JP3617296B2 - オートカッタ装置及びこれを用いたプリンタ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は帳票等を発行するプリンタに関し、更に詳しくはモータの駆動力を可動刃に伝達する動力伝達部にウオームを使用しているオートカッタ装置を搭載したプリンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のオートカッタ装置は、モータの回転を平歯車同士の組合せにより減速して可動刃に伝達されていた。しかし、近年のオートカッタ装置は小型化や動力伝達機構を簡素化するため、ウオームを使用してモータの回転数を一度に大きく減速を行うものが増えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようなウオームとウオームホイールを使用したオートカッタ装置は、次のような課題があった。
【０００４】
すなわち、クリップ等が可動刃の移動経路に落下する場合等のように、可動刃が異物によって移動を停止された場合、ウオームとウオームホイールとはそれぞれ回転軸中心が直交するために、ウオームは、モータ等の動力伝達機構部のイナーシャにより回転軸中心の方向へ移動されるよう押圧され、ウオームホイールは、回転軸の外周と当接するように押圧される。更には、ウオーム及びウオームホイールは、モータの回転駆動力によってイナーシャと同方向へ移動されるように押圧される。
【０００５】
このため、ウオームは、ウオームを回転軸中心方向に挟持するフレームの一方の当接面に大きな力により押圧されて停止され、ロック状態となる。
【０００６】
このように、ロック状態になると、モータは、異物によって一方の回転が規制され、反対方向の回転は、ウオームと当接面との間の大きな力により発生する摩擦力により規制されるので、モータによってロック状態を脱することができなかった。
【０００７】
その為、従来のウオームを使用したオートカッタ装置では、ロック状態が発生すると、ウオーム軸を特開平５−３３７８７７号のように治具で回転させる若しくは付加された指で回転可能な歯車を回転させて可動刃を後退させて異物を除去していた。
【０００８】
このように、従来の技術では、可動刃を手動によってホームポジションに戻すという作業が必要なものであり、操作性の悪いものであった。
【０００９】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、オートカッタ装置への異物進入による可動刃のロックの解除を容易に行うことを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、正逆回転可能なモータと、記録紙を切断する可動刃と、ウオーム及び該ウオームと噛合するウオームホイールとを備え、前記モータの正回転により前記可動刃を切断位置、待機位置へ移動させる伝達手段と、前記モータの回転方向を切り換えるモータ制御部とを有するオートカッタ装置において、前記伝達手段は、前記モータと前記ウオームとの伝達経路の間に、前記モータを逆回転する場合前記モータを正回転する場合よりも大きい駆動力を伝達するクラッチ手段を備えていることを特徴とする。
【００１１】
可動刃が移動しない異常が発生した場合に、伝達手段で生じる摩擦負荷は駆動力が大きいと大きく発生するが、上記構成により、正常時は小さな力で可動刃を移動させて、異常時の摩擦負荷を低減させし、異常時にはモータを逆回転させると、正常時より駆動力が大きいので、摩擦負荷があっても可動刃を待機位置へ移動させることができる。
【００１３】
また、クラッチ手段がトルクリミッターとして機能するので可動刃が移動しない異常が発生してもモータは停止することがなく、モータ等の回転イナーシャによる摩擦負荷への影響をなくすと同時にモータの破損を防ぐことが可能となる。
【００１４】
更に、本発明は、前記クラッチ手段は、第１の鋸歯状歯を備え、前記モータに駆動される伝達駆動歯車と、前記第１の鋸歯状歯と対向する位置に第２の鋸歯状歯を備え前記ウオームへ回転駆動力を伝える伝達従動歯車とを有し、前記伝達駆動歯車もしくは前記伝達従動歯車のどちらか一方の歯車は、回転中心軸方向へ移動可能であるとともに前記鋸歯状歯が噛合する方向へ付勢されていることを特徴とする。
【００１５】
上記構成により、被駆動部材がその回転を停止されたとしても、鋸歯状の歯の角度により噛合が外れるように移動されて軸方向に離れて相対回転移動が可能となる。このように、簡略な機構であるために容易に安価にすることができる。また、付勢バネ力、傾斜角度、摩擦係数によりトルクが決定されるので、バネ力や鋸歯状の角度、材質を変えて伝達トルクやその解除トルクを安定させ、且つトルク管理を所望するトルクに容易にできる等の効果がある。
【００１６】
また更に、本発明は、前記クラッチ手段の前記鋸歯状歯は対向する双方の歯が一部欠損していることを特徴とする。
【００１７】
上記構成より、ロック後に、モータを逆回転させると、鋸歯状歯が欠損しているので、伝達駆動歯車は回転移動してから鋸歯状歯が当接する。それにより、当接する際、モータのイナーシャや伝達駆動歯車のイナーシャが伝達従動歯車を回転する方向へ作用するので、モータの逆回転時のトルクはその分少なくて済み、モータの小型化、低消費量化が図られる。
【００１８】
また更に、本発明は、前記クラッチ手段は、前記モータに回転される駆動部材と、前記ウオームと連結された被駆動部材と、前記被駆動部材の外周を圧接するコイル部と前記駆動部材と係合する腕部とを備え、前記モータが正回転の場合に前記コイル部が緩むように配置されたクラッチバネとを備えたバネクラッチであることを特徴とする。
【００１９】
上記構成により、コイル部が摺動して行われる機構であるから、静かでスムーズに作動することができ、更には簡略機構なことから省スペースで実現できる等の効果がある。
【００２０】
また更には、本発明は、プリンタ本体と、プリンタ本体に設けられ、記録紙に対して所望の印刷を行う印刷手段と、請求項１乃至４のいずれか１項記載のオートカッタ装置とを備えたことを特徴とするプリンタである。
【００２１】
上記構成の発明によれば、可動刃がロック状態になった場合、モータを逆回転させるだけでそのロック状態を解除できるので、可動刃を手動によってホームポジションに戻すという作業のない操作性の向上したプリンタを容易に得ることが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の１例を図面を用いて詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本実施の形態のプリンタの外観を示す斜視図である。
【００２４】
図１に示すように、本実施の形態のプリンタ１は、ＰＯＳシステムに用いられる電子キャッシュレジスタ等に適用される活字輪選択式プリンタで、インクロール３５が着脱可能なプリンタ本体３２と、このプリンタ本体３２の後方に設けられる記録紙の供給部とから構成される。
【００２５】
プリンタ本体３２には、記録紙に対して所望の印字を行うための活字輪を有する印字手段（図示せず）と、印字位置に記録紙を送るための図示しない紙送り機構と、印字された記録紙を切断するためのカッタ装置３４とが設けられている。
【００２６】
図１に示すように、カッタ装置３４は、プリンタ本体３２の上部に設けられ、以下に説明するような構成を有している。
【００２７】
図２はオートカッタ装置３４の概略説明図であり、１は動力源となるモータ、２はモータシャフトに挿入され回転方向に固定された平歯車のモータ歯車、３はモータ歯車２と噛合する平歯車の大歯車３ａと第１の鋸歯状歯３ｂとが一体成形されて回転中心上で移動可能に配置され、モータ１によって回転される伝達歯車、４は伝達歯車３と回転軸中心を同一に配置され、第１の鋸歯状歯３ｂと噛合する第２の鋸歯状歯４ａとウオーム４ｂを一体成形され、一端をフレーム１１によってその移動を規制されているウオーム軸、５は支軸５ｂに回転自在に支持され、ウオーム軸４のウオーム４ｂと噛合して回転されるハスバ歯車、６はハスバ歯車５上に固定され後述する可動刃７と係合するカッタ刃駆動ピン、可動刃７は一端を支軸７ａに回動自在であって、トラック溝７ｂとカッタ刃駆動ピン６とが係合して配置され、受け刃８の刃先８ａと摺動する刃先７ｃを有する可動刃７、９は伝達歯車３とウオーム軸４との鋸歯状歯３ｂ、４ａが係合するように伝達歯車３を付勢する圧縮バネ、１０は、ハスバ歯車６に設けられたカム部５ａに押されるものであってハスバ歯車６の回転位置を検出する検出器である。
【００２８】
図３は伝達歯車３とウオーム軸４との係合状態における力の関係を示す説明図である。
【００２９】
図２、図３を用いて動作の説明を行う。
【００３０】
図２においてモータ１に電圧を印加するとモータ１は矢印ａ方向へ回転し、モータ歯車２も同方向へ回転する。一方、モータ歯車２と噛み合う伝達歯車３は矢印ｂ方向へ回転する。この伝達歯車３と噛合しているウオーム軸４も矢印ｂ方向へ回転する。ハスバ歯車５は、ウオーム４ｂにより回転数を大きく減らされて矢印ｃ方向へ回転される。
【００３１】
回転されるハスバ歯車５に設けられたカッタ刃駆動ピン６と可動刃７のトラック溝７ｂとが係合していることにより、可動刃７は支軸７ａを回動中心とし、受け刃８の上を摺動しながら矢印ｄ方向に揺動し、可動刃７と受け刃８の間に存する不図示の用紙を切断する。
【００３２】
この用紙は、プリンタ等で印字され不図示の紙送り機構より搬送されるものであり、所望の切断位置まで搬送されて停止された後に切断されるものである。
【００３３】
用紙を切断した後、更にハスバ歯車５は同方向に回転され、図中下方向の頂点を過ぎると、可動刃７は矢印ｅ方向へ移動される。やがてハスバ歯車５に設けられたカム部５ａが検出器１０の接点部を押し、検出器１０は、可動刃７がホームポジションに位置したことを検出する。モータ１の駆動及びその回転方向を制御する不図示の制御部は検出器１０からの信号を利用してモータ１への通電を止め、オートカッタ装置による用紙のカット動作を終了する。
【００３４】
本願の実施の形態について図３を用いて可動刃のロック時の動作を説明する。伝達歯車３とウオーム軸４は、圧縮バネ９の荷重Ｆにより第１の鋸歯状歯３ｂと噛合する第２の鋸歯状歯４ａが噛合している。モータ１により減速歯車３が矢印ｂ方向へ回転すると、ウオーム軸４は、噛合している第１の鋸歯状歯３ｂと第２の鋸歯状歯４ａの傾斜角度の小さい緩斜部の係合により回転される。
【００３５】
また伝達歯車３は嵌合し合う斜面の高さの量を左右移動可能に構成されている。
【００３６】
伝達歯車３とウオーム軸４が矢印ｂ方向に回転し、紙を切断している時、可動刃７が異物によりその移動を妨げられロックすると、ウオーム軸４は、モータの回転子等のイナーシャ反力Ｆｉを伝達歯車３より受ける。
【００３７】
またモータ１の駆動トルクによる反力Ｆｋをウオーム軸４より受ける。この時の緩斜部の角度をθ、摩擦係数をμとすると、伝達歯車３とウオーム軸４が平衡状態にある場合のＦｋは
Ｆｋ＝Ｆ／ｔａｎ（θ＋Ａｔａｎμ）：（Ａｔａｎはアークタンジェントを指す）
で表される。左項のＦｋが右項よりも大きくなると、伝達歯車３は図中、右方向に移動し、斜面を乗り越え回転するので、モータ１による駆動力をＦｋ以上のモータであることから、ウオーム軸４が停止していても伝達歯車３は回転を続ける。
【００３８】
次に、モータ１を逆転させた場合を説明する。
【００３９】
フレーム１１とウオーム軸４の当接面４ｃとの間の摩擦力Ｆ１は
Ｆ１＝（Ｆｉ＋Ｆ）×μ１
ウオーム軸４の当接面４ｃの半径ｒ１とすると摩擦トルクＴ１は、
Ｔ１＝Ｆ１×ｒ１となる。
【００４０】
この摩擦負荷トルクＴ１より大きいモータ１の起動トルクＴｍとなるようにバネ荷重Ｆ、及び急斜部の角度θ１を設定している。
【００４１】
このように、第１の鋸歯状歯３ｂと第２の鋸歯状歯４ａの一方の角度を緩斜部の角度θより大きい角度θ１の傾斜角度を有する急斜部とし、可動刃７が紙を切断する方向へ作動させる場合は緩斜部、異常があって可動刃７を待機位置へ戻す場合は急斜部によりモータ１のトルクを伝達させることにより、可動刃７がロックしたとしても、モータを逆転させるとウオーム軸４は図中ｆ方向に回転し、図示されない可動刃７はホームポジションに復帰する。
【００４２】
次に、本発明の実施の形態の他の例を図４を用いて説明する。
【００４３】
前述の実施の形態に比して伝達歯車３とウオーム軸４の噛合する鋸歯状歯３ｂ鋸歯状歯４ａの歯が断続的に配置されたものであり、その他の構成は前述の実施の形態と同一でありその説明は省略する。
【００４４】
この場合、可動刃７が紙を切断する方向へ作動させる場合の伝達歯車３とウオーム軸４とは、前述と同様であるが、ロック状態等の異常が発生しモータを逆転させた場合、第１の鋸歯状歯３ｄは矢印ｉ方向へ移動して第２の鋸歯状歯４ｅに当接する。
【００４５】
その結果、鋸歯状歯３ｄが第２の鋸歯状歯４ｅに当接する際、ウオーム軸４の鋸歯状歯４ｅには、モータの駆動力にモータの回転子等のイナーシャがプラスされて作用するので、ウオーム軸４は矢印ｆ方向へ容易に回転される。
【００４６】
このように、モータの回転子等のイナーシャがウオーム軸４を矢印ｆ方向へ回転させるので、モータのトルクはその分少なくて済み、モータの小型化、低消費量化が図られる。
【００４７】
次に図５、６、７を用いて本実施の形態の第３の実施例を説明する。
【００４８】
この実施の形態は、前述までは鋸歯状歯のクラッチ機構であったのに対し、バネクラッチを用いている。
【００４９】
図５は本発明の第２の他の実施例の概略外観図、図６、７は係合の状態を示すｇ−ｇ断面の説明図である。図５において、ねじりコイルバネ１９はウオーム軸１４のアーバー部１４ａに巻き付けられている。このねじりコイルバネ１９の内径は、アーバー部１４ａの軸径よりも小さく設定されており、そのしめしろ、およびねじりコイルバネ１９の巻き数により伝達トルクおよび緩みトルクが決められる。
【００５０】
一方ねじりコイルバネ１９の片端にはフック部１９ｂが設けられており、そのフック１９ｂは伝達歯車１３に設けられた溝部１３ｃと係合している。伝達歯車１３が図示されないモータ歯車により矢印ｂ方向へ回転されると、ねじりコイルバネ１９、ウオーム軸１４も共に矢印ｂ方向に回転を始める。不図示の可動刃がロックすると、ウオーム軸１４は回転を止められる。
【００５１】
一方、伝達歯車１３はモータからのトルクを伝達し更に回転を続けるため、溝部１３ｃはねじりコイルバネ１９のフック部１９ｂを図６中矢印ｍ方向に押し、ねじりコイルバネ１９はそのコイルの内径を大きくなて緩み状態となり、ねじりコイルバネ１９はアーバー部１４ａの外周上を摺動しながら回転し続ける。
【００５２】
この時のトルクを緩みトルクＴｒとすると、軸方向に発生する荷重Ｆｒは
Ｆｒ＝（Ｔｒ／ｒ０）×ｃｏｔ（α＋ρ）
ｔａｎ（ρ）＝μ０／ＣＯＳ（２０°）
で表される。ｒ０はウオーム１４ｂのピッチ円半径、αはウオーム１４ｂのねじれ角、μ０はウオーム１４ｂとハスバ歯車との摩擦係数である。
【００５３】
Ｆｒと前述のモータ等のイナーシャによる荷重Ｆｉによりフレーム１１とウオーム軸１４との間には摩擦力Ｆ２
Ｆ２＝（Ｆｉ＋Ｆｒ）×μ１
が発生し、この時のトルクは
Ｔ２＝Ｆ２×ｒ１
となる。
【００５４】
μ１はウオーム軸１４とフレーム１１との摩擦係数、ｒ１はウオーム軸１４の当接面１４ｃとフレームとの接触する部分の半径である。
【００５５】
この負荷トルクＴ２よりもモータトルクを大きく設定している。
【００５６】
可動刃をホームポジションに復帰させる場合、モータを逆回転させると伝達歯車１３は図中矢印ｃ方向に回転され、伝達歯車１３の溝部１３ｃは、ねじりコイルバネ１９を矢印ｎ方向に押す。ねじりコイルバネ１９は、その内径が小さくなるのでアーバー部１４ａを締め付けて、ウオーム軸１４を矢印ｆ方向へ回転させるので、可動刃はウオーム１４ｂと噛合している不図示のハスバ歯車を介してホームポジションへ復帰される。
【００５７】
次に、図８のフローチャートと図２をもとにロックの検出及びロック後の制御を説明する。図８において、システムに電源が投入されると、モータ１に通電を開始する（ステップＳ１）。通電開始と同時に開始からの時間Ｔをタイマーを用いてカウントする（ステップＳ２）。
【００５８】
続いて、ホームポジションの検出器１０の信号がＯｎかＯｆｆかを確認する（ステップＳ３）。Ｏｎの場合はホームポジションにいるため、モータ１への通電をＯｆｆすると共にタイマーをリセットしオートカットの信号待ちとなる（ステップＳ４）。
【００５９】
検出器１０の信号がＯｆｆの場合はモータ通電してからの時間Ｔと１サイクルにかかる時間に余裕を付けた時間Ｔ０と比較を行う（ステップＳ５）。Ｔ＞Ｔ０の場合は異常状態であるため、モータの通電を止めエラー表示をする（ステップＳ６）。Ｔ＜Ｔ０の場合は再度、検出器１０の信号を確認に行きこれを繰り返す。
【００６０】
ステップ４の状態でオートカットの信号が入ると再度モータ１に通電し（ステップＳ７）、前述のようにモータの通電時間Ｔをカウントする（ステップＳ８）。検出器１０の信号がＯｎかＯｆｆかを確認し（ステップＳ９）、Ｏｎの場合ホームポジションであるため、タイマーをリセットすると共にオートカット動作を終了し、次のオートカット信号が入力されるまで待機する。
【００６１】
Ｏｆｆの場合はＴ＞Ｔ０かどうかを確認し（ステップＳ１０）、Ｔ＜Ｔ０の場合は再度検出器１０の信号を確認に行き、これを繰り返す。Ｔ＞Ｔ０の場合は可動刃７のロックの可能性があるためモータ１への通電をＯｆｆすると共にタイマーをリセットする（ステップＳ１２）。このようにして、可動刃７のロックを検出する。
【００６２】
次にエラー検出後の制御を同じく図８のフローチャートを用いて説明する。前述モータ通電Ｏｆｆの後、モータ１に逆通電を行い（ステップＳ１３）、モータ１を逆回転させる。それに伴い伝達機構部の伝達部材３、ウオーム軸４、ウオームホイール５が逆回転し、可動刃７も逆方向へ移動する。
【００６３】
逆通電とともに前述の時間Ｔをタイマーによりカウントし（ステップＳ１４）、検出器１０の信号を確認する（ステップＳ１５）。Ｏｎの場合はホームポジションに復帰しているため、モータ１への通電をＯｆｆ（ステップＳ１６）すると共にタイマーをリセットし、可動刃７は待機状態となる。
【００６４】
Ｏｆｆの場合は再度、ＴとＴ０の比較を行い（ステップＳ１７）、Ｔ＜Ｔ０の場合は検出器１０の信号の確認のルーチンへ戻り、Ｔ＞Ｔ０の場合は他の異常であるため、エラー表示とする（ステップＳ１８）。
【００６５】
上記のようにエラーを検出した後、モータ１に逆起電力を流して通電し、可動刃７を紙を切断する時とは反対の方向へ移動させて、ホームポジションに戻すよう制御されるオートカッタ装置は、異物の除去作業が容易になり、異物を除去した後、直ちに起動することも可能であるのでイニシャライズする時間を必要としないことから装置を停止している時間の短縮も図れるという効果もある。
【００６６】
なお、本発明は上述の実施の形態に限られることなく、種々の変更を行うことができる。
【００６７】
例えば、本実施の形態においては、クラッチ機構を伝達歯車とウオーム軸との間に設けているが、モータからウオームの間の動力伝達経路上に設ければ同様の効果が得られるものである。
【００６８】
例えば、本実施の形態においては、ウオームとウオーム軸とを一体に設けた例を説明したが、ウオームと伝達従動歯車のウオーム軸とを別体に設け、ウオームは断面が異形のウオーム軸にその軸方向へは移動可能、回転方向へは一体的に回転するように取り付けられても構わないものである。更には、その場合、伝達駆動歯車の伝達歯車が移動可能として説明したが、ウオーム軸が移動であっても構わないものである。
【００６９】
また更には、プリンタは活字輪選択式プリンタを用いて説明したが、ドットインパクトプリンタ、サーマルプリンタ、インクジェットプリンタ等であっても構わないものである。
【００７０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、可動刃が移動しない異常が発生した場合に、伝達手段で生じる摩擦負荷は駆動力が大きいと大きく発生するが、上記構成により、正常時は小さな力で可動刃を移動させて、異常時の摩擦負荷を低減させし、異常時にはモータを逆回転させると、正常時より駆動力が大きいので、摩擦負荷があっても可動刃を待機位置へ移動させることができる。
【００７１】
また、クラッチ手段がトルクリミッターとして機能するので可動刃が移動しない異常が発生してもモータは停止することがなく、モータ等の回転イナーシャによる摩擦負荷への影響をなくすと同時にモータの破損を防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプリンタの実施の形態の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の オートカッタ装置の概略説明図。
【図３】本発明のクラッチの係合状態を示す説明図。
【図４】本発明の実施の形態の第２例のクラッチの係合状態を示す平面図。
【図５】本発明の実施の形態の第３例のクラッチの斜視説明図。
【図６】図５のクラッチ部の詳細説明図。
【図７】図５のクラッチ部の詳細説明図。
【図８】本発明のロック検出、ロック後制御を示す、フローチャート図。
【符号の説明】
１ モータ
２ モータ歯車
３、１３ 伝達歯車
４、１４、２４ ウオーム軸
５ ハスバ歯車
６ カッタ刃駆動ピン
７ 可動刃
８ 受け刃
９ 圧縮バネ
１０ 検出器
１１ フレーム
【発明の属する技術分野】
本発明は帳票等を発行するプリンタに関し、更に詳しくはモータの駆動力を可動刃に伝達する動力伝達部にウオームを使用しているオートカッタ装置を搭載したプリンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のオートカッタ装置は、モータの回転を平歯車同士の組合せにより減速して可動刃に伝達されていた。しかし、近年のオートカッタ装置は小型化や動力伝達機構を簡素化するため、ウオームを使用してモータの回転数を一度に大きく減速を行うものが増えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようなウオームとウオームホイールを使用したオートカッタ装置は、次のような課題があった。
【０００４】
すなわち、クリップ等が可動刃の移動経路に落下する場合等のように、可動刃が異物によって移動を停止された場合、ウオームとウオームホイールとはそれぞれ回転軸中心が直交するために、ウオームは、モータ等の動力伝達機構部のイナーシャにより回転軸中心の方向へ移動されるよう押圧され、ウオームホイールは、回転軸の外周と当接するように押圧される。更には、ウオーム及びウオームホイールは、モータの回転駆動力によってイナーシャと同方向へ移動されるように押圧される。
【０００５】
このため、ウオームは、ウオームを回転軸中心方向に挟持するフレームの一方の当接面に大きな力により押圧されて停止され、ロック状態となる。
【０００６】
このように、ロック状態になると、モータは、異物によって一方の回転が規制され、反対方向の回転は、ウオームと当接面との間の大きな力により発生する摩擦力により規制されるので、モータによってロック状態を脱することができなかった。
【０００７】
その為、従来のウオームを使用したオートカッタ装置では、ロック状態が発生すると、ウオーム軸を特開平５−３３７８７７号のように治具で回転させる若しくは付加された指で回転可能な歯車を回転させて可動刃を後退させて異物を除去していた。
【０００８】
このように、従来の技術では、可動刃を手動によってホームポジションに戻すという作業が必要なものであり、操作性の悪いものであった。
【０００９】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、オートカッタ装置への異物進入による可動刃のロックの解除を容易に行うことを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、正逆回転可能なモータと、記録紙を切断する可動刃と、ウオーム及び該ウオームと噛合するウオームホイールとを備え、前記モータの正回転により前記可動刃を切断位置、待機位置へ移動させる伝達手段と、前記モータの回転方向を切り換えるモータ制御部とを有するオートカッタ装置において、前記伝達手段は、前記モータと前記ウオームとの伝達経路の間に、前記モータを逆回転する場合前記モータを正回転する場合よりも大きい駆動力を伝達するクラッチ手段を備えていることを特徴とする。
【００１１】
可動刃が移動しない異常が発生した場合に、伝達手段で生じる摩擦負荷は駆動力が大きいと大きく発生するが、上記構成により、正常時は小さな力で可動刃を移動させて、異常時の摩擦負荷を低減させし、異常時にはモータを逆回転させると、正常時より駆動力が大きいので、摩擦負荷があっても可動刃を待機位置へ移動させることができる。
【００１３】
また、クラッチ手段がトルクリミッターとして機能するので可動刃が移動しない異常が発生してもモータは停止することがなく、モータ等の回転イナーシャによる摩擦負荷への影響をなくすと同時にモータの破損を防ぐことが可能となる。
【００１４】
更に、本発明は、前記クラッチ手段は、第１の鋸歯状歯を備え、前記モータに駆動される伝達駆動歯車と、前記第１の鋸歯状歯と対向する位置に第２の鋸歯状歯を備え前記ウオームへ回転駆動力を伝える伝達従動歯車とを有し、前記伝達駆動歯車もしくは前記伝達従動歯車のどちらか一方の歯車は、回転中心軸方向へ移動可能であるとともに前記鋸歯状歯が噛合する方向へ付勢されていることを特徴とする。
【００１５】
上記構成により、被駆動部材がその回転を停止されたとしても、鋸歯状の歯の角度により噛合が外れるように移動されて軸方向に離れて相対回転移動が可能となる。このように、簡略な機構であるために容易に安価にすることができる。また、付勢バネ力、傾斜角度、摩擦係数によりトルクが決定されるので、バネ力や鋸歯状の角度、材質を変えて伝達トルクやその解除トルクを安定させ、且つトルク管理を所望するトルクに容易にできる等の効果がある。
【００１６】
また更に、本発明は、前記クラッチ手段の前記鋸歯状歯は対向する双方の歯が一部欠損していることを特徴とする。
【００１７】
上記構成より、ロック後に、モータを逆回転させると、鋸歯状歯が欠損しているので、伝達駆動歯車は回転移動してから鋸歯状歯が当接する。それにより、当接する際、モータのイナーシャや伝達駆動歯車のイナーシャが伝達従動歯車を回転する方向へ作用するので、モータの逆回転時のトルクはその分少なくて済み、モータの小型化、低消費量化が図られる。
【００１８】
また更に、本発明は、前記クラッチ手段は、前記モータに回転される駆動部材と、前記ウオームと連結された被駆動部材と、前記被駆動部材の外周を圧接するコイル部と前記駆動部材と係合する腕部とを備え、前記モータが正回転の場合に前記コイル部が緩むように配置されたクラッチバネとを備えたバネクラッチであることを特徴とする。
【００１９】
上記構成により、コイル部が摺動して行われる機構であるから、静かでスムーズに作動することができ、更には簡略機構なことから省スペースで実現できる等の効果がある。
【００２０】
また更には、本発明は、プリンタ本体と、プリンタ本体に設けられ、記録紙に対して所望の印刷を行う印刷手段と、請求項１乃至４のいずれか１項記載のオートカッタ装置とを備えたことを特徴とするプリンタである。
【００２１】
上記構成の発明によれば、可動刃がロック状態になった場合、モータを逆回転させるだけでそのロック状態を解除できるので、可動刃を手動によってホームポジションに戻すという作業のない操作性の向上したプリンタを容易に得ることが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の１例を図面を用いて詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本実施の形態のプリンタの外観を示す斜視図である。
【００２４】
図１に示すように、本実施の形態のプリンタ１は、ＰＯＳシステムに用いられる電子キャッシュレジスタ等に適用される活字輪選択式プリンタで、インクロール３５が着脱可能なプリンタ本体３２と、このプリンタ本体３２の後方に設けられる記録紙の供給部とから構成される。
【００２５】
プリンタ本体３２には、記録紙に対して所望の印字を行うための活字輪を有する印字手段（図示せず）と、印字位置に記録紙を送るための図示しない紙送り機構と、印字された記録紙を切断するためのカッタ装置３４とが設けられている。
【００２６】
図１に示すように、カッタ装置３４は、プリンタ本体３２の上部に設けられ、以下に説明するような構成を有している。
【００２７】
図２はオートカッタ装置３４の概略説明図であり、１は動力源となるモータ、２はモータシャフトに挿入され回転方向に固定された平歯車のモータ歯車、３はモータ歯車２と噛合する平歯車の大歯車３ａと第１の鋸歯状歯３ｂとが一体成形されて回転中心上で移動可能に配置され、モータ１によって回転される伝達歯車、４は伝達歯車３と回転軸中心を同一に配置され、第１の鋸歯状歯３ｂと噛合する第２の鋸歯状歯４ａとウオーム４ｂを一体成形され、一端をフレーム１１によってその移動を規制されているウオーム軸、５は支軸５ｂに回転自在に支持され、ウオーム軸４のウオーム４ｂと噛合して回転されるハスバ歯車、６はハスバ歯車５上に固定され後述する可動刃７と係合するカッタ刃駆動ピン、可動刃７は一端を支軸７ａに回動自在であって、トラック溝７ｂとカッタ刃駆動ピン６とが係合して配置され、受け刃８の刃先８ａと摺動する刃先７ｃを有する可動刃７、９は伝達歯車３とウオーム軸４との鋸歯状歯３ｂ、４ａが係合するように伝達歯車３を付勢する圧縮バネ、１０は、ハスバ歯車６に設けられたカム部５ａに押されるものであってハスバ歯車６の回転位置を検出する検出器である。
【００２８】
図３は伝達歯車３とウオーム軸４との係合状態における力の関係を示す説明図である。
【００２９】
図２、図３を用いて動作の説明を行う。
【００３０】
図２においてモータ１に電圧を印加するとモータ１は矢印ａ方向へ回転し、モータ歯車２も同方向へ回転する。一方、モータ歯車２と噛み合う伝達歯車３は矢印ｂ方向へ回転する。この伝達歯車３と噛合しているウオーム軸４も矢印ｂ方向へ回転する。ハスバ歯車５は、ウオーム４ｂにより回転数を大きく減らされて矢印ｃ方向へ回転される。
【００３１】
回転されるハスバ歯車５に設けられたカッタ刃駆動ピン６と可動刃７のトラック溝７ｂとが係合していることにより、可動刃７は支軸７ａを回動中心とし、受け刃８の上を摺動しながら矢印ｄ方向に揺動し、可動刃７と受け刃８の間に存する不図示の用紙を切断する。
【００３２】
この用紙は、プリンタ等で印字され不図示の紙送り機構より搬送されるものであり、所望の切断位置まで搬送されて停止された後に切断されるものである。
【００３３】
用紙を切断した後、更にハスバ歯車５は同方向に回転され、図中下方向の頂点を過ぎると、可動刃７は矢印ｅ方向へ移動される。やがてハスバ歯車５に設けられたカム部５ａが検出器１０の接点部を押し、検出器１０は、可動刃７がホームポジションに位置したことを検出する。モータ１の駆動及びその回転方向を制御する不図示の制御部は検出器１０からの信号を利用してモータ１への通電を止め、オートカッタ装置による用紙のカット動作を終了する。
【００３４】
本願の実施の形態について図３を用いて可動刃のロック時の動作を説明する。伝達歯車３とウオーム軸４は、圧縮バネ９の荷重Ｆにより第１の鋸歯状歯３ｂと噛合する第２の鋸歯状歯４ａが噛合している。モータ１により減速歯車３が矢印ｂ方向へ回転すると、ウオーム軸４は、噛合している第１の鋸歯状歯３ｂと第２の鋸歯状歯４ａの傾斜角度の小さい緩斜部の係合により回転される。
【００３５】
また伝達歯車３は嵌合し合う斜面の高さの量を左右移動可能に構成されている。
【００３６】
伝達歯車３とウオーム軸４が矢印ｂ方向に回転し、紙を切断している時、可動刃７が異物によりその移動を妨げられロックすると、ウオーム軸４は、モータの回転子等のイナーシャ反力Ｆｉを伝達歯車３より受ける。
【００３７】
またモータ１の駆動トルクによる反力Ｆｋをウオーム軸４より受ける。この時の緩斜部の角度をθ、摩擦係数をμとすると、伝達歯車３とウオーム軸４が平衡状態にある場合のＦｋは
Ｆｋ＝Ｆ／ｔａｎ（θ＋Ａｔａｎμ）：（Ａｔａｎはアークタンジェントを指す）
で表される。左項のＦｋが右項よりも大きくなると、伝達歯車３は図中、右方向に移動し、斜面を乗り越え回転するので、モータ１による駆動力をＦｋ以上のモータであることから、ウオーム軸４が停止していても伝達歯車３は回転を続ける。
【００３８】
次に、モータ１を逆転させた場合を説明する。
【００３９】
フレーム１１とウオーム軸４の当接面４ｃとの間の摩擦力Ｆ１は
Ｆ１＝（Ｆｉ＋Ｆ）×μ１
ウオーム軸４の当接面４ｃの半径ｒ１とすると摩擦トルクＴ１は、
Ｔ１＝Ｆ１×ｒ１となる。
【００４０】
この摩擦負荷トルクＴ１より大きいモータ１の起動トルクＴｍとなるようにバネ荷重Ｆ、及び急斜部の角度θ１を設定している。
【００４１】
このように、第１の鋸歯状歯３ｂと第２の鋸歯状歯４ａの一方の角度を緩斜部の角度θより大きい角度θ１の傾斜角度を有する急斜部とし、可動刃７が紙を切断する方向へ作動させる場合は緩斜部、異常があって可動刃７を待機位置へ戻す場合は急斜部によりモータ１のトルクを伝達させることにより、可動刃７がロックしたとしても、モータを逆転させるとウオーム軸４は図中ｆ方向に回転し、図示されない可動刃７はホームポジションに復帰する。
【００４２】
次に、本発明の実施の形態の他の例を図４を用いて説明する。
【００４３】
前述の実施の形態に比して伝達歯車３とウオーム軸４の噛合する鋸歯状歯３ｂ鋸歯状歯４ａの歯が断続的に配置されたものであり、その他の構成は前述の実施の形態と同一でありその説明は省略する。
【００４４】
この場合、可動刃７が紙を切断する方向へ作動させる場合の伝達歯車３とウオーム軸４とは、前述と同様であるが、ロック状態等の異常が発生しモータを逆転させた場合、第１の鋸歯状歯３ｄは矢印ｉ方向へ移動して第２の鋸歯状歯４ｅに当接する。
【００４５】
その結果、鋸歯状歯３ｄが第２の鋸歯状歯４ｅに当接する際、ウオーム軸４の鋸歯状歯４ｅには、モータの駆動力にモータの回転子等のイナーシャがプラスされて作用するので、ウオーム軸４は矢印ｆ方向へ容易に回転される。
【００４６】
このように、モータの回転子等のイナーシャがウオーム軸４を矢印ｆ方向へ回転させるので、モータのトルクはその分少なくて済み、モータの小型化、低消費量化が図られる。
【００４７】
次に図５、６、７を用いて本実施の形態の第３の実施例を説明する。
【００４８】
この実施の形態は、前述までは鋸歯状歯のクラッチ機構であったのに対し、バネクラッチを用いている。
【００４９】
図５は本発明の第２の他の実施例の概略外観図、図６、７は係合の状態を示すｇ−ｇ断面の説明図である。図５において、ねじりコイルバネ１９はウオーム軸１４のアーバー部１４ａに巻き付けられている。このねじりコイルバネ１９の内径は、アーバー部１４ａの軸径よりも小さく設定されており、そのしめしろ、およびねじりコイルバネ１９の巻き数により伝達トルクおよび緩みトルクが決められる。
【００５０】
一方ねじりコイルバネ１９の片端にはフック部１９ｂが設けられており、そのフック１９ｂは伝達歯車１３に設けられた溝部１３ｃと係合している。伝達歯車１３が図示されないモータ歯車により矢印ｂ方向へ回転されると、ねじりコイルバネ１９、ウオーム軸１４も共に矢印ｂ方向に回転を始める。不図示の可動刃がロックすると、ウオーム軸１４は回転を止められる。
【００５１】
一方、伝達歯車１３はモータからのトルクを伝達し更に回転を続けるため、溝部１３ｃはねじりコイルバネ１９のフック部１９ｂを図６中矢印ｍ方向に押し、ねじりコイルバネ１９はそのコイルの内径を大きくなて緩み状態となり、ねじりコイルバネ１９はアーバー部１４ａの外周上を摺動しながら回転し続ける。
【００５２】
この時のトルクを緩みトルクＴｒとすると、軸方向に発生する荷重Ｆｒは
Ｆｒ＝（Ｔｒ／ｒ０）×ｃｏｔ（α＋ρ）
ｔａｎ（ρ）＝μ０／ＣＯＳ（２０°）
で表される。ｒ０はウオーム１４ｂのピッチ円半径、αはウオーム１４ｂのねじれ角、μ０はウオーム１４ｂとハスバ歯車との摩擦係数である。
【００５３】
Ｆｒと前述のモータ等のイナーシャによる荷重Ｆｉによりフレーム１１とウオーム軸１４との間には摩擦力Ｆ２
Ｆ２＝（Ｆｉ＋Ｆｒ）×μ１
が発生し、この時のトルクは
Ｔ２＝Ｆ２×ｒ１
となる。
【００５４】
μ１はウオーム軸１４とフレーム１１との摩擦係数、ｒ１はウオーム軸１４の当接面１４ｃとフレームとの接触する部分の半径である。
【００５５】
この負荷トルクＴ２よりもモータトルクを大きく設定している。
【００５６】
可動刃をホームポジションに復帰させる場合、モータを逆回転させると伝達歯車１３は図中矢印ｃ方向に回転され、伝達歯車１３の溝部１３ｃは、ねじりコイルバネ１９を矢印ｎ方向に押す。ねじりコイルバネ１９は、その内径が小さくなるのでアーバー部１４ａを締め付けて、ウオーム軸１４を矢印ｆ方向へ回転させるので、可動刃はウオーム１４ｂと噛合している不図示のハスバ歯車を介してホームポジションへ復帰される。
【００５７】
次に、図８のフローチャートと図２をもとにロックの検出及びロック後の制御を説明する。図８において、システムに電源が投入されると、モータ１に通電を開始する（ステップＳ１）。通電開始と同時に開始からの時間Ｔをタイマーを用いてカウントする（ステップＳ２）。
【００５８】
続いて、ホームポジションの検出器１０の信号がＯｎかＯｆｆかを確認する（ステップＳ３）。Ｏｎの場合はホームポジションにいるため、モータ１への通電をＯｆｆすると共にタイマーをリセットしオートカットの信号待ちとなる（ステップＳ４）。
【００５９】
検出器１０の信号がＯｆｆの場合はモータ通電してからの時間Ｔと１サイクルにかかる時間に余裕を付けた時間Ｔ０と比較を行う（ステップＳ５）。Ｔ＞Ｔ０の場合は異常状態であるため、モータの通電を止めエラー表示をする（ステップＳ６）。Ｔ＜Ｔ０の場合は再度、検出器１０の信号を確認に行きこれを繰り返す。
【００６０】
ステップ４の状態でオートカットの信号が入ると再度モータ１に通電し（ステップＳ７）、前述のようにモータの通電時間Ｔをカウントする（ステップＳ８）。検出器１０の信号がＯｎかＯｆｆかを確認し（ステップＳ９）、Ｏｎの場合ホームポジションであるため、タイマーをリセットすると共にオートカット動作を終了し、次のオートカット信号が入力されるまで待機する。
【００６１】
Ｏｆｆの場合はＴ＞Ｔ０かどうかを確認し（ステップＳ１０）、Ｔ＜Ｔ０の場合は再度検出器１０の信号を確認に行き、これを繰り返す。Ｔ＞Ｔ０の場合は可動刃７のロックの可能性があるためモータ１への通電をＯｆｆすると共にタイマーをリセットする（ステップＳ１２）。このようにして、可動刃７のロックを検出する。
【００６２】
次にエラー検出後の制御を同じく図８のフローチャートを用いて説明する。前述モータ通電Ｏｆｆの後、モータ１に逆通電を行い（ステップＳ１３）、モータ１を逆回転させる。それに伴い伝達機構部の伝達部材３、ウオーム軸４、ウオームホイール５が逆回転し、可動刃７も逆方向へ移動する。
【００６３】
逆通電とともに前述の時間Ｔをタイマーによりカウントし（ステップＳ１４）、検出器１０の信号を確認する（ステップＳ１５）。Ｏｎの場合はホームポジションに復帰しているため、モータ１への通電をＯｆｆ（ステップＳ１６）すると共にタイマーをリセットし、可動刃７は待機状態となる。
【００６４】
Ｏｆｆの場合は再度、ＴとＴ０の比較を行い（ステップＳ１７）、Ｔ＜Ｔ０の場合は検出器１０の信号の確認のルーチンへ戻り、Ｔ＞Ｔ０の場合は他の異常であるため、エラー表示とする（ステップＳ１８）。
【００６５】
上記のようにエラーを検出した後、モータ１に逆起電力を流して通電し、可動刃７を紙を切断する時とは反対の方向へ移動させて、ホームポジションに戻すよう制御されるオートカッタ装置は、異物の除去作業が容易になり、異物を除去した後、直ちに起動することも可能であるのでイニシャライズする時間を必要としないことから装置を停止している時間の短縮も図れるという効果もある。
【００６６】
なお、本発明は上述の実施の形態に限られることなく、種々の変更を行うことができる。
【００６７】
例えば、本実施の形態においては、クラッチ機構を伝達歯車とウオーム軸との間に設けているが、モータからウオームの間の動力伝達経路上に設ければ同様の効果が得られるものである。
【００６８】
例えば、本実施の形態においては、ウオームとウオーム軸とを一体に設けた例を説明したが、ウオームと伝達従動歯車のウオーム軸とを別体に設け、ウオームは断面が異形のウオーム軸にその軸方向へは移動可能、回転方向へは一体的に回転するように取り付けられても構わないものである。更には、その場合、伝達駆動歯車の伝達歯車が移動可能として説明したが、ウオーム軸が移動であっても構わないものである。
【００６９】
また更には、プリンタは活字輪選択式プリンタを用いて説明したが、ドットインパクトプリンタ、サーマルプリンタ、インクジェットプリンタ等であっても構わないものである。
【００７０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、可動刃が移動しない異常が発生した場合に、伝達手段で生じる摩擦負荷は駆動力が大きいと大きく発生するが、上記構成により、正常時は小さな力で可動刃を移動させて、異常時の摩擦負荷を低減させし、異常時にはモータを逆回転させると、正常時より駆動力が大きいので、摩擦負荷があっても可動刃を待機位置へ移動させることができる。
【００７１】
また、クラッチ手段がトルクリミッターとして機能するので可動刃が移動しない異常が発生してもモータは停止することがなく、モータ等の回転イナーシャによる摩擦負荷への影響をなくすと同時にモータの破損を防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプリンタの実施の形態の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の オートカッタ装置の概略説明図。
【図３】本発明のクラッチの係合状態を示す説明図。
【図４】本発明の実施の形態の第２例のクラッチの係合状態を示す平面図。
【図５】本発明の実施の形態の第３例のクラッチの斜視説明図。
【図６】図５のクラッチ部の詳細説明図。
【図７】図５のクラッチ部の詳細説明図。
【図８】本発明のロック検出、ロック後制御を示す、フローチャート図。
【符号の説明】
１ モータ
２ モータ歯車
３、１３ 伝達歯車
４、１４、２４ ウオーム軸
５ ハスバ歯車
６ カッタ刃駆動ピン
７ 可動刃
８ 受け刃
９ 圧縮バネ
１０ 検出器
１１ フレーム
Claims (5)
- 正逆回転可能なモータと、
記録紙を切断する可動刃と、
ウオーム及び該ウオームと噛合するウオームホイールとを備え、前記モータの正回転により前記可動刃を切断位置、待機位置へ移動させる伝達手段と、
前記モータの回転方向を切り換えるモータ制御部とを有するオートカッタ装置において、
前記伝達手段は、前記モータと前記ウオームとの伝達経路の間に、前記モータを逆回転する場合前記モータを正回転する場合よりも大きい駆動力を伝達するクラッチ手段を備えていることを特徴とするオートカッタ装置。 - 前記クラッチ手段は、第１の鋸歯状歯を備え、前記モータに駆動される伝達駆動歯車と、前記第１の鋸歯状歯と対向する位置に第２の鋸歯状歯を備え前記ウオームへ回転駆動力を伝える伝達従動歯車とを有し、前記伝達駆動歯車もしくは前記伝達従動歯車のどちらか一方の歯車は、回転中心軸方向へ移動可能であるとともに前記鋸歯状歯が噛合する方向へ付勢されていることを特徴とする請求項１記載のオートカッタ装置。
- 前記クラッチ手段の前記鋸歯状歯は対向する双方の歯が一部欠損していることを特徴とする請求項２のオートカッタ装置。
- 前記クラッチ手段は、前記モータに回転される駆動部材と、前記ウオームと連結された被駆動部材と、前記被駆動部材の外周を圧接するコイル部と前記駆動部材と係合する腕部とを備え、前記モータが正回転の場合に前記コイル部が緩むように配置されたクラッチバネとを備えたバネクラッチであることを特徴とする請求項１記載のオートカッタ装置。
- プリンタ本体と、
該プリンタ本体に設けられ、記録紙に対して所望の印刷を行う印刷手段と、
請求項１乃至４のいずれか１項記載のオートカッタ装置とを備えたことを特徴とするプリンタ。
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