JP5581107B2 - カッターユニット及び該カッターユニットを備えた用紙加工装置 - Google Patents

カッターユニット及び該カッターユニットを備えた用紙加工装置 Download PDF

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Description

本発明は、用紙に裁断加工を施す、カッターユニット及び該カッターユニットを備えた用紙加工装置に関するものである。
固定された下刃に対して上下に移動する上刃が摺接することによって用紙を裁断するギロチンカッターユニットでは、特許文献1に示すように、1回の裁断動作において上刃の下降と上昇という2工程を有していた。このため、用紙の裁断後、次に裁断する用紙を上刃と下刃との間に搬送するには、上刃の上昇が終了している必要があった。
また、特許文献2に示す、円刃を直線移動させて用紙を裁断するサークルカッターユニットでは、以下に詳細に説明する、次に裁断する用紙を搬送するための手待ち時間の課題は生じないが、円刃を小さくする必要性から、用紙の切断長さに対して円刃の周長が短く設定されており、ギロチンカッターユニットに比べて、刃の摩耗が進みやすい傾向にある。
図10は、前記従来技術文献に示されたギロチンカッターユニットの一例を示している。カッターユニット9は、上刃91と下刃92とを有している。上刃91の一端部911は、アーム93の一端部と支点97を中心として回動可能に連結されており、上刃91の他端部912は、アーム94の一端部と支点98を中心として回動可能に連結されている。アーム93の他端部は、第1固定部95に、揺動支軸951を中心として回動可能に取り付けられており、アーム94の他端部は、第2固定部96に、揺動支軸961を中心として回動可能に取り付けられている。アーム93とアーム94とは略同じ長さを有しており、第2固定部96は、第1固定部95よりも下刃92に近接した位置に設けられている。
図11〜図13は、上述のカッターユニット9の作動を説明する図である。用紙900が上刃91と下刃92との間に搬送されると、上刃91は、下刃92に向けて下降する。図11は、上刃91が下刃92に摺接し、用紙900を裁断し始めた状態を示す図である。図12は、用紙900の裁断途中の状態を示す図であり、図13は、用紙900の裁断終了の状態を示す図である。上刃91の下降は、アーム93が、第1固定部95に対して揺動支軸951を中心として回動し、さらに、アーム94が、第2固定部96に対して揺動支軸961を中心として回動することによって、行われる。図10〜図13に示すように、アーム93とアーム94とは、互いに略平行となるように回動している。そして、アーム93とアーム94とは略同じ長さを有しており、第2固定部96は、第1固定部95よりも下刃92に近い位置に設けられているので、上刃91は他端部912から一端部911に向かって下刃92に摺接することとなり、その結果、用紙900は、他端部912から一端部911に向かって裁断される。
用紙900が裁断されると、アーム93、94は揺動支軸951、961を中心として、用紙900の裁断時とは逆方向に回動し、上刃91は下刃92に対して上昇する。上刃91と下刃92との間の隙間G2は、一端部911から他端部912に向かって広がっていく。
図10に示すように、上刃91の上昇が終了すると、上刃91と下刃92との隙間G2が完全に形成され、次に裁断される用紙が上刃91と下刃92との間に搬送される。このようなカッターユニット9では、用紙は、常に、他端部912から一端部911に向かって裁断されることとなる。
特開2005−239312号公報 特開2008−30168号公報
以上のように、カッターユニット9では、上刃91は下刃92に対して上下に移動するので、用紙の裁断後、上刃91が下刃92に対して上昇し、その上昇が終了後、次に裁断される用紙が搬送される。このため、用紙の裁断終了後上刃91が上昇している間、次の用紙の搬送を行えず、手待ちの時間が生じていた。
そこで本発明の目的は、サークルカッターユニットに比べて刃の摩耗が少ないギロチンカッターユニットにおいて、用紙の搬送開始タイミングを早くし、用紙の処理効率を向上させることである。
本願の第1発明は、可動刃と固定刃とを有し、前記可動刃と前記固定刃との間に位置する用紙を、前記可動刃と前記固定刃との摺接によって裁断するカッターユニットにおいて、用紙の裁断方向が正逆方向に交互に切り替わるように、前記可動刃が、前記固定刃に対して揺動するよう構成されていることを特徴とする。
前記構成によれば、用紙の裁断方向が正逆方向に交互に切り替わるように、可動刃が固定刃に対して揺動するようになっているので、用紙を裁断しながら、次に裁断する用紙を可動刃と固定刃との間に搬送するための隙間が形成されていくようになっている。したがって、「用紙の裁断が終了し、固定刃に対して可動刃が離れてから次の用紙を搬送する」必要がなく、用紙の処理効率を向上させることができる。
本発明は、更に、次のような構成を備えるのが好ましい。
(1)前記固定刃は、直線状の刃先を有し、前記可動刃は、前記固定刃に対して凸となるような円弧状の刃先を有している。
(2)前記可動刃の一端部が、第1アームを介して、第1揺動支軸に支持されており、前記可動刃の他端部が、第2アームを介して、第2揺動支軸に支持されており、前記可動刃が前記固定刃に対して揺動している間において、前記第1アームと前記第2アームとは互いに角度を有するように構成されている。
(3)前記構成(2)において、前記可動刃が前記固定刃に対して揺動している間において、前記可動刃と前記固定刃とによって形成される角度が略一定となるよう、前記可動刃の刃先の曲率、前記第1アームの長さ、及び前記第2アームの長さが設定されている。
前記構成(1)によれば、可動刃が円弧状の刃先を有することで、固定刃の刃先と可動刃の刃先とが角度を有することとなり、固定刃と可動刃との摺接による用紙の裁断を、円滑に行うことができる。
前記構成(2)は、用紙の裁断方向が正逆方向に交互に切り替わる具体的な構成であり、本構成によれば、用紙の裁断方向が正逆方向に交互に切り替わる構成を、容易に設けることができる。
前記構成(3)によれば、可動刃と固定刃とによって形成される角度が略一定であるので、裁断力を一定の値に保持でき、用紙の裁断を円滑に行うことができる。
本願の第2発明は、前記第1発明のカッターユニットを備えた用紙加工装置である。
前記構成によれば、用紙の処理効率を向上させた、カッターユニットを備えているので、用紙加工装置全体の用紙の処理効率を向上させることができる。
要するに本発明によると、用紙の搬送開始タイミングを早くし、用紙の処理効率を向上させることができる。
本発明の実施形態に係るカッターユニットを備えた用紙加工装置の模式縦断面図である。 用紙加工装置によって加工される用紙の一例を示す図である。 オプション加工部の加工を説明する図である。 オプション加工後に得られる用紙を示す図である。 用紙の加工状態を順に示す図である。 カッターユニットの正面概略図である。 図6のカッターユニットの作動を説明する概略図である。 図6のカッターユニットの作動を説明する概略図である。 図6のカッターユニットの作動を説明する概略図である。 従来のカッターユニットの正面概略図である。 図10のカッターユニットの作動を説明する概略図である。 図10のカッターユニットの作動を説明する概略図である。 図10のカッターユニットの作動を説明する概略図である。
図1は、本発明の実施形態に係るカッターユニット5を備えた用紙加工装置1の全体を示す模式縦断面図である。用紙加工装置1は、装置本体10の両端に、給紙トレイからなる給紙部11と排紙トレイからなる排紙部12とを備えている。給紙部11から排紙部12へは、多数個の対のローラ21からなる搬送部2によって搬送経路20が構成されている。搬送部2には、搬送駆動部(図示せず)が連結されている。そして、搬送経路20上には、給紙部11側から、搬送補正部31、情報読取部32、リジェクト部33、切屑落し部34、用紙を搬送方向に裁断する搬送方向裁断部4、用紙を搬送方向に直交する方向(用紙幅方向)に裁断する幅方向裁断ユニット(カッターユニット)5及び、折り型形成ユニット7が設けられている。搬送方向裁断部4は、用紙を搬送方向に裁断する第1搬送方向裁断ユニット4A、第2搬送方向裁断ユニット4B及び第3搬送方向裁断ユニット4Cと、を有している。折り型形成ユニット7は、用紙の用紙幅方向に折り型を形成するようになっている。第1搬送方向裁断ユニット4A、第2搬送方向裁断ユニット4B、第3搬送方向裁断ユニット4C、切屑落し部34、カッターユニット5及び折り型形成ユニット7は全て、装置本体10に支持されており、また、加工駆動部(図示せず)が連結されている。
また、用紙加工装置1は、装置全体の作動を制御する制御部6を装置本体10内に備えている。制御部6は、操作パネル(図示せず)に接続されたCPUを有している。制御部6は、例えば、後述する位置制御部及び加工制御部としての制御も行う。更に、用紙加工装置1は、用紙の裁断加工によって発生する切屑を収容するためのゴミ箱81を装置本体10内の底部に有している。
図2は、用紙加工装置1によって加工される用紙100の一例を示す。この用紙100には、主印刷部101とともに、位置マーク102及びバーコード103が、印刷されている。バーコード103は、用紙100に施す一連の加工内容である加工情報を示している。
用紙加工装置1は、次のように作動するようになっている。
まず、給紙部11に載置された用紙100の束から、用紙100が一枚ずつ搬送経路20に送り出され、搬送補正部31に入る。搬送補正部31は、送られて来た用紙100が、斜めになっていればそれを真っ直ぐにするとともに、2枚以上重畳していれば、それを検知して、用紙100の搬送を停止させる。用紙100は、真っ直ぐで1枚であれば、次へ搬送される。
次へ搬送された用紙100は、用紙先端センサ201によって先端が検出された後、情報読取部32へ入る。情報読取部32は、CCDセンサ321によって、用紙100の位置マーク102及びバーコード103を読む。この読取情報は、制御部6に送られる。制御部6は、該読取情報を記憶し、それに基づいて、後続の各部を制御する。例えば、バーコード103で示される加工情報が、用紙100に対して、図3に示すような実線A、B、C、Dに沿った裁断処理及び一点鎖線Eに沿った折り型形成処理を施して、図4に示すような折り型200aの付いた用紙200を8枚得ることを内容とするものである場合、後続の各部は次のように作動する。なお、情報読取部32にて情報を読み取れなかった用紙100は、印刷不鮮明なものとして、次のリジェクト部33によって、下方の廃棄トレイ82へ落とされる。
リジェクト部33を通過した用紙100は、用紙先端センサ202によって先端が検出された後、第1搬送方向裁断ユニット4Aへ入る。第1搬送方向裁断ユニット4Aは、制御部6の加工制御部によってオン制御されるとともに、制御部6の位置制御部によって、2つの実線A(図3)の位置に2個の裁断用カッターがそれぞれ位置するよう制御される。従って、用紙100は、第1搬送方向裁断ユニット4Aにより、実線Aに沿って即ち搬送方向に、裁断され、図5(a)の形態となって、次の第2搬送方向裁断ユニット4Bへ搬送される。なお、不要部X1はゴミ箱81へ落とされる。
第2搬送方向裁断ユニット4Bは、制御部6の加工制御部によってオン制御されるともに、制御部6の位置制御部によって、2つの実線B(図3)の位置に2個の裁断用カッターがそれぞれ位置するよう制御される。従って、図5(a)の用紙100は、第2搬送方向裁断ユニット4Bにより、実線Bに沿って即ち搬送方向に、裁断され、図5(b)の形態となって、次の第3搬送方向裁断ユニット4Cへ搬送される。
第3搬送方向裁断ユニット4Cは、制御部6の加工制御部によってオン制御されるとともに、制御部6の位置制御部によって、2つの実線C(図3)の位置に2個の裁断用カッターがそれぞれ位置するよう制御される。従って、図5(b)の用紙100は、第3搬送方向裁断ユニット4Cにより、実線Cに沿って即ち搬送方向に、裁断され、図5(c)の形態となって、カッターユニット5へ搬送される。なお、不要部X2は、次段の切屑落し部34によってゴミ箱81へ落とされる。
なお、図5(c)の用紙100は、カッターユニット5へ入る前に、用紙先端センサ203によって先端が検出される。
カッターユニット5は、制御部6の加工制御部によってオン制御される。そして、図5(c)の用紙100は、カット位置センサ204によってカット位置が検知されながら、3つの実線D(図3)で示すカット位置にて、その都度、停止し、カッターユニット5により、実線Dに沿って即ち搬送方向に対する直交方向に、裁断され、図5(d)の形態となって、折り型形成ユニット7へ搬送される。なお、不要部X3はゴミ箱81へ落ちる。
折り型形成ユニット7は、制御部6の加工制御部によってオン制御されている。そして、図5(d)の用紙100は、折り位置センサ205によって折り位置が検知されながら、2つの一点鎖線Eで示す折り位置にて、その都度、停止し、折り型形成ユニット7により、一点鎖線Eに沿って即ち搬送方向に対する直交方向に、折り型200aが形成され、図5(e)の形態となって、排紙部12へ送り出される。
そして、用紙加工装置1においては、第1〜第3搬送方向裁断ユニット4A〜4C、カッターユニット5及び折り型形成ユニット7が、装置本体10に対して着脱自在に設けられている。
以下に、本発明の実施形態に係るカッターユニット5について、具体的に説明する。
図6は、カッターユニット5の正面概略図である。図6において、Z方向が、用紙搬送方向に直交する用紙幅方向である。カッターユニット5は、上刃(可動刃)51と、下刃(固定刃)52と、を有し、下刃52に対して上刃51を摺接させることによって、上刃51と下刃52との間にある用紙100を用紙幅方向に裁断するようになっている。
下刃52の刃先520は、直線状の刃先を有している。上刃51の刃先510は、一端部511から他端部512に向かって、下刃52に対して凸となるような円弧状の刃先を有している。
上刃51の一端部511は、第1アーム53の一端部と支点57を中心として回動可能に連結されており、上刃51の他端部512は、第2アーム54の一端部と支点58を中心として回動可能に連結されている。第1アーム53の他端部は、第1固定部55に、第1揺動支軸551を中心として回動可能に取り付けられており、第2アーム54の他端部は、第2固定部56に、第2揺動支軸561を中心として回動可能に取り付けられている。第1アーム53と第2アーム54とは略同じ長さを有しており、第1固定部55と第2固定部56とは、下刃92から上方に向けて等距離の位置に設けられている。
図7〜図9は、カッターユニット5の作動を説明する概略図である。用紙100が上刃51と下刃52との間に搬送されると、上刃51と下刃52との摺接位置の先端部(以下、「裁断先端部」という)S1がZ方向に移動することによって、用紙100を裁断する。図7は、下刃52の一端部521において上刃51と下刃52とが摺接していた図6の状態から、上刃51と下刃52との裁断先端部S1が一端部521から他端部522に向かってF1方向(正方向)に移動し、用紙100を裁断し始めた状態を示す図である。図8は、用紙100の裁断途中の状態を示す図であり、図9は、用紙100の裁断終了の状態を示す図である。
裁断先端部S1の一端部521から他端部522へのF1方向の移動は、第1アーム53が、第1固定部55に対して第1揺動支軸551を中心としてR1方向に回動し、さらに、第2アーム54が、第2固定部56に対して第2揺動支軸561を中心としてR2方向に回動することによって、行われる。図6〜図9に示すように、第1アーム53と第2アーム54とは、互いにアーム角度αを有するように回動している。そして、第1アーム53と第2アーム54とは略同じ長さを有しており、第1固定部55と第2固定部56は、下刃52から上方に等距離に設けられているので、裁断先端部S1は、下刃52の一端部521から他端部522に向かってF1方向に移動することとなり、その結果、用紙100は、一端部521から他端部522に向かってF1方向に裁断される。
以上のように、第1アーム53が第1固定部55に対して第1揺動支軸551を中心として回動し、第2アーム54が第2固定部56に対して第2揺動支軸561を中心として回動することにより、上刃51は、下刃52に対して揺動するように移動する。そして、上刃51が下刃52に対して揺動している間において、上刃51と下刃52とによって形成される裁断角度θが略一定となるよう、上刃51の刃先510の曲率、第1アーム53の長さ、及び第2アーム54の長さが設定されている。
図9に示すように、用紙100が裁断されると、裁断先端部S1は他端部522に位置し、下刃52において用紙幅Wに対応する長さの範囲では、上刃51と下刃52との間に隙間G1が形成されている。したがって、用紙100の裁断が終了した時点で、次に裁断する用紙100aを上刃51と下刃52との間に搬送することのできる隙間G1が、既に形成されていることになる。
次に裁断する用紙100aが上刃51と下刃52との間に搬送されると、第1アーム53が、第1固定部55に対して第1揺動支軸551を中心として反R1方向に回動し、さらに、第2アーム54が、第2固定部56に対して第2揺動支軸561を中心として反R2方向に回動する。そして、裁断先端部S2は、下刃52の他端部522から一端部521に向かってF2方向に移動し、その結果、次の用紙100aは、他端部522から一端部521に向かってF2方向に裁断される。すなわち、次の用紙100aの裁断方向(F2方向)は、用紙100の裁断方向(F1方向)と逆方向になっている。詳細には、次の用紙100aの裁断では、カッターユニット5は、用紙100の裁断と逆の動作を行い、図9、図8、図7、図6の順で作動することになる。そして、次の用紙100aの裁断が終了した時点では、図6に示すように、下刃52において用紙幅Wに対応する長さの範囲では、さらなる次の用紙を上刃51と下刃52との間に搬送することのできる隙間G1が、既に形成されている。そして、さらなる次の用紙は、下刃52に対する上刃51の揺動によって、一端部521から他端部522に向かってF1方向に裁断される。すなわち、用紙の裁断方向が正逆方向(F1方向とF2方向)に交互に切り替わるよう、上刃51は、下刃52に対して揺動する。
前記構成のカッターユニット5によれば、次のような効果を発揮できる。
(1)従来は、図10〜図13に示すように、用紙の裁断後、上刃91が下刃92に対して上昇し、その上昇が終了後、次に裁断される用紙が搬送されていたが、上記説明のとおり、本発明に係るカッターユニット5では、用紙の裁断方向が正逆方向に交互に切り替わるよう、上刃51が、下刃52に対して揺動可能となっており、その結果、用紙100の裁断が終了した時点で、次に裁断される用紙100aを上刃51と下刃52との間に搬送することのできる隙間G1が形成されている。したがって、用紙100の裁断が終了後、すぐに次の用紙100aを上刃51と下刃52との間に搬送でき、用紙の処理効率を向上させることができる。
(2)直線上の刃先520を有する下刃52に対して摺接する上刃51が、円弧状の刃先510を有しているので、裁断先端部Sでは、上刃51と下刃52とは常に裁断角度θを有することとなり、上刃51と下刃52との摺接による用紙100の裁断を、円滑に行うことができる。
(3)上刃51は、一端部511が第1アーム53を介して第1揺動支軸551に回動可能に連結されており、他端部512が第2アーム54を介して第2揺動支軸561に回動可能に連結されている。そして、上刃51が下刃52に対して揺動している間において、第1アーム53と第2アーム54とはアーム角度αを有するように構成されている。その結果、用紙の裁断方向が正逆方向に交互に切り替わるカッターユニット5を、容易に構成することができる。
(4)上刃51が下刃52に対して揺動している間において、上刃51と下刃52とによって形成される裁断角度θの値が略一定となるよう、上刃51の刃先510の曲率、第1アーム53の長さ、及び第2アーム54の長さが設定されている。したがって、用紙の裁断の際、上刃51と下刃52との間の裁断角度θが所定の値に保持され、その結果、裁断力を一定の値に保持でき、用紙100の裁断をより円滑に行うことができる。
(5)用紙加工装置1は、用紙の処理効率を向上させた、カッターユニット5を備えているので、用紙加工装置全体の用紙の処理効率を向上させることができる。
上記実施形態では、上刃51の刃先510が円弧状となっており、下刃52の刃先520が直線状となっているが、上刃51の刃先が直線状となっており、下刃52の刃先520が円弧状となっていても良い。また、下刃52は装置本体10又はカッターユニット5の外枠に固定されているが、上刃51の揺動による上刃51と下刃52との摺接を円滑に行うために、例えば、下刃52が、上刃51との摺接による衝撃を吸収するための緩衝部材を介して、装置本体10又はカッターユニット5の外枠に取り付けられ、その結果、下刃52が、若干、上下動可能に構成されていても良い。なお、上記実施形態では、上刃51が可動で、下刃52が固定となっているが、上刃51が固定で、下刃52が可動となっていても良い。
上記実施形態では、第1アーム53と第2アーム54とは略同じ長さを有しており、第1固定部55と第2固定部56は、下刃52から上方に等距離に設けられている。しかし、第1アーム53の長さ、第2アーム54の長さ、第1固定部55の下刃52からの距離、及び第2固定部56の下刃52からの距離は、上記に限定されない。下刃52に対して上刃51が揺動すると、裁断先端部S1が一端部521から他端部522に移動し、次の上刃51の揺動では、裁断先端部S2が他端部522から一端部521に移動するように、すなわち、用紙の裁断方向が正逆方向に交互に切り替わるように、第1アーム53の長さ、第2アーム54の長さ、第1固定部55の下刃52からの距離、及び第2固定部56の下刃52からの距離が決定されれば良い。
上刃51の刃先510と下刃52の刃先520とによって形成される裁断角度θは、用紙の厚さが一定の場合においては、上記実施形態のように、略一定の値となるよう、上刃51の刃先510の曲率、第1アーム53の長さ、及び第2アーム54の長さが設定されることが好ましい。そして、用紙の裁断性を考慮すると、用紙の厚さが厚くなるに従い、裁断角度θの値を大きくすることが好ましい。
本発明は、上記実施形態で説明した構成には限定されず、特許請求の範囲に記載した内容を逸脱することなく、当業者が考え得る各種変形例を含むことができる。
本発明では、用紙の搬送開始タイミングを早くし、用紙の処理効率を向上させることができるカッターユニットを提供できるので、産業上の利用価値が大である。
1 用紙加工装置
2 搬送部
10 装置本体
11 給紙部 12 排紙部
20 搬送経路 21 ローラ
201 用紙先端センサ 202 用紙先端センサ 204 カット位置センサ
205 折り位置センサ
31 搬送補正部 32 情報読取部 33 リジェクト部 34 切屑落し部
321 CCDセンサ
4A 第1搬送方向裁断ユニット 4B 第2搬送方向裁断ユニット 4C 第3搬送方向裁断ユニット
5 カッターユニット
51 上刃 510 刃先 511 一端部 512 他端部
52 下刃 520 刃先 521 一端部 522 他端部
53 第1アーム 54 第2アーム
55 第1固定部 551 第1揺動支軸
56 第2固定部 561 第2揺動支軸
57 支点 58 支点
6 制御部
7 折り型形成ユニット
81 ゴミ箱 82 廃棄トレイ
9 カッターユニット
91 上刃 911 一端部 912 他端部
92 下刃
93 アーム 94 アーム
95 第1固定部 951 揺動支軸
96 第2固定部 961 揺動支軸
97 支点 98 支点
100 用紙 100a 用紙
101 主印刷部 102 位置マーク 103 バーコード
200 用紙 200a 折り型
900 用紙

Claims (4)

  1. 可動刃と固定刃とを有し、前記可動刃と前記固定刃との間に位置する用紙を、前記可動刃と前記固定刃との摺接によって裁断するカッターユニットにおいて、
    用紙の裁断方向が正逆方向に交互に切り替わるように、前記可動刃が、前記固定刃に対して揺動するよう構成されており、
    前記可動刃の一端部が、第1アームを介して、第1揺動支軸に支持されており、
    前記可動刃の他端部が、第2アームを介して、第2揺動支軸に支持されており、
    前記可動刃が前記固定刃に対して揺動している間において、前記第1アームと前記第2アームとは、互いに角度を有するように、且つ、同一方向に回動するように、構成されていることを特徴とする、カッターユニット。
  2. 前記固定刃は、直線状の刃先を有し、
    前記可動刃は、前記固定刃に対して凸となる円弧状の刃先を有している、請求項1記載のカッターユニット。
  3. 前記可動刃が前記固定刃に対して揺動している間において、前記可動刃と前記固定刃とによって形成される角度が略一定となるよう、前記可動刃の刃先の曲率、前記第1アームの長さ、及び前記第2アームの長さが設定されている、請求項1又は2に記載のカッターユニット。
  4. 請求項1〜3のいずれか1つに記載のカッターユニットを備えた用紙加工装置。
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