JP2016082478A - データ通信装置及び半導体集積回路 - Google Patents

Abstract

【課題】所望のＮＦＣ通信距離を確保することができるデータ通信装置を提供する。【解決手段】データ通信装置としての画像形成装置１０１のパネル制御部１１８において、アンテナ部３０２を備えるＮＦＣ通信部１１７と対向する対向領域６０１に対応する第１の金属層７０１及び第２の金属層７０２は金属を有さない非金属領域７０９，７１０を有する。【選択図】図７

Description

本発明は、データ通信装置及び半導体集積回路に関し、特に、ＮＦＣを用いた近距離無線通信を行うデータ通信装置及び半導体集積回路に関する。

ＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）機能を有するデータ通信装置はＮＦＣ機能を有する機器とＮＦＣを用いた近距離無線通信（以下、「ＮＦＣ通信」という。）を行う。ＮＦＣ通信では、ＮＦＣ機能を有する機器同士を近付けるだけで当該機器同士の通信設定、例えば、大容量データを高速に通信可能なＢｌｕｅｔｏｏｔｈ(登録商標）及びＷｉ−Ｆｉ Ｄｉｒｅｃｔの設定が容易に行われる。ＮＦＣ機能を有する機器では、例えば、開口部を有するループアンテナが設けられ、ループアンテナの大きさやループアンテナの近傍に設けられる部材に応じてＮＦＣ通信を行うことができる距離（以下、「ＮＦＣ通信距離」という。）が決定される。例えば、ＮＦＣ機能を有する機器において、ループアンテナの近傍に金属が設けられると、金属がループアンテナで受信した電波に干渉するために当該電波の受信が妨害され、その結果、ＮＦＣ通信距離が短くなる。ＮＦＣ機能を有する機器では、所望のＮＦＣ通信距離を確保するために、ループアンテナの近傍には金属を設けないように設計される（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１９９３４３号公報

しかしながら、ＮＦＣ機能を有する機器において、アンテナの近傍に金属を全く設けずに設計することが困難な場合がある。例えば、印刷機能を有するＳＦＰ（Ｓｉｎｇｌｅ−Ｆｕｎｃｔｉｏｎ−Ｐｒｉｎｔｅｒ）では、装置の小型化を実現するために、アンテナ及び金属層を有する基板が互いに対向する位置に配置される場合がある。このとき、アンテナ及び金属層を有する基板が十分に離れていないと、基板に含まれる金属がアンテナで受信した電波に干渉するため当該電波の受信が妨害される。これにより、ＳＦＰにおいて、所望のＮＦＣ通信距離を確保することができない。

本発明の目的は、所望のＮＦＣ通信距離を確保することができるデータ通信装置及び半導体集積回路を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のデータ通信装置は、金属で形成される導電層を有する基板及びアンテナを備え、前記アンテナで受信した電波を用いて近距離無線通信を行うデータ通信装置であって、前記基板は、少なくとも一部が前記アンテナと対向し、他の部分が前記アンテナと対向しないように配置され、前記基板における前記アンテナと対向する少なくとも一部が有する前記導電層において、少なくとも、金属を有さない領域が存在することを特徴とする。

本発明によれば、金属で形成される導電層を有する基板は、少なくとも一部がアンテナと対向し、他の部分がアンテナと対向しないように配置され、基板におけるアンテナと対向する少なくとも一部が有する導電層において、少なくとも、金属を有さない領域が存在する。ここで、アンテナの近傍に、金属で形成される導電層を有する基板が設けられると、基板に含まれる金属がアンテナで受信した電波に干渉するため当該電波の受信が妨害されるが、基板におけるアンテナと対向する少なくとも一部が有する導電層において、金属を有さない領域が存在するので、金属によるアンテナが受信した電波への干渉を抑制することができ、もって、所望の近距離無線通信距離を確保することができる。

本発明の実施の形態に係るデータ通信装置としての画像形成装置の構成を概略的に示すブロック図である。 図１のデータ通信装置で行われるＮＦＣ通信を説明するための図である。 図１におけるＮＦＣ通信部の構成を説明するための図である。 図１における操作部ユニットの外観を説明するための図である。 図１における操作部ユニットの内部の構成を説明するための図である。 図１におけるパネル制御部におけるＮＦＣ通信部と対向する領域を説明するための図である。 図５における線Ａ−Ａ’に沿う断面図である。 図３におけるアンテナのＮＦＣ通信距離を説明するための図である。 本実施の形態における第１の変形例を説明するための図である。 本実施の形態における第２の変形例を説明するための図である。 図７における非金属領域がアンテナ部の開口部と対向する面積が変化する場合を説明するための図である。 図１１の実施例１〜５におけるＮＦＣ通信距離を説明するためのグラフである。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳述する。

図１は、本発明の実施の形態に係るデータ通信装置としての画像形成装置１０１の構成を概略的に示すブロック図である。

図１において、画像形成装置１０１は、制御部１０２、操作部ユニット１０３、及びプリントエンジン部１０４を備える。制御部１０２は、ＣＰＵ１０５、ＲＯＭコントローラ１０６、ＲＯＭ１０７、ＲＡＭコントローラ１０８、ＲＡＭ１０９、画像処理部１１０、プリンタＩ／Ｆ１１１、Ｉ／Ｆ制御部１１２、ＬＡＮＩ／Ｆ１１３、ＵＳＢ−ＤＩ／Ｆ１１４、ＵＳＢ−ＨＩ／Ｆ１１５、及び操作部Ｉ／Ｆ１１６を備え、これらはバス１２３を介して互いに接続されている。操作部ユニット１０３はＮＦＣ通信部１１７及びパネル制御部１１８を備え、ＮＦＣ通信部１１７及びパネル制御部１１８はコネクタやケーブルによって機械的に同一のユニットとして構成される。パネル制御部１１８は、操作部制御回路１１９、スイッチ１２０、ＬＥＤ１２１、及びＬＣＤ１２２を備える。

画像形成装置１０１は、例えば、印刷機能を有するＳＦＰである。画像形成装置１０１は、各種Ｉ／Ｆを介して印刷データを受信し、受信した印刷データに画像形成処理を施して画像データを生成し、生成した画像データを用紙に印刷する。

本実施の形態では、図２に示すように、ユーザがＮＦＣ通信機能を有するスマートフォン等の情報処理装置２０１をＮＦＣ通信ポイント２０２にかざすと、ＮＦＣ通信によって画像形成装置１０１の機器情報を情報処理装置２０１へ送信する。ＮＦＣ通信はＮＦＣ通信用の電波を用いた近距離無線通信である。情報処理装置２０１は送信された機器情報に応じて、例えば、大容量データを高速に通信可能なＢｌｕｅｔｏｏｔｈ及びＷｉ−Ｆｉ Ｄｉｒｅｃｔの通信設定を行う。

画像形成装置１０１において、制御部１０２は、操作部ユニット１０３からユーザが設定した設定情報を取得し、取得した設定情報に基づいて印刷処理に用いられる印刷ジョブを生成し、生成した印刷ジョブをプリントエンジン部１０４に送信する。送信された印刷ジョブに応じてプリントエンジン部１０４は用紙に印刷を行う。ＣＰＵ１０５は、画像形成装置１０１に設けられる各種構成要素を統括的に制御する。ＲＯＭコントローラ１０６は、ＲＯＭ１０７に格納されたデータの読み出し及び当該データの書き込みを制御する。ＲＯＭ１０７は、不揮発性のＲＯＭであり、画像形成装置１０１のＯＳ（図示しない）を起動するためのブートプログラム及び各種制御プログラムを格納する。ＲＡＭコントローラ１０８は、ＲＡＭ１０９に格納されたデータの読み出し及び当該データの書き込みを制御する。ＲＡＭ１０９は、画像形成装置１０１の主メモリとして用いられ、例えば、画像形成処理におけるワーク領域、印刷処理における画像データの一時格納領域、及びＮＦＣ通信等で送受信された各種データの格納領域として用いられる。ＲＡＭ１０９は高速で読み書き処理を行うことができる揮発性のＲＡＭである。プリンタＩ／Ｆ１１１はプリントエンジン部１０４と画像処理部１１０とのデータ通信を行う。Ｉ／Ｆ制御部１１２は、ＬＡＮＩ／Ｆ１１３、ＵＳＢ−ＤＩ／Ｆ１１４、及びＵＳＢ−ＨＩ／Ｆ１１５で行われる各種データ通信の制御を行う。ＬＡＮＩ／Ｆ１１３はネットワークに接続された図示しない情報処理装置等とデータ通信を行う。ＵＳＢ−ＤＩ／Ｆ１１４は、図示しないＵＳＢケーブルで接続された情報処理装置等とデータ通信を行う。ＵＳＢ−ＨＩ／Ｆ１１５は、図示しないＵＳＢストレージユニットに挿抜可能な記憶装置等とデータ通信を行う。操作部Ｉ／Ｆ１１６は操作部ユニット１０３におけるパネル制御部１１８とデータ通信を行う。

パネル制御部１１８では、当該パネル制御部１１８に設けられる各構成要素が図示しないプリント基板上に夫々半田付けされている。操作部制御回路１１９は、２層以上の金属層を有する半導体集積回路であり、スイッチ１２０、ＬＥＤ１２１、及びＬＣＤ１２２の制御を行う。さらに、操作部制御回路１１９はＮＦＣ通信部１１７とデータ通信を行う。スイッチ１２０は各種設定ボタンを有し、操作部Ｉ／Ｆ１１６を介してＣＰＵ１０５へユーザが押下した設定ボタンに応じたユーザの指示内容を示す制御信号を送信する。ＬＥＤ１２１はＬＥＤランプを有し、ＬＥＤランプの点灯・消灯を行う。ＬＣＤ１２２はＣＰＵ１０５から送信された制御信号に応じて各種情報を表示する。ＮＦＣ通信部１１７はＮＦＣ通信機能を有する情報処理装置２０１とＮＦＣ通信を行う。

ＮＦＣ通信部１１７は、図３に示すように、ＮＦＣ制御回路３０１及びアンテナ部３０２を備え、コネクタ３０３を介してパネル制御部１１８と接続される。ＮＦＣ制御回路３０１及びアンテナ部３０２はプリント基板３０４上で半田付けされる。ＮＦＣ制御回路３０１は、２層以上の金属層を有する半導体集積回路であり、画像形成装置１０１で行われるＮＦＣ通信を制御する。ＮＦＣ制御回路３０１は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ及びＷｉ−Ｆｉ Ｄｉｒｅｃｔの通信設定に関する情報を含む機器情報を格納し、格納された機器情報をアンテナ部３０２で受信した電波に応じて情報処理装置２０１に送信する。アンテナ部３０２には銅等の金属で開口部を有するループアンテナが形成される。

次に、操作部ユニット１０３の構成について図４及び図５を用いて説明する。

図４において、操作部ユニット１０３はスイッチ１２０、ＬＥＤ１２１、及びＬＣＤ１２２の他に外装部４０１を備える。外装部４０１にはユーザが情報処理装置２０１をかざすＮＦＣ通信ポイント２０２が設けられる。

図５は、図１における操作部ユニット１０３の内部の構成を説明するための図である。図５には、図４に示す操作部ユニット１０３からスイッチ１２０、ＬＥＤ１２１、ＬＣＤ１２２、及び外装部４０１が取り外された状態が示される。図５において、操作部ユニット１０３のＮＦＣ通信ポイント２０２に対応する位置にアンテナ部３０２が配置される。

図６は、図１におけるパネル制御部１１８におけるＮＦＣ通信部１１７と対向する領域を説明するための図である。図６に示す操作部ユニット１０３では、図５に示す操作部ユニット１０３からＮＦＣ通信部１１７を取り除いた場合が示される。本実施の形態におけるパネル制御部１１８において、領域６０１がＮＦＣ通信部１１７に対向する領域を示し、領域６０２がＮＦＣ通信部１１７に対向しない領域（他の部分）を示す。

図７は、図５における線Ａ−Ａ’に沿う断面図である。なお、図７では、説明のためにＮＦＣ通信部１１７やパネル制御部１１８の一部のみが示されている。

図７において、パネル制御部１１８がコネクタ３０３を介してＮＦＣ通信部１１７と接続され、ＮＦＣ通信部１１７と所定の間隙を介して外装部４０１が設けられる。パネル制御部１１８では複数のレジスト層７０３の間に第１の導電層７０１及び第２の導電層７０２が夫々形成される。第１の導電層７０１及び第２の導電層７０２は、少なくとも金属、例えば、銅を含む層であり、当該金属は、例えば、操作部制御回路１１９に設けられる各種回路を接続する配線７０７及び操作部制御回路１１９に設けられる各種回路の電源やグランドを接続する配線７０８を構成する。レジスト層７０３は誘電膜であり、第１の導電層７０１及び第２の導電層７０２を電気的に絶縁する。ＮＦＣ通信部１１７では、複数のレジスト層７０６の間に第３の導電層７０４及び第４の導電層７０５が夫々形成される。第３の導電層７０４及び第４の導電層７０５は、少なくとも金属、例えば、銅を含む層であり、当該金属は、例えば、ＮＦＣ制御回路３０１に設けられる各種回路を接続する配線及びＮＦＣ制御回路３０１に設けられる各種回路の電源やグランドを接続する配線を構成する。また、第３の導電層７０４及び第４の導電層７０５によってアンテナ部３０２にループアンテナが形成される。レジスト層７０６は誘電膜であり、第３の導電層７０４及び第４の導電層７０５を電気的に絶縁する。

ここで、例えば、図８に示すように、アンテナ部３０２の近傍に金属を含む導電層８０１が配置されると、当該金属がアンテナ部３０２で受信した電波に干渉するため、ＮＦＣ通信距離は、アンテナ部３０２の近傍に導電層８０１が配置されない場合のＮＦＣ通信距離より短くなる。

これに対応して、本実施の形態では、図７に示すように、パネル制御部１１８におけるＮＦＣ通信部１１７と対向する領域６０１（以下、「対向領域６０１」という。）に対応する第１の導電層７０１及び第２の導電層７０２において、金属を有さない領域７０９，７１０（以下、「非金属領域７０９，７１０」という。）を設ける。

非金属領域７０９，７１０は操作部制御回路１１９に設けられる各種回路を接続する配線として用いられていない領域である。ここで、通常、パネル制御部における設計において、導電層は操作部制御回路等に設けられる各種回路を接続する配線として用いられていない領域も金属等の導電体からなり、操作部制御回路の電源やグランドのインピーダンスを低減させるために、当該電源やグランドを接続する配線に用いられる。しかしながら、本実施の形態では、非金属領域７０９，７１０は操作部制御回路１１９に設けられる各種回路を接続する配線として用いられていない領域に該当するが、金属を有さない。

本実施の形態によれば、ＮＦＣ通信部１１７におけるアンテナ部３０２の近傍に、第１の導電層７０１及び第２の導電層７０２を有するパネル制御部１１８が設けられても、対向領域６０１に対応する第１の導電層７０１及び第２の導電層７０２において、非金属領域７０９，７１０が存在する。ここで、対向領域６０１はアンテナ部３０２と対向する領域でもあるので、アンテナ部３０２と対向する領域における第１の導電層７０１及び第２の導電層７０２において非金属領域７０９，７１０が存在し、第１の導電層７０１及び第２の導電層７０２が含む金属によるアンテナ部３０２が受信した電波への干渉を抑制することができ、もって、所望のＮＦＣ通信距離を確保することができる。

上述した本実施の形態では、第１の導電層７０１及び第２の導電層７０２のいずれもが非金属領域７０９，７１０を有していたが、図９に示すように、対向領域６０１に対応する第１の導電層７０１及び第２の導電層７０２のうち、第２の導電層７０２（アンテナに最も近い導電層）のみが非金属領域７１０を有していてもよい。この場合も、第２の導電層７０２が含む金属によるアンテナ部３０２が受信した電波への干渉の程度を低減することができる。

また、本発明は、パネル制御部１１８が第１の導電層７０１を有する場合にも適用することができる。この場合も、図１０に示すように、対向領域６０１に対応する第１の導電層７０１が非金属領域７０９を有する。

さらに、本実施の形態において、非金属領域７０９，７１０は対向領域６０１に対向するが、非金属領域７０９，７１０はより狭い領域とだけ対向してもよく、例えば、アンテナ部３０２の開口部に対応する領域５０１とだけ対向してもよい。この場合も、第１の導電層７０１及び第２の導電層７０２が含む金属によるアンテナ部３０２が受信した電波への干渉を抑制することができる。

次に、本発明の実施例について説明する。

図１１は、図７における非金属領域７０９，７１０がアンテナ部３０２の開口部と対向する面積が変化する場合を説明するための図である。

図１１において、図１１（ａ）は、非金属領域７０９，７１０がアンテナ部３０２の開口部だけでなく対向領域６０１の全体と対向する実施例１を示す。図１１（ｂ）は、アンテナ部３０２の開口部に対向する非金属領域７０９，７１０の面積がアンテナ部３０２の開口部の１００％の面積に相当する実施例２を示す。図１１（ｃ）は、アンテナ部３０２の開口部に対向する非金属領域７０９，７１０の面積がアンテナ部３０２の開口部の５０％の面積に相当する実施例３を示す。図１１（ｄ）は、アンテナ部３０２の開口部に対向する非金属領域７０９，７１０の面積がアンテナ部３０２の開口部の２５％の面積に相当する実施例４を示す。図１１（ｅ）は、非金属領域７０９，７１０が存在しない実施例５を示す。

図１２は、図１１の実施例１〜５におけるＮＦＣ通信距離を説明するためのグラフである。

図１２に示すように、アンテナ部３０２の開口部に対向する非金属領域７０９，７１０の面積が大きいほどＮＦＣ通信距離が長くなることが分かった。これは、非金属領域７０９，７１０の面積が大きいほど、アンテナ部３０２の開口部に対向する第１の導電層７０１及び第２の導電層７０２が含む金属が減り、当該金属によるアンテナ部３０２が受信した電波への干渉が減少するためだと推察された。

１０１ 画像形成装置
１１８ パネル制御部
３０２ アンテナ部
６０１ 領域
７０１ 第１の導電層
７０２ 第２の導電層
７０９，７１０ 非金属領域

Claims (6)

1. 金属で形成される導電層を有する基板及びアンテナを備え、前記アンテナで受信した電波を用いて近距離無線通信を行うデータ通信装置であって、
   前記基板は、少なくとも一部が前記アンテナと対向し、他の部分が前記アンテナと対向しないように配置され、
   前記基板における前記アンテナと対向する少なくとも一部が有する前記導電層において、少なくとも、金属を有さない領域が存在することを特徴とするデータ通信装置。
2. 前記基板は、少なくとも２層の前記導電層を有し、
   前記基板における前記アンテナと対向する少なくとも一部が有する前記少なくとも２層の導電層のうち、少なくとも前記アンテナに最も近い導電層において、少なくとも、金属を有さない領域が存在することを特徴とする請求項１記載のデータ通信装置。
3. 前記アンテナは、金属で開口部を形成したループアンテナからなることを特徴とする請求項１又は２記載のデータ通信装置。
4. アンテナで受信した電波を用いて近距離無線通信を行うデータ通信装置に設けられ、金属で形成される導電層を有する半導体集積回路であって、少なくとも一部が前記アンテナと対向し、他の部分が前記アンテナと対向しないように配置され、
   前記アンテナと対向する少なくとも一部が有する前記導電層において、少なくとも、金属を有さない領域が存在することを特徴とする半導体集積回路。
5. 少なくとも２層の前記導電層を有し、
   前記アンテナと対向する少なくとも一部が有する前記少なくとも２層の導電層のうち、少なくとも前記アンテナに最も近い導電層において、少なくとも、金属を有さない領域が存在することを特徴とする請求項４記載の半導体集積回路。
6. 前記アンテナは、金属で開口部を形成したループアンテナからなることを特徴とする請求項４又は５記載の半導体集積回路。