JP2007259441A - Ｒｆｉｄタグ及び関連するブリッジアンテナをもつモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】タグを有する容器のタグのデータを読取ることができるようにする。
【解決手段】容器１０８は、開口するように形成された本体と閉鎖キャップ１１６とを備え、閉鎖キャップは製品に関連するタグ１１２を有し、タグはタグアンテナを有し、タグは、タグアンテナに接続された集積回路装置からのデータをリーダアンテナを有するリーダ１２８により生成された電磁搬送波信号に重ねることができ、ドア１２６には、ＲＦＩＤブリッジアンテナ１３０が設けられ、ＲＦＩＤブリッジアンテナは、導電体１３８により相互に接続されたＲＦアンテナ素子１３４、１３６を有し、一方がタグアンテナに近接して配置され、他方がリーダアンテナに近接して配置されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、例えば、印刷システムに用いられる「顧客交換可能ユニット（すなわちＣＲＵ）」等のモジュールに用いられるＲＦＩＤタグ及びブリッジアンテナに関する。

機械設計における一般的な傾向、特に事務機器産業における傾向は、モジュールを基礎として機械を組織化することであり、機械の特定の個別のサブシステムが互いにモジュールとして組み付けられ、各モジュールは容易に機械から取り外すことができ、同じ又は同様な種類の新規なモジュールと交換することができるようになっている。モジュール設計は、顧客との取引関係において大きな融通性を可能にする。サブシステムを「顧客交換可能ユニット（Customer Replaceable Unit)」すなわちＣＲＵとしても知られる個別のモジュールで設けることにより、サービス担当者は、欠陥のあるモジュールを取り外して交換するだけでよいため、担当者の訪問を非常に短縮することができる。モジュールの実際の修理は、サービス会社の施設において、遠隔で行うことができる。

製造業者、サービス提供会社及び顧客の間において様々なビジネス用機器の取扱いを促進するため、それらのモジュールに「顧客交換可能ユニットモニタ」すなわちＣＲＵＭとして知られる、電子的に読み取り可能メモリ装置を与えることが知られており、モジュールが機械内に設置された時には、その機械がＣＲＵＭから情報を読み取ったり、さらにＣＲＵＭに情報を書き込んだりすることを可能にする。

機械内でＣＲＵＭを使用することは、その機械が、ＣＲＵＭと機械内にある制御回路との間でデータを通信するための手段を含むことを必要とする。これは、無線で行うこともできる。例えば、特許文献１又は特許文献２を参照されたい。

無線識別システム（すなわち、ＲＦＩＤシステム）は、典型的には、タグ（又はトランスポンダとしても知られる）と、リーダ（読取装置、又は、インターロゲータ、トランシーバ又はカプラとしても知られる）という２つのサブアセンブリを含む。タグは、典型的には、物体に取り付けられており、数ある部品の中で、アンテナ及び集積回路（ＩＣ）装置を含む。ＩＣ装置内には、タグが取り付けられた物体に関する情報が格納されている。この情報は、通常、物体の識別データを含むが、この物体に関連する又はこの物体によって用いられるその他の情報（例えば、追跡情報、使用情報、コンピュータコード等）を含むことができる。例えば、物体がＣＲＵであり、タグがＣＲＵＭとすることができる。

米国特許第６，３７７，７６４号明細書 米国特許第６，３５１，６２１号明細書

タグとリーダの組み合わせは、限られた距離においてでしかデータを通信できない。例えば、国際標準化機構（ＩＳＯ）の標準１４４４３−２Ｂ（１３．５６メガヘルツ（ＭＨｚ））に適合するＲＦＩＤシステムは、０ミリメートル（ｍｍ）から３０ｍｍまでの間の距離で通信するのに理想的である。システムが、１０ｍｍから２０ｍｍまでの範囲で動作するように設計されている場合、このシステムが、４０ｍｍから５０ｍｍまでの範囲で作動する見込みはない。設計された通信範囲を、あらゆる望ましいアクセスポイント（例えば、製造、包装、出荷、及び設置中）に維持できる見込みがないという問題がある。例えば、ＣＲＵＭが取り付けられたＣＲＵが、出荷又は格納のためにパッケージ化される時、パッケージ内のＣＲＵＭとパッケージの外部にあるリーダとの間の距離は、設計された動作範囲より大きくなることがある。結果として、リーダをＣＲＵＭとリーダとの間でデータ通信するのに十分に近いところに配置するために、ＣＲＵＭをパッケージから移動させなければならない。

１つの態様によれば、タグがリーダすなわちカプラと通信できる距離を増大させるために、無線周波識別（ＲＦＩＤ）ブリッジアンテナが提供される。基本的には、ブリッジアンテナは、少なくとも２つの無線周波（ＲＦ）アンテナ素子を含み、それらのＲＦアンテナ素子は、相互に離間しているが、導電体により相互に接続される。２つのＲＦアンテナ素子の第１のものは、リーダアンテナに近接して配置され、第２のＲＦアンテナ素子は、タグアンテナに隣接して配置される。リーダによって生成された電磁搬送波（キャリヤ）信号は、第１のＲＦアンテナ素子に送信され、次いで、導電体を通して第２のＲＦアンテナ素子に送信され、これによって、タグアンテナとリーダアンテナとの間の間隙をブリッジ（橋絡）して、タグがリーダと通信できる距離を増大する。

別の態様においては、印刷インクカートリッジ又はトナーボトルのような、少なくとも１つの顧客交換可能モジュールすなわちＣＲＵを含む、印刷装置のような機械が提供される。前記のモジュール（ＣＲＵ）は、無線でリーダとデータを通信するように関連付けられたＣＲＵＭすなわちタグを有する。前記の機械は、タグがリーダと通信できる距離を延ばすためのＲＦＩＤブリッジアンテナを含む。このブリッジアンテナは、リーダアンテナに近接して位置決めされたローカルＲＦアンテナ素子と、タグアンテナに近接して位置決めされたリモートＲＦアンテナ素子とを含む。２つのＲＦアンテナ素子は、タグアンテナとリーダアンテナとの間の間隙をブリッジ（橋絡）するのに十分な長さの導電体によって相互いに接続され、このようにして、本来は不可能な距離を越えてタグとリーダの両方の間の通信を可能にする。

別の態様においては、ケース又はキャビネットが提供され、このケース又はキャビネットは、提供され印刷材料（例えば、液体インク）を含むボトル等の少なくとも１つの顧客交換可能モジュールすなわちＣＲＵの格納部にアクセス（接近）を可能にする、ヒンジにより取り付けられたドアを有する。ボトルは、データをリーダに無線通信するため、関連のタグアンテナを含むＣＲＵＭ（すなわちタグ）を有する。モジュール（すなわちＣＲＵ）は、ケース又はキャビネットの内側の遠隔の位置に配置されており、そのタグアンテナは、ドアが閉じられたとき、ドアに密に近接する。ＲＦＩＤブリッジアンテナがドアの内側に取り付けられ、ドアが閉じたとき、２つのＲＦアンテナコイルの一方が容器すなわちボトル及びそのタグに密に近接して配置され、ＲＦコイルの他方がまたケースすなわちキャビネットの内側で、リーダに密に近接して配置される。この態様においては、ブリッジアンテナは、ドアを、同一平面の非導電性基板として利用しており、タグがリーダと通信できる距離すなわち間隙を増大する。さらに、この態様においては、ブリッジアンテナの２つのアンテナコイルの両方がドアの内側の同じ平面内にあるため、アンテナコイルは、ＰＣ（印刷回路）基板等の単一の基板上に有利に組み込まれて、異なる平面にあることがあるアンテナ素子間を連結させるのに必要になり得る可撓性ケーブル又は同軸ケーブルの必要性をなくすことができる。

別の態様においては、互いにある距離だけ離間され、導電体により互いに連結された少なくとも２つのＲＦアンテナコイルを含むＲＦＩＤブリッジアンテナを含む電気回路が取り付けられる、ほぼ平らな平面を有するＰＣ（印刷回路）基板が提供される。導電体は、ＰＣ基板の表面内に埋め込まれたツインリードＴＶケーブルと同様な、ほぼ平らの低損失オープンワイヤ導電体とすることができる。

図１ないし図３を参照すると、タグ（又はトランスポンダとしても知られる）１２がリーダ（読取装置、又は、インターロゲータ、トランシーバ又はカプラとしても知られる）１４と通信できる距離を増大させるためのＲＦＩＤブリッジアンテナ１０の基本構造が示されている。図１で示されるように、ＲＦＩＤブリッジアンテナ１０は、相互に離間して配置され、導電体２０により相互に電気接続された２つのＲＦアンテナ素子（すなわちコイル）１６及び１８を含む。図２においてより詳しく示されるように、ＲＦコイルの一方１６はリーダ１４に近接して配置され、他方のＲＦコイル１８はタグ１２に近接して配置される。導体２０は、好ましくは、可撓性があり、低損失の、例えば５０オーム同軸ケーブルのようなシールド同軸ケーブルであり、通常の同軸端子２２を用いて、各々のＲＦコイル１６、１８のベースに連結されている。タグ１２は、典型的には、物体（図示せず）に取り付けられており、タグアンテナ２４及び集積回路（ＩＣ）装置２６（図３を参照されたい）を含む。ＩＣ装置２６内には、タグ１２が取り付けられた物体に関する情報が格納されている。この情報は、通常、物体の識別データを含むが、後述のように、その物体に関連する又はその物体によって用いられるその他の情報を含むことができる。タグ１２が取り付けられた物体は、任意の実態のある物品とすることができる。１つの実施形態においては、以下に図６に関して説明されるように、物体は、ＣＲＵ（顧客交換可能ユニット）とも呼ばれる、機械のための交換可能モジュールであってもよく、タグ１２は、ＣＲＵＭ（顧客交換可能ユニットモニタ）として構成されてもよい。

図３においてより詳しく示されるように、リーダ１４は、タグ１２とホストプロセッサ（例えばコンピュータ）２８との間のインタフェースを形成する。リーダ１４は、一般的に、リーダアンテナ３０と、集積回路装置３２と、リーダ１４をタグ１２及びホストプロセッサ２８の両方と通信可能にするその他の関連する回路構成とを含む。典型的には、リーダ１４を制御するためにホストプロセッサ２８によって用いられる所定のコマンドの組があり、それはリーダアンテナ３０から送信された変調した電磁搬送波信号により、コマンドをタグ１２に送る。リーダ１４は、データをタグ１２に伝送するように変調搬送波信号を生成し、搬送波信号上のタグ１２のローディング効果を検出することによって、タグ１２からデータを受信する。

本明細書で用いられるように、リーダは、タグによって受信される変調電磁搬送波信号を生成し、搬送波信号のローディング効果を検出することにより、タグからデータを受信するどのような装置であってもよい。同様に、タグは、リーダによって送信される変調電磁搬送波信号を受信し、ロード変動によって搬送波信号上にデータを重畳するどのような装置であってもよい。

ＲＦＩＤブリッジアンテナ１０は、タグアンテナ２４とリーダアンテナ３０との間に配置されて、本明細書では「ローカルコイル」とも呼ばれるＲＦアンテナコイル１６が、リーダアンテナ３０によって送信された変調した電磁搬送波信号を受信する。その搬送波信号は、導電体２０を通って送られ、本明細書では「リモートコイル」とも呼ばれる他方のＲＦアンテナコイル１８によって受信され、その信号は、次いでタグアンテナ２４に送信される。ブリッジアンテナ１０は、このように、ＲＦＩＤブリッジアンテナ１０なしでは不可能な距離より更に大きい距離「ｄ」において、タグ１２とリーダ１４との間の無線データ通信を可能にする。

２つのＲＦアンテナ１６、１８の各々は、基板３６上に適切に配置された導体材料の１つ又はそれ以上のループ（巻き線等）３４から形成することができ、ループ３４にわたり電気接続された電荷蓄積素子（例えばコンデンサ）３８を含むことができる。ループ３４及び電荷蓄積素子３６は、基板３６に固定されるか、埋め込まれるか、又は別な方法で取り付けられる。さらに、ＲＦＩＤブリッジアンテナ１０は、電荷蓄積素子３８なしで、１つ又はそれ以上のループ３４からできることも考えられる。

基板３６は、利便性のあるいずれかの材料から形成することができる。例えば、基板３６は、プリント基板、プラスチック、紙、厚紙、ナイロン及び同類のものから形成することができる。以下でより詳しく説明されるが、基板３６は、パッケージ内に配置されたタグ付き物品とパッケージの外部にあるリーダとの間のデータ通信を可能にするようにパッケージの一部を形成することができる。

導体材料のループ３４は、利便性のある任意の手段を用いて形成することができる。例えば、ループ３４は、１つ又はそれ以上のワイヤから、又は、基板３６に取付けられた、スタンピングされた又はエッチング加工された導体材料（例えば金属又は金属合金）から形成できる。さらに、ループ３４は、基板３６に塗布された導電性インクで形成できると考えられる。インクは、スプレー法、スクリーン法、ペイント法などの通常の方法を用いて塗布することができる。例えば、導電性インクは、ミシガン州ミッドランド所在のＤｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって製造された、多数の熱硬化性又は熱可塑性の導電性の高いシルバーインクのいずれかを含むことができる。ループ３４の形成に導電性インクを用いることは、ブリッジアンテナ１０をあらゆる数の異なる表面に適用できるという利点がある。さらに、ループ３４の形成に導電性インクを用いることは、ブリッジアンテナ１０の費用を、ループ３４がワイヤ又はエッチング加工された導電性トレースで形成される場合の可能性より低くすることが信じられている。

電荷蓄積素子３８は、基板３６に取り付けられた表面実装型装置（Surface-Mounted Device：例えば、ＳＭＴコンデンサ）で形成することができる。或いは、電荷蓄積素子３０は、さらに、スタンピング又はエッチングの一環として、ループ３４と共に形成することもできる（例えば、金属トレースで形成される）。電荷蓄積素子３８は、導電性インクを塗布することにより、ループ３４と共に基板３６上に形成できると考えられる。

図３に最もよく示されるように、ＲＦＩＤブリッジアンテナ１０のループ３４は、基板３６によって形成される平面に沿って延びている。タグアンテナ２４及びリーダアンテナ３０は、ほぼ平面のループアンテナと同様に形成することができる。図示実施形態においては、２つのブリッジアンテナコイル１８、１６は、それぞれ、タグアンテナ２４及びリーダアンテナ３０のそれぞれと対面し、離間したほぼ平行な関係に配置されて、アンテナコイル１８、１６のオフプレーン直交軸が、タグアンテナ２４及びリーダアンテナ３０とほぼ整列されるように配置される。しかし、図１及び図２の両方に示されるように、２つのブリッジアンテナコイル１６、１８は、導電体すなわち同軸ケーブル２０の可撓性特性のために、水平方向又は垂直方向の平面において、望まれるほとんどすべての角度でオフセット（ずらす）することもできる。このことは、多数の異なる適用例において、リーダ１４がタグ１２と通信できる距離すなわち間隙を延ばす際の使用を可能にするという、ＲＦＩＤブリッジアンテナの明確な利点である。例えば、ブリッジアンテナにより、リーダ１４が、パッケージの内側の遠い又は遠隔位置に置かれた物体に取り付けられたタグ１２と通信することを可能にし、２つのコイル１６、１８を連結する可撓性ケーブルは、幾つかの場合には、パッケージ内の他の物体間の及び／又はその周りを蛇行する道を辿るものでもよい。

好ましくは、２つのＲＦＩＤブリッジアンテナコイル１６、１８は、シールド同軸ケーブル（例えば、５０オーム同軸ケーブル）のような、低放射線損失導体２０によって電磁的に互いに接続又は結合しており、２つのＲＦアンテナ素子間の伝送効率を最大にするように、両方がほぼ同じ周波数で共振すべきである。２つのコイル１６、１８は、さらに、タグ及びリーダアンテナ２４、３０のそれぞれとほぼ同じ共振周波数に調整されるべきである。タグ及びリーダアンテナ２４、３０並びに２つのコイル１６、１８はすべて、こうした値の電荷蓄積素子３８（例えばコンダクタ）を採用することにより、コイルの誘導性リアクタンスと実質的に等しくなるように調整されて、アンテナが望ましい周波数で共振するようにすることができる。アンテナは、さらに、ループすなわち巻き３４の数を変えることによって、及び／又は、ループ３４を形成する導体材料の断面積を変えることによって調整することができる。

図３の実施形態においては、タグ１２は、タグアンテナ２４とブリッジアンテナ１０のリモートＲＦコイル１８との間の電磁場結合によりデータを通信する受動型無線周波識別（ＲＦＩＤ）タグとして示される。タグ１２内では、データ格納及び処理並びに無線周波（ＲＦ）通信機能は、典型的には、１つ又はそれ以上の集積回路チップ２６によって行われる。例えば、タグ１２は、該タグ１２が取り付けられている物体４２（例えば、モジュール又はＣＲＵ）に関連するデータを格納するメモリコア（例えば、ＥＥＰＲＯＭ）４０と、タグにおいて直流電源として使用するために、リーダアンテナ３０によって与えられる時間的に変化するＲＦ搬送波信号によってタグアンテナ２４内で誘起された交流を整流し、或いは別の方法により調節する電源レギュレータ４４と、それぞれ、受信したＲＦ信号から入ってくるデータを復調しデコードして、ロード変動により、出力データをＲＦ信号に重ねるためのレシーバ／エミッタモジュール４６及び４８（例えば、ＩＳＯ１４４４３規格に準拠する）とを含む。

図３は、受動型ＲＦＩＤタグを示すが、さらに、タグ１２が、タグ１２の作動電力の全て又は一部を与えるためにバッテリ（例えば、弱い電源）を用いる、能動型又は部分的に能動型のＲＦＩＤタグを含むことができる。

リーダ１４は、リーダアンテナ３０によって送信される、時間的に変化するＲＦ信号を生成するトランスミッタ５０を含む。タグアンテナ２４とリーダアンテナ３０との間の電磁結合の結果、タグアンテナ２４によって送信されたＲＦ信号の一部が、リーダアンテナ３０に入り、検出器（例えば、包絡線検出器）５２によって送信された信号から分離される。分離された信号は、受信機５４に渡され、そこで増幅され、デコードされて、マイクロコントローラ５６によりホストプロセッサ２８に提示される。

図３に示されるように、タグアンテナ２４とリーダアンテナ３０との間で連結されたＲＦＩＤブリッジアンテナ１０によって、リーダ１４によって生成された電磁ＲＦ搬送波信号がリーダアンテナ３０によって送信され、ブリッジアンテナ１０のローカルＲＦコイル１６によって受信される。ケーブル２０によって与えられる伝送ラインが均衡のとれたものであると仮定すると、すなわち、ロードインピーダンスはケーブルの特性インピーダンス（例えば５０オーム）と等しいことになり、導体は無限に長いかのように作用し、ケーブルの逆端部、すなわちリモートＲＦコイル１８に現れるＲＦ信号は、入力信号と比較するとほぼ等しい強さになる。換言すると、ケーブル２０の長さにかかわらず、伝送ラインが正しく終端されている場合には、信号の損失は、あったとしてもほとんどないはずである。ＲＦＩＤブリッジアンテナ１０において低損失ケーブル２０をこのように用いることは、ブリッジアンテナ１０なしで可能な距離よりも長い距離で、リーダアンテナ３０から送信された搬送波信号によってタグ１２に電力供給されることを可能にし、従って、その長い距離でタグ１２とリーダ１４との間の無線データ通信を可能にすることが分かった。実際、ＲＦＩＤブリッジアンテナ１０は、タグ１２とリーダ１４とが通信できる範囲を２倍より多くできることが分かった。典型的には、通常の適用例（すなわち、ブリッジアンテナ１０のない）におけるタグとリーダとの間の間隔は、約５ｍｍから３０ｍｍまでであり、２〜３の場合には１００ｍｍになる場合もある。しかし、本発明の場合には、ブリッジアンテナ１０によって、十分に高い程度の効率は、実現することができ、遠隔タグは、タグから６００ｍｍもの距離にわたりリーダと通信することができるようになることが示された。

典型的なＲＦＩＤブリッジアンテナに用いられるアンテナコイルは、一般的にＩＳＯ国際標準規格１４４４３−２Ｂの必要条件に適合しており、例えば、通常約１３．５ＭＨｚで共振する。このような共振アンテナコイルは、約１ｍｍの断面を有する約１００センチメートルの標準アンテナワイヤを用いて、相互に約０．７センチメートル離隔した６個のループをほぼ矩形形状に巻回して、ループ全体に０〜約１２０ｐＦの値のコンデンサを連結して、作ることができる。ＲＦＩＤブリッジアンテナを構成する２つのＲＦアンテナ素子の各々は、ＲＦＩＤシステムが作動している間は、例えば、典型的には約５ｍｍ〜２０ｍｍまで等の、それぞれのタグアンテナ及びリーダアンテナの比較的近くに位置決めされている。しかし、ＲＦＩＤブリッジアンテナが所定の位置にある場合には、タグとカプラとの間の間隔は、約５０から約３００ｍｍの距離にまで、著しく増大する。

図４は、それぞれタグ１１０、１１２が設けられた、例えばインク等の液体製品をパッケージするのに適した一対の円筒形容器すなわちボトル１０６、１０８を示す。一方のケースにおいては、タグ１１０は容器１０６の側壁１１４に固定されており、他方のケースにおいては、タグ１１２は取り外し可能キャップ１１６に固定されている。キャップ１１６自体は、ほぼ円筒形の側壁１１８とほぼ平らな上面１２０とを有する通常の設計のものである。関連するタグアンテナを有するタグ１１２は、キャップ１１６の上面に固定されるか、埋め込まれるか、又は印刷（インプリント）される。

インク容器１０６は、一般に、印刷機内の別個のコンパートメント内で用いられるか又は格納され、容器１０６の側壁１１４にはタグ１１０があるが、インク容器１０６は、一般にアクセス（接近）が不能であり、リーダを用いてインク製品に関するいずれかのデータを確認できない場合には、コンパートメントから取り外されなければならない。この問題は、図４に示すように、タグ１１２が上面１２０に固定されたキャップ１１６が備えられたインク容器１０８を用いる場合に避けられる。これは、殆どの場合において、インク容器１０８は、その側面が立った状態か寝た状態に格納されて、タグ１１２を有するキャップ１１６が容易に露出して、リーダすなわちカプラに容易にアクセス（接近）可能になるためである。

こうした構成は、図５に示され、インク容器１０８が、例えばキャビネット又は印刷機の格納区域１２２内の側部に格納されている。格納区域１２２は、基本的には、フレームワーク１２４により定められており、フレームワーク１２４にヒンジにより取り付けられたフラットパネルドア１２６を含む。図５に示すように、ドア１２６が旋回して開いたとき、キャップ１１６及び関連するタグ１１２が容易にアクセス（接近）可能になり、例えば、携帯用リーダすなわちカプラを用いてタグ１１２との通信が可能になる。しかし、さらに、図５に示すように、リーダ１２８は、例えば、インク容器１０８のすぐ下の位置等の、格納区域１２２の内側に取り付けられるのが好ましい。本実施形態においては、リーダ１２８は、ドア１２６の内側１３２に取り付けられたＲＦＩＤブリッジアンテナ１３０の使用によりタグ１１２と通信する。ブリッジアンテナ１３０は、ドア１２６の内側１３２に適当に固定された２つのアンテナコイル１３４、１３６を含む。２つのアンテナコイル１３４、１３６は、ドア上に、離間した、同一平面関係で取り付けられて、可撓性のあるケーブル又は同軸ケーブル１３８により互いに接続される。アンテナコイル１３４、１３６は、互いに十分な距離だけ離間されて、ドア１２６が閉じたときに、一般に、これらがタグ１１２及びリーダ１２８とそれぞれ位置合わせするようになっている。このブリッジアンテナ１３０は、ドアに直接糊付けすることによってであるか、又は、アンテナコイルを、ドア１２６に取り付けられる絶縁基板上に印刷することなどによるいずれかの好適な手段により、ドア１２６の内面１３２に固定することができる。

図６は、基板１４２が電気的に非導電性すなわち絶縁性ＰＣ（印刷回路）基板であるＲＦＩＤアンテナ１４０の実施形態を示す。ブリッジアンテナ１４０は、２つのコイル１４４、１４６は、基板１４２の平らな平面上に埋め込まれるか又は印刷されている。コイル１４４、１４６は、同じ離間された関係で位置決めされているが、この場合においては、コイルは、２つの別個の又は離間された平らで細い導電性ストリップ１４８、１５０により互いに接続されており、これらもまた、ＰＣ基板１４２の表面上に埋め込まれるか、印刷されるか、或いは別の方法により組み込まれている。本実施形態においては、２つのストリップ１４８、１５０は互いに、通常のツインリードＴＶケーブルと同様に低損失のオープンツインリード伝送ラインを構成し、これは通常の方法により、容易にＰＣ基板に組み込むことができる。２つのストリップ１４８、１５０は、互いに電気的に実質的に１８０度位相がずれた２つのコイル１４４、１４６間にＲＦ信号を伝送し、したがって、生じうるどのような放射線損失も効率的にキャンセルする。ＲＦ信号をＲＦコンポーネントからＰＣ基板上に伝送するために、オープンＲＦ伝送ラインを直接ＰＣ基板に埋め込む又は印刷するというこの概念は、当該ＲＦＩＤブリッジアンテナにおける使用以外に、電子場において多数の有益な利点を有する。

例えば、図６に示すようなＲＦＩＤブリッジアンテナにおいて低損失のオープンツインリード伝送ラインを使用することは、約３０ｍｍまでの距離にわたるデータ通信のため、国際標準化機構（ＩＳＯ）規格１４４３−２Ｂに適合する約１３．５６メガヘルツ（ＭＨｚ）での実施において許容可能である。しかし、より高い周波数においては、ＲＦＩＤブリッジアンテナにおける伝送導電体として「ストリップ・ライン」を採用することがより適当になる。

さらに、本明細書において開示されるＲＦＩＤブリッジアンテナは、図１及び図２に示される、２つだけのＲＦアンテナ素子の使用に限定されるものではなく、例えば「Ｙ」字構造の他の種類のアンテナアセンブリを組み込むこともできる。このようなより複雑なブリッジアンテナ構成に関する困難さは、インピーダンス整合の困難さであるため、特に、想定することができる高周波数方式において、サーキュレータのような装置の使用が要求されることになる。

本明細書において用いられるように、物体は、タグ１２を取り付けることのできる、あらゆる有形の物品を含む。先に記載したように、物体は、機械のための交換モジュールを含む。例えば、図７は、「顧客交換可能ユニット」すなわちＣＲＵとして知られている、交換可能モジュール１５４’及び１５４”を含む機械１５２の概略図である。モジュール１５４’及び１５４”の各々には、ＣＲＵＭ（顧客交換可能ユニットモニタ）として構成されるタグ１２が取り付けられている。各々のＣＲＵＭ（タグ）１２内のメモリコアは、それぞれのモジュール１５４’又は１５４”の識別、機能、及び性能に関するデータを保持する。メモリコアは、不揮発性メモリを含むので、交換可能モジュール１５４’及び１５４”と共に移動するＣＲＵＭ１２は、モジュールが機械１５２内に設置されていない時でさえ、そこに格納されるデータを保持するための「スクラッチパッド」として作用することができる。

機械１５２の動作は、一般的にコントローラ１５８によって制御されており、コントローラは、１つ又はそれ以上のマイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、又は機械１５２を動作させる命令によりエンコードされる他の信号処理装置を含むことができる。モジュール１５４’及び１５４”が機械１５２内に設置されると、データは、本明細書において上述されたリーダ１４と同様の方法により動作する、リーダアンテナ１６２を有するリーダ（カプラ基板）１６０により、ＣＲＵＭ１２とコントローラ１５８との間で通信される。ＣＲＵＭ１２の各々の間の通信は、この場合には、例えば図４で示されるものと同様の方法で、アンテナ１６２により、各々のＣＲＵＭ１２とカプラ基板１６０との間に置かれた、箱１６４、１６６によって示される２つのＲＦＩＤブリッジアンテナにより可能になる。さらに、データは、機械１５２の外部にある装置１６８と、モジュール１５４’及び１５４”の一方又は両方と、コントローラ１５８との間で通信することができる。コントローラ１５８は、さらに、ユーザインタフェース１７０を通して又は電話回線或いはインターネット等のネットワーク接続１７２を通して、ユーザと通信することができる。

本明細書における説明のため、機械１５２は、インクジェット又は「レーザ」（電子写真式又はゼログラフ式）などのデジタルプリンタ等の印刷装置、又はデジタルコピー機又はアナログコピー機として示されており、モジュール１５４’及び１５４”は、それぞれマーキング材料供給モジュール及びマーキング装置モジュール等の、印刷（印刷ハードウエア）に関わるハードウエア装置を含むものとして示される。しかし、機械１５２は、１つ又はそれ以上の機能を実行するように構成された、あらゆる電気的、電子的、機械的、電気機械装置とすることができ、モジュール１５４’及び１５４”は、機械１５２のあらゆる構成要素、構成要素のグループ、システム又はサブシステムとすることができると考えられる。本明細書において用いられる「プリンタ」という語は、デジタルコピー機、製本機、ファクシミリ機、多機能機械などのような、あらゆる目的のために印刷出力機能を実行する装置を包含する。

図７の実施形態では、画像が印刷されるシートが、スタック１７４から引き出され、マーキング装置モジュール１５４”に対して移動し、そこで個々のシート上に所望の画像が印刷される。マーキング装置モジュール１５４”によって、マークを様々なシート上に置くためのマーキング材料は、マーキング材料供給モジュール１５４’から供給される。機械１５２が、静電写真プリンタである場合には、マーキング材料供給モジュール１５４’はトナーの供給を含むことができ、マーキング装置モジュール１５４”は、受像体（感光体）又は定着装置のような、静電写真処理のための多数のハードウエア装置を含むことができる。静電写真印刷の周知のプロセスにおいて、最も一般的な種類は「ゼログラフ」として知られており、典型的には感光体として知られる電荷保持表面が、静電気的に帯電され、次いで、それにしたがって表面を選択的に放電させるように、原稿の画像のライトパターンに露光される。結果としてもたらされる感光体上の帯電領域及び放電領域のパターンは、原稿画像に合致する潜像として知られる静電荷パターンを形成する。潜像は、最終的に分割された「トナー」として知られる静電気により引き付けられる粉末と接触させることにより生成される。トナーは、感光体表面上の静電荷によって画像領域上に保持される。このように、トナー画像が再現される原稿の光像と一致して生成される。トナー画像は、次いで、スタック１７４からの紙等の基材に転写され、画像はそこに固定されて、画像の恒久的な記録を形成することができる。

インクジェット印刷の場合においては、マーキング材料供給モジュール１５４’は、一定量の液体インク又は固体インクを含み、異なる原色インクのための別個のタンクを含むことができ、マーキング装置モジュール１５４”はプリントヘッドを含む。静電印刷又はインクジェット印刷の場合のいずれにおいても、「マーキング材料」には、定着装置において用いられるオイル等の洗浄液の、正確にはマーキングに用いられるものではないが、印刷に用いられる他の消費材料を含むことができる。もちろん、機械１５２の特定の設計によっては、モジュール１５４’及び１５４”の機能を、単一のモジュールに組み合わせてもよいし、或いは、マーキング装置が、１５４”のような容易に交換可能なモジュール内に設けられないこともある。さらに、フルカラープリンタ等におけるように、幾つかの異なるマーキング材料供給モジュール１５４’を設けることもできる。一般に、機械は、１つ又はそれ以上の交換可能モジュールを含むことができ、機械１５２の寿命において複数回だけ、これらのモジュールの１つ又はそれ以上を取り外す又は交換する必要があると予測される。例えば、事務機器の現在の市場においては、典型的には、１５４’及び１５４”等のモジュールは、末端消費者によって容易に交換可能であり、したがって、製造元の担当者がユーザを訪れる出費を節約できることが望ましい。

図７に関して説明された方法によりＲＦＩＤブリッジアンテナ１０を用いることは、このデータを、本来は、ブリッジアンテナがない場合に可能な距離より遠くから、ＣＲＵＭ１２から読み取り又はＣＲＵＭ１２に書き込むことを可能にするという利点がある。図１ないし図３の実施形態に関しては、このデータは、モジュール１５４が配達又は格納のためにパッケージされたとき、ＣＲＵＭ１２から読み取る又はＣＲＵＭ１２に書き込むことができる。ＣＲＵＭ１２内に格納されたデータに応じて、これを多数の有益な方法で用いることができる。

例えば、ＣＲＵＭ１２は、特定のモジュールの製造番号を保持できる。ＲＦＩＤブリッジアンテナ１０を用いると、製造番号によるパッケージ化モジュールの識別は、例えば、パッケージからモジュールを取り外すことなく、リーダ１４によって判定できる。更に、リーダ１４によって読み取られる製造番号を、モジュールの確実性を検証するのに用い、それによって、確実なパッケージにパッケージされたいずれかの偽モジュールを識別することができる。リーダ１４によって読み取られた製造番号は、さらに、在庫追跡、バッチ識別及び同類のものにも有益とすることができる。

他の種類のＣＲＵＭにおいては、ＣＲＵＭ１２は、さらに、モジュールの使用を示す累積計数を維持するための「オドメータ」として作用することができる。例えば、モジュールが印刷装置と併せて用いられる場合には、計数は、特定のモジュールを用いて出力された印刷物の数を示すことができる。ＲＦＩＤブリッジアンテナ１０を用いて、この計数をパッケージ化モジュールから読み取って、モジュールが新規なものであるか又は修理調整されたものであるかを判断することができる。同様に、ＣＲＵＭ１２は、１つ又はそれ以上のしきい値（例えば、印刷物の最大数など）を格納することができ、これに対して計数が比較されて、モジュールの状態を判断する。ＲＦＩＤブリッジアンテナ１０を用いることにより、モジュールがパッケージされたままで、これらのしきい値を、リーダ１４によりＣＲＵＭ１２から読み取る又はＣＲＵＭ１２に書き込むことができる。

ＣＲＵＭ１２の不揮発性メモリの特定の位置に格納することができる別の種類のデータは、モジュールと関連する特定の性能データに関するとすることができるため、モジュールを、最適な又は少なくとも望ましい方法で動作させることができる。例えば、インクジェット印刷の場合においては、最適な電圧又はパルス幅を示すデータをＣＲＵＭ１２内にロードすることが知られており、これによって、特定のモジュールが設置されたときに、この特定のモジュールが最適に作動するようにすることができる。ゼログラフの場合においては、ＣＲＵＭモジュールに、感光体から印刷シートへ試験したトナーの転写効率に関するデータ等の特定のデータをロードすることが知られている。この情報は、トナー消費の正確な計算のために有益である。ブリッジアンテナ１０を用いることにより、モジュールがパッケージされたままで、この性能データをＣＲＵＭ１２から読み取り、又はＣＲＵＭ１２に書き込むことができる。

ＣＲＵＭ１２の不揮発性メモリ内に含むことができる他の種類のデータは、特定のモジュールが設置されたプリンタ等の機械の１つ又はそれ以上の製造番号を含む。これによって、モジュール又は機械の集合において、障害を追跡するのに有益とすることができる。さらに、特定のモジュールが再製造されることが意図される場合には、メモリにロードされる有益なデータは、モジュールの最新の再製造の日付、並びに、例えば、再製造の位置を象徴することができる再製造の幾つかの詳細に関するコード、又は、再製造プロセスにおいてモジュールに行われた特定の動作とすることができる。ここでも、ＲＦＩＤブリッジアンテナ１０は、モジュールがパッケージされたままで、リーダ１４を用いて、この情報が、ＣＲＵＭ１２から読み取られる又は書き込まれることを可能にする。

さらに別の例においては、再び図７を参照すると、ＣＲＵＭ１２の不揮発性メモに内に含むことができる他の種類のデータがコントローラ１５８により用いられて、機械又はモジュールの様々なオプション機能を有効にする又は無効にするために、機械１５２のオプション属性を構成する。これらのオプション属性は、機械の特定のユーザと関連させることができ（例えば、コピー機を使用する者に与えられる許可）、又は、機械一般に関連させることができる（例えば、機械が用いられる国に関する速度や電圧の設定値、機械に関連する販売契約又はリースの下で使用可能なオプション機能）。これらのオプション機能の例は、装置／機械の速度、機械の単独型モード又はネットワーク接続モード、走査の有効化、電子メールの走査、インターネットファックスの走査、ネットワークサーバファックスの有効化、ジョブに基づく会計を含むことができるが、これらに限られるものではない。ＣＲＵＭ内に格納できる他のデータは、ソフトウエアの更新、設定の更新、及びコントローラ１５８によって用いられる同類のものを含むことができる。ＲＦＩＤブリッジアンテナ１０は、モジュールがパッケージ内にある間、ＣＲＵＭ１２とリーダ１４との間のデータ通信を可能にし、それによって、モジュールをパッケージ５８、７４から取り外すことなく、これらのデータのいずれかが、ＣＲＵＭ１２から読み取られる又はＣＲＵＭ１２に書き込まれることを可能にする。このことは、標準的なモジュールが製造され及びパッケージ化されて、これらの標準的なモジュールのＣＲＵＭ１２が、後の必要な時に、特定の用途のためにプログラムされることを可能にするという利点がある。

一対のＲＦアンテナ素子を含む、ＲＦＩＤブリッジアンテナの斜視図である。 リーダとタグアンテナとの間に配置されたＲＦＩＤブリッジアンテナの斜視図である。 タグ、リーダ及びＲＦＩＤブリッジアンテナの各々を示すブロック図である。 一対の容器又はボトルの斜視図であって、一方には、ＣＲＵタグが側壁に設けられ、他方には、ＣＲＵタグが閉鎖キャップの上面に設けられている。 図４に示すタイプの閉鎖キャップを有するインクボトルのような供給モジュールを有する印刷装置等の機械の格納キャビネットの斜視図であって、キャビネットにはドアがヒンジ止めされていて、ドアの内側には、キャビネットの内側のリーダが閉鎖キャップ上のタグと通信できる間隙をブリッジ（橋絡）するＲＦＩＤアンテナが設けられている。 ＲＦＩＤブリッジアンテナを表面に埋込んだＰＣ（印刷回路）基板の斜視図であって、ＲＦＩＤブリッジアンテナは、２つのＲＦアンテナ素子又はコイルと該コイルを互いに接続するための低損失ツインリード導電体を有する。 ＲＦＩＤブリッジアンテナが、タグ（ＣＲＵＭ）とリーダとの間の通信を可能にするように採用された、タグ（ＣＲＵＭ）をもつ顧客交換可能ユニット（ＣＲＵ）を含む印刷装置等の機械の概略図である。

符号の説明

１０：ＲＦＩＤブリッジアンテナ
１２：タグ
１４：リーダ
１６、１８：ＲＦアンテナ素子
２０：導電体
２２：同軸端子
２４：タグアンテナ
２６：集積回路装置
２８：ホストプロセッサ
３０：リーダアンテナ
３２：集積回路装置
３４：ループ
３６：基板
３８：電荷蓄積素子
４０：メモリコア
１０６、１０８：容器
１１０、１１２：タグ
１１４：側壁
１１６：キャップ
１１８：側壁
１２０：上面
１２２：タグアンテナ
１２４：フレームワーク
１２６：ドア
１３４、１３６：コイル
１３８：同軸ケーブル

Claims (6)

1. 機械に設置可能なモジュールであって、
   前記モジュールに関連するタグを有し、該タグは、前記モジュールに関係するデータを格納した集積回路装置に接続されたタグアンテナを含んでおり、該タグは、前記集積回路装置からの前記データを、リーダアンテナを有するリーダにより生成された電磁搬送波信号に重ねるように構成されており、
   更に、前記モジュールに関連するＲＦＩＤブリッジアンテナを備え、該ＲＦＩＤブリッジアンテナは、導電体により相互に接続された少なくとも２つのＲＦアンテナ素子を含んでおり、前記ＲＦアンテナ素子の一方が、前記タグアンテナに対して近接して配置され、前記ＲＦアンテナ素子の他方が前記リーダアンテナに対して近接して配置されて、前記タグが前記リーダと通信できる距離を増大する、
   ことを特徴とするモジュール。
2. 前記モジュールが、マーキング剤供給モジュールとマーキング装置モジュールの一方であることを特徴とする請求項１に記載のモジュール。
3. 製品のための容器であって、
   前記製品の通過のための開口部を有するように形成された本体と、
   前記開口のための閉鎖体とを備え、該閉鎖体は、前記製品に関連するタグを有し、該タグは、前記製品に関するデータを有する集積回路装置に接続されたタグアンテナを含んでおり、前記タグは、前記集積回路装置からの前記データを、リーダアンテナを有するリーダにより生成された電磁搬送波信号に重ねるように構成されている、
   ことを特徴とする容器。
4. 製品を格納する容器のための閉鎖キャップであって、
   該閉鎖キャップに関連するタグを備え、該タグは、前記製品に関するデータを有する集積回路装置に接続されたタグアンテナを含み、前記タグは、前記集積回路装置からの前記データを、リーダアンテナを有するリーダにより生成された電磁搬送波信号に重ねるように構成されている、
   ことを特徴とする閉鎖キャップ。
5. 関連するタグを有する少なくとも１つの容器を格納するためのキャビネットであって、前記タグが、前記容器内に格納された製品に関するデータを有する集積回路装置に接続されたタグアンテナを含んでいる、キャビネットにおいて、
   開口部を有する格納区域を定めるフレームワークであって、前記格納区域内に前記容器が前記タグアンテナを前記開口部を通してアクセス（接近）可能である状態で配置されている、フレームワークと、
   前記格納区域内に配置されたリーダアンテナを有するリーダであって、前記リーダアンテナが前記開口部を通してアクセス（接近）可能になっている、リーダと、
   前記開口部を閉鎖するように前記フレームワークに移動可能に取り付けられたパネルであって、該パネルが閉鎖されたときに前記開口部に面する内面を有する、パネルと、
   前記パネルの前記内面に取り付けられたＲＦＩＤブリッジアンテナとを含み、
   前記ＲＦＩＤブリッジアンテナは、導電体により互いに接続された少なくとも２つのＲＦアンテナ素子を含み、前記ＲＦアンテナ素子は相互に離間しており、該ＲＦアンテナ素子は、前記パネルが閉鎖されたとき、前記タグアンテナと前記リーダアンテナとを相互に整列させるように前記パネル上に配置されていて、前記タグが前記リーダと通信できる距離を増大する、
   ことを特徴とするキャビネット。
6. 少なくとも１つのＲＦアンテナ素子を含む電子回路であって、
   少なくとも１つのコイルが、前記ＲＦアンテナ素子に接続されたオープンツインリード伝送ラインと併せて、ＰＣ（印刷回路）基板の表面上に印刷されている、
   ことを特徴とする電子回路。

Images