ПРОВЕРКА ПОДЛИННОСТИ РАСХОДУЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ
AUTHENTICATION OF CONSUMABLES

Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к проверке правильности расходуемых материалов в контексте термографических принтеров.
Уровень техники
Термографические принтеры широко известны и обычно содержат печатающее средство, содержащее термически активируемую печатающую головку для печати на несущей изображение ленте. Обычно несущая изображение лента имеет верхний слой для приема изображения и удаляемый подстилающий слой или защитный слой, прикрепленный к верхнему слою с помощью слоя клея, так что после печати изображения подстилающий слой или защитный слой можно удалять, а несущую изображение ленту можно приклеивать в виде этикетки. Такие термографические принтеры включают резательные устройства для отрезания заданной длины несущей изображение ленты после печати изображения. Такие термографические принтеры работают с расходуемыми материалами в виде несущей изображение ленты или любой другой несущей изображение подложки, такой как усаживающиеся под действием тепла трубки, магнитные ленты, приклеиваемые с помощью утюга этикетки, пластмассовые полосы и т.д.
Дополнительно к этому принтер может использовать кассету с красящей лентой, которая подает красящую ленту поверх несущей изображение ленты на печатающей головке.
Используемое в данном случае понятие «расходуемые материалы» обозначает любую подходящую форму обеспечения несущей изображение ленты или переносящего изображение вещества. Из уровня техники известно множество видов расходуемых материалов, включая кассеты, которые содержат корпус, в котором расположен запас несущей изображение ленты. Кассеты обычно используют лишь один раз, так что после израсходования несущей изображение ленты кассету (включая корпус) выбрасывают.
Другим типом расходуемых материалов является обойма, которая содержит катушку, вокруг которой намотана несущая изображение лента. Катушка может быть с приводом или без привода и обычно содержит пластмассовый компонент.
Другим типом расходуемого материала является рулон ленты без постоянной обоймы, например, намотанной на бумажный сердечник. Такую ленту называют «запасом».
Как указывалось выше, в термографических принтерах изображение обычно создается посредством активирования термической печатающей головки, прижимаемой к кассете с красящей лентой, так что краска с красящей ленты переносится на несущую изображение ленту в зоне печати. Имеются также так называемые непосредственные термические ленты, в которых изображение создается непосредственно на термической ленте без промежуточного расположения кассеты с красящей лентой. Понятие «расходуемый материал» охватывает также красящую ленту или другие материалы термического переноса.
Однако во всех указанных выше ситуациях существует общая проблема, а именно проверка правильности самого расходуемого материала для использования в ленточном принтере. Расходуемые материалы можно легко использовать незаконно, то есть не авторизованный изготовитель может копировать существующий расходуемый материал для использования в печатающем устройстве. Такие расходуемые материалы обычно имеют более низкое качество, чем законно изготовленные расходуемые материалы, и могут приводить к техническим проблемам при использовании в печатающем устройстве. Например, ленты могут образовывать складки, или проскальзывать, или же не нести правильно изображение. Кроме того, они могут заносить в печатающее устройство грязь и пыль.
Целью данного изобретения является обеспечение использования лишь законно изготовленных расходуемых материалов в печатающем устройстве. В патенте US 5821975 (Frankotyp-Postalia AG & Co.) раскрыта франкировальная машина с использованием кассеты с красящей лентой. Кассета с красящей лентой несет код авторизации, который контролируется принтером. В качестве защиты от пиратства для использования в принтере допускаются лишь кассеты с правильным кодом авторизации. В этом патенте описан также способ наблюдения за использованием красящей ленты.
Однако эта система не исключает возможность копирования кассеты красящей ленты, включая сам код авторизации. Поэтому это раскрытие не полностью решает указанную выше проблему.
Сущность изобретения
Согласно одному аспекту данного изобретения, создано печатающее устройство, использующее расходуемый материал, связанный с идентификатором, при этом устройство содержит: печатающие средства для печати изображения на несущую изображение подложку; считывающие средства для считывания идентификатора; средства хранения для хранения списка любых ранее использованных идентификаторов, связанных с пустыми расходуемыми материалами, и процессор, выполненный с возможностью сравнивания идентификатора, считываемого с помощью считывающих средств, со списком любых ранее использованных идентификаторов и создания указания неправильности, если имеется совпадение.
Расходуемый материал может содержать запас несущей изображение подложки или материала термического переноса.
Согласно другому аспекту изобретения создан расходуемый материал, содержащий по меньшей мере несущую изображение подложку или материал термического переноса и несущий идентификатор, указывающий происхождение расходуемого материала.
Согласно другому аспекту изобретения создана комбинация печатающего устройства и расходуемого материала, связанного с идентификатором, при этом печатающее устройство содержит: печатающие средства для печати изображения на несущую изображение подложку; считывающие средства для считывания идентификатора; средства хранения для хранения списка любых ранее использованных идентификаторов, связанных с пустыми расходуемыми материалами, и процессор, выполненный с возможностью сравнивания идентификатора, считываемого с помощью считывающих средств, со списком любых ранее использованных идентификаторов и создания указания недействительности, если имеется совпадение.
Согласно другому аспекту изобретения создан способ работы печатающего устройства, которое выполнено с возможностью размещения расходуемого материала, при этом способ содержит: считывание идентификатора с расходуемого материала, сравнение идентификатора со списком любых ранее использованных идентификаторов, связанных с пустыми расходуемыми материалами, и создание указания недействительности, если имеется совпадение.
Указание недействительности может принимать форму внутреннего сигнала управления, который выключает принтер и/или приводит к отображению сообщения об ошибке.
Идентификатор предпочтительно предусмотрен в радиочастотном теге идентификации на расходуемом материале, а считывающее средство содержит радиочастотную катушку.
Расходуемый материал может быть в виде кассеты, держателя или самого запаса (например, в виде рулона ленты). Имеются особые преимущества, когда радиочастотный тег связан с самим запасом и радиочастотный тег можно легко осуществлять в самом запасе. То есть он не должен быть частью корпуса кассеты или держателя.
Средство хранения предпочтительно хранит таблицу, имеющую множество полей идентификации, связанных с соответствующими полями состояния. Процесс может быть выполнен с возможностью загрузки любых идентификаторов, считываемых с расходуемых материалов, которые ранее не использовались, в таблицу и обновления поля состояния на основе использования расходуемого материала. Когда расходуемый материал опустошается, этот идентификатор можно перемещать в черный список для обеспечения того, что последующие расходуемые материалы, использующие этот идентификатор, не используются в печатающем устройстве.
Краткое описание чертежей
Для лучшего понимания изобретения и путей его реализации ниже приводится подробное описание примеров выполнения изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
фиг.1 - механическая система печатающего устройства на виде сверху;
фиг.2 - механическая система печатающего устройства на виде сбоку;
фиг.3 - механическая система печатающего устройства на виде спереди;
фиг.4 - разрез механической системы печатающего устройства по линии АА на фиг.1;
фиг.4a и 4b - держатель ленты в изометрической проекции под разными углами;
фиг.4c - держатель ленты, размещенный в приемной части печатающего устройства, в изометрической проекции;
фиг.4d - приемная часть печатающего устройства без установленного держателя ленты в изометрической проекции;
фиг.5 - блок-схема управляющих компонентов печатающего устройства;
фиг.6 - схема структуры памяти;
фиг.7 - схема устройства для считывания тега;
фиг.8 - схема радиочастотного тега;
фиг.9 - графическая схема процесса аутентификации;
фиг.10 - кассета с красящей лентой в изометрической проекции; и
фиг.11 - печатающее устройство с фотодатчиком на виде сверху.
Подробное описание изобретения
Ниже приводится описание механической системы печатающего устройства со ссылками на фиг.1-4. Подложка для этикеток содержит ленту 2, на которой можно печатать изображения с помощью печатающего устройства, в которое вводится подложка для этикеток. Лента 2 расположена на держателе 6 ленты, который особенно подробно показан на фиг.4, 4а и 4b. Держатель 6 ленты содержит боковые стенки 60 и внутреннюю катушку 62, вокруг которой намотан запас ленты 2. Внутренняя катушка 62 может поворачиваться внутри держателя 6 ленты при разматывании ленты. Пружинный зажим 64 прикреплен к фланцу на держателе ленты и опирается на катушку 62. Пружинный зажим 64 предотвращает разматывание ленты больше, чем это требуется. Угловое ребро 58 предусмотрено на каждой стороне держателя 6 ленты, что обеспечивает его размещение в первой приемной части 66 печатающего устройства.
Первая приемная часть показана на фиг.4d и имеет боковые опоры 86, 88, каждая из которых имеет направленную внутрь выемку 67, выполненную с возможностью размещения соответствующего ребра 58 держателя 6 ленты. Первая приемная часть 66 выполнена с возможностью регулирования для размещения держателей различной ширины, как будет описано ниже. Опоры 86 и 88 первой приемной части 66 соединены с зубчатыми рычагами 80 и 82. Зубья зубчатых рычагов 80 и 82 находятся в зацеплении с противоположными кромками гребня 84. Таким образом, любое перемещение одной из опор 86, 88 зеркально отображается другой опорой, так что каждая опора всегда находится на одинаковом расстоянии от центральной линии А (показана на фиг.1). Это обеспечивает всегда подачу ленты по центру печатающей головки независимо от ширины ленты. Пользователь может разъединять опоры для введения держателя, а затем пружины 74 (см. фиг.1) сводят опоры друг к другу для захвата боковых сторон держателя 6 ленты.
Как показано на фиг.4c, приемная часть 66 снабжена передаточной цепью 71, приводимой в движение электродвигателем 10 (см. фиг.1), которая приводит во вращение внутреннюю катушку 62 держателя ленты с целью размотки ленты для обеспечения удаления держателя из устройства.
Печатающее устройство содержит передаточную цепь 12, приводимую в движение электродвигателем 10, которая приводит во вращения подающий валик 14, который заставляет ленту из держателя 6 ленты двигаться в направлении печатной зоны 3 печатающего устройства. В печатной зоне печатающая головка 16 смещена пружиной 20 к опорному валику 18. Пружина 20 удерживается внутри блока 19 установки печатающей головки.
Кассета 18 красящей ленты (см. фиг.10) содержит красящую ленту 4 и установлена аналогичным образом во второй приемной части печатающего устройства. Она установлена на валах 22 и 28 печатающего устройства. Установочный блок 19 можно перемещать с помощью исполнительного механизма 21 для разделения печатающей головки и опорного валика для обеспечения удаления кассеты 8 красящей ленты из принтера. Неиспользованная красящая лента 26 хранится на подающей катушке 24, установленной на вале 22. Использованная красящая лента 32 хранится на приемной катушке 30, установленной на вале 28. Электродвигатель 34 приводит в движение передаточную цепь 36. Когда электродвигатель 34 вращается вперед, то первый набор передаточных колес 36с, 36d приводит во вращение вал 28 для протягивания красящей ленты 4 в переднем направлении с подающей катушки 24 на приемную катушку, а скользящая муфта (не изображена) отсоединяет вал 22, так что он не приводится во вращение, но может свободно вращаться. Когда электродвигатель вращается назад, то второй набор передаточных колес 36а, 36b приводит во вращение вал 22 для протягивания красящей ленты 4 в обратном направлении с приемной катушки на подающую катушку, а скользящая муфта (не изображена) отсоединяет вал 28, так что он не приводится во вращение, но может свободно вращаться.
Кассета 8 красящей ленты расположена в печатающем устройстве так, что красящая лента 4 имеет путь прохождения, проходящий через печатную зону 3 и, в частности, с наложением на ленту 2 между печатающей головкой 16 и опорным валиком 18. Опорный валик 18 приводится в движение электродвигателем 56 опорного валика для проводки ленты через печатную зону.
Резательное устройство 40 расположено по потоку за печатной зоной 3. Резательное устройство содержит круговой режущий нож или режущее колесо 44, установленное на держателе 54 резака. Режущий нож 44 разрезает ленту 2 на наковальне 52. Электродвигатель 42 резака приводит в движение режущее колесо 44 из положения покоя поперек ширины ленты. После прохождения режущего колеса 44 по всей ширине ленты электродвигатель 42 резака вращается в обратном направлении и приводит держатель 54 резака в его положение покоя. Держатель 54 резака установлен с возможностью скольжения на двух ползунах 46, которые перекрывают всю ширину ленты 2. Держатель 54 резака прикреплен к ремню 48, который опирается на два ролика 50. Один из роликов 50 приводится во вращение электродвигателем 42 резака для перемещения резака по ползунам 46.
Ниже приводится описание механических функций печатающего устройства. Во время подачи ленты включается электродвигатель 10 подачи ленты для продвижения ленты 2 по печатающей головке 16. При входе ленты в печатную зону она подхватывается опорным валиком 18, приводимым во вращение электродвигателем 56 опорного валика. Одновременно включается электродвигатель 34 красящей ленты для продвижения красящей ленты со скоростью, равной скорости несущей изображение ленты. На несущую изображение ленту 2 переносится изображение посредством включения (нагревания) конкретных элементов печатающей головки для переноса печатной краски с красящей ленты 4 на подложку 2 известным образом. Изображения печатаются столбец за столбцом по мере продвижения ленты 2 по печатающей головке 16. Технология печати сама по себе известна и не требует дополнительного описания.
После окончания печати этикетки электродвигатель 56 опорного валика и электродвигатель 34 красящей ленты продолжают подавать ленту и красящую ленту на заданное расстояние, пока конец этикетки не достигнет необходимого положения отрезания. Затем лента может разрезаться с помощью режущего устройства 40. После завершения разрезания лента движется назад посредством реверсирования электродвигателя 56 опорного валика, которые приводит во вращение в противоположном направлении опорный валик 18, пока лента 2 не будет находиться в правильном положении для печати следующей этикетки. Когда несущая изображение лента движется в противоположном направлении, то красящая лента 6 также движется в противоположном направлении с той же скоростью за счет реверсирования электродвигателя 34 красящей ленты. Это предотвращает трение красящей ленты 4 о ленту 2 и тем самым ее повреждение.
Фотодатчик 76, показанный на фиг.11, установлен на раме печатающего устройства и обнаруживает присутствие ленты 2. Это исключает работу печатающего устройства при отсутствии ленты в принтере.
На фиг.5 схематично показана блок-схема компонентов управления печатающего устройства. Микропроцессор 100 управляет работой печатающего устройства и соединен с постоянным запоминающим устройством 102, электрически стираемой программируемой постоянной памятью 114 и оперативной памятью 104. Печатающее устройство включает клавиатуру 106 для ввода данных (например, букв и символов) и команд управления печатью, а также дисплей 108 для отображения пользователю выполняемых этикеток, команд управления, сообщений о погрешностях и т.д. Микропроцессор 100 управляет печатающей головкой 106, электродвигателем 10 подачи ленты, электродвигателем 34 красящей ленты, электродвигателем 42 резака и электродвигателем 56 опорного валика.
Монитор 112 ленты наблюдает за использованием ленты. Для наблюдения за использованием ленты в одном варианте выполнения задняя сторона ленты-подложки может быть снабжена метками, указывающими остающееся количество ленты. Например, могут быть предусмотрены чередующиеся черные и белые зоны (полосы перпендикулярно продольному направлению ленты), в которых соотношение черного и белого или абсолютная ширина зон изменяется от начала к концу ленты. Это может быть постоянное изменение или дискретное изменение, при этом в последнем случае происходит изменение, например, каждую четверть длины ленты для обеспечения приблизительного указания остающегося количества ленты. Другой возможностью является диагонально расширяющаяся линия вдоль всей длины ленты, так что в любой точке изменяется расстояние линии от кромки ленты. В этом случае устройство наблюдения за лентой может содержать считывающее устройство для считывания этих меток. Подходящее считывающее устройство описано, например, в нашей заявке на патент США №09/284236, а подходящие метки для указания использования описаны в заявке на патент США №09/141059.
В качестве другого альтернативного решения может быть предусмотрено обнаружение конца ленты, например, с помощью серебряного покрытия на конце ленты-подложки 2, которое может оптически обнаруживать печатающее устройство. Другим известным средством обнаружения конца ленты может быть, например, использование кодированных импульсов с вала электродвигателя подачи для обнаружения остановки вращения вала вследствие достижения конца ленты.
За использованием красящей ленты в кассете красящей ленты можно наблюдать известным образом, например, как описано в US 5821975.
В печатающем устройстве предусмотрено также устройство 110 для считывания кассеты. Задачей этого считывающего устройства является считывание идентификаторов с держателей ленты и кассет красящей ленты, которые вставляются в печатающее устройство. Каждый держатель 6 ленты или кассета 8 красящей ленты, законно изготовленные для использования в печатающем устройстве описываемого типа, несет однозначный идентификатор, который однозначно идентифицирует этот конкретный держатель ленты или кассету красящей ленты и их содержимое. В описываемом варианте выполнения его несет радиочастотный тег 70 на держателе 6 ленты и радиочастотный тег 71 на кассете 8 красящей ленты, при этом два тега выполнены с возможностью считывания с помощью устройства 110 считывания кассеты для считывания однозначного идентификатора. Устройство считывания имеет вид блока 202 обработки радиочастотных идентификационных данных, который управляет трансиверами 204 и 206. Трансивер 204 связан через радиочастотную катушку 212 с катушкой 208, выполненной на теге 70, установленном на держателе 6 ленты, с помощью электромагнитных радиочастотных волн. Трансивер 206 связан через радиочастотную катушку с катушкой 210, выполненной на теге 71, установленном на кассете 8 красящей ленты. Передаваемый сигнал кодируется известным образом посредством модуляции радиочастотного носителя. Радиочастотные теги 70, 71 являются пассивными устройствами, которые принимают энергию из устройства 110 считывания кассеты при контакте с ним.
Устройство 110 считывания кассеты расположено в принтере так, что оно может считывать сигналы с тегов 70, 71, даже когда они находятся не в одном и том же месте. Блок 202 обработки радиочастотных идентификационных данных переключается между трансиверами 204, 206 в зависимости от того, какой тег подлежит считыванию.
На фиг.8 показана блок-схема радиочастотного тега 70. Радиочастотный тег 71 работает аналогичным образом. Предусмотрена радиочастотная катушка 208 для приема сигналов управления и энергии из устройства 110 считывания кассеты. Сигналы принимаются через аналоговую схему 302 цифровой схемой 304, которая включает микропроцессор. Цифровая схема 304 имеет доступ в электронно-перепрограммируемое ПЗУ 306, ПЗУ 308 и ОЗУ 310. Однозначный идентификатор 115 хранится в электронно-перепрограммируемом ПЗУ и может программироваться во время изготовления.
Схема рабочей части электронно-перепрограммируемого ПЗУ 103 показана на фиг.6 для осуществления технологии аутентификации, описание которой приводится ниже. То есть электронно-перепрограммируемое ПЗУ 103 имеет структуру, которая позволяет связывать каждый однозначный идентификатор с конкретным состоянием. Имеется структура, содержащая столбец полей 114 идентификации, связанных с держателями ленты и кассетами красящей ленты, и множество соответствующих полей 116 состояния. Дополнительно к этому электронно-перепрограммируемое ПЗУ 103 содержит черный список 118. Операции технологии аутентификации, осуществляемые в процессоре, показаны в виде графической схемы на фиг.9. Когда держатель ленты или кассета красящей ленты вставляется в печатающее устройство, устройство 110 считывания кассеты идентифицирует (стадия S1) с радиочастотного тега 70 или 71 однозначный идентификатор 115 для этого держателя ленты или кассеты красящей ленты. Сначала удостоверяются в том, что однозначный идентификатор является действительным идентификатором с помощью процесса аутентификации (стадия S2), выполняемого микропроцессором 100. Если это недействительный идентификатор, то создается указание недействительности и микропроцессор исключает печать, а пользователь получает предупреждающее сообщение на дисплее 108: «Неправильный картридж» (стадия S3).
Если это действительный идентификатор, то он проверяется (стадия S4) по черному списку идентификаторов 118, который является списком идентификаторов, которые использовались ранее в этом печатающем устройстве. Это обеспечивает защиту от незаконного изготовления третьей стороной держателя ленты и копирования идентификатора этого держателя ленты с целью замены законного держателя ленты, который уже использовался. Если картридж уже использовался и был опустошен, то создается указание недействительности и микропроцессор воспрещает выполнение операций печати. На дисплее отображается (стадия S5) предупреждающее сообщение: «Картридж пустой - Вставить новый картридж».
Если держатель ленты идентифицируется как имеющий действительный идентификатор, который не находится в черном списке, то осуществляется ввод в список для идентификатора 115 или в случае нового картриджа идентификатор 115 сохраняется (стадия S6) в поле 114 идентификации с состоянием «не пустой». Если картридж ранее использовался в печатающем устройстве, то состояние, которое сохраняется для этого конкретного идентификатора картриджа, проверяется на стадии S7. Если состояние гласит «пустой», то отображается предупреждающее сообщение «Картридж пустой - Вставить новый картридж», а идентификатор перемещается в черный список. При расходовании ленты при работе печатающего устройства выполняется наблюдение за использованием (стадия S9) и обновление поля состояния (стадия S13), непрерывно или после каждой операции печати (стадия S12) для указания остающегося количества ленты. Стадия S10 предусмотрена для случая, когда лента заканчивается во время операции печати, что приводит к выдаче предупреждающего сообщения и перемещению идентификатора в черный список. После завершения печати сохраняется информация о состоянии картриджа, а затем картридж можно удалять. Если затем лента вставляется повторно, то последовательность операций снова начинается на стадии S1 и ранее сохраненная информация состояния определяется на стадии S6 и проверяется на стадии S7.
Радиочастотный тег идентификации может удерживать информацию о поставщиках или распространителях картриджа. Дополнительно к однозначному идентификатору, введенному на фабрике или в другом месте изготовления, распространитель или поставщик может включать в тег свой телефонный номер, унифицированный указатель ресурсов Web-сайта и т.д. Это позволяет отображать сообщение, объединяющее информацию о количестве остающейся ленты или этикеток с информацией о распределителе или поставщике, например сообщение: «осталось лишь х этикеток, закажите ленту сейчас на Web-сайте у», «позвоните Вашему продавцу по телефону номер z».
Понятно, что данное изобретение применимо к указанным выше расходуемым материалам с непрерывной лентой, а также к расходуемым материалам в виде опорного листа, на который наклеены штампованные этикетки.
Таким образом, расходуемые материалы можно изготавливать посредством нанесения идентификатора в исходном месте изготовления, например на фабрике, и второго идентификатора во втором месте, например у распространителя или поставщика, с контактной информацией о распространителе или поставщике.