JP4592872B2 - 非接触式データキャリア装置および補助アンテナ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非接触式データキャリアおよび補助アンテナを有する非接触式データキャリア装置と、前記非接触式データキャリア装置で使用可能な補助アンテナの波長調整（チューニング）技術に関する。
【０００２】
【従来技術】
非接触式データキャリアが、万引防止装置や物流システム等で使用されている。このような非接触式データキャリアは、例えば、製品の包装箱や製品自体に貼付されて使用され、または、定期券として使用される。
従来の非接触式データキャリアには、一例として、最大通信距離が３８ｃｍ程度のカードサイズ程度または名刺サイズ程度のものがある。
【０００３】
図１は、物流システムを例示する説明図であり、物流システムは、例えば、宅配便に利用される。
この物流システム１５０は、ベルトコンベア１５５と、このベルトコンベア１５５に搭載された段ボール箱１５１と、非接触式データキャリア１１２と、柱１５９に設置されたリーダライタ１５８とを有する。
【０００４】
段ボール箱１５１の上面は折り畳まれており、柱１５９側の側面１５３には非接触式データキャリア１１２が貼付されている。
この段ボール箱１５１は、ベルトコンベア１５５により矢印１５５Ａの方向に移動し、非接触式データキャリア１１２は、リーダライタ１５８との通信距離の範囲外から範囲内に移動し、リーダライタ１５８との無線通信を行う。
リーダライタ１５８は、非接触式データキャリア１１２との無線通信により、段ボール箱１５１の出荷先等の情報を読み取り、読み取った情報を不図示のコンピュータに供給する。
【０００５】
段ボール箱１５１は、ベルトコンベア１５５により矢印１５５Ａの方向にさらに移動し、非接触式データキャリア１１２は、リーダライタ１５８との通信距離の範囲外に移動する。
【０００６】
上記の物流システム１５０では、非接触式データキャリア１１２とリーダライタ１５８とを通信距離の範囲内に近づける必要があり、通信距離が短い場合は、ベルトコンベア１５５と柱１５９との距離を短くする必要があると共に、段ボール箱１５１の搭載位置がかなり制約される。
【０００７】
図２は、自動改札システムを例示する説明図である。
この自動改札システム１６０は、自動改札機１６９と、非接触式データキャリア１１２とを有する。非接触式データキャリア１１２は、定期券として使用されている。
自動改札機１６９の上面１６７にはリーダライタ１６８が設置されている。
【０００８】
自動改札システム１６０の利用者は、改札口を通過する場合に、非接触式データキャリア１１２を自動改札機１６９のリーダライタ１６８に近づける。
そして、非接触式データキャリア１１２は、リーダライタ１６８との通信距離の範囲外から範囲内に移動し、リーダライタ１６８との無線通信を行う。
リーダライタ１６８は、非接触式データキャリア１１２との無線通信により、定期券の有効期限等の情報を読み取り、前記情報に基づいて自動改札機１６９は不図示のゲートを開閉する。
【０００９】
上記の自動改札システム１６０では、非接触式データキャリア１１２とリーダライタ１６８とを通信距離の範囲内に近づける必要があり、通信距離が短い場合は利用者は非接触式データキャリア１１２をリーダライタ１６８にがざす必要があり、手間がかかる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、非接触式データキャリアおよび補助アンテナを有する非接触式データキャリア装置であって、非接触式データキャリアの通信距離を拡大可能な非接触式データキャリア装置と、この非接触式データキャリア装置で使用可能な補助アンテナとを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る非接触式データキャリア装置は、非接触式データキャリアと、前記非接触式データキャリアの通信距離を拡大する補助アンテナとを有する非接触式データキャリア装置であって、前記補助アンテナは、絶縁基材の表面に形成された第１のアンテナコイルと、前記第１のアンテナコイルに接続された第１の部材と、第１のアンテナコイルの内側に前記非接触式データキャリアを収納する絶縁性のポケットとを有し、前記第１のアンテナコイルおよび前記第１の部材は、前記非接触式データキャリアからの送信信号に対して共振を起こす共振回路を構成しており、さらに前記第１のアンテナコイルは、共振周波数を調整するための複数のパターンに分割された容量パターンを有するものであり、前記非接触式データキャリアは、絶縁基材の表面に形成された第２のアンテナコイルを有し、該第２のアンテナコイルのうち前記記第１のアンテナコイルに近接する部分と第１のアンテナコイルの一部とが、前記非接触式データキャリアが前記ポケットに収納された際に並行または略並行するようにされており、その状態で前記第１の共振回路を介してリーダライタとの通信を行う、ことを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る非接触式データキャリア装置では、好適には、第１の部材がＩＣチップまたはコンデンサである。
【００１３】
本発明に係る非接触式データキャリア装置では、好適には、前記第１のアンテナコイルが囲む領域と前記第２のアンテナコイルが囲む領域とが重なるように、前記補助アンテナおよび前記非接触式データキャリアが配置されており、前記補助アンテナの絶縁基材のうち前記第１のアンテナコイルの形成面と、前記非接触式データキャリアの絶縁基材のうち前記第２のアンテナコイルの形成面とが、並行または略並行である。
【００１４】
本発明に係る非接触式データキャリア装置では、好適には、複数枚の非接触式データキャリアを収納できる。
【００１５】
本発明に係る非接触式データキャリア装置では、好適には、前記非接触式データキャリアの絶縁基材は、カードサイズまたは名刺サイズと同一または略同一であり、前記第１のアンテナコイルの最内周と、前記第２のアンテナコイルの最外周との最短距離は、２ｃｍ以下である。
【００１６】
本発明に係る非接触式データキャリア装置では、好適には、前記非接触式データキャリアの絶縁基材は、カードサイズまたは名刺サイズと同一または略同一であり、前記第１のアンテナコイルの最外周と、前記第２のアンテナコイルの最外周との最短距離は、２ｃｍ以下である。
【００１８】
本発明に係る非接触式データキャリア装置では、好適には、前記補助アンテナの絶縁基材は、硬質のプラスチック樹脂基材である。
【００１９】
本発明に係る非接触式データキャリア装置では、好適には、前記補助アンテナの絶縁基材は、絶縁性の紙、ダンボール基材である。
【００２０】
本発明に係る非接触式データキャリア装置では、好適には、前記非接触式データキャリアは、前記第２のアンテナコイルに接続された第２の部材をさらに有し、前記第２のアンテナコイルおよび前記第２の部材は、第２の共振回路を構成しており、前記第１および第２の共振回路の共振周波数は、同一または略同一である。
【００２１】
本発明に係る補助アンテナは、非非接触式データキャリアの通信距離を拡大する補助アンテナであって、絶縁基材の表面に形成されたアンテナコイルと、前記アンテナコイルに接続されたＩＣチップまたはコンデンサと、アンテナコイルの内側に前記非接触式データキャリアを収納する絶縁性のポケットとを有し、前記アンテナコイルおよび前記ＩＣチップまたはコンデンサは、前記非接触式データキャリアからの送信信号に対して共振を起こす共振回路を構成しており、さらに前記補助アンテナのアンテナコイルは、共振周波数を調整するための複数のパターンに分割された容量パターンを有するものであり、前記非接触式データキャリアが前記ポケットに収納された際に、非接触式データキャリアのアンテナコイルのうち前記補助アンテナのアンテナコイルに近接する部分と補助アンテナのアンテナコイルの一部とが、並行または略並行するようにされている、ことを特徴とする。
【００２８】
本発明に係る補助アンテナは、好適には、前記補助アンテナの絶縁基材は、硬質のプラスチック樹脂基材である。
【００２９】
本発明に係る補助アンテナは、好適には、前記補助アンテナの絶縁基材は、絶縁性の紙、ダンボール基材である。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図３は、本発明に係る非接触式データキャリア装置の第１の実施の形態を示す概略的な構成図である。この非接触式データキャリア装置１０は、補助アンテナ１４と、非接触式データキャリア１２とを有する。
【００３２】
補助アンテナ１４は、矩形状または略矩形状の絶縁基材１１と、アンテナコイル１５と、容量パターン８と、部材１７とを有する。また、線パターン１６Ｃと部材１７に接続する配線１３を有する。配線１３は、好ましくは絶縁基材１１のアンテナコイル１５形成面に対して絶縁基材１１の裏面（以下、「基材裏面」ともいう。）に形成する。
【００３３】
絶縁基材１１の表面には、絶縁基材１１の周縁に沿って周回する線パターンからなるアンテナコイル１５が形成されている。絶縁基材１１は、一例として、硬質の絶縁基材とする。具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、塩化ビニール、ポリプロピレン、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、アセテート樹脂等のプラスチック樹脂シートであって硬質のものが使用できる。
【００３４】
このアンテナコイル１５は、最外周の線パターン１６Ｃと、最内周の線パターン１６Ａと、線パターン１６Ａ，１６Ｃ間の線パターン１６Ｂとを有する。
最外周の線パターン１６Ｃの端部と部材１７の接続部とは、配線１３を介して接続されており、配線１３と線パターン１６Ａの端部間には、共振周波数を調整するための容量パターン８と、部材１７とを並列に有する。図３の場合、線パターンの巻数は３であるが、３に限られるものではない。
部材１７は、例えば、ＩＣチップ、コンデンサ等により構成され、また、当該ＩＣチップにコンデンサパターンを形成してもよい。
【００３５】
非接触式データキャリア１２は、補助アンテナ１４の絶縁基材１１の表面に固定されている。非接触式データキャリア１２の絶縁基材７１の表面には、絶縁基材７１の周縁に沿って周回する線パターンからなるアンテナコイル７５が形成されている。非接触式データキャリア装置１０内に設置する非接触式データキャリア１２は、１枚に限らず複数枚設置することができる。
【００３６】
非接触式データキャリア装置１０において、アンテナコイル１５のうちアンテナコイル７５に近接する部分と、アンテナコイル７５のうちアンテナコイル１５に近接する部分とが、並行または略並行になっている。
複数の非接触式データキャリア１２を非接触式データキャリア装置１０内に設置する場合も、アンテナコイル１５のうちアンテナコイル７５に近接する部分と、アンテナコイル７５のうちアンテナコイル１５に近接する部分とが、いずれも並行または略並行とする。
【００３７】
非接触式データキャリア１２および補助アンテナ１４は、アンテナコイル１５が囲む領域とアンテナコイル７５が囲む領域とが重なるように配置されており、絶縁基材１１のうちアンテナコイル１５の形成面と、絶縁基材７１のうちアンテナコイル７５の形成面とが、並行または略並行になっている。
【００３８】
非接触式データキャリア１２の絶縁基材７１は、カードサイズまたは名刺サイズと同一または略同一であり、補助アンテナ１４がない場合の通信距離は、一例として約４０ｃｍ〜約３８ｃｍである。
アンテナコイル１５の最内周の線パターン１６Ａと、アンテナコイル７５の最外周の線パターンとの最短距離は、２ｃｍ以下または略２ｃｍ以下とし、または、アンテナコイル１５の最外周の線パターン１６Ｃと、アンテナコイル７５の最外周の線パターンとの最短距離は、２ｃｍ以下または略２ｃｍ以下とする。
これらの間隔が離れる場合は、磁気結合効率が低下するからである。
【００３９】
非接触式データキャリア装置１０において、補助アンテナ１４のアンテナコイル１５を囲む領域は、非接触式データキャリア１２のアンテナコイル７５が囲む領域の２倍以上の面積を有している。
補助アンテナ１４において、アンテナコイル１５および部材１７は、第１の共振回路を構成している。そして、補助アンテナ１４（内の前記第１の共振回路）は、リーダライタからの送信信号に対して共振を起こし、この共振により当該共振信号を増幅して非接触式データキャリア１２に供給する。また、補助アンテナ１４（内の前記第１の共振回路）は、非接触式データキャリア１２からの送信信号に対して共振を起こし、この共振により当該送信信号を増幅して前記リーダライタに供給する。
【００４０】
共振周波数を調整するための容量パターン８は、ＬＣ共振回路におけるＣ成分を調整することにより共振周波数の微小調整を可能にするもので、等容量または漸増減する容量の数個の容量パターン８Ａ，８Ｂ，・・，８Ｎが並列に接続して形成されている。
【００４１】
各容量パターン８Ａ，８Ｂ，・８Ｎと容量パターンに導く導線９は絶縁基材１１の表裏に形成される。図３において斜線によるハッチングを施した部分は、補助アンテナ１５とは反対の絶縁基材１１の裏面に配線９または容量パターン８を形成した部分に相当する。容量パターン８の場合、この部分には表裏に同一形状、同一サイズまたは略同一形状、同一サイズの導電性パターンが対面して形成されることになる。
【００４２】
共振周波数を調整するための容量パターン８は、原則的にはコンデンサ容量を減少させる調整のみが可能であるが、一度切断した導線を再接続する場合は切断後に容量を増加させる調整も可能である。
コンデンサ容量を減少させる場合は、容量パターン８の先端部分８Ａ側から導線９を９ａ、９ｂの位置で順次切断することにより行う。表裏の導線の双方を切断する必要はなく、いずれか容易な一方の導線を切断すればよい。導線の切断は剃刀刃等により行うことができる。
コンデンサ容量を増加させる場合は、９ｎの側から一度切断した導線を再接続する修復が必要になる。この場合は、半田による接続やその他の適宜な手段を行うことができる。
【００４３】
コンデンサ容量の調整量は、各単位の調整により最良の通信状態が得られる共振周波数の許容範囲内に調整できるように、各容量パターンの静電容量はそれぞれの切断により共振周波数の変化に及ぼす値があらかじめ計算された値であることが好ましい。
通常は、１３．６ＭＨｚの周波数の場合、１箇所の切断が、0.０５〜０．１ＭＨｚの調整量であれば目的に適合することになる。図３では、４個の容量調整パターンが図示されているが４個に限定されるものではない。
【００４４】
図４は、図３の非接触式データキャリア装置を非接触式データキャリアを縦断する部分で縦方向に切断した場合の概略的な要部拡大断面図である。
絶縁基材１１の表面には、線パターン１６Ａ〜１６Ｃが形成されており、また、不図示の接着剤またはのりを介して非接触式データキャリア１２が、絶縁基材１１に固定されている。
容量パターン８の導電性パターン８ｕ，８ｄは、絶縁基材１１の両面にパターン形成されている。
【００４５】
図５は、図３中の補助アンテナのアンテナコイルの両端と容量パターン付近を拡大した要部拡大図である。第１の部材１７は、前記のように、ＩＣチップ、コンデンサ等により構成される。
部材１７がＩＣチップである場合には、１対の電極端子を形成しておき、一方の電極端子は最内周の線パターン１６Ａの端子にバンプを介して接続されており、他方の電極端子は最外周の線パターン１６Ｃから配線１３により導かれる端子１９にバンプを介して接続されているようにする。部材１７は、フリップチップ実装される。
【００４６】
第１の部材１７がＩＣチップである場合、ＩＣチップ内には、ＲＦ回路部、コントローラ回路部、メモリ部、キャパシタンス部等が設けられる。
配線１３は、アンテナコイル１５の線パターン１６Ｃと端子１９にスルーホールを形成し基材裏面に導通を行うようにする。図５においては、配線１３はアンテナコイルの表面に形成されているように見えるが、基材裏面に形成されているものとする。
【００４７】
部材１７がコンデンサである場合には、部材１７と調整用の容量パターン８は、並列に接続しており、これらの合成容量Ｃと補助アンテナ１５によるＬと、により第１の共振回路を構成し、これにより一定の共振周波数を有することになる。
【００４８】
第１の実施の形態における非接触式データキャリア装置１０のアンテナコイル１５や容量パターン８の形成は、前記した絶縁基材１１の表面にラミネートされた、例えば約５μｍ〜５０μｍのアルミ箔や銅箔あるいは鉄箔を、フォトエッチングやレジスト印刷後のエッチング技術によりエッチングして形成する。容量パターン８の部分は、両面に同一または略同一の容量パターンを形成するので、両面にフォトマスクを使用して露光した後、レジスト膜を介してするフォトエッチングにより精度の高い容量パターンを形成することができる。
【００４９】
図６は、図３中の非接触式データキャリアを示す概略的な構成図である。
この非接触式データキャリア１２は、矩形状または略矩形状の絶縁基材７１と、アンテナコイル７５と、部材７８と、マーク７１Ａ，７１Ｂ等とを有する。部材７８は、フリップチップ実装されており、線パターンの様子を判り易くするため、図中では単に四角形の枠で示している。
【００５０】
絶縁基材７１の一方の面には、アンテナコイル７５、マーク７１Ａ，７１Ｂ等が形成されている。アンテナコイル７５は、絶縁基材７１の表面に、周縁に沿って周回する線パターン７６Ｉからなる。
【００５１】
アンテナコイル７５の一端７２Ａおよび他端７２Ｂの近傍に、マーク７１Ａ，７１Ｂ等が形成されている。図６において、アンテナコイル７５の一端７２Ａから他端７２Ｂまでの線パターン７６の巻数は６であるが、６に限定されるものではない。アンテナコイル７５は、例えば、約５μｍ〜５０μｍの一定または略一定の厚さの銅箔、鉄箔、アルミニウム箔等とし、好ましくはアルミニウム箔とする。アンテナコイル７５の形成は、補助アンテナ１５と同様に形成できる。
【００５２】
非接触式データキャリア１２において、アンテナコイル７５および部材７８は、第２の共振回路を構成している。この第２の共振回路の共振周波数と、前記第１の共振回路の共振周波数は、同一または略同一となっている。部材７８は、例えば、ＩＣチップ、コンデンサ等により構成され、また、当該ＩＣチップにコンデンサパターンを形成してもよい。
【００５３】
図７は、図６中のアンテナコイルの両端付近を拡大した部分拡大図である。
アンテナコイル７５の一端７２Ａの近傍には、円形のマーク７１Ａが導体パターンにより形成されている。
アンテナコイル７５の他端７２Ｂの近傍には、円形のマーク７１Ｂが導体パターンにより形成されている。
【００５４】
また、アンテナコイル７５の線パターンの間に、四角形のマーク７３Ａ，７３Ｂが導体パターンにより形成されている。
マーク７１Ａ，７１Ｂ，７３Ａ，７３Ｂは、円形のマーク７１Ａ，７１Ｂの中心を結ぶ直線と、四角形のマーク７３Ａ，７３Ｂの中心を結ぶ直線とが直交または実質的に直交するような配置になっている。
【００５５】
この非接触式データキャリア１２では、アンテナコイル７５と、マーク７１Ａ，７１Ｂとを絶縁性のレジスト材料による絶縁膜（絶縁層）で覆い、端子７２Ａ，７２Ｂおよびマーク７３Ａ，７３Ｂを露出させて部材７８を接続してもよく、さらには端子７２Ａ，７２Ｂのうち、部材７８との接続部分のみを露出させ、他の部分を絶縁膜で覆うようにしてもよい。
【００５６】
円形のマーク７１Ａ，７１Ｂは、部材７８をフリップチップ実装する場合に、位置合わせ用に用いられる。例えば、フリップチップボンダ等の実装装置により部材７８を実装する場合に、マーク７１Ａ，７１Ｂを撮影して画像処理することで、正確な位置に実装することができる。
また、部材７８の実装では、四角形のマーク７３Ａ，７３Ｂのうち一方のマークを用い、当該一方のマークおよび端子７２Ａ，７２Ｂに部材７８の表面電極を接合することで、部材７８を３箇所で接合して安定性を向上可能である。
【００５７】
図８は、本発明に係る非接触式データキャリア装置の第２の実施の形態を示す概略的な構成図である。この非接触式データキャリア装置２０は、図３の非接触式データキャリア装置１０中の補助アンテナ１４に対して保護層２９を設けた構成である。なお、非接触式データキャリア装置２０において、図３の非接触式データキャリア装置１０と同一構成部分には略同一符号を付しており、同一構成部分の説明を適宜省略する。
【００５８】
この非接触式データキャリア装置２０は、補助アンテナ２４と、非接触式データキャリア装置１２とを有する。非接触式データキャリア装置２０内に設置する非接触式データキャリア１２は、１枚に限らず複数枚設置することができる。
補助アンテナ２４は、絶縁基材２１と、アンテナコイル１５と、容量パターン８と、部材１７と、保護層２９と、絶縁性のポケット２８とを有する。
最内周の線パターン１６Ａの端子と最外周の線パターン１６Ｃの端子とは、配線１３を介して部材１７に接続されており、配線１３と線パターン１６Ａの間には、共振周波数を調整するための容量パターン８と部材１７を有するのも第１の実施の形態の場合と同様である。
【００５９】
図９は、図８の非接触式データキャリア装置を非接触式データキャリアを縦断する部分で縦方向に切断した場合の概略的な要部拡大断面図である。
補助アンテナ２４の絶縁基材２１上の線パターン１６Ａ〜１６Ｃは、保護層２９により覆われており、ポケット２８には、絶縁基材２１の表面に接するように非接触式データキャリア１２が収納されている。ポケット２８により、非接触式データキャリア１２を容易に出し入れできるようになっている。ポケット２８は保護層２９に開口を設ける等により形成する。
【００６０】
第２の実施の形態における非接触式データキャリア装置２０のアンテナコイル１５や容量パターン８の形成は、第１の実施の形態の場合と同一の条件で製造できる。ただし、第２の実施の形態では保護層２９を設けるので、絶縁基材２１と同等か薄層であって非接触式データキャリア１２を保持することができる強度を有する材料を積層してラミネートする加工が必要になる。保護層２９の材料としては、ポリエチレンやポリプロピレンあるいはＰＥＴや紙等を使用することができる。
容量パターン８の導電性パターン８ｕ，８ｄは、絶縁基材２１の両面にパターン形成されている。
【００６１】
図１０は、本発明に係る非接触式データキャリア装置の第３の実施の形態を示す概略的な構成図である。この非接触式データキャリア装置３０は、図３の非接触式データキャリア装置１０中の補助アンテナ１４に対して補助アンテナ３４を絶縁基材３１に直接印刷して形成したものである。絶縁基材３１としては、紙、ダンボール等の絶縁基材を使用することができる。さらに補助アンテナ上に保護層３９を設けた構成とすることもできる。紙、ダンボール等は吸湿している場合は、絶縁基材とは言えないので、乾燥した絶縁性であることを前提とし、表面に絶縁性の塗膜を設ける等の処理がされていればなお好ましい。なお、非接触式データキャリア装置３０において、図３の非接触式データキャリア装置１０と同一構成部分には同一符号を付しており、同一構成部分の説明を適宜省略する。
【００６２】
非接触式データキャリア装置３０は、補助アンテナ３４と、非接触式データキャリア１２とを有する。非接触式データキャリア装置３０内に設置する非接触式データキャリア１２は、１枚に限らず複数枚設置することができる。
補助アンテナ３４は、紙、ダンボール等の絶縁基材３１と、アンテナコイル１５と、容量パターン８と、部材１７と、必要により保護層３９と、絶縁性のポケット３８とを有する。
【００６３】
最外周の線パターン１６Ｃの端部と部材１７の接続部とは、配線１３を介して接続されており、配線１３と線パターン１６Ａの端部間には、共振周波数を調整するための容量パターン８と、部材１７とを有するのも第１、第２の実施の形態の場合と同様である。
【００６４】
第３の実施の形態における非接触式データキャリア装置３０のアンテナコイル１５や容量パターン８の形成は、前記した紙、ダンボール等の絶縁基材３１の表面に、カーボンやアルミペーストを含有する導電性の印刷インキでアンテナコイル１５や容量パターン８を印刷することにより形成する。
【００６５】
紙、ダンボール等は剛性があり、ある程度厚みのあるものを前提としているのでその両面に容量パターンを形成してもコンデンサを形成できない。
そこで、紙、ダンボール等の絶縁基材３１の表面に積層して導電性パターンを印刷することにより行う。この場合は、まず表面に導電性の印刷インキで下層側の導電性パターン８ｄを印刷した後、当該導電性パターンの全体を覆う絶縁性の印刷インキによる絶縁皮膜１８を印刷し、当該印刷インキ絶縁皮膜上に上層側の導電性パターン８ｕを導電性インキで印刷することにより容量パターン８を形成する。
容量パターンに導く導線９や配線１３も同様にして形成することができる。
【００６６】
図１１は、図１０の非接触式データキャリア装置を非接触式データキャリアを縦断する部分で縦方向に切断した場合の概略的な要部拡大断面図である。
補助アンテナ３４の絶縁基材３１の上面と、この上面に印刷された線パターン１６Ａ〜１６Ｃは、保護層３９により覆われており、ポケット３８には、非接触式データキャリア１２が収納されている。ポケット３８により、非接触式データキャリア１２を容易に出し入れできるようになっている。
容量パターン８の導電性パターン８ｕ，８ｄは、絶縁皮膜１８を介して印刷して形成されている。
【００６７】
図１２は、図１０の非接触式データキャリア装置２０を取り付けた段ボール箱を例示する説明図である。
図１２（Ａ）では、段ボール箱４１の４つの側面のうち１つの側面４４に対し、非接触式データキャリア装置２０が貼付されている。
段ボール箱４１の上面には段ボール４２Ａ，４２Ｂが折り畳まれている。前記側面４４の段ボールは、段ボール４２Ａに隣接しており、段ボール４２Ａ，４２Ｂ間の間隙４２Ｃに対して平行または略平行になっている。側面４３の段ボールは、側面４４の段ボールに隣接しており、段ボール４２Ａ，４２Ｂ間の間隙４２Ｃに対して垂直または略垂直になっている。
【００６８】
図１２（Ｂ）では、段ボール箱５１の４つの側面のうち１つの側面５３に対し、非接触式データキャリア装置３０の補助アンテナ３４が直接印刷されている。非接触式データキャリア１２は補助アンテナ３４に設けたポケット内に収容されている。
段ボール箱５１の上面には段ボール５２Ａ，５２Ｂが折り畳まれている。側面５４の段ボールは、段ボール５２Ａに隣接しなおり、段ボール５２Ａ，５２Ｂ間の間隙５２Ｃに対して平行または略平行になっている。側面５３の段ボールは、側面５４の段ボールに隣接しなおり、段ボール５２Ａ，５２Ｂ間の間隙５２Ｃに対して垂直または略垂直になっている。
【００６９】
図１３は、非接触式データキャリア装置を用いた物流システムを例示する説明図である。
この物流システム５０は、ベルトコンベア５５と、このベルトコンベア５５に搭載された段ボール箱５１と、非接触式データキャリア装置３０と、柱５９に設置されたリーダライタ５８とを有する。
【００７０】
段ボール箱５１の側面には、非接触式データキャリア装置３０が貼付または直接印刷されている。非接触式データキャリア装置２０であってもよい。
この段ボール箱５１は、ベルトコンベア５５により矢印５５Ａの方向に移動し、非接触式データキャリア装置３０は、リーダライタ５８との通信距離の範囲外から範囲内に移動し、リーダライタ５８との無線通信を行う。
リーダライタ５８は、非接触式データキャリア装置３０との無線通信を行い、非接触式データキャリア１２から段ボール箱５１の出荷先等の情報を読み取り、読み取った情報を不図示のコンピュータに供給する。
非接触式データキャリア装置３０が複数枚の非接触式データキャリア１２を保持する場合は、リーダライタはデータキャリアの識別コードにより必要な非接触式データキャリアを識別して当該データキャリアだけから出荷先等の目的の情報を取得することができる。
【００７１】
段ボール箱５１は、ベルトコンベア５５により矢印５５Ａの方向にさらに移動し、非接触式データキャリア装置３０は、リーダライタ５８との通信距離の範囲外に移動する。
【００７２】
上記の物流システム５０では、非接触式データキャリア装置３０とリーダライタ５８とを通信距離の範囲内に近づける必要がある。
非接触式データキャリア装置３０の通信距離は、補助アンテナ３４がない場合の非接触式データキャリア１２の通信距離よりも大きいので、非接触式データキャリア１２のみを側面に貼付した段ボール箱の場合に比べて、ベルトコンベア５５と柱５９との距離を大きくすることができ、段ボール箱５１の搭載位置の自由度を広げることができる。
【００７３】
図１４は、非接触式データキャリア装置を収納したカバンを例示する説明図である。
このカバン６１には、非接触式データキャリア装置２０が収納されている。
非接触式データキャリア装置２０内の非接触式データキャリア１２は、定期券として使用される。
【００７４】
図１５は、非接触式データキャリア装置を用いた自動改札システムを例示する説明図である。この自動改札システム６０は、自動改札機６９と、非接触式データキャリア装置２０とを有する。非接触式データキャリア装置２０は、カバン６１に収納されている。自動改札機６９の側面６６にはリーダライタ６８が設置されている。
【００７５】
自動改札システム６０の利用者は、改札口を通過する場合に、カバン６１を自動改札機６９のリーダライタ６８に近づける。
非接触式データキャリア装置２０は、リーダライタ６８との通信距離の範囲外から範囲内に移動し、リーダライタ６８との無線通信を行う。
リーダライタ６８は、非接触式データキャリア装置２０との無線通信を行い、定期券の有効期限等の情報を非接触式データキャリア１２から読み取り、前記情報に基づいて自動改札機６９は不図示のゲートを開閉する。
非接触式データキャリア装置２０が複数枚の非接触式データキャリア１２を保持する場合は、リーダライタはデータキャリア１２の識別コードにより必要な非接触式データキャリアを識別して当該データキャリアだけから有効期限等の目的の情報を取得することになる。
【００７６】
上記の自動改札システム６０では、非接触式データキャリア装置２０とリーダライタ６８とを通信距離の範囲内に近づける必要がある。
非接触式データキャリア装置２０の通信距離は、補助アンテナ２４がない場合の非接触式データキャリア１２の通信距離よりも大きいので非接触式データキャリア装置２０とリーダライタ６８との距離を大きくすることができ、利用者は、非接触式データキャリア１２をカバン６１から取り出す手間を省くことができる。
【００７７】
なお、上記実施の各形態は本発明の例示であり、本発明は上記各実施の形態に限定されない。
【００７８】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、非接触式データキャリアおよび補助アンテナを有し、非接触式データキャリアの通信距離を拡大可能であって、共振周波数を調整（チューニング）可能な非接触式データキャリア装置と、この非接触式データキャリア装置で使用可能な補助アンテナを提供することができる。
これにより、通信条件を最適に調整できるので通信距離を拡大でき、宅配便の仕分け等の荷扱いを容易にし、交通機関における改札業務を円滑化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 物流システムを例示する説明図である。
【図２】 自動改札システムを例示する説明図である。
【図３】 本発明に係る非接触式データキャリア装置の第１の実施の形態を示す概略的な構成図である。
【図４】 図３の非接触式データキャリア装置を非接触式データキャリアを縦断する部分で縦方向に切断した場合の概略的な要部拡大断面図である。
【図５】 図３中の補助アンテナのアンテナコイルの両端と容量パターン付近を拡大した要部拡大図である。
【図６】 図３中の非接触式データキャリアを示す概略的な構成図である。
【図７】 図６中のアンテナコイルの両端付近を拡大した部分拡大図である。
【図８】 本発明に係る非接触式データキャリア装置の第２の実施の形態を示す概略的な構成図である。
【図９】 図８の非接触式データキャリア装置を非接触式データキャリアを縦断する部分で縦方向に切断した場合の概略的な要部拡大断面図である。
【図１０】 本発明に係る非接触式データキャリア装置の第３の実施の形態を示す概略的な構成図である。
【図１１】 図１０の非接触式データキャリア装置を非接触式データキャリアを縦断する部分で縦方向に切断した場合の概略的な要部拡大断面図である。
【図１２】 図１０の非接触式データキャリア装置を取り付けた段ボール箱を例示する説明図である。
【図１３】 非接触式データキャリア装置を用いた物流システムを例示する説明図である。
【図１４】 非接触式データキャリア装置を収納したカバンを例示する説明図である。
【図１５】 非接触式データキャリア装置を用いた自動改札システムを例示する説明図である。
【符号の説明】
８ 容量パターン
８ｕ，８ｄ 導電性パターン
９ 導線
１０，２０，３０ 非接触式データキャリア装置
１１，２１，３１ 絶縁基材（第１の絶縁基材）
１２ 非接触式データキャリア
１３ 配線
１４，２４，３４ 補助アンテナ
１５ アンテコイル（第１のアンテナコイル）
１６Ａ〜１６Ｃ，７６Ｉ 線パターン
１７ 部材（第１の部材）
１８ 絶縁皮膜
１９ 端子
２８，３８ ポケット
２９，３９ 保護層
４１，５１，１５１ 段ボール箱
４２Ａ，４２Ｂ，５２Ａ，５２Ｂ 段ボール
４２Ｃ，５２Ｃ 間隙
４３，４４，５３，５４，６６，１５３ 側面
５０，１５０ 物流システム
５５，１５５ ベルトコンベア
５８，６８，１５８，１６８ リーダライタ
５９，１５９ 柱
６０，１６０ 自動改札システム
６１ カバン
６９，１６９ 自動改札機
７１ 絶縁基材（第２の絶縁基材）
７５ アンテナコイル（第２のアンテナコイル）
７８ 部材（第２の部材）
１１２ 非接触式データキャリア
１６７ 上面。
【発明の属する技術分野】
本発明は、非接触式データキャリアおよび補助アンテナを有する非接触式データキャリア装置と、前記非接触式データキャリア装置で使用可能な補助アンテナの波長調整（チューニング）技術に関する。
【０００２】
【従来技術】
非接触式データキャリアが、万引防止装置や物流システム等で使用されている。このような非接触式データキャリアは、例えば、製品の包装箱や製品自体に貼付されて使用され、または、定期券として使用される。
従来の非接触式データキャリアには、一例として、最大通信距離が３８ｃｍ程度のカードサイズ程度または名刺サイズ程度のものがある。
【０００３】
図１は、物流システムを例示する説明図であり、物流システムは、例えば、宅配便に利用される。
この物流システム１５０は、ベルトコンベア１５５と、このベルトコンベア１５５に搭載された段ボール箱１５１と、非接触式データキャリア１１２と、柱１５９に設置されたリーダライタ１５８とを有する。
【０００４】
段ボール箱１５１の上面は折り畳まれており、柱１５９側の側面１５３には非接触式データキャリア１１２が貼付されている。
この段ボール箱１５１は、ベルトコンベア１５５により矢印１５５Ａの方向に移動し、非接触式データキャリア１１２は、リーダライタ１５８との通信距離の範囲外から範囲内に移動し、リーダライタ１５８との無線通信を行う。
リーダライタ１５８は、非接触式データキャリア１１２との無線通信により、段ボール箱１５１の出荷先等の情報を読み取り、読み取った情報を不図示のコンピュータに供給する。
【０００５】
段ボール箱１５１は、ベルトコンベア１５５により矢印１５５Ａの方向にさらに移動し、非接触式データキャリア１１２は、リーダライタ１５８との通信距離の範囲外に移動する。
【０００６】
上記の物流システム１５０では、非接触式データキャリア１１２とリーダライタ１５８とを通信距離の範囲内に近づける必要があり、通信距離が短い場合は、ベルトコンベア１５５と柱１５９との距離を短くする必要があると共に、段ボール箱１５１の搭載位置がかなり制約される。
【０００７】
図２は、自動改札システムを例示する説明図である。
この自動改札システム１６０は、自動改札機１６９と、非接触式データキャリア１１２とを有する。非接触式データキャリア１１２は、定期券として使用されている。
自動改札機１６９の上面１６７にはリーダライタ１６８が設置されている。
【０００８】
自動改札システム１６０の利用者は、改札口を通過する場合に、非接触式データキャリア１１２を自動改札機１６９のリーダライタ１６８に近づける。
そして、非接触式データキャリア１１２は、リーダライタ１６８との通信距離の範囲外から範囲内に移動し、リーダライタ１６８との無線通信を行う。
リーダライタ１６８は、非接触式データキャリア１１２との無線通信により、定期券の有効期限等の情報を読み取り、前記情報に基づいて自動改札機１６９は不図示のゲートを開閉する。
【０００９】
上記の自動改札システム１６０では、非接触式データキャリア１１２とリーダライタ１６８とを通信距離の範囲内に近づける必要があり、通信距離が短い場合は利用者は非接触式データキャリア１１２をリーダライタ１６８にがざす必要があり、手間がかかる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、非接触式データキャリアおよび補助アンテナを有する非接触式データキャリア装置であって、非接触式データキャリアの通信距離を拡大可能な非接触式データキャリア装置と、この非接触式データキャリア装置で使用可能な補助アンテナとを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る非接触式データキャリア装置は、非接触式データキャリアと、前記非接触式データキャリアの通信距離を拡大する補助アンテナとを有する非接触式データキャリア装置であって、前記補助アンテナは、絶縁基材の表面に形成された第１のアンテナコイルと、前記第１のアンテナコイルに接続された第１の部材と、第１のアンテナコイルの内側に前記非接触式データキャリアを収納する絶縁性のポケットとを有し、前記第１のアンテナコイルおよび前記第１の部材は、前記非接触式データキャリアからの送信信号に対して共振を起こす共振回路を構成しており、さらに前記第１のアンテナコイルは、共振周波数を調整するための複数のパターンに分割された容量パターンを有するものであり、前記非接触式データキャリアは、絶縁基材の表面に形成された第２のアンテナコイルを有し、該第２のアンテナコイルのうち前記記第１のアンテナコイルに近接する部分と第１のアンテナコイルの一部とが、前記非接触式データキャリアが前記ポケットに収納された際に並行または略並行するようにされており、その状態で前記第１の共振回路を介してリーダライタとの通信を行う、ことを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る非接触式データキャリア装置では、好適には、第１の部材がＩＣチップまたはコンデンサである。
【００１３】
本発明に係る非接触式データキャリア装置では、好適には、前記第１のアンテナコイルが囲む領域と前記第２のアンテナコイルが囲む領域とが重なるように、前記補助アンテナおよび前記非接触式データキャリアが配置されており、前記補助アンテナの絶縁基材のうち前記第１のアンテナコイルの形成面と、前記非接触式データキャリアの絶縁基材のうち前記第２のアンテナコイルの形成面とが、並行または略並行である。
【００１４】
本発明に係る非接触式データキャリア装置では、好適には、複数枚の非接触式データキャリアを収納できる。
【００１５】
本発明に係る非接触式データキャリア装置では、好適には、前記非接触式データキャリアの絶縁基材は、カードサイズまたは名刺サイズと同一または略同一であり、前記第１のアンテナコイルの最内周と、前記第２のアンテナコイルの最外周との最短距離は、２ｃｍ以下である。
【００１６】
本発明に係る非接触式データキャリア装置では、好適には、前記非接触式データキャリアの絶縁基材は、カードサイズまたは名刺サイズと同一または略同一であり、前記第１のアンテナコイルの最外周と、前記第２のアンテナコイルの最外周との最短距離は、２ｃｍ以下である。
【００１８】
本発明に係る非接触式データキャリア装置では、好適には、前記補助アンテナの絶縁基材は、硬質のプラスチック樹脂基材である。
【００１９】
本発明に係る非接触式データキャリア装置では、好適には、前記補助アンテナの絶縁基材は、絶縁性の紙、ダンボール基材である。
【００２０】
本発明に係る非接触式データキャリア装置では、好適には、前記非接触式データキャリアは、前記第２のアンテナコイルに接続された第２の部材をさらに有し、前記第２のアンテナコイルおよび前記第２の部材は、第２の共振回路を構成しており、前記第１および第２の共振回路の共振周波数は、同一または略同一である。
【００２１】
本発明に係る補助アンテナは、非非接触式データキャリアの通信距離を拡大する補助アンテナであって、絶縁基材の表面に形成されたアンテナコイルと、前記アンテナコイルに接続されたＩＣチップまたはコンデンサと、アンテナコイルの内側に前記非接触式データキャリアを収納する絶縁性のポケットとを有し、前記アンテナコイルおよび前記ＩＣチップまたはコンデンサは、前記非接触式データキャリアからの送信信号に対して共振を起こす共振回路を構成しており、さらに前記補助アンテナのアンテナコイルは、共振周波数を調整するための複数のパターンに分割された容量パターンを有するものであり、前記非接触式データキャリアが前記ポケットに収納された際に、非接触式データキャリアのアンテナコイルのうち前記補助アンテナのアンテナコイルに近接する部分と補助アンテナのアンテナコイルの一部とが、並行または略並行するようにされている、ことを特徴とする。
【００２８】
本発明に係る補助アンテナは、好適には、前記補助アンテナの絶縁基材は、硬質のプラスチック樹脂基材である。
【００２９】
本発明に係る補助アンテナは、好適には、前記補助アンテナの絶縁基材は、絶縁性の紙、ダンボール基材である。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図３は、本発明に係る非接触式データキャリア装置の第１の実施の形態を示す概略的な構成図である。この非接触式データキャリア装置１０は、補助アンテナ１４と、非接触式データキャリア１２とを有する。
【００３２】
補助アンテナ１４は、矩形状または略矩形状の絶縁基材１１と、アンテナコイル１５と、容量パターン８と、部材１７とを有する。また、線パターン１６Ｃと部材１７に接続する配線１３を有する。配線１３は、好ましくは絶縁基材１１のアンテナコイル１５形成面に対して絶縁基材１１の裏面（以下、「基材裏面」ともいう。）に形成する。
【００３３】
絶縁基材１１の表面には、絶縁基材１１の周縁に沿って周回する線パターンからなるアンテナコイル１５が形成されている。絶縁基材１１は、一例として、硬質の絶縁基材とする。具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、塩化ビニール、ポリプロピレン、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、アセテート樹脂等のプラスチック樹脂シートであって硬質のものが使用できる。
【００３４】
このアンテナコイル１５は、最外周の線パターン１６Ｃと、最内周の線パターン１６Ａと、線パターン１６Ａ，１６Ｃ間の線パターン１６Ｂとを有する。
最外周の線パターン１６Ｃの端部と部材１７の接続部とは、配線１３を介して接続されており、配線１３と線パターン１６Ａの端部間には、共振周波数を調整するための容量パターン８と、部材１７とを並列に有する。図３の場合、線パターンの巻数は３であるが、３に限られるものではない。
部材１７は、例えば、ＩＣチップ、コンデンサ等により構成され、また、当該ＩＣチップにコンデンサパターンを形成してもよい。
【００３５】
非接触式データキャリア１２は、補助アンテナ１４の絶縁基材１１の表面に固定されている。非接触式データキャリア１２の絶縁基材７１の表面には、絶縁基材７１の周縁に沿って周回する線パターンからなるアンテナコイル７５が形成されている。非接触式データキャリア装置１０内に設置する非接触式データキャリア１２は、１枚に限らず複数枚設置することができる。
【００３６】
非接触式データキャリア装置１０において、アンテナコイル１５のうちアンテナコイル７５に近接する部分と、アンテナコイル７５のうちアンテナコイル１５に近接する部分とが、並行または略並行になっている。
複数の非接触式データキャリア１２を非接触式データキャリア装置１０内に設置する場合も、アンテナコイル１５のうちアンテナコイル７５に近接する部分と、アンテナコイル７５のうちアンテナコイル１５に近接する部分とが、いずれも並行または略並行とする。
【００３７】
非接触式データキャリア１２および補助アンテナ１４は、アンテナコイル１５が囲む領域とアンテナコイル７５が囲む領域とが重なるように配置されており、絶縁基材１１のうちアンテナコイル１５の形成面と、絶縁基材７１のうちアンテナコイル７５の形成面とが、並行または略並行になっている。
【００３８】
非接触式データキャリア１２の絶縁基材７１は、カードサイズまたは名刺サイズと同一または略同一であり、補助アンテナ１４がない場合の通信距離は、一例として約４０ｃｍ〜約３８ｃｍである。
アンテナコイル１５の最内周の線パターン１６Ａと、アンテナコイル７５の最外周の線パターンとの最短距離は、２ｃｍ以下または略２ｃｍ以下とし、または、アンテナコイル１５の最外周の線パターン１６Ｃと、アンテナコイル７５の最外周の線パターンとの最短距離は、２ｃｍ以下または略２ｃｍ以下とする。
これらの間隔が離れる場合は、磁気結合効率が低下するからである。
【００３９】
非接触式データキャリア装置１０において、補助アンテナ１４のアンテナコイル１５を囲む領域は、非接触式データキャリア１２のアンテナコイル７５が囲む領域の２倍以上の面積を有している。
補助アンテナ１４において、アンテナコイル１５および部材１７は、第１の共振回路を構成している。そして、補助アンテナ１４（内の前記第１の共振回路）は、リーダライタからの送信信号に対して共振を起こし、この共振により当該共振信号を増幅して非接触式データキャリア１２に供給する。また、補助アンテナ１４（内の前記第１の共振回路）は、非接触式データキャリア１２からの送信信号に対して共振を起こし、この共振により当該送信信号を増幅して前記リーダライタに供給する。
【００４０】
共振周波数を調整するための容量パターン８は、ＬＣ共振回路におけるＣ成分を調整することにより共振周波数の微小調整を可能にするもので、等容量または漸増減する容量の数個の容量パターン８Ａ，８Ｂ，・・，８Ｎが並列に接続して形成されている。
【００４１】
各容量パターン８Ａ，８Ｂ，・８Ｎと容量パターンに導く導線９は絶縁基材１１の表裏に形成される。図３において斜線によるハッチングを施した部分は、補助アンテナ１５とは反対の絶縁基材１１の裏面に配線９または容量パターン８を形成した部分に相当する。容量パターン８の場合、この部分には表裏に同一形状、同一サイズまたは略同一形状、同一サイズの導電性パターンが対面して形成されることになる。
【００４２】
共振周波数を調整するための容量パターン８は、原則的にはコンデンサ容量を減少させる調整のみが可能であるが、一度切断した導線を再接続する場合は切断後に容量を増加させる調整も可能である。
コンデンサ容量を減少させる場合は、容量パターン８の先端部分８Ａ側から導線９を９ａ、９ｂの位置で順次切断することにより行う。表裏の導線の双方を切断する必要はなく、いずれか容易な一方の導線を切断すればよい。導線の切断は剃刀刃等により行うことができる。
コンデンサ容量を増加させる場合は、９ｎの側から一度切断した導線を再接続する修復が必要になる。この場合は、半田による接続やその他の適宜な手段を行うことができる。
【００４３】
コンデンサ容量の調整量は、各単位の調整により最良の通信状態が得られる共振周波数の許容範囲内に調整できるように、各容量パターンの静電容量はそれぞれの切断により共振周波数の変化に及ぼす値があらかじめ計算された値であることが好ましい。
通常は、１３．６ＭＨｚの周波数の場合、１箇所の切断が、0.０５〜０．１ＭＨｚの調整量であれば目的に適合することになる。図３では、４個の容量調整パターンが図示されているが４個に限定されるものではない。
【００４４】
図４は、図３の非接触式データキャリア装置を非接触式データキャリアを縦断する部分で縦方向に切断した場合の概略的な要部拡大断面図である。
絶縁基材１１の表面には、線パターン１６Ａ〜１６Ｃが形成されており、また、不図示の接着剤またはのりを介して非接触式データキャリア１２が、絶縁基材１１に固定されている。
容量パターン８の導電性パターン８ｕ，８ｄは、絶縁基材１１の両面にパターン形成されている。
【００４５】
図５は、図３中の補助アンテナのアンテナコイルの両端と容量パターン付近を拡大した要部拡大図である。第１の部材１７は、前記のように、ＩＣチップ、コンデンサ等により構成される。
部材１７がＩＣチップである場合には、１対の電極端子を形成しておき、一方の電極端子は最内周の線パターン１６Ａの端子にバンプを介して接続されており、他方の電極端子は最外周の線パターン１６Ｃから配線１３により導かれる端子１９にバンプを介して接続されているようにする。部材１７は、フリップチップ実装される。
【００４６】
第１の部材１７がＩＣチップである場合、ＩＣチップ内には、ＲＦ回路部、コントローラ回路部、メモリ部、キャパシタンス部等が設けられる。
配線１３は、アンテナコイル１５の線パターン１６Ｃと端子１９にスルーホールを形成し基材裏面に導通を行うようにする。図５においては、配線１３はアンテナコイルの表面に形成されているように見えるが、基材裏面に形成されているものとする。
【００４７】
部材１７がコンデンサである場合には、部材１７と調整用の容量パターン８は、並列に接続しており、これらの合成容量Ｃと補助アンテナ１５によるＬと、により第１の共振回路を構成し、これにより一定の共振周波数を有することになる。
【００４８】
第１の実施の形態における非接触式データキャリア装置１０のアンテナコイル１５や容量パターン８の形成は、前記した絶縁基材１１の表面にラミネートされた、例えば約５μｍ〜５０μｍのアルミ箔や銅箔あるいは鉄箔を、フォトエッチングやレジスト印刷後のエッチング技術によりエッチングして形成する。容量パターン８の部分は、両面に同一または略同一の容量パターンを形成するので、両面にフォトマスクを使用して露光した後、レジスト膜を介してするフォトエッチングにより精度の高い容量パターンを形成することができる。
【００４９】
図６は、図３中の非接触式データキャリアを示す概略的な構成図である。
この非接触式データキャリア１２は、矩形状または略矩形状の絶縁基材７１と、アンテナコイル７５と、部材７８と、マーク７１Ａ，７１Ｂ等とを有する。部材７８は、フリップチップ実装されており、線パターンの様子を判り易くするため、図中では単に四角形の枠で示している。
【００５０】
絶縁基材７１の一方の面には、アンテナコイル７５、マーク７１Ａ，７１Ｂ等が形成されている。アンテナコイル７５は、絶縁基材７１の表面に、周縁に沿って周回する線パターン７６Ｉからなる。
【００５１】
アンテナコイル７５の一端７２Ａおよび他端７２Ｂの近傍に、マーク７１Ａ，７１Ｂ等が形成されている。図６において、アンテナコイル７５の一端７２Ａから他端７２Ｂまでの線パターン７６の巻数は６であるが、６に限定されるものではない。アンテナコイル７５は、例えば、約５μｍ〜５０μｍの一定または略一定の厚さの銅箔、鉄箔、アルミニウム箔等とし、好ましくはアルミニウム箔とする。アンテナコイル７５の形成は、補助アンテナ１５と同様に形成できる。
【００５２】
非接触式データキャリア１２において、アンテナコイル７５および部材７８は、第２の共振回路を構成している。この第２の共振回路の共振周波数と、前記第１の共振回路の共振周波数は、同一または略同一となっている。部材７８は、例えば、ＩＣチップ、コンデンサ等により構成され、また、当該ＩＣチップにコンデンサパターンを形成してもよい。
【００５３】
図７は、図６中のアンテナコイルの両端付近を拡大した部分拡大図である。
アンテナコイル７５の一端７２Ａの近傍には、円形のマーク７１Ａが導体パターンにより形成されている。
アンテナコイル７５の他端７２Ｂの近傍には、円形のマーク７１Ｂが導体パターンにより形成されている。
【００５４】
また、アンテナコイル７５の線パターンの間に、四角形のマーク７３Ａ，７３Ｂが導体パターンにより形成されている。
マーク７１Ａ，７１Ｂ，７３Ａ，７３Ｂは、円形のマーク７１Ａ，７１Ｂの中心を結ぶ直線と、四角形のマーク７３Ａ，７３Ｂの中心を結ぶ直線とが直交または実質的に直交するような配置になっている。
【００５５】
この非接触式データキャリア１２では、アンテナコイル７５と、マーク７１Ａ，７１Ｂとを絶縁性のレジスト材料による絶縁膜（絶縁層）で覆い、端子７２Ａ，７２Ｂおよびマーク７３Ａ，７３Ｂを露出させて部材７８を接続してもよく、さらには端子７２Ａ，７２Ｂのうち、部材７８との接続部分のみを露出させ、他の部分を絶縁膜で覆うようにしてもよい。
【００５６】
円形のマーク７１Ａ，７１Ｂは、部材７８をフリップチップ実装する場合に、位置合わせ用に用いられる。例えば、フリップチップボンダ等の実装装置により部材７８を実装する場合に、マーク７１Ａ，７１Ｂを撮影して画像処理することで、正確な位置に実装することができる。
また、部材７８の実装では、四角形のマーク７３Ａ，７３Ｂのうち一方のマークを用い、当該一方のマークおよび端子７２Ａ，７２Ｂに部材７８の表面電極を接合することで、部材７８を３箇所で接合して安定性を向上可能である。
【００５７】
図８は、本発明に係る非接触式データキャリア装置の第２の実施の形態を示す概略的な構成図である。この非接触式データキャリア装置２０は、図３の非接触式データキャリア装置１０中の補助アンテナ１４に対して保護層２９を設けた構成である。なお、非接触式データキャリア装置２０において、図３の非接触式データキャリア装置１０と同一構成部分には略同一符号を付しており、同一構成部分の説明を適宜省略する。
【００５８】
この非接触式データキャリア装置２０は、補助アンテナ２４と、非接触式データキャリア装置１２とを有する。非接触式データキャリア装置２０内に設置する非接触式データキャリア１２は、１枚に限らず複数枚設置することができる。
補助アンテナ２４は、絶縁基材２１と、アンテナコイル１５と、容量パターン８と、部材１７と、保護層２９と、絶縁性のポケット２８とを有する。
最内周の線パターン１６Ａの端子と最外周の線パターン１６Ｃの端子とは、配線１３を介して部材１７に接続されており、配線１３と線パターン１６Ａの間には、共振周波数を調整するための容量パターン８と部材１７を有するのも第１の実施の形態の場合と同様である。
【００５９】
図９は、図８の非接触式データキャリア装置を非接触式データキャリアを縦断する部分で縦方向に切断した場合の概略的な要部拡大断面図である。
補助アンテナ２４の絶縁基材２１上の線パターン１６Ａ〜１６Ｃは、保護層２９により覆われており、ポケット２８には、絶縁基材２１の表面に接するように非接触式データキャリア１２が収納されている。ポケット２８により、非接触式データキャリア１２を容易に出し入れできるようになっている。ポケット２８は保護層２９に開口を設ける等により形成する。
【００６０】
第２の実施の形態における非接触式データキャリア装置２０のアンテナコイル１５や容量パターン８の形成は、第１の実施の形態の場合と同一の条件で製造できる。ただし、第２の実施の形態では保護層２９を設けるので、絶縁基材２１と同等か薄層であって非接触式データキャリア１２を保持することができる強度を有する材料を積層してラミネートする加工が必要になる。保護層２９の材料としては、ポリエチレンやポリプロピレンあるいはＰＥＴや紙等を使用することができる。
容量パターン８の導電性パターン８ｕ，８ｄは、絶縁基材２１の両面にパターン形成されている。
【００６１】
図１０は、本発明に係る非接触式データキャリア装置の第３の実施の形態を示す概略的な構成図である。この非接触式データキャリア装置３０は、図３の非接触式データキャリア装置１０中の補助アンテナ１４に対して補助アンテナ３４を絶縁基材３１に直接印刷して形成したものである。絶縁基材３１としては、紙、ダンボール等の絶縁基材を使用することができる。さらに補助アンテナ上に保護層３９を設けた構成とすることもできる。紙、ダンボール等は吸湿している場合は、絶縁基材とは言えないので、乾燥した絶縁性であることを前提とし、表面に絶縁性の塗膜を設ける等の処理がされていればなお好ましい。なお、非接触式データキャリア装置３０において、図３の非接触式データキャリア装置１０と同一構成部分には同一符号を付しており、同一構成部分の説明を適宜省略する。
【００６２】
非接触式データキャリア装置３０は、補助アンテナ３４と、非接触式データキャリア１２とを有する。非接触式データキャリア装置３０内に設置する非接触式データキャリア１２は、１枚に限らず複数枚設置することができる。
補助アンテナ３４は、紙、ダンボール等の絶縁基材３１と、アンテナコイル１５と、容量パターン８と、部材１７と、必要により保護層３９と、絶縁性のポケット３８とを有する。
【００６３】
最外周の線パターン１６Ｃの端部と部材１７の接続部とは、配線１３を介して接続されており、配線１３と線パターン１６Ａの端部間には、共振周波数を調整するための容量パターン８と、部材１７とを有するのも第１、第２の実施の形態の場合と同様である。
【００６４】
第３の実施の形態における非接触式データキャリア装置３０のアンテナコイル１５や容量パターン８の形成は、前記した紙、ダンボール等の絶縁基材３１の表面に、カーボンやアルミペーストを含有する導電性の印刷インキでアンテナコイル１５や容量パターン８を印刷することにより形成する。
【００６５】
紙、ダンボール等は剛性があり、ある程度厚みのあるものを前提としているのでその両面に容量パターンを形成してもコンデンサを形成できない。
そこで、紙、ダンボール等の絶縁基材３１の表面に積層して導電性パターンを印刷することにより行う。この場合は、まず表面に導電性の印刷インキで下層側の導電性パターン８ｄを印刷した後、当該導電性パターンの全体を覆う絶縁性の印刷インキによる絶縁皮膜１８を印刷し、当該印刷インキ絶縁皮膜上に上層側の導電性パターン８ｕを導電性インキで印刷することにより容量パターン８を形成する。
容量パターンに導く導線９や配線１３も同様にして形成することができる。
【００６６】
図１１は、図１０の非接触式データキャリア装置を非接触式データキャリアを縦断する部分で縦方向に切断した場合の概略的な要部拡大断面図である。
補助アンテナ３４の絶縁基材３１の上面と、この上面に印刷された線パターン１６Ａ〜１６Ｃは、保護層３９により覆われており、ポケット３８には、非接触式データキャリア１２が収納されている。ポケット３８により、非接触式データキャリア１２を容易に出し入れできるようになっている。
容量パターン８の導電性パターン８ｕ，８ｄは、絶縁皮膜１８を介して印刷して形成されている。
【００６７】
図１２は、図１０の非接触式データキャリア装置２０を取り付けた段ボール箱を例示する説明図である。
図１２（Ａ）では、段ボール箱４１の４つの側面のうち１つの側面４４に対し、非接触式データキャリア装置２０が貼付されている。
段ボール箱４１の上面には段ボール４２Ａ，４２Ｂが折り畳まれている。前記側面４４の段ボールは、段ボール４２Ａに隣接しており、段ボール４２Ａ，４２Ｂ間の間隙４２Ｃに対して平行または略平行になっている。側面４３の段ボールは、側面４４の段ボールに隣接しており、段ボール４２Ａ，４２Ｂ間の間隙４２Ｃに対して垂直または略垂直になっている。
【００６８】
図１２（Ｂ）では、段ボール箱５１の４つの側面のうち１つの側面５３に対し、非接触式データキャリア装置３０の補助アンテナ３４が直接印刷されている。非接触式データキャリア１２は補助アンテナ３４に設けたポケット内に収容されている。
段ボール箱５１の上面には段ボール５２Ａ，５２Ｂが折り畳まれている。側面５４の段ボールは、段ボール５２Ａに隣接しなおり、段ボール５２Ａ，５２Ｂ間の間隙５２Ｃに対して平行または略平行になっている。側面５３の段ボールは、側面５４の段ボールに隣接しなおり、段ボール５２Ａ，５２Ｂ間の間隙５２Ｃに対して垂直または略垂直になっている。
【００６９】
図１３は、非接触式データキャリア装置を用いた物流システムを例示する説明図である。
この物流システム５０は、ベルトコンベア５５と、このベルトコンベア５５に搭載された段ボール箱５１と、非接触式データキャリア装置３０と、柱５９に設置されたリーダライタ５８とを有する。
【００７０】
段ボール箱５１の側面には、非接触式データキャリア装置３０が貼付または直接印刷されている。非接触式データキャリア装置２０であってもよい。
この段ボール箱５１は、ベルトコンベア５５により矢印５５Ａの方向に移動し、非接触式データキャリア装置３０は、リーダライタ５８との通信距離の範囲外から範囲内に移動し、リーダライタ５８との無線通信を行う。
リーダライタ５８は、非接触式データキャリア装置３０との無線通信を行い、非接触式データキャリア１２から段ボール箱５１の出荷先等の情報を読み取り、読み取った情報を不図示のコンピュータに供給する。
非接触式データキャリア装置３０が複数枚の非接触式データキャリア１２を保持する場合は、リーダライタはデータキャリアの識別コードにより必要な非接触式データキャリアを識別して当該データキャリアだけから出荷先等の目的の情報を取得することができる。
【００７１】
段ボール箱５１は、ベルトコンベア５５により矢印５５Ａの方向にさらに移動し、非接触式データキャリア装置３０は、リーダライタ５８との通信距離の範囲外に移動する。
【００７２】
上記の物流システム５０では、非接触式データキャリア装置３０とリーダライタ５８とを通信距離の範囲内に近づける必要がある。
非接触式データキャリア装置３０の通信距離は、補助アンテナ３４がない場合の非接触式データキャリア１２の通信距離よりも大きいので、非接触式データキャリア１２のみを側面に貼付した段ボール箱の場合に比べて、ベルトコンベア５５と柱５９との距離を大きくすることができ、段ボール箱５１の搭載位置の自由度を広げることができる。
【００７３】
図１４は、非接触式データキャリア装置を収納したカバンを例示する説明図である。
このカバン６１には、非接触式データキャリア装置２０が収納されている。
非接触式データキャリア装置２０内の非接触式データキャリア１２は、定期券として使用される。
【００７４】
図１５は、非接触式データキャリア装置を用いた自動改札システムを例示する説明図である。この自動改札システム６０は、自動改札機６９と、非接触式データキャリア装置２０とを有する。非接触式データキャリア装置２０は、カバン６１に収納されている。自動改札機６９の側面６６にはリーダライタ６８が設置されている。
【００７５】
自動改札システム６０の利用者は、改札口を通過する場合に、カバン６１を自動改札機６９のリーダライタ６８に近づける。
非接触式データキャリア装置２０は、リーダライタ６８との通信距離の範囲外から範囲内に移動し、リーダライタ６８との無線通信を行う。
リーダライタ６８は、非接触式データキャリア装置２０との無線通信を行い、定期券の有効期限等の情報を非接触式データキャリア１２から読み取り、前記情報に基づいて自動改札機６９は不図示のゲートを開閉する。
非接触式データキャリア装置２０が複数枚の非接触式データキャリア１２を保持する場合は、リーダライタはデータキャリア１２の識別コードにより必要な非接触式データキャリアを識別して当該データキャリアだけから有効期限等の目的の情報を取得することになる。
【００７６】
上記の自動改札システム６０では、非接触式データキャリア装置２０とリーダライタ６８とを通信距離の範囲内に近づける必要がある。
非接触式データキャリア装置２０の通信距離は、補助アンテナ２４がない場合の非接触式データキャリア１２の通信距離よりも大きいので非接触式データキャリア装置２０とリーダライタ６８との距離を大きくすることができ、利用者は、非接触式データキャリア１２をカバン６１から取り出す手間を省くことができる。
【００７７】
なお、上記実施の各形態は本発明の例示であり、本発明は上記各実施の形態に限定されない。
【００７８】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、非接触式データキャリアおよび補助アンテナを有し、非接触式データキャリアの通信距離を拡大可能であって、共振周波数を調整（チューニング）可能な非接触式データキャリア装置と、この非接触式データキャリア装置で使用可能な補助アンテナを提供することができる。
これにより、通信条件を最適に調整できるので通信距離を拡大でき、宅配便の仕分け等の荷扱いを容易にし、交通機関における改札業務を円滑化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 物流システムを例示する説明図である。
【図２】 自動改札システムを例示する説明図である。
【図３】 本発明に係る非接触式データキャリア装置の第１の実施の形態を示す概略的な構成図である。
【図４】 図３の非接触式データキャリア装置を非接触式データキャリアを縦断する部分で縦方向に切断した場合の概略的な要部拡大断面図である。
【図５】 図３中の補助アンテナのアンテナコイルの両端と容量パターン付近を拡大した要部拡大図である。
【図６】 図３中の非接触式データキャリアを示す概略的な構成図である。
【図７】 図６中のアンテナコイルの両端付近を拡大した部分拡大図である。
【図８】 本発明に係る非接触式データキャリア装置の第２の実施の形態を示す概略的な構成図である。
【図９】 図８の非接触式データキャリア装置を非接触式データキャリアを縦断する部分で縦方向に切断した場合の概略的な要部拡大断面図である。
【図１０】 本発明に係る非接触式データキャリア装置の第３の実施の形態を示す概略的な構成図である。
【図１１】 図１０の非接触式データキャリア装置を非接触式データキャリアを縦断する部分で縦方向に切断した場合の概略的な要部拡大断面図である。
【図１２】 図１０の非接触式データキャリア装置を取り付けた段ボール箱を例示する説明図である。
【図１３】 非接触式データキャリア装置を用いた物流システムを例示する説明図である。
【図１４】 非接触式データキャリア装置を収納したカバンを例示する説明図である。
【図１５】 非接触式データキャリア装置を用いた自動改札システムを例示する説明図である。
【符号の説明】
８ 容量パターン
８ｕ，８ｄ 導電性パターン
９ 導線
１０，２０，３０ 非接触式データキャリア装置
１１，２１，３１ 絶縁基材（第１の絶縁基材）
１２ 非接触式データキャリア
１３ 配線
１４，２４，３４ 補助アンテナ
１５ アンテコイル（第１のアンテナコイル）
１６Ａ〜１６Ｃ，７６Ｉ 線パターン
１７ 部材（第１の部材）
１８ 絶縁皮膜
１９ 端子
２８，３８ ポケット
２９，３９ 保護層
４１，５１，１５１ 段ボール箱
４２Ａ，４２Ｂ，５２Ａ，５２Ｂ 段ボール
４２Ｃ，５２Ｃ 間隙
４３，４４，５３，５４，６６，１５３ 側面
５０，１５０ 物流システム
５５，１５５ ベルトコンベア
５８，６８，１５８，１６８ リーダライタ
５９，１５９ 柱
６０，１６０ 自動改札システム
６１ カバン
６９，１６９ 自動改札機
７１ 絶縁基材（第２の絶縁基材）
７５ アンテナコイル（第２のアンテナコイル）
７８ 部材（第２の部材）
１１２ 非接触式データキャリア
１６７ 上面。
Claims (12)
- 非接触式データキャリアと、前記非接触式データキャリアの通信距離を拡大する補助アンテナとを有する非接触式データキャリア装置であって、
前記補助アンテナは、絶縁基材の表面に形成された第１のアンテナコイルと、前記第１のアンテナコイルに接続された第１の部材と、第１のアンテナコイルの内側に前記非接触式データキャリアを収納する絶縁性のポケットとを有し、前記第１のアンテナコイルおよび前記第１の部材は、前記非接触式データキャリアからの送信信号に対して共振を起こす共振回路を構成しており、さらに前記第１のアンテナコイルは、共振周波数を調整するための複数のパターンに分割された容量パターンを有するものであり、
前記非接触式データキャリアは、絶縁基材の表面に形成された第２のアンテナコイルを有し、該第２のアンテナコイルのうち前記記第１のアンテナコイルに近接する部分と第１のアンテナコイルの一部とが、前記非接触式データキャリアが前記ポケットに収納された際に並行または略並行するようにされており、その状態で前記第１の共振回路を介してリーダライタとの通信を行う、
ことを特徴とする非接触式データキャリア装置。 - 第１の部材がＩＣチップまたはコンデンサである請求項１に記載の非接触式データキャリア装置。
- 前記第１のアンテナコイルが囲む領域と前記第２のアンテナコイルが囲む領域とが重なるように、前記補助アンテナおよび前記非接触式データキャリアが配置されており、前記補助アンテナの絶縁基材のうち前記第１のアンテナコイルの形成面と、前記非接触式データキャリアの絶縁基材のうち前記第２のアンテナコイルの形成面とが、並行または略並行である請求項１または２に記載の非接触式データキャア装置。
- 複数枚の非接触式データキャリアを収納できる請求項１〜３の何れか１の請求項に記載の非接触式データキャリア装置。
- 前記非接触式データキャリアの絶縁基材は、カードサイズまたは名刺サイズと同一または略同一であり、前記第１のアンテナコイルの最内周と、前記第２のアンテナコイルの最外周との最短距離は、２ｃｍ以下である請求項１〜４の何れか１の請求項に記載の非接触式データキャア装置。
- 前記非接触式データキャリアの絶縁基材は、カードサイズまたは名刺サイズと同一または略同一であり、前記第１のアンテナコイルの最外周と、前記第２のアンテナコイルの最外周との最短距離は、２ｃｍ以下である請求項１〜４の何れか１の請求項に記載の非接触式データキャア装置。
- 前記補助アンテナの絶縁基材は、硬質のプラスチック樹脂基材である請求項１〜６の何れか１の請求項に記載の非接触式データキャア装置。
- 前記補助アンテナの絶縁基材は、絶縁性の紙、ダンボール基材である請求項１〜６の何れか１の請求項に記載の非接触式データキャア装置。
- 前記非接触式データキャリアは、前記第２のアンテナコイルに接続された第２の部材をさらに有し、前記第２のアンテナコイルおよび前記第２の部材は、第２の共振回路を構成しており、前記第１および第２の共振回路の共振周波数は、同一または略同一である請求項１〜８の何れか１の請求項に記載の非接触式データキャア装置。
- 非接触式データキャリアの通信距離を拡大する補助アンテナであって、
絶縁基材の表面に形成されたアンテナコイルと、前記アンテナコイルに接続されたＩＣチップまたはコンデンサと、アンテナコイルの内側に前記非接触式データキャリアを収納する絶縁性のポケットとを有し、前記アンテナコイルおよび前記ＩＣチップまたはコンデンサは、前記非接触式データキャリアからの送信信号に対して共振を起こす共振回路を構成しており、さらに前記補助アンテナのアンテナコイルは、共振周波数を調整するための複数のパターンに分割された容量パターンを有するものであり、前記非接触式データキャリアが前記ポケットに収納された際に、非接触式データキャリアのアンテナコイルのうち前記補助アンテナのアンテナコイルに近接する部分と補助アンテナのアンテナコイルの一部とが、並行または略並行するようにされている、ことを特徴とする補助アンテナ。 - 前記補助アンテナの絶縁基材は、硬質のプラスチック樹脂基材である請求項１０に記載の補助アンテナ。
- 前記補助アンテナの絶縁基材は、絶縁性の紙、ダンボール基材である請求項１０に記載の補助アンテナ。
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