記録情報読取装置、及び、記録情報の読取方法
【課題】パターンの自由度を向上させることができる記録情報読取装置及び記録情報の読取方法を提供する。
【解決手段】記録情報読取装置１は、情報記録カード２に記録された、導電性材料を有するパターン１４の情報を読み取るためのものである。記録情報読取装置１は、パターン１４と対向するように、且つ、互いに間隔を開けて配置された少なくとも一対の電極４６間の静電容量Ｃｘを検出する静電容量検出手段（３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９）と、静電容量検出手段を制御するとともに、静電容量Ｃｘまたは静電容量に対応した情報をパターン１４の情報として記憶する制御部４０とを備える。
【解決手段】記録情報読取装置１は、情報記録カード２に記録された、導電性材料を有するパターン１４の情報を読み取るためのものである。記録情報読取装置１は、パターン１４と対向するように、且つ、互いに間隔を開けて配置された少なくとも一対の電極４６間の静電容量Ｃｘを検出する静電容量検出手段（３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９）と、静電容量検出手段を制御するとともに、静電容量Ｃｘまたは静電容量に対応した情報をパターン１４の情報として記憶する制御部４０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報記録媒体に記憶された導電性材料のパターンの情報を読み取る記録情報読取装置、及び、記録情報の読取方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、円柱状の一対の電極と、平面状の一対のガード電極と、発振器とを備えた情報記録媒体を読み取るための読取装置が開示されている。一対の電極は、互いに対向するように所定間隔を開けて配置されている。一対のガード電極は、情報記録媒体に塗布された導電性材料のパターンをアース電位にするためにアースされている。一対のガード電極は、所定間隔を開けて、一対の電極間に配置されている。発振器は、パルスを印加するために一対の電極に接続されている。
【０００３】
特許文献１の技術では、発振器が一対の電極間にパルスを印加した状態で、情報記録媒体が一対のガード電極間に通される。これにより、ガード電極によって情報記録媒体の導電性パターンはアース電位になる。そして、一対の電極間に導電性材料のパターンが存在すると、静電遮蔽によって電極間の結合が阻害される。これにより、一方の電極は非検出状態となり、導電性材料のパターンの存在が検知される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−１８５３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術では、複数の導電性材料のパターンを互いに接続させることによって、それらの電位をアース電位に一致させる必要がある。このため、パターンの自由度が低いといった課題がある。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、情報記録媒体上の導電性材料のパターンの自由度を向上させることができる記録情報読取装置及び記録情報の読取方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る記録情報読取装置の第１の特徴は、情報記録カードに記録された導電性材料のパターンの情報を読み取るための記録情報読取装置において、前記パターンと対向するように、且つ、互いに間隔を開けて配置された少なくとも一対の電極と、前記少なくとも一対の電極間の静電容量を検出する静電容量検出手段と、前記静電容量検出手段を制御するとともに、前記静電容量または前記静電容量に対応した情報をパターンの情報として記憶する制御部とを備える。
【０００８】
また、本発明に係る記録情報読取装置の第２の特徴は、前記電極の数は、４個以上の複数であって、前記複数の電極は、第１の方向と第２の方向とに周期的に配置されている。
【０００９】
また、本発明に係る記録情報読取装置の第３の特徴は、前記制御部は、前記第１の方向と前記第２の方向とに隣接する一対の電極の全ての組み合わせに順次交流電圧を印加して、交流電圧が印加された一対の電極間の静電容量を順次検出する。
【００１０】
また、本発明に係る記録情報の読取方法の第１の特徴は、情報記録媒体に記録されたパターンの情報を読み取るための記録情報の読取方法において、前記パターンと対向するように、且つ、互いに間隔を開けて配置された一対の電極の間に交流電圧を印加するステップと、前記パターンの情報として前記電極間の静電容量を検出するステップとを備える。
【００１１】
また、本発明に係る記録情報の読取方法の第２の特徴は、前記電極の数は、４個以上の複数であって、前記複数の電極は、第１の方向と第２の方向とに周期的に配置されており、前記交流電圧を印加するステップと、前記静電容量を検出するステップは、前記複数の電極における第１の方向と第２の方向に隣接する一対の電極のすべての組み合わせにおいて、順次おこなわれる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る記録情報読取装置の第１の特徴によれば、一対の電極によって、パターンの静電容量を検出するので、パターンが有する導電性材料の各部分が、互いに電気的に接続されていてもよいし、接続されていなくてもよい。これにより、記録情報読取装置の第１の特徴は、情報記録媒体のパターンの自由度を向上させることができる。
【００１３】
本発明に係る記録情報読取装置の第２の特徴によれば、複数の電極を第１の方向及び第２の方向に配置することによって、情報記録媒体を移動させることなく、多数のパターンの情報を読み取ることができる。
【００１４】
本発明に係る記録情報読取装置の第３の特徴によれば、制御部が複数の電極に順次交流電圧を印加して、パターンの静電容量を順次検出する。これにより、記録情報読取装置の第３の特徴は、装置を複雑化させることなく広範囲のパターンの情報を迅速且つ容易に読み取ることができる。
【００１５】
本発明に係る記録情報の読取方法の第１の特徴によれば、一対の電極によって、パターンの情報として、静電容量を検出するので、パターンが有する導電性材料の各部分が、互いに電気的に接続されていてもよいし、接続されていなくてもよい。これにより、記録情報の読取方法の第１の特徴は、パターンの自由度を向上させることができる。
【００１６】
本発明に係る記録情報の読取方法の第２の特徴によれば、複数の電極に順次交流電圧を印加して、パターンの静電容量を順次検出する。これにより、記録情報の読取方法の第２の特徴は、装置を複雑化させることなく広範囲のパターンの情報を迅速且つ容易に読み取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態による記録情報システムの全体斜視図である。
【図２】第１実施形態による情報記録カードの平面図である。
【図３】第１実施形態による記録情報読取装置の全体構成図である。
【図４】電極近傍の平面図である。
【図５】第１実施形態による読取部に形成されるホイートストーンブリッジ回路を説明する図である。
【図６】導電性材料の密度がｄ１であるパターンの小部分と電極との概略の縦断面図である。
【図７】図６の状態の回路図である。
【図８】導電性材料が集合している場合の図６相当図である。
【図９】導電性材料の密度がｄ２であるパターンの小部分と電極との概略の縦断面図である。
【図１０】図９の状態の回路図である。
【図１１】パターンを連続して読み取った際の、パターンと静電容量の関係を説明するための図である。
【図１２】制御部によって処理される記録情報読取プログラムを説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、本発明の記録情報読取装置を備えた第１実施形態による記録情報システムについて説明する。図１は、第１実施形態による記録情報システムの全体斜視図である。図２は、第１実施形態による情報記録カードの平面図である。図３は、第１実施形態による記録情報読取装置の全体構成図である。図４は、第１実施形態による読取部に形成されるホイートストーンブリッジ回路を説明する図である。以下の説明において、図１に矢印で示すＸＹをＸＹ方向とする。
【００１９】
図１に示すように、記録情報読取システム１は、身分証明用の情報記録カード（請求項の情報記録媒体）２と、記録情報読取装置３とを備えている。
【００２０】
情報記録カード２は、種々の情報を記録して保持するものである。図２に示すように、情報記録カード２は、基材１１と、情報記録部１２とを備えている。
【００２１】
基材１１は、紙または合成樹脂等の絶縁性の薄い部材からなる。基材１１には、所有者の会社名、所属、氏名等の文字及び写真等の画像１３が印刷されている。
【００２２】
情報記録部１２は、導電性材料が分散された透明の導電性インクによって種々のパターンが印刷されているが、透明なので人間の目には見えない。これにより、情報記録部１２には、印刷されたパターンに対応した導電性材料の密度パターン１４１（以下、パターン１４１）が形成されている。一方、情報記録部１２内で、導電性インクが印刷されなかった部分には、導電性材料の密度パターン１４１に対するネガティブパターン１４２（以下、パターン１４２）が形成されている。パターン１４１の導電性材料の密度ｄ１は、正の値「ｄ１＞０」をとり、パターン１４２の導電性材料の密度ｄ２は、「ｄ２＝０」である。ここで、導電性材料の密度ｄ１は、厳密な確定値に限らず、導電性材料の物性や塗布量や塗布方法に依存する制御可能な統計値としてもよい。また、導電性材料の密度ｄ２は、厳密なゼロに限らず、基材１１の物性や測定方法に依存する実質的に導電性材料が検出されない範囲の値としてもよい。尚、以下の説明において、導電性材料の密度の区別が必要ない場合には、情報記録部１２内の任意の部分を「パターン１４」とする。尚、情報記録部１２は、本実施形態では、基材１１の一部に形成されているが、基材１１の全面に形成してもよい。また、各パターン１４は、正方形状に形成しているが、長方形状、複数の長方形状が連続した形状（例えば、２次元バーコード）、丸形状、または、これらを組み合わせた形状に形成してもよい。
【００２３】
画像１３及び情報記録部１２は、インクジェットプリンタ（図示略）によって印刷されている。インクジェットプリンタは、黒、シアン、マゼンタ、イエロー、導電性インクを吐出するための５個のインクジェットヘッドを有する。各インクジェットヘッドは、３００ｄｐｉの解像度と、約２インチの幅を有する。インクジェットプリンタは、画像１３と情報記録部１２とを同時に印刷できる。
【００２４】
記録情報読取装置３は、情報記録カード２に記録されたパターン１４の情報を読み取るための装置である。図１及び図３に示すように、記録情報読取装置３は、筐体２１と、筐体２１に収納された読取部２２とを備えている。
【００２５】
読取部２２は、情報記録カード２のパターン１４の小部分４８’（図６参照）を電気的経路とする隣接する１対の電極４６間の静電容量を検出するものである。図３に示すように、読取部２２は、カード検出部３１と、電圧印加部３２と、第１走査部３３と、第２走査部３４と、第１静電容量部３５と、第２静電容量部３６と、可変静電容量部３７と、交流電源３８と、交流検流計３９と、制御部４０とを備えている。ここで、第１走査部３３と、第２走査部３４と、第１静電容量部３５と、第２静電容量部３６と、可変静電容量部３７と、交流電源３８と、交流検流計３９とが、請求項に記載の静電容量検出手段に相当する。
【００２６】
カード検出部３１は、電圧印加部３２の上方に情報記録カード２が載置されことを検出するものである。カード検出部３１は、光センサからなる。カード検出部３１は、電圧印加部３２の近傍に配置されている。
【００２７】
電圧印加部３２は、パターン１４の小部分４８’に交流電圧を印加するためのものである。電圧印加部３２は、基板４５と、複数の電極４６と、絶縁膜４７とを備えている。
【００２８】
基板４５は、絶縁性の合成樹脂または紙等の平面板部材からなる。基板４５は、筐体２１の内部に略水平に固定されている。
【００２９】
電極４６ｎ、ｍ（ｎ＝１、２・・Ｎ；ｍ＝１、２・・Ｍ）は、基板４５上に形成された金属または金属組成物からなる。電極４６ｎ、ｍは、略水平面上に配置され、情報記録カード２の同じ側（下方）に全て位置する。以下の説明において、電極４６ｎ、ｍの位置を特定する必要がない場合、電極の符号を「４６」とする。各電極４６は、正方形状に形成されている。図４に示すように、電極４６と隣接する電極４６は、情報記録カード２のパターン１４の細部を表現するに十分なほど小さなピッチｐ１で、互いに絶縁された状態で配置されている。したがって、隣接するふたつの電極４６間の間隙４８は、ピッチｐ２＝ｐ１／√２で仮想的に配置されている。これにより、隣接する一対の電極４６によって間隙４８に対応するパターン１４の小部分４８’に電圧が印加される。複数の電極４６は、Ｎ×Ｍのマトリックス状に配置されている。換言すると、複数の電極４６は、Ｘ方向及びＹ方向に周期的に配置されている。尚、「ｎ」、「ｍ」は、電極４６ｎ、ｍの位置を示す位置番号である。図３に示すように、マトリックス状に配置された電極４６ｎ、ｍのうち、左下の電極の符号を「４６１、１」とする。そして、＋Ｘ方向に沿って「ｎ」を１ずつ増加させるとともに、Ｙ方向に沿って「ｍ」を１ずつ増加させる。
【００３０】
絶縁膜４７は、導電性材料が複数の電極４６に接触して電極４６同士が短絡し静電容量の検出が不能になることを避けるために、全ての電極４６を覆うように形成されている。絶縁膜４７は、樹脂等の絶縁性の材料からなる。
【００３１】
第１走査部３３は、何れかの電極４６と第１静電容量部３５の一端とを接続するものである。第１走査部３３は、基板４５上に形成された配線（図示略）によって全ての電極４６と接続されている。尚、第１走査部３３と電極４６との接続は、アクティブマトリックス方式等を適用できる。
【００３２】
第２走査部３４は、何れかの電極４６と第２静電容量部３６の一端とを接続するものである。ここで、第２走査部３４によって接続される電極は、第１走査部３３によって接続される電極４６ｎ、ｍと隣接する電極４６ｎ＋１、ｍである。第２走査部３４は、基板４５上に形成された配線（図示略）によって全ての電極４６と接続されている。尚、第２走査部３４と電極４６との接続は、アクティブマトリックス方式等を適用できる。
【００３３】
第１静電容量部３５は、後述するホイートストーンブリッジ回路５５を形成するためのものである。第１静電容量部３５は、第１静電容量Ｃ１を有する。第１静電容量部３５の一端は、第１走査部３３を介して何れかの電極４６に接続される。第１静電容量部３５の他端は、可変静電容量部３７の一端に接続されている。
【００３４】
第２静電容量部３６は、ホイートストーンブリッジ回路５５を形成するためのものである。第２静電容量部３６は、第２静電容量Ｃ２を有する。第２静電容量Ｃ２は、第１静電容量Ｃ１と等しい。第２静電容量部３６の一端は、第２走査部を介して何れかの電極４６に接続されている。第２静電容量部３６の他端は、可変静電容量部３７の他端に接続されている。
【００３５】
可変静電容量部３７は、ホイートストーンブリッジ回路５５を形成するためのものである。可変静電容量部３７の静電容量Ｃ３は、少なくとも２つの静電容量Ｃ３１、Ｃ３２に切り替え可能に構成されている。ここで、静電容量Ｃ３の２つの静電容量Ｃ３１、Ｃ３２は、後述するようにパターン１４の２つの導電性材料の密度ｄ１、ｄ２に対応している。
【００３６】
交流電源３８は、ホイートストーンブリッジ回路５５に交流電力を供給するものである。交流電源３８は、第１静電容量部３５の他端部と第２静電容量部３６の一端部と接続されている。
【００３７】
交流検流計３９は、ホイートストーンブリッジ回路５５の電流を検出する。交流検流計３９は、第１静電容量部３５の一端部と第２静電容量部３６の他端部と接続されている。
【００３８】
図３に示すように、３個の静電容量部３５〜３７と、隣接する何れか一対の電極４６、４６とによって、図５に示すホイートストーンブリッジ回路５５が形成される。これにより、第１静電容量部３５の静電容量Ｃ１と第２静電容量部３６の静電容量Ｃ２との積が、可変静電容量部３７の静電容量Ｃ３と電極４６と電極４６との間の静電容量Ｃｘとの積と一致すると、交流電源３８がオン状態でも、交流検流計３９によって電流は検出されない。したがって、交流検流計３９を流れる電流が「０」のとき、静電容量Ｃｘは他の３つの静電容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３によって以下の式１のようにあらわされる。
Ｃｘ＝（Ｃ１×Ｃ２）／Ｃ３ （式１）
後述するように静電容量Ｃｘは導電性材料の密度ｄ１、ｄ２に対応して変化する。したがって導電性材料の密度がｄ１、ｄ２どちらである場合も、その際の静電容量Ｃｘが対応して定まる。そのとき、Ｃ１、Ｃ２の値が適当な固定値であれば、交流検流計３９を流れる電流を「０」にするような静電容量Ｃ３の値が一意に存在する。すなわちこのような静電容量Ｃ３を見出せれば、式１によって静電容量Ｃｘがかんたんに計算できる。同時に、導電性材料の密度がｄ１であるかｄ２であるかを識別できることになる。
ここで、パターン１４の小部分４８’が、一対の電極４６間の間隙４８と対向するように配置される。そして、交流検流計３９によって電流が「０」または実質的に「０」になるように可変静電容量部３７の静電容量Ｃ３の静電容量Ｃ３１、Ｃ３２を選択する。これにより、パターン１４の小部分４８’の静電容量Ｃｘに一意対応する静電容量Ｃ３１またはＣ３２が記録された情報として得られる。
【００３９】
制御部４０は、読取部２２の制御全般を司るものである。制御部４０は、演算部５１と、記憶部５２と、演算部５１及び記憶部５２が接続された接続部５３とを備える。
【００４０】
演算部５１は、ＣＰＵ(central processing unit)からなる。
【００４１】
記憶部５２は、ＲＡＭ（random access memory）、ＲＯＭ（read only memory）及びＨＤＤ（hard disk drive）等からなる。記憶部５２には、記録情報読取プログラム等のプログラムや種々の数値情報が記憶されている。また、記憶部５２には、読み取られた記録情報が一時的に記憶される。
【００４２】
接続部５３は、検出信号を受信可能にカード検出部３１と接続されている。これにより、制御部４０は、電圧印加部３２の上方に情報記録カード２が載置されていることを検出信号によって判定する。
【００４３】
接続部５３は、指示信号を送信可能に各走査部３３、３４と接続されている。これにより、制御部４０は、指示信号を各走査部３３、３４へと送信して、何れかの電極４６と静電容量部３５、３６との接続を制御する。
【００４４】
接続部５３は、指示信号を送信可能に可変静電容量部３７と接続されている。これにより、制御部４０は、指示信号を送信して、可変静電容量部３７の静電容量Ｃ３を少なくとも２段階の静電容量Ｃ３１、Ｃ３２の何れかに切り替える。接続部５３は、指示信号を送信可能に交流電源３８と接続されている。これにより、制御部４０は、指示信号を送信して、交流電源３８のオン・オフを切り替える。接続部５３は、電流値信号を受信可能に交流検流計３９と接続されている。これにより、制御部４０は、交流検流計３９に流れる電流に対応する電流値信号を受信する。更に、制御部４０は、交流検流計３９に流れる電流が「０」または実質的に「０」の場合、その時の静電容量Ｃ３１またはＣ３２をパターン１４の小部分４８’の導電性材料の密度に対応する情報として、記憶部５２に記憶する。
【００４５】
（小部分４８’の導電性材料の密度と可変静電容量部の静電容量との関係の説明）
ここで、パターン１４の導電性材料の密度ｄ１、ｄ２と、可変静電容量部３７の静電容量Ｃ３１、Ｃ３２との関係について、図面を参照して説明する。図６は、導電性材料の密度がｄ１であるパターン１４の小部分４８’と電極４６との概略の縦断面図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）は、図６の状態の回路図である。図９は、導電性材料の密度がｄ２であるパターン１４の小部分４８’と電極４６との概略の縦断面図である。図１０は、図９の状態の回路図である。図１１は、パターンを連続して読み取った際の、パターンと静電容量の関係を説明する図である。
【００４６】
図６、図７（ａ）、図７（ｂ）を参照して、パターン１４１（小部分４８’の導電性材料の密度がｄ１）の場合について説明する。情報記録カード２が記録情報読取装置３の上に載置されると、図６に示すように、パターン１４１が、絶縁膜４７を介して、電極４６ｎ、ｍと電極４６ｎ＋１、ｍとの間に配置されることになる。ここで、パターン１４１の小部分４８’は、導電性インクが塗布されている状態であるから、その電気的状態は、図７（ａ）に示すように、多数の導電性粒子４９が２つの極板間に分布したキャパシタ、即ち、図７（ｂ）に示す誘電体を挟んだキャパシタとなる。ここで、多数の導電性粒子４９は、一般に電気的に互いに接続していないので、それぞれは分極能率の非常に大きな誘電体として扱ってよい。従って、電極４６ｎ、ｍと電極４６ｎ＋１、ｍとの間の静電容量Ｃｘは、極板間の導電性粒子が存在しない状態よりも非常に大きくなる。静電容量Ｃｘは、第１静電容量部３５の静電容量Ｃ１と第２静電容量部３６の静電容量Ｃ２との積を可変静電容量部３７の静電容量Ｃ３１で割った値と等しい。これにより、可変静電容量部３７を静電容量Ｃ３１とすることにより、交流検流計３９を流れる電流が「０」または実質的に「０」となる。
【００４７】
このとき、一般的ではないが、仮に多数の導電性粒子４９が電気的に互いに接続している場合を考えると、その電気的状態は 図８（ａ）に示すように、導電性粒子４９が集合した連続導体４９’をはさんだキャパシタ、すなわち図８（ｂ） に示すような２つのキャパシタが直列に接続された状態となる。この分割された２つのキャパシタの極板間隔の和は、極板間に導電性粒子が存在しない状態のキャパシタの極板間隔よりも非常に小さくなる。これによって分割された２つのキャパシタの合成静電容量は、分割される前のキャパシタの静電容量にくらべ、非常に小さくなる。この合成静電容量に対応する可変静電容量部３７の静電容量をＣ３１’とすると、この状態での電極４６ｎ、ｍと電極４６ｎ＋１、ｍとの間の静電容量は、第１静電容量部３５の静電容量Ｃ１と第２静電容量部３６の静電容量Ｃ２との積を可変静電容量部３７の静電容量Ｃ３１’で割ったものと等しい。これにより、可変静電容量部３７を静電容量Ｃ３１’とすることにより、交流検流計３９を流れる電流が「０」または実質的に「０」となる。
【００４８】
次に、図９及び図１０を参照して、パターン１４２（小部分４８’の導電性材料の密度がｄ２）の場合について説明する。情報記録カード２が記録情報読取装置３の上に載置されると、図９に示すように、パターン１４２が、絶縁膜４７を介して、電極４６ｎ、ｍと電極４６ｎ＋１、ｍとの間に配置されることになる。ここでパターン１４２の小部分４８’は、導電性インクが塗布されていない状態であるから、その電気的状態は、図１０に示すように、２つの極板が絶縁体で隔てられた１つのキャパシタとなる。従って、電極４６ｎ、ｍと電極４６ｎ＋１、ｍとの間の静電容量は、極板間に導電性粒子が存在するよりも非常に小さくなる。この状態での電極４６ｎ、ｍと電極４６ｎ＋１、ｍとの間の静電容量は、第１静電容量部３５の静電容量Ｃ１と第２静電容量部３６の静電容量Ｃ２との積を可変静電容量部３７の静電容量Ｃ３２で割った値と等しい。これにより、可変静電容量部３７を静電容量Ｃ３２とすることにより、交流検流計３９を流れる電流が「０」または実質的に「０」となる。
【００４９】
図６〜図１０いずれの場合でも、そのときの交流検流計３９を流れる電流を「０」または実質的に「０」にするような可変静電容量部３７の静電容量Ｃ３をあらかじめ調べてデータベース化しておき、静電容量Ｃｘの検出時には静電容量Ｃ３の選択肢Ｃ３１、Ｃ３２、…をそのデータベースの中から選べばよい。
【００５０】
次に、図１１を参照して、パターン１４の連続する小部分４８’を読み取った場合について説明する。図１１に示すように、パターン１４を連続して読み取ると、各小部分４８’に対応した何れかの静電容量Ｃ３１、Ｃ３２が、連続して検出される。これらの静電容量Ｃ３１、Ｃ３２が、パターン１４に記憶された情報として、制御部４０の記憶部５２に記憶される。
【００５１】
（記録情報システムの動作説明）
次に、上述した記録情報読取システム１の動作について説明する。図１２は、制御部によって処理される記録情報読取プログラムを説明するフローチャートである。尚、図１２において「Ｓ」の後の数字は、ステップ番号を示す。
【００５２】
まず、制御部４０は、カード検出部３１からの検出信号に基づいて、情報記録カード２が検出されたか否かを判定する（Ｓ１）。制御部４０は、情報記録カード２が検出されるまでステップＳ１を繰り返す（Ｓ１：Ｎｏ）。
【００５３】
ここで、所有者が、情報記録カード２を記録情報読取装置３の読取部２２の上面に載置する。これにより、カード検出部３１は、情報記録カード２を検出して、検出信号を制御部４０へと送信する。この結果、制御部４０は、情報記録カード２を検出したと判定して（Ｓ１：Ｙｅｓ）、初期設定を実行する。（Ｓ２）。具体的には、制御部４０は、電極４６の位置番号となる「ｎ」、「ｍ」をそれぞれ「１」に設定する。
【００５４】
次に、制御部４０は、交流電源３８をオンに切り替える（Ｓ３）。
【００５５】
次に、制御部４０は、第１走査部３３を介して、電極４６ｎ、ｍと第１静電容量部３５の一端部とを接続する（Ｓ４）。この後、制御部４０は、第２走査部３４を介して、電極４６ｎ＋１、ｍと第２静電容量部３６の一端部とを接続する（Ｓ５）。これにより、交流電源３８の交流電圧が、パターン１４と対向するように配置された電極４６ｎ、ｍと電極４６ｎ＋１、ｍとの間に印加される。
【００５６】
次に、制御部４０は、可変静電容量部３７の静電容量に対応する「ｒ」を「１」に設定する（Ｓ６）。
【００５７】
次に、制御部４０は、可変静電容量部３７の静電容量Ｃ３を静電容量Ｃ３ｒに設定する（Ｓ７）。
【００５８】
次に、制御部４０は、交流検流計３９から送信された電流値が「０」か否かを判定する（Ｓ８）。
【００５９】
次に、制御部４０は、交流検流計３９から送信された電流値が「０」でないと判定すると（Ｓ８：Ｎｏ）、静電容量に対応する「ｒ」を「＋１」インクリメントする（Ｓ９）。尚、読取エラーに備えて、ステップＳ８とステップＳ９との間に、「ｒ」が最大値「２」か否かを判定させてもよい。
【００６０】
次に、制御部４０は、電流値が「０」となるまで、ステップＳ６、Ｓ７を繰り返す。この後、制御部４０は、電流値が「０」と判定すると（Ｓ８：Ｙｅｓ）、その時の可変静電容量部３７の静電容量Ｃ３ｒをパターン１４の情報として検出する。そして、制御部４０は、パターン１４の座標情報と、パターン１４の情報である可変静電容量部３７の静電容量Ｃ３ｒを関連付けて、記憶部５２に記憶させる（Ｓ１０）。
【００６１】
次に、制御部４０は、電極４６のＸ方向の位置を示す「ｎ」が「Ｎ−１」か否かを判定する（Ｓ１０）。
【００６２】
制御部４０は、「ｎ」が「Ｎ−１」でないと判定すると（Ｓ１１：Ｎｏ）、「ｎ」を「＋１」インクリメントする（Ｓ１２）。この後、他のＸ方向の電極４６についても順次ステップＳ４〜Ｓ１１の処理を実行する。
【００６３】
次に、制御部４０は、「ｎ」が「Ｎ−１」であると判定すると（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、「ｎ」を「１」に設定する（Ｓ１２）。尚、「ｎ」が「Ｎ−１」であるとは、第２走査部３４と接続される電極４６ｎ＋１、ｍが、＋Ｘ方向の端の電極となったことを意味する。
【００６４】
次に、制御部４０は、「ｍ」が「Ｍ−１」であるか否かを判定する（Ｓ１４）。
【００６５】
制御部４０は、「ｍ」が「Ｍ−１」でないと判定すると（Ｓ１４：Ｎｏ）、「ｍ」を「＋１」インクリメントする（Ｓ１６）。この後、他のＹ方向の電極４６についても、順次ステップＳ４〜Ｓ１５の処理を実行する。
【００６６】
次に、制御部４０は、「ｍ」が「Ｍ−１」であると判定すると（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、ステップＳ１６の処理を実行する。尚、「ｍ」が「Ｍ」であるとは、走査部３３、３４と接続される電極４６が、＋Ｙ方向の端の電極となったことを意味する。以上により、隣接する一対の電極４６ｎ、ｍと電極４６ｎ＋１、ｍ、または電極４６ｎ、ｍと電極４６ｎ、ｍ＋１の全ての組み合わせに交流電圧が順次印加され、一対の電極４６ｎ、ｍと電極４６ｎ＋１、ｍ、または電極４６ｎ、ｍと電極４６ｎ、ｍ＋１の全ての組み合わせにおける一対の電極間の静電容量が検出されたことになる。
【００６７】
次に、制御部４０は、記録された情報記録部１２の情報に基づいて種々の処理を実行する（Ｓ１６）。例えば、既に記憶部５２に記録されている照合用の情報と今回読み取った情報記録カード２の情報とを照合する。この結果、正規の情報記録カード２であると判定すると、ドアのロックを外す等の処理が実行される。
【００６８】
これにより、記録情報読取プログラムが終了する。
【００６９】
（記録情報読取システムの効果）
次に、上述した第１実施形態による記録情報読取システム１の効果について説明する。
【００７０】
上述した第１実施形態の記録情報読取装置３では、パターン１４を形成する際の自由度が高く、パターン１４内の導電性材料が電気的に互いに接続されていても、接続されていなくてもよいので、紙等にパターン１４を印刷することによって容易に形成できる。一方、パターンを互いに電気的に接続しなければならない場合、紙等の吸湿性の高い基材にパターンを印刷すると、導電性インク等に含まれる導電性粒子がばらばらになる。このため、パターンを接続するためには、プラスチック等の基材を用いたり、非吸収性の紙にフレキソ印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷等の厚膜塗工が可能な印刷方法を適用しなければならない。しかし、デジタル印刷で一般に用いられるインクジェット印刷では、インクジェットヘッドで吐出させるための低粘度化させる必要がある。更に、この場合、多数回の重ね印刷をした後に、高温で一定時間加熱焼成して導電性粒子を結合させなければならず、現実的ではなく、第１実施形態のように容易にパターン１４を印刷によって形成できない。
【００７１】
また、記録情報読取装置３では、パターン１４の小部分４８’の静電容量を情報として読み取る。ここで、パターン１４の小部分４８’の静電容量は、渦電流等に比べて、比較的大きい状態で読み取ることができる。これにより、パターン１４の小部分４８’の静電容量を少なくとも２つの静電容量Ｃ３ｒによって構成することができる。静電容量を多値で検知するようにすれば、１個の小部分４８’の情報量を増加させることができる。
【００７２】
また、記録情報読取装置３では、電極４６がマトリックス状に配置されている。そして、制御部４０は、隣接する一対の電極４６ｎ、ｍと電極４６ｎ＋１、ｍ、または電極４６ｎ、ｍと電極４６ｎ、ｍ＋１の全ての組み合わせに交流電圧を順次印加して、一対の電極４６ｎ、ｍと電極４６ｎ＋１、ｍ、または電極４６ｎ、ｍと電極４６ｎ、ｍ＋１の全ての組み合わせにおける一対の電極間の静電容量を順次検出する。これにより、記録情報読取装置３は、情報記録カード２を移動させることなく、また、装置を複雑化させることなく、マトリックス状に配置された情報記録カード２のパターン１４の多数の小部分４８’を迅速且つ容易に読み取ることができる。また、情報記録カード２に記憶できる情報を増加させることができる。
【００７３】
以上、実施形態を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明は本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載及び特許請求の範囲の記載と均等の範囲により決定されるものである。以下、上記実施形態を一部変更した変更形態について説明する。
【００７４】
上述した実施形態での電極の個数は、適宜変更可能である。尚、マトリックス状に配置する場合は、例えば、電極の数は４個以上である。
【００７５】
上述した実施形態では、電極をマトリックス状に配置したが、線状の電極を一列に配置してもよい。また、上述の実施形態では、パターンをマトリックス状に配置したが、線状のパターンを一列に配置してもよい。
【００７６】
また、上述した実施形態では、電極をマトリックス状に固定したが、一対の電極をモータ等によって移動可能に構成してもよい。
【００７７】
また、上述した実施形態では、交流電圧を印加する２つの電極を、カード面の同じ側に配置したが、カード面の対向する位置に配置し、２つの電極でカードを挟むようにしてもよい。交流電圧を印加する電極対をマトリックス状に配置する場合は、それぞれの電極は、カードを隔てて対となる逆電位の電極と対称となる位置に配置することができる。
【００７８】
上述した実施形態では、情報記録カードとして、身分証明用のカードを例示したが、他の種々の情報記録カード（媒体）を採用してもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１ 記録情報読取システム
２ 情報記録カード
３ 記録情報読取装置
１１ 基材
１２ 情報記録部
１３ 画像
１４、１４１〜１４３ パターン
２１ 筐体
２２ 読取部
３１ カード検出部
３２ 電圧印加部
３３ 各走査部
３３ 第１走査部
３４ 第２走査部
３５ 第１静電容量部
３６ 第２静電容量部
３７ 可変静電容量部
３８ 交流電源
３９ 交流検流計
４０ 制御部
４５ 基板
４６ｎ、ｍ 電極
４７ 絶縁膜
４８ 間隙
４８’ 小部分
５１ 演算部
５２ 記憶部
５３ 接続部
５５ ホイートストーンブリッジ回路
Ｃ１〜Ｃ３ 静電容量
Ｃ３１、Ｃ３２ 静電容量
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報記録媒体に記憶された導電性材料のパターンの情報を読み取る記録情報読取装置、及び、記録情報の読取方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、円柱状の一対の電極と、平面状の一対のガード電極と、発振器とを備えた情報記録媒体を読み取るための読取装置が開示されている。一対の電極は、互いに対向するように所定間隔を開けて配置されている。一対のガード電極は、情報記録媒体に塗布された導電性材料のパターンをアース電位にするためにアースされている。一対のガード電極は、所定間隔を開けて、一対の電極間に配置されている。発振器は、パルスを印加するために一対の電極に接続されている。
【０００３】
特許文献１の技術では、発振器が一対の電極間にパルスを印加した状態で、情報記録媒体が一対のガード電極間に通される。これにより、ガード電極によって情報記録媒体の導電性パターンはアース電位になる。そして、一対の電極間に導電性材料のパターンが存在すると、静電遮蔽によって電極間の結合が阻害される。これにより、一方の電極は非検出状態となり、導電性材料のパターンの存在が検知される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−１８５３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術では、複数の導電性材料のパターンを互いに接続させることによって、それらの電位をアース電位に一致させる必要がある。このため、パターンの自由度が低いといった課題がある。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、情報記録媒体上の導電性材料のパターンの自由度を向上させることができる記録情報読取装置及び記録情報の読取方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る記録情報読取装置の第１の特徴は、情報記録カードに記録された導電性材料のパターンの情報を読み取るための記録情報読取装置において、前記パターンと対向するように、且つ、互いに間隔を開けて配置された少なくとも一対の電極と、前記少なくとも一対の電極間の静電容量を検出する静電容量検出手段と、前記静電容量検出手段を制御するとともに、前記静電容量または前記静電容量に対応した情報をパターンの情報として記憶する制御部とを備える。
【０００８】
また、本発明に係る記録情報読取装置の第２の特徴は、前記電極の数は、４個以上の複数であって、前記複数の電極は、第１の方向と第２の方向とに周期的に配置されている。
【０００９】
また、本発明に係る記録情報読取装置の第３の特徴は、前記制御部は、前記第１の方向と前記第２の方向とに隣接する一対の電極の全ての組み合わせに順次交流電圧を印加して、交流電圧が印加された一対の電極間の静電容量を順次検出する。
【００１０】
また、本発明に係る記録情報の読取方法の第１の特徴は、情報記録媒体に記録されたパターンの情報を読み取るための記録情報の読取方法において、前記パターンと対向するように、且つ、互いに間隔を開けて配置された一対の電極の間に交流電圧を印加するステップと、前記パターンの情報として前記電極間の静電容量を検出するステップとを備える。
【００１１】
また、本発明に係る記録情報の読取方法の第２の特徴は、前記電極の数は、４個以上の複数であって、前記複数の電極は、第１の方向と第２の方向とに周期的に配置されており、前記交流電圧を印加するステップと、前記静電容量を検出するステップは、前記複数の電極における第１の方向と第２の方向に隣接する一対の電極のすべての組み合わせにおいて、順次おこなわれる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る記録情報読取装置の第１の特徴によれば、一対の電極によって、パターンの静電容量を検出するので、パターンが有する導電性材料の各部分が、互いに電気的に接続されていてもよいし、接続されていなくてもよい。これにより、記録情報読取装置の第１の特徴は、情報記録媒体のパターンの自由度を向上させることができる。
【００１３】
本発明に係る記録情報読取装置の第２の特徴によれば、複数の電極を第１の方向及び第２の方向に配置することによって、情報記録媒体を移動させることなく、多数のパターンの情報を読み取ることができる。
【００１４】
本発明に係る記録情報読取装置の第３の特徴によれば、制御部が複数の電極に順次交流電圧を印加して、パターンの静電容量を順次検出する。これにより、記録情報読取装置の第３の特徴は、装置を複雑化させることなく広範囲のパターンの情報を迅速且つ容易に読み取ることができる。
【００１５】
本発明に係る記録情報の読取方法の第１の特徴によれば、一対の電極によって、パターンの情報として、静電容量を検出するので、パターンが有する導電性材料の各部分が、互いに電気的に接続されていてもよいし、接続されていなくてもよい。これにより、記録情報の読取方法の第１の特徴は、パターンの自由度を向上させることができる。
【００１６】
本発明に係る記録情報の読取方法の第２の特徴によれば、複数の電極に順次交流電圧を印加して、パターンの静電容量を順次検出する。これにより、記録情報の読取方法の第２の特徴は、装置を複雑化させることなく広範囲のパターンの情報を迅速且つ容易に読み取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態による記録情報システムの全体斜視図である。
【図２】第１実施形態による情報記録カードの平面図である。
【図３】第１実施形態による記録情報読取装置の全体構成図である。
【図４】電極近傍の平面図である。
【図５】第１実施形態による読取部に形成されるホイートストーンブリッジ回路を説明する図である。
【図６】導電性材料の密度がｄ１であるパターンの小部分と電極との概略の縦断面図である。
【図７】図６の状態の回路図である。
【図８】導電性材料が集合している場合の図６相当図である。
【図９】導電性材料の密度がｄ２であるパターンの小部分と電極との概略の縦断面図である。
【図１０】図９の状態の回路図である。
【図１１】パターンを連続して読み取った際の、パターンと静電容量の関係を説明するための図である。
【図１２】制御部によって処理される記録情報読取プログラムを説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、本発明の記録情報読取装置を備えた第１実施形態による記録情報システムについて説明する。図１は、第１実施形態による記録情報システムの全体斜視図である。図２は、第１実施形態による情報記録カードの平面図である。図３は、第１実施形態による記録情報読取装置の全体構成図である。図４は、第１実施形態による読取部に形成されるホイートストーンブリッジ回路を説明する図である。以下の説明において、図１に矢印で示すＸＹをＸＹ方向とする。
【００１９】
図１に示すように、記録情報読取システム１は、身分証明用の情報記録カード（請求項の情報記録媒体）２と、記録情報読取装置３とを備えている。
【００２０】
情報記録カード２は、種々の情報を記録して保持するものである。図２に示すように、情報記録カード２は、基材１１と、情報記録部１２とを備えている。
【００２１】
基材１１は、紙または合成樹脂等の絶縁性の薄い部材からなる。基材１１には、所有者の会社名、所属、氏名等の文字及び写真等の画像１３が印刷されている。
【００２２】
情報記録部１２は、導電性材料が分散された透明の導電性インクによって種々のパターンが印刷されているが、透明なので人間の目には見えない。これにより、情報記録部１２には、印刷されたパターンに対応した導電性材料の密度パターン１４１（以下、パターン１４１）が形成されている。一方、情報記録部１２内で、導電性インクが印刷されなかった部分には、導電性材料の密度パターン１４１に対するネガティブパターン１４２（以下、パターン１４２）が形成されている。パターン１４１の導電性材料の密度ｄ１は、正の値「ｄ１＞０」をとり、パターン１４２の導電性材料の密度ｄ２は、「ｄ２＝０」である。ここで、導電性材料の密度ｄ１は、厳密な確定値に限らず、導電性材料の物性や塗布量や塗布方法に依存する制御可能な統計値としてもよい。また、導電性材料の密度ｄ２は、厳密なゼロに限らず、基材１１の物性や測定方法に依存する実質的に導電性材料が検出されない範囲の値としてもよい。尚、以下の説明において、導電性材料の密度の区別が必要ない場合には、情報記録部１２内の任意の部分を「パターン１４」とする。尚、情報記録部１２は、本実施形態では、基材１１の一部に形成されているが、基材１１の全面に形成してもよい。また、各パターン１４は、正方形状に形成しているが、長方形状、複数の長方形状が連続した形状（例えば、２次元バーコード）、丸形状、または、これらを組み合わせた形状に形成してもよい。
【００２３】
画像１３及び情報記録部１２は、インクジェットプリンタ（図示略）によって印刷されている。インクジェットプリンタは、黒、シアン、マゼンタ、イエロー、導電性インクを吐出するための５個のインクジェットヘッドを有する。各インクジェットヘッドは、３００ｄｐｉの解像度と、約２インチの幅を有する。インクジェットプリンタは、画像１３と情報記録部１２とを同時に印刷できる。
【００２４】
記録情報読取装置３は、情報記録カード２に記録されたパターン１４の情報を読み取るための装置である。図１及び図３に示すように、記録情報読取装置３は、筐体２１と、筐体２１に収納された読取部２２とを備えている。
【００２５】
読取部２２は、情報記録カード２のパターン１４の小部分４８’（図６参照）を電気的経路とする隣接する１対の電極４６間の静電容量を検出するものである。図３に示すように、読取部２２は、カード検出部３１と、電圧印加部３２と、第１走査部３３と、第２走査部３４と、第１静電容量部３５と、第２静電容量部３６と、可変静電容量部３７と、交流電源３８と、交流検流計３９と、制御部４０とを備えている。ここで、第１走査部３３と、第２走査部３４と、第１静電容量部３５と、第２静電容量部３６と、可変静電容量部３７と、交流電源３８と、交流検流計３９とが、請求項に記載の静電容量検出手段に相当する。
【００２６】
カード検出部３１は、電圧印加部３２の上方に情報記録カード２が載置されことを検出するものである。カード検出部３１は、光センサからなる。カード検出部３１は、電圧印加部３２の近傍に配置されている。
【００２７】
電圧印加部３２は、パターン１４の小部分４８’に交流電圧を印加するためのものである。電圧印加部３２は、基板４５と、複数の電極４６と、絶縁膜４７とを備えている。
【００２８】
基板４５は、絶縁性の合成樹脂または紙等の平面板部材からなる。基板４５は、筐体２１の内部に略水平に固定されている。
【００２９】
電極４６ｎ、ｍ（ｎ＝１、２・・Ｎ；ｍ＝１、２・・Ｍ）は、基板４５上に形成された金属または金属組成物からなる。電極４６ｎ、ｍは、略水平面上に配置され、情報記録カード２の同じ側（下方）に全て位置する。以下の説明において、電極４６ｎ、ｍの位置を特定する必要がない場合、電極の符号を「４６」とする。各電極４６は、正方形状に形成されている。図４に示すように、電極４６と隣接する電極４６は、情報記録カード２のパターン１４の細部を表現するに十分なほど小さなピッチｐ１で、互いに絶縁された状態で配置されている。したがって、隣接するふたつの電極４６間の間隙４８は、ピッチｐ２＝ｐ１／√２で仮想的に配置されている。これにより、隣接する一対の電極４６によって間隙４８に対応するパターン１４の小部分４８’に電圧が印加される。複数の電極４６は、Ｎ×Ｍのマトリックス状に配置されている。換言すると、複数の電極４６は、Ｘ方向及びＹ方向に周期的に配置されている。尚、「ｎ」、「ｍ」は、電極４６ｎ、ｍの位置を示す位置番号である。図３に示すように、マトリックス状に配置された電極４６ｎ、ｍのうち、左下の電極の符号を「４６１、１」とする。そして、＋Ｘ方向に沿って「ｎ」を１ずつ増加させるとともに、Ｙ方向に沿って「ｍ」を１ずつ増加させる。
【００３０】
絶縁膜４７は、導電性材料が複数の電極４６に接触して電極４６同士が短絡し静電容量の検出が不能になることを避けるために、全ての電極４６を覆うように形成されている。絶縁膜４７は、樹脂等の絶縁性の材料からなる。
【００３１】
第１走査部３３は、何れかの電極４６と第１静電容量部３５の一端とを接続するものである。第１走査部３３は、基板４５上に形成された配線（図示略）によって全ての電極４６と接続されている。尚、第１走査部３３と電極４６との接続は、アクティブマトリックス方式等を適用できる。
【００３２】
第２走査部３４は、何れかの電極４６と第２静電容量部３６の一端とを接続するものである。ここで、第２走査部３４によって接続される電極は、第１走査部３３によって接続される電極４６ｎ、ｍと隣接する電極４６ｎ＋１、ｍである。第２走査部３４は、基板４５上に形成された配線（図示略）によって全ての電極４６と接続されている。尚、第２走査部３４と電極４６との接続は、アクティブマトリックス方式等を適用できる。
【００３３】
第１静電容量部３５は、後述するホイートストーンブリッジ回路５５を形成するためのものである。第１静電容量部３５は、第１静電容量Ｃ１を有する。第１静電容量部３５の一端は、第１走査部３３を介して何れかの電極４６に接続される。第１静電容量部３５の他端は、可変静電容量部３７の一端に接続されている。
【００３４】
第２静電容量部３６は、ホイートストーンブリッジ回路５５を形成するためのものである。第２静電容量部３６は、第２静電容量Ｃ２を有する。第２静電容量Ｃ２は、第１静電容量Ｃ１と等しい。第２静電容量部３６の一端は、第２走査部を介して何れかの電極４６に接続されている。第２静電容量部３６の他端は、可変静電容量部３７の他端に接続されている。
【００３５】
可変静電容量部３７は、ホイートストーンブリッジ回路５５を形成するためのものである。可変静電容量部３７の静電容量Ｃ３は、少なくとも２つの静電容量Ｃ３１、Ｃ３２に切り替え可能に構成されている。ここで、静電容量Ｃ３の２つの静電容量Ｃ３１、Ｃ３２は、後述するようにパターン１４の２つの導電性材料の密度ｄ１、ｄ２に対応している。
【００３６】
交流電源３８は、ホイートストーンブリッジ回路５５に交流電力を供給するものである。交流電源３８は、第１静電容量部３５の他端部と第２静電容量部３６の一端部と接続されている。
【００３７】
交流検流計３９は、ホイートストーンブリッジ回路５５の電流を検出する。交流検流計３９は、第１静電容量部３５の一端部と第２静電容量部３６の他端部と接続されている。
【００３８】
図３に示すように、３個の静電容量部３５〜３７と、隣接する何れか一対の電極４６、４６とによって、図５に示すホイートストーンブリッジ回路５５が形成される。これにより、第１静電容量部３５の静電容量Ｃ１と第２静電容量部３６の静電容量Ｃ２との積が、可変静電容量部３７の静電容量Ｃ３と電極４６と電極４６との間の静電容量Ｃｘとの積と一致すると、交流電源３８がオン状態でも、交流検流計３９によって電流は検出されない。したがって、交流検流計３９を流れる電流が「０」のとき、静電容量Ｃｘは他の３つの静電容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３によって以下の式１のようにあらわされる。
Ｃｘ＝（Ｃ１×Ｃ２）／Ｃ３ （式１）
後述するように静電容量Ｃｘは導電性材料の密度ｄ１、ｄ２に対応して変化する。したがって導電性材料の密度がｄ１、ｄ２どちらである場合も、その際の静電容量Ｃｘが対応して定まる。そのとき、Ｃ１、Ｃ２の値が適当な固定値であれば、交流検流計３９を流れる電流を「０」にするような静電容量Ｃ３の値が一意に存在する。すなわちこのような静電容量Ｃ３を見出せれば、式１によって静電容量Ｃｘがかんたんに計算できる。同時に、導電性材料の密度がｄ１であるかｄ２であるかを識別できることになる。
ここで、パターン１４の小部分４８’が、一対の電極４６間の間隙４８と対向するように配置される。そして、交流検流計３９によって電流が「０」または実質的に「０」になるように可変静電容量部３７の静電容量Ｃ３の静電容量Ｃ３１、Ｃ３２を選択する。これにより、パターン１４の小部分４８’の静電容量Ｃｘに一意対応する静電容量Ｃ３１またはＣ３２が記録された情報として得られる。
【００３９】
制御部４０は、読取部２２の制御全般を司るものである。制御部４０は、演算部５１と、記憶部５２と、演算部５１及び記憶部５２が接続された接続部５３とを備える。
【００４０】
演算部５１は、ＣＰＵ(central processing unit)からなる。
【００４１】
記憶部５２は、ＲＡＭ（random access memory）、ＲＯＭ（read only memory）及びＨＤＤ（hard disk drive）等からなる。記憶部５２には、記録情報読取プログラム等のプログラムや種々の数値情報が記憶されている。また、記憶部５２には、読み取られた記録情報が一時的に記憶される。
【００４２】
接続部５３は、検出信号を受信可能にカード検出部３１と接続されている。これにより、制御部４０は、電圧印加部３２の上方に情報記録カード２が載置されていることを検出信号によって判定する。
【００４３】
接続部５３は、指示信号を送信可能に各走査部３３、３４と接続されている。これにより、制御部４０は、指示信号を各走査部３３、３４へと送信して、何れかの電極４６と静電容量部３５、３６との接続を制御する。
【００４４】
接続部５３は、指示信号を送信可能に可変静電容量部３７と接続されている。これにより、制御部４０は、指示信号を送信して、可変静電容量部３７の静電容量Ｃ３を少なくとも２段階の静電容量Ｃ３１、Ｃ３２の何れかに切り替える。接続部５３は、指示信号を送信可能に交流電源３８と接続されている。これにより、制御部４０は、指示信号を送信して、交流電源３８のオン・オフを切り替える。接続部５３は、電流値信号を受信可能に交流検流計３９と接続されている。これにより、制御部４０は、交流検流計３９に流れる電流に対応する電流値信号を受信する。更に、制御部４０は、交流検流計３９に流れる電流が「０」または実質的に「０」の場合、その時の静電容量Ｃ３１またはＣ３２をパターン１４の小部分４８’の導電性材料の密度に対応する情報として、記憶部５２に記憶する。
【００４５】
（小部分４８’の導電性材料の密度と可変静電容量部の静電容量との関係の説明）
ここで、パターン１４の導電性材料の密度ｄ１、ｄ２と、可変静電容量部３７の静電容量Ｃ３１、Ｃ３２との関係について、図面を参照して説明する。図６は、導電性材料の密度がｄ１であるパターン１４の小部分４８’と電極４６との概略の縦断面図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）は、図６の状態の回路図である。図９は、導電性材料の密度がｄ２であるパターン１４の小部分４８’と電極４６との概略の縦断面図である。図１０は、図９の状態の回路図である。図１１は、パターンを連続して読み取った際の、パターンと静電容量の関係を説明する図である。
【００４６】
図６、図７（ａ）、図７（ｂ）を参照して、パターン１４１（小部分４８’の導電性材料の密度がｄ１）の場合について説明する。情報記録カード２が記録情報読取装置３の上に載置されると、図６に示すように、パターン１４１が、絶縁膜４７を介して、電極４６ｎ、ｍと電極４６ｎ＋１、ｍとの間に配置されることになる。ここで、パターン１４１の小部分４８’は、導電性インクが塗布されている状態であるから、その電気的状態は、図７（ａ）に示すように、多数の導電性粒子４９が２つの極板間に分布したキャパシタ、即ち、図７（ｂ）に示す誘電体を挟んだキャパシタとなる。ここで、多数の導電性粒子４９は、一般に電気的に互いに接続していないので、それぞれは分極能率の非常に大きな誘電体として扱ってよい。従って、電極４６ｎ、ｍと電極４６ｎ＋１、ｍとの間の静電容量Ｃｘは、極板間の導電性粒子が存在しない状態よりも非常に大きくなる。静電容量Ｃｘは、第１静電容量部３５の静電容量Ｃ１と第２静電容量部３６の静電容量Ｃ２との積を可変静電容量部３７の静電容量Ｃ３１で割った値と等しい。これにより、可変静電容量部３７を静電容量Ｃ３１とすることにより、交流検流計３９を流れる電流が「０」または実質的に「０」となる。
【００４７】
このとき、一般的ではないが、仮に多数の導電性粒子４９が電気的に互いに接続している場合を考えると、その電気的状態は 図８（ａ）に示すように、導電性粒子４９が集合した連続導体４９’をはさんだキャパシタ、すなわち図８（ｂ） に示すような２つのキャパシタが直列に接続された状態となる。この分割された２つのキャパシタの極板間隔の和は、極板間に導電性粒子が存在しない状態のキャパシタの極板間隔よりも非常に小さくなる。これによって分割された２つのキャパシタの合成静電容量は、分割される前のキャパシタの静電容量にくらべ、非常に小さくなる。この合成静電容量に対応する可変静電容量部３７の静電容量をＣ３１’とすると、この状態での電極４６ｎ、ｍと電極４６ｎ＋１、ｍとの間の静電容量は、第１静電容量部３５の静電容量Ｃ１と第２静電容量部３６の静電容量Ｃ２との積を可変静電容量部３７の静電容量Ｃ３１’で割ったものと等しい。これにより、可変静電容量部３７を静電容量Ｃ３１’とすることにより、交流検流計３９を流れる電流が「０」または実質的に「０」となる。
【００４８】
次に、図９及び図１０を参照して、パターン１４２（小部分４８’の導電性材料の密度がｄ２）の場合について説明する。情報記録カード２が記録情報読取装置３の上に載置されると、図９に示すように、パターン１４２が、絶縁膜４７を介して、電極４６ｎ、ｍと電極４６ｎ＋１、ｍとの間に配置されることになる。ここでパターン１４２の小部分４８’は、導電性インクが塗布されていない状態であるから、その電気的状態は、図１０に示すように、２つの極板が絶縁体で隔てられた１つのキャパシタとなる。従って、電極４６ｎ、ｍと電極４６ｎ＋１、ｍとの間の静電容量は、極板間に導電性粒子が存在するよりも非常に小さくなる。この状態での電極４６ｎ、ｍと電極４６ｎ＋１、ｍとの間の静電容量は、第１静電容量部３５の静電容量Ｃ１と第２静電容量部３６の静電容量Ｃ２との積を可変静電容量部３７の静電容量Ｃ３２で割った値と等しい。これにより、可変静電容量部３７を静電容量Ｃ３２とすることにより、交流検流計３９を流れる電流が「０」または実質的に「０」となる。
【００４９】
図６〜図１０いずれの場合でも、そのときの交流検流計３９を流れる電流を「０」または実質的に「０」にするような可変静電容量部３７の静電容量Ｃ３をあらかじめ調べてデータベース化しておき、静電容量Ｃｘの検出時には静電容量Ｃ３の選択肢Ｃ３１、Ｃ３２、…をそのデータベースの中から選べばよい。
【００５０】
次に、図１１を参照して、パターン１４の連続する小部分４８’を読み取った場合について説明する。図１１に示すように、パターン１４を連続して読み取ると、各小部分４８’に対応した何れかの静電容量Ｃ３１、Ｃ３２が、連続して検出される。これらの静電容量Ｃ３１、Ｃ３２が、パターン１４に記憶された情報として、制御部４０の記憶部５２に記憶される。
【００５１】
（記録情報システムの動作説明）
次に、上述した記録情報読取システム１の動作について説明する。図１２は、制御部によって処理される記録情報読取プログラムを説明するフローチャートである。尚、図１２において「Ｓ」の後の数字は、ステップ番号を示す。
【００５２】
まず、制御部４０は、カード検出部３１からの検出信号に基づいて、情報記録カード２が検出されたか否かを判定する（Ｓ１）。制御部４０は、情報記録カード２が検出されるまでステップＳ１を繰り返す（Ｓ１：Ｎｏ）。
【００５３】
ここで、所有者が、情報記録カード２を記録情報読取装置３の読取部２２の上面に載置する。これにより、カード検出部３１は、情報記録カード２を検出して、検出信号を制御部４０へと送信する。この結果、制御部４０は、情報記録カード２を検出したと判定して（Ｓ１：Ｙｅｓ）、初期設定を実行する。（Ｓ２）。具体的には、制御部４０は、電極４６の位置番号となる「ｎ」、「ｍ」をそれぞれ「１」に設定する。
【００５４】
次に、制御部４０は、交流電源３８をオンに切り替える（Ｓ３）。
【００５５】
次に、制御部４０は、第１走査部３３を介して、電極４６ｎ、ｍと第１静電容量部３５の一端部とを接続する（Ｓ４）。この後、制御部４０は、第２走査部３４を介して、電極４６ｎ＋１、ｍと第２静電容量部３６の一端部とを接続する（Ｓ５）。これにより、交流電源３８の交流電圧が、パターン１４と対向するように配置された電極４６ｎ、ｍと電極４６ｎ＋１、ｍとの間に印加される。
【００５６】
次に、制御部４０は、可変静電容量部３７の静電容量に対応する「ｒ」を「１」に設定する（Ｓ６）。
【００５７】
次に、制御部４０は、可変静電容量部３７の静電容量Ｃ３を静電容量Ｃ３ｒに設定する（Ｓ７）。
【００５８】
次に、制御部４０は、交流検流計３９から送信された電流値が「０」か否かを判定する（Ｓ８）。
【００５９】
次に、制御部４０は、交流検流計３９から送信された電流値が「０」でないと判定すると（Ｓ８：Ｎｏ）、静電容量に対応する「ｒ」を「＋１」インクリメントする（Ｓ９）。尚、読取エラーに備えて、ステップＳ８とステップＳ９との間に、「ｒ」が最大値「２」か否かを判定させてもよい。
【００６０】
次に、制御部４０は、電流値が「０」となるまで、ステップＳ６、Ｓ７を繰り返す。この後、制御部４０は、電流値が「０」と判定すると（Ｓ８：Ｙｅｓ）、その時の可変静電容量部３７の静電容量Ｃ３ｒをパターン１４の情報として検出する。そして、制御部４０は、パターン１４の座標情報と、パターン１４の情報である可変静電容量部３７の静電容量Ｃ３ｒを関連付けて、記憶部５２に記憶させる（Ｓ１０）。
【００６１】
次に、制御部４０は、電極４６のＸ方向の位置を示す「ｎ」が「Ｎ−１」か否かを判定する（Ｓ１０）。
【００６２】
制御部４０は、「ｎ」が「Ｎ−１」でないと判定すると（Ｓ１１：Ｎｏ）、「ｎ」を「＋１」インクリメントする（Ｓ１２）。この後、他のＸ方向の電極４６についても順次ステップＳ４〜Ｓ１１の処理を実行する。
【００６３】
次に、制御部４０は、「ｎ」が「Ｎ−１」であると判定すると（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、「ｎ」を「１」に設定する（Ｓ１２）。尚、「ｎ」が「Ｎ−１」であるとは、第２走査部３４と接続される電極４６ｎ＋１、ｍが、＋Ｘ方向の端の電極となったことを意味する。
【００６４】
次に、制御部４０は、「ｍ」が「Ｍ−１」であるか否かを判定する（Ｓ１４）。
【００６５】
制御部４０は、「ｍ」が「Ｍ−１」でないと判定すると（Ｓ１４：Ｎｏ）、「ｍ」を「＋１」インクリメントする（Ｓ１６）。この後、他のＹ方向の電極４６についても、順次ステップＳ４〜Ｓ１５の処理を実行する。
【００６６】
次に、制御部４０は、「ｍ」が「Ｍ−１」であると判定すると（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、ステップＳ１６の処理を実行する。尚、「ｍ」が「Ｍ」であるとは、走査部３３、３４と接続される電極４６が、＋Ｙ方向の端の電極となったことを意味する。以上により、隣接する一対の電極４６ｎ、ｍと電極４６ｎ＋１、ｍ、または電極４６ｎ、ｍと電極４６ｎ、ｍ＋１の全ての組み合わせに交流電圧が順次印加され、一対の電極４６ｎ、ｍと電極４６ｎ＋１、ｍ、または電極４６ｎ、ｍと電極４６ｎ、ｍ＋１の全ての組み合わせにおける一対の電極間の静電容量が検出されたことになる。
【００６７】
次に、制御部４０は、記録された情報記録部１２の情報に基づいて種々の処理を実行する（Ｓ１６）。例えば、既に記憶部５２に記録されている照合用の情報と今回読み取った情報記録カード２の情報とを照合する。この結果、正規の情報記録カード２であると判定すると、ドアのロックを外す等の処理が実行される。
【００６８】
これにより、記録情報読取プログラムが終了する。
【００６９】
（記録情報読取システムの効果）
次に、上述した第１実施形態による記録情報読取システム１の効果について説明する。
【００７０】
上述した第１実施形態の記録情報読取装置３では、パターン１４を形成する際の自由度が高く、パターン１４内の導電性材料が電気的に互いに接続されていても、接続されていなくてもよいので、紙等にパターン１４を印刷することによって容易に形成できる。一方、パターンを互いに電気的に接続しなければならない場合、紙等の吸湿性の高い基材にパターンを印刷すると、導電性インク等に含まれる導電性粒子がばらばらになる。このため、パターンを接続するためには、プラスチック等の基材を用いたり、非吸収性の紙にフレキソ印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷等の厚膜塗工が可能な印刷方法を適用しなければならない。しかし、デジタル印刷で一般に用いられるインクジェット印刷では、インクジェットヘッドで吐出させるための低粘度化させる必要がある。更に、この場合、多数回の重ね印刷をした後に、高温で一定時間加熱焼成して導電性粒子を結合させなければならず、現実的ではなく、第１実施形態のように容易にパターン１４を印刷によって形成できない。
【００７１】
また、記録情報読取装置３では、パターン１４の小部分４８’の静電容量を情報として読み取る。ここで、パターン１４の小部分４８’の静電容量は、渦電流等に比べて、比較的大きい状態で読み取ることができる。これにより、パターン１４の小部分４８’の静電容量を少なくとも２つの静電容量Ｃ３ｒによって構成することができる。静電容量を多値で検知するようにすれば、１個の小部分４８’の情報量を増加させることができる。
【００７２】
また、記録情報読取装置３では、電極４６がマトリックス状に配置されている。そして、制御部４０は、隣接する一対の電極４６ｎ、ｍと電極４６ｎ＋１、ｍ、または電極４６ｎ、ｍと電極４６ｎ、ｍ＋１の全ての組み合わせに交流電圧を順次印加して、一対の電極４６ｎ、ｍと電極４６ｎ＋１、ｍ、または電極４６ｎ、ｍと電極４６ｎ、ｍ＋１の全ての組み合わせにおける一対の電極間の静電容量を順次検出する。これにより、記録情報読取装置３は、情報記録カード２を移動させることなく、また、装置を複雑化させることなく、マトリックス状に配置された情報記録カード２のパターン１４の多数の小部分４８’を迅速且つ容易に読み取ることができる。また、情報記録カード２に記憶できる情報を増加させることができる。
【００７３】
以上、実施形態を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明は本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載及び特許請求の範囲の記載と均等の範囲により決定されるものである。以下、上記実施形態を一部変更した変更形態について説明する。
【００７４】
上述した実施形態での電極の個数は、適宜変更可能である。尚、マトリックス状に配置する場合は、例えば、電極の数は４個以上である。
【００７５】
上述した実施形態では、電極をマトリックス状に配置したが、線状の電極を一列に配置してもよい。また、上述の実施形態では、パターンをマトリックス状に配置したが、線状のパターンを一列に配置してもよい。
【００７６】
また、上述した実施形態では、電極をマトリックス状に固定したが、一対の電極をモータ等によって移動可能に構成してもよい。
【００７７】
また、上述した実施形態では、交流電圧を印加する２つの電極を、カード面の同じ側に配置したが、カード面の対向する位置に配置し、２つの電極でカードを挟むようにしてもよい。交流電圧を印加する電極対をマトリックス状に配置する場合は、それぞれの電極は、カードを隔てて対となる逆電位の電極と対称となる位置に配置することができる。
【００７８】
上述した実施形態では、情報記録カードとして、身分証明用のカードを例示したが、他の種々の情報記録カード（媒体）を採用してもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１ 記録情報読取システム
２ 情報記録カード
３ 記録情報読取装置
１１ 基材
１２ 情報記録部
１３ 画像
１４、１４１〜１４３ パターン
２１ 筐体
２２ 読取部
３１ カード検出部
３２ 電圧印加部
３３ 各走査部
３３ 第１走査部
３４ 第２走査部
３５ 第１静電容量部
３６ 第２静電容量部
３７ 可変静電容量部
３８ 交流電源
３９ 交流検流計
４０ 制御部
４５ 基板
４６ｎ、ｍ 電極
４７ 絶縁膜
４８ 間隙
４８’ 小部分
５１ 演算部
５２ 記憶部
５３ 接続部
５５ ホイートストーンブリッジ回路
Ｃ１〜Ｃ３ 静電容量
Ｃ３１、Ｃ３２ 静電容量
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報記録カードに記録された導電性材料のパターンの情報を読み取るための記録情報読取装置において、
前記パターンと対向するように、且つ、互いに間隔を開けて配置された少なくとも一対の電極と、
前記少なくとも一対の電極間の静電容量を検出する静電容量検出手段と、
前記静電容量検出手段を制御するとともに、前記静電容量または前記静電容量に対応した情報をパターンの情報として記憶する制御部とを備えることを特徴とする記録情報読取装置。
【請求項２】
前記電極の数は、４個以上の複数であって、
前記複数の電極は、第１の方向と第２の方向とに周期的に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の記録情報読取装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第１の方向と前記第２の方向とに隣接する一対の電極の全ての組み合わせに順次交流電圧を印加して、交流電圧が印加された一対の電極間の静電容量を順次検出することを特徴とする請求項２に記載の記録情報読取装置。
【請求項４】
情報記録媒体に記録されたパターンの情報を読み取るための記録情報の読取方法において、
前記パターンと対向するように、且つ、互いに間隔を開けて配置された一対の電極の間に交流電圧を印加するステップと、
前記パターンの情報として前記電極間の静電容量を検出するステップとを備えることを特徴とする記録情報の読取方法。
【請求項５】
前記電極の数は、４個以上の複数であって、
前記複数の電極は、第１の方向と第２の方向とに周期的に配置されており、
前記交流電圧を印加するステップと、前記静電容量を検出するステップは、前記複数の電極における第１の方向と第２の方向に隣接する一対の電極のすべての組み合わせにおいて、順次おこなわれることを特徴とする請求項４に記載の記録情報の読取方法。
【請求項１】
情報記録カードに記録された導電性材料のパターンの情報を読み取るための記録情報読取装置において、
前記パターンと対向するように、且つ、互いに間隔を開けて配置された少なくとも一対の電極と、
前記少なくとも一対の電極間の静電容量を検出する静電容量検出手段と、
前記静電容量検出手段を制御するとともに、前記静電容量または前記静電容量に対応した情報をパターンの情報として記憶する制御部とを備えることを特徴とする記録情報読取装置。
【請求項２】
前記電極の数は、４個以上の複数であって、
前記複数の電極は、第１の方向と第２の方向とに周期的に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の記録情報読取装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第１の方向と前記第２の方向とに隣接する一対の電極の全ての組み合わせに順次交流電圧を印加して、交流電圧が印加された一対の電極間の静電容量を順次検出することを特徴とする請求項２に記載の記録情報読取装置。
【請求項４】
情報記録媒体に記録されたパターンの情報を読み取るための記録情報の読取方法において、
前記パターンと対向するように、且つ、互いに間隔を開けて配置された一対の電極の間に交流電圧を印加するステップと、
前記パターンの情報として前記電極間の静電容量を検出するステップとを備えることを特徴とする記録情報の読取方法。
【請求項５】
前記電極の数は、４個以上の複数であって、
前記複数の電極は、第１の方向と第２の方向とに周期的に配置されており、
前記交流電圧を印加するステップと、前記静電容量を検出するステップは、前記複数の電極における第１の方向と第２の方向に隣接する一対の電極のすべての組み合わせにおいて、順次おこなわれることを特徴とする請求項４に記載の記録情報の読取方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１５４４５３（Ｐ２０１１−１５４４５３Ａ）
【公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４３０２（Ｐ２０１０−１４３０２）
【出願日】平成２２年１月２６日（２０１０．１．２６）
【出願人】（０００２５０５０２）理想科学工業株式会社 (1,191)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２６日（２０１０．１．２６）
【出願人】（０００２５０５０２）理想科学工業株式会社 (1,191)
【Ｆターム（参考）】
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