(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タグアンテナを有するタグとリーダアンテナを有するリーダとの間に配置されるようにされたＲＦＩＤブリッジアンテナであって、
相互に離間し且つ導電体により相互に接続されている少なくとも２つのＲＦアンテナ素子を含み、前記ＲＦアンテナ素子のうちの第１のＲＦアンテナ素子は前記タグアンテナと無線通信するために前記タグアンテナに近接して配置され、前記ＲＦアンテナ素子のうちの第２のＲＦアンテナ素子は前記リーダアンテナと無線通信するために前記リーダアンテナに近接して配置されており、
前記リーダアンテナにより送信された電磁搬送波信号が前記第１のＲＦアンテナ素子により受信され、前記電磁搬送波信号が前記第２のＲＦアンテナ素子により前記タグアンテナに再送信される構成であり、
ここにおいて、前記タグアンテナと無線通信するための前記第１のＲＦアンテナ素子と前記リーダアンテナと無線通信するための前記第２のＲＦアンテナ素子は、低放射線損失導体によって電磁的に互いに接続又は結合しており、かつ、前記第１のＲＦアンテナ素子、前記第２のＲＦアンテナ素子、前記タグアンテナ、及び前記リーダアンテナは、略同じ周波数で共振するよう調整されることにより、前記タグが前記リーダに通信できる距離を増大する、
ことを特徴とするブリッジアンテナ。
【請求項２】
前記タグが静電写真印刷用ハードウエアに固定され、前記静電写真印刷用ハードウエアが一のパッケージ内に配置されたことを特徴とする請求項１に記載のブリッジアンテナ。
【請求項３】
少なくとも１つの物体のためのパッケージであって、前記物体が、リーダを用いて無線でデータを通信できるように関連付けられたタグを有し、前記タグがタグアンテナを有し前記リーダがリーダアンテナを有している、前記パッケージにおいて、
ＲＦＩＤブリッジアンテナを備えており、該ＲＦＩＤブリッジアンテナが、
導電体により相互に接続されているが相互に離間している少なくとも２つのＲＦアンテナ素子を含み、該ＲＦアンテナ素子のうちの第１のＲＦアンテナ素子は前記タグアンテナと無線通信するために前記タグアンテナに近接して配置され、前記ＲＦアンテナ素子のうちの第２のＲＦアンテナ素子は前記リーダアンテナと無線通信するために前記リーダアンテナに近接して配置されており、
前記リーダアンテナにより送信された電磁搬送波信号が前記第１のＲＦアンテナ素子により受信され、前記電磁搬送波が前記第２のＲＦアンテナ素子により前記タグアンテナに再送信される構成であり、
ここにおいて、前記タグアンテナと無線通信するための前記第１のＲＦアンテナ素子と前記リーダアンテナと無線通信するための前記第２のＲＦアンテナ素子は、低放射線損失導体によって電磁的に互いに接続又は結合しており、かつ、前記第１のＲＦアンテナ素子、前記第２のＲＦアンテナ素子、前記タグアンテナ、及び前記リーダアンテナは、略同じ周波数で共振するよう調整されることにより、前記タグが前記リーダに通信できる距離を増大する、
ことを特徴とするパッケージ。
【請求項４】
前記リーダとそれに関連する前記リーダアンテナとが、前記パッケージ内に配置されていることを特徴とする請求項３に記載のパッケージ。
【請求項５】
タグがリーダと通信できる距離を増大する方法であって、
タグに関連するタグアンテナとリーダに関連するリーダアンテナとの間にＲＦＩＤブリッジアンテナを配置することを含み、
前記ＲＦＩＤブリッジアンテナは、導電体により相互に接続されているが相互に離間している少なくとも２つのＲＦアンテナ素子を含み、前記ＲＦアンテナ素子のうちの第１のＲＦアンテナ素子は前記タグアンテナと無線通信するために前記タグアンテナに近接して配置され、前記ＲＦアンテナ素子のうちの第２のＲＦアンテナ素子は前記リーダアンテナと無線通信するために前記リーダアンテナに近接して配置され、前記リーダアンテナにより送信された電磁搬送波信号が前記第１のＲＦアンテナ素子により受信され、前記電磁搬送波が記第２のＲＦアンテナ素子により前記タグアンテナに再送信される構成であり、
ここにおいて、前記タグアンテナと無線通信するための前記第１のＲＦアンテナ素子と前記リーダアンテナと無線通信するための前記第２のＲＦアンテナ素子は、低放射線損失導体によって電磁的に互いに接続又は結合しており、かつ、前記第１のＲＦアンテナ素子、前記第２のＲＦアンテナ素子、前記タグアンテナ、及び前記リーダアンテナは、略同じ周波数で共振するよう調整されることにより、前記タグが前記リーダに通信できる距離を増大する、
ことを特徴とする方法。
【請求項６】
少なくとも１つのモジュールを含む機械であって、
前記モジュールが該モジュールに関連するタグを含み、該タグが、前記モジュールに関するデータを有する集積回路装置に接続されたタグアンテナを含み、前記タグが、前記集積回路装置からの前記データを、リーダアンテナを有するリーダにより生成された電磁搬送波信号上に重ねるように構成されており、
前記機械が、更に、前記モジュールに関連したＲＦＩＤブリッジアンテナを含み、該ＲＦＩＤブリッジアンテナが、導電体により相互に接続されている少なくとも２つのＲＦアンテナ素子を含み、前記ＲＦアンテナ素子のうちの第１のＲＦアンテナ素子は前記タグアンテナと無線通信するために前記タグアンテナに近接して配置され、前記ＲＦアンテナ素子のうちの第２のＲＦアンテナ素子は前記リーダアンテナと無線通信するために前記リーダアンテナに近接して配置されて、
ここにおいて、前記タグアンテナと無線通信するための前記第１のＲＦアンテナ素子と前記リーダアンテナと無線通信するための前記第２のＲＦアンテナ素子は、低放射線損失導体によって電磁的に互いに接続又は結合しており、かつ、前記第１のＲＦアンテナ素子、前記第２のＲＦアンテナ素子、前記タグアンテナ、及び前記リーダアンテナは、略同じ周波数で共振するよう調整されることにより、前記タグが前記リーダに通信できる距離を増大する、
ことを特徴とする機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、印刷システムに用いられる「顧客交換可能ユニット（すなわちＣＲＵ）」等のモジュールに用いられるＲＦＩＤブリッジアンテナに関し、特に、タグアンテナを有するタグとリーダアンテナを有するリーダとの間に配置されるようにされたＲＦＩＤブリッジアンテナであって、タグがリーダに通信できる距離を増大する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械設計における一般的な傾向、特に事務機器産業における傾向は、モジュールを基礎として機械を組織化することであり、機械の特定の個別のサブシステムが互いにモジュールとして組み付けられ、各モジュールは容易に機械から取り外すことができ、同じ又は同様な種類の新規なモジュールと交換することができるようになっている。モジュール設計は、顧客との取引関係において大きな融通性を可能にする。サブシステムを「顧客交換可能ユニット（Customer Replaceable Unit)」すなわちＣＲＵとしても知られる個別のモジュールで設けることにより、サービス担当者は、欠陥のあるモジュールを取り外して交換するだけでよいため、担当者の訪問を非常に短縮することができる。モジュールの実際の修理は、サービス会社の施設において、遠隔で行うことができる。
【０００３】
製造業者、サービス提供会社及び顧客の間において様々なビジネス用機器の取扱いを促進するため、それらのモジュールに「顧客交換可能ユニットモニタ」すなわちＣＲＵＭとして知られる、電子的に読み取り可能メモリ装置を与えることが知られており、モジュールが機械内に設置された時には、その機械がＣＲＵＭから情報を読み取ったり、さらにＣＲＵＭに情報を書き込んだりすることを可能にする。
【０００４】
機械内でＣＲＵＭを使用することは、その機械が、ＣＲＵＭと機械内にある制御回路との間でデータを通信するための手段を含むことを必要とする。これは、無線で行うこともできる。例えば、特許文献１又は特許文献２を参照されたい。
【０００５】
無線識別システム（すなわち、ＲＦＩＤシステム）は、典型的には、タグ（又はトランスポンダとしても知られる）と、リーダ（読取装置、又は、インターロゲータ、トランシーバ又はカプラとしても知られる）という２つのサブアセンブリを含む。タグは、典型的には、物体に取り付けられており、数ある部品の中で、アンテナ及び集積回路（ＩＣ）装置を含む。ＩＣ装置内には、タグが取り付けられた物体に関する情報が格納されている。この情報は、通常、物体の識別データを含むが、この物体に関連する又はこの物体によって用いられるその他の情報（例えば、追跡情報、使用情報、コンピュータコード等）を含むことができる。例えば、物体がＣＲＵであり、タグがＣＲＵＭとすることができる。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，３７７，７６４号明細書
【特許文献２】米国特許第６，３５１，６２１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
タグとリーダの組み合わせは、限られた距離においてでしかデータを通信できない。例えば、国際標準化機構（ＩＳＯ）の標準１４４４３−２Ｂ（１３．５６メガヘルツ（ＭＨｚ））に適合するＲＦＩＤシステムは、０ミリメートル（ｍｍ）から３０ｍｍまでの間の距離で通信するのに理想的である。システムが、１０ｍｍから２０ｍｍまでの範囲で動作するように設計されている場合、このシステムが、４０ｍｍから５０ｍｍまでの範囲で作動する見込みはない。設計された通信範囲を、あらゆる望ましいアクセスポイント（例えば、製造、包装、出荷、及び設置中）に維持できる見込みがないという問題がある。例えば、ＣＲＵＭが取り付けられたＣＲＵが、出荷又は格納のためにパッケージ化される時、パッケージ内のＣＲＵＭとパッケージの外部にあるリーダとの間の距離は、設計された動作範囲より大きくなることがある。結果として、リーダをＣＲＵＭとリーダとの間でデータ通信するのに十分に近いところに配置するために、ＣＲＵＭをパッケージから移動させなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
１つの態様によれば、タグがリーダすなわちカプラと通信できる距離を増大させるために、無線周波識別（ＲＦＩＤ）ブリッジアンテナが提供される。基本的には、ブリッジアンテナは、少なくとも２つの無線周波（ＲＦ）アンテナ素子を含み、それらのＲＦアンテナ素子は、相互に離間しているが、導電体により相互に接続される。２つのＲＦアンテナ素子の第１のものは、リーダアンテナに近接して配置され、第２のＲＦアンテナ素子は、タグアンテナに隣接して配置される。リーダによって生成された電磁搬送波（キャリヤ）信号は、第１のＲＦアンテナ素子に送信され、次いで、導電体を通して第２のＲＦアンテナ素子に送信され、これによって、タグアンテナとリーダアンテナとの間の間隙をブリッジ（橋絡）して、タグがリーダと通信できる距離を増大する。
【０００９】
別の態様においては、印刷インクカートリッジ又はトナーボトルのような、少なくとも１つの顧客交換可能モジュールすなわちＣＲＵを含む、印刷装置のような機械が提供される。前記のモジュール（ＣＲＵ）は、無線でリーダとデータを通信するように関連付けられたＣＲＵＭすなわちタグを有する。前記の機械は、タグがリーダと通信できる距離を延ばすためのＲＦＩＤブリッジアンテナを含む。このブリッジアンテナは、リーダアンテナに近接して位置決めされたローカルＲＦアンテナ素子と、タグアンテナに近接して位置決めされたリモートＲＦアンテナ素子とを含む。２つのＲＦアンテナ素子は、タグアンテナとリーダアンテナとの間の間隙をブリッジ（橋絡）するのに十分な長さの導電体によって相互いに接続され、このようにして、本来は不可能な距離を越えてタグとリーダの両方の間の通信を可能にする。
【００１０】
別の態様においては、リーダと無線でデータ通信するように関連付けされたタグを有する物体を格納するパッケージを提供する。その物体は、パッケージ内の遠隔位置に置かれている。ＲＦＩＤブリッジアンテナが、タグがリーダと通信できる距離を延ばすように、パッケージ内に配置されている。ＲＦＩＤブリッジアンテナは、リーダアンテナに近接して配置されたローカルＲＦアンテナコイルと、タグアンテナに近接して配置されたリモートＲＦコイルとを含む。リーダによって生成された電磁搬送波信号は、リーダアンテナによってローカルＲＦコイルに送信され、この信号は次いで、導電体によってタグアンテナに対して近接するリモートＲＦアンテナコイルに送信される。信号は、次いで、タグアンテナによりタグに再送信されて、通常、ブリッジアンテナなしで可能な距離より大幅に長い距離の全体をカバーする。導電体は、単純なオープンワイヤリードであってもよいが、２つのＲＦアンテナ素子は、可撓性で低損失のシールド同軸ケーブルを用いて、互いに電磁的に接続されていることが好ましい。
【００１１】
更に別の態様において、タグがリーダと通信できる距離を増大する方法が提供される。この方法は、少なくとも２つのＲＦアンテナ素子を含むブリッジアンテナを提供し、ＲＦアンテナ素子の一方がリーダに対して近接しＲＦアンテナ素子の他方がタグに近接するように前記２つのＲＦアンテナ素子を離間させて配置し、タグとリーダとの間の間隙を延びるのに十分な長さの導電体を準備し、その導電体を用いて２つのＲＦアンテナ素子を互いに電気的に接続させて、タグがリーダと通信できる距離を増大することを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１ないし図３を参照すると、タグ（又はトランスポンダとしても知られる）１２がリーダ（読取装置、又は、インターロゲータ、トランシーバ又はカプラとしても知られる）１４と通信できる距離を増大させるためのＲＦＩＤブリッジアンテナ１０の基本構造が示されている。図１で示されるように、ＲＦＩＤブリッジアンテナ１０は、相互に離間して配置され、導電体２０により相互に電気接続された２つのＲＦアンテナ素子（すなわちコイル）１６及び１８を含む。図２においてより詳しく示されるように、ＲＦコイルの一方１６はリーダ１４に近接して配置され、他方のＲＦコイル１８はタグ１２に近接して配置される。導体２０は、好ましくは、可撓性があり、低損失の、例えば５０オーム同軸ケーブルのようなシールド同軸ケーブルであり、通常の同軸端子２２を用いて、各々のＲＦコイル１６、１８のベースに連結されている。タグ１２は、典型的には、物体（図示せず）に取り付けられており、タグアンテナ２４及び集積回路（ＩＣ）装置２６（図３を参照されたい）を含む。ＩＣ装置２６内には、タグ１２が取り付けられた物体に関する情報が格納されている。この情報は、通常、物体の識別データを含むが、この物体に関連する、又はこの物体によって用いられるその他の情報を含むことができる。タグ１２が取り付けられた物体は、任意の実態のある物品とすることができる。１つの実施形態においては、以下に図６に関して説明されるように、物体は、ＣＲＵ（顧客交換可能ユニット）とも呼ばれる、機械のための交換可能モジュールであってもよく、タグ１２は、ＣＲＵＭ（顧客交換可能ユニットモニタ）として構成されてもよい。
【００１３】
図３においてより詳しく示されるように、リーダ１４は、タグ１２とホストプロセッサ（例えばコンピュータ）２８との間のインタフェースを形成する。リーダ１４は、一般的に、リーダアンテナ３０と、集積回路装置３２と、リーダ１４をタグ１２及びホストプロセッサ２８の両方と通信可能にするその他の関連する回路構成とを含む。典型的には、リーダ１４を制御するためにホストプロセッサ２８によって用いられる所定のコマンドの組があり、それはリーダアンテナ３０から送信された変調した電磁搬送波信号により、コマンドをタグ１２に送る。リーダ１４は、データをタグ１２に伝送するように変調搬送波信号を生成し、搬送波信号上のタグ１２のローディング効果を検出することによって、タグ１２からデータを受信する。
【００１４】
本明細書で用いられるように、リーダは、タグによって受信される変調電磁搬送波信号を生成し、搬送波信号のローディング効果を検出することにより、タグからデータを受信するどのような装置であってもよい。同様に、タグは、リーダによって送信される変調電磁搬送波信号を受信し、ロード変動によって搬送波信号上にデータを重畳するどのような装置であってもよい。
【００１５】
ＲＦＩＤブリッジアンテナ１０は、タグアンテナ２４とリーダアンテナ３０との間に配置されて、本明細書では「ローカルコイル」とも呼ばれるＲＦアンテナコイル１６が、リーダアンテナ３０によって送信された変調した電磁搬送波信号を受信する。その搬送波信号は、導電体２０を通って送られ、本明細書では「リモートコイル」とも呼ばれる他方のＲＦアンテナコイル１８によって受信され、その信号は、次いでタグアンテナ２４に送信される。ブリッジアンテナ１０は、このように、ＲＦＩＤブリッジアンテナ１０なしでは不可能な距離より更に大きい距離「ｄ」において、タグ１２とリーダ１４との間の無線データ通信を可能にする。
【００１６】
２つのＲＦアンテナ１６、１８の各々は、基板３６上に適切に配置された導体材料の１つ又はそれ以上のループ（巻き線等）３４から形成することができ、ループ３４にわたり電気接続された電荷蓄積素子（例えばコンデンサ）３８を含むことができる。ループ３４及び電荷蓄積素子３６は、基板３６に固定されるか、埋め込まれるか、又は別な方法で取り付けられる。さらに、ＲＦＩＤブリッジアンテナ１０は、電荷蓄積素子３８なしで、１つ又はそれ以上のループ３４からできることも考えられる。
【００１７】
基板３６は、利便性のあるいずれかの材料から形成することができる。例えば、基板３６は、プリント基板、プラスチック、紙、厚紙、ナイロン及び同類のものから形成することができる。以下でより詳しく説明されるが、基板３６は、パッケージ内に配置されたタグ付き物品とパッケージの外部にあるリーダとの間のデータ通信を可能にするようにパッケージの一部を形成することができる。
【００１８】
導体材料のループ３４は、利便性のある任意の手段を用いて形成することができる。例えば、ループ３４は、１つ又はそれ以上のワイヤから、又は、基板３６に取付けられた、スタンピングされた又はエッチング加工された導体材料（例えば金属又は金属合金）から形成できる。さらに、ループ３４は、基板３６に塗布された導電性インクで形成できると考えられる。インクは、スプレー法、スクリーン法、ペイント法などの通常の方法を用いて塗布することができる。例えば、導電性インクは、ミシガン州ミッドランド所在のＤｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって製造された、多数の熱硬化性又は熱可塑性の導電性の高いシルバーインクのいずれかを含むことができる。ループ３４の形成に導電性インクを用いることは、ブリッジアンテナ１０をあらゆる数の異なる表面に適用できるという利点がある。さらに、ループ３４の形成に導電性インクを用いることは、ブリッジアンテナ１０の費用を、ループ３４がワイヤ又はエッチング加工された導電性トレースで形成される場合の可能性より低くすることが信じられている。
【００１９】
電荷蓄積素子３８は、基板３６に取り付けられた表面実装型装置（Surface-Mounted Device：例えば、ＳＭＴコンデンサ）で形成することができる。或いは、電荷蓄積素子３０は、さらに、スタンピング又はエッチングの一環として、ループ３４と共に形成することもできる（例えば、金属トレースで形成される）。電荷蓄積素子３８は、導電性インクを塗布することにより、ループ３４と共に基板３６上に形成できると考えられる。
【００２０】
図３に最もよく示されるように、ＲＦＩＤブリッジアンテナ１０のループ３４は、基板３６によって形成される平面に沿って延びている。タグアンテナ２４及びリーダアンテナ３０は、ほぼ平面のループアンテナと同様に形成することができる。図示実施形態においては、２つのブリッジアンテナコイル１８、１６は、それぞれ、タグアンテナ２４及びリーダアンテナ３０のそれぞれと対面し、離間したほぼ平行な関係に配置されて、アンテナコイル１８、１６のオフプレーン直交軸が、タグアンテナ２４及びリーダアンテナ３０とほぼ整列されるように配置される。しかし、図１及び図２の両方に示されるように、２つのブリッジアンテナコイル１６、１８は、導電体すなわち同軸ケーブル２０の可撓性特性のために、水平方向又は垂直方向の平面において、望まれるほとんどすべての角度でオフセット（ずらす）することもできる。このことは、多数の異なる適用例において、リーダ１４がタグ１２と通信できる距離すなわち間隙を延ばす際の使用を可能にするという、ＲＦＩＤブリッジアンテナの明確な利点である。例えば、ブリッジアンテナにより、リーダ１４が、パッケージの内側の遠い又は遠隔位置に置かれた物体に取り付けられたタグ１２と通信することを可能にし、２つのコイル１６、１８を連結する可撓性ケーブルは、幾つかの場合には、パッケージ内の他の物体間の及び／又はその周りを蛇行する道を辿るものでもよい。
【００２１】
好ましくは、２つのＲＦＩＤブリッジアンテナコイル１６、１８は、シールド同軸ケーブル（例えば、５０オーム同軸ケーブル）のような、低放射線損失導体２０によって電磁的に互いに接続又は結合しており、２つのＲＦアンテナ素子間の伝送効率を最大にするように、両方がほぼ同じ周波数で共振すべきである。２つのコイル１６、１８は、さらに、タグ及びリーダアンテナ２４、３０のそれぞれとほぼ同じ共振周波数に調整されるべきである。タグ及びリーダアンテナ２４、３０並びに２つのコイル１６、１８はすべて、こうした値の電荷蓄積素子３８（例えばコンダクタ）を採用することにより、コイルの誘導性リアクタンスと実質的に等しくなるように調整されて、アンテナが望ましい周波数で共振するようにすることができる。アンテナは、さらに、ループすなわち巻き３４の数を変えることによって、及び／又は、ループ３４を形成する導体材料の断面積を変えることによって調整することができる。
【００２２】
図３の実施形態においては、タグ１２は、タグアンテナ２４とブリッジアンテナ１０のリモートＲＦコイル１８との間の電磁場結合によりデータを通信する受動型無線周波識別（ＲＦＩＤ）タグとして示される。タグ１２内では、データ格納及び処理並びに無線周波（ＲＦ）通信機能は、典型的には、１つ又はそれ以上の集積回路チップ２６によって行われる。例えば、タグ１２は、該タグ１２が取り付けられている物体４２（例えば、モジュール又はＣＲＵ）に関連するデータを格納するメモリコア（例えば、ＥＥＰＲＯＭ）４０と、タグにおいて直流電源として使用するために、リーダアンテナ３０によって与えられる時間的に変化するＲＦ搬送波信号によってタグアンテナ２４内で誘起された交流を整流し、或いは別の方法により調節する電源レギュレータ４４と、それぞれ、受信したＲＦ信号から入ってくるデータを復調しデコードして、ロード変動により、出力データをＲＦ信号に重ねるためのレシーバ／エミッタモジュール４６及び４８（例えば、ＩＳＯ１４４４３規格に準拠する）とを含む。
【００２３】
図３は、受動型ＲＦＩＤタグを示すが、さらに、タグ１２が、タグ１２の作動電力の全て又は一部を与えるためにバッテリ（例えば、弱い電源）を用いる、能動型又は部分的に能動型のＲＦＩＤタグを含むことができる。
【００２４】
リーダ１４は、リーダアンテナ３０によって送信される、時間的に変化するＲＦ信号を生成するトランスミッタ５０を含む。タグアンテナ２４とリーダアンテナ３０との間の電磁結合の結果、タグアンテナ２４によって送信されたＲＦ信号の一部が、リーダアンテナ３０に入り、検出器（例えば、包絡線検出器）５２によって送信された信号から分離される。分離された信号は、受信機５４に渡され、そこで増幅され、デコードされて、マイクロコントローラ５６によりホストプロセッサ２８に提示される。
【００２５】
図３に示されるように、タグアンテナ２４とリーダアンテナ３０との間で連結されたＲＦＩＤブリッジアンテナ１０によって、リーダ１４によって生成された電磁ＲＦ搬送波信号がリーダアンテナ３０によって送信され、ブリッジアンテナ１０のローカルＲＦコイル１６によって受信される。ケーブル２０によって与えられる伝送ラインが均衡のとれたものであると仮定すると、すなわち、ロードインピーダンスはケーブルの特性インピーダンス（例えば５０オーム）と等しいことになり、導体は無限に長いかのように作用し、ケーブルの逆端部、すなわちリモートＲＦコイル１８に現れるＲＦ信号は、入力信号と比較するとほぼ等しい強さになる。換言すると、ケーブル２０の長さにかかわらず、伝送ラインが正しく終端されている場合には、信号の損失は、あったとしてもほとんどないはずである。ＲＦＩＤブリッジアンテナ１０において低損失ケーブル２０をこのように用いることは、ブリッジアンテナ１０なしで可能な距離よりも長い距離で、リーダアンテナ３０から送信された搬送波信号によってタグ１２に電力供給されることを可能にし、従って、その長い距離でタグ１２とリーダ１４との間の無線データ通信を可能にすることが分かった。実際、ＲＦＩＤブリッジアンテナ１０は、タグ１２とリーダ１４とが通信できる範囲を２倍より多くできることが分かった。典型的には、通常の適用例（すなわち、ブリッジアンテナ１０のない）におけるタグとリーダとの間の間隔は、約５ｍｍから３０ｍｍまでであり、２〜３の場合には１００ｍｍになる場合もある。しかし、本発明の場合には、ブリッジアンテナ１０によって、十分に高い程度の効率は、実現することができ、遠隔タグは、タグから６００ｍｍもの距離にわたりリーダと通信することができるようになることが示された。
【００２６】
図４は、ＲＦＩＤブリッジアンテナ１０が、リーダ（すなわちカプラ）１４の延長部として採用された実施形態を示す。この場合には、単一のリーダ１４は、２つの物体６０、６２と共に囲い５８の中に置かれ、各々の物体は、例えば、囲い５８の両端のように互いから離れた又は遠隔の位置に位置決めされている。囲い５８は、出荷用パッケージ又は印刷装置のような機械とすることができ、物体はインクカートリッジのような、又はより一般的には顧客交換ユニット、ＣＲＵのような消耗品とすることができる。物体６０、６２の各々は、物体を識別する電子データを含む別個のタグ６４、６６をそれぞれ有する。リーダ１４は、１つの物体６０に近接して置かれており、そのタグアンテナ６４から直接、物体に関連するデータを受信する。リーダ１４は、更に、ＲＦＩＤブリッジアンテナ１０により、物体６２に関してタグ６６からデータを受信する。図示されているように、ブリッジアンテナ１０は、リーダ１４に近接して配置されたローカルアンテナコイル１６を有するが、他方のリモートコイル１８は、遠隔物体６２上のタグ６６に近接して置かれている。リーダ１４は、可撓性ケーブル２０により、一方のコイルから他方のコイルに送られる信号を介してこのデータを受信して、タグ７６がリーダ１４と通信できる距離を延長する。ブリッジアンテナ１０は、図３で示されるように、コイル１６、１８の各々に対する支持基板３６を用いることになどによるいずれかの好適な手段によって支持することができる。簡単にするために、リーダアンテナ３０は、図４には示されていない。次に、両方のタグ６４、６６と通信する際、ＲＦＩＤブリッジアンテナ１０は、リーダ（すなわちカプラ）１４の有用性を大いに高めることが分かる。ＲＦＩＤブリッジアンテナ１０は、この場合においては、リーダすなわちカプラ１４の「延長部」である。ブリッジアンテナにより実現することができる結合効率は、遠隔タグ６６に電力供給するのに十分なだけ高いため、このことが可能である。さらに、２つ又はそれ以上のタグ又は物体が含まれる装置において、ブリッジアンテナはただ１つのリーダ（すなわちカプラ）の使用を可能にすることに留意されたい。この手法は、パッケージ又は機械内に第２のカプラを有する場合よりも、大幅に安価であり、ソフトウエアの複雑さを大幅に減少する。
【００２７】
図５は、別々の囲いの中に配置された複数の物体又はＣＲＵに関するデータを獲得するために、複数のＲＦＩＤブリッジアンテナをもつ、より複雑な装置を示す。図示される装置においては、２つの物体すなわちＣＲＵ６８、７０が、印刷装置のような機械とすることができる内部囲い７２（想像線で示されている）の内側に置かれて示されており、例えば、内部囲い７２は、機械の発送カートンとすることができる外部囲い７４（やはり、想像線で示されている）内に含まれている。通常、現在の最先端技術においては、外部パッケージ７４の外にあるリーダ（すなわちカプラ）７６を用いて、これらの物体６８、７０に関するデータを取得することは、不可能でないとしても、かなり難しい。しかし、この場合においては、２つの別個のＲＦＩＤブリッジアンテナ７８、８０のいずれか１つと、オプションとして第３のブリッジアンテナ８２を用いることにより、このようなデータの取得が可能になる。第１のブリッジアンテナ７８は、ローカルアンテナコイル８４が外部囲い７４の外面に取り付けられており、リモートコイル８６が、遠隔物体（すなわちＣＲＵ）６８上に取り付けられたタグ８８に近接して配置されている。２つのコイル８４、８６は、シールドした可撓性ケーブルすなわち同軸ケーブル９０によって電磁的に結合されている。第２のブリッジアンテナ８０は、さらに、ローカルアンテナコイル９２が外部囲い７４の外面に取り付けられており、リモートアンテナコイル９４は、他方の物体すなわちＣＲＵ７０上に取り付けられたタグ９６に近接して位置決めされている。物体７０は、外部リーダ７６のより近くに位置しているが、物体６８に対しては、より遠隔の位置にある。２つのコイル９２、９４は、シールドした可撓性ケーブルすなわち同軸ケーブル９８によって互いに結合される。オプションとしての、第３のＲＦＩＤブリッジアンテナ８２は、アンテナコイル１００の一方が、さらに、物体７０上に取り付けられたタグ９６に近接して配置されており、他方のアンテナコイル１０２は、遠隔物体６８上のタグ８８及び第１のブリッジアンテナ７８のアンテナコイル８６の両方に近接して配置されている。２つのアンテナコイル１００、１０２は、同様に、可撓性ケーブルすなわち同軸ケーブル１０４によって電磁的に結合されている。
【００２８】
物体６８、７０の出荷、格納又は使用中のいつでも、２つの物体に関するデータは、リーダ７６を、外部囲い７４の表面上のＲＦアンテナコイル８４、９２のいずれか一方に近接して置くことによって受信することができる。アンテナコイル８４の隣に置かれた時、リーダ７６は、第１のＲＦＩＤブリッジアンテナ７８により、タグ８８内に格納された物体６８に関するデータを受信することができ、さらに、別個の動作において、第３のＲＦＩＤブリッジアンテナ８２により、タグ９６内に格納された物体すなわちＣＲＵ７０に関するデータを受信することができる。同様の方法により、リーダ７６は、アンテナコイル９２の隣に置かれた時、タグ９６内に格納された物体７０に関するデータを受信することができ、さらに、別個の動作において、第３のブリッジアンテナ８２により、タグ８８内に格納された物体６８に関するデータを受信することができる。この同じ構成において、単一のリーダが、パッケージ又は機械の内側で離れて分散している物体に取り付けられた複数のタグと通信できる距離を大いに広げるように、複数の直列のブリッジアンテナを用いて、多数のタグを互いに関連付けることが可能である。並列ブリッジアンテナを用いるものを含む、図４及び図５において示されるもの以外に他の多くのＲＦＩＤブリッジアンテナ構成が可能であることは、当業者であれば容易に想起されるであろう。
【００２９】
図５においては示されていないが、ブリッジアンテナコイルは、例えば、図３で示されるように基板上に取り付けることによって、ラベルに印刷することによって、又はＰＣ基板材料にコイルを埋め込むことなどによるいずれかの好適な手段によって支持することができる。図５の装置において用いられる２つのブリッジアンテナ７８、８０のための２つの外部取り付けアンテナコイル８４、９２は、ラベル上に好適に印刷することができ、これは次いで、パッケージ又はボール紙とすることができる外部囲い７４の表面に固定することができる。これらは、さらに、同じパッケージ又はボール紙の外面に直接印刷することもできる。
【００３０】
本明細書で用いられるように、ラベルは、物体に取り付けることができるあらゆる識別又は記述標識を含む。例えば、ラベルは、パッケージ又はボール紙に関するテキストその他の視覚情報を含むパッケージラベルを含むことができる。
【００３１】
典型的なＲＦＩＤブリッジアンテナに用いられるアンテナコイルは、一般的にＩＳＯ国際標準規格１４４４３−２Ｂの必要条件に適合しており、例えば、通常約１３．５ＭＨｚで共振する。このような共振アンテナコイルは、約１ｍｍの断面を有する約１００センチメートルの標準アンテナワイヤを用いて、相互に約０．７センチメートル離隔した６個のループをほぼ矩形形状に巻回して、ループ全体に０〜約１２０ｐＦの値のコンデンサを連結して、作ることができる。ＲＦＩＤブリッジアンテナを構成する２つのＲＦアンテナ素子の各々は、ＲＦＩＤシステムが作動している間は、例えば、典型的には約５から約２０ｍｍまでといった、それぞれのタグアンテナ及びリーダアンテナの比較的近くに位置決めされている。しかし、ＲＦＩＤブリッジアンテナが所定の位置にある場合には、タグとカプラとの間の間隔は、約５０から約３００ｍｍの距離にまで、著しく増大する。
【００３２】
図５で説明されるように、１つ又はそれ以上のＲＦＩＤブリッジアンテナ７８、８０を用いて、囲いすなわちパッケージ内に配置された物体６８、８０に固定されたタグ８８、９６と囲いの外側にあるリーダ７６との間のデータ通信を可能にすることができる。これらの装置においては、ブリッジアンテナ７８、８０は、タグとリーダとの間のデータ通信範囲を増大させるように、タグ８８、９６とリーダ７６との間に位置決めされる。結果として、タグとリーダとの間のデータ通信は、物体を取り外すことなく、囲いすなわちパッケージを通して行うことができる。
【００３３】
本明細書において用いられるように、パッケージは、何かが格納又は搬送のためにパッケージされるあらゆる容器を含む。図５は、パッケージ７４を箱として示すが、パッケージは、封筒、帯封、パレット、ボール紙、缶、広口瓶、トレイ、トランク、スリーブ、貨物コンテナなどのいずれか１つ又はそれ以上を含むことができると考えられる。
【００３４】
さらに、本明細書において開示されるＲＦＩＤブリッジアンテナは、図１及び図２に示される、２つだけのＲＦアンテナ素子の使用に限定されるものではなく、例えば「Ｙ」字構造の他の種類のアンテナアセンブリを組み込むこともできる。このようなより複雑なブリッジアンテナ構成に関する困難さは、インピーダンス整合の困難さであるため、特に、想定することができる高周波数方式において、サーキュレータのような装置の使用が要求されることになる。
【００３５】
本明細書において用いられるように、物体は、タグ１２を取り付けることのできる、あらゆる有形の物品を含む。先に記載したように、物体は、機械のための交換モジュールを含む。例えば、図６は、「顧客交換可能ユニット」すなわちＣＲＵとして知られている、交換可能モジュール１５４’及び１５４”を含む機械１５２の概略図である。モジュール１５４’及び１５４”の各々には、ＣＲＵＭ（顧客交換可能ユニットモニタ）として構成されるタグ１２が取り付けられている。各々のＣＲＵＭ（タグ）１２内のメモリコアは、それぞれのモジュール１５４’又は１５４”の識別、機能、及び性能に関するデータを保持する。メモリコアは、不揮発性メモリを含むので、交換可能モジュール１５４’及び１５４”と共に移動するＣＲＵＭ１２は、モジュールが機械１５２内に設置されていない時でさえ、そこに格納されるデータを保持するための「スクラッチパッド」として作用することができる。
【００３６】
機械１５２の動作は、一般的にコントローラ１５８によって制御されており、コントローラは、１つ又はそれ以上のマイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、又は機械１５２を動作させる命令によりエンコードされる他の信号処理装置を含むことができる。モジュール１５４’及び１５４”が機械１５２内に設置されると、データは、本明細書において上述されたリーダ１４と同様の方法により動作する、リーダアンテナ１６２を有するリーダ（カプラ基板）１６０により、ＣＲＵＭ１２とコントローラ１５８との間で通信される。ＣＲＵＭ１２の各々の間の通信は、この場合には、例えば図４で示されるものと同様の方法で、アンテナ１６２により、各々のＣＲＵＭ１２とカプラ基板１６０との間に置かれた、箱１６４、１６６によって示される２つのＲＦＩＤブリッジアンテナにより可能になる。さらに、データは、機械１５２の外部にある装置１６８と、モジュール１５４’及び１５４”の一方又は両方と、コントローラ１５８との間で通信することができる。コントローラ１５８は、さらに、ユーザインタフェース１７０を通して又は電話回線或いはインターネットといったネットワーク接続１７２を通して、ユーザと通信することができる。
【００３７】
本明細書における説明のため、機械１５２は、インクジェット又は「レーザ」（電子写真式又はゼログラフ式）などのデジタルプリンタといった印刷装置、又はデジタルコピー機又はアナログコピー機として示されており、モジュール１５４’及び１５４”は、それぞれマーキング材料供給モジュール及びマーキング装置モジュール等の、印刷（印刷ハードウエア）に関わるハードウエア装置を含むものとして示されている。しかし、機械１５２は、１つ又はそれ以上の機能を実行するように構成された、あらゆる電気的、電子的、機械的、電気機械装置とすることができ、モジュール１５４’及び１５４”は、機械１５２のあらゆる構成要素、構成要素のグループ、システム又はサブシステムとすることができると考えられる。本明細書において用いられる「プリンタ」という語は、デジタルコピー機、製本機、ファクシミリ機、多機能機械などのような、あらゆる目的のために印刷出力機能を実行する装置を包含する。
【００３８】
図６の実施形態では、画像が印刷されるシートが、スタック１７４から引き出され、マーキング装置モジュール１５４”に対して移動し、そこで個々のシート上に所望の画像が印刷される。マーキング装置モジュール１５４”によって、マークを様々なシート上に置くためのマーキング材料は、マーキング材料供給モジュール１５４’から供給される。機械１５２が、静電写真プリンタである場合には、マーキング材料供給モジュール１５４’はトナーの供給を含むことができ、マーキング装置モジュール１５４”は、受像体（感光体）又は定着装置のような、静電写真処理のための多数のハードウエア装置を含むことができる。静電写真印刷の周知のプロセスにおいて、最も一般的な種類は「ゼログラフ」として知られており、典型的には感光体として知られる電荷保持表面が、静電気的に帯電され、次いで、それにしたがって表面を選択的に放電させるように、原稿の画像のライトパターンに露光される。結果としてもたらされる感光体上の帯電領域及び放電領域のパターンは、原稿画像に合致する潜像として知られる静電荷パターンを形成する。潜像は、最終的に分割された「トナー」として知られる静電気により引き付けられる粉末と接触させることにより生成される。トナーは、感光体表面上の静電荷によって画像領域上に保持される。このように、トナー画像が再現される原稿の光像と一致して生成される。トナー画像は、次いで、スタック１７４からの紙等の基材に転写され、画像はそこに固定されて、画像の恒久的な記録を形成することができる。
【００３９】
インクジェット印刷の場合においては、マーキング材料供給モジュール１５４’は、一定量の液体インク又は固体インクを含み、異なる原色インクのための別個のタンクを含むことができ、マーキング装置モジュール１５４”はプリントヘッドを含む。静電印刷又はインクジェット印刷の場合のいずれにおいても、「マーキング材料」には、定着装置において用いられるオイル等の洗浄液といった、正確にはマーキングに用いられるものではないが、印刷に用いられる他の消費材料を含むことができる。もちろん、機械１５２の特定の設計によっては、モジュール１５４’及び１５４”の機能を、単一のモジュールに組み合わせてもよいし、或いは、マーキング装置が、１５４”のような容易に交換可能なモジュール内に設けられないこともある。さらに、フルカラープリンタ等におけるように、幾つかの異なるマーキング材料供給モジュール１５４’を設けることもできる。一般に、機械は、１つ又はそれ以上の交換可能モジュールを含むことができ、機械１５２の寿命において複数回だけ、これらのモジュールの１つ又はそれ以上を取り外す又は交換する必要があると予測される。例えば、事務機器の現在の市場においては、典型的には、１５４’及び１５４”といったモジュールは、末端消費者によって容易に交換可能であり、したがって、製造元の担当者がユーザを訪れる出費を節約できることが望ましい。
【００４０】
タグすなわちＣＲＵＭ１２内に格納することができる、多数の異なる種類のデータがある。図１ないし図３を参照して説明される方法でＲＦＩＤブリッジアンテナ１０を用いることは、このデータを、ブリッジアンテナがない場合に可能な距離より、遠くから、ＣＲＵＭ１２から読み取り又はＣＲＵＭ１２に書き込むことを可能にするという利点がある。図１ないし図５の実施形態に関しては、このデータは、モジュール１５４が配達又は格納のためにパッケージされた時に、ＣＲＵＭ１２から読み取る又はＣＲＵＭ１２に書き込むことができる。ＣＲＵＭ１２内に格納されたデータに応じて、これは多数の有益な方法で用いることができる。
【００４１】
例えば、ＣＲＵＭ１２は、特定のモジュールの製造番号を保持することができる。ＲＦＩＤブリッジアンテナ１０を用いると、製造番号によるパッケージ化したモジュールの識別は、例えば、パッケージからモジュールを取り外すことなく、リーダ１４によって求めることができる。さらに、リーダ１４によって読み取られる製造番号を、モジュールの確実性を検証するのに用い、それによって、確実なパッケージにパッケージされたいずれかの偽モジュールを識別することができる。リーダ１４によって読み取られた製造番号は、さらに、在庫追跡、バッチ識別及び同類のものにも有益とすることができる。
【００４２】
さらに別の実施例においては、図６を再び参照すると、ＣＲＵＭ１２の不揮発性メモリ内に含むことができる他の種類のデータがコントローラ１５８により用いられて、機械又はモジュールの様々なオプション機能を有効にする又は無効にするために、機械１５２のオプション属性を構成する。これらのオプション属性は、機械の特定のユーザと関連させることができ（例えば、コピー機を使用する者に与えられる許可）、又は、機械一般に関連させることができる（例えば、機械が用いられる国に関する速度及び／又は電圧設定、機械に関連する販売契約又はリースの下で使用可能なオプション機能）。これらのオプション属性すなわちオプション機能の例は、装置／機械の速度、機械のスタンドアロンモード又はネットワーク接続モード、走査のイネーブル、電子メールの走査、インターネットファックスの走査、ネットワークサーバファックスのイネーブル、ジョブに基づくアカウントを含むことができるが、これらに限られるものではない。ＣＲＵＭ内に格納することができる他のデータは、ソフトウエアの更新、設定の更新、及びコントローラ１５８によって用いられる同類のものを含むことができる。ブリッジアンテナ１０は、モジュールがパッケージ内にある間、ＣＲＵＭ１２とリーダ１４との間のデータ通信を可能にし、それによって、モジュールをパッケージ５８、７４から取り外すことなく、これらのデータのいずれかが、ＣＲＵＭ１２から読み取られる又はＣＲＵＭ１２に書き込まれることを可能にする。このことは、標準的なモジュールが製造され及びパッケージ化されて、これらの標準的なモジュールのＣＲＵＭ１２が、後の必要な時に、特定の用途のために、プログラムされることを可能にするという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】一対のＲＦアンテナ素子を含む、ＲＦＩＤブリッジアンテナの斜視図である。
【図２】リーダとタグアンテナとの間に配置されたＲＦＩＤブリッジアンテナの斜視図である。
【図３】タグ、リーダ及びＲＦＩＤブリッジアンテナの各々を示すブロック図である。
【図４】少なくとも１つのブリッジアンテナを用いて、パッケージ内の単一のリーダと通信する個々のＣＲＵタグが設けられた、複数の物体を含むパッケージの斜視図である。
【図５】物体又はモジュールの少なくとも１つが機械又はパッケージ内の遠隔位置に置かれ、タグがパッケージ又は機械の外に置かれた単一のリーダと通信する、ＣＲＵタグが設けられた複数の物体又はモジュールを含むパッケージ又は機械の斜視図である。
【図６】ＲＦＩＤブリッジアンテナが、タグとリーダとの間の通信を可能にするように採用された、タグ（ＣＲＵＭ）をもつ顧客交換可能ユニット（ＣＲＵ）を含む、印刷装置等の機械の概略図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０：ＲＦＩＤブリッジアンテナ
１２：タグ
１４：リーダ
１６、１８：ＲＦアンテナ素子
２０：導電体
２２：同軸端子
２４：タグアンテナ
２６：集積回路装置
２８：ホストプロセッサ
３０：リーダアンテナ
３２：集積回路装置
３４：ループ
３６：基板
３８：電荷蓄積素子
４０：メモリコア
【図１】
0005242926.tif 000002
【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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