JP2005078256A

JP2005078256A - マグネットｒｆタグ

Info

Publication number: JP2005078256A
Application number: JP2003306204A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Ikeda; 大亮池田; Yuji Yamamoto; 祐司山本
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2003-08-29
Filing date: 2003-08-29
Publication date: 2005-03-24

Abstract

【課題】再利用が可能な金属対応のマグネットＲＦタグを提供する。
【解決手段】ＲＦタグ毎に個別情報が記憶されたＩＣチップ１０と、ＩＣチップ１０に電気的に接続されたアンテナコイル２０と、これらＩＣチップ１０とアンテナコイル２０とが装着されたＲＦタグ本体３０とを備え、ＲＦタグ本体３０に、金属に取り付けるためのマグネット４０を設けたマグネットＲＦタグ１である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification、無線周波数識別）技術に係り、特に、金属製品の管理に適するマグネットＲＦタグに関するものである。

従来、金属に貼付したＲＦタグでも通信が可能となるようにＲＦタグのアンテナコイルの金属貼付面にフェライトや珪素鋼板などの高透磁性材で金属とＲＦタグとを遮蔽した構造の金属対応型ＲＦタグが提案され、実用化されている（例えば、特許文献１参照）。

最近では、平坦な金属部にＲＦタグを貼り付けるだけではなく、例えば水道管の側面や地中埋設電力ケーブルなどの曲面を有する金属材料面上にＲＦタグを貼り付けて、線路番号や線路の容量などの必要な情報管理をしたいという要求がある。

この場合には、ＲＦタグの背面（金属取り付け面側）に極薄のアズキャストのアモルファスを用いてＲＦタグと金属対象物とを遮蔽した構造の若干可撓性がある金属対応のＲＦタグが提案されている（例えば、特許文献２、３参照）。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。

特開平３−１９３３９８号公報特開２００２−１９６６７５号公報特開２０００−２７６５６５号公報特開２００３−８５５１５号公報

しかしながら、高透磁性材で金属とＲＦタグとを遮蔽する構造では、構造上タグが厚くなり、タグ大型化の要因となると云う問題点があった。また、高透磁率の金属遮蔽材がバルク体であるため、ＲＦタグの可撓性を損なうと云う問題点もあった。

極薄のアズキャストのアモルファスを用いたＲＦタグでは、金属面上に貼付するため一般的に両面テープ留めする必要があり、一旦剥離すると再加工しなければならず、再利用性に乏しい。また、用途によっては、使用しづらいと云う問題点もあった。

そこで、本発明の目的は、再利用が可能な金属対応のマグネットＲＦタグを提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、第１の発明は、ＲＦタグ毎に個別情報が記憶されたＩＣチップと、上記ＩＣチップに電気的に接続されたアンテナコイルと、これらＩＣチップとアンテナコイルとが装着されたＲＦタグ本体とを備え、上記ＲＦタグ本体に、金属に取り付けるためのマグネットを設けたものである。

第２の発明は、上記マグネットがシート状に形成されたマグネットシートであり、該マグネットシートと上記ＲＦタグ本体とが可撓性を有するものである。

第３の発明は、上記マグネットシートが、上記アンテナコイルを覆うように上記ＲＦタグ本体に設けられたものである。

第４の発明は、上記マグネットシートが、フェライト微粒子をゴム素材に混ぜて、ロールで圧延・成形後、着磁工程を経た絶縁性磁性材シートである。

第５の発明は、上記マグネットシートが、フェライト微粒子をナイロンなどの合成樹脂を結合材とし、圧縮成形或いは射出成形したプラスチックマグネットである。

第６の発明は、上記ＲＦタグ本体と、上記マグネットシートが熱可塑性の合成樹脂で形成されたものである。

本発明によれば、再利用が可能な金属対応のマグネットＲＦタグを提供する優れた効果を発揮する。

以下、本発明の好適実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本発明の好適実施の形態を示す金属対応のマグネットＲＦタグの概略構造図である。

図示したようにこのマグネットＲＦタグ１の概略構成は、図示しない質問器（リーダ）からの信号を復調するＩＣチップ１０と、ＩＣチップ１０に接続されリーダからの信号を受信するアンテナコイル２０と、ＩＣチップ１０とアンテナコイル２０とが装着されたＲＦタグ本体３０と、ＲＦタグ本体３０を金属対象物に取り付けるためにシート状に形成されたマグネット４０とを備えて構成される。

ＩＣチップ１０はアンテナコイル２０を介してリーダからの信号を受信、復調し記憶する機能を有するもので、ＩＣチップ１０にはマグネットＲＦタグ１毎に個別情報が記憶されている。ＩＣチップ１０は、例えば汎用のＲＦＩＤタグ用のモジュールチップが使用される。

アンテナコイル２０は、例えば直径０．０４５ｍｍのエナメル被覆導線を渦巻き状に巻き、空芯のコイルを形成する。アンテナコイル２０のインダクタンス値は、コイルの形状や巻き数に依存しており、固有の値を有する。

コイルのインダクタンス値は、アンテナコイル２０の有するインダクタＬとＩＣチップ１０の有するキャパシタＣとでＬＣ共振回路を形成することにより、例えば１２５ｋＨｚ（規格：ＩＳＯ１８０００−２）の共振周波数が得られるように設定されている。

アンテナコイル２０は、内寸法１０ｍｍ×４０ｍｍ、外寸法２０ｍｍ×５０ｍｍ、厚さは０．３ｍｍの形状をなしている。

次に図２にマグネットＲＦタグ１の横断面構造図を示す。

図示したようにマグネットＲＦタグ１は、アンテナコイル２０と、アンテナコイル２０に電気的に接続されたＩＣチップ１０と、アンテナコイル２０及びＩＣチップ１０を挟み込んでいるＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）シートで形成されたＲＦタグ本体３０と、フェライト微粒子をゴム素材に練り込んだ絶縁性のマグネットシート（磁性材シート）で形成されたマグネット４０とを備えて構成されている。

以下、ＲＦタグ本体３０をＰＶＣシート３０と云い、マグネット４０を磁性材シート４０と云う。

マグネットＲＦタグ１は、ＩＣチップ１０の両端にアンテナコイル２０が電気的に接続され、厚さ０．３ｍｍの高分子材料のＰＶＣシート３０でアンテナコイル２０及びＩＣチップ１０を挟み込んでラミネートし、保護する構造となっている。

絶縁材のＰＶＣシート３０の片側背面にはフェライト微粒子をゴムに練り込んだ厚さ０．４ｍｍの磁性材シート４０を配置し、マグネットＲＦタグ１を金属などの対象物に取り付けるためのマグネットシートが形成されている。

磁性材シート４０は、ＰＶＣシート３０に両面テープ等により固定するか、接着剤若しくは固着剤等を用いて形成される粘着層を介して接着させるか、或いはタグ封止材質のＰＶＣシート３０と共に加熱圧着し一体成形させるとよい。

この磁性材シート４０は、アンテナコイル２０の外寸法に対して、若干大きく形成されアンテナコイル２０全体が覆われるとよく、マグネットＲＦタグ１が対象物の金属等に安定して固定されるのは当然であるが、更にマグネットＲＦタグ１と取り付ける金属との磁気シールド（遮蔽）を充分なすことができ通信の安定性を確保することができる。

絶縁性の磁性材シート４０の製造方法は、大別して次の方法がある。
（１）射出成形
（２）押出し成形
（３）ロール圧延成形

図３に、（３）項のロール圧延・成形によるフレキシブル磁性材シートの製造フローチャートを示す。

図示したように、先ず材料であるゴム素材と流動性向上などのための特性改善添加材を充分に混合する（ステップ２１）。混合した後、混練する（ステップ２２）。

次に、混練が終了した素材に、粒子径が１μｍ程度のフェライト微粒子（フェライト磁粉）を添加し、再び混練する（ステップ２３）。混練により一様化したゴム素材／フェライト磁粉をロール圧延し、圧延シート化する（ステップ２４）。

ステップ２４により成形されたシートに耐久性を増すための加硫処理を行う（ステップ２５）。加硫処理した（ステップ２５）後、シート上に細かな２次元的な磁石を形成するように多極着磁して磁性材シート４０が形成される（ステップ２６）。

（１）項の射出成形、（２）項の押出し成形によりマグネットシートを形成する場合には、ナイロンなどの合成樹脂を結合材として、フェライト微粒子をプレス機により圧縮成形するか射出成形しプラスチックマグネットを形成するとよい。

このようにして形成された磁性材シート４０は、可撓性、柔軟性があるためマグネットＲＦタグ１に用いることにより、対象物が曲面であったとしても貼付・剥離が容易である。

また、この絶縁性の磁性材シート４０は裁断・抜き加工が容易であり、ＲＦタグをシート上に配列加工した後、このシートを裁断・抜き加工することによりマグネットＲＦタグ１を低コストで量産することができる。

以上の様な製造方法で製造した磁性材シート４０の磁気特性を表１に示す。

表１の各特性項目から分かるように、図１、図２に示した本実施の形態であるマグネットＲＦタグ１を対象物である金属に貼付させるのに充分な保磁力、最大エネルギー積等を有している。

次に図３に示した製造方法で製造した磁性材シート４０の物理特性を表２に示す。

表２の各特性項目から分かるように、図１、図２に示した本実施の形態であるマグネットＲＦタグ１を使用する上で充分な引張り強度等を有しており、伸び率も一般的なゴムと比較しても遜色のない特性となっている。

次に、本実施の形態のマグネットＲＦタグ１の可撓性を検証することにする。

図３の製造方法で製造したフレキシブルな磁性材シート４０を汎用カードサイズ（８５．６×５４ｍｍ）の大きさに切断し、カードサイズのＲＦタグに両面テープで接着し、一体化した。この検証用ＲＦタグを用いて、ＪＩＳＸ６３０５（識別カードの試験方法）に規定された動的曲げ強度（曲げ特性）を評価した。

試験方法は、対象の日本工業規格に規定されている一方向曲げ試験機にこの検証用のマグネットＲＦタグ１をセットし、曲げ撓みが検証用のマグネットＲＦタグ１の長辺でカード鉛直方向２０ｍｍ、短辺でカード鉛直方向１０ｍｍとなるようにして、毎分３０回の割合で繰り返し曲げ試験を実施した。

尚、この繰り返し曲げ試験は、同一の検証用のマグネットＲＦタグ１で長辺側の表面方向、裏面方向、並びに短辺側の表面方向、裏面方向にそれぞれ２５０回づつ、計１０００回行った。

この繰り返し曲げ試験の結果、検証用マグネットＲＦタグ１の表面及び裏面に接着したフレキシブルな磁性材シート４０には、亀裂などの物理的損傷がないことを目視等により確認した。

また、試験前後で金属面上での通信特性が同様であり、繰り返し曲げ試験による通信上の機能障害が無いことが確認できた。

なお、検証したマグネットＲＦタグ１の封止方法としては、ＰＶＣシート３０や、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの高分子材料のシートでラミネートし、且つ封止材質とマグネットシートの樹脂バインダがＰＶＣ等の同一の熱可塑性の合成樹脂であるとよい。

このようにして形成されるマグネットＲＦタグ１は、可撓性、柔軟性を有しシート上に複数形成されたマグネットＲＦタグ１を各々裁断、切り抜き加工することが容易であり、量産効果が得られる。

また、プラスチック製ケース内に図１、図２で説明した構成部材を配置し、エポキシ樹脂等を用いて固化する方法や射出成形法などで実現してもよい。

マグネットＲＦタグ１の作用を説明する。

本実施の形態により、マグネットＲＦタグ１が磁性材シート４０を有しているため、そのマグネットの磁性により金属への着脱が容易且つ自在である。

また、マグネットＲＦタグ１が柔軟なシートを用いて形成され薄い成形形状で且つ可撓性を有するため、水道管の側面や地中埋設電力ケーブルなどの曲面を有する金属材料面上に於いて使用可能なＲＦタグを得られた。

また、磁性材シート４０が、マグネットＲＦタグ１と取り付ける金属との磁気シールド（遮蔽）を充分なすことができ安定した通信を確保することができる。

すなわち、マグネットＲＦタグ１は貼付、剥離が繰り返し行え、再利用が可能であり、曲面を金属表面に密着させても作動する金属対応のＲＦタグが得られる。

このような、マグネットＲＦタグ１は、小型・薄型である上に対象物品に対する取り付け性を損なわず、対象物（金属等）の管理が必要な広範囲な用途に対応可能である。

なお、以上説明したようにして形成されたマグネットＲＦタグ１の動作を説明する。

図４に、本発明の好適実施の形態を示すマグネットＲＦタグ１の内部構成を示す。

マグネットＲＦタグ１は、アンテナコイル２０と、図１に示したＩＣチップ１０とを備えて構成される。図示した回路構成は、公知のＲＦタグの構成と同様であるため、構成の詳細は省略する。

マグネットＲＦタグ１と図示しないリーダとが近づくと、リーダの有する図示しないコイルから発せられた交流磁界が、マグネットＲＦタグ１のアンテナコイル２０を鎖交し、リーダーのコイルとアンテナコイル２０とが電磁結合する。

この電磁結合により、アンテナコイル２０に誘導起電力が発生し、この発生した起電力は整流回路１０ｄに流れる。この電力は整流回路１０ｄで整流され、ＩＣチップ１０に供給される。供給される電力は、ＩＣチップ１０内の情報書換などのＩＣチップ１０の起動、処理のみの最少エネルギーである。

同時にリーダから送信された情報信号は微弱であり、この信号の僅かな電圧変化を検出するために有効なＡＳＫ（Amplitude Shift Keying、振幅偏移変調）、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying、周波数偏移変調）、ＰＳＫ（Phase Shift Keying、位相偏移変調）等で変調された信号が用いられる。変調された信号は、リーダのコイルを介してマグネットＲＦタグ１に送られる。

マグネットＲＦタグ１は、この変調された信号を受信すると、ＩＣチップ１０の復調回路１０ａで復調する。復調された信号は、データ読み込みのための通信制御回路１０ｂを介して記憶素子１０ｃに記憶される。

次に本実施の形態のマグネットＲＦタグ１と背景技術の汎用タグとの通信距離を比較した特性図を図５に示す。

尚、図５の比較試験に用いた金属板は、１５０ｍｍ角で厚さが１０ｍｍの鉄板であり、背景技術の汎用タグの構成は、マグネット構造が無い他はマグネットＲＦタグ１と同じアンテコイル２０、ＩＣチップ１０を使用し、同じ形状寸法とした。

図から分かるように、背景技術の汎用タグではＦｅ板上に置かれた場合通信が不可能であった。マグネットＲＦタグ１を用いる事により金属の無い場合と比較しても通信距離が１０ｍｍは低下しておらず、安定した通信が出来ることが分かる。

これは、図２、３で示したフレキシブルな磁性材シート４０が取り付けた鉄板に対して磁気シールド効果を奏した結果である。磁性材シート４０の着磁を２次元的に細かな磁区を形成するように多極着磁させたため、磁性材シート４０表面に均一な磁束が分布し、マグネットＲＦタグ１の発生する磁束とほぼ直交するためである。

また、磁性材シート４０の大きさを空芯のアンテナコイル２０よりも若干大きく形成する事に依って、マグネットＲＦタグ１を取り付けた鉄板（金属体）に対する磁気シールド効果を奏し、リーダとマグネットＲＦタグ１との安定した円滑な通信を行うことを可能にした。

マンホールの各部に貼付し、地下埋設物の管理や金型管理などの金属対象物の管理に適用できる。

本発明の好適実施の形態であるマグネットＲＦタグの概略構造図である。本発明の実施の形態であるマグネットＲＦタグの横断面構造図である。ロール圧延成形によるフレキシブル磁性材の概略製造フローチャートである。本発明の好適実施の形態であるマグネットＲＦタグの概略構成図である。本発明の好適実施の形態であるマグネットＲＦタグの通信距離を示す特性図である。

符号の説明

１マグネットＲＦタグ
１０ＩＣチップ
２０アンテナコイル
３０ＰＶＣシート（ＲＦタグ本体）
４０磁性材シート（マグネット、マグネットシート）

Claims

ＲＦタグ毎に個別情報が記憶されたＩＣチップと、上記ＩＣチップに電気的に接続されたアンテナコイルと、これらＩＣチップとアンテナコイルとが装着されたＲＦタグ本体とを備え、上記ＲＦタグ本体に、金属に取り付けるためのマグネットを設けたことを特徴とするマグネットＲＦタグ。
上記マグネットがシート状に形成されたマグネットシートであり、該マグネットシートと上記ＲＦタグ本体とが可撓性を有する請求項１記載のマグネットＲＦタグ。
上記マグネットシートが、上記アンテナコイルを覆うように上記ＲＦタグ本体に設けられた請求項２記載のマグネットＲＦタグ。
上記マグネットシートが、フェライト微粒子をゴム素材に混ぜて、ロールで圧延・成形後、着磁工程を経た絶縁性磁性材シートである請求項２または３記載のマグネットＲＦタグ。
上記マグネットシートが、フェライト微粒子をナイロンなどの合成樹脂を結合材とし、圧縮成形或いは射出成形したプラスチックマグネットである２または３記載のマグネットＲＦタグ。
上記ＲＦタグ本体と、上記マグネットシートが熱可塑性の合成樹脂で形成された請求項２または３記載のマグネットＲＦタグ。