JP2994379B1 - カッタ刃の劣化検出方法及び検出装置 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 連続用紙をカッタ刃で切断するカッタ装置に
おいて、カッタ刃及びそれを含めたカッタ・メカニズム
部分の寿命警告を知らせるカッタ刃の劣化検出方法及び
検出装置は知られていない。 【解決手段】 制御部１は、カッタ刃５の切断方向移動
時とホーム戻し運動時のＤＣモータ３の両定常電流を電
流検知回路４を介して検知し、これらの定常電流に基づ
いて切断負荷と駆動負荷とに分離し、それらの変化履歴
と、予め設定しておいた劣化による負荷変化プロファイ
ルとを照合することにより、カッタ刃５が寿命到達点に
達したことを検出し、また駆動メカニズムが寿命到達点
に達したことを検出する。この検出時には、警告発生部
６が警告を発生して異常状態の発生を未然に防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はカッタ刃の劣化検出
方法及び検出装置に係り、特にＰＯＳプリンタやファク
シミリ装置などの記録紙を切断する際に使用されるカッ
タ刃の劣化検出方法及び検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＰＯＳプリンタ、ＰＯＳ端末におけるレ
シート発行プリンタは、一取り引きにおいて必ず１レシ
ート以上のレシート発券を行うカット動作の実行ができ
ないことは、レシートが発行できないこと、すなわち取
り引きそのものが停止することを意味する。このよう
に、レシート発行プリンタキーパーツである、カッタ刃
及びそれを含めたカッタ・メカニズム部分の寿命警告を
異常発生の事前に行えることは、システムの信頼性向上
において非常に重要なことである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、従来のカッ
タ装置には、カッタ刃とカッタ刃に係合する駆動レバー
体と、駆動レバー体のそれぞれ異なる位置で係合可能な
複数のカムレバーと、動力軸に設けられカムレバーの動
作を制御するカムレバーと同数のクラッチカム機構より
構成され、駆動するクラッチカム機構を選択することに
よりカッタ刃の移動量を選択することで、消費電流及び
コストの低減を目的としたカッタ装置（特開平５−２０
０６９３号公報）や、位置検出センサを併設して連続プ
リンタ用紙を切断するカッタと、カッタを駆動するため
の直流モータとを具備し、直流モータを駆動制御回路に
よって制御する連続プリンタ用紙用のカッタ装置におい
て、カッタ駆動電圧、電流、負荷電力等の使用条件が動
揺しても、カッタを正しいホームポジションに戻すよう
にしたカッタ装置（特開平６−１３３５７６号公報）が
知られているが、カッタ刃及びそれを含めたカッタ・メ
カニズム部分の劣化を検出して寿命警告を知らせるカッ
タ刃の劣化検出方法及び検出装置は知られていない。

【０００４】なお、連続用紙を切断するカッタを有する
サーマルプリンタにおいて、カッタの切断回数が規定値
に達した時点で警告信号を出力するようにした装置が従
来知られている（特開平８−１４２３６７号公報）が、
このものは、サーマルヘッドの寿命に対応するカッタの
切断回数を上記の規定値として設定したものであり、あ
くまでもサーマルヘッドの寿命をカッタの切断回数から
判断して警告を発するものであり、カッタ刃及びそれを
含めたカッタ・メカニズム部分の劣化を検出して寿命警
告を知らせるものではない。

【０００５】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
カッタ刃の劣化を検知し得るカッタ刃の劣化検出方法及
び検出装置を提供することを目的とする。

【０００６】また、本発明の他の目的は、カッタ刃の劣
化だけでなく、駆動メカニズムそのものの劣化をもカッ
タ刃の劣化とは独立して検知し得るカッタ刃の劣化検出
方法及び検出装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明方法は、モータの所定回転方向の回転力を利
用して、連続用紙を切断しながらカッタ刃を切断方向に
移動した後、モータを所定回転方向と逆方向に回転して
カッタ刃をホーム位置に移動する構造のカッタ装置にお
けるカッタ刃の劣化検出方法であって、カッタ刃の切断
方向移動時のモータの定常電流値と、カッタ刃のホーム
位置方向移動時のモータの定常電流値とに基づいて、少
なくとも切断負荷を求め、その切断負荷の履歴と、予め
設定しておいた切断負荷の負荷変化プロファイルとを照
合することにより、カッタ刃が寿命到達点に達したこと
を検出することを特徴とする。

【０００８】また、本発明方法は、上記の目的を達成す
るため、カッタ刃の切断方向移動時のモータの定常電流
値と、カッタ刃のホーム位置方向移動時のモータの定常
電流値とに基づいて、更に駆動負荷を求め、その駆動負
荷の履歴と、予め設定しておいた駆動負荷の負荷変化プ
ロファイルとを照合することにより、駆動メカニズムが
寿命到達点に達したことを検出することを特徴とする。

【０００９】また、カッタ刃及び駆動メカニズムのいず
れか一方又は両方が、その寿命到達点に達したことを検
出したときは、警告を発生するようにしてもよい。

【００１０】また、上記の目的を達成するため、本発明
装置は、回転力を利用してカッタ刃を切断方向又はホー
ム位置方向へ移動する、モータを含む移動機構と、モー
タの定常電流を検出する電流検知回路と、カッタ刃が連
続用紙を切断しながら切断方向に移動するように移動機
構を制御しているときの電流検知回路の第１の検知電流
と、カッタ刃をホーム位置方向に移動するように移動機
構を制御したときの電流検知回路の第２の検知電流とに
基づいて、少なくとも切断負荷を求め、その切断負荷の
履歴と、予め設定しておいた切断負荷の負荷変化プロフ
ァイルとを照合することにより、カッタ刃が寿命到達点
に達したことを検出する制御部とを有する構成としたも
のである。

【００１１】また、本発明装置は、上記の目的を達成す
るため、制御部が第１及び第２の検知電流に基づいて駆
動負荷を求め、その駆動負荷の履歴と、予め設定してお
いた駆動負荷の負荷変化プロファイルとを照合すること
により、移動機構の駆動メカニズムが寿命到達点に達し
たことを検出することを特徴とする。

【００１２】ここで、上記の制御部は、カッタ刃及び駆
動メカニズムのいずれか一方又は両方が寿命到達点に達
したことを検出したときに警告信号を発生する構成と
し、これに更に警告信号を受けた時に警告を発生する警
告発生部を設けるようにしてもよい。

【００１３】カッタ刃動作によって発生する負荷は、切
断動作時はカッタ刃が用紙を切断する切断負荷と駆動メ
カニズムそのものが持つ駆動負荷の合成負荷が生じ、ホ
ーム戻し運動時には、駆動メカニズムそのものが持つ駆
動負荷のみが生じている。そこで、本発明は、固有のカ
ッタにおいて、切断負荷と駆動負荷の負荷関係を事前に
知っていれば、切断運動時の合成負荷とホーム戻し運動
時の駆動負荷とを負荷の因果関係式に照合することによ
り、切断負荷と駆動負荷とに分離することができること
に着目し、カッタ刃の切断方向移動時とホーム位置方向
移動時（ホーム戻し運動時）のモータの両定常電流から
上記の切断負荷と駆動負荷とに分離し、それらの変化履
歴と、予め設定しておいた劣化による負荷変化プロファ
イルとを照合することにより、カッタ刃が寿命到達点に
達したことを検出することができ、また駆動メカニズム
が寿命到達点に達したことを検出することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施の形態につ
いて図面と共に説明する。図１は本発明になるカッタ刃
の劣化検出装置の一実施の形態のブロック図を示す。同
図に示すように、この実施の形態は、制御部１、モータ
ドライバ２、ＤＣモータ３、電流検知回路４、カッタ刃
５及び警告発生部６からなる。制御部１は、モータドラ
イバ２を制御することによりＤＣモータ３を駆動する。
ＤＣモータ３はカッタ刃５を駆動する。電流検知回路４
はＤＣモータ３の定常動作時の電機子電流を測定し、制
御部１によりその測定結果を記録する。警告発生部６は
音声又は表示により警告を発生する。

【００１５】図２は本発明が適用されるカッタ・メカニ
ズムの機構概略図を示す。図２において、図１に示した
ＤＣモータ３のモータシャフトはウォームギア８に直結
されており、ウォームギア８はギア９に噛合しており、
またギア９はワイヤ１１が張架されている２つのワイヤ
プーリー１０の一方のシャフトに噛合している。ワイヤ
１１には移動子７が固定されており、移動子７の移動と
一体的にカッタ刃５が移動する構成とされている。

【００１６】これにより、ＤＣモータ３が回転すること
により、ウォームギア８、ギア９を介してワイヤプーリ
ー１０にＤＣモータ３の回転力が伝達され、ワイヤ１１
が移動し、それに伴って移動子７と共にカッタ刃５が移
動しながら連続用紙を切断する。ＤＣモータ３の回転方
向に応じて、移動子７及びカッタ刃５は切断運動方向Ａ
及びホーム戻り方向Ｂの一方に移動する。

【００１７】すなわち、移動子７及びカッタ刃５はＤＣ
モータ３の所定回転方向の回転に応じて、切断運動方向
Ａに移動しつつ連続用紙の切断を行い、切断動作が完了
すると次の用紙の切断のために、ＤＣモータ３の回転を
逆転して、移動子７及びカッタ刃５をホーム戻り方向Ｂ
へ移動させてホーム位置に戻す。このとき、制御部１は
電流検知回路４によって、ＤＣモータ３の定常動作時の
電機子電流を測定し記録する。

【００１８】ここで、制御部１は図３に示す一般的なカ
ッタ・メカニズムの動作回数に対する負荷の変化の関係
を示すグラフ、すなわち負荷変化プロファイルをカッタ
刃と駆動メカニズムとに分けて測定したものを記憶して
いる。

【００１９】一般的にメカニカルパーツは、組み立て後
は各パーツに加工、取り付け等の誤差があるため、パー
ツ間の干渉によって負荷が設計値（図３中、Ｉで示す）
より若干大きく（図３のグラフ中のなじみ発生前の状態
II）、動作を重ねるに従ってパーツになじみが生じるた
め、図３に実線IIIで示すように負荷が小さくなり、負
荷設計値Ｉ付近で一旦安定する。その後、更に動作を重
ねるに従って、各々のパーツの劣化によって徐々に負荷
が大きくなり、寿命到達（図３中、IVで示す）に到る。

【００２０】この実施の形態では、カッタ刃の寿命到達
点を負荷設計値の１．５倍、駆動メカニズムの寿命到達
点も負荷設計値の１．５倍と定義する。これらの値は、
固有のカッタ・メカニズムにおいて各々実験などによっ
て定義するものとする。

【００２１】次に、切断運動時に実際に用紙を切断した
時の負荷、切断運動時に用紙を切断しない時の負荷、ホ
ーム戻り運動時の負荷とを測定し、各々の因果関係を見
出しておく。この実施の形態においては、駆動メカニズ
ムは切断運動時とホーム戻り運動時には可逆的運動特性
を持っており、 駆動負荷＝切断運動時に用紙を切断しない時の負荷＝ホ
ーム戻り運動時の負荷 ∴ 切断負荷＝（切断運動時に用紙を切断した時の負
荷）−（ホーム戻り運動時の負荷（駆動負荷）） の因果関係があるものとする。

【００２２】次に、本実施の形態の動作について説明す
る。図１において、制御部１がモータドライバ２を使っ
てＤＣモータ３を、図２に示した移動子７が切断運動方
向Ａに移動する所定方向に回転させる信号を出力する。
これにより、ＤＣモータ３は当該所定方向に回転し、そ
のモータシャフトの回転力がウォームギア８、ギア９、
ワイヤプーリー１０及びワイヤ１１を介して移動子７に
伝達され、ワイヤ１１に固定されている移動子７と共に
カッタ刃５が用紙を切断しながら、切断運動方向Ａに移
動する。

【００２３】このとき、制御部１は図１の電流検知回路
４によって検出されたＤＣモータ３の定常動作時の電機
子電流を、動作回数番号と共に記録しておく。例えば、
第１回目の切断であれば、「切断運動・第１回目＝電流
１．５」のように記録する。この切断運動時は、カッタ
刃５が用紙を切断する切断負荷と駆動メカニズムそのも
のが持つ駆動負荷の合成負荷が生じる。

【００２４】続いて、制御部１は、切断運動終了を何か
らの方法で検出すると、続いてモータドライバ２を使っ
てＤＣモータ３を、図２に示した移動子７がホーム戻り
運動方向Ｂに移動する、上記の切断運動時とは逆方向に
回転させる信号を出力する。これにより、ＤＣモータ３
は上記の切断運動時とは逆方向に回転し、そのモータシ
ャフトの回転力がウォームギア８、ギア９、ワイヤプー
リー１０及びワイヤ１１を介して移動子７に伝達され、
ワイヤ１１に固定されている移動子７とカッタ刃５がホ
ーム戻り運動方向Ｂに移動して、ホーム位置（待機位
置）に戻す。

【００２５】このとき、制御部１は切断運動時と同様
に、電流検知回路４によって検出されたＤＣモータ３の
定常動作時の電機子電流を、動作回数番号と共に記録し
ておく。この場合、現在第１回目の切断であるので、
「ホーム戻り運動・第１回目＝電流１．０」のように記
録する。このホーム戻し運動時は、駆動メカニズムその
ものが持つ駆動負荷のみが生じる。従って、上記の「ホ
ーム戻り運動・第１回目＝電流１．０」は、「駆動負荷
・第１回目＝電流１．０」と同義である。

【００２６】併せて、前記した本実施の形態のカッタ・
メカニズムの負荷の因果関係式により、切断負荷は
「（切断運動時に用紙を切断した時の負荷）−（ホーム
戻り運動時の負荷）」により求められるため、制御部１
はかかる式に基づき（切断運動時の電流１．５）−（ホ
ーム戻り運動時の電流１．０）＝（切断負荷電流０．
５）を求め、「切断負荷・第１回目＝電流０．５」も記
録する。

【００２７】また、第１回目の切断動作によって測定し
た値は、負荷の初期値として定義しておく。同時に図３
のカッタ・メカニズムの動作回数に対する負荷の変化を
示したグラフ（負荷変化プロファイル）から、現在のラ
イフサイクルを、図３にIIで示した、なじみ発生前（徐
々に負荷が減る）状態と定義する。

【００２８】次回以降のカッタ動作時では、その都度最
新の測定結果（今回の測定結果）と直前の測定結果（前
回の測定結果）との比較、及び負荷の初期値（第１回目
のカット動作時の測定結果）からの変化率計算（プロフ
ァイルとの照合）を、切断負荷と駆動負荷のそれぞれで
行うことにより、それぞれ独立に寿命到達点を検出す
る。

【００２９】具体的には、現在のカッタ・メカニズムの
ライフサイクルがなじみ発生前状態の場合は、図３と共
に説明したように、（前回の測定結果）＞（今回の測定
結果）の不等式が成立するので、（前回の測定結果）≦
（今回の測定結果）の不等式が成立した時点での測定値
を負荷設計値（図３にＩで示す）として定義する。同時
に、現在のライフサイクルを負荷設計値動作状態に移行
させる。

【００３０】そして、現在のライフサイクルが負荷設計
値動作状態である場合には、制御部１は今回の測定結果
と負荷設計値との比率を計算して、切断負荷が負荷設計
値の１．５倍になったときは、カッタ刃が前記で定義し
た寿命到達点に達したと検出し、また、駆動負荷が負荷
設計値の１．５倍になったときは、駆動メカニズムが前
記で定義した寿命到達点に達したと検出する。また、上
記の寿命到達点に達したと検出したときは、図１の制御
部１は警告発生部６に対して警告信号を出力し、これに
より文字表示、あるいは点滅表示、あるいは音声などに
より警告を発生させる。

【００３１】なお、図２に示したカッタ・メカニズム
は、ＰＯＳプリンタやファクシミリ装置についてのもの
であるが、連続用紙をカッタ刃により切断するカッタ装
置全般に本発明を適用できるものである。また、カッタ
・メカニズムに限らず、２種類以上の運動を持ち、各々
の運動時の負荷の因果関係が明確であり、かつ、劣化特
性を持つメカニズムに対して適用が可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
固有のカッタにおいて、切断負荷と駆動負荷の負荷関係
を事前に知っていれば、切断運動時の合成負荷とホーム
戻し運動時の駆動負荷とを負荷の因果関係式に照合する
ことにより、切断負荷と駆動負荷とに分離することがで
きることに着目し、カッタ刃の切断方向移動時とホーム
位置方向移動時（ホーム戻し運動時）のモータの両定常
電流から上記の切断負荷と駆動負荷とに分離し、それら
の変化履歴と、予め設定しておいた劣化による負荷変化
プロファイルとを照合することにより、カッタ刃そのも
のの劣化と、駆動メカニズムそのものの劣化とを独立し
て検出することができるため、カッタ刃だけが寿命にな
ったか、駆動メカニズムが寿命になったかを正確に切り
分けて検出でき、カッタ装置の信頼性を向上できる。

【００３３】また、本発明によれば、カッタ刃の劣化
と、駆動メカニズムの劣化とを独立して検出することが
できるため、それらのいずれか一方又は両方が寿命にな
ったかを正確に切り分けて警告でき、カッタ装置の異常
発生を未然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の一実施の形態のブロック図であ
る。

【図２】本発明を適用し得るカッタ・メカニズムの一例
の機構概略図である。

【図３】一般的なカッタ・メカニズムの動作回数に対す
る負荷の変化の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 制御部 ２ モータドライバ ３ ＤＣモータ ４ 電流検知回路 ５ カッタ刃 ６ 警告発生部 ７ 移動子 ８ ウォームギア ９ ギア １０ ワイヤプーリー １１ ワイヤ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B26D 5/08 B26D 7/22 B41J 11/66

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータの所定回転方向の回転力を利用し
   て、連続用紙を切断しながらカッタ刃を切断方向に移動
   した後、前記モータを前記所定回転方向と逆方向に回転
   して前記カッタ刃をホーム位置に移動する構造のカッタ
   装置におけるカッタ刃の劣化検出方法であって、 前記カッタ刃の前記切断方向移動時の前記モータの定常
   電流値と、前記カッタ刃の前記ホーム位置方向移動時の
   前記モータの定常電流値とに基づいて、少なくとも切断
   負荷を求め、その切断負荷の履歴と、予め設定しておい
   た切断負荷の負荷変化プロファイルとを照合することに
   より、前記カッタ刃が寿命到達点に達したことを検出す
   ることを特徴とするカッタ刃の劣化検出方法。
2. 【請求項２】 前記カッタ刃の前記切断方向移動時の前
   記モータの定常電流値と、前記カッタ刃の前記ホーム位
   置方向移動時の前記モータの定常電流値とに基づいて、
   更に駆動負荷を求め、その駆動負荷の履歴と、予め設定
   しておいた駆動負荷の負荷変化プロファイルとを照合す
   ることにより、前記駆動メカニズムが寿命到達点に達し
   たことを検出することを特徴とする請求項１記載のカッ
   タ刃の劣化検出方法。
3. 【請求項３】 前記カッタ刃及び駆動メカニズムのいず
   れか一方又は両方が、その寿命到達点に達したことを検
   出したときは、警告を発生することを特徴とする請求項
   ２記載のカッタ刃の劣化検出方法。
4. 【請求項４】 回転力を利用してカッタ刃を切断方向又
   はホーム位置方向へ移動する、モータを含む移動機構
   と、 前記モータの定常電流を検出する電流検知回路と、 前記カッタ刃が連続用紙を切断しながら切断方向に移動
   するように前記移動機構を制御しているときの前記電流
   検知回路の第１の検知電流と、前記カッタ刃を前記ホー
   ム位置方向に移動するように前記移動機構を制御したと
   きの前記電流検知回路の第２の検知電流とに基づいて、
   少なくとも切断負荷を求め、その切断負荷の履歴と、予
   め設定しておいた切断負荷の負荷変化プロファイルとを
   照合することにより、前記カッタ刃が寿命到達点に達し
   たことを検出する制御部とを有することを特徴とするカ
   ッタ刃の劣化検出装置。
5. 【請求項５】 前記制御部は、前記第１及び第２の検知
   電流に基づいて駆動負荷を求め、その駆動負荷の履歴
   と、予め設定しておいた駆動負荷の負荷変化プロファイ
   ルとを照合することにより、前記移動機構の駆動メカニ
   ズムが寿命到達点に達したことを検出することを特徴と
   する請求項４記載のカッタ刃の劣化検出装置。
6. 【請求項６】 前記制御部は、前記カッタ刃及び駆動メ
   カニズムのいずれか一方又は両方が前記寿命到達点に達
   したことを検出したときに警告信号を発生する構成と
   し、該警告信号を受けた時に警告を発生する警告発生部
   を設けたことを特徴とする請求項５記載のカッタ刃の劣
   化検出装置。
7. 【請求項７】 前記制御部は、今回の前記第２の検知電
   流を今回の駆動負荷として記録し、今回の前記第１の検
   知電流から前記今回の第２の検知電流を差し引いた値を
   今回の切断負荷として記録し、同様にして求めた前回の
   駆動負荷と前記今回の駆動負荷との差により前記駆動負
   荷の履歴を求めて、前記予め設定しておいた駆動負荷の
   負荷変化プロファイルとを照合することにより、前記移
   動機構の駆動メカニズムが寿命到達点に達したかを検出
   すると共に、前記今回の切断負荷と同様にして求めた前
   回の切断負荷と前記今回の切断負荷との差により前記切
   断負荷の履歴を求めて、前記予め設定しておいた切断負
   荷の負荷変化プロファイルとを照合することにより、前
   記カッタ刃が寿命到達点に達したかを検出することを特
   徴とする請求項５記載のカッタ刃の劣化検出装置。