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技術 コイルばね、コイルばね保持機構及び画像形成装置

出願人 株式会社リコー
発明者 佐藤祐樹
出願日 2016年4月21日 (4年10ヶ月経過) 出願番号 2016-085415
公開日 2017年10月26日 (3年3ヶ月経過) 公開番号 2017-194128
状態 特許登録済
技術分野 電子写真一般。全体構成、要素 ばね
主要キーワード ソレノイドコイル状 発熱器 密着巻き部分 円筒ローラ RGB画像情報 密着巻き 給電経路 圧入作業
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年10月26日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (9)

課題

組み付け時の作業性が良好なコイルばねの提供。

解決手段

第1中心軸Oを中心軸として第1の径φ1で形成された弾性部122と、弾性部122の一方の端部側に配置され、第1中心軸Oを所定のシフト量Δyだけ平行移動した第2中心軸O'を中心軸として形成された座巻部123と、を有し、第1の径φ1よりも小さく、第1の径φ1からシフト量Δyを除いた内内寸法dtよりも大きい一体化対象物151を座巻部側から挿入して一体化するコイルばね12。

概要

背景

プリンタコピー機をはじめとする画像形成装置や、自動車サスペンションなどの機械装置可動部にコイルばねを用いる構成が広く知られている(例えば特許文献1〜3等参照)。
かかるコイルばねを保持するための構造として、コイルばねの中心軸に挿入部を挿入して一体化することで保持するコイルばね保持機構が知られている。
このような従来のコイルばね保持機構においては、コイルばねの内径を、挿入部の外径よりも小さくし、圧入する方法が一般的である。
しかしながら、例えば機器の小型化を目的として、小径のコイルばねを用いる際には、径が変形し難く、挿入部の圧入が困難であるという問題が生じてしまう。

概要

組み付け時の作業性が良好なコイルばねの提供。第1中心軸Oを中心軸として第1の径φ1で形成された弾性部122と、弾性部122の一方の端部側に配置され、第1中心軸Oを所定のシフト量Δyだけ平行移動した第2中心軸O'を中心軸として形成された座巻部123と、を有し、第1の径φ1よりも小さく、第1の径φ1からシフト量Δyを除いた内内寸法dtよりも大きい一体化対象物151を座巻部側から挿入して一体化するコイルばね12。

目的

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、組み付け時の作業性が良好なコイルばねの提供を目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
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請求項1

第1中心軸を中心軸として第1の径で形成された弾性部と、前記弾性部の一方の端部側に配置され、前記第1中心軸を所定のシフト量だけ平行移動した第2中心軸を中心軸として形成された座巻部と、を有し、前記第1の径よりも小さく、前記第1の径から前記シフト量を除いた寸法よりも大きい一体化対象物を前記座巻部側から挿入して一体化するコイルばね

請求項2

請求項1に記載のコイルばねであって、前記コイルばねは、前記座巻部の前記弾性部とは反対側の端部に、前記第2中心軸と直交する平面上に延伸された足部を有し、前記平行移動の方向は、前記足部の延伸された方向と直交する方向であることを特徴とするコイルばね。

請求項3

請求項1または2に記載のコイルばねであって、前記座巻部は2巻き以上の密着巻きで形成されたことを特徴とするコイルばね。

請求項4

請求項3に記載のコイルばねであって、前記弾性部の前記一方の端部側が2巻き以上の密着巻きで形成されたことを特徴とするコイルばね。

請求項5

請求項1乃至4の何れか1つに記載のコイルばねと、前記一体化対象物と一体に形成され、当該コイルばねを保持するための保持部材と、を有し、前記一体化対象物が前記弾性部と前記座巻部とに挟持されて一体化して保持されることを特徴とするコイルばね保持機構

請求項6

請求項5に記載のコイルばね保持機構を有する画像形成装置

技術分野

0001

本発明は、コイルばね、コイルばね保持機構及び画像形成装置に関する。

背景技術

0002

プリンタコピー機をはじめとする画像形成装置や、自動車サスペンションなどの機械装置可動部にコイルばねを用いる構成が広く知られている(例えば特許文献1〜3等参照)。
かかるコイルばねを保持するための構造として、コイルばねの中心軸に挿入部を挿入して一体化することで保持するコイルばね保持機構が知られている。
このような従来のコイルばね保持機構においては、コイルばねの内径を、挿入部の外径よりも小さくし、圧入する方法が一般的である。
しかしながら、例えば機器の小型化を目的として、小径のコイルばねを用いる際には、径が変形し難く、挿入部の圧入が困難であるという問題が生じてしまう。

発明が解決しようとする課題

0003

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、組み付け時の作業性が良好なコイルばねの提供を目的とする。

課題を解決するための手段

0004

上述した課題を解決するため、本発明のコイルばねは、第1中心軸を中心軸として第1の径で形成された弾性部と、前記弾性部の一方の端部側に配置され、前記第1中心軸を所定のシフト量だけ平行移動した第2中心軸を中心軸として形成された座巻部123と、を有し、前記第1の径よりも小さく、前記第1の径から前記シフト量を除いた寸法よりも大きい一体化対象物を座巻部側から挿入して一体化する。

発明の効果

0005

本発明のコイルばねによれば、組み付け時の作業性が向上する。

図面の簡単な説明

0006

本発明の実施形態にかかる画像形成装置の構成の一例を示す斜視図である。
図1に示した現像部の構成の一例を示す拡大図である。
図2に示したスプリング保持構造の構成の一例を示す図である。
図2に示したスプリング保持構造の組み付け状態の一例を示す模式図である。
図4に示した保持部材の構成の一例を示す図である。
図4に示したコイルばねの構成の一例を示す図である。
図6に示したコイルばねの動作の一例を示す断面図である。
図6に示したコイルばねの動作の他の一例を示す断面図である。

実施例

0007

以下、本発明の実施形態の一例を図面を用いて説明する。

0008

本発明にかかるコイルばね保持機構の一例であるスプリング保持構造10は、画像形成装置100内に配置されて用いられる。

0009

画像形成装置100は、図1に示すように、記録媒体としての用紙Pに画像を形成する、4つのプロセスユニット4Y、4C、4M、4BKを有する画像形成部4と、画像形成部4に用紙Pを供給する給紙装置3とを備えている。
画像形成装置100はまた、記録材たるトナーを収容するユニットであるトナーカートリッジ44と、原稿画像を読み取るスキャナとしての読取装置2と、を有している。
画像形成装置100はまた、筐体101内に、転写体たる無端状の中間転写ベルト47を備えた転写手段たる転写ユニット26と、画像形成部4の近傍に位置する露光手段としての光走査装置55とを有している。
画像形成装置100はまた、用紙Pを搬送し、中間転写ベルト47に担持されているトナー像を、中間転写ベルト47とのニップ部である2次転写位置Nでその用紙Pに転写する2次転写手段である転写搬送手段5を有している。
画像形成装置100はまた、2次転写後の中間転写ベルト47を清掃する中間転写ベルトクリーニング装置84を有している。
画像形成装置100はまた、給紙装置3から供給された用紙Pを所定のタイミングで2次転写位置Nに送り出すレジストローラ対45を有している。
画像形成装置100はまた、転写搬送手段5によって搬送され、2次転写位置Nを通過してトナー像を担持した用紙Pにそのトナー像を定着する定着ユニット6を有している。
画像形成装置100はまた、定着ユニット6を通過してトナー像を定着された用紙Pを外部に排出する排紙部7を有している。
画像形成装置100はまた、CPU並びに不揮発性メモリおよび揮発性メモリを搭載した、上記各部の動作を制御する制御手段としての画像形成制御部93を有している。

0010

読取装置2は、原稿に光を当ててその反射光をCCD(Charge Coupled Device)、またはCIS(Contact Image Sensor)などの読取センサ受光することによってRGB画像情報を読み取る。なお、RGB画像情報とは、用紙Pに形成される画像を表す情報であり、赤(R)、緑(G)、青(B)の各色の明度を含むものである。

0011

給紙部3は、用紙Pを載置する給紙トレイ130と、給紙ローラ132と、を有している。
給紙ローラ132は、収納状態において、給紙トレイ130上に載置された用紙Pのうち、最上位の用紙Pに当接するように配置された円筒状のローラである。給紙ローラ132は、収納状態において回動して、給送ローラ131に向かって用紙Pを搬送する。

0012

図1に示すように、プロセスユニット4Y、4C、4M、4BKはそれぞれ、図中時計方向であるA方向に回転する回転体としての像担持体たるドラム状の感光体40Y、40C、40M、40BKを有している。各感光体40Y、40C、40M、40BKはいずれも、その表面に光走査装置55が射出する走査光の被走査面である感光層が形成されている。
プロセスユニット4Y、4C、4M、4BKはまたそれぞれ、感光体40Y、40C、40M、40BKの周囲にA方向上流に設けられた、帯電装置43Y、43C、43M、43BKを有している。
プロセスユニット4Y、4C、4M、4BKはまたそれぞれ、現像手段としての現像装置42Y、42C、42M、42BKと、転写ユニット26に備えられた1次転写手段としての1次転写ローラ475Y、475C、475M、475BKとを有している。
プロセスユニット4Y、4C、4M、4BKはまたそれぞれ、感光体40Y、40C、40M、40BKの表面電位を検出する表面電位検知手段としての表面電位センサである電位センサを有している。
プロセスユニット4Y、4C、4M、4BKは、光走査装置55によって感光体40Y、40C、40M、40BKに潜像を形成することで、それぞれイエローシアンマゼンタ、黒の各色のトナー像を形成する。

0013

中間転写ベルト47は、駆動源によって図1中B方向に回転するように駆動される駆動ローラ471と、駆動ローラ471と同一方向に回転する従動ローラ472及び2次転写ローラ473とに巻きかけられている。

0014

転写搬送手段5は、2次転写ローラ473に対向して設けられた2次転写対向ローラ474を有している。
転写搬送手段5は、2次転写位置Nにおいて、2次転写対向ローラ474が中間転写ベルト47に当接して、ニップ部を形成している。
転写搬送手段5は、2次転写位置Nにおいて、2次転写対向ローラ474と2次転写ローラ473との間に中間転写ベルト47を用紙Pとともに挟みこみ、2次転写バイアスをかけて中間転写ベルト47表面のトナー像を用紙Pに転写する。
このとき2次転写バイアスとしては、中間転写ベルト47の表面に帯電されている静電荷とは逆の電荷を付与する。

0015

定着ユニット6は、熱源を内部に有する加熱ローラ161と、加熱ローラ161とともに用紙Pを挟んで圧力を加える定着ローラ163とを有している。定着ローラ163は、加熱ローラ161に圧接し圧接部である定着部としての定着ニップを形成する。
定着ユニット6は、トナー像を担持した用紙Pを定着ニップに通すことで、熱と圧力との作用により、担持したトナー像を転写紙の表面に定着するようになっている。
加熱ローラ161は、アルミニウム製の円筒ローラと、円筒外周に形成されたシリコーンゴム層と、円筒内部に配設された発熱器としてのハロゲンヒータとを有している。

0016

排紙部7は、対向して配設された1対の排紙ローラ171と、用紙Pの両面に画像を形成するために用紙Pの表裏反転してレジストローラ対45まで搬送する両面ユニット173とを有している。
排紙部7はまた、表面、あるいは両面に画像を形成された用紙Pを排紙するため、画像形成部4と読取装置2との間に形成された空間である胴内排紙部74を有している。
画像形成装置100はここで、胴内排紙部74を有するいわゆる胴内排紙型の画像形成装置であるとしたが、画像形成装置100の外側の空間に用紙Pを排紙して積載する排紙トレイ方式を用いてもよい。

0017

画像形成制御部93は、CPU(Central Processing Unit)、メインメモリMEM−P)、ローカルメモリ(MEM−C)、HD(Hard Disk)、HDD(Hard Disk Drive)、PCIバスネットワークI/Fを有している。

0018

CPUは、メインメモリに記憶されたプログラムに従って、データを加工・演算したり、上述した各部の動作を制御したりするものである。メインメモリは画像形成制御部93の記憶領域としてはたらき、画像形成制御部93の各機能を実現させるプログラムやデータを記憶する。あるいはこのプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルCD−ROMFD、CD−R、DVD等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。

0019

ローカルメモリ(MEM−C)は、コピー用画像バッファ及び符号バッファとして用いる。HDは、画像データの蓄積印刷時に用いるフォントデータの蓄積、フォームの蓄積を行うためのストレージである。HDDは、CPUの制御にしたがってHDに対するデータの読み出し又は書き込みを制御する。ネットワークI/Fは、通信ネットワークを介して情報処理装置等の外部機器と情報を送受信する。

0020

画像形成制御部93は、通信ネットワークなどを介した上位装置(例えばパソコン)との双方向の通信を制御するための通信制御手段として動作する。
画像形成制御部93はまた、上位装置からの画像データを光走査装置55に送る画像データ処理手段としても動作する。
なお、これら機能については、詳細な説明を省略する。

0021

筐体101は、図2に示すように、プロセスユニット4Y、4C、4M、4BKが挿抜される位置に、帯電装置43Y、43C、43M、43BKに当接してバイアス電圧印加するための給電経路を形成するためのスプリング保持構造10を有している。
スプリング保持構造10は、図3(a)に示すように、筐体101の−X方向側の壁部に一体化する態様で、電源部と帯電装置43Y、43C、43M、43BKとを接続して給電経路の一部を形成する接点としての機能を有している。図3(a)では帯電装置43Y、43C、43M、43BKを省略している。
なお、本実施形態においては、スプリング保持構造10を特に帯電装置43Y、43C、43M、43BKへの給電用途を目的として用いているが、かかる用途以外にも現像装置などの支持に用いても良いし、その他の部分に用いられても良い。

0022

スプリング保持構造10は、図3(b)に示すように、保持部材の一部たるカバー11に覆われて、X方向に伸縮するスプリング12と、スプリング12の+X方向側の先端に取り付けられた先端部13と、を有している。
スプリング保持構造10は、先端部13の少なくとも一部が、帯電装置43Y、43C、43M、43BKの一部に当接した状態で−X方向へ押圧されることで、帯電装置43Y、43C、43M、43BKへ電力を供給する給電経路を形成する。

0023

図4は、図3に示されたスプリング保持構造10について、カバー11を取り外した状態を示している。
スプリング保持構造10は、図4に示すように、保持部材15と、スプリング12と、を有している。
スプリング12は、詳細については後述するが、略円筒形状のコイルばねであって、±X方向に直線的に伸縮する圧縮ばねとしての機能を有している。
スプリング12は、−X方向側の端部に、保持部材15に沿って、給電経路を形成するための足部121を有している。
足部121は、本実施形態では、保持部材15の+X側の面に当接して、−Z方向に向かって直線状に延びる直線部121aと、直線部121aから所定の角度θで傾斜した直線状の傾斜部121bとを有している。

0024

保持部材15は、図5に示すように、保持部材15のスプリング12と当接する側の面に一体に設けられ、スプリング12の中心部に挿入されて一体化して固定される一体化対象物たる凸部151を有している。
保持部材15は、筐体101に固定されて、スプリング12の少なくとも−X方向側の端部と足部121とを支持している。
凸部151は、十字状に+X方向に突出した突起部分であり、凸部151のうち最大部分の幅すなわち最大幅dgは、dg=3.7±0.1mmの精度で形成されている。
なお、本実施形態では凸部151は±Y方向に最大幅dg=3.7±0.1mmをもつ十字状の突起部であるとしたが、円柱状や半球状、あるいは多角形突出部分であっても良い。

0025

スプリング12は、図4に示すように、ソレノイドコイル状に巻きつけられた圧縮ばねとしての機能を有する弾性部122と、弾性部122の−X方向側の端部に形成された座巻部123と、を有している。
弾性部122は、図6に示すようにX軸と平行な仮想的な中心軸たる第1中心軸Oに沿って、第1の径たる内径φ1=4±0.2mmで形成された圧縮ばねである。
座巻部123は、第1中心軸Oを−Y方向に平行移動した第2中心軸O’に沿って、第2の径たる内径φ2=4±0.2mmで形成されている、所謂座巻部分である。
第2中心軸O’は、YZ平面においてシフト量Δy=0.8mmだけ第1中心軸Oとずれた仮想的な軸である。
言い換えると、スプリング12は、コイルばねとして機能する本体部である弾性部122と、中心軸が弾性部122に対してシフトしたシフト部としての座巻部123と、を有している。ここでシフトとは、第1中心軸Oに対して直交するYZ平面における平行移動を示す。

0026

かかる座巻部123と弾性部122とをX方向から見たときの形状を図6に示す。
図6に示したように、φ1=φ2=4mmであり、第1中心軸Oと第2中心軸O’とがシフト量Δyだけずれているとき、弾性部122と座巻部123とで囲まれた部分の幅寸法たる最小幅dtは、dt=3.2mmとなる。
かかる最小幅dtは、言い換えると第1の径φ1からシフト量Δyを除いた内内寸法である。また、かかる内内寸法については、公差±0.2mmを含んでいても良い。
また、本実施形態では、φ1=φ2=4mmとしたが、φ1≠φ2であっても良い。
その場合にも、φ1−Δy<dg<φ2を満たすことが望ましい。

0027

図7は、スプリング12と保持部材15とが一体化して保持された状態を、第1中心軸Oを通る平面に射影したときの模式図を示している。
弾性部122は、−X方向側の端部側に、図7に示すように、弾性部122を形成する鋼線が互いに密着して形成された密着巻き部分122aを有している。
ここで、密着巻き部分122aは、2巻き以上の密着巻きであることが望ましく、本実施形態では3巻きの密着巻き部122aが形成されている。

0028

座巻部123は、第2中心軸O’を中心軸として2巻き以上の密着巻きで形成されている。
座巻部123の+X方向側の端部は、弾性部122と一体に結合され、−X方向側の端部は、足部121と一体に結合されている。

0029

かかる構成のスプリング12が、保持部材15に取り付けられる際の動作について説明する。

0030

図5で示したように、凸部151の最大幅dgは3.7mm±0.1mmであり、第1の径たる内径φ1=4mmよりも小さい。
そのため、凸部151は、図7に示すように、弾性部122の中心部に挿入することができる。
また、図6に既に示したように、凸部151の最大幅dgは、座巻部123と弾性部122とで囲まれた部分の幅である最小幅dtよりも大きい。
そのため、スプリング12の中心部に、凸部151を挿入しようとするときには、凸部151は、最小幅dtを押し広げながら圧入される態様で挿入される。
言い換えると凸部151がスプリング12に挿入されるときには、座巻部123の中心が、第1中心軸Oに一致するように変形するから、かかる変形に対する応力が、凸部151を挟み込む方向の力として生じる。
すなわち、スプリング12は、挿入された凸部151を弾性部122と座巻部123とで挟みこむことで一体化して固定する。

0031

ところで、従来の圧縮ばねの固定構造としては、例えば、圧縮ばねの内径dsを保持部材の挿入部の外径よりも小さくして圧入するような構成がある。
しかしながら、かかる構成においては、圧縮ばねを小径化すると変形に要する力も大きくなるという弊害があり、圧入作業が困難になる一因となっていた。
さらに、径寸法に対して公差幅が相対的に大きくなり、部品精度の要求も高くなってしまっていた。

0032

本実施形態のように、弾性部122と座巻部123とのそれぞれの中心軸が異なる場合には、弾性部122の内径φ1を凸部151よりも小さくする制限がなくなり、dt<dgであれば、凸部151を弾性部122と座巻部123とで挟み込んで保持される。
またさらに、dt<dg<φ1との関係式を満たすとすれば、凸部151の最大幅dgが、弾性部122に容易に挿入されるから、より簡易に保持部材11とスプリング12とを一体化して固定することができる。

0033

さらに、本実施形態では、座巻部123の内径φ2と弾性部122の内径φ1とが等しく、最小幅dtは、dt=φ1−Δyで与えられる。すなわち、本実施形態では、φ1−Δy<dg<φ2を満たしている。
かかる構成により、凸部151を容易に挿入しながらも、凸部151が弾性部122と座巻部123とで挟み込むようにして固定されるから、コイルばね本体を小径化しながらも、組み付け時の作業性が向上する。

0034

本実施形態では、スプリング12は、第1中心軸Oを中心軸として内径φ1で形成された弾性部122と、弾性部122の一方の端部側に配置され、第1中心軸Oをシフト量Δyだけ平行移動した第2中心軸O’を中心軸として形成された座巻部123と、を有している。
スプリング12は、第1の径φ1よりも小さく、第1の径φ1からシフト量Δyを除いた内内寸法たる最小幅dtよりも大きい凸部151を−X方向側から挿入されて、凸部151を挟み込むように一体化する。
かかる構成により、コイルばね本体を小径化しながらも、組み付け時の作業性が向上する。

0035

また、本実施形態では、スプリング12は、座巻部123の弾性部122とは反対側の端部すなわち−X方向側の端部に、YZ平面上に、−Z方向に延伸された足部121を有している。
かかる構成において、足部121の延伸された方向は、第1中心軸Oと第2中心軸O’とを結ぶ方向、言い換えると平行移動の方向とは、直交していることが望ましい。
かかる構成により、凸部151の圧入時のスプリング12の変位が、足部121の傾きや撓みによって吸収されやすくなり、座巻部123が凸部151の挿入によって変位する方向に変形しやすくなって作業に要する力が減少する。

0036

また、本実施形態では、座巻部123は2巻き以上の密着巻きで形成されている。
さらに、弾性部122の−X方向の端部側が2巻き以上の密着巻きで形成されている。

0037

かかる構成について詳しく説明する。図8(a)には、座巻部123’が1巻きであって、弾性部122’に密着巻きがない場合について示している。
図8(a)に示すようなスプリング固定構造10を用いた場合には、構成が簡易になる一方で、スプリング12’をY方向またはZ方向に変形させるような外力がはたらくと、図8(b)のように容易に変形してしまうおそれがある。
このようにスプリング12’がYZ方向に倒れてしまうと、±X方向に力が伝わり難い状況となってしまう懸念があった。

0038

そこで、本実施形態のように、座巻部123と、弾性部122の少なくとも−X方向側の端部と、が何れも2巻き以上の密着巻きで形成されることで、複数の接点で支持する形になるので、YZ方向に変形しにくく、スプリング12の倒れが抑制される。
なお、本実施形態では、座巻部123と、弾性部122の少なくとも−X方向側の端部と、が何れも2巻き以上の密着巻きで形成されるとしたが、何れか1方が密着巻きであれば良い。

0039

ただし、スプリング12の倒れは、凸部151と当接した部分で抑えることが望ましいので、座巻部123を2巻き以上の密着巻きとすることがより好ましい。

0040

以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

0041

例えば、上記実施形態において、スプリング保持構造10は、画像形成装置の給電経路の接点に用いるとしたが、かかる構成に限定されるものではなく、その他の機械部品として用いられるものであっても良い。
また、本実施形態では、特に偏心の方向たる平行移動の方向について、Y方向に移動させるとしたが、かかる構成に限定されるものではない。

0042

本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

0043

10コイルばね保持機構(スプリング保持構造)
11保持部材(カバー)
12 コイルばね(スプリング)
15 保持部材
121足部
122、122’弾性部
123、123’座巻部(シフト部)
151一体化対象物(凸部)
dt 内内寸法
dg (一体化対象物の)最大幅
φ1 第1の径
φ2 第2の径
Δy シフト量
O 第1中心軸
O’ 第2中心軸
Y平行移動の方向

先行技術

0044

特開2014−235267号公報
特許第3149702号公報
特開2004−301118号公報

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