プリントヘッド及びその真正検証方法
【課題】プリントヘッド交換時に、プリントヘッドが真正なものかどうかを的確に判断して耐タンパ性を向上させたプリントヘッド及びその真正検証方法を提供する。
【解決手段】プリンタ本体に着脱可能なプリントヘッドは、ピエゾ素子５０とヘッドドライバＩＣ３０により構成される。ヘッドドライバＩＣ３０は、駆動回路３１と認証処理部３２とを内蔵している。認証処理部３２は、通信インタフェース４０、乱数発生器４１、暗号化器４２、シードキーレジスタ４３、不揮発性メモリ４４、制御部４５で構成される。駆動回路３１はプリントヘッドを印刷動作させる。認証処理部３２は、プリントへッドが真正なものである否かを検証する。
【解決手段】プリンタ本体に着脱可能なプリントヘッドは、ピエゾ素子５０とヘッドドライバＩＣ３０により構成される。ヘッドドライバＩＣ３０は、駆動回路３１と認証処理部３２とを内蔵している。認証処理部３２は、通信インタフェース４０、乱数発生器４１、暗号化器４２、シードキーレジスタ４３、不揮発性メモリ４４、制御部４５で構成される。駆動回路３１はプリントヘッドを印刷動作させる。認証処理部３２は、プリントへッドが真正なものである否かを検証する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ本体に着脱可能なプリントヘッドに関し、プリントヘッド交換が適正に行なわれるようにしたプリントヘッド及びその真正検証方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
印刷装置には、インクジェットプリンタ、サーマルプリンタ、ＬＥＤプリンタ等があるが、印刷動作を行なうプリントヘッドが交換可能となっているものが多い。例えば、インクジェットプリンタのプリントヘッドは、特許文献１に示されるように、インク液を収容する圧力室を持つインク容器と、このインク容器からインク滴を吐出させるためのアクチュエータ部を備えている。アクチュエータ部は、個別電極、強誘電体膜、振動板等で構成されている。
【０００３】
また、プリントヘッドは、紙等の印字媒体を横切って左右に動くキャリッジに搭載されている。プリントヘッドが印字媒体を横切って動く時に、制御システムがプリントヘッドを始動して、画像及び文字を形成するためにインク滴を印字媒体上にデポジット（堆積）若しくは噴射する。
【０００４】
産業用インクジェットプリンタでは、インクの交換により、インクの種類が変更された場合、そのインクの性能を最も発揮できるプリントヘッドに交換するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１５４６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、プリントヘッドを交換する場合、純正のプリントヘッドの入手が困難な場合、価格が安い民生用プリンタを購入し、産業用プリンタのプリントヘッドに転用することが、発生していた。
【０００７】
交換時に、真正のプリントヘッドであるかどうかを検査するために、プリンタ本体側に認証機能を持たせ、プリントヘッド側に登録された識別番号を検出し、その識別番号が真正のものかどうかをプリンタ本体側で判断するというプリンタが考えられている。
【０００８】
しかし、プリンタ本体側による識別番号の認証は、認証データの内部解析や認証データの改変が行なわれると、セキュリティの確保ができなくなり、耐タンパ性の低下を招いていた。
【０００９】
本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、プリントヘッド交換時に、プリントヘッドが真正なものかどうかを的確に判断して耐タンパ性を向上させたプリントヘッド及びその真正検証方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明のプリントヘッドは、交換可能なプリントヘッドであって、前記プリントヘッドに搭載されたプリントヘッドドライバＩＣには、前記プリントヘッドを印刷動作させる駆動回路及び前記プリントへッドが真正なものである否かを検証する認証処理部が内蔵されていることを主要な特徴とする。
【００１１】
また、本発明のプリントヘッドの真正検証方法は、交換可能なプリントヘッドの真正検証方法であって、前記プリントヘッドに搭載されたプリントヘッドドライバＩＣに内蔵された印刷動作のための駆動回路、シードキーレジスタ、乱数発生器、暗号化器、制御部を備え、前記シードキーレジスタから暗号化及び復号化に必要な鍵を読み出す第１のステップと、前記乱数発生器で乱数を発生させるとともに、該乱数を前記プリンタ本体に送信する第２のステップと、前記第１のステップで読み出された鍵と第２のステップで発生した乱数とを用いて前記暗号化器で乱数を暗号化する第３のステップと、前記第３のステップで暗号化された乱数を生成するために用いたのと同じ鍵及び暗号化アルゴリズム及び前記第２のステップで送信された乱数により前記プリンタ本体で生成された暗号化乱数と、前記第３のステップで暗号化された乱数とを比較し、前記制御部で一致するか否かを判定する第４のステップとを備えたことを主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、交換可能なプリントヘッドに搭載されたプリントヘッドドライバＩＣには、プリントヘッドを印刷動作させる駆動回路及び前記プリントへッドが真正なものである否かを検証する認証処理部が内蔵されている。このため、認証データの内部解析や認証データの改変が非常に難しくなり、耐タンパ性が向上する。
【００１３】
また、プリントヘッドドライバＩＣに内蔵されたシードキーレジスタ、乱数発生器、暗号化器、制御部を用い、シードキーレジスタに記憶された鍵と乱数発生器から出力された乱数により暗号化乱数を生成し、これと同じ鍵と暗号アルゴリズム及び前記乱数発生器から発生した乱数から暗号化乱数を生成し、これら２つの暗号化乱数を比較して真正なプリントヘッドであるかどうか検証しているので、認証データの内部解析や認証データの改変が非常に難しくなり、さらに耐タンパ性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のプリントヘッドの構成を示す図である。
【図２】本発明のプリントヘッドの真正検証方法のフローを示す図である。
【図３】本発明のプリントヘッドが装着されるプリンタの全体構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。図面は模式的なものであり、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場合がある。
【００１６】
図１は、本発明のプリントヘッドの構成を示す。プリントヘッドは、プリンタ本体に着脱可能に構成されており、交換が可能である。また、プリンタ本体側を含めたプリンタ全体の構成を図３に示す。本実施例では、インクジェットプリンタの構成を例として説明する。
【００１７】
プリントヘッド１は、図３に示されるように、ピエゾ素子５０とヘッドドライバＩＣ３０により構成されている。ヘッドドライバＩＣ３０は、ヘッドドライバ回路をＩＣ化したものであり、ピエゾ素子５０の近傍に実装されている。図１に示されるように、ヘッドドライバＩＣ３０は、駆動回路３１と認証処理部３２とを内蔵している。駆動回路３０は、具体的には図示はしていないが、例えば、シフトレジスタ、ラッチ、デコーダ、レベルシフタ、スイッチ等を備えている。
【００１８】
上記シフトレジスタは、記録周期ごとにプリンタ本体のＣＰＵ２から送信される記録データを記憶する。また、記憶されたデータは、ラッチパルスによりラッチへと転送される。ここでプリンタが多階調のインク滴を打ち分けるものであれば、印字データは各チャンネル毎に、それに対応したｂｉｔ数のデータが送信される。
【００１９】
デコーダは、ラッチにストアされたデータ及び制御信号を入力として、その出力をレベルシフタに入力する。レベルシフタは、デコーダ部出力のロジックレベル電圧信号をスイッチが動作可能なレベルへとレベル変換を行い、スイッチの開閉動作を行う。スイッチは、その入力端が各ピエゾ素子５０とも共通となっており、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）３から駆動波形信号が入力される。各々のスイッチの出力側は、各ノズル毎のピエゾ素子５０の駆動電極に接続される。
【００２０】
一方、ヘッドドライバＩＣ３０は、認証処理部３２を内蔵している。認証処理部３２は、通信インタフェース４０、乱数発生器４１、暗号化器４２、シードキーレジスタ４３、不揮発性メモリ４４、制御部４５を備えている。
【００２１】
通信インタフェース４０は、ＡＳＩＣ３と認証処理部３２との間の信号のインタフェースを行なうものである。乱数発生器４１はランダムな数を生成するものであり、乱数発生器４１で生成された乱数は、暗号化用データとして用いられる。暗号化器４２では、共通鍵暗号方式のＡＥＳ(Advanced Encryption Standard)、ＤＥＳ（Data Encryption Standard）や、公開鍵暗号方式のＲＳＡ等の暗号化アルゴリズムが用いられる。
【００２２】
この鍵暗号化方式の鍵として用いられるデータがシードキーレジスタ４３に記憶されている。本実施例では、シード暗号方式を用いているが、シード値に関して公開鍵方式又は非公開鍵方式を用いることができる。また、不揮発性メモリ４４には、プリントヘッド１に関する情報が書き込まれており、当該プリントヘッドに適合するインクの種類、プリントヘッドの使用時間、使用温度、使用湿度、インク容器に充填されているインクの粘性等が記憶される。ここで、プリントヘッドの使用時間やインクの粘性等は、随時更新される情報である。制御部４５は、認証処理部３２全体の制御を行うとともに、演算や判定処理等を行う。また、制御部４５は駆動回路３１の動作を有効化又は無効化する制御信号を駆動回路３１に対して送信できるように構成されている。
【００２３】
図３に示されるように、インクジェットプリンタの全体は、プリンタ部１００、スキャナ部１７、画像処理部１１０で構成されている。画像処理部１１０は、ＣＰＵ１２、ＵＳＢハブ１４、フラッシュメモリ１３を備えている。画像処理部１１０では、パソコン１８からの画像印刷や画像スキャンの指示をＵＳＢハブ１４を介して受け取り、これらの信号に基づきスキャナ部１７、プリンタ部１００を制御する。ＣＰＵ１２は、各種メモリカードからの入力データを受け取り、また、キーボード等の入力部１５からのデータも受け取るように構成されている。画像処理の進行状況やメンテナンスメニュー等が表示器１６に表示される。
【００２４】
プリンタ部１００は、プリントヘッド１、ＣＰＵ２、ＡＳＩＣ３、フラッシュメモリ４、ＲＡＭ５、メンテナンス用モータドライバ６、モータドライバ７、モータドライバ８、モータ９、給紙ローラ１０、モータ１１で構成されている。プリントヘッド１は、前述したように、ヘッドドライバＩＣ３０とピエゾ素子５０とを備えている。また、プリントヘッド１を除いた残りの部分、すなわちＣＰＵ２、ＡＳＩＣ３、フラッシュメモリ４、ＲＡＭ５、メンテナンス用モータドライバ６、モータドライバ７、モータドライバ８、モータ９、給紙ローラ１０、モータ１１がプリンタ本体を構成する。ＣＰＵ２とＡＳＩＣ３とで、プリンタ本体側制御部２０を構成する。
【００２５】
モータドライバ８は、ＡＳＩＣ３からの指示に従い、紙送り用の給紙ローラ１０を回転させるモータ９を駆動させる。モータドライバ７は、ＡＳＩＣ３からの指示に従い、プリンタヘッド１を移動させるモータ１１を駆動させる。メンテナンス用モータドライバは、プリンタヘッド１が正常に動作しているかどうかを検査する場合等にモータ１１を駆動させる。
【００２６】
ここで、例えば、インク容器におけるインクの種類、インク容器内のインクの残量、インクの粘性等のデータが設置された各種センサにより検知されて、ＣＰＵ２に送信される。各種センサからのこれらデータは、不揮発性メモリであるフラッシュメモリ４に記憶される。
【００２７】
プリンタ部１００は、パソコン１８または入力部１５から画像印刷の指示により、画像データをＵＳＢハブ１４を介して受信し、印字を行う。
【００２８】
ＣＰＵ２は、印刷指示や画像信号を受け取り、各種データの記憶を行うＲＡＭ５と、各種処理のためのプログラムやデバイスの設定を記憶したフラッシュメモリ４を用いてプログラムに従い演算処理を行う。この処理結果がＡＳＩＣ３に出力される。
【００２９】
ＲＡＭ５は、ＵＳＢハブ１４を介して受け取った画像データを蓄え、蓄えられたデータはフラッシュメモリ４内のプログラムに従いＣＰＵ２により演算されてヘッド駆動用のラスターデータとなり、再びＲＡＭ５に蓄えられる。ラスターデータは、ＡＳＩＣ３を介してプリンタヘッド１に送られる。一方、フラッシュメモリ４には、ピエゾ素子５０を制御するための駆動波形データなども格納されている。
【００３０】
次に、図２を用い、プリントヘッド１が交換された場合のプリントヘッドの真正検証方法について説明する。まず、プリントへッド１が交換される（Ｓ１）。すると、ヘッドドライバＩＣ３０の認証処理部３２における制御部４５からリセット信号が駆動回路３１に出力されて、駆動回路３１が無効化され動作が禁止される。同時に、プリントヘッド１が交換されたという交換信号が、認証処理部３２からＡＳＩＣ３を介してプリンタ本体側制御部２０のＣＰＵ２に伝達される（Ｓ１１）。
【００３１】
次に、認証処理部３２では、シードキーレジスタ４３から暗号化及び復号化の鍵となるシートキーが読み出される（Ｓ３）。シードキーレジスタ４３には、例えば工場出荷時等に、あらかじめ、所定のシートキーが登録される。一方、プリンタ部１００のフラッシュメモリ４には、あらかじめシードキーレジスタ４３に登録されたシートキーと同じシートキーが記憶される。ＣＰＵ２は、このフラッシュメモリ４に記憶されたシートキーを読み出す（Ｓ１２）。したがって、Ｓ３で読み出されたシートキーとＳ１２で読み出されたシートキーとは等しい。
【００３２】
シードキーレジスタ４３から読み出されたシートキーは乱数発生器４１に送出される。乱数発生器４１では、乱数を発生させる（Ｓ４）。この乱数が、暗号化されるデータとなる。また、乱数発生器４１で生成された乱数は、通信インタフェース４０からＡＳＩＣ３を介してＣＰＵ２に転送される（Ｓ５）。
【００３３】
ヘッドドライバＩＣ３０の認証処理部３２では、乱数発生器４１で生成された乱数と、シードキーレジスタ４３から読み出されたシートキーを用い、乱数の暗号化を行なう（Ｓ６）。この暗号化乱数は、制御部４５に出力される。
【００３４】
一方、プリンタ部１００のフラッシュメモリ４から読み出されたシートキーと乱数発生器４１から送信されてきた乱数を用い、ＣＰＵ２により乱数の暗号化を行なう（Ｓ１３）。乱数発生器４１で使用する暗号化アルゴリズムと同一の暗号化アルゴリズムが、あらかじめ、フラッシュメモリ４に書き込まれている。したがって、ＣＰＵ２で用いられる暗号化アルゴリズムは、Ｓ６で使用した暗号化アルゴリズムと同一である。
【００３５】
ＣＰＵ２により暗号化された暗号化乱数は、ＡＳＩＣ３、通信インタフェース４０を介して制御部４５に送信される（Ｓ１４）。制御部４５では、シードキーレジスタ４３のシートキーを用いて、プリンタ本体側制御部２０のＣＰＵ２により暗号化された暗号化乱数を復号化する。また、ヘッドドライバＩＣ３０の暗号化器４２で暗号化された暗号化乱数も同様に復号化する。これら復号化された２つの乱数を比較する（Ｓ７）。復号化された２つの乱数が一致すれば（ＹＥＳ）、駆動回路３１を有効化するイネーブル信号が制御部４５から駆動回路３１に出力される（Ｓ８）。このように、真正のプリントヘッドであれば、交換が正常に行なわれる。
【００３６】
一方、復号化された２つの乱数が異なる場合は（ＮＯ）、駆動回路３１を無効化するディスイネーブル信号が制御部４５から駆動回路３１に出力される（Ｓ９）。このように、プリントヘッドが真正のものでない場合は、交換したプリントヘッド部が全く動作しなくなるので、不正なプリントヘッドの転用を防ぐことができる。
【００３７】
ヘッドドライバＩＣ３０は、ロジック回路が従来より増加するため、ロジック部の微細プロセス化が望ましい。また、認証処理部３２の機能をわかりやすく説明するため、乱数発生器４１、暗号化器４２、制御部４５等のブロック構成により表現しているが、これらの機能をまとめてＣＰＵの処理アルゴリズムとして置き換えることもできる。
【００３８】
以上、実施例ではインクジェットプリンタを例に取り説明したが、上述のヘッドドライバＩＣ３０の構成やプリントヘッドの真正検証方法等は、プリンタの種類にかかわらず、プリントヘッドが交換可能な印刷装置であれば、適用することができる。
【００３９】
また、上記では、Ｓ７で、復号化された２つの乱数を比較して一致するかどうかを判定した。これに加えて、交換したプリントヘッドが真正のものと判断された場合（Ｓ７のＹＥＳ）、駆動回路３１を有効化する（Ｓ８）前に、不揮発性メモリ４４に記憶されているプリントヘッドに関する情報を読み出し、プリントヘッドがインクの種類に適合しているものかどうか判断するようにしても良い。
【００４０】
例えば、交換したプリントヘッドが真正のものと判断された場合、まず、不揮発性メモリ４４に記憶されている当該プリントヘッドに適合するインクの種類を読み出す。次に、プリンタ部１００のフラッシュメモリ４に記憶されているインク容器のインクの種類を読み出し、ＡＳＩＣ３、通信インタフェース４０を介して制御部４５に送信する。制御部４５では、フラッシュメモリ４に記憶されているインクの種類と不揮発性メモリ４４に記憶されている適合インクの種類とが一致する場合には、駆動回路３１を有効化し、相違する場合には駆動回路３１を無効化するようにしても良い。
【００４１】
なお、上記のプリントヘッドがインクの種類に適合しているものかどうか判断する方法は、インクジェットプリンタに限らず、例えば、バブルジェット（登録商標）方式のサーマルプリンタ等のインクを用いる印刷装置に適用することができる。
【００４２】
以上のように、ヘッドドライバＩＣ３０には、プリントヘッドを印刷動作させる駆動回路３１及びプリントへッドが真正なものである否かを検証する認証処理部３２が内蔵されている。このため、認証データの内部解析や認証データの改変が非常に難しくなり、耐タンパ性が向上する。
【００４３】
また、プリントヘッドの真正検証方法では、鍵付き暗号を用い、プリントヘッド側で生成した鍵付き暗号とプリンタ本体側で生成した鍵付き暗号とをヘッドドライバＩＣ３０の認証処理部で比較判定している。加えて、固定したデータを暗号化するのではなく、常時ランダムに変化する乱数を暗号化しているので、認証データの内部解析や認証データの改変が非常に難しくなり、さらに耐タンパ性が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明のプリントヘッド及びプリントヘッドの真正検証方法は、インクジェットプリンタ、サーマルプリンタ、ＬＥＤプリンタ等、プリントヘッドが交換可能な印刷装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１ プリントヘッド
２ ＣＰＵ
３ ＡＳＩＣ
２０ プリンタ側制御部
３０ ヘッドドライバＩＣ
３１ 駆動回路
３２ 認証処理部
４１ 乱数発生器
４２ 暗号化器
４３ シードキーレジスタ
４４ 不揮発性メモリ
４５ 制御部
５０ ピエゾ素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ本体に着脱可能なプリントヘッドに関し、プリントヘッド交換が適正に行なわれるようにしたプリントヘッド及びその真正検証方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
印刷装置には、インクジェットプリンタ、サーマルプリンタ、ＬＥＤプリンタ等があるが、印刷動作を行なうプリントヘッドが交換可能となっているものが多い。例えば、インクジェットプリンタのプリントヘッドは、特許文献１に示されるように、インク液を収容する圧力室を持つインク容器と、このインク容器からインク滴を吐出させるためのアクチュエータ部を備えている。アクチュエータ部は、個別電極、強誘電体膜、振動板等で構成されている。
【０００３】
また、プリントヘッドは、紙等の印字媒体を横切って左右に動くキャリッジに搭載されている。プリントヘッドが印字媒体を横切って動く時に、制御システムがプリントヘッドを始動して、画像及び文字を形成するためにインク滴を印字媒体上にデポジット（堆積）若しくは噴射する。
【０００４】
産業用インクジェットプリンタでは、インクの交換により、インクの種類が変更された場合、そのインクの性能を最も発揮できるプリントヘッドに交換するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１５４６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、プリントヘッドを交換する場合、純正のプリントヘッドの入手が困難な場合、価格が安い民生用プリンタを購入し、産業用プリンタのプリントヘッドに転用することが、発生していた。
【０００７】
交換時に、真正のプリントヘッドであるかどうかを検査するために、プリンタ本体側に認証機能を持たせ、プリントヘッド側に登録された識別番号を検出し、その識別番号が真正のものかどうかをプリンタ本体側で判断するというプリンタが考えられている。
【０００８】
しかし、プリンタ本体側による識別番号の認証は、認証データの内部解析や認証データの改変が行なわれると、セキュリティの確保ができなくなり、耐タンパ性の低下を招いていた。
【０００９】
本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、プリントヘッド交換時に、プリントヘッドが真正なものかどうかを的確に判断して耐タンパ性を向上させたプリントヘッド及びその真正検証方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明のプリントヘッドは、交換可能なプリントヘッドであって、前記プリントヘッドに搭載されたプリントヘッドドライバＩＣには、前記プリントヘッドを印刷動作させる駆動回路及び前記プリントへッドが真正なものである否かを検証する認証処理部が内蔵されていることを主要な特徴とする。
【００１１】
また、本発明のプリントヘッドの真正検証方法は、交換可能なプリントヘッドの真正検証方法であって、前記プリントヘッドに搭載されたプリントヘッドドライバＩＣに内蔵された印刷動作のための駆動回路、シードキーレジスタ、乱数発生器、暗号化器、制御部を備え、前記シードキーレジスタから暗号化及び復号化に必要な鍵を読み出す第１のステップと、前記乱数発生器で乱数を発生させるとともに、該乱数を前記プリンタ本体に送信する第２のステップと、前記第１のステップで読み出された鍵と第２のステップで発生した乱数とを用いて前記暗号化器で乱数を暗号化する第３のステップと、前記第３のステップで暗号化された乱数を生成するために用いたのと同じ鍵及び暗号化アルゴリズム及び前記第２のステップで送信された乱数により前記プリンタ本体で生成された暗号化乱数と、前記第３のステップで暗号化された乱数とを比較し、前記制御部で一致するか否かを判定する第４のステップとを備えたことを主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、交換可能なプリントヘッドに搭載されたプリントヘッドドライバＩＣには、プリントヘッドを印刷動作させる駆動回路及び前記プリントへッドが真正なものである否かを検証する認証処理部が内蔵されている。このため、認証データの内部解析や認証データの改変が非常に難しくなり、耐タンパ性が向上する。
【００１３】
また、プリントヘッドドライバＩＣに内蔵されたシードキーレジスタ、乱数発生器、暗号化器、制御部を用い、シードキーレジスタに記憶された鍵と乱数発生器から出力された乱数により暗号化乱数を生成し、これと同じ鍵と暗号アルゴリズム及び前記乱数発生器から発生した乱数から暗号化乱数を生成し、これら２つの暗号化乱数を比較して真正なプリントヘッドであるかどうか検証しているので、認証データの内部解析や認証データの改変が非常に難しくなり、さらに耐タンパ性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のプリントヘッドの構成を示す図である。
【図２】本発明のプリントヘッドの真正検証方法のフローを示す図である。
【図３】本発明のプリントヘッドが装着されるプリンタの全体構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。図面は模式的なものであり、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場合がある。
【００１６】
図１は、本発明のプリントヘッドの構成を示す。プリントヘッドは、プリンタ本体に着脱可能に構成されており、交換が可能である。また、プリンタ本体側を含めたプリンタ全体の構成を図３に示す。本実施例では、インクジェットプリンタの構成を例として説明する。
【００１７】
プリントヘッド１は、図３に示されるように、ピエゾ素子５０とヘッドドライバＩＣ３０により構成されている。ヘッドドライバＩＣ３０は、ヘッドドライバ回路をＩＣ化したものであり、ピエゾ素子５０の近傍に実装されている。図１に示されるように、ヘッドドライバＩＣ３０は、駆動回路３１と認証処理部３２とを内蔵している。駆動回路３０は、具体的には図示はしていないが、例えば、シフトレジスタ、ラッチ、デコーダ、レベルシフタ、スイッチ等を備えている。
【００１８】
上記シフトレジスタは、記録周期ごとにプリンタ本体のＣＰＵ２から送信される記録データを記憶する。また、記憶されたデータは、ラッチパルスによりラッチへと転送される。ここでプリンタが多階調のインク滴を打ち分けるものであれば、印字データは各チャンネル毎に、それに対応したｂｉｔ数のデータが送信される。
【００１９】
デコーダは、ラッチにストアされたデータ及び制御信号を入力として、その出力をレベルシフタに入力する。レベルシフタは、デコーダ部出力のロジックレベル電圧信号をスイッチが動作可能なレベルへとレベル変換を行い、スイッチの開閉動作を行う。スイッチは、その入力端が各ピエゾ素子５０とも共通となっており、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）３から駆動波形信号が入力される。各々のスイッチの出力側は、各ノズル毎のピエゾ素子５０の駆動電極に接続される。
【００２０】
一方、ヘッドドライバＩＣ３０は、認証処理部３２を内蔵している。認証処理部３２は、通信インタフェース４０、乱数発生器４１、暗号化器４２、シードキーレジスタ４３、不揮発性メモリ４４、制御部４５を備えている。
【００２１】
通信インタフェース４０は、ＡＳＩＣ３と認証処理部３２との間の信号のインタフェースを行なうものである。乱数発生器４１はランダムな数を生成するものであり、乱数発生器４１で生成された乱数は、暗号化用データとして用いられる。暗号化器４２では、共通鍵暗号方式のＡＥＳ(Advanced Encryption Standard)、ＤＥＳ（Data Encryption Standard）や、公開鍵暗号方式のＲＳＡ等の暗号化アルゴリズムが用いられる。
【００２２】
この鍵暗号化方式の鍵として用いられるデータがシードキーレジスタ４３に記憶されている。本実施例では、シード暗号方式を用いているが、シード値に関して公開鍵方式又は非公開鍵方式を用いることができる。また、不揮発性メモリ４４には、プリントヘッド１に関する情報が書き込まれており、当該プリントヘッドに適合するインクの種類、プリントヘッドの使用時間、使用温度、使用湿度、インク容器に充填されているインクの粘性等が記憶される。ここで、プリントヘッドの使用時間やインクの粘性等は、随時更新される情報である。制御部４５は、認証処理部３２全体の制御を行うとともに、演算や判定処理等を行う。また、制御部４５は駆動回路３１の動作を有効化又は無効化する制御信号を駆動回路３１に対して送信できるように構成されている。
【００２３】
図３に示されるように、インクジェットプリンタの全体は、プリンタ部１００、スキャナ部１７、画像処理部１１０で構成されている。画像処理部１１０は、ＣＰＵ１２、ＵＳＢハブ１４、フラッシュメモリ１３を備えている。画像処理部１１０では、パソコン１８からの画像印刷や画像スキャンの指示をＵＳＢハブ１４を介して受け取り、これらの信号に基づきスキャナ部１７、プリンタ部１００を制御する。ＣＰＵ１２は、各種メモリカードからの入力データを受け取り、また、キーボード等の入力部１５からのデータも受け取るように構成されている。画像処理の進行状況やメンテナンスメニュー等が表示器１６に表示される。
【００２４】
プリンタ部１００は、プリントヘッド１、ＣＰＵ２、ＡＳＩＣ３、フラッシュメモリ４、ＲＡＭ５、メンテナンス用モータドライバ６、モータドライバ７、モータドライバ８、モータ９、給紙ローラ１０、モータ１１で構成されている。プリントヘッド１は、前述したように、ヘッドドライバＩＣ３０とピエゾ素子５０とを備えている。また、プリントヘッド１を除いた残りの部分、すなわちＣＰＵ２、ＡＳＩＣ３、フラッシュメモリ４、ＲＡＭ５、メンテナンス用モータドライバ６、モータドライバ７、モータドライバ８、モータ９、給紙ローラ１０、モータ１１がプリンタ本体を構成する。ＣＰＵ２とＡＳＩＣ３とで、プリンタ本体側制御部２０を構成する。
【００２５】
モータドライバ８は、ＡＳＩＣ３からの指示に従い、紙送り用の給紙ローラ１０を回転させるモータ９を駆動させる。モータドライバ７は、ＡＳＩＣ３からの指示に従い、プリンタヘッド１を移動させるモータ１１を駆動させる。メンテナンス用モータドライバは、プリンタヘッド１が正常に動作しているかどうかを検査する場合等にモータ１１を駆動させる。
【００２６】
ここで、例えば、インク容器におけるインクの種類、インク容器内のインクの残量、インクの粘性等のデータが設置された各種センサにより検知されて、ＣＰＵ２に送信される。各種センサからのこれらデータは、不揮発性メモリであるフラッシュメモリ４に記憶される。
【００２７】
プリンタ部１００は、パソコン１８または入力部１５から画像印刷の指示により、画像データをＵＳＢハブ１４を介して受信し、印字を行う。
【００２８】
ＣＰＵ２は、印刷指示や画像信号を受け取り、各種データの記憶を行うＲＡＭ５と、各種処理のためのプログラムやデバイスの設定を記憶したフラッシュメモリ４を用いてプログラムに従い演算処理を行う。この処理結果がＡＳＩＣ３に出力される。
【００２９】
ＲＡＭ５は、ＵＳＢハブ１４を介して受け取った画像データを蓄え、蓄えられたデータはフラッシュメモリ４内のプログラムに従いＣＰＵ２により演算されてヘッド駆動用のラスターデータとなり、再びＲＡＭ５に蓄えられる。ラスターデータは、ＡＳＩＣ３を介してプリンタヘッド１に送られる。一方、フラッシュメモリ４には、ピエゾ素子５０を制御するための駆動波形データなども格納されている。
【００３０】
次に、図２を用い、プリントヘッド１が交換された場合のプリントヘッドの真正検証方法について説明する。まず、プリントへッド１が交換される（Ｓ１）。すると、ヘッドドライバＩＣ３０の認証処理部３２における制御部４５からリセット信号が駆動回路３１に出力されて、駆動回路３１が無効化され動作が禁止される。同時に、プリントヘッド１が交換されたという交換信号が、認証処理部３２からＡＳＩＣ３を介してプリンタ本体側制御部２０のＣＰＵ２に伝達される（Ｓ１１）。
【００３１】
次に、認証処理部３２では、シードキーレジスタ４３から暗号化及び復号化の鍵となるシートキーが読み出される（Ｓ３）。シードキーレジスタ４３には、例えば工場出荷時等に、あらかじめ、所定のシートキーが登録される。一方、プリンタ部１００のフラッシュメモリ４には、あらかじめシードキーレジスタ４３に登録されたシートキーと同じシートキーが記憶される。ＣＰＵ２は、このフラッシュメモリ４に記憶されたシートキーを読み出す（Ｓ１２）。したがって、Ｓ３で読み出されたシートキーとＳ１２で読み出されたシートキーとは等しい。
【００３２】
シードキーレジスタ４３から読み出されたシートキーは乱数発生器４１に送出される。乱数発生器４１では、乱数を発生させる（Ｓ４）。この乱数が、暗号化されるデータとなる。また、乱数発生器４１で生成された乱数は、通信インタフェース４０からＡＳＩＣ３を介してＣＰＵ２に転送される（Ｓ５）。
【００３３】
ヘッドドライバＩＣ３０の認証処理部３２では、乱数発生器４１で生成された乱数と、シードキーレジスタ４３から読み出されたシートキーを用い、乱数の暗号化を行なう（Ｓ６）。この暗号化乱数は、制御部４５に出力される。
【００３４】
一方、プリンタ部１００のフラッシュメモリ４から読み出されたシートキーと乱数発生器４１から送信されてきた乱数を用い、ＣＰＵ２により乱数の暗号化を行なう（Ｓ１３）。乱数発生器４１で使用する暗号化アルゴリズムと同一の暗号化アルゴリズムが、あらかじめ、フラッシュメモリ４に書き込まれている。したがって、ＣＰＵ２で用いられる暗号化アルゴリズムは、Ｓ６で使用した暗号化アルゴリズムと同一である。
【００３５】
ＣＰＵ２により暗号化された暗号化乱数は、ＡＳＩＣ３、通信インタフェース４０を介して制御部４５に送信される（Ｓ１４）。制御部４５では、シードキーレジスタ４３のシートキーを用いて、プリンタ本体側制御部２０のＣＰＵ２により暗号化された暗号化乱数を復号化する。また、ヘッドドライバＩＣ３０の暗号化器４２で暗号化された暗号化乱数も同様に復号化する。これら復号化された２つの乱数を比較する（Ｓ７）。復号化された２つの乱数が一致すれば（ＹＥＳ）、駆動回路３１を有効化するイネーブル信号が制御部４５から駆動回路３１に出力される（Ｓ８）。このように、真正のプリントヘッドであれば、交換が正常に行なわれる。
【００３６】
一方、復号化された２つの乱数が異なる場合は（ＮＯ）、駆動回路３１を無効化するディスイネーブル信号が制御部４５から駆動回路３１に出力される（Ｓ９）。このように、プリントヘッドが真正のものでない場合は、交換したプリントヘッド部が全く動作しなくなるので、不正なプリントヘッドの転用を防ぐことができる。
【００３７】
ヘッドドライバＩＣ３０は、ロジック回路が従来より増加するため、ロジック部の微細プロセス化が望ましい。また、認証処理部３２の機能をわかりやすく説明するため、乱数発生器４１、暗号化器４２、制御部４５等のブロック構成により表現しているが、これらの機能をまとめてＣＰＵの処理アルゴリズムとして置き換えることもできる。
【００３８】
以上、実施例ではインクジェットプリンタを例に取り説明したが、上述のヘッドドライバＩＣ３０の構成やプリントヘッドの真正検証方法等は、プリンタの種類にかかわらず、プリントヘッドが交換可能な印刷装置であれば、適用することができる。
【００３９】
また、上記では、Ｓ７で、復号化された２つの乱数を比較して一致するかどうかを判定した。これに加えて、交換したプリントヘッドが真正のものと判断された場合（Ｓ７のＹＥＳ）、駆動回路３１を有効化する（Ｓ８）前に、不揮発性メモリ４４に記憶されているプリントヘッドに関する情報を読み出し、プリントヘッドがインクの種類に適合しているものかどうか判断するようにしても良い。
【００４０】
例えば、交換したプリントヘッドが真正のものと判断された場合、まず、不揮発性メモリ４４に記憶されている当該プリントヘッドに適合するインクの種類を読み出す。次に、プリンタ部１００のフラッシュメモリ４に記憶されているインク容器のインクの種類を読み出し、ＡＳＩＣ３、通信インタフェース４０を介して制御部４５に送信する。制御部４５では、フラッシュメモリ４に記憶されているインクの種類と不揮発性メモリ４４に記憶されている適合インクの種類とが一致する場合には、駆動回路３１を有効化し、相違する場合には駆動回路３１を無効化するようにしても良い。
【００４１】
なお、上記のプリントヘッドがインクの種類に適合しているものかどうか判断する方法は、インクジェットプリンタに限らず、例えば、バブルジェット（登録商標）方式のサーマルプリンタ等のインクを用いる印刷装置に適用することができる。
【００４２】
以上のように、ヘッドドライバＩＣ３０には、プリントヘッドを印刷動作させる駆動回路３１及びプリントへッドが真正なものである否かを検証する認証処理部３２が内蔵されている。このため、認証データの内部解析や認証データの改変が非常に難しくなり、耐タンパ性が向上する。
【００４３】
また、プリントヘッドの真正検証方法では、鍵付き暗号を用い、プリントヘッド側で生成した鍵付き暗号とプリンタ本体側で生成した鍵付き暗号とをヘッドドライバＩＣ３０の認証処理部で比較判定している。加えて、固定したデータを暗号化するのではなく、常時ランダムに変化する乱数を暗号化しているので、認証データの内部解析や認証データの改変が非常に難しくなり、さらに耐タンパ性が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明のプリントヘッド及びプリントヘッドの真正検証方法は、インクジェットプリンタ、サーマルプリンタ、ＬＥＤプリンタ等、プリントヘッドが交換可能な印刷装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１ プリントヘッド
２ ＣＰＵ
３ ＡＳＩＣ
２０ プリンタ側制御部
３０ ヘッドドライバＩＣ
３１ 駆動回路
３２ 認証処理部
４１ 乱数発生器
４２ 暗号化器
４３ シードキーレジスタ
４４ 不揮発性メモリ
４５ 制御部
５０ ピエゾ素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交換可能なプリントヘッドであって、
前記プリントヘッドに搭載されたプリントヘッドドライバＩＣには、前記プリントヘッドを印刷動作させる駆動回路及び前記プリントへッドが真正なものである否かを検証する認証処理部が内蔵されていることを特徴とするプリントヘッド。
【請求項２】
前記認証処理部は、該認証処理部と同じ認証機能を用いてプリンタ本体で暗号化されたデータと該認証処理部で暗号化されたデータを比較して一致した場合には真正なものであると判定する制御部を備えていることを特徴とする請求項１に記載のプリントヘッド。
【請求項３】
前記制御部でプリントヘッドが真正であるか否かを判定した結果に基づき、前記駆動回路を有効化又は無効化する制御信号が前記制御部から駆動回路に供給されることを特徴とする請求項２に記載のプリントヘッド。
【請求項４】
交換可能なプリントヘッドの真正検証方法であって、
前記プリントヘッドに搭載されたプリントヘッドドライバＩＣに内蔵された印刷動作のための駆動回路、シードキーレジスタ、乱数発生器、暗号化器、制御部を備え、
前記シードキーレジスタから暗号化及び復号化に必要な鍵を読み出す第１のステップと、
前記乱数発生器で乱数を発生させるとともに、該乱数を前記プリンタ本体に送信する第２のステップと、
前記第１のステップで読み出された鍵と第２のステップで発生した乱数とを用いて前記暗号化器で乱数を暗号化する第３のステップと、
前記第３のステップで暗号化された乱数を生成するために用いたのと同じ鍵及び暗号化アルゴリズム及び前記第２のステップで送信された乱数によりプリンタ本体で生成された暗号化乱数と、前記第３のステップで暗号化された乱数とを比較し、前記制御部で一致するか否かを判定する第４のステップとを備えたことを特徴とするプリントヘッドの真正検証方法。
【請求項５】
前記第４のステップで２つの暗号化乱数が一致した場合には、前記プリントヘッドが前記プリンタ本体で用いられているインクの種類に適合しているか否かを判定する第５のステップを備えていることを特徴とする請求項４に記載のプリントヘッドの真正検証方法。
【請求項１】
交換可能なプリントヘッドであって、
前記プリントヘッドに搭載されたプリントヘッドドライバＩＣには、前記プリントヘッドを印刷動作させる駆動回路及び前記プリントへッドが真正なものである否かを検証する認証処理部が内蔵されていることを特徴とするプリントヘッド。
【請求項２】
前記認証処理部は、該認証処理部と同じ認証機能を用いてプリンタ本体で暗号化されたデータと該認証処理部で暗号化されたデータを比較して一致した場合には真正なものであると判定する制御部を備えていることを特徴とする請求項１に記載のプリントヘッド。
【請求項３】
前記制御部でプリントヘッドが真正であるか否かを判定した結果に基づき、前記駆動回路を有効化又は無効化する制御信号が前記制御部から駆動回路に供給されることを特徴とする請求項２に記載のプリントヘッド。
【請求項４】
交換可能なプリントヘッドの真正検証方法であって、
前記プリントヘッドに搭載されたプリントヘッドドライバＩＣに内蔵された印刷動作のための駆動回路、シードキーレジスタ、乱数発生器、暗号化器、制御部を備え、
前記シードキーレジスタから暗号化及び復号化に必要な鍵を読み出す第１のステップと、
前記乱数発生器で乱数を発生させるとともに、該乱数を前記プリンタ本体に送信する第２のステップと、
前記第１のステップで読み出された鍵と第２のステップで発生した乱数とを用いて前記暗号化器で乱数を暗号化する第３のステップと、
前記第３のステップで暗号化された乱数を生成するために用いたのと同じ鍵及び暗号化アルゴリズム及び前記第２のステップで送信された乱数によりプリンタ本体で生成された暗号化乱数と、前記第３のステップで暗号化された乱数とを比較し、前記制御部で一致するか否かを判定する第４のステップとを備えたことを特徴とするプリントヘッドの真正検証方法。
【請求項５】
前記第４のステップで２つの暗号化乱数が一致した場合には、前記プリントヘッドが前記プリンタ本体で用いられているインクの種類に適合しているか否かを判定する第５のステップを備えていることを特徴とする請求項４に記載のプリントヘッドの真正検証方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−２４４５２３（Ｐ２０１２−２４４５２３Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１４５６８（Ｐ２０１１−１１４５６８）
【出願日】平成２３年５月２３日（２０１１．５．２３）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２３日（２０１１．５．２３）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
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