JP6456464B2 - Ｒｆタグ用アンテナ及びその製造方法、並びにｒｆタグ - Google Patents

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Description

本発明は、ＲＦタグ用アンテナ及びその製造方法、並びにＲＦタグに関する。
近年、物流等の様々な分野において、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）を利用したＲＦＩＤシステムが検討されている。
ＲＦＩＤシステムで使用するＲＦタグには、アンテナ及びＩＣチップが設けられている。ＲＦタグは、読取装置のアンテナから送信された電波（搬送波）をＲＦタグのアンテナで受信する。そして、ＩＣチップに記録されている搬送物の識別データ等を反射波に乗せて読取装置へ返送する。これにより、読取装置をＲＦタグに接触させることなく、ＲＦタグは読取装置と通信することが可能である。なお、読取装置には、ＲＦタグに情報を書き込むための書き込み機能を有するものもある。
特許文献１には、ＲＦタグのアンテナとして、誘導体基板の表面と裏面に板状の放射素子と導体地板をそれぞれ配置したパッチアンテナが記載されている。また、特許文献２には、磁性シートをアンテナ部と導体地板とで挟み込み、基材を介して導体地板を金属部材に接触させた構成を有する薄型のパッチアンテナが記載されている。
特許第４３７９４７０号公報 特開２０１３−１１０６８５号公報
本発明は、読み取り性能を向上させることが可能なＲＦタグ用アンテナ及びその製造方法、並びにＲＦタグを提供することを目的とする。
本発明に係るＲＦタグ用アンテナは、
第１主面、及び前記第１主面の反対側の第２主面を有する第１絶縁基材と、
前記第１主面に設けられた第１導波素子と、
前記第２主面に設けられた第２導波素子と、
前記第１絶縁基材の側面に設けられ、前記第２導波素子に一端が電気的に接続された給電部と、
前記第１絶縁基材の前記側面に設けられ、前記第１導波素子に一端が電気的に接続され、前記第２導波素子に他端が電気的に接続された短絡部と、を備え、
前記第１絶縁基材、前記第１導波素子、前記第２導波素子、前記給電部及び前記短絡部により、読取装置から送信された電波を受信する板状逆Ｆアンテナが構成され、
前記第１導波素子、前記短絡部、前記第２導波素子及び前記給電部により構成されるインダクタパターンと、前記第１導波素子、前記第２導波素子及び前記第１絶縁基材により構成されるコンデンサとにより、前記電波の周波数帯域で共振する共振回路が構成されることを特徴とする。
また、前記ＲＦタグ用アンテナにおいて、
前記第１導波素子及び前記第２導波素子のいずれか一方の導波素子の側辺から延在し、他方の導波素子の上に第２絶縁基材を介して貼り付けられた延長部をさらに備えてもよい。
また、前記ＲＦタグ用アンテナにおいて、
前記延長部は、前記側面と反対側の側面上を通るように設けられていてもよい。
また、前記ＲＦタグ用アンテナにおいて、
前記第１導波素子及び第２導波素子は同一形状であり、前記第１導波素子及び第２導波素子の側辺の長さの合計はλ／４、λ／２、３λ／４、５λ／８（λ：前記電波の波長）のいずれかに等しいようにしてもよい。
また、前記ＲＦタグ用アンテナにおいて、
前記第１絶縁基材が誘電体であるようにしてもよい。
また、前記ＲＦタグ用アンテナにおいて、
前記第１絶縁基材は、ＲＦタグを取り付ける位置における被取付物の表面形状に応じた形状を有するようにしてもよい。
また、前記ＲＦタグ用アンテナにおいて、
前記第１導波素子、前記第２導波素子、前記給電部及び前記短絡部は、可撓性を有する絶縁性のシート上に形成されていてもよい。
本発明に係るＲＦタグは、
前記ＲＦタグ用アンテナと、
前記電波に基づいて動作するＩＣチップと、を備え、
前記共振回路は、前記インダクタパターンのインダクタンス、前記コンデンサの静電容量及び前記ＩＣチップ内部の等価容量を考慮して設定された共振周波数を有することを特徴とする。
また、前記ＲＦタグにおいて、
前記第１導波素子及び／又は前記第２導波素子が導体に接触し、前記導体が前記第１導波素子及び／又は第２導波素子とともに前記電波を受信するようにしてもよい。
また、前記ＲＦタグにおいて、
前記第１導波素子及び／又は第２導波素子が第３絶縁基材を介して導体に接触し、前記導体が前記第１導波素子及び／又は第２導波素子とともに前記電波を受信するようにしてもよい。
また、前記ＲＦタグにおいて、
前記第３絶縁基材は、前記ＲＦタグを格納するケースの一部であるようにしてもよい。
また、前記ＲＦタグにおいて、
前記導体と、前記第３絶縁基材と、前記第１導波素子及び第２導波素子のうち前記第３絶縁基材を介して前記導体に接触する導波素子とで構成されるコンデンサの容量は、前記ＩＣチップ内部の等価容量以上であるようにしてもよい。
また、前記ＲＦタグにおいて、
前記ケースには接続導体が嵌め込まれ、前記接続導体を介して前記第２導波素子と前記導体とが電気的に接続されるようにしてもよい。
また、前記ＲＦタグにおいて、
前記ケースは、上側が開口し、前記ＲＦタグを格納する蓋体と、前記蓋体を格納する筐体とを有し、前記筐体は孔が設けられた外縁部を有し、前記孔を利用して固定手段により前記ケースは前記導体に固定されるようにしてもよい。
また、前記ＲＦタグは、絶縁性又は導電性のケースに格納されていてもよい。
また、前記ＲＦタグにおいて、
前記ＲＦタグと前記ケースの第１内面との間の隙間には、前記ＲＦタグを前記第１内面と対向する第２内面に向けて押圧する付勢部材が設けられていてもよい。
また、前記ＲＦタグにおいて、
前記ケースの第１内面には、前記ＲＦタグを前記第１内面と対向する第２内面に向けて押圧する突起が設けられていてもよい。
また、前記ＲＦタグにおいて、
前記ケースは導電材料からなり、前記ケースには前記電波が通過するための開口が設けられていてもよい。
本発明に係るＲＦタグ用アンテナの製造方法は、
前記ＲＦタグ用アンテナの製造方法であって、
前記給電部及び前記短絡部の長手方向に直交する方向に沿って、前記給電部及び前記短絡部をそれぞれ、前記第１導波素子及び前記第２導波素子との接合箇所近傍において折り曲げて、前記第１導波素子と前記第２導波素子とを対向させ、
前記第１導波素子を前記第１絶縁基材の前記第１主面に貼り付け、
前記第２導波素子を前記第１絶縁基材の前記第２主面に貼り付ける、
ことを特徴とする。
また、前記ＲＦタグ用アンテナの製造方法において、
前記第１導波素子、前記第２導波素子、前記給電部及び前記短絡部は、可撓性を有する絶縁性のシート上に形成されており、前記シートとともに前記給電部及び前記短絡部を折り曲げるようにしてもよい。
本発明では、第１絶縁基材、第１導波素子、第２導波素子、給電部及び短絡部により、読取装置から送信された電波を受信する板状逆Ｆアンテナが構成される。さらに、第１導波素子、短絡部、第２導波素子及び給電部により構成されるインダクタパターンと、第１導波素子、第２導波素子及び第１絶縁基材により構成されるコンデンサとにより、読取装置から送信された電波の周波数帯域で共振する共振回路が構成される。これにより、板状逆Ｆアンテナは読取装置から送信された電波を高感度で受信することができる。よって、本発明によれば、読み取り性能を向上させることが可能なＲＦタグ用アンテナ及びその製造方法、並びにＲＦタグを提供することができる。
第１の実施形態に係るＲＦタグ１００を上方から見た斜視図である。 第１の実施形態に係るＲＦタグ１００を下方から見た斜視図である。 第１の実施形態に係るＲＦタグ１００のシート７０の展開図である。 第１の実施形態に係るＲＦタグ１００の製造方法を説明するための図である。 被取付物１５０の表面形状に応じた形状を有するＲＦタグ１００の斜視図である。 図１Ｅに示すＲＦタグ１００が被取付物１５０に取り付けられた状態を示す側面図である。 第１の実施形態に係るＲＦタグ１００の等価回路図である。 第１の実施形態に係るＲＦタグ１００を導体２００に設置した状態を示す斜視図である。 第２の実施形態に係るＲＦタグ１００Ａを上方から見た斜視図である。 第２の実施形態に係るＲＦタグ１００Ａを下方から見た斜視図である。 第２の実施形態に係るＲＦタグ１００Ａのシート７０の展開図である。 第２の実施形態に係るＲＦタグ１００Ａの縦断面図である。 第３の実施形態に係るＲＦタグ３０２の縦断面図である。 第３の実施形態に係るＲＦタグ３０２、ケース３０３及び導体２００を含むシステムの等価回路図である。 第３の実施形態の第１の変形例に係るＲＦタグの縦断面図である。 第３の実施形態の第２の変形例に係るＲＦタグの縦断面図である。 第３の実施形態の第３の変形例に係るＲＦタグの縦断面図である。 第３の実施形態の第４の変形例に係るＲＦタグの縦断面図である。 第４の実施形態に係るＲＦタグの縦断面図である。 第４の実施形態の変形例に係るＲＦタグの縦断面図である。 第５の実施形態の第１の例に係るケースの斜視図である。 第５の実施形態の第２の例に係るケースの斜視図である。 第５の実施形態の第３の例に係るケースの斜視図である。 第５の実施形態の第４の例に係るケースの斜視図である。 第５の実施形態の第５の例に係るケースの斜視図である。 導体２００上への複数のＲＦタグ１００の好ましい配置例を示す斜視図である。
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係るＲＦタグ用アンテナ１０及びＲＦタグ１００について図面を用いて説明する。
図１Ａ及び図１Ｂに示すように、ＲＦタグ用アンテナ１０は第１導波素子２０、第２導波素子３０、第１絶縁基材４０、給電部５０及び短絡部６０を備えている。
第１絶縁基材４０は、上面（第１主面）、及び第１主面の反対側の下面（第２主面）を有する。第１絶縁基材４０は、例えば略直方体であるが、これに限らない。例えば、円盤状であってもよいし、あるいは断面が円弧状に湾曲したものであってもよい。好ましくは、第１絶縁基材４０は、ＲＦタグ１００を取り付ける位置における被取付物の表面形状に応じた形状を有する。これにより、取り付け位置の制限がなくなり、ＲＦタグの用途を拡げることができる。例えば、図１Ｅ及び図１Ｆに示すように、ＲＦタグ１００が筒状の被取付物１５０の外周面に取り付けられる場合、第１絶縁基材４０として、筒体の外周面の形状に合わせて湾曲した形状を有するものを用いる。
第１導波素子２０は第１絶縁基材４０の上面に設けられている。第２導波素子３０は第１絶縁基材４０の下面に設けられている。第１導波素子２０及び第２導波素子３０は、いずれも長方形状であり、アルミ等の金属薄膜のエッチング又はパターン印刷等によって形成される。
第１導波素子２０と第２導波素子３０は、同一形状である。なお、本願において「同一形状」とは、厳密な意味での同一に限られるものではなく、アンテナの構造に起因して僅かな差異が生じる場合も「同一形状」に含むものとする。例えば、後述のＩＣチップ８０を第１導波素子２０と同一平面上に設ける場合、ＩＣチップ８０を配置するために、図１Ａに示すように、例えば四角形状の第１導波素子２０の一部に凹部を設ける必要がある。この場合、第１導波素子２０と第２導波素子３０の形状は厳密には同一ではない。しかし、第１導波素子２０は第２導波素子３０と同様の四角形状であるので、第１導波素子２０と第２導波素子３０は同一形状であるというものとする。
給電部５０は、第１絶縁基材４０の側面に設けられ、第２導波素子３０に一端が電気的に接続されている。短絡部６０は、第１絶縁基材４０の側面に設けられ、第１導波素子２０に一端が電気的に接続され、第２導波素子３０に他端が電気的に接続されている。図１Ａに示すように、給電部５０及び短絡部６０は、第１導波素子２０と第２導波素子３０とに架け渡されるようにシート７０上に互いに平行に設けられる部材である。
なお、給電部５０及び短絡部６０は、互いに並行に設けられなくてもよい。また、給電部５０及び短絡部６０は、第１導波素子２０及び第２導波素子３０と同時に一体成形してもよい。あるいは、第１導波素子２０及び第２導波素子３０とは別体に成形した後、各々の端部を第１導波素子２０及び第２導波素子３０に接合してもよい。
図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃに示すように、第１導波素子２０、第２導波素子３０、給電部５０及び短絡部６０は、絶縁性のシート７０上に形成されており、第１絶縁基材４０の辺の部分で折り曲げられたシート７０を介して第１絶縁基材４０に貼り付けられている。後ほど詳しく説明するように、片面に第１導波素子２０、第２導波素子３０、給電部５０及び短絡部６０が形成された可撓性のシート７０を、給電部５０及び短絡部６０とともに屈曲させて第１絶縁基材４０に貼り付けることにより容易にＲＦタグアンテナ１０を製造することができる。
なお、シート７０の材料としては、ＰＥＴ、ポリイミド、ビニールなど可撓性を有する絶縁材料を用いることが可能である。シート７０の厚さは特に限定されるものではないが、一般的には数十μｍ程度である。また、各導波素子２０，３０の表面に絶縁被膜処理を施してもよい。
また、本実施形態では第１導波素子２０及び第２導波素子３０をシート７０（基材）上に形成しているが、必ずしもシート７０上に形成されたものである必要はない。例えば、第１導波素子２０及び第２導波素子３０を単体で形成してもよい。あるいは、第１導波素子２０及び第２導波素子３０をシート７０上に形成した後で当該シート７０を剥がしてもよい。
上記の第１絶縁基材４０、第１導波素子２０、第２導波素子３０、給電部５０及び短絡部６０により、板状逆Ｆアンテナが構成される。この板状逆Ｆアンテナは、読取装置（図示せず）から送信された電波を受信する。第１導波素子２０が電波を吸収する場合には、第２導波素子３０が導体地板として働く。一方、第２導波素子３０が電波を吸収する場合には、第１導波素子２０が導体地板として働く。すなわち、導波素子２０，３０は、ＲＦタグ１００の使用態様に応じて、導波素子と導体地板のどちらの機能も果たすことが可能である。
第１導波素子２０は、その側辺２０ａ〜２０ｆの長さの合計Ａがλ／４、λ／２、３λ／４、５λ／８のいずれかになるように設計されている。ここで、λは読取装置から送信された電波の波長である。なお、電波の波長λは、ＲＦタグとして使用可能な範囲内であれば特に限定されない。第２導波素子３０は、その側辺３０ａ〜３０ｄの長さの合計Ｂが合計Ａとほぼ等しくなるように設計されている。
上記のように、第１導波素子２０と第２導波素子３０は同一形状であり、各導波素子２０，３０の側辺の長さの合計Ａ，Ｂはλ／４、λ／２、３λ／４、５λ／８のいずれかにほぼ等しい。これにより、板状逆Ｆアンテナの共振周波数を容易に設定することができる。さらに、設置場所の影響を受けることなく（例えば導波素子２０，３０を導体に接触させることなく）、ＲＦタグ１００を単体で動作させることができる。
なお、各導波素子２０，３０の側辺の長さの合計Ａ，Ｂが上記値のいずれかであれば、導波素子２０，３０の平面形状は長方形状に限られない、例えば、各導波素子２０，３０の中心部を切り取ったロ字状にしてもよい。
また、第１絶縁基材４０として絶縁体を用いてもよい。これにより、ある程度の大きさの開口面積を確保し、板状逆Ｆアンテナの感度向上を図ることができる。例えば、第１絶縁基材４０として発泡スチロールを使用することが可能である。
また、第１絶縁基材４０は誘電体であってもよい。第１絶縁基材４０として、例えば比誘電率が１以上〜２０以下の誘電体を用いる。誘電率が大きい誘電体（例えばセラミック）を用いた場合、コンデンサ９３の静電容量が大きくなるため、第１導波素子２０及び第２導波素子３０の開口面積が小さくなり、ＲＦタグ１００を小型化することができる。ただし、ＲＦタグ用アンテナ１０の利得が小さくなるため、読取装置との間で通信可能な距離（通信距離）が短くなる。数メートル以上といった比較的長い通信距離が必要な場合は、第１絶縁基材４０として誘電率が小さい誘電体を用いる。この場合、比誘電率は５以下であることが好ましい。
ＲＦタグ用アンテナ１０では、読取装置から送信され、上記の板状逆Ｆアンテナで受信される電波の周波数帯域で共振する共振回路が構成される。この共振回路は、インダクタパターンＬとコンデンサ（第１コンデンサ）９３により構成される（図２参照）。ここで、インダクタパターンＬは、第１導波素子２０、短絡部６０、第２導波素子３０及び給電部５０により構成され、コンデンサ９３は、第１導波素子２０、第２導波素子３０及び第１絶縁基材４０により構成される。この共振回路によって、読取装置から送信された電波を板状逆Ｆアンテナが高感度で受信できるようになるため、ＲＦタグの読み取り性能を向上させることができる。さらに、後述のＩＣチップ８０が生成する電源電圧を高くすることができる。
なお、本実施形態に係るＲＦタグ用アンテナ１０は、読取装置用のアンテナに適用することもできる。
ここで、ＲＦタグ用アンテナ１０の製造方法について説明する。まず、図１Ｂ及び図１Ｃに示すように、給電部５０及び短絡部６０の長手方向に直交する方向Ｈに沿って、給電部５０及び短絡部６０をそれぞれ、第１導波素子２０及び第２導波素子３０との接合箇所近傍において折り曲げて、第１導波素子２０と第２導波素子３０とを対向させる。次に、第１導波素子２０を第１絶縁基材４０の上面に接着剤等で貼り付け、第２導波素子３０を第１絶縁基材４０の下面に貼り付ける。これにより、ＲＦタグ用アンテナ１０としての板状逆Ｆアンテナを製造できる。
板状逆Ｆアンテナとして機能するＲＦタグ用アンテナ１０は、上記のように、給電部５０及び短絡部６０を屈曲させて、第１絶縁基材４０の表面及び裏面に第１導波素子２０及び第２導波素子３０をそれぞれ貼り付けることにより作製される。したがって、給電用の同軸線路やストリップ線路を設ける従来のパッチアンテナの場合と比較して、ＲＦタグ用アンテナの構造を簡略化でき、製造コストを抑えることができる。
次に、ＲＦタグ１００について説明する。ＲＦタグ１００は、上記のＲＦタグ用アンテナ１０と、給電部５０に接続されるＩＣチップ８０とを備えている。
ＩＣチップ８０は、図１Ａに示すように、第１導波素子２０と給電部５０の間に設けられている。ＩＣチップ８０は、第１絶縁基材４０の上面側（第１導波素子２０と同一平面上）に配置されている。なお、板状逆Ｆアンテナとして機能する範囲内であれば、ＩＣチップ８０を第１絶縁基材４０の側面に配置してもよい。また、ＩＣチップ８０に外部電源を接続して、当該外部電源から供給される電圧によりＩＣチップ８０が動作するようにしてもよい。
ＩＣチップ８０は、ＲＦタグ用アンテナ１０の板状逆Ｆアンテナが受信した電波に基づいて動作する。具体的には、ＩＣチップ８０は、まず、読取装置から送信される搬送波の一部を整流し、動作するために必要な電源電圧を生成する。そして、ＩＣチップ８０は、生成した電源電圧によって、ＩＣチップ８０内の制御用の論理回路、商品の固有情報等が格納された不揮発性メモリを動作させる。また、ＩＣチップ８０は、読取装置との間でデータの送受信を行うための通信回路等を動作させる。
ＩＣチップ８０には、内部にコンデンサを含むものがあり、また、ＩＣチップ８０は浮遊容量を有する。このため、共振回路の共振周波数を設定する際、ＩＣチップ８０内部の等価容量を考慮することが好ましい。換言すれば、共振回路は、インダクタパターンＬのインダクタンス、コンデンサ９３の静電容量、及びＩＣチップ８０内部の等価容量を考慮して設定された共振周波数を有することが好ましい。
ＲＦタグ１００の等価回路では、図２に示すように、インダクタパターンＬと、コンデンサ９３と、ＩＣチップ８０とは互いに並列接続されている。インダクタパターンＬ、コンデンサ９３及びＩＣチップ８０が、読取装置から送信される電波の周波数帯域で共振する共振回路を構成する。この共振回路の共振周波数ｆ［Ｈｚ］は、式（１）により与えられる。共振周波数ｆの値は、読取装置から送信される電波の周波数帯域に含まれるように設定される。
ここで、Ｌａ：インダクタパターンＬのインダクタンス、Ｃａ：コンデンサ９３の静電容量、Ｃｂ：ＩＣチップ８０内部の等価容量である。なお、Ｃｂとしては、例えば、使用するＩＣチップの仕様諸元の一つとして公表されている静電容量値を用いることができる。
上記のように、ＩＣチップ８０内部の等価容量を考慮することで、共振回路の共振周波数を電波の周波数帯域に精度良く設定することができる。その結果、ＲＦタグ１００の読み取り性能をさらに向上させることができる。また、ＩＣチップ８０が生成する電源電圧をさらに高くすることができる。
次に、図１Ｄを参照して、ＲＦタグ１００の製造方法について詳しく説明する。図１Ｄは、ＲＦタグの製造装置と、この製造装置にセットされた基材１及び第１絶縁基材４０とを図示している。ここで、基材１は、上面に接着剤（図示せず）が塗布されたシート７０と、シート７０の下面に形成された導電部（図示せず）と、シート７０の下面に搭載されたＩＣチップ８０（後述）とを有している。ここで、導電部とは、第１導体素子２０、第２導体素子３０、給電部５０及び短絡部６０のことである。なお、導電部は、金属薄膜のエッチング又はパターン印刷等によって、第１導体素子２０、第２導体素子３０、給電部５０及び短絡部６０が一体的に形成されたものであってもよい。
図１Ｄに示すように、ＲＦタグの製造装置は、載置台３と、ガイド部４と、押込部材５と、位置決め部材６と、空気管７と、一対のゴムローラ８と、付勢部材９とを備えている。載置台３は、基材１が載置される台である。この載置台３の中央部には第１絶縁基材４０が通り抜けるための通り抜け用孔３ａが設けられている。また、載置台３には、載置台３を厚さ方向に貫通する吸引用空気孔３ｂが設けられている。
ガイド部４は、第１絶縁基材４０の端部が基材１の所定の位置に当接するように、第１絶縁基材４０を鉛直方向に摺動させる。ここで、所定の位置とは、基材１の給電部５０及び短絡部６０が設けられた位置のことである。
押込部材５は、ガイド部４に挿通された第１絶縁基材４０を鉛直下方に押し込むための部材である。位置決め部材６は載置台３上に配置されている。この位置決め部材６により、基材１は載置台３上の所定の位置に位置決めされる。空気管７は、一端が吸引用空気孔３ｂに連通し、他端が吸引ポンプ（図示せず）に接続されている。
一対のゴムローラ８は、押込部材５により、基材１を巻き込みながら下方に押し込まれた第１絶縁基材４０を挟み込む。ゴムローラ８は、ＩＣチップ８０に損傷を与えないように、弾性質の材料からなる。付勢部材９は、図１Ｄに示すように、一端が一方のゴムローラ８に接続され、他端が他方のゴムローラ８に接続されている。この付勢部材９により、一対のゴムローラ８は、押込部材５により押し込まれた第１絶縁基材４０を挟み込むことができる。
上記の製造装置によるＲＦタグの製造方法は次の通りである。まず、基材１を位置決め部材６により位置決めし、載置台３上に載置する。次に、吸引ポンプを動作させて吸引用空気孔３ｂを介して基材１を吸引し、基材１を載置台３に固定する。次に、第１絶縁基材４０をガイド部４に装着する。そして、押込部材５を駆動して、ガイド部４に装着された第１絶縁基材４０を鉛直下方に押し込んでいく。第１絶縁基材４０が基材１に当接したら、吸引ポンプの吸引力を弱めて基材１が移動できるようにする。その後、さらに第１絶縁基材４０が鉛直下方に押し込まれていき、基材１と第１絶縁基材４０が一対のゴムローラ８に到達し、一対のゴムローラ８の間に挟まれる。その後、ゴムローラ８が回転することにより、基材１と第１絶縁基材４０は一対のゴムローラ８に挟まれた状態で下方に移送される。このように移送される間、付勢部材９の付勢力を受けた一対のゴムローラ８の挟み込み力により、第１絶縁基材４０に基材１が接着される。
＜導体２００上に設置されたＲＦタグ１００＞
図３を参照して導体２００上に設置されたＲＦタグ１００について説明する。図３は、ＲＦタグ１００を導体２００の上面に設置した状態の斜視図を示している。
ＲＦタグ１００は、第２導波素子３０が導体２００に接触するように設置されている。なお、本願において「導波素子が導体に接触する」とは、導波素子が導体に直接接触する場合のみならず、導波素子が導体に電気的に接続していると見做せる状態であれば、何らかの物質が導波素子と導体の間に挟まれている状態も含むものとする。
本実施形態では、導体２００は金属板である。なお、本願において「導体」とは、一般的な辞書的意味と同様に、「電気の伝導率が比較的大きな物質の総称」であり、金属が典型的な例である。ただし、「導体」は、金属に限定されるものではなく、例えば人体、草木、水、地面などであってもよい。
第２導波素子３０が導体２００に接触して電気的に接続され、導体２００が第２導波素子３０とともに電波を受信する。なお、第１導波素子２０が導体２００に接触してもよいし、あるいは、第１導波素子２０と第２導波素子３０の両方が導体２００に接触してもよい。導体２００は、第１導波素子２０及び／又は第２導波素子３０とともに電波を受信する。
このように第１導波素子２０及び／又は第２導波素子３０を導体２００に接触させることで、当該導波素子は導体２００に電気的に接続される。ＲＦタグ用アンテナ１０は板状逆Ｆアンテナであるため、当該導波素子と導体２００は、大きな開口面積を有する一つの導波素子として、読取装置の電波を吸収（受信）することができる。よって、板状逆Ｆアンテナの感度向上を図ることができる。
上記のようにＲＦタグ１００を導体２００上に設置した場合、導体２００自体も一つの導波素子として機能する。このため、ＲＦタグ１００を設置した面に電波を照射した場合のみならず、ＲＦタグ１００を設置していない面（ＲＦタグが見えない面）に電波を照射した場合でも、ＲＦタグ１００を動作させることができる。したがって、ＲＦタグ１００を視認できない位置に隠して貼ることも可能になる。
さらに、第１導波素子２０及び／又は第２導波素子３０を導体２００に接触させる場合には、導体２００と導波素子２０，３０とが一つの大きな導波素子として機能するので、導波素子２０，３０のサイズや導体２００のサイズに特に制限はない。
上述のとおり、ＲＦタグ１００は、導体２００自体を一つの導波素子として機能させる。ＲＦタグ１００を設置した設置面（上面）２０１に対して読取装置から電波が照射された場合のみならず、ＲＦタグ１００を設置していない非設置面（下面）２０２に対して電波が照射された場合でもＲＦタグ１００は動作する。
導体２００は、図３に示すように第２導波素子３０側に設置するだけでなく、第１導波素子２０側に設置してもよい。すなわち、第１導波素子２０が導体２００に接触するようにＲＦタグ１００を設置してもよい。あるいは、第１導波素子２０と第２導波素子３０の両方が導体に接触するようにしてもよい。例えば、２枚の金属板でＲＦタグ１００を挟み込んでもよい。ただし、第１導波素子２０を導体２００に接触させる場合は、ＩＣチップ８０と導体２００とが電気的に接続されてショートするおそれがある。ショートを防止するために、ＩＣチップ８０の表面を導体２００で覆わないようにする（例えばＩＣチップ８０を露出させておく）、あるいはＩＣチップ８０を第１絶縁基材４０の側面に設けるなどの対策をとる必要がある。
なお、ＲＦタグ１００をゴム等の非導体（絶縁体）上に設置した場合についても同様である。すなわち、ＲＦタグ１００を設置していない面に対して電波が照射された場合でもＲＦタグ１００は動作する。この場合は、絶縁体を透過した電波をＲＦタグ１００が受信して動作する。
＜ＲＦタグ１００の配置方法＞
複数のＲＦタグ１００を矩形状の導体２００上に配置する場合について説明する。この場合、図１３に示すように、複数のＲＦタグ１００を、各ＲＦタグ１００の給電部５０が導体２００の端（側辺）の方向に向くように設置することが好ましい。このように複数のＲＦタグ１００を電流が流れる方向に沿って配置することで、ＲＦタグ１００の動作効率が向上し、電波を効率良く放射することができる。
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係るＲＦタグ用アンテナ１１及びＲＦタグ１００Ａについて説明する。但し、第１の実施形態と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施形態においては、ＲＦタグ用アンテナ１１が第２導波素子３０の側辺から延びる延長部９０を備える。この延長部９０は、第１導波素子２０及び第２導波素子３０のいずれか一方の導波素子の側辺から延在し、他方の導波素子の上に第２絶縁基材９１を介して貼り付けられている。
本実施形態では、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ及び図５に示すように、延長部９０は、第２導波素子３０の側辺から延在し、第１導波素子２０の表面に第２絶縁基材９１を介して接着剤等で貼り付けられている。延長部９０は、図４Ａに示すように、第１絶縁基材４０の側面のうち、給電部５０及び短絡部６０が設けられた側面と反対側の側面上を通るように設けられている。
このように、延長部９０を第１導波素子２０の表面に第２絶縁基材９１を介して貼り付けることで、図５に示すように、延長部９０、第２絶縁基材９１及び第１導波素子２０によって小容量のコンデンサ９２が形成される。
このコンデンサ９２と、第１導波素子２０、第２導波素子３０及び第１絶縁基材４０で構成されるコンデンサ９３とによって静電容量結合効果が得られる。よって、コンデンサ９３の静電容量を調節することで、コンデンサ９２とコンデンサ９３の合成容量を調節し、ＲＦタグ用アンテナ１１の共振周波数を容易に調節することができる。コンデンサ９３の静電容量は、例えば、延長部９０の形状や面積、第２絶縁基材９１の誘電率や厚さにより調節することができる。
なお、第２絶縁基材９１は別途成形することにしてもよい。例えば、別途成形された絶縁膜を延長部９０と第１導波素子２０との間に挿入するようにしてもよい。
また、各導波素子２０，３０の表面に絶縁被膜処理が施されている場合には、当該絶縁被膜を第２絶縁基材９１として使用してもよい。
また、本実施形態に係るＲＦタグ用アンテナ１１は、読取装置用のアンテナに適用することもできる。
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係るＲＦタグ用アンテナ及びＲＦタグについて説明する。但し、第１及び第２の実施形態と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施形態においては、第２導波素子３０は第３絶縁基材３００を介して導体２００に接触する。また、第２導波素子３０、導体２００及び第３絶縁基材３００で構成されるコンデンサ部３０１（第２コンデンサ）の容量を、ＩＣチップ８０の内部の等価容量以上にする。
本実施形態では、第３絶縁基材３００はケース３０３の一部である。図６に示すように、ＲＦタグ３０２はプラスチック等の非導電性のケース３０３に格納され、ＲＦタグ３０２を格納したケース３０３が導体２００上に設置されている。ケース３０３内にＲＦタグ３０２を格納することで防水性や防塵性を高めることができる。なお、ケース３０３の素材としては、例えばＡＢＳ樹脂や繊維強化プラスチック（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ：ＦＲＰ）が挙げられるが、これらに限定されない。
図７は、ＲＦタグ３０２、ケース３０３及び導体２００を含むシステムの等価回路図を示している。図７に示すように、コンデンサ３０１は、第１導波素子２０、第２導波素子３０及び第１絶縁基材４０で構成されるコンデンサ９３（第１コンデンサ）と直列に接続されている。このため、コンデンサ９３とコンデンサ３０１の合成容量が変化して、ＲＦタグの共振回路の共振周波数が大きく変化する可能性がある。
具体的には、コンデンサ３０１の容量がコンデンサ９３の容量よりも非常に小さい場合には、合成容量がコンデンサ９３の容量に比べて大きく低下する。このことは、非導電性のケースに格納されたＲＦタグを導体上に設置した場合、ＲＦタグの共振回路の共振周波数が大きく変化して、ＲＦタグの読み取り性能が低下することを意味する。
そこで、本実施形態では、コンデンサ３０１の容量をＩＣチップ８０内部の等価容量以上にする。これにより、コンデンサ９３とコンデンサ３０１の合成容量が大幅に低下することを防ぎ、ＲＦタグ３０２の性能低下を抑制することができる。コンデンサ３０１の容量はＩＣチップ８０内部の等価容量の２倍以上にすることが好ましい。
第１の実施形態と同様に、導体は、第２導波素子３０側に設置するだけでなく、第１導波素子２０側に設置してもよい。あるいは、第１導波素子２０と第２導波素子３０の両方に導体を設けてもよい。
なお、図８Ａに示すように、第２導波素子３０と第３絶縁基材３００（ケース３０３）の間に、接着剤が硬化してなる接着層４００を設け、当該接着層４００によって第２導波素子３０を第３絶縁基材３００（ケース３０３）に強固に固定する構造にしてもよい。
また、図８Ｂに示すように、第３絶縁基材３００（ケース３０３）と導体２００の間に、接着剤が硬化してなる接着層４０１を設け、当該接着層４０１によって第３絶縁基材３００（ケース３０３）を導体２００に強固に固定する構造にしてもよい。
また、図９に示すように、ケース３０３に接続導体３０５が嵌め込まれ、この接続導体３０５を介して第２導波素子３０と導体２００とが電気的に接続されるようにしてもよい。本実施形態では、接続導体３０５は、ケース３０３の下面（導体２００と対向する面）に嵌め込まれている。これにより、第２導波素子３０と接続導体３０５と導体２００とが一つの大きな導波素子として機能する。よって、板状逆Ｆアンテナの感度向上を図ることができる。
また、ＲＦタグを格納するケースは上記ケース３０３に限られない。図１０は、変形例に係るケース５００の縦断面図を示している。このケース５００は、下面が開口した筐体５０１と、上側が開口した蓋体５０２とを有する。蓋体５０２の内部にＲＦタグ３０２を格納した状態でこの蓋体５０２を筐体５０１内に格納する。筐体５０１はその左右の側面から伸びる外縁部５０１ａを備えている。この外縁部５０１ａには孔５０１ｂが設けられている。孔５０１ｂを利用してケース５００を導体２００にボルト・ナット等の固定手段で固定することができる。
上記のように、ケース５００は、ＲＦタグ３０２を格納する蓋体５０２と、蓋体５０２を格納する筐体５０１とを有し、孔５０１ｂを利用して固定手段により導体２００に固定される。
なお、図示は省略するが、前述の接着層４０１を介してケース５００を導体２００に固定してもよい。また、筐体５０１の内側面と蓋体５０２の外側面との間に生じる隙間５０３に接着剤を充填してもよい。これにより、ケース５００の水密性及び防塵性を高めることができる。
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係るＲＦタグ用アンテナ及びＲＦタグについて説明する。但し、第１〜第３の実施形態と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。本実施形態は、図８Ａ及び図８Ｂに示した構造との比較で言えば、ＲＦタグ３０２とケース３０３の間の隙間６００に付勢部材６０１をさらに設けたものに相当する。
図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、ＲＦタグ３０２とケース３０３の上側内面（第１内面）との間の隙間６００には、ＲＦタグ３０２を上側内面と対向する下側内面（第２内面）に向けて押圧する付勢部材６０１が設けられている。これにより、アンテナ感度を向上させることができる。さらに、ケース３０３に振動が加わった場合でも、ＲＦタグ３０２がケース３０３内でぐらつかないようにでき、ＲＦタグ３０２の長寿命化を実現できる。なお、第１内面はケース３０３の下側内面であってもよい。
本実施形態では、付勢部材６０１は、隙間６００を充填する接着層からなる。この接着層は、接着剤が硬化してなる層である。なお、付勢部材６０１は隙間６００の厚さよりも厚くするのが好ましい。これにより、ＲＦタグ３０２がケース３０３内に格納された状態において、ＲＦタグ３０２は付勢部材６０１により下方（すなわち導体２００側）にしっかりと押し付けられる。
なお、付勢部材６０１としては、接着層以外にも、例えば、ウレタン等の収縮性を備えた素材からなる部材や、樹脂製のバネを用いてもよい。
また、ケース３０３の上側内面に突起（リブ）を設け、ＲＦタグ３０２を当該突起により下側内面に向けて押圧するようにしてよい。すなわち、ケース３０３の第１内面には、ＲＦタグ３０２を第２内面に向けて押圧する突起が設けられていてもよい。第１内面はケース３０３の下側内面であってもよい。
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態に係るＲＦタグ用アンテナ及びＲＦタグについて説明する。本実施形態においては、ＲＦタグを格納するケース７００を金属等の導電材料で構成し、ケース７００に電波が通過するための開口を設ける。
図１２Ａ〜図１２Ｅに示すように、導電材料からなるケース７００には、読取装置の電波が通過するための開口７０１が設けられている。開口７０１はケース７００の上面に設けられている。この開口７０１を通過した電波が、ケース７００に格納されたＲＦタグ用アンテナにより受信される。
ケース７００は、図９に示すケース３０３と同様に、その下面が導体（図示せず）に接触するように固定されており、ケース７００の下面を介して第２導波素子３０と導体とが電気的に接続されている。第２導波素子３０、ケース７００及び導体２００が一つの大きな導波素子として機能することになる。よって、板状逆Ｆアンテナの感度向上を図ることができる。
開口７０１の形状は、電波の特性に応じて変えることが好ましい。例えば、開口７０１の形状は、図１２Ａ〜図１２Ｃに示す１本の直線形状、図１２Ｄに示す２本の直線が交差した形状、図１２Ｅに示す楕円形状等、適宜変更可能である。
なお、開口７０１の形状は、長方形状、十字形状、円形状に限るものではなく、その他の形状、例えば楕円形状、星形形状などであってもよい。
また、開口７０１の面積は、ケースの表面（上面及び前後左右の側面）の面積に対して１０％程度が好ましいが、電波の種類やケースの設置場所に応じて調節すればよい。
本発明に係るいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
１ 基材
３ 載置台
３ａ 通り抜け用孔
３ｂ 吸引用空気孔
４ ガイド部
５ 押込部材
６ 位置決め部材
７ 空気管
８ ゴムローラ
９ 付勢部材
１０ ＲＦタグ用アンテナ
１１ ＲＦタグ用アンテナ
２０ 第１導波素子
３０ 第２導波素子
４０ 第１絶縁基材
５０ 給電部
６０ 短絡部
７０，７０Ａ シート
８０ ＩＣチップ
９０ 延長部
９１ 第２絶縁基材
９２ コンデンサ
９３ コンデンサ（第１コンデンサ）
１００，１００Ａ ＲＦタグ
１５０ 被取付物
２００ 導体
２０１ 設置面
２０２ 非設置面
３００ 第３絶縁基材
３０１ コンデンサ（第２コンデンサ）
３０２ ＲＦタグ
３０３ ケース
３０５ ケースの導体
４００ 接着層
４０１ 接着層
５００ ケース
５０１ 筐体
５０１ａ 外縁部
５０１ｂ 孔
５０２ 蓋体
５０３ 隙間
６００ 隙間
６０１ 付勢部材
７００ ケース
７０１ 開口
Ｈ 方向
Ｌ インダクタパターン

Claims (12)

  1. 導体と、
    前記導体に取り付けられた絶縁性のケースと、
    前記ケース内に格納されたＲＦタグと、を有するＲＦタグ付き導体であって、
    前記ＲＦタグは、
    ＲＦタグ用アンテナと、
    電波に基づいて動作するＩＣチップと、を備え、
    前記ＲＦタグ用アンテナは、
    第１主面、及び前記第１主面の反対側の第２主面を有する第１絶縁基材と、
    前記第１主面に設けられた第１導波素子と、
    前記第２主面に設けられた第２導波素子と、
    前記第１絶縁基材の側面に設けられ、前記第２導波素子に一端が電気的に接続された給電部と、
    前記第１絶縁基材の前記側面に設けられ、前記第１導波素子に一端が電気的に接続され、前記第２導波素子に他端が電気的に接続された短絡部と、を備え、
    前記第１絶縁基材、前記第１導波素子、前記第２導波素子、前記給電部及び前記短絡部により、読取装置から送信された電波を受信する板状逆Ｆアンテナが構成され、
    前記第１導波素子、前記短絡部、前記第２導波素子及び前記給電部により構成されるインダクタパターンと、前記第１導波素子、前記第２導波素子及び前記第１絶縁基材により構成される第１コンデンサとにより、前記電波の周波数帯域で共振する共振回路が構成され、
    前記ＲＦタグ用アンテナの前記第２導波素子が前記導体側に配置されるよう、前記ＲＦタグが前記ケース内に格納され、
    前記ケースは前記ＲＦタグの少なくとも前記第１主面および第２主面を覆うように配置される、ＲＦタグ付き導体。
  2. 前記共振回路は、前記インダクタパターンのインダクタンス、前記第１コンデンサの静電容量及び前記ＩＣチップ内部の等価容量を考慮して設定された共振周波数を有し、
    前記ＲＦタグの第１主面を覆うケースの部分と前記ＲＦタグとの間に、前記ＲＦタグを前記導体側へ押し付けるための部材が配設される、請求項１に記載のＲＦタグ付き導体。
  3. 前記部材は、付勢部材である、請求項２に記載のＲＦタグ付き導体。
  4. 前記部材は、収縮性を備えた素材からなる部材である、請求項２または３に記載のＲＦタグ付き導体。
  5. 前記部材は、前記ＲＦタグの前記導体がある側とは反対側に配設される、請求項２〜４のいずれか１項に記載のＲＦタグ付き導体。
  6. 前記第１絶縁基材の素材は発泡スチロールである、請求項１〜５のいずれか１項に記載のＲＦタグ付き導体。
  7. 前記ケースは、前記導体に接着層を介して固定されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のＲＦタグ付き導体。
  8. 前記ＲＦタグは前記ケースの導体側の面に接着層を介して固定されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のＲＦタグ付き導体。
  9. 前記ケースは、前記ＲＦタグの第１主面、第２主面および側面を覆うように構成されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載のＲＦタグ付き導体。
  10. 前記ＩＣチップは、前記第１導波素子と前記給電部との間に亘って設けられ、かつ前記第１絶縁基材の前記第１主面上に配置されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載のＲＦタグ付き導体。
  11. 前記第１導波素子および第２導波素子の表面に絶縁被膜が形成されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のＲＦタグ付き導体。
  12. 前記第１絶縁基材は、長辺と短辺と高さとを有する直方体形状の発泡スチロールからなり、
    前記第１絶縁基材の短辺側の側面に、前記給電部および前記短絡部がそれぞれ設けられ、
    前記給電部と前記第１導波素子との間において、前記第１絶縁基材の短辺側の第１主面に、ＩＣチップを載置するＩＣチップ載置部が設けられた、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のＲＦタグ付き導体。

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