CN102256032B - 上部单元外壳的开关装置 - Google Patents

Abstract

一种上部单元外壳的开关装置，具备：下部单元外壳；上部单元外壳，位于下部单元外壳的上部，相对于下部单元外壳开关；铰链部，能够上下开闭转动地连接下部单元外壳与上部单元外壳；下部引导部件，位于下部单元外壳，从下部单元外壳的基端侧延伸到前端侧；上部引导部件，位于上部单元外壳，从上部单元外壳的基端侧延伸到前端侧；以及开关连接体，包括第一旋转体、第二旋转体、连接部，连接部连接第一旋转体与第二旋转体，随着相对于下部单元外壳打开上部单元外壳，开关连接体沿着上部引导部件及下部引导部件从前端侧移动到基端侧，随着相对于下部单元外壳关闭上部单元外壳，开关连接体沿着上部引导部件及下部引导部件从基端侧移动到前端侧。

Description

上部单元外壳的开关装置

技术领域

本发明涉及一种能够相对于下部单元外壳开关转动地安装的上部单元外壳的开关装置。

背景技术

以往，在打印机、传真机、复印机等图像记录装置中，在配置有供纸部、记录部等的下部单元外壳上，经由铰链可开关转动地安装配置有原稿读取部的上部单元外壳。在上述结构的图像记录装置中，在相对于下部单元外壳关闭上部单元外壳的末端区间，产生上部单元外壳向关闭方向的转速急剧加快而导致上部单元外壳与下部单元外壳发生碰撞而产生很大的噪音、用户手指被夹住、部件损伤等缺陷。

为了解决上述问题，提出了将上部单元外壳从大幅打开的状态关闭时在关闭结束区间对上部单元外壳的转动施加制动的各种结构。

例如，在专利文献1所公开的技术中，上部单元外壳和下部单元外壳通过气弹簧进行连接，并且在上部单元外壳的下表面自由端侧朝下配置螺旋弹簧，在上部单元外壳的关闭结束区间，螺旋弹簧的一端被下部单元外壳上的接触部支撑，从而防止上部单元外壳急剧地关闭。

另外，在专利文献2中公开了如下技术，在上部单元外壳(盖)的侧面上朝下突出设置的圆弧状的引导部件上，形成有圆弧状的引导槽，将下部单元外壳(框体)的一侧上所设置的螺栓轴插通到引导槽中，并且用该螺栓的顶部和弹簧部件夹着引导部件，从而上部单元外壳可保持在任意的角度位置，并且在上部单元外壳相对于下部单元外壳关闭的位置，通过下部单元外壳上所设置的扭簧对上部单元外壳向上施力。

专利文献1：日本特开平11-38714号公报(参照该公报的图1及图2)

专利文献2：日本实公平1-29815号公报(参照该公报的图3及图6)

但是，在专利文献1及2的开关装置中，部件数量多，并且需要气弹簧等尺寸大的部件。为了减缓上部单元外壳向下部单元外壳关闭时的速度，虽然可以考虑设置直线状的油压减震器来代替气弹簧，或者在铰链部增设旋转式油压减震器，但此时开关装置的结构复杂，或者下部单元外壳等产品整体中开关装置所占的比例增大，存在产品大型化的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种开关装置，能够防止上部单元外壳向关闭方向的转速急剧加快而导致上部单元外壳与下部单元外壳发生碰撞而产生很大的噪音、用户手指被夹住、部件损伤等，并且能够实现构成部件的简化及小型化。

为了实现上述目的，本发明的一种开关装置，具备：下部单元外壳；上部单元外壳，位于上述下部单元外壳的上部，相对于上述下部单元外壳开关；铰链部，连接上述下部单元外壳与上述上部单元外壳，使之能够上下开闭转动；下部引导部件，位于上述下部单元外壳，从上述下部单元外壳的基端侧延伸到前端侧；上部引导部件，位于上述上部单元外壳，从上述上部单元外壳的基端侧延伸到前端侧；以及开关连接体，包括第一旋转体、第二旋转体、第三旋转体及连接部，上述连接部连接上述第一旋转体、上述第二旋转体及上述第三旋转体，上述下部引导部件和上述上部引导部件中的一个引导部件为直线状的引导部件，另一个引导部件为上述上部单元外壳相对于上述下部单元外壳打开的状态下朝向上述直线状的引导部件凸出的弯曲状的引导部件，上述第一旋转体能够沿着上述弯曲状的引导部件移动，上述第二旋转体及上述第三旋转体能够沿着上述直线状的引导部件移动，随着相对于上述下部单元外壳打开上述上部单元外壳，上述开关连接体沿着上述上部引导部件及上述下部引导部件从上述前端侧移动到上述基端侧，随着相对于上述下部单元外壳关闭上述上部单元外壳，上述开关连接体沿着上述上部引导部件及上述下部引导部件从上述基端侧移动到上述前端侧。

根据本发明的开关装置，能够防止上部单元外壳向关闭方向的转速急剧加快而导致上部单元外壳与下部单元外壳发生碰撞而产生很大的噪音、用户手指被夹住、部件损伤等，并且能够实现构成部件的简化及小型化。

附图说明

图1(A)是表示第1实施例的上部单元外壳相对于下部单元外壳打开中的状态的透视图，图1(B)是关闭上部单元外壳的状态的透视图。

图2(A)是表示第1实施例的上部单元外壳相对于下部单元外壳打开中的状态的简要侧视图，图2(B)是关闭上部单元外壳的状态的简要侧视图。

图3是图2(B)的III-III箭头放大剖视图。

图4是第1实施例的原理说明图。

图5是用于说明原理的图表。

图6是表示关闭上部单元外壳的状态中停止开关连接体的例的简要侧视图。

图7表示下部引导部件呈上凸弯曲状，上部引导部件呈水平且直线状的第2实施例，(A)是表示第2实施例的上部单元外壳相对于下部单元外壳打开中的状态的简要侧视图，(B)是关闭上部单元外壳的状态的简要侧视图。

图8是第2实施例的原理说明图。

具体实施方式

参照图1至图4对本发明的第1实施例进行说明。

本实施例的图像记录装置1将本发明适用于具有打印功能、复印功能、扫描功能、传真功能的多功能装置(MFD：Multi Function Device)，如图1和图2所示，在图像记录装置1中，上部单元外壳3通过铰链部4连接到由合成树脂制成的下部单元外壳2的一侧部，并能够上下转动。

此外，虽未图示，但在下部单元外壳2内，喷墨式等记录部配置在供纸盒的上侧，从供纸盒传送的纸张(记录介质)经由可装拆地配置在后侧的U旋转状的传送路径体传送到记录部，记录后的纸张从供纸盒的上方且在下部单元外壳2的侧面开口的开口部排纸。供纸盒被配置为能从开口部插入。

在上部单元外壳3中设有：用于在复印功能、传真功能中读取原稿等的原稿自动传送装置及图像读取装置；原稿放置用玻璃板及盖住其上表面的原稿盖体；具备各种操作按扭、液晶显示部等的操作面板部(均未图示)。

接着，对能够开关本发明的下部单元外壳2和上部单元外壳3的开关装置进行说明。两个单元外壳2和3分别具有从上述铰链部4侧延伸到打开端部侧的下部引导部件6和上部引导部件7。横跨下部引导部件6和上部引导部件7而配置的开关连接体10构成为：能够沿着上部引导部件7移动的第一旋转体12和能够沿着下部引导部件6移动的第二旋转体13、第三旋转体14分别被安装在侧视时呈三角形等任意形状的框架11上并能够旋转。第一～第三旋转体12、13、14分别形成辊状。

在第1实施例中，第一旋转体12配置在侧视时呈三角形的框架11的上顶部的表面侧，第二旋转体13、第三旋转体14分别配置在框架11的下边侧两角部(下顶部)的里面侧。

并且，随着用户相对于下部单元外壳2打开上部单元外壳3的动作，开关连接体10沿着上下两个部件6、7从打开端部侧向接近于铰链部4侧的方向逐渐移动。并且，随着相对于下部单元外壳2关闭上部单元外壳3的动作，开关连接体10沿着上下两个部件6、7从铰链部4侧向接近于打开端部侧的方向逐渐移动。

在第1实施例中，下部引导部件6从铰链部4侧向打开端部侧实质上延伸为水平状且直线状。另一方面，上部引导部件7从铰链部4向打开端部方向延伸为下凸弯曲线状(参照图1(A)、图1(B)、图2(A)、图2(B))。

下部引导部件6及上部引导部件7的剖面均形成コ字状，第一～第三旋转体12、13、14沿着上述各部件的轨槽15、16内旋转。下部引导部件6设在下部单元外壳2的上表面2a，槽15配置为朝向下部单元外壳2的侧方的外表面开口。上部引导部件7配置在上部单元外壳3的侧面板3a的内表面，槽16向内开口(参照图3)。在上部单元外壳3相对于下部单元外壳2关闭的状态中，侧面板3a及上部引导部件7位于下部单元外壳2的侧面板2b的外侧，以防下凸弯曲状的上部引导部件7的中途部干扰下部单元外壳2(参照图3)。并且，通过设在上部单元外壳3的抵接块17抵接到下部单元外壳2的上表面2a的抵接部，从而确定上部单元外壳3的关闭位置，使之不再进一步向下移动。此时，观其投影，侧面板3a的部分下端边缘3a1与下部单元外壳2的侧面板2b重叠(参照图2(B)的双点划线状态)。

并且，在轨槽15、16上一体地突出形成有上下护边18、19，用于围住各旋转体的外周部位，以防第一旋转体12沿其中心轴方向从上部引导部件7的轨槽16脱落，并防止第二、第三旋转体13、14分别沿其中心轴方向从下部引导部件6的轨槽15脱落(参照图3)。

接着，对开关装置的开关连接体10的动作进行说明。如图4(A)所示，假设上部单元外壳3的自重mg(竖直方向)作用于重心G(从铰链部4的位置(原点O)分离了距离a的位置)，用户用手以载荷W的力在上部单元外壳3的任意部位例如自由端侧中从原点O分离了距离b的位置按押上部单元外壳3。并且，假设从原点O通过重心G及载荷W的直线与X轴成2π-θ角。

并且，设开关连接体10的第一旋转体12支撑上部单元外壳3，并设第一旋转体12与上部引导部件7的轨槽16的上引导面接触的位置(切点P)从原点O在X轴方向上分离了距离d。设为开关连接体10的第二旋转体13及第三旋转体14能够沿着与X轴平行的下部引导部件6的轨槽15的下引导面移动。此时，设切点P位于X轴线上。将切点P处的与上部引导部件7的轨槽16的上滑接面的切线T与X轴所成的角度设为k时，k＝α-θ。此外，切点P不在X轴上时(参照图4(B))，角度k，α，θ的关系为k＝2π-θ＝α-θ。

并且，上部引导部件7呈下凸弯曲状时，很明显切点P将位于相比第一旋转体12的中心轴更靠近铰链部4的位置。

将切点P处的支持反作用力设为F时，铰链部4(原点O)周围的力矩平衡公式成为a×mg×cos(2π-θ)+W×b＝d×F×cosk。由于cos(2π-θ)＝cosθ，因而，

F＝[a×mg×cosθ+W×b]/[d×cosk]......公式(1)

将切点P处的X轴的正方向的力设为S时，S＝(上部单元外壳3的自重和载荷W而产生的X轴方向的分力)-(上部单元外壳3的自重和载荷W而产生的上部引导部件7处的摩擦力在X轴方向的分力)-(作用于开关连接体10的负荷在X轴方向的分力)。在这里，设(作用于开关连接体10的负荷在X轴方向的分力)＝N，将上部引导部件7和第一旋转体12的静摩擦系数设为μ。

由此，S＝(F×sin k)-(μ×F×cosk)-N......公式(2)。

此外，作用于开关连接体10的负荷N根据例如开关连接体10沿着下部单元外壳2的下部引导部件6移动时的摩擦力、制动力或旋转体12(13、14)与两个引导部件6、7侧面的接触摩擦力、使旋转体12(13、14)停止旋转的制动机构等确定。

在本实施例中，在圆筒状外壳23内固定盘簧的基端，并在该盘簧的自由端连接金属丝等具有挠性的线体24的基端，预先对该盘簧施加卷绕方向的力，利用使线体24的大部分卷入外壳23内的施力单元，并将外壳23固定到接近铰链部4的一侧的下部单元外壳2内，将线体24的自由端连接到开关连接体10的框架11，对开关连接体10施加朝向铰链部4的作用力(参照图2(A)和图2(B))。除此之外，还可以将伸缩型油压缸或气缸固定到下部单元外壳2内，将其活塞杆的前端连接到框架11，对开关连接体10施加朝向铰链部4的作用力。

如果将公式(1)代入公式(2)求得S的值，则，

S＝[b×(sink-μ×cos k)/(d×cos k)]W+[a×mg×cosθ×(sink-μ×cosk)]/(d×cosk)-N......公式(3)。

在这里，设U＝[b×(sink-μ×cosk)/(d×cosk)]，

V＝a×mg×cosθ×U/b。

由于U和V为根据上部单元外壳3的自重、第一旋转体12位置确定的一定的常数，因而函数S是W的一次函数。

即，公式(3)的函数为S(W)＝U×W+(V-N)......公式(4)。

如图5的图表所示，横轴取W，纵轴取S。并且，由于通过使W产生作用(W≥0)，分析任意位置的开关连接体10开始沿关闭方向移动的条件(S≥0)时，U应该为正值，并应该满足w1＝(V-N)≥0的条件。如果U为负值，则V也成为负值，且上部单元外壳3被卡住而无法移动。并且，U为正、w1为负时，由于在开关连接体10(移动体)上始终施有正方向的力，因而即使松手也无法保持上部单元外壳3。

如上所述，在本实施例中，如果上部引导部件7形成为下凸弯曲状，并且下部引导部件形成为水平直线状，开关连接体10能在上下两个部件之间进行移动，则用户将称为向下的按压力W作用于上部单元外壳3的任意部位时，开关连接体10能够向关闭方向(从铰链部4分离的方向)进行移动，不作用上述按压力(即不按压)时，开关连接体10能够在任意位置停止。因此，不会像以往的技术，在相对于下部单元外壳2关闭上部单元外壳3的末端区间，上部单元外壳3向关闭方向的转速急剧加快而导致上部单元外壳3与下部单元外壳2发生碰撞而产生很大的噪音，从而能够防止发生这种碰撞导致上述装置主体内的部件错位、碰撞面的部件破损等缺陷。

并且，能够达到如下效果：通过由用户增减按压力W的大小，减缓上部单元外壳3向关闭位置方向进行关闭转动的动作。

并且，开关连接体10具有三角形的框架11，设在该框架11的三角形的顶部附近的第一旋转体12在与上部引导部件7的切点P处受到的力的方向介于设在框架11的三角形的底边侧顶部附近的第二旋转体13和第三旋转体14之间，因而开关连接体10的能够轻易维持姿态并稳定地沿着两个引导部件6、7进行移动。

此外，通过将上部引导部件7的下凸弯曲线设定成预定的形状，与上部单元外壳3的打开角度的大小无关地，用户能够将向下的按压力W保持一定。

此外，在本发明中，使上部单元外壳3相对于下部单元外壳2打开时，用户将向上的力作用于上部单元外壳3的自由端等，从而开关连接体10沿着下部引导部件6和上部引导部件7向接近铰链部4的方向移动，中止上述向上的力的作用时，开关连接体10停止在该位置，从而能够保持上部单元外壳3的打开角度。

图6是下部引导部件6的下部引导面中的设在从铰链部4分离的位置的凹部20，在上部单元外壳3相对于下部单元外壳2的关闭位置，使位于开关连接体10所在位置的第三旋转体14向下嵌入凹部20。通过该嵌入，第一旋转体12和第三旋转体14以第二旋转体13为中心向下移动，因而关闭期间作用于开关连接体10的X轴负方向的负荷减轻，从而能够完全关闭。

在如图7(A)和图7(B)所示的第2实施例中，在下部单元外壳2配置呈上凸弯曲状的下部引导部件31，使之从铰链部4侧延伸到打开端部侧，在上部单元外壳3上配置关闭上部单元外壳3的状态下呈直线且水平状的上部引导部件32，使之从铰链部4侧延伸到打开端部侧。并且，开关连接体30具有呈向下的三角形的框架34。在框架34的下端能够旋转地安装有第一旋转体35，在框架34的上边能够旋转地分别安装有第二旋转体36和第三旋转体37。并且，随着用户相对于下部单元外壳2打开上部单元外壳3的动作，开关连接体30沿着上下两个引导部件31、32从打开端部侧向接近铰链部4的方向逐渐移动。并且，随着相对于下部单元外壳2关闭上部单元外壳3的动作，开关连接体30沿着上下两个部件31、32从铰链部4侧向接近打开端部的方向逐渐移动。进行该关闭动作时，第一旋转体35接触下部引导部件31的轨槽下表面而进行旋转，第二旋转体36和第三旋转体37则接触上部引导部件32的轨槽上表面而进行旋转。各旋转体35～37和上下两个引导部件31、32的结构与第1实施例相同。在相对于下部单元外壳2关闭上部单元外壳3的状态中，从下部引导部件和上部引导部件延伸的方向观其投影时，这两个引导部件的一部分在外壳的高度方向上重叠。并且，将具有线体24的外壳23固定在接近上部单元外壳3的铰链部4的一侧，将线体24的自由端连接到框架34上，将负荷向铰链部4方向作用于开关连接体30。

如图8所示，根据这种结构，上部单元外壳3的自重mg(竖直方向)作用于重心G，而关闭时，用户用手以载荷W的力在上部单元外壳3的自由端侧等任意部位按压上部单元外壳3。

并且，设由开关连接体30的第二及第三旋转体36、37支撑上部单元外壳3，仅由一个第一旋转体35支撑它们的载荷。第一旋转体35与上凸弯曲状的下部引导部件31的轨槽的下引导面接触的位置(切点P)从原点O沿X轴方向分离了距离d。设开关连接体30的第二旋转体36及第三旋转体37能够沿着与X轴平行的上部引导部件32进行移动。此时，设切点P位于X轴线上。将切点P处的与下部引导部件31的切线T与X轴所成的角度设为k。

将切点P处的X轴的正方向的力设为S，则S＝(上部单元外壳3的自重和载荷W的在X轴方向分力)-(上部单元外壳3的自重和载荷W产生的下部引导部件31处的摩擦力在X轴方向的分力)-(作用于开关连接体30的负荷在X轴方向的分力)。在这里，设(作用于开关连接体30的负荷在X轴方向的分力)＝N，将下部引导部件31和第一旋转体35的静摩擦系数设为μ。

由此，S＝(F×sink)-(μ×F×cosk)-N。但是，由于与第1实施例的公式(2)相同，因而第2实施例的结构也能达到与第1实施例相同的作用效果。

此外，上述开关装置还可以包括限制部件，该限制部件位于上述上部引导部件7、32的上述上部单元外壳3的上述基端侧，限制上述上部引导部件7、32的上下移动量。

本发明除了上述实施方式之外，在不脱离发明宗旨的范围内能够采用各种实施方式。即，上部引导部件、下部引导部件呈直线状时，上部单元外壳在关闭状态时不必呈水平状，可以配置为朝向打开端部侧呈向下或向上的倾斜状。并且，上下外壳能够适用于除图像记录装置之外的电子产品、家具等用具类的主体及其盖体。

Claims (13)

1.一种开关装置，其特征在于，

具备：下部单元外壳；

上部单元外壳，位于上述下部单元外壳的上部，相对于上述下部单元外壳开关；

铰链部，连接上述下部单元外壳与上述上部单元外壳，使之能够上下开闭转动；

下部引导部件，位于上述下部单元外壳，从上述下部单元外壳的基端侧延伸到前端侧；

上部引导部件，位于上述上部单元外壳，从上述上部单元外壳的基端侧延伸到前端侧；以及

开关连接体，包括第一旋转体、第二旋转体、第三旋转体及连接部，上述连接部连接上述第一旋转体、上述第二旋转体及上述第三旋转体，

上述下部引导部件和上述上部引导部件中的一个引导部件为直线状的引导部件，另一个引导部件为上述上部单元外壳相对于上述下部单元外壳打开的状态下朝向上述直线状的引导部件凸出的弯曲状的引导部件，

上述第一旋转体能够沿着上述弯曲状的引导部件移动，上述第二旋转体及上述第三旋转体能够沿着上述直线状的引导部件移动，

随着相对于上述下部单元外壳打开上述上部单元外壳，上述开关连接体沿着上述上部引导部件及上述下部引导部件从上述前端侧移动到上述基端侧，随着相对于上述下部单元外壳关闭上述上部单元外壳，上述开关连接体沿着上述上部引导部件及上述下部引导部件从上述基端侧移动到上述前端侧，

上述开关连接体无论位于上述上部引导部件和上述下部引导部件的任何位置，上述上部单元外壳的自重和施加到上述上部单元外壳按压力的合力在上述第一旋转体位置处的水平方向分力的大小，均大于或等于由于上述按压力的竖直分力和上述开关连接体的自重而产生的水平方向的摩擦力的大小与作用于上述开关连接体的阻力的水平分力的大小之和，并且若解除上述按压力，则保持上述上部单元外壳的开关姿势。

2.根据权利要求1所述的开关装置，其特征在于，

上述下部引导部件形成为直线状，上述上部引导部件形成为下凸弯曲状，

上述第一旋转体能够沿着上述上部引导部件移动，上述第二旋转体及上述第三旋转体能够沿着上述下部引导部件移动。

3.根据权利要求1所述的开关装置，其特征在于，

上述上部引导部件形成为直线状，上述下部引导部件形成为上凸弯曲状，

上述第一旋转体能够沿着上述下部引导部件移动，上述第二旋转体及上述第三旋转体能够沿着上述上部引导部件移动。

4.根据权利要求2或3所述的开关装置，其特征在于，

上述开关连接体还包括：

第一轴，能够支撑上述第一旋转体并使其旋转；

第二轴，能够支撑上述第二旋转体并使其旋转；以及

第三轴，能够支撑上述第三旋转体并使其旋转，

上述连接部由框架构成，上述连接部连接上述第一轴、上述第二轴及上述第三轴。

5.根据权利要求2所述的开关装置，其特征在于，

第一旋转体在与上述上部引导部件的切点受到的力的方向通过连接上述第二旋转体的轴中心与上述第三旋转体的轴中心的线。

6.根据权利要求1所述的开关装置，其特征在于，

上述上部引导部件形成为，上述第一旋转体与上述上部引导部件接触的位置相比上述第一旋转体的轴中心更靠近上述铰链部。

7.根据权利要求1所述的开关装置，其特征在于，

上述下部引导部件形成为，上述第一旋转体与上述下部引导部件接触的位置相比上述第一旋转体的轴中心更靠近上述铰链部。

8.根据权利要求2所述的开关装置，其特征在于，

上述下部引导部件或上述上部引导部件具有凹部，

上述第三旋转体相比上述第二旋转体远离上述铰链部，

相对于上述下部单元外壳关闭上述上部单元外壳时，上述第三旋转体嵌入上述凹部而停止。

9.根据权利要求2或3所述的开关装置，其特征在于，

在上述上部引导部件或上述下部引导部件上分别形成有护边，用于防止上述第一旋转体、上述第二旋转体以及上述第三旋转体沿其中心轴方向脱落。

10.根据权利要求2或3所述的开关装置，其特征在于，

相对于上述下部单元外壳关闭上述上部单元外壳时，上述下部引导部件和上述上部引导部件的一部分在侧视时重叠。

11.根据权利要求1所述的开关装置，其特征在于，

上述下部引导部件及上述上部引导部件具有剖面呈コ字状的轨槽，

上述下部引导部件的轨槽朝向上述下部单元外壳的外侧开口，上述上部引导部件的轨槽朝向上述上部单元外壳的内侧开口。

12.根据权利要求1所述的开关装置，其特征在于，

上述开关装置还包括施力部件，

上述施力部件连接上述铰链部与上述开关连接体，对上述开关连接体施加朝向上述铰链部的作用力。

13.根据权利要求1所述的开关装置，其特征在于，

上述开关装置还包括限制部件，

上述限制部件位于上述上部引导部件的上述上部单元外壳的上述基端侧，限制上述上部引导部件的上下移动量。