JPH03124642A - カードリーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、カード式自動販売機等に適用して好適なカー
ドリーダに係り、特に圧電セラミックス等の圧電素子に
よる超音波振動を利用してカードを搬送するカードリー
ダに閃するものである。

［従来の技術］ 従来、カード式自動販売機に組み込まれているカードリ
ーダは、カード挿入［１より挿入された磁気カードを内
部に収り込み処理し、所定のサービス終了後カード返却
口より返却するもので、駆動モータと、このモータの回
転伝達を受けて動作しカードを搬送するローラ、搬送ベ
ルト等の搬送手段とで構成されていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来のカードリーダにおいて
は、駆動モータ、減速を段、搬送手段、軸受部材、回転
伝達機構等、多くのＲ横、部品を必要とするため高価で
、また歯車を使用する場合はバックラッシュ、ベルトを
使用した場合はその伸縮のため、高精度な送りおよび位
置決めができず、またモータ、ローラ、減速プーリ等の
大きさに制約されるため、装置の軽薄小型化に限界があ
った。

そこで、最近では超音波モータを駆動源として用いるこ
とが提案されている。これは圧電素子に高周波電圧を印
加し、その超音波振動を駆動エネルギ源として使用する
もので、従来の電磁力を利用した駆動モータと比べて、
その動作原理上、低速で高トルクが得られる、マグネッ
ト、硅素鋼販、コイル等が不要で軽薄小型化が容易、保
持トルクが大きい、応答性が速い、非磁性材料で構成で
きる、減速機構などの動力伝達機構が不要など、多くの
特徴を有している。

このようなことから、現在各種の超音波モータが提案、
試作されているが、その−例として本出願人は圧電素子
からなる振動板に駆動信号を供給して振動板にラジアル
方向の一次振動と非軸対称面内振動の多重モード振動を
与え、これによってカード搬送台を往復移動させるよう
にしたカードリーダを既に提案（特願平１−３４８８８
号）した、しかし、これとて振動板を固定配置している
ため、カード搬送台の荷重や、磁気ヘッドのカードに対
する圧接力やカードに小孔をパンチ機構によって穿設す
る際のパンチ力がカード搬送台を介して振動板に作用す
るため、振動板に強度が要求され、また長い距離を搬送
する場合は振動板を複数個並列配置する必要があるなど
、構造上に問題があった。

したがって、本発明は上記したような従来の問題点に鑑
みてなされたもので、その目的とするところは、カード
搬送台の荷重、磁気ヘッドの圧接力、パンチ力等が振動
板に作用せず、また１つの振動板にも拘らずカード搬送
路の長さをその大きさとは関係無く自由に設定すること
ができるようにしたカードリーダを提供することにある
。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するなめに、周面の一部が平行
に配置された一対のガイドに接触し、高周波電圧の印加
によってラジアル振動と非軸対称面内振動との合成によ
る多重モード振動を発生させるリング状の振動板と、こ
の振動板が搭載されその多重モード振動によって前記一
対のガイドに沿って滑動されるカード搬送台と、このカ
ード搬送台に組み込まれたカード保持手段と、カードの
挿入を検知する第１のセンサと、カード搬送路の最奥位
置に配置されカードの到来を検出する第２のセンサと、
前記カード搬送台の初期位置への復帰を検知する第３の
センサと、前記第１のセンサの信号によって前記振動板
に２相の高周波電圧を印加して前記振動板に多重モード
振動を発生させ、前記第２のセンサの信号によって印加
電圧の位相を反転させ、前記第３のセンサの信号によっ
て電圧印加を停止する高周波電源とを備え、前記カード
保持手段は前記カード搬送台の初期位置においてカード
保持可能状態に保持されるものである。

［作用］ 本発明において振動板に位相差Φ＝９０°の高周波電圧
を印加すると、振動板がラジアル１次振動と非軸対称面
内振動の多重モード振動を起こし、その周面の一対のガ
イドに接触する質点には回転方向が逆向きとなる楕円運
動が発生し、振動板とガイドとの間の摩擦力によって振
動板自体がガイドに沿って移動する。したがって、この
振動板を一体に備えたカード搬送台もガイドに沿って移
動する。高周波電圧の位相差をΦ＝−９０°にすると、
振動板の歪み方向も反転してガイドに接触する振動板の
質点の楕円運動の回転方向も反対方向となり、これによ
りカード搬送台が振動板と共に上記とは反対方向に移動
する。カード保持手段は初期位置においてカード保持可
能な状態に保持され、カードが挿入されると、これを保
持する。

［実施例］ 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本発明に係るカードリーダの一実施例を示す第
３図のＩ−１！！断面図、第２図は第３図のｎＩｌ線断
面図、第３ＵＡは同カードリーダの一部破断平面図であ
る。これらの図において、全体を符号１で示すカードリ
ーダは、前後方向に長い薄箱型に形成された筐体２を備
えている。

筐体２の前面を構成する前面［２Ａの表面には磁気カー
ド３が挿入されるスリット状のカード挿入口４を形成し
てなるカード挿入口部材５が配設されており、また前面
板２Ａの内面には後述するカード保持手段を初ｊｔＪ１
位置においてカード保持可能な状態に設定保持するアー
ムボルダ６が設けられている。このアームホルダ６はブ
ロック状に形成されてその上面後端部が第１図に示すよ
うに後方に向かって傾斜する斜面６Ａとされている。

前記筐体２の内部には前記カード挿入口４に連通ずるカ
ード搬送路７が形成されている。このカード搬送路７に
は磁気カード３に記録されている磁気的情報の読取りカ
ードへの情報の書込みおよび確コ２を行う磁気ヘッド８
（第１図）と、磁気カード３の一側縁部を案内保持する
カード保持部材つと、一対のガイド１０．１１に滑動自
在に案内保持され磁気カード３をカード搬送路７に沿っ
て往復移動させるカード搬送台１２が配設されている。

前記カード保持部材９は、断面形状がコ字状に形成され
ることにより、前記磁気カード３の右側縁部を案内保持
するカード保持溝１３を内側面に有して前記筺体２の右
側板２Ｂの内面に前後方向に延在するように固定されて
いる。

前記一対のガイド１０．１１は前記筐体２の底板２Ｃ上
にカード搬送路７と平行に配設されている。これら一対
のガイド１０．１１のうち左側のガイド１０は前記カー
ド搬送路７よりも左側に位置して前記底板２Ｃ上に止め
ねじ１５（第２図）によって固定されることにより固定
ガイドを構成している。一方、右側のガイド１１は前記
カード搬送路７の幅方向略中央部下方に位置して配設さ
れるもので、＠後一対のねじ取付部１１．　ａ、１１ｂ
にそれぞれ形成された左右方向に長い長孔２０と、この
長孔２０に挿通され前記底板２Ｃのねじ孔にねじ込まれ
る止めねじ２１によって左右方向に移動自在に配置され
ることにより可動ガイドを構成している。またこの可動
ガイド１１は前記底板２Ｃ上に配設された前後一対の圧
縮コイルばね２２によって固定ガイド１０方向の移動習
性を付与されている。そして、固定ガイド１０と可動ガ
イド１１の互いに対向する内ｍ１１面上部には、カード
搬送台１２の両端部を案内保持するガイド講２３．２４
が長手方向全長に互って形成されている。

前記カード搬送台１２の上面にはカード挿入口４より挿
入された磁気カード３を保持するカード保持手段２５が
配設されている。このカード保持手段２５は第４図に示
すように、上下に対向配置されたカード受は板２６と、
カード押え［２７とを備えている。カード受は仮２６は
前記カード搬送台１２上に止めねじ（図示せず）によっ
て固定され、その上面には薄いゴムシート２８が接着固
定されている。このゴムシート２８の上面は前記カード
搬送路７と同一平面を形成している。カード受は板２６
の左側端縁には磁気カード３の左方への移動を規制する
立ち上がり壁２６Ａが一体に設けられている。また、カ
ード受は板２６の後端部両側にはシャフト３０の各端部
を軸支する一対の軸受部２９ａ、２９ｂが一体に突設さ
れ、さらにｔ＆端部下面には板ばねからなる圧接板３１
が一対の止めねじ３２と長孔３３によって前後移動調整
自在に配設されている。圧接板３１の自由端部は上方に
適宜角度を以て傾斜され、カード受は板２６より上方に
延在している。

前記カード押え板２７はその前端をカード受は板２６の
前端と一致させて該カード受は板２６上に配設され、後
端部がカード受は板２６の後方に延在している。カード
押え板２７の前端部上面にはプレート３５が前記アーム
ホルダ６に対応してねじ止め固定されており、このプレ
ート３５の前端部はカード受は板２６の前方に延在し、
且つ前記アームホルダ６の後端部上面に形成された斜面
６Ａと略同−角度を以て上方に折曲されている。

一方、カード押え板２７の上面後端部には前記シャフト
３０の中央部を相対回動自在に保持するシャフト押え板
３７が一対の止めねじ３８によって固定されている。シ
ャフト押さ板３７の下面には前記シャフト３０が係合す
るＶ字状溝３９が形成されている。カード押え板２７の
面端部下面にはゴムシート４０が前記カード受は板２６
のゴムシート２８に対応して接着固定されている。そし
て、カード押え板２７は前記カード受は板２６の後方に
延在する後端部が前記圧接板３１によって下方より押圧
されることにより、前記シャフト３０を回動支点部とし
て第１図、第４図時計方向、すなわちカード保持方向に
付勢され、これによって前記ゴムシート２８．４０によ
り磁気カード３の挿入端部を保持するようにしている。

この場合、カード保持手段２５はカード搬送台１２’の
初期位置状態においてカード挿入口４より挿入された磁
気カード３を保持し得る状態に設定される必要があり、
そのため初期位置においては前記プレート３５の前端部
が前記アームホルダ６の斜面６Ａに後方から乗り−Ｅげ
て上方に押し上げられることにより、前記カード押え仮
２７を前記圧接板３１に抗して反時計方向に所定角度回
動させ、ゴムシート２８．４０間に磁気カード３が挿入
され得る隙間を設定している。そして、カード搬送台１
２の後退移動に伴いプレート３５がアームホルダ６から
解放されると、カード押え板２７が圧接板３１により時
計方向に回動されて磁気カード３をカード受は板２６と
共に挟持する。

前記カード搬送台１２の下面中央部には該搬送台１２を
前記一対のガイド１０．１１に沿って往復移動させる振
動板５０が配設されている。この振動板５０はリニア型
超音波モータのステータ企構成するもので、全周均一に
板厚方向に分極された圧電素子によって中央孔５４を有
するリング状に形成され、その表面には周方向に２分割
された２つの電極５１．５２が配設され、下面が接地さ
れている。これらの電極５１．５２は１８０°の開き角
を有する扇形で、画電極５１．５２の直線部分がカード
搬送方向Ａと直交している。振動板５０は前記固定ガイ
ド１０と可動ガイド１１間にこれら両ガイドに挟まれて
位置することにより、その両端が前記固定ガイド１０お
よび可動ガイド１１と接触する質点ｐｌ−ｐ２とされる
。振動板５０の中央孔５４接触する質点Ｐ、　、Ｐ２と
される。そして、振動板５０は適宜なゴム硬度を有する
ゴムグロメット５５（第１図）によって保持されている
。ゴムグロメット５５は両端開放の筒状体に形成されて
、その外周面中央には振動板５０の中央孔５４が嵌合す
る周溝５５Ａが形成されている。

この場合、振動板５０の振動を吸収、阻害しないように
周溝５５Ａの溝幅を振動板５０の板厚より大きくすると
共に、周溝の径を中心孔５４の穴径より大きく設定し、
中央孔５４を周溝５５Ａに緩く嵌合されている。また、
ゴムグロメット５５は振動板５０の節部を保持している
。そして、ゴムグロメット５５は前記カード搬送台１２
の下面に突設されたボルト５６に鍔付きナツト５７を介
して取付けられている。

前記振動板５０の２つの電極５１．５２はフキシブルケ
ーブル６０（第３図）を介してそれぞれ高周波電源６１
．６２に接続され、相互に時間的位相差Φ＝９０°もし
くは一９０°異なる高周波電圧ｓｉｎωｔ、ＣＯ８ωＬ
が印加されるように構成されている。

前記筐体２の内部でカード搬送路７の両側には前記磁気
カード３を検出する合計４つのフォトセンサ６７．６８
．６９．７０が配設されている。

これら４つのセンサ６７．６８．６９．７０のうち筐体
２の右側板２Ｂ側に配設されたカード挿入口４に最も近
いセンサ（第１のセンサ）６７は、磁気カード３の挿入
を検知し、その検知信号によって前記高周波電源６１．
６２をＯＮにするように構成されている。第１のセンサ
６７の後方に所定距離はなれて配置されたセンサ（第４
のセンサ）７０は磁気カード３が所定の記録情報読取り
、書込み位置に搬送されたことを検知するもので、その
検知信号によって磁気ヘッド８による磁気カード３の情
報読取り、情報の書込みおよび確認が行われる。第４の
センサ７０の後方に位置するセンサ６８（第２のセンサ
）はカード搬送路６の最奥部に配置され、磁気カード３
の到来を検知する。

そして、この第２のセンサ６８の検出信号によつて前記
高周波電源６１．６２によって振動板５゜の各電極５１
．５２に印加される高周波電圧の位相差ΦがΦ−９０°
がらΦ−−９０’に切り替えられる。残りのセンサ６９
（第３のセンサ）は筐体２の左側板２Ｄ（第２図）の内
面前端部に配設され、前記カード搬送台１２の初期位置
への復帰を検出するもので、その検知信号によって前記
高周波電源６１．６２をＯＦＦにし、振動板５ｏへの電
圧印加を停止するように構成されている。前記カード搬
送台１２には前記第３のセンサ６９に対応して遮光板７
３がプリン１〜基板７４を介して配設されている。

次にこのような構成がちなるカードリーダ１の動作につ
いて説明する。

カード搬送台１２は通常カード搬送路７の最何位置に停
止しており、この時、プレート３５の前端部がアームホ
ルダ６の後端部上面に設けた斜面６Ａに乗り上げてカー
ド押え板２７を圧接板３１に抗して第１図反時計方向に
回動させ、カード受は板２６とカード押え板２７との間
に磁気カード３の挿入し得る隙間を設定している。この
状態において、磁気カード３をカード挿入孔４よりカー
ド搬送路７内に挿入すると、磁気カード３の挿入端部の
一部は前記カード受は板２６とカード押え板２７との間
に挿入され、なおも押し込むとその挿入端が軸受部２９
ｂに当接する。この時、第１のセンサ６７が磁気カード
３を検出し、その検出信号が高周波電源６１．６２に送
られる。すると、高周波電源６１．６２は位相差Φ−９
０°の高周波電圧ｓｉｎωｔ、ＣＯ８ωＬを振動板５ｏ
の各電極５１．５２に印加する。

高周波電圧の印加により振動板５ｏが伸縮すると、振動
板５０にはその内径／外径がある値（０゜２７）の時ラ
ジアル方向の１次振動（Ｒ１■）と、非軸対称面内振動
の多重モード振動が同時に起こる。ラジアル方向の１次
振動は第５図（ａ＞に示すように矢印り０、Ｄ２で、矢
印Ｄ！力方向伸張すると、質点ｐ、、ｐ２が固定ガイド
１ｏと可動ガイド１１の内面に接触し、矢印Ｄ２方向に
収縮すると、質点Ｐ１、Ｐ２が固定ガイド１０と可動ガ
イド１１の内面から離間する。非軸対称面内振動（１、
■）は第５１”４（ａ）に矢印Ｅ、、Ｅ２で示すように
カード搬送方向Ａと同方向およびその反対方向に伸縮す
る定在波で、振動方向Ｅ、がＤｌに、Ｅ２がＤ２に同調
している。これら両振動はいずれも定在波ではあるが相
互に干渉を起こして合成されると、振動板５０の外周面
の各質点において振幅の異なる多重モード振動となり、
この振動による振動板５０と固定ガイド１０及び可動ガ
イド１１との接触による摩擦力がカード搬送台１２の搬
送力に変換される。

すなわち、振動板５０の外周面の各質点のうち前記固定
ガイド１０及び可動ガイド１１と接触する質点ｐ、、ｐ
２に着目すると、これらの質点Ｐ１、Ｐ２は、振動板５
０自体の多重モード振動に伴い第６図に示すように質点
Ｐ１、Ｐ２の振動方向Ｅ１と同方向に回転する楕円運動
Ｆ１を起こす。

この楕円運動Ｆ、を行う２つの質点ｐ、　、ｐ２は前述
した通り振動板５０が矢印Ｄ１方向に伸びた際、前記固
定ガイド１０と可動ガイド１１に当接し、矢印Ｄ２方向
に縮んだ際、固定ガイド１ｏと可動ガイド１１から雛間
するため、当接時におけるこれら相互間のｍ振力によっ
て振動板５ｏ自体が質点Ｐ、、Ｐ２の楕円運動Ｆ１の回
転方向く第６図へ方向）に微少量移動し、時間的経過に
伴いＤ２方向に縮むと、質点ｐ１．ｐ２が固定ガイド１
０と可動ガイド１１がら離れるため、振動板５０を移動
させることができず、このような動作を繰り返すことに
より振動板５ｏ、換言すればこれと一体のカード搬送台
１２をカード搬送路７の奥方に向かって一定速度で連続
的に移動させることができる。

カード搬送台１２が固定ガイド１ｏと可動ガイド１１に
沿って移動すると、プレート３５はアームホルダ６から
解放されるためカード押え板２７が第１図時計方向に回
動復帰し、磁気カード３をカード受は板２６と共にその
上下方向より挟持する。したがって、磁気カード３はカ
ード搬送台１２の移動に伴ってカードリーダ１内に取り
込まれ、カード搬送路７に沿って搬送される。そして、
カ−ド搬送台１２がカード搬送路７の最奥位置まで移動
してこれを第２のセンサ６８が検知すると、その検知信
号に基づいて各電極５１．５２にそれぞれ印加する高周
波電圧の相対位相を反転（Φ＝−９０°）させる。する
と、振動板５０のラジアル１次振動と非軸対称面内振動
の周期が反対方向となるため、質点Ｐ、　、Ｐ２の楕円
運動の回転方向が第６図Ｆ２方向となり、振動＃Ｚ５０
が矢印Ｄ１方向に伸びた際、質点Ｐ１、Ｐ２が固定ガイ
ド１０および可動ガイド１１と接触するため、この時の
摩擦力によって振動板５０自体が上記とは反対方向に移
動し、カード搬送台動１２を初期位置へと復帰させる。

カード搬送台１２が初期位置へ復帰すると、第３のセン
サ６９はその光を遮光板７３によって遮られ、この時の
信号によって高周波電源６１．６２のスイッチをＯＦＦ
にする。また、カード搬送台１２が初期位置に戻って停
止すると、プレート３５の先端部がアームホルダ６に乗
り上げるため５カード押え板２７の前端部が押し上げら
れてカード受は板２６と共に保持していた磁気カード３
を解放する。したがって、カード挿入口４から外部に一
部突出しているカード３を保持して引き出せばカードリ
ーダ１から抜き取ることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係るカードリーダは振動板
をカード搬送台に取り付けて浮かせ、振動板にラジアル
振動と非軸対称面内振動との合成による多重モード振動
を発生させ、該振動板とガイドとの間の摩擦力によって
振動板自体をガイドに沿って移動させ、これによって振
動板と一体のカード搬送台を移動させるように構成した
ので、カード搬送路に沿って複数の振動板を配置する必
要が無く、カード搬送路の長さを自由に決定でき。

また振動板をカード搬送台に搭載し、カード搬送台をガ
イドによって滑動自在に案内保持しているので、振動板
に対してカード搬送台が負荷とならず、また磁気カード
に磁気ヘッドを押し付けたり、パンチ機構によって磁気
カードに小孔を穿設する際、振動板にその力が作用する
ことがなく、振動板の耐久性を向上させる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るカードリーダの一実施例を示す第
３図のＩ−Ｉ線断面図、第２図は第３図のト」線断面図
、第３図は同カードリーダの一部破断乎面図、第４図は
カード保持手段の分解斜視図、第５図（ａ）、（ｂ）は
圧電素子の構成図、第６図（ａ＞、（ｂ）は本発明の動
作原理を説明するための図である。 ２・・・筐体、３・・・磁気カード、 ４・・・カード挿入口、７・・・カード搬送路、１０・
・・固定ガイド、１１・・・可動ガイド、１２・・・カ
ード搬送台、２５・・・カード保持手段、５０・・・振
動板、６１．６２・・−高周波電源、６７・・・第１の
センサ、 ６８・・・第２のセンサ、６９・・・第３のセンサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　周面の一部が平行に配置された一対のガイドに接触し
   、高周波電圧の印加によってラジアル振動と非軸対称面
   内振動との合成による多重モード振動を発生させるリン
   グ状の振動板と、この振動板が搭載されその多重モード
   振動によって前記一対のガイドに沿って滑動されるカー
   ド搬送台と、このカード搬送台に組み込まれたカード保
   持手段と、カードの挿入を検知する第１のセンサと、カ
   ード搬送路の最奥位置に配置されカードの到来を検出す
   る第２のセンサと、前記カード搬送台の初期位置への復
   帰を検知する第３のセンサと、前記第１のセンサの信号
   によって前記振動板に２相の高周波電圧を印加して前記
   振動板に多重モード振動を発生させ、前記第２のセンサ
   の信号によつて印加電圧の位相を反転させ、前記第３の
   センサの信号によって電圧印加を停止する高周波電源と
   を備え、前記カード保持手段は前記カード搬送台の初期
   位置においてカード保持可能状態に保持されることを特
   徴とするカードリーダ。