(57)【要約】【課題】コストの増大を招くことなく、省電力化が可能であり、しかも安定した無線通信が可能な通信装置及び記録媒体処理装置を提供することにある。【解決手段】通信装置１は、自ら磁界を発生し通信データの授受を行う第１アンテナ１１と、自ら磁界を発生せず第１アンテナ１１との間に所定の間隔をおいて対向配置された第２アンテナ１２と、を備え、第１アンテナ１１と第２アンテナ１２との間に位置する無線式記録媒体Ｃとの間で無線通信を行なう。【選択図】　　図１
2004096631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自ら磁界を発生し、通信データの授受を行う第１アンテナと、
自ら磁界を発生せず、前記第１アンテナとの間に所定の間隔をおいて対向配置された第２アンテナと、を備え、
前記第１アンテナと前記第２アンテナとの間に位置する無線式記録媒体との間で無線通信を行なうことを特徴とする通信装置。
【請求項２】
通信データの授受を行うための第１アンテナと、
前記第１アンテナとの間に所定の間隔をおいて対向配置された第２アンテナと、
前記第１アンテナを介して無線式記録媒体に送信する通信データ及び前記第１アンテナを介して無線式記録媒体から受信した通信データを処理する信号処理手段と、
を備えたことを特徴とする通信装置。
【請求項３】
第１主面内において巻回されたループコイルからなり、通信データの授受を行うための第１アンテナと、
前記第１主面に平行な第２主面内において巻回されたループコイルからなり、前記第１アンテナとの間に所定の間隔をおいて対向配置された第２アンテナと、前記第１アンテナと前記第２アンテナとの間の略中央に無線式記録媒体を搬送する搬送手段と、
前記搬送手段により搬送された前記無線式記録媒体に前記第１アンテナを介して送信する通信データ及び前記無線式記録媒体から前記第１アンテナを介して受信した通信データを処理する信号処理手段と、
を備えたことを特徴とする通信装置。
【請求項４】
第１主面内において巻回されたループコイルからなり、通信データの授受を行うための第１アンテナと、
前記第１主面に平行な第２主面内において巻回されたループコイルからなり、前記第１アンテナとの間に所定の間隔をおいて対向配置された第２アンテナと、前記第１アンテナと前記第２アンテナとの間の略中央に無線式記録媒体をガイドするガイド手段と、
前記ガイド手段によりガイドされた前記無線式記録媒体に前記第１アンテナを介して送信する通信データ及び前記無線式記録媒体から前記第１アンテナを介して受信した通信データを処理する信号処理手段と、
を備えたことを特徴とする通信装置。
【請求項５】
通信データの授受を行うための第１アンテナと、前記第１アンテナを介して送信する通信データ及び前記第１アンテナを介して受信した通信データを処理する信号処理手段と、を備えた通信手段と、
前記通信手段の前記第１アンテナとの間に所定の間隔をおいて対向配置された第２アンテナと、
前記第１アンテナと前記第２アンテナとの間に位置する無線式記録媒体との間で前記通信手段により無線通信を行う制御手段と、
を備えたことを特徴とする記録媒体処理装置。
【請求項６】
通信データの授受を行うための第１アンテナと、前記第１アンテナを介して送信する通信データ及び前記第１アンテナを介して受信した通信データを処理する信号処理手段と、を備えた通信手段と、
前記通信手段の前記第１アンテナとの間に所定の間隔をおいて対向配置された第２アンテナと、
前記第１アンテナと前記第２アンテナとの間に無線式記録媒体を搬送する搬送手段と、
前記搬送手段により前記第１アンテナと前記第２アンテナとの間に搬送された無線式記録媒体との間で前記通信手段により無線通信を行う制御手段と、
を備えたことを特徴とする記録媒体処理装置。
【請求項７】
通信データの授受を行うための第１アンテナと、前記第１アンテナを介して送信する通信データ及び前記第１アンテナを介して受信した通信データを処理する信号処理手段と、を備えた通信手段と、
前記通信手段の前記第１アンテナとの間に所定の間隔をおいて対向配置された第２アンテナと、
前記第１アンテナと前記第２アンテナとの間に無線式記録媒体をガイドするガイド手段と、
前記ガイド手段により前記第１アンテナと前記第２アンテナとの間にガイドされた無線式記録媒体との間で前記通信手段により無線通信を行う制御手段と、
を備えたことを特徴とする記録媒体処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、通信装置及び記録媒体処理装置に係り、特に、非接触式の無線式記録媒体との間で無線による通信データの授受を行うアンテナを備えた通信装置及び記録媒体処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線式記録媒体としての無線式ＩＣカードすなわち無線カードを処理するカード発行機などのカード処理装置が実用化されている。このようなカード処理装置は、ＩＣカードとの間で無線による通信データの授受を行うリーダ・ライタを備えている。
【０００３】
このリーダ・ライタは、電磁波を発生して無線カードとの間で無線による通信データの授受を行うためのアンテナや、アンテナによって送信する通信データ及びアンテナによって受信された通信データを処理する信号処理部などによって構成されている。
【０００４】
金属部材を有する筐体で覆われたカード処理装置においては、アンテナから放射される磁界は、金属部材に入射し、金属内で渦電流が生じてしまいエネルギーが無駄に消費されてしまう。このエネルギー損失の結果、無線カードとアンテナとの非接触通信は不安定となり、場合によっては通信不能となってしまう。
【０００５】
このため、特開２００２−１２３７９９号公報に記載のように、２つのアンテナを平行に設置し、その間を無線カードを通過させることにより、安定した通信を行うカード処理装置が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開２００２−１２３７９９号公報に記載のカード処理装置では、両アンテナから同時に磁界を発生させるため、磁界の向きを同じ向きにする必要がある。このため、両アンテナから常に同位相の電磁波を出力させる必要がある。位相にずれが生じた場合には、それぞれのアンテナから出力される電磁波が干渉するなどして不安定となり、場合によっては通信不能となってしまう。つまり、特開２００２−１２３７９９号公報に記載のカード処理装置では、位相を揃えるための回路が必要となり、コストの増大を招く問題がある。
【０００７】
また、両アンテナから電磁波を出力させるためには、両アンテナに対して電力を供給する必要がある。このため、１個のアンテナを駆動する場合と比較して２倍の電力を消費してしまう。
さらに、両アンテナに対して、信号処理部との接続用配線などが必要となり、コストの増大を招く問題がある。
【０００８】
この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、コストの増大を招くことなく、省電力化が可能であり、しかも安定した無線通信が可能な通信装置及び記録媒体処理装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明の第１の様態による通信装置は、
自ら磁界を発生し、通信データの授受を行う第１アンテナと、
自ら磁界を発生せず、前記第１アンテナとの間に所定の間隔をおいて対向配置された第２アンテナと、を備え、
前記第１アンテナと前記第２アンテナとの間に位置する無線式記録媒体との間で無線通信を行なうことを特徴とする。
【００１０】
この発明の第２の様態による記録媒体処理装置は、
通信データの授受を行うための第１アンテナと、前記第１アンテナを介して送信する通信データ及び前記第１アンテナを介して受信した通信データを処理する信号処理手段と、を備えた通信手段と、
前記通信手段の前記第１アンテナとの間に所定の間隔をおいて対向配置された第２アンテナと、
前記第１アンテナと前記第２アンテナとの間に位置する無線式記録媒体との間で前記通信手段により無線通信を行う制御手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態に係る通信装置及びこの通信装置を搭載した記録媒体処理装置について図面を参照して説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
まず、この発明の第１実施形態に係る通信装置について説明する。
すなわち、図１に示すように、通信装置１は、第１アンテナ１１と、第２アンテナ１２と、を備え、これら第１アンテナ１１と第２アンテナ１２との間に位置する無線式記録媒体としての無線式ＩＣカードすなわち無線カードＣとの間で無線通信を行なう。
【００１３】
第１アンテナ１１は、自ら磁界を発生し、通信データの授受を行うものである。これに対して、第２アンテナ１２は、自ら磁界を発生せず、第１アンテナ１１との間に所定の間隔をおいて対向配置されている。すなわち、図２に示すように、第１アンテナ１１は、第１主面ＰＬ１内において巻回されたループコイルＬＣ１によって構成されている。また、第２アンテナ１２は、第１主面ＰＬ１に並行な第２主面ＰＬ２内において巻回されたループコイルＬＣ２によって構成された共振ループアンテナである。
【００１４】
図１に示すように、第１アンテナ１１には、第１アンテナ１１を介して無線カードＣに送信する通信データ及び第１アンテナ１１を介して無線カードＣから受信した通信データを処理する信号処理手段として機能する信号処理部１４が接続されている。これら第１アンテナ１１、及び信号処理部１４は、非接触式リーダ・ライタ１５を構成する。
【００１５】
第２アンテナ１２は、図３に示すように、インダクタンス成分Ｌと、コンダクタンス成分Ｃとにより共振アンテナを構成し、自らは磁界を発することはなく、もう一方の自ら磁界を発生する第１アンテナ１１と同等の寸法を有する。
【００１６】
なお、ここで適用される無線カードＣは、リーダ・ライタ１５に対して非接触の状態で無線により通信データの授受を行うものである。この無線カードＣは、リーダ・ライタ１５の信号処理部１４と第１アンテナ１１を介して通信データの授受を行うためのアンテナＡＴ、各種処理を行うＣＰＵ、及び、処理に必要な各種データなどを記憶するメモリを含んだＩＣを内蔵している。これにより、無線カードＣは、リーダ・ライタ１５との間で電磁波を利用して非接触で通信データの送受信を行い、また、受信した電磁波により必要な電力が供給される。
【００１７】
図１に示すように、リーダ・ライタ１５は、第１アンテナ１１から電磁波を発生し、無線カードＣとの間で通信データの授受を行う。信号処理部１４は、無線カードＣから送信された通信データを第１アンテナ１１を介して受信し、受信した通信データを所定の処理により復調する。また、この信号処理部１４は、無線カードＣに送信するための通信データを変調し、第１アンテナ１１を介して無線カードＣに送信する。
【００１８】
このようなリーダ・ライタ１５において、第１アンテナ１１から出射される電磁波は、交流の磁界であり、周期的に磁界の向きが切り替わる。図１に示した例では、第１アンテナ１１から発生された磁界の方向（すなわち磁力線１６の向き）は、一様に第２アンテナ１２に対して向かっていき、第１アンテナ１１と第２アンテナ１２との間に安定した磁界空間が形成される。
【００１９】
これら第１アンテナ１１と第２アンテナ１２との間には、無線カードＣの搬送路１８が設けてあり、安定した磁界空間を通過することにより、安定した非接触式通信が可能となる。すなわち、無線カードＣのアンテナＡＴに対して垂直に入射する磁界ベクトルは、最も効率よく通信を行うことが可能な磁界ベクトルである。このため、無線カードＣの搬送路１８は、第１アンテナ１１と第２アンテナ１２との間の略中央に形成される。
【００２０】
つまり、無線カードＣは、そのアンテナＡＴが第１アンテナ１１及び第２アンテナ１２から等しい距離ｄの間隔をおいて搬送される。これにより、無線カードＣは、安定した磁界空間を通過することになり、しかもアンテナＡＴに対して垂直に入射する磁界ベクトルにより効率よく通信を行うことが可能となる。
【００２１】
なお、この距離ｄは、第１アンテナ１１から出力される電磁波の強度、アンテナＡＴの感度など種々のファクタに応じて決定されるものである。
【００２２】
上述した通信装置１によれば、自ら磁界を発生して通信データの授受を行うための第１アンテナ１１と、自らは磁界を発生しない第２アンテナ１２とを互いに平行に設置することにより、第１アンテナ１１と第２アンテナ１２との間に安定した磁界空間を形成することが可能となる。したがって、無線カードＣとの間で安定した無線通信を行うことが可能となる。
【００２３】
また、第２アンテナ１２は自ら磁界を発生しないため、第１アンテナ１１と第２アンテナ１２との間で位相を揃えるための回路が不要となるばかりでなく、信号処理部１４との接続用配線など第２アンテナ１２との接続に必要な各種配線が不要となる。このため、コストの削減が可能となる。
【００２４】
さらに、第２アンテナ１２に対して電源供給が不要なため、消費電力を低減することが可能となる。
【００２５】
（第２実施形態）
次に、上述した通信装置１を搭載した第２実施形態に係る記録媒体処理装置について説明する。
すなわち、図４に示すように、記録媒体処理装置の一例としてのカード処理装置２０は、上述した第１アンテナ１１及び信号処理部１４を備える通信手段として機能するリーダ・ライタ１５と、第２アンテナ１２と、制御手段として機能するコントローラ２１とを備えて構成されている。
【００２６】
コントローラ２１は、例えばパーソナルコンピュータなどで構成され、第１アンテナ１１と第２アンテナ１２との間に位置する無線カードＣとの間でリーダ・ライタ１５により無線通信を行う。すなわち、コントローラ２１は、リーダ・ライタ１５によって読み取られた無線カードＣから送信された通信データを処理し、例えば、図示しない上位のシステムサーバに送信したり、無線カードＣに送信する通信データを生成してリーダ・ライタ１５に供給する。
【００２７】
リーダ・ライタ１５は、コントローラ２１からコマンドの入力を受けつけたのに基づいて、信号処理部１４において入力されたコマンドを変調して、第１アンテナ１１を介して無線カードＣに送信する。コマンドを受信した無線カードＣは、コマンドに対するレスポンスを発生する。
【００２８】
リーダ・ライタ１５は、第１アンテナ１１を介して無線カードＣからのレスポンスを受信し、信号処理部１４において受信したレスポンスを復調して、コントローラ２１に供給する。
【００２９】
また、このカード処理装置２０は、第１アンテナ１１と第２アンテナ１２との間に無線カードＣを搬送する搬送手段として機能する搬送機構３０を備えている。この搬送機構３０は、第１アンテナ１１と第２アンテナ１２との間の略中央に形成された搬送路１８に沿って無線カードＣを搬送するための搬送ローラＲ１乃至Ｒ４、及び、これら搬送ローラＲ１乃至Ｒ４を駆動するための駆動モータＭを備えて構成されている。コントローラ２１は、駆動モータＭを制御することにより、無線カードＣの搬送路１８に沿って搬送させる。
【００３０】
なお、この搬送機構３０は、駆動ローラと従動ローラとの間に巻回された無終端の搬送ベルトによって構成されてもよいし、搬送ローラと搬送ベルトとの組み合わせであっても良い。
【００３１】
上述したカード処理装置２０によれば、第１アンテナ１１及び第２アンテナ１２の周囲は、金属部材を有する筐体によって覆われることがあるが、自ら磁界を発生して通信データの授受を行うための第１アンテナ１１と、自らは磁界を発生しない第２アンテナ１２とを互いに平行に設置することにより、金属部材に入射する磁界を少なく抑えることができ、第１アンテナ１１と第２アンテナ１２との間に安定した磁界空間を形成することが可能となる。
【００３２】
したがって、搬送機構３０により第１アンテナ１１と第２アンテナ１２との間に搬送された無線カードＣとの間でリーダ・ライタ１５により非接触状態で安定した無線通信を行うことが可能となる。
【００３３】
（第３実施形態）
次に、上述した通信装置１を搭載した第３実施形態に係る記録媒体処理装置について説明する。
すなわち、図５に示すように、記録媒体処理装置の一例としてのカード処理装置４０は、上述した第１アンテナ１１及び信号処理部１４を備える通信手段として機能するリーダ・ライタ１５と、第２アンテナ１２と、制御手段として機能するコントローラ２１とを備えて構成されている。
【００３４】
また、このカード処理装置４０は、第１アンテナ１１と第２アンテナ１２との間に無線カードＣをガイドするガイド手段として機能するガイド機構５０を備えている。このガイド機構５０は、本体５１に形成されたガイド部５２を有している。
【００３５】
本体５１は、第１アンテナ１１から出射される電磁波に与える影響を最小限にとどめるために、例えば樹脂などによって形成される。また、この本体５１は、第１アンテナ１１及び第２アンテナ１２の搬送路１８に対向する側を覆う必要はない。
【００３６】
ガイド部５２は、第１アンテナ１１と第２アンテナ１２との間の略中央に形成された搬送路１８に沿って無線カードＣをガイドするように形成されている。また、このガイド部５２は、無線カードＣの厚さと略同等の幅もしくはそれより若干大きな幅を有している。
【００３７】
上述したカード処理装置４０によれば、第１アンテナ１１及び第２アンテナ１２の周囲に金属部材が配置された場合であっても、自ら磁界を発生して通信データの授受を行うための第１アンテナ１１と、自らは磁界を発生しない第２アンテナ１２とを互いに平行に設置することにより、金属部材に入射する磁界を少なく抑えることができ、第１アンテナ１１と第２アンテナ１２との間に安定した磁界空間を形成することが可能となる。
【００３８】
したがって、ガイド機構５０により第１アンテナ１１と第２アンテナ１２との間にガイドされた無線カードＣとの間でリーダ・ライタ１５により非接触状態で安定した無線通信を行うことが可能となる。
【００３９】
以上説明したように、第１乃至第３実施形態に係る通信装置及び記録媒体処理装置によれば、自ら磁界を発生する第１アンテナと、それに平行に設置された自らは磁界を発生しない第２アンテナとを備えている。これにより、第１アンテナと第２アンテナとの間の磁界を安定化することができ、しかも、金属部材に入射する磁界を抑えることができ、エネルギーの損失を抑えることができる。このため、非接触式無線カードが両アンテナ間に位置したときに安定した非接触通信を行うことができる。
【００４０】
また、自ら磁界を発生しない第２アンテナは、通信データの授受には関与していないため、授受信号の処理を必要としない。このため、第２アンテナと信号処理部とを接続する必要がない。したがって、信号処理部との接続用配線が不要となり、コストを削減することができる。また、第２アンテナは、自らは磁界を発生しないため、電力を供給する必要が無く、省電力化を実現できる。
【００４１】
さらに、磁界を発生するアンテナは一方のみであるため、お互いの位相を揃えるなどの必要性もない。このため、制御上の制限が省かれるとともに、位相を揃えるための回路が不要となり、コストを削減することができる。
【００４２】
なお、この発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々な変形・変更が可能である。また、各実施の形態は可能な限り適宜組み合わせて実施されてもよく、その場合組み合わせによる効果が得られる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、コストの増大を招くことなく、省電力化が可能であり、しかも安定した無線通信が可能な通信装置及び記録媒体処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の第１実施形態に係る通信装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図２は、図１に示した通信装置の第１アンテナ及び第２アンテナの構成を概略的に示す図である。
【図３】図３は、図２に示した第２アンテナの等価回路を示す図である。
【図４】図４は、この発明の第２実施形態に係る記録媒体処理装置の構成を概略的に示す図である。
【図５】図５は、この発明の第３実施形態に係る記録媒体処理装置の構成を概略的に示す図である。
【符号の説明】
１…通信装置
１１…第１アンテナ
１２…第２アンテナ
１４…信号処理部（信号処理手段）
１５…リーダ・ライタ（通信手段）
１８…搬送路
２０、４０…記録媒体処理装置
２１…コントローラ（制御手段）
３０…搬送機構（搬送手段）
５０…ガイド機構（ガイド手段）
Ｃ…無線カード（無線式記録媒体）
【図１】
2004096631.tif 000003
【図２】
2004096631.tif 000004
【図３】
2004096631.tif 000005
【図４】
2004096631.tif 000006
【図５】
2004096631.tif 000007