communication portion 10 transmits information to or receives information from a responder 51 by connecting a head 11 and an antenna 52 of the responder 51 by electromagnetic induction. COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンテナを有する応答器への情報の送信及び応答器から送信される情報の受信の少なくともいずれかを行う通信装置及び無線タグリーダー／ライターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
所定の情報を記憶している小型の無線タグ（応答器）からリーダーにより非接触で情報の読み取りを行うＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムが知られている。ＲＦＩＤシステムは無線タグが汚れている場合や見えない位置に配置されている場合であっても、リーダーとの無線通信により無線タグの情報を読み取ることが可能であり、商品管理や検査工程等様々な分野において注目されている。特にＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯を使用するＲＦＩＤシステムにおいては、無線タグとリーダーとの通信距離を長くすることができるため、様々なシステムに応用可能である。
【０００３】
このような無線タグに対する情報の書き込み工程においては、無線タグに情報を記憶させるために無線タグとの通信を行う必要がある。そこで、ＲＦＩＤシステムに使用されるリーダーに書き込み機能を備え、リーダーと無線タグとの通信により情報の書き込みを行う方法が考えられる。しかしながら、例えばＵＨＦ帯を使用する無線タグに情報を書き込む場合には、ＵＨＦ帯の高周波の周波数を発振させる発振器が必要になるため、装置が高額になるうえに書き込み時の消費電力も高くなる。また、ＵＨＦ帯の信号を用いる場合、通信距離が長くなるため、近傍に多数の無線タグが存在すると書き込み対象となる無線タグを識別するのが困難になる。一方、従来からＨＦ帯を用いる無線タグでは、アンテナと通信用コイルとを近接させて電磁誘導により結合することで無線タグとの通信を行う方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この方法によれば通信用コイルに磁界を発生させることで電磁誘導によりアンテナに直接電流を流すことができるため、低い周波数帯域においても無線タグと通信することができる。
【０００４】
電磁誘導により無線タグに情報を送信する送信機の外観図を図１１に示す。送信機１００は通信用コイル１０１と、発振器１０２と、変調器１０３と、増幅器１０４とを備えている。無線タグ１１０は、複数回巻回された閉ループ形状のアンテナ１１１と、通信チップ１１２とを備えている。通信チップ１１２は復調器やメモリを備えている通信専用のＩＣチップである。図１１に示すように、無線タグ１１０は、アンテナ１１１のループ平面と送信機１００の通信用コイル１０１のループ平面とが平行になるように配置される。そして送信機１００は、発振器１０２により搬送波を発振し、発振した搬送波を変調器１０３により所定の情報（Ｄａｔａ）に基づいて変調し、変調した搬送波を増幅器１０４により増幅して通信用コイル１０１に出力する。通信用コイル１０１は入力された搬送波に基づいて磁束を発生させる。発生した磁束がアンテナ１１１のループ内部を通過することによりアンテナ１１１に電流が流れ信号が形成される。そしてアンテナ１１１に形成された信号は通信チップ１１２の復調器より情報として復調された後にメモリに記憶される。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１０９４９２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した電磁誘導による通信の方法では磁束が通信用コイル１０１からアンテナ１１１に向かって放射状に発生することになる。電磁誘導による通信の効率を上げるためには、アンテナ１１１のループ内部に磁束を多く通過させる必要があるが、この場合にはアンテナ１１１のループ形状を大きくする必要がある。さらにＵＨＦ帯に感度を持つアンテナは低い周波数帯域の感度が低いため、低い周波数帯域の信号を利用する場合には、アンテナ１１１のループが幾重にも重なるように形成してアンテナの感度を上げる必要があるが、それにより共振周波数が変化し、ＵＨＦ帯での感度が低下してしまう。また、上述した電磁誘導による通信の方法では、通信用コイル１０１により発生させられる磁束が周囲に漏れやすいため、図１１に示すように送信機１１０の近傍に配置される他の無線タグ１１０に対しても情報の送信を行ってしまう虞がある。
【０００７】
そこで本発明は、電磁誘導によりアンテナと非接触で効率のよい通信を行うとともに、周囲に磁束を漏らすことがほとんどない装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の通信装置は、アンテナを有する応答器への情報の送信及び前記応答器から送信される情報の受信の少なくともいずれかを行うために、電磁誘導により前記アンテナと非接触で通信を行うヘッドを含んでおり、前記ヘッドが、空隙を構成する１つ以上の磁性体と、前記磁性体に巻き付けられた１つ以上のコイルとを備えていることを特徴とする。
この構成によると、ヘッドが備える磁性体により空隙に強い磁界が発生するため、電磁誘導によりアンテナと非接触で効率のよい通信を行うことができ、省電力化を図ることができる。また、磁束は磁性体の一方の端部から空隙を介して他方の端部に到達するため、周囲に磁束を漏らすことがほとんどないようにすることができる。
【０００９】
請求項２に記載の通信装置は、前記ヘッドが、Ｃ字形形状を有する１つの前記磁性体を有していることを特徴とする。
この構成によると、磁性体の形状がＣ型であるため、空隙を有する磁性体の製作と磁性体へのコイルの巻き付けを容易に行うことができるとともに、ヘッドを簡単な構成にすることができる。また、放出される磁束をほとんど漏らすことがない。また、応答器を空隙に移送可能にできる。
【００１０】
請求項３に記載の通信装置は、前記ヘッドが、前記空隙を介して対向する２つの前記磁性体を有しており、直列または並列に接続された前記コイルが２つの前記磁性体に巻き付けられていることを特徴とする。
この構成によると、磁性体が２つに分離された状態であっても、直列または並列に接続されたコイルにより、各磁性体に位相のそろった磁界を発生することができるため、磁性体をスペースに応じて分離することができる。また、アンテナ形状や応答器のタグ上での配置にフレキシブルに対応できる。
【００１１】
請求項４に記載の通信装置は、前記空隙に面した前記磁性体の先端部近傍が先細形状となっていることを特徴とする。
この構成によると、磁性体の端部を先細形状にすることにより磁性体の端部から放出される磁束の方向を調整することができるため、様々なアンテナの形状に対応することができる。また、磁束が通る平面の面積が小さいためアンテナの小型化ができる。
【００１２】
請求項５に記載の通信装置は、前記アンテナには閉ループが平面に沿って形成されていることを特徴とする。
この構成によると、閉ループ形状のアンテナをコイルとして電磁誘導により通信することができる。また、アンテナが簡易である。
【００１３】
請求項６に記載の通信装置は、前記アンテナには１ターンの閉ループが平面に沿って形成されていることを特徴とする。
この構成によると、誘導電流が流れにくいアンテナであっても強い磁界を発生させるとともに、磁束を集中させることでヘッドと電磁誘導により通信することができる。また、アンテナがより簡易で安価である。
【００１４】
請求項７に記載の通信装置は、前記空隙に面した前記磁性体の先端部の前記平面に沿った面積が前記アンテナに形成された閉ループの面積よりも小さいことを特徴とする。
この構成によると、磁性体の端部から放出されるほとんどの磁束をアンテナのループ内部に通過させることができる。また、効率が良いデータの読み書きができる。
【００１５】
請求項８に記載の通信装置は、前記空隙に面した前記磁性体が、前記平面に垂直な方向から見て、先端部が前記アンテナに形成された閉ループ内に収まるような形状を有していることを特徴とする。
この構成によると、磁性体の端部から放出されるほとんどの磁束がアンテナのループ内部を通過するため、電磁誘導により効率よく確実に通信することができ、省電力化を図ることができる。
【００１６】
請求項９に記載の通信装置は、前記平面に垂直な方向から見て、前記空隙に面した前記磁性体の先端部が前記アンテナに形成された閉ループ内に収まっていることを検知するための検知手段をさらに含んでおり、前記空隙に面した前記磁性体の先端部が前記アンテナに形成された閉ループ内に収まっていることを前記検知手段が検知しているときに、前記ヘッドが前記アンテナと電磁誘導により通信することを特徴とする。
この構成によると、磁性体の端部から放出されるほとんどの磁束がアンテナのループ内部を通過する状態で通信を行うため、応答器との通信を高い信頼性で行うことができる。また、データの読み書きのタイミング検出が容易となる。
【００１７】
請求項１０に記載の通信装置は、前記ヘッドを少なくとも２つ含んでおり、一方の前記ヘッドが前記応答器に情報を送信し、他方の前記ヘッドが前記応答器から情報を受信することを特徴とする。
この構成によると、情報送信用のヘッドと、情報受信用のヘッドとが分離しているため、通信装置の回路構成を簡単にすることができる。また、書き込まれた内容のチェックも簡単に素早く行える。
【００１８】
請求項１１に記載の通信装置は、前記ヘッドが、ＵＨＦ帯以上の周波数に共振する前記アンテナとＨＦ帯以下の周波数を用いた電磁誘導により通信することを特徴とする。
この構成によると、ＵＨＦ帯以上に共振するアンテナに対しても低周波数帯域で通信を行うことができ、リーダー／ライターの読み書き部分を安価にできる。
【００１９】
請求項１２に記載の無線タグリーダー／ライターは、アンテナを有する応答器及びこれと接続されて情報を記憶する情報記憶部がシート状部材に支持された無線タグの前記情報記憶部に対して情報の読み出し又は書き込みを行う無線タグリーダー／ライターであって、請求項１から１１のいずれか１項に記載の通信装置と、前記アンテナが前記空隙の近傍を横切って通過するように前記無線タグを搬送するための搬送機構とを備えていることを特徴とする。
この構成によると、搬送機構により、複数の無線タグが、順次ヘッドと通信できるようにすることができる。そのため、複数の無線タグに対する情報の書き込み、及び読み出しを効率的に行うことができる。
【００２０】
本発明において無線タグリーダー／ライターとは、無線タグの応答器と通信を行うことにより、無線タグに対する情報の書き込みを行う装置（ライター）、無線タグに対する情報の読み込みを行う装置（リーダー）、及び無線タグに対する情報の書き込み及び情報の読み込みの両方を行う装置（リーダーライター）の三者を包含した概念である。
【００２１】
請求項１３に記載の無線タグリーダー／ライターは、アンテナを有する応答器及びこれと接続されて情報を記憶する情報記憶部がシート状部材に支持された無線タグの前記情報記憶部に対して情報の読み出し又は書き込みを行う無線タグリーダー／ライターであって、請求項９に記載の通信装置と、前記平面に垂直な方向から見て、前記空隙に面した前記磁性体の先端部が前記アンテナに形成された閉ループ内に収まることがあるように前記無線タグを搬送するための搬送機構とを備えていることを特徴とする。
この構成によると、搬送機構により、複数の無線タグが、順次ヘッドと通信できるようにすることができる。そのため、複数の無線タグに対する情報の書き込み、及び読み出しを効率的に行うことができる。しかも、磁性体の端部から放出されるほとんどの磁束がアンテナのループ内部を通過する状態で通信を行うため、応答器との通信を高い信頼性で行うことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施の形態＞
以下、本発明に係る第１の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、第１の実施の形態のＲＦＩＤタグライター１の構成を示すブロック図である。
【００２３】
ＲＦＩＤタグライター１は、ＲＦＩＤシステムにおける情報キャリアである後述するＲＦＩＤタグ５０を搬送しつつ、ＲＦＩＤタグ５０に対して印刷を施し、さらに情報の書き込みを行うものである。ユーザは希望するＲＦＩＤタグ５０に施される印刷内容と、ＲＦＩＤタグ５０に記憶される情報とを入力することにより、その場で且つ容易に必要なＲＦＩＤタグ５０を得ることができる。尚、印刷内容及び書き込み情報の内容はユーザにより入力されるものに限定されるものではなく、ネットワークを介して参照可能なデータベースから得てもよいし、他の記憶媒体を介して得てもよい。
【００２４】
図１に示すように、ＲＦＩＤタグライター１は印刷搬送部２と通信部１０とを備えている。印刷搬送部２は、ＲＦＩＤタグ５０を搬送しつつ、ユーザにより入力された印刷内容をＲＦＩＤタグ５０に対して印刷するためのものである。通信部１０はＲＦＩＤタグ５０と通信を行うことによりＲＦＩＤタグ５０に情報を書き込むためのものである。
【００２５】
次に、ＲＦＩＤタグライター１により印刷が施されるとともに、情報の書き込み、または情報の読み込みが行われるＲＦＩＤタグ５０の構造について図２を参照しつつ説明する。図２はＲＦＩＤタグ５０の構成を示す図であり、図２（ａ）はＲＦＩＤタグ５０の上面からの透過図である。図２（ｂ）は、ＲＦＩＤタグ５０の図２（ａ）におけるＡ−Ａ面の断面図である。
【００２６】
図２（ａ），図２（ｂ）に示すように、ＲＦＩＤタグ５０は、応答器５１とタグ６０とを有している。応答器５１はアンテナ５２と通信チップ５３とを備え、図示しないＲＦＩＤシステムのリーダーから送信される搬送波の反射波を所定の情報に基づいて変調して返信するものである。尚、リーダーとの通信にはＵＨＦ帯域やマイクロ波帯域が使用される。アンテナ５２はリーダーから送信されるＵＨＦ帯やマイクロ波帯の所定の周波数に共振するものであり、その両端部が通信チップ５３に夫々接続されることで閉ループ形状を構成している。
【００２７】
タグ６０は応答器５１を内包するためのものであり、ベースフィルム６１、応答器支持フィルム６３、剥離紙６５、及びカバーフィルム６６で構成される。ベースフィルム６１はタグ６０のベースとなるものであり、タグ６０のベース色を決定している。また、ベースフィルム６１は上面側に粘着層６２を有している。応答器支持フィルム６３は応答器５１を支持するためのフィルムである。応答器支持フィルム６３は、その上面側がベースフィルム６１の背面側に固定されており、その背面側に応答器５１が支持されている。また、応答器支持フィルム６３は、その背面側に支持する応答器５１を覆うように粘着層６４を有している。剥離紙６５は応答器支持フィルム６３の粘着層６４をカバーするためのものである。ユーザはＲＦＩＤタグ５０を目的物に固定する場合に、ＲＦＩＤタグ５０から剥離紙６５を剥離し、応答器支持フィルム６３の粘着層６４を露出させた後にＲＦＩＤタグ５０を目的物に貼り付けて固定する。カバーフィルム６６は透明部材であり、タグ６０をカバーするとともに、印刷搬送部２により施された印刷内容６７を表示するものである。カバーフィルム６６は印刷搬送部２によりその背面側から印刷が施された後に、ベースフィルム６１の上面側にある粘着層６２に粘着される。
【００２８】
次に、ＲＦＩＤタグ５０に対して印刷、及び情報の書き込みを行うためのＲＦＩＤタグ５０の搬送方法について図３を参照して説明する。図３はＲＦＩＤタグライター１におけるＲＦＩＤタグ５０の搬送経路を示す透過図である。図３に示すように、ＲＦＩＤタグライター１はＲＦＩＤタグ５０の搬送経路においてカセット装着部８０、印刷ヘッド８１、搬出口８２、位置センサ８３、及び通信部１０を備えている。カセット装着部８０は、ＲＦＩＤタグ５０が収納されているカセット７０を着脱自在に装着するものである。印刷ヘッド８１は、後述するインクリボン６８のインクを熱転写することにより、カバーフィルム６６に対して印刷を施すためのものである。搬出口８２は、ＲＦＩＤタグ５０を外部に搬出するための開口部である。位置センサ８３は、通信部１０の下流側近傍に配置された金属探知型のセンサであり、ＲＦＩＤタグ５０のアンテナ５２の位置を検出するためのものである。位置センサ８３を用いることによって、通信部１０によりＲＦＩＤタグ５０に情報を書き込むタイミングと、タグ６０をカットするタイミングとを検出することができる。カセット７０には、ＲＦＩＤタグ５０がテープ状になるように連続配置された状態で収納されている。カセット７０においては、収納されているＲＦＩＤタグ５０の種類によりその種類が決定されている。ＲＦＩＤタグライター１は、カセット７０を交換することにより様々な形状のＲＦＩＤタグ５０に対して印刷、及び情報の書き込みを行うことができる。そして搬出口８２近傍に通信部１０が備えられており、搬出されるＲＦＩＤタグ５０と通信を行うことでＲＦＩＤタグ５０に必要な情報の書き込み、または情報の読み込みを行う。尚、位置センサ８３は、光学センサとしてもよい。この場合、剥離紙６５に予め印刷されたマークの位置からアンテナ５２の位置を検出する。
【００２９】
次に、カセット７０の構造について説明する。カセット７０は第１スプール７１、第２スプール７２、第３スプール７３、第４スプール７４、搬送ローラ７５、圧接ローラ７６、及びガイドローラ７７ａ〜７７ｅを備えている。また、カセット７０は、カセット７０がカセット装着部８０に装着されるときに、カセット装着部８０に備えられているカバーフィルムに印刷を施すための印刷ヘッド８１をカセット７０内に配置するための中空部７８をさらに備えている。
【００３０】
第１スプール７１は、カバーフィルム６６が貼り合わされる前のＲＦＩＤタグ６９（図２（ｂ）参照）が巻回されているものである。第２スプール７２はカバーフィルム６６が巻回されているものである。第３スプール７３はインクリボン６８が巻回されているものである。第４スプール７４は第３スプールに巻回されているインクリボン６８が第３スプールに接続されているインクリボン６８の反対側の端部から巻回されているものである。
搬送ローラ７５はＲＦＩＤタグ５０を搬出口８２に搬送するためのものである。搬送ローラ７５はカセット装着部８０にカセット７０が装着されたときに、カセット装着部８０に備えられた図示しない搬送モータの出力軸との間で回転駆動力伝達経路が形成されるように配置されている。圧接ローラ７６は搬送ローラ７５との間でカバーフィルム６６を除くＲＦＩＤタグ６９とカバーフィルム６６とを圧接して貼り合わせるとともに搬送するものであり、搬送ローラ７５の極近傍に配置されている。ガイドローラ７７ａは、第１スプールに巻回されているカバーフィルム６６を除くＲＦＩＤタグ６９を搬送ローラ７５及び圧接ローラ７６の間に案内するものである。ガイドローラ７７ｂ，７７ｃは第２スプーラに巻回されているカバーフィルム６６を印刷ヘッド８１にまで案内するものである。ガイドローラ７７ｄは第３スプーラに巻回されているインクリボン６８を印刷ヘッド８１にまで案内するものである。ガイドローラ７７ｅは印刷ヘッド８１に案内されたカバーフィルム６６を搬送ローラ７５及び圧接ローラ７６の間に案内するとともに、印刷ヘッド８１に案内されたインクリボン６８を第４スプール７４に案内するものである。
【００３１】
次に、カセット７０におけるＲＦＩＤタグ５０の動作について説明する。カバーフィルム６６を除くＲＦＩＤタグ６９は搬送モータを駆動させることにより回転駆動力伝達経路を介して駆動する搬送ローラ７５と圧接ローラ７６とに圧接された状態で搬出口８２に向かって搬送される。これにより第１スプール７１に巻回されているカバーフィルム６６を除くＲＦＩＤタグ６９が第１スプール７１から巻き解かれ、ガイドローラ７７ａに案内されて搬送ローラ７５及び圧接ローラ７６の間に到達する。
【００３２】
同時に、第２スプール７２に巻回されているカバーフィルム６６が第２スプール７２から巻き解かれ、ガイドローラ７７ｂ，７７ｃに案内されて印刷ヘッド８１に到達する。また、第３スプール７３に巻回されているインクリボン６８が第３スプール７３から巻き解かれ、ガイドローラ７７ｄに案内されて印刷ヘッド８１に到達する。印刷ヘッド８１にカバーフィルム６６とインクリボン６８とが到達すると、印刷ヘッド８１からの熱によりインクリボン６８のインク６７がカバーフィルム６６に転写され、カバーフィルム６６上に所望の画像の印刷が施される。その後、印刷を施されたカバーフィルム６６はさらにガイドローラ７７ｅに案内されて搬送ローラ７５及び圧接ローラ７６の間に到達する。インクリボン６８はさらにガイドローラ７７ｅに案内されて第４スプール７４に巻回されていく。
【００３３】
搬送ローラ７５及び圧接ローラ７６の間に到達したカバーフィルム６６を除くＲＦＩＤタグ６９と印刷ヘッド８１により印刷を施されたカバーフィルム６６とが、搬送ローラ７５と圧接ローラ７６とに圧接されることにより貼り合わされる。カバーフィルム６６が貼り合わされたＲＦＩＤタグ５０は搬出口８２近傍に配置されている通信部１０の後述するヘッド１１に搬送される。ヘッド１１に搬送されたＲＦＩＤタグ５０は通信部１０との通信により情報を書き込まれ、さらに書き込まれた情報が読み出されて、書き込まれた情報と読み出された情報とが一致している否かが確認される。書き込まれた情報と読み出された情報とが一致していれば、ＲＦＩＤタグ５０が搬出口８２からＲＦＩＤライター１の外部に搬出される。書き込まれた情報と読み出された情報とが一致していなければ、再びＲＦＩＤタグ５０に情報の書き込みが行われる。外部に搬出されたＲＦＩＤタグ５０はＲＦＩＤタグ５０毎に適当な長さに切断されて使用される。
【００３４】
次に通信部１０とＲＦＩＤタグ５０が備える応答器５１との通信について図４〜図６を参照しつつ説明する。図４は通信部１０の回路構成を示すブロック図である。図５は応答器５１の回路構成を示すブロック図である。図６は通信部１０と応答器５１との通信状態を示した外観図である。
【００３５】
まず、通信部１０の回路構成について説明する。図４に示すように、通信部１０は、ヘッド１１とコントローラ１２とを備えている。ヘッド１１は、応答器５１のアンテナ５２と電磁誘導により通信するためのものであり、コア１３とコイル１４とを備えている。コア１３はフェライト等の磁性体であり、空隙３０を有するＣ字型の形状を有している。また、空隙３０に面したコア１３の先端部近傍が先細形状となっており、空隙３０に面したコア１３の先端部の、アンテナ５２のループ平面に沿った面積がアンテナ５２で形成された閉ループの面積よりも小さくなっている。コイル１４はコア１３に巻き付けられたものであり、後述するコントローラ１２の結合回路１８に接続されている。応答器５１のアンテナ５２とヘッド１１との電磁誘導による通信は、アンテナ５２のループ平面に垂直な方向から見て、コア１３の先端部がアンテナ５２に形成された閉ループ内に収まった状態で行われる。結合回路１８からコイル１４に入力される信号に基づいて、コア１３の端部から放射される磁束が、アンテナ５２のループ内を通過することによりアンテナ５２に誘導電流が流れて信号が発生する。つまり、このときコイル１４が１次コイル、アンテナ５２が２次コイルとなる。また、アンテナ５２に発生した信号に基づいて、アンテナ５２のループ内に発生する磁界が、コア１３を介してコイル１４のループ内を通過することによりコイル１４に誘導電流が流れて信号が発生する。このときアンテナ５２が１次コイル、コイル１４が２次コイルとなる。コイル１４に発生した信号は結合回路１８に出力される。
【００３６】
コントローラ１２は、応答器５１との通信を制御するものであり、搬送波発生部１５、搬送波変調部１６、搬送波増幅部１７、結合回路１８、ＬＮＡ（Low Noise Amp）１９、帯域通過フィルタ２０、及び復調部２１を備えている。搬送波発生部１５は、位置センサ８３に基づいて入力されるトリガ信号により搬送波を発生し、発生した搬送波を搬送波変調部１６に出力するものである。尚、搬送波の周波数は任意に設定可能であり、例えば１３ＭＨｚに設定される。コア１３が十分大きな磁性特性を示す周波数、特にＨＦ帯以下の周波数が望ましい。搬送波変調部１６は、搬送波発生部１５により発生された搬送波を、入力データに基づいて振幅変調（Amplitude Shift Keying：ＡＳＫ）し、変調した搬送波を搬送波増幅部１７に出力するものである。搬送波増幅部１７は、搬送波変調部１６により変調された搬送波を増幅して結合回路１８に出力するものである。結合回路１８は、搬送波増幅部１７により増幅された搬送波をコイル１４に出力し、またはコイル１４から入力された搬送波をＬＮＡ１９に出力するものである。
【００３７】
ＬＮＡ１９は、結合回路１８から入力された搬送波を増幅し、増幅した搬送波を帯域通過フィルタ２０に出力するものである。帯域通過フィルタ２０は、よく知られたＬＣフィルタであり、その出力信号を復調部２１に出力するものである。復調部２１は、帯域フィルタ２０により入力された信号を復調して元の情報信号を生成し出力データとして出力するものである。
【００３８】
次に応答器５１の回路構成について説明する。図５に示すように、応答器５１はアンテナ５２と通信チップ５３とを備えている。アンテナ５２は平面状にループ形状を有するものであり、その両端部が通信チップ５２に接続されている（図２（ａ）参照）。通信チップ５３は通信用ＩＣチップであり、変復調部５４、情報取得部５５、記憶部５６、及び情報生成部５７を備え、アンテナ５２と接続されている。
【００３９】
変復調部５４はアンテナ５２が受信した搬送波を復調し、復調した信号を情報取得部５５に出力するものであり、また、アンテナ５２が受信した搬送波の反射波を情報生成部５７から入力される返信すべき情報に基づいて変調するものである。情報取得部５５は変復調部５４で復調された信号から情報を取得し、取得した情報に基づいて記憶部５６に情報を記憶させるものである。具体的には情報取得部５５に取得された情報が、応答器５１に情報を書き込む旨のコマンドと書き込み対象となる情報とから構成されている場合には、書き込み対象となる情報を記憶部５６に記憶させる。尚、情報取得部５５に取得された情報に、応答器５１から情報を読み込む旨のコマンド等、他のコマンドが含まれている場合には記憶部５６になにも記憶させない。記憶部５６は応答器５１が返信すべき情報を記憶するためのものであり、情報取得部５５の指令により情報を記憶し、情報生成部５７により記憶した情報を読み出される。情報生成部５７は記憶部５６に記憶されている情報を読み出して返信すべき情報を生成し、生成した返信すべき情報を変復調部５４に出力するものである。
【００４０】
次に、通信部１０と応答器５１との通信における動作を説明する。図６に示すように、通信部１０と応答器５１との電磁誘導による通信は、アンテナ５２のループ平面に垂直な方向から見て、コア１３の先端部がアンテナ５２に形成された閉ループ内に収まるようにＲＦＩＤタグ５０が搬送された状態で行われる。アンテナ５２のループ平面に垂直な方向から見て、コア１３の先端部がアンテナ５２に形成された閉ループ内に収まるようにＲＦＩＤタグ５０が搬送されたかは位置センサ８３により検知される。
【００４１】
まず、位置センサ８３により、アンテナ５２が、アンテナ５２のループ平面に垂直な方向から見て、コア１３の先端部がアンテナ５２に形成された閉ループ内に収まった状態になるようにＲＦＩＤタグ５０が搬送されたと検知されれば、搬送波発生部１５に対してトリガ信号を入力する。搬送波発生部１５は、トリガ信号が入力されることにより搬送波を発生する。搬送波発生部１５が発生した搬送波は、搬送波変調部１６に出力される。搬送波発生部１５が発生した搬送波は、搬送波変調部１６により入力データに基づいて変調される。ここで入力データは、応答器５１に対するコマンド及び付加情報から構成されている。例えば、応答器５１に対する情報の書き込みを行う場合には、情報を書き込む旨のコマンドと書き込み対象となる情報とが入力データとなる。搬送波変調部１６により変調された搬送波は、搬送波増幅部１７に出力される。搬送波変調部１６により変調された搬送波は、搬送波増幅部１７により増幅される。増幅された搬送波は、結合回路１８を介してヘッド１１のコイル１４に出力される。これにより、コイル１４に入力される搬送波の信号に基づいて、コア１３の端部から放射される磁束が、アンテナ５２のループ内を通過することにより、アンテナ５２に誘導電流が流れて搬送波の信号が発生する。この際に磁束はコア１３の一方の端部から他方の端部に放射される。
【００４２】
応答器５１では電磁誘導によりアンテナ５２に発生した搬送波を受信する。アンテナ５２に受信された搬送波は、変復調部５４に出力されて復調される。変復調部５４により復調された搬送波の信号は、情報取得部５５に出力される。情報取得部５５は、変復調部５４から入力された信号に含まれる情報を取得する。情報取得部５５により応答器５１に情報を書き込む旨のコマンドと書き込み対象となる情報とが取得された場合には、書き込み対象となる情報を記憶部５６に記憶する。また、アンテナ５２が搬送波を受信すると、受信した搬送波の反射波がアンテナ５２に発生する。情報生成部５７は記憶部５６に記憶された情報を読み出し、読み出した情報に基づいて返信すべき情報を生成する。情報生成部５７により生成された返信すべき情報は、変復調部５４に出力される。変復調部５４は、情報生成部５７により生成された返信すべき情報に基づいて反射波を変調し、変調された反射波をアンテナ５２から返信する。アンテナ５２に発生した信号に基づいてアンテナ５２のループ内に発生する磁界が、コア１３を介してコイル１４のループ内を通過することによりコイル１４に誘導電流が流れて反射波の信号が発生する。
【００４３】
通信部１０では、コイル１４に発生した反射波が受信される。コイル１４に受信された反射波は結合回路１８を介してＬＮＡ１９に出力される。コイル１４に受信された反射波はＬＮＡ１９により増幅される。ＬＮＡ１９により増幅された反射波は、帯域通過フィルタ２０に出力される。ＬＮＡ１９により増幅された反射波は、帯域通過フィルタ２０であるよく知られたＬＣフィルタを通過し、復調部２１に出力される。帯域フィルタ２０を通過した反射波は、復調部２１により元の情報信号に復調され、出力データとして出力される。
【００４４】
尚、アンテナ５２の形状は、図２に示すような楕円状のループに限定されるものではなく、例えば、図１０（ａ）に示すように、アンテナ５２ａの形状が矩形状のループを有していてもよいし、図１０（ｂ）に示すように、アンテナ５２ｂの形状が菱形状のループを有していてもよい、また、図１０（ｃ）に示すように、アンテナ５２ｃの形状がループ面積をより狭くしたものでもよいし、図１０（ｄ）に示すように、アンテナ５２ｂの形状がループ面積をより狭くした状態で、さらにその両端を折り曲げるようにしたものでもよい。また、通信チップ５３は、タグ６０の中央近傍に配置されるようにアンテナ５２と接続される必要はなく、図１０（ｅ）に示すように、タグ６０の端部近傍に配置されるようにアンテナ５２ｅに接続されてもよい。
【００４５】
以上説明した第１の実施の形態では、ヘッド１１が備える磁性体１３により空隙３０に強い磁界が発生するため、電磁誘導によりアンテナ５２と非接触で効率のよい通信を行うことができ、省電力化を図ることができる。また、磁束はコア１３の一方の端部から空隙３０を介して他方の端部に到達するため、周囲に磁束を漏らすことがないようにすることができる。また、１ターンの閉ループ形状のアンテナ５２を用いるため、アンテナ５２がより簡易で安価である。
【００４６】
また、コア１３の形状がＣ型であるため、空隙３０を有するコア１３の製作とコア１３へのコイル１４の巻き付けを容易に行うことができるとともに、ヘッド１１を簡単な構成にすることができる。また、放出される磁束をほとんど漏らすことがない。また、タグ６０を空隙３０に移送可能にできる。
【００４７】
さらに、コア１３の端部が先細形状になっているため、コア１３の端部から放出される磁束の方向を調整することができる。これにより、様々なアンテナの形状に対して電磁誘導により通信することができる。また、磁束が通る平面の面積が小さいためアンテナの小型化ができる。
【００４８】
加えて、コア１３により強い磁界を発生させ、磁束を集中させてアンテナ５２のループ内に通過させるため、誘導電流が流れにくいアンテナであっても電磁誘導により通信することができる。
【００４９】
また、位置センサ８３によりアンテナ５２のループ平面に垂直な方向から見て、コア１３の先端部がアンテナ５２に形成された閉ループ内に収まった状態で電磁誘導により効率よく通信を行うことができ、省電力化を図ることができる。また、応答器５１に対して確実に情報の書き込みまたは読み出しを行うことができる。
【００５０】
＜第２の実施の形態＞
以下、本発明に係る第２の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。本発明に係る第２の実施の形態は、通信部１０Ａが備えるヘッド１１Ａの構成以外は、本発明に係る第１の実施の形態の通信部１０が備えるヘッド１１の構成以外と実質的に同等であり、第１の実施の形態の通信部１０が備えるヘッド１１の構成以外の説明が適用できるため詳細は省略する。
【００５１】
通信部１０Ａのヘッド１１Ａ（第１の実施の形態の通信部１０のヘッド１１に相当）の構成について図７を参照しつつ説明する。図７はヘッド１１Ａの外観図である。ヘッド１１Ａは、応答器５１のアンテナ５２と電磁誘導により通信するためのものであり、コア１３Ａａ，１３Ａｂとコイル１４Ａａ，１４Ａｂとを備えている。コア１３Ａａ，１３Ａｂはフェライト等の磁性体であり、空隙３０Ａを有する形状を有している。また、空隙３０Ａに面したコア１３Ａａ，１３Ａｂの先端部の、アンテナ５２のループ平面に沿った面積がアンテナ５２に形成された閉ループの面積よりも小さくなっている。コイル１４Ａａ，１４Ａｂはコア１３Ａａ，１３Ａｂに巻き付けられたものであり、後述するコントローラ１２の結合回路１８に接続されている。応答器５１のアンテナ５２とヘッド１１Ａとの電磁誘導による通信は、アンテナ５２のループ平面に垂直な方向から見て、コア１３Ａａ，１３Ａｂの先端部がアンテナ５２に形成された閉ループ内に収まった状態で行われる。結合回路１８からコイル１４Ａａ，１４Ａｂに入力される信号に基づいてコア１３Ａａ，１３Ａｂの端部から放射される磁束が、アンテナ５２のループ内を通過することによりアンテナ５２に誘導電流が流れて信号が発生する。また、アンテナ５２に発生した信号に基づいてアンテナ５２のループ内に発生する磁界が、コア１３Ａａ，１３Ａｂを介してコイル１４Ａａ，１４Ａｂのループ内を通過することによりコイル１４Ａａ，１４Ａｂに誘導電流が流れて信号が発生する。コイル１４Ａａ，１４Ａｂに発生した信号は結合回路１８に出力される。
【００５２】
以上説明した第２の実施の形態では、ヘッド１１Ａが備える磁性体１３Ａａ，１３Ａｂにより空隙３０Ａに強い磁界が発生するため、電磁誘導によりアンテナ５２と非接触で効率のよい通信を行うことができ、省電力化を図ることができる。
【００５３】
また、コアが、コア１３Ａａ，１３Ａｂに分離された状態であっても、直列に接続されたコイル１４Ａａ，１４Ａｂにより、コア１３Ａａ，１３Ａｂに位相のそろった磁界を発生することができるため、コアをスペースに応じて分離することができる。また、アンテナ形状や応答器５１のタグ６０上での配置にフレキシブルに対応できる。
【００５４】
＜第３の実施の形態＞
以下、本発明に係る第３の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。本発明に係る第３の実施の形態は、通信部１０Ｂの構成以外は本発明に係る第１の実施の形態の通信部１０の構成以外と実質的に同等であり、第１の実施の形態の通信部１０の構成以外の説明が適用できるため詳細は省略する。
【００５５】
通信部１０Ｂ（第１の実施の形態の通信部１０に相当）の構成について図８，図９を参照しつつ説明する。図８は通信部１０Ｂの回路構成を示すブロック図である。図９は通信部１０Ｂと応答器５１との通信状態を示した外観図である。
【００５６】
図８に示すように、通信部１０Ｂは、ヘッド１１Ｂａ，１１Ｂｂとコントローラ１２Ｂとを備えている。ヘッド１１Ｂａ，１１Ｂｂは、夫々応答器５１のアンテナ５２と電磁誘導により通信するためのものであり、夫々コア１３Ｂａ，１３Ｂｂとコイル１４Ｂａ，１４Ｂｂとを備えている。ヘッド１１Ｂａは、アンテナ５３と電磁誘導により通信することで、応答器５１に情報を書き込み、ヘッド１１Ｂｂは、アンテナ５３と電磁誘導により通信することで応答器５１から情報を読み込むことができる。コア１３Ｂａ，１３Ｂｂは、フェライト等の磁性体であり、空隙３０Ｂａ，３０Ｂｂを有するＣ字型の形状を有している。また、空隙３０Ｂａ，３０Ｂｂに面したコア１３Ｂａ，１３Ｂｂの先端部近傍が先細形状となっており、空隙３０Ｂａ，３０Ｂｂに面したコア１３Ｂａ，１３Ｂｂの先端部のアンテナ５２のループ平面に沿った面積がアンテナ５２に形成された閉ループの面積よりも小さくなっている。コイル１４Ｂａ，１４Ｂｂは、コア１３Ｂａ，１３Ｂｂに巻き付けられたものであり、コイル１４Ｂａは、後述するコントローラ１２Ｂの搬送波増幅部１７Ｂに接続され、コイル１４Ｂｂは、後述するコントローラ１２ＢのＬＮＡ１９Ｂに接続されている。応答器５１のアンテナ５２とヘッド１１Ｂａ，１１Ｂｂとの電磁誘導による通信は、アンテナ５２のループ平面に垂直な方向から見て、コア１３Ａａ、１３Ａｂの先端部が、アンテナ５２に形成された閉ループ内に収まった状態で行われる。搬送波増幅部１７Ｂからコイル１４Ｂａに入力される信号に基づいて、コア１３Ｂａの端部から放射される磁束が、アンテナ５２のループ内を通過することにより、アンテナ５２に誘導電流が流れて信号が発生する。また、アンテナ５２に入力された信号に基づいて、アンテナ５２のループ内に発生する磁界がコア１３Ｂｂを介してコイル１４Ｂｂのループ内を通過することにより、コイル１４Ｂｂに誘導電流が流れて信号が発生する。コイル１４Ｂｂに発生した信号はＬＮＡ１９Ｂに出力される。
【００５７】
コントローラ１２Ｂは、応答器５１との通信を制御するものであり、搬送波発生部１５、搬送波変調部１６、搬送波増幅部１７Ｂ、ＬＮＡ１９Ｂ、帯域通過フィルタ２０、及び復調部２１を備えている。搬送波発生部１５、搬送波変調部１６、帯域通過フィルタ２０、及び復調部２１は、第１の実施の形態の搬送波発生部１５、搬送波変調部１６、帯域通過フィルタ２０、及び復調部２１と実質的に同等であり、第１の実施の形態の説明を適用することができるため詳細は省略する。
【００５８】
搬送波増幅部１７Ｂ（第１の実施の形態の搬送波増幅部１７に相当）は搬送波変調部１６により変調された搬送波を増幅してコイル１４Ｂａに出力するものである。ＬＮＡ１９Ｂ（第１の実施の形態のＬＮＡ１９に相当）は、コイル１４Ｂｂから入力された搬送波を増幅し、増幅した搬送波を帯域通過フィルタ２０に出力するものである。
【００５９】
次に、通信部１０Ｂと応答器５１との通信における動作を説明する。尚、応答器５１の通信における動作は、第１の実施の形態に係る応答器５１の通信における動作と実質的に同様であり、第１の実施の形態の説明を適用することができるため詳細は省略する。
【００６０】
通信部１０Ｂと応答器５１との電磁誘導による通信は、アンテナ５２のループ平面に垂直な方向から見て、コア１３Ｂａ，１３Ｂｂの先端部がアンテナ５２に形成された閉ループ内に収まるようにＲＦＩＤタグ５０が搬送された状態で行われる。アンテナ５２のループ平面に垂直な方向から見て、コア１３Ｂａ，１３Ｂｂの先端部がアンテナ５２に形成された閉ループ内に収まるようにＲＦＩＤタグ５０が搬送されたかは位置センサ８３により検知される。応答器５１に情報の書き込みを行う場合には、ヘッド１１Ｂａとアンテナ５２とを電磁誘導により情報の送信を行う。また、応答器５１に記憶された情報の読み込みを行う場合には、ヘッド１１Ｂｂとアンテナ５２とを電磁誘導により情報の受信を行う。尚、図中ではヘッド１１Ｂａ，１１Ｂｂがともにアンテナ５２と電磁誘導により通信するように配置されているが、いずれか一つがアンテナ５２と電磁誘導により通信することで、情報の書き込みまたは読み込みのいずれかを選択的に行ってもよいし、ヘッド１１Ｂａ，１１Ｂｂが互いに異なる応答器のアンテナ５２と電磁誘導により通信することで、夫々の応答器に対して情報の書き込み及び読み込みを行ってもよい。
【００６１】
まず通信部１０Ｂから応答器５１に情報を送信する場合について説明する。位置センサ８３により、アンテナ５２が、アンテナ５２のループ平面に垂直な方向から見て、コア１３Ｂａの先端部がアンテナ５２に形成された閉ループ内に収まった状態になるようにＲＦＩＤタグ５０が搬送されたと検知されれば、搬送波発生部１５に対してトリガ信号を入力する。搬送波発生部１５は、トリガ信号が入力されると搬送波を発生する。搬送波発生部１５が発生した搬送波は搬送波変調部１６に出力される。搬送波発生部１５が発生した搬送波は、搬送波変調部１６により入力データに基づいて変調される。ここで入力データは、応答器５１に対するコマンド及び付加情報から構成されている。例えば、応答器５１に対する情報の書き込みを行う場合には、情報を書き込む旨のコマンドと書き込み対象となる情報とを入力データとする。搬送波変調部１６により変調された搬送波は搬送波増幅部１７に出力されて増幅される。増幅された搬送波は、ヘッド１１Ｂａのコイル１４Ｂａに出力される。これによりコイル１４Ｂａを１次コイル、アンテナ５２を２次コイルとし、コイル１４Ｂａに入力される搬送波の信号に基づいて、コア１３Ｂａの端部から放射される磁束が、アンテナ５２のループ内を通過することにより、アンテナ５２に誘導電流が流れて搬送波の信号が発生する。この際に磁束はコア１３Ｂａの一方の端部から他方の端部に放射される。
【００６２】
次に、通信部１０が応答器５１からの反射波を受信する場合について説明する。ヘッド１１Ｂｂとアンテナ５２との電磁誘導による通信により、コイル１４Ｂｂにはアンテナ５２に流れる反射波に基づいて反射波を生成する。コイル１４Ｂｂに生成された反射波はＬＮＡ１９Ｂに出力され、信号を増幅される。ＬＮＡ１９Ｂにより増幅された反射波は、帯域通過フィルタ２０に出力される。ＬＮＡ１９Ｂにより増幅された反射波は、帯域通過フィルタ２０であるよく知られたＬＣフィルタを通過し、復調部２１に出力される。帯域フィルタ２０を通過した反射波は、復調部２１により元の情報信号に復調され、出力データとして出力される。
【００６３】
以上説明した第３の実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加え、送信用のヘッド１１Ｂａと、受信用のヘッド１１Ｂｂとを備えているため、結合回路１８が不要となり、通信部１０Ｂの回路構成を簡単にすることができる。また、受信信号に回り込む送信信号の成分を減らせるので、ＬＮＡ１９Ｂの利得を大きく設定でき、高感度にすることができる。
【００６４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて、様々な設計変更が可能なものである。例えば、第１の実施の形態ではアンテナ５２が閉ループの形状を有する構成であるが、このような構成に限定されるものではなく、誘導電流が流れる形状であれば閉ループの形状を有していなくてもよい。
【００６５】
さらに、第１の実施の形態では、アンテナ５２が１ターンの閉ループで構成さているが、複数ターンの閉ループで構成されてもよい。
【００６６】
加えて、第１の実施の形態では、アンテナ５２が平面状に構成されているが、このような構成に限定されるものではなく、例えば、アンテナが立体的に構成されていてもよい。
【００６７】
また、第１の実施の形態では、応答器５１に記憶部５６を備え、記憶した情報を返信する構成であるが、このような構成に限定されるものではなく、応答器が情報を含まない反射波を返信するような構成でもよい。このような構成の場合、通信部の構成を簡略化することができる。
【００６８】
さらに、第１の実施の形態ではコア１３はＣ字型の形状を有する構成であるが、コアは空隙３０を有する形状であればよくＣ字型の形状に限定されるものではない。
【００６９】
加えて、第１の実施の形態では、コア１３の端部が先細形状に形成されているが、アンテナ５２のループ内に磁束を通過させることができればどのような形状でもよい。
【００７０】
また、第２の実施の形態では棒状の磁性体であるコア１３Ａａ，１３Ａｂにより空隙Ａが構成されているが、コアは棒状の磁性体に限定されるものではなく、円弧状の磁性体でもよい。また、コア１３Ａａ，１３Ａｂは２つの磁性体で構成されているが３つ以上の磁性体で構成されてもよい。
【００７１】
さらに、第２の実施の形態ではコイル１４Ａａ及びコイル１４Ａｂとが直列に接続される構成であるが、コイル１４Ａａとコイル１４Ａｂに流れる電流の同期がとれていればこのような構成に限定されるものではなく、例えばコイル１４Ａａとコイル１４Ｂｂとを並列に接続する構成でもよい。
【００７２】
さらに、第１の実施の形態では空隙３０に面したコア１３の先端部のアンテナ５２のループ平面に沿った面積がアンテナ５２に形成された閉ループの面積よりも小さくなる構成であるが、電磁誘導による通信が可能であればコア１３の先端部のアンテナ５２のループ平面に沿った面積がアンテナ５２に形成された閉ループの面積よりも大きくてもよい。
【００７３】
特に、第１の実施の形態ではアンテナ５２のループ平面に垂直な方向から見て、コア１３の先端部がアンテナ５２に形成された閉ループ内に収まった状態で電磁誘導により通信する構成であるが、電磁誘導による通信の開始時のみコア１３の先端部がアンテナ５２に形成された閉ループ内に収まった状態を検知してもよいし、コア１３の先端部がアンテナ５２に形成された閉ループ内に収まった状態を検知しない構成でもよい。
【００７４】
また、第１の実施の形態では通信部１０が印刷搬送部２とともに機能する構成であるが、このような構成に限定されるものではなく、印刷を行わず通信部１０のみで機能する構成でもよいし、他の装置とともに機能する構成でもよい。
【００７５】
【発明の効果】
本発明によると、ヘッドが備える磁性体により空隙に強い磁界が発生するため、電磁誘導によりアンテナと非接触で効率のよい通信を行うことができ、省電力化を図ることができる。また、磁束は磁性体の一方の端部から空隙を介して他方の端部に到達するため、周囲に磁束を漏らすことがほとんどないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるＲＦＩＤタグライターの構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示すＲＦＩＤタグライターにより情報の読み込みまたは書き込みをされるＲＦＩＤタグの構成を示す図である。
【図３】図２に示すＲＦＩＤタグの搬送経路を示す透過図である。
【図４】図１に示す通信部の回路構成を示すブロック図である。
【図５】図２に示す応答器の回路構成を示すブロック図である。
【図６】図１に示す通信部と図２に示す応答器との通信状態を示した外観図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態によるＲＦＩＤタグライターに含まれるヘッドの外観図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態によるＲＦＩＤタグライターに含まれる通信部の回路構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態による通信部と応答器との通信状態を示した外観図である。
【図１０】図２に示す応答器のアンテナの変形例。
【図１１】従来技術に係る送信機と無線タグとの電磁誘導による通信状態を示す外観図である。
【符号の説明】
１ＲＦＩＤタグライター
２印刷搬送部
１０通信部
１１ヘッド
１２コントローラ
１３コア
１４コイル
５０ＲＦＩＤタグ
５１応答器
５２アンテナ
５３通信チップ
６０タグ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a communication device and a wireless tag reader / writer that perform at least one of transmission of information to a responder having an antenna and reception of information transmitted from the responder.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art An RFID (Radio Frequency Identification) system is known in which information is read in a non-contact manner by a reader from a small wireless tag (responder) that stores predetermined information. The RFID system can read the information of the wireless tag by wireless communication with the reader even when the wireless tag is dirty or placed at an invisible position, and various items such as product management and inspection processes Has attracted attention in various fields. In particular, an RFID system using a UHF (Ultra High Frequency) band can be applied to various systems because a communication distance between a wireless tag and a reader can be increased.
[0003]
In such a process of writing information to the wireless tag, it is necessary to communicate with the wireless tag in order to store the information in the wireless tag. In view of this, a method is considered in which a reader used in the RFID system has a writing function and information is written by communication between the reader and the wireless tag. However, for example, when information is written to a wireless tag using the UHF band, an oscillator that oscillates a high frequency in the UHF band is required. Therefore, the apparatus is expensive and the power consumption at the time of writing is high. In addition, when a UHF band signal is used, the communication distance becomes long. Therefore, if there are a large number of wireless tags in the vicinity, it is difficult to identify a wireless tag to be written. On the other hand, conventionally, in a wireless tag using the HF band, a method of communicating with a wireless tag by bringing an antenna and a communication coil close to each other and coupling them by electromagnetic induction is known (for example, refer to Patent Document 1). . According to this method, by generating a magnetic field in the communication coil, it is possible to cause a current to flow directly to the antenna by electromagnetic induction. Therefore, it is possible to communicate with the wireless tag even in a low frequency band.
[0004]
FIG. 11 shows an external view of a transmitter that transmits information to a wireless tag by electromagnetic induction. The transmitter 100 includes a communication coil 101, an oscillator 102, a modulator 103, and an amplifier 104. The wireless tag 110 includes a closed-loop antenna 111 that is wound a plurality of times and a communication chip 112. The communication chip 112 is an IC chip dedicated for communication that includes a demodulator and a memory. As shown in FIG. 11, the wireless tag 110 is arranged so that the loop plane of the antenna 111 and the loop plane of the communication coil 101 of the transmitter 100 are parallel to each other. The transmitter 100 oscillates a carrier wave by the oscillator 102, modulates the oscillated carrier wave based on predetermined information (Data) by the modulator 103, amplifies the modulated carrier wave by the amplifier 104, and outputs it to the communication coil 101. To do. The communication coil 101 generates a magnetic flux based on the input carrier wave. As the generated magnetic flux passes through the loop of the antenna 111, a current flows through the antenna 111 to form a signal. The signal formed in the antenna 111 is demodulated as information by the demodulator of the communication chip 112 and then stored in the memory.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2002-109492 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described communication method using electromagnetic induction, magnetic flux is generated radially from the communication coil 101 toward the antenna 111. In order to increase the efficiency of communication by electromagnetic induction, it is necessary to pass a large amount of magnetic flux through the loop of the antenna 111. In this case, it is necessary to increase the loop shape of the antenna 111. Furthermore, since the antenna having sensitivity in the UHF band has low sensitivity in the low frequency band, when using a signal in the low frequency band, it is necessary to increase the antenna sensitivity by forming the loop of the antenna 111 to overlap several times. However, this causes a change in the resonance frequency, which lowers the sensitivity in the UHF band. Further, in the above-described communication method using electromagnetic induction, the magnetic flux generated by the communication coil 101 is likely to leak to the surroundings, and therefore, with respect to other wireless tags 110 arranged in the vicinity of the transmitter 110 as shown in FIG. However, there is a risk of transmitting information.
[0007]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus that performs efficient communication without contact with an antenna by electromagnetic induction and hardly leaks magnetic flux to the surroundings.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The communication device according to claim 1 communicates in a non-contact manner with the antenna by electromagnetic induction in order to perform at least one of transmission of information to a transponder having an antenna and reception of information transmitted from the transponder. The head includes one or more magnetic bodies forming a gap, and one or more coils wound around the magnetic body.
According to this configuration, since a strong magnetic field is generated in the air gap by the magnetic body provided in the head, efficient communication can be performed without contact with the antenna by electromagnetic induction, and power saving can be achieved. Further, since the magnetic flux reaches the other end portion through the air gap from one end portion of the magnetic body, the magnetic flux can be hardly leaked to the surroundings.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, the head includes the one magnetic body having a C-shape.
According to this configuration, since the shape of the magnetic body is C-type, it is possible to easily manufacture the magnetic body having a gap and wind the coil around the magnetic body, and to make the head simple. . Further, the released magnetic flux hardly leaks. Further, the transponder can be transferred to the gap.
[0010]
The communication apparatus according to claim 3, wherein the head includes two magnetic bodies opposed to each other through the gap, and the coils connected in series or in parallel are wound around the two magnetic bodies. It is characterized by.
According to this configuration, even in a state where the magnetic body is separated into two, a magnetic field having a uniform phase can be generated in each magnetic body by the coils connected in series or in parallel. Can be separated according to space. Moreover, it can respond flexibly to the antenna shape and the placement of the transponder on the tag.
[0011]
The communication device according to claim 4 is characterized in that the vicinity of the tip of the magnetic body facing the gap has a tapered shape.
According to this configuration, since the direction of the magnetic flux emitted from the end of the magnetic body can be adjusted by making the end of the magnetic body tapered, it is possible to cope with various antenna shapes. Further, since the area of the plane through which the magnetic flux passes is small, the antenna can be miniaturized.
[0012]
The communication apparatus according to claim 5 is characterized in that a closed loop is formed along the plane of the antenna.
According to this configuration, communication can be performed by electromagnetic induction using a closed-loop antenna as a coil. Also, the antenna is simple.
[0013]
The communication apparatus according to claim 6 is characterized in that a closed loop of one turn is formed along the plane of the antenna.
According to this configuration, even an antenna that does not easily induce an induced current can generate a strong magnetic field and can communicate with the head by electromagnetic induction by concentrating the magnetic flux. Also, the antenna is simpler and cheaper.
[0014]
The communication device according to claim 7 is characterized in that an area along the plane of the tip of the magnetic body facing the gap is smaller than an area of a closed loop formed in the antenna.
According to this configuration, most of the magnetic flux emitted from the end of the magnetic body can be passed through the antenna loop. In addition, data can be read and written efficiently.
[0015]
The communication device according to claim 8, wherein the magnetic body facing the gap has a shape such that a tip end portion is accommodated in a closed loop formed in the antenna when viewed from a direction perpendicular to the plane. It is characterized by being.
According to this configuration, since most of the magnetic flux emitted from the end portion of the magnetic material passes through the inside of the antenna loop, communication can be performed efficiently and reliably by electromagnetic induction, and power saving can be achieved.
[0016]
The communication device according to claim 9 is for detecting that a tip portion of the magnetic body facing the gap is within a closed loop formed in the antenna when viewed from a direction perpendicular to the plane. The head further includes a detecting unit, and the head detects the antenna when the detecting unit detects that the tip of the magnetic body facing the gap is within a closed loop formed in the antenna. It communicates with the electromagnetic induction.
According to this configuration, communication is performed with high reliability because most of the magnetic flux emitted from the end portion of the magnetic body passes through the antenna loop, so that communication with the responder can be performed with high reliability. Further, it becomes easy to detect the timing of reading and writing data.
[0017]
The communication device according to claim 10 includes at least two of the heads, wherein one of the heads transmits information to the transponder, and the other head receives information from the transponder. And
According to this configuration, since the information transmission head and the information reception head are separated, the circuit configuration of the communication apparatus can be simplified. You can also check the written contents easily and quickly.
[0018]
The communication device according to claim 11 is characterized in that the head communicates with the antenna resonating at a frequency higher than the UHF band by electromagnetic induction using a frequency lower than the HF band.
According to this configuration, communication can be performed in a low frequency band even for an antenna that resonates at a frequency higher than the UHF band, and the read / write portion of the reader / writer can be made inexpensive.
[0019]
13. The wireless tag reader / writer according to claim 12, wherein the information storage unit of the wireless tag in which a responder having an antenna and an information storage unit connected to the antenna and storing information are supported by a sheet-like member are provided. A wireless tag reader / writer that reads or writes the data, wherein the communication device according to any one of claims 1 to 11 and the wireless tag pass through the vicinity of the gap. And a transport mechanism for transporting.
According to this configuration, the plurality of wireless tags can sequentially communicate with the head by the transport mechanism. Therefore, writing and reading of information with respect to a plurality of wireless tags can be performed efficiently.
[0020]
In the present invention, the wireless tag reader / writer is a device (writer) for writing information to the wireless tag by communicating with a responder of the wireless tag, a device (reader) for reading information to the wireless tag, and It is a concept that includes three devices (reader / writer) that perform both writing of information and reading of information with respect to a wireless tag.
[0021]
14. The wireless tag reader / writer according to claim 13, wherein a responder having an antenna and an information storage unit connected to the antenna and storing information are provided to the information storage unit of the wireless tag supported by a sheet-like member. A wireless tag reader / writer that reads or writes the data, and the communication device according to claim 9 and a tip portion of the magnetic body facing the gap as viewed from a direction perpendicular to the plane to the antenna. And a transport mechanism for transporting the wireless tag so as to fit in a closed loop formed.
According to this configuration, the plurality of wireless tags can sequentially communicate with the head by the transport mechanism. Therefore, writing and reading of information with respect to a plurality of wireless tags can be performed efficiently. In addition, since most of the magnetic flux emitted from the end of the magnetic material passes through the antenna loop, communication with the responder can be performed with high reliability.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of the RFID tag writer 1 according to the first embodiment.
[0023]
The RFID tag writer 1 performs printing on the RFID tag 50 and further writes information while conveying an RFID tag 50 described later, which is an information carrier in the RFID system. The user can easily obtain the necessary RFID tag 50 on the spot by inputting the print contents to be applied to the desired RFID tag 50 and information stored in the RFID tag 50. The contents of the print contents and the write information are not limited to those input by the user, but may be obtained from a database that can be referred to via a network or may be obtained via other storage media. .
[0024]
As shown in FIG. 1, the RFID tag writer 1 includes a print transport unit 2 and a communication unit 10. The print transport unit 2 is for printing the print content input by the user on the RFID tag 50 while transporting the RFID tag 50. The communication unit 10 is for writing information into the RFID tag 50 by communicating with the RFID tag 50.
[0025]
Next, the structure of the RFID tag 50 in which printing is performed by the RFID tag writer 1 and information is written or read will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the RFID tag 50, and FIG. 2A is a transparent view from the upper surface of the RFID tag 50. FIG. 2B is a cross-sectional view of the RFID tag 50 taken along the AA plane in FIG.
[0026]
As shown in FIGS. 2A and 2B, the RFID tag 50 includes a responder 51 and a tag 60. The responder 51 includes an antenna 52 and a communication chip 53, and modulates and returns a reflected wave of a carrier wave transmitted from a reader of an RFID system (not shown) based on predetermined information. Note that the UHF band and the microwave band are used for communication with the reader. The antenna 52 resonates at a predetermined frequency in the UHF band or microwave band transmitted from the reader, and both ends thereof are connected to the communication chip 53 to form a closed loop shape.
[0027]
The tag 60 is for enclosing the responder 51, and includes a base film 61, a responder support film 63, a release paper 65, and a cover film 66. The base film 61 serves as the base of the tag 60 and determines the base color of the tag 60. The base film 61 has an adhesive layer 62 on the upper surface side. The responder support film 63 is a film for supporting the responder 51. The transponder support film 63 has its upper surface fixed to the back side of the base film 61, and the transponder 51 is supported on the back side. Moreover, the responder support film 63 has the adhesion layer 64 so that the responder 51 supported on the back side may be covered. The release paper 65 is for covering the adhesive layer 64 of the responder support film 63. When fixing the RFID tag 50 to the target object, the user peels the release paper 65 from the RFID tag 50, exposes the adhesive layer 64 of the responder support film 63, and then fixes the RFID tag 50 to the target object. To do. The cover film 66 is a transparent member that covers the tag 60 and displays the print content 67 applied by the print transport unit 2. The cover film 66 is adhered to the adhesive layer 62 on the upper surface side of the base film 61 after being printed from the back side by the print transport unit 2.
[0028]
Next, a method for transporting the RFID tag 50 for printing and writing information to the RFID tag 50 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a transparent view showing a conveyance path of the RFID tag 50 in the RFID tag writer 1. As shown in FIG. 3, the RFID tag writer 1 includes a cassette mounting unit 80, a print head 81, a carry-out port 82, a position sensor 83, and a communication unit 10 in the conveyance path of the RFID tag 50. The cassette mounting portion 80 is used for detachably mounting the cassette 70 in which the RFID tag 50 is stored. The print head 81 is for printing on the cover film 66 by thermally transferring ink of an ink ribbon 68 described later. The carry-out port 82 is an opening for carrying out the RFID tag 50 to the outside. The position sensor 83 is a metal detection type sensor disposed near the downstream side of the communication unit 10 and detects the position of the antenna 52 of the RFID tag 50. By using the position sensor 83, it is possible to detect the timing at which information is written to the RFID tag 50 by the communication unit 10 and the timing at which the tag 60 is cut. In the cassette 70, the RFID tags 50 are stored in a state of being continuously arranged so as to be in a tape shape. The type of the cassette 70 is determined by the type of the RFID tag 50 stored. The RFID tag writer 1 can perform printing and information writing on the RFID tag 50 having various shapes by exchanging the cassette 70. The communication unit 10 is provided in the vicinity of the carry-out port 82, and necessary information is written to or read from the RFID tag 50 by communicating with the RFID tag 50 to be carried out. The position sensor 83 may be an optical sensor. In this case, the position of the antenna 52 is detected from the position of the mark printed in advance on the release paper 65.
[0029]
Next, the structure of the cassette 70 will be described. The cassette 70 includes a first spool 71, a second spool 72, a third spool 73, a fourth spool 74, a conveying roller 75, a pressing roller 76, and guide rollers 77a to 77e. The cassette 70 has a hollow for disposing a print head 81 in the cassette 70 for printing on a cover film provided in the cassette mounting portion 80 when the cassette 70 is mounted in the cassette mounting portion 80. A portion 78 is further provided.
[0030]
The first spool 71 is wound with an RFID tag 69 (see FIG. 2B) before the cover film 66 is bonded. The second spool 72 has a cover film 66 wound thereon. The third spool 73 has an ink ribbon 68 wound thereon. In the fourth spool 74, the ink ribbon 68 wound around the third spool is wound from the opposite end of the ink ribbon 68 connected to the third spool.
The conveyance roller 75 is for conveying the RFID tag 50 to the carry-out port 82. The conveyance roller 75 is arranged so that a rotation driving force transmission path is formed between the conveyance roller 75 and an output shaft of a conveyance motor (not shown) provided in the cassette mounting unit 80 when the cassette 70 is mounted on the cassette mounting unit 80. ing. The pressure contact roller 76 is configured to press and bond the RFID tag 69 excluding the cover film 66 and the cover film 66 together with the transport roller 75 to be transported, and is disposed in the vicinity of the transport roller 75. The guide roller 77 a guides the RFID tag 69 excluding the cover film 66 wound around the first spool between the transport roller 75 and the pressure roller 76. The guide rollers 77b and 77c guide the cover film 66 wound around the second spooler to the print head 81. The guide roller 77d guides the ink ribbon 68 wound around the third spooler to the print head 81. The guide roller 77e guides the cover film 66 guided by the print head 81 between the transport roller 75 and the pressure roller 76, and guides the ink ribbon 68 guided by the print head 81 to the fourth spool 74. .
[0031]
Next, the operation of the RFID tag 50 in the cassette 70 will be described. The RFID tag 69 excluding the cover film 66 is conveyed toward the carry-out port 82 while being in pressure contact with the conveyance roller 75 and the pressure roller 76 that are driven via the rotational driving force transmission path by driving the conveyance motor. As a result, the RFID tag 69 excluding the cover film 66 wound around the first spool 71 is unwound from the first spool 71, guided by the guide roller 77 a, and reaches between the conveying roller 75 and the pressure roller 76.
[0032]
At the same time, the cover film 66 wound around the second spool 72 is unwound from the second spool 72 and is guided by the guide rollers 77b and 77c to reach the print head 81. Further, the ink ribbon 68 wound around the third spool 73 is unwound from the third spool 73 and is guided by the guide roller 77d to reach the print head 81. When the cover film 66 and the ink ribbon 68 reach the print head 81, the ink 67 of the ink ribbon 68 is transferred to the cover film 66 by the heat from the print head 81, and a desired image is printed on the cover film 66. The Thereafter, the printed cover film 66 is further guided by the guide roller 77e and reaches between the conveying roller 75 and the pressure roller 76. The ink ribbon 68 is further guided by the guide roller 77e and wound around the fourth spool 74.
[0033]
The RFID tag 69 excluding the cover film 66 that has reached between the conveyance roller 75 and the pressure roller 76 and the cover film 66 printed by the print head 81 are brought into pressure contact with the conveyance roller 75 and the pressure roller 76. It is pasted together. The RFID tag 50 to which the cover film 66 is bonded is conveyed to the head 11 described later of the communication unit 10 disposed near the carry-out port 82. Information is written to the RFID tag 50 conveyed to the head 11 by communication with the communication unit 10, and the written information is read, and the written information matches the read information. Is confirmed. If the written information matches the read information, the RFID tag 50 is carried out of the RFID writer 1 from the carry-out port 82. If the written information does not match the read information, the information is written to the RFID tag 50 again. The RFID tag 50 carried out to the outside is used after being cut to an appropriate length for each RFID tag 50.
[0034]
Next, communication between the communication unit 10 and the responder 51 included in the RFID tag 50 will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a block diagram illustrating a circuit configuration of the communication unit 10. FIG. 5 is a block diagram showing a circuit configuration of the responder 51. FIG. 6 is an external view showing a communication state between the communication unit 10 and the responder 51.
[0035]
First, the circuit configuration of the communication unit 10 will be described. As shown in FIG. 4, the communication unit 10 includes a head 11 and a controller 12. The head 11 is for communicating with the antenna 52 of the responder 51 by electromagnetic induction, and includes a core 13 and a coil 14. The core 13 is a magnetic material such as ferrite, and has a C-shape having a gap 30. Further, the vicinity of the tip of the core 13 facing the air gap 30 has a tapered shape, and the area along the loop plane of the antenna 52 of the tip of the core 13 facing the air gap 30 is formed by the antenna 52. It is smaller than the area. The coil 14 is wound around the core 13 and is connected to a coupling circuit 18 of the controller 12 described later. Communication by electromagnetic induction between the antenna 52 of the responder 51 and the head 11 is performed in a state where the tip of the core 13 is within a closed loop formed in the antenna 52 when viewed from a direction perpendicular to the loop plane of the antenna 52. Is called. Based on the signal input from the coupling circuit 18 to the coil 14, the magnetic flux radiated from the end of the core 13 passes through the loop of the antenna 52, so that an induced current flows through the antenna 52 and a signal is generated. That is, at this time, the coil 14 is a primary coil and the antenna 52 is a secondary coil. Further, based on a signal generated in the antenna 52, a magnetic field generated in the loop of the antenna 52 passes through the loop of the coil 14 via the core 13, so that an induced current flows in the coil 14 to generate a signal. . At this time, the antenna 52 becomes a primary coil, and the coil 14 becomes a secondary coil. A signal generated in the coil 14 is output to the coupling circuit 18.
[0036]
The controller 12 controls communication with the responder 51, and includes a carrier generation unit 15, a carrier modulation unit 16, a carrier amplification unit 17, a coupling circuit 18, an LNA (Low Noise Amp) 19, a band pass filter 20, and A demodulator 21 is provided. The carrier wave generating unit 15 generates a carrier wave by a trigger signal input based on the position sensor 83 and outputs the generated carrier wave to the carrier wave modulating unit 16. The frequency of the carrier wave can be arbitrarily set, and is set to 13 MHz, for example. A frequency at which the core 13 exhibits sufficiently large magnetic characteristics, particularly a frequency below the HF band is desirable. The carrier modulation unit 16 performs amplitude modulation (Amplitude Shift Keying: ASK) on the carrier wave generated by the carrier wave generation unit 15, and outputs the modulated carrier wave to the carrier wave amplification unit 17. The carrier amplifier 17 amplifies the carrier modulated by the carrier modulator 16 and outputs the amplified carrier to the coupling circuit 18. The coupling circuit 18 outputs the carrier wave amplified by the carrier wave amplifier 17 to the coil 14 or outputs the carrier wave input from the coil 14 to the LNA 19.
[0037]
The LNA 19 amplifies the carrier wave input from the coupling circuit 18 and outputs the amplified carrier wave to the band pass filter 20. The band pass filter 20 is a well-known LC filter, and outputs the output signal to the demodulator 21. The demodulator 21 demodulates the signal input by the band filter 20, generates an original information signal, and outputs it as output data.
[0038]
Next, the circuit configuration of the responder 51 will be described. As shown in FIG. 5, the responder 51 includes an antenna 52 and a communication chip 53. The antenna 52 has a planar loop shape, and both ends thereof are connected to the communication chip 52 (see FIG. 2A). The communication chip 53 is a communication IC chip, and includes a modem unit 54, an information acquisition unit 55, a storage unit 56, and an information generation unit 57, and is connected to the antenna 52.
[0039]
The modem 54 demodulates the carrier wave received by the antenna 52, and outputs the demodulated signal to the information acquisition unit 55, and also receives a reflected wave of the carrier wave received by the antenna 52 from the information generator 57. Modulation is based on information to be performed. The information acquisition unit 55 acquires information from the signal demodulated by the modem unit 54 and stores the information in the storage unit 56 based on the acquired information. Specifically, when the information acquired by the information acquisition unit 55 includes a command for writing information to the responder 51 and information to be written, the information to be written is stored in the storage unit 56. Remember me. Note that if the information acquired by the information acquisition unit 55 includes other commands such as a command for reading information from the responder 51, nothing is stored in the storage unit 56. The storage unit 56 stores information to be returned by the responder 51. The storage unit 56 stores information in response to an instruction from the information acquisition unit 55, and the stored information is read by the information generation unit 57. The information generation unit 57 reads information stored in the storage unit 56, generates information to be returned, and outputs the generated information to be returned to the modem unit 54.
[0040]
Next, the operation | movement in communication with the communication part 10 and the responder 51 is demonstrated. As shown in FIG. 6, communication by electromagnetic induction between the communication unit 10 and the responder 51 is performed in a closed loop in which the tip of the core 13 is formed in the antenna 52 when viewed from a direction perpendicular to the loop plane of the antenna 52. This is performed in a state where the RFID tag 50 is conveyed so as to be accommodated. The position sensor 83 detects whether the RFID tag 50 has been transported so that the tip of the core 13 is within the closed loop formed in the antenna 52 when viewed from the direction perpendicular to the loop plane of the antenna 52.
[0041]
First, the RFID tag 50 is placed by the position sensor 83 so that the antenna 52 is in a closed loop formed in the antenna 52 when the antenna 52 is viewed from a direction perpendicular to the loop plane of the antenna 52. If it is detected that the carrier has been conveyed, a trigger signal is input to the carrier wave generator 15. The carrier wave generation unit 15 generates a carrier wave when a trigger signal is input. The carrier wave generated by the carrier wave generation unit 15 is output to the carrier wave modulation unit 16. The carrier wave generated by the carrier wave generation unit 15 is modulated based on the input data by the carrier wave modulation unit 16. Here, the input data includes a command for the responder 51 and additional information. For example, when information is written to the responder 51, a command for writing information and information to be written are input data. The carrier wave modulated by the carrier wave modulation unit 16 is output to the carrier wave amplification unit 17. The carrier wave modulated by the carrier wave modulation unit 16 is amplified by the carrier wave amplification unit 17. The amplified carrier wave is output to the coil 14 of the head 11 via the coupling circuit 18. Thereby, based on the carrier wave signal input to the coil 14, the magnetic flux radiated from the end of the core 13 passes through the loop of the antenna 52, so that an induced current flows through the antenna 52 and the carrier wave signal. Occurs. At this time, the magnetic flux is radiated from one end of the core 13 to the other end.
[0042]
The responder 51 receives a carrier wave generated in the antenna 52 by electromagnetic induction. The carrier wave received by the antenna 52 is output to the modem unit 54 and demodulated. The carrier wave signal demodulated by the modem unit 54 is output to the information acquisition unit 55. The information acquisition unit 55 acquires information included in the signal input from the modem unit 54. When a command for writing information to the responder 51 and information to be written are acquired by the information acquisition unit 55, the information to be written is stored in the storage unit 56. When the antenna 52 receives a carrier wave, a reflected wave of the received carrier wave is generated at the antenna 52. The information generation unit 57 reads information stored in the storage unit 56 and generates information to be returned based on the read information. The information to be returned generated by the information generation unit 57 is output to the modem unit 54. The modem unit 54 modulates the reflected wave based on the information to be returned generated by the information generation unit 57 and returns the modulated reflected wave from the antenna 52. A magnetic field generated in the loop of the antenna 52 based on the signal generated in the antenna 52 passes through the loop of the coil 14 via the core 13, so that an induced current flows in the coil 14 and a reflected wave signal is generated. .
[0043]
In the communication unit 10, the reflected wave generated in the coil 14 is received. The reflected wave received by the coil 14 is output to the LNA 19 via the coupling circuit 18. The reflected wave received by the coil 14 is amplified by the LNA 19. The reflected wave amplified by the LNA 19 is output to the band pass filter 20. The reflected wave amplified by the LNA 19 passes through a well-known LC filter which is a band pass filter 20 and is output to the demodulator 21. The reflected wave that has passed through the band filter 20 is demodulated into an original information signal by the demodulator 21 and output as output data.
[0044]
The shape of the antenna 52 is not limited to the elliptical loop as shown in FIG. 2, and for example, as shown in FIG. 10A, the antenna 52a has a rectangular loop. As shown in FIG. 10 (b), the shape of the antenna 52b may have a rhombic loop. Also, as shown in FIG. 10 (c), the shape of the antenna 52c is The loop area may be narrower, or as shown in FIG. 10D, the antenna 52b may be bent at both ends while the loop area is narrower. Further, the communication chip 53 does not need to be connected to the antenna 52 so as to be arranged near the center of the tag 60, and is arranged near the end of the tag 60 as shown in FIG. It may be connected to the antenna 52e.
[0045]
In the first embodiment described above, since a strong magnetic field is generated in the air gap 30 by the magnetic body 13 provided in the head 11, efficient communication can be performed without contact with the antenna 52 by electromagnetic induction, thereby saving power. Can be achieved. Further, since the magnetic flux reaches the other end via the gap 30 from one end of the core 13, it is possible to prevent the magnetic flux from leaking to the surroundings. Further, since the one-turn closed-loop antenna 52 is used, the antenna 52 is simpler and less expensive.
[0046]
In addition, since the shape of the core 13 is C-type, it is possible to easily manufacture the core 13 having the air gap 30 and wind the coil 14 around the core 13, and to make the head 11 simple. . Further, the released magnetic flux hardly leaks. Further, the tag 60 can be transferred to the gap 30.
[0047]
Furthermore, since the end portion of the core 13 has a tapered shape, the direction of the magnetic flux emitted from the end portion of the core 13 can be adjusted. Thereby, it can communicate by electromagnetic induction with respect to the shape of various antennas. Further, since the area of the plane through which the magnetic flux passes is small, the antenna can be miniaturized.
[0048]
In addition, since a strong magnetic field is generated by the core 13 and the magnetic flux is concentrated and allowed to pass through the loop of the antenna 52, even an antenna in which an induced current does not easily flow can be communicated by electromagnetic induction.
[0049]
In addition, when the position sensor 83 is viewed from the direction perpendicular to the loop plane of the antenna 52, the tip of the core 13 can be efficiently communicated by electromagnetic induction in a state where it is within the closed loop formed in the antenna 52, Power saving can be achieved. In addition, information can be reliably written to or read from the responder 51.
[0050]
<Second Embodiment>
A second embodiment according to the present invention will be described below with reference to the drawings. The second embodiment according to the present invention is substantially equivalent to the configuration other than the configuration of the head 11 included in the communication unit 10 according to the first embodiment of the present invention, except for the configuration of the head 11A included in the communication unit 10A. Since explanations other than the configuration of the head 11 included in the communication unit 10 of the first embodiment can be applied, details thereof are omitted.
[0051]
The configuration of the head 11A of the communication unit 10A (corresponding to the head 11 of the communication unit 10 of the first embodiment) will be described with reference to FIG. FIG. 7 is an external view of the head 11A. The head 11A is for communicating with the antenna 52 of the responder 51 by electromagnetic induction, and includes cores 13Aa and 13Ab and coils 14Aa and 14Ab. The cores 13Aa and 13Ab are magnetic bodies such as ferrite and have a shape having a gap 30A. In addition, the area along the loop plane of the antenna 52 at the tips of the cores 13Aa and 13Ab facing the air gap 30A is smaller than the area of the closed loop formed in the antenna 52. The coils 14Aa and 14Ab are wound around the cores 13Aa and 13Ab, and are connected to a coupling circuit 18 of the controller 12 described later. The communication by the electromagnetic induction between the antenna 52 of the responder 51 and the head 11A is a state in which the tips of the cores 13Aa and 13Ab are within the closed loop formed in the antenna 52 when viewed from the direction perpendicular to the loop plane of the antenna 52. Done in Magnetic flux radiated from the ends of the cores 13Aa and 13Ab based on signals input from the coupling circuit 18 to the coils 14Aa and 14Ab passes through the loop of the antenna 52, so that an induced current flows through the antenna 52 and the signal is transmitted. appear. Further, a magnetic field generated in the loop of the antenna 52 based on a signal generated in the antenna 52 passes through the loop of the coils 14Aa and 14Ab via the cores 13Aa and 13Ab, so that an induced current flows in the coils 14Aa and 14Ab. Signal is generated. Signals generated in the coils 14Aa and 14Ab are output to the coupling circuit 18.
[0052]
In the second embodiment described above, since a strong magnetic field is generated in the air gap 30A by the magnetic bodies 13Aa and 13Ab provided in the head 11A, efficient communication can be performed without contact with the antenna 52 by electromagnetic induction. Power saving can be achieved.
[0053]
Further, even when the core is separated into the cores 13Aa and 13Ab, the coils 14Aa and 14Ab connected in series can generate a magnetic field with the same phase in the cores 13Aa and 13Ab. Can be separated according to space. Moreover, it can respond flexibly to the antenna shape and the arrangement of the responder 51 on the tag 60.
[0054]
<Third Embodiment>
Hereinafter, a third embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. The third embodiment according to the present invention is substantially the same as the first embodiment except for the configuration of the communication unit 10B, except for the configuration of the communication unit 10 according to the first embodiment of the present invention. Since explanations other than the configuration of the communication unit 10 can be applied, details are omitted.
[0055]
The configuration of the communication unit 10B (corresponding to the communication unit 10 of the first embodiment) will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a block diagram showing a circuit configuration of the communication unit 10B. FIG. 9 is an external view showing a communication state between the communication unit 10 B and the responder 51.
[0056]
As shown in FIG. 8, the communication unit 10B includes heads 11Ba and 11Bb and a controller 12B. The heads 11Ba and 11Bb are for communicating with the antenna 52 of the responder 51 by electromagnetic induction, respectively, and include cores 13Ba and 13Bb and coils 14Ba and 14Bb, respectively. The head 11Ba can write information to the responder 51 by communicating with the antenna 53 by electromagnetic induction, and the head 11Bb can read information from the responder 51 by communicating with the antenna 53 by electromagnetic induction. The cores 13Ba and 13Bb are magnetic bodies such as ferrite and have a C-shape having gaps 30Ba and 30Bb. Further, the vicinity of the tips of the cores 13Ba and 13Bb facing the gaps 30Ba and 30Bb has a tapered shape, and the area along the loop plane of the antenna 52 at the tips of the cores 13Ba and 13Bb facing the gaps 30Ba and 30Bb is formed. The area of the closed loop formed in the antenna 52 is smaller. The coils 14Ba and 14Bb are wound around the cores 13Ba and 13Bb. The coil 14Ba is connected to a carrier wave amplifier 17B of the controller 12B described later, and the coil 14Bb is connected to an LNA 19B of the controller 12B described later. . The communication by the electromagnetic induction between the antenna 52 of the responder 51 and the heads 11Ba and 11Bb is such that the tips of the cores 13Aa and 13Ab are in a closed loop formed in the antenna 52 when viewed from the direction perpendicular to the loop plane of the antenna 52. It is performed in a state of being accommodated. Based on the signal input to the coil 14Ba from the carrier wave amplifier 17B, the magnetic flux radiated from the end of the core 13Ba passes through the loop of the antenna 52, so that an induced current flows through the antenna 52 and a signal is generated. To do. Further, based on the signal input to the antenna 52, a magnetic field generated in the loop of the antenna 52 passes through the loop of the coil 14Bb via the core 13Bb, so that an induced current flows in the coil 14Bb and a signal is generated. To do. A signal generated in the coil 14Bb is output to the LNA 19B.
[0057]
The controller 12B controls communication with the responder 51, and includes a carrier generation unit 15, a carrier modulation unit 16, a carrier amplification unit 17B, an LNA 19B, a band pass filter 20, and a demodulation unit 21. The carrier generation unit 15, the carrier modulation unit 16, the band pass filter 20, and the demodulation unit 21 are substantially the same as the carrier generation unit 15, the carrier modulation unit 16, the band pass filter 20, and the demodulation unit 21 of the first embodiment. Since the description of the first embodiment can be applied, details are omitted.
[0058]
The carrier amplifier 17B (corresponding to the carrier amplifier 17 in the first embodiment) amplifies the carrier modulated by the carrier modulator 16 and outputs the amplified carrier to the coil 14Ba. The LNA 19B (corresponding to the LNA 19 in the first embodiment) amplifies the carrier wave input from the coil 14Bb and outputs the amplified carrier wave to the band pass filter 20.
[0059]
Next, the operation | movement in communication with the communication part 10B and the responder 51 is demonstrated. The operation in the communication of the responder 51 is substantially the same as the operation in the communication of the responder 51 according to the first embodiment, and the details of the description of the first embodiment can be applied. Is omitted.
[0060]
Communication by electromagnetic induction between the communication unit 10 B and the responder 51 is performed using an RFID tag so that the tips of the cores 13 Ba and 13 Bb are within a closed loop formed in the antenna 52 when viewed from a direction perpendicular to the loop plane of the antenna 52. This is performed in a state where 50 is conveyed. The position sensor 83 detects whether or not the RFID tag 50 has been transported so that the tips of the cores 13Ba and 13Bb are within the closed loop formed in the antenna 52 when viewed from the direction perpendicular to the loop plane of the antenna 52. When information is written in the responder 51, the information is transmitted between the head 11Ba and the antenna 52 by electromagnetic induction. When reading the information stored in the responder 51, the head 11Bb and the antenna 52 receive information by electromagnetic induction. In the figure, the heads 11Ba and 11Bb are both arranged to communicate with the antenna 52 by electromagnetic induction. However, either one of the heads 11Ba and 11Bb communicates with the antenna 52 by electromagnetic induction to write or read information. Alternatively, the heads 11Ba and 11Bb may communicate with the antennas 52 of the different responders by electromagnetic induction, and information may be written to and read from each of the responders.
[0061]
First, a case where information is transmitted from the communication unit 10B to the responder 51 will be described. The position sensor 83 transports the RFID tag 50 so that the antenna 52 is in a state where the tip of the core 13Ba is within the closed loop formed in the antenna 52 when viewed from the direction perpendicular to the loop plane of the antenna 52. If detected, a trigger signal is input to the carrier wave generator 15. The carrier wave generation unit 15 generates a carrier wave when a trigger signal is input. The carrier wave generated by the carrier wave generation unit 15 is output to the carrier wave modulation unit 16. The carrier wave generated by the carrier wave generation unit 15 is modulated based on the input data by the carrier wave modulation unit 16. Here, the input data includes a command for the responder 51 and additional information. For example, when writing information to the responder 51, a command for writing information and information to be written are set as input data. The carrier wave modulated by the carrier wave modulation unit 16 is output to the carrier wave amplification unit 17 and amplified. The amplified carrier wave is output to the coil 14Ba of the head 11Ba. Thus, the coil 14Ba is the primary coil and the antenna 52 is the secondary coil, and the magnetic flux radiated from the end of the core 13Ba passes through the loop of the antenna 52 based on the carrier wave signal input to the coil 14Ba. As a result, an induced current flows through the antenna 52 and a carrier wave signal is generated. At this time, the magnetic flux is radiated from one end of the core 13Ba to the other end.
[0062]
Next, a case where the communication unit 10 receives a reflected wave from the responder 51 will be described. A reflected wave is generated in the coil 14Bb based on the reflected wave flowing in the antenna 52 by the electromagnetic induction communication between the head 11Bb and the antenna 52. The reflected wave generated in the coil 14Bb is output to the LNA 19B and the signal is amplified. The reflected wave amplified by the LNA 19B is output to the band pass filter 20. The reflected wave amplified by the LNA 19B passes through a well-known LC filter that is a band pass filter 20 and is output to the demodulator 21. The reflected wave that has passed through the band filter 20 is demodulated into an original information signal by the demodulator 21 and output as output data.
[0063]
In the third embodiment described above, since the transmission head 11Ba and the reception head 11Bb are provided in addition to the effects of the first embodiment, the coupling circuit 18 becomes unnecessary, and the communication unit The circuit configuration of 10B can be simplified. Further, since the component of the transmission signal that wraps around the reception signal can be reduced, the gain of the LNA 19B can be set large and the sensitivity can be increased.
[0064]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various design changes can be made as long as they are described in the claims. For example, in the first embodiment, the antenna 52 has a closed loop shape. However, the antenna 52 is not limited to such a configuration. May be.
[0065]
Furthermore, in the first embodiment, the antenna 52 is configured by a closed loop of one turn, but may be configured by a closed loop of a plurality of turns.
[0066]
In addition, in the first embodiment, the antenna 52 is configured in a planar shape, but is not limited to such a configuration, and for example, the antenna may be configured in a three-dimensional manner.
[0067]
In the first embodiment, the responder 51 includes the storage unit 56 and returns the stored information. However, the present invention is not limited to such a configuration, and the responder does not include information. A configuration in which a reflected wave is returned may be used. In the case of such a configuration, the configuration of the communication unit can be simplified.
[0068]
Furthermore, in the first embodiment, the core 13 has a C-shaped configuration, but the core is not limited to the C-shaped shape as long as the core has a gap 30.
[0069]
In addition, in the first embodiment, the end portion of the core 13 is formed in a tapered shape. However, any shape may be used as long as the magnetic flux can pass through the loop of the antenna 52.
[0070]
In the second embodiment, the gap A is constituted by the cores 13Aa and 13Ab, which are rod-shaped magnetic bodies, but the core is not limited to the rod-shaped magnetic body, and may be an arc-shaped magnetic body. . In addition, the cores 13Aa and 13Ab are formed of two magnetic bodies, but may be formed of three or more magnetic bodies.
[0071]
Furthermore, in the second embodiment, the coil 14Aa and the coil 14Ab are connected in series. However, if the current flowing through the coil 14Aa and the coil 14Ab is synchronized, the configuration is limited to such a configuration. Instead, for example, the coil 14Aa and the coil 14Bb may be connected in parallel.
[0072]
Further, in the first embodiment, the area along the loop plane of the antenna 52 at the tip of the core 13 facing the air gap 30 is smaller than the area of the closed loop formed in the antenna 52. As long as communication is possible, the area along the loop plane of the antenna 52 at the tip of the core 13 may be larger than the area of the closed loop formed in the antenna 52.
[0073]
In particular, in the first embodiment, communication is performed by electromagnetic induction in a state where the tip of the core 13 is within a closed loop formed in the antenna 52 when viewed from a direction perpendicular to the loop plane of the antenna 52. The state in which the tip of the core 13 is within the closed loop formed in the antenna 52 may be detected only at the start of communication by electromagnetic induction, or the tip of the core 13 may be detected in the closed loop formed in the antenna 52. A configuration that does not detect the state of being accommodated may be used.
[0074]
In the first embodiment, the communication unit 10 functions together with the print transport unit 2. However, the configuration is not limited to such a configuration, and the configuration in which only the communication unit 10 functions without performing printing is also possible. It may be a configuration that functions together with other devices.
[0075]
【The invention's effect】
According to the present invention, since a strong magnetic field is generated in the air gap by the magnetic substance provided in the head, efficient communication can be performed without contact with the antenna by electromagnetic induction, and power saving can be achieved. Further, since the magnetic flux reaches the other end portion through the air gap from one end portion of the magnetic body, the magnetic flux can be hardly leaked to the surroundings.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an RFID tag writer according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an RFID tag that is read or written by the RFID tag writer shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a transparent view showing a conveyance path of the RFID tag shown in FIG. 2;
4 is a block diagram showing a circuit configuration of a communication unit shown in FIG. 1. FIG.
5 is a block diagram showing a circuit configuration of the responder shown in FIG. 2. FIG.
6 is an external view showing a communication state between the communication unit shown in FIG. 1 and the responder shown in FIG. 2;
FIG. 7 is an external view of a head included in an RFID tag writer according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram showing a circuit configuration of a communication unit included in an RFID tag writer according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an external view showing a communication state between a communication unit and a responder according to a third embodiment of the present invention.
10 shows a modification of the antenna of the responder shown in FIG.
FIG. 11 is an external view showing a communication state by electromagnetic induction between a transmitter and a wireless tag according to the prior art.
[Explanation of symbols]
1 RFID tag writer
2 Print transport section
10 Communication Department
11 heads
12 Controller
13 cores
14 coils
50 RFID tags
51 transponder
52 Antenna
53 Communication chip
60 tags

Claims

A head that performs non-contact communication with the antenna by electromagnetic induction to perform at least one of transmission of information to a transponder having an antenna and reception of information transmitted from the transponder;
The head is
One or more magnetic bodies constituting the gap;
A communication device comprising one or more coils wound around the magnetic body.

The communication device according to claim 1, wherein the head has one magnetic body having a C-shape.

The head has two magnetic bodies opposed to each other with the gap between them;
The communication device according to claim 1, wherein the coil connected in series or in parallel is wound around two magnetic bodies.

4. The communication device according to claim 1, wherein the vicinity of the tip of the magnetic body facing the gap has a tapered shape. 5.

The communication apparatus according to claim 1, wherein a closed loop is formed along the plane of the antenna.

5. The communication device according to claim 1, wherein the antenna has a one-turn closed loop formed along a plane.

7. The communication apparatus according to claim 5, wherein an area along the plane of a tip portion of the magnetic body facing the gap is smaller than an area of a closed loop formed in the antenna.

6. The magnetic body facing the air gap has a shape such that a tip end portion is accommodated in a closed loop formed in the antenna when viewed from a direction perpendicular to the plane. 6. The communication device according to 6.

A detection means for detecting that the tip of the magnetic body facing the air gap is within a closed loop formed in the antenna when viewed from a direction perpendicular to the plane;
The head communicates with the antenna by electromagnetic induction when the detecting means detects that the tip of the magnetic body facing the gap is within a closed loop formed in the antenna. The communication apparatus according to claim 8, characterized in that:

Including at least two heads;
The communication apparatus according to claim 1, wherein one of the heads transmits information to the responder, and the other head receives information from the responder.

11. The communication device according to claim 1, wherein the head communicates with the antenna that resonates at a frequency equal to or higher than a UHF band by electromagnetic induction using a frequency equal to or lower than the HF band.

A transponder having an antenna and an information storage unit connected to the information storage unit for storing information are wireless tag readers / writers that read or write information from or to the information storage unit of the wireless tag supported by the sheet-like member. And
The communication device according to any one of claims 1 to 11,
A wireless tag reader / writer comprising: a transport mechanism for transporting the wireless tag so that the antenna passes across the vicinity of the gap.

A transponder having an antenna and an information storage unit connected to the information storage unit for storing information are wireless tag readers / writers that read or write information from or to the information storage unit of the wireless tag supported by the sheet-like member. And
A communication device according to claim 9;
A transport mechanism for transporting the wireless tag so that the tip of the magnetic body facing the gap may be within a closed loop formed in the antenna when viewed from a direction perpendicular to the plane. A wireless tag reader / writer.