JP2005345856A - 画像形成装置のフレーム - Google Patents

Abstract

【課題】 量産性に富んだ、剛性の高い画像形成装置のフレームを提供する。
【解決手段】 画像形成装置を構成する各構成要素を支持するフレームであって、底板にあたる部分の基本骨格構造を、板材の曲げ工程のみで角型に成型された角型中空材であって一面に合わせ目の微小隙間を有する角型中空材９，１０，１１，１２，１４の溶接接合による組み合わせにて構成し、基本骨格構造を、少なくとも２枚以上の板材５，１５で溶接によって挟み込んだ。
【選択図】 図３

Description

本発明は、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関してのものであり、詳しくは画像形成装置のフレームにおける底部の構造に関するものである。

近年、画像形成装置は高解像度化、カラー化などの技術の発展により、より高画質な画像形成を可能とすることが求められており、高画質化するための様々な方法が提案されている。

その一つとして、画像形成装置の骨格部の剛性を高める方法がある。すなわち、骨格部の剛性が低く、画像形成装置全体がゆがむと、骨格部の内部に保持されている様々な部品の相互関係の位置関係が狂って、距離精度を維持できなくなる。特に、感光体と露光手段、感光体と現像器間などは、距離精度が確保できない場合、画像歪みや色ずれなどの画像品質上の重欠点を生じてしまう。

そこで、汎用機よりもさらに高画質を要求される高級機クラスの特定の画像形成装置では、汎用機に対して２倍以上の剛性確保のために、肉厚の厚い（３ｍｍ以上）冷間引き抜き丸パイプを加工した角パイプを構造材として、溶接によって接合し、図１０のようなフレームを適用することが一般化している（特許文献１，２参照）。

図１０のフレーム１００においては、角パイプを数本組み合わせて溶接接合し、四角形の枠形状としたものが底板部１０１として用いられている。この底板部１０１の骨格には、図１１や図１２のように板材が天面または底面に溶接接合されていることが一般的である。

図１２の１０２は溶接後の溶接跡であり、板材の面よりも盛り上がっているものである。図１１では溶接跡の盛り上がりをグラインダー処理などによって削り取って、錆び止め処理を施している。

また、角パイプへの穴あけ、調寸等の加工はレーザーカッター等で行い、切断面の後処理にホーミング加工などを追加したりして加工している。
特開２０００−１３８４７０号公報 特開平９−５０１５８号公報

上述した従来構成では、剛性確保を肉厚の厚い（３ｍｍ以上）冷間引き抜き丸パイプを加工した角パイプを使うことで行っているため以下の不具合を生じている。
（１）後加工で穴あけなどを行うための強度確保のために特殊材料が必要であったり、穴等が追加工でしか加工できなかったり、長さをそろえるための加工が必要だったりと加工工数が多い。
（２）角パイプは肉厚が厚いため、板材との溶接跡の盛り上がりが大きくなり、ユーザー面側に板材を溶接すると、追加工によって溶接跡の盛り上がりを除去する必要が生じる。（３）角パイプは肉厚が厚く熱容量が大きいため、溶接後の冷却時間が長く必要となり、加工時間が長く、また溶接後のひずみ量が大きく、量産性に制約がある。

本発明は上記不具合を解決するためになされたもので、その目的とするところは、量産性に富んだ、剛性の高い画像形成装置のフレームを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は以下のものである。

すなわち、画像形成装置を構成する各構成要素を支持するフレームであって、
底板にあたる部分の基本骨格構造を、板材の曲げ工程のみで角型に成型された角型中空材であって一面に合わせ目の微小隙間を有する角型中空材の溶接接合による組み合わせにて構成し、
前記基本骨格構造を、少なくとも２枚以上の板材で溶接によって挟み込んだことを特徴とする画像形成装置のフレームである。

本発明は、通常のプレス加工と材料、工程が変わらないので、加工工数が少なくて済む。

また、板材と角型中空材との厚みの差が少ないため、接合時の溶接跡の盛り上がりがほとんど無く、追加工による溶接跡の盛り上がりの除去が不要になる。

さらに、角型中空材は、厚みが薄いため、熱容量が低く、溶接後の冷却時間が短いので加工時間が短く、また溶接後のひずみ量も少なく、量産性に富む。

以下に図面を参照して、この発明の最良な実施形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この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。

以下、本実施形態に係る画像形成装置のフレームについて、図１〜図９を参照して説明する。

図１は本実施形態に係る底板部を持つ画像形成装置のフレームの外観図である。図１に示すように、画像形成装置のフレームは底板部にやぐら状に枠体を製作していく基本構造を採る。

図２は本実施形態に係る画像形成装置のフレームの底部を下面側から見て底板部を示す図である。図２において、１は点溶接の溶接跡であり、溶接跡１は下面側の板材５と底板部を形成する角型中空部材７を接合するためのものである。２は底板部の４つの角隅にキャスター３を配置するためのキャスターブラケット部材である。４は画像形成装置本体の傾き調整をするためのアジャスターである。６は中央部のキャスターを取り付けるためのキャスターブラケット部材である。８はフレームの縦柱を接続するためのブラケット部材で、２つの角材をつないで取り付けてあり、一般的に建築などで用いる枠剛性を上げるものである。

図３（ａ）は底板部の下面側の板材を外して下面側から見た内部詳細図である。図３（ａ）において、１３は角型中空材と天板にあたる板材１５を接合する溶接跡で、この溶接は以下の図５にて説明するビード溶接にて行われている。１４は底板部の４つの角隅補強用角型中空材、９，１０，１１，１２は底板部のたわみを防止するための補強用角型中空材である。

本実施形態では、底板部の基本骨格構造を作成するために、図４に示すように、板厚２．３ｍｍ以下の板材を曲げ工程のみで角型に成型した角型中空材を用いている。この角型中空材は、一面に合わせ目の微小隙間（０．５ｍｍ以下）を有する。

このため、たわみ防止用の補強用角型中空材９，１０，１１，１２は、抜き工程で作成した切り欠き部を入れ子状にして組み合わせることで従来工法よりも簡単に部材どうしを組み付けることが可能である。よって、本実施形態のように斜めにたわみ補強部材を構成することが容易に実施できる。この入れ子構成は、図３（ｂ）の底板部を各部品に展開した図の矢印に示すような組み合わせのことを示すものである。

図５は底板部の溶接方法を説明する図である。図５中、１５は底板部の天板の板材、２４は底板部の基本骨格構造を構成する角型中空材、破線で示す２０は角型中空材の合わせ目の微小隙間、５は底板部の下面の板材、２１は下面の板材５に設けられた溶接用の穴である。２６，２７は角型中空材２４と天板の板材１５との当接面の角隅を接合するための２箇所のビード溶接跡で、２２は下板の板材５と角型中空材２４とを接合する１箇所の点溶接跡である。

本構成のように底板部の角型中空材２４を組み合わせた基本骨格構造を、２枚の板材５，１５で挟み込むように溶接にて接合することで、図中の角型中空材２４の上下面を拘束し、図５の矢印方向への変形を押さえ込むことが可能となる（角型中空材２４の高さが変わるような方向、例えば、平行四辺形になるような変形を最少にする）。よって、片側のみに板材を接合したときよりも、底板部の静剛性を飛躍的に高めることができる。

また、天板の板材１５は、ユーザー側になるため、溶接跡が出っ張ったり、穴が空いていたりする溶接方法を採用すると、仕上げのための後加工を生じてしまう。しかし、本実施形態では、これを防止するために、角型中空材２４と天板の板材１５は、当接面に直接溶接するのではなく、角型中空材２４の当接面と垂直な２つの面と天板の板材１５とで構成される２つの角隅部に盛り付けるようにビード溶接を行うようにしている。さらに、天板の板材１５と角型中空材２４の板厚の差を最小に抑えることで溶接跡のユーザー側への出っ張りを防止している。本実施形態では、数回の実験を繰り返すことで、角型中空材の板厚を２．３ｍｍ、天板の板材の厚さを２ｍｍ、下板の板材の厚さを１ｍｍの組み合わせをとした。厚さはこれに限られず、天板の板材の厚さを、角型中空材の肉厚の８０％以上１２０％以下としたものであれば良い。

加えて、本実施形態では、角型中空材の合わせ目の微小隙間が開く方向に変形することで底板部の剛性が低下するのを防止するために、図５に示すように下板の板材５と角型中空材２４の接合を、合わせ目の微小隙間を埋めるのと同時に行うことが可能な場所に溶接点を設定し、ここを点溶接にて接合している。この溶接は、全ての角型中空材にて行われている。下面の溶接は、ユーザーに対し溶接跡の出っ張りが見えないため、この方式により溶接しても後処理によって除去加工する必要がない。また、溶接点数を少なくすることもできる。

以上に述べた工法によって製作した底板部を持つフレームの静剛性を確認するために、静荷重をフレームに与えそのたわみ量を比較する実験を行った。図６は実験の方法を説明する図で、Ｎは静荷重を示す。実験では各キャスターが接地しないように浮かせた状態で、図中Ｂ，Ｄ部は−Ｚ方向のみ変形を拘束しＣ部はＸＹＺ各方向をすべて拘束して、Ａ部のたわみ量を測定した。

図７は実験結果を示す図である。図７中、Ｐは下側の板材がない、プレス加工で作った
角型中空材の基本骨格構造のものである。Ｑは本実施形態のもの、Ｒは丸パイプから作った角パイプ材を使う従来工法のフレーム（パイプ肉厚３．０ｍｍ、板材厚さ２ｍｍ）の実験結果である。図７に示すように、本実施形態の底板部を持つフレームの静剛性は、Ｐの従来工法と同じ構成をプレス加工で作った角型中空材の基本骨格構造の約４倍、Ｒの従来工法の底板部を持つフレームの静剛性とほぼ同等であることが確認できた。

さらに高画質を確保するため、画像形成装置には、設置した床面と接するキャスターとその取り付け部の間に免振用の弾性部材をはさむのが一般的である。また、免振部材によるダンパー効果で本体底にキャスターを４個以上配置しても、床下の平面度の影響によりキャスターが浮いてしまうのを防止できる。

本実施形態では、キャスター破損時の交換を考えて、図８、図９に示すように、キャスター取り付け部を構成している。

図８において、１５は底板部の天板の板材、３２はキャスターを本体に締結するためのナット締め用の穴、３３は段ビスの足である。図９は中央部のキャスター取り付け構造を示す断面図で、キャスター３は、免振用の弾性部材３６をはさんで、底板部に溶接接合されたブラケット６に段ビス３３とナット３４によって締結される。３５はブラケットに設けた落下したナットを取り除くための穴である。

このような構成によってキャスター３を取り付けることによって、底板部の骨格を挟み込むように板材で溶接しても、キャスター破損時の交換が可能となる。

以上説明したような構成を底板部に採用することで、プレス加工で作った角型中空材を溶接して組み合わせる工法でも高い静剛性を確保したフレームを製作できる。

なお、上記実施形態は角型中空材をクロスさせて底板部の補強に用いたが、従来例で説明したように格子状に組み合わせることでも同様の効果を得ることが可能である。

また、上記実施形態では溶接接合にて効果を得ることを述べてきたが、溶接をビス止めに変更しても説明してきた効果の一部を得ることが可能となるのは明白である。

実施形態に係る画像形成装置のフレームを示す斜視図である。 実施形態に係る画像形成装置のフレームの底板部を下から示す斜視図である。 実施形態に係る画像形成装置のフレームの底板部の構成を示す図である。 実施形態に係る画像形成装置のフレームの底板部に用いられる角型中空材を示す図である。 実施形態に係る画像形成装置のフレームの底板部の溶接位置を拡大して示す断面図である。 実施形態に係る画像形成装置のフレームのたわみ量を測定する実験方法を示す斜視図である。 実施形態に係る画像形成装置のフレームのたわみ量を測定した実験結果を示すグラフである。 実施形態に係る画像形成装置のフレームの底板部のキャスター配置部を拡大して示す斜視図である。 実施形態に係る画像形成装置のフレームの底板部のキャスター配置部を拡大して示す断面図である。 従来の画像形成装置のフレームを示す正面図である。 従来の画像形成装置のフレームを下から示す斜視図である。 従来の画像形成装置のフレームを下から示す斜視図である。

符号の説明

１ 溶接跡
３ キャスター
５ 下板の板材
７ 角型中空部材
９，１０，１１，１２ 補強用角型中空材
１４ 角隅補強用角型中空材
１５ 天板の板材
２０ 微小隙間
２２ 点溶接跡
２４ 角型中空材
２６，２７ ビード溶接跡

Claims (5)

1. 画像形成装置を構成する各構成要素を支持するフレームであって、
   底板にあたる部分の基本骨格構造を、板材の曲げ工程のみで角型に成型された角型中空材であって一面に合わせ目の微小隙間を有する角型中空材の溶接接合による組み合わせにて構成し、
   前記基本骨格構造を、少なくとも２枚以上の板材で溶接によって挟み込んだことを特徴とする画像形成装置のフレーム。
2. 前記基本骨格構造を挟み込むように前記板材を溶接する際、一本の前記角型中空材に対して、一方の側は前記板材と前記角型中空材をビード溶接にて接合し、他方の側は前記板材と前記角型中空材を点溶接にて接合することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置のフレーム。
3. 前記基本骨格構造を挟み込むように前記板材を溶接する際、一本の前記角型中空材に対して、天面側の前記板材と前記角型中空材を２面へのビード溶接にて接合し、下面側の前記板材と前記角型中空材を、前記角型中空材の微小隙間を埋めるのと同時に前記板材と前記角型中空材が接合するような位置にて点溶接することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置のフレーム。
4. 前記基本骨格構造に用いる前記角型中空材は、全て、微小隙間のある面が下面側を向いた状態で用いられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置のフレーム。
5. 天面側の前記板材の材料厚さを、前記角型中空材の肉厚の８０％以上１２０％以下としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置のフレーム。

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