(57)【要約】【課題】  切断負荷の増加を抑制しながらも、ラベルやシールといった厚いシート材の切断を可能にした、簡易な構成でなるシート材切断装置を提供する。【解決手段】  板状の可動刃を切断幅方向に伸長された固定刃に対して剪断角をもって交差圧接し、該交差圧接により形成された圧接点を切断幅方向に移動させて切断を行うシート材切断装置であって、前記可動刃は、切り始め側に力点を、切り終わり側に支点を有し、前記力点の旋回動作によって前記支点を中心として前記可動刃を旋回させて切り始め、前記旋回動作の途中から前記支点の位置を移動可能として前記可動刃を切り終わり側方向に移動させるシフト動作を行わせて切り終わる、シート材切断装置である。前記旋回動作において、切断進行方向とは反対方向への可動刃の変位を抑制するように、前記力点の位置を移動可能とすることができる。【選択図】図５
2010052130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の可動刃を切断幅方向に伸長された固定刃に対して剪断角をもって交差圧接し、該交差圧接により形成された圧接点を切断幅方向に移動させて切断を行うシート材切断装置であって、前記可動刃は、切り始め側に力点を、切り終わり側に支点を有し、前記力点の旋回動作によって前記支点を中心として前記可動刃を旋回させて切り始め、前記旋回動作の途中から前記支点の位置を移動可能として前記可動刃を切り終わり側方向に移動させるシフト動作を行わせて切り終わることを特徴とするシート材切断装置。
【請求項２】
前記旋回動作において、切断進行方向とは反対方向への可動刃の変位を抑制するように、前記力点の位置を移動可能としたことを特徴とする請求項１に記載のシート材切断装置。
【請求項３】
前記支点は、可動刃支持部材に設けられた軸部材と、前記可動刃に設けられた軸部材係合孔とが係合する位置に形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のシート材切断装置。
【請求項４】
前記力点は、回転動作するロータの回転軸から所定の間隔位置に設けられた駆動ピンと、前記可動刃に設けられた駆動ピン係合孔とが係合する位置に形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のシート材切断装置。
【請求項５】
切断途中において、前記可動刃が自らのねじれ変形によって前記固定刃に対して交差圧接されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のシート材切断装置。
【請求項６】
前記可動刃は、前記固定刃に対する圧接を補助する磁石を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のシート材切断装置。
【請求項７】
前記可動刃の刃先線の切り始め側には、剪断角を大きくする方向の傾斜部を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のシート材切断装置。
【請求項８】
前記可動刃の刃先線の切り終わり側には、前記固定刃に圧接する方向の反り部を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のシート材切断装置。
【請求項９】
可動刃刃先と固定刃刃先の間には硬度差を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のシート材切断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レジスタ、券売機、サーマルプリンタ、ラベルプリンタなどの印刷記録装置等に搭載されて用いられ、例えばロール紙や折り畳み連続紙などを任意の長さに切断するためのシート材切断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、板状の可動刃を切断幅方向に伸長された固定刃に対して剪断角をもって交差圧接し、該交差圧接により形成した圧接点を切断幅方向に移動させて切断を行うシート材切断装置としては、概ね図４に示す切断手段を採用したものが知られる。
【０００３】
図４（ａ）に示す切断手段は、切断幅方向の一方から他方に傾斜するように伸長された刃先線を有する可動刃５０ａを用いており、この可動刃５０ａは、矢印５２で示すように、シート材Ｓのシート面に対してほぼ垂直方向から実質的に平行移動される。この可動刃５０ａの移動動作により、可動刃５０ａ（以下、ギロチン刃という）と固定刃５１ａの間に形成された圧接点が切断幅方向の一端から他端に向かって移動されるため、シート材Ｓの切断を行うことができる。このようなギロチン刃を用いる切断手段においては、ギロチン刃と固定刃の互いの刃先線で形成された剪断角が、切断が行われる間、終始一定の角度に保たれている。
【０００４】
また、図４（ｂ）に示す切断手段は、例えば特許文献１に提案されており、切断幅方向の両端から中央に向かってＶ字状に傾斜するように形成された刃先線を有する可動刃５０ｂが用いられている。この可動刃５０ｂは、矢印５２で示すように、シート材Ｓのシート面に対してほぼ垂直方向から実質的に平行移動され、これは上述のギロチン刃と同様である。この可動刃５０ｂの移動動作により、可動刃５０ｂ（以下、Ｖ字状刃という）と固定刃５１ｂの間に形成された圧接点が切断幅方向の両端側から中央に向かって移動されるため、シート材Ｓの切断を行うことができる。このようなＶ字状刃を用いる切断手段においては、Ｖ字状刃と固定刃の互いの刃先線で形成された剪断角が、切断が行われる間、終始一定の角度に保たれており、これは上述のギロチン刃と同様である。
【０００５】
また、図４（ｃ）に示す切断手段は、例えば特許文献２に提案されており、切断幅方向の一方から他方に傾斜するように伸長された刃先線を有する可動刃５０ｃが用いられ、これは上述のギロチン刃と同様である。しかしながら、この可動刃５０ｃは、切り始め側が支軸５３により軸支され、この支軸５３周りに矢印５４で示すようにハサミのように揺動される。この可動刃５０ｃの移動動作により、可動刃５０ｃ（以下、ハサミ様刃という）と固定刃５１ｃの間に形成された圧接点が切断幅方向の一端から他端に向かって移動されるため、シート材Ｓの切断を行うことができる。このようなハサミ様刃を用いる切断手段においては、上述のギロチン刃やＶ字状刃とは異なり、ハサミ様刃と固定刃の互いの刃先線で形成された剪断角は、切り始め側の一端が最大となり、切り終わり側の他端が最小となり、切断の進行とともに角度が小さくなっていく。
【０００６】
近年、上述した切断手段を用いたシート材切断装置のさらなるコンパクト化や軽量化に加え、環境問題に配慮した省エネルギー化や高効率化が望まれるようになってきた。例えば、切断負荷の増加を抑制しながらも、ラベルやシール等に多く使用される１５０〜３００μｍといった厚いシート材の切断を可能とするシート材切断装置が所望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０９−１５５７８８号公報
【特許文献２】特開２００８−３０１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
シート材切断装置において、可動刃として上述したギロチン刃やＶ字状刃を用いる場合、切断負荷の低減のためには剪断角をより大きく設定することが有効である。
しかしながら、ギロチン刃では、大きな剪断角を得ようとすると刃先線の傾斜角度が大きくなるために可動刃の切断方向寸法や切断に要する移動量が大きくなってしまい、シート材切断装置のコンパクト化や軽量化を阻害してしまう。
また、Ｖ字状刃では、剪断角を同値に設定したギロチン刃に比べると、切断に要する移動量は半分程度に低減できるものの切断負荷が２倍程度に増加してしまう。
【０００９】
また、可動刃として上述したハサミ様刃を用いる場合、剪断角が切断終了端に向かって次第に小さくなることを考慮し、剪断角が大きい刃先線の途中までを切断に適用することで切断負荷を増加せずに厚いシート材の切断が可能となる。しかしながら、可動刃の切断方向のみならず切断幅方向の寸法までもが大きくなってしまうためにシート材切断装置のコンパクト化や軽量化を阻害してしまう。
【００１０】
本発明の目的は、切断負荷の増加を抑制しながらも、ラベルやシールといった厚いシート材の切断を可能にした、簡易な構成でなるシート材切断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、可動刃を切り終わり側方向に移動させてシート材を引き切るように切断を行う切断手段によれば、上述の課題が解決できることを見出し本発明に想到した。
【００１２】
すなわち本発明は、板状の可動刃を切断幅方向に伸長された固定刃に対して剪断角をもって交差圧接し、該交差圧接により形成された圧接点を切断幅方向に移動させて切断を行うシート材切断装置であって、前記可動刃は、切り始め側に力点を、切り終わり側に支点を有し、前記力点の旋回動作によって前記支点を中心として前記可動刃を旋回させて切り始め、前記旋回動作の途中から前記支点の位置を移動可能として前記可動刃を切り終わり側方向に移動させるシフト動作を行わせて切り終わる、シート材切断装置である。
【００１３】
本発明においては、前記旋回動作において、切断進行方向とは反対方向への可動刃の変位を抑制するように、前記力点の位置を移動可能とすることが望ましい。
【００１４】
また、本発明において、前記支点は、可動刃支持部材に設けられた軸部材と、前記可動刃に設けられた軸部材係合孔とが係合する位置で形成することができる。
【００１５】
また、本発明において、前記力点は、回転動作するロータの回転軸から所定の間隔位置に設けられた駆動ピンと、前記可動刃に設けられた駆動ピン係合孔とが係合する位置で形成することができる。
【００１６】
また、本発明においては、切断途中において、前記可動刃が自らのねじれ変形によって前記固定刃に対して交差圧接されることが望ましい。
【００１７】
また、本発明においては、前記可動刃は、前記固定刃に対する圧接を補助する磁石を有することが望ましい。
【００１８】
また、本発明においては、前記可動刃の刃先線の切り始め側には、剪断角を大きくする方向の傾斜部を有することが望ましい。
【００１９】
また、本発明においては、前記可動刃の刃先線の切り終わり側には、前記固定刃に圧接する方向の反り部を有することが望ましい。
【００２０】
また、本発明においては、可動刃刃先と固定刃刃先の間には硬度差を有することが望ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のシート材切断装置は、切断負荷の増加を抑制しながらも、ラベルやシールといった厚いシート材を切断することができる。また、本発明のシート材切断装置は、簡易な構成を有し、シート材切断装置自体のコンパクト性や軽量性を阻害せず、廉価化にも貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のシート材切断装置の一例を示す構成図である。
【図２】図１に示すシート材切断装置における切断動作過程を示す模式図である。
【図３】図１に示すシート材切断装置とは可動刃の力点および支点に係る構成が異なる本発明のシート材切断装置の一例における切断動作過程を示す模式図である。
【図４】従来のシート材切断装置に用いられる切断手段例を示す模式図である。
【図５】可動刃の切り終わり側に反り部を有する本発明のシート材切断装置の一例を示す構成図である。
【図６】図５に示すシート材切断装置による切断動作における可動刃の変形過程を模式的に示す断面図である。
【図７】図６（ｂ）に示す切り始めに近似する状態における可動刃と固定刃の交差圧接状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明における重要な特徴は、固定刃に対して交差圧接してシート材を切断する可動刃の切断動作にある。具体的には、可動刃を、旋回させて切り始め、旋回動作の途中から切り終わり側方向に移動させて切り終わる、ように切断動作させる。つまり、本発明のシート材切断装置は、可動刃の旋回動作により切断を開始し、該旋回動作の途中から可動刃を切り終わり側方向にシフト動作させてシート材を引き切るように切断動作を行うものである。
【００２４】
上述の切断動作においては、可動刃の旋回動作により可動刃の刃先線を大きく傾斜させることにより刃先線の傾斜に対応する大きな剪断角を形成することができる。また、旋回動作の途中から、つまり切断の途中から、可動刃の切り終わり側方向へのシフト動作によりシート材を引き切りすることができる。なお、引き切りが支配的となる切断方法は、剪断力が支配的となる切断方法に比べ、剪断角を増加したかのような相当効果が得られ、これにより切断性能が向上されることが知られている。
【００２５】
それ故に、切断の途中からの可動刃のシフト動作は特に重要であって、可動刃をシフト動作させることで切断性能に大きな影響を及ぼす剪断角をほぼ一定に保持することができ、可動刃の旋回動作によって形成された大きな剪断角の変化を抑制しながら可動刃の刃先でシート材を引き切るように切断できるため、シート材を切断する際の切断負荷を低減することができる。
【００２６】
よって、上述したように可動刃を切断動作させる本発明によれば、可動刃の旋回動作で大きな剪断角を得て、および、得られた大きな剪断角を保持しながら引き切りによる見掛けの剪断角増加の相当効果を得て、シート材を切断する際の切断負荷が低減されたシート材切断装置を得ることができる。
【００２７】
また、本発明における装置構成上の重要な特徴は、板状の可動刃に上述した本発明における切断動作を行わせるために、可動刃における切り始め側に旋回可能に形成された力点を設け、かつ、可動刃における切り終わり側に可動刃の旋回動作の途中からその位置を移動可能に形成された支点を設けた構成を採用し、可動刃を固定刃に対して相対的に移動可能にしたことである。可動刃との位置関係において、力点および支点を上述のように構成することで、上述した本発明における可動刃の切断動作を得ることができる。そして、固定刃に対する可動刃の位置を切断の進行に従って好適に移動することができる。
【００２８】
また、本発明において、前記力点や前記支点を簡易に構成するためには、軸と孔を組み合わせた機械的構造を適用することが望ましい。例えば可動刃側に固定軸を設けフレームやガイドなどの可動刃保持部材側に前記固定軸を連通可能な孔や溝を設け、あるいは逆に、例えば可動刃保持部材側に固定軸を設け可動側に前記固定軸を連通可能な孔や溝を設け、該孔や該溝の内部で前記固定軸を移動可能にすることで可動刃保持部材に対して可動刃を相対的に移動可能とし、これにより固定刃に対して可動刃が相対的に移動可能になるように構成することができる。
【００２９】
加えて、本発明においては梃子機構を形成することができることも重要である。具体的には、切断動作において、固定刃に対して可動刃が交差圧接して形成される圧接点が力点と支点の間に位置する状態になった場合、圧接点が作用点となって、作用点が力点と支点の間に位置する、いわゆる第２種の梃子として知られる梃子機構が形成される。それ故に、梃子機構をも利用することができる本発明によれば、より大きな切断荷重を有するシート材切断装置を得ることができる。
【００３０】
本発明のシート材切断装置は、上述した通り、大きな剪断角による切断負荷の低減、引き切りによる切断負荷の低減、梃子の適用による切断荷重の増大といった省エネルギー化や高効率化がなされ、それ故に、切断負荷の増加を抑制しながらもラベルやシールといった厚いシート材の切断が可能となる。
また、本発明のシート材切断装置は、梃子機構を適用した簡易な構成を有し、それ故に、切断装置自体のコンパクト化や軽量化がなされ、加えて廉価化にも貢献することができる。
【００３１】
次に、本発明のシート材切断装置について一例を挙げ、図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明のシート材切断装置１（以下、切断装置１という）の一例を示す構成図である。切断装置１は、可動刃２と可動刃支持部材となるフレーム４、固定刃３とこれを固設するフレーム５、そして、可動刃駆動機構を構成する駆動ピン６、ロータ７、ギヤ８、モータ９、および、可動刃２の切り始め側方向への移動を補助するためのバネ１１などの部材によって構成される。
【００３２】
可動刃２は、板状に形成され、切断幅方向が長手方向となるように配置される。可動刃２の刃先線の切り始め側には、剪断角を大きくする方向の傾斜部２ｄを有する。可動刃２の切り始め側の切断方向端部には、固定刃３との噛み合いを案内する案内部２ｃを有する。
【００３３】
一方、固定刃３は、板状であって、切断幅方向に伸長されて形成される。そして、固定刃３に対し、図１に示す切断開始前の待機位置にある可動刃２の案内部２ｃが圧接されている。なお、可動刃２と固定刃３との圧接は、可動刃２が固定刃３に対して僅かに乗り上げて噛み合う位置関係となるように可動刃２および固定刃３を配置しておき、この可動刃２の乗り上げによって生じる固定刃３に対する押圧力を利用して行っている。なお、固定刃３に対して可動刃２が乗り上げると、固定刃３の刃先線に対して可動刃２の刃先線が交差した状態になるため、互いの刃先は圧接されると同時に交差された状態で圧接点を形成することができる。
【００３４】
これに加えて、切断装置１は、可動刃２の板面中央付近に磁石１２が配置され、可動刃２が磁石１２とフレーム４の間に挟み込まれる位置関係となるように構成される。これにより、磁石１２とフレーム４が引き合う磁力を利用し、可動刃２を固定刃３に押圧することで互いの刃先の圧接が補助されるようにしている。
【００３５】
また、可動刃駆動機構は、可動刃２に係合する駆動ピン６、該駆動ピン６を回転軸から所定の間隔位置に設けたロータ７、該ロータ７に連結するギヤ８、該ギヤ８を回転軸に装着したモータ９を有する。この構成により、モータ９を一方向に回転してロータ７に設けた駆動ピン６を回転運動させ、該駆動ピン６の回転運動により可動刃２を旋回動作させることができる。この構成において、回転動作するロータ７の回転軸から所定の間隔位置に設けられた駆動ピン６と、可動刃２に設けられた駆動ピン係合孔２ａとが係合する位置で、本発明における力点を形成することができる。
【００３６】
上述した可動刃２は、切り始め側に上述の駆動ピン係合孔２ａを有する。そして、該駆動ピン係合孔２ａは、孔の伸長方向が概ね切断幅方向に沿うものであって、僅かに切断方向に向かうような曲がりを有する長孔状に形成される。そして、駆動ピン係合孔２ａに対して駆動ピン６が連通されて係合しており、連通された駆動ピン６は駆動ピン係合孔２ａ内で移動可能になっている。また、上述の駆動ピン６と、上述のような形状を有する駆動ピン係合孔２ａとを組み合わせた構成を用いることにより、可動刃の旋回動作において、例えば図２に示すように、切断進行方向とは反対方向への可動刃の変位を抑制するように、力点の位置を移動可能とすることができる。このような可動刃の変位の抑制については、後段において図２および図３を用いて説明する。
【００３７】
上述した構成を有する駆動ピン６は、切断動作において、駆動ピン６の外周面で駆動ピン係合孔２ａの端面に当接して押圧でき、この押圧点を梃子の力点として作用させることができる。なお、駆動ピン係合孔２ａの形状としては、駆動ピン係合孔２ａ内で駆動ピン６を回転自在に軸支でき、可動刃２の旋回動作を可能とする形状であればよく、例えば図３に示すような駆動ピン６の外周形状に嵌合可能な円形状とすることもできる。
【００３８】
また、上述した可動刃２は、切り終わり側には軸部材係合孔２ｂを有する。そして、該軸部材係合孔２ｂは、孔の伸長方向が切断方向および切り終わり端方向に向かうような曲がりを有する長孔状に形成される。そして、軸部材係合孔２ｂに対してフレーム４に設けられた軸部材１０が連通されて係合しており、連通された軸部材１０は軸部材係合孔２ｂ内で移動可能になっている。この構成において、可動刃支持部材となるフレーム４に設けられた軸部材１０と、可動刃２に設けられた軸部材係合孔２ｂとが係合する位置で、本発明における支点を形成することができる。加えて、軸部材１０は、切断動作において、軸部材１０の外周面で軸部材係合孔２ｂの端面に当接できるため、この当接点を梃子の支点として作用させることができる。
【００３９】
次に、本発明のシート材切断装置の切断動作につき、図１に示す切断装置１を用いて説明する。
切断装置１において、可動刃２は、駆動ピン６と駆動ピン係合孔２ａとで構成される力点の回転運動により、梃子の支点すなわち軸部材１０の外周面と軸部材係合孔２ｂの端面との当接点を中心として旋回されて、図２においてパスラインＰとして示すシート材を切り始め、旋回動作の途中から前記支点の位置が移動されて切り終わり側方向にシフト動作されて、シート材を完全に切断することができる。
【００４０】
以下、図２を用いて、切断装置１における切断動作について詳述する。
図２（ａ）〜図２（ｅ）は、可動刃２を切断動作させる駆動ピン６の回転運動において、その回転角度が０度、９０度、１８０度、２２５度、２７０度となった場合のそれぞれの状態を模式的に示す模式図である。なお、図２では、可動刃２の切断動作を明確化するため、可動刃２の外観形状を除く他部材および装置の構成を簡略化して示している。またＰはシート材のパスラインに対応する。
【００４１】
切断装置１において、可動刃２が図２（ａ）で示す待機位置から図２（ｂ）〜図２（ｅ）を経て再び待機位置に戻るまで、すなわち駆動ピン６が１回転する間、可動刃２の力点は旋回動作される。そして、この力点の旋回動作によって可動刃２が支点を中心として旋回される。さらに力点の旋回動作の途中、概ね図２（ｃ）〜図２（ｅ）で示す間において、シート材の引き切りを可能とする切断動作、すなわち可動刃２の切断幅方向へのシフト動作が行われる。
【００４２】
詳述すると、図２（ａ）に示す駆動ピン６の回転角度が０度である待機状態から、駆動ピン６を回転して力点を旋回動作させると、可動刃２の旋回が開始され、これにより切断動作が開始される。そして、図２（ｂ）に示す駆動ピン６の回転角度が９０度となるまでの力点の旋回動作の過程において、可動刃２の刃先線が固定刃３の刃先線に対して剪断角を伴って交差圧接される。この互いの刃先による交差圧接によって形成された圧接点１５が切断幅方向の切り終わり側に移動されることによりシート材の切断が開始される。
【００４３】
そして、この後、駆動ピン６がさらに回転して力点が旋回動作すると、可動刃２がさらに旋回されて、これにより圧接点１５がさらに切り終わり側方向に移動されてシート材の切断が継続される。やがて、図２（ｃ）に示す駆動ピン６の回転角度が１８０度となる状態に達し、可動刃２が切断方向における下死点位置に達する。
【００４４】
ここまでの切断動作においては、可動刃２の切り始め側において、駆動ピン係合孔２ａ内を駆動ピン６が移動して力点を旋回動作させることにより可動刃２が旋回され、これにより可動刃２が切断方向および切断幅方向に移動される。一方、切断装置１においては、可動刃２の切り終わり側において、軸部材係合孔２ｂ内を軸部材１０が移動していない。つまり、可動刃２の切り終り側の支点が移動していない。なお、ここまでの切断動作において、支点を移動不可に形成しなければならないわけではなく、切り始め側における剪断角をより大きく形成するために、可動刃２が切断方向における下死点位置に達するまで支点を移動不可とすることが望ましいのである。
【００４５】
それから、可動刃２が切断方向における下死点位置に達した後、駆動ピン６のさらなる回転により力点がさらに旋回動作される。このとき、駆動ピン６の回転角度に対応するように力点の旋回動作の途中から可動刃２の切断幅方向へのシフト動作が行われ、例えば図２（ｄ）に示すように支点が移動することになって、可動刃２は切断幅方向における切り終わり側方向に移動される。この可動刃２のシフト動作により、可動刃２が下死点位置に達した際に形成されていた大きな剪断角を保持しながら、可動刃２の刃先でシート材を切断することができる。
【００４６】
さらに、この後、可動刃２は図２（ｅ）に示す位置に移動されてシート材の切断が終了する。そして、終には、可動刃２は図２（ａ）に示す待機位置に戻されることになって、一連の切断動作が終了する。
【００４７】
上述した切断装置１における可動刃２のシフト動作においては、力点において駆動ピン６から可動刃２へ付与される駆動力は、その作用方向が支点において切断方向と切断幅方向とに分けられる。この分けられた切断幅方向分力が、可動刃２を切断幅方向へシフト動作させるための駆動力となる。それ故に、支点の移動方向により切断方向分力と切断幅方向分力との割合が決定されるので、可動刃２の移動が実質的に切断幅方向に限定されるように力点の回転運動に対応して支点を移動できるように孔形状を形成した軸部材係合孔１０を有することが望ましい。
【００４８】
次に、上述した図１に示す切断装置１とは可動刃の力点および支点に係る構成が異なる可動刃２’を用いた別例による切断動作につき、付加的に説明する。なお、可動刃２’を用いる切断装置の構成は、可動刃の力点および支点に係る構成を除き、切断装置１と同じであってよい。
【００４９】
図３（ａ）〜図３（ｅ）は、可動刃２’を切断動作させる駆動ピン６の回転運動において、その回転角度が０度、９０度、１８０度、２２５度、２７０度となった場合のそれぞれの状態を模式的に示す模式図である。なお、図３に示す切断装置の可動刃２’は、図２に示す切断装置１の可動刃２の力点および支点の構成のみを変えている。具体的には、駆動ピン係合孔２ａ’および軸部材係合孔２ｂ’の孔形状が異なる。また、図２と同様に、図３もまた可動刃２’の切断動作を明確化するため、可動刃２’の外観形状を除く他部材および装置の構成を簡略化して示している。またＰはシート材のパスラインに対応する。
【００５０】
図３に示す切断装置における可動刃２’の切断動作において、上述した切断装置１の切断動作における可動刃２の移動と明確に異なる点は、可動刃２’の切断幅方向の移動量である。可動刃２’において、駆動ピン６が駆動ピン係合孔２ａ’に嵌合され軸支されているため、すなわち力点の位置が移動されないため、駆動ピン６が回転動作する際に、駆動ピン６は駆動ピン係合孔２ａ’内で力点の位置が変わるほどには移動することができない。このため、図３（ａ）に示す待機状態から図３（ｂ）に示す位置まで駆動ピン６が回転したとき、切断幅方向において、可動刃２’は駆動ピン６の回転半径に相当する距離だけ切り始め側方向に移動されることになる。
【００５１】
そして、この後、可動刃２’は、図３（ｃ）に示す下死点位置に達し、さらに図３（ｄ）に示す状態を経て、可動刃２’の旋回動作の途中から切断幅方向にシフト動作され、図３（ｅ）に示す位置に移動される。このとき、切断幅方向における可動刃２’の切り終わり側方向への移動量は最大となって、駆動ピン６の回転半径に相当する距離だけ移動されることになる。
【００５２】
上述した通り、図３に示す可動刃２’を有する切断装置であっても、本発明における上述した切断動作によってシート材の切断を行うことができる。しかしながら、可動刃２’のように力点の位置を実質的に固定するように駆動ピン６を軸支する構成は、可動刃の切断幅方向における移動量が力点の回転運動の回転直径に相当する移動量となる。
【００５３】
一方、図２に示す可動刃２のように力点の位置を移動可能とするように駆動ピン６を軸支する構成は、可動刃の切断幅方向における移動量が力点の移動量に相当する距離分だけ、力点の回転運動の回転直径に相当する移動量よりも低減される。それ故に、可動刃が切断への寄与度が低いポジションにあるときに可動刃のシフト動作を抑制できる。加えて、可動刃の切断幅方向における移動量が抑制されるため、シート材切断装置のコンパクト化のためには有利である。この点に関しては、切断進行方向とは反対方向への可動刃の変位を抑制するように力点の位置を移動可能とする、例えば図２に示すような力点の構成および可動刃２の切断動作が有利であって、駆動ピン６を駆動ピン係合孔２ａ内で移動可能に支持し、力点の位置を移動可能とすることが望ましい。
【００５４】
次いで、本発明のシート材切断装置における固定刃に対する可動刃の交差圧接について、図面を用いて説明する。
図５は、図１に示す可動刃２を有する切断装置１や、図３に示す可動刃２’を有する切断装置とは、別例となるシート材切断装置１００（以下、切断装置１００という）を示す構成図である。この切断装置１００においては、可動刃１０２と固定刃１０３を合体分離可能に構成し、可動刃１０２において、切り始め側（図５に示すＲ側）に格別の案内部を有さず、切り終わり側（図５に示すＬ側）に反り部１０２ｅを有することが特徴である。
【００５５】
切断装置１００は、切断幅方向に伸長された板状の固定刃１０３と、切断幅方向が長手方向となるように配置された板状の可動刃１０２と、可動刃支持部材となるフレーム１０４と、そして、可動刃駆動機構を構成する駆動ピン１０６、ロータ１０７、ギヤ１０８、モータ１０９、および、可動刃１０２の切り始め側方向への移動を補助するためのコイルバネ１１１などの部材によって構成される。
【００５６】
可動刃１０２は、その刃先線の切り始め側に剪断角を大きくする方向の傾斜部１０２ｄを有し、切り終わり側に上述の反り部１０２ｅを有する。そして、この反り部１０２ｅは、スリットによって可動刃１０２本体から分離するかのように形成されるとともに、固定刃１０３に圧接する方向に反りを有するように形成される。また、可動刃１０２においては、切り始め側に駆動ピン１０６を連通する駆動ピン係合孔１０２ａを有して力点が構成され、切り終わり側に軸部材１１０を連通する軸部材係合孔１０２ｂを有して支点が構成される。
【００５７】
一方、固定刃１０３は、可動刃１０２に対して合体分離が可能となるように構成することができる、図示しない固定刃支持部材によって支持される。なお、可動刃１０２と固定刃１０３の合体分離に係る構成は、例えば切断装置１００を搭載しようとするプリンタなどの機器装置側に固定刃保持部材を設け、該固定刃保持部材に対して固定刃１０３を取り付けるなどによることができる。また、固定刃１０３は、切断幅方向の両端側に案内部１０３ａ、１０３ｂを有する。案内部１０３ａは、可動刃１０２と固定刃１０３の合体時には可動刃１０２が固定刃１０３に対して円滑に圧接されるように案内でき、切断動作には可動刃１０２が固定刃１０３に対して円滑に噛み合わされるように案内できる。
【００５８】
また、案内部１０３ｂは、シート材切断後に可動刃１０２が切断前の待機位置に戻る際、可動刃１０２の刃先線１０２ｃの切り終わり側を案内し、該案内する間は固定刃１０３に対する可動刃１０２の乗り上げ状態を維持して通紙口を確保し、可動刃１０２の刃先線１０２ｃによるシート材の引っ掛け損傷を防止できる。さらに、案内部１０３は、前記案内する間に可動刃１０２の刃先を固定刃１０３の刃先から離間できるため、可動刃１０２が定期位置に戻る間の刃先同士の圧接を回避できる。つまり、案内部１０３によって刃先同士の圧接をシート材切断を行う往行程に限定でき、切断後の戻り行程では回避できる。それ故に、刃先同士の摺動方向が刃先の対向方向に限定され、刃先寿命がより長寿化できるとともに、切れ味劣化を防止するための刃先同士の擦り合わせによるドレッシング効果が、往復行程ともに刃先同士が圧接される場合よりも、より向上される。
【００５９】
上述した可動刃１０２および固定刃１０３は、互いを合体させた後に可動刃１０２を切断動作させた際、可動刃１０２が固定刃１０３に対して僅かに乗り上げて噛み合う位置関係となるように配置される。そして、固定刃１０３に乗り上げた可動刃１０２は、可動刃１０２自体が弾性変形することで生じた反力により、固定刃１０３に対して圧接される。同時に、固定刃１０３に乗り上げた可動刃１０２は、可動刃１０２自体がねじれ変形することになって、可動刃１０２の刃先線がねじれ変形によって固定刃１０３の刃先線に対して交差される。よって、可動刃１０２が切断動作して固定刃１０３と噛み合うことで、可動刃１０２が固定刃１０３に対して交差圧接される故に、切断のための圧接点を形成することができる。
【００６０】
上述した可動刃１０２と固定刃１０３が交差圧接された状態を、切断過程に従って、図６（ａ）〜図６（ｄ）に模式的に示す。なお、図６においては、交差圧接を明確化するために、可動刃１０２および固定刃１０３は図５においてＱ−Ｑで示す切り始め側近傍位置での断面から切り終わり側（図５に示すＬ側方向）に観て模式的に示したものであり、所要以外の部材構成を略している。図６（ａ）は、可動刃１０２が固定刃１０３に噛み合う前の状態、つまり切断開始前の状態を示す。図６（ｂ）はシート材（図示せず）を切り始めた状態、図６（ｃ）はさらに切断が進行した切断途中の状態、図６（ｄ）は切り終わりに近い状態を示す。また、図７は、シート材（図示せず）を切り始めた状態を模式的に斜視して示したものであり、切断過程においては図６（ｂ）に示す状態に近似する。
【００６１】
切断動作を開始した可動刃１０２は、図６（ａ）に示す切断前の待機位置から矢印１２０で示すように移動し、固定刃１０３の案内部１０３ａによって案内されて固定刃１０３に乗り上げる。そして、可動刃１０２と固定刃１０３の互いの刃先線１０２ｃ、１０３ｃが交差圧接されて、図６（ｂ）に示すように圧接点１０１が形成される。図６（ｂ）に示す状態となるように可動刃１０２を固定刃１０３に対して乗り上げさせた場合、可動刃１０２自らに、図７に誇張して示すように、ねじれ変形を生じさせることができる。可動刃１０２のねじれ変形は、切り始め側では傾斜部１０２ｄ近傍に比較的大きなねじれ変形を生じることになって、可動刃１０２自らの該ねじれ変形によって可動刃１０２の刃先線１０２ｃが固定刃１０３の刃先線１０３ｃに対して圧接され、同時に交差され、圧接点１０１が形成される。
【００６２】
切り始め側において圧接点１０１形成後、可動刃１０２は、さらに矢印１２１に示すように移動しながらシート材（図示せず）を切断して行き、図６（ｃ）に示す位置関係となる。可動刃１０２がシート材を切断しながら移動する間、圧接点１０１は可動刃１０２の刃先線１０２ｃにおいて傾斜部１０２ｄからこれに続く位置に移動されて行くものの、可動刃１０２自らのねじれ変形は僅かにねじれ程度を減少しながらも継続されて可動刃１０２と固定刃１０３の交差圧接状態が維持されるため、シート材切断を安定的に行うことができる。
【００６３】
さらに可動刃１０２の切断動作が進行すると、切り終わり側に向かって移動された圧接点１０１は、図６（ｄ）に示すように可動刃１０２の刃先線１０２ｃにおいて切り終わり側に設けた反り部１０２ｅにまで到る。反り部１０２ｅの基部は、可動刃１０２本体から分離するかのように形成されるため、反り部１０２ｅに到るまでの刃先線１０２ｃよりも低位の機械的強度を有している。それ故に、上述のように可動刃１０２の反り部１０２ｅが固定刃１０３に乗り上げた場合、可動刃１０２の反り部１０２ｅは、固定刃１０３に押し返されるように反圧接方向、つまり、ねじれ変形を解消する方向に撓んで変位できるため、シート材切断は切り終わりまで適度な交差圧接状態を維持することができる。
【００６４】
そして、可動刃１０２がさらに移動し、反り部１０２ｅに有する刃先線１０２ｃが固定刃１０３の刃先線１０３ｃから離脱すると、圧接点１０１が解消されて切断動作の往行程が終了する。この後は可動刃１０２が切断前の待機位置に戻るための復行程となり、可動刃１０２は、固定刃１０３に有する案内部１０３ｂによって上述したように案内されて待機位置へ戻される。
【００６５】
以上より、切断装置１００は、切断途中において、すなわち切り始めから切り終わりまで、可動刃１０２自らもねじれ変形によって可動刃１０２と固定刃１０３を交差圧接させて圧接点を形成することができる。そして、可動刃１０２の移動によって切断点１０１を切り終わり側に向かって移動することでシート材を安定して切断することができる。
【００６６】
なお、本発明のシート材切断装置は、上述したように可動刃自らのねじれ変形を利用して交差圧接させる構成を有することから、刃先同士が互いに研磨し合うかのような作用を受け易いと推測される。それ故に、本発明においては、可動刃刃先と固定刃刃先の間に硬度差を設けることが望ましい。これにより、刃先同士の摺動時に、より高硬度とした一方の刃先によって他方の刃先が研磨されるかのようなドレッシング作用を発現し易くでき、切れ味劣化を防止するための刃先同士の擦り合わせによるドレッシング効果をより向上させることができる。また、この場合、複雑な形状のため一般にコスト高になりやすい可動刃を高硬度化することが望ましい。
【符号の説明】
【００６７】
１．切断装置、２，２’．可動刃、２ａ，２ａ’．駆動ピン係合孔、２ｂ，２ｂ’．軸部材係合孔、２ｃ．案内部、２ｄ．傾斜部、３．固定刃、４．フレーム、５．フレーム、６．駆動ピン、７．ロータ、８．ギヤ、９．モータ、１０．軸部材、１１、バネ、１２．磁石、１５．圧接点、２１．矢印、５０ａ，５０ｂ，５０ｃ．可動刃、５１ａ，５１ｂ，５１ｃ．固定刃、５２．矢印、５３．支軸、５４．矢印、Ｓ．シート材、Ｐ．シート材のパスライン、１００．切断装置、１０１．圧接点、１０２．可動刃、１０２ａ．駆動ピン係合孔、１０２ｂ．軸部材係合孔、１０２ｃ．刃先線、１０２ｄ．傾斜部、１０２ｅ．反り部、１０３．固定刃、１０３ａ，１０３ｂ．案内部、１０３ｃ．刃先線、１０４．フレーム、１０６．駆動ピン、１０７．ロータ、１０８．ギヤ、１０９．モータ、１１０．軸部材、１１１．コイルバネ、１２０，１２１．矢印
【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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