(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層した複数枚の紙を切断する為の紙断裁装置において、受刃上に載置された積層紙をクランプ固定する紙押えプレスを有し、切刃としては円形片刃を使用し、移動手段にて２本のガイドロッドに沿って移動する切刃保持体を有し、この切刃保持体に設けた軸に上記円形刃を回転出来るように取付け、上記２本のガイドロッドの一方は切刃保持体の軸受け穴とのクリアランスを厳しくすると共に、他方の軸受け穴とのクリアランスを緩くし、そして両ガイドロッドの軸心を通る中心面と受刃端面との間に所定の距離Ｘを設け、円形刃の背面側には押圧付勢手段を取付けて刃先を用紙が載置される受刃端面側へ押圧力を付勢すると共に、刃先に作用する切断力ＦによってモーメントＭ＝Ｆ＊Ｘを発生することで、刃先を受刃端面に密接させることを特徴とする紙断裁装置。
【請求項２】
上記切刃は切断によって自然回転するように軸支した請求項１記載の紙断裁装置。
【請求項３】
上記切刃を強制的に回転するように駆動手段を備えた請求項１記載の紙断裁装置。
【請求項４】
積層した複数枚の紙を切断する為の紙断裁装置において、受刃上に載置された積層紙をクランプ固定する紙押えプレスを有し、切刃としては円形片刃、叉は多角形片刃、さらには楕円形片刃などの切断刃を使用し、移動手段にて２本のガイドロッドに沿って移動する切刃保持体を有し、この切刃保持体に上記切刃を取付け、上記２本のガイドロッドの一方は切刃保持体の軸受け穴とのクリアランスを厳しくすると共に、他方の軸受け穴とのクリアランスを緩くし、そして両ガイドロッドの軸心を通る中心面と受刃端面との間に所定の距離Ｘを設け、切刃の背面側には押圧付勢手段を取付けて刃先を用紙が載置される受刃端面側へ押圧力を付勢すると共に、刃先に作用する切断力ＦによってモーメントＭ＝Ｆ＊Ｘを発生することで、刃先を受刃端面に密接させることを特徴とする紙断裁装置。
【請求項５】
上記切刃保持体の移動手段としてモータにて回転駆動される歯付きプーリに巻き掛けたタイミングベルトの一点を切刃保持体に連結・固定した請求項１、請求項２、請求項３、又は請求項４記載の紙断裁装置。
【請求項６】
上記紙押えプレスは、両側に設けたガイドに沿って昇降動可能とし、そしてフレームから起立した２本のスクリューネジを紙押えプレスに固定したナットに螺合し、上記２本のスクリューネジを同調して回転駆動する請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、又は請求項５記載の紙断裁装置。
【請求項７】
上記スクリューネジに歯付きプーリを取付け、この両歯付きプーリにタイミングベルトを巻き掛けて同調回転可能とした請求項６記載の紙断裁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数枚の紙を積層してその縁を切断することが出来るコンパクトで軽量化した紙断裁装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
積層した複数枚の紙の端部をトリミングする場合、直線刃の断裁装置を使用すると紙が逃げて斜めに切断され正確な切断ができない欠陥が発生することがある。また、厚い紙や枚数の多い紙をトリミングする場合には、切断力によって固定刃や可動刃の中間部が撓んで切断不能になることがある為に、これを防止する手段として固定刃と可動刃を極めて剛性の高いものにしなければならない。その結果、断裁装置の大型化と重量増加が避けられなかった。
【０００３】
また、丸刃を回転移動することで固定刃との間で積層した複数枚の紙端部をトリミングする装置が知られている。例えば、特開２００５−８１４７８号に係る「積層シート材のトリミングカッタ」は、正確で綺麗な切断ができる積層シート材のトリミングカッタである。円板刃に摺接する固定刃が設けられたカッタフレーム上を、円板刃を支持したキャリッジがねじ軸とめねじにより移動駆動され、キャリッジがカッタフレーム上を切断方向に移動すると、キャリッジのギヤがカッタフレームに設けられたラックギヤに噛み合って、円板刃がトルク伝達機構により被切断シート材に食い込む方向に回転しながら積層シート材を切断する。
【０００４】
しかし、このトリミングカッタは円板刃（丸刃）を強制的に回転する機構が採用され、その為の動力を必要とすると共に動力を伝達する為の機構が複雑化し、軽量コンパクト化に反する。紙の断裁装置には、包丁とまな板の原理を使った方式と、ハサミの原理を使った切刃と受刃による方式が存在している。切刃と受刃による断裁方式では、紙が受刃（兼紙置台）上にクランプ支持され、切刃と受刃が適切な側圧をもって密着・オーバーラップしながら摺動することによる紙の断裁方式である。
【０００５】
例えば、複写機のトリマーユニットに内蔵して、小冊子の小口の化粧断裁に使用される紙の断裁装置は、数枚〜数十枚の紙を切断する為に軽量な部材で構成された装置で、切刃が移動しながら切断する為に、切断力の大きさが変化すると、断裁装置のフレームなどの歪みや撓みの大きさが変化する。その為に、切断の基本である適切な側圧での密接が損なわれ、切刃と受刃に隙間が発生し、その結果、せん断から引張りを伴う切断となり、断裁品位を悪くする繊維が毛羽立った切断面と成る。
【０００６】
上記特開２００５−８１４７８号に係る「積層シート材のトリミングカッタ」の場合も切断力の変化に伴う歪みや撓みによって円板刃と固定刃間に僅かな隙間が発生し、高い切断品位を得ることは出来ない。
【特許文献１】特開２００５−８１４７８号に係る「積層シート材のトリミングカッタ」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、従来の丸刃式紙断裁装置には上記のごとき問題がある。本発明が解決しようとする課題はこの問題点であり、切断力の変化に伴ってフレームなどの歪み・撓み量が変化しても、切刃と受刃が適切な側圧で密着して、小冊子などを綺麗に切断することが出来る紙断裁装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る紙断裁装置は平行な２本のガイドロッドを備え、このガイドロッドに切刃保持体が移動可能に取付けられ、切刃保持体には切刃が取付けられている。該切刃は一般に丸刃（円形刃）を有して回転出来るように軸支され、丸刃の軸は切刃保持体に取付けられ、そして、丸刃は切刃保持体と共に２本のガイドロッドに沿って移動することが出来るように成っている。しかも、２本のガイドロッドと丸刃の位置関係は、切断力が作用するならば刃先は受刃に密接するようにモーメントが働く位置関係と成っている。
【０００９】
丸刃を取付けている切刃保持体は２本のガイドロッドに沿って移動することが出来る移動手段を備え、移動と共に丸刃は回転しながら積層された紙の小口を切断する。そして、積層した複数枚の紙が切断に際して位置ズレしないように押圧・クランプすることが出来る紙押えを備えている。ここで、紙押えの具体的な機構は限定しないことにする。
【００１０】
ところで、上記丸刃は切刃保持体の移動に伴って自然回転する場合、又は強制的に回転するように回転駆動手段を備えている場合、さらに丸刃は回転しないで切刃保持体に取着されている場合がある。回転しない場合には丸刃でなくて多角形刃とすることも可能であり、又は楕円形や長円形の切断刃としてもよく、紙の積層枚数が少ない時には回転しないで切刃保持体と共に移動することで切断することが出来る。すなわち、切刃の形状は限定しないが、片面側は平坦な片刃としている。
【発明の効果】
【００１１】
積層された複数枚の紙、又は小冊子などは紙押えによって押圧・クランプされることで各紙は位置ズレすることなく受刃上に固定される。この状態で丸刃が切刃保持体と共に移動することで積層された紙の縁が切断される。ところで、上記円盤状の丸刃は切刃保持体の下端部に設けた軸に取付けられ、切刃保持体は２本のガイドロッドに沿って移動することが出来る。
【００１２】
そして、２本のガイドロッドの軸心を通る中心面と上記丸刃の刃先とは所定の距離を有していることで、切断に際して刃先に作用する切断力にて切刃保持体を回転するモーメントが発生する。このモーメントは刃先を受刃端面に密接するように作用し、積層紙を綺麗に切断することが出来る。しかも、切断力の増減によってフレームなどの歪みや撓みが変化しても、刃先は常に受刃端面に密接する方向へモーメントが作用することから、積層紙の切口は常に良好となる。
【００１３】
ところで、丸刃は一般に切断と共に自然に回転するが、強制的に回転することも可能であり、強制回転を与えることで切断力は安定し、積層枚数を多くした厚い小冊子であっても容易に切断することが可能となる。一方、積層枚数が少ない場合には回転しなくても刃先は常に受刃端面に密接する為に切口は良好となる。そして、回転しない場合には丸刃である必要はなく、多角形刃を取付けて一定回数ごとに摩耗した刃先の位置を変えることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る丸刃式断裁装置の概略図。
【図２】丸刃式断裁装置の主要部詳細図。
【図３】丸刃式断裁装置の切断力。
【図４】丸刃式断裁装置の主要部詳細図。
【図５】本発明に係る丸刃式断裁装置の実施例。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は本発明に係る２本のガイドロッドを備えた丸刃式紙断裁装置を示す概略図である。同図の１は丸刃、２は切刃保持体、３ａ，３ｂはガイドロッド、４は紙押えプレス、５は用紙、６は受刃をそれぞれ表している。積層された用紙５は受刃６に載置されると共に位置決めされ、そして、紙押えプレス４にて上方から押圧されて固定される。
【００１６】
受刃６の上に位置決め載置された用紙５の縁は受刃６の端面から突出し、この突出した部分が丸刃１にて切断される。該丸刃１は切刃保持体２に取付けられており、切刃保持体２はフレーム１８に両端を固定した２本のガイドロッド３ａ，３ｂに沿って移動することが出来る。丸刃１は受刃６の端面に接しながら移動することで、該端面から突出している部分が丸刃１によって切断される。
【００１７】
図２は受刃６に載置した用紙５を紙押えプレス４にて押圧・クランプした状態で切刃保持体２に取付けた丸刃１にて上記用紙５の縁を切断する縦断面を示している。切刃保持体２は所定の間隔を有して平行に配置されている２本のガイドロッド３ａ，３ｂに取付けられ、切刃保持体２はガイドロッド３ａ，３ｂに沿って移動することが出来る。
【００１８】
ここで、切刃保持体２には２本のガイドロッド３ａ，３ｂが嵌る２個の軸受け穴が設けられているが、丸刃１に近い側のガイドロッド３ｂと軸受け穴とのクリアランス（公差）は厳しく、他のガイドロッド３ａと軸受け穴とのクリアランスは緩くしている。このことによって、２本のガイドロッド３ａ，３ｂに沿って移動する切刃保持体２はこじれることなくスムーズに動くことが出来る。
【００１９】
切刃保持体２の下端部には軸７が取付けられて水平に延び、この軸先端には丸刃１が回転自在に軸支されている。そして、切刃保持体２と丸刃１との間にはコイルバネ８が介在し、このコイルバネ８のバネ力は丸刃１に付勢されて刃先９は受刃６に接している。ところで、丸刃１の刃先９は用紙５を切断することが出来るように鋭く尖っており、この刃先９と２本のガイドロッド３ａ，３ｂ間には距離Ｘが設けられている。
【００２０】
そこで、丸刃１にて用紙５を切断する場合、切断力Ｆが発生し、この切断力Ｆは２本のガイドロッド３ａ，３ｂとの距離Ｘの存在によって切刃保持体２を矢印方向（反時計方向）のモーメントＭを発生する。このモーメントＭは上記丸刃１の刃先９を受刃６の端面１０に密接する押圧力と成って作用することが出来る。切断される用紙５は紙の積層枚数、及び紙質などによって変化し、その為に切断力Ｆも変化する。丸刃１の刃先９は受刃端面１０に密接するように、片側面は平坦な片刃としている。
【００２１】
切断力Ｆが変化すると紙断裁装置のフレーム１８などの歪や撓みが変わるが、丸刃１の刃先９は常に受刃端面１０に密接するようにモーメントＭが作用することで用紙５の切断面は綺麗になる。図３は自転回転する丸刃１の切断力Ｈのテスト結果を紙の枚数に対応して表している。
枚数１０で用紙の厚みｔ＝１の場合にはＨ＝３．４４ｋｇｆ
枚数２０で用紙の厚みｔ＝２の場合にはＨ＝５．５４ｋｇｆ
枚数５０で用紙の厚みｔ＝５の場合にはＨ＝１１．２７ｋｇｆ
と成っている。そして、実験式は同図（２）に示すように表すことが出来る。
【００２２】
図４は前記図２に相当する丸刃式紙断裁装置の詳細図で縦断面を示している。この図４に示す紙断裁装置では軸７にギヤ１１を取着し、このギヤ１１は丸刃１と共に回転することが出来るように連結している。そして、該ギヤ１１は下側に配置したラックギヤ１２と噛み合い、切刃保持体２が移動することでラックギヤ１２に噛み合っているギヤ１１は回転し、回転と共に丸刃１は回転することが出来る。
【００２３】
前記図２に示した紙断裁装置の場合も丸刃１は回転しながら用紙５を切断するが、あくまでも自転するだけであり、強制的な回転はしない。図４に示すように、丸刃１が移動すると共に強制的に回転が行われることで、図２の場合のような押切りによるせん断ではなく引切りによるせん断と成る。本発明では何れの方式も対象とするが、丸刃１を強制的に回転させることで刃先９の全周を均等に使用することが可能となり、丸刃１の寿命交換期間は長くなり、またメンテナンスが少なく、より軽量の紙断裁装置となる。しかも、積層枚数が多くて厚い小冊子であっても切断能力が向上することで安定して切断することが出来る。
【００２４】
図５は本発明に係る丸刃式紙断裁装置を示す具体例であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図をそれぞれ表している。この紙断裁装置には前記図２に示す丸刃１を取付けた切刃保持体２を有し、そして、用紙５をクランプ固定する為の紙押えプレス４を取付けている。
【００２５】
フレーム１８の両側にはガイド軸１４ａ,１４ｂが起立し、この両ガイド軸１４ａ,１４ｂに紙押えプレス４が取付けられて昇降動することが出来る。昇降手段としてはスクリューネジ１７とナット１９の組み合わせ機構が用いられ、そこで紙押えプレス側にはナット１９ａ,１９ｂが固定され、フレーム側にはスクリューネジ１７ａ,１７ｂが起立して取付けられている。そして、スクリューネジ１７ａ,１７ｂの上端には歯付きプーリ１５ａ,１５ｂが取着されて、両歯付きプーリ１５ａ,１５ｂにはタイミングベルト１６が巻き掛けられている。
【００２６】
また、このタイミングベルト１６が弛まないように、テンショナー２０を備えている。そして、一方の歯付きプーリ１５ｂを取付けたスクリューネジ１７ｂには別のタイミングベルト２１が巻き掛けられていて、モータによって回転駆動される減速ギヤ機構を介して回転し、上記両スクリューネジ１７ａ,１７ｂが回転することで紙押えプレス４が昇降動することが出来る。
【００２７】
紙押えプレス４が降下して受刃上に載置されている用紙５を押圧クランプし、スクリューネジ１７ａ,１７ｂを回転駆動するモータの電流値が所定値に達することでモータは停止し、紙押えプレス４によって用紙５をクランプ保持することが出来る。そして、丸刃１が移動して用紙５の縁の切断が完了したところで、モータは逆回転して紙押えプレス４は上昇するように制御されている。ここで、上記ガイド軸１４ａ,１４ｂに嵌ってスライドする樹脂製軸受け２２が紙押えプレス側に設けられ、ガイド軸１４ａ,１４ｂとの滑りをスムーズにしている。
【００２８】
一方、切刃保持体２を２本のガイドロッド３ａ，３ｂに沿って移動する為の移動手段を有している。フレーム１８には歯付きプーリ２３ａ，２３ｂを設け、これら歯付きプーリ２３ａ，２３ｂにはタイミングベルト２４が巻き掛けられている。そして、このタイミングベルト２４の一点が切刃保持体２に連結固定されている。また、このタイミングベルト２４が弛まないように、テンショナー２５を設け、歯付きプーリ２３ｂを外側方向へ引張り移動することが出来るように成っている。このタイミングベルト２４はモータ２６によって減速機構を介して回転する歯付きプーリ２３ａの回転に伴って走行することが出来る。
【００２９】
切刃保持体２は２本のガイドロッド３ａ，３ｂでその姿勢を保持し、受刃端面に丸刃１の刃先９を密接しながら左（又は右）の待機位置から移動して用紙５を切断し、右（又は左）の待機位置で停止する。また、切断は往路でも復路でも行い得る。そして、丸刃１は容易に交換可能で、交換時期は切断回数、切断時のモータ電流値などを基にして行うことが出来る。
【００３０】
そして、紙押えプレス４の昇降動機構は上記図５に示す場合に限定しない。例えば、水平に配置されるスクリューネジとリンクを組み合わせて構成することが出来る。台形ネジで形成したスクリューネジに所定の間隔をおいて２個のナットを螺合し、各ナットにリンクを連結して延ばし、リンク先端は紙押えプレス４に連結する。両リンクの傾きは対称とし、また紙押えプレス４の両側がガイドされることで、スクリューネジが回転してリンクが起立するならば紙押えプレスは降下して用紙５を押圧することが出来る。
【００３１】
ここで、上記スクリューネジはモータによって回転駆動されるが、ギヤ、歯付きベルトなどの減速機構を介して行なわれる。紙押えプレス４は上限待機位置から降下して用紙５を押圧し、モータ電流が所定の値（リミット電流）に達したならば該モータは停止するように制御し、用紙を加圧保持することが出来る。丸刃１によって用紙の切断が完了し、紙押えモータは逆転して紙押えプレスは上昇して上限位置まで上昇して停止する。
【００３２】
上記実施例では、切刃として丸刃１を備え、この丸刃１が切断に際して自然回転する場合、及び強制的に回転して切断する場合について説明したが、丸刃１を回転しないで固定することもある。切断される用紙５が薄い場合には回転しなくても刃先９を受刃端面に密接させることで綺麗に切断することが可能である。従って、切刃が回転しないのであれば丸刃１を用いる必要はなく、多角形刃を使用することも出来る。
【００３３】
例えば、三角形の切断刃、四角形の切刃を切刃保持体２に取付け、刃先が摩耗したところ所定の角度だけ回転して再び固定し、新しい刃先を使って切断することが出来る。また、摩耗した一定長さ分の刃先を切り落として新たな刃先を使うこともあり、この場合には切刃保持体２が取付けられる２本のガイドロッド３ａ，３ｂを降下させるような構造とすることが出来、又は切刃保持体に取付けられる切刃自体を降下させることも可能である。そして、刃先を受刃端面に密接する手段として、コイルバネを使用しているが、あくまでも押圧力を付勢する１手段に過ぎず、弾性リングなどを取付けることも出来る。
【符号の説明】
【００３４】
１  丸刃
２  切刃保持体
３  ガイドロッド
４  紙押えプレス
５  用紙
６  受刃
７  軸
８  コイルバネ
９  刃先
10  端面
11  ギヤ
12  ラックギヤ
14  ガイド軸
15  歯付きプーリ
16  タイミングベルト
17  スクリューネジ
18  フレーム
19  ナット
20  テンショナー
21  タイミングベルト
22  樹脂製軸受け
23  歯付きプーリ
24  タイミングベルト
25  テンショナー
26  モータ
【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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