JP4424043B2 - ヒンジ及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明はヒンジ及びそれを用いた画像形成装置に関する。

画像形成装置として、プリンタと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、スキャナ部を揺動体とし、印刷部を本体として両者をヒンジで搖動自在に連結しているものが知られている。しかしながら、スキャナ部と印刷部とを搖動自在に連結した複合機の場合、スキャナ部が自重により閉じると、衝撃による故障が発生する場合がある。

特許文献１には、図８に示すように、制動機構を備えるヒンジ５によってスキャナ部５９と図示しない印刷部とが連結された画像形成装置が開示されている。印刷部に固定されるケース５１は筒状に形成され、くさび体５２を往復移動自在に収容している。くさび体５２は回転体５７のカム部５３に圧接する斜面５４を有し、ケース５１に収容された圧縮コイルばね５５でカム部５３の金属シャフト５８に接近する方向に押されている。ケース５１にはスキャナ部５９に固定される回転体５７が金属シャフト５８で搖動自在に連結されている。くさび体５２が圧縮コイルばね５５で押されることにより、くさび体５２の斜面５４がカム部５３を押すため、金属シャフト５８を中心として紙面上で反時計回りに回転させるトルクが回転体５７に作用する。このトルクはスキャナ部５９を開く力として作用するため、閉じるときにはスキャナ部５９が自重により閉じるのを防止する。

しかし、特許文献１に記載された画像形成装置によると、金属シャフト５８が挿入される軸穴が、温度変化により熱変形したり、カム部５３がくさび体５２に常時圧接することにより金属シャフト５８から受ける力で変形したり、繰り返し揺動操作を行うことにより金属シャフト５８との間に発生する摩擦により変形する。金属シャフト５８が挿入される軸穴が広がると、回転の制動力が弱まるという問題がある。また、繰り返し揺動を行うことによりくさび体５２とカム部５３の圧接部が磨耗し、回転の制動力が弱まるという問題がある。さらに、スキャナ部５９の重量が増加する場合、揺動体の重量に対して十分な制動力を発生させるためには圧縮コイルばね５５のばね定数を上げるとともにヒンジ５の各部の強度を上げなければならないという問題がある。

特開２００３−１２９７３９号公報

本発明は、このような問題を解決するために創作されたものであって、揺動に対する摩擦による制動力が大きいヒンジ、及びそれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためのヒンジは、本体または揺動体の一方に取り付けられる筒状のケースと、前記本体または前記揺動体の他方に取り付けられ、前記筒状のケースの互いに向き合う側壁に回転自在に支持される回転体と、前記互いに向き合う側壁の内壁面のそれぞれに形成されている突部と、前記回転体に形成され前記突部と圧接し前記側壁を前記回転体の回転軸線と平行な方向に押圧する圧接部と、前記回転体に形成されるカム部と、前記筒状のケースに往復移動自在に収容され前記カム部と摺接する斜面を有するくさび体と、前記筒状のケースに収容され前記くさび体を前記回転体側に付勢する弾性部材と、を備えるヒンジであって、前記突部は、前記揺動体が全閉姿勢と全開姿勢の中間姿勢になる期間中にのみ前記圧接部に圧接する。突部と圧接する圧接部を回転体に形成することにより、揺動体の揺動時に、回転体の圧接部と突部との間の摩擦力による制動力を発生させることができる。また、圧接部が回転体の回転軸線と平行な方向にケースの側壁を押圧する構成では、摩擦力を発生させる抗力は回転体の回転軸方向に作用するため、回転体の回転軸及び軸穴がその抗力によって変形することを防止できる。また前記突部は、前記揺動体が全閉姿勢と全開姿勢の中間姿勢になる期間中にのみ前記圧接部に圧接する。全閉姿勢及び全開姿勢のときには圧接部が突部に圧接しない構成では、圧接部が筒状のケースの側壁を押圧する期間を短くすることができる。その結果、筒状のケースの側壁の塑性変形を抑制することができる。

前記互いに向き合う側壁の内壁面のそれぞれに形成されている段部をさらに備え、前記段部は、前記回転体の回転軸線と平行な線分の平行移動軌跡に相当する形状であり、前記回転体が所定の姿勢にあるとき前記回転体の角部に圧接する。段部と角部が圧接した状態では、段部と角部との間にヒンジの揺動に対する制動力となる摩擦力を発生させることができる。

上記目的を達成するための画像形成装置は、前記本体としての印刷部と、前記印刷部の上部に載置される前記揺動体としてのスキャナ部と、前記印刷部に前記スキャナ部を搖動自在に連結する前記ヒンジとを備える。印刷部とスキャナ部を連結するヒンジを前記ヒンジで構成することにより、スキャナ部の自重による閉動作に対する制動力を摩擦力によって増大させることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて説明する。
図２は、本発明の一実施例に係るヒンジ１を用いた画像形成装置としての複合機４を示す模式図である。複合機４は、請求項に記載の揺動体としてのスキャナ部３０と請求項に記載の本体としての印刷部２０とを備えている。スキャナ部３０は画像の読み取り機能を有する。印刷部２０は画像の印刷機能を有する。また複合機４は、スキャナ部３０で読み取った画像を印刷部２０で印刷することができるため、全体として複写機能を有する。

スキャナ部３０は、ヒンジ１の金属シャフト１５を中心に揺動する。スキャナハウジング３は、スキャナ部３０のハウジングである。スキャナハウジング３は樹脂等で箱形に形成されている。スキャナ部３０は、原稿台３９を有し、所謂フラットベッド型のスキャナを構成している。スキャナ部３０には、原稿台３９の盤面を覆う原稿台カバー３２が搖動可能に接続されている。スキャナ部３０は、光源３４、ミラー３５、レンズ３６、リニアイメージセンサ３７、キャリッジ３８などを備えている。キャリッジ３８は、原稿台３９の盤面と平行な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、Ｂ方向に運搬する。破線で示すように、ミラー３５及びレンズ３６は光源３４により照射された被写体Ｍの反射光像をリニアイメージセンサ３７に結像する。

プリンタハウジング２は、印刷部２０のハウジングである。プリンタハウジング２は樹脂等で箱形に形成されている。印刷部２０は、スキャナ部３０を搖動可能に支持している。全閉状態のスキャナ部３０は印刷部２０の上部に載置され、スキャナ部３０はプリンタハウジング２によって支持される。尚、本実施例では、スキャナ部３０の底部が印刷部２０の上部に載置されている状態を全閉状態といい、スキャナ部３０の底部が印刷部２０の上部から最も離れた状態を全開状態というものとする。印刷部２０のキャリッジ２２は、複数のカードリッジ２３及び記録ヘッド２４をＣ、Ｄ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に噴射される。印刷部２０の送紙機構２６は、印刷部２０の図示しない給紙口に供給された印刷用紙Ｎを図示しないプラテン上に搬送し印刷部２０の図示しない排紙口から排出する。
制御部４０は、パーソナルコンピュータ等の外部システム又はスキャナ部３０から入力される、画像データ又は印刷データに基づいて送紙機構２６及び記録ヘッド２４の作動を制御する。

図３は、本発明の一実施例に係るヒンジ１の外観を示す断面図である。本実施例ではヒンジ１のケース１４を印刷部２０に図示しないねじで取り付け、回転体１１をスキャナ部３０に図示しないねじで取り付けている。尚、ケース１４をスキャナ部３０に取り付け、回転体１１を印刷部２０に取り付けてもよい。
図４は、ヒンジ１の分解斜視図である。ヒンジ１は、回転体１１と、くさび体１２と、請求項に記載の弾性部材としての圧縮コイルばね１３と、ケース１４と、金属シャフト１５と、金属シャフト１５の抜けを防止するリング部材１６とを備える。

回転体１１は、両端部に形成されたねじ穴１１６、１１７にねじ込まれる図示しないねじによってスキャナ部３０に固定される。回転体１１は、軸穴１１４に挿入される金属シャフト１５が軸穴１４４及び軸穴１４５に挿入されることによって、ケース１４に回転自在に支持される。軸穴１１４はボス部１１８に形成されている。ボス部１１８の端面がケース１４の内壁面に当接することにより、回転体１１は金属シャフト１５の中心軸線方向に位置決めされる。回転体１１のケース１４に収容される部位の側面の一部が請求項に記載の圧接部に相当する。回転体１１のケース１４に収容される部位の外周面の一部が請求項に記載のカム部に相当する。尚、本実施例において回転体１１の側面とは、回転体１１の外壁面のうち回転体１１の回転軸線に対して垂直な部位をいうものとする。また本実施例において回転体１１の外周面とは、回転体１１の外壁面のうち回転体１１の回転軸線に平行な線分の平行移動軌跡に相当する部位をいいうものとする。以下、回転体１１のケース１４に収容される部位の側面を圧接部１１３といい、回転体１１のケース１４に収容される部位の外周面をカム部１１２というものとする。

ケース１４は、開口部１４３を有する有低筒状に形成されている。ケース１４には圧縮コイルばね１３とくさび体１２が収容される。向かい合う一対の側壁１４１及び１４２の開口部１４３側の端部には金属シャフト１５が回転自在に挿入される軸孔１４４、１４５が形成されている。ケース１４は、プリンタハウジング２に形成された図示しない凹部に挿入され、ねじ穴１４８にねじ込まれる図示しないねじによって印刷部２０に固定される。
くさび体１２は、ケース１４に往復移動可能に圧入される。くさび体１２は、回転体１１のカム部１１２と圧接する斜面１２１を有する。くさび体１２がケース１４内を往復移動する時、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。この摩擦力はヒンジ１の揺動に対する制動力として作用する。

図５は、本発明の一実施例に係るケース１４を示す斜視図である。ケース１４の側壁１４１及び側壁１４２の互いに向かい合う内壁面にそれぞれ段部１４６及び突部１４７が形成されている。段部１４６は、回転体１１の回転軸線と平行な線分の平行移動軌跡に相当する形状である。段部１４６は、回転体１１が所定の姿勢にあるとき図６（Ｂ）に示すように回転体１１の角部１１５に圧接する。段部１４６と角部１１５が圧接した状態では、段部１４６と角部１１５との間にヒンジ１の揺動に対する制動力となる摩擦力が発生する。２つの突部１４７は、それぞれ段部１４６と軸穴１４４の間に形成されている。突部１４７の外縁は面取りされている。

次に、ヒンジ１の作動について説明する。
図１（Ａ）は、スキャナ部３０が全開姿勢のときのケース１４と圧接部１１３の位置関係を示している。図１（Ｂ）は、スキャナ部３０が全閉姿勢でもなく全開姿勢でもない中間姿勢のときのケース１４と圧接部１１３の位置関係を示している。図１（Ｃ）は、スキャナ部３０が全閉姿勢のときのケース１４と圧接部１１３の位置関係を示している。スキャナ部３０が全開姿勢のときと全閉姿勢のときは、回転体１１の圧接部１１３は側壁１４１にも側壁１４２にも圧接しない。回転体１１の圧接部１１３は、スキャナ部３０が全開姿勢でもなく全閉姿勢でもない中間姿勢になる期間中に、図６（Ｂ）に示すように側壁１４２の突部１４７と側壁１４１の突部１４７に圧接する。圧接部１１３が側壁１４２の突部１４７と側壁１４１の突部１４７とに圧接しながら回転体１１が回転すると発生する摩擦力は、ヒンジ１が揺動する作動に対する制動力になる。

図７（Ａ）は、スキャナ部３０が全閉姿勢のときのヒンジ１を示す断面図であり、図７（Ｂ）は、全開姿勢のときのヒンジ１を示す断面図である。図７（Ａ）に示す全閉姿勢から図７（Ｂ）に示す全開姿勢になる方向にスキャナ部３０を揺動させると（すなわちスキャナ部３０を開くと）、圧縮コイルばね１３は伸張する。スキャナ部３０の姿勢が全閉姿勢に近いときは、圧縮コイルばね１３がくさび体１２を押し上げることによってスキャナ部３０を開方向に回転させる力も、スキャナ部３０に作用する重力の閉方向の分力も大きい。ここでいう閉方向とはスキャナ部３０が全閉姿勢に近付く回転方向である。一方、スキャナ部３０の姿勢が全開姿勢に近いときは、圧縮コイルばね１３がくさび体１２を押し上げることによってスキャナ部３０を開方向に回転させる力も、スキャナ部３０に作用する重力の閉方向の分力も小さい。ここでいう開方向とはスキャナ部３０が全開姿勢に近付く回転方向である。すなわち、スキャナ部３０が閉じる作動に対する圧縮コイルばね１３による制動力はスキャナ部３０が自重によって閉じようとする力に応じて変化する。

以上説明した本発明の一実施例によれば、ケース１４の側壁１４１及び１４２にそれぞれ形成された突部１４７に回転体１１の圧接部１１３が圧接すると摩擦力が発生し、スキャナ部３０の揺動に対する制動力が増大する。また、突部１４７に圧接する回転体１１の圧接部１１３は、回転体１１の回転軸線と垂直な面で構成されているため、突部１４７と圧接部１１３の間の摩擦力を発生させる効力は、回転体１１の回転軸線と平行な方向に作用する。したがって、回転体１１を回転自在に支持する軸穴１４４及び１４５の変形を抑制しつつ、スキャナ部３０の揺動作動に対する摩擦による制動力を増大させることができる。
また、圧接部１１３は、スキャナ部３０が全閉姿勢と全開姿勢になる状態ではケース１４の側壁１４１、１４２に圧接しない。したがって、ケース１４の塑性変形により圧接部１１３と側壁１４１、１４２との間の摩擦力が低下することを抑制できる。

（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ本発明の一実施例に係るケース及び圧接部の位置関係を示す断面図である。 本発明の一実施例に係る複合機を示す模式図。 本発明の一実施例に係るヒンジの外観を示す断面図。 本発明の一実施例に係るヒンジを示す分解斜視図。 本発明の一実施例に係るケースを示す斜視図。 （Ａ）は本発明の一実施例に係るケース及び回転体を示す断面図、（Ｂ）はその部分拡大図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施例に係るヒンジを示す断面図である。 従来のヒンジを示す断面図。

符号の説明

１ ヒンジ、２ プリンタハウジング、３ スキャナハウジング、１１ 回転体、１２ くさび体、１３ 圧縮コイルばね（弾性部材）、１４ ケース、２０ 印刷部（本体）、３０ スキャナ部（揺動体）、１１２ カム部、１１３ 第一当接部（圧接部）、１２１ 斜面、１４７ 突部

Claims (3)

1. 本体または揺動体の一方に取り付けられる筒状のケースと、
   前記本体または前記揺動体の他方に取り付けられ、前記筒状のケースの互いに向き合う側壁に回転自在に支持される回転体と、
   前記互いに向き合う側壁の内壁面のそれぞれに形成されている突部と、
   前記回転体に形成され前記突部と圧接し前記側壁を前記回転体の回転軸線と平行な方向に押圧する圧接部と、
   前記回転体に形成されるカム部と、
   前記筒状のケースに往復移動自在に収容され前記カム部と摺接する斜面を有するくさび体と、
   前記筒状のケースに収容され前記くさび体を前記回転体側に付勢する弾性部材と、
   を備えるヒンジであって、
   前記突部は、前記揺動体が全閉姿勢と全開姿勢の中間姿勢になる期間中にのみ前記圧接部に圧接するヒンジ。
2. 前記互いに向き合う側壁の内壁面のそれぞれに形成されている段部をさらに備え、
   前記段部は、前記回転体の回転軸線と平行な線分の平行移動軌跡に相当する形状であり、前記回転体が所定の姿勢にあるとき前記回転体の角部に圧接する請求項１に記載のヒンジ。
3. 前記本体としての印刷部と、
   前記印刷部の上部に載置される前記揺動体としてのスキャナ部と、
   前記印刷部に前記スキャナ部を搖動自在に連結する請求項１又は２に記載のヒンジと、
   を備える画像形成装置。

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