JP2726100B2 - カード状記録媒体の情報読取／書込装置 - Google Patents

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
ストライプに記憶する場合は、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、磁気ストライプの他に、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記録部として用いるように
して、改ざんが不可能なカード状記録媒体に対して、各
記録部の読取情報を比較照合して所定処理を行なうカー
ド状記録媒体の情報読取／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、加熱又は機械的
変形によって磁性変態を生じる記録部と、磁気ヘッドに
よってヒステリシス記録される磁気ストライプとを有し
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、前記記録部の情報を読取る第１読取手段と、前記磁
気ヘッドを介して前記磁気ストライプの情報を読取る第
２読取手段と、前記第１読取手段による読取情報及び前
記第２読取手段による読取情報を比較照合する照合手段
と、前記照合手段の照合結果に基づいて前記搬送手段を
制御すると共に、所定の動作を制御する制御手段とを設
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。そして、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、圧延等によって強磁性
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、磁気
ストライプと共にカード又はカードの一部として用いた
記録媒体の情報読取／書込装置である。

（実施例） 第１図はこの発明に用い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３と
が同一ライン上に部分的に設けられている。また、有効
期限，残額等の情報をヒステリシス記録するための強磁
性体化された磁気ストライプ４が設けられている。情報
記録部２には媒体の発行価値，発行元等のID情報を通常
はカード発行時に記録し、情報記録部３には使用度数の
情報をカード使用時に記録している。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、上述したような機械的変形によって強磁性
化されている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薄板２と、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３
とが層設されている。したがって、情報記録部３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３
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、その磁性変態を
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３の複数個所
に機械的変形を加え、複数の強磁性体化部６が形成され
ている様子を示している。このような強磁性体化部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
使用度数を検出することができる。一方、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の記録は必ずしも多値である必
要はなく、要は破壊，改ざんできなければ良い。また、
磁気ストライプ４に対しては通常の一般的な磁気ヘッド
によって情報が記録される。

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。尚、１次コイル32の入力V_INは、直流バイ
アスでも交流バイアスでも良い。また、第７図は情報記
録部３が紙面と垂直方向に搬送される場合のパンチ穴3A
付近の強磁性を検出するための磁気センサ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
強磁性体化部によって変化するので、これによって情報
記録部３の記録情報を読取ることができる。なお、磁気
ヘッド30によってパンチ穴3A付近の強磁性体化部を検出
することもできる。

第８図は磁気ヘッド30で情報記録部３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3B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
れた磁気ヘッド30Aで読取る例を示している。この場
合、強磁性体化部3B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3B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3B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）を用いた他の検出装置例
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、上述のようなカード状記録媒体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。装置内部には、情報記録部３にパンチ穴を開け
るための穿孔手段104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MD2
と、磁気ストライプ４の記録情報を読取ったり、情報を
書込むための磁気ヘッドMD1とが設けられている。

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、磁気ヘッド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、ヒステリシス記録
の情報を読取るときに自動的に形成されるクロックCKを
出力すると共に、２値化された信号S1が第１情報記憶手
段110へ入力されてクロックCKに同期して記憶される。
読取回路112からのクロックCKは第１情報記憶手段110,
第２情報記憶手段120及び第３情報記憶手段123に入力さ
れると共に、制御手段131に入力される。また、磁気セ
ンサMD2からの読取信号は増幅器121を経て読取回路122
に入力され、整形処理された信号S2が第２情報記憶手段
120及び第３情報記憶手段123に入力され、クロックCKに
同期して記憶される。この場合、第２情報記憶手段120
には情報記録部２のID情報IDAが記憶され、第３情報記
憶手段123には情報記録部３の度数情報FRAが記憶され
る。第１情報記憶手段110に記憶された信号S1,第２情報
記憶手段120に記憶されたID情報IDA,第３情報記憶手段1
23に記憶された度数情報FRAはそれぞれ照合手段130に入
力され、照合結果DSがCPU等で成る制御手段131に入力さ
れ、光学センサPH1の検出信号DT1も制御手段131に入力
されている。照合手段130は信号S1内の発行金額とID情
報内の発行金額とを比較照合すると共に、信号S1内の残
額をID情報IDA及び度数情報FRAから比較照合するように
なっている。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、磁気
ヘッドMD1に書込信号WRを送るようになっている。ま
た、制御信号131は受入れた記録媒体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。第15図は
情報記録部２が２値情報の場合を示し、第16図は情報記
録部２が３値情報の場合を示している。

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。そして、第15図
（Ａ）に示すような関係で情報記録部２上に設けられて
いる磁気センサMD2の読取信号は増幅器121で同図（Ｂ）
の如く増幅され、この読取信号RSRが読取回路122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TH0と比較されて第15図（Ｄ）の信号S
2に２値変換され、この信号S2が第２情報記憶手段120に
入力されて記憶される。尚、この記憶は、磁気ストライ
プ４上に設けられた磁気センサMD1からの読取信号から
形成されるクロックCKに基づき行なわれる。また、第16
図（Ａ）に示すような３値情報に対しては、同図（Ｂ）
に示すような読取信号RSRが増幅器121から出力され、読
取回路122に入力されて同図（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S21及びS22
が第２情報記憶手段120に入力され、クロックCKに従っ
て記憶される。尚、磁気センサMD2の入力側コイルは直
流バイアスとしている。さらに、記録媒体１が搬送され
情報記録部３が磁気センサMD2に達すると、第17図
（Ａ）に示すような情報記録部３の記録情報に対しては
同図（Ｂ）に示すような読取信号RSRが増幅器121から出
力され、読取回路122に入力されて同図（Ｃ）の如く積
分されスレッショルドTH0と比較することによって同図
（Ｄ）に示す如く２値化された信号S2が得られ、第３情
報記憶手段123に入力されてクロックCK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の後端がクロックCKの計数で
検出されると、制御手段131は搬送手段133を停止させる
と共に照合手段130を作動させる。照合手段130は、第１
情報記憶手段110に記憶されている情報S1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ID情報IDAを読出し
て、情報S1内の発行金額とID情報IDA内の発行金額とを
比較照合する。また、第３情報記憶手段123から度数情
報FRAを読出、度数情報FRAが最大利用回数を越えていな
いか判定し、また情報S1内の残額をID情報IDA及び度数
情報FRAから比較照合し、照合が正しい場合は制御手段1
31に対してOKの照合結果DSを出力する。照合が正しくな
い場合はNGの照合結果DSを制御手段131に入力し、搬送
手段133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を返却しその旨を表示するか、返却時に穿孔
手段104,磁気ヘッドMD1で無効を記録してから同様に返
却する。

制御手段131は照合結果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清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、クロックCK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３にパンチ穴を開け、使用回数，残額等の書込信
号WRを出力し、磁気ヘッドMD1を介して磁気ストライプ
４に記録させ、その後に記録媒体１を返却する。

上述の実施例では情報記録部２及び３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布によって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、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。

また、ID情報の記録は記録媒体１の発行時に行なわな
くて、記録媒体の製造時に行なうようにしてもよい。

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レーザ等の熱供給手段
を使用しているので非磁性オーステナイトステンレス鋼
の機械的変形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に対しては少なくして比較的
低温（例えば400℃位）で非磁性化させ、一方、情報記
録部３に対してはカーボン含有量を多くして一旦、強磁
性体化した後はかなりの高温（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によ
れば、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、記録時とは逆の変態を起こさせる為
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。ま
た、上記の磁性変態を生じる記録部の他に磁気ストライ
プを設け、磁気ストライプに記録されている情報との照
合をとるようにしているので、媒体のセキュリティをよ
り高くすることができる。さらに、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。この発明はかかる記録媒体に対して、情報を正
確に読取ることができると共に、必要な情報を書込むこ
ともできる。

【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図は加熱によって非磁
性部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強磁性部を生じ
た様子を示す図、第６図，第８図及び第９図はそれぞれ
磁気センサの例を示す構造図、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）はこの発明の記録媒体の読取／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
明するための図である。 １……カード状記録媒体、2,3……情報記録部、４……
磁気ストライプ、30,40……磁気センサ、31……磁気コ
ア、34,41……永久磁石、42,43……MR素子、104……穿
孔手段、110,120,123……情報記憶手段、112,122……読
取回路、130……照合手段、131……制御手段。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加熱又は機械的変形によって磁性変態を生
   じる記録部と、磁気ヘッドによってヒステリシス記録さ
   れる磁気ストライプ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、前記記録部の情報を読取
   る第１読取手段と、前記磁気ヘッドを介して前記磁気ス
   トライプの情報を読取る第２読取手段と、前記第１読取
   手段による読取情報及び前記第２読取手段による読取情
   報を比較照合する照合手段と、前記照合手段の照合結果
   に基づいて前記搬送手段を制御すると共に、所定の動作
   を制御する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。
2. 【請求項２】前記記録部が、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記録部とで成っている請求項１に記載のカード状記
   録媒体の情報読取／書込装置。