JP5486992B2 - カッティング装置 - Google Patents

Description

本発明は、シートや板状体等の切断に好適なカッティング装置に関する。

従来から、紙等の切断対象物に対して二次元的に相対移動可能に構成されたキャリッジと、キャリッジに搭載されたカッターとを備えたカッティング装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、この種のカッティング装置として、キャリッジに１個のボイスコイルモータが搭載され、このボイスコイルモータによってカッターを上下方向に移動させるものが知られている。ボイスコイルモータを備えたカッティング装置によれば、切断対象物に対するカッターの圧力、すなわちカット圧を自由に調整することができる。そのため、切断対象物の種類に応じてカット圧を調整することができ、より高度な切断加工が可能となる。なお、本明細書における「切断」には、切断対象物の厚み方向のすべてを切断する場合の他、厚み方向の一部を切断する場合も含まれる。

特開平０７−２７６２９３号公報

ところで近年、切断対象物の多様化に伴い、従来よりも大きなカット圧が望まれる場合がある。しかし、カット圧を大きくしようとしてボイスコイルモータを大型化すると、もともと高価な部品であるボイスコイルモータが更にコストアップすることになる。そのため、カッティング装置の高コスト化を招くおそれがある。

そこで、本願発明者は、ボイスコイルモータよりも安価なアクチュエータを、ボイスコイルモータと共に使用することを考案した。そのようなアクチュエータとして、出力値が一定のアクチュエータを用いることを考案した。これにより、ボイスコイルモータだけでは出力できないような大きなカット圧を実現することができる。

ところが、上記アクチュエータはボイスコイルモータと異なり、出力値を調整することができない。そのため、カッターが切断対象物の上方に位置しているときに上記アクチュエータをＯＮすると、カッターは急激に駆動され、切断対象物に勢いよく衝突することになる。そのため、カッターの刃先が損傷するおそれがある。また、上記衝突によって、カット圧が設定値からずれてしまうおそれがある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、カッターの駆動源としてボイスコイルモータと出力値が一定のアクチュエータとを備えたカッティング装置において、カッターの損傷を未然に防止することにある。また、本発明の他の目的は、カット圧の設定値からのずれを抑制することにある。

本発明に係るカッティング装置は、切断対象物に対して接近および離反する方向に移動可能なカッターと、前記カッターに対し、少なくとも前記切断対象物に接近する方向の力を与えるボイスコイルモータと、出力値が一定であり、前記カッターに対し前記切断対象物に接近する方向の力を与えるアクチュエータと、前記ボイスコイルモータおよび前記アクチュエータを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記アクチュエータを停止させたまま前記ボイスコイルモータを制御することによって、前記カッターを前記切断対象物に接触させ、その後に前記アクチュエータを駆動すると共に前記ボイスコイルモータを制御することによって、前記切断対象物に対する前記カッターの圧力を調整するものである。

上記カッティング装置によれば、ボイスコイルモータとアクチュエータとを備えているので、単一のボイスコイルモータだけでは出力できないような大きなカット圧を実現することができる。また、カッターが切断対象物に接触するまでは、アクチュエータを停止させたままボイスコイルモータを制御することによって、カッターを切断対象物に接近させる。そのため、カッターが切断対象物に勢いよく衝突することが防止される。

以上より、本発明によれば、カッターの損傷を未然に防止することができる。また、カッターと切断対象物との衝突によってカット圧が設定値からずれてしまうことを抑制することができる。

カッティング装置の斜視図である。 第１実施形態に係るカッティングヘッドの斜視図である。 第１実施形態に係るカッティングヘッドの正面図であり、カッターが上がった状態を表している。 第１実施形態に係るカッティングヘッドの左側面図である。 カッティング装置の制御系統のブロック図である。 （ａ）はボイスコイルモータのカット圧、（ｂ）はソレノイドアクチュエータのカット圧、（ｃ）は全体のカット圧の変化を表すグラフである。 第１実施形態に係るカッティングヘッドの正面図であり、カッターが下がった状態を表している。 カット圧の設定値が０〜Ｐの場合におけるタイムチャートであり、（ａ）はカッターの刃の位置、（ｂ）はボイスコイルモータのカット圧、（ｃ）はソレノイドアクチュエータのカット圧の変化をそれぞれ表す。 カット圧の設定値がＰ〜２Ｐの場合におけるタイムチャートであり、（ａ）はカッターの刃の位置、（ｂ）はボイスコイルモータのカット圧、（ｃ）はソレノイドアクチュエータのカット圧の変化をそれぞれ表す。 カット圧の設定値が２Ｐ〜３Ｐの場合におけるタイムチャートであり、（ａ）はカッターの刃の位置、（ｂ）はボイスコイルモータのカット圧、（ｃ）はソレノイドアクチュエータのカット圧の変化をそれぞれ表す。 カット圧の安定化制御に関するタイムチャートであり、（ａ）はボイスコイルモータのカット圧、（ｂ）はソレノイドアクチュエータのカット圧をそれぞれ表す。 変形例に係るカッティング装置のカット圧の変化を表すグラフである。 第２実施形態に係るカッティングヘッドの正面図である。

（第１実施形態）
＜カッティング装置の構成＞
図１に示す本発明の実施の形態に係るカッティング装置１は、紙やシート等の切断対象物５０を任意の形状に切断する装置である。なお、切断対象物５０はシート状の媒体に限らず、ガラス板等の基板であってもよい。

以下の説明では、図示のＹ方向を主走査方向または左右方向といい、Ｙ方向と直交する方向であるＸ方向を副走査方向または前後方向という。図１に示すように、カッティング装置１は、左右方向に延びるガイドレール５と、ガイドレール５に沿って左右方向に移動可能なカッティングヘッド１０とを備えている。また、カッティング装置１は、切断対象物５０を支持するプラテン２を備えている。プラテン２には、グリッドローラ３が設けられている。グリッドローラ３は、フィードモータ６２（図１では図示せず。図５参照）によって駆動される。ガイドレール５はプラテン２の上方に配置されている。ガイドレール５の下方には、ピンチローラ４ａ，４ｂが設けられている。ピンチローラ４ａ，４ｂは、ガイドレール５に対して上下方向に揺動自在に取り付けられている。ピンチローラ４ａ，４ｂはグリッドローラ３に対向している。切断対象物５０がピンチローラ４ａ，４ｂとグリッドローラ３との間に挟み込まれた状態でグリッドローラ３が回転すると、切断対象物５０は前方または後方に搬送されることになる。プラテン２の左右の端部には、サイドカバー９Ｌ，９Ｒがそれぞれ配置されている。右側のサイドカバー９Ｒには、操作パネル６が設けられている。プラテン２の下方には、キャスター７ａを有するスタンド７が設けられている。

次に、図２〜４を参照しながら、カッティングヘッド１０の構成を説明する。図３に示すように、カッティングヘッド１０は、キャリッジ１１と、カッター２０と、円筒型のボイスコイルモータ３１と、ソレノイドアクチュエータ３２とを備えている。

キャリッジ１１は、カッター２０、ボイスコイルモータ３１およびソレノイドアクチュエータ３２を主走査方向に移動させるものである。図２に示すように、キャリッジ１１は、カッター２０、ボイスコイルモータ３１およびソレノイドアクチュエータ３２を支持するキャリッジベース１２を有している。また、キャリッジ１１は、ガイドレール５に対して摺動可能に係合するガイド１３と、ベルト８に固定される固定プレート１４とを有している。本実施形態では、ガイド１３はキャリッジベース１２と別体であり、互いにボルト等によって固定されている。ただし、ガイド１３とキャリッジベース１２とは一体化されていてもよい。キャリッジ１１は、キャリッジ１１の後端側のみでガイドレール５に支持されている。言い換えると、キャリッジ１１はガイドレール５に片持ち支持されている。ベルト８は、左右方向に延びる無端状のベルトである。図示は省略するが、ベルト８の右端および左端には、プーリが巻き掛けられている。一方のプーリには、当該プーリを駆動するキャリッジモータ６１（図５参照）が接続されている。キャリッジモータ６１が回転すると上記プーリが回転し、ベルト８が走行する。その結果、キャリッジ１１は左右方向に移動することになる。

図３に示すように、カッター２０は、上下方向に移動可能なホルダ２１によって保持されている。ホルダ２１は、水平に延びる保持部２１ａと、保持部２１ａの右端から垂直上向きに延びる垂直部２１ｂと、垂直部２１ｂの上端から水平右向きに延びる水平部２１ｃとを有している。カッター２０は保持部２１ａに取り付けられている。ホルダ２１の水平部２１ｃとキャリッジベース１２との間には、ばね２５（図４参照）が設けられている。ホルダ２１は、ばね２５によって上向きの付勢力を受けている。ホルダ２１の水平部２１ｃは、ボイスコイルモータ３１に連結されている。ホルダ２１は、ボイスコイルモータ３１から上向きまたは下向きの力を受け、上方または下方に移動する。そのため、カッター２０もボイスコイルモータ３１の駆動力を受けて上下方向に移動する。

図３に示すように、ホルダ２１の水平部２１ｃの上には、左右に並ぶ２本の支柱２３が設けられている。両支柱２３の上端同士は、プレート２４によって連結されている。プレート２４には孔２４ａ（図２参照）が形成されている。この孔２４ａには、上下方向に延びる軸２５Ａが貫通している。ソレノイドアクチュエータ３２はボイスコイルモータ３１の上方に配置されている。図示は省略するが、ソレノイドアクチュエータ３２は、上下方向に延びる可動鉄芯と、この可動鉄芯の周囲を囲むソレノイドとを有している。本実施形態では、上記ソレノイドに直流電圧が印加される。すなわち、上記ソレノイドはＤＣソレノイドである。ただし、ＡＣソレノイドを用いることも可能である。軸２５Ａの下端部は、ソレノイドアクチュエータ３２の可動鉄芯に連結されている。上記ソレノイドに電流が流れると、上記ソレノイドに形成される磁界によって上記可動鉄芯は下向きの力を受け、下方に移動する。これに伴い、軸２５Ａも下向きの力を受け、下方に移動することになる。

軸２５Ａとプレート２４との間には、ばね２６が介在している。本実施形態では、ばね２６はコイルばねである。ばね２６の上端部は軸２５Ａの上側部分に係止され、ばね２６の下端部はプレート２４の上面に係止されている。なお、本明細書でいう「係止」には、固定されることによって止まっている状態の他、単に接触することによって止まっている状態も含まれる。本実施形態では、ばね２６の上端部は後述する調整ねじ２７と接触し、ばね２６の下端部はプレート２４の上面に接触しているだけであり、ばね２６の両端部は固定されていない。ただし、ばね２６の上端部を調整ねじ２７に固定し、ばね２６の下端部をプレート２４に固定してもよいことは勿論である。

軸２５Ａが受ける下向きの力は、ばね２６を介してプレート２４に伝えられる。プレート２４がばね２６から受ける力は、ばね２６の自然長からの収縮量に依存する。そのため、軸２５Ａが下方に移動していない状態（すなわち、ソレノイドアクチュエータ３２がＯＦＦの状態）におけるばね２６の長さ（以下、初期長さという）を変えることにより、プレート２４がばね２６から受ける力を調整することが可能である。ばね２６の上方には、ばね２６の初期長さを調整するための調整ねじ２７が設けられている。調整ねじ２７を回転させることにより、ばね２６の初期長さを調整することができ、ひいてはプレート２４がばね２６から受ける力の大きさを調整することができる。これにより、カッター２０がソレノイドアクチュエータ３２から受ける力を調整することが可能となる。具体的には、カッター２０がばね２６を介してソレノイドアクチュエータ３２から受ける力は、ソレノイドアクチュエータ３２の出力値以下の範囲内にて任意に調整することができる。

図４に示すように、ソレノイドアクチュエータ３２とボイスコイルモータ３１とは、前後方向に並ぶのではなく、上下方向に並んで配置されている。言い換えると、ソレノイドアクチュエータ３２の少なくとも一部と、ボイスコイルモータ３１の少なくとも一部とは、前後方向に関して揃った位置に配置され、上下に重なった位置に配置されている。図３に示すように、ボイスコイルモータ３１の下端３１ａは、カッター２０の上端２０ｂよりも下方に位置している。ソレノイドアクチュエータ３２の下端３２ａは、カッター２０の上端２０ｂよりも上方に位置している。

ボイスコイルモータ３１およびソレノイドアクチュエータ３２には、周知のものを利用することができる。ボイスコイルモータ３１の構成は周知であるので、その詳細な説明は省略する。以下、ボイスコイルモータ３１の概略構成を簡単に説明する。

図示は省略するが、ボイスコイルモータ３１は、ヨークと、ヨークが形成する磁界の中に配置されたボイスコイルとを備えている。ボイスコイルにはリード線４１（図３参照）が接続されている。リード線４１を通じてボイスコイルに電流を供給すると、ボイスコイルに駆動力が発生し、ボイスコイルが上方または下方に移動する。ボイスコイルの電流値を大きくすると、ボイスコイルに発生する駆動力が大きくなる。すなわち、ボイスコイルモータ３１の出力が大きくなる。ここで、ボイスコイルの電流値を大きくするには、ボイスコイルの抵抗値を小さくすればよい。例えば、太い導線からなるボイスコイルを用いることにより、ボイスコイルの電流値を大きくすることが考えられる。しかし、抵抗値が小さいボイスコイルに大きな電流を流すと、ボイスコイルの温度は急激に上昇することとなる。したがって、最大出力値の大きなボイスコイルモータは、温度が上昇しやすいという特性を有している。

ところが、本実施形態に係るカッティング装置１では、ボイスコイルモータ３１の最大出力値を大きくする代わりに、ボイスコイルモータ３１と共にソレノイドアクチュエータ３２を備えることとした。そのため、ボイスコイルモータ３１について、従来以上に温度が上昇するという事態を避けることができる。

図５に示すように、カッティング装置１は制御装置６０を備えている。制御装置６０は、ボイスコイルモータ３１、ソレノイドアクチュエータ３２、キャリッジモータ６１、およびフィードモータ６２に接続されている。制御装置６０は、それらを制御することによって、予め定められた所定の形状に切断対象物５０を切断する。

＜設定可能なカット圧＞
カッティング装置１では、カッター２０に力を与える駆動源として、ボイスコイルモータ３１とソレノイドアクチュエータ３２とを備えている。ソレノイドアクチュエータ３２は、安価でありながら大きな駆動力を発揮することができる。そのため、ボイスコイルモータ３１のみでは出力できないような大きなカット圧を実現することができる。一方、ソレノイドアクチュエータ３２は出力値が一定のアクチュエータであり、駆動力の大きさを調整することができないという欠点を有している。すなわち、ソレノイドアクチュエータ３２は、出力が零の状態と、所定の一定圧力を出力する状態とのいずれかの状態にしか切り換えることができない。ところが、本実施形態のカッティング装置１では、以下に説明するように、ボイスコイルモータ３１およびソレノイドアクチュエータ３２を連携させるような制御を行うことにより、カット圧の設定値を連続的に変化させることができる。

以下の説明では、ボイスコイルモータ３１により出力可能なカット圧を−Ｐ〜Ｐ、ソレノイドアクチュエータ３２自体が出力するカット圧を３Ｐと仮定する。前述したように、ソレノイドアクチュエータ３２からカッター２０に駆動量が伝達される経路、具体的には軸２５Ａとプレート２４との間には、ばね２６が介在している。そのため、ばね２６の初期長さを調整することにより、ソレノイドアクチュエータ３２からカッター２０に伝達される駆動力を、ソレノイドアクチュエータ３２自体が出力する駆動力の一部に抑えることができる。ここでは、ばね２６を介してソレノイドアクチュエータ３２からカッター２０に伝達される実際の圧力を２Ｐと仮定する。ただし、ボイスコイルモータ３１の出力可能なカット圧、ソレノイドアクチュエータ３２自体が出力するカット圧、およびばね２６の調整によって出力可能なカット圧は、特に限定される訳ではない。

図６（ａ）〜（ｃ）は、作動領域Ａ，Ｂ，Ｃとカット圧との関係を表す図である。図６（ａ）はボイスコイルモータ３１からカッター２０に与えられるカット圧、図６（ｂ）は、ばね２６を介してソレノイドアクチュエータ３２からカッター２０に与えられるカット圧（以下、特に断らない限り、単にソレノイドアクチュエータ３２のカット圧という）を表している。図６（ｃ）はカッティング装置１の全体のカット圧、すなわち、ボイスコイルモータ３１のカット圧とソレノイドアクチュエータ３２のカット圧との合計を表している。

具体的に、作動領域Ａでは、ボイスコイルモータ３１はカット圧が０〜Ｐの範囲で連続的に変化するように制御され、ソレノイドアクチュエータ３２はカット圧が０となるように制御される。すなわち、作動領域Ａでは、ボイスコイルモータ３１には正の電圧が加えられ、ソレノイドアクチュエータ３２には電圧が加えられない。これにより、図６（ｃ）に示すように、カッティング装置１の全体では、カット圧の設定値を０〜Ｐの範囲で連続的に変化させることができる。図７に示すように、作動領域Ａでは、ボイスコイルモータ３１がホルダ２１を下方に引っ張り、カッター２０は下がった状態となる。

なお、本明細書でいう「連続」には、厳密な意味での連続に限らず、実質的に連続している場合も含まれる。カット圧の設定値が連続的に変化するとは、カット圧の設定値が必ずしもアナログ的に変化する場合だけでなく、離散的に連続する場合、言い換えるとデジタル的に連続する場合も含まれる。例えば、カット圧の設定値が、１００ｇｆ、１１０ｇｆ、１２０ｇｆ、………、８８０ｇｆ、８９０ｇｆ、９００ｇｆ、というように１０ｇｆずつ増加するような場合も、連続的な変化ということができる。

作動領域Ｂでは、ボイスコイルモータ３１はカット圧が−Ｐ〜０の範囲で連続的に変化するように制御され、ソレノイドアクチュエータ３２はカット圧が２Ｐとなるように制御される。すなわち、作動領域Ｂでは、ボイスコイルモータ３１に負の電圧が加えられ、ソレノイドアクチュエータ３２はＯＮされる。これにより、図６（ｃ）に示すように、カッティング装置１の全体では、カット圧の設定値をＰ〜２Ｐの範囲で連続的に変化させることができる。図８に示すように、作動領域Ｂでは、ボイスコイルモータ３１がホルダ２１を持ち上げようとする一方、ソレノイドアクチュエータ３２がホルダ２１を下方に引っ張ることにより、結果として、カッター２０は下がった状態となる。

作動領域Ｃでは、ボイスコイルモータ３１はカット圧が０〜Ｐの範囲で連続的に変化するように制御され、ソレノイドアクチュエータ３２はカット圧が２Ｐとなるように制御される。すなわち、作動領域Ｃでは、ボイスコイルモータ３１に正の電圧が加えられ、ソレノイドアクチュエータ３２はＯＮされる。これにより、図６（ｃ）に示すように、カッティング装置１の全体では、カット圧の設定値を２Ｐ〜３Ｐの範囲で連続的に変化させることができる。作動領域Ｃでは、ボイスコイルモータ３１およびソレノイドアクチュエータ３２の両方がホルダ２１を下方に引っ張ることにより、カッター２０は下がった状態となる。

以上のように、本実施形態に係るカッティング装置１によれば、ボイスコイルモータ３１のみでは出力できないような広い範囲（すなわち、０〜３Ｐ）にわたって、カット圧の設定値を任意に調整することができる。

＜ソフトランディング制御＞
ところで、カッター２０の刃２０ａ（図３参照）が切断対象物５０の上方に位置しているときにソレノイドアクチュエータ３２をＯＮすると、刃２０ａが切断対象物５０に勢いよく衝突するおそれがある。そこで、本実施形態では、そのような衝突を避けるため、カッター２０が切断対象物５０に接触した後に、ソレノイドアクチュエータ３２をＯＮすることとする。具体的には、制御装置６０が以下に説明するような制御を行うことにより、カッター２０の刃２０ａが切断対象物５０に勢いよく衝突することを防いでいる。

図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、カット圧の設定値が０〜Ｐの場合、すなわち、前述の作動領域Ａにおけるカッター２０の刃２０ａの位置、ボイスコイルモータ３１のカット圧Ｐｖ、ソレノイドアクチュエータ３２のカット圧Ｐｓの時間変化をそれぞれ表している。各図の横軸ｔは、カッター２０が下降し始めてからの経過時間を表している。図８（ｂ）に示すように、まず、カッター２０を下降させる際には、ボイスコイルモータ３１に所定の電圧を加える。以下では、このときにボイスコイルモータ３１が出力するカット圧を便宜上、ランディング圧Ｐ_０と称することとする。このランディング圧Ｐ_０は、カッター２０が切断対象物５０と接触したときに刃２０ａが損傷しないような圧力に設定されている。言い換えると、ランディング圧Ｐ_０は、カッター２０の刃２０ａが切断対象物５０に対して穏やかに接触するような圧力に設定されている。

上記ランディング圧Ｐ_０を受けて下降しているカッター２０は、経過時間ｔ１にて切断対象物５０と接触する。カッター２０が切断対象物５０と接触すると、制御装置６０は、ボイスコイルモータ３１に供給する電流の値を変化させる。その結果、ボイスコイルモータ３１が出力するカット圧は、ランディング圧Ｐ_０から所定の圧力に変化する。なお、図８（ｂ）に示す例では、所定の圧力を０．５Ｐとした。ただし、所定の圧力はランディング圧Ｐ_０よりも大きくてもよく、小さくてもよい。また、所定の圧力はランディング圧Ｐ_０と同一であってもよい。

その後、経過時間ｔ２において、キャリッジモータ６１およびフィードモータ６２の駆動が開始される。これにより、切断対象物５０は、カッター２０から所定の圧力（＝０．５Ｐ）を受けて切断される。

図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、カット圧の設定値がＰ〜２Ｐの場合、すなわち、作動領域Ｂにおけるカッター２０の刃２０ａの位置、ボイスコイルモータ３１のカット圧Ｐｖ、ソレノイドアクチュエータ３２のカット圧Ｐｓの時間変化をそれぞれ表している。図９（ｂ）に示すように、この場合にもまず、制御装置６０は、ランディング圧Ｐ_０にてカッター２０を下降させる。経過時間ｔ１にてカッター２０が切断対象物５０に接触すると、制御装置６０は、ソレノイドアクチュエータ３２をＯＮすると共に、ボイスコイルモータ３１に供給する電流の値を変化させる。これにより、ソレノイドアクチュエータ３２は、２Ｐのカット圧を出力することになる。また、ボイスコイルモータ３１のカット圧は、ランディング圧Ｐ_０から所定の圧力に変化する。作動領域Ｂでは、ボイスコイルモータ３１が出力するカット圧は、負の圧力である。すなわち、ボイスコイルモータ３１は、カッター２０に対して上向きの力を与える。図９（ｂ）に示す例では、所定の圧力を−０．５Ｐとした。その結果、カッター２０の圧力は、２Ｐ−０．５Ｐ＝１．５Ｐとなる。その後、経過時間ｔ２において、キャリッジモータ６１およびフィードモータ６２の駆動が開始され、切断対象物５０はカッター２０から所定の圧力（＝１．５Ｐ）を受けて切断される。

図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、カット圧の設定値が２Ｐ〜３Ｐの場合、すなわち、作動領域Ｃにおけるカッター２０の刃２０ａの位置、ボイスコイルモータ３１のカット圧Ｐｖ、ソレノイドアクチュエータ３２のカット圧Ｐｓの時間変化をそれぞれ表している。図１０（ｂ）に示すように、この場合にもまず、制御装置６０は、ランディング圧Ｐ_０にてカッター２０を下降させる。経過時間ｔ１にてカッター２０が切断対象物５０に接触すると、制御装置６０は、ソレノイドアクチュエータ３２をＯＮすると共に、ボイスコイルモータ３１に供給する電流の値を変化させる。これにより、ソレノイドアクチュエータ３２は、２Ｐのカット圧を出力することになる。また、ボイスコイルモータ３１のカット圧は、ランディング圧Ｐ_０から所定の圧力に変化する。作動領域Ｃでは、ボイスコイルモータ３１が出力するカット圧は、正の圧力である。すなわち、ボイスコイルモータ３１は、カッター２０に対して下向きの力を与える。図１０（ｂ）に示す例では、所定の圧力を０．５Ｐとした。その結果、カッター２０の圧力は、２Ｐ＋０．５Ｐ＝２．５Ｐとなる。その後、経過時間ｔ２において、キャリッジモータ６１およびフィードモータ６２の駆動が開始され、切断対象物５０はカッター２０から所定の圧力（＝２．５Ｐ）を受けて切断される。

なお、本実施形態では、カット圧の設定値がＰ〜３Ｐの範囲では、その設定値の大きさに拘わらず、カッター２０が切断対象物５０に接触した際にソレノイドアクチュエータ３２をＯＮすることとした。しかし、カット圧の設定値が小さい場合、カッター２０の強度が大きい場合、または、切断対象物５０がカッター２０を損傷させにくい材料からなっている場合等においては、上記制御は必ずしも必要ではない。上記制御は、常時行わなくてもよく、適宜に実行することもできる。

＜カット圧の安定化制御＞
ところで、ソレノイドアクチュエータ３２をＯＮした瞬間には、カッター２０に対して下向きの力が急激に加わる。その結果、カッター２０の実際のカット圧が設定値からずれる場合がある。言い換えると、カット圧が不安定になる場合がある。なお、カット圧が不安定になる原因として、ソレノイドアクチュエータ３２の内部摩擦等が考えられる。そこで、本実施形態では、制御装置６０が以下に説明するような制御を行うことにより、カット圧の安定化を図ることとしている。

具体的に、図１１（ａ）および（ｂ）に示すように、制御装置６０は、ソレノイドアクチュエータ３２をＯＮする時に、所定時間Δｔの間だけ、カッター２０に上向きの力を与えるようにボイスコイルモータ３１に負の電圧を加える。図１１（ａ）に示す例では、経過時間ｔ１にてソレノイドアクチュエータ３２がＯＮされ、カッター２０はソレノイドアクチュエータ３２によって２Ｐの圧力を受ける。一方、制御装置６０は、その経過時間ｔ１から所定時間Δｔの間だけ、ボイスコイルモータ３１に加える電圧を、所定の正の電圧から負の電圧に変化させる。これにより、カッター２０がボイスコイルモータ３１から受ける圧力は、微小時間Δｔの間だけ、ランディング圧Ｐ_０から所定の負の圧力−Ｐｕｐに変化する。

これにより、ソレノイドアクチュエータ３２の内部摩擦等の影響を低減させることができ、カット圧の安定化を図ることができる。

なお、上記の制御は、ソレノイドアクチュエータ３２をＯＮする際に常時実行してもよく、カット圧の設定値等に応じて適宜に実行してもよい。

＜カッティング装置の効果＞
以上のように、本実施形態に係るカッティング装置１によれば、ボイスコイルモータ３１とソレノイドアクチュエータ３２とを備えている。一般に、ソレノイドアクチュエータはボイスコイルモータに比べて安価である。そのため、大型のボイスコイルモータを設ける場合と異なり、コストアップを抑えつつ、ボイスコイルモータ３１だけでは出力できないような大きなカット圧を出力することが可能となる。その結果、切断対象物５０として、紙や薄いシートだけでなく、従来は切断しにくかったボール紙や厚手のフィルム等を利用することが可能となる。

また、図８〜１０に示すように、カッティング装置１によれば、ソレノイドアクチュエータ３２を停止させたままボイスコイルモータ３１を制御することによって、カッター２０を切断対象物５０に接触させ、その後にソレノイドアクチュエータ３２を駆動すると共にボイスコイルモータ３１を制御することによって、カット圧を調整することとしている。このように、カッター２０を切断対象物５０に接触させる際には、ソレノイドアクチュエータ３２を駆動させないので、カッター２０が切断対象物５０に対して急激且つ大きな圧力で接触することを避けることができる。これにより、カッター２０の破損を確実に防止することができる。また、カッター２０と切断対象物５０との衝突によってカット圧が設定値からずれてしまうことを抑制することができる。

図１１に示すように、カッティング装置１では、ソレノイドアクチュエータ３２の駆動開始時に、カッター２０に上向きの力を与えるようにボイスコイルモータ３１を制御する。これにより、ソレノイドアクチュエータ３２をＯＮした際の摩擦などの影響を低減させることができ、カット圧の安定化を図ることができる。

図６（ａ）および（ｂ）に示すように、制御装置６０は、作動領域Ｂにおいて、カッター２０が下降する方向にソレノイドアクチュエータ３２を駆動すると共に、カッター２０が上昇する方向にボイスコイルモータ３１を駆動する制御（以下、第１の制御という）を行う。この第１の制御を行うことにより、ボイスコイルモータ３１の最大出力（すなわち、Ｐ）よりも大きく、且つ、ソレノイドアクチュエータ３２の出力（すなわち、２Ｐ）よりも小さいカット圧を出力することが可能となる。したがって、カッティング装置１における設定可能なカット圧の範囲を広げることができる。

また、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、制御装置６０は、作動領域Ａにおいて、カッター２０が下降する方向にボイスコイルモータ３１を駆動し、且つソレノイドアクチュエータ３２を駆動しない制御（以下、第２の制御という）を行う。この第２の制御および上記第１の制御によって、図６（ｃ）に示すように、０〜２Ｐの範囲にわたってカット圧の設定値を連続的に変化させることが可能となる。したがって、切断対象物５０に応じてカット圧を任意に設定することができる。

また、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、制御装置６０は、作動領域Ｃにおいて、カッター２０が下降する方向にソレノイドアクチュエータ３２を駆動すると共に、カッター２０が下降する方向にボイスコイルモータ３１を駆動する制御（以下、第３の制御という）を行う。第１の制御および第３の制御によって、図６（ｃ）に示すように、Ｐ〜３Ｐの範囲にわたってカット圧の設定値を連続的に変化させることが可能となる。また、第１〜第３の制御によって、０〜３Ｐの広範囲にわたってカット圧の設定値を連続的に変化させることが可能となる。したがって、切断対象物５０に応じてカット圧を任意に設定することができる。

カッティング装置１は、ソレノイドアクチュエータ３２によって駆動される軸２５Ａと、カッター２０と共に移動するホルダ２１、支柱２３、およびプレート２４と、軸２５Ａとプレート２４との間に介在するばね２６とを備えている。これにより、ソレノイドアクチュエータ３２の駆動力は、ばね２６を介してカッター２０に伝達される。そのため、ばね２６を調整することにより、ソレノイドアクチュエータ３２からカッター２０に伝達される駆動力を自由に調整することができる。

なお、ソレノイドアクチュエータ３２自体が出力する実際の駆動力は、ソレノイドアクチュエータ３２の品質のばらつきにより、必ずしも設定値通りとは限らない。しかし、カッティング装置１では、ソレノイドアクチュエータ３２とカッター２０との間にばね２６が介在するので、ソレノイドアクチュエータ３２の駆動力のばらつきは、ばね２６によって吸収される。したがって、安価なソレノイドアクチュエータ３２を用いたとしても、安定したカット圧を実現することができる。また、ソレノイドアクチュエータ３２は、発熱によって駆動力が変動する場合がある。しかし、カッティング装置１によれば、発熱に起因する駆動力の変動を、ばね２６によって吸収することができる。したがって、発熱量が大きくても、安定したカット圧を実現することができる。

＜変形例＞
前記実施形態では、ソレノイドアクチュエータ３２の本来出力可能なカット圧が３Ｐであるのに対し、ばね２６を調整することによって、ソレノイドアクチュエータ３２からカッター２０に伝達されるカット圧を２Ｐに抑えていた。しかし、前述したように、ばね２６を調整することによって、カッター２０に伝達されるカット圧を自由に調整することができる。例えば、ばね２６を調整することにより、ソレノイドアクチュエータ３２からカッター２０に伝達されるカット圧を３Ｐとしてもよい。これにより、図１２に示すように、作動領域Ｂにおけるカット圧は２Ｐ〜３Ｐとなり、作動領域Ｃにおけるカット圧は３Ｐ〜４Ｐとなる。そのため、カッティング装置１の最大カット圧を４Ｐにまで高めることができる。したがって、カッティング装置１によれば、０〜４Ｐの範囲にわたってカット圧の設定値を連続的に変化させることが可能となる。

（第２実施形態）
図１３に示すように、第２実施形態に係るカッティング装置１は、カッティングヘッド１０の構成が第１実施形態と異なっているものである。第２実施形態のその他の構成は第１実施形態と同様であるので、以下ではカッティングヘッド１０の構成のみを説明する。

本実施形態では、ボイスコイルモータ３１とソレノイドアクチュエータ３２とは、左右方向に並んで配置されている。詳しくは、ソレノイドアクチュエータ３２は、ボイスコイルモータ３１の右方に配置されている。ただし、ソレノイドアクチュエータ３２をボイスコイルモータ３１の左方に配置することも可能である。ボイスコイルモータ３１の少なくとも一部と、ソレノイドアクチュエータ３２の少なくとも一部とは、前後方向に関して揃った位置に配置されている。ボイスコイルモータ３１の下端３１ａおよびソレノイドアクチュエータ３２の下端３２ａは、いずれもカッター２０の上端２０ｂよりも下方に位置している。

本実施形態においても、カッター２０は、上下方向に移動可能なホルダ２１によって保持されている。ホルダ２１とキャリッジベース１２との間にはばね２５が設けられ、ホルダ２１は、ばね２５によって常時上向きの付勢力を受けている。本実施形態では、第１実施形態と異なり、支柱２３およびプレート２４（図３参照）は設けられていない。ホルダ２１は、ボイスコイルモータ３１だけでなく、ソレノイドアクチュエータ３２にも連結されている。本実施形態では、ホルダ２１はソレノイドアクチュエータ３２に直接連結されている。ただし、第１実施形態と同様に、ホルダ２１とソレノイドアクチュエータ３２との間に、ばね２６（図３参照）を介在させてもよいことは勿論である。

ボイスコイルモータ３１のボイスコイル（図示せず）にはリード線４１が接続され、ソレノイドアクチュエータ３２にはリード線４２が接続されている。

その他の構成は第１実施形態と同様である。そのため、その他の構成の説明は省略する。

本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（その他の実施形態）
前記実施形態に係るカッティング装置１では、グリッドローラ３が切断対象物５０を前後方向に移動させることによって、カッティングヘッド１０と切断対象物５０とが副走査方向に相対移動していた。しかし、カッティングヘッド１０と切断対象物５０とを副走査方向に相対移動させる機構は、特に限定される訳ではない。例えば、ガイドレール５が副走査方向に移動可能に構成され、切断対象物５０は移動しないようになっていてもよい。

前記実施形態に係るカッティング装置は、切断対象物５０の切断のみを行う装置であった。しかし、本発明に係るカッティング装置は、切断対象物５０の切断だけでなく、他の機能を備えていてもよい。例えば、本発明に係るカッティング装置は、カッティングヘッド１０の他にインクヘッドを備え、用紙等に対して印刷と切断とを行ういわゆるカッティングプリンタ等であってもよい。

１ カッティング装置
３ グリッドローラ（移動機構）
５ ガイドレール
１０ カッティングヘッド
１１ キャリッジ
２０ カッター
２１ ホルダ（第２部材）
２３ 支柱（第２部材）
２５Ａ 軸（第１部材）
２４ プレート（第２部材）
２６ ばね（弾性体）
３１ ボイスコイルモータ
３２ ソレノイドアクチュエータ
６０ 制御装置
６１ キャリッジモータ
６２ フィードモータ

Claims (7)

1. 切断対象物に対して接近および離反する方向に移動可能なカッターと、
   前記カッターに対し、少なくとも前記切断対象物に接近する方向の力を与えるボイスコイルモータと、
   出力値が一定であり、前記カッターに対し前記切断対象物に接近する方向の力を与えるアクチュエータと、
   前記ボイスコイルモータおよび前記アクチュエータを制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記アクチュエータを停止させたまま前記ボイスコイルモータを制御することによって、前記カッターを前記切断対象物に接触させ、その後に前記アクチュエータを駆動すると共に前記ボイスコイルモータを制御することによって、前記切断対象物に対する前記カッターの圧力を調整する、カッティング装置。
2. 前記アクチュエータはソレノイドアクチュエータである、請求項１に記載のカッティング装置。
3. 前記制御装置は、前記ソレノイドアクチュエータの駆動開始時に、前記カッターに前記切断対象物から離反する方向の力を与えるように前記ボイスコイルモータを制御する、請求項２に記載のカッティング装置。
4. 前記制御装置は、前記カッターが前記切断対象物に接近する方向に前記ソレノイドアクチュエータを駆動すると共に、前記カッターが前記切断対象物から離反する方向に前記ボイスコイルモータを制御する第１の制御を実行可能に構成されている、請求項２または３に記載のカッティング装置。
5. 前記制御装置は、前記カッターが前記切断対象物に接近する方向に前記ボイスコイルモータを制御し且つ前記ソレノイドアクチュエータを駆動しない第２の制御を実行可能に構成され、
   前記第２の制御および前記第１の制御によって、前記切断対象物に対する前記カッターの圧力の設定値が連続的に変化し得るように構成された、請求項４に記載のカッティング装置。
6. 前記制御装置は、前記カッターが前記切断対象物に接近する方向に前記ボイスコイルモータを制御すると共に、前記カッターが前記切断対象物に接近する方向に前記ソレノイドアクチュエータを駆動する第３の制御を実行可能に構成され、
   前記第１の制御および前記第３の制御によって、前記切断対象物に対する前記カッターの圧力の設定値が連続的に変化し得るように構成された、請求項４または５に記載のカッティング装置。
7. 前記ソレノイドアクチュエータによって駆動される第１部材と、
   前記カッターを保持し、前記カッターと共に移動する第２部材と、
   前記第１部材と前記第２部材との間に介在し、弾性力の調整が自在な弾性体と、
   を備えている請求項２〜６のいずれか一つに記載のカッティング装置。

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