JP7114947B2 - 二つ折りｒｆタグラベル - Google Patents

Description

本発明は，店舗で販売されている商品に貼付するＲＦタグラベルに関する発明である。

地方における深刻な人手不足の解消や精算業務の効率化などを目的とし，コンビニエンスストアやスーパーマーケットなどの店舗では，商品の精算業務を省力化する試みがなされている。

精算業務の省力化には，顧客が購入する商品それぞれを自動認識することが必要になる。顧客が購入する商品を自動認識する手法として，精算対象になる商品を入れる買い物かごにカメラを設け，このカメラを用いて買い物かごに入れられた商品のバーコードを自動認識するシステムも発案されているが，精算対象になる商品の自動認識にＲＦタグラベルを用いる手法が主流になっている。

精算対象になる商品の自動認識にＲＦタグラベルを用いる手法では，店舗で販売されている商品すべてにＲＦタグラベルを貼付することが必要になる。実際の店舗では種々の商品が販売されており，店舗で販売されている商品の中には，金属製の容器を用いた商品（例えば，缶飲料）や，蒸着フィルムが積層された袋を用いた商品（例えば，ポテトチップス）など，ＲＦタグラベルを貼付する面が金属面になる商品もある。

ＲＦタグラベルを金属面に貼付すると，金属面で反射する電波によりＲＦタグラベルの通信特性が著しく悪化するため，精算対象になる商品の自動認識に用いるＲＦタグラベルを金属対応にする必要がある。なお，金属対応とは，ＲＦタグラベルを金属面に貼付しても，ＲＦタグラベルの通信特性が著しく悪化しないことを意味する。

金属面に貼付することを考慮して設計されたＲＦタグラベルに実装するインレイ(Inlay)は，特許文献１の図１で図示されているように，板状放射素子をＩＣチップの両側それぞれに接続させた構成になっている。

このような構成のＲＦタグラベルでは，ＩＣチップの両側にそれぞれ接続させた板状放射素子により広帯域化を図ることができるが，一方で，貼付面の材質に依存して性能が変動し難い特徴があるので，ＲＦタグラベルを金属面に貼付したときに，ＲＦタグラベルの感度がよくなるように設計するのは困難であった。

１０１２－７４８１５号公報

そこで，本発明は，板状放射素子をＩＣチップの両側それぞれに接続させた構成のアンテナをインレイに実装させたＲＦタグラベルであっても，ＲＦタグラベルを金属面に貼付したとき，十分な感度が得られるようにすることを目的とする。

上述した課題を解決する第１発明は，ＩＣチップが接続しているマッチング用素子，第１板状放射素子および第２板状放射素子を有するアンテナがアンテナ実装面に実装され，前記アンテナ実装面の折り目が山になるように二つ折りして内側を接着したインレイと，前記アンテナ実装面に積層した粘着層と，前記粘着層を保護する剥離紙を有し，前記マッチング用素子および前記第１板状放射素子を，二つ折りした状態で表側になる前記アンテナ実装面の表側領域に配置し，前記第２板状放射素子を，前記第１板状放射素子と対向した状態になるように，二つ折りした状態で裏側になる前記アンテナ実装面の裏側領域に配置し，前記マッチング用素子によって与えられる誘導性リアクタンスと，前記第１板状放射素子および前記第２板状放射素子により形成されるコンデンサによって与えられるキャパシタンスが並列する回路が構成されるようにしたことを特徴とするＲＦタグラベルである。なお，第１発明に係るＲＦタグラベルにおいて，二つ折りする折り位置に合せたミシン目を前記インレイに加工し，二つ折りする折り位置に合せた切り込みを前記第１剥離紙に加工することが望ましい。

第１発明に係る二つ折りＲＦタグラベルでは，前記インレイのベースフィルムと第２粘着層を挟み，前記第１板状放射素子と前記第２板状放射素子が対向し，前記第１板状放射素子と前記第２板状放射素子によりコンデンサが形成される。第１発明に係る二つ折りＲＦタグラベルを金属面に貼付したときに，共振周波数のピークが鋭くなるように，前記インレイに実装した前記アンテナを設計しておくことで，２つの板状の放射素子を有するアンテナをインレイに実装させても，二つ折りＲＦタグラベルを金属面に貼付したとき，十分な感度が得られる。

このように，本発明によれば，板状放射素子をＩＣチップの両側それぞれに接続させた構成のアンテナをインレイに実装させたＲＦタグラベルであっても，ＲＦタグラベルを金属面に貼付したとき，十分な感度を得ることができる。

ＲＦタグラベルを説明する図。 ＲＦタグラベルに積層するインレイを説明する図。 ＲＦタグラベルを二つ折りする工程を説明する図。 二つ折りＲＦタグラベルを説明する図。 二つ折りＲＦタグラベルの等価回路を説明する図。 金属面に貼付した二つ折りＲＦタグラベルを説明する図。 インレイに実装するアンテナの変形例を説明する図。

ここから，本発明に係る二つ折りＲＦタグラベルおよび本発明に係るＲＦタグラベルの好適な実施形態について記載する。
なお，これから記載する本実施形態は，本発明の理解を助けるために説明するものであり，何ら本発明の技術的範囲を束縛するものではない。

まず，二つ折りすることで金属対応を図れるように構成した本実施形態に係るＲＦタグラベル１について説明する。図１は，本実施形態に係るＲＦタグラベル１を説明する図，図２は，本実施形態に係るＲＦタグラベル１に積層するインレイ１０を説明する図，そして，図３は，ＲＦタグラベル１を二つ折りする工程を説明する図である。

図１で図示したように，本実施形態に係るＲＦタグラベル１は，ＩＣチップ１１３を接続させたマッチング用素子１１０，第１板状放射素子１１１および第２板状放射素子１１２を有するアンテナ１１を実装したインレイ１０と，アンテナ１１を実装したアンテナ実装面１００に積層した第１粘着層１２と，第１粘着層１２を保護する第１剥離紙１４と，アンテナ実装面１００の裏面になるアンテナ非実装面１０１に積層した第２粘着層１３と，第２粘着層１３を保護する第２剥離紙１５を有している。なお，図１では，打ち抜かられた形態のＲＦタグラベル１を図示しているが，帯状のフィルム上に複数のＲＦタグラベル１を実装した形態であっても構わない。

アンテナ実装面１００の折り目が山になるように二つ折りすることで金属対応を図れるように，第１板状放射素子１１１と第２板状放射素子１１２を並べた方向であるＲＦタグラベル１の長手方向には，ＲＦタグラベル１を二つ折りする折り位置１４０ａが定められている。本実施形態では，折り位置１４０ａは，ＲＦタグラベル１の長手方向の略中心になっている。定められた折り位置１４０ａでＲＦタグラベル１を二つ折りできるように，折り位置１４０ａに合せた直線状のミシン目１０２をインレイ１０に加工し，折り位置１４０ａに合せた直線状の切り込み１４０を第１剥離紙１４に加工している。

ＲＦタグラベル１の長手方向は，ＲＦタグラベル１を二つ折りする折り位置１４０ａに従い二つの領域に区分される。一つ目の領域は，二つ折りしたＲＦタグラベル１を貼付するときに表側にする表側領域１００ａで，もう一つの領域は，二つ折りしたＲＦタグラベル１を貼付するときに裏側にする裏側領域１００ｂである。

図２は，本実施形態に係るＲＦタグラベル１に積層するインレイ１０を説明する図である。ＲＦタグラベル１に積層するインレイ１０のアンテナ実装面１００に実装するアンテナ１１は，ＩＣチップ１１３を接続させたマッチング用素子１１０，第１板状放射素子１１１および第２板状放射素子１１２を含む構成になっており，第１板状放射素子１１１と第２板状放射素子１１２は，配線１１４を利用してマッチング用素子１１０と接続している。なお，インレイ１０のアンテナ非実装面１０１にはアンテナ１１等は実装されていない。

ＲＦタグラベル１を二つ折りすることで金属対応を図れるように，本実施形態に係るインレイ１０では，インレイ１０を二つ折りしたときに表側になるアンテナ実装面１００の領域である表側領域１００ａにマッチング用素子１１０および第１板状放射素子１１１を配置し，インレイ１０を二つ折りしたときに裏側になるアンテナ実装面１００の領域である裏側領域１００ｂに第２板状放射素子１１２を配置している。また，インレイ１０には，インレイ１０を二つ折りし易くするために，表側領域１００ａと裏側領域１００ｂの境となり，折り位置１４０ａに合せた直線状のミシン目１０２をインレイ１０のベースフィルム１０ａに加工している。

図１および図２で図示したように，ＲＦタグラベル１のインレイ１０において，アンテナ実装面１００の表側領域１００ａに配置するアンテナ素子は，マッチング用素子１１０と第１板状放射素子１１１で，アンテナ実装面１００の裏側領域１００ｂに配置するアンテナ素子は第２板状放射素子１１２になる。第１板状放射素子１１１と第２板状放射素子１１２のサイズは同一ではなく，マッチング用素子１１０と第１板状放射素子１１１を表側領域１００ａに配置する都合上，第１板状放射素子１１１のサイズは，第２板状放射素子１１２のサイズより小さくなっている。

表側領域１００ａに配置するマッチング用素子１１０は，インレイ１０に実装するＩＣチップ１１３とのインピーダンス整合をとるためのアンテナ素子である。ＩＣチップ１１３の入力端子間には容量性リアクタンス（キャパシタンス）が存在するので，ＩＣチップ１１３と接続するマッチング用素子１１０の形状をループ状にし，ＩＣチップ１１３の入力端子間に存在する容量性リアクタンスに対応した誘導性リアクタンス（インダクタンス）をマッチング用素子１１０に持たせている。

表側領域１００ａに配置する第１板状放射素子１１１と裏側領域１００ｂに配置する第２板状放射素子１１２は，主として電波の放射や電波の吸収に用いられる平面状のアンテナ素子である。本実施形態では，第１板状放射素子１１１と第２板状放射素子１１２の形状を矩形（四角形）にしているが，電波の放射や電波の吸収に支障が発生しなければ，第１板状放射素子１１１と第２板状放射素子１１２の形状は矩形でなくてもよい。

これまで説明したＲＦタグラベル１は二通りの使用方法が可能である。一つの使用方法は，二つ折りしていない状態のＲＦタグラベル１を使用する方法で，金属面（金属面と同様な性質を持つ面も含む）ではない面にＲＦタグラベル１を貼付する際，第２粘着層１３の全面が利用されて，二つ折りしていない状態のＲＦタグラベル１がこの面に貼付される。もう一つの使用方法は，二つ折りした状態のＲＦタグラベル１を使用する方法で，金属面（金属面と同様な性質を持つ面も含む）にＲＦタグラベル１を貼付する際，裏側領域１００ｂに対応する第１粘着層１２の部分が利用されて，二つ折りした状態のＲＦタグラベル１が金属面に貼付される。

図３は，ＲＦタグラベル１を二つ折りする工程を説明する図である。ＲＦタグラベル１を二つ折りする際，アンテナ非実装面１０１に積層した第２粘着層１３を保護する第２剥離紙１５を全て剥がした後（図３（ａ）），アンテナ実装面１００を表側に向けて，アンテナ非実装面１０１に積層した第２粘着層１３を利用し，ＲＦタグラベル１を二つ折りした状態で接着することで（図３（ｂ）），二つ折りの状態に固定したＲＦタグラベル１を成形できる（図３（ｃ））。

ＲＦタグラベル１の材料について説明しておく。インレイ１０のベースとなるベースフィルム１０ａには，ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ），ポリプロピレン（ＰＰ）等の合成樹脂製フィルムに加え，アート紙などを用いることができ，アンテナ１１の形成にはアルミ箔などを利用できる。また，第１粘着層１２および第２粘着層１３にはアクリル系やゴム系の粘着剤を利用できる。更に，第１剥離紙１４および第２剥離紙１５には，シリコーン系などの剥離剤が塗布された合成樹脂製フィルムや紙を利用できる。

次に，アンテナ実装面１００の折り目が山になるように，上述したＲＦタグラベル１を二つ折りすることで成形される二つ折りＲＦタグラベル２について説明する。図４は，本実施形態に係る二つ折りＲＦタグラベル２を説明する図である。なお，図４において，ＲＦタグラベル１と同じ要素について同じ符号しているが，ＲＦタグラベル１を二つ折りする際に第２剥離紙１５は全て剥がされるため，二つ折りＲＦタグラベル２には第２剥離紙１５は含まれていない。また，図５は，二つ折りＲＦタグラベル２の等価回路３を説明する図で，図６は，金属面４に貼付した二つ折りＲＦタグラベル２を説明する図である。なお，図６を参照する説明にのみ，金属面に符号を付与する。

図４で図示した二つ折りＲＦタグラベル２は，マッチング用素子１１０，第１板状放射素子１１１および第２板状放射素子１１２を有するアンテナ１１を実装したアンテナ実装面１００の折り目が山になるように二つ折りされ，内側を第２粘着層１３により接着しているインレイ１０と，インレイ１０のアンテナ実装面１００に積層した第１粘着層１２と，第１粘着層１２を保護する第１剥離紙１４を有する。

図１で図示した二つ折りＲＦタグラベル２を商品に貼付する際，上述した裏側領域１００ｂに対応する部分の第１剥離紙１４が切り込み１４０を利用して剥がされ，この第１剥離紙１４を剥がすことで露出した第１粘着層１２の部分が商品への貼付に利用される。

図５，図６を参照しながら，二つ折りＲＦタグラベル２において金属対応が図れていることについて説明する。

図５で図示したように，二つ折りＲＦタグラベル２の等価回路３はＬＣ並列回路になっている。二つ折りＲＦタグラベル２の等価回路３における誘導性リアクタンス３０はマッチング用素子１１０によって与えられ，二つ折りＲＦタグラベル２の等価回路３におけるキャパシタンス３１は第１板状放射素子１１１および第２板状放射素子１１２により形成されるコンデンサにより与えられる。二つ折りＲＦタグラベル２では，インレイ１０のベースフィルム１０ａと第２粘着層１３を挟み，第１板状放射素子１１１と第２板状放射素子１１２が対向する格好になるため，第１板状放射素子１１１と第２板状放射素子１１２がコンデンサとして機能する。

ＩＣチップ１１３の両側に板状の放射素子を接続させた構成にすると，共振周波数のＱ値が広くなり，板状の放射素子の作用により広帯域化を図れるが，その一方で，貼付面の材質に依存して性能が変動しづらくなってしまう問題が生じてしまう。これに対し，二つ折りＲＦタグラベル２には，第１板状放射素子１１１および第２板状放射素子１１２によりコンデンサが形成されるので，このコンデンサを利用して，共振周波数のＱ値を狭く（鋭く）できる。二つ折りＲＦタグラベル２に係る共振周波数のＱ値を狭くできれば，二つ折りＲＦタグラベル２を金属面に貼付したときに，二つ折りＲＦタグラベル２の感度がよくなるようにインレイ１０のアンテナ１１を設計できる。

本実施形態では，二つ折りＲＦタグラベル２が利用する周波帯はＵＨＦ帯（８６０～９６０Ｍｈｚ）で，アンテナ実装面１００の裏側領域１００ｂを下側にして二つ折りＲＦタグラベル２を金属面に貼付したときの共振周波数が８００～１０００ＭＨｚの範囲になるように，インレイ１０に実装するアンテナ１１の共振周波数は調整される。例えば，インレイ１０に実装するアンテナ１１の共振周波数を約１．２ＧＨｚにすると，裏側領域１００ｂを下側にして二つ折りＲＦタグラベル２を金属面に貼付したときの共振周波数を８００～１０００ＭＨｚの範囲内にできる。

図６で図示したように，二つ折りＲＦタグラベル２は，アンテナ実装面１００の裏側領域１００ｂに積層されている第１粘着層１２を利用して金属面４に貼付される。アンテナ実装面１００の裏側領域１００ｂに配置するアンテナ素子は第２板状放射素子１１２になり，第２板状放射素子１１２と金属面４の間には第１粘着層１２しか存在しないので，二つ折りＲＦタグラベル２を金属面４に貼付すると，第２板状放射素子１１２は金属面４と隣接し，かつ，第２板状放射素子１１２は板状をなしているので，第２板状放射素子１１２は金属面４と静電結合する状態になる。

第２板状放射素子１１２と金属面４が静電結合しなければ，金属面４が二つ折りＲＦタグラベル２の通信に寄与することは何らないが，第２板状放射素子１１２と金属面４が静電結合することで，二つ折りＲＦタグラベル２を貼付した金属面４は，二つ折りＲＦタグラベル２の放射素子の一部として機能する。

これに対し，共振周波数の調整に用いるアンテナ素子になるマッチング用素子１１０が金属面４から離間してないと，マッチング用素子１１０が有する誘導性リアクタンス３０が変化して，二つ折りＲＦタグラベル２の共振周波数が大幅にシフトし，金属面４に貼付した二つ折りＲＦタグラベル２が正常動作しなくなる。本実施形態の二つ折りＲＦタグラベル２では，共振周波数の調整に用いるアンテナ素子になるマッチング用素子１１０をアンテナ実装面１００の表側領域１００ａに配置し，インレイ１０を二つ折りした状態で積層することで，共振周波数の調整に用いるアンテナ素子になるマッチング用素子１１０を金属面４から離間させている。

具体的には，二つ折りＲＦタグラベル２を金属面４に貼付すると，マッチング用素子１１０と金属面４の間には，少なくとも，インレイ１０のベースフィルム１０ａ，第２粘着層１３，インレイ１０のベースフィルム１０ａおよび第１粘着層１２が存在するため，これらを利用して，マッチング用素子１１０は金属面４から離間することになる。また，二つ折りＲＦタグラベル２では，共振周波数の調整に用いるアンテナ素子になるマッチング用素子１１０を金属面４から離間させるために，インレイ１０を二つ折りしかしていないので，二つ折りＲＦタグラベル２を商品に貼付した時の厚みは厚くならない。なお，実験的には，マッチング用素子１１０を金属面から離間させる距離を１ｍｍ以上にすると通信距離が著しく劣化しない結果が得られた。

図７は，インレイ１０に実装するアンテナ１１の変形例を説明する図である。図２で図示したアンテナ１１は一例にしか過ぎず，第１板状放射素子１１１および第２板状放射素子１１２により形成されるコンデンサを利用して共振周波数のピークを鋭くするという効果が得られれば，アンテナ１１の形態を様々な形態に変更できる。例えば，図２で図示したアンテナに係るマッチング用素子１１０，第１板状放射素子１１１および第２板状放射素子１１２を連結させた形態の変形例に係るアンテナ１１ａをインレイ１０に実装させてもよい。

１ ＲＦタグラベル
１０ インレイ
１００ アンテナ実装面
１００ａ 表側領域
１００ｂ 裏側領域
１０１ アンテナ非実装面
１１ アンテナ
１１０ マッチング用素子
１１１ 第１板状放射素子
１１２ 第２板状放射素子
１２ 第１粘着層
１３ 第２粘着層
１４ 第１剥離紙
１５ 第２剥離紙
２ 二つ折りＲＦタグラベル

Claims (2)

1. ＩＣチップが接続しているマッチング用素子，第１板状放射素子および第２板状放射素子を有するアンテナがアンテナ実装面に実装され，前記アンテナ実装面の折り目が山になるように二つ折りして内側を接着したインレイと，前記アンテナ実装面に積層した粘着層と，前記粘着層を保護する剥離紙を有し，
   前記マッチング用素子および前記第１板状放射素子を，二つ折りした状態で表側になる前記アンテナ実装面の表側領域に配置し，前記第２板状放射素子を，前記第１板状放射素子と対向した状態になるように，二つ折りした状態で裏側になる前記アンテナ実装面の裏側領域に配置し，前記マッチング用素子によって与えられる誘導性リアクタンスと，前記第１板状放射素子および前記第２板状放射素子により形成されるコンデンサによって与えられるキャパシタンスが並列する回路が構成されるようにした，
   ことを特徴とする二つ折りＲＦタグラベル。
2. 二つ折りする折り位置に合せたミシン目を前記インレイに加工し，二つ折りする折り位置に合せた切り込みを前記剥離紙に加工した，
   ことを特徴とする，請求項１に記載した二つ折りＲＦタグラベル。

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