樹脂部品、樹脂部品からなるプロセスカートリッジ及び樹脂部品からなるプロセスカートリッジを備えた画像形成装置
【課題】超音波溶着の振動方向に対して直交する平坦部と直交しない傾斜部のいずれにおいても、適正な溶着幅を確保することができる樹脂部品、トナー漏れを防止することができるプロセスカートリッジ及びそれを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】複数の直線又は曲線からなる溶着ライン３６を有し、振動溶着により他の樹脂部品３３と溶着可能な被溶着部３２ｒを前記溶着ライン３６上に備える樹脂部品３２において、溶着ライン３６は、振動溶着時の振動方向に対して直交する平坦部３２ａ，３２ｃ，３２ｅと、振動方向に対して直交しない傾斜部３２ｂ，３２ｄとを有し、傾斜部３２ｂ，３２ｄの被溶着部３２Ｎの溶着断面積が、平坦部３２ａ，３２ｃ，３２ｅの被溶着部３２ｒの溶着断面積よりも小さくなるようにする。
【解決手段】複数の直線又は曲線からなる溶着ライン３６を有し、振動溶着により他の樹脂部品３３と溶着可能な被溶着部３２ｒを前記溶着ライン３６上に備える樹脂部品３２において、溶着ライン３６は、振動溶着時の振動方向に対して直交する平坦部３２ａ，３２ｃ，３２ｅと、振動方向に対して直交しない傾斜部３２ｂ，３２ｄとを有し、傾斜部３２ｂ，３２ｄの被溶着部３２Ｎの溶着断面積が、平坦部３２ａ，３２ｃ，３２ｅの被溶着部３２ｒの溶着断面積よりも小さくなるようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂部品、樹脂部品からなるプロセスカートリッジ及び樹脂部品からなるプロセスカートリッジを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の熱可塑性樹脂からなり、超音波溶着により溶着される樹脂部品が多数使用されている。例えば、画像形成装置においても、そのような樹脂部品がトナー等の現像剤を供給するプロセスカートリッジに利用されている。樹脂部品は、超音波溶着により溶着するために溶着ラインを有している。
【０００３】
超音波溶着は、溶着ホーンにより熱可塑性樹脂に微細な超音波振動と加圧力を与えて瞬時に溶融し接合する加工技術である。図８に示すように、カートリッジ本体１００と蓋１０１からなるプロセスカートリッジでは、溶着ホーン１０２を予めカートリッジ本体１００に嵌合した蓋１０１の上面に当て、矢印（上から下）の方向へ加圧しながら、超音波振動により上下方向に振動させる。超音波振動によりカートリッジ本体１００と蓋１０１の間の接合面は摩擦や圧縮の繰り返しを受けて発熱し溶着する。
【０００４】
一般に、プロセスカートリッジの形状は、画像形成装置の構造に応じて設計されるため、プロセスカートリッジの溶着ラインは、例えば、図９（ａ）に示すように、超音波溶着時の振動方向と直交する部分１０１ａ，１０１ｃ，１０１ｅ（以下、平坦部という。）と直交しない部分１０１ｂ，１０１ｄ（以下、傾斜部という。）を有する。平坦部１０１ａのＡ−Ａ線断面、傾斜部１０１ｂのＢ−Ｂ線断面、平坦部１０１ｃのＣ−Ｃ線断面、傾斜部１０１ｄのＤ−Ｄ線断面及び平坦部１０１ｅのＥ−Ｅ線断面は、いずれも図９（ｂ）に示すような形状で、その断面積は同じである。
【０００５】
溶着ホーン１０２の加圧方向は一方向であるので、平坦部１０１ａ，１０１ｅ及び傾斜部１０１ｂ，１０１ｄに加えられる圧力は異なる。加圧力の大きさは、被溶着部１０１ｒを溶かすエネルギーの量に関係する。
【０００６】
超音波溶着により被溶着部１０１ｒを溶融するエネルギーＥ（Ｊ）は一般的に以下のように表される。
エネルギーＥ（Ｊ）＝パワーＰ（Ｗ）×振動時間Ｔ（ｓｅｃ）
パワーＰ（Ｗ）＝加圧力Ｆ（Ｎ）×振動速度Ｖ（ｍ／ｓ）
振動速度Ｖ（ｍ／ｓ）＝周波数ｆ（１／ｓ）×振幅Ａ（ｍ）×２
【０００７】
図８に示すように、溶着ホーン１０２を上下方向に振動させると、図１０（ａ）に示すように、平坦部１０１ｅ及び傾斜部１０１ｄへ力Ｆ（Ｎ）が加えられる。平坦部１０１ｅと傾斜部１０１ｄのなす角度をθ（０＜θ＜９０°）とすると、平坦部１０１ｅに直交する方向に加えられる力はＦ（Ｎ）であるが、傾斜部１０１ｄに直交する方向に加えられる力は、Ｆｃｏｓθ（Ｎ）となる。図１０（ｂ）に示すように、平坦部１０１ｅ及び傾斜部１０１ｄは振幅Ａ（ｍ）で振動する。振幅は、平坦部１０１ｅに直交する方向では、Ａ（ｍ）であるが、傾斜部１０１ｄに直交する方向では、Ａｃｏｓθ（ｍ）となる。
【０００８】
振動数（周波数）ｆで振動する場合、平坦部１０１ｅ及び傾斜部１０１ｄに加えられるエネルギーを比較すると、平坦部１０１ｅでは、パワーＰは、Ｆ×ｆ×Ａ×２＝２ｆＡＦ（Ｗ）であり、エネルギーＥは、Ｆ×ｆ×Ａ×２×Ｔ＝２ｆＡＦＴ（Ｊ）である。傾斜部１０１ｄでは、パワーＰは、Ｆｃｏｓθ×ｆ×Ａｃｏｓθ×２＝２ｆＡＦｃｏｓ２θ（Ｗ）であり、エネルギーＥは、Ｆｃｏｓθ×ｆ×Ａｃｏｓθ×２×Ｔ＝２ｆＡＦＴｃｏｓ２θ（（Ｊ）である。以上より、傾斜部１０１ｄへ与えられるエネルギーの量は、平坦部１０１ｅへ与えられるエネルギーの量にｃｏｓ２θを乗じた値であることがわかる。よって、０＜θ＜９０°の条件では、０＜ｃｏｓ２θ＜１であるため、傾斜部１０１ｄへ与えられるエネルギーの量の方が、平坦部１０１ｅへ与えられるエネルギーの量よりも少なくなり、図９（ｂ）のように、平坦部１０１ｅと傾斜部１０１ｄの被溶着部１０１ｒの断面積が同じ場合には、平坦部１０１ｅよりも傾斜部１０１ｄの方が被溶着部１０１ｒの溶ける量が少なくなる。
【０００９】
そのため、平坦部１０１ａ，１０１ｅで適正な溶着量を確保する、すなわち、平坦部１０１ａ，１０１ｅにおいて、被溶着部１０３全てをちょうど溶融するのに必要なエネルギーが与えられる条件の場合（図１１（ａ））、傾斜部１０１ｂ，１０１ｄでは被溶着部１０１ｒを完全に溶融させることができない（図１１（ｂ））。被溶着部１０１ｒが完全に溶融していない状態では、溶融した樹脂は、被溶着部１０４の周囲を密着させるのみ（図１１（ｂ）の斜線部）である。そのため、適正な溶着量が確保されず、落下などの衝撃を受けた場合、隙間が生じてしまい、トナー漏れが発生した。また、傾斜部１０１ｂ，１０１ｄにおいて溶着隙間が広くなることから、平坦部１０１ｃ、平坦部１０１ａの傾斜部１０１ｂに近い部分及び平坦部１０１ｅの傾斜部１０１ｄに近い部分においても溶着隙間が広くなる。これにより、溶着幅が狭くなり、落下などの衝撃を受けた場合、トナー漏れが発生した。逆に、傾斜部１０１ｂ，１０１ｄにおいて適正な溶着量を確保した場合には、平坦部１０１ａ，１０１ｅでは被溶着部１０１ｒ全てを溶融するエネルギーよりも過剰なエネルギーが加えられることになる。そのため、被溶着部１０１ｒ以外の部分も溶融してしまい、溶融した部分が外側にはみ出る、いわゆるバリが発生する不具合が生じた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、超音波溶着の振動方向に対して直交する平坦部と直交しない傾斜部のいずれにおいても、適正な溶着幅を確保することができる樹脂部品、トナー漏れを防止することができるプロセスカートリッジ及びそれを備えた画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するための手段として、本発明の樹脂部品は、複数の直線又は曲線からなる溶着ラインを有し、振動溶着により他の樹脂部品と溶着可能な被溶着部を前記溶着ライン上に備える樹脂部品において、前記溶着ラインは、振動溶着時の振動方向に対して直交する平坦部と、振動方向に対して直交しない傾斜部とを有し、前記傾斜部の被溶着部の溶着断面積が、前記平坦部の被溶着部の溶着断面積よりも小さくなるようにしている。
【００１２】
この構成によれば、樹脂部品が有する複数の直線又は曲線からなる溶着ラインの、振動溶着時の振動方向に対して直交しない傾斜部の被溶着部の溶着断面積を、振動方向に対して直交する平坦部の被溶着部の溶着断面積よりも小さくすることにより、振動により加えられるエネルギーの量が平坦部よりも少ない傾斜部において、被溶着部が溶融せずに残ってしまうことを回避して振動溶着を行うことができる。本発明における溶着ラインとは、一対の樹脂部品を溶着して接合した際の、溶着した部分において両樹脂部品の境界がなすラインである。但し、一方の樹脂部品における溶着ラインは、溶着したときに境界となる部分がなすラインを指す。
【００１３】
前記平坦部の被溶着部と前記傾斜部の被溶着部のなす角度をθ（０＜θ＜９０°）、前記平坦部の被溶着部の溶着断面積をＳ１としたときに、前記傾斜部の被溶着部の溶着部断面積Ｓ２がＳ２＝Ｓ１×ｃｏｓ２θを満たすことが好ましい。この構成により、傾斜部の被溶着部の溶着部断面積Ｓ２がＳ２＝Ｓ１×ｃｏｓ２θを満たすようにすれば、それぞれ異なるエネルギーが加えられる平坦部と傾斜部に対して、それぞれ最適な状態で溶融させることができる。
【００１４】
前記平坦部の被溶着部の幅よりも前記傾斜部の被溶着部の幅の方が狭くなるようにすることが好ましい。この構成によれば、振動により加えられるエネルギーの量が平坦部よりも少ない傾斜部において、傾斜部の被溶着部の幅を平坦部の被溶着部の幅より狭くなるようにすることにより、より確実に傾斜部の被溶着部を溶融させることができる。
【００１５】
前記平坦部の被溶着部の高さよりも前記傾斜部の被溶着部の高さの方が低くなるようにすることが好ましい。この構成によれば、振動により加えられるエネルギーの量が平坦部よりも少ない傾斜部において、傾斜部の被溶着部の高さを平坦部の被溶着部の高さより低くなるようにすることにより、より確実に傾斜部の被溶着部を溶融させることができる。
【００１６】
前記傾斜部の被溶着部の断面形状が、前記平坦部の被溶着部の断面形状と相似であることが好ましい。この構成によれば、振動により加えられるエネルギーの量が平坦部よりも少ない傾斜部において、傾斜部の被溶着部の断面形状を平坦部の被溶着部の断面形状と相似にすることにより、より少ないエネルギーに起因する溶融不具合の発生を回避することができる。
【００１７】
前記被溶着部がリブであることが好ましい。この構成によれば、被溶着部の形状が容易に把握でき、所望の設計を行うことができる。
【００１８】
前記課題を解決するための手段として、本発明のプロセスカートリッジは、請求項１乃至請求項６に記載の樹脂部品からなるようにしている。この構成によれば、超音波溶着の振動方向に対して直交する平坦部と直交しない傾斜部を有していても、確実に振動溶着を行うことができ、適正な溶着幅を確保し、トナー漏れを防止することができる。
【００１９】
前記樹脂部品が、複数の直線又は曲線からなる第１溶着ラインと、前記第１溶着ライン上に被溶着部とを有する第１樹脂部品であって、前記第１溶着ラインの形状に対応する形状の第２溶着ラインを有する第２樹脂部品と前記第１樹脂部品とが溶着されてなる結合樹脂部品からなることが好ましい。この構成によれば、複数の直線又は曲線からなる第１溶着ライン上に被溶着部を有する第１樹脂部品が、第１溶着ラインの形状に対応する形状の第２溶着ラインを有する第２樹脂部品に対して確実に溶着が行われる。
【００２０】
前記課題を解決するための手段として、本発明の画像形成装置は、請求項７又は請求項８に記載のプロセスカートリッジを備えるようにしている。この構成によれば、超音波溶着の振動方向に対して直交する平坦部と直交しない傾斜部を有していても、確実に振動溶着を行うことができ、適正な溶着幅を確保し、トナー漏れを防止することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、樹脂部品、樹脂部品からなるプロセスカートリッジ及びそのプロセスカートリッジを備えた画像形成装置が、超音波溶着の振動方向に対して直交する平坦部と直交しない傾斜部を有する場合において、それらのいずれにおいても、被溶着部全体を溶融することにより、適正な溶着幅を確保し、トナー漏れを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００２３】
まず、図１を参照して画像形成装置の一例についてその構成及び画像形成動作の概略を説明する。この画像形成装置１０は、フルカラーのレーザプリンタとして構成したもので、従来周知の感光ドラム１１、レーザ走査光学装置１２、現像装置１３、中間転写ベルト１４、定着装置１５、給紙カセット１６及び排紙トレイ１７等を備えている。そして、感光ドラム１１の周囲に、ブラシ帯電装置１８、現像装置１３、１次転写ローラ１９及びトナーのクリーニング装置２０が配置されている。
【００２４】
レーザ走査光学装置１２は、光源としてのレーザダイオード、偏向手段としてのポリゴンミラー及びｆθ光学素子等を内蔵した周知のもので、その制御部にはＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）ごとの印字データがホストコンピュータ（図示せず）から転送される。レーザ走査光学装置１２は各色ごとの印字データに基づいて順次レーザビームを変調させ、感光ドラム１１上を走査露光する。
【００２５】
感光ドラム１１は、矢印Ａ方向に回転駆動され、以下に詳述するブラシ帯電装置１８にて所定の表面電位に均一に帯電され、レーザ走査光学装置１２のレーザビームの走査露光によって静電潜像が順次形成される。
【００２６】
現像装置１３は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色のトナーを内蔵した色別現像器１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋを一体的にユニット化し、支軸１３ａを支点として矢印Ｂ方向に回転可能である。この現像装置１３は感光ドラム１１上に各色に対応する静電潜像が形成されるごとに、対応する色のトナーを内蔵した現像器が現像領域へ配置されるように回転駆動され、静電潜像を所定の色のトナーで現像する。
【００２７】
各現像器１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋは、例えば、１成分非磁性トナーを用いた非接触現像方式によるもので、いわゆる反転現像が行われる。即ち、トナーは感光ドラム１１の帯電極性と同極性に帯電されており、露光によって電位が低下した画像部に付着する。現像器の構成及び現像作用については以下に詳述する。
【００２８】
中間転写ベルト１４は回転自在な１次転写ローラ１９や支持ローラ２１を含むローラ群に無端状に張り渡され、矢印Ｃ方向に回転駆動可能とされている。そして、１次転写ローラ１９に１次転写電圧を印加することにより、感光ドラム１１上に形成されたトナー像が中間転写ベルト１４上に１次転写される。この１次転写によって各色のトナー像が重ね合わされてフルカラーの画像となる。
【００２９】
また、中間転写ベルト１４には支持ローラ２１で支持されている部分に２次転写ローラ２２が回転自在に圧接されている。そして、用紙が中間転写ベルト１４と２次転写ローラ２２との間を通過する際、２次転写ローラ２２に２次転写電圧を印加することにより、フルカラーのトナー像が用紙上に２次転写される。
【００３０】
給紙カセット１６からは給紙ローラ２３によって用紙が１枚ずつ送り出され、該用紙はタイミングローラ２４によって前記中間転写ベルト１４上のトナー像と同期をとって２次転写位置へ搬送される。
【００３１】
用紙上に２次転写されたトナー像は定着装置１５で加熱定着され、該用紙は排出ローラ２５にてトレイ１７上に排出される。
【００３２】
なお、フルカラーの画像形成装置としては種々の基本形態があり、図１に示したレーザプリンタは一つの感光ドラム１１の周囲に四つの現像器１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋを配置した４サイクル型である。しかし、本発明に係る画像形成装置は４サイクル型以外にも、四つの感光ドラムを中間転写ベルトに沿って並置したタンデム型など他の形態を採用したものであってもよい。
【００３３】
また、フルカラーのレーザプリンタに限らず、モノクロの画像形成装置に本発明を適用することも可能である。また、トナーのみからなる現像剤を使用する１成分現像あるいはトナーとキャリアとの混合物からなる２成分現像のいずれであっても、本発明を適用することが可能である。
【００３４】
図２は、現像器１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋの具体的形態であるプロセスカートリッジ１３Ｘ（樹脂部品）を示し、現像ローラ３１等の部品が配置された内部に所定量のトナーも収納されている。プロセスカートリッジ１３Ｘは、画像形成装置１０内の所定位置に装填後、収納されている現像剤を感光ドラム１１に供給して現像を行い、所定枚数の画像形成を行って現像剤がなくなると、画像形成装置１０より取り外し、新しいプロセスカートリッジを装填する。
【００３５】
図３は、蓋３２とプロセスカートリッジ本体３３とが分離した状態のプロセスカートリッジ１３Ｘの側面図である。プロセスカートリッジ本体３３のトナー供給孔３４側の側面の上端は、トナー供給孔３４と干渉しないよう一部分が上方に突出する突出部３５を有している。また、プロセスカートリッジ本体３３の突出部３５に対応する蓋３２の部分は、プロセスカートリッジ本体３３の突出部３５に嵌合するような形状になっている。プロセスカートリッジ本体３３のトナー供給孔３４側の側面の上端に対応する蓋３２の短手方向側面は、現像ローラ３１側からトナー供給孔３４側へ向かって、第１平坦部３２ａ、上方に傾斜する第１傾斜部３２ｂ、中央平坦部３２ｃ、下方に傾斜する第２傾斜部３２ｄ、第２平坦部３２ｅの順に連続している。蓋３２の他方の短手方向側面及び長手方向側面の外縁には、突出部分はなく平坦である。蓋３２の下面の外縁付近には、蓋３２をプロセスカートリッジ本体３３に超音波溶着するために、リブ（被溶着部）３２ｒが設けられている。図４は、蓋３２とプロセスカートリッジ本体３３とが分離した状態のプロセスカートリッジ１３Ｘの下方斜視図である。なお、本形態でいう溶着ライン３６とは、蓋３２の平坦部３２ａ，３２ｅ及び傾斜部３２ｂ，３２ｄをプロセスカートリッジ１３Ｘのトナー供給孔３４側の側面から見た場合に、平坦部３２ａ，３２ｃ，３２ｅ及び傾斜部３２ｂ，３２ｄの上面又は底面が形成する線をいう。
【００３６】
次に、本発明にかかるプロセスカートリッジ１３Ｘの被溶着部３２ｒの超音波溶着による樹脂成形について説明する。
【００３７】
図８に示すものと同様に、蓋３２をプロセスカートリッジ本体３３に嵌合し、蓋３２の上面から、超音波溶着用の溶着ホーンにより、加圧及び加振することにより、蓋３２の下面のリブ３２ｒが溶融し、蓋３２がプロセスカートリッジ本体３３に溶着される。
【００３８】
振動方向が一方向である超音波溶溶着では、振動方向と被溶着部３２ｒとの位置関係によって被溶着部３２ｒに加えられるエネルギーが異なり、それにしたがって溶着の度合いが異なる。そのため、溶着ホーンにより加えられるエネルギーが過不足なく溶着として使用されるように被溶着部３２ｒの断面積すなわち体積を最適化すれば、被溶着部３２ｒを全て溶融させ、適正な溶着幅を確保し、トナー漏れを防止することができる。ここで、「断面積」（溶着断面積）は、被溶着部３２ｒの延びる方向に垂直な断面における面積である。
【００３９】
被溶着部３２ｒの断面積の最適化は、次のようにする。図１０に示したものと同様に、平坦部３２ｅと傾斜部３２ｄのなす角をθ（０＜θ＜９０°）とすると、傾斜部３２ｄに加えられるエネルギーは、平坦部３２ｅに加えられるエネルギーにｃｏｓ２θを乗じた値であるから、傾斜部３２ｄの被溶着部３２ｒの断面積Ｓ２も、それに応じて平坦部３２ｅの被溶着部３２ｒの断面積Ｓ１にｃｏｓ２θを乗じた値にする。
【００４０】
本実施形態では、図５に示すように、平坦部３２ａ，３２ｅの被溶着部３２ｒに対して、傾斜部３２ｂ，３２ｄの被溶着部３２Ｎの高さｈは変更せずに、幅をＷａからＷｂ（Ｗａ＞Ｗｂ）へと狭くすることにより断面積を小さくしている。本実施形態にて超音波溶着を行った場合の溶着後の形状を図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す。平坦部３２ａ，３２ｅで適正な溶着が行われる条件（図６（ａ））で溶着を行った場合に、傾斜部３２ｂ，３２ｄでも被溶着部３２Ｎの断面積すなわち体積を減少させたため、被溶着部３２Ｎ全体を溶融することができる（図６（ｂ））。その結果、得られる溶着幅は図６（ａ）及び図６（ｂ）の斜線部分で示すように、平坦部３２ａ，３２ｅの被溶着部３２ｒよりも狭くなるものの、落下などの衝撃を受けたときを含めて密閉性を確保するには十分なものになる。従って、樹脂部品からなるプロセスカートリッジ１３Ｘ及びそのプロセスカートリッジ１３Ｘを備えた画像形成装置１０は、超音波溶着の振動方向に対して直交する平坦部３２ａ，３２ｃ，３２ｅと直交しない傾斜部３２ｂ，３２ｄを有する場合において、それらのいずれにおいても、被溶着部３２ｒ，３２Ｎ全体を溶融することにより、適正な溶着幅を確保し、トナー漏れを防止することができる。
【００４１】
本発明は実施形態に限定されず、以下に列挙するように種々の変形が可能である。例えば、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、傾斜部３２ｂ，３２ｄの被溶着部の断面積Ｓ２も平坦部３２ａ，３２ｅの被溶着部３２ｒの断面積Ｓ１にｃｏｓ２θを乗じた値で、かつ、被溶着部３２Ｓが相似形（図７（ａ））であるか、又は、被溶着部３２Ｌが高さを小さくしたもの（図７（ｂ））であってもよい。これらのような別実施形態であっても、溶着後はリブ全体が溶けて十分な溶着幅を確保できる。また、本実施形態では、平坦部３２ａ，３２ｅ及び傾斜部３２ｂ，３２ｄをプロセスカートリッジ１３Ｘの側面から見た場合に、平坦部３２ａ，３２ｃ，３２ｅ及び傾斜部３２ｂ，３２ｄの上面及び底面を形成する線が略直線であるものを例示したが、これだけに限定されず、蓋３２及びプロセスカートリッジ本体３３の側面から見た場合、第１平坦部３２ａ、第１傾斜部３２ｂ、中央平坦部３２ｃ、第２傾斜部３２ｄ、第２平坦部３２ｅの各部の上面及び底面を形成する線が、曲線であってもよい。この場合、蓋３２及びプロセスカートリッジ本体３３の側面から見た平坦部３２ａ，３２ｃ，３２ｅの被溶着部３２ｒと傾斜部３２ｂ，３２ｄの被溶着部３２Ｎのなす角度θ（０＜θ＜９０°）は、平坦部３２ａ，３２ｅの上面又は底面を形成する曲線の接線と、傾斜部３２ｂ，３２ｄの上面又は底面を形成する曲線の接線とにより形成される角度である。また、本発明に係る樹脂部品３２，３３が、画像形成装置１０のプロセスカートリッジ１３Ｘとして利用された例を示したが、これだけに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る樹脂部品がプロセスカートリッジとして取り付けられる画像形成装置の全体構成の一例を示す概略図。
【図２】プロセスカートリッジの上方斜視図。
【図３】蓋とプロセスカートリッジ本体とが分離した状態のプロセスカートリッジの側面図。
【図４】蓋とプロセスカートリッジ本体とが分離した状態のプロセスカートリッジの下方斜視図。
【図５】図５（ａ）は本実施形態における平坦部の被溶着部の断面形状を示す図、図５（ｂ）は本実施形態における平坦部の被溶着部の断面形状により決定される断面積に対して最適な傾斜部の被溶着部の断面積を有する断面形状のうち、平坦部の被溶着部の幅より傾斜部の被溶着部の幅の方が狭くなっている傾斜部の被溶着部の断面形状を示す図。
【図６】図６（ａ）は図５（ａ）の平坦部の被溶着部が溶融した場合の溶着形状及び溶着幅を示す図、図６（ｂ）は図５（ｂ）の傾斜部の被溶着部が溶融した場合の溶着形状及び溶着幅を示す図。
【図７】図７（ａ）及び図７（ｂ）は傾斜部の被溶着部の断面形状の変形例を示す図。
【図８】溶着ホーンによる超音波溶着を示す図。
【図９】図９（ａ）は超音波溶着時の振動方向と直交する平坦部と直交しない傾斜部を示す図、図９（ｂ）は平坦部及び傾斜部の被溶着部の断面形状を示す図。
【図１０】図１０（ａ）は溶着ホーンから蓋へ力Ｆ（Ｎ）を加えて上下方向に振動させた際に平坦部及び傾斜部のそれぞれに加えられる力の大きさを示す図、図１０（ｂ）は溶着ホーンから蓋へ力Ｆ（Ｎ）を加えて上下方向に振動させた際に平坦部及び傾斜部のそれぞれに与えられる振幅の大きさを示す図。
【図１１】図１１（ａ）は被溶着部全てをちょうど溶融するのに必要なエネルギーが与えられた場合の平坦部での溶着幅を示す図、図１１（ｂ）は平坦部と同じ量のエネルギーが得られなかったために被溶着部を完全に溶融させることができなかった傾斜部での溶着幅を示す図。
【符号の説明】
【００４３】
１０ 画像形成装置
１１ 感光ドラム
１２ レーザ走査光学装置
１３ 現像装置
１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋ 現像器（プロセスカートリッジ）（樹脂部品）
１３Ｘ プロセスカートリッジ
１３ａ 支軸
１４ 中間転写ベルト
１５ 定着装置
１６ 給紙カセット
１７ 排紙トレイ
１８ ブラシ帯電装置
１９ １次転写ローラ
２０ トナーのクリーニング装置
２１ 支持ローラ
２２ ２次転写ローラ
２３ 給紙ローラ
２４ タイミングローラ
２５ 排出ローラ
３１ 現像ローラ
３２ 蓋
３２ａ 第１平坦部
３２ｂ 第１傾斜部
３２ｃ 中央平坦部
３２ｄ 第２傾斜部
３２ｅ 第２平坦部
３２ｒ リブ（被溶着部）
３２Ｎ 被溶着部
３２Ｌ 被溶着部
３２Ｓ 被溶着部
３３ プロセスカートリッジ本体
３４ トナー供給孔
３５ 突出部
３６ 溶着ライン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂部品、樹脂部品からなるプロセスカートリッジ及び樹脂部品からなるプロセスカートリッジを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の熱可塑性樹脂からなり、超音波溶着により溶着される樹脂部品が多数使用されている。例えば、画像形成装置においても、そのような樹脂部品がトナー等の現像剤を供給するプロセスカートリッジに利用されている。樹脂部品は、超音波溶着により溶着するために溶着ラインを有している。
【０００３】
超音波溶着は、溶着ホーンにより熱可塑性樹脂に微細な超音波振動と加圧力を与えて瞬時に溶融し接合する加工技術である。図８に示すように、カートリッジ本体１００と蓋１０１からなるプロセスカートリッジでは、溶着ホーン１０２を予めカートリッジ本体１００に嵌合した蓋１０１の上面に当て、矢印（上から下）の方向へ加圧しながら、超音波振動により上下方向に振動させる。超音波振動によりカートリッジ本体１００と蓋１０１の間の接合面は摩擦や圧縮の繰り返しを受けて発熱し溶着する。
【０００４】
一般に、プロセスカートリッジの形状は、画像形成装置の構造に応じて設計されるため、プロセスカートリッジの溶着ラインは、例えば、図９（ａ）に示すように、超音波溶着時の振動方向と直交する部分１０１ａ，１０１ｃ，１０１ｅ（以下、平坦部という。）と直交しない部分１０１ｂ，１０１ｄ（以下、傾斜部という。）を有する。平坦部１０１ａのＡ−Ａ線断面、傾斜部１０１ｂのＢ−Ｂ線断面、平坦部１０１ｃのＣ−Ｃ線断面、傾斜部１０１ｄのＤ−Ｄ線断面及び平坦部１０１ｅのＥ−Ｅ線断面は、いずれも図９（ｂ）に示すような形状で、その断面積は同じである。
【０００５】
溶着ホーン１０２の加圧方向は一方向であるので、平坦部１０１ａ，１０１ｅ及び傾斜部１０１ｂ，１０１ｄに加えられる圧力は異なる。加圧力の大きさは、被溶着部１０１ｒを溶かすエネルギーの量に関係する。
【０００６】
超音波溶着により被溶着部１０１ｒを溶融するエネルギーＥ（Ｊ）は一般的に以下のように表される。
エネルギーＥ（Ｊ）＝パワーＰ（Ｗ）×振動時間Ｔ（ｓｅｃ）
パワーＰ（Ｗ）＝加圧力Ｆ（Ｎ）×振動速度Ｖ（ｍ／ｓ）
振動速度Ｖ（ｍ／ｓ）＝周波数ｆ（１／ｓ）×振幅Ａ（ｍ）×２
【０００７】
図８に示すように、溶着ホーン１０２を上下方向に振動させると、図１０（ａ）に示すように、平坦部１０１ｅ及び傾斜部１０１ｄへ力Ｆ（Ｎ）が加えられる。平坦部１０１ｅと傾斜部１０１ｄのなす角度をθ（０＜θ＜９０°）とすると、平坦部１０１ｅに直交する方向に加えられる力はＦ（Ｎ）であるが、傾斜部１０１ｄに直交する方向に加えられる力は、Ｆｃｏｓθ（Ｎ）となる。図１０（ｂ）に示すように、平坦部１０１ｅ及び傾斜部１０１ｄは振幅Ａ（ｍ）で振動する。振幅は、平坦部１０１ｅに直交する方向では、Ａ（ｍ）であるが、傾斜部１０１ｄに直交する方向では、Ａｃｏｓθ（ｍ）となる。
【０００８】
振動数（周波数）ｆで振動する場合、平坦部１０１ｅ及び傾斜部１０１ｄに加えられるエネルギーを比較すると、平坦部１０１ｅでは、パワーＰは、Ｆ×ｆ×Ａ×２＝２ｆＡＦ（Ｗ）であり、エネルギーＥは、Ｆ×ｆ×Ａ×２×Ｔ＝２ｆＡＦＴ（Ｊ）である。傾斜部１０１ｄでは、パワーＰは、Ｆｃｏｓθ×ｆ×Ａｃｏｓθ×２＝２ｆＡＦｃｏｓ２θ（Ｗ）であり、エネルギーＥは、Ｆｃｏｓθ×ｆ×Ａｃｏｓθ×２×Ｔ＝２ｆＡＦＴｃｏｓ２θ（（Ｊ）である。以上より、傾斜部１０１ｄへ与えられるエネルギーの量は、平坦部１０１ｅへ与えられるエネルギーの量にｃｏｓ２θを乗じた値であることがわかる。よって、０＜θ＜９０°の条件では、０＜ｃｏｓ２θ＜１であるため、傾斜部１０１ｄへ与えられるエネルギーの量の方が、平坦部１０１ｅへ与えられるエネルギーの量よりも少なくなり、図９（ｂ）のように、平坦部１０１ｅと傾斜部１０１ｄの被溶着部１０１ｒの断面積が同じ場合には、平坦部１０１ｅよりも傾斜部１０１ｄの方が被溶着部１０１ｒの溶ける量が少なくなる。
【０００９】
そのため、平坦部１０１ａ，１０１ｅで適正な溶着量を確保する、すなわち、平坦部１０１ａ，１０１ｅにおいて、被溶着部１０３全てをちょうど溶融するのに必要なエネルギーが与えられる条件の場合（図１１（ａ））、傾斜部１０１ｂ，１０１ｄでは被溶着部１０１ｒを完全に溶融させることができない（図１１（ｂ））。被溶着部１０１ｒが完全に溶融していない状態では、溶融した樹脂は、被溶着部１０４の周囲を密着させるのみ（図１１（ｂ）の斜線部）である。そのため、適正な溶着量が確保されず、落下などの衝撃を受けた場合、隙間が生じてしまい、トナー漏れが発生した。また、傾斜部１０１ｂ，１０１ｄにおいて溶着隙間が広くなることから、平坦部１０１ｃ、平坦部１０１ａの傾斜部１０１ｂに近い部分及び平坦部１０１ｅの傾斜部１０１ｄに近い部分においても溶着隙間が広くなる。これにより、溶着幅が狭くなり、落下などの衝撃を受けた場合、トナー漏れが発生した。逆に、傾斜部１０１ｂ，１０１ｄにおいて適正な溶着量を確保した場合には、平坦部１０１ａ，１０１ｅでは被溶着部１０１ｒ全てを溶融するエネルギーよりも過剰なエネルギーが加えられることになる。そのため、被溶着部１０１ｒ以外の部分も溶融してしまい、溶融した部分が外側にはみ出る、いわゆるバリが発生する不具合が生じた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、超音波溶着の振動方向に対して直交する平坦部と直交しない傾斜部のいずれにおいても、適正な溶着幅を確保することができる樹脂部品、トナー漏れを防止することができるプロセスカートリッジ及びそれを備えた画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するための手段として、本発明の樹脂部品は、複数の直線又は曲線からなる溶着ラインを有し、振動溶着により他の樹脂部品と溶着可能な被溶着部を前記溶着ライン上に備える樹脂部品において、前記溶着ラインは、振動溶着時の振動方向に対して直交する平坦部と、振動方向に対して直交しない傾斜部とを有し、前記傾斜部の被溶着部の溶着断面積が、前記平坦部の被溶着部の溶着断面積よりも小さくなるようにしている。
【００１２】
この構成によれば、樹脂部品が有する複数の直線又は曲線からなる溶着ラインの、振動溶着時の振動方向に対して直交しない傾斜部の被溶着部の溶着断面積を、振動方向に対して直交する平坦部の被溶着部の溶着断面積よりも小さくすることにより、振動により加えられるエネルギーの量が平坦部よりも少ない傾斜部において、被溶着部が溶融せずに残ってしまうことを回避して振動溶着を行うことができる。本発明における溶着ラインとは、一対の樹脂部品を溶着して接合した際の、溶着した部分において両樹脂部品の境界がなすラインである。但し、一方の樹脂部品における溶着ラインは、溶着したときに境界となる部分がなすラインを指す。
【００１３】
前記平坦部の被溶着部と前記傾斜部の被溶着部のなす角度をθ（０＜θ＜９０°）、前記平坦部の被溶着部の溶着断面積をＳ１としたときに、前記傾斜部の被溶着部の溶着部断面積Ｓ２がＳ２＝Ｓ１×ｃｏｓ２θを満たすことが好ましい。この構成により、傾斜部の被溶着部の溶着部断面積Ｓ２がＳ２＝Ｓ１×ｃｏｓ２θを満たすようにすれば、それぞれ異なるエネルギーが加えられる平坦部と傾斜部に対して、それぞれ最適な状態で溶融させることができる。
【００１４】
前記平坦部の被溶着部の幅よりも前記傾斜部の被溶着部の幅の方が狭くなるようにすることが好ましい。この構成によれば、振動により加えられるエネルギーの量が平坦部よりも少ない傾斜部において、傾斜部の被溶着部の幅を平坦部の被溶着部の幅より狭くなるようにすることにより、より確実に傾斜部の被溶着部を溶融させることができる。
【００１５】
前記平坦部の被溶着部の高さよりも前記傾斜部の被溶着部の高さの方が低くなるようにすることが好ましい。この構成によれば、振動により加えられるエネルギーの量が平坦部よりも少ない傾斜部において、傾斜部の被溶着部の高さを平坦部の被溶着部の高さより低くなるようにすることにより、より確実に傾斜部の被溶着部を溶融させることができる。
【００１６】
前記傾斜部の被溶着部の断面形状が、前記平坦部の被溶着部の断面形状と相似であることが好ましい。この構成によれば、振動により加えられるエネルギーの量が平坦部よりも少ない傾斜部において、傾斜部の被溶着部の断面形状を平坦部の被溶着部の断面形状と相似にすることにより、より少ないエネルギーに起因する溶融不具合の発生を回避することができる。
【００１７】
前記被溶着部がリブであることが好ましい。この構成によれば、被溶着部の形状が容易に把握でき、所望の設計を行うことができる。
【００１８】
前記課題を解決するための手段として、本発明のプロセスカートリッジは、請求項１乃至請求項６に記載の樹脂部品からなるようにしている。この構成によれば、超音波溶着の振動方向に対して直交する平坦部と直交しない傾斜部を有していても、確実に振動溶着を行うことができ、適正な溶着幅を確保し、トナー漏れを防止することができる。
【００１９】
前記樹脂部品が、複数の直線又は曲線からなる第１溶着ラインと、前記第１溶着ライン上に被溶着部とを有する第１樹脂部品であって、前記第１溶着ラインの形状に対応する形状の第２溶着ラインを有する第２樹脂部品と前記第１樹脂部品とが溶着されてなる結合樹脂部品からなることが好ましい。この構成によれば、複数の直線又は曲線からなる第１溶着ライン上に被溶着部を有する第１樹脂部品が、第１溶着ラインの形状に対応する形状の第２溶着ラインを有する第２樹脂部品に対して確実に溶着が行われる。
【００２０】
前記課題を解決するための手段として、本発明の画像形成装置は、請求項７又は請求項８に記載のプロセスカートリッジを備えるようにしている。この構成によれば、超音波溶着の振動方向に対して直交する平坦部と直交しない傾斜部を有していても、確実に振動溶着を行うことができ、適正な溶着幅を確保し、トナー漏れを防止することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、樹脂部品、樹脂部品からなるプロセスカートリッジ及びそのプロセスカートリッジを備えた画像形成装置が、超音波溶着の振動方向に対して直交する平坦部と直交しない傾斜部を有する場合において、それらのいずれにおいても、被溶着部全体を溶融することにより、適正な溶着幅を確保し、トナー漏れを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００２３】
まず、図１を参照して画像形成装置の一例についてその構成及び画像形成動作の概略を説明する。この画像形成装置１０は、フルカラーのレーザプリンタとして構成したもので、従来周知の感光ドラム１１、レーザ走査光学装置１２、現像装置１３、中間転写ベルト１４、定着装置１５、給紙カセット１６及び排紙トレイ１７等を備えている。そして、感光ドラム１１の周囲に、ブラシ帯電装置１８、現像装置１３、１次転写ローラ１９及びトナーのクリーニング装置２０が配置されている。
【００２４】
レーザ走査光学装置１２は、光源としてのレーザダイオード、偏向手段としてのポリゴンミラー及びｆθ光学素子等を内蔵した周知のもので、その制御部にはＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）ごとの印字データがホストコンピュータ（図示せず）から転送される。レーザ走査光学装置１２は各色ごとの印字データに基づいて順次レーザビームを変調させ、感光ドラム１１上を走査露光する。
【００２５】
感光ドラム１１は、矢印Ａ方向に回転駆動され、以下に詳述するブラシ帯電装置１８にて所定の表面電位に均一に帯電され、レーザ走査光学装置１２のレーザビームの走査露光によって静電潜像が順次形成される。
【００２６】
現像装置１３は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色のトナーを内蔵した色別現像器１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋを一体的にユニット化し、支軸１３ａを支点として矢印Ｂ方向に回転可能である。この現像装置１３は感光ドラム１１上に各色に対応する静電潜像が形成されるごとに、対応する色のトナーを内蔵した現像器が現像領域へ配置されるように回転駆動され、静電潜像を所定の色のトナーで現像する。
【００２７】
各現像器１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋは、例えば、１成分非磁性トナーを用いた非接触現像方式によるもので、いわゆる反転現像が行われる。即ち、トナーは感光ドラム１１の帯電極性と同極性に帯電されており、露光によって電位が低下した画像部に付着する。現像器の構成及び現像作用については以下に詳述する。
【００２８】
中間転写ベルト１４は回転自在な１次転写ローラ１９や支持ローラ２１を含むローラ群に無端状に張り渡され、矢印Ｃ方向に回転駆動可能とされている。そして、１次転写ローラ１９に１次転写電圧を印加することにより、感光ドラム１１上に形成されたトナー像が中間転写ベルト１４上に１次転写される。この１次転写によって各色のトナー像が重ね合わされてフルカラーの画像となる。
【００２９】
また、中間転写ベルト１４には支持ローラ２１で支持されている部分に２次転写ローラ２２が回転自在に圧接されている。そして、用紙が中間転写ベルト１４と２次転写ローラ２２との間を通過する際、２次転写ローラ２２に２次転写電圧を印加することにより、フルカラーのトナー像が用紙上に２次転写される。
【００３０】
給紙カセット１６からは給紙ローラ２３によって用紙が１枚ずつ送り出され、該用紙はタイミングローラ２４によって前記中間転写ベルト１４上のトナー像と同期をとって２次転写位置へ搬送される。
【００３１】
用紙上に２次転写されたトナー像は定着装置１５で加熱定着され、該用紙は排出ローラ２５にてトレイ１７上に排出される。
【００３２】
なお、フルカラーの画像形成装置としては種々の基本形態があり、図１に示したレーザプリンタは一つの感光ドラム１１の周囲に四つの現像器１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋを配置した４サイクル型である。しかし、本発明に係る画像形成装置は４サイクル型以外にも、四つの感光ドラムを中間転写ベルトに沿って並置したタンデム型など他の形態を採用したものであってもよい。
【００３３】
また、フルカラーのレーザプリンタに限らず、モノクロの画像形成装置に本発明を適用することも可能である。また、トナーのみからなる現像剤を使用する１成分現像あるいはトナーとキャリアとの混合物からなる２成分現像のいずれであっても、本発明を適用することが可能である。
【００３４】
図２は、現像器１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋの具体的形態であるプロセスカートリッジ１３Ｘ（樹脂部品）を示し、現像ローラ３１等の部品が配置された内部に所定量のトナーも収納されている。プロセスカートリッジ１３Ｘは、画像形成装置１０内の所定位置に装填後、収納されている現像剤を感光ドラム１１に供給して現像を行い、所定枚数の画像形成を行って現像剤がなくなると、画像形成装置１０より取り外し、新しいプロセスカートリッジを装填する。
【００３５】
図３は、蓋３２とプロセスカートリッジ本体３３とが分離した状態のプロセスカートリッジ１３Ｘの側面図である。プロセスカートリッジ本体３３のトナー供給孔３４側の側面の上端は、トナー供給孔３４と干渉しないよう一部分が上方に突出する突出部３５を有している。また、プロセスカートリッジ本体３３の突出部３５に対応する蓋３２の部分は、プロセスカートリッジ本体３３の突出部３５に嵌合するような形状になっている。プロセスカートリッジ本体３３のトナー供給孔３４側の側面の上端に対応する蓋３２の短手方向側面は、現像ローラ３１側からトナー供給孔３４側へ向かって、第１平坦部３２ａ、上方に傾斜する第１傾斜部３２ｂ、中央平坦部３２ｃ、下方に傾斜する第２傾斜部３２ｄ、第２平坦部３２ｅの順に連続している。蓋３２の他方の短手方向側面及び長手方向側面の外縁には、突出部分はなく平坦である。蓋３２の下面の外縁付近には、蓋３２をプロセスカートリッジ本体３３に超音波溶着するために、リブ（被溶着部）３２ｒが設けられている。図４は、蓋３２とプロセスカートリッジ本体３３とが分離した状態のプロセスカートリッジ１３Ｘの下方斜視図である。なお、本形態でいう溶着ライン３６とは、蓋３２の平坦部３２ａ，３２ｅ及び傾斜部３２ｂ，３２ｄをプロセスカートリッジ１３Ｘのトナー供給孔３４側の側面から見た場合に、平坦部３２ａ，３２ｃ，３２ｅ及び傾斜部３２ｂ，３２ｄの上面又は底面が形成する線をいう。
【００３６】
次に、本発明にかかるプロセスカートリッジ１３Ｘの被溶着部３２ｒの超音波溶着による樹脂成形について説明する。
【００３７】
図８に示すものと同様に、蓋３２をプロセスカートリッジ本体３３に嵌合し、蓋３２の上面から、超音波溶着用の溶着ホーンにより、加圧及び加振することにより、蓋３２の下面のリブ３２ｒが溶融し、蓋３２がプロセスカートリッジ本体３３に溶着される。
【００３８】
振動方向が一方向である超音波溶溶着では、振動方向と被溶着部３２ｒとの位置関係によって被溶着部３２ｒに加えられるエネルギーが異なり、それにしたがって溶着の度合いが異なる。そのため、溶着ホーンにより加えられるエネルギーが過不足なく溶着として使用されるように被溶着部３２ｒの断面積すなわち体積を最適化すれば、被溶着部３２ｒを全て溶融させ、適正な溶着幅を確保し、トナー漏れを防止することができる。ここで、「断面積」（溶着断面積）は、被溶着部３２ｒの延びる方向に垂直な断面における面積である。
【００３９】
被溶着部３２ｒの断面積の最適化は、次のようにする。図１０に示したものと同様に、平坦部３２ｅと傾斜部３２ｄのなす角をθ（０＜θ＜９０°）とすると、傾斜部３２ｄに加えられるエネルギーは、平坦部３２ｅに加えられるエネルギーにｃｏｓ２θを乗じた値であるから、傾斜部３２ｄの被溶着部３２ｒの断面積Ｓ２も、それに応じて平坦部３２ｅの被溶着部３２ｒの断面積Ｓ１にｃｏｓ２θを乗じた値にする。
【００４０】
本実施形態では、図５に示すように、平坦部３２ａ，３２ｅの被溶着部３２ｒに対して、傾斜部３２ｂ，３２ｄの被溶着部３２Ｎの高さｈは変更せずに、幅をＷａからＷｂ（Ｗａ＞Ｗｂ）へと狭くすることにより断面積を小さくしている。本実施形態にて超音波溶着を行った場合の溶着後の形状を図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す。平坦部３２ａ，３２ｅで適正な溶着が行われる条件（図６（ａ））で溶着を行った場合に、傾斜部３２ｂ，３２ｄでも被溶着部３２Ｎの断面積すなわち体積を減少させたため、被溶着部３２Ｎ全体を溶融することができる（図６（ｂ））。その結果、得られる溶着幅は図６（ａ）及び図６（ｂ）の斜線部分で示すように、平坦部３２ａ，３２ｅの被溶着部３２ｒよりも狭くなるものの、落下などの衝撃を受けたときを含めて密閉性を確保するには十分なものになる。従って、樹脂部品からなるプロセスカートリッジ１３Ｘ及びそのプロセスカートリッジ１３Ｘを備えた画像形成装置１０は、超音波溶着の振動方向に対して直交する平坦部３２ａ，３２ｃ，３２ｅと直交しない傾斜部３２ｂ，３２ｄを有する場合において、それらのいずれにおいても、被溶着部３２ｒ，３２Ｎ全体を溶融することにより、適正な溶着幅を確保し、トナー漏れを防止することができる。
【００４１】
本発明は実施形態に限定されず、以下に列挙するように種々の変形が可能である。例えば、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、傾斜部３２ｂ，３２ｄの被溶着部の断面積Ｓ２も平坦部３２ａ，３２ｅの被溶着部３２ｒの断面積Ｓ１にｃｏｓ２θを乗じた値で、かつ、被溶着部３２Ｓが相似形（図７（ａ））であるか、又は、被溶着部３２Ｌが高さを小さくしたもの（図７（ｂ））であってもよい。これらのような別実施形態であっても、溶着後はリブ全体が溶けて十分な溶着幅を確保できる。また、本実施形態では、平坦部３２ａ，３２ｅ及び傾斜部３２ｂ，３２ｄをプロセスカートリッジ１３Ｘの側面から見た場合に、平坦部３２ａ，３２ｃ，３２ｅ及び傾斜部３２ｂ，３２ｄの上面及び底面を形成する線が略直線であるものを例示したが、これだけに限定されず、蓋３２及びプロセスカートリッジ本体３３の側面から見た場合、第１平坦部３２ａ、第１傾斜部３２ｂ、中央平坦部３２ｃ、第２傾斜部３２ｄ、第２平坦部３２ｅの各部の上面及び底面を形成する線が、曲線であってもよい。この場合、蓋３２及びプロセスカートリッジ本体３３の側面から見た平坦部３２ａ，３２ｃ，３２ｅの被溶着部３２ｒと傾斜部３２ｂ，３２ｄの被溶着部３２Ｎのなす角度θ（０＜θ＜９０°）は、平坦部３２ａ，３２ｅの上面又は底面を形成する曲線の接線と、傾斜部３２ｂ，３２ｄの上面又は底面を形成する曲線の接線とにより形成される角度である。また、本発明に係る樹脂部品３２，３３が、画像形成装置１０のプロセスカートリッジ１３Ｘとして利用された例を示したが、これだけに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る樹脂部品がプロセスカートリッジとして取り付けられる画像形成装置の全体構成の一例を示す概略図。
【図２】プロセスカートリッジの上方斜視図。
【図３】蓋とプロセスカートリッジ本体とが分離した状態のプロセスカートリッジの側面図。
【図４】蓋とプロセスカートリッジ本体とが分離した状態のプロセスカートリッジの下方斜視図。
【図５】図５（ａ）は本実施形態における平坦部の被溶着部の断面形状を示す図、図５（ｂ）は本実施形態における平坦部の被溶着部の断面形状により決定される断面積に対して最適な傾斜部の被溶着部の断面積を有する断面形状のうち、平坦部の被溶着部の幅より傾斜部の被溶着部の幅の方が狭くなっている傾斜部の被溶着部の断面形状を示す図。
【図６】図６（ａ）は図５（ａ）の平坦部の被溶着部が溶融した場合の溶着形状及び溶着幅を示す図、図６（ｂ）は図５（ｂ）の傾斜部の被溶着部が溶融した場合の溶着形状及び溶着幅を示す図。
【図７】図７（ａ）及び図７（ｂ）は傾斜部の被溶着部の断面形状の変形例を示す図。
【図８】溶着ホーンによる超音波溶着を示す図。
【図９】図９（ａ）は超音波溶着時の振動方向と直交する平坦部と直交しない傾斜部を示す図、図９（ｂ）は平坦部及び傾斜部の被溶着部の断面形状を示す図。
【図１０】図１０（ａ）は溶着ホーンから蓋へ力Ｆ（Ｎ）を加えて上下方向に振動させた際に平坦部及び傾斜部のそれぞれに加えられる力の大きさを示す図、図１０（ｂ）は溶着ホーンから蓋へ力Ｆ（Ｎ）を加えて上下方向に振動させた際に平坦部及び傾斜部のそれぞれに与えられる振幅の大きさを示す図。
【図１１】図１１（ａ）は被溶着部全てをちょうど溶融するのに必要なエネルギーが与えられた場合の平坦部での溶着幅を示す図、図１１（ｂ）は平坦部と同じ量のエネルギーが得られなかったために被溶着部を完全に溶融させることができなかった傾斜部での溶着幅を示す図。
【符号の説明】
【００４３】
１０ 画像形成装置
１１ 感光ドラム
１２ レーザ走査光学装置
１３ 現像装置
１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋ 現像器（プロセスカートリッジ）（樹脂部品）
１３Ｘ プロセスカートリッジ
１３ａ 支軸
１４ 中間転写ベルト
１５ 定着装置
１６ 給紙カセット
１７ 排紙トレイ
１８ ブラシ帯電装置
１９ １次転写ローラ
２０ トナーのクリーニング装置
２１ 支持ローラ
２２ ２次転写ローラ
２３ 給紙ローラ
２４ タイミングローラ
２５ 排出ローラ
３１ 現像ローラ
３２ 蓋
３２ａ 第１平坦部
３２ｂ 第１傾斜部
３２ｃ 中央平坦部
３２ｄ 第２傾斜部
３２ｅ 第２平坦部
３２ｒ リブ（被溶着部）
３２Ｎ 被溶着部
３２Ｌ 被溶着部
３２Ｓ 被溶着部
３３ プロセスカートリッジ本体
３４ トナー供給孔
３５ 突出部
３６ 溶着ライン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の直線又は曲線からなる溶着ラインを有し、振動溶着により他の樹脂部品と溶着可能な被溶着部を前記溶着ライン上に備える樹脂部品において、
前記溶着ラインは、振動溶着時の振動方向に対して直交する平坦部と、振動方向に対して直交しない傾斜部とを有し、前記傾斜部の被溶着部の溶着断面積が、前記平坦部の被溶着部の溶着断面積よりも小さいことを特徴とする樹脂部品。
【請求項２】
前記平坦部の被溶着部と前記傾斜部の被溶着部のなす角度をθ（０＜θ＜９０°）、前記平坦部の被溶着部の溶着断面積をＳ１としたときに、前記傾斜部の被溶着部の溶着部断面積Ｓ２がＳ２＝Ｓ１×ｃｏｓ２θを満たすことを特徴とする請求項１に記載の樹脂部品。
【請求項３】
前記平坦部の被溶着部の幅よりも前記傾斜部の被溶着部の幅の方が狭くなるようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の樹脂部品。
【請求項４】
前記平坦部の被溶着部の高さよりも前記傾斜部の被溶着部の高さの方が低くなるようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の樹脂部品。
【請求項５】
前記傾斜部の被溶着部の断面形状が、前記平坦部の被溶着部の断面形状と相似であることを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載の樹脂部品。
【請求項６】
前記被溶着部がリブであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の樹脂部品。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６に記載の樹脂部品からなることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項８】
前記樹脂部品が、複数の直線又は曲線からなる第１溶着ラインと、前記第１溶着ライン上に被溶着部とを有する第１樹脂部品であって、
前記第１溶着ラインの形状に対応する形状の第２溶着ラインを有する第２樹脂部品と前記第１樹脂部品とが溶着されてなる結合樹脂部品からなることを特徴とする請求項７に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項９】
請求項７又は請求項８に記載のプロセスカートリッジを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
複数の直線又は曲線からなる溶着ラインを有し、振動溶着により他の樹脂部品と溶着可能な被溶着部を前記溶着ライン上に備える樹脂部品において、
前記溶着ラインは、振動溶着時の振動方向に対して直交する平坦部と、振動方向に対して直交しない傾斜部とを有し、前記傾斜部の被溶着部の溶着断面積が、前記平坦部の被溶着部の溶着断面積よりも小さいことを特徴とする樹脂部品。
【請求項２】
前記平坦部の被溶着部と前記傾斜部の被溶着部のなす角度をθ（０＜θ＜９０°）、前記平坦部の被溶着部の溶着断面積をＳ１としたときに、前記傾斜部の被溶着部の溶着部断面積Ｓ２がＳ２＝Ｓ１×ｃｏｓ２θを満たすことを特徴とする請求項１に記載の樹脂部品。
【請求項３】
前記平坦部の被溶着部の幅よりも前記傾斜部の被溶着部の幅の方が狭くなるようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の樹脂部品。
【請求項４】
前記平坦部の被溶着部の高さよりも前記傾斜部の被溶着部の高さの方が低くなるようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の樹脂部品。
【請求項５】
前記傾斜部の被溶着部の断面形状が、前記平坦部の被溶着部の断面形状と相似であることを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載の樹脂部品。
【請求項６】
前記被溶着部がリブであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の樹脂部品。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６に記載の樹脂部品からなることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項８】
前記樹脂部品が、複数の直線又は曲線からなる第１溶着ラインと、前記第１溶着ライン上に被溶着部とを有する第１樹脂部品であって、
前記第１溶着ラインの形状に対応する形状の第２溶着ラインを有する第２樹脂部品と前記第１樹脂部品とが溶着されてなる結合樹脂部品からなることを特徴とする請求項７に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項９】
請求項７又は請求項８に記載のプロセスカートリッジを備えることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−７２３３１（Ｐ２０１０−７２３３１Ａ）
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２３９５４５（Ｐ２００８−２３９５４５）
【出願日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
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