JP4095009B2 - シート材切断装置 - Google Patents

Description

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。特に厚紙や複数枚の紙などの切断に適するシート材切断装置に関するものである。

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、あるいは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。

しかし、これら従来のロータリ式、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支持されているので、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。 そこで、発明者らは上記問題点を解決した回避したシート材切断装置として特許文献１のシート材切断装置を開発した。
特開平１０−３１５１８８号公報

しかしながら、厚い紙や２枚以上の紙を切断する場合には剪断角を大きくしなければならないために、可動刃の駆動側のストロークが非常に大きくなる。上記特許文献１のシート材切断装置は、一般のシート材の切断には適するが、上記の剪断角を大きく、刃物のストロークを大きく取るためには、揺動アームの長さを大きくせねばならず、そのために装置の厚さが厚くなるという問題点があった。一方、シート材切断装置を組み込む複写機、プリンタ、などでは装置のコンパクト化のため装置の厚さを薄くすることが要求されている。

そこで本発明は、剪断角を大きく、刃物のストロークを大きくしながら、装置の厚さが薄く、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。

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において、前記可動刃を駆動する駆動手段と、前記固定刃の両端を支持するフレームと、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、回転駆動手段と、該回転駆動手段に連結するクランクと、該クランクに連結し前記フレームに揺動可能に軸支される揺動アームと、該揺動アームに一方の支点で連結するリンクと、前記フレームに前記シート材の切断方向に縦長のガイドを有して設けられるガイド部材と、前記リンクの他方の支点と同軸に設けられ前記ガイド部材に係合するとともに前記可動刃を両端部から軸支する可動刃支持部とを有し、前記クランクにより前記回転駆動手段の回転運動を前記揺動アームの揺動運動に変換した後に、前記リンクと前記ガイド部材により前記揺動アームの揺動運動を前記可動刃支持部の前記シート材の切断方向への直線運動に変換し、前記可動刃先を前記シート材の切断方向に直線運動させ前記固定刃先に交差圧接して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。

すなわち、本発明のシート材切断装置は、切断線を決める固定刃はフレームに固定しておき、可動刃の方を直線運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、フレームに揺動可能に軸支した揺動アームにリンクの一方の支点を連結し、このリンクの他方の支点と同軸で可動刃支持部を軸支する。そして、揺動アームの揺動によりリンクの他方の支点を直線運動させ、リンクの他方の支点と同軸で軸支した可動刃支持部を直線運動させることにより、可動刃の刃先を付勢手段により固定刃に圧接しながら往復運動をしてシート材を切断する。この際に、特許文献１のように可動刃がアームの軸を中心として揺動するのでなく、可動刃は固定刃に対して直線運動する。このように可動刃は直線運動するので、刃のストロークを大きく取っても装置の切断部の厚さは大幅に薄くできる。

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。

前記揺動アームは、前記駆動側及び従動側フレームにそれぞれ揺動可能に軸支された駆動側揺動アームと従動側揺動アームとからなり、両アームは揺動トルクを伝達するトルク伝達部材により連結され、前記駆動側揺動アームと従動側揺動アームの腕部に前記リンクの駆動側リンクと従動側リンクとが回転可能に連結されることにより、簡易に可動刃の往復駆動が可能である。

前記駆動側フレーム及び前記従動側フレームにそれぞれ前記ガイド部材が設けられ、前記リンクの他方の支点に前記ガイド部材に係合して前記可動刃支持部を直線運動させる案内部が設けられることが望ましい。こうすれば、該案内部が、前記駆動側フレーム及び前記従動側フレームのガイド部材に係合して直線的に移動するので、前記リンクの他方の支点と同軸で軸支された前記可動刃支持部は直線的に移動し、前記可動刃支持部に軸支された可動刃は直線的に移動して可動刃先が固定刃に摺動する。

前記リンクに設けられた案内部と、前記リンクの他方の支点とが同軸に設けられることが望ましい。このリンクの案内部と前記リンクの他方の支点とを別個に設けることも可能であるが、同軸に設ける方が機構が簡素化される。

前記付勢手段は、前記リンクと前記可動刃とにそれぞれ係止部を設け、該両係止部の間に弾性体を張架して、該弾性体の張力により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ように構成されることが望ましい。これにより簡易な構造で確実に可動刃先を固定刃先に圧接できる。

前記可動刃は、可動刃支持部材に固着され、前記可動刃を軸支する前記可動刃支持部と前記可動刃に前記付勢手段を係止するばね係止部とが該可動刃支持部材に設けられることが望ましい。可動刃に直接、支軸や係止部を設けることも可能であるが、このように可動刃と可動刃支持部材を分けることにより可動刃の材質選択や刃物加工が容易になる。

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し、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。

本発明のシート材切断装置は、切断線のずれがなく厚紙などの切断においても安定した切断が可能である。また、厚紙や複数枚の紙の切断の場合に、刃物の剪断角、ストロークが大きくても装置の厚さを薄くできるので、複写機、プリンタ、などに装着が容易である。

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は本発明実施形態のシート材切断装置の分解斜視図、図２は図１の組み立て状態に置けるＰ−Ｐ断面図、図３は装置の正面図である。

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（右フレーム）１１と駆動側フレーム（左フレーム）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（右左フレーム）１１、２１を連結するので、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。

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の刃先右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は、可動刃支持部材１５に３本のビス１６により固定されている（図１では中央のビスは省略してある）。可動刃支持部材１５は薄板材の棹状をなし、その両端１５ｂ，１５ｃが曲げられたコ字形をなしている。そして、平面部１５ａに可動刃１を固定し、曲げられた両端の足部１５ｂ，１５ｃにそれぞれ可動刃支持ピン２が植設されている。また従動側の足部１５ｃが上方に延長されて先端にばね係止部１５ｄが設けられている。

駆動側揺動アーム３は、一辺に駆動部３１と他辺に連結部３２を備えた板金加工のＬ字型部材からなり、駆動部３１の一端側に設けられた軸孔と駆動側フレーム１１に設けられた軸孔に挿通されたピン３ａにより揺動可能に支持されている。駆動部３１の他端側に設けられた軸孔にピン３ｂが挿通されて、ピン３ｂにより駆動側リンク１７が揺動可能に連結される。駆動部３１のほぼ中央にスライド溝３ｃが設けられ、スライド溝３ｃにモータ８に軸着されたクランク９のクランクピン９ａが係合して、モータ８の回転により駆動側揺動アーム３をピン３ａを中心として揺動させるようになっている。

従動側揺動アーム４も駆動側揺動アーム３と同形状のＬ字型部材で、対称にして使用され、同様に駆動部４１と連結部４２を備える。そして駆動側揺動アーム３と同様に一端側に設けられた軸孔と駆動側フレーム１１に設けられた軸孔に挿通されたピン４ａを中心として揺動し、そしてピン４ａの反対側のピン４ｂに従動側リンク１８が連結される。駆動側揺動アーム３と従動側揺動アーム４は、それぞれの連結部３２と４２がビス３３、４３によりトルク伝達部材５に固定される。これにより、駆動側揺動アーム３がモータ８により揺動駆動されると、トルク伝達部材５により回転トルクが伝達されて、同期して従動側揺動アーム４も揺動する。

駆動側リンク１３と従動側リンク２３は長形の棹体をなし、それぞれの一端が駆動側揺動アーム３と従動側揺動アーム４のピン３ｂ，４ｂに回転可能に連結される。そして、それぞれの他端に設けられたピン孔１３ａ，２３ａに可動刃支持部材１５の両端の可動刃支持ピン２が挿通され、可動刃支持部材１５に固定された可動刃１を揺動可能に支持するようになっている。駆動側揺動アーム３と従動側揺動アーム４のピン孔１３ａ，２３ａに挿通された可動刃支持ピン２の先端側には、駆動側リンク１３と従動側リンク２３を挟んでローラ６が嵌装されて案内部を構成し、ローラ６が後述する駆動側フレーム１１と従動側フレーム２１に設けられたガイド溝１２、２２に挿入されて、駆動側と従動側のリンク１３、２３の運動により可動刃１がガイド溝１２、２２に案内されて上下動されるようになっている。なお、従動側リンク２３のピン孔２３ａ側が延長されてその先端にばね係止部４ｄが設けられている。

駆動側フレーム１１と従動側フレーム２１には、それぞれ可動刃の移動方向に、ガイド部材を構成する縦長のガイド溝１２、２２が設けられている。そして前述のように、このガイド溝１２、２２に可動刃支持部材１５の両端の可動刃支持ピン２に嵌装されたローラ６が挿入され、可動刃１がガイド溝１２、２２に案内されて上下動するようになっている。

駆動側フレーム１１の下側にはモータ８がビス１８により固定され、モータ８に軸着されたクランク９が駆動側フレーム１１に繰り抜かれた丸孔１１ａから駆動側揺動アーム３側に覗くようにされている。そして、クランクピン９ａが駆動側揺動アーム３のスライド溝３ｃに挿通される。これにより、モータ８が回転すると、クランクピン９ａとスライド溝３ｃを介して駆動側揺動アーム３と、これとトルク伝達部材５により連結された従動側揺動アーム４が揺動し、駆動側と従動側のリンク１３、２３を介して可動刃支持部材１５に固定された可動刃１が、フレームのガイド溝１２、２２に案内されて上下動する。

このとき、可動刃支持部材１５に設けられたばね係止部１５ｄと従動側リンク２３に設けられたばね係止部４ｄとの間にコイルばね１４（付勢手段）が張設されているので、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摺動する。

なお、本発明のシート材切断装置の可動刃先１ａが固定刃先７ａに対してなす剪断角αと交差角βは、被切断シート材により変えることができるが、厚紙や複数の紙などの切断の場合、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。

以下、上記構成の本発明の切断装置の動作について説明する。まず、待機位置では、駆動側揺動アーム３のスライド溝３に挿入されているクランクピン９ａは上死点にあり、可動刃１は最上部にある。可動刃１と固定刃７の間に図示しない被切断シート材を挿入してモータ８を回転駆動すると、クランク９のピン９ａとスライド溝３ｃの係合により駆動側揺動アーム３がピン３ａを中心として揺動し、トルク伝達部材５を介して従動側揺動アーム４も同期して揺動する。すると、これに連結されているそれぞれの駆動側リンク１３と従動側リンク２３が下方に移動駆動され、それぞれの他端のピン孔１３ａ，２３ａに挿入されている両端の可動刃支持ピン２を介して可動刃１が下降する。このとき、可動刃支持ピン２はローラ６を介して駆動側フレーム１１と従動側フレーム２１のガイド溝１２と２２により案内され、直線運動して移動する。また、可動刃１はコイルばね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、その刃先１ａを固定刃先７ａに圧接しながら下降し、両刃先間に挿入されたシート材を切断する。そして、クランクピン９ａが下死点に達して切断が終了し、切断が終了するとクランク９はさらに回転して上死点に達して待機位置で停止する。

以上述べたように、本発明の実施形態のシート材切断装置は、切断線を決める固定刃はフレームに固定しておき、可動刃の方を直線運動させて固定刃に圧接させるので、切断線のずれがなく厚紙などの切断においても安定した切断が可能である。

また、特許文献１のように可動刃がアームの軸を中心として揺動するのでなく、揺動アームに連結したリンクを直線運動させて、可動刃を直線的に移動してシート材を切断するので、厚紙や複数枚の紙の切断の場合に、刃物の剪断角、ストロークが大きくても装置の厚さを小さくできる。これにより複写機、プリンタ、などへの装着が容易になる。

また、本発明の実施形態のシート材切断装置は、固定刃を梁として、その両端に駆動側と従動側のフレームを固定して構成されるので、フレームを連結する梁を別に設ける必要がなく装置を安価かつ小形にできる。

以上説明したように、本発明のシート材切断装置は、刃物の剪断角、ストロークが大きくても装置の厚さを薄くできるので、厚紙などの切断に用途が広い。

本発明の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のＰ−Ｐ断面図である。 本発明の１実施形態のシート材切断装置の正面図である。

符号の説明

１ 可動刃、１ａ可動刃先、２ 可動刃支持ピン、３ 駆動側揺動アーム、３ａ，３ｂ ピン、３ｃ スライド溝、４ 従動側揺動アーム、４ａ，４ｂ ピン、５ トルク伝達部材、６ ローラ（案内部）、７ 固定刃、７ａ 固定刃先、８ モータ（駆動手段）、９ クランク、９ａ クランクピン、１１ 駆動側フレーム、１２ ガイド溝（ガイド部材）、１３ 駆動側リンク、１４ コイルばね（付勢手段）、１５ 固定刃支持部材 １６、１７、１８ ビス、２１ 従動側フレーム、２２ ガイド溝、２３ 従動側リンク、３１ 駆動部、３２ 連結部、３３ ビス

Claims (7)

1. 直線状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において、前記可動刃を駆動する駆動手段と、前記固定刃の両端を支持するフレームと、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、回転駆動手段と、該回転駆動手段に連結するクランクと、該クランクに連結し前記フレームに揺動可能に軸支される揺動アームと、該揺動アームに一方の支点で連結するリンクと、前記フレームに前記シート材の切断方向に縦長のガイドを有して設けられるガイド部材と、前記リンクの他方の支点と同軸に設けられ前記ガイド部材に係合するとともに前記可動刃を両端部から軸支する可動刃支持部とを有し、前記クランクにより前記回転駆動手段の回転運動を前記揺動アームの揺動運動に変換した後に、前記リンクと前記ガイド部材により前記揺動アームの揺動運動を前記可動刃支持部の前記シート材の切断方向への直線運動に変換し、前記可動刃先を前記シート材の切断方向に直線運動させ前記固定刃先に交差圧接して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。
2. 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。
3. 前記揺動アームは、前記駆動側及び従動側フレームにそれぞれ揺動可能に軸支された駆動側揺動アームと従動側揺動アームとからなり、両アームは揺動トルクを伝達するトルク伝達部材により連結され、前記駆動側揺動アームと従動側揺動アームの腕部に前記リンクの駆動側リンクと従動側リンクとが回転可能に連結されることを特徴とする請求項２に記載のシート材切断装置。
4. 前記駆動側フレーム及び前記従動側フレームにそれぞれ前記ガイド部材が設けられ、前記リンクの他方の支点に前記ガイド部材に係合して前記可動刃支持部を直線運動させる案内部が設けられたことを特徴とする請求項２に記載のシート材切断装置。
5. 前記リンクに設けられた案内部と、前記リンクの他方の支点とが同軸に設けられたことを特徴とする請求項４に記載のシート材切断装置。
6. 前記付勢手段は、前記リンクと前記可動刃とにそれぞれ係止部を設け、該両係止部の間に弾性体を張架して、該弾性体の張力により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ように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。
7. 前記可動刃は、可動刃支持部材に固着され、前記可動刃を軸支する前記可動刃支持部と前記可動刃に前記付勢手段を係止するばね係止部とが該可動刃支持部材に設けられたことを特徴とする請求項６に記載のシート材切断装置。

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