(57)【要約】【課題】支持軸の変形や抜けを防止し、メンテナンス時の作業性を向上させることのできるヒンジの技術を提供すること。【解決手段】シート上に画像を形成可能な画像形成手段を備えた本体と、前記画像形成手段によって画像が形成され、前記本体から排出されたシートを載置するシート載置部と、前記シート載置部の上方で、該シート載置部とは空間を空けて前記本体に対して回動可能に設けられた回動体と、前記本体側に設けられる第１の軸穴と前記回動体側に設けられる第２の軸穴とに挿通する支持軸を有し、前記本体と前記回動体とを接続するヒンジ手段と、を備え、前記支持軸は、前記回動体が前記本体に対して閉位置にある状態で前記回動体を前記シート載置部との空間側に更に押圧された際に最大応力が作用する位置とは異なる位置に、前記第１の軸穴または前記第２の軸穴と弾性係合する係合部を有する。【選択図】図１１
2017146550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート上に画像を形成可能な画像形成手段を備えた本体と、
前記画像形成手段によって画像が形成され、前記本体から排出されたシートを載置するシート載置部と、
前記シート載置部の上方で、該シート載置部とは空間を空けて前記本体に対して回動可能に設けられた回動体と、
前記本体側に設けられる第１の軸穴と前記回動体側に設けられる第２の軸穴とに挿通する支持軸を有し、前記本体と前記回動体とを接続するヒンジ手段と、を備え、
前記支持軸は、
前記回動体が前記本体に対して閉位置にある状態で前記回動体を前記シート載置部との空間側に更に押圧された際に最大応力が作用する位置とは異なる位置に、前記第１の軸穴または前記第２の軸穴と弾性係合する係合部を有する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記ヒンジ手段は、
前記第１の軸穴または前記第２の軸穴が設けられる一対のリブと、
前記第１の軸穴または前記第２の軸穴が設けられ、前記一対のリブ間に配置されるボスと、を有し、
前記支持軸は、前記第１の軸穴と前記第２の軸穴とに挿通されることで前記本体と前記回動体とを接続する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記回動体は、前記本体と当接可能な当接部材を備え、
前記回動体は、前記閉位置にあるとき、前記ヒンジ手段と前記当接部材とを結ぶ線上で、前記ヒンジ手段と前記当接部材以外の箇所で前記本体と接触していないことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記係合部は、前記支持軸の外周面より径方向の外側に突出する係合爪と、該係合爪を前記径方向へ撓ませる撓み部とを備え、前記支持軸の前記リブまたは前記ボスに押し付けられる側と対向する側に配置されることを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記一対のリブは、前記本体に設けられ、
前記ボスは、前記回動体に設けられることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記支持軸は、軸方向の一方の端部に前記係合爪を備え、軸方向の他方の端部に前記支持軸の外周面より径方向の外側に突出して周方向に延びる突条部を備え、
前記一対のリブの一方は、軸方向の外側の端部に前記係合爪と係合する被係合部を備え、
前記一対のリブの他方は、軸方向の外側の端部に前記突条部を収容する周方向溝を備え、
前記支持軸が前記一対のリブに挿通された際に、前記係合爪が前記被係合部と係合し、前記突条部が前記周方向溝に収容されることで、前記支持軸は軸方向位置決めと、前記一対のリブからの脱落が防止されることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記支持軸は、前記他方の端部に、前記支持軸の外周面より外側に突出して軸方向に延びるガイド部を備え、
前記他方のリブは、前記軸受穴の内周面に前記ガイド部と係合する被ガイド部を備え、
前記ガイド部が前記被ガイド部に係合されることで、前記支持軸は前記リブに対する相対回転が防止されることを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記ガイド部は、前記他方のリブの軸方向長さより短く形成されていることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記ガイド部は、前記支持軸の前記リブまたは前記ボスに押し付けられる側に形成されることを特徴とする請求項７または８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記ヒンジ手段は、前記本体に対して前記支持軸の軸方向に直列に並ぶように二つ配置され、
前記当接部材は、前記ヒンジ手段と平行に配置される二つと、該二つから前記ヒンジ手段とは反対側に離間して配置される一つとを含む三つ配置されることを特徴とする請求項３乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記回動体は、原稿を読取る読取手段を備えることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記回動体は、原稿圧着板または原稿を搬送する原稿搬送手段を備えることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機等の各種画像形成装置及び画像読取装置には、２つの部材の間に相ヒンジ機構を介在させることによって、それら２つの部材を相対回転可能に連結した構成が広く採用されている。例として原稿台上にセットされた原稿を抑えておくための原稿圧着板と装置本体との回転支持部分に上記ヒンジ機構が設けられている。このようなヒンジ機構においては、原稿圧着板側から延出する回動アームの軸受孔に装置本体側の支持軸が挿通されるものがある。このものにおいて、軸方向の抜け止め部品を省略するために、軸受孔の一部を切り欠くようにして挿入スロットが形成されている。支持軸はこの挿入スロットを通して軸受孔に装着され、原稿圧着板側を回動させると、支持軸が挿入スロットから離脱しないようになる。しかしこのようなヒンジ機構では、挿入スロットによって軸受剛性が低下する傾向があり、強度上問題が生じるという課題があった。
【０００３】
特許文献１には、上記問題を解決する技術が提案されている。図１３に特許文献１に記載されたヒンジ機構を示す。ヒンジ機構は、第１及び第２の両回転体１４、１５のボス部１５ａ側又はリブ１４ｂ、１４ｃ側に押上凸部１４ｄ、１５ｃを設けている。上記第１及び第２の両回転体１４、１５どうしを一旦使用回転角度範囲外にして上記押上凸部１４ｄ、１５ｃを離間させ、上記第１及び第２の両回転体１４、１５とをガタ付きのある状態に置く。こうすることでヒンジ支持軸１６を第１及び第２の両回転体１４、１５に容易に挿通させる。ヒンジ支持軸１６を挿通した後に、上記第１及び第２の両回転体１４、１５どうしを使用回転角度範囲内に回動させる。上記ボス部１５ａ側又はリブ１４ｂ、１４ｃ側に設けた押上凸部１４ｄ、１５ｃを圧接させ、抜止係合片１４ｃ２を抜止係止溝１６ａ内に挿入させてヒンジ支持軸１６の軸方向抜け止めを行わせる。以上の構成により、簡易な構成で良好な軸受剛性を得ることができるとともに、容易に分解可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１４８４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の技術では使用回転角度範囲外でなければ支持軸を挿通させることができず作業性が困難であった。また、支持軸側に爪形状等を形成することで抜け止めを行った場合は、使用回転角度範囲外でも挿通可能となるが、回転体に使用回転角度範囲内で負荷がかかり得る構成では爪形状が変形または破損してしまう。そうすることで、支持軸が抜けてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、支持軸の変形や抜けを防止し、メンテナンス時の作業性を向上させることのできるヒンジの技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、例えば、シート上に画像を形成可能な画像形成手段を備えた本体と、前記画像形成手段によって画像が形成され、前記本体から排出されたシートを載置するシート載置部と、前記シート載置部の上方で、該シート載置部とは空間を空けて前記本体に対して回動可能に設けられた回動体と、前記本体側に設けられる第１の軸穴と前記回動体側に設けられる第２の軸穴とに挿通する支持軸を有し、前記本体と前記回動体とを接続するヒンジ手段と、を備え、前記支持軸は、前記回動体が前記本体に対して閉位置にある状態で前記回動体を前記シート載置部との空間側に更に押圧された際に最大応力が作用する位置とは異なる位置に、前記第１の軸穴または前記第２の軸穴と弾性係合する係合部を有することを特徴とする画像形成装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、支持軸の変形や抜けを防止でき、メンテナンス時の作業性を向上させることができるヒンジの技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態における画像形成装置の斜視図。
【図２】画像読取装置を使用範囲内で回動した際の斜視図。
【図３】画像形成装置を背面側から見た斜視図。
【図４】ヒンジ機構の斜視図。
【図５】ヒンジ機構の分解斜視図。
【図６】支持軸を抜いたヒンジ機構の分解斜視図。
【図７】ヒンジ機構の斜視図。
【図８】（Ａ）、（Ｂ）は支持軸の斜視図、（Ｃ）、（Ｄ）はリブの斜視図。
【図９】画像形成装置を底面側から見た斜視図。
【図１０】画像形成装置を背面上方側から見た斜視図。
【図１１】画像読取装置及びヒンジ部分の左面から見た簡易的な模式図。
【図１２】画像読取装置及びヒンジ部分の左面から見た詳細な模式図。
【図１３】従来のヒンジ部分の分解斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面を通して、同一符号は同一または対応部分を示すものである。また、以下の説明において、図面の上下左右方向を以下に説明する装置または各構成要素の上下左右方向として説明に用いることとする。
【００１１】
本発明は、実施形態として電子写真方式、静電記録方式等の画像形成装置を例に説明する。しかしながら本発明の画像形成装置は、電子写真方式の画像形成装置に代えて、インクジェット方式、熱転写方式、各種印刷方式等を採用できる。さらに本発明の画像形成装置は、例えば、プリンタに限らず、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途に合わせて各種装置を採用可能である。
【００１２】
図１は本発明の一実施形態の画像形成装置１の斜視図である。画像形成装置１は、画像形成装置の本体２に画像を読み取る読取装置（回動体）３が搭載され、操作部４を備える。読取装置３は、本体に対して後述するヒンジ機構（ヒンジ部）７を介して回動可能に接続されている。読取装置３で読取った画像は、本体２内に配置された図示しない画像形成部によって被記録媒体（媒体）上に形成される。また、被記録媒体は、本体２内に配置された図示しない搬送部で搬送され、例えば後述する排紙口５を介して本体２外部へ排紙される。
【００１３】
図２は、読取装置３が本体２に対して使用範囲内で回動した際の斜視図である。画像形成装置１は排紙口５で紙詰まりが発生し、この処理を行う際、操作部４により排紙口５の状態が不可視となってしまう。そのため、読取装置３を上方へ回動させて、排紙口５の状態を可視状態にするとともに処理動作の領域を確保する。読取装置３の本体２に対する回動領域は、一定角度以上回動しない様に、例えば読取装置３と本体２との間に連結部材６を設けることで規制している。
【００１４】
図３は画像形成装置１を背面側から見た斜視図である。読取装置３は、互いに軸方向に直列で離間して配置された二つのヒンジ機構７によって、本体２に対し回動可能に接続されている。
【００１５】
図４は一方のヒンジ機構７（図３中右側のヒンジ機構７）の斜視図である。ヒンジ機構７は、本体２に設けられたヒンジ受け台２００と、読取装置３に設けられたヒンジ部（ボス）１００と、ヒンジ受け台２００とヒンジ部１００とに挿通されるヒンジ軸（支持軸）３００とを備える。したがって、読取装置３に設けられたヒンジ部１００は、本体２に取り付けられたヒンジ受け台２００とヒンジ軸３００によって連結されている。なおヒンジ受け台２００及びヒンジ部１００の配置は上記の形態に限定されず、他の実施形態として、例えば読取装置３にヒンジ受け台２００が設けられ、本体２にヒンジ部１００が設けられる形態を採用してもよい。
【００１６】
図５から図７は、ヒンジ機構７によって読取装置３と本体２が連結される際の様子を示す、ヒンジ機構７の分解斜視図である。図５には、ヒンジ部１００、ヒンジ受け台２００、ヒンジ軸３００とが組み立てられる前の分解斜視図を示す。
【００１７】
ヒンジ受け台２００は、一対のリブ２０１、２０２を備える。一対のリブ２０１、２０２には、貫通穴（軸受穴）２０３、２０４が形成されている。ヒンジ部１００は、一対のリブ２０１、２０２間に配置される。ヒンジ部１００には、貫通穴（軸穴）１０１が形成されている。ヒンジ軸３００は、貫通穴１０１、２０３、２０４に挿通され、リブ２０２と弾性係合する爪形状の係合部３０１を有する。貫通穴１０１、２０３、２０４は同径であり、その径はヒンジ軸３００の軸径より僅かに大きい径である。
【００１８】
図６に示すように、読取装置３と本体２を連結する際に、貫通穴１０１が貫通穴２０３、２０４と同中心になるよう一対のリブ２０１、２０２間にヒンジ部１００を配置する。次にヒンジ軸３００を図６中右から左へ向かう矢印Ａで示す方向へ貫通穴１０１、２０３、２０４内に通すことで、読取装置３と本体２が連結される（図７参照）。
【００１９】
図８（Ａ）から（Ｄ）は、ヒンジ受け台２００及びヒンジ軸３００の斜視図を示す。図８（Ａ）は、ヒンジ軸３００を軸方向一方側から見た斜視図を示し、図８（Ｂ）は他方側から見た斜視図を示す。
【００２０】
ヒンジ軸３００は、周方向に一部を切り欠いた断面非円形で柱状の本体部３００ａと、その切欠き部分に軸方向へ延びる係合部３０１とを備える。係合部３０１は、本体部３００ａの外周面より径方向の外側に突出する係合爪３０１ａと、係合爪３０１ａを径方向へ撓ませる撓み部３０１ｂとを備える。係合爪３０１ａは、ヒンジ軸３００の軸方向一方側（図８（Ａ）中手前側）の端部に配置される。撓み部３０１ｂは、ヒンジ軸３００の軸方向一方側で係合爪３０１ａと接続され、ヒンジ軸３００の軸方向他方側（図８（Ｂ）中手前側）へ所定距離延びる板状部材である。撓み部３０１ｂと本体部３００ａとの間には空間が形成され、係合爪３０１ａ及び撓み部３０１ｂが本体部３００ａに対して径方向内方へ移動可能なように構成されている。
【００２１】
ヒンジ軸３００は、軸方向他方側の端部に本体部３００ａの外周面より径方向の外側に突出して周方向に延びる突条部３０２を備える。本実施形態において突条部３０２は、周方向に一部を切り欠いた非円形状を形成する。なお、突条部３０２は、切欠いた箇所を除く周方向の全周にわたって本体部３００ａの外周面より突出して形成される。またヒンジ軸３００は、他方側の端部に、前記突条部３０２に隣接して、本体部３００ａの外周面より外側に突出して軸方向に延びる複数のガイド部３０３、３０４を備える。ガイド部３０３、３０４の径方向の高さは、突条部３０２の径方向の高さと同じ高さに設定されている。ガイド部３０３、３０４の軸方向長さは、後述するリブの軸方向長さより短く形成されている。
【００２２】
図８（Ｃ）は、ヒンジ受け台２００を軸方向一方側から見た斜視図を示し、図８（Ｄ）は他方側から見た斜視図を示す。ヒンジ受け台２００の一対のリブのうち軸方向一方側（図８（Ｃ）中手前側）のリブ２０２には、その厚さ方向に貫通する貫通穴２０４が形成される。またリブ２０２の軸方向一方側の端面（外側の端部）には、係合爪３０１ａと係合する被係合部２０６が形成される。被係合部２０６は、貫通穴２０４に隣接して、その全周にわたって形成され、リブ２０２の内方へ窪んだ環状の凹部である。こうすることで係合爪３０１ａは、被係合部２０６のいずれの箇所にも係合することができる。なお被係合部２０６は上記環状の凹部に限定されず、ヒンジ軸３００が貫通穴２０４に挿通された際に、リブ２０２に対する係合爪３０１ａの任意の位置を規定する所定箇所に設けられてもよい。こうすることで、被係合部２０６は、ヒンジ軸３００の軸方向における抜け止めと、周方向における位置決めを行うことができる。
【００２３】
ヒンジ受け台２００の一対のリブのうち軸方向他方側（図８（Ｄ）中手前側）のリブ２０１には、その厚さ方向に貫通する貫通穴２０３が形成される。またリブ２０１の軸方向他方側の端面（外側の端部）には、突条部３０２を収容する周方向溝２０５が形成される。周方向溝２０５は、貫通穴２０４に隣接して、その全周にわたって形成され、リブ２０２の内方へ窪んだ環状の凹部である。こうすることで突条部３０２は、その全周にわたって周方向溝２０５に収容される。なお周方向溝２０５は上記環状の凹部に限定されず、突条部３０２の形状に対応した非円形としてもよい。こうすることで、周方向溝２０５は、ヒンジ軸３００の周方向における位置決めを行うことができる。
【００２４】
また貫通穴２０３の内周面には、ヒンジ軸３００のガイド部３０３、３０４と係合する被ガイド部２０７、２０８が形成される。本実施形態では被ガイド部２０７、２０８は、ヒンジ軸３００のガイド部３０３、３０４の数に対応して二つ配置され、互いに９０°の角度をなす位置に配置される。本実施形態では、被ガイド部２０７、２０８は貫通穴２０３の軸方向にわたって貫通して形成される。
【００２５】
ここで図６に示すように、ヒンジ軸３００がヒンジ部１００及びヒンジ受け台２００に挿通されると図７に示す状態となる。このとき、ヒンジ軸３００の係合爪３０１ａは、リブ２０２の被係合部２０６と係合し、ヒンジ軸３００の突条部３０２はリブ２０１の周方向溝２０５に収容される。こうすることで、ヒンジ軸３００は、その軸方向位置決めと、一対のリブ２０１、２０２からの脱落が防止される。またガイド部３０３、３０４が、被ガイド部２０７、２０８に係合されることで、ヒンジ軸３００はリブ２０１に対する相対回転が防止される。
【００２６】
なおヒンジ受け台２００にヒンジ部１００が挿入される際、ヒンジ部１００の軸方向位置は、僅かに小さくガタを持ち、ガタ分軸方向に移動する範囲内に決まる。つまりヒンジ受け２００の一対のリブ２０１、２０２間距離に対し、ヒンジ軸１００の軸方向長さは僅かに短く設定されている。またヒンジ部１００の径方向位置は、ヒンジ軸３００と貫通穴１０１によって決まるが、僅かに小さくガタを持ち、ガタ分径方向に移動する範囲内に決まる。つまりヒンジ部１００の内径に対し、ヒンジ軸１００の外径は僅かに小さく設定されている。
【００２７】
図９は図２における読取装置３を開いた状態における画像形成装置１を底面側から見た斜視図である。読取装置３の底面には、本体２の上面と当接することで位置決めを行う複数の突起部（当接部材）８、９、１０が配置される。突起部８、９、１０は、軸方向に直列に並ぶ二つのヒンジ機構７、７と平行に配置される二つの突起部８、１０と、該二つの突起部８、１０からヒンジ機構７とは反対側に離間して配置される一つの突起部９とを含む。したがって、本実施形態においては三つの突起部８、９、１０が平面視略Ｌ字型に配置される。本体２の上面は、平面視略Ｌ字型に配置された三つの突起部８、９、１０と当接可能なように、平面視略Ｌ字型の平面を備える。したがって、読取装置３は、本体２と対向する側から突出し、本体２と当接可能な突起部８、９、１０を備え、本体２に対して閉じた閉じ位置（図１参照）において、ヒンジ機構７、７及び突起部８、９、１０で本体２に支持される。
【００２８】
なお本実施形態では、三つの突起部が配置されているが、これに限定されるものではなく、突起部は少なくとも一つ配置されていてもよい。また、ヒンジ機構７は、本実施形態において二つ配置したが、これに限定されるものではなく、少なくとも一つ配置されててもよい。
【００２９】
図１０は読取装置３が本体２に対して閉じた閉じ位置における画像形成装置１の斜視図である。本体２は、本体２の正面（図１）から見た左前部に排紙口５と接続され、排紙部としての空間１１が設けられており、空間１１の範囲では本体２と読取装置３は接していない。このような構成の画像形成装置１によれば、読取装置３が使用範囲内で回動されて閉じ位置へと移動される際、または閉じ位置で静止状態にあるとき、例えば図１０に図中矢印Ｂで示す上から下方向に読取装置３が押圧されることがある。ユーザが読取装置３を開いた状態から閉じる場合や、後述する読取装置３に代えて原稿圧着板が採用された場合において、ユーザが不意に力強く読取装置３を下方向へ押圧してしまう場合がある。
【００３０】
このような場合、空間１１の範囲内において読取装置３が鉛直下方向に押圧されることで、読取装置３及び左後（図１０中手前側）のヒンジ機構７に大きな負荷がかかることが分かっている。そして読取装置３が鉛直下方向に押圧されると、読取装置３のヒンジ部１００を介してヒンジ軸３００には径方向に応力がかかり、この応力が係合部３０１の周方向の位置によっては、係合部３０１の撓み部３０１ｂを撓ませ、ヒンジ軸３００が抜けたり、破損する場合がある。したがって、係合部３０１は、ヒンジ軸３００の周方向において、上記応力の影響の少ない位置へ配置される必要がある。
【００３１】
図１１は、図１０におけるヒンジ機構７を含む読取装置３のＣ−Ｃ断面の模式図を示す。具体的には、読取装置３が空間１１の範囲と対応する上方から押圧された際の、読取装置３及びヒンジ機構７に作用する力の関係を説明する図である。点Ａ（作用点）はヒンジ軸３００の円周上にあり、ヒンジ軸３００の中心から水平方向に角度Θ傾いた点と仮定し、係合部３０１の係合爪３０１ａの位置を示している。点Ｂ（支点）は、突起部８と本体２が接触する点であり、ヒンジ軸３００の中心との水平方向距離はｘである。このとき、点Ｂと点Ａと結んだ線分ＡＢを長さｌ、傾きαと仮定した。点Ｃ（力点）は読取装置３の押圧される位置を示しており、押圧力はＦ、点Ｂと結んだ線分ＢＣの長さはＬである。このときヒンジ軸３００の点Ａにかかる応力をｆと仮定した。係合部３０１の周方向位置を上記応力の影響の少ない位置へと導くためには、読取装置３が空間１１の範囲で押圧された際に係合部３０１の係合爪３０１ａにかかる応力が最小となればよい。したがって、ｆが最小となるΘを求めることで係合部３０１の位置を上記応力の影響の少ない位置とすることが可能となる。
【００３２】
図１２は、上記係合部３０１の位置を導くため、図１１をさらに詳細化した模式図である。まず読取装置３が空間１１の範囲で押圧された際に読取装置３は静止状態にある。このとき点Ｂ周りのモーメントのつりあいからｆ・ｌ＝Ｆ’・Ｌが成り立つ。ただしＦ’はＦの線分ＢＣに対する直交成分である。また係合部３０１が撓む方向はヒンジ軸３００の円周接線方向と直交する方向であり、この方向におけるｆの方向成分をｆ’とおくと、ｆ’が最小となるΘを求めることが係合部３０１の上記応力の影響の少ない位置となる。なおヒンジ軸３００の鉛直方向における点Ｂからの距離はｙ、半径はｒである。以上から実際にｆ’を最小とするΘを求めていく。
【００３３】
モーメントのつりあいより
【００３４】
【数１】
2017146550.tif 000003
三平方の定理より
【００３５】
【数２】
2017146550.tif 000004
ここで
【００３６】
【数３】
2017146550.tif 000005
と置くと
【００３７】
【数４】
2017146550.tif 000006
次に図１２より
【００３８】
【数５】
2017146550.tif 000007
加法定理より
【００３９】
【数６】
2017146550.tif 000008
ＩＩＩにＩ、ＩＩ、ＩＶを代入すると
【００４０】
【数７】
2017146550.tif 000009
【００４１】
以上よりｆ’は変数がΘのみの方程式として表すことができ、ｆ’が最小となるΘが求まるため、係合部３０１の位置を最適化することができる。
【００４２】
次にΘに所定の数値を代入してｆ’を求めた結果を表１に示す。なおｆ’の値は、各Θに対してどの程度の力が作用しているかの比較のための例示であるため、共通のＦ’、Ｌ等の値を採用しているが、その具体的な数値は省略する。
【００４３】
【表１】
2017146550.tif 000010
【００４４】
表１に示すように、Θが９０°においては、係合部３０１の係合爪３０１ａの破損がみられた。また、Θが１３５°においては、係合部３０１が撓み、係合爪３０１ａの被係合部２０６からの離脱がみられた。Θが１８０°においては、係合部３０１の撓みや係合爪３０１ａの破損がみられず良好な結果を得た。Θが２７０°においては、係合部３０１の係合爪３０１ａの破損がみられた。
【００４５】
以上のように本実施形態では、Θが１８０°付近において、係合部３０１の位置が上記応力の影響の少ない位置とすることが可能となる。なおΘが１８０°付近が上記応力の影響の少ない位置としたが、例えば係合部３０１の撓み部３０１ｂの撓みやすさによってこの付近とする位置の範囲は適宜変更することが可能である。したがって本発明は、Θが１８０°付近に限定されることはなく、上記課題を達成するために当業者が設定可能の範囲内において実現される。
【００４６】
したがって、ヒンジ軸３００において剛性が弱くなる係合部３０１が、上記応力の影響の少ない位置に配置されることが可能となる。そこで図１０に示す閉じ位置において、突起部８に対してヒンジ機構７とは反対側で、読取装置３に本体２へ向けて押す力Ｆをかけた際に、ヒンジ軸３００は、本体２に設けられたリブ２０１、２０２に押し付けられる側（Θが０°付近）の剛性を強くすることができる。つまりΘが１８０°付近と反対側のΘが０°付近のヒンジ軸３００には、剛性が弱くなる係合部３０１を配置することがない。別の言い方をすると、係合部３０１は、ヒンジ軸３００の剛性が強くされた側（Θが０°付近）を避けて配置される。
【００４７】
またガイド部３０３、３０４は、ヒンジ軸３００の剛性が強くされた側（Θが０°付近）に形成されてもよい。こうすることでガイド部３０３、３０４がヒンジ軸３００の軸方向に延びるリブとなり、ヒンジ軸３００の剛性を強くすることができる。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態のヒンジ機構７によれば、本体２と読取装置３との取り付けの作業性が容易で、ヒンジ軸３００の抜け・破損の少ない画像形成装置１の構成が可能になる。また使用回転角度範囲内で負荷がかかる場合でも、ヒンジ軸３００が抜けることのないヒンジ機構７を備えた画像形成装置または画像読取装置を提供することができる。
【００４９】
また本実施形態によれば、本体２と読取装置３とを連結する時に、互いの相対角度を問わずに、ヒンジ軸３００を挿通することが可能となるので、作業性が向上する。またヒンジ軸３００を挿通することで、ガイド部３０３、３０４による回動方向に対する位置の決定と同時に係合爪３０１ａによる抜け止めを実現することができる。そして係合部３０１の周方向に対する位置も決まるため、読取装置３に使用回転角度範囲内で負荷がかかった場合に、係合爪３０１ａの位置を係合爪３０１ａにかかる応力を最小とする位置とすることができる。したがって、係合爪３０１ａの変形・破損によるガイド軸３００の抜けを防止できる。
【００５０】
なお本実施形態においては、本体は媒体に画像を形成する画像形成部を備え、読取装置は原稿を読取る読取部を備える形態を例示した。しかしながら、本体が原稿を読取る読取部を備え、読取装置に代えて、原稿圧着板または原稿を搬送する原稿搬送部を採用してもよい。なお「媒体」としてシート状の用紙を想定するが、布、プラスチック・フィルム等であってもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１  画像形成装置、２  本体、３  読取装置、４  操作部、５  排紙口、６  連結部材、７  ヒンジ機構、８  突起部、９  突起部、１０  突起部、１１  空間、１００  ヒンジ部、１０１  貫通穴、２００  ヒンジ受け台、２０１  リブ、２０２  リブ、２０３  貫通穴、２０４  貫通穴、２０５  周方向溝、２０６  被係合部、２０７  被ガイド部、２０８  被ガイド部、３００  ヒンジ軸、３０１  係合部、３０２  突条部、３０３  ガイド部、３０４  ガイド部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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