(57)【要約】【課題】  画像形成プロセスカートリッジ、プリントユニット、現像剤カートリッジ、及び、画像形成装置に関し、使用期限切れのトナーカートリッジ或いはプリントユニットの誤使用を防止する。【解決手段】  画像形成プロセスカートリッジ１を一体化構成するプリントユニット２と現像剤カートリッジ３のいずれか一方に時間の経過により位置が変化する係合制御機構４を設けるとともに、他方に予め設定した経過時間内のみに係合制御機構４の収容が可能な位置関係にある凹部５を設ける。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも潜像担持体と現像剤担持体とを備えたプリントユニットと現像剤カートリッジとを一体化した画像形成プロセスカートリッジにおいて、前記プリントユニットと現像剤カートリッジのいずれか一方に時間の経過により位置が変化する係合制御機構を設けるとともに、他方に前記係合制御機構が予め設定した経過時間内のみに前記係合制御機構を収容する凹部を設けたことを特徴とする画像形成プロセスカートリッジ。
【請求項２】
上記係合制御機構に、時間経過情報を表示する機能を持たせたことを特徴とする請求項１記載の画像形成プロセスカートリッジ。
【請求項３】
少なくとも潜像担持体と現像剤担持体とを備えたプリントユニットにおいて、時間の経過により位置が変化する係合制御機構を設けることを特徴とするプリントユニット。
【請求項４】
画像形成プロセスカートリッジに装着する現像剤カートリッジにおいて、時間の経過により位置が変化する係合制御機構を設けることを特徴とする現像剤カートリッジ。
【請求項５】
少なくとも潜像担持体と現像剤担持体とを備えたプリントユニットに時間の経過により位置が変化する係合制御機構を設けるとともに、画像形成装置本体側に前記係合制御機構が予め設定した経過時間内のみに前記係合制御機構を収容する凹部を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成プロセスカートリッジ、プリントユニット、現像剤カートリッジ、及び、画像形成装置に関するものであり、特に、トナー寿命の尽きたスペアトナーカートリッジをプリントユニットに誤って装着することを防止するための構成に特徴ある画像形成プロセスカートリッジ、プリントユニット、現像剤カートリッジ、及び、画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器から紙類へデータを印刷するプリンタ等の画像形成装置においては、普通紙への記録の要請から電子写真式ページプリンタ等の電子写真式画像形成装置が主流を占めている。
【０００３】
この様な電子写真式画像形成装置においては、感光ドラムを帯電されたのちレーザ照射等で画像露光を行うことで感光ドラムに静電潜像を形成し、現像器から静電潜像に現像剤であるトナーを付着させることによって静電潜像を現像し、現像したトナー像を普通紙等の記録媒体上に転写することによってデータ或いは画像が印刷された記録媒体を得ている。
【０００４】
この様な電子写真式画像形成装置においては、画像形成工程を重ねることによって、感光ドラム及び現像ローラの摩耗、帯電器の汚れ等が発生し、画像形成ユニットの寿命がきた場合、これらの構成部品を交換する必要がある。
【０００５】
近年のパーソナルコンピュータの普及に伴って、電子写真式ページプリンタ等においても小型化・低価格化が求められており、低価格化に応えるためには画像形成ユニットを安価にする必要があり、そのため、これらの構成部品の寿命が短いという問題がある。
【０００６】
この様な構成部品をエンドユーザが個々に交換することは手間がかかり、且つ、交換後の調整も面倒であるという問題があり、そのため、これらの画像形成ユニットを構成する構成部品を一体にした画像形成プロセスカートリッジが普及している。
【０００７】
この様な画像形成プロセスカートリッジをプリンタに搭載した場合には、画像形成プロセスユニットの寿命がきたとき、画像形成プロセスカートリッジごと交換すれば良く、メンテナンスフリーとなって使い勝手が良くなっている。
【０００８】
しかし、製造技術の向上とともに、画像形成プロセスカートリッジを構成する感光ドラム及び現像ローラの寿命が延びたのに対して、小型化に伴って画像形成プロセスカートリッジ内に取り込むトナーの量は減少しているため、感光ドラム及び現像ローラの寿命がくるまえにトナーを消費し尽くしてしまうことになる。
【０００９】
そこで、トナーカートリッジをスライド機構及び嵌合機構等を利用して着脱自在にプリントユニットに装着して、トナーがなくなった場合にトナーカートリッジのみを交換するタイプの画像形成ユニットを備えた電子写真式ページプリンタも普及している（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
この様な画像形成プロセスカートリッジにおいては、その梱包箱及びユニット単品にラベル等で使用期限を表示しており、スペア用のトナーカートリッジにも使用期限が表示されており、交換に際しては使用期限内のスペア用のトナーカートリッジを装着することになる。
【００１１】
この様なトナー寿命等の期限管理のために、画像形成プロセスユニットに不揮発性メモリを搭載し、この不揮発性メモリに使用期限情報を書込み、この使用期限情報を画像形成装置本体側で読み出して画像形成プロセスユニットの寿命を管理し、寿命が来た場合には、画像形成装置本体に使用期限がきたことを表示して、画像形成プロセスユニットを交換することも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−３４５１３０号公報
【特許文献２】特開２００１−２８２０６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、エンドユーザがトナーカートリッジを交換する場合には、ラベル表示を見過ごし、使用期限切れのトナーカートリッジを装着して無駄な印刷をしてしまうことがあるという問題がある。
【００１３】
使用期限切れのトナーカートリッジを用いた場合には、カートリッジ内でトナーが局所的に固まってトナーの現像ローラへの供給がスムーズでなくなったり、或いは、帯電特性や流動性が劣化して印字品質が低下することになる。
【００１４】
また、この様な問題は感光ドラム及び現像ローラを備えたプリントユニット側でも発生するものであり、使用期限の過ぎたプリントユニットに新たなトナーカートリッジを装着した場合、トナーが新しいにも拘わらず、印刷品質が低下し無駄な印刷をしてしまうことになる。
【００１５】
さらに、上記特許文献２のように画像形成プロセスユニット自体に不揮発性メモリを搭載する構成をトナーカートリッジを交換可能にした画像形成プロセスユニットに適用した場合にも、使用期限の過ぎたプリントユニットに新たなトナーカートリッジを誤って装着すること自体は可能であり、誤装着を根本的に解決できるものではない。
【００１６】
また、不揮発性メモリ等の電磁特性の部品を用いた場合には、画像形成装置を駆動する際に発生する電磁波等の影響を受け、例えば、不揮発性メモリの内容が書き換えられる可能性も考えられ、必ずしも精確な期限管理ができるとは限らないという問題がある。
【００１７】
したがって、本発明は、使用期限切れのトナーカートリッジ或いはプリントユニットの誤使用を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
図１は本発明の原理的構成図であり、ここで図１を参照して、本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
上記課題を解決するために、本発明は、少なくとも潜像担持体と現像剤担持体とを備えたプリントユニット２と現像剤カートリッジ３とを一体化した画像形成プロセスカートリッジ１において、プリントユニット２と現像剤カートリッジ３のいずれか一方に時間の経過により位置が変化する係合制御機構４を設けるとともに、他方に予め設定した経過時間内のみに係合制御機構４の収容が可能な位置関係にある凹部５を設けたことを特徴とする。
【００１９】
この様に、プリントユニット２と現像剤カートリッジ３のいずれか一方に時間の経過により位置が変化する係合制御機構４を設けることによって、期限切れのプリントユニット２への新しい現像剤カートリッジ３の誤装着或いは有効なプリントユニット２への期限切れの現像剤カートリッジ３の誤装着を確実に防止することができる。
【００２０】
この場合、係合制御機構４に、時間経過情報を表示する機能を持たせても良く、例えば、係合制御機構４に所定間隔の色分けを施すことで、目盛り部に位置する色により時間経過を目視することが可能になり、それによって、新たなプリントユニット２或いは現像剤カートリッジ３を準備すれば良く、スペア切れを回避することができる。
【００２１】
また、係合制御機構４は、空気バネ或いはダッシュポット等からなる非電磁特性の部品で構成することが望ましく、それによって、駆動時に発生する電磁波等の影響を受けることがない。
【００２２】
また、このような係合制御機構４を、少なくとも潜像担持体と現像剤担持体とを備えたプリントユニット２に設けることによって、摩耗等により使用期限の切れたプリントユニットの過剰使用を回避することができる。
【００２３】
また、このような係合制御機構４を、現像剤カートリッジ３に設けることによって、使用期限の切れた現像剤カートリッジ３をプリントユニット２に誤って装着することを防止することができる。
【００２４】
また、上記の画像形成プロセスカートリッジ１を画像形成装置に搭載することにより、常に高品質の印字が可能になるとともに、無駄な印刷をなくすことができる。
【００２５】
また、画像形成装置において、プリントユニット２に時間の経過により位置が変化する係合制御機構４を設けるとともに、画像形成装置本体側に係合制御機構４が予め設定した経過時間内のみに係合制御機構４を収容する凹部を設けても良く、それによって、使用期限の切れた現像剤を内蔵するプリントユニット２或いは経時変化により部品が劣化して使用期限の切れたプリントユニット２を誤装着することを防止することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、トナーカートリッジ側に係合制御機構を設けることによってトナー寿命切れのトナーカートリッジを誤ってプリントユニットに装着することがなくなり、印刷不能の状態になるので、無駄な印刷をなくすことができる。
【００２７】
また、プリントユニット側に係合制御機構を設けることによって摩耗等により使用期限の切れた感光ドラム或いは現像ローラを搭載したプリントユニットに新規のトナーカートリッジを誤って装着することがなくなり、印刷不能の状態になるので、無駄な印刷をなくすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明は、プリントユニットとトナーカートリッジのいずれか一方に時間の経過により位置が変化する空気バネ或いはダッシュポット等を備えた非電磁特性の係合制御機構を設けるとともに、他方に予め設定した経過時間内のみに係合制御機構の収容が可能な位置関係にある凹部を設けたものである。
【００２９】
また、係合制御機構の位置により目視的にトナーの寿命を判別することができ、特に、係合制御機構を所定間隔で色分けすることによって、目盛り箇所に位置する色によってトナーの寿命を容易に判別することができる。
【実施例１】
【００３０】
ここで、図２乃至図７を参照して、本発明の実施例１の画像形成プロセスカートリッジを説明する。
図２参照  
図２は、本発明の実施例１の画像形成プロセスカートリッジを搭載したレーザプリンタ装置の外観図であり、画像形成プロセスカートリッジはこのレーザプリンタ装置１０の内部に着脱自在に収容されている。
【００３１】
図３参照  
図３は、実施例１の画像形成プロセスカートリッジの構成説明図であり、上図はその外観図、下図はその分解図である。
画像形成プロセスカートリッジ１１は、プリントユニット２０とトナーカートリッジ３０とが嵌合機構（図示を省略）によってプリントユニット２０に設けた嵌合用開口２１に着脱自在に装着される。
【００３２】
なお、この場合のプリントユニット２０は、従来のプリントユニットと同様に内部に感光ドラム２２、現像ローラ２３、帯電器、クリーニングブレード、トナー回収還流機構、トナー室等が設けられているが、これらに加えて、トナーカートリッジ３０とプリントユニットとの接触部の一部、例えば、中央部には係合制御機構１２が設けられている。
【００３３】
図４参照  
図４は、係合制御機構１２の概念的要部斜視図であり、嵌合時の状態を示している。
この場合の係合制御機構１２は、プリントユニット２０側に設けた凹部２４と、トナーーカートッジ３０側に設けたキー移動機構３１からなる。
【００３４】
このキー移動機構３１は、プリントユニット２０側に設けた凹部２４の深さに対応する突出部３４を有する係合用キー３３と、係合用キー３３とトナーカートッジ３０に設けた凹部３２の一方の側端面との間に挿入固定されたスプリング３５と、係合用キー３３と凹部３２の他方の側端面との間に挿入固定された空気バネ３６とによって構成される。
なお、係合用キー３３の底部は凹部３２の底面に対して摺動自在、或いは、間隙を介して対向した構成になっている。
【００３５】
この係合用キー３３は、スプリング３５により常に付勢されて空気バネ３６側に押圧された状態にあり、係合用キー３３を介してスプリング３５によって押圧された空気バネ３６は圧縮されて内部の空気が時間の経過とともに漏れだすことによって、係合用キー３３はスプリング３５の付勢力によって図の右側に徐々に移動する。
【００３６】
図５参照  
図５は、スプリング３５のスプリング荷重の経時変化の説明図であり、スプリング３５は時間の経過とともにスプリング荷重が若干低下し、それによって、付勢力も低下するが、空気バネ３６の内部の空気はこのスプリング荷重の変化を上回る変化で抜けていくので係合用キー３３はさらに右側に移動することになる。
【００３７】
図６参照  
図６は、この様な係合用キー３３の移動を模式的に示したものであり、トナーの寿命を２年とした場合、２年後に係合用キー３３の位置がｅｎｄ位置にくる様子を示したものであり、そのためには、スプリング３５のスプリング荷重及び空気バネ３６の圧縮特性を調整する必要がある。
なお、空気バネ３６の圧縮特性の調整は空気抜け穴の数或いは穴の径によって行う。
【００３８】
図７参照  
図７は、経時変化により係合不能になった状態の説明図であり、図において、係合用キー３３の先端の突出部３４の右端に位置が、プリントユニット２０に設けた凹部２４の右端より越えている場合には、係合用キー３３の先端の突出部３４がプリントユニット２０に設けた凹部２４の右端の肩部にぶつかるため図示しない嵌合機構による嵌合が不可能となり、トナーカートリッジ３０は装着不能となる。
【００３９】
この様に、本発明の実施例１においては、スプリング（弾性特性）＋空気バネ（圧縮特性）を組み合わせたキー移動機構３１によって、トナーカートリッジ交換時に使用期限切れのトナーカートリッジが誤って装着されることがない。
【００４０】
次に、図８を参照して、本発明の実施例２の画像形成プロセスカートリッジを構成するトナーカートリッジを説明する。
図８参照  
図８は、本発明の実施例２の画像形成プロセスカートリッジを構成するトナーカートリッジの要部構成図であり、基本的機構は上記の実施例１のトナーカートリッジと同様であるが、この場合には、係合用キー３３の表面に所定間隔で色分けした表示部３７を形成するとともに、凹部３２の底側に目盛り３８を設けたものであり。
【００４１】
この実施例２においては、目盛り３８の位置に位置する表示部３７の色によって寿命までの時間を目視により容易に把握することができる。
【００４２】
次に、図９を参照して、本発明の実施例３の画像形成プロセスカートリッジを説明する。
図９参照  
図９は、本発明の実施例３の画像形成プロセスカートリッジの要部斜視図であり、この場合には、プリントユニット２０側に係合用キー４２、スプリング４３、及び、空気バネ４４からなるキー移動機構４１を設けるとともに、トナーカートリッジ３０側に係合用キー４２の高さに対応した凹部４５を設けたものである。
【００４３】
この実施例３においては、トナーを使い切ったのち、トナーカートリッジを交換する場合、プリントユニット２０の使用期限が過ぎていた場合には、交換用のトナーカートリッジを装着することが不能になり、劣化したプリントユニット２０により印刷が継続されることがなくなる。
【００４４】
即ち、近年のプリントユニットは過剰品質であることが多く、使用期限を過ぎてもある程度の品質を得ることは可能であるが、トナーカートリッジを交換してまで使用を継続することには問題があるため、この様な使用期限を越えた使用を未然に防ぐことができる。
【００４５】
次に、図１０を参照して、本発明の実施例４のプリンタ装置を説明する。
図１０参照  
図１０は、本発明の実施例４のプリンタ装置の要部構成図であり、この場合には、プリントユニット５０側に係合用キー５３、スプリング５４、及び、空気バネ５５からなるキー移動機構５２を設けるとともに、画像形成装置本体６０側に係合用キー５３の高さに対応した凹部６１を設けて係合制御機構５１を設けたものである。
【００４６】
この実施例４においては、内蔵するトナーの寿命が切れた交換用の画像形成プロセスカートリッジ、或いは、現像ローラを構成する弾性体の経時的な劣化等により使用期限が切れた交換用のプリントユニットを装着することが不能になり、劣化した画像形成プロセスカートリッジ或いはプリントユニットにより印刷が継続されることがなくなる。
【００４７】
以上、本発明の各実施例を説明してきたが、本発明は各実施例に記載した条件・構成に限られるものではなく、各種の変更が可能であり、例えば、各実施例においては、キー移動機構を構成する圧縮特性部材を空気バネによって構成しているが、空気バネに限られるものではなく、ダッシュポットを用いても良いものであり、押圧によってダッシュポット内のオイルを漏らすことによって接合用キーを経時的に所定の方向に移動させることができる。
なお、ダッシュポットを用いる場合には、オイルの粘性、穴の数、穴の径等を調整することにより、寿命に応じた移動時間を設定することができる。
【００４８】
また、上記の各実施例においては、キー移動機構側を凸状として、対向する部材に凹部を設けているが、キー移動機構を凹部の内部に設けるとともに、対向する部材に凸部を設けても良いものであり、接合用キーの移動により経時的に凹部の実効的間隔を狭める方向に移動させるようにすれば良い。
【００４９】
また、上記の実施例２においては、表示部を色分けによって構成しているが、必ずしも色分けである必要はなく、所定間隔毎に数字或いは文字を記しても良いものである。
【００５０】
また、上記の各実施の形態においては、係合制御機構を特定の位置に設けているが、係合制御機構を設ける位置は任意であり、対象となる一方の部材を他方に装着する場合に、係合が可能な位置であれば良い。
【００５１】
また、上記の各実施例においては、電子写真式画像形成装置を前提としているため、プリントユニットとトナーカートリッジとの係合構造或いはプリントユニットと画像形成装置本体との係合構造として説明しているが、スペア部品に使用期限がある各種の装置に適用できるものであることは言うまでもない。
【００５２】
例えば、インジェットプリンッタにおけるインクカートリッジにも適用されるものであり、ヘッド一体型のインクカートリッジの場合には、内蔵するインクの寿命に応じて位置が変化する係合機構を設け、プリンタ本体側への装着を制限するように構成すれば良い。
【００５３】
また、ヘッド−インクカートリッジ分離型の場合には、インクカートリッジ側にインクの寿命に応じて位置が変化する係合機構を設け、ヘッドへの装着を制限するように構成すれば良い。
【００５４】
或いは、ヘッド側にヘッドの目詰まり等による使用期限に応じて位置が変化する係合機構を設け、インクカートリッジの装着を制限するように構成しても良い。
【００５５】
ここで、再び図１を参照して、本発明の詳細な特徴を改めて説明する。
図１参照  
（付記１）  少なくとも潜像担持体と現像剤担持体とを備えたプリントユニット２と現像剤カートリッジ３とを一体化した画像形成プロセスカートリッジ１において、前記プリントユニット２と現像剤カートリッジ３のいずれか一方に時間の経過により位置が変化する係合制御機構４を設けるとともに、他方に予め設定した経過時間内のみに前記係合制御機構４の収容が可能な位置関係にある凹部５を設けたことを特徴とする画像形成プロセスカートリッジ。
（付記２）  上記係合制御機構４に、時間経過情報を表示する機能を持たせたことを特徴とする付記１記載の画像形成プロセスカートリッジ。
（付記３）  上記係合制御機構４を、非電磁特性の部品で構成したことを特徴とする付記１または２に記載の画像形成プロセスカートリッジ。
（付記４）  上記係合制御機構４が、空気バネ或いはダッシュポットのいずれを備えていることを特徴とする付記１乃至３のいずれか１に記載の画像形成プロセスカートリッジ。
（付記５）  少なくとも潜像担持体と現像剤担持体とを備えたプリントユニット２において、時間の経過により位置が変化する係合制御機構４を設けることを特徴とするプリントユニット。
（付記６）  画像形成プロセスカートリッジ１に装着する現像剤カートリッジ３において、時間の経過により位置が変化する係合制御機構４を設けることを特徴とする現像剤カートリッジ。
（付記７）  付記１乃至４のいずれか１に記載の画像形成プロセスカートリッジ１を搭載したことを特徴とする画像形成装置。
（付記８）  少なくとも潜像担持体と現像剤担持体とを備えたプリントユニット２に時間の経過により位置が変化する係合制御機構４を設けるとともに、画像形成装置本体側に前記係合制御機構４が予め設定した経過時間内のみに前記係合制御機構４を収容する凹部を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の活用例としては、レーザプリンタが典型的なものであるが、レーザプリンタに限られるものでなく、ＬＥＤを光源に用いた電子写真式プリンタにも適用されるものであり、さらには、電子写真式プリンタに限られるものではなく、電子写真方式を採用した複写機或いはファクシミリ等にも適用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の実施例１の画像形成プロセスカートリッジを搭載したレーザプリンタ装置の外観図である。
【図３】実施例１の画像形成プロセスカートリッジの構成説明図である。
【図４】係合制御機構の概念的要部斜視図である。
【図５】スプリングのスプリング荷重の経時変化の説明図である。
【図６】係合用キーの移動の模式的説明図である。
【図７】経時変化により係合不能になった状態の説明図である。
【図８】本発明の実施例２の画像形成プロセスカートリッジを構成するトナーカートリッジの要部構成図である。
【図９】本発明の実施例３の画像形成プロセスカートリッジの要部斜視図である。
【図１０】本発明の実施例４のプリンタ装置の要部構成図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  画像形成プロセスカートリッジ
２  プリントユニット
３  現像剤カートリッジ
４  係合制御機構
５  凹部
１０  レーザプリンタ装置
１１  画像形成プロセスカートリッジ
１２  係合制御機構
２０  プリントユニット
２１  嵌合用開口
２２  感光ドラム
２３  現像ローラ
２４  凹部
３０  トナーカートリッジ
３１  キー移動機構
３２  凹部
３３  係合用キー
３４  突出部
３５  スプリング
３６  空気バネ
３７  表示部
３８  目盛り
４１  キー移動機構
４２  係合用キー
４３  スプリング
４４  空気バネ
４５  凹部
５０  プリントユニット
５１  係合制御機構
５２  キー移動機構
５３  係合用キー
５４  スプリング
５５  空気バネ
６０  プリンタ本体部
６１  凹部
【図１】
2005352045.tif 000003
【図２】
2005352045.tif 000004
【図３】
2005352045.tif 000005
【図４】
2005352045.tif 000006
【図５】
2005352045.tif 000007
【図６】
2005352045.tif 000008
【図７】
2005352045.tif 000009
【図８】
2005352045.tif 000010
【図９】
2005352045.tif 000011
【図１０】
2005352045.tif 000012