JPWO2019220695A1 - Rfタグアンテナおよびrfタグ、rfタグ付きスポンジ部材、rfタグ付き静音タイヤ、rfタグ付きタイヤ - Google Patents
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Abstract
Description
さらに、特許文献4においては、ビードワイヤー(スチールワイヤ)に直接取り付けることが必須となっており、スチールワイヤの無いタイヤまたはカーボン粉末を含む樹脂材については、RFタグを用いることができないという問題があった。
また、一般的なRFタグを、カーボン粉末を含む樹脂材に近づけると共振周波数がずれてしまい通信に支障が出るという問題、またはカーボン粉末を含む樹脂材によりRFタグの通信が不良となる問題があった。
本発明の他の主な目的は、カーボン粉末を含む樹脂材に取り付けて通信することができるRFタグアンテナおよびRFタグ、RFタグ付きスポンジ部材、RFタグ付き静音タイヤ、RFタグ付きタイヤを提供することである。
一局面に従うRFタグアンテナは、カーボン粉末を含む樹脂材に取り付けて用いられるRFタグアンテナであって、RFタグアンテナは、グランド部と、グランド部に対して電位差を形成する電位差形成部と、電位差形成部に形成されたインダクタパターン部と、を含むものである。
さらに、電位差形成部によるコンデンサと、インダクタパターン部によるコイルとにより共振回路を形成し、カーボン粉末を含む樹脂材における影響を防止することができる。
また、RFタグアンテナをタイヤに使用する場合であっても、スチールワイヤをアンテナの一部として利用することができる。
さらに、アンテナは、ダイポールアンテナ、コーリニアアレイアンテナ、タブレットアンテナ、モノポールアンテナ、逆Fアンテナ等、各種のアンテナに適用することができる。
第2の発明にかかるRFタグアンテナは、一局面に従うRFタグアンテナにおいて、電位差は、10kΩ以上1MΩ以下であってもよい。
しかし、電位差形成部とタイヤの内面の間に発生させる電位差のインピーダンスを10kΩ以上1MΩ以下にすることによって、タイヤごとに異なる炭素粉末のばらつきの影響を最小限にすることができる。
第3の発明にかかるRFタグアンテナは、一局面または第2の発明にかかるRFタグアンテナにおいて、電位差形成部は、平板で形成されたグランド部に対して、折曲部または湾曲部を有する平板からなってもよい。
第4の発明にかかるRFタグアンテナは、一局面から第3の発明にかかるRFタグアンテナにおいて、電位差形成部は、少なくとも一部にスペーサを含んでもよい。
第5の発明にかかるRFタグアンテナは、一局面から第4の発明にかかるRFタグアンテナにおいて、インダクタパターン部は、切り欠きにより形成されてもよい。
第6の発明にかかるRFタグアンテナは、一局面から第5の発明にかかるRFタグアンテナにおいて、グランド部および電位差形成部は、連続した平板から形成されてもよい。
第7の発明にかかるRFタグアンテナは、一局面から第6の発明にかかるRFタグアンテナにおいて、電位差形成部のエレメント長は、対象となる波長λの場合に、λ/4または5λ/8からなってもよい。
他の局面に従うRFタグは、一局面から第7の発明のいずれか1項に記載のRFタグアンテナと、RFタグアンテナに設けられたICチップとからなる。
なお、本発明に使用される樹脂材の素材としては、樹脂を硬化または形成してなる樹脂硬化物または樹脂成形物に限定されない。樹脂材の素材は、樹脂、ゴム、およびエラストマーからなる群から選択される少なくとも一種を含有することができる。例えば、タイヤに使用する樹脂材の素材としては、従来より公知の合成ゴムおよび/または天然ゴムを含有することができる。
また、タイヤに使用する場合であっても、スチールワイヤをアンテナの一部として利用することができる。
さらに、アンテナは、ダイポールアンテナ、タブレットアンテナ、モノポールアンテナ等、各種のアンテナに適用することができる。
第9の発明にかかるRFタグは、第8の発明に従うRFタグにおいて、RFタグアンテナを収容するためのケースをさらに含んでもよい。
第10の発明にかかるRFタグは、第9の発明にかかるRFタグにおいて、ケースは、RFタグアンテナを保持可能な保持部と、保持部に折り曲げ可能なベース部とを有し、保持部は、第1保持部と、第1保持部から延設された第2保持部とを有し、ベース部は、第1ベース部と、第1ベース部から延設された第2ベース部とを有し、第1保持部と第1ベース部とは接続され、第2保持部と第2ベース部とは分離しており、第1保持部と第1ベース部とを谷折りすることにより、第1保持部と第1ベース部との間に配設されたRFタグアンテナのグランド部が第1保持部と第1ベース部との間に配置されると共に、電位差形成部が第2保持部に貼着されてもよい。
第11の発明にかかるRFタグは、第9の発明または第10の発明にかかるRFタグにおいて、ケースは、第2ベース部に形成された切り欠き部と、第2保持部に形成された凸部とを有し、凸部を切り欠き部に嵌合することにより、電位差形成部が形成されてもよい。
第12の発明にかかるRFタグは、第9の発明から第11の発明のいずれかの発明にかかるRFタグにおいて、ケースの少なくとも一部に、ケースを樹脂材に取り付けるための粘着材、接着剤または両面テープが設けられてもよい。
さらに他の局面に従うRFタグ付きスポンジ部材は、他の局面に従うRFタグから第12の発明にかかるRFタグのいずれかと、スポンジ部材と、を含むものである。
RFタグ付きスポンジ部材は、タイヤに取り付けられる前にリーダと通信を行うことができ、管理を容易に行うことができる。
さらに他の局面に従うRFタグ付き静音タイヤは、さらに他の局面に従うRFタグ付きスポンジ部材と、タイヤと、を含むものである。
さらに他の局面に従うRFタグ付きタイヤは、他の局面に従うRFタグから第12の発明にかかるRFタグのいずれかと、タイヤと、を含むものである。
第16の発明にかかるRFタグ付きタイヤは、第15の発明にかかるRFタグ付きタイヤにおいて、グランド部はタイヤに接触し、電位差形成部はタイヤの内周面から離間していてもよい。
第17の発明にかかるRFタグ付き静音タイヤは、第16の発明にかかるRFタグ付きタイヤと、RFタグを装着する装着部が設けられたスポンジ部材と、を含むものである。
図1は、本実施の形態にかかるRFタグ100の一例を示す模式的斜視図であり、図2は、図1のRFタグ100の模式的展開図である。
本発明にかかるRFタグ100は、主に物品に取り付けられ、リーダライタと送受信を行うことができるものである。
図1および図2に示すように、本発明にかかるRFタグ100は、RFタグアンテナ200、ICチップ500およびケース600を含む。以下、各部について詳細に説明を行う。
図1および図2に示すように、RFタグアンテナ200は、グランド部210、および電位差形成部220を含む。電位差形成部220には、インダクタパターン部400が形成され、インダクタパターン部400の一部にICチップ500が搭載される。
図1および図2に示すように、グランド部210は、アルミニウムなど導電性金属の金属薄膜からなる。一般的に本実施の形態における薄膜は、3μm以上35μm以下の厚みから形成される。樹脂フィルム上に金属薄膜を形成したものを用いてもよい。グランド部210は、エッチングまたはパターン印刷等の手法によって形成される。グランド部210は平板から形成される。本明細書では、平板とは薄い板状のものを意味し、平板の厚みは限定されない。平板の厚みは上記のとおり、3μm以上35μm以下が好ましい。
電位差形成部220は、アルミニウムなど導電性金属の金属薄膜からなる。一般的に本実施の形態における薄膜は、3μm以上35μm以下の厚みから形成される。樹脂フィルム上に金属薄膜を形成したものを用いてもよい。
電位差形成部220は、エッチングまたはパターン印刷等の手法によって形成される。
本実施の形態においては、グランド部210および電位差形成部220は、同一素材からなる。つまり、グランド部210および電位差形成部220は、連続する金属薄膜を切断および/または加工することによって形成することができる。後述するように、グランド部210および電位差形成部220は、連続する金属薄膜からなる矩形状の平板を切断および/または加工することによって形成することができる。
図3は、図2のインダクタパターン部400のA部を拡大した模式的拡大図である。
また、本実施の形態において、インダクタパターン部400の内部面積Sにより、インダクタパターン部400のインピーダンスを一定にすることができる。
ICチップ500は、RFタグアンテナ200の上面側(電位差形成部220と同一平面上)のインダクタパターン部400の辺403および辺409を架け渡すように配置されている。ICチップ500は、RFタグアンテナ200の板状アンテナが受信した電波に基づいて動作する。
具体的に本実施の形態にかかるICチップ500は、まず、読取装置から送信される搬送波の一部を整流して、ICチップ500自身が、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500は、生成した電源電圧によって、ICチップ500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500は、読取装置(リーダ)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。
ケース600は、帯状または矩形平板状の保持部610、帯状または矩形平板状のベース部650、折り目6L、孔6H、および差し込み部620を含む。本実施の形態で示すケース600は、樹脂フィルム、厚みの薄い樹脂板などの絶縁部材を切断加工して形成することができる。
折り目6Lは保持部610とベース部650との間に形成され、この折り目6Lに沿って保持部610をベース部650に対して谷折りすることができる。折り目6Lは、例えば、図2に示すように、複数の短いスリットと、長いスリットとから構成することができる。差し込み部620は、保持部610の一端側に延出して設けられる。
図4から図6に示すように、ケース600は、RFタグアンテナ200を保持可能な保持部610と、保持部610に折り曲げ可能なベース部650とを有する。保持部610は、第1保持部611と、第1保持部611から連続して延設された第2保持部612とを有する。ベース部650は、第1ベース部651と、第1ベース部651から連続して延設された第2ベース部652とを有する。
第1保持部611と第1ベース部651とを谷折りすることにより、第1保持部611と第1ベース部651との間に配設されたRFタグアンテナ200のグランド部210が、第1保持部611と第1ベース部651との間に配置されるようになっている。
RFタグアンテナ200の電位差形成部220(または電位差形成部を形成するための導電部材)は第2保持部612に接着剤などで貼着されている。
本実施の形態においては、ケース600を設けることとしているが、これに限定されず、ケース600を設けなくてもよく、他の絶縁被膜処理を用いてもよい。その場合も、絶縁被膜層の厚みは数マイクロメートル以上数百マイクロメートル以下であることが好ましく、数十マイクロメートル程度の厚みであることがより好ましい。
ここで、ベース部650は第1ベース部651と第2ベース部652とを有し、RFタグアンテナ200の保持部610は第1保持部611と第2保持部612とを有する。ベース部650の第1ベース部651と第2ベース部652との境界に境界線653が形成され、RFタグアンテナ200の保持部610の第1保持部611と第2保持部612との間に上記境界線653に連続する境界線613が形成されている。第1ベース部651と第1保持部611との長手方向の寸法は同一に設定されている。第2保持部612の長手方向の寸法は、境界線653と孔6Hとの間隔よりもやや大きく設定されている。また、図5に示すように、第1ベース部651と第1保持部611とは連続しているが、第2ベース部652と第2保持部612とは分離している。
続いて、図6に示すように、ケース600の差し込み部620をケース600の孔6Hに矢印Yの方向に、差し込む。
また、複数の静電気除去シート910が積層して配置された場合であっても、電位差形成部220により電位差が設けられているので、RFタグ100は、送受信を行うことができる。当該送受信を行うことができる理由については、後述する。
電位差形成部220がケース600のベース部650から湾曲した状態で、RFタグ100がタイヤ920に取り付けられるので、タイヤ920が高速回転および振動した場合でも、電位差形成部220の振動および変形が防止される。
さらに、タイヤ920は、通常横置きで、かつ積層して保管されるが、本発明にかかるRFタグ100は、電位差形成部220により電位差が設けられているので、RFタグ100は、送受信を行うことができる。また、タイヤ920に含有された炭素粉末(カーボンブラック)またはタイヤ自体、さらに、スチールワイヤが含まれている場合には、スチールワイヤをアンテナとして利用することができる。
また、RFタグの受信感度が−20dBの場合、タイヤ920を4段積載で積み重ねた場合は、RFタグの動作感度に達せず通信できなくなるという問題が生じてしまうことがわかった。
その結果、タイヤ920の内面921から離間して設けられた電位差形成部220の部分を高インピーダンスにすることができる。
すなわち、タイヤ920の内面921と電位差形成部220との電位差が、10キロオーム以上1メガオーム以下の範囲に設定することが好ましい。換言すれば、タイヤ920の内面921と電位差形成部220との間に形成された空気層のレジスタンスは、10キロオーム以上1メガオーム以下の範囲に設定することが好ましい。
その結果、グランド部210により炭素粉末(カーボンブラック)、またはスチールワイヤ925をアンテナとしてRFタグ100のICチップ500に電界として取り込むことができる。
具体的に周波数が920MHzの場合、伝搬速度(光速(c))を300Mm/sとし、値Tは、値T=(300÷920MHz)/4≒81.5mmとなる。
この場合、エレメント長が81.5mmとなるように各辺の長さを調整する。なお、当該エレメント長は、近似値であるので、値の数値自体が±5%前後の誤差を有してもよい。RFタグ100の読取距離が短くなるが、調整により仕様に適応させることができるからである。
図10に示すように、RFタグ100は、電位差形成部220が、第1電位差形成部221、第2電位差形成部222、第3電位差形成部223を有し、台形の一部を形成する形状からなってもよい。電位差形成部220は、金属薄板を複数回折り曲げることによって形成することができる。金属薄板は樹脂フィルム上に積層されていてもよい。
また、図11に示すように、RFタグ100の電位差形成部220は、第4電位差形成部224、第5電位差形成部225を有し、三角形の一部を形成する形状からなってもよい。電位差形成部220は、金属薄板、または樹脂フィルム上に金属薄板が積層された積層体を複数回折り曲げることによって形成することができる。
スペーサ232は、軽量で、かつ柔軟性な耐熱性部材から構成することが好ましい。例えば、発泡部材(発泡スチロール)等が好ましい。
本来は、スペーサ232の代わりに空気を用いることが最も好ましいが、電位差形成部220の所定の間隔維持および接触を防止するため、90容量%以上空気を有する発泡スチロールを利用することが好ましい。さらに好ましくは95容量%以上99容量%以下の空気を有する独立発泡の発泡スチロールである。
スペーサ232は、発泡形状でもよく、空洞が1または多数形成されていてもよく、異種の材質が混合または積層された複合材料からなってもよい。
図14は、RFタグ付きスポンジ部材の一例を示す模式図であり、図15は、RFタグ付きスポンジ部材の一例を示す模式的断面図であり、図16は、図15のA−A線断面図であり、図17は、RFタグ付き静音タイヤ920の一例を示す模式図である。
RFタグ100は接着剤を用いてスポンジ部材800に接着させてもよく、あるいは物理的な凹凸の嵌合、係止などによってRFタグ100をスポンジ部材800に取付けてもよい。
また、タイヤ920に使用する場合であっても、スチールワイヤ925をアンテナの一部として利用することができる。
200 RFタグアンテナ
210 グランド部
220 電位差形成部
232 スペーサ
400 インダクタパターン部
500 ICチップ
600 ケース
610 保持部
611 第1保持部
612 第2保持部
620 凸部、差し込み部
650 ベース部
651 第1ベース部
652 第2ベース部
6H 切り欠き部、孔
800 スポンジ部材
920 タイヤ
Claims (17)
- カーボン粉末を含む樹脂材に取り付けて用いられるRFタグアンテナであって、
前記RFタグアンテナは、
グランド部と、
前記グランド部に対して電位差を形成する電位差形成部と、
前記電位差形成部に形成されたインダクタパターン部と、を含む、RFタグアンテナ。 - 前記電位差は、10kΩ以上1MΩ以下である、請求項1に記載のRFタグアンテナ。
- 前記電位差形成部は、平板で形成された前記グランド部に対して、折曲部または湾曲部を有する平板からなる、請求項1または2に記載のRFタグアンテナ。
- 前記電位差形成部は、少なくとも一部に誘電体からなるスペーサを含む、請求項1から3のいずれか1項に記載のRFタグアンテナ。
- 前記インダクタパターン部は、切り欠きにより形成された、請求項1から4のいずれか1項に記載のRFタグアンテナ。
- 前記グランド部および前記電位差形成部は、連続した平板から形成される、請求項1から5のいずれか1項に記載のRFタグアンテナ。
- 前記電位差形成部のエレメント長は、対象となる波長λの場合に、λ/4または5λ/8からなる、請求項1から6のいずれか1項に記載のRFタグアンテナ。
- 請求項1から7のいずれかに記載のRFタグアンテナと、
前記RFタグアンテナに設けられたICチップと、を含むRFタグ。 - 前記RFタグアンテナを収納するためのケースをさらに含む、請求項8に記載のRFタグ。
- 前記ケースは、前記RFタグアンテナを保持可能な保持部と、前記保持部に折り曲げ可能なベース部とを有し、
前記保持部は、第1保持部と、前記第1保持部から延設された第2保持部とを有し、
前記ベース部は、第1ベース部と、前記第1ベース部から延設された第2ベース部とを有し、
前記第1保持部と前記第1ベース部とは接続され、前記第2保持部と前記第2ベース部とは分離しており、
前記第1保持部と前記第1ベース部とを谷折りすることにより、前記第1保持部と前記第1ベース部との間に配設されたRFタグアンテナのグランド部が前記第1保持部と前記第1ベース部との間に配置されると共に、前記電位差形成部が前記第2保持部に貼着された、請求項9に記載のRFタグ。 - 前記ケースは、前記第2ベース部に形成された切り欠き部と、前記第2保持部に形成された凸部とを有し、前記凸部を切り欠き部に嵌合することにより、前記電位差形成部が形成される、請求項9または10に記載のRFタグ。
- 前記ケースの少なくとも一部に、前記ケースを前記樹脂材に取り付けるための粘着材、接着剤または両面テープが設けられた、請求項9から11のいずれか1項に記載のRFタグ。
- 請求項8から12のいずれかに記載のRFタグと、
前記RFタグを装着する装着部が設けられたスポンジ部材と、を含むRFタグ付きスポンジ部材。 - 請求項13記載のRFタグ付きスポンジ部材と、
前記RFタグ付きスポンジ部材が取り付けられたカーボン粉末を含む樹脂材を含むタイヤと、を含む、RFタグ付き静音タイヤ。 - 請求項8から12のいずれかに記載のRFタグと、
前記RFタグが取り付けられたカーボン粉末を含む樹脂材を含むタイヤと、を含む、RFタグ付きタイヤ。 - 前記グランド部は前記タイヤに接触し、前記電位差形成部は前記タイヤの内周面から離間している、請求項15に記載のRFタグ付きタイヤ。
- 請求項16に記載のRFタグ付きタイヤと、
前記RFタグを装着する装着部が設けられたスポンジ部材と、を含む、RFタグ付き静音タイヤ。
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