(57)【要約】【課題】  搬送時のカードの詰まりや搬送路からの外れを即時に検出する手段を備え、装置に起きる劣化の原因の発生を未然に防止可能とする。【解決手段】  カードを搬送するＤＣモータの起動からカード取り込みを終了、停止させるまでの正常時のモータ電流値（ＡＤ変換値）の変化を予めメモリテーブルに登録しておき、動作時に所定の間隔で実測したモータ電流値（モータ拘束時、電流値が最大値に保たれた状態になり、カード外れ時、急激に電流値が下降し、負荷の無い状態で駆動が継続する）とテーブルを参照し得られるそのタイミングにおける正常値とを比較し、異常／正常の判定を行う。１回の判定では誤判定をする可能性がある場合には、数回の判定結果により最終判定し、対応処理を行うようにする。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣモータによりカード搬送機構を駆動してカード挿入位置と書き込み、読み出し位置との間でカードの搬送を行うカードリーダライタであって、ＤＣモータの駆動電流を検出するモータ電流検出手段と、カード搬送時にモータ電流検出手段によって検出した電流を予め取得しておいた正常搬送時のＤＣモータの駆動電流値と比較するモータ電流比較手段と、比較結果が所定の範囲を外れたときに搬送異常を判定する手段を備えたことを特徴とするカードリーダライタ。
【請求項２】
請求項１に記載されたカードリーダライタにおいて、前記モータ電流検出手段が所定の間隔で検出電流をデジタル値で検出する手段であり、前記モータ電流比較手段が正常搬送時のＤＣモータの駆動電流値を参照値として格納したメモリテーブルを有する手段であることを特徴とするカードリーダライタ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載されたカードリーダライタにおいて、搬送異常を判定したときに前記ＤＣモータを停止させる制御手段を備えたことを特徴とするカードリーダライタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カード状の情報媒体（ＩＣカード等）に対する情報の書き込み、読み出しに用いるカードリーダライタに関し、内蔵するカード搬送手段に発生する搬送異常を検出可能としたカードリーダライタに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、電子データとして取り出すことができる形式で情報を書き込み、読み出しを可能としたＩＣカードやメモリカード等のカードが多種多様な用途に用いられている。カード使用時には、カードリーダライタによりカードの記録媒体に対しデータの書き込み、読み出しが行われる。
また、カードリーダライタでは、ケーシングにカード挿入口を設け、挿入されたカードを内部に配設されたヘッド部に対し所定の位置関係を保ってロードし、カードの書き込み、読み出しを行い、アンロードの際に再びカードを挿入口に戻すようにする方式が広く用いられている。このとき、カードはカード挿入口とロード位置の間でベルト等を用いた搬送機構を用いて搬送する方法が一般的に採用されるところである。
こうした搬送機構は通常、モータにより駆動されるが、正常な搬送動作を保証する為にモータ駆動による搬送動作をチェックする手段を備えている。その従来技術として、下記特許文献１，２を示すことができる。
特許文献１は、カードのデータ破壊を未然に防止するために、カードリーダの経年変化に基づく不良を時前に検出する手段として、カードの搬送異常をモータの回転数を負荷時にチェックする方法によって行うとしている。
また、特許文献２は、搬送途中でカードのデータを読み取り、書き込みを行う方式において、データの読み取り、書き込みが不良になる状態をチェックする手段として、カードの搬送時の搬送速度をチェックする方法を採用する、としている。
【特許文献１】特開平7-93486号公報
【特許文献２】特開平7-296494号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、モータによりカード搬送機構を駆動し、カードを搬送する際の異常動作として、カードが詰ったり、或いはカードが搬送路から外れ、モータを拘束したり、モータ負荷が急に軽くなってしまうことが起こり得る。ＤＣモータで制御するような場合、モータを拘束したまま、長時間放置しておくと、モータを制御するドライバ及びモータ自体も高温になってしまい、環境を悪化させる。また、搬送時に搬送機構（搬送路）から外れた場合には、急激に負荷が軽くなり、メカ的な衝突が発生する可能性がある。こうした状態が継続すると、装置の構成要素の劣化を早めて、その寿命を短くする恐れがある。
しかしながら、従来、カードの詰まりや搬送路からの外れという特定の異常を直接（発生の時点で直ちに）検出するソフトウェア対応の手法がなく、異常検出の一般的な手法であるタイマ制御により、即ちシーケンスが所定の時間止まり、進行しない状態になった場合に、タイムアウトでモータを停止して、異常を報知するといったソフトウェア対応の手法を採用していた。従って、カードの詰まりや搬送路からの外れに即時に対処して、上記問題を防ぐために有効に働く手段としては十分ではなかった。また、位置センサを実装することにより、カードの搬送時の上記した異常を発生時に近い時点で検出することが可能になるが、そのためにはセンサの数が多数必要になり、コストを押し上げることになる。なお、上記した特許文献１，２については、何れも経年変化による搬送状態の異常をモータの回転とカードの搬送距離のずれから検出するもので、カードの詰まりや搬送路からの外れを発生時に直ちに検出するという課題への適用を意図するものではない。
本発明は、ＤＣモータによりカード搬送機構を駆動してカード挿入口と書き込み、読み出し位置との間でカードの搬送を行うカードリーダライタにおける上記した従来技術の問題点に鑑み、これを解決するためになされたもので、その目的は、搬送時に発生するカードの詰まりや搬送路からの外れを即時に検出し、装置の構成要素に起きる劣化の原因の発生を未然に防止し得るようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１の発明は、ＤＣモータによりカード搬送機構を駆動してカード挿入位置と書き込み、読み出し位置との間でカードの搬送を行うカードリーダライタであって、ＤＣモータの駆動電流を検出するモータ電流検出手段と、カード搬送時にモータ電流検出手段によって検出した電流を予め取得しておいた正常搬送時のＤＣモータの駆動電流値と比較するモータ電流比較手段と、比較結果が所定の範囲を外れたときに搬送異常を判定する手段を備えたことを特徴とするカードリーダライタである。
請求項２の発明は、請求項１に記載されたカードリーダライタにおいて、前記モータ電流検出手段が所定の間隔で検出電流をデジタル値で検出する手段であり、前記モータ電流比較手段が正常搬送時のＤＣモータの駆動電流値を参照値として格納したメモリテーブルを有する手段であることを特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載されたカードリーダライタにおいて、搬送異常を判定したときに前記ＤＣモータを停止させる制御手段を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によると、カード搬送機構を駆動するＤＣモータの起動からカード取り込みを終了、停止させるまでのＤＣモータの駆動電流を常に検出、実測可能とし、実測した電流値を正常搬送時に予め得ておいた電流値と比較し、異常／正常の判定を行うようにしたことにより、異常搬送動作として起きる、カードの詰まりによるモータの拘束、或いは搬送路からのカードの外れによる無負荷動作を即時に検出して、モータの停止といった異常時の対応を素早くとることが可能になって、装置の構成要素に起きる劣化の原因の発生を未然に防止し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明に係わるカードリーダライタを添付する図面とともに示す以下の実施形態に基づき説明する。
図１は、この実施形態のカードリーダライタの概略構成を示す断面図である。同図において、１はカードリーダライタ、２はカードである。カードリーダライタ１は、カード挿入口１１とカードの書き込み・読み出しを行うヘッド部２５の動作位置の間でカードの搬送を行うために、カード搬送路１２を有し、搬送機構として、ベルト１４，１７、プーリ１５、ローラ１６Ａ，１６Ｂを備える。また、搬送機構はＤＣモータ（図示せず）によって駆動軸１３を通して正逆方向に駆動される。
カード２がカード挿入口１１に挿入されると、モータが正転（正回転）し、この回転力が駆動軸１３を通してベルト１４によりプーリ１５に伝達され、プーリ１５の回転によりこれと同軸上に固定配設されたローラ１６Ａが回転し、ベルト１７を介してローラ１６Ｂを従動回転させる。従って、挿入されたカード２は、モータ駆動されるベルト１７によってカード搬送路１２内を搬送される。
【０００７】
また、制御系を構成する要素として、カード搬送路１２には、図１に示すように、カード２の挿入を検知する挿入検知センサ２１、カード２の複数枚の挿入を禁止するためのシャッタ２２及びカード２の搬送路１２内における位置を検出する位置センサ２３Ａ，２３Ｂが配設されている。
図２は、カードの搬送制御を中心にした制御部のブロック図である。図２に示すＭＰＵ５０はカードリーダライタ全体を制御するための処理ユニットであり、内蔵のＲＯＭには制御プログラムや処理に必要なデータ等を格納し、その中にカード取り込み制御に必要な処理プログラムを持ち、起動時にプログラムに従った制御動作を実行する。
カード取り込み時のカードの搬送は、上記したように、搬送機構（ベルト１７等）をＤＣモータにより駆動する方式であるから、ＭＰＵ５０はカード取り込み処理プログラムに従って、図２に示すように、ＤＣモータ４０を駆動するモータドライバ４２に指令を送り、モータの駆動制御を行うことによりカード挿入口１１とカードの書き込み・読み出しを行うヘッド部２５の動作位置の間における搬送動作を行う。
【０００８】
また、制御部を構成するＭＰＵ５０には、ＤＣモータ４０の動作状態を検知するために、モータの回転に同期した信号を得るためのイネーブル信号４６や後述する本発明に特有の搬送異常の検出を行うためにモータの駆動電流を検知するセンス抵抗４４からの信号（電圧）が入力される。さらに、モータの駆動制御に必要なカードの搬送状態を知るための挿入検知センサ２１、位置センサ２３Ａ，２３Ｂ等の各種センサ３０からの信号が入力される。
カード取り込み時の動作を説明すると、カード２が挿入されその先端が挿入検知センサ２１により検出されると、ＭＰＵ５０はシャッタ部２２を開く指令を送り、カードの挿入を可能とし、かつＤＣモータ４０を起動させてカード２の取り込みを開始する。モータ駆動されるベルト１７により搬送されるカード２の動きは、搬送路１２に沿って配設された各位置センサ２３Ａ，２３Ｂによって検出され、ＭＰＵ５０はセンサ出力に基づいて、予め定めた制御パターンに従ってモータドライバ４２に制御値を与えてＤＣモータ４０を駆動し、ヘッド部２５の位置まで搬送、停止させて、取り込みを終了する。例えば、停止動作の際には、搬送されるカード２の後端が位置センサ２３Ｂにより検出されてからカード２の書き込み・読み出しを行うヘッド部２５の位置に達するまで、イネーブル信号４６によって得られるＤＣモータ４０の回転信号をフィードバックしてモータ回転数を制御するといった方法によって動作される。
【０００９】
次に、上記した構成のカードリーダライタにおいてカード搬送時に発生し得るカードの詰まりや搬送路からの外れといった搬送異常を検出し、このような異常によって引き起こされる装置の構成要素に起きる劣化を未然に防止することを意図したカード搬送制御について、その実施形態を説明する。
上記した搬送異常は、カード搬送機構を駆動するモータの拘束により起こるモータドライバ及びモータ自体の高温化、或いはやモータ負荷の急激な解除により起こるメカ的な衝突といったことに繋がるものであり、異常の発生時点で即時にモータの停止といった対応をとることが望ましい。
そこで、ここでは、搬送異常を即時に検出する方法として、ＤＣモータ４０に流れる電流をリアルタイムに検出して、検出した電流値に現れるモータの状態変化によって搬送が正常に行われているか、異常が発生したかを判定する方法によって、常に動作状態にあるモータの異常の発生を知り、異常発生時への対応を可能にする。
【００１０】
ＤＣモータ４０に流れる電流は、図２に示すように、センス抵抗４４を通すことによりモータ電流に比例する電圧として検出する。この検出電圧は、搬送が正常に行われているか、異常が発生したかを判定するＭＰＵ５０に入力され、そこに設けたＡＤ変換器５２により一定のタイミングでサンプリングされ、デジタル値に変換し、その時点におけるモータ電流の計測値とする。
ＭＰＵ５０では、ＡＤ変換されたモータ電流計測値をもとに所定の時間間隔で正常／異常の判定を行う。判定に用いるモータ電流計測値（ＡＤ変換値）は、判定される時間間隔における平均的な値（例えば、積分値）とすることが望ましい。
正常／異常の判定は、予め正常時のモータ電流値（ＡＤ変換値）を動作時におけるそれぞれのタイミングで求めておき、実際の動作の際にそのタイミングにおける実測したモータ電流値（ＡＤ変換値）と比較し、正常値から大きく外れた場合に異常を認識するという方法を用いる。実行上は、正常値を中心に所定の範囲を正常と定め、その範囲を外れるか否かにより、異常／正常の判定を行う。
【００１１】
図３は、正常時のモータ電流値（ＡＤ変換値）と、異常発生時として、モータ拘束時及びカード外れ時における電流値の変化の１例を対比して示すタイムチャートである。
カード搬送時に、ＤＣモータ４０の起動（立ち上げ時に電流値が急激に上昇）後、搬送動作（電流値フラット）を行い、カード取り込みを終了してモータを停止させる（立ち下げ時に電流値を下降）までの正常時のモータ電流値（ＡＤ変換値）の変化は、図３に「正常時」として示すようなパターンとなる。他方、搬送異常時には、異常の発生時点により変化が異なるが、モータ拘束時には、電流値が最大値に保たれた状態になって、図３に「拘束時」として示すようなパターンとなり、また、カード外れ時には、外れた時点から急激に電流値が下降し、負荷の無い状態で駆動が継続しタイムアウトでモータを停止させるという、図３に「カード外れ」として示すようなパターンとなる変化を示す。
このように、正常時のモータ電流値と比べ、異常時に現れる値の違い明らかであり、短い時間間隔で正常値との比較を行うことにより、発生時に直ちに異常を知ることが可能である。従って、この正常時のモータ電流値を予めメモリテーブルに登録しておき、動作時におけるそれぞれのタイミングで実測したモータ電流値とこのテーブルデータ値を参照することにより得られるそのタイミングにおける正常値とを比較して、異常／正常の判定を行う。なお、１回の判定では誤判定をする可能性がある場合には、数回の判定を行った結果が全て異常である場合に、最終的に異常を判定し、対応処理を行うようにしても良い。
【００１２】
次に、上記したカード搬送時の異常に対応した制御を可能とするカード取り込み処理の実行手順を説明する。図４に本実施形態に係わる処理のフローチャートを示す。
図４を参照して、本例の処理手順を説明すると、電源ON等により装置が立ち上げられ、ＭＰＵ５０がカード取り込み処理を実行するための処理プログラムを起動すると、先ず、挿入検知センサ２１のセンサ出力によりカードの挿入をチェックする（ステップＳ１０１）。
このチェックによりカードの挿入を確認して、カード取り込み処理を開始する（ステップＳ１０２）。即ち、ＭＰＵ５０は、モータドライバ４２に起動を指示して駆動に必要な制御値を与えることによりＤＣモータ４０の駆動を開始し、以後、予め定めた駆動制御パターンに従って駆動を続ける。
また、ＤＣモータ４０の駆動の開始と同時に、モータ電流の検出を開始する（ステップＳ１０３）。モータ電流は、センス抵抗４４を通して電圧とし、ＡＤ変換器５２に入力され、そこで一定のタイミングでサンプリングされ、デジタル値に変換される。
本実施形態では、所定の時間間隔でＡＤ変換されたモータ電流値を平均化し（例えば、積分値を求め）得た値を計測値として正常／異常の判定に用いる。従って、サンプリングしたＡＤ変換値からモータ電流計測値を求めるこの処理は、カードの取り込み処理が完了するまで所定の時間間隔で行われる（ステップＳ１０４）。
【００１３】
モータ電流計測値を求めた後、この実測値が正常動作時における値を示しているか、否かを調べるために、予め正常時のモータ電流値を登録しておいたメモリテーブルを参照して、このタイミングにおける正常値を得、得た正常値と実測したモータ電流値とを比較する（ステップＳ１０５）。
次いで、比較値が正常な動作の範囲であるか、否かを予め定めた閾値に基づく処理により判定する（ステップＳ１０６）。ここでは、図３に異常時の電流変化として示した「拘束時」と「カード外れ」として示すように、正常値と比較して、異常時の電流値が大きくなる場合と小さくなる場合があるので、上限と下限を閾値として設定し、いずれも閾値を超えて大きく、或いは小さくなった場合に異常値であり、異常が起きたと判定し、閾値を超えない場合には正常であると判定する。
この判定により正常動作であると判定された場合には（ステップＳ１０６-YES）、カード取り込みが終了するまで（ステップＳ１０７-NO）、進行している搬送動作における次のタイミング（所定時間経過後）における電流計測値を判定する動作を繰り返す（ステップＳ１０４〜１０６）。その後、カード取り込みが終了した時点で（ステップＳ１０７-YES）、正常／異常の判定処理ループを抜けて、ＤＣモータ４０の駆動及びモータ電流の検出、即ちＡＤ変換器５２の動作を停止させ（ステップＳ１０８）、このフローによる処理を終了する。
【００１４】
他方、ステップＳ１０６で正常であると判定されない場合には（ステップＳ１０６-NO）、モータの拘束やカード外れ、といった搬送異常が起きた可能性がある。可能性というのは、モータ電流計測を行う過程にエラーが生じた場合には、誤った判定をすることがあり得るということである。その確認をするために、この実施形態では、所定の時間間隔で継続される電流値の計測値が３回続けて異常であると判定された場合に搬送異常の発生を認識して、対応した手順を実行するような方法を採用する。
フローとしては、異常判定時に（ステップＳ１０６-NO）、異常判定回数を、N=N+1の計数によって得る（ステップＳ１１１）。次いで、異常判定回数Nが所定の回数（ここでは３回とする）に達したか否かをチェックし（ステップＳ１１２）、所定の回数に達しない場合には、次のタイミング（所定時間経過後）における電流計測値を判定する動作を繰り返す（ステップＳ１０４〜１０６）。
他方、異常判定回数Nが所定の回数（３回）に達した場合には（ステップＳ１１２-YES）、搬送異常の発生を認識して、エラー処理を行う（ステップＳ１１３）。エラー処理は、例えば、異常の発生情報を必要とする利用機器にこの情報を通知し、ユーザ等にその旨のメッセージの表示や警告を行うことによる。なお、異常判定回数Nは、この後で初期化する必要がある。
また、エラー処理と同時に、ＤＣモータ４０の駆動及びモータ電流の検出、即ちＡＤ変換器５２の動作を停止させ（ステップＳ１０８）、このフローによる処理を終了する。なお、異常発生時に行うＤＣモータ４０やＡＤ変換器５２の停止動作は、できるだけ発生時に即実行することが目的に適う。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係わるカードリーダライタの実施形態の概略構成を示す断面図である。
【図２】カードの搬送制御を中心にしたカードリーダライタの制御部のブロック図である。
【図３】正常時のモータ電流値（ＡＤ変換値）と、異常発生（モータ拘束及びカード外れ）時における電流値の変化の１例を示すタイムチャートである。
【図４】カード搬送時の異常に対応した制御を可能とするカード取り込み処理の１実施形態のフローチャートを示す。
【符号の説明】
【００１６】
１・・・カードリーダライタ、  ２・・・カード、１２・・・カード搬送路、
１３・・・駆動軸、１４，１７・・・ベルト、２３Ａ，２３Ｂ・・・位置センサ、
２１・・・挿入検知センサ、２５・・・ヘッド部、４０・・・モータ、
４４・・・センス抵抗、４４・・・モータドライバ、
５０・・・ＭＰＵ（マイクロ プロセッサ ユニット）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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