专利名称：Rfid标签和配备有rfid标签的电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及有线/无线RFID标签和配备有RFID标签的电子设备。
背景技术：
近来，对具有记录产品或组件的识别码和其它必要信息的功能的射频识别(RFID) 标签给予了非常多的关注，RFID将信息无线地发送到管理系统并从管理系统无线地接收信息。例如，RFID标签可贴于用于复印机或打印机的调色剂瓶等，来记录使用状态和识别码，并且在收集和检测时通过无线通信对信息进行确认，由此可改善例如维护工作等。然而，在操作设备中的RFID标签的同时执行无线通信可能会导致非必要的辐射并且在某些情况下与无线定律(Radio Law)产生冲突。已知在有线通信和无线通信中普遍利用RFID标签的技术，有线控制设备中的RFID标签，然而，当从设备上拆除RFID标签的附加部时，将信息无线地发送到管理系统并从管理系统无线地接收信息。然而，在现有的这类有线/无线RFID标签中，将用于有线通信和无线通信的端子和接线明确隔离，并且由于用于有线通信的端子和接线而限制了标签的形状和小型化。日本专利申请JP特开No. 2005-148632公开ー种RFID标签，其中从无线天线引出用于有线通信的接线以被连接到有线端子，因此可通过简单的配置实现有线/无线发送和接收。然而，用于在装置主体和RFID标签之间进行有线通信的信号应当与用于无线通信的模拟信号(RF信号)相同，并且在装置侧需要ー种将信号转换为模拟信号的机构。如果在装置主体和RFID标签之间进行有线通信的信号被设置为用在装置侧的普通数字信号，则在RFID标签侧需要ー种将数字信号转换为模拟信号的机构。因此，需要提供一种有线/无线RFID标签和配备有RFID标签的电子设备，由此可减轻由于用于有线通信的端子和接线产生的对标签的形状和小型化的限制。还需要提供一种有线/无线RFID标签和配备有RFID标签的电子设备，由此在装置中使用的普通数字信号可用于有线通信中，并且RF信号可用于无线通信中。
发明内容
本发明的ー个目的是至少部分地解决现有技术中的问题。ー种射频识别(RFID)标签，通常用于有线和无线通信中，其中用于无线通信的无线天线的接线也被用作有线通信的接线，且无线天线的接线在有线通信中被隔离。—种电子设备,包括上述的RFID标签,该RFID标签被安装在该电子设备上。通过阅读下述对于目前本发明优选实施例的详细描述并结合附图，将更好理解本发明上述和其它的目的、特征、优点以及技术和エ业重要性。
图I是示例性地说明现有的有线/无线RFID标签的结构示意图；图2是第一实施例的有线/无线RFID标签的总体结构图；图3是示例性地说明高频匹配组件的频率特性图；图4是说明图2中RFID芯片的电源系统的概要结构图；图5是说明图2中RFID芯片的通信系统的概要结构图；图6是第二实施例的有线/无线RFID标签的总体结构图；图7是说明图6中RFID芯片的电源/通信系统的概要结构图；图8是第三实施例的有线/无线RFID标签的总体结构图； 图9是第四实施例的有线/无线RFID标签的总体结构图；图10是示例性地说明包括实施例中有线/无线RFID标签的电子设备的结构图；和图11是示例性地说明包括实施例中有线/无线RFID标签的单元从电子设备上拆除下来的状态的图。
具体实施例方式首先，将參考图I描述现有的有线/无线RFID标签。在图I中，附图标记10表示内部存储有组件的识别码和其它必要信息的RFID芯片，其中该组件贴有RFID标签I。附图标记11和12表示无线通信天线，例如电源天线11和通信天线12。无线通信天线被分别表示为图I中电源天线和通信天线，但也可被组合为ー个天线。附图标记13和14表示有线电源端子，附图标记15、16和17表示有线通信端子。图I中所示的是三线系统，一线系统和三线系统都可被使用，唯一的区别是端子的数目。在有线通信中，RFID标签I的端子13，14，15，16和17通过线缆等线连接到装置侦れ此时，通过RFID标签I的端子13和14从装置侧接收电源(直流)来对RFID芯片10进行操作，且通过RFID标签I的端子15、16和17以有线通信将信息发送到装置侧和从装置侧接收信息。在无线通信中，通过RFID标签I的天线11接收来自例如管理系统等外部设备的无线电波的电カ(electric power),并且将该电カ在RFID芯片10中整流来获得用于操作RFID芯片10所必须的直流电源。通RFID标签I的天线12在RFID芯片10和例如管理系统等外部设备之间无线发送和接收信息。如上所述，在图I的结构中无线组件和有线组件被清楚地相互隔离。因此，用于装置侧的普通数字信号还可用于有线通信，并且不会出现在日本专利JP特开2005-148632中描述的RFID标签的问题。然而，由于用于有线通信的端子和接线，因此使得标签的形状和小型化受到限制。实施例的特征在于，当RFID用于有线通信和无线通信时，无线天线的接线也作为有线通信的接线被使用。另外，无线天线可用作有线通信中的普通数字接ロ并用作无线通信中的无线天线。以下，将介绍具体实施例。第一实施例
图2是第一实施例的有线/无线RFID标签的结构图。在图2中，RFID标签2包括RFID芯片20，电源天线21，通信天线22，有线电源端子23和24，有线通信端子25、26和27，以及高频匹配组件28和29。有线电源端子23和24安装在电源天线21上，电源端子23和24与RFID芯片20之间的电源接线也可作为天线21的接线被使用。此外，在有线通信端子25、26和27中，有线通信端子25、26安装在通信天线22上，并且用于有线通信端子25,26和RFID芯片20之间有线通信的接线还可作为连接天线22的接线被使用。在此情况下，在有线通信中，端子23、24之间以及端子25、26之间发生短路。为了防止短路，在天线21,22上分别设置高频匹配组件28和29来隔离导线。具体地，高频匹配组件28和29用作在有线通信中将天线(环形天线)21和22的导线进行隔离的隔离单元。
例如，使用芯片电容器等作为高频匹配组件28和29。图3示例性地说明高频匹配组件28和29的特性示例。在此例中，900MHz的频率用于RFID标签2的无线通信中。特别地，每个高频匹配组件28和29的电抗值在900MHz频率处为0 Q。因此，高频匹配组件28和29被接通并且天线21和22执行普通天线的功能。另ー方面,高频匹配组件28和29的电抗分量在低于900MHz的频率处増大。因此，高频匹配组件28被断开并且每个天线21和22的接线被隔离。类似地，端子23与RFID芯片20之间的导线和端子24与RFID芯片20之间的导线用作天线21中的不同的导线。相似地，端子25与RFID芯片20之间的导线和端子26与RFID芯片20之间的导线用作天线22中的不同导线。再次參考图2，在有线通信中，RFID标签2的端子23、24、25、26和27通过线缆等电连接至装置侧。此时，从装置侧将电力供给电源端子23和24。然而，由于作为直流来供给电力，因此高频匹配组件28断开。从而，防止端子23和24的短路，并且来自端子23和24的直流电カ被直接传送给RFID芯片20。此外，在有线通信中通过端子25、26和27将信息在RFID芯片20与装置侧之间发送和接收。然而，由于用于有线通信的信号通常是低频类型的(实际上使用用在装置中的普通数字信号)，因此高频匹配组件29断开。因此，防止端子25和26的短路，并且在有线通信中利用端子25、26和27将信息(数字信号)在装置侧与RFID芯片20之间无误地发送和接收。另ー方面，在无线通信中使用例如900MHz的高频频带。因此，高频匹配组件28和29被接通，并且天线21和22作为普通天线使用。因此，来自外部设备来的无线波的电カ可通过天线21接收以被提供给RFID芯片20。此外，通过天线22能将信息在外部设备与RFID芯片20之间无线地发送和接收。图4说明实施例中RFID芯片20的电源天线21和电源系统的概要结构图。通常来讲，RFID芯片20包括从无线电波提取直流分量的整流电路201。电源天线21的两端都直接连接到RFID芯片20的整流电路201。在有线通信中，电源天线21上的端子23和24通过电缆等被连接到装置侧，由此将电カ从装置侧供给端子23和24。来自装置侧的电カ是直流并且其频率接近于OHz。因此，通过高频匹配组件28将天线21隔离。相应地，来自端子23和24的直流电カ经由天线21的接线经过整流电路201，然后被直接供给到RFID芯片20。另ー方面，在无线通信中，来自外部设备等的电カ由无线波供给至RFID标签。由于无线波的频率是例如900MHz，因此高频匹配组件28被接通，并且天线21作为电源天线使用。因此，来自外部设备的无线电波的电カ由天线21接收，由整流电路201整流，并供给到RFID芯片20。
图5是说明实施例中RFID芯片20中的通信天线22和通信系统的概要结构图。RFID芯片20包括开关电路202和203，放大电路204等。RFID芯片20进ー步包括调制/解调电路和例如中央处理器単元(CPU)、只读存储器(ROM)和随机存储器(RAM)(未在图5中示出)等数字电路，。通信天线22的各个端连接到RFID芯片20的各个开关电路202和203的ー个端子。开关电路202和203的其它端子通常连接到放大电路204，但通过端子27的选择信号(Select Signal)将开关电路202和203的其它端子与放大电路204隔离，如图5所示。在有线通信中，通信天线22的端子25和26以及端子27通过线缆等与装置侧连接。在本实施例中，假设端子26为数据信号端子，假设端子25和27控制信号端子。在有 线通信中，通过来自端子27的控制信号(Select-Signal)将开关电路202和203与端子27断开，并将放大电路204隔离。此外，由于有线通信中的信号是低频信号，因此通过高频匹配组件29将天线22隔离。因此，来自装置侧的控制信号(例如时钟)从端子25进入RFID芯片20，流经开关电路202，并被直接传送到数字电路。另外，来自装置侧的数据从端子26进入RFID芯片20，流经开关电路23，并被直接传送到数字电路。来自数字电路的数据通过与此相反的路径被传送到装置侧。在无线通信中使用例如900MHz的高频频带。由此，高频匹配组件29接通，并将天线22作为普通通信天线使用。此外，开关电路202和203被切换至放大电路204的侧。因此，通过天线22接收来自外部设备的无线信号，并沿着通过开关电路202、203和放大电路204的路径将该无线信号输出。来自放大电路204的输出信号(RF信号)由解调电路解调，并将控制信号和数字信号隔离以传送到数字电路。尽管在图5中没有示出，在从RFID芯片20传送到外部设备的情况下，在调制电路中形成包括数据、控制信号、等的RF信号，并通过开关电路202和203将该RF信号从天线22发送到外部设备。根据本实施例，在有线通信中可使用普通数字信号，并且可根据例如内部集成电路(I2C)等普通接线标准将RFID标签连接至装置侧。因此，在RFID侧或装置侧不需要特殊机构。此外，在有线通信中也可使用用于无线天线的接线。因此，相比较于图I所示的现有的有线/无线RFID标签，可减轻对标签的形状和小型化的限制。普通天线由例如铜箔等导电材料制成。通过在天线部分上使铜箔部分暴露而不设置保护薄膜，可将具有足够大厚度的导电材料用作接线端子。此外，当端子需要大的厚度或大的尺寸时，在不影响天线特性的范围内通过改变形成端子的部分的尺寸等，可容易地由导电材料形成端子部分。在图2中，尽管将例如芯片电容器等高频匹配组件用作用于隔离有线通信中的无线天线的导线的単元，但是高频匹配组件也可由机械开关组件代替，当RFID标签被粘贴到装置时断开该机械开关组件，当RFID标签被分离时接通该开关。第二实施例图6是第二实施例的有线/无线RFID标签的结构图。第二实施例说明用于电源和通信的ー个公共天线用作无线天线的示例。在图6中，RFID标签3包括RFID芯片30，用于电源和通信的普通天线31 (环形天线)，有线电源端子32和33，有线通信端子34、35和36，和高频匹配组件37。在有线通信端子34、35和36中，有线通信端子34、35设置在公共天线31上，用于有线通信端子34、35和RFID芯片30之间的有线通信的接线还用作公共天线31的接线。高频匹配组件37的功能与实施例I中的相同。在有线通信中，将有线电源端子32、33和RFID标签3的有线通信端子34、35和36通过线缆等连接到装置侧。此时，从装置侧将直流电カ供给到有线电源端子32、33，并被直接传送给RFID芯片30。此外，在有线通信中高频匹配组件37被断开。因此，与第一实施例类似，在有线通信中利用有线通信端子34、35和36将信息(数字信号)在装置侧与RFID芯片30之间无误地发送和接收。另ー方面，在无线通信中高频匹配组件37被接通，且用于电源和通信的公共天线31用作普通天线。在此情况下，来自外部设备的无线电波由用于电源和通信的公共天线31接收，并在RFID芯片30中整流，因此RFID芯片30变得可操作。此外，利用用于电源和通信的公共天线31将信息在外部设备与RFID芯片30之间无线地发送和接收。图7是说明本实施例中用于电源和通信的公共天线31和RFID芯片30的概要结 构图。同样在该情况下，RFID芯片30包括从无线波提取直流分量的整流电路301。有线电源端子32和33连接到整流电路301的输出侧。通信系统的结构与第一实施例中图5的相同。特别地，用于电源和通信的公共天线31的各个端连接到RFID芯片30的各个开关电路302和303的ー个端子。开关电路302和303的其它端子通常连接到放大电路304，但通过端子36的Select_Signal将开关电路302和303的其它端子与放大电路304隔离。在RFID芯片30中设置调制/解调电路、数字电路等，但在图7中未示出。在有线通信中，端子32至36通过电缆等连接到装置。此时，将直流电カ从设备侧提供给端子32和33，然后被直接传送到RFID芯片30。在有线通信中将高频匹配组件37断开。此外，通过端子36的控制信号(Select-Signal)将开关电路302和303断开，并将放大电路304隔离。因此，来自装置侧的控制信号(时钟等)从端子34进入RFID芯片30，流经开关电路302，并被直接传送到RFID芯片30。另外，来自装置侧的数据从端子35进入RFID芯片30，经过开关电路303并被直接传送到RFID芯片30。以与此相反的路径将来自RFID芯片30的数据传送到装置侧。另ー方面，在无线通信中高频匹配组件37被接通，并用作用于电源和通信的公共天线。此外，开关电路302和303被切换到放大电路304的ー侧。因此，来自外部设备的无线电波由用于电源和通信的公共天线31接收，由整流电路301整流，并提供给RFID芯片30。此外，沿着开关电路302、303和放大电路304的路径，将由用于电源和通信的公共天线31接收到的RF接收信号传送(RF输出)到RFID芯片30。相似地，RFID芯片30的RF发送信号经过开关电路302和303，然后从用作用于电源和通信的公共天线的高频匹配组件37传送到外部设备。尽管实施例给出的描述是附图标记32和33表示有线电源端子，但是附图标记34和35也可以是有线电源端子，相反32、33和36也可以是有线通信端子。此外，高频匹配组件37可由开关组件替代，当RFID标签粘贴到装置体时该开关组件机械地断开，而当RFID标签从装置分离体时该开关组件机械地接通。如上所述，即使在使用用于电源和通信的公共天线的RFID标签中，通过使用用于电源端子或有线通信的通信端子的天线的接线都可获得与第一实施例相同的效果。第三实施例
图8是第三实施例的用于有线/无线通信的通常使用的有线/无线RFID标签的结构图。在第一实施例和第二实施例中使用环形天线作为天线，而在第三实施例中使用偶极子天线。在图8中，RFID标签包括RFID芯片40，电源偶极子天线41，通信偶极子天线42，有线电源端子43、44，以及有线通信端子45、46和47。在图8中，在电源偶极子天线41上设置有线电源端子43、44，并且用于电源端子43、44和RFID标签之间的电源的接线也被用作电源偶极子天线41的接线。此外，在有线通信端子45、46和47中，将有线通信端子45、46安装在通信偶极子天线42上，并且用于有线通信端子45、46和RFID芯片40之间有线通信的接线还被用作通信偶极子天线42的接线。第三实施例不需高频匹配组件。RFID芯片40的结构与图4、图5中的相同，并且由此省略了对它的描述。虽然在图8中作为电源偶极子天线和通信偶极子天线分离地说明了偶极子天线，但是，与第二实施例类似，一个偶极子天线可被用作用于电源和通信的公共天线。此情况的结构与图6和图7中的相同。因此省略了对它的描述。 第三实施例中不需要例如第一和第二实施例中的高频匹配组件等隔离单元。因此，可进一步简化RFID标签的结构。第四实施例图9是第四实施例的通常用于有线/无线通信的通常使用的RFID标签的结构图。第四实施例利用贴片天线作为天线。在图9中，RFID标签5包括RFID芯片50、第一电源贴片天线51和通信贴片天线56。第一电源贴片天线51包括第一前表面贴片部分52、第一后表面贴片部分53和第一接地端子55，第一接地端子55通过第一通孔54连接到第一后表面贴片部分53。相似地，第二通信贴片天线56包括第二前表面贴片部分57、第二后表面贴片部分58和第二接地端子60，第二接地端子60通过第二通孔59连接到第二后表面贴片部分58。在图9中，将每个贴片部分形成为矩形，但也可将其形成为圆形或任意其他形状。贴片天线的侧面长度通常是入/4到入/2，A是用于无线通信的无线电波的波长。因此，能足以保证有线端子的尺寸并且贴片部分可用作有线端子。在图9中，两个贴片天线的第一前表面贴片部分52和第二前表面贴片部分57，也即，第一电源贴片天线51和通信贴片天线56可作为有线端子使用，并且可通过使用第一、第二前表面贴片部分52、57以及端子61进行有线通信。虽然在图9中没有设置用于有线通信的电源端子，但是允许将作为DC偏置(DC offset)的DC分量包括在要从装置侧传送的数字信号中，并且由电容元件将信号分量隔离，由此能够通过有线通信的ー个接线传送电カ和信号。第五实施例图10和图11示出配备有第五实施例中用于有线和无线通信的通常使用的RFID标签的电子设备的示例。在图10和图11中，都使用第一实施例的RFID标签2。然而，应用第二至第四实施例中任意ー个RFID标签在本质上也是相同的。图10示出在电子设备上安装有实施例中的用于有线和无线通信的通常使用的RFID标签2的情況。在图10中，附图标记1000表示电子设备的主体，其包括作为主控制器的微计算机单元(MCU) 1001、电源1002、各种控制单元1003、具有通信网络等的接ロ单元(I/F) 1004和可拆除单元1005。电子设备1000例如是数字复印机或MFP等设备，可拆除单元1005是墨盒或感光元件等可更换单元。很明显，电子设备1000不限于数字复印机或MFP，也可以是打印机、传
真机等。实施例中将用于有线和无线通信的通常使用的RFID标签2被粘贴在可拆除单元1005上。在単元1005被设置为在电子设备1000中以进行使用的情况下，通过线缆(线束等)1010将RFID标签2上的有线端子23至27连接到MCU1001。在此情况下，通过线缆1010Amcuiooi来提供直流电力，并通过天线21的接线将其被传送到rfid芯片20。此外，在MCU1001和RFID芯片20之间沿着连接线缆1010和端子25、26和27的路径发送和接收信息。在此情况下，在端子25、26和RFID芯片20之间使用天线22的接线。在有线通信中，高频匹配组件29被断开。
图11示出从电子设备1000上拆除可拆除单元1005的情況。在此情况下，接通高频匹配组件28和29并且天线21和22用作RFID标签2中的普通天线使用。在图11中，附图标记2000表示作为外部设备的无线通信设备，该设备被用作例如管理系统等结构的一部分。从无线通信设备2000发送的无线电波的电カ由RFID标签2的天线21接收，然后传送给RFID芯片20，由此在RFID芯片20中生成直流电源。因此，RFID芯片20变得可操作。通过天线22在无线通信设备2000和RFID芯片20之间无线地发送和接收信息。可以使用环形天线、偶极子天线和贴片天线中的任何ー个作为无线天线。当使用环形天线时，在环形天线上设置用于在有线通信中隔离环形天线的路径的隔离单元。偶极子天线和贴片天线都不需要隔离单元。通过实施例中的有线/无线RFID标签2，无线天线的接线也可用于无线通信，因此可减少对于标签的形状和小型化的限制。在有线通信中隔离无线天线的接线。因此，在无线通信和有线通信的时可明确地隔离公共部件，从而用于装置的普通数字信号可用在有线通信中，模拟信号(RF信号)可用在无线通信中。通过使用配备有实施例中的有线/无线RFID标签的电子设备，不必在装置侧设置用于将数字信号转换为模拟信号(RF信号)的接ロ机构等。尽管为了完整、清楚地公开通过具体的实施例描述了本发明，但是附加的权利要求并不由此限定而仅作为实施例进行解释，本领域技术人员对其所做的所有修改和替换均落在这里给出的基本教导之内。
权利要求
1.一种射频识别标签，所述射频识别标签通常用在有线通信和无线通信中，其中， 用于无线通信的无线天线的接线也被用作有线通信的接线，且 无线天线的接线在有线通信中被隔离。
2.如权利要求I所述的RFID标签，其中 在无线天线上设置用于有线通信的端子。
3.如权利要求I或2所述的RFID标签，其中 无线天线包括用于电源的第一天线和用于通信的第二天线， 第一天线的第一接线也被用作有线电源的第二接线，且 第二天线的第三接线也被用作有线通信的第四接线。
4.如权利要求I或2所述的RFID标签，其中 由用于电源和通信的公共天线构成无线天线，且 公共天线的接线也被用作在有线通信中使用的用于电源的接线和在有线通信中使用的另一个接线之一。
5.如权利要求I或2所述的RFID标签，其中用于无线通信的无线天线由环形天线构成。
6.如权利要求5所述的RFID标签，进一步包括 隔离单元，所述隔离单元被设置在环形天线上，并且所述隔离单元在有线通信中将环形天线的路径隔离。
7.如权利要求6所述的RFID标签，其中， 隔离单元是在高频表现出大约为O的电抗而在低频表现出电抗的增大值的高频匹配组件。
8.如权利要求6所述的RFID标签，其中 隔离单元是机械开关，当在设备上安装了 RFID标签时该机械开关断开，当从设备上卸下RFID标签时该机械开关接通。
9.如权利要求I或2所述的RFID标签，其中无线天线由偶极子天线构成。
10.如权利要求I所述的RFID标签，其中 无线天线由贴片天线构成。
11.如权利要求10所述的RFID标签，其中 贴片天线的贴片部分也被用作有线端子。
12.—种电子设备,包括 在该电子设备上安装的如权利要求1-11中的任意一项所述的RFID标签。
全文摘要
本发明提供一种RFID标签和配备有RFID标签的电子设备。射频识别标签(RFID)通常用于有线通信和无线通信。用于无线通信的无线天线的接线也被用作有线通信的接线，并且在有线通信中隔离无线天线的接线。
文档编号G06K19/067GK102708390SQ201210048150
公开日2012年10月3日 申请日期2012年2月28日 优先权日2011年3月1日
发明者大岛淳 申请人:株式会社理光