(57)【要約】【課題】  表示部１を含む昇降部１４０の重量をつり合わせる昇降装置１００を表示部１の背面にコンパクトに配置し、前面から見た支柱を細くして表示部１の厚みを薄く見せることでデザイン性の優れた表示機器を得ることを目的とする【解決手段】  本発明は、基台２に対し略垂直に取り付けられた支柱３、支柱３に形成されたラック４、ラック４と回転可能にかみ合うギ円形ア９ａ、円形ギア９ａに一端を固定され円形ギア９ａにトルクを発生させるねじりコイルばね８、支柱３に形成されたガイド突起３０にガイドされて昇降し円形ギア９ａとねじりコイルばね８を支持するスライダ５ａ、５ｂを備えねじりコイルばね８は、ガイド突起３０に重力方向と反対方向である−Ｚ方向の力が作用するように円形ギア９ａに対してトルクを発生することを特徴とする。【選択図】        図１
2011038555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台に対し略垂直に取り付けられた支柱、
前記支柱に形成されたラック、
前記ラックと回転可能にかみ合うギア、
前記ギアに一端を固定され前記ギアにトルクを発生させるトルク発生手段、
前記支柱に形成されたガイド部にガイドされて昇降し前記ギアと前記トルク発生手段を支持するガイド部材を備え
前記トルク発生手段は、前記ガイド部材に重力方向と反対方向の力が作用するように前記ギアに対してトルクを発生することを特徴とする昇降装置。
【請求項２】
トルク発生手段は、ねじりコイルばねであることを特徴とする請求項１に記載の昇降装置。
【請求項３】
ガイド部材は、弾性体と摩擦部材とを有し前記弾性体が前記摩擦部材を支柱に押し当てることで摩擦力を発生させることを特徴とする請求項１または２に記載の昇降装置。
【請求項４】
ギアのピッチ円の半径は、トルク発生手段の発生するトルクが大きくなるにつれて大きくなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の昇降装置。
【請求項５】
同軸に配置された少なくとも２つ以上のギアを有し前記ギアの回転方向の同一角度で前記ギアのうち任意に選んだ第１のギアのピッチ円の最大半径と前記第１のギアと異なる第２のギアのピッチ円の最小半径とが同一であることを特徴とする請求項４に記載の昇降装置。
【請求項６】
ギアのピッチ円は任意の定数をａ任意の角度をｂとした場合に前記ギアの回転方向の角度θにおける半径ｒが次式
【数１】
2011038555.tif 000004
で表される平面上の等角螺旋形状をしており、ラックのピッチ線は基台の設置面に対して角度ｂで傾いていることを特徴とする請求項４または５に記載の昇降装置。
【請求項７】
映像を映し出す表示部と、
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の昇降装置と
を備えたことを特徴とする表示機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示機器の昇降装置に関し、特に操作性を向上させる昇降装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
パソコンモニタ等の表示機器は、使用者の位置や視線の高さに応じて昇降、チルト（スタンドを固定したまま表示画面を上向き下向きに動かす）、スイベル（スタンドを固定したまま表示画面を左向き右向きに動かす）させる機構を備えている。特に昇降に際しては、昇降する表示部の重量を何らかの手段でつり合わせて任意の位置で止めることができるいわゆるフリーストップ機能を備えて、表示部を自由な高さに調整できることが必要となる。
【０００３】
表示部の重量をつり合わせるため、例えば渦巻きばねによる定荷重ばねを用いたものがある(例えば、特許文献１、特許文献２参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１７８９６３号公報（段落００２９、図１、図２）
【特許文献２】特開２００４−７０２７９号公報（段落００２２、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、台座上に設けられ支柱として用いられるホルダの中に渦巻きばねが納められているため、薄板状の渦巻きばねを収納するための所定幅の寸法がホルダに必要となり、デザインの自由度を妨げるという問題があった(例えば、特許文献１)。
【０００６】
また、渦巻きばねのように直線的に力を発生させるばねは、表示部１の昇降方向に少なくとも昇降量と同等の伸び量を必要とする。このため表示部１の裏側に配置したとしても表示部１の裏面の昇降方向に大きな部分を必要とする。
【０００７】
一方、表示パネルの薄型化に伴い、表示機器は正面から見たデザインのみならず、側面から見たデザインも重要視されるようになった。この場合、表示部１の裏面に大きな昇降装置を取り付けることは表示部の厚みを増すことになりデザインの自由度を妨げるという問題があった(例えば、特許文献２)。
【０００８】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、フリーストップ機能を備えた昇降装置を表示部の背面にコンパクトに配置し、前面から見た支柱を細くすると共に、表示パネルを薄く見せることでデザイン性の優れた表示機器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し目的を達成するために、本発明は、基台に対し略垂直に取り付けられた支柱、支柱に形成されたラック、ラックと回転可能にかみ合うギア、ギアに一端を固定されギアにトルクを発生させるトルク発生手段、支柱に形成されたガイド部にガイドされて昇降しギアとトルク発生手段を支持するガイド部材を備えトルク発生手段は、ガイド部材に重力方向と反対方向の力が作用するようにギアに対してトルクを発生することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、表示部の重量をつり合わせる手段を表示部の背面にコンパクトに配置し、表示機器の前面から見た場合の支柱を細くし、表示パネルを薄く見せることができる昇降装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１における昇降装置の構成を示す斜視分解図である。
【図２】実施の形態１における円形ギア周辺の要部詳細図である。
【図３】実施の形態１におけるブレーキ機構の説明図である。
【図４】実施の形態１におけるブレーキ機構の斜視分解図である。
【図５】実施の形態１におけるブレーキ機構の斜視分解図である。
【図６】実施の形態１における昇降装置の動作を説明する動作説明図である。
【図７】実施の形態１における昇降装置の動作を説明する動作説明図である。
【図８】実施の形態１における表示部の昇降方向の位置とギアトルクとの関係を示す図である。
【図９】実施の形態１における表示部の昇降方向の位置と上昇力との関係を示す図である。
【図１０】実施の形態２における昇降装置の動作を説明する動作説明図である。
【図１１】実施の形態２における昇降装置の動作を説明する動作説明図である。
【図１２】実施の形態２における表示部の昇降方向の位置とピッチ円の半径との関係を示す図である。
【図１３】実施の形態２における表示部の昇降方向の位置とギアトルクとの関係を示す図である。
【図１４】実施の形態２における表示部の昇降方向の位置と上昇力との関係を示す図である。
【図１５】実施の形態３におけるギアとラックとの関係を示す斜視図である。
【図１６】実施の形態３における昇降装置の動作を説明する動作説明図である。
【図１７】実施の形態３における昇降装置の動作を説明する動作説明図である。
【図１８】実施の形態３における昇降装置の動作を説明する動作説明図である。
【図１９】実施の形態３における昇降装置の動作を説明する斜視図である。
【図２０】実施の形態３における昇降装置の動作を説明する斜視図である。
【図２１】実施の形態３における昇降装置の動作を説明する斜視図である。
【図２２】実施の形態４におけるギアの形状を示す平面図である。
【図２３】実施の形態４におけるギアとラックの関係を示す平面図である。
【図２４】実施の形態４における昇降装置の動作を説明する動作説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明にかかる表示機器の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１の表示機器２００の昇降装置１００の構成を示す斜視分解図、図２は円形ギア９ａ周辺の要部の詳細図、図３、図４、図５はブレーキ機構の説明図、図６、図７は昇降装置１００の動作を説明する動作説明図である。
【００１４】
図１において、表示機器２００の設置面に垂直な方向をＺ方向とし、図１中上側を＋Ｚ方向、その反対方向を−Ｚ方向とする。また、表示部１の厚み方向をＸ方向とし、表示部１の表示面である表面側を＋Ｘ方向、裏面側を−Ｘ方向とする。また、Ｘ方向及びＺ方向に直交する方向、すなわち表示部１の水平方向をＹ方向とし、図１における右方向を＋Ｙ方向、左方向を−Ｙ方向とする。
【００１５】
まず、図１を参照して、昇降装置１００の構成について説明する。支柱３は基台２の＋Ｚ方向に略垂直に立てられており、その＋Ｘ側である前面側の側面には、Ｚ軸方向に長い矩形の穴３１が形成されている。穴３１には、穴３１に対応した矩形のラック４が取り付けられている。このラック４は後述する円形ギア９ａにかみ合う。なお、実施の形態１ではラック４を支柱３と別部品で構成しているが、支柱３と一体で形成することもできる。
【００１６】
また、支柱３の＋Ｘ方向の面のＹＺ平面上に、Ｚ方向に長く矩形の板状でＹ方向両側に凸部３２を有するガイド部として機能するガイド突起３０が形成されている。
【００１７】
ガイド部材であるスライダＲ５ａとスライダＬ５ｂには、前記ガイド突起３０のＹ方向両側に形成された凸部３２に移動可能にはめ込まれる凹部５１ａ、５１ｂが形成されている。凹部５１ａ。５１ｂの＋Ｘ側にはスライダＲ５ａとスライダＬ５ｂをねじ止めにより一体に固定する固定部５２ａ、５２ｂが形成されている。一体となったスライダ５は、ガイド突起３０に沿ってＺ方向に昇降動作をすることができる。
【００１８】
円形ギア９ａは、ラック４にかみ合うギアである。支軸１０は円形ギア９ａの回転軸であり、円形ギア９ａは支軸１０の−Ｙ方向に取り付けられている。支軸１０の−Ｙ方向の端部は、略Ｌ字形状のブロックであるホルダ１１に形成された図示されていない軸受穴に回転可能に支持されている。ホルダ１１は、前記スライダＬ５ｂにねじ止め固定されている。
【００１９】
図２において、トルク発生手段であるねじりコイルばね８の両端部は、ねじりコイルばね８の軸と平行であるＹ軸方向に折り曲げられた端部８１、８２を形成している。−Ｙ方向の端部８１はねじりコイルばね８のコイル径に対応する位置に設けられた円形ギア９ａの挿入穴９１に挿入されて固定される、＋Ｙ方向の端部８２はストッパ１３に設けられた挿入穴１３ｂに挿入されて固定されている。このストッパ１３に設けられた軸穴１３ａには支軸１０の＋Ｙ方向の端部が回転可能に挿入される。
【００２０】
ここで、ねじりコイルばね８は、ねじりコイルばね８単体の初期状態から所定のたわみ角分ねじられた状態で組立てられている。例えば、図２の場合には、図２中矢印Ａ方向から見て、端部８１は端部８２に対してＬ方向である反時計回りに所定量ねじられた状態で組立てられている。このため、組立てられた初期状態で円形ギア９ａはＭ方向である時計回りの方向に所定のトルクを生じている。
【００２１】
上記、ホルダ１１、円形ギア９ａ、支軸１０、ねじりコイルばね８、ストッパ１３は組み立てられた後、ホルダ１１とストッパ１３がねじ止め固定されることにより一体となり昇降ユニット１１０を構成する。
【００２２】
チルトベース６は例えば板金の板状の部材で、表示部１の−Ｘ方向である背面に固定されている。チルトベース６のＹ方向の両側には−Ｘ方向に略直角に折り曲げられ、軸受け７ａ、７ｂが取り付けられる軸受け取付け部６１が形成されている。軸受け７ｂは−Ｙ方向の軸受け取付け部６１ｂにねじにより固定され、軸受け７ａは＋Ｙ方向の軸受け取付け部６１ａにねじにより固定されている。
【００２３】
軸受け７ａ、７ｂは、板状の略矩形をしており、−Ｘ方向側は円弧状をしている。軸受け７ａ、７ｂの−Ｘ方向には軸受け穴７１ａ、７１ｂが設けられている。軸受け穴７１ｂには、ホルダ１１に設けられたチルト軸１２が回転可能に挿入されている。このチルト軸１２は、ホルダ１１に一体に形成され、支軸１０と同軸上で、支柱１０に対してホルダ１１の−Ｙ方向側に設けられている。軸受け穴７１ａには、昇降ユニット１１０の支軸１０の＋Ｙ方向の端部が回転可能に挿入される。軸受け７ａ、７ｂがチルトベース６にねじ止め固定されてチルトユニット１２０を構成している。
【００２４】
図３は、支柱３とスライダ５をＸＹ平面で切断した断面図で、図４はブレーキユニット１３０の斜視分解図、図５はスライダ５とブレーキ板５３、ばね５５の取り付け構造を説明する斜視分解図である。
【００２５】
スライダＲ５ａ、スライダＬ５ｂに設けられたブレーキユニット１３０の説明をする。摩擦部材であるブレーキ板５３はスライダＲ５ａ、スライダＬ５ｂに形成された矩形穴５４ａ、５４ｂの中に配置されている。矩形穴５４ａ、５４ｂ内部には弾性体であるばね５５が配置され、所定の押し付け力Ｂ１、Ｂ２によりブレーキ板５３を支柱３に押し当てている。
【００２６】
矩形穴５４ａ、５４ｂの内部には、ばね５５のコイル外径に対応したばね５５を位置決めする位置決め穴５６ａ、５６ｂが形成されている。一方、ブレーキ板５３にはばね５５のコイル内径に対応した位置決め凸部５７が形成されている。ばね５５の両端は各々位置決め穴５６ａ、５６ｂと位置決め凸部５７で位置決めされ、圧縮された場合でも倒れないように保持されている。
【００２７】
スライダＲ５ａとスライダＬ５ｂは、ガイド突起３０の＋Ｘ方向に位置する固定部５２ａ、５２ｂでねじ５８により固定されている。一体となったスライダ５はガイド突起３０にガイドされてＺ軸方向に昇降する。この際、ばね５５はブレーキ板５３を支柱３のＹ方向の両側面から挟み込むように押付けているため、スライダ５は昇降範囲内の自由な位置で静止することができる。なお、ブレーキユニット１３０は、スライダＲ５ａ、スライダＬ５ｂ、ブレーキ板５３、ばね５５、ねじ５８からなる。
【００２８】
次に、図６、図７に基づいて昇降動作の説明をする。図６は円形ギア９ａとラック４の関係を示すもので、表示部１が最も上の昇降位置Ｄ０にある状態を示す。この状態で、ねじりコイルばね８(図２参照)は所定量のたわみ角だけねじられた状態であり、円形ギア９ａに対して図６中矢印Ｍ方向へギアトルクＴ０を与えている。円形ギア９ａのピッチ円の半径をｒとすると、ラック４とかみ合うことによって生じる円形ギア９ａを含む昇降部１４０が受ける上向きの上昇力Ｆ０は、以下の式（１）で表される。なお、昇降部１４０は、昇降ユニット１１０とチルトユニット１２０、ブレーキユニット１３０、表示部１がねじ等で固定されて一体となったものである。
【００２９】
Ｆ０＝Ｔ０／ｒ  ・・・（１）
【００３０】
次に、図７は表示部１を最も下の昇降位置Ｄ１に移動した状態を示しており、図６の状態から円形ギア９ａはＬ方向にＰ度回転している。
【００３１】
この状態で、ねじりコイルばね８(図２参照)は図６の状態からＰ度分巻き込まれる。ばね定数をｋとすると、ねじりコイルばね８は円形ギア９ａに対して図７中矢印Ｍ方向へギアトルクＴ１を与えている。Ｔ１は以下の式（２）で表される。
【００３２】
Ｔ１＝Ｔ０＋ｋ・Ｐ  ・・・（２）
【００３３】
円形ギア９ａがラック４とかみ合うことによって生じる昇降部１４０が受ける上向きの上昇力Ｆ１は、以下の式（３）で表される。
【００３４】
Ｆ１＝Ｔ１／ｒ＝(Ｔ０＋ｋ・Ｐ) ／ｒ  ・・・（３）
【００３５】
ここで、表示部１の質量をＭｄ、昇降ユニット１１０の質量をＭｕ、チルトユニット１２０の質量をＭｔ、ブレーキユニット１３０の質量をＭｂとし、前記上昇力Ｆ０、Ｆ１と質量Ｍｄ、Ｍｔ、Ｍｕ、Ｍｂとの関係を、以下の式（４）の関係に設定する。ただし、式（４）中ｇは重力加速度である。
【００３６】
(Ｆ０＋Ｆ１)／２＝(Ｍｄ＋Ｍｕ＋Ｍｔ＋Ｍｂ)・ｇ  ・・・（４）
【００３７】
つまり、上昇力Ｆ０とＦ１の平均値が昇降される部品である昇降部１４０の総重量と等しくなるように設定する。このため、上昇力Ｆと昇降部１４０の総重量は昇降範囲の略中央でつり合うことになる。ここで昇降部１４０は、表示部１、昇降ユニット１１０、チルトユニット１２０、ブレーキユニット１３０を合わせたものである。
【００３８】
また、前記ばね５５のばね力Ｂ１、Ｂ２は、以下の式（５）の関係に設定する。ただし、式（５）中のμはブレーキ板５３と支柱３の側面との間の摩擦係数である。また、ばね力Ｂ１とＢ２は同じ値とする方が昇降装置１００のＹ方向である左右方向のバランスが良い。
【００３９】
(Ｂ１・μ＋Ｂ２・μ)＝(Ｆ１−Ｆ０)／２
(Ｂ１＋Ｂ２)・μ＝(Ｆ１−Ｆ０)／２
(Ｂ１＋Ｂ２)＝(Ｆ１−Ｆ０)／(２・μ)  ・・・（５）
【００４０】
図８は表示部１の昇降方向であるＺ方向の位置ＤとギアトルクＴの関係を示し、図９は表示部１の昇降方向であるＺ方向の位置Ｄと上昇力Ｆの関係を示している。図８は、表示部１の昇降位置に応じてギアトルクＴがほぼ直線的に変化することを示している。図９に示すように、ギアトルクＴがほぼ直線的に変化した場合、昇降部１４０が受ける上昇力Ｆもほぼ直線的に変化することになる。
【００４１】
上昇力Ｆ０とＦ１の平均値である上昇力Ｆ２の発生する昇降位置Ｄは、上記のような上昇力Ｆと昇降位置Ｄの間に直線的な関係がある場合、昇降位置Ｄ０とＤ１のほぼ中央の昇降位置Ｄ２となる。昇降位置Ｄ０からＤ２の間では昇降部１４０の重量Ｗが上昇力Ｆより大きいため、ブレーキ板５３による摩擦力が無ければ昇降部１４０は自重で昇降位置Ｄ２の位置まで降下する。一方、昇降位置Ｄ２からＤ１の間では昇降部１４０の重量Ｗが上昇力Ｆより小さいため、ブレーキ板５３による摩擦力が無ければ昇降部１４０は上昇力ＦによりＤ２の位置まで上昇する。
【００４２】
ブレーキ板５３による摩擦力は、上昇力Ｆ１とＦ２の差の半分に設定されているため、昇降位置Ｄ０では、以下の式（６）の関係により上昇力Ｆ０と摩擦力Ｈと昇降部１４０の重量Ｗとはつり合いの関係となる。
【００４３】
Ｈ＝（Ｆ１−Ｆ０）／２
Ｆ０＋Ｈ−（Ｍｄ＋Ｍｕ＋Ｍｔ＋Ｍｂ）・ｇ
＝Ｆ０＋（Ｆ１−Ｆ０）／２−(Ｆ０＋Ｆ１)／２
＝０  ・・・（６）
【００４４】
同様に、昇降位置Ｄ１では、以下の式（７）の関係により上昇力Ｆ０と摩擦力Ｈと昇降部１４０の重量Ｗとはつり合いの関係となる
【００４５】
Ｆ１−Ｈ−（Ｍｄ＋Ｍｔ＋Ｍｕ＋Ｍｂ）・ｇ
＝Ｆ１−（Ｆ１−Ｆ０）／２−(Ｆ０＋Ｆ１)／２
＝０  ・・・（７）
【００４６】
また、昇降位置Ｄ２で昇降力Ｆ２と昇降部の重量Ｗがつり合うため昇降部１をＺ方向に動かす力は摩擦力Ｈとなる。これより、昇降部１４０を昇降方向であるＺ方向に動かす力はＤ２で一番大きく摩擦力Ｈと等しくなり、昇降位置Ｄ０、Ｄ１では一番小さいゼロとなる。つまり、昇降位置Ｄ０とＤ１の間では、昇降部１４０を昇降方向であるＺ方向に動かす力は摩擦力Ｈ以下となり、昇降部１４０の重量Ｗに比べて小さな値に抑えることができる。なお、表示部１の昇降方向であるＺ方向の位置Ｄは、ラック４に対する円形ギア９ａの位置に置き換えて表すことができる。
【００４７】
なお、上昇力Ｆと昇降位置Ｄの間に直線的な関係がなく、例えば図９中上凸形状の関係となった場合は、上昇力Ｆ２に対応した昇降位置Ｄ２はＤ０側に寄り、図９中下凸形状の関係となった場合は、上昇力Ｆ２に対応した昇降位置Ｄ２はＤ１側に寄ることになる。
【００４８】
また、図１においてスライダ５は表示部１の重量によりＹ軸回りの回転力を受けるため、スライダ５の凹部５１ａ、５１ｂとガイド突起３０間の摩擦力Ｂｓも発生する。この摩擦力Ｂｓが大きい場合は、この摩擦力Ｂｓを考慮して上記ブレーキ板５３の押付け力Ｂ１、Ｂ２を決める必要がある。つまり、摩擦係数μが同一であるとすると、式５の（Ｂ１＋Ｂ２）は（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｂｓ）となる。
【００４９】
なお、スライダ５の凹部５１ａ、５１ｂとガイド突起３０間の摩擦力Ｂｓを小さくするため、ガイド突起３０の材料をポリアセタール等の摺動性の良い樹脂とし、スライダ５の材料を金属とするなど摺動する材料を選択することができる。また、摺動部分に摺動性の良いシートを貼り付けることもできる。
【００５０】
また、本実施の形態１では、トルク発生手段としてねじりコイルばね８を採用したが、例えばぜんまいのように平面上に渦を巻いた形状のトルク発生手段を用いることもできる。しかしこの場合は、昇降装置１００の厚みが大きくなることから、表示部１の厚みを薄く見せ難いという欠点がある。このため、筒状に巻いたねじりコイルばねは、昇降装置１００の厚み方向を小さくすることができることから、表示部１を薄く見せるためには適していると考えられる。
【００５１】
なお、例えば液晶モニタの場合は、表示部１は映像を表示する液晶パネル、液晶パネルの背面に密着して配置された光源ユニット、液晶パネルを駆動するための駆動回路基板、駆動回路基板等に電力を供給する電源ユニット、画像信号を入力するインターフェース回路基板等が含まれている。このため、図１において図示されていない昇降装置部分を覆うカバーを加えると液晶モニタとしての表示機器２００となる。
【００５２】
このように、支柱３に、ラック４を設け、昇降ユニット１１０には、前記ラック４とかみ合い、昇降部１４０の上下に応じて回転する円形ギア９ａが設けられている。この円形ギア９ａには、円形ギア９ａに対して昇降部１４０が上昇する方向へトルクを発生するねじりコイルばね８の一端が固定されている。これにより、表示部１を含む昇降部１４０の重量をつり合わせ、表示部１を自由な高さに調整できる手段を表示部１の背面に配置し、前面から見た場合の支柱を細くできる。
【００５３】
また、トルクを発生するねじりコイルばね８を使うことで、直線的な力を発生させる渦巻きばねの場合のように昇降量と同等の伸び量を必要とせず、表示部１の裏面の昇降方向に大きな部分を必要としない。これにより、表示部１を薄く見せることが可能となり、表示機器のデザインの自由度を増すことができる昇降装置１００を実現することができる。
【００５４】
実施の形態２．
実施の形態１においては円形ギア９ａがピッチ円の半径ｒが一定となっていたが、本実施の形態２では、円形ギア９ａのピッチ円の半径ｒが一定でない場合を示す。図１０、図１１は昇降装置１０１の動作を説明する動作説明図である。実施の形態１で説明した昇降装置１００の構成要素と同様の構成要素には、同一符号を付す。
【００５５】
図１０、図１１において、ギア９ｂが回転する方向を回転方向とすると、ギア９ｂは回転方向の位置に応じて、ピッチ円の半径がｒ０からｒ０より大きく設定されたｒ１へと連続的に変化している。ラック４はギア９ｂのピッチ円の半径の変化に応じて、ギア９ｂの支軸１０が設置面であるＸＹ平面に垂直に移動するように支柱３に対しては所定の傾斜を持って取り付けられている。
【００５６】
次に、図１０に基づいて昇降装置１０１の動作を説明する。図１０は昇降装置１０１のギア９ｂとラック４の関係を示すもので、表示部１が最も上の昇降位置Ｄ０にある状態を示す。この状態で、ギア９ｂはピッチ円の半径ｒ０でラック４とかみ合っており、ねじりコイルばね８(図１参照)は所定量のたわみ角だけねじられた状態であり、ギア９ｂに対して図１０中矢印Ｍ方向へギアトルクＴ０を与えている。
【００５７】
この状態で上向きの上昇力Ｆ０は、以下の式（８）の関係で表される。
【００５８】
Ｆ０＝Ｔ０／ｒ０  ・・・（８）
【００５９】
次に、図１１は表示部１を最も下の昇降位置Ｄ１に移動した状態を示しており、図１０の状態からギア９ｂは反時計回りであるＬ方向に略３００度回転している。
【００６０】
この状態で、ねじりコイルばね８(図１参照)は図１０の状態から略３００度回転してねじられた状態となっている。ばね定数をｋとすると、ギア９ｂを図１１中矢印Ｍ方向へ与えるトルクＴ１は、以下の式（９）の関係で表される。なお、ねじりコイルばね８のねじり角Ｐは３００度として記載している。
【００６１】
Ｔ１＝Ｔ０＋ｋ・３００    ・・・（９）
【００６２】
この状態でギア９ｂのピッチ円の半径はｒ１となっており、ラック４とかみ合うことによって生じる＋Ｚ方向きの上昇力Ｆ１は、以下の式（１０）の関係で表される。
【００６３】
Ｆ１＝Ｔ１／ｒ１＝(Ｔ０＋ｋ・３００) ／ｒ１    ・・・（１０）
【００６４】
ここでｒ０からｒ１への変化率と、Ｔ０からＴ１への変化率を同等に設定することによって、Ｆ１≒Ｆ０とすることができる。つまり式（８）のＦ０と式（１０）のＦ１とが等しくなる条件から、以下の式（１１）の関係が成り立つ。すなわち、式（１１）の関係が成り立つ場合にＦ０とＦ１は等しくなり上昇力Ｆは変化せず一定の値Ｆ０となる。
【００６５】
Ｔ０／ｒ０＝(Ｔ０＋ｋ・３００) ／ｒ１ 
ｒ１・Ｔ０＝ｒ０・Ｔ０＋ｒ０・ｋ・３００
ｒ１・Ｔ０−ｒ０・Ｔ０＝ｒ０・ｋ・３００
（ｒ１−ｒ０）・Ｔ０＝ｒ０・ｋ・３００
（ｒ１−ｒ０）／ｒ０＝（ｋ・３００）／Ｔ０
（ｒ１−ｒ０）／ｒ０＝（Ｔ１−Ｔ０）／Ｔ０・・・（１１）
【００６６】
したがって、一定となった上昇力Ｆ０と昇降部１４０の重量Ｗを等しく設定すれば、ブレーキ力が無くても何れの調節高さにおいても表示部１の重量と上昇力Ｆをつり合わせることができ、操作力が小さな昇降装置１０１を得ることができる。表示部１が最も上にある位置をＤ０、最も下にある位置をＤ１としてギア９ｂのピッチ円の半径、ギアトルクＴ、上昇力Ｆの関係を示したグラフを図１２、図１３、図１４に示す。
【００６７】
図１２は表示部１のＺ方向の昇降位置Ｄとギア９ｂのピッチ円の半径ｒとの関係を示した図である。表示部１の最も高い昇降位置Ｄ０から最も低い位置Ｄ１につれてギア９ｂのピッチ円の半径ｒは直線的に大きくなっている。
【００６８】
図１３は表示部１のＺ方向の昇降位置Ｄとギア９ｂのギアトルクＴの関係を示した図である。表示部１の最も高い昇降位置Ｄ０から最も低い昇降位置Ｄ１につれてギア９ｂのギアトルクＴは直線的に大きくなっている。
【００６９】
図１４は表示部１のＺ方向の位置Ｄと昇降部１４０の受ける上昇力Ｆの関係を示した図である。式（１１）が成り立つ場合に表示部１の最も高い位置Ｄ０から最も低い位置Ｄ１の間で、上昇力Ｆは一定の値Ｆ０を示す。
【００７０】
このように、ギア９ｂは、昇降ユニット１１０の位置Ｄ０のピッチ円の半径ｒ０から位置Ｄ１のピッチ円の半径ｒ１へと回転位置に応じて連続的にピッチ円の半径が大きくなるように形成されている。一方、ねじりコイルばね８はギア９ｂにその一端が固定され、昇降ユニット１１０が＋Ｚ方向に一定の上昇力Ｆを受けるようにギア９ｂに対してトルクを与えている。これにより、表示部１を含む昇降部１４０の重量をつり合わせ、表示部１を自由な高さに調整できる手段を表示部１の背面にコンパクトに配置し、表示機器の前面から見た場合の支柱を細くできる。
【００７１】
また、トルクを発生するねじりコイルばね８を使うことで、直線的な力を発生させる渦巻きばねの場合のように昇降量と同等の伸び量を必要とせず、表示部１の裏面の昇降方向に大きな部分を必要としない。これにより、表示部１を薄く見せることが可能となり、表示機器のデザインの自由度を増すことができる昇降装置１０１を実現することができる。
【００７２】
また、実施の形態１に示したブレーキ板５３を用いる必要がないか、または、例えばねじりコイルばね８のばね定数のばらつき等によりブレーキユニット１３０を必要とする場合であっても、実施の形態１に記載の昇降装置１００に比べて小さな摩擦力にすることができるため、より小さな操作力で昇降可能な昇降装置を実現することができる。
【００７３】
実施の形態３．
実施の形態２においては１つのギア９ｂのピッチ円の半径が、半径ｒ０からｒ１へと変化する例を示した。実施の形態３では、ピッチ円の半径が連続的に変化するギアを少なくとも２つ以上同軸上に配置している。つまり、各ギアは実施の形態２と同様にピッチ円の半径が連続的に大きくなるように変化している。一方、第Ｎ番目のギアと第Ｎ＋１番目のギアとの関係は、第Ｎ番目のギアのピッチ円の半径から第Ｎ＋１番目のギアのピッチ円の半径へと連続的にピッチ円の半径が大きくなるように変化している。
【００７４】
図１５はギア９ｃ、９ｄとラック４１、４２との関係を示す斜視図、図１６、図１７、図１８は昇降装置１０２の動作を説明する動作説明図、図１９、図２０、図２１は昇降装置１０２の動作を説明する斜視図である。実施の形態１で説明した昇降装置１００の構成要素と同様の構成要素には、同一符号を付す。
【００７５】
図１６は、ギア９ｃと９ｄがラック４１の最も上の昇降位置Ｄ０にある状態を示している。ギア９ｃは回転位置に応じて、ピッチ円の半径がｒ０からｒ１へと連続的に大きくなるように形成されている。  また、ギア９ｄは回転位置に応じて、ピッチ円の半径がｒ１からｒ２へと連続的に大きくなるように形成されている。なお、ギア９ｃのピッチ円の半径がｒ１の回転方向の位置と、ギア９ｄのピッチ円の半径がｒ１の回転方向の位置とは同じ位置となっている。
【００７６】
ギア９ｃとギア９ｄは支軸１０に同軸となるように固定され、ラック４１はギア９ｃとかみ合い、ラック４２はギア９ｄとかみ合っている。ラック４１、４２は、回転位置に応じてピッチ円の半径が異なるギア９ｃとギア９ｄとにかみ合うように支柱３に対して所定角度傾斜して形成されている。
【００７７】
次に、図１６から図２１に基づいて昇降装置１０２の動作の説明をする。図１６と図１９は昇降装置１０２の主要部品であるギア９ｃとラック４１との関係を示すもので、表示部１が最も上の昇降位置Ｄ０にある状態を示している。この状態で、ギア９ｃはピッチ円の半径ｒ０でラック４１とかみ合っている。表示部１をユーザが手で−Ｚ方向へ押し下げると、ギア９ｃは図中矢印Ｌ方向へ回転し、ラック４１のＺ方向のほぼ中央の昇降位置まで下がる。この場合、図１７と図２０に示すように、ギア９ｃはピッチ円の半径ｒ１でラック４１とかみ合っている。このとき、ギア９ｄはラック４２とかみ合い始める位置にあり、ピッチ円の半径ｒ１でラック４２とかみ合っている。
【００７８】
さらに、表示部１が−Ｚ方向に押し下げられると、ギア９ｃはラック４１とかみ合わなくなり、ギア９ｄとラック４２とのみがかみ合っている状態となる。さらに−Ｚ方向に押し下げられると、図１８と図２１に示すように表示部１が最も下の昇降位置Ｄ１にある状態となり、ギア９ｄはピッチ円の半径ｒ２でラック４２とかみ合っている。なお、ラック４１の下端がラック４２の下端まで伸びているが、上述のようにラック４１の略下半分は使用していないため、使用していないラック４１の略下半分が無い形態を採用しても問題ない。
【００７９】
このように、回転位置に応じてラック４とのかみ合うピッチ円の半径が連続的に変化するギアを少なくとも２つ以上同軸上に配置し、Ｎが整数である場合、第Ｎ番目のギアは、第Ｎ＋１番目のギアへと連続的にピッチ円の半径が変化するように構成する。これにより、任意の昇降長さを実現しつつ、表示部１を含む昇降部１４０の重量をつり合わせ、表示部１を自由な高さに調整できる手段を表示部１の背面にコンパクトに配置し、表示機器の前面から見た場合の支柱を細くできる。
【００８０】
また、トルクを発生するねじりコイルばね８を使うことで、直線的な力を発生させる渦巻きばねの場合のように昇降量と同等の伸び量を必要とせず、表示部１の裏面の昇降方向に大きな部分を必要としない。これにより、表示部１を薄く見せることが可能となり、表示機器のデザインの自由度を増すことができる昇降装置１０２を実現することができる。
【００８１】
また、実施の形態１に示したブレーキ板５３を用いる必要がないか、または、例えばねじりコイルばね８のばね定数のばらつき等によりブレーキユニット１３０を必要とする場合であっても、実施の形態１に記載の昇降装置１００に比べて小さな摩擦力にすることができるため、より小さな操作力で昇降可能な昇降装置１０２を実現することができる。また、複数のギア９が、連続的にピッチ円の半径が変化するように構成されているため、表示部１を任意の長さで昇降できる昇降装置１０２を実現することができる。
【００８２】
実施の形態４．
実施の形態２においてはギア９ｂがピッチ円の半径ｒ０からｒ１へと変化し、実施の形態３においてはギア９ｃがピッチ円の半径ｒ０からｒ１へと変化し、ギア９ｄがピッチ円の半径ｒ１からｒ２へと変化する例を示した。実施の形態４ではピッチ円の半径ｒの形状とラック４３のピッチ線４４の傾きについて詳細に説明する。
【００８３】
図２２はギア９ｅの形状を示す平面図、図２３はギア９ｅとラック４３の関係を示す平面図、図２４は昇降装置１０３の動作を説明する動作説明図である。実施の形態１で説明した昇降装置１００の構成要素と同様の構成要素には、同一符号を付す。
【００８４】
図２２、図２３に示すように、ギア９ｅのピッチ円９３は連続的に変化する渦巻き形状である平面上の螺旋形状で形成されている。図２２において、ギア９ｅは回転方向の位置に応じてピッチ円９３の半径ｒは連続的に大きくなる。ピッチ円９３は、ピッチ円９３上の点Ａと回転軸Ｏとを結んだ線分ＯＡと、点Ａにおけるピッチ円９３の接線Ｂとが常に一定の角度ｂとなる平面上の螺線上に形成されている。図２２において、ピッチ円の半径のうち最小半径をｒ０、最大半径をｒ１、接線Ｂのピッチ円の半径ｒ０側の端点をＢ０、ｒ１側の端点をＢ１、線分ＯＡの延長上の端点をＡ１とする。この場合、角度ｂは角度Ａ１ＡＢ１である。
【００８５】
このとき半径をｒ、任意の定数をａ、任意の角度をｂ、回転方向の角度をθとすると平面上の螺旋の式は以下の式（１２）の等角螺旋の式で表される。
【００８６】
【数１】
2011038555.tif 000003
【００８７】
ラック４３はギア９ｅのピッチ円の半径の変化に応じて正しくかみ合い、ラック４３のピッチ線４４と設置面２１であるＸＹ平面のなす角度が鋭角の角度ｂとなるように支柱３に形成されている。この場合、最も高い昇降位置Ｄ０が最も低い昇降位置Ｄ１よりギア９ｅ側である＋Ｘ方向に出ている形状となる。
【００８８】
次に、図２４に基づき動作の説明をする。図２４は昇降装置１０３の主要部品であるギア９ｅとラック４３、設置面２１であるＸＹ平面の関係を示すものである。ここで、表示部１が最も上の昇降位置Ｄ０にある状態のギア９ｅをギア９１ｅとする。この状態で表示部１をユーザが手で−Ｚ方向へ押し下げると、ギア９ｅは図中矢印Ｌ方向へ回動し、ギア９２ｅ、９３ｅ、９４ｅの順にラック４３とのかみ合い状態が変化し、所定の回転角度θだけ回転する。
【００８９】
このとき、ギア９ｅのピッチ円は図２２で説明したようにピッチ円上の点Ａと回転軸Ｏとを結んだ線分ＯＡと、点Ａ上のピッチ円の接線Ｂとが常に一定の角度ｂとなる平面上の螺旋上に形成されている。このため、ラック４３のピッチ線４４が設置面２１であるＸＹ平面に対して角度ｂだけ傾いて支柱３に形成されていることで、表示部１は設置面２１であるＸＹ平面に対して垂直に昇降することが可能となる。
【００９０】
このように、ギア９ｅは回転位置に応じてピッチ円の半径ｒが連続的に大きくなるように設定され、ピッチ円の半径ｒは回転軸Ｏを中心として形成され、ピッチ円はピッチ円上の点Ａと回転軸Ｏとを結んだ線分ＯＡと、点Ａ上のピッチ円の接線Ｂとが常に一定の角度ｂとなる平面上の螺線上に形成されている。一方、ラック４３はギア９ｅのピッチ円の半径の変化に応じて正しくかみ合い、ラック４３のピッチ線４４と設置面２１であるＸＹ平面とのなす角度がｂとなるように支柱３に形成される構成とする。これにより、表示部１を含む昇降部１４０の重量をつり合わせ、表示部１を自由な高さに調整できる手段を表示部１の背面にコンパクトに配置し、表示機器の前面から見た場合の支柱を細くできる。
【００９１】
また、トルクを発生するねじりコイルばね８を使うことで、直線的な力を発生させる渦巻きばねの場合のように昇降量と同等の伸び量を必要とせず、表示部１の裏面の昇降方向に大きな部分を必要としない。これにより、表示部１を薄く見せることが可能となり、表示機器のデザインの自由度を増すことができる昇降装置１０３を実現することができる。
【００９２】
また、実施の形態１に示したブレーキ板５３を用いる必要がないか、または、例えばねじりコイルばね８のばね定数のばらつき等によりブレーキユニット１３０を必要とする場合であっても、実施の形態１に記載の昇降装置１００に比べて小さな摩擦力にすることができるため、より小さな操作力で昇降可能な昇降装置を実現することができる。
【符号の説明】
【００９３】
１  表示部、  １０  支軸、  ２  基台、  ２１  設置面、  ３  支柱、  ３０  ガイド突起、  ４  ラック、  ４４  ピッチ線、  ５  スライダ、  ５ａ  スライダＲ、  ５ｂ  スライダＬ、  ５３  ブレーキ板、  ５５  ばね、  ８  ねじりコイルばね、  ９ａ  円形ギア、  ９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅ  ギア、  ９３  ピッチ円、１００，１０１，１０２，１０３  昇降装置、  １４０  昇降部、  ２００  表示機器、  ａ  任意の定数、  ｂ  任意の角度、  ｒ  ピッチ円の半径、  θ  ギアの回転方向の角度。  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2011038555.tif 000020
【図１７】
2011038555.tif 000021
【図１８】
2011038555.tif 000022
【図１９】
2011038555.tif 000023
【図２０】
2011038555.tif 000024
【図２１】
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【図２２】
2011038555.tif 000026
【図２３】
2011038555.tif 000027
【図２４】
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