JP3820030B2 - 用紙切断装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レシートプリンタ等に適用される用紙切断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ロール紙等の長尺用紙を用いるプリンタ、ファクシミリ装置等では、印字後の用紙を適当な長さに切断するための用紙切断装置を印字部に対して印字済用紙搬送方向下流側の位置に備えたものが多い。この場合の用紙切断装置としては、用紙全幅に渡る長さを有する直線板状の可動刃と固定刃とを組合せた機構のものが多いが、最近では、円盤状の切断刃を用紙の幅方向に移動させて用紙を切断する機構のものが小型軽量化を図れる点から注目されている。
【０００３】
後者の機構の場合に要求される機能は、円盤状の切断刃（通常は、剥き出しとならないようにカバー構造を備えた切断刃ホルダにより保持されている）を印字済用紙を横断する方向に移動させて用紙を切断した後は、逆方向に移動させて待機位置に復帰させることである。このため、必然的に切断刃を往復移動させる構成を含む。
【０００４】
このための構成として、駆動モータを常に一方向にのみ回転駆動させることで、切断刃（切断刃ホルダ）を往復させ得るドライブカムシャフト方式がある。これは、切断刃ホルダに設けられた舟形の滑り子が追従する螺旋状のガイド溝が軸上の端部で無端状とされて折り返され往復で交差するように形成されたドライブカムシャフトを駆動モータにより回転させる方式である。図４（ａ）及び図５はこのドライブカムシャフト方式を用いた従来の用紙切断装置の構成例を示し、対象となる用紙１の幅方向の両端付近に配設された一対の側板２間にはドライブカムシャフト３が回転自在に掛け渡されている。このドライブカムシャフト３は円盤状の切断刃４を保持した切断刃ホルダ５に設けられた舟形の滑り子６が追従する螺旋状のガイド溝７が駆動軸８上の端部で無端状とされて折り返され往復で交差するように形成されたものであり、駆動モータ９による駆動の下、モータ歯車１０、駆動歯車１１を介して回転駆動される。これにより、切断刃４がホームポジションスイッチ１４により検知されるホームポジションＡ（待機位置）に位置する状態で駆動モータ９が回転し駆動軸８が回転すると、そのガイド溝７、滑り子６の嵌合関係により切断刃ホルダ５が用紙幅方向に移動する。このとき、切断刃４の軸上には用紙１の全幅に渡る長さを有する板状の固定刃１２上を摩擦摺動することにより回転するゴム体１３が取付けられており、切断刃ホルダ５の移動に伴い切断刃４が回転することにより固定刃１２との協働により用紙１を順次切断する。これにより、用紙１は切断（フルカット）される。位置Ｂで示す他端側に移動してガイド溝７の折り返し端部に至ると、ガイド溝７によってそのまま切断刃ホルダ５の移動方向がホームポジションＡ側に向かう逆方向（復帰方向）に切換えられ、最終的にホームポジションＡに戻ると停止して待機する。このようにして、ドライブカムシャフト方式によれば、ドライブカムシャフト３を常に一方向に回転させたまま切断刃ホルダ５を往復移動させることができる。
【０００５】
ところで、レシートプリンタ等への適用を考えた場合、長尺状の用紙をフルカットせずに、手で切断容易な長さ分の切り残しを持たせるパーシャルカットが要求されるケースがある。例えば、同一内容の印字を２部連続して行い、その境目をパーシャルカット（全体はフルカット）することで半券としての利用を可能にするケースや、半分を客用の本来のレシートとし、半分を店用の控えレシートとして発行させるようなケースがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来にあっては、前述したドライブカムシャフト方式でこのパーシャルカット機能を持たせたものはない。仮に、ドライブカムシャフト方式でパーシャルカットを実現するためには、駆動モータ９として正転・逆転自在なものを用い、その立上がり（ホームポジションＡ）からの時間管理等により切断刃ホルダ５の停止・反転位置を制御する必要がある。例えば、パーシャルカット指示であった場合、図４（ｂ）に示すように、切断刃ホルダ５がパーシャルカット位置Ｃまで移動したことが時間管理等により検知されると駆動モータ９が一旦停止を経て逆転駆動に切換えられることにより切断刃４は用紙１をフルカットせずにホームポジションＡ側に復帰する。その後、フルカット指示があると、図４（ａ）で説明したように駆動モータ９の正転駆動に伴い切断刃４がホームポジションＡとフルカット位置Ｂとの間を往復して、用紙１をフルカットし、待機位置に戻る。
【０００７】
このようにドライブカムシャフト方式であっても、駆動モータ９を正転・逆転駆動させる方式を併用すればパーシャルカットを実現できる。
【０００８】
ところが、駆動モータ９に対する駆動電圧のばらつき、各種部品精度のばらつき等に起因して、切断刃４がホームポジションＡからパーシャルカット位置Ｃまで移動したことの検知動作、駆動モータ９の停止・反転動作等にもばらつきを生じてしまい、パーシャルカットにおいて目的とする均一な用紙切り残し量を実現することは難しい。ちなみに、ドライブカムシャフト方式の場合、図４中に示すように、切断刃４の移動範囲中の所定位置にパーシャル用スイッチ１５を設け、切断刃ホルダ５（切断刃４）がこのパーシャル用スイッチ１５まで移動したことが検知されたら駆動モータ９を一旦停止させることでパーシャルカット位置Ｃまでの移動に抑え逆転駆動に切換えるように構成することも可能であるが、比較的高速で移動している最中にこのような検知動作、停止・反転動作等を行なう場合も同様にばらつきを生じてしまうため、パーシャルカットにおいて目的とする均一な用紙切り残し量を実現することは難しい。従って、正確なパーシャルカット機能を持たせるには、鋏方式、Ｖ字方式等のカッタ構造の用紙切断装置を用いざるを得ない現状にある。
【０００９】
そこで、本発明は、小型軽量化に適した切断刃往復移動方式を用いる構成下に、フルカットはもちろん、例えば、常にパーシャルカットの用紙切り残し量が一定で安定するような停止位置制御を適正に行なえる用紙切断装置を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、ドライブカムシャフト方式を用いた場合に切断刃の停止位置制御を容易に実現できる用紙切断装置を提供することを目的とする。
【００１１】
さらに、本発明は、特にパーシャルカットを適正に行なえる用紙切断装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、切断刃が搭載された切断刃ホルダに設けられた滑り子が追従する螺旋状のガイド溝が無端状とされて折り返され往復で交差するように形成されたドライブカムシャフトを駆動モータにより一方に回転させることで、前記切断刃ホルダを用紙幅方向に往復移動させて用紙を切断する用紙切断装置において、前記ドライブカムシャフトの前記ガイド溝の領域として、前記切断刃ホルダのホームポジション側に設定された高速移動域と、前記ドライブカムシャフトの前記ガイド溝の領域として、前記高速移動域に連続させて前記切断刃ホルダのホームポジションと反対側に設定され、前記高速移動域よりも溝間隔が狭くなるように設けられることで前記高速移動域よりも前記切断刃ホルダの移動速度を低速にする低速移動域と、所望の用紙切り残し幅に対応する位置であって前記低速移動域での前記切断刃ホルダの移動域中に含まれる監視位置まで当該切断刃ホルダが移動したことを検知する監視スイッチと、用紙をフルカットするフルカットモード時には、前記ドライブシャフトを前記駆動モータによって一方向にのみ回転させる手段と、用紙をパーシャルカットするパーシャルカットモード時には、前記監視位置までの前記切断刃の移動が前記監視スイッチにより検知されたときに前記駆動モータを一旦停止させて当該駆動モータを正転から反転に切換えるモータ制御手段と、を備える。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図１ないし図３に基づいて説明する。本実施の形態の用紙切断装置は、例えば、ＰＯＳ端末中に内蔵されるレシートプリンタにおけるレシート用紙切断装置２０に適用されている。ここに、基本構成は従来例に準ずるものであり、図４及び図５で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する。
【００１７】
まず、本実施の形態では、切断刃４の移動範囲の途中であって、用紙基準端から所望の用紙切り残し幅ｔに対応する位置にパーシャルカット用の監視位置Ｄが設定されている。また、切断刃ホルダ５（切断刃４）の移動範囲中にはこの切断刃ホルダ５が監視位置Ｄまで移動したことを検知してオンする監視スイッチとしてのパーシャル用スイッチ２１が設けられている。さらに、本実施の形態のドライブカムシャフト２２は、２段階以上（本実施の形態では、２段階）の異なる速度を発現するように軸方向に高速移動域Ｈと低速移動域Ｌとが構造的に設定されている。ここに、移動域としてはホームポジションＡ側に設定された高速移動域Ｈが主体をなし、低速移動域Ｌは従属的なものであるが、この低速移動域Ｌはパーシャル用スイッチ２１の位置（監視位置Ｄ）をその移動域中に含むようこのパーシャル用スイッチ２１の位置よりもホームポジションＡ側位置から設定されている。このような高速、低速移動域Ｈ，Ｌは、各々、等速移動域ではあるが、ドライブカムシャフト２２の駆動軸８上に形成される螺旋状のガイド溝２３の溝間隔を異ならせる構造上の工夫により実現されている。即ち、図１中に示すように、高速移動域Ｈに属するガイド溝２３の溝間隔に対して低速駆動域Ｌに属するガイド溝２３の溝間隔が狭くなるようにガイド溝２３が連続して形成されており、駆動軸８の回転速度が一定であって低速駆動域Ｌではガイド溝２３における軸方向の進み量が少なく、切断刃ホルダ５の移動速度が低速となるように設定されている。このようなドライブカムシャフト２２が２段階以上に設定された移動速度で切断刃ホルダ５を移動させる移動速度制御手段の主体をなしている。なお、ドライブカムシャフト２２の両端付近は移動方向変換用の低速なる反転移動域Ｒ１，Ｒ２として設定されている。
【００１８】
また、駆動モータ９に対しては図２に示すようなブレーキ回路２４が設けられている。このブレーキ回路２４はホームポジションスイッチ１４又はパーシャル用スイッチ２１がオンしたときにリレーコイル２５ａに通電されて駆動モータ９をモータ電源から切り離して駆動モータ９にブレーキをかける回生回路を形成するよう切換えられるリレー接点２５ｂを有するリレー回路２５により構成されている。なお、２６はフルカットモード時にはオフされ、パーシャルカットモード時にはオンするモード対応スイッチである。
【００１９】
このような構成において、図３に示すフローチャートを参照して動作を説明する。まず、フルカットモード時について説明する。この場合、モード対応スイッチ２６はオフしており、パーシャル用スイッチ２１のオン・オフは関与しない。ホームポジションＡ付近に位置する状態で駆動モータ９がオン（正転）すると、ドライブカムシャフト２２も回転駆動され、そのガイド溝２３、滑り子６の嵌合関係により切断刃ホルダ５が用紙幅方向に移動する。この切断刃ホルダ５の移動に伴い切断刃４が回転することにより固定刃１２との協働により用紙１を順次切断する。これにより、図１（ａ）に示すように、用紙１は切断（フルカット）される。位置Ｂで示す他端側に移動してガイド溝２３の折り返し端部に至ると（反転移動域Ｒ２）、ガイド溝２３によってそのまま切断刃ホルダ５の移動方向がホームポジションＡ側に向かう逆方向（復帰方向）に切換えられる。そして、最終的にホームポジションＡ側に戻ったことがホームポジションスイッチ１４により検知されると（反転移動域Ｒ１）、このホームポジションスイッチ１４がオンして駆動モータ９をモータ電源から切り離すことで駆動モータ９をオフさせると同時にブレーキ回路２４が作用し切断刃ホルダ５を所定のホームポジション停止位置Ｅで停止させ、待機状態となる。このようにして、フルカットモード時には、ドライブカムシャフト３を常に一方向に回転させたまま切断刃ホルダ５が往復移動される。ただし、低速移動域Ｌ中を移動する際には切断刃ホルダ５（切断刃４）の移動速度は低速等速状態となる。
【００２０】
次に、パーシャルカットモード時の動作について説明する。この場合、モード対応スイッチ２６はオンしており、パーシャル用スイッチ２１のオン・オフが関与する。ホームポジションＡ付近に位置する状態で駆動モータ９がオン（正転）すると、ドライブカムシャフト２２も回転駆動され、そのガイド溝２３、滑り子６の嵌合関係により切断刃ホルダ５が用紙幅方向に移動する。この切断刃ホルダ５の移動に伴い切断刃４が回転することにより固定刃１２との協働により用紙１を順次切断する。このような切断刃ホルダ５の移動に伴い、監視位置Ｄに達したことがパーシャル用スイッチ２１により検知されると、このパーシャル用スイッチ２１がオンして駆動モータ９をモータ電源から切り離すことで駆動モータ９をオフさせると同時にブレーキ回路２４が作用し切断刃ホルダ５を所定のパーシャルカット位置Ｆで一旦停止させた後、この駆動モータ９を逆転駆動に切換える。このような駆動モータ９の正転から反転への切換えは、図示しないＣＰＵ等におけるモータ制御手段の機能として実行される。これにより、切断刃ホルダ５の移動方向がホームポジションＡ側に向かう逆方向（復帰方向）に切換えられる。そして、最終的にホームポジションＡ側に戻ったことがホームポジションスイッチ１４により検知されると（反転移動域Ｒ１）、このホームポジションスイッチ１４がオンして駆動モータ９をモータ電源から切り離すことで駆動モータ９をオフさせると同時にブレーキ回路２４が作用し切断刃ホルダ５を所定のホームポジション停止位置Ｅで停止させ、待機状態となる。
【００２１】
ここで、監視位置Ｄ付近での挙動について説明する。切断刃ホルダ５が監視位置Ｄに到達したことの検知はパーシャル用スイッチ２１により行われるが、切断刃ホルダ５の移動速度が遅くなる低速移動域Ｌ中で行われるため、その検知動作を正確に行なえる。また、パーシャル用スイッチ２１による検知動作後の切断刃ホルダ５（切断刃４）（＝駆動モータ９）の停止動作も低速移動域Ｌ中で行われるため、その駆動電圧等にばらつきがあったとしても、監視位置Ｄからわずかで一定距離となる安定したパーシャルカット位置Ｆで停止するように制御することができる。特に、低速移動域Ｌ中でブレーキ回路２４を利用して駆動モータ９を停止させているため、極めて短時間で停止させることができるため、監視位置Ｄから停止位置までの距離が安定する。つまり、用紙切り残し幅ｔに応じて監視位置Ｄと低速移動でブレーキを受けた場合に停止するまでに要する距離との関係を適正に設定しておくだけで、用紙切り残し幅ｔが常に一定となる安定したパーシャルカット動作を行なわせることができる。また、パーシャルカット時であっても、監視位置Ｄ付近に至るまでは、高速移動域Ｈにて切断刃ホルダ５が高速移動しながら用紙１を切断し、復帰時にも大半は高速移動域Ｈにて高速移動するので、用紙切断処理に要する時間を必要以上に遅くしてしまうような不具合もない。また、高速移動域Ｈ、低速移動域Ｌなる速度の異なる領域が設定されているが、ドライブカムシャフト２自身の構造の工夫により速度が切換えられるため、駆動モータ９の回転速度には変更を要しないので、回転方向を切換えるだけの簡単な制御で済む。
【００２２】
なお、本実施の形態では、円盤状の切断刃４と板状の固定刃１２との協働により切断する構成例としたが、このような方式に限らず、例えば、板状のガイド板に沿って移動する円盤状の切断刃同士の協働により切断する方式であっても同様に適用することができる。
【００２３】
また、レシートプリンタへの適用に限らず、長尺状の用紙に関してパーシャルカットとフルカットとを必要とする機器であれば、同様に適用し得る。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、切断刃に関してパーシャルカット等のために位置制御を要する場合には、移動範囲の途中に監視位置を設定しておけば、低速駆動域中でこの監視位置を基準に行なうことでばらつきを最小限に留めた安定した適正な位置制御が可能となる上に、このような低速駆動域は一部に留まるように２段階以上の移動速度を設定して高速駆動域を持たせることで切断処理に要する全体的な時間を必要以上に遅くしてしまう不具合も回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のフルカット時及びパーシャルカット時の動作を示す概略側面図である。
【図２】ブレーキ回路を示す概略回路図である。
【図３】切断動作を説明するための概略フローチャートである。
【図４】ドライブカムシャフト方式の従来のフルカット時及び想定したパーシャルカット時の動作を示す概略側面図である。
【図５】従来のレシート用紙切断装置の構成を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
４ 切断刃
５ 切断刃ホルダ
９ 駆動モータ
２１ 監視スイッチ
２２ ドライブカムシャフト
２３ ガイド溝
Ｄ 監視位置
Ｌ 低速移動域

Claims (1)

1. 切断刃が搭載された切断刃ホルダに設けられた滑り子が追従する螺旋状のガイド溝が無端状とされて折り返され往復で交差するように形成されたドライブカムシャフトを駆動モータにより一方に回転させることで、前記切断刃ホルダを用紙幅方向に往復移動させて用紙を切断する用紙切断装置において、
   前記ドライブカムシャフトの前記ガイド溝の領域として、前記切断刃ホルダのホームポジション側に設定された高速移動域と、
   前記ドライブカムシャフトの前記ガイド溝の領域として、前記高速移動域に連続させて前記切断刃ホルダのホームポジションと反対側に設定され、前記高速移動域よりも溝間隔が狭くなるように設けられることで前記高速移動域よりも前記切断刃ホルダの移動速度を低速にする低速移動域と、
   所望の用紙切り残し幅に対応する位置であって前記低速移動域での前記切断刃ホルダの移動域中に含まれる監視位置まで当該切断刃ホルダが移動したことを検知する監視スイッチと、
   用紙をフルカットするフルカットモード時には、前記ドライブシャフトを前記駆動モータによって一方向にのみ回転させる手段と、
   用紙をパーシャルカットするパーシャルカットモード時には、前記監視位置までの前記切断刃の移動が前記監視スイッチにより検知されたときに前記駆動モータを一旦停止させて当該駆動モータを正転から反転に切換えるモータ制御手段と、
   を備えることを特徴とする用紙切断装置。

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