JP2926477B2 - プリンタ用スライド式カッタ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプリンタに組込まれ
るスライド式のカッタ装置に関する。より詳しくは、駆
動源として超音波モータを用いたプリンタ用スライド式
カッタ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カッタ装置は大別するとロータリ型、ス
ライド型及びローラ型の３種類がある。小型のラインプ
リンタ等ではスライド式のカッタ装置が多用されてい
る。図８は従来のプリンタ用スライド式カッタ装置の一
般的な構成を示す模式図である。図示する様に、カッタ
装置は互いに分離可能な下ケース１０１及び上ケース１
０２を用いて組立てられている。図は、下ケース１０１
から上ケース１０２を取外して展開した状態を表わして
いる。上ケース１０２は図示の状態から１８０°反転し
て下ケース１０１に組込まれる。このカッタ装置はプリ
ンタ（図示せず）で印字された記録紙１０３を紙幅方向
に沿って切断するものである。下ケース１０１にはスリ
ット１０４が形成されており、記録紙１０３が下方から
上方に向って通過する様に紙幅方向に沿って延在してい
る。なお、下ケース１０１のスリット１０４と対応する
様に、上ケース１０２にもスリット１０５が形成されて
いる。下ケース１０１に形成されたスリット１０４の一
端側に固定刃１０６が配置している。又、このスリット
１０４の他端側には可動刃１０７が配置している。この
可動刃１０７はスライダ１０８に取付けられており、固
定刃１０６に対して前進及び後退可能にスライドする。
前進位置に来た時固定刃１０６と重なって記録紙１０３
を切断する一方、後退位置にある時固定刃１０６から離
間して記録紙１０３の通過を自由にする。スライダ１０
８はピン１０９ａを介して揺動リンク１０９に連結して
おり、矢印Ｒで示す方向に前進／後退する。揺動リンク
１０９は支点１１０により支持されており、その先端に
カム溝１１１が形成されている。

【０００３】一方上ケース１０２には動力源としてＤＣ
モータ１１２が組込まれている。又、ウォームギア１１
３も組込まれている。このウォームギア１１３の上面に
は偏心ピン１１４が植設されている一方、下面には位置
検出カム１１５が取付けられている。ウォームギア１１
３の回転位置はこの位置検出カム１１５を介して回転検
出スイッチ１１６により検出される。この回転検出は可
動刃１０７の前進位置と後退位置を検出する為に行なわ
れる。ウォームギア１１３はＤＣモータ１１２の回転軸
に取付けたウォーム１１７と係合している。上ケース１
０２を逆さにして下ケース１０１に組込むと、矢印Ｐで
示す様に偏心ピン１１４が丁度揺動リンク１０９のカム
溝１１１に係合する。これにより、ＤＣモータ１１２の
回転運動が偏心ピン１１４及び揺動リンク１０９を介し
てスライド１０８の往復運動に変換される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のプリンタ用スラ
イド式カッタ装置では駆動源として既存のＤＣモータ１
１２を用いており、安定供給が可能である点や駆動回路
の構成が簡単である点等メリットが認められる。しかし
ながら、ＤＣモータ１１２を駆動源として用いる限り、
その回転運動をスライダ１０８の直線運動に変換するリ
ンク機構が必要となり、例えば図８に示した様に揺動リ
ンク１０９が不可欠である。又、既存のＤＣモータ１１
２を使用すると小型化及び薄型化に限界がある。さら
に、ＤＣモータ１１２の回転運動を減速する為にウォー
ムギア１１３等の減速機構が必要となり、構造が複雑化
すると共にコスト高になる。加えてＤＣモータ１１２や
ウォームギア１１３は動作時に若干の騒音が生じ、用途
によっては好ましくない場合がある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述した従来のプリンタ
用スライド式カッタ装置の課題を解決する為以下の手段
を講じた。即ち、本発明にかかるプリンタ用スライド式
カッタ装置はプリンタで印刷された記録紙を紙幅方向に
沿って切断するものであって、基本的にスリットと固定
刃と可動刃とを備ている。スリットは記録紙が通過する
様に紙幅方向に沿って延在する。固定刃はスリットの一
端側に配置されている。可動刃はスリットの他端側に配
置され、固定刃に対して前進及び後退可能にスライドす
る。前進位置に来た時可動刃は固定刃と重なって記録紙
を切断する一方、後退位置にある時可動刃は固定刃から
離間して記録紙の通過を自由にする。特徴事項として、
駆動源に超音波モータを用いており、該可動刃を前進位
置と後退位置との間で往復駆動する。

【０００６】好ましくは、前記超音波モータはリニア型
でありその直線出力を用いて直接該可動刃を往復駆動す
る。場合によってはリニア型に変えてロータリ型の超音
波モータを用いてもよい。この場合には、ロータリ型の
超音波モータの回転出力を直線出力に変換して該可動刃
に伝達しその往復駆動を実現する為の伝達機構が組込ま
れる。

【０００７】本発明によれば、可動刃の駆動源として超
音波モータを組込んである。特に、リニア型の超音波モ
ータを用いる事により直接可動刃を前進／後退方向に沿
って往復駆動可能となり、従来の様に回転運動を往復運
動に変換するリンク機構が不要となり、カッタ装置の小
型化及び薄型化が実現できる。プリンタの小型化及び薄
型化に合わせてカッタ装置の小型化及び薄型化が要求さ
れている現在、駆動源として超音波モータを用いる事は
極めて有力である。回転運動を直線運動に変換するリン
ク機構を省略する事で可動刃のダイレクト駆動が可能と
なり、部品点数が少なくコスト的にも有利なカッタ装置
が得られる。場合によってはリニア型に変えてロータリ
型の超音波モータも使用できる。この場合には回転運動
を往復運動に変換する機構が必要であるが、少なくとも
従来の様にＤＣモータの回転運動を減速する為の機構が
不要となり、カッタ装置の簡略化が可能である。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明にかか
るプリンタ用スライド式カッタ装置の最良な実施形態を
詳細に説明する。図１は本発明によるカッタ装置の第１
実施形態を示しており、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）
は断面図である。（Ａ）に示す様に、本プリンタ用スラ
イド式カッタ装置はプリンタで印字された記録紙（図示
せず）を紙幅方向に沿って切断するものであり、スリッ
ト１と固定刃２と可動刃３とを備えている。スリット１
は記録紙が通過する様に紙幅方向に沿って延在する。固
定刃２はスリット１の左端側に配置されている。可動刃
３はスリット１の右端に配置されている。この可動刃３
はスライダ４に取付けられており固定刃２に対して前進
及び後退可能にスライドする。可動刃３は前進位置に来
た時固定刃２と重なって記録紙を切断する一方、後退位
置にある時固定刃２から離間して記録紙の通過を自由に
する。

【０００９】特徴事項として、本プリンタ用スライド式
カッタ装置は超音波モータ５を駆動源にしており、スラ
イダ４を介して可動刃３を前進位置と後退位置との間で
往復駆動する。本実施形態では、この超音波モータ５は
リニア型でありその直線出力を用いて直接可動刃３を往
復駆動する。超音波モータ５は保持枠６に取付けられた
一対のローラ７，７を介してスライダ４の長手部４ａに
取付けられている。この長手部４ａには位置検出用の溝
４ｂが形成されている。位置検出溝４ｂはフォトセンサ
８により光学的に検出される。

【００１０】図１（Ｂ）に示す様に、本プリンタ用スラ
イド式カッタ装置はケース１０に組込まれている。超音
波モータ５はスライダ４を境にして上下２つの部分に別
れている。スライダ４の下方には振動子１１が配置して
いる。この振動子１１は一対の突起１２，１２を備えて
おり、スライダ４の下面に当設している。又圧電素子１
３が振動子１１に接合している。一方、スライダ４の上
方には保持枠６に組込まれた一対のローラ７，７が配置
している。この保持枠６は加圧バネ１４により下方に押
圧されている。本実施例では加圧バネ１４としてコイル
バネを用いているが、本発明はこれに限られるものでは
なく板バネを用いてもよい。振動子１１の振動が加圧バ
ネ１４の圧力により摩擦力に変換され、スライダ４を前
進方向又は後退方向に駆動する。スライダ４には度当り
１５が形成されており、可動刃３の前進位置及び後退位
置を規定している。即ち、度当り１５が振動子１１の前
側の突起１２に当接した時可動刃３は前進位置となり、
逆に度当り１５が後側の突起１２に当接した時可動刃３
は後退位置にくる。

【００１１】この様に、本実施形態ではリニア型の超音
波モータ５を採用する事により可動刃３をダイレクトで
往復駆動する事が可能になる。この為、従来必要だった
回転運動を往復運動に変換するリンク機構や、ＤＣモー
タの回転運動を減速する機構が省略でき、カッタ装置が
シンプルな構造になる。超音波モータ５は基本的には振
動子１１と圧電素子１３の積層構造であり従来のＤＣモ
ータに比べ小型及び薄型である。これにより、プリンタ
用スライド式カッタ装置の小型化及び薄型化が可能にな
る。又、超音波モータ５は摩擦駆動に基づいている為、
電源を切った時スライダ４は摩擦力により所定の位置に
正確に急速停止可能であり、自己保持能力が高い。又、
従来のＤＣモータに比べ低騒音である点にも特徴があ
る。加えて、超音波モータはＤＣモータの様に磁界を発
生する事がないので、周囲に悪影響を及ぼす事がない。

【００１２】次に、図２を参照してリニア型の超音波モ
ータの構造及び動作を詳細に説明する。（Ａ）は直線変
位方向に沿った超音波モータ５の形状を表わしている。
図示する様に、超音波モータ５はスライダ４を直線変位
させる。この際、スライダ４には加圧バネ１４により上
方から下方に向って圧力が印加されている。この為、ス
ライダ４は振動子１１の一対の突起１２，１２に対して
押圧されている。振動子１１の各突起１２の頂部には摩
擦材が挿着されている。振動子１１の下面には二分割さ
れた圧電素子１３が接合している。一対の圧電素子１３
に対して互いに位相が９０°ずれたＡ相及びＢ相の高周
波電圧を印加すると、振動子１１の各突起１２が矢印で
示す様に楕円運動を行なう。この楕円運動によりスライ
ダ４は摩擦力を介して駆動力を得、前進／後退方向に自
走する。さらに、Ａ相及びＢ相の高周波電圧の位相関係
を切換える事によりスライダ４の移動方向を逆転でき
る。この様に、リニア型の超音波モータではスライダ４
に対する摩擦力を利用して直線変位駆動力を得ている
為、一対の突起１２の頂部に設けた摩擦材の磨耗がリニ
アモータ５の寿命を規定する事になる。超音波モータ５
の長寿命化を図る為、摩擦材の材質を適切に設定する必
要がある。

【００１３】なお、振動子には必ずしも突起部を設ける
必要はなく、平坦な振動子の上部に摩擦材を設けても良
い（図示せず）。また、スライダ４を停止させるための
度当り１５を必ずしも設ける必要はなく、フォトセンサ
８を利用して位置決めすることも可能である。

【００１４】また、ＤＣモータの様な電流駆動に対し、
超音波モータは基本的に電圧駆動であり、カッタ装置に
応用する場合低電流駆動化が望まれる。又、駆動回路と
しては単純な定電流回路ではなく、高周波電圧を出力す
る為発振回路を組込む必要があり、若干複雑化する。こ
の駆動回路の仕様としては、例えば電源電圧が１２Ｖで
定格電流は０．２〜０．３Ａ程度である。超音波モータ
５の実際の駆動は例えば１００kHz の交流電圧で行な
い、その波高値は４０〜６０Ｖｐ−ｐ程度である。超音
波モータ５に加える圧力は例えば数百ｇ〜数kg程度であ
る。なお、（Ｂ）に示す様に、圧電素子１３として複数
の電極１３ａと圧電セラミクス１３ｂを交互に重ねた積
層型を用いれば高出力トルクが得られる。さらに、
（Ｃ）に示す様に、駆動回路の一部として発振回路に圧
電素子１３を取込んだ自励振駆動方式を採用してもよ
い。この場合、超音波モータの方向切換えはスイッチＳ
Ｗにより行なう。

【００１５】図３に本発明に係るカッター装置のスライ
ダ４の駆動源になるリニア型超音波モータの別の実施例
を示す。カッター装置の基本的な構成としては、図１と
同様である。本実施例で用いるリニア型超音波モータ
は、電極３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、・・・と圧電素子３
０ａ、３０ｂ、３０ｃ、・・・とを交互に重ね合わせた
積層型圧電素子３０を用いて構成され、図２（Ａ）に示
したリニア型超音波モータとは構成が異なり、積層型圧
電素子３０自体が振動子として機能することが特徴にな
る。このようにリニア型超音波モータを構成すること
で、より大きな推力が得られるとともに、圧電素子と振
動子を接合する必要がなくなるため、より安価なカッタ
ー装置が実現できる。また、積層型圧電素子３０の積層
方向の一方の端面には外部電極３２ａ、３２ｂ、・・・
が形成され、各々に所定の電気的駆動信号を入力するこ
とにより駆動を行う。更に、積層型圧電素子３０の積層
方向の他方の端面、すなわちスライダ４と摺動する側の
端面には一対の摩擦部材３３、３４が装着されている。

【００１６】図４は、本発明にかかるプリンタ用スライ
ド式カッタ装置の他の実施形態を示す部分平面図であ
り、駆動源となる超音波モータを除いた部分を示してい
る。なお、図１に示した第１実施形態と対応する部分に
は対応する参照番号を付して理解を容易にしている。ス
リット１の左端側に固定刃２が位置する一方、スリット
１の右端側に可動刃３が配置している。この可動刃３は
スライダ４に取付けられている。スライダ４にはガイド
溝２１が形成されている。揺動リンク２２が支点２３を
中心として揺動可能に組込まれている。揺動リンク２２
に植設されたガイドピン２４がスライダ４側のガイド溝
２１と係合している。揺動リンク２２の先端にはカム溝
２５が形成されている。揺動リンク２２が支点２３を中
心として揺動する事により、スライダ４が矢印で示す様
に前進方向及び後退方向に往復移動する。

【００１７】図５は、図４に示したカッタ装置に組込ま
れるロータリ型の超音波モータ５０を示している。この
超音波モータ５０はロータリング５０ａを備えており、
その上には偏心ピン５１が植設されている。又、ロータ
リング５０ａの回転位置を検出する為フォトセンサ５２
が設けてある。矢印Ｐで示す様に、ロータリ型超音波モ
ータ５０側の偏心ピン５１は図３に示した揺動リンク２
２側のカム溝２５に係合する。かかる構成により、超音
波モータ５０の回転運動がスライダ４の往復運動に変換
される。以上の様に、この実施形態ではロータリ型超音
波モータ５０の回転出力を直線出力に変換してスライダ
４に伝達し可動刃３の往復駆動を実現している。従来の
ＤＣモータを駆動源とするカッタ装置と異なり、ロータ
リ型の超音波モータ５０は低速高トルクであり、何等減
速機構を介する事なく揺動リンク２２を直接揺動駆動で
きる。

【００１８】図６は、図５に示したロータリ型超音波モ
ータ５０の具体的な構成を示す模式的な分解斜視図であ
る。ロータリ型の超音波モータ５０は基本的にステータ
リング５０ｂとロータリング５０ａの組合わせからな
る。ステータリング５０ｂは円周方向に沿って凹凸が形
成された振動子からなり、その底面にはリング状の圧電
素子５０ｄが接合している。又、ロータリング５０ａの
ステータリング５０ｂと接触する面には摩擦材（ライニ
ング材）５０ｃが張付けられている。

【００１９】図７は、図６に示したロータリ型超音波モ
ータ５０の動作を模式的に表わしたものである。図示す
る様に、圧電セラミクス等からなる一対の圧電素子５０
ｄが適当な間隔でステータリング５０ｂの底部に接合し
ている。一方の圧電素子５０ｄには電極５０ｅを介して
Ａ相の交流電圧を印加する。他方の圧電素子５０ｄにも
同じく電極５０ｅを介してＢ相の交流電圧を印加する。
Ａ相とＢ相は例えば正弦波と余弦波であり、両者の位相
は９０°ずれている。この様に一対の圧電素子５０ｄに
Ａ相及びＢ相の交流電圧を印加すると、ステータリング
５０ｂに右方向に伝搬する進行波が発生する。なお、Ａ
相とＢ相の位相関係を逆転すると、進行波の方向も逆転
する。進行波が発生しているステータリング５０ｂの上
にロータリング５０ａを配置する。このロータリング５
０ａに上から圧力を加えると、進行波の波頭と接触する
部分でロータリング５０ａは楕円運動により接線力を受
けて回転移動する。この様に、ステータリング５０ｂと
ロータリング５０ａは互いに重なり合っていて、一方の
ステータリング５０ｂには進行波が発生している。他方
のロータリング５０ａは強い圧力で押えられている。波
が発生しているステータリング５０ｂの表面の各点は、
振幅が数μｍの楕円運動をしている。ロータリング５０
ａの表面は波動の頭と接触している為、楕円運動に引摺
られて回転する。実際のロータリ型超音波モータでは図
６に示した様に、ステータリング５０ｂに溝が切ってあ
り、櫛歯型構造を有している。この櫛歯型構造を採用す
る事で楕円運動の振幅を大きくする事ができる。又、磨
耗によってできる粉を溝に落す効果も期待できる。ステ
ータリング５０ｂとロータリング５０ａの間に薄いライ
ニング材（摩擦材）５０ｃを挟んで回転が伝達される。
このライニング材５０ｃを設ける事で磨耗による寿命の
短縮化を防ぐ事ができる。ここで、一回の楕円運動でロ
ータリング５０ａが１μｍ移動すると仮定した場合、一
秒に楕円運動が三万回起こるとロータリング５０ａは秒
速３cmの速度で回転する事になる。超音波モータの駆動
の為には直流の電源電圧を二相の交流電圧（正弦波及び
余弦波）に変換する駆動回路が必要になる。駆動周波数
はステータリング５０ｂの機械的強震が生じ易い値に設
定する。

【００２０】図８は、本発明にかかるカッタ装置０とプ
リンタ装置２００を一体化した構造を表わしている。こ
こでは、参考の為プリンタ装置２００の構成を説明す
る。プリンタ装置２００はプラテン２０１とサーマルヘ
ッド２０２とバネ部材２０３とを備え、フレーム２０５
を用いて組立てられている。プラテン２０１は円筒型の
ゴム部材等からなり、記録紙（図示せず）の幅方向に沿
った軸２０６を中心にして回転可能に保持されている。
なお、記録紙はフレーム２０５の底部に開口したスリッ
ト２０７から挿入され、案内部２０８を通ってプラテン
２０１とサーマルヘッド２０２の間に供給され、フレー
ム２０５の上方に形成されたスリット２２０を介してカ
ッタ装置０側に排出される。ヘッド２０２は記録紙を間
にしてプラテン２０１に後方から対向配置している。本
プリンタ装置２００はサーマルラインプリンタであり、
ヘッド２０２の上方には発熱素子アレイからなる印字部
２０９が紙幅方向に沿って設けてある。この印字部２０
９を所定のデータに従って通電する事により、記録紙に
対してライン毎の印字が行なわれる。なお、本発明はサ
ーマルプリンタに限られるものではなく、他の形式のヘ
ッドを利用したラインプリンタにも適用可能である事は
いうまでもない。ヘッド２０２はプラテン２０１側の軸
２０６と平行な軸２１０を中心にして順方向及び逆方向
に回動可能である。図示の状態ではヘッド２０２は順方
向に回動しており、軸２１０より上方に位置する印字部
２０９がプラテン２０１に圧接している。ヘッド２０２
の背後に押え板２１５が組込まれており、ヘッド２０２
の背部に設けた突起２１６に当接している。押え板２１
５は軸２１１を中心にして回動可能である。この軸２１
１には前述したバネ部材２０３が組込まれている。バネ
部材２０３は押え板２１５を前方に押圧し、突起２１６
を介してヘッド２０２をプラテン２０６に対し押圧す
る。

【００２１】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、プ
リンタ用スライド式カッタ装置は超音波モータを用いて
可動刃を前進位置と後退位置との間で往復駆動してい
る。従来の様なＤＣモータ、ウォームギア、揺動リンク
等の駆動機構が不要となる為、プリンタ用スライド式カ
ッタ装置の構造が非常にコンパクトになる。又、超音波
モータを採用するとその高保持力の為可動刃の急速停止
等が可能となり制御性が改善できる。超音波モータは従
来のＤＣモータに比べ雑音が少ない為静粛性が要求され
る用途に好適である。又、超音波モータはＤＣモータの
様に磁界を発生しない為、特に磁界が悪影響を及ぼす様
な用途に好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるプリンタ用スライド式カッタ装
置の平面図及び断面図である。

【図２】本発明にかかるプリンタ用スライド式カッタ装
置に組込まれるリニア型超音波モータの構造並びに動作
を説明する為の模式図である。

【図３】本発明にかかるプリンタ用スライド式カッタ装
置に組込まれるリニア型超音波モータの積層型圧電素子
の構造を示す部分概略図である。

【図４】本発明にかかるプリンタ用スライド式カッタ装
置の他の実施形態を示す平面図である。

【図５】図４に示したプリンタ用スライド式カッタ装置
に組込まれるロータリ型超音波モータを示す斜視図であ
る。

【図６】図５に示したロータリ型超音波モータの構造を
示す分解斜視図である。

【図７】図５に示したロータリ型超音波モータの動作説
明に供する模式図である。

【図８】本発明にかかるプリンタ用スライド式カッタ装
置が取付けられるプリンタ装置の一例を示す断面図であ
る。

【図９】従来のプリンタ用スライド式カッタ装置を示す
分解斜視図である。

【符号の説明】

１ スリット ２ 固定刃 ３ 可動刃 ４ スライダ ５ 超音波モータ ６ 保持枠 ７ ローラ ８ フォトセンサ １０ ケース １１ 振動子 １２ 突起 １３ 圧電素子 １４ 加圧バネ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリンタで印字された記録紙を紙幅方向
   に沿って切断するプリンタ用スライド式カッタ装置であ
   って、 記録紙が通過する様に紙幅方向に沿って延在するスリッ
   トと、 該スリットの一端側に配置された固定刃と、 該スリットの他端側に配置され、該固定刃に対して前進
   及び後退可能にスライドし、前進位置に来た時該固定刃
   と重なって記録紙を切断する一方後退位置にある時該固
   定刃から離間して記録紙の通過を自由にする可動刃と、 前進位置と後退位置との間で該可動刃を往復駆動する超
   音波モータとを備えた事を特徴とするプリンタ用スライ
   ド式カッタ装置。
2. 【請求項２】 前記超音波モータはリニア型であり、そ
   の直線出力を用いて直接該可動刃を往復駆動する事を特
   徴とする請求項１記載のプリンタ用スライド式カッタ装
   置。
3. 【請求項３】 前記超音波モータはロータリ型であり、
   その回転出力を直線出力に変換して該可動刃に伝達しそ
   の往復駆動を実現する伝達機構を備えている事を特徴と
   する請求項１記載のプリンタ用スライド式カッタ装置。