(57)【要約】【課題】送信回路側から受信した信号を、簡単な回路構成で、しかも、ノイズに強く信頼性の高いデジタル信号に復調できるようにする。【解決手段】無線タグ１０１から受信した信号を復調する通信ユニット１０２であって、無線タグ１０１からの副搬送波により振幅変調のかかった搬送波を結合させるカップリングコンデンサ１０２３と、カップリングコンデンサ１０２３から出力される搬送波に対して包絡線検波を行う検波用ダイオード１０２４，１０２５と、カップリングコンデンサ１０２３及び検波用ダイオード１０２４，１０２５間において、当該検波用ダイオード１０２４，１０２５に対して並列に接続して共振回路を形成するコイル１０２６とを備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信回路側から受信した信号を復調するデジタル信号復調回路であって、
前記送信回路からの副搬送波によって振幅変調のかかった搬送波を結合させるカップリングコンデンサと、
前記カップリングコンデンサから出力される搬送波に対して包絡線検波を行う検波用ダイオードと、
前記カップリングコンデンサ及び前記検波用ダイオード間において、当該検波用ダイオードに対して並列に接続して、並列共振回路を形成させるコイルと
を備えるデジタル信号復調回路。
【請求項２】
前記検波用ダイオードによって包絡線検波された搬送波から交流成分を抽出するコンデンサと、
前記コンデンサによって抽出された交流成分を矩形波に整形する波形整形回路と
を備えた請求項１に記載のデジタル信号復調回路。
【請求項３】
ICタグと、当該ICタグとの間で信号を送受信する信号送受信装置とを備えるＲＦＩＤシステムであって、
前記ICタグは、前記信号送受信装置から受信した搬送波に基づいて副搬送波を形成し、この副搬送波を用いて前記信号送受信装置に対して信号を送出し、
前記信号送受信装置は、前記ICタグからの副搬送波によって発生する反射波の影響によって、振幅変調のかかった搬送波を結合させるカップリングコンデンサと、前記カップリングコンデンサから出力される搬送波に対して包絡線検波を行う検波用ダイオードと、前記カップリングコンデンサ及び前記検波用ダイオード間において、当該検波用ダイオードに対して並列に接続されたダイオードの接合容量とコイルのインダクタンスとで並列共振回路を形成させるコイルとを備えるＲＦＩＤシステム。
【請求項４】
装置本体に対して着脱自在に装着されるトナー収納体と、このトナー収納体に収納されたトナーを用いて記録紙に対する電子写真方式の画像形成を行う画像形成手段と、請求項３に記載のＲＦＩＤシステムとを有する画像形成装置であって、
前記トナー収納体に前記ICタグが取り付けられ、前記装置本体内における当該ICタグとの通信が可能な位置に前記信号送受信装置が設けられている画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル信号復調回路と、これを備えたＲＦＩＤシステム及び画像形成装置に関し、特に、ICタグから受信した信号をデジタル信号に復調する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばＲＦＩＤを採用する通信システムにおいては、ICタグから受信した信号を復調するリーダライタ用の受信回路として、一次帯域フィルタ、一次検波器、二次帯域フィルタ、二次検波器、低域フィルタなどが備えられたものが知られている。しかし、このような構成でなる通信システムは、構成が複雑になりコスト高となるため、下記特許文献１に示されるように、一次検波器と低域フィルタで構成された簡易な機構の受信回路が提案されている。
【特許文献１】特開２００５−１３６９４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記特許文献１に示される受信回路は、構成が簡素化された反面、この構成の簡素化のためにノイズの影響を受けやすく、誤動作が生じやすいという問題を有している。特に、特許文献１に示される受信回路を複写機やプリンタ等の画像形成装置に適用した場合、例えば、画像形成装置の装置本体に対して着脱自在に装着されるトナーコンテナにICタグを取り付け、装置本体において当該ICタグとの通信が可能な位置に上記受信回路を備えるリーダライタを設けて、トナーコンテナ内のトナー種別やトナー残量等を画像形成装置の制御部に送信する場合、複写機やプリンタなどは高圧電源が装備されて装置内で放電させる機能を備えるため、多くのノイズが発生して誤動作を生じやすいという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、送信回路側から受信した信号を、簡単な回路構成で、しかも、ノイズに強く信頼性の高いデジタル信号に復調できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１に記載の発明は、送信回路側から受信した信号を復調するデジタル信号復調回路であって、
前記送信回路からの副搬送波により振幅変調のかかった搬送波を結合させるカップリングコンデンサと、
前記カップリングコンデンサから出力される搬送波に対して包絡線検波を行う検波用ダイオードと、
前記カップリングコンデンサ及び前記検波用ダイオード間において、当該検波用ダイオードに対して並列に接続されて、並列共振回路を形成するコイルとを備えるデジタル信号復調回路である。
【０００６】
また、請求項３に記載の発明は、ICタグと、当該ICタグとの間で信号を送受信する信号送受信装置とを備えるＲＦＩＤシステムであって、
前記ICタグは、前記信号送受信装置から受信した搬送波に基づいて副搬送波を形成し、この副搬送波を用いて前記信号送受信装置に対して信号を送出し、
前記信号送受信装置は、前記ICタグからの副搬送波により振幅変調のかかった搬送波を結合させるカップリングコンデンサと、前記カップリングコンデンサから出力される搬送波に対して包絡線検波を行う検波用ダイオードと、前記カップリングコンデンサ及び前記検波用ダイオード間において、当該検波用ダイオードの結合容量とで並列共振回路を形成させるコイルとを備えるものである。
【０００７】
これらの構成によれば、カップリングコンデンサ及び検波用ダイオード間において、当該検波用ダイオードに対して並列にコイルが接続されており、このコイルが発生させる共振電圧によって、搬送波において副搬送波が変調させた部分の波高値が高く持ち上げられるため、検波用ダイオードによる包絡線検波後の包絡線振幅が高くなり、S/N比が向上される。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のデジタル信号復調回路であって、前記検波用ダイオードによって包絡線検波された搬送波から交流成分を抽出するコンデンサと、
前記コンデンサによって交流成分が抽出された搬送波を矩形波に整形する波形整形回路と
を備えたものである。
【０００９】
この構成によれば、上記コンデンサは、検波用ダイオードによって包絡線検波された搬送波から交流成分を抽出し、波形整形回路が、当該コンデンサによって抽出された交流成分を矩形波に整形するので、送信回路からの副搬送波が示す情報を正確にデジタル信号に復調することができる。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、装置本体に対して着脱自在に装着されるトナー収納体と、このトナー収納体に収納されたトナーを用いて記録紙に対する電子写真方式の画像形成を行う画像形成手段と、請求項３に記載のＲＦＩＤシステムとを有する画像形成装置であって、
前記トナー収納体に前記ICタグが取り付けられ、前記装置本体内における当該ICタグとの通信が可能な位置に前記信号送受信装置が設けられている画像形成装置である。
【００１１】
電子写真方式の画像形成装置は、高圧電源が装備されて装置内で放電させる機能を備えるため、ＲＦＩＤシステムでの通信についてはノイズ対策が重要になるが、本構成でなる発明によれば、上記コイルが並列共振することによって発生する共振電圧により、搬送波における副搬送波による変調部分の波高値が高く持ち上げられるので、検波用ダイオードによる包絡線検波後の包絡線振幅が高くなってS/N比が向上され、高圧電源及び放電を要因とするノイズの影響が少なくなり、信頼性の高いデジタル信号を復調することが可能になる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１及び請求項３に記載の発明によれば、上記コイルが発生させる共振電圧により、搬送波において、副搬送波によって変調された部分の波高値が高く持ち上げられ、検波用ダイオードによる包絡線検波後の包絡線振幅が高くなり、S/N比が向上されることから、送信回路から受信した信号を、帯域フィルタや二次検波器等を用いない簡単な回路構成で、しかも、ノイズに強く信頼性の高いデジタル信号に復調することができる。なお、回路構成の簡素化により、コスト低減も図ることが可能になる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、送信回路からの副搬送波が示す情報を正確にデジタル信号に復調することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、電子写真方式の画像形成装置における高圧電源及び放電を要因とするノイズの影響を比較的受けずに、送信回路から受信した信号を、簡単な回路構成で、信頼性の高いデジタル信号に復調することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態に係るデジタル信号復調回路、ＲＦＩＤシステム、及び画像形成装置について図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る画像形成装置の一例であるプリンタ１の内部構成を概略的に示す断面図である。
【００１６】
プリンタ１は、給紙部８、画像形成部２、転写部９、定着部１１、用紙排出トレイ１２等より構成される。
【００１７】
画像形成部２は、感光体ドラム３、帯電部４、露光部５、現像部６、クリーニング部７等を備える。
【００１８】
感光体ドラム３は、トナー像が形成される像担持体である。帯電部４は、感光体ドラム３上に均一に帯電をさせる。露光部５は、均一に帯電がされた感光体ドラム３の周面に露光をして、静電潜像を形成させる。現像部６は、形成された静電潜像を顕画化させて、トナー像を作る。このようにして作られたトナー像が後で詳しく説明する転写部９により、記録紙に転写される。クリーニング部７は、転写が完了した後に、感光体ドラム３の表面に残留しているトナーを清掃する。
【００１９】
転写部９は、転写ローラ９１を備え、転写ローラ９１を感光体ドラム３に押し付けた状態で、感光体ドラム３上に形成されたトナー像を、搬送路８３から搬送されてくる記録紙へと転写させる。
【００２０】
給紙部８は、給紙カセット８１、ピックアップローラ８２、搬送路８３、搬送ローラ８４等を備え、給紙カセット８１に積載された記録紙を、画像形成部２および転写部９の側（下流側）へと給紙する。
【００２１】
定着部１１は、画像形成部２と転写部９との下流側に設けられ、ヒートローラ１１ａ及び圧ローラ１１ｂを有している。定着部１１は、記録紙に転写されたトナー像の定着処理を行う。
【００２２】
定着部１１のさらに下流側には、搬送ローラ８６と、排出ローラ８７と、搬送路８５等が設けられ、定着部１１で定着処理がされた記録紙は、これらのローラによって搬送路８５をさらに下流側へと搬送されて、プリンタ１上部の用紙排出トレイ１２へと排出される。
【００２３】
図２は、現像部６の詳細な構成を示す断面図である。現像部６は、トナー（或いは、トナー及びキャリア）を収納する容器（コンテナ）からなるトナーカートリッジ（トナー収納体）６１、及び現像ローラ６２１等を備えた現像ユニット６２から構成されており、汲み上げローラ６２２や供給ローラ６２３の回転駆動によりトナーカートリッジ６１のトナーを攪拌部へ供給し、攪拌ローラ６１１（攪拌スクリュウ）の回転駆動によってトナーを攪拌部現像ローラ６２１へ供給する。現像ローラ６２１の外周部には現像スリーブ６２１１が設けられており、この現像スリーブ６２１１には現像バイアスが印加されており、攪拌部でプラスに帯電されたトナーを、感光体ドラム３（図１）表面の露光部分（露光により静電気が除去されてなる静電潜像の部分）に吸着させる。現像部６は、トナーカートリッジ６１が現像ユニット６２に対して着脱自在に装着できるように構成されている。
【００２４】
図３は、図２における現像部６の符号Ａで示す範囲の部分拡大図である。装着されたトナーカートリッジ６１の下部の構成を詳細に示してある。
【００２５】
トナーカートリッジ６１の一側壁部には、ICタグ等からなる無線タグ（送信回路）１０１が取り付けられている。現像ユニット６２の一側壁部には、通信ユニット１０２が設けられている。これら無線タグ１０１及び通信ユニット１０２がＲＦ−ＩＤシステム１００をなす。トナーカートリッジ６１が装着されると、これら無線タグ１０１と通信ユニット１０２とは所定の距離（例えば約５ｍｍ）を隔てて対向する。
【００２６】
無線タグ１０１は、通信ユニット１０２との無線通信を行う。無線タグ１０１は電磁波を使ってデータを送受信可能な半導体チップ（無線ＩＣチップ）を備え、通信ユニット１０２からの電磁波によって起電力を発生し（電磁誘導方式による）、この電力によって回路を駆動させて通信ユニット１０２と制御データ（識別コード）等を交換する。
【００２７】
通信ユニット１０２は、所定の通信出力で、所定の周波数の電磁波を出力して無線タグ１０１と無線通信を行う。
【００２８】
次に、無線タグ１０１の概略構成を説明する。図４は、無線タグ１０１の概略構成を示す説明図である。無線タグ１０１は、メモリ１０１１、共振コンデンサ１０１２、共振インダクタンス（アンテナ）１０１３を有する。
【００２９】
メモリ１０１１は、トナーカートリッジ固有の情報、つまりトナーカートリッジの使用回数や、コンテナ内のトナーの特性、残りトナー量等の情報が記憶されるメモリである。
【００３０】
共振インダクタンス（アンテナ）１０１３は、ループアンテナとして構成されたコイルからなるアンテナである。通信ユニット１０２との無線通信が、このアンテナ１０１３を介して行われる。
【００３１】
アンテナ１０１３および共振コンデンサ１０１２は、共振回路１０１ｆを構成する。共振回路１０１ｆは、アンテナ１０１３からの入出力信号が、共振回路１０１ｆの共振周波数、および共振周波数に近い所定近傍の周波数の信号のみとなるようにするフィルタとして働く。
【００３２】
メモリ１０１１に記憶されたこのトナーカートリッジ情報は、通信ユニット１０２との交信で通信ユニット１０２に読み取られる。例えば、通信ユニット１０２から送出されてくる搬送波を、無線タグ１０１のアンテナ１０１３が受けると、無線タグ１０１内の上記半導体チップで搬送波を1/32に分周する等により生成した副搬送波を一定周期でアンテナ１０１３に印加することで、メモリ１０１１に記憶されているトナーカートリッジ情報を表現し、これをアンテナ１０１３から通信ユニット１０２に送出する。
【００３３】
図５は、通信ユニット（デジタル信号復調回路）１０２の概略構成を示す回路図である。通信ユニット１０２は、送信回路部１０２１及びアンテナ用コイル１０２２を備えている。送信回路部１０２１は、無線タグ１０１内のメモリ１０１１から上記トナーカートリッジ情報等の情報を読み出すための搬送波をアンテナ用コイル１０２２に印加する。送信回路部１０２１は、無線タグ１０１に送出する当該搬送波に変調をかけることで、通信ユニット１０２から無線タグ１０１に送出する情報の伝達を行う。
【００３４】
アンテナ用コイル１０２２は、送信回路部１０２１による搬送波の印加で磁界を発生させる。このアンテナ用コイル１０２２が発生させる磁界は、無線タグ１０１内のアンテナ１０１３に電磁誘導されて、無線タグ１０１への情報の伝達に用いられる。さらに、アンテナ用コイル１０２２が発生させる磁界は、無線タグ１０１内において、無線タグ１０１内の回路で消費する電力を発生させる。また、アンテナ用コイル１０２２は、無線タグ１０１から送出されてくる搬送波（副搬送波により振幅変調された搬送波）を受信する。
【００３５】
通信ユニット１０２は、更に、カップリングコンデンサ１０２３、検波用ダイオード１０２４，１０２５、コイル１０２６、抵抗１０２７、コンデンサ１０２８、トランジスタ１０２９、及び比較回路１０３０を備えている。
【００３６】
カップリングコンデンサ１０２３は、無線タグ１０１からの副搬送波により振幅変調のかかった搬送波を通信ユニット１０２に結合させる。さらに、カップリングコンデンサ１０２３は、ハイパスフィルタとしても機能する。
【００３７】
検波用ダイオード１０２４，１０２５は、無線タグ１０１からの副搬送波で振幅変調のかかった搬送波に対して包絡線検波を行うものであり、当該搬送波から変調成分を抽出する。
【００３８】
コイル１０２６は、カップリングコンデンサ１０２３と、検波用ダイオード１０２４，１０２５との間に、当該検波用ダイオード１０２４，１０２５に対して並列に接続されている。当該検波ダイオードの接合容量とコイル１０２６のインダクタンスとで並列共振回路を形成する。無線タグ１１が生成する上記副搬送波の影響で反射波が発生して搬送波上に定在波が生じて振幅変調がかかる。反射波と搬送波の位相が同位相であれば、加算された定在波になり、逆位相であれば減算された定在波となる。図５に示すＡ点は送信回路内のロウパスフィルタに接続する。Ｂ点はコイル１０２６のインダクタンスと検波ダイオード１０２４、１０２５の結合容量とで搬送波の周波数に共振する並列共振回路の接続点である。
【００３９】
コイル１０２６のインダクタンスとして、例えば、検波ダイオードの結合容量が１PFで、搬送波の周波数が13.56MHzであれば、コイルのインダクタンスとして68.8μHを用いる。並列共振回路の形成によって、包絡線を含む搬送波の振幅は高められ、共振しないノイズ成分は減衰することになる。
【００４０】
コンデンサ１０２８は、抵抗１０２７と共に、検波用ダイオード１０２４，１０２５によって検波された搬送波を整流して直流に変換する。振幅変調のかかった、包絡線部分は交流成分として抽出する。
【００４１】
トランジスタ１０２９は、上記コイル１０２６で形成する並列共振回路により上記包絡線振幅が高められ、更にコンデンサ１０２８及び抵抗１０２７により抽出された交流電圧でベースが駆動されてスイッチングされる。比較回路１０３０は、当該スイッチングによってトランジスタ１０２９のコレクタに発生する波形を、予め定められた閾との比較により波形整形を行うものである。
【００４２】
続いて、上記図５に加えて図６乃至図8を参照して通信ユニット１０２による動作を説明する。図６は、アンテナ用コイル１０２２が無線タグ１０１から受信した、副搬送波により振幅変調された搬送波の波形を示す図である。図７は、コイル１０２６の並列共振によって、波高値が高められた搬送波の波形を示す図である。図８は、トランジスタ１０２９のコレクタに発生する波形（ch2）と、比較回路１０３０によって整形された矩形波の波形（ch1）とを示す図である。
【００４３】
アンテナ用コイル１０２２が、副搬送波により振幅変調された搬送波を無線タグ１０１から受信すると、この時点では、受信した搬送波は、無線タグ１０１の副搬送波により図６に示す波形を示す。当該波形からなる搬送波を、カップリングコンデンサ１０２３が、ハイパスフィルタとして高周波数成分のみを通過させる。検波用ダイオード１０２４，１０２５は、カップリングコンデンサ１０２３から出力される搬送波に対して包絡線検波を行う。このとき、図５におけるB点の電圧は、上記搬送波が負の半サイクルの期間に、検波用ダイオード１０２４を流れてカップリングコンデンサ１０２３を充電する。一方、B点の電圧が、上記搬送波の正の半サイクル期間は、検波用ダイオード１０２５がコンデンサ１０２８を充電する。この上記搬送波の正の半サイクル期間においては、C点の電圧はコンデンサ１０２８とカップリングコンデンサ１０２３とが直列に接続された状態と等価になって、カップリングコンデンサ１０２３の電荷はコンデンサ１０３１に加算される。所謂、半波倍電圧検波回路である。  
【００４４】
検波用ダイオード１０２４，１０２５による包絡線検波後の搬送波は、コンデンサ１０２８及び抵抗１０２７によって交流成分が抽出される。このコンデンサ１０２８及び抵抗１０２７で交流成分が抽出された電圧によって、トランジスタ１０２９のベースが駆動されてスイッチングされる。当該スイッチングによってトランジスタ１０２９のコレクタに発生する波形は、図８にch2で示す波形となる。トランジスタ１０２９のコレクタに発生する当該波形は、比較回路１０３０で矩形波に整形され、図８にch1に示す矩形波とされる。比較回路１０３０による波形整形で復調されたデジタル信号は、プリンタ１の動作制御を司る制御部（ＣＰＵ）１０５に入力される。
【００４５】
このように、通信ユニット１０２では、アンテナ用コイル１０２２が、副搬送波により振幅変調された搬送波を無線タグ１０１から受信すると、コイル１０２６が搬送波に共振して、当該振幅変調された搬送波部分の波高値を高く持ち上げ、検波用ダイオード１０２４，１０２５による包絡線検波後の包絡線振幅を高くするので、検波用ダイオード１０２４，１０２５及びコンデンサ１０２８及び抵抗１０２７を経た電圧によって、アンプ等を用いなくても、トランジスタ１０２９を駆動することが可能である。また、コイル１０２６の共振電圧により上記包絡線検波後の包絡線振幅が高くなることから、上記副搬送波により振幅変調された搬送波には、プリンタ１内の高圧電源による放電等によるノイズの影響が現れにくい。このため、通信ユニット１０２におけるアンプやフィルタ等の構成を簡素化しつつ、無線タグ１０１から送出されてくる搬送波を正確にデジタル信号に復調することが可能となっている。
【００４６】
なお、本発明は上記実施の形態の構成に限られず種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、本発明に係るデジタル信号復調回路を通信ユニット１０２として、ＲＦＩＤによる通信に適用されるものとしているが、本発明に係るデジタル信号復調回路は、ＲＦＩＤによる通信への適用に限定されるものではなく、他の通信方式（例えば、ＵＷＢ(Ultra  Wide  Band)等）にも適用が可能である。
【００４７】
また、上述したＲＦＩＤシステム１００の適用は、プリンタ１への適用に限定されることなく、他の電気機器にも広く適用が可能である。
【００４８】
また、本発明に係る画像形成装置は、上述したプリンタ１に限定されることなく、コピー機、ファクシミリ装置、或いはコピー機能、ファクシミリ機能、プリンタ機能等を兼ね備えた複合機等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例であるプリンタの内部構成を概略的に示す断面図である。
【図２】現像部の詳細な構成を示す断面図である。
【図３】図２における現像部の符号Ａで示す範囲の部分拡大図である。
【図４】無線タグの概略構成を示す説明図である。
【図５】通信ユニット（デジタル信号復調回路）の概略構成を示す回路図である。
【図６】アンテナ用コイルが無線タグから受信した、副搬送波により振幅変調された搬送波の波形を示す図である。
【図７】コイルの誘起電圧によって、波高値が高められた搬送波の波形を示す図である。
【図８】トランジスタのコレクタに発生する波形（ch2）と、比較回路によって整形された矩形波の波形（ch1）とを示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１          プリンタ
６１        トナーカートリッジ
１００      ＲＦＩＤシステム
１０１      無線タグ
１０１１    メモリ
１０１２    共振コンデンサ
１０１３    アンテナ
１０２      通信ユニット
１０２１    送信回路部
１０２２    アンテナ用コイル
１０２３    カップリングコンデンサ
１０２４，１０２５  検波用ダイオード
１０２６    コイル
１０２７    抵抗
１０２８    コンデンサ
１０２９    トランジスタ
１０３０    比較回路
【図１】
2008227935.tif 000003
【図２】
2008227935.tif 000004
【図３】
2008227935.tif 000005
【図４】
2008227935.tif 000006
【図５】
2008227935.tif 000007
【図６】
2008227935.tif 000008
【図７】
2008227935.tif 000009
【図８】
2008227935.tif 000010