(57)【要約】【課題】  インサートナットへのねじ締結部の抜けやねじの緩みによる締結不良を解決する。【解決手段】  樹脂からなる基材用のインサートナットにおいて、ネジ締結方向片端にネジのサイズあるいは形状に対してサイズが規定されたフランジを配備した。【選択図】  図１
2018136034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂を含む基材の面に挿入されて前記基材に固定され、被固定部材を前記基材に固定する呼び径が３ｍｍ以上のネジが締結されるインサートナットであって、
前記ネジが挿入可能な挿入口が形成されたフランジ部と、
前記フランジ部に対して前記インサートナットの前記基材への挿入方向下流側に配置され、前記基材に囲まれて接触する外周にローレット部が形成され、内周に前記挿入口から挿入される前記ネジの雄ねじが噛み合う雌ネジが形成された筒部と、を備え、
前記インサートナットは、前記フランジ部の前記挿入方向上流側の面が前記基材の面から露出するように前記基材に固定される部材であり、
前記ネジの頭部には、前記フランジ部側に前記ネジの軸部を囲むように設けられて前記被固定部材に接触して当該被固定部材を前記フランジ部に向けて押圧する接触部位であって、前記ネジの軸部と前記ネジの頭部の境界部よりも前記ネジの挿入方向における前記ネジの先端側に位置した接触部位が設けられており、
前記フランジ部の径は、前記接触部位の径以上、前記ネジの呼び径の４倍以下の大きさであることを特徴とするインサートナット。
【請求項２】
樹脂を含む基材の面に挿入されて前記基材に固定され、被固定部材を前記基材に固定する呼び径が３ｍｍ以上のネジが締結されるインサートナットであって、
前記ネジが挿入可能な挿入口が形成されたフランジ部と、
前記フランジ部に対して前記インサートナットの前記基材への挿入方向下流側に配置され、前記基材に囲まれて接触する外周にローレット部が形成され、内周に前記挿入口から挿入される前記ネジの雄ねじが噛み合う雌ネジが形成された筒部と、を備え、
前記インサートナットは、前記フランジ部の前記挿入方向上流側の面が前記基材の面から露出するように前記基材に固定される部材であり、
前記ネジの頭部には、前記フランジ部側に前記ネジの軸部を囲むように設けられて前記被固定部材に接触して当該被固定部材を前記フランジ部に向けて押圧する接触部位であって、前記ネジの軸部と前記ネジの頭部の境界部よりも前記ネジの挿入方向における前記ネジの先端側に位置した接触部位が設けられており、
前記フランジ部の径は、前記ネジの呼び径の２．４倍以上、４倍以下の大きさであることを特徴とするインサートナット。
【請求項３】
樹脂を含む基材と、
前記基材の面に挿入されて前記基材に固定されたインサートナットと、
前記基材に対して被固定部材を固定するために前記インサートナットに締結される、呼び径が３ｍｍのネジと、を備え、
前記インサートナットは、
前記ネジが挿入可能な挿入口が形成されたフランジ部と、
前記フランジ部に対して前記インサートナットの前記基材への挿入方向下流側に配置され、前記基材に囲まれて接触する外周にローレット部が形成され、内周に前記挿入口から挿入される前記ネジが噛み合う雌ネジが形成された筒部と、を備え、
前記インサートナットは、前記フランジ部の前記挿入方向上流側の面が前記基材の面から露出するように前記基材に固定されており、
前記ネジの頭部には、前記フランジ部側に前記ネジの軸部を囲むように設けられて前記被固定部材に接触して当該被固定部材を前記フランジ部に向けて押圧する接触部位であって、前記ネジの軸部と前記ネジの頭部の境界部よりも前記ネジの挿入方向における前記ネジの先端側に突出した接触部位が設けられ、
前記フランジ部の径は、前記接触部位の径以上、前記ネジの呼び径の４倍以下の大きさであることを特徴とする固定機構。
【請求項４】
樹脂を含む基材と、
前記基材の面に挿入されて前記基材に固定されたインサートナットと、
前記基材に対して被固定部材を固定するために前記インサートナットに締結される、呼び径が３ｍｍのネジと、を備え、
前記インサートナットは、
前記ネジが挿入可能な挿入口が形成されたフランジ部と、
前記フランジ部に対して前記インサートナットの前記基材への挿入方向下流側に配置され、前記基材に囲まれて接触する外周にローレット部が形成され、内周に前記挿入口から挿入される前記ネジが噛み合う雌ネジが形成された筒部と、を備え、
前記インサートナットは、前記フランジ部の前記挿入方向上流側の面が前記基材の面から露出するように前記基材に固定されており、
前記ネジの頭部には、前記フランジ部側に前記ネジの軸部を囲むように設けられて前記被固定部材に接触して当該被固定部材を前記フランジ部に向けて押圧する接触部位であって、前記ネジの軸部と前記ネジの頭部の境界部よりも前記ネジの挿入方向における前記ネジの先端側に突出した接触部位が設けられ、
前記フランジ部の径は、前記ネジの呼び径の２．４倍以上、４倍以下の大きさであることを特徴とする固定機構。
【請求項５】
樹脂を含む基材と、
前記基材の面に挿入されて前記基材に固定されたインサートナットと、
前記基材に対して被固定部材を固定するために前記インサートナットに締結される、呼び径が４ｍｍのネジと、を備え、
前記インサートナットは、
前記ネジが挿入可能な挿入口が形成されたフランジ部と、
前記フランジ部に対して前記インサートナットの前記基材への挿入方向下流側に配置され、前記基材に囲まれて接触する外周にローレット部が形成され、内周に前記挿入口から挿入される前記ネジが噛み合う雌ネジが形成された筒部と、を備え、
前記インサートナットは、前記フランジ部の前記挿入方向上流側の面が前記基材の面から露出するように前記基材に固定されており、
前記ネジの頭部には、前記フランジ部側に前記ネジの軸部を囲むように設けられて前記被固定部材に接触して当該被固定部材を前記フランジ部に向けて押圧する接触部位であって、前記ネジの軸部と前記ネジの頭部の境界部よりも前記ネジの挿入方向における前記ネジの先端側に突出した接触部位が設けられ、
前記フランジ部の径は、前記ネジの呼び径の２．２倍以上、４倍以下の大きさであることを特徴とする固定機構。
【請求項６】
請求項１また２に記載のインサートナットを有し、画像形成装置に着脱可能なカートリッジであって、
感光ドラム表面にトナーを供給するためにトナーを担持する現像ローラと、前記現像ローラを回転可能に軸支する軸受と、前記軸受を支持する前記被固定部材としての支持部材と、前記基材としての枠体と、を含み、
前記支持部材には前記ネジの呼びが挿通される、前記ネジの挿入方向と垂直な平面方向における前記ネジの軸部の断面積よりも大きい貫通穴が形成されており、
前記支持部材は、前記貫通穴を通して前記インサートナットに締結された前記ネジの前記接触部位に押圧されることによって前記枠体に固定されていることを特徴とするカートリッジ。
【請求項７】
請求項３乃至５のいずれか１項に記載の固定機構を有し、画像形成装置に着脱可能なカートリッジであって、
感光ドラム表面にトナーを供給するためにトナーを担持する現像ローラと、前記現像ローラを回転可能に軸支する軸受と、前記軸受を支持する前記被固定部材としての支持部材と、前記基材としての枠体と、を含み、
前記支持部材には前記ネジの呼びが挿通される、前記ネジの挿入方向と垂直な平面方向における前記ネジの軸部の断面積よりも大きい貫通穴が形成されており、
前記支持部材は、前記貫通穴を通して前記インサートナットに締結された前記ネジの前記接触部位に押圧されることによって前記枠体に固定されていることを特徴とするカートリッジ。
【請求項８】
請求項１または２に記載のインサートナットを有し、画像形成装置に取り付けられ、用紙を収納する用紙カセット。
【請求項９】
請求項３乃至５のいずれか１項に記載の固定機構を有し、画像形成装置に取り付けられ、用紙を収納する用紙カセット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インサートナット、詳しくは、相手プラスチック部材穴部に、雌（メ）ネジ有する金属性ナットをインサートして一体的に成し、ネジ止めできるようにしたインサートナットに関する。もしくは、インサートナットを有する締結ユニット、もしくはこれらを用いたプロセスカートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、樹脂に対するネジ締結を行う場合、樹脂用ネジを用いることが知られている。しかしながら、繰り返し樹脂用のネジを着脱していると、樹脂が塑性変形し、雌ネジが破損してしまうことが知られている。そこで、これを防止するために、予め金属製のインサートナットを樹脂部品に装着して、ネジ強度を確保する手段が知られている。
【０００３】
このようなインサートナットの構成として、例えば、特許文献１のような構成がある。特許文献１では、トップ面にフランジを有するインサートナットが知られている。従来、インサートナットにフランジが設けられていた理由は、金属端子をネジ締結してアース等を行う場合に、金属端子がネジとインサートナットに確実に挟持されるようにするために設けられていた。
【０００４】
また、ネジ締結した後にネジが装置の振動等によって緩むことを抑制するために、特許文献２のように、ネジ頭の形状を傘型（皿伏せ形状）のツバ（以下、フランジとも呼ぶ）を有する構成とするものがあり、汎用化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−４８３０８号公報
【特許文献２】特開平１１−２４７８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のインサートナットを用いた場合、以下のような課題が判明した。特許文献１のようなフランジ付インサートナットに対して、上述したようなツバ付ネジを用いて被締結部材に対する締結力を高めた場合、締結時にインサートナットが基材からジャッキアップされてしまったり、使用に伴ってネジが緩んでしまう場合があった。これは、インサートナットのフランジ径に対して、ネジ頭直径（フランジ径）との差によって生じる。以下、図６を用いて、説明する。図６は、被締結部材６８を従来のインサートナットを用いてネジ締結する様子を説明する図である。（図では、インサートナットのフランジはわかりやすくするために径方向に誇張して大きく表示している。）通常、画像形成装置に用いられるインサートナットのサイズとしては、所定の破断強度を得る為にＭ３（ネジ外径３ｍｍ）以上を用いるのが一般的である。この場合、フランジ付のネジのフランジ径は略８ｍｍ程度となる。従来、インサートナットのフランジ径は５．５ｍｍ程度であった。このため、従来では図６のように、インサートナット１のフランジ３の外径に対して、ネジ５７のフランジの外径の方が大きい関係となっていた。このフランジ径の差によって、ネジを締結した時、インサートナット１が基材から引き抜かれる力（抜去力）が強く作用してしまう。この抜去力がインサートナットと基材との固定力を上回ると、インサートナットが樹脂から引き抜かれてしまったり、ネジが緩んでしまうといった不具合が生じる虞があった。このような課題は、フランジ付ネジに限らず、インサートナットのフランジ径と、ネジの座面が被締結材と接触する領域の外径との差が大きくなるような汎用ネジを用いた場合にも同様に起こりうる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、ネジ締結時にインサートナットが基材から引き抜かれる力が強く作用されることによって生じる不具合を抑制可能なインサートナットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明のインサートナットは、樹脂を含む基材の面に挿入されて前記基材に固定され、被固定部材を前記基材に固定する呼び径が３ｍｍ以上のネジが締結されるインサートナットであって、前記ネジが挿入可能な挿入口が形成されたフランジ部と、前記フランジ部に対して前記インサートナットの前記基材への挿入方向下流側に配置され、前記基材に囲まれて接触する外周にローレット部が形成され、内周に前記挿入口から挿入される前記ネジの雄ねじが噛み合う雌ネジが形成された筒部と、を備え、前記インサートナットは、前記フランジ部の前記挿入方向上流側の面が前記基材の面から露出するように前記基材に固定される部材であり、前記ネジの頭部には、前記フランジ部側に前記ネジの軸部を囲むように設けられて前記被固定部材に接触して当該被固定部材を前記フランジ部に向けて押圧する接触部位であって、前記ネジの軸部と前記ネジの頭部の境界部よりも前記ネジの挿入方向における前記ネジの先端側に位置した接触部位が設けられており、前記フランジ部の径は、前記接触部位の径以上、前記ネジの呼び径の４倍以下の大きさであることを特徴とする。
【０００９】
また、上記目的を達成するための本発明のインサートナットは、樹脂を含む基材の面に挿入されて前記基材に固定され、被固定部材を前記基材に固定する呼び径が３ｍｍ以上のネジが締結されるインサートナットであって、前記ネジが挿入可能な挿入口が形成されたフランジ部と、前記フランジ部に対して前記インサートナットの前記基材への挿入方向下流側に配置され、前記基材に囲まれて接触する外周にローレット部が形成され、内周に前記挿入口から挿入される前記ネジの雄ねじが噛み合う雌ネジが形成された筒部と、を備え、前記インサートナットは、前記フランジ部の前記挿入方向上流側の面が前記基材の面から露出するように前記基材に固定される部材であり、前記ネジの頭部には、前記フランジ部側に前記ネジの軸部を囲むように設けられて前記被固定部材に接触して当該被固定部材を前記フランジ部に向けて押圧する接触部位であって、前記ネジの軸部と前記ネジの頭部の境界部よりも前記ネジの挿入方向における前記ネジの先端側に位置した接触部位が設けられており、前記フランジ部の径は、前記ネジの呼び径の２．４倍以上、４倍以下の大きさであることを特徴とする。
【００１０】
また、上記目的を達成するための本発明の固定機構は、樹脂を含む基材と、前記基材の面に挿入されて前記基材に固定されたインサートナットと、前記基材に対して被固定部材を固定するために前記インサートナットに締結される、呼び径が３ｍｍのネジと、を備え、前記インサートナットは、前記ネジが挿入可能な挿入口が形成されたフランジ部と、前記フランジ部に対して前記インサートナットの前記基材への挿入方向下流側に配置され、前記基材に囲まれて接触する外周にローレット部が形成され、内周に前記挿入口から挿入される前記ネジが噛み合う雌ネジが形成された筒部と、を備え、前記インサートナットは、前記フランジ部の前記挿入方向上流側の面が前記基材の面から露出するように前記基材に固定されており、前記ネジの頭部には、前記フランジ部側に前記ネジの軸部を囲むように設けられて前記被固定部材に接触して当該被固定部材を前記フランジ部に向けて押圧する接触部位であって、前記ネジの軸部と前記ネジの頭部の境界部よりも前記ネジの挿入方向における前記ネジの先端側に突出した接触部位が設けられ、前記フランジ部の径は、前記接触部位の径以上、前記ネジの呼び径の４倍以下の大きさであることを特徴とする。
【００１１】
また、上記目的を達成するための本発明の固定機構は、樹脂を含む基材と、前記基材の面に挿入されて前記基材に固定されたインサートナットと、前記基材に対して被固定部材を固定するために前記インサートナットに締結される、呼び径が３ｍｍのネジと、を備え、前記インサートナットは、前記ネジが挿入可能な挿入口が形成されたフランジ部と、前記フランジ部に対して前記インサートナットの前記基材への挿入方向下流側に配置され、前記基材に囲まれて接触する外周にローレット部が形成され、内周に前記挿入口から挿入される前記ネジが噛み合う雌ネジが形成された筒部と、を備え、前記インサートナットは、前記フランジ部の前記挿入方向上流側の面が前記基材の面から露出するように前記基材に固定されており、前記ネジの頭部には、前記フランジ部側に前記ネジの軸部を囲むように設けられて前記被固定部材に接触して当該被固定部材を前記フランジ部に向けて押圧する接触部位であって、前記ネジの軸部と前記ネジの頭部の境界部よりも前記ネジの挿入方向における前記ネジの先端側に突出した接触部位が設けられ、前記フランジ部の径は、前記ネジの呼び径の２．４倍以上、４倍以下の大きさであることを特徴とする。
【００１２】
また、上記目的を達成するための本発明の固定機構は、樹脂を含む基材と、前記基材の面に挿入されて前記基材に固定されたインサートナットと、前記基材に対して被固定部材を固定するために前記インサートナットに締結される、呼び径が４ｍｍのネジと、を備え、前記インサートナットは、前記ネジが挿入可能な挿入口が形成されたフランジ部と、前記フランジ部に対して前記インサートナットの前記基材への挿入方向下流側に配置され、前記基材に囲まれて接触する外周にローレット部が形成され、内周に前記挿入口から挿入される前記ネジが噛み合う雌ネジが形成された筒部と、を備え、前記インサートナットは、前記フランジ部の前記挿入方向上流側の面が前記基材の面から露出するように前記基材に固定されており、前記ネジの頭部には、前記フランジ部側に前記ネジの軸部を囲むように設けられて前記被固定部材に接触して当該被固定部材を前記フランジ部に向けて押圧する接触部位であって、前記ネジの軸部と前記ネジの頭部の境界部よりも前記ネジの挿入方向における前記ネジの先端側に突出した接触部位が設けられ、前記フランジ部の径は、前記ネジの呼び径の２．２倍以上、４倍以下の大きさであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
ネジ締結時にインサートナットが基材から引き抜かれる力が強く作用されることによって生じる不具合を抑制可能なインサートナット、該インサートナットを備える固定機構、該インサートナットあるいは該固定機構を備えるカートリッジ、該インサートナットあるいは該固定機構を備える用紙カセットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施例のＭ３インサートナットの部分断面正面図
【図２】本実施例のＭ４インサートナットの部分断面正面図
【図３】本実施例のインサートナットの斜視図
【図４】従来のインサートナットを装着し使用状態にした平面図と断面図
【図５】従来のインサートナットを装着し使用状態にした詳細断面図
【図６】従来のインサートナットを装着し薄板に適用した断面図
【図７】従来のインサートナットを装着し薄板に適用した抜去状態の断面図
【図８】（Ａ）（Ｂ）本案実施例のインサートナットを装着し薄板に適用した断面図
【図９】インサートナットを治具にセットした縦断面図
【図１０】インサートナットを熱圧入している状態を示す縦断面図
【図１１】インサートナット熱圧入後離間している状態を示す縦断面図
【図１２】加工工程を示すインサートナットを示す斜視図
【図１３】従来の順送式プレス金型によるプレス工程を示す平面図と側面図
【図１４】本実施例における順送式プレス金型によるプレス工程を示す図
【図１５】画像形成装置全体を示す略断面図
【図１６】画像形成装置に用いるプロセスカートリッジの斜視図
【図１７】（Ａ）がプロセスカートリッジの側面図であり、（Ｂ）が横断面図
【図１８】プロセスカートリッジ端部の分解斜視図
【図１９】本発明の本実施形態１におけるインサートナットが装着されているプロセスカートリッジの部分縦断面図
【図２０】画像形成装置に用いる用紙カセットの斜視図
【図２１】用紙カセットの平面図と側面図
【図２２】（Ａ）本発明の第２実施形態におけるネジ締結状態を示す平面図と、（Ｂ）その断面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に図面を用いながら、本発明の実施形態を説明する。なお、以下において、特段の記載がない限り、発明の思想の範囲内において、種々の構成を同様な機能を奏する公知の他の構成に置き換えることが可能である。すなわち、特段の記載がない限り、後述する実施形態に記載された構成だけに限定する意図はない。
【００１６】
（実施例１）
［インサートナット］
本実施例のインサートナット１について、図を用いて説明する。本実施例のインサートナット１は、被締結部材５６を介して締結するネジ５７に用いられる。尚、本実施例では、インサートナット１に締結されるネジとしては、ツバ付きネジを例に説明するが、これに限定されない。本実施例のインサートナットは、画像形成装置等に用いられるインサートナットであり、所定の破断強度を得る為にＭ３以上（ネジ外径３ｍｍ以上）を用いている。
【００１７】
図１はＭ３（呼び径φ３ｍｍのメートル並目ネジ）ネジ用のフランジ付きインサートナットの構成を示す部分断面正面図である。図２は、同様にＭ４（呼び径Φ４メートル並目ネジ）ネジ用のフランジ付きインサートナットの構成を示す部分断面正面図である。ここで、ネジの呼び径とは、例えばＪＩＳＢ０１０１による定義であり、ネジ山の外径の基準寸法を示す称呼寸法である。表現では寸法公差を含まない代表寸法表現であるが、実質的に寸法公差分を含んでる事を意味している。例えばメートル並目ネジＭ３の場合、呼び径は３ｍｍであるが、外径の寸法公差はメートル並目ネジのピッチ０．５ｍｍ６Ｇの場合、の雄ネジの外形の寸法公差は−０．０３６乃至−０．１４２ｍｍとなる。即ちφ３−０．０３６／−０．１４２である。
【００１８】
また、図３は、フランジ付きインサートナットの斜視図、を示している。図８は本実施例のインサートナットを用いて、樹脂基材５５に対して被締結部材としての薄板６８を締結した断面図を示している。
【００１９】
本実施例のインサートナット１は、図１乃至図３中の矢印方向が、インサートナット圧入方向（挿入方向）となっている。インサートナット１は、ネジ挿入方向（ネジ軸線方向）の一端側である、円筒長手方向の一端上部にフランジ３を有している。このフランジ３のトップ面２から、プレス加工により円筒状に搾り出した筒部（圧入部）７と、その先端部に設けられたＲ形状部８が形成されている。インサートナット１の外側面には、２ヶ所のローレット加工が施されている。１つは、インサートナット圧入方向上流側に位置する第１ローレット部（第１凹凸形状部または第１領域）６である。もう１つは、インサートナット圧入方向下流側に位置する第２ローレット部（第２凹凸形状部または第２領域）１１である。凹凸形状部は、インサートナット１の周方向に交互に山部と谷部とを複数有する尾根状の螺旋形状を備えている。このローレット部は、相手方の樹脂体に熱圧入した際に、その表面の凹凸形状の間に樹脂が入り込む事で、相手樹脂部材に装着される。このローレット部は、インサートナット１の装着後、ネジを挿入して回転締結させる際に、ネジ（雄ネジ）と一緒にインサートナットが連れまわる事を防止するためのものである。第１ローレット部６及び第２ローレット部１１の外径は、筒部７の外径よりも大きく、フランジ３のフランジ３の外径よりも小さく構成されている。
【００２０】
一方、インサートナット１の内径部には、ネジを誘導するためのネジ誘導部１７から、Ｍ３或いはＭ４サイズの雌ネジ５が転造タップ或いは切削タップによって形成されている。インサートナット１の外周には、筒部７、筒部１８、筒状部４、逃げ形状２７が設けられている。抜け止め手段であるところの筒部７よりも筒部１８は一段低くなっていて、加熱圧入により樹脂が回り込むと抜去方向の抜け止めとなる段差が形成されるように構成されている。
【００２１】
更に、ガイド斜面１４及び、回転阻止手段である凹凸部であるところの第１ローレット６と、第２ローレット１１と、筒状部４と、逃げ形状２７によって半溶融状態或いは軟化した樹脂材料と絡まるように構成されている。
【００２２】
ここで、図１乃至図３に示しているローレット部について更に説明を行う。各ローレット部には、山部１０と谷部９が交互に隣接するように設けられている。そして、第１ローレット部６と第２ローレット部１１は、ねじれ方向（山谷の続く方向）が互いに異なるようにしてある。これは、圧入された後にネジが挿入されて回転される際に、この回転に伴って圧入方向あるいはその逆方向にインサートナットが進むことを防ぐ為である。そして更に、加熱により溶融しながら流れる樹脂がローレットに絡まりながら、隅々まで行き渡るように配慮したものでもある。なお、溶けて流動する樹脂をローレット部に絡ませるべく、ローレット山部１０の数や大きさを、適宜最適化すればよい。
【００２３】
本実施例においては、図２のように、第一ローレット６と第二ローレット１１には谷部６ｂと尾根部６ａとをＲ形状（曲率形状）を有するように構成し、樹脂を入り込みやすくした。具体的には、Ｒ形状の曲率半径の値を、０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下の範囲内とした。Ｒ形状の曲率半径の値が０．０５ｍｍ未満であると、形状が鋭利となるので樹脂が入り込みにくくなってしまう。一方、曲率半径の値が０．２ｍｍを超えると、谷部が浅くなり、インサートナットの固定強度が低下しやすくなってしまう。
【００２４】
本実施例のインサートナット１は、被装着部材である樹脂基材５５に設けられた下穴５４に、モールドインサート成形、或いは常温圧入、若しくはヒータ加熱、超音波加熱等の加熱手段により加熱圧入される。
【００２５】
次に、段差部としての座グリ１７について述べる。図１において、インサートナット１の長手円筒方向のトップ面２側の雌ネジ５穴端部に雌ネジ直径よりも大きな径のストレートな円筒部である段差部（座グリ）１７が設けられている。これにより、第１ローレット６、第２ローレット１１等のローレット加工の際の偏心振れや変形を防止する加工ガイドとなる。また、段差部（座グリ）１７は締結されるネジ足部の根本不完全ネジ部よりも長い逃げ形状となっている。
【００２６】
座グリ部１７を設けたことで、内外径で偏心量を最小限に抑制でき、理想的なローレット形状が形成されやすくなる。これにより相手樹脂との接触表面性を最大化させ、締結回りトルクと抜去力の最大化と、ネジ締結時に不完全ネジ部２９の重なりによる悪影響を防止でき、正確な締結トルクが得られる。
【００２７】
通常、円筒部ネジの端部には面取りが施され、ここを旋盤テーパーチャックした円錐形回転体のセンターで支持した状態で外径部のローレット加工を行う。しかしながら、センターに汚れや切粉などが付着していると面取り面が微妙に振れてしまう事が知られている。更に大きな転造加圧力を加えると、インサートナットの筒状形状が変形してしまい、ネジの精度が著しく阻害されねじ締結に支障を生じる虞が有る。段差部１７はこのような課題を解決すべく正確な中心位置を出す役割をも兼ねている。
【００２８】
［ネジ］
また、本実施例のネジは、市販されている日東精工社のＲＳタイト（登録商標）を用いている。これは、図８で示すように、座付ネジ（ツバ付ネジ）５７のような皿状凹部６５を有するツバ６４を有している。このツバ６４の直径及び皿形状は、ねじ締結時に十分な締結強度と緩みトルクを少なくする目的で形成されている。然るにツバの直径が小さい場合ではトルクが弱くなるので締結トルクが不十分である事や、緩みやすいネジになってしまう。また、ツバ６４の直径が大きい場合、締結トルクは高くなるが、ネジの破断トルクを大きく超えてしまうので無駄になってしまう。座付ネジ５７のような皿状凹部６５を有するツバ６４を有するネジの場合、ツバの外径は、ネジ外径の概ね２．５倍を有している。
【００２９】
即ち、ネジの破断強度の７０％程度が適正締結トルクであるので、これに見合った最適値が有る。破断強度を超えると、ネジの頭が先に破断してしまう事や、ネジの山谷であるタップのネジ山が破損してしまう事で、ネジだけでなく、相手部材にもダメージを与えてしまう。従って、ネジの頭部の外径（ツバ外径）は、ネジの外径の４倍以下に抑えることが好ましい。
【００３０】
［インサートナットのトップ面］
本実施例のインサートナット１のトップ面２、フランジ３は、取り付けられるネジの軸線方向に対して略直角の平面としている。
【００３１】
角度に対しては、被締結部材５６が装着される際に、インサートナット１が樹脂基材５５から凸になるように設定しているのでインサートナット１のトップ面２に倣ってしまう。よって後述するが、製造時には筒部内径とツバトップ面とが垂直になるようにガイドしながら加工することが好ましい。
【００３２】
なお、インサートナットを樹脂面よりも潜り込む場合、ネジ締結時に被装着部材５６が撓む（不図示）ことや、ネジ締結力が抜去力に直接的に作用するので、インサートナットは抜けやすくなりジャッキアップの要因になる。このため、本実施例では、インサートナット１のトップ面は、樹脂基材５５の表面と同じ、もしくは、樹脂基材５５の表面から若干突出するように設けている。しかしながら、インサートナットを樹脂面よりも潜り込ませて使用しても本発明の効果は得られる。
【００３３】
また、トップ面２の平面度は０．０３ｍｍ乃至０．０５ｍｍとしている。また、フランジ３の板厚は０．６ｍｍ乃至１．０ｍｍの間に設定されている。
【００３４】
［インサートナットのフランジ部］
本発明の特徴部分である、インサートナット１のフランジ３の外径について説明する。課題でも述べたように、インサートナット１のフランジ径が、ネジの座面に対して小さい場合、インサートナット１が樹脂基材から引き抜かれる力が強く作用してしまう。そこで、図８に示すように、本実施例では、被締結部材６８と、ネジ５７の接触部位５８が、インサートナット１のフランジ外径近傍になるようにインサートナット１のフランジ３の外径が設定されている。また、接触部位５８の直径以上にインサートナット１のフランジ径６０を設定している。
【００３５】
尚、インサートナット１のフランジ径は、ネジ５７の接触部位５８の外径（もしくはネジ５７のフランジ径（ネジ頭部の外径））以上であることが好ましいが、僅かな量であれば小さくてもよい。即ち、インサートナット１のフランジ径は、ネジ５７のフランジ径に対して９０％以上であれば本発明の効果を得ることができる。
【００３６】
汎用される座付ネジ５７のような皿状凹部６５を有するフランジ６４を有するネジの場合、ネジのフランジ外径は、ネジ外径の概ね２．５倍を有している。
【００３７】
従って、インサートナットのフランジ径は、インサートナットに挿入されるネジの呼び径に対して２．５×０．９＝２．４倍以上であることが好ましく、より好ましくは２．５倍以上である。
【００３８】
例えば、Ｍ３のネジの場合、汎用されるネジのフランジ径は略８ｍｍであるため、インサートナットのフランジ径は、８×０．９＝７．２ｍｍ以上あることが好ましい。より好ましくは、インサートナットのフランジ径は、ネジフランジ径以上であることが好ましいため、Ｍ３以上の場合、インサートナットのフランジ径は、８ｍｍ以上あることが好ましい。言い換えれば、インサートナットのフランジ径は、インサートナットに挿入されるネジのネジ外径の８／３以上がより好ましい。
【００３９】
また、Ｍ４ネジの場合は、汎用されるネジのフランジ径は１０ｍｍであるため、インサートナットのフランジ径は、１０×０．９＝９ｍｍ以上あることが好ましい。より好ましくは、Ｍ４以上（ネジ外径が４ｍｍ以上）の場合、インサートナットのフランジ径は、１０ｍｍ以上あることが好ましい。
【００４０】
また、Ｍ４の場合は、（汎用ネジフランジ径／ネジ外径）×０．９＝（１０／４）×０．９＝２．２５となる。従って、Ｍ４以上の場合は、インサートナットのフランジ径は、インサートナットに挿入されるネジのネジ外径に対して（１０／４×０．９）＝２．２倍以上が好ましく、より好ましくは、（１０／４）＝２．５倍以上である。
【００４１】
以上、本実施例では、インサートナット１のフランジ径は、装着するネジ５７の呼び径の少なくとも２．４倍以上としている。こうすることで、ネジ締結時にインサートナット１が樹脂基材５５から引き抜かれる力が強く作用することによって生じる不具合を抑制している。
【００４２】
また、本実施例のようにインサートナット１のフランジ径を設定することにより、インサートナット１の着座面が拡大する。このため、インサートナット１の樹脂基材５５への熱圧入時に、インサートナット１が樹脂基材５５側へ沈み込むことを抑止できる。また、ネジ締結時において、インサートナット１のトップ面２により挟持される被締結部材の変形を抑制することができる。
【００４３】
具体的には、本実施例では、インサートナット１の雌ネジ部での呼び径がＭ３の場合は、インサートナット１のフランジ径Φ８ｍｍをとしている。同様に、インサートナット１の雌ネジ部での呼び径がＭ４の場合は、インサートナット１のフランジ径はφ１０ｍｍとしている。
【００４４】
尚、ネジの呼び径に対するインサートナットのフランジ径の比率が、４倍以上となると、インサートナットを製造するにあたり、材料費の無駄が生じ製造コストもアップしてしまうため４倍以下が好ましい。本実施例では、ネジの種類などを勘案して検討した結果、実用的な寸法に合致せしめる最適な大きさの範囲に限定し、最適化しているのである。
【００４５】
図８（Ａ）、（Ｂ）は、本実施例であるインサートナット１と、本実施例のネジ５７からなる締結ユニットを用いて被締結材５８を締結している状態を示す断面図である。インサートナット１は樹脂基材５５の広い座面３９に当接するように熱圧入され、ローレット等の係止手段によって保持固定されている。
【００４６】
ネジのフランジ６４の皿状凹部６５の辺縁部の接触部位５８は薄板の被締結部材６８を挟持するようにフランジ外周部１６と合致する。従って、ローレット１１、６等の係止手段にかかる荷重はネジ締結力が掛からない。
【００４７】
［比較例］
ここで、比較例について説明する。図４は、比較例のインサートナットを装着し使用状態にした平面図と断面図を示し、図５はその詳細断面図を示している。図６は比較例のインサートナットを装着し薄板に適用した断面図を示している。図７は、比較例のインサートナットを装着し薄板に適用した抜去状態の断面図を示している。
【００４８】
図４及び図５において、樹脂基材５５の中央部には下穴５４が設けられていて、ここに比較例のインサートナット１が装着された状態を示している。圧入ガイド筒部７にガイドされ、第２ローレット１１、第１ローレット６が相手樹脂とオーバーラップして絡まり保持されている。インサートナット１には、フランジ３が樹脂基材５５の凹部６１（図５参照）入り座面３９に当接している。
【００４９】
インサートナット１のトップ面２には被締結部材５６が当接するようにネジ５７によって締結される。
【００５０】
図４〜７に示している座付ネジ５７は、実施例と同様の市販の日東精工社のＲＳタイトを用いている。ネジ頭部には六角形ボルト状形状のボックスドライバー用形状６３と、その中心面にはドライバー用十字穴６２が配備されている。
【００５１】
本座付ネジ５７はフランジ６４が設けられていて、皿状凹部が設けられ、その辺縁に接触部位５８がある。被締結部材５６の装着用穴６６からネジ５７が捻じ込まれていくと、図５に示しているように、ネジフランジ６４の接触部位５８が接触して締結加圧する。図５では被締結部材は板厚が厚いので隙間６７を保って、インサートナットのトップ面２と当接する事でネジ締結が完了する。
【００５２】
図６では、比較例のインサートナットを用いて薄板の被締結部材６８が締結された状態を示している。ネジ５７の締結動作が進むと、薄板の被締結部材６８は接触部位５８に押されて変形しながら挟持箇所６９まで到り直径差寸法により押され段差寸法７１分だけ永久変形する。この状態でネジ５７を緩めても薄板６８の変形は戻らなくなってしまう。更に、ネジの締結動作をすすめると、接触部位５８からの作用でインサートナット１が引き抜かれてしまう。
【００５３】
図７では、比較例のインサートナットを用いた場合における、薄板の被締結部材６８を締結した図である。図７では、被締結部材６８の装着用の穴６６は、インサートナット１のフランジ径よりも、大きい場合の締結状態を示したものである。図６と同様に薄板の被締結部材６８は変形する。更に、締結力７３により生じる抜去力７２に作用されて、インサートナットは樹脂基材５５をローレットなどの係止手段（６、１１）により破壊しながら引き揚げられながら動いていき、ネジの皿部にフランジ端部１６が当接する。
【００５４】
この状態では、ローレット等の係止手段の保持力は無くなり、ネジはインサートナットと薄板の被締結部材６８と共に、抜去力による移動方向７４方向に容易に脱落する虞が生じるのである。また、Ｍ４のインサートナットを、樹脂材料ＡＢＳに熱圧入した後、ネジ締結によりそれぞれのトルクにて抜去力を測定し、本実施例と比較例との効果の違いを検討した。被締結部材としての樹脂材料の板厚は２ｍｍとした。
【００５５】
比較例のインサートナット１は、フランジ径を直径６．５ｍｍとし、本実施例のフランジ直径は１０ｍｍとし、その他の条件は同一とした。比較例では、ネジ締結トルクが１．８０Ｎｍ（約１８．３５ｋｇｆｃｍ）では、インサートナットが樹脂基材からジャッキアップされることは無かった。また、ネジ締結トルクが２．０Ｎｍ（約２０．３９ｋｇｆｃｍ）の場合には、インサートナットがジャッキアップしたり、ネジが緩んでしまう（ネジ緩みトルクの低下）傾向が見られた。
【００５６】
ネジが緩んでしまう原因は以下のように考えられる。従来の場合、ネジ締結時において、ネジフランジ径とインサートナットのフランジ径との差によって、インサートナットに対して常に抜去力が生じている。この抜去力は、インサートナットが置かれている環境の温度変化が生じた場合、金属のインサートナットと樹脂である基材の接合部で生じる熱収縮差を受けて基材からインサートナットが引き抜かれる方向に僅かなガタを生じさせる。その結果、ネジが被締結材から離れる方向に動きネジが緩んでしまうと考えられる。
【００５７】
他方、本実施例の構成では、２．５１Ｎｍ（約２５．５９ｋｇｆｃｍ）まで締結してもジャッキアップされることなく、ネジの緩みトルクの低下は見られなかった。ジャッキアップされなかった事による性能向上である。更に、従来に対してインサートナットのフランジが広いためにトップ面の面積が大きくなり、単位面積当たりの荷重が低下する。このため、従来例では丸長穴を施した被締結部材に対して、ネジ締結トルクが１．８Ｎｍ（約１８．３５ｋｇｆｃｍ）でも凹み約０．１５ｍｍが生じていた。それに対して、本実施例ではネジ締結トルクが１．８Ｎｍから２．５１Ｎｍに増加したにも拘らず、被締結部材には全く凹みも生じなくなった。そして、ねじの繰り返し締め直しを行っても、被締結部材が変形してしまうことを抑制できた。
【００５８】
［インサートナット圧入方法］
インサートナット１を樹脂部品に熱圧入により装着する方法の説明を行う。熱圧入とは、インサートナットを高温、つまり、相手樹脂が溶融するに至る温度に設定し、治工具により適度な付勢力を付与して、相手樹脂部品の穴部を熱によって溶融させながら挿入する方法である。すなわち、樹脂からなる基材に対し、熱を加えながら圧入する方法である。
【００５９】
本実施の形態では、インサートナット１の材質は真鍮板を用いている。樹脂基材５５の材料はＰＣ−ＡＳの複合材に雲母を入れたもの（帝人化成ＤＮ１５３０Ｂ）に採用した。ヒータの設定温度は１８０℃乃至２００℃とし、高速のインサートにも十分耐えることが出来るようにヒータはステンレスで直径２５ｍｍのものを用いた。ヒータは２００Ｗで十分な加熱ができるように構成し、且つ温度コントロールにより供給熱量を一定に保てるようにした。
【００６０】
図９乃至図１１は、インサートナットを加熱ヒータ２０にセットし、相手樹脂部品に熱圧入する状況を示した断面図を示している。図９はセットガイド２１にインサートナット１がセットされ熱溶着を行う前の状態を示した縦断面図である。図１０は、インサートナットを熱圧入している状態を示す縦断面図である。図１１は、インサートナットを熱圧入後にセットガイドが離間している状態を示す縦断面図である。
【００６１】
図９において、インサートナット１は、加熱ヒータ２０から円柱状に延伸したセットガイド２１に嵌合されていている。セットガイド２１には溝部２２が設けられ、弾性力を付与されている。インサートナット１は、その内径側の雌ネジ５とセットガイド２１とが嵌合され、セットガイド２１の弾性力によって保持され、加熱されている。圧入方向には、被挿入部材である樹脂からなる基材（樹脂部品）２５であって、装着穴２４に向かって、加熱ヒータ２０が下降していく。
【００６２】
図１０は加熱ヒータ２０が下降してインサートナット１が規定の位置に到達した状態を示す。
【００６３】
また、図１１において、樹脂部品２５内に熱圧入されたインサートナット１は、適宜冷却されたのち、ローレット部が樹脂部品２５に噛み込むように融着される。これにより、加熱ヒータ２０が上昇する際に、セットガイド２１と雌ネジ部５の保持力を、噛み込み力が上回ることで、インサートナット１はセットガイド２１から離間する。なお、セットガイド２１の先端には、周囲エッジ部をＲ形状２６にしてある。このＲ形状２６と、インサートナット１の雌ネジ部５の上部の段差部（座グリ）１７により、インサートナットを治具にセットする場合に、スムーズにガイドされながら装着される。
【００６４】
［インサートナット製造方法］
次に、インサートナットの製造方法について、以下に説明を行う。
【００６５】
ツバ広インサートナットは、従来一般的に丸棒から旋盤切削により製造する事が知られている。しかしながら、本発明に於いてはローレット部と、ツバ外形との間の段差部は切削して除去することになる。このため、ツバが広くなるに従って切削除去量が増大し、加工時間も長くなるので生産性が低下してしまう無駄と材料を無駄に消費してしまうという課題が生じた。そこで、本発明では、無駄が少ない順送式のプレス加工によって形成したインサートナットによって達成させる事ができた。
【００６６】
本実施例のインサートナットは、プレス加工により製造される。まず、プレス加工について、その概略を説明する。
【００６７】
材料はシートコイル材（フープ材）を使用し、アンコイラにより供給される。アンコイラは、金属製品・部品のプレス加工（塑性加工）において用いられるプレス機械の周辺装置の一つである。より詳しくは、プレス加工する材料にコイル材を使用する際、プレス機械にそのコイル材を供給するために、コイル材を心棒で支持して材料を外側から巻きほぐす装置である。
【００６８】
次に、フープ材は、レベラによって歪み矯正し、ロールフィーダ等により連続的に供給される。
【００６９】
レベラフィーダとは、プレス機械の周辺装置の一つで、ロール間に板材を通してひずみを矯正する装置（ローラレベラ）にロールの回転・摩擦力で送り出す機能を一体化した送り装置のことである。
【００７０】
ローラレベラとは、プレス機械の周辺装置の一つで、ロールの間にワーク（板材）をかみこませてロールしながら歪、板材の反りを矯正する装置のことである。材料はコイル材を使用し、シートローダによって送られる。シートローダとは、プレス機械の周辺装置の一種で、プレス加工するための素材（材料）となる板材（シート）を一枚ずつプレスへ送り込む装置のことである。このような、レベラ、ロールフィーダ、レベラフィーダ等、これらの装置によって材料は連続的に供給さる。
【００７１】
供給された材料は、順送式プレス金型を用いたプレス加工手段によりプレス加工が行われる。複数の工程を単一型内に等ピッチ（チャンネル）で順番に配置してある。送り装置でプレス機械１回転毎に１ピッチ（１チャンネル）を送り次の工程へと材料を順送りしていく。材料は連続供給し連続自動運転され多くの場合プレス加工完了品としてラインアウトする。
【００７２】
このプレス工程は、順送式プレス型と呼ばれる多工程を一つの金型に配備したものである。フープ材である帯状のストリップシート材を一定のピッチで送りながら順にプレス加工を進めていき、最終プレス工程でフープ材から切り離され、一つの部品が仕上がり、取り出されるようになっている。従って、従来のように、多数の金型を準備してプレス機械を操作する従来の方法に較べ、安定した自動大量生産に向き、低コストで効率的に生産が可能となる。本方式を採用したことにより、旋盤加工に比べるとプレス加工は材料消費量も少なく、加工時間が短く、掛かる切削油も不要であり、人手による切粉除去作業も不要であるので、製造コスト（部品費）が約半額以下になる。
【００７３】
本実施例のインサートナットも、この順送式プレス加工技術を用いて製造したものであって、最終的にトップ面のフランジをフープ材のチャンネルからプレスで抜き落とすことで仕上がる。
【００７４】
トップ面２の裏面側にプレスで絞り出し、バーリングを形成する。次に内側の穴を軸で保持したまま先端部を成形し、更にローレットの加工を行う。次の工程では２種類のローレットをプレスローレットで加工し、第１のローレット１１と第２のローレット６を形成する。また、この時点で、ガイド斜面１４、筒状部４、座グリ部１７も同様に形成する。
【００７５】
次の工程では、金型内に配備されたハイロールタップによりタップ加工を行い、次いでリーマ加工されることで、高精度のネジ部が形成される。更に、フランジ部のマッチング部がプレスで抜き落とされてフレームからインサートナットが切離されて完成となる。
【００７６】
図１２及び図１４は、本実施例のインサートナットにおいて、前述した順送式プレス金型を用いて加工した場合の、プレス工程を示した図である。
【００７７】
図１３は従来のプレス加工によるインサートナット加工を示している。フープ材であるところのシート材３１には、第１工程乃至第７工程にいたるステップ送りをするための穴（３２〜３９）が両端に設けられている。そして、この穴（チャンネル）を基準に各工程を一致させた前提で説明を行う。
【００７８】
他方、本実施の形態のプレス加工状態を図１４に示している。フープ材であるところのシート材３１には、第１工程乃至第９工程に至るステップ送りをするための穴（３２〜４０）が両端に設けられている。そして、この穴（チャンネル）を基準に各工程を一致させて順送され、順次加工が進められる。
【００７９】
第１工程では、インサートナットの中心部でバーリングのセンターになる部位に下穴４１がプレスによって開けられる。
【００８０】
第２工程では、更に段付きのバーリング加工が行われ深絞りにより筒状形状であるところのバーリング４１を形成する。場合によっては、半月ボウル状に大きく膨らませてから、必要な体積分を寄せ集め増肉絞り加工（不図示）によって形成することも可能である。
【００８１】
第３工程では、外周部に溝４３を施す。
【００８２】
第４工程では、外周部にローレット４４を形成する。一般的にローレット加工はローレット用工具であるところの回転コロの外径部にローレット歯の対を設けて加圧転写する方式のものが市販されている。これに対し、本実施の形態の場合、市販品はスペースと構造的な面でビルトインが困難であった。よって独自に、リング状の工具に内歯車的な二段構成の工具刃物を配備し、これを金型のストロークを利用して回動させ、インサートナット円筒部の外径バーリング部に押し付ける事で可能となった。また、二段の水平ラック状刃物を対向させて配備し、挟持させながら回動させることによっても同様にローレット４４を形成させることが可能である。この際、第２工程３４同様に、バーリングによる円筒穴の変形を防止するために、内径部にはガイドピンが装備されている。内外径の同軸度を正確に確保するために相手ガイドが中間バメ公差設定されたガイドピンが金型から突出されて正確に位置を規制し、垂直方向にも軸心が触れることを防止している。
【００８３】
第５工程では、バーリング４２に対して、座グリ部４５をプレス加工により設ける。本実施の形態の場合、図９乃至図１１に示しているように加熱ヒータ２０のセットガイド２１が案内される際に入りやすくする事や、後工程における精度確保の為に設けたものである。
【００８４】
第６工程では第２工程で設けたバーリング４１の穴に対してリーマ加工４６を施すことによって内径の精度を０、−０．０１ｍｍ程度に仕上げる。
【００８５】
第７工程では、バーリング４１に対して、タップ加工４７により雌ネジを形成させる。
【００８６】
但し、プレス金型内部に切削粉を残さないようにするために、転造タップ工具を用いて、塑性変形加工である転造しながらネジを形成させることが好ましい。
【００８７】
また、ネジの下穴寸法がシビアに必要な場合は、第６工程と第７工程を入れ替える事や、或いはまた、第７工程の後にリーマ加工することも可能である。
【００８８】
第８工程では、インサートナット１のフランジ外周部１６を半月状にプレス４８で打ち抜く。
【００８９】
更に第９工程でフレーム３１から、プレス加工によりマッチング部を切り離す外径抜き４９加工を行う。これによって、インサートナットは一部品として完成する。
【００９０】
この後、フープ材から切り離されたインサートナットは、必要に応じて、脱脂洗浄等の工程や、メッキ工程、検査工程を経て製品に仕上げられることとなる。
【００９１】
従来例図１３と本実施の形態である図１４とでは、第１工程乃至第９工程に至るステップ送りをするための穴（３２〜４０）が両端に設けられている。従来例ではインサートナットの加工中心と両側の穴（チャンネル）とは進行方向に対して、同一位置に配置してステップ順送送りするように成していた。しかしながら、本実施の形態では広いトップ面が必要になるので、フランジ３の直径を大きくすることになった。自ずとその分図１４に示しているピッチ寸法５０が直径の差分だけ長くなるので、材料取りが低下し、取り個数が少なくなる。そこで、チャンネルピッチ寸法５１を半ピッチだけずらすことにした。
【００９２】
また、チャンネルの直径は従来のΦ３ｍｍからΦ２ｍｍに減らして半月形状の打ち抜き後に残る吐出位置で、チャンネル幅寸法５２ができるだけ狭くなるように配備した。その結果、フープ材３１の幅寸法５３を狭くする事が出来たので、結果的に、一定面精器あたりの取り個数を増やすことができるようになった。即ち、フランジの直径が大きくなっても、材料を無駄なく使いきる事ができたので、コストアップの要因とはならない点で大きな効果が得られた。
【００９３】
以上のような工程により形成したインサートナットに、以下のような試験を実施した。なお、ここで用いられたインサートナットは以下のような仕様のものである。材料は真鍮を用いた。圧入方向における寸法は、全長が５ｍｍ、第２ローレット部１１がＬ＝１．５ｍｍ、第１ローレット部６がＬ＝１．０ｍｍとした。そして圧入方向に対する直交方向の長さが、フランジ部３が５．５ｍｍ、第２ローレット部１１が４．０ｍｍ、第１ローレット部６が５．０ｍｍとなっている。そして谷部９の深さが０．６０ｍｍとした。そして、第２ローレット部の谷部のＲ形状の曲率半径を０．１０、第１ローレット部の谷部の曲率半径を０．４０とした。
【００９４】
このようなインサートナットを熱圧入により、相手プラスチック材料ＰＢＴデュポン社クラスティン型番ＨＴＩ６６６ＦＲにて、Ｍ３ネジ締結トルク試験を実施した。その結果、通常の締結基準力８ｋｇｆｃｍのところ、１６ｋｇｆｃｍまで問題なく、最終的に鉄製のネジそのものの頭部首下部が破断するまで耐えることができた。そしてインサートナットと相手プラスチックとの熱圧入部分には、変化が見られなかった。同様にＰＰＥ＋ＰＳ、サビック社の型番ノリルＰＸ２７９０Ｊ、或いはＰＥＴ、カネカ社型番３４０６ＮＨにおいても同様の傾向を見ることができた。
【００９５】
一般的に従来のインサートナット１は、快削黄銅棒、快削鋼などを使用しているが、本発明の場合は、プレス加工による形状形成であるので、むしろ冷間鍛造や、転造技術を用いることになる。従って、黄銅板（ＢＳＰ）、鉄板（ＳＰＣＣ−ＳＤ）、ステンレス（ＳＵＳ３０４ＣＳＰ）等の粘性の高い難加工材料を使用することが比較的容易である。また、インサートナットの材質をさらに、アルミニウム（Ａ５０５２Ｒ）を利用することも特徴付けられる。アルミニウム材料を使用するメリットとしては、比熱比が小さく熱伝導性が良好であるので、加熱ヒータ２０の熱が容易にインサートナット１に伝導されるため、熱容量が小さく、加熱時間が短縮されるという点がある。また、展延性に優れているので、微細なプレス成形には好適である。更に、加工硬化若しくはアルマイト等の表面硬化処理を施し、ネジ部やローレット部の強度アップを図ることができる。
【００９６】
アルミニウム等の金属の場合、金属に応力を与えると結晶のすべりが生じ、その滑り面に対しての抵抗が徐々に増してくる。その抵抗がある程度の大きさになると、他の面に順次移動していく塑性変形が生じる。冷間加工により変形が進む程、抵抗が大きくなり硬さを増していく。これが加工硬化である。
【００９７】
また、加工硬化は、絞り加工性の目安となる特性値で「ｎ値」と呼ばれる。降伏点以上の塑性域における応力σと、ひずみεとの関係をσ＝Ｃε＾ｎで近似させた時の指数ｎの事である。このｎ値が大きいほど、局部収縮発生までの伸びが大きいため絞り性が良くなる。一般的にｎ値は０．１５〜０．４５程度である。代表的な柔らかい金属であるアルミニウム０．２７に対し、固い金属である１８−８ステンレス０．５０とその差は相当の違いがある。
【００９８】
本実施例において、雌ネジ５では転造タップにより加工を行い、切削粉の発生しないようにタップを形成していく。このような際にアルミを用いると、同時に加工硬化によりネジ山の強度アップを図ることができる。同様に、外周ローレット部においても加工硬化による素材の強度アップを図ることが可能となった。劃して、ステンレスや黄銅よりも、比重の差を含めて、単位体積当たりコスト面で格安なアルミニウムをプレス加工で行うことにより、効果的に性能を引き出すことが出来る事と成った。また、必要に応じてアルマイト処理、硬質アルマイト等の表面処理を施すことも出来る。よって、表面着色による各種のネジ部に対する順番や使用するネジの種類などを視覚的に示すことができるような使い分けが行える。更には、高剛性が求められるネジ締結、或いは、締結やネジの着脱を繰り返し行う場合にも十分に耐えることが可能なインサートナットの提供ができるようになった。
【００９９】
［第１実施形態］
次に本実施例のインサートナットを適用した画像形成装置の説明を行う。
【０１００】
［画像形成装置］
図１５は、画像形成装置全体を示す略断面図であって、本実施例のインサートナットを用いたプロセスカートリッジと、用紙カセット、及びそれを備えた画像形成装置を説明する。
【０１０１】
図１５は、画像形成装置１００の構成の概略を説明する断面図である。図１５において、１１０ａ・１１０ｂ・１１０ｃ・１１０ｄは、イエロー・マゼンダ・シアン・ブラックの４色に対応する像担持体としての感光ドラムである。感光ドラム１１０ａの周囲には、感光ドラムの表面を均一に帯電させる帯電装置１２０ａ、感光ドラムの帯電面に記録すべき画像情報に基づいて変調したレーザー光を投射する露光装置１３０が設けられている。また、露光装置１３０から投射されたレーザー光により感光ドラム表面に形成された画像潜像を現像する現像装置１４０ａ、感光ドラム１１０ａの表面に残留したトナーを清掃し回収する現像装置クリーニング装置１５０ａが配置されている。１１０ａ以外の感光ドラム１１０ｂ・１１０ｃ・１１０ｄの周囲も、使用されるトナーの色と露光装置１３０の照射位置が異なる以外は１１０ａと同様の構成になっている。感光ドラム１１０、帯電装置１２０、現像装置１４０、クリーニング装置１５０は、各色毎に一体となっておりプロセスカートリッジＰａ〜Ｐｄを構成している。
【０１０２】
感光ドラム１１０の上部には、感光ドラム１１０上のトナー像が転写される中間転写ベルト１６０が配置されている。転写ベルト１６０内には感光ドラム各々に対向する位置に１次転写ローラ１７０ａ・１７０ｂ・１７０ｃ・１７０ｄが配置される。転写ベルト１６０の周囲には中間転写ベルト１６０の表面に残留したトナーを回収する中間転写ベルトクリーニング装置１８０が配置されている。
【０１０３】
転写ベルト１６０を挿んで中間転写ベルトクリーニング装置１８０の反対側、中間転写ベルト１６０に対向する位置には、２次転写ローラ１９０が配置されている。給紙装置２００から給紙された記録媒体Ｐが中間転写ベルト１６０と２次転写ローラ１９０との間の転写位置に搬送されるように構成されている。転写位置よりも搬送方向下流側には、定着装置２１０、排紙トレイ２２０が配置されている。
【０１０４】
以上説明した画像形成装置１００の動作はコントローラ２３０により制御される。クリーニング装置１５０及び中間転写ベルトクリーニング装置１８０で回収されたトナーは、画像形成装置の前面に配置された回収トナーボックス３００へと排出される。
【０１０５】
［画像形成プロセス］
次に、画像形成装置の動作の概略を説明する。感光ドラム１１０は、図示しない駆動装置により矢印Ａ方向に一定速度で回転する。帯電装置１２０により均一に帯電された感光ドラム１１０の表面には、露光装置１３０から記録すべき画像情報に基づいて変調されたレーザー光が投射され、画像潜像が形成される。感光ドラム１１０上の画像潜像は現像装置１４０の内部に装填されているトナーにより現像され、トナー像が形成される。
【０１０６】
感光ドラム１１０の矢印Ａ方向の回転により、感光ドラム１１０上のトナー像が中間転写ベルト１６０への１次転写位置にくると、１次転写ローラ１７０の作用によりトナー像が中間転写ベルト１６０に転写される。１次転写位置で転写されなかった感光ドラム１１０上の残留トナーはクリーニング装置１５０により回収される。感光ドラム１１０の表面は清掃されて次の画像形成に備える。回収されたトナーは回収トナーボックス３００へと排出される。
【０１０７】
中間転写ベルト１６０は、図示しない駆動装置により矢印Ｂ方向に一定速度で回転する。この回転により中間転写ベルト１６０上のトナーが２次転写位置にくるタイミングに合わせて、給紙装置２０から記録媒体が給紙される。２次転写位置では２次転写ローラ１９０の作用によりトナー像が記録媒体に転写される。２次転写位置で転写されなかった中間転写ベルト１６０上の残留トナーは中間転写ベルトクリーニング装置１８０により回収され、中間転写ベルト１６０の表面は清掃されて次の画像形成に備える。回収されたトナーは回収トナーボックス３００へと排出される。
【０１０８】
トナーが転写された記録媒体は、定着装置２１０により定着処理され、排出トレイ２２０に排出される。
【０１０９】
［プロセスカートリッジ］
本実施例に係るプロセスカートリッジは、図１５に示す電子写真方式の画像形成装置１００の画像形成部をカートリッジ筺体に収め、装置から着脱可能に構成したものである。ここでは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のプロセスカートリッジＰａ乃至Ｐｄが転写ベルト１６０に対して並べて配置された中間転写方式を例に挙げている。各色のプロセスカートリッジは、感光体１１０ａ乃至１１０ｄを有する。また、プロセス手段である、帯電装置１２０ａ乃至１２０ｄ、クリーナ装置１５０ａ乃至１５０ｄ、現像装置１４０ａ乃至１４０ｄを備えている。なお、ここでは、現像装置まで含めた一体型カートリッジとしたが、感光体もしくは、任意のプロセス手段のいずれか１つを着脱可能にしたカートリッジであってもよい。例えば、現像装置を含まない形態のカートリッジでも構わない。
【０１１０】
図１６乃至図１９は画像形成装置に用いるプロセスカートリッジを示している。
【０１１１】
図１６は、画像形成装置に用いるプロセスカートリッジ２００の斜視図である。外観には上ハウジング１０４と、下ハウジング１０９の長手端部にトナー補給部１０３が配備される。画像形成装置に脱着される際にシャッタ１０２が開閉するように成されている。長手側面には像担持体としての感光ドラム１１０がドラム軸１０７によって軸支されて回転するように成されている。回転は、画像形成装置本体の駆動手段からカップリング１０８によって一定のプロセス速度で回転する。なお、駆動力はギヤトレイン１０５によって伝達され現像ローラ軸１０６にも伝えられる。
【０１１２】
図１７は、プロセスカートリッジの図であり、（Ａ）が側面図、（Ｂ）が横断面図である。
【０１１３】
現像装置の内部に配置されたスクリュー１１３、１１４は、現像剤であるキャリアとトナーを撹拌する。撹拌された現像剤は現像剤担持体としての現像スリーブ１１２に送られてＤブレード１１５によって現像剤の量を規制され、感光ドラム１１０に形成された潜像にトナーを送り、顕像化させる。
【０１１４】
帯電ローラ１１６により帯電された感光ドラム１１０表面は、レーザースキャナからの光によって潜像が形成される。
【０１１５】
現像装置により現像されたトナー像は、中間転写ベルトに転写される。感光ドラム１１０表面上には、クリーニングブレード１１８が当接され、感光ドラム１１０表面に残留する転写残トナーがクリーニングされる。クリーニングされたトナーは回収トナースクリュー１１７によって、回収トナーボトルへと送り出される。
【０１１６】
感光ドラム１１０と現像ローラ１１２との間は、高精度且つ狭いギャップを設けている。このギャップ間でプラス帯電したトナーが感光ドラムのマイナス電位に吸着される。この隙間はＳ−Ｄギャップ１３３と言われ、０．３乃至０．５ｍｍ程度の隙間に設定されている。画像品質のため、ＳＤギャップの公差は、０．０３乃至０．０５ｍｍの精度に保つ必要が有る。
【０１１７】
図１７乃至図１８は、プロセスカートリッジの断面図、側面図及び分解斜視図である。感光ドラム１１０と現像ローラ１１２は、ともにベアリング１２０によってなめらかな回転が得られるように回転可能に支持されている。さらに、Ｓ−Ｄギャップの位置を調整するためにベアリング１２０を保持する現像ローラ軸受け支持部材１３４と、その両側にはネジ１１９、１３２とが配備されている。
【０１１８】
本プロセスカートリッジは手作業による組み立てと自動機による組み立ての両方に対応している。下ハウジング１０９には下穴１２３、１２４が設けられ、ここに本実施例１のインサートナット１２５、１２６が加熱圧入される。その後、現像ローラ軸受け支持部材１３４の両側の調整固定穴１２５、１２８と位置合わせをしつつ、現像ローラ軸１０６にベアリング１２０を通して、ネジ１１９、１３２、により仮固定してＥリング１３２により保持させる。ネジ１１９、１３２は、本実施例１で説明したネジと同様のものを用いている。
【０１１９】
この状態で、Ｓ−Ｄギャップをゲージやレーザー光線などを用いて測定し、ネジ１１９、１３２の直径よりも大きな穴径の調整固定穴１２７、１２８の隙間の範囲で規定のＳＤギャップ１３３となるように調整する。
【０１２０】
図１９は、インサートナットが装着されているプロセスカートリッジの部分縦断面図であって、図１７で示したＢ−Ｂ断面を示している。現像ローラは同軸上にマグネット１３０、スリーブ１３１を含むローラであり、端部はベアリング１２０により軸支している。被締結部材としての現像ローラ軸受け支持部材１３４は、ガラス繊維などにより強化した硬質の樹脂であり、真鍮製のインサートナット１２５、１２６に締結される。ネジ締結時の被締結部材の曲がりによるジャッキアップを抑制するためには、被締結材の曲げ強度は、６５０ｋｇｆ／ｃｍ２以上が好ましい。曲げ強度は、ＩＳＯ１７８で測定することができる。インサートナットのフランジ径の範囲が、本発明で既定した範囲であれば、本発明の効果を得ることができる。
【０１２１】
特に自動機の場合は自動的にＳ−Ｄギャップ１３３を計測して同時にロボットハンドにより位置調整し、ネジ締結する事を行う。しかし、ネジ締結後に規格内に入っていない場合は、そのずれ量を測定しネジ１１９、１３２を緩めて再度締結するというフィードバック制御により最終的に規格内になるようにする。従って、高速でネジを締結と緩めを繰り返すことになる。
【０１２２】
下ハウジング１０９に直接タッピンネジなどを用いてネジ締結を繰り返すと樹脂のネジ山が破壊されネジバカになるのでインサートナットを用いることが好適である。そして、本実施例のインサートナットを用いることで、インサートナットに引き抜き力が強く作用することがなくなり、それによる不具合を抑制できた。更に、本実施例１のインサートナット１を用いることで、現像ローラ軸受け支持部材１３４の受け面が広くなる。このため、樹脂部の変形や破壊を防止する事が可能となる。この結果、従来のインサートナットでは４０回程度の繰り返し作業が必要だったが、本実施例のインサートナット用いることで１０回以内に改善される効果が得られた。この理由は、インサートナット１２５、１２６のフランジ径が広いので単位面積当たりの面圧が下がり、現像ローラ軸受け支持部材に締結跡が付かなくなったために平面が保たれ微小なミクロンオーダーの位置調整が容易になるためである。この影響で生産効率が改善できた。
【０１２３】
［実施形態２］
図２０乃至図２２は、本実施例のＭ４インサートナットを画像形成装置の用紙カセットに適用した場合を示している。
【０１２４】
図２０は、画像形成装置に用いる用紙カセットの斜視図、図２１（Ａ）は、用紙カセットの平面図と図２１（Ｂ）は、側面図である。図２２（Ａ）は、本実施例のネジ締結状態を示す平面図であり、図２２（Ｂ）は、その断面図を示している。図２２は、図２１のＡ−Ａ断面を示している。
【０１２５】
図２０及び図２１は用紙カセット１４０の全体を示していて、用紙カセット１４０はベースとなる箱型のカセットオケ１４１である。カセットオケ１４１には右レール１４２と、左レール１４３とが一体的に成形され配備されている。これらのレールは画像形成装置本体の給紙部に適合するように出し入れ自在に成し、用紙の補給を行う。用紙を補給充てんする際に給紙の位置と正確に合致させるために用紙の姿勢を規制するサイド規制板１１４、１４５が配備されている。更に用紙の後端部を規制する後端規制板１４６が設けられ、各種の用紙サイズに合致するように規制板をスライドして調整可能にしてある。
【０１２６】
画像形成装置では、画像書き込み位置中心線と用紙中心線とを一致させるために、用紙カセット１４０は横レジ調整機構を設けているものが知られている。特に多段の用紙カセットを配備した画像形成装置に於いて、各カセット段毎に各給紙ユニットの位置に合致させるように個別に横レジ調整を行う。すると、外観面である前カバー１４７に凹凸が生じて見苦しくなる。そこで、前カバー１４７をカセットオケ１４１と分離して前カバー１４７の位置をネジ締結によって調整できるようにしている。
【０１２７】
本実施例では、前カバー１４７の左右に締結箇所を設けてあり、右調整固定ネジ１４８と左調整固定ネジ１４９とにより前カバーの位置を調整するようにしている。
【０１２８】
図２２は、インサートナット１５７により前カバー１４７が締結された状態を説明する図である。図に於いて、円筒状当接面１５３にインサートナット１５７を熱圧入し、上面にフランジ１５８が広がるように配置している。ここに前カバー１４７の前カバーＵ字形溝１５０が当接し、取付ネジ１４９によって締結させる。
【０１２９】
インサートナット１５７の広いフランジ１５８によって十分な当接面積を確保するので、単位面積あたりの荷重は減り、Ｕ溝被締結部１５２の変形が抑えられる。これと共に、ネジ締結トルクをアップしても変形が生じなくなり、本発明の課題で述べたジャッキアップ等の不具合も抑制できた。被締結材である樹脂の変形が無くなったので前カバーの微調整が容易になった効果も得られた。
【符号の説明】
【０１３０】
１  インサートナット
２  トップ面
３  フランジ、鍔（ツバ）
４  筒状部
５  雌ネジ
６  第１ローレット
６ａ  尾根部
６ｂ  谷部
７  圧入ガイド、筒部
８  面取り
９  ローレット谷部、谷部Ｒ形状
１０  ローレット山部
１１  第２ローレット
１４  ガイド斜面
１５  裏面エッジ
１６  フランジ外周部
１７  ネジ誘導部、段差部（座グリ）
１８  筒部
１９  面取り
２０  加熱ヒータ
２１  セットガイド
２２  溝部
２４  装着穴
２５  基材（樹脂部品）
２６  Ｒ形状
２７  逃げ形状
２８  斜めローレット
２９  不完全ネジ部
３１  シート材、フレーム
３２  第１工程
３４  第２工程
３５  第３工程
３６  第４工程
３７  第５工程
３８  第６工程
３９  座面
４０  下穴
４１  バーリング
４３  溝
４４  ローレット
４５  座グリ部
４６  リーマ加工
４６  タップ加工
４７  外形抜き
５０  ピッチ寸法
５１  チャンネルピッチ寸法
５２  チャンネル幅寸法
５３  幅寸法
５４  下穴
５５  樹脂基材
５６  被締結部材
５７  ネジ
５８  接触部位
５９  外径
６０  鍔直径端部
６１  凹部
６２  ドライバー用十字穴
６３  ボックスドライバー用形状
６４  フランジ
６５  皿状凹部
６６  装着用穴
６７  隙間
６８  薄板の被締結部材
６９  挟持箇所
７０  直径差
７１  段差寸法
７２  抜去力
７３  締結力
７４  移動方向
１００  プロセスカートリッジ
１０２  シャッタ
１０３  トナー補給口
１０４  上ハウジング
１０５  ギヤトレイン
１０６  現像ローラ軸
１０７  ドラム軸
１０８  カップリング
１０９  下ハウジング
１１０  感光ドラム
１１１  シール材
１１２  現像ローラ
１１３  スクリュウ
１１４  スクリュウ
１１５  Ｄブレード
１１６  帯電ローラ
１１７  回収トナースクリュウ
１１８  クリーニングブレード
１３３  Ｓ−Ｄギャップ
１１９  ネジ
１２０  ベアリング
１２１  ベアリング
１２２  Ｅリング
１３４  現像ローラ軸受支持部材
１２３、１２４  下穴
１２５  インサートナット
１２６  インサートナット
１２７、１２８  調整固定穴
１３０  マグネット
１３１  スリーブ
１３２  ネジ
１４０  用紙カセット
１４１  カセットオケ
１４２  右レール
１４３  左レール
１４４  前サイド規制板
１４５  奥サイド規制板
１４６  後端規制板
１４７  前カバー
１４８  右調整用ネジ
１２９  調整目盛
１５０  前カバーＵ字形溝
１５１  スプリングワッシャ
１５２  Ｕ溝被締結部
１５３  円筒状当接座面
１５４  ネジ用下穴
１５５  平ワッシャ
１５６  取付ネジ
１５７  インサートナット
１５８  ツバ部
【図１】
2018136034.tif 000003
【図２】
2018136034.tif 000004
【図３】
2018136034.tif 000005
【図４】
2018136034.tif 000006
【図５】
2018136034.tif 000007
【図６】
2018136034.tif 000008
【図７】
2018136034.tif 000009
【図８】
2018136034.tif 000010
【図９】
2018136034.tif 000011
【図１０】
2018136034.tif 000012
【図１１】
2018136034.tif 000013
【図１２】
2018136034.tif 000014
【図１３】
2018136034.tif 000015
【図１４】
2018136034.tif 000016
【図１５】
2018136034.tif 000017
【図１６】
2018136034.tif 000018
【図１７】
2018136034.tif 000019
【図１８】
2018136034.tif 000020
【図１９】
2018136034.tif 000021
【図２０】
2018136034.tif 000022
【図２１】
2018136034.tif 000023
【図２２】
2018136034.tif 000024