JP4136854B2 - 非接触式リーダライタ - Google Patents

Description

本発明は、通信用アンテナコイルを用いて被アクセス体との間で情報の送受信を非接触で行なう非接触式リーダライタに関する。

近年、ＩＣチップにアンテナコイルを接続した半導体装置を有する非接触通信式情報担体（被アクセス体）が各種開発されている。その情報担体の一つとして、プラスチックやビンなどの容器の底部に、アンテナコイルを接続したＩＣチップを固着したものがある。

一方、非接触式リーダライタには、前記容器の載置面の下方にアンテナコイルが設置されている。そして前記載置面上に前記容器の底部を載置し、容器側のアンテナコイルとリーダライタ側のアンテナコイルを対向させて、両アンテナコイルを介してリーダライタとＩＣチップの間で、例えば容器に収容されている物質、ならびにその使用量、使用年月日、使用者などの情報管理を行なっている。

非接触式リーダライタに関しては、例えば下記特許文献１などを挙げることができる。
特開２００３−３０５９８号公報

ところで管理対象の容器の形状や大きさは様々であるため、リーダライタの載置面はどの容器にも対応できるように平面状になっており、しかもリーダライタ側のアンテナコイルはその載置面の下側に設置されて、載置面の上側からはアンテナコイルの中心位置を確認することはできない。

そのため管理対象の容器をリーダライタの載置面に載せたとき、容器側のアンテナコイルからずれて置かれ、情報の送受信ができなかったり、送受信が不確実になるなどの欠点を有している。

本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、容器などの被アクセス体側のアンテナコイルがリーダライタ側のアンテナコイル上方に、位置ずれがほとんどなく、正確に載置することのできる非接触式リーダライタを提供することにある。

前記目的を達成するための本発明の第１の手段は、被アクセス体アンテナコイルを底部に設けた例えば容器などの被アクセス体を載置するほぼ平面状の載置面を有し、その載置面の下方にアンテナコイルを設けた非接触式リーダライタであって、前記被アクセス体アンテナコイルの中心部を前記アンテナコイルの中心部に合わすための例えば円形などの指標が前記載置面に設けられて、
前記アンテナコイルを保持するコイル保持部と、そのコイル保持部が前記載置面に対して出没可能なように前記載置面に形成された穴と、前記載置面に載置された被アクセス体の底部側に前記コイル保持部を弾接するコイルスプリングなどの弾性部材を備えていることを特徴とするものである。

本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記指標の形状と大きさが、前記被アクセス体の底面形状、大きさとほぼ合致して、その指標の中心と前記アンテナコイルの中心が合致していることを特徴とするものである。

本発明の第３の手段は前記第１の手段において、前記指標が、前記被アクセス体の底面形状と合った複数の異なる大きさを有する指標からなり、これら各指標が前記アンテナコイルと同心上に設けられていることを特徴とするものである。

本発明の第４の手段は前記第２の手段または第３の手段において、前記指標の大きさが、前記被アクセス体の底面より若干大きく設けられ、被アクセス体を前記載置面に載置したときに、前記指標が被アクセス体の底部の外周で視認できることを特徴とするものである。

本発明は前述のような構成になっており、リーダライタの載置面がほぼ平坦であっても、その面に設けられた指標に従って被アクセス体を載置面上に置くことにより、被アクセス体アンテナコイルの中心部をアンテナコイルの中心部にほぼ合わすことができ、そのために情報の送信、受信が確実に行われ、信頼性の向上が図れる。

次に本発明の実施形態を図とともに説明する。図１は本発明の第１実施形態に係るリーダライタに被アクセス体である容器を載置する前の状態を示す斜視図、図２はその容器の底部にタグを貼着する前の状態を示す斜視図、図３はそのタグの底面図、図４は図３Ａ−Ａ線上の断面図、図５はそのタグに用いるアンテナコイルを一体に形成したＩＣチップの拡大斜視図である。

図１に示すようにリーダライタ１の上面にはほぼ平面状の載置面２が設けられ、その載置面２のほぼ中央の下方にリーダライタアンテナコイル３が設けられている。リーダライタ１の内部には図示していないがリーダライタトランシーバ／レシーバやリーダライタコントローラなど情報処理に必要な電子部品が設置されており、また図示しないホストコンピュータと接続するための通信コード４が接続されている。

前記載置面２のほぼ中央部に１つの指標５が印刷などの手段で設けられ、この指標５の中心Ｏ１は前記リーダライタコイル３の中心Ｏ２と位置的に一致している。指標５の中心Ｏ１にリーダライタコイル３の中心Ｏ２を合わせることは、リーダライタコイル３をリーダライタ１に機械的に組み付ける際、容易にかつ精度よく行うことができる。

指標５の形状は被アクセス体である容器６の底部７の底面形状と同じ円形をしており、しかも指標５の大きさ（径）は底部７とほぼ同じ大きさ（径）となっている。

図２に示されているように、容器６の底部７には粘着テープや接着剤などの固着手段８を介して円形のタグ９が固着されている。タグ９の外径は、容器６の底部７の外径と同寸があるいは径小となっている。

タグ９は図３と図４に示すように、正方形をしたＩＣチップ１０を担持している。図５に示すようにＩＣチップ１０の回路形成側の表面にポリイミド樹脂などからなる絶縁層１１を介して矩形スパイラル状の被アクセス体アンテナコイル１２が一体に形成されている。アンテナコイル１２の両端は、入出力端子１３，１３を介してＩＣチップ１０に接続されている。

前記タグ９は熱可塑性樹脂で成形され、図３と図４に示すように中央に円形の凹部１４を有し、凹部１４の開口部周辺に突起状のかしめ代１５が一体に形成されている。凹部１４の内径はＩＣチップ１０の対角線の長さとほぼ等しく設計され、ＩＣチップ１０を凹部１４内に挿入することにより、ＩＣチップ１０の中心とタグ９の中心が一致するようになっている。

図４に示すようにＩＣチップ１０はアンテナコイル１２側を下にして凹部１４内に挿入し、タグ９の上側から超音波溶着ホーン（図示せず）を押し付け、かしめ代１５を内側に加熱軟化してかしめ、図３に示すようにＩＣチップ１０の４つの角部１０a〜１０dを係止して、ＩＣチップ１０が凹部１４に担持される。

このタグ９（被アクセス体アンテナコイル１２）の中心を容器６の底部７の中心に合わせることは、タグ９を底部７に固着する際、容易にかつ精度よく行うことができる。

図１に示すようにリーダライタ１の載置面２に、容器６の底面と同形状でほぼ同じ大きさの指標５が設けられているから、底部７がこの指標５と合うように容器６を載置面２上に置けば、必然的に被アクセス体アンテナコイル１２の中心位置がリーダライタアンテナコイル３の中心位置と合致する。そして両アンテナコイル３，１２を介して、ホストコンピュータ（図示せず）とＩＣチップ１０との間で情報（例えば容器６に収容されている物質、ならびにその使用量、使用年月日、使用者などの管理情報）の送受信が良好に行われる。

前記第１実施形態は底部の形状と大きさが同じ容器専用のリーダライタの例を示したが、図６ないし図１０は底面の大きさが異なる容器が適用できる第２実施形態を示す。図６はリーダライタの平面図、図７は容器を載せる前の状態を示すリーダライタの斜視図、図８は比較的小さい容器をリーダライタに載置した状態を示す斜視図、図９はそのときの拡大断面図、図１０は比較的大きい容器をリーダライタに載置した状態を示す斜視図である。

図６に示すようにリーダライタ１の載置面２上にともに円形で大きさ（径）の異なる複数本の指標５a〜５eが、リーダライタアンテナコイル３（図示せず）の中心Ｏ２と同心上に設けられている。

図８は大きさが小さい容器６ａを載置した場合、図１０は大きさが大きい容器６ｂを載置した場合を示しており、その大きさに合った指標５あるいはその大きさに近い指標５を目標にして容器６を載置すれば、容器６が適正な位置に載置できる。

図９に示すように指標５の内径Ｄ１を容器６の底面の外径Ｄ２よりも若干大きくしておけば、容器６を載置した際にそれの底部７によって対応する指標５（図に示す例では指標５ａ）が隠れることなく、底部７の外周で視認できるから、底部７の外周を見ながら対応する指標５に対して容器６を適正に載置できる。このことは、他の実施形態においても適用可能である。

図１１は本発明の第３実施形態を示す図で、この例の場合環状の凹部によって指標５ｋ〜５ｏを形成している。またこの凹部内に着色剤を埋め込むこともできる。

図１２と図１３は本発明の第４実施形態を示す図で、この例の場合内側に行くに従って段々と深くなった段階状部によって環状の指標５ｐ〜５ｓを形成している。図１２は大きさの小さい容器６ａを載置した場合を示しており、容器６ａの底部７が最も低い指標５ｐ内に嵌まり込み、タグ９がリーダライタアンテナコイル３と近接して、情報の送受信が確実に行なわれる。

図１３は大きさの大きい容器６ｂを載置した場合を示しており、容器６ｂの底部７が途中の指標５ｒ内に嵌まり、そのためタグ９と載置面２の間に隙間１６が形成され、リーダライタアンテナコイル３に対してタグ９が離れることになる。

リーダライタの通信距離をタグ９と載置面２との距離が最大となる指標5ｓ載置時以上に設計するものとする。または図１４と図１５に示すように、アンテナコイル１２よりもさらに広い面積を有するブースタコイル１７を併設したタグ９を用いることで、リーダライタとの通信距離を拡大することで対応することができる。

図１６は本発明の第５実施形態を示す図で、この例の場合、リーダライタ１の
載置面２に、リーダライタアンテナコイル３の中心Ｏ２と同心となるように、徐々に大きくなった円形の指標５a〜５eと、四角形の指標５ｆ〜５ｊが設けられている。このように２種類の指標５を設ければ、円筒形と角筒形の両方の容器に適用できる。なお、円形の指標５a〜５eと四角形の指標５ｆ〜５ｊは色違いにしておくと識別が明確になる。

前記第２〜５実施形態では指標５を等間隔に設けたが、適用する容器６の大きさや形状が予め分かっている場合は、その大きさや形状に合わせて指標５を設けることもできる。この場合、各指標５は等間隔であるとは限らない。

図１７ないし図１９は本発明の第６実施形態の説明するための図で、図１７は技術的に不都合な点を説明するための図、図１８と図１９は本実施形態の状態を説明するための図である。なおこれらの図においては、図面が煩雑になるため指標の図示を省略している。

容器６の中には、ビンなどのように底部７に窪み１８を有するものがある。図１７に示すようにこの窪み１８の中央部にタグ９を固着すると、リーダライタアンテナコイル３と被アクセス体アンテナコイル１２の通信距離１９が長くなり、通信不良を生じる懸念がある。

このような不都合を解消するため本実施形態では、図１８に示すようにリーダライタ１のリーダライタアンテナコイル３が配置される個所に貫通した穴２０を形成し、その穴２０内にリーダライタ１の内側からコイル保持部２１が挿入・配置されている。このコイル保持部２１は、リーダライタアンテナコイル３と、そのリーダライタアンテナコイル３の中空部に挿入されたコア２２とを保持している。

コイル保持部２１はコイルスプリングなどの弾性部材２３により載置面２に対して出没可能に弾性保持され、コイル保持部２１の抜け止めのためのストッパー２４がコイル保持部２１側またはリーダライタ１側に設けられている。

このようにリーダライタアンテナコイル３を保持部２１が載置面２に対して出没可能に弾性保持されているため、図１８に示すようにタグ９が容器底部７の窪み１８内に固着されていても、コイル保持部２１がその窪み１８内に挿入され、リーダライタアンテナコイル３が被アクセス体アンテナコイル１２に接近する。そのため図１７で説明した不都合が解消され、良好な通信が行なわれる。なお、弾性部材２３の押圧力は、空の容器６を持ち上げる力よりも若干小さい力に設定されている。

またコイル保持部２１の上部を載置面２から突出するように設けておけば、図１９に示すように容器６が適正な位置より少しずれた位置に載置されても、コイル保持部２１の上部が容器６の窪み１８の傾斜面に当接し、コイル保持部２１の押圧力と前記傾斜面の案内との共働により容器6の位置修正が自動的になされ、リーダライタアンテナコイル３と被アクセス体アンテナコイル１２の対向状態が良好になる。

さらに、タグ９が窪み１８の中央部よりずれて傾斜面に固着され、被アクセス体アンテナコイル１２の面が斜めになっても、コイル保持部２１は弾性部材２３によつてフレキシブルに弾性保持されているから、タグ９の傾斜状態に応じてコイル保持部２１を密着させることができ、リーダライタアンテナコイル３と被アクセス体コイル１２の対向関係が良好に保持できる。

本実施形態で示したリーダライタアンテナコイル３とコア２２の併用は、他の実施形態においても適用可能である。

図２０は、本発明の第７実施形態を示す斜視図である。本実施形態の場合、テストピース２５を保持した外形が立方体のホルダー２６が被アクセス体となり、ホルダー２６の底部中央部にタグ９（図示せず）が固着されている。このタグ９内のＩＣチップにはテストピース２５の組成、テスト項目、テスト条件、テスト結果などの情報が記憶されるようになっている。

一方、リーダライタ１の載置面２上には、各種ホルダー２６に大きさに対応した複数の四角形の指標５ｔ，５ｕが設けられて、載置面２の中央下部にはリーダライタアンテナコイル３（図示せず）が設置されている。

前記実施形態では被アクセス体として容器ならびにテストピースホルダーの場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各種技術分野での他の部材にも適用可能である。

本発明の第１実施形態に係るリーダライタに容器を載置する前の状態を示す斜視図である。 その容器にタグを貼着する前の状態を示す斜視図である。 そのタグの底面図である。 図３Ａ−Ａ線上の断面図である。 そのタグに用いるＩＣチップの拡大斜視図である。 本発明の第２実施形態に係るリーダライタの平面図である。 容器を載せる前の状態を示すリーダライタの斜視図である。 小さい容器をリーダライタに載置した状態を示す斜視図である。 小さい容器をリーダライタに載置した状態での拡大断面図である。 大きい容器をリーダライタに載置した状態を示す斜視図である。 本発明の第３実施形態に係るリーダライタの断面図である。 本発明の第４実施形態に係るリーダライタに小さい容器を載置した状態を示す断面図である。 そのリーダライタに大きい容器を載置した状態を示す断面図である。 ブースタコイルを併設したタグの平面図である。 そのタグの断面図である。 本発明の第５実施形態に係るリーダライタの平面図である。 底部に窪みを有する容器を使用する場合の不都合を説明するたるの図である。 本発明の第６実施形態を示すリーダライタの断面図である。 そのリーダライタの他の状態を示す断面図である。 本発明の第７実施形態に係るリーダライタの斜視図である。

符号の説明

１：リーダライタ、２：載置面、３：リーダライタアンテナコイル、４：通信コード、５：指標、６：容器、７：底部、８：固着手段、９：タグ、１０：ＩＣチップ、１１：絶縁層、１２：被アクセス体アンテナコイル、１３：入出力端子、１４：凹部、１５：かしめ代、１６：隙間、１７：ブースタコイル、１８：窪み、１９：通信距離、２０：穴、２１：コイル保持部、２２：コア、２３：弾性部材、２４：ストッパー、２５：テストピース、２６：ホルダー、Ｏ１：指標の中心、 Ｏ２：リーダライタコイルの中心、Ｄ１：指標の内径、Ｄ２：容器底部の外径。

Claims (4)

1. 被アクセス体アンテナコイルを底部に設けた被アクセス体を載置するほぼ平面状の載置面を有し、その載置面の下方にアンテナコイルを設けた非接触式リーダライタであって、
   前記被アクセス体アンテナコイルの中心部を前記アンテナコイルの中心部に合わせるための指標が前記載置面に設けられて、
   前記アンテナコイルを保持するコイル保持部と、そのコイル保持部が前記載置面に対して出没可能なように前記載置面に形成された穴と、前記載置面に載置された被アクセス体の底部側に前記コイル保持部を弾接する弾性部材を備えていることを特徴とする非接触式リーダライタ。
2. 請求項１記載の非接触式リーダライタにおいて、前記指標の形状と大きさが、前記被アクセス体の底面形状、大きさとほぼ合致して、その指標の中心と前記アンテナコイルの中心が合致していることを特徴とする非接触式リーダライタ。
3. 請求項１記載の非接触式リーダライタにおいて、前記指標が、前記被アクセス体の底面形状と合った複数の異なる大きさを有する指標からなり、これら各指標が前記アンテナコイルと同心上に設けられていることを特徴とする非接触式リーダライタ。
4. 請求項２または請求項３記載の非接触式リーダライタにおいて、前記指標の大きさが、前記被アクセス体の底面より若干大きく設けられ、被アクセス体を前記載置面に載置したときに、前記指標が被アクセス体の底部の外周で視認できることを特徴とする非接触式リーダライタ。

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