JP5393180B2

JP5393180B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP5393180B2
Application number: JP2009019106A
Authority: JP
Inventors: 秀彦古城
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2009-01-30
Filing date: 2009-01-30
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2029-01-30
Also published as: CN101794101B; US20100196019A1; CN101794101A; US8526833B2; JP2010175880A

Description

本発明は、プリンタや複写機等の画像形成装置に関し、特に、トナーを収容したカートリッジの管理を無線タグを用いて行う画像形成装置に関するものである。

トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いて感光体ドラム表面の静電潜像を現像する現像装置を備えたプリンタやファクシミリ、複写機等の画像形成装置は、装置本体に装着されたカートリッジから供給されるトナーを用いて静電潜像をトナー像化し、このトナー像を用紙等に転写することによって画像形成を行う。そして、カートリッジ内のトナーがなくなると、ユーザによって新しいカートリッジに交換されることにより、画像形成装置内にトナーが補充される。

この場合、新しく交換されたカートリッジが画像形成装置のメーカの正規純正品又はメーカに認定された製品（以下、まとめて「認定品」と言う）であれば問題ないが、認定品以外のカートリッジ（非認定品）が使用されるケースが見受けられるようになってきた。認定品以外のカートリッジが使用されると、画像形成装置の性能が十分に発揮されないばかりでなく、画像形成装置の故障の原因にもなり得る。

そこで、近年開発された多くの画像形成装置では、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification：無線自動認識）技術等を利用してカートリッジの管理が行われている。この場合、カートリッジやトナーの情報をタグ情報として記憶した無線タグがカートリッジに取り付けられ、カートリッジ装着後、画像形成装置本体側に配設された通信回路がタグ情報を読み取ることによって、装着されたカートリッジが認定品であるかを識別することができる。

特開２００７−９６６８９号公報

しかしながら、上記のようなＲＦＩＤタグを用いてカートリッジの管理を行う場合、ＲＦＩＤタグが偽装されて非認定のカートリッジに取り付けられると、この非認定品を回避することができない。また、機械スイッチ等を用いて識別する方法も考えられるが、模倣が簡単なことから、機械スイッチを取り付けるコストに比べて非認定品を回避できる効果が低いと考えられる。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、簡単・確実に装着されたカートリッジが認定品であるか否かを識別することができる画像形成装置を提供することを目的とするものである。

請求項１に記載の発明の画像形成装置は、画像データに基づいて記録媒体に画像を形成する装置本体と、現像剤を収容し、前記装置本体に対して着脱自在に装着可能なカートリッジと、を備えた画像形成装置であって、前記カートリッジは、そのカートリッジの種別情報を記憶した無線タグと、そのカートリッジの仕向け地に対応して仕向け地ごとに前記無線タグの基板上の異なる位置に取り付けられた磁石と、を有し、前記装置本体は、前記無線タグに記憶されたカートリッジの種別情報を無線通信を用いて読み取る通信手段と、前記装置本体にカートリッジが装着されたときにそのカートリッジに取り付けられた前記磁石の磁束を検出して検出信号を出力する磁電変換素子であって、前記装置本体の仕向け地に対応して仕向け地ごとに異なる位置に配置された磁電変換素子と、前記装置本体の種別情報を記憶する記憶手段と、前記通信手段によって読み取られたカートリッジの種別情報と前記装置本体の種別情報が一致し、且つ前記磁電変換素子から前記検出信号が出力されたときに、前記装着されたカートリッジは前記装置本体に対する認定品であると識別する識別手段と、を有したものである。

従来のように、無線タグに記憶されたタグ情報のみで認定品の識別を行う場合、例えば認定品であることを示す情報が記憶された無線タグが非認定カートリッジに取り付けられると、その非認定品（模造品）を回避することができなかった。しかし、無線タグに加えて磁石と磁電変換素子を用いて非認定品の識別を行うことで、非認定品に偽造された無線タグが取り付けられていても磁石が取り付けられていなければ、そのカートリッジを非認定品であると識別することができる。

更に、カートリッジの種類（例えば、仕向け地情報）に応じて磁石と磁電変換素子の配置位置を異なるようにすることによって、異なる仕向け地用のカートリッジが故意に又は誤って装着されることを防ぐことができる。

無線タグを用いる方法に加えて、カートリッジに取り付けられた磁石の磁束を装置本体に取り付けられた磁電変換素子が検出するか否かによってカートリッジが認定品であるか否かを識別することにより、簡単・確実に認定品の識別を行うことができる。

プリンタの内部構造の一実施形態を説明するための概略断面図。（ａ）はＲＦＩＤタグの基板構成、（ｂ）はＲＦＩＤ基板の基板構成を示した図。ＲＦＩＤ基板の基板構成の一例を示した図。ホール素子回路の一例を示した図。装着されたカートリッジが認定品であるか否かを識別する処理の流れを示したフローチャート。

以下、本発明の一実施形態に係る画像形成装置について図面を参照して説明する。尚、以下の実施形態では、本発明における画像形成装置としてプリンタを例に挙げて説明するが、これ以外に複写機や、コピー、スキャナ、ファクシミリ、プリンタ等の機能を備えた複合機であってもよい。

図１は、本発明におけるプリンタ１の内部構造の一実施形態を説明するための概略断面図である。図１に示すように、本実施形態のプリンタ１は、箱形を呈した装置本体１１を備えている。装置本体１１は、コンピュータ等の外部機器から伝送された画像データに基づき画像を形成する画像形成部１２と、この画像形成部１２によって形成され、転写材としての記録紙Ｐに転写されたトナー画像に定着処理を施す定着部１３と、記録紙を貯留する用紙貯留部１４と、画像形成部１２へトナーを補給するトナー補給部１５が内装されているとともに、装置本体１１の上部に定着処理後の記録紙Ｐが排出される用紙排出部１６を備えて構成されている。

装置本体１１の上面適所には、記録紙Ｐの出力条件等を入力操作するための操作パネル（不図示）やユーザに対するメッセージ等を表示する表示パネル（不図示）が設けられている。この操作パネルには、電源キーやスタートボタン、各種機能を設定するための設定キー等が設けられている。

用紙貯留部１４は、装置本体１１内における露光装置１２４より下方位置に挿脱可能に装着された用紙トレイ１４１を備えている。用紙トレイ１４１は上面が全面開口の箱体を備えて構成され、複数枚の記録紙Ｐが積層されてなる用紙束Ｐ１が貯留可能になっている。用紙トレイ１４１に貯留された用紙束Ｐ１の最上位の記録紙Ｐは、下流端（図１における右端）の上面が用紙束Ｐ１からピックアップローラ１４２の駆動で用紙搬送路１１１へ向けて繰り出されるようになっており、１枚ずつ繰り出され記録紙Ｐは、搬送ローラ対１１２の駆動で用紙搬送路１１１を通って画像形成部１２における第２転写ローラ１１３と駆動ローラ１２５ａ（中間転写ベルト１２５ｃ）との間のニップ部へ向けて送り込まれる。

画像形成部１２は、用紙貯留部１４から給紙された記録紙Ｐにトナー画像を形成させるものであり、本実施の形態では、上流側（図１における左側）から下流側へ向けて順次配設された、ブラック色のトナー（現像剤）を用いるブラック用現像ユニット１２Ｋ、イエロー色のトナーを用いるイエロー用現像ユニット１２Ｙ、シアン色のトナーを用いるシアン用現像ユニット１２Ｃ、マゼンタ色のトナーを用いるマゼンタ用現像ユニット１２Ｍを備える。以下、これらの現像ユニットを包括して「現像ユニット１２」と表記する。

そして、各現像ユニット１２は、感光体ドラム１２１と、感光体ドラム１２１の周面を均一に帯電させる帯電装置１２２と、帯電された感光ドラム１２１の周面に画像データに基づいたレーザ光を照射して静電潜像を感光体ドラム１２１の周面に形成させる露光装置１２４と、感光体ドラム１２１の周面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置１２３と、感光体ドラム１２１の周面に形成されたトナー像を中間転写ベルト１２５ｃに転写する転写ローラ１２６と、トナー像が転写された後の感光体ドラム１２１の周面に残存するトナーを除去するクリーニング装置１２７をそれぞれ備えている。

感光体ドラム１２１の上方位置には、中間転写体１２５が設けられている。この中間転写体１２５は、駆動ローラ１２５ａ及び従動ローラ１２５ｂ間に張設された無端の中間転写ベルト１２５ｃを有し、その中間転写ベルト１２５ｃの下側に各感光体ドラム１２１の周面が当接するようになっている。この中間転写ベルト１２５ｃは、各感光体ドラム１２１に対応して設けられた転写ローラ１２６によって感光体ドラム１２１の周面に押し付けられた状態で各感光体ドラム１２１と同期しながら駆動ローラ１２５ａと従動ローラ１２５ｂとの間を周回するようになっている。

従って、中間転写ベルト１２５ｃが周回することによりその表面に対し現像ユニット１２Ｋの感光体ドラム１２１によるブラックトナーのトナー像の転写が行われ、次いで中間転写ベルト１２５ｃの同一位置に現像ユニット１２Ｙの感光体ドラム１２１によるイエロートナーのトナー像の転写が重ね塗り状態で行われ、次いで中間転写ベルト１２５ｃの同一位置に現像ユニット１２Ｃの感光体ドラム１２１によるシアントナーのトナー像の転写が重ね塗り状態で行われ、最後に現像ユニット１２Ｍの感光体ドラム１２１によるマゼンタトナーのトナー像の転写が行われる。これによって中間転写ベルト１２５ｃの表面にブラックトナー、イエロートナー、シアントナー及びマゼンタトナーが重ね塗りされたカラーのトナー像が形成される。

画像形成部１２の図１における右方位置には、上下方向に延びた用紙搬送路１１１が形成されている。この用紙搬送路１１１には、適所に搬送ローラ対１１２が設けられ、用紙貯留部１４から繰り出された記録紙Ｐは、この搬送ローラ対１１２の駆動で駆動ローラ１２５ａに掛け回されている中間転写ベルト１２５ｃへ向けて搬送される。

この用紙搬送路１１１には、駆動ローラ１２５ａと対向した位置に中間転写ベルト１２５ｃの表面と当接した第２転写ローラ１１３が設けられ、用紙搬送路１１１を搬送されつつある記録紙Ｐが転写ベルト１２５ｃと第２転写ローラ１１３とに押圧挟持されることによって中間転写ベルト１２５ｃ上のトナー像が記録紙Ｐに転写される。

定着部１３は、画像形成部１２で転写された用紙上のトナー像に対し定着処理を施すものであり、内部にハロゲンランプ等の通電発熱体が装着された加熱ローラ３０と、この加熱ローラ３０の周面に対して対向配置された加圧ローラ４０を備えている。中間転写ベルト１２５ｃのトナー像が転写された状態で定着部１３へ供給された記録紙Ｐは、回転する加熱ローラ３０と加圧ローラ４０とのニップ部を通過することによって、加熱ローラ３０からの熱を得て定着処理が施される。

定着処理の完了した記録紙Ｐは、定着部１３の上部から延設された排紙搬送路１１４を通って装置本体１１の頂部に設けられた用紙排出部１６の排紙トレイ１６１へ向けて排出される。

トナー補給部１５は、画像形成部１２の各現像ユニット１２に対応してブラック用カートリッジ１５１Ｋ、イエロー用カートリッジ１５１Ｙ、シアン用カートリッジ１５１Ｃ及びマゼンタ用カートリッジ１５１Ｍ（以下、まとめて「カートリッジ１５１」という）を備えて構成されている。各カートリッジ１５１には各色のトナーが収容されており、装置本体１１に対して着脱自在に構成されている。カートリッジ１５１内のトナー量が少なくなると、新しいカートリッジ１５１と交換することによって装置本体１１内にトナーが再び補充される。

また、各カートリッジ１５１にはＲＦＩＤタグ１５２Ｋ、１５２Ｙ、１５２Ｃ及び１５２Ｍ（以下、まとめて「ＲＦＩＤタグ１５２」という）が取り付けられている。このＲＦＩＤタグ１５２は、カートリッジ１５１の製品番号、仕向け地情報等のカートリッジ１５１の種別情報を記憶するメモリと、メモリに記憶された情報を信号に乗せて発信する通信回路を備えて構成されている。この通信回路から発信された信号は装置本体１１に設置されているＲＦＩＤ基板２１上の対応するＲＦＩＤ通信部２１１Ｋ、２１１Ｙ、２１１Ｃ及び２１１Ｍ（以下、まとめて「ＲＦＩＤ通信部２１１」という）がそれぞれ受信する。

図２（ａ）はＲＦＩＤタグ１５２の基板構成、図２（ｂ）はＲＦＩＤ基板２１の基板構成の一例を示した図である。ＲＦＩＤタグ１５２の基板には、種別情報を記憶したメモリを含んだ通信回路２７、アンテナ２８及び磁石２９が配置されている。アンテナ２８は、ＲＦＩＤ通信部２１１に対して信号を発信し、ＲＦＩＤ通信部２１１から出力された信号を受信する。アンテナ２８が種別情報の読み出しを指示する信号を受信したとき、通信回路２７はメモリに記憶された種別情報を読み出して、この種別情報を乗せた信号をアンテナ２８から発信させる。

磁石２９は、永久磁石であり、カートリッジ１５１の仕向け地毎に磁石２９の配置場所が異なるように配置される。仕向け地に応じた磁石の配置については、後ほど詳しく説明する。

ＲＦＩＤ基板２１には、ホール素子回路３０Ｋ、３０Ｙ、３０Ｃ及び３０Ｍ（以下、まとめて「ホール素子回路３０」という）と、アンテナ３１Ｋ、３１Ｙ、３１Ｃ及び３１Ｍ（以下、まとめて「アンテナ３１」という）と、ＲＦＩＤ通信部２１１と、制御部３２が配置されている。

ホール素子回路３０は、磁電変換素子としてホール素子を有し、磁石２９の磁束を検出して検出信号を制御部３２に出力する。図４は、ホール素子回路３０の構成を示した図である。ホール素子回路３０は、ホール素子３０１、ホール素子駆動回路３０２及びホール電圧検出回路３０３を有して構成される。ホール素子３０１は、磁束の変化に応じて起電力を発生する。ホール素子駆動回路３０２は、ホール素子３０１を駆動するための定電圧又は定電流回路である。ホール電圧検出回路３０３は、ホール素子３０１に発生した起電力を電気信号に変換して、制御部３２に出力する。

ＲＦＩＤ通信部２１１は、制御部３２から出力される指示信号に応答してＲＦＩＤタグ１５２と無線通信を行うものであり、搬送波発振回路、変調回路及び復調回路等を備えて構成される。アンテナ３１は、ＲＦＩＤ通信部２１１によって制御され、ＲＦＩＤタグ１５２との間で信号の送受信を行う。

制御部３２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等によって構成され、認定品識別部３２１及び認定品情報記憶部３２２等によって構成される。認定品情報記憶部３２２は、認定カートリッジに取り付けられたＲＦＩＤタグ１５２のみが記憶している種別情報（例えば、認定カートリッジの製品番号、仕向け地情報等）を記憶する。認定品識別部３２１は、ＲＦＩＤタグ１５２から読み出した種別情報と認定品情報記憶部３２２に記憶された情報とを比較して、更にホール素子回路３０からの検出信号の有無によって、装着されたカートリッジ１５２が認定品であるか否かを識別する。

図２は、カートリッジ１５１の仕向け地が国Ａの場合を示した図であり、（ａ）はＲＦＩＤタグ１５２の基板構成、（ｂ）はＲＦＩＤ基板２１の基板構成を示している。仕向け地が国Ａの場合、磁石２９はＲＦＩＤタグ１５２の基板の右上部分に配置される。ホール素子回路３０は、この磁石２９の磁束と交差するようにＲＦＩＤ基板２１上に配置される。

図３は、カートリッジ１５１の仕向け地が国Ｂの場合を示した図であり、（ａ）はＲＦＩＤタグ１５２の基板構成、（ｂ）はＲＦＩＤ基板２１の基板構成を示している。仕向け地が国Ｂの場合、磁石２９はＲＦＩＤタグ１５２の基板の右下部分に配置される。ホール素子回路３０は、この磁石２９の磁束と交差するようにＲＦＩＤ基板２１上に配置される。

つまり、プリンタ１に認定カートリッジ（プリンタ１とカートリッジの仕向け地が同じ）が装着されると、ホール素子回路３０と磁石２９の位置が一致するため、ホール素子回路３０は、そのカートリッジに取り付けられたＲＦＩＤタグ１５２上の磁石２９の磁束を検出し、検出信号を制御部３２に出力する。しかし、プリンタ１に非認定カートリッジ（プリンタ１とカートリッジの仕向け地が異なる）が装着されると、ホール素子回路３０と磁石２９の位置が一致せず、ホール素子回路３０は磁石２９の磁束を検知できず、検出信号を出力しない。認定品識別部３２１は、ホール素子回路３０から検出信号が出力されているか否かを用いて装着されたカートリッジの識別を行う。

図５は、装着されたカートリッジが認定品であるか否かを識別する処理の流れを示したフローチャートである。カートリッジがプリンタ１に装着された後、制御部３２は、カートリッジに取り付けられたＲＦＩＤタグ１５２と正常に無線通信ができるか否か調べる（ステップＳ１１）。具体的には、制御部３２はＲＦＩＤ通信部２１１に対してＲＦＩＤタグ１５２に記憶された種別情報の読み出しを指示する信号を発信させ、この信号に応答してＲＦＩＤタグ１５２から何らかの信号が返信されてきたら、制御部３２は正常に無線通信できると判断する。しかし、装着されたカートリッジにＲＦＩＤタグ１５２が取り付けられていない（つまりカートリッジは非認定品）、又は他社のプリンタ専用のカートリッジであってＲＦＩＤタグの取り付け位置等が異なる等の理由で正常に無線通信が行えない場合（ステップＳ１１；ＮＯ）、認定品識別部３２１は、装着されたカートリッジは非認定品であると判断し、表示パネル等に非認定カートリッジが装着されたことを示す警告メッセージを表示させる（ステップＳ１５）。

ＲＦＩＤタグ１５２とＲＦＩＤ通信部２１１の間で正常に無線通信が行われた場合（ステップＳ１１；ＹＥＳ）、認定品識別部３２１はＲＦＩＤタグ１５２から返信された信号より種別情報を読み出して、認定品情報記憶部３２２に記憶されている情報と比較する（ステップＳ１２）。ＲＦＩＤタグ１５２の種別情報と認定品情報記憶部３２２に記憶されている情報が一致した場合（ステップＳ１２；ＹＥＳ）、認定品識別部３２１はホール素子回路３０から検出信号が出力されているか否かを調べる（ステップＳ１３）。ホール素子回路３０から検出信号が出力されている場合（ステップＳ１３；ＹＥＳ）、認定品識別部３２１は装着されたカートリッジは認定品であると判断する（ステップＳ１４）。

一方、ＲＦＩＤタグ１５２の種別情報と認定品情報記憶部３２２に記憶されている情報が一致しない場合（ステップＳ１２；ＮＯ）、ホール素子回路３０から検出信号が出力されていない場合（ステップＳ１３；ＮＯ）、認定品識別部３２１は、装着されたカートリッジは非認定品であると判断し、表示パネル等に非認定カートリッジが装着されたことを示す警告メッセージを表示させる（ステップＳ１５）。

以上、説明したように、装着されたカートリッジが認定品であるかを識別する方法として、ＲＦＩＤタグ１５２を用いる方法の他に、磁石２９とホール素子３０１を用いることによって、簡単・確実に認定品の識別を行うことができる。従来のように、ＲＦＩＤタグ１５２に記憶された種別情報のみで認定品の識別を行う場合、例えば偽造されたＲＦＩＤタグが非認定カートリッジに取り付けられると、その非認定品（模造品）を回避することができなかった。しかし、ＲＦＩＤタグ１５２に加えてホール素子３０１を用いることで、カートリッジに磁石２９が取り付けられていない限り、カートリッジは非認定品であると識別することができる。

更に、カートリッジの種類（主に、仕向け地情報）に応じて磁石２９とホール素子回路３０の配置位置を異なるようにすることによって、異なる仕向け地用のカートリッジが装着されることを防ぐことができる。

尚、本発明は本実施の形態の構成に限られず種々の変形が可能である。例えば、本実施の形態では、磁石２９をＲＦＩＤタグ１５２の基板上に配置することとしたが、ＲＦＩＤタグ１５２の張り替えによるカートリッジの偽造を防止するために、磁石２９をカートリッジ１５１の筐体内（樹脂内）に埋め込む、又は筐体の内壁に取り付けるようにしてもよい。

更に、本実施の形態では、ＲＦＩＤタグ１５２とＲＦＩＤ通信部２１１の間で正常に無線通信が行われない（ステップＳ１１；ＮＯ）、ＲＦＩＤタグ１５２の種別情報と認定品情報記憶部３２２に記憶されている情報が一致しない（ステップＳ１２；ＮＯ）、ホール素子回路３０から検出信号が出力されていない（ステップＳ１３；ＮＯ）のとき、制御部３２は警告メッセージを表示パネルに表示させることとしたが、警告メッセージ加えて、印刷を強制的に禁止する制御を行ってもよい。

１プリンタ（画像形成装置）
１１装置本体
１２画像形成部
１５１カートリッジ
１５２ＲＦＩＤタグ（無線タグ）
２７通信回路
２８、３１アンテナ
２９磁石
２１ＲＦＩＤ基板
２１１ＲＦＩＤ通信部（通信手段）
３０ホール素子回路
３０１ホール素子（磁電変換素子）
３０２ホール素子駆動回路
３０３ホール電圧検出回路
３２制御部
３２１認定品識別部（識別手段）
３２２認定品情報記憶部（記憶手段）

Claims

画像データに基づいて記録媒体に画像を形成する装置本体と、
現像剤を収容し、前記装置本体に対して着脱自在に装着可能なカートリッジと、
を備えた画像形成装置であって、
前記カートリッジは、
そのカートリッジの種別情報を記憶した無線タグと、
そのカートリッジの仕向け地に対応して仕向け地ごとに前記無線タグの基板上の異なる位置に取り付けられた磁石と、
を有し、
前記装置本体は、
前記無線タグに記憶されたカートリッジの種別情報を無線通信を用いて読み取る通信手段と、
前記装置本体にカートリッジが装着されたときにそのカートリッジに取り付けられた前記磁石の磁束を検出して検出信号を出力する磁電変換素子であって、前記装置本体の仕向け地に対応して仕向け地ごとに異なる位置に配置された磁電変換素子と、
前記装置本体の種別情報を記憶する記憶手段と、
前記通信手段によって読み取られたカートリッジの種別情報と前記装置本体の種別情報が一致し、且つ前記磁電変換素子から前記検出信号が出力されたときに、前記装着されたカートリッジは前記装置本体に対する認定品であると識別する識別手段と、
を有した画像形成装置。