JP3558390B2

JP3558390B2 - カードリーダ

Info

Publication number: JP3558390B2
Application number: JP30497894A
Authority: JP
Inventors: 祐一加藤; 秀樹有本
Original assignee: Secom Co Ltd
Current assignee: Secom Co Ltd
Priority date: 1994-12-08
Filing date: 1994-12-08
Publication date: 2004-08-25
Anticipated expiration: 2019-08-25
Also published as: JPH08161417A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、カードからの情報の読み出しを行うカードリーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
記憶回路を内蔵したカード、例えばＩＣカードからの情報の読み出しを行うためのＩＣカードリーダでは、情報の読み出し動作（データアクセス動作）中にＩＣカードを所定の位置に固定し、カードの移動により情報の伝達にノイズが混入することを防止する必要がある。このため、データアクセス動作中に定位置にＩＣカードを固定、保持するカード保持機構を備えたＩＣカードリーダが種々考案されている。
【０００３】
この種の装置の例としては、例えば特開平１−３０６９７７号公報に記載された装置がある。同公報の装置は、ＩＣカードを挿入するカード挿入部と、このカード挿入部上の、ＩＣカードが定位置に挿入されたときにカードの一方の面側になる位置にカード保持機構とデータアクセス用の回路との両方を配置した構成とされている。このカード保持機構は、ＩＣカードの挿入に応じてカードに平行な面内を直線上に摺動するスライダ部と、スライダ部により駆動されて挿入時のカード後端部に当接する位置に回動するストッパアームとを備えており、データアクセス動作中にカードが誤って抜き出されることをストッパアームで防止し、カードを定位置に保持するようにしている。
【０００４】
また、特開昭６２−１６３１８８号公報にも、同様にスライダ部とストッパアームとを備えたカード保持機構と、リードライト回路とを挿入時のＩＣカードに対して同じ面の側になる位置に配置したＩＣカードリーダライタが記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記した従来のカードリーダ等では、リード回路部分等を外部から充分にシールすることができず、外部からの回路部への水分や塵等の侵入による回路の誤作動を完全に防止することができないという問題が生じる。
すなわち、上記従来技術では、カード保持機構と回路部とを収納するハウジングを設け、一応外部からカード保持機構や回路部とを遮断しているものの、カード保持機構はカード挿入時に回動してカード端部に当接することによりカードを定位置に保持するストッパアームを備えているため、ハウジングのカード挿入口近傍にはストッパアームを外部に突出させるための開口を設ける必要があり、また、この開口はストッパアームの動作を許容するのに充分な大きさとする必要がある。このため、この開口から水分や塵などが侵入し、回路部に到達する問題が生じるのである。
【０００６】
また、カード保持機構と回路部とをカード挿入部の同一の側に設けているため、ストッパアームの駆動機構が作動時に回路の電装部品と物理的に干渉することを避ける必要があり、カード保持機構は回路部と干渉しないように直線状に運動するスライダ部と、このスライダ部の直線運動をストッパアームの回動に変換するための機構とを組み合わせた複雑な構成となってしまう問題がある。
【０００７】
さらに、上記従来技術では、カード保持機構とリード回路部とをカード挿入部の同一の側に配置しており、保持機構の機械部品とリード回路の電装部品とがカード挿入部の同一の側に混在して配置されることとなる。このため、装置製造時に機械部品組付工程と電装部品組付工程とが錯綜することとなり、組付を効率的に行うことができず工数が増大する問題が生じる。
【０００８】
本発明は上記問題に鑑み、リード回路等の電装部品のシールを確実に行うことができ、しかもカード保持機構の構成を簡素化するとともに製造時の部品組付を効率的に行うことが可能なカードリーダを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、情報を記録したカードに対して情報の読み出しを行うカードリーダであって、カードが挿入されるカード挿入部と、挿入されたカードを所定位置に保持するカード保持機構部と、前記所定位置に保持されたカードに対して情報の読み出しを行うリード回路部とを備え、前記カード保持機構部と前記リード回路部とが、前記定位置にあるカードに対してカード面を挟んで互いに反対側の位置に配置されたカードリーダが提供される。
【００１０】
また請求項２に記載の発明によれば、前記カード保持機構部は、前記カードの挿入動作に応じてカードに平行な面内を回動する駆動アームと、該駆動アームに押動されてカードに平行な面内を回動し、挿入されたカードを前記定位置に保持する作動位置に移動するストッパと、回動したストッパを前記作動位置に固定する固定装置とを備えた請求項１に記載のカードリーダが提供される。
【００１１】
更に、請求項３に記載の発明によれば、前記固定装置は、前記定位置にあるカード外周より外側に配置された、前記ストッパを前記作動位置に吸引固定する磁石を備えた請求項２に記載のカードリーダが提供される。
また、請求項４に記載の発明によれば、前記カード保持機構部は更に、前記固定装置の磁石に近接して配置され、励磁により前記磁石と逆向きの極性を呈するソレノイドを備え、該ソレノイドを励磁することにより前記磁石の吸引力を低下させて前記固定装置に固定されたストッパを解放する解放装置を備えた請求項３に記載のカードリーダが提供される。
【００１２】
【作用】
請求項１に記載の発明によれば、カード保持機構部とリード回路部とはカードを定位置に挿入した際にカード面を挟んで互いに反対側になる位置に配置されている。これにより、カード保持機構部とリード回路部とがカード挿入部の互いに反対側の位置に分離して配置されるため、リード回路部のハウジングにはカード保持機構作動のための開口を設ける必要がなくなる。
【００１３】
請求項２に記載の発明ではさらに、カード保持機構は駆動アームとストッパと固定装置とを用いて構成される。駆動アームとストッパとは、カード挿入に伴って平行な平面内を回動し、固定装置はストッパをカードを定位置に保持する位置に固定し、カードの移動を防止する。
請求項３に記載の発明によれば、請求項２の固定装置はカードが定位置にあるときに、カード外周部より外側になる位置に配置された磁石を備え、駆動アームにより押動されたストッパが定位置近傍に回動すると、ストッパを吸引し、定位置に固定する。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３においてカード保持機構はストッパを固定装置から解放する解放装置を備えている。該解放装置は固定装置の磁石に近接して配置されたソレノイドを前記磁石と反対の極性に励磁することにより、磁石がストッパを吸引する力を低減させる。従って、ソレノイドの励磁によりストッパが定位置から解放され、カードの固定が解除される。
【００１５】
【実施例】
以下、添付図面を参照して本発明をＩＣカードからの情報の読み出しを行うＩＣカードリーダに適用した場合の実施例を説明する。
図１は、本発明のカードリーダの平面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図を示している。
【００１６】
図１、図２において、１０で示すのはカードを挿入するカード挿入部である。本実施例では、カード挿入部１０は後述するカード保持機構を支承する板状部材１０ａと、部材１０ａの下側に部材１０ａと平行に配置された回路基板１０ｂとにより構成され、部材１０ａと基板１０ｂとの間に形成される空間にＩＣカードを受承する。なお、後述するように、基板１０ｂの下側には直接リード回路３３の電装品が面実装されている。図１に示すように、部材１０ａのカード挿入口９側には、ＩＣカードの挿入を容易にするために半円状の切欠き１３が設けられている。また、図２に示すように、部材１０ａと基板１０ｂ外側には、それぞれカバー１１ａ、１１ｂが設けられており、部材１０ａとカバー１１ａとにより後述するカード保持機構を収容する保持機構室１２ａが形成されている。また、回路基板１０ｂとカバー１１ｂとは電装品室１２ｂを形成しており、回路基板１０ｂに実装された回路部を外部から遮断している。なお、図１はカバー１１ａを外した状態を図示している。
【００１７】
図１において、２１はカード挿入部１０の部材１０ａ上に配置された駆動アーム、２３は保持アーム、２５はストッパを示している。また、挿入部１０の下側の基板１０ｂは、図１に斜線で示した部分が板状部材１０ａより外側に延設されており、基板状の外側に延設された部分の上側には後述する固定装置２７が配置されている。本実施例では、駆動アーム２１、保持アーム２３、ストッパ２５及び固定装置２７とによりカード保持機構が形成される。
【００１８】
駆動アーム２１は回動軸２１ａ周りに部材１０ａ上を回動可能に取り付けられた略Ｌ字形状の板状部材からなり、その一端２１ｂには、部材１０ａに設けられた円弧状の開口１４内に突出するピン２１ｃが固定されている。また、駆動アーム２１は付勢スプリング２２により、常時図１において反時計方向に付勢されている。また後述のように、駆動アーム２１のもう一方の端部２１ｄは回動時に保持アーム２３を介してストッパ２５を回動させる駆動端を形成している。
【００１９】
後述するように、ＩＣカードがカード挿入部１０内に挿入されるとカードの前端部にピン２１ｃが当接し、カードの挿入動作に応じてピン２１が円弧状の開口１４に沿って移動する。このため、駆動アーム２１はＩＣカードの挿入動作に応じて図１において時計方向に回動する。
保持アーム２３は、回動軸２３ａ周りに部材１０ａ上を回動可能に取り付けられた略Ｌ字状の板状部材であり、その一端には後述する固定装置２７の永久磁石２７ａに吸着可能な金属材料で吸着部２３ｂが形成されている。本実施例では、吸着部２３ｂは図１に示したように２つの脚部２３１を備えている。この脚部２３１の作用については後述する。また、保持アーム２３の他端２３ｃは駆動アーム２１の回動時にアーム２１の駆動端２１ｄに押動され、ストッパ２５を回動させるようになっている。
【００２０】
さらに、保持アーム２３の吸着部２３ｂ側には、保持アーム２３がカードを保持する位置に回動したときに後述するセンサ２８を作動させるためのピン２３ｄが設けられている。また、図１に２９で示すのは保持アーム回動時に位置決めを行うためのストッパピンである。
ストッパ２５は、回動軸２５ａ周りに部材１０ａ上を回動可能に取り付けられた板状部材であり、その一端２５ｂは保持アーム２３の端部２３ｃに当接する。また、ストッパ２５の他端２５ｃは、直角に下方に折り曲げられて係止部２５ｄを形成している。係止部２５ｄは部材１０ａに設けられた開口１５を通って挿入部１０のカード挿入口９部分に突出しており、後述するように、ＩＣカードの挿入に応じてストッパ２５が反時計方向に回動すると、挿入されたＩＣカードの後端部に係合し、ＩＣカードを固定するようになっている。部材１０ａの開口１５は、ストッパ２５の回動動作を妨げないように充分な大きさとされている。また、図１に２６で示すのは、ストッパ２５を常時時計方向に付勢するスプリングである。また、図１に２８で示すのは、ストッパ２５がＩＣカードを固定する位置に回動したときに保持アーム２３のピン２３ｄを検出し、後述のリード回路３３にストッパ２５の位置信号を送るセンサである。
【００２１】
固定装置２７は、図に点線で示す永久磁石２７ａと、この磁石２７ａと保持アーム２３の吸着部２３ｂとの間に位置する２つのソレノイド２７ｂとを備えている。ソレノイド２７ｂは中空円筒状に形成され、保持アーム２３が回動してＩＣカードが定位置近くに位置した状態では、吸着部２３ｂの２つの脚部２３１がそれぞれソレノイド２７ｂの中空部に挿入されるようになっている。脚部２３１がソレノイド２７ｂの中空部に挿入され、永久磁石２７ａに近接すると磁石２７ａにより脚部２３１が吸着されるため、保持アーム２３はスプリング２６に抗してさらに時計方向に回転する。
【００２２】
また、ＩＣカードが挿入されていない状態では、ストッパ２５は付勢スプリング２６により押動されて時計方向に回転し、保持アーム２３を反時計方向に回転させる。このため、この状態ではストッパ２５は図１に示した非作動位置に保持され、ＩＣカードの挿入を妨げない。
次に、ＩＣカードへのデータアクセスを行うリード回路部について説明する。
【００２３】
本実施例では、リード回路部はカード挿入部１０の下側部材として機能する基板１０ｂの下側の面に、面実装されている。リード回路部は、電磁波によりＩＣカードからの情報の読み出しを行う非接触の読み取り端子３２を備え、この読み取り端子３２を介してＩＣカードへのデータアクセスを行う他、前述のソレノイド２７ｂの通電制御等の制御を行う。
【００２４】
また、基板１０ｂの端子３２の位置にはＩＣカードへの電磁波によるデータアクセスを容易にするために開口３４が設けられている。なお、基板１０ｂの上面（ＩＣカードと接触する側）には非導電性のシール被膜が全面にわたって設けられており、開口３４はこのシール被膜により完全に閉鎖されているため、開口部３４から水分や塵等が電装品室１２ｂへ侵入することが防止される。また、電装品室１２ｂのカバー１１ｂには、保持機構室のカバー１１ａのように開口を設ける必要はなく、電装品室１２ｂはカバー１１ｂにより完全に密封されているため、外部からの水分や塵等の侵入が完全に防止される。
【００２５】
次に、本実施例のＩＣカードリーダの作用について説明する。
図３は、カード挿入部にＩＣカードが挿入されたときのカード保持機構の各要素の位置を示している。図３において、挿入部１０にＩＣカードが挿入されると、駆動アーム２１のピン２１ｃはＩＣカードの前端に当接し、駆動アーム２１はＩＣカードの挿入動作に応じてスプリング２２の付勢力に抗して時計方向に回転する。このため、ＩＣカードがカード挿入部１０内に充分深く挿入されると、駆動アーム２１の駆動端２１ｄが保持アーム２３の端部２３ｃに当接して保持アーム２３を時計方向に回転させる。これにより、保持アーム２３に当接しているストッパ２５はＩＣカードの挿入につれて反時計方向に回転する。カードの挿入動作に応じて保持アーム２３が回転し、保持アームの吸着部２３ｂに形成された脚部２３１が、固定装置２７の中空ソレノイド２７ｂ内に進入して磁石２７ａに近接すると、脚部２３１は磁石２７ａに吸引され、保持アーム２３は更に時計方向に回転し、ストッパピン２９に当接し、保持アーム２３、及びストッパ２５とが、図３に示した作動位置に固定される。
【００２６】
このとき、センサ２８は保持アーム２３のピン２３ｄを検出し、リード回路３３に保持アーム２３とストッパ２５が作動位置にあることを示す信号を送信する。この状態でＩＣカードから手を離すと、カードを挿入方向に押す力が無くなるため、スプリング２２により反時計回転方向に付勢されている駆動アーム２１は、ピン２１ｃを介してＩＣカードを挿入口側に向けて押し戻す。これにより、ストッパ２５の係止部２５ｄはＩＣカードの後端部に当接する。すなわち、ＩＣカードは駆動アーム２１のピン２１ｃとストッパ２５の係止部２５ｄとに挟持され、図３に点線４０で示した定位置に固定、保持される。
【００２７】
図３から判るように、本実施例では固定装置２７はＩＣカードが定位置に挿入されたときにカード外周（図３、点線４０）より外側になる位置に配置されている。固定装置２７の磁石２７ａはストッパ２５に作用する付勢スプリング２６の付勢力に抗して保持アーム２３とストッパ２５とを図３の位置に固定するための吸引力を供給する必要があるが、本実施例では固定装置２７を、定位置にあるＩＣカード外周部より外側に配置したことにより、保持アーム２３の回動軸２３ａから吸着部２３ｂまでのアーム長を大きく設定することができるため、比較的吸引力の小さい小型の磁石を使用することが可能となっている。
【００２８】
リード回路３３の非接触読み取り端子３２は、ＩＣカードが定位置４０にあるときにカード上のデータアクセス用の非接触端子部に対向する位置に配置されており、リード回路３３はセンサ２８からの信号によりＩＣカードが定位置４０に固定、保持されたことを検出すると、非接触読み取り端子３２を介してＩＣカードへのデータアクセスを開始する。
【００２９】
また、リード回路３３はＩＣカードへのデータアクセスが終了すると（あるいは、センサ２８からの信号入力後所定の時間が経過すると）、固定装置２７のソレノイド２７ｂを励磁する。本実施例では、ソレノイド２７ｂは、励磁されたときに磁石２７ａの極性と反対の極性を呈するように巻線方向が設定されている。
従って、ソレノイド２７ｂが励磁されると磁石２７ａの保持アーム２３の吸着部２３ｂを吸引する力が弱められるため、固定装置２７は付勢スプリング２６の付勢力に抗して保持アーム２３を定位置に保持することができなくなる。
【００３０】
これにより、ストッパ２５は固定装置２７から解放され、付勢スプリング２６の付勢力により反時計方向に回転して図１に示した非作動位置に移動する。このため、ストッパ２５の係止部２５ｄとＩＣカード後端との係合が解除される。
すなわち、データアクセス操作が終了すると、ＩＣカードは定位置４０から解放され、スプリング２２の付勢力により駆動アーム２１のピン２１ｃに押動されてカード挿入部１０から外部に排出される。
【００３１】
上述したように、本実施例ではカード保持機構とリード回路部とを分離してカード挿入部の互いに反対側の位置に配置したため、リード回路部にはストッパの係止部２５ｄの動作のための開口１５を設ける必要がなくなり、回路部をハウジングで完全にシールすることが可能となっている。さらに、リード回路部を保持機構部から分離したため、回路基板を、直接カード挿入部を構成する部材として使用することができるようになり、装置全体の構成を簡素化することができる。また、機械的部品からなるカード保持機構と、電装品からなるリード回路部とが分離配置されているため、これらのの組付けを別々に行うことができ、製造時の組付け工程が効率化される利点がある。
【００３２】
また、上記のようにカード保持機構とリード回路部とを分離したため、カード保持機構の動作における回路部との干渉を考慮する必要がなく、カード保持機構を比較的大きな動作半径でＩＣカードに平行な平面内を回動する回動アームのみで構成することが可能となり、カード保持機構の構成が極めて簡単になっている。
【００３３】
さらに、固定装置２７を、定位置にあるＩＣカードの外周より外側に配置しているため、保持アームのアーム長を長く設定することができるため、固定装置２７の磁石２７ａに比較的吸引力の小さい磁石を使用することが可能となる。このため、磁石を小型することができるのみならず、解放用のソレノイド２７ｂにも小型ソレノイドを使用することが可能となる。また、固定装置２７はカード外周より外側に配置して回路基板１０ｂ上に設置しているため、ソレノイド２７ｂとリード回路３３とを接続する配線が不要となり、装置が簡略化される。
【００３４】
なお、上記実施例では、保持アーム２３を介してストッパ２５を押動するようにしているが、保持アーム２３を設けずに直接駆動アームでストッパを押動し、さらに、固定装置２７もストッパ２５を直接吸引固定するようにすれば、更に簡単な装置構成とすることができる。
また、上記実施例では、ＩＣカードからデータを読みだすＩＣカードリーダを例にとって説明したが、本発明はＩＣカードにデータを送信する書き込み装置、または読み出し、書き込みの両方を行うリードライト装置にも適用できることはいうまでもない。また、上記実施例では、本発明をＩＣカード用のカードリーダに適用した場合について例をとって説明したが、本発明はＩＣカード用カードリーダに制限されるものではなく、情報を記録した他の種類のカード、例えば磁気カード、光カード、ＲＦカード等のカードリーダにも適用することがかのうである。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、カード保持機構とリード回路部とを、定位置に挿入された面を挟んで互いに反対側に分離配置したため、リード回路部の外部からのシールを完全に行うことが可能となるとともに、製造時に機械部品の組付け工程と電装部品の組付け工程とが錯綜することがなくなるので、組付け工程を効率化することができるという効果を奏する。
【００３６】
また、請求項２に記載の発明では、カード保持機構は、カード面に平行な平面上を回動する回動アームで構成されるため、上記効果に加え、カード保持機構を極めて簡単な構成とすることができるという効果を奏する。
さらに、請求項３に記載の発明では、請求項２の固定装置は、定位置に挿入されたの外周より外側に配置した磁石により回動アームを定位置に固定するようにしたため、請求項２の効果に加え、固定装置に比較的吸引力の弱い磁石を使用することができ、しかも固定装置とリード回路部との電気的接続を簡易に行うことが可能となる効果が得られる。
【００３７】
また、請求項４に記載の発明では、請求項３において、ソレノイドを用いた解放装置を設け、固定装置からストッパを解放するようにしたことにより、請求項３の効果に加えて、ストッパの解放を簡易な機構で行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のリーダの実施例を示す平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】図１のリーダにを挿入したときのカード保持機構の動作を説明する図である。
【符号の説明】
１０…カード挿入部
１１ａ、１１ｂ…カバー
１２ａ…保持機構室
１２ｂ…電装品室
２１…駆動アーム
２３…保持アーム
２５…ストッパ
２５ｄ…係止部
２７…固定装置
３２…非接触読み取り端子
３３…リード回路

Claims

情報を記録したカードに対して情報の読み出しを行うカードリーダであって、
カードが挿入されるカード挿入部と、
挿入されたカードを所定位置に保持するカード保持機構部と、
前記所定位置に保持されたカードに対して情報の読み出しを行うリード回路部とを備え、
前記カード保持機構部と前記リード回路部とが、前記定位置にあるカードに対してカード面を挟んで互いに反対側の位置に配置されたカードリーダ。
前記カード保持機構部は、前記カードの挿入動作に応じてカードに平行な面内を回動する駆動アームと、該駆動アームに押動されてカードに平行な面内を回動し、挿入されたカードを前記定位置に保持する作動位置に移動するストッパと、回動したストッパを前記作動位置に固定する固定装置とを備えた請求項１に記載のカードリーダ。
前記固定装置は、前記定位置にあるカード外周より外側に配置された、前記ストッパを前記作動位置に吸引固定する磁石を備えた請求項２に記載のカードリーダ。
前記カード保持機構部は更に、
前記固定装置の磁石に近接して配置され、励磁により前記磁石と逆向きの極性を呈するソレノイドを備え、該ソレノイドを励磁することにより前記磁石の吸引力を低下させて前記固定装置に固定されたストッパを解放する解放装置を備えた請求項３に記載のカードリーダ。