JP4268514B2

JP4268514B2 - 無線タグ発行装置

Info

Publication number: JP4268514B2
Application number: JP2003431403A
Authority: JP
Inventors: 信男室伏; 貢一佐野; 泰夫松本; 保仁喜地
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 2003-12-25
Filing date: 2003-12-25
Publication date: 2009-05-27
Anticipated expiration: 2023-12-25
Also published as: EP1727077B1; EP2246809A3; EP1727077A4; EP2246809A2; JP2005190216A; WO2005064528A1; US20060001526A1; EP1727077A1; USRE44631E1; US7439865B2; CN1764919A; DE602004028518D1

Description

本発明は、ＩＣチップとアンテナを含んで構成される無線タグを複数配置した台紙を搬送し、搬送される各無線タグに対して無線通信により情報の読み取りや書き込みを行って無線タグを発行する無線タグ発行装置に関する。

従来、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグなどと呼ばれている無線タグを発行する無線タグ発行装置としては、複数の無線タグを間隔をあけて取付けた連続ラベル紙に印字する機能と無線タグに情報を書き込む機能を備えたものが知られている。そして、無線タグとの通信可能範囲を可変にすることにより、無線タグに情報を書き込むときに、書き込みしようとする無線タグだけ通信可能範囲に入るようにしている。（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１４０５４８公報

ところで、無線タグとの通信可能範囲を可変にするには、無線タグに情報を書き込む無線通信手段から送信する電力を制御する方法がある。しかし、この方法では、無線タグが通信可能になる電力のばらつきにより、送信する電力が一定であっても隣接する無線タグと通信ができてしまうことがある。また、無線タグ発行装置の内部に無線タグと通信を行うアンテナを配置した場合、発行装置内部の金属部品等で電波が反射され、書き込みを行いたい無線タグのみとの通信を行うことが難しかった。

そこで、本発明は、台紙に間隔をあけて貼り付けてある複数の無線タグに対し、無線通信を行う対象の無線タグとのみ確実に通信することができる無線タグ発行装置を提供する。

本発明は、アンテナと記憶部を設けた電子回路を有し非接触で情報を読み書きする無線タグを複数、間隔をあけて取付けた台紙を搬送する搬送手段と、平面パッチアンテナを有し無線通信を行うことにより無線タグの記憶部に対する情報の読み取りと書き込みを行う無線通信手段と、無線タグが無線通信手段と無線通信を行う位置に配置された誘電体からなる第１の物質と、第１の物質の位置に配置された第１の物質を挿入するスリットを有し、無線通信手段と無線通信を行う無線タグと隣り合う無線タグの位置に配置された第１の物質とは材質が異なる第２の物質とを備え、第１の物質は、この第１の物質の面と第２の物質の面が同一平面になるようにスリットに挿入され、第１の物質と第２の物質は搬送手段で搬送される台紙の搬送面を構成し、平面パッチアンテナは、放射する電波の指向性が強い方向を、第１の物質に向けて配置されたものである。

本発明によれば、台紙に間隔をあけて貼り付けてある複数の無線タグに対し、無線通信を行う対象の無線タグとのみ確実に通信することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は無線タグ発行装置の概略構成図で、筐体１内に、無線タグに対する印字を行う印字部２と無線タグに対して無線通信を行う無線通信部３を備えている。

前記印字部２は、幅方向に沿って多数の発熱素子を並べたサーマルヘッド４とインクリボン５を備え、インクリボン５はリボンコア６から送り出され、途中前記サーマルヘッド４に接し、最後にリボンコア７によって巻き取られるようになっている。前記サーマルヘッド４は、インクリボン５を間にしてプラテンローラ８に圧接するように取付けられている。

複数の無線タグが間隔をあけて取付けられた台紙９はロール紙コア１０に巻装されており、このロール紙コア１０から送り出され、その先端が搬送ローラ１１、前記無線通信部３及びプラテンローラ８上を通過して発行口１２から外部に排出されている。前記無線通信部３は内部に無線タグと無線通信を行うアンテナ１３を配置している。

図２は無線タグ発行装置の制御構成を示すブロック図で、装置全体の制御を実行する制御部２１を設けている。すなわち、前記制御部２１は、無線通信部３の送受信部２２、無線タグの表面に印字する印字部２、リボンコア６、７、プラテンローラ８、搬送ローラ１１、ロール紙コア１０を駆動する駆動部２３を制御するようになっている。

２４はアンテナ２５と送受信部２６からなる無線タグで、前記送受信部２６にはＩＤやその他のデータを記憶する記憶部が設けられている。この無線タグ２４に対しては前記無線通信部３の送受信部２２によりアンテナ１３を介して情報の書き込みや読み取りが行われる。

すなわち、無線通信部３の送受信部２２からの送信信号は、アンテナ１３から電波として放射され、無線タグ２４はアンテナ２５で受信すると、送受信部２６に信号が伝達される。送受信部２６は受信した信号から情報を取り出しこの情報に応じた動作をする。また、無線タグ２４の送受信部２６が送信を行うと、アンテナ２５から無線通信部３のアンテナ１３を介して送受信部２２に情報が伝送される。

図３は台紙９に間隔を開けて複数取付けられた無線タグ２４の断面図を示す。すなわち、前記無線タグ２４は、台紙９の上に接着層３１を形成し、その上に無線タグインレット３２を載置し、その上に印字層３３を形成している。そして、印字層３３の上面を印字面とし、前記印字部２による印字が可能になっている。前記無線タグ２４の接着層３１は、台紙９から剥がすことが可能で、他の物に貼り付けることができる接着材で形成されている。前記無線タグインレット３２には、前記アンテナ２５と送受信部２６を有するＩＣチップがある。

図４は前記無線通信部３の構成を示す分解斜視図で、４１は搬送面を形成する第２の物質としての金属部材で、この金属部材４１の中央部にスリット４２を形成している。そして、この金属部材４１の下に誘電体部材４３が配置されている。この誘電体部材４３はその中央部に前記スリット４２に下方から挿入される凸部４３ａを形成している。そして、この誘電体部材４３が金属部材４１の下面に密着して配置された状態では前記凸部４３ａの上面が金属部材４１の上面と同一平面になるようになっている。すなわち、前記凸部４３ａの上面も金属部材４１の上面と同様、前記台紙９の搬送面を形成することになる。前記誘電体部材４３の凸部４３ａは第１の物質で形成している。

前記誘電体部材４３の凸部４３ａの下方の位置に、前記無線通信部３のアンテナ１３を配置している。このアンテナ１３は、基板４４の上に放射部４５を形成している。この放射部４５の裏面は全面グランドになっている。前記放射部４５の端部に同軸ケーブル４６の芯線が接続され、同軸ケーブル４６の網目状の外部導体はグランドに接続されている。

前記アンテナ１３を無線タグの方向のみ開放して包囲する金属ケース４７の中に収納し、この金属ケース４７の側面に設けた孔４８から前記同軸ケーブル４６を外部に延出させている。前記金属ケース４７の外に延出された同軸ケーブル４６の端は送受信部２２に接続する。前記アンテナ１３としては、裏面をグランドにした平面パッチアンテナを使用することにより、放射する電波の指向性の強い方向を上面、すなわち、誘電体部材４３の凸部４３ａに向けることができる。また、横と下方向に放射される電波は金属ケース４７でシールドすることができる。従って、電波を上方向のみに放射することができる。

図５は前記無線通信部３上を搬送する台紙９を上から見た図で、台紙９には複数の無線タグ２４が所定の間隔をあけて連続して貼り付けられている。前記各無線タグ２４の無線タグインレット３２はＩＣチップ５０とその両側に配置したアンテナ５１、５２とを設けている。図中一点鎖線で示したスリット４２のサイズは無線タグ２４のアンテナ部の外形よりも大きく、かつ、無線タグ２４の外形よりも小さいサイズに設定されている。

前記無線通信部３は無線タグ２４のアンテナ部がちょうどスリット４２の上に位置したとき、そのスリット４２上にある無線タグ２４ａに対してのみ無線通信を行うことが可能になる。このとき無線タグ２４ａに隣接する他の無線タグ２４ｂ、２４ｃのアンテナ部は無線通信部３の金属部材４１の搬送面上に位置している。

無線タグ２４ｂ、２４ｃのアンテナ部は金属部材４１上に位置しているので、アンテナの特性が変化し、アンテナで発生できる電力が小さくなり、ＩＣチップ５０を起動することができなくなる。無線通信を行う無線タグ２４ａは、スリット４２上、すなわち、誘電体上に配置されているため、無線通信部３のアンテナ１３からの微弱な電力でも効率よく無線通信できる。そして、この電力では無線タグ２４ｂ、２４ｃと無線通信を行うことはできない。

このように、スリット４２上にある無線通信の対象となる無線タグ２４ａとのみ無線通信を行うことができ、誤って隣接する無線タグ２４ｂ、２４ｃと無線通信を行う虞はない。

なお、この実施の形態では台紙９の搬送面を金属部材４１で形成した場合について述べたがこれに限定するものではなく、金属以外の部材を使用してもよく、要は、誘電体部材４３との誘電率が異なる部材であればよい。例えば、誘電体部材４３として比誘電率が３程度の物質を使用した場合、搬送面を形成する部材としては比誘電率が１０程度の比誘電率の高い物質を使用すればよい。

また、前述した実施の形態では、誘電体部材４３に凸部４３ａを形成し、この凸部４３ａをスリット４２に挿入する構成としたがこれに限定するものではなく、誘電体部材４３に凸部４３ａを形成せずに、スリット４２内を空間、すなわち、空気層としてもよい。この場合の空気層は第１の物質を形成するものである。だだし、スリットの幅が広いと台紙９が引っかかり易くなるため、スリット幅はできるだけ無線タグ２４のアンテナ部の形状と同じくらいの大きさにしたほうがよい。
また、無線タグの表面に印字を行う形態を説明したが、台紙に無線タグのインレットのみを貼り付けた状態のもので、無線タグの記憶部に情報を書き込むだけの形態であってもよい。

（第２の実施の形態）
なお、前述した実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
これは、図６に示すように、ロール紙コア１０から送り出された台紙９の先端を、搬送ローラ１１、前記無線通信部３及びプラテンローラ８上を通過させた後、下方に折り返して搬送ローラ１４を経由し、ロール紙コア１５によって巻き取られるようになっている。

このようにすることで、無線タグ２４に対する書き込みや印字を行った後にロール紙コア１５で巻き取ってロール状になった台紙９をロール紙コア１５から取り外すことができる。そして、ロール紙コア１５から取り外したロール状の台紙９は、無線タグ２４を貼り付ける場所まで人が持ち運び、台紙９から無線タグ２４を剥がして製品等に貼り付けることができる。

また、このように台紙９をプラテンローラ８から下方に折り返してロール紙コア１５で巻き取るようにしても無線通信部３においては下方に金属ケース４７が配置されているので、アンテナ１３から放射された電波が横や下方向に放射されることがなく、下方に折り返されてロール紙コア１５に巻き取られる台紙９に配置されている無線タグ２４が誤って読み取りや書き込みされるのを防止することができる。
なお、その他についてはこの実施の形態においても前述した実施の形態と同様の効果が得られるのは勿論である。

（第３の実施の形態）
なお、前述した実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
これは、図７に示すように、無線通信部として、無線通信部６０を使用している。前記無線通信部６０は、図８及び図９に示すように、搬送面を形成する金属部材６１を設け、この金属部材６１の中央部よりも搬送ローラ１１側にスリット６２を形成している。この金属部材６１のスリット６２の下に誘電体部材６３を配置している。この誘電体部材６３はその上面部に前記スリット６２に下方から挿入される凸部６３ａを形成している。そして、この誘電体部材６３が金属部材６１の下面に密着して配置された状態では前記凸部６３ａの上面が金属部材６１の上面と同一平面になるようになっている。すなわち、前記凸部６３ａの上面も金属部材６１の上面と同様、前記台紙９の搬送面を形成することになる。

前記誘電体部材６３の凸部６３ａの下方に位置してアンテナ１３を配置している。このアンテナ１３は、前述した実施の形態と同様で、基板４４の上に放射部４５を形成し、この放射部４５の端部に同軸ケーブル４６を接続したものである。そして、このアンテナ１３を金属ケース６４の中に収納し、この金属ケース６４の側面に設けた孔６５から前記同軸ケーブル４６を外部に延出させている。前記アンテナ１３としては、裏面をグランドにした平面パッチアンテナを使用することにより、放射する電波の指向性の強い方向を上面、すなわち、誘電体部材６３の凸部６３ａに向けることができる。また、横と下方向に放射される電波は金属ケース６４でシールドすることができる。従って、電波を上方向のみに放射することができる。

前記金属部材６１に形成したスリット６２の上方に位置して、無線通信部６０のアンテナ１３の方向のみ開放して無線タグ２４を包囲する金属ケース６６をその開口部をスリット６２側に向けて配置している。そして、前記金属ケース６６内に、誘電体部材６７を配置している。

前記金属ケース６６は、台紙９が搬送する方向に対して両側に位置する側面の下端部を、前記金属部材６１の台紙９を搬送する方向に対して両側に位置する側面付近に接するように配置する。また、前記金属ケース６６は、台紙９が搬送する方向に面している前後の側面の下端部を前記金属部材６１によって形成される搬送面よりも上方に位置させ、かつ、この両側面にカーテン状の金属シート６８，６９を取付けている。前記各金属シート６８，６９は、電磁波をシールドできる柔らかい部材からなり、通過する台紙９の表面に軽く接触する程度で台紙９の上に配置された無線タグ２４がそれによって傷がつく虞は全く無いようになっている。このようにすることにより、無線タグ２４ａを金属ケース６７と金属シート６８，６９により囲むことになるので、金属の外に漏れる電波の電力は減衰する。

前記無線通信部６０は、図９に示すように、無線タグ２４のアンテナ部がちょうどスリット６２の上に位置したとき、そのスリット６２上にある無線タグ２４ａに対してのみ無線通信を行うことが可能になる。このとき無線タグ２４ａに隣接する他の無線タグ２４ｂ、２４ｃのアンテナ部は無線通信部６０の金属部材６１の搬送面上に位置している。

無線タグ２４ｂのアンテナ部は金属部材６１上に位置しているので、アンテナの特性が変化し、アンテナで発生する電力が小さくなり、ＩＣチップを起動することができなくなる。さらに、無線タグ２４ｃへ供給される電波の電力も減衰しているため、ＩＣチップを起動することができない。無線通信を行う無線タグ２４ａは、スリット６２上、すなわち、誘電体上に配置されているため、無線通信部６０のアンテナ１３からの微弱な電力でも効率よく無線通信できる。そして、この電力では無線タグ２４ｂ、２４ｃと無線通信を行うことはできない。

また、スリット６２上にある無線タグ２４ａの上には、誘電体部材６７を収納した金属ケース６６が配置されている。無線タグ２４ａと金属ケース６６の天井面との距離は、無線通信を行う波長の２分の１程度の距離にすると、良好な特性を得ることができる。これにより、アンテナ１３から放射され無線タグ２４ａに直接到達する電波と、金属ケース６６の天井に反射して無線タグ２４ａに戻ってく電波が強め合うように合成されるため、無線タグ２４ａとの通信を好適にすることができる。また、無線タグ２４ａの上面も金属ケース６６と金属シート６８、６９によってシールドされるため、通信したい部分以外に電波が放射されるのを防止できる。これにより、放射によって消費される電力も抑えることができる。また、電波の波長は誘電率に依存するため、誘電体部材６７を使用することにより、電波の波長が誘電体内で短縮されるため、誘電体部材６７を設けない場合と比べて金属ケース６６の高さ方向を低くすることができる。

なお、その他についてはこの実施の形態においても前述した実施の形態と同様の効果が得られるのは勿論である。
なお、この実施の形態では台紙９の搬送面を金属部材６１で形成した場合について述べたがこれに限定するものではなく、金属以外の部材を使用してもよく、要は、誘電体部材６との誘電率が異なる部材であればよい。

（第４の実施の形態）
なお、前述した実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
これは、図１０に示すように、無線通信部として、無線通信部７０を使用している。前記無線通信部７０は、図１１に示すように、搬送面を形成する金属部材７１を設け、この金属部材７１にはスリットを形成しない。そして、前記金属部材７１の上方に位置して、金属包囲部材としての箱状の金属ケース７２をその開口部を搬送面側に向けて配置している。前記金属ケース７２の内部にアンテナ７３を配置している。前記アンテナ７３は前述した実施の形態のアンテナ１３と同一の構成になっている。但し、基板上に形成した放射部の方向は搬送側、すなわち、下方に向いている。

前記金属ケース７２は、台紙９が搬送する方向に対して両側に位置する側面の下端部を前記金属部材７１の台紙９を搬送する方向に対して両側に位置する側面付近に接するように配置する。また、前記金属ケース７２は、台紙９が搬送する方向に面している前後の側面の下端部を前記金属部材７１によって形成される搬送面よりも上方に位置させ、かつ、この両側面にカーテン状の金属シート７４，７５を取付けている。前記各金属シート７４，７５は、電磁波をシールドできる柔らかい部材からなり、通過する台紙９の表面に軽く接触する程度で台紙９の上に配置された無線タグ２４がそれによって傷がつく虞は全く無いようになっている。

このように構成においては、アンテナ７３の下方に位置する無線タグ２４ａと無線通信を行うためにこのアンテナ７３から放射する電波の電力を前述した実施の形態の場合に比べて大きくする必要がある。しかし、無線タグ２４ａを金属ケース７２と金属シート７４，７５により囲むことになるので、金属の外に漏れる電波の電力は減衰する。従って、隣接する無線タグ２４ｂ，２４ｃがアンテナ７３を介して無線通信部７０と無線通信を行う虞はない。
なお、その他についてはこの実施の形態においても前述した実施の形態と同様の効果が得られるのは勿論である。

本発明の、第１の実施の形態を示す無線タグ発行装置の概略構成図。同実施の形態における無線タグ発行装置の要部ブロック図。同実施の形態における台紙と無線タグの断面図。同実施の形態における無線通信部の構成を示す分解斜視図。同実施の形態における台紙と無線タグと搬送面との関係を示す平面図。本発明の、第２の実施の形態を示す無線タグ発行装置の概略構成図。本発明の、第３の実施の形態を示す無線タグ発行装置の概略構成図。同実施の形態における無線通信部の構成を示す断面図。同実施の形態における無線通信部の構成を示す分解斜視図。本発明の、第４の実施の形態を示す無線タグ発行装置の概略構成図。同実施の形態における無線通信部の構成を示す斜視図。

符号の説明

３…無線通信部、９…台紙、１３…アンテナ、２４…無線タグ、４１…金属部材、４２…スリット、４３…誘電体部材。

Claims

アンテナと記憶部を設けた電子回路及び台紙との接着層を有し非接触で情報を読み書きする無線タグを複数、間隔をあけて取付けた台紙を搬送する搬送手段と、
横及び下方向に放射される電波をシールドするケースの内部に位置した平面パッチアンテナを有し無線通信を行うことにより前記無線タグの記憶部に対する情報の読み取りと書き込みを行う無線通信手段と、
前記ケースの上方に位置し前記無線タグが前記無線通信手段と無線通信を行う位置に配置された誘電体からなる第１の物質と、
前記第１の物質の位置に配置された前記第１の物質を挿入する、前記無線タグのアンテナの外形よりも大きく、かつ、前記無線タグの外形よりも小さいサイズのスリットを有し、前記無線通信手段と無線通信を行う無線タグと隣り合う無線タグの位置に配置された金属部材からなる第２の物質とを備え、
前記第１の物質は、この第１の物質の面と前記第２の物質の面が同一平面になるように前記スリットに挿入され、前記第１の物質と第２の物質は前記搬送手段で搬送される台紙の搬送面を構成し、前記平面パッチアンテナは、放射する電波の指向性が強い方向を、前記第１の物質に向けて配置されたことを特徴とする無線タグ発行装置。
平面パッチアンテナは、放射部の裏面が全面グランドになっており、同軸ケーブルの芯線が前記放射部に接続され、前記同軸ケーブルの外部導体が前記全面グランドに接続され、前記アンテナに接続された前記同軸ケーブルが無線通信手段の送受信部に接続されていることを特徴とする請求項１記載の無線タグ発行装置。
無線通信手段の平面パッチアンテナを収納し、この平面パッチアンテナを無線タグの方向のみ開放して包囲する金属ケースと、この金属ケースの下方に設置され、前記無線通信手段で記憶部に情報を書き込まれた無線タグを取付けたロール紙を巻き取るロール紙コアを備えたことを特徴とする請求項１記載の無線タグ発行装置。