JP2006025304A - Ｒｆｉｄリーダ／ライタ用アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】 ＲＦＩＤシステムに用いるリーダ／ライタ用アンテナの化学的耐候性、耐摩耗性を改善し、また、アンテナ本来の機能を維持する目的の他、美観的、意匠的にも優れたＲＦＩＤリーダ／ライタ用アンテナを提供する。
【解決手段】 本発明においては、第１の平板状ガラス１０の一方の表面に導電性材料３０を接着または塗布、焼成して所定のアンテナパターンを形成する。さらに上記第１の平板状ガラス１０のアンテナパターンを設けた側に中間層５０を挟んで第２の平板状ガラス２０を貼り合わせる。上記第２の平板状ガラス２０の厚みは第１の平板状ガラス１０の厚みに比べて大きくすることが望ましい。
【選択図】 図４

Description

本発明はＲＦＩＤシステムに関し、とくにそれに使用されるリーダ／ライタ用アンテナに関する。

ＲＦＩＤ(Radio Frequency IDentification)システムは電磁波を使って物や人などの所在を検出するシステムで、製造、販売、物流、あるいは貸与を伴うサービスなどにおいて物や人の移動を管理することなどを中心に応用が広がりつつある。

このＲＦＩＤシステムは、移動体（物や人）に貼り付けられる電子タグと、固定局であるリーダ／ライタを少なくとも備える。電子タグは情報を記録したメモリと小型アンテナを含む通信回路からなる。またリーダ／ライタは電磁波の送受信装置と情報処理装置を備える。電子タグは通常、電源を持たず、リーダ／ライタからの電磁波による電磁誘導によって動作する。リーダ／ライタは電磁誘導の作用が可能な距離範囲に入った電子タグに対して非接触で情報を読み書きする。

リーダ／ライタは電磁波を送受信するためのアンテナ備えるが、従来のリーダ／ライタ用アンテナとしては、樹脂製の枠または板の表面に銅線または銅箔でループ形状をしたアンテナパターンを形成し、全体を同じく樹脂製の枠、蓋などで覆ったものが知られている（例えば特許文献１参照）。

また既設設備の絶縁性の部分に銅箔を樹脂フィルムに挟み込んだフィルム状アンテナを貼り付けてリーダ／ライタ用アンテナとして使用している例もある。
特開２００４−１１８４４０号公報

ＲＦＩＤシステムはその応用範囲が広がるにつれて、屋外や腐食性ガス等が存在する環境下でも使用できることが要求される場合が生じている。この場合、リーダ／ライタ用アンテナがそのような環境下に設置されることになる。しかし上記のような樹脂によって構成されるアンテナは耐候性、耐薬品性が低く使用に適さない。

より具体的に説明すると、アンテナ本体を構成ずる銅などの金属材料は水分や腐食性のガス等に曝されると容易に腐食する。しかしこれを覆う樹脂は水分を透過しやすく、またガスに対する遮蔽性も十分でない。また屋外では紫外線に曝され、温度変化も激しい。このような環境では樹脂は劣化しやすく、アンテナの保護が十分に行えない。

樹脂は上記のような化学的劣化の他、機械的な弱さも問題となる。リーダ／ライタ用アンテナは電子タグと電気的には非接触であるが、目的によってはアンテナ表面が電子タグを貼り付けた物品と頻繁に接触する場合がある。例えば棚上の物品を管理する場合に、棚板表面にリーダ／ライタ用アンテナを設けると、アンテナ表面を覆っている樹脂は、物品との接触により機械的に摩耗しやすい。これを避けるために棚板裏面にアンテナを設けると電子タグとの距離が大きくなり通信が不安定になりやすい。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、化学的耐候性が高く、機械的摩耗も少ないＲＦＩＤリーダ／ライタ用アンテナを提供することを目的とする。また、アンテナ本来の機能を維持する目的の他、美観的、意匠的にも優れたＲＦＩＤリーダ／ライタ用アンテナを提供することをも目的とする。

所定の情報を保有し移動体に貼付された電子タグと、その電子タグに対して情報を非接触で読み書きするリーダ／ライタとを備えたＲＦＩＤシステムにおいてリーダ／ライタが備えるアンテナに関する上記の課題を解決するため、本発明においては、第１の平板状ガラスの一方の表面に導電性材料を接着または塗布、焼成して所定のアンテナパターンを形成する。

ガラスを使用することにより、化学的耐候性が高く、機械的摩耗も少ないＲＦＩＤリーダ／ライタ用アンテナを提供することができる。また、ガラスは透明性が高く、平坦性も優れているため、より美観的、意匠的に優れたＲＦＩＤリーダ／ライタ用アンテナを提供することができる。

さらに上記第１の平板状ガラスのアンテナパターンを設けた側に中間層を挟んで第２の平板状ガラスを貼り合わせることが望ましい。アンテナを構成する導電性材料が両面からガラスによって保護されるため、化学的耐候性がより高くできる。

上記第２の平板状ガラスの厚みは第１の平板状ガラスの厚みに比べて大きくすることが望ましい。第１の平板状ガラスの厚みを薄くすることにより、電子タグとリーダ／ライタ用アンテナの間の通信条件を改善することができ、かつ第２の平板状ガラスの厚みをこれより大きくすることにより荷重に対する十分な強度を得ることができる。

上記導電性材料は有機溶媒に金属粉を分散させた導電性塗料であることが望ましい。導電性材料が流動性を有していることにより、アンテナパターンの形成に印刷手法などが適用でき、平板状ガラスの表面にアンテナパターンを容易に形成することができる。

上記導電性塗料に含まれる金属粉は銀を主成分とすることが望ましい。アンテナの耐候性、耐腐食性を改善できる。

また、上記導電性材料は金属箔であってもよい。金属箔から所定のアンテナパターンを切り出し、平板状ガラスの片側表面に貼り付けることにより容易にリーダ／ライタ用アンテナを作製することができる。

さらに上記アンテナパターンの接続端子間の電気抵抗は１Ω以下であることが望ましい。大電流を流す場合にも発熱を抑えることができ、リーダ／ライタ用アンテナの信頼性を向上することができる。

本発明によれば、ガラス板を使用することにより、屋外、腐食性のガスが存在する雰囲気でも使用できるＲＦＩＤリーダ／ライタ用アンテナが提供できる。
また透明性、表面平坦性などの意匠性が求められる部位に対応できるＲＦＩＤリーダ／ライタ用アンテナが提供できる。

本発明の実施形態として、棚板あるいは収納容器等にリーダ／ライタ用アンテナを設置し、そこに収容される物品に電子タグを付け、この物品の動きを管理するシステムについて以下に説明する。商品の種類別の有無を管理できるので在庫管理システムとして利用できる。また物品が書籍であれば図書館の蔵書管理システムにも利用できる。在庫管理の場合は対象商品によっては屋外や特別の環境に置かれることもある。また商品自体が薬品など腐食性や有毒性などを有している場合もある。

このような使用目的に広く対応できるリーダ／ライタ用アンテナとして、本発明ではガラス板を支持体とするアンテナを採用する。ガラスは樹脂に比べて一般に耐候性が高いことは周知の通りである。耐水性、耐薬品性、耐熱性がいずれも高いので、上記のような各種の目的に対する使用に適している。

またガラスは透明であり、表面を高い平坦性をもつように加工することができ、かつその状態を長期にわたって維持できるため、外観の意匠性にも優れた特徴を有している。このため、店舗等に置く商品ケースなどにＲＦＩＤシステムを導入する場合にも適している。

図１は本発明のリーダ／ライタ用アンテナを設けたガラス製棚板の平面図である。幅９５０ｍｍ、奥行き３５０ｍｍ、板厚８ｍｍの平板状ガラス（ガラス板）１０の片側表面に導電性材料３０として導電性塗料を所定のアンテナパターン１００となるようにスクリーン印刷法によって塗布し、焼成した。導電性塗料は銀粉を有機溶媒に分散させたもので、耐紫外線性、耐水性に優れたものを選んだ。このアンテナパターンに接続端子４０を設けてリーダ／ライタ用アンテナとする。接続端子間の電気抵抗は０．２５Ωである。図１のＡ−Ａ’断面を図２に示す。

図３はこのＲＦＩＤシステムの使用状態を示す模式図である。ガラス板１０の表面に電子タグ７０を接近させた場合、電子タグ用アンテナ８０とガラス板１０表面との距離をｈとすると、ｈ≦１５ｍｍであれば、アンテナパターン直上では通信が可能であった。

さらに図４に示すように、上記の第１のガラス板１０の導電性材料３０によるアンテナパターンを形成した側に中間層５０として厚さ０．３８ｍｍのウレタン樹脂層を挟み第２の平板状ガラス（ガラス板）２０を貼り合わせたアンテナを作製した。棚板にアンテナを組み込む場合、棚上の物品に付けた電子タグと通信するため、第１のガラス板１０は電子タグとの距離を縮めるために板厚を薄くすることが通信条件上好ましい。しかし板厚が薄いと棚板としての強度が不十分になる恐れがある。第２のガラス板２０を貼り合わせて使用する場合は、その板厚を厚くして強度を保つことができるので、通信条件と強度条件をともに満たすことができる。

本実施例では第１のガラス板１０の板厚を３．２ｍｍ、第２のガラス板２０の板厚を１０ｍｍとした。第１のガラス板の板厚は２ｍｍ程度まで薄くすることができる。さらに強度を要求される場合には、少なくとも第２のガラス板に強化ガラスを使用することもできる。

第２のガラス板を貼り合わせる替わりに、アンテナを配置した側をゴムパッキンなどを介して防錆塗料などを塗布した金属板などで覆うこともできる。アンテナの片側だけが金属で覆われていても機能的に問題はない。

上記のようなガラス板の間に導電体を挟んだアンテナは自動車用アンテナとして広く用いられている。しかし自動車用アンテナは受信専用であるのに対し、ＲＦＩＤシステム用のアンテナは送信機能を必要とする。送信の場合、受信に比べて大電流を流す必要がある。受信専用アンテナの場合、流れる電流は数１０ｍＡ程度で十分だが、送信を行うＲＦＩＤ用アンテナはその１００倍以上の電流を流す必要がある。したがって、電流による発熱でガラスが破損しないように、使用する導電材料の抵抗は１Ω以下とし、アンテナの構造にも工夫が必要である。

上述したように樹脂層で金属箔を挟んだ従来のフィルム状アンテナをガラス板に貼り付ける手段は従来から知られている。しかしこのようなフィルム状アンテナの場合は銅箔などの金属箔をアンテナパターンに成形するために、プレス成形、エッチング成形などの技術を用いる必要がある。これらの技術には金型やフォトマスクなどが必要であり、大量生産しない限りコスト高となる。これに対して本発明の場合は、導電性塗料の印刷でアンテナパターンを形成する。使用するスクリーンは上記の金型やフォトマスクに比べて１／１０以下の価格で準備できる。

さらにこのフィルム状アンテナは単独では使用できずこれを支える支持体が必要であるが、この支持体には通信を阻害しない材料を選択する必要があり、さらにこの支持体への貼り付け作業が必要となる。本発明によりアンテナをガラスと一体化することにより、フィルム状アンテナの作製と支持体への貼り付けという２段階の工程作業は不要となる。

またガラス板を用いたアンテナは透明性、平坦性などの意匠性が求められる部位への応用に適している。不透明な樹脂基板上にアンテナを形成した場合、当然アンテナを介して反対側は透視できない。例えば宝石の陳列棚のような場合、その棚板を通してその下にある商品も見えることが要求される。このような用途では荷重に対する機械的強度はそれほど要求されないので、透明な樹脂にアンテナを形成することも考えられるが、商品の出し入れなどで棚板自体が傷つきやすく実用には適さない。

従来、このような用途の棚板には通常ガラスが使われるので、これにアンテナ機能を付加することができる。本発明によって低価格で耐久性があり、意匠性にも優れたアンテナ付き棚板を提供することができる。

なお、アンテナの存在を隠す目的や装飾上の目的でガラス版表面にセラミック塗料等を使用した印刷を施してもよい。また、商品陳列ケースなどに使用する場合は意匠性を高めるためガラス周囲を磨き加工してもよい。

アンテナパターンは導電性塗料に限らず、銅箔などの金属箔や銅線などの金属線を用いて形成することもできる。

図１は本発明のＲＦＩＤリーダ／ライタ用アンテナの平面図である。 図２は本発明のＲＦＩＤリーダ／ライタ用アンテナの断面模式図である。 図３は本発明のＲＦＩＤリーダ／ライタ用アンテナの使用状態を示す模式図である。 図４は本発明のＲＦＩＤリーダ／ライタ用アンテナの他の例の断面模式図である。

符号の説明

１０、２０ 平板状ガラス
３０ 導電性材料
４０ 接続端子
５０ 中間層
７０ 電子タグ
８０ 電子タグ用アンテナ
１００ アンテナパターン

Claims (7)

1. 所定の情報を保有し移動体に貼付された電子タグと、該電子タグに対して前記情報を非接触で読み書きするリーダ／ライタとを備えたＲＦＩＤシステムにおいて前記リーダ／ライタが備えるアンテナであって、第１の平板状ガラスの一方の表面に所定のアンテナパターンの導電性材料を接着または塗布、焼成したことを特徴とするＲＦＩＤリーダ／ライタ用アンテナ。
2. 前記第１の平板状ガラスのアンテナパターンを設けた側に中間層を挟んで第２の平板状ガラスを貼り合わせたことを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤリーダ／ライタ用アンテナ。
3. 前記第２の平板状ガラスの厚みは第１の平板状ガラスの厚みに比べて大きいことを特徴とする請求項２に記載のＲＦＩＤリーダ／ライタ用アンテナ。
4. 前記導電性材料は有機溶媒に金属粉を分散させた導電性塗料であることを特徴とする請求項１、２または３に記載のＲＦＩＤリーダ／ライタ用アンテナ。
5. 前記金属粉は銀を主成分とすることを特徴とする請求項４に記載のＲＦＩＤリーダ／ライタ用アンテナ。
6. 前記導電性材料は金属箔であることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤリーダ／ライタ用アンテナ。
7. 前記アンテナパターンの接続端子間の電気抵抗が１Ω以下であることを特徴とする請求項４、５または６に記載のＲＦＩＤリーダ／ライタ用アンテナ。
   

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