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2026-127413金属加工部材、現像装置、画像形成装置、及び金属加工部材の接合方法
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  • -金属加工部材、現像装置、画像形成装置、及び金属加工部材の接合方法 図1
  • -金属加工部材、現像装置、画像形成装置、及び金属加工部材の接合方法 図2
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  • -金属加工部材、現像装置、画像形成装置、及び金属加工部材の接合方法 図9
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  • -金属加工部材、現像装置、画像形成装置、及び金属加工部材の接合方法 図16
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】
(43)【公開日】
(54)【発明の名称】金属加工部材、現像装置、画像形成装置、及び金属加工部材の接合方法
(51)【国際特許分類】
   
   
   
   
   
【FI】
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】
(21)【出願番号】
(22)【出願日】
(71)【出願人】
【識別番号】000001007
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000718
【氏名又は名称】弁理士法人中川国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】二ノ宮 崇
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 正二
(72)【発明者】
【氏名】高橋 悠
(72)【発明者】
【氏名】村尾 仁
【テーマコード(参考)】
【Fターム(参考)】
2H077AB02
2H077AB14
2H077AC02
2H077AD06
2H077AD13
2H077BA08
2H171FA02
2H171FA03
2H171FA07
2H171FA13
2H171FA26
2H171GA32
2H171JA06
2H171KA04
2H171KA22
2H171KA23
2H171KA27
2H171PA06
2H171PA14
2H171QA04
2H171QA08
2H171QA24
2H171QB03
2H171QB15
2H171QB32
2H171QB52
2H171QC03
2H171QC36
2H171SA11
2H171SA12
2H171SA19
2H171SA22
2H171SA28
2H171SA31
2H171UA02
3J001FA02
3J001JD32
3J001KB07
(57)【要約】
【課題】第一部材と第二部材が強固に接合された金属加工部材を提供する。
【解決手段】第一部材に設けられた溝部と第二部材に設けられた凸部とが係合されることで第一部材と第二部材とが接合されている金属加工部材であって、凸部は、溝部に接触して係合され、溝部は、溝底面と、凸部が係合される空間を隔てて溝底面の両側に対向して設けられた第一溝側面および第二溝側面が同じ断面形状を形成するように第一の方向に長手状に設けられた溝部であり、溝部は、第一溝側面と第二溝側面に第一の方向に長手状に設けられた、溝底面よりも第一の方向に直交する第二の方向の幅が狭くなっている狭幅部と、狭幅部の一部の凸部に接触する位置に設けられた、狭幅部よりも第二の方向の幅が広くなっている広幅部と、を含み、溝部に係合された凸部が広幅部に密着されることで第一部材と第二部材とが接合されている。
【選択図】 図2

【特許請求の範囲】
【請求項
第一部材に設けられた溝部と第二部材に設けられた凸部とが係合されることで前記第一部材と前記第二部材とが接合されている金属加工部材であって、
前記凸部は、前記溝部に接触して係合され、
前記溝部は、溝底面と、前記凸部が係合される空間を隔てて前記溝底面の両側に対向して設けられた第一溝側面および第二溝側面が同じ断面形状を形成するように第一の方向に長手状に設けられた溝部であり、
前記溝部は、前記第一溝側面と前記第二溝側面に前記第一の方向に長手状に設けられた、前記溝底面よりも前記第一の方向に直交する第二の方向の幅が狭くなっている狭幅部と、前記狭幅部の一部の前記凸部に接触する位置に設けられた、前記狭幅部よりも前記第二の方向の幅が広くなっている広幅部と、を含み、
前記溝部に係合された前記凸部が前記広幅部に密着されることで前記第一部材と前記第二部材とが接合されている
ことを特徴とする金属加工部材。
【請求項
前記溝部の前記第一の方向および前記第二の方向に直交する第三の方向の深さは、前記第二部材の1/3倍以上、5倍以下である
ことを特徴とする請求項1に記載の金属加工部材。
【請求項
前記第二部材は、金属板であり、
前記凸部は、前記第一部材の上に重ねて載置した前記第二部材を押圧部材により押圧することで前記第二部材に設けられたものであり、
前記狭幅部と前記押圧部材の側面との前記第二の方向の距離は、前記第二部材の前記第一の方向および前記第二の方向に直交する第三の方向の板厚の1/2倍以上、1倍以下である
ことを特徴とする請求項1に記載の金属加工部材。
【請求項
前記第一溝側面と前記第二溝側面は、前記溝底面から前記狭幅部に向けて前記第二の方向の幅が狭くなるように傾斜しており、前記溝底面からの傾きが20°以上、80°以下である
ことを特徴とする請求項1に記載の金属加工部材。
【請求項
前記広幅部は、前記広幅部のうちの前記第二の方向の幅が最も広い部分から前記第一の方向の前後の前記狭幅部につながる段差部を含み、前記溝部に係合された前記凸部に対して、前記段差部を含む前記広幅部が密着することで前記第一部材と前記第二部材とが接合されている
ことを特徴とする請求項1に記載の金属加工部材。
【請求項
前記広幅部は、前記溝部に係合された前記凸部に対して、前記第二の方向の両側から密着することで前記第一部材と前記第二部材とを接合されている
ことを特徴とする請求項1に記載の金属加工部材。
【請求項
前記広幅部は、前記溝底面よりも前記第二の方向の幅が狭くなっている
ことを特徴とする請求項1に記載の金属加工部材。
【請求項
前記狭幅部は、前記凸部よりも前記第二の方向の幅が狭くなっている
ことを特徴とする請求項1に記載の金属加工部材。
【請求項
前記第一部材は、前記第二の方向に1つ以上の前記溝部が設けられ、
前記第二部材は、前記溝部に接触して係合される1つ以上の前記凸部が設けられている
ことを特徴とする請求項1に記載の金属加工部材。
【請求項
前記金属加工部材は、前記第一部材または前記第二部材のいずれか一方が複数のフィン形状を有する冷却部材である
ことを特徴とする請求項1に記載の金属加工部材。
【請求項
感光ドラムに形成された静電潜像を現像剤によって現像する現像装置において、
現像剤を収容する現像容器と、
回転可能な現像剤担持体と、
現像剤を搬送しながら前記現像剤担持体に現像剤を供給する第1搬送部材と、
前記第1搬送部材の平行に配置され、現像剤を攪拌搬送する第2搬送部材と、
前記第1搬送部材と前記第2搬送部材とを隔てる仕切り部材と、
前記仕切り部材に取り付けられる冷却板と、を有し、
前記仕切り部材に設けられた溝部と前記冷却板に設けられた凸部とが係合されることで前記仕切り部材と前記冷却板とが接合され、
前記凸部は、前記溝部に接触して係合され、
前記溝部は、溝底面と、前記凸部が係合される空間を隔てて前記溝底面の両側に対向して設けられた第一溝側面および第二溝側面が同じ断面形状を形成するように第一の方向に長手状に設けられた溝部であり、
前記溝部は、前記第一溝側面と前記第二溝側面に前記第一の方向に長手状に設けられた、前記溝底面よりも前記第一の方向に直交する第二の方向の幅が狭くなっている狭幅部と、前記狭幅部の一部の前記凸部に接触する位置に設けられた、前記狭幅部よりも前記第二の方向の幅が広くなっている広幅部と、を含み、
前記溝部に係合された前記凸部が前記広幅部に密着されることで前記仕切り部材と前記冷却板とが接合されている
ことを特徴とする現像装置。
【請求項
像担持体と、前記像担持体に形成された静電潜像を現像剤によって現像する現像装置と、を有する画像形成装置であって、前記現像装置として、請求項11に記載された現像装置を有する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項
第一部材の上に重ねて載置した第二部材を押圧部材により押圧して、第一部材に設けた溝部に係合する凸部を第二部材に形成することで、金属加工部材を構成する第一部材と第二部材とを接合する金属加工部材の接合方法であって、
受け板に載置した前記第一部材の上に前記第二部材を重ねて載置し、押圧部材を案内するガイド穴を設けた押さえ板により前記第一部材と前記第二部材を前記受け板との間に挟み込む工程と、
前記押さえ板のガイド穴より挿入された前記押圧部材により前記第二部材を押圧して、前記第一部材に設けた溝部に向けて前記第二部材を材料移動させる工程と、
前記溝部は、溝底面と、前記凸部が係合される空間を隔てて前記溝底面の両側に対向して設けられた第一溝側面および第二溝側面が同じ断面形状を形成するように第一の方向に長手状に設けられた溝部であり、前記第一溝側面と前記第二溝側面に前記第一の方向に長手状に設けられた、前記溝底面よりも前記第一の方向に直交する第二の方向の幅が狭くなっている狭幅部を含み、
前記押圧部材により材料移動される前記第二部材により前記溝部の狭幅部を変形して、前記狭幅部よりも前記第二の方向の幅が広くなっている広幅部を形成する工程と、
前記押圧部材によりさらに材料移動される前記第二部材に、前記第二部材が前記溝部の溝底面に達するとともに前記溝部の前記第一溝側面、前記第二溝側面および広幅部に密着した凸部を形成する工程と、を経て、
前記第一部材と前記第二部材とを接合する
ことを特徴とする金属加工部材の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
本発明は、第一部材と第二部材とが接合された金属加工部材、現像装置、画像形成装置、及び金属加工部材の接合方法に関する。
【背景技術】
電子写真方式の画像形成装置においては、感光ドラムなどの像担持体に形成された静電潜像を現像装置により現像することでトナー像を形成する。現像装置は、トナーを含む現像剤を収容する現像容器と、現像容器内に現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、現像容器の内部に収容した現像剤を攪拌搬送する搬送部材と、を有する。
このような現像装置では、内部に収容した現像剤を攪拌搬送するため、現像剤の温度が上昇する傾向がある。現像剤の温度が上昇すると、トナーの帯電性が劣化し、画像濃度が低下する画像不良が発生する虞がある。
特に、トナーがその融点以上に昇温すると、トナーが溶融して現像剤担持体に融着する。そして、現像剤担持体上の現像剤のコート量が不均一となって、濃度ムラや画像スジ等の画像不良が発生する虞がある。
このため、冷却性能を向上させるため、高熱伝導部材にはフィン形状などの複雑な形状を設ける構成が提案されている。特許文献1には、コルゲート状フィンの折り曲げ部の内側から金属部材を塑性変形させることにより、コルゲート状フィンの折り曲げ部をかしめて、ベースプレートに設けられた溝部に取り付ける構成が提案されている。また、特許文献2には、異種材料積層体の接合方法として、平板に接合穴を塞ぐように配置された板を接合穴に向けて押圧することで、お互いの板面同士を面合わせした状態で接合する構成が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【特許文献】特開2001-162341号公報
【特許文献】特開2021-819号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1に記載された構成では、ベースプレートの溝部と平行な方向に対してフィンを規制する形状がなく、接合強度が低いという問題があった。
また、特許文献2に記載された構成では、板を接合穴に向けて押圧することで接合しているため、押圧方向とは逆方向への接合強度が低いという問題があった。
本発明の目的は、押出材と板材が強固に接合された金属加工部材、現像装置、画像形成装置、および金属加工部材の接合方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
本発明の代表的な構成は、第一部材に設けられた溝部と第二部材に設けられた凸部とが係合されることで前記第一部材と前記第二部材とが接合されている金属加工部材であって、前記凸部は、前記溝部に接触して係合され、前記溝部は、溝底面と、前記凸部が係合される空間を隔てて前記溝底面の両側に対向して設けられた第一溝側面および第二溝側面が同じ断面形状を形成するように第一の方向に長手状に設けられた溝部であり、前記溝部は、前記第一溝側面と前記第二溝側面に前記第一の方向に長手状に設けられた、前記溝底面よりも前記第一の方向に直交する第二の方向の幅が狭くなっている狭幅部と、前記狭幅部の一部の前記凸部に接触する位置に設けられた、前記狭幅部よりも前記第二の方向の幅が広くなっている広幅部と、を含み、前記溝部に係合された前記凸部が前記広幅部に密着されることで前記第一部材と前記第二部材とが接合されていることを特徴とする。
【発明の効果】
本発明によれば、第一部材と第二部材が強固に接合された金属加工部材、現像装置、画像形成装置、および金属加工部材の接合方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図】(a)(b)金属加工部材の斜視図
【図】(a)金属加工部材の接合部分の拡大図、(b)金属加工部材の接合部分の断面図
【図】(a)金属加工部材を構成する第一部材の溝部の拡大図(実施例1)、(b)金属加工部材の接合部分を第二部材側から見た断面図
【図】第一部材における矩形形状の狭幅部を含む溝部の拡大斜視図(実施例2)
【図】第一部材における円固形状の狭幅部を含む溝部の拡大斜視図(実施例3)
【図】第一部材における三角形状の狭幅部を含む溝部の拡大斜視図(実施例4)
【図】第一部材における複数の矩形の狭幅部を含む溝部の拡大斜視図(実施例5)
【図】(a)パンチと第一部材を示す図、(b)パンチ、第二部材、第一部材、および受け板を示す図
【図】(a)(b)第一部材と第二部材の接合工程を説明する図
【図】(a)(b)第一部材と第二部材の接合工程を説明する図
【図】接合した金属加工部材の剥離強度の評価に関する表図
【図】画像形成装置の概略断面図
【図】現像装置の概略断面図
【図】現像装置の概略断面図
【図】現像装置の冷却構成の概略斜視図
【図】現像装置の冷却構成の概略斜視図
【図】現像装置の冷却構成の概略斜視図
【発明を実施するための形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
(第一実施形態)
図1図2を用いて、本実施形態に係る金属加工部材100について説明する。
図1(a)及び図1(b)は、本実施形態に係る金属加工部材100の斜視図である。図2(a)は金属加工部材100の接合部分の拡大図である。図2(b)は金属加工部材100の接合部分の断面図であり、第一部材200と第二部材300が密着した面と接合している部分を示している。図3(a)は金属加工部材を構成する第一部材の溝部の拡大図である。図3(b)は金属加工部材100の接合部分を第二部材側(-Z方向)から見た断面図である。
(金属加工部材)
金属加工部材100は、第一部材200と第二部材300とを接合した構成部品である。図1などにおいて、Xは第一の方向であり、Yは第一の方向Xに直交する第二の方向であり、Zは第一の方向Xおよび第二の方向Yに直交する第三の方向である。
まず第一部材200の構成について説明する。第一部材200には、溝部201が形成されている。溝部201は同一の断面形状を有する溝形状であり、第一部材200の両端にまたがっており、押出法による成形が可能となっている。また、押出法以外にも除去加工を組み合わせてもよい。除去加工は、例えば切削、ブラスト加工、レーザ加工などの加工技術を単独あるいは組合せて用いることができる。具体的には、マシニングセンタ、旋盤、フライスなどの加工装置や、低負荷で加工できる放電加工などの加工装置を用いることができる。
さらに詳しくは、溝部201は、溝底面205と、第一溝側面206Lおよび第二溝側面206Rが同一の断面形状を形成するように第一の方向Xに長手状に設けられた溝部である。第一溝側面206Lおよび第二溝側面206Rは、後述する凸部301が係合される空間を隔てて前記溝底面205の両側に対向して設けられている。
溝部201は、第一部材200の第一の方向Xの一方の端部から他方の端部まで直線状に延伸して設けられている。
溝部201は、溝底面205よりも第一の方向Xに直交する第二の方向Yの幅が狭くなっている狭幅部202を含む。狭幅部202は、第一溝側面206Lと第二溝側面206Rに第一の方向Xに長手状に設けられている。また、狭幅部202は、後述する凸部301よりも第二の方向Yの幅が狭くなっている。
また、溝部201の狭幅部202の一部に広幅部211が形成されている。広幅部211は、狭幅部(202)の一部の凸部301に接触する位置に設けられる。広幅部211は、狭幅部202よりも第二の方向Yの幅が広くなっている。また、広幅部211は、溝底面205よりも第二の方向Yの幅が狭くなっている。
広幅部211は、溝部201に係合された凸部301に対して、第二の方向Yの両側から密着することで第一部材200と第二部材300とを接合している。
溝部201の第一溝側面206Lと第二溝側面206Rは、溝底面205から狭幅部202(開口部)に向けて第二の方向Yの幅が狭くなるように傾斜している。狭幅部202は、傾斜した各溝側面206L、206Rの一部を成しており、第三の方向Zにおいて溝底面205に対向する上端の縁部が狭幅部であり、第二の方向Yにおいて対向する狭幅部202の間が溝部201の開口部を成している。
なお、第一部材200は、第二の方向Yに1つ以上の溝部201が設けられている。図1(b)に示す金属加工部材100を構成する第一部材200は、第二の方向Yに2つの溝部201を有する構成を例示している。
次に第二部材300の構成について説明する。第二部材300には、後述する押出法により凸部301が形成される。凸部301は、第一部材200の溝部合わせ面207と密着した第二部材300の凸部側合わせ面304から、第一部材200の溝部201に向けて突出するように形成される。凸部301は、溝部合わせ面207と密着した凸部側合わせ面304と、溝側面に対向するように溝部201に沿って形成されている凸部側面302と、溝底面205に沿って形成されている凸部底面305にて構成されている。
第二部材300の凸部301は、凸部側面302のうちの前記溝側面206L、206Rの広幅部211に対向する部分(図3(b)に示す密着部311)が、前記溝側面206L、206Rの広幅部211に密着している。
ここで、各溝側面206L、206Rの広幅部211は、広幅部211のうちの第二の方向Yの幅が最も広い部分から第一の方向Xの前後の狭幅部202につながる段差部211aを含む。そして、溝部201に係合された凸部301に対して、段差部211aを含む広幅部211が密着することで第一部材200と第二部材300とを接合している。
すなわち、凸部301の凸部側面302のうちの広幅部211に対向する部分(密着部311)は、各溝側面206L、206Rの段差部211aを含む広幅部211に密着している。
さらに、密着部311近傍の凸部側面302は広幅部211の溝側面206との間に密着しており、溝部合わせ面207と凸部側合わせ面304の密着面から広幅部211との間も同様に密着している。
このように、金属加工部材100は、第一部材200に設けられた溝部201と第二部材300に設けられた凸部301とが密着して係合されることで、第一部材200と第二部材300とを接合している。
第一部材200の凸部301の広幅部211に対向する部分(図3(b)に示す密着部311)は、第二部材300の溝部201の狭幅部202の一部に設けた段差部211aを含む広幅部211に密着して係合している。この密着部311およびその周辺の形状により、第一部材200と第二部材300との接合部において第二の方向Y、第三の方向Zの係止が行われる。
。溝部201の狭幅部202と広幅部211により、第一部材200と第二部材300との接合部において第一の方向Xの係止が可能になる、これにより、第一部材200と第二部材300との接合部にて、その接合強度が全方向の強固に接合される。
なお、第二部材300は、溝部201に接触して係合される1つ以上の凸部301が設けられている。図1(a)に示す金属加工部材100を構成する第二部材300は、溝部201に接触して係合される凸部301として、溝部201ごとに3つの凸部301を設けた構成を例示している。
(接合時の溝部201の形状条件)
次に、接合時の溝部201の形状条件を示す。
溝部201において、狭幅部202から溝底面205までの距離は、第二部材300の板厚の1/3倍以上、5倍以下がよい。換言すれば、溝部201の第三の方向Zの深さは、第二部材300の第三の方向Zの厚さの1/3倍以上、5倍以下である。
溝部201の深さが第二部材300の板厚の1/3よりも小さいと、第一部材200の狭幅部202の一部が広幅部211の形状にならないことで、第一部材200と第二部材300の接合部での接合強度が弱い問題がある。一方、溝部201の深さが第二部材300の板厚の5倍よりも大きいと、第二部材300に形成される凸部301の凸部底面305が溝底面205に接触する距離まで伸びないために、第一部材200と第二部材300の接合部での接合ができないという問題がある。
また、狭幅部202とパンチ503の長手側面533との間の第二の方向Yの距離は、第二部材300の第三の方向Zの板厚の1/2倍以上、1倍以下がよい。ここで、第二部材300は、金属板である。また、凸部301は、第一部材200の上に重ねて載置した第二部材300を押圧部材であるパンチ503により押圧することで第二部材300に設けられたものである。
狭幅部202とパンチ503の長手側面533との間の距離が第二部材300の板厚の1/2よりも狭いと、狭幅部202および溝側面206とパンチ503の短手側面534に挟まれた第二部材300が切断される。そのため、第一部材200と第二部材300との接合が成立しない。一方、狭幅部202とパンチ503の側面との間の距離が第二部材300の板厚の1倍よりも広いと、広幅部211が微小であり、第一部材200と第二部材300との接合が極端に弱いという問題がある。
溝部201の第一溝側面206Lと第二溝側面206Rは、図3(a)に示すように、溝底面205から狭幅部202(開口部)に向けて第二の方向Yの幅が狭くなるように傾斜している。溝部201の第一溝側面206Lと第二溝側面206Rは、溝底面205からの傾きである溝底面205と溝側面206L、206Rとのなす角が20°以上、80°以下が望ましい。溝底面205に対する溝側面206の傾きが20°よりも小さいと、凸部301の溝部201に対する第三の方向Zへの剥離に対して変形しやすく、凸部301と溝部201との係止が低下する。一方、溝底面205に対する溝側面206の傾きが80°よりも大きいと、広幅部211が狭幅部202に対して微小な変形になり、第一の方向Xへのせん断が弱いという問題が起こる。
溝部201に、各溝側面206を傾斜させ、その上端の縁部を狭幅部202とする傾斜部を設けることで、応力集中部が低減する為、負荷がかかる部品に適している、また、押出成形時に成形しやすい形状である。
第一部材200の溝部201の断面形状は、図3(a)に示す傾斜した形状に限定されるものではない。例えば、溝部201の断面形状は、溝底面205の両側に対向して設けた第一溝側面206Lおよび第二溝側面206Rが溝底面205に対して直交する断面形状であってもよい。この場合、各溝側面206の上端の部分に狭幅部202を設け、狭幅部202を図4に示す矩形形状、図5に示す円弧形状、あるいは図6に示す三角形状に形成してもよい。あるいは、図7に示すように、各溝側面206の上端の部分に複数の狭幅部202を設けた構成としても良い。この場合も、図3(a)に示す傾斜した形状の場合と同様に、狭幅部202の一部の、凸部301の凸部側面302と対向する位置に、狭幅部202よりも幅が広い広幅部211を形成し、溝部201と凸部301とを密着して係合させている。
(金属加工部材の加工方法)
次に、図8(a)、図8(b)を用いて、第一実施形態に係る金属加工部材100の加工方法について説明する。図8(a)はパンチ503と第一部材200を示した図である。図8(b)はパンチ503、第一部材200、第二部材300、および受け板501を示す俯瞰図である。
第一部材200の第三の方向Zの板厚は5mmで行った。押出方向(第一の方向X)の長さは50mm、溝部と直交する第二の方向Yの長さは50mmのものを用いた。狭幅部202の幅は5.5mm、溝部201の第三の方向Zの深さ(狭幅部202から溝底面205までの距離)は2.5mmである。
第二部材300の第三の方向Zの板厚は1mm、一辺が50mmの材料を使用した。
受け板501は、下面512が平面である。受け板501の上面511は第一部材200の下面209が平面である為、平面のものを使用した。第一部材200の下面209が異形であれば、受け板501の上面511は第一部材200の下面209の異形に倣う形状がよい。
押圧部材であるパンチ503は、第一の方向Xの長さ(パンチ長手)531が7mm、第二の方向Yの長さ(パンチ短手)532が4mmである。なお、パンチ側面R536はR0.5mm、パンチ長手底面R537はR0.7mm、パンチ短手底面R538はR2.0である。また、パンチ長手底面R537とパンチ短手底面R538は、パンチ底面535に向けてパンチ徐変R539で滑らかに徐変した形状である。
なお、図8(a)、図8(b)には図示していないが、パンチ503を案内するガイド穴を設けた押さえ板502(図9(a)参照)により、第一部材200と第二部材300を受け板501との間に挟み込んでいる。
図8を用いて、第一部材200と第二部材300との接合工程について説明する。図9(a)、図9(b)、図10(a)、図10(b)は、金属加工部材100を構成する第一部材200と第二部材300を接合する加工方法の一例であり、接合工程を示している。
図9(a)~図10(b)に示すように、第一部材200の上に重ねて載置した第二部材300をパンチ503により押圧して、第一部材200に設けた溝部201に係合する凸部301を第二部材300に形成する。これにより、第二部材300に形成した凸部301が第一部材200に設けた溝部201に係合することで、金属加工部材100を構成する第一部材200と第二部材300とを接合する。以下、この金属加工部材100の接合方法について説明する。
図9(a)に示すように、受け板501に載置した第一部材200の上に第二部材300を重ねて載置する。そして、パンチ503を案内するガイド穴502aを設けた押さえ板502により第一部材200と第二部材300を受け板501との間に挟み込む。ここまでを第一工程とする。
次に図9(b)に示すように、押さえ板502のガイド穴502aより挿入されたパンチ503により第二部材300を押圧して、第一部材200に設けた溝部201に向けて第二部材300を材料移動させる。これを第二工程とする。
なお、溝部201は、前述したように、溝底面205と、溝底面205の両側に対向して設けられた第一溝側面206Lおよび第二溝側面206Rが同じ断面形状を形成するように第一の方向Xに長手状に設けられた溝部である。溝部201は、溝底面205よりも第二の方向Yの幅が狭くなっている狭幅部202を含む。狭幅部202は、第一溝側面206Lと第二溝側面206Rの上端の部分に第一の方向Xに長手状に設けられている。
次に図10(a)に示すように、パンチ503により材料移動される第二部材300により溝部201の狭幅部202を変形して、狭幅部202よりも第二の方向Yの幅が広くなっている広幅部211(図10(b)参照)を形成する。これを第三工程とする。
次に図10(b)に示すように、パンチ503によりさらに材料移動される第二部材300に、第二部材300が溝部201の溝底面205に達するとともに溝部201の第一溝側面206L、第二溝側面206Rおよび広幅部211に密着した凸部301を形成する。これを第四工程とする。
なお、前述したように接合した状態において、パンチ503の長手側面533の中央付近に対向した広幅部211は狭幅部202よりも側面方向に0.07mm以下(図10(b)中のt1)であり、パンチ側面R536付近に対向する広幅部211は狭幅部202と緩やかに徐変する。
また、パンチ503の長手側面533の中央付近に対向した広幅部211は溝部合わせ面207に対しても溝底面205方向に0.2mm以下(図10(b)中のt2)であり、パンチ側面R536付近に対向するに広幅部211は狭幅部202と緩やかに徐変する。
第一部材200と第二部材300とを接合した金属加工部材100は、上記第一工程から第四工程を経て製造される。
(金属加工部材の剥離強度)
以下、図11を参照して、比較例1,2と比べて、実施例1~5で接合した金属加工部材100の剥離強度について説明する。図11は、接合した金属加工部材100の剥離強度の評価に関する表図である。図11において、「部材1」は金属加工部材100を構成する第一部材200であり、「部材2」は第二部材300である。「部材3」は第一部材200および第二部材300とは別の部材である。なお、比較例1は特許文献1の構成に相当し、比較例2は特許文献2の構成に相当する。
実施例1は、金属加工部材100を構成する第一部材200として、図3(a)に示す溝部201を備えた第一部材200を用いている。実施例1の溝部201の断面形状は、溝底面205に対して溝側面206を傾斜させ、その溝側面206の上端の縁部を狭幅部220とした形状である。第一部材200は、板厚5mmであり、材質はアルミ合金を使用する。溝部201の溝側面206の傾きは25°であり、第二の方向Yの溝幅7mm、第三の方向Zの溝深さ2mmである。第二部材300は金属板であり、板厚は1mmであり、材質はアルミ合金である。
実施例2は、図4に示す溝部201を備えた第一部材200を用いている。実施例2の溝部201の断面形状は、溝底面205の両側に対向して設けた第一溝側面206Lおよび第二溝側面206Rが溝底面205に対して直交する断面形状であり、各溝側面206の上端の部分に矩形形状の狭幅部202を設けた形状である。第一部材200は、板厚5mmであり、材質はアルミ合金を使用する。溝部201の溝側面206の傾きは0°であり、第二の方向Yの溝幅7mm、第三の方向Zの溝深さ2mmである。第二部材は金属板であり、板厚は1mmであり、材質はアルミ合金である。
実施例3は、図5に示す溝部201を備えた第一部材200を用いている。実施例3の溝部201の断面形状は、溝底面205の両側に対向して設けた第一溝側面206Lおよび第二溝側面206Rが溝底面205に対して直交する断面形状であり、各溝側面206の上端の部分に円弧形状の狭幅部202を設けた形状である。その他は、実施例2と同様である。
実施例4は、図6に示す溝部201を備えた第一部材200を用いている。実施例4の溝部201の断面形状は、溝底面205の両側に対向して設けた第一溝側面206Lおよび第二溝側面206Rが溝底面205に対して直交する断面形状であり、各溝側面206の上端の部分に三角形状の狭幅部202を設けた形状である。その他は、実施例2と同様である。
実施例5は、図7に示す溝部201を備えた第一部材200を用いている。実施例5の溝部201の断面形状は、溝底面205の両側に対向して設けた第一溝側面206Lおよび第二溝側面206Rが溝底面205に対して直交する断面形状であり、各溝側面206の上端の部分に複数の矩形形状の狭幅部202を設けた形状である。その他は、実施例2と同様である。
比較例1は特許文献1の構成に相当する。比較例1は、溝部を備えた部材1(第一部材)に部材2(第二部材)が取り付けられており、その部材2の曲げ底面内側に部材3が塑性変形させることによりかしめて、取り付けられているフィン放熱器である。
なお、比較例1の溝部201の断面形状は、溝底面205の両側に対向して設けた第一溝側面206Lおよび第二溝側面206Rが溝底面205に対して直交する断面形状であるが、本実施例の狭幅部202は備えていない。第一部材200は、板厚5mmであり、材質はアルミ合金を使用する。溝部201の溝側面206の傾きは0°であり、第二の方向Yの溝幅7mm、第三の方向Zの溝深さ2mmである。第二部材は金属板であり、板厚は1mmであり、材質はアルミ合金である。
比較例2は特許文献2の構成に相当する。比較例2は、平板状をした部材1(第一部材)は板面に接合穴がある。部材2(第二部材)は、部材1に接合穴を塞ぐように配置した部材2を押圧することで部材1の接合穴に係止され、互いの板面同士を面合わせした状態で接合されている構成部品である。
第一の方向Xのせん断評価について説明する。
比較例1に対して実施例1~5は第一の方向Xのせん断での比較を行った。条件としては第一部材(部材1)を固定して第一の方向Xの一方から第二部材(部材2)に加圧して、第一部材、第二部材の剥離や変形について評価を行った。
第三の方向Zのせん断評価について説明する。
比較例2に対して実施例1~5は第三の方向Zのせん断での比較を行った。条件としては第一部材(部材1)を固定して第二部材(部材2)の接合近傍を第一部材と対抗する側に第三の方向Zに加圧することで、第一部材、第二部材の剥離や変形について評価を行った。
なお、第一の方向Xのせん断および第三の方向Zのせん断の評価基準は以下の通りである。
評価Aは、第一部材、第二部材の剥離はなく、変形もなかった。または問題なかった。なお、評価Aの中でも『(良)A3>A2>A1』とする。評価Bは、第一部材、第二部材の剥離はなかったが、変形していた。評価Cは、第一部材、第二部材が完全に剥離していた。
比較例1は第一の方向Xのせん断評価において、長手方向(第一の方向X)の規制がなく、滑り始めると接合抵抗は低くなる。
一方、実施例1から実施例5は第一の方向Xのせん断評価において、比較例1の様に滑り始める動きは見られず、高いせん断加圧時でも安定した係止が確認できている。
比較例2は第三の方向Zのせん断評価において、低いせん断加圧から円形の周辺から隙間が見られる。
一方、実施例1から実施例5は第三の方向Zのせん断評価において、凸部301の側面と溝部201の広幅部211とが密着した部分(図2(b)中の密着部311)である窪み周辺の変形は見られず、2倍以上のせん断加圧時でも安定した係止が確認できている。
このように本実施形態によれば、溝部201に係合された凸部301が広幅部211に密着されることで、第一部材200と第二部材300とが強固に接合された金属加工部材、および金属加工部材の接合方法を提供することができる。
(第二実施形態)
次に、第二実施形態に係る現像装置を備えた画像形成装置について説明する。第二実施形態に係る画像形成装置は、第一実施形態に係る金属加工部材を用いている。
[画像形成装置]
図12は画像形成装置の概略構成を示す模式断面図である。図12に示す画像形成装置Aは電子写真式のフルカラーレーザープリンタである。
画像形成装置Aは、画像形成装置Aの内部に並設されている第1、第2、第3、第4の画像形成部Py,Pm,Pc,Pbによって異なる色の4色のトナー画像を帯電、露光、現像、転写の各プロセスを経て形成するようになっている。制御手段として制御部19はCPUとROMやRAMなどのメモリとからなっている。制御部19は、ホストコンピュータなどの外部インターフェースから出力されるプリント指令信号を入力するとメモリに記憶されている画像形成制御シーケンスに従って画像形成部Py,Pm,Pc,Pbを順次動作させる。
各画像形成部Py,Pm,Pc,Pbにおいて、像担持体としての感光ドラム1が所定の周速度(プロセススピード)で回転される。そして各画像形成部Py,Pm,Pc,Pbの感光ドラム1に跨るよう、駆動ローラ6aと従動ローラ6bとテンションローラ6cに掛け渡されている中間転写ベルト7が、駆動ローラ6aによって各感光ドラム1の回転周速度と対応した周速度で回転される。そして1色目のイエローの画像形成部Pyにおいて、感光ドラム1の外周面(表面)は帯電器2によって所定の極性・電位に一様に帯電される。次に露光装置3が外部装置からの画像情報に基づいて生成したレーザー光を感光ドラム1表面の帯電面に走査露光する。これにより感光ドラム1表面の帯電面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。そしてこの潜像が現像装置4によってイエローのトナー(現像剤)を用いて現像され、感光ドラム1表面上にイエローのトナー画像(現像)が形成される。同様の帯電、露光、現像の各工程が、2色目のマゼンタの画像形成部Pm、3色目のシアンの画像形成部Pc、4色目のブラックの画像形成部Pbにおいても行われる。
各画像形成部Py,Pm,Pc,Pbにおいて感光ドラム1表面に形成された各色のトナー画像は、中間転写ベルト7を挟んで感光ドラム1に対向して配置された一次転写ローラ(転写部材)8によって中間転写ベルト7の外周面(表面)上に順次重ねて転写される。これにより中間転写ベルト7表面上にフルカラーのトナー画像が形成される。トナー画像転写後の感光ドラム1は、感光ドラム1表面に残留している転写残トナーがドラムクリーナ5によって除去され、次の画像形成に供される。
一方、給送カセット10から記録材Pがローラ11により搬送路12aを通じてレジストローラ13に搬送される。次いで記録材Pはレジストローラ13により中間転写ベルト7と二次転写ローラ14との間の二次転写ニップ部Tnに搬送される。そしてこの二次転写ニップ部Tnで記録材Pが挟持搬送され、この搬送過程において二次転写ローラ14により中間転写ベルト7表面上のトナー画像が記録材P上に転写される。トナー画像転写後の中間転写ベルト7は、中間転写ベルト7表面に残留している転写残トナーがベルトクリーナ9によって除去され、次の画像形成に供される。
未定着のトナー画像を担持する記録材Pは画像担持面を上側にし、その状態で定着装置15のニップ部に導入される。そしてこの記録材Pは定着装置15のニップ部で挟持搬送されることによってトナー画像が記録材P上に加熱定着される。記録材Pの片面だけに画像を形成する場合、定着装置15から排出された記録材Pは切換フラッパ16で排出ローラ17を通して画像形成装置Aの側面に設けられている排出トレイ18上に排出される。
記録材Pの両面に画像を形成する場合は、定着装置15から排出された記録材Pを切換フラッパ16で下方の反転搬送路12bに案内する。反転搬送路12bでは、記録材Pの後端が反転ポイントRpに達したとき記録材Pをスイッチバックし画像担持面を上側にし、その状態で両面用搬送路12cに送り出す。両面用搬送路12cにて、記録材Pは搬送路12aを通じてレジストローラ13に搬送される。この記録材Pは、レジストローラ13で二次転写ニップ部Tnに搬送され、この二次転写ニップ部Tnで挟持搬送される。そしてこの搬送過程において二次転写ローラ14により中間転写ベルト7表面上のトナーが記録材P上に転写される。未定着のトナー画像を担持する記録材Pは画像担持面を上側にし、その状態で定着装置15のニップ部に導入される。そしてこの記録材Pは定着装置15のニップ部で挟持搬送されることによってトナー画像が記録材P上に加熱定着される。定着装置15から排出された記録材Pは切換フラッパ16で排出ローラ17を通して排出トレイ18上に排出される。
[現像装置]
第二実施形態に係る現像装置4について、図13図14を参照して説明する。図13は現像装置4の概略断面図である。図14図13のA-A方向からみた現像装置4の概略断面図である。
図13に示すように、現像装置4は、現像剤を収容する現像容器41を有する。現像容器41には、現像剤担持体45が回転可能に支持される。現像剤担持体45は感光ドラム1の軸線方向と平行に配置され、感光ドラム1の表面の静電潜像を現像剤で現像する。現像容器41は、水平方向(軸線方向)に延在する隔壁46aによって、第1現像剤収容室である現像室(現像剤搬送経路)41aと、現像室41aの下方に位置する第2現像剤収容室である撹拌室(現像剤搬送経路)41bに分けられる。隔壁46aは、現像容器41の内部において、第1搬送部材42を収容する現像室41aと、第2搬送部材43を収容する撹拌室41bとを隔てる仕切り部材である。換言すれば、隔壁46aは、現像容器41の内部において、第1搬送部材42と第2搬送部材43とを隔てる仕切り部材である。現像室41aは現像剤担持体45に現像剤を供給する機能室である。撹拌室41bは現像剤担持体45から回収された回収現像剤と、現像装置4に外部から補給された補給現像剤とを受け入れて撹拌する機能室である。
現像室41aには第1搬送部材42が設けられ、撹拌室41b内には第2搬送部材43が設けられる。第1搬送部材42と第2搬送部材43はいずれも現像剤担持体45の軸線方向と略平行に配置されるスクリュー部材である。また、図14に示すように、現像室41aと撹拌室41bの間には、現像室41aと撹拌室41bの間で現像剤を相互に搬送する受け渡し部(現像剤搬送経路)である第1連通口41dと第2連通口41eが設けられている。第1連通口41dは現像容器41の一端である第1端部41fに設けられ、第2連通口41eは現像容器41の他端である第2端部41gに設けられている。第1搬送部材42は、現像剤担持体45に対向する位置に配置され、第1端部41fから第2端部41gへ向かう方向に現像剤を撹拌搬送するように回転動作しながら現像剤担持体45に現像剤を供給する。第2搬送部材43は、第2端部41gから第1端部41fへ向かう方向に現像剤を撹拌搬送するように回転動作する。従って、第1搬送部材42および第2搬送部材43の回転動作によって、現像容器41内の現像剤は撹拌搬送されながら、第1連通口41dおよび第2連通口41eを介して、現像室41aと撹拌室41bを循環する。
[現像装置の冷却構成]
次に、現像装置4における冷却構成について図15図16を用いて説明する。図15は現像装置4の冷却構成を説明する斜視図である。図16は現像装置4の冷却構成の概略を示した斜視図である。図17は現像装置4の冷却構成の概略斜視図である。
図15に示すように、現像容器41には冷却部材46が設けられる。ここで、冷却部材46は、金属(特に、アルミニウム)のような熱伝導率が高い材料であることが好ましいが、それに限定するものではない。
現像容器41には、冷却部材46と隣接し、冷却部材46とで形成される空間内部に空気(冷却風)が流通するダクト47が設けられる。ダクト47は、現像容器41の第1端部41f側に開口である流入口47aが配置され、現像容器41の第2端部41g側に開口である流出口47bが配置されている。現像装置4では、画像形成装置Aに設けられたファン(不図示)により空気が、現像容器41の第1端部41f側の流入口47aから流入し、ダクト内部を通って、現像容器41の第2端部41g側の流出口47bから流出する。冷却部材46およびダクト47は、第1搬送部材42を挟んで、現像容器41の現像剤担持体45を設けた側とは反対側に設けられている。
本実施例での冷却部材46は、現像室41aと撹拌室41bを隔てる隔壁46aに、複数の金属板を接合することによって一体で形成している。具体的には、冷却部材46は、図16に示すように、現像容器41の内部に位置し、現像剤と接触する隔壁46aと、隔壁46aと現像容器41を取り付け接続するための冷却板46bと、少なくとも一部の面がダクト47の内部に面し、冷却板46bから突出している複数のフィン46cと、で構成される。
すなわち、冷却部材46は、第一部材としての隔壁46aと第二部材としての冷却板46bとが接合された金属加工部材であり、金属加工部材を構成する第二部材としての冷却板46bが複数のフィン形状であるフィン46cを有する。
ダクト47の内部に配置されたフィン46cに、ダクト47内を流通する空気が当たることによって、フィン46cと一体となっている隔壁46a及び冷却板46bまで熱伝導によって冷却され、隔壁46aと接触する現像剤を冷却することができる。同時に隔壁46aが接触した現像容器41内の現像剤から熱を吸熱して、フィン46cから熱が放熱され、ダクト47内を流通する空気によって流出口47bに向けてその熱が排熱される。
[冷却部材46の部品構成]
次に、金属加工部材の一例である冷却部材46を構成している、第一部材としての隔壁46aと、第二部材としての冷却板46bとの接合構成について説明する。
現像装置4は、第1搬送部材42と第2搬送部材43とを隔てる仕切り部材である隔壁46aと、隔壁46aに取り付けられる冷却板46bと、を有する。冷却板46bは、複数のフィン形状であるフィン46cを有する。
第一部材としての(仕切り部材)としての隔壁46aには、図17に示すように、前述した第一部材200と同様に溝部201が形成されている。溝部201は、同一の断面形状を有する溝形状であり、現像剤担持体45の軸線方向と平行に伸延しており、押出法による成形が可能となっている。
溝部201の詳細形状は、図3(a)及び実施例1で示した通りである。冷却板46bは、前述した実施形態と同様の接合方法により、冷却板46bに形成された凸部が、隔壁46aに形成された溝部201に係合することで、冷却板46bと隔壁46aとが複数箇所で接合され、金属加工部材としての冷却部材46を構成している。接合箇所においては、なお、ここでは、隔壁46aと現像剤とが多く接触する部分である、第1搬送部材42及び第2搬送部材43の対向面に軸線方向に沿って配置してある。
このように第二部材としての冷却板46bには、前述した第二部材300と同様に凸部301が形成され、隔壁46aの溝部201に接触して係合される。
隔壁46aに形成した溝部201については、前述した実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
このように、複数のフィン46cを有する冷却板46bと隔壁46aとが接合された冷却部材46においても、前述した第一部材200と第二部材300とが接合された金属加工部材100と同様の効果が得られる。すなわち、溝部201に係合された凸部301が広幅部211に密着されることで、隔壁46aと冷却板46bとが強固に接合された冷却部材(金属加工部材)、およびその接合方法を提供することができる。
【符号の説明】
A …画像形成装置
Py,Pm,Pc,Pb …画像形成部
1 …感光ドラム
4 …現像装置
41 …現像容器
41a …現像室
41b …撹拌室
41d …第1連通口
41e …第2連通口
41f …第1端部
41g …第2端部
42 …第1搬送部材
43 …第2搬送部材
45 …現像剤担持体
46 …冷却部材
46a …隔壁
46b …冷却板
46c …フィン
47 …ダクト
47a …流入口
47b …流出口
100 …金属加工部材
200 …第一部材
201 …溝部
202 …狭幅部
205 …溝底面
206L …第一溝側面
206R …第二溝側面
207 …溝部合わせ面
211 …広幅部
211a …段差部
300 …第二部材
301 …凸部
302 …凸部側面
304 …凸部側合わせ面
305 …凸部底面
501 …受け板
502 …押さえ板
502a …ガイド穴
503 …パンチ
533 …長手側面
534 …短手側面
【図
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