JP6065455B2 - Ｒｆｉｄタグ及びｒｆｉｄシステム - Google Patents

Description

本発明は、ＲＦＩＤタグ及びＲＦＩＤシステムに係り、更に詳しくは、金属に対応したＲＦＩＤタグ、及び該ＲＦＩＤタグを含むＲＦＩＤシステムに関する。

非接触で情報を伝送するシステムの１つとして、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）システムが知られている。

このＲＦＩＤシステムは、一般に、ＲＦＩＤタグ（「無線タグ」とも呼ばれる）と、リーダライタ（ＲＷ）装置とを備えている。そして、ＲＷ装置からＲＦＩＤタグに対して無線通信により情報の読み書きが行なわれる。

ＲＦＩＤタグは、バッテリーを搭載してその電力で駆動するいわゆるアクティブ型タグと、ＲＷ装置からの電力を受けてこれを電源として駆動するいわゆるパッシブ型タグとがある。

アクティブ型タグは、パッシブ型タグに比べて、通信距離や通信の安定性等の点でメリットがある一方、構造が複雑で、大型化や高コスト化等のデメリットもある。

また、近年の半導体技術の向上により、ＩＣチップの小型化及び高性能化が進み、パッシブ型タグにおいても通信距離の拡張や通信の安定性の向上が可能となり、幅広い分野への利用が期待されている。

ＲＦＩＤシステムでの通信には、様々な周波数帯が利用されている。

ＲＦＩＤタグとしてパッシブ型タグを用いたＲＦＩＤシステムでは、周波数帯が長波帯及び短波帯の場合、ＲＷ装置の送信アンテナコイルとＲＦＩＤタグのアンテナコイルとの間の電磁誘導作用によってＲＦＩＤタグに電圧が誘起され、この電圧によりＩＣチップが起動され、通信が可能となる。すなわち、電磁誘導方式で通信が行われる。

従って、この場合は、リーダライタ装置による誘導電磁界内でしかＲＦＩＤタグが動作せず、通信距離は数十ｃｍ程度である。

一方、周波数帯がＵＨＦ帯及びマイクロ波帯の場合、電波によりＲＦＩＤタグのＩＣチップに電力を供給している。すなわち、電波通信方式で通信が行われる。

従って、この場合は、通信距離は１〜８ｍ程度と大幅に向上する。

そこで、電波通信方式の場合、電磁誘導方式では実現が困難であった複数枚のＲＦＩＤタグの一括読み取りや、移動しているＲＦＩＤタグの読み取りなども可能となり、その利用範囲は、今後大幅に広がるものと考えられる。

ところで、一般のＲＦＩＤタグは、金属物体の表面に貼りつけると、通信が困難になる場合があった。

そこで、金属物体の表面に貼りつけることができる金属対応のＲＦＩＤタグが種々考案された。

例えば、特許文献１には、絶縁性フィルム上に配置された、電源を必要としないパッシブ型のＲＦＩＤチップと、このＲＦＩＤチップを挟んで両側に配置されるアンテナパターン部と、を有するＲＦＩＤタグと、一部に切り込み部が形成された導電性平板と、切り込み部に充填される非導電材料からなる充填部と、充填部の上面を含めて、導電性平板の表面全体に形成される保護膜と、を備えた車載ナンバープレートが開示されている。

しかしながら、金属製の筐体内に電子部品が収納されている機器において、筐体の一部に特許文献１に開示されている切り込み部と同様な切り込み部を形成し、特許文献１に開示されているＲＦＩＤタグを取り付けると、筐体内の電子部品に障害が発生したり、該機器の近傍にある他の機器に障害を生じさせるおそれがあった。

本発明は、スリットが形成された金属板に取り付けられ、無線通信を行なうことができるＲＦＩＤタグであって、前記スリットの幅方向に関して、前記スリットの一側及び他側の前記金属板の表面にそれぞれ絶縁部材を介して取り付けられる２つの導電部材と、前記２つの導電部材を介して電力が供給されるＩＣチップと、前記金属板における前記２つの導電部材と同じ面に取り付けられ、前記スリットを覆うシールド部材とを備えるＲＦＩＤタグである。

本発明のＲＦＩＤタグによれば、金属に対応可能であるとともに、金属板を有するあらゆる機器に利用することができる。

本発明の一実施形態に係るＲＦＩＤシステムの概略構成を説明するための図である。 複合機Ｍを説明するための図（その１）である。 複合機Ｍを説明するための図（その２）である。 金属板Ｐのスリットを説明するための図である。 ＲＦＩＤシステムの動作を説明するための図（その１）である。 検知情報の一例を説明するための図である。 ＲＦＩＤシステムの動作を説明するための図（その２）である。 ＲＦＩＤシステムの動作を説明するための図（その３）である。 ＲＦＩＤシステムの動作を説明するための図（その４）である。 ＲＦＩＤタグを説明するための図（その１）である。 ＲＦＩＤタグを説明するための図（その２）である。 チップモジュールを説明するための図（その１）である。 チップモジュールを説明するための図（その２）である。 図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）は、それぞれ保持部材を説明するための図（その１）である。 図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）は、それぞれ保持部材を説明するための図（その２）である。 図１４（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。 保持部材を説明するための図（その３）である。 図１８（Ａ）〜図１８（Ｃ）は、それぞれ保持部材の寸法を説明するための図である。 金属箔の寸法を説明するための図である。 図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）は、それぞれ保持部材にチップモジュールが取り付けられた状態を説明するための図（その１）である。 保持部材にチップモジュールが取り付けられた状態を説明するための図（その２）である。 図２２（Ａ）及び図２２（Ｂ）は、それぞれシールド部材を説明するための図である。 図２３（Ａ）は、図２２（Ａ）のＡ−Ａ断面図であり、図２３（Ｂ）は、図２２（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 図２４（Ａ）及び図２４（Ｂ）は、それぞれ保持部材にシールド部材が取り付けられた状態を説明するための図である。 ＲＦＩＤタグが金属板Ｐに取り付けられた状態を説明するための図（その１）である。 ＲＦＩＤタグが金属板Ｐに取り付けられた状態を説明するための図（その２）である。 ＲＷ装置から電波が放射されたときのスリット周辺の電界を説明するための図である。 金属板Ｐのスリットの変形例を説明するための図である。 保持部材の変形例１を説明するための図である。 保持部材の変形例２を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図２７に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係るＲＦＩＤシステム１０の概略構成が示されている。

このＲＦＩＤシステム１０は、パッシブ型タグを用いたＲＦＩＤシステムであり、ＵＨＦ帯（８６０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ）に対応している。

ＲＦＩＤシステム１０は、複合機Ｍ（図２参照）を組み立てる組み立てラインで用いられている。

複合機Ｍは、複写機、プリンタ、及びファクシミリの機能を有し、一例として図３に示されるように、本体装置１００１、読取装置１００２、及び自動原稿給紙装置１００３などを備えている。

本体装置１００１は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタである。本体装置１００１は、光走査装置、４つの感光体ドラム、４つのクリーニングユニット、４つの帯電装置、４つの現像ローラ、中間転写ベルト、転写ローラ、定着ローラ、給紙トレイ、排紙トレイ、通信制御装置２０８０、及び上記各部を統括的に制御する主制御装置２０９０などを備えている。

読取装置１００２は、本体装置１００１の上側に配置され、原稿を読み取る。すなわち、読取装置１００２は、いわゆるスキャナ装置である。ここで読み取られた原稿の画像情報は、本体装置１００１の主制御装置２０９０に送られる。

自動原稿給紙装置１００３は、読取装置１００２の上側に配置され、セットされた原稿を読取装置１００２に向けて送り出す。この自動原稿給紙装置１００３は、一般にＡＤＦ（Ａｕｔｏ Ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｆｅｅｄｅｒ）と呼ばれている。

通信制御装置２０８０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信、及び公衆回線を介したデータ通信を制御する。

主制御装置２０９０は、ＣＰＵ、該ＣＰＵにて解読可能なコードで記述されたプログラム及び該プログラムを実行する際に用いられる各種データが格納されているＲＯＭ、作業用のメモリであるＲＡＭ、アナログデータをデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路などを有している。そして、主制御装置２０９０は、読取装置１００２からの画像情報あるいは通信制御装置２０８０を介した画像情報を光走査装置に送る。

図１に戻り、上記組み立てラインは、搬送系Ｔ、及び１次〜５次の組み立てがそれぞれ行われる５つのステーション（ＳＴ１〜ＳＴ５）を有している。以下では、便宜上、ステーションＳＴ１で組み立てられたものを「組み立て品Ｍ１」、ステーションＳＴ２で組み立てられたものを「組み立て品Ｍ２」、ステーションＳＴ３で組み立てられたものを「組み立て品Ｍ３」、ステーションＳＴ４で組み立てられたものを「組み立て品Ｍ４」、ステーションＳＴ５で組み立てられたものを「組み立て品Ｍ５」という。

ＲＦＩＤシステム１０は、管理装置１００、９つのＲＷ装置（２００ａ〜２００ｉ）、複数のＲＦＩＤタグ、及びデータ伝送路などを有している。管理装置１００と９つのＲＷ装置（２００ａ〜２００ｉ）は、データ伝送路を介して接続されている。

複数のＲＦＩＤタグは、同じ構成のＲＦＩＤタグであるが、それぞれユニークなＩＤ番号が格納されている。ここでは、複数のＲＦＩＤタグを区別する必要がないため、以下では、各ＲＦＩＤタグを「ＲＦＩＤタグ５００」と総称する。なお、ＲＦＩＤタグ５００の詳細については、後述する。

ＲＦＩＤタグ５００は、ステーションＳＴ１において、組み立て品Ｍ１の金属板Ｐに取り付けられる。この金属板Ｐは、複合機Ｍの主制御装置２０９０が収容される筐体の一部を構成する。

なお、本明細書では、ＸＹＺ３次元直交座標系において、金属板Ｐの板面に直交する方向をＺ軸方向として説明する。そして、金属板Ｐの−Ｚ側の面は上記筐体の内側面の一部であり、金属板Ｐの−Ｚ側に主制御装置２０９０が配置されるものとする。

該金属板Ｐには、一例として図４に示されるように、Ｙ軸方向を長手方向、Ｘ軸方向を短手方向とするスリットＳＬＴ、及びＲＦＩＤタグ５００を取り付けるための２つのネジ穴が予め形成されている。

スリットＳＬＴの長さ（長手方向の寸法）Ｌｙは、ＲＦＩＤシステム１０で使用される電波の波長λの１／２倍の長さのときに、該電波を受けた際にスリットＳＬＴのＸ軸方向の両端間に生じる電圧が最大となる。例えば、波長λが９５０ＭＨｚの場合は、Ｌｙ＝１６０ｍｍである。

スリットＳＬＴの幅（短手方向の寸法）Ｌｘは、アンテナとしての所望の利得（良いアンテナ性能）を得ることができる周波数の幅に関係している。すなわち、幅Ｌｘを狭くしていくと、所望の利得が得られる周波数の幅が狭くなる。反対に、幅Ｌｘを広くしていくと、所望の利得が得られる周波数の幅が広くなる。但し、幅Ｌｘを広くしていくと、インピーダンスも大きくなり、アンテナの効率が低下する。

一般的に、スリットＳＬＴは、金型を用いた打ち抜き加工によって形成され、必要に応じて２次加工により整形される。この場合、幅Ｌｘがあまりに狭いと、所望の幅を所定の精度で得るのが困難になる。そこで、レーザ加工によってスリットＳＬＴを形成することが考えられるが、高コスト化を招くという不都合がある。また、幅Ｌｘがあまりに狭いと、スリットＳＬＴに金属片などの異物が引っかかり、アンテナ性能を劣化させるおそれがある。そこで、波長λが９５０ＭＨｚの場合は、幅Ｌｘを２〜３ｍｍとするのが好適である。本実施形態では、波長λが９５０ＭＨｚの場合は、Ｌｙ＝１６０ｍｍ、Ｌｘ＝２ｍｍのスリットが形成される。

前記２つのネジ穴は、一方がスリットＳＬＴの−Ｘ側に形成され、他方がスリットＳＬＴの＋Ｘ側に形成されている。また、該２つのネジ穴は、Ｙ軸方向に関しては、同じ位置に形成されている。なお、Ｙ軸方向に関するネジ穴の位置は、ＲＦＩＤタグ５００を取り付けたときにインピーダンスマッチングがとれる位置であり、スリットＳＬＴの中心からずれている。

図１に戻り、ＲＷ装置２００ａは、ステーションＳＴ１の出口近傍に配置されている。ＲＷ装置２００ｂは、ステーションＳＴ２の入口近傍に配置され、ＲＷ装置２００ｃは、ステーションＳＴ２の出口近傍に配置されている。

ＲＷ装置２００ｄは、ステーションＳＴ３の入口近傍に配置され、ＲＷ装置２００ｅは、ステーションＳＴ３の出口近傍に配置されている。

ＲＷ装置２００ｆは、ステーションＳＴ４の入口近傍に配置され、ＲＷ装置２００ｇは、ステーションＳＴ４の出口近傍に配置されている。

ＲＷ装置２００ｈは、ステーションＳＴ５の入口近傍に配置され、ＲＷ装置２００ｉは、ステーションＳＴ５の出口近傍に配置されている。

各ＲＷ装置は、ＲＦＩＤタグ５００のリーダライタ装置である。ＲＷ装置とＲＦＩＤタグ５００とが交信できる空間領域は「有効通信エリア」とも呼ばれている。

各ＲＷ装置は、それぞれユニークな装置番号を有している。なお、以下では、各ＲＷ装置の装置番号を「自装置番号」という。

各ＲＷ装置は、ＲＦＩＤタグ５００からＩＤ番号を読み取ると、その読み取り日時及び自装置番号とともに、「検知情報」としてデータ伝送路を介して管理装置１００に通知する。なお、以下では、読み取り日時を「検知日時」という。

また、各ＲＷ装置は、検知日時及び自装置番号を「履歴情報」として該ＲＦＩＤタグ５００に書き込む。

管理装置１００は、ＣＰＵ、該ＣＰＵにて解読可能なコードで記述されたプログラム及び該プログラムを実行する際に用いられる各種データが格納されているＲＯＭ、作業用のメモリであるＲＡＭ、ハードディスク装置、入力装置、及び表示装置などを有している。なお、管理装置１００として、パーソナルコンピュータを用いることができる。

ハードディスク装置は、情報が記録されるハードディスク、ＣＰＵからの指示に応じて該ハードディスクに対して読み書きを行う駆動装置を有している。

入力装置は、例えばキーボード、マウス、タブレット、ライトペン及びタッチパネルなどのうち少なくとも１つの入力媒体を備え、該入力媒体を介して作業者から入力された各種情報をＣＰＵに通知する。なお、入力媒体からの情報はワイヤレス方式で入力されても良い。

表示装置は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）及びプラズマ・ディスプレイ・パネル（ＰＤＰ）などを用いた表示部を備え、ＣＰＵから指示された各種情報を表示する。表示装置と入力装置とが一体化されたものとして、例えばタッチパネル付きＬＣＤなどがある。

管理装置１００は、各ＲＷ装置から通知があると、割り込みが発生するように設定されている。また、管理装置１００は、上位装置（例えば、ホストコンピュータ）と接続されており、要求に応じて、各種情報を上位装置に伝送する。

ここで、ＲＦＩＤシステム１０の動作について説明する。なお、各ＲＷ装置は、待機モードのとき、所定のタイミング毎にコマンド信号を送出しており、該コマンド信号に対してＲＦＩＤタグ５００から応答があると、該ＲＦＩＤタグ５００との通信モードに移行する。そして、各ＲＷ装置は、通信モードのときにＲＦＩＤタグ５００からの応答がなくなると、待機モードに移行する。

先ず、ステーションＳＴ１で１次組み立てが行われる。ステーションＳＴ１での組み立てが完了すると、組み立て品Ｍ１は搬送系ＴによってステーションＳＴ２に向かって送出される。

図５に示されるように、組み立て品Ｍ１のＲＦＩＤタグ５００がＲＷ装置２００ａの有効通信エリア内に入ると、該ＲＦＩＤタグ５００は、ＲＷ装置２００ａからのコマンド信号に対して、ＩＤ番号を含む信号を送信する。

ＲＷ装置２００ａは、ＲＦＩＤタグ５００からの信号を受信すると、該信号に含まれるＩＤ番号を抽出し、検知情報（図６参照）を管理装置１００に通知するとともに、履歴情報をＲＦＩＤタグ５００に書き込む。

管理装置１００は、受け取った情報をハードディスクに記録するとともに、表示装置の表示部に状況を表示する（図７参照）。これにより、作業者は、ＩＤ番号が「２１５８４４８６」の複合機Ｍについて、１次組み立てを終了したことがわかる。

なお、ステーションＳＴ１では、引き続き次の複合機Ｍの一次組み立てが行われるが、煩雑さを避けるため、ステーションＳＴ１では、次の複合機Ｍの一次組み立ては行われないものとして説明を続ける。

組み立て品Ｍ１のＲＦＩＤタグ５００がＲＷ装置２００ｂの有効通信エリア内に入ると、該ＲＦＩＤタグ５００は、ＲＷ装置２００ｂからのコマンド信号に対して、ＩＤ番号を含む信号を送信する。

ＲＷ装置２００ｂは、ＲＦＩＤタグ５００からの信号を受信すると、該信号に含まれるＩＤ番号を抽出し、検知情報を管理装置１００に通知するとともに、履歴情報をＲＦＩＤタグ５００に書き込む。このときの検知日時における時間（以下では、「検知時間」という）は、ステーションＳＴ２での組み立て開始時間を意味している。

管理装置１００は、受け取った検知情報をハードディスクに記録するとともに、表示装置の表示部に状況を表示させる（図８参照）。これにより、作業者は、ＩＤ番号が「２１５８４４８６」の複合機Ｍについて、ステーションＳＴ２にあることがわかる。

ステーションＳＴ２で２次組み立てが行われる。ステーションＳＴ２での組み立てが完了すると、組み立て品Ｍ２は搬送系ＴによってステーションＳＴ３に向けて送出される。

組み立て品Ｍ２のＲＦＩＤタグ５００がＲＷ装置２００ｃの有効通信エリア内に入ると、該ＲＦＩＤタグ５００は、ＲＷ装置２００ｃからのコマンド信号に対して、ＩＤ番号を含む信号を送信する。

ＲＷ装置２００ｃは、ＲＦＩＤタグ５００からの信号を受信すると、該信号に含まれるＩＤ番号を抽出し、検知情報を管理装置１００に通知するとともに、履歴情報をＲＦＩＤタグ５００に書き込む。このときの検知時間は、ステーションＳＴ２での組み立て終了時間を意味している。そこで、ＲＷ装置２００ｃの検知時間とＲＷ装置２００ｂの検知時間とから、ステーションＳＴ２での組み立てに要した時間（組み立て時間）を求めることができる。

管理装置１００は、受け取った検知情報をハードディスクに記録するとともに、表示装置の表示部に状況を表示させる（図９参照）。これにより、作業者は、ＩＤ番号が「２１５８４４８６」の複合機Ｍについて、２次組み立てを終了したことがわかる。

組み立て品Ｍ２のＲＦＩＤタグ５００がＲＷ装置２００ｄの有効通信エリア内に入ると、該ＲＦＩＤタグ５００は、ＲＷ装置２００ｄからのコマンド信号に対して、ＩＤ番号を含む信号を送信する。

ＲＷ装置２００ｄは、ＲＦＩＤタグ５００からの信号を受信すると、該信号に含まれるＩＤ番号を抽出し、検知情報を管理装置１００に通知するとともに、履歴情報をＲＦＩＤタグ５００に書き込む。このときの検知時間は、ステーションＳＴ３での組み立て開始時間を意味している。

管理装置１００は、受け取った検知情報をハードディスクに記録するとともに、表示装置の表示部に状況を表示させる。これにより、作業者は、ＩＤ番号が「２１５８４４８６」の複合機Ｍについて、ステーションＳＴ３にあることがわかる。

ステーションＳＴ３で３次組み立てが行われる。ステーションＳＴ３での組み立てが完了すると、組み立て品Ｍ３は搬送系ＴによってステーションＳＴ４に向けて送出される。

組み立て品Ｍ３のＲＦＩＤタグ５００がＲＷ装置２００ｅの有効通信エリア内に入ると、該ＲＦＩＤタグ５００は、ＲＷ装置２００ｅからのコマンド信号に対して、ＩＤ番号を含む信号を送信する。

ＲＷ装置２００ｅは、ＲＦＩＤタグ５００からの信号を受信すると、該信号に含まれるＩＤ番号を抽出し、検知情報を管理装置１００に通知するとともに、履歴情報をＲＦＩＤタグ５００に書き込む。このときの検知時間は、ステーションＳＴ３での組み立て終了時間を意味している。そこで、ＲＷ装置２００ｅの検知時間とＲＷ装置２００ｄの検知時間とから、ステーションＳＴ３での組み立て時間を求めることができる。

管理装置１００は、受け取った検知情報をハードディスクに記録するとともに、表示装置の表示部に状況を表示させる。これにより、作業者は、ＩＤ番号が「２１５８４４８６」の複合機Ｍについて、３次組み立てを終了したことがわかる。

組み立て品Ｍ３のＲＦＩＤタグ５００がＲＷ装置２００ｆの有効通信エリア内に入ると、該ＲＦＩＤタグ５００は、ＲＷ装置２００ｆからのコマンド信号に対して、ＩＤ番号を含む信号を送信する。

ＲＷ装置２００ｆは、ＲＦＩＤタグ５００からの信号を受信すると、該信号に含まれるＩＤ番号を抽出し、検知情報を管理装置１００に通知するとともに、履歴情報をＲＦＩＤタグ５００に書き込む。このときの検知時間は、ステーションＳＴ４での組み立て開始時間を意味している。

管理装置１００は、受け取った検知情報をハードディスクに記録するとともに、表示装置の表示部に状況を表示させる。これにより、作業者は、ＩＤ番号が「２１５８４４８６」の複合機Ｍについて、ステーションＳＴ４にあることがわかる。

ステーションＳＴ４で４次組み立てが行われる。ステーションＳＴ４での組み立てが完了すると、組み立て品Ｍ４は搬送系ＴによってステーションＳＴ５に向けて送出される。

組み立て品Ｍ４のＲＦＩＤタグ５００がＲＷ装置２００ｇの有効通信エリア内に入ると、該ＲＦＩＤタグ５００は、ＲＷ装置２００ｇからのコマンド信号に対して、ＩＤ番号を含む信号を送信する。

ＲＷ装置２００ｇは、ＲＦＩＤタグ５００からの信号を受信すると、該信号に含まれるＩＤ番号を抽出し、検知情報を管理装置１００に通知するとともに、履歴情報をＲＦＩＤタグ５００に書き込む。このときの検知時間は、ステーションＳＴ４での組み立て終了時間を意味している。そこで、ＲＷ装置２００ｇの検知時間とＲＷ装置２００ｆの検知時間とから、ステーションＳＴ４での組み立て時間を求めることができる。

管理装置１００は、受け取った検知情報をハードディスクに記録するとともに、表示装置の表示部に状況を表示させる。これにより、作業者は、ＩＤ番号が「２１５８４４８６」の複合機Ｍについて、４次組み立てを終了したことがわかる。

組み立て品Ｍ４のＲＦＩＤタグ５００がＲＷ装置２００ｈの有効通信エリア内に入ると、該ＲＦＩＤタグ５００は、ＲＷ装置２００ｈからのコマンド信号に対して、ＩＤ番号を含む信号を送信する。

ＲＷ装置２００ｈは、ＲＦＩＤタグ５００からの信号を受信すると、該信号に含まれるＩＤ番号を抽出し、検知情報を管理装置１００に通知するとともに、履歴情報をＲＦＩＤタグ５００に書き込む。このときの検知時間は、ステーションＳＴ５での組み立て開始時間を意味している。

管理装置１００は、受け取った検知情報をハードディスクに記録するとともに、表示装置の表示部に状況を表示させる。これにより、作業者は、ＩＤ番号が「２１５８４４８６」の複合機Ｍについて、ステーションＳＴ５にあることがわかる。

ステーションＳＴ５で５次組み立てが行われる。ステーションＳＴ５での組み立てが完了すると、組み立て品Ｍ５は搬送系Ｔによって次のラインに向けて送出される。

組み立て品Ｍ５のＲＦＩＤタグ５００がＲＷ装置２００ｉの有効通信エリア内に入ると、該ＲＦＩＤタグ５００は、ＲＷ装置２００ｉからのコマンド信号に対して、ＩＤ番号を含む信号を送信する。

ＲＷ装置２００ｉは、ＲＦＩＤタグ５００からの信号を受信すると、該信号に含まれるＩＤ番号を抽出し、検知情報を管理装置１００に通知するとともに、履歴情報をＲＦＩＤタグ５００に書き込む。このときの検知時間は、ステーションＳＴ５での組み立て終了時間を意味している。そこで、ＲＷ装置２００ｉの検知時間とＲＷ装置２００ｈの検知時間とから、ステーションＳＴ５での組み立て時間を求めることができる。

管理装置１００は、受け取った検知情報をハードディスクに記録するとともに、表示装置の表示部に状況を表示させる。これにより、作業者は、ＩＤ番号が「２１５８４４８６」の複合機Ｍについて、５次組み立てを終了したことがわかる。

このように、ＲＦＩＤシステム１０では、作業者は複合機Ｍの仕掛かり状況をリアルタイムで知ることができる。また、ＲＦＩＤシステム１０では、作業者は各ステーションでの組み立て時間をリアルタイムで知ることができる。

この場合、各ステーションでの組み立て時間がほぼ等しくなるような人員配置とすることにより、仕掛かり品の滞留を防止でき、複合機Ｍを効率良く組み立てることが可能となる。

次に、前記ＲＦＩＤタグ５００の詳細について説明する。
ＲＦＩＤタグ５００は、一例として図１０及び図１１に示されるように、チップモジュール５１０、保持部材５５０、及びシールド部材５６０を有している。

チップモジュール５１０は、一例として図１２に示されるように、ＩＣチップ５１１及び２つの端子部材５２０を有している。

ＩＣチップ５１１は、いわゆる、デュアル・インターフェース・タイプのＩＣチップであり、ここでは、６個の端子を有している。

ＩＣチップ５１１の２個の端子は、それぞれ端子部材５２０に接続され、残りの４個の端子は、配線部材５１６を介して４個の外部端子５１５に個別に接続されている。この４個の外部端子５１５は、ＩＣチップ５１１に対して有線（シリアル伝送）でデータの読み書きを行うためのＩＯ端子である。

各端子部材５２０は、一例として図１３に示されるように、金属箔（ここでは、アルミ箔）５２１と、該金属箔５２１の両面をラミネートする樹脂フィルム５２２とを有している。樹脂フィルム５２２は、金属板Ｐと金属箔５２１との間の絶縁体としての役目と、金属箔５２１を汚染や破損などから保護する役目を有している。

ＩＣチップ５１１、配線部材５１６、４個の外部端子５１５、及び２つの端子部材５２０は、フレキシブルな絶縁シート５１７（図１２参照）上に固定されている。

保持部材５５０は、一例として図１４（Ａ）〜図１５（Ｂ）に示されるように、ほぼ長方形のセラミック製あるいは樹脂製の板状部材である。

保持部材５５０には、Ｘ軸方向の両端近傍にネジが挿入される貫通孔５５３がそれぞれ形成されている。貫通孔５５３の−Ｚ側の端部は、一例として図１６に示されるように、ネジの頭部が埋め込まれるように座グリ（ザグリ）加工されている。なお、図１６は、図１４（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。

保持部材５５０は、＋Ｚ側の面の中央部に、チップモジュール５１０が取り付けられる平坦部５５１を有している。この平坦部５５１は、一例として図１７に示されるように、周囲よりも約０．２ｍｍ突出している。

図１４（Ａ）に戻り、平坦部５５１の＋Ｙ側と−Ｙ側には、それぞれ突起５５２が設けられている。突起５５２は、ＲＦＩＤタグ５００を金属板Ｐに取り付ける際の位置決め機能を有している。更に、突起５５２は、ＲＦＩＤタグ５００を金属板Ｐに取り付ける際の金属板Ｐのねじれ防止機能も有している。特に、タッピングネジを用いてＲＦＩＤタグ５００を金属板Ｐに取り付ける場合に、その効果が大きい。また、突起５５２は、ＩＣチップ５１１に物体が衝突し、ＩＣチップ５１１が破損するのを保護する役目も有している。

また、平坦部５５１の＋Ｙ側には、チップモジュール５１０の４個の外部端子５１５を絶縁シート５１７とともに保持部材５５０の−Ｚ側に引き出す（図１０参照）ための窓５５４が形成されている。

保持部材５５０の−Ｚ側の面の中央部５５５には、品名等が印刷されたシールが貼り付けられる。

ここで、保持部材５５０の寸法の具体例について図１８（Ａ）〜図１８（Ｃ）を用いて説明する。なお、通信に用いられる電波の波長は９５０ＭＨｚとする。

保持部材５５０のＸ軸方向の長さＬ１は５５ｍｍ、Ｙ軸方向の長さＬ２は２０ｍｍである。Ｘ軸方向に関する２つの貫通孔５５３の中心間距離Ｌ３は４０ｍｍである。平坦部５５１のＸ軸方向の長さＬ４は３５ｍｍ、Ｙ軸方向の長さＬ５は１４ｍｍである。

保持部材５５０のＺ軸方向の長さＬ６は５ｍｍである。各突起５５２のＸ軸方向の長さＬ７は１．８ｍｍ、Ｚ軸方向の長さＬ８は２ｍｍであり、Ｙ軸方向の長さＬ９は２ｍｍである。各突起５５２のＸ軸方向の長さＬ７は、スリットＳＬＴの幅Ｌｘよりもわずかに小さくなるように設定されている。これにより、ＲＦＩＤタグ５００を金属板Ｐに取り付ける際に、Ｘ軸方向の位置決めが容易になる。なお、各突起５５２のＹ軸方向の長さＬ９は、厳密に規定される値ではないが、あまり小さくすると突起５５２が欠けるおそれがある。また、各貫通孔５５３の直径は３．５ｍｍである。

ところで、通信可能な距離は、端子部材５２０における金属箔５２１の大きさ、及び金属板Ｐとの間に介在する保護膜や接着剤層などの絶縁体の厚さに関係している。すなわち、絶縁体の厚さに応じて金属箔５２１の大きさを調整することにより、静電結合におけるインピーダンスＺを低下させ、通信可能な距離を伸ばすことができる。

インピーダンスＺは、次の（１）式で示される。

Ｚ＝１／（ω・Ｃ） ……（１）

上記（１）式におけるωは角周波数であり、Ｃはキャパシタンスである。ωは次の（２）式で示され、Ｃは次の（３）式で示される。ここで、ｆは通信に用いられる電波の周波数、Ｓは金属箔５２１の面積、ε_０は真空の誘電率、ε_ｒは絶縁体の誘電率、ｄは絶縁体の厚さである。

ω＝２πｆ ……（２）
Ｃ＝Ｓ・ε_０・ε_ｒ／ｄ ……（３）

そこで、上記（１）式は、次の（４）式のように書き換えることができる。

Ｚ＝ｄ／（２πｆ・Ｓ・ε_０・ε_ｒ） ……（４）

端子部材５２０からＩＣチップ５１１に供給される電力Ｗは、次の（５）式で示すことができる。

Ｗ＝Ｗａ−２・Ｖ・Ａ＝Ｗａ−２・Ｖ^２／Ｚ ……（５）

上記（５）式におけるＷａは、通信の際に、スリットＳＬＴのＸ軸方向の両端間に生じる起電力であり、Ｖは、通信の際に、スリットＳＬＴのＸ軸方向の両端間に生じる電圧であり、Ａは２つの端子部材５２０からＩＣチップ５１１に供給される電流である。すなわち、ＩＣチップ５１１に供給される電力は、いわゆるアンテナでの起電力から接続部分（絶縁体部分）で消費される電力を引いたものである。

ここで、所望の通信距離を得るのに必要な電力Ｗの最小値をＷｍｉｎとすると、金属箔５２１の面積Ｓは、次の（６）式の関係が満足されるように設定されれば良い。なお、Ｗｍｉｎは、使用されるＩＣチップの種類及び所望の通信距離が決まると、一義的に決定される値である。

Ｗｍｉｎ≦Ｗａ−２・Ｖ^２／Ｚ＝Ｗａ−４πｆ・Ｓ・ε_０・ε_ｒ・Ｖ^２／ｄ ……（６）

例えば、ｆ＝９５０ＭＨｚ、絶縁体がＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ｄ＝２０μｍ、所望の通信距離が３ｍの場合には、Ｓ＝１００ｍｍ^２であれば、上記（６）式の関係を満足させることができる。

そこで、本実施形態では、樹脂フィルム５２２として厚さが２０μｍのＰＥＴフィルムを用い、一例として図１９に示されるように、各金属箔５２１を一辺Ｌ１０が１０ｍｍの略正方形としている。なお、金属板Ｐの表面に絶縁性の保護材が塗布あるいは積層されている場合は、該保護材の材質及び厚さに応じて、樹脂フィルム５２２の厚さが決定される。例えば、保護材がＰＥＴフィルムの場合、該保護材の厚さと樹脂フィルム５２２の厚さの合計が２０μｍとなる。

チップモジュール５１０は、一例として図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）に示されるように、スポンジ５７０を介して保持部材５５０に取り付けられている。

図２１には、保持部材５５０にチップモジュール５１０が取り付けられた状態が示されている。

図１０に戻り、シールド部材５６０は、保持部材５５０の−Ｚ側の面に取り付けられている。ここでは、シールド部材５６０として、アルミニウム板が用いられている。

このシールド部材５６０は、一例として図２２（Ａ）に示されるように、Ｙ軸方向を長手方向、Ｘ軸方向を短手方向とする長方形状を有し、各端部が＋Ｚ側に折り曲げられている。但し、一例として図２２（Ｂ）に示されるように、該折り曲げ部のうち保持部材５５０に対向する部分は切り取られている。また、シールド部材５６０には、チップモジュール５１０の４個の外部端子５１５を絶縁シート５１７とともに引き出すための開口５６２が形成されている。

図２３（Ａ）には、図２２（Ａ）のＡ−Ａ断面形状が示され、図２３（Ｂ）には、図２２（Ａ）のＢ−Ｂ断面形状が示されている。ここでは、シールド部材５６０のＹ軸方向に関する長さＬ２１は、上記Ｌｙの２ｃｍを加算した値である。また、シールド部材５６０のＸ軸方向に関する長さＬ２２は３５ｍｍである。

図２４（Ａ）及び図２４（Ｂ）には、シールド部材５６０が保持部材５５０に取り付けられた状態が示されている。

次に、ステーションＳＴ１で、作業者が、ＲＦＩＤタグ５００を金属板Ｐに取り付けるときの取り付け方法について説明する。

（１）保持部材５５０の長手方向が金属板ＰのスリットＳＬＴの長手方向に直交するように、ＲＦＩＤタグ５００を持つ。
（２）金属板Ｐの−Ｚ側の面に取り付けられるように、金属板Ｐの−Ｚ側にＲＦＩＤタグ５００を金属板Ｐに近づける。
（３）保持部材５５０の２つの突起５５２をスリットＳＬＴに挿入する。
（４）保持部材５５０の２つの突起５５２がスリットＳＬＴに挿入されると、保持部材５５０の各貫通孔が金属板Ｐの各ネジ穴の−Ｚ側に位置するように、ＲＦＩＤタグ５００をＹ軸方向に沿って移動させる。
（５）ネジを保持部材５５０の各貫通孔に挿入する。
（６）工具（ネジまわし）を用いて、各ネジをそれぞれ金属板Ｐのネジ穴に押し込む。

ＲＦＩＤタグ５００が金属板Ｐに取り付けられた状態が図２５及び図２６に示されている。金属板ＰのスリットＳＬＴは、シールド部材５６０によって覆われている。

この場合、ＲＦＩＤタグ５００の交信距離を低下させることなく、主制御装置２０９０が発する電波（ノイズ）が筐体の外に漏れるのを防止することができる。また、筐体の外から筐体内に電波（ノイズ）が侵入するのを防止することができる。

直線偏波もしくは、円偏波の電波が、ＲＷ装置からスリットＳＬＴに向けて放射されると、スリットＳＬＴの周りに電界が発生する（図２７参照）。そして、その電界はスリットＳＬＴを挟んで、逆電圧（交流）を起こす。そこで、金属板ＰにおけるスリットＳＬＴの＋Ｘ側の部分と−Ｘ側の部分とに、それぞれ端子部材５２０が接していると、電流が流れ、ＲＦＩＤタグ５００のＩＣチップ５１１が起動される。

ＲＷ装置とＲＦＩＤタグ５００の通信距離は、３ｍを確保することができた。
複合機Ｍは、金属板ＰにＲＦＩＤタグ５００が取り付けられた状態で客先に出荷される。

複合機Ｍを客先に設置する際、作業者は、ＲＦＩＤタグ５００の外部端子５１５が接続できる端子ターミナルを有するメンテナンス用機器を用いて、該複合機Ｍの装置名、ＩＰアドレスなどを設定する。この設定作業は、複合機Ｍを起動させる行うことができる。この設定作業が終了すると、作業者は、主制御装置２０９０の回路基板に外部端子５１５を接続する。

複合機Ｍが稼働されると、主制御装置２０９０は、プリント枚数を示すカウンタの値をＩＣチップ５１１のメモリに格納する。ＩＣチップ５１１のメモリに格納されているデータは、ＲＷ装置や上記メンテナンス用機器を用いて読み出すことができる。

以上説明したように、本実施形態に係るＲＦＩＤタグ５００によると、チップモジュール５１０、保持部材５５０、及びシールド部材５６０を有している。

チップモジュール５１０は、ＩＣチップ５１１及び２つの端子部材５２０を有している。各端子部材５２０は、両面が樹脂フィルム５２２でラミネートされている金属箔５２１を有している。そして、各端子部材５２０の金属箔５２１は、ＩＣチップ５１１の電極に接続されている。

シールド部材５６０は、筐体の内側からスリットＳＬＴを覆っている。この場合は、主制御装置２０９０が発する電波（ノイズ）が筐体の外に漏れるのを防止することができる。また、筐体の外から筐体内に電波（ノイズ）が侵入するのを防止することができる。

そこで、ＲＦＩＤタグ５００は、交信距離を低下させることなく、金属に対応可能であるとともに、金属板を有するあらゆる機器に利用することができる。

また、チップモジュール５１０は、上記（６）式の関係が満足されるように、樹脂フィルム５２２の厚さｄ、及び金属箔５２１の面積Ｓが設定されている。

この場合は、使用条件に応じて、金属箔５２１の面積の最小値を知ることができるため、チップモジュール５１０を必要以上に大きくすることがなく、チップモジュール５１０の小型化及び低コスト化を図ることができる。

ＲＦＩＤタグ５００は、金属板Ｐをアンテナとして利用している。そこで、ＲＦＩＤタグ５００は、アンテナを備える必要がなく、小型化及び低コスト化が可能である。

また、ＲＦＩＤタグ５００は、金属板Ｐにネジ止めされているので、再利用が容易である。

また、ＲＦＩＤタグ５００は、金属板Ｐにネジ止めされているので、金属板Ｐの表面に油が付着している場合であっても、金属板Ｐに確実に取り付けることができる。

そして、本実施形態に係るＲＦＩＤシステム１０によると、ＲＦＩＤタグ５００を含んで構成されているため、精度良く、安定して、ＩＤ番号を読み取ることができ、システムの信頼性を向上させることができる。

なお、上記実施形態では、シールド部材５６０として、アルミニウム板が用いられる場合について説明したが、これに限定されるものではない。要するに、スリットＳＬＴを介して電波（ノイズ）が筐体の外に漏れるのを防止するとともに、筐体の外から筐体内に電波（ノイズ）が侵入するのを防止することができれば良い。

また、上記実施形態では、スリットＳＬＴが直線状の場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、スリットＳＬＴの一部が屈曲していても良い（図２８参照）。

また、上記実施形態では、ＩＣチップ５１１がデュアル・インターフェース・タイプのＩＣチップの場合について説明したが、これに限定されるものではなく、通常のＲＦＩＤ用のＩＣチップでも良い。この場合は、保持部材５５０における窓５５４、及びシールド部材５６０における開口５６２は不要である。

また、上記実施形態における保持部材５５０の形状は一例であり、これに限定されるものではない（図２９及び図３０参照）。

また、上記実施形態では、ＲＦＩＤタグ５００に情報を書き込む場合について説明したが、これに限定されるものではない。ＲＦＩＤタグ５００に情報を書き込まない場合は、前記ＩＣチップ５１１において、情報が書き込まれるメモリ領域が不要である。また、上記ＲＷ装置に代えて、ＩＤ番号の読み出しのみを行う読み出し専用の装置（リーダ）を用いることができる。

また、上記実施形態では、組み立てラインが５つのステーションからなる場合について説明したが、ステーションの数はこれに限定されるものではない。

また、上記実施形態における検知情報及び履歴情報の内容は一例であり、これに限定されるものではない。同様に、装置番号及びＩＤ番号の桁数も上記実施形態に限定されるものではない。

また、上記実施形態における表示部に表示される内容は一例であり、これに限定されるものではない。

また、上記実施形態では、ＲＦＩＤシステム１０が組み立てラインに用いられる場合について説明したが、これに限定されるものではない。現在ＲＦＩＤシステムが利用されている用途に適用させることができる。その場合は、高コスト化を招くことなく、システムの信頼性を向上させることができる。

また、上記実施形態では、周波数がＵＨＦ帯の場合について説明したが、これに限定されるものではない。

１０…ＲＦＩＤシステム、１００…管理装置、２００ａ〜２００ｉ…ＲＷ装置（通信装置）、５００…ＲＦＩＤタグ、５１０…チップモジュール、５１１…ＩＣチップ、５２０…端子部材、５２１…金属箔（導電部材）、５２２…樹脂フィルム、５５０…保持部材、５５１…平坦部、５５２…突起、５５３…貫通孔、５５４…窓、５６０…シールド部材、５６２…開口、Ｐ…金属板、ＳＬＴ…スリット、ＳＴ１〜ＳＴ５…ステーション。

特開２００８−２８４９６７号公報

Claims (10)

1. スリットが形成された金属板に取り付けられ、無線通信を行なうことができるＲＦＩＤタグであって、
   前記スリットの幅方向に関して、前記スリットの一側及び他側の前記金属板の表面にそれぞれ絶縁部材を介して取り付けられる２つの導電部材と、
   前記２つの導電部材を介して電力が供給されるＩＣチップと、
   前記金属板における前記２つの導電部材と同じ面に取り付けられ、前記スリットを覆うシールド部材とを備えるＲＦＩＤタグ。
2. 前記シールド部材は、前記スリット全体を覆うことを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤタグ。
3. 前記２つの導電部材から前記ＩＣチップに供給される電力をＷ、前記スリットの幅方向の両端間に生じる起電力をＷａ、前記スリットの幅方向の両端間に生じる電圧をＶ、前記２つの導電部材から前記ＩＣチップに供給される電流をＡ、インピーダンスをＺとすると、
   Ｗ＝Ｗａ−２・Ｖ・Ａ＝Ｗａ−２・Ｖ ^２ ／Ｚ
   が成立することを特徴とする請求項１又は２に記載のＲＦＩＤタグ。
4. 前記２つの導電部材、前記ＩＣチップ、前記シールド部材を保持する保持部材を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のＲＦＩＤタグ。
5. 前記２つの導電部材及び前記ＩＣチップは、弾性部材を介して前記保持部材に保持されていることを特徴とする請求項４に記載のＲＦＩＤタグ。
6. 前記弾性部材はスポンジであることを特徴とする請求項５に記載のＲＦＩＤタグ。
7. 前記保持部材は、該保持部材を前記金属板にネジ止めする際にネジが挿入される複数の貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載のＲＦＩＤタグ。
8. 前記保持部材は、前記スリットに対する位置決め用の突起が設けられていることを特徴とする請求項４〜７のいずれか一項に記載のＲＦＩＤタグ。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載のＲＦＩＤタグと、
   前記ＲＦＩＤタグに対して無線通信により情報の読み出し及び書き込みの少なくとも一方を行なう通信装置と、
   前記ＲＦＩＤタグが取り付けられるスリットが形成された金属板を有する対象物と、
   前記通信装置で読み出された前記情報に基づいて、前記対象物を管理する管理装置と、を備えるＲＦＩＤシステム。
10. 前記対象物は、前記金属板を筐体の一部とする機器であり、
    前記ＲＦＩＤタグは、前記筐体の内側から前記金属板に取り付けられていることを特徴とする請求項９に記載のＲＦＩＤシステム。

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