JP2006075936A - シート材切断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、シート材を押圧する押さえ部材自体を直接駆動させる構成の押さえ装置を具備するシート材切断装置において、より簡単な構造で確実な押圧力が得られ、押さえ部材が移動中に傾くことなく安定した押圧動作が得られるシート材切断装置を提供することである。
【解決手段】 シート材幅方向に延長された固定刃刃先に沿って可動刃を移動させてシート材を切断するシート材切断装置であって、可動刃を保持して移動するキャリッジと、シート材の一面をガイドする用紙ガイドと、シート材の押さえ装置を有し、該押さえ装置は、シート材幅方向に延長された支持軸と、支持軸に設置されるシート材の押さえ部材と、支持軸に押圧力を付与するコイルバネと、支持軸にリンクして支持軸の軸方向を補強するタイバーと、キャリッジと接触してタイバーを駆動しリンクした支持軸をシート材から離間する側に駆動するカム機構と、支持軸をガイドする旋回ガイドを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、写真、画像、図面、文書等の印刷に使用される出力装置、例えば、昇華型プリンタやインクジェット型プリンタ、複写機、プロッターにおいて、長尺シートやロール紙のシート材を任意の長さに切断するシート材切断装置に関する。

固定刃刃先に沿って可動刃を移動させてシート材を切断するシート材切断装置においては、シート材切断時に、シート材が可動刃に押されて傾いたり、あるいはシート材にシワが生じたりすることで、該シート材が斜めに切断されたり、あるいはいびつな切断面になったりすることがある。このような不具合を防止するために、切断時にシート材が動かないように該シート材を押圧して姿勢保持するためのシート材押さえ装置を設けることが多い。

例えば特許文献１には、シート材の一面をガイドする用紙ガイドと、専用アクチュエータに連結され回転支軸を有する旋回押さえ部材を設け、該旋回押さえ部材が旋回してシート材を押圧する構成のものが開示されている。この構成によれば、前記専用アクチュエータを設けることで大きな押圧力を得て、シート材の押圧保持をより安定にすることができる。しかしながら、前記専用アクチュエータを設けることは大きな押圧力が得られるので好ましいものだが、シート材切断装置としてはコンパクト性を損ね、消費電力量の増加を招くことになる。

例えば特許文献２には、可動刃を保持するキャリッジがシート材幅方向を移動し、固定刃に沿って可動刃が移動してシート材を切断するシート材切断装置が開示されており、シート材を固定刃にテコの原理を利用し押圧する押さえ装置を有している。
この押さえ装置は、シート材を押圧する押付ローラを設けた押さえ部材と、押さえ部材を支持する支持軸を有しており、テコの支点に相当する回転中心にねじりコイルバネを設け、ねじりコイルバネによる回転力で押さえ部材を支持軸回りに旋回動させ、押付ローラをシート材に押圧するものである。また、この押さえ部材の片端部にはカム機構が設けられており、キャリッジと接触して押付ローラをシート材から離間する側に駆動するものである。
この構成によれば、押さえ部材を駆動する専用アクチュエータをなくすことができ、シート材切断装置としてコンパクト化できる利点がある。
特開２００１−１０５６７７号公報 特開２００３−３２６４９３号公報

上述の特許文献２に開示されるテコの原理を用いた構成では、シート材の押圧力は、駆動源であるねじりコイルバネの弾性係数、該ねじりコイルバネに予圧を与えるねじり角、テコの支点となる押さえ部材の回転支軸から力点となる押さえ部材までの距離（テコの腕の長さ）といった項目を考慮して設計することになる。
そのため、本発明者は、より簡単な構造で確実な押圧力を得るために、従来のテコの原理を用いた構成ではなく、シート材を押圧する押さえ部材自体を直接駆動させる構成の押さえ装置を検討した。

本発明者が検討した押さえ装置の一例の模式図を図４に示す。この押さえ装置は、押さえ部材２を設けた支持軸１をシート材１０の幅方向に延長させて配置し、支持軸１の両端部にコイルバネ３を設けたものである。このコイルバネ３の弾性力によって支持軸１を直接駆動することで、押さえ部材２が矢印５２で示すように移動し、シート材１０に対しほぼ垂直に押圧線５１上で押圧することができる。そして、シート材を押圧する駆動源の駆動力、つまりコイルバネの弾性係数と予圧、押さえ部材の変位量のみを考慮すれば、シート材の押圧力を極めて簡易に決定することができる。
しかしながら、この装置において、押さえ部材２が移動中に傾いてシート材の押圧動作が不安定になる場合があった。
この原因を探った結果、押さえ部材２がシート材の切断面に対して平行かつ正確な軌跡を描くようにガイドされていないこと、および押さえ部材が十分な剛性をもって支持されていないためであった。

本発明の目的は、シート材を押圧する押さえ部材自体を直接駆動させる構成の押さえ装置を具備するシート材切断装置において、上記課題に鑑み、安定した押圧動作が得られるシート材切断装置を提供することである。

本発明者は、シート材を押圧する押さえ部材自体を直接駆動させる構成の押さえ装置において、押さえ部材を設置した支持軸をガイドする旋回ガイドを採用することで上記課題を解決することができることを見出し本発明に到達した。
すなわち本発明は、シート材幅方向に延長された固定刃刃先に沿って可動刃を移動させてシート材を切断するシート材切断装置であって、可動刃を保持してシート材幅方向を移動するキャリッジと、シート材導入部に該シート材の一面をガイドする用紙ガイドと、該シート材を前記用紙ガイド間で押さえる押さえ装置を有し、該押さえ装置は、シート材幅方向に延長された支持軸と、該支持軸に設置されシート材を押圧する押さえ部材と、前記支持軸の両端部に設置され支持軸に押圧力を付与するコイルバネと、シート材幅方向に延長され前記支持軸にリンクして支持軸の軸方向を補強するタイバーと、該タイバーの端部に設けられ前記キャリッジと接触してタイバーを駆動しリンクした前記支持軸をシート材から離間する側に駆動するカム機構と、前記支持軸に実質的に平行な軸心を有し支持軸をガイドする旋回ガイドを有するシート材切断装置である。

本発明において好ましくは、タイバーは、シート材幅方向に延長されたタイバー梁部材と、該タイバー梁部材のシート材幅方向の中央部に配置され支持軸の中央部を補強する中央補強部材と、前記タイバー梁部材のシート材幅方向の端部に固設され前記支持軸とリンクするタイバー側板と、前記タイバー梁部材の端部に配置されたカム部材を有し、該カム部材が前記キャリッジと接触して前記支持軸をシート材から離間する側に駆動させるものとする。

また、本発明において好ましくは、旋回ガイドは、シート材幅方向に延長された旋回ガイド梁部材と、該旋回ガイド梁部材のシート材幅方向の端部に固設された旋回ガイド側板を有し、該旋回ガイド側板には支持軸が連結され、さらに該旋回ガイド側板に前記支持軸に実質的に平行な軸心を有する回転支点が連結され、前記回転支点周りに前記支持軸を旋回させるものとする。

本発明は、支持軸をコイルバネで直接駆動させることで、シート材に対して、簡単な構造で確実な押圧力を得ることができるとともに、安定した押圧動作が得られる押さえ装置を具備するシート材切断装置を提供することができる。
このため、シート材を損傷させたりシート材の切断位置がずれるといった不具合がなくなり、例えば、昇華型プリンタやインクジェット型プリンタ、複写機、プロッターに採用されるシート材切断装置のコンパクト化やシート材押圧の信頼性向上といった課題を解決するために、本発明は極めて有用な技術となる。

まず、本発明のシート材の基本構成について説明する。
本発明のシート材切断装置は、シート材幅方向に延長された固定刃刃先に沿って可動刃を移動させてシート材を切断するシート材切断装置であって、可動刃を保持してシート材幅方向を移動するキャリッジと、シート材の導入部に該シート材の一面をガイドする用紙ガイドと、該シート材を前記用紙ガイド間で押さえる押さえ装置を有することを基本構成とする。
本発明においてこの基本構成を対象としたのは、シート材切断装置には様々な形態が知られているが、シート材幅方向に延長された固定刃刃先に沿って可動刃を移動させてシート材を切断するシート材切断装置においては、シート材を一方向から切断していくため、シート材をねじる方向にかかる力が大きく、シート材を確実に押さえることが大きな課題であるからである。

本発明においては、上述した通り、シート材を押圧する押さえ部材自体を直接駆動させる構成の押さえ装置に重要な特徴がある。
本発明において、簡単な構造で確実な押圧力を得るため、シート材幅方向に延長された支持軸と、該支持軸に設置されシート材を押圧する押さえ部材と、前記支持軸の両端部に設置され支持軸に押圧力を付与するコイルバネによって押圧力を確保する構造を採用する。
この構成により、支持軸はその両端に配置したコイルバネにより直接付勢され、押さえ部材と用紙ガイド間に挟まれたシート材を簡単かつ確実に固定することができるものとなる。

また、本発明における押さえ装置においては、シート材幅方向に延長され前記支持軸にリンクして支持軸の軸方向を補強するタイバーを具備するものとした。このタイバーにより、支持軸を補強することで、押さえ部材を設置した支持軸の剛性不足によって支持軸が移動中に傾いてシート材の押圧動作が不安定になるといった問題を防止することができる。
また、このタイバーには、該タイバーの端部に設けられ前記キャリッジと接触してタイバーを駆動しリンクした前記支持軸をシート材から離間する側に駆動するカム機構を具備させることで、キャリッジがタイバーの端部位置から実質的な切断位置に移動するタイミングで、押さえ部材をシート材に押圧することができるものとなる。

また、本発明の押さえ装置において、もう一つ重要な特徴がある。それは旋回ガイドの設置である。支持軸に実質的に平行な軸心を有し支持軸をガイドする旋回ガイドを具備することで、支持軸は押さえ部材がシート材の切断面に対して平行かつ正確な旋回軌跡を描くようにガイドされることとなる。
この旋回ガイドの設置により、上述したタイバーによる剛性不足の解消の効果と合わせることで、押さえ装置の安定確実な押圧動作が達成できるものとなる。

以下、本発明のシート材切断装置の各構成要素について、図面を用いて詳細に説明する。
図１および図２に、本発明のシート材切断装置の一実施例を示す。図１はシート材導入側からの斜視図、図２はシート材搬出側からの斜視図であって、どちらもキャリッジ８がタイバー４の端部位置に停止している状態、つまりシート材切断前の状態（以降、待機状態と記す）を示す。
本装置では、固定刃６の刃先６ａをシート材（図示せず）幅方向に延長配置し、可動刃７を固定刃６の刃先６ａに圧接交差するように配置している。この可動刃７はシート材幅方向を移動可能にしたキャリッジ８で保持している。そして、用紙ガイド９をシート材導入部に配置し、導入されたシート材（図示せず）の一面をガイドしている。また、支持軸１、押さえ部材２、コイルバネ３、タイバー４とタイバー４の端部に配設するカム機構１２、および旋回ガイド５を具備させ、シート材（図示せず）を用紙ガイド９との間で押さえる押さえ装置１１を構成している。

図３は、図１および図２に示す本発明のシート材切断装置における押さえ装置１１の、シート材導入側からの分解斜視図である。
本押さえ装置１１は、支持軸１をシート材幅方向に延長配置し、支持軸１上にシート材（図示せず）を押圧する押さえ部材２を設置している。そして、コイルバネ３を支持軸１の端部に配置し支持軸１と連結し、支持軸１を直接駆動可能にしてシート材（図示せず）の押圧力を確保している。また、タイバー４をシート材幅方向に延長配置し、支持軸１とリンク部７１でリンクさせ支持軸１の軸方向を補強している。そして、タイバー４の端部にはカム部材２４を設け、キャリッジ８の接触部８ａと接触してタイバー４を駆動するカム機構１２を構成している。さらに、回転支点３３を設け、支持軸１に実質的に平行な軸心周りに旋回可能に旋回ガイド５を配置し、支持軸１とリンク部７１で連結させて支持軸１をガイドしている。

次に、上述の本発明のシート材切断装置の一実施例を用い、本発明におけるシート材切断に係る一連の動作について説明する。
図１あるいは図２に示す待機状態では、キャリッジ８の接触部８ａがタイバー４の端部に設けたカム部材２４と接触することで、タイバー４およびタイバー４とリンクした支持軸１をシート材（図示せず）から離間する側に駆動し停止させている。
この待機状態から、キャリッジ８をシート材幅方向に駆動して実質的な切断位置に移動させると、キャリッジ８が移動するタイミングで、キャリッジ８の接触部８ａをタイバー４端部に設けたカム部材２４から離脱させることができる。そして、キャリッジ８をカム部材２４から離脱させると、支持軸１の端部に設けたコイルバネ３の弾性力によって支持軸１をシート材の押圧方向に駆動させることができる。これにより、支持軸１に設置された押さえ部材２が用紙ガイド９との間でシート材（図示せず）を挟んで押圧し、シート材（図示せず）の姿勢を保持することができる。
また、上述の支持軸１がシート材の押圧方向に駆動されるタイミングで、支持軸１とリンクするタイバー４をシート材の押圧方向に駆動させることができる。かつ、旋回ガイド５が回転支点３３周りに旋回することで支持軸１はガイドされ、押さえ部材２はシート材の切断面に対して平行かつ正確な旋回軌跡を描くことができる。これにより、上述したタイバー４の効果と旋回ガイド５の効果が合わさり、押さえ装置１１によって安定確実にシート材を押圧することができる。

そして、押さえ部材２がシート材（図示せず）を押圧した状態で、キャリッジ８をシート材幅方向に移動させることで、キャリッジ８が保持する可動刃７は固定刃６の刃先６ａに沿って移動し、シート材（図示せず）を切断することができる。このとき、上述のように押さえ装置１１によってシート材（図示せず）は安定確実に押圧されているため、可動刃７に押されてもシート材（図示せず）は動くことなく安定保持できる。
さらに、シート材切断後、キャリッジ８がシート材幅方向の端部へ到達すると、キャリッジ８の接触部８ａがタイバー４の端部に設けたカム部材２４と接触してタイバー４を駆動させることで、リンクした支持軸１をシート材（図示せず）から離間する側に再び駆動し停止させることができる。

図３において、タイバー４は、シート材幅方向に延長されたタイバー梁部材２１と、タイバー梁部材２１のシート材幅方向の中央部に配置され支持軸の中央部を補強する中央補強部材２２と、タイバー梁部材２１のシート材幅方向の端部に固設され支持軸１とリンクするタイバー側板２３と、タイバー梁部材２１の端部に配置されたカム部材２４を具備する構成としている。
図３の構成では、タイバー梁部材２１に対し曲げ加工を施し、中央補強部材２２、タイバー側板２３、およびカム部材２４を形成している。カム部材２４は、タイバー梁部材２１の端部に形成しているが、キャリッジ８と接触してカム機構１２を構成することができれば、タイバー側板２３に形成してもよい。なお、タイバー梁部材２１、中央補強部材２２、タイバー側板２３、およびカム部材２４を個別に製作した後に組み付けてもよいが、板金加工によって一体部材としてタイバー４を製作することは、部品点数や製作工数の低減を容易に図ることができるので好ましい。
タイバー梁部材２１のシート材幅方向の中央部に設置した中央補強部材２２は、支持軸１がたわむ方向とは反対方向から支持軸１に接触し、支持軸１を補強している。大きなたわみを生じる支持軸１の軸方向の中央近傍の補強により、シート材を押さえ部材２で押圧したときに、支持軸１のたわみを抑制することができる。また、中央補強部材２２としては、上述の支持軸１がたわむ方向とは反対方向から支持軸１に接触して補強するものではなく、支持軸１を貫通させて補強する構成とすることもできる。なお、支持軸１の軸方向において２箇所以上の補強を行うことは、製造コストは高くなるが、支持軸１に生じるたわみをさらに抑制できるものとなる。
また、タイバー梁部材２１は、支持軸１の軸方向を補強できればどのような断面であってもよいが、Ｌ字断面とすれば、板金加工によって簡易に剛性の大きいタイバー梁部材２１が製作できるので好ましい。

また、図３において、旋回ガイド５は、シート材幅方向に延長された旋回ガイド梁部材３１と、旋回ガイド梁部材３１のシート材幅方向の端部に固設された旋回ガイド側板３２を具備する構成としている。
図３の構成では、旋回ガイド側板３２に支持軸１を連結し、支持軸１を連結した旋回ガイド側板３２に支持軸１と回転支点３３の軸心とが実質的に平行になるように回転支点３３を連結している。これにより、コイルバネ３が支持軸１を駆動させたとき、駆動した支持軸１を、押さえ部材２がシート材の切断面に対して平行かつ正確な旋回軌跡を描くようにガイドすることができる。なお、旋回ガイド側板３２は、支持軸１の軸方向において２箇所以上設けて支持軸１と連結させてもよい。
そしてさらに、旋回ガイド梁部材３１を設けて旋回ガイド側板３２を固設することで、旋回ガイド５自体の剛性を大きくしている。旋回ガイド梁部材３１を設けることは、前記押さえ部材２の旋回軌道をより安定にする支持軸１のガイドができるので好ましい。

そして、押さえ部材２は、図５に示すように、例えばローラ４１とし、ローラ４１自体あるいはローラ４１の表面をゴムあるいは樹脂で形成したものや、あるいは滑面を有する略平板４２や略角部材４３とすることも、シート材押圧時にシート材と直接接触してもシート材に圧痕や擦傷等を付け難いので好ましい。
なお、押さえ部材２によるシート材の押圧位置は、安定な押圧ができれば中央１箇所でもよいが、シート材幅方向の中央に対して右側および左側の少なくとも２箇所であれば押圧が安定するので好ましい。
そしてまた、シート材をその幅方向に渡って確実に押さえるために、押さえ部材２を支持軸１と一体のものとして形成しシート材幅方向に延長配置することもできる。

また、コイルバネ３については、シート材切断装置を設計するに際し、支持軸１を駆動してシート材の押圧力を付与する駆動源として引張コイルバネを用いている。これにより、極めて簡易に押圧力が決定でき、かつ簡易な構成とすることができる。なお、圧縮コイルバネを用い、圧縮コイルバネの弾性力で支持軸１を押し出すことでシート材を押圧する構造であってもよいが、圧縮コイルバネを保持するための支持部材や支持軸１と連結するための連結部材を設ける点でやや不利である。

キャリッジ８をシート材幅方向に駆動する手段としては、例えば図２に示す構成のものがある。図２においては、シート材幅方向の一端に駆動プーリ６２を連結したモータ６１を設けている。そして、駆動プーリ６２とシート材幅方向の他端に設けた従動プーリ６３との間でシート材幅方向にワイヤー６４を巻回し、そのワイヤー６４にキャリッジ８を固設している。なお、駆動プーリ６２あるいは従動プーリ６３との間でのワイヤー６４のスリップを防止するために、ワイヤー６４にバネ７３を連結し張力を付与している。また、キャリッジ８を停止させるためのリミットスイッチ７４を設けている。
図２の構成でモータ６１を回転させると、駆動プーリ６２が回転し、従動プーリ６３との間でワイヤー６４をシート材幅方向に移動させることができる。これにより、ワイヤー６４に固設したキャリッジ８をシート材幅方向に移動させることができる。
なお、待機状態においては、導入されるシート材（図示せず）と可動刃７とが干渉しないように、キャリッジ８はシート材幅方向の端部に配置することが好ましい。

なお、本発明においては、用紙ガイド９にシート材の幅方向をガイドする機能を付加することも、シート材が幅方向に移動したり傾くことを防止できるので好ましい。
また、用紙ガイド９と固定刃６とを一体部材とし、シート材の導入方向に延長配置することもできる。

本発明の一実施例を示すシート材導入側からの斜視図である。 本発明の一実施例を示すシート材搬出側からの斜視図である。 本発明における押さえ装置の一実施例を示すシート材導入側からの分解斜視図である。 本発明者が検討した押さえ装置の一例の模式図である。 本発明における押さえ部材の実施例を示す図である。

符号の説明

１．支持軸、２．押さえ部材、３．コイルバネ、４．タイバー、５．旋回ガイド、６．固定刃、６ａ．刃先、７．可動刃、８．キャリッジ、８ａ．接触部、９．用紙ガイド、１０．シート材、１１．押さえ装置、１２．カム機構、２１．タイバー梁部材、２２．中央補強部材、２３．タイバー側板、２４．カム部材、３１．旋回ガイド梁部材、３２．旋回ガイド側板、３３．回転支点、４１．ローラ（押さえ部材）、４２．略平板（押さえ部材）、４３．略角部材（押さえ部材）、５１．押圧線、５２．矢印、６１．モータ、６２．駆動プーリ、６３．従動プーリ、６４．ワイヤー、７１．リンク部、７２．リミットスイッチ、７３．バネ

Claims (3)

1. シート材幅方向に延長された固定刃刃先に沿って可動刃を移動させてシート材を切断するシート材切断装置であって、可動刃を保持してシート材幅方向を移動するキャリッジと、シート材導入部に該シート材の一面をガイドする用紙ガイドと、該シート材を前記用紙ガイド間で押さえる押さえ装置を有し、該押さえ装置は、シート材幅方向に延長された支持軸と、該支持軸に設置されシート材を押圧する押さえ部材と、前記支持軸の両端部に設置され支持軸に押圧力を付与するコイルバネと、シート材幅方向に延長され前記支持軸にリンクして支持軸の軸方向を補強するタイバーと、該タイバーの端部に設けられ前記キャリッジと接触してタイバーを駆動しリンクした前記支持軸をシート材から離間する側に駆動するカム機構と、前記支持軸に実質的に平行な軸心を有し支持軸をガイドする旋回ガイドを有することを特徴とするシート材切断装置。
2. タイバーは、シート材幅方向に延長されたタイバー梁部材と、該タイバー梁部材のシート材幅方向の中央部に配置され支持軸の中央部を補強する中央補強部材と、前記タイバー梁部材のシート材幅方向の端部に固設され前記支持軸とリンクするタイバー側板と、前記タイバー梁部材の端部に配置されたカム部材を有し、該カム部材が前記キャリッジと接触して前記支持軸をシート材から離間する側に駆動させ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。
3. 旋回ガイドは、シート材幅方向に延長された旋回ガイド梁部材と、該旋回ガイド梁部材のシート材幅方向の端部に固設された旋回ガイド側板を有し、該旋回ガイド側板には支持軸が連結され、さらに該旋回ガイド側板に前記支持軸に実質的に平行な軸心を有する回転支点が連結され、前記回転支点周りに前記支持軸を旋回させることを特徴とする請求項１乃至請求項２のいずれかに記載のシート材切断装置。