JP4089416B2 - カートリッジユニットの組立方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置の装置本体に着脱可能に装着されるカートリッジユニットの組立方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真プロセスを用いた複写機、レーザプリンタ等の画像形成装置には、電子写真感光体（以下、単に「感光体」という。）にトナーを付着させる現像器、この現像器へ供給されるトナーを収容したトナーカートリッジ、感光体からのトナー像の転写完了後に残留トナーを回収するクリーニング器、感光体の像担持面を所定電位に帯電する帯電器等のプロセス部品の少なくとも１個が感光体と共に一体的に支持されたプロセスカートリッジを備えたものがある。このようなプロセスカートリッジは、メンテナンスを容易にするため画像形成装置の装置本体に着脱可能に装着されており、構成部品のうち何れかの耐用期間が経過した場合には、ユーザ、サービスエンジニア等により新しいものに交換される。この画像形成装置から取り外されたプロセスカートリッジは、多くの場合、ユーザからメーカーへ返却され、メーカーにより分解、検査、清掃、耐用期間が経過した部品の交換、再組立等のリサイクル工程を経て、市場へ再出荷される。
【０００３】
上記のようなプロセスカートリッジでは、樹脂製のケーシング、シャーシ等の比較的大型の部材（被取付部材）に樹脂、金属等からなる比較的小型の部材（取付部材）を取り付ける際には、被取付部材に円形断面を有する下穴を予め形成しておき、この下穴内に取付部材に係合させたタッピンねじをねじ込むことにより、被取付部材に取付部材をタッピンねじにより締結固定することが多く行われる。このとき、タッピンねじは、その呼び径が下穴の内径に対応するものが用いられ、このタッピンねじを下穴内にねじ込み、所定の締結トルクを発生させることにより、タッピンねじのねじ山（雄ねじ部）により下穴の内周面にねじ山（雌ねじ部）が形成され、これらの雄ねじ部と雌ねじ部との作用によりタッピンねじが安定的に下穴内に固定された状態に保持される。
【０００４】
ところで、プロセスカートリッジのリサイクル工程においては、タッピンねじを下穴内から抜き取る際、又は下穴内にタッピンねじをねじ込む際に、最初のねじ込み時に下穴に形成された雌ねじ部が、タッピンねじからの軸方向に沿った荷重（スラスト荷重）及びタッピンねじの回転方向に沿った摩擦力により剪断破壊することがある。このように雌ねじ部が破壊された状態では、タッピンねじを十分に大きな締結トルクで下穴内へねじ込むことができなくなり、下穴内へねじ込まれたタッピンねじの固定状態が不安定になる。このような状態のままプロセスカートリッジがユーザへ出荷されると、プロセスカートリッジの使用中にタッピンねじが緩んでしまい、プロセスカートリッジの動作不良、トナー洩れ等の不具合を生じさせたり、画像形成装置の故障原因になるおそれがある。
【０００５】
上記のようにタッピンねじの固定状態が不安定になることを防止するため、例えば、特許文献１には、プロセスカートリッジにおいて、タッピンねじ用下穴を有する樹脂部材を側板や筐体等の樹脂製のケーシング、シャーシ等の構造体に組み込み、この下穴を有する樹脂部材を交換可能としたものが記載されてい。この特許文献１のプロセスカートリッジでは、タッピンねじをねじ込むことで下穴が破壊されると、構造体（被取付部材）から破壊された下穴を有する樹脂部品を取り外し、未使用の下穴を有する新しい樹脂部品を被取付部材に組み込む（嵌挿）することにより、被取付部材全体を廃棄することなく、下穴を新しいものにすることができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２１０９６９公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、メーカ等によるプロセスカートリッジのリサイクル工程では、タッピンねじを下穴内へねじ込む際に、その下穴の雌ねじ部が破壊されているか否かを定量的に判断することは難しく、多くの場合は、タッピンねじが一定回数だけ下穴内にねじ込まれると、安全を見て下穴が形成された被取付部材を新しいものに交換している。このため、リサイクル工程では、実際に下穴が破壊されているか否かが不明でも、ケーシング等の被取付部材を一定回数だけリサイクルすると、被取付部材を廃棄しなければならず、下穴が形成された被取付部材の交換頻度が高くなるという問題がある。また特許文献１のプロセスカートリッジでは、被取付部材における樹脂部品を交換するだけで下穴を新しくできるが、下穴を有する樹脂部品を一定のリサイクル回数ごとに交換する作業が煩瑣であるという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、上記事実を考慮して、タッピンねじがねじ込まれる下穴の破壊を簡単に判断すると共に、下穴の破壊が判断された場合でも、被取付部材を交換することなく、下穴内でも正常にタッピンねじをねじ込むことを可能とするカートリッジユニットの組立方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るカートリッジユニットの組立方法は、画像形成装置の装置本体に着脱可能に装着されるカートリッジユニットを構成する一の被取付部材にタッピンねじをねじ込み、該タッピンねじにより他の取付部材を被取付部材に締結固定するねじ止め工程を有するカートリッジユニットの組立方法であって、被取付部材に形成された下穴内に、該下穴の初期内径に対応する呼び径を有する第１のタッピンねじをねじ込みつつ、該第１のタッピンねじを前記下穴内へねじ込むためのねじ込みトルクＴMを測定し、前記ねじ込みトルクＴMが予め設定された目標トルクＴTに達すると、前記第１のタッピンねじの前記下穴内へのねじ込みの完了を判断し、前記ねじ込みトルクＴMが予め設定されたねじ込み時間Ｓ T を経過しても目標トルクＴT に達しない場合には、前記第１のタッピンねじを前記下穴内から抜き取り、該第１のタッピンねじに代えて呼び径が０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ大きい第２のタッピンねじを前記下穴内へねじ込むねじ止め工程を有し、前記目標トルクＴTを、前記第１のタッピンねじの座面が取付部材又は被取付部材に着座した時の着座トルクをＴI、前記第１のタッピンねじの雄ねじ部により下穴に形成された雌ねじ部が破壊される時の破壊トルクをＴSとした場合に、ＴT＝ＴI＋（ＴS−ＴI）×Ｋ1（Ｋ1は０．３以上、０．５以下の範囲内で任意に選択された小数）により演算される値に設定することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るカートリッジユニットの組立方法では、ねじ止め工程において、被取付部材に形成された下穴内に、この下穴の初期内径に対応する呼び径を有する第１のタッピンねじをねじ込みつつ、この第１のタッピンねじを下穴内へねじ込むためのねじ込みトルクＴMを測定し、第１のタッピンねじに生じるねじ込みトルクＴMが予め設定された目標トルクＴTに達すると、第１のタッピンねじの前記下穴内へのねじ込みの完了を判断し、また、ねじ込みトルクＴMが予め設定されたねじ込み時間Ｓ T を経過しても目標トルクＴT に達しない場合には、第１のタッピンねじを前記下穴内から抜き取り、該第１のタッピンねじに代えて呼び径が０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ大きい第２のタッピンねじを前記下穴内へねじ込む。
【００１３】
このとき、目標トルクＴTを、第１のタッピンねじの座面が取付部材又は被取付部材に着座した時の着座トルクをＴI、第１のタッピンねじの雄ねじ部により下穴に形成された雌ねじ部が破壊される時の破壊トルクをＴSとした場合に、ＴT＝ＴI＋（ＴS−ＴI）×Ｋ1（Ｋ1は０．３以上、０．５以下の範囲内で任意に選択された小数）により演算される値に設定することにより、第１のタッピンねじのねじ込みトルクＴMが所定時間内に目標トルクＴTに達した場合には、下穴の雌ねじ部が破壊されておらず、第１のタッピンねじが正常に下穴内にねじ込まれと判断でき、また第１のタッピンねじのねじ込みトルクＴMが所定時間内に目標トルクＴTに達しない場合には、下穴の雌ねじ部が破壊されており、第１のタッピンねじを正常に下穴内にねじ込むことができないと判断できるので、被取付部材に形成された下穴が破壊されているか否かを定量的に、かつ簡単に判断できる。
【００１４】
また下穴の雌ねじ部が破壊されていると判断された場合には、第１のタッピンねじにおけるねじ山の高さに対応する寸法だけ実質的に下穴の内径が初期内径よりも拡大されていると見なせ、このように拡大された下穴内に第１のタッピンねじに代えて呼び径が０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ大きい第２のタッピンねじを下穴内へねじ込むことにより、第２のタッピンねじの雄ねじ部により内径が拡大した下穴の内周面に新たに雌ねじ部を形成することができるので、被取付部材又は、被取付部材における下穴が形成された部品を新しいものに交換しなくても、タッピンねじ（第２のタッピンねじ）を下穴内に正常にねじ込み、このタッピンねじにより取付部材を被取付部材へ締結固定できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジ及びその組立方法について図面を参照して説明する。
【００２０】
（プロセスカートリッジの構成及び組立方法）
図１には、本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジが示されている。このプロセスカートリッジ１０は、公知の電子写真プロセスにより画像を形成するレーザプリンタ等の画像形成装置に着脱可能に装着されるものである。この画像形成装置は、外部装置から入力した画像情報に基づいて電子写真感光体上に画像（トナー像）を形成し、このトナー像を記録紙等に記録するものである。ここで、電子写真プロセスとは、電子写真感光体に対する帯電、レーザー露光による静電潜像の形成、トナーによる静電潜像の現像を経て電子者写真感光体上に形成されたトナー像を記録材に転写し、これを加熱定着することで記録材に画像を記録する一連のプロセスを言い、本実施形態では、特に、この電子写真プロセス及び電子写真プロセスに直接的に関係する電子写真感光体等の部品をプロセス部品という。
【００２１】
プロセスカートリッジ１０は、画像形成装置に設けられた装着部（図示省略）へ着脱可能に装着されることで、他の部品と共に画像形成装置を構成する。図１に示されるように、プロセスカートリッジ１０には、画像形成装置の外装部の一部を構成する外装パネル部１２が設けられると共に、外装パネル部１２と一体的に筐体部１４が設けられ、これらの外装パネル部１２及び筐体１４は、プロセスカートリッジ１０における各種のプロセス部品を支持するための支持フレーム１６を構成している。
【００２２】
プロセスカートリッジ１０の支持フレーム１６には、幅方向（矢印Ｗ方向）に沿って一端側（図１の右側）に略円筒状のトナータンク１８が設けられ、他端側に略角柱状の作像ケーシング２０が設けられている。作像ケーシング２０内には、電子写真感光体である感光体ドラムが配置されると共に、この感光体ドラムの外周側に隣接して帯電器、現像器、除電器、クリーング器等のそれぞれユニット化されたプロセス部品が配置されている。またトナータンク１８内には、トナーが充填されると共に、このトナーを攪拌しつつ現像器へ所定の供給速度で供給するためのアジテータ等が取り付けられている。これらの支持フレーム１６に取り付けられた部品については、何れも公知のものであるので説明を省略する。
【００２３】
ここで、支持フレーム１６における作像ケーシング２０及びトナータンク１８は、それぞれＡＢＳ（アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂）、ポリスチレン樹脂等の樹脂材料を素材として一体的にモールド成形されている。なお、プロセスカートリッジ１０を構成するプロセス部品としては、上記のものに限定されるものではなく、例えば、画像形成装置の構成に応じて追加、省略される場合があり、例えば、トナータンク１８に相当する部分がプロセスカートリッジ１０から省略され、この部分が画像形成装置に独立して着脱可能とされたカートリッジユニット（トナーカートリッジ）とされる場合もある。
【００２４】
上記のように構成されたプロセスカートリッジ１０は、例えば、トナータンク１８内から全てのトナーが現像器へ供給された場合や、構成部品のうち何れか、例えば、感光体ドラムの耐用期間が経過した場合に、ユーザ、サービスエンジニア等により新しいものに交換される。この画像形成装置から取り外された使用済みのプロセスカートリッジ１０は、通常、ユーザからメーカーへ返却され、メーカにより所定のリサイクル処理（図４参照）が行われてリサイクル品として市場（ユーザ）へ再出荷される。
【００２５】
図４に示されるように、市場からメーカへ回収された使用済みのプロセスカートリッジ１０はリサイクルラインへ集められ、このリサイクルラインにて、先ず、プロセスカートリッジ１０単体として再生可能な良品と再生できない不良品とに選別される（ステップ１０２の）。ここで、不良品として選別されたプロセスカートリッジ１０は、原料、部品等を回収するためのスクラップ品とされる。また良品として選別されたプロセスカートリッジ１０は、分解工程にて支持フレーム１６から感光体ドラム、現像器、クリーニング器、除電器、アジテータ等が取り外されると共に、トナー洩れを防止するためのシール材等の消耗部品が取り外される（ステップ１０４）。
【００２６】
ステップ１０４の分解工程にて、支持フレーム１６から取り外されたプロセス部品等及び支持フレーム１６は、ステップ１０６の洗浄工程にてトナー、異物等の汚れが除去された後、ステップ１０８の検査工程にて部品単位で品質検査が行われ、再使用が可能な良品か再使用ができない不良品と選別される。ここで、不良品とされた部品については、原料、部品等を回収するためのスクラップ品とされる。また良品として選別された部品は、ステップ１１０の組立工程へ送られ、この組立工程にて、必要に応じて消耗部品の交換等が行われた後、支持フレーム１６に感光体ドラム、現像器、クリーニング器、除電器、アジテータ等が取り付けられて、プロセスカートリッジ１０として再び組み立てられる。この組立工程では、リサイクル品のみを使用してプロセスカートリッジ１０を組み立てる必要は無く、支持フレーム１６を含め未使用の部品とリサイクル品とを混在させてプロセスカートリッジ１０を組み立てる。
【００２７】
ステップ１１０の組立工程にて組み立てられたプロセスカートリッジ１０は、ステップ１１２の品質検査工程へ送られ、この品質検査工程にてプロセスカートリッジ１０単体としての最終的な品質検査が行われる。ここで、品質検査に不合格になったものは、その不具合の内容に応じてスクラップ品とされるか、組立工程（ステップ１１０）へ戻され、不具合の原因となった部品の交換等の手直し作業が行われる。また品質検査に合格したプロセスカートリッジ１０は梱包され、市場に再出荷される（ステップ１１４〜１１６）。
【００２８】
次に、図４に示されるリサイクル処理における分解工程（ステップ１０４）及び組立工程（ステップ１１０）について図１及び図２を参照して詳細に説明する。
【００２９】
先ず、分解工程にて、作像ケーシング２０内から各種のプロセス部品を取り外す際には、図１に示されるように、作像ケーシング２０の側面部２１に形成された複数の下穴２８（図２参照）にそれぞれねじ込まれた複数本のタッピンねじ２３を電動ドライバ等の工具により抜き取る。これらのタッピンねじ２３は、図２に示されるように、例えば、１個乃至複数個の帯電器等のプロセス部品３０を作像ケーシング２０の側面部２１に直接的に締結固定すると共に、プレート状のカバープレート２５を作像ケーシング２０の側面部２１に締結固定している。このとき、カバープレート２５は、図２に示されるようにカバープレート２５に穿設された取付穴２６に挿通した状態で下穴２８内にねじ込まれている。
【００３０】
作像ケーシング２０の側面部２１から全てのタッピンねじ２３を抜き取ることにより、タッピンねじ２３により直接的に側面部２１に締結固定されたプロセス部品３０を作像ケーシング２０内から抜き取ることが可能になると共に、カバープレート２５を側面部２１から取り外すことが可能になる。このとき、カバープレート２５を作像ケーシング２０から取り外すと、側面部２１に開口した開口部（図示省略）を通して、作像ケーシング２０内から感光体ドラム、クリーニング器等の主要なプロセス部品を取り外すことが可能になる。
【００３１】
また、トナータンク１８内からアジテータ等の部品を取り外す際にも、作像ケーシング２０の場合と同様に、トナータンク１８の側面部１９に形成された下穴２８（図２参照）にそれぞれねじ込まれ、蓋部材２７を側面部１９に締結固定した複数本のタッピンねじ２３をそれぞれ下穴２８内から抜き取る。これにより、蓋部材２７を側面部１９から取り外すことが可能になり、蓋部材２７を取り外すことにより、側面部１９に開口した開口部（図示省略）を通してトナータンク１８内からアジテータ等の構成部品を抜き取ることが可能になる。
【００３２】
一方、組立工程にて、プロセス部品を作像ケーシング２０内へ取り付ける際には、分解工程とは逆の手順で、側面部２１の開口部を通してプロセス部品を作像ケーシング２０内の所定の部位へ装着した後、カバープレート２５の取付穴２６を挿通したタッピンねじ２３を下穴２８内に電動ドライバによりねじ込むと共に、側面部２１に直接的に取り付けられるプロセス部品３０の取付穴を挿通したタッピンねじ２３を下穴２８内へねじ込む。これにより、作像ケーシング２０へのプロセス部品の取り付けが完了する。またトナータンク１８内へアジテータ等の部品を取り付ける際にも、作像ケーシング２０の場合と同様に、アジテータ等の部品を側面部１９の開口部を通してトナータンク１８内の所定の部位へ装着した後、蓋部材２７の取付穴を挿通したタッピンねじ２３を下穴２８内に電動ドライバによりねじ込む。これにより、トナータンク１８へのアジテータ等の部品の取り付けが完了する。
【００３３】
但し、上記の組立工程では、カバープレート２５、蓋部材２７等を作像ケーシング２０及びトナータンク１８へ複数本のタッピンねじ２３により締結固定する際に、各タッピンねじ２３に発生するねじ込みトルクＴMを測定し、このねじ込みトルクＴMが所定の時間（ねじ込み時間）ＳT以内に予め設定された目標トルクＴT以上になった場合のみ、タッピンねじ２３が正常に下穴２８内へねじ込まれたと判断し、ねじ込みトルクＴMがねじ込み時間ＳTを経過しても目標トルクＴTに達しない場合には、そのタッピンねじ２３の下穴２８内へのねじ込み不良を判断するねじ込みチェックが行われる。このとき、ねじ込み時間ＳTは０．５〜２．０（秒）の範囲内で設定される。
【００３４】
このとき、ねじ込みチェックにより全てのタッピンねじ２３が下穴２８内へ正常にねじ込まれた判断された場合には、これらのタッピンねじ２３により組み立てられたプロセスカートリッジ１０は、検査工程（図３のステップ１１０）へ送られる。一方、ねじ込みチェックにより何れかのタッピンねじ２３のねじ込み不良が判断された場合には、このタッピンねじ２３が下穴２８内へねじ込まれたプロセスカートリッジ１０に対しては所定の手直し作業が行われる。
【００３５】
手直し作業では、先ず、ねじ込み不良と判断された下穴２８内へねじ込まれたタッピンねじ２３（これを他のタッピンねじ２３と、区別する必要がある場合には、「タッピンねじ２３Ｓ」と表記する。）を下穴２８内から抜き取り、タッピンねじ２３Ｓよりも呼び径が１サイズだけ大きいタッピンねじ（これを他のタッピンねじと、区別する必要がある場合には、「タッピンねじ２３Ｌ」と表記する。）を下穴２８内へ電動ドライバによりねじ込む。この際にも、タッピンねじ２３Ｌに発生するねじ込みトルクＴMがねじ込み時間ＳT以内に予め設定された目標トルクＴT以上になった場合のみ、タッピンねじ２３Ｌが正常に下穴２８内へねじ込まれたと判断し、ねじ込みトルクＴMがねじ込み時間ＳTを経過しても目標トルクＴTに達しない場合には、タッピンねじ２３Ｌのねじ込み不良を判断するねじ込みチェックが行われる。なお、本実施形態では、組立工程の管理を簡単、かつ間違い無く行うために、タッピンねじ２３Ｌの頭部が塗料等により着色され、タッピンねじ２３Ｓの頭部とは異なる色になっている。
【００３６】
２回目のねじ込みチェックにより全てのタッピンねじ２３Ｌが正常に下穴２８にねじ込まれた判断された場合には、これらのタッピンねじ２３Ｌを含むタッピンねじ２３により組み立てられたプロセスカートリッジ１０は、検査工程（図３のステップ１１０）へ送られる。一方、ねじ込みチェックにより何れかのタッピンねじ２３Ｌのねじ込み不良が再び判断された場合には、下穴２８内からタッピンねじ２３Ｌを抜き取り、タッピンねじ２３Ｌよりも更に１サイズ大きいタッピンねじ２３をねじ込むようにしても、あるいはタッピンねじ２３Ｌが下穴２８内へねじ込まれたプロセスカートリッジ１０をスクラップ品としてリサイクル処理の工程からラインアウトするようにしても良い。
【００３７】
なお、本実施形態に係る組立工程において、下穴２８にねじ込まれ、上記のねじ込みチェックが行われるタッピンねじ２３としては、ＪＩＳ Ｂ １１２２に規定された２種のものを用いている。但し、下穴２８内へねじ込むタッピンねじ２３としては、先端部が尖っていない形状のものであれば、他の種類のタッピンねじでも使用可能であることから、２種のタッピンねじに代えて４種のタッピンねじを使用しても良い。
【００３８】
また、目標トルクＴTは、タッピンねじ２３のサイズ毎に、下記（１）式に基づいて設定される。なお、（１）式において、ＴIは、タッピンねじ２３における頭部３２の座面３３（図３参照）がカバープレート２５等へ密着（着座）した時のねじ込みトルクである着座トルク、ＴSは、タッピンねじ２３のタッピンねじの雄ねじ部３４により下穴２８に形成された雌ねじ部３６（図７（Ｃ）参照）が破壊（剪断破壊）された時のねじ込みトルクである破壊トルクをそれぞれ示し、また定数Ｋ1は、０．３以上、０．５以下の範囲内で任意に選択された小数である。着座トルクＴI、破壊トルクＴS及び定数Ｋ1の設定方法については、後述の（着座トルクＴI、破壊トルクＴS及び定数Ｋ1の設定方法）の欄にて詳細に説明する。
【００３９】
ＴT＝ＴI＋（ＴS−ＴI）×Ｋ1・・・（１）
図３には、本実施形態に係るＪＩＳ Ｂ １１２２に規定された２種のタッピンねじが模式的に示され、また下記の（表１）には、本実施形態に係るタッピンねじ２３として適用可能なタッピンねじの呼び径Ｄ並びに、その山径の最大値ＤＴMAX、最小値ＤＴMIN及び谷径の最大値ＤＶMAX及び最小値ＤＶMINがそれぞれ示されている。
【００４０】
【表１】
本実施形態に係るプロセスカートリッジ１０の組立に用いられるタッピンねじ２３は、一般に市販されている規格サイズ（ＪＩＳ）から選んだ場合には、上記（表１）のものが使用可能である。例えば、タッピンねじ２３Ｓとして呼び径Ｄが３．０ｍｍのものを用いた場合には、１サイズ大きいタッピンねじ２３Ｌとして呼び径３．５ｍｍのものが選択される。
【００４１】
本実施形態に係るプロセスカートリッジ１０の組立に用いられるタッピンねじ２３は、必ずしも規格サイズのものである必要はなく、タッピンねじ２３Ｓに対してタッピンねじ２３Ｌが下記（２）式及び（３）式の関係を満たせば、（表１）に示されている規格サイズに限定されることなく、すなわち規格外のサイズのものも使用可能である。これら（２）式及び（３）式において、Ｄ1はタッピンねじ２３Ｓの呼び径、ＤＴ2はタッピンねじ２３Ｌの山径、ＤＶ2はタッピンねじ２３Ｌの谷径であり、また定数Ｋ2は１．０８以上、１．２５以下の範囲内で任意に選択された小数、定数Ｋ3は０．７８以上、０．９５以下の範囲内で任意に選択された小数である。
【００４２】
ＤＴ2＝Ｄ1×Ｋ2・・・（２）
ＤＶ2＝Ｄ1×Ｋ3・・・（３）
上記（２）式及び（３）式における定数Ｋ2は、（表１）に示される（タッピンねじ２３Ｌの山径ＤＴ）／（タッピンねじ２３Ｓの呼び径Ｄ）の最小値から最大値までの範囲を含むように設定したものであり、また定数Ｋ3は、（表１）に示される（タッピンねじ２３Ｌの谷径ＤＶ）／（タッピンねじ２３Ｓの呼び径Ｄ）の最小値から最大値までの範囲を含むように設定したものである。
【００４３】
また、本実施形態に係るタッピンねじ２３Ｓは、下穴２８の初期内径ＤＨ（図２参照）に適合する呼び径Ｄを有するものが選択される。ここで、初期内径ＤＨ（図２参照）に適合するタッピンねじ２３Ｓとしては、その山径ＤＴMINが内径ＤＨ以上であって、かつ谷径ＤＶMINが内径ＤＨ以下であれば、適合するものとして使用可能である。また下穴２８ついては、モールド成形時のモールド（インサートコア）からの抜け性を良くするため、入口側から奥側へ向って先細りのテーパを付けるようにしても良い。
【００４４】
（着座トルクＴI、破壊トルクＴS及び定数Ｋ1の設定方法）
次に、目標トルクＴTを演算するために必要となる着座トルクＴI、破壊トルクＴS及び定数Ｋ1の設定方法について説明する。
【００４５】
図５には、着座トルクＴI、破壊トルクＴSを設定するためのトルク測定装置４０が示されている。このトルク測定装置４０には、支持基台４２が設けられると共に、この支持基台４２上にトルク変換器５４が固定されている。トルク変換器５４は、一対のフレキシブルカップリング４４,４６間に生じるトルクを測定し、この測定トルクＴＭを電気信号としてアンプ５６及びオシロスコープ５８からなるデータ記録部６０へ出力するものである。
【００４６】
トルク測定装置４０では、一方のフレキシブルカップリング４４にタッピンねじ２３のねじ込みに用いられる電動ドライバ４８が連結され、他方のフレキシブルカップリング４６にタッピンねじ２３の十字穴に適合する先端部５１を有するビット５０が軸受５３を介して連結されている。このビット５０の先端部５１は、樹脂製の試験片５２に形成された下穴２８に挿入されたタッピンねじ２３の十字穴に嵌合している。試験片５２は、支持基台４２上に配置されたクランパ（図示省略）によりクランプされており、このクランパは、試験片５２を一定の押圧力でビット５０側へ加圧する加圧機構を有している。
【００４７】
ここで、試験片５２はそれぞれ樹脂材料の種類及び下穴２８の内径ＤＨがそれぞれ異なる複数種類のものが用意されており、本実施形態では、これらの試験片５２が順次、トルク測定装置４０による試験に供される。具体的には、試験片５２は、本実施形態のプロセスカートリッジ１０と同一のポリスチレン樹脂、ＡＢＳ等により成形されたものを用い、下穴２８の内径ＤＨとしては、３．０ｍｍ、３．５ｍｍ及び４．０ｍｍの何れかを選択した。
【００４８】
図６には、図５に示されるトルク測定装置４０により測定された測定トルクＴMと、下穴２８に対するタッピンねじ２３のねじ込み量ＲＶとの関係が示されている。なお、図６で、細線で示されているトルクは、オシロスコープ５８により記録された実データＤＴであり、太線で示されているトルクは、実データＤＴを規格化処理した測定トルクＴMである。また図７（Ａ）にはタッピンねじ２３がねじ込まれる前の下穴２８が示され、図７（Ｂ）〜（Ｆ）にはタッピンねじ２３のねじ込み回数の増加に伴う下穴２８の形状変化が示されている。
【００４９】
図６において、ＴIはタッピンねじ２３の座面３３が試験片５２に当接した時のねじ込みトルクである着座トルク、またＴSはタッピンねじ２３の雄ねじ部３４により下穴２８に形成された雌ねじ部３６（図７（Ｂ）参照）が剪断破壊した時のねじ込みトルクである破壊トルクである。
【００５０】
図６から明らかなように、測定トルクＴMは、タッピンねじ２３のねじ込み開始から着座するまでは比較的低い増加率で増加する。このとき、内径が略一定であった下穴２８（図２（Ａ）及び図７（Ａ）参照）には、図７（Ｂ）に示されるように、タッピンねじ２３の雄ねじ部３４により雌ねじ部３６が切削形成される。
【００５１】
タッピンねじ２３を着座後も更に下穴２８内へねじ込み続けると、測定トルクＴMが急激に増加する。このときの測定トルクＴMをクラピングトルクといい、このクラピングトルクは軸方向に沿った締結力に変換され、タッピンねじ２３により取付部材を被取付部材に固定するための有効な力として作用する。従って、クラピングトルクの絶対値が大きい方が、タッピンねじ２３による締結力も大きいものになる。
【００５２】
タッピンねじ２３を更に下穴２８内へねじ込み、クラピングトルクが試験片５２の剪断強度に対応する値よりも大きくなると、下穴２８の内周面に形成された雌ねじ部３６が軸方向に沿った締結力に耐えきれなくなり、雌ねじ部３６を構成する各ねじ山が根元部から破断する、所謂「ねじばか」と言われる破壊現象が発生する。図７（Ｆ）には「ねじばか」の破壊現象が生じた下穴２８の状態が模式的に示されている。この図から明らかなように、破壊現象後の下穴２８はタッピンねじ２３の山径よりも僅かに大径とされた穴となる。
【００５３】
下穴２８の剪断破壊後も、タッピンねじ２３を更に下穴２８内へねじ込むと、測定トルクＴMが急激に低下してクラピングトルクが減少する。従って、破壊トルクＴSに達した後に、タッピンねじ２３を更に下穴２８内へねじ込むと、タッピンねじ２３による締結力が著しく不安定になって、取付部材の脱落等の原因となり得る。
【００５４】
また、図８には、呼び径一定（例えば、３．５ｍｍ）のタッピンねじ２３を下穴２８内へねじ込む際における、着座トルクＴI及び破壊トルクＴSと下穴２８の初期内径ＤＨとの関係が示されている。
【００５５】
ここで、図８に示される下穴２６の内径の中心値ＣＰは以下のような意味を有する。下穴２８の内径が中心値ＣＰに対して減少するに従って、着座トルクＴIが徐々に増加するが、破壊トルクＴSは急激に減少する。これは、内径ＤＨが減少するに従って雌ねじ部３６が形成される時に生じる摩擦熱量が増加することから、熱影響により下穴２８の剪断強度が低下することにより生じるものである。また下穴２８の内径が中心値ＣＰに対して増加するに従って、着座トルクＴIが徐々に減少するが、この場合にも、破壊トルクＴSは急激に減少する。これは、内径ＤＨが増加するに従って、タッピンねじ２３の雄ねじ部３４と下穴２８内に形成される雌ねじ部３６との掛かり代が減少することから、雌ねじ部３６における軸方向に沿った締結力を受ける有効面積が減少するために生じるものである。これらの点を考慮すると、下穴２８の内径ＤＨは、中心値±１０％の範囲（安定領域ＳＡ）内の値に設定することが望ましい。
【００５６】
従って、タッピンねじ２３によりカバープレート２５等の取付部材を作像ケーシング２０等の被取付部材に安定的に締結固定するためには、着座トルクＴIと破壊トルクＴSとの差が大きいほうが好ましい。このため、下穴２８の内径ＤＨは、タッピンねじ２３の谷径の平均値と略等しい値に設定することが必要となる。
【００５７】
また下穴２８に形成された雌ねじ部３６の剪断破壊を防止するためには、経験的に、タッピンねじ２３のねじ込みトルクＴMを、着座トルクＴIよりも十分に大きく、かつ着座トルクＴIと破壊トルクＴSとの平均値よりも下の領域に設定することが有効である。このことから、本実施形態では、既に説明したように、タッピンねじ２３のねじ込みトルクＴＭが、ＴT＝ＴI＋（ＴS−ＴI）×Ｋ1（Ｋ1は０．３以上、０．５以下の範囲内で任意に選択された小数）により演算された値に設定される。なお、図８には、本実施形態において、ねじ込みトルクの目標トルクＴTとして設定される領域が安定領域ＳＡとして示されている。
【００５８】
図９には、呼び径３．０、３．５及び４．０の３種類のタッピンねじ２３をＡＢＳ製の試験片５２に形成された下穴２８にねじ込んだ際における、着座トルクＴＩ及び破壊トルクＴＳと下穴２８の内径ＤＨとの関係が示されている。この図９において、ＤＵ3.0、ＤＵ3.5及びＤＵ4.0は、下穴２８の内径として設定可能な着座トルクＴIと破壊トルクＴSとの差が十分に大きい範囲を示しており、実際の内径ＤＨは、着座トルクＴIと破壊トルクＴSとの差が最も大きい付近に設定される。またＤＴ3.0、ＤＴ3.5及びＤＴ4.0は、タッピンねじ２３の山径ＤＴの平均値であり、剪断破壊後の下穴２８の内径よりも僅かに小径となる値である。
【００５９】
図９から明らかなように、呼び径３.０のタッピンねじ２３のＤＴ3.0、ＤＴ3.5及びＤＴ4.0は、それぞれ１サイズ大きいタッピンねじ２３のＤＵ3.0、ＤＵ3.5及びＤＵ4.0の中心値に近似する値となっており、このことからも、タッピンねじ２３Ｓにより下穴２８に剪断破壊が生じた場合に、タッピンねじ２３Ｓに代えて１サイズ大きいタッピンねじ２３Ｌを下穴２８にねじ込むことにより、タッピンねじ２３Ｌにより十分に大きな締結力を安定的に発生できることが解る。
【００６０】
次に、図２、図７及び図１０を参照してタッピンねじ２３を複数回に亘って下穴２８へ着脱した際における、タッピンねじ２３の着脱回数の増加に伴う下穴２８の形状変化について説明する。
【００６１】
図２（Ａ）及び図７（Ａ）には、それぞれタッピンねじ２３をねじ込む前の下穴２８が示されている。実際の下穴２８は、図７（Ａ）に示されるように、モールド成形によるひけの影響により深さ方向に沿った中間部がやや膨らんだ形状となっているが、略一定の内径ＤＨのものになっている。また図２（Ｂ）及び図７（Ｂ）には、1回目にタッピンねじ２３Ｓがねじ込まれた時の下穴２８が示されており、図７（Ｃ）、（Ｄ）及び（Ｅ）には、1回目、２回目及び３回目にタッピンねじ２３Ｓがねじ込まれ、このタッピンねじ２３Ｓが抜き取られた後の下穴２８がそれぞれ示されている。また図２（Ｃ）及び図７（Ｆ）には、タッピンねじ２３Ｓを下穴２８の雌ねじ部３６が剪断破壊されるまで繰返しねじ込んだ後の下穴２８が示されている。
【００６２】
図7（Ｂ）〜（Ｅ）から明かなように、下穴２８は、タッピンねじ２３の着脱回数の増加に伴って雌ねじ部３６の谷幅が徐々に広がると共に、谷間の部分に凹凸が形成されるように形状変化して行く。これにより、雌ねじ部３６のねじ山における軸方向に沿った締結力を受ける部分の面積が減少し、最終的には締結力によりねじ山が根元から破断し、図２（Ｃ）及び図７（Ｆ）に示すようにタッピンねじ２３Ｓの山径ＤＴと等しい内径を有する下穴２８が形成される。
【００６３】
また、図１０（Ａ）及び（Ｂ）には、タッピンねじ２３により剪断破壊された下穴２８及び、この下穴２８にタッピンねじ２３Ｓよりも１サイズ大きいタッピンねじ２３Ｌを着脱した後の下穴２８がそれぞれ示されている。図２（Ｄ）に示されるように、タッピンねじ２３Ｓにより剪断破壊された下穴２８内へ1サイズ大きいタッピンねじ２３Ｌをねじ込むことにより、図１０（Ｂ）に示されるように、拡大した下穴２８にタッピンねじ２３Ｌの雄ねじ部３４に対応する雌ねじ部３７を新たに形成できる。従って、タッピンねじ２３Ｌをタッピンねじ２３Ｓに代えて下穴２８内へ所定の目標トルクＴTでねじ込むようにすれば、タッピンねじ２３Ｓにより下穴２８が剪断破壊された後であっても、タッピンねじ２３Ｌにより十分大きな締結力を発生できるので、タッピンねじ２３Ｌによりカバープレート２５等の取付部材を作像ケーシング２０等の被取付部材へ安定的に取り付けることができる。
【００６４】
以上説明した本実施形態に係るプロセスカートリッジ１０の組立方法では、ねじ止め作業を含むプロセスカートリッジ１０の組立工程において、支持フレーム１６に形成された下穴２８内に、この下穴の初期内径ＤＨに対応する呼び径を有するタッピンねじ２３Ｓをねじ込みつつ、このタッピンねじ２３Ｓを下穴２８内へねじ込むためのねじ込みトルクＴＭを測定し、タッピンねじ２３Ｓに生じるねじ込みトルクＴＭが予め設定された目標トルクＴTに達すると、タッピンねじ２３Ｓの下穴２８内へのねじ込みの完了を判断し、またねじ込みトルクＴＭが予め設定された目標トルクＴT未満に維持される場合には、タッピンねじ２３Ｓを下穴２８内から抜き取り、このタッピンねじ２３Ｓに代えて呼び径が１サイズ大きいタッピンねじ２３Ｌを下穴２８内へねじ込む。
【００６５】
このとき、目標トルクＴTを、タッピンねじ２３Ｓの座面３３が着座した時の着座トルクをＴI、タッピンねじ２３Ｓの雄ねじ部３４により下穴２８に形成された雌ねじ部３６が剪断破壊される時の破壊トルクをＴSとした場合に、ＴT＝ＴI＋（ＴS−ＴI）×Ｋ1（Ｋ1は０．３以上、０．５以下の範囲内で任意に選択された小数）により演算される値に設定することにより、タッピンねじ２３Ｓのねじ込みトルクＴMが所定時間内に目標トルクＴTに達した場合には、下穴２８の雌ねじ部３６が破壊されておらず、タッピンねじ２３Ｓが正常に下穴２８内にねじ込まれたと判断でき、またタッピンねじ２３Ｓのねじ込みトルクＴMが所定時間内に目標トルクＴTに達しない場合には、下穴２８の雌ねじ部３６が破壊されており、タッピンねじ２３を正常に下穴２８内にねじ込むことができないと判断できるので、下穴２８が破壊されているか否かを定量的に、かつ簡単に判断できる。このタッピンねじ２３をねじ込む際のねじ込みトルクＴMは、図５に示される電動ドライバ４８に対して予めプリセットしておくことが可能であり、目標トルクＴTをプリセットしておくことにより、電動ドライバ４８をねじ込みトルクＴＭが目標トルクＴTに達すると、これに同期して自動停止するように作動する。
【００６６】
また下穴２８の雌ねじ部３６が破壊されていると判断された場合には、下穴２８内にタッピンねじ２３Ｓに代えて呼び径が１サイズ大きいタッピンねじ２３Ｌを下穴内へねじ込むことにより、第２のタッピンねじの雄ねじ部により内径が拡大した下穴２８に新たに雌ねじ部３７を形成することができるので、下穴２８が形成された支持フレーム１６等の部材を新しいものに交換しなくても、タッピンねじ２３Ｌを下穴２８内に正常にねじ込み、このタッピンねじ２３Ｌによりカバープレート２５等の取付部材を作像ケーシング２０等の被取付部材へ確実に締結固定できる。
【００６７】
従って、本実施形態に係るプロセスカートリッジ１０は、上記した本実施形態に係る組立方法を用いて、カバープレート２５等の各種の取付部材を支持フレーム１６等の被取付部材にタッピンねじ２３により締結固定したことにより、プロセスカートリッジが１回乃至複数回のリサイクルを経た後でも、タッピンねじ２３が被取付部材に形成された下穴２８内に正常にねじ込まれ、下穴２８内にねじ込まれたタッピンねじの緩みが確実に防止されるので、このタッピンねじ２３により取付部材が被取付部材に確実に締結固定される。この結果、プロセスカートリッジ１０におけるタッピンねじ２３の緩みに起因する取付部材のガタツキ、脱落等の不具合が防止されるので、リサイクルされたプロセスカートリッジ１０の信頼性を向上でき、さらにこのプロセスカートリッジ１０が装着されるレーザープリンタ等の画像形成装置の信頼性も向上できる。
【００６８】
なお、本実施形態では、プロセスカートリッジ１０をリサイクル処理する際の組立工程のみを説明しているが、本発明に係るタッピンねじ２３を用いた組立方法は、画像形成装置に着脱可能に装着されるカートリッジユニットであるならば、プロセスカートリッジ１０以外の各種のもの、例えば、トナーカートリッジ等へも適用可能である。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るカートリッジユニットの組立方法によれば、タッピンねじがねじ込まれる下穴の破壊を簡単に判断すると共に、下穴の破壊が判断された場合でも、被取付部材を交換することなく、下穴内でも正常にタッピンねじをねじ込むことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジの構成を示す斜視図である。
【図２】 （Ａ）は下穴及びこの下穴にねじ込まれるタッピンねじを、（Ｂ）は下穴及びこの下穴にねじ込まれたタッピンねじを、（Ｃ）はタッピンねじが抜き取られて内径が拡大した下穴を、（Ｄ）は内径が拡大した下穴に１サイズ大きいタッピンねじをねじ込んだ状態をそれぞれ示す側面断面図である。
【図３】 本発明の実施形態に係るタッピンねじを模式的に示す側面図である。
【図４】 本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジのリサイクル処理を説明するための工程フロー図である。
【図５】 着座トルクＴI、破壊トルクＴSを設定するためのトルク測定装置の構成を示す側面図である。
【図６】 図５に示されるトルク測定装置により測定された測定トルクＴMと、下穴に対するタッピンねじ２３のねじ込み量ＲＶとの関係を示す特性図である。
【図７】 タッピンねじがねじ込まれる前の下穴及び、タッピンねじのねじ込み回数の増加に伴う下穴の形状変化が示す側面断面図である。
【図８】 呼び径一定のタッピンねじを下穴内へねじ込む際における、着座トルクＴI及び破壊トルクＴSと下穴２８の内径ＤＨとの関係を示す特性図である。
【図９】 呼び径３．０、３．５及び４．０の３種類のタッピンねじを下穴にねじ込んだ際における、着座トルクＴＩ及び破壊トルクＴＳと下穴２８の内径ＤＨとの関係をそれぞれ示す特性図である。
【図１０】 （Ａ）はタッピンねじにより剪断破壊された下穴を、（Ｂ）は剪断破壊された下穴に１サイズ大きいタッピンねじを着脱した後の下穴をそれぞれ示す側面断面図である。
【符合の説明】
１０ プロセスカートリッジ（カートリッジユニット）
１８ トナータンク（プロセスカートリッジ）
２０ 作像ケーシング（プロセスカートリッジ）
２３ タッピンねじ
２３Ｓ タッピンねじ（第１のタッピンねじ）
２３Ｌ タッピンねじ（第２のタッピンねじ）
２８ 下穴
３０ プロセス部品
３２ 頭部
３３ 座面
３４ 雄ねじ部
３６ 雌ねじ部
３７ 雌ねじ部
４０ トルク測定装置
５２ 試験片
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置の装置本体に着脱可能に装着されるカートリッジユニットの組立方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真プロセスを用いた複写機、レーザプリンタ等の画像形成装置には、電子写真感光体（以下、単に「感光体」という。）にトナーを付着させる現像器、この現像器へ供給されるトナーを収容したトナーカートリッジ、感光体からのトナー像の転写完了後に残留トナーを回収するクリーニング器、感光体の像担持面を所定電位に帯電する帯電器等のプロセス部品の少なくとも１個が感光体と共に一体的に支持されたプロセスカートリッジを備えたものがある。このようなプロセスカートリッジは、メンテナンスを容易にするため画像形成装置の装置本体に着脱可能に装着されており、構成部品のうち何れかの耐用期間が経過した場合には、ユーザ、サービスエンジニア等により新しいものに交換される。この画像形成装置から取り外されたプロセスカートリッジは、多くの場合、ユーザからメーカーへ返却され、メーカーにより分解、検査、清掃、耐用期間が経過した部品の交換、再組立等のリサイクル工程を経て、市場へ再出荷される。
【０００３】
上記のようなプロセスカートリッジでは、樹脂製のケーシング、シャーシ等の比較的大型の部材（被取付部材）に樹脂、金属等からなる比較的小型の部材（取付部材）を取り付ける際には、被取付部材に円形断面を有する下穴を予め形成しておき、この下穴内に取付部材に係合させたタッピンねじをねじ込むことにより、被取付部材に取付部材をタッピンねじにより締結固定することが多く行われる。このとき、タッピンねじは、その呼び径が下穴の内径に対応するものが用いられ、このタッピンねじを下穴内にねじ込み、所定の締結トルクを発生させることにより、タッピンねじのねじ山（雄ねじ部）により下穴の内周面にねじ山（雌ねじ部）が形成され、これらの雄ねじ部と雌ねじ部との作用によりタッピンねじが安定的に下穴内に固定された状態に保持される。
【０００４】
ところで、プロセスカートリッジのリサイクル工程においては、タッピンねじを下穴内から抜き取る際、又は下穴内にタッピンねじをねじ込む際に、最初のねじ込み時に下穴に形成された雌ねじ部が、タッピンねじからの軸方向に沿った荷重（スラスト荷重）及びタッピンねじの回転方向に沿った摩擦力により剪断破壊することがある。このように雌ねじ部が破壊された状態では、タッピンねじを十分に大きな締結トルクで下穴内へねじ込むことができなくなり、下穴内へねじ込まれたタッピンねじの固定状態が不安定になる。このような状態のままプロセスカートリッジがユーザへ出荷されると、プロセスカートリッジの使用中にタッピンねじが緩んでしまい、プロセスカートリッジの動作不良、トナー洩れ等の不具合を生じさせたり、画像形成装置の故障原因になるおそれがある。
【０００５】
上記のようにタッピンねじの固定状態が不安定になることを防止するため、例えば、特許文献１には、プロセスカートリッジにおいて、タッピンねじ用下穴を有する樹脂部材を側板や筐体等の樹脂製のケーシング、シャーシ等の構造体に組み込み、この下穴を有する樹脂部材を交換可能としたものが記載されてい。この特許文献１のプロセスカートリッジでは、タッピンねじをねじ込むことで下穴が破壊されると、構造体（被取付部材）から破壊された下穴を有する樹脂部品を取り外し、未使用の下穴を有する新しい樹脂部品を被取付部材に組み込む（嵌挿）することにより、被取付部材全体を廃棄することなく、下穴を新しいものにすることができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２１０９６９公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、メーカ等によるプロセスカートリッジのリサイクル工程では、タッピンねじを下穴内へねじ込む際に、その下穴の雌ねじ部が破壊されているか否かを定量的に判断することは難しく、多くの場合は、タッピンねじが一定回数だけ下穴内にねじ込まれると、安全を見て下穴が形成された被取付部材を新しいものに交換している。このため、リサイクル工程では、実際に下穴が破壊されているか否かが不明でも、ケーシング等の被取付部材を一定回数だけリサイクルすると、被取付部材を廃棄しなければならず、下穴が形成された被取付部材の交換頻度が高くなるという問題がある。また特許文献１のプロセスカートリッジでは、被取付部材における樹脂部品を交換するだけで下穴を新しくできるが、下穴を有する樹脂部品を一定のリサイクル回数ごとに交換する作業が煩瑣であるという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、上記事実を考慮して、タッピンねじがねじ込まれる下穴の破壊を簡単に判断すると共に、下穴の破壊が判断された場合でも、被取付部材を交換することなく、下穴内でも正常にタッピンねじをねじ込むことを可能とするカートリッジユニットの組立方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るカートリッジユニットの組立方法は、画像形成装置の装置本体に着脱可能に装着されるカートリッジユニットを構成する一の被取付部材にタッピンねじをねじ込み、該タッピンねじにより他の取付部材を被取付部材に締結固定するねじ止め工程を有するカートリッジユニットの組立方法であって、被取付部材に形成された下穴内に、該下穴の初期内径に対応する呼び径を有する第１のタッピンねじをねじ込みつつ、該第１のタッピンねじを前記下穴内へねじ込むためのねじ込みトルクＴMを測定し、前記ねじ込みトルクＴMが予め設定された目標トルクＴTに達すると、前記第１のタッピンねじの前記下穴内へのねじ込みの完了を判断し、前記ねじ込みトルクＴMが予め設定されたねじ込み時間Ｓ T を経過しても目標トルクＴT に達しない場合には、前記第１のタッピンねじを前記下穴内から抜き取り、該第１のタッピンねじに代えて呼び径が０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ大きい第２のタッピンねじを前記下穴内へねじ込むねじ止め工程を有し、前記目標トルクＴTを、前記第１のタッピンねじの座面が取付部材又は被取付部材に着座した時の着座トルクをＴI、前記第１のタッピンねじの雄ねじ部により下穴に形成された雌ねじ部が破壊される時の破壊トルクをＴSとした場合に、ＴT＝ＴI＋（ＴS−ＴI）×Ｋ1（Ｋ1は０．３以上、０．５以下の範囲内で任意に選択された小数）により演算される値に設定することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るカートリッジユニットの組立方法では、ねじ止め工程において、被取付部材に形成された下穴内に、この下穴の初期内径に対応する呼び径を有する第１のタッピンねじをねじ込みつつ、この第１のタッピンねじを下穴内へねじ込むためのねじ込みトルクＴMを測定し、第１のタッピンねじに生じるねじ込みトルクＴMが予め設定された目標トルクＴTに達すると、第１のタッピンねじの前記下穴内へのねじ込みの完了を判断し、また、ねじ込みトルクＴMが予め設定されたねじ込み時間Ｓ T を経過しても目標トルクＴT に達しない場合には、第１のタッピンねじを前記下穴内から抜き取り、該第１のタッピンねじに代えて呼び径が０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ大きい第２のタッピンねじを前記下穴内へねじ込む。
【００１３】
このとき、目標トルクＴTを、第１のタッピンねじの座面が取付部材又は被取付部材に着座した時の着座トルクをＴI、第１のタッピンねじの雄ねじ部により下穴に形成された雌ねじ部が破壊される時の破壊トルクをＴSとした場合に、ＴT＝ＴI＋（ＴS−ＴI）×Ｋ1（Ｋ1は０．３以上、０．５以下の範囲内で任意に選択された小数）により演算される値に設定することにより、第１のタッピンねじのねじ込みトルクＴMが所定時間内に目標トルクＴTに達した場合には、下穴の雌ねじ部が破壊されておらず、第１のタッピンねじが正常に下穴内にねじ込まれと判断でき、また第１のタッピンねじのねじ込みトルクＴMが所定時間内に目標トルクＴTに達しない場合には、下穴の雌ねじ部が破壊されており、第１のタッピンねじを正常に下穴内にねじ込むことができないと判断できるので、被取付部材に形成された下穴が破壊されているか否かを定量的に、かつ簡単に判断できる。
【００１４】
また下穴の雌ねじ部が破壊されていると判断された場合には、第１のタッピンねじにおけるねじ山の高さに対応する寸法だけ実質的に下穴の内径が初期内径よりも拡大されていると見なせ、このように拡大された下穴内に第１のタッピンねじに代えて呼び径が０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ大きい第２のタッピンねじを下穴内へねじ込むことにより、第２のタッピンねじの雄ねじ部により内径が拡大した下穴の内周面に新たに雌ねじ部を形成することができるので、被取付部材又は、被取付部材における下穴が形成された部品を新しいものに交換しなくても、タッピンねじ（第２のタッピンねじ）を下穴内に正常にねじ込み、このタッピンねじにより取付部材を被取付部材へ締結固定できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジ及びその組立方法について図面を参照して説明する。
【００２０】
（プロセスカートリッジの構成及び組立方法）
図１には、本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジが示されている。このプロセスカートリッジ１０は、公知の電子写真プロセスにより画像を形成するレーザプリンタ等の画像形成装置に着脱可能に装着されるものである。この画像形成装置は、外部装置から入力した画像情報に基づいて電子写真感光体上に画像（トナー像）を形成し、このトナー像を記録紙等に記録するものである。ここで、電子写真プロセスとは、電子写真感光体に対する帯電、レーザー露光による静電潜像の形成、トナーによる静電潜像の現像を経て電子者写真感光体上に形成されたトナー像を記録材に転写し、これを加熱定着することで記録材に画像を記録する一連のプロセスを言い、本実施形態では、特に、この電子写真プロセス及び電子写真プロセスに直接的に関係する電子写真感光体等の部品をプロセス部品という。
【００２１】
プロセスカートリッジ１０は、画像形成装置に設けられた装着部（図示省略）へ着脱可能に装着されることで、他の部品と共に画像形成装置を構成する。図１に示されるように、プロセスカートリッジ１０には、画像形成装置の外装部の一部を構成する外装パネル部１２が設けられると共に、外装パネル部１２と一体的に筐体部１４が設けられ、これらの外装パネル部１２及び筐体１４は、プロセスカートリッジ１０における各種のプロセス部品を支持するための支持フレーム１６を構成している。
【００２２】
プロセスカートリッジ１０の支持フレーム１６には、幅方向（矢印Ｗ方向）に沿って一端側（図１の右側）に略円筒状のトナータンク１８が設けられ、他端側に略角柱状の作像ケーシング２０が設けられている。作像ケーシング２０内には、電子写真感光体である感光体ドラムが配置されると共に、この感光体ドラムの外周側に隣接して帯電器、現像器、除電器、クリーング器等のそれぞれユニット化されたプロセス部品が配置されている。またトナータンク１８内には、トナーが充填されると共に、このトナーを攪拌しつつ現像器へ所定の供給速度で供給するためのアジテータ等が取り付けられている。これらの支持フレーム１６に取り付けられた部品については、何れも公知のものであるので説明を省略する。
【００２３】
ここで、支持フレーム１６における作像ケーシング２０及びトナータンク１８は、それぞれＡＢＳ（アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂）、ポリスチレン樹脂等の樹脂材料を素材として一体的にモールド成形されている。なお、プロセスカートリッジ１０を構成するプロセス部品としては、上記のものに限定されるものではなく、例えば、画像形成装置の構成に応じて追加、省略される場合があり、例えば、トナータンク１８に相当する部分がプロセスカートリッジ１０から省略され、この部分が画像形成装置に独立して着脱可能とされたカートリッジユニット（トナーカートリッジ）とされる場合もある。
【００２４】
上記のように構成されたプロセスカートリッジ１０は、例えば、トナータンク１８内から全てのトナーが現像器へ供給された場合や、構成部品のうち何れか、例えば、感光体ドラムの耐用期間が経過した場合に、ユーザ、サービスエンジニア等により新しいものに交換される。この画像形成装置から取り外された使用済みのプロセスカートリッジ１０は、通常、ユーザからメーカーへ返却され、メーカにより所定のリサイクル処理（図４参照）が行われてリサイクル品として市場（ユーザ）へ再出荷される。
【００２５】
図４に示されるように、市場からメーカへ回収された使用済みのプロセスカートリッジ１０はリサイクルラインへ集められ、このリサイクルラインにて、先ず、プロセスカートリッジ１０単体として再生可能な良品と再生できない不良品とに選別される（ステップ１０２の）。ここで、不良品として選別されたプロセスカートリッジ１０は、原料、部品等を回収するためのスクラップ品とされる。また良品として選別されたプロセスカートリッジ１０は、分解工程にて支持フレーム１６から感光体ドラム、現像器、クリーニング器、除電器、アジテータ等が取り外されると共に、トナー洩れを防止するためのシール材等の消耗部品が取り外される（ステップ１０４）。
【００２６】
ステップ１０４の分解工程にて、支持フレーム１６から取り外されたプロセス部品等及び支持フレーム１６は、ステップ１０６の洗浄工程にてトナー、異物等の汚れが除去された後、ステップ１０８の検査工程にて部品単位で品質検査が行われ、再使用が可能な良品か再使用ができない不良品と選別される。ここで、不良品とされた部品については、原料、部品等を回収するためのスクラップ品とされる。また良品として選別された部品は、ステップ１１０の組立工程へ送られ、この組立工程にて、必要に応じて消耗部品の交換等が行われた後、支持フレーム１６に感光体ドラム、現像器、クリーニング器、除電器、アジテータ等が取り付けられて、プロセスカートリッジ１０として再び組み立てられる。この組立工程では、リサイクル品のみを使用してプロセスカートリッジ１０を組み立てる必要は無く、支持フレーム１６を含め未使用の部品とリサイクル品とを混在させてプロセスカートリッジ１０を組み立てる。
【００２７】
ステップ１１０の組立工程にて組み立てられたプロセスカートリッジ１０は、ステップ１１２の品質検査工程へ送られ、この品質検査工程にてプロセスカートリッジ１０単体としての最終的な品質検査が行われる。ここで、品質検査に不合格になったものは、その不具合の内容に応じてスクラップ品とされるか、組立工程（ステップ１１０）へ戻され、不具合の原因となった部品の交換等の手直し作業が行われる。また品質検査に合格したプロセスカートリッジ１０は梱包され、市場に再出荷される（ステップ１１４〜１１６）。
【００２８】
次に、図４に示されるリサイクル処理における分解工程（ステップ１０４）及び組立工程（ステップ１１０）について図１及び図２を参照して詳細に説明する。
【００２９】
先ず、分解工程にて、作像ケーシング２０内から各種のプロセス部品を取り外す際には、図１に示されるように、作像ケーシング２０の側面部２１に形成された複数の下穴２８（図２参照）にそれぞれねじ込まれた複数本のタッピンねじ２３を電動ドライバ等の工具により抜き取る。これらのタッピンねじ２３は、図２に示されるように、例えば、１個乃至複数個の帯電器等のプロセス部品３０を作像ケーシング２０の側面部２１に直接的に締結固定すると共に、プレート状のカバープレート２５を作像ケーシング２０の側面部２１に締結固定している。このとき、カバープレート２５は、図２に示されるようにカバープレート２５に穿設された取付穴２６に挿通した状態で下穴２８内にねじ込まれている。
【００３０】
作像ケーシング２０の側面部２１から全てのタッピンねじ２３を抜き取ることにより、タッピンねじ２３により直接的に側面部２１に締結固定されたプロセス部品３０を作像ケーシング２０内から抜き取ることが可能になると共に、カバープレート２５を側面部２１から取り外すことが可能になる。このとき、カバープレート２５を作像ケーシング２０から取り外すと、側面部２１に開口した開口部（図示省略）を通して、作像ケーシング２０内から感光体ドラム、クリーニング器等の主要なプロセス部品を取り外すことが可能になる。
【００３１】
また、トナータンク１８内からアジテータ等の部品を取り外す際にも、作像ケーシング２０の場合と同様に、トナータンク１８の側面部１９に形成された下穴２８（図２参照）にそれぞれねじ込まれ、蓋部材２７を側面部１９に締結固定した複数本のタッピンねじ２３をそれぞれ下穴２８内から抜き取る。これにより、蓋部材２７を側面部１９から取り外すことが可能になり、蓋部材２７を取り外すことにより、側面部１９に開口した開口部（図示省略）を通してトナータンク１８内からアジテータ等の構成部品を抜き取ることが可能になる。
【００３２】
一方、組立工程にて、プロセス部品を作像ケーシング２０内へ取り付ける際には、分解工程とは逆の手順で、側面部２１の開口部を通してプロセス部品を作像ケーシング２０内の所定の部位へ装着した後、カバープレート２５の取付穴２６を挿通したタッピンねじ２３を下穴２８内に電動ドライバによりねじ込むと共に、側面部２１に直接的に取り付けられるプロセス部品３０の取付穴を挿通したタッピンねじ２３を下穴２８内へねじ込む。これにより、作像ケーシング２０へのプロセス部品の取り付けが完了する。またトナータンク１８内へアジテータ等の部品を取り付ける際にも、作像ケーシング２０の場合と同様に、アジテータ等の部品を側面部１９の開口部を通してトナータンク１８内の所定の部位へ装着した後、蓋部材２７の取付穴を挿通したタッピンねじ２３を下穴２８内に電動ドライバによりねじ込む。これにより、トナータンク１８へのアジテータ等の部品の取り付けが完了する。
【００３３】
但し、上記の組立工程では、カバープレート２５、蓋部材２７等を作像ケーシング２０及びトナータンク１８へ複数本のタッピンねじ２３により締結固定する際に、各タッピンねじ２３に発生するねじ込みトルクＴMを測定し、このねじ込みトルクＴMが所定の時間（ねじ込み時間）ＳT以内に予め設定された目標トルクＴT以上になった場合のみ、タッピンねじ２３が正常に下穴２８内へねじ込まれたと判断し、ねじ込みトルクＴMがねじ込み時間ＳTを経過しても目標トルクＴTに達しない場合には、そのタッピンねじ２３の下穴２８内へのねじ込み不良を判断するねじ込みチェックが行われる。このとき、ねじ込み時間ＳTは０．５〜２．０（秒）の範囲内で設定される。
【００３４】
このとき、ねじ込みチェックにより全てのタッピンねじ２３が下穴２８内へ正常にねじ込まれた判断された場合には、これらのタッピンねじ２３により組み立てられたプロセスカートリッジ１０は、検査工程（図３のステップ１１０）へ送られる。一方、ねじ込みチェックにより何れかのタッピンねじ２３のねじ込み不良が判断された場合には、このタッピンねじ２３が下穴２８内へねじ込まれたプロセスカートリッジ１０に対しては所定の手直し作業が行われる。
【００３５】
手直し作業では、先ず、ねじ込み不良と判断された下穴２８内へねじ込まれたタッピンねじ２３（これを他のタッピンねじ２３と、区別する必要がある場合には、「タッピンねじ２３Ｓ」と表記する。）を下穴２８内から抜き取り、タッピンねじ２３Ｓよりも呼び径が１サイズだけ大きいタッピンねじ（これを他のタッピンねじと、区別する必要がある場合には、「タッピンねじ２３Ｌ」と表記する。）を下穴２８内へ電動ドライバによりねじ込む。この際にも、タッピンねじ２３Ｌに発生するねじ込みトルクＴMがねじ込み時間ＳT以内に予め設定された目標トルクＴT以上になった場合のみ、タッピンねじ２３Ｌが正常に下穴２８内へねじ込まれたと判断し、ねじ込みトルクＴMがねじ込み時間ＳTを経過しても目標トルクＴTに達しない場合には、タッピンねじ２３Ｌのねじ込み不良を判断するねじ込みチェックが行われる。なお、本実施形態では、組立工程の管理を簡単、かつ間違い無く行うために、タッピンねじ２３Ｌの頭部が塗料等により着色され、タッピンねじ２３Ｓの頭部とは異なる色になっている。
【００３６】
２回目のねじ込みチェックにより全てのタッピンねじ２３Ｌが正常に下穴２８にねじ込まれた判断された場合には、これらのタッピンねじ２３Ｌを含むタッピンねじ２３により組み立てられたプロセスカートリッジ１０は、検査工程（図３のステップ１１０）へ送られる。一方、ねじ込みチェックにより何れかのタッピンねじ２３Ｌのねじ込み不良が再び判断された場合には、下穴２８内からタッピンねじ２３Ｌを抜き取り、タッピンねじ２３Ｌよりも更に１サイズ大きいタッピンねじ２３をねじ込むようにしても、あるいはタッピンねじ２３Ｌが下穴２８内へねじ込まれたプロセスカートリッジ１０をスクラップ品としてリサイクル処理の工程からラインアウトするようにしても良い。
【００３７】
なお、本実施形態に係る組立工程において、下穴２８にねじ込まれ、上記のねじ込みチェックが行われるタッピンねじ２３としては、ＪＩＳ Ｂ １１２２に規定された２種のものを用いている。但し、下穴２８内へねじ込むタッピンねじ２３としては、先端部が尖っていない形状のものであれば、他の種類のタッピンねじでも使用可能であることから、２種のタッピンねじに代えて４種のタッピンねじを使用しても良い。
【００３８】
また、目標トルクＴTは、タッピンねじ２３のサイズ毎に、下記（１）式に基づいて設定される。なお、（１）式において、ＴIは、タッピンねじ２３における頭部３２の座面３３（図３参照）がカバープレート２５等へ密着（着座）した時のねじ込みトルクである着座トルク、ＴSは、タッピンねじ２３のタッピンねじの雄ねじ部３４により下穴２８に形成された雌ねじ部３６（図７（Ｃ）参照）が破壊（剪断破壊）された時のねじ込みトルクである破壊トルクをそれぞれ示し、また定数Ｋ1は、０．３以上、０．５以下の範囲内で任意に選択された小数である。着座トルクＴI、破壊トルクＴS及び定数Ｋ1の設定方法については、後述の（着座トルクＴI、破壊トルクＴS及び定数Ｋ1の設定方法）の欄にて詳細に説明する。
【００３９】
ＴT＝ＴI＋（ＴS−ＴI）×Ｋ1・・・（１）
図３には、本実施形態に係るＪＩＳ Ｂ １１２２に規定された２種のタッピンねじが模式的に示され、また下記の（表１）には、本実施形態に係るタッピンねじ２３として適用可能なタッピンねじの呼び径Ｄ並びに、その山径の最大値ＤＴMAX、最小値ＤＴMIN及び谷径の最大値ＤＶMAX及び最小値ＤＶMINがそれぞれ示されている。
【００４０】
【表１】
【００４１】
本実施形態に係るプロセスカートリッジ１０の組立に用いられるタッピンねじ２３は、必ずしも規格サイズのものである必要はなく、タッピンねじ２３Ｓに対してタッピンねじ２３Ｌが下記（２）式及び（３）式の関係を満たせば、（表１）に示されている規格サイズに限定されることなく、すなわち規格外のサイズのものも使用可能である。これら（２）式及び（３）式において、Ｄ1はタッピンねじ２３Ｓの呼び径、ＤＴ2はタッピンねじ２３Ｌの山径、ＤＶ2はタッピンねじ２３Ｌの谷径であり、また定数Ｋ2は１．０８以上、１．２５以下の範囲内で任意に選択された小数、定数Ｋ3は０．７８以上、０．９５以下の範囲内で任意に選択された小数である。
【００４２】
ＤＴ2＝Ｄ1×Ｋ2・・・（２）
ＤＶ2＝Ｄ1×Ｋ3・・・（３）
上記（２）式及び（３）式における定数Ｋ2は、（表１）に示される（タッピンねじ２３Ｌの山径ＤＴ）／（タッピンねじ２３Ｓの呼び径Ｄ）の最小値から最大値までの範囲を含むように設定したものであり、また定数Ｋ3は、（表１）に示される（タッピンねじ２３Ｌの谷径ＤＶ）／（タッピンねじ２３Ｓの呼び径Ｄ）の最小値から最大値までの範囲を含むように設定したものである。
【００４３】
また、本実施形態に係るタッピンねじ２３Ｓは、下穴２８の初期内径ＤＨ（図２参照）に適合する呼び径Ｄを有するものが選択される。ここで、初期内径ＤＨ（図２参照）に適合するタッピンねじ２３Ｓとしては、その山径ＤＴMINが内径ＤＨ以上であって、かつ谷径ＤＶMINが内径ＤＨ以下であれば、適合するものとして使用可能である。また下穴２８ついては、モールド成形時のモールド（インサートコア）からの抜け性を良くするため、入口側から奥側へ向って先細りのテーパを付けるようにしても良い。
【００４４】
（着座トルクＴI、破壊トルクＴS及び定数Ｋ1の設定方法）
次に、目標トルクＴTを演算するために必要となる着座トルクＴI、破壊トルクＴS及び定数Ｋ1の設定方法について説明する。
【００４５】
図５には、着座トルクＴI、破壊トルクＴSを設定するためのトルク測定装置４０が示されている。このトルク測定装置４０には、支持基台４２が設けられると共に、この支持基台４２上にトルク変換器５４が固定されている。トルク変換器５４は、一対のフレキシブルカップリング４４,４６間に生じるトルクを測定し、この測定トルクＴＭを電気信号としてアンプ５６及びオシロスコープ５８からなるデータ記録部６０へ出力するものである。
【００４６】
トルク測定装置４０では、一方のフレキシブルカップリング４４にタッピンねじ２３のねじ込みに用いられる電動ドライバ４８が連結され、他方のフレキシブルカップリング４６にタッピンねじ２３の十字穴に適合する先端部５１を有するビット５０が軸受５３を介して連結されている。このビット５０の先端部５１は、樹脂製の試験片５２に形成された下穴２８に挿入されたタッピンねじ２３の十字穴に嵌合している。試験片５２は、支持基台４２上に配置されたクランパ（図示省略）によりクランプされており、このクランパは、試験片５２を一定の押圧力でビット５０側へ加圧する加圧機構を有している。
【００４７】
ここで、試験片５２はそれぞれ樹脂材料の種類及び下穴２８の内径ＤＨがそれぞれ異なる複数種類のものが用意されており、本実施形態では、これらの試験片５２が順次、トルク測定装置４０による試験に供される。具体的には、試験片５２は、本実施形態のプロセスカートリッジ１０と同一のポリスチレン樹脂、ＡＢＳ等により成形されたものを用い、下穴２８の内径ＤＨとしては、３．０ｍｍ、３．５ｍｍ及び４．０ｍｍの何れかを選択した。
【００４８】
図６には、図５に示されるトルク測定装置４０により測定された測定トルクＴMと、下穴２８に対するタッピンねじ２３のねじ込み量ＲＶとの関係が示されている。なお、図６で、細線で示されているトルクは、オシロスコープ５８により記録された実データＤＴであり、太線で示されているトルクは、実データＤＴを規格化処理した測定トルクＴMである。また図７（Ａ）にはタッピンねじ２３がねじ込まれる前の下穴２８が示され、図７（Ｂ）〜（Ｆ）にはタッピンねじ２３のねじ込み回数の増加に伴う下穴２８の形状変化が示されている。
【００４９】
図６において、ＴIはタッピンねじ２３の座面３３が試験片５２に当接した時のねじ込みトルクである着座トルク、またＴSはタッピンねじ２３の雄ねじ部３４により下穴２８に形成された雌ねじ部３６（図７（Ｂ）参照）が剪断破壊した時のねじ込みトルクである破壊トルクである。
【００５０】
図６から明らかなように、測定トルクＴMは、タッピンねじ２３のねじ込み開始から着座するまでは比較的低い増加率で増加する。このとき、内径が略一定であった下穴２８（図２（Ａ）及び図７（Ａ）参照）には、図７（Ｂ）に示されるように、タッピンねじ２３の雄ねじ部３４により雌ねじ部３６が切削形成される。
【００５１】
タッピンねじ２３を着座後も更に下穴２８内へねじ込み続けると、測定トルクＴMが急激に増加する。このときの測定トルクＴMをクラピングトルクといい、このクラピングトルクは軸方向に沿った締結力に変換され、タッピンねじ２３により取付部材を被取付部材に固定するための有効な力として作用する。従って、クラピングトルクの絶対値が大きい方が、タッピンねじ２３による締結力も大きいものになる。
【００５２】
タッピンねじ２３を更に下穴２８内へねじ込み、クラピングトルクが試験片５２の剪断強度に対応する値よりも大きくなると、下穴２８の内周面に形成された雌ねじ部３６が軸方向に沿った締結力に耐えきれなくなり、雌ねじ部３６を構成する各ねじ山が根元部から破断する、所謂「ねじばか」と言われる破壊現象が発生する。図７（Ｆ）には「ねじばか」の破壊現象が生じた下穴２８の状態が模式的に示されている。この図から明らかなように、破壊現象後の下穴２８はタッピンねじ２３の山径よりも僅かに大径とされた穴となる。
【００５３】
下穴２８の剪断破壊後も、タッピンねじ２３を更に下穴２８内へねじ込むと、測定トルクＴMが急激に低下してクラピングトルクが減少する。従って、破壊トルクＴSに達した後に、タッピンねじ２３を更に下穴２８内へねじ込むと、タッピンねじ２３による締結力が著しく不安定になって、取付部材の脱落等の原因となり得る。
【００５４】
また、図８には、呼び径一定（例えば、３．５ｍｍ）のタッピンねじ２３を下穴２８内へねじ込む際における、着座トルクＴI及び破壊トルクＴSと下穴２８の初期内径ＤＨとの関係が示されている。
【００５５】
ここで、図８に示される下穴２６の内径の中心値ＣＰは以下のような意味を有する。下穴２８の内径が中心値ＣＰに対して減少するに従って、着座トルクＴIが徐々に増加するが、破壊トルクＴSは急激に減少する。これは、内径ＤＨが減少するに従って雌ねじ部３６が形成される時に生じる摩擦熱量が増加することから、熱影響により下穴２８の剪断強度が低下することにより生じるものである。また下穴２８の内径が中心値ＣＰに対して増加するに従って、着座トルクＴIが徐々に減少するが、この場合にも、破壊トルクＴSは急激に減少する。これは、内径ＤＨが増加するに従って、タッピンねじ２３の雄ねじ部３４と下穴２８内に形成される雌ねじ部３６との掛かり代が減少することから、雌ねじ部３６における軸方向に沿った締結力を受ける有効面積が減少するために生じるものである。これらの点を考慮すると、下穴２８の内径ＤＨは、中心値±１０％の範囲（安定領域ＳＡ）内の値に設定することが望ましい。
【００５６】
従って、タッピンねじ２３によりカバープレート２５等の取付部材を作像ケーシング２０等の被取付部材に安定的に締結固定するためには、着座トルクＴIと破壊トルクＴSとの差が大きいほうが好ましい。このため、下穴２８の内径ＤＨは、タッピンねじ２３の谷径の平均値と略等しい値に設定することが必要となる。
【００５７】
また下穴２８に形成された雌ねじ部３６の剪断破壊を防止するためには、経験的に、タッピンねじ２３のねじ込みトルクＴMを、着座トルクＴIよりも十分に大きく、かつ着座トルクＴIと破壊トルクＴSとの平均値よりも下の領域に設定することが有効である。このことから、本実施形態では、既に説明したように、タッピンねじ２３のねじ込みトルクＴＭが、ＴT＝ＴI＋（ＴS−ＴI）×Ｋ1（Ｋ1は０．３以上、０．５以下の範囲内で任意に選択された小数）により演算された値に設定される。なお、図８には、本実施形態において、ねじ込みトルクの目標トルクＴTとして設定される領域が安定領域ＳＡとして示されている。
【００５８】
図９には、呼び径３．０、３．５及び４．０の３種類のタッピンねじ２３をＡＢＳ製の試験片５２に形成された下穴２８にねじ込んだ際における、着座トルクＴＩ及び破壊トルクＴＳと下穴２８の内径ＤＨとの関係が示されている。この図９において、ＤＵ3.0、ＤＵ3.5及びＤＵ4.0は、下穴２８の内径として設定可能な着座トルクＴIと破壊トルクＴSとの差が十分に大きい範囲を示しており、実際の内径ＤＨは、着座トルクＴIと破壊トルクＴSとの差が最も大きい付近に設定される。またＤＴ3.0、ＤＴ3.5及びＤＴ4.0は、タッピンねじ２３の山径ＤＴの平均値であり、剪断破壊後の下穴２８の内径よりも僅かに小径となる値である。
【００５９】
図９から明らかなように、呼び径３.０のタッピンねじ２３のＤＴ3.0、ＤＴ3.5及びＤＴ4.0は、それぞれ１サイズ大きいタッピンねじ２３のＤＵ3.0、ＤＵ3.5及びＤＵ4.0の中心値に近似する値となっており、このことからも、タッピンねじ２３Ｓにより下穴２８に剪断破壊が生じた場合に、タッピンねじ２３Ｓに代えて１サイズ大きいタッピンねじ２３Ｌを下穴２８にねじ込むことにより、タッピンねじ２３Ｌにより十分に大きな締結力を安定的に発生できることが解る。
【００６０】
次に、図２、図７及び図１０を参照してタッピンねじ２３を複数回に亘って下穴２８へ着脱した際における、タッピンねじ２３の着脱回数の増加に伴う下穴２８の形状変化について説明する。
【００６１】
図２（Ａ）及び図７（Ａ）には、それぞれタッピンねじ２３をねじ込む前の下穴２８が示されている。実際の下穴２８は、図７（Ａ）に示されるように、モールド成形によるひけの影響により深さ方向に沿った中間部がやや膨らんだ形状となっているが、略一定の内径ＤＨのものになっている。また図２（Ｂ）及び図７（Ｂ）には、1回目にタッピンねじ２３Ｓがねじ込まれた時の下穴２８が示されており、図７（Ｃ）、（Ｄ）及び（Ｅ）には、1回目、２回目及び３回目にタッピンねじ２３Ｓがねじ込まれ、このタッピンねじ２３Ｓが抜き取られた後の下穴２８がそれぞれ示されている。また図２（Ｃ）及び図７（Ｆ）には、タッピンねじ２３Ｓを下穴２８の雌ねじ部３６が剪断破壊されるまで繰返しねじ込んだ後の下穴２８が示されている。
【００６２】
図7（Ｂ）〜（Ｅ）から明かなように、下穴２８は、タッピンねじ２３の着脱回数の増加に伴って雌ねじ部３６の谷幅が徐々に広がると共に、谷間の部分に凹凸が形成されるように形状変化して行く。これにより、雌ねじ部３６のねじ山における軸方向に沿った締結力を受ける部分の面積が減少し、最終的には締結力によりねじ山が根元から破断し、図２（Ｃ）及び図７（Ｆ）に示すようにタッピンねじ２３Ｓの山径ＤＴと等しい内径を有する下穴２８が形成される。
【００６３】
また、図１０（Ａ）及び（Ｂ）には、タッピンねじ２３により剪断破壊された下穴２８及び、この下穴２８にタッピンねじ２３Ｓよりも１サイズ大きいタッピンねじ２３Ｌを着脱した後の下穴２８がそれぞれ示されている。図２（Ｄ）に示されるように、タッピンねじ２３Ｓにより剪断破壊された下穴２８内へ1サイズ大きいタッピンねじ２３Ｌをねじ込むことにより、図１０（Ｂ）に示されるように、拡大した下穴２８にタッピンねじ２３Ｌの雄ねじ部３４に対応する雌ねじ部３７を新たに形成できる。従って、タッピンねじ２３Ｌをタッピンねじ２３Ｓに代えて下穴２８内へ所定の目標トルクＴTでねじ込むようにすれば、タッピンねじ２３Ｓにより下穴２８が剪断破壊された後であっても、タッピンねじ２３Ｌにより十分大きな締結力を発生できるので、タッピンねじ２３Ｌによりカバープレート２５等の取付部材を作像ケーシング２０等の被取付部材へ安定的に取り付けることができる。
【００６４】
以上説明した本実施形態に係るプロセスカートリッジ１０の組立方法では、ねじ止め作業を含むプロセスカートリッジ１０の組立工程において、支持フレーム１６に形成された下穴２８内に、この下穴の初期内径ＤＨに対応する呼び径を有するタッピンねじ２３Ｓをねじ込みつつ、このタッピンねじ２３Ｓを下穴２８内へねじ込むためのねじ込みトルクＴＭを測定し、タッピンねじ２３Ｓに生じるねじ込みトルクＴＭが予め設定された目標トルクＴTに達すると、タッピンねじ２３Ｓの下穴２８内へのねじ込みの完了を判断し、またねじ込みトルクＴＭが予め設定された目標トルクＴT未満に維持される場合には、タッピンねじ２３Ｓを下穴２８内から抜き取り、このタッピンねじ２３Ｓに代えて呼び径が１サイズ大きいタッピンねじ２３Ｌを下穴２８内へねじ込む。
【００６５】
このとき、目標トルクＴTを、タッピンねじ２３Ｓの座面３３が着座した時の着座トルクをＴI、タッピンねじ２３Ｓの雄ねじ部３４により下穴２８に形成された雌ねじ部３６が剪断破壊される時の破壊トルクをＴSとした場合に、ＴT＝ＴI＋（ＴS−ＴI）×Ｋ1（Ｋ1は０．３以上、０．５以下の範囲内で任意に選択された小数）により演算される値に設定することにより、タッピンねじ２３Ｓのねじ込みトルクＴMが所定時間内に目標トルクＴTに達した場合には、下穴２８の雌ねじ部３６が破壊されておらず、タッピンねじ２３Ｓが正常に下穴２８内にねじ込まれたと判断でき、またタッピンねじ２３Ｓのねじ込みトルクＴMが所定時間内に目標トルクＴTに達しない場合には、下穴２８の雌ねじ部３６が破壊されており、タッピンねじ２３を正常に下穴２８内にねじ込むことができないと判断できるので、下穴２８が破壊されているか否かを定量的に、かつ簡単に判断できる。このタッピンねじ２３をねじ込む際のねじ込みトルクＴMは、図５に示される電動ドライバ４８に対して予めプリセットしておくことが可能であり、目標トルクＴTをプリセットしておくことにより、電動ドライバ４８をねじ込みトルクＴＭが目標トルクＴTに達すると、これに同期して自動停止するように作動する。
【００６６】
また下穴２８の雌ねじ部３６が破壊されていると判断された場合には、下穴２８内にタッピンねじ２３Ｓに代えて呼び径が１サイズ大きいタッピンねじ２３Ｌを下穴内へねじ込むことにより、第２のタッピンねじの雄ねじ部により内径が拡大した下穴２８に新たに雌ねじ部３７を形成することができるので、下穴２８が形成された支持フレーム１６等の部材を新しいものに交換しなくても、タッピンねじ２３Ｌを下穴２８内に正常にねじ込み、このタッピンねじ２３Ｌによりカバープレート２５等の取付部材を作像ケーシング２０等の被取付部材へ確実に締結固定できる。
【００６７】
従って、本実施形態に係るプロセスカートリッジ１０は、上記した本実施形態に係る組立方法を用いて、カバープレート２５等の各種の取付部材を支持フレーム１６等の被取付部材にタッピンねじ２３により締結固定したことにより、プロセスカートリッジが１回乃至複数回のリサイクルを経た後でも、タッピンねじ２３が被取付部材に形成された下穴２８内に正常にねじ込まれ、下穴２８内にねじ込まれたタッピンねじの緩みが確実に防止されるので、このタッピンねじ２３により取付部材が被取付部材に確実に締結固定される。この結果、プロセスカートリッジ１０におけるタッピンねじ２３の緩みに起因する取付部材のガタツキ、脱落等の不具合が防止されるので、リサイクルされたプロセスカートリッジ１０の信頼性を向上でき、さらにこのプロセスカートリッジ１０が装着されるレーザープリンタ等の画像形成装置の信頼性も向上できる。
【００６８】
なお、本実施形態では、プロセスカートリッジ１０をリサイクル処理する際の組立工程のみを説明しているが、本発明に係るタッピンねじ２３を用いた組立方法は、画像形成装置に着脱可能に装着されるカートリッジユニットであるならば、プロセスカートリッジ１０以外の各種のもの、例えば、トナーカートリッジ等へも適用可能である。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るカートリッジユニットの組立方法によれば、タッピンねじがねじ込まれる下穴の破壊を簡単に判断すると共に、下穴の破壊が判断された場合でも、被取付部材を交換することなく、下穴内でも正常にタッピンねじをねじ込むことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジの構成を示す斜視図である。
【図２】 （Ａ）は下穴及びこの下穴にねじ込まれるタッピンねじを、（Ｂ）は下穴及びこの下穴にねじ込まれたタッピンねじを、（Ｃ）はタッピンねじが抜き取られて内径が拡大した下穴を、（Ｄ）は内径が拡大した下穴に１サイズ大きいタッピンねじをねじ込んだ状態をそれぞれ示す側面断面図である。
【図３】 本発明の実施形態に係るタッピンねじを模式的に示す側面図である。
【図４】 本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジのリサイクル処理を説明するための工程フロー図である。
【図５】 着座トルクＴI、破壊トルクＴSを設定するためのトルク測定装置の構成を示す側面図である。
【図６】 図５に示されるトルク測定装置により測定された測定トルクＴMと、下穴に対するタッピンねじ２３のねじ込み量ＲＶとの関係を示す特性図である。
【図７】 タッピンねじがねじ込まれる前の下穴及び、タッピンねじのねじ込み回数の増加に伴う下穴の形状変化が示す側面断面図である。
【図８】 呼び径一定のタッピンねじを下穴内へねじ込む際における、着座トルクＴI及び破壊トルクＴSと下穴２８の内径ＤＨとの関係を示す特性図である。
【図９】 呼び径３．０、３．５及び４．０の３種類のタッピンねじを下穴にねじ込んだ際における、着座トルクＴＩ及び破壊トルクＴＳと下穴２８の内径ＤＨとの関係をそれぞれ示す特性図である。
【図１０】 （Ａ）はタッピンねじにより剪断破壊された下穴を、（Ｂ）は剪断破壊された下穴に１サイズ大きいタッピンねじを着脱した後の下穴をそれぞれ示す側面断面図である。
【符合の説明】
１０ プロセスカートリッジ（カートリッジユニット）
１８ トナータンク（プロセスカートリッジ）
２０ 作像ケーシング（プロセスカートリッジ）
２３ タッピンねじ
２３Ｓ タッピンねじ（第１のタッピンねじ）
２３Ｌ タッピンねじ（第２のタッピンねじ）
２８ 下穴
３０ プロセス部品
３２ 頭部
３３ 座面
３４ 雄ねじ部
３６ 雌ねじ部
３７ 雌ねじ部
４０ トルク測定装置
５２ 試験片
Claims (4)
- 画像形成装置の装置本体に着脱可能に装着されるカートリッジユニットを構成する一の被取付部材にタッピンねじをねじ込み、該タッピンねじにより他の取付部材を被取付部材に締結固定するねじ止め工程を有するカートリッジユニットの組立方法であって、
被取付部材に形成された下穴内に、該下穴の初期内径に対応する呼び径を有する第１のタッピンねじをねじ込みつつ、該第１のタッピンねじを前記下穴内へねじ込むためのねじ込みトルクＴMを測定し、
前記ねじ込みトルクＴMが予め設定された目標トルクＴTに達すると、前記第１のタッピンねじの前記下穴内へのねじ込みの完了を判断し、
前記ねじ込みトルクＴMが予め設定されたねじ込み時間Ｓ T を経過しても目標トルクＴT に達しない場合には、前記第１のタッピンねじを前記下穴内から抜き取り、該第１のタッピンねじに代えて呼び径が０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ大きい第２のタッピンねじを前記下穴内へねじ込むねじ止め工程を有し、
前記目標トルクＴTを、前記第１のタッピンねじの座面が取付部材又は被取付部材に着座した時の着座トルクをＴI、前記第１のタッピンねじの雄ねじ部により下穴に形成された雌ねじ部が破壊される時の破壊トルクをＴSとした場合に、下記（１）により演算される値に設定することを特徴とするカートリッジユニットの組立方法。
ＴT＝ＴI＋（ＴS−ＴI）×Ｋ1（Ｋ1は０．３以上、０．５以下の範囲内で任意に選択された小数）・・・（１） - 前記ねじ込みトルクＴMが予め設定された目標トルクＴT未満に維持される場合、
前記第２のタッピンねじの山径をＤＴ2及び谷径をＤＶ2、前記第１のタッピンねじの呼び径をＤ1としたときに、下記（２）式及び（３）式を満たすように設定することを特徴とする請求項１記載のカートリッジユニットの組立方法。
ＤＴ2＝Ｄ1×Ｋ2（Ｋ2は１．０８以上、１．２５以下の範囲内で任意に選択された小数）・・・（２）
ＤＶ2＝Ｄ1×Ｋ3（Ｋ3は０．７８以上、０．９５以下の範囲内で任意に選択された小数）・・・（３） - 前記第１のタッピンねじの頭部と前記第２のタッピンねじの頭部とをそれぞれ異なる色とすることを特徴とする請求項１又は２記載のカートリッジユニットの組立方法。
- 前記被取付部材として、樹脂材料を素材として成形されたものを用いることを特徴とする請求項１、２又は３記載のカートリッジユニットの組立方法。
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