(57)【要約】【課題】ＩＣタグとリーダライタとの通信距離に応じた安定な通信が可能となる非接触通信システム、非接触通信方法及びこれを用いた画像形成装置を簡易に提供する。【解決手段】所定の通信搬送波にて非接触通信を行うリーダライタ２０と、その共振周波数が、リーダライタ２０の送信周波数よりも高い第１の共振周波数Ｒ1に設定されたＩＣタグ１０と、所定の場合に、ＩＣタグ１０の共振周波数を第一の共振周波数Ｒ1から、リーダライタ２０の送信周波数と略同等の第二の共振周波数Ｒ2に低減する共振周波数低減手段とを備えることを特徴とする。【選択図】図１
2008078965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の通信搬送波にて非接触通信を行うリーダライタと、
その共振周波数が、前記リーダライタの送信周波数よりも高い第１の共振周波数に設定されたＩＣタグと、
所定の場合に、前記ＩＣタグの共振周波数を前記第一の共振周波数から、リーダライタの送信周波数と略同等の第二の共振周波数に低減する共振周波数低減手段と
を備えることを特徴とする非接触通信システム。
【請求項２】
前記共振周波数低減手段は、前記リーダライタとＩＣタグとの通信距離が所定の距離以下の場合に、ＩＣタグの共振周波数を前記送信周波数と略同等に低減する補助アンテナを、前記ＩＣタグと対向配置することにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の非接触通信システム。
【請求項３】
前記第１の共振周波数は、リーダライタの送信周波数よりも、概ねＩＣタグからリーダライタへの返信信号の周波数分だけ、高く設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の非接触通信システム。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の非接触通信システムと、記録媒体に所定の画像形成を行う画像形成手段とを備え、
前記リーダライタは、装置筐体内に固定設置され、
前記ＩＣタグは、前記装置筐体と着脱可能な交換部品に設けられていると共に、該交換部品の装着状態において、前記ＩＣタグは、前記リーダライタと対向するように配置され、
前記補助アンテナは、前記交換部品に対して着脱可能に設けられていると共に、装着状態において、前記ＩＣタグを挟んで前記リーダライタと対向するように配置され、
前記交換部品を装置筐体から取り外した状態では、前記補助アンテナを介さずに前記ＩＣタグとの非接触通信を行い、
前記交換部品を装置筐体に取り付けた状態では、前記補助アンテナを介して前記ＩＣタグと前記リーダライタとの非接触通信を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
所定の通信搬送波にて非接触通信を行うリーダライタと、その共振周波数が、前記リーダライタの送信周波数よりも高い第１の共振周波数に設定されたＩＣタグとを用い、
前記ＩＣタグとの通信距離が所定の距離以内の場合には、前記第１の共振周波数を前記送信周波数と略同等な第２の共振周波数に低減する補助アンテナを前記ＩＣタグの近傍に配置すると共に、小型アンテナを有するリーダライタを用いて前記ＩＣタグとの非接触通信を行い、
前記ＩＣタグとの通信距離が所定の距離を超える場合には、大型アンテナを有するリーダライタを用いて、前記第１の共振周波数にて前記ＩＣタグとの非接触通信を行うことを特徴とする非接触通信方法。
【請求項６】
前記補助アンテナは、前記ＩＣタグを介して前記リーダライタと反対側で、前記ＩＣタグに対向配置することを特徴とする請求項５に記載の非接触通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触通信システム、非接触通信方法に関し、特に、画像形成装置に適用可能な非接触通信システム、非接触通信方法の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開２００３−１７９５２６号公報
【０００３】
近年、非接触型の情報記憶媒体として、受信した高周波信号から得られる電力を電源として動作する非接触ＩＣタグ（ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグとも呼ばれる）が用いられている。この非接触ＩＣタグへの電力の供給や、情報の読み出し／書き込みは、無線空間を介して、リーダライタにより行われる。
【０００４】
このような非接触通信システムにおいて、ＩＣタグとリーダライタとの通信範囲を拡大する場合には、（１）リーダライタのアンテナから発生させる磁界を大きくする。（２）ＩＣタグの共振周波数を調整し、ＩＣタグからの返信信号の強度を大きくする。（３）補助のアンテナシートのようなものを追加する（例えば、特許文献１参照）などの方法がある。
【０００５】
ここで、特許文献１には、補助用のアンテナシートを用いて、ＩＣタグ及びリーダライタ間の垂直方向の通信を可能とする非接触通信システムが開示されている。
【０００６】
一般に、かかる非接触通信システムにおいて、バッテリーレスのＩＣタグを用いた非接触通信（ＲＦＩＤ）では、ＩＣタグはリーダライタのアンテナから発信された通信搬送波（以下、キャリア波とも称する）を電力として使用しているため、ＩＣタグの共振周波数がキャリア波の周波数と近いほど受信感度が良くなり、少ない磁界強度でもＩＣタグの動作が可能となる。しかし、ＩＣタグからの返信信号をリーダライタが確実に受信するためには、例えば、通信距離が１０ｃｍ前後の領域になると、リーダライタのアンテナから発生させる磁界を大きくするだけでは不十分となり、ＩＣタグの共振周波数を調整して、ＩＣタグからの返信信号の強度を大きくするといった方策が必要となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記のようにＩＣタグの共振周波数を調整し、ＩＣタグからの返信信号の強度を大きくすると、ＩＣタグの受信感度が低下し、ＩＣタグが動作するのに最低限必要な磁界強度（以下、最小動作磁界とも称する）が悪化する（より多くの磁界が必要となる）ため、共振周波数を高くしたＩＣタグと、アンテナ出力があまり高くない小型アンテナ（例えば、日本国電波法の微弱無線局や高周波利用設備に該当するもの）とを組み合わせると、安定して通信できない場合が生じる。
【０００８】
具体的には、距離１ｃｍ前後の近接通信では、ＩＣタグが動作に必要な最小動作磁界を得ていれば、両者が近接しているため返信信号は十分な強度となることが一般的で、リーダライタ側の磁界強度（アンテナ電力）の不足により、通信エラーが生じることが多い。一方、距離１０ｃｍ前後の離隔通信では、ＩＣタグが最小動作磁界を得ていても、リーダライタがＩＣタグからの返信信号を受信できずに（返信信号の強度不足により）通信エラーが生じることが多い。
【０００９】
特に、小型アンテナを用いたリーダライタの場合には、世界各国で使用することを前提に、各国の電波法の認可取得を容易にするため、アンテナ出力をギリギリまで絞っていることが多いため、かかる小型アンテナとＩＣタグとを組み合わせて非接触通信を行う際に、ＩＣタグの最小動作磁界が悪化（増大）することは、直ちに非接触通信の不安定化に繋がり易い。
【００１０】
そこで、本発明は、上述のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、ＩＣタグとリーダライタとの通信距離に応じた安定な通信が可能となる非接触通信システム、非接触通信方法及びこれを用いた画像形成装置を簡易に提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の非接触通信システムは、所定の通信搬送波にて非接触通信を行うリーダライタと、その共振周波数が、前記リーダライタの送信周波数よりも高い第１の共振周波数に設定されたＩＣタグと、所定の場合に、前記ＩＣタグの共振周波数を前記第一の共振周波数から、リーダライタの送信周波数と略同等の第二の共振周波数に低減する共振周波数低減手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１２】
一般に、ＩＣタグの最小動作磁界を改善して、安定した非接触通信を実現するという観点からは、ＩＣタグの共振周波数をリーダライタの送信周波数と同等に設定することが望ましい。しかし、ＩＣタグとリーダライタとの通信距離が所定の距離（例えば、１ｃｍ）を超える場合には、ＩＣタグの共振周波数をリーダライタの送信周波数よりも高い方に偏移させて、ＩＣタグからの返信信号の強度を増大した方が、最大通信距離の拡大、すなわち、より安定した非接触通信の実現に寄与できることが判明している。
【００１３】
そこで、本発明に係る非接触通信システムにおいては、その共振周波数が、予めリーダライタの送信周波数よりも高く設定されたＩＣタグを用いて、ＩＣタグとの通信距離が所定の距離を越える場合には、ＩＣタグからの返信信号の強度の増大を図ると共に、所定の距離以内の非接触通信に関しては、共振周波数低減手段により、ＩＣタグの共振周波数をリーダライタの送信周波数と略同等に低減して最小動作磁界の改善を図り、これにより、通信距離に応じた最適な非接触通信を可能としている。
【００１４】
また、前記共振周波数低減手段は、前記リーダライタとＩＣタグとの通信距離が所定の距離以下の場合に、ＩＣタグの共振周波数を前記送信周波数と略同等に低減する補助アンテナを、前記ＩＣタグと対向配置することにより構成することができる。
【００１５】
このように構成した場合は、近接通信の場合に、ＩＣタグの共振周波数を低減してその最小動作磁界を改善し、これにより、非接触通信の安定化に寄与することができる共振周波数低減手段を容易に実現することができる。
【００１６】
さらに、前記第１の共振周波数は、リーダライタの送信周波数よりも、概ねＩＣタグからリーダライタへの返信信号の周波数分だけ、高く設定されていてもよい。
【００１７】
この場合には、第１の共振周波数が、概ねＩＣタグからリーダライタへの返信信号の周波数分だけ、リーダライタの送信周波数よりも高く設定されているので、ＩＣタグからリーダライタへの返信強度を最適に増大させることができる。
【００１８】
また、本発明に係る画像形成装置は、上記非接触通信システムと、記録媒体に所定の画像形成を行う画像形成手段とを備え、前記リーダライタは、装置筐体内に固定設置され、前記ＩＣタグは、前記装置筐体と着脱可能な交換部品に設けられていると共に、該交換部品の装着状態において、前記ＩＣタグは、前記リーダライタと対向するように配置され、前記補助アンテナは、前記交換部品に対して着脱可能に設けられていると共に、装着状態において、前記ＩＣタグを挟んで前記リーダライタと対向するように配置され、前記交換部品を装置筐体から取り外した状態では、前記補助アンテナを介さずに前記ＩＣタグとの非接触通信を行い、前記交換部品を装置筐体に取り付けた状態では、前記補助アンテナを介して前記ＩＣタグと前記リーダライタとの非接触通信を行うことを特徴とするものである。
【００１９】
このように構成した本発明に係る画像形成装置では、交換部品を画像形成装置から取り外した状態、例えば、工場・倉庫内における出荷段階では、補助アンテナを介さずに、工場・倉庫等に設けられた出力の大きな大型アンテナを用いて、出荷直前に交換部品に設けられたＩＣタグの読み出し／書き込みを行うことができるので、当該交換部品の在庫の低減及び在庫の最適化を図ることができる。
【００２０】
一方、交換部品を画像形成装置に取り付けた状態では、補助アンテナを介して装置内に固設されたリーダライタと非接触通信を行うことにより、ＩＣタグの共振周波数をリーダライタの送信周波数と同程度に低減して最小動作磁界を改善し、これにより、近接通信における通信エラーの発生を未然に防止して、画像品質の確保に必要な情報の的確な読み出し／書き込みを可能とすると共に、装置筐体内における機器レイアウトの自由度の増大を図ることができる。
【００２１】
また、本発明に係る非接触通信方法は、所定の通信搬送波にて非接触通信を行うリーダライタと、その共振周波数が、前記リーダライタの送信周波数よりも高い第１の共振周波数に設定されたＩＣタグとを用い、前記ＩＣタグとの通信距離が所定の距離以内の場合には、前記第１の共振周波数を前記送信周波数と略同等な第２の共振周波数に低減する補助アンテナを前記ＩＣタグの近傍に配置すると共に、小型アンテナを有するリーダライタを用いて前記ＩＣタグとの非接触通信を行い、前記ＩＣタグとの通信距離が所定の距離を超える場合には、大型アンテナを有するリーダライタを用いて、前記第１の共振周波数にて前記ＩＣタグとの非接触通信を行うことを特徴とするものである。
【００２２】
ここで、小型アンテナとは、各国の電波法への対応が比較的容易に処理できるレベルの電波強度に設定されたもの（例えば、日本国の電波法でいうと、微弱無線局や高周波利用設備に該当するもの）をいうものとする。一方、大型アンテナとは、磁界強度が１０ｃｍ程度まで到達するように、アンテナサイズを大型化し、小型アンテナよりも強い電波強度を出力できるような送信回路を備えたもの（例えば、日本国の電波法でいうと、型式認証や特定無線設備としての登録が必要なレベルの電波強度を有するもの）をいうものとする。
【００２３】
また、リーダライタとは、図８に模式的に示すような、送受信回路、制御回路等の電気回路及びアンテナを有する通信機器全般を総称するものとする。
【００２４】
このような本発明に係る非接触通信方法によれば、所定の通信距離以内の場合には、補助アンテナを用いて、ＩＣタグの共振周波数をリーダライタの送信周波数と同等レベルに低減することにより、例えば、電波法上の認可取得が容易な小型アンテナの適用を容易にすると共に、所定の通信距離を越える場合には、補助アンテナを用いずに、ＩＣタグの返信信号の強度を増大させて通信距離の増大を図ると共に、大型アンテナを用いることにより最小動作磁界の悪化を補償して、通信距離に応じた最適な非接触通信を容易に確立することができる。
【００２５】
さらに、前記補助アンテナは、前記ＩＣタグを介して前記リーダライタと反対側で、前記ＩＣタグに対向配置してもよい。
【００２６】
この場合には、補助アンテナを、ＩＣタグを介してリーダライタと反対側で、当該ＩＣタグに対向配置させるので、補助アンテナをＩＣタグとリーダライタとの間に配置する場合に比し、ＩＣタグやリーダライタのレイアウト自由度の増大を図りつつ、非接触通信の通信距離の実質的拡大を図ることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、ＩＣタグとリーダライタとの通信距離に応じた安定な通信が可能となる非接触通信システム、非接触通信方法及びこれを用いた画像形成装置を簡易に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に、本発明に係る実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２９】
まず、本発明の一実施の形態に係る非接触通信装置の概略構成について、図１を参照して説明する。
【００３０】
図１（ａ）に示すように、本発明に係る非接触通信システム１は、ＩＣタグ１０と、このＩＣタグ１０と対向配置されるリーダライタ２０と、所定の場合に、ＩＣタグ１０を挟んで、リーダライタ２０と反対側にて、ＩＣタグ１０と対向配置される補助アンテナ３０とから構成されている。
【００３１】
ＩＣタグ１０は、従来公知のＩＣタグを用いることができ、基板上にアンテナコイル、送受信回路、変復調回路、電源回路、不揮発性メモリ等が実装されており、アンテナコイルにより受信されたリーダライタ２０からの送信波に基づき、電源回路により動作電源を確保すると共に、復調回路により受信信号を復調して制御信号を抽出し、この制御信号に基づいて、例えば、メモリに記憶されている内容の読み出し／書き込みを行い、その結果を変調回路により変調してリーダライタ２０に返信するようになっている。
【００３２】
同様に、リーダライタ２０も、従来公知の構成を採用することができ、基板上にループアンテナ、送受信回路、変復調回路等が実装されており、ＩＣタグ１０への制御信号を例えば、ＡＳＫ変調（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｓｈｉｆｔ  ｋｅｙｉｎｇ）して送信すると共に、ＩＣタグ１０からの返信信号を復調して所定の情報を抽出するようになっている。
【００３３】
さらに、本実施の形態において、共振周波数低減手段を構成する補助アンテナ３０は、その等価回路を図１（ｂ）に示すように、例えば、基板上にコイルパターンを形成し、コンデンサを実装したものであり、一組のコイルパターンとコンデンサとが直列に接続されて直列共振を行うようになっている。
【００３４】
ところで、一般に、このようなＩＣタグ１０とリーダライタ２０とを用いて非接触通信を行う場合に、ＩＣタグ１０はリーダライタ２０のアンテナから発信された通信（送信）搬送波（以下、キャリア波とも称する）を電力として使用しているため、図２（ａ）に示すように、ＩＣタグ１０の共振周波数がキャリア波の周波数と近いほど受信感度が良くなり、少ない磁界強度でも動作可能となる。ここで、図２（ａ）は、ＩＣタグ１０の最小動作磁界と共振周波数との関係を模式的に示す図であり、同図より、キャリア波の周波数（本例では、１３．５６ＭＨｚ）近傍で最小動作磁界（Ａ／ｍ）は最小となり、最も効率よくＩＣタグ１０が動作することが理解される。
【００３５】
一方、ＩＣタグ１０の返信信号の強度は、キャリア波に返信信号（以下、サブキャリア波とも称する）の周波数分を加算したような形で返信されるため、図２（ｂ）に示すように、ＩＣタグ１０の共振周波数が、キャリア波の周波数より概ねサブキャリア波の周波数分だけ高い方が、返信信号の強度（ｍＶ）は増大する。ここで、図２（ｂ）は、ＩＣタグ１０の返信信号の強度（ｍＶ）と、ＩＣタグ１０の共振周波数との関係を模式的に示す図であり、同図より、キャリア波の周波数（本例では、１３．５６ＭＨｚ）にサブキャリア波の周波数（本例では、０．８４ＭＨｚ）を加えた１４．４０ＭＨｚ近傍でＩＣタグの返信強度が最大となることが理解される。
【００３６】
上記のような関係から、通信エラーの原因は、距離１ｃｍ前後の非接触通信ではリーダライタ２０の磁界強度（アンテナ電力）の不足が主要因となるのに対し、距離１０ｃｍ前後の非接触通信では返信信号の強度不足が主要因となる。
【００３７】
すなわち、例えば、ＩＣタグ１０とリーダライタ２０とが同一機器内に近接（例えば、距離１ｃｍ前後）配置された状態で互いに非接触通信を行う場合には、ＩＣタグ１０とリーダライタ２０とが近接しているため返信信号は十分な強度となるが、リーダライタ２０側のアンテナ電力（磁界）不足で通信エラーとなることが多い。従って、ＩＣタグ１０の共振周波数を、リーダライタ２０の送信周波数と同等にして、ＩＣタグ１０の最小動作磁界を改善（減少）させることが安定した非接触通信に寄与することとなる。
【００３８】
一方、ＩＣタグ１０と離隔した状態（例えば、距離１０ｃｍ程度）で非接触通信を行う場合には、ＩＣタグ１０が最小動作磁界を得ていても、リーダライタ２０が返信信号を受信できずに通信エラーとなることが多いので、ＩＣタグ１０の共振周波数を高周波側に偏移させて返信信号の強度を増大させた方が、安定した非接触通信に寄与することとなる。
【００３９】
そこで、本発明に係る非接触通信方法においては、次にようにして、ＩＣタグ１０とリーダライタ２０との離隔距離に応じた適切な非接触通信を可能としている。以下に、本発明に係る非接触通信方法について説明する。
【００４０】
まず、ＩＣタグ１０の共振周波数を、リーダライタ２０の送信周波数よりも高い第一の共振周波数Ｒ1に設定する。具体的には、ＩＣタグ１０の共振周波数をＲ1とし、リーダライタ２０の送信周波数ｆ0（例えば、１３．５６ＭＨｚ）、ＩＣタグ１０の返信信号周波数をｆ1（例えば、０．８４ＭＨｚ）としたとき、Ｒ1≒ｆ0＋ｆ1となるように、共振周波数Ｒ1を設定する。このようにＩＣタグ１０の共振周波数Ｒ1を、キャリア波の周波数ｆ0よりも高周波の領域に偏移させることにより、ＩＣタグ１０からの返信信号の強度が増大する。
【００４１】
そして、ＩＣタグ１０とリーダライタ２０との通信距離が、１ｃｍ程度の近接通信を行う場合には、図１（ｂ）に示したような補助アンテナ３０及び小型アンテナ（例えば、電波法の微弱無線局や高周波利用設備に該当するもの）を有するリーダライタ２０とを用いて、非接触通信を行う。具体的には、補助アンテナ３０を、ＩＣタグ１０を介して、リーダライタ２０と反対側で、ＩＣタグ１０と対向するように配置して、ＩＣタグ１０とリーダライタ２０との非接触通信を行う。これにより、ＩＣタグ１０の共振周波数をキャリア波の周波数と略同等である第二の共振周波数Ｒ2まで低減させて最小動作磁界を改善して、近接通信における安定した非接触通信を実現すると共に、例えば、画像形成装置等を構成する機器へＩＣタグ１０やリーダライタ２０を装着して非接触通信を行う際に、ＩＣタグ１０とリーダライタ２０との間に補助アンテナ３０を配置する構成に比し、当該機器のレイアウトの自由度の増大を図ることができる。
【００４２】
一方、ＩＣタグ１０とリーダライタ２０との通信距離が、１０ｃｍ程度の離隔通信を行う場合には、大型アンテナを有するリーダライタ２０Ａを用いて通信を行う。すなわち、最初から距離１０ｃｍ前後での非接触通信を考慮した大型アンテナを用いて通信を行うことにより、その共振周波数Ｒ1がキャリア波の周波数ｆ0より高く設定されたＩＣタグ１０の最小動作磁界が悪化しても、その分、リーダライタ２０Ａの大型アンテナから発生される磁界強度を増大させることにより、離隔通信における安定した非接触通信を実現することができる。
【００４３】
このように、ＩＣタグ１０との通信距離に応じて、小型アンテナ＋補助アンテナ３０による送受信、若しくは大型アンテナによる送受信を使い分けることにより、通信条件に応じたＩＣタグ１０とリーダライタ２０との最適な非接触通信が可能となる。
【００４４】
次に、上述した非接触通信方法による最大通信距離の検証結果について、図３〜図５を参照してさらに説明する。ここで、図３は、補助アンテナを用いずに小型アンテナのみを用いた場合の最大通信距離の検証結果を示す図であり、図４は、小型アンテナ＋補助アンテナを用いた場合の最大通信距離の検証結果を示す図である。また、図５は、大型アンテナを用いた場合の最大通信距離の検証結果を示す図である。
【００４５】
図３より理解されるように、小型のアンテナを用いたリーダライタ２０を使用して非接触通信を行った場合、ＩＣタグ１０の共振周波数がキャリア波の周波数（例えば、１３．５６ＭＨｚ）に対してズレていると通信可能距離が低下することがわかる。これは、近接通信を行う場合には、ＩＣタグ１０の返信信号の強度よりも最小動作磁界の大きさの方が、非接触通信の安定性に与える影響が大きいためと考えられ、特に、ＩＣタグ１０の共振周波数が、高周波側に偏移しているほど通信可能距離が低減する傾向が大きいことがわかる。
【００４６】
一方、本発明に係る補助アンテナ３０を用いた場合には、ＩＣタグ１０の共振周波数が低減するので、図４に示すように、共振周波数が高く設定されたＩＣタグ１０であっても、最大通信距離が改善されることがわかる。
【００４７】
具体的には、例えば、図３に示したように、ＩＣタグ１０の共振周波数をリーダライタ２０の送信周波数（キャリア波周波数ｆ0：１３．５６ＭＨｚ）と略同等に設定し、補助アンテナ３０を用いずに非接触通信を行った場合には、最大通信距離は約１７ｍｍであるのに対し、ＩＣタグ１０の共振周波数を高周波側に偏移させた場合（例えば、１４．６ＭＨｚ）には、その最大通信距離は、約１１ｍｍに低減してしまう。
【００４８】
これに対して、図４に示すように、ＩＣタグ１０の共振周波数を高周波側に偏移（例えば、１４．２ＭＨｚ）させて、その共振周波数が１５．０７ＭＨｚの補助アンテナ３０を、ＩＣタグ１０との離隔距離ｄが１０〜１５ｍｍとなるように配置した場合には、最大通信距離が１７〜１８ｍｍとなる。すなわち、ＩＣタグ１０の共振周波数を高周波側に偏移させた場合でも、補助アンテナ３０を用いることにより、その最大通信距離が、補助アンテナ３０を用いない場合の最大通信距離（約１７ｍｍ）と同等以上に改善されることが理解される（図中、（４）１４．２ＭＨｚタグ＋１５．０７ＭＨｚ）。同様に、ＩＣタグ１０の共振周波数を１４．２ＭＨｚ、補助アンテナ３０の共振周波数を１４．３５ＭＨｚに設定し、ＩＣタグ１０との離隔距離ｄが１０〜１５ｍｍとなるように配置した場合（図中、（３）１４．２ＭＨｚタグ＋１４．３５ＭＨｚ）にも、最大通信距離が１７〜１８ｍｍとなり、補助アンテナ３０を用いない場合の最大通信距離約１７ｍｍと同等以上に改善されることが分かる。
【００４９】
一方、ＩＣタグ１０の共振周波数を１４．２ＭＨｚに設定し、補助アンテナの共振周波数を１２．９６ＭＨｚに設定した場合（図中、（１）１４．２ＭＨｚタグ＋１２．９６ＭＨｚ）及びＩＣタグ１０の共振周波数を１４．２ＭＨｚに設定し、補助アンテナの共振周波数を１３．７２ＭＨｚに設定した場合（図中、（２）１４．２ＭＨｚタグ＋１３．７２ＭＨｚ）の場合には、その最大通信距離を、補助アンテナ３０を用いない場合の最大通信距離（約１７ｍｍ）と同程度には改善できないことが分かる。
【００５０】
すなわち、最大通信距離の改善効果は、補助アンテナ３０の共振周波数と、補助アンテナ３０とＩＣタグ１０との離隔距離ｄ（図１参照）とによって変化するが、上記共振周波数を１４〜１５ＭＨｚに設定した補助アンテナ３０を、１０〜１５ｍｍの離隔距離ｄに配置した場合に、良好な通信距離が得られることが分かった。
【００５１】
次に、補助アンテナ３０を用いずに大型アンテナのみを用いた場合には、図５に示されるように、ＩＣタグ１０の共振周波数がキャリア波周波数ｆ0（本例では、１３．５６ＭＨｚ）よりも高い周波数領域にて安定した通信性能が得られ、特に、概ねサブキャリア波の周波数ｆ1分だけ高い周波数領域に偏移しているとき（本例では、１４．４０ＭＨｚ）が、最大の通信距離が得られることが理解される。
【００５２】
これは、大型アンテナを用いて非接触通信を行う場合には、ＩＣタグ１０の動作磁界を増大させることよりもＩＣタグ１０からの返信信号を増大させることの方が、より非接触通信の安定性に寄与し、特に、ＩＣタグ１０の共振周波数が、キャリア波の周波数ｆ0よりも概ねサブキャリア波の周波数ｆ1分だけ高い周波数領域にズレているときが、ＩＣタグ１０の返信信号の強度が最適に増大され、通信距離の改善効果が高いためであると考えられる。
【００５３】
以上より、本発明に係る非接触通信方法を用いれば、その共振周波数がリーダライタ２０の送信周波数よりも高周波側に偏移して設定されたＩＣタグ１０と、小型アンテナを有するリーダライタ２０との間で、近接通信（例えば、距離１ｃｍ程度）を行う場合には、補助アンテナ３０をＩＣタグ１０の近傍１０〜１５ｍｍに配置することにより、最小動作磁界を改善して、リーダライタ２０の送信周波数と同等な共振周波数を有するＩＣタグ１０の場合と同等な最大通信距離が得られると共に、これよりも離れた離隔通信の場合には、大型アンテナを使用することにより、返信信号の強度増大を維持しつつ最小動作磁界の悪化を補償して安定した非接触通信を行うことが可能となる。すなわち、同一のＩＣタグ１０に対して、離隔距離に応じた最適な非接触通信を実現することができる。
【００５４】
なお、一般に、大型アンテナの場合には、工場や倉庫などの限られた場所で、生産や在庫の管理などに使用することを前提としており、電波法の認可取得は、それを使用する国・地域だけで対応すれば良いため、磁界強度（アンテナ電力）の設定についても自由度が大きく、柔軟な設定が可能となる。
【００５５】
これに対して、小型アンテナの場合には、大量生産して、複写機などの製品に組み込まれ、様々な国や地域に出荷することを前提としているため、電波法の認可取得も出荷先全てに対して必要となり、国や地域ごとに異なる法律や認証手続きに対応する必要があり、様々な規制に少しでも容易に対応したいという要請から、磁界強度（アンテナ電力）を必要最小限に絞り込む必要があり、安易に磁界強度（アンテナ電力）を大きくすることはできない。
【００５６】
こうした電波法上の認可取得への対応という観点からも、本発明の非接触通信システム、非接触通信方法によれば、大型アンテナ、小型アンテナの用途に応じた適切な使い分けが可能となると共に、それぞれの場合における安定した非接触通信が可能となる。
【００５７】
次に、本発明に係る非接触通信システムが適用される画像形成装置について、図６及び図７を参照して説明する。ここで、図６は、本発明に係る非接触通信システムが適用可能な画像形成装置の概略構成を示す模式図であり、図７は、交換部品であるトナーカートリッジに対する補助アンテナの取り付け例を示す模式図である。
【００５８】
図６において、本実施の形態における画像形成装置５０は、電子写真方式を採用しており、例えば不図示の画像読取装置より読み取られたカラー原稿のカラー画像情報、不図示のパーソナルコンピュータや画像データ入力装置等から送られてくるカラー画像情報等が入力され、入力された画像情報に基づいて、感光体ドラム、露光ユニット、現像ユニット、定着ユニットなどを備えた従来公知の画像形成手段により記録媒体上に画像形成が行われるようになっている。
【００５９】
そして、例えば、画像形成装置本体５０と着脱可能に設けられた各色用の複数のトナーカートリッジ６０（図では、簡単のため１個のトナーカートリッジで代表している）を備え、このトナーカートリッジ６０から供給されるトナーを用いて、不図示の画像形成手段により記録媒体に所望の画像が形成される。ここで、ＩＣタグ１０は、このトナーカートリッジ６０に取り付けられていると共に、補助アンテナ３０もトナーカートリッジ６０に着脱自在に取り付けられるようになっている。また、リーダライタ２０は、略方形の基板（例えば、２３ｍｍ×４５ｍｍ）内に、小型アンテナ部分（例えば、２３ｍｍ×１７ｍｍ）を有し、画像形成装置５０の本体側に固定設置されていると共に、装置コントローラ７０と接続されており、この装置コントローラ７０からの制御指令に基づき、ＩＣタグ１０と非接触通信を行うようになっている。さらに、本実施の形態において、ＩＣタグ１０とリーダライタ２０とは、トナーカートリッジ６０を画像形成装置本体５０に取り付けた状態で、約１ｃｍ程度の間隔を設けて互いに対向配置されるようになっている。
【００６０】
次に、本発明に係る補助アンテナ３０が着脱自在に組み込まれるトナーカートリッジ６０の構成例について、図７を参照してさらに説明する。なお、本例では、便宜上、円筒状のトナーカートリッジ６０を用い、ＩＣタグ１０は、円筒状トナーカートリッジ６０の周面に取り付けられおり、また、リーダライタ２０は、このＩＣタグ１０と近接して対向する位置に取り付けられているものとする。
【００６１】
図７（ａ）に示すように、円筒状トナーカートリッジ６０の一側面６０ａには、スリット状の開口を有しトナーカートリッジの長手方向に延在する凹部６０ｂが形成されている。そして、図７（ｂ）に示すように、補助アンテナ３０をこの凹部６０ｂに差し込み、あるいは引き抜くことにより、補助アンテナ３０のトナーカートリッジ６０に対する着脱が可能となっている。なお、この凹部６０ｂは、補助アンテナ３０を装着した（差し込んだ）状態で、補助アンテナ３０とＩＣタグ１０とが略平行に対向配置するように形成されており、トナーカートリッジ６０が画像形成装置５０から取り外された状態、例えば、交換部品であるトナーカートリッジ６０が、ユニットとして梱包されている出荷段階では、補助アンテナ３０は取り外された状態であり、トナーカートリッジ６０を梱包箱から取り出して、画像形成装置５０の装着する段階で、補助アンテナ３０を、トナーカートリッジ６０に装着するようになっている。
【００６２】
なお、上述したトナーカートリッジ６０の構成例は、あくまでも例示であり、トナーカートリッジ６０が取り外された状態では、補助アンテナ３０が機能せず、トナーカートリッジ６０を画像形成装置５０に取り付けた状態で、補助アンテナ３０が機能するように構成されていればよい。例えば、図８（ｃ）に示すように、補助アンテナ３０を予めトナーカートリッジ６０内に埋め込んでおくと共に、補助アンテナ３０の近傍に、この補助アンテナ３０を覆うように、剥離可能なシールド用金属箔（例えば、アルミ箔）３１を配置し、画像形成装置５０に取り付ける際に、このシールド用金属箔３１を引き剥がすように構成してもよい。
【００６３】
さらに、ＩＣタグ１０が取り付けられる対象としては、上述したトナーカートリッジ６０に限定されるものではなく、例えば、感光体ドラム、現像ユニット、定着ユニットなどの交換部品あるいは、これらが一体にユニット化された交換ユニットにも当然に適用可能である。
【００６４】
このような非接触通信システムが適用された画像形成装置５０では、例えば、製品出荷段階では、工場内あるいは倉庫内において、補助アンテナ３０が取り付けられておらず、梱包箱に収められた状態のトナーカートリッジ６０やその他の交換部品（例えば感光体ドラムカートリッジ）等の交換ユニットとの間で、大型アンテナを用いて非接触通信を行うことにより、出荷直前に梱包箱の外部から納入先によって異なるデータ（例えば、納入先の会社コード等）を書き込むことができる。
【００６５】
一方、従来は、小型アンテナを使用した場合の通信性能に配慮してＩＣタグの共振周波数を調整していたため、大型アンテナを使っても通信距離が伸びず、梱包箱の外部からデータを書き込むことはできなかった。つまり、例えばトナーカートリッジ６０等については、梱包箱に収める前に必要なデータを書き込む必要があるため、トナーカートリッジ自体は同じであっても納入先ごとにデータを作成・管理しなければならず、納入先ごとの在庫が必要となっていた。
【００６６】
これに対して本発明によれば、大型アンテナを使用した場合の通信距離を伸ばすことができるため、納入先ごとに書き込むべきデータが異なっていても、出荷の直前に梱包箱の外部から当該データを書き込むことにより、納入先ごとに在庫を持つ必要がなくなり、大幅な在庫量の低減を図ることが可能となって適正な在庫管理の実現に寄与することができる。
【００６７】
一方、補助アンテナ３０が装着されたトナーカートリッジ６０や交換ユニットが画像形成装置に取り付けられた使用状態では、補助アンテナ３０を介して非接触通信を行うことにより、画像形成装置５０に搭載された小型アンテナを有するリーダライタ２０は、例えば、トナーカートリッジ６０に搭載されたＩＣタグ１０に記憶保持されたそのタグＩＤを安定して読み込むことができる。このように、トナーカートリッジ６０やその他の消耗品（感光体ドラムカートリッジなどの交換ユニット）から画像品質の確保に必要な情報を読み込むことで、当該機器を的確に機能させることができる。
【００６８】
すなわち、本発明に係る非接触通信システムが適用された画像形成装置においては、画像形成装置５０などの装置内に取り付けられ、アンテナ電力を最小限に設定調整された小型アンテナとも、工場や倉庫などに備え付けられた大型アンテナとも１種類のＩＣタグ１０により適切で安定した非接触通信が可能となり、使用状態における画像品質の確保に必要なデータの送受信や出荷段階における適正な在庫量の実現といった、用途に応じた多様な機能を実現することができる。特に、画像形成装置５０内に設けられた小型アンテナは磁界強度が最小限に絞り込まれており、かつ、当該アンテナとＩＣタグ１０とは、トナーカートリッジ６０等の交換部品を装置に装着した後は、互いの位置関係が固定されるため、本発明に係る非接触通信システム及び非接触通信方法を適用することで、非接触通信による多様な機能を広い範囲で安定して実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】（ａ）は、本発明に係る非接触通信装置の構成を示す模式図であり、（ｂ）は、本発明に係る補助アンテナの等価回路を示す図である。
【図２】（ａ）は、ＩＣタグの共振周波数と最小動作磁界との関係を示す図であり、（ｂ）は、ＩＣタグの共振周波数と返信強度との関係を示す図である。
【図３】補助アンテナを用いずに小型アンテナのみを用いた場合の最大通信距離の検証結果を示す図である。
【図４】小型アンテナ＋補助アンテナを用いた場合の最大通信距離の検証結果を示す図である。
【図５】大型アンテナを用いた場合の最大通信距離の検証結果を示す図である。
【図６】本発明に係る非接触通信システムが適用可能な画像形成装置を示す模式図である。
【図７】本発明に係る補助アンテナが組み込まれるトナーカートリッジの構成を例示する模式図である。
【図８】本発明に係るリーダライタの構成を示す模式的概念図である。
【符号の説明】
【００７０】
１：非接触通信システム、１０：ＩＣタグ、２０：リーダライタ、３０：補助アンテナ、３１：シールド用金属箔、５０：画像形成装置、６０：トナーカートリッジ、６０ｂ：凹部、７０：装置コントローラ、ｄ：離隔距離、ｆ0：キャリア波周波数、ｆ1：サブキャリア波周波数、Ｒ1：第一の共振周波数、Ｒ2：第二の共振周波数
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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