JP2005066756A - カッター機構 - Google Patents

Abstract

【課題】フルカット及びパーシャルカットを安定してカットできる良好なカッター機構を提供する。
【解決手段】カッター機構Ｍは、円周上に突設された凸刃３ａを有する回転刃３と、回転刃３を回転自在に軸支するカッターキャリッジ４と、回転刃３のギヤ部１４に係合して回転駆動力を伝達する回転駆動手段２０と、回転刃３のギヤ部１４に係合して回転を係止する係止手段３０と、回転駆動手段２０及び係止手段３０の一方を選択的に回転刃３に係合させる係合切り換え手段４０と、カッターキャリッジ４をロール紙Ｓの幅方向に移動させるカッター駆動手段と、を有する。係合切り換え手段４０は、カッターキャリッジ４に回動自在に支持されると共に前記回転駆動手段２０及び前記係止手段３０がそれぞれ揺動端側に設けられた略Ｙ字形の揺動アーム５を備える。係止手段３０が回転刃３のギヤ部１４に係合すると、回転刃３の凸刃３ａが回転せずにロール紙Ｓと交差する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばＰＯＳレジスタやプリンタ等に装備されてロール紙等の媒体をカットするカッター機構に係り、特に、媒体を横断する方向に全部切断するフルカット及び部分的に切断するパーシャルカットを切り換えて実行することのできるカッター機構に関するものである。

例えば、ＰＯＳ（Ｐｏｉｎｔ ｏｆ Ｓａｌｅ）レジスタ等においては、レシート用の印字媒体としてロール紙（記録シート）を用いており、適当な箇所でレシート（領収書）を自動カットするためのカッター機構を備えている。
近年、この種のカッター機構として、レシートを完全にカットするフルカットモード及びレシートを部分的にカットするパーシャルカットモードを切り換えて実行できるようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。尚、パーシャルカットとは、レシート排出後の人手による切り離しが容易にできるようにするために、レシートにミシン目を入れたり、媒体の幅方向の一端に切り残しを形成するカット形態である。

上記特許文献１に示されたカッター装置は、円周上に形成された刃の一部に切欠部が形成された回転刃と、回転刃とともにシート材（媒体）を挟むための対向刃（固定刃）と、回転刃のシート材に対する切込み深さを切替える回転刃移動機構とを備えることにより、フルカットとパーシャルカットとを切り換え設定できるようにしたものである。
即ち、回転刃移動機構よって、シート材に対する回転刃の切込み深さが切欠部の途中となるように調整した際には、切欠部の底部がシート材に接触しなくなるためパーシャルカットモードになり、一方、回転刃の切込み深さが切欠部の深さ以上となるように調整した際には、切欠部による切り残しが無くなるためフルカットモードになる。
そこで、シート材を完全にカットするフルカット及び部分的にカットするパーシャルカットを簡単に選択でき、専用回転刃をその都度交換するといった労力を省くことができる。

特開２０００−２９６４９６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の従来のカッター装置は、フルカット時には切欠部の底部が媒体と交差することになるため、安定した連続カットができず、きれいなカットラインが出せない虞がある。
又、回転刃移動機構により回転刃のシート材に対する切込み深さを切替える為には、該回転刃移動機構に高い組立精度が要求されるので、コストアップを招くという問題がある。

従って、本発明の目的は上記課題を解消することに係り、フルカット及びパーシャルカットを安定してカットできる良好なカッター機構を提供することである。

本発明の上記目的は、円周上に突設された凸刃を有する回転刃と、前記回転刃を回転自在に軸支するカッターキャリッジと、前記回転刃に係合して回転駆動力を伝達する回転駆動手段と、前記回転刃に係合して回転を係止する係止手段と、前記回転駆動手段及び前記係止手段の一方を選択的に前記回転刃に係合させる係合切り換え手段と、前記カッターキャリッジを媒体の幅方向に移動させるカッター駆動手段と、を有しており、前記回転駆動手段と前記回転刃の係合時には、前記回転刃の凸刃が回転しながら前記媒体と交差し、前記係止手段と前記回転刃の係合時には、前記回転刃の凸刃が回転せずに前記媒体と交差することを特徴とするカッター機構により達成される。

尚、好ましくは前記係合切り換え手段が、前記カッターキャリッジに回動自在に支持されると共に前記回転駆動手段及び前記係止手段がそれぞれ揺動端側に設けられた揺動アームを備える。

又、好ましくは前記回転駆動手段が、前記回転刃に係合する駆動輪と、前記カッターキャリッジの移動力を前記駆動輪の回転駆動力に変換する動力伝達手段と、を備えており、 前記回転刃が、前記カッターキャリッジの移動に伴って回転する。

本発明のカッター機構によれば、回転駆動手段が回転刃に係合して回転駆動力を伝達することにより、回転刃の円周上に突設された凸刃を回転させながら媒体と交差させることができるので、回転刃を支持したカッターキャリッジを媒体の幅方向に移動させつつ、その移動速度に同期した回転速度で回転刃を回転させることにより、凸刃が交差した媒体の部分に切り込みを入れながら媒体を良好にパーシャルカットすることができる。

また、係止手段が回転刃に係合して回転を係止することにより、回転刃の円周上に突設された凸刃を回転させずに媒体と交差させることができるので、回転刃を支持したカッターキャリッジを媒体の幅方向に移動させることにより、凸刃が交差した媒体を良好にフルカットすることができる。
即ち、係合切り換え手段により回転刃の回転状態とロック状態を切り換えるだけで、容易にパーシャルカット又はフルカットすることができる。また、フルカット時には、ロックした状態の回転刃を送り移動（カッターキャリッジの移動）するだけで媒体をカットするので、安定した連続カットができ、綺麗なカットラインを出せる。

以下、添付図面に基づいて本発明の一実施形態に係るカッター機構を詳細に説明する。 尚、本実施形態に係るカッター機構は、ＰＯＳレジスタやプリンタ等の印字機能を備えた機器に搭載され、印字媒体としてロール紙（媒体）を用いており、適当な箇所で自動カットするためのカッター機構である。
そこで、カッター機構の他にも、図示しないがロール紙を搬送するための用紙搬送機構や、ロール紙に印字を行なうための印字機構などが備わっている。更に、印字機構の構成要素としては、通常、ロール紙に画像を印字する印字ヘッド、印字ヘッドを搭載してロール紙の搬送方向と直交する方向に往復動するヘッドキャリッジ、ヘッドキャリッジを往復動させるための駆動手段、ロール紙を挟むように印字ヘッドに対向するプラテンなどが設けられている。

本発明の第１実施形態に係るカッター機構Ｍは、図１乃至図４に示すように、用紙搬送方向下流側のエッジ部分に直線刃１ａを有する長尺の固定刃１と、円周上に一定間隔で複数（図示例では４個）突設された凸刃３ａを有する回転刃３と、前記回転刃３を回転自在に軸支するカッターキャリッジ４と、前記回転刃３に係合して回転駆動力を伝達する回転駆動手段２０と、前記回転刃３に係合して回転を係止（ロック）する係止手段３０と、前記回転駆動手段２０及び前記係止手段３０の一方を選択的に前記回転刃３に係合させる係合切り換え手段４０と、前記カッターキャリッジ４をロール紙（媒体）Ｓの幅方向に移動させるカッター駆動手段（図示略）と、を有している。

そして、前記カッター機構Ｍは、印字ヘッドを通過したロール紙Ｓを所望の位置で幅方向に完全にカットするフルカット、又は幅方向にミシン目を入れるパーシャルカットを可能とするために設けられている。
印字前のロール紙Ｓは、ハウジングの中にロール状に保管されており、前記カッター機構Ｍによって切断されたロール紙Ｓは、ハウジングに設けた排出口から外部に排出される。

前記回転刃３は、固定刃１上を通過するロール紙Ｓに凸刃３ａを交差させることにより、ロール紙Ｓを切断するものであり、回転駆動手段２０と回転刃３の係合時には、回転刃３の凸刃３ａが回転しながらロール紙Ｓと交差する。
そこで、回転刃３を支持したカッターキャリッジ４をロール紙Ｓの幅方向に移動させつつ、その移動速度に同期した回転速度で回転刃３を回転させることにより、各凸刃３ａが交差したロール紙Ｓの部分に切り込みを入れながらロール紙Ｓをミシン目状にパーシャルカットする。

また、係止手段３０と回転刃３の係合時には、回転刃３の凸刃３ａが回転せずにロール紙Ｓと交差する。
そこで、回転刃３を支持したカッターキャリッジ４をロール紙Ｓの幅方向に移動させることにより、ロックされた凸刃３ａが交差したロール紙Ｓを良好にフルカットする。
更に、前記回転刃３の下面には、同軸に一体回転可能に設けられたギヤ部１４が突設されている。このギヤ部１４には、後述する駆動ギヤ２１のみが噛合可能な第２の歯部１３ｂと、後述する係止爪３１と駆動ギヤ２１とが噛合可能な第１の歯部１３ａとが形成されており、係止爪３１は第２の歯部１３ｂに噛合することができない。前記第１の歯部１３ａは、本実施形態では一定の間隔で４箇所に設けられている。

前記カッターキャリッジ４は、図示しないヘッドキャリッジと平行に移動できるように、２本のガイド軸１１，１２にスライド自在に支持されている。このカッターキャリッジ４の移動は、図示しないベルト駆動式やリニアモータ式のカッター駆動手段によって行うことができる。また、その駆動手段により移動するヘッドキャリッジの移動力を利用して、カッターキャリッジ４を動かすこともできる。
例えば、図示しないヘッドキャリッジに設けた係合部に対して係脱可能な係脱手段（図示せず）をカッターキャリッジ４に設け、該カッターキャリッジ４をヘッドキャリッジに伴って移動させる。

前記係合切り換え手段４０は、図２及び図４に示すように、カッターキャリッジ４に回動自在に支持されると共に前記回転駆動手段２０及び前記係止手段３０がそれぞれ揺動端側に設けられた略Ｙ字形の揺動アーム５を備える。
前記揺動アーム５は、その基端部５ａがカッターキャリッジ４に支軸７を介して回動自在に支持されることで、ロール紙Ｓに対して垂直、且つ固定刃１の長手方向に対して平行な面内で揺動できるように設けられている。

前記揺動アーム５に設けられた一対の揺動端５ｂ，５ｃには、前記係止手段３０及び前記回転駆動手段２０がそれぞれ設けられている。
前記係止手段３０は、回転刃３の下面に設けられたギヤ部１４の第１の歯部１３ａに噛合して該回転刃３の回転を係止する為、一方の揺動端５ｂの内側に突設された係止爪３１を有する。
前記回転駆動手段２０は、前記回転駆動手段２０の係合部として回転刃３の下面のギヤ部１４に噛合する駆動ギヤ（駆動輪）２１が、軸２２を介して回転自在に設けられている。

そして、図２に示すように、揺動アーム５を一方側（図中、右側）に揺動させると、係止爪３１が回転刃３のギヤ部１４に設けた第１の歯部１３ａに噛合し、図４に示すように揺動アーム５を他方側（図中、左側）に揺動させると、駆動ギヤ２１が回転刃３のギヤ部１４（第１及び第２の歯部１３ａ，１３ｂ）に噛合するようになっている。

前記第１の歯部１３ａと前記凸刃３ａとは所定の関係で形成されており、図２に示すように、係止爪３１が所定の第１の歯部１３ａに噛合した状態で、対応する凸刃３ａがロール紙Ｓに正対する位置関係に設定されている。即ち、本実施形態においては、第１の歯部１３ａと前記凸刃３ａの個数は同数の４個とされ、係止爪３１が噛合する所定の第１の歯部１３ａと対応する凸刃３ａとは略９０度の位相差となるように設定されている。
ここで、係止爪３１が必ず第１の歯部１３ａに噛合するように、ギヤ部１４の第２の歯部１３ｂには、係止爪３１の噛合を阻止するストッパ部１３ｃが設けられている。即ち、係止爪３１は、先端がストッパ部１３ｃに当接することで第２の歯部１３ｂに噛合できず、ストッパ部１３ｃの無い第１の歯部１３ａにのみ噛合する。
更に、前記駆動ギヤ２１は、先端がストッパ部１３ｃに干渉しない歯幅に設定されており、第１及び第２の歯部１３ａ，１３ｂに噛合することができるので、ギヤ部１４を回転駆動することができる。

又、前記駆動ギヤ２１を介して回転刃３に係合して回転駆動力を伝達する回転駆動手段２０は、前記カッターキャリッジ４の移動力を前記駆動ギヤ２１の回転駆動力に変換する為の図示しないタイミングベルトや歯車機構等の動力伝達手段を備えている。
更に、前記係合切り換え手段４０の揺動アーム５を揺動させるための駆動手段の例としては、モータ、ソレノイド、エアシリンダ及び他のアクチュエータ等が挙げられる。

次に、本実施形態のカッター機構Ｍの動作を説明する。
先ず、上記カッター機構Ｍによりロール紙Ｓをフルカットする場合、図２に示すように、図示しない駆動手段により揺動アーム５を一方側（図中、右側）に揺動させると、係止爪３１が回転刃３のギヤ部１４に設けた第１の歯部１３ａに噛合し、回転刃３をロックする。

すると、回転刃３の円周上に突設された凸刃３ａを回転させずにロール紙Ｓと交差させることができるので、図１に示すように、回転刃３を支持したカッターキャリッジ４をロール紙Ｓの幅方向に移動させることにより、凸刃３ａの側部３ｂが交差したロール紙Ｓをフルカットすることができる。
ここで、ロックした状態の回転刃３を送り移動（カッターキャリッジ４の移動）するだけでロール紙Ｓをカットするので、安定した連続カットができ、綺麗なカットラインＬ１を出せる。

次に、上記カッター機構Ｍによりロール紙Ｓをミシン目カット（パーシャルカット）する場合、図４に示すように、図示しない駆動手段により揺動アーム５を一方側（図中、左側）に揺動させると、駆動ギヤ２１が回転刃３のギヤ部１４に噛合し、該回転刃３を回転駆動することができる。

すると、回転刃３の円周上に突設された凸刃３ａを回転させながらロール紙Ｓと交差させることができるので、図３に示すように、回転刃３を支持したカッターキャリッジ４をロール紙Ｓの幅方向に移動させつつ、その移動速度に同期した回転速度で回転刃３を回転させることにより、凸刃３ａが交差したロール紙Ｓの部分に切り込みを入れながらロール紙Ｓを良好にパーシャルカットすることができ、綺麗なパーシャルカットラインＬ２を出せる。
このように、本実施形態のカッター機構Ｍに係る係合切り換え手段４０により回転刃３の回転状態とロック状態を切り換えるだけで、容易にパーシャルカット又はフルカットすることができる。

尚、本発明のカッター機構における 凸刃、回転刃、カッターキャリッジ、回転駆動手段、係止手段、係合切り換え手段、揺動アーム及び動力伝達手段等の構成は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の形態を採りうることは云うまでもない。
例えば、上記第１実施形態においては、カッターキャリッジ４の移動を、タイミングベルトや歯車機構等の動力伝達手段を介して図示しないカッター駆動手段で行うように構成した場合を示したが、ヘッドキャリッジの駆動手段の移動力を利用して行うように構成することもできる。その場合の駆動手段としては、ベルト式やリニアモータ式等の公知の駆動手段を採用することができる。

また、上記第１実施形態においては、前記回転駆動手段２０及び前記係止手段３０の一方を選択的に前記回転刃３に係合させる係合切り換え手段４０の駆動手段として、モータ、ソレノイド、エアシリンダ及び他のアクチュエータ等を使用する場合を示したが、図５に示す第２実施形態に係るカッター機構Ｎのように、カッターキャリッジ５４が一端側又は他端側に移動した際の切り換えストッパ５１，５２との当接によって、揺動アーム５５の位置を機械的に切り換え可能な係合切り換え手段６０を用いることもできる。

図５（ａ）に示すように、揺動アーム５５の下面中央には１本の係合ピン５３が突設されている。又、図５（ｂ）に示すように、カッターキャリッジ５４をスライド自在に支持するガイド軸１１，１２の両端側には、揺動アーム５５が移動してきた時に前記係合ピン５３に当接する切り換えストッパ５１，５２がそれぞれ設けられている。
これら切り換えストッパ５１，５２は、カッターキャリッジ５４がカット動作する通常の移動範囲よりも外側に位置しており、揺動アーム５５の揺動端５５ｂ，５５ｃにそれぞれ設けられた係止手段３０及び回転駆動手段２０の一方を選択的に前記回転刃３に係合させる位置に揺動させる時にだけ前記係合ピン５３に当接する。

また、揺動アーム５５とカッターキャリッジ５４との間には、揺動アーム５５の係止手段３０及び回転駆動手段２０の一方が選択的に前記回転刃３に係合させられた時に、夫々の位置に揺動アーム５５を保持するための二安定バネ５０が設けられている。この二安定バネ５０は、係止手段３０が回転刃３に係合させられる位置と回転駆動手段２０が回転刃３に係合させられる位置の間の中間点を境に、該揺動アーム５５を係止手段３０が係合する側又は回転駆動手段２０が係合する側の何れかの方向に付勢するための弾性付勢部材である。

本第２実施形態に係るカッター機構Ｎにおいて、カッターキャリッジ５４が図中左方へ移動して、係合ピン５３が一方の切り換えストッパ５１に当接すると、該切り換えストッパ５１に押されて、揺動アーム５５は回転駆動手段２０が回転刃３に係合させられている位置から時計回り方向に回動し、係止手段３０が回転刃３に係合する位置に切り換えられる。

この動作の際、揺動アーム５５は、回転駆動手段２０が回転刃３に係合させられている位置から中間点までは二安定バネ５０の付勢力に抗して揺動し、中間点を越えた瞬間から二安定バネ５０の付勢力による助勢を得て、係止手段３０が回転刃３に係合する位置まで速やかに揺動する。
この時、係止爪３１と第１の歯部１３ａの位置が多少ずれていると、係止爪３１の先端がギヤ部１４にに噛合することはできないが、係止爪３１には係合しようとする方向の付勢力が二安定バネ５０により作用している。そこで、カッターキャリッジ５４が右方へ移動して回転刃３がロール紙Ｓの側端に当接した際に若干回転させられると、ギヤ部１４のストッパ部１３ｃに当接していた係止爪３１の先端がギヤ部１４の第１の歯部１３ａに噛合し、回転刃３をロックすることができる。

従って、本実施形態のカッター機構Ｎは、回転刃３の円周上に突設された凸刃３ａを回転させずにロール紙Ｓと交差させることができるので、回転刃３を支持したカッターキャリッジ５４をロール紙Ｓの幅方向に移動させることにより、凸刃３ａの側部３ｂが交差したロール紙Ｓをフルカットすることができる。

一方、カッターキャリッジ５４が図中右方へ移動して、係合ピン５３が他方の切り換えストッパ５２に当接すると、該切り換えストッパ５２に押されて、揺動アーム５５は係止手段３０が回転刃３に係合させられている位置から反時計回り方向に回動し、回転駆動手段２０が回転刃３に係合する位置に切り換えられる。
この動作の際、揺動アーム５５は、係止手段３０が回転刃３に係合させられている位置から中間点までは二安定バネ５０の付勢力に抗して揺動し、中間点を越えた瞬間から二安定バネ５０の付勢力による助勢を得て、回転駆動手段２０が回転刃３に係合する位置まで速やかに揺動する。

本第２実施形態の回転駆動手段２０は、カッターキャリッジ５４の移動力を駆動ギヤ２１の回転駆動力に変換する動力伝達手段２３を備えており、回転駆動手段２０の駆動ギヤ２１が回転刃３のギヤ部１４に噛合すると、回転刃３をカッターキャリッジ３４の移動に伴って回転駆動することができる。その他のカッター機構Ｎの構成は、上記第１実施形態のカッター機構Ｍの構成と同様であるので説明は省略する。

前記動力伝達手段２３は、カッターキャリッジ５４の移動方向と平行に配設されたラックギヤ２４と、揺動アーム５５の基端部５５ａに配した支軸７に回転自在に取り付けられて前記ラックギヤ２４に噛合することで、カッターキャリッジ５４の移動に応じて回転するピニオンギヤ２５と、このピニオンギヤ２５の回転を駆動ギヤ２１に伝えるべく揺動アーム５５に回転自在に設けられた中間ギヤ２６とから構成されている。

そこで、タイミングベルトや歯車機構等の図示しないカッター駆動手段によりカッターキャリッジ４をロール紙Ｓの幅方向に移動させると、その移動速度に同期した回転速度で回転刃３が回転させられるので、各凸刃３ａは交差したロール紙Ｓの部分に切り込みを入れながらロール紙Ｓをミシン目状にパーシャルカットすることができる。

このように、図５に示した第２実施形態に係るカッター機構Ｎの切り換え手段６０は、カッターキャリッジ５４を図中左端側に移動して揺動アーム５５の係合ピン５３を左端のストッパ５１に当てるか、図中右端側に移動して前記係合ピン５３を右端のストッパ５２に当てるかで、回転駆動手段２０及び係止手段３０の一方を選択的に回転刃３に係合させる切り換えを行うことができるので、係合切り換え手段の構成の簡略化を図ることができ、コストダウンに寄与することができる。

本発明の第１実施形態に係るカッター機構をフルカット時に斜め下から見た斜視図である。 図１に示したカッター機構を下から見た拡大斜視図である。 図１に示したカッター機構をミシン目カット時に斜め上から見た斜視図である。 図３に示したカッター機構を下から見た拡大斜視図である。 本発明の第２実施形態に係るカッター機構の要部構成を示す平面図である。

符号の説明

１ 固定刃
３ 回転刃
３ａ 凸刃
４ カッターキャリッジ
５ 揺動アーム
５ｂ，５ｃ 揺動端
２０ 回転駆動手段
２１ 駆動ギヤ（駆動輪）
３０ 係止手段
４０ 係合切り換え手段
Ｓ ロール紙（媒体）

Claims (4)

1. 円周上に突設された凸刃を有する回転刃と、
   前記回転刃を回転自在に軸支するカッターキャリッジと、
   前記回転刃に係合して回転駆動力を伝達する回転駆動手段と、
   前記回転刃に係合して回転を係止する係止手段と、
   前記回転駆動手段及び前記係止手段の一方を選択的に前記回転刃に係合させる係合切り換え手段と、
   前記カッターキャリッジを媒体の幅方向に移動させるカッター駆動手段と、
   を有しており、
   前記回転駆動手段と前記回転刃の係合時には、前記回転刃の凸刃が回転しながら前記媒体と交差し、
   前記係止手段と前記回転刃の係合時には、前記回転刃の凸刃が回転せずに前記媒体と交差することを特徴とするカッター機構。
2. 前記係合切り換え手段が、前記カッターキャリッジに回動自在に支持されると共に前記回転駆動手段及び前記係止手段がそれぞれ揺動端側に設けられた揺動アームを備えることを特徴とする請求項１に記載のカッター機構。
3. 前記回転駆動手段が、前記回転刃に係合する駆動輪と、前記カッターキャリッジの移動力を前記駆動輪の回転駆動力に変換する動力伝達手段と、を備えており、
   前記回転刃が、前記カッターキャリッジの移動に伴って回転することを特徴とする請求項１又は２に記載のカッター機構。
4. 前記カッター駆動手段が、前記媒体に画像記録するために前記カッターキャリッジの移動方向と平行に移動するヘッドキャリッジに対して係脱可能な係脱手段を備えており、前記カッターキャリッジは前記ヘッドキャリッジに伴って移動することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のカッター機構。
   

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