JP3841211B2 - ヒンジ及びそれを用いた画像入出力装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はヒンジ及びそれを用いた画像入出力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像入出力装置として、プリンタと画像読み取り装置としてのイメージスキャナとを一体化した所謂複合機が知られている。こうした複合機の中には、イメージスキャナを収容するスキャナハウジングを開閉体とし、プリンタを収容するプリンタハウジングを本体として両者をヒンジで揺動自在に連結しているものが知られている。
【０００３】
しかしながら、スキャナハウジングとプリンタハウジングとを揺動自在に連結した複合機の場合、イメージスキャナを収容するためスキャナハウジングの重量が重く、スキャナハウジングが自重により急激に閉方向に落下して手を挟むなどの事故が起きる危険性がある。このため、従来は制動機構を備えるヒンジを用いてスキャナハウジングとプリンタハウジングとを連結している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
図９は従来のヒンジ５を示す図である。ヒンジ５では、固定側ヒンジ体５２の上端縁が軸孔中心を円弧中心とする凸円弧縁として形成され、凸円弧縁の円周方向に小さい突子５３が設けられている。また、可動側ヒンジ体５４には軸孔中心を円弧中心とする凹円弧面が形成され、その凹円弧面に隆起段部５５が形成されている。ヒンジ５によると、可動側ヒンジ体５４を閉じる途上で隆起段部５５が突子５３の上に乗り上がるため、隆起段部５５と突子５３との間に所定の摩擦力を生じさせることができる。ヒンジ５はその摩擦力を利用して開閉体の閉じ回動を制動している。従ってヒンジ５によると、重い開閉体の閉じ過程での急激な落下を防止できる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−９８８３９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ヒンジ５では、突子５３と隆起段部５５とを摺接させるため、図９に示すように可動側ヒンジ体５４に固定側ヒンジ体５２の上端縁を覆う部分５１を設ける必要がある。更に、外周縁を覆う部分５１は突子５３から強い力を受けるため、強度を持たせるよう大きくしなければならない。このためヒンジ５では、その分、形状が大きくなるという問題がある。
【０００７】
また、ヒンジ５では、開閉体が更に重くなる場合、形状をより大きくしなければならないという問題がある。具体的には、開閉体が更に重くなればより大きな摩擦力が必要になる。ヒンジ５では、ヒンジの大きさを変えずに摩擦力だけを大きくしようとすると突子５３の摩耗による劣化が早くなる。このため、より重い開閉体を制動するには、摩擦力の大きさを変えることなくより大きな開方向のモーメントが得られるよう突子５３と軸孔中心との距離を長くする必要がある。従って形状を大きくしなければならない。ここで開方向のモーメントとは、プリンタハウジングからスキャナハウジングを離間させる方向に作用する回転力のことをいう。
【０００８】
本発明は、かかる問題に鑑みて創作されたものであって、閉じ過程での開閉体の急激な落下を防止しつつ、形状を小型化できるヒンジ及びそれを用いた画像入出力装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のヒンジは、本体又は開閉体の一方に取り付けられる筒状のケースと、前記本体又は前記開閉体の他方に取り付けられ、前記ケースの互いに向き合う側壁端部に回動自在に支持され、カム部を有する回動体と、前記ケースに往復移動自在に収容され、前記回動体が回動すると前記カム部と摺接する斜面を有するくさび体と、前記ケースに収容され、前記くさび体を回動体側に付勢する弾性部材と、前記ケースの内壁の前記回動体の回動軸よりくさび体側に形成され、前記回動軸とほぼ平行な線分の平行移動軌跡に相当する凹に湾曲した摺接面と、前記回動体に形成され、前記回動体が回動すると前記摺接面と摺接する摺接部であって、前記カム部の先端部近傍に形成されている摺接部と、を備える。このヒンジによると、弾性部材によりくさび体を回動体側へ付勢することで開閉体に開方向のモーメントを作用させる他、摺接部が摺接面に摺接することで生じる摩擦力により、開閉体の閉じ回動時に閉方向のモーメントに抗する開方向のモーメントを作用させることができる。これにより開閉体の閉方向への急激な落下を防止できる。更に、このヒンジではケース内部において摺接部と摺接面とが摺接して制動に必要な摩擦力を生じているため、摩擦力を生じるために回動体にケースの開口部側上端縁を覆う部分を設ける必要がない。よってこのヒンジによると、その分、小型化できる。
更に、請求項１に記載のヒンジによると、摺接部をカム部の先端部近傍に形成しているので、摺接部と回動体の回動軸との距離を長くできる。距離を長くすると同じ摩擦力で開閉体の開方向のモーメントを増大させることができる。従って、摺接部と回動軸との距離が短いヒンジに比べてより重量の重い開閉体を制動できる。逆にいえば、摺接部と回動軸との距離が短いヒンジに比べて小型のヒンジで同じ重量の開閉体を制動できる。よってこのヒンジによると、形状を更に小型化できる。
【００１０】
請求項２に記載のヒンジは、本体又は開閉体の一方に取り付けられる筒状のケースと、前記本体又は前記開閉体の他方に取り付けられ、前記ケースの互いに向き合う側壁端部に回動自在に支持され、カム部を有する回動体と、前記ケースに往復移動自在に収容され、前記回動体が回動すると前記カム部と摺接する斜面を有するくさび体と、前記ケースに収容され、前記くさび体を回動体側に付勢する弾性部材と、前記ケースの内壁の前記回動体の回動軸よりくさび体側に形成され、前記回動軸とほぼ平行な線分の平行移動軌跡に相当する凹に湾曲した摺接面と、前記回動体に形成され、前記回動体が回動すると前記摺接面と摺接する摺接部と、を備え、前記摺接部と前記摺接面との間に生じる摩擦力が前記回動体の回動角度に応じて変動するように前記回動軸から前記摺接面上の任意の点までの距離が変動している。このヒンジによると、弾性部材によりくさび体を回動体側へ付勢することで開閉体に開方向のモーメントを作用させる他、摺接部が摺接面に摺接することで生じる摩擦力により、開閉体の閉じ回動時に閉方向のモーメントに抗する開方向のモーメントを作用させることができる。これにより開閉体の閉方向への急激な落下を防止できる。更に、このヒンジではケース内部において摺接部と摺接面とが摺接して制動に必要な摩擦力を生じているため、摩擦力を生じるために回動体にケースの開口部側上端縁を覆う部分を設ける必要がない。よってこのヒンジによると、その分、小型化できる。
更に、請求項２に記載のヒンジによると、開閉体の角度に応じて摩擦力を変動させることができる。
【００１１】
請求項３に記載のヒンジのくさび体は、ケースに圧入されていることを特徴とする。このヒンジによると、開閉体を閉じるとき、くさび体とケースとの間に生じる摩擦力がカム部を介して回動体に開方向のモーメントを与え、それにより開閉体の閉方向への急激な落下を更に防止できる。
【００１２】
請求項４に記載のヒンジの摺接面と摺接部とは、開閉体が全閉姿勢のとき又は全開姿勢のとき圧接しないことを特徴とする。このヒンジによると、全閉姿勢のとき及び全開姿勢のときは摺接部が圧接されず弾性変形しないため、摺接部の無用な劣化を防止できる。
【００１４】
請求項５に記載の画像入出力装置は、印刷手段を収容しているプリンタハウジングと、前記プリンタハウジングの上部に載置され画像読み取り手段を収容しているスキャナハウジングと、前記プリンタハウジングに前記スキャナハウジングを揺動自在に連結する請求項１〜４のいずれか一項に記載のヒンジと、を備える。この画像入出力装置によると、閉じ過程でのスキャナハウジングの急激な落下を防止しつつ、スキャナハウジングとプリンタハウジングとを小型のヒンジで連結できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図２は、本発明の一実施例によるヒンジ１を用いた画像入出力装置としての複合機４を示す模式図である。複合機４は、画像読み取り手段としての走査部３０と、印刷手段としての印刷部２０とを備えている。走査部３０はイメージスキャナとして画像の読み取り入力機能を実現し、印刷部２０はプリンタとして画像の印刷出力機能を実現する。更に複合機４は、走査部３０で読み取った画像を印刷部２０で印刷することにより電子複写機としての機能も実現する。
【００１６】
開閉体としてのスキャナハウジング３は、走査部３０を収容している。スキャナハウジング３は樹脂等で箱形に形成され、プリンタハウジング２とは反対側に原稿台３９を備え、所謂フラットベッド型のスキャナを構成している。スキャナハウジング３の外部には、原稿台３９の盤面を覆う原稿台カバー３２が揺動可能に装着されている。走査部３０は、キャリッジ３８、光源３４、ミラー３５、レンズ３６、リニアイメージセンサ３７などで構成されている。キャリッジ３８は、原稿台３９の盤面と平行な水平方向に往復移動可能に設けられ、光源３４、ミラー３５及びレンズ３６からなる光学系とリニアイメージセンサ３７とをＡ方向に運搬する。破線で示すように、光学系は光源３４により照射された被写体Ｍの反射光像をミラー３５及びレンズ３６でリニアイメージセンサ３７に結像する。
【００１７】
本体としてのプリンタハウジング２は、印刷部２０を収容している。プリンタハウジング２は樹脂等で箱形に形成され、天板２５側においてスキャナハウジング３を揺動可能に支持している。これによりスキャナハウジング３はプリンタハウジング２の上部に載置される。印刷部２０のキャリッジ２２は水平方向に往復移動可能に設けられ、搭載した複数のカートリッジ２３及び記録ヘッド２４をＢ方向に運搬する。各カートリッジ２３に収容されているインクは記録ヘッド２４により印刷用紙Ｎに滴状に噴射される。印刷部２０の搬送機構２６は、プリンタハウジング２の図示しない給紙口に供給された印刷用紙Ｎを所定の印刷位置まで搬送する。さらに搬送機構２６は、記録ヘッド２４により画像を印刷された印刷用紙Ｎをプリンタハウジング２の図示しない排紙口から排出する。
【００１８】
制御部４０は、ケーブル４１を通じて入力されたリニアイメージセンサ３７の出力信号に基づき被写体像を表す画像データを生成する。さらに制御部４０は、生成した画像データに基づき搬送機構２６及び記録ヘッド２４の作動を制御することで、被写体像を表す画像を印刷用紙Ｎに印刷する。
【００１９】
図３は、本発明の一実施例に係るヒンジ１を複合機４に取り付けた様子を拡大して示す図である。本実施例ではヒンジ１のケース１４を複合機４の本体としてのプリンタハウジング２に取り付け、回動体１１を開閉体としてのスキャナハウジング３に取り付けている。尚、ケース１４をスキャナハウジング３に取り付け、回動体１１をプリンタハウジング２に取り付けてもよい。
【００２０】
図４は、ヒンジ１の構成を説明する図である。ヒンジ１は、回動体１１、くさび体１２、弾性部材としての圧縮コイルばね１３、ケース１４、金属シャフト１５及び金属シャフト１５の抜けを防止するリング部材１６を備える。ケース１４には圧縮コイルばね１３、くさび体１２の順で収容され、それらが収容された後に回動体１１が金属シャフト１５で回動自在にケース１４に連結される。
【００２１】
ケース１４は、ポリアセタールなどを原料として有底筒状に形成され、開口部１４３を有している。ケース１４は図３においてＩ−Ｉ線の断面が概ねロ字型に形成され、４つの側壁部を有している。４つの側壁部の互いに向き合う一対の側壁部１４１及び１４２の開口部１４３側の端部には金属シャフト１５を貫設するための軸孔１４４及び１４５が形成されている。また、図示するようにケース１４の軸孔１４４及び１４５が設けられていない壁部の一方は、回動体１１を取り付けるため開口部から後述する摺接面までが取り除かれている。
【００２２】
くさび体１２は、後述するカム部１１２と摺接する斜面１２１を有し、ケース１４に往復移動自在に収容される。くさび体１２の底面は概ね矩形状であり、くさび体１２は底面の縦横の幅がそれぞれケース１４の側壁部の内壁面間の距離より長く形成されている。従って、くさび体１２は組み付け時にケース１４に圧入され、往復移動時にくさび体１２とケース１４の内壁面との間で摩擦力が生じる。
スキャナハウジング３を閉じる場合、その摩擦力は回動体１１に開方向のモーメントを与える。
【００２３】
図５は、図３におけるＩＩ−ＩＩ線の断面のうち、開口部側の断面を示す断面図である。側壁部１４１及び１４２の回動軸心１５ａより反開口部側には、ケース１４の内側に張り出す段差１４６がそれぞれ設けられ、開口部側を向く段差面１４９が形成されている。段差面１４９は図５に示すように側壁部１４１及び１４２の壁面にほぼ垂直に交差するよう形成されている。
【００２４】
図１は、摺接部と摺接面とを示す断面図である。尚、図１はスキャナハウジング３が全閉姿勢のときのヒンジ１を表している。段差面１４９には図示するように段差１４８が形成されており、段差面１４９のうち段差１４８より右側の所定の高さだけ高くなっている面が摺接面１４７である。摺接面１４７は後述する摺接部１１３に摺接されて所定の摩擦力を生じさせるための面であり、回動軸としての金属シャフト１５の回動軸心１５ａを円弧中心とする略凹円弧状に形成されている。すなわち摺接面１４７は、回動軸心１５ａとほぼ平行な線分の平行移動軌跡に相当する凹に湾曲した面として形成されている。摺接面１４７上の任意の点と回動軸心１５ａとの距離は一定ではなく、その距離は摺接部１１３と摺接面１４７との間に生じる摩擦力が回動体１１の回動角度に応じて変動するよう設定されている。例えば、ある角度のときには摩擦力を小さくするよう距離が短く設定され、別のある角度のときには摩擦力を大きくするよう距離が長く設定されている。これにより角度に応じて摩擦力が変動する。例えば全開姿勢に近い角度のときに摩擦力が小さくなるよう設定すると、小さい閉じ操作力で閉じ操作を開始できる。
【００２５】
回動体１１は、ナイロンなどからなり、スキャナハウジング３の回動基端側に螺設されるＬ字状の取付基板部１１１、回動体１１の系方向に突出するカム部１１２を有し、摺接面１４７に摺接する摺接部１１３及び金属シャフト１５を貫通させる軸受け部１１４が形成されている。回動体１１は金属シャフト１５が軸受け部１１４を貫通することでケース１４の互いに向き合う側壁部１４１及び１４２の端部に回動自在に支持される。尚、回動体１１に端部から円柱状に突出する一対の軸部を設け、その軸部により側壁端部に回動自在に支持されるようにしてもよい。回動体１１には、回動軸心１５ａ方向の端部に、カム部１１２の先端部近傍までカム部１１２に沿って延びる摺接部１１３が形成されている。すなわち摺接部１１３はカム部１１２の先端部近傍に形成されている。摺接部１１３をカム部１１２の先端部近傍に形成すると、カム部１１２の基端側近傍に設ける場合に比べて同じ摩擦力で大きなモーメントを得ることができる。摺接部１１３の先端部は図示するように回動軸心１５ａを円弧中心とする略凸円弧状に形成されている。摺接部１１３は先端から回動軸心１５ａまでの距離が摺接面１４７上の任意の点から回動軸心１５ａまでの距離より長く形成されており、摺接部１１３は摺接面１４７に摺接するとき弾性変形して摺接面１４７上に乗り上がり、所定の摩擦力を生じる。
【００２６】
尚、図１に示す全閉姿勢のとき及び図６に示す全開姿勢のときは、摺接部１１３と摺接面１４７とは圧接せず、摺接部１１３は弾性変形しない。全閉姿勢のとき及び全開姿勢のときに摺接部１１３を摺接面１４７に圧接させないと、摺接部１１３の無用な弾性疲労による劣化を防止できる。
【００２７】
次に、くさび体１２、圧縮コイルばね１３及びカム部１１２の作動について説明する。
図７（Ａ）はスキャナハウジング３が全閉姿勢のときのヒンジ１を示す図であり、図７（Ｂ）は全開姿勢のときのヒンジ１を示す図である。全閉姿勢ではスキャナハウジング３はプリンタハウジング２の上部に載置されて定位する。この状態のとき圧縮コイルばね１３はカム部１１２によって反開口部側に圧縮されている。この状態から図７（Ｂ）に示す全開姿勢になるようスキャナハウジング３を開いていくと、その過程でくさび体１２は圧縮コイルばね１３により回動体１１側へ付勢され、それにより斜面１２１がカム部１１２に摺接し、回動体１１に開方向のモーメントが作用する。従って重いスキャナハウジング３であっても小さい開き操作力で軽快に開くことができる。逆に、スキャナハウジング３を閉じるときは開方向のモーメントは自重あるいは閉じ操作力による閉方向のモーメントに抗する力、すなわち制動力として作用するため、スキャナハウジング３の閉方向の急激な落下を防止できる。
【００２８】
次に、摺接部１１３及び摺接面１４７の作動について説明する。
図８は全閉姿勢と全開姿勢との中間姿勢のときの摺接部１１３と摺接面１４７とを示す断面図である。スキャナハウジング３を全開姿勢から全閉姿勢に、あるいは全閉姿勢から全開姿勢にする過程では、摺接部１１３は図示するように弾性変形して段差１４８または角部１５０を乗り越えて摺接面１４７に乗り上がり、これにより摺接部１１３と摺接面１４７とが摺接する。これにより摺接面１４７と摺接部１１３との間に回転角度に応じた所定の摩擦力が生じる。全開姿勢から全閉姿勢にする場合、生じた摩擦力はスキャナハウジング３の閉方向のモーメントに抗する開方向のモーメントとして作用する。すなわちスキャナハウジング３の閉じ方向への落下に対する制動力として作用する。従って、スキャナハウジング３が所定の重量より重い場合、スキャナハウジング３は落下速度を落してゆっくり閉じる。これによりスキャナハウジング３の自重による急激な落下は防止され、スキャナハウジング３とプリンタハウジング２との間で手を挟むなどの事故を防ぐことができる。また、スキャナハウジング３が所定の重量より軽い場合、全開と全閉との間の任意の角度で停止する。
【００２９】
以上説明した本発明の一実施例に係るヒンジ１は、圧縮コイルばね１３によりくさび体１２を回動体１１側に付勢することでスキャナハウジング３に開方向のモーメントを作用させる他、摺接部１１３を摺接面１４７に摺接させることで生じる摩擦力により、スキャナハウジング３の閉じ回動時に閉方向のモーメントに抗する開方向のモーメントを作用させる。よってヒンジ１によると、スキャナハウジング３の閉方向への急激な落下を防止できる。
【００３０】
更に、ヒンジ１では、ケース１４内部において摺接部１１３と摺接面１４７とが摺接して制動に必要な摩擦力を生じているため、摩擦力を生じるために回動体１１にケース１４の開口部側上端縁を覆う部分を設ける必要がない。よってヒンジ１によると、従来のヒンジ５に比べて回動体１１を小型化できる。従って、ヒンジ１の形状を小型化できる。
【００３１】
更に、ヒンジ１では、摺接部１１３が図１に示すように反開口部側に延びているため、ケース１４や回動体１１の大きさを変えることなく摺接部１１３の長さのみを長くすることできる。このため、ヒンジ１の大きさがヒンジ５と概ね同じ大きさである場合、摺接部１１３と回動軸心１５ａとの距離を、ヒンジ５の軸孔中心と突子５３との距離より長くすることができる。よってヒンジ１によると、ヒンジ１の大きさがヒンジ５と概ね同じ大きさである場合、ヒンジ５より開方向のモーメントを大きくでき、ヒンジ５より重いスキャナハウジング３を制動できる。逆にいえば、小さな形状でヒンジ５と同じ重さのスキャナハウジング３を制動できる。従って、形状を小型化できる。
【００３２】
更に、ヒンジ１によると、くさび体１２とケース１４の内壁面との間に生じる摩擦力により、スキャナハウジング３の閉じ回動時に回動体１１に開方向のモーメントを与えるため、摺接部１１３や圧縮コイルばね１３にかかる負担を緩和できる。よってヒンジ１によると、形状を更に小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るヒンジの全閉姿勢のときの摺接部と摺接面とを示す断面図である。
【図２】本発明の一実施例に係るヒンジを用いた画像入出力装置の模式図である。
【図３】本発明の一実施例に係るヒンジを画像入出力装置に取り付けた様子を拡大して示す図である。
【図４】本発明の一実施例に係るヒンジの構成を説明する図である。
【図５】本発明の一実施例に係るヒンジが備えるケースの側壁端部の断面図である。
【図６】本発明の一実施例に係るヒンジの全開姿勢のときの摺接部と摺接面とを示す断面図である。
【図７】（Ａ）は本発明の一実施例に係るヒンジの全閉姿勢のとき断面図であり、（Ｂ）は全開姿勢のときの断面図である。
【図８】本発明の一実施例に係るヒンジの中間姿勢のときの摺接部と摺接面とを示す断面図である。
【図９】従来のヒンジを示す図である。
【符号の説明】
１ ヒンジ
４ 複合機（画像入出力装置）
２ プリンタハウジング（本体）
３ スキャナハウジング（開閉体）
１１ 回動体
１２ くさび体
１３ 圧縮コイルばね（弾性部材）
１４ ケース
１５ａ 回動軸心（回動軸）
１５ 金属シャフト
２０ 印刷部（印刷手段）
３０ 走査部（画像読み取り手段）
１１２ カム部
１１３ 摺接部
１２１ 斜面
１４７ 摺接面
【発明の属する技術分野】
本発明はヒンジ及びそれを用いた画像入出力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像入出力装置として、プリンタと画像読み取り装置としてのイメージスキャナとを一体化した所謂複合機が知られている。こうした複合機の中には、イメージスキャナを収容するスキャナハウジングを開閉体とし、プリンタを収容するプリンタハウジングを本体として両者をヒンジで揺動自在に連結しているものが知られている。
【０００３】
しかしながら、スキャナハウジングとプリンタハウジングとを揺動自在に連結した複合機の場合、イメージスキャナを収容するためスキャナハウジングの重量が重く、スキャナハウジングが自重により急激に閉方向に落下して手を挟むなどの事故が起きる危険性がある。このため、従来は制動機構を備えるヒンジを用いてスキャナハウジングとプリンタハウジングとを連結している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
図９は従来のヒンジ５を示す図である。ヒンジ５では、固定側ヒンジ体５２の上端縁が軸孔中心を円弧中心とする凸円弧縁として形成され、凸円弧縁の円周方向に小さい突子５３が設けられている。また、可動側ヒンジ体５４には軸孔中心を円弧中心とする凹円弧面が形成され、その凹円弧面に隆起段部５５が形成されている。ヒンジ５によると、可動側ヒンジ体５４を閉じる途上で隆起段部５５が突子５３の上に乗り上がるため、隆起段部５５と突子５３との間に所定の摩擦力を生じさせることができる。ヒンジ５はその摩擦力を利用して開閉体の閉じ回動を制動している。従ってヒンジ５によると、重い開閉体の閉じ過程での急激な落下を防止できる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−９８８３９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ヒンジ５では、突子５３と隆起段部５５とを摺接させるため、図９に示すように可動側ヒンジ体５４に固定側ヒンジ体５２の上端縁を覆う部分５１を設ける必要がある。更に、外周縁を覆う部分５１は突子５３から強い力を受けるため、強度を持たせるよう大きくしなければならない。このためヒンジ５では、その分、形状が大きくなるという問題がある。
【０００７】
また、ヒンジ５では、開閉体が更に重くなる場合、形状をより大きくしなければならないという問題がある。具体的には、開閉体が更に重くなればより大きな摩擦力が必要になる。ヒンジ５では、ヒンジの大きさを変えずに摩擦力だけを大きくしようとすると突子５３の摩耗による劣化が早くなる。このため、より重い開閉体を制動するには、摩擦力の大きさを変えることなくより大きな開方向のモーメントが得られるよう突子５３と軸孔中心との距離を長くする必要がある。従って形状を大きくしなければならない。ここで開方向のモーメントとは、プリンタハウジングからスキャナハウジングを離間させる方向に作用する回転力のことをいう。
【０００８】
本発明は、かかる問題に鑑みて創作されたものであって、閉じ過程での開閉体の急激な落下を防止しつつ、形状を小型化できるヒンジ及びそれを用いた画像入出力装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のヒンジは、本体又は開閉体の一方に取り付けられる筒状のケースと、前記本体又は前記開閉体の他方に取り付けられ、前記ケースの互いに向き合う側壁端部に回動自在に支持され、カム部を有する回動体と、前記ケースに往復移動自在に収容され、前記回動体が回動すると前記カム部と摺接する斜面を有するくさび体と、前記ケースに収容され、前記くさび体を回動体側に付勢する弾性部材と、前記ケースの内壁の前記回動体の回動軸よりくさび体側に形成され、前記回動軸とほぼ平行な線分の平行移動軌跡に相当する凹に湾曲した摺接面と、前記回動体に形成され、前記回動体が回動すると前記摺接面と摺接する摺接部であって、前記カム部の先端部近傍に形成されている摺接部と、を備える。このヒンジによると、弾性部材によりくさび体を回動体側へ付勢することで開閉体に開方向のモーメントを作用させる他、摺接部が摺接面に摺接することで生じる摩擦力により、開閉体の閉じ回動時に閉方向のモーメントに抗する開方向のモーメントを作用させることができる。これにより開閉体の閉方向への急激な落下を防止できる。更に、このヒンジではケース内部において摺接部と摺接面とが摺接して制動に必要な摩擦力を生じているため、摩擦力を生じるために回動体にケースの開口部側上端縁を覆う部分を設ける必要がない。よってこのヒンジによると、その分、小型化できる。
更に、請求項１に記載のヒンジによると、摺接部をカム部の先端部近傍に形成しているので、摺接部と回動体の回動軸との距離を長くできる。距離を長くすると同じ摩擦力で開閉体の開方向のモーメントを増大させることができる。従って、摺接部と回動軸との距離が短いヒンジに比べてより重量の重い開閉体を制動できる。逆にいえば、摺接部と回動軸との距離が短いヒンジに比べて小型のヒンジで同じ重量の開閉体を制動できる。よってこのヒンジによると、形状を更に小型化できる。
【００１０】
請求項２に記載のヒンジは、本体又は開閉体の一方に取り付けられる筒状のケースと、前記本体又は前記開閉体の他方に取り付けられ、前記ケースの互いに向き合う側壁端部に回動自在に支持され、カム部を有する回動体と、前記ケースに往復移動自在に収容され、前記回動体が回動すると前記カム部と摺接する斜面を有するくさび体と、前記ケースに収容され、前記くさび体を回動体側に付勢する弾性部材と、前記ケースの内壁の前記回動体の回動軸よりくさび体側に形成され、前記回動軸とほぼ平行な線分の平行移動軌跡に相当する凹に湾曲した摺接面と、前記回動体に形成され、前記回動体が回動すると前記摺接面と摺接する摺接部と、を備え、前記摺接部と前記摺接面との間に生じる摩擦力が前記回動体の回動角度に応じて変動するように前記回動軸から前記摺接面上の任意の点までの距離が変動している。このヒンジによると、弾性部材によりくさび体を回動体側へ付勢することで開閉体に開方向のモーメントを作用させる他、摺接部が摺接面に摺接することで生じる摩擦力により、開閉体の閉じ回動時に閉方向のモーメントに抗する開方向のモーメントを作用させることができる。これにより開閉体の閉方向への急激な落下を防止できる。更に、このヒンジではケース内部において摺接部と摺接面とが摺接して制動に必要な摩擦力を生じているため、摩擦力を生じるために回動体にケースの開口部側上端縁を覆う部分を設ける必要がない。よってこのヒンジによると、その分、小型化できる。
更に、請求項２に記載のヒンジによると、開閉体の角度に応じて摩擦力を変動させることができる。
【００１１】
請求項３に記載のヒンジのくさび体は、ケースに圧入されていることを特徴とする。このヒンジによると、開閉体を閉じるとき、くさび体とケースとの間に生じる摩擦力がカム部を介して回動体に開方向のモーメントを与え、それにより開閉体の閉方向への急激な落下を更に防止できる。
【００１２】
請求項４に記載のヒンジの摺接面と摺接部とは、開閉体が全閉姿勢のとき又は全開姿勢のとき圧接しないことを特徴とする。このヒンジによると、全閉姿勢のとき及び全開姿勢のときは摺接部が圧接されず弾性変形しないため、摺接部の無用な劣化を防止できる。
【００１４】
請求項５に記載の画像入出力装置は、印刷手段を収容しているプリンタハウジングと、前記プリンタハウジングの上部に載置され画像読み取り手段を収容しているスキャナハウジングと、前記プリンタハウジングに前記スキャナハウジングを揺動自在に連結する請求項１〜４のいずれか一項に記載のヒンジと、を備える。この画像入出力装置によると、閉じ過程でのスキャナハウジングの急激な落下を防止しつつ、スキャナハウジングとプリンタハウジングとを小型のヒンジで連結できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図２は、本発明の一実施例によるヒンジ１を用いた画像入出力装置としての複合機４を示す模式図である。複合機４は、画像読み取り手段としての走査部３０と、印刷手段としての印刷部２０とを備えている。走査部３０はイメージスキャナとして画像の読み取り入力機能を実現し、印刷部２０はプリンタとして画像の印刷出力機能を実現する。更に複合機４は、走査部３０で読み取った画像を印刷部２０で印刷することにより電子複写機としての機能も実現する。
【００１６】
開閉体としてのスキャナハウジング３は、走査部３０を収容している。スキャナハウジング３は樹脂等で箱形に形成され、プリンタハウジング２とは反対側に原稿台３９を備え、所謂フラットベッド型のスキャナを構成している。スキャナハウジング３の外部には、原稿台３９の盤面を覆う原稿台カバー３２が揺動可能に装着されている。走査部３０は、キャリッジ３８、光源３４、ミラー３５、レンズ３６、リニアイメージセンサ３７などで構成されている。キャリッジ３８は、原稿台３９の盤面と平行な水平方向に往復移動可能に設けられ、光源３４、ミラー３５及びレンズ３６からなる光学系とリニアイメージセンサ３７とをＡ方向に運搬する。破線で示すように、光学系は光源３４により照射された被写体Ｍの反射光像をミラー３５及びレンズ３６でリニアイメージセンサ３７に結像する。
【００１７】
本体としてのプリンタハウジング２は、印刷部２０を収容している。プリンタハウジング２は樹脂等で箱形に形成され、天板２５側においてスキャナハウジング３を揺動可能に支持している。これによりスキャナハウジング３はプリンタハウジング２の上部に載置される。印刷部２０のキャリッジ２２は水平方向に往復移動可能に設けられ、搭載した複数のカートリッジ２３及び記録ヘッド２４をＢ方向に運搬する。各カートリッジ２３に収容されているインクは記録ヘッド２４により印刷用紙Ｎに滴状に噴射される。印刷部２０の搬送機構２６は、プリンタハウジング２の図示しない給紙口に供給された印刷用紙Ｎを所定の印刷位置まで搬送する。さらに搬送機構２６は、記録ヘッド２４により画像を印刷された印刷用紙Ｎをプリンタハウジング２の図示しない排紙口から排出する。
【００１８】
制御部４０は、ケーブル４１を通じて入力されたリニアイメージセンサ３７の出力信号に基づき被写体像を表す画像データを生成する。さらに制御部４０は、生成した画像データに基づき搬送機構２６及び記録ヘッド２４の作動を制御することで、被写体像を表す画像を印刷用紙Ｎに印刷する。
【００１９】
図３は、本発明の一実施例に係るヒンジ１を複合機４に取り付けた様子を拡大して示す図である。本実施例ではヒンジ１のケース１４を複合機４の本体としてのプリンタハウジング２に取り付け、回動体１１を開閉体としてのスキャナハウジング３に取り付けている。尚、ケース１４をスキャナハウジング３に取り付け、回動体１１をプリンタハウジング２に取り付けてもよい。
【００２０】
図４は、ヒンジ１の構成を説明する図である。ヒンジ１は、回動体１１、くさび体１２、弾性部材としての圧縮コイルばね１３、ケース１４、金属シャフト１５及び金属シャフト１５の抜けを防止するリング部材１６を備える。ケース１４には圧縮コイルばね１３、くさび体１２の順で収容され、それらが収容された後に回動体１１が金属シャフト１５で回動自在にケース１４に連結される。
【００２１】
ケース１４は、ポリアセタールなどを原料として有底筒状に形成され、開口部１４３を有している。ケース１４は図３においてＩ−Ｉ線の断面が概ねロ字型に形成され、４つの側壁部を有している。４つの側壁部の互いに向き合う一対の側壁部１４１及び１４２の開口部１４３側の端部には金属シャフト１５を貫設するための軸孔１４４及び１４５が形成されている。また、図示するようにケース１４の軸孔１４４及び１４５が設けられていない壁部の一方は、回動体１１を取り付けるため開口部から後述する摺接面までが取り除かれている。
【００２２】
くさび体１２は、後述するカム部１１２と摺接する斜面１２１を有し、ケース１４に往復移動自在に収容される。くさび体１２の底面は概ね矩形状であり、くさび体１２は底面の縦横の幅がそれぞれケース１４の側壁部の内壁面間の距離より長く形成されている。従って、くさび体１２は組み付け時にケース１４に圧入され、往復移動時にくさび体１２とケース１４の内壁面との間で摩擦力が生じる。
スキャナハウジング３を閉じる場合、その摩擦力は回動体１１に開方向のモーメントを与える。
【００２３】
図５は、図３におけるＩＩ−ＩＩ線の断面のうち、開口部側の断面を示す断面図である。側壁部１４１及び１４２の回動軸心１５ａより反開口部側には、ケース１４の内側に張り出す段差１４６がそれぞれ設けられ、開口部側を向く段差面１４９が形成されている。段差面１４９は図５に示すように側壁部１４１及び１４２の壁面にほぼ垂直に交差するよう形成されている。
【００２４】
図１は、摺接部と摺接面とを示す断面図である。尚、図１はスキャナハウジング３が全閉姿勢のときのヒンジ１を表している。段差面１４９には図示するように段差１４８が形成されており、段差面１４９のうち段差１４８より右側の所定の高さだけ高くなっている面が摺接面１４７である。摺接面１４７は後述する摺接部１１３に摺接されて所定の摩擦力を生じさせるための面であり、回動軸としての金属シャフト１５の回動軸心１５ａを円弧中心とする略凹円弧状に形成されている。すなわち摺接面１４７は、回動軸心１５ａとほぼ平行な線分の平行移動軌跡に相当する凹に湾曲した面として形成されている。摺接面１４７上の任意の点と回動軸心１５ａとの距離は一定ではなく、その距離は摺接部１１３と摺接面１４７との間に生じる摩擦力が回動体１１の回動角度に応じて変動するよう設定されている。例えば、ある角度のときには摩擦力を小さくするよう距離が短く設定され、別のある角度のときには摩擦力を大きくするよう距離が長く設定されている。これにより角度に応じて摩擦力が変動する。例えば全開姿勢に近い角度のときに摩擦力が小さくなるよう設定すると、小さい閉じ操作力で閉じ操作を開始できる。
【００２５】
回動体１１は、ナイロンなどからなり、スキャナハウジング３の回動基端側に螺設されるＬ字状の取付基板部１１１、回動体１１の系方向に突出するカム部１１２を有し、摺接面１４７に摺接する摺接部１１３及び金属シャフト１５を貫通させる軸受け部１１４が形成されている。回動体１１は金属シャフト１５が軸受け部１１４を貫通することでケース１４の互いに向き合う側壁部１４１及び１４２の端部に回動自在に支持される。尚、回動体１１に端部から円柱状に突出する一対の軸部を設け、その軸部により側壁端部に回動自在に支持されるようにしてもよい。回動体１１には、回動軸心１５ａ方向の端部に、カム部１１２の先端部近傍までカム部１１２に沿って延びる摺接部１１３が形成されている。すなわち摺接部１１３はカム部１１２の先端部近傍に形成されている。摺接部１１３をカム部１１２の先端部近傍に形成すると、カム部１１２の基端側近傍に設ける場合に比べて同じ摩擦力で大きなモーメントを得ることができる。摺接部１１３の先端部は図示するように回動軸心１５ａを円弧中心とする略凸円弧状に形成されている。摺接部１１３は先端から回動軸心１５ａまでの距離が摺接面１４７上の任意の点から回動軸心１５ａまでの距離より長く形成されており、摺接部１１３は摺接面１４７に摺接するとき弾性変形して摺接面１４７上に乗り上がり、所定の摩擦力を生じる。
【００２６】
尚、図１に示す全閉姿勢のとき及び図６に示す全開姿勢のときは、摺接部１１３と摺接面１４７とは圧接せず、摺接部１１３は弾性変形しない。全閉姿勢のとき及び全開姿勢のときに摺接部１１３を摺接面１４７に圧接させないと、摺接部１１３の無用な弾性疲労による劣化を防止できる。
【００２７】
次に、くさび体１２、圧縮コイルばね１３及びカム部１１２の作動について説明する。
図７（Ａ）はスキャナハウジング３が全閉姿勢のときのヒンジ１を示す図であり、図７（Ｂ）は全開姿勢のときのヒンジ１を示す図である。全閉姿勢ではスキャナハウジング３はプリンタハウジング２の上部に載置されて定位する。この状態のとき圧縮コイルばね１３はカム部１１２によって反開口部側に圧縮されている。この状態から図７（Ｂ）に示す全開姿勢になるようスキャナハウジング３を開いていくと、その過程でくさび体１２は圧縮コイルばね１３により回動体１１側へ付勢され、それにより斜面１２１がカム部１１２に摺接し、回動体１１に開方向のモーメントが作用する。従って重いスキャナハウジング３であっても小さい開き操作力で軽快に開くことができる。逆に、スキャナハウジング３を閉じるときは開方向のモーメントは自重あるいは閉じ操作力による閉方向のモーメントに抗する力、すなわち制動力として作用するため、スキャナハウジング３の閉方向の急激な落下を防止できる。
【００２８】
次に、摺接部１１３及び摺接面１４７の作動について説明する。
図８は全閉姿勢と全開姿勢との中間姿勢のときの摺接部１１３と摺接面１４７とを示す断面図である。スキャナハウジング３を全開姿勢から全閉姿勢に、あるいは全閉姿勢から全開姿勢にする過程では、摺接部１１３は図示するように弾性変形して段差１４８または角部１５０を乗り越えて摺接面１４７に乗り上がり、これにより摺接部１１３と摺接面１４７とが摺接する。これにより摺接面１４７と摺接部１１３との間に回転角度に応じた所定の摩擦力が生じる。全開姿勢から全閉姿勢にする場合、生じた摩擦力はスキャナハウジング３の閉方向のモーメントに抗する開方向のモーメントとして作用する。すなわちスキャナハウジング３の閉じ方向への落下に対する制動力として作用する。従って、スキャナハウジング３が所定の重量より重い場合、スキャナハウジング３は落下速度を落してゆっくり閉じる。これによりスキャナハウジング３の自重による急激な落下は防止され、スキャナハウジング３とプリンタハウジング２との間で手を挟むなどの事故を防ぐことができる。また、スキャナハウジング３が所定の重量より軽い場合、全開と全閉との間の任意の角度で停止する。
【００２９】
以上説明した本発明の一実施例に係るヒンジ１は、圧縮コイルばね１３によりくさび体１２を回動体１１側に付勢することでスキャナハウジング３に開方向のモーメントを作用させる他、摺接部１１３を摺接面１４７に摺接させることで生じる摩擦力により、スキャナハウジング３の閉じ回動時に閉方向のモーメントに抗する開方向のモーメントを作用させる。よってヒンジ１によると、スキャナハウジング３の閉方向への急激な落下を防止できる。
【００３０】
更に、ヒンジ１では、ケース１４内部において摺接部１１３と摺接面１４７とが摺接して制動に必要な摩擦力を生じているため、摩擦力を生じるために回動体１１にケース１４の開口部側上端縁を覆う部分を設ける必要がない。よってヒンジ１によると、従来のヒンジ５に比べて回動体１１を小型化できる。従って、ヒンジ１の形状を小型化できる。
【００３１】
更に、ヒンジ１では、摺接部１１３が図１に示すように反開口部側に延びているため、ケース１４や回動体１１の大きさを変えることなく摺接部１１３の長さのみを長くすることできる。このため、ヒンジ１の大きさがヒンジ５と概ね同じ大きさである場合、摺接部１１３と回動軸心１５ａとの距離を、ヒンジ５の軸孔中心と突子５３との距離より長くすることができる。よってヒンジ１によると、ヒンジ１の大きさがヒンジ５と概ね同じ大きさである場合、ヒンジ５より開方向のモーメントを大きくでき、ヒンジ５より重いスキャナハウジング３を制動できる。逆にいえば、小さな形状でヒンジ５と同じ重さのスキャナハウジング３を制動できる。従って、形状を小型化できる。
【００３２】
更に、ヒンジ１によると、くさび体１２とケース１４の内壁面との間に生じる摩擦力により、スキャナハウジング３の閉じ回動時に回動体１１に開方向のモーメントを与えるため、摺接部１１３や圧縮コイルばね１３にかかる負担を緩和できる。よってヒンジ１によると、形状を更に小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るヒンジの全閉姿勢のときの摺接部と摺接面とを示す断面図である。
【図２】本発明の一実施例に係るヒンジを用いた画像入出力装置の模式図である。
【図３】本発明の一実施例に係るヒンジを画像入出力装置に取り付けた様子を拡大して示す図である。
【図４】本発明の一実施例に係るヒンジの構成を説明する図である。
【図５】本発明の一実施例に係るヒンジが備えるケースの側壁端部の断面図である。
【図６】本発明の一実施例に係るヒンジの全開姿勢のときの摺接部と摺接面とを示す断面図である。
【図７】（Ａ）は本発明の一実施例に係るヒンジの全閉姿勢のとき断面図であり、（Ｂ）は全開姿勢のときの断面図である。
【図８】本発明の一実施例に係るヒンジの中間姿勢のときの摺接部と摺接面とを示す断面図である。
【図９】従来のヒンジを示す図である。
【符号の説明】
１ ヒンジ
４ 複合機（画像入出力装置）
２ プリンタハウジング（本体）
３ スキャナハウジング（開閉体）
１１ 回動体
１２ くさび体
１３ 圧縮コイルばね（弾性部材）
１４ ケース
１５ａ 回動軸心（回動軸）
１５ 金属シャフト
２０ 印刷部（印刷手段）
３０ 走査部（画像読み取り手段）
１１２ カム部
１１３ 摺接部
１２１ 斜面
１４７ 摺接面
Claims (5)
- 本体又は開閉体の一方に取り付けられる筒状のケースと、
前記本体又は前記開閉体の他方に取り付けられ、前記ケースの互いに向き合う側壁端部に回動自在に支持され、カム部を有する回動体と、
前記ケースに往復移動自在に収容され、前記回動体が回動すると前記カム部と摺接する斜面を有するくさび体と、
前記ケースに収容され、前記くさび体を回動体側に付勢する弾性部材と、
前記ケースの内壁の前記回動体の回動軸よりくさび体側に形成され、前記回動軸とほぼ平行な線分の平行移動軌跡に相当する凹に湾曲した摺接面と、
前記回動体に形成され、前記回動体が回動すると前記摺接面と摺接する摺接部であって、前記カム部の先端部近傍に形成されている摺接部と、
を備えることを特徴とするヒンジ。 - 本体又は開閉体の一方に取り付けられる筒状のケースと、
前記本体又は前記開閉体の他方に取り付けられ、前記ケースの互いに向き合う側壁端部に回動自在に支持され、カム部を有する回動体と、
前記ケースに往復移動自在に収容され、前記回動体が回動すると前記カム部と摺接する斜面を有するくさび体と、
前記ケースに収容され、前記くさび体を回動体側に付勢する弾性部材と、
前記ケースの内壁の前記回動体の回動軸よりくさび体側に形成され、前記回動軸とほぼ平行な線分の平行移動軌跡に相当する凹に湾曲した摺接面と、
前記回動体に形成され、前記回動体が回動すると前記摺接面と摺接する摺接部と、
を備え、
前記摺接部と前記摺接面との間に生じる摩擦力が前記回動体の回動角度に応じて変動するように前記回動軸から前記摺接面上の任意の点までの距離が変動していることを特徴とするヒンジ。 - 前記くさび体は、前記ケースに圧入されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のヒンジ。
- 前記摺接面と前記摺接部とは、前記開閉体が全閉姿勢のとき又は全開姿勢のとき圧接しないことを特徴とする請求項１、２又は３に記載のヒンジ。
- 印刷手段を収容しているプリンタハウジングと、
前記プリンタハウジングの上部に載置され画像読み取り手段を収容しているスキャナハウジングと、
前記プリンタハウジングに前記スキャナハウジングを揺動自在に連結する請求項１〜４のいずれか一項に記載のヒンジと、
を備えることを特徴とする画像入出力装置。
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