(57)【要約】【課題】簡易な構成で、各種カードの種別を良好に検出可能とする。【解決手段】読取／書込位置よりもカード挿入方向において上流側の適宜の位置に、挿入されたカードの種別を検出する入口センサ１０，２０，３０を設け、その入口センサ１０，２０，３０からの検出信号を用いることによって、使用不能なカードを挿入した場合にはシャッター手段４０を閉じるなどの制御動作を可能として、カードの不正行為などを未然に防止することができるようにしたもの。【選択図】　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置本体内に挿入されて読取／書込位置まで搬送されたカードの情報記録部に対して所望の情報を記録・再生するように構成されたカードリーダにおいて、
前記読取／書込位置よりも、カード挿入方向において上流側の適宜の位置に、挿入されたカードの種別を検出する入口センサが設けられていることを特徴とするカードリーダ。
【請求項２】
前記入口センサは、磁気カードの磁気ストライプを検出する第１の磁気センサと、接触型ＩＣカードの接点端子部を検出する第２の磁気センサと、非接触型ＩＣカードのアンテナ部を検出する第３の磁気センサとのうちの少なくとも二つの磁気センサを備えていることを特徴とする請求項１記載のカードリーダ。
【請求項３】
前記装置本体には、前記カードを挿入するカード挿入口と、そのカード挿入口を通して挿入されたカードを前記読取／書込位置まで導くカード搬送路と、当該カード搬送路内のカードを移動させる搬送駆動手段と、上記カードの挿入方向において前記カード挿入口の下流側で前記カード搬送路を遮断・開放するシャッター手段とが設けられ、
前記入口センサは、上記カード挿入口とシャッター手段との間の位置に配置されていることを特徴とする請求項１記載のカードリーダ。
【請求項４】
前記入口センサのうちの少なくとも一つが、コア体の同一軸心上に、励磁用コイル及び検出用コイルがそれぞれ巻回されることにより装着された磁気差動型に構成されたものであって、
上記励磁用コイル及び検出用コイルの一方側が、前記コア体の軸心方向における略中央に配置された中央コア部に装着されているとともに、前記励磁用コイル及び検出用コイルの他方側が、上記コア体の軸心方向における両端部分に配置された一対の軸端コア部にそれぞれ装着され、
それら一対の軸端コア部のうちの一方側と前記被検出体とが、互いに対面可能な配置関係になされていることを特徴とする請求項１記載のカードリーダ。
【請求項５】
前記コア体が、板形状部材からなることを特徴とする請求項４記載のカードリーダ。
【請求項６】
前記軸端コア部における軸心方向と直交する方向の幅寸法が、前記中央コア部の幅寸法よりも小さく形成されていることを特徴とする請求項４記載のカードリーダ。
【請求項７】
前記軸端コア部の幅寸法が、中央コア部の幅寸法の半分以下に設定されていることを特徴とする請求項６記載のカードリーダ。
【請求項８】
前記中央コア部と、前記一対の軸端コア部との各境界部分には、幅方向に向かって突出する係止鍔部がそれぞれ設けられ、
該係止鍔部によって、前記励磁用コイル及び検出用コイルの巻回位置が、予定の位置に位置決め規制されていることを特徴とする請求項６記載のカードリーダ。
【請求項９】
前記一対の軸端コア部のうち、前記被検出体としてのカード側に対面可能に配置されている側とは反対側の軸端コア部には、該軸端コア部と対向するようにして、比較金属体が配置されていることを特徴とする請求項６記載のカードリーダ。
【請求項１０】
前記励磁用コイルは、一対のコイル巻回部を有し、
それら一対のコイル巻回部は、前記同一の軸心上に対向磁界が形成するように配置されていることを特徴とする請求項４記載のカードリーダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、装置本体内の読取／書込位置まで挿入されたカードに対して情報を記録・再生するカードリーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＡＴＭ、自動販売機、自動券売機などにおいて、各種型式のカードの情報記録部に対して特定の情報を記録・再生するカートリーダが広く採用されているが、最近のカードリーダでは、装置本体内に挿入されたカードの真偽や表裏を検出するための入口センサを設置することが行われている。この入口センサは、カード挿入口の直後に配置されており、その入口センサによって、装置本体内に挿入されたカードの情報記録部等を検知することにより適正なカードが挿入されているか、或いは適正なカードであっても表裏が反対になっていないかなどを検出し、不適正なカードであった場合には、上記入口センサの直後に配置されたシャッターを閉じたままに保持することにより不正行為などを未然に防止するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、一般に広く用いられている磁気カードの磁気ストライプに対して情報を記録・再生するカートリーダの場合には、上述した入口センサとして、磁気ヘッドを採用することによって簡易な構成とすることができるが、最近のＩＣカードを用いるカートリーダの場合には、どのようにしてカードの種別を検出するかについての具体的な提案は未だなされていない。
【０００４】
このように従来のカードリーダでは、装置本体内に挿入されたカードの種類を判定することができず、現時点で用いられているカードが、磁気カードであるのかＩＣカードであるのかの判別ができないという問題がある。また、ＩＣカードの場合には、接触型のＩＣカードであるのか、非接触型のＩＣカードであるのかを判別することができず、従って、それらを共用しているカードの判別も、当然に全く不可能になっている。そのため、例えば使用不能なカードを挿入した場合などに、シャッターを閉じる制御動作を確実に行うことができず、装置の誤動作や損傷を防止するといった対策を採ることができないのが現状である。
【０００５】
なお、ＩＣカードを判別するにあたって、特開平１１−３５２１０８号公報に開示されたような渦電流型のセンサを用いると、薄型化ができなくなるという問題が発生する。すなわち、渦電流型のセンサでは、励磁用の棒状コアを３個以上配置することから大型化が避けられない上に、コアの透磁率が温湿度により変化することにより使用環境に対する温度特性が大きく変動してしまい、ＩＣカードの有無を判定する際の閾値レベルを温度特性の変動以上に高く設定しなければならなくなって、ＩＣカードと入口センサとの間にある程度以上の距離ができてしまう場合には、ＩＣカードの検出ができなくなるおそれがある。
【０００６】
そこで本発明は、簡易で小型の装置構成よって、挿入されたカードの種別を確実かつ安定的に検出することができ、装置の誤動作や損傷を良好に防止することができるようにしたカードリーダ提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載のカードリーダでは、読取／書込位置よりもカード挿入方向において上流側の適宜の位置に、挿入されたカードの種別を検出する入口センサが設けられていることから、その入口センサからの検出信号を用いることによって、使用不能なカードを挿入した場合にシャッターを閉じるなどの制御動作を行うことが可能となる。
【０００８】
また、請求項２記載のカードリーダでは、上記請求項１記載の入口センサが、磁気カードの磁気ストライプを検出する第１の磁気センサと、接触型ＩＣカードの接点端子部を検出する第２の磁気センサと、非接触型ＩＣカードのアンテナ部を検出する第３の磁気センサとのうちの少なくとも二つの磁気センサを備えている。
従って、この請求項２にかかる発明によれば、入口センサからの検出信号によって、挿入されたカードが、磁気カードであるか、接触型ＩＣカードであるか、非接触型ＩＣカードのであるから、又はそれらのいずれを共用するカードであるかが良好に検出されることとなる。
【０００９】
さらに、請求項３記載のカードリーダでは、上記請求項１記載の装置本体に、カードを挿入するカード挿入口と、そのカード挿入口を通して挿入されたカードを前記読取／書込位置まで導くカード搬送路と、当該カード搬送路内のカードを移動させる搬送駆動手段と、上記カードの挿入方向において前記カード挿入口の下流側で前記カード搬送路を遮断・開放するシャッター手段とが設けられ、入口センサが、カード挿入口とシャッター手段との間の位置に配置されている。
従って、この請求項３にかかる発明によれば、カード挿入口から挿入されたカードは、入口センサで検知されることによってシャッター手段が開放状態になされた後に、カード搬送路内に送り込まれるようになっている。
【００１０】
さらに、請求項４記載のカードリーダでは、前記請求項１記載の入口センサのうちの少なくとも一つが、コア体の同一軸心上に、励磁用コイル及び検出用コイルがそれぞれ巻回されることにより装着された磁気差動型に構成されたものであって、上記励磁用コイル及び検出用コイルの一方側が、前記コア体の軸心方向における略中央に配置された中央コア部に装着されているとともに、前記励磁用コイル及び検出用コイルの他方側が、上記コア体の軸心方向における両端部分に配置された一対の軸端コア部にそれぞれ装着され、それら一対の軸端コア部のうちの一方側と前記被検出体とが、互いに対面可能な配置関係になされている。
すなわち、このような構成を有するカードリーダに用いられている磁気差動型の入口センサでは、励磁用コイルと検出用コイルとが区別されて配置されていて、しかも一対の励磁用コイル又は一対の検出コイルの間のバランスに基づいて検出が行われることから、直流抵抗分等を含むインピーダンスに関係なく磁束の変化量を直接測定することによって、小型のコア体を用いつつ高感度な出力が得られ、しかも、従来のような定電流回路を使用することなく安価な回路によって、環境の温度変動にかかわらず安定的な検出動作が可能となっている。
【００１１】
さらにまた、請求項５記載のカードリーダでは、前記請求項４記載のコア体が、板形状部材からなることから、コア体が薄型化されることとなって、より一層小型化が図られる。
【００１２】
一方、請求項６記載のカードリーダでは、前記請求項４記載の軸端コア部における軸心方向と直交する方向の幅寸法が、前記中央コア部の幅寸法よりも小さく形成されているとともに、請求項７記載のカードリーダでは、前記請求項６記載の軸端コア部の幅寸法が、中央コア部の幅寸法の半分以下に設定されている。
このように、被検出体としてのカードに近接される軸端コア部を小幅として、当該軸端コア部における電流効率を向上させ、より多くの磁束を発生させることで、検出感度が一層高められる。
【００１３】
また、請求項８記載のカードリーダでは、前記請求項６記載の中央コア部と、前記一対の軸端コア部との各境界部分には、幅方向に向かって突出する係止鍔部がそれぞれ設けられ、該係止鍔部によって、前記励磁用コイル及び検出用コイルの巻回位置が、予定の位置に位置決め規制されている。
このように、中央コア部と軸端コア部との境界部分に係止鍔部を設けることによって、各コイルの巻回位置を精度良く位置決め可能としておけば、位相ズレ又は出力ズレが低減されるとともに、大きな変化率が得られる。
【００１４】
さらに、請求項９記載のカードリーダでは、前記請求項６記載の一対の軸端コア部のうち、前記被検出体としてのカード側に対面可能に配置されている側とは反対側の軸端コア部には、該軸端コア部と対向するようにして、比較金属体が配置されている。
このように、被検出体としてのカードからの検出出力と、比較金属体からの検出出力との差分を変化量として検出を行えば、比較金属体と軸端コア部との距離や、比較金属体の材質などを変更することによって、被検出体としてのカードに対して必要とされる検出区間における始点位置を「０」出力に設定して用いることが可能となり、それによって、大きな出力変化を得て検出精度、及び分解能が高められるとともに、良好な直線性が得られるようになっている。
【００１５】
さらにまた、請求項１０記載のカードリーダでは、前記請求項４記載の励磁用コイルが一対のコイル巻回部を有し、それら一対のコイル巻回部は、前記同一の軸心上に対向磁界が形成するように配置されていて、このような手段によれば、一対の励磁用コイルによって差動状態となった一つの出力が得られることから、より一層高感度で正確な検出が可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を接触型ＩＣカードリーダに適用した実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
まず、図１に示されているＩＣカードリーダの装置本体１内には、図示右端側に設けられたカード挿入口２を通して挿入されたＩＣカード３が、略水平方向に延在するように配置されたカード搬送路４により案内されて、図示したように装置後端側まで送り込まれる構成になされている。このカード搬送路４は、上側フレーム４ａと下側フレーム４ｂとの間に挟まれるようにして構成されており、当該カード搬送路４の比較的前方（図示右方）の位置に配置された搬送駆動手段としてのカード送りローラ５ａ又は送りパット５ｂが、図示を省略したモータによって回転駆動されることによって、上記ＩＣカード３が、装置後端側（図示右端側）に配置されたカード読取／書込位置まで導かれるようになっている。
【００１８】
具体的には、上記カード挿入口２からカード搬送路４の内部側に取り込まれたＩＣカード３は、当該ＩＣカード３の先端３ａがカード当接部材６に当接された後に更に押し込まれ、そのＩＣカード３とともに上記カード当接部材６をカード走行方向に移動させる。そして、そのカード当接部材６の移動に伴って、ＩＣ接点７が、接点ブロック８の作用によって上記ＩＣカード３の接点端子部３ｂに当接させる位置まで移動される。
【００１９】
一方、上記カード当接部材６は、ＩＣカード３の先端３ａを当接させる突出部６ａと、ＩＣカード３の裏面側を受け支える受け手段６ｂとを備えている。上記突出部６ａは、カード当接部材６の先端部分（図示左端側部分）において、下方を向くように形成されており、その突出部６ａに対して、カード搬送路４内を走行するＩＣカード３が当接するように、当該突出部６ａの一部が、前記上側フレーム４ａと下側フレーム４ｂとにより形成されるカード搬送路４内に突出するように配置されている。
【００２０】
上述したカード当接部材６は、ＩＣカード３が走行する方向に移動可能に設けられているが、スプリング等（図示省略）によってＩＣカード３の後端側方向、すなわち図示右方の手前側に復帰付勢されており、そのカード当接部材６にＩＣカード３が当接して移動させるまでは、図２に示すように後方位置（図示右方位置）に待機している。そして、ＩＣカード３が図示左方側のカード読取／書込位置に向かって走行し、当該ＩＣカード３の先端３ａがカード当接部材６の突出部６ａに当接すると、当該カード当接部材６は、ＩＣカード３とともにカード走行方向すなわち図示左方の奥側に向かって移動し、それによって、上記カード当接部材６が、図１に示すカードセット位置、つまりＩＣカード３に対する情報の読取／書込を行う位置に到達する。
【００２１】
一方、上記接点ブロック８は、プローブ針状のＩＣ接点７を保持しながらカード当接部材６に係合しており、カード当接部材６が、図示左方の先端側へ移動するのに連動して、図２のカード離間位置から斜め方向のカム溝８ｂに沿って下降していき、図１に示すカード当接位置に到達する構成になされている。上記接点ブロック８は、カード当接位置に至る直前において上記ＩＣ接点７をＩＣカード３の接点端子部３ｂに当接させるように構成されている。
【００２２】
図示上方側に配置されたセンサ９は、前記カード当接部材６に設けられたスリット６ｃと、カード当接部材６の後端側端面６ｄとを検出するように設けられていて、このセンサ９でスリット６ｃを検知することによってＩＣカード３の走行スピードを低下させるタイミングが検出されるとともに、後端側端面６ｄを検知することによってＩＣカード３がカード読取／書込位置に停止していることが検出されるようになっている。本実施形態では、上記センサ９として光センサを用いているが、他の手段、例えば磁気センサあるいは機械式センサを用いることもできる。
【００２３】
一方、特に図３、図４及び図５に示されているように、カード挿入部分、すなわち、上記ＩＣカード３の挿入方向（図示左方向）において前記カード読取／書込位置より上流側の位置には、挿入されたカードの種別を検出するための３体の入口センサ１０，２０，３０が設けられている。これらの入口センサ１０，２０，３０は、磁気カードの磁気ストライプを検出する第１の磁気センサ１０と、接触型ＩＣカードの接点端子部を検出する第２の磁気センサ２０と、非接触型ＩＣカードのアンテナ部を検出する第３の磁気センサ３０とから構成されている。
【００２４】
そのうちの上記第２の磁気センサ２０及び第３の磁気センサ３０は、前記カード搬送路４内に臨むように設けられた磁気差動型センサからそれぞれ構成されていて（詳細な構造は後述）、本実施形態では、上述したカード挿入口２の図１左方側直後においてカード走行方向と略直交する方向に並列していることによって、これら両センサ２０，３０どうしが互いに略同位置となるように配置されている。
【００２５】
ここで、上記第２の磁気センサ２０は、前述した接触型のＩＣカード３に設けられた接点端子部３ｂを検出する機能を備えたものであって、接触型のＩＣカード３がカード挿入口２から挿入された場合に、当該第２の磁気センサ２０から検出信号が発せられるようになっている。また、前記第３の磁気センサ３０は、非接触型のＩＣカードに帯状等をなすように張り巡らして配置されたアンテナ部を検出するように配置されており、非接触型のＩＣカードがカード挿入口２から挿入された場合に、当該第３の磁気センサ３０から検出信号が発せられるようになっている。
【００２６】
一方、前記第１の磁気センサ１０は、磁気記録情報部として磁気ストライプを有するカードを用いる場合の磁気プリヘッドを構成するものであって、カード搬送方向において上記第２及び第３の磁気センサ２０，３０のやや下流側（奥側）に配置されており、磁気カードなどの磁気ストライプを有するカードがカード挿入口２から挿入された場合に、当該第１の磁気センサ１０から検出信号が発せられるようになっている。
【００２７】
さらに、上記前記第１の磁気センサ１０のカード搬送方向下流側（奥側）には、前記カード搬送路４を開放・閉塞する公知のシャッター手段４０が配置されており、適正なＩＣカード３が挿入された場合には、その適正な検出信号に基づいて上記シャッター手段４０を開放状態とするが、不適正なカードが挿入された場合、すなわちＩＣカード３の接点端子部３ｂが検出されない場合には、上記シャッター手段４０を遮断状態のままに保持させることによって、不正カードの使用などを未然に防止するようにしている。
【００２８】
このシャッター手段４０の開閉回路については、従来公知のものと同様であるので説明は省略するが、このようなシャッター手段４０を設けることなく、モータの駆動制御によって不正カードを装置内に取り込まないようにすることも可能である。
【００２９】
一方、適正なＩＣカード３からの検知信号が上記入口センサ１０，２０，３０から発せられると、その検知信号に基づいてカードと搬送駆動手段のモータが駆動され、それによって上述したカード送りローラ５ａが回転駆動されることとなり、ＩＣカード３が、前記シャッター手段４０を通ってカード搬送路４の内部へと搬入されていく。そして、そのカード搬送路４内を走行するＩＣカード３の先端３ａは、前記カード当接部材６の突出部６ａに導かれる。当該ＩＣカード３の先端３ａが突出部６ａに当接した後も、カード送りローラ５ａは引き続き回転駆動されてＩＣカード３を走行させる。従って、上記カード当接部材６の突出部６ａは、ＩＣカード３の先端３ａによってカード走行方向に押されていき、カード当接部材６がＩＣカード３と一体にカード走行方向すなわち図示左方側の奥側へ移動することとなる。
【００３０】
上記カード当接部材６がカード走行方向に移動するのに伴って、そのカード当接部材６に係合する接点ブロック８が上下動を行うように構成されている。すなわち、上記接点ブロック８は、カム溝８ｂを利用して下降してＩＣ接点７をＩＣカード３の接点端子部３ｂに接触させる。その後も、ＩＣカード３が情報の読取／書込が行われる位置まで移動するので、これに伴い上記接点ブロック８もさらに下降する。したがって、ＩＣカード３がカード読取／書込位置に近づくにつれて、ＩＣカード３の接点端子部３ｂに対してＩＣ接点７がさらに押し付けられることとなる。
【００３１】
ここで、上述した第２の磁気センサ２０及び第３の磁気センサ３０は、互いに略同一の構造をなす磁気差動型センサから構成されているが、その磁気差動型センサの構造例を次に詳細に説明する。なお、上述したように上記両センサ２０，３０は互いに同一構成となっているので、以下、第２の磁気センサ２０に関してのみ説明する。
【００３２】
まず、第２の磁気センサ２０は、磁気差動型センサから構成されているが、特に図６及び図７に示されているように、ハウジング２０ａに取り付けられた樹脂体２０ｂ内に埋設されており、当該第２の磁気センサ２０を構成している磁気差動型センサ（以下、磁気差動型センサ２０という。）から延出して上記ハウジング２０ａの外部側に向かって略水平に突出する各端子板２０ｃが、図示を省略した回路制御部に接続されている。
【００３３】
また、上記磁気差動型センサ２０自体は、図８及び図９に示されているような一枚の薄板形状部材からなるコア体２１の中央コア部２１ａに対して、検出用コイル２２が巻回された磁気差動型の構造を備えており、上記中央コア部２１ａの図示上下方向両側には、係止鍔部２１ｂをそれぞれ介して一体的に連接された一対の軸端コア部２１ｃ，２１ｄの各々に対して、励磁用コイル２３ｃ，２３ｄがそれぞれ巻回されている。
【００３４】
そして、上記一対の軸端コア部２１ｃ，２１ｄのうちの図示下側に配置された一方側の軸端コア部２１ｃが、上述した接触型ＩＣカード３の接点端子部３ｂ、又は非接触型ＩＣカードのアンテナ部と対面可能に配置されている。このとき、本実施形態では、前記中央コア部２１ａを通して他方側の軸端コア部２１ｄに至る軸心ＣＸの方向（図示上下方向）が、前記ＩＣカードの移動方向に対して略直交する位置関係に設定されている。そして、上記一方側の軸端コア部２１ｃに対して、接触型ＩＣカード３の接点端子部３ｂ、又は非接触型ＩＣカードのアンテナ部が、上記軸心ＣＸに略直交する方向に沿って往復移動されることによって、これら一方側の軸端コア部２１ｃと、接触型ＩＣカード３の接点端子部３ｂ又は非接触型ＩＣカードのアンテナ部とが互いに対向しつつ近接・離間されるようになされており、それらの両部材どうしが互いに適宜の距離範囲内において対面したときに、前記接触型ＩＣカード３の接点端子部３ｂ、又は非接触型ＩＣカード３のアンテナ部の存在（有り）が検出されるように構成になされている。
【００３５】
なお、上記接触型ＩＣカード３の接点端子部３ｂ、又は非接触型ＩＣカード３のアンテナ部が固定された状態で、磁気差動型センサ２０側が移動する構成であってもよい。
【００３６】
更に具体的に説明すると、上記中央コア部２１ａは、前記軸心ＣＸの延在方向（図示上下方向）において磁気差動型センサ２０の略中央部分に配置されており、上記軸心ＣＸの方向と直交する方向（図示左右方向）における幅寸法Ｗ１　が比較的幅広に形成されている。これに対して、上記両軸端コア部２１ｃ，２１ｄの各幅寸法Ｗ２　は、上記中央コア部２１ａの幅寸法Ｗ１　より小さく設定されており（Ｗ２　＜Ｗ１　）、本実施形態では、半分以下の寸法（Ｗ２　≦Ｗ１　／２）となるように形成されている。このとき、上記中央コア部２１ａにおける検出用コイル２２が巻回されている部位は、やや細幅の寸法Ｗ３　となるように切り欠かれた形状になされている。
【００３７】
また、上記両軸端コア部２１ｃ，２１ｄに巻回された一対の励磁用コイル２３ｃ，２３ｄは、一体的に連結された一連のコイル部材から構成されていて、それらの各コイル部材のうちの、上記両軸端コア部２１ｃ，２１ｄにおける付け根部分に巻回された内端部分どうしが、渡り線２３ｅによって一体的に接続されて、直列の状態になされている。一方、上記両軸端コア部２１ｃ，２１ｄの各先端側から引き出された各リード部２３ｆ，２３ｇは、交流電源２５の両接点端子部に適宜の抵抗を介してそれぞれ接続されていて、その交流電源２５から発生される正弦波又は矩形波が、上記両軸端コア部２１ｃ，２１ｄの各コイル巻回部に印加されることによって、上述した同一の軸心ＣＸ上において、逆方向の対向磁界φ１，φ２が形成されるように構成されている。
【００３８】
このとき、上記中央コア部２１ａと、一対の軸端コア部２１ｃ，２１ｄとの各境界部分に設けられた各係止鍔部２１ｂ，２１ｂは、上記軸心ＣＸの方向と略直交する幅方向に向かって突出する張出形状になされており、それらの各係止鍔部２１ｂに対する軸心方向の前後の位置に、前記励磁用コイル２３ｃ及び検出用コイル２３ｄがそれぞれ巻回されている。すなわち、それらの各コイル２３ｃ，２３ｄの巻回位置は、上記両係止鍔部２１ｂ，２１ｂによって位置決めされるようになっている。
【００３９】
このような構成を有する本実施形態にかかる磁気差動型センサ２０において、上記検出用コイル２２から得られる検出出力は、一対の励磁用コイル２３ｃ，２３ｄにより発生される逆方向の対向磁界φ１，φ２の和に相当する磁界に基づくものとなっており、従って、上述したカードが存在していない（無し）か、またはカードが磁気差動型センサ２０から十分な遠方（無限遠）にある場合には、上記逆方向の対向磁界φ１，φ２の絶対値は等しくなり（｜φ１｜＝｜φ２｜）、上記検出用コイル２２からの出力は「０」となる。一方、磁気差動型センサ２０とカードとが、相対的に近接して適宜の範囲内に存在する（有り）の状態になると、これら両者間の距離の変化に対応して、ＩＣカード３側に発生する渦電流が変化し、それにより上述した逆方向の対向磁界φ１，φ２のバランスが崩れて、例えばφ１が大きくなるとφ２が小さくなる。そして、そのときの対向磁界φ１，φ２の絶対値の差（｜φ１｜−｜φ２｜）に相当する磁界に基づいて、上記検出用コイル２２から差動出力が得られる。
【００４０】
このような差動状態によって一つの出力が得られるが、その出力は、例えば以下の式によって表されるものとなっている。
【数１】
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【００４１】
すなわち、上述した構成を有する磁気差動型センサ２０では、励磁用コイル２３ｃ，２３ｄと、検出用コイル２２とが区別されて配置されていて、しかも、一対の励磁用コイル２３ｃ，２３ｄどうしの間のバランスに基づいて検出が行われることから、直流抵抗分等によるインピーダンスに関係なく磁束の変化量が、薄型で小型のコア体２１を用いつつ良好な直線性をもって高感度で得られる。しかも、従来のような定電流回路を使用することなく安価な回路によって環境の温度変動にかかわらず、カードの有無に関して安定的な検出動作が可能となる。
【００４２】
また、本実施形態では、カード側に対面配置される軸端コア部２１ｃ，２１ｄを小幅なものとして、当該軸端コア部２１ｃ，２１ｄにおける電流効率を向上させており、それによって、より多くの磁束を発生させていることから、検出の変化量、つまりカードの有無に関する検出感度が、より一層高められるようになっている。さらにまた、本実施形態にかかる磁気差動型センサ２０では、中央コア部２１ａと、軸端コア部２１ｃ，２１ｄとの境界部分に、係止鍔部２１ｂを設けることによって、各コイル２２，２３ｃ，２３ｄの巻回位置を精度良く位置決め可能としていることから、位相ズレ又は出力ズレが低減されるとともに、大きな変化率が得られる。
【００４３】
加えて、本実施形態にかかる磁気差動型センサ２０では、一対の励磁用コイル２３ｃ，２３ｄどうしの間の出力バランスを差動状態としていることから、一層高感度で正確な検出が可能となっている。また差動になっているので、ＩＣカードが存在していない、又は無限遠のとき、温度変化によるφ１，φ２の変化量はほぼ同じとなり、出力は０のままであるから、温度特性も良好である。
【００４４】
ここで、接触型ＩＣカード３の接点端子部３ｂ、又は非接触型ＩＣカードのアンテナ部を検知するには、上述した入口センサ１０，２０，３０からの出力電圧の温度変動よりも大きな閾値（スライスレベル）を設定して検出を行うようにすれば良いこととなるが、磁気差動型センサ２０，３０からの出力電圧の温度変動は極めて小さいため、感度の良好な磁気差動型センサとすることができる。具体的に、磁気差動型センサ２０，３０からの出力電圧と、磁気差動型センサ２０，３０とカード側との間の間隔との関係をみてみると、例えば図１０に示されているように、上記磁気差動型センサ２０，３０からの出力電圧（図１０の縦軸）は、当該磁気差動型センサ２０，３０とカード側との間の距離（図１０の横軸）にほぼ反比例したものとなっているが、適宜に閾値（スライスレベル）設定することによって良好な検知出力が得られることが判る。
【００４５】
このようなことから、本実施形態にかかる磁気差動型センサ、すなわち第２及び第３の磁気センサ２０，３０を取り付けるにあたっては、当該第２及び第３の磁気センサ２０，３０を、カード搬送路４から引き込んだ位置に配置することが可能となり、実際には、上記第２及び第３の磁気センサ２０，３０の図示下面を、前述したカード搬送路４の上側フレーム４ａの壁面（図示下面）から適宜の距離だけ引き込んだ位置に配置して、第２及び第３の磁気センサ２０，３０がカード表面に非接触となるように設定されている。このような構成によって第２及び第３の磁気センサ２０，３０は、カード表面や、装置内部に侵入した粉塵などとの間の擦れによって変形したり損傷を受けたりすることのないように取り付けられている。
【００４６】
一方、上述したような第１、第２及び第３の磁気センサ１０，２０，３０は、図１１〜図１４に示されているような磁気カード、及びＩＣカードの規格寸法に対応して配置されている。すなわち、まず第１の磁気センサ１０は、図１１に示されているような磁気カード５０における磁気ストライプ５０ａの位置規格（ＩＳＯ０７８２１−２）に対応するように配置されており、当該第１の磁気センサ１０から検出信号が得られれば、磁気ストライプ５０ａを有するカードが挿入されたものと判断することができる。
【００４７】
次に、第２の磁気センサ２０は、図１２及び図１３に示されているような接触型ＩＣカード３における接点端子３ｂの位置規格（ＩＳＯ７８１６）Ｃ１〜Ｃ８の少なくとも一部に対応するように配置されている。但し、当該の第２の磁気センサ２０の配置領域には、図１４に示されているような非接触型ＩＣカード６０におけるアンテナ部とチップとの最小結合領域６０ａが存在していることから、その最小結合領域６０ａの位置規格（ＩＳＯ１４４４３−２）にも対応した位置となるようにしている。従って、この第２の磁気センサ２０から検出信号が得られれば、非接触型ＩＣカード６０、又は接触型ＩＣカード３のいずれかが挿入されたものと判断するすることができる。
【００４８】
更に、前記第３の磁気センサ３０は、例えば本実施形態では、非接触型ＩＣカード６０の全体を張り巡らすようにして配置されたアンテナ部を検知することができる位置、例えば非接触型ＩＣカードの長手方向に沿って延在しているアンテナ部の一部分に対応する位置に配置されている。この非接触型ＩＣカードにおけるアンテナ部は、ＩＳＯ規格等では規定されておらず、各システム、カードごとにそれぞれ個別に規定されていることから、それらのアンテナ部の各位置に各々対応して上記第３の磁気センサ３０を適宜に配置することとなる。従って、この第３の磁気センサ３０から検出信号が得られれば、非接触型ＩＣカード６０が挿入されたものと判断することができる。
【００４９】
以上のような第１の磁気センサ１０、第２の磁気センサ２０、及び第３の磁気センサ３０からの各検出信号をみれば、挿入されたカードの種別が次のように判定可能となる。
すなわち、
▲１▼　第１の磁気センサ１０のみの検出信号を得た場合には「磁気カード」が挿入されたものと判断される。
▲２▼　第３の磁気センサ３０からの検出信号がなく、第２の磁気センサ２０のみの検出信号を得た場合には「接触型ＩＣカード」が挿入されたものと判断される。
▲３▼　第２の磁気センサ２０からの検出信号と、第３の磁気センサ３０からの検出信号との双方を得た場合には「非接触型ＩＣカード」が挿入されたものと判断される。
▲４▼　第３の磁気センサ３０からの検出信号がなく、第１及び第２の磁気センサ２０からの双方の検出信号を得た場合には「磁気と接触型ＩＣの共用カード」が挿入されたものと判断される。
▲５▼　第１、第２及び第３の磁気センサ１０，２０及び３０から全ての検出信号を得た場合には、「磁気と非接触型との共用カード」が挿入されたものと判断される。
このようなことから、使用不能なカードを挿入した場合には、シャッター手段４０を閉じるなどの制御動作が可能となる。
【００５０】
一方、上述した実施形態と同一の構成物に対して同一の符号を付した図１５に示された実施形態では、一対の軸端コア部２１ｃ，２１ｄのうちの図示下側に配置された一方側の軸端コア部２１ｃが、カード側と対向するように配置されているとともに、図示上側に配置された他方側の軸端コア部２１ｄが、カード側と同一材質、又は同程度の導電率、或いは同程度の透磁率を有する比較金属体７０と対向するように配置されている。
【００５１】
そして、上述したようなカードが、磁気差動型センサ２０（又は３０）に対して対面・離間するように図示左右の方向に移動すると、上記一方側の軸端コア部２１ｃが、カードに対して対面・離間されて、それら両部材どうしの間の間隔Ｌ１が、有限値と無限値との間で変化することになる。そのとき、他方側の軸端コア部２１ｄは、比較金属体７０に対して間隔Ｌ２を変えることなく所定の位置に維持される構成になされている。
【００５２】
従って、上記検出用コイル２２からの出力が「０」となる位置は、上記比較金属体７０と他方側の軸端コア部２１ｄとの間の間隔Ｌ２が、一方側の軸端コア部２１ｃとカード側との間隔Ｌ１と等しくなる位置であることから、上述した一方側の軸端コア部２１ｃと、カード側の検出を行う間隔Ｌ１を、比較金属体７０と他方側の軸端コア部２１ｄとの間の間隔Ｌ２よりも同じか小さい範囲（０≦Ｌ１≦Ｌ２）に設定しておけば、カードの有無に関して大きな検出出力を取り出すことが可能となる。
【００５３】
このように、本実施形態にかかる磁気差動型センサ２０（又は３０）によれば、カード側からの検出出力と、比較金属体７０からの検出出力との差分が変化量になされることから、比較金属体７０と軸端コア部２１ｃとの距離Ｌ２や、比較金属体７０の材質などを変更することによって、図１６中の符号０〜Ｌ２で示されたカードに対する必要な検出区間において、「０」となる位置Ｌ２を任意に変更して用いることが可能となり、その結果、カードの有無に関して大きな出力を得ることによって検出精度が高められる。
【００５４】
以上、本発明者によってなされた発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であることはいうまでもない。
【００５５】
例えば、上述した実施形態にかかるカードリーダでは、３体の磁気センサを配置しているが、装置の構成によっては２体の磁気センサで同様な作用・効果が得られることもある。従って、本発明では、少なくとも二つの磁気センサを備えていればよい。
【００５６】
また、上述した実施形態にかかる磁気差動型センサ２０（又は３０）では、検出用コイル２２を中央部分に挟んで両側に励磁用コイル２３ｃ，２３ｄを配置しているが、励磁用コイルを中央部分に挟んで両側に検出用コイルを配置するように構成することも可能である。
【００５７】
また、上述した実施形態にかかる磁気差動型センサ２０（又は３０）では、軸端コア部２１ｃの幅寸法を、中央コア部２１ａの幅寸法よりも小さくしているが（Ｗ２　＜Ｗ１）、両者を等しくしたり、逆の大小関係に設定することも可能である。また、上述した実施形態におけるコア体２１の中央コア部２１ａには、検出用コイル２２を巻回する部位に凹状の切欠き部が設けられているが、そのような切欠き部を設けることなく単純な矩形状をなすように形成することも可能である。
【００５８】
さらに、上述した実施形態にかかる磁気差動型センサ２０（又は３０）では、コア体として、一枚の薄板形状部材を用いているが、図１７（ａ），（ｂ）に示されているような立体形状のコア体２１’，２１”であっても同様に採用することができる。なお、この場合においても、軸方向の中央部分に設けられた切欠状の凹部２１’ａ，２１”ａを形成することなく単純形状に構成することが可能である。なお、同形状の薄板材を２枚以上貼り付けてもよい。
【００５９】
さらに、上述した実施形態では、一対の励磁用コイル２３ｃ，２３ｄが一連・一体に直列状態にて接続されているが、例えば、図１８に示されているように、それらの各励磁用コイル２３ｃ，２３ｄを、交流電源２５に対して並列状態となるように接続して対向磁界を形成することも可能である。
【００６０】
さらにまた、上述した実施形態は、一つの励磁用電源を単独で設けたものであるが、各励磁用コイル２３ｃ，２３ｄ毎に、別個の電源をそれぞれ配置することも可能である。但し、その場合には、各電源どうしの位相が同期するように設定することが必要となる。
【００６１】
一方、上述した実施形態における一対の両軸端コア部２１ｃ，２１ｄの各幅寸法Ｗ２　，Ｗ２　が、作製誤差などによって、例えば５μｍのように微少量だけ互いに異なってしまい、その結果、被検出物がない場合の差動出力が「０」にならなくなってしまうことも考えられるが、その場合には、上記各励磁用コイル２３ｃ，２３ｄに供給する電流値を、差動出力が「０」となるようにオフセット調整することによって容易に対処することが可能である。
【００６２】
また、磁気差動型センサとしては、上述した実施形態のような磁気差動型のものに限定されることはなく、渦電流型のセンサや、光センサなども同様に適用することができる。
【００６３】
さらに、上述した実施形態ではＩＣカードが自動的に搬送されるカードリーダにおける実施の形態を説明したが、カードの搬送が手動式であるカードリーダにおいても本発明を実施することができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の請求項１にかかるカードリーダは、読取／書込位置よりもカード挿入方向において上流側の適宜の位置に、挿入されたカードの種別を検出する入口センサを設け、その入口センサからの検出信号を用いることによって、使用不能なカードを挿入した場合にはシャッターを閉じるなどの制御動作を可能としたものであるから、カードの不正行為などを未然に防止することができ、カードリーダの信頼性を向上させることができる。
【００６５】
また、請求項２記載のカードリーダは、上記請求項１記載の入口センサが、磁気カードの磁気ストライプを検出する第１の磁気センサと、接触型ＩＣカードの接点端子部を検出する第２の磁気センサと、非接触型ＩＣカードのアンテナ部を検出する第３の磁気センサとのうちの少なくとも二つの磁気センサを備え、入口センサからの検出信号によって、挿入されたカードが、磁気カードであるか、接触型ＩＣカードであるか、非接触型ＩＣカードのであるから、又はそれらのいずれを共用するカードであるかが良好に検出されるようにしたものであるから、上述した効果を確実に得ることができる。
【００６６】
さらに、本発明の請求項３にかかるカードリーダは、上記請求項１における装置本体に、そのカード挿入口を通して挿入されたカードを前記読取／書込位置まで導くカード搬送路を設けるとともに、そのカード搬送路を遮断・開放するシャッター手段を設け、そのカード挿入口とシャッター手段との間の位置に入口センサを配置したことによって挿入されたカードを入口センサで検知した後にカード搬送路内に送り込むようにしたものであるから、上述した効果に加えて、シャッター手段によって不正カードの排除を確実に行わせることができるとともに、装置本体内の清浄性を良好に維持することができる。
【００６７】
さらにまた、本発明の請求項４にかかるカードリーダは、上記請求項１における磁気差動型センサとして磁気差動型の磁気差動型センサを用いたことにより、小型のコア体を用いつつ高感度な出力を得つつ環境の温度変動にかかわらず安定的な検出動作が可能としたものであるから、上述した効果に加えて、カードの検出を良好な検出感度により安定的に行うことができ、小型で高性能なカードリーダを得ることができる。
【００６８】
また、本発明の請求項５にかかるカードリーダは、前記請求項４における磁気差動型センサのコア体を板形状部材から形成してコア体を薄型化したものであるから、上述した効果に加えて、より一層の小型化を図ることができる。
【００６９】
さらに、本発明の請求項６及び請求項７にかかるカードリーダは、上記請求項４及び請求項５における磁気差動型センサの軸端コア部を小幅として、当該軸端コア部における電流効率を向上させ、より多くの磁束を集めるようにして検出感度を一層高めるようにしたものであるから、上述した効果を更に高めることができる。
【００７０】
また、本発明の請求項８にかかるカードリーダは、上記請求項６における磁気差動型センサの中央コア部と軸端コア部との境界部分に係止鍔部を設けることによって、各コイルの巻回位置を精度良く位置決め可能として、位相ズレを低減させるとともに、大きな変化率を得るように構成したものであるから、上述した効果を更に高めることができる。
【００７１】
一方、本発明の請求項９にかかるカードリーダは、上記請求項６における磁気差動型センサによるカードからの検出出力と、比較金属体からの検出出力との差分を変化量として検出を行い、比較金属体と軸端コア部との距離や、比較金属体の材質などを変更することによって、被検出体に対して必要とされる検出区間における始点位置を「０」出力に設定して用いることを可能とし、それによって、大きな出力変化を得て検出精度及び分解能を高めるとともに良好な直線性が得られるように構成したものであるから、上述した効果を一層高めることができる。
【００７２】
また、本発明の請求項１０にかかるカードリーダは、上記請求項４における磁気差動型センサの一対の励磁用コイルにより対向磁界を形成することによって出力を理想的な差動状態とし、より一層高感度で正確な検出が可能としたものであるから、上述した効果を一層高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるカードリーダのカード搬送路においてＩＣカードが読取／書込位置に搬送された状態を表した縦断面説明図である。
【図２】図１に表されたカードリーダのカード搬送路においてカードが読取／書込位置に至る直前の状態を表した縦断面説明図である。
【図３】図１に表されたカードリーダのカード搬送路におけるカード挿入口部分を拡大して表した側面説明図である。
【図４】図３に表されたカード挿入口部分の正面説明図である。
【図５】図４に表されたカード挿入口部分を拡大して表した正面説明図である。
【図６】図１に示されたカードリーダに用いられている磁気差動型センサの一例を表した側面説明図である。
【図７】図６に表された磁気差動型センサの平面説明図である。
【図８】図６及び図７に表された磁気差動型センサの概略構造を表した側面説明図である。
【図９】図８に示された磁気差動型センサのコア構造を表した外観斜視説明図である。
【図１０】磁気差動型センサとＩＣカードとの間の間隔と、磁気差動型センサからの出力電圧との関係を測定した結果を表した線図である。
【図１１】磁気カードにおける磁気ストライプの位置規格を表した平面説明図である。
【図１２】接触型ＩＣカードに設けられた接点端子部の位置を表した平面説明図である。
【図１３】図１２中のＡ部拡大図である。
【図１４】非接触型ＩＣカードにおける設けられたアンテナ部とチップとの最小結合領域を表した平面説明図である。
【図１５】本発明の他の実施形態における磁気差動型センサの概略構造を表した側面説明図である。
【図１６】図１６に示された磁気差動型センサによる検出区間の調整状態を表した線図である。
【図１７】コア体の他の立体形状例を表したものであって、（ａ）は円筒形状のコア体、（ｂ）は角柱形状のコア体の外観斜視説明図である。
【図１８】励磁用コイルの並列状の接続例を表した回路説明図である。
【符号の説明】
１　装置本体
２　カード挿入口
３　接触型ＩＣカード
３ｂ　接点端子部
４　カード搬送路
７　ＩＣ接点
８　接点ブロック
１０　第１の磁気センサ（磁気プリヘッド）
２０　第２の磁気センサ（磁気差動型センサ）
３０　第３の磁気センサ（磁気差動型センサ）
２１　コア体
２１ａ　中央コア部
２１ｃ，２１ｄ　軸端コア部
２２　検出用コイル
２３ｃ，２３ｄ　励磁用コイル
２５　交流電源
φ１，φ２　対向磁界
４０　シャッター手段
５０　磁気カード
５０ａ　磁気ストライプ
６０　非接触型ＩＣカード
６０ａ　結合最小領域
７０　比較金属体
【図１】
2004070538.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2004070538.tif 000018
【図１６】
2004070538.tif 000019
【図１７】
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【図１８】
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