WO2009107390A1

WO2009107390A1 - カードリーダ

Info

Publication number: WO2009107390A1
Application number: PCT/JP2009/000877
Authority: WO
Inventors: 竹内淳朗
Original assignee: 日本電産サンキョー株式会社
Priority date: 2008-02-29
Filing date: 2009-02-27
Publication date: 2009-09-03
Also published as: JPWO2009107390A1; US8511556B2; US20110084137A1; JP5421897B2

Abstract

　カードリーダ１は、磁気ヘッド１８等をカード２に接触させて情報を記録又は再生する接触式情報処理手段と、電磁誘導によりカード２と非接触で情報を記録又は再生する非接触式情報処理手段と、カード２が搬送される搬送路と、カードの搬送を規制するストッパ２４と、を有するカードリーダ１であって、非接触式情報処理手段は、カード２に設けたカード側非接触式通信アンテナとの間で情報の送受信が可能なリーダ側非接触式通信アンテナ２３を備え、リーダ側非接触式通信アンテナ２３は、搬送路の近傍に配置されるとともに、ストッパ２４は、非接触式情報処理手段がカード側非接触式通信アンテナと通信可能な領域に配置され、停止したカード２は、規制手段から離間する方向又は規制手段へ近づく方向に更に移動して停止した後、リーダ側非接触式通信アンテナ２３と通信する。

Description

カードリーダ

　本発明は、例えば銀行カードやクレジットカードなどの各種カードに対して情報の記録又は再生を行うカードリーダに関する。

　従来から、金融機関などで使用され、キャッシュレスや個人認証などを実現するカードとして、表面に磁気ストライプが形成された磁気カードや、内部に集積回路チップ（ＩＣチップ）が埋設されるとともに、表面にＩＣ端子が配置されたＩＣカードがある。また、ＩＣチップと通信アンテナ（アンテナコイル）が埋設され、電磁誘導によって情報の授受が行われる非接触式ＩＣカードも広く普及しつつある。非接触式ＩＣカードは、情報の記録又は再生にあたって、カード表面の汚れや磨耗等の影響を受けない利点がある。

　磁気カードやＩＣカードに対する情報の記録又は再生は、磁気ヘッドやＩＣ接点を備えた磁気カードリーダによって行われる一方、非接触式ＩＣカードに対する情報の記録又は再生は、非接触式通信アンテナが設けられた非接触カードリーダによって行われる（特許文献１参照）。

　特許文献１に開示されたＩＣカードリーダは、従来の磁気カードリーダの中に非接触カードリーダの機能を追加したものである。このＩＣカードリーダは、カードをかざすタイプの非接触カードリーダと比較して、カード通信距離が常に一定となる点で異なっている。また、一般にカードリーダ内には金属部品が多く用いられていることから、非接触式通信アンテナは、電磁波特性をなるべく低下させないような位置に設置されなければならない。そのため、上述したＩＣカードリーダのように、非接触式通信アンテナを内蔵しているタイプのカードリーダでは、設計段階や製品出荷前の評価段階において、その設置箇所の調整が要求される場合がある。

特開２００２－３４２７２３号公報

　しかしながら、実際に流通する非接触式ＩＣカードは、使用されるＩＣ及びアンテナの形状等の仕様によって特性が異なっている。そのため、汎用性を高めるべく多くの実使用カードとの通信を試して、非接触式通信アンテナの設置箇所を調整することが好ましいが、これは煩雑な作業となる。

　本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、その目的は、非接触式ＩＣカードに規格内の特性の違いが生じていても、非接触カードとの通信の精度を上げることが可能なカードリーダを提供することにある。

　以上のような課題を解決するために、本発明は、以下のものを提供する。

　（１）　磁気ヘッド又はＩＣ接点をカードに接触させて情報を記録又は再生する接触式情報処理手段と、電磁誘導によりカードと非接触で情報を記録又は再生する非接触式情報処理手段と、前記カードが搬送される搬送路と、前記カードの搬送を規制する規制手段と、を有するカードリーダであって、前記非接触式情報処理手段は、前記カードに設けたカード側非接触式通信アンテナとの間で情報の送受信が可能なリーダ側非接触式通信アンテナを備え、前記リーダ側非接触式通信アンテナは、前記搬送路の近傍に配置されるとともに、前記規制手段は、前記非接触式情報処理手段が前記カード側非接触式通信アンテナと通信可能な領域に配置され、停止した前記カードは、前記規制手段から離間する方向又は前記規制手段へ近づく方向に更に移動して停止した後、前記リーダ側非接触式通信アンテナと通信することを特徴とするカードリーダ。

　本発明によれば、接触式情報処理手段と、リーダ側非接触式通信アンテナを備える非接触式情報処理手段と、搬送路と、カードの搬送を規制する規制手段と、を有するカードリーダで、搬送路の近傍にリーダ側非接触式通信アンテナを配置し、非接触式情報処理手段がカード側非接触式通信アンテナと通信可能な領域に規制手段を配置し、搬送路において停止したカードは、規制手段から離間する方向又は規制手段へ近づく方向に更に移動して停止した後、リーダ側非接触式通信アンテナと通信することとしたので、精度よく非接触通信を行うことができる。

　すなわち、リーダ側非接触式通信アンテナとの通信を行うために、リーダ側非接触式通信アンテナと通信可能な領域まで搬送されたカードは、一旦停止する。その後、非接触通信のエラーが生じた場合には、搬送路に沿ってカードを前後に移動させることができ、共振周波数、インピーダンス値等を変えることでそのカードと通信可能な状況を実現することができ、ひいては非接触通信が行えない確率を下げることができる。

　（２）　前記カードは、前記規制手段とは離間状態で停止することを特徴とするカードリーダ。

　本発明によれば、上述したカードは、規制手段とは離間状態で停止することとしたので、上述同様、非接触通信が行えない確率を下げるとともに、規制手段に当接させないように移動させることにより、機構部との衝突等によるカードや機構部への損傷や悪影響を防ぐことができる。

　（３）　前記規制手段は、前記搬送路のうち前記カードの挿入方向端部近傍に配置されていることを特徴とするカードリーダ。

　本発明によれば、上述した規制手段は、搬送路のうちカードの挿入方向端部近傍に配置されていることとしたので、特に、既存の磁気カードリーダの中に非接触カードリーダ機能を追加したタイプのカードリーダに対して有利な効果を奏する。詳細には、既存の磁気カードリーダに非接触通信機能の追加を行う場合、ハードウェア部分は限られた部分での構成配置となる。例えば、非接触式通信アンテナはカードリーダの後方（後端部）に、規制手段は搬送路のうち奥の位置に配置される場合がある。この場合、機器構成的に、リーダ側非接触式通信アンテナの中心部とカード側非接触式通信アンテナの中心部とを対向させることができない。しかし、このような場合であっても本発明によれば、カードを規制手段と離間した位置に停止させることで、非接触通信が行えない確率を下げることができる。

　（４）　停止した前記カードは、前記規制手段から離間する方向又は前記規制手段へ近づく方向に段階的に繰り返し移動して停止した後、前記リーダ側非接触式通信アンテナと通信することを特徴とするカードリーダ。

　本発明によれば、規制手段と離間した位置に停止させたカードを、規制手段から離間する方向又は規制手段へ近づく方向に段階的（例えば数段階）に繰り返し移動して停止させ、リーダ側非接触式通信アンテナと通信することとしたので、連続的に移動させる場合の弊害となる処理時間の増大を防ぎつつ、共振周波数やインピーダンス値等を変えることができる。

　以上説明したように、本発明によれば、リーダ側非接触式通信アンテナとの通信を行うために、リーダ側非接触式通信アンテナと通信可能な領域まで搬送されたカードは、停止する。その後、非接触通信のエラーが生じた場合には、搬送路に沿ってカードを前後に移動させることができ、共振周波数、インピーダンス値等を変えることでそのカードと通信可能な状況を実現することができ、ひいては非接触通信が行えない確率を下げることができる。

本発明の実施の形態に係るカードリーダの機械構成を示す断面図である。カードリーダの機械構成を簡略化したときの平面図である。リーダ側非接触式通信アンテナ近傍に着目したときの様子を示す斜視図である。カードが、ストッパから離間する方向又はストッパへ近づく方向に移動する様子を示す図である。カードリーダがカードと非接触通信を行う際の情報処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

　１　カードリーダ
　２　カード
　１１　カード挿入口
　１２～１７　ローラ
　１８　磁気ヘッド
　１９　ＩＣ接点
　２０　駆動モータ
　２１　ギア
　２２　回路基板
　２３　非接触式通信アンテナ
　２４　ストッパ

　以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

　図１は、本発明の実施の形態に係るカードリーダ１の機械構成を示す断面図である。なお、図１に示すカードリーダ１は、例えばＡＴＭ（ホスト）などの上位装置に組み込まれる装置であり、インターフェースを介して上位装置からコマンドを受信したり、上位装置へコマンド実行結果等を送信したりする。また、図１に示すカードリーダ１は、磁気ヘッド１８及びＩＣ接点１９を備え、磁気カードとＩＣカードの両方をハンドル可能な複合機となっており、加えて、非接触式通信アンテナ２３を有することで非接触通信機能が追加された構成となっている。さらに、図１においては、右方をカードリーダ１の手前側とし、左方をカードリーダ１の奥側とする。

　カードリーダ１は、カード２を搬送する搬送路上に挿入されるカード２を搬送手段で挟持して搬送し、カードに対する情報の記録再生を磁気ヘッド１８やＩＣ接点ブロック機構１９によってそれぞれ行っている。このカードリーダ１は、図１において、磁気カード又はＩＣカード等のカード２の取り込み口となるカード挿入口１１と、挿入されたカード２を搬送する搬送手段と、この搬送手段を駆動する駆動モータ２０と、駆動モータ２０の動力を搬送手段に伝えるプーリ２１と、カード上の磁気ストライプに摺接させ、カードに対してリードライト処理（情報の記録又は再生）を行う磁気ヘッド１８と、所定の通信位置まで搬送されたカード２のＩＣ端子に接触して、カード２との通信（情報の記録又は再生）を可能にするＩＣ接点（ＩＣ接点ブロック機構）１９と、磁気ヘッド１８やＩＣ接点１９を制御する回路基板２２と、電磁誘導によりカード２に設けられたカード側非接触式通信アンテナと情報の送受信（情報の記録又は再生）を行うリーダ側非接触式通信アンテナ２３と、カード２がカードリーダ１から飛び出るのを防止するストッパ２４と、を有している。
　本実施の形態では、搬送手段は、図１に示すように、３対の搬送ローラ対、すなわち、駆動ローラ１２、１４、１６と従動ローラ１３、１５、１７とからそれぞれ構成されている。これら搬送ローラ対は、カード２が搬送される搬送路に臨んで対向配置され、搬送路に挿入されたカード２を駆動ローラ１２と従動ローラ１３（１４と１５、１６と１７）とで挟持して搬送するようになっている。

　なお、本実施形態では、ストッパ２４は、カード２の搬送を規制する「規制手段」の一例として機能するが、例えばカードリーダ１の筺体（フレーム）を規制手段としてもよい。また、カード挿入口１１とストッパ２４との間に、カード２が搬送される搬送路が形成されている。また、駆動ローラ１２、１４、１６は、それぞれ駆動軸（符号を付記せず）に支持されており、これら駆動軸には、伝達ベルト（図１において二点斜線で示す）がプーリ（符号を付記せず）を介して巻きかけられている。さらに、駆動ローラ１４の駆動軸には、駆動モータ２０で回転駆動されるベルトが巻きかけられるプーリまたはギヤ２１が固定されている。また、図示しないが、駆動モータ２０の回転数を検出するエンコーダや、カードリーダ１内に挿入されたカード２の端部等を検知する位置検知センサなどが設けられている。

　エンコーダの具体例としては、例えば光学式のエンコーダが挙げられる。光学式のエンコーダは、円周方向に離散的に複数個の透光穴が形成された付属ローラを有し、この付属ローラが回転すると、複数個の透光穴により所定の検出光が断続的に遮られるようになっている。そして、検出光の断続的な変化を受光素子等で検出して、電気的なパルスに変換する。これにより、付属ローラを搬送路に臨ませ、ローラ１４が回転したとき、すなわちカード２が移動したときに、付属ローラが回転するように構成することによって、搬送手段の駆動（ローラ１４の回転）に対応するパルスを検出することができる。その結果、カード２がカードリーダ１内で移動したか、或いは、カード２が搬送路で詰まったか（すなわちカードジャムが発生したか）等を検知することができる。

　また位置検知センサの具体例としては、光学式センサが挙げられる。具体的には、発光素子（フォトダイオード）と受光素子（フォトセンサ）を、搬送路を挟むように配置して、カード２によって光が遮られることを契機として、カード２（の端部）が通過したことを把握する。このような光学式センサを複数個配置することによって、搬送路におけるカード２の位置を把握することができる。

　磁気ヘッド１８は、カード２表面上の磁気ストライプに接触・摺動することによって、その磁気ストライプに記録された磁気データを読み取り、その磁気データに係る再生信号を生成する。ＩＣ接点１９は、カード２上のＩＣ端子（図示せず）と実際に接触するために、搬送路に向かって並ぶ複数個の金属端子（コイルバネ等）を備えている。また、ＩＣ接点１９は、カード２に接近・離反可能であって、カード２の表面に自身を接触・離脱させて信号の授受を行う。磁気ヘッド１８やＩＣ接点１９は、回路基板２２に設けられた磁気カードリードライト回路やＩＣカードリードライト回路（図示せず）を通じて制御される。

　リーダ側非接触式通信アンテナ２３は、カード側非接触式通信アンテナを通じて、電磁誘導によりカード２に埋設されたＩＣチップとの通信を行うものであり、搬送路の近傍に配置される。また、回路基板２２に設けられた非接触通信制御回路を通じて制御される。

　ここで、本実施形態では、ストッパ２４が、リーダ側非接触式通信アンテナ２３がカード側非接触式通信アンテナと通信可能な領域に配置されており、カード２は、ストッパ２４とは離間状態で停止する点に特徴がある。

　より具体的には、図２～図４を用いて説明する。図２は、カードリーダ１の機械構成を簡略化したときの平面図である。図３は、リーダ側非接触式通信アンテナ２３近傍に着目したときの様子を示す斜視図を示す。図４は、カード２が、ストッパ２４から離間する方向又はストッパ２４へ近づく方向に移動する様子を示す図である。なお、図３では、カード２がストッパ２４に当接した状態を示している。

　図２に示すように、本実施形態では、ストッパ２４は、搬送路のうちカード２の挿入方向（左方）端部近傍に配置されている。このような配置になっているのは、従来の機器に非接触式通信機能を追加しようとしたためである。すなわち、本来、カード２のカード側非接触式通信アンテナの中心部は、リーダ側非接触式通信アンテナ２３の中心部に位置するように配置することが好ましい。しかし、図２に示すように、非接触式通信機能を後から追加するような場合には、リーダ側非接触式通信アンテナ２３は、搬送路のうち奥側に配置せざるをえない。また、リーダ側非接触式通信アンテナ２３をカードリーダ１内の金属部品から離す意味でも、図２に示す位置にせざるを得ない。そうすると、必然的に、カード２のカード側非接触式通信アンテナの中心部は、リーダ側非接触式通信アンテナ２３の中心部に位置するように配置することは難しい。そこで、本実施形態では、カード２を、リーダ側非接触式通信アンテナ２３との通信を行うために、リーダ側非接触式通信アンテナ２３と通信可能な領域まで搬送し、停止するようにしている。さらに、図４に示すように、まずはストッパ２４と離間状態で停止させ、その後、カード２を、ストッパ２４から離間する方向又はストッパ２４へ近づく方向に再移動させることによって、共振周波数やインピーダンス値等を変えようとしている。また、本実施形態では、カード２を搬送ローラ対で挟持しながら搬送（移動）させるようにしたので、カード２の停止位置や移動量を自由に設定することができ、また、変更することもできる。さらに、カード２が停止している際、搬送ローラ対１６、１７により挟持されているので、カード２がリーダ側非接触式通信アンテナ２３と通信を行う際に外乱等によりカード２が移動するようなことがなく、安定して通信を行うことができる。

　図４（ａ）に示すように、カード挿入口１１から挿入されたカード２は、リーダ側非接触式通信アンテナ２３と通信可能な領域であって、ストッパ２４とは離間した状態で停止する。具体的には、回路基板２２に設けられたＣＰＵ等によって、駆動モータ２０が制御され、駆動モータ２０が起動してベルトを所定の方向に回転駆動させ、この回転が駆動軸に取り付けられたプーリまたはギヤ２１を介して回転駆動させ、各駆動軸に、プーリ及びベルトを介して伝達されて搬送ローラ対を駆動し、カード２を取り込んで（挟持して）搬送される。カード挿入口１１から挿入されたカード２は奥の方へと搬送される。そしてＣＰＵは、上述したエンコーダや位置検知センサを用いて、搬送路内のカード２の位置を把握し、ストッパ２４に当接する直前でカード２を停止させ、停止したカード２はリーダ側非接触式通信アンテナ２３と通信を行う。

　次に、非接触通信のエラーが生じ、非接触通信が行えないような場合には、カード２は、ストッパ２４から離間する方向（図４（ｂ））又はストッパ２４へ近づく方向（図４（ｃ））に更に移動して停止した後、リーダ側非接触式通信アンテナ２３と通信を再度行う。具体的には、ＣＰＵは、駆動モータ２０を制御して、駆動ローラ１６を回転駆動させ、カード２を、搬送ローラ対１６、１７に挟持され、更に所定量移動させた後、リーダ側非接触式通信アンテナ２３を介してカード２と情報の送受信を行う。このとき、カード２を移動させる距離については、あらかじめＥＥＰＲＯＭ等を設け、そこに記憶しておけばよい。また、ＣＰＵは、上述したエンコーダや位置検知センサからの出力を利用して、カード２が所望の量移動したか否かを認識することができる。

　なお、図４では、停止したカード２を一度、再移動させることとしたが、本発明はこれに限られず、段階的に繰り返し移動させることとしてもよい。ただし、再移動の回数が増えれば増えるほど処理時間が長くなるので、実使用レベルとしては２段階又は３段階程度が好ましい。

　図５は、カードリーダ１がカード２と非接触通信を行う際の情報処理の流れを示すフローチャートである。

　図５において、まず、ストッパ２４とは離間した状態で停止し、非接触カード通信モードに設定された状態で（ステップＳ１）、ＣＰＵはカード２との通信を試みる（ステップＳ２）。通信が行えない場合には（ステップＳ２：ＮＯ）、ＣＰＵは、非接触通信回路よりエラー結果をトリガとして、モータ駆動回路等を介して駆動モータ２０に対する位置調整命令を実行し（ステップＳ３）、カード２を挟持している搬送ローラ対１６、１７を回転駆動させ、カード２の位置調整を行う（ステップＳ４）。その後、再度通信を試みる（ステップＳ１からステップＳ２へ）。カード２との非接触通信が成功した場合には（ステップＳ２：ＹＥＳ）、通信は完了し（ステップＳ５）、処理は終了する。

［実施形態の主な効果］
　以上説明したように、本実施形態に係るカードリーダ１によれば、非接触通信のエラーが生じ、非接触通信が行えないような場合には（図５のステップＳ２：ＮＯ）、搬送路に沿ってカード２を搬送ローラ対１６、１７で挟持され、カード２を前後（手前又は奥）に移動させることができ、共振周波数やインピーダンス値等を変えることができる。これにより、そのカードと通信可能な状況を実現することができ、ひいては通信成功確率を上げることができる。また、自動搬送の非接触カード通信においての不具合（使用されるＩＣ及びアンテナの形状等の仕様）や規格内の特性のばらつきが生じていても、自律してカード２の位置調整が可能な点で有用である。さらに、カード２をストッパ２４と離間した位置に停止させることで、カード損傷を防ぐこともできる。

　また、既存のカードリーダに非接触通信機能を追加するにあたって、リーダ側非接触式通信アンテナ２３を搬送路の奥に設置しなければならない場合がある。この場合であっても、カード２をストッパ２４と離間した位置に停止させることで（なお、更なる移動を前提として一旦停止させるものであってもよい）、非接触通信を行う際のカード２の位置を可変にすることができ、ひいては非接触通信が行えない確率を下げることができる。

　以上説明したように、本発明は、非接触式ＩＣカードの特性にバラツキがあっても、精度よく非接触通信を行うことが可能なものとして有用である。

Claims

　磁気ヘッド又はＩＣ接点をカードに接触させて情報を記録又は再生する接触式情報処理手段と、
　電磁誘導によりカードと非接触で情報を記録又は再生する非接触式情報処理手段と、
　前記カードが搬送される搬送路と、
　前記カードの搬送を規制する規制手段と、を有するカードリーダであって、
　前記非接触式情報処理手段は、前記カードに設けたカード側非接触式通信アンテナとの間で情報の送受信が可能なリーダ側非接触式通信アンテナを備え、
　前記リーダ側非接触式通信アンテナは、前記搬送路の近傍に配置されるとともに、前記規制手段は、前記非接触式情報処理手段が前記カード側非接触式通信アンテナと通信可能な領域に配置され、
　停止した前記カードは、前記規制手段から離間する方向又は前記規制手段へ近づく方向に更に移動して停止した後、前記リーダ側非接触式通信アンテナと通信することを特徴とするカードリーダ。
　前記カードは、前記規制手段とは離間状態で停止することを特徴とする請求項１記載のカードリーダ。
　前記規制手段は、前記搬送路のうち前記カードの挿入方向端部近傍に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載のカードリーダ。
　停止した前記カードは、前記規制手段から離間する方向又は前記規制手段へ近づく方向に段階的に繰り返し移動して停止した後、前記リーダ側非接触式通信アンテナと通信することを特徴とする請求項１から３のいずれか記載のカードリーダ。