JP5879300B2 - アーム装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、アーム装置及び画像形成装置に関するものである。

電子写真方式によって用紙に画像を形成する複写機や複合機（ＭＦＰ）等の画像形成装置においては、装置本体の上部にスキャナー部（原稿読取装置）を備えているものがある。スキャナー部は、コンタクトガラスの裏側から原稿を照明し、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサー等を用いて原稿を光学的に読み取るようになっている。下記特許文献１には、スキャナー部を備える画像形成装置が開示されている。

下記特許文献１の画像形成装置は、装置本体の内部に設けられたドラムユニットやトナーカートリッジ等の交換のために、装置本体に対してスキャナー部が開閉自在に設けられている。このスキャナー部を持ち上げると、スキャナー部によって閉塞されていた装置本体の開口部が開放され、作業者は、当該開口部を介して装置本体の内部にアクセスし、所定の部品の交換作業等を行うことができるようになっている（下記特許文献１の図２参照）。

特開２０１１−２２７４９５号公報

このような画像形成装置においては、スキャナー部を持ち上げた状態で保持する目的で、アーム装置を設けることがある。このアーム装置は、折り畳み自在に連結された２つの部材に対して、その２つの部材が展開する方向にバネ部材で付勢をかけたものであり、スキャナー部の持ち上げに連動して折り畳まれた状態から展開し、スキャナー部の荷重を支える構成となっている。

ところで、アーム装置は、スキャナー部を持ち上げた状態で保持する力が求められるため、展開した状態を基準としてバネ荷重が設定されている。このため、アーム装置が折り畳まれた状態では、展開した状態でのバネ荷重よりも大きなバネ荷重がかかり、結果として、持ち上げる前のスキャナー部には、保持に必要なバネ荷重よりも多くのバネ荷重がアーム装置を介してかかってしまっている。

近年のスキャナー部は、樹脂フレームで構成されることが多く、この余分な力が閉じた状態で常にかかり続けて、変形してしまう場合があり、また、変形防止のために補強部材が必要となってしまう場合がある。また、展開した状態から折り畳まれた状態へと変位させる際に、その変位量によってはバネ部材そのものが応力限界を超えてしまう場合があり、これを回避するために、バネ部材を複数設置する必要がある場合もある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、展開した状態で対象を適切に保持でき、且つ、折り畳まれた状態でかかるバネ荷重を小さく抑えることのできるアーム装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、第１の部材と第２の部材とを回転軸を介して折り畳み自在に連結したアーム装置であって、前記第１の部材と前記第２の部材とを展開させる方向に付勢するバネ部材と、前記第１の部材と前記第２の部材との変位量よりも少ない変位量で前記バネ部材を変位させる変位量調節装置と、を有する、という構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、第１の部材と第２の部材が展開したときには、その変位量よりもバネ部材の変位量が小さくなるため、バネ部材の蓄勢の解放を小さくすることができ、第１の部材と第２の部材が展開された状態でのバネ荷重を確保することができる。また、本発明では、第１の部材と第２の部材が折り畳まれたときには、その変位量よりもバネ部材の変位量が小さくなるため、バネ部材の蓄勢の貯蔵を小さくすることができ、第１の部材と第２の部材が折り畳まれた状態でのバネ荷重を小さく抑えることができる。

また、本発明では、前記変位量調節装置は、前記回転軸を中心として前記第１の部材に固定された第１のギヤと、前記第１のギヤに噛合すると共に、前記第２の部材に対して相対回転自在に設けられた第２のギヤと、前記第１の部材に設けられ、前記バネ部材の一端と接する第１の接点部と、前記第２のギヤにおいてその回転中心以外の位置に設けられ、前記バネ部材の他端と接する第２の接点部と、を有する、という構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、第１の部材と第２の部材とが回転軸を中心に相対的に回転すると、第１のギヤに噛合する第２のギヤが第２の部材に対して相対的に回転する。第２のギヤにはバネ部材と接する第２の接点が設けられており、この第２の接点が第２のギヤの回転に伴い第２の部材に対して移動することで、バネ部材の変位量を小さくすることができる。

また、本発明では、前記第２の接点部は、前記第２の部材の移動方向と逆方向に移動する、という構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、第２の部材が第１の部材に対して開く方向に移動するとき、第２の接点が第２の部材よりも閉じる方向に移動するため、バネ部材の変位量を小さくすることができる。また、本発明では、第２の部材が第１の部材に対して閉じる方向に移動するとき、第２の接点部が第２の部材よりも開く方向に移動するため、バネ部材の変位量を小さくすることができる。

また、本発明では、前記第２の接点部は、前記第１の部材と前記第２の部材とが折り畳まれたときに、前記第２の部材よりも外側に突出する、という構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、第１の部材と第２の部材とが折り畳まれたときに、第２の接点部が第２の部材よりも外側に突出するため、第２の部材に接点をとる従来型よりも、折り畳まれた状態でのバネ荷重を小さく抑えることができる。

また、本発明では、前記バネ部材は、ねじりバネである、という構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、回転軸の周りにねじりバネを装着することで、第１の部材と第２の部材に対して展開する方向の付勢を適切に作用させることができる。

また、本発明では、先に記載のアーム装置を有する画像形成装置を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、展開した状態で対象を適切に保持でき、且つ、折り畳まれた状態でかかるバネ荷重を小さく抑えることのできるアーム装置を有する画像形成装置が得られる。

また、本発明では、前記アーム装置は、装置本体と該装置本体に対して開閉自在に設けられた原稿読取装置との間に設けられている、という構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、スキャナー部が閉じられているときには、スキャナー部のフレームに変形を与えることがなく、また、スキャナー部が開かれているときには、開かれたスキャナー部を適切に保持することができる画像形成装置が得られる。

本発明によれば、展開した状態で対象を適切に保持でき、且つ、折り畳まれた状態でかかるバネ荷重を小さく抑えることのできるアーム装置及び画像形成装置を得ることができる。

本発明の実施形態における複合機の外観を示す斜視図である。 本発明の実施形態における複合機の内部構成を示す概略図である。 本発明の実施形態における複合機のスキャナー部を開いた状態を示す側面図である。 本発明の実施形態におけるアーム装置の構成及び動作を示す図である。 本発明の実施形態におけるアーム装置の構成及び動作を示す図である。 本発明の実施形態におけるアーム装置の構成及び動作を示す図である。 本発明の実施形態におけるアーム装置の構成及び動作を示す図である。 比較例として従来のアーム装置の構成及び動作を示す図である。 比較例として従来のアーム装置の構成及び動作を示す図である。 アーム装置の解析条件を説明するための図である。 アーム装置の解析条件を説明するための図である。 実施例におけるアーム装置の解析結果を示すテーブルである。 比較例におけるアーム装置の解析結果を示すテーブルである。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。なお、以下では、本発明に係るアーム装置を備える画像形成装置として、原稿読取機能を備える複合機を例示して説明する。

図１は、本発明の実施形態における複合機Ｐの外観を示す斜視図である。図２は、本発明の実施形態における複合機Ｐの内部構成を示す概略図である。
複合機（画像形成装置）Ｐは、図２に示すように、排出部ａ、トナー収納部ｂ、画像形成部ｃ、用紙部ｄを備えている。また、複合機Ｐには、下部に位置する用紙部ｄから上部に位置する排出部ａにかけて、搬送部ｅが設けられている。また、複合機Ｐには、排出部ａの上部に、スキャナー部（原稿読取装置）ｆ、操作部ｇ、原稿給送部ｈが設けられている。

排出部ａは、所定の画像が形成された用紙（シート材）が搬送部ｅを介して排出されるように構成されている。この排出部ａの底面は傾斜が付されていて、排出される用紙が複数枚のときに一端側を揃えて積層できるように工夫されている。
トナー収納部ｂは、例えば、ブラックトナー（ＢＫ）のトナーコンテナからなり、画像形成部ｃの現像ユニットｃ２にトナーを供給できるように構成されている。

画像形成部ｃは、レーザースキャンニングユニットｃ１、現像ユニットｃ２、ドラムユニットｃ３、転写ユニットｃ４及び定着ユニットｃ５を含んで構成されている。
レーザースキャンニングユニットｃ１は、周知のレーザースキャンニングユニットと同様に、レーザー光を発生する光ビーム発生器と、その光ビーム発生器から照射されてくる光ビームを走査するポリゴンミラーと、そのポリゴンミラーにより走査された光ビームを後述する感光体ドラム１上に結像させるｆθレンズ等を含んで構成されている。

現像ユニットｃ２は、感光体ドラム１に対してトナーを供給することによって感光体ドラム１の周面に形成された静電潜像を現像するものであり、感光体ドラム１の周面に対して、その半径方向において対向して配置された現像ローラー２を有する。
ドラムユニットｃ３は、そのドラム周面にレーザースキャンニングユニットｃ１を用いて静電潜像が生成されると共に、トナー収納部ｂから現像ユニットｃ２に供給されたトナーによりトナー像が形成される感光体ドラム１を有する。

感光体ドラム１の周りには、その周面を帯電状態とさせる帯電器３及び転写後その周面に残存したトナーを除去するクリーナー４等が対向配置されている。本実施形態の帯電器３及びクリーナー４等は、感光体ドラム１と共にドラムユニットｃ３として着脱自在にユニット化されている。
転写ユニットｃ４は、感光体ドラム１の周面に対して、その半径方向において対向して配置される転写ローラー５を有している。転写ローラー５は、感光体ドラム１を押圧するように設けられている。

したがって、転写ローラー５は、感光体ドラム１が回転駆動すると、それに伴って回転することができる。また、搬送部ｅを介して所定のシート材、例えば用紙が搬送されてきたときは、その用紙を感光体ドラム１との間に介在させた状態で転写ローラー５を回転させることができると共に、用紙を定着ユニットｃ５側に搬送させることができる。

定着ユニットｃ５は、転写ユニットｃ４の設けられているよりも下流側の搬送部ｅの一部に設けられていて、その搬送部ｅを搬送する用紙を挟持できるように配置された一対のローラーで構成されている。そして、定着ユニットｃ５は、その一対のローラーによって加圧・加熱して転写ユニットｃ４で転写された用紙上のトナー像を用紙に定着できるように構成されている。

用紙部ｄは、装置本体１０に対して開閉自在に設けられている給紙トレイｄ１と、装置本体１０に対して引き出し自在に設けられている給紙カセットｄ２とを備えている。そして、給紙トレイｄ１あるいは給紙カセットｄ２から搬送部ｅに１枚ずつ用紙を供給できるように構成されている。

搬送部ｅは、下部に位置する用紙部ｄから上部に位置する排出部ａにかけて設けられていて、複数の搬送ローラー及びガイド板によって構成されている。そして、この搬送部ｅは、用紙部ｄから供給された用紙を１枚ずつ排出部ａに向けて搬送できるように構成されている。

スキャナー部ｆは、セットされた原稿を読み取り、その原稿の画像を示す原稿画像データを取得するものである。スキャナー部ｆは、キャリッジに搭載されたＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサー（不図示）を備え、コンタクトガラス（不図示）上にセットされた原稿、あるいは原稿給送部ｈによって順次給紙される原稿を読み取るように構成されている。

操作部ｇは、ユーザーによる操作に応じた信号（操作信号）を出力すると共に、複合機Ｐの状態を示す情報等の各種情報を表示するものであり、操作キーｇ１及び操作表示部ｇ２（図１参照）を備えている。操作キーｇ１は、コピースタートキー、コピーストップ／クリアキー、テンキー（数値入力キー）及び機能切替キー等のハードキーである。操作表示部ｇ２は、液晶パネル或いは有機ＥＬパネルの表示画面に対向配置されたタッチパネルであり、操作信号としてユーザーに押下された部位の座標を示す信号を出力する。

原稿給送部ｈは、読み取りを行うべき原稿を順次自動給紙する装置である。原稿給送部ｈは、給紙トレイｈ１に収容された原稿をピックアップローラー（不図示）によってスキャナー部ｆを経由する搬送路（不図示）に導入し、排紙トレイｈ２に排出する。スキャナー部ｆは、原稿をセットするコンタクトガラスとは別にスリット状のコンタクトガラス（不図示）を備えており、原稿給送部ｈにより自動給送された原稿は、当該スリット状のコンタクトガラスを介して読み取られる。

上記構成からなる複合機Ｐは、レーザースキャンニングユニットｃ１から感光体ドラム１に画像データに対応したレーザー光が照射されて静電潜像が形成され、供給されたトナーによってトナー像が現像される。そして、この感光体ドラム１上に担持されたトナー像は転写ユニットｃ４で用紙に転写された後、定着ユニットｃ５で加圧・加熱されて定着処理される。最後に、画像の印刷された用紙が排出部ａに排出される。

次に、図３〜図７を参照して、上記構成の複合機Ｐに設けられたアーム装置２０の構成について詳しく説明する。
図３は、本発明の実施形態における複合機Ｐのスキャナー部ｆを開いた状態を示す側面図である。図４〜図７は、本発明の実施形態におけるアーム装置２０の構成及び動作を示す図である。

図３に示すように、スキャナー部ｆは、装置本体１０に対して開閉自在に設けられている。本実施形態のスキャナー部ｆは、不図示のヒンジ構造を介して装置本体１０に対して接続されており、装置本体１０の背面側を支点として開閉自在に設けられている。複合機Ｐには、持ち上げたスキャナー部ｆを保持するためのアーム装置２０が設けられている。アーム装置２０は、装置本体１０とスキャナー部ｆとの間に設けられている。本実施形態のアーム装置２０は、装置本体１０の正面側において、持ち上げられたスキャナー部ｆの前端部を保持するようになっている。

図４〜図７に示すように、アーム装置２０は、第１の部材２１と第２の部材２２とが回転軸２４を介して折り畳み自在に連結された構成となっている。したがって、スキャナー部ｆが閉じられた状態（図１参照）においては、アーム装置２０は、図７に示す折り畳まれた状態となる。また、スキャナー部ｆが開かれた状態（図３参照）においては、アーム装置２０は、図４に示す展開した状態となる。このアーム装置２０は、図４に示すように、第１の部材２１と、第２の部材２２と、バネ部材２３と、変位量調節装置３０と、を有する。

第１の部材２１は、アーム装置２０の上腕部を形成する長尺部材である。第１の部材２１の先端部には、孔部２１ａが形成されている。孔部２１ａは、図３に示すように、スキャナー部ｆに接続されるものである。このように第１の部材２１の先端部は、孔部２１ａによってスキャナー部ｆに対し、回転自在に接続されている。一方、図４に示すように、第１の部材２１の基端部には、回転軸２４が設けられている。第１の部材２１は、回転軸２４によって第２の部材２２に対し、回転自在に接続されている。

第２の部材２２は、アーム装置２０の前腕部を形成する長尺部材である。第２の部材２２の先端部には、孔部２２ａが形成されている。孔部２２ａは、図３に示すように、装置本体１０に接続されるものである。このように第２の部材２２の先端部は、孔部２２ａによって装置本体１０に対し、回転自在に接続されている。一方、図４に示すように、第２の部材２２の基端部には、回転軸２４が設けられている。第２の部材２２は、回転軸２４によって第１の部材２１に対し、回転自在に接続されている。

バネ部材２３は、第１の部材２１と第２の部材２２とを展開させる方向に付勢するものである。本実施形態のバネ部材２３は、ねじりバネである。このバネ部材２３は、その一端２３ａで第１の部材２１を付勢し、その他端２３ｂで第２の部材２２を付勢する構成となっている。バネ部材２３は、回転軸２４の周りに装着されており、第１の部材２１と第２の部材２２に対して展開する方向の付勢（モーメント）を適切に作用させるようになっている。

変位量調節装置３０は、第１の部材２１と第２の部材２２との変位量よりも少ない変位量でバネ部材２３を変位させるものである。本実施形態の変位量調節装置３０は、図４〜図７に示すように、第１の部材２１と第２の部材２２との開き角度θ１の変位量に対して、バネ部材２３の一端２３ａと他端２３ｂとの開き角度θ２の変位量を小さくする構成となっている。この変位量調節装置３０は、第１のギヤ３１と、第２のギヤ３２と、第１の接点部３３と、第２の接点部３４と、を有する。

第１のギヤ３１は、第１の部材２１に設けられている。第１のギヤ３１は、第１の部材２１に固定されており、第１の部材２１に対する相対回転ができない構成となっている。この第１のギヤ３１は、回転軸２４を中心とした配置で第１の部材２１に固定されている。このように、第１のギヤ３１は、第１の部材２１が回転軸２４を中心に変位するとき、第１の部材２１と一体となって変位し、第１の部材２１に対する位置関係が変位しないようになっている。

第２のギヤ３２は、第２の部材２２に設けられている。第２のギヤ３２は、第１のギヤ３１に噛合すると共に、第２の部材２２に対して相対回転自在に設けられている。この第２のギヤ３２は、回転軸２４から離間して設けられた回転軸３２ａを中心として、第２の部材２２に対して相対回転する構成となっている。ここで、第１のギヤ３１は、回転軸２４を中心に設けられているため、第２の部材２２が回転軸２４を中心に回転しても、第１のギヤ３１と第２のギヤ３２との中心間距離は変化せず、噛合状態を維持できる。

第２のギヤ３２は、第２の部材２２が回転軸２４を中心に変位するとき、第２の部材２２と一体となって変位し、さらに第２の部材２２に対する回転角が変位するようになっている（図４〜図７参照）。例えば、第２のギヤ３２は、第２の部材２２が第１の部材２１に対して時計回りに回転するとき（図４→図５→図６→図７）、この第２の部材２２に対し相対的に時計回りに回転する。また、第２のギヤ３２は、第２の部材２２が第１の部材２１に対して反時計回りに回転するとき（図７→図６→図５→図４）、この第２の部材２２に対し相対的に反時計回りに回転する。

第１の接点部３３は、第１の部材２１に設けられている。第１の接点部３３は、バネ部材２３の一端２３ａと接するものである。本実施形態の第１の接点部３３は、第１の部材２１に一体的に形成されている。第１の接点部３３は、第１の部材２１の折り畳まれる方向側に向いた凸形状を有しており、その凸形状の頂部においてバネ部材２３の一端２３ａからバネ荷重を受けるようになっている。

第２の接点部３４は、第２のギヤ３２に設けられている。第２の接点部３４は、バネ部材２３の他端２３ｂと接するものである。本実施形態の第２の接点部３４は、第２のギヤ３２に一体的に形成されている。第２の接点部３４は、第２のギヤ３２の回転中心以外の位置に設けられている。詳しくは、第２の接点部３４は、第２のギヤ３２の回転軸３２ａを避けた位置であって、第２のギヤ３２のディスク部分（板部分）に厚み方向に突出して設けられている。

第２の接点部３４は、所定の曲率で形成された側面を有する柱形状を有しており、その柱形状の側部においてバネ部材２３の他端２３ｂからバネ荷重を受けるようになっている。この第２の接点部３４は、第２の部材２２の移動方向と逆方向に移動する。すなわち、第２の接点部３４は、第２のギヤ３２の回転中心以外の位置に設けられているため、第２の部材２２に対する第２のギヤ３２の回転角が変位すると、第２の部材２２に対し相対的に移動する。

詳しくは、図４に示すように、第１の部材２１と第２の部材２２とが外側に開くとき（展開したとき）、第２の接点部３４は内側に移動する。また、図７に示すように、第１の部材２１と第２の部材２２とが内側に閉じるとき（折り畳まれたとき）、第２の接点部３４は外側に移動する。なお、図７に示すように、本実施形態の第２の接点部３４は、第１の部材２１と第２の部材２２とが折り畳まれたときに、第２の部材２２よりも外側に突出するようになっている。

続いて、上記構成の複合機Ｐにおけるアーム装置２０の作用について説明する。

図３に示すように、装置本体１０に対して開閉自在に設けられたスキャナー部ｆを持ち上げると、アーム装置２０が折り畳まれた状態から展開する。アーム装置２０は、孔部２１ａ及び孔部２２ａを有し、装置本体１０及びスキャナー部ｆに対してそれぞれ回転可能に接続されている。このアーム装置２０は、スキャナー部ｆの開閉において空間となる場所に、回転軸２４を介して連結された第１の部材２１と第２の部材２２とが展開することで、持ち上げられたスキャナー部ｆを保持する。

第１の部材２１と第２の部材２２は、図４に示すように、バネ部材２３の付勢によって自動的に展開する。このとき、第２の部材２２は、第１の部材２１に対して相対的に反時計回りに回転する（図７→図６→図５→図４）。第２の部材２２が反時計回りに回転すると、それに同期して、第１のギヤ３１に噛合する第２のギヤ３２が第２の部材２２に対して相対的に反時計回りに回転する。第２のギヤ３２にはバネ部材２３の他端２３ｂと接する第２の接点部３４が設けられており、この第２の接点部３４が第２のギヤ３２の回転に伴い第２の部材２２の移動方向に対して逆方向に移動する。

このように、第２の部材２２が第１の部材２１に対して開く方向に移動するとき、第２の接点部３４が第２の部材２２よりも閉じる方向に移動するため、バネ部材２３の変位量を小さくすることができる。第２の部材２２の移動方向は、バネ部材２３の蓄勢を解放する方向であるが、第２の接点部３４の移動方向は、バネ部材２３の蓄勢を貯蔵する方向である。したがって、第１の部材２１と第２の部材２２が展開したときには、その変位量よりもバネ部材２３の変位量が小さくなり、バネ部材２３の蓄勢の解放を小さくすることができる。

具体的に、図７に示す折り畳まれた状態から図４に示す展開した状態に変位するとき、第１の部材２１と第２の部材２２との開き角度θ１は、０°から１３０°に変位する。一方、バネ部材２３の一端２３ａと他端２３ｂとの開き角度θ２は、４１°から１１１°に変位する。すなわち、バネ部材２３の変位量（７０°）は、第１の部材２１と第２の部材２２との変位量（１３０°）よりも６０°小さい。すなわち、スキャナー部ｆを保持するためのバネ部材２３のバネ荷重は、開き角度１１１°で設定することができ、第１の部材２１と第２の部材２２が展開された状態でのバネ荷重を容易に確保することができるようになる。

一方、図１に示すように、装置本体１０に対して開閉自在に設けられたスキャナー部ｆを閉じると、アーム装置２０が展開した状態から折り畳まれる。第１の部材２１と第２の部材２２は、図７に示すように、バネ部材２３の付勢に抗して折り畳まれる。このとき、第２の部材２２は、第１の部材２１に対して相対的に時計回りに回転する（図４→図５→図６→図７）。第２の部材２２が時計回りに回転すると、それに同期して、第１のギヤ３１に噛合する第２のギヤ３２が第２の部材２２に対して相対的に時計回りに回転する。第２のギヤ３２にはバネ部材２３の他端２３ｂと接する第２の接点部３４が設けられており、この第２の接点部３４が第２のギヤ３２の回転に伴い第２の部材２２の移動方向に対して逆方向に移動する。

このように、第２の部材２２が第１の部材２１に対して閉じる方向に移動するとき、第２の接点部３４が第２の部材２２よりも開く方向に移動するため、バネ部材２３の変位量を小さくすることができる。第２の部材２２の移動方向は、バネ部材２３の蓄勢を貯蔵する方向であるが、第２の接点部３４の移動方向は、バネ部材２３の蓄勢を解放する方向である。したがって、第１の部材２１と第２の部材２２が折り畳まれたときには、その変位量よりもバネ部材２３の変位量が小さくなり、バネ部材２３の蓄勢の貯蔵を小さくすることができる。

具体的に、図４に示す展開した状態から図７に示す折り畳まれた状態に変位するとき、第１の部材２１と第２の部材２２との開き角度θ１は、１３０°から０°に変位する。一方、バネ部材２３の一端２３ａと他端２３ｂとの開き角度θ２は、１１１°から４１°に変位する。すなわち、バネ部材２３の変位量（７０°）は、第１の部材２１と第２の部材２２との変位量（１３０°）よりも６０°小さい。すなわち、スキャナー部ｆが閉じられた状態で、スキャナー部ｆにアーム装置２０を介してかかるバネ部材２３のバネ荷重は、開き角度４１°となり、第１の部材２１と第２の部材２２との変位量が同じ場合よりも、第１の部材２１と第２の部材２２とが折り畳まれた状態でのバネ荷重を小さく抑えることができる。

また、本実施形態では、図７に示すように、第１の部材２１と第２の部材２２とが折り畳まれたときに、第２の接点部３４が第２の部材２２よりも外側に突出するため、第２の部材２２に固定接点をとる従来型よりも、折り畳まれた状態でのバネ荷重を小さく抑えることができる。したがって、スキャナー部ｆにアーム装置２０を介して荷重が常にかかり続けても、スキャナー部ｆの筐体フレームに変形を与えることはなくなる。また、展開した状態では、開き角度θ２が従来よりも小さく済むため、従来型よりも弱いバネ部材２３を用いることができ、応力限界の影響からバネを複数設置するといったことが必要なくなり、部品点数の削減、装置組み立て性の向上及び低コスト化を図ることができる。

このように、上述の本実施形態によれば、第１の部材２１と第２の部材２２とを回転軸２４を介して折り畳み自在に連結したアーム装置２０であって、第１の部材２１と第２の部材２２とを展開させる方向に付勢するバネ部材２３と、第１の部材２１と第２の部材２２との変位量よりも少ない変位量でバネ部材２３を変位させる変位量調節装置３０と、を有する、という構成を採用することによって、展開した状態でスキャナー部ｆを適切に保持でき、且つ、折り畳まれた状態でかかるバネ荷重を小さく抑えることができるアーム装置２０及び複合機Ｐが得られる。

（実施例）
以下、実施例により本発明の効果をより明らかにする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。

図８及び図９は、比較例として従来のアーム装置２０´の構成及び動作を示す図である。なお、以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
アーム装置２０´は、第１の部材２１と第２の部材２２とが回転軸２４を介して折り畳み自在に連結された構成となっている。このアーム装置２０´には、変位量調節装置３０が無く、第２の接点部３４´が第２の部材２２に設けられている。

なお、第１の部材２１と第２の部材２２との変位量は、上記実施形態と同じであり、図８に示す開き角度θ１が１３０°の状態から、図９に示す開き角度θ１が０°の状態まで変位するようになっている。また、バネ部材２３の変位量は、変位量調節装置３０が無いため第１の部材２１と第２の部材２２との変位量と同じであり、図８に示す開き角度θ２が１６１°の状態から、図９に示す開き角度θ２が３１°の状態まで変位するようになっている。

図１０及び図１１は、アーム装置２０の解析条件を説明するための図である。図１２は、実施例におけるアーム装置２０の解析結果を示すテーブルである。図１３は、比較例におけるアーム装置２０´の解析結果を示すテーブルである。
図１２及び図１３に示すように、第１の部材２１と第２の部材２２との開き角度θ１（アーム角度）が、１３０°のとき（展開したとき）と、０°のとき（折り畳まれたとき）にかかるバネモーメント‐ギヤーモーメント（従来型ではギヤが無いため単にモーメント）を解析した。

図１１には、バネ部材２３のばね諸言として、自由角度、ねじれ角度、設計角度が示されている。なお、設計角度は、第１の部材２１と第２の部材２２とが展開した状態で、対象を支えるときのバネ部材２３のバネ荷重を設定するときの角度である。なお、図１２に示すギヤーβとは、解析のために設定した第２のギヤ３２（歯数６０）の仮称であり、ギヤーαとは、解析のために設定した第１のギヤ３１（歯数４０）の仮称である。

また、図１０には、バネ部材２３のばね諸言として、うで長さＡ、うで長さＢ、荷重Ｘが示され、また、モーメントを算出するための距離Ｃが示されている。なお、うで長さＡは、回転軸２４中心と、第１の接点部３３の接点までの距離である。また、うで長さＢは、回転軸２４中心と第２の接点部３４の接点までの距離である。荷重Ｘは、第２の接点部３４の接点にかかる荷重である。距離Ｃは、第２のギヤ３２の回転中心と、第２の接点部３４の接点までの距離である。その他のばね諸言として、バネ部材２３のバネ線径はφ１．０、材質はＳＷＣ、コイル平均径はφ１４、有効巻数は４．０である。

図１２の最下欄に示すように、実施例のアーム装置２０によれば、アーム角度１３０°のとき、バネモーメント‐ギヤーモーメントは２２．６Ｎ・ｍｍかかり、アーム角度０°のとき、バネモーメント‐ギヤーモーメントは５８．３Ｎ・ｍｍかかる。そうすると、アーム角度１３０°から０°に変化するときのバネモーメント‐ギヤーモーメントの変化量は、３５．７Ｎ・ｍｍとなる。すなわち、アーム角度１３０°から０°に変化するとき、バネ荷重は、約２．５８倍になる。

対して、図１３の最下欄に示すように、比較例のアーム装置２０´によれば、アーム角度１３０°のとき、モーメントは２２．７Ｎ・ｍｍかかり、アーム角度０°のとき、モーメントは１１７．８Ｎ・ｍｍかかる。そうすると、アーム角度１３０°から０°に変化するときのバネモーメント‐ギヤーモーメントの変化量は、９５．１Ｎ・ｍｍとなる。すなわち、アーム角度１３０°から０°に変化するとき、バネ荷重は、約５．２倍になる。

以上のような解析条件によれば、実施例のアーム装置２０は、比較例のアーム装置２０´よりも半分以上のバネ荷重変化が抑制できる。
したがって、本発明に係るアーム装置２０によれば、変位量調節装置３０を設けることによって、アームの開閉角度よりも少ない角度変化のバネ構成が実現できるため、従来よりも荷重変化を小さくできるアーム装置２０が得られる。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態では、バネ部材としてねじりバネを採用する構成について説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、例えば圧縮バネであっても良い。また、コイルばねだけでなく、板バネであっても良い。

また、例えば、上記実施形態では、変位量調節装置が、第１の部材と第２の部材の変位に伴う第２のギヤの回転によって第２の接点部を移動させるようにした構成について説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、例えば角度センサー等によって第１の部材と第２の部材の変位を計測し、その計測結果に基づいてモーター等の駆動源を用いて第２の接点部を移動させるようにする構成を採用しても良い。

また、例えば、上記実施形態では、画像形成装置として、複合機を例示したが、本発明は、例えば、複写機、プリンター、ファクシミリ装置等の画像形成装置にも適用可能である。

また、例えば、上記実施形態では、アーム装置を画像形成装置に適用した形態を例示したが、本発明のアーム装置は、画像形成装置以外にも適用することができる。例えば、車両のボンネット、リアトランク等、バネ部材で自動的に開いたり、バネ部材で保持したりする蓋や扉全般にも適用することができる。

Ｐ…複合機（画像形成装置）、ｆ…スキャナー部（原稿読取装置）、１０…装置本体、２０…アーム装置、２１…第１の部材、２２…第２の部材、２３…バネ部材、２３ａ…一端、２３ｂ…他端、２４…回転軸、３０…変位量調節装置、３１…第１のギヤ、３２…第２のギヤ、３３…第１の接点部、３４…第２の接点部

Claims (6)

1. 第１の部材と第２の部材とを回転軸を介して折り畳み自在に連結したアーム装置であって、
   前記第１の部材と前記第２の部材とを展開させる方向に付勢するバネ部材と、
   前記第１の部材と前記第２の部材との変位量よりも少ない変位量で前記バネ部材を変位させる変位量調節装置と、を有し、
   前記変位量調節装置は、
   前記回転軸を中心として前記第１の部材に固定された第１のギヤと、
   前記第１のギヤに噛合すると共に、前記第２の部材に対して相対回転自在に設けられた第２のギヤと、
   前記第１の部材に設けられ、前記バネ部材の一端と接する第１の接点部と、
   前記第２のギヤにおいてその回転中心以外の位置に設けられ、前記バネ部材の他端と接する第２の接点部と、を有する、ことを特徴とするアーム装置。
2. 前記第２の接点部は、前記第２の部材の移動方向と逆方向に移動する、ことを特徴とする請求項１に記載のアーム装置。
3. 前記第２の接点部は、前記第１の部材と前記第２の部材とが折り畳まれたときに、前記第２の部材よりも外側に突出する、ことを特徴とする請求項１または２に記載のアーム装置。
4. 前記バネ部材は、ねじりバネである、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のアーム装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のアーム装置を有する、ことを特徴とする画像形成装置。
6. 前記アーム装置は、装置本体と該装置本体に対して開閉自在に設けられた原稿読取装置との間に設けられている、ことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。

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