(57)【要約】【課題】シートに１つのパンチ部材でファイル穴を穿孔する機構を簡単な構造でコンパクトに構成することと確実な穿孔動作が可能な穿孔装置を提供する。【解決手段】穿孔方向に往復動可能にフレームに取付けたパンチ部材に、穿孔刃とカム機構と位置検出手段を一体的に配置して、駆動モータの回転を伝達することを特徴としている。これによってパンチ部材の回転で円筒カムと回転角度位置を簡単な構造で正確に制御することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームと、
前記フレームに穿孔方向に移動可能に配置されたパンチ部材と、
前記パンチ部材と前記フレームとの間に配置された円筒カムと、
前記パンチ部材に配置された位置検出手段と、
前記パンチ部材を回転する駆動モータと、
を備え、
前記パンチ部材には、穿孔刃が、
前記円筒カムには、前記パンチ部材の一回転で前記穿孔刃を穿孔方向に往復動させるカム面が、
前記位置検出手段には、前記パンチ部材の動作開始基準を検出する検出部が、
形成されていることを特徴とする穿孔装置。
【請求項２】
前記円筒カムは、前記パンチ部材に一体的に配置され、
前記フレームには前記カム面と係合するカムフォロア部材が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の穿孔装置。
【請求項３】
前記円筒カムは、前記フレームに一体的に配置され、
前記パンチ部材には、前記カム面と係合するカムフォロア部材が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の穿孔装置。
【請求項４】
前記円筒カムのカム面は、一周で穿孔刃が穿孔動作を実行して初期位置に復帰することを特徴とする請求項１に記載の穿孔装置。
【請求項５】
前記パンチ部材には、前記駆動モータの回転を伝達する歯車が一体的に取付けられていることを特徴とする請求項２または３に記載の穿孔装置。
【請求項６】
前記位置検出手段は、
前記パンチ部材に、一体的に回転するように取り付けられた円板で構成され、
前記円板には、
前記パンチ部材による穿孔動作の開始基準と、制動動作の開始基準とする各被検出部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の穿孔装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シートにファイル穴を穿孔する穿孔装置に係わり、穿孔機構の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置などで画像形成されたシートをスタック部に搬送する途中でファイル穴を穿孔する装置は、種々の機構が知られている。
例えば特許文献１には、複数のパンチ部材を穿孔方向に往復動可能に配置し、このパンチ部材を駆動モータに連結した駆動カムで上下動する機構が開示されている。
【０００３】
同文献には複数のパンチ部材それぞれに円筒カムを一体形成し、この円筒カムに形成したカム面をフレームに固定したカムピンに係合させている。
そして各円筒カムを駆動モータに連結したスライド部材(ラック歯車など)で回転させることによってパンチ部材を穿孔方向に上下動させている。
【０００４】
同様に特許文献２には複数のパンチ部材を配列し、各パンチ部材に円筒カムを噛合さて、個々のパンチ部材を上下動する機構が開示されている。
そして複数の円筒カムを駆動モータに連結したベルト部材で正逆転方向に回転させている。また特許文献３にも特許文献２と同様のパンチ機構が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５１０５９１１号公報
【特許文献２】特許第４７６２３８８号公報
【特許文献３】特許第４７０９４２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来、シートに複数のパンチ穴を穿孔する装置として、種々の機構が知られている。その機構は、複数のパンチ部材を所定間隔に配列して、このパンチ部材を過ぎる方向に所定ストロークで往復動する駆動部材(スライドプレート、ベルト部材など)で穿孔動作させるものが知られている。
また、穿孔方向に上下動する１つのパンチ部材に駆動モータから歯車、ベルトなどで回転を伝達して、スクリューカムなどで上下動する装置も知られている。
【０００７】
上記いずれの機構も、モータの一方向回転でパンチ部材を上死点から下死点に移動し、次いでモータを逆回転して上死点に復帰させる制御を行っているため、シート穿孔動作のときモータは正逆転するため、衝撃と騒音とタイムロスが問題となる。
【０００８】
本発明は、シートに１つのパンチ部材でファイル穴を穿孔する機構を簡単な構造でコンパクトに構成することと確実な穿孔動作が可能な穿孔装置の提供をその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため本発明は、穿孔方向に往復動可能にフレームに取付けたパンチ部材に、穿孔刃とカム機構と位置検出手段を一体的に配置して、駆動モータの回転を伝達することを特徴としている。
これによってパンチ部材の回転で昇降カムと回転角度位置を簡単な構造で正確に制御することができる。
【００１０】
更に、その構成を詳述すると、フレーム（１）と、フレームに穿孔方向に移動可能に配置したパンチ部材（２）と、このパンチ部材とフレームとの間に円筒カム（３）
を配置するとともに、パンチ部材に位置検出手段（５）を配置してパンチ部材を駆動モータ（Ｍ）で一回転する。
【００１１】
そして上記パンチ部材には、穿孔刃を、円筒カムには、パンチ部材の一回転で穿孔刃を穿孔方向に往復動させるカム面（３ａ）を、位置検出手段には、カム面の動作開始基準を検出する検出部（５ｂ）を、形成する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、以下の効果を奏する。フレームに回転可能に取り付けたパンチ部材に、穿孔刃と、カム機構（カム面またはカムピン）と、回転を制御する位置検出手段を一体的に配置したものであるから、カム機構と穿孔刃との間、穿孔刃と位置検出手段との間にガタつきが生ずることがなく動作騒音と、動作振動を小さくすることができ、確実な穿孔動作が可能である。
【００１３】
装置フレームと、これに取付けたパンチ部材と、このパンチ部材に位置検出手段と、カム機構を一体的に取り付けたものであるから、小型でコンパクトに構成することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係わる穿孔装置の組み立て分解斜視図。
【図２】図１の穿孔装置の縦断正面図。
【図３】パンチ部材の動作状態図を示し、（ａ）は位置検出手段がホームポジションにある状態を、（ｂ）は穿孔刃が下降開始した状態。
【図４】パンチ部材の動作状態図を示し、（ｃ）は位置検出手段が穿孔刃下降終了を検知した状態を、（ｄ）は穿孔刃が復帰終了した状態。
【図５】パンチ部材の動作状態図を示し、（ｅ）は位置検出手段がブレーキ制動動作開始を検知した状態。
【図６】パンチの回転と穿孔動作との関係を示す説明図。
【図７】図２の装置と異なる実施形態（第２実施形態）の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下図示の実施形態に従って本発明を詳述する。図１は、本発明に係わる穿孔装置Ａの組み立て分解図を示し、図２は、組立状態の縦断正面図を示している。
【００１６】
図示の装置は、フレーム１と、パンチ部材２と、カム部材３と、カムフォロア部材４と、位置検出手段５と、駆動モータＭと、エンコーダ１２で構成されている。
同図の装置はシート処理装置（後処理装置、画像形成装置、製本装置）などにユニットとして内蔵する穿孔装置Ａ（パンチャユニット）を示している。上記フレーム１は、ブラケットなど穿孔装置Ａの構成部品を装置内に組み込むためのフレーム構造で構成されている。
【００１７】
上記フレーム１は、後続するロッド形状のパンチ部材２を回転可能（図２円周方向）で穿孔方向（図２上下方向）に移動可能に支持するフレーム部材で構成する。
図示のものは断面コの字状の折曲げプレートで構成している。フレーム部材の形状は、ロッド部材を上下動可能に支持すものであればあらゆる形状が採用可能である。例えばＨ型鋼、チャンネル鋼、適宜のステー形状、適宜のブラケット形状に構成する。
【００１８】
またフレーム１には、穿孔するシートを支持する支持面１０ａと、穿孔刃２ｂが嵌合する刃受孔（ダイ）１０ｂを有する紙載プレート１０が設けられる。
図示のフレーム１は、分離した上部フレーム１ａと下部フレーム１ｂを一体に連結して構成され、上部フレーム１ａにパンチ部材２が上下動可能に支持され、下部フレーム１ｂにダイ１０ｂと支持面１０ａが形成されている。また、下部フレーム１ｂには後述する駆動モータＭがマウントされている。
【００１９】
上記パンチ部材２は、ロッド形状のパンチ本体２ａと、その先端部に一体形成された穿孔刃２ｂで構成されている。穿孔刃２ｂの形状は先鋭形状で有ることが好ましいが、円環形状であっても良い。
図示のパンチ部材２は回転しながらシートに穿孔する関係で穿孔刃２ｂの刃先形状は、斜裁形状、波板形状に形成して、上下方向の力と回転方向の力で鋭敏な穿孔動作を可能としている。
【００２０】
上記パンチ部材２は、上部フレーム１ａと、下部フレーム１ｂに形成された上部軸受孔１３ａと下部軸受孔１３ｂに嵌合支持されている。またパンチ部材２にはカラー部材５ａが嵌合され、この部材は上部フレーム１ａに取り付けられたステー部材１４に回転可能に支持されている。
【００２１】
このカラー部材５ａには後述する位置検出手段（検出部５ｂ；以下同様）が一体的に形成される。そしてカラー部材５ａはパンチ部材２に貫通した連結ピン５ｃ（貫通ピン）で一体的に回転し、パンチ部材２のみが上下動するようにカラー部材５ａには連結ピン５ｃと嵌合（遊嵌）する凹溝５ｄが穿孔方向に形成してある。
【００２２】
上記カム部材３（図示のものは円筒カム；以下同様）は、その外周にカム面３ａ（溝カム）が形成してある。カム面３ａは、円筒カム３の一回転でパンチ部材２が上死点と下死点の間を往復動するカム曲線に形成してある。
そしてカム部材３は、パンチ部材２とフレーム１（上部フレームなど）との間に配置される。
【００２３】
図１の第１実施形態は、カム部材３をパンチ部材２と一体的に回転するように、両部材を固定して一体化している。
また図７に示す第２実施形態は、カム部材をフレーム１に一体的に固定している。つまりカム部材３はパンチ部材２とフレーム１との間で、その一方（パンチ部材２またはフレーム部材１）に固定して装着する。
【００２４】
図１に示すカム部材（円筒カム）３は加工性から上部カム３Ｘと下部カム３Ｙに分離して形成し、パンチ部材２に取り付ける際に両者を一体化している。上部カム３Ｘと下部カム３Ｙはカム溝部で合体され、上部カム３Ｘはパンチ部材２に取り付けたＥリング３ｅで、下部カム３Ｙはパンチ部材２に取り付けた貫通ピン３ｐで取り付けてある。
つまり上部カム３Ｘと下部カム３Ｙはパンチ部材２の軸方向に上下に分割され、パンチ部材２に設けたＥリング３ｅと貫通ピン３ｐで挟持され一体化されている。
【００２５】
上記カム部材３のカム面３ａと係合するカムピン４（カムフォロア部材；以下同様）が図１の実施形態では上部フレーム１ａの側面からカム部材３に突出するように固定されている。また後述する図７の実施形態では、パンチ部材２に一体的に取り付けてある。
つまりカムフォロア部材４は、カム部材３と対向する位置関係でパンチ部材２とフレーム１の一方に固定して装着されている。
【００２６】
上記位置検出手段５は、パンチ部材２に遊嵌されたカラー部材５ａに一体的に取り付けられ、パンチ部材２と一体的に回転するようになっている。この位置検出手段５は、第１実施形態にあってはカム部材（円筒カム）３と一体的に回転するように配置しても良い。
また、第２実施形態にあっては、モータの回転をパンチ部材２に伝達する受動歯車９と一体的に回転するように配置しても良い。
【００２７】
上記位置検出手段５は、カラー部材５ａと一体化された検出フラグ５ｂで構成する場合を図示している。その検出フラグ５ｂの構造と作用は後述する。上記位置検出手段５の検出部を検出するため、フレーム（例えば上部フレーム１ａ）には、ポジションセンサＰｓが固定され、検出フラグ５ｂを位置検出している。
ポジションセンサＰｓとしては透過型フォトセンサ、反射型フォトセンサを使用するのが簡便であるが、フォトセンサに限らず磁気センサ、超音波センサなど種々のセンサが採用可能である。
【００２８】
［位置検出手段］
位置検出手段５は、図１に示すような半円形状、或いは扇形形状、エンコーダ形状など、パンチ部材２の回転量を検出することが可能な種々の形状が採用可能である。
図１の位置検出手段５は、パンチ部材２の穿孔開始位置の基準となる第１の被検出フラグｆ１（以下「第１フラグ」と云う）と、パンチ部材２の停止動作を開始する基準となる第２の被検出フラグｆ２（以下「第２フラグ」と云う）を備える。
【００２９】
図６に位置検出手段５の検出位置を示す。スタートポジションＨｐは、適宜位置に設定され、図示のものは装置起動時のホームポジションに設定してある。このスタートポジションＨｐではパンチ部材２は上死点Ｕｐに待機する位置に設定されている。
従って、第２フラグｆ２の検出信号を基準に駆動モータＭを停止するとパンチ部材２はスタートポジションＨｐで停止するように設定されている。
【００３０】
このスタートポジションＨｐから駆動モータＭを所定回転すると第１フラグｆ１をポジションセンサＰｓが検出する。この第１フラグｆ１の位置は、パンチ部材２がシートの穿孔を開始するために上死点Ｕｐから下死点Ｄｐに移動を開始するポジションに設定されている。
また、この第１フラグｆ１はスタートポジションＨｐから駆動モータＭが起動して所定の設定速度（Ｖ）に達する間隔（モータの立上がり時間）に設定されている。
【００３１】
図示ｆｘはパンチ部材２が下死点Ｄｐに移動した位置を示すが、このとき位置検出手段５はポジションセンサＰｓがＯＮ状態を維持するように形成されている。また図示ｆｙはパンチ部材２が（下死点Ｄｐから）上死点Ｕｐに復帰した位置（穿孔終了位置）を示し、位置検出手段５はポジションセンサＰｓがＯＮ状態を維持する形状に形成されている。
【００３２】
図６においてパンチ部材２は、回転角度方向にスタートポジションＨｐから穿孔開始位置ｆ１、穿孔位置ｆｘ、穿孔終了位置ｆｙに回転し、制動開始位置ｆ２でブレーキが作用し、ポジションＨｐで停止する。
またこのような角度と穿孔動作との関係は、カム面の形状で相互の位置関係が成立するようになっている。
【００３３】
特に図示の装置は、スタートポジションＨｐから穿孔開始点ｆ１を経て穿孔終了点ｆｙまでの回転角度図示（α）と、穿孔終了点ｆｙから制動開始点ｆ２を経てスタートポジションＨｐに戻るまでの回転角度図示（β）とを、［角度α＜角度β］に設定してある。
これは穿孔位置にシートが案内され、穿孔動作をスタートしてから終了するまでの時間（穿孔時間）を短時間でスピーディに実行し、穿孔動作が終了してから後続する穿孔動作のためにスタートポジションＨｐに戻るまでの時間（排紙動作実行時間）を長い時間に設定している。
【００３４】
第２フラグｆ２は、所定速度で回転するパンチ部材２がスタートポジションＨｐに停止する見込み位置に配置され、ポジションセンサＰｓは、第２フラグｆ２の検出信号を基準に駆動モータＭを停止すると、パンチ部材２はスタートポジションＨｐに停止する。
このときの駆動モータＭの停止は、供給電源を停止し、後述するショートブレーキを作用させ、結果として、モータの出力軸がスタートポジションに停止するように設定する。
【００３５】
上記駆動モータＭは、ＤＣモータなどで構成され、モータの出力軸６に取り付けられた駆動歯車７の回転を中間歯車（減速歯車）８を介してパンチ部材２の受動歯車９に回転を伝達する。図示の受動歯車９は円筒カム３と一体成形（合成樹脂のモールド成形など）で形成されている。
また駆動モータＭの出力軸６にはその回転量を検出するエンコーダ１２が取り付けられ、エンコーダセンサＥｓがこれを検出する。しかしながら、必ずしもエンコーダ・エンコーダセンサを使用する必要は無い。
【００３６】
上記受動歯車９は、円筒カム３に一体形成することなく、パンチ部材２に一体的に回転するように装着（嵌合など）してもよい。そして駆動モータＭは制御手段で、例えばＰＷＭ制御によって設定された定速度、或いは設定された定トルクで回転するように制御される。なお、紙厚が一定等でトルク変動が少ない場合は、制御しなくてもよい。
【００３７】
また、モータの停止は、供給する電源を停止することによって行なうが、このときモータに生起する逆起電力を短絡させて制動するショートブレーキの採用も可能である。
【００３８】
制御手段（ＣＰＵなど；不図示）は、円筒カム３のカム面３ａと相関する駆動モータＭの回転量を位置検出手段５の第２フラグｆ２を検出して、予め設定されたタイミングでモータのドライバ回路にショートブレーキを作用させる。
また、制御手段は第１フラグｆ１の検出信号を基準に、駆動モータＭのエンコーダーパルス（エンコーダセンサの検出信号）が予め設定した時間（パルス数）経過しても第２フラグｆ２を検出しないときには穿孔ジャムとして駆動モータＭを停止する。
なお、エンコーダ・エンコーダセンサを持たない場合は、第１フラグｆ１の検出信号からの時間でＪＡＭ検出し駆動モータＭを停止する。
【００３９】
［動作状態の説明］
図３（ａ）は、パンチ部材２が上死点Ｕｐの待機位置Ｗｐに位置し、位置検出手段５はスタートポジションＨｐに位置し、駆動モータＭは停止した状態を示す。
このとき穿孔刃２ｂはシートの支持面１０ａから上方に退避した待機位置に位置している。また、装置起動時、或いは装置異常停止後の再起動時には、イニシャライズ動作として駆動モータＭを所定方向に回転し、第２フラグｆ２の検出信号を基準にモータを停止する。
【００４０】
図３（ｂ）は、駆動モータＭを起動して所定量回転して第１フラグｆ１をポジションセンサＰｓが検出した状態を示す。このときパンチ部材２は上死点Ｕｐから下死点Ｄｐに向かって下降動作を開始する。このセンサの検出信号は、穿孔ジャムの判断基準としてジャムカウンタをスタートさせる。
【００４１】
図４（ｃ）は、駆動モータＭの回転に伴ってパンチ部材２が下死点Ｄｐに到達するタイミングを示す。このとき、ポジションセンサＰｓはオン状態を検出し続ける。
更にモータＭが回転するとパンチ部材２は図４（ｄ）に示すように下死点Ｄｐから上死点Ｕｐに復帰する。このときポジションセンサＰｓはオン状態を検出し続ける。そしてパンチ部材２が上死点Ｕｐに停止した状態でパンチ部材２と円筒カム３と位置検出手段５は回転し続ける。
【００４２】
図５（ｅ）は、第２フラグｆ２をポジションセンサＰｓが検出した状態を示し、この第２フラグｆ２は駆動モータＭの電源を停止し、前後してショートブレーキを作用させたときパンチ部材２が、スタートポジションＨｐに停止するタイミングに設定してある。
【００４３】
［第２実施形態］
次に図７に示す第２実施形態について説明する。この実施形態は第１実施形態と同様に、フレーム１と、パンチ部材２と、穿孔刃２ｂと、円筒カム１５と、カムピン１６（カムフォロア部材）と、駆動モータＭと、位置検出手段５と、ポジションセンサＰｓで構成されている。
【００４４】
上記フレーム１は、パンチ部材２を回転可能で穿孔方向に上下動可能に軸支持する。上記穿孔刃２ｂはパンチ部材２の先端部に一体形成されている。上記円筒カム１５は、フレーム１に一体的にビス、カシメ加工などで固定され、中心にはパンチ部材２を挿通する嵌挿孔１５ｘが形成されている。
そしてパンチ部材２を挿入した内周壁面にはカム溝１５ａが形成してあり、このカム溝にパンチ部材２に一体的に取り付けたカムピン１６（カムフォロア部材）が係合している。
【００４５】
図７に示すようにフレーム１にはステー部材１７がネジなどで固定され、このステー部材１７には位置検出手段５のカラー部材５ａが回転可能に支持されている。
また、ブラケット１８には円筒カム１５の取付座１８ａが一体的に形成され、
取付座１８ａに円筒カム１５がビスなどで固定されている。
【００４６】
上記パンチ部材２には、受動歯車１９が一体形成され、この歯車に駆動モータＭの出力軸６の回転が伝達されている。また、ポジションセンサＰｓと位置検出手段５の構造は前述の第１実施形態と同一の構造を採用している。
【００４７】
このような構成において駆動モータＭを回転し、パンチ部材２を所定方向に所定量回転する。するとカムフォロア部材であるカムピン１６は円筒カム１５のカム面（カム溝）１５ａに沿って回転し、穿孔刃２ｂは上死点から下死点に次いで下死点から上死点に一往復する。
なお、この第２実施形態の穿孔動作は第１実施形態と同一であるので、説明を省略する。
【符号の説明】
【００４８】
Ａ      穿孔装置
１      フレーム
２      パンチ部材
２ｂ    穿孔刃
３      カム部材（円筒カム）
３Ｘ    上部カム部材
３Ｙ    下部カム部材
４      カムフォロア部材
５      位置検出手段
５ａ    カラー部材
５ｂ    検出フラグ
６      出力軸
７      駆動歯車
８      中間歯車
１４    ステー部材
ｆ１    第１の非検出フラグ（第１フラグ）
ｆ２    第２の非検出フラグ（第２フラグ）
１５    円筒カム（第２実施形態）
【図１】
2016034671.tif 000003
【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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