鉸鏈單元及具有該鉸鏈單元的成像裝置的製作方法
2023-04-24 13:00:51 3
專利名稱：鉸鏈單元及具有該鉸鏈單元的成像裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種鉸鏈及具有該鉸鏈單元的成像裝置。具體而言，本發明涉及一種鉸鏈單元，該鉸鏈單元通過施加隨鉸鏈單元的打開角度而變化的彈力能夠進行平滑的操作，本發明還設計具有通過該鉸鏈單元與成像裝置主體相連的蓋的成像裝置。
背景技術：
通常，諸如複印機、掃描儀以及多功能裝置之類的具有掃描功能的成像裝置，掃描文件並將從文件讀取的圖像存儲為數據或在諸如紙的列印介質上列印出圖像。
圖1示出了作為成像裝置一個示例的常規的多功能裝置。參照圖1，該多功能裝置包括形成在其主體1上的掃描單元2，用於以便從置於掃描單元2上的文件讀取圖像；該多功能裝置還包括覆蓋文件的蓋3以及使掃描單元2和蓋3相連的鉸鏈單元10。在蓋3上可進一步設置自動文件輸送器(ADF)4，用於自動地為掃描單元2提供多張文件。在高速多功能裝置或複印機中，可在蓋3上設置雙向(duplex)ADF。可是，具有雙向ADF的蓋3一般非常重，以致於使用者不能輕易地抬起或放下蓋3。
在通常的成像裝置中，蓋一般能夠樞轉大約80°。使蓋樞轉所產生的力矩並不隨蓋的打開角度而規則地增加。當逐漸關閉蓋時，換句話說，當蓋的打開角度相對於掃描單元變得接近0°時，用於平衡的力矩和彈力增加。因此，利用僅包含一個彈簧的典型的鉸鏈單元很難根據打開的角度維持力矩平衡。儘管通常在鉸鏈單元上安裝一個彈簧，但是當所需的力較大時也可以平行安裝一對彈簧。然而，當使用一個或兩個平行的彈簧時，裝置的設計自由度較差。需要使用過於專用的(over-spec)彈簧，以便根據不同打開角度不同地提供彈力。可是，過於專用的彈簧不能為使用者在打開和關閉蓋時提供良好的感覺。為了在執行掃描或複印工作時僅需要較小力就能舒適地打開和關閉蓋，連接蓋與主體的掃描單元的鉸鏈單元的彈簧的構造成為關鍵問題。
圖2為示出了如日本專利公布No.2003-129739中所公開的安裝在常規成像裝置中的鉸鏈單元10的結構的截面圖。在鉸鏈單元10中，串行連接了兩個彈簧11和12。
參照圖2，鉸鏈單元10包括與蓋3相連的凸輪基座30，收納在鉸鏈外殼20內以便前後移動並具有傾斜表面22的柱塞21，收納在鉸鏈外殼20內並推動柱塞21的第一和第二彈簧11和12，以及與凸輪基座30相關聯地樞轉並與傾斜表面22接觸的第一和第二凸輪31和32。在上述構造的鉸鏈單元10中，作為第一凸輪31的反作用力，抵抗力沿與第一凸輪31的接觸點的公法線方向被施加到柱塞21的傾斜表面22上。因此，抵抗力起到使柱塞21向旋轉方向(箭頭所示的方向)傾斜的力矩的作用，使得柱塞21背離第一凸輪31，進而增加繞鉸鏈軸P沿打開方向的扭矩。因此，獲得了將蓋3向上託的足夠的力以及防止凸輪基座30和柱塞21變形的足夠的力。可是，鉸鏈單元10沿著第一和第二凸輪31和32以及柱塞21的傾斜表面22會被磨損。用戶仍必須施加很大的力去打開和關閉蓋3，尤其是較重的蓋，因此，蓋3不能平滑的樞轉。
發明內容
本發明的一個方面是解決上述和/或其他問題和缺陷並至少提供以下描述的優點。因此，本發明的一個方面是提供一種鉸鏈單元，該鉸鏈單元能夠通過根據蓋的打開角度施加不同程度的彈力，使用戶用較小的力平滑地打開和關閉成像裝置的蓋。
本發明的另一方面是提供一種具有上述鉸鏈單元的成像裝置。
根據本發明的一個方面，提供一種鉸鏈單元，包括連接至成像裝置主體的掃描單元的下框架；通過鉸鏈軸與下框架聯接並連接至成像裝置的蓋的上框架；以及串行設置在上框架內的第一和第二彈性部件，其中當蓋朝掃描單元樞轉時，第一彈性部件首先移動，隨後第二彈性部件移動。
根據本發明的一個方面，上框架包括安裝在其一端處用以接收第一彈性部件的固定支架；與固定支架相對安裝的第一活動支架，其接收第二彈性部件並沿著上框架的長度方向移動；以及設置在第一和第二彈性部件之間以沿著上框架長度方向移動的第二活動支架。
根據本發明的一個方面，上框架包括引導第一和第二活動支架沿著上框架長度方向滑動的導軌。
根據本發明的一個方面，上框架進一步包括防止向外推動固定支架的固定部件。
根據本發明的一個方面，下框架包括固定在鉸鏈軸前面以便與第一活動支架相連的連杆。
根據本發明的另一方面，固定支架和第二活動支架中的至少一個在其表面上包括彼此相對的側壁。固定支架具有向下，即沿著第二活動支架的方向延伸的側壁。第二活動支架具有向上和/或向下，即沿著固定支架的方向和/或沿著第一活動支架的方向延伸的側壁。固定支架的側壁和第二活動支架朝固定支架延伸的側壁的總高度等於或大於完全壓縮第一部件時第一彈性部件的長度。另外，每個支架包括用於安置第一和第二彈性部件的安裝部分。
優選而非必要地，第一和第二彈性部件為彈簧，並且第一彈性部件的彈簧常數K1小於第二彈性部件的彈簧常數K2。
根據本發明另一方面的成像裝置包括具有掃描單元的主體和通過上述鉸鏈單元與主體的掃描單元相連的蓋。
根據本方面的另一方面，用於具有蓋和配有掃描單元的主體的成像裝置的鉸鏈單元包括與成像裝置主體的掃描單元相連的下框架；通過鉸鏈軸與下框架聯接並與成像裝置的蓋相連的上框架；以及串行設置在上框架內的多個彈性部件，其中通過選擇所述多個串行設置的彈性部件中各個彈性部件的彈力來控制鉸鏈單元的整體彈力。
根據本發明的另一方面，一種裝置具有主體和蓋，其中蓋通過鉸鏈單元與主體相連，其中所述鉸鏈單元包括與主體相連的下框架；通過鉸鏈軸與下框架聯接並與蓋相連的上框架；以及串行設置在上框架內的第一和第二彈性部件，其中當蓋朝掃描單元樞轉時，第一彈性部件首先移動，隨後第二彈性部件移動。
本發明的其他方面和/或優點將在以下描述中部分地予以說明，並根據說明部分地變得明顯，或可通過本發明的實踐了解到。
本發明的這些和/或其他方面和優點在以下結合附圖對實施例做出的描述中將變得清楚和更易理解，其中
圖1為常規多功能裝置的外視圖；圖2為示出了常規鉸鏈單元結構的截面圖；圖3為示出了組裝的鉸鏈單元的透視圖；圖4為圖3的分解透視圖；圖5為圖3的縱向截面圖；圖6為示出了圖3中彈性部件的詳細結構的正視圖；圖7為示出了根據本發明另一實施例的鉸鏈單元的結構的示圖；圖8A至8D為示出了圖7中鉸鏈單元的操作的示圖；圖9為說明了負載與蓋相對於鉸鏈單元的打開角度之間關係的圖表。
具體實施例方式
現詳細參照本發明的實施例，在附圖中示出了實施例的示例，其中相同的附圖標記全文指代相同的元件。以下描述實施例是為了參照附圖解釋本發明。因為公知的功能或構造在非必要細節方面會使本發明變得不清楚，故在此不對其進行詳細描述。
圖3至6分別為示出了根據本發明一個實施例的鉸鏈單元的組裝圖、分解透視圖、縱向截面圖和正視圖。參照這些附圖，鉸鏈單元10包括下框架110以及通過鉸鏈軸P與下框架110相連的上框架120。
鉸鏈單元可以使成像裝置的蓋與成像裝置的主體的掃描單元相連。除了用在此所述的根據本發明實施例的鉸鏈單元替換圖1和2中使用的常規鉸鏈外，成像裝置關於主體1、掃描單元2、蓋3和可選的自動文件輸送器4的各個方面與圖1中所示的相同。鉸鏈100的下框架110與安裝在成像裝置的主體1(圖1)上的掃描單元2相連。下框架110可以包括位於其底面114上的緊固孔114a，以便通過緊固部件(未示出)與掃描單元2相連。鉸鏈軸P通過形成在下框架110上端處的軸孔116a安裝在下框架110上。通過形成在鉸鏈軸P前面的連杆孔112a固定連杆112。換句話說，設置連杆112，使其在鉸鏈100的旋轉角度範圍內偏離鉸鏈軸P。鉸鏈軸P和連杆112可被形成為圓柱杆。連杆112與上框架120的第一活動支架121相接觸並與其相接合。
上框架120與成像裝置的蓋3(圖1)連接並經由穿過形成在一側面上的連接孔120a的鉸鏈軸P與下框架110聯接。上框架120可以通過連接部件125固定安裝在蓋3上。
上框架120包括串行設置的第一和第二彈性部件131和132。儘管不限制彈性部件的數量，但優選地串行設置兩個彈性部件131和132。
上框架120具有形成在上側上的固定支架123以及形成在下側、與固定支架123相對的第一活動支架121。用在這裡，術語——上框架120的「下側」指框架與鉸鏈軸P相鄰的部分，而術語——上框架120的「上側」指上框架120的相反部分，即離鉸鏈軸P最遠的部分。固定支架123支撐第一彈性部件131使得第一彈性部件131不會被推出上框架120。另外，固定部件126a和126b可以設置在上框架120或連接部件125上，以防止固定支架123被推出上框架120。或者，固定支架123可以直接附接在上框架120上或連接部件125上。
第一和第二彈性部件131和132串行設置在固定支架123和第一活動支架121之間。優選而非必要地，第一活動支架121具有由其底部的側壁構成的安裝部分121e，用於將第二彈性部件132的一個端部接收於其中。因此，第二彈性部件132可以通過第一活動支架121的安裝部分121e被穩定地接收在第一活動支架121內。固定支架123也可以具有這樣的安裝部分。
另外，第二活動支架122形成在第一和第二彈性部件131和132之間。
上框架120可以包括沿其長度方向置於兩側翼處的導軌124a和124b，所述導軌允許第一和第二活動支架121和122在長度方向上滑動。第一和第二活動支架121和122分別包括第一導軌槽121a和121b以及第二導軌槽122a和122b，所述導軌槽允許第一和第二活動支架121和122沿著導軌124a和124b平滑移動。
在本實施例的鉸鏈單元100中，第一和第二彈性部件131和132採用了彈簧。根據本實施例，第一彈性部件的彈簧常數K1優選小於第二彈性部件132的彈簧常數K2，使得第一彈性部件131首先工作而第二彈性部件132接著工作。
為了確保第一和第二彈性部件131和132的順序操作，以及防止彈性部件被託出上框架120，固定支架以及第一和第二活動支架進一步包括側壁。在圖7中所示的實施例中，具有側壁的支架表示為第一活動支架221、第二活動支架222和固定支架223。在圖7中所示的實施例中，除了支架221至223分別包括側壁以外，其他結構與圖3中鉸鏈單元100的相同。為方便說明，在圖7中僅示出支架221至223和彈性部件131和132。
在根據圖7實施例的鉸鏈單元200中，第二活動支架222和固定支架223中的一個或者兩者都可以在其表面上包括彼此相對的側壁。如圖7所示，側壁222c和223c可以彼此相對地形成在第二活動支架222和固定支架223的周圍或周邊。優選地，固定支架側壁223c和活動支架側壁222c的總高度等於或大於第一彈性部件131完全壓縮時第一彈性部件的高度，以便在第一彈性部件的131的操作之後進行第二彈性部件132的操作。具體而言，當壓縮第一彈性部件131時，活動支架側壁222c和固定支架側壁223c開始彼此接觸，進而抑制第一彈性部件131的操作並促進第二彈性部件132的操作。
每個支架221至223的側壁221c至223c分別構成安裝部分221e至223e，以便穩定地接收彈性部件131和132。第二活動支架222可以進一步包括形成在其下部的其他側壁222c′。
上述結構的鉸鏈單元能用於安裝有蓋的各種裝置，如具有蓋3的成像裝置，所述蓋鉸接於包括掃描單元2的主體1和主體1的掃描單元2。特別地，根據本發明實施例的鉸鏈單元能用於具有其上安裝有自動文件輸送器(ADF)4(圖1)的相對較重的蓋的成像裝置。該鉸鏈單元可與具有重蓋的其他裝置，諸如例如冰箱結合使用。
以下，將參照附圖描述根據本發明實施例的鉸鏈單元的操作和效果。
圖8A至8D示出了根據圖7所示實施例的應用於成像裝置的鉸鏈單元的操作。為方便說明，僅示出了支架221至223和兩個彈簧131和132。應當理解，鉸鏈單元200的上框架120被固定在成像裝置的蓋上，並且下框架110固定在主體的掃描單元上，並且鉸鏈單元200的其餘特徵可以如例如圖3-5所示。可是，應當理解，除用根據圖3-8的鉸鏈單元替代了圖1和2中所示的常規鉸鏈單元10外，成像裝置中關於主體1和蓋3的各個方面與圖1中所示的相同。
通常，成像裝置的蓋3樞轉打開和關閉大約80°。蓋3的樞轉所產生的力矩並不隨蓋3的打開角度而規則地增加。當蓋3關閉時，換句話說，當蓋3相對於掃描單元的打開角度變為0°時，用於平衡的力矩和彈力增加了。在圖8的鉸鏈單元中，以串行方式設置兩個彈簧131和132，以便根據蓋3的打開角度平衡力矩。
假定『K1』表示第一彈簧131的彈簧常數而『K2』表示第二彈簧132的彈簧常數，使用滿足K1小於K2的彈簧，使得第一彈簧131在第二彈簧之前移位。
在圖8A中，示出了蓋3完全打開從而沒有力施加在活動支架221和222上的狀態。當蓋3開始關閉時，通過上框架120繞鉸鏈軸P的旋轉，沿角度方向推動第二活動支架222和固定支架223。蓋3由於自重而相對於鉸鏈軸P產生較大的力矩。因此，連杆112(圖3)產生彈力。連杆112限制第一活動支架221在角度方向上的移動，進而阻止蓋的關閉並沿固定部件223的方向推動第一活動支架221。由於第一彈簧131的彈簧常數K1小於第二彈簧132的彈簧常數K2，所以第二活動支架也被沿著固定部件223的方向推動。第二彈簧132保持未壓縮的同時第一彈簧開始壓縮，如圖8B所示。因為彈簧131和132是串行設置的，所以圖8B所示狀態下的總彈簧常數可表示為(Ktot)＝(K1×K2)/(K1+K2)。
當以大於預定角度的角度關閉蓋3時，第一彈簧131被完全壓縮，並且固定支架側壁223c和活動支架側壁222c開始彼此接觸，如圖8C和8D所示。從而，第一彈簧131不能再壓縮並且僅第二彈簧132能夠產生彈力。圖8D狀態中的總彈簧常數(Ktot)等於K1。
如上所述，在根據本發明各個方面的鉸鏈單元的操作中，當蓋的打開角度大於預定角度時第一彈簧131工作，然後當打開角度小於預定角度時，第二彈簧132工作。因此，適當地補償蓋3的重量所引起的力矩。圖9中示出了鉸鏈單元的彈力隨蓋3的打開角度變化的情況。
圖9為示出了負載與蓋相對於鉸鏈單元的打開角度之間關係的圖表，所述鉸鏈單元中平行設置了兩個彈簧。如圖9所示，當蓋的樞轉角相對較大時，例如，在開始關閉蓋的時候，需要對蓋施加較小的力。可是，當蓋的樞轉角度相對較小時，例如在幾乎關閉蓋時，應當對蓋施加更大的力。
因此，根據本發明的實施例，由於適當地採用鉸鏈單元的彈性部件的彈簧常數，所以能夠防止蓋自發地關閉或在蓋關閉時過於猛烈地撞擊。同樣，在掃描和複印工作過程中，用戶可以舒適地打開和關閉蓋。
從根據本發明實施例的鉸鏈單元可以看出，通過串行連接多個彈性部件，可以根據蓋的打開角度控制彈性部件的彈力力度，進而正確補償由於蓋的重量引起的力矩。另外，可以改善用戶打開和關閉蓋時的感覺。
儘管已經示出和描述了本發明的幾個實施例，但是本領域技術人員應當理解，在不脫離本發明的原理和精神的情況下，可對本實施例進行改變，本發明的範圍由權利要求及其等同物限定。例如，在固定支架和第一活動支架之間可以使用多個其他彈性部件來取代第一和第二彈性部件。此外，可增加更多的活動支架以便安全地安裝所述多個彈性部件。因此，本發明的技術保護範圍應該由所附權利要求限定。
權利要求
1.一種用於成像裝置的鉸鏈單元，所述成像裝置具有蓋和配有掃描單元的主體，所述鉸鏈單元包括連接至成像裝置的主體的掃描單元的下框架；通過鉸鏈軸與下框架聯接並連接至與成像裝置的蓋的上框架；以及串行設置在上框架內的第一和第二彈性部件，其中，當蓋朝掃描單元樞轉時，第一彈性部件首先移動，隨後第二彈性部件移動。
2.如權利要求1所述的鉸鏈單元，其中，所述上框架包括安裝在上框架的一端用以接收第一彈性部件的固定支架；與固定支架相對地安裝的第一活動支架，其接收第二彈性部件並沿著上框架的長度方向移動；以及設置在第一和第二彈性部件之間以沿著上框架的長度方向移動的第二活動支架。
3.如權利要求2所述的鉸鏈單元，其中，所述上框架包括引導第一和第二活動支架沿著上框架長度方向滑動的導軌。
4.如權利要求2所述的鉸鏈單元，其中，所述上框架進一步包括防止向外推動固定支架的固定部件。
5.如權利要求2所述的鉸鏈單元，其中，所述下框架包括在上框架的旋轉角度範圍內固定在鉸鏈軸前面以便與第一活動支架相連的連杆。
6.如權利要求2所述的鉸鏈單元，其中，所述固定支架和第二活動支架中的至少一個在其至少一個表面上具有側壁。
7.如權利要求6所述的鉸鏈單元，其中，所述固定支架包括沿第二活動支架的方向延伸的側壁。
8.如權利要求6所述的鉸鏈單元，其中，所述第二活動支架包括沿著固定支架的方向和/或沿著第一活動支架的方向延伸的側壁。
9.如權利要求6所述的鉸鏈單元，其中，所述固定支架包括沿著第二活動支架的方向延伸的側壁，其中第二活動支架包括沿固定支架的方向延伸到側壁，並且從固定支架沿第二活動支架的方向延伸出的側壁以及從第二活動支架沿固定支架的方向延伸出的側壁的總高度等於或大於完全壓縮第一部件時第一彈性部件的長度。
10.如權利要求1所述的鉸鏈單元，其中，所述第一和第二彈性部件為彈簧，並且第一彈性部件的彈簧常數K1小於第二彈性部件的彈簧常數K2。
11.一種鉸鏈單元，其包括具有連杆的下框架；通過鉸鏈軸與下框架聯接的上框架；固定在上框架的一端的固定支架；與固定支架相對地安裝在上框架內並與連杆相接觸的第一活動支架；串行設置在固定支架和第一活動支架之間的第一和第二彈性部件；和設置在第一和第二彈性部件之間以沿著引導第一活動支架移動的導軌部件滑動的第二活動支架。
12.如權利要11所述的鉸鏈單元，其中，所述第一彈性部件沿著第一活動支架的方向偏置第二活動支架，並且第二彈性部件沿連杆方向偏置第一活動支架。
13.如權利要11所述的鉸鏈單元，其中，所述上框架進一步包括防止向外推動固定支架的固定部件。
14.如權利要求11所述的鉸鏈單元，其中，所示固定支架和第二活動支架中的至少一個在其至少一個表面上具有側壁。
15.如權利要求14所述的鉸鏈單元，其中，所述固定支架包括沿第二活動支架的方向延伸的側壁。
16.如權利要求14所述的鉸鏈單元，其中，所述第二活動支架包括沿著固定支架的方向和/或沿著第一活動支架的方向延伸的側壁。
17.如權利要求14所述的鉸鏈單元，其中，所述固定支架包括沿著第二活動支架的方向延伸的側壁，其中第二活動支架包括沿固定支架的方向延伸的側壁，並且從固定支架沿第二活動支架的方向延伸出的側壁長度以及從第二活動支架沿固定支架的方向延伸出的側壁長度的總和等於或大於完全壓縮第一部件時第一彈性部件的長度。
18.如權利要求11所述的鉸鏈單元，其中，所述第一和第二彈性部件為彈簧，並且第一彈性部件的彈簧常數K1小於第二彈性部件的彈簧常數K2。
19.如權利要求11所述的鉸鏈單元，其中，當上框架朝下框架樞轉時，第一彈性部件首先移動，隨後第二彈性部件移動。
20.如權利要求11所述的鉸鏈單元，其中，在固定支架和第一活動支架之間附加安裝多個具有不同彈簧常數的彈性部件以及用於接收所述多個彈性部件的多個活動支架。
21.一種成像裝置，其包括具有掃描單元的主體；和通過鉸鏈單元與主體的掃描單元相連的蓋，其中，所述鉸鏈單元包括與掃描單元相連的下框架；通過鉸鏈軸與下框架接合併與蓋相連的上框架；以及串行設置在上框架內的第一和第二彈性部件，其中當蓋朝掃描單元樞轉時，第一彈性部件在第二彈性部件之前移動。
22.如權利要求21所述的成像裝置，其中，第一和第二彈性部件為彈簧，並且其中第一彈性部件的彈簧常數K1小於第二彈性部件的彈簧常數K2。
23.如權利要求22所述的成像裝置，其中，當蓋朝掃描單元樞轉時，第一彈簧壓縮，直到蓋相對於掃描單元達到預定角度，隨後第二彈簧壓縮。
24.一種用於成像裝置的鉸鏈單元，所述成像裝置具有蓋和配有掃描單元的主體，所述鉸鏈單元包括連接至成像裝置主體的掃描單元的下框架；通過鉸鏈軸與下框架聯接並連接至成像裝置的蓋的上框架；以及串行設置在上框架內的多個彈性部件，其中，通過選擇多個串行設置的彈性部件的各個彈性部件的彈力，來控制鉸鏈單元的整體彈力。
25.一種具有主體和蓋的裝置，其中，所述蓋通過鉸鏈單元連接至主體，其中，所述鉸鏈單元包括連接至主體的下框架；通過鉸鏈軸與下框架聯接並連接至蓋的上框架；以及串行設置在上框架內的第一和第二彈性部件，其中，當蓋朝掃描單元樞轉時，第一彈性部件首先移動，隨後第二彈性部件移動。
全文摘要
本發明提供了一種鉸鏈單元以及具有通過所述鉸鏈單元連接的蓋的成像裝置，其中所述鉸鏈單元根據鉸鏈單元打開的角度不同地施加彈力。該鉸鏈單元包括與裝置主體的掃描單元相連的下框架；通過鉸鏈軸與下框架聯接並與蓋相連上框架；以及串行設置在上框架內的第一和第二彈性部件。當蓋以小於預定角度的角度朝掃描單元樞轉時，鉸鏈單元提供相對小的抵抗力，而當蓋以預定角度或更大的角度朝掃描單元樞轉時，鉸鏈單元提供相對大的抵抗力，進而與蓋的重力所產生的力矩適當地相抗衡。因此，改進的鉸鏈單元能夠使用戶更舒適地打開和關閉蓋。
文檔編號F16C11/00GK1952796SQ20061013606
公開日2007年4月25日 申請日期2006年10月20日 優先權日2005年10月20日
發明者趙圭相, 金元澤 申請人:三星電子株式會社