JP6917405B2 - 交換ユニット - Google Patents

Description

本発明は、印刷装置やＦＡＸ、複合機その他の電子機器に対して着脱される、インクカートリッジや感光体ドラム、トナー、バッテリーなどの交換ユニットに関する。

従来、例えば印刷装置やＦＡＸ、複合機その他の電子機器において、インクカートリッジや感光体ドラム、トナー、バッテリーなどの消耗品を交換ユニットとして、装置本体に対し着脱可能とする仕組みが普及されている。このような電子機器では、交換可能な交換ユニットに非接触通信なＲＦＩＤタグを搭載させており、このＲＦＩＤタグには、例えば、交換ユニットの製品情報（インクカートリッジであれば、インクの色などの品質情報やインク残量など）や識別子などが記憶される。

そして、電子機器の本体側には、このＲＦＩＤタグとの間で非接触で情報の送受信が可能なリーダ／ライタが設けられ、交換ユニットが本体に装着された際、交換ユニットに搭載されたＲＦＩＤタグと非接触で通信が行われ、製品情報等が読み取られるようになっている。

ところで、このような交換ユニットを有する印刷装置では、ユーザーがメーカー指定品（推奨品、純正品）以外のインクカートリッジを使用することがあり、これが、印刷装置の故障等、トラブルの原因となることがある。そのような問題を解決すべく、使用に係る交換ユニットが適正なものかどうかを判別する技術として、例えば、特許文献１に開示されたものがある。

この特許文献１に開示された技術では、インクカートリッジに、吐出波形の制御情報が書き込まれるＲＦＩＤタグを有し、印刷装置側でＲＦＩＤタグから読み取った吐出波形の制御情報に基づいて、インクカートリッジが適正か否かを判断するものである。

特開２０１１−１７７９３２号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、ＲＦＩＤタグに記録した吐出波形の制御情報が単なるデータであるため、容易に読み出しが可能であることから、悪意の第三者によって、データが解析されて、コピーによる偽造が行われる可能性があるという問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、消耗品の交換ユニットを有する電子機器において、ＲＦＩＤタグ内の情報がコピーされることによるデータの悪用を防止できる交換ユニットを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る交換ユニットの認証システムの第１の特徴は、電子機器に対して着脱される交換ユニットの認証システムであって、前記交換ユニット側に備えられ、複数の応答パターンを記憶保持する記憶部と、前記交換ユニット側に備えられ、前記電子機器側から複数の認証要求のうち１つの認証要求が送出され、送出された前記認証要求に対応した応答パターンを前記記憶部に記憶された前記応答パターンのなかから１つ選択して、選択された当該応答パターンを前記電子機器側に送出するユニット側認証部と、前記電子機器側に備えられ、前記交換ユニットが当該電子機器に装着されたときに、前記ユニット側認証部に対して、所定の順序及びタイミングをもって、前記認証要求を送出し、前記ユニット側認証部から送出された前記応答パターンに基づいて、当該交換ユニットの正当性を判断する機器側認証部と、前記機器側認証部によって当該交換ユニットが正当であると判断された場合に、前記交換ユニットを使用可能とする接続制御部とを有することにある。

本発明に係る交換ユニットの認証システムの第２の特徴は、上記発明において、前記機器側認証部が、前記認証要求を送出する際、当該認証要求を送出する順序又はタイミングをランダムに変更した変則シーケンスを生成するとともに、前記変則シーケンスに応じた適正な応答パターンである適正結果データを生成するシーケンス変更部と、前記変則シーケンスに基づいて認証要求を前記ユニット側認証部に送出し、それに対する前記交換ユニットからの応答パターンと前記適正結果データとを比較し、前記交換ユニットの正当性を判断する判断部とを有することにある。

本発明に係る交換ユニットの認証システムの第３の特徴は、上記発明において、前記機器側認証部が、前記ユニット側認証部に対して不適正な認証要求を送出し、それに対する応答パターンに基づいて前記交換ユニットの正当性を判断する不適正要求確認部を有することにある。

本発明に係る交換ユニットの認証方法の特徴は、電子機器に対して着脱される交換ユニットの認証方法であって、前記交換ユニット側に備えられた記憶部が、複数の応答パターンを記憶保持する記憶ステップと、前記電子機器側に備えられた機器側認証部が、当該電子機器に前記交換ユニットが装着されたときに、前記交換ユニット側に備えられたユニット側認証部に対して、複数の認証要求のうち１つの認証要求を送出するとともに、前記ユニット側認証部が、送出された前記認証要求に対応した応答パターンを前記記憶部に記憶された前記応答パターンのなかから１つ選択して、選択された当該応答パターンを前記電子機器側に送出するシーケンス実行ステップと、前記機器側認証部が、前記ユニット側認証部から送出された前記応答パターンに基づいて、当該交換ユニットの正当性を判断する判断ステップと、前記機器側認証部によって当該交換ユニットが正当であると判断された場合に、接続制御部は、前記交換ユニットを使用可能とする接続制御ステップとを有することにある。

本発明に係る交換ユニットの特徴は、上記交換ユニットの認証システムで用いられる交換ユニットであって、複数の応答パターンを記憶保持する記憶部と、前記電子機器側から複数の認証要求のうち１つの認証要求が送出され、送出された前記認証要求に対応した応答パターンを前記記憶部に記憶された前記応答パターンのなかから１つ選択して、選択された当該応答パターンを前記電子機器側に送出するユニット側認証部と、を有することにある。

本発明に係る交換ユニットの認証システムの第１の特徴によれば、交換ユニットが当該電子機器に装着されたときに、複数の認証要求をユニット側認証部に対して、予め定められた所定のシーケンス（順序及びタイミング）で送出し、ユニット側認証部では、この送出された認証要求に対応した応答パターンを、記憶部に記憶された応答パターンの中から１つ選択して、選択された当該応答パターンを、この認証要求に応じたシーケンスに従って前記電子機器側に送出する。詳述すると、記憶部に記憶された情報には認証用データを含むことができ、シーケンスに従って受信される複数の認証要求に応じて選択された応答パターンで、認証用データを機器側認証部に送出することで、機器側認証部では、認証要求に対してユニット側認証部から応答された認証用データ（応答パターン）の内容、順序、タイミングなどを解析することによって、当該交換ユニットの正当性を判断することができる。

本発明に係る交換ユニットの認証システムの第２の特徴によれば、機器側認証部から、予め定められた順序又はタイミングをランダムに変更した変則シーケンスをもって認証要求をユニット側認証部に送出し、認証要求に対してユニット側認証部からの認証用データの内容、順序、タイミングなどを解析することで、当該交換ユニットの正当性を判断することができる。すなわち、本来のシーケンスとは異なるランダムな変則シーケンスで機器側からの認証処理を実行しているため、正当な交換ユニットであれば、変更されたシーケンスに従った応答をするか、或いは変則シーケンスに対応できずにエラーとなるかするはずであり、その応答内容について、変則シーケンスに対する適正な応答結果である適正結果データを照合することで、より確実に、当該交換ユニットの正当性を判断することができる。

本発明に係る交換ユニットの認証システムの第３の特徴によれば、機器側から交換ユニット側認証部に対して不適正な認証要求を送出し、適正な応答ができない状態、或いは通信エラーなどが発生する状態を意図的に作り出し、その上で、応答結果に基づく正当性を判断することで、より確実に、当該交換ユニットの正当性を判断することができる。

本発明に係る交換ユニットの認証方法の特徴によれば、交換ユニットが当該電子機器に装着されたときに、認証要求をユニット側認証部に対して、予め定められた所定の順序及びタイミングで送出し、この認証要求に応じた所定の順序及びタイミングをもって、ユニット側認証部から記憶部に記憶された情報を前記電子機器側に送出するシーケンスを実行する。詳述すると、記憶部に記憶された情報には認証用データを含むことができ、予め定められた順序及びタイミングで受信される認証要求に応じて選択された認証用データを機器側認証部に送出することで、機器側認証部では、認証要求に対してユニット側認証部から応答された認証用データの内容、順序、タイミングなどを解析することによって、当該交換ユニットの正当性を判断することができる。

本発明に係る交換ユニットの特徴によれば、上述した認証システムにおいて、予め定められた順序及びタイミングで受信される認証要求に応じて選択された認証用データを所定の応答パターンで機器側認証部に送出することで、機器側認証部では、認証要求に対してユニット側認証部から応答された認証用データの内容、順序、タイミングなどを解析することによって、当該交換ユニットの正当性を判断することができる。

本発明の実施形態に係る印刷装置の概略構成を示す機能ブロック図である。 実施形態に係る認証照合テーブルを示す説明図である。 実施形態に係るインクカートリッジの外観斜視図である。 実施形態に係るインクカートリッジの取付動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。各図面を通じて同一もしくは同等の部位や構成要素には、同一もしくは同等の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置等を例示するものであって、この発明の技術的思想は、各構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

（印刷装置の構成）
本発明の一実施形態である印刷装置の構成について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る印刷装置の概略構成を示すブロック図であり、実施形態に係るカートリッジ取付機構を示す概略構成図である。

印刷装置１は、ユーザー操作に基づく印刷指示に従って印刷ジョブを印刷する印刷装置であり、版胴に巻き付けられたマスター（孔版原紙）を、印刷用紙に圧接させることにより孔版印刷を行う孔版印刷装置である。この印刷装置１には、クライアント端末２がネットワーク４を介して接続されている。クライアント端末２は、ＣＰＵによる演算処理機能、及び通信インターフェースによる通信処理機能を備えた端末であり、パーソナルコンピューター等の汎用コンピューターや、機能を特化させた専用装置により実現することができ、モバイルコンピューターやスマートフォン、タブレットＰＣ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）、携帯電話機が含まれる。また、このクライアント端末２は、ネットワーク４に介して印刷装置１に接続され、印刷装置１に画像データの送信を行う。なお、図１では、代表して１つのクライアント端末２についてのみ図示している。

ネットワーク４は、通信プロトコルＴＣＰ／ＩＰを用いた１０ＢＡＳＥ−Ｔや１００ＢＡＳＥ−ＴＸ等によるローカルネットワーク（ＬＡＮ）や無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）等の無線ネットワークであり、例えば、ピア・トゥー・ピアによる家庭内ネットワークなどの簡易的なネットワークなども含まれる。

印刷装置１の構成としては、スキャナ部１５と、プリンタ部１４と、制御ユニット１０と、外部インターフェース部１３と、表示パネル１６と、カートリッジ取付機構３００とを備えている。

スキャナ部１５は、原稿上の印刷画像を読み取って画像信号を出力する手段であり、原稿をレンズやＣＣＤ等によって光学的に読み取り、電気信号として出力する。この読み取った情報は所定の指令（拡大、縮小等）に基づいて加工され、制御ユニット１０に送出される。

プリンタ部１４は、スキャナ部１５から出力された画像信号に基づいて記録紙（片面又は両面）に印刷画像を印刷（記録）する手段である。なお、このプリンタ部１４は、筒状の版胴を有し、該版胴に画像情報に基づいて製版した孔版原紙を巻装し、版胴に印刷媒体を圧接させることにより印刷処理を実行する。

外部インターフェース部１３は、クライアント端末２から送信された印刷ジョブを受信する通信手段である。外部インターフェース部１３は、ネットワーク４を介して、クライアント端末２に接続されている。この外部インターフェース部１３を介して、クライアント端末２から印刷ジョブが受信される。

表示パネル１６は、印刷装置１で実行される処理に対する操作情報を表示する表示手段である。表示パネル１６は、印刷装置１の上部に配置されている。この表示パネル１６は、スキャナ部１５にセットした印刷画像を複写印刷する際の、複写枚数や複写倍率といった複写条件をユーザーが入力する入力操作部等として利用することができる。

また、この印刷装置１には、印刷装置１の各駆動部１７が含まれる。各駆動部１７は、印刷装置１内の各部を駆動させる駆動機構であり、例えば、記録媒体をプリンタ部１４に搬送したり、プリンタ部１４から排紙したりする用紙搬送機構１７１や、孔版原紙（以下、「マスター」という）を製版機構に搬送したり、排紙したりするマスター搬送機構１７２、さらには、プリンタ部１４にインクカートリッジ３内のインクを供給するインク供給機構などが含まれる。

制御ユニット１０は、印刷装置１全体の制御を行う装置であり、ＣＰＵやＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ ＰｒｏｃｅＳＳｏｒ）等のプロセッサ、メモリ、及びその他の電子回路等のハードウェア、或いはその機能を持ったプログラム等のソフトウェア、又はこれらの組み合わせなどによって構成された演算処理装置で構成される。なお、以下、説明中で用いられる「モジュール」とは、装置や機器等のハードウェア、或いはその機能を持ったソフトウェア、又はこれらの組み合わせなどによって構成され、所定の動作を達成するための機能単位を示す。図２は、本実施形態に係る認証照合テーブルを示す説明図である。

制御ユニット１０は、プログラムを適宜読み込んで実行することにより種々の機能モジュールを仮想的に構築し、画像データに関する処理や、各部の動作制御、ユーザー操作に対する種々の処理を行う。また、制御ユニット１０は、ＲＯＭ２２に格納されているプログラム及び設定情報に基づいて、表示パネル１６から入力設定される内容に応じたスキャナ部１５やプリンタ部１４の動作を制御する。

制御ユニット１０には、画像処理部１２と、エンジン制御部１１、ＲＯＭ２２、及びＲＡＭ２１を備えている。ＲＡＭ２１には、クライアント端末２から画像処理部１２に入力された印刷ジョブや、表示パネル１６から入力されたコピー時の印刷枚数や各種の設定内容等が随時記憶される。ＲＯＭ２２には、クライアント端末２、又は表示パネル１６から入力される設定内容に応じた、各駆動部１７、スキャナ部１５及びプリンタ部１４の動作を制御するためのプログラム及び設定情報、及びＲＦＩＤリーダライタ１８が読み取ったインクカートリッジ３の識別子を認証する認証情報やカートリッジに関する情報等が格納される。

印刷装置１の画像処理部１２は、上述したプリンタ部１４に印刷動作を行わせるモジュールであり、図１に示すように、製版制御部１２１と、ヘッド制御部１２２とを備える。

製版制御部１２１は、プリンタ部１４の製版機構を制御するモジュールであり、例えば、サーマルヘッドを制御して、スキャナ部１５で読み取った原稿画像（もしくはＰＣ等の外部から入力した原稿画像）をマスターに画素孔を穿孔して製版させる。ヘッド制御部１２２は、プリンタ部１４の印刷機構を制御するモジュールであり、例えば、多数のインク孔が形成された多孔構造の円筒状の版胴や、搬送中の印刷用紙Ｐをマスターへと押圧するローラ等を制御して、印刷用紙Ｐにインクを転写させる。

エンジン制御部１１は、印刷装置１における画像形成以外の各駆動部１７の制御を行うモジュールであり、本実施形態では、制御部１１１と、モータ駆動回路１１３と、センサ処理回路１１２とを備えている。モータ駆動回路１１３は、制御部１１１から出力される制御信号に基づいて各駆動部１７の駆動させるモジュールであり、例えば、インクカートリッジ等の消耗品に対する接続機構や、インク循環機構が備えるポンプ、大気開放弁、用紙搬送機構が備える給排紙機構、ローラ等を駆動制御することにより、インク循環処理、用紙搬送処理等を行わせる。

センサ処理回路１１２は、印刷装置１に配置された各種センサからの検知結果を取得して復号化して制御部１１１に送出したり、制御部１１１からの操作信号を符号化して各部に送出するモジュールである。特に、センサ処理回路１１２には、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１８が接続されており、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１８とデータを送受信する機能を有する。具体的に、センサ処理回路１１２は、カートリッジ取付機構におけるカートリッジの取付検知に応じてＲＦＩＤリーダ／ライタ１８を駆動させて、ＲＦＩＤタグ３１に記憶保持された情報をＲＦＩＤリーダ／ライタ１８を通じて受信し、データとして取得する。また、センサ処理回路１１２は、制御部１１１から受信した認証要求をＲＦＩＤリーダ／ライタ１８に送信する。

制御部１１１は、エンジン制御部１１全体を制御するモジュールである。特に、この制御部１１１には、センサ処理回路１１２が取得したＲＦＩＤタグ３１内のデータを取得して、装着されたインクカートリッジ３がメーカー指定品（推奨品、純正品）の製品であるか否かを照合する認証機能を有している。具体的に制御部１１１は、認証機能として、認証部１１４と、接続制御部１１５とを備えている。

認証部１１４は、印刷装置１側に備えられた機器側認証部であって、インクカートリッジ３が当該印刷装置１に装着されたときに、インクカートリッジ３側の認証部３１１に対して、所定のシーケンス（コマンドの送信・受信の順序及びタイミング）に従って、認証要求などのコマンドやデータを送出し、この認証要求に対するインクカートリッジ３側の認証部３１１の応答パターンなどの応答結果に基づいて、当該インクカートリッジ３の正当性を判断するモジュールである。特に、本実施形態では、この認証部１１４は、認証処理をより確実なものとするために、シーケンス変更部１１４ａと、不適正要求確認部１１４ｂと、判定部１１４ｃとを備えている。

シーケンス変更部１１４ａは、機器側の認証部１１４から、認証要求を送出するシーケンス（順序又はタイミング）をランダムに変更した変則シーケンスを生成するモジュールであり、この変則シーケンスの生成に際し、生成に係る変則シーケンスに応じた適正な応答結果である適正結果データを生成する。この適正結果データには応答パターンや通信不能若しくは応答不能などの結果も含まれ、生成された適正結果データは、ＲＯＭ２２又はＲＡＭ２１等の記憶手段に記憶される。不適正要求確認部１１４ｂは、認証部１１４が、インクカートリッジ側の認証部３１１に対して不適正な認証要求を送出し、それに対する応答結果に基づいて、交換に係るインクカートリッジ３の正当性を判断するモジュールである。

具体的にこの認証部１１４は、カートリッジ取付機構におけるカートリッジの取付け動作を検知すると、ＲＯＭ２２内に含まれた認証照合テーブル内から認証情報（承認キー及び照合ＩＤ等）を抽出して所定のシーケンスで順次認証要求として送信する。認証照合テーブルには、図２に示すように、認証キーと照合ＩＤとの組み合わせによる認証結果の認証要求パターンが複数含まれている。ここでは、図２に示す認証要求１〜認証要求４のように、特定の認証キー及び照合ＩＤから算出される値「あ」〜「え」が定められたパターンもあれば、認証要求５に示すように、特定の認証キー及び照合ＩＤとからは算出される値がなく、返信されるべき情報が「認証失敗」であるパターンも含まれる。

そして、認証部１１４は、この認証照合テーブルを参照して、いずれかの認証キーと照合ＩＤとを認証要求として選択して、所定のシーケンスに従って、センサ処理回路１１２を通じてＲＦＩＤリーダ／ライタ１８に送信する。なお、この際、制御部１１１は、必ずしも認証照合テーブルで組み合わされた認証キー及び照合ＩＤを送信しなくてもよく、不適正要求確認部１１４ｂが生成した、異なる認証キー及び照合ＩＤの組み合わせを送信してもよい（例えば、図２に示す認証キー「Ａ」及び照合ＩＤ「β」など）。また、認証部１１４は、シーケンス変更部１１４ａが生成した変則シーケンスに従って、認証キー及び照合ＩＤを送信する順序やタイミングの設定を変更しておき、変更された順序で送信したり、正規の設定値よりもずれたタイミングで送信したりする。

判定部１１４ｃは、ＲＦＩＤタグ３１内から返信された認証結果に基づいて、インクカートリッジ３がメーカー指定品であるか否かを判断するモジュールである。この判定部１１４ｃによる照合には、認証要求の送出タイミングによる照合と、認証要求に対する返信された認証結果による照合とが含まれており、シーケンス変更部によって生成された変則シーケンスに基づいてユニット側の認証部に送出された認証要求に対する応答結果と、当該変則シーケンスの適正結果データとを照合して比較し、交換ユニットの正当性を判断することもできる。

ここで、認証要求に対する返信された認証結果とは、受信した認証結果が認証照合テーブル内の「期待される認証結果」と一致するか否かを判断する。そして、判定部１１４ｃは、照合が一致して、メーカー指定のインクカートリッジ３が装填されている場合には、メーカー指定品であると判断し、その旨を画像処理部１２や各駆動部１７に通知する。一方、照合が一致しない場合には、メーカー指定以外のインクカートリッジ３が装填されていると判断し、表示パネル１６を通じて、エラーメッセージを出力する。なお、このとき、シーケンス変更部１１４ａによって認証要求の手順がランダムに変更された場合には、その変更されたシーケンスにおいて「期待される認証結果」である適正結果データを照合する。

また、認証要求の送出タイミングによる照合とは、認証要求を設定したタイミングで送出したか、設定値とずれたタイミングで送出したかによって判断が異なる。設定値とずれたタイミングで送信した場合において、インクカートリッジ３側から「認証ＯＫ」や認証要求（認証キー及び照合ＩＤ）に対する認証結果が返信された場合には、そのインクカートリッジ３はメーカー指定以外のものとして判断する。一方、認証要求を設定したタイミングで送出した場合、正規品であれば、その認証要求に対して認証結果を算出可能であるため、上述した返信された認証結果による照合を行う。

接続制御部１１５は、認証部１１４によって、交換に係るインクカートリッジ３が正当であると判断された場合に、インクカートリッジ３を使用可能とするモジュールであり、モータ駆動回路１１３を通じて、各駆動部を制御し、インクカートリッジ３に対する接続処理を実行させ、インクカートリッジ３を使用可能とする。

なお、制御部１１１では、装着されたインクカートリッジ３が、正しいホルダーに各カートリッジが装填されているか否かを判断する機能も有している。これは、各カートリッジの色や油性・水性の種別に応じて判断される。

このような印刷装置１には、交換ユニットであるインクカートリッジ３を取り付けるカートリッジ取付機構３００を有している。交換ユニットの取り付け機構３００は、画像形成装置１００の本体側としては、インクカートリッジ３を収容する挿通部３０１が形成された金属製の筐体３０２と、筐体３０２と対向配置されたＲＦＩＤリーダ／ライタ１８とを備えている。

ＲＦＩＤリーダ／ライタ１８は、インクカートリッジ３が印刷装置１に装着されたときに、インクカートリッジ３に貼り付けられたＲＦＩＤタグ３１に対して所定の周波数帯域における電磁波を近距離範囲内で送受信し、ＲＦＩＤタグ３１に記憶保持されたインクカートリッジに関する情報を読み取るとともに、所定のデータを書き込むリーダライタ装置である。なお、インクカートリッジ３が筐体３０２に取付けられた際には、印刷装置１側に設けられた取付検知センサ（不図示）に検知されるようになっている。具体的には、取付検知センサは、受光センサであり、受光が遮断されることにより、その遮蔽物の存在を検知する。取付け時に受光センサに接近される凸部によって受光が遮断されることによりその取付けが検出される。

一方、インクカートリッジ３は、印刷装置に着脱可能に装填される交換ユニットである。インクカートリッジ３には、図３に示すように、印刷装置１に対して着脱される筐体であり、内部にインクが封入される不図示の収納容器と、収納容器が挿入される外装体３０とから概略構成されている。インクカートリッジ３の印刷装置１側端面には、印刷装置１側のカートリッジ取付機構３００の筐体３０２に係合される係合面３３が嵌め込まれている。この係合面３３は、樹脂又は金属などの硬質材料で形成され、印刷装置１のカートリッジ取付機構に当接される突当面となっている。この係合面３３と筐体３０２を挟んで対向する位置には、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１８が配置されている。

係合面３３には、その中央にインク供給口３４が配置されている。このインク供給口３４は、内部に収納するインクを印刷装置１に送り出す供給口であり、印刷装置１側のカートリッジ取付機構に着脱されるようになっている。すなわち、インク供給口３４は、印刷装置１側のカートリッジ取付機構に嵌合される着脱機構を構成し、この着脱機構によりインクカートリッジ３と印刷装置１とが相互に接続されて、インクカートリッジ３から印刷装置１へのインクの供給が行われる。

また、インクカートリッジ３には、係合面３３に非接触通信を行うＲＦＩＤタグ３１が貼り付けられている。このＲＦＩＤタグ３１は、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１８から受信される電波を内部アンテナ３２が受信することにより内部電力を発生させ、その電力によりＲＦＩＤタグ３１のメモリ３１２に対するデータの読み出し及び書込みを行うとともに、印刷装置１のＲＦＩＤリーダ／ライタ１８とデータの送受信を行う。

本実施形態において、ＲＦＩＤタグ３１には、データの書き込み及び読み取りが行われるＩＣチップをマウントして内部アンテナ３２を内部に形成した薄肉回路基板であるフレキシブル回路基板によりカード状に形成されている。このＲＦＩＤタグ３１は、基板に、例えば導電性インクや導電性を有するアルミ蒸着シート等の金属薄膜をエッチング加工等により所定の形状・大きさ（長さ，面積）に成形することで形成されている。内部アンテナ３２は、略方形のスパイラルアンテナアンテナである。

ＲＦＩＤタグ３１には、図１に示すように、インクカートリッジに関する情報を蓄積するメモリ３１２と、印刷装置１からの認証要求に応じた認証結果を算出する認証部３１１とを備えている。メモリ３１２には、カートリッジを識別する識別子のほか、カートリッジのインクの色や水性・油性の種別などの品質情報、着脱回数、残量などが記憶される。また、メモリ３１２に蓄積される「インクカートリッジに関する情報」には認証時に用いられる認証情報が含まれ、この認証情報には制御部１１１から送信された認証要求に応じた認証結果を応答するための応答パターンが含まれ、この応答パターンとしては、複数の応答パターンが照合可能に記述された認証照合テーブルと、各認証要求に対応する応答結果を算出するためのアルゴリズムが記録されている。

認証部３１１は、インクカートリッジ３側において、印刷装置１から送られた認証要求を取得して、メモリ内のアルゴリズムに基づいて認証結果を算出するユニット側認証部であり、印刷装置１側からの認証要求に応じて、所定のシーケンスに従い、メモリ３１２に記憶された情報や演算処理結果を印刷装置１側に送出する。ここでは、印刷装置１側から複数の認証要求のうち１つの認証要求が送出され、送出された認証要求に対応した応答パターンを、メモリ３１２に記憶された認証照合テーブルに記述された応答パターンの中から１つ選択して、選択された応答パターンを印刷装置１側に送出する。具体的に、認証部３１１は、図２に示すような、認証要求に含まれる認証キー及び照合ＩＤに基づいて、認証照合テーブルに記述された応答パターンの中から、所定のアルゴリズムに従って１つ選択するなどし、得られた値を認証結果として出力する。なお、認証部３１１は、図２に示すような認証キー及び照合ＩＤの組み合わせ以外が送信されてきた場合には、認証失敗した旨を返信するようになっている。また、正しい組み合わせであっても、図２のパターン５のように認証失敗を返信する場合もある。なお、認証部３１１では、認証キー及び照合ＩＤとの組み合わせ以外にも、認証キー及び照合ＩＤの受信タイミングも参照しており、規定された受信タイミング以外であれば、認証結果を認証失敗と判断する。

（インクカートリッジの取付動作）
次いで、本実施形態に係るインクカートリッジ３の取付動作について説明する。この取り付け動作において、本発明の交換ユニットの認証方法が実行される。図４は、実施形態に係るインクカートリッジの取付動作を示すフローチャートである。

先ず、ユーザー操作によりインクカートリッジ３がカートリッジ取付機構３００に取り付けられると（Ｓ１０１）、カートリッジ取付検知部がその取付け操作を検出する（Ｓ１０２）。この取付け操作が検知されると制御部１１１は、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１８に非接触通信の開始を指示する。この指示に応じて、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１８は、所定の周波数帯域における電磁波を発生させて（Ｓ１０３）、その電磁波にインクカートリッジ３の識別子（ＵＩＤ）を送信する。

ＲＦＩＤリーダ／ライタ１８から発生された電磁波は、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１８と対向配置された内部アンテナ３２によって受信され、その電磁波は、ＲＦＩＤタグ３１内に供給される。ＲＦＩＤタグ３１では、供給された電磁波によって発電されて起動する（Ｓ１０４）。起動したＲＦＩＤタグ３１の認証部３１１は、先ず、メモリ３１２内からインクカートリッジの識別子（ＵＩＤ）を送信する（Ｓ１０５）。

印刷装置１のＲＦＩＤリーダ／ライタ１８が、この識別子を受信すると（Ｓ１０６）、センサ処理回路１１２を介して制御部１１１に送信する。制御部１１１の認証部１１４では、この識別子に基づいて、認証キーと照合ＩＤとからなる認証要求情報を生成し（Ｓ１０７）、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１８を介して、ＲＦＩＤタグ３１に認証要求情報を送信する（Ｓ１０８）。

この認証要求情報の生成としては、図２に示す認証参照テーブル内に含まれる、いずれかのパターンを生成してもよいし、異なる認証キー及び照合ＩＤを組み合わせて生成してもよい。また、認証部１１４では、送信するタイミングも所定のタイミングで送信する。

インクカートリッジ３のＲＦＩＤタグ３１が認証要求情報を取得すると、認証部３１１では、先ず、認証情報の送出タイミングが正しいか否かを判断する（Ｓ１０９）。ここで、送出タイミングが設定されたタイミングではない場合には（Ｓ１１０における“Ｎ”）、認証失敗の情報を生成し（Ｓ１１１）、印刷装置１側に送信する（Ｓ１１３）。一方、送出タイミングが正しい場合には（Ｓ１１０における“Ｙ”）、取得した認証キーと照合ＩＤに基づき、アルゴリズムによって認証結果を算出して（Ｓ１１２）、その認証結果を印刷装置１側に送信する（Ｓ１１３）。

判定部１１４ｃでは、認証結果を取得してその認証結果に応じて、インクカートリッジ３の正当性を照合する（Ｓ１１４）。照合の結果、正規品であると判断した場合には（Ｓ１１５における“Ｙ”）、以下印刷処理等を実行可能とする。一方、正規品でないと判断した場合には（Ｓ１１５における“Ｎ”）、表示パネル１６の画面上に認証が失敗した旨を知らせるエラー表示させる。

以下、この判定部１１４ｃの照合について詳述する。この判定部１１４ｃでは、認証要求の送出タイミングによる照合と、認証要求に対する返信された認証結果による照合とが行われる。

先ず、認証要求の送出タイミングによる照合について説明する。例えば、認証部１１４が、認証要求を設定値とずれたタイミングで送信したものとする。これに対し、インクカートリッジ３側から「認証ＯＫ」や認証要求（認証キー及び照合ＩＤ）に対する認証結果が返信された場合には、判定部１１４ｃは、そのインクカートリッジ３は不正品として判断する。一方、認証要求を設定したタイミングで送信されたものする。この場合、正規品であれば、その認証要求に対して認証結果を算出可能であるため、上述した返信された認証結果による照合を行う。

次いで、認証要求に対する返信された認証結果による照合について説明する。例えば、認証部１１４が、図２に示すようなパターンの組み合わせ（例えば、認証キー「Ａ」及び照合ＩＤ「α」）を認証要求としてインクカートリッジ３側に送信したものとする。これに対し、インクカートリッジ３から認証結果「あ」が返信された場合には、判定部１１４ｃは、インクカートリッジ３が正規品であると判断する。一方、「あ」以外の認証結果が返信されている場合には、判定部１１４ｃは、不正品であると判断する。

また、例えば、認証部１１４が、図２に示すようなパターンとは異なる組み合わせ（例えば、認証キー「Ａ」及び照合ＩＤ「β」）を認証要求としてインクカートリッジ３側に送信したものとする。この場合、インクカートリッジ３から認証結果「あ」や「承認」などが返信された場合には、判定部１１４ｃは、不正品であると判断する。一方、「認証失敗」の認証結果が返信されている場合には、判定部１１４ｃは、インクカートリッジ３がメーカー指定品であると判断する。

なお、このステップＳ１０７〜ステップＳ１１６までの処理は、複数回繰り返し行うことができ、制御部１１１では、その都度、異なる認証要求を生成してインクカートリッジ３側に送信させることで、正規品か否かの判断の精度を高めることができる。

（作用・効果）
このような本実施形態によれば、インクカートリッジ３が当該印刷装置１に装着されたときに、認証要求をユニット側認証部３１１に対して、予め定められた所定のシーケンスで送出し、この認証要求に応じたシーケンスに従って、インクカートリッジ３側の認証部３１１からメモリ３１２に記憶された情報を前記印刷装置１側に送出する。これにより、印刷装置１側の認証部１１４では、認証要求に対してインクカートリッジ３側の認証部３１１から応答された認証用データの内容、順序、タイミングなどを解析することによって、当該インクカートリッジ３の正当性を判断することができる。

特に、本実施形態では、認証部１１４のシーケンス変更部１１４ａから、予め定められた順序又はタイミングをランダムに変更した変則シーケンスをもって、認証要求をインクカートリッジ３側に送出し、この変則的な認証要求に対してインクカートリッジ３側から応答された認証用データの内容、順序、タイミングなどを解析することで、当該交換ユニットの正当性を、より確実に判断することができる。すなわち、本来のシーケンスとは異なるランダムな変則シーケンスで印刷装置１側からの認証処理を実行しているため、正当なインクカートリッジであれば、変更されたシーケンスに従った応答をするか、或いは変則シーケンスに対応できずにエラーとなるかするはずであり、その応答内容について、変則シーケンスに対する適正な応答結果である適正結果データを照合することで、より確実に、当該交換ユニットの正当性を判断することができる。

さらに、本実施形態では、不適正要求確認部１１４ｂによって、印刷装置１側からインクカートリッジ３側に対して不適正な認証要求を送出し、適正な応答ができない状態、或いは通信エラーなどが発生する状態を意図的に作り出し、その上で、応答結果に基づく正当性を判断することで、より確実に、当該インクカートリッジ３の正当性を判断できる。

（変更例）
なお、上述した実施形態では、交換ユニットとして、インクカートリッジを用いた場合を例に説明したが、本発明は、これに限定するものではなく、例えば、感光体ドラム、バッテリーなど、他の消耗品にも適用可能である。

また、上述した実施形態では、孔版印刷装置を例に説明したが、本発明は、これに限定するものではなく、例えば、多数のノズルが形成されたインクヘッドを複数備え、それぞれのインクヘッドからインクを吐出してライン単位で印刷を行い、搬送ベルト上の印刷用紙上に画像を形成するライン型のインクジェット印刷装置、インクヘッドが印刷用紙の搬送方向と直交する方向に往復移動して印刷用紙上に画像を形成するシリアル式の家庭用印刷装置など、交換ユニットを有するコピー機やＦＡＸ機など全ての電子機器に適用することができる。

１…印刷装置
２…クライアント端末
３…インクカートリッジ
４…ネットワーク
１０…制御ユニット
１１…エンジン制御部
１２…画像処理部
１３…外部インターフェース部
１４…プリンタ部
１５…スキャナ部
１６…表示パネル
１７…駆動部
１８…ＲＦＩＤリーダ／ライタ
２１…ＲＡＭ
２２…ＲＯＭ
３０…外装体
３１…ＲＦＩＤタグ
３２…内部アンテナ
３３…係合面
３４…インク供給口
１００…画像形成装置
１１１…制御部
１１２…センサ処理回路
１１３…モータ駆動回路
１１４…機器側認証部
１１４ａ…シーケンス変更部
１１４ｂ…不適正要求確認部
１１４ｃ…判定部
１１５…接続制御部
１２１…製版制御部
１２２…ヘッド制御部
１７１…用紙搬送機構
１７２…マスター搬送機構
３００…カートリッジ取付機構
３０１…挿通部
３０２…筐体
３１１…ユニット側認証部
３１２…メモリ

Claims (1)

1. 認証システムを構成する電子機器に対して着脱される交換ユニットであって、
   複数の応答パターンを記憶保持する記憶部と、
   前記電子機器側から送出された認証要求を取得すると、取得した前記認証要求の送出タイミングが正しいか否かを判断し、前記送出タイミングが正しくないと判断した場合には、認証失敗の情報を前記電子機器側に送出し、前記送出タイミングが正しいと判断した場合には、取得した前記認証要求に対応した応答パターンを前記記憶部に記憶された前記応答パターンのなかから選択して、選択された当該応答パターンを前記電子機器側に送出するユニット側認証部と
   を有することを特徴とする交換ユニット。

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