(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
穿孔位置と待機位置との間を往復動してシートを穿孔する複数のパンチ部材と、
前記複数のパンチ部材を駆動する正逆回転可能な駆動モーターと、
前記駆動モーターの回転を前記複数のパンチ部材に伝達する回転駆動軸と、
前記回転駆動軸と一体に回転する１つのセンサーフラグ部材と、
前記センサーフラグ部材を検出する１つのポジションセンサーと、
前記駆動モーターの回転量を検出するエンコーダーと、
前記駆動モーターの回転を制御する制御部とを備え、
前記回転駆動軸の１回転内に、少なくとも１つの前記パンチ部材が穿孔動作している複数の作動ポジションと、全部の前記パンチ部材が前記待機位置にある、前記複数の作動ポジションと同数のホームポジションとが交互に設けられ、
前記センサーフラグ部材が、その回転方向に沿って複数のフラグ部を有し、
前記複数のフラグ部はそれぞれ回転方向の両端に、前記センサーフラグ部材の回転時に前記ポジションセンサーにより検出され、その出力信号のオンオフが前記複数の作動ポジション及び前記ホームポジションに対応して切り換わる回転角度位置に設けられたエッジ部を有し、
少なくとも1つの前記フラグ部は、その回転方向両端の前記エッジ部間の回転角度範囲が、他の前記フラグ部の回転方向両端の前記エッジ部間の回転角度範囲と異なり、
前記制御部は、前記ポジションセンサーが、前記少なくとも１つの前記フラグ部の回転方向両端の前記エッジ部を検出することによって該少なくとも１つの前記フラグ部の通過を検出する間に、前記エンコーダーが検出する前記駆動モーターの回転量と、前記回転駆動軸の回転方向とに基づいて、前記回転駆動軸の回転位置を検知することを特徴とする穿孔システム。
【請求項２】
前記回転駆動軸の１回転内に、２つの前記作動ポジションと２つの前記ホームポジションとが交互に設けられ、
前記センサーフラグ部材が、前記２つの作動ポジションと前記２つのホームポジションに対応させて設けられた２つのフラグ部を有することを特徴とする請求項１に記載の穿孔システム。
【請求項３】
前記パンチ部材が、その軸線を中心に回転しつつ前記軸線方向に前記穿孔位置と前記待機位置間を往復動して前記シートを穿孔し、前記パンチ部材の１回転と前記回転駆動軸の１回転とが対応していることを特徴とする請求項１又は２に記載の穿孔システム。
【請求項４】
前記ポジションセンサーが、透過型のフォトセンサーであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の穿孔システム。
【請求項５】
穿孔位置と待機位置との間を往復動してシートを穿孔する複数のパンチ部材と、
前記複数のパンチ部材を駆動する正逆回転可能な駆動モーターと、
前記駆動モーターの回転を前記複数のパンチ部材に伝達する回転駆動軸と、
前記回転駆動軸と一体に回転する１つのセンサーフラグ部材と、
前記センサーフラグ部材を検出する１つのポジションセンサーと、
前記駆動モーターの回転量を検出するエンコーダーとを備え、
前記回転駆動軸の１回転内に、少なくとも１つの前記パンチ部材が穿孔動作している複数の作動ポジションと、全部の前記パンチ部材が前記待機位置にある、前記複数の作動ポジションと同数のホームポジションとが交互に設けられ、
前記センサーフラグ部材が、その回転方向に沿って複数のフラグ部を有し、
前記複数のフラグ部はそれぞれ回転方向の両端に、前記センサーフラグ部材の回転時に前記ポジションセンサーにより検出され、その出力信号のオンオフが前記複数の作動ポジション及び前記ホームポジションに対応して切り換わる回転角度位置に設けられたエッジ部を有し、
少なくとも1つの前記フラグ部は、その回転方向両端の前記エッジ部間の回転角度範囲が、他の前記フラグ部の回転方向両端の前記エッジ部間の回転角度範囲と異なる穿孔システムにおいて、
前記ポジションセンサーが、前記少なくとも１つの前記フラグ部の回転方向両端の前記エッジ部を検出することによって該少なくとも１つの前記フラグ部の通過を検出する間に、前記エンコーダーが検出する前記駆動モーターの回転量と、前記回転駆動軸の回転方向とに基づいて、前記回転駆動軸の回転位置を判定することを特徴とする穿孔システム制御方法。
【請求項６】
判定した前記回転駆動軸の回転位置に基づいて、前記回転駆動軸を所定の前記ホームポジションに移動させるように、前記駆動モーターを制御することを特徴とする請求項５に記載の穿孔システム制御方法。
【請求項７】
請求項１乃至４のいずれかに記載の穿孔システムを備えることを特徴とするシート処理装置。
【請求項８】
請求項１乃至４のいずれかに記載の穿孔システム又は請求項７に記載のシート処理装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【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及びその制御方法に関する。更に本発明は、かかる穿孔システムを備えたシート処理装置及び画像形成装置に関する。
【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自動的に穿設するための穿孔装置が使用されている。例えば、複数のパンチ部材を駆動モーターで穿孔方向に上下往復動させることにより、シートに複数のパンチ穴を穿設する穿孔装置が知られている（例えば、特許文献１，２を参照）。
【０００３】
特許文献１，２記載の穿孔装置は、駆動モーターの正逆回転を複数のパンチ部材に伝達する駆動回転軸を備え、該駆動回転軸の回転を歯車機構とカム機構により各パンチ部材の回転運動及び軸線方向の直線往復運動に変換して、複数パンチ穴の穿孔動作を実行する。１枚のシートに形成されるパンチ穴の数は、駆動回転軸の回転方向及び回転範囲を制御することによって、穿孔動作するパンチ部材のグループを切り換え、２穴又は４穴（若しくは３穴）を選択することができる。
【０００４】
特許文献２の穿孔装置は、パンチ部材が上死点の待機位置にある駆動回転軸の回転位置を基準位置として、該基準位置から駆動モーターを正転させると、第１グループのパンチ部材が穿孔動作し、逆転させると第２グループのパンチ部材が穿孔動作する。駆動モーターの回転方向は、駆動回転軸と一体に回転する第１、第２フラグの位置を検出する第１、第２フラグセンサからのオン・オフ信号に基づいて制御される。
【０００５】
また、ホームポジションセンサが、穿孔の駆動源であるＤＣブラシモータによって回転するクランクギアの軸上に取り付けられたホームポジションフィラーの切り欠きを検出することによって、パンチ刃が下フレームからギャップに突出しないホームポジションにあることを検出する用紙穿孔装置が知られている（例えば、特許文献３を参照）。ホームポジションフィラーの切り欠きは、１８０°対向する位置に計２つ設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−２２８７７０号公報
【特許文献２】特開２０１３−１１６５３５号公報
【特許文献３】特開２００４−３４５８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
穿孔装置を搭載した画像形成装置やシート処理装置等の本体又は穿孔装置自体が何らかの理由で電源遮断した後、電源再投入したとき、穿孔装置のパンチ部材は、多くの場合、穿孔動作を再開する前に、一旦上死点の待機位置に戻される。穿孔装置が正常に終了したときは、例えば特許文献２に記載されるように、駆動回転軸が、穿孔装置のイニシャライズ動作時に基準位置に位置するように制御される。
【０００８】
パンチ部材を待機位置に戻すためには、駆動回転軸の回転位置を分かっている必要がある。特許文献１，２記載の従来装置のように、複数のフラグセンサ及びフラグを使用すれば、いずれのグループのパンチ部材を穿孔動作させる場合でも、駆動回転軸の回転位置を検出することは、必ずしも困難でない。しかしながら、フラグセンサ及びフラグの数が増えると、それだけ穿孔装置が大型化し、かつコストが増大する。
【０００９】
特許文献３に記載されるように、１つのホームポジションフィラーに２つのホームポジションが１８０°対向する位置に設けられている場合、１つのホームポジションセンサでホームポジションを識別することは、容易でない。そのため、特許文献１，２に記載されるように、駆動回転軸の回転方向及び回転範囲によってパンチ穴の数が切り換えられる穿孔装置の場合、次の穿孔動作を開始する際又は中断した穿孔処理を再開する際に、駆動回転軸を回転させるべき方向を判断できなくなる虞がある。
【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、特にシートに穿孔されるパンチ穴の数を、駆動回転軸の回転方向及び回転範囲によって切り換える穿孔装置において、駆動回転軸に取り付けられる１つのフラグ部材と、１つのポジションセンサーとを用いて、駆動回転軸の回転位置を容易に検出し得る穿孔システム及びその制御方法を提供することにある。
更に本発明の目的は、そのような穿孔システムを備えたシート処理装置及び画像形成装置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、
穿孔位置と待機位置との間を往復動してシートを穿孔する複数のパンチ部材と、
複数のパンチ部材を駆動する正逆回転可能な駆動モーターと、
駆動モーターの回転を前記複数のパンチ部材に伝達する回転駆動軸と、
回転駆動軸と一体に回転する１つのセンサーフラグ部材と、
センサーフラグ部材を検出する１つのポジションセンサーと、
駆動モーターの回転量を検出するエンコーダーと、
駆動モーターの回転を制御する制御部とを備え、
回転駆動軸の１回転内に、少なくとも１つのパンチ部材が穿孔動作している複数の作動ポジションと、全部のパンチ部材が待機位置にある、複数の作動ポジションと同数のホームポジションとが交互に設けられ、
センサーフラグ部材が、前記複数の作動ポジション及びホームポジションに対応する複数のフラグ部を有し、
制御部が、ポジションセンサーがいずれか１つのフラグ部の通過を検出する間に、エンコーダーが検出する駆動モーターの回転量に基づいて、回転駆動軸の回転位置を検知することを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、制御部は、このように１つのセンサーフラグ部材及び１つのポジションセンサーとエンコーダーとを用いて、回転駆動軸の回転位置を検知することができるので、次に開始又は再開する穿孔動作に対応して回転駆動軸を回転させるべき方向を容易に判定できると共に、装置全体の小型化及びコストの低減を図ることができる。
【００１３】
或る実施形態では、回転駆動軸の１回転内に、２つの作動ポジションと２つのホームポジションとが交互に設けられ、センサーフラグ部材が、前記２つの作動ポジションと２つのホームポジションに対応させて設けられた２つのフラグ部を有する。作動ポジション及びホームポジションの数がそれぞれ２つであることによって、回転駆動軸の回転位置の判定及び駆動モーターの制御がより容易かつ確実になる。
【００１４】
別の実施形態では、パンチ部材が、その軸線を中心に回転しつつ軸線方向に穿孔位置と待機位置間を往復動してシートを穿孔し、パンチ部材の１回転と回転駆動軸の１回転とが対応している。これにより、パンチ部材の動作と回転駆動軸の回転との関係をより明確に把握し、制御することができる。
【００１５】
また別の実施形態では、ポジションセンサーが、透過型のフォトセンサーである。この種のフォトセンサーは、従来から多用されており、安定した制御機能を確保することができる。
【００１６】
また、本発明の穿孔システム制御方法は、
穿孔位置と待機位置との間を往復動してシートを穿孔する複数のパンチ部材と、
複数のパンチ部材を駆動する正逆回転可能な駆動モーターと、
駆動モーターの回転を複数のパンチ部材に伝達する回転駆動軸と、
回転駆動軸と一体に回転する１つのセンサーフラグ部材と、
センサーフラグ部材を検出する１つのポジションセンサーと、
駆動モーターの回転量を検出するエンコーダーとを備え、
回転駆動軸の１回転内に、少なくとも１つのパンチ部材が穿孔動作している複数の作動ポジションと、全部のパンチ部材が待機位置にある、複数の作動ポジションと同数のホームポジションとが交互に設けられ、
センサーフラグ部材が、前記複数の作動ポジション及びホームポジションに対応する複数のフラグ部を有する穿孔システムにおいて、
ポジションセンサーが少なくともいずれか１つのフラグ部の通過を検出している間に、エンコーダーが検出する駆動モーターの回転量に基づいて、回転駆動軸の回転位置を判定する、ことを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、このように１つのセンサーフラグ部材及び１つのポジションセンサーとエンコーダーとを用いて、回転駆動軸の回転位置を判定することができるので、次に開始又は再開する穿孔動作に対応して回転駆動軸を回転させるべき方向を容易に判断できると共に、装置全体の小型化及びコストの低減を図ることができる。
【００１８】
或る実施形態では、判定した回転駆動軸の回転位置に基づいて、回転駆動軸を所定のホームポジションに移動させるように、駆動モーターを制御する。これにより、より短時間でかつ確実に、次の穿孔処理に入ることができる。
【００１９】
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、穿孔処理の開始又は再開に備えた回転駆動軸の回転位置の検出を、１つのセンサーフラグ部材及び１つのポジションセンサーとエンコーダーとを用いて行うことができ、装置の小型化及びコストの低減を実現し得るシート処理装置が提供される。
【００２０】
更に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、穿孔処理の開始又は再開に備えた回転駆動軸の回転位置の検出を、１つのセンサーフラグ部材及び１つのポジションセンサーとエンコーダーとを用いて行うことができ、装置の小型化及びコストの低減を実現し得る画像形成装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明を適用した画像形成装置及びシート後処理装置の全体構成図。
【図２】本発明による穿孔装置の斜視図。
【図３】図２の穿孔装置の正面図。
【図４】図２の穿孔装置の平面図。
【図５】図２の穿孔装置の駆動機構を示す側面図。
【図６】図３のVI-VI線における拡大断面図。
【図７】（ａ）、（ｂ）図はパンチ部材の穿孔動作の説明図。
【図８】各パンチ部材の円筒カムの展開図。
【図９】センサーフラグ部材とポジションセンサーとの位置関係を示す説明図。
【図１０】回転駆動軸の回転方向に沿ってセンサーフラグ部材の回転位置とポジションセンサーのオンオフ信号とパンチ部材の動作状態の関係を示す線図。
【図１１】図２の穿孔装置の制御構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。尚、添付図面において、本明細書全体を通して類似の構成要素には、同様の参照符号を付して表すこととする。
【００２３】
図１は、本発明による穿孔装置を備えた画像形成システムの全体構成を概略的に示している。同図に示すように、前記画像形成システムは、シートに順次印刷を施して搬出する画像形成装置Ａと、そのシート搬出方向下流側に併設されるシート後処理装置Ｂとから構成される。シート後処理装置Ｂには、本発明の穿孔装置Ｃが内蔵されている。
【００２４】
本実施形態の画像形成装置Ａは、静電印刷プロセスを利用した複写機であり、画像形成ユニットＡ１、スキャナーユニットＡ２、及びフィーダーユニットＡ３から構成される。本発明は、プリンター、印刷機等の様々な構造の画像形成装置に適用することができる。
【００２５】
画像形成ユニットＡ１は、ハウジング１の内部に給紙部２、画像形成部３、排紙部４、及び制御部（図示せず）を備える。給紙部２には、複数のシートカセット５が設けられ、前記制御部から指示されたサイズ及び向きのシートが給紙経路６に繰り出される。給紙経路６に繰り出されたシートは、レジストローラー７で先端位置を揃えた後、所定のタイミングで下流側の画像形成部３に送給される。
【００２６】
画像形成部３は、例えばレーザ発光器からなるヘッド９で静電ドラム１０上に形成した潜像に現像器１１でトナーインクを付着させ、転写チャージャー１２でシート上に転写した画像を定着ローラ１３で定着させる。排紙部４には、ケーシング１に開口する排紙口１４及び排紙ローラ１５を配置した排紙経路１６と、該排紙経路からスイッチバック式に繰り入れたシートを表裏反転させ、再びレジストローラ７ーに送ってシート裏面に画像形成するための循環経路１７とが並設されている。画像形成部３で片面又は両面に画像形成したシートは、排紙ローラ１５で排紙口１４からシート後処理装置Ｂに搬出される。
【００２７】
スキャナーユニットＡ２は、原稿シートを載置するプラテン２１と、該プラテンに沿って往復動して原稿シートの画像をスキャンするキャリッジ２２と、該キャリッジによるプラテン２１上の原稿からの反射光を光電変換して画像形成部３に出力する光学読取手段２３とを備える。プラテン２１には、スキャナーユニットＡ２上に配置されたフィーダーユニット２５から原稿シートが自動的に送給される。
【００２８】
シート後処理装置Ｂは、画像形成装置Ａの排紙口１４からシートを導入するために、ハウジング２６の搬入口２７を排紙口１４に位置合わせして配置される。ハウジング２６には、搬入口２７からシートを搬送するためのシート搬入経路２８と、該シート搬入経路から搬出されるシートを積載するための排紙スタッカー２９とが設けられている。
【００２９】
シート搬入経路２８には、穿孔装置Ｃが配置され、その上流側に搬入ローラー対兼シート端整合手段３０と、下流側に正逆転可能な搬送ローラー３１対とが設けられている。シート搬送経路２８の穿孔装置Ｃと搬入ローラー２９との間には、シート搬入経路２８に搬入されたシートの後端を検出するシート検知センサーＳｉが設けられている。
【００３０】
前記制御部は、前記シートの後端がシート検知センサＳｉに検知されると、搬送ローラー対３１を逆転させて前記シートをスイッチバックさせ、前記シート後端がシート端整合手段３０に突き当たって整合すると、搬送ローラー対３１を停止させる。このようにシート後端を整合させて位置決めした状態のシートに、穿孔装置Ｃを作動させてパンチ穴を所定の位置に穿孔する。
【００３１】
図２は、穿孔装置Ｃの構成全体を概略的に示している。本実施形態の穿孔装置Ｃは、後述するようにシートに２穴又は４穴を自動穿孔するために、４つのパンチ部材を備えている。当然ながら、本発明は、２つ、３つ又は５つ以上のパンチ部材を備える構造の穿孔装置についても、同様に適用することができる。
【００３２】
図２〜図４に示すように、穿孔装置Ｃは、４つのパンチ部材４０及びそれを取付支持する装置フレーム４１と、前記パンチ部材を駆動する共通の駆動モーター４２と、該駆動モーターの回転を前記パンチ部材に伝達する共通の回転駆動軸４３とを備える。更に穿孔装置Ｃは、後述するように前記駆動モーターの回転を制御するための制御部を備える。
【００３３】
装置フレーム４１は、長手方向に平行に延在する上部フレーム４４及び下部フレーム４５と、それらの一方の側部（図中左側）に配置された側部フレーム４６とを備える。上部フレーム４４は、図６に示すように、水平な上部プレート部４８と、該上部プレート部の一方の端部から垂直下向きに延長する中間プレート部４９と、該中間プレート部の下端から直角に上部プレート部４８と平行に延出する断面概ねＬ字形の下部プレート部５０とを有する。
【００３４】
下部フレーム４５には、その水平かつ平坦な上面によって、穿孔されるシートを支持するためのシート支持面４５ａが画定される。上部及び下部フレーム４４，４５は、それらの略全長に亘って、下部プレート部５０の水平な下面とシート支持面４５ａとの間に、一定の僅かな隙間５１が画定されるように配置され、かつそれらの左右両端で一体に結合されている。隙間５１により、画像形成装置Ａからシート後処理装置Ｂに搬入されるシートを所定の穿孔位置に配置するためのシート通路が形成される。
【００３５】
上部フレーム４４には、その長手方向に沿って直線上に４つのパンチ部材４０（４０ａ〜４０ｄ）が、所定の間隔で、例えば所定の規格で設定されたファイル穴の間隔に対応させて配置されている。図６に示すように、各パンチ部材４０は、図中上下方向に延長し、全長に亘って略直径一定の円形ロッド状部材からなり、その下端に形成された円筒状の穿孔刃５３を有する。穿孔刃５３は、パンチ部材４０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。
【００３６】
上部フレーム４４には、上部プレート部４８及び下部プレート部５０の上下に対向する位置に、それぞれガイド孔４４ａ、４４ｂが貫設されている。上側のガイド孔４４ａにはパンチ部材４０の上端部４０ａが、下側のガイド孔４４ｂにはその下端部４０ｂ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。下部フレーム４５には、穿孔刃４１によりシートを穿孔するための円形ダイ孔５４が、上部フレーム４４の下側のガイド孔４４ｂに対応する位置に貫設されている。
【００３７】
パンチ部材４０には、それと同心の円筒カムからなるカム部材５６が、周方向及び軸線方向に一体に外装されている。更にパンチ部材４０には、ねじ歯車からなる被動歯車５７が、カム部材５６の上側に、上部フレーム４４の中間プレート部４９から直角に前記パンチ部材に向けて水平に延出する仕切プレート５８を挟んで、周方向に一体に回動可能にかつ軸線方向に相対変位可能に外装されている。カム部材５６は、下部プレート部５０と仕切プレート５８との間で、パンチ部材４０と一体に軸線方向に移動可能である。これに対し、被動歯車５７は、上部プレート部４８と前記仕切プレートとの間で軸線方向に実質的に変位不能に保持される。
【００３８】
カム部材５６は、その外周面に全周に亘って凹設された無端のカム溝６０（６０ａ〜６０ｄ）を有する。中間プレート部４９には、カムピン６１が、カム部材５６の外周面に向けて水平に突設されている。カムピン６１は、その先端をカム溝６０に嵌入させてその上側及び／又は下側カム面に係合するように配置される。
【００３９】
カム溝６０は、図６に示すように、一定の低い高さ位置で周方向に延長する直線部６２と、該直線部から概ね一定の割合で所定高さの頂点部まで上昇し、該頂点部から同じ割合で直線部６２まで下降する傾斜部６３とからなるカムプロフィルを有する。傾斜部６３の前記頂点部は、カム溝６０の急激な変化を回避するために、幾分湾曲させることが好ましい。
【００４０】
カムピン６１がカム溝６０の直線部６２にあるとき、パンチ部材４０は、図７（ａ）に示すように、軸線方向の上死点位置に保持される。パンチ部材４０は、前記上死点位置において、穿孔刃４１の先端が下側のガイド孔４４ｂから隙間５１に突出しないように配置される。
【００４１】
パンチ部材４０は、カム部材５６が回転してカムピン６１がカム溝６０の直線部６２から傾斜部６３に入ると、前記上死点位置から軸線方向下向きに下降する。カムピン６１が傾斜部６３の前記頂点部に至ると、パンチ部材４０は、図７（ｂ）に示す軸線方向の下死点位置に到達し、シートＳを完全に貫通してパンチ穴が形成される。パンチ部材４０は、カム部材５６が更に回転してカムピン６１が傾斜部６３の前記頂点部を越えると、前記下死点位置から軸線方向上向きに上昇する。カムピン６１がカム溝６０の傾斜部６３から直線部６２に入ると、パンチ部材４０は、図７（ａ）の前記上死点位置に到達して、軸線方向の移動を停止する。
【００４２】
回転駆動軸４３は、図４に示すように、パンチ部材４０の直ぐ後側をその配列方向に沿って延在し、その左右両端付近で上部フレーム４４の左右両端支持部６４ａ，６４ｂに回動自在に支持されている。回転駆動軸４３には、ねじ歯車からなる４つの駆動歯車６５が、同心にかつ周方向及び軸線方向に一体に装着されている。各駆動歯車６５は、上部フレーム４４の中間プレート部４９から上部プレート部４８に跨がって開設された窓６６を介して、各パンチ部材４０の被動歯車５７と、互いに軸線方向を直交させた食い違い軸で噛合するように配置されている。本実施形態では、回転駆動軸４３の側部フレーム４６側から見た回転方向と、パンチ部材４０の平面視した回転方向とが一致するように設けられている。
【００４３】
駆動モーター４２が、図３に示すように、その出力軸６７をパンチ部材４０側に向けてかつ回転駆動軸４３と平行をなすように、側部フレーム４６に横置きに取り付けられている。出力軸６７の先端には、駆動歯車６８が装着されている。上部フレーム４４の支持部６４ａから駆動モーター４２側に突出する回転駆動軸４３の端部４３ａには、被動歯車６９が装着されている。駆動歯車６８と被動歯車６９とは、側部フレーム４６に設けられた中間歯車列７０を介して接続され、駆動モーター４２の回転が減速して回転駆動軸４３に伝達される。本実施形態では、駆動モーター４２の回転方向と回転駆動軸４３の回転方向とが一致するように設定されている。
【００４４】
側部フレーム４６には、駆動モーター４２の回転量を検出するためのエンコーダー７１が、パンチ部材４０とは反対側に設けられている。本実施形態のエンコーダー７１は光学透過型で、駆動モーター４２の出力軸６７の反対側の端部に一体回転可能に装着されたコードホイール７２と、側部フレーム４６に前記コードホイールを挟んで対向配置された投光部及び受光部からなるセンサー部７３とを有する。これにより、駆動モーター４２の回転をより高精度に制御することができる。
【００４５】
更に側部フレーム４６には、回転駆動軸４３の回転位置を検出するための位置検出機構として、ポジションセンサー７５が設けられている。本実施形態のポジションセンサー７５は、所定の間隙をおいて対向配置した投光部と受光部とを有する透過型のフォトセンサーである。前記ポジションセンサーは、前記投光部から受光部に光が通過するとオフ状態に、前記投光部と受光部の前記間隙をセンサーフラグが通過して遮光されるとオン状態になる。
【００４６】
回転駆動軸４３の駆動モーター４２側の端部４３ａには、被動歯車６９よりも先端側にセンサーフラグ部材７７が、該回転駆動軸と一体に回転するように取り付けられている。センサーフラグ部材７７は、ポジションセンサー７５の前記投光部と受光部の前記間隙を通過するように配置される。ポジションセンサー７５は、前記投光部及び受光部の投受光位置を基準位置ＰRに設定し、これを回転角度を０°として回転駆動軸４３の回転角度位置を決定することができる。
【００４７】
図８は、各パンチ部材４０ａ〜４０ｄのカム溝６０ａ〜６０ｄの展開図である。同図に示すように、図３において左端の第１パンチ部材４０ａは、カム溝６０ａが、１つの直線部６２ａと１つの傾斜部６３ａとを有する。左から２番目の第２パンチ部材４０ｂのカム溝６０ｂは、２つの傾斜部６３ｂ１，６３ｂ２と、それらの間を接続する２つの直線部６２ｂ１，６２ｂ２とを有する。左から３番目の第３パンチ部材４０ｃのカム溝６０ｃは、第２パンチ部材４０ｂと同様に、２つの傾斜部６３ｃ１，６３ｃ２と、それらの間を接続する２つの直線部６２ｃ１，６２ｃ２とを有する。右端の第４パンチ部材４０ｄのカム溝６０ｄは、第１パンチ部材４０ａと同様に、１つの直線部６２ｄと１つの傾斜部６３ｄとを有する。前記各カム溝の直線部６２ａ〜６２ｄは同じ高さ位置に、傾斜部６３ａ、６３ｂ１、６３ｂ２、６３ｃ１、６３ｃ２、６３ｄは同一形状及び寸法に形成されている。
【００４８】
図８中、左側部分に記載されている第１〜第４パンチ部材４０ａ〜４０ｄの傾斜部６３ａ、６３ｂ１、６３ｃ１、６３ｄは、シートに４穴を穿孔するために使用される。同図の右側部分に記載されている第２、第３パンチ部材４０ｂ，４０ｃの傾斜部６３ｂ２、６３ｃ２は、シートに２穴を穿孔するために使用される。
【００４９】
各カム溝６０ａ〜６０ｄに係合するカムピン６１が、いずれも同じ角度位置に設けられているのに対し、前記各傾斜部の頂点位置は、互いに僅かな位相差を設けて配置されている。４穴穿孔用の傾斜部６３ａ、６３ｂ１、６３ｃ１、６３ｄは、各頂点位置６３pa、６３pb1、６３pc1、６３pdが周方向に沿って順に所定角度Δαずつ位相をずらして配置されている。同様に、２穴穿孔用の傾斜部６３ｂ２、６３ｃ２は、各頂点位置６３pb2、６３pc2が周方向に沿って順に所定角度Δβずつ位相をずらして配置されている。所定角度Δαと所定角度Δβとは、同一であっても異なる値であってもよい。
【００５０】
このように位相差を設けることによって、シートには、４穴又は２穴のパンチ穴がタイミングを少しずつずらして穿設される。これにより、複数のパンチ部材４０でシートを同時穿孔する際に、前記パンチ部材の駆動モーター４２に掛かる負荷を軽減することができる。
【００５１】
図８において、カム溝６０ａ〜６０ｄには、全パンチ部材４０ａ〜４０ｄの前記直線部が同時に重なり合う２つの角度範囲が設けられている。本実施形態では、前記２つの角度範囲を第１、第２ホームポジションＨｐ１，Ｈｐ２と称する。前記第１、第２ホームポジションは、全パンチ部材４０ａ〜４０ｄが、前記上死点位置で次の穿孔動作を待機している状態、即ち待機位置である。これに対し、第１、第２ホームポジションＨｐ１，Ｈｐ２間の２つの角度範囲は、少なくとも１つのパンチ部材４０が穿孔動作を行っている状態であり、本実施形態では、これらを第１、第２作動ポジションＯｐ１，Ｏｐ２と称する。
【００５２】
パンチ部材４０ａ〜４０ｄが、該パンチ部材を平面視して第１ホームポジションＨｐ１から時計方向に回転すると、カムピン６１が図中右側に移動してカム溝６０ａ〜６０ｄの第１作動ポジションＯｐ１に入り、２穴の穿孔動作が行われる。逆に、前記パンチ部材が第１ホームポジションＨｐ１から反時計方向に回転すると、カムピン６１が図中左側に移動して前記カム溝の第２作動ポジションＯｐ２に入り、４穴の穿孔動作が行われる。パンチ部材４０ａ〜４０ｄが第２ホームポジションＨｐ２から回転する場合は、その回転方向と２穴／４穴の穿孔動作とが逆になる。
【００５３】
図９は、回転駆動軸４３の端部４３ａを駆動モーター４２側から見た、センサーフラグ部材７７とポジションセンサー７５との位置関係を示している。同図に示すように、センサーフラグ部材７７は、回転駆動軸４３の軸線を中心に半径方向外向きに延出する一定幅の翼状をなす扇形遮光板で形成された第１及び第２フラグ部８０，８１を有する。第１及び第２フラグ部８０，８１は、それらの回転角度範囲が異なるように設けられる。本実施形態では、第２フラグ部８１の回転角度範囲が第１フラグ部８０よりも大きい。第１、第２フラグ部８０，８１間に画定される扇形の第１、第２間隙部８２，８３は、それらの回転角度範囲が同じでも異なっていてもよい。
【００５４】
回転駆動軸４３の１回転は、カム部材５６即ちカム溝６０の１回転と対応するように設定される。そして、第１及び第２フラグ部８０，８１は、それらの回転角度範囲及び位置が、図８の第１及び第２作動ポジションＯｐ１，Ｏｐ２のそれらにそれぞれ対応するように設けられる。第１、第２間隙部８２，８３も、それらの回転角度位置及び範囲が、第１、第２ホームポジションＨｐ１，Ｈｐ２のそれらに対応するように設けられる。これは、回転駆動軸４３の１回転内に、第１及び第２作動ポジションＯｐ１，Ｏｐ２と第１、第２ホームポジションＨｐ１，Ｈｐ２とが交互に設けられていることになる。
【００５５】
ポジションセンサー７５は、センサーフラグ部材７７に対して、第１フラグ部８０のエッジ部８０ａ，８０ｂを検出して出力信号のオンオフが切り換わるタイミングと、第１作動ポジションＯｐ１と隣接する第１、第２ホームポジションＨｐ１，Ｈｐ２間でその境界を越えるタイミングとがそれぞれ一致するように配置される。それにより、第２フラグ部８１についても、そのエッジ部８１ａ，８１ｂをポジションセンサー７５が検出して出力信号のオンオフが切り換わるタイミングと、第２作動ポジションＯｐ２と隣接する第１、第２ホームポジションＨｐ１，Ｈｐ２間でその境界を越えるタイミングとがそれぞれ一致する。
【００５６】
図１０は、ポジションセンサー７５の出力信号と、カム溝６０によって設定されるパンチ部材４０の動作状態、即ち前記ホームポジション及び作動ポジションとの関係を示している。同図に示すように、ポジションセンサー７５は、パンチ部材４０が第１又は第２ホームポジションＨｐ１、Ｈｐ２にあるときに、オフとなり、パンチ部材４０が第１又は第２作動ポジションＯｐ１、Ｏｐ２にあるときに、オンとなる。
【００５７】
上述したように、第１及び第２フラグ部８０，８１の回転角度範囲が異なるので、ポジションセンサー７５の出力がオフからオンになり、またオフになる間に検出されるエンコーダー７１の出力パルスをカウントすることによって、ポジションセンサー７５を第１又は第２フラグ部８０，８１のいずれが通過したかを、判別することができる。その結果、前記ポジションセンサーを通過したばかりの第１又は第２フラグ部８０，８１との位置関係で、第１、第２間隙部８２，８３の位置を判定することができる。別言すれば、回転駆動軸４３の１回転における第１、第２ホームポジションＨｐ１，Ｈｐ２の位置を判定することができる。
【００５８】
それにより、穿孔処理が正常に終了して、全部のパンチ部材４０が前記待機位置に戻ったとき、それが第１ホームポジションＨｐ１か第２ホームポジションＨｐ２を判定することができる。従って、パンチ部材４０が停止しているホームポジションの位置から、そのまま駆動モーター４２を正転又は逆転させることによって、次の２穴又は４穴の穿孔動作を開始することができる。
【００５９】
また、ポジションセンサー７５を通過したばかりの前記フラグ部の判別結果と回転駆動軸４３の回転方向とから、第１又は第２ホームポジションＨｐ１，Ｈｐ２を選択して、それを基準位置ＰRに合わせて回転駆動軸４３を停止させることができる。更に、ポジションセンサー７５が前記通過したばかりのフラグ部の後端側のエッジ部を検知して、オンからオフに切り換わった時点から、エンコーダー７１の出力パルスをカウントして回転駆動軸４３の回転量を検出することによって、回転駆動軸４３をより正確に基準位置ＰRに合わせて停止させることができる。
【００６０】
また、稼働中の不意の電源遮断等によって穿孔処理が正常に終了せず、パンチ部材４０が第１又は第２作動ポジションＯｐ１，Ｏｐ２に停止している場合、電源再投入後に駆動モーター４２を駆動して回転駆動軸４３を最大１回転近く回転させ、ポジションセンサー７５にいずれか一方の前記フラグ部を完全に通過させることによって、同様に回転駆動軸４３の回転位置が判定される。従って、第１、第２ホームポジションＨｐ１、Ｈｐ２を判別して、そのいずれかに回転駆動軸４３を移動させ、パンチ部材４０を前記待機位置に復帰させて、穿孔動作を再開可能な状態にすることができる。
【００６１】
図１１は、本実施形態の穿孔装置Ｃの制御構成を概略的に示している。穿孔装置Ｃは、シートの穿孔動作を制御するための制御部８７を備える。制御部８７は、駆動モーター４２に印加される駆動電圧を制御するＣＰＵ８８と、穿孔処理及びその制御に必要な情報及びデータを記憶するメモリー８９とを備える。別の実施形態において、制御部８７は、穿孔装置Ｃを組み込んだ画像形成装置又はシート後処理装置等の本体装置に設けることができる。
【００６２】
制御部８７は、駆動モーター４２とその電源９０との間に接続されたモーター駆動回路９１と、エンコーダー７１と、ポジションセンサー７５とに接続されている。更に制御部８７には、前記本体装置に設けられた本体制御部９２が接続されている。制御部８７は、本体装置から搬送されるシートに穿孔処理を行うために必要な情報を本体制御部９２から得ることができる。
【００６３】
穿孔処理が正常に終了したとき、パンチ部材４０は、第１ホームポジションＨｐ１又は第２ホームポジションＨｐ２のいずれかで停止する。制御部８７は、穿孔処理の終了直前にポジションセンサー７５からの出力信号がオフからオンに切り換わって再びオフに切り換わるまでにカウントしたエンコーダー７１の出力パルス数によって、回転駆動軸４３がいずれのホームポジションに停止したかを検知できる。従って、制御部８７は、本体制御部９２から次の穿孔処理の指示を受けると、上述した従来技術のようにパンチ部材を唯一のホームポジションに戻すことなく、直ぐに次の２穴又は４穴の穿孔動作を開始することができる。
【００６４】
また、穿孔処理が何らかの理由で正常に終了しなかったとき、制御部８７は、電源再投入後に直ぐに駆動モーター４２を駆動し、いずれか一方の前記フラグ部が完全にポジションセンサー７５を通過するように、回転駆動軸４３を最大１回転近く回転させる。このとき、ポジションセンサー７５からの出力信号がオフからオンに切り換わって再びオフに切り換わるまでにカウントしたエンコーダー７１の出力パルス数によって、同様に回転駆動軸４３の回転位置を判定する。従って、制御部８７は、第１、第２ホームポジションＨｐ１、Ｈｐ２を判別して、そのいずれかに回転駆動軸４３を移動させ、パンチ部材４０を前記待機位置に復帰させて、穿孔動作を再開可能な状態にすることができる。
【００６５】
上記実施形態では、穿孔装置Ｃが、４つのパンチ部材を備え、２穴又は４穴の２つの穿孔パターンでシートを穿孔する場合について説明した。本発明は、３つ又はそれ以上の穿孔パターンで穿孔可能な穿孔装置についても、同様に適用することができる。その場合、回転駆動軸４３に１つのセンサーフラグ部材を固定し、かつそれに対応する１つのポジションセンサーを配置し、該センサーフラグ部材には、カム溝６０に形成されるホームポジションと作動ポジションに対応させて複数のフラグ部を設ける。このとき、少なくとも１つのフラグ部の回転角度範囲が他のフラグ部の回転角度範囲と異なるようにする。それにより、該少なくとも１つのフラグ部をポジションセンサーが完全に検出する際にカウントされるエンコーダー７１の出力パルス数と回転駆動軸４３の回転方向とによって、同様に該回転駆動軸の回転位置を判定することができる。
【００６６】
例えば、穿孔装置Ｃが、５つのパンチ部材を備え、２穴／３穴／４穴の３つの穿孔パターンを実行する場合、回転駆動軸４３に装着されるセンサーフラグ部材には、３つの穿孔パターンに対応する各３つの作動ポジションとホームポジションとに対応させて３つのフラグ部を形成する。このとき、少なくとも１つのフラグ部の回転角度範囲を他のフラグ部と異ならせることにより、センサーフラグ部材を検出するポジションセンサーからの出力信号によって、同様に回転駆動軸４３の回転位置及びパンチ部材の動作状態を検知することができる。
【００６７】
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、ポジションセンサー７５は、上述した透過型フォトセンサーに限定されず、前記センサーフラグ部材のように回転駆動軸４３と一体に回転する検出子を使用するものであれば、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。
【００６８】
Ａ          画像形成装置
Ｂ          シート後処理装置
Ｃ          穿孔装置
４０，４０ａ〜４０ｄ    パンチ部材
４１        装置フレーム
４２        駆動モーター
４３        回転駆動軸
５３        穿孔刃
５６        カム部材
６０        カム溝
６１        カムピン
７１        エンコーダー
７５        ポジションセンサー
７７        センサーフラグ部材
８０        第１フラグ部
８１        第２フラグ部
８７        制御部
【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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