JP2726099B2

JP2726099B2 - カード状記録媒体の情報読取／書込装置

Info

Publication number: JP2726099B2
Application number: JP1120781A
Authority: JP
Inventors: 正史内藤; 修司田辺
Original assignee: Glory Ltd
Current assignee: Glory Ltd
Priority date: 1989-05-15
Filing date: 1989-05-15
Publication date: 1998-03-11
Anticipated expiration: 2013-03-11
Also published as: JPH02299087A

Description

【発明の詳細な説明】発明の目的；（産業上の利用分野）この発明は、プリペイドカード，クレジットカード,I
Cカード等のように、必要な情報が記録され又は読出さ
れるようになっているカード状記録媒体の情報読取／書
込装置に関する。

（従来の技術）従来、カード状記録媒体に記録される情報、例えば残
額，使用回数等は通常媒体に設けられた磁気ストライプ
に磁気記録されることが多かった。また、磁性物を記録
媒体に埋込んでその表面を不可視の部材で覆い、記録媒
体の使用の都度埋設された磁性物を打抜くようにしたも
のがあった（例えば特公昭48-16595号公報）。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記記録媒体に記録された情報はいず
れも容易に改ざんされる恐れがあった。すなわち、磁気
ストライプに記録する場合は、記録情報を多数の媒体か
ら収集して分析すれば記録情報を解読することができ、
従って価値のない媒体に価値を与えることは容易であ
る。また、特公昭48-16595号公報に記載されたような記
録媒体では、打抜かれて穴のあいた部分に磁性物を埋込
んで糊づけすれば容易に価値を回復できる。さらに、IC
カードは現時点では安全性が高いと言われているが、必
ずしも完全ではないことは明らかである。

この発明は上述のような点に鑑みなされたもので、こ
の発明の目的は、加熱によって強磁性から非磁性に磁性
変態を生じる金属あるいは合金と、機械的変形によって
非磁性から強磁性に磁性変態を生じる金属あるいは合金
とを用いるようにして、改ざんが不可能なカード状記録
媒体に対しての情報読取／書込装置を提供することにあ
る。

発明の構成；（課題を解決するための手段）この発明はカード状記録媒体の情報読取／書込装置に
関するもので、この発明の上記目的は、熱供給手段の加
熱によって強磁性から非磁性に磁性変態を生じる第１記
録部材と、機械的変形によって非磁性から強磁性に磁性
変態を生じる第２記録部材とで成るカード状記録媒体を
受入れて搬送する搬送手段と、前記第１記録部材に記録
されている情報を読取る第１読取手段と、前記第２記録
部材に記録されている情報を読取る第２読取手段と、前
記第１読取手段及び第２読取手段の各読取情報を判定す
ると共に、前記搬送手段を制御する判定制御手段とを設
けることによって達成される。

（作用）鋼をオーステナイト域から臨界冷却速度以上で焼入れ
すると、マルテンサイトが得られる。このマルテンサイ
トの発生温度をM_s点といい、鋼の化学成分に依存する。
しかし、マルテンサイトは不安定なオーステナイトを加
工しても誘発されることがあり、その発生温度はM_s点よ
り高温にずれるが、M_S点より余り高くなると、加工によ
るマルテンサイト化が生じなくなる。この点をM_d点とい
い、加工によって生じるマルテンサイト化を加工誘発変
態という。この場合、オーステナイトを加工するために
応力が負荷されていて、この加工ひずみによってマルテ
ンサイト変態が誘発・進行する。マルテンサイト変態の
進行に伴って大きな塑性が生じるが、これは変態誘起塑
性（transformation-induced plasticity,略称TRIP）と
名付けられており、この変態誘起塑性は超塑性の一種で
ある。すなわち、加工によってオーステナイト→マルテ
ンサイト変態が発生し、加工誘発変態の起因となった応
力集中が変態の発生によって緩和され、かなり大きい延
性を示すことになる。

ところで、ステンレス鋼は次の表１のように分類され
る。

また、オーステナイトステンレスは301,304,316,321の
如く種々に分かれており、この発明に用いる１つのステ
ンレスは準安定なオーステナイト相を室温で有するステ
ンレス鋼、つまりM_d点は室温以上であり、M_s点は室温以
下のオーステナイトステンレス鋼である。室温において
圧延，エンボス，パンチ穴等の機械的変形を上記オース
テナイトステンレス鋼に与えることにより、非磁性のオ
ーステナイトが強磁性のマルテンサイトに磁性変態が生
じるが、数百℃以上に加熱しない限り非可逆性である。
カーボン含有量により400℃〜1000℃程度で非磁性に戻
る。

一方、オーステナイトステンレス鋼はM_d点以下の機械
的変形により磁性変態を起こし、強磁性マルテンサイト
組織となる。このような鋼は、レーザビーム，サーマル
ヘッド等の熱供給手段で加熱することによって磁性変態
を生じて再び室温で非磁性オーステナイト組織となる。
第３図はその様子を示しており、カード状の強磁性マル
テンサイト化されたオーステナイトステンレス鋼10の表
面にサーマルヘッド11を押当てて加熱すると、加熱部分
12が非磁性化され、その非磁性化部分の深さＤは加熱エ
ネルギーにほぼ依存する。したがって、サーマルヘッド
11の加熱エネルギーを制御しながら強磁性体化されたス
テンレス鋼10上を移動させると、たとえば第４図に示す
如く３値（0.1,2）の状態に対応した情報を記録するこ
とができる。サーマルヘッド11の代りにレーザビームを
用いた場合も全く同様であり、レーザビームの場合には
エネルギーの他にビーム径や形状をも任意に変えること
ができる。また、第５図（Ａ）はエンボスによってオー
ステナイトステンレス鋼20の凹部21が強磁性化された様
子を示しており、同図（Ｂ）はパンチ穴22によって穴が
開けられた周辺が強磁性化された様子を示している。こ
のようにして、カード上の強磁性体層に非磁性部分を多
値的に形成したり、非磁性体層に強磁性部分を形成する
ことにより磁気記録を行なうことができる。

この発明は上述のような加工誘発変態があり、加熱に
よって強磁性から非磁性に磁性変態を生じる第１の金属
あるいは合金と、機械的変形によって非磁性から強磁性
に磁性変態を生じる第２の金属あるいは合金とを、カー
ド又はカードの一部として用いたカード状記録媒体に対
しての情報読取／書込装置であり、更に必要に応じて磁
気ストライプ等の磁気記録層を設けた記録媒体にも対処
している。

（実施例）第１図はこの発明におけるカード状記録媒体１の外観
を示しており、全体は磁気カード等と同様に矩形状のカ
ード構造となっており、強磁性マルテンサイト化された
オーステナイトステンレス鋼で成る情報記録部２及び３
と、非磁性オーステナイトステンレス鋼で成る情報記録
部４とがストライプ状に設けられている。情報記録部２
は媒体の価値，有効期限等の主情報を記録し、情報記録
部３は書込／読取時のタイミング検出用のタイミング情
報を記録している。Ａ−Ａ断面は第２図に示すようにな
っており、PET,紙等で成るカード支持体５の上に上述し
たような準安定なオーステナイト相を室温で有するオー
ステナイトステンレス鋼の薄板４が層設されている。し
たがって、情報記録部４に圧延やエンボスやパンチ穴、
或いはワイヤドット等による刻印等の機械的変形を与え
ることによって、上面の薄板４の機械的変形を加えられ
た部分が第５図（Ａ），（Ｂ）で示したように強磁性体
化されるので、この磁性変態を磁気ヘッドや磁気抵抗素
子等の磁気センサで磁気的に読取ることができる。第１
図は，情報記録部４の複数個所に機械的変形を加え、複
数の強磁性化部６が形成されている様子を示している。
このような強磁性化部６の位置や数を制御して記録し、
これを読取ることによって残額や使用回数等を検出する
ことかできる。情報記録部２に対してレーザビームの照
射強度を制御することにより、例えば第４図に示す如く
全く照射しないで磁性変化しない強磁性部分“2"と、途
中まで変態させた部分“1"と、強エネルギーで全て変態
させた部分“0"の３値記録ができる。情報記録部２に記
録するレーザビームとは別のレーザビームで、情報記録
部２の読取／書込を行なう際に必要となるタイミング情
報を記録媒体１の発行時に情報記録部３に記録する。タ
イミング情報の記録に同期させて情報記録部２に主情報
を同時記録する。なお、予め情報記録部３にタイミング
情報のみを記録しておき、記録媒体１の発行時にタイミ
ング情報を検出しながら情報記録部２に主情報を書込む
ようにしても良い。また、タイミング情報を記録媒体１
に記録しないで、記録媒体１の搬送時、搬送に同期して
パルスモータ駆動用パルスやロータリエンコーダ等から
タイミング信号を得るようにしても良い。

第６図は磁気コア31に１次コイル32及び２次コイル33
を巻回された磁気ヘッド30の例を示しており、磁気ヘッ
ド30の読取部が情報記録部２の強磁性化部，半磁性化
部、非磁性化部に在るかで２次コイル33の出力V^OUTが異
なるので、これによって情報記録部２の情報を読取るこ
とができる。また、第７図は情報記録部４が紙面と垂直
方向に搬送される場合のパンチ穴4A付近の強磁性を検出
するための磁気ヘッド40の例を示しており、磁気抵抗
（MR）素子42及び43を直列に接続し、その間に直流バイ
アスD_Bを印加すると共に、永久磁石41で磁化させてい
る。この場合、MR素子42はキャンセル用として作用し、
MR素子43の出力V^OUTがパンチ穴4A付近の強磁性部によっ
て変化するので、これによって情報記録部４の記録情報
を読取ることができる。

第８図は磁気ヘッド30で情報記録部４の情報を読取る
例を示しており、第９図は磁石34で強磁性体化部4Bを着
磁して後、記録媒体１を搬送して出力コイル33が巻回さ
れた磁気B30Aで読取る例を示している。この場合、強磁
性体化部4Bは磁石34で着磁されて磁化されているので、
強磁性体化部4Bが磁気ヘッド30A位置に来たときの出力
コイル33の出力電圧V^OUTが変化し、これによって強磁性
体化部4Bを検出することができる。第10図〜第12図は磁
気抵抗素子（MR素子）を用いた検出装置例を示してお
り、第10図は検出用MR素子70及びキャンセル用MR素子を
電磁石72の磁界中に置いて検出するようになっており、
第11図は１つのMR素子73を電磁石74の磁界中に置き、抵
抗75を介して駆動している。また、第12図の例は２つの
MR素子76及び77を電磁石78を介して分離している例であ
る。

次に、カード状記録媒体１に対して情報を書込んだ
り、情報を読出したりするこの発明の情報読取／書込装
置の例を説明する。

第13図（Ａ）は読取／書込部の側面構造を、同図
（Ｂ）はその平面構造を示している。記録媒体１は装置
の挿入口101から挿入され，その挿入が光学センサPH1で
検出され、その後に搬送ローラ102,103等で内部に取込
まれる。内部に取込まれた記録媒体１は更に光学センサ
PH2で検出されるようになっており、ローラ102と光学セ
ンサPH2との間に情報記録部４にパンチ穴を開けるため
の穿孔手段104と、レーザビームで情報記録部２を部分
的に加熱するための発光手段105とが設けられていると
共に、情報記録部４の記録情報を読取るための第７図に
示すような磁気センサMRと、情報記録部２及び３の記録
情報を読取るための第６図に示すような磁気センサMD1
及びMD2とが設けられている。なお、情報記録部２及び
４への情報の記録は、媒体１の図示右方により左方に向
って順次行なわれ、装置内での記録媒体１の位置は、光
学センサPH1,PH2と磁気センサMD2からのタイミング信号
によって検出されるようになっている。

第14図は情報読取／書込装置の制御系を示すブロック
図であり、磁気センサMD1からの読取信号は増幅器111で
増幅されて読取回路112に入力され、スレッショルドTH1
及びTH2に基づいて２値化された信号S1及びS2が第１情
報記憶手段110へ入力されて記憶される。磁気センサMD2
からの読取信号は増幅器113を経て読取回路114に入力さ
れ、整形処理されたタイミング信号TSが第１情報記憶手
段110及び第２情報記憶手段120に入力されると共に、CP
U等で成る制御手段131に入力されている。また、磁気セ
ンサMRからの読取信号は増幅器121で増幅されて読取回
路122に入力され、スレッショルドTH3に基づいて２値化
された信号S3が第２情報記憶手段120に入力されて記憶
される。第１情報記憶手段110及び第２情報記憶手段120
に記憶された各情報は判定手段130に入力され、判定結
果DSが制御手段131に入力され、光学センサPH1及びPH2
の検出信号DT1及びDT2も制御手段131に入力されてい
る。制御手段131はローラ102,103等の搬送手段133を制
御したり、穿孔手段104を制御すると共に、ビーム制御
手段132を介して発光手段105を制御するようになってい
る。また、制御手段131は記録媒体１が真のものであ
り、使用可能な場合は必要な情報処理後に完了信号OKを
出力し、これによって必要な処理を行ない、その後に動
作終了の信号RNを他機器から入力するようになってい
る。

このような構成において、その動作を第15図〜第17図
の各タイミングチャートを参照して説明する。

記録媒体１が挿入口101に挿入されるとこれが光学セ
ンサPH1で検出され、その検出信号DT1が制御手段131に
入力されることにより制御手段131は搬送手段133を駆動
し、ローラ102及び103がｍ方向に回転されることによっ
て記録媒体１が装置内に取込まれる。なお、光学センサ
PH1から検出信号DT1が入力されると、制御手段131はク
リア信号CLを出力して第１情報記憶手段110及び第２情
報記憶手段120の前回の情報をクリアする。そして、記
録媒体１の先端が光学センサPH2で検出されその検出信
号DT2が制御手段131に入力されると、第15図（Ａ）に示
すような関係で情報記録部３上に設けられている磁気セ
ンサMD2の読取信号は増幅器113で同図（Ｂ）の如く増幅
され、この読取信号RSTが読取回路114で同図（Ｃ）の如
く全波整流される。この全波整流された信号がスレッシ
ョルドTHOと比較されて第15図（Ｄ）のタイミング信号T
Sに変換され、タイミング信号TSが第１情報記憶手段110
及び第２情報記憶手段120に入力される。また、磁気セ
ンサMD1は第16図（Ａ）に示すような情報記憶部２の３
値情報に対して、同図（Ｂ）に示すような読取信号RSF
を増幅器111から出力する。読取信号RSFは読取回路112
に入力されて第16図（Ｃ）の如く積分され、スレッショ
ルドTH1及びTH2で２値化された信号S1及びS2が第１情報
記憶手段110に入力され、タイミング信号TSに従って記
憶される。さらに、情報記録部４上に設けられている第
７図に示すような磁気センサMRは、第17図（Ａ）に示す
ような記録情報に対して同図（Ｂ）に示すような読取信
号RSRを出力し、読取回路122でスレッショルドTH3と比
較することによって同図（Ｃ）に示す如く２値化された
信号S3が得られ、第２情報記憶手段120に入力されてタ
イミング信号TSに従って記憶される。

上述のような情報の読出を行ないながら記録媒体１を
搬送して行き、記録媒体１の後端が光学センサPH2で検
出されその検出信号DT2が制御手段131に入力されると、
制御手段131は搬送手段133を停止させると共に判定手段
130を作動させる。判定手段130は、第１情報記憶手段11
0に記憶されている情報を読出して金額，有効期限等が
正しいか否かを判定すると共に、第２情報記憶手段120
に記憶されている情報を読出して、度数情報が最大利用
回数を越えていないか、また発行金額から減算して残額
があるか否か等を判定し、使用可能な場合は制御手段13
1に対してOKの判定結果DSを出力する。使用不可能な場
合はNGの判定結果DSを制御手段131に入力し、搬送手段1
33を介してローラ102及び103をｎ方向に回転して記録媒
体１を返却してその旨を表示するか、返却時に穿孔手段
104,発光手段105で無効を記録してから同様に返却す
る。なお、判定手段130は、暗証番号入力のときは入力
データと比較してOKかNGかを出力する。

制御手段131は判定結果DSとしてOKの完了信号を入力
すると、別途接続された機器の所定動作を行ない、商品
を投出したりサービスを供与する。商品の単品投出の場
合には商品投出した時点で、又複数の商品を種々購入で
きるようにした場合には精算ボタンを押した時点等に制
御手段131にリターン信号RNが入力され、制御手段131は
搬送手段133に対して返却指令を与えて記録媒体１を返
却するが、この場合、磁気センサMD2から得らえるタイ
ミング信号TSに基づいて、記録媒体１が所定位置に来た
時点で穿孔手段104を動作させて、情報記録部４にパン
チ穴を開ける。また、残額等を情報記録部２に記録させ
る場合は、タイミング信号TSに基づいてビーム制御手段
132を介して発光手段105を制御し、レーザビームの照射
強度を制御してレーザ加熱して必要な記録を行ない、そ
の後に記録媒体１を返却する。ここでは媒体１の返却方
向に記録している（今回記録すべき情報の終りの部分か
ら記録して行き、今回記録すべき情報の初めの部分が前
回のデータの隣りになるように制御する）が、記録手段
をもっと内部に設け、一旦記録媒体１を戻して（このと
き媒体先端は挿入口101から出ていない）再度取込み方
向に移動する際に情報を記録した後、返却するようにし
ても良い。

（変形例）上述の実施例では情報記録部2,3と情報記録部４とは
異なる材質の金属，合金を用いているが、第18図に示す
ようにＭ量（マルテンサイト量）を予め調整しておくこ
とにより、１枚の金属あるいは合金で上記２種の金属，
合金の機能を備えた記録媒体が得られる。例えばＭ量を
M1に調整しておけば、パンチでＭ量を増加させ（L1方
向）、あるいはレーザ加熱でＭ量を減少させる（L2方
向）ことができる。M1は第18図に示した位置に限らず、
適宜設定すれば良い。この金属あるいは合金はPET等の
カード母材に貼付する以外にも、蒸着あるいは粉末の塗
付によってPET上に形成することも可能であり、更にこ
の金属あるいは合金自体をカード状に形成することも可
能である。また、上述の実施例では強磁性マルテンサイ
ト化されたオーステナイトステンレス鋼及び非磁性オー
ステナイトステンレス鋼で成る２つの情報記録部部を具
備しているが、第19図に示すようにスヒテリシス書込
み，読取りを行なう磁気ストライプ51を具備すると共
に、強磁性マルテンサイト化されたオーステナイトステ
ンレス鋼で成る情報記録部52及び非磁性オーステナイト
ステンレス鋼で成る情報記録部53を有するカード状記録
媒体50であっても良い。かかる記録媒体に対しては、更
に磁気ストライプ用の読取／記録手段を設ける必要があ
る。

更に、上述では強磁性マルテンサイト化されたオース
テナイトステンレス鋼の記録部に対して３値の記録を行
なうようにしているが、２値もしくは４値以上の多値
（Ｎ）情報を記録することも可能である。多値（Ｎ）情
報の読取に対しては、（Ｎ−１）個の異なるスレッショ
ルドを設定することによって読出が可能である。また、
各記録部材上に保護層もしくは美観のための層を設け
て、外部より各記録層を見えないようにすることも可能
である。

なお、記録密度は強磁性マルテンサイト化されたオー
ステナイトステンレス鋼の方が非磁性オーステナイトス
テンレス鋼よりもはるかに高くできる。また、カーボン
の含有量を情報記録部2,3に対しては少なくとも比較的
低温（例えば400℃位）で非磁性化させ、一方、情報記
録部４に対してはカーボン含有量を多くして高温（例え
ば1000℃位）でないと非磁性化されないようにすること
もできる。

発明の効果；以上のようにこの発明に用いるカード状記録媒体は、
強磁性マルテンサイト化されたオーステナイトステンレ
ス鋼に熱を加えることによって非磁性部を形成でき、か
かる変態した非磁性部は強加工させない限り強磁性化せ
ず、逆にオーステナイトステンレス鋼の機械的変形で一
旦強磁性に変態したステンレスは数百℃以上に加熱しな
いと元の非磁性の状態には戻らない。このような各記録
部材に対し、記録時とは逆の強加工あるいは加熱を行な
って元の状態に戻すことは極めて困難であり、改ざんは
事実上不可能である。上記各磁性変態は外部から見ても
分らず、コピーすることも不可能であるから、極めて安
全性の高いカード状記録媒体を得ることができる。

このような改ざん不可能な安全性の高いカード状記録
媒体に対して、この発明の情報読取／書込装置は、正確
な情報の読取ができると共に、必要な情報の書込をも行
なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に用いるカード状記録媒体の一実施例
を示す外観図、第２図はそのＡ−Ａ断面図、第３図は強
磁性マルテンサイト化されたオーステナイトステンレス
鋼を加熱する様子を示す図、第４図は加熱によって磁性
変態を生じた様子を示す図、第５図（Ａ）及び（Ｂ）は
それぞれ機械的変形によって非磁性材に磁性変態を生じ
た様子を示す図、第６図，第８図及び第９図はそれぞれ
磁気ヘッドの例を示す構造図、第７図及び第10図〜第12
図はそれぞれ磁気抵抗素子を用いた検出装置の例を示す
図、第13図（Ａ）は記録媒体の読取／書込部の側面構造
図、同図（Ｂ）はその平面構造図、第14図はこの発明の
情報読取／書込装置の制御系を示すブロック構成図、第
15図〜第17図はその動作例を示すタイミングチャート、
第18図はカード状記録媒体の他の実施例を説明するため
の図、第19図はカード状記録媒体の更に別の実施例を示
す外観図である。１……カード状記録媒体、2,3,4……情報記録部、30,40
……磁気ヘッド、31……磁気コア、34,41……永久磁
石、42,43……MR素子、104……穿孔手段、105……発光
手段、110,120……情報記憶手段、112,114,122……読取
回路、130……判定手段、131……制御手段。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】熱供給手段の加熱によって強磁性から非磁
性に磁性変態を生じる第１記録部材と、機械的変形によ
って非磁性から強磁性に磁性変態を生じる第２記録部材
とを有して成るカード状記録媒体を受入れて搬送する搬
送手段と、前記第１記録部材に記録されている情報を読
取る第１読取手段と、前記第２記録部材に記録されてい
る情報を読取る第２読取手段と、前記第１読取手段及び
第２読取手段の各読取情報を判定すると共に、前記搬送
手段を制御する判定制御手段とを具備したことを特徴と
するカード状記録媒体の情報読取／書込装置。
【請求項２】前記判定制御手段によって制御され、前記
第１記録部材及び第２記録部材に対してそれぞれ必要な
情報を書込むための第１書込手段及び第２書込手段が設
けられている請求項１に記載のカード状記録媒体の情報
読取／書込装置。
【請求項３】前記第１読取手段及び第２読取手段が兼用
になっている請求項１に記載のカード状記録媒体の情報
読取／書込装置。