JP2003196817A

JP2003196817A - 磁気記録媒体

Info

Publication number: JP2003196817A
Application number: JP2001393889A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Fujii; 均藤井; Satoshi Ooume; 聡大梅
Original assignee: Oji Paper Co Ltd
Current assignee: New Oji Paper Co Ltd
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2003-07-11

Abstract

(57)【要約】【課題】磁気バーコードを有する磁気カードを製造する
上で、バイアス電流により発生するバイアス磁界に対す
る磁気出力の依存性をコントロールすること。【解決手段】基材と、基材の上側の少なくとも一部に設
けられる、該磁気バーコード出力を読み取るときに印加
するバイアス磁界の方向に対して０．１５〜０．７の範
囲の反磁界係数を持つように一定の形状を有する磁性粒
子が一定方向に配列されて構成されている所定のパター
ンを持つ磁気バーコード層とを備えた磁気記録媒体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリペイドカー
ド、交通用カード、定期券等で使用される磁気記録媒体
に関する。

【０００２】

【従来の技術】テレホンカード、交通用カード、ゴルフ
カード等で使用されるプリペイドカ―ド、定期券などは
磁気記録を利用している。すなわち、カード等の磁気記
録層に磁気ヘッドを用いて所定の信号を記録し、リーダ
ーライター等でその記録信号を読み出し、書き換えると
いう方法がとられている。しかしながら、この磁気記録
層に記録した情報は、磁気ヘッド等で容易に読み出しが
でき、その内容が判読できれば改竄することができる。
たとえば、記録された金額に関する情報を実際に使用し
た額よりも多くするように再記録して使用する場合があ
る。これは、プリペイドカード等の偽造問題として社会
的に大きく取り上げられている。

【０００３】さて、このような偽造に対する対策とし
て、カード等に磁気バーコードを設けることが実用化し
ている。この磁気バーコードは、たとえば、磁気信号が
発生するバーコードと磁気信号が発生しないバーコード
を所定のパターンに組合せ暗号化し、外見上容易に判読
できないようにして、カードに固有の情報を付与し機密
性をもたせるという方法がある。もちろん、この磁気バ
ーコードが有する情報の運用のしかたは一般のユーザー
にはわからない。磁気バーコードは、通常、磁性材を使
用し、その磁性材が外部磁場をかけたときに磁化されや
すいものを使用している。磁性材の特性としては、保磁
力が比較的小さいもの、たとえば、１５０Ｏｅ以下のも
のが特開昭６１−０７７１３７号公報に記載されてい
る。このような軟磁性材を使用し、バイアス磁界をかけ
ながら特有の信号を読み出すという方法が利用されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、バイア
ス磁界をかけながら磁気バーコード固有の出力信号を読
み取るときには、磁気ヘッドを製造したときのバラツ
キ、磁気ヘッドをエンコーダー、リーダーライター、
改札機等に取り付けたときに、カードを搬送するときの
搬送速度、磁気ヘッドのカードに対する角度等の実装上
のバラツキ、出力増幅機等の電子回路における信号処
理の際のバラツキ等の読み出し条件のバラツキ、等によ
り、同一カードを使用したときでも、場所や時間により
磁気バーコードの出力がまちまちであり、読取信号が異
なることによる誤動作が生じる場合がある。このこと
は、カードを使用した情報処理システムを運用する上で
の信頼性に関与することであり、重要な問題となる。磁
気バーコード出力を安定化するためには、前記の種々の
条件のバラツキを少なくすることは当然であるが、その
ような条件が多少異なった場合でも、読取機側において
調節することにより対応できれば手間も少なく便利であ
る。通常、この読取機の調節は、磁気ヘッドに印加され
るバイアス電流を適正にコントロールすることにより行
われる場合が多い。そのため、磁気バーコードを有する
磁気カードを製造する上で、バイアス電流により発生す
るバイアス磁界に対する磁気出力の依存性をコントロー
ルすることが課題となる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る磁気記録媒
体は、基材と、磁気バーコード出力を読み取るときに印
加するバイアス磁界の方向に対して０．１５〜０．７の
範囲の反磁界係数を持つように一定の形状を有する磁性
粒子が一定方向に配列されて、基材の上側の少なくとも
一部に設けられる所定のパターンを持つ磁気バーコード
層とを備える。更に、前記一定の形状を有する磁性粒子
が球形状を有し、前記一定方向が不定方向であることが
好ましい。また、前記一定の形状を有する磁性粒子が偏
平回転楕円体形状を有し、前記一定方向に配列されるよ
うに該磁性粒子の偏平長軸が前記バイアス磁界の方向に
対して一定角度範囲にあるようにされていることも好ま
しい。また、前記一定の形状を有する磁性粒子が針また
は柱形状を有し、前記一定方向に配列されるように該磁
性粒子の長軸が前記バイアス磁界の方向に対して一定角
度範囲にあるようにされていることも好ましい。更に、
前記基材の上の少なくとも一部を覆い、前記磁気バーコ
ード層の上側および／または下側に更に磁気記録層を備
えることも好ましい。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明においては、バイアス電流
により発生するバイアス磁界に対して生じる磁気出力値
について、磁気バーコードを構成する磁性粒子の形状、
配列によって反磁界係数を制御することにより所望のバ
イアス磁界／出力依存性を実現しようとするものであ
る。ここでバイアス磁界はバイアス電流にほぼ比例して
発生するのでバイアス電流／出力依存性をとりあげても
同様のことである。磁気バーコード出力のバイアス電流
（磁界）との関係は図１のようになる。図１は磁気バー
コード出力のバイアス電流（磁界）／出力依存性を示す
図である。この図で磁気バーコード出力は、所定のバイ
アス磁界の出力を１００％として相対出力で表してい
る。この出力曲線は磁気バーコード出力を読み取るとき
に印加するバイアス磁界の方向に対する反磁界係数を変
化させると移動する。例えば、この反磁界係数を増大さ
せると図中矢印方向へ移動する。この反磁界係数を変え
た場合に各々得られる出力曲線を図２に示した。

【０００７】図２は反磁界係数を変えた場合の各々の磁
気バーコード出力のバイアス電流（磁界）／出力依存性
を示す図である。磁気バーコードのバイアス磁界の強度
に対する依存性は、バイアス磁界の強度に対して磁気バ
ーコード出力が直線的に増加していくことが望ましい。
バイアス磁界は、バイアス電流の大きさにほぼ比例して
増加するものと考えてよいが、バイアス磁界に対して出
力が直線的に増加すれば、バイアス電流を読取機ごとに
調節することにより前記の搬送機構等によるバラツキを
補正することが容易にできる。すなわち、図２に示した
出力曲線の内の直線部分の領域を使用することが好まし
いということである。

【０００８】更に、磁気バーコードの出力は基準となる
出力に対して出力信号として認知される許容範囲を設け
ることは実際の運用上当然のことである。つまり、バイ
アス電流の変化に対して出力も変化するが、それぞれの
バイアス電流に対して、出力の許容範囲は限定される。
つまり、バイアス電流が１０mAのときには、相対出力１
０〜４０％が望ましく、バイアス電流が、５０mAのとき
には、相対出力５０〜９０％が望ましい。この範囲より
相対出力が低い場合は、リーダーライターでの記録読み
取りが困難となり、また、この範囲より相対出力が高い
ときにも、リーダーライターでの記録読み取り電圧値が
常用設定値を超えてしまい読み取りが困難となり使用で
きなくなる。結局、上記に説明した直線部分の領域であ
って、相対出力が一定の範囲内であるという条件から実
用上使用できるバイアス磁界の強度と相対出力の範囲が
図２の中で、実用上使用される領域Ａで示した四角形で
示す範囲となる。この図からＡ領域に磁気バーコード出
力を合わせるためには、磁性粒子のバイアス磁界の方向
に対する反磁界係数が０．１５〜０．７の範囲に調節す
ることが必要であることがわかる。

【０００９】反磁界係数Ｎについては、一般に次の式で
定義される。Ｎ＝−μｏ・Ｈｄ／Ｉ（１）ここで、Ｉは与えられた磁場における磁化、Ｈｄは反磁
界による磁場、μｏは真空における透磁率である。負号
は反磁界の方向が磁化の方向と逆であることを意味す
る。そして、外部磁場Ｈｅが磁性粒子に作用すると磁性
粒子が磁化し反磁界が発生するが、このとき実際に磁性
粒子に加わる磁場（内部磁場Ｈｉ）は、Ｈｉ＝Ｈｅ−｜Ｈｄ｜（２）により表される。すなわち、反磁界が大きいと、それだ
け磁化しにくいということであり、これは、（１）式に
より、反磁界係数が大きい磁性粒子ほど磁化しにくいと
いうことを意味する。バイアス磁界は、磁気ヘッドから
磁気バーコード内部の磁性粒子に加わる外部磁界であ
り、これが、バイアス電流にほぼ比例することから、図
１のような出力特性の反磁界係数による変化が現れるわ
けである。

【００１０】さて、反磁界係数は、磁性粒子の形状とそ
の配列方向に依存する。たとえば、球状や正立方体状の
形状の場合には、Ｎ＝１／３となり、厚みが薄い平板状
の場合、その平面方向に対してはＮは、非常に小さく０
に近くなる。磁性粒子が偏平な回転楕円体では、その長
径方向と短径方向の比（アスペクト比）により種々の値
をとるが、理論的に反磁界係数を算出することが可能で
ある。ここで磁性粒子が偏平回転楕円体の場合、その長
軸：Ｘ軸方向、短軸：Ｙ軸方向としてＸＹＺ座標上で考
えると先の（１）式は以下の（３）式のようになる。

【００１１】

【式１】

【００１２】この（３）式を上記（２）式の関係及び、
楕円体という構造を条件にして解くと。

【００１３】

【式２】

【００１４】上記の解が得られる。ここで、ｋは偏平回
転楕円体の長軸の短軸に対する比、磁性体の長軸方向で
あるＸ軸方向に対して、その方向に対してθ傾斜した外
部磁場方向をＸ_１軸方向としてその方向の反磁界係数Ｎ
_Ｘ１が求められている。すなわち、外部磁場方向磁界を
Ｘ_１Ｙ_１Ｚ_１座標上で考え、磁性粒子が偏平な回転楕円
体の場合、その長軸：Ｘ_２軸方向、短軸：Ｙ_２軸方向と
してＸ_２Ｙ_２Ｚ_２座標上での半磁界係数Ｎ_Ｘ２、
Ｎ_Ｙ２、Ｎ_ｚ２も同様に考えているものである。

【００１５】磁気バーコードは磁気インキ、または、磁
気塗料をスクリーン印刷、グラビヤ印刷、フレキソ印刷
などの印刷、またはグラビヤコーティングなどの塗工に
より形成される。この磁気インキ、磁気塗料は、磁性粒
子をポリエステルやポリウレタンなどのバインダー樹脂
にアトライター、サンドミル、３本ロールミル、ディス
パーなどの分散機を用いて分散させたものを使用する。
磁性粒子としては、鉄、センダストやパーマロイなどの
合金、Ｍｎ-Ｚｎ-フェライトやマグネタイトなどのフェ
ライト類が使用されるが、その粒子形状と配列方向は、
バイアス磁界の方向に対する反磁界係数が０．１５〜
０．７の範囲になるように選択することが必要である。
磁性粒子の形状は顕微鏡等で拡大することにより知るこ
とができる。配列方向は配列方向は、配向磁石などの磁
界の方向により制御することができる。磁性粒子の平均
粒径は、印刷、塗工の適性から０．１〜５０μｍの範囲
にあることが望ましい。必要により、ジェットミルなど
の粉砕機により粉砕することも行われる。磁気インキ、
磁気塗料には、磁性粒子、バインダー樹脂以外に、トル
エン、メチルエチルケトンなどの溶剤、分散剤、レベリ
ング剤、消泡剤などの添加剤を添加してもよい。

【００１６】磁気バーコード層の厚みは、視認性の点か
ら、１〜２０μｍの範囲にあることが望ましく、磁気出
力が発生するバーコードパターンと磁気出力が発生しな
いダミーバーコードパタ―ンを組合せ暗号化することな
どを施して機密性を高めることが行われる。磁気記録媒
体に使用される基材は、紙、不織布、ＰＥＴ（ポリエチ
レンテレフタレート）やＰＶＣ（ポリ塩化ビニール）な
どのプラスチックフィルム、合成紙等で、厚みは、０．
０５〜２ｍｍのものが好ましい。

【００１７】磁気記録層を基材上に設けることが普通で
あり、カード等の全面に設ける場合は、磁気バーコード
層との位置関係は、磁気バーコード層が磁気記録層の下
側にあってもよいし、上側にあってもよい。一部に設け
る場合は磁気記録層と磁気バーコード層が重なっても良
いし、重ならなくても良い。磁気記録層は、γ―フェラ
イト、Ｃｏ被着γ―フェライト、バリウムフェライト、
ストロンチウムフェライトなどの磁性粒子をポリエステ
ルやポリウレタンなどのバインダー樹脂中に、メチルエ
チルケトンやトルエンなどの溶剤で希釈して分散させた
ものを磁気塗料あるいは磁気インキとし、塗工または印
刷等の方法により設ける。塗工、印刷の工程中に磁化容
易軸をそろえるために永久磁石や空心コイルで配向する
ことがよく行われる。塗料やインキ中には、分散剤、レ
ベリング剤、消泡剤、着色剤、導電剤などの添加剤を必
要に応じ添加してもよい。磁気記録層の厚みは、飽和磁
化量により規定すると、０．１〜３．０Ｍｘ／ｃｍであ
ることが望ましい。

【００１８】磁気バーコード層および磁気記録層の上に
は、外観上の色を調整するための隠蔽層、カード残高な
どの表示を行うための感熱記録層、感熱記録層と印刷層
の接着性を付与するための印刷接着層、図柄などを印刷
して形成される印刷層を適宜使用用途に合わせ設けるこ
とができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明をさらに具体的に説明するが、
本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

【００２０】実施例１厚み０．１８８ｍｍの白色ポリエステルフィルムにグラ
ビヤコーターを使用して、下記配合の磁気塗料をコーテ
ィングし磁気記録層を設けた。磁気塗料配合磁性粒子（戸田工業社製バリウムフェライトＭＣ−９２９、Ｈｃ＝２７５０Ｏｅ）１００重量部バインダー樹脂（日本ポリウレタン工業社製ニッポランＮ−３１１３）１８重量部溶剤（トルエン）４８重量部溶剤（メチルエチルケトン）４８重量部磁気記録層のコート量は、飽和磁化量が１．８Ｍｘ／ｃ
ｍになる程度であった。

【００２１】磁気記録層を設けたあとその上に下記配合
の磁気インキをスクリーン印刷によりバーコードパター
ン形状に印刷した。印刷乾燥後の厚みは５μｍであっ
た。磁気バーコード層インキ配合磁性粒子（日本アトマイズ社製水アトマイズ鉄粉）１００重量部バインダー樹脂インキ（帝国インキ社製スクリーンインキ用メジウムＥＧ）２１重量部溶剤（イソホロン）１０重量部磁気バーコード層を印刷したあとのシートの断面の様子
を図３に示す。図３は実施例１の磁気シートの断面の電
子顕微鏡写真。日本アトマイズ社製水アトマイズ鉄粉の
形状は球状であり、この粒子の反磁界係数は０．３であ
り、平均粒径は５．２μｍであった。

【００２２】磁気バーコードを印刷したあと、さらに、
隠蔽層、感熱記録層、印刷接着層をグラビヤコーティン
グにより順次設けた。乾燥後の厚みはそれぞれ、５μ
ｍ、８μｍ、２μｍとなるようにした。さらに、そのあ
と、オフセット印刷により、図柄およびＯＰニスを印刷
した。これをカード上に打抜き、磁気出力評価装置（サ
ンエテック社製ＥＭＭＣ−６）により磁気バーコ―ド出
力のバイアス電流依存性を調べた。その結果を図４に示
す。

【００２３】実施例２実施例１で使用した基材に、磁気バーコード層を実施例
１で設けたのと同様にして設け、その後、磁気バーコー
ド層を含む面上に磁気記録層を実施例１と同様にして設
け、さらに、隠蔽層、感熱記録層、印刷接着層、印刷層
をそれぞれ実施例１と同様にして設けた。これをカード
状にしたものの磁気バーコード出力のバイアス電流依存
性を調べた。その結果も図４に示す。

【００２４】比較例１厚み０．１８８ｍｍの白色ポリエステルフィルムに実施
例１と同様にして磁気記録層を設け、その上側に下記配
合の磁気インキをスクリーン印刷によりバーコードパタ
ーン形状に印刷を施した。印刷後の厚みは５μｍであっ
た。磁気バーコード層インキ配合磁性粒子（三菱マテリアル社製鉄フレークＪＭ−１００）１００重量部バインダー樹脂インキ（帝国インキ社製スクリーンインキ用メジウムＥＧ）２１重量部溶剤（イソホロン）１２重量部磁気バーコード層を印刷したあとのシートの断面の様子
を図５に示す。図５は比較例１の磁気シートの断面を示
す電子顕微鏡写真。

【００２５】磁性粒子（三菱マテリアル社製鉄フレーク
ＪＭ−１００）の形状は、偏平状であり、この粒子の反
磁界係数としては、偏平回転楕円体として０．０７のも
のを主成分とする。平均粒径は２．９μｍであった。さ
らに、実施例１と同様にして隠蔽層、感熱記録層、印刷
接着層、印刷層を設け、カード状に加工し、磁気バーコ
ード出力のバイアス電流依存性を調べた。その結果は先
の図４に示す。

【００２６】比較例２比較例１で使用した基材に、比較例１で使用した磁気イ
ンキをスクリーン印刷によりバ―コードパターンを印刷
し磁気バーコード層を設けた。その上に実施例２と同様
にして、磁気記録層、隠蔽層、感熱記録層、印刷接着
層、印刷層を設け、カード状に加工し、磁気バーコード
出力のバイアス電流依存性を調べた。その結果も図４に
示す。また、以上の実施例および比較例の結果について
まとめたものを表１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１から、本発明により選択された磁性粒
子を使用して得られた磁気記録媒体の磁気バーコード出
力のバイアス電流依存性は、実用上使用される領域内に
あり優れた特性を示すことがわかる。

【００２９】

【発明の効果】本発明により磁気バーコード用磁性粒子
として磁気バーコード出力を読み取るときに印加するバ
イアス磁界の方向に対する反磁界係数が０．１５〜０．
７の範囲にあるものを主成分として使用すれば、実用上
使用される磁気ヘッドのバイアス電流と出力の範囲にお
いてカード読取機の調整を問題なく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】磁気バーコード出力のバイアス電流（磁界）に
対する依存性を示す図。

【図２】反磁界係数Ｎを変えた場合の各々の磁気バーコ
ード出力のバイアス電流（磁界）に対する依存性を示す
図。

【図３】実施例１の磁気シートの断面の電子顕微鏡写
真。

【図４】各実施例および比較例の磁気バーコード出力の
バイアス電流（磁界）に対する依存性を示す図。

【図５】比較例１の磁気シートの断面を示す電子顕微鏡
写真。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2C005 HA02 HB05 HB07 HB13 JA03 JA23 JC02 KA01 KA17 KA18 KA21 KA27 LA18 LB04 LB06 LB18 LB25 5D006 BA08 BA19 DA01 DA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材と、磁気バーコード出力を読み取ると
きに印加するバイアス磁界の方向に対して０．１５〜
０．７の範囲の反磁界係数を持つように一定の形状を有
する磁性粒子が一定方向に配列されて、基材の上側の少
なくとも一部に設けられる所定のパターンを持つ磁気バ
ーコード層とを備えた磁気記録媒体。
【請求項２】前記一定の形状を有する磁性粒子が球形状
を有し、前記一定方向が不定方向である請求項１記載の
磁気記録媒体。
【請求項３】前記一定の形状を有する磁性粒子が偏平回
転楕円体形状を有し、前記一定方向に配列されるように
該磁性粒子の偏平長軸が前記バイアス磁界の方向に対し
て一定角度範囲にある請求項１記載の磁気記録媒体。
【請求項４】前記一定の形状を有する磁性粒子が針また
は柱形状を有し、前記一定方向に配列されるように該磁
性粒子の長軸が前記バイアス磁界の方向に対して一定角
度範囲にある請求項１記載の磁気記録媒体。
【請求項５】前記基材の上の少なくとも一部を覆い、前
記磁気バーコード層の上側および／または下側に更に磁
気記録層を備える請求項１から４のいずれか一項に記載
の磁気記録媒体。