JP5928170B2 - 封緘鍵及び封緘装置 - Google Patents

Description

本発明は、現金その他の貴重品を輸送するために使用される袋物等の封緘対象物を封緘する封緘装置に関するものである。

封緘装置には、錠と同様に封緘対象物を封印するための固定具と、施錠する鍵（封緘鍵）とからなっているものがある。錠と異なり、鍵を破壊しない限りは開封できないよう機構となっているため、第三者の摩り替えや不正な開封が行われたかどうかが判断できる。

例えば特許文献１では、封緘対象物を封印するためのＵ字状アームを備えたボディ（固定具）と、破壊によりロックが解除されるロックキー（鍵）からなる封緘具が開示されている。また、特許文献２では、ファスナーのスライダーを固定するように設けられた固定具と、破壊によりロックが解除される鍵からなる封緘装置が開示されている。

上記のような、封緘装置において、鍵が破壊されたときに、目視以外の方法で検知できるような手段が求められている。このような検出手段としては、いわゆるＩＣタグが知られている。ＩＣタグは、非接触で信号を検出することが出来る。しかしながら、鍵が破壊された際に、確実に信号を変化させ、検出することは困難であった。特許文献３の封緘装置では、特許文献２に記載された封緘鍵に、さらにＩＣタグを内蔵させた封緘装置が記載されている。すなわち、封緘装置の開封時に、封緘鍵を破壊（破断）するとともに、ＩＣタグのアンテナも同時に破壊することで、ＩＣタグにより開封の検出を可能とするものである。

特許第４１０６１４２号 中国実用新案登録２００９９７９５９号 中国実用新案登録２０１８６０９３７号

しかしながら、特許文献３の封緘鍵は、鍵自体の破断とともにＩＣタグのアンテナを確実に破断させられないおそれがある。すなわち、鍵が破壊した際に、確実に信号を変化させ、検出することは困難であった。

そこで本願発明は、ＩＣタグによって開封されたことを検出することが可能な信頼性の高い封緘装置を提供する。

上記課題を解決するためになされた封緘鍵に係る発明は、封緘対象物を封印するための封緘装置に用いる封緘鍵であって、封緘鍵は、本体部及び封緘装置本体に差し込んで固定される差込部を備えた容器と、ＩＣチップと、ＩＣチップに接続され、ＩＣチップとの非接触通信を可能とするためのアンテナ構造を含む回路パターンと、が紙基材上に形成されたICタグ部品と、を有し、ＩＣタグ部品が容器内に収納され、回路パターンが差込部と本体部とに跨って形成され、少なくとも回路パターンの差込部と本体部とに跨って配置された部分は印刷で形成されていることを特徴とする封緘鍵である。
またさらには、上記封緘鍵において、ＩＣタグ部品が容器に接着層を介して固定され、かつ差込部と本体部との境界には接着層が形成されていないことである。
またさらには、上記封緘鍵において、容器の一部に突起を備え、突起が紙基材を貫くことでＩＣタグ部品が容器に固定されることである。
またさらには、容器が上蓋と下部容器とからなり、上蓋及び下部容器のそれぞれが互いに嵌合可能な凹凸が設けられており、凹凸間に紙基材が挟持されていることである。
またさらには、差込部と本体部との境界線と回路パターンの交点から回路パターンのＩＣチップとの接続点までの回路パターン長のうち短い方が、ＩＣタグ部品による通信波長λに対してλ／２０以下であることである。

また 上記課題を解決するためになされた封緘装置に係る発明は、上記封緘鍵と、封緘鍵の差込部を差し込むことで封緘鍵が固定される封緘鍵固定機構を備えた封緘装置本体と、含む封緘装置である。

本発明の封緘鍵は、本体部及び封緘装置本体に差し込んで固定される差込部を備えた容器と、ＩＣチップと、ＩＣチップに接続され、ＩＣチップとの非接触通信を可能とするためのアンテナ構造を含む回路パターンと、が紙基材上に形成されたICタグ部品と、を有し、ICタグ部品が容器内に収納され、回路パターンが差込部と本体部とに跨って形成され、少なくとも回路パターンの差込部と本体部とに跨って配置された部分は印刷で形成されていることにより、開封により封緘鍵が差込部と本体部とで破断した際に、同時にＩＣタグ部品の回路パターンを断線させることができるから、確実に封緘装置の開封を検出することができる。

本発明に係る封緘鍵の実施形態を示す模式図である。 図１に示す封緘鍵１００のＡ−Ｂ線での断面模式図である。 （Ａ）は、封印前の封緘装置の状態であり、（Ｂ）は封印された状態の封緘装置を示す模式図である。 （Ａ）〜（Ｅ）は本発明に係るＩＣタグ部品のＩＣチップ及び配線パターンのアンテナ構成例を示す模式図である。 本発明に係る封緘鍵において境界Ｓで分離された配線パターンを示す模式図である。 ＨＦ帯用の本発明に係る封緘鍵の配線パターンのアンテナ構成例を示す模式図である。 本発明に係る封緘鍵の他の実施形態を示す模式図である。 本発明に係る封緘鍵の他の実施形態を示す模式図である。 本発明に係る封緘鍵の他の実施形態を示す模式図である。

図１は本発明に係る封緘鍵の１実施形態を示す模式図である。また、図２は、図１に示す封緘鍵１００のＡ−Ｂ線での断面模式図である。本実施形態の封緘鍵は、図示していない封緘装置本体に差し込んで固定するための差込部１１２と、本体部１１３とを備えた容器１１１と、紙基材１２１に印刷された回路パターン１２３と回路パターンに接続したICチップ１２２を備えたＩＣタグ部品１２０を備えている。ＩＣタグ部品は、容器内に収納され、回路パターンが差込部と本体部とに跨って形成されている。回路パターンには、非接触でリーダ／ライタとＩＣチップとの通信を可能にするためのアンテナ構造を含む。

図３は、本発明に係る封緘装置２００の使用方法を説明するための模式図である。封緘装置本体２１０には封緘鍵１００の差込部１１２を差し込んで封緘装置本体に固定する封緘鍵固定機構２１１が設けられている。それ以外の構成については、特に制限はなく使用用途によって適宜設計すればよい。例えば、図３の例では、封緘装置本体が蓋箱２１１ａと身箱２１１ｂからなる箱状の封緘装置であり、それぞれに差込穴が設けられている。差込穴は蓋箱と身箱を重ね合わせて封緘鍵を差し込むと封緘鍵が固定される封緘鍵固定機構となっている。したがって、図３（Ｂ）のように蓋箱と身箱を合わせて封緘鍵を差し込むことで、差込部１１２が差込口に固定され、箱が開封できなくなる。応用としては、箱（ケース）、バッグ、チェーン等の一部に封緘装置が取り付けられた構成としても良い。

開封する際には、封緘鍵１００の差込部１１２と本体部１１３とを境界Ｓで破断させて分離する。本発明の封緘鍵は、回路パターン１２３が差込部と本体部とに跨って形成されているため、同時に境界ＳでＩＣタグ部品を破断させることによって回路パターンも分離される。したがって、回路パターンの分離によって、信号の消失や変化をさせることにより、鍵が破壊された際に、確実に信号を変化させ、検出することが可能となる。

容器１１１は、本体部１１３の外縁の一部が突出し、差込部１１２を構成する形状となっている。前述のように、差込部は、封緘装置本体に差し込むことで、嵌め殺しの状態となり封緘装置により封緘対象物を封印できるように、鉤爪形状等の封緘装置本体への固定機構を備えている。図１に示される本実施形態における容器は、上蓋１１１ａと下部容器１１１ｂとからなり、容器内にＩＣタグ部品１２０が収納される。容器を構成する材料としては、ポリスチレン樹脂、ABS樹脂等の樹脂材料が好適に用いることができる。容器内にＩＣタグ部品を収納した後、上蓋と下部容器とを熱や超音波による融着や、接着剤により固定し封止する。容器は、上記形態・材料に限られず、差込部と本体部の間の境界Ｓで破断させることができるものであれば良い。例えば、容器形状の金型にＩＣタグ部品を配置し樹脂充填により形成しても良い。また、所定の位置で破断させやすいように容器の差込部と本体部の境界（破断部）に予め溝やミシン目等の易破断手段を設けても良い。

ＩＣタグ部品１２０は、紙基材１２１上に、ＩＣチップ１２２及び配線パターン１２３を配置したものである。配線パターンは、少なくとも外部のリーダ／ライタとＩＣチップとの非接触通信を可能とするためのアンテナ構造を含む。配線パターンは、境界Ｓで封緘鍵を破断させた際に、紙基材と共に分断させることができるように、少なくとも破断させる境界Ｓの領域、すなわち差込部１１２と本体部１１３とに跨って配置された部分は印刷で形成されている。このように構成することにより、引き裂きやすい材料である紙基材が封緘鍵の破断とともに破断し、紙基材上に印刷された配線パターンを差込部と本体部とで分離させることができる。

紙基材１２１の材料としては、一般的なパルプを抄いた紙があげられるが、これに限られるものではない。封緘鍵を折り曲げて容器を破断させた際に、同時に引き裂かれる程度に小さい引裂強度のものであれば良い。また引裂強度が小さすぎると製造時や使用時の封緘開封前に紙基材が断裂し不良となるおそれがある。以上のことから引裂強度が一定の範囲内であることが好ましい。実施例で用いた検証方法によると、紙基材１２１を幅１５ｍｍの試験片とし、試験片の両端を引裂強度試験装置の固定部に固定し、引裂きの必要な張力を検出する。この場合、境界線Ｓに直交する紙面方向の引裂強度が好ましくは１０〜５０Ｎ／１５ｍｍである。また、紙基材には、表面処理を加えても良い。例えば配線パターン１２３との密着性の向上のために、コロナ放電処理、アンカーコート（プライマー層）などを施しても良い。

図１に示されている配線パターン１２３は、ループアンテナを構成しており、境界Ｓで分離された配線パターン部分もループアンテナの一部であるから、封緘鍵の破断により配線パターンが差込部と本体部とで分離することでアンテナ機能が不能となり、信号が消失することで、封緘対象物の開封を検知することができる。

また、別の方法としては、タンパー線の接続状態によってＩＣチップ内の所定データのＯＮ／ＯＦＦを切り替えられるようなＩＣチップを用いれば、配線パターンのうち差込部１１２と本体部１１３とに跨って配置された部分がタンパー線となるように構成することで、封緘鍵の破断により配線パターンが差込部と本体部とで分離することで、ＩＣチップから送られる信号が変化し、封緘対象物の開封を検知することができる。この場合には、ＩＣチップにはアンテナを構成する配線パターンとタンパー線を構成する配線パターンとがそれぞれＩＣチップに接続される。

配線パターン１２３は、導電性インキをオフセット印刷、スクリーン印刷、フレキソ印刷等の各種印刷法で印刷することで形成することができる。導電性インキは銀ペースト、銅ペーストなどの金属微粒子を溶媒に分散させたものが一般的であるが、これに限られない。

アンテナを構成する配線パターンの形状は、所望のＩＣタグの通信波長や、封緘鍵の形状に応じ、発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜適切なものとすればよい。図４（Ａ）〜（Ｅ）は、ＵＨＦ帯での配線パターンであるアンテナ構成例である。図４（Ａ）は、ＩＣチップから左右対称にアンテナパターンを設けた基本的なダイポールアンテナの構成である。図４（Ｂ）ではアンテナの両端を蛇行させた形状として実質的なアンテナ長を延ばしている。実質的なアンテナ長を伸ばす他の形状としては、渦巻き状としても良い
図４（Ｃ）は、アンテナの放射素子部１２３ａとＩＣチップの間にインピーダンスを調整するマッチング回路１２３ｂを設けた構成である。マッチング回路は図４（Ｄ）のように、放射素子部と分離した構成とすることもできる。また、図４（Ｅ）のように、ＩＣチップを差込部１１２側ではなく本体部１１３側に設けても良い。図４（Ｅ）では、配線パターンのうち差込部１１２と本体部１１３とに跨って配置された部分をタンパー線としている。

また、境界Ｓで配線パターンが分離された際、図５（Ａ）のように、ＩＣチップ１２２に繋がった配線パターン１２３ｃの配線パターン長Ｌが通信波長λに対してλ／２０以下となるようにＩＣチップと配線パターンを紙基材１２１上で配置することが好ましい。なおＩＣチップの左右で配線パターンの長さが異なる場合は、短い方の長さＬがλ／２０以下であれば良い。すなわち、本体部にＩＣチップが配置されている場合も含めて、差込部と本体部との境界線と回路パターンの交点から回路パターンのＩＣチップとの接続点までの回路パターン長のうち短い方が、λ／２０以下となるように配置することが好ましい。これは例えば９００ＭＨｚのＵＨＦ帯では分離された配線パターン長が約１７ｍｍである。分離された配線パターンの長さＬがλ／２０以下であれば、波長に対してアンテナ長が十分に短いため、境界Ｓで分離された配線パターンがダイポールアンテナとして機能し、通信できてしまうことがない。さらに図５（Ｂ）のように、ＩＣチップを分離された配線パターンの片側に偏った位置に配置し、境界Ｓに対してＩＣチップに繋がった配線パターンの一方の長さがほぼ０となるようにしても良い。

図６（Ａ）、（Ｂ）は、多重巻きのアンテナコイルを用いたアンテナ構成例である。LF帯やＨＦ帯では、多重巻きのアンテナコイルが必要となることから、配線を跨ぐジャンパー線１２３ｄが必要となる。図６（Ａ）は、多重巻きのアンテナコイルの一部が差込部側に突出し、境界Ｓで封緘鍵を破断させたときに突出したパターン部分が分離する。図６（Ｂ）は、ジャンパー線が差込部側に突出し、境界Ｓで封緘鍵を破断させたときに突出したジャンパー線の一部が分離する。この構成によれば、アンテナコイルのパターンを変えることなくジャンパー線の配置を変えることで差込部の位置にアンテナの分離位置を調整することが可能である。ジャンパー線は、多重巻きのアンテナコイルを形成した後、ジャンパー線形成領域にレジスト樹脂等の絶縁層を形成し、その上から印刷することで形成することができる。なお、配線パターン１２３のうち差込部側に突出する部分が印刷で形成されていれば分離が容易であるので、図６（Ａ）では多重巻きのアンテナコイルのみ、図６（Ｂ）ではジャンパー線のみ印刷で形成することも可能である。

ＩＣタグ部材１２０を容器１１１へ収納する際に、ＩＣタグ部材を容器に固定することで、容器が破断すると同時にＩＣタグ部材を破断させ易くする。固定方法としては、一つには接着剤で固定する方法が挙げられる。図７は、接着剤を用いてＩＣタグ部材を容器に固定した本発明に係る封緘鍵の一実施形態である。本実施形態では、下部容器１１１ｂに接着剤を塗布して接着層１３１を形成し、接着層の上にＩＣタグ部材１２０を配置し固定している。差込部１１２と本体部１１３の境界Ｓの周辺領域１３２は接着層が形成されていない非接着領域となっている。

ＩＣタグ部材を容器に固定する別の方法としては、容器の内に１又は複数の突起を設け、当該突起で紙基材を貫くようにする。図８の実施形態では、下部容器１１１ｂに突起１１２が一体成形されて設けられ、紙基材１２１を貫いている。突起は、紙基材を破断の起点として作用し、破断させ易くすることができる。したがって、差込部１１２と本体部１１３の境界Ｓの近傍に配置することが好ましい。

ＩＣタグ部材を容器に固定するさらに別の方法としては、図９で示しているように、上蓋と下部容器とからなる容器において上蓋と下部容器のそれぞれが互いに嵌合可能な凹凸を設け、凹凸の間に紙基材を挟んで固定する。一例としては図９のように互いに嵌合可能な凹凸を、境界線Sを挟むように設けることで、紙基材１２１を境界線Ｓ近傍で破断させやすくすることができる。

上記ＩＣタグ部材を容器に固定する固定方法は、それぞれ組み合わせて用いても良い。例えば接着層１３１を設けると共に、差込部１１２と本体部１１３の境界Ｓ近傍の非接着領域に突起１１２を設け、紙基材１２１を貫くようにしても良い。さらに加えて境界Ｓを含むように上蓋と下部容器のそれぞれが互いに嵌合可能な凹凸を設けるようにしても良い。図１０のように、境界線Sを挟んで凹凸を設けると、境界Sの近傍で紙基材が固定されることから、境界部分にテンションが掛かり、分離させやすくなる。

図１及び図２で示したような封緘鍵の容器として、ＡＢＳ樹脂の射出成形にて上蓋と下部容器を用意した。容器は、上蓋と下部容器の底面が平坦なものと、上蓋と下部容器のそれぞれが互いに嵌合可能な凹凸を設けたもの及び下部容器底部の差込部と本体部の境界近傍に突起を設けたものを用意した。

次に、膜厚６０μｍのコート紙を紙基材として使用し、当該紙基材上に、導電性インキとして銀ペーストを用いてスクリーン印刷により膜厚約５μｍの配線パターンを形成した。配線パターンは、マッチング回路を備えたダイポールアンテナであり、マッチングと接続されるＩＣチップの配置位置が差込部側で、かつ差込部と本体部の境界からＩＣチップまでの配線パターンの２経路の長さがそれぞれ１４ｍｍとなるようにした。次に下部容器の底面形状よりも一回り小さい形状に紙基材を打ち抜いた後、マッチング回路にＩＣチップ（インピンジ社製）を実装しＩＣタグ部品を作製した。なおＩＣチップ及びアンテナは、９００ＭＨｚのＵＨＦ帯の通信が可能となるように設計されている。

比較として、膜厚５０μｍのポリエチレンテレフタレート基材（ＰＥＴフィルム）をＩＣタグ部品の基材として用い、同様に回路パターンを印刷し、比較例のＩＣタグ部品を作製した。

ここで基材の引裂強度を調べるために、紙基材及び比較例のＰＥＴフィルムの基材を用いて幅１５ｍｍの試験片を用意し試験片の両端を引裂強度試験装置の固定部に固定し、試験片の引裂きに掛かる力を算出した。このとき、試験片の張力が掛かる方向が境界線Ｓと直交するように試験片を作成した。試験の結果、紙基材における引裂強度の平均値は２３．６Ｎ／１５ｍｍであったのに対し、ＰＥＴフィルムの基材では１００Ｎ／１５ｍｍ以上（検出限界）であった。

次に、下部容器に作製したＩＣタグ部品をセットし、下部容器に上蓋を溶融接着して封緘鍵を完成させた。上蓋と下部容器の底面が平坦な容器に対しては、接着剤を用いて紙基材と下部容器の間に接着層を設けた。ただし、差込部と本体部の境界近傍５ｍｍの範囲には接着層を設けないようにした。上蓋と下部容器のそれぞれが互いに嵌合可能な凹凸を設けた容器及び下部容器底部の差込部と本体部の境界近傍に突起を設けた容器には、同様のパターンの接着層を設けたものと、接着層を設けていないものを用意した。

作成した封緘鍵のサンプルをそれぞれ封緘装置の本体にセットして固定した後、物理的に封緘鍵を破断させて開封し、ＩＣタグ部品の分離状態（開封結果）と、ＩＣタグのリーダ／ライタ（インピンジ社製）による通信可否（開封後通信結果）を調べた。通信状態は、封緘装置にセットされた封緘鍵から約５ｃｍの距離を置いてＩＣタグのリーダ／ライタをかざして確認を行った。表１に実験結果に示す。ＩＣタグ部品の基材としてＰＥＴフィルムを用いたものでは、封緘鍵の開封時に基材を破断させることができず、開封後もＩＣタグの信号は変わらなかった。一方、紙基材を用いたものは、封緘鍵の開封と同時に基材を破断させることができ、印刷された配線パターンも封緘鍵の破断部分で分離されるため、ＩＣタグは通信不能となり、開封がＩＣタグによって検出できた。なお、封緘鍵から分離された個片についても約５ｃｍの距離を置いてＩＣタグのリーダ／ライタをかざして確認を行ったが、信号は検出されなかった。

１００・・・封緘鍵
１１１・・・容器
１１２・・・差込部
１１３・・・本体部
１２０・・・ＩＣタグ部品
１２１・・・紙基材
１２２・・・ＩＣチップ
１２３・・・配線パターン
２００・・・封緘装置

Claims (6)

1. 封緘対象物を封印するための封緘装置に用いる封緘鍵であって、
   封緘鍵は、
   本体部及び封緘装置本体に差し込んで固定される差込部を備えた容器と、
   ＩＣチップと、ＩＣチップに接続され、ＩＣチップとの非接触通信を可能とするためのアンテナ構造を含む回路パターンと、が紙基材上に形成されたICタグ部品と、
   を有し、ICタグ部品は、容器内に固定されて収納され、回路パターンが差込部と本体部とに跨って形成され、少なくとも回路パターンの差込部と本体部とに跨って配置された部分は印刷で形成されていることを特徴とする封緘鍵。
2. ＩＣタグ部品は容器に接着層を介して固定され、かつ差込部と本体部との境界には接着層が形成されていないことを特徴とする請求項１に記載の封緘鍵。
3. 容器の一部に突起を備え、突起が紙基材を貫くことでＩＣタグ部品が容器に固定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の封緘鍵。
4. 前記容器が上蓋と下部容器とからなり、上蓋及び下部容器のそれぞれが互いに嵌合可能な凹凸が設けられており、凹凸間に紙基材が挟持されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の封緘鍵。
5. 差込部と本体部との境界線と回路パターンの交点から回路パターンのＩＣチップとの接続点までの回路パターン長のうち短い方が、ＩＣタグ部品による通信波長λに対してλ／２０以下であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の封緘鍵。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の封緘鍵と、前記封緘鍵の差込部を差し込むことで封緘鍵が固定される封緘鍵固定機構を備えた封緘装置本体と、含む封緘装置。

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