JP2003187211A - 非接触通信機能を有する紙製icカード用基材 - Google Patents
非接触通信機能を有する紙製icカード用基材Info
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Abstract
Cタグラベルを装着した紙製ICカード用基材を提供す
る。 【解決手段】 本発明の紙製ICカード用基材1は、カ
ード用の紙基材面に、2片に分離したアンテナパターン
外形121,122を枠状に印刷し、当該枠内を導電性
材料による塗りつぶし領域とし、アンテナパターン外形
を印刷した面または他の面であって双方のアンテナパタ
ーンに接触または近接する位置に非接触通信機能を有す
るICタグラベル11を装着したことを特徴とする。
Description
用途や教材用途に使用できる紙製ICカード用基材に関
する発明である。具体的には、紙カード基材に非接触通
信のためのアンテナパターン外形を枠状に印刷し当該枠
内を導電性材料により塗りつぶし自在にし、かつ非接触
通信機能を有するICタグラベルを装着した紙製ICカ
ード用基材に関する。導電性材料による塗りつぶし方に
より変化するICカードの機能を用いて自由な遊び方等
に供しようとするものである。
レーディングカードは既に知られている。このものは、
一般的にはプラスチッチカードにICチップを装着し、
アンテナやICチップを保護するためにオーバーシート
を積層した形態となっており、安価な紙基材のものは用
いられていない。また、ICカードは一般に完成した形
態のものが提供されており、未完成の状態からカードの
一部をエンドユーザーが手を加えて自由に設計、製作す
ることで、特性を変化させることができるものは提供さ
れていなかった。本願出願人による特願2001−278694号
は、紙基材からなるが、完成品を用いて使用するもので
特性を変化させることができるものではない。
ICカードとして、アンテナパターンにICタグラベル
を装着する非接触ICカードを使用し、カード基材も紙
を使用するICカードにおいて、アンテナパターンを外
形の枠形状のみ設け、枠内を使用者が自由に塗りつぶし
することにより特性を変化させて、自由な遊び方を楽し
もうとするものである。
の本発明の要旨の第1は、カード用の紙基材面に、2片
に分離したアンテナパターン外形を枠状に印刷し、当該
枠内を導電性材料による塗りつぶし領域とし、アンテナ
パターン外形を印刷した面であって双方のアンテナパタ
ーンに接触する位置に非接触通信機能を有するICタグ
ラベルを装着したことを特徴とする非接触通信機能を有
する紙製ICカード用基材、にある。この場合は、アン
テナパターン面にICタグラベルが装着された紙製IC
カードとなる。
第2は、カード用の紙基材面に、2片に分離したアンテ
ナパターン外形を枠状に印刷し、当該枠内を導電性材料
による塗りつぶし領域とし、アンテナパターン外形を印
刷しない面であって双方のアンテナパターンに近接する
位置に非接触通信機能を有するICタグラベルを装着し
たことを特徴とする非接触通信機能を有する紙製ICカ
ード用基材、にある。この場合は、アンテナパターンの
反対面にICタグラベルが装着された紙製ICカードと
なる。
状印刷を導電性インキにより印刷しても良いし、非接触
通信機能を有するICタグラベルを紙基材に設けた凹孔
内に装着しても良い。また、導電性材料は鉛筆または鉛
筆芯を用いた筆記用具により塗工されたものであれば、
手軽にアンテナパターンを形成できる。
ついて図面を参照して説明する。図1は、非接触通信機
能を有する紙製ICカードの第1の実施形態、図2は、
第2の実施形態を示す。いずれも、(A)は、ICタグ
ラベル11面側からの斜視図、(B)は、(A)のA−
A線における断面図を示している。図3は、図1におい
て凹孔内の詳細断面を示している。各断面図における厚
み方向の縮尺は拡大して図示している。図4は、図1
(A)においてアンテナパターン外形内を塗りつぶした
後の状態を示している。
ド1のICタグラベル11面側に、アンテナパターンの
外形121,122が枠状に印刷されている。アンテナ
パターンの外形は2片の直角三角形状パターン121,
122に図示されているが、アンテナの機能を果たす限
り三角形状に限られず任意の形状にすることができる。
凹孔3は必須のものではないが、凹孔内にICタグラベ
ル11を装着する場合はカードの平面性を良くすること
ができる。凹孔3を設ける場合は、双方のアンテナパタ
ーン外形が近接する位置に設け、当該凹孔内にICタグ
ラベル11をアンテナパターン外形に接触するように装
着している。
ド用基材1のICタグラベル11側とは反対側の面に、
アンテナパターンの外形121,122が印刷されてい
る。そのため、アンテナパターン外形は点線で表示して
いる。そして、双方のアンテナパターンが近接する位置
であって、アンテナパターンの外形121,122とは
反対側の紙基材1b面に、ICタグラベル11を装着し
ている。ICタグラベル11には、導電性アンテナにI
Cチップ付きラベルを貼付することにより機能する静電
結合方式の非接触ICタグ「インターポーザ」を使用す
る。第2の実施形態では、リーダライタ上にICカード
を載置した場合、アンテナ間の距離が接近し交信が容易
となる利点がある。この場合は、ICチップ111とア
ンテナパターン121,122間が電気的に直接導通す
ることは無いが、後述するように静電結合的に接続して
アンテナの機能を果たすことができる。
印刷は、導電性インキであっても、単に外形を示す非導
電性インキによる形状であっても構わない。単に、塗り
つぶしする領域を指定するだけだからである。ただし、
第1の実施形態の場合でICタグラベルの下面となる部
分は後からアンテナの塗りつぶしをすることができない
ので、また、第2の実施形態であっても確実な接続のた
めに、ICタグラベルの下面となる部分のみはあらかじ
め導電性インキで印刷して、当該枠形状にICタグラベ
ルのアンテナパターンが接触または近接するようにIC
タグラベルを装着するのが好ましい。
例えば、導電性のオフセット印刷とする場合は、導電性
材料、樹脂、溶剤からなるインキを使用する。樹脂とし
ては、ロジン変成樹脂、アルキッド樹脂、石油樹脂等の
油性インキ用樹脂、アクリル系オリゴマー、モノマー等
の電離放射線硬化方樹脂等が挙げられる。導電性材料粉
としては、導電性カーボン、金、銀、酸化錫、酸化アン
チモン等の粉末が使用されるが、経済性の観点からは導
電性カーボン等が好ましく使用される。溶剤としては、
高沸点石油系溶剤、高級アルコール等が挙げられる。
カーボン等の導電性粉末及び溶剤を、固形分として樹脂
が10重量%〜50重量%、好ましくは20重量%〜4
0重量%、導電性材料が10重量%〜40重量%、好ま
しくは15重量%〜30重量%の割合とし、ボールミ
ル、サンドミル、三本ロールミル等の分散機を使用して
混合し、インキ粘度10〜30Pa・S(L型粘度計)
に調整され、導電性オフセットインキとされる。導電性
パターンの印刷はシルクスクリーンやグラビア法により
印刷することもでき、プリント配線に用いられる各種の
導電性インキが市販されている。
形121,122のみでもある程度のアンテナの機能を
するが、アンテナ面積が広い方が特性が向上する。そこ
で、本発明では、このアンテナパターンの外形121,
122内を導電性材料により塗りつぶしてアンテナの機
能を持たせようとするものである。導電性材料としては
身近で一般的な材料としては鉛筆であるが、鉛筆芯を用
いたシャープペン等であっても勿論構わない。ただし、
塗りつぶし方により導電性に差は生じる。その他の導電
性材料としては導電性塗料等がある。鉛筆は黒鉛(グラ
ファイト)と粘土を固めたもので、硬いもの(9H,8
H)ほど粘土が多く、軟らかい(6B)が最も黒鉛量が
多くなっている。カーボンを含む黒色のクレヨンやボー
ルペンインキであっても、一般にビヒクルやワックス中
に分散されている場合は、カーボン顔料同士が連続した
導電路を形成しないので良好なアンテナパターンを形成
しない場合が多い。銀色のサインペンやマーカーでも同
様に導電性は得られない。
1,122内を鉛筆等で塗りつぶし面121P,122
Pとした後に、本来のアンテナの機能を取得する。図5
は、塗りつぶし面の抵抗値と非接触ICカードの通信距
離の関係を示す図である。図5のように、アンテナ面の
表面固有抵抗値が、105 Ω/cm2 以下であれば、1
5cm程度の本来の通信距離をもち良好な読み取り書き
込みができるが、105 Ω/cm2 以上では、通信距離
が短くなるることが認められている。鉛筆で十分に塗り
つぶした場合は、103 Ω/cm2 以下の抵抗値とする
ことができる。この場合、ICチップ実装ラベルには、
「BiStatix」(モトローラ社製)を用い、リー
ダライタには、モトローラ社製の「BXR−610」を
使用している。なお、表面固有抵抗値とは、絶縁物の表
面に1cm平方面を考え、この相対する辺間の表面抵抗
をいう。
る場合は、ICタグラベルのICチップ111が嵌入す
る第1の凹部31と、ICタグラベル基材11bの厚み
に相当する深さの第2の凹部32と、2段階の深さにし
て形成することができる。ICチップ111自体が、
0.2〜0.5mm程度の厚みがあるので、このように
して2段の深さに凹孔3を形成する場合には、ICチッ
プ111の形状がラベル表面に現われないので、外観的
に好ましいものとなる。図3のように、ICタグラベル
11にも小型のアンテナ112,113が設けられ、当
該アンテナにICチップ111のバンプ(不図示)が接
続するように形成されている。ICタグラベル11のア
ンテナ112,113とアンテナパターン121,12
2間は、異方導電性接着剤(×印部分)等により接着さ
れ、ラベルに対して鉛直方向にのみ導通するようにされ
ている。従って、第1の実施形態の場合は、ICチップ
111とアンテナパターン121,122間が電気的に
導通することになる。
工、あるいはこれらの組合せにより行なうことができ
る。エンボス加工の場合は、アンテナパターンを押圧す
るが切断してしまうことは無いので、第1の実施形態の
凹孔を形成する場合に好ましい。凹部3が2段深さの場
合も、エンボス型による一回の押圧で加工でき、加工速
度が速い利点がある。一方、ざぐり加工による穿孔を第
1の実施形態に使用する場合は、アンテナパターンを削
り取るか焼き飛ばしてしまうので、アンテナ面を切削し
ない第2の実施形態で使用するのが好ましいことにな
る。
が、カード用の紙基材1bとアンテナパターン外形12
1,122の間、およびアンテナパターンの無い側の紙
基材面の一方または双方面には、紙製ICカードに対す
る装飾的印刷や塗りつぶしについての指示を印刷して設
けることができる。紙製ICカードがゲーム用途に使用
される場合は、キャラクター等の印刷を施し、当該キャ
ラクターの機能またはパワー(出力)等に関するデータ
をICチップに記録すれば、独自のゲームを楽しむこと
ができる。これらのゲームは、紙製ICカードとリーダ
ライタの組合せにおいて、リーダライタを土俵または競
技場として楽しむことができる。
カード用紙、樹脂塗工紙、樹脂含浸紙、合成紙等を使用
できる。凹孔3を設けICタグラベル11を納めるため
には、0.5mm程度の紙厚があることが好ましい。ま
た、2片のアンテナパターン間の絶縁性を維持するため
には吸湿性の低い紙であることが必要であり、耐水性コ
ーティングを施すことも好ましい。凹孔をエンボスで設
ける場合は、できるだけエンボスが後戻りしない(不可
逆な)特性の紙が好ましい。
の実施形態におけるICカードとリーダライタ間の送受
信回路を示している。紙製ICカードにおけるアンテナ
パターン121,122のうち、正しくはいずれか一方
が接地(アース)側の機能を果たし、他方のアンテナパ
ターンが受信機能を行なっている。例えば、アンテナパ
ターンのいずれか一方が人手に触れていれば、当該アン
テナパターンが接地側となっている。図6、図7の場
合、アンテナパターン122が地に対して抵抗の低い側
としてアースの機能を果たしてしている。そうすると、
リーダライタ2からの電波をアンテナパターン121が
受信し、かつ紙製ICカードからの電波を送信している
ことになる。
ナパターン121とICタグラベルのアンテナパターン
112およびアンテナパターン122とアンテナパター
ン113とが直結しているが、図7では、それらの間が
静電結合C1,C2している違いがある。静電結合によ
り交流信号を受信することができる。紙基材1bがアン
テナパターン間において誘電体の役割をしていることに
なるが、両者の非接触通信機能は、一定条件下では顕著
な差が無いことが認められている。ただし、アンテナ間
の紙層の厚みは、0.2〜0.8mm程度であることが
好ましい。
非接触ICタグに対して共振周波数の電波を送信する。
通常、125〜135kHz(中波)、13.56MH
z、2.45GHz(マイクロ波)等の周波数帯が使用
される。125〜135kHzや13.56MHzは非
接触ICタグやICカードに多用されるが、同一周波数
であっても通信方式が各社によって異なるため共用でき
るとは限らない。多数のカードからの応答波を読み出す
場合には、データの衝突(コリジョン)が起き得るが、
それを回避する必要があり、コリジョンを回避して読み
取る各種の方法が知られているところである。
明する。紙厚0.76mmの耐水性紙(北越製紙株式会
社製「ニューDV」)の片面にオフセット印刷によるプ
ロセス印刷(4C)によりキャラクターの印刷を行い、
続いて、印刷していない側の面上に、導電性オフセット
インキを用いて、図1のような、2片のアンテナパター
ン外形121,122の印刷を行なった。
形の近接する位置に、第2の凹部(面積16×16m
m、深さ120μm)とその中心部に第1の凹部(面積
4×4mm、深さ360μm)を形成できるエンボス型
を押圧して、アンテナ面側から凹孔3を設けた。この印
刷、エンボス済みの基材を、5×5=25面付きのシー
トに断裁した後、紙製カード用基材の凹孔3内に異方導
電性粘着剤付きICタグラベル(モトローラ社製ICチ
ップ実装ラベル「BiStatix」)を位置合わせし
て装着した。装着にはラベラーを使用した。すなわち、
ICタグラベルのアンテナパターン外形112,113
とカード紙基材面のアンテナパターン外形121,12
2がそれぞれ接触して重なるように位置合わせし貼着し
た。なお、ICチップ自体の厚みは、350μm、ラベ
ル基材の厚みは、100μmであった。ICタグラベル
装着後に、カードサイズの打ち抜きを行い個片化しIC
カード用基材とした。
ぞれの絵柄のキャラクターに相応する機能、パワーの書
込みをICカード発行処理装置を用いてエンコードを行
なった。なお、非接触ICタグラベルの通信周波数は1
25kHz、メモリ容量は1kbitである。ユーザー
エリアは約800bitであり、英数字半角文字が最大
100文字の記録ができる。この紙製ICカード用基材
1のアンテナ外形121,122の枠内を、トンボ鉛筆
株式会社製鉛筆(6B)で十分に塗りつぶした。塗りつ
ぶし面の表面固有抵抗値は、103 Ω/cm2 であった
(測定器;三菱化学株式会社製「MCP−T60
0」)。この紙製ICカードを、リーダライタとして、
モトローラ社製の(「BXR−610」)を使用し読み
取らせたところ、良好な非接触通信が確認できた。
および塗りつぶした後の紙製ICカードの用途を主とし
てゲーム用途として記載しているが、非接触通信機能学
習のための理科用教材やトレーディングカードとしても
十分な利用価値がある。
有する紙製ICカード用基材は、紙基材にアンテナパタ
ーン外形を設け、ICタグラベルを装着した構成からな
るので、ICカードのコストを低減でき各種の汎用的な
用途や使い捨て用途にもICカードを使用することがで
きる。また、アンテナパターン外形内を塗りつぶして直
ちに実用できるので、ゲーム用途他、各種の用途に使用
できる。自ら加工、作成することにより玩具であれば、
エンドユーザーオリジナルの製品作成が可能となる。理
科教材としては、より具体的に非接触通信の理解向上を
図ることができる。
材の第1の実施形態を示す。
材の第2の実施形態を示す。
つぶした後の状態を示している。
通信距離の関係を示す図である。
タ間の送受信回路を示す。
タ間の送受信回路を示す。
ンの外形
Claims (5)
- 【請求項1】 カード用の紙基材面に、2片に分離した
アンテナパターン外形を枠状に印刷し、当該枠内を導電
性材料による塗りつぶし領域とし、アンテナパターン外
形を印刷した面であって双方のアンテナパターンに接触
する位置に非接触通信機能を有するICタグラベルを装
着したことを特徴とする非接触通信機能を有する紙製I
Cカード用基材。 - 【請求項2】 カード用の紙基材面に、2片に分離した
アンテナパターン外形を枠状に印刷し、当該枠内を導電
性材料による塗りつぶし領域とし、アンテナパターン外
形を印刷しない面であって双方のアンテナパターンに近
接する位置に非接触通信機能を有するICタグラベルを
装着したことを特徴とする非接触通信機能を有する紙製
ICカード用基材。 - 【請求項3】 アンテナパターン外形の枠状印刷を導電
性インキにより印刷したことを特徴とする請求項1また
は2記載の非接触通信機能を有する紙製ICカード用基
材。 - 【請求項4】 非接触通信機能を有するICタグラベル
を紙基材に設けた凹孔内に装着したことを特徴とする請
求項1または2記載の非接触通信機能を有する紙製IC
カード用基材。 - 【請求項5】 導電性材料が鉛筆または鉛筆芯を用いた
筆記用具により塗工されることを特徴とする請求項1ま
たは2記載の非接触通信機能を有する紙製ICカード用
基材。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2001387795A JP4028224B2 (ja) | 2001-12-20 | 2001-12-20 | 非接触通信機能を有する紙製icカード用基材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001387795A JP4028224B2 (ja) | 2001-12-20 | 2001-12-20 | 非接触通信機能を有する紙製icカード用基材 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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