(57)【要約】【課題】寸法精度、機密性に優れた３次元的複雑形状のトナー搬送ハイプおよびその製造方法を提供する。【解決手段】画像形成装置で使用される曲管形状のトナー搬送用パイプであって、少なくとも１箇所にパイプ長さ方向に沿って半管状部分を有するパイプ本体と、該半管状部分に接合される少なくとも１つの半管状蓋体との接合体であり、上記パイプ本体と上記半管状蓋体との接合部が超音波溶着されてなる。ここで、上記パイプ本体および半管状蓋体は、該パイプ本体と、該半管状蓋体との接合面が略平面となる形状で、射出成形により成形される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置で使用される曲管形状のトナー搬送用パイプであって、
該トナー搬送用パイプは、少なくとも１箇所にパイプ長さ方向に沿って半管状部分を有するパイプ本体と、該半管状部分に接合される少なくとも１つの半管状蓋体との接合体であり、前記パイプ本体と前記半管状蓋体との接合部が超音波溶着されてなることを特徴とするトナー搬送用パイプ。
【請求項２】
前記パイプ本体および半管状蓋体は、該パイプ本体と、該半管状蓋体との接合面が略平面となる形状で、射出成形により成形されることを特徴とする請求項１記載のトナー搬送用パイプ。
【請求項３】
前記超音波溶着される接合部の断面は、一方が凸形状で、他方が前記凸形状の凸部に嵌合できる凹形状で、かつ前記凸形状の凸部先端幅が前記凹形状の凹部底面幅よりも大きい形状で嵌合されつつ超音波溶着されてなることを特徴とする請求項１または請求項２記載のトナー搬送用パイプ。
【請求項４】
前記凹形状の凹部内側面の少なくとも一方の側面に凹部底面幅を凹部上面幅よりも狭くする方向の傾斜面を有することを特徴とする請求項３記載のトナー搬送用パイプ。
【請求項５】
画像形成装置で使用される曲管形状のトナー搬送用パイプの製造方法であって、
少なくとも１箇所にパイプ長さ方向に沿って半管状部分を有するパイプ本体、および該半管状部分に接合される少なくとも１つの半管状蓋体を射出成形する工程と、前記パイプ本体の半管状部分に前記半管状蓋体を超音波溶着する工程とを備えてなり、
前記超音波溶着する工程は、前記接合部の断面が、一方が凸形状で、他方が前記凸形状の凸部に嵌合できる凹形状で、かつ嵌合時に前記凸形状の凸部先端幅が前記凹形状の凹部底面幅よりも大きい形状を用いて、前記凹部内側面にて超音波溶着する工程であることを特徴とするトナー搬送用パイプの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置で使用されるトナー搬送用パイプおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置では、その内部にトナー容器が取り付けられて、容器に収容されているトナーを画像形成装置の現像部へ補給している。この現像部へのトナーの補給、および現像残トナーを回収リサイクルするために樹脂製のトナー搬送用パイプ内部に搬送コイルなどを設けたトナー搬送手段が使用されている。従来このようなトナー搬送手段として、搬送コイルを回転させる駆動手段を正逆転可能な構成とすることにより、トナーをパイプの下側から上側に向けて搬送する場合においてもトナー搬送経路中でのトナー詰まりなどを防止したもの（特許文献１参照）などがある。
また、トナー搬送用パイプの形状は、特許文献１に示すような直線状のほか、画像形成装置の形態によっては、パイプの両端部が３次元的にねじれた位置となるような複雑形状とする場合がある。この場合、パーティングラインが３次元的にねじれて型抜きができなくなるなど射出成形による成形が困難になるため、主にブロー成形などにより成形されている。
【０００３】
また従来、気密性などを必要とする容器などを接合体として製造するため、溶着強度に優れる超音波溶着を利用して接合を行なうものとして、円筒トナー容器を２つの半円筒部分に分割し、これらを超音波溶着により接合したものがある（特許文献２参照）
【特許文献１】特開２００３−２０８０２１号公報（段落［００２３］）
【特許文献２】特開２００３−６６７０２号公報（段落［０００６］）
【０００４】
しかしながら、ブロー成形によりトナー搬送用ハイプを成形した場合では、寸法精度が悪く肉厚の均一性を担保できないなどの問題がある。この寸法精度の低下により搬送コイルによりトナーを正確に一定量搬送することなどができなくなるという問題がある。パイプ肉厚が均一でなくなると、その内部に設ける搬送コイルがパイプ壁面に接触してしまい、回転抵抗が増加し、搬送コイルの動力に余分な負荷がかかるという問題がある。また、接触時に発生する騒音も問題となる。その他、成形時に肉厚の薄い部分で孔が発生するなど、気密性に劣るという問題もある。
また、上記特許文献２の円筒トナー容器では接合面が平面となるため、各部位の射出成形および超音波溶着が容易であるが、トナー搬送用パイプは、上述のようにその形状が３次元複雑形状となる場合があり、通常射出成形は困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような問題に対処するためになされたもので、寸法精度、気密性に優れた３次元複雑形状のトナー搬送ハイプおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のトナー搬送用パイプは、画像形成装置で使用される曲管形状のトナー搬送用パイプであって、少なくとも１箇所にパイプ長さ方向に沿って半管状部分を有するパイプ本体と、該半管状部分に接合される少なくとも１つの半管状蓋体との接合体であり、上記パイプ本体と上記半管状蓋体との接合部が超音波溶着されてなることを特徴とする。
また、上記パイプ本体および半管状蓋体は、該パイプ本体と、該半管状蓋体との接合面が略平面となる形状で、射出成形により成形されることを特徴とする。
【０００７】
パイプ全体をブロー成形などにより一度に成形せずに、半管状部分を有するパイプ本体と、該半管状部分に接合する半管状蓋体とを射出成形などにより別個に成形した後、超音波溶着で接合することにより、寸法精度に優れパイプ肉厚などが一定となる。
また、パイプ本体および半管状蓋体は、パイプ本体と、該半管状蓋体との接合面が略平面となるような形状とすることにより、トナー搬送用パイプが３次元複雑形状であっても各部位の射出成形およびこれらの超音波溶着が容易であり生産性に優れる。
【０００８】
上記超音波溶着される接合部の断面は、一方が凸形状で、他方が上記凸形状の凸部に嵌合できる凹形状で、かつ上記凸形状の凸部先端幅が上記凹形状の凹部底面幅よりも大きい形状で嵌合されつつ超音波溶着されてなることを特徴とする。
また、上記凹形状の凹部内側面の少なくとも一方の側面に凹部底面幅を凹部上面幅よりも狭くする方向の傾斜面を有することを特徴とする。
【０００９】
超音波溶着される接合部の断面として、一方が凸形状で、他方がその凸形状の凸部に嵌合できる凹形状で、かつ凸形状の凸部先端幅が凹形状の凹部底面幅よりも大きい形状で嵌合されつつ超音波溶着されてなることにより、凹部内側面と凸部外側面とが発熱して溶融し、相互に超音波溶着する。このため、溶着面が単なる突合せ面よりも大きくなり、トナー搬送用パイプは、複数分割された分割体を接合した管状部材であっても、超音波溶着後の気密性および溶着強度に優れる。
【００１０】
本発明のトナー搬送用パイプの製造方法は、少なくとも１箇所にパイプ長さ方向に沿って半管状部分を有するパイプ本体、および該半管状部分に接合される少なくとも１つの半管状蓋体を射出成形する工程と、上記パイプ本体の半管状部分に上記半管状蓋体を超音波溶着する工程とを備えてなり、この超音波溶着する工程は、上記接合部の断面が、一方が凸形状で、他方が該凸形状の凸部に嵌合できる凹形状で、かつ嵌合時に凸形状の凸部先端幅が凹形状の凹部底面幅よりも大きい形状を用いて、凹部内側面にて超音波溶着する工程であることを特徴とする。
【００１１】
パイプを複数の部位に分けて射出成形により製造することにより、形状が３次元複雑形状であっても寸法精度に優れる。また、超音波溶着が嵌合時に凸形状の凸部先端幅が凹形状の凹部底面幅よりも大きい形状を用いて、凹部内側面にて超音波溶着する工程であることにより、気密性および溶着強度に優れたトナー搬送用パイプが得られる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のトナー搬送用パイプは、画像形成装置で使用される曲管形状のトナー搬送用パイプであって、少なくとも１箇所にパイプ長さ方向に沿って半管状部分を有するパイプ本体と、該半管状部分に接合される少なくとも１つの半管状蓋体との接合体であり、上記パイプ本体と上記半管状蓋体との接合部が超音波溶着されてなるので、寸法精度に優れパイプ肉厚などが一定となる。
【００１３】
本発明のトナー搬送用パイプの製造方法は、少なくとも１箇所にパイプ長さ方向に沿って半管状部分を有するパイプ本体、および該半管状部分に接合される少なくとも１つの半管状蓋体を射出成形する工程と、上記パイプ本体の半管状部分に上記半管状蓋体を超音波溶着する工程とを備えてなり、この超音波溶着する工程は、上記接合部の断面が、一方が凸形状で、他方が該凸形状の凸部に嵌合できる凹形状で、かつ嵌合時に凸形状の凸部先端幅が凹形状の凹部底面幅よりも大きい形状を用いて、凹部内側面にて超音波溶着する工程であるので、溶着面が単なる突合せ面よりも大きくなり、トナー搬送用パイプは、複数分割された分割体を接合した管状部材であっても、超音波溶着後の気密性および溶着強度に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明のトナー搬送用パイプの一実施例を図１を参照して説明する。図１（ａ）は、トナー搬送用パイプの分解斜視図を、図１（ｂ）は組み立てられたトナー搬送用パイプの斜視図をそれぞれ示す。
トナー搬送用パイプ１は、半管状部分２ａを有するパイプ本体２と、この半管状部分２ａに接合する半管状蓋体３とから構成される曲管形状であり、パイプ本体２と半管状蓋体３との接合部４が超音波溶着される。また、トナー搬送用パイプ１の内部には、パイプ内でトナーを搬送する搬送コイル（図示省略）が設けられる。
パイプ本体２および半管状蓋体３は、パイプ本体２の半管状部分２ａと半管状蓋体３とが相互に嵌合することでトナー搬送用パイプ１を形成できる形状であればよい。特に、図１（ａ）に示すようにパイプ本体２と、半管状蓋体３との接合面５が平面に近い形状が好ましい。該形状とすることにより、各部位を射出成形により成形するときに金型の無理抜き部分が少なくなり、成形容易となる。
また、トナー搬送用パイプ１の両端部１ａおよび１ｂの形状は連結するホッパー、トナー回収部などに応じて適宜変更する。例えば、図１（ａ）に示すように、一端部は、そのパイプ断面１ａを開放し、他端部はパイプ側面に開口部１ｂを設ける。
【００１５】
次に本発明のトナー搬送用パイプの他の実施例を図２を参照して説明する。図２（ａ）は、両端部が３次元的にねじれた位置となるトナー搬送用パイプの分解斜視図を、図２（ｂ）は組み立てられたトナー搬送用パイプの斜視図をそれぞれ示す。
図２（ａ）および図２（ｂ）に示すような３次元複雑形状のトナー搬送用パイプ１では、パイプ本体２に半管状部分を２ａおよび２ｂの２箇所別個に設け、各半管状部分２ａおよび２ｂに半管状蓋体３ａおよび３ｂを超音波溶着により接合している。ここで、上記図１の場合と同様の理由により、半管状部分２ａおよび２ｂは、半管状蓋体３ａおよび３ｂとの接合面がそれぞれ平面に近い形状となるようにすることが好ましい。
図２（ａ）および図２（ｂ）のような形状の場合、パイプ本体２および半管状蓋体を一対の組合せ構成とすると、パイプ本体２と、半管状蓋体３との接合面がねじれた面となるため、各部位の射出成形、およびそれらの超音波溶着が困難となる。これに対し、パイプ本体２に、半管状蓋体３との接合面を略平面とできる２箇所の半管状部分２ａおよび２ｂを形成することで、各半管状蓋体毎に容易に超音波溶着を行なうことが可能となる。
【００１６】
また、トナー搬送用パイプに連結される部位をパイプ本体２と一体に成形することができる。図３（ａ）に一端部にホッパーを設けたトナー搬送用パイプの分解斜視図を、図３（ｂ）に組み立てられたトナー搬送用パイプの斜視図をそれぞれ示す。
図３（ａ）および図３（ｂ）に示すトナー搬送用パイプ１は、そのパイプ本体２にホッパー６が一体成形により設けられている以外は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すものと同じである。本発明は、トナー搬送用パイプをブロー成形などにより一体成形せず、部位を分けて射出成形するため、ホッパー６などをパイプ本体２と一体成形することができる。この結果、パイプ本体２とホッパー６との間の機密性に優れる。また、同様の理由により、パイプ本体２の側面にフランジ７などを設けることも容易である。
【００１７】
次に、トナー搬送用パイプ１の接合部を図４により説明する。図４（ａ）は図１における接合部のＡ−Ａ拡大断面図を、図４（ｂ）は超音波溶着前の接合部のＢ部拡大断面図をそれぞれ示す。
超音波溶着される接合部４の断面は、半円管状蓋体３の接合部断面が凸形状３ｃで、パイプ本体２の半管状部分２ａの接合部断面が凹形状２ｃであり、相互に嵌合できる形状をしており、かつ凸部先端幅Ｄが凹形状の凹部底面幅ｄ2よりも大きい形状である。
具体的には、半管状部分２ａの凹形状２ｃが、内側面２ｄおよび２ｅと、凹部底面２ｆとから構成され、内側面２ｄに凹部の上部内幅ｄ1を狭くする方向の傾斜面２ｇを有している。傾斜面２ｇを有する凹形状２ｃに凸形状３ｃを嵌合して超音波振動を印加することにより、接触部における変形歪の発熱が凸形状３ｃの側面３ｄのエッジと傾斜面２ｇを起点として側面３ｄと２ｈとで発生する。
その結果、パイプ本体２の半管状部分２ａと半管状蓋体３とは、凸形状３ｃの側面３ｄと凹形状２ｃの側面２ｈとで超音波溶着されることにより、密に溶着され、トナー搬送用パイプ１の気密性および超音波溶着部の溶着強度が向上する。
【００１８】
傾斜面２ｇの形状としては、凹部の内幅ｄ1が底面２ｆ方向に向かって狭くなる形状で、図４（ｂ）に示す角度αが、３０°〜６０°の範囲であることが好ましい。また、製品の外観形状を維持するため、凹形状２ｃの深さｄ4を凸形状３ｃの長さｄ3より、余剰溶融物が溢れでない程度深くする。特に本発明のトナー搬送用パイプは高い寸法精度を要求されるため、十分な溶着強度を維持でき、かつ溶着時の余剰溶融物が完全に溢れでない深さとすることが好ましい。
凸形状３ｃの形状は、その先端幅Ｄを凹部の上部内幅ｄ1よりも約０．０５ｍｍのクリアランスをもたせた形状とすることが好ましい。該形状とすることにより、溶着振動をかける前に嵌合先端部の凹凸を誘い込ませてパイプ本体２と半管状蓋体３とを押えて変形などを矯正させることができる。その押えを保持しながら溶着振動をかけることによって全周を均一に溶着することが可能となる。
また、傾斜面２ｇは内側面２ｄまたは内側面２ｅの片側面、あるいは内側面２ｄおよび内側面２ｅの両側面にあってもよい。
【００１９】
次に本発明のトナー搬送用パイプの製造方法について上記各図を参照して説明する。
（１）合成樹脂組成物を用いて半管状部分２ａを有するパイプ本体２と、半円管状蓋体３とをそれぞれ射出成形する。パイプを半管状の複数の部位に分けて射出成形することにより、ブロー成形によって一体成形する場合よりも寸法精度に優れる。パイプ本体２の半管状部分２ａおよび半円管状蓋体３の接合部は図４に示す凹凸形状を設けておく。
（２）半管状蓋体３の凸形状と半管状部分２ａの凹形状とを嵌合させ、超音波振動を発生させながら加圧して、相互に圧入する。この工程により、凸形状３ｃの側面３ｄと凹形状２ｃの側面２ｈとが超音波溶着される。
超音波溶着条件は、合成樹脂材料、凹凸形状等によって異なるが、超音波振動ホーンの振幅は、凹凸形状の嵌合上下方向に 25〜50μm 、周波数は、15〜20 kHz で行なうのが溶着強度および気密度を高めるので好ましい。
【００２０】
パイプ本体に複数の半管状部分を設ける場合には、上記半管状蓋体と半管状部分との超音波溶着を必要回数行なう。
その他、ホッパー、フランジなどをトナー搬送用パイプに設ける場合は、パイプ本体２の射出成形時に一体成形することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明のトナー搬送用パイプは、バリが発生せず、寸歩精度、溶着強度、気密度が向上するので、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に用いられるトナー搬送用パイプとして好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施例に係るトナー搬送用パイプの分解斜視図である。
【図２】本発明の他の実施例に係るトナー搬送用パイプの分解斜視図である。
【図３】本発明の他の実施例に係るトナー搬送用パイプの分解斜視図である。
【図４】トナー搬送用パイプの接合部の断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  トナー搬送用パイプ
２  パイプ本体
３  半円管状蓋体
４  接合部
５  接合面
６  ホッパー
７  フランジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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