JP7485326B2 - ヒンジ装置並びに各種機器 - Google Patents

Description

本発明は、とくに複写機の装置本体の上部の手前側に設置されている操作パネルを当該装置本体に対して開閉可能に取り付ける際に用いて好適なヒンジ装置並びにこのヒンジ装置を用いた各種機器に関する。

複写機の装置本体の上部手前側に設置されている操作パネルは、例えば特許文献１に記載されているように、一般的には装置本体に固定設置されており、その設置位置を変位できるようには構成されていない。

しかしながら、その設置位置はユーザーが成人で健常者を想定して所定の高さに固定されているため、車椅子に乗っているユーザーや、背丈の及ばない子供たちが操作パネルを操作しようとする場合、操作パネルに手が届かないか、操作パネルが見えにくいといった問題があり、そういった弱者に配慮した操作パネルが求められている。

このような場合、操作パネルを装置本体に対して開閉させるところのフリクションワッシャーと皿バネを用いる公知構成のチルトヒンジ装置が考えられるが、この従来公知のチルトヒンジ装置は、操作パネルをその閉成状態からの引き起こして開く開成操作時と、開いた操作パネルを元位置に戻す閉成操作時において、同じフリクショントルクを創出する。しかしながら、装置本体に対して開閉させる操作パネルは、当該操作パネルを装置本体に対して引き起こす開成操作時には閉成操作時よりも軽い操作力で操作でき、任意の開閉角度で安定停止できることが望まれる。このような要望に答えることのできるヒンジとして、特許文献２に示したカールタイプのヒンジ装置が存在している。このカールタイプのヒンジ装置は、操作パネルを引き起こして開く際には、押し倒して閉じる際よりも低いフリクショントルクが創出されることから、上記した操作パネルを装置本体に対して開閉させるヒンジとしては望ましいことになるが、本発明は、さらに開成操作時のフリクショントルクを閉成時のフリウショントルクよりもさらに低くすることができるカールタイプのヒンジ装置並びにこのヒンジ装置を用いた複写機が望まれたことから開発された。

特開２０１１－１４１３０８号公報 特開２００２－９８１３４号公報

従って、本発明の目的は、例えば複写機の操作パネルなどの開閉体を装置本体などの被開閉体に対して手前側へ引き起こして開き、車いすに乗った人や背丈の及ばない子供たちが、操作パネルを見易くすることができ、かつ、操作パネルを装置本体から引き起こして開く際には、押し倒して閉じる際のフリクショントルクよりもさらに軽い操作力で操作できるように改良されたカールタイプのヒンジ装置並びにこのヒンジ装置を用いた複写機を提供せんとするにある。

また、本発明に係るヒンジ装置は、上記した複写機の操作パネルのヒンジ装置に限らず、本発明に係る機能を持つことが求められている、或は上記した機能を有することが有用性を増す、家具、洋式便器、実験装置、事務機器、その他の各種機器の被開閉体に対して開閉される開閉体のヒンジ装置にもそのまま適用できることから、そのような各種機器に用いることのできるヒンジ装置並びにこのヒンジ装置を用いた各種機器を提供することもその目的としている。

したがって、以下の説明では、もっぱら複写機の操作パネルのヒンジ装置としてその実施形態を説明するが、本発明は複写機の操作パネルのものに限定されず、同じような技術的課題を持つ他の下駄箱などの家具や、洋式便器などの蓋体を開閉するヒンジ装置としての用途も考えられることから、本願特許請求の範囲では複写機の装置本体を被開閉体の一例とし、操作パネルを開閉体の一例として記載している。

本発明の目的を実現するために請求項１に記載のヒンジ装置は、被開閉体に対して開閉体を上下方向へ開閉可能に連結するヒンジ装置であって、前記ヒンジ装置を一対のヒンジ装置で構成すると共に、少なくともそのうちの一つのヒンジをカールタイプのヒンジ装置で構成し、前記カールタイプのヒンジ装置は、前記被開閉体側に取り付けられる被開閉体取付板とこの被開閉体取付板から折り曲げた側板を有する取付部材と、前記開閉体側に取り付けられる開閉体取付部とこの開閉体取付部に設けられたところのその一側端部に突出部を有するカール部を有する支持部材と、前記取付部材の前記側板に設けたヒンジシャフト取付孔へ挿入固定される固定部と、この固定部に続いて設けられた挿入部と、この挿入部に続いて設けられたその半径方向に突出するストッパー部と、このストッパー部に続いて設けられた前記カール部に回転可能に圧入される圧入部を有するところの、前記取付部材と前記支持部材を連結するヒンジシャフトと、前記支持部材を前記開閉体の開成方向へ付勢するために、前記ヒンジシャフトの前記挿入部に環巻きされて前記取付部材と前記支持部材の間に弾設されたトーションスプリングと、で構成し、前記カール部はその巻込先端側と前記取付部材の取付部との間に軸方向に延びる間隙が設けられると共に、弾性が付与されており、前記カール部とそこに圧入された前記ヒンジシャフトとの前記圧入部との間には粘性オイルが充填されると共に、前記トーションスプリングは、その一端部を前記取付部材の前記側板に係合させ、その他端部を前記支持部材に設けた係合部と係合させることにより、前記ストッパー部と前記突出部が互いに係合する方向へ引っ張る引張力を持つように前記支持部材と前記取付部材の間に弾設されていることを特徴とする。

本発明の請求項２に係る各種機器は、請求項１に記載のヒンジ装置を用いたことを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、取付部材を被開閉体に取り付け、支持部材を開閉体側に取付けて開閉体を開閉させると、ヒンジシャフトの圧入部とカール部の間に発生するフリクショントルクが回転方向に応じて異なる大きさで作用する上に、トーションスプリングの弾性変形に伴う反力がフリクショントルクに加算されて開閉操作に対する抵抗となる。したがって、開閉体を開成位置から閉成位置へ閉じる際には、圧入部とカール部の間に発生するフリクショントルクが大きいことに加えて、トーションスプリングが巻き込まれることから、開閉体の閉成操作に対する抵抗が大きくなる。これに対し、開閉体を閉成位置から開成位置へ開く際には、圧入部とカール部の間に発生するフリクショントルクが小さくなることに加えて、トーションスプリングの反発力がアシスト方向に働くことから、開閉体は単なるカールヒンジに比べて、軽い操作力で開くことができ、かつ、操作パネルに対する手指によるタッチ操作時においては、容易に変位することがないものである。さらに、取付部材と支持部材との間に、フリクショントルクに加えて粘性オイルによる粘性ダンパートルクを付加できた上で、長年使用しても操作時における異音発生を防止できるものである。

また、請求項１に係る発明によれば、カール部と圧入部との間に発生するフリクショントルクが開閉に応じて異なる一定値であるのに対して、トーションスプリングが発生させる付勢力のトルクは開成位置から閉成位置まで次第に大きくなる。そして、このような角度位置に応じた付勢力のトルクの変化は、トーションスプリングの特性を選択することで自在に変更可能である。したがって、開閉体の重量や用途に応じてトーションスプリングの特性を選択することによって、開閉体を引き起こす際の軽さと開閉体を押し倒す際の大きな抵抗とのバランスを最適化できる。

請求項２に係る発明によれば、請求項１に記載のヒンジ装置を用いるので、各種機器において、被開閉体に対して開閉体を開閉させる際の操作性の向上を図ることができるものである。

本発明に係るヒンジ装置を用いた各種機器の一例である複写機の斜視図である。 本発明に係るヒンジ装置を取り付けた操作パネルを斜め上方から見た拡大斜視図である。 図２に示した状態において、操作パネルを想像線で示して見た平面図である。 図１に示した右側のヒンジ装置の動作を説明する説明図である。 図2に示した右側のカールタイプのヒンジ装置単体の斜視図である。 図３に示した右側のカールタイプのヒンジ装置の平面図である。 図３に示した左側のカールタイプのヒンジ装置の斜視図である。 図３に示した左側のカールタイプのヒンジ装置の平面図である。 図５、図６に示した右側のカールタイプのヒンジ装置の分解斜視図である。 図９に示した右側のカールタイプのヒンジ装置のヒンジシャフトを示し、（ａ）はその側面図、（ｂ）はその正面図である。 図９に示した右側のカールタイプのヒンジ装置の支持部材を示し、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ－Ａ断面を含む側面図である。 図５と図６に示した右側のカールタイプのヒンジ装置のフリクショントルクの説明図であり、（ａ）は開成位置、（ｂ）は閉成位置である。 実施の形態２のヒンジ装置を取り付けた操作パネルの平面図である。 図１３に示した右側のカールタイプのヒンジ装置の構成の説明図である。（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の説明では、被開閉体を複写機の装置本体とし、この装置本体に対して引き起こしたり押し倒したりして開閉される操作パネルを開閉体として説明するが、本発明の実施形態は、このものに限定されず、上述したように、他の下駄箱や洋式便器、その他の被開閉体に用いられる上下方向へ開閉される蓋体などの開閉体にも適用することができるものである。この理由により、特許請求の範囲では、本体側を被開閉体と記載し、操作パネル側を開閉体と記載している。

（実施の形態１）
図１に示すように、各種機器の一例である複写機１は、被開閉体の一例である装置本体２と、この装置本体２の上部後端部に、図示してない原稿圧着板開閉装置を介して開閉可能に取り付けられた原稿圧着板３とを有している。装置本体２の上面の手前（操作者）側には、開閉体の一例である操作パネル４が設置されている。ヒンジ装置５は、装置本体２に対して操作パネル４を上下方向へ開閉可能に連結している。

図２、図３、図４に示すように、本発明に係るヒンジ装置５は、一対のヒンジ装置５Ａ、５Ｂで構成されている。このうち右側のカールタイプのヒンジ装置５Ａは、取付部材１１の被開閉体取付部１１ａを操作パネル４の右側に位置させて、装置本体２の上面２ａに取付ネジ１１ｎを介して取り付けられる。そして、カールタイプのヒンジ装置５Ａは、支持部材１２の開閉体取付部１２ａを操作パネル４の下面４ａの右端に取付ネジ１２ｎを介して取り付けられる。一方、左側のカールタイプのヒンジ装置５Ｂは、取付部材２１の被開閉体取付部２１ａを操作パネル４の左側に位置させて、装置本体２の上面２ａに取付ネジ２１ｎを介して取り付けられる。そして、カールタイプのヒンジ装置５Ｂは、支持部材２２の開閉体取付部２２ａを操作パネル４の下面４ａの左端に取付ネジ２２ｎを介して取り付けられる。

図５、図６、図７、図８に示すように、実施の形態１では、カールタイプのヒンジ装置５Ａ、５Ｂは、左右対称に形成された実質的に同一部品を用いてそれぞれ組み立てられている。このため、右側のカールタイプのヒンジ装置５Ａの各部材に付した１０番台の符号の数値の一桁目の数字を共通にした２０番台の符号を左側のカールタイプのヒンジ装置５Ｂの各部材に付している。そして、以下の説明では、右側のカールタイプのヒンジ装置５Ａの１０番台の符号を読み替えて左側のカールタイプのヒンジ装置５Ｂの構造を理解できるものとみなして、左側のカールタイプのヒンジ装置５Ｂの各部の詳細な構成については、カールタイプのヒンジ装置５Ａのものと重複する説明を省略している。カールタイプのヒンジ装置５Ａ、５Ｂは、実質的に同じ構成であるので、右側のカールタイプのヒンジ装置５Ａについて説明し、左側のカールタイプのヒンジ装置５Ｂの詳しい説明は省略している。

図４に示すように、カールタイプのヒンジ装置５Ａは、取付部材１１に固定されたヒンジシャフト１３の周りで、支持部材１２を回転させることにより、操作パネル４を、開成位置Ｐ２と閉成位置Ｐ１との間で開閉させる。

図５、図６、図９に示すように、カールタイプのヒンジ装置５Ａは、装置本体２側に取り付けられる取付部材１１と、操作パネル４側に取り付けられる支持部材１２と、取付部材１１の側に固定される固定部１３ｅと、支持部材１２の側に設けたカール部１２ｃに圧入される圧入部１３ａと、を有し、操作パネル４の開閉操作に伴いカール部１２ｃが回転するように成すと共に取付部材１１と支持部材１２を連結するヒンジシャフト１３と、支持部材１２を操作パネル４の開成方向へ付勢するために、ヒンジシャフト１３に環巻きされて取付部材１１と支持部材１２の間に弾設されたトーションスプリング１４とで構成している。

取付部材１１の被開閉体取付部１１ａには、カールタイプのヒンジ装置５Ａを装置本体２に取り付ける際に取付ネジ（１１ｎ：図４）が挿入される取付孔１１ｄが形成されている。一方、支持部材１２の開閉体取付部１２ａには、カールタイプのヒンジ装置５Ａを操作パネル４に取り付ける際に取付ネジ（１２ｎ：図４）が挿入される取付孔１２ｄが形成されている。

取付部材１１の側板部１１ｂは、被開閉体取付部１１ａの一側部から直角に立ち上げられると共に側板部１１ｂの長手方向の一端部側に軸受部１１ｃが形成され、軸受部１１ｃの中央に扁平な開口形状の軸受孔１１ｅが形成されている。

取付部材１１の被開閉体取付部１１ａの長手方向の他端部に折曲げ挿入片１１ｇが設けられている。折曲げ挿入片１１ｇは、被開閉体取付部１１ａを装置本体２へ取り付ける際に、装置本体２に形成された図示しない凹所（図４参照）へ落とし込むことにより、カールタイプのヒンジ装置５Ａの位置決め及び取付強度に寄与している。

図１０（ａ）に示すように、ヒンジシャフト１３は、変形取付軸部である固定部１３ｅと、固定部１３ｅに続いて設けられた挿通部１３ｃと、挿通部１３ｃに続いて設けられたストッパー部１３ｆと、ストッパー部１３ｆに続いて設けられた圧入部１３ａとで構成される。図９に示すように、取付部材１１の軸受部１１ｃの軸受孔１１ｅに固定部１３ｅを挿入してヒンジシャフト１３が固定されている。

図１０（ｂ）に示すように、変形取付軸部である固定部１３ｅは、取付部材１１の軸受孔１１ｅの開口形状に適合させて、いわゆるダブルＤカットが形成されている。ヒンジシャフト１３は、固定部１３ｅを取付部材１１の軸受孔１１ｅへ挿入して貫通した先端側を打撃してかしめる（塑性変形させる）ことにより、取付部材１１に固定されている。

ヒンジシャフト１３は、オイルが塗布された圧入部１３ａを有する。オイルは油膜を形成して金属材料の直接接触を回避することにより、静止摩擦係数を低下させ、取付部材１１の回転開始を円滑にする。圧入部１３ａには平行なオイル溝１３ｂ，１３ｂ，１３ｂが形成されている。オイル溝１３ｂ，１３ｂ，１３ｂは、オイルを保持して、カール部１２ｃの内周面とヒンジシャフト１３の圧入部１３ａとの当接面へ毛細管現象によりオイルを安定供給して油切れを起こさないようになっている。さらに、このオイルはヒンジ装置５を長年使用の後においてもカール部１２ｃと圧入部１３ａとの間で、異音が発生するのを防止している。

なお、実施例１では、カール部１２ｃとヒンジシャフト１３の圧入部１３ａとの間に粘性の低い通常のオイルを充填したが、通常のオイルよりも粘性の高い粘性オイルを充填してもよい。これにより、取付部材１１と支持部材１２との間に粘性オイルによる粘性ダンパートルクを作用させることができる。

図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、支持部材１２は、円筒状のカール部１２ｃと階段状の開閉体取付部１２ａと板状の梁部１２ｂとが一体に形成されている。カール部１２ｃと開閉体取付部１２ａとは、板状の梁部１２ｂによって連結されている。支持部材１２は、板状の弾性体材料の一例である鋼板をカール曲げ加工、及びプレス加工して外観を一体的に形成した後に全体が浸炭処理されている。

カール部１２ｃは、カール曲げ加工により鋼板の一端側を円筒状に曲げて形成されている。開閉体取付部１２ａ及び梁部１２ｂは、カール部１２ｃが形成された鋼板の他端側をプレス加工により階段状に曲げて形成されている。このとき、プレス加工に伴って開閉体取付部１２ａの取付孔１２ｄが形成され、梁部１２ｂと開閉体取付部１２ａの折り曲げ部分の補強がされている。梁部１２ｂの補強は、リブ状の突条部１２ｍ、折り曲げ部分の角に形成された三角形の突出部１２ｐ、１２ｏを含む。

図１１（ｃ）に示すように、カール部１２ｃの内径ｄは、図１０（ａ）に示すヒンジシャフト１３の圧入部１３ａの直径Ｄよりも小さい。このため、カール部１２ｃにヒンジシャフト１３の圧入部１３ａを位置決めて回転軸線方向に圧入すると、カール部１２ｃが弾性変形して拡径し、隙間１２ｇが拡大して、カール部１２ｃが外側から圧入部１３ａを締め付ける。その結果、カール部１２ｃの内周面と圧入部１３ａの当接面に圧力がかかって摩擦力が発生し、ヒンジシャフト１３と支持部材１２の相対回転に伴ってフリクショントルクが発生する。

図１２（ａ）に示すように、フリクショントルク発生部１５は、ヒンジシャフト１３に対する支持部材１２の回転時にフリクショントルクを発生させる。フリクショントルク発生部１５は、支持部材１２のカール部１２ｃがヒンジシャフト１３の圧入部１３ａを弾性的に押圧して回転することにより、カール部１２ｃの内周面と圧入部１３ａとが摩擦してフリクショントルクを発生する。カールタイプのヒンジ装置５Ａは、操作パネル４を持ち上げる過程のフリクショントルクが、押し下げる過程のフリクショントルクよりも小さくなっている。

カール部１２ｃのカール方向は、開閉体取付部１２ａを持ち上げる矢印Ｒ１の回転方向のフリクショントルクが、開閉体取付部１２ａを押し下げる矢印Ｒ２の回転方向のフリクショントルクよりも小さくなるように設定されている。開閉体取付部１２ａを持ち上げて、支持部材１２を矢印Ｒ１方向に回転させると、フリクショントルクで回転に逆らう支持部材１２がカール部１２ｃの巻き付きを緩める方向にカール部１２ｃを変形させる。このため、カール部１２ｃの直径がわずかに拡大してカール部１２ｃが圧入部１３ａを締め付ける力が低下してフリクショントルクが小さくなる。

一方、開閉体取付部１２ａを押し下げて、支持部材１２を矢印Ｒ２方向に回転させると、フリクショントルクで回転に逆らう支持部材１２がカール部１２ｃの巻き付きを強める方向にカール部１２ｃを変形させる。このため、カール部１２ｃの直径がわずかに縮小してカール部１２ｃが圧入部１３ａを締め付ける力が増加してフリクショントルクが大きくなる。

カールタイプのヒンジ装置５Ａの場合、フリクショントルク発生部１５単体では、押し下げ方向のフリクショントルク＝１．８Ｎｍに対して、持ち上げ方向のフリクショントルク＝－１．２Ｎｍである。そして、この数値レベルでは、操作パネル４の開閉時に快適な操作感を得るためには、操作パネル４を押し下げる際のフリクショントルクが物足りなく、操作パネル４を持ち上げる方向のフリクショントルクは過大であることが指摘された。そこで、実施の形態１のヒンジ装置５では、取付部材１１と支持部材１２との間に操作パネル４を持ち上げる方向の付勢力を作用するトーションスプリング１４を設けている。

図５、図６、図９に示すように、カールタイプのヒンジ装置５Ａは、閉成位置Ｐ１から開成位置Ｐ２まで操作パネル４がフリーストップとなる範囲で操作パネル４を持ち上げる方向の付勢力を作用するトーションスプリング１４を有する。トーションスプリング１４は、一端部１４ｂを取付部材１１の係合部１１ｆに係合し、他端部１４ｃを支持部材１２の係合部１２ｆに係合し、コイル部１４ａにヒンジシャフト１３に挿通させて設けられている。

図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、トーションスプリング１４は、閉成位置Ｐ１から開成位置Ｐ２まで、操作パネル４がフリーストップとなる範囲の全域で操作パネル４を持ち上げる方向の付勢力を作用する。実施の形態１のカールタイプのヒンジ装置５Ａでは、閉成位置Ｐ１におけるトーションスプリング１４の出力トルクを－０．２Ｎに設定している。

その結果、フリクショントルク発生部１５のフリクショントルクと、トーションスプリング１４のアシストトルクとの合計トルクとしての操作トルクは、押し下げ方向の操作トルク＝１．８Ｎｍ＋０．２Ｎｍ＝２．０Ｎｍに対して、持ち上げ方向の操作トルク＝１．２Ｎｍ－０．２Ｎｍ＝１．０Ｎｍとなった。そして、このレベルであれば、操作パネル４を押し下げる際のフリクショントルクが十分であり、操作パネル４を持ち上げる方向のフリクショントルクが過大ではなく、操作パネル４の開閉時に快適な操作感が得られることが確認された。すなわち、操作パネル４を装置本体２に対して引き起こす場合には、軽い操作力で引き起こすことができるが、操作パネル４を押し倒す場合には、カールタイプのヒンジ装置５Ａが発生させる大きなフリクショントルクに加えて、トーションスプリング１４が発生させる付勢力のトルクにも逆らうことになる。このため、複写機１の操作パネル４を手指でタッチ操作したり、押し倒した際に操作パネル４が容易に変位してしまうことを避けることができるものである。

そして、このような開閉で非対称の抵抗力に支持されて、操作パネル４が自重で落下することなく任意の角度位置で位置保持されるフリーストップが実現されている。ヒンジ装置５は、開成位置Ｐ２と閉成位置Ｐ１の間の全範囲でフリーストップであって、任意の角度位置で操作パネル４を保持可能である。

図１０（ｂ）に示すように、ヒンジシャフト１３のストッパー部１３ｈは、ヒンジシャフト１３の周面から約１２０度の開き角度で扇型に突出している。ストッパー部１３ｈの周方向の両端面が、支持部材１２の回転範囲を規制する規制面１３ｉ、１３ｊとなっている。図５、図６に示す回転規制機構１６は、ヒンジシャフト１３の周りで支持部材１２を回転させた時に、支持部材１２の回転範囲を規制する。回転規制機構１６は、ヒンジシャフト１３から半径方向に突出させたストッパー部１３ｈを、カール部１２ｃの端部から回転軸線方向に突出させた突出部１２ｈに係合させることにより、操作パネル４の開成位置Ｐ２でカール部１２ｃの回転範囲を規制する。回転規制機構１６は、カールタイプのヒンジ装置５Ａに元々存在するヒンジシャフト１３とカール部１２ｃの構造を利用して、カールタイプのヒンジ装置５Ａにコンパクトに組み込まれている。

回転規制機構１６は、操作パネル４の開成位置Ｐ２でカール部１２ｃの回転範囲を規制するので、操作パネル４が開成位置Ｐ２を超えて不必要に開かれることがない。トーションスプリング１４は、操作パネル４の開成位置Ｐ２において、ストッパー部１３ｈに対して突出部１２ｈを突き当てる方向に支持部材１２を付勢しているので、トーションスプリング１４の付勢力を用いて操作パネル４を開成位置Ｐ２に再現性高く安定に保持できる。操作パネル４は、開成位置Ｐ２で安定し、外からの揺れや振動、或は操作パネル４の操作時に手指で少し押した程度では、変位しない。したがって、操作パネル４の操作性が向上する。

図１２（ａ）に示すように、回転規制機構１６は、ヒンジシャフト１３のストッパー部１３ｈと、支持部材１２の突出部１２ｈと、で構成される。ストッパー部１３ｈの一端の規制面１３ｊは、支持部材１２の回転に伴って突出部１２ｈの規制面１２ｊに当接して、支持部材１２の開成方向の回転範囲を規制する。規制面１３ｊが規制面１２ｊに当接した状態で、操作パネル４は開成位置Ｐ２に位置決められている。そして、このとき、トーションスプリング１４は、最も弾性変形が小さく出力トルクが小さい状態であるが、規制面１３ｊに規制面１２ｊを押し付けるように支持部材１２を付勢している。

一方、図１２（ｂ）に示すように、ヒンジシャフト１３の規制面１３ｉは、支持部材１２の規制面１２ｉに当接して支持部材１２の閉成方向の回転範囲を規制可能である。しかし、カールタイプのヒンジ装置５Ａでは、規制面１３ｉが規制面１２ｉに当接する少し手前で操作パネル４が装置本体２に当接して閉成位置Ｐ１に位置決められる。操作パネル４を閉成位置Ｐ１にしたとき、規制面１３ｉと規制面１２ｉの間には隙間がある。カールタイプのヒンジ装置５Ａでは、操作パネル４を閉成位置Ｐ１で強く押え付ける操作がされる可能性があるため、このときの操作トルクを装置本体２へ逃がすことにより、操作トルクがヒンジシャフト１３のストッパー部１３ｈに集中して過剰な力がかからないようにしている。

図９に示すように、ヒンジシャフト１３の挿通部１３ｃは、トーションスプリング１４のコイル部１４ａを挿通して、緩く保持している。そして、ヒンジシャフト１３のストッパー部１３ｈは、トーションスプリング１４のコイル部１４ａの内径よりも大きく形成されている。このため、トーションスプリング１４のコイル部１４ａは、ヒンジシャフト１３の固定部１３ｅに固定された取付部材１１の軸受部１１ｃの内壁面と、ストッパー部１３ｆの側面と、によって回転軸線方向の移動を規制されている。

上述したように、本発明に係るヒンジ装置５は、これを構成するヒンジ装置５Ａ、５Ｂが共にカールタイプのものであって、左右の違いがあるのみで、その構成は同じである。したがって、ヒンジ装置５Ａと５Ｂは、装置本体２側に取り付けられる取付部材１１、２１と、操作パネル４側に取り付けられる支持部材１２、２２と、取付部材１１、２１と支持部材１２、２２のいずれか一方の側に固定される固定部１３ｅ、２３ｅと、いずれか他方の側に設けたカール部１２ｃ、２２ｃに圧入される圧入部１３ａ、２３ａを有し、操作パネル４の開閉操作に伴いカール部１２ｃ、２２ｃか或は圧入部１３ａ、２３ａが回転するように成すと共に、取付部材１１、２１と支持部材１２、２２を連結するヒンジシャフト１３、２３と、支持部材１２、２２を操作パネル４の開成方向へ付勢するために、ヒンジシャフト１３、２３に環巻きされて取付部材１１、２１と支持部材１２、２２の間に弾設されたトーションスプリング１４、２４とで構成されている。

このため、装置本体２に対して操作パネル４を回転させると、圧入部１３ａ、２３ａとカール部１２ｃ、２２ｃの間に発生するフリクショントルクが回転方向に応じて異なる大きさで作用する。そして、トーションスプリング１４、２４の弾性変形に伴う反力がフリクショントルクに加算されて回転操作に対する抵抗となる。操作パネル４を閉成位置Ｐ１から開成位置Ｐ２へ回転する際には、圧入部１３ａ、２３ａとカール部１２ｃ、２２ｃの間に発生するフリクショントルクが小さいことに加えて、トーションスプリング１４、２４の弾性変形が大きくて付勢力が大きいため、操作パネル４の回転操作に対する抵抗が小さくなる。一方、操作パネル４を開成位置Ｐ２から閉成位置Ｐ１へ回転する際には、圧入部１３ａ、２３ａとカール部１２ｃ、２２ｃの間に発生するフリクショントルクが大きいことに加えて、トーションスプリング１４、２４の弾性変形が小さくて付勢力が小さいため、操作パネル４の回転操作に対する抵抗が大きくなる。

したがって、操作パネル４の開閉操作において、従来にない特徴的な操作感（手応え）を実現することができる。すなわち、操作パネル４を軽く引き起こして利用できる一方で、一度引き起こした操作パネル４は強固に開成位置Ｐ２を保持して利用中に誤って押し倒され難い。このため、操作パネル４が不必要に閉じられ難い。

ところで、ヒンジ装置５は、操作パネル４を装置本体２に対して開閉操作すると、操作パネル４の回転方向に応じて異なる負荷トルクを発生させる。カールタイプのヒンジとトーションスプリング１４、２４の組み合せは、このような回転方向に応じて異なる負荷トルクのヒンジ装置５を、ワンウェイクラッチやラチェット機構を用いて設計する場合よりも少ない部品点数とシンプルな組み立て構造で実現することができる。

また、ヒンジ装置５は、カール部１２ｃ、２２ｃと圧入部１３ａ、２３ａとの間に発生するフリクショントルクが開閉に応じて異なる一定値であるのに対して、トーションスプリング１４、２４が発生させる付勢力のトルクは開成位置Ｐ２から閉成位置Ｐ１まで次第に大きくなる。そして、このような角度位置に応じた付勢力のトルクの変化は、トーションスプリング１４、２４の特性を選択することで自在に変更可能である。

したがって、操作パネル４の重量や用途に応じてトーションスプリング１４、２４の特性を選択することによって、引き起こす際の軽さと押し倒す際の大きな抵抗とのバランスを最適化できる。

上述したように、ヒンジ装置５は、ヒンジシャフト１３、２３にはその半径方向に突出させたストッパー部１３ｈ、２３ｈを設け、カール部１２ｃ、２２ｃの端部軸方向にはストッパー部１３ｈ、２３ｈと支持部材１２、２２の回転角度によって当接する突出部１２ｈ、２２ｈが設けられている。

したがって、操作パネル４の回転範囲を規制する機構を、カールタイプのヒンジ装置５Ａ、５Ｂに元々存在するヒンジシャフト１３、２３とカール部１２ｃ、２２ｃの構造を利用してコンパクトに実現できる。

上述したように、ヒンジ装置５は、トーションスプリング１４、２４が、ストッパー部１３ｈ、２３ｈと突出部１２ｈ、２２ｈが互いに係合する方向へ引っ張る引張力を持つように支持部材１２、２２と取付部材１１、２１の間に弾設されている。したがって、トーションスプリング１４、２４の付勢力を用いて、ストッパー部１３ｈ、２３ｈと突出部１２ｈ、２２ｈが互いに係合する回転位置に取付部材１１、２１と支持部材１２、２２とが保持されるので、操作パネル４の回転位置を、ストッパー部１３ｈ、２３ｈと突出部１２ｈ、２２ｈが互いに係合する回転位置で再現性高く安定に保持できる。

上述したように、ヒンジ装置５は、カール部１２ｃ、２２ｃとこのカール部１２ｃ、２２ｃに圧入されるヒンジシャフト１３、２３の圧入部１３ａ、２３ａとの間には、粘性オイルが充填されている。したがって、取付部材１１、２１と支持部材１２、２２との間に、フリクショントルクに加えて粘性オイルによる粘性ダンパートルクを付加できる。

上述したように、複写機１は、ヒンジ装置５を用いて操作パネル４を開閉可能にしている。したがって、複写機１において、装置本体２に対して操作パネル４を回転させる操作の作業性を改善できる。

カールタイプのヒンジ装置５Ａ、５Ｂは、ストッパー部１３ｈ、２３ｈが、ヒンジシャフト１３、２３に挿通されたコイル部１４ａ、２４ａの回転軸線方向の位置を規制している。また、取付部材１１、２１が、ヒンジシャフト１３、２３が固定された側板部１１ｂ、２１ｂとこの側板部１１ｂ、２１ｂの下辺を直角に曲げて形成された被開閉体取付部１１ａ、２１ａとを有し、側板部１１ｂ、２１ｂとカール部１２ｃ、２２ｃとの間に位置させてコイル部１４ａ、２４ａがヒンジシャフト１３、２３の挿通部１３ｃ、２３ｃに挿通されている。このため、カールタイプのヒンジ装置５Ａ、５Ｂは、既存の回転規制機構１６、２６の一部分を利用してヒンジシャフト１３、２３に対するトーションスプリング１４、２４の位置決めを実現できる。また、既存の取付部材１１、２１の一部分を利用してヒンジシャフト１３、２３に対するトーションスプリング１４、２４の位置決めを実現できる。

カールタイプのヒンジ装置５Ａ、５Ｂは、支持部材１２、２２が、板状の弾性体材料の一端側を円筒状に曲げて形成されたカール部１２ｃ、２２ｃと、この板状の弾性体材料の他端側を階段状に曲げて形成された開閉体取付部１２ａ、２２ａと、を有する。そして、カール部１２ｃ、２２ｃと開閉体取付部１２ａ、２２ａとは、板状の梁部１２ｂ、２２ｂによって連結されている。このため、カールタイプのヒンジ装置５Ａ、５Ｂは、板状の梁部１２ｂ、１３ｂによってカール部１２ｃ、２２ｃの軸方向長さ全体に荷重を分散させて、カール部１２ｃ、２２ｃと圧入部１３ａ、２３ａのフリクショントルクを安定させることができる。

（実施の形態２）
実施の形態１では、図５、図６、図９に示すように、ヒンジシャフト１３と２３が、取付部材１１と２１に固定される固定部１３ｅ２３ｅと支持部材１２、２２のカール部１２ｃ、２２ｃに圧入される圧入部１３ａ、２３ａとを有し、操作パネル４の開閉操作に伴ってカール部１２ｃ、２２ｃが回転する実施の形態を説明した。これに対して、実施の形態２では、図１３、図１４に示すように、ヒンジシャフト３３と４４が、支持部材３２と４２に固定される固定部３３ｅと４３ｅが取付部材３１、４１のカール部３１ｃ、４１ｃに圧入される圧入部３３ａ、４３ａとを有し、操作パネル４の開閉操作に伴ってヒンジシャフト３３、４３が回転するものである。

即ち、図１３、図１４に示すように、実施の形態２では、図１に示すヒンジ装置５に置き換えてヒンジ装置６が装備されている。ヒンジ装置６は、一対のカールタイプのヒンジ装置６Ａ、６Ｂで構成されている。これらのカールタイプのヒンジ装置６Ａ、６Ｂは、左右対称に形成された実質的に同一部品を用いてそれぞれ組み立てられている。このため、右側のカールタイプのヒンジ装置６Ａの各部材に付した３０番台の符号の数値の一桁目の数字を共通にした４０番台の符号を左側のカールタイプのヒンジ装置６Ｂの各部材に付している。そして、右側のカールタイプのヒンジ装置６Ａの符号を読み替えて左側のカールタイプのヒンジ装置６Ｂの構造を理解できるものとみなして、左側のカールタイプのヒンジ装置６Ｂの説明を一部省略している。また、実施の形態２のカールタイプのヒンジ装置６Ａは、上記の相違点を除くと、実施の形態１のカールタイプのヒンジ装置５Ａとほぼ同一の構成である。このため、図１３、図１４では、実施の形態１のカールタイプのヒンジ装置５Ａの各部材に付した１０番台の符号の数値の一桁目の数字を共通にした３０番台の符号を実施の形態２のカールタイプのヒンジ装置６Ａの各部材に付している。そして、実施の形態１のカールタイプのヒンジ装置５Ａの符号を読み替えて実施の形態２のカールタイプのヒンジ装置６Ａの構造を理解できるものとみなして、実施の形態２のカールタイプのヒンジ装置６Ａの説明を一部省略している。

カールタイプのヒンジ装置６Ａは、支持部材３２と、支持部材３２に固定されたヒンジシャフト３３と、ヒンジシャフト３３に対して回転可能に取り付けた取付部材３１と、ヒンジシャフト３３の回転時にフリクショントルクを発生させるフリクショントルク発生部３５と、取付部材３１に対するヒンジシャフト３３の回転範囲を規制する回転規制機構３６と、で構成されている。

操作パネル４の下面４ａに、取付ネジ１２ｎを用いて支持部材３２の開閉体取付部３２ａが固定されている。支持部材３２の側板部３２ｂは、開閉体取付部３２ａの一側部から直角に立ち上げられている。側板部３２ｂの長手方向の一端部側に軸受孔３２ｅが形成されている。一方、装置本体２の上面２ａに、取付ネジ１１ｎを用いて取付部材３１の被開閉体取付部３１ａが固定されている。取付部材３１の長手方向の一端部に円筒状のカール部３１ｃが形成されている。ヒンジシャフト３３は、支持部材３２の軸受孔３２ｅに挿入される変形取付軸部である固定部３３ｅと、取付部材３１のカール部３１ｃに圧入される圧入部３３ａと、を有する。

以上の説明では、左右のカールタイプのヒンジ装置５Ａ、５Ｂのトーションスプリング１４、２４を同一形状、同一特性のものとして説明した。しかし、カールタイプのヒンジ装置５Ａ、５Ｂのトーションスプリング１４、２４を巻き数の異なるものや、弾性係数の異なるものや、初期弾性変形量を異ならせたものとしてもよい。左右のカールタイプのヒンジ装置５Ａ、５Ｂのフリクショントルク発生部１５、２５が閉成位置Ｐ１で出力するフリクショントルクの差を埋め合わせるようにカールタイプのヒンジ装置５Ａ、５Ｂのトーションスプリング１４、２４の弾性係数の組み合せを選択してもよい。すなわち、カールタイプヒンジから独立したトーションスプリング１４、２４は、ヒンジ装置５の用途や負荷条件に応じて動作特性の多くのバリエーションを可能にする。１種類のカールタイプヒンジを使用してトーションスプリングを異ならせることで、回転操作に対する操作抵抗やアシスト力を幅広く変化させることができる。トーションスプリングの弾性係数と巻き数とを異ならせ、開成位置Ｐ２での初期弾性変形量を異ならせることによって、ヒンジ装置の様々な用途や使用条件に柔軟に対応することができる。

以上の説明では、カールタイプのヒンジ装置５Ａ、５Ｂとヒンジ装置６Ａ、６Ｂをそれぞれ実質的に同一のものとして説明したが、両者の構造又は特性を異ならせてもよい。ヒンジ装置５とヒンジ装置６を構成するそれぞれ二つのヒンジの一方をフリーストップとして他方をフリーストップでないものとしてもよい。また、それぞれの両方をカールタイプのヒンジ装置とする場合であっても、その一方にのみトーションスプリングを設けて、他方には設けない組合せとしてもよい。カールタイプのヒンジ装置５Ａ、５Ｂと６Ａ、６Ｂの少なくとも一方にダンパ装置を組み込んでもよい。一方のヒンジ装置をカールタイプであってトーションスプリングを有するヒンジ装置とする一方で、他方のヒンジ装置は、単なるフリクションワッシャーと皿バネを用いたチルトヒンジ装置としてもよい。チルトヒンジ装置は、トーションスプリングを有するものであってもよい。

以上の説明では、各種機器の一例として、上記したように、複写機１を例示し、被開閉体の一例として装置本体２を例示し、開閉体の一例として操作パネル４を例示した。しかし、本発明はこれらのものに限定されない。その他にも例えば、家具や下駄箱などの各種機器の本体を被開閉体とし、この被開閉体に対し上下方向に開閉させる開閉体としての蓋体などの開閉用にも適用できるものである。

以上詳細に説明したように、本発明に係るヒンジ装置は、複写機の操作パネルを始めとし、下駄箱などの家具や洋式便器の本体を構成する被開閉体に対して上下方向に開閉する扉や蓋などの開閉体のヒンジ装置として好適に用いることができるものである。

１ 複写機
２ 装置本体（被開閉体）
４ 操作パネル（開閉体）
５ ヒンジ装置
５Ａ カールタイプのヒンジ装置
５Ｂ カールタイプのヒンジ装置
６Ａ カールタイプのヒンジ装置
６Ｂ カールタイプのヒンジ装置
１１、２１、３１、４１ 取付部材
１１ａ、２１ａ、３１ａ、４１ａ 被開閉体取付部
１１ｂ、２１ｂ、３１ｂ、４１ｂ 側板部
１２、２２、３２、４２ 支持部材
１２ａ、２２ａ、３２ａ、４２ａ 開閉体取付部
１２ｂ、２２ｂ 梁部
１２ｃ、２２ｃ、３１ｃ、４１ｃ カール部
１２ｈ、２２ｈ 突出部
１２ｉ、２２ｉ 規制面
１２ｊ、２２ｊ 規制面
１３、２３、３３、４３ ヒンジシャフト
１３ａ、２３ａ、３３ａ、４３ａ 圧入部
１３ｂ、２３ｂ、３３ｂ、４３ｂ オイル溝
１３ｃ、２３ｃ３３ｃ、４３ｃ 挿通部
１３ｅ、２３ｅ、３３ｅ、４３ｅ 固定部
１３ｈ、２３ｈ、３３ｈ、４３ｈ ストッパー部
１３ｉ、２３ｉ 規制面
１３ｊ、２３ｊ 規制面
１４、２４、３４、４４ トーションスプリング
１４ａ、２４ａ コイル部
１４ｂ、２４ｂ、３４ｂ、４３ｂ 一端部
１４ｃ、２４ｃ、３４ｃ、４３ｃ 他端部
１５、２５、３５、４５ フリクショントルク発生部
１６、２６、３６、４６ 回転規制機構
Ｐ１ 閉成位置
Ｐ２ 開成位置

Claims (2)

1. 被開閉体に対して開閉体を上下方向へ開閉可能に連結するヒンジ装置であって、
   前記ヒンジ装置を一対のヒンジ装置で構成すると共に、少なくともそのうちの一つのヒンジをカールタイプのヒンジ装置で構成し、
   前記カールタイプのヒンジ装置は、
   前記被開閉体側に取り付けられる被開閉体取付板とこの被開閉体取付板から折り曲げた側板を有する取付部材と、
   前記開閉体側に取り付けられる開閉体取付部とこの開閉体取付部に設けられたところのその一側端部に突出部を有するカール部を有する支持部材と、
   前記取付部材の前記側板に設けたヒンジシャフト取付孔へ挿入固定される固定部と、この固定部に続いて設けられた挿入部と、この挿入部に続いて設けられたその半径方向に突出するストッパー部と、このストッパー部に続いて設けられた前記カール部に回転可能に圧入される圧入部を有するところの、前記取付部材と前記支持部材を連結するヒンジシャフトと、
   前記支持部材を前記開閉体の開成方向へ付勢するために、前記ヒンジシャフトの前記挿入部に環巻きされて前記取付部材と前記支持部材の間に弾設されたトーションスプリングと、で構成し、
   前記カール部はその巻込先端側と前記取付部材の取付部との間に軸方向に延びる間隙が設けられると共に、弾性が付与されており、前記カール部とそこに圧入された前記ヒンジシャフトとの前記圧入部との間には粘性オイルが充填されると共に、
   前記トーションスプリングは、その一端部を前記取付部材の前記側板に係合させ、その他端部を前記支持部材に設けた係合部と係合させることにより、前記ストッパー部と前記突出部が互いに係合する方向へ引っ張る引張力を持つように前記支持部材と前記取付部材の間に弾設されていることを特徴とする、
   ヒンジ装置。
2. 請求項１に記載のヒンジ装置を用いたことを特徴とする、各種機器。

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