JP5777004B2 - カッターユニット - Google Patents

Description

本発明はカッターユニットに関し、詳細には、他の印刷装置に組み込まれるカッターユニットの動作の制御の改良に関する。

従来、ＰＯＳ（販売時点情報管理：Point of sale system）プリンター等に搭載される用紙切断用のギロチンカッターやピザカッターは、スイッチやフォトセンサにより基準位置が検出されたカッター刃を、ＤＣモーターやステッピングモーターにより駆動するものであるが、上述したカッター刃と、スイッチやフォトセンサ等の位置検出センサと、ＤＣモーターやステッピングモーター等の駆動源とがケースに収められてユニット化され、他の印刷装置（上述したＰＯＳプリンターやキャッシュレジスター、各種発券機など）に組み込まれるものもある。

このようにユニット化されて他の印刷装置に組み込まれるカッターユニットは、その組み込まれる先の印刷装置によって制御されるようになっている。

すなわち、カッターユニットが組み込まれる先の印刷装置に、駆動源であるモーターの駆動回路、その駆動を制御するモーター制御回路および位置検出センサからの入力を検出結果として処理する検出回路を用意し、その組み込まれる印刷装置の側でこれらの回路の制御を行っている（特許文献１，２，３）。

特開２００１−１５８１４０号公報 特開平５−１５４７９１号公報 特開２００２−３４６９８７号公報

ところで、カッターユニットが組み込まれる印刷装置の側では、印字された用紙を単純に切断（一部残しの切断も含む）する動作を求めているに過ぎないにも拘わらず、その切断動作を実現するために、例えば以下に示すカッターの基本動作を設計しなければならない。
（１）イニシャル動作（カッター刃を基準位置にセット）
（２）カット種別（パーシャルカット（一部残し）またはフルカット（切り落とし））に応じたカット動作
（３）異常時のエラー処理
そして、これら基本動作の設計を行うに際しては、カッターユニットの側で提示した仕様に適合した設計を行う必要があるが、その仕様に正確に適合させるのに手間が掛かったり、仕様の見逃し等により正確に適合した設計が行われない場合もある。

仕様への正確な適合のための手間は、印刷装置の側の設計に過度の労力を強いるものであり、また、仕様への正確な適合が実現していない場合は、カッターユニットの動作の品質を低下させることになる。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、組み込まれる先の印刷装置での制御の設計の労力を低減させるとともに、動作の品質を適切に確保することができる組み込み用のカッターユニットを提供することを目的とする。

本発明に係るカッターユニットは、他の印刷装置に組み込まれるものであり、カッターユニットの基本動作を制御するカッター制御手段を独立して備えたことにより、他の印刷装置の印刷制御手段から動作指令を受けたカッター制御手段が、その動作指令の動作を実現するための、カッターユニットを構成する個々の要素の動作を制御することで、他の印刷装置からは動作指令だけを与えるだけで必要な動作を得ることができ、組み込まれる先の印刷装置での制御の設計の労力を低減させるとともに、動作の品質を適切に確保したものである。

すなわち、本発明に係るカッターユニットは、印刷装置に組み込まれ、その印刷装置の
印刷制御手段からの動作指令を受けて用紙の切断を行うカッターユニットにおいて、カッ
ター刃と、カッター刃が基準位置にあるか否かを検出する位置センサと、カッター刃を駆
動するモーターと、モーターのドライバー回路と、カッター刃を印刷制御手段からの動作
指令に適合して動作させるように、位置センサの検出結果に基づいてドライバー回路を制
御するカッター制御手段とを備え、前記カッター制御手段は、動作指令の入力を受けると、イニシャル動作として前記カッター刃を基準位置にセットするように前記ドライバー回路による前記モーターの駆動量を制御し、前記動作指令がパーシャルカットのときは、切断動作として前記カッター刃で用紙の一部を切り残した切断となるように前記ドライバー回路による前記モーターの駆動量を制御し、前記動作指令がフルカットのときは、切断動作として前記カッター刃で用紙を完全に切り落とした切断となるように前記ドライバー回路による前記モーターの駆動量を制御し、前記切断動作の後、前記カッター刃を前記切断動作前の位置に戻すように前記ドライバー回路による前記モーターの駆動量を制御することを特徴とする。

本発明に係るカッターユニットによれば、組み込まれる先の印刷装置での制御の設計の労力を低減させるとともに、動作の品質を適切に確保することができる。

本発明の一実施形態であるカッターユニットの模式図である。 制御ＩＣによる制御内容を示すフローチャート（その１）である。 制御ＩＣによる制御内容を示すフローチャート（その２）である。

以下、本発明に係るカッターユニットの具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係る一実施形態のカッターユニット１００を示す模式図であり、このカッターユニット１００は、単独で使用されるものではなく、ＰＯＳプリンターやキャッシュレジスター、各種発券機など他の印刷装置２００に組み込まれ、その印刷装置２００によって印字された用紙３００を切断するために使用されるものである。

そして、このカッターユニット１００は、ケース１１０内に、図示下方（矢印Ａの方向）に降下して用紙３００（破線で示す）を切断するカッター刃１２０と、カッター刃１２０が切断前の所定の基準位置Ｐ０にあることを検出するスイッチ１３０（位置センサ）と、カッター刃１２０を駆動するモーター１４０およびモーター１４０のドライバーＩＣ１５０（ドライバー回路）と、このカッターユニット１００が組み込まれる印刷装置２００からの動作指令を受けて、カッター刃１２０をその動作指令に適合して動作させるように、スイッチ１３０の検出結果に基づいてドライバーＩＣ１５０を制御する制御ＩＣ１６０（カッター制御手段）とを備えている。

カッター刃１２０は、用紙３００の幅方向の両端部から中央部に向かって、図示上下方向の高さ位置が高くなるように傾斜して形成されていて、その中央部は、その周辺部よりも一層切れ込んだ切欠き１２１が形成されている。

また、カッター刃１２０には切欠き１２１に対して左右対称の位置に幅方向に延びた矩形の孔１２２，１２３が形成されていて、一方の孔１２２には後述する第２ウォームホイール１４３の突起１４３ａが挿入され、他方の孔１２３には第３ウォームホイール１４４の突起１４４ａが挿入されている。

モーター１４０は、ドライバーＩＣ１５０によって駆動されるステッピングモーターであるが、本発明においてはステッピングモーターに限定されず、ＤＣモーター等を適用することもできる。

モーター１４０の回転軸にはウォーム１４１が結合され、ケース１１０には、ウォーム１４１と噛み合う第１ウォームホイール１４２と、第１ウォームホイール１４２に噛み合う第２ウォームホイール１４３と、第２ウォームホイール１４３に噛み合う第３ウォームホイール１４４とが回転可能に支持されている。なお、図面では、ウォームホイールを簡略化して平歯車状に記載している。

第２ウォームホイール１４３と第３ウォームホイール１４４とは直径および歯数が同一で、かつ回転方向が互いに反対向きに設定されていて、それぞれの回転方向に沿った所定の位相位置に円柱状の突起１４３ａ，１４４ａが形成されている。

この第２ウォームホイール１４３の突起１４３ａと、第３ウォームホイール１４４の突起１４４ａは、これら２つのウォームホイール１４３，１４４が噛み合った位置から互いに反対向きの回転方向に沿って同一の位相位置に形成されている。

第２ウォームホイール１４３および第３ウォームホイール１４４の回転に伴って両ウォームホイール１４３，１４４にそれぞれ形成された両突起１４３ａ，１４４ａは、両ウォームホイール１４３，１４４が噛み合った位置に対して左右対称に、同期して移動する。

そして、各突起１４３ａ，１４４ａは、それぞれ挿入されたカッター刃１２０の各孔１２２，１２３の内部で幅方向に変位しつつ上下方向に変位することで、カッター刃１２０を下降または上昇させる。

ここで、第２ウォームホイール１４３の突起１４３ａと第３ウォームホイール１４４の突起１４４ａとは、左右対称に同期して変位するため、カッター刃１２０は幅方向に対して傾くことなく、上下方向に真っ直ぐ下降または上昇する。

カッター刃１２０が下降する以前の基準位置Ｐ０に在るときは、第３ウォームホイール１４４の一部に形成された爪１４４ｂがスイッチ１３０を機械的に押圧するように配置されていて、カッター刃１２０が基準位置Ｐ０よりも低い位置に移動した状態では、爪１４４ｂはスイッチ１３０から離れて押圧しない状態となる。

そして、このスイッチ１３０は、ケース１１０の所定の位置に設置されていて、機械的に押圧されたときは変位してオンの電気信号を出力し、押圧されていないときはオフの電気信号を出力し、その出力は制御ＩＣ１６０に入力される。

このように、カッター刃１２０が基準位置Ｐ０に在るときはオンの電気信号が出力され、カッター刃１２０が基準位置Ｐ０に無いときはオフの電気信号が出力されるため、制御ＩＣ１６０はスイッチ１３０から入力された電気信号に基づいて、カッター刃１２０が基準位置Ｐ０に在るか否かを判定することが可能となる。

なお、スイッチ１３０は、爪１４４ｂに押圧されているときのみ電気信号を出力し、爪１４４ｂに押圧されていないときは何も電気信号を出力しないものであってもよく、このようなスイッチ１３０によっても、カッター刃１２０が基準位置Ｐ０に在るときと無いときとを、その電気信号の出力の有無で区別することができる。

また、スイッチ１３０としては、爪１４４ｂによる押圧の有無を機械的に検出する本実施形態のものに限定されず、爪１４４ｂによる遮光の有無を光学的に検出するフォトインターラプターなどを適用することもできる。

カッター刃１２０の下降位置として設定されている位置のうち第２位置Ｐ２は、カッター刃１２０が、その切欠き１２１を含めて、用紙３００の位置よりも下方まで降下した位置であり、カッター刃１２０がこの第２位置Ｐ２まで下降すると、用紙３００はカッター刃１２０によって完全に切り落とされる切断（フルカット）となる。

一方、カッター刃１２０の下降位置として設定されている位置のうち第２位置Ｐ２よりも高い第１位置Ｐ１は、カッター刃１２０のうち切欠き１２１を除いて、用紙３００の位置よりも下方まで降下した位置であり、カッター刃１２０がこの第１位置Ｐ１まで下降すると、用紙３００は切欠き１２１に対応した部分だけが切断されずに残った切断（パーシャルカット）となる。

制御ＩＣ１６０は、電気コネクター１７０を介して印刷装置２００に接続されていて、印刷装置２００による用紙３００への印字が終わったタイミングで、その印刷装置２００から、フルカットまたはパーシャルカットの動作指令を表す電気信号が制御ＩＣ１６０に入力される。

制御ＩＣ１６０は、入力された動作指令を表す電気信号を受けて、カッター刃１２０をその動作指令に適合したカット動作をさせるように、スイッチ１３０からの入力信号（カッター刃１２０が基準位置Ｐ０に在るか否かの検出結果）に基づいてドライバーＩＣ１５０を制御する。

すなわち、図２，３のフローチャートに示すように、制御ＩＣ１６０は、動作指令がパーシャルカットのときはフラグに０をセットし（Ｓ１→Ｓ３）、一方、動作指令がフルカットのときはフラグを１にセットする（Ｓ１→Ｓ２）。

その後、制御ＩＣ１６０は、スイッチ１３０からの電気信号の入力に基づいてカッター刃１２０が基準位置Ｐ０に在るか否かを判定し（Ｓ４）、カッター刃１２０が基準位置Ｐ０に無いと判定した場合は、カッター刃１２０を基準位置Ｐ０にセットするように、ドライバーＩＣ１５０の動作（イニシャル動作）を制御する（Ｓ５〜Ｓ１２）。

具体的には、制御ＩＣ１６０は、スイッチ１３０からオンの電気信号が入力されているか否かを判定する（Ｓ４）。制御ＩＣ１６０は、オンの電気信号が入力されていると判定したときは、カッター刃１２０が基準位置Ｐ０に在ると判定する（Ｓ１３）。

一方、制御ＩＣ１６０は、オフの電気信号が入力されている（または、オンの信号が入力されていない）と判定したときは、カッター刃１２０が基準位置Ｐ０に無いと判定し（Ｓ５）、カッター刃１２０を上昇させるようにドライバーＩＣ１５０を制御する（Ｓ６）。

ドライバーＩＣ１５０は、制御ＩＣ１６０の制御によって、モーター１４０を図１に示した矢印Ｂとは反対向きに回転させるようにモーター１４０を駆動し（Ｓ７）、このモーター１４０の回転が、ウォーム１４１、第１ウォームホイール１４２、第２ウォームホイール１４３、第３ウォームホイール１４４と伝達され、第２ウォームホイール１４３および第３ウォームホイール１４４の回転に伴って両ウォームホイール１４３，１４４にそれぞれ形成された両突起１４３ａ，１４４ａが移動し、これら両突起１４３ａ，１４４ａが孔１２２，１２３を上方に押し上げ、カッター刃１２０は上昇する（Ｓ８）。

このカッター刃１２０の上昇は、第３ウォームホイール１４４に形成された爪１４４ｂがスイッチ１３０を押圧するまで継続され（Ｓ９）、スイッチ１３０からオンの電気信号が制御ＩＣ１６０に入力されたとき、制御ＩＣ１６０はカッター刃１２０が基準位置Ｐ０に在ると判定し（Ｓ１０）、ドライバーＩＣ１５０を制御して（Ｓ１１）、モーター１４０を停止させる（Ｓ１２）。

以上の処理が、制御ＩＣ１６０によるイニシャル動作の制御（Ｓ４→Ｓ５〜Ｓ１２、Ｓ４→Ｓ１３）である。

イニシャル動作の制御が終わった後、制御ＩＣ１６０は、印刷装置２００からの動作指令がフルカットである場合（ステップ２（Ｓ２）でフラグに１がセットされている場合）、カッター刃１２０を基準位置Ｐ０から下降させて位置Ｐ２で停止させるように、ドライバーＩＣ１５０を制御する（Ｓ１４→Ｓ１５）。

ドライバーＩＣ１５０は、制御ＩＣ１６０の制御にしたがって、基準位置Ｐ０から位置Ｐ２までの高さに対応したモーター１４０の回転数を得るのに必要なステップ数Ｘ２をモーターに与え、モーター１４０はその与えられたステップ数Ｘ２に対応した回転数だけ矢印Ｂの向きに回転した後、停止する（Ｓ１６）。

なお、モーター１４０の回転は、ウォーム１４１、第１ウォームホイール１４２、第２ウォームホイール１４３、第３ウォームホイール１４４と伝達され、第２ウォームホイール１４３の突起１４３ａと第３ウォームホイール１４４の突起１４４ａとがそれぞれカッター刃１２０の孔１２２，１２３を下方に押し下げ、カッター刃１２０は位置Ｐ２まで下降して停止し（Ｓ１７）、これにより、用紙３００はフルカットされる。

ここで、モーター１４０の矢印Ｂ方向への回転により、第３ウォームホイール１４４の爪１４４ｂがスイッチ１３０から離れ、スイッチ１３０から制御ＩＣ１６０にオフの電気信号が出力される（オンの電気信号の出力が停止する）。

その後、制御ＩＣ１６０は、カッター刃１２０を基準位置Ｐ０までに上昇させるようにドライバーＩＣ１５０を制御する（Ｓ１８）。

ドライバーＩＣ１５０は、制御ＩＣ１６０の制御にしたがって、位置Ｐ２から基準位置Ｐ０までの高さに対応したモーター１４０の回転数を得るのに必要なステップ数Ｘ２をモーターに与え、モーター１４０はその与えられたステップ数Ｘ２に対応した回転数だけ矢印Ｂと反対向きに回転した後、停止し（Ｓ１９）、カッター刃１２０は基準位置Ｐ０まで上昇して停止し（Ｓ２０）、印刷装置２００からのフルカットの動作指令に対応した処理を終了する。

一方、印刷装置２００からの動作指令がパーシャルカットである場合（ステップ２（Ｓ２）でフラグに０がセットされている場合）、制御ＩＣ１６０は、カッター刃１２０を基準位置Ｐ０から下降させて位置Ｐ１で停止させるように、ドライバーＩＣ１５０を制御する（Ｓ１４→Ｓ２１）。

ドライバーＩＣ１５０は、制御ＩＣ１６０の制御にしたがって、基準位置Ｐ０から位置Ｐ１までの高さに対応したモーター１４０の回転数を得るのに必要なステップ数Ｘ１をモーターに与え、モーター１４０はその与えられたステップ数Ｘ１に対応した回転数だけ矢印Ｂの向きに回転した後、停止する（Ｓ２２）。

なお、モーター１４０の回転は、ウォーム１４１、第１ウォームホイール１４２、第２ウォームホイール１４３、第３ウォームホイール１４４と伝達され、第２ウォームホイール１４３の突起１４３ａと第３ウォームホイール１４４の突起１４４ａとがそれぞれカッター刃１２０の孔１２２，１２３を下方に押し下げ、カッター刃１２０は位置Ｐ１まで下降して停止し（Ｓ２３）、これにより、用紙３００はカッター刃１２０の切欠き１２１に対応した部分だけ切り残した切断（パーシャルカット）とされる。

ここで、モーター１４０の矢印Ｂ方向への回転により、第３ウォームホイール１４４の爪１４４ｂがスイッチ１３０から離れ、スイッチ１３０から制御ＩＣ１６０にオフの電気信号が出力される（オンの電気信号の出力が停止する）。

その後、制御ＩＣ１６０は、カッター刃１２０を基準位置Ｐ０までに上昇させるようにドライバーＩＣ１５０を制御する（Ｓ２４）。

ドライバーＩＣ１５０は、制御ＩＣ１６０の制御にしたがって、位置Ｐ１から基準位置Ｐ０までの高さに対応したモーター１４０の回転数を得るのに必要なステップ数Ｘ１をモーターに与え、モーター１４０はその与えられたステップ数Ｘ１に対応した回転数だけ矢印Ｂと反対向きに回転した後、停止し（Ｓ２５）、カッター刃１２０は基準位置Ｐ０まで上昇して停止し（Ｓ２６）、印刷装置２００からのパーシャルカットの動作指令に対応した処理を終了する。

以上のように構成された本実施形態のカッターユニット１００によれば、このカッターユニット１００が組み込まれる印刷装置２００からの動作指令（フルカットまたはパーシャルカットの指令）を受けた制御ＩＣ１６０は、カッター刃１２０が基準位置Ｐ０にあるか否かを検出するスイッチ１３０の検出結果に基づいて、カッター刃１２０が、その入力された動作指令に適合した動作を行うように、ドライバーＩＣ１５０を制御してモーター１４０を駆動させるため、その組み込み先の印刷装置２００からは、フルカットまたはパーシャルカットの動作指令だけを与えるだけでよく、その印刷装置２００の側で、その動作指令に適合するモーター１４０等の動作を実現するための個別の処理の組み合わせ（例えば、図２，３に示したフローチャートに対応する処理）を行う設計や組込みを行う必要がなく、印刷装置２００の側での制御の設計等の労力を低減させるとともに、カッターユニット１００の側で制御の設計、組込みを行うため、カッターユニット１００の仕様に適した制御を行うことができ、カッターユニット１００の動作の品質を適切に確保することができる。

また、制御ＩＣ１６０は、印刷装置２００からパーシャルカットまたはフルカットの動作指令の入力を受けただけで、カッター刃１２０を基準位置Ｐ０にセットするようにドライバーＩＣ１５０の動作を制御し、カッター刃１２０を基準位置Ｐ０にセットする動作の後、動作指令として入力されたのがパーシャルカットのときは、カッター刃１２０で切断の対象となる用紙３００の一部を切り残した切断（パーシャルカット）となるようにドライバーＩＣ１５０によるモーター１４０の駆動量を制御（モーター１４０に与えるステップ数をＸ１とするように制御）し、動作指令として入力されたのがフルカットのときは、用紙３００を完全に切り落とした切断（フルカット）となるようにドライバーＩＣ１５０によるモーター１４０の駆動量を制御（モーター１４０に与えるステップ数をＸ２とするように制御）し、ドライバーＩＣ１５０に対する制御による用紙３００の切断動作の後、カッター刃１２０を切断動作前の基準位置Ｐ０に戻すように、ドライバーＩＣ１５０によるモーター１４０の駆動量を制御するため、カッターユニット１００の機構や特性（モーターの回転制御の特性やスイッチのチャタリングによる誤動作の防止策等）を熟知していなくても、印刷装置２００の側からは動作指令の信号だけを電気コネクター１７０を介して入力するだけで、上述したイニシャル動作（カッター刃１２０を基準位置Ｐ０にセット）やカット種別（パーシャルカット（一部残し）またはフルカット（切り落とし））に応じたカット動作の各制御を得ることができ、印刷装置２００の側では、このカッターユニット１００を印刷装置２００に組み込んで容易に使用することができる。

なお、上述したイニシャル動作やカット種別に応じたカット動作の制御の他に、制御ＩＣ１６０には、カッターユニット１００の動作が不安定になったり、正常な動作が行われなかった場合など異常時におけるエラー処理（モーター１４０の強制停止や、カッター刃１２０の基準位置Ｐ０への強制移動等）の制御も組み込まれていてもよい。

このように、制御ＩＣ１６０にエラー処理の制御が組み込まれたものでは、印刷装置２００からエラー処理の実行指令の入力を受けて、制御ＩＣ１６０が、その組み込まれているエラー処理の制御を実効するため、印刷装置２００の側で、複雑なエラー処理の制御を設計したり、組み込む必要がない。

また、制御ＩＣ１６０としては、マイクロコンピューターやＦＰＧＡ（製造後に購入者や設計者が構成を設定できる集積回路：Field-Programmable Gate Array）、専用ＩＣチップまたはＡＳＩＣ（特定の用途向けに複数機能の回路を1つにまとめた集積回路：Application Specific Integrated Circuit）などを適用することができる。

以上、本実施形態ではギロチン方式のカッターユニットを例にして説明を行ったが、カッターユニットの方式はこれに限定されるわけではなく、鋏式のカッターユニットやピザカッター方式のカッターユニットにも同様に適用できることは言うまでもない。

１００ カッターユニット
１１０ ケース
１２０ カッター刃
１３０ スイッチ（位置センサ）
１４０ モーター
１４１ ウォーム
１４２ 第１ウォームホイール
１４３ 第２ウォームホイール
１４４ 第３ウォームホイール
１５０ ドライバーＩＣ（ドライバー回路）
１６０ 制御ＩＣ（カッター制御手段）
１７０ 電気コネクター
２００ 他の印刷装置
３００ 用紙
Ｐ０ 基準位置
Ｐ１ 位置（パーシャルカットに対応した位置）
Ｐ２ 位置（フルカットに対応した位置）

Claims (1)

1. 印刷装置に組み込まれ、前記印刷装置の印刷制御手段からの動作指令を受けて用紙の切断を行うカッターユニットにおいて、
   カッター刃と、前記カッター刃が基準位置にあるか否かを検出する位置センサと、前記カッター刃を駆動するモーターと、前記モーターのドライバー回路と、前記カッター刃を前記動作指令に適合して動作させるように、前記位置センサの検出結果に基づいて前記ドライバー回路を制御するカッター制御手段とを備え、
   前記カッター制御手段は、動作指令の入力を受けると、
   イニシャル動作として前記カッター刃を基準位置にセットするように前記ドライバー回路による前記モーターの駆動量を制御し、
   前記カッター制御手段は、前記動作指令がパーシャルカットのときは、切断動作として前記カッター刃で用紙の一部を切り残した切断となるように前記ドライバー回路による前記モーターの駆動量を制御し、前記動作指令がフルカットのときは、切断動作として前記カッター刃で用紙を完全に切り落とした切断となるように前記ドライバー回路による前記モーターの駆動量を制御し、
   前記カッター制御手段は、前記切断動作の後、前記カッター刃を前記切断動作前の位置に戻すように前記ドライバー回路による前記モーターの駆動量を制御することを特徴とするカッターユニット。