JP4075754B2 - 非接触式通信媒体挿入口モジュール - Google Patents

Description

本発明は、非接触式通信媒体に記憶されている情報を非接触式通信によって読み取るためのアンテナが設けられた非接触式通信媒体挿入口モジュールに関する。

特許文献１は、非接触式ＩＣカードを内部に取り込み、そのカードと通信を行うことでカード情報の処理を行うＩＣカードリーダを記載している。ＩＣカードリーダの内部に、非接触で通信できないカードなどの取り込みを防止するために、ＩＣカードリーダは、その挿入口にカード検出用通信コイルを備えている。このコイル面は、挿入された非接触式ＩＣカードのカード面と平行に配置されている。すなわち、非接触式ＩＣカード内のコイルアンテナとのコイルで形成された面と、カード検出用通信コイルのコイルで形成された面とが平行になっている。そして、挿入口とＩＣカードリーダ内部との間には、シャッタを備えている。挿入口に非接触式ＩＣカードが挿入された場合、カード検出用通信コイルは、非接触式ＩＣカードの存在を検出する。この検出に基づいて、ＩＣカードリーダはシャッタを開ける。検出しなければ、ＩＣカードリーダはシャッタを閉じた状態を保つ。これにより、ＩＣカードリーダは、非接触で通信できないカードの取り込みを防止する。そして、ＩＣカードリーダがシャッタを開くと、ＩＣカードリーダは、カード搬送機構を動作させ、非接触式ＩＣカードをその内部に取り込む。ＩＣカードリーダは、その内部にカードリーダ側通信コイルを備えている。そして、カードリーダ側通信コイルは、取り込まれた非接触式ＩＣカードと非接触式通信を行う。これにより、ＩＣカードリーダは、非接触式ＩＣカードの情報を読み取る。

特許文献２は、磁気カードや接触式ＩＣカードなどの接触式カードおよび非接触式ＩＣカードを共通に使用可能なデータ処理装置を記載している。データ処理装置のカード挿入口を備えている。接触式カードは、挿入口に挿入される。そして、データ処理装置は、その内部において、接触式カードの情報を読み取る。データ処理装置は、挿入口の近傍に一つのループ状のアンテナを設けている。非接触式ＩＣカードが、そのカード面とアンテナ面に対し平行になるように、挿入口に近づくと、ループ状のアンテナは、非接触式ＩＣカードから情報を読み取る。

特許文献３は、磁気券が挿入される挿入口に、非接触券が挿入され、磁気券を搬送する機構や非接触券が破壊されないようにするための自動改札機を記載している。自動改札機は、その本体上面に非接触券と通信するための第１アンテナを備えている。第１アンテナから得られる非接触券の情報に基づいて、自動改札機は、非接触券を所持する利用者の入出場を許可または禁止する。自動改札機は、挿入口に、シャッタを備えている。このシャッタは、通常、開いた状態である。接触券が挿入口に挿入されると、搬送機構が動作し、接触券を内部に取り込み、その情報を読み取る。読み取った情報に基づいて、自動改札機は、接触券を所持する利用者の入出場を許可または禁止する。自動改札機は、その挿入口付近に、非接触券と通信する第２アンテナを備えている。挿入口に非接触券が近づくと、第２アンテナが非接触券の接近を検出する。非接触券が誤って挿入口に挿入されることを防止するために、自動改札機は、シャッタを閉じる。

特許文献４は、磁気カード接触式ＩＣカードおよび非接触式ＩＣカードの情報を短時間で読み取ることができるカードリーダを記載している。非接触式ＩＣカードの情報がカードリーダの挿入口に挿入された場合に、カードリーダは、その挿入口に備えられたアンテナによって、非接触式ＩＣカードの情報を読み取る。これにより、非接触ＩＣカードを搬送する時間が短縮される。接触式ＩＣカードがカードリーダの挿入口に挿入された場合、カードリーダは、その挿入口に設けられているＩＣ接点部を接触式ＩＣカードに接触させる。そして、カードリーダは、接触式ＩＣカードから情報を読み取る。これにより、接触式ＩＣカードを搬送する時間が短縮される。そして、カードリーダが、非接触式ＩＣカードおよび接触式ＩＣカードのいずれでもないと判定した場合は、カードリーダは、カードをその内部に搬送する。そして、磁気ヘッドにより、情報を読み取る。

特許文献５は、非接触式ＩＣカードの情報を確実に読み取るための非接触カードシステムを記載している。断面がＵ字型の枠において、Ｕ字の対向する内側の側壁に２つのコイルアンテナを設けている。第１のコイルアンテナ面と第２のコイルアンテナ面とが対向している。２つのコイルアンテナ面で形成される空間に、非接触式カードが侵入すると、非接触カードシステムは、非接触式ＩＣカードと通信を行う。

特許文献６、７、８、９は、通信性能を高めるためのループアンテナを記載している。ループアンテナは、２つの連続するコイルアンテナから構成されている。第１のコイルアンテナは、その巻線方向が時計回りである。第２のコイルアンテナはその巻線方向が反時計回りである。
特開２００１−１１８０３５号公報（図１、図３） 特開平６−１３９４１６号公報（図１、図５） 実開平７−２０６６２号公報（図１、図３） 特開２０００−１３２６４６号公報（図１、図４） 特開２０００−１７２７９４号公報（図１） 特開２００３―９９７３０号公報（図１） 特開平８−３３０８３８号公報（図１、図３） 特開平１１―３１６８０５号公報（図２） 特開平７−３０３１９号公報（図３）

本発明は、カードリーダなどの挿入口に挿入される非接触ＩＣカードに対して、広い通
信領域をもつ挿入口ループアンテナを備えた非接触式通信媒体挿入口モジュールを提供することを課題とする。

非接触式通信媒体が挿入される矩形状の挿入口の近傍に取り付けられる挿入口ループアンテナは、２つのループから構成され、一つのループは、前記挿入口の長い辺の上側に配置され、他のループは、前記挿入口の長い辺の下側に配置され、前記２つのループは、互いに巻線方向が逆である。

挿入口ループアンテナに交流電流を流すと、上下のループ間で、空気中に磁束が発生する。すなわち、挿入口の手前の位置に、磁束が発生する。また、手前の位置は、アンテナ面より手前の位置を意味してもよい。交流電流の周期に応じて、磁束の向きが反転する。非接触式通信媒体が、挿入口の手前の磁束が流れている位置にくると、非接触式通信媒体とアンテナとの間で、通信を開始する。

非接触式通信媒体の形状が矩形状で、その面積が最大の面とほぼ平行にアンテナが形成されている非接触式通信媒体を想定する。利用者が矩形状の非接触式通信媒体を矩形状の挿入口に挿入しようとするため、非接触式通信媒体のアンテナ面と磁束とがほぼ垂直に交わる。これにより、非接触式通信媒体をアンテナ面と交わる位置より手前の位置に置いて通信が行われる。

ループ状に導電線を巻くことで、ループアンテナが構成される。導電線を巻く回数が多くなると、導電線に同じ大きさの電流を流したときに、その周囲に発生する磁束の量が多くなる。

非接触式通信媒体が挿入される挿入口は、矩形状である。挿入口に非接触式通信媒体が挿入されたときに、挿入口の長い辺と非接触式通信媒体のアンテナ面とが平行であることが好ましい。非接触式通信媒体の形は、長方形のカード状、円盤状などである。非接触式通信媒体の平面部分に平面状のアンテナが形成されていることが好ましい。

非接触式通信媒体挿入口モジュールは、非接触式通信媒体が挿入される矩形状の挿入口
と、２つのループから構成され、一つのループは、前記挿入口の長い辺の上側に配置され
、他のループは、前記挿入口の長い辺の下側に配置され、前記２つのループは、互いに巻
線方向が逆である前記挿入口の近傍に取り付けられる挿入口ループアンテナと、前記挿入
口の上側および下側に配置される前記挿入口ループアンテナの２つのループを囲む一つの穴が開いている金属板からなる。

通信を行うために、ループアンテナに電流を流すとそのループの周囲の導電線には渦電流が発生する。しかし、上述したように金属板に設けられて一つの穴に上下のループが位置しているため、それぞれのループから発生しようとする渦電流が打ち消し合い、一つの穴の周囲にはほとんど渦電流が発生しなくなる。これにより金属板の存在により発生する渦電流損が少なくなる。

本発明の例示的な実施の形態について図面を使用して説明する。図中において、類似の部品には同じ番号が使用されている。

ここで説明するカード処理装置は、磁気カード、接触式ＩＣカードおよび非接触式ＩＣカードを処理する。磁気カードは、その表面に磁気ストライプを有する。磁気ストライプには、磁気情報が記録されている。接触式ＩＣカードは、メモリを備えたＩＣチップを有する。接触式ＩＣカードの表面にはＩＣチップと接続されたＩＣ接点を有する。接触式ＩＣカードは、ＩＣ接点を介して通信を行う。非接触式ＩＣカードは、メモリを備えたＩＣチップを有する。そして、ＩＣチップには非接触式通信を行うためのコイルアンテナが接続されている。カード処理装置は、カードを内部に取り込んで、カードに対して、情報の読み取りおよび書き込みを行う。カードを内部に取り込む搬送路は、各カードで共通している。これにより、異なる種類のカードであっても、利用者がカード処理装置の挿入口へカードを挿入することで、カードに対する処理が行われる。

カード処理装置は、現金自動取引処理装置などの上位装置に接続している。カード処理装置は、現金自動取引処理装置から命令を受けて動作する。また、カード処理装置は、カードから読み取った情報を現金自動取引処理装置に送信する。

カード処理装置９０の電気的構成のブロック図が図１に示されている。制御部６は、カード処理装置９０のその他の構成部品を制御する。また、制御部６は、構成部品から情報を受信する。例えば、制御部６は、センサから検出信号を受信する。制御部６は、受信した信号をその内部のメモリに記憶する。制御部６は、モータ４などのアクチュエータを駆動する。制御部６は、通信部１８を経由して、非接触式ＩＣカード１９から読み取った情報を外部の上位装置に出力する。また、制御部６は、通信部１８を経由して、外部の装置から情報を受信する。受信した情報に基づいて、制御部６は、非接触ＩＣカードに情報を書き込むよう内側送信部８を制御する。

制御部６から情報が、挿入口送信部２に伝達されると、挿入口送信部２は、その情報をコードに変換し、変調する。そして、挿入口送信部２は、挿入口ループアンテナ１から変調された信号を送信する。そして、非接触式ＩＣカード１９に、情報が送信される。非接触式ＩＣカード１９から返事を受信すると、挿入口ループアンテナ１から挿入口受信部３に信号が伝達される。挿入口受信部３は、伝達された信号を復調し、デコードする。そして、挿入口受信部３はデコードされた情報を制御部６に伝達する。

挿入口ループアンテナ１によって、非接触式ＩＣカード１９と通信が行われたか否かに基づいて、制御部６は、挿入口付近に設けられているシャッタの開閉を決定する。

モータ４は、カード処理装置９０の内部の搬送路を構成するローラを回転させる。モータ４は、制御部６からの命令に応じて、ローラを正方向に回転させたり、逆方向に回転させたりする。これにより、搬送路に存在するカードを搬送する。

第１ソレノイド５は、制御部６からの命令に応じて、搬送路に設けられたシャッタを開け閉めする。シャッタは、カード処理装置９０の挿入口付近に設けられている。

シャッタが開き、非接触式ＩＣカードがカード処理装置内部に搬送されると、非接触式ＩＣカード１９と内側アンテナ７との間で、非接触式通信が行われる。制御部６から情報が、内側送信部８に伝達されると、内側送信部８は、その情報をコードに変換し、変調する。そして、内側送信部８は、内側アンテナ７から変調された信号を送信する。そして、非接触式ＩＣカード１９に、情報が送信される。非接触式ＩＣカード１９から返事が返されると、内側アンテナ７から内側受信部９に信号が伝達される。内側受信部９は、伝達された信号を復調し、デコードする。そして、内側受信部９はデコードされた情報を制御部６に伝達する。

挿入検出センサ１０は、挿入口にカード形状の物体が挿入されたか否かを検出する。この検出結果に基づいて、制御部６は、シャッタの開閉を決定する。

挿入口磁気ヘッド１１は、カード処理装置９０の挿入口に設けられている。挿入口磁気ヘッド１１は、挿入口に挿入された磁気カードの磁気情報を読み取る。磁気情報の有無に基づいて、挿入口磁気ヘッド１１は、挿入口に磁気カードが挿入されたか否かを検出する。この検出結果に基づいて、制御部６は、シャッタの開閉を決定する。

ＩＣ接点検出センサ１２は、挿入口に挿入された接触式ＩＣカードのＩＣ接点を検出する。この検出結果に基づいて、制御部６は、シャッタの開閉を決定する。接触式ＩＣカードのＩＣ接点は、銅や金などの非磁性体で形成されている場合が多い。そこで、ＩＣ接点検出センサ１２として、これらの材質を検出する非磁性体検出センサを用いることができる。

磁気ヘッド１３は、カード処理装置９０の内部に搬送された磁気カードの磁気情報を読み取る。磁気ヘッド１３は、読み取った磁気情報を制御部６に伝達する。また、ローラの回転によって磁気カードを再度搬送し、磁気ヘッド１３は、磁気情報を書き込むこともできる。

ＩＣ接点ブロック１４は、カード処装置９０の内部に搬送された接触式ＩＣカードから接触式ＩＣカード内に記憶された情報を読み取る。ＩＣ接点ブロック１４は、読み取った情報を制御部６に伝達する。制御部６から書き込む情報を伝達されると、ＩＣ接点ブロック１４は、接触式ＩＣカードに情報を書き込む。

第２ソレノイド１５は、接触式ＩＣカードがカード処理装置９０内部に搬送されると、ＩＣ接点ブロック１４を降ろす。これにより、ＩＣ接点ブロック１４と非接触式ＩＣカードのＩＣ接点とが接触する。接触後、ＩＣ接点ブロック１４と非接触式ＩＣカードとの間で通信が行われる。通信により情報の読み取りおよび書き込みが行われる。通信が終了すると、第２ソレノイド１５が駆動を停止する。そしてＩＣ接点ブロック１４が上昇する。そして、ローラが回転し、接触式ＩＣカードがカード処理装置９０から排出される。

第１カード検出センサ１６および第２カード検出センサ１７は、カード処理装置の搬送路において、搬送されたカードが所定の位置に存在するか否かを検出する。

通信部１８は、上位装置との間で情報を送受信する。通信部１８は、カードから読み取った情報を送信する。通信部１８は、カードに書き込む情報を上位装置から受信する。

挿入口ループアンテナ１について図２を用いて説明する。挿入口ループアンテナ１は、挿入口２３の近傍に取り付けられている。挿入口ループアンテナ１は、上ループ２０と下ループ２１とから構成されている。挿入口ループアンテナ１は、導電線２２が用いられている。導電線２２をループ状に巻くことによって、上ループ２０および下ループ２１が形成されている。導電線２２の巻き数を多くすることにより、導電線２２に電流を流したとき、上ループ２０および下ループ２１の周囲に発生する磁束の数が多くなる。アンテナ端子２４から挿入口ループアンテナ１に、交流電流が流れている。アンテナ端子２４の付近に示されている矢印は、ある瞬間の電流の向きを示している。交流電流の周期に従って、電流の向きが変わる。アンテナ端子２４は、挿入口送信部２および挿入口受信部に接続している。

挿入口２３は、矩形状である。挿入口２３には、非接触式ＩＣカード１９などのカードが挿入される。挿入口２３の近傍に挿入口ループアンテナ１が設けられている。挿入口２３の長い辺の上側に上ループ２０が設けられている。挿入口２３の長い辺の下側に下ループ２１が設けられている。

アンテナ端子２４の付近に示される矢印の向きに電流が流れると、上ループ２０には、そのループ内に示される矢印の方向に電流が流れる。下ループ２１には、そのループ内に示される矢印の方向に電流が流れる。これにより、図２の紙面に対して手前の領域において、上ループ２０から下ループ２１に向けて磁束が発生する。すなわち、磁束は空気中を流れる。これにより、挿入口２３の手前の位置に磁束が流れることになる。よって、挿入口２３の手前の位置において、磁束が発生している領域が、通信領域である。この通信領域内において、カード処理装置９０と非接触式ＩＣカード１９とが通信を行うことができる。これにより、非接触式ＩＣカード１９を挿入口に挿入する前に、カード処理装置９０は、非接触式ＩＣカード１９の有無を検出することができる。また、図２の紙面における奥の領域において、下ループ２１から上ループ２０に向けて磁束が流れる。紙面の奥の領域において、通信領域が形成される。

非接触式ＩＣカード１９の回路の概要について図３を用いて説明する。非接触式ＩＣカード１９の最も大きな面と平行に非接触式ＩＣカード用ループアンテナ３１が設けられている。非接触式ＩＣカード用ループアンテナ３１の端子には、ＩＣチップ３０が接続されている。非接触式ＩＣカード１９が挿入口２３に挿入されたときに、非接触式ＩＣカード用ループアンテナ３１のループ面と挿入口ループアンテナ１のループ面とが垂直に交わる。これにより、挿入口ループアンテナ１から発生する磁束は非接触式ＩＣカード用ループアンテナ３１のループ面に垂直に交わる。これにより、挿入口ループアンテナ１と非接触式ＩＣカード用ループアンテナ３１との間で通信が行われる。

カード処理装置９０の側面からの断面図を図４に示す。図２におけるＡの矢印で示される一点鎖線における断面図である。利用者が、非接触式ＩＣカード１９を挿入口２３に挿入しようとしている状態を示している。挿入口２３の上側に上ループ２０が設けられている。挿入口２３の下側に下ループ２１が設けられている。図２に示されるように電流が矢印の向きに流れると、挿入口ループアンテナ１から外側の磁束４０が発生する。外側の磁束４０の矢印が示す方向の通り、上ループ２０から下ループ２１に向かって外側の磁束４０が流れる。よって、挿入口２３の前には、外側の磁束４０が発生している。これにより、挿入口２３の前面の領域において、カード処理装置９０は、非接触式ＩＣカード１９と通信を行うことができる。よって、カード処理装置９０は、非接触式ＩＣカード１９の有無を検出する。

挿入口２３の後ろには、内側の磁束４１が発生している。挿入口ループアンテナ１には交流電流が流れている。挿入口ループアンテナ１に流れる電流の向きが変わるたびに、外側の磁束４０および内側の磁束４１の向きが逆になる。挿入口ループアンテナ１から発生する磁束は、非接触式ＩＣカード１９を挿入しようとする位置において、カード面と垂直に交わる。これにより、挿入口ループアンテナ１と非接触式ＩＣカードとは、通信を行う。上ループ２０と下ループ２１との間には、多数の磁束が流れているが、見やすくするため、外側の磁束４０および内側の磁束４１のみを図示している。

挿入検出センサ１０は、カード形状の物体が挿入されたか否かを検出する。挿入検出センサ１０は、挿入口２３の端に取り付けられることができる。挿入検出センサ１０として、マイクロスイッチを用いることができる。カードが挿入口２３に挿入されたとき、カードの端がマイクロスイッチを押すことにより、カードの存在を検出することができる。また、挿入検出センサ１０として、フォトセンサを用いることができる。投光部から受光部に対して光が投光され、その光が遮られたときに、カード形状の物体が挿入されたことを検出することができる。図４では、挿入検出センサ１０として、フォトセンサの例が図示されている。

挿入口磁気ヘッド１１は、挿入口２３に挿入されたカードの磁気情報の有無を検出する。

ＩＣ接点検出センサ１２は、挿入口２３に挿入されたカードのＩＣ接点の有無を検出する。

挿入検出センサ１０がカードを検出し、かつおよび挿入口ループアンテナ１を介して通信できた場合に、挿入口２３に非接触式ＩＣカード１９が挿入されたことになる。よって、カード処理装置９０は、第１ソレノイド５を駆動し、シャッタ４４を開ける。

シャッタ４４は、初期状態では閉じている。シャッタ４４が閉じている状態では、シャッタ４４は搬送路４３を遮っている。これにより、カード処理装置９０の内部に異物が挿入されることを防止している。

ここで、非接触式通信について説明する。不特定の非接触式ＩＣカードに対して、カード処理装置は、そのアンテナからポーリング信号を送信する。カード処理装置は、いつ非接触式ＩＣカードがアンテナに近づくのかが知らされていない。このため、カード処理装置は、所定時間間隔毎にポーリング信号を送信する。この時間間隔、通信速度および非接触式ＩＣカードの処理時間に基づいて決定される。このため、非接触式ＩＣカードが通信領域に侵入してから通信が完了するまでに最大で所定時間間隔の２倍の時間が必要になる。これらのことから、カード処理装置が、非接触式ＩＣカードからレスポンスを受信するまでに時間がかかる。

本発明のカード処理装置９０では、挿入口２３の手前の位置で、非接触式ＩＣカード１９と通信を行うことができる。このため、挿入口２３に非接触式ＩＣカード１９が挿入された時点では、通信が完了し、非接触式ＩＣカード１９の存在を検出できている場合がほとんどである。このため、挿入検出センサ１０がカードを検出すると、カード処理装置９０は、シャッタ４４を直ちに開けることができる。挿入口の手前の位置から通信を開始するため、カード処理装置９０と非接触式ＩＣカード１９とが通信を完了してから非接触式ＩＣカード１９がシャッタ４４の位置まで到達するまで時間の余裕がある。そして、利用者が非接触式ＩＣカード１９を挿入して、通信が完了しない間に、その先端をシャッタ４４に衝突させてしまうことがほとんどない。

挿入検出センサ１０がカードを検出し、挿入口磁気ヘッド１１が磁気情報を検出した場合に、挿入口２３に磁気カードが挿入されたことになる。よって、カード処理装置９０は、第１ソレノイド５を駆動し、シャッタ４４を開ける。

挿入検出センサ１０がカードを検出し、ＩＣ接点検出センサ１２がＩＣ接点を検出した場合に、挿入口２３に接触式ＩＣカードが挿入されたことになる。よって、カード処理装置９０は、第１ソレノイド５を駆動し、シャッタ４４を開ける。

シャッタ４４が開くと、カード処理装置９０は、モータ４を駆動し、ローラ４２を正方向に回転させる。カードの利用者が、カードを挿入口２３に挿入する。そして、利用者がカードの先端をローラ４２の位置まで挿入すると、カード処理装置９０は、ローラ４２の回転によりカードを搬送する。

挿入されたカードが非接触式ＩＣカードの場合には、ローラ４２によって、非接触式ＩＣカード１９が搬送路４３上を搬送される。第１カード検出センサ１６が、非接触式ＩＣカードを検出すると、カード処理装置９０は、ローラ４２の回転を停止させる。非接触式ＩＣカードに対し、情報の読み書きを行うために、カード処理装置９０は、内側アンテナ７を駆動する。これにより、内側アンテナ７から磁束が発生し、非接触式ＩＣカードと通信を行う。これにより、カード処理装置９０は、非接触式ＩＣカードに対して、情報の読み書きを行う。通信が終了すると、カード処理装置９０は、ローラ４２を逆方向に回転させ、非接触式ＩＣカードを挿入口２３から排出する。非接触式カードが挿入口２３の外に排出され一定時間が経過すると、カード処理装置９０はシャッタ４４を閉じる。

挿入されたカードが磁気カードの場合には、ローラ４２の回転によって、磁気カードを一定速度で搬送路４３上を搬送する。搬送中に、磁気カードの磁気ストライプと磁気ヘッド１３とが接触する。よって、磁気ヘッド１３が磁気ストライプに記録されている磁気情報を読み取る。第２カード検出センサ１７が、磁気カードを検出すると、ローラ４２の回転が止まる。磁気カードに磁気情報を書き込む場合には、磁気カードを搬送し、書き込み情報に基づいて磁気ヘッド１３に電流を流すことで、磁気カードの磁気ストライプに磁気情報を書き込むことができる。磁気カードから磁気情報の読み取りまたは書き込みが終了すると、カード処理装置９０は、ローラを逆方向に回転させる。これにより、磁気カードを挿入口２３の外に排出する。磁気カードが挿入口２３の外に排出され一定時間が経過すると、カード処理装置９０はシャッタ４４を閉じる。

挿入されたカードが接触式ＩＣカードの場合には、ローラ４２の回転により搬送路４３上で接触式カードを搬送する。第１カード検出センサ１６が、接触式ＩＣカードを検出すると、カード処理装置９０は、ローラ４２の回転を止める。接触式ＩＣカードに対し、情報の読み書きを行うために、カード処理装置９０は、第２ソレノイドを駆動する。これにより、ＩＣ接点ブロック１４が降りる。すると、ＩＣ接点ブロック１４の接点と接触式ＩＣカードのＩＣ接点とが接触する。ＩＣ接点ブロック１４と接触式ＩＣカードとが通信を行うことで、カード処理装置９０は、接触式ＩＣカードに対して、情報の読み書きを行う。通信が終了すると、第２ソレノイド１５の駆動を停止する。これにより、ＩＣ接点ブロック１４が接触式ＩＣカードから離れる。カード処理装置９０は、ローラ４２を逆方向に回転させ、接触式ＩＣカードを挿入口２３から排出する。接触式ＩＣカードが挿入口２３の外に排出され一定時間が経過すると、カード処理装置９０はシャッタ４４を閉じる。

第１カード検出センサ１６および第１カード検出センサ１７は、フォトセンサで構成させることができる。フォトセンサは、搬送路４３の上側に投光部を備え、下側に受光部を備える。投光部と受光部との間にカードが存在しない場合には、投光部から投光された光が受光部で受光される。投光部と受光部との間にカードが存在する場合には、投光部から投光された光が、カードによって遮光される。受光の有無により、投光部と受光部との間にカードが存在するか否かを検出することができる。

カード処理装置９０の処理手順を説明する。図５は、カード処理装置９０の処理手順の概要を示す。ステップ１００において、カード処理装置９０は、挿入口ループアンテナ１が非接触式ＩＣカード１９と通信できたか否かを検出する。通信できたと検出すれば、ステップ１０１に進む。通信できなかったと検出すれば、ステップ１０３に進む。

ステップ１０１において、挿入検出センサ１０が、挿入口２３にカードが挿入されたか否かを検出する。カードが検出された場合には、非接触式ＩＣカード１９が挿入口２３へ挿入されたことになるので、非接触式ＩＣカード１９に対する処理を行うステップ１０２に進む。ステップ１０２の詳細な処理を後述する。ステップ１０１において、カードが検出されなかった場合には、非接触式ＩＣカード１９が挿入口の付近に存在するが挿入口２３に挿入されていないことになる。そこで、ステップ１００へ戻る。

ステップ１０３において、挿入検出センサ１０がカードで挿入口２３にカードが挿入されたか否かを検出する。カードが検出された場合には、ステップ１０４に進む。カードが検出されなかった場合には、ステップ１００へ戻る。

ステップ１０４において、挿入口磁気ヘッド１１が磁気ストライプに記録されている磁気情報を検出すると、挿入口２３に磁気カードが挿入されたことになる。そこで、磁気カードの処理を行うステップ１０５へ進む。ステップ１０５の詳細を後述する。ステップ１０４において、磁気ストライプを検出しないと、ステップ１０６に進む。

ステップ１０６において、ＩＣ接点検出センサ１２が、ＩＣ接点を検出すると、挿入口２３に接触式ＩＣカードが挿入されたことになる。そこで、接触式ＩＣカードの処理を行うステップ１０７に進む。ステップ１０７の詳細を後述する。ステップ１０６において、ＩＣ接点を検出しないと、ステップ１００に戻る。

非接触式ＩＣカード１９に対する処理を行うステップ１０２の詳細について図６を用いて説明する。非接触式ＩＣカード１９が挿入口２３に挿入されたので、ステップ１１０において、カード処理装置９０は、第１ソレノイド５を駆動する。これにより、シャッタ４４が開く。ステップ１１１において、カード処理装置９０は、モータ４を駆動する。これにより、ローラ４２が正方向に回転する。すると、ローラ４２の回転によって、非接触式ＩＣカード１９がカード処理装置９０の内部に搬送される。

ステップ１１２において、第１カード検出センサ１６が非接触式ＩＣカード１９を検出すると、ステップ１１３に進む。ステップ１１２において、第１カード検出センサ１６が非接触式ＩＣカード１９を検出するまで、ローラ４２が回転を継続する。

第１カード検出センサ１６がカードを検出したことは、カードを所定の位置まで搬送したことになるので、ステップ１１３において、第１ソレノイド５の駆動を停止し、シャッタ４４を閉じる。シャッタ４４を閉じることにより、カード処理中に、挿入口２３に異物が挿入されることを防止することができる。

また、第１カード検出センサ１６がカードを検出したことは、カードを所定の位置まで搬送したことになるので、ステップ１１４において、モータ４の駆動を停止する。これにより、ローラ４２の回転が停止する。これに伴い、非接触式ＩＣカード１９が内側アンテナ７との通信に適した位置に停止する。

ステップ１１５において、内側アンテナ７と非接触式ＩＣカード１９との間で通信が行われる。カード処理装置９０は、内側アンテナ７を経由して、非接触式ＩＣカード１９から情報を読み取ると、通信部１８を経由して上位装置へ送信する。また、カード処理装置９０は、通信部１８を経由して上位装置から情報を受信する。カード処理装置９０は、受信した情報に基づいて、内側アンテナ７を経由して非接触式ＩＣカード１９に情報を書き込む。通信が終了するとステップ１１６に進む。

ステップ１１６において、非接触式ＩＣカード１９を挿入口２３から返却するために、カード処理装置９０は、第１ソレノイド５を駆動し、シャッタ４４を開ける。

ステップ１１７において、モータ４の駆動を開始する。これにより、ローラ４２を逆方向に回転させる。すると、非接触式ＩＣカード１９が、挿入口２３に向かって搬送される。

ステップ１１８において、挿入検出センサ１０が非接触式ＩＣカード１９を検出すると、ステップ１１９において、所定時間経過後に、モータ４の駆動を停止する。これにより、ローラ４２の回転が停止する。このとき、非接触式ＩＣカード１９は、挿入口２３から排出されている。利用者は、非接触式ＩＣカード１９を挿入口２３から取り出す。

ステップ１１８において、非接触式ＩＣカード１９を検出するまで、ローラ４２が逆方向に回転し、非接触式ＩＣカードの搬送が継続する。

ステップ１１９において、モータ４の駆動が停止された後、所定時間経過すると、利用者が非接触式ＩＣカード１９を取り出したものと見なして、ステップ１２０において、第１ソレノイド５の駆動を停止する。これにより、シャッタ４４を閉じる。また、所定時間経過したか否かを検出する替わりに、挿入検出センサ１０が、カードを検出したか否かに基づいてもよい。このとき、挿入検出センサ１０がカードを検出しなくなった場合に、第１ソレノイド５の駆動を停止し、シャッタ４４を閉じる。

図５におけるステップ１０５の磁気カード処理の詳細について、図７を用いて説明する。磁気カードが挿入口２３に挿入されたので、ステップ１３０において、カード処理装置９０は、第１ソレノイド５を駆動する。これにより、シャッタ４４が開く。ステップ１３１において、カード処理装置９０は、モータ４を駆動する。これにより、ローラ４２が正方向に回転する。すると、ローラ４２の回転によって、磁気カードがカード処理装置９０の内部に一定速度で搬送される。

ステップ１３２において、磁気ヘッド１３が、搬送中の磁気カードの磁気ストライプと接触する。これにより、磁気ヘッド１３が磁気情報を読み取る。このとき、ローラ４２が回転を継続している。

ステップ１３３において、第１カード検出センサ１６が磁気カードを検出すると、ステップ１３４に進む。ステップ１３４において、シャッタ４４を閉じる。これにより、磁気カードを処理している間に、挿入口２３から異物が挿入されることを防止する。このとき、ローラ４２が回転を継続し、磁気ヘッド１３が磁気情報を読み取り続けている。

ステップ１３５において、第２カード検出センサ１７が、磁気カードを検出すると、ステップ１３６へ進む。このとき、磁気カードの磁気ストライプの全領域が磁気ヘッド１３を通過したため、ステップ１３６において、磁気ヘッド１３により読み取りを停止する。ステップ１３５において、第２カード検出センサ１７が磁気カードを検出するまで、磁気ヘッド１３による読み取りが継続される。

ステップ１３７において、モータ４の駆動を停止する。これにより、ローラ４２の回転が停止する。

ステップ１３８において、磁気ヘッド１３が読み取った情報を、通信部１８を経由して上位装置に送信する。カード処理装置９０は、磁気カードに対して情報の書き込みを行ってもよい。書き込み処理の詳細は省略する。

磁気カードを挿入口２３から返却するため、ステップ１１６において、カード処理装置９０はシャッタ４４を開ける。ステップ１１６以降の各ステップは、非接触式ＩＣカード１９の処理と同様であるため、省略する。各ステップには、図６に示されるステップと同じ番号が示されている。

図５におけるステップ１０７の接触式ＩＣカード処理の詳細について図８を用いて説明する。シャッタ４４を開けてから、第１カード検出センサ１６の位置まで接触式ＩＣカードを搬送するまでの各ステップの処理は、非接触式ＩＣカード１９の処理と同様であるので省略する。同様の各ステップには、図６と同様の番号を示した。

接触式ＩＣカードを停止させると、ステップ１５０において、第２ソレノイドが駆動する。これにより、ＩＣ接点ブロック１４が降下する。これにより、ＩＣ接点ブロック１４と接触式ＩＣカードのＩＣ接点とが接触する。

ステップ１５１において、カード処理装置９０と接触式ＩＣカードとの間で、ＩＣ接点ブロック１４を経由して通信する。これにより、カード処理装置９０は、接触式ＩＣカードから情報を読み取る。カード処理装置９０は、通信部１８を経由して、読み取った情報を上位装置に送信する。カード処理装置９０は、通信部１８を経由して、上位装置から情報を受信する。受信した情報に基づいて、カード処理装置９０は、接触式ＩＣカードに対して情報を書き込む。通信が終了するとステップ１５２へ進む。

ステップ１５２において、第２ソレノイド１５の駆動を停止する。これにより、ＩＣ接点ブロック１４を上昇させる。これにより、ＩＣ接点ブロック１４が接触式ＩＣカードのＩＣ接点から離れる。

情報の読み取り及び書き込み処理が終了した接触式ＩＣカードを返却するために、ステップ１１６に進む。ステップ１１６において、シャッタ４４を開ける。ステップ１１６以降の各ステップの処理は、非接触式ＩＣカード１９の処理と同様であるので説明を省略する。これらの各ステップには図６と同様の番号を示した。

図２において説明した挿入口ループアンテナ１に関する他の実施の形態を図９に示す。図２に示された挿入口ループアンテナ４６の上ループ２０と下ループ２１とは電気的に直列に接続されている。一方、図９に示されている挿入口ループアンテナ４６の上ループ２０と下ループ２１とは電気的に並列に接続されている。図２と同様に上ループと下ループとは電流が流れる向きが逆になっている。これにより、図９に示された挿入口ループアンテナ４６は、図２に示された挿入口ループアンテナ１と同様の機能を達成する。

図４に示されるように、挿入口ループアンテナ１から、カード処理装置９０の外側に外側の磁束４０および内側に内側の磁束４１が発生している。非接触式ＩＣカード１９が、挿入口２３に挿入される。そして、非接触式ＩＣカード１９の中心が挿入口ループアンテナ１のループアンテナ面と交わったときに、非接触式ＩＣカード１９の非接触式ＩＣカード用ループアンテナ３１に対して、外側の磁束４０と内側の磁束４１とがそれぞれ、逆方向から交わる。このため、非接触式ＩＣカード用ループアンテナ３１において、内側の磁束４０と外側の磁束４１とが打ち消し合う。このため、カード処理装置９０と非接触式ＩＣカード１９とが通信を行うことができなくなる。

また、非接触式ＩＣカード１９の中心が、挿入口ループアンテナ１のループアンテナ面と交わっていなくとも、非接触式ＩＣカード用ループアンテナ３１に対して外側の磁束４０と内側の磁束４１とが交わる状態が生じる。このとき、非接触式ＩＣカード用ループアンテナ３１において、外側の磁束４０と内側の磁束４１とが弱め合う。このため、良好に通信できない場合が発生しうる。

そこで、内側の磁束４１の経路を変更するために、内側の磁束４１が発生する付近に強磁性体５０を設けた。これを図１０に示す。挿入口ループアンテナ１の裏側に強磁性体５０が設けられている。強磁性体５０は、Ｕ字型の形状である。上ループ２０の部分に強磁性体上部５１が設けられている。下ループ２１の部分に強磁性体下部５３が設けられている。強磁性体上部５１と強磁性体下部５３とを強磁性体接続部５２が接続している。強磁性体接続部５２は、挿入口２３に重ならない位置に設けられている。

アンテナ端子２４に図示される矢印の向きに電流が流れた場合に、上ループ２０から下ループ２１に流れる内側の磁束５４は、強磁性体５０内を流れる。内側の磁束５４は、強磁性体５０における矢印で示されている。

図１１は、図１０の挿入口ループアンテナ１を裏側から見たものである。強磁性体５０が上ループ２０および下ループ２１で形成されている面にほとんど重なっている。強磁性体５０を上ループ２０および下ループ２１の全部に対して重ねるようにしてもよい、強磁性体５０を配置することにより、挿入口ループアンテナ１から発生する内側の磁束４１のほとんどが、内側の磁束５４として、強磁性体５０内を流れるようになればよい。

図１２は、図１０の矢印Ｂで示される一点鎖線におけるのカード処理装置９０の部分断面図である。挿入口ループアンテナ１の裏側に、強磁性体５０が設けられている。挿入口ループアンテナ１の裏側から発生する内側の磁束４１は、強磁性体５０の中を流れる。経路が変わった磁束が、内側の磁束５４として、強磁性体５０における矢印として示されている。

挿入口ループアンテナ１の表側から発生する外側の磁束４０は、図４に示されるものと変わらない。よって、外側の磁束４０は挿入口２３の前面を流れる。

これにより、非接触式ＩＣカード１９と交わる磁束は、外側の磁束４０だけになる。よって、外側の磁束４０と内側の磁束４１とが非接触式ＩＣカード１９において打ち消し合うことがなくなる。非接触式ＩＣカード１９の挿入口２３への挿入の深さに応じて、内側の磁束４０と外側の磁束４１とが打ち消し合うことがなくなる。

また、挿入口ループアンテナ１は、非接触式ＩＣカード１９が挿入口２３に接近したことを検出するためのものである。よって、内側の磁束４１を用いずに、非接触式ＩＣカード１９が挿入口２３に接近したことを検出することができる。

ループコイルに電流を流すと、その電磁誘導によってループコイルの周囲に渦電流が発生する。これにより、金属中を磁束が変化するときにこの磁束変動を妨げるように誘導される渦電流によって生じるジュール損失が生じる。これを渦電流損と呼ぶ。

カード処理装置９０の前面板６７を金属板で形成した場合を想定する。金属板を用いることにより、カード処理装置９０が頑丈になる。上ループ２０、下ループ２１および挿入口２３が設けられる位置にそれぞれ穴を開けたものを図１３に示す。上ループ２０が上ループの穴６２に設けられる。下ループが下ループの穴６３に設けられる。挿入口２３が挿入口の穴６４に設けられる。図１３では、見やすくするために、上ループ２０、下ループ２１、挿入口２３の図示が省略されている。

挿入口ループアンテナ１に電流を流す。すると、上ループ２０および下ループ２１に電流が流れる。上ループ２０に、電流が流れた様子が矢印６０で示されている。矢印６０の向きは、電流が流れる向きを示している。下ループ２１に、電流が流れた様子が矢印６１で示されている。矢印６１の向きは、電流が流れる向きを示している。

挿入口ループアンテナ１に電流が流れることにより、その周囲の前面板６７に渦電流が流れる。矢印６０で示される電流に対して、それに対し逆方向の渦電流６５が、上ループの穴６２の周りに発生する。矢印６１で示される電流に対して、それに対し逆方向の渦電流６６が、下ループの穴６３の周りに発生する。

上ループ２０および下ループ２１のそれぞれに対し渦電流６５、６６が発生しているので、渦電流損が大きい。

そこで、上ループの穴６２と下ループの穴６３を接続し、一つの穴にすることで、渦電流を打ち消すことで、渦電流損を少なくすることができる。このようにした前面板６７の穴の形状を図１４に示す。上ループの穴６２、下ループの穴６３および挿入口の穴６４が結合して一つの穴７０を形成している。

上ループ２０に流れる矢印６０で示される電流から渦電流が発生する。そして、下ループ２１に流れる矢印６１で示される電流から渦電流が発生する。しかし、これらの渦電流は穴７０の周りに発生しようとし、それぞれの渦電流は方向が逆であるので打ち消し合う。これにより、渦電流損が少なくなる。

渦電流の発生を少なくするために、挿入口２３は、非導電性の材質で構成されていることが好ましい。例えば、挿入口２３は、プラスチックなどの樹脂で構成されていることが好ましい。また、前面板６７の前面をプラスチックなどで覆えば見映えがよくなる。また、その覆いにより、挿入口ループアンテナを保護することができる。

次に挿入口ループアンテナ１のループの面積を小さくした発明の実施の形態を説明する。この挿入口ループアンテナ７５を図１５に示す。図１５の矢印Ｃで示される一点鎖線における断面図を図１６に示す。上ループ２０の上側のループ束８２の周囲を強磁性体８０が覆っている。上ループ２０の上側のループ束８２から発生する磁束が強磁性体８０に吸収されるため、上ループ２０の下側のループ束８３は上側のループ束８２から発生する磁束の影響を受けない。これにより、上ループ２０の上側のループ束８２と下側のループ束８３とを接近させることができる。よって、ループの面積を小さくすることができる。

同様に、下ループ２１についても同様に強磁性体８１で覆うことにより、ループの面積を小さくすることができる。

強磁性体を設けることにより、損失が少なくなるため、少ない消費電力で、同等の通信を行うことができる。

図１５では、上ループ２０の上側ループ束８２を強磁性体８０で覆い、下ループ２１の下側ループ束８５を強磁性体８１で覆っている。一方、上ループ２０の下側ループ束８３を強磁性体８０で覆い、下ループ２１の上側ループ束８４を強磁性体８１で覆ってもよい。

さらに、上ループ２０と下ループ２１のコイルを同じ方向に巻いた場合を想定する。このとき、上ループ２０の上側ループ束８２を強磁性体８０で覆い、下ループ２１の上側ループ束８４を強磁性体８１で覆えばよい。また、上ループ２０の下側ループ束８３を強磁性体８０で覆い、下ループ２１の上側ループ束８３を強磁性体８１で覆えばよい。

本発明の実施の形態では、挿入検出センサ１０および挿入口ループアンテナ１などがカードを検出した場合に、シャッタ４４を開ける構成としている。挿入口にシャッタを備えないカード理装置の場合には、シャッタを開ける替わりに、カードを搬送するためのローラを回転させるようにしてもよい。

これまで、挿入口ループアンテナのアンテナ面と非接触式ＩＣカードの挿入方向とが垂直なものを説明してきた。次に、垂直になっていない挿入口ループアンテナ４７に関して図１７を用いて説明する。

上ループ２０は、挿入口２３の搬送方向に対して鋭角になるように傾いている。下ループ２１は、挿入口２３への挿入方向に対して鋭角になるように傾いている。上ループ２０と下ループとの間で発生する磁束４０が挿入口２３の前面に形成されている。これにより、カード処理装置９０は、挿入口２３の前部において非接触式ＩＣカード１９と通信することができる。よって、カード処理装置９０は、挿入口２３の前部において、非接触式ＩＣカード１９の有無を検出することができる。

カード処理装置の電気的構成を示すブロック図である。 挿入口ループアンテナ、挿入口の正面図である。 非接触式ＩＣカードのループアンテナおよびＩＣチップの位置を示す図である。 カード処理装置の側面からの断面図である。 カード処理装置の処理手順の概要を示すフローチャートである。 非接触式ＩＣカードの処理手順の詳細を示すフローチャートである。 磁気カードの処理手順の詳細を示すフローチャートである。 接触式ＩＣカードの処理手順の詳細を示すフローチャートである。 挿入口ループアンテナの他の実施形態を示す正面図である。 裏側に強磁性体を設けた挿入口ループアンテナの正面図である。 裏側に強磁性体を設けた挿入口ループアンテナの裏面図である。 裏側に強磁性体を設けた挿入口ループアンテナの側面からの断面図である。 カード処理装置の前面板で渦電流の発生状態を示す図である。 カード処理装置の前面板の図である。 ループの一部に強磁性体の覆いを設けた挿入口ループアンテナの正面図である。 ループの一部に強磁性体の覆いを設けた挿入口ループアンテナの側面からの断面図である。 上ループと下ループの位置を変更した挿入口ルールアンテナの断面図である。

符号の説明

１ 挿入口ループアンテナ
２ 挿入口送信部
３ 挿入口受信部
４ モータ
５ 第１ソレノイド
６ 制御部
７ 内側アンテナ
８ 内側送信部
９ 内側受信部
１０ 挿入検出センサ
１１ 挿入口磁気ヘッド
１２ ＩＣ接点検出センサ
１３ 磁気ヘッド
１４ ＩＣ接点ブロック
１５ 第２ソレノイド
１６ 第１カード検出センサ
１７ 第２カード検出センサ
１８ 通信部
１９ 非接触式ＩＣカード
２０ 上ループ
２１ 下ループ
２２ 導電線
２３ 挿入口
２４ アンテナ端子
３０ ＩＣチップ
３１ 非接触式ＩＣカード用ループアンテナ
４０ 外側の磁束
４１ 内側の磁束
４２ ローラ
４３ 搬送路
４４ シャッタ

Claims (3)

1. 非接触式通信媒体が挿入される矩形状の挿入口と、
   ２つのループから構成され、一つのループは、前記挿入口の長い辺の上側に配置され、他のループは、前記挿入口の長い辺の下側に配置され、前記２つのループは、互いに巻線方向が逆である前記挿入口の近傍に取り付けられる挿入口ループアンテナと、
   前記挿入口の上側および下側に配置される前記挿入口ループアンテナの２つのループを囲む一つの穴が開いている金属板からなる非接触式通信媒体挿入口モジュール。
2. 前記挿入口ループアンテナは、それぞれの前記ループで構成される面が、前記非接触式通信媒体の挿入方向に対しほぼ垂直であることを特徴とする請求項１に記載の非接触式通信媒体挿入口モジュール。
3. 非接触式通信媒体の挿入方向に対して前記ループより奥の位置で前記２つのループに重なり、かつ前記挿入口に重ならない位置に一つの磁性体を備えたことを特徴とする請求項１に記載の非接触式通信媒体挿入口モジュール。
   
   

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