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

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ゲーム用や教材用として使用できる非接触Ｉ
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

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、低コストで遊技
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。
【０００２】
【従来技術】非接触通信機能を有する遊技用カードやト
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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明では、
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。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
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。
【０００５】上記課題を解決するための本発明の要旨の
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。
【０００６】上記において、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。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の紙製ＩＣカード用基材に
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。
【０００８】図１の第１の実施形態では、紙製ＩＣカー
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。
【０００９】図２の第２の実施形態では、紙製ＩＣカー
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。
【００１０】アンテナパターンの外形１２１，１２２の
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。
【００１１】アンテナパターンの外形１２１，１２２を
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。
【００１２】導電性オフセットインキは、樹脂、導電性
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。
【００１３】導電性インキによるアンテナパターンの外
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。
【００１４】図４のように、アンテナパターン外形１２
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。
【００１５】図３のように、紙基材１ｂに凹孔３を設け
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。
【００１６】凹部３の形成は、エンボス加工、ざぐり加
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。
【００１７】図１、図２において図示は省略されている
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。
【００１８】カードの紙基材には、コート紙、上質紙、
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。
【００１９】図６は、第１の実施形態の、図７は、第２
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。
【００２０】図６と図７において、図６の場合、アンテ
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。
【００２１】読み取り用リーダライタアンテナ２１は、
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。
【００２２】
【実施例】図１、図２を参照して、本発明の実施例を説
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。
【００２３】双方のアンテナパターン１２１，１２２外
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。
【００２４】この紙製ＩＣカード用基材に対して、それ
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。
【００２５】本明細書において、紙製ＩＣカード用基材
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。
【００２６】
【発明の効果】上述のように本発明の非接触通信機能を
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】 非接触通信機能を有する紙製ＩＣカード用基
材の第１の実施形態を示す。
【図２】 非接触通信機能を有する紙製ＩＣカード用基
材の第２の実施形態を示す。
【図３】 図１において凹孔内の詳細断面を示す。
【図４】 図１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。
【図５】 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６】 第１の実施形態におけるカードとリーダライ
タ間の送受信回路を示す。
【図７】 第２の実施形態におけるカードとリーダライ
タ間の送受信回路を示す。
【符号の説明】
１ 紙製ＩＣカード用基材 １ｂ 紙基材 ２ リーダライタ ３ 凹孔 １１ ＩＣタグラベル １２ アンテナパターン、アンテナパターン外形 ２１ リーダライタアンテナ ３１ 第１の凹部 ３２ 第２の凹部 １１１ ＩＣチップ １１２，１１３ 小型のアンテナ １２１，１２２ アンテナパターン、アンテナパター
ンの外形
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C005 MA40 MB09 MB10 NA08 NA10 PA04 PA21 RA15 RA30 5B035 BA03 BB09 CA01 CA23 5J046 AA01 AA02 AA04 AB11 PA07

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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。
  5. 【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。
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