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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen eine Einrichtung zum
Verhindern des unautorisierten Benutzens und späteren Wiederbefüllens einer
Patrone zum Zuführen
eines Verbrauchserzeugnisses. Insbesondere betrifft diese Erfindung
das Verhindern der nicht-autorisierten Benutzung einer Tonerpatrone
und des späteren
Wiederbefüllens
des darin enthaltenen Toners.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Hersteller
und Lieferanten von Druckern und anderen Geräten, die Verbrauchsbetriebsstoffe
verwenden, stehen vor dem Problem, dass es nicht-autorisierte Dritte
gibt, die leere Patronen mit nicht-vorschriftsmäßigen, häufig minderwertigen Betriebsstoffen
wiederbefüllen.
Der Ersatz und die Wiederverwendung dieser nicht-autorisierten Patronen
verursacht häufig
Probleme in Bezug auf den geeigneten Betrieb der Geräte. Nicht-autorisiertes
Vorratspatronenwiederbefüllen
und die Verwendung treten üblicherweise
in einem System auf, in Systemen wie Druckern, Faxgeräten, Fotokopierern,
fotographischen Filmprozessoren und Maschinen zum Zuführen oder
Verwenden von Verbrauchsgut. Typischerweise werden diese Produkte
mit minderwertigen Waren wiederbefüllt, welche während der
Benutzung zu Gerätefehlfunktionen
führen
können,
wie zum Beispiel ungleichmäßiges Aufbringen
von Toner auf eine Trommel, blockierte Druckdüsen und/oder das Drucken von
unerwünschten
Linien oder Flecken. Wenn unbehandelt, kann dieses Problem bestehen
bleiben, bis die Maschine den Betrieb aufgibt.
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Diese
Fehlfunktionen führen
im allgemeinen dazu, dass der Maschinenhersteller dazu aufgerufen wird,
die Maschine zu warten. Während
des Beantwortens des Service-Anrufs, mag der Service-Techniker bestimmen,
dass die Fehlfunktion ein Ergebnis minderwertigen Betriebsmittels
ist. Basierend auf diesem Ergebnis, werden dem Benutzer dann die
mit dem Serviceanruf einhergehenden Kosten in Rechnung gestellt.
Jedoch kann die unmittelbare Verbindung der Fehlfunktion und dem
minderwertigen Betriebsstoff für
den Servicetechniker schwer nachzuweisen sein. Aus diesem Grund
und im Bestreben nach dem Sicherstellen von Kundenzufriedenheit, wird
der erste Serviceanruf üblicherweise
vom Lieferanten abgedeckt. In jedem Fall ist es für alle Beteiligten
lästig
und/oder sie sind ökonomisch
beeinträchtigt.
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Das
Verhindern des unautorisierten Wiederbefüllens von Vorratspatronen stellt
sicher, dass die Geräte,
die solche Behälter
erfordern, unter Verwendung zugelassenen Betriebsstoffs betrieben
werden innerhalb einer zugelassenen Vorratspatrone. Die Fähigkeit
des Lieferanten, die Qualität
des Verbrauchsgutes sowie die Anzahl der Häufigkeit, mit der die Patrone
verwendet worden ist, zu steuern, versieht den Lieferanten mit der
Kontrolle über
die Wirkung, die die Patrone bei der Anwendung in der Maschine haben
kann. Zusätzlich
können
die Betriebskosten und Wartungskosten des Gerätes reduziert werden.
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WO99/10180
offenbart ein Verfahren des Verifizierens der Authentizität einer
Tintenpatrone durch Verschlüsseln
eines zufallsgenerierten Codes, der zu dem Patronenmikroprozessor
von dem Host-Drucker CPU gesendet wird.
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Das
Nachverfolgen der Historie der Vorratspatrone ermöglicht es
dem Lieferanten, zu wissen, wie häufig die Patrone verwendet
worden ist, in welchem Umfang sie verwendet worden ist und ob es
irgendwelche Probleme in Bezug auf die Verwendung dieser Patronen
gegeben hat. Das Nachverfolgen der Historie erfordert das Warten
eines Informationsdatensatzes, wie zum Beispiel die Häufigkeit,
mit der die Patrone wiederbefüllt
worden ist, die Anzahl an Zyklen, die die Patrone durchlaufen hat,
die Gerätedurchschnittstemperatur,
das durchschnittlich pro Zyklus ausgegebene Verbrauchsmittel, das
Gewicht der Patrone; und die Gesamtzeitdauer, für die die Maschine in Betrieb
gewesen ist.
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Eine
Lösung
des Problems ist es, immer die Verwendung neuer Patronen erforderlich
zu machen. Ein Beispiel eines solchen Systems ist in US Patentnummer
5,940,103, herausgegeben am 17. August 1999 für Hetzer et al. für eine Einrichtung
zum Verhindern der Wiederverwendung eines Behälters zum Zuführen von
Tinte beschrieben. Dieses Gerät
stellt eine Einrichtung bereit, wobei eine Hohlnadel in einen gummielastischen
Verschluss einer Tintenzufuhr eingeführt wird. Eine hermetisch geschlossene
Abdeckeinrichtung ist innerhalb des Behälters bereitgestellt, eine
Einfügezone
der Hochnadel definierend, und kann irreversibel ausgelöst werden
durch das anfängliche
Einfügen
der Hohlnadel. Sobald die Hohlnadel entfernt worden ist, kann keine
Tinte mehr fließen,
selbst wenn die Nadel wieder eingeführt wird.
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Das
Verhindern der Wiederverwendung eines Flüssigkeitsbehälters erfordert,
dass immer ein neuer Behälter
verwendet werden muss und dass die alten Behälter verworfen werden, egal
ob der Behälter
mechanisch imstande ist, als oder wie ein neuer betrieben zu werden.
Diese Praxis hebt signifikant die Betriebskosten des Gerätes an und
zeugt nicht von Umweltbewusstsein. In der heutigen Geschäftsumgebung,
wo der Verbraucher kontinuierlich umweltschonendes Reduzieren der
Betriebskosten verlangt, ist die Lösung nicht länger praktikabel.
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KURZES RESÜMEE DER
ERFINDUNG
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung wird das nicht-autorisierte Wiederbefüllen einer
Vorratspatrone durch Bereitstellen einer an der Vorratspatrone befestigten
Smart- Knopfzelle
verhindert. Die Erfindung kann am beste in drei Stufen beschrieben
werden: Herstellung, Verwendung und Wiederbefüllen. Die erste Stufe, Herstellung,
erfordert lieferantenspezifische und patronenspezifische, in einer
Smart-Knopfzelle gespeicherte Information. Die lieferantenspezifische
Information kann eine Lieferantenidentifikationsnummer sein oder
irgendeine andere einzigartige Lieferantenkennzeichnung. Die Patroneninformation
muss eine vorbestimmte Herstellerzahl N einschließen gleich
der Anzahl der Häufigkeit,
mit der die Patrone wiedergefüllt
werden kann und nicht durch mechanische Verschlechterung beeinträchtigt wird.
Dies kann innerhalb der Smart-Knopfzelle in einem aufsteigenden
Register nachverfolgt werden. Demnach hat die neue Patrone im aufsteigenden
Register die Kennzeichnung No=0. Die patronenspezifische Information
kann auch Temperatur einschließen,
die Gesamtzahl von gedruckten Zeiten, die Gesamtbetriebsstunden,
die Gesamtbetriebszyklen und das Gewicht. Diese Information wird
dann gespeichert und von einem Computersystem kryptographisch signiert
als Teil des Herstellungsprozesses. Diese kryptographische Signatur wird
auch in der Smart-Knopfzelle gespeichert. Die Smart-Knopfzelle wird
dann an der Vorratspatrone in einer für ineinandergreifenden Betrieb
bereiten Weise befestigt.
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Wenden
wir uns nun der Benutzungsstufe zu, wobei die Vorratspatrone betriebsmäßig in ein Host-Gerät in einer
Weise eingefügt
ist, dass Information von der Smart-Knopfzelle zum Host-Gerät übertragen
werden kann. Das Host-Gerät
hat Speicher zum Aufbewahren von von der Smart-Knopfzelle übermittelter
Information, einen Prozessor zum Aufnehmen und Manipulieren der
Information, sowie Verifizieren der kryptographischen Signatur,
und eine Mensch-Maschine-Schnittstelle
zur Kommunikation bestimmter Information zwischen dem Host-Gerät und dem
Benutzer. Das Host-Gerät
erfasst das Vorhandensein der Vorratspatrone auf den Kontakt hin, liest
die Knopfzelle und verifiziert die Signatur der gespeicherten Information
mit einem in dem Host-Gerät gespeicherten öffentlichen
Schlüssel.
Wenn das Host-Gerät
basierend auf dem Verifizieren der Signatur, die zuvor in der Smart-Knopfzelle
gespeichert worden ist, bestimmt, dass die Vorratspatrone zur Benutzung
autorisiert ist, dann ermöglicht
das Host-Gerät
einen Normalbetrieb. Wenn jedoch das Host-Gerät
bestimmt, dass die Vorratspatrone nicht autorisiert ist, dann wird
das Verwenden der Patrone nicht zugelassen. Im wesentlichen simultan
zu diesem Bestimmen, wird eine Meldung über die Mensch-Maschine-Schnittstelle
zu dem Benutzer gesandt, das Vorhandensein einer gültigen Patrone
anzeigend.
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Während der
Verwendung sammelt das Host-Gerät
und/oder die Smart-Knopfzelle die angeforderte Information. Regelmäßig während des
Betriebs wird die von dem Host-Gerät gesammelte Information zur
Smart-Knopfzelle aktualisiert. Benutzerinformation wird in einem
einmal beschreibbaren Speicher aufgezeichnet, der nicht veränderbar
ist. Die Verwendung von Information schließt beispielsweise Seitenzählwerte,
Bildpunktzählwerte
pro Farbebene, Spenderreinigungszyklen, Ruhezeit, Energiezyklen
und Spenderzyklen, wie zum Beispiel Trommeldrehzahl oder Tintenstrahlkopfdurchläufe über eine
Seite.
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Sobald
das Verbrauchsgut verbraucht worden ist, ist die Patrone von dem
Host-Gerät
entfernt worden und sie wird physikalisch zu einer Wiederbefüllstation
bewegt. Hier wird die Smart-Knopfzelle der Vorratspatrone gelesen,
um die Anzahl von derzeit aufgezeichneten Wiederbefüllungen
zu bestimmen. Wenn die Anzahl vorangegangener Wiederbefüllungen
größer ist
als eine vorbestimmte Anzahl, dann wird die Patrone nicht wieder
befüllt.
Wenn jedoch die Anzahl an Wiederbefüllungen geringer ist als eine vorbestimmte
Anzahl, dann wird die Patrone wiederbefüllt. Die vorbestimmte Anzahl
von Wiederbefüllungen
wird durch den Hersteller basierend auf maximalen Wiederbefüllungsbedingungen
bestimmt. Während
des Wiederbefüllprozesses
wird ein Computersystem neue Information in die Smart-Knopfzelle speichern,
die das Host-Gerät anweisen
wird, dass die Patrone leer geworden ist und auch die kryptographische
Signatur in der Smart-Knopfzelle speichert. Ohne die Information
in der Smart-Knopfzelle, die kryptographisch neu zugewiesen wird,
wird die Patrone für
das Host-Gerät
als leer erscheinen. Dieses Leer-Signal erscheint, weil die Signatur
nicht verifizieren wird, demnach die Benutzung der Patrone verhindernd.
Ein nicht-autorisierter Dritter kann physikalisch imstande sein,
die Vorratspatrone wiederzubefüllen,
jedoch ohne die geeignete Signatur wird die nicht-autorisiert wiederbefüllte Patrone
nicht freigegeben werden, wenn sie wieder in das Host-Gerät eingefügt wird.
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Andere
Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden bei der folgenden
Beschreibung spezifischer Ausführungsformen
ersichtlich, wenn gelesen im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Es
zeigt:
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1 eine
Skizze der Zusammenschaltung des Gerätes der vorliegenden Erfindung;
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2 ein
Blockdiagramm einer Übersicht der
vorliegenden Erfindung;
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3 ein
Ablaufdiagramm des Verfahrens der vorliegenden Erfindung;
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4 eine
Fortsetzung des Ablaufdiagramms der 3; und
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5 eine
Fortsetzung des Ablaufdiagramms der 4.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Nun
wird im Detail Bezug genommen auf die Zeichnungen und insbesondere
auf 1, in der eine Skizze eines Systems 10 gezeigt
ist, das die physikalische Zusammenschaltung zwischen einer Vorratspatrone 20 mit
Smart-Knopfzelle 40 mit daran angebrachten Kontakten 30 darstellt.
Eine solche Smart-Knopfzelle,
die in diesem System implementiert sein kann, ist ein 1-Drahtspeicherchip,
der von DALLAS SEMICONDUCTORTM hergestellt
wird. Mit diesem Knopf kann Information so oft wie notwendig aktualisiert
werden mit einem einfachen Zweileiterfederkontakt. Ferner wird in 1 eine
Vorratspatrone 20 betriebsmäßig verbunden mit einem Host-Gerät 70 über Leiter 50 und 60 in
einer Weise dargestellt, dass Daten zwischen der Smart-Knopfzelle 20 und dem
Host-Gerät 70 kommuniziert
werden können. Das
Host-Gerät 70 kann
eine Faxmaschine sein, ein Photokopierer, eine Maschine zum Drucken
von Porto-Indiziae oder irgend einem Gerät unter Verwendung eines Verbrauchsmittels.
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2 zeigt
ein Blockdiagramm des Gesamtsystems 10. Das System 10 ist
als eine Vorratspatrone 20 einschließend und ferner eine Smart-Knopfzelle 40 einschließend dargestellt,
die kommunikativ mit dem Host-Gerät 70 über eine
Kontaktleitung 160 verbunden ist. Das Host-Gerät 70 schließt ferner
einen Speicher 150 zum Aufbewahren von von der Smart-Knopfzelle 40 übermittelter
Information ein, einen Prozessor 130 zum Lesen und Validieren
der Signatur der von der Smart-Knopfzelle übermittelten
Information sowie zum Sammeln von Information während des Betriebs des Systems.
Solche Information kann Temperatur, die Gesamtzahl von gedruckten Seite,
Gesamtbetriebsstunden, Gesamtbetriebszyklen und Gewicht einschließen. Das
Host-Gerät 70 kann
auch eine Mensch-Maschine-Schnittstelle 140 einschließen und
eine Anzeige 160 zum Bereitstellen von Kommunikation zwischen
dem Benutzer und dem Host-Gerät.
Die Mensch-Maschine-Schnittstelle 140 kann
eine Tastatur sein, ein Touch-Screen oder ein Spracherkennungssystem.
Die Anzeige 160 kann eine Flüssigkristallanzeige bzw. LCD
sein, ein Bildschirm oder ein Monitor.
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Die
während
des Betriebs gesammelte Information kann für Systemdiagnostika und/oder
zum Untersuchen der Betreibbarkeit und Leistungsfähigkeit
der Patrone verwendet werden. Dies ermöglicht es dem Lieferanten und
dem Hersteller, den mechanischen Betrieb der Patrone besser zu verstehen
und die Information als ein Entwicklungswerkzeug zu verwenden. Diese
Information kann auch in dem Bestreben des Umsetzens von Marketingdaten
gesammelt werden. Es sollte bemerkt werden, dass diese Information
auch durch eine visuelle Inspektion der Patrone ersetzt werden kann,
welche die Untersuchung offensichtlicher mechanischer Abnutzung
ermöglichen würde.
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3 ist
ein Ablauf diagramm zum Beschreiben des Verfahrens der vorliegenden
Erfindung. Das Verfahren startet bei Schritt 200, wo lieferantenspezifische
und patronenspezifische Information auf einem Smart-Knopf gespeichert
wird. Die lieferantenspezifische Information kann eine Lieferantenidentifikationsnummer
sein oder irgendeine andere lieferanteneigene Kennung. Bei Schritt 210 wird
diese Information dann kryptographisch signiert und bei Schritt 220 wird
sie innerhalb der Smart-Knopfzelle gespeichert. Die Patroneninformation
muss eine vom Hersteller vorbestimmte Zahl N einschließen gleich
der maximalen Zahl der Häufigkeit,
mit der die Patrone wiederbefüllt
werden und noch durch irgendwelche mechanische Abnutzung unverändert betrieben
werden kann. Dies kann innerhalb der Smart-Knopfzelle in einem aufsteigenden
Register nachverfolgt werden. Demnach hat eine neue Patrone die
Kennung No=0. Die patronenspezifische Information kann auch Temperatur
einschließen,
Gesamtzahl an gedruckten Seiten, Gesamtbetriebsstunden, Gesamtbetriebszyklen
und Gewicht. Das Host-Gerät
kann programmiert werden zum Sammeln von Information, die spezifisch
ist in Bezug auf den Datenabbauanteil jedes individuellen Lieferanten.
Bei Schritt 220 wird die Smart- Knopfzelle an der Vorratspatrone in einer
Weise befestigt, die bereit ist für Zwischenverriegelungsbetreibbarkeit.
Das Ablaufdiagramm wird dann entlang des Pfades A zum Schritt 300 der 4 fortgesetzt.
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Pfad
A tritt wieder in den Verfahrensablauf in 4 bei Schritt 300 ein.
Bei Schritt 300 wird die Vorratspatrone betreibbar in das
Host-Gerät 70 in
einer Weise eingefügt,
dass Information von der Smart-Knopfzelle 40 zum Host-Gerät 70 übertragen werden
kann. Das Verfahren geht weiter zu Schritt 310, wo das
Host-Gerät 70 das
Vorhandensein der Vorratspatrone erfasst. Bei Schritt 320 liest
das Host-Gerät 70 die
von der Smart-Knopfzelle 40 übermittelte Information und
bei Schritt 330 wird die Signatur der gespeicherten Information
mit einem in dem Host-Gerät
gespeicherten öffentlichen
Schlüssel
verifiziert. Das Verfahren fragt dann bei Schritt 340 ab, ob
die Vorratspatrone 20 berechtigt ist. Wenn basierend auf
der in der Smart-Knopf zelle gespeicherten Information keine Verifizierung
mit der berechneten Signatur vorliegt, wird bestimmt, dass die Patrone nicht
berechtigt ist und es wird regelmäßig auf der Smart-Knopfzelle
gespeichert. Das Verfahren geht dann weiter zu Schritt 350,
wo der Systembenutzer benachrichtigt wird, dass die Patrone 20 ungültig ist. Im
wesentlichen gleichzeitig, wird bei Schritt 360 das System
die Patrone sperren. Der Prozess endet dann bei Schritt 370.
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Wenn
jedoch bei Schritt 340 das Host-Gerät 70 bestimmt, dass
die Vorratspatrone 20 zur Verwendung autorisiert ist, dann
geht der Verfahrensablauf zu Schritt 380, wo das Host-Gerät 70 den
Normalbetrieb ermöglicht.
Während
des Normalbetriebs sammeln bei Schritt 390 und/oder gleichzeitig
bei Schritt 400 das Host-Gerät 70 bzw. die Smart-Knopf
zelle 40 die designierte Information. Das Verfahren geht
dann weiter zu Schritt 410, wo das Host-Gerät das Verbrauchsmittel
misst. Fortgesetzt bei Schritt 420 fragt das Verfahren
ab, ob ein Verbrauchsmittel vorliegt. Wenn die Antwort auf die Abfrage "JA" ist, dann kehrt das
Verfahren zurück
zu Schritt 380, wo die Patrone im Normalbetrieb verwendet
wird. Schritte 380 bis 420 werden wiederholt,
bis die Antwort auf die Abfrage bei Schritt 420 "NEIN" ist. Wenn die Antwort
auf die Abfrage bei Schritt 420 "NEIN" ist,
dann wird das Ablaufdiagramm entlang des Pfades B zu Schritt 440 der 5 fortgesetzt.
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Pfad
B tritt wieder ein in den Verfahrensablauf der 5 bei
Schritt 440, wo der Benutzer die Patrone von dem Host-Gerät 70 entfernt.
Das Verfahren wird fortgesetzt bei Schritt 450, wo die
Patrone physikalisch zu einem Wiederbefüllort bewegt wird zum Wiederbefüllt werden.
Bei Schritt 460 wird die Vorratspatrone noch einmal gelesen,
um die Anzahl an momentan aufgezeichneten Wiederbefüllungen zu
bestimmen. Bei Schritt 470 wird bestimmt, ob No+1=N gilt.
Wenn No+1=N gilt, dann geht die Patrone weiter zu Schritt 480,
wo die Patrone nicht wiederbefüllt
wird und das Verfahren bei Schritt 490 endet. Jedoch, wenn
bei Schritt 470, wieder ein ansteigendes Register verwendend,
No+1≠N gilt,
wird die Patrone bei Schritt 500 wiederbefüllt. Das
Verfahren geht dann über
zu Schritt 500 bis 510, wo die entsprechende Anzahl
No geändert
wird in die neue geeignete Zahl N1. Bei
Schritt 520 wird diese neue Zahl N in die Lieferantenidentifikationsnummer
eingearbeitet und wird signiert und in der Smart-Knopfzelle 40 gespeichert.
Das Verfahren kehrt dann zu Schritt 300 zurück. die
neue Information stellt demnach eine neue Signatur bereit, wenn
das Verfahren zu Schritt 300 zurückkehrt und die Patrone 20 wieder
in das Host-Gerät 70 eingesetzt
wird, wobei das Host-Gerät 70 wieder
die Signatur der wiederbefüllten
Patrone lesen und verifizieren wird unter Verwendung des öffentlichen
Schlüssels.
Ohne das Verifizieren der Signatur wird das Host-Gerät 70 nicht
die Patrone 20 für den
Betrieb freigeben.
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Die
obige Spezifikation beschreibt ein neues und verbessertes System
und Verfahren zum automatischen Übertragen
von Information in einem Datenverarbeitungssystem. Es wird erkannt,
dass die obige Beschreibung Fachleuten zusätzliche Arten angeben kann,
in welchen die Prinzipien der Erfindung verwendet werden kann, ohne
vom Geist abzuweichen. Es ist demnach gedacht, dass diese Erfindung
nur durch den Schutzbereich der beiliegenden Ansprüche eingeschränkt wird.