JP2011174492A - ヒンジ機構及び画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 ネジ止め作業等の工具を用いた組み付け作業を廃止することが可能なヒンジ機構を提供する。
【解決手段】 揺動中心軸線L1に沿って同一の向きに突出した複数の軸部13と、ヒンジフレーム9に一体化され、他端側がカバー7に設けられた被規制部15Bに接触することにより、軸受部15が軸部13から離脱することを規制する規制ストッパ17とを設けるとともに、規制ストッパ17を、突出方向と交差する方向の組付力を他端側に受けた場合には、その他端側が被規制部15Bと接触可能な位置からずれた状態となるまで曲げ変形可能にする。これにより、ヒンジフレーム9にカバー7を組み付ける場合には、片持梁状に構成された規制ストッパ17の規制部17A側に組付力F1を作用させて規制ストッパ17を曲げ変形させれば、軸部13と軸受部15とを組み付けることができるので、ネジ止め作業等の工具を用いた組み付け作業を行う必要がない。
【選択図】図7

Description

本発明は、第1部材に対して第2部材を相対的に揺動変位可能として連結するヒンジ機構、及びこのヒンジ機構を備える画像形成装置に関するものである。
例えば、特許文献1に記載のヒンジ機構では、C字状のリングを支持部にネジ止めすることにより、軸部が軸受部から離脱することを防止している。
特開平6−299754号公報
しかし、特許文献1に記載のヒンジ機構では、ネジ止めが必要なため、組み付け工数を低減することが難しい。
本発明は、上記点に鑑み、ネジ止め作業等の工具を用いた組み付け作業を廃止することが可能なヒンジ機構を提供するとともに、このヒンジ機構を採用することにより画像形成装置の製造原価低減を図ることを目的とする。
本発明は、上記目的を達成するために、第1部材(9)に対して第2部材(7)が相対的に揺動変位できるように第1部材(9)と第2部材(7)とを連結するヒンジ機構であって、第1部材(9)に設けられ、揺動中心軸線(L1)と直交する方向に第1部材(9)から突出するとともに揺動中心軸線(L1)に沿って離散的に配置された複数の基部(13A)と、複数の基部(13A)それぞれに1本ずつ設けられ、揺動中心軸線(L1)に沿って同一の向きに基部(13A)から突出した複数の軸部(13)と、第2部材(7)に設けられ、軸部(13)が回転可能に嵌合される軸穴(15A)を有する複数の軸受部(15)と、軸部(13)の突出方向と平行な方向に沿って延びるとともに、一端側が第1部材(9)及び第2部材(7)のうちいずれか一方の部材(9)に一体化され、他端(17A)側が他方の部材(7)に設けられた被規制部(15B)に接触することにより、軸受部(15)が軸部(13)から離脱することを規制する規制ストッパ(17)とを備え、規制ストッパ(17)は、突出方向と交差する方向の組付力を他端(17A)側に受けた場合には、他端(17A)側が被規制部(15B)と接触可能な位置からずれた状態となるまで曲げ変形可能であることを特徴とする。なお、揺動中心軸線(L1)とは、ヒンジ機構(11)の揺動中心を通る仮想線であり、軸部(13)又は軸穴(15A)の中心軸線と一致する仮想線である。
これにより、本発明では、例えば第1部材(9)に第2部材(7)を組み付ける場合には、片持梁状に構成された規制ストッパ(17)の他端(17A)側に組付力を作用させて規制ストッパ(17)を曲げ変形させ、他端(17A)側を被規制部(15B)と接触可能な位置からずれた位置まで変位させれば、軸部(13)と軸受部(15)とを組み付けることができるので、ネジ止め作業等の工具を用いた組み付け作業を行うことなく、組付作業を完了させることができる。
このとき、本発明では、複数の軸部(13)は全て同一の向きに突出しているので、相対的に第2部材(7)を第1部材(9)に対して突出の向きと逆向きに移動させれば、全ての軸部(13)とこれらに対応する全ての軸穴(15A)との嵌合が1回の作業で終了し、組付工数を大幅に低減することができる。
また、軸受部(15)が軸部(13)から離脱する際には、軸受部(15)が軸部(13)に対して突出方向と平行な方向(中心軸線方向)に相対的に変位する必要があるが、規制ストッパ(17)の他端(17A)側と被規制部(15B)とが接触(衝突)して軸受部(15)の変位が規制されたときには、規制ストッパ(17)には、その長手方向と平行な向きの力(以下、この力を離脱力という。)が作用する。
ところで、梁状の部材に対して、その長手方向と平行な向きの外力が作用した場合には、その部材は伸張変形又は圧縮変形するのに対して、長手方向と直交する向きの外力が作用した場合には、部材は曲げ変形する。そして、大きさが同一の外力が部材に作用した場合、一般的に、外力が作用する部位における外力方向の変位量は、伸張変形又は圧縮変形による変位量に比べて曲げ変形による変位量の方が大きくなる。
このため、本発明では、組付力の大きさが小さくても、規制ストッパ(17)の他端(17A)側が被規制部(15B)と接触可能な位置からずれた位置まで容易に変位させることが可能であるのに対して、この組付力と同一の大きさを有する離脱力が規制ストッパ(17)の他端(17A)側に作用しても、規制ストッパ(17)の他端(17A)側は、軸受部(15)が軸部(13)から離脱してしまう程度まで変位することはない。
したがって、本発明では、組み付け時においては、ネジ止め作業等の工具を用いた組み付け作業をすることなく第1部材(9)と第2部材(7)とを容易に組み付けることができ、組み付け完了後においては、軸受部(15)が軸部(13)から容易に離脱してしまうことを防止できる。
また、本発明では、軸部(13)が揺動中心軸線(L1)に沿って離散的に設けられた構造となっているので、第1部材(9)又は第2部材(7)に大きな外力が作用しても、その外力を分散して受け、ヒンジ機構(11)が破損してしまうことを防止できる。
因みに、上記各手段等の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段等との対応関係を示す一例であり、本発明は上記各手段等の括弧内の符号に示された具体的手等に限定されるものではない。
本発明の実施形態に係る画像形成装置1の斜視図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置1において、カバー7が開かれた状態を示す図である。 本発明の第1実施形態に係るヒンジフレーム9の斜視図である。 図3における規制ストッパ17部分の拡大図である。 本発明の実施形態に係るカバー7の斜視図である。 カバー7がヒンジフレーム9に装着される前の状態を示す図である。 カバー7をヒンジフレーム9に装着する際の説明図である。 カバー7がヒンジフレーム9に装着された状態を示す説明図である。 本発明の第2実施形態に係るヒンジ機構11の特徴を示す図である。 本発明の第3実施形態に係るヒンジ機構11の特徴を示す図である。
本実施形態は、本発明に係るヒンジ機構を画像形成装置に適用したものであり、以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
(第1実施形態)
1.画像形成装置の概要
本実施形態に係る画像形成装置1では、図1に示すように、外観意匠を構成する筐体3内に用紙やOHPシート等(以下、用紙という。)に画像を形成する画像形成ユニット5が収納されており、筐体3の前方側には、筐体3に設けられた開口部3A(図2参照)を開閉するカバー7が設けられている。
因みに、本実施形態に係る画像形成ユニット5は、現像剤を用紙に転写することにより用紙に画像を形成する電子写真方式の画像形成手段であり、開口部3Aは、画像形成ユニット5や用紙搬送経路等にて用紙が詰まった場合等に、その詰まった用紙を除去するための開口部である。
また、筐体3は、図2に示すように、外観意匠を構成するカバー部3B、及びこのカバー部3Bの内側に配設されて強度部材(骨格部)を構成するサイドフレーム3C等から構成されており、サイドフレーム3Cは、画像形成ユニット5を水平方向において挟むように画像形成ユニット5及び用紙搬送経路の左右両側に配設されている。
そして、カバー7は、ヒンジフレーム9を介して筐体3に揺動可能に組み付けられており、このヒンジフレーム9は、用紙搬送方向と直交する方向(本実施形態では、左右方向)に延びて用紙搬送経路を渡すように一対のサイドフレーム3Cに固定されている。
2.ヒンジ機構
ヒンジ機構11は、図2に示すように、筐体3(ヒンジフレーム9)とカバー7とを揺動可能に連結する機構であり、このヒンジ機構11は、カバー7の内面側に設けられている。
そして、本実施形態に係るヒンジ機構11は、図3及び図6に示すように、ヒンジフレーム9に設けられた複数の軸部13(図3参照)、及びカバー7に設けられた複数の軸受部15(図6参照)等を有して構成されている。
また、軸受部15には、図6に示すように、軸部13が回転可能に嵌合される軸穴15Aが設けられており、軸穴15A(軸受部15)に対して軸部13が摺接しながら回転することにより、カバー7はヒンジフレーム9(筐体3)に対して揺動変位することができる。
一方、軸部13は、図3に示すように、複数の基部13Aそれぞれに1本ずつ一体形成されており、これらの基部13Aは、揺動中心軸線L1と直交する方向にヒンジフレーム9から突出するとともに、揺動中心軸線L1に沿って離散的にヒンジフレーム9に一体形成された突起状のものである。
なお、揺動中心軸線L1とは、カバー7がヒンジフレーム9に対して揺動する際の仮想の揺動中心線であり、本実施形態に係る揺動中心軸線L1は、軸穴15A又は軸部13の軸線と一致するとともに、左右方向に延びる仮想線である。
また、複数の軸部13それぞれは、揺動中心軸線L1に沿って同一の向き(本実施形態では、左向き)に基部13Aから突出している。一方、複数の軸穴15Aは、図6に示すように、その軸方向一端側(軸部13の突出の向きと反対側)が開口し、他端側が閉塞されているとともに、図5に示すように、揺動中心軸線L1に沿って離散的にカバー7に設けられている。
また、ヒンジフレーム9には、図8に示すように、軸部13が軸穴15Aに嵌合している場合において、軸受部15が軸部13から離脱することを規制する規制ストッパ17が設けられており、この規制ストッパ17は、図4に示すように、一端側がヒンジフレーム9に一体化され、他端17A側が揺動中心軸線L1に沿って軸部13の突出の向きと逆向きに延びた板バネ状のものである。なお、以下、規制ストッパ17の他端を、規制部17Aという。
つまり、規制ストッパ17は、ヒンジフレーム9と共に樹脂にて一体形成されているとともに、規制部17A側は軸部13の先端部13B側に向けて延びている。一方、軸受部15の軸方向端部であって規制部17Aと対向する部位には、図8に示すように、規制ストッパ17の規制部17Aが接触し得ように被規制部15Bが設定されている。
そして、軸部13が軸穴15Aに嵌合している場合においては、軸受部15に設定された被規制部15Bと規制ストッパ17とが接触することにより、軸受部15が軸部13から離脱することが規制される。
なお、軸受部15(カバー7)が、基部13A側に変位した場合には、軸部13の先端部13Bと軸穴15Aの底部とが接触することにより、又は基部13Aと軸穴15Aの入口部外縁とが接触することにより、軸部13に対する軸受部15の位置が規制される。
また、規制ストッパ17は、図7に示すように、軸部13の突出方向(揺動中心軸線L1と平行な方向)と交差する方向の力(以下、この力を組付力F1という。)を規制部17A側に受けた場合に、規制部17A側が被規制部15Bと接触可能な位置からずれた状態となるまで曲げ変形可能な剛性に設定されている。
因みに、軸部13の突出方向と交差する方向には、組付力F1と交差する方向も含まれるが、本実施形態でいう突出方向と交差する方向とは、規制ストッパ17の延び方向と直交する断面に関する断面二次モーメントのうち、最も断面二次モーメントが小さくなる方向をいう。
つまり、本実施形態でいう突出方向と交差する方向とは、規制部17A側が被規制部15Bと接触可能な位置からずれた状態となるまで規制ストッパ17を曲げ変形させるにあたり、容易に規制ストッパ17を曲げ変形させることが可能な方向(図7では、上下方向)となる。
そして、規制ストッパ17が曲げ変形する前、つまり組付力F1が規制ストッパ17に作用する前においては、図6に示すように、規制部17Aが軸部13の先端部13Bと対向する位置から組付力F1の向き(図6では、上向き)にずれた部位に位置するように設定されている。
また、カバー7のうち被規制部15Bの近傍には、図8に示すように、規制ストッパ17の規制部17Aが、組付力F1の向きと反対向き(図8では、下向き)に撓んだ際に、規制ストッパ17と衝突することにより、規制ストッパ17が所定以上、撓み変位することを防止する撓み防止部19が設けられている。
3.カバーのヒンジフレームへの組み付け、及び本実施形態に係るヒンジ機構の特徴
本実施形態においてヒンジフレーム9にカバー7を組み付ける場合には、片持梁状に構成された規制ストッパ17の規制部17A側に組付力F1を作用させて規制ストッパ17を曲げ変形させ、図7に示すように、規制部17A側を被規制部15Bと接触可能な位置からずれた位置まで変位させれば、軸部13と軸受部15とを組み付けることができるので、ネジ止め作業等の工具を用いた組み付け作業を行うことなく、組付作業を完了させることができる。
このとき、本実施形態では、複数の軸部13は全て同一の向きに突出しているので、相対的にカバー7をヒンジフレーム9に対して突出の向きと逆向きに移動させれば、全ての軸部13とこれらに対応する全ての軸穴15Aとの嵌合が1回の作業で終了し、組付工数を大幅に低減することができる。
また、軸受部15が軸部13から離脱する際には、図8に示すように、軸受部15が軸部13に対して、揺動中心軸線L1と平行な方向であって軸部13の突出の向きと逆向きに相対的に変位する必要があるが、規制ストッパ17の規制部17A側と被規制部15Bとが接触(衝突)して軸受部15の変位が規制されたときには、規制ストッパ17には、その長手方向と平行な向きの力(以下、この力を離脱力F2という。)が作用する。
ところで、梁状の部材に対して、その長手方向と平行な向きの外力が作用した場合には、その部材は伸張変形又は圧縮変形するのに対して、長手方向と直交する向きの外力が作用した場合には、部材は曲げ変形する。そして、大きさが同一の外力が部材に作用した場合、一般的に、外力が作用する部位における外力方向の変位量は、伸張変形又は圧縮変形による変位量に比べて曲げ変形による変位量の方が大きくなる。
このため、組付力F1の大きさが小さくても、規制ストッパ17の規制部17A側が被規制部15Bと接触可能な位置からずれた位置まで容易に変位させることが可能であるのに対して、この組付力F1と同一の大きさを有する離脱力F2が規制ストッパ17の規制部17A側に作用しても、規制ストッパ17の規制部17A側は、軸受部15が軸部13から離脱してしまう程度まで変位することはない。
したがって、本実施形態では、組み付け時においては、ネジ止め作業等の工具を用いた組み付け作業をすることなくヒンジフレーム9とカバー7とを容易に組み付けることができ、組み付け完了後においては、軸受部15が軸部13から容易に離脱してしまうことを防止できる。
また、本発明では、軸部13が揺動中心軸線L1に沿って離散的に設けられた構造となっているので、ヒンジフレーム9又はカバー7に大きな外力が作用しても、その外力を分散して受け、ヒンジ機構11が破損してしまうことを防止できる。
ところで、被規制部15Bと規制ストッパ17とは互いに異なる部材に設けられていれば十分であるが、本実施形態では、規制ストッパ17の一端側をヒンジフレーム9に一体化し、規制部17A側が軸部13の先端部13B側に向けて延びた構成とし、被規制部15Bを軸受部15の軸方向端部に設けた構成としているので、ヒンジ機構11の構成を簡素な構成とすることができ、ヒンジ機構11の製造原価低減を図ることができる。
また、本実施形態では、規制ストッパ17の規制部17Aは、軸部13の先端部13Bと対向する位置から組付力F1の向きにずれた部位に位置しているので、ヒンジフレーム9とカバー7とを組み付けるために必要な規制ストッパ17(規制部17A側)の変位量を小さくできる。したがって、規制ストッパ17に発生する曲げ応力を小さくすることができ、規制ストッパ17の耐久性を向上させることができる。
また、本実施形態では、規制ストッパ17の規制部17Aが、組付力F1の向きと反対向きに所定以上、撓み変位することを防止する撓み防止部19が設けられているので、規制ストッパ17に過度な曲げ応力が発生することを未然に防止でき、規制ストッパ17の耐久性を向上させることができる。
また、本実施形態では、ヒンジフレーム9とカバー7とが組み付けられる際には、図7に示すように、軸受部15が規制ストッパ17の規制部17A側に接触して組付力F1を規制ストッパ17に作用させるので、組付作業時に、規制ストッパ17の規制部17Aを変位させるために、別途、規制部17Aに組付力F1を作用させることなく、軸受部15と軸部13とを嵌合させる作業を行うと同時に組付力F1を規制ストッパ17に作用させることができ、組付作業性を向上させることができる。
また、本実施形態では、軸部13、基部13A及び規制ストッパ17は、ヒンジフレーム9と共に樹脂にて一体成形されているので、ヒンジ機構11の製造原価低減を図ることができる。
また、本実施形態では、ヒンジ機構11の製造原価低減を図ることができるので、画像形成装置1の製造原価低減を図ることができる。
さらに、本実施形態では、ヒンジ機構11は、カバー7の内面側に設けられているので、画像形成装置1の外観意匠(美感)を損なうことを防止できるとともに、ユーザが誤ってヒンジ機構11(特に、規制ストッパ17)に触れてしまうことを防止できる。
4.発明特定事項と実施形態との対応関係
本実施形態では、ヒンジフレーム9(筐体3)が特許請求の範囲に記載された第1部材に相当し、カバー7が特許請求の範囲に記載された第2部材に相当し、規制部17Aが特許請求の範囲に記載された規制ストッパ17の他端に相当する。
(第2実施形態)
上述の実施形態では、規制ストッパ17の規制部17Aが軸部13の先端部13Bと対向する位置から組付力F1の向きにずれた部位に位置していたが、本実施形態は、図9に示すように、規制ストッパ17の規制部17Aと軸部13の先端部13Bとが対向する配置となるように規制ストッパ17を設定したものである。
これにより、本実施形態では、離脱力F2を効率よく規制ストッパ17で受けることができるので、軸受部15が軸部13から離脱してしまうことを確実に防止できる。
(第3実施形態)
上述の実施形態では、規制ストッパ17のうちヒンジフレーム9との固定端が、規制部17Aを挟んで基部13Aと反対側に設けられていたが、本実施形態は、図10に示すように、規制ストッパ17の固定端を規制部17Aに対して基部13Aと同一側に設定したものである。
(その他の実施形態)
上述の実施形態では、ヒンジフレーム9(筐体3)に軸部13を設け、カバー7に軸受部15を設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、これとは逆に、カバー7に軸部13を設け、ヒンジフレーム9(筐体3)に軸受部15を設けてもよい。
また、上述の実施形態では、規制ストッパ17は、板状であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、棒状としてもよい。因みに、規制ストッパ17の断面を円形とすると、規制ストッパ17の延び方向と直交する断面に関する断面二次モーメントはいずれの方向も同一となるので、この場合は、組付力F1の向きは、突出方向(規制ストッパ17の延び方向)と交差する方向であれば、いずれの方向であってもよい。
また、上述の実施形態では、ヒンジフレーム9とカバー7とが組み付けられる際には、軸受部15が規制ストッパ17の規制部17A側に接触して組付力F1を規制ストッパ17に作用させたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、組立作業員が規制ストッパ17を組付力F1の向きに変位させた状態で、軸部13を軸穴15Aに挿入してもよい。
また、上述の実施形態では、規制ストッパ17は、揺動中心軸線方向略中央部のみに1つ設けられていたが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、揺動中心軸線方向両端側それぞれに1つずつ設けてもよい
また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。
1…画像形成装置、3…筐体、3A…開口部、3B…カバー部、
3C…サイドフレーム、5…画像形成ユニット、7…カバー、
9…ヒンジフレーム、11…ヒンジ機構、13…軸部、13A…基部、
15…軸受部、15A…軸穴、15B…被規制部、17…規制ストッパ、
17A…規制部、19…撓み防止部。

Claims (9)

  1. 第1部材に対して第2部材が相対的に揺動変位できるように前記第1部材と前記第2部材とを連結するヒンジ機構であって、
    前記第1部材に設けられ、揺動中心軸線と直交する方向に前記第1部材から突出するとともに前記揺動中心軸線に沿って離散的に配置された複数の基部と、
    前記複数の基部それぞれに1本ずつ設けられ、前記揺動中心軸線に沿って同一の向きに前記基部から突出した複数の軸部と、
    前記第2部材に設けられ、前記軸部が回転可能に嵌合される軸穴を有する複数の軸受部と、
    前記軸部の突出方向と平行な方向に沿って延びるとともに、一端側が前記第1部材及び前記第2部材のうちいずれか一方の部材に一体化され、他端側が他方の部材に設けられた被規制部に接触することにより、前記軸受部が前記軸部から離脱することを規制する規制ストッパとを備え、
    前記規制ストッパは、前記突出方向と交差する方向の組付力を前記他端側に受けた場合には、前記他端側が前記被規制部と接触可能な位置からずれた状態となるまで曲げ変形可能であることを特徴とするヒンジ機構。
  2. 前記規制ストッパの前記一端側は前記第1部材に一体化され、前記他端側は前記軸部の先端部側に向けて延びており、
    さらに、前記被規制部は、前記軸受部の軸方向端部に設けられていることを特徴とする請求項1に記載のヒンジ機構。
  3. 前記規制ストッパの前記他端と前記軸部の先端部とが対向する配置となっていることを特徴とする請求項2に記載のヒンジ機構。
  4. 前記規制ストッパの前記他端は、前記軸部の先端部と対向する位置から前記組付力の向きにずれた部位に位置していることを特徴とする請求項2に記載のヒンジ機構。
  5. 前記規制ストッパの前記他端が、前記組付力の向きと反対向きに所定以上、撓み変位することを防止する撓み防止部が設けられていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載のヒンジ機構。
  6. 前記第1部材と前記第2部材とが組み付けられる際には、前記軸受部が前記規制ストッパの前記他端側に接触して前記組付力を前記規制ストッパに作用させることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載のヒンジ機構。
  7. 前記軸部、前記基部及び前記規制ストッパは、前記第1部材と共に樹脂にて一体成形されていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載のヒンジ機構。
  8. シートに画像を形成する画像形成手段と、
    前記画像形成手段が収納された筐体と、
    前記筐体に設けられた開口部を開閉するカバーと、
    前記筐体と前記カバーとを揺動可能に連結する請求項1ないし7のいずれか1項に記載のヒンジ機構と
    を備えることを特徴とする画像形成装置。
  9. 前記ヒンジ機構は、前記カバーの内面側に設けられていることを特徴とする請求項8に記載の画像形成装置。
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