JP6960254B2 - 小型非接触ｉｃカード - Google Patents

Description

本発明は、ほぼ切符サイズ（Ａ型もしくはＢ型切符）の外形寸法を有する小型非接触ＩＣカードに関する。

近年、鉄道やバスなどの交通機関においては、改札業務を省力化するため、非接触ＩＣカードの情報を読み取る通信機能を設けた自動改札機（改札ゲート）が普及している。従来の通信機能を有する自動改札機による改札に使用されている非接触ＩＣカード（改札ゲート用カード）は、ＩＳＯ／ＪＩＳ規格で定められたクレジットカード等のＩＣカードと同じ外形寸法（約５４mm×８５．６mm）を有している。

ＩＳＯ／ＪＩＳ規格に準拠した外形寸法を有する上記従来の改札ゲート用非接触ＩＣカードは、サイズが大きいため持ち歩きや取り扱いが面倒であり、利用者の多くは専用のカード入れや財布等に収納し、カード入れや財布等を自動改札機にかざすことで改札を行なっている。

非接触ＩＣカードを用いた自動改札機の利便性向上には、カードの小型が有効である。しかしながら、単純に非接触ＩＣカードを小型化するだけでは、アンテナコイルの径が小さくなり充分な通信強度が得られなくなるとともに、カードの表面にサーマルプリンタによる印字処理を行いたい場合に、既存のサーマルプリンタを使用することができない。
従来提案されているＩＣカードの小型化に関する発明としては、例えば、特許文献１や２に記載されているものがある。

このうち、特許文献１に記載されている発明は、小型ＩＣカードと該ＩＣカードよりも大きなサイズを有しアンテナコイルが形成されたカード状のアダプタとを用意し、小型ＩＣカードをアダプタに装着することで、カードリーダと非接触でデータのやり取りを行えるようにするというものである。

また、特許文献２に記載されている発明は、ＩＳＯ／ＪＩＳ規格に準拠した外形寸法を有するカード本体の一部に切り取り可能な分割片を設けるとともに、該分割片にＩＣカードの機能を設けることで、既存のプリンタを使用して印字を行えるようにするというものである。なお、特許文献２には、分割片としての小型ＩＣカードに紐やチェーンを通すことができる円形の穴を設けることも記載されている。

特開２００２−３４２７３２号公報 特開２００４−１５２２０７号公報

現在普及している改札ゲート用の非接触ＩＣカードは、プリペード方式であり、券売機において入金（チャージ）を行えるようにするため、券売機に挿入する際に方向を合わせる必要がある。また、改札ゲート用の非接触ＩＣカードには、例えば定期券としての用途もあり、その場合にはカードの表面に印字を行うため、表裏を区別する必要がある。しかるに、非接触ＩＣカードを小型化した場合、表面に印字を行うスペースを設けると方向性を示す矢印等の記号を記載することが困難になる。

また、券売機の側にカードの向きや表裏を区別する機能を設けることも考えられるが、その場合、既設の券売機の改造が必要となり、コストアップを招くという課題がある。
さらに、改札ゲート用の非接触ＩＣカードにおいては、カードが自動改札機のカード情報読み取り部の表面から規格で定められた距離まで離れていても情報を読み取ることができる性能を有する必要がある。しかも、改札ゲート用の非接触ＩＣカードに関しては、カードを小型化しても既設の自動改札機のカードリーダを取り替えたり改造したりすることなく、情報を読み取ることができるようにしたいという要求がある。

特許文献２に記載されている小型ＩＣカードにおいては、カードに紐やチェーンを通すことができる穴が設けられているため、利用者はこの穴を目安にして容易に方向性を識別することができる。しかし、特許文献２の小型ＩＣカードは穴の形状が円形でありしかもカードの中心線上に形成されているため、カードの表裏が無地の場合には、利用者は表裏を区別して識別することができないとともに、穴を利用してリストバンド等に結合してウェアラブルなデバイスとして使用する場合に、カードが回転し易いという問題点がある。そもそも特許文献２には、上述したような改札ゲート用の非接触ＩＣカードに要求される課題について記載も示唆もされていない。

本発明は上記のような課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、形成する穴の形状や位置を工夫することで、カードの方向性および表裏の識別を容易に行なえる小型非接触ＩＣカードを提供することにある。
本発明の他の目的は、形成するアンテナコイルおよび穴の位置を工夫することで、必要な非接触通信性能を確保しかつ回転を防止しつつ、リストバンド等に結合してウェアラブルなデバイスとして使用することができる小型非接触ＩＣカードを提供することにある。

上記目的を達成するため、この発明は、
ＩＣチップとアンテナコイルが例えば厚さ０．８４ｍｍ以下の長方形をなす絶縁基板に内蔵され、券売機で取り扱い可能な切符サイズの小型非接触ＩＣカードにおいて、
前記アンテナコイルは、前記絶縁基板の外縁部に沿ってループ状に設けられ、
前記絶縁基板の前記アンテナコイルのループ内側であって、カードの中心からいずれかの角部に偏った位置に、円形でない形状の開口穴が形成されているように構成したものである。

上記のような構成を有する小型非接触ＩＣカードによれば、絶縁基板のアンテナコイルのループ内側であって、カードの中心からいずれかの角部に偏った位置に開口穴が形成されているので、所望の通信距離を確保しつつカードの方向性および表裏の識別を容易に行なえるとともに、開口穴を利用してリストバンドやストラップを付けることができ、利用者がＩＣカード携帯して持ち運びし易くすることができる。また、カードの中心からいずれかの角部に偏った位置に円形でない開口穴が形成されているので、カードをリストバンド等に装着した際に、回転するのを防止することができ、カードが回転することで活動の邪魔になったり外れ易くなったりするのを回避することができる。さらに、カードの厚みが０．８４ｍｍ以下であるため、矩形板状のホルダもしくはアダプタに収納することで、既設の券売機で情報の読み出し書き込みやカード表面への印字を行うことができる。

また、本発明は、ＩＣチップとアンテナコイルが例えば厚さ０．８４ｍｍ以下の長方形をなす絶縁基板に内蔵され、券売機で取り扱い可能な切符サイズの小型非接触ＩＣカードにおいて、
前記アンテナコイルは、前記絶縁基板の外縁部に沿ってループ状に設けられ、
前記絶縁基板の前記アンテナコイルのループ内側であって、カードの中心からいずれかの短辺側に偏った位置に、内部を横断するいずれの直線に対しても非対称な形状の開口穴が形成さているように構成しても良い。

あるいは、ＩＣチップとアンテナコイルが例えば厚さ０．８４ｍｍ以下の長方形をなす絶縁基板に内蔵され、券売機で取り扱い可能な切符サイズの小型非接触ＩＣカードにおいて、
前記アンテナコイルは、前記絶縁基板の外縁部に沿ってループ状に設けられ、
前記絶縁基板の前記アンテナコイルのループ内側であって、カードの中心からいずれかの角部または短辺側に偏った位置に、内部を横断するいずれかの１本の直線に対して対称な形状の開口穴が、対称中心の前記直線が前記絶縁基板の長手方向中心線の方向と一致しないように形成されていても良い。

上記のような構成を有する小型非接触ＩＣカードによれば、所望の通信距離を確保しつつカードの方向性および表裏の識別を容易に行なえるとともに、利用者がＩＣカードを携帯して持ち歩きし易くすることができる。また、ＩＣカードをリストバンド等に装着した際に、回転するのを防止することができ、カードが回転することで活動の邪魔になったり外れ易くなったりするのを回避することができる。さらに、既設の券売機で情報の読み出し書き込みやカード表面への印字を行うことができる。

また、望ましくは、前記開口穴の縁部の少なくとも一部には、一方の面から開口穴内側へ向かって下り傾斜する傾斜面が形成されているように構成する。
かかる構成によれば、リストバンド等にカードの開口穴と対応する形状の係合凸部を設けてリストバンド等に装着できるようにした際に、装着したカードが外れにくくすることができる。

以上説明したように、本発明の小型非接触ＩＣカードによれば、内部を横断するいずれかの１本の直線に対して対称あるいはいずれの直線に対しても非対称な形状の開口穴が形成されているので、開口穴の形状によってカードの方向性および表裏の識別を容易に行なうことができる。また、アンテナコイルのループ内側に、内部を横断するいずれかの１本の直線に対して対称あるいはいずれの直線に対しても非対称な形状の開口穴が形成されているので、必要な非接触通信性能を確保しかつ回転を防止しつつ、リストバンド等に結合してウェアラブルなデバイスとして使用することができるという効果がある。

（Ａ）は本発明の一実施形態に係る小型非接触ＩＣカードの平面図、（Ｂ）はその小型非接触ＩＣカードの内部構成を示す説明図である。 実施形態の小型非接触ＩＣカードの一利用形態を示すもので、（Ａ）はリストバンドの例を示す斜視図、（Ｂ）はリストバンドに小型非接触ＩＣカードを装着した状態を示す斜視図、（Ｃ）は開口穴の断面形状の一例を示す断面側面図である。 実施形態の小型非接触ＩＣカードの第３の利用形態を示すもので、（Ａ）はホルダ（アダプタ）の一例を示す斜視図、（Ｂ）はホルダに実施形態の小型非接触ＩＣカードを収納した状態を示すＢ−Ｂ線断面側面図である。 実施形態の小型非接触ＩＣカードの第１の変形例を示す平面図である。 実施形態の小型非接触ＩＣカードの第２の変形例を示す平面図である。 実施形態の小型非接触ＩＣカードの第３の変形例を示す平面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明に係る小型非接触ＩＣカードの実施形態について詳細に説明する。図１（Ａ）は本発明の一実施形態に係る小型非接触ＩＣカードの平面図、図１（Ｂ）はその小型非接触ＩＣカード（以下、単にＩＣカードと称する）の内部構成を示す説明図である。

図１（Ａ）に示すように、本発明の一実施形態のＩＣカード１０は、カード本体１１の全体形状が、切符サイズ（Ａ型切符）の外形寸法である長辺３０ｍｍ、短辺５７.５ｍｍの長方形より若干小さな長方形をなし、厚み０．８ｍｍを有している。カード本体１１のサイズは、Ｂ型切符の外形寸法である長辺２５ｍｍ、短辺５７.５ｍｍの長方形より若干小さな長方形であっても良い。カード本体１１の基材としては、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）やポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ナイロン等の合成樹脂またはこれらの積層体などが用いられる。

また、本実施形態のＩＣカード１０のカード本体１１には、４隅のうちの一つ（図では右上）の角部に、三角形状の開口穴１２が形成されている。三角形は、２等辺三角形でも良いし、上記開口穴１２の内部を横断するいずれかの直線に対しても非対称な三角形であっても良い。また、本実施形態では、上記開口穴１２はカード本体１１の一つの角部に近い部位に形成されているが、２等辺三角形の場合には中心からいずれかの角部（短辺側）に偏った位置であればよく、非対称な三角形の場合にはアンテナコイルの内側であれば、どこであってもよい。

さらに、一実施形態のＩＣカード１０は、図１（Ｂ）に示すように、無線通信用のアンテナコイル１３がカード本体１１の周縁部に沿ってループ状に形成されているとともに、開口穴１２が形成されている辺と反対側の短辺に近い部位にＩＣチップ１４が設けられ、該チップに上記アンテナコイル１３が接続される。このような構造のＩＣカード１０は、例えば薄板状の樹脂基材にラミネートした金属箔をフォトエッチングやレジスト印刷後のエッチングによりコイルのパターンを形成し、ＩＣチップ１４を実装した後、保護用の被覆層を設けることにより形成することができる。

上記アンテナコイル１３を構成する導電体パターンは、例えばカード本体１１の外縁から２ｍｍ内側に、約２ｍｍの幅を有して形成されている。そして、上記ループ状のアンテナコイル１３の内側に、上記開口穴１２が形成されている。なお、アンテナコイル１３およびＩＣチップ１４は、例えばカードリーダから送信される１３．５６ＭＨｚのような周波数の搬送波の電磁誘導により電力供給及びデータ伝送が行えるように構成される。
上記のように、カード本体１１の外縁に沿ってアンテナコイル１３を設けることによって、カードの大きさが切符サイズであっても、規格で定められた距離までＩＣカード１０内のＩＣチップ１４へ電力を供給して記憶されている情報を読み取るとともに、ＩＣチップ１４に情報を記録できることをカードの試作によって確認した。

本実施形態のＩＣカード１０は、例えば券売機に設けられているカードリーダとの関係で、ＩＣチップ１４が設けられている辺と反対側が挿入方向となる。つまり、開口穴１２が形成されている側が挿入方向となる。また、本実施形態のＩＣカード１０は、上記のように挿入方向が特定されているとともにカード本体１１の角部に三角形状の開口穴１２が形成されているため、穴の位置からカードの表裏を識別できることとなる。

次に、本実施形態のＩＣカード１０の利用形態について説明する。
第１の利用形態は、カード本体１１の開口穴１２にストラップの紐を通して利用者が携帯して持ち歩き易くするというものである。ストラップを使用した利用形態は一般的であるので、図示は省略する。

第２の利用形態は、図２（Ａ）に示すように、リング状のリストバンド２０の表面の一部に平坦部２１を設けるとともに、平坦部２１の一部にカード本体１１の開口穴１２に対応する形状を有する係合凸部２２を形成し、この係合凸部２２に開口穴１２を係合させることで、図２（Ｂ）に示すように、リストバンド２０の表面にＩＣカード１０を装着して携帯し易くするというものである。

リストバンド２０は非磁性体であるシリコン樹脂等で形成し、係合凸部２２はゴム（例えばシリコンコゴム）のような弾性材料で形成すると良い。
第２の利用形態によれば、手の甲を改札機のカード読み取り部に向けるだけで、カードデータの読み取りによる改札が行える。また、リストバンド２０の表面にＩＣカード１０を装着する際に、開口穴１２および係合凸部２２の形状が三角形であるため、カードが回転するのを防止することができる。さらに、係合凸部２２が弾性材料で形成されているため、開口穴１２の外形よりも若干大きな形状とすることで、係合凸部２２に開口穴１２を係合させた際に変形し、リストバンド２０表面からのカードが脱落しにくくすることができる。

なお、図２（Ｃ）に示すように、リストバンド２０の係合凸部２２の周面に、表面から基部に行くほど凸部中心側へ向かって反り傾斜する傾斜面を形成するとともに、この傾斜面に対応して、ＩＣカード１０の開口穴１２の端面に、表面から開口内側へ向かって下り傾斜する傾斜面を形成するようにしてもよい。これにより、係合凸部２２と開口穴１２との係合が確実となり、リストバンド２０表面からのカードの脱落を防止することができる。傾斜面は、開口穴１２の全周でなく一箇所または数箇所に形成されていてもよい。

第３の利用形態は、図３（Ａ）に示すように、ＩＣカード１０の外形と同様な形状を有する凹部３１が形成された板状のホルダ（アダプタ）３０を用意し、凹部３１内にＩＣカード１０を収納して、券売機等で取り扱えるようにするというものである。ホルダ３０は、現在主流である、ＩＳＯ／ＪＩＳ規格で定められたカードの外形寸法（約５４mm×８５．６mm）を有するスイカカードやパスモカードのような改札ゲート用カードと同じサイズであり、厚さは改札ゲート用カードと同じ厚さ（０．８４ｍｍ）とする。凹部３１の深さは、ＩＣカード１０の厚み０．８ｍｍ以下とする。これにより、凹部３１の底壁の厚みとして０．０４ｍｍが確保される。

また、ホルダ３０の凹部３１の底壁には、ＩＣカード１０の開口穴１２と同一形状を有する係合凸部３２が開口穴１２と対応する位置に形成されており、この係合凸部３２に開口穴１２を係合させることで、図３（Ｂ）に示すように、凹部３１内にＩＣカード１０を収納してホルダ３０と一体化することができるように構成されている。ホルダ３０の基材には、カード本体１１の基材と同じ材料を使用することができる。

さらに、上記凹部３１の外周縁の一部（図では右側の辺）には、凹部３１内に収納されたＩＣカード１０を容易に取り外せるようにするための切欠き３１ａが形成されている。また、係合凸部３２は、ゴム（例えばシリコンコゴム）のような弾性材料で形成すると良い。係合凸部３２を、開口穴１２の外形よりも若干大きな形状とすることで、ホルダ３０からのカードの脱落を防止することができる。

なお、図２（Ｃ）と同様に、ホルダ３０の凹部３１内の係合凸部２２の周面と開口穴１２の端面に、それぞれ対応する傾斜面を形成するようにしてもよい。
上記のようなホルダ３０を使用することで、券売機に投入してチャージを行なったり、定期券の場合には券売機内の既設のプリンタでカード表面に印字を行なったりすることができる。また、ホルダ３０を定期入れの代替物として用いて、ＩＣカードをホルダに収納した状態で持ち歩くことも可能である。

次に、上記実施形態のＩＣカード１０の変形例について図４〜図５を用いて説明する。
図４に示す変形例は、ＩＣカード１０のカード本体１１の角部に形成されている非対称の三角形状の開口穴１２の代わりに、線対称の三角形や三日月形、長方形、線対称の台形、非対称の台形、かまぼこ形等の形状（円形を除く）の開口穴１２を形成したものである。
図４に示すように、開口穴１２がカード本体１１の角部に１つだけ形成されていれば、穴の形状がどのような形状であってもカードの方向性および表裏を識別することができる。円形を除くのは、図２に示すようなリストバンドに装着した際にカードが回転してしまうのを防止するためである。

図５に示す変形例は、ＩＣカード１０のカード本体１１の短辺に近い側であって中心線上に、非対称の形状の開口穴１２を形成したものである。線対称の三角形や三日月形、長方形、台形、かまぼこ形等であっても、図６に示すように、線対称形の開口穴１２の対称中心線がカードの長手方向中心線と一致しないように形成すればよい。
開口穴１２の形状が図５や図６に示すような形状であれば、カードの方向性および表裏を識別することができる。また、開口穴１２の形成位置が図５や図６に示すような位置であれば、ストラップの紐を通すことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では、カード本体１１の角部または短辺に近い部位に開口穴１２を形成したものを示したが、開口穴１２の形状が図５に示すような、開口穴１２の内部を通るいずれの直線に対しても非対称の形状であれば、カードのどの位置（カードの縁から離れた位置）に形成したとしても、ストラップの紐を通すために利用するのは難しいものの、カードの方向性および表裏は識別することができる。

また、ＩＣカードの開口穴１２が係合するリストバンドやホルダの係合凸部（２２，３２）は、開口穴１２と同一の形状に限定されず、開口穴１２の端面の複数の箇所に接する複数の微小突起であっても良い。
さらに、上記実施形態では、本発明を、切符サイズの小型非接触ＩＣカードに適用した場合について説明したが、本発明は小型非接触ＩＣカードに限定されず、通常サイズの非接触ＩＣカードはもちろんのこと、接触式のＩＣカードや、ＩＣチップを内蔵しない磁気カードなどにも利用することができる。

１０ 小型非接触ＩＣカード
１１ カード本体
１２ 開口穴
１３ アンテナコイル
１４ ＩＣチップ
２０ リストバンド
２２ 係合凸部
３０ ホルダ
３１ 凹部
３２ 係合凸部

Claims (3)

1. ＩＣチップとアンテナコイルが長方形をなす絶縁基板に内蔵され、券売機で取り扱い可能な切符サイズの小型非接触ＩＣカードであって、
   前記アンテナコイルは、前記絶縁基板の外縁部に沿ってループ状に設けられ、
   前記絶縁基板の前記アンテナコイルのループ内側であって、カードの中心からいずれかの角部に偏った位置に、円形でない形状の開口穴が形成され、
   前記開口穴の縁部の少なくとも一部には、一方の面から開口穴内側へ向かって下り傾斜する傾斜面が形成されていることを特徴とする小型非接触ＩＣカード。
2. ＩＣチップとアンテナコイルが長方形をなす絶縁基板に内蔵され、券売機で取り扱い可能な切符サイズの小型非接触ＩＣカードであって、
   前記アンテナコイルは、前記絶縁基板の外縁部に沿ってループ状に設けられ、
   前記絶縁基板の前記アンテナコイルのループ内側であって、カードの中心からいずれかの短辺側に偏った位置に、内部を横断するいずれの直線に対しても非対称な形状の開口穴が形成され、
   前記開口穴の縁部の少なくとも一部には、一方の面から開口穴内側へ向かって下り傾斜する傾斜面が形成されていることを特徴とする小型非接触ＩＣカード。
3. ＩＣチップとアンテナコイルが長方形をなす絶縁基板に内蔵され、券売機で取り扱い可能な切符サイズの小型非接触ＩＣカードであって、
   前記アンテナコイルは、前記絶縁基板の外縁部に沿ってループ状に設けられ、
   前記絶縁基板の前記アンテナコイルのループ内側であって、カードの中心からいずれかの角部または短辺側に偏った位置に、内部を横断するいずれかの１本の直線に対して対称な形状の開口穴が、対称中心の前記直線が前記絶縁基板の長手方向中心線の方向と一致しないようにして形成され、
   前記開口穴の縁部の少なくとも一部には、一方の面から開口穴内側へ向かって下り傾斜する傾斜面が形成されていることを特徴とする小型非接触ＩＣカード。

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