JP2009169179A - 再生利用システム及び部分装置 - Google Patents

Abstract

【課題】効率的で品質保証が可能な再生利用システム及び再生される部分装置を提供する。
【解決手段】部分装置は、主装置と脱着可能に取付られ、失われた機能が再生可能にされる。初期化装置は、部分装置の機能を回復して初期化を行う。主装置は、部分装置に対する第１認証者装置を有する。部分装置は、主装置に対する第１証明者装置及び上記初期化装置に対する第２認証者装置を有する。初期化装置は、部分装置に対する第２証明者装置を有する。主装置は、第１認証者装置と部分装置の第１証明者装置とにより行われる認証判定において当該部分装置が真正なものであることの判定結果と当該部分装置の機能が失われていないことにより動作が可能とされる。部分装置は、第２認証者装置と初期化装置の第２証明者装置とにより行われる認証判定により、当該初期化装置が真正なものであることの判定結果により初期化が可能とされる。
【選択図】図１

Description

この発明は、再生利用システム及び部分装置に関し、例えばプリンタに使用される印刷用トナーまたはインクが充填されたカートリッジの再生技術に利用して有効な技術に関するものである。

カートリッジ再生システムの例として、特開２００７−０７１９１０号公報がある。同公報おいて提案されているカートリッジ再生システムは、カートリッジのメモリ固有識別データ、トナー残量、稼働時間、カートリッジに関する寿命データ等の使用状況データ及びカートリッジ固有識別情報とに対するＣＲＣ用の符号データを演算して生成されたチェックデータをメモリに記憶する。この符号データ（チェックデータ）は、初期出荷時に純正品メーカによってカートリッジのメモリに記憶され、レーザープリンタ使用時には、レーザープリンタによって演算されてメモリに記憶される。ＣＲＣ符号データを算出するためには、ＣＲＣ符号データを演算するための演算対象となるデータと、ＣＲＣ符号を演算するための生成多項式を特定する必要があり、これを特定できないものによるカートリッジの再生利用を制限する。
特開２００７−０７１９１０号公報

前記特許文献１においては、レーザープリンタからその都度状況データが変更されるので上記ＣＲＣ符号データもこれに対応して変更される。（段落００３５等参照）そして、カートリッジのトナーをすべて使用した等によってカートリッジが使用できなくなった場合には、ユーザは、新たなカートリッジを購入するか、このカートリッジを再生するかを選択する。この再生は、ユーザが販売店に対してカートリッジの再生を要求し、この販売店ではトナーをリフィルするリフィルメーカに当該カートリッジを引き渡し、トナーがリフィルされたカートリッジの引き渡しを受けてメモリの内容が新品のカートリッジと同様な内容に再生されて、上記ユーザに引き渡される。（段落００３５等参照）

特許文献１のカートリッジ再生システムは、特定のカートリッジは、最初に使用された同じレーザープリンタでしか再生使用ができない。このため、ユーザにおいては再生を依頼してから再生カートリッジが戻るまでの間、レーザープリンタが使用できないので、結局新品のカートリッジを別個に購入することが必要となり、複数個のカートリッジを所有することが必要になるものである。しかも、同じ販売点に再生を依頼することが必要になるなどシステムの柔軟性や効率性に欠ける。

特許文献１のカートリッジ再生システムは、上記販売店において、レーザープリンタのメーカが認定したリフィルメーカとは異なるリフィルメーカでトナーのリフィルを行うような行為には全く対応できない。また、このような販売店を含めて上記カートリッジの再生によって不当な利益を得る者から再生カートリッジを新品と同じように初期化されて粗悪な品質のカートリッジが出回ることを防ぐことが難しい。本願発明者においては、上記印刷用トナーまたはインクが充填されたカートリッジ等のような再生利用システムにおいては、粗悪な再生品が出回ることを防いだり、大量の再生品を効率よく再生利用できるようにしたりすることが重要であることに着目して本願発明に至った。

この発明の目的は、効率的で品質保証が可能な再生利用システム及び再生される部分装置を提供することにある。この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される１つの実施例は、以下の通りである。部分装置は、主装置と脱着可能に取り付けられ、失われた機能が再生可能にされる。初期化装置は、上記部分装置の機能を回復して初期化を行う。上記主装置は、それに装着される部分装置に対する第１認証者処理装置を有する。上記部分装置は、上記主装置に対する第１証明者処理装置及び上記初期化装置に対する第２認証者処理装置を有する。上記初期化装置は、上記部分装置に対する第２証明者処理装置を有する。上記主装置は、上記第１認証者処理装置と装着された上記部分装置の上記第１証明者処理装置とにより行われる認証判定において当該部分装置が真正なものであることの判定結果と当該部分装置の機能が失われていないことにより動作が可能とされる。上記部分装置は、上記第２認証者処理装置と上記初期化装置の上記第２証明者処理装置とにより行われる認証判定により、当該初期化装置が真正なものであることの判定結果により上記初期化が可能とされる。なお、真正とは、上記主装置および部分装置を製造したメーカによる認定を得ている、ということである。

本願において開示される他の１つの実施例は、以下の通りである。部分装置は、主装置と脱着可能に取り付けられ、初期化装置により失われた機能が再生可能に初期化される。上記部分装置は、上記主装置に対する証明者処理装置及び上記初期化装置に対する認証者処理装置を有し、上記主装置に装着されたときは、上記証明者処理装置が有効とされて上記主装置の認証者処理装置とにより行われる認証判定が可能にされ、上記初期化装置により失われた機能が再生されるときには、上記認証者処理装置が有効とされて初期化装置の証明者処理装置とにより行われる認証判定により、当該初期化装置が真正なものであることの判定結果により上記初期化が可能とされる。

部分装置は、証明者処理装置により主装置に対して正規の部分装置を製造したメーカによる認定を得ている部分品であることを証明し、再生利用可能となる初期化においては、認証者処理装置により初期化装置が真正なものであることを認識するので効率的で品質保証が可能な再生利用が実現できる。

図１には、この発明に係る再生利用システムが適用されたインクまたはトナー再充填における初期化装置とカートリッジの一実施例の構成図が示されている。初期化装置３００は、通常一つもしくは複数のマイクロプロセッサ３１１を具備する制御装置３１０を有している。カートリッジ識別装置２１０は、カートリッジ内のインク（トナー）残量あるいは満タンの状態から実際に印刷に使用されたインク（トナー）の積算量を記録するための不揮発性メモリ２１２を具備するインク（トナー）量記録装置２１１、および該カートリッジ識別装置２１０へ電力を供給する電源線と初期化装置３００との通信のための信号線（代表して３３０）を接続する信号端子群２１５を備えている。接続装置３３１は、信号線３３０と信号端子群２１５を電気的に安定に接続するためのコネクタ等の装置である。

カートリッジ識別装置２１０は、それ自身が装着される後述するプリンタによる同カートリッジ識別装置２１０の認証判定に使われる認証アルゴリズムを実行する認証者処理装置に対応した証明者処理装置２１３、及び認証者処理装置２１４を備えている。この認証者処理装置２１４は、前記プリンタに搭載された認証者処理装置と同様のものであることが便利ではあるが、必ずしも同じものにする必要はない。このカートリッジ識別装置２１０に設けられた認証者処理装置２１４に対応して上記初期化装置３００には、初期化装置３００の認証判定に使われる認証アルゴリズムを実行する証明者処理装置３２０を備えている。

初期化装置３００とカートリッジ識別装置２１０は、図示される構成に限定されるものではなく、各構成要素が分離されたものであっても、すべてもしくはいずれかが組み合わされたものであってもよい。

この実施例では、後述するような認証アルゴリズムを使用して、カートリッジがプリンタに装着されたときには、プリンタの認証者処理装置とカートリッジのカートリッジ識別装置２１０に設けられた証明者処理装置２１３との間での認証判定が行われて、判定結果が真正でない場合は、プリンタがそのことを認識し、ユーザに警告を発するなど後述する装置のトラブルの防止等に役立てる。上記のようなトナーまたはインク再充填がカートリッジに行われる際には、カートリッジ識別装置２１０に設けられた認証者処理装置２１４と初期化装置３００の証明者処理装置３２０との間での認証判定が行われて、判定結果が真正であることを条件にカートリッジ内の不揮発性メモリ２１２等に情報の初期化や変更の実行が可能にされる。この他に、カートリッジの使用を可能にするフラグ等が設けられている場合には、そのフラグの初期化も行われる。

本実施例では、特に制限されないが、秘匿情報Ｍ４１０は、証明者処理装置３２０内に持ってもよいし、信頼できる遠隔地の機関４２０が持ち、上記認証手続きは例えばインターネット４００などを介して実行するものであってもよい。これにより、万が一初期化装置３００が盗難に遭遇したとしても秘匿情報Ｍの漏洩を免れることになる。

図２には、カートリッジ再利用の説明図が示されている。カートリッジ２００は、インクまたはトナーが使い切られると大半のものはメーカのもとに回収され、インク再充填装置３２０（模式的な図であり正確なものではない。）により再びインクまたはトナーが充填され改めて販売される。インクまたはトナーの再充填の際、前記のような認証判定が行われて、判定結果が真正であることを条件に初期化装置３００によって、カートリッジ２００に搭載されたカートリッジ識別装置２１０と前記のような接続手段３３０を通して不揮発性メモリ２１２等の情報の初期化や変更が許可される。

図３には、この発明に係る再生利用システムが適用されたプリンタとカートリッジの一実施例の構成図が示されている。プリンタ１００は、通常一つもしくは複数のマイクロプロセッサ１１１を具備するプリンタの主要機能を処理する制御装置１１０と、装着されたカートリッジが真正のものであるかの認証判定に用いられる認証者処理装置１２０とを有している。カートリッジ識別装置２１０は、前記のようにカートリッジ２００内のインクまたはトナー残量あるいは満タンの状態から実際に印刷に使用されたインクまたはトナーの積算量を記録するための不揮発性メモリ２１２を具備しており、プリンタ動作に対応して上記残量あるいは使用されたインク等の積算量が更新される。前記信号端子群２１５は、上記プリンタ１００の制御装置１１０との通信のための信号線（代表して１３０）との接続にも利用される。接続装置１３１は、信号線１３０と信号端子群２１５を電気的に安定に接続するための装置である。

図４には、この発明に係るカートリッジの使用状態の説明図が示されている。カートリッジ２００は、プリンタ１００に装着されて使用される。プリンタ１００にカートリッジ２００が装着されると、図３のように電気的に接続され、前記のように認証アルゴリズムを使用して、プリンタ１００の認証者処理装置１２０とカートリッジ識別装置２１０に設けられた証明者処理装置２１３との間での認証判定が行われて、判定結果が真正でない場合は、プリンタがそのことを認識し、ユーザに警告を発するなど後述する装置のトラブルの防止等に役立てる。もちろん、前記不揮発メモリ内の情報には、インクまたはトナーの積算量が有効であること、使用を可能とするフラグが初期化されていることが条件であることはいうまでもない。

プリンタ制御装置１１１とインクカートリッジ識別装置２１０は、図３に図示される構成に限定されるものではなく、各構成要素が分離されたものであっても、すべてもしくはいずれかが組み合わされたものであってもよい。

小規模事務所用や家庭用プリンタをめぐっては、プリンタメーカが供給するいわゆる純正インクカートリッジまたはトナーカートリッジにインクまたはトナーのみを再充填し廉価に市場に投入する業者などが存在しており、市場の一部では該再充填インクやトナーに必要な品質を持たないものが使用されてプリンタ本体の機構との不整合等による機器本体の故障などのトラブルが予測される。このように、再生利用システムでは再生された製品に対して品質保証を行うことが重要である。

カートリッジ等の再生においては、その効率的な再生が欠かせない。つまり、再生品とそのユーザを前記特許文献１のように特定したのでは、再生すべきカートリッジの収集とその出荷が煩わしいものとなる。本願発明の再生利用システムでは、使用済みのカートリッジ等を誰が使用したものであるかのような前歴を逐一特定しないで収集し、それを再生して新品と同様に出荷し、使用者を特定しないで誰でも再生品を新品と同様に使用可能にすることができるようにするものである。

図５には、本願発明に使用される認証アルゴリズムの一実施例の説明図が示されている。同図には、ハッシュ関数を用いたチャレンジ・アンド・レスポンス方式の認証方式の標準的な手続きが示されている。ｈ（ ）は、例えばＳＨＡ−１などのハッシュ関数を表しており、Ｓは認証における秘匿情報である。ハッシュ関数およびチャレンジ・アンド・レスポンス方式については、例えば伊藤正史著による「図解雑学 暗号理論」や結城浩著による「暗号技術入門」等の多数の著書がある。

チャレンジ・アンド・レスポンス方式において、認証者５１０は、処理５１１において乱数Ｒを生成し、処理５２０おいて証明者５００へ送る。これを、チャレンジという。証明者５００は、処理５０１において、あらかじめ認証者５１０と共有していた秘匿情報Ｓと該乱数Ｒを加算した値をハッシュ関数ｈ（ ）の入力としたハッシュ値Ｙ＝ｈ（Ｒ＋Ｓ）を生成する。処理５２１において上記結果Ｙの値を認証者５１０へ送り返す。これを、レスポンスという。認証者５１０は、処理５１２において自らもあらかじめ証明者５００と共有していた秘匿情報Ｓと該乱数Ｒおよびハッシュ関数を使いハッシュ値Ｙを求め、証明者５００から送られた上記Ｙと比較する。もしも、証明者５００が秘匿情報Ｓを知っていれば該比較結果は一致するため認証者５１０はＹを送り返した者を正当な証明者と認めるが、知らなければ該検算結果は一致しないため、正当な証明者と認めない。

上記ハッシュ関数を用いたチャレンジ・アンド・レスポンス方式の認証方式は、図１に示されたカートリッジ２００により初期化装置３００の認証判定及び図３に示されたプリンタ１００によりカートリッジ２００の認証判定に利用される。

すなわち、前記図１に示された認証者処理装置２１４と図３に示された認証者処理装置１２０の役目は上記認証者５１０に相当し、前記図１に示された証明者処理装置３２０と図３に示された証明者処理装置１２０の役目は上記証明者５００に相当する。この場合、認証者処理装置２１４と証明者処理装置３２０は互いに共通の秘匿情報を持っており、認証者処理装置１２０と証明者処理装置４１３は互いに共通の秘匿情報を持っている。

このような共通鍵方式では、認証者処理装置からも証明者処理装置からも秘匿情報を取り出すことが可能である。そのため、秘匿情報を取り出そうとする悪意を持った者にとって、秘匿情報を取り出す易い方を選んで攻撃することや、認証者処理装置と証明者処理装置の両方に対して攻撃を加え、その両方から多くの秘匿情報に関する手掛かりを取り出すことできるなどのセキュリティの安全性の弱点を持っている。

図６には、セキュリティの安全性に優れたゼロ知識対話証明の認証方式の基本的な手順が示されている。認証に先立ち、証明者６００は２つの素数ＰとＱと秘匿情報Ｍを決める。次に証明者６００は、ＰをＱの積であるＮ＝Ｐ×Ｑと、Ｗ＝Ｍ² ｍｏｄ Ｎを認証者６１０へ教える。ここで、ｍｏｄ Ｎは、Ｎを法の数とする剰余演算子のことである。また、ＷはＭ² をＮで割ったときの余りであり、もともと秘匿情報Ｍをもとにしたものであるが、Ｗ自体は秘匿情報の扱いにはならない。これは、大きな２つの素数の掛け算からなる数を法とする数の平方根の計算は極めて困難であるため、ＷからＭを逆算することができないからである。このＷ自体は秘匿情報の扱いではないという特質によって、秘匿情報Ｍを持つ証明者以外について、悪意を持った第３者による攻撃に対して強く対抗する必要はないといえる。これは、認証者および証明者のどちらにも同じ秘匿情報を持つチャレンジ・アンド・レスポンス方式と比べて大きく異なる特徴の一つである。

上記の準備の後、実際の認証の手順では、処理６０１において証明者６２０は乱数Ｒを生成し、処理６０２においてＸ＝Ｒ² ｍｏｄ Ｎを計算し、処理６２０においてＸを認証者６１０へ送る。認証者６１０は、処理６１１において受け取ったＸを一旦記憶する。引き続き認証者６１０は、処理６１２において質問Ｕとして‘０’（零）又は‘１’の数値のうちから一方を選択する。認証者６１１は、処理６２１において上記選択した一方を質問Ｕとして証明者へ返す。質問Ｕを受け取った証明者６００は、処理６０３においてＹ＝（Ｒ×Ｍ^U） ｍｏｄ Ｎを計算し、かかる計算結果Ｙを処理６２２において認証者６１０へ送り返す。

上記処理６２２で送り返されるＹは、質問Ｕが‘０’であったとき、上記乱数Ｒそのものであり、質問Ｕが‘１’であったとき、上記乱数Ｒと秘匿情報Ｍを掛けた値をＮで割ったときの余りである。すなわち、認証者６１０の質問Ｕが‘０’のときには証明者６００は認証者６１０へ乱数Ｒを回答し、認証者６１０の質問Ｕが‘１’のときには証明者６００は（Ｒ×Ｍ） ｍｏｄ Ｎを認証者６１０へ回答しなければならない。

次に、認証者６１０は、処理６１３において上記受け取ったＹからＹ² ｍｏｄ Ｎを求め、自らも上記質問ＵとＸならびにＷを用いて、Ｘ×Ｗ^Uを求め、求めた２つの値を比較する。ここで、もしも認証者６１０の質問Ｕが‘０’のとき、証明者６００は回答ＹとしてＲを回答しなければならないが、同回答はすなわち乱数Ｒそのものであるため、秘匿情報Ｍを知らない偽の証明者６００でも正しく回答することができてしまう。しかし、認証者６１０の質問Ｕはランダムに選択されるため、常に‘０’ではなく‘１’のときもあるので、そのときは、秘匿情報Ｍを知っている真の証明者６００のみ、（Ｒ×Ｍ） ｍｏｄ Ｎを正しく認証者６１０へ回答することができる。

次に、もしも認証者６１０の質問Ｕが‘１’のとき、証明者６００は回答Ｙとして（Ｒ×Ｍ） ｍｏｄ Ｎを回答しなければならないが、秘匿情報Ｍを知らない偽の証明者６００でもＹを適当に決め、Ｘ＝（Ｙ² ／Ｗ） ｍｏｄ Ｎ＝Ｒ² ｍｏｄ Ｎという計算によりあらかじめＸを準備しておけば、上記（適当に決めた）Ｙを正しいものとして回答することができてしまう。

しかし、認証者６１０の質問Ｕはランダムに選択されるため、常に常に‘１’ではなく‘０’のときもあるので、そのときは、偽の証明者６００は上記（適当に決めた）ＹからＲ（＝Ｙ^1/2 ）を求めて回答しなければならい。だが、大きな２つの素数の掛け算からなる数を法とする数の平方根の計算は極めて困難であるため、偽の証明者６００には回答することができない。つまり要約すると、偽の証明者６００は認証者６１０の質問Ｕが‘０’に対しても‘１’に対しても１／２の確率で正しく回答できるし、また１／２の確率で正しく回答できない。

上記の認証者６１０と証明者６００の手順を１回分の対話とすると、同対話を複数回繰り返すことによって、偽の証明者６００をふるい落とすことが可能である。例えば、上記対話を２０回繰り返すと、偽の証明者６００が２０回すべてに正しく回答できる可能性は１００万分の１である。

上記ゼロ知識対話証明を用いた認証方式は、前記図４および図２に示されたプリンタ１００によりインクカートリッジ２００の認証判定およびインクカートリッジ２００による初期化装置３００の認証判定に利用することができる。

すなわち、前記図３および図１に示された認証者処理装置１２０と認証者処理装置２１４の役目は上記認証者６１０に相当し、証明者処理装置２１３と証明者処理装置３２０の役目は上記証明者６００に相当する。この場合、認証者処理装置１２０と証明者処理装置２１３はそれぞれ秘匿情報Ｍとそれに対応するＷを持っており、認証者処理装置２１４と証明者処理装置３２０はそれぞれ秘匿情報Ｍとそれに対応するＷを持っている。

前述のゼロ知識対話証明の特質からわかるように、Ｗは秘匿情報の扱いではないため、純粋に秘匿情報であるＭと比べて、例えば悪意を持った第３者による攻撃に強く対抗する必要はなく、いわゆる強固な耐タンパー性を必要としない。さらにいえば、秘匿情報Ｍを持たない認証者処理装置の構造を簡略化することが可能となる。このことは、認証者処理装置と証明者処理装置という２種類の装置を必要とする認証判定システム全体のコストの低減をもたらす。例えば、図３において、プリンタ１００の制御装置１１０に搭載されたマイクロプロセッサ１１１と図６に示される証明者側の手順を実行するソフトウェアによって実現することによって認証者処理装置１２０を省略することができ、カートリッジの認証判定システムのコスト低減などが図れる。同様に、図１に示される証明者処理装置３２０と認証者処理装置２１４についても、強固な耐タンパー性を必要としない。そのため、カートリッジ認証判定システムとカートリッジ再充填システムのコスト低減などが図れる。また、市場へ大量に頒布されるカートリッジか秘匿情報が漏洩する危険を免れることができる。

さらに図１において、前記説明したように証明者処理装置３２０が秘匿情報Ｍを持ち、カートリッジ識別装置２１０内の認証者処理装置２１４と認証手続きを実行するものであるので、秘匿情報Ｍ４１０は信頼できる遠隔地の機関４２０が持ち、上記認証手続きは例えばインターネット４００などを介して実行するものである。これにより、万が一初期化装置３１０が盗難に遭遇したとしても秘匿情報Ｍの漏洩を免れることができる。

図７には、前記図３に示される証明者処理装置２１３と、プリンタ１００に搭載された認証者処理装置１２０の間で交わされるゼロ知識対話証明による認証手続きが例示されている。認証に先立ち、２つの素数ＰとＱと秘匿情報Ｍ１を決める。次に、ＰをＱの積であるＮ＝Ｐ×Ｑを、カートリッジ側の証明者処理装置７００（図３の２１３）とプリンタ側の認証者処理装置７１０（図３の１２０）の両方に与え、Ｗ１= Ｍ１² ｍｏｄ Ｎを認証者処理装置７１０へ与える。秘匿情報Ｍ１は、証明者処理装置２１３のみに与える。ここで、ｍｏｄ Ｎは、Ｎを法の数とする剰余演算子のことである。また、Ｗ１はＭ１²をＮで割ったときの余りである。

上記の準備の後、実際の認証の手順では、証明者処理装置７００は処理７０１において乱数Ｒを生成し、処理７０２においてＸ＝Ｒ² ｍｏｄ Ｎを計算し、処理７２０においてＸを認証者処理装置７１０へ送る７２０。認証者処理装置７１０は、処理７１１において受け取ったＸを、一旦記憶する。引き続き認証者処理装置７１０は、処理７１２において‘０’（零）又は‘１’の数値のうちから選択し、処理７２１において一方を質問Ｕとして証明者処理装置７００へ返す。質問Ｕを受け取った証明者処理装置７００は、処理７０３においてＹ＝（Ｒ×Ｍ１^U） ｍｏｄ Ｎを計算し、処理７２２において認証者処理装置７１０へ送り返す。ここでＹは、質問Ｕが‘０’であったとき、上記乱数Ｒそのものであり、質問Ｕが‘１’であったとき、上記乱数Ｒと秘匿情報Ｍ１を掛けた値をＮで割ったときの余りである。

次に、認証者処理装置７１０は、処理７１３において受け取ったＹからＹ² ｍｏｄ Ｎを求め、自らも上記質問ＵとＸならびにＷ１を用いて、Ｘ× Ｗ１^Uを求め、求めた２つの値を比較する。上記の認証者処理装置７１０と証明者処理装置７００の手順を１回分の対話とすると、同対話を複数回繰り返すことによって、偽の証明者処理装置をふるい落とすことが可能である。例えば、上記対話を２０回繰り返すと、偽の証明者処理装置が２０回すべてに正しく回答できる可能性は１００万分の１である。

逆に、２０回の対話においてすべて連続して正しく回答できれば、証明者処理装置７１０は正しい秘匿情報Ｍ１を知っている真の証明者であるとみなしてもよい。このとき、認証者であるプリンタは、装着されたインクカートリッジが例えば純正品であると判断することができる。これにより、前述の純正でない再充填インクによるとプリンタ本体のトラブルを未然に防止することができる。

図８には、図１に示される初期化装置３００に搭載された証明者処理装置３２０とカートリッジ２００のカートリッジ識別装置２１０に搭載された認証者処理装置２１４の間で交わされるゼロ知識対話証明の認証手続きが示されている。認証に先立ち、２つの素数ＰとＱと秘匿情報Ｍ２を決める。なお、該２つの素数ＰとＱは、前記図７で説明した証明者処理装置２１３と、認証者処理装置１２０の認証において準備されたものを流用してもよい。

次に、ＰをＱの積であるＮ＝Ｐ×Ｑを、証明者処理装置３２０と認証者処理装置２１４の両方に与え、Ｗ２＝Ｍ２² ｍｏｄ Ｎを認証者処理装置２１４へ与える。秘匿情報Ｍ２は、証明者処理装置３２０のみに与える。ここで、ｍｏｄ Ｎは、Ｎを法の数とする剰余演算子のことである。また、Ｗ２はＭ２²をＮで割ったときの余りである。

上記の準備の後、実際の認証の手順では、証明者処理装置８００（図１の２１４）は、処理８０１において乱数Ｒを生成し、処理８０２においてＸ＝Ｒ² ｍｏｄ Ｎを計算し、処理８２０においてＸを認証者処理装置８１０へ送る。認証者処理装置８１０は、処理８１１において受け取ったＸを、一旦記憶する。引き続き認証者処理装置８１０は、処理８１２において‘０’（零）または‘１’の数値のうちから選択し、処理８２１において一方を質問Ｕとして証明者処理装置８００へ返す。質問Ｕを受け取った証明者処理装置８００は、処理８０３においてＹ＝（Ｒ×Ｍ２^U） ｍｏｄ Ｎを計算し、処理８２２において認証者処理装置８１０へ送り返す。ここでＹは、質問Ｕが‘０’であったとき、上記乱数Ｒそのものであり、質問Ｕが‘１’であったとき、上記乱数Ｒと秘匿情報Ｍ２を掛けた値をＮで割ったときの余りである。

次に、認証者処理装置８１０は、処理８１３において受け取ったＹからＹ² ｍｏｄ Ｎを求め、自らも上記質問ＵとＸならびにＷ２を用いて、Ｘ× Ｗ２^Uを求め、求めた２つの値を比較する。上記の認証者処理装置８１０と証明者処理装置８００の手順を１回分の対話とすると、同対話を複数回繰り返すことによって、偽の証明者処理装置をふるい落とすことが可能である。例えば、上記対話を２０回繰り返すと、偽の証明者処理装置が２０回すべてに正しく回答できる可能性は１００万分の１ある。

逆に、２０回の対話においてすべて連続して正しく回答できれば、証明者処理装置８００は正しい秘匿情報Ｍ２を知っている真の証明者であるとみなしてもよい。このとき、認証者であるインクカートリッジは、接続された初期化装置がプリンタメーカに認定されたものであると判定し、例えばカートリッジ識別装置２１０に搭載された不揮発性メモリ２１２に記録されたインクまたはトナー使用量データを初期化するなどの初期化装置が要求する初期化処理の許可を行う。これにより、メーカによって認定され初期化装置を持っていない者による、使用済みのカートリッジへのインクまたはトナーの再充填されたものが真正の再生品とされて使用されてしまうことを防止できる。つまり、メーカ自身またはメーカに認定され特定のもののみによる使用済みのカートリッジの再生品しか使用できないから、これらのものの管理下での品質保証を行うことができる。

図９には、前記図１及び図３に示される証明者処理装置の一実施例のブロック図が示されている。同装置はいずれも前記図７および図８に示される証明者側の手続きに則り、乱数Ｒの生成、同乱数Ｒの二乗の計算、同乱数Ｒと秘匿情報Ｍの積の計算、および法の数をＮとする該計算結果の剰余の計算を主たる機能とし、さらに認証者処理装置との通信機能を搭載するものである。

乱数発生器９００は、前記ゼロ知識対話証明における対話ごとに乱数を生成する装置である。乱数記憶装置９０１は、上記乱数発生器９００が生成した乱数値を記憶し出力することができる記憶装置であり、記憶情報の書き換えが可能な例えばＳＲＡＭ（スタティック・ランダム・アクセス・メモリ）やＥＥＰＲＯＭ（イレーザブル・エレクトリカリ・プログラマブル・リード・オンリ・メモリ）で構成される。秘匿情報記憶装置９０２は、前記秘匿情報Ｍを記憶し出力することができる記憶装置であり、電源が遮断されても記憶情報が失われない例えばＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）や上記ＥＥＰＲＯＭで構成される。

法の数記憶装置９０５は、前記法の数Ｎを記憶し出力することができる記憶装置であり、電源が遮断されても記憶情報が失われない例えばＲＯＭやＥＥＰＲＯＭで構成される。定数発生装置９０３は、後述する演算ステップにおいて演算値となる固定値１を出力する装置である。演算レジスタ９０７は、後述する演算ステップにおいて演算結果を記憶し出力することができる記憶装置であり、記憶情報の書き換えが可能な例えばＳＲＡＭやＥＥＰＲＯＭで構成される。

演算値選択装置９０４は、上記乱数値Ｒ、秘匿情報Ｍおよび固定値１のうちのいずれかを選択し、後述する演算装置の演算値として出力する装置である。乗算／剰余算器９０６は、２つの値の乗算結果に対してＮを法の数とする剰余（（Ａ×Ｂ） ｍｏｄ Ｎ）を求める算術演算装置である。

Ｉ／Ｆ（インターフェイス装置）９０８は、前記認証者処理装置１２０との間で所定の通信を処理する装置であり、主として前記Ｘを該認証者処理装置１２０へ送信すること、認証者処理装置１２０が発する前記質問Ｕを受信すること、該質問を解読し該質問に対応する回答Ｙが得られるように演算ステップを制御すること、および該回答Ｙを該認証者処理装置３２０へ送信することである。該Ｉ／Ｆ９０８の入出力通信方式は、例えばＩ²Ｃ（http://ja.wikipedia.org/wiki/I%C2%B2C）などが好ましいが、特にそれに限定されるものではない。制御装置９１０は、上記装置群の動作を司る中核の機能を有する装置である。

上記各装置の詳細な動作を、ゼロ知識対話証明プロトコルの１回分の対話に沿って説明すれば次のとおりである。認証者処理装置１２０からＸ（＝Ｒ² ｍｏｄ Ｎ））の要求を受けたとき、Ｉ／Ｆ９０８が解読し、乱数発生器９００により乱数Ｒを生成し乱数記憶装置９０１に記憶する。次に、演算値選択装置９０４は乱数記憶装置９０１の出力を選択９０９する。乗算／剰余算器９０６の被演算値と演算値は、ともに同じ乱数記憶装置９０１の出力となるため、該乗算／剰余算器９０６の演算結果は、所望の値、即ち、Ｒ² ｍｏｄ Ｎを得る。

認証者処理装置１２０から質問Ｕ＝０の回答の要求を受けたとき、Ｉ／Ｆ９０８が解読し、演算値選択装置９０４は定数発生装置９０３の出力を選択９０９する。乗算／剰余算器９０６の被演算値と演算値は、それぞれ乱数記憶装置９０１の出力と定数発生装置９０３の出力である１となるため、該乗算／剰余算器９０６の演算結果は、所望の値、即ちＲ ｍｏｄ Ｎを得る。

認証者処理装置１２０から質問Ｕ＝１の回答の要求を受けたとき、Ｉ／Ｆ９０８が解読し、演算値選択装置９０４は法の数記憶装置９０５の出力を選択９０９する。乗算／剰余算器９０６の被演算値と演算値は、それぞれ乱数記憶装置９０１の出力と法の数記憶装置９０５の出力である１となるため、該乗算／剰余算器９０６の演算結果は、所望の値、即ち（Ｒ×Ｍ） ｍｏｄ Ｎを得る。

図１０には、前記図１及び図３に示される認証者処理装置の一実施例のブロック図が示されている。同装置はいずれも前記図７および図８に示される認証者側の手続きに則り、証明者処理装置から送られるＸの記憶、質問Ｕの選択、証明者処理装置から送られるＹを使ったＹ² の計算、ＸとＷの積の計算、および法の数をＮとする該計算結果の剰余の計算を主たる機能とし、さらに証明者処理装置との通信機能を搭載するものである。

乱数発生器１００１は、前記ゼロ知識対話証明における対話ごとに質問Ｕの値を生成する装置である。質問記憶装置１００２は、上記乱数発生器１００１が生成した質問Ｕの値を記憶し出力することができる記憶装置であり、記憶情報の書き換えが可能な例えばＳＲＡＭやＥＥＰＲＯＭで構成される。証明者回答記憶装置１００３は、前記証明者処理装置２１３の回答情報を記憶し出力することができる記憶装置であり、記憶情報の書き換えが可能な例えばＳＲＡＭやＥＥＰＲＯＭで構成される。

認証情報記憶装置１００４は、前記Ｗ（すなわち、秘匿情報Ｍを二乗した値Ｍ²に対しＮを法の数とする剰余）を記憶し出力することができる記憶装置であり、電源が遮断されても記憶情報が失われない例えばＲＯＭやＥＥＰＲＯＭで構成される。法の数記憶装置１００６は、前記法の数Ｎを記憶し出力することができる記憶装置であり、電源が遮断されても記憶情報が失われない例えばＲＯＭやＥＥＰＲＯＭで構成される。定数発生装置１００５は、後述する演算ステップにおいて演算値となる固定値１を出力する装置である。

第１演算レジスタ１０１０および第２演算レジスタ１０１１は、後述する演算ステップにおいて演算結果を記憶し出力することができる記憶装置であり、記憶情報の書き換えが可能な例えばＳＲＡＭやＥＥＰＲＯＭで構成される。演算値選択装置１００８は、上記乱数値Ｒ、上記Ｗおよび固定値１のうちのいずれかを選択し、後述する演算装置の演算値として出力する装置である。乗算／剰余算器１００７は、２つの値の乗算結果に対してＮを法の数とする剰余（つまり、（Ａ×Ｂ） ｍｏｄ Ｎ）を求める算術演算装置である。

Ｉ／Ｆ（インターフェイス装置）１０００は、前記証明者処理装置３２０との間で所定の通信を処理する装置であり、主として該証明者処理装置３２０に前記Ｘの値を要求する信号を送信すること、前記質問Ｕを該証明者処理装置３２０へ送信すること、および証明者処理装置３２０の回答を受信することである。該Ｉ／Ｆ１０００の入出力通信方式は、前記証明者処理装置３２０のそれに対応して、例えば前記Ｉ²Ｃなどが好ましいが、特にそれに限定されるものではない。比較器１０１３は、第１演算レジスタ１０１０および第２演算レジスタ１０１１の値を比較するものである。制御装置１０１４は、上記装置の動作を司る中核の機能を有する装置である。

上記各装置の詳細な動作を、ゼロ知識対話証明プロトコルの１回分の対話に沿って説明すれば次のとおりである。まず、前記証明者処理装置３２０に対して前記Ｘの情報を要求する信号を送信する。該証明者処理装置から送信されたＸを受信し証明者回答記憶装置１００３に記憶する。乱数発生器１００１により質問Ｕを生成し質問記憶装置１００２に記憶し、該質問Ｕを前記証明者処理装置３２０へ送信する。

上記質問Ｕが０であるとき、演算値選択装置１００８によって定数発生装置１００５が選択１００９される。これによって、乗算／剰余算器１００７の演算結果の被演算値と演算値はそれぞれ証明者回答記憶装置１００３に記憶された前記Ｘと定数１となり、演算結果はＸとなる。該演算結果は、第１演算レジスタ１０１０へ記憶される。上記質問Ｕが１であるとき、演算値選択装置１００８によって認証情報記憶装置１００４が選択１００９される。これによって、乗算／剰余算器１００７の演算結果の被演算値と演算値はそれぞれ証明者回答記憶装置１００３に記憶された前記ＹとＷとなり、演算結果は、（Ｘ×Ｗ) ｍｏｄ Ｎとなる。該演算結果は、第１演算レジスタ１０１０へ記憶される。

次に、前記証明者処理装置３２０からの回答Ｙを受信し、証明者回答記憶装置１００３に記憶する。前記質問記憶装置１００２に記憶された質問Ｕが０であるか１であるかに拘わらず、演算値選択装置１００８によって前記質問記憶装置１００２が選択１００９される。これによって、乗算／剰余算器１００７の演算結果の被演算値と演算値はいずれも証明者回答記憶装置１００３に記憶された前記Ｙとなり、演算結果は（Ｙ×Ｙ） ｍｏｄ Ｎとなる。ここで、質問Ｕが０であったとき、Ｙとは、乱数Ｒであるので、該演算結果は、Ｒ² ｍｏｄ Ｎと等価である。また、質問Ｕが１であったとき、Ｙとは、（Ｒ×Ｍ) ｍｏｄ Ｎであるので、該演算結果は、（Ｒ×Ｍ）² ｍｏｄ Ｎと等価である。該演算結果は、第２演算レジスタ１０１１へ記憶される。

比較器１０１３によって、上記第１演算レジスタ１０１０および第２演算レジスタ１０１１の情報を比較し、一致または不一致の照合結果を出力する。上記一連の動作を所定の回数繰り返し、途中で上記照合結果に規定回数以上の不一致を検出したときは、認証が成立しないものとみなす。

前記図９と図１０に示された証明者処理装置と認証者処理装置の各構成要素が、同一の半導体基板上に形成される場合には、互いの装置内で共通する構成要素は共用することが装置の小型のために好ましい。

以上本発明者によってなされた発明を、前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前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において種々変更可能である。例えば、主装置と部分装置は、カメラ等や携帯電話装置等のような携帯電子端末と、電池に適用してもよい。つまり、特性が劣化した電池を所定の再処理によって機能が回復するものでは、電子装置が前記プリンタに相当し、バッテリーが前記カートリッジに相当し、電池の初期化装置が前記カートリッジの初期化装置に相当するようにして前記実施例と同様に適用することができる。このように、本体装置とそれに装着されて使用される部分装置は、前記プリンタとカートリッジの他に種々のものに適用することができる。また、前記図３の構成は、特性の悪い電池による火災事故を防止する等ために前記携帯電子端末等の電子装置とバッテリーにそのまま適用できる。

図９の証明者処理装置及び図１０の認証者処理装置は、前記本体装置または部分装置の制御装置にマイクロプロセッサを含むものでは、そのソフトウェアにより認証のための前記演算処理及び信号の送信及び受信を行うようにするものであってもよい。前記認証方法は、一定のセキュリティの安全性を有するものであれば前記チャレンジ・アンド・レスポンス方式、ゼロ知識対話証明技術の他の何であってもよい。

この発明は、本体装置と部分装置及び部分装置の再生に用いられる初期化装置を含むような再生利用システム及び部分装置に広く利用することができる。

この発明に係る再生利用システムが適用されたインクまたはトナー再充填における初期化装置とカートリッジの一実施例の構成図である。 この発明に係るカートリッジ再利用の説明図である。 この発明に係る再生利用システムが適用されたプリンタとカートリッジの一実施例の構成図である。 この発明に係るカートリッジの使用状態の説明図である。 本願発明に使用される認証アルゴリズムの一実施例の説明図である。 この発明に使用されるゼロ知識対話証明の認証方式の基本的な手順の説明図である。 図３に示される証明者処理装置と、プリンタに搭載された認証者処理装置の間で交わされるゼロ知識対話証明による認証手続きの説明図である。 図１に示される初期化装置に搭載された証明者処理装置とカートリッジのカートリッジ識別装置に搭載された認証者処理装置の間で交わされるゼロ知識対話証明の認証手続きの説明図である。 図１及び図３に示される証明者処理装置の一実施例のブロック図である。 図１及び図３に示される認証者処理装置の一実施例のブロック図である。

符号の説明

１００…プンリタ、１１０…制御装置、１１１…マイクロプロセッサ、１２０…認証者処理装置、１３０…信号線、１３１…接続装置、
２００…カートリッジ、２１０…カートリッジ識別装置、２１１…インク量記録装置、２１２…不揮発性メモリ、２１３…証明者処理装置、２１４…認証者処理装置、２１５…信号端子群、
３００…初期化装置、３１０…制御装置、３１１…マイクロプロセッサ、３３０…信号線、３３１…接続装置、
４００…インターネット、４１０…秘匿情報Ｍ、４２０…機関、
５００，６００，７００，８００…証明者（証明者処理装置）
５１０，６１０，７１０，８１０…認証者（認証者処理装置）
９００…乱数発生器、９０１…乱数記憶装置、９０２…秘匿情報記憶装置、９０３…定数発生装置、９０４…演算値選択装置、９０５…法の数記憶装置、９０６…乗算／余剰算器、９０７…演算レジスタ、９０８…インターフェイス装置、９１０…制御装置、
１０００…インターフェイス装置、１００１…乱数発生器、１００２…質問記憶装置、１００３…証明者回答記憶装置、１００５…定数発生装置、１００６…法の数記憶装置、１００７…乗算／余剰算器、１００８…演算値選択装置、１０１０…第１演算レジスタ、１０１１…第２演算レジスタ、１０１３…比較器、１０１４…制御装置

Claims (7)

1. 主装置と、
   上記主装置と脱着可能に取り付けられ、失われた機能が再生可能にされる部分装置と、 上記部分装置の機能を回復して初期化を行う初期化装置とを備え、
   上記主装置は、それに装着される部分装置に対する第１認証者処理装置を有し、
   上記部分装置は、上記主装置に対する第１証明者処理装置及び上記初期化装置に対する第２認証者処理装置を有し、
   上記初期化装置は、上記部分装置に対する第２証明者処理装置を有し、
   上記主装置は、上記第１認証者処理装置と装着された上記部分装置の上記第１証明者処理装置とにより行われる認証判定において当該部分装置が真正なものであることの判定結果と当該部分装置の機能が失われていないことにより動作が可能とされ、
   上記部分装置は、上記第２認証者処理装置と上記初期化装置の上記第２証明者処理装置とにより行われる認証判定により、当該初期化装置が真正なものであることの判定結果により上記初期化が可能とされる再生利用システム。
2. 請求項１において、
   上記認証判定は、認証者処理装置及び証明者処理装置が互いに同じ秘匿情報を持ち合いようにしたチャレンジ・アンド・レスポンス方式により行われる再生利用システム。
3. 請求項１において、
   上記認証判定は、ゼロ知識対話証明技術により行われる再生利用システム。
4. 請求項３において、
   上記主装置は、その動作制御のためのマイクロコンピュータ回路を有し、
   上記第１認証者処理装置は、上記マイクロコンピュータ回路に組み込まれたプログラムによって実現される再生利用システム。
5. 請求項４において、
   上記主装置は、プリンタであり、
   上記部分装置は、上記プリンタの印字に用いられるトナーまたはインクが充填されるカートリッジであり、
   上記初期化装置は、上記カートリッジにトナーまたはインクを充填と上記初期化を行う装置である再生利用システム。
6. 主装置と脱着可能に取り付けられ、初期化装置により失われた機能が再生可能に初期化される部分装置であって、
   上記部分装置は、上記主装置に対する証明者処理装置及び上記初期化装置に対する認証者処理装置を有し、
   上記部分装置は、
   上記主装置に装着されたときは、上記証明装置が有効とされて上記主装置の認証者処理装置とにより行われる認証判定が可能にされ、
   上記初期化装置により失われた機能が再生されるときには、上記認証者処理装置が有効とされて初期化装置の証明者処理装置とにより行われる認証判定により、当該初期化装置が真正なものであることの判定結果により上記初期化が可能とされる部分装置。
7. 請求項６において、
   上記主装置は、プリンタであり、
   上記初期化装置は、上記カートリッジにトナーまたはインクを充填と上記初期化を行う装置であり、
   上記部分装置は、上記プリンタの印字に用いられるトナーまたはインクが充填されるカートリッジである部分装置。

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