JP3642932B2 - プリンタのカッタ機構及びカッタ機構付きプリンタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レシートやラベル用紙等のウェブ状の用紙に印字を行なうプリンタのカッタ機構及びカッタ機構付きプリンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レシートプリンタやラベルプリンタには、固定刃に対して可動刃を摺動させて用紙をカットするような方式のカット機構が多用されている。そして、このようなカット機構の駆動源としては、ステッピングモータが一般に用いられている。このため、ステッピングモータの起動時及び停止時には、その制御部における起動停止処理としてスローアップ及びスローダウンが必要となる。図８は、ステッピングモータのスローダウンを含むカット機構の駆動停止処理の一例として示す各種信号のタイミングチャートである。
【０００３】
図８に示すように、カット機構の駆動停止は、カットモータとして用いられているステッピングモータのスローダウンから開始する。カットモータドライブ信号のＯＮによって起動中であるステッピングモータは、用紙カット動作時には５００ｐｐｓ（pulse per second）の回転数で回転しており、これがスローダウンの開始と共に３パルスで４３０ｐｐｓ、３４０ｐｐｓ、２００ｐｐｓとスローダウンされ、２００ｐｐｓのプルイン周波数で等速回転を維持する。これと同時にカッタホームポジション監視区間が始まり、その後カッタのホームポジションを検知するカッタホームポジションセンサがカッタのホームポジションを検知して検知信号（ＯＮ信号）を出力する。そこで、カッタホームポジションセンサが検知信号を出力すると、１〜２パルス程度でステッピングモータの駆動が停止され、カットモータドライブ信号もＯＦＦになる。
【０００４】
つまり、従来のカッタ機構の駆動制御としては、カッタホームポジションセンサがカッタのホームポジションを検知する前にステッピングモータをスローダウンさせ、ホームポジション監視区間では２００ｐｐｓ程度のプルイン周波数での等速運転期間を置いている。これは、通常回転（５００ｐｐｓ）しているステッピングモータを停止させるのには数パルス必要であるのに対し、その必要パルス数経てからステッピングモータが停止するのではカッタがカッタホームポジションセンサを通り過ぎ、ホームポジションから外れてしまうからである。カッタホームポジションセンサが検知信号を出力すると１〜２パルス程度でステッピングモータの駆動を停止させているのもここに理由がある。つまり、カッタホームポジションセンサによるカッタのホームポジション検出範囲は往復で４パルス程度であるため、ホームポジション検知後にはステッピングモータを１〜２パルスで停止させなけらばならないことになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ステッピングモータを２００ｐｐｓ程度で低速運転させると、ステッピングモータに振動が生じて騒音が発生してしまうという問題がある。このような問題は、ステッピングモータを小型化すればするほど顕著となる。また、ステッピングモータが振動するとカッタホームポジションセンサにチャタリングによる誤検出を生じさせ易くなり、この場合にはカッタを正しくホームポジションに位置付けることができなくなってしまうという問題がある。さらに、従来は、カッタホームポジションセンサが検知信号を出力すると１〜２パルス程度でステッピングモータの駆動を停止させているが、このように急激にステッピングモータを停止させるとカッタ機構自体にも振動が生じやすくなり、これによってもカッタがホームポジションから外れることがあるという問題もある。
【０００６】
本発明の目的は、カッタ機構の駆動停止時の騒音を低減することである。
【０００７】
本発明の別の目的は、カッタを正確にホームポジションに復帰させることである。
【０００８】
本発明の更に別の目的は、上記目的を小型のステッピングモータを用いて実現することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のプリンタのカッタ機構の発明は、プリンタにおける用紙の案内経路に配置され、固定刃に対する可動刃の摺動によって用紙をカットするカッタ本体と、可動刃に一端が連結され、起動信号に基づいて起動したステッピングモータからの駆動力を受けて支点を中心に揺動することで可動刃に固定刃に対する摺動動作をさせるカッタアームと、カッタアームに設けられてこのカッタアームの揺動に伴い変位する検出片と、ホームポジション領域に位置するカッタアームの検出片を検出するセンサと、ステッピングモータの動作中、センサが検出片を検出するとステッピングモータの動作をスローダウンさせて停止する停止手段とを備え、センサによるカッタアームのホームポジション検出範囲をステッピングモータがスローダウンしてから停止するまでに検出片が移動するスローダウンパルス数範囲よりも広く設定した。ここで、「カッタアームのホームポジション」というのは、結果的には、「カッタのホームポジション」と同義であり、相違は、センサによる具体的な検出位置についてだけである。
【００１０】
したがって、カット動作に必要な通常回転数で回転しているステッピングモータをスローダウンして駆動停止しても、この時のステッピングモータのスローダウンパルス数範囲よりもセンサによるカッタアームのホームポジション検出範囲が広いために、カッタアームをホームポジション領域から外すことがない。そこで、カッタアームがホームポジション領域に位置することをセンサが検知した後にステッピングモータのスローダウンを開始することが可能となり、これによってステッピングモータ駆動停止時の振動が激減する。よって、騒音の発生やセンサのチャタリングによる誤検出が防止される。また、ステッピングモータを急激に停止させる必要がないためにカッタアーム等のカッタ機構にステッピングモータ駆動停止によるショックが伝わりにくく、カッタ機構が振動しにくい。よって、ステッピングモータ駆動停止時、カッタアームがホームポジション領域から外れにくい。
【００１１】
また、請求項２記載の発明のように、カッタアームのホームポジション領域中央位置よりもステッピングモータのスローダウンパルス数範囲以上手前でカッタアームの検出片を検出することができるようにセンサの検出位置を位置させた場合には、ステッピングモータの駆動停止によってカッタアームに慣性によるオーバーランが生じても、カッタアーム、つまりカッタの可動刃がホームポジション領域に確実に位置付けられることになる。
【００１２】
さらに、「センサによるカッタアームのホームポジション検出範囲をステッピングモータのスローダウンパルス数範囲よりも広く設定する」には、例えば、請求項３記載の発明のように、カッタアームの可動刃連結端と反対側の端部を延出させ、この端部に設けた検出片をセンサに検出させれば良い。この場合、カッタアームの可動刃連結端と反対側の端部を長く延出させるほどセンサによるカッタアームのホームポジション検出範囲が広がる。
【００１３】
そして、請求項４記載のカッタ機構付きプリンタの発明は、用紙を所定の案内経路に案内搬送する用紙搬送機構と、案内経路に配置された印字部と、案内経路に配置された請求項１ないし３の何れか一記載のカッタ機構とを具備するので、そのカッタ機構は請求項１ないし３記載のカッタ機構と同一の作用を奏する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態を図１ないし図７に基づいて説明する。本実施の形態は、ＰＯＳ端末やＥＣＲに内蔵されるレシートプリンタへの適用例である。
【００１５】
図１はプリンタの概略構造を示す概略側面図、図２は搬送経路を開放した状態を示すプリンタの詳細斜視図、図３はカッタ動作を示すプリンタの詳細側面図、図４はカッタ機構の詳細斜視図である。まず、本実施の形態のプリンタ１は、下部フレーム２と上部フレーム３とを備える。上部フレーム３は下部フレーム２に対して開閉自在である。そして、下部フレーム２には用紙案内搬送機構としてのプラテン４と用紙収納空間５とが設けられ、用紙収納空間５にはロール状に保持された用紙６が収納保持されている。一方の上部フレーム３には、印字部としてのサーマルヘッド７とカッタ機構８とが取り付けられており、上部フレーム３が閉じられた場合に、用紙６の案内経路９が形成され、この案内経路９を介してサーマルヘット７をプラテン４に所定の加圧力で当接させることができるように全体が構成されている。
【００１６】
次いで、カッタ機構８は、固定刃１０と、この固定刃１０に対して摺動する可動刃１１とからなるカッタ本体１２を主要な構成要素とする。カッタ本体１２は、ステッピングモータ１３を駆動源とし、起動信号に基づいて起動したステッピングモータ１３からの駆動力を受けて支点１４を中心に揺動するカッタアーム１５を動力伝達媒体として駆動される。つまり、ステッピングモータ１３に回転駆動される板カム１６が設けられ、カッタアーム１５はその板カム１６を原動節とするカム機構を構成するように従動節として板カム１６に連結されている。したがって、カッタアーム１５は、図３に示すＡ位置をホームポジションとし、Ｂ位置まで回動することでその先端に固定する可動刃１１を駆動する。さらに、カッタアーム１５のホームポジション領域に位置させて、カッタアーム１５の可動刃１１を駆動しない方の端部に設けられた検出片１５ａを検知するセンサ１７が設けられている。このセンサ１７は、発光部１７ａと受光部１７ｂとからなる反射形光センサである。
【００１７】
図５は、各部の電気的接続のブロック図である。用紙６を搬送するための駆動源としてのステッピングモータ１８やカッタ機構８の駆動源としてのステッピングモータ１３は、サーマルヘッド７と共に、バスライン１９を介して接続されたＣＰＵ２０、ＲＯＭ２１及びＲＡＭ２２からなる制御部によって駆動制御される。つまり、ＣＰＵ２０は、ＲＯＭ２１に書き込まれた動作プログラムに従い各種演算処理を実行して各部を集中制御し、代表的にはサーマルヘッド７及びステッピングモータ１３，１８を駆動制御して用紙６に対する印字と印字後の用紙６のカットとを行なってレシート発行を実現する。より詳細には、ＣＰＵ２０を主体とする制御部は、バスライン１９に接続された通信Ｉ／Ｆ２３を介して図示しないＰＯＳ端末等から印字データを受信し、受信した印字データをＲＡＭ２２における画像メモリ中の描画領域（何れも図示せず）に展開する。そして、ＣＰＵ２０を主体とする制御部は、描画領域に展開された印字データに基づいてサーマルヘッドドライバ２４に印字信号を出力し、モータドライバ２５に駆動信号を出力する。このような印字信号と駆動信号との出力は、同期的に行なわれる。これにより、ステッピングモータ１８が駆動されて用紙６が搬送されると共に、サーマルヘッドドライバ２４がサーマルヘッド７の図示しない多数個の発熱素子に選択的に通電し、これによって通電された発熱素子が発熱して用紙６に熱転写方式の印字がなされる。その後、ステッピングモータ１３が起動してカッタ機構８が駆動され、印字後の用紙６がカットされてレシートとして発行される。
【００１８】
そして、このような印字動作に際し、用紙６の案内経路９中に配置された各種のセンサ２６の出力信号がＡ／Ｄコンバータ２７を介してバスライン１９に取り込まれ、ＣＰＵ２０に送られる。ＣＰＵ２０を主体とする制御部は、このようなセンサ２６からの出力信号に基づいてラベル送り量の設定やジャム検出等を実行する。また、前述したカッタアーム１５の検出片１５ａを検知するセンサ１７からの出力信号もＡ／Ｄコンバータ２７を介してバスライン１９に取り込まれ、ＣＰＵ２０でのカッタ機構８のホームポジション検知に利用されている。
【００１９】
ここで、カッタ機構８のホームポジション検知に基づくその駆動停止処理について詳細に説明する。図６はセンサ１７によるカッタアーム１５のホームポジション検出範囲を示すセンサ１７とカッタアーム１５の検出片１５ａとの模式図、図７はカッタ機構８の駆動停止時における各種信号のタイミングチャートである。図７に示すように、カッタ機構８の駆動時、ステッピングモータ１３は５００ｐｐｓで駆動される。そして、用紙６のカット動作実行後、４８パルスのカッタホームポジション監視区間が続く。このカッタホームポジション監視区間では、ホームポジション監視開始後、理論的には２４パルス程度でセンサ１７の出力信号がＯＮになる。つまり、センサ１７にカッタアーム１５の検出片１５ａが検出される。この時のセンサ１７とカッタアーム１５の検出片１５ａとは、図６（ａ）のような状態となっている。この時点を、便宜上、Ｄ１という。
【００２０】
センサ１７からカッタアーム１５の検出片１５ａを検出したことを示すＯＮ信号を受け取ると、ＣＰＵ２０は、モータドライバ２５にステッピングモータ１３のスローダウン命令を指示する（停止手段）。これにより、ステッピングモータ１３は、Ｄ１（４３０ｐｐｓ），Ｄ２（３４０ｐｐｓ），Ｄ３（２００ｐｐｓ）の３パルスでスローダウンを終了し、Ｄ４パルス対応時点ではその駆動が完全に停止する。この間、センサ１７とカッタアーム１５の検出片１５ａとは、図６の（ｂ）〜（ｄ）の状態に遷移し、図６（ｅ）の状態にホールドされる。この図６（ｅ）より明らかなように、駆動停止時のカッタアーム１５の検出片１５ａは、センサ１７によるカッタアーム１５のホームポジション検出範囲をまったく外れていない。つまり、本実施の形態では、センサ１７によるカッタアーム１５のホームポジション検出範囲（図６参照）がステッピングモータ１３のスローダウンパルス数範囲（図７参照）よりも広く設定されていることになる。したがって、カット動作に必要な通常回転数で回転しているステッピングモータ１３をスローダウンして駆動停止しても、この時のステッピングモータ１３のスローダウンパルス数範囲よりもセンサ１７によるカッタアーム１５のホームポジション検出範囲が広いために、カッタアーム１５がそのホームポジションから外れない。これにより、センサ１７がカッタアーム１５のホームポジション領域を検知した後に（図６（ａ）参照）、ステッピングモータ１３のスローダウンを開始することが可能となる（図７参照）。したがって、ステッピングモータ１３の駆動停止時にステッピングモータ１３を低速回転させるような必要がなくなり、その振動を激減させることができる。よって、騒音の発生やセンサ１７のチャタリングによる誤検出が確実に防止される。
【００２１】
また、本実施の形態では、カッタアーム１５のホームポジション領域中央位置よりもステッピングモータ１３のスローダウンパルス数範囲以上手前でカッタアーム１５の検出片１５ａを検出することができるようにセンサ１７の検出位置がが位置付けられている。つまり、ステッピングモータ１３の停止時、カッタアーム１５の検出片１５ａはセンサ１７に対して図６（ｅ）の状態にホールドされているが、この時、カッタアーム１５は、その現実のホームポジション中央位置に位置している。したがって、ステッピングモータ１３の駆動停止によってカッタアーム１５に慣性によるオーバーランが生じても、カッタアーム１５、つまりカッタ部１２の可動刃１１がその現実のホームポジションに確実に位置付けられることになる。
【００２２】
さらに、本実施の形態では、図３より明らかなように、カッタアーム１５の最もストロークが大きな位置に検出片１５ａが設けられ、これがセンサ１７にホームポジション検知されることになる。したがって、センサ１７によるカッタアーム１５のホームポジション検出範囲をステッピングモータ１３のスローダウンパルス数範囲よりも広く設定することが容易となる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は、上述のように構成したので、カット動作に必要な通常回転数で回転しているステッピングモータをスローダウンして駆動停止しても、この時のステッピングモータのスローダウンパルス数範囲よりもセンサによるカッタアームのホームポジション検出範囲が広いために、カッタアームがホームポジションから外れることを防止することができる。このため、ステッピングモータを低速回転させることなく、例えば、カッタアームがホームポジション領域に位置していることを検知した後にステッピングモータをスローダウンさせて停止させたとしても停止後のカッタアームを確実にホームポジション領域に位置付けることができる。したがって、ステッピングモータの低速回転による騒音の発生やセンサのチャタリングによる誤検出を防止し、カッタアーム、つまりカッタの可動刃を確実にホームポジションに位置付けることができる。また、ステッピングモータを急激に停止させる必要がないので、カッタアーム等のカッタ機構にステッピングモータ駆動停止によるショックを伝えにくくすることができ、したがって、この面からもカッタアーム、つまりカッタの可動刃を確実にホームポジションに位置付けることができる。
【００２４】
また、カッタアームがホームポジション領域に位置していることをセンサが検知した後にステッピングモータのスローダウンを開始させるようにしたので、ステッピングモータ駆動停止時の振動を激減させることができる。したがって、騒音の発生やセンサのチャタリングによる誤検出を防止し、カッタアーム、つまりカッタの可動刃を確実にホームポジションに位置付けることができる。
【００２５】
また、請求項２記載の発明のように、カッタアームのホームポジション中央位置よりもステッピングモータのスローダウンパルス数範囲以上手前にセンサの検出位置を位置させた場合には、ステッピングモータの駆動停止によってカッタアームに慣性によるオーバーランが生じても、カッタアーム、つまりカッタの可動刃を確実にホームポジションに位置付けることができる。
【００２６】
さらに、請求項３記載の発明のように、カッタアームの可動刃連結端と反対側の端部を延出させ、この端部に設けた検出片をセンサに検出させるようにした場合には、センサによるカッタアームのホームポジション検出範囲を広げることができるため、この範囲をステッピングモータのスローダウンパルス数範囲よりも広く設定することが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態のプリンタの概略を示す概略側面図である。
【図２】搬送経路を開放した状態を示すプリンタの詳細斜視図である。
【図３】カッタ動作を示すプリンタの詳細側面図である。
【図４】カッタ機構の詳細斜視図である。
【図５】各部の電気的接続のブロック図である。
【図６】センサによるカッタアームのホームポジション検出範囲を示すセンサとカッタアームの検出片との模式図である。
【図７】カッタ機構の駆動停止時における各種信号のタイミングチャートである。
【図８】従来の一例として、カッタ機構の駆動停止時における各種信号のタイミングチャートである。
【符号の説明】
１ プリンタ
４ 用紙搬送機構（プラテン）
７ 印字部（サーマルヘッド）
６ 用紙
９ 案内経路
１０ 固定刃
１１ 可動刃
１２ カッタ本体
１３ ステッピングモータ
１４ 支点
１５ カッタアーム
１７ センサ
Ｄ０〜Ｄ３ ステッピングモータのスローダウンパルス数範囲

Claims (4)

1. プリンタにおける用紙の案内経路に配置され、固定刃に対する可動刃の摺動によって前記用紙をカットするカッタ本体と、
   前記可動刃に一端が連結され、起動信号に基づいて起動したステッピングモータからの駆動力を受けて支点を中心に揺動することで前記可動刃に前記固定刃に対する摺動動作をさせるカッタアームと、
   前記カッタアームに設けられてこのカッタアームの揺動に伴い変位する検出片と、
   ホームポジション領域に位置する前記カッタアームの前記検出片を検出するセンサと、
   前記ステッピングモータの動作中、前記センサが前記検出片を検出すると前記ステッピングモータの動作をスローダウンさせて停止する停止手段と、
   を備え、前記センサによる前記カッタアームのホームポジション検出範囲を前記ステッピングモータがスローダウンしてから停止するまでに前記検出片が移動するスローダウンパルス数範囲よりも広く設定したことを特徴とするプリンタのカッタ機構。
2. カッタアームのホームポジション領域中央位置よりもステッピングモータのスローダウンパルス数範囲以上手前でカッタアームの検出片を検出することができるようにセンサの検出位置を位置させたことを特徴とする請求項１又は２記載のプリンタのカッタ機構。
3. カッタアームの可動刃連結端と反対側の端部を延出させ、この端部に検出片を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のプリンタのカッタ機構。
4. 用紙を所定の案内経路に案内搬送する用紙搬送機構と、
   前記案内経路に配置された印字部と、
   前記案内経路に配置された請求項１ないし３の何れか一記載のカッタ機構と、を具備することを特徴とするカッタ機構付きプリンタ。

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