JPH01128178A - Ｉｃカード用リーダライタのヘッドコアの駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、カード等に半導体集積回路（ＩＣ）を組込
み、記憶機能を保持させたＩＣカードの情報の読取りお
よび書込みを行うリーダライタにおいて、ＩＣカードと
非接触に信号の伝送を行うヘッドコアの駆動回路に関す
る。

〔従来の技術〕

今日、メモリやＣＰＵの機能を有するｒｃを内蔵させて
これをカード状に構成したＩＣカードが普及されている
。一般に、このＩＣカー１：は、データの読取りおよび
書込みを行う手段として、カードの外表面にＩＣの電気
接点を設け、これら電気接点と接触してＩＣカードへの
電力の供給並びにデータ信号の授受を行うよう構成した
リーダライタが使用されている。

この種のＩＣカードは、メモリ容量の増大に伴いその用
途が拡大化され、個人的に使用する種々のビジネスカー
ドとしてのみならず、各種産業界におけるプログラム制
御システムのメモリ媒体としても簡便かつ有効に利用さ
れている。

このように多用途化されるＩＣカードは、その使用頻度
力ｑ曽大されると共にその使用環境も外部的汚損や損傷
を受は易くなるため、電気接点を劣化させて適正なデー
タ信号の授受を行うことができなくなる難点がある。

このような観点から、空間に高周波電磁界や超音波によ
る振動エネルギの場を設け、この場のエネルギを吸収、
整流して直流電源とすることによって、ＩＣカードにお
ける電池または電力供給用接点を不要にし、またリーダ
ライタとの各種データ信号等の授受には、アンテナやコ
イルのような結合器を使用すると共にこの結合器をＩＣ
カードの適所に埋設することにより、ＩＣカードの外部
に露呈する全ての電気接点を省略し、ＩＣカードとリー
ダライタとの電気的接続を非接触とした信号伝送方式が
提案されている（例えば、特開昭５８−１５４０８２号
公報）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、前述した従来のＩＣカードの信号伝送方
式においては、外部から電力の供給を受けるため特定の
振動エネルギの場から所要のエネルギを受波する専用の
受波器と、リーダライタからのデータや命令等の入力コ
ードを受信するための入力用結合器および入力データの
処理結果やメモリ内容などのコードをデータ処理してリ
ーダライタへ出力する出力用結合器等を必要とし、これ
ら受波器や結合器等を介して種々の信号を適正かつ確実
に授受するにはその具体的構成を如何にするかが未解決
であった。

すなわち、従来のＩＣカードの電気接点に代えて、非接
触で信号の授受を行うために設ける受波器や結合器は、
送受信効率を良好にするため構造を大きくし、また電力
容量も増大する必要があり、ＩＣカードとしての小形化
および低消費電力化に適さない難点がある。また、各種
取扱信号の内容によって専用の受波器や結合器を設ける
ため、信号の取扱上は簡便であるが、この場合にも前記
のような問題点が存在する。

そこで、本発明の目的は、ＩＣカードへの電力供給とデ
ータ信号の入力とを効率的に行うことができるＩＣカー
ド用リーダライタの非接触伝送を行うヘッドコアの駆動
回路を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係るＩＣカード用リーダライタのヘッドコアの
駆動回路は、記憶機能を有すると共に信号入力手段およ
び信号出力手段としてそれぞれ空芯の入力コイルと出力
コイルを設けたＩＣカードが挿脱され、前記ＩＣカード
の挿着時には、前記空芯の入力コイルと出力コイルとそ
れぞれ電磁結合して情報の読取りおよび書込みを行うＩ
Ｃカード用リーダライタにおいて、前記ＩＣカードの挿
着時に前記空芯の入力コイルに対しその上下方向に所要
のギャップを以て対向位置するコア部を備えた出力へソ
ドコアを設け、この出力へソドコアにセンタタップ形式
でコイルを巻回し、該コイルの一端をスイッチング素子
を介して接地すると共にアノード側が接地されたダイオ
ードのカソード側に前記コイルの他端を接続し、前記セ
ンタタップに直流の駆動電圧を供給し、前記スイッチン
グ素子のオン動作により前記センタタップから前記コイ
ルの一端に向かう方向に電流を流すと共に、前記スイッ
チング素子のオフ動作により前記コイルの他端から前記
センタフ・ノブに向かう方向に電流が流れるように構成
したことを特徴とする。

〔作用〕

本発明に係るＩＣカード用リーダライタのヘッドコアの
駆動回路によれば、ＩＣカードとリーダライタとを非接
触に電気的接続を行って情報の読取りおよび書込みを行
うに際し、ＩＣカードへの電力の供給とデータ信号の入
力とを行う手段として空芯の入力コイルを設け、この入
力コイルに対しその上下方向に所要のギャップを以て対
向位置するコア部を備えた出力ヘッドコアを設けると共
に、この出力ヘッドコアにセンタタップ形式でコイルを
巻回してこのコイルを単一のスイッチング素子を使用し
て信号の伝送を行い、しかもコイルの一部に生じる逆起
電力を有効に回収するよう構成した駆動回路に接続する
ことにより、電力およびデータ信号の伝送効率の向上を
達成すると共に簡単なスイッチング回路構成で動作の安
定したヘッドコアの駆動回路を低コストに実現すること
ができる。

〔実施例〕

次に、本発明に係るＩＣカード用リーダライタのヘッド
コアの駆動回路の実施例につき、添付図面を参照しなが
ら以下詳細に説明する。

第１図は、本発明に係るヘッドコアの駆動回路の一実施
例であるＩＣカードとり一ダライタとの基本的結合構成
を示す概略図である。第１図において、参照符号１０は
ＩＣカード、１２はリーダライタの入出力部を示す。Ｉ
Ｃカード１０は、単一もしくは複数の半導体簗積回路か
らなる記憶・演算素子で回路構成したプリント回路１４
を内蔵する。このＩＣカード１０に対し、外部より電力
の供給を受けると共に所要のデータ信号を入力するため
の空芯の入力コイル１６を、前記プリント回路１４から
離間したＩＣカードの適正位置に配置する。また、この
ＩＣカード１０のプリント回路１４から所要のデータ信
号を出力するための空芯の出力コイル１８を、前記入力
コイル１６と同様に前記プリント回路１４から離間した
ＩＣカードの適正位置に配置する。これに対し、リーダ
ライタの入出力部１２には、前記ＩＣカード１０に設け
た入力コイル１６および出力コイル１８の設定位置に対
応して、出力ヘッドコア２０および空芯の受信コイル２
２が設けられる。なお、出力ヘッドコア２０は、その一
部に巻回されたコイル２４を介して駆動回路２６に接続
され、また受信コイル２２は受信回路２８に接続される
。

しかるに、本発明において、ＩＣカード１０の入力コイ
ル１６に対し電力とデータ信号とを供給すべくリーダラ
イタの入出力部１２に設けた出力ヘッドコア２０は、第
２図に示すように構成する。すなわち、この出力ヘッド
コア２゜は、コ字状に形成した磁性枠体の両端部にそれ
ぞれ円柱コア部２１．２１’を互いに対向させで延設し
、これらコア部２１．２１’間に所要のギャップｇを有
するよう構成する。一方、ＩＣカード１０に設ける入力
コイル１６は、第３図に示すように、ＩＣカード１０の
プラスチック基体３０に予め刻設した円形溝部３２内に
変位しないように嵌入固定して、その外表面をプラスチ
ック被覆材３４で被覆した構成からなる。

この場合、出力ヘッドコア２０のギャップｇを設けたコ
ア部端面の直径をＤｈとした場合、この直径Ｄｈは入力
コイル１６の内側直径Ｄｃより若干小さく設定する。こ
のように構成することにより、ヘッドコア２０のコア部
２１．２１’の端面より発生する磁束を入力コイル１６
の内径より内側に集中させることができるため、この磁
束によって供給すべき電力を効率よく伝送することがで
きる。

ところで、このように構成した本発明において使用する
出力ヘッドコア２０は、これを駆動する駆動回路２６と
の接続に際し磁性枠体の一部にコイル２４を巻回挿着す
ることにより達成する。この場合、前記出力ヘッドコア
２０に巻回されるコイル２４には、通常大電流値を有し
、数百ｋＨｚの周波数で電流の流れる方向を切換えるこ
とが望まれる。このため、例えば前記コイル２４を単一
巻きとした場合には、駆動回路においてスイッチング素
子を少なくとも４個使用してこれらのスイッチング素子
をブリ、ジ接続する必要があり、回路構成が複雑になる
難点がある。

そこで、本発明においては、第４図に示すように、ヘッ
ドコア１２に対しコイル２４をセンクタップ形式でそれ
ぞれ極性を一定方向に揃えてバイファイラ巻きする。こ
のように構成した場合、前記コイル２４と共に構成する
駆動回路２６は、第５図に示すように構成することがで
きる。第５図は、出力ヘッドコア２０の基本的な駆動回
路図を示す。コイル２４Ａおよび２４Ｂは、それぞれセ
ンタタップ接続された前記出力ヘッドコア２０に巻回さ
れるコイル２４である。これらコイルの一方のコイル２
４Ａのタップに対しスイッチング素子１を接続し、他方
のコイル２４Ｂのタップに対しダイオード２を接続する
。なお、このダイオード２と並列に、ダイオード２に対
するスナバ回路を構成するコンデンサ３と抵抗器４の直
列接続回路を接続する。

そして、センタタップＰに対し所定の電源電圧Ｖｃｃを
印加するよう回路構成する。このように回路構成するこ
とにより、スイッチング素子１は所要のスイッチング信
号が供給されてオン・オフ動作を行い、電力供給信号と
データ信号とを時分割処理システムにより伝送すること
ができる。この場合、スイッチング素子１がオン動作す
る時、コイル２４Ａには電流■、が流れ、コイル２４Ｂ
には逆バイアスが掛っているため、電流は流れない。し
かし、スイッチング素子１がオフ動作する時、コイル２
４Ｂにはコイル２４Ａによる誘導作用により逆起電力を
生じ、これによりコイル２４Ｂには図示の方向に電流■
２が流れる。そこで、本発明においては、この逆起電力
によってコイル２４Ｂから放出される電流Ｉ２を吸収す
るため、センタタップＰに対し電源Ｖｃｃと並列にコン
デンサ５を接続する。

このように構成したヘッドコアの駆動回路は、簡単な回
路構成でしかも電力の有効利用を達成することができる
。

また、本実施例において、ＩＣカード１０のプリント回
路１４から出力される信号は、前述した信号を入力する
場合と同様にして、第６図に示すように、ＩＣカード１
０のプラスチック基体３０に予め刻設した円形溝部３６
内に嵌入固定して、その外表面をプラスチック被覆材３
４で被覆した出力コイル１８より出力するよう構成する
。従って、この・出力コイル１８に対しては、これと対
向するように受信コイル２２を配置することにより、こ
れら空芯の両コイル１８゜２２による電磁結合作用で信
号の伝達を容易に達成することができる。

〔発明の効果〕

前述した実施例から明らかなように、本発明によれば、
ＩＣカードに対しリーダライタを非接触状態で電力の供
給およびデータ信号の授受を行う伝送方式において、Ｉ
Ｃカードには電力の受給およびデータ信号の入力を行う
空芯の入力コイルとデータ信号の出力を行う空芯の出力
コイルとを設け、これらのコイルと電磁結合によって信
号の授受を行うよう構成し、特にり−ダライタ側からＩ
Ｃカードの入力コイルに対して信号を供給する手段とし
て、所要のギャップを以て対向位置するコア部を備えた
出力へ、ドコアを設け、この出力へソドコアのギャップ
間にＩＣカードを挿入して入力コイルを適正位置に位置
決めすることにより、出力へソドコアのギャップ間に発
生する磁束を最も効率よく入力コイルへ伝送することが
でき、電力の伝送効率の向上と共に入力データ信号の確
実な伝送を達成することができる。特に、本発明によれ
ば、出力へソドコアに巻回するコイルをセンタタップ形
式とし、これを駆動する回路につきスイッチング素子数
を最少として簡単でしかも効率がよく、低コストに製造
し得る構成とすることができる。

以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発
明は前述した実施例に限定されることなく、本発明の精
神を逸脱しない範囲内において種々の設計変更をなし得
ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るＩＣカード用リーダライタのへソ
ドコアの駆動回路を実施するＴＣカードとリーダライタ
とのシステムの概略説明図、第２図は本発明の駆動回路
を実施するリーダライタに設ける出力へソドコアの要部
斜視図、第３図は第２図に示す出力へソドコアとＩＣカ
ードに設けた入力コイルとの動作状態における構成配置
を示す要部断面図、第４図は本発明に係る非接触伝送へ
ソドコアのコイル結線図、第５図は第４図に示すコイル
結線に基づく駆動回路の一実施例を示す回路図、第６図
は第１図に示すＩＣカードの出力コイルとリーダライタ
の受信コイルとの動作状態における構成配置を示す要部
断面図である。 １０、、、　Ｉ　Ｃカード １２、、、リーダライタの入出力部 １４．０．プリント回路　　１６．　、　、入力コイル
１Ｂ、、、出力コイル　　　２０．、、出力へソドコア
２１、、、コア部　　　　　２２．　、　、受信コイル
２４、、、コイル　　　　　２６．、、駆動回路２８、
、、受信回路　　　３０．、、プラスチック基体３２、
、、円形溝部　　３４．、、プラスチック被覆材３６、
、、円形溝部 １００．スイッチング素子 ２４Ａ、２４Ｂ　、、、コイル　　２１０．ダイオード
４０３．抵抗器　　　　　３，５．、、コンデン号特許
出願人　　日本ケミコン株式会社 ゞモ′〉 出願人代理人　弁理士　浜　１）治　雄ご、・′、・

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）　記憶機能を有すると共に信号入力手段および信号
   出力手段としてそれぞれ空芯の入力コイルと出力コイル
   を設けたＩＣカードが挿脱され、前記ＩＣカードの挿着
   時には、前記空芯の入力コイルと出力コイルとそれぞれ
   電磁結合して情報の読取りおよび書込みを行うＩＣカー
   ド用リーダライタにおいて、 前記ＩＣカードの挿着時に前記空芯の入力 コイルに対しその上下方向に所要のギャップを以て対向
   位置するコア部を備えた出力ヘッドコアを設け、この出
   力ヘッドコアにセンタタップ形式でコイルを巻回し、該
   コイルの一端をスイッチング素子を介して接地すると共
   にアノード側が接地されたダイオードのカソード側に前
   記コイルの他端を接続し、前記センタタップに直流の駆
   動電圧を供給し、前記スイッチング素子のオン動作によ
   り前記センタタップから前記コイルの一端に向かう方向
   に電流を流すと共に、前記スイッチング素子のオフ動作
   により前記コイルの他端から前記センタタップに向かう
   方向に電流が流れるように構成したことを特徴とするＩ
   Ｃカード用リーダライタのヘッドコアの駆動回路。