JP4169959B2 - 交換可能部品、トナー収容容器及び画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交換可能部品またはトナー収容容器の適否検出技術に係り、特に静電式複写装置、プリンタなどに使用されるプロセスユニット、トナーカートリッジ、トナーボトルなどの交換可能部品の適否検出技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光学的に読み取られる物品識別手段の代表例として、いわゆるバーコードがある。このバーコードは、線幅の異なる数種類の線要素を複数組み合わせてなり、現在ではほとんどの商品に付され、売上げ管理や在庫管理などのデータとして利用されている。
【０００３】
複写機、ファクシミリ、プリンタなどの電子写真方式の画像形成装置としては、それぞれ所定のトナーを含む現像剤を収容するとともに像担持体に対向して配置された複数の現像装置を有し、該像担持体に形成された潜像を可視像化するものが一般的である。また、該現像装置のトナー補給部には、トナーを補給するメンテナンス時などに、外部からトナーカートリッジやトナーボトルなどのトナー補給容器が装着される。
【０００４】
このようなトナー補給容器を画像形成装置の装置本体に装着する際に、その画像形成装置にとって不適合なものが誤って装着されるのを防止するため、トナー補給容器の誤装着防止機構が提案されている。
【０００５】
例えば特開平４−１６８２号公報、特開平４−６２５６４号公報には、トナー補給部に設置されたバーコードリーダーなどの情報読み取り手段でトナーカートリッジなどに表示されたバーコード情報を読み取り、その読み取り結果の判定に基づいて誤挿入防止シャッタを動作させることで誤装着を防止するようにした技術が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のバーコードは、前述したように、線幅の異なる数種類の線要素の単純な組み合わせであるため、容易にそのコード内容が解読され、複製され易いという欠点がある。すなわち、模造品、変造品、贋造品の製作が容易であるため、正規品の提供者が、多大な損害を被ることになりかねない。また、そのバーコードは平面的に展開されるのみであるため、情報量も比較的に少ないという難点もある。
【０００７】
しかも、感光体に対向して配置された複数の現像装置を有する画像形成装置に、上記特開平４−１６８２号公報に開示されたトナーカートリッジの誤装着防止機構を適用しようとすると、バーコードをトナーカートリッジごとに、またバーコードリーダーなどの情報読み取り手段をトナー補給部ごとに、設ける必要があり、コストの上昇を招いてしまう。
【０００８】
また、トナーカートリッジに表示されたバーコードが現像剤やトナーの間近に晒されるので汚染されやすくなるとともに、長期間の使用や反復使用によってバーコード自体が摩滅、劣化したり、バーコードリーダーなどの光学的な情報読み取り手段も現像剤やトナーの汚染の影響を受け易く、バーコード読み取りエラーなどの弊害が発生することもあった。
【０００９】
本発明は、このような実情に鑑みてなされ、模造、変造、贋造し難く、耐久性の良好な固有の識別手段を備えた交換可能部品、トナー収容容器及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。
【００２５】
（１）透明樹脂を素材として構成され、印字用のトナーが充填され、所定角度の検出傾斜面を有する立体形状の３Ｄ識別コードが容器情報として容器表面における背景部に内容物が存在しない位置に刻設された交換可能なトナー収容容器と、
画像を読み取るべき原稿が載置される原稿載置台と、
前記原稿載置台に載置された原稿の原稿画像を複写データとして読み取る画像読取手段であって、前記原稿載置台上に前記３Ｄ識別コードが刻設された部分の表裏両面を対向させて載置された被識別体としての前記トナー収容容器を光学的に走査し、前記３Ｄ識別コードから検出傾斜面の角度に応じた反射光を被照合像として読取を行う画像読取手段と、
予め規定された参照画像のデータを格納した参照画像データ記憶部と、
前記画像読取手段により読み取られた被照合像データと前記参照画像データ記憶部に格納された参照画像データとを比較し、両画像データの合否を検出する合否検出部と、
前記合否検出手段による合否検出結果により、前記トナー収容容器の適否を識別する容器適否識別部と、を有することを特徴とする。
【００２６】
この構成によれば、一般的な画像形成装置に具備されている既存の構成を用いて、画像形成装置本体に着脱可能なトナー収容容器の適合性の判定を高精度に行うことができる。
【００２７】
トナー収容容器に刻設されている三次元立体形状の３Ｄ識別コード（容器固有の識別情報)がスキャナ等の画像読み取り手段により読み取られ、この読み取り画像のデータ(被照合像）と参照画像データ記憶部に格納されている参照画像データとの比較により、この両画像データの合否が合否検出部によって検出され、合否検出部による合否検出結果により、トナー収容容器が当該画像形成装置に対して適正か否が容器適否識別部で高精度に識別される。従って、トナー収納容器のセット位置不良、イメージセンサのトナー汚染等のトラブルに起因する容器情報の誤認識の発生等が未然に回避される。
【００２８】
これら一連の処理（交換可能部品の装置に対する適合の判定）が通常の画像形成装置の操作範囲、操作内容、操作方法から著しく逸脱することなくおこなえるので、ユーザーの心理的負担を軽減することもできる。
【００３０】
また、既存のスキャナ等の画像読み取り手段は、交換可能部品またはトナー収納容器に刻設された三次元立体形状の３Ｄ識別コードによる部品情報または容器情報を読み取る情報読み取り手段をも兼ねており、この場合は専ら情報読み取りのみを行う画像読み取り手段としてのイメージセンサ等を設置部近傍等に特別に設ける必要がなく、情報読み取りを行う画像形成装置などにおいてはハードウェア構成を変更することなく、交換可能部品またはトナー収納容器の適否検出が容易に行われるようになる。
【００３１】
画像データレベルで処理を実行するため、部品情報または容器情報を読取る際の交換可能部品またはトナー収容容器のセット姿勢、セット位置に対してさほど注意する必要がなく、部品情報または容器情報の読取り操作の不具合（例えば熟練度不足から発生するバーコードリーダー誤操作)等に起因する部品情報または容器情報の誤認識の発生等が未然に回避される。
【００３２】
これら一連の処理（交換可能部品の装置に対する適合の判定）が通常の画像形成装置の操作範囲、操作内容、操作方法から著しく逸脱することなくおこなえるので、ユーザーの心理的負担を軽減することもできる。
【００３３】
また、このような処理を行うことによって部品情報または容器情報を付与したラベル等を交換可能部品またはトナーボトルへ貼り付ける際の貼付位置、方向等の精度に関しても細かい制約事項が緩和されることになるので、作業性の向上を図ることができる。
【００３４】
（２）前記画像読取手段によって被照合像として読み取った容器情報に基づき、適否識別部による識別結果を表示する表示装置を備えることを特徴とする。
【００３５】
この構成によれば、被識別体としての交換可能部品またはトナー収容容器の画像形成装置に対する適合性が報知され、非適合品である場合には画像形成装置が動作しないので、適合品への交換を余儀なくされ、装置への非適合品の投入・混入を完全に防止することができる。従って、非適合品の誤用に伴う、画像形成装置各部の故障、破壊、破損等を効果的に防止することができる。
【００３６】
（３）前記画像読取手段によって被照合像として読み取った容器情報に基づいて、装置本体の動作モードまたは各種作像パラメータを自動設定することを特徴とする。
【００３７】
この構成によれば、被識別体としての交換可能部品またはトナー収容容器の画像形成装置に対する適否が識別され、適合しない部品や容器が装着されると、画像形成装置の性能を低下させる方向に作用するように設定できるので、ユーザが満足すべき画質が得られなくなる。従って、即刻、適合品に交換への交換を余儀なくされる。
【００３８】
（４）光学系の絞り径を変更する切換手段と、最大照度分布切換手段と、照明系の光量を変化させる光量可変手段またはスキャナの走査速度を変更する副走査速度切換手段の一方または両方を備えて、所定角度の検出傾斜面を有する立体形状の３Ｄ識別コード（三次元立体形状のコード情報）が刻設された被識別体の形状または部位に応じて、画像読取り手段の焦点深度を切り換えることを特徴とする。
【００３９】
被識別体である交換可能部品、トナー収容容器において、３Ｄ識別コードが凹凸箇所に設けられている場合、あるいは比較的肉厚を有する透明樹脂層に封入された状態で形成され、コード部が直接外部へ露出しないように被覆されている場合には、原稿載置台へのセット時にこれらのコード部分が原稿載置台から多少浮いた状態で存在することになる。
【００４０】
この構成によれば、ブック状原稿の読み取り画像に際して発生する画像劣化を防止するために画像形成装置が本来備えている基本的機能を利用することによって、コード情報の読み取り時に、スキャナ部を深い焦点深度へ設定し、極めて正確な画像情報として読み取ることができる。すなわち、
▲１▼絞り径を調整することによって、原稿載置台から離れた位置においてもピントがあっている状態を維持するとともに、原稿載置台面よりも上方に最大照度分布を設定しながら、照明系の光量を増加してＣＣＤイメージセンサへの光量低下を補うことができる。
【００４１】
▲２▼絞り径を調整することによって、原稿載置台から離れた，位置においてもピントがあっている状態を維持するとともに、原稿載置台面よりも上方に最大照度分布を設定しながら、ＣＣＤイメージセンサへの光量低下を補うためにスキャナの副走査速度を低速側に設定して走査することができる。
【００４２】
▲３▼絞り径を調整することによって、原稿裁置台からかなり離れた位置においてもピントがあっている状態を維持するとともに、原稿載置台面よりもかなり上方に最大照度分布を設定しながら、ＣＣＤイメージセンサへの光量低下を補うために、照明系の光量を増加するとともに、スキャナの副走査速度を低速側に設定して走査することができる。
【００４３】
以上により、コード部分が原稿載置台から多少離間していても、極めて正確な画像情報を得ることができる。なお、コード情報の設けられている部分を、原稿裁置台上へ密着した状態でセットできる場合には、スキャナ部を浅い焦点深度かつ副走査速度を高速側へ設定し、照明系の光量を落としても、短時間で画像情報として読み取ることができるのはいうまでもない。なお、通常のバーコードリーダーでは、複雑な立体形状の３Ｄ識別コードを精度よく読み取ることは到底不可能である。
【００４４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係る画像形成装置について図面を参照しつつ説明する。
【００４５】
図１は、画像形成装置であるデジタル複写機１の内部構造を示す断面図であり、同図に示すように、このデジタル複写機１は、スキャナ部２、（レーザ）プリンタ部３と共に、図２のブロック図において示される制御部４３、画像処理部４４、操作部４２、表示部４０等から構成されている。
【００４６】
スキャナ部２は、透明ガラスからなる原稿載置台２−０、原稿載置台２−０上へ自動的に原稿を供給搬送するための両面対応自動原稿送り装置（ＡＤＰ）２−１、及び原稿載置台２−０上に載置された原稿の画像を走査して読取るための原稿画像読取りユニット、すなわちスキャナユニット２−２から構成されている。
【００４７】
このスキャナ部２にて読取られた原稿の画像（読取）データは、プリンタ部３にて記録処理できる複写データとして、制御部４３を介して画像処理部４４へと送られ、そこで画像データに対して所定の画像処理が施される。
【００４８】
上記ＡＤＰ２−１は、備えられた図示しない原稿トレイ上に複数枚の原稿を一度にセットしておき、セットされた原稿を１枚ずつ自動的にスキャナユニット２−２上部の原稿載置台２−０上へ送給する装置である。また、ＡＤＰ２−１は、ユーザの選択に応じて原稿の片面又は両面をスキャナユニット２−２に読取らせるように、片面原稿のための搬送経路、両面原稿のための搬送経路、搬送経路切り換え手段などから構成されている。
【００４９】
原稿載置台２−0上の原稿の画像を読取るためのスキャナ部２を構成するスキャナユニット２−２は、原稿面上を露光するランプリフレクタアセンブリ（走査光源）２−３と、原稿からの反射光像を光電変換素子（ＣＣＤ）２−４に導くために原稿からの反射光を反射する第１の反射ミラー２−５ａとを搭載してなる第１の走査ユニット２−６ａ、また第１の反射ミラー２−５ａからの反射光像を光電変換素子（ＣＣＤ）２−４に導くための第２，第３反射ミラー２−５ｂ，２−５ｃを搭載してなる第２の走査ユニット２−６ｂ、原稿からの反射光像を上述した各反射ミラー２−５ａ、２−５ｂ、２−５ｃを介して電気的画像信号に変換する素子（ＣＣＤ）２−４上に結像するための光学レンズ体２−７、および、原稿からの反射光像を電気的画像信号に変換するＣＣＤ素子２−４から構成される。
【００５０】
スキャナ部２は、上記ＡＤＰ２−ｌとスキャナユニット２−２との関連した動作により、原稿載置台２−０上に読取るべき原稿を順次載置させながら、原稿載置台２−０の下面に沿ってスキャナユニット２−２を移動させて原稿画像を読取るように構成されている。特に、第１走査ユニット２−６ａが、原稿載置台２−０に沿って左から右へと一定速度Ｖで走行される場合には、第２走行ユニット２−６ｂは、その速度Ｖに対してＶ／２の速度で同一方向に平行に走行制御される。これにより、載置された原稿を１ライン毎に順次ＣＣＤ素子２−４へと結像させて画像を読取ることになる。
【００５１】
原稿画像をスキャナユニット２−２で読取ることにより得られた画像データは、制御部４３を介して画像処理部４４へ送られ、各種処理が施された後、プリンタ部３にてそのまま用いることが出来る複写データとして、制御部４３のメモリ、例えば画像データ用ＲＡＭ４５等に一旦記憶される。メモリ内の複写画像データは、出力指示に応じてレーザプリンタ部３に与えられ、レーザプリンタ部３において印刷記録媒体である図示しないシート上に画像が記録される。
【００５２】
この（レーザ）プリンタ部３は、画像を形成するための用紙であるシートの搬送系、レーザ書き込みユニット３０及び画像を形成するための電子写真プロセス部３１で構成されている。
【００５３】
レーザ書き込みユニット３０には、上述したスキャナユニット２−２にて読取った後のメモリから読出した複写データに応じて、又は外部装置より転送されてくる外部データに応じてレーザ光を出射する半導体レーザ、レーザ光を等角速度偏向するポリゴンミラー、等角速度偏向されたレーザ光が電子写真プロセス部３１を構成する感光体ドラム上で等速度偏向されるように補正するｆ−θレンズ等が備えられている。
【００５４】
上記電子写真プロセス部３１には、周知である感光体ドラム３２の周囲に帯電器、現像器、転写器、剥離器、クリーニング器、除電器が備えられている。
【００５５】
一方、シートの搬送系は、後述する画像形成を行う電子写真プロセス部３１の特に転写器が配置された転写位置へとシートを搬送する搬送部３３、該搬送部３３へとシートを送り込むためのカセット給紙装置３４ａ、３４ｂ又は必要なサイズのシートを適宜給紙するための手差し給紙装置３５、転写後のシートに形成された画像、特にトナー像を定着するための定着器３６、定着後のシートの裏面に再度画像を形成、つまりシートの両面に画像を形成するためにシートを反転するスイッチバック搬送路３７，該搬送路３７を通過するシートを収容する中間トレイ３８から構成される。
【００５６】
また、定着器３６の下流側には、上述したスイッチバック搬送路３７へとシートを切り換える切換爪３９が備えられ、画像形成が終了したシートを排出部４を介して次のシート後処理装置５へと搬送する通路と、スイッチバック搬送路３７とを切り換えている。
【００５７】
上記シート搬送系の特にカセット給紙装置３４ａ，３４ｂには、ユーザが所望する決められたサイズのシートが収容されており、また手差し給紙装置３５にはユーザが所望するサイズの少数のシートが給紙される。そこで、ユーザは、給紙カセット内の用紙サイズを選択するか、または手差し給紙装置３５を選択することで、所望のサイズのシート給紙を行うことが出来る。
【００５８】
プリンタ部３の上記の構成において、画像形成を行う場合には以下の手順で実行される。
【００５９】
制御部４３の画像メモリに保存されている複写データまたは外部データは、プリンタ部３においてそのまま用いることが出来るビットデータに展開した状態で記憶されている。その画像データは、出力指示に応じてレーザ書き込みユニット３０によってレーザ光線を走査させることにより、感光体ドラム３２の表面上に静電潜像として形成され、トナーにより可視像化される。
【００６０】
この感光体ドラム３２表面に形成されたトナー像に対して、上述した給紙装置３４又は手差し給紙装置３５にて選択されたサイズのシートが、搬送部３３を経由して転写器へと送り込まれる。この結果、シート表面に感光体ドラム３２表面上のトナー像が転写され、つづく定着器３６において画像がシート上に定着される。その後、シートは画像形成が終了されたので、排出部４を介してシート排出処理装置５へと搬送される。
【００６１】
図３（ａ）は本発明の一実施例に係る交換可能部品としてのトナー収容容器６の斜視図であり、図３（ｂ）には、その断面図が示されている。このトナー収容容器６は、断面形状がほぼ矩形もしくは台形で、図示の状態にて下面が開放された匡体状容器であり、ポリスチレン（ＰＳ）、変性ポリフェニレンオキサイド（Ｍ−ＰＰＯ）等の熱可塑性樹脂を肉厚１乃至３ミリメートルに射出成形したものである。
【００６２】
トナー収容容器６の下面の開口部はトナーを充填した後、フィルムシールを接着して閉鎖し、トナーを気密状に封入してある。フィルムシールは、低密度ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の厚さ５０乃至２００ミクロンのフレキシブルな材料から成る。トナー収容容器６の開口面に接着しない部分は折り返してあり、フィルムシールをトナー収容容器本体から引き剥がす際の把持部６１として引き剥がし端とされている。
【００６３】
上記のようなトナー収容容器６の天蓋面（開口面の反対側面）６２上には、長手方向の両側に位置するように、容器識別コードとしての立体形状の３Ｄ識別コード（三次元立体形状のコード情報）７が形成されている。
【００６４】
この場合、３Ｄ識別コード７は、左右対称に形成されている点を除けば同一構成であるため、その一方について図４（ａ）（ｃ）を参照しつつ説明する。本実施形態では、この３Ｄ識別コード７は、天蓋面６２に対して所定の角度をもって傾斜する検出傾斜面７１を有する３次元立体形状に形成されている。
【００６５】
この例では、３Ｄ識別コード７は、検出傾斜面の角度が異なる第１単位コード７１，および第２単位コード７２の組み合わせとして構成されている。すなわち、第１単位コード７１および第２単位コード７２は、共に、断面が三角形状の凹溝（Ｖ字型溝）からなり、その一方の壁面（図4(ａ）にて右側の壁面）が検出傾斜面７１１，７２１となっている。
【００６６】
そして、第１単位コード７１の検出傾斜面７１１はトナー収容容器６の天蓋面６２に対して例えば１０度の傾斜角に、第２単位コード７２の検出傾斜面７２１はトナー収容容器６の天蓋面６２に対して例えば２３度の傾斜角に、設定されている。
【００６７】
また、第１単位コード７１および第２単位コード７２の他方の壁面（図4(ａ）において左側の壁面)の検出傾斜面７１２，７２２は、共に、トナー収容容器６の天蓋面６２に対して同一の４５度の傾斜角に設定され、また、各単位コードともにその幅Ｗは１．０ｍｍであって、溝の深さについては、第１単位コード７１が０．１５ｍｍ、第２単位コード７２は０．３０ｍｍに設定されている。
【００６８】
この場合、３Ｄ識別コード７は、３本の第１単位コード７１…と、同じく３本の第２単位コード７２…の組み合わせからなり、その配列順は、トナー収容容器６の長手方向に沿って、第１単位コード７１と第２単位コード７２とが交互に配列されている。
【００６９】
この例では、説明の簡略化のために、３Ｄ識別コード７は、第１単位コード７１と第２単位コード７２の２種類の組合せでなり、交互配列される最も単純な場合を例として説明を行っているが、各単位コードの幅Ｗ及び検出傾斜面の角度を適宜に変化させるとともに、単位コードの組合せ配列順を種々異ならせることによって、コード内容をほとんど無制限に拡大することができ、広範な適用領域を確保することができる。
【００７０】
また、別の例として、例えば、図４（ｂ）に示すように、第１単位コード７１と第２単位コード７２の各々に対し、いずれの反射光も受光側イメージセンサに入射しないようにするための反射ブランク部７１０，７２０を検出傾斜面７１１，７１２間、検出傾斜面７２１，７２２間に形成してデータの分離度を高めるような工夫も可能である。また、例えば、反射ブランク部７１０，７２０はトナー収容容器６の天蓋面６２と平行な水平面として形成されているが、これに限定されるものではなく、適所に形成されてよい。
【００７１】
さらに別の例として、３Ｄ識別コード７により多くの情報を含ませるには、図４（ｃ）に示すように、その１単位コードの検出反射面に角度の異なる傾斜面を形成し、複数段の検出傾斜面７１１，７１２，７１３としてもよく、この場合にもデータの分離度を高めるため、それらの間に反射ブランク部７１０を設けることが好ましい。
【００７２】
なお、上記の各例では、３Ｄ識別コード７を、凹溝状（Ｖ字型）としているが、トナー収容容器６の天蓋面６２から突出する突条体（逆Ｖ字型、△型）に形成してもよいし、あるいは凹溝と突条体の組合せであってもよい。
【００７３】
次に、このトナー収容容器６の識別方法について説明する。
原稿裁置台２−０上に載置された被識別体であるトナー収容容器６に対する走査光源２−３からの照射光のトナー収容容器６に対する照射角度は一定であるのに対して、３Ｄ識別コード７の第１単位コード７１の検出傾斜面７１１と第２単位コード７２の検出傾斜面７２１は傾斜角度が異なるため、その反射光はそれに応じて反射角を異にする。
【００７４】
したがって、検出傾斜面７１１，７２１からの反射光をリニアイメージセンサ等で受光し、受光出力信号（被照合像）として中央処理ユニットとしてのＣＰＵ４７に出力し、参照画像として予めイメージデータとしてＲＯＭ部４６に記憶されている容器識別コードの画像データとの照合を行う。
【００７５】
そして、参照画像データに対して受光出力信号に欠落が発生している場合、反射状態に差異がある（トナー収容容器６を形成する材料が正規品と異なるか、あるいは３Ｄ識別コード７の検出傾斜面の角度、幅Ｗ、凹溝深さ等が正規品と異なる） 場合をもって、不良品もしくは不適合品と判定する。
【００７６】
以下に、図２のブロック図及び図５のフローチャートを参照しつつ、被識別体であるトナー収容容器６を装着する際の適否判別を行うときの処理の流れについて詳細に説明する。
【００７７】
まず、ステップＳ１として、デジタル複写機１に電源を投入した際に、デジタル複写機１に着脱可能で、消費、消耗に伴って交換の可能性があるトナー収容容器６について、交換の必要がある場合には、表示部４０（図２参照）等を介してデジタル複写機１側から交換の指示がなされる。
【００７８】
ところが、通常、これらのトナー収容容器６には、当該デジタル複写機１に対応して設定され、十分に性能を発揮して良好な画像を得ることのできる適合品と、装置本来の性能を十分に発揮させることができないばかりか、装置の故障や破損を誘発する可能性を有する不適合品とが混在していることが多い。
【００７９】
これらの製品を装着する際に、ユーザ自身が不適合品を識別し、装置への装着前に排除できれることが望ましいが、ユーザレベルでそのトナー収容容器６が適合品か、または不適合品であるかの識別を行うのは困難である。
【００８０】
従来では、前述したように、これらのトナー収容容器６が装着される装置側へ、トナー収容容器６の保有する各種情報を伝達し、装置にトナー収容容器６の適合性を識別させる方法がとられていた。しかし、この場合は、トナー収容容器６に情報を保有させるためのバーコードラベルや、メモリ装置等を付加する必要があり、コストの増大を招くという難点があった。
【００８１】
また、装置本体側にもバーコードリーダ等の光学的読取り手段や、メモリの読取り手段等を追加する必要があり、さらにコスト増大を招きやすい。そして、これらの情報読取り手段は、装置内部に設けられる場合が多く、トナー汚染による性能低下（光学的性能の低下や電気回路の接触不良）や発熱等の影響で誤動作を招く場合があった。
【００８２】
そこで、本実施形態では、このような従来の難点を解消するために、ステップ２以降で、以下に述べるようなトナー収容容器６の適否の判別をおこなうようにしている。
【００８３】
ユーザは、ステップＳ２にて、表示部４０等の指示に従い、例えば、原稿載置台２−０上にデジタル複写機１への装着を予定しているトナー収容容器６を、３Ｄ識別コード７が確実に走査されるよう適宜安定する姿勢で載置する。
【００８４】
そして、ステップＳ３にて、操作部４２を操作して（例えば、装置操作パネル面上のボタン押下を行う）スキャナ部２によりトナー収容容器６の３Ｄ識別コード７を光学的に走査し、画像情報として装置内へ取り込み、読取った画像データをスキャナ部２より制御部４３を介して画像処理部４４へと送り、画像処理部４４で必要に応じて画像処理を行った上で、例えば画像データ用ＲＡＭ４５等の記憶手段へ記憶する。
【００８５】
この場合、取り込む画像データは、３Ｄ識別コード７のコード部分を含む片面（一方向）からだけでも良いし（例えば、トナー収容容器６を不透明樹脂で形成した場合、または、トナー収容容器６を透明樹脂で形成していても、３Ｄ識別コード７のコード部分の背景部にトナー収容容器６の収容物であるトナーが存在する場合は、片面からしか走査することができない）、トナー収容容器６を反転したりすることによって姿勢を適宜変更しながら、３Ｄ識別コード７のコード部分の画像データを表裏両面から取り込んでもよい（例えば、トナー収容容器６を透明樹脂で形成し、３Ｄ識別コード７のコード部の背景部に内容物が存在しないように、３Ｄ識別コード７をフランジ部分（把持部）６１等に設けた場合には、この表裏両面からの走査も可能となる）。なお、この段階ではトナー収容容器６の３Ｄ識別コード７のコード部分が有する容器情報の読取が行われるのみで、通常の通紙を伴う画像形成動作は実施されない。
【００８６】
一方、装置本体が備えるイメージデータＲＯＭ４６やハードディスク等の記憶手段（参照画像データ記憶部）には、当該装置に適合するトナー収容容器６の性状（製品型番、トナー色調、仕向地等の特徴的項目）を参照データとして予め蓄積、記憶させておくことが可能である。なお、このトナー収容容器６の参照データは、適合品の改良などに伴い変更がある場合には、サービスマンによって入れ換えを行うようにすることが出来る。
【００８７】
本実施形態の場合、不適合品を、下記の参照データとの比較、判定において故意に適合品であると判定されるようにするためには、適合品の３Ｄ識別コード７のコード部分を完全に模倣して形成し、市場に流通させなければならないが、そのためには、精密な金型の製作を伴い多大の手間とコストがかかるため容易ではない。
【００８８】
また、たとえ、そのような模倣が可能であるとしても、適合品を意匠登録しておけば、このような模倣は極めて困難となる（トナー収容容器自体はそれほど意匠性を要求される物品ではないが、３Ｄ識別コード７のコード部分の配列次第によって意匠性や趣向性を加味することも可能である）。
【００８９】
次に、ステップＳ４にて、ＣＰＵ４７内に設定した合否検出部４７１によって、イメージデータＲＯＭ４６に保持されていた適合品の参照データと、画像データ用ＲＡＭ４５に保持されていた原稿載置台２−０上のトナー収容容器６の被照合データとを呼び出し、二つの画像データの比較を行い、ユーザが現在装着しようとしているトナー収容容器６が、適合品であるか、あるいは不適合品であるかが高精度に識別される。
【００９０】
次のステップＳ５でＣＰＵ４７内に設定した部品適否識別部（または容器適否識別部）４７２によって、二つの画像データの比較を行った結果が判定され、トナー収容容器６が適合品であると判定された場合には、ユーザは表示部４０等の指示に従い、トナー収容容器６の装着を行えばよい。その後、画像形成を行う際には、ステップＳ６において、通常の感光体ドラム３２の表面電位及び現像バイアスが印加され、通常の画像処理が行われて、ステップＳ７で良好な画像が出力される。
【００９１】
一方、トナー収容容器６が不適合品であると判定された場合には、ユーザがトナー収容容器６の装着を行ったとしても、その後画像形成を行う際には、ステップＳ８において画像形成条件が意図的に低下する方向へと変化する。例えば、感光体ドラム３２の表面電位及び現像バイアスを意図的に異常な値に変化させる。その結果、ステップＳ９では、品質の低下した画像（不良画像）が出力され、ユーザーの要望に応えられなくなる。従って、正規品と交換しなければならなくなる。
【００９２】
又、別の例として、トナー収容容器が不適合品であると判別された場合には、図６におけるステップＳ１７に示すように、図２に示す警告部４８を用いて、表示または音声による警告を行い（報知を実行し）、ステップＳｌ８でデジタル複写機１の動作を強制的に停止させるようにしてもよい。
【００９３】
このように、本発明では、画像形成装置の既存の構成のみを使用してトナー収容容器６の装置本体への適合性を識別するので、トナー収容容器６へ従来のようなバーコードラベルやメモリチップ等の情報保有手段を付加する必要がなくなる。また、装置側でも情報読取り手段を別途設ける必要がない。しかも、通常の画像形成装置においては、スキャナ部は装置本体のトップ面に設けられ、機内に設けられることはないので、スキャナ部のトナー汚染による光学的な性能低下や誤動作の発生を懸念するには及ばない。
【００９４】
さらに、ユーザにとっても通常の操作範囲を大きく逸脱しない操作範囲で、特殊な操作や心理的負担を伴わずに、トナー収容容器６の識別を高精度に行うことが出来る利点も大きい。
【００９５】
図７は、デジタル複写機１に用いられる画像読取装置の一例を示す概略構成図で、この例では、スキャナ本体８１の上面には原稿を裁置する原稿載置台（コンタクトガラスあるいはターゲットガラス）８２が設けられている。この原稿載置台８２の下部には、それぞれスキャナとしての第一スキャナ８３及び第二スキャナ８４が水平移動（副走査方向に移動）自在に設けられている。
【００９６】
第一スキャナ８３は照明系としての一対の光源（ハロゲンランプ）８５ａ，８５ｂとこれらの光源８５ａ、８５ｂの間の下部に位置するミラー８６とを有する。第二スキャナ８４はミラー８６からの光を順次９０度毎に反射させるミラー８７，８８を有する。
【００９７】
また、第二スキャナ８４の移動経路の下方には、ミラー８８からの光を下方向へ反射させるミラー８９と、このミラー８９からの光を反射させるミラー９０とが設けられている。ミラー９０の出射光路中には結像用の光学系としてのレンズ９１が配設され、その合焦点位置にライン型のＣＣＤイメージセンサ９２が配設されている。
【００９８】
そして、図８に示すように、前記レンズ９１中には絞り径を可変する絞り（切換手段）９３が内蔵されている。この絞り９３の外周に形成されたギヤ９４には絞り駆動用ステッピングモータ９５によって駆動されるギヤ９６が噛合されている。通常、絞り９３はレンズ９１の特性を満たすように最大限に開口される。
【００９９】
さらに、図９に示すように、前記光源８５ａ、８５ｂのリフレクタ９７ａ，９７ｂは角度が変更可能で原稿面上に最大光量部を持ってくることも、原稿面から離れた部分に最大光量部を持ってくることもできる。すなわち、リフレクタ９７ａ、９７ｂはリンク機構９８ａ，９８ｂを介してリフレクタ駆動用ソレノイド９９のプランジャ１００ａ，１００ｂに連結されている。通常、リフレクタ９７ａ、９７ｂは、原稿面上の最大光量部がくるような角度に設定されている。
【０１００】
このような構成において、通常状態（読み取り対象となる被識別体のセット面が原稿載置台８２に密着した状態）で画像読み取りを行う場合、原稿載置台８２上に被識別体（交換可能部品またはトナー収容容器）をセットし、スタートボタンを押下すると、第一スキャナ８３及び第二スキャナ８４が図の左方向に移動を開始し、被識別体に対する副走査が行われる。
【０１０１】
このとき、第二スキャナ８４は第一スキャナ８３の１／２の速度で移動する。光源８５ａ、８５ｂで照明された被識別体のセット面からの反射光（読み取り光）は、ミラー８６−ミラー８７一ミラー８８−ミラー８９→ミラー９０−レンズ９１を順次経由してＣＣＤイメージセンサ９２へ到達する。ＣＣＤイメージセンサ９２は、入射光を電気信号に変換し、これを処理回路へ送出する。
【０１０２】
以上が通常状態（読み取り面密着状態）の画像読み取り動作であるが、次に、読み取り対象となる３Ｄ識別コード７のコード部分が、例えば、図１０，図１１に示すように、原稿載置台８２から離れた状態（セット面に対して凹部となっている状態、または比較的肉厚を有する透明樹脂層に封入された状態等)になる場合についての動作について説明する。
【０１０３】
ちなみに、図１０は、比較的厚手のプラスチックケース１１０の内部（中間部）に３Ｄ識別コード７が埋設さている場合、図１１は、厚みのある袋１２０の端部に３Ｄ識別コード７が形成された場合を示す。いずれの場合も、コード部分が、原稿載置台８２から若干離間した状態にセットされざるを得ない。
【０１０４】
このような被識別体の場合、操作部（不図示）を介して、立体物の読み取りモードを指定すると、レンズ９１に取り付けられている絞り９３は制御部（不図示）によってコントロールされる絞り駆動用ステッピングモータ（切換手段）９５で所定の絞り径に絞りこまれ、リフレクタ９７ａ，９７ｂは制御部でコントロールされるリフレクタ駆動用ソレノイド９９（最大照度分布切換手段）によって原稿載置台８２面より例えば、１０ｍｍ上方に最大照度分布がくるように角度が変えられる。
【０１０５】
それに伴い、ＣＣＤイメージセンサ９２上の光量の減少を補うため、光源８５ａ、８５ｂに供給する電流量を増やす構成となっている。絞り９３を絞りこむことによってレンズ９１の焦点深度を深くして、原稿載置台８２から１０ｍｍ程度離れた位置においてもピントが合っている状態を維持する。
【０１０６】
このとき、リフレクタ９７ａ，９７ｂの角度を変えて原稿載置台８２面より１０ｍｍ上方に最大照度分布がくるようにしているので、原稿載置台８２面より離れた位置でも原稿裁置台８２面上と同等の照度が得られる。
【０１０７】
このように、通常状態と同等の光量が制御部（不図示）によってコントロールされ、絞り９３の絞り径を小さくして読み取りを行うので、凹凸のある立体形状でも鮮明な画像情報として読み取りを行うことができる。
【０１０８】
また、絞り変更に伴って、読み取りタイミングも切換える。すなわち、立体物の読み取りを指定されると、上記と同様に絞りの絞り径を調整して原稿載置台８２から離れた位置においてもピントが合っている状態を維持し、リフレクタ９７ａ，９７ｂの角度を変えて原稿載置台面より上方に最大照度分布がくるように調整すると共に、スキャナ８３，８４の走査速度を遅くしてＣＣＤイメージセンサ９２の蓄積時間（インテグレーション時間）を長くするように制御する。
【０１０９】
制御部による絞り９３の絞り動作及びリフレクタ９７ａ，９７ｂの角度変更については、上記と同様につき説明を省略する。立体物の読み取りを指定されると、絞り９３が絞られ、原稿載置台面より１０ｍｍ上方に最大照度分布がくるようにリフレクタ９７ａ，９７ｂの角度が変えられる。それに伴い、ＣＣＤイメージセンサ９２上の光量の減少を補うため、スキャナ８３，８４の走査速度が通常の１／４となるようにスキャナ駆動用モータ（不図示）が制御部によってコントロールされる。
【０１１０】
このように絞り９３を絞った状態でスキャナ８３，８４の走査速度も変化させ、通常状態と同等の光量が得られるようにしているので、被識別体の画像読み取りは緩やかに進行するが、凹凸のある立体形状でも鮮明な画像，情報として読み取りを行うことができる。
【０１１１】
さらにまた、絞り変更に伴って、照明光量と読み取りタイミングを両方とも切換える。すなわち、絞り９３の絞り量をさらに多くして原稿載置台面からの離反距離がかなり大きい位置においてもピントが合っている状態を維持し、リフレクタ９７ａ，９７ｂの角度を変えて原稿載置台面よりもかなり離れた上方に最大照度分布がくるように調整し、照明系の光量を増加すると共に、スキャナ８３，８４の走査速度を低速側にしてＣＣＤイメージセンサ９２の蓄積時間を長くすることでＣＣＤイメージセンサ９２への光量の低下を補うように制御する。
【０１１２】
制御部による絞り９３の絞り動作、リフレクタ９７ａ，９７ｂの角度変更及びスキャナ８３，８４の走査速度については、上記と同様につき説明を省略する。
【０１１３】
立体物の読み取りを指定すると、絞り９３は所定の絞り径に絞りこまれ、リフレクタ９７ａ，９７ｂは原稿載置台面より２０ｍｍ上方に最大照度分布がくるように角度を変えられる。それに伴い、ＣＣＤイメージセンサ９２上の光量の減少を補うため、光源８５ａ、８５ｂに流す電流量が増加され、スキャナ８３，８４の走査速度が通常の１／４となるように制御部によってコントロールされる。このように絞り９３を更に多く絞った状態でも光源８５ａ，８５ｂの光量を増すと同時に、スキャナ８３，８４の走査速度を低速側へ変化させて通常コピー時と同等の光量が得られるようにしているので、被識別体の画像読み取りは緩やかに進行するが、さらに深い凹凸がある立体物でも鮮明な画像情報として読み取りを行うことができる。
【０１１４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は、以下の効果を奏する。
【０１２２】
従って、一般的な画像形成装置に具備されている既存の構成を用いて、画像形成装置本体に着脱可能な交換可能部品の適合性の判定を高精度に行うことができ、部品のセット位置不良、イメージセンサのトナー汚染等のトラブルに起因する部品情報の誤認識の発生等を未然に回避することができる。
【０１２３】
これら一連の処理（交換可能部品の装置に対する適合の判定）が通常の画像形成装置の操作範囲、操作内容、操作方法から著しく逸脱することなくおこなえるので、ユーザーの心理的負担を軽減することもできる。
【０１２４】
請求項１によれば、トナー収容容器に刻設されている三次元立体形状の３Ｄ識別コード（容器固有の識別情報)がスキャナ等の画像読み取り手段により読み取られ、この読み取り画像のデータ(被照合像）と参照画像データ記憶部に格納されている参照画像データとの比較により、この両画像データの合否が合否検出部によって検出され、合否検出部による合否検出結果により、トナー収容容器が当該画像形成装置に対して適正か否が容器適否識別部で高精度に識別される。
【０１２５】
従って、一般的な画像形成装置に具備されている既存の構成を用いて、画像形成装置本体に着脱可能なトナー収容容器の適合性の判定を高精度に行うことができ、トナー収納容器のセット位置不良、イメージセンサのトナー汚染等のトラブルに起因する容器情報の誤認識の発生等を未然に回避することができる。
【０１２６】
これら一連の処理（交換可能部品の装置に対する適合の判定）が通常の画像形成装置の操作範囲、操作内容、操作方法から著しく逸脱することなくおこなえるので、ユーザーの心理的負担を軽減することもできる。
【０１２７】
請求項２によれば、既存のスキャナ等の画像読み取り手段は、交換可能部品またはトナー収納容器に刻設された三次元立体形状の３Ｄ識別コードによる部品情報または容器情報を読み取る情報読み取り手段をも兼ねており、この場合は専ら情報読み取りのみを行う画像読み取り手段としてのイメージセンサ等を設置部近傍等に特別に設ける必要がなく、情報読み取りを行う画像形成装置などにおいてはハードウェア構成を変更することなく、交換可能部品またはトナー収納容器の適否検出が容易に行われるようになる。
【０１２８】
画像データレベルで処理を実行するため、部品情報または容器情報を読取る際の交換可能部品またはトナー収容容器のセット姿勢、セット位置に対してさほど注意する必要がなく、部品情報または容器情報の読取り操作の不具合（例えば熟練度不足から発生するコード読み取りの誤操作)等に起因する部品情報または容器情報の誤認識の発生等を未然に回避することができる。
【０１２９】
これら一連の処理（交換可能部品の装置に対する適合の判定）が通常の画像形成装置の操作範囲、操作内容、操作方法から著しく逸脱することなくおこなえるので、ユーザーの心理的負担を軽減することもできる。
【０１３０】
また、このような処理を行うことによって部品情報または容器情報を付与したラベル等を交換可能部品またはトナーボトルへ貼り付ける際の貼付位置、方向等の精度に関しても細かい制約事項が緩和されることになるので、作業性の向上を図ることができる。
【０１３１】
請求項３によれば、読み取った部品情報または容器情報に基づき、適否識別部による識別結果を表示する表示装置を備えるので、被識別体としての交換可能部品またはトナー収容容器の画像形成装置に対する適合性が報知され、非適合品である場合には画像形成装置が動作しないので、適合品への交換を余儀なくされ、装置への非適合品の投入・混入を完全に防止することができる。従って、非適合品の誤用に伴う、画像形成装置各部の故障、破壊、破損等を効果的に防止することができる。
【０１３２】
請求項４によれば、読み取った部品情報または容器情報に基づいて、装置本体の動作モードまたは各種作像パラメータを自動設定するので、被識別体としての交換可能部品またはトナー収容容器の画像形成装置に対する適否が識別され、適合しない部品や容器が装着されると、画像形成装置の性能を低下させる方向に作用させるように設定して、ユーザが満足すべき画質が得られなくなるようにすることができる。従って、即刻、適合品に交換し、装着することを余儀なくされ、不適合品を装着したままでの使用が困難となる。
【０１３３】
請求項５によれば、三次元立体形状の３Ｄ識別コードが刻設された被識別体の形状または部位に応じて、画像読取り手段の焦点深度を切り換えるので、コード部分が原稿載置台から多少離間していても、焦点深度を大に設定すること等により、極めて正確な画像情報として読み取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成説明図である。
【図２】同制御系統図である。
【図３】同トナー収容容器の斜視図と断面図である。
【図４】同３Ｄ識別コードの説明図である。
【図５】同合否判別に至る過程を説明するフローチャートである。
【図６】同別のフローチャートである。
【図７】同画像読取装置の概略構成図である。
【図８】同絞り機構の説明図である。
【図９】同リフレクタ機構の説明図である。
【図１０】同３Ｄ識別コードが厚手のプラスチックケースに埋設された場合の斜視図と断面図である。
【図１１】同３Ｄ識別コードが袋に形成された場合の斜視図である。
【符号の説明】
１−画像形成装置
２−画像読取手段
６−トナー収容容器
７−３Ｄ識別コード
４６−参照画像データ記憶部
９５−切換手段
９９−最大照度切換手段
４７１−合否検出部
４７２−部品適否識別部、容器適否識別部
７１１，７１２，７１３，７２１，７２２−検出傾斜面

Claims (4)

1. 透明樹脂を素材として構成され、印字用のトナーが充填され、所定角度の検出傾斜面を有する立体形状の３Ｄ識別コードが容器情報として容器表面における背景部に内容物が存在しない位置に刻設された交換可能なトナー収容容器と、
   画像を読み取るべき原稿が載置される原稿載置台と、
   前記原稿載置台に載置された原稿の原稿画像を複写データとして読み取る画像読取手段であって、前記原稿載置台上に前記３Ｄ識別コードが刻設された部分の表裏両面を対向させて載置された被識別体としての前記トナー収容容器を光学的に走査し、前記３Ｄ識別コードから検出傾斜面の角度に応じた反射光を被照合像として読取を行う画像読取手段と、
   予め規定された参照画像のデータを格納した参照画像データ記憶部と、
   前記画像読取手段により読み取られた被照合像データと前記参照画像データ記憶部に格納された参照画像データとを比較し、両画像データの合否を検出する合否検出部と、
   前記合否検出手段による合否検出結果により、前記トナー収容容器の適否を識別する容器適否識別部と、を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像読取手段によって被照合像として読み取った容器情報に基づき、適否識別部による識別結果を表示する表示装置を備えることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記画像読取手段によって被照合像として読み取った容器情報に基づいて、装置本体の動作モードまたは各種作像パラメータを自動設定することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 光学系の絞り径を変更する切換手段と、
   最大照度分布切換手段と、
   照明系の光量を変化させる光量可変手段またはスキャナの走査速度を変更する副走査速度切換手段の一方または両方を備えて、
   所定角度の検出傾斜面を有する立体形状の３Ｄ識別コードが刻設された被識別体の形状または部位に応じて、画像読取り手段の焦点深度を切り換えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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