JP7443178B2 - 無線タグ通信装置及びシート処理装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、無線タグ通信装置及びシート処理装置に関する。

ＲＦＩＤ（radio frequency identifier）等の無線タグが設けられたシートに対して画像を形成する画像形成装置がある。このような画像形成装置は電波を送受信可能なアンテナを備え、シート上の無線タグと電波を介して情報のやり取りを行う場合がある。そこでこのような画像形成装置におけるアンテナは、無線タグの受信可能な電波を放射する。無線タグが受信可能な電波とは、具体的には偏波面が無線タグの受信可能な偏波面であり、周波数が無線タグの受信可能な周波数帯に対応する電波である。
しかしながら、シート上の無線タグの種類には様々なものがある。例えば無線タグの受信可能な周波数帯は国により異なる。このような場合、特定の国に対応する周波数帯の電波だけを放射可能な画像形成装置では、無線タグの種類によっては対応できない場合があった。このような使用可能な無線タグの種類の違いは国だけに依存したことではなく、地域等、画像形成装置が使用される環境に応じてさまざまに存在する。また、このような課題は、画像形成装置に限らず、シートを処理する装置に共通の課題であった。

特開２００５－３１１９９４号公報

本発明が解決しようとする課題は、無線タグの種類の違いに起因して無線タグとの情報のやり取りができないという機会を減らすことができる無線タグ通信装置及びシート処理装置を提供することである。

実施形態の無線タグ通信装置は、放射素子と放射制御部とを持つ。放射素子は、無線タグの搬送方向と所定の角度をなす基準方向に垂直な方向に長軸を有し前記基準方向に平行な方向に短軸を有し、前記長軸の長さが第１の長さである第１放射領域と、前記基準方向に垂直な方向に長軸を有し前記基準方向に平行な方向に短軸を有し、前記長軸の長さが第２の長さである第２放射領域と、前記基準方向に平行な方向に長軸を有し前記基準方向に垂直な方向に短軸を有し、前記長軸の長さが第３の長さである第３放射領域と、前記基準方向に平行な方向に長軸を有し前記基準方向に垂直な方向に短軸を有し、前記長軸の長さが第４の長さである第４放射領域と、を有する導体である。放射制御部は、前記放射素子に前記第１放射領域、前記第２放射領域、前記第３放射領域又は前記第４放射領域の少なくともいずれか１つから偏波を放射させる。前記第１放射領域と前記第２放射領域とは前記第３放射領域又は前記第４放射領域と一部を共有し、前記第３放射領域と前記第４放射領域とは前記第１放射領域又は前記第２放射領域と一部を共有し、前記第１放射領域から放射される偏波と、前記第２放射領域から放射される偏波と、前記第３放射領域から放射される偏波と、前記第４放射領域から放射される偏波と、は前記無線タグが受信可能である。

実施形態の画像形成装置１０の一例を示す図。 実施形態の画像形成装置の機能ブロック図。 実施形態の画像形成装置においてシートが存在可能な位置の例を示す図。 実施形態におけるシート上の無線タグの配置とシートの搬送方向との関係の一例を示す図。 実施形態における無線タグ通信装置２０１の構成の一例を示す図。 実施形態のアンテナ６００の構成の側面図の一例を示す図。 実施形態における放射素子形状の一例を説明する説明図。 実施形態の放射素子６３０の一例を示す上面図。 実施形態の無線タグ通信装置２０１が送受信する電波について、無線タグ通信装置２０１の周波数応答特性を測定した実験結果の一例を示す第１の図。 実施形態の無線タグ通信装置２０１が送受信する電波について、無線タグ通信装置２０１の周波数応答特性を測定した実験結果の一例を示す第２の図。 比較実験の実験結果の一例を示す図。

以下、実施形態の無線タグ通信装置及びシート処理装置を、図面を参照して説明する。
なお以下の説明では、同一又は類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。また、重複した構成の説明は省略する場合がある。

図１は、実施形態の画像形成装置１０の一例を示す図である。画像形成装置１０は、シート処理装置の一例である。

図１において、画像形成装置１０は、コントロールパネル１３、無線タグ通信装置２０１、及びプリンタ部１８を備える。プリンタ部１８は、制御部１００、給紙カセット１６１、１６２等を備える。制御部１００は、コントロールパネル１３、無線タグ通信装置２０１、及びプリンタ部１８を制御する。制御部１００は、プリンタ部１８におけるシートの搬送を制御する。シートの搬送の制御とは、シートの搬送タイミング、シートの停止位置、シートの搬送速度等を制御することである。

コントロールパネル１３は、入力キーと、表示部とを備える。例えば、入力キーは、ユーザによる入力を受け付ける。例えば、表示部は、タッチパネル式である。表示部は、ユーザによる入力を受け付け、ユーザへの表示を行う。例えば、コントロールパネル１３は、画像形成装置１０の動作に関する項目を設定可能に表示部に表示する。コントロールパネル１３は、ユーザによって設定された項目を制御部１００に通知する。

給紙カセット１６１、１６２は、無線タグが設けられたシートを収納する。なお、給紙カセット１６１、１６２は、無線タグが設けられていないシートももちろん収納できる。以下の説明において、特に断らない限り、シートは無線タグが設けられたシートとする。シートには、例えば紙、プラスチックフィルム等の素材が用いられる。

プリンタ部１８は、画像形成動作を行う。例えば、プリンタ部１８は、画像データが示す画像をシートに形成する。以下の説明では、シートに画像を形成することを印刷とも表現する。プリンタ部１８は、中間転写ベルト２１を備える。プリンタ部１８は、従動ローラ４１、及びバックアップローラ４０等で中間転写ベルト２１を支持する。プリンタ部１８は、中間転写ベルト２１を矢印ｍ方向に回転する。

プリンタ部１８は、４組の画像形成ステーション２２１、２２２、２２３及び２２４を備える。各画像形成ステーション２２１、２２２、２２３及び２２４は、各々Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）及びＫ（ブラック）の画像形成用とされる。画像形成ステーション２２１、２２２、２２３及び２２４は、中間転写ベルト２１の下側で、中間転写ベルト２１の回転方向に沿って配置される。

以下、各画像形成ステーション２２１、２２２、２２３及び２２４のうち、Ｙ（イエロー）の画像形成ステーション２２１を例に挙げて説明する。なお、画像形成ステーション２２２、２２３及び２２４については、画像形成ステーション２２１と同様の構成を備えるため、詳細な説明を省略する。

画像形成ステーション２２１は、帯電チャージャ２６、露光走査ヘッド２７、現像装置２８及び感光体クリーナ２９を備える。帯電チャージャ２６、露光走査ヘッド２７、現像装置２８及び感光体クリーナ２９は、矢印ｎ方向に回転する感光体ドラム２４の周囲に配置される。

画像形成ステーション２２１は、１次転写ローラ３０を備える。１次転写ローラ３０は、中間転写ベルト２１を介して感光体ドラム２４と対向する。

画像形成ステーション２２１は、感光体ドラム２４を帯電チャージャ２６で帯電後、露光走査ヘッド２７によって露光する。画像形成ステーション２２１は、感光体ドラム２４上に静電潜像を形成する。現像装置２８は、トナーとキャリアとにより形成される二成分の現像剤を用い、感光体ドラム２４上の静電潜像を現像する。

１次転写ローラ３０は、感光体ドラム２４に形成されるトナー像を中間転写ベルト２１に１次転写する。画像形成ステーション２２１、２２２、２２３及び２２４は、１次転写ローラ３０によって、中間転写ベルト２１上にカラートナー像を形成する。カラートナー像は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）及びＫ（ブラック）のトナー像を順次重ねて形成される。感光体クリーナ２９は、感光体ドラム２４に残留するトナーを１次転写後に除去する。

プリンタ部１８は、２次転写ローラ３２を備える。２次転写ローラ３２は、中間転写ベルト２１を介してバックアップローラ４０と対向する。２次転写ローラ３２は、シートに、中間転写ベルト２１上のカラートナー像を一括して２次転写する。なお、以下の説明において「トナー像」という場合、カラートナー像と１色のみのトナー像のいずれであってもよいものとする。トナー像は、消色トナーを用いたトナー像であってもよい。

搬送路３３１は、合流部４４１から分岐部４４２までの搬送路である。搬送路３３２は、両面印刷装置３８内を通過する搬送路であり、分岐部４４２から合流部４４１までの搬送路である。搬送路３３３は、分岐部４４２から排紙トレイ２０までの搬送路である。

給紙カセット１６１、給紙カセット１６２、または手差しトレイ１６３から取り出されたシートの先端は、停止している２本のレジストローラ３１が接触している部分に突き当てられる。レジストローラ３１に突き当てられたシートはシートの傾きが修正される。制御部１００は、回転する中間転写ベルト２１のトナー像の位置に合せてレジストローラ３１の回転を開始してシートを２次転写ローラ３２の位置に移動させる。制御部１００は、中間転写ベルト２１上に形成されたトナー像を２次転写ローラ３２によってシートに２次転写する。制御部１００は、シートを搬送路３３１に搬送し、定着装置３４によってトナー像をシートに定着することで画像を形成する。制御部１００は、画像が形成されたシートを搬送路３３３に搬送することで、シートを排紙する。

両面印刷の場合、制御部１００は、表面に画像が形成されたシートを、搬送路３３３に搬送する。制御部１００は、シート全体が分岐部４４２を通過したのち、スイッチバックして搬送路３３２にシートを搬送する。その後、制御部１００は、シートを両面印刷装置３８内の搬送路を経由して合流部４４１に搬送し、レジストローラ３１を経由して搬送路３３１に搬送する。そして制御部１００は、定着装置３４によってトナー像を定着することでシートの裏面に画像を形成する。制御部１００は、裏面に画像が形成されたシートを搬送路３３３に搬送することで、シートを排紙する。

無線タグ通信装置２０１は、制御部１００と通信可能である。無線タグ通信装置２０１は、シートの無線タグと通信することで、無線タグから情報を読み取り、また無線タグに情報を書き込む。無線タグ通信装置２０１は、矢印ｋ方向に信号を送信する。信号は、具体的には変調された電波である。無線タグ通信装置２０１が送信した信号によりシートの無線タグに情報の書き込みが行われる。

プリンタ部１８において形成される画像は、２次転写ローラ３２において２次転写される前に、露光走査ヘッド２７から感光体ドラム２４上に静電潜像が形成される。感光体ドラム２４上に形成された静電潜像は、トナー像として中間転写ベルト２１に１次転写される。さらに、中間転写ベルト２１に１次転写されたトナー像は、レジストローラ３１の位置に搬送された無線タグシートに２次転写される。

次に、図２を用いて、実施形態の画像形成装置の機能ブロック図を説明する。
図２において、画像形成装置１０は、制御部１００、コントロールパネル１３、プリンタ部１８、及び無線タグ通信装置２０１を有する。

制御部１００は、演算装置５１及び記憶装置５２を備える。演算装置５１は、記憶装置５２に記憶された画像処理プログラムに従い、コントロールパネル１３、プリンタ部１８、及び無線タグ通信装置２０１を制御する。制御部１００は、例えば、シートの搬送が開始されたことを示す情報（以下「搬送開始情報」という。）を出力する。

演算装置５１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等である。記憶装置５２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等である。データ受信部５３は、ＰＣ（Personal Computer）などのホストから、印刷する画像を示す印刷データ（例えば、ページ記述言語で記述されたデータ等）を受信し、受信した印刷データを記憶装置５２に記憶する。画像データ展開部５４は、データ受信部５３によって記憶装置５２に記憶された印刷データから印刷条件を決定したりすることで、プリンタ部１８が印刷可能なデータ（例えば、ラスタデータ等）に展開して、記憶装置５２に記憶する。

プリンタ部１８は、定着装置３４、２次転写ローラ３２、及び現像装置２８を含む。プリンタ部１８は、画像データ展開部５４によって記憶装置５２に記憶されたデータに基づきシートに画像を形成する。

図３は、実施形態の画像形成装置１０において、シートが存在可能な位置の例を示す図である。図３において、シートＳｂは、給紙カセット１６１に載置されたシートを示す。シートＳｃは、排紙トレイ２０に載置されたシートを示す。シートＳｄは、手差しトレイ１６３に載置されたシートを示す。上記給紙カセット１６１、１６２、排紙トレイ２０、及び手差しトレイ１６３は、載置部の一例である。

シートＳａは、搬送路３３１を搬送中のシートを示す。各シートには無線タグが設けられている。

図３において、無線タグに情報を書く対象となっているシート（以下、「対象シート」ともいう）は、搬送路３３１を搬送中のシートである。そのためシートＳａは対象シートの一例である。

図３に示される状態で、無線タグ通信装置２０１が矢印ｋ方向に信号を送信する。すなわち、ｋ方向は無線タグ通信装置２０１が送信する信号の送信方向である。そのため、ｋ方向は無線タグ通信装置２０１が放射する電波の伝搬方向でもある。

信号を受信した各無線タグは受信した信号の内容に応じた動作を行う。無線タグは、例えば受信した信号が示す情報の記憶を行う。無線タグは、例えば無線タグ通信装置２０１に対して応答する。応答するとは具体的には、信号を送信することを意味する。無線タグ通信装置２０１は、各シートに設けられた無線タグから送信された信号を受信する。図３の場合、信号を受信する無線タグの１つは、シートＳａに設けられた無線タグである。図３において、シートＳａは搬送されている。

無線タグは、ｋ方向に垂直な面内の形状が長軸及び短軸を有する形状であり、電波の波長が同一の場合には、偏波面が長軸に垂直な偏波よりも偏波面が長軸に平行な偏波とより強く相互作用する。相互作用が強いとは、電波が無線タグを透過する確率が低く、無線タグに到達した電波が無線タグによって吸収や反射される確率が高いことを意味する。そのため、無線タグ通信装置２０１は、偏波面が無線タグの長軸に平行な電波を無線タグとの情報のやりとりに用いることが消費電力や通信エラーの発生頻度の少なさの観点から望ましい。なお、通信エラーが発生するとは、無線タグ通信装置２０１と無線タグとの情報のやり取りができないことを意味する。

図４は、実施形態におけるシート上の無線タグの配置とシートの搬送方向との関係の一例を示す図である。図４においてタグＴａ、タグＴｂ、タグＴｃ及びタグＴｄは、それぞれ搬送路３３１を搬送中のシートＳａに設けられた無線タグの一例である。タグＴａは、長軸が搬送方向に垂直であって紙面の長軸方向に垂直であるようにシートＳａに設けられた無線タグの一例である。タグＴｂは、長軸が搬送方向に平行であってシートＳａの長軸に平行であるようにシートＳａに設けられた無線タグの一例である。タグＴｃは、長軸が搬送方向に垂直であってシートＳａの長軸に平行であるようにシートＳａに設けられた無線タグの一例である。タグＴｃは、長軸が搬送方向に平行であってシートＳａの長軸に垂直であるようにシートＳａに設けられた無線タグの一例である。なお、図４では１枚のシート上に１つの無線タグが配置された例を示しているが、１枚のシート上には必ずしも１つの無線タグだけが配置される必要は無く、１枚のシート上に複数の無線タグが配置されてもよい。

なおシートの搬送方向は、例えば図３においてｋ方向に垂直な方向であって図３の紙面を下から上に向かう方向である。なお、無線タグはシートに設けられているため、シートの搬送方向は無線タグの搬送方向でもある。

図５は、実施形態における無線タグ通信装置２０１の構成の一例を示す図である。
無線タグ通信装置２０１は、アンテナ６００、無線タグ通信制御部５０１、送受信回路部５０２、及びインタフェース部５０３を備える。

アンテナ６００は、信号を送信する。アンテナ６００は、到来した信号を受信する。アンテナ６００が送信する信号のキャリアは電波である。アンテナ６００が受信する信号のキャリアは電波である。

無線タグ通信制御部５０１は、ＣＰＵ等のプロセッサ９０１とメモリ９０２とを用いて構成される。無線タグ通信制御部５０１は、プロセッサ９０１がメモリ９０２に記憶されたプログラムを読み出し、読み出したプログラムを実行することによって動作する。無線タグ通信制御部５０１は、無線タグ通信装置２０１が備える各機能部の動作を制御する。書き込み閾値は予めメモリ９０２に記憶される。

無線タグ通信制御部５０１は、例えば、シートの搬送開始情報を受信する。無線タグ通信制御部５０１は、例えば、無線タグ通信装置２０１が備える各機能部の動作を制御することで、無線タグ通信装置２０１に信号を送信させる。無線タグ通信制御部５０１は、例えば、無線タグ通信装置２０１が備える各機能部の動作を制御することで、アンテナ６００が受信した信号を復調させる。無線タグ通信制御部５０１は、例えば、搬送開始情報を受信して以降の経過時間の測定を行う。

送受信回路部５０２は、変調部５０４、送信アンプ５０５、受信アンプ５０６、復調部５０７、サーキュレータ５０８及び切り替えスイッチ５０９を備える。

変調部５０４は、無線タグ通信装置２０１が放射する電波を変調する。より具体的には、変調部５０４には無線タグ通信制御部５０１の制御により変調された電圧が印加され、電圧の印加により変調部５０４は変調された電流を生成する。変調部５０４が生成した電流が送信アンプ５０５に流れた後、アンテナ６００で電波を生成する。アンテナ６００で生成された電波が無線タグ通信装置２０１が放射する電波である。このように、変調部５０４による変調後の電波がアンテナ６００から放射される電波であり、したがって変調部５０４による変調後の電波が無線タグ通信装置２０１の送信する信号である。

送信アンプ５０５は、無線タグ通信装置２０１が送信する信号の強度を制御する。サーキュレータ５０８はアンテナ６００が送信する信号とアンテナ６００が受信した信号とを分離する。

切り替えスイッチ５０９は、電圧の印加先（すなわち変調部５０４により変調され送信アンプ５０５により増幅された電流を流す対象）を切り替える。具体的には切り替えスイッチ５０９は、後述する給電線６４１又は６４２の一方に送信アンプ５０５の接続先を切り替える。切り替えスイッチ５０９は、例えば単極双投スイッチ等のＲＦ（radio frequency）スイッチである。切り替えスイッチ５０９の動作の制御は無線タグ通信制御部５０１が行う。無線タグ通信制御部５０１の制御によって切り替えスイッチ５０９が動作することで、電圧の印加先が切り替わる。

受信アンプ５０６は、アンテナ６００が受信した信号の強度を所定の強度に制御する。復調部５０７は、アンテナ６００が受信した信号を復調する。

インタフェース部５０３は、無線タグ通信制御部５０１と制御部１００とを電気的に接続するインタフェースである。

図６は、実施形態のアンテナ６００の構成の側面図の一例を示す図である。アンテナ６００は、地導体板６１０、誘電体基板６２０及び放射素子６３０を備えるマイクロストリップアンテナである。地導体板６１０は接地された導体である。誘電体基板６２０は、地導体板６１０に接する誘電体である。

放射素子６３０は、誘電体基板６２０を挟んで地導体板６１０と反対側に位置する導体であって、誘電体基板６２０に接する導体である。放射素子６３０は、誘電体基板６２０及び地導体板６１０を貫通する給電線６４１及び６４２に接続されている。給電線６４１及び６４２は導線である。放射素子６３０は、給電線６４１又は６４２のいずれか一方を介して電圧が印加されると、印加された電圧により生じる電流が作り出す電波を放射する。放射される電波が信号である。放射素子６３０が放射する電波の波数ベクトルはｋ方向を向いたベクトルである。以下、給電線６４１と給電線６４２とを区別しない場合、給電線６４０という。給電線６４０の、放射素子６３０に接しない一端は、切り替えスイッチ５０９に接続される。

以下説明の簡単のため、ｋ方向に垂直な面をＸＹ面という。以下、ＸＹ面を張る互いに直交する２ベクトルのうち、搬送路３３１上を搬送されるシートの搬送方向に垂直なベクトルをＸベクトルといい、Ｘベクトルに垂直なベクトルをＹベクトルという。

放射素子６３０のｋ方向に垂直な面の形状は、ｋ方向の位置に依らず略同一である。放射素子６３０のｋ方向の長さは、放射素子６３０が放射する電波の波長に比べて短いことが望ましく、特に波長の１／４未満の長さであることが望ましい。

図７は、実施形態における放射素子６３０のＸＹ面内の形状（以下「放射素子形状」という。）の一例を説明する説明図である。図７の紙面に垂直な方向は、ｋ方向に平行である。

放射素子形状が囲む面（以下「放射素子面」という。）は、第１放射領域、第２放射領域、第３放射領域及び第４放射領域を有する。すなわち、第１放射領域、第２放射領域、第３放射領域及び第４放射領域は、同一面内に位置する。第１放射領域及び第２放射領域は、Ｙベクトルの方向の長さよりもＸベクトルの方向の長さの方が長いという条件を満たす形状の領域である。第３放射領域及び第４放射領域は、Ｘベクトルの方向の長さよりもＹベクトルの方向の長さの方が長いという条件を満たす形状の領域である。

図７において、第１放射領域は領域７０１であり、第２放射領域は領域７０２であり、第３放射領域は領域７０３であり、第４放射領域は領域７０４である。

第１放射領域と第２要素領域とは、Ｘベクトルの方向の長さが異なる領域であって互いに接することも重なり合うこともない領域である。第１放射領域は、第３放射領域又は第４放射領域と一部を共有する。第２放射領域は、第３放射領域又は第４放射領域と一部を共有する。

第３要素放射素子と第４要素放射素子とは、Ｙベクトルの方向の長さが異なる領域であって互いに接することも重なり合うこともない領域である。第３放射領域は、第１放射領域又は第２放射領域と一部を共有する。第４放射領域は、第１放射領域又は第２放射領域と一部を共有する。

図８は、実施形態の放射素子６３０の一例を示す上面図である。図８の紙面に垂直な方向は、ｋ方向に平行である。

図８の領域７１１は第１放射領域の一例である。図８の領域７１２は第２放射領域の一例である。図８の領域７２１は第３放射領域の一例である。図８の領域７２２は第４放射領域の一例である。

図８は、放射素子面は、第１放射領域、第２放射領域、第３放射領域及び第４放射領域を含んでいればよく、第１放射領域、第２放射領域、第３放射領域及び第４放射領域にくわえて更に第１種追加領域又は第２種追加領域を含んでもよい。すなわち、第１放射領域、第２放射領域、第３放射領域、第４放射領域、第１種追加領域及び第２種追加領域は、同一面内に位置する。

第１種追加領域は、Ｙベクトルの方向の長さよりもＸベクトルの方向の長さの方が長いという条件を満たす形状の領域であり第１放射領域及び第２放射領域とは異なる領域である。第１種追加領域は、他の第１種追加領域に接することも重なり合うこともない領域である。第１種追加領域は、第１放射領域及び第２放射領域に接することも重なり合うこともない領域である。第１種追加領域は、第３放射領域、第４放射領域又は第２種追加領域と一部を共有する。

第２種追加領域は、Ｘベクトルの方向の長さよりもＹベクトルの方向の長さの方が長いという条件を満たす形状の領域であり第３放射領域及び第４放射領域とは異なる領域である。第２種追加領域は、他の第２種追加領域に接することも重なり合うこともない領域である。第２種追加領域は、第３放射領域及び第４放射領域に接することも重なり合うこともない領域である。第２種追加領域は、第１放射領域、第２放射領域又は第１種追加領域と一部を共有する。

図８の領域７１３は、第１種追加領域の一例である。図８の領域７２３は、第２種追加領域の一例である。放射素子面内の第１種追加領域の数は１つである必要は無く、２つ以上でもよい。また、放射素子面内の第２種追加領域の数は１つである必要は無く、２つ以上でもよい。

図８の給電点７３１及び７３２は、どちらも給電点である。より具体的には、給電点７３１は給電線６４１と放射素子６３０とが接する位置（給電点）であり、給電点７３２は給電線６４２と放射素子６３０とが接する位置（給電点）である。

図９及び図１０は、実施形態の無線タグ通信装置２０１が送受信する電波について、無線タグ通信装置２０１の周波数応答特性を測定した実験結果の一例を示す図である。より具体的には、図９及び図１０は、図８の放射素子６３０を備える無線タグ通信装置２０１が送受信する電波について、無線タグ通信装置２０１の周波数応答特性を測定した実験結果の一例を示す図である。特に図１０は、実験結果をスミスチャートで表現した結果である。周波数応答特性としてはＳパラメータの値が測定された。

実験において、放射素子６３０の素材は銅であった。そのため導電率は５．８×１０^７（Ｓ／ｍ）であった。実験において、領域７１１、領域７１２及び領域７１３のＸベクトルの方向の長さはそれぞれ７７ｍｍ、７２ｍｍ、６７ｍｍであり、領域７１１、領域７１２及び領域７１３のＹベクトルの方向の長さはそれぞれ１０ｍｍ、２１ｍｍ、２０ｍｍであった。実験において、領域７２１、領域７２２及び領域７２３のＸベクトルの方向の長さはそれぞれ１０ｍｍ、２１ｍｍ、２０ｍｍであり、領域７２１、領域７２２及び領域７２３のＹベクトルの方向の長さはそれぞれ６７ｍｍ、７２ｍｍ、７７ｍｍであった。

実験において誘電体基板６２０の素材はＦＲ４（Ｆｌａｍｅ Ｒｅｔａｒｄａｎｔ Ｔｙｐｅ ４）で、誘電率は４．６であった。ｋ方向の長さは１．５３ｍｍであった。なお、地導体板６１０及び放射素子６３０のｋ方向の長さは合計で０．０７ｍｍであった。実験において誘電体基板６２０の放射素子６３０に接する面はＸベクトルの方向の長さが１３０ｍｍであり、Ｙベクトルの方向の長さが１３０ｍｍであった。

実験において地導体板６１０の素材は銅であった。そのため導電率は５．８×１０^７（Ｓ／ｍ）であった。実験において地導体板６１０のｋ方向の長さは０．０３５ｍｍであった。実験において地導体板６１０の誘電体基板６２０に接する面はＸベクトルの方向の長さが１３０ｍｍであり、Ｙベクトルの方向の長さが１３０ｍｍであった。

図９及び図１０は、ＳパラメータのうちのＳ１１が（－１０ｄＢ）以下である範囲が９２０ＭＨｚを中心にした幅約４２ＭＨｚの範囲であることを示す。

次に、図９及び図１０の実験結果と比較するための実験（以下「比較実験」という。）の結果について図１１を用いて説明する。比較実験では、アンテナ６００に代えて方形パッチアンテナが用いられた。比較実験で用いられた方形パッチアンテナは、電波を放射する導体のＸＹ面内の形状が、図８に示す形状である代わりに方形である点でのみ異なった。比較実験で用いられた方形パッチアンテナのＸＹ面内の形状の１辺の長さは７５ｍｍであった。

図１１は、比較実験の実験結果の一例を示す図である。図１１は、ＳパラメータのうちのＳ１１が（－１０ｄＢ）以下である範囲が９２０ＭＨｚを中心にした幅約１０ＭＨｚの範囲であることを示す。

図９、図１０及び図１１は、アンテナ６００の方が方形パッチアンテナよりも帯域の広いアンテナであることを示す。

ここで、アンテナ６００の方が方形パッチアンテナよりも帯域が広い理由を説明する。以下、説明の簡単のため、第１放射領域、第２放射領域、第３放射領域、第４放射領域、第１種追加領域及び第２種追加領域をそれぞれ区別しない場合、放射領域という。放射素子６３０の部位であって放射素子面内の面が放射領域である部位（以下「放射部位」という。）は、上述したように所定の一軸の方向の長さが直交する他の軸の方向の長さよりも長い形状である。すなわち、放射部位の形状は、長軸と短軸とを有する形状である。このような形状はアンテナの素子と同様の形状である。そのため、各放射部位は、偏波面が放射領域の長軸に平行な偏波であって長軸の長さで決まる共振周波数の電波を放射する。なお、共振周波数は具体的には、波長の半分の長さが長軸の長さに等しい電波の周波数である。

例えば図８の第１放射領域は、長軸がＸ軸に平行であり短軸がＹ軸に平行な形状である。そのため放射素子面内の面が図８の第１放射領域である放射部位は、偏波面がＸ軸に平行であり波長が第１放射領域の長軸の長さの２倍に等しい電波を放射する。また、例えば図８の第３放射領域は、長軸がＹ軸に平行であり短軸がＸ軸に平行な形状である。そのため放射素子面内の面が図８の第３放射領域である放射部位は、偏波面がＹ軸に平行であり波長が第３放射領域の長軸の長さの２倍に等しい電波を放射する。

そのため複数種類の放射部位を備える放射素子６３０は、偏波面及び波長の組合せが異なる複数種類の電波を放射することができる。すなわちアンテナ６００は、方形パッチアンテナのような単一種類の放射部位だけを備えるアンテナよりも広い帯域を有するアンテナであり、単一種類の放射部位だけを備えるアンテナと異なり偏波面が異なる複数の電波を放射することができる。

また放射素子６３０では、長軸が平行な隣り合う放射部位が、長軸が垂直な放射部位の一部によって導通されている。例えば図８の第１放射小部位と第２放射小部位とは、第３放射小部位の一部や、第４放射小部位の一部や、第２種追加放射小部位の一部によって導通されている。なお、第１放射小部位は、放射素子面内の面が第１放射領域の放射部位である。第２放射小部位は、放射素子面内の面が第２放射領域の放射部位である。第３放射小部位は、放射素子面内の面が第３放射領域の放射部位である。第４放射小部位は、放射素子面内の面が第４放射領域の放射部位である。第２種追加放射小部位は、放射素子面内の面が第２種追加放射領域の放射部位である。また、以下、長軸が平行な隣り合う放射部位の間の空間に位置する部位で長軸が平行な隣り合う放射部位を導通させる部位を、導通部位という。例えば第１放射小部位と第２放射小部位とを導通させる第３放射部位の一部は導通部位の一例である。

そのため、第１放射小部位と第２放射小部位とは各部位の長軸の長さに応じた波長の電波だけでなく、各部位に導通部位を足し合わせた部位の長軸の長さに応じた波長の電波も放射することができる。そのためアンテナ６００は、複数種類の放射部位を空間的に互いに分離された状態でただただ複数備えるアンテナよりも広い帯域で電波を放射することができる。

さらに、アンテナ６００は、長軸の方向が異なる複数の放射部位の一部を共有させた構造を有しながら互いに偏波面が直交する電波を切り替えて放射することができる。すなわち、アンテナ６００は、異なる偏波面の電波を放射するために長軸の方向が異なる複数の放射素子を空間的に分離された状態で備える構造では無い。そのため、アンテナ６００は、偏波面の異なる電波を放射するための放射素子６３０の占有面積を小さくすることができる。

このように構成された無線タグ通信装置２０１は、複数の偏波面又は周波数の異なる複数種類の偏波を放射可能なアンテナ６００を備える。このため無線タグ通信装置２０１の放射する偏波が無線タグが受信可能な偏波である確率は、１種類の偏波を放射する装置の放射する偏波が無線タグの受信可能な偏波である確率よりも高い。このため、無線タグ通信装置２０１は、無線タグの種類の違いに起因して無線タグとの情報のやり取りができないという機会を減らすことができる。

またそのため、このように構成された画像形成装置１０は、無線タグの種類の違いに起因して無線タグとの情報のやり取りができないという機会を減らすことができる。このことは、画像形成装置１０に限らず無線タグ通信装置２０１を備える他のシート処理装置でも同様である。

他のシート処理装置は、例えば品物の入出荷の管理等に用いられるバーコードプリンタやアパレル店舗等の小売店が備える品物に取り付けられた読み取り装置である。このような場合、無線タグを備えるシートとは、品物に取り付けられるシートである。

（変形例）
なお、第１放射領域の長軸に平行な方向の一端と第２放射領域の長軸に平行な方向の一端とは必ずしも、図８に示すような一軸上に位置する（すなわち端部が揃っている）必要は無い。すなわち第１放射領域の長軸に平行な方向の一端と第２放射領域の長軸に平行な方向の一端とは図７に示すような位置関係にあってもよい。このことは、第１放射領域、第２放射領域についてだけでなく第１種追加領域についても同様である。すなわち、第１放射領域の長軸に平行な方向の一端と第１種追加領域の長軸に平行な方向の一端とは必ずしも一軸上に位置する必要は無いし、第２放射領域の長軸に平行な方向の一端と第１種追加領域の長軸に平行な方向の一端とは必ずしも一軸上に位置する必要は無い。また、第１種追加領域が複数存在する場合には、１つの第１種追加領域の長軸に平行な方向の一端と他の第１種追加領域の長軸に平行な方向の一端とは必ずしも一軸上に位置する必要は無い。しかしながら、端部が揃っている方が、利得が高いという効果を奏する。端部がそろっていない場合、放射領域の辺が多くなり電力が分散されてしまう。そのため、端部がそろっていない場合、端部が揃っている場合よりも長軸方向に流れる電力が減る。上述したように放射部位は長軸方向の長軸の長さで決まる共振周波数の電波を放射すため、長軸方向に流れる電力が多いほど、高い利得が得られる。そのため、端部が揃っている方が、端部が揃っていないよりも望ましい。

なお、長軸方向が平行な放射領域間の距離は、数ｍｍ以内であることが望ましい。数ｍｍ以内であることで、それぞれの放射素子に同等の電力が流れ、各放射領域に対応する共振周波数を同時に得ることができる。よって、広い帯域に対応できる。

なお、第３放射領域の長軸に平行な方向の一端と第４放射領域の長軸に平行な方向の一端とは必ずしも、図８に示すような一軸上に位置する（すなわち端部が揃っている）必要は無い。すなわち第３放射領域の長軸に平行な方向の一端と第４放射領域の長軸に平行な方向の一端とは図７に示すような位置関係にあってもよい。このことは、第３放射領域、第４放射領域についてだけでなく第２種追加領域についても同様である。すなわち、第３放射領域の長軸に平行な方向の一端と第２種追加領域の長軸に平行な方向の一端とは必ずしも一軸上に位置する必要は無いし、第４放射領域の長軸に平行な方向の一端と第２種追加領域の長軸に平行な方向の一端とは必ずしも一軸上に位置する必要は無い。また、第２種追加領域が複数存在する場合には、１つの第２種追加領域の長軸に平行な方向の一端と他の第２種追加領域の長軸に平行な方向の一端とは必ずしも一軸上に位置する必要は無い。しかしながら、端部が揃っている方が、利得が高いという効果を奏する。端部がそろっていない場合、放射領域の辺が多くなり電力が分散されてしまう。そのため、端部がそろっていない場合、端部が揃っている場合よりも長軸方向に流れる電力が減る。上述したように放射部位は長軸方向の長軸の長さで決まる共振周波数の電波を放射すため、長軸方向に流れる電力が多いほど、高い利得が得られる。そのため、端部が揃っている方が、端部が揃っていないよりも望ましい。

なお、第３の長さは、第１の長さ又は第２の長さのいずれか一方と略同一であってもよいし異なってもよい。また第４の長さは、第１の長さ又は第２の長さのいずれか一方であって第３の長さと略同一では無い一方と略同一であってもよいし異なってもよい。なお、第１の長さは、第１放射領域の長軸の長さを意味する。第２の長さは、第２放射領域の長軸の長さを意味する。第３の長さは、第３放射領域の長軸の長さを意味する。第４の長さは、第４放射領域の長軸の長さを意味する。

なお、放射領域の長軸の方向は、必ずしもシートの搬送方向に垂直又は平行である必要は無い。放射領域の長軸の方向は、シートの搬送方向と所定の角度をなす方向（以下「基準方向」という。）に対して垂直又は平行であってもよい。例えば、図７及び図８におけるＸ軸方向は基準方向に垂直であって図７及び図８におけるＹ軸方向は基準方向に平行であってもよい。

なお、無線タグ通信装置２０１の使用時に給電線６４１又は６４２のいずれを用いて無線タグ通信装置２０１が無線タグと情報のやり取りを行うかは、予めユーザが決定してもよいし、無線タグ通信装置２０１が所定の処理を実行することで決定してもよい。予めユーザが決定する場合、例えばユーザは処理対象のシート上の無線タグの向きに平行な偏波面の偏波を放射する給電線６４０を情報のやり取りに用いることを決定する。

無線タグ通信装置２０１が決定する場合、所定の処理は、例えば以下の決定処理である。決定処理ではまず無線タグ通信制御部５０１の制御により、無線タグとの情報のやり取りを行う前に、電圧が印加される給電線６４０が所定の周期で切り替えられる。そして、切り替えのたびに電波の放射とその電波の無線タグによる反射波の強度の測定とが行われる。切り替えのタイミングの決定は無線タグ通信制御部５０１が行う。反射波は無線タグが放射する電波である。反射波の測定は、無線タグ通信制御部５０１が行う。無線タグ通信制御部５０１は、所定の強度以上の反射波が観測されたタイミングで切り替えの処理を終了する。無線タグ通信制御部５０１は、切り替えを終了した時点で電圧の印加の対象であった給電線６４０を、無線タグとの情報のやり取りに用いる給電線６４０に決定する。

なお、第１種追加領域は第５放射領域の一例である。第２種追加領域は第６放射領域の一例である。第１種追加領域の長軸の長さは第５の長さの一例である。第２種追加領域の長軸の長さは第６の長さの一例である。送受信回路部５０２は放射制御部の一例である。レジストローラ３１は、搬送部材の一例である。

上述した実施形態における画像形成装置１０又は無線タグ通信制御部５０１の機能をコンピュータで実現するようにしても良い。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、無線タグ通信装置２０１を持つことにより、無線タグの種類の違いに起因して無線タグとの情報のやり取りができないという機会を減らすことができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０…画像形成装置、１００…制御部、２０１…無線タグ通信装置、５０１…無線タグ通信制御部、５０２…送受信回路部、５０３…インタフェース部、５０４…変調部、５０５…送信アンプ、５０６…受信アンプ、５０７…復調部、５０８…サーキュレータ、５０９…切り替えスイッチ、６００…アンテナ、６１０…地導体板、６２０…誘電体基板、６３０…放射素子、６４０、６４１、６４２…給電線

Claims (5)

1. 無線タグの搬送方向と所定の角度をなす基準方向に垂直な方向に長軸を有し前記基準方向に平行な方向に短軸を有し、前記長軸の長さが第１の長さである第１放射領域と、
   前記基準方向に垂直な方向に長軸を有し前記基準方向に平行な方向に短軸を有し、前記長軸の長さが第２の長さである第２放射領域と、
   前記基準方向に平行な方向に長軸を有し前記基準方向に垂直な方向に短軸を有し、前記長軸の長さが第３の長さである第３放射領域と、
   前記基準方向に平行な方向に長軸を有し前記基準方向に垂直な方向に短軸を有し、前記長軸の長さが第４の長さである第４放射領域と、
   を有する導体である放射素子と、
   前記放射素子に前記第１放射領域、前記第２放射領域、前記第３放射領域又は前記第４放射領域の少なくともいずれか１つから偏波を放射させる放射制御部と、
   を備え、
   前記第１放射領域と前記第２放射領域とは前記第３放射領域又は前記第４放射領域と一部を共有し、前記第３放射領域と前記第４放射領域とは前記第１放射領域又は前記第２放射領域と一部を共有し、
   前記第１放射領域から放射される偏波と、前記第２放射領域から放射される偏波と、前記第３放射領域から放射される偏波と、前記第４放射領域から放射される偏波と、は前記無線タグが受信可能である、
   無線タグ通信装置。
2. 前記基準方向は、前記無線タグが設けられたシートの搬送方向である、
   請求項１に記載の無線タグ通信装置。
3. 前記基準方向に垂直な方向に長軸を有し前記基準方向に平行な方向に短軸を有し、前記長軸の長さが第５の長さである第５放射領域、
   をさらに備える請求項１又は２に記載の無線タグ通信装置。
4. 前記基準方向に平行な方向に長軸を有し前記基準方向に垂直な方向に短軸を有し、前記長軸の長さが第６の長さである第６放射領域、
   をさらに備える請求項１から３のいずれか一項に記載の無線タグ通信装置。
5. シートを搬送する搬送部材と、
   無線タグの搬送方向と所定の角度をなす基準方向に垂直な方向に長軸を有し前記基準方向に平行な方向に短軸を有し、前記長軸の長さが第１の長さである第１放射領域と、前記基準方向に垂直な方向に長軸を有し前記基準方向に平行な方向に短軸を有し、前記長軸の長さが第２の長さである第２放射領域と、前記基準方向に平行な方向に長軸を有し前記基準方向に垂直な方向に短軸を有し、前記長軸の長さが第３の長さである第３放射領域と、前記基準方向に平行な方向に長軸を有し前記基準方向に垂直な方向に短軸を有し、前記長軸の長さが第４の長さである第４放射領域と、を有する導体である放射素子と、前記放射素子に前記第１放射領域、前記第２放射領域、前記第３放射領域又は前記第４放射領域の少なくともいずれか１つから偏波を放射させる放射制御部と、を備え、前記第１放射領域と前記第２放射領域とは前記第３放射領域又は前記第４放射領域と一部を共有し、前記第３放射領域と前記第４放射領域とは前記第１放射領域又は前記第２放射領域と一部を共有し、前記第１放射領域から放射される偏波と、前記第２放射領域から放射される偏波と、前記第３放射領域から放射される偏波と、前記第４放射領域から放射される偏波と、は前記無線タグが受信可能である、無線タグ通信装置と、
   を備える、
   シート処理装置。

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