(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定刃と可動刃が実質的に直線な刃先を有し、前記可動刃は２個のリンクで揺動可能に支持されるとともに、固定刃と互いに刃先を圧接し、交差角を有するシート材切断装置において、交差角を維持する手段は、固定刃が切り始め側の端部の可動刃と摺動する面に、前記可動刃の方向に突出する突起、および切り始め側端部が撓みやすい形状を有し、前記可動刃は切り始め側部に可動する方向に突出し、前記固定刃に対する圧接方向の反対側に湾曲した案内部を設け、切断が進行すると、前記可動刃の切り始め側が前記突起に乗り上げると共に固定刃の切り始め側が撓みを生じて、前記固定刃と前記可動刃の刃先の交差角を維持することを特徴とするシート材切断装置。
【請求項２】
固定刃の切り始め側端部に設ける撓みやすい形状は、中央部側よりも狭幅であることを特徴とする請求項１に記載のシート材切断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、各種プリンタ、通信用ファクシミリ、複写機等に搭載され、ロール状に巻かれた記録紙や折り畳み連続シート材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ものであり、より詳しくは真直な刃先を有する固定刃と可動刃を、相互に圧接して切断する構造のシート材切断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シート材切断装置は固定刃と可動刃の刃先を互いに交差圧接する必要がある。従来、多用されているロータリ式のシート材切断装置においては固定刃と可動刃の刃先を交差圧接する方法として、図４ａに示すように、揺動自在に支持された固定刃を可動刃の刃先の方向に捩じりコイルばね５で、付勢して圧接する方法、図４ｂに示すように板ばね６を用いて固定刃が可動刃に向かって付勢されるように支持して圧接する方法等がある。そして、固定刃と可動刃の交差量は相互に約０．２〜１．０ｍｍ程度設けてあり、切断位置が切り始めから切り終わりに進行するに従って、固定刃と可動刃は一定の交差角を保った状態のまま固定刃が押し戻されるような構造である。
【０００３】
また、一方で可動刃が山型に窪んだ刃先線を有するいわゆるスライド式切断装置は一般にフレームに固定刃を固定するとともに、このフレームは可動刃台金に装着された可動刃を固定刃の刃先線に直角方向にスライド可能に支持して、フレームと可動刃台金の撓みを用いて圧接する構造である。そして、相互の刃先の圧接力はフレームに固定された固定刃の厚みによって付与し、刃先の交差角は固定刃の中央部を可動刃の方向に凸となるように反らせて得る方法が一般的な構造として知られている。
さらに実質的に真直な刃先を有する固定刃と可動刃を用い、互いにその刃先を交差圧接し、可動刃が固定刃の刃先に対してスライドするように作動して、切断するスライド式のシート材切断装置も知られている。この切断装置は、通常は装置の両端付近に揺動リンクを用いて可動刃を装着して四節リンク機構とし、可動刃をスライドするように往復移動させる。
【０００４】
この構造のシート材切断装置は、互いの刃先を交差圧接する機構が適切でないときには、交差角がなくなって切断が不可能になることがある。この現象は、特に切断の後半で発生することが多い。
四節リンク機構によって可動する可動刃を有する切断装置として、図３に示す実開昭５５−１１８９０号の公報に開示された切断装置が知られている。この公報に開示された切断装置は、可動刃の両端に２個のリンク３１，４１を用いて揺動させ、剪断角の変動を略一定に保ち、可動刃の移動量を小さくすることを特徴とするシート切断装置である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、ファクシミリや各種の複写機等に搭載されるシート材切断装置においては装置全体の小型化、低コスト化を図るため、低価格で小型軽量化した切断装置の要求が多くなってきた。
実開昭５５−１１８９０号公報に記載されたような構造の切断装置は図３に示している。この切断装置は、２個のリンク３１，４１を用いた切断装置であり、可動刃１と固定刃２の圧接は２個の支軸ピン７にそれぞれに圧接ばねを設けて行っている。そして、固定刃は板材のフレームに焼入処理された高硬度の刃物をネジ止めしており、可動刃、固定刃共に剛性を高くした構造を有している。可動刃の駆動は切断装置の一方の端部のリンクをロータリソレノイド等を用いて揺動回転させるもので、この構造の切断装置では、装置全体が大型化し、コスト的にも高くなる欠点がある。
【０００６】
また、可動刃の交差角は切り始め側と切り終わり側の支軸ピン７の圧接方向の位置の差異で構成される。すなわち、可動刃１はその刃先１１が固定刃２に対して干渉するような構造にして、それぞれ２個の支軸ピン７に設けられた圧接ばね３３の弾性力により圧接されるが、交差角は切り終わり側に近づくにつれて徐々に減少し、切り終わりの近傍では０°となり、相互の刃先の噛み合いは交差角のない線状の噛み合いとなるので、安定した切断が困難になる。
本発明は、上述した従来の切断装置の問題点を解消し、揺動リンク機構を用いて実質的に真直な刃先を有する可動刃を固定刃に対しスライドさせる構造の切断装置において、簡単な構造で相互の刃先の交差角を切断の開始から終了までほぼ一定にできるうえに、低価格で小型軽量化したシート材切断装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の問題点を解消すべく、種々実験と検討を重ねて、２個のリンクで揺動可能に支持された可動刃と、固定刃とが互いに刃先を圧接し、交差角を有する構造の切断装置において、切断開始側の固定刃のフレームの端部を撓みやすい形状に、さらにこの撓みやすい形状にした部位の可動刃が摺動する側の面に突起を設けて相互の刃先を終始交差圧接すれば、切断開始から終了まで可動刃と固定刃はほぼ一定した交差角で噛み合いを発生することを見出し本発明を完成したものである。
【０００８】
可動刃が２個のリンクを用いて固定刃の刃先に揺動可能に圧接される構造を有する従来の切断装置は、切り始め側では固定刃の刃先に対して、可動刃の刃先を干渉させて交差角を付与していても、切り終り側では干渉量が減少していくので交差角も徐々に減少して、交差角を終始一定にして１回の切断工程を終えることは困難とされてきた。本発明は固定刃の切り始め側で可動刃が摺動する面に突起を設け、噛み合いを終了した切り始め側の可動刃をこの突起に乗り上げさせ、更に固定刃の端部の撓みによって可動刃の切り始め側を交差角を増す方向に逃がすことで、実質的に交差角を略一定に保ち、終始交差圧接することを可能として安定した切断を維持することを特徴とするものである。
【０００９】
すなわち、本発明は実質的に真直な刃先を有する固定刃に、２個のリンクを用いて揺動可能に支持された可動刃の刃先を圧接してなる、揺動リンク式切断装置に関するものであり、固定刃と可動刃が相互に摺動する面に固定刃側の切り始め位置に突起を設けることを特徴とするシート材切断装置である。
具体的に本発明は、可動刃が２個のリンクで揺動可能に支持されていると共に固定刃に交差圧接され、かつ交差角を終始維持する手段を具備してなる。
そして、交差角を維持する手段は、固定刃は切り始め側の端部の可動刃が摺動する側の面に、可動刃側に突出する突起を設けると共に、切り始め側の端部が撓みやすい形状を有し、可動刃は切り始め側の端部に可動方向に突出し、可動刃の固定刃に対する圧接方向の反対側に湾曲した案内部を設けてなる。
そして、切断が進行すると可動刃の切り始め側が突起に乗り上げると共に固定刃の端部が撓みを生じて固定刃と可動刃の刃先の交差角を維持するのである。
【００１０】
【作用】
次に本発明のシート材切断装置における作用を図１を用いて説明する。
本発明のシート材切断装置の機構学的な構造は、四節リンク機構である旨述べておく。そして、固定刃２が四個のリンクの一つに相当し、さらにこのリンクに相対するリンクが可動刃１であり、他の二つのリンクとして可動刃と固定刃を連結する働きをするのがそれぞれリンクＡ４１とリンクＢ３１である。
固定刃２と可動刃１は互いに剪断角を付与しておかなければならないが、剪断角を付与するには、固定刃２であるリンクと可動刃１であるリンクとを、非平行にするのも一つの方法である。相対するリンクを非平行にするには、四角形を形成した四節リンク機構の、四個のリンクのうち少なくとも１個のリンクの長さを変えてやればよい。
【００１１】
本発明においては、相対するリンク同士の長さを不等にすることより、剪断角を付与すると共に固定刃の刃先２２に対し、可動刃の刃先１１が斜めにスライドするようにして円滑な切断ができるようにしてある。
切断終了側のリンクＢ３１と可動刃１を軸支するリンクＢ用スペーサ３２の外周には可動刃１を固定刃２に圧接するための圧接ばね３３が設けられ、可動刃１が待機位置にある時、この付勢力によって可動刃１の切り終わり側の刃先位置は、交差角を形成するため約１．０〜３．０ｍｍ程度固定刃側へその刃先よりも飛び出すように変位して干渉する位置にある。
【００１２】
可動刃１は２個のリンク（リンクＡとリンクＢ）によって揺動可能に支持され、駆動側のリンクＡ４１に回転力が加わると、固定刃２の刃先に対して縦方向と横方向の複合した動きをする。すなわち、可動刃１の刃先１１は固定刃の刃先２２に対して斜めに角度をもった方向に移動するのである。このような可動刃１の横方向の動きは被切断材による切断抵抗を減少させる効果と、切断時の負荷によって生じる可動刃の振動をも低減させるので、切断時の騒音の低下に対しても効果がある。
可動刃１の圧接力は、予定されている被切断材を切断するのに最低限必要とされる力以上の力で圧接しておくことが必要であり、また切断幅の中央部での撓みによる交差角の減少を防ぐため、圧接力による撓みを考慮した最低限の剛性が必要とされる。可動刃と固定刃の剛性が不足した場合、刃先が噛み合う位置での交差角と圧接力が低下してしまうので、用紙の切断が不安定となるからである。このため、本願発明では、可動刃１、固定刃２ともにＬ字の断面形状としてある。
【００１３】
可動刃１の切り始め側に設ける案内部１３を反圧接方向に湾曲させることによって、案内部に軸支される駆動源側のリンクＡ４１も反圧接方向に押圧されることになる。このようにするとリンクＡ４１のばね効果が生じて、可動刃１の切り始め側を固定刃２に押し付けて十分な圧接力が得られると共に、交差角をも付与できるのである。
切断が開始され、刃先同士が噛み合いを始めた時、可動刃１と固定刃２、それぞれの刃先がなす交差角は最大値を示しており、切り始め側から約１／４程度切断が進行した時点で可動刃１の案内部１３が固定刃２の摺動面に設けた突起２３に乗り上げを開始して、乗り上げると同時に刃先の噛み合い位置を境にして、可動刃の切り終わった側の刃先は固定刃の刃先から反圧接方向に向かって徐々に離れて逃げて行く。
【００１４】
さらに可動刃１の案内部１３の突起への乗り上げが進行すると共に固定刃２のフレーム２１の突起が設けられた切断開始側が可動刃の方向に撓みを発生し、切り終わった側の可動刃刃先が固定刃の刃先から逃げる量は徐々に増大される。
固定刃２のフレーム２１の突起２３近傍は切り始めで最低限必要とされる圧接力を付与する程度の剛性があれば良く、可動刃が突起に乗り上げた時には逆に撓み易い形状としておく。撓み易い形状は、薄肉にしても得られるが、加工上の点を考えれば狭幅とするのが望ましい。上述したような四節リンク式の切断装置において、このような構造にして十分交差角を付与することによって可動刃に必要以上に圧接力を付加する必要がなくなり、刃先の摩耗を低減することもできる。
また、可動刃、固定刃共に薄板状の刃材を曲げ加工した構造で製作が可能であるので、切断時の駆動力も軽減できることから、必要とされる駆動部も小型化することができて、切断装置全体を小型軽量化することもできる。
【００１５】
すなわち、本発明はこのような構造のシート材切断装置において、切断の後半で交差角がなくなるという不具合を解消するには、
（１）    固定刃の可動刃が摺動する面に突起を設けること
（２）    固定刃のフレームの端部を撓みが発生し易い形状にすること
（３）    可動刃の案内部に曲げを設けること
の３条件を組み合わせることによって、切断の途中から噛み合いが終了した可動刃の刃先を固定刃の刃先から逃がすことができて、交差角が維持することができるのである。
【００１６】
【実施例】
次に実施例と図面に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１は本発明のシート材切断装置の一実施例を示す図で、ａは切断装置の構造を示す組立概念の斜視図、ｂはその正面図、ｃは固定刃に設けた突起部近傍の詳細図である。
可動刃１は厚さ約１ｍｍのステンレス系刃物鋼で、長手方向にＬ形状の曲げ加工を施して製作し、可動刃刃先１１を有している。可動刃１の切り始め側端部１２ａにはくの字が２個連なったような形状に曲げを施した案内部１３が設けられ、その先端部には薄板状で弾性を有するリンクＡ４１が支軸ピン１４で回転可能に支持されている。案内部１３はその根元部分で曲げるだけでなく、もう１ヶ所根元部分とは逆の方向に曲げることによって、リンクＡ４１との回転が円滑になるようにしてある。
【００１７】
そして、駆動部４は主としてリンクＡ４１、クランク４６およびその他の部品で構成されている。リンクＡ４１は、リンクＡ用スペーサ４２を介して、リンクＡ固定ネジ４３で固定刃フレーム２１の端部に回転可能に支持され、可動刃の刃先１１を固定刃の刃先２２に圧接している。リンクＡ４１には長孔４４が設けられ、この長孔４４にはクランクピン４５が摺動可能に嵌入されている。
可動刃の切り終わり側は、切り終り側支持部３を用いて、リンクＢ用スペーサ３２、圧接ばね３３ならびにカラー３４を介してリンクＢ３１により、固定刃フレーム２１に回転可能に支持して、可動刃１と固定刃２を連結した。圧接ばね３３は可動刃の刃先１１を固定刃の刃先２２に圧接し、リンクＢ用スペーサ３２は可動刃刃先１２と固定刃刃先２２との間に交差角を設けるため、カラー３４より約２ｍｍ程度長いものを使用した。こうすると切り終り側の可動刃１の刃先１１は固定刃２の刃先２２に対して干渉して圧接方向に飛び出し、交差角が得られる。固定刃２は可動刃１と同じ材質のステンレス系刃物鋼を用い、可動刃と同様にＬ形状の断面形状とし撓みに対して剛性を持たせた構造にしてある。
【００１８】
さらに固定刃の切り始め側端部２１ａは、撓み易くするために、固定刃フレーム２１の端部のＬ字形状の反対側を除去するとともに、狭幅に加工し、エンボス加工により突起２３が設けてある。
図示していない駆動源の駆動力を可動刃に伝達するとともに、可動刃１の切り始め側を固定刃２に圧接する働きもするリンクＡ４１は、約０．８ｍｍ  厚のばね鋼を使用し、塑性変形等による圧接力の低下を引き起こすことがないようにしてある。
【００１９】
次に本実施例のシート材切断装置の作動について説明する。
リンクＡ４１に設けた長穴４４にはクランク４６に固着されたクランクピン４５が摺動可能に嵌入され、クランク４６が図面上の反時計方向に回転することで、リンクＡ４１は可動刃１２を図面上の右斜下方に動かし、切断を開始する。切断の開始時には案内部１３により固定刃２と可動刃１とそれぞれの刃先２１と１１は、滑らかに噛み合いが開始される。そして、リンクＡ４１には、撓みを発生させるような力が働くからその反力として固定刃２と可動刃１には、圧接力がより強く付与される。刃先の噛み合いが切断幅の約  １／４付近に達すると図１ｃに示すように固定刃フレーム２１の切り始め側に設けた突起２３に可動刃１の案内部１３が乗り上げ、可動刃１の切り始め側は図１ｃに示す矢印方向に移動して逃げることによって刃先同士の交差角を維持する。
【００２０】
突起２３への可動刃１の乗り上げと同時に乗り上げの反力で固定刃フレーム２２の端部の狭幅部は撓みを生じ、この撓みはこのままほぼ一定の状態で維持されながら切断が進行する。
切断がほぼ中央部から後半へ移った時点から圧接力は切り始め側のリンクＡ４１から圧接ばね３３へと荷重割合が移動し、圧接ばね３３が徐々に圧縮され、切断終了時点で最大に圧縮され切断を終了する。切断が終了する直前では、圧接ばね３３は、一杯に圧縮されているが、切り始め側が図１ｃに示す矢印方向に移動して逃げているから、交差角はなくならないで円滑に切断が終了する。クランクピン４５は引き続き反時計回りに回転を続け、可動刃１２は前述の切断工程と逆の動作を行い待機位置へと復帰する。
【００２１】
図２は、本発明のシート材切断装置が切り始めから切り終りまで交差角を維持する様子を示す模式図であり、ａは切り始めの状態、ｂは切り終りの状態を示している。切り始めの状態では、可動刃１は切り終り側が圧接ばね３３によって付勢されて交差角αが得られており、切り終りの状態では切り始め側の固定刃２が撓みを生じると共に可動刃１が突起２３に乗り上げて交差角が付与されている。したがって、撓みも突起２３も存在しない状態を想定すれば、固定刃２と可動刃１は平行な位置関係になってしまい、交差角αが０になることがわかる。
また、可動刃１の駆動方法を、リンクＡ４１に長穴４４を配した揺動スライダクランク機構を用いたが、その他の任意の駆動構造を用いてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は、２個のリンクで揺動可能に支持され、真直な刃先を有する可動刃を真直な刃先を有する固定刃に圧接してなる四節リンク式切断装置において、固定刃の切り始め側端部の可動刃が摺動する面に突起を設けると共に固定刃の切り始め側端部を撓みやすい形状にして、噛み合いを終了した側の可動刃を摺動面に設けた突起に乗り上げさせ交差角を増す方向に逃がし、実質上の交差角を略一定に保って、交差圧接することで終始安定した噛み合いを維持することができるシート材切断装置を提供することができる。
【００２３】
また、これと付随して可動刃の横方向の動きが被切断材の切断抵抗を減少させる効果と切断時に生じる負荷による可動刃の振動を低減させ、切断時の騒音に対しても効果が表われ、切断抵抗を減少させることができるので、駆動源も小さくすることができ、装置の小型軽量化にも寄与し、非常に有効な発明である。
さらに、可動刃の切断が終了した部分は、固定刃から離れるように逃げて行くので、いわゆる二番当り、すなわち、固定刃の正面側の面と、この面に相対する可動刃の面が摩擦する現象もなくなり、より駆動源が小型化できるという効果も表われた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシート材切断装置を示し、ａは組立概念の斜視図、ｂは正面図、ｃは突起部近傍の詳細図である。
【図２】本発明のシート材切断装置において、切り始めから切り終りまで交差角が付与される状況を示す模式図である。
【図３】従来の揺動リンク式のシート材切断装置の一例を示す正面図である。
【図４】ロータリ式のシート材切断装置における固定刃と可動刃の圧接方法の一例を示す組立概念図である。
【符号の説明】
１  可動刃、１１  可動刃刃先、１２  可動刃フレーム、１２ａ  可動刃端部、１３  案内部、１４  支軸ピン、２  固定刃、２１  固定刃フレーム、２１ａ固定刃端部、２２  固定刃刃先、２３  突起、３  切り終り側支持部、３１  リンクＢ、３２  リンクＢ用スペーサ、３３  圧接ばね、３４  カラー、３５  切り終り側固定ネジ、４  駆動部、４１  リンクＡ、４２  リンクＡ用スペーサ、４３  リンクＡ固定ネジ、４４  長穴、４５  クランクピン、４６  クランク、４７  クランク用スペーサ、４８  クランク固定ネジ、５  捩じりコイルばね、６  板ばね、７  支軸ピン、α  交差角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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