JP2010048263A - ヒンジ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】開閉自在の蓋体を有する電子機器のヒンジ装置において、所望の角度を保持でき、構造が簡単で、製造が容易なものを提供する。
【解決手段】ケース本体１１に設けられた軸受け部５３と、ケース本体１１を開閉する蓋体１２に設けられた軸取付け部５４と、軸受け部５３および軸取付け部５４間に渡したヒンジ軸５１と、軸取付け部５４の軸ホルダ部６５に組み込まれ、ヒンジ軸５１を挟持付勢して蓋体１２の開閉時にヒンジ軸５１に回転負荷を作用させる板バネ５２と、を備え、ヒンジ軸５１は、外周面の一部を除去した平坦部６０を有し、ヒンジ軸５１に対し板バネ５２は、内面を平坦部６０に添わせて差込み装着可能に構成されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、主として液晶ディスプレイが組み込まれた開閉自在の蓋体を有する電子機器に用いて好適なヒンジ装置に関する。

このような液晶ディスプレイが組み込まれた開閉自在の蓋体を、所望の角度で保持できるヒンジ機構（ヒンジ装置）として、従来、例えば特許文献１に示されるように、カーリング加工されたヒンジ金具にヒンジ軸を圧入し、ヒンジ軸とヒンジ金具の摩擦力により、任意の角度を保持するようなものが知られている。
このヒンジ機構は、ケース本体に固定されているヒンジ金具と、蓋体に固定されているヒンジ金具と、ヒンジ軸とから構成されている。蓋体側のヒンジ金具は、バネ用鋼材よりなり、円筒状にカーリング加工されている。また、ヒンジ軸の一端は、かしめ処理等によりケース本体側のヒンジ金具に回転止め状態で固定され他端は、蓋体側のヒンジ金具１１３に圧入されている。このようなヒンジ機構では、カーリング加工された蓋体側のヒンジ金具と、このヒンジ金具に圧入されているヒンジ軸との間に摩擦力が発生し、回動を抑制（制動）する。これにより、蓋体を任意の位置に固定することができる。
また、特許文献２には、軸部にコ字形の弾性部材を嵌め込み、軸受け部に弾性部材を摺動させることで摩擦力を得て、任意の角度に保持するヒンジ機構が提案されている。
特開平１１−１１９８５８号公報 特開平８−１５２３３８号公報

しかしながら、特許文献１に示されるような従来のヒンジ機構では、ヒンジ軸をカーリング加工されたヒンジ金具に圧入する必要がある。ヒンジ金具はバネ鋼材であり、ヒンジ軸をヒンジ金具に圧入するためには、ヒンジ金具の弾性力に抗してヒンジ金具を広げヒンジ軸を圧入する必要があり、特別な治具を必要とする。また、このヒンジ機構では、ヒンジ軸をカーリング加工するための装置も必要となる。

また、特許文献２に示されるヒンジ機構では、軸と軸受けが弾性部材により離れる方向に力が働くため、組み立て時に大きな荷重が発生すると共に、製品とした場合に変形してしまうおそれがある。また、弾性部材の弾性力により軸と軸受けが離れる方向に力が働くと、必要な摩擦力が得られなくなり、これを防止するためにはヒンジ部の補強が必要になり、構造が複雑になる。また、特許文献２では、蓋を所望の角度で堅固に保持するために、弾性部材の摺動部に凸部を設け、その凸部に嵌合溝を設けている。しかし、このような構造では、弾性部材に凸部を設けるための加工が必要になり、コストアップになる。

本発明は、単純且つ組立て容易な構造で、蓋体を任意の開放角度に保持することができるヒンジ装置を提供することを課題としている。

本発明のヒンジ装置は、ケース本体に設けられた軸受け部と、ケース本体に取り付けられる蓋体に設けられた軸取付け部と、軸受け部および軸取付け部のいずれか一方に設けられた軸固定部に回転止め状態で軸支され、他方に設けられた軸ホルダ部に回動自在に軸支されたヒンジ軸と、軸ホルダ部に組み込まれ、相互に平行な２片によりヒンジ軸を挟持付勢して蓋体の開閉時にヒンジ軸に回転負荷を作用させるバネと、を備え、ヒンジ軸は、外周面の一部を除去した１つまたは相互平行な２つの平坦部を有し、ヒンジ軸に対しバネは、内面を平坦部に添わせて差込み装着可能に構成されていることを特徴とする。

この構成によれば、ヒンジ軸に対してバネは、内面を平坦部に沿わせて相対的に差込み装着可能に構成されているので、特別な治具を用いることなく製造でき、且つ簡単に組み立てることができる。また、相互に平行な２片によりヒンジ軸を挟持付勢してヒンジ軸に開閉時の回転負荷を作用させることで、任意の開放角度で蓋体を保持することができる。

この場合、バネは、断面「Ｕ」字状に形成されていることが好ましい。

この構成によれば、単純な形状のバネにより、ヒンジ軸を直径方向から挟持付勢することができ、バネを、その機能を維持しつつ簡単に製造することができる。なお、バネは板バネであることが好ましい。

上記のヒンジ装置において、バネに対し平坦部に対峙するヒンジ軸の回動角度範囲と、蓋体の開放初期動作および閉塞終期動作における開角度範囲と、が合致していることが好ましい。

この構成によれば、蓋体を所望の角度範囲で回動させて保持でき、また蓋体の開放初期動作および閉塞終期動作において、蓋体に閉塞方向への引込み力を作用させることができる。しかも、閉塞状態の蓋体にこれを押さえる力を作用させておくことができ、蓋体に設ける閉塞ロック機構を省略することができる。

また、軸ホルダには、バネを保持する保持部が形成され、保持部は、バネの一方の片の動きを許容した状態で他方の片を保持していることが、好ましい。

この構成によれば、バネの一方の片がヒンジ軸の回転と共に動いたときに、バネの動きを規制することなく、バネを保持することができる。また、バネを軸ホルダに簡単に装着（組付け）することができる。

一方、平坦部は、ヒンジ軸の軸方向に延在し、軸固定部は、ヒンジ軸の断面形状と相補的な断面形状を有していることが好ましい。

この構成によれば、軸固定部をヒンジ軸の断面形状と相補的な断面形状とすることで、ヒンジ軸の一端を軸固定部に回転止め状態で軸支させることができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係るヒンジ装置を適用したテープ印刷装置について説明する。このテープ印刷装置は、ロール状の印刷テープを繰り出しながらこれに印刷を行うと共に、印刷テープの印刷済み部分を切断してラベルを作成するものである。

図１および図２に示すように、テープ印刷装置１は、ケース本体１１の上面に開閉自在な蓋体１２を取り付けて、構成されている。ケース本体１１内には、各種の回路基板、印刷機構、テープ送り機構等が収納されている。ケース本体１１の上面には、ヒンジ２０を介して蓋体１２が開閉自在に取り付けられおり、ヒンジ２０は、中央部分２０ａと左右両側部分２０ｂおよび２０ｃとから構成されている。蓋体１２を開放した状態のケース本体１１の上面には、操作パネル（キーボード）２１が設けられる一方、蓋体１２の内側には、液晶ディスプレイ２２が組み込まれている（図２参照）。

ケース本体１１の下面には、取り外し可能な底蓋１８が設けられており、底蓋１８内には、図示しないが、テープカートリッジ（印刷テープ、インクリボン、プラテンローラをカートリッジケースに収容したもの）を装着する装着部が窪入形成されている。この装着部には、サーマルヘッドの他、プラテンローラ（兼送りローラ）を回転させる軸およびインクリボンを巻き取る軸がそれぞれ臨んでおり、テープカートリッジを装着するプラテンローラおよびインクリボンのリボンリールがこれら軸に軸着され、さらに蓋体１２の閉塞に連動してサーマルヘッドが印刷テープとインクリボンの重なり部分に接触するようになっている。すなわち、テープカートリッジを装着した後、底蓋１８を閉塞することで、テープ印刷装置１は印刷待機状態となる。

図１（ａ）に示すように、ケース本体１１の側面には、テープ排出口１４が設けられており、印刷テープ１５の印刷済み部分（ラベル）は、このテープ排出口１４から排出される。なお、テープ排出口１４の近傍に位置してケース本体１１内にはカッター（図示省略）が配設されており、印刷が終了すると、このカッターが作動し、テープ１５が所定の長さに切断される。これにより、ラベルが完成する。

図１（ｂ）に示すように、ケース本体１１の背面には、ヒンジ２０の直下に位置してバッテリー装着蓋１６が設けられる。このバッテリー装着蓋１６は、バッテリー収納部を開閉するものであり、バッテリー収納部には、複数本の乾電池が乾電池ケースに収容された状態で、着脱自在に装着される。ケース本体１１の内部では、このバッテリー収納部の上側に、上記した各種の回路基板が配設され、下側に、上記したカッターやテープ送り機構等が組み込まれている。また、ケース本体１１の背面の右下には、アダプタ接続口１７が配設されている。

図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、蓋体１２が閉じられているときには、ケース本体１１の上面が蓋体１２で覆われる。不使用時には、蓋体１２が閉じられ、ケース本体１１の上面の操作パネル２１および蓋体１２の内側の液晶ディスプレイ２２の保護が図られる。

図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、蓋体１２が開かれると、ケース本体１１の上面の操作パネル２１および蓋体１２の内側の液晶ディスプレイ２２が外部に露出される。使用時には、蓋体１２が開かれ、所望の開放角度に保持される。そして、ケース本体１１の上面の操作パネル２１の操作により、文字入力等の操作が行われる。また、入力された文字等は、蓋体１２の内側の液晶ディスプレイ２２に表示される。ユーザは、液晶ディスプレイ２２を見ながら操作パネル２１のキーボードを操作して入力および編集を行い、最終的に印刷キーを押すことにより、印刷（ラベル作成）を実行する。

次に、図３を参照して、ケース本体１１と蓋体１２とを開閉自在に取り付けるためのヒンジ機構（ヒンジ装置）５０について、詳細に説明する。ヒンジ機構５０は、ヒンジ軸５１と、「Ｕ」字形の板バネ５２と、ケース本体１１側に設けられた軸受け部５３と、蓋体１２側に設けられた軸取付け部５４とから構成される。

なお、図１および図２に示したようにテープ印刷装置１のヒンジ２０は、中央部分２０ａと、両側部分２０ｂおよび２０ｃからなり、実施形態のヒンジ機構５０において、ヒンジ２０の中央部分２０ａにケース本体１１側の軸受け部５３が配置され、ヒンジ２０の両側部分２０ｂおよび２０ｃのうちの一方（ここでは、左側部分２０ｂ）に蓋体１２側の軸取付け部５４が配置されている。また、ヒンジ２０の他方の部分（ここでは、右側部分２０ａ）は、軸受けと回動軸からなる板バネ５２の無いヒンジ機構部分であり、ここには、フレキシブル配線が組み込まれている。

図３において、ヒンジ軸５１は、例えばステンレス等の金属製の軸部材からなり、その軸方向に沿って延在し、その外周面の一部を弦状に除去したように構成される平坦部６０を有している。

板バネ５２は、十分な弾性力が得られるようなバネ用鋼材からなる断面「Ｕ」字形のものであり、具体的には、相互に平行な２つの片部６１ａおよび６１ｂと、片部６１ａおよび６１ｂとを「Ｕ」字形に連結する連結部６２とを有している。このような「Ｕ」字形の板バネ５２は、簡単なプレス加工で作成することができ、低コストで製造することができる。

本発明の実施形態においては、板バネ５２は、ヒンジ軸５１に対して、自由状態においてその片部６１ａおよび６１ｂの内面を平坦部６０に沿わせて相対的に差込み装着可能に構成されている。つまり、板バネ５２の片部６１ａと片部６１ｂとの間を力を加えて広げることなく、片部６１ａおよび６１ｂの内面を平坦部６０に沿わせて差込むことができる。より厳密には、板バネ５２をヒンジ軸５１に専用治具を使用することなく、差込むことができるようになっている。

軸受け部５３には、その内側に軸固定部６３が形成されている。軸固定部６３の形状は、ヒンジ軸５１の断面形状と相補的な形状となっている。すなわち、軸固定部６３の内径は、ヒンジ軸５１の外径に対応しており、軸固定部６３には、ヒンジ軸５１の平坦部６０と対応する形状の弦状部６４が設けられている。

一方、軸取付け部５４には、その内側に軸ホルダ部６５が設けられている。図４に示すように、軸ホルダ部６５の内壁からは、支持片７１〜７６が突設されている。このうち、支持片７１および支持片７２は、ヒンジ軸５１を回動自在に軸支する部位であり、支持片７１と支持片７２とが対向する部分は、ヒンジ軸５１の外径に対応して円周状の輪郭に形成されている。支持片７１および７２のうちの一方の支持片７２と軸ホルダ部６５の内壁との間には、板バネ（の連結部６２）５２を挿通するために、空隙部７７が形成されている。

支持片７６は、板バネ５２の一方の片部６１ａに間隙を存して対峙し、支持片７３〜７５は板バネ５２の他方の片部６１ｂを保持する。すなわち、板バネ５２は、その片部６１ｂを、支持片７１および７２と支持片７３〜７５との間に差し込まれ、且つその連結部６２を軸ホルダ部６５の内壁に当接することにより、軸ホルダ部６５に保持されている。一方、板バネ５２の片部６１ａは、ヒンジ軸５１の回転と共に動く。このため、支持片７６は、この板バネ５２の片部６１ａの動きを規制しないように、板バネの片部６１ａの動きを許容し、且つ板バネ５２の装着をガイドする。これら支持片７１〜７６は、軸ホルダ部６５内において、板バネ５２（一点鎖線で示す）の保持部７９を形成している。

組立て時には、図３に示すように、ヒンジ軸５１が板バネ５２の片部６１ａと片部６１ｂとの間に差込み装着される。前述したように、ヒンジ軸５１に対して板バネ５２は、自由状態においてその辺部６１ａおよび６１ｂの内面を平坦部６０に沿わせて相対的に差込み装着可能に構成されているので、板バネ５２とヒンジ軸５１とを差込み装着する際に、特別な治具は不要である。なお、板バネ５２を軸ホルダ部６５に取り付けておいて、これにヒンジ軸５１を装着するようにしてもよいし、板バネ５２をヒンジ軸５１に装着し、この状態で板バネ５２を軸ホルダ部６５に取り付けてもよい。

そして、ヒンジ軸５１の一端が軸受け部５３の軸固定部６３に挿入され、ヒンジ軸５１の他端が軸取付け部５４の軸ホルダ部６５の支持片７１および７２の対向する間に挿入される。前述したように、軸固定部６３の形状は、ヒンジ軸５１の断面形状と相補的な形状となっているため、ヒンジ軸５１の一端は軸固定部６３に回転止め状態で軸支される。また、軸ホルダ部６５の支持片７１と支持片７２とが対向する部分は円周状とされているため、ヒンジ軸５１の他端は、軸ホルダ部６５に回動自在に軸支される。

これと共に、板バネ５２が軸ホルダ部６５の保持部７９（図４参照）に挿入される。そして、板バネ５２の片部６１ａがその動きを許容した状態で支持片７６に保持され、板バネ５２の片部６１ｂが軸ホルダ部６５の支持片７３〜７５に保持される。

図５（ａ）〜図５（ｃ）は、ヒンジ機構５０の動作を示すものである。組立て時には、前述したように、ヒンジ軸５１に対して板バネ５２は、自由状態においてその片部６１ａの内面を平坦部６０に沿わせて差込装着される。このため、図５（ａ）に示すように、ヒンジ軸５１の平坦部６０と板バネ５２の片部６１ａとが当接（面接触）した状態となっている。

この状態から、図５（ｂ）に示すように、ヒンジ軸５１を矢印Ａ１方向に回転させると、ヒンジ軸５１の平坦部６０が板バネ５２の片部６１ａから外れ、板バネ５２の片部６１ａは、押し広げられる。このため、ヒンジ軸５１は板バネ５２の片部６１ａおよび６１ｂによりその直径方向から挟持付勢され、これによりヒンジ軸５１を挟持する方向に摩擦力による回転負荷が生じ、ヒンジ軸５１を任意の位置に保持することができる。

図５（ｃ）に示すように、ヒンジ軸５１を矢印Ａ２方向に回転させると、ヒンジ軸５１の平坦部６０と板バネ５２の片部６１ａとの位置が近づいていく。ヒンジ軸５１の平坦部６０と板バネ５２の片部６１ａとが近づくに従って、平坦部６０と片部６１ａとの対峙する角度が浅くなり、この状態で、ヒンジ軸５１が板バネ５２によりその直径方向から挟持付勢されると、ヒンジ軸５１を矢印Ａ２方向に回転させるトルクが発生する。このため、ヒンジ軸５１の平坦部６０と板バネ５２の片部６１ａとが当接（面接触）する位置まで、ヒンジ軸５１は引き込まれるように回転していく。ヒンジ軸５１は、ヒンジ軸５１の平坦部６０と板バネ５２の片部６１ａとが当接する位置で回転は止まり、その状態で強く保持される。

もっとも、蓋体１２を閉じたときに、ヒンジ軸５１の平坦部６０と板バネ５２の片部６１ａとが当接（面接触）する位置となるようにすると、製造上の誤差や組立て誤差により、閉塞状態の蓋体１２ががたつくおそれがある。そこで、蓋体１２を閉じたときに、ヒンジ軸５１の平坦部６０と板バネ５２の片部６１ａとが浅い角度で対峙するようにしてもよい。すなわち、蓋体１２の開放初期動作および閉塞終期動作における開角度範囲と、板バネ５２の辺部６１ａがヒンジ軸５１の平坦部６０に対し深い角度から浅い角度で対峙する回動角度範囲とを合致させておくようにする。これにより、閉塞状態の蓋体１２に、板バネ５２のバネ力が蓋体１２を押えるように作用する。したがって、蓋体１２を引き込むように閉じることができるだけでなく、蓋体１２を閉じた位置で、がたつき無く強く保持することができる。このため、通常用いられている蓋体のロック機構が不要になる。

以上説明したように、本発明の実施形態のヒンジ機構５０では、ヒンジ軸５１に対して板バネ５２が自由状態において内面を平坦部６０に沿わせて相対的に差込み装着可能に構成されているので、特別な治具を用いることなく、製造でき、製造コストを削減できる。

また、板バネ５２の相互に平行な２つの片部６１ａおよび６１ｂによりヒンジ軸５１を直径方向から挟持付勢して、ヒンジ軸５１に開閉時の回転負荷を作用させることで、任意の角度で蓋体１２を保持することができる。

さらに、ヒンジ軸５１の外周面に平坦部６０を設けることで、ヒンジ軸５１の平坦部６０と板バネ５２の片部６１ａとが近づくに従って、ヒンジ軸５１の平坦部６０と板バネ５２の片部６１ａとが当接する位置、或いは当接する位置近傍まで、ヒンジ軸５１は引き込まれるように回転させてゆくことができる。

なお、上述の実施形態では、ヒンジ軸５１に、その軸方向に沿って延在する弦状の１つの平坦部６０を設けているが、軸方向に沿って互いに平行となるように、２つの弦状の平坦部を設けるようにしても良い。また、上述の実施形態では、板バネ５２として「Ｕ」字形のものを用いているが、これに限らず、ヒンジ軸５１を挟持できるものであれば、どのようなものを用いても良い（例えば、断面長円形の板ばねや「Ｕ」字状の線材ばね）。

また、本発明のヒンジ装置は、上記のテープ印刷装置の他、ノート型のパーソナルコンピュータ、携帯電話、電子辞書等、その内側に液晶ディスプレイが組み込まれた蓋体がケース本体に開閉自在に取り付けられた電子機器に適用可能である。

本発明を適用した電子機器としてのテープ印刷装置の蓋体閉塞時の状態を示す斜視図である。 テープ印刷装置の蓋体開放時の状態を示す斜視図である。 実施形態のヒンジ機構の構成を示す分解斜視図である。 実施形態のヒンジ機構における軸ホルダ部の説明図である。 実施形態のヒンジ機構の動作説明図である。

符号の説明

１：テープ印刷装置、１１：ケース本体、１２：蓋体、２１：操作パネル、２２：液晶ディスプレイ、５０：ヒンジ機構、５１：ヒンジ軸、５２：板バネ、５３：軸受け部、５４：軸取付け部、６０：平坦部、６１ａ，６１ｂ：片部、６２：連結部、６３：軸固定部、６４：弦状部、６５：軸ホルダ部、７１〜７６：支持片、７７：空隙部、７９：保持部

Claims (5)

1. ケース本体に設けられた軸受け部と、
   前記ケース本体に取り付けられる蓋体に設けられた軸取付け部と、
   前記軸受け部および前記軸取付け部のいずれか一方に設けられた軸固定部に回転止め状態で軸支され、他方に設けられた軸ホルダ部に回動自在に軸支されたヒンジ軸と、
   前記軸ホルダ部に組み込まれ、相互に平行な２片により前記ヒンジ軸を挟持付勢して前記蓋体の開閉時に前記ヒンジ軸に回転負荷を作用させるバネと、を備え、
   前記ヒンジ軸は、外周面の一部を除去した１つまたは相互平行な２つの平坦部を有し、
   前記ヒンジ軸に対し前記バネは、内面を前記平坦部に添わせて差込み装着可能に構成されていることを特徴とするヒンジ装置。
2. 前記バネは、断面「Ｕ」字状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のヒンジ装置。
3. 前記バネに対し前記平坦部に対峙する前記ヒンジ軸の回動角度範囲と、前記蓋体の開放初期動作および閉塞終期動作における開角度範囲と、が合致していることを特徴とする請求項１または２に記載のヒンジ装置。
4. 前記軸ホルダには、前記バネを保持する保持部が形成され、
   前記保持部は、前記バネの一方の片の動きを許容した状態で他方の片を保持していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のヒンジ装置。
5. 前記平坦部は、前記ヒンジ軸の軸方向に延在し、
   前記軸固定部は、前記ヒンジ軸の断面形状と相補的な断面形状を有していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のヒンジ装置。

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