JP4076602B2 - シート材切断装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙、フィルムなどのシート材、特に印画紙などのコーティングしたシート材の切断において、被切断成品シート材に切断部の変色やコーティング層の膨れ、はがれ等が生じない切断を可能にし、かつ組み立てが容易なシート材切断装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
複写機、プリンタ、などに搭載され、紙、フィルム、などのシート材を切断するシート材切断装置としては、可動刃を回転させて切断するロータリ式切断装置や2枚の丸刃を紙幅方向に移動させて切断するローラ式切断装置が使用される。しかし、これらの切断装置は切れ刃の位置が固定されないために、例えば画像ラボ機などに搭載され印画紙などの厚紙を切断する場合には切断線が変動したり、切断面が荒れたりするという問題点がある。そこで、可動刃と固定刃とを剪断角をもたせて圧接摺動させて切断するスライド式切断装置が使用される。このような切断装置として、例えば実公昭58−37594号公報に記載の切断幅に対応する長さの直線刃先を有する可動刃を固定刃に圧接摺動させて切断する切断装置や、特開平01−289697号公報、特開平04−300198号公報記載の刃先線が逆V字形に窪んだ薄板状の可動刃と直線刃先の固定刃を圧接摺動させて切断する切断装置などがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のロータリ式、ローラ式、スライド式のいずれのシート材切断装置でも、可動刃と固定刃の交差接触を確実にするために固定刃、可動刃ともに何らかの形で両者共に可動に指示されているので、切断線を決める刃先同士の噛み合い位置にがたが生じて切断線がずれやすく、前記のように印画紙などの厚紙を切断する場合には切断線にずれが生じたり、切断面がけばだったり、切断線が着色したりするという問題点があった。
【0004】
また、従来の切断装置は、部品数が多く、かつ組み立て工数がかかるという欠点があった。
【0005】
そこで本発明は、剛性の高い棒状直線の固定刃と可動刃を使用するとともに、切断線を決定する固定刃を完全に固定して可動刃の方を揺動させて圧接することにより、切断線のずれをなくし、印画紙などの厚紙の切断において確実な切断を可能にすると共に、組み立てが容易なシート材切断装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のシート材切断装置は、直線状の刃先を有する可動刃と固定刃の刃先を交差圧接して摺動させ、両刃先の間に挿入されたシート材を切断するシート材切断装置であって、前記可動刃は可動刃先との離間側の両端に該可動刃先を揺動可能とするための可動刃支持部を有し、前記可動刃を駆動する駆動手段と、前記固定刃の両端を固定するフレームと、前記可動刃を軸支する揺動アームと、前記可動刃先を前記固定刃先に圧接するように付勢する付勢手段とを備え、前記駆動手段は、モータと、該モータに連結するモータクランクとを有し、前記揺動アームは、駆動側クランクおよび従動側クランクと、トルク伝達部材とを有し、前記駆動側クランクはL字型部材であって、該L字型の一方の足で前記可動刃の駆動側可動刃支持部を揺動可能に軸支し、前記L字型の他方の足で前記モータクランクに連結し、前記L字型の角隅部に設けられた揺動支点で前記フレームに対して揺動可能に軸支され、前記従動側クランクは前記可動刃の従動側可動刃支持部を揺動可能に軸支し、前記モータクランクと前記駆動側クランクとによって前記モータの回転を前記揺動アームの揺動運動に変換し、該揺動アームの揺動運動によって前記可動刃支持部を揺動運動させながら前記可動刃を駆動することにより、前記可動刃先を切断方向に直線移動させて前記固定刃先に交差圧接させ摺動させてシート材を切断することを特徴とするものである。
【0007】
即ち、本発明のシート材切断装置は、従来の切断装置のように固定刃を揺動などして可動刃に圧接させるのでなく、切断線を決める固定刃はフレームに固定しておき、可動刃の方を揺動させて固定刃に圧接させるので、印画紙などの厚紙を切断しても切断線のずれることがない。また、揺動アームをフレームに揺動可能に軸支し、この揺動アームに可動刃を揺動可能に軸支し、かつ付勢手段により可動刃先を固定刃に圧接するようにされているので、揺動アームの揺動により可動刃先は固定刃に圧接されながら往復運動をしてシート材を切断する。これにより装置の小形化ができる。
【0008】
前記フレームは、前記固定刃を梁として該固定刃の両端部に駆動側フレームと従動側フレームを固定して構成されることが装置の小形化のために一層望ましい。即ち、従来の切断装置においては、左右フレームを連結する梁フレームを設けてこの梁フレームに固定刃を装着したが、本発明の方式によれば固定刃が梁フレームを兼ねるので梁フレームを別に設ける必要がなく小型にかつコストの低減ができる。
【0009】
また、前記揺動アームは、前記駆動側フレームおよび前記従動側フレームにそれぞれ揺動可能に軸支された前記駆動側クランクおよび前記従動側クランクと、前記駆動側クランクおよび前記従動側クランクを連結して揺動トルクを伝達する前記トルク伝達部材とを備え、前記可動刃の両端が前記駆動側クランクと前記従動側クランクの腕により揺動可能に軸支されることにより簡易に可動刃の往復駆動が可能である。
【0010】
また、前記駆動側クランクおよび従動側クランクと前記トルク伝達部材は板金加工により成形されることにより従来のロッドによるトルク伝達部材よりも安価に剛性の高いトルク伝達部材がえられる。また、前記従動側クランクと前記トルク伝達部材は一体にして板金加工により成形されることにより一層部品点数の低減とコスト低減が可能になる。
【0011】
さらに、本発明のシート材切断装置の前記駆動側クランクはL字型の一方の足で前記可動刃の駆動側可動刃支持部を揺動可能に軸支する支持アームと他方の足が駆動手段に係合する駆動アームと該L字型の角隅部に設けられた揺動支点からなるL字型部材から形成され、前記駆動側フレームには前記駆動側クランクの揺動支点を軸支する軸支点と該軸支点近傍の長孔とが設けられ、前記駆動アームを前記駆動側フレームの固定刃側から前記長孔に挿入して潜らせ、前記駆動側フレームの固定刃側の反対側に覗かせて組み立てることを特徴とするものである。
【0012】
即ち、本発明のシート材切断装置では、支持アームと駆動アームを一体にした駆動側クランクの駆動アーム側をフレームに設けられた長孔を潜らせて組み立てるので、部品点数が少なく組み立てが簡単で組み立て工数とコストの低減ができる。この駆動側クランクは板金加工で成形することがコスト低減のためにさらに望ましい。
【0013】
なお、本切断装置の駆動手段は切断刃の切り終わり側に配設することが望ましい。これは以下の理由によるものである。即ち、この種のカッタは、切断負荷によって刃物の支軸回りに刃先同士の圧接力が高まる向きのモーメントが生じるように設計してある。このため、可動刃が用紙に食い付く瞬間の衝撃が刃先同士の圧接方向にも作用する。例えば、紙厚をt、剪断角をαとした場合、可動刃が用紙に食い付く瞬間に、刃先同士は用紙の縁よりt/tanαだけ手前で接触しており、圧接方向の衝撃が繰り返し加わることによって、この部分に偏摩耗が発生する。これにより、用紙の幅や挿入位置が変わって偏摩耗部分と重なった時に切断不具合が発生することがある。これに対し、切り終わり側に駆動部を配置すると、駆動部から遠い位置で切断が開始されるため、可動刃が用紙に食い付く瞬間の衝撃がトルク伝達部材の弾性変形により吸収されて和らげられ、上記のような偏摩耗が比較的浅く広い形状になり、用紙の幅や挿入位置が変わっても、切断不具合が起こり難くなる。さらに、切り終わり側に駆動部を配置すると、駆動部に近い位置で切断が終了するため、トルク伝達部材の弾性変形による刃先同士のオーバーラップ不足が生ずることがなく用紙の切り残しの発生が防止できる。また、切断終了の瞬間、切断刃が切断負荷から一気に解放されてトルク伝達部材に蓄積された弾牲変形により弾かれることにより発生する音や振動も少なくなる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の1実施形態により具体的に説明する。図1は第1実施形態の本発明のシート材切断装置の分解斜視図、図2はその正面図、図3は図2のP−P断面図、図4は可動刃と固定刃の交差角を説明する図である。
【0015】
図において、固定刃7は直線状の刃先線7aを有する長形厚板状をなし、その両端に従動側フレーム(左フレーム)11と駆動側フレーム(右フレーム)21をそれぞれ2本づつのビス13、13で固定している。これによって、固定刃7が梁を形成して従動側、駆動側フレーム(左右フレーム)11、21を連結しているので、従来の切断装置のような左右フレームを連結する梁フレームが不要になり、部品点数が減少できる。
【0016】
可動刃1は直線状の刃先線1aを有する長形厚板状をなし、図1の左端下部に突起した刃先案内部1cが設けられている。この刃先案内部1cの刃面側が固定刃7の刃先7aに摺接して可動刃1の刃先を案内するようになっている。可動刃1には両端端面の上方に可動刃支持ピン2が植設され、刃先案内部1cの端面にはばね係止ピン6が植設されている。
【0017】
駆動側クランク3は、板金加工により作られた変形L字型の板状をなし、このL字型の角隅部に設けられた軸孔3aを中心として揺動する。このL字型の一方の足の端部近傍に支持ピン孔3bが設けられ、可動刃1の可動刃支持ピン2を揺動可能に軸支して支持アーム31を形成している。L字型の他方の足の端部にスライド溝3cが設けられて駆動アーム32を形成し、スライド溝3cにモータ8のモータクランクピン9aが係合して駆動側クランク3を軸孔3aを中心として揺動させるようになっている。駆動アーム32は、その面が支持アーム31の面と平行でかつ両者の面に段差が付くように、L字型の角部の腕の付け根近傍でくねって曲げられている。この段差は駆動アーム32を右フレーム21の長孔23を潜らせたときに支持アーム31がフレーム21の内側に、駆動アーム32がその外側に位置して長孔23内を自由に揺動できるようにされている。支持アーム31の腕中央部側面にはヒンジ33が直角に曲げて設けられ、貫通孔33aに挿通されたビス34と植設されたノックピン35とによりトルク伝達部材5の一端側5aを固定するようになっている。
【0018】
従動側クランク4にはその両端近傍にクランクの揺動の支点になる軸孔4aと可動刃1の可動刃支持ピン2を揺動可能に軸支する支持ピン孔4bが設けられている。従動側クランク4の腕の側面に直角にトルク伝達部材5の他端5bが固定されている。本実施形態のように従動側クランク4とトルク伝達部材5とは一体の板材から板金加工により成形されることが望ましいが、別個に製作して溶接などにより固着してもよい。トルク伝達部材5は剛性をますためにL字断面のビーム状をなし、前述のようにその一端5aに支持アーム31のヒンジ33を固定して駆動側クランク4の駆動トルクを従動側クランク5に伝達するようになっている。
【0019】
左フレーム11には、軸ピン12が左フレーム11の外側に突出するように植設され、従動側クランク4の軸孔4aに挿通されて従動側クランク4を揺動可能に軸支する。また、左フレーム11にはばね係止部15が設けられ、このばね係止部15と可動刃1のばね係止ピン6との間にはコイルばね14(付勢手段)が張設されて可動刃1の刃先1aが固定刃先7aに圧接されるように付勢されている。
【0020】
右フレーム21には内側に向けて軸ピン22が植設され、駆動側クランク3の軸孔3aに挿通して駆動側クランク3を揺動可能に軸支するようになっている。また、右フレーム21には長孔23と24および窓25が設けられている。長孔23は組み立ての際に駆動側クランク3の駆動アーム32を潜らせることができ、駆動側クランク3が揺動するとき障害にならぬ大きさにされている。長孔24には、駆動側クランク3の支持ピン孔3bに挿通され右フレーム21の外側まで突出した可動刃1の可動刃支持ピン2が貫通され、駆動側クランク3が揺動するとき回動できるようになっている。この右フレーム21の外側に突出した可動刃支持ピン2の先端で図示しないリミットスイッチを作動させモータ8を回転、停止させるようになっている。窓25はモータ8を右フレーム21の内側にセットするときにモータクランク9が右フレーム21の外側に覗くことができるような大きさにされている。
【0021】
以下、上記構成の本発明のシート材切断装置の組み立てについて説明する。まず、左右フレーム11、21を固定刃7の両端にそれぞれ2本のビス13を用いて固定してフレームを構成する。次に駆動側クランク3の駆動アーム32を内側から長孔23に潜らせてフレーム21の外側に出し、軸ピン22を軸孔3aに挿通する。次に可動刃1の駆動側の可動刃支持ピン2を支持ピン孔3bに挿通したのち、従動側クランク4と一体になったトルク伝達部材5を左フレーム11の方向から挿入し、従動側の可動刃支持ピン2を支持ピン孔4bに、軸ピン12を軸孔4aに挿通する。その後、トルク伝達部材5の一端5aと駆動側クランク3のヒンジ33とをビス34とノックピン35を用いて固定する。そして、可動刃先1aが固定刃先7aに圧接するように、コイルばね4の一端4aをばね係止部15に、他端14bを可動刃1のばね係止ピン6に装着する。次に、モータ8のクランク9を窓25に潜らせてモータクランクピン9aを駆動側クランク3のスライド溝3cに係合させた後、モータ8を図示しないねじなどにより右フレーム21に固定する。
【0022】
このように組み立てたときに、可動刃先1aが固定刃先7aに対して図2に示すように剪断角αを持ち、図4に示すように交差角βを持つように設定される。これにより、切断進行時に可動刃と固定刃の両刃先の接点が常に点で接し、刃物が摩耗しても小さい力で綺麗に切断ができる。この剪断角α、交差角βは被切断シート材により変えられるが、通常剪断角αは1.0〜10.0度に、交差角βは0.05〜0.3度とすることが望ましい。
【0023】
上記構成の本発明の切断装置の動作について説明する。モータ8を回転駆動すると、モータクランクピン9aに係合しているスライド溝3cにより図3に示すように駆動側クランク3が軸ピン22を中心として図のX方向の反時計方向に揺動し、トルク伝達部材5を介して揺動トルクが従動側クランク4に伝達され、駆動側クランク3と従動側クランク4が同期して揺動する。このとき、可動刃1の両端は可動刃支持ピン2により駆動側クランク3と従動側クランク4の支持ピン孔3b,4bに支持されており、かつコイルばね14により可動刃先1aと固定刃先7aとが圧接するように付勢されているので、可動刃1はその刃先1aを固定刃先7aに圧接しながら図3のY方向に下降し、両刃先間に挿入された図示しないシート材を切断する。このとき、切断線を決定する固定刃は固定されているので、従来の固定刃を動かして可動刃に圧接させる切断装置のように切断線がずれるおそれがない。切断が終了してさらにモータ8が回転するとクランク4は図のX方向の時計方向に揺動し可動刃1はY方向に上昇する。この揺動運動により右フレーム21の長孔24から突出した可動刃支持ピン2の突出部は軸ピン22を中心として回動し、図示しないリミットスイッチを作動させてモータ8を停止する。
【0024】
図5は本発明第2実施形態のシート材切断装置の分解斜視図である。前記図の第1実施形態と共通の部品については同一の記号を使用する。図について説明すると、駆動側クランク42と従動側クランク43は棒状のトルク伝達部材44で連結され、可動刃1を両端の可動刃支持ピン2で支持している。駆動側クランク42と、モータ8のモータクランクピン9aに係合して駆動側クランク42を揺動駆動する駆動アーム41はフレーム40を両側から挟んでフレーム40のスライド溝40aに貫挿されたアームピン45で連結される。駆動側クランク42を固定したトルク伝達部材44の一端44aがフレームの軸孔40bと駆動アーム41の軸孔41aに挿通されている。これにより、モータ8が回転すると駆動アーム41が軸孔41aを中心として揺動し、アームピン45を介して駆動側クランク42をトルク伝達部材44を軸として揺動させる。そして、可動刃支持ピン2により支持している可動刃1を往復駆動して固定刃7と協同してシート材を切断する。
【0025】
本発明第2実施形態のシート材切断装置は、前記第1実施形態に比しやや部品数が増す点はあるが、固定刃を不動に固定しており、前記第1実施形態と同様の効果が得られる。
【0026】
以上説明したように、本発明の実施形態のシート材切断装置は、従来の切断装置のように固定刃を動かして可動刃に圧接させるのでなく、切断線を決める固定刃は固定しておき、可動刃の方を揺動させて固定刃に圧接させるので、印画紙などの厚紙を切断しても切断線のずれることがない。また、可動刃はフレームに揺動可能に軸支された揺動アームの揺動により往復運動をしてシート材を切断するの構造なので装置が小形にできる。
【0027】
また、フレームは固定刃の両端に左右フレームを固定して固定刃を梁として構成されるので、従来の切断装置のように左右フレームを連結する梁フレームを別に設ける必要がなく小型にかつコストが低減できる。また、この揺動アームを板金加工により成形した駆動側クランク、従動側クランク及びそれを連結して同期駆動するトルク伝達部材から構成し、従動側クランクとトルク伝達部材を板金加工により一体成形しているので、安価に剛性の高いトルク伝達部材がえられ、一層の部品点数の低減とコスト低減が可能になる。
【0028】
さらに前記駆動側クランクを、角隅部に設けられた支点を中心として揺動し、一方の足で可動刃を揺動可能に軸支する支持アームと他方の足で駆動手段に係合する駆動アームを有するL字型に形成し、この駆動アームを右フレームに設けられた長孔に挿入して潜らせ、駆動アームを覗かせて組み立てるので、部品点数が少なく組み立てが簡単で組み立て工数とコストの低減ができる。
【0029】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のシート材切断装置は、部品数が少なく組み立てが容易で、かつ切断線のずれがなく印画紙などの切断においても安定した切断が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明第1実施形態のシート材切断装置の分解斜視図である。
【図2】本発明実施形態のシート材切断装置の正面図である。
【図3】図2のP−P断面図である。
【図4】可動刃と固定刃の交差角を説明する図である。
【図5】本発明第2実施形態のシート材切断装置の分解斜視図である。
【符号の説明】
1 可動刃
2 可動刃支持ピン
3 駆動側クランク
3a 軸孔
3b 支持ピン孔
3c スライド溝
4 従動側クランク
4a 軸孔
4b 支持ピン孔
5 トルク伝達部材
6 ばね係止ピン
7 固定刃
8 モータ(駆動手段)
9 モータクランク
11 従動側フレーム(左フレーム)
12 軸ピン
13 ビス
14 コイルばね(付勢手段)
15 ばね係止部
21 駆動側フレーム(右フレーム)
22 軸ピン
23 長孔
24 長孔
25 窓
31 支持アーム
32 駆動アーム
33 ヒンジ
34 ビス
35 ノックピン
40 駆動側フレーム
41 駆動アーム
42 支持アーム
43 従動側アーム
44 トルク伝達部材
45 リンクピン
Claims (6)
- 直線状の刃先を有する可動刃と固定刃の刃先を交差圧接して摺動させ、両刃先の間に挿入されたシート材を切断するシート材切断装置であって、前記可動刃は可動刃先との離間側の両端に該可動刃先を揺動可能とするための可動刃支持部を有し、前記可動刃を駆動する駆動手段と、前記固定刃の両端を固定するフレームと、前記可動刃を軸支する揺動アームと、前記可動刃先を前記固定刃先に圧接するように付勢する付勢手段とを備え、前記駆動手段は、モータと、該モータに連結するモータクランクとを有し、前記揺動アームは、駆動側クランクおよび従動側クランクと、トルク伝達部材とを有し、前記駆動側クランクはL字型部材であって、該L字型の一方の足で前記可動刃の駆動側可動刃支持部を揺動可能に軸支し、前記L字型の他方の足で前記モータクランクに連結し、前記L字型の角隅部に設けられた揺動支点で前記フレームに対して揺動可能に軸支され、前記従動側クランクは前記可動刃の従動側可動刃支持部を揺動可能に軸支し、前記モータクランクと前記駆動側クランクとによって前記モータの回転を前記揺動アームの揺動運動に変換し、該揺動アームの揺動運動によって前記可動刃支持部を揺動運動させながら前記可動刃を駆動することにより、前記可動刃先を切断方向に直線移動させて前記固定刃先に交差圧接させ摺動させてシート材を切断することを特徴とするシート材切断装置。
- 前記フレームは、前記固定刃を梁として該固定刃の両端部に駆動側フレームと従動側フレームを固定して構成され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。
- 前記揺動アームは、前記駆動側フレームおよび前記従動側フレームにそれぞれ揺動可能に軸支された前記駆動側クランクおよび前記従動側クランクと、前記駆動側クランクおよび前記従動側クランクを連結して揺動トルクを伝達する前記トルク伝達部材とを備え、前記可動刃の両端が前記駆動側クランクと前記従動側クランクの腕により揺動可能に軸支されることを特徴とする請求項1または2に記載のシート材切断装置。
- 前記駆動側クランクおよび前記従動側クランクと前記トルク伝達部材は板金加工により成形されていることを特徴とする請求項3に記載のシート材切断装置。
- 前記従動側クランクと前記トルク伝達部材は一体にして板金加工により成形されていることを特徴とする請求項3に記載のシート材切断装置。
- 前記駆動側クランクはL字型の一方の足で前記可動刃の駆動側可動刃支持部を揺動可能に軸支する支持アームと他方の足が駆動手段に係合する駆動アームと該L字型の角隅部に設けられた揺動支点からなるL字型部材から形成され、前記駆動側フレームには前記駆動側クランクの揺動支点を軸支する軸支点と該軸支点近傍の長孔とが設けられ、前記駆動アームを前記駆動側フレームの固定刃側から前記長孔に挿入して潜らせ、前記駆動側フレームの固定刃側の反対側に覗かせて組み立てることを特徴とする請求項4または5に記載のシート材切断装置。
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