(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、
前記回転軸を回転可能に支持する軸受機構と、
前記回転軸に取り付けられ、前記回転軸の回転に従い前記回転軸を中心に回転するようにされた可動部材と、を有し、
前記軸受機構は、前記回転軸の軸受面を構成する側壁を備えた軸受部を含み、前記側壁は前記回転軸の軸長方向の少なくとも一部で周方向に閉じていない欠損部を含み、前記軸受機構はさらに、前記欠損部を通して前記回転軸に前記軸長方向と直交する向きの付勢力を与える弾性体と、前記可動部材の方に張り出して設けられた第１の突出部とを有し、
前記可動部材は、前記軸受機構の方に張り出して設けられ前記可動部材の回転によって前記回転軸を中心に回転するようにされた第２の突出部を有し、前記第２の突出部は前記回転軸を中心に回転することによって前記第１の突出部と当接し、それによって前記可動部材が前記回転軸の前記軸長方向に移動可能であることを特徴とするヒンジ機構。
【請求項２】
前記軸受部に支持され、前記弾性体と前記回転軸との間に双方に当接するように位置する荷重伝達部を有し、前記荷重伝達部は、前記回転軸の前記軸長方向に沿って延び前記弾性体の付勢力を前記回転軸に伝達する、前記回転軸との接触部を有することを特徴とする、請求項１に記載のヒンジ機構。
【請求項３】
前記荷重伝達部は変形可能な材料で形成され、前記接触部は前記回転軸の前記軸長方向に沿って延びる凸部を有し、前記回転軸は所定の回転位置で前記凸部と嵌合する、前記回転軸の前記軸長方向に沿って延びる凹部を有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。
【請求項４】
前記側壁と前記回転軸との接触面積が、前記接触部と前記回転軸との接触面積より大きいことを特徴とする、請求項２または３に記載のヒンジ機構。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のヒンジ機構と、前記ヒンジ機構の前記可動部材に取り付けられた開閉可能な表示ユニットとを有することを特徴とする電子機器。
【請求項６】
前記軸受機構と前記回転軸は前記可動部材の両側に設けられていることを特徴とする、請求項５に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はヒンジ機構及びこれを備えた電子機器に関し、特に回転軸を任意の角度で保持することができるヒンジ機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタなどの電子機器では、各種のインストラクション、ステータス等を表示するため、表示デバイスを備えた表示ユニットが筺体の外面に設けられることがある。表示ユニットは視認性を高めるために回動可能に設けられることがあり、その場合、表示ユニットの開閉状態（回転角度）を維持するために、ヒンジ機構が用いられる。
【０００３】
特許文献１には、部材同士の摩擦力を利用して、可動部材（パネルユニット部）を任意の角度で保持することが可能なヒンジ機構が開示されている。具体的には、軸受部に支持された表示ユニットに扇状のリブが固定されており、可動部材が回動するとともにリブが回転軸の周りを回転するようにされている。リブの両面はそれぞれ摺動部材と当接しており、一方の摺動部材はばねによって付勢されている。従って、リブ及び可動部材の回転はリブと摺動部材との間に生じる摩擦力によって規制され、所定の回転角度が維持される。
【０００４】
特許文献２には、同じく部材同士の摩擦力を利用して、可動部材（ディスプレー部）を任意の角度で保持することが可能なヒンジ機構が開示されている。具体的には、テーパ形状の回転軸が、可動部材を保持する回転体の穴部に挿入され、穴部の外側に露出した回転軸の先端に固定部品が装着されている。穴部は回転軸と同じ向きにテーパ形状となっており、回転軸の外面と穴部の内面とが接触する。固定部品は回転体に付勢力を与える弾性爪を備えており、弾性爪の付勢力によって回転軸の外面と穴部の内面との間に摩擦力が生じる。この摩擦力によって可動部材の回転角度が維持される。回転軸の外面と穴部の内面が摩耗すると、弾性爪が伸びて回転体を押し込む。これによって、摩耗による摩擦力の低下、つまり、保持力の低下が防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２７４０７０号公報
【特許文献２】特開平１１−２３０１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の発明は、可動部材の回転角度を保持するために、大きな摩擦面が必要となる。さらに、可動部材を支持する軸受機能と、摩擦力の発生機能とが、全く別個の部材で実現されているため、装置が大型化する。
【０００７】
特許文献２に記載の発明は、回転軸の軸長方向に付勢力を与えているため、摩耗が進むにつれ可動部材の軸長方向の位置が変化する。可動部材の軸長方向の位置は摩耗と付勢力の関係によって決まるため、制御することができない。
【０００８】
本発明は、単純な構成で小型化が容易であり、可動部材の軸長方向位置が摩耗によって経時的に変化しないヒンジ機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施態様によれば、ヒンジ機構は回転軸と、回転軸を回転可能に支持する軸受機構と、回転軸に取り付けられ、回転軸の回転に従い回転軸を中心に回転するようにされた可動部材と、を有している。軸受機構は、回転軸の軸受面を構成する側壁を備えた軸受部を含み、側壁は回転軸の軸長方向の少なくとも一部で周方向に閉じていない欠損部を含み、軸受機構はさらに、欠損部を通して回転軸に軸長方向と直交する向きの付勢力を与える弾性体と、可動部材の方に張り出して設けられた第１の突出部とを有している。可動部材は、軸受機構の方に張り出して設けられ可動部材の回転によって回転軸を中心に回転するようにされた第２の突出部を有し、第２の突出部は回転軸を中心に回転することによって第１の突出部と当接し、それによって可動部材が回転軸の軸長方向に移動可能である。
【００１０】
本発明によれば、軸受機構の弾性体が欠損部を通して回転軸に付勢力を与えるため、ヒンジ機構の構成を単純化し、ヒンジ機構をコンパクト化することができる。また、回転軸または側壁に摩耗が生じた場合は、回転軸の軸長方向と直交する向きに付勢力が掛けられることによって回転軸と側壁との間の摩擦力が回復する。このため、付勢力によって可動部材が軸長方向に移動することが防止される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、単純な構成で小型化が容易であり、可動部材の軸長方向位置が摩耗によって経時的に変化しないヒンジ機構を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】軸受機構の斜視図である。
【図２】軸受機構と回転軸の上面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線から見た、軸受機構と回転軸の断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ線から見た、軸受機構と回転軸の断面図である。
【図５】プリント複合機の斜視図である。
【図６】表示ユニットとヒンジ機構の斜視図である。
【図７】ヒンジ機構の上面図である。
【図８】軸受機構の斜視図である。
【図９】表示ユニットの回動角度と第２の突出部の移動量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係るヒンジ機構は、液晶、有機ＥＬなどの表示ユニットを備えた電子機器に搭載することができる。電子機器としては、ファクシミリ、複写機、プリンタ装置、またはこれらを組み合わせた複合機などが挙げられるが、それらに限定されない。本発明は、このようなヒンジ機構により開閉可能な表示ユニット、カバー等の、任意の開閉可能な部材を有する電子機器に適用することができる。
【００１４】
図１は、本発明のヒンジ機構の主要部を構成する軸受機構１の斜視図、図２は、図１の方向Ｃから見た、軸受機構１１と回転軸２１ａの上面図、図３は、図２のＡ−Ａ線から見た、軸受機構１１と回転軸２１ａの断面図である。図４は、図２のＢ−Ｂ線から見た、軸受機構１１と回転軸２１ａの断面図である。
【００１５】
軸受機構１１は、複写機等の装置本体（図示せず）に一体的に形成され、または装置本体に適宜の手段で固定されており、回転軸２１ａを回転可能に保持する。軸受機構１１は、軸受部１１１と、荷重伝達部１１２と、カム部を備える基部１１３と、弾性体１１４と、を備えている。
【００１６】
軸受部１１１は、回転軸２１ａの軸受面を構成し回転軸２１ａを回転可能に支持する、円筒内面の形状を有する側壁１１５を備えている。側壁１１５は回転軸２１ａの軸長方向Ｄに沿って円筒面の一部が切り欠かれた形状を有している。このため、回転軸２１ａは側壁１１５の周方向Ｅの一部のみで支持されている。本実施形態では、切り欠き部は側壁１１５を軸長方向Ｄに貫通して延びるスリット１１６であるが、軸長方向Ｄに貫通していなくてもよい。その場合、切り欠き部は側壁１１５の一部に設けられた開口である。側壁１１５は、以下に述べる荷重伝達部１１２が側壁１１５を貫通して回転軸２１ａに直接当接できる部位を有していればよく、その形状は限定されない。すなわち、側壁１１５は回転軸２１ａの軸長方向Ｄの少なくとも一部で周方向Ｅに閉じていない欠損部１１６を有していればよい。
【００１７】
荷重伝達部１１２は、欠損部１１６の一部を覆うように軸受部１１１の後壁１１７ｂから軸長方向Ｄと平行に延びる、舌状ないし片持ち梁形状の部材である。荷重伝達部１１２は、欠損部１１６の一部を覆うように側壁１１５に取り付けられていてもよい。荷重伝達部１１２は、変形可能な材料（例えば、ポリオキシメチレン等の樹脂）で形成されており、特に図４に示すように、基部１１７ｃを支点として、全体が回転軸２１ａの軸長方向Ｄと直交する向き（図中の方向Ｃ）に平行移動するように変形することができる。
【００１８】
荷重伝達部１１２は、回転軸２１ａの軸長方向Ｄに沿って延び回転軸２１ａとの接触部を形成する凸部１１９を有している。回転軸２１ａは、所定の回転位置で凸部１１９と嵌合する、回転軸２１ａの軸長方向Ｄに沿って延びる凹部１２０を有している。所定の回転位置は適宜定めることができるが、ヒンジ機構を表示ユニットに適用する場合、表示ユニットの全閉位置または全開位置に対応した回転位置とすることが好ましい。凸部１１９及び凹部１２０は省略することもできる。
【００１９】
基部１１３は縦壁１１７ａと一体に形成され、装置本体への固定部を形成する。基部１１３はカム面を構成する第１の突出部２２ａを有している。
【００２０】
軸受機構１１はさらに、欠損部１１６を通して回転軸２１ａに軸長方向Ｄと直交する向き（図中の方向Ｃ）の付勢力を与える弾性体１１４を有している。弾性体１１４は、本実施形態では圧縮ばねである。圧縮ばねの一端は基部１１３に固定され、他端は荷重伝達部１１２に当接している。縦壁１１７ａに位置決めリブ１２１が形成されており、圧縮ばねが位置決めリブ１２１に当接することによって、圧縮ばねの軸長方向Ｄの位置が規制されている。位置決めリブ１２１の代わりに、基部１１３から立ち上がる円筒体を設け、この円筒体を圧縮ばねの内側に挿入し、円筒体の側面で圧縮ばねの内周面を拘束するようにしてもよい。この場合圧縮ばねは、軸長方向Ｄだけでなく、軸長方向Ｄと直交する方向（図４の紙面直交方向）にも位置が規制される。位置規制を行う部材は、軸受機構１１ではなく装置本体に設けてもよい。
【００２１】
図３に示すように、回転軸２１ａは、側壁１１５と荷重伝達部１１２との間に挟まれるように、軸受機構１１に組み込まれる。荷重伝達部１１２は、弾性体１１４と回転軸２１ａとの間に双方に当接するように位置し、弾性体１１４の付勢力を、荷重伝達部１１２の凸部１１９を介して回転軸２１ａに伝達する。すなわち、弾性体１１４は荷重伝達部１１２を介して回転軸２１ａを押圧している。回転軸２１ａが回転すると、荷重伝達部１１２の凸部１１９と回転軸２１ａの凹部１２０との嵌合が解除され、回転軸２１ａの凹部１２０の形成されていない部位が荷重伝達部１１２の凸部１１９と当接する。それにより、回転軸２１ａが荷重伝達部１１２を下方に押圧し、荷重伝達部１１２が変形する。しかし、弾性体１１４からの押圧力が増加するため、回転軸２１ａの側壁１１５及び荷重伝達部１１２との接触は維持される。
【００２２】
弾性体１１４の付勢力によって回転軸２１ａと荷重伝達部１１２との間に生じる摩擦力により、回転軸２１ａは任意の回転角度で固定される。弾性体１１４は、回転軸２１ａを軸長方向Ｄではなく軸長方向Ｄと直交する向き（図中の方向Ｃ）へ押圧するため、弾性体１１４の付勢力によって回転軸２１ａが軸長方向Ｄへスライドすることが防止される。
【００２３】
回転軸２１ａの軸長方向Ｄに沿って延びる荷重伝達部１１２は、基部１１７ｃを支点として、全体的に方向Ｃに平行移動することができ、かつ軸長方向Ｄに関し、圧縮ばねの両端と当接している。このため、圧縮ばねの各端部からの付勢力がそれぞれ方向Ｃに伝達され、圧縮ばねの付勢力が荷重伝達部１１２に均等に伝えられる。この結果、弾性体１１４は、荷重伝達部１１２に広範囲で接触し、荷重伝達部１１２を押圧する。荷重伝達部１１２の凸部１１９と回転軸２１ａとが軸長方向Ｄの広い範囲で当接することによって、凸部１１９と回転軸２１ａの接触面積が増えるため、凸部１１９及び回転軸２１ａの部分的な摩耗が生じにくい。
【００２４】
弾性体１１４は、荷重伝達部１１２を軸長方向Ｄに関し均等に押し付ける付勢力を生じさせることができれば、圧縮ばねに限定されない。一例として、弾性体１１４は、荷重伝達部１１２を軸長方向Ｄに関し均等に押し付ける板ばねでもよい。
【００２５】
このように、変形可能な荷重伝達部１１２を、荷重伝達部１１２とは独立して設けられた弾性体１１４で押圧することによって、回転軸２１ａの回転時に生じる摩耗ないしは荷重伝達部１１２のクリープに起因する摩擦力の低下を弾性体１１４で補うことができる。弾性体１１４は荷重伝達部１１２が回転軸２１ａに均等な力で接触するように荷重伝達部１１２を変形させるため、荷重伝達部１１２と回転軸２１ａとの接触面積が増え、摩耗自体も低減できる。また、側壁１１５と回転軸２１ａとの接触面積は、荷重伝達部１１２と回転軸２１ａとの接触面積より大きいことが好ましく、これによって、側壁１１５の過度の変形が防止される。
【００２６】
次に、図５〜９を参照して、上述したヒンジ機構を備えた電子機器の例について説明する。図５は、ヒンジ機構を有する電子機器、具体的にはプリンタとスキャナの複合機であるプリント複合機１００の斜視図である。同図（ａ），（ｂ）はそれぞれ表示ユニット７が閉じた状態と、回動して斜めに保持されている状態と、を示している。表示ユニット７は複合機１００の上面に、本発明のヒンジ機構によって開閉可能に設けられている。複合機１００の上面にはスキャニングまたはコピーのための原稿台（不図示）が配置されており、原稿台は開閉式のカバー９で覆われている。使用者は、操作の都度、手動でカバー９を開閉することができる。
【００２７】
図６（ａ），（ｂ）は、表示ユニット７とヒンジ機構５を異なる方向から見た斜視図、図７はヒンジ機構５の上面図である。ヒンジ機構５は、可動部材６と、可動部材６に固定された回転軸２１ａ，２１ｂと、回転軸２１ａ，２１ｂをそれぞれ支持する軸受機構１１，３１と、を有している。本実施形態では、軸受機構１１，３１及び回転軸２１ａ，２１ｂは、回転軸２１ａ，２１ｂの軸長方向Ｄに関し可動部材６の両側に設けられている。軸受機構１１は複合機１００のカバー９側に、軸受機構３１は複合機１００の縁部側に、それぞれ設けられている。表示ユニット７はヒンジ機構５の可動部材６に取り付けられており、手動での操作を容易にするため、図５に示すように複合機１００の縁部に沿って配置されている。
【００２８】
回転軸２１ａを保持する軸受機構１１は図１に示されており、回転軸２１ｂを保持する軸受機構３１は図８に示されている。図８に示す軸受機構３１は図１に示す軸受機構１１と同じ構成を有している。具体的には、軸受機構３１は、軸受部３１１と、荷重伝達部３１２と、カム部を備える基部３１３と、弾性体３１４と、を備えている。
【００２９】
可動部材６は、回転軸２１ａ，２１ｂの軸長方向Ｄに関しその両側に回転軸２１ａ，２１ｂを備え、回転軸２１ａ，２１ｂの回転に従い、回転軸２１ａ，２１ｂを中心に回転するようにされている。可動部材６は、軸受機構１１，３１の方にそれぞれ張り出した第２の突出部２３ａ，２３ｂを備えている。軸受機構１１，３１はそれぞれ、可動部材６の方に張り出し第２の突出部２３ａ，２３ｂと係合する第１の突出部２２ａ，２２ｂを有している。第１の突出部２２ａ，２２ｂ及び第２の突出部２３ａ，２３ｂはカム部を構成する。第２の突出部２３ａ，２３ｂは可動部材６の回転とともに回転し、第１の突出部２２ａ，２２ｂと当接する。それによって第２の突出部２３ａ，２３ｂが第１の突出部２２ａ，２２ｂに押され、可動部材６、すなわち表示ユニット７が回転軸２１ａ，２１ｂの軸長方向Ｄに移動可能である。
【００３０】
表示ユニット７の軸長方向Ｄへの移動自由性を利用して、表示ユニット７の軸長方向Ｄの移動を表示ユニット７の回動と同期させることができる。具体的には、表示ユニット７を回動させて第１の突出部２２ａで第２の突出部２３ａを押すことによって、表示ユニット７を軸長方向Ｄ（図５の＋方向）へ移動させることができる。表示ユニット７が元の位置に戻る際は、第１の突出部２２ｂで第２の突出部２３ｂを押すことによって、表示ユニット７を逆方向（図５の−方向）へ移動させることができる。本実施形態では表示ユニット７に隣接してカバー９が設けられているため、カバー９が開いている状態で表示ユニット７を開く場合、あるいは表示ユニット７が開いている状態でカバー９を開く場合に、表示ユニット７とカバー９が干渉する場合がある。表示ユニット７が開いたときに表示ユニット７をカバー９と反対方向に移動させることで、このような問題を軽減し、操作性を高めることができる。
【００３１】
図５，６，９を参照して、表示ユニット７の回動と軸長方向Ｄへの動きの関係をより具体的に説明する。図５（ａ）に示す、表示ユニット７が閉じた状態の表示ユニット７の角度位置を０°とする。この角度位置から、表示ユニット７を、図５（ｂ）に示すように回動させる。このときの回動方向を＋方向とする。図９は表示ユニット７の回動角度を横軸に、第２の突出部の移動量を縦軸に表した位相図である。図９（ａ）は第２の突出部２３ａの突出量と表示ユニット７の回動角度の関係を表しており、図９（ｂ）は第２の突出部２３ｂの突出量と表示ユニット７の回動角度の関係を表している。図９の突出量の符号（＋−）は図５の＋−の向きと一致している。
【００３２】
図９（ａ）に示すように、表示ユニット７を閉じた状態から表示ユニット７を５０°回動させると、第２の突出部２３ａが第１の突出部２２ａに当接し、表示ユニット７は＋方向へ移動しはじめ、６０°まで回動させると＋Ｘの位置まで移動する。表示ユニット７を図９（ｂ）の開いた状態から図９（ａ）の閉じた状態へと回転させる場合、４０°まで回動角度を戻すと、第２の突出部２３ｂが第１の突出部２２ｂに当接し、表示ユニット７は−方向へ移動しはじめる。さらに３０°まで回動角度を戻すと、軸長方向Ｄにおける元の位置へと戻る。Ｘの値は図７における第１の突出部２２ａと第２の突出部２３ａの高さ（段差の高さ）、及び第１の突出部２２ｂと第２の突出部２３ｂとの高さに相当する。
【００３３】
軸受機構１１の代わりに表示ユニット７を＋方向へ付勢する弾性体を設けても、表示ユニット７の軸長方向Ｄの位置制御を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１１，３１  軸受機構
２１ａ、２１ｂ  回転軸
１１４  弾性体
１１５  側壁
１１６  欠損部
【図１】
0005814686.tif 000002
【図２】
0005814686.tif 000003
【図３】
0005814686.tif 000004
【図４】
0005814686.tif 000005
【図５】
0005814686.tif 000006
【図６】
0005814686.tif 000007
【図７】
0005814686.tif 000008
【図８】
0005814686.tif 000009
【図９】
0005814686.tif 000010