(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送路内を搬送される用紙にパンチ孔を形成するパンチユニットであって、
ダイと、
前記搬送路を挟んで前記ダイと対向配置されるパンチ部とを備えており、
前記パンチ部は、球に衝撃荷重を与え、衝撃荷重の与えられた前記球を前記ダイに向けて打ちつけてパンチ孔形成を行うように構成され、前記球を吸着することで初期位置に保持するマグネットを有しており、
前記球は、前記ダイに向けて打ちつけられたときの反力によって前記初期位置に戻る構成とされていることを特徴とするパンチユニット。
【請求項２】
請求項１に記載のパンチユニットであって、
前記パンチ部は、エアポンプと接続可能であり、
前記エアポンプから供給される空気の空気圧を衝撃荷重に変換して前記球に与えるように構成されていることを特徴とするパンチユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置等に組み込まれ、画像形成装置内を搬送される用紙にパンチ孔を形成するパンチユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置において、画像印刷された用紙にパンチ孔を形成するパンチユニットを備えたものがある。従来のパンチユニットとしては、ダイとパンチとの相対的な往復運動(上下駆動)により、画像形成装置内を搬送される用紙にパンチ孔を形成するものがある。このような往復式のパンチユニットでは、ダイがパンチを貫通するため、パンチ孔形成時には用紙を一旦停止させなければならない。
【０００３】
また、往復運動方式には、オス刃であるパンチとメス刃であるダイとにおいて精密な嵌合を要するため、オス刃とメス刃との軸心を精密に位置合わせする機構が必要となる。そのため、パンチユニットの構造が複雑化し、コンパクト化するには限界がある。
【０００４】
また、従来の他のパンチユニットとしては、同期回転可能な１対の平行軸の一方にパンチを取り付け、他方にダイを取り付けたロータリー式のパンチユニットが知られている（例えば、特許文献１）。このようなロータリー式のパンチユニットでは、上記１対の平行軸を同期回転させ、その回転途中でパンチ先端がダイ孔に嵌入するようにしてパンチ孔を形成する。
【０００５】
このようなロータリー式のパンチユニットは、搬送中の用紙に対して、用紙を停止させることなくパンチ孔を形成することができ、画像形成装置における処理効率を低下させないといった利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３３９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に開示されたパンチユニットは、パンチおよびダイをそれぞれの軸周りに回転させることによってパンチ孔を形成するものである。このため、パンチおよびダイは、それぞれの軸を中心とする動作領域を必要とする。したがって、上記パンチユニットは、画像形成装置内にコンパクトに収納できないといった課題を有する。また、パンチおよびダイを回転駆動するためにモータ等の駆動源を組み込むことが必要となり、パンチユニット自体が大きくなるといった課題もある。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、画像形成装置における処理効率を低下させることなく、かつ、画像形成装置内にコンパクトに収納できるパンチユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明は、搬送路内を搬送される用紙にパンチ孔を形成するパンチユニットであって、ダイと、前記搬送路を挟んで前記ダイと対向配置されるパンチ部とを備えており、前記パンチ部は、球に衝撃荷重を与え、衝撃荷重の与えられた前記球を前記ダイに向けて打ちつけてパンチ孔形成を行うように構成されていることを特徴としている。
【００１０】
上記の構成によれば、球をダイに向けて衝撃的に打ちつけてワーク加工（パンチ孔形成）を行うものであるため、球がダイを貫通することは無く、かつ、球とダイとの接触時間はきわめて短い。このため、用紙の搬送を停止することなく加工を実施でき、画像形成装置における処理効率を低下させることはない。また、球がダイ穴を貫通(通過)しないため、従来の往復運動方式のパンチユニットのようにオス刃（パンチ）およびメス刃（ダイ）の精密な位置合せも不要である。そのため、パンチユニットの構造を簡略化でき、コンパクト化に多大なメリットをもたらす。
【００１１】
また、球をダイに向けて打ちつけることでワーク加工（パンチ孔形成）を行うものであるため、ロータリー式のパンチユニットのように、パンチ部およびダイを回転移動させる必要はない。このため、パンチユニットにおいて大きな動作領域は必要なく、パンチユニットを画像形成装置内にコンパクトに収納することが可能である。
【００１２】
また、上記パンチユニットでは、前記パンチ部は、前記球を吸着することで初期位置に保持するマグネットを有しており、前記球は、前記ダイに向けて打ちつけられたときの反力によって前記初期位置に戻る構成とされていてもよい。
【００１３】
上記の構成によれば、ワーク加工のための動力は球をダイに打ち込むための一方向の動力のみでよい。このため、パンチユニットは、モータ等の駆動源を必要とせず、パンチユニット自体が大きくなることを回避できる。
【００１４】
また、上記パンチユニットでは、前記パンチ部は、エアポンプと接続可能であり、前記エアポンプから供給される空気の空気圧を衝撃荷重に変換して前記球に与えるように構成されていてもよい。
【００１５】
上記の構成によれば、パンチユニットとエアポンプとはフレキシブルチューブ等を用いて接続することが容易であり、エアポンプの配置の自由度は高い。このため、パンチユニット自体は、画像形成装置内にコンパクトに収納することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のパンチユニットは、ダイと、前記搬送路を挟んで前記ダイと対向配置されるパンチ部とを備えており、前記パンチ部は、球に衝撃荷重を与え、衝撃荷重の与えられた前記球を前記ダイに向けて打ちつけてパンチ孔形成を行うように構成されている。
【００１７】
これにより、上記パンチユニットは、球をダイに向けて衝撃的に打ちつけてワーク加工（パンチ孔形成）を行うものであるため、球とダイとの接触時間はきわめて短く、用紙の搬送を停止することなく（画像形成装置における処理効率を低下させることはなく）加工を実施できるといった効果を奏する。
【００１８】
さらに、パンチ部およびダイを回転移動させる必要はないため、パンチユニットにおいて大きな動作領域は必要なく、パンチユニットを画像形成装置内にコンパクトに収納することが可能であるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであり、パンチユニットの構成を示す断面図である。
【図２】図１に示すパンチユニットの動作時の一状態を示す断面図である。
【図３】図１に示すパンチユニットの動作時の一状態を示す断面図である。
【図４】図１に示すパンチユニットの動作時の一状態を示す断面図である。
【図５】図１に示すパンチユニットの動作時の一状態を示す断面図である。
【図６】図１に示すパンチユニットの動作時の一状態を示す断面図である。
【図７】図１に示すパンチユニットの動作時の一状態を示す断面図である。
【図８】図１に示すパンチユニットの動作時の一状態を示す断面図である。
【図９】図１に示すパンチユニットにおけるパンチ部の分解図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施の形態に係るパンチユニット１０の構成を示す断面図である。また、図１は、パンチユニット１０における待機状態を示している。
【００２１】
パンチユニット１０は、大略的には、パンチ部２０とダイ４０とによって構成されている。また、パンチユニット１０は、図示しない画像形成装置において、用紙搬送路の途中に組み込むことが可能である。すなわち、パンチ部２０とダイ４０との間が用紙搬送路の一部となっており、ここを通過する用紙に対してパンチ孔を形成することが可能である。
【００２２】
パンチ部２０は、エンドキャップ２１、ガイドホルダ２２、ボールホルダ２３、ガイドブシュ２４、プッシャ２５、アタッカ２６、球２７、バネ２８、マグネット２９およびエアノズル３０により構成されている。パンチ部２０のハウジングは、エンドキャップ２１、ガイドホルダ２２、およびボールホルダ２３を直線状に配置し、これらをボルト（図示省略）等で締結することで略円筒形状のハウジングとして構成される。また、パンチ部２０の分解図を図９に示す。
【００２３】
エンドキャップ２１は、図９に示すように、略円筒形状の外形を有し、ガイドホルダ２２との接触面側に断面円形状の凹部２１ａが形成されている。また、凹部２１ａの周囲には、凹部２１ａと同心円状の凸部２１ｂが形成されている。エンドキャップ２１において、凹部２１ａの内径はＤ１、凸部２１ｂの外径はＤ２（＞Ｄ１）となっている。
【００２４】
また、エンドキャップ２１には、凹部２１ａを外部と連通させるためのエア流入孔２１ｃ（図１参照）とエア解放孔２１ｄ（図１参照）とが形成されている。エア流入孔２１ｃは、エンドキャップ２１の側面においてエアノズル３０と接続されている。パンチユニット１０を画像形成装置に組み込んだ際には、エアノズル３０にはチューブ（図示せず）を介してエアポンプ（図示せず）が接続され、エアポンプからエアノズル３０およびエア流入孔２１ｃを介して凹部２１ａ内に空気を送り込むことができるようになっている。エア解放孔２１ｄは、凹部２１ａを外部と連通させるように設けられている。
【００２５】
ガイドホルダ２２は、内部に貫通穴２２ａを有する略円筒形状の外形を有する。貫通穴２２ａは、ガイドホルダ２２との接触側が大径部２２ａ１となっており、ボールホルダ２３との接触側が小径部２２ａ２となっている。また、大径部２２ａ１の内径は凸部２１ｂの外径Ｄ２と等しく、小径部２２ａ２の内径は凹部２１ａの内径Ｄ１と等しくされている。また、ガイドホルダ２２には、ボールホルダ２３との接触面側において、小径部２２ａ２の周囲に凸部２２ｂが形成されている。凸部２２ｂの外径はＤ３（＞Ｄ１）となっている。
【００２６】
ボールホルダ２３は、内部に貫通穴２３ａを有する略円筒形状の外形を有する。貫通穴２３ａは、ガイドホルダ２２との接触側から大径部２３ａ１、中径部２３ａ２、小径部２３ａ３となっている。大径部２３ａ１の内径は凸部２２ｂの外径Ｄ３と等しい。また、中径部２３ａ２の内径はＤ４、小径部２３ａ３の内径はＤ５となっている。
【００２７】
エンドキャップ２１、ガイドホルダ２２、およびボールホルダ２３が、パンチ部２０のハウジングを構成するとき、ガイドホルダ２２の大径部２２ａ１には、エンドキャップ２１の凸部２１ｂが嵌め込まれる。ここで、大径部２２ａ１の深さＨ１は、凸部２１ｂの高さＨ２よりも大きくなっており（Ｈ１＞Ｈ２）、大径部２２ａ１の底面と凸部２１ｂの頂面との間にはガイドブシュ２４が配置される。ガイドブシュ２４は、外径Ｄ２、内径Ｄ１’、および高さＨ３（＝Ｈ２−Ｈ１）の円筒部材である。
【００２８】
また、ボールホルダ２３の大径部２３ａ１には、ガイドホルダ２２の凸部２２ｂが嵌め込まれる。大径部２３ａ１の深さと凸部２２ｂの高さとは同じである。そして、ボールホルダ２３の中径部２３ａ２には、リング形状の（貫通孔２９ａを有する）マグネット２９が嵌め込まれる。マグネット２９は、外径がＤ４であり、内径がＤ６（＜Ｄ５）であり、高さは中径部２３ａ２の深さと同じである。これにより、マグネット２９は、ガイドホルダ２２の凸部２２ｂとボールホルダ２３の小径部２３ａ３とに挟まれて固定される。
【００２９】
上記のように構成されたパンチ部２０のハウジングにおいて、エンドキャップ２１の凹部２１ａ、ガイドホルダ２２の貫通穴２２ａ、ボールホルダ２３の貫通穴２３ａ、ガイドブシュ２４、およびマグネット２９は、全て同心円状に配置される。また、上記ハウジング内には、プッシャ２５、アタッカ２６、球２７、およびバネ２８が配置される。
【００３０】
プッシャ２５およびアタッカ２６は、ハウジングの軸方向に沿って配置・連結された一体の部材とされている。プッシャ２５は、円柱形状の部材であり、その高さは直径より小さいサイズとなっている。プッシャ２５の外径はＤ１であり、エンドキャップ２１の凹部２１ａ内を隙間無く摺動可能となっている。
【００３１】
アタッカ２６は、大径部２６ａと小径部２６ｂとが同心円状に配置されており、大径部２６ａがプッシャ２５と直接連結されている。また、アタッカ２６の小径部２６ｂは、大径部２６ａに対し、プッシャ２５と反対側に形成されている。尚、大径部２６ａは、プッシャ２５との連結側で、プッシャ２５側の直径が小さくなるようなテーパ部を有していても良い。
【００３２】
大径部２６ａの外径はＤ１’であり、Ｄ１よりも僅かに小さい寸法とされている。これにより、アタッカ２６は、エンドキャップ２１の凹部２１ａやガイドホルダ２２の貫通穴２２ａ内をスムーズに移動することができる。また、上述したように、ガイドブシュ２４の内径はＤ１’とされており、アタッカ２６は、凹部２１ａや貫通穴２２ａ内を移動する際に、ガイドブシュ２４によってぶれなく保持される。
【００３３】
小径部２６ｂの外径はＤ７であり、マグネット２９の内径Ｄ６よりも小さな寸法とされている。これにより、アタッカ２６の小径部２６ｂは、マグネット２９の貫通孔２９ａ内を容易に通過できる。
【００３４】
バネ２８は、アタッカ２６の大径部２６ａの一方側（プッシャ２５と反対側）の端部とマグネット２９との間に配置された圧縮バネであり、アタッカ２６をエンドキャップ２１側に押し上げる。また、バネ２８の外径は、Ｄ１’より小さく、マグネット２９の内径Ｄ６よりも大きい寸法となっている。
【００３５】
球２７は、マグネット２９に対してアタッカ２６の反対側に配置される。また、球２７は、マグネット２９が発する磁力によって保持できるよう、磁性体材料（例えば、鉄）から構成されている。球２７の直径は、ボールホルダ２３の貫通穴２３ａにおける小径部２３ａ３の内径Ｄ５より僅かに小さい寸法とされている。
【００３６】
ダイ４０は、図１に示すように、球２７と対向する位置にダイ孔４１を有している。ダイ孔４１の内径は、球２７の直径よりも小さくされている。パンチ部２０とダイ４０との間に用紙が存在しているときに、球２７がダイ孔４１に向けて衝撃的に打ちつけられることにより、用紙に対してパンチ孔を形成することができる。
【００３７】
続いて、本実施の形態に係るパンチユニット１０における動作を、図１〜図８を参照して説明する。
【００３８】
上述したように、図１はパンチユニット１０における待機状態を示しており、この時点で、エアノズル３０からの空気供給は行われておらず、プッシャ２５およびアタッカ２６は、バネ２８の付勢力によって初期位置（エンドキャップ２１に最も近い位置）に保持されている。また、球２７はマグネット２９によって吸着保持されている。
【００３９】
パンチユニット１０を動作させる時には、エアノズル３０およびエア流入孔２１ｃを介して凹部２１ａ内に空気が供給される。これにより、プッシャ２５の上面に供給された空気圧が作用し、プッシャ２５およびアタッカ２６がダイ４０側に向けて移動する。図２は、プッシャ２５およびアタッカ２６が移動を開始した直後の状態を示している。
【００４０】
すなわち、空気の供給開始に伴い、プッシャ２５およびアタッカ２６には瞬間的な加速度が生じて速度Ｖ０となる。アタッカ２６は、ガイドブシュ２４内を容易に摺動し、バネ２８の付勢力に抗してダイ４０側（図中、下側）に向けて移動する。また、アタッカ２６の移動に伴い、バネ２８はさらに圧縮される。
【００４１】
図２の状態からさらに空気供給が継続され、図３の状態に到る。この状態では、プッシャ２５およびアタッカ２６はさらに加速し、速度Ｖ１（＞Ｖ０）となる。アタッカ２６のさらなる移動に伴い、バネ２８もさらに圧縮される。
【００４２】
図３の状態からさらに空気供給が継続され、図４の状態に到る。この状態において、アタッカ２６の小径部２６ｂの先端が、マグネット２９に吸着保持された球２７と接触する。この接触により、球２７には、図１から図４に到る過程で加速されたアタッカ２６の荷重（衝撃力）が伝達される。このとき、アタッカ２６には反力が生じるが、この反力は凹部２１ａ内の空気圧よりも小さく、アタッカ２６は衝撃力の反力を吸収した上で、そのままダイ４０側に向けての移動を継続する。
【００４３】
また、球２７を吸着しているマグネット２９の磁力は上記衝撃力よりも小さいため、球２７はマグネット２９から離れる。
【００４４】
図４の状態からさらに空気供給が継続され、図５の状態に到る。この状態において、球２７はボールホルダ２３の小径部２３ａ３を容易に摺動し、小径部２３ａ３にガイドされてダイ４０側に向けて打ち出される。
【００４５】
図５の状態からさらに空気供給が継続され、図６の状態に到る。この状態において、プッシャ２５の上面が、エンドキャップ２１に形成されたエア解放孔２１ｄを通過する。これにより、プッシャ２５に作用していた空気圧が解放され、バネ２８の付勢力によってプッシャ２５およびアタッカ２６は、ダイ４０側と離れる側（図中、上側）に移動を開始する。一方、球２７は、衝撃力のエネルギにより、そのままダイ４０側に向けて移動する。
【００４６】
図６の状態の直後に空気供給は停止され、図７の状態に到る。空気供給の停止により、プッシャ２５に対して空気圧の作用は無く、バネ２８の付勢力によってプッシャ２５およびアタッカ２６は、ダイ４０側と離れる側に移動する。一方、球２７は、ダイ４０のダイ孔４１に接触し（衝撃的に打ちつけられ）、用紙に対してワーク加工（パンチ孔形成）する。
【００４７】
空気供給が停止された状態で、図７の状態から図８の状態に到る。この状態では、バネ２８の付勢力によってプッシャ２５およびアタッカ２６は、ダイ４０側と離れる側に移動し続けて初期位置へ向かう。また、球２７は、ワーク加工時の反力でマグネット２９側に跳ね返り、再び、マグネット２９によって吸着保持される。これにより、パンチユニット１０は、図１に示す待機状態へ戻る。
【００４８】
パンチユニット１０は、図１〜図８に示す動作を繰り返すことで、用紙に対してパンチ孔形成動作を連続して行うことができる。また、空気の供給および停止のタイミングを適切に制御することによって、パンチ孔形成タイミングを自在に制御することができる。
【００４９】
本実施の形態に係るパンチユニット１０では、球２７をダイ４０に向けて衝撃的に打ちつけてワーク加工（パンチ孔形成）を行うものであるため、球２７がダイ４０を貫通（通過）することは無く、かつ、球２７とダイ４０との接触時間はきわめて短い。このため、用紙の搬送を停止することなく加工を実施でき、画像形成装置における処理効率を低下させることはない。また、球２７がダイ４０を貫通しないため、従来の往復運動方式のパンチユニットのようにオス刃（パンチ）およびメス刃（ダイ）の精密な位置合せも不要である。そのため、パンチユニットの構造を簡略化でき、コンパクト化に多大なメリットをもたらす。
【００５０】
また、パンチ部２０における動作部（プッシャ２５、アタッカ２６および球２７）は、回転移動されることは無く、短距離の往復移動を行うのみである。また、ダイ４０は移動させる必要はない。このため、パンチユニット１０において大きな動作領域は必要なく、パンチユニット１０は画像形成装置内にコンパクトに収納することが可能である。
【００５１】
さらに、本実施の形態に係るパンチユニット１０は、ワーク加工後の球２７が初期位置に戻るために、ダイ４０との衝突の反力とマグネット２９の磁力とを利用している。このため、ワーク加工のための動力は球２７をダイ４０に打ち込むための一方向の動力のみでよい。このため、パンチユニット１０は、モータ等の駆動源を必要とせず、パンチユニット自体が大きくなるといった課題も回避できる。尚、パンチユニット１０は、モータの代わりにエアポンプを必要とするが、パンチユニット１０とエアポンプとはフレキシブルチューブ等を用いて接続することが容易であり、エアポンプの配置の自由度は高い。このため、パンチユニット１０自体は、画像形成装置内にコンパクトに収納することができる。
【００５２】
今回開示した実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００５３】
１０    パンチユニット
２０    パンチ部
２１    エンドキャップ
２２    ガイドホルダ
２３    ボールホルダ
２４    ガイドブシュ
２５    プッシャ
２６    アタッカ
２７    球
２８    バネ
２９    マグネット
３０    エアノズル
４０    ダイ
４１    ダイ孔
【図１】
0006411315.tif 000002
【図２】
0006411315.tif 000003
【図３】
0006411315.tif 000004
【図４】
0006411315.tif 000005
【図５】
0006411315.tif 000006
【図６】
0006411315.tif 000007
【図７】
0006411315.tif 000008
【図８】
0006411315.tif 000009
【図９】
0006411315.tif 000010