JP2007088812A

JP2007088812A - アンテナ

Info

Publication number: JP2007088812A
Application number: JP2005275062A
Authority: JP
Inventors: Kunihiro Takahashi; 邦廣高橋; Shoji Yamaguchi; 昭治山口; Mario Fuse; マリオ布施; Yasunori Oda; 保憲黄田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2005-09-22
Filing date: 2005-09-22
Publication date: 2007-04-05
Anticipated expiration: 2025-09-22
Also published as: JP4631636B2

Abstract

【課題】フレキシブルで平面全体に渡って特性が均一なアンテナを実現する。
【解決手段】複数本の線状導体が束ねられて配置される。全体としてはトポロジ上渦巻き状に導体が配置される。線状導体は１筆書きでトレースできる形状になっている。また一まとまりの線状導体の束はミアンダ構造となっている。ミアンダ構造で線状導体を引き回してアンテナ本体全体にほぼ均一に空白領域が分布形成されている。線状導体の異報の束と他方の束との間に形成される空白領域Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３では、一方の導体の束の線分長と他方の導体の束の線分長が異なっていて誘導磁束が打ち消されないようになっている。
【選択図】図５

Description

この発明は、フレキシブルな平面形状のアンテナに関し、とくに、アンテナ平面で均一な特性を有するようにしたものである。

フレキシブルな平面形状のアンテナに対する要望がある。例えば、磁性材料の接近を検出するアンテナを磁性材料の経路中に配置する場合、その経路の沿った形状にアンテナを折り曲げて設置する必要がある。本発明者は、印刷用紙に漉き込まれた複数本の磁性ワイヤを検出して印刷用紙の識別情報を取得するために送信アンテナおよび受信アンテナからなるアンテナアッセンブリを用いることを提案している（特許文献１）。印刷用紙は例えば複写機のプラテンカバー等に配置されるが、この場合、その表面曲率に併せて平面アンテナアッセンブリを設置することが望まれる。また、平面アンテナ全体に渡って均一な特性となることが望まれる。

なお、線状アンテナをコンパクトに収容するために導体パターンをミアンダ構造にしたものが提案されているが（特許文献２）、これはループ状に配された導線パターンからなるアンテナではなく、ループ上のアンテナ平面の特性を均一にするものではない。
特開２００４−２８５５２４公報特開２００５−２０４５１公報

この発明は、以上の事情を考慮してなされたものであり、フレキシブルでアンテナ本体の平面に渡って特性が均一なアンテナを提供することを目的としている。

この発明によれば、上述の目的を達成するために、特許請求の範囲に記載のとおりの構成を採用している。ここでは、発明を詳細に説明するのに先だって、特許請求の範囲の記載について補充的に説明を行なっておく。

すなわち、この発明の一側面によれば、上述の目的を達成するために、フレキシブル基板に担持された線状の導体パターンを所定の輪郭形状で同芯状に引き回してなるアンテナであって、導体パターンが延在しない複数の空白領域を上記フレキシブル基板の平面全体に分散させて配置し、少なくとも一部の空白領域の各々について、当該空白領域を囲む２つの隣接する導体パターンの一方の導体パターンが当該空白領域と接する線分の長さが、他方の導体パターンが当該空白領域と接する長さより長くなるように構成している。

この構成においては、分散した空白領域に適切な送受信特性が均一に生成され、全体としてアンテナ平面全体にわたって均一な特性を得ることができる。

この構成において、定型的には、上記一方の導体パターンが当該空白領域と接する線分はコの字型であり、上記他方の導体パターンが当該空白領域と接する線分は直線である。

また、上記導体パターンは複数本ずつ接近させて束ねて上記フレキシブル基板の平面に配置することが好ましい。複数本を束ねることにより分布抵抗を小さくすることができる。

また、上記導体パターンは典型的には曲折模様状（ミアンダ構造ともいう）に配される。

また、上記導体パターンは全体として渦巻き状に一筆書きでトレースされる形状を有することが好ましい。

また、上記フレキシブル基板を複数枚積層させ各フレキシブル基板の対応する導体パターンを貫通ホールで接続することが好ましい。

また、上記フレキシブル基板は、典型的にはアラミド繊維を含んで製造されるが、これに限定されない。十分な柔軟性を実現し、かつ目的に合致した適切な電磁気的な性能を有するものであればどのようなものでもよい。

また送信用アンテナおよび受信用アンテナを上述のように構成して一体化したアンテナアッセンブリを用いることが好ましい。

この発明の上述の側面および他の側面は特許請求の範囲に記載され以下実施例を用いて詳述される。

この発明によれば、フレキシブルでアンテナ本体の平面に渡って特性が均一なアンテナを実現できる。

以下、この発明の実施例について説明する。

図１は、この発明のフレキシブルアンテナアッセンブリ１００を模式的に示すものであり、この図において、フレキシブルアンテナアッセンブリ１００は発信アンテナ１０および受信アンテナ１１を含んで構成される。送信アンテナ駆動部１２が発信アンテナ（コイル）１０を例えば交番駆動信号により駆動する。受信アンテナ（コイル）１１は交番磁界に基づいて受信信号を受信部１３に出力する。受信部１３は検知信号を出力する。このフレキシブルアンテナアッセンブリ１００の実効領域を図２に示すような磁性ワイヤ（破線で示す）を漉き込んだ用紙が移動すると、磁性ワイヤが交番磁界に応じて磁化反転してパルスを受信アンテナ１１の受信信号にパルスが重畳する。このパルスの重畳位置は用紙ごとに異なっているのでこれに基づいて用紙の特定情報を取得できる。

図３および図４はフレキシブルアンテナアッセンブリ１００の積層構造を概略的に示しており、これらの図において、５層のパターン層１０２を有する送信アンテナ層１０ａと１層のパターン層１０２を有する受信アンテナ層１１ａが設けられる。パターン層１０２の相互の間には適宜にプリプレグ層１０１およびコア層１０３が設けられる。パターン層１０２は１２μｍの圧延銅箔からなり、プリプレグ層１０１は３５μｍのアラミド繊維からなり、コア層１０３は５０μｍのアラミド繊維からなる。もちろん他の材料を用いることができる。送信アンテナ層１０ａの各パターン層１０２は貫通ビア１０ｃにより導通され、当該貫通ビア１０ｃの位置に送信アンテナ給電点１０ｂが設けられ、この送信アンテナ給電点１０ｂが図２の送信アンテナ駆動部１２に接続される。また受信アンテナ層１１ａからは受信アンテナ信号取り出し点１１ｂが設けられる。

図５は、送信アンテナ層１０ａの上部のパターン層１０２のパターン形状を示しており、図６は図５の一部を拡大して示している。この例では複数本の線状導体が束ねられて配置される。全体としては図５の紙面の上から見て反時計回り方向の渦巻き状に導体が配置されている。線状導体は１筆書きでトレースできる形状になっている。また一まとまりの線状導体の束はミアンダ構造（ジグザグ形状模様）となっている。ミアンダ構造で線状導体を引き回してアンテナ本体全体にほぼ均一に空白領域（線状導体が引き回されていない領域）が形成されている。例えば図６に拡大して示すように、線状導体の束Ａと線状導体の束Ｂとの間に空白領域Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３．．．が形成される。この空白領域では一方の導体の束Ａの線分長と他方の導体の束Ｂの線分長が異なっている。例えば、空白領域Ｋ２では束Ａがそのミアンダ構造のコの字部分に相当し、束Ｂ直線部分に相当する。線状導体は電流路のトポロジとしては渦巻き形状であるので、束Ａ、Ｂの各線状導体には例えば矢印に示すように同一方向に電流が流れる。束Ａと束Ｂの線分が等しくないので各空白領域には磁界が打ち消されることがなく、有効にアンテナとして動作する。しかも、空白領域はアンテナ本体の平面に均一に分布しているのでアンテナ本体の平面に渡って均一な特性を実現する。

受信アンテナ層１１ａのパターン層１０２も同様に構成される。

この実施例によれば、アンテナ本体の平面全体にわたって均一なアンテナ特性を実現できる。また、数１０μメータの銅箔や柔軟性のある材料からなるプリプレグ層、コア層から構成しているので設置位置の要求に応じて検知平面に沿って折り曲げて配置することが容易である。また、送信アンテナ１０のパターン層１０２を複数層としてこれを並列接続することにより分布抵抗を小さくすることができ、大出力駆動が可能である。

なお、この発明は上述の実施例に限定されるものではなくその趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。例えば上述の実施例では、印刷用紙の磁気ワイヤを検知するアンテナとして用いたが種々のアンテナに採用できることはもちろんである。また送信アンテナと受信アンテナを積層して一体に構成したが、送信アンテナ単独として、あるいは受信アンテナ単独として構成できることももちろんである。また、上述の例では送信アンテナの導体のパターン層を複数層としたが単一層としてもよい。受信アンテナを複数層のパターンから構成しても良い。また、アンテナの導体パターンは全体として矩形としたが、これに限定されない。例えば円形や楕円形でも良い。設置場所や目的に合わせた任意の形状を採用できる。また、ミアンダ構造の模様はコの字型としたが、鉤形（「く」の字）でも半円形でもよい。要するに、領域ごとに磁束が相殺されないように対向する線分同士の長さが不一致にすることができればどのような形状でも良い。

この発明の実施例のアンテナアッセンブリを模式的に説明する図である。上述アンテナアッセンブリにより印刷用紙中の磁性ワイヤを検知する例を説明する図である。上述実施例のアンテナアッセンブリの積層構造の概略を説明する図である。上述実施例の積層構造の各層を説明する図である。上述実施例のパターン層の線状導体のパターンを全体として示す図である。図５のパターンの一部を拡大して示す図である。

符号の説明

１０発信アンテナ
１０ａ送信アンテナ層
１０ｂ送信アンテナ給電点
１０ｃ貫通ビア
１１受信アンテナ
１１ａ受信アンテナ層
１１ｂ受信アンテナ信号取り出し点
１２送信アンテナ駆動部
１３受信部
１００フレキシブルアンテナアッセンブリ
１０１プリプレグ層
１０２パターン層
１０３コア層
Ｓ１、Ｓ２．．．空白領域

Claims

フレキシブル基板に担持された線状の導体パターンを所定の輪郭形状で同芯状に引き回してなるアンテナであって、導体パターンが延在しない複数の空白領域を上記フレキシブル基板の平面全体に分散させて配置し、少なくとも一部の空白領域の各々について、当該空白領域を囲む２つの隣接する導体パターンの一方の導体パターンが当該空白領域と接する線分の長さが、他方の導体パターンが当該空白領域と接する長さより長くなるように構成したことを特徴とするアンテナ。
上記一方の導体パターンが当該空白領域と接する線分はコの字型であり、上記他方の導体パターンが当該空白領域と接する線分は直線である請求項１記載のアンテナ。
上記導体パターンは複数本ずつ接近させて束ねて上記フレキシブル基板の平面に配置した請求項１または２記載のアンテナ。
上記導体パターンは曲折模様状に配される請求項１、２または３記載のアンテナ。
上記導体パターンは全体として渦巻き状に一筆書きでトレースされる形状を有する請求項１〜４のいずれかに記載のアンテナ。
上記フレキシブル基板を複数枚積層させ各フレキシブル基板の対応する導体パターンを貫通ホールで接続した請求項１〜５にいずれかに記載のアンテナ。
上記フレキシブル基板はアラミド繊維を含んで製造される請求項１〜６のいずれかに記載のアンテナ。
送信用アンテナおよび受信用アンテナを請求項１〜７のいずれかに記載のアンテナで構成し、上記送信用アンテナおよび受信用アンテナをさらに積層させて構成したことを特徴とするアンテナアッセンブリ。