(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向の一端に穿孔刃を有し、前記軸線方向に往復動して、所定の搬送方向に搬送されるシートにパンチ穴を穿設するパンチ部材と、
前記パンチ部材により前記シートにパンチ穴が穿設される際に、前記シートをその両面から挟持するシート挟持部と、
を有する穿孔装置を備え、
前記穿孔装置が、前記所定の搬送方向に沿って移動可能に設けられ、
前記穿孔装置を前記所定の搬送方向とは逆向きに付勢する付勢手段を更に備える、穿孔システム。
【請求項２】
前記シート挟持部が、前記パンチ部材により前記シートにパンチ穴が穿設される穿孔位置で前記シートを支持するシート支持面と、前記シート支持面に前記シートを押圧する押圧部材とからなる、請求項１に記載の穿孔システム。
【請求項３】
前記押圧部材が、前記シートの前記シート支持面とは反対側の面に当接する押圧面を有し、前記押圧面を前記シートに向けて付勢するばね部材からなる、請求項２に記載の穿孔システム。
【請求項４】
前記ばね部材の付勢力が、前記パンチ部材の前記軸線方向の移動量によって変化する、請求項３に記載の穿孔システム。
【請求項５】
前記ばね部材が、２つのばね板部分に屈曲された板ばね部材からなり、一方の前記ばね板部分の一方の面が前記押圧面を形成する、請求項３又は４に記載の穿孔システム。
【請求項６】
前記板ばね部材の前記一方のばね板部分と他方の前記ばね板部分との間隔が、前記パンチ部材の前記軸線方向の移動量に対応して変化する、請求項５に記載の穿孔システム。
【請求項７】
前記他方のばね板部分が、前記パンチ部材と共に前記軸線方向に変位する、請求項６に記載の穿孔システム。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の穿孔システムを備える、シート処理装置。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれかに記載の穿孔システム又は請求項８に記載のシート処理装置を備える、画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紙シート、プラスチックシート、金属シート、布シート等の様々なシート状の被加工物にファイル用又は他のパンチ穴を自動的に穿設するための穿孔システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機、印刷機、ファクシミリ機等の画像形成装置やその後処理装置、製本装置等に搭載して、それら装置から搬出される紙シート等のシートに、例えばファイル用の綴じ穴を穿設するための穿孔装置が使用されている。近年、画像形成装置等から排出されるシートの高速処理が進んでおり、これに対応して穿孔装置も穿孔処理の高速化、効率化が要求されている。
【０００３】
多くの穿孔装置は、駆動モーターでカム機構を介してパンチ部材を穿孔方向に往復動させることにより、所定位置に搬送されたシートを穿孔する。この場合、搬送されるシートを停止させることなく穿孔すると、穿設したパンチ穴からパンチ部材が抜け出る際に、該パンチ穴の縁に引っ掛かってパンチ穴を破損したり品質を低下させたり、紙詰まりを起こす虞がある。
【０００４】
そこで、パンチとダイとをシートと同じ速度で搬送しながら、穿孔する穿孔装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。この穿孔装置は、パンチユニットとダイユニットとを、シートの幅方向に移動可能なクランク機構によって、シート搬送方向に往復運動させる。
【０００５】
また、より簡単な構造及び制御で、同様にパンチとダイとをシートと同じ速度で搬送しながら、穿孔する穿孔装置が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。この穿孔装置は、水平な回転軸に装着された円筒カムによって、パンチとダイとを有する穿孔ユニットをシート搬送方向に往復動させながら、円筒カムと同軸に装着された膨出カムによりパンチを往復動させることによって、シートを穿孔する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１７３７３４号公報
【特許文献２】特開２０１３−４３２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の穿孔装置は、パンチユニットとダイユニットをシート搬送方向に移動させるクランク機構に加えて、シートの幅方向に移動させる別個の移動機構が必要である。そのため、装置全体が大型化、複雑化したり、複雑な制御が必要になる虞があり、最近の画像形成装置及びその後処理装置の小型化に伴う小型化、低背化の要求に対応できない等の問題を生じる。
【０００８】
特許文献２の穿孔装置は、同軸上で一体に回動する円筒カムと膨出カムとによって、パンチ及びダイのシート搬送方向への往復動とパンチの穿孔動作とを駆動している。かかる円筒カムによってパンチ及びダイの移動速度をシートの搬送速度に正確に合わせ、穿孔動作を行うことは困難である。
【０００９】
他方、移動しているシートを穿孔する場合、パンチは、穿設したパンチ穴からできる限り短時間で抜き出すことが好ましい。穿孔刃の刃先が、パンチ穴から抜け出る際に、パンチ穴周縁に触れて損傷したり、パンチ穴の品質を低下させる虞があるからである。特にシートを高速で搬送する場合、穿孔刃によるパンチ穴の損傷，品質低下の可能性が高くなる。
【００１０】
そこで、本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的簡単な構成で、装置全体の小型化低背化を図りつつ、シートを搬送しながら、パンチ穴を高品質に穿設することができる穿孔システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の穿孔システムは、上記目的を達成するために、
軸線方向の一端に穿孔刃を有し、軸線方向に往復動して、所定の搬送方向に搬送されるシートにパンチ穴を穿設するパンチ部材と、パンチ部材によりシートにパンチ穴が穿設される際に、シートをその両面から挟持するシート挟持部と、を有する穿孔装置を備え、
穿孔装置が、所定の搬送方向に沿って移動可能に設けられている、ことを特徴とする。
【００１２】
このように構成することによって、パンチ部材によりシートを穿孔する際に、穿孔装置には、パンチ部材の外周面がそれに係合するパンチ穴周縁から所定の搬送方向に受ける力と、シート挟持部とシート面との間に発生する摩擦力とが作用する。搬送されるシートから作用するこれらの力によって、穿孔装置は、別個の駆動手段又は制御手段を用いることなく、シートと一体に同じ速度で移動しながら、パンチ穴を穿設することができる。
【００１３】
このとき、パンチ穴周縁がパンチ部材外周面から受ける反力は、穿孔装置をシートと一体に移動させるのに必要な力に対して、シート挟持部とシート面間の摩擦力の分だけ小さくて済む。従って、穿孔時にパンチ穴周縁がパンチ部材外周面との係合によって損傷する虞を解消し又は大幅に低減することができる。
【００１４】
更に、シートがシート挟持部に挟持されることによって、軸線方向に関するシートの位置を、パンチ部材が穿孔してパンチ穴から離脱するまでの間、常に一定に固定しかつ維持することができる。従って、パンチ部材はより短時間でパンチ穴から離脱させることができるので、その際に穿孔刃の刃先がパンチ穴周縁に触れて損傷したり、パンチ穴の品質を低下させる虞が解消され又は大幅に低減する。
【００１５】
このように、本発明によれば、別個の駆動手段や制御手段を設けることなく、穿孔装置をシートと一体に同じ速度で移動させながら、シートにパンチ穴を穿設することができ、しかも穿孔装置を移動させるために必要な力を、シートの広い部分に分散して負担させるので、シートを損傷することがない。従って、高品質で高品位のパンチ穴を形成することができる。
【００１６】
或る実施形態では、シート挟持部が、パンチ部材によりシートにパンチ穴が穿設される穿孔位置でシートを支持するシート支持面と、シート支持面にシートを押圧する押圧部材とを備える。これにより、押圧部材からシートに印加される押圧力によって、シート支持面及び押圧部材とシート各面との間に、穿孔装置を移動させる力を分担するのに必要な摩擦力を発生させることができる。また、このタイプの穿孔装置は、多くの場合、穿孔位置でシートを支持するためのシート支持面を備えており、これをシート挟持部に兼用することによって、部品点数を少なくし、装置全体の構造を簡単にすることかできる。
【００１７】
別の実施形態では、押圧部材が、シートのシート支持面とは反対側の面に当接する押圧面を有し、該押圧面をシートに向けて付勢するばね部材から構成される。ばね部材を用いることによって、シートに対する必要な押圧力を比較的容易に得ることができ、装置全体の構成をより簡単にすることかできる。
【００１８】
更に別の実施形態では、ばね部材の付勢力が、パンチ部材の軸線方向の移動量によって変化することによって、パンチ部材による穿孔動作の進行に対応させて、シートに対する必要な押圧力を得ることができる。また、穿孔動作を開始する前には、ばね部材がシートの搬送を遅らせたり妨げないように調整することができる。
【００１９】
或る実施形態では、ばね部材が、２つのばね板部分に屈曲された板ばね部材からなり、一方のばね板部分の一方の面が押圧面を形成する。これにより、必要な押圧力を発揮する付勢力の機能と押圧面とを１つの部材で実現でき、部品点数を少なくして装置全体の構成を簡単にし、かつ小型化を図ることができる。
【００２０】
別の実施形態では、板ばね部材の一方のばね板部分と他方のばね板部分との間隔が、パンチ部材の軸線方向の移動量に対応して変化することによって、非常に簡単な構造で、パンチ部材による穿孔動作の進行に対応した必要な押圧力を得ることができる。
【００２１】
更に別の実施形態では、他方のばね板部分が、パンチ部材と共に軸線方向に変位することによって、パンチ部材による穿孔動作の進行に対応して板ばね部材の付勢力を変化させることができる。
【００２２】
また、或る実施形態では、穿孔装置を所定の搬送方向とは逆向きに付勢する付勢手段を更に備えることによって、次の穿孔動作に備えて、穿孔装置を迅速に元の穿孔開始位置に自動復帰させることができる。
【００２３】
本発明の別の側面によれば、上述した本発明の穿孔システムを備え、それによりシートを搬送しながら、パンチ穴を高品質に穿設し得るシート処理装置が提供される。
【００２４】
また、本発明の別の側面によれば、上述した本発明の穿孔システム又は上述した本発明のシート処理装置を備え、それにより、画像形成した後のシートを搬送しながら、パンチ穴を高品質に穿設し得る画像形成装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による穿孔システムの実施形態を示す平面図。
【図２】図１の穿孔システムの側面図。
【図３】穿孔装置の正面図。
【図４】穿孔装置の側面図。
【図５】穿孔装置の上面図。
【図６】穿孔装置の穿孔部を示す縦断面図。
【図７】シート押圧部と穿孔部とを示す斜視図。
【図８】パンチ部材が上死点位置にある穿孔装置の側面図。
【図９】パンチ部材の刃先がシート通路の上端位置にある穿孔装置の側面図。
【図１０】パンチ部材刃先がシート通路の下端端位置にある穿孔装置の側面図。
【図１１】パンチ部材が下死点位置にある穿孔装置の側面図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、添付図面を参照しつつ、本発明の穿孔システムをその実施形態に基づいて詳細に説明する。
本実施形態の穿孔システムは、例えば画像形成装置又はその後処理装置等の本体装置に組み込まれ、画像形成装置から搬入される紙シート等のシートを搬送しながら、例えばファイル用の綴じ穴を穿設するために使用するものである。
【００２７】
図１，２は、本発明の好適な実施形態である穿孔システム１００の構成全体を示している。穿孔システム１００は、穿孔装置１と、該穿孔装置を取り付けるフレーム２と、シートＳを搬送するシート搬送機構１０１とから構成される。シート搬送機構１０１は、シート搬送方向Ａに沿って穿孔装置１の上流側から下流側に延在し、互いに対向配置された上側案内プレート１０２と下側案内プレート１０３とに有する。前記上側案内プレートと下側案内プレートとの間には、一定の僅かな間隙からなるシートＳの案内路１０４が画定される。
【００２８】
上側及び下側案内プレート１０２、１０３には、穿孔装置１のシート搬送方向Ａの直ぐ上流側に上下１対の搬入ローラー１０５，１０６が、シート搬送方向Ａに関して左右対称に１対ずつ配置されている。更に穿孔装置１のシート搬送方向Ａの直ぐ下流側には、上下１対の搬出ローラー１０７，１０８が、左右対称に４対配置されている。特に、穿孔装置１側の端に配置された１対の搬出ローラー１０７ａ，１０８ａは、穿孔装置１の穿孔位置の下流側に、左右方向の対応する位置に配置されている。
【００２９】
前記各搬入ローラー対は、上側及び下側案内プレート１０２、１０３を左右方向に横断する搬入ローラー軸１０９，１１０に回転駆動可能に軸支されている。前記各搬出ローラー対は、同様に、上側及び下側案内プレート１０２、１０３を左右方向に横断する搬出ローラー軸１１１，１１２に回転駆動可能に軸支されている。
【００３０】
上側の搬入ローラー軸１０９及び搬出ローラー軸１１１は、それぞれコイルばね１１３，１１４によって下側の搬入ローラー軸１１０及び搬出ローラー軸１１２に向けて所定の圧力で付勢されている。これにより、上側の搬入ローラー１０５及び搬出ローラー１０７の外周面は、それぞれ対応する下側の搬入ローラー１０６及び搬出ローラー１０８の外周面を前記所定の圧力で押圧する。この押圧力によって、前記各搬入及び搬出ローラーは、上側及び下側案内プレート１０２、１０３にそれぞれ開設された窓を通して案内路内１０４のシートＳを上下から挟み、前記搬入ローラー軸及び搬出ローラー軸の回転によって搬送方向Ａに搬送する。
【００３１】
下側の搬入ローラー軸１１０と搬出ローラー軸１１２とは、それぞれ穿孔装置１とは反対側の端部１１０ａ，１１２ａ同士が、プーリー１１５，１１６及びベルト１１７からなるベルト伝動機構によって連結されている。搬入ローラー軸１１０の反対側の端部１１０ｂは、同様にプーリー１１８及びベルト１１９からなるベルト伝動機構によって、駆動モーター１２０の出力軸（図示せず）と連結されている。これにより、前記駆動モーターを回転させると、下側の搬入ローラー軸１１０及び搬出ローラー軸１１２がシート搬送方向に回転駆動され、下側の搬入ローラー１０６及び搬出ローラー１０８に圧接された上側の搬入ローラー１０５及び搬出ローラー１０７が、同様にシート搬送方向に回転する。
【００３２】
穿孔装置１は、取付ユニット３を用いてフレーム２に固定されている。取付ユニット３は、フレーム２に固定される下側の支持部材４と、該支持部材に関して移動可能な上側の可動取付部材５とを有する。可動取付部材５は、支持部材４に設けられたガイドロッド手段（図示せず）により画定される所定の移動範囲でシート搬送方向に沿って両方向に直線的に移動することができる。
【００３３】
図３〜６は、穿孔装置１の構成全体を示している。穿孔装置１は、穿孔部１１と、駆動部１２と、フレーム構造１３とを有する。フレーム構造１３は、穿孔されるシートを案内するため、及び穿孔装置１を取付ユニット３に取り付けるための下側フレーム１４と、穿孔部１１及び駆動部１２を組み付けるための上側フレーム１５とから構成される。
【００３４】
フレーム２には、穿孔装置１のシート搬送方向の直ぐ上流側にピン１２１が突設されている。穿孔装置１とフレーム２との間には、引張コイルばね１２２が、その各端を上側フレーム１５とピン１２１とに係着させて介装されている。穿孔装置１は、引張コイルばね１２２により上流側に、前記移動範囲の上流端のホームポジションに向けて常時付勢されている。
【００３５】
図３、４に示すように、下側フレーム１４は概ね矩形の平板状部材からなり、その上面は、穿孔される被加工物であるシートＳを支持するための水平かつ平坦なシート支持面１４ａを画定する。上側フレーム１５は、シート支持面１４ａと一定の僅かな隙間をもって対向するように配置された下部プレート１６を有する。シート支持面１４ａと下部プレート１６間の僅かな隙間によって、穿孔位置にシートＳを通過させるためのシート通路１７が画定される。下側フレーム１４と上側フレーム１５の下部プレート１６とは、シート通路１７とは反対側の端部でスペーサープレートを挟んで一体に結合している。
【００３６】
シート支持面１４ａは、シート搬送機構１０１の下側案内プレート１０３の上面と同一平面をなすように配置される。シート通路１７は、シート搬送機構１０１の案内路１０４と実質的に同じ寸法に設定される。これにより、案内路１０４を搬送されるシートが、穿孔装置１のシート支持面１４ａ上をスムーズに通過することができる。
【００３７】
図３及び図５に示すように、上側フレーム１５には、シート通路１７側に穿孔部１１が配置され、それとは反対側に駆動部１２が配置されている。上側フレーム１５は、下部プレート１６の駆動部１２とは反対側の端部から垂直上向きに折曲された側部プレート１８と、下部プレート１６の上流側の端部から垂直上向きに折曲された側部プレート１９と、側部プレート１９の上端で内側へ下部プレート１６と平行に、即ち全体としてコ字型を形成するように水平に折曲された上部プレート２０とを更に有する。
【００３８】
穿孔部１１は、図６に示すように、上下方向に延長し、全長に亘って略直径一定の円形ロッド状のパンチ部材２１を備える。パンチ部材２１は、その下端に形成された円筒状の穿孔刃２２を有する。穿孔刃２２は、パンチ部材２１の円筒状周縁を側面方向から見てＶ字状に切り欠くように、即ち前記円筒状周縁の或る対向する側面位置にそれぞれＶ字状切欠きを画定するように形成されている。パンチ部材２１には、２つの直径方向の貫通孔２３，２４が上部と下部とに形成され、かつ軸線方向中央付近に比較的狭幅の周方向溝２５が全周に亘って凹設されている。
【００３９】
上側フレーム１５の下部プレート１６及び上部プレート２０には、垂直方向に対応する位置に円形の貫通孔２６，２７がそれぞれ形成されている。上側の貫通孔２７にはパンチ部材２１の上端部が、下側の貫通孔２６にはその下端部が、それぞれ回動自在にかつ軸線方向に摺動自在に挿通される。下側フレーム１４には、垂直方向に下部プレート１６の貫通孔２６に対応する位置に、穿孔刃２２によりシートＳを穿孔するための円形ダイ孔２８が貫設されている。
【００４０】
パンチ部材２１には、それと同心に円筒カムからなるカム部材３１が外装される。カム部材３１は、それぞれ略円筒形状の上部カム半体３１ａと下部カム半体３１ｂとから構成することができる。上部カム半体３１ａと下部カム半体３１ｂとは、互いに上下に嵌め合わせて、周方向に一体的に回動可能に組み立てられる。
【００４１】
上部カム半体３１ａの下面には、その外周縁に沿って全周に亘って連続する上側カム面３２ａが形成されている。下部カム半体３１ｂの上面には、その外周縁に沿って全周に亘って連続する下側カム面３２ｂが形成されている。両カム半体３１ａ、３１ｂを上述したように一体化することによって、カム部材３１の外周面には、後述するように周方向に無端のカム溝３３が形設される。
【００４２】
側部プレート１８には、カムピン３４が、カム部材３１の外周面に向けて水平に突設されている。カムピン３４は、カム溝３３に嵌入して上側カム面３２ａ及び／又は下側カム面３２ｂに係合するように配置されている。
【００４３】
カム部材３１（下部カム半体３１ｂ）の下面には、パンチ部材２１を挿通する軸孔の周縁から直径方向に延びる所定深さの細溝３５が形成されている。カム部材３１（上部カム半体３１ａ）の上面には、前記パンチ部材を挿通する軸孔の周縁に沿って所定幅及び深さの段差３６が設けられている。
【００４４】
カム部材３１下面の細溝３５には、パンチ部材２１の下側貫通孔２４に挿通した連結ピン３７の、該貫通孔の両端から突出する両端部を嵌合させる。カム部材３１上面の段差３６には、例えばゴム製のリング３８を嵌合させ、その直ぐ上でＥリング３９をパンチ部材２１の周方向溝２５に嵌着する。これによって、カム部材３１は、パンチ部材２１に軸線方向及び周方向に一体に装着される。
【００４５】
パンチ部材２１には、後述するポジションセンサーのための位置検出用部材としてセンサーフラグ部材４１が、カム部材３１の上面に一体に固定されている。センサーフラグ部材４１は、パンチ部材２１の軸線を中心に半径方向外向きに水平に延出する一定幅の翼状をなす扇形の遮光板で形成される。
【００４６】
パンチ部材２１には、上部プレート２０の貫通孔２７から上方に突出する上端部に、被動歯車４２が同心に外装されている。被動歯車４２は、後述するように駆動側のウォーム即ちねじ歯車に噛合するウォームホイール即ちはす歯歯車である。被動歯車４２には、パンチ部材２１を挿通する軸孔の全長に亘ってその周縁から直径方向に延びる細溝４３が形成されている。
【００４７】
カム部材３１下面の細溝３５には、パンチ部材２１の上側貫通孔２３に挿通した連結ピン４４の、該貫通孔の両端から突出する両端部を嵌合させる。連結ピン４４の前記両端部は細溝３５内に、カム部材３１の回転方向には移動不能にかつ該カム部材の軸線方向には摺動可能に配置される。また、被動歯車４２は、その下面を上部プレート１９の上面に摺接させて支持されている。これにより、被動歯車４２は、パンチ部材２１に関して周方向には一体に回動可能に、かつ軸線方向には相対的に移動可能に保持される。
【００４８】
図４に示すように、上側フレーム１５には、シート通路１７内のシートＳをシート支持面１４ａに押圧するためのシート押圧部７０が、穿孔部１１のシート搬送方向上流側に設けられている。シート押圧部７０は、ばね鋼等のばね材料からなる金属薄板をＶ字状に屈曲した板ばね部材７１を有する。板ばね部材７１は、上側ばね板部分７２の上面をカム部材３１の下面に対面する向きに、下側ばね板部分７３の下面をシート支持面１４ａに対面する向きにして、屈曲部７４をシート搬送方向の上流側に向けて配置される。
【００４９】
シート押圧部７０は更に、板ばね部材７１を支持するための揺動アーム７５と、上側フレーム１５の側部プレート１９に固定された取付具７６とを有する。揺動アーム７５は、上側ばね板部分７２の両側縁から側方に張り出し、前記両側縁に沿って屈曲部７４側に該屈曲部を越えて延出する板部分を、上向き直角に折曲して形成され、その前記屈曲部側の端部で前記取付具に上下に揺動可能に軸支されている。これにより、板ばね部材７１は、上側フレーム１５の側部プレート１９に、カム部材３１とシート支持面１４ａとの間で上下に揺動可能に支持される。
【００５０】
図７に示すように、上側ばね板部分７２は、先端部が少し下向きに屈曲されて、カム部材３１の下面に当接するためのカム受け部７７を形成している。下側ばね板部分７３は、その中間部付近から先端側が少し上向きに屈曲されて、シート通路１７内のシートＳをシート支持面１４ａに押圧するためのシート押さえ７８を形成している。
【００５１】
シート押さえ７８は、先端が下流側に向けて開口するＹ字形状に形成され、その開口部７８ａ内をパンチ部材２１が、上下に該開口部周縁に接触することなく貫通し得るようになっている。シート押さえ７８は、パンチ部材２１により形成される又は形成されたパンチ孔の周囲のシート部分に当接する。シート押さえ７８の先端は、シート上面に引っ掛かることなく当接するように、少し上向きに屈曲されている。
【００５２】
カム受け部７７がカム部材３１下面に押し下げられて、上側ばね板部分７２と下側ばね板部分７３との間隔が狭まると、板ばね部材７１が付勢力を発揮して、シート押さえ７８が、シートＳをシート支持面１４ａに押圧する。シート押さえ７８からシートＳ上面に印加される押圧力は、カム受け部７７がカム部材３１下面に押し下げられることによる板ばね部材７１の変位量、即ち前記カム部材下面の軸線方向の変位量によって増減する。
【００５３】
駆動部１２は、パンチ部材２１を回転させるための駆動モーター４８を備える。上側フレーム１５は、穿孔部１１を挟んで反対側に、側部プレート１８に対向配置された側部プレート４６を有する。駆動モーター４８は、その出力軸４９を穿孔部１１に向けて水平に突出させて、側部プレート４６に横置きに取り付けられている。
【００５４】
出力軸４９の先端には、駆動歯車５０が装着されている。駆動歯車５０は、側部プレート２０と側部プレート１８間に回動自在に支持された水平な回転ロッド５１上に一体回転可能に装着された中間歯車５２が噛合している。回転ロッド５１には、ウォーム５３が形成され、被動歯車４２と噛合している。これにより、駆動モーター４８の回転をパンチ部材２１に伝達し、該パンチ部材を減速して回転させることができる。
【００５５】
駆動モーター４８には、その回転量を検出するために、例えば光学透過型のエンコーダー５５が、穿孔部１１とは反対側に設けられている。これにより、駆動モーター４８の回転を、例えば穿孔装置１に対するシートＳの位置と関連させて、より高精度に制御することができる。
【００５６】
上側フレーム１５には、パンチ部材２１の回転位置を検出するためのポジションセンサー６０が、回転ロッド５１とは反対側の側部プレート４６の延長部４７に取り付けられている。ポジションセンサー６０は、透過型のフォトセンサーであり、パンチ部材２１に向けてそれぞれ突出する矩形箱状の投光部６２と受光部６３とを有する。投光部６２と受光部６３とは、上下に所定の間隙をおいて対向させ、該間隙内を水平に回転するセンサーフラグ部材４１が通過し得るように配置されている。ポジションセンサー６０は、投光部６２から受光部６３へ光が通過するとオフ状態に、センサーフラグ部材４１により遮光されるとオン状態になる。
【００５７】
ポジションセンサー６０は、上述した本実施形態の透過型フォトセンサーに限定されない。センサーフラグ部材４１のようにパンチ部材２１と一体に回転する検出子を使用するものであれば、例えば、反射型のフォトセンサーや磁気センサー、超音波センサー等の様々な公知のセンサーを用いることができる。
【００５８】
次に、本実施形態の穿孔システム１００により、所定の搬送速度で案内路１０４内を移動しているシートＳを穿孔する一連の動作を、図８〜図１１を用いて説明する。図８において、穿孔装置１は、その移動範囲において最も上流側の前記ホームポジションに位置している。パンチ部材２１及びカム部材３１は、軸線方向の最上位置である上死点位置にあって、穿孔刃２２が下部プレート１６の貫通孔２６内で待機している。
【００５９】
この待機状態において、シート押圧部７０は、シート押さえ７８がシートＳの上面に接している状態で、カム受け部７７とカム３１下面との間に少しの隙間が設けられている。この隙間によって、シートＳ上面には、板ばね部材７１の重量の一部が掛かっているだけで、その付勢力は全く作用していない。従って、シートＳは、実質的にシート押さえ７７との接触に何ら妨げられることなく、シート通路１７を所定の速度で搬送することができる。
【００６０】
この待機状態で、シートＳの先端が予め設定された穿孔開始位置に達すると、穿孔装置１は穿孔動作を開始する。本実施形態において、前記穿孔開始位置は、搬出ローラー１０７，１０８の外周面が互いに圧接する圧接点位置である。シートＳの先端が前記圧接点位置に達すると、これをセンサー（図示せず）が検出して、駆動モーター４８を作動させ、パンチ部材２１を図５の上面図において反時計周りに回転させる。カム溝３３のプロファイルに従って、パンチ部材２１及びカム部材３１が、回転しながら前記上死点位置から軸線方向に沿って下降する。
【００６１】
図９は、穿孔刃２２の先端が貫通孔２６の下端開口即ちシート通路１７の上端に達する位置まで、パンチ部材２１及びカム部材３１が下降した状態を示している。板ばね部材７１は、上側ばね板部分７２のカム受け部７７が、カム部材３１下面によって上述した前記待機状態の最上位置から少し押し下げられている。このとき、穿孔装置１は依然として前記ホームポジションに保持され、シートＳは搬送方向Ａを向いて所定の搬送速度でシート通路１７内を移動し続けている。この時点でシート押さえ７８からシートＳに作用する押圧力は、板ばね部材７１の変位量が小さいので、まだシートの移動を実質的に遅らせたり妨げたりしない程度の大きさである。
【００６２】
図１０は、パンチ部材２１及びカム部材３１が更に下降して、穿孔刃２２の先端がシート通路１７の下端位置に即ちシートＳの上面に達した状態を示している。この状態から、実際のシートＳの穿孔が開始する。シートＳは、カム受け部７７がカム部材３１により図９の位置から更に押し下げられたことによって、シート押さえ７８により比較的大きい押圧力でシート支持面１４ａに押し付けられる。このとき、シート押さえ７８及びシート支持面１４ａとシートＳの上下各面との間には、前記押圧力による摩擦力が発生する。
【００６３】
また、このようにシート支持面１４ａに押し付けられることによって、穿孔直前のシートＳは、シート通路１７内で上下に変位しない。即ち、軸線方向に関するシートの位置が常に一定に固定されかつ維持されるので、シートの所望のパンチ穴形成位置に常に同じタイミングで穿孔を開始することができる。
【００６４】
穿孔刃２２がシートＳを穿孔し始めると、パンチ部材２１の上流側の周面には、穿孔されたばかりのパンチ穴の周縁が係合して、該パンチ穴周縁から前記パンチ部材を下流側に押す向きに作用力が発生する。これと略同時に、シートＳ各面とシート押さえ７８及びシート支持面１４ａとの間に発生した前記摩擦力が、穿孔装置１をシート搬送方向Ａに引っ張るように作用する。
【００６５】
シートＳから作用するこれらの力によって、穿孔装置１は、引張コイルばね１２２の付勢力に抗して、シートと一体に同じ速度で下流側に移動しながら、パンチ穴を穿設する。このとき、穿孔装置をシートと一体に移動させるのに必要な力は、シート押さえ７８が当接してシート支持面１４ａとの間で挟持されるシートＳのパンチ穴付近の領域と、パンチ穴周縁とが分担する。特に、パンチ穴周縁がパンチ部材外周面から受ける反力が、前記摩擦力の分だけ小さくて済むので、パンチ穴周縁が損傷する虞が解消され又は大幅に低減する。また、穿孔装置１は、シートＳと一体に移動させるために別個の駆動手段や制御手段を必要としないので、小型化を図ることが容易である。
【００６６】
図１１は、パンチ部材２１及びカム部材３１が下死点位置まで下降し、穿孔刃２２がダイ孔２８内に最下位置まで突入してシートＳにパンチ穴が形成された状態を示している。このとき、板ばね部材７１からシートＳに印加される押圧力、従ってシートＳとシート押さえ７８及びシート支持面１４ａ間の前記摩擦力は、最大となる。
【００６７】
この後、パンチ部材２１は、前記パンチ穴から上方に離脱して下部プレート１６の貫通孔２４内の待機位置に戻る復帰動作を開始する。パンチ部材２１が前記パンチ穴から完全に離脱するまでの間、穿孔装置１は、パンチ穴周縁からパンチ部材外周面への前記作用力と、前記シート押さえ及びシート支持面とシートＳ各面間の前記摩擦力とによって、シートＳと一体に移動し続ける。
【００６８】
駆動モーター４８が継続して回転することによって、パンチ部材２１は回転しながら前記下死点位置から軸線方向に上昇する。パンチ部材２１は、上死点位置に到達すると、次の穿孔動作に備えて待機状態に入る。前記復帰動作において前記上死点位置に達するまでのパンチ部材２１及びカム部材３１と板ばね部材７１との関係は、図８〜図１０を用いて説明した前記穿孔動作の過程とは逆の順序で進行する。
【００６９】
シートＳは、下死点位置から少なくとも孔刃２２の先端が下死点位置からシート通路１７の下端位置に即ちシートＳの上面に達するまでの間、板ばね部材７１により、穿孔過程と同様の十分な押圧力でシート支持面１４ａに押し付けられている。これにより、前記シート押さえ及びシート支持面との間で、穿孔装置１を移動させるのに必要な前記摩擦力を発生させることができる。
【００７０】
また、シートＳがシート支持面１４ａ上に維持されていることによって、パンチ部材２１は、非常に短時間で前記パンチ穴から離脱させることができる。従って、シートＳを高速で搬送する場合でも、穿孔刃２２の刃先が、パンチ穴から抜け出る際に、その周縁に触れて損傷したり、パンチ穴の品質を低下させる虞が解消又は大幅に低減される。
【００７１】
パンチ部材２１が前記パンチ穴から離脱して、その外周面とパンチ穴周縁との係合が解除されると、穿孔装置１は、引張コイルばね１２２の付勢力によって速やかに水平に移動し、前記ホームポジションに戻されて、次の穿孔動作に備えた状態に入る。パンチ部材２１がパンチ穴から離脱する時間が非常に短いので、穿孔装置をより迅速に前記ホームポジションに自動復帰させることができる。
【００７２】
他方、シートＳは、シート搬送方向Ａに沿って所定の搬送速度で移動し続ける。板ばね部材７１からの押圧力は、パンチ部材２１及びカム部材３１の上昇と共に減少し、パンチ部材２１が前記パンチ穴から離脱した後、シート押さえ７８がシート上面に当接していても、それによりシートＳの搬送が遅れたり妨げられることはない。
【００７３】
板ばね部材７１がシートＳに印加する押圧力の大きさや変化又はその割合、押圧力を印加するタイミング、シート押さえ７８及び／又はシート支持面１４ａの摩擦係数等は、様々に設定することができる。例えば、穿孔刃２２の先端がシート通路１７の下端位置に達するまで、シートＳを押圧しないように設定することができる。また、本実施形態では、前記押圧力が、パンチ部材２１及びカム部材３１の下降量に応じて連続的に変化するが、段階的に変化させることもできる。
【００７４】
また、上記実施形態では、板ばね部材７１の上側ばね板部分７２先端をカム部材３１下面に当接させ、その移動量に応じて、シートＳを押圧する付勢力を発揮するように構成した。別の実施形態では、パンチ部材２１により直接又は該パンチ部材と一体に軸線方向に移動する別途の部材又は構造によって、上側ばね板部分７２を押し下げるように構成することもできる。
【００７５】
別の実施形態では、シートＳをシート支持面１４ａとの間で挟持するために板ばね部材以外の押圧手段を用いることができる。例えば、シート支持面１４ａの上方に対向配置した押圧面を、板ばね以外のばね手段、公知の様々な付勢手段又は駆動手段でシート面に押圧することができる。また、シート支持面１４ａに代えて、別個の部材、例えば上側フレームの下部プレート下面と適当な押圧手段との間でシートを挟持することもできる。
【００７６】
以上、本発明を好適な実施形態に関連して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、その技術的範囲において、様々な変更又は変形を加えて実施し得ることは言うまでもない。例えば、穿孔装置は、水平に搬送されるシートに対して垂直方向に往復動して穿孔するパンチ部材を備えるものであれば、上記実施形態以外の様々な構成のものを適用することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１      穿孔装置
２      フレーム
３      取付ユニット
４      支持部材
５      可動取付部材
１１    穿孔部
１２    駆動部
１３    フレーム構造
１４    下側フレーム
１４ａ  シート支持面
１５    上側フレーム
１６    下部プレート
１７    シート通路
１８，２０  側部プレート
１９    上部プレート
２１    パンチ部材
２２    穿孔刃
２２ａ  底頂部
２８    ダイ孔
３１    カム部材
３３    カム溝
３４    カムピン
４１    センサーフラグ部材
４２    被動歯車
４８    駆動モーター
５０    駆動歯車
５３    ウォーム
５５    エンコーダー
６０    ポジションセンサー
７０    シート押圧部
７１    板ばね部材
７５    揺動アーム
７７    カム受け部
７８    シート押さえ
１００  穿孔システム
１０１  シート搬送機構
１０２  上側案内プレート
１０３  下側案内プレート
１０４  案内路
１０５，１０６  搬入ローラー
１０７，１０８  搬出ローラー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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