ヒンジ
【課題】従来のスライダおよび巻きバネを具備するヒンジに比べて小型化および部品点数の削減を図りつつ、ヒンジが回動するときに十分な摩擦による抵抗力を発生することが可能なヒンジを提供する。
【解決手段】ヒンジ１００に、第一支持部および第一本体部１３を備える第一固定部材１０と、第二支持部および第二本体部２３を備える第二固定部材２０と、第一固定部材１０および第二固定部材２０を回動可能に連結する回動ピン３０と、第一固定部材１０および第二固定部材２０を付勢する捩りバネと、を具備し、第一支持部と第二本体部２３とが当接する第一当接部５１・５２および第二支持部と第一本体部１３とが当接する第二当接部６１・６２に回動ピン３０の接線方向の摩擦力が発生する。
【解決手段】ヒンジ１００に、第一支持部および第一本体部１３を備える第一固定部材１０と、第二支持部および第二本体部２３を備える第二固定部材２０と、第一固定部材１０および第二固定部材２０を回動可能に連結する回動ピン３０と、第一固定部材１０および第二固定部材２０を付勢する捩りバネと、を具備し、第一支持部と第二本体部２３とが当接する第一当接部５１・５２および第二支持部と第一本体部１３とが当接する第二当接部６１・６２に回動ピン３０の接線方向の摩擦力が発生する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二つの部材を回動可能に連結するヒンジに関する。より詳細には、二つの部材の一方が他方に対して回動するときに摩擦による抵抗力が発生するヒンジに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機、ファクシミリ、スキャナー等、オフィスで使用される事務機器の本体と原稿読み取り部に載置された原稿を原稿読み取り部に密着させて当該原稿読み取り部に対する原稿の位置を保持する原稿圧着板とを回動可能に連結するヒンジが知られている。
【０００３】
このようなヒンジの多くは、内部に空間が形成されるとともに事務機器の本体に固定されるケース状の第一部材、カムを有するとともに原稿圧着板に固定される第二部材、上記第一部材および第二部材を回動可能に連結する回動軸、第一部材の内部に形成された空間に移動可能に収容されるスライダ、および第一部材の内部に形成された空間に収容されるとともにスライダを第二部材のカムに当接する方向に付勢する巻きバネを具備する。
上記ヒンジは、巻きバネの付勢力で原稿圧着板の重量を支えることにより事務機器の本体に対する原稿圧着板の回動角度（開閉角度）を任意の角度で保持し（フリーストップ機能）、ひいては作業者が原稿圧着板を回動（開閉）させて原稿読み取り部へ原稿を載置する作業を容易にしている。
【０００４】
また、上記ヒンジの如く第一部材、第二部材、回動軸、スライダおよび巻きバネを具備し、さらに原稿圧着板の自重によるヒンジの回動に対して「摩擦による抵抗力」を発生し、巻きバネの付勢力を補う機能を有するヒンジも知られている。例えば、特許文献１から特許文献３に記載の如くである。
特許文献１に記載のヒンジの場合、固定側ヒンジ体（上記第一部材に相当）の軸受壁部の上端縁に小さい突子が形成され、可動側ヒンジ体（上記第二部材に相当）の張出壁の内面に形成された摺動凹円弧面の中途部に隆起段部が形成される。そして、小さい突子が隆起段部に当接し、これらが当接した部分に「摩擦による抵抗力」が発生することにより、原稿圧着板が閉じる速度が小さくなる。
特許文献２に記載のヒンジの場合、ケース（上記第一部材に相当）の内壁に摺接面が形成され、回動体（上記第二部材に相当）に摺接部が形成される。そして、摺接部が摺接面に当接し、これらが当接した部分に「摩擦による抵抗力」が発生することにより、原稿圧着板が閉じる速度が小さくなる。
特許文献３に記載のヒンジの場合、回転体（上記第二部材に相当）に形成された圧接部とケース（上記第一部材に相当）の側壁とが当接し、これらが当接した部分に「摩擦による抵抗力」が発生することにより、原稿圧着板が閉じる速度が小さくなる。
【０００５】
近年、ヒンジの更なる小型化および低コスト化が要求され、このような要求に応えるべく、上記ヒンジのスライダおよび巻きバネを省略し、代わりに捩りバネを具備するヒンジが検討されている。
このような捩りバネを具備するヒンジは、スライダおよび巻きバネを収容するスペースが不要であるため更なる小型化が容易であり、全体として部品点数が減少するため製造コストの削減が容易であるという点において、上記スライダおよび巻きバネを具備するヒンジよりも有利である。
【０００６】
一方、原稿圧着板の重量は近年において益々増加する傾向があり、ヒンジのフリーストップ機能を向上させる（より重い原稿圧着板の場合であっても事務機器の本体に対する原稿圧着板の回動角度を一定に保持可能とする）ことも要求される。
捩りバネを具備するヒンジのフリーストップ機能を向上させる一般的な方法としては捩りバネの弾性力を大きくすることが挙げられる。また、捩りバネの弾性力を大きくする方法としては、よりバネ定数が大きい材料を用いて捩りバネを製造すること、あるいは捩りバネの線径を大きくすること、等が挙げられる。しかし、上記方法は捩りバネの製造コストおよびサイズの増大を招来するので、好ましくない。
また、捩りバネを具備するヒンジにおいて回動軸を捩りバネに貫通させる構造を採用した場合、捩りバネの弾性力はヒンジの回動角度に概ね比例するが、原稿圧着板に起因するトルクはヒンジの回動角度に比例しない（通常は、正弦関数あるいは余弦関数に近似の関係となる）。従って、フリーストップ機能を持たせるためには別途摩擦力等を用いてヒンジに作用するトルクを平衡させる必要がある。
【０００７】
ここで、特許文献１から特許文献３に記載のヒンジにおける「巻きバネの付勢力を補う機能」は、スライダおよびスライダに当接するカムの形状を適宜選択することによりヒンジの回動角度と巻きバネ付勢力との関係を適宜調整することが可能な従来のヒンジに適用されることを前提としており、「スライダおよび巻きバネの配置およびスライダの移動方向」を基準として定められる。従って、「巻きバネの付勢力を補う機能」をそのまま上記捩りバネを具備するヒンジに適用することはできない。
より詳細には、特許文献１に記載の「巻きバネの付勢力を補う機能」をそのまま上記捩りバネを具備するヒンジに適用した場合、摩擦による抵抗力を大きくするためには小さい突子と隆起段部とが当接する面積、ひいては軸受壁部の厚さ（回動軸の軸線方向の厚さ）を大きくする必要があり、却ってヒンジが大型化する場合がある。
また、特許文献３に記載の「巻きバネの付勢力を補う機能」をそのまま上記捩りバネを具備するヒンジに適用した場合、摩擦による抵抗力するためにはケースの側壁の「回動軸の軸線方向における弾性変形量」を大きくする必要がある。しかし、当該弾性変形量を大きくした場合にはケースの破損を防止するためにケースの側壁の厚さ（回動軸の軸線方向の厚さ）を大きくする必要があり、却ってヒンジが大型化する場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−９８８３９号公報
【特許文献２】特開２００４−１１６２０８号公報
【特許文献３】特開２００５−２９９７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものである。
すなわち、本発明が解決しようとする課題は、従来のヒンジ（スライダおよび巻きバネを具備するヒンジ）に比べて小型化および部品点数の削減が可能であり、かつヒンジが回動するときに十分な摩擦による抵抗力を発生することが可能なヒンジを提供すること、である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下では、上記課題を解決するための手段を説明する。
【００１１】
即ち、請求項１においては、
第一連結対象物および第二連結対象物を回動可能に連結するヒンジであって、
前記第一連結対象物に固定される第一固定部材と、
前記第二連結対象物に固定される第二固定部材と、
前記第一固定部材および前記第二固定部材を回動可能に連結する回動軸と、
一端部が前記第一固定部材に係止され、中途部が前記回動軸に貫通され、他端部が前記第二固定部材に係止され、前記第一固定部材に対する前記第二固定部材の回動角度が大きくなる方向に前記第一固定部材および前記第二固定部材を付勢する捩りバネと、
を具備し、
前記第一固定部材は、
前記回動軸を支持する支持孔が形成される第一支持部と、
前記第一支持部に相対移動不能に固定される第一本体部と、
を備え、
前記第二固定部材は、
前記回動軸を支持する支持孔が形成される第二支持部と、
前記第二支持部に相対移動不能に固定される第二本体部と、
を備え、
前記第一支持部が前記第二本体部に当接し、前記第一支持部と前記第二本体部とが当接する部分である第一当接部に前記回動軸の半径方向の応力が作用することにより、前記第一当接部に前記回動軸の接線方向の摩擦力が発生し、
前記第二支持部が前記第一本体部に当接し、前記第二支持部と前記第一本体部とが当接する部分である第二当接部に前記回動軸の半径方向の応力が作用することにより、前記第二当接部に前記回動軸の接線方向の摩擦力が発生する。
【００１２】
請求項２においては、
前記第一固定部材に対する前記第二固定部材の回動角度が最小値になったとき、前記第一支持部は前記第二本体部に当接せず、かつ、前記第二支持部は前記第一本体部に当接しない。
【００１３】
請求項３においては、
前記第一固定部材に対する前記第二固定部材の回動角度が最大値になったとき、前記第一支持部は前記第二本体部に当接せず、かつ、前記第二支持部は前記第一本体部に当接しない。
【００１４】
請求項４においては、
前記第一固定部材に対する前記第二固定部材の回動角度が最大値になったとき、前記捩りバネは弾性変形していない。
【００１５】
請求項５においては、
前記回転軸の軸線方向から見たときの前記回動軸および前記第一当接部を結ぶ線と前記回動軸および前記第二当接部を結ぶ線との成す角度である当接部間角度は１２０°よりも大きい。
【００１６】
請求項６においては、
前記当接部間角度は１８０°である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、従来のヒンジに比べて小型化および部品点数の削減が可能であり、かつヒンジが回動するときに十分な摩擦による抵抗力を発生することが可能である、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るヒンジの実施の一形態を具備するコピー機を示す左側面図。
【図２】（ａ）本発明に係るヒンジの実施の一形態を示す左前上方から見た斜視図、（ｂ）本発明に係るヒンジの実施の一形態を示す右後下方から見た斜視図。
【図３】（ａ）本発明に係るヒンジの実施の一形態を示す正面図、（ｂ）本発明に係るヒンジの実施の一形態を示す背面図。
【図４】（ａ）本発明に係るヒンジの実施の一形態を示す平面図、（ｂ）本発明に係るヒンジの実施の一形態を示す底面図。
【図５】本発明に係るヒンジの実施の一形態を示す左側面図（回動角度θ＝０°）。
【図６】本発明に係るヒンジの実施の一形態を示す右側面図（回動角度θ＝０°）。
【図７】本発明に係るヒンジの実施の一形態を示す左側面断面図（図３（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図、回動角度θ＝０°）。
【図８】本発明に係るヒンジの実施の一形態における第一固定部材を示す左前上方から見た斜視図、（ｂ）本発明に係るヒンジの実施の一形態における第一固定部材を示す右後下方から見た斜視図。
【図９】本発明に係るヒンジの実施の一形態における第二固定部材を示す左前上方から見た斜視図、（ｂ）本発明に係るヒンジの実施の一形態における第二固定部材を示す右後下方から見た斜視図。
【図１０】（ａ）本発明に係るヒンジの実施の一形態における回動軸を示す左前上方から見た斜視図、（ｂ）本発明に係るヒンジの実施の一形態における捩りバネを示す左前上方から見た斜視図。
【図１１】本発明に係るヒンジの実施の一形態を示す左側面図（回動角度θ＝４５°）。
【図１２】本発明に係るヒンジの実施の一形態を示す左側面断面図（回動角度θ＝４５°）。
【図１３】本発明に係るヒンジの実施の一形態を示す左側面図（回動角度θ＝９０°）。
【図１４】本発明に係るヒンジの実施の一形態を示す左側面断面図（回動角度θ＝９０°）。
【図１５】（ａ）本発明に係るヒンジの別実施形態（第一支持部および第二支持部を一つずつ備えるもの）を示す模式図、（ｂ）本発明に係るヒンジの別実施形態（第一支持部を二つ備えるとともに第二支持部を一つ備えるもの）を示す模式図、（ｃ）本発明に係るヒンジの別実施形態（第一支持部および第二支持部を二つずつ備え、かつこれらが回動軸の軸線方向において交互に配置されるもの）を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下では、図１を用いて本発明に係るヒンジの実施の一形態であるヒンジ１００を具備するスキャナー１について説明する。スキャナー１は事務機器の実施の一形態であり、スキャナー本体２、原稿圧着板３およびヒンジ１００を具備する。
【００２０】
スキャナー本体２は本発明に係る第一連結対象物の実施の一形態である。「第一連結対象物」は本発明に係るヒンジにより回動可能に連結される二つの物品のうち、一方を指す。
スキャナー本体２は原稿読み取り装置、制御装置、表示装置および入力装置を具備する。スキャナー本体２の原稿読み取り装置はスキャナー本体２の上面に配置される。スキャナー本体２の原稿読み取り装置はスキャナー本体２の上面に載置された原稿を読み取る（原稿の画像情報を生成する）。スキャナー本体２の制御装置はスキャナー１の各部の動作、より詳細にはスキャナー本体２の原稿読み取り装置の動作を制御する。スキャナー本体２の制御装置はスキャナー本体２の原稿読み取り装置が生成した画像情報を記憶すること、および当該画像情報をスキャナー本体２に接続された回線（例えば、インターネット回線等）を通じて他の機器（パーソナルコンピュータ等）に送信することが可能である。スキャナー本体２の表示装置は例えば液晶パネルからなり、スキャナー１の動作状況等に係る情報を表示する。スキャナー本体２の入力装置は例えばボタン、スイッチ等からなり、作業者がスキャナー１に対する指示等を入力する際に操作する。スキャナー本体２の表示装置および入力装置はスキャナー本体２の前上部に配置される。
【００２１】
原稿圧着板３は本発明に係る第二連結対象物の実施の一形態である。「第二連結対象物」は本発明に係るヒンジにより回動可能に連結される二つの物品のうち、他方を指す。
原稿圧着板３は板状の部材であり、スキャナー本体２の原稿読み取り装置の上に載置された原稿をスキャナー本体２の原稿読み取り装置に向かって押さえつける（圧着する）ことにより、原稿がスキャナー本体２の原稿読み取り装置に対して動くことを防止する。
【００２２】
「事務機器」は、少なくとも原稿を読み取る（原稿の画像情報を取得する）機能を具備する装置を指す。
「原稿」は、シート状物（紙、樹脂製のシート等）のシート面（広い面）に文章、書画、写真等が記されたものを指す。
事務機器の具体例としては以下の（ａ）〜（ｄ）等が挙げられる。
（ａ）原稿を読み取る機能および読み取った原稿に係る画像情報を他の機器（例えば、パーソナルコンピュータ）に送信する機能を具備するスキャナー。
（ｂ）原稿を読み取る機能、読み取った原稿に係る画像情報を通信回線を介して他の機器に送信する機能および他の機器から取得した画像情報をプリントアウトする機能を具備するファクス。
（ｃ）原稿を読み取る機能および読み取った原稿に係る画像情報をプリントアウトする機能を具備するコピー機（プリンタ）。
（ｄ）上記スキャナー、ファクス、およびコピー機としての機能を兼ねる複合機。
【００２３】
以下では、図１から図１４を用いて本発明に係るヒンジの実施の一形態であるヒンジ１００について説明する。
ヒンジ１００はスキャナー本体２および原稿圧着板３を回動可能に連結する。
図２から図７に示す如く、第一固定部材１０、第二固定部材２０、回動ピン３０および捩りバネ４０（図７参照）を具備する。
【００２４】
以下では「スキャナー本体２に対する原稿圧着板３の回動角度」および「第一固定部材１０に対する第二固定部材２０の回動角度」を同期させ、これらの回動角度をいずれも「回動角度θ」と定義し、これを用いて説明する。
本実施形態では原稿圧着板３がスキャナー本体２に対して閉じているときに回動角度θが０°であり、原稿圧着板３がスキャナー本体２に対して開く方向に回動したとき（図１において時計回りに回動したとき）に回動角度θが増加する（正の値となる）。
また、本実施形態における回動角度θの最小値（θｍｉｎ）は０°であり、回動角度θの最大値（θｍａｘ）は９０°である（０°＝θｍｉｎ≦θ≦θｍａｘ＝９０°）。
以下では便宜上、回動角度θ＝０°のときの姿勢に基づいてヒンジ１００を構成する各部材を説明する。
【００２５】
以下では図１、図５、図６および図８を用いて本発明に係る第一固定部材の実施の一形態である第一固定部材１０の詳細について説明する。図８に示す如く、第一固定部材１０は第一左側支持部１１、第一右側支持部１２および第一本体部１３を備える。
【００２６】
第一左側支持部１１および第一右側支持部１２を合わせたものは本発明に係る第一支持部の実施の一形態である。本実施形態の第一左側支持部１１および第一右側支持部１２はそれぞれ第一固定部材１０の左上部および右上部を成す部分であり、その形状はいずれも左右一対の板面を有する板状である。第一左側支持部１１および第一右側支持部１２にはそれぞれ左右一対の板面を貫通する支持孔１１ａ・１２ａが形成される。支持孔１１ａ・１２ａは後述する回動ピン３０を支持するための孔である。
【００２７】
図５に示す如く、左側面視で支持孔１１ａを中心としたとき、第一左側支持部１１の前上部は第一左側支持部１１の前部、上部、後上部および後部よりも支持孔１１ａの貫通方向に垂直な方向（後述する回動ピン３０の軸線方向に垂直な方向）に突出している。
より詳細には、左側面視で支持孔１１ａから第一左側支持部１１の前上部までの距離は、支持孔１１ａから第一左側支持部１１の前部、上部、後上部および後部までの距離のいずれよりも長い。
同様に、図６に示す如く、右側面視で支持孔１２ａを中心としたとき、第一右側支持部１２の前上部は第一右側支持部１２の前部、上部、後上部および後部よりも支持孔１２ａの貫通方向に垂直な方向に突出している。
第一左側支持部１１の前上部および第一右側支持部１２の前上部はそれぞれ第一左側突起１１ｂおよび第一右側突起１２ｂを成す。
【００２８】
図８に示す第一本体部１３は本発明に係る第一本体部の実施の一形態であり、第一固定部材１０の主たる構造体を成す部分である。
本実施形態の場合、樹脂材料を射出することにより第一固定部材１０が製造され、第一左側支持部１１、第一右側支持部１２および第一本体部１３は一体的に成形される。
従って、第一本体部１３は第一左側支持部１１および第一右側支持部１２に相対移動不能に固定される。
【００２９】
本実施形態の第一本体部１３は前側連結部１４、後側連結部１５、底部１６および延長部１７を備える。
前側連結部１４は前後一対の板面を有する板状の部分である。前側連結部１４の左端部は第一左側支持部１１の前下端部に連なり、前側連結部１４の右端部は第一右側支持部１２の前下端部に連なる。
後側連結部１５は前後一対の板面を有する板状の部分である。後側連結部１５の左端部は第一左側支持部１１の後下端部に連なり、前側連結部１４の右端部は第一右側支持部１２の後下端部に連なる。
底部１６は上下一対の板面を有する板状の部分である。底部１６の前端部は前側連結部１４の下端部に連なり、底部１６の後端部は後側連結部１５の下端部に連なり、底部１６の左端部は第一左側支持部１１の下端部に連なり、底部１６の右端部は第一右側支持部１２の下端部に連なる。
延長部１７は上下方向に延びた概ね直方体形状の部分である。延長部１７の基端部（上端部）は底部１６の下側の板面（下面）の中央部に連なる。
延長部１７の内部には肉抜き穴１７ａ・１７ｂが形成される。肉抜き穴１７ａ・１７ｂは上下方向に延びた穴であり、これらの下端部は閉塞され、これらの上端部は延長部１７を超えてそれぞれ底部１６の上側の板面（上面）の左半部および右半部に開口する。
【００３０】
図１に示す如く、延長部１７をスキャナー本体２の上面後部に形成された穴（不図示）に差し込むことにより、第一固定部材１０がスキャナー本体２に固定される。
【００３１】
以下では図１、図７および図９を用いて本発明に係る第二固定部材の実施の一形態である第二固定部材２０の詳細について説明する。図９に示す如く、第二固定部材２０は第二左側支持部２１、第二右側支持部２２および第二本体部２３を備える。
【００３２】
第二左側支持部２１および第二右側支持部２２を合わせたものは本発明に係る第二支持部の実施の一形態である。本実施形態の第二左側支持部２１および第二右側支持部２２は第二固定部材２０の後下部を成す部分であり、左右方向に間隔を空けて配置される。
第二左側支持部２１および第二右側支持部２２の形状はいずれも左右一対の板面を有する板状である。第二左側支持部２１および第二右側支持部２２にはそれぞれ左右一対の板面を貫通する支持孔２１ａ・２２ａが形成される。支持孔２１ａ・２２ａは後述する回動ピン３０を支持するための孔である。
【００３３】
図７に示す如く、左側面視で支持孔２２ａを中心としたとき、第二右側支持部２２の後上部は第二右側支持部２２の後部、後下部、下部および前下部よりも支持孔２２ａの貫通方向に垂直な方向（後述する回動ピン３０の軸線方向に垂直な方向）に突出している。
より詳細には、右側面視で支持孔２２ａから第二右側支持部２２の後上部までの距離は、支持孔２２ａから第二右側支持部２２の後部、後下部、下部および前下部までの距離のいずれよりも長い。
同様に、左側面視で支持孔２１ａを中心としたとき、第二左側支持部２１の後上部は第二左側支持部２１の後部、後下部、下部および前下部よりも支持孔２１ａの貫通方向に垂直な方向に突出している。
第二左側支持部２１の後上部および第二右側支持部２２の後上部はそれぞれ第二左側突起２１ｂおよび第二右側突起２２ｂを成す。
【００３４】
図９に示す第二本体部２３は本発明に係る第二本体部の実施の一形態であり、第二固定部材２０の主たる構造体を成す部分である。
本実施形態の場合、樹脂材料を射出することにより第二固定部材２０が製造され、第二左側支持部２１、第二右側支持部２２および第二本体部２３は一体的に成形される。
従って、第二本体部２３は第二左側支持部２１および第二右側支持部２２に相対移動不能に固定される。
本実施形態の第二本体部２３は概ね左右方向に長い直方体であり、その後下部は曲面２３ｄで切り欠かれている。第二左側支持部２１の前上部は第二本体部２３の曲面２３ｄの左半部に連なり、第二右側支持部２２の前上部は第二本体部２３の曲面２３ｄの右半部に連なる。
第二本体部２３の左前下部には切り欠き部２３ａが形成される。第二本体部２３には第二本体部２３の上面から切り欠き部２３ａまで上下に貫通する貫通孔２３ｂが形成される。
第二本体部２３の曲面２３ｄのうち第二左側支持部２１および第二右側支持部２２によって挟まれる部分には係止溝２３ｃが形成される。
【００３５】
図１に示す如く、第二本体部２３の貫通孔２３ｂにネジ（不図示）を差し込み、当該ネジを原稿圧着板３の後部に形成されたネジ穴（不図示）にねじ込むことにより、第二固定部材２０が原稿圧着板３に固定される。
【００３６】
以下では、図１０の（ａ）、図３の（ｂ）、図８および図９を用いて本発明に係る回動軸の実施の一形態である回動ピン３０の詳細について説明する。回動ピン３０は第一固定部材１０および第二固定部材２０を回動可能に連結する。図１０の（ａ）に示す如く、回動ピン３０は胴体部３１および頭部３２を有する。本実施形態の回動ピン３０は金属材料からなる。
【００３７】
胴体部３１は回動ピン３０の胴体を成す略円柱形状の部分である。胴体部３１の一端部（左端部）にはカシメ穴３１ａが形成される。カシメ穴３１ａが形成されることにより、胴体部３１の一端部（左端部）には薄肉部（略円筒形状の部分）が形成される。
頭部３２は胴体部３１の他端部（左端部）に連なる略円盤形状の部分である。頭部３２の外径（直径）は胴体部３１の外径（直径）よりも大きい。
【００３８】
回動ピン３０の胴体部３１は第一右側支持部１２の支持孔１２ａ、第二右側支持部２２の支持孔２２ａ、第二左側支持部２１の支持孔２１ａ、第一左側支持部１１の支持孔１１ａを貫通し、胴体部３１の一端部（左端部）は第一左側支持部１１の左側方に突出し、頭部３２は第一右側支持部１２の右面に当接する（図３の（ｂ）、図８および図９参照）。
本実施形態では支持孔１１ａ・１２ａの内径（直径）は胴体部３１の外径（直径）よりも僅かに小さく、かつ支持孔２１ａ・２２ａの内径（直径）は胴体部３１の外径（直径）よりも僅かに大きい。従って、回動ピン３０は第二固定部材２０に対しては回動可能に軸支され、第一固定部材１０に対しては回動ピン３０の軸線方向（本実施形態では、左右方向）に移動不能かつ回転不能に固定される。
その結果、回動ピン３０は第一固定部材１０および第二固定部材２０を回動可能に連結し、第一固定部材１０および第二固定部材２０に対して脱落不能に支持される。
【００３９】
回動ピン３０が支持孔１２ａ、支持孔２２ａ、支持孔２１ａおよび支持孔１１ａを貫通した状態で胴体部３１の一端部（右端部）に形成された薄肉部を回動ピン３０の半径方向（回動ピン３０の軸線方向に垂直な方向）に押し広げるようにカシメる（塑性変形させる）ことにより、回動ピン３０の一端部、すなわちカシメられた部分の外径（直径）は支持孔１１ａの内径（直径）よりも大きくなる。また、頭部３２の外径（直径）は支持孔１２ａよりも大きい。胴体部３１の一端部（右端部）をカシメることにより、回動ピン３０は第一固定部材１０および第二固定部材２０に対して脱落不能に支持される。
【００４０】
以下では、図７および図１０の（ｂ）を用いて本発明に係る捩りバネの実施の一形態である捩りバネ４０の詳細について説明する。本実施形態の捩りバネ４０は金属材料（例えば、バネ鋼）からなる線材の中途部をコイル状に成形したものである。
図３の（ｂ）および図７に示す如く、捩りバネ４０の一端部が肉抜き穴１７ａに挿入されることにより捩りバネ４０の一端部は第一固定部材１０に係止される。
また、捩りバネ４０の中途部（コイル状に成形された部分）は回動ピン３０の胴体部３１に貫通され、第一固定部材１０の第一左側支持部１１、第一右側支持部１２、前側連結部１４、後側連結部１５および底部１６により囲まれ、かつ第二左側支持部２１および第二右側支持部２２によって挟まれる位置に配置される。
また、図７に示す如く、捩りバネ４０の他端部が係止溝２３ｃに挿入されることにより捩りバネ４０の他端部は第二固定部材２０に係止される。
【００４１】
図７に示す如く、回動角度θ＝０°のとき、第二固定部材２０に係止された捩りバネ４０の他端部は回動ピン３０を中心として反時計回りに傾倒し、捩りバネ４０は弾性変形し、第一固定部材１０および第二固定部材２０には捩りバネ４０の弾性力（捩りバネ４０が元の形状（弾性変形する前の形状）に戻ろうとする力）が作用する。
その結果、回動ピン３０は、回動角度θが大きくなる方向（図７において第二固定部材２０が第一固定部材１０に対して時計回りに回動する方向）に第一固定部材１０および第二固定部材２０を付勢する。
【００４２】
以下では図１、図５、図６、図７、および、図１１から図１４を用いて、原稿圧着板３がスキャナー本体２に対して回動するときのヒンジ１００の挙動について説明する。
【００４３】
図７に示す如く、回動角度θ＝０°のとき、すなわち原稿圧着板３がスキャナー本体２に対して閉じているとき、捩りバネ４０の弾性力は最大となり、捩りバネ４０の弾性力に起因するトルク（第一固定部材１０に対して第二固定部材２０を回動角度θが大きくなる方向に回転させようとする力）が最大となる。
一方、回動角度θ＝０°のとき、第二固定部材２０に固定された原稿圧着板３の自重に起因するトルク（第一固定部材１０に対して第二固定部材２０を回動角度θが小さくなる方向に回転させようとする力）も最大となる。
本実施形態では０°≦θ＜９０°のときには原稿圧着板３の自重に起因するトルクが捩りバネ４０の弾性力に起因するトルクよりも大きくなり、θ＝９０°のときには原稿圧着板３の自重に起因するトルクおよび捩りバネ４０の弾性力に起因するトルクが等しくなる（いずれもゼロになる）ように、捩りバネ４０の形状、弾性定数等の特性が設定される。
【００４４】
図５、図６および図７に示す如く、回動角度θ＝０°のとき、第一左側支持部１１の第一左側突起１１ｂおよび第一右側支持部１２の第一右側突起１２ｂはいずれも第二本体部２３（厳密には、曲面２３ｄ）に当接せず、かつ、第二左側支持部２１の第二左側突起２１ｂおよび第二右側支持部２２の第二右側突起２２ｂは第一本体部１３（厳密には、後側連結部１５の前側の板面（前面））に当接しない。
従って、回動角度θ＝０°のとき、第一左側支持部１１および第一右側支持部１２と第二本体部２３との間、ならびに、第二左側支持部２１および第二右側支持部２２と第一本体部１３との間、には摩擦力が発生しない。
【００４５】
以上より、回動角度θ＝０°のとき、作業者が原稿圧着板３に外力を与えない限り、原稿圧着板３がスキャナー本体２に対して閉じた状態が保持される（回動角度θが０°に保持される）。
【００４６】
図１２に示す如く、回動角度θ＝４５°のとき、すなわち原稿圧着板３がスキャナー本体２に対して半分くらい開いているとき、捩りバネ４０の弾性力および捩りバネ４０の弾性力に起因するトルクはθ＝０°のときよりは小さくなる。
一方、回動角度θ＝４５°のとき、第二固定部材２０に固定された原稿圧着板３の自重に起因するトルクもθ＝０°のときよりは小さくなる。
回動角度θ＝４５°のとき、第二固定部材２０に固定された原稿圧着板３の自重に起因するトルクは捩りバネ４０の弾性力に起因するトルクよりも大きい。
【００４７】
図１１に示す如く、回動角度θ＝４５°のとき、第一左側支持部１１の第一左側突起１１ｂおよび第一右側支持部１２の第一右側突起１２ｂは第二本体部２３（厳密には、曲面２３ｄ）に当接する。ここで、第一左側支持部１１の第一左側突起１１ｂと第二本体部２３の曲面２３ｄとが当接する部分を第一当接部５１とし、第一右側支持部１２の第一右側突起１２ｂと第二本体部２３の曲面２３ｄとが当接する部分を第一当接部５２とする。
第一左側突起１１ｂ、第一右側突起１２ｂおよび第二本体部２３において第一当接部５１・５２の近傍となる部分は弾性変形する。
その結果、第一当接部５１・５２には、これらの弾性変形した部分の弾性力（弾性変形した部分が元の形状に戻ろうとする力）に起因して、それぞれ回動ピン３０の半径方向（厳密には、回動ピン３０の軸線方向（左右方向）から見て第一当接部５１・５２から回動ピン３０の中心に向かう方向）の応力が作用する。これらの応力の合力をＦ１とする。
そして、応力の合力Ｆ１に起因して、第一当接部５１・５２には回動ピン３０の接線方向（回動ピン３０の軸線方向に垂直、かつ回動ピン３０の半径方向に垂直な方向）の摩擦力が発生する。
【００４８】
図１２に示す如く、回動角度θ＝４５°のとき、第二左側支持部２１の第二左側突起２１ｂおよび第二右側支持部２２の第二右側突起２２ｂは第一本体部１３（厳密には、後側連結部１５の前側の板面（前面））に当接する。ここで、第二左側支持部２１の第二左側突起２１ｂと後側連結部１５の前側の板面とが当接する部分を第二当接部６１とし、第二右側支持部２２の第二右側突起２２ｂと後側連結部１５の前側の板面とが当接する部分を第二当接部６２とする。
第二左側突起２１ｂ、第二右側突起２２ｂおよび第一本体部１３（後側連結部１５）において第二当接部６１・６２の近傍となる部分は弾性変形する。
その結果、第二当接部６１・６２には、これらの弾性変形した部分の弾性力（弾性変形した部分が元の形状に戻ろうとする力）に起因して、それぞれ回動ピン３０の半径方向（厳密には、回動ピン３０の軸線方向（左右方向）から見て第二当接部６１・６２から回動ピン３０の中心に向かう方向）の応力が作用する。これらの応力の合力をＦ２とする（図１１参照）。
そして、応力の合力Ｆ２に起因して、第二当接部６１・６２には回動ピン３０の接線方向（回動ピン３０の軸線方向に垂直、かつ回動ピン３０の半径方向に垂直な方向）の摩擦力が発生する。
【００４９】
本実施形態では、「第二固定部材２０に固定された原稿圧着板３の自重に起因するトルクと捩りバネ４０の弾性力に起因するトルクとの差分」と「第一当接部５１・５２に作用する摩擦力および第二当接部６１・６２に作用する摩擦力に起因するトルク」とが平衡する。
以上より、回動角度θ＝４５°のとき、作業者が原稿圧着板３に外力を与えない限り、原稿圧着板３がスキャナー本体２に対して半分くらい開いた状態が保持される（回動角度θが４５°に保持される）。
なお、本実施形態では、５°≦θ≦８５°のときには「第二固定部材２０に固定された原稿圧着板３の自重に起因するトルクと捩りバネ４０の弾性力に起因するトルクとの差分」と「第一当接部５１・５２に作用する摩擦力および第二当接部６１・６２に作用する摩擦力に起因するトルク」とが平衡し、作業者が原稿圧着板３に外力を与えない限り、原稿圧着板３がスキャナー本体２に対して開いた状態が保持される（回動角度θが一定に保持される）ように第一固定部材１０および第二固定部材２０の形状が設定される。
【００５０】
図１４に示す如く、回動角度θ＝９０°のとき、すなわち原稿圧着板３がスキャナー本体２に対して完全に開いているとき、捩りバネ４０は弾性変形していないため捩りバネ４０の弾性力はゼロとなり、捩りバネ４０の弾性力に起因するトルク（第一固定部材１０に対して第二固定部材２０を回動角度θが大きくなる方向に回転させようとする力）は最小（ゼロ）となる。
一方、回動角度θ＝９０°のとき、第二固定部材２０に固定された原稿圧着板３の自重に起因するトルク（第一固定部材１０に対して第二固定部材２０を回動角度θが小さくなる方向に回転させようとする力）も最小（ゼロ）となる。
【００５１】
図１３および図１４に示す如く、回動角度θ＝９０°のとき、第一左側支持部１１の第一左側突起１１ｂおよび第一右側支持部１２の第一右側突起１２ｂはいずれも第二本体部２３（厳密には、曲面２３ｄ）に当接せず、かつ、第二左側支持部２１の第二左側突起２１ｂおよび第二右側支持部２２の第二右側突起２２ｂは第一本体部１３（厳密には、後側連結部１５の前側の板面（前面））に当接しない。
従って、回動角度θ＝９０°のとき、第一左側支持部１１および第一右側支持部１２と第二本体部２３との間、ならびに、第二左側支持部２１および第二右側支持部２２と第一本体部１３との間、には摩擦力が発生しない。
【００５２】
以上より、回動角度θ＝９０°のとき、作業者が原稿圧着板３に外力を与えない限り、原稿圧着板３がスキャナー本体２に対して完全に開いた状態が保持される。
【００５３】
以上の如くヒンジ１００を構成することは、従来のヒンジ（スライダおよび巻きバネを具備するヒンジ）に対して以下の利点を有する。
すなわち、ヒンジ１００は従来のヒンジにおけるスライダおよび巻きバネを省略し、代わりに捩りバネ４０を具備するので、全体として部品点数を削減することが可能であり、ひいては製造コストの削減に寄与する。
また、ヒンジ１００は従来のヒンジにおけるスライダおよび巻きバネを収容するスペースを必要としないので、小型化に寄与する。
また、ヒンジ１００の場合、第一当接部５１・５２および第二当接部６１・６２の両方に回動ピン３０の接線方向の摩擦力が発生するので、ヒンジ１００のサイズ（特に回動ピン３０の軸線方向におけるサイズ）が同じであっても「第一当接部５１・５２および第二当接部６１・６２のうちいずれか一方にのみ摩擦力が発生する場合」に比べて摩擦力に起因するトルク（抵抗力）を大きくし、フリーストップ機能を発揮するために十分な大きさの摩擦力に起因するトルク（抵抗力）発生させることが可能である。
【００５４】
スキャナー１は、スキャナー本体２の上面に原稿を載せる、あるいはスキャナー本体２の上面から原稿を取り出すといった作業を行うときを除き、通常は原稿圧着板３がスキャナー本体２に対して閉じている状態（回動角度θ＝０°）または原稿圧着板３がスキャナー本体２に対して完全に開いている状態（回動角度θ＝９０°）で放置される。
ヒンジ１００の場合、スキャナー１が放置されているときには第一左側支持部１１の第一左側突起１１ｂおよび第一右側支持部１２の第一右側突起１２ｂはいずれも第二本体部２３に当接せず、第二左側支持部２１の第二左側突起２１ｂおよび第二右側支持部２２の第二右側突起２２ｂは第一本体部１３に当接しない。
従って、スキャナー１が放置されているときには、第一左側支持部１１、第一右側支持部１２、第二本体部２３、第二左側支持部２１、第二右側支持部２２および第一本体部１３は弾性変形していないので、これらの部分におけるクリープ変形の発生を抑制し、ヒンジ１００の長寿命化（破損の防止、性能の維持等）に寄与する。
【００５５】
また、ヒンジ１００は、回動角度θ＝９０°のとき（回動角度θが最大値になったとき）、第一左側支持部１１、第一右側支持部１２、第二本体部２３、第二左側支持部２１、第二右側支持部２２および第一本体部１３に加えて捩りバネ４０も弾性変形していない（図１０の（ｂ）における二点鎖線および図１４参照）。
従って、第一固定部材１０、第二固定部材２０、回動ピン３０および捩りバネ４０の姿勢をそれぞれ回動角度θ＝９０°のときに対応する姿勢に保持しつつヒンジ１００を組み立てた場合にはこれらの部品間に弾性力が作用しないので、組み立てが容易である。
【００５６】
以下では、図１１および図１２を用いて回動ピン３０の軸線方向から見た回動ピン３０、第一当接部５１・５２および第二当接部６１・６２の位置関係について説明する。
図１１および図１２に示す如く、本実施形態では回動ピン３０の軸線方向（左右方向）から見たときの「回動ピン３０および第一当接部５１・５２を結ぶ線７１」と「回動ピン３０および第二当接部６１・６２を結ぶ線７２」との成す角度である当接部間角度φは１２９．３°である。
また、第一当接部５１・５２に作用する回動ピン３０の半径方向の応力（の合力）Ｆ１と第二当接部６１・６２に作用する回動ピン３０の半径方向の応力（の合力）Ｆ２との成す角度は当接部間角度φに等しい。
ここで、本実施形態では、第一当接部５１・５２および第二当接部６１・６２の弾性変形に関与する部分の面積および弾性変形量が適宜調整され、第一当接部５１・５２に作用する回動ピン３０の半径方向の応力（の合力）Ｆ１および第二当接部６１・６２に作用する回動ピン３０の半径方向の応力（の合力）Ｆ２が同じ大きさに設定される。
【００５７】
本実施形態の如くＦ１＝Ｆ２かつ当接部間角度φが１２０°よりも大きい場合（本実施形態ではφ＝１２９．３°）、Ｆ１およびＦ２の合力Ｆ３と釣り合う力、すなわち回動ピン３０と第一固定部材１０との当接部分（第一固定部材１０において支持孔１１ａ・１２ａの周囲となる部分）および回動ピン３０と第二固定部材２０との当接部分（第二固定部材２０において支持孔２１ａ・２２ａの周囲となる部分）に作用する力Ｆ４はＦ１およびＦ２よりも小さくなり（Ｆ１＝Ｆ２＞Ｆ４（＝Ｆ３））、回動ピン３０と第一固定部材１０との当接部分および回動ピン３０と第二固定部材２０との当接部分におけるクリープ変形の発生を抑制し、ヒンジ１００の長寿命化（破損の防止、性能の維持等）に寄与する。
特に、当接部間角度φが１８０°である場合には、Ｆ１およびＦ２が互いに相殺されてＦ３＝Ｆ４＝０となるので、回動ピン３０と第一固定部材１０との当接部分および回動ピン３０と第二固定部材２０との当接部分への負担が更に軽減され、ヒンジ１００の長寿命化（破損の防止、性能の維持等）に寄与する。
【００５８】
本実施形態では第一左側支持部１１、第一右側支持部１２および第一本体部１３を樹脂材料で一体成形することにより第一固定部材１０を製造し、第二左側支持部２１、第二右側支持部２２および第二本体部２３を樹脂材料で一体成形することにより第二固定部材２０を製造するが、本発明に係る第一固定部材および第二固定部材はこれに限定されない。
すなわち、第一本体部、第一支持部、第二本体部および第二支持部をそれぞれ別部材とし、これらをネジ止め、溶着、接着、溶接等の方法で相互に固定することにより第一本体部を第一支持部に相対移動不能に固定し、第二本体部を第二支持部に相対移動不能に固定しても良い。
【００５９】
本発明に係る第一支持部および第二支持部は、本実施形態の如く「第一左側支持部１１および第一右側支持部１２を合わせたもの」並びに「第二左側支持部２１および第二右側支持部２２を合わせたもの」に限定されない。
例えば、図１５の（ａ）に示すヒンジ２００、図１５の（ｂ）に示すヒンジ３００および図１５の（ｃ）に示すヒンジ４００は本発明に係るヒンジの別実施形態である。
【００６０】
図１５の（ａ）に示す如く、ヒンジ２００は第一固定部材１０、第二固定部材２０、回動ピン３０および捩りバネ４０を具備する。ヒンジ２００の第一固定部材１０は一つの第一支持部１１および一つの第一本体部１３を備える。ヒンジ２００の第二固定部材２０は一つの第二支持部２１および一つの第二本体部２３を備える。ヒンジ２００の第一支持部１１と第二本体部２３とが当接する部分は第一当接部５１を成し、ヒンジ２００の第二支持部２１と第一本体部１３とが当接する部分は第二当接部６１を成す。
このように、本発明に係るヒンジは、第一固定部材が一つの第一支持部を備え、かつ第二固定部材が一つの第二支持部を備えていても良い。
【００６１】
図１５の（ｂ）に示す如く、ヒンジ３００は第一固定部材１０、第二固定部材２０、回動ピン３０および捩りバネ４０を具備する。ヒンジ３００の第一固定部材１０は二つの第一支持部１１・１２および一つの第一本体部１３を備える。ヒンジ３００の第二固定部材２０は一つの第二支持部２１および一つの第二本体部２３を備える。ヒンジ３００の第一支持部１１と第二本体部２３とが当接する部分および第一支持部１２と第二本体部２３とが当接する部分はそれぞれ第一当接部５１・５２を成し、ヒンジ３００の第二支持部２１と第一本体部１３とが当接する部分は第二当接部６１を成す。
このように、本発明に係るヒンジは、第一固定部材が二つの第一支持部を備えるとともに第二固定部材が一つの第二支持部を備えても良い。なお、ヒンジを構成する部材に作用する応力のバランスの観点からは、一つの第二支持部は回動軸の軸線方向において二つの第一支持部に挟まれる位置に配置されることがより好ましい。また、本発明に係るヒンジは、第一固定部材が一つの第一支持部を備えるとともに第二固定部材が二つの第二支持部を備えても良い。
【００６２】
図１５の（ｃ）に示す如く、ヒンジ４００は第一固定部材１０、第二固定部材２０、回動ピン３０および捩りバネ４０を具備する。ヒンジ４００の第一固定部材１０は二つの第一支持部１１・１２および一つの第一本体部１３を備える。ヒンジ４００の第二固定部材２０は二つの第二支持部２１・２２および一つの第二本体部２３を備える。ヒンジ４００の第一支持部１１と第二本体部２３とが当接する部分および第一支持部１２と第二本体部２３とが当接する部分はそれぞれ第一当接部５１・５２を成し、ヒンジ４００の第二支持部２１・２２と第一本体部１３とが当接する部分は第二当接部６１・６２を成す。
このように、本発明に係るヒンジは、第一固定部材が二つの第一支持部を備えるとともに第二固定部材が二つの第二支持部を備え、かつ回動軸の軸線方向において第一支持部および第二支持部が交互に配置されても良い。
【符号の説明】
【００６３】
２ スキャナー本体（第一連結対象物）、３ 原稿圧着板（第二連結対象物）、１０ 第一固定部材、１１ 第一左側支持部（第一支持部）、１２ 第一右側支持部（第一支持部）、１１ａ・１２ａ 支持孔、１３ 第一本体部、２０ 第二固定部材、２１ 第二左側支持部（第二支持部）、２２ 第二右側支持部（第二支持部）、２１ａ・２２ａ 支持孔、２３ 第二本体部、３０ 回動ピン（回動軸）、４０ 捩りバネ、１００ ヒンジ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二つの部材を回動可能に連結するヒンジに関する。より詳細には、二つの部材の一方が他方に対して回動するときに摩擦による抵抗力が発生するヒンジに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機、ファクシミリ、スキャナー等、オフィスで使用される事務機器の本体と原稿読み取り部に載置された原稿を原稿読み取り部に密着させて当該原稿読み取り部に対する原稿の位置を保持する原稿圧着板とを回動可能に連結するヒンジが知られている。
【０００３】
このようなヒンジの多くは、内部に空間が形成されるとともに事務機器の本体に固定されるケース状の第一部材、カムを有するとともに原稿圧着板に固定される第二部材、上記第一部材および第二部材を回動可能に連結する回動軸、第一部材の内部に形成された空間に移動可能に収容されるスライダ、および第一部材の内部に形成された空間に収容されるとともにスライダを第二部材のカムに当接する方向に付勢する巻きバネを具備する。
上記ヒンジは、巻きバネの付勢力で原稿圧着板の重量を支えることにより事務機器の本体に対する原稿圧着板の回動角度（開閉角度）を任意の角度で保持し（フリーストップ機能）、ひいては作業者が原稿圧着板を回動（開閉）させて原稿読み取り部へ原稿を載置する作業を容易にしている。
【０００４】
また、上記ヒンジの如く第一部材、第二部材、回動軸、スライダおよび巻きバネを具備し、さらに原稿圧着板の自重によるヒンジの回動に対して「摩擦による抵抗力」を発生し、巻きバネの付勢力を補う機能を有するヒンジも知られている。例えば、特許文献１から特許文献３に記載の如くである。
特許文献１に記載のヒンジの場合、固定側ヒンジ体（上記第一部材に相当）の軸受壁部の上端縁に小さい突子が形成され、可動側ヒンジ体（上記第二部材に相当）の張出壁の内面に形成された摺動凹円弧面の中途部に隆起段部が形成される。そして、小さい突子が隆起段部に当接し、これらが当接した部分に「摩擦による抵抗力」が発生することにより、原稿圧着板が閉じる速度が小さくなる。
特許文献２に記載のヒンジの場合、ケース（上記第一部材に相当）の内壁に摺接面が形成され、回動体（上記第二部材に相当）に摺接部が形成される。そして、摺接部が摺接面に当接し、これらが当接した部分に「摩擦による抵抗力」が発生することにより、原稿圧着板が閉じる速度が小さくなる。
特許文献３に記載のヒンジの場合、回転体（上記第二部材に相当）に形成された圧接部とケース（上記第一部材に相当）の側壁とが当接し、これらが当接した部分に「摩擦による抵抗力」が発生することにより、原稿圧着板が閉じる速度が小さくなる。
【０００５】
近年、ヒンジの更なる小型化および低コスト化が要求され、このような要求に応えるべく、上記ヒンジのスライダおよび巻きバネを省略し、代わりに捩りバネを具備するヒンジが検討されている。
このような捩りバネを具備するヒンジは、スライダおよび巻きバネを収容するスペースが不要であるため更なる小型化が容易であり、全体として部品点数が減少するため製造コストの削減が容易であるという点において、上記スライダおよび巻きバネを具備するヒンジよりも有利である。
【０００６】
一方、原稿圧着板の重量は近年において益々増加する傾向があり、ヒンジのフリーストップ機能を向上させる（より重い原稿圧着板の場合であっても事務機器の本体に対する原稿圧着板の回動角度を一定に保持可能とする）ことも要求される。
捩りバネを具備するヒンジのフリーストップ機能を向上させる一般的な方法としては捩りバネの弾性力を大きくすることが挙げられる。また、捩りバネの弾性力を大きくする方法としては、よりバネ定数が大きい材料を用いて捩りバネを製造すること、あるいは捩りバネの線径を大きくすること、等が挙げられる。しかし、上記方法は捩りバネの製造コストおよびサイズの増大を招来するので、好ましくない。
また、捩りバネを具備するヒンジにおいて回動軸を捩りバネに貫通させる構造を採用した場合、捩りバネの弾性力はヒンジの回動角度に概ね比例するが、原稿圧着板に起因するトルクはヒンジの回動角度に比例しない（通常は、正弦関数あるいは余弦関数に近似の関係となる）。従って、フリーストップ機能を持たせるためには別途摩擦力等を用いてヒンジに作用するトルクを平衡させる必要がある。
【０００７】
ここで、特許文献１から特許文献３に記載のヒンジにおける「巻きバネの付勢力を補う機能」は、スライダおよびスライダに当接するカムの形状を適宜選択することによりヒンジの回動角度と巻きバネ付勢力との関係を適宜調整することが可能な従来のヒンジに適用されることを前提としており、「スライダおよび巻きバネの配置およびスライダの移動方向」を基準として定められる。従って、「巻きバネの付勢力を補う機能」をそのまま上記捩りバネを具備するヒンジに適用することはできない。
より詳細には、特許文献１に記載の「巻きバネの付勢力を補う機能」をそのまま上記捩りバネを具備するヒンジに適用した場合、摩擦による抵抗力を大きくするためには小さい突子と隆起段部とが当接する面積、ひいては軸受壁部の厚さ（回動軸の軸線方向の厚さ）を大きくする必要があり、却ってヒンジが大型化する場合がある。
また、特許文献３に記載の「巻きバネの付勢力を補う機能」をそのまま上記捩りバネを具備するヒンジに適用した場合、摩擦による抵抗力するためにはケースの側壁の「回動軸の軸線方向における弾性変形量」を大きくする必要がある。しかし、当該弾性変形量を大きくした場合にはケースの破損を防止するためにケースの側壁の厚さ（回動軸の軸線方向の厚さ）を大きくする必要があり、却ってヒンジが大型化する場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−９８８３９号公報
【特許文献２】特開２００４−１１６２０８号公報
【特許文献３】特開２００５−２９９７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものである。
すなわち、本発明が解決しようとする課題は、従来のヒンジ（スライダおよび巻きバネを具備するヒンジ）に比べて小型化および部品点数の削減が可能であり、かつヒンジが回動するときに十分な摩擦による抵抗力を発生することが可能なヒンジを提供すること、である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下では、上記課題を解決するための手段を説明する。
【００１１】
即ち、請求項１においては、
第一連結対象物および第二連結対象物を回動可能に連結するヒンジであって、
前記第一連結対象物に固定される第一固定部材と、
前記第二連結対象物に固定される第二固定部材と、
前記第一固定部材および前記第二固定部材を回動可能に連結する回動軸と、
一端部が前記第一固定部材に係止され、中途部が前記回動軸に貫通され、他端部が前記第二固定部材に係止され、前記第一固定部材に対する前記第二固定部材の回動角度が大きくなる方向に前記第一固定部材および前記第二固定部材を付勢する捩りバネと、
を具備し、
前記第一固定部材は、
前記回動軸を支持する支持孔が形成される第一支持部と、
前記第一支持部に相対移動不能に固定される第一本体部と、
を備え、
前記第二固定部材は、
前記回動軸を支持する支持孔が形成される第二支持部と、
前記第二支持部に相対移動不能に固定される第二本体部と、
を備え、
前記第一支持部が前記第二本体部に当接し、前記第一支持部と前記第二本体部とが当接する部分である第一当接部に前記回動軸の半径方向の応力が作用することにより、前記第一当接部に前記回動軸の接線方向の摩擦力が発生し、
前記第二支持部が前記第一本体部に当接し、前記第二支持部と前記第一本体部とが当接する部分である第二当接部に前記回動軸の半径方向の応力が作用することにより、前記第二当接部に前記回動軸の接線方向の摩擦力が発生する。
【００１２】
請求項２においては、
前記第一固定部材に対する前記第二固定部材の回動角度が最小値になったとき、前記第一支持部は前記第二本体部に当接せず、かつ、前記第二支持部は前記第一本体部に当接しない。
【００１３】
請求項３においては、
前記第一固定部材に対する前記第二固定部材の回動角度が最大値になったとき、前記第一支持部は前記第二本体部に当接せず、かつ、前記第二支持部は前記第一本体部に当接しない。
【００１４】
請求項４においては、
前記第一固定部材に対する前記第二固定部材の回動角度が最大値になったとき、前記捩りバネは弾性変形していない。
【００１５】
請求項５においては、
前記回転軸の軸線方向から見たときの前記回動軸および前記第一当接部を結ぶ線と前記回動軸および前記第二当接部を結ぶ線との成す角度である当接部間角度は１２０°よりも大きい。
【００１６】
請求項６においては、
前記当接部間角度は１８０°である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、従来のヒンジに比べて小型化および部品点数の削減が可能であり、かつヒンジが回動するときに十分な摩擦による抵抗力を発生することが可能である、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るヒンジの実施の一形態を具備するコピー機を示す左側面図。
【図２】（ａ）本発明に係るヒンジの実施の一形態を示す左前上方から見た斜視図、（ｂ）本発明に係るヒンジの実施の一形態を示す右後下方から見た斜視図。
【図３】（ａ）本発明に係るヒンジの実施の一形態を示す正面図、（ｂ）本発明に係るヒンジの実施の一形態を示す背面図。
【図４】（ａ）本発明に係るヒンジの実施の一形態を示す平面図、（ｂ）本発明に係るヒンジの実施の一形態を示す底面図。
【図５】本発明に係るヒンジの実施の一形態を示す左側面図（回動角度θ＝０°）。
【図６】本発明に係るヒンジの実施の一形態を示す右側面図（回動角度θ＝０°）。
【図７】本発明に係るヒンジの実施の一形態を示す左側面断面図（図３（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図、回動角度θ＝０°）。
【図８】本発明に係るヒンジの実施の一形態における第一固定部材を示す左前上方から見た斜視図、（ｂ）本発明に係るヒンジの実施の一形態における第一固定部材を示す右後下方から見た斜視図。
【図９】本発明に係るヒンジの実施の一形態における第二固定部材を示す左前上方から見た斜視図、（ｂ）本発明に係るヒンジの実施の一形態における第二固定部材を示す右後下方から見た斜視図。
【図１０】（ａ）本発明に係るヒンジの実施の一形態における回動軸を示す左前上方から見た斜視図、（ｂ）本発明に係るヒンジの実施の一形態における捩りバネを示す左前上方から見た斜視図。
【図１１】本発明に係るヒンジの実施の一形態を示す左側面図（回動角度θ＝４５°）。
【図１２】本発明に係るヒンジの実施の一形態を示す左側面断面図（回動角度θ＝４５°）。
【図１３】本発明に係るヒンジの実施の一形態を示す左側面図（回動角度θ＝９０°）。
【図１４】本発明に係るヒンジの実施の一形態を示す左側面断面図（回動角度θ＝９０°）。
【図１５】（ａ）本発明に係るヒンジの別実施形態（第一支持部および第二支持部を一つずつ備えるもの）を示す模式図、（ｂ）本発明に係るヒンジの別実施形態（第一支持部を二つ備えるとともに第二支持部を一つ備えるもの）を示す模式図、（ｃ）本発明に係るヒンジの別実施形態（第一支持部および第二支持部を二つずつ備え、かつこれらが回動軸の軸線方向において交互に配置されるもの）を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下では、図１を用いて本発明に係るヒンジの実施の一形態であるヒンジ１００を具備するスキャナー１について説明する。スキャナー１は事務機器の実施の一形態であり、スキャナー本体２、原稿圧着板３およびヒンジ１００を具備する。
【００２０】
スキャナー本体２は本発明に係る第一連結対象物の実施の一形態である。「第一連結対象物」は本発明に係るヒンジにより回動可能に連結される二つの物品のうち、一方を指す。
スキャナー本体２は原稿読み取り装置、制御装置、表示装置および入力装置を具備する。スキャナー本体２の原稿読み取り装置はスキャナー本体２の上面に配置される。スキャナー本体２の原稿読み取り装置はスキャナー本体２の上面に載置された原稿を読み取る（原稿の画像情報を生成する）。スキャナー本体２の制御装置はスキャナー１の各部の動作、より詳細にはスキャナー本体２の原稿読み取り装置の動作を制御する。スキャナー本体２の制御装置はスキャナー本体２の原稿読み取り装置が生成した画像情報を記憶すること、および当該画像情報をスキャナー本体２に接続された回線（例えば、インターネット回線等）を通じて他の機器（パーソナルコンピュータ等）に送信することが可能である。スキャナー本体２の表示装置は例えば液晶パネルからなり、スキャナー１の動作状況等に係る情報を表示する。スキャナー本体２の入力装置は例えばボタン、スイッチ等からなり、作業者がスキャナー１に対する指示等を入力する際に操作する。スキャナー本体２の表示装置および入力装置はスキャナー本体２の前上部に配置される。
【００２１】
原稿圧着板３は本発明に係る第二連結対象物の実施の一形態である。「第二連結対象物」は本発明に係るヒンジにより回動可能に連結される二つの物品のうち、他方を指す。
原稿圧着板３は板状の部材であり、スキャナー本体２の原稿読み取り装置の上に載置された原稿をスキャナー本体２の原稿読み取り装置に向かって押さえつける（圧着する）ことにより、原稿がスキャナー本体２の原稿読み取り装置に対して動くことを防止する。
【００２２】
「事務機器」は、少なくとも原稿を読み取る（原稿の画像情報を取得する）機能を具備する装置を指す。
「原稿」は、シート状物（紙、樹脂製のシート等）のシート面（広い面）に文章、書画、写真等が記されたものを指す。
事務機器の具体例としては以下の（ａ）〜（ｄ）等が挙げられる。
（ａ）原稿を読み取る機能および読み取った原稿に係る画像情報を他の機器（例えば、パーソナルコンピュータ）に送信する機能を具備するスキャナー。
（ｂ）原稿を読み取る機能、読み取った原稿に係る画像情報を通信回線を介して他の機器に送信する機能および他の機器から取得した画像情報をプリントアウトする機能を具備するファクス。
（ｃ）原稿を読み取る機能および読み取った原稿に係る画像情報をプリントアウトする機能を具備するコピー機（プリンタ）。
（ｄ）上記スキャナー、ファクス、およびコピー機としての機能を兼ねる複合機。
【００２３】
以下では、図１から図１４を用いて本発明に係るヒンジの実施の一形態であるヒンジ１００について説明する。
ヒンジ１００はスキャナー本体２および原稿圧着板３を回動可能に連結する。
図２から図７に示す如く、第一固定部材１０、第二固定部材２０、回動ピン３０および捩りバネ４０（図７参照）を具備する。
【００２４】
以下では「スキャナー本体２に対する原稿圧着板３の回動角度」および「第一固定部材１０に対する第二固定部材２０の回動角度」を同期させ、これらの回動角度をいずれも「回動角度θ」と定義し、これを用いて説明する。
本実施形態では原稿圧着板３がスキャナー本体２に対して閉じているときに回動角度θが０°であり、原稿圧着板３がスキャナー本体２に対して開く方向に回動したとき（図１において時計回りに回動したとき）に回動角度θが増加する（正の値となる）。
また、本実施形態における回動角度θの最小値（θｍｉｎ）は０°であり、回動角度θの最大値（θｍａｘ）は９０°である（０°＝θｍｉｎ≦θ≦θｍａｘ＝９０°）。
以下では便宜上、回動角度θ＝０°のときの姿勢に基づいてヒンジ１００を構成する各部材を説明する。
【００２５】
以下では図１、図５、図６および図８を用いて本発明に係る第一固定部材の実施の一形態である第一固定部材１０の詳細について説明する。図８に示す如く、第一固定部材１０は第一左側支持部１１、第一右側支持部１２および第一本体部１３を備える。
【００２６】
第一左側支持部１１および第一右側支持部１２を合わせたものは本発明に係る第一支持部の実施の一形態である。本実施形態の第一左側支持部１１および第一右側支持部１２はそれぞれ第一固定部材１０の左上部および右上部を成す部分であり、その形状はいずれも左右一対の板面を有する板状である。第一左側支持部１１および第一右側支持部１２にはそれぞれ左右一対の板面を貫通する支持孔１１ａ・１２ａが形成される。支持孔１１ａ・１２ａは後述する回動ピン３０を支持するための孔である。
【００２７】
図５に示す如く、左側面視で支持孔１１ａを中心としたとき、第一左側支持部１１の前上部は第一左側支持部１１の前部、上部、後上部および後部よりも支持孔１１ａの貫通方向に垂直な方向（後述する回動ピン３０の軸線方向に垂直な方向）に突出している。
より詳細には、左側面視で支持孔１１ａから第一左側支持部１１の前上部までの距離は、支持孔１１ａから第一左側支持部１１の前部、上部、後上部および後部までの距離のいずれよりも長い。
同様に、図６に示す如く、右側面視で支持孔１２ａを中心としたとき、第一右側支持部１２の前上部は第一右側支持部１２の前部、上部、後上部および後部よりも支持孔１２ａの貫通方向に垂直な方向に突出している。
第一左側支持部１１の前上部および第一右側支持部１２の前上部はそれぞれ第一左側突起１１ｂおよび第一右側突起１２ｂを成す。
【００２８】
図８に示す第一本体部１３は本発明に係る第一本体部の実施の一形態であり、第一固定部材１０の主たる構造体を成す部分である。
本実施形態の場合、樹脂材料を射出することにより第一固定部材１０が製造され、第一左側支持部１１、第一右側支持部１２および第一本体部１３は一体的に成形される。
従って、第一本体部１３は第一左側支持部１１および第一右側支持部１２に相対移動不能に固定される。
【００２９】
本実施形態の第一本体部１３は前側連結部１４、後側連結部１５、底部１６および延長部１７を備える。
前側連結部１４は前後一対の板面を有する板状の部分である。前側連結部１４の左端部は第一左側支持部１１の前下端部に連なり、前側連結部１４の右端部は第一右側支持部１２の前下端部に連なる。
後側連結部１５は前後一対の板面を有する板状の部分である。後側連結部１５の左端部は第一左側支持部１１の後下端部に連なり、前側連結部１４の右端部は第一右側支持部１２の後下端部に連なる。
底部１６は上下一対の板面を有する板状の部分である。底部１６の前端部は前側連結部１４の下端部に連なり、底部１６の後端部は後側連結部１５の下端部に連なり、底部１６の左端部は第一左側支持部１１の下端部に連なり、底部１６の右端部は第一右側支持部１２の下端部に連なる。
延長部１７は上下方向に延びた概ね直方体形状の部分である。延長部１７の基端部（上端部）は底部１６の下側の板面（下面）の中央部に連なる。
延長部１７の内部には肉抜き穴１７ａ・１７ｂが形成される。肉抜き穴１７ａ・１７ｂは上下方向に延びた穴であり、これらの下端部は閉塞され、これらの上端部は延長部１７を超えてそれぞれ底部１６の上側の板面（上面）の左半部および右半部に開口する。
【００３０】
図１に示す如く、延長部１７をスキャナー本体２の上面後部に形成された穴（不図示）に差し込むことにより、第一固定部材１０がスキャナー本体２に固定される。
【００３１】
以下では図１、図７および図９を用いて本発明に係る第二固定部材の実施の一形態である第二固定部材２０の詳細について説明する。図９に示す如く、第二固定部材２０は第二左側支持部２１、第二右側支持部２２および第二本体部２３を備える。
【００３２】
第二左側支持部２１および第二右側支持部２２を合わせたものは本発明に係る第二支持部の実施の一形態である。本実施形態の第二左側支持部２１および第二右側支持部２２は第二固定部材２０の後下部を成す部分であり、左右方向に間隔を空けて配置される。
第二左側支持部２１および第二右側支持部２２の形状はいずれも左右一対の板面を有する板状である。第二左側支持部２１および第二右側支持部２２にはそれぞれ左右一対の板面を貫通する支持孔２１ａ・２２ａが形成される。支持孔２１ａ・２２ａは後述する回動ピン３０を支持するための孔である。
【００３３】
図７に示す如く、左側面視で支持孔２２ａを中心としたとき、第二右側支持部２２の後上部は第二右側支持部２２の後部、後下部、下部および前下部よりも支持孔２２ａの貫通方向に垂直な方向（後述する回動ピン３０の軸線方向に垂直な方向）に突出している。
より詳細には、右側面視で支持孔２２ａから第二右側支持部２２の後上部までの距離は、支持孔２２ａから第二右側支持部２２の後部、後下部、下部および前下部までの距離のいずれよりも長い。
同様に、左側面視で支持孔２１ａを中心としたとき、第二左側支持部２１の後上部は第二左側支持部２１の後部、後下部、下部および前下部よりも支持孔２１ａの貫通方向に垂直な方向に突出している。
第二左側支持部２１の後上部および第二右側支持部２２の後上部はそれぞれ第二左側突起２１ｂおよび第二右側突起２２ｂを成す。
【００３４】
図９に示す第二本体部２３は本発明に係る第二本体部の実施の一形態であり、第二固定部材２０の主たる構造体を成す部分である。
本実施形態の場合、樹脂材料を射出することにより第二固定部材２０が製造され、第二左側支持部２１、第二右側支持部２２および第二本体部２３は一体的に成形される。
従って、第二本体部２３は第二左側支持部２１および第二右側支持部２２に相対移動不能に固定される。
本実施形態の第二本体部２３は概ね左右方向に長い直方体であり、その後下部は曲面２３ｄで切り欠かれている。第二左側支持部２１の前上部は第二本体部２３の曲面２３ｄの左半部に連なり、第二右側支持部２２の前上部は第二本体部２３の曲面２３ｄの右半部に連なる。
第二本体部２３の左前下部には切り欠き部２３ａが形成される。第二本体部２３には第二本体部２３の上面から切り欠き部２３ａまで上下に貫通する貫通孔２３ｂが形成される。
第二本体部２３の曲面２３ｄのうち第二左側支持部２１および第二右側支持部２２によって挟まれる部分には係止溝２３ｃが形成される。
【００３５】
図１に示す如く、第二本体部２３の貫通孔２３ｂにネジ（不図示）を差し込み、当該ネジを原稿圧着板３の後部に形成されたネジ穴（不図示）にねじ込むことにより、第二固定部材２０が原稿圧着板３に固定される。
【００３６】
以下では、図１０の（ａ）、図３の（ｂ）、図８および図９を用いて本発明に係る回動軸の実施の一形態である回動ピン３０の詳細について説明する。回動ピン３０は第一固定部材１０および第二固定部材２０を回動可能に連結する。図１０の（ａ）に示す如く、回動ピン３０は胴体部３１および頭部３２を有する。本実施形態の回動ピン３０は金属材料からなる。
【００３７】
胴体部３１は回動ピン３０の胴体を成す略円柱形状の部分である。胴体部３１の一端部（左端部）にはカシメ穴３１ａが形成される。カシメ穴３１ａが形成されることにより、胴体部３１の一端部（左端部）には薄肉部（略円筒形状の部分）が形成される。
頭部３２は胴体部３１の他端部（左端部）に連なる略円盤形状の部分である。頭部３２の外径（直径）は胴体部３１の外径（直径）よりも大きい。
【００３８】
回動ピン３０の胴体部３１は第一右側支持部１２の支持孔１２ａ、第二右側支持部２２の支持孔２２ａ、第二左側支持部２１の支持孔２１ａ、第一左側支持部１１の支持孔１１ａを貫通し、胴体部３１の一端部（左端部）は第一左側支持部１１の左側方に突出し、頭部３２は第一右側支持部１２の右面に当接する（図３の（ｂ）、図８および図９参照）。
本実施形態では支持孔１１ａ・１２ａの内径（直径）は胴体部３１の外径（直径）よりも僅かに小さく、かつ支持孔２１ａ・２２ａの内径（直径）は胴体部３１の外径（直径）よりも僅かに大きい。従って、回動ピン３０は第二固定部材２０に対しては回動可能に軸支され、第一固定部材１０に対しては回動ピン３０の軸線方向（本実施形態では、左右方向）に移動不能かつ回転不能に固定される。
その結果、回動ピン３０は第一固定部材１０および第二固定部材２０を回動可能に連結し、第一固定部材１０および第二固定部材２０に対して脱落不能に支持される。
【００３９】
回動ピン３０が支持孔１２ａ、支持孔２２ａ、支持孔２１ａおよび支持孔１１ａを貫通した状態で胴体部３１の一端部（右端部）に形成された薄肉部を回動ピン３０の半径方向（回動ピン３０の軸線方向に垂直な方向）に押し広げるようにカシメる（塑性変形させる）ことにより、回動ピン３０の一端部、すなわちカシメられた部分の外径（直径）は支持孔１１ａの内径（直径）よりも大きくなる。また、頭部３２の外径（直径）は支持孔１２ａよりも大きい。胴体部３１の一端部（右端部）をカシメることにより、回動ピン３０は第一固定部材１０および第二固定部材２０に対して脱落不能に支持される。
【００４０】
以下では、図７および図１０の（ｂ）を用いて本発明に係る捩りバネの実施の一形態である捩りバネ４０の詳細について説明する。本実施形態の捩りバネ４０は金属材料（例えば、バネ鋼）からなる線材の中途部をコイル状に成形したものである。
図３の（ｂ）および図７に示す如く、捩りバネ４０の一端部が肉抜き穴１７ａに挿入されることにより捩りバネ４０の一端部は第一固定部材１０に係止される。
また、捩りバネ４０の中途部（コイル状に成形された部分）は回動ピン３０の胴体部３１に貫通され、第一固定部材１０の第一左側支持部１１、第一右側支持部１２、前側連結部１４、後側連結部１５および底部１６により囲まれ、かつ第二左側支持部２１および第二右側支持部２２によって挟まれる位置に配置される。
また、図７に示す如く、捩りバネ４０の他端部が係止溝２３ｃに挿入されることにより捩りバネ４０の他端部は第二固定部材２０に係止される。
【００４１】
図７に示す如く、回動角度θ＝０°のとき、第二固定部材２０に係止された捩りバネ４０の他端部は回動ピン３０を中心として反時計回りに傾倒し、捩りバネ４０は弾性変形し、第一固定部材１０および第二固定部材２０には捩りバネ４０の弾性力（捩りバネ４０が元の形状（弾性変形する前の形状）に戻ろうとする力）が作用する。
その結果、回動ピン３０は、回動角度θが大きくなる方向（図７において第二固定部材２０が第一固定部材１０に対して時計回りに回動する方向）に第一固定部材１０および第二固定部材２０を付勢する。
【００４２】
以下では図１、図５、図６、図７、および、図１１から図１４を用いて、原稿圧着板３がスキャナー本体２に対して回動するときのヒンジ１００の挙動について説明する。
【００４３】
図７に示す如く、回動角度θ＝０°のとき、すなわち原稿圧着板３がスキャナー本体２に対して閉じているとき、捩りバネ４０の弾性力は最大となり、捩りバネ４０の弾性力に起因するトルク（第一固定部材１０に対して第二固定部材２０を回動角度θが大きくなる方向に回転させようとする力）が最大となる。
一方、回動角度θ＝０°のとき、第二固定部材２０に固定された原稿圧着板３の自重に起因するトルク（第一固定部材１０に対して第二固定部材２０を回動角度θが小さくなる方向に回転させようとする力）も最大となる。
本実施形態では０°≦θ＜９０°のときには原稿圧着板３の自重に起因するトルクが捩りバネ４０の弾性力に起因するトルクよりも大きくなり、θ＝９０°のときには原稿圧着板３の自重に起因するトルクおよび捩りバネ４０の弾性力に起因するトルクが等しくなる（いずれもゼロになる）ように、捩りバネ４０の形状、弾性定数等の特性が設定される。
【００４４】
図５、図６および図７に示す如く、回動角度θ＝０°のとき、第一左側支持部１１の第一左側突起１１ｂおよび第一右側支持部１２の第一右側突起１２ｂはいずれも第二本体部２３（厳密には、曲面２３ｄ）に当接せず、かつ、第二左側支持部２１の第二左側突起２１ｂおよび第二右側支持部２２の第二右側突起２２ｂは第一本体部１３（厳密には、後側連結部１５の前側の板面（前面））に当接しない。
従って、回動角度θ＝０°のとき、第一左側支持部１１および第一右側支持部１２と第二本体部２３との間、ならびに、第二左側支持部２１および第二右側支持部２２と第一本体部１３との間、には摩擦力が発生しない。
【００４５】
以上より、回動角度θ＝０°のとき、作業者が原稿圧着板３に外力を与えない限り、原稿圧着板３がスキャナー本体２に対して閉じた状態が保持される（回動角度θが０°に保持される）。
【００４６】
図１２に示す如く、回動角度θ＝４５°のとき、すなわち原稿圧着板３がスキャナー本体２に対して半分くらい開いているとき、捩りバネ４０の弾性力および捩りバネ４０の弾性力に起因するトルクはθ＝０°のときよりは小さくなる。
一方、回動角度θ＝４５°のとき、第二固定部材２０に固定された原稿圧着板３の自重に起因するトルクもθ＝０°のときよりは小さくなる。
回動角度θ＝４５°のとき、第二固定部材２０に固定された原稿圧着板３の自重に起因するトルクは捩りバネ４０の弾性力に起因するトルクよりも大きい。
【００４７】
図１１に示す如く、回動角度θ＝４５°のとき、第一左側支持部１１の第一左側突起１１ｂおよび第一右側支持部１２の第一右側突起１２ｂは第二本体部２３（厳密には、曲面２３ｄ）に当接する。ここで、第一左側支持部１１の第一左側突起１１ｂと第二本体部２３の曲面２３ｄとが当接する部分を第一当接部５１とし、第一右側支持部１２の第一右側突起１２ｂと第二本体部２３の曲面２３ｄとが当接する部分を第一当接部５２とする。
第一左側突起１１ｂ、第一右側突起１２ｂおよび第二本体部２３において第一当接部５１・５２の近傍となる部分は弾性変形する。
その結果、第一当接部５１・５２には、これらの弾性変形した部分の弾性力（弾性変形した部分が元の形状に戻ろうとする力）に起因して、それぞれ回動ピン３０の半径方向（厳密には、回動ピン３０の軸線方向（左右方向）から見て第一当接部５１・５２から回動ピン３０の中心に向かう方向）の応力が作用する。これらの応力の合力をＦ１とする。
そして、応力の合力Ｆ１に起因して、第一当接部５１・５２には回動ピン３０の接線方向（回動ピン３０の軸線方向に垂直、かつ回動ピン３０の半径方向に垂直な方向）の摩擦力が発生する。
【００４８】
図１２に示す如く、回動角度θ＝４５°のとき、第二左側支持部２１の第二左側突起２１ｂおよび第二右側支持部２２の第二右側突起２２ｂは第一本体部１３（厳密には、後側連結部１５の前側の板面（前面））に当接する。ここで、第二左側支持部２１の第二左側突起２１ｂと後側連結部１５の前側の板面とが当接する部分を第二当接部６１とし、第二右側支持部２２の第二右側突起２２ｂと後側連結部１５の前側の板面とが当接する部分を第二当接部６２とする。
第二左側突起２１ｂ、第二右側突起２２ｂおよび第一本体部１３（後側連結部１５）において第二当接部６１・６２の近傍となる部分は弾性変形する。
その結果、第二当接部６１・６２には、これらの弾性変形した部分の弾性力（弾性変形した部分が元の形状に戻ろうとする力）に起因して、それぞれ回動ピン３０の半径方向（厳密には、回動ピン３０の軸線方向（左右方向）から見て第二当接部６１・６２から回動ピン３０の中心に向かう方向）の応力が作用する。これらの応力の合力をＦ２とする（図１１参照）。
そして、応力の合力Ｆ２に起因して、第二当接部６１・６２には回動ピン３０の接線方向（回動ピン３０の軸線方向に垂直、かつ回動ピン３０の半径方向に垂直な方向）の摩擦力が発生する。
【００４９】
本実施形態では、「第二固定部材２０に固定された原稿圧着板３の自重に起因するトルクと捩りバネ４０の弾性力に起因するトルクとの差分」と「第一当接部５１・５２に作用する摩擦力および第二当接部６１・６２に作用する摩擦力に起因するトルク」とが平衡する。
以上より、回動角度θ＝４５°のとき、作業者が原稿圧着板３に外力を与えない限り、原稿圧着板３がスキャナー本体２に対して半分くらい開いた状態が保持される（回動角度θが４５°に保持される）。
なお、本実施形態では、５°≦θ≦８５°のときには「第二固定部材２０に固定された原稿圧着板３の自重に起因するトルクと捩りバネ４０の弾性力に起因するトルクとの差分」と「第一当接部５１・５２に作用する摩擦力および第二当接部６１・６２に作用する摩擦力に起因するトルク」とが平衡し、作業者が原稿圧着板３に外力を与えない限り、原稿圧着板３がスキャナー本体２に対して開いた状態が保持される（回動角度θが一定に保持される）ように第一固定部材１０および第二固定部材２０の形状が設定される。
【００５０】
図１４に示す如く、回動角度θ＝９０°のとき、すなわち原稿圧着板３がスキャナー本体２に対して完全に開いているとき、捩りバネ４０は弾性変形していないため捩りバネ４０の弾性力はゼロとなり、捩りバネ４０の弾性力に起因するトルク（第一固定部材１０に対して第二固定部材２０を回動角度θが大きくなる方向に回転させようとする力）は最小（ゼロ）となる。
一方、回動角度θ＝９０°のとき、第二固定部材２０に固定された原稿圧着板３の自重に起因するトルク（第一固定部材１０に対して第二固定部材２０を回動角度θが小さくなる方向に回転させようとする力）も最小（ゼロ）となる。
【００５１】
図１３および図１４に示す如く、回動角度θ＝９０°のとき、第一左側支持部１１の第一左側突起１１ｂおよび第一右側支持部１２の第一右側突起１２ｂはいずれも第二本体部２３（厳密には、曲面２３ｄ）に当接せず、かつ、第二左側支持部２１の第二左側突起２１ｂおよび第二右側支持部２２の第二右側突起２２ｂは第一本体部１３（厳密には、後側連結部１５の前側の板面（前面））に当接しない。
従って、回動角度θ＝９０°のとき、第一左側支持部１１および第一右側支持部１２と第二本体部２３との間、ならびに、第二左側支持部２１および第二右側支持部２２と第一本体部１３との間、には摩擦力が発生しない。
【００５２】
以上より、回動角度θ＝９０°のとき、作業者が原稿圧着板３に外力を与えない限り、原稿圧着板３がスキャナー本体２に対して完全に開いた状態が保持される。
【００５３】
以上の如くヒンジ１００を構成することは、従来のヒンジ（スライダおよび巻きバネを具備するヒンジ）に対して以下の利点を有する。
すなわち、ヒンジ１００は従来のヒンジにおけるスライダおよび巻きバネを省略し、代わりに捩りバネ４０を具備するので、全体として部品点数を削減することが可能であり、ひいては製造コストの削減に寄与する。
また、ヒンジ１００は従来のヒンジにおけるスライダおよび巻きバネを収容するスペースを必要としないので、小型化に寄与する。
また、ヒンジ１００の場合、第一当接部５１・５２および第二当接部６１・６２の両方に回動ピン３０の接線方向の摩擦力が発生するので、ヒンジ１００のサイズ（特に回動ピン３０の軸線方向におけるサイズ）が同じであっても「第一当接部５１・５２および第二当接部６１・６２のうちいずれか一方にのみ摩擦力が発生する場合」に比べて摩擦力に起因するトルク（抵抗力）を大きくし、フリーストップ機能を発揮するために十分な大きさの摩擦力に起因するトルク（抵抗力）発生させることが可能である。
【００５４】
スキャナー１は、スキャナー本体２の上面に原稿を載せる、あるいはスキャナー本体２の上面から原稿を取り出すといった作業を行うときを除き、通常は原稿圧着板３がスキャナー本体２に対して閉じている状態（回動角度θ＝０°）または原稿圧着板３がスキャナー本体２に対して完全に開いている状態（回動角度θ＝９０°）で放置される。
ヒンジ１００の場合、スキャナー１が放置されているときには第一左側支持部１１の第一左側突起１１ｂおよび第一右側支持部１２の第一右側突起１２ｂはいずれも第二本体部２３に当接せず、第二左側支持部２１の第二左側突起２１ｂおよび第二右側支持部２２の第二右側突起２２ｂは第一本体部１３に当接しない。
従って、スキャナー１が放置されているときには、第一左側支持部１１、第一右側支持部１２、第二本体部２３、第二左側支持部２１、第二右側支持部２２および第一本体部１３は弾性変形していないので、これらの部分におけるクリープ変形の発生を抑制し、ヒンジ１００の長寿命化（破損の防止、性能の維持等）に寄与する。
【００５５】
また、ヒンジ１００は、回動角度θ＝９０°のとき（回動角度θが最大値になったとき）、第一左側支持部１１、第一右側支持部１２、第二本体部２３、第二左側支持部２１、第二右側支持部２２および第一本体部１３に加えて捩りバネ４０も弾性変形していない（図１０の（ｂ）における二点鎖線および図１４参照）。
従って、第一固定部材１０、第二固定部材２０、回動ピン３０および捩りバネ４０の姿勢をそれぞれ回動角度θ＝９０°のときに対応する姿勢に保持しつつヒンジ１００を組み立てた場合にはこれらの部品間に弾性力が作用しないので、組み立てが容易である。
【００５６】
以下では、図１１および図１２を用いて回動ピン３０の軸線方向から見た回動ピン３０、第一当接部５１・５２および第二当接部６１・６２の位置関係について説明する。
図１１および図１２に示す如く、本実施形態では回動ピン３０の軸線方向（左右方向）から見たときの「回動ピン３０および第一当接部５１・５２を結ぶ線７１」と「回動ピン３０および第二当接部６１・６２を結ぶ線７２」との成す角度である当接部間角度φは１２９．３°である。
また、第一当接部５１・５２に作用する回動ピン３０の半径方向の応力（の合力）Ｆ１と第二当接部６１・６２に作用する回動ピン３０の半径方向の応力（の合力）Ｆ２との成す角度は当接部間角度φに等しい。
ここで、本実施形態では、第一当接部５１・５２および第二当接部６１・６２の弾性変形に関与する部分の面積および弾性変形量が適宜調整され、第一当接部５１・５２に作用する回動ピン３０の半径方向の応力（の合力）Ｆ１および第二当接部６１・６２に作用する回動ピン３０の半径方向の応力（の合力）Ｆ２が同じ大きさに設定される。
【００５７】
本実施形態の如くＦ１＝Ｆ２かつ当接部間角度φが１２０°よりも大きい場合（本実施形態ではφ＝１２９．３°）、Ｆ１およびＦ２の合力Ｆ３と釣り合う力、すなわち回動ピン３０と第一固定部材１０との当接部分（第一固定部材１０において支持孔１１ａ・１２ａの周囲となる部分）および回動ピン３０と第二固定部材２０との当接部分（第二固定部材２０において支持孔２１ａ・２２ａの周囲となる部分）に作用する力Ｆ４はＦ１およびＦ２よりも小さくなり（Ｆ１＝Ｆ２＞Ｆ４（＝Ｆ３））、回動ピン３０と第一固定部材１０との当接部分および回動ピン３０と第二固定部材２０との当接部分におけるクリープ変形の発生を抑制し、ヒンジ１００の長寿命化（破損の防止、性能の維持等）に寄与する。
特に、当接部間角度φが１８０°である場合には、Ｆ１およびＦ２が互いに相殺されてＦ３＝Ｆ４＝０となるので、回動ピン３０と第一固定部材１０との当接部分および回動ピン３０と第二固定部材２０との当接部分への負担が更に軽減され、ヒンジ１００の長寿命化（破損の防止、性能の維持等）に寄与する。
【００５８】
本実施形態では第一左側支持部１１、第一右側支持部１２および第一本体部１３を樹脂材料で一体成形することにより第一固定部材１０を製造し、第二左側支持部２１、第二右側支持部２２および第二本体部２３を樹脂材料で一体成形することにより第二固定部材２０を製造するが、本発明に係る第一固定部材および第二固定部材はこれに限定されない。
すなわち、第一本体部、第一支持部、第二本体部および第二支持部をそれぞれ別部材とし、これらをネジ止め、溶着、接着、溶接等の方法で相互に固定することにより第一本体部を第一支持部に相対移動不能に固定し、第二本体部を第二支持部に相対移動不能に固定しても良い。
【００５９】
本発明に係る第一支持部および第二支持部は、本実施形態の如く「第一左側支持部１１および第一右側支持部１２を合わせたもの」並びに「第二左側支持部２１および第二右側支持部２２を合わせたもの」に限定されない。
例えば、図１５の（ａ）に示すヒンジ２００、図１５の（ｂ）に示すヒンジ３００および図１５の（ｃ）に示すヒンジ４００は本発明に係るヒンジの別実施形態である。
【００６０】
図１５の（ａ）に示す如く、ヒンジ２００は第一固定部材１０、第二固定部材２０、回動ピン３０および捩りバネ４０を具備する。ヒンジ２００の第一固定部材１０は一つの第一支持部１１および一つの第一本体部１３を備える。ヒンジ２００の第二固定部材２０は一つの第二支持部２１および一つの第二本体部２３を備える。ヒンジ２００の第一支持部１１と第二本体部２３とが当接する部分は第一当接部５１を成し、ヒンジ２００の第二支持部２１と第一本体部１３とが当接する部分は第二当接部６１を成す。
このように、本発明に係るヒンジは、第一固定部材が一つの第一支持部を備え、かつ第二固定部材が一つの第二支持部を備えていても良い。
【００６１】
図１５の（ｂ）に示す如く、ヒンジ３００は第一固定部材１０、第二固定部材２０、回動ピン３０および捩りバネ４０を具備する。ヒンジ３００の第一固定部材１０は二つの第一支持部１１・１２および一つの第一本体部１３を備える。ヒンジ３００の第二固定部材２０は一つの第二支持部２１および一つの第二本体部２３を備える。ヒンジ３００の第一支持部１１と第二本体部２３とが当接する部分および第一支持部１２と第二本体部２３とが当接する部分はそれぞれ第一当接部５１・５２を成し、ヒンジ３００の第二支持部２１と第一本体部１３とが当接する部分は第二当接部６１を成す。
このように、本発明に係るヒンジは、第一固定部材が二つの第一支持部を備えるとともに第二固定部材が一つの第二支持部を備えても良い。なお、ヒンジを構成する部材に作用する応力のバランスの観点からは、一つの第二支持部は回動軸の軸線方向において二つの第一支持部に挟まれる位置に配置されることがより好ましい。また、本発明に係るヒンジは、第一固定部材が一つの第一支持部を備えるとともに第二固定部材が二つの第二支持部を備えても良い。
【００６２】
図１５の（ｃ）に示す如く、ヒンジ４００は第一固定部材１０、第二固定部材２０、回動ピン３０および捩りバネ４０を具備する。ヒンジ４００の第一固定部材１０は二つの第一支持部１１・１２および一つの第一本体部１３を備える。ヒンジ４００の第二固定部材２０は二つの第二支持部２１・２２および一つの第二本体部２３を備える。ヒンジ４００の第一支持部１１と第二本体部２３とが当接する部分および第一支持部１２と第二本体部２３とが当接する部分はそれぞれ第一当接部５１・５２を成し、ヒンジ４００の第二支持部２１・２２と第一本体部１３とが当接する部分は第二当接部６１・６２を成す。
このように、本発明に係るヒンジは、第一固定部材が二つの第一支持部を備えるとともに第二固定部材が二つの第二支持部を備え、かつ回動軸の軸線方向において第一支持部および第二支持部が交互に配置されても良い。
【符号の説明】
【００６３】
２ スキャナー本体（第一連結対象物）、３ 原稿圧着板（第二連結対象物）、１０ 第一固定部材、１１ 第一左側支持部（第一支持部）、１２ 第一右側支持部（第一支持部）、１１ａ・１２ａ 支持孔、１３ 第一本体部、２０ 第二固定部材、２１ 第二左側支持部（第二支持部）、２２ 第二右側支持部（第二支持部）、２１ａ・２２ａ 支持孔、２３ 第二本体部、３０ 回動ピン（回動軸）、４０ 捩りバネ、１００ ヒンジ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一連結対象物および第二連結対象物を回動可能に連結するヒンジであって、
前記第一連結対象物に固定される第一固定部材と、
前記第二連結対象物に固定される第二固定部材と、
前記第一固定部材および前記第二固定部材を回動可能に連結する回動軸と、
一端部が前記第一固定部材に係止され、中途部が前記回動軸に貫通され、他端部が前記第二固定部材に係止され、前記第一固定部材に対する前記第二固定部材の回動角度が大きくなる方向に前記第一固定部材および前記第二固定部材を付勢する捩りバネと、
を具備し、
前記第一固定部材は、
前記回動軸を支持する支持孔が形成される第一支持部と、
前記第一支持部に相対移動不能に固定される第一本体部と、
を備え、
前記第二固定部材は、
前記回動軸を支持する支持孔が形成される第二支持部と、
前記第二支持部に相対移動不能に固定される第二本体部と、
を備え、
前記第一支持部が前記第二本体部に当接し、前記第一支持部と前記第二本体部とが当接する部分である第一当接部に前記回動軸の半径方向の応力が作用することにより、前記第一当接部に前記回動軸の接線方向の摩擦力が発生し、
前記第二支持部が前記第一本体部に当接し、前記第二支持部と前記第一本体部とが当接する部分である第二当接部に前記回動軸の半径方向の応力が作用することにより、前記第二当接部に前記回動軸の接線方向の摩擦力が発生する、
ヒンジ。
【請求項２】
前記第一固定部材に対する前記第二固定部材の回動角度が最小値になったとき、前記第一支持部は前記第二本体部に当接せず、かつ、前記第二支持部は前記第一本体部に当接しない、
請求項１に記載のヒンジ。
【請求項３】
前記第一固定部材に対する前記第二固定部材の回動角度が最大値になったとき、前記第一支持部は前記第二本体部に当接せず、かつ、前記第二支持部は前記第一本体部に当接しない、
請求項１または請求項２に記載のヒンジ。
【請求項４】
前記第一固定部材に対する前記第二固定部材の回動角度が最大値になったとき、前記捩りバネは弾性変形していない、
請求項３に記載のヒンジ。
【請求項５】
前記回転軸の軸線方向から見たときの前記回動軸および前記第一当接部を結ぶ線と前記回動軸および前記第二当接部を結ぶ線との成す角度である当接部間角度は１２０°よりも大きい、
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のヒンジ。
【請求項６】
前記当接部間角度は１８０°である、
請求項５に記載のヒンジ。
【請求項１】
第一連結対象物および第二連結対象物を回動可能に連結するヒンジであって、
前記第一連結対象物に固定される第一固定部材と、
前記第二連結対象物に固定される第二固定部材と、
前記第一固定部材および前記第二固定部材を回動可能に連結する回動軸と、
一端部が前記第一固定部材に係止され、中途部が前記回動軸に貫通され、他端部が前記第二固定部材に係止され、前記第一固定部材に対する前記第二固定部材の回動角度が大きくなる方向に前記第一固定部材および前記第二固定部材を付勢する捩りバネと、
を具備し、
前記第一固定部材は、
前記回動軸を支持する支持孔が形成される第一支持部と、
前記第一支持部に相対移動不能に固定される第一本体部と、
を備え、
前記第二固定部材は、
前記回動軸を支持する支持孔が形成される第二支持部と、
前記第二支持部に相対移動不能に固定される第二本体部と、
を備え、
前記第一支持部が前記第二本体部に当接し、前記第一支持部と前記第二本体部とが当接する部分である第一当接部に前記回動軸の半径方向の応力が作用することにより、前記第一当接部に前記回動軸の接線方向の摩擦力が発生し、
前記第二支持部が前記第一本体部に当接し、前記第二支持部と前記第一本体部とが当接する部分である第二当接部に前記回動軸の半径方向の応力が作用することにより、前記第二当接部に前記回動軸の接線方向の摩擦力が発生する、
ヒンジ。
【請求項２】
前記第一固定部材に対する前記第二固定部材の回動角度が最小値になったとき、前記第一支持部は前記第二本体部に当接せず、かつ、前記第二支持部は前記第一本体部に当接しない、
請求項１に記載のヒンジ。
【請求項３】
前記第一固定部材に対する前記第二固定部材の回動角度が最大値になったとき、前記第一支持部は前記第二本体部に当接せず、かつ、前記第二支持部は前記第一本体部に当接しない、
請求項１または請求項２に記載のヒンジ。
【請求項４】
前記第一固定部材に対する前記第二固定部材の回動角度が最大値になったとき、前記捩りバネは弾性変形していない、
請求項３に記載のヒンジ。
【請求項５】
前記回転軸の軸線方向から見たときの前記回動軸および前記第一当接部を結ぶ線と前記回動軸および前記第二当接部を結ぶ線との成す角度である当接部間角度は１２０°よりも大きい、
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のヒンジ。
【請求項６】
前記当接部間角度は１８０°である、
請求項５に記載のヒンジ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−２９１１８（Ｐ２０１３−２９１１８Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６３７２５（Ｐ２０１１−１６３７２５）
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【出願人】（５９２２６４１０１）下西技研工業株式会社 (108)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【出願人】（５９２２６４１０１）下西技研工業株式会社 (108)
【Ｆターム（参考）】
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