JP2019117355A - カートリッジの生産方法およびカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】 超音波スポット溶着で複数の部材同士が接合される時、部材同士の溶融部が一方の部材と他方の部材の間に入り込む量を減らすことができるカートリッジを提供すること。
【解決手段】 画像形成装置の装置本体に取り付けられるカートリッジであって、受け面と貯留部を有する第一の部材と、前記受け面に接触する接触面を有する第二の部材であって、前記接触面が前記貯留部を覆い、前記接触面と前記受け面が接触するように配置された第二の部材と、を備え、前記第一の部材と前記第二の部材は、前記第二の部材に前記貯留部に向かってくぼむ凹部が形成され、かつ前記第一の部材と前記第二の部材の溶融部の少なくとも一部が、前記貯留部に入り込むように超音波スポット溶着で接合されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真方式を用いた画像形成装置の装置本体に取り付けられるカートリッジおよびその生産方法に関するものである。

カートリッジとは、現像剤、電子写真感光体、電子写真感光体に作用するプロセス手段等の部品を備え、画像形成装置の装置本体に対して取り付けられるものである。

画像形成装置の例としては、電子写真複写機、電子写真プリンタ（ＬＥＤプリンタ、レーザビームプリンタ等）、ファクシミリ装置及びワードプロセッサ等が挙げられる。

画像形成装置に取り付けられるカートリッジが複数の部材を備える場合、複数の部材同士を接合する手段として、ネジ等の締結部材が用いられることがある。

一方、カートリッジに備えられる複数の部材同士を接合する方法の一つとして、超音波振動によって部材同士を接合する、いわゆる超音波溶着が知られている。超音波溶着には、部材に当接して超音波振動を伝える共鳴体を備える超音波振動機が用いられる。この超音波溶着の方法の一つとして、先端が尖った形状を有した共鳴体を用いる、超音波スポット溶着が知られている。

超音波スポット溶着では、一方の部材に共鳴体の先端を当接させ、他方の部材に向けて移動させる。このとき、一方の部材と他方の部材が溶融した溶融部が形成される。さらに、共鳴体が当接した一方の部材には、共鳴体に溶かされることにより、他方の部材に向けてくぼむ凹部が形成される。

特許文献１では、超音波スポット溶着によって接合された部材を備え、画像形成装置に着脱可能なカートリッジが開示されている。

特開２００５−４９７６２号公報

複数の部材同士を超音波スポット溶着で接合する時、一方の部材と他方の部材の間に、部材同士の溶融部が多く入り込むと、部材同士が離れてしまうことがある。

本発明の目的は、超音波スポット溶着で複数の部材同士が接合される時、部材同士の溶融部が一方の部材と他方の部材の間に入り込む量を減らすことができるカートリッジを提供することである。

本出願に係る発明の一つは、以下のようなものである。

画像形成装置の装置本体に取り付けられるカートリッジの生産方法であって、前記カートリッジは、受け面と貯留部を有する第一の部材と、前記受け面に接触する接触面を有する第二の部材と、を備え、
前記生産方法は、
前記接触面が前記貯留部を覆い、前記接触面と前記受け面が接触するように、前記第一の部材と前記第二の部材を保持する保持工程と、
前記第一の部材と前記第二の部材を接合する接合工程であって、前記第二の部材に前記貯留部に向かってくぼむ凹部が形成され、かつ前記第一の部材と前記第二の部材の溶融部の少なくとも一部が前記貯留部に入り込むように、前記第一の部材と前記第二の部材を超音波スポット溶着で接合する接合工程と、
を含むことを特徴とする生産方法。

本出願に係る発明の一つは、以下のようなものである。
画像形成装置の装置本体に取り付けられるカートリッジであって、
受け面と貯留部を有する第一の部材と、
前記受け面に接触する接触面を有する第二の部材であって、前記接触面が前記貯留部を覆い、前記接触面と前記受け面が接触するように配置された第二の部材と、
を備え、
前記第一の部材と前記第二の部材は、前記第二の部材に前記貯留部に向かってくぼむ凹部が形成され、かつ前記第一の部材と前記第二の部材の溶融部の少なくとも一部が、前記貯留部に入り込むように超音波スポット溶着で接合されていることを特徴とするカートリッジ。

本発明によれば、超音波スポット溶着で複数の部材同士が接合される時、部材同士の溶融部が一方の部材と他方の部材の間に入り込む量を減らすことができる。

第１の実施例に係る超音波スポット溶着での接合を説明する断面図。 第１の実施例に係る画像形成装置の装置本体及びカートリッジの断面図。 第１の実施例に係るカートリッジの断面図。 第１の実施例に係るカートリッジの側面図と感光体ユニットの断面図。 第１の実施例に係る電子写真画像形成装置の開閉扉を開いた状態の画像形成装置本体の斜視図。 第１の実施例に係る開閉扉を開き、トレイを引き出した状態の装置本体の斜視図。 第１の実施例に係る開閉扉を開き、トレイを引き出した状態で、トレイにカートリッジを着脱する際の装置本体及びカートリッジの斜視図。 第１の実施例に係るカートリッジの支持を説明する斜視図。 第１の実施例に係るカートリッジの支持を説明する斜視図。 第１の実施例に係るカートリッジの構成を説明する斜視図。 第１の実施例に係るカートリッジの構成を説明する拡大図。 第１の実施例に係るカートリッジの構成を説明する斜視図。 第１の実施例に係るカートリッジの構成を説明する拡大図。 第１の実施例に係る現像ユニットの保持を説明する斜視図。 第１の実施例に係る現像ユニットの保持を説明する斜視図。 第１の実施例に係る現像ユニットの保持を説明する斜視図。 第１の実施例に係る超音波スポット溶着での接合を説明する斜視図。 第１の実施例に係る超音波スポット溶着での接合を説明する断面図。 第１の実施例に係る超音波スポット溶着での接合を説明する断面図。 第１の実施例に係る超音波スポット溶着での接合を説明する断面図。 第１の実施例に係る超音波スポット溶着での接合を説明する断面図。 第１の実施例に係る超音波スポット溶着での接合を説明する断面図。 第１の実施例に係る超音波スポット溶着での接合を説明する平面図。

以下に図面を参照して本発明の実施形態を例示する。ただし、原則として、実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状やそれらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件などにより適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施形態に限定する趣旨ではない。

また、本実施例において、後述する像担持体の回転軸線、現像剤担持体の回転軸線は実質的に平行である。さらに、長手方向とは、像担持体の回転軸線、現像剤担持体の回転軸線の方向と実質的に同一方向である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。長手方向において、画像形成装置本体（装置本体）から感光ドラムが駆動力を受ける側を駆動側とし、その反対側を非駆動側とする。

＜電子写真画像形成装置全体構成＞
図２を用いて画像形成装置の全体的な構成について説明する。

図２は、本実施例における画像形成装置の装置本体Ａ及びカートリッジＢの断面図である。ここで、装置本体Ａとは、電子写真画像形成装置からカートリッジＢを除いた部分である。

図２に示す画像形成装置は、カートリッジＢを装置本体Ａに着脱自在とした電子写真方式を用いるレーザビームプリンタである。装置本体Ａは、像担持体としての感光ドラム６２に潜像を形成するための露光装置３（レーザスキャナユニット）を備える。また、カートリッジＢの下側に、記録材としての紙（以下、シート材Ｐと記載する）を収納したシートトレイ４が配置されている。

更に、装置本体Ａには、シート材Ｐの搬送方向Ｄに沿って、ピックアップローラ５ａ、給送ローラ対５ｂ、搬送ローラ対５ｃ、転写ガイド６、転写ローラ７、搬送ガイド８、定着装置９、排出ローラ対１０、排出トレイ１１等が配置されている。定着装置９は、加熱ローラ９ａ及び加圧ローラ９ｂを備える。

＜カートリッジ全体の構成＞
次にカートリッジＢの全体構成について図２、図３、図４、図１０、図１１、図１２、図１３を用いて説明する。

図３はカートリッジＢの断面図である。図４は、第１の実施例に係るカートリッジの側面図と感光体ユニットの断面図である。図４（ａ）は、カートリッジＢを感光ドラム６２の軸線方向で見た側面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＱ−Ｑにおける感光体ユニット６０の断面図である。図１０、図１２は、カートリッジＢの構成を説明する斜視図である。図１１及び図１３は、図１０及び図１２の点線部内の箇所を、角度を変えて拡大した部分拡大図である。

本実施例において、カートリッジＢは、感光体ユニット６０と、現像ユニット２０を有する。

図３に示すように、感光体ユニット６０は、表面に静電潜像を担持する像担持体としての感光ドラム６２を備える。図１１、１３に示すように、感光ドラム６２は、駆動側に駆動側ドラムフランジ６３、非駆動側に非駆動側ドラムフランジ６４を含んでいる。図３に示すように、感光体ユニット６０は、帯電部材としての帯電ローラ６６と、感光ドラム６２の表面を清掃する清掃部材としてのクリーニング部材７７を備える。感光体ユニット６０は、感光ドラム６２、帯電ローラ６６、クリーニング部材７７を支持するドラム枠体７１を有する。帯電ローラ６６、クリーニング部材７７は、それぞれ感光ドラム６２の外周面に接触して配置される。

図３、図４に示すように、クリーニング部材７７によって感光ドラム６２の表面から除去された除去トナーは、除去トナー搬送部材としての第１スクリュー８６によってＷ１方向に搬送され、第２スクリュー８７に受け渡される。第２スクリュー８７に受け渡されたトナーは、Ｗ２方向に搬送される。Ｗ２方向に搬送されたトナーの一部は、第３スクリュー８８に受け渡され、Ｗ３方向に搬送される。残りのトナーは、第２スクリュー８７によって、Ｗ４方向に搬送される。そして、除去トナーはドラム枠体７１に形成された除去トナー室７１ｂに溜められる。

図３に示すように、現像ユニット２０は、静電潜像を現像する現像剤担持体としての現像ローラ３２と、現像ローラ３２上のトナー層の厚みを規制するための層厚規制部材としての現像ブレード４２を備える。さらに、現像ユニット２０は、現像ローラ３２と現像ブレード４２を支持し、内部にトナーを収納する現像容器２３を有する。現像ローラ３２内にはマグネットローラ３４が設けられている。現像ローラ３２の両端には、不図示の間隔保持部材が取り付けられており、間隔保持部材と感光ドラム６２が当接することで、現像ローラ３２は感光ドラム６２と隙間をもって保持される。

現像容器２３と現像底部材２２によって形成されたトナー室２９には、第１搬送部材４３、第２搬送部材４４、第３搬送部材５０が設けられている。第１搬送部材４３、第２搬送部材４４、第３搬送部材５０は、トナー室２９に収容されたトナーを撹拌すると共に、現像ローラ３２が備えられたトナー供給室２８へトナーを搬送する。

図３、１１に示すように、感光体ユニット６０には、ドラム枠体７１、蓋部材７２、感光ドラム６２、感光ドラム６２を回転支持するためのドラム軸受７３及びドラム軸７８が設けられている。図１３に示すように、ドラム軸受７３のドラム摺動部７３ａにより、駆動側ドラムフランジ６３が回転可能に支持される。一方、図１１に示すように、ドラム枠体７１に設けられたドラム軸支持穴７１ｃに圧入されたドラム軸７８が非駆動側ドラムフランジ６４に挿入されることで、非駆動側ドラムフランジ６４が回転可能に支持される。

図３、図１０、図１２、図１３に示すように、現像ローラ３２は、両端に設けられた軸受部材２７、３７を介して回転可能に現像容器２３に取り付けられている。図１３に示すように、現像ローラ３２の軸３２ａは、軸受部材２７に設けられた現像ローラ摺動部２７ｃと摺動する。軸受部材３７も、軸３２ａを支持する摺動面を有している（不図示）。さらに、長手方向において、軸受部材２７の外側には駆動側現像サイド部材（以降、サイドカバー）２６が設けられている。サイドカバー２６は超音波スポット溶着で現像容器２３に接合されており、詳細な説明は後述する。

図１１、図１３に示すように、感光体ユニット６０と現像ユニット２０を接合ピン６９で互いに回動可能に接合することによってカートリッジＢが構成される。

具体的には、現像ユニット２０の長手方向両端部には、現像容器２３に現像第１支持穴２３ａ、現像第２支持穴２３ｂが設けられている。また、感光体ユニット６０の長手方向両端部には、クリーニング枠体７１に第１吊り穴７１ｉ、第２吊り穴７１ｊが設けられている。第１吊り穴７１ｉ、第２吊り穴７１ｊに圧入固定された接合ピン６９と現像第１支持穴２３ａ、現像第２支持穴２３ｂが嵌合することにより、感光体ユニット６０と現像ユニット２０は互いに回動可能に連結される。

また、駆動側付勢部材４６Ｒの第１穴部４６Ｒａはドラム軸受７３のボス７３ｃに掛けられ、第２穴部４６Ｒｂがサイドカバー２６のボス２６ａに掛けられている。

また非駆動側付勢部材４６Ｆの第１穴部４６Ｆａはクリーニング枠体７１のボス７１ｋに掛けられ、第２穴部４６Ｆｂが軸受部材３７のボス３７ａに掛けられている。

本実施例においては駆動側付勢部材４６Ｒ、非駆動側付勢部材４６Ｆは引っ張りバネである。このバネの付勢力により現像ユニット２０を感光体ユニット６０に付勢させることで現像ローラ３２を感光ドラム６２の方向へ付勢する。そして、現像ローラ３２の両端部に取り付けられた間隔保持部材３８によって、現像ローラ３２は感光ドラム６２から所定の間隔をもって保持される。

＜画像形成プロセス＞
次に、図２、図３を用いて、画像形成プロセスの概略を説明する。

プリントスタート信号に基づいて、感光ドラム６２が矢印Ｒ方向に所定の速度で回転駆動される（図２）。

電圧が印加された帯電部材（帯電ローラ）６６は、感光ドラム６２の外周面に接触し、感光ドラム６２の外周面を帯電する。

露光装置３は、画像情報に応じたレーザ光Ｌを出力する。レーザ光ＬはカートリッジＢのドラム枠体７１に設けられたレーザ開口７１Ｈを通り、感光ドラム６２の外周面を露光する。これにより、感光ドラム６２の外周面（表面）には画像情報に対応した静電潜像が形成される。

一方、図３に示すように、現像装置としての現像ユニット２０において、トナー室２９内のトナーＴは、第１搬送部材４３、第２搬送部材４４、第３搬送部材５０の回転によって搬送され、トナー供給室２８に送り出される。トナーＴは、マグネットローラ３４（固定磁石）の磁力により、現像ローラ３２の表面に担持される。トナーＴは、現像ブレード４２によって、摩擦帯電されつつ現像ローラ３２の周面上での層厚が規制される。現像ローラ３２の表面に担持されたトナーは、現像ローラ３２の回転によって搬送される。

現像ローラ３２には、所定の現像電圧が印可されている。トナーＴは、感光ドラム６２と現像ローラ３２の電位差により、静電潜像に応じて感光ドラム６２へ現像される。静電潜像は、トナー像として可視像化される。感光ドラム６２に担持されたトナーは、感光ドラム６２に回転によって搬送される。

ここで、装置本体Ａには、カートリッジＢに設けられた第１カップリング７０および第２カップリング２１に駆動を伝達するための第１駆動軸１４および第２駆動軸１９が設けられている（図８）。第１駆動軸１４および第２駆動軸１９は装置本体Ａのモータ（不図示）により駆動される。これにより、第１カップリング７０と連結している感光ドラム６２が装置本体Ａから駆動力を受けて回転する。また、第２カップリング２１から駆動を伝達されて現像ローラ３２が回転する。さらに、帯電ローラ６６、現像ローラ３２は、装置本体Ａの給電部（不図示）より給電される。

一方、図２に示すように、ピックアップローラ５ａ、給送ローラ対５ｂ、搬送ローラ対５ｃによって、装置本体Ａの下部に収納されたシート材Ｐがシートトレイ４から送り出される。そして、そのシート材Ｐが転写ガイド６を経由して、感光ドラム６２と転写ローラ７との間の転写位置へ搬送される。この転写位置において、トナー像は感光ドラム６２からシート材Ｐに転写される。

トナー像が転写されたシート材Ｐは、感光ドラム６２から分離されて搬送ガイド８に沿って定着装置９に搬送される。そしてシート材Ｐは、定着装置９を構成する加熱ローラ９ａと加圧ローラ９ｂとのニップ部を通過し、トナー像はシート材Ｐに定着される。シート材Ｐは、排出ローラ対１０まで搬送され、排出トレイ１１に排出される。

一方、図３に示すように、転写後の感光ドラム６２は、クリーニングブレード７７により外周面上の残留トナーが除去されて、再び、画像形成プロセスに使用される。感光ドラム６２から除去されたトナーは感光体ユニット６０の除去トナー室７１ｂに貯蔵される。

上記において、帯電ローラ６６、現像ローラ３２、転写ローラ７、クリーニングブレード７７が感光ドラム６２に作用するプロセス手段である。

＜カートリッジ着脱＞
次に、装置本体Ａに対するカートリッジＢの着脱について、図５、図６、図７を用いて説明する。

図５は、カートリッジＢを着脱するために開閉扉１３を開いた装置本体Ａの斜視図である。図６は、カートリッジＢを着脱するために開閉扉１３を開きトレイ１８を引き出した状態の装置本体ＡとカートリッジＢの斜視図である。図７は、開閉扉１３を開きトレイ１８を引き出した状態で、カートリッジＢを着脱している際の装置本体Ａ及びカートリッジＢの斜視図である。カートリッジＢは、トレイ１８に対して、着脱方向Ｅに沿って着脱可能である。

装置本体Ａには開閉扉１３が回動可能に取り付けられている。開閉扉１３を開くとカートリッジ挿入口１７が露出する。カートリッジ挿入口１７内にはカートリッジＢを装置本体Ａに装着するためのトレイ１８が備えられている。トレイ１８は、所定の位置まで引き出すと、カートリッジＢの着脱が可能である。カートリッジＢはトレイ１８に載せられた状態で図中矢印Ｃ方向にガイドレール（不図示）に沿って装置本体Ａ内に装着される。

＜カートリッジ支持＞
図５、図８、図９を用いて、カートリッジＢの支持について説明する。

図８は、駆動側におけるカートリッジの支持を説明する図である。図９は、非駆動側におけるカートリッジの支持を説明する図である。

図５に示すように、装置本体ＡにはカートリッジＢを支持するための駆動側板１５と非駆動側板１６が設けられている。図８、図９に示すように、駆動側板１５には第１支持部１５ａ、第２支持部１５ｂ、及びカートリッジＢの回転を規制する回転規制部１５ｃが設けられている。非駆動側板１６には第１支持部１６ａ、第２支持部１６ｂ、及びカートリッジＢの回転を規制する回転規制部１６ｃが設けられている。

一方、カートリッジＢのドラム軸受７３には被支持部７３ｂ、被支持部７３ｄが備えられる。ドラム枠体７１には、駆動側に被規制部７１ａ、非駆動側に被支持部７１ｆと被規制部７１ｇが設けられている。

被支持部７３ｂは、第１支持部１５ａと当接する。被支持部７３ｄは第２支持部１５ｂと当接する。被規制部７１ａは、回転規制部１５ｃと当接する。被支持部７１ｆは第１支持部１６ａと第２支持部１６ｂとに当接する。被規制部７１ｇは回転規制部１６ｃと当接する。これにより、カートリッジＢは装置本体Ａの内部において、装置本体Ａに対するカートリッジＢの位置が決められる。

＜超音波スポット溶着＞
本発明で用いる超音波スポット溶着での接合方法を説明する。超音波スポット溶着とは、２つの部材を、超音波を用いて接合する方法の一つである。

超音波溶着では、超音波振動を発生する発振装置と、発振装置に取り付けられ、超音波振動を部材に伝える共鳴体が用いられる。共鳴体は、ホーンあるいは溶着ホーンと呼ばれる。溶着ホーンが部材に一定の加圧力を与え、超音波振動を与える。これにより２つ部材の樹脂の間に摩擦熱が発生する。この摩擦熱により樹脂を溶融させて接合する。

超音波溶着によって接合される部材の材料は、熱可塑性樹脂を含むことが望ましい。また、二つの部材の接合強度を高めるために、少なくとも溶融する部分において、二つの部材の材料は、互いに相溶性を有することが好ましい。二つの部材の材料が同じであることがより望ましい。本実施例においては、後述する第一の部材としての現像容器２３と第二の部材としてのサイドカバー２６の材料として、同材質のスチレン系の熱可塑性樹脂を用いた。

超音波スポット溶着で用いられる溶着ホーンについて説明する。図１８に示すように、溶着ホーンＨは直径Ｄ１を有する円筒部Ｈｃ、円筒部Ｈｃからホーン先端部Ｈａに向かうに従って径が小さくなるテーパ部Ｈｂを有する。言い換えると、溶着ホーンは、ホーン先端部Ｈａが尖った形状を有している。このような先端形状を有する溶着ホーンを用いることにより、接合する部材に超音波を伝える突起形状（いわゆる超音波ジョイント）を形成することなく、部材同士を接合することができる。

＜超音波スポット溶着によるサイドカバーと現像容器の接合＞
本実施例では、第一の部材としての現像容器２３に対して、第二の部材としてのサイドカバー２６を、超音波スポット溶着で接合する。

サイドカバー２６の現像容器２３への超音波スポット溶着による接合に関して図１、図１４〜図２２を用いて説明する。

図１４から図１６は、サイドカバー２６と現像容器２３の位置決めを説明する斜視図である。図１７は、超音波スポット溶着による、サイドカバー２６と現像容器２３の接合を説明する斜視図である。図１、図１８から図２２は、超音波スポット溶着による、サイドカバー２６と現像容器２３の接合を説明する断面図である。

図１、図１８から図２２は、後述する第１当接面２３ｃに直交し、貯留穴部２３ｄの中心を通る法線に沿って切断した断面を、その断面に直交する方向から見た図である。

（保持工程）
カートリッジＢの生産方法は、サイドカバー２６と現像容器２３を、超音波スポット溶着を行う位置に保持する、保持工程を含む。以下、保持工程について説明する。

図１４、図１８に示すように、現像容器２３は、受け面としての第１当接面２３ｃを有している。また、第１当接面２３ｃには、貯留部としての貯留穴部２３ｄが設けられている。つまり、貯留部は、第１当接面２３ｃと交差する方向（本実施例では直交する方向）にくぼんだ凹部であり、本実施例では直径Ｄ２を有した穴である。

本実施例においては、第１当接面２３ｃは、長手方向を向いている。言い換えると、第１当接面２３ｃは、長手方向に交差する（本実施例では直交する）面である。

貯留穴部２３ｄが備えられた第１当接面２３ｃは、現像容器２３の複数の位置に設けられている。本実施例においては、貯留穴部２３ｄが備えられた第１当接面２３ｃの数は２つである。ただし、貯留穴部２３ｄが備えられた第１当接面２３ｃの数は１つでもよい。一方、現像容器２３に固定された軸受部材２７には、後述する基準穴２７ａ、長穴２７ｂが設けられている。

サイドカバー２６には、第１当接面２３ｃに接触する接触面としての第２当接面２６ｃを有している。サイドカバー２６と現像容器２３が超音波スポット溶着される状態において、第２当接面２６ｃは、第１当接面２３ｃに沿って接触するように構成されている。さらに、サイドカバー２６には後述する基準穴２６ｂ、長穴２６ｅが設けられている。

図１４に示すように、長手方向において、サイドカバー２６と、サイドカバー２６の組立に用いられる保持部材９０とが、現像容器２３の一端側に配置されている。また、長手方向において、バックアップ部材９１が現像容器２３の他端側に配置されている。保持部材９０は、サイドカバー２６の基準穴２６ｂ、長穴２６ｅに嵌合する軸９０ａ、９０ｂを備える。

保持部材９０を図１４の矢印Ｆ方向に移動させると、基準穴２６ｂ、長穴２６ｅに軸９０ａ、９０ｂが嵌合する。これにより、図１５に示すように、サイドカバー２６は保持部材９０に保持された状態となる。

保持部材９０は、サイドカバー２６を保持した状態で図１５の矢印Ｆ方向に移動する。これと同時に、バックアップ部材９１も図１５の矢印Ｇ方向に移動する。この時、図１５に示すように、軸受部材２７の基準穴２７ａ、長穴２７ｂと保持部材９０の軸９０ａ、９０ｂが嵌合する。つまり、現像容器２３が、軸受部材２７を介して、保持部材９０に保持された状態となる。これにより、長手方向と交差する方向において、現像容器２３とサイドカバー２６が位置決めされる。一方、バックアップ部材９１は面９１ａが現像容器２３の被当接面２３ｆと当接する。

さらに、現像容器２３とサイドカバー２６は、第１当接面２３ｃとサイドカバー２６の第２当接面２６ｃが当接する位置まで移動させられる。これにより、図１６に示すように、現像容器２３とサイドカバー２６は、超音波スポット溶着が実行される位置（保持位置）に保持される。図１８に示すように、現像容器２３とサイドカバー２６が保持位置に保持された状態において、第１当接面２３ｃと第２当接面２６ｃが接触している。そして、貯留穴部２３ｄは第２当接面２６ｃによって覆われている。本実施例では、第１当接面２３ｃと第２当接面２６ｃは、保持位置において平行になるように形成された平面である。第１当接面２３ｃと第２当接面２６ｃは、少なくとも貯留穴部２３ｄの周囲（縁部）で当接できる平面で構成されることが好ましい。しかし、第１当接面２３ｃと第２当接面２６ｃが完全な平面もしくは完全に平行でなくてもよい。例えば、保持部材９０によって第１当接面２３ｃと第２当接面２６ｃの少なくとも一方が変形して、第１当接面２３ｃと第二当接面２６が当接するように構成してもよい。

このように、サイドカバー２６は軸受部材２７及び現像容器２３に対して位置決めされ、超音波スポット溶着が行われる位置に保持される。

＜接合工程＞
カートリッジＢの生産方法は、上述した保持工程によって保持位置に保持されたサイドカバー２６と現像容器２３を、超音波スポット溶着で接合する接合工程を含む。以下、接合工程について説明する。

図１７に示すように、長手方向において、サイドカバー２６の外側には溶着ホーンＨが配置されている。この溶着ホーンＨは、図１７の矢印Ｈ１方向（ホーン侵入方向Ｈ１）に移動する。本実施例では、溶着ホーンＨは、第１当接面２３ｃに交差する方向（好ましくは第１当接面２３ｃの法線の方向）に沿って移動するように構成されている。溶着ホーンＨのホーン先端部Ｈａは、サイドカバー２６の対向面２６ｄと当接する。対向面２６ｄは、第２当接面２６ｃの反対側（裏面側）の面であり、第２当接面２６ｃと平行な面である。つまり、溶着ホーンＨは、サイドカバー２６が、第１当接面２３ｃの貯留穴部２３ｄに向けて溶かされるように、サイドカバー２６側から現像容器２３側に向けて移動する。

サイドカバー２６と現像容器２３は、溶着箇所Ｘ、Ｙの２か所で接合される。溶着箇所Ｘ、Ｙは同じ構成であるため、以降の説明では溶着箇所Ｘについて説明する。また、図１、図１８〜図２２は溶着箇所ＸのＡ−Ａ断面図（図１７参照）であり、超音波スポット溶着での接合に関わる部分のみ示した断面図である。

サイドカバー２６の現像容器２３への超音波スポット溶着での接合方法を図１、図１８から図２２を用いて順に説明する。

図１８に示したように、溶着ホーンＨは直径Ｄ１を有する円筒部Ｈｃ、円筒部Ｈｃからホーン先端部Ｈａに向かうに従って径が小さくなるテーパ部Ｈｂを有している。また、第２当接面２６ｃは第１当接面２３ｃと当接している。ここで、円筒部Ｈｃの中心軸線Ｚは、ホーン先端部Ｈａを通るように構成されている。さらに、中心軸線Ｚの方向は、ホーン侵入方向Ｈ１と同一である。

ここで、中心軸線Ｚの方向は、第１当接面２３ｃの法線の方向と平行である。また、中心軸線Ｚの方向は、第２当接面２６ｃの法線の方向と平行である。また、中心軸線Ｚは、貯留穴部２３ｄの中心を通る。言い換えると、中心軸線Ｚは、第１当接面２３ｃまたは第２当接面２３ｄに直交し、貯留穴部２３ｄの中心を通る法線と一致する。

ホーン先端部Ｈａがサイドカバー２６の対向面２６ｄに当接したときの、溶着ホーンＨと貯留穴部２３ｄの位置関係について説明する。第１当接面２３ｃの法線の方向で見たとき、ホーン先端部Ｈａが貯留穴部２３ｄと重なるように配置される。つまり、第１当接面２３ｃの法線の方向（第２当接面２６ｃの法線の方向と同じ）に直交する方向において、貯留穴部２３ｄの位置と、ホーン先端部Ｈａの位置は、重なっている。つまり、ホーン先端部Ｈａは、第１当接面２３ｃの法線方向に、貯留穴部２３ｄを対向面２６ｄに投影した領域内で対向面２６ｄと当接する。言い換えると、ホーン先端部Ｈａは、第１当接面２３ｃに直交しホーン先端部Ｈａを通る線が、貯留穴部２３ｄを通るように配置される。

ここで、溶着ホーンＨの円筒部Ｈｃの直径Ｄ１と貯留穴部２３ｄの直径Ｄ２のとの関係はＤ１＞Ｄ２が満たされるようになっている。

溶着ホーンＨがホーン侵入方向Ｈ１に移動することで、図１９に示すようにホーン先端部Ｈａは、直径Ｄ２の貯留穴部２３ｄを対向面２６ｄに投影した領域内で、対向面２６ｄと当接する。この時、溶着ホーンＨは、対向面２６ｄに対して、ホーン侵入方向Ｈ１に所定の荷重を加えている。溶着ホーンＨが所定の荷重を対向面６ｄに加えた状態で振動することで、ホーン先端部Ｈａと対向面２６ｄの間に摩擦熱が発生する。この摩擦熱によって対向面２６ｄの一部が溶融し、図２０に示すように溶着ホーンＨはサイドカバー２６の内部に侵入する。

溶着ホーンＨがサイドカバー２６の内部に侵入し、超音波振動を付与することで、図２１に示すように、溶着ホーンＨはサイドカバー２６の内部にさらに侵入する。このとき、侵入した溶着ホーンＨに押し出されるように第２当接面２６ｃに突起部２６ｅが形成される。突起部２６ｅは、貯留穴部２３ｄに入り込んでいる。また、溶着ホーンＨにより付与された超音波振動が、サイドカバー２６を介して第２当接面２６ｃに伝わる。これにより、第２当接面２６ｃと第１当接面２３ｃとの間に摩擦熱が発生し、第２当接面２６ｃと第１当接面２３ｃそれぞれが溶融し、溶融部が形成される。第２当接面２６ｃと第１当接面２３ｃの溶融部のうち、貯留穴部２３ｄの周囲に形成されたものを、第１溶融部２４と呼ぶ。

さらに、溶融部の一部は、貯留穴部２３ｄの側面部２３ｅを伝って図２２の矢印Ｊ方向に流れ、貯留穴部２３ｄに入り込む。この部分を第２溶融部２５と呼ぶ。第２溶融部２５は、貯留穴部２３ｄの側面部２３ｅと接触した状態になる。第１溶融部２４と第２溶融部２５はつながって一体化しているが、図２２等では分けて描かれている。

その後、図１に示すように、溶着ホーンＨが矢印Ｈ２方向に退避し、第１溶融部２４及び第２溶融部２５が冷却されて固化する。これにより、サイドカバー２６と現像容器２３は固化した第１溶融部２４及び第２溶融部２５と共に一体化して接合された状態となる。

以上で、サイドカバー２６の現像容器２３への超音波スポット溶着による接合が完了する。

なお、上記の説明では保持部材９０とバックアップ部材９１の移動と、溶着ホーンＨの移動を別のタイミングで行った例を示したが、これらが同時になされるものでもよい。その場合、溶着ホーンＨがサイドカバー２６に当接する前に、第１当接面２３ｃと第２当接面２６ｃが当接していればよい。

サイドカバー２６と現像容器２３が接合された状態では、第１当接面２３ｃの貯留穴部２３ｄを、第２当接面２６ｃが覆っている。そして、第１当接面２３ｃと第２当接面２６ｃが接触している。サイドカバー２６には、貯留穴部２３ｄに向かってくぼむ凹部２６ｆが形成されている。そして、溶融部の少なくとも一部（第２溶融部２５）が、貯留穴部２３ｄに入り込んだ状態となっている。つまり、サイドカバー２６と現像容器２３の長手位置を決めている第２当接面２６ｃと第１当接面２３ｃとの間に溶融部が入り込む量を減らし、第１当接面２３ｃと第２当接面２６ｃが離れることを低減できる。また、サイドカバー２６と現像容器２３が第１溶融部２４だけでなく第２溶融部２５でも接合されているため、接合面積が増え、接合強度を上げることもできる。つまり、図１に示したように、サイドカバー２６と現像容器２３の剥離方向であるＨ３方向と、Ｈ３方向に対して交差する方向に、第１溶融部２４と第２溶融部２５が形成されている。このため、サイドカバー２６の現像容器２３に対する剥離強度を上げることもできる。

ここで、図１、図２３を用いて、凹部２６ｆについて説明する。図２３は、凹部２６ｆを、第１当接面２３ｃの法線方向から見た図である。図２３は、第１当接面２３ｃの法線方向に沿って、サイドカバー２６の側から見た図を示している。

図１に示すように、凹部２６ｆは、溶着ホーンＨの形状が転写された形状をしている。つまり、凹部２６ｆにはテーパ部Ｈｂによって形成された傾斜部２６ｇを有している。凹部２６ｆには、ホーン先端部Ｈａによって形成された凹部先端部２６ｈが形成されている。凹部２６ｆには、円筒部Ｈｃによって形成された円筒形状部２６ｉが形成されている。

傾斜部２６ｇは、第１当接面２３ｃの法線に対して交差する方向に延びる。ここで、凹部の中央側に位置する傾斜部２６ｇの端部を第一の端部２６ｇ１とし、反対側の端部を第二の端部２６ｇ２と呼ぶ。第一の端部２６ｇ１は、凹部先端部２６ｈと接続されている。第二の端部２６ｇ２は、円筒形状部２６ｉと接続されている。このとき、図２３に示すように、第１当接面２３ｃの法線方向で見たときに、第一の端部２６ｇ１は、貯留穴部２３ｄの内側に位置している。そして、第二の端部２６ｇ２は貯留穴部２３ｄの外側に位置している。さらに、第二の端部２６ｇ２の外側に、第１溶融部２４の端部が位置している。一方、図１に示すように、凹部２６ｆは第１当接面２３ｃに達しない深さで設けられる。つまり、凹部２６ｆは第１当接面２３ｃに対して、貯留穴部２３ｄの反対側に位置する。

凹部２６ｆがこのような形状を有するように、溶着ホーンＨによってサイドカバー２６と現像容器２３を超音波スポット溶着で接合することで、溶融部の一部（第２溶融部２５）が、貯留穴部２３ｄに入り込みやすくなる。また、貯留穴部２３ｄの周囲全体に第１溶融部２４が形成されやすくなり、サイドカバー２６と現像容器２３の接合強度を向上できる。

尚、ここまでの説明ではサイドカバー２６と軸受部材２７を別体の構成として説明してきたが、一体の構成にも適用しうる。

また、本実施例では、現像ユニット２０に設けられたサイドカバー２６と現像容器２３の接合方法を説明した。しかし、本発明はこれに限定されず、他の部品同士の接合にも使用できる。例えば、感光体ユニット６０に設けられたドラム軸受７３とドラム枠体７１の接合にも適用できる。また、軸受部材２７と現像容器２３の接合にも適用できる。

また、本発明のカートリッジは装置本体に着脱可能であったが、装置本体に固定されるものであってもよい。

また、カートリッジＢは感光ドラム６２や現像ローラ３２などの回転部材を有している。そして、これらに当接して回転可能に支持する、ドラム摺動部７３ａや現像ローラ摺動部２７ｃ等の摺動部を有している。本実施例では、摺動部に対して溶融部が離れた位置に形成されるようにした。こうすることで、摺動部が溶かされることによって、これら回転部材の回転が不安定になることを防ぐことができる。感光ドラム６２や現像ローラ３２を除いた回転部材との摺動部においても、溶融部を離して形成することで、その回転部材の回転を安定させることができる。

また、カートリッジＢは、装置本体に対してカートリッジＢの位置を決めるための位置決め部を備えている（被支持部７３ｂ、被支持部７３ｄ、被規制部７１ａ、被支持部７１ｆ、被規制部７１ｇ）。本実施例では、これらに対して溶融部が離れた位置に形成されるようにした。こうすることで、位置決め部が溶かされることによって、これらカートリッジの位置決めが不安定になることを防ぐことができる。

超音波スポット溶着は装置の汎用性も高いうえに、ビスなどの部品を省略できる。したがって、部品コストや組み立て装置のコストも削減できる。また、接着剤を使用する場合と比較して、接合にかかる時間が短い。

さらに本構成を用いることで、２つの部品（サイドカバー２６と現像容器２３）の超音波スポット溶着で接合するときに、位置決め精度の維持と強固な固定を両立しながら、これらを省スペースで実現することができる。

２０ 現像ユニット
２２ 現像底部材
２３ 現像容器
２３ｃ 第１当接面
２３ｄ 貯留穴部
２４ 第１溶融部
２５ 第２溶融部
２６ サイドカバー
２６ｃ 第２当接面
２６ｄ 対向面
２６ｆ 凹部
２６ｇ 傾斜部
２６ｇ１ 第一の端部
２６ｇ２ 第二の端部
３２ 現像ローラ（現像剤担持体）
６０ 感光体ユニット
６２ 感光ドラム
７１ ドラム枠体
７１ｃ ドラム軸支持穴
７３ ドラム軸受
７３ａ ドラム摺動部
Ａ 画像形成装置本体（装置本体）
Ｂ プロセスカートリッジ（カートリッジ）
Ｈ 溶着ホーン
Ｈａ ホーン先端部
Ｈｂ テーパ部
Ｈｃ 円筒部
Ｄ１ 円筒部の直径
Ｄ２ 貯留穴部の直径

Claims (16)

1. 画像形成装置の装置本体に取り付けられるカートリッジの生産方法であって、前記カートリッジは、受け面と貯留部を有する第一の部材と、前記受け面に接触する接触面を有する第二の部材と、を備え、
   前記生産方法は、
   前記接触面が前記貯留部を覆い、前記接触面と前記受け面が接触するように、前記第一の部材と前記第二の部材を保持する保持工程と、
   前記第一の部材と前記第二の部材を接合する接合工程であって、前記第二の部材に前記貯留部に向かってくぼむ凹部が形成され、かつ前記第一の部材と前記第二の部材の溶融部の少なくとも一部が前記貯留部に入り込むように、前記第一の部材と前記第二の部材を超音波スポット溶着で接合する接合工程と、
   を含むことを特徴とする生産方法。
2. 前記凹部は、前記受け面の法線に対して交差する方向に延びる傾斜部を有し、前記傾斜部は、前記凹部の中央側に位置する第一の端部と、前記第一の端部の反対側に位置する第二の端部を有し、
   前記法線の方向から見たときに、前記第一の端部は前記貯留部の内側に位置することを特徴とする請求項１に記載の生産方法。
3. 前記法線の方向から見たときに、前記第二の端部は前記貯留部の外側に位置することを特徴とする請求項２に記載の生産方法。
4. 前記法線の方向において、前記凹部は前記接触面に対して前記貯留部の反対側に位置することを特徴とする請求項２または３に記載の生産方法。
5. 前記カートリッジは、回転部材と、前記回転部材に当接して前記回転部材を回転可能に支持する摺動部を有し、
   前記溶融部は前記摺動部から離れた位置に形成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の生産方法。
6. 前記回転部材は、静電潜像を担持する像担持体であることを特徴とする請求項５に記載の生産方法。
7. 前記回転部材は、静電潜像を現像する現像剤担持体であることを特徴とする請求項５に記載の生産方法。
8. 前記カートリッジは、前記装置本体に対して前記カートリッジを位置決めするための位置決め部を有し、
   前記溶融部は前記位置決め部から離れた位置に形成されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の生産方法。
9. 画像形成装置の装置本体に取り付けられるカートリッジであって、
   受け面と貯留部を有する第一の部材と、
   前記受け面に接触する接触面を有する第二の部材であって、前記接触面が前記貯留部を覆い、前記接触面と前記受け面が接触するように配置された第二の部材と、
   を備え、
   前記第一の部材と前記第二の部材は、前記第二の部材に前記貯留部に向かってくぼむ凹部が形成され、かつ前記第一の部材と前記第二の部材の溶融部の少なくとも一部が、前記貯留部に入り込むように超音波スポット溶着で接合されていることを特徴とするカートリッジ。
10. 前記凹部は、前記受け面の法線に対して交差する方向に延びる傾斜部を有し、前記傾斜部は、前記凹部の中央側に位置する第一の端部と、前記第一の端部の反対側に位置する第二の端部を有し、
    前記法線の方向から見たときに、前記第一の端部は前記貯留部の内側に位置することを特徴とする請求項９に記載のカートリッジ。
11. 前記法線の方向から見たときに、前記第二の端部は前記貯留部の外側に位置することを特徴とする請求項１０に記載のカートリッジ。
12. 前記法線の方向において、前記凹部は前記接触面に対して前記貯留部の反対側に位置することを特徴とする請求項１０または１１に記載のカートリッジ。
13. 前記カートリッジは、回転部材と、前記回転部材に当接して前記回転部材を回転可能に支持する摺動部を有し、
    前記溶融部は前記摺動部から離れた位置に形成されることを特徴とする請求項９から１２のいずれか一項に記載のカートリッジ。
14. 前記回転部材は、静電潜像を担持する像担持体であることを特徴とする請求項１３に記載のカートリッジ。
15. 前記回転部材は、静電潜像を現像する現像剤担持体であることを特徴とする請求項１３項に記載のカートリッジ。
16. 前記カートリッジは、前記装置本体に対して前記カートリッジを位置決めするための位置決め部を有し、
    前記溶融部は前記位置決め部から離れた位置に形成されることを特徴とする請求項９から１５のいずれか一項に記載のカートリッジ。

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