JP4626447B2 - 非接触ｉｃカードリーダ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＩＣカードとの間において、非接触で通信を行うＩＣカードリーダ装置に関し、例えば入退室管理システム、自動改札システム、電子マネー等におけるＩＤカード、管理カード、定期券、回数券、キャッシュカード等の非接触式ＩＣカードとの間において、非接触で通信を行う非接触ＩＣカードリーダ装置に関するものである。

従来より、壁面に埋め込んで取り付ける非接触ＩＣカードリーダ装置では、ＩＣカードと通信を行うためのループアンテナと、送受信データの変復調を行うと共に、カードリーダ全体の動作を制御する制御部と、これらを格納する筐体を有するものがある。そして、筐体を壁面に埋め込んで取り付けるために、取付け枠と，前面を保護する化粧パネルを備えている。

上記のような非接触ＩＣカードリーダ装置においては、ＩＣカードと通信を行うループアンテナは筐体内に設けている。しかも、取付け枠および化粧パネルのサイズに対して相対的に筐体のサイズを小さくしなければならない。従って、筐体内に格納するループアンテナのサイズが小さくなってしまった。

ループアンテナのサイズはＩＣカードの読取り可能距離を決める重要な要素であり、ループアンテナのサイズが小さくなることにより、ＩＣカードの読取り可能距離が短くなってしまうという問題点がある。

また、取付け枠が金属等の導体の場合にはループアンテナから発生する交流磁界により、渦電流が発生しアンテナ特性を劣化させ、ＩＣカードの読取り距離が短くなってしまうという問題点もある。

また、美観上の観点からループアンテナを含む筐体は壁面からの突出をさけるために、取付け枠よりも後方に配置されることも、ＩＣカードの読取り距離が短くなってしまう原因となっている。

非接触ＩＣカードリーダ装置のアンテナの取り付け方法について、アンテナの位置関係が大きくずれることなく、安定的に維持するようにした技術として、例えば、特許文献１が提案されている。

特許文献１の非接触ＩＣカードリーダ装置は、送信アンテナから電磁波を送信し非接触ＩＣカードから送信された電磁波を受信アンテナで受信する。これらのアンテナのうち少なくとも一方はコイルとし、コイルを保持する絶縁性を有する基板と、コイルを基板に固定する取付手段を有している。取付け手段は基板の所定位置にコイルを固定するためのもので、コイルを横切って、基板のコイル配置位置に配設された透孔に係合し、コイルを所定位置に固定する。

また、壁面埋め込み式の非接触ＩＣカードリーダ装置のアンテナについて、アンテナの操作面側表面近傍の金属体がアンテナの通信可能な距離に影響を与えないようにした非接触ＩＣカードリーダ装置が知られている（例えば、特許文献２）。この特許文献２には、アンテナの操作面側表面近傍の金属性化粧枠により読みとり距離に影響を与えないように、化粧部材に切り込みを付けた技術が開示されている。
特開２００１−１２６０３６号公報 特開平４−８６９７４号公報

上記特許文献１の非接触ＩＣカードリーダ装置によれば、アンテナを効率よく固定できるようにしたことについて開示されている。しかし、特許文献１には、壁面に埋め込む非接触ＩＣカードリーダにおいてアンテナをできるだけ前面に出してＩＣカードとの距離を小さくすることや、アンテナを大きくすることについては記載されていない。

また、特許文献２には、アンテナの操作面側表面近傍の金属性化粧部材によって読みとり距離に影響を与えないようにした非接触ＩＣカードリーダに関するもので、化粧部材に切り込みを付けた技術が開示されている。しかし、ＩＣカードとの距離そのものを小さくする手段や、アンテナを大きくすることについては記載されていない。

本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであって、アンテナのサイズを大きくとれるようにしてアンテナ特性を向上させることで、アンテナとＩＣカードとの距離をできる限り延ばせるようにした非接触ＩＣカードリーダ装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る非接触ＩＣカードリーダ装置は、上述のような目的を達成するために、カードリーダ全体の動作を制御する本体制御部と、送受信データの変復調を行う無線回路部と、前記本体制御部および前記無線回路部を格納する筐体と、ＩＣカードとの通信を行うための交流磁界を発生するループアンテナと、前記筐体を壁面に取り付けるための取付け枠と、化粧板と、該化粧板を壁面に取り付けるためのベースを備え、ＩＣカードと非接触に通信を行う非接触ＩＣカードリーダ装置であって、
前記取付け枠は樹脂から形成され、内部に前記ループアンテナと磁性体層と導体層とを含んで一体化されて構成されていることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、前記取付け枠は内部に前記ループアンテナと磁性体層と導体層とが挟み込まれて貼り合わされて一体化されて構成されていることを特徴とする。

請求項３係る発明は、前記取付け枠は内部に前記ループアンテナと磁性体層と導体層とは一体成形により一体化されて構成されていることを特徴とする。

本発明の請求項１に係る非接触ＩＣカードリーダ装置によれば、アンテナを筐体よりも正面寸法が大きくて、前面に配置される取付け枠に一体に設けたので、アンテナのサイズを大きくとれ、アンテナ特性の劣化を小さくでき、通信性能を向上させることができる。また、取付け枠の内部に形成されたスパイラル形状のアンテナパターンと磁性体層及び導体層から構成するようにしたので、裏面への不要な磁界放射を抑制することができる。さらに、製造の容易化とコストの低減を図りながら、壁面に取付けた場合に取付け枠一体アンテナの壁からの突出を小さくすることができる。さらに、アンテナパターンが取付け枠一体アンテナの表面に露出しないので、アンテナパターンが断線等により破損する事を防ぐことができ、取付け枠一体アンテナの取扱い性が向上する。

請求項２に係る発明によれば、請求項１の効果に加えて、さらに、製造の容易化とコストの低減を図ることができる。

請求項３に係る発明によれば、請求項１の効果に加えて、さらなる取付け枠一体アンテナの製造の容易化とコストの低減と壁からの突出を小さくすることと取扱い性の向上を図ることができる。

次に、本発明の最良の形態を実施例に基づいて詳細に説明する。
（実施例１）
図１は、本発明に係る非接触ＩＣカードリーダ装置の一実施例を示す分解斜視図、図２はそれを壁面に取り付けた状態の側面図、図３はその取付け枠の構成を示す図で、同図（ａ）は前面斜視図、同図（ｂ）はその側面断面図、同図（ｃ）は分解側面図、図４はその筐体の構成を示す断面図である。

図に示すように、本実施例の非接触ＩＣカードリーダ装置（以下、単にＩＣカードリーダ装置ともいう）１は、ＩＣカード（図示していない）への給電および通信を行うためのループアンテナ２と、カードリーダ全体の動作を制御する本体制御部３と、送受信データの変復調を行う無線回路部４と、本体制御部３および無線回路部４を格納する筐体５を有する。さらに、筐体５を壁面に取り付けるための取付け枠６と、化粧板８と、化粧板８を壁９面に取り付けるためのベース７を有している。

ループアンテナ２はＩＣカードに給電および通信を行うために交流磁界を発生する働きをするように、ＩＣカードリーダ側の取付け枠６と一体化されている。ループアンテナ２は樹脂、誘電体、磁性体等の基板面にエッチングまたは印刷によりスパイラル状に導体パターンが形成されるか導体が巻かれて構成され、後述するように取付け枠６に挟み込まれて張り合わされて取付け枠６と一体化されている。

本体制御部３はカードリーダ全体の動作を制御する部分であり、基板に設けられて筐体５内に格納されている。無線回路部４はループアンテナ２と送受信するデータの変復調を行うものであり、これも本体制御部３と同様に基板に設けられて筐体５内に格納されている。

筐体５は有底の箱形をなし、基板に設けられた本体制御部３および無線回路部４を内部に格納し、取付け枠６に固定されて、その大部分は壁９面の中に入り込んで設置される。

取付け枠６は、この実施例においては、図３に示すように、樹脂製の表部材６ａと裏部材６ｂからなり、中央部が開口し、この開口に面して中心側に付勢する係止部材１０を有している。そして、取付け枠６の表部材６ａと裏部材６ｂとの間に、表部材６ａ側から順にループアンテナ２、磁性体層を形成する磁性部材１１、導体層を形成する導電性部材１２が配置されて挟み込まれ、表部材６ａと裏部材６ｂとが固着されて取付け枠一体ループアンテナが構成されている。ループアンテナ２は裏面側に導出されたリード線１３に接続されて無線回路部４に接続されている。また、取付け枠６は筐体５をその係止部材１０によりはさみ付けて開口に嵌合して固定する。また、取付け枠６の対向する１対の辺には挿通穴１４が設けられ、壁９に取り付けるために用いられるようにされている。そして、この挿通穴１４にねじ１５を挿通し、壁９に取付け枠６を固定する。また、前面を覆う化粧パネル８を取付け枠６に固定するためにカードリーダ装置１はベース７を有している。

ベース７は、取付け枠６と係合して不用意に外れないようにする係止部（図示していない）を有すると共に、化粧パネル７を固定する係合部１６を有している。

上記のように構成したＩＣカードリーダ装置１は、筐体５を取付け枠６に嵌合し、取付け枠６を壁９面にねじ１５により固定して、更にベース７および化粧パネル８を取り付ける。ＩＣカードを非接触ＩＣカードリーダ装置１の化粧パネル８面にかざすと、ＩＣカードリーダ装置１のループアンテナ２から発する交流磁界により、ＩＣカードのアンテナに電流が流れてその電源が充電される。そして、ＩＣカードの制御回路が駆動され、記録されている情報信号が発せられ、ループアンテナ２により受信され、その情報信号を無線回路部４で分析し、本体制御部３で処理して、処理信号を出力する。

本実施例のようにループアンテナ２を筐体５より大きいサイズで前面に配置される取付け枠６に設けるので、通信性能の向上を図ることができる。また、取付け枠６の内部に形成されたスパイラル形状のアンテナパターン（ループアンテナ２）と磁性体層（磁性部材１１）及び導体層（導電性部材１２）から構成するようにしたので、裏面への不要な磁界放射を抑制することができる。さらに、製造の容易化とコストの低減を図りながら、壁９面に取付けた場合に取付け枠一体アンテナの壁９からの突出を小さくすることができる。さらに、アンテナパターンが取付け枠一体アンテナの表面に露出しないので、アンテナパターンが断線等により破損する事を防ぐことができ、取付け枠一体アンテナの取扱い性が向上する。
（実施例２）
図５は本発明に係る非接触ＩＣカードリーダ装置の取付け枠一体アンテナの他の実施例を示す図で、同図（ａ）は分解斜視図、同図（ｂ）はその断面図である。

本実施例の取付け枠一体アンテナは、上記実施例の取付け枠一体アンテナとはその製造方法が相違している。本実施例の取付け枠において、上記実施例と同様な作用をなす部分については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

図５に示すように、本実施例の取付け枠６は、中央部が開口し、この開口に面して中心側に付勢する係止部材１０を有している。ループアンテナ２と取付け枠６とは、ループアンテナ２、磁性体層を形成する磁性部材１１、導体層を形成する導電性部材１２が順次配置されて一体成形により一体化されている。そして、ループアンテナ２は裏面側に導出されたリード線１３に接続されている。筐体５を係止部材１０によりはさみ付けて開口に嵌合して固定する。また、取付け枠６の対向する１対の辺には挿通穴１４が設けられ、壁９に取り付けるために用いられるようにされている。

このよう取付け枠６と一体にループアンテナ２を構成すると、上述と同様に、ループアンテナ２が筐体５内に配置される場合と比較して、筐体５のサイズの制限を受けないために、ループアンテナ２を筐体５の前面寸法より大きくすることができ、より前面に配置できる。そのため、通信性能の向上を図ることができる。さらに、壁９面に取付けた場合に取付け枠一体アンテナの壁９からの突出を小さくすることができる。また、アンテナパターンが取付け枠一体アンテナの表面に露出しないので、アンテナパターンが断線等により破損する事を防ぐことができ、取付け枠一体アンテナの取扱い性が向上する。

なお、本発明においては、上述の例に限られず、種々の形態に変更することが可能である。例えば、ループアンテナ２は、線状導体により形成されたものでもよい。また、ループアンテナ２と無線回路部４との接続をリード線１３にて行う例で説明したが、他の接続方法によるものであってもよい。また、上記実施例では、筐体５と取付け枠６の固定を嵌合による例で説明しているが、これに限定されるものではなく、ビス止め、粘着テープ等の他の手段でもかまわない。

また、上述の実施形態においては、ＩＣカードとしては、ループアンテナ２から発せられる交流磁界を基に給電される電源不携帯タイプのものを例示したが、本発明はこのような電源不携帯タイプのＩＣカード用の非接触ＩＣカードリーダ装置に限るものではなく、ＩＣカードが電池を内蔵したいわゆる無線タグ形式のものであれば、ループアンテナ２から発せられる交流磁界を基にＩＣカードが自己電源を生成する必要はなく、ループアンテナ２から発せられる交流磁界もＩＣカード駆動用電源を供給可能な仕様として空間放射する必要はない。

本発明に係る非接触ＩＣカードリーダ装置の一実施例の分解斜視図である。 その取り付け状態を示す側面図 その取付け枠一体アンテナの例を示す図で、同図（ａ）は前面斜視図、同図（ｂ）はその側面断面図、同図（ｃ）は分解側面図である。 その筐体の構成を示す断面図である。 取付け枠一体アンテナの他の例を示す図で、同図（ａ）は前面斜視図、同図（ｂ）はその側面断面図である。

符号の説明

１ 非接触ＩＣカードリーダ装置
２ ループアンテナ
３ 本体制御部
４ 無線回路部
５ 筐体
６ 取付け枠
７ ベース
８ 化粧パネル
９ 壁
１１ 磁性部材
１２ 導電性部材
１３ リード線

Claims (3)

1. カードリーダ全体の動作を制御する本体制御部と、送受信データの変復調を行う無線回路部と、前記本体制御部および前記無線回路部を格納する筐体と、ＩＣカードとの通信を行うための交流磁界を発生するループアンテナと、前記筐体を壁面に取り付けるための取付け枠と、化粧板と、該化粧板を壁面に取り付けるためのベースとを備え、ＩＣカードと非接触に通信を行う非接触ＩＣカードリーダ装置であって、
   前記取付け枠は樹脂から形成され、内部に前記ループアンテナと磁性体層と導体層とを含んで一体化されて構成されていることを特徴とする非接触ＩＣカードリーダ装置。
2. 前記取付け枠は内部に前記ループアンテナと磁性体層と導体層とが挟み込まれて貼り合わされて一体化されて構成されていることを特徴とする非接触ＩＣカードリーダ装置。
3. 前記取付け枠は内部に前記ループアンテナと磁性体層と導体層とは一体成形により一体化されて構成されていることを特徴とする非接触ＩＣカードリーダ装置。

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