JP2005316768A - Ｒｆタグリーダ／ライタおよびプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】 台紙に連続して貼り付けられているラベルに内蔵されているＲＦタグと通信を行うような場合に、所望のＲＦタグとだけ確実に通信を行う。
【解決手段】 アンテナ７ａの放射素子２１面の当該アンテナの偏波方向と直交する方向の形状を、放射素子２１面の中心上に用紙に備えられたＲＦタグＴの中心が位置した状態で当該ＲＦタグＴの中心位置から略等距離に形成する。これにより、送受信部の交信制御によりアンテナ７ａから出力される電波は、アンテナ７ａに形成されている放射素子２１面の中心上にＲＦタグＴの中心が位置している場合には当該ＲＦタグＴの中心に集められることになり、放射素子２１面の中心上を搬送されるＲＦタグＴの近傍で電界強度を強くし、それ以外の場所では電解強度を強くしないようにすることができるので、所望のＲＦタグＴとだけ確実に通信を行うことができる。
【選択図】 図７

Description

本発明は、ＲＦタグの読み込み／書き込みを行うＲＦタグリーダ／ライタおよびプリンタに関する。

近年、ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）と称される技術において用いられるものであり、ＩＣタグとも呼ばれているＲＦタグが広く普及しつつある。このようなＲＦタグは、電波を利用することにより非接触でデータを読み書きすることができるとともに、そのタグ自体が隠れていても読み書きすることができることから、各種分野において使用されている。

このようなＲＦタグとしては、印字可能なラベルに内蔵されたラベルタイプのものが知られている。特許文献１には、このようなラベルタイプのＲＦタグ内に無線通信により情報を読み込み／書き込みする機能と、ＲＦタグを内蔵したラベル表面に印字を行う機能を備えているＲＦタグラベルプリンタが記載されている。

特開２００１−９６８１４公報

ところで、ＲＦタグを内蔵したラベルは、台紙に連続して貼り付けられており、各ラベルに内蔵されているＲＦタグの間隔は狭くなっている。そのため、ＲＦタグリーダ／ライタのアンテナから放射する電波の電力を強くすると、所望のＲＦタグに隣接するＲＦタグと通信してしまうという問題がある。また、このような事態を回避すべくＲＦタグリーダ／ライタのアンテナから放射する電波の電力を弱くしてしまうと、所望のＲＦタグと通信できないという問題もある。

本発明は、台紙に連続して貼り付けられているラベルに内蔵されているＲＦタグと通信を行うような場合に、所望のＲＦタグとだけ確実に通信を行うことができるＲＦタグリーダ／ライタおよびプリンタを提供することを目的とする。

本発明のＲＦタグリーダ／ライタは、用紙に備えられたＲＦタグの読み込み／書き込みを行うＲＦタグリーダ／ライタにおいて、放射素子を有し、前記用紙に備えられた前記ＲＦタグが通過する領域に対向する位置に前記放射素子を配置して電波の送受信を行うアンテナと、このアンテナを介して前記ＲＦタグとの通信を行う送受信部と、を備え、前記アンテナの前記放射素子面の当該アンテナの偏波方向と直交する方向の形状は、前記放射素子面の中心上に前記用紙に備えられた前記ＲＦタグの中心が位置した状態で当該ＲＦタグの中心位置から略等距離に形成されている。

したがって、アンテナに対して送受信される電波は、アンテナに形成されている放射素子面の中心上にＲＦタグの中心が位置している場合には当該ＲＦタグの中心に集められることになるので、放射素子面の中心上を搬送されるＲＦタグの近傍で電界強度を強くし、それ以外の場所では電解強度を強くしないようにすることが可能になる。

本発明によれば、放射素子面の中心上を搬送されるＲＦタグの近傍で電界強度を強くし、それ以外の場所では電解強度を強くしないようにすることができるので、台紙に連続して貼り付けられているラベルに内蔵されているＲＦタグと通信を行うような場合に、所望のＲＦタグとだけ確実に通信を行うことができる。

本発明の実施の一形態を図１ないし図１２に基づいて説明する。本実施の形態の印字装置は、ラベルプリンタに適用されている。

ここで、図１はラベルプリンタ１の構造を概略的に示す縦断側面図、図２はラベルプリンタ１の各部の電気的接続を示すブロック図である。図１に示すように、ラベルプリンタ１には、ロール状に巻回されたラベル用紙２をロール状態から搬送方向Ａに向けて引き出して搬送するプラテンローラ３、インクリボン４、プラテンローラ３に対向して配設されてロール状態から引き出されたラベル用紙２に対してインクリボン４を介して所定事項を印字する印字ヘッドでありライン状に配列された多数の抵抗発熱体（図示せず）を有するサーマルヘッド５などが配置されている。インクリボン４はサーマルヘッド５に圧接するように配設されていて、ラベル用紙２を間にしてプラテンローラ３に圧接する。

加えて、ラベルプリンタ１には、ラベル用紙２に備えられたＲＦ（Radio Frequency）タグＴ（図４参照）に対する情報の書き込みや読み取りを行うためのＲＦタグリーダ／ライタ７が設けられている。

特に図示しないが、電気的な制御を行う部品やラベル用紙２に備えられたＲＦ（Radio Frequency）タグＴ（図４参照）に対する情報の書き込みや読み取りを行うためのＲＦタグリーダ／ライタ７の送受信部７ｃは、ラベル用紙２の搬送部分とは異なるところに設けられている。

このようなラベルプリンタ１には、図２に示すように、各部を集中的に制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）１１が備えられており、このＣＰＵ１１からのシステムバス１２には、フラッシュメモリで構成されたＲＯＭ（Read Only Memory）１３が接続されている。このＲＯＭ１３には、ラベルプリンタ１を動作させるための各種のプログラムが記憶されている。すなわち、ＲＯＭ１３はプログラムを記憶する記憶媒体である。加えて、ＣＰＵ１１からのシステムバス１２には、ＲＯＭ１３に記憶されているプログラムを展開する等の各種作業エリアとして機能する記憶部であるＲＡＭ（Random Access Memory）１４も接続されている。すなわち、ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１３に格納されたプログラムに従い、ＲＡＭ１４をワークエリアとして利用しつつ各種の処理を実行する。また、ＣＰＵ１１からのシステムバス１２には、サーマルヘッド５、ＲＦタグリーダ／ライタ７、プラテンローラ３を回転させてラベル用紙２を搬送するとともにインクリボン４を搬送するためのステッピングモータ１５、外部機器から出力された印字データやＲＦタグＴに記憶する記憶データを入力するための通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）１６も接続されている。

次に、ラベルプリンタ１に使用されるラベル用紙２について説明する。ここで、図３はラベル用紙２を示す斜視図、図４はその断面図である。図３に示すように、ラベル用紙２は、台紙２ａ上に多数の印字ラベル２ｂを有しており、このような台紙２ａはコア２ｃに巻装されておりロール状に形成されている。また、図４に示すように、ラベル用紙２に保持される印字ラベル２ｂには、ＲＦタグＴが埋め込まれている。ＲＦタグＴと印字ラベル２ｂは一体になっており、印字後に台紙２ａから剥がすことが可能であり、剥がした後に他の物に貼り付けることができるようになっている。このようなＲＦタグＴは、ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）と称される技術において用いられるものであり、ＩＣタグとも呼ばれているものである。ＲＦタグＴは、特に図示しないが、ＩＤやその他のデータを記憶する記憶部を含むＩＣチップと、データを無線で送信できるアンテナとを主体に構成されている。なお、ＲＦタグリーダ／ライタ７との間の無線通信方式としては、静電結合方式、電磁結合方式、電磁誘導方式、マイクロ波方式等、いずれの方式であってもよい。

このようなラベルプリンタ１のＣＰＵ１１による基本的な処理動作について簡単に説明する。ＣＰＵ１１は、通信Ｉ／Ｆ１６を介して入力された印字データに従いサーマルヘッド５のライン状に配列された抵抗発熱体を選択的に通電加熱してインクリボン４のインクを溶融又は昇華することでラベル用紙２の印字ラベル２ｂに対する主走査方向の印字を行い、ステッピングモータ１５の駆動によるプラテンローラ３の回転に伴うラベル用紙２の搬送方向Ａに向けた搬送によって生ずるサーマルヘッド５に対するラベル用紙２の移動によって副走査方向の印字を行う。また、ＣＰＵ１１は、インクリボン４をステッピングモータ１５からの駆動力により回転駆動させ、使用済のインクリボン４を巻取軸４ａで巻き取るようにしている。すなわち、プラテンローラ３とインクリボン４とサーマルヘッド５とにより、印字部が構成されている。また、プラテンローラ３とステッピングモータ１５とにより、用紙搬送手段が構成されている。

また、このようにしてステッピングモータ１５の駆動に従って搬送方向Ａに向けて送り出されて印字処理されるラベル用紙２は、その搬送途中で搬送板９のスリットＳ上を通過する。この際、ＣＰＵ１１は、通信Ｉ／Ｆ１６を介して入力されたＲＦタグＴに記憶する記憶データを、ＲＦタグリーダ／ライタ７により印字ラベル２ｂに埋め込まれているＲＦタグＴに書き込む。

次に、ＲＦタグリーダ／ライタ７及びその近傍について詳述する。ここで、図５はＲＦタグリーダ／ライタ７付近の構成を示す分解斜視図、図６は搬送板８とラベル用紙２上のＲＦタグＴとの関係を示す平面図である。図５に示すように、ＲＦタグリーダ／ライタ７のアンテナ７ａ上には、搬送板８が配設されている。これらアンテナ７ａと、搬送板８とは、ＲＦタグリーダ／ライタ７として一体化されていても良いし、ＲＦタグリーダ／ライタ７のアンテナ７ａ上に、搬送板８が後付けされたものであっても良い。図６に示すように、ラベル用紙２の台紙２ａは、搬送板８上を搬送される。この搬送板８の略中央部には、アンテナ７ａの外形と略同形状のスリットＳが形成されている。そして、このスリットＳの下方には、アンテナ７ａが配置されている。

ここで、ＲＦタグリーダ／ライタ７のアンテナ７ａについて説明する。図５に示すように、ＲＦタグリーダ／ライタ７のアンテナ７ａは、回路基板で構成されている。図５中の網掛け部分が、銅箔パターンである放射素子２１である。このアンテナ７ａの下面は全面グランドになっており、アンテナ７ａは上方に電波を強く出力する。このアンテナ７ａ上面のパターンの端部の給電点Ｘには、同軸ケーブル２０の芯線が接続されており、下面のグランドには同軸ケーブル２０の外部導体が接続されている。この同軸ケーブル２０のもう一方の端は、無線通信の制御等を行う送受信部７ｃ（図２参照）に接続されている。給電点Ｘからアンテナ７ａに高周波信号を給電すると、放射素子２１の長手方向に電流が流れるため、偏波方向は図５に示す矢印の方向Ｂになる。また、本実施の形態のＲＦタグリーダ／ライタ７のアンテナ７ａはフレキシブル基板により形成されており、アンテナ７ａにおけるアンテナの偏波方向Ｂと直交する方向の形状は円弧を描くような円弧状に形成されている。

次に、搬送板８について説明する。搬送板８は金属により形成されており、この搬送板８の略中央部にはスリットＳが形成されている。このスリットＳは、アンテナ７ａに対向する位置に形成されている。すなわち、アンテナ７ａに対して送受信される電波は、搬送板８のスリットＳを通過する。

続いて、ＲＦタグリーダ／ライタ７のアンテナ７ａと搬送板８上を搬送される印字ラベル２ｂに埋め込まれているＲＦタグＴとの位置関係について説明する。図７は、アンテナ７ａとＲＦタグＴとの位置関係を示す説明図である。図７に示すように、アンテナ７ａの放射素子２１面は、ＲＦタグＴの中心から等距離であり、Ａ１、Ｂ１、Ｃ１は、同じ長さである。すなわち、アンテナ７ａに形成されている放射素子２１面の当該アンテナの偏波方向Ｂと直交する方向の形状は、アンテナ７ａに形成されている放射素子２１面の中心上にラベル用紙２に備えられたＲＦタグＴの中心が位置した状態で当該ＲＦタグＴの中心位置から略等距離に形成されている。また、Ｐは、ＲＦタグＴの書き込み位置とは外れた場所であり、図７では、ａｄの長さとｃｄの長さとａｃの長さとａＰの長さを同じにしている。ａＰは、搬送板８に対して垂直になっている。

図８は、ＲＦタグリーダ／ライタ７のアンテナ７ａから放射される電波の距離と振幅の関係を示すグラフである。ａから放射された電波は、波長λを１周期とする正弦波となり、図８では最大振幅を１としている。また、時間と共に位相が変化する。図８中、位相０（０°）のときを実線で示し、位相がπ／２（９０°）のときを点線で示した。位相は、２π（３６０°）のときに０（０°）と同じ状態になる。ｂから放射された電波は、波長λを１周期とする正弦波となり、図８では最大振幅を０．５としている。ｃから放射された電波は、波長λを１周期とする正弦波となり、図８では最大振幅を１としている。ｂから放射された電波とｃから放射された電波の位相もａと同じ線で示した。高周波信号は、放射素子の端を強く流れる傾向があるので、ａとｃの最大振幅は１であるが、ｂの最大振幅は０．５になる。また、ａとｂとｃから放射される電波の位相は同じである。

図９は、図７におけるｄの位置、すなわちＲＦタグＴの中心に現れる電波の振幅を示す。縦軸は振幅で、横軸は時間であり、1周期の時間を２πとして示す。Ａ１とＢ１とＣ１の長さは同じであるため、ａとｂとｃから放射された電波の位相は、ｄでも同じ位相になる。Ａ１とＣ１からの電波は、振幅も同じである。Ａ１とＢ１とＣ１からの電波を合成すると、合成波と示す振幅となり、最大振幅は２．５になる。このようにすることにより、ＲＦタグＴ付近の最大振幅を大きくする、すなわち、ＲＦタグＴ付近の電界強度を強くすることができる。

図１０は、図７におけるＰの位置に現れる振幅を示す。Ａ２とＣ２の最大振幅は１であるが、ａＰとｃＰの距離が異なるため、Ａ２からの電波の位相とＣ２からの電波の位相は異なる。図８の条件の場合、Ａ２からの電波の振幅とＣ２からの電波の振幅は打ち消しあうようになり、合成波はＢ２からの電波の振幅となる。

このようにすることにより、ＲＦタグＴ付近で電界強度を強くし、それ以外の場所では、電界強度を強くしないようにすることができるので、所望のＲＦタグＴだけと確実に通信をすることができる。

このような構成のＲＦタグリーダ／ライタ７は、送受信部７ｃからの送信信号をアンテナ７ａから電波として放射する。また、ＲＦタグＴからの電波をアンテナ７ａで受信したＲＦタグリーダ／ライタ７は、送受信部７ｃに信号を伝達し、送受信部７ｃは受信した信号から情報を取り出す。

このように本実施の形態のＲＦタグリーダ／ライタ７によれば、送受信部７ｃの交信制御によりアンテナ７ａに対して送受信される電波は、アンテナ７ａの放射素子２１面の中心上にＲＦタグＴの中心が位置している場合には当該ＲＦタグＴの中心に集められることになるので、放射素子２１面の中心上を搬送されるＲＦタグＴの近傍で電界強度を強くし、それ以外の場所では電解強度を強くしないようにすることができる。そのため、台紙２ａに連続して貼り付けられている印字ラベル２ｂに内蔵されているＲＦタグＴと通信を行うような場合に、所望のＲＦタグＴとだけ確実に通信を行うことができる。

なお、本実施の形態においては、搬送板８のスリットＳの下方にＲＦタグリーダ／ライタ７のアンテナ７ａを配置するようにしたが、これに限るものではなく、図１１に示すようにアンテナ７ａを搬送板８の上方に配置するようにしても良い。この場合、ＲＦタグリーダ／ライタ７のアンテナ７ａは、アンテナ７ａから放射される電波がＲＦタグＴの位置で強め合うように配置されている。なお、図１１に示すように、ＲＦタグリーダ／ライタ７のアンテナ７ａとＲＦタグＴの間にインクリボン４が配置されているが、インクリボン４が薄いため透過する電波はわずかに減衰するだけであり、影響は少ない。また、ＲＦタグＴは搬送板８のスリットＳ上に配置されるため、ＲＦタグＴが金属の影響を受けることも少ない。このようにしても、同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態においては、ＲＦタグリーダ／ライタ７のアンテナ７ａのアンテナの偏波方向Ｂと直交する方向の形状を、円弧を描くような円弧状に形成したが、これに限るものではない。例えば、図１２に示すように、ＲＦタグリーダ／ライタ７のアンテナ７ａを３つのアンテナ７ｄで構成するようにしても良い。より詳細には、各アンテナ７ｄに形成されている放射素子面群の形状は、当該放射素子面群の中心に位置するアンテナ７ｄの偏波方向と直交する方向で円弧状に形成されている。この場合、図１２に示すように、ＲＦタグリーダ／ライタ７の送受信部７ｃに接続されている同軸ケーブル２０のアンテナ７ａ側には、分配／結合器３１が接続されており、分配／結合器３１に接続している３本の同軸ケーブル３２のもう一方の端に各アンテナ７ｄが接続されている。ＲＦタグリーダ／ライタ７の送受信部７ｃから伝送される信号は、分配／結合器３１によって３分割されてそれぞれのアンテナ７ｄに伝送される。また、３つのアンテナ７ｄで受信して伝送される信号は、分配／結合器３１によって合成されてＲＦタグリーダ／ライタ７の送受信部７ｃに伝送される。この場合、アンテナ７ｄに接続された３本の同軸ケーブル３２の長さはすべて同じ長さとして、３つのアンテナ７ｄの給電点における信号位相がそろっていることが好ましい。このようにしても、同様の効果を得ることができる。なお、３つのアンテナ７ｄを使った形態を説明したが、アンテナの数はこれに限るものではない。

さらに、本実施の形態においては、搬送板８のスリットＳ上にＲＦタグＴを配置したときに、ＲＦタグリーダ／ライタ７がＲＦタグＴの読み取りと書き込みを行う形態を説明したが、これに限るものではない。ＲＦタグリーダ／ライタ７のアンテナ７ａと所望のＲＦタグＴの位置関係が本実施の形態のようであれば、搬送板８の無い部分でＲＦタグＴの読み取りと書き込みを行うようにしてもよい。

本発明の実施の一形態のラベルプリンタの構造を概略的に示す縦断側面図である。 ラベルプリンタの各部の電気的接続を示すブロック図である。 ラベル用紙を示す斜視図である。 その断面図である。 ＲＦタグリーダ／ライタ付近の構成を示す分解斜視図である。 搬送板とラベル用紙上のＲＦタグとの関係を示す平面図である。 アンテナとＲＦタグとの位置関係を示す説明図である。 ＲＦタグリーダ／ライタのアンテナから放射される電波の距離と振幅の関係を示すグラフである。 ＲＦタグの中心に現れる電波の振幅を示すグラフである。 図７におけるＰの位置に現れる電波の振幅を示すグラフである。 ＲＦタグリーダ／ライタのアンテナの配置位置の変形例を示す縦断側面図である。 ＲＦタグリーダ／ライタのアンテナの変形例を示す分解斜視図である。

符号の説明

１…プリンタ、２…用紙、３，４，５…印字部、３，１５…用紙搬送手段、７…ＲＦタグリーダ／ライタ、７ａ…アンテナ、７ｃ…送受信部、７ｄ…アンテナ、２１…放射素子、Ｔ…ＲＦタグ

Claims (4)

1. 用紙に備えられたＲＦタグの読み込み／書き込みを行うＲＦタグリーダ／ライタにおいて、
   放射素子を有し、前記用紙に備えられた前記ＲＦタグが通過する領域に対向する位置に前記放射素子を配置して電波の送受信を行うアンテナと、
   このアンテナを介して前記ＲＦタグとの通信を行う送受信部と、
   を備え、
   前記アンテナの前記放射素子面の当該アンテナの偏波方向と直交する方向の形状は、前記放射素子面の中心上に前記用紙に備えられた前記ＲＦタグの中心が位置した状態で当該ＲＦタグの中心位置から略等距離に形成されている、
   ことを特徴とするＲＦタグリーダ／ライタ。
2. 前記放射素子面の形状は、当該アンテナの偏波方向と直交する方向で円弧状に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１記載のＲＦタグリーダ／ライタ。
3. 前記アンテナを複数のアンテナで構成し、各アンテナに形成されている前記放射素子面群の形状は、当該放射素子面群の中心に位置する前記アンテナの偏波方向と直交する方向で円弧状に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１記載のＲＦタグリーダ／ライタ。
4. ＲＦタグを備えている用紙を搬送する用紙搬送手段と、
   前記用紙に対して印字を行う印字部と、
   前記用紙搬送手段により搬送される前記用紙に備えられた前記ＲＦタグの読み込み／書き込みを行う請求項１ないし３のいずれか一記載のＲＦタグリーダ／ライタと、
   を備えることを特徴とするプリンタ。
   

Images