(57)【要約】【課題】非常に簡単な構造で、装置全体の大型化複雑化、複雑な制御を要することなく、シートを搬送しながら高品質に穿孔し得る穿孔システムを提供する。【解決手段】穿孔システムは、水平に搬送されるシートＳに対して垂直方向に往復動するパンチ部材１０を有する穿孔装置１を備え、穿孔装置は、本体装置側に水平に固定された支持ロッド９により、シート搬送方向Ａに沿って揺動可能に支持されている。穿孔装置は、穿孔動作中のパンチ部材の周面とシートに穿孔されたパンチ穴Ｂの周縁との係合によって、又はパンチ部材の穿孔動作を駆動する駆動モーター４０の回転によってそれと同期して、又はシートを搬送する搬送ローラー軸を駆動する駆動モーター７４の回転によってそれと同期して揺動する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向の一端に穿孔刃を有するパンチ部材を備え、該パンチ部材を軸線方向に往復動させて、水平方向に搬送されるシートにパンチ穴を穿設する穿孔装置と、
前記穿孔装置をシート搬送方向に沿って揺動可能に支持する支持部とを備える穿孔システム。
【請求項２】
前記穿孔装置の揺動中心が、前記パンチ部材を軸線方向上に配置されている請求項１に記載の穿孔システム。
【請求項３】
前記穿孔装置を前記シート搬送方向とは逆向きに付勢するばねを更に備える請求項１又は２に記載の穿孔システム。
【請求項４】
前記穿孔装置を前記シート搬送方向に沿って揺動させる揺動機構を更に備える請求項１又は２に記載の穿孔システム。
【請求項５】
前記揺動機構が、前記パンチ部材を軸線方向に往復動させる駆動モーターによってかつ該駆動モーターの回転に同期して駆動される請求項４に記載の穿孔システム。
【請求項６】
前記揺動機構が、前記シートを前記シート搬送方向に搬送する駆動モーターによってかつ該駆動モーターの回転に同期して駆動される請求項４に記載の穿孔システム。
【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等の問題を生じる虞がある。
【０００８】
また、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】
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、非常に簡単な構造によって、装置全体を大型化、複雑化することなく、しかも複雑な制御を必要とすることなく、シートを搬送しながら高品質に穿孔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】
【００１０】
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するパンチ部材を備え、該パンチ部材を軸線方向に往復動させて、水平方向に搬送されるシートにパンチ穴を穿設する穿孔装置と、
前記穿孔装置をシート搬送方向に沿って揺動可能に支持する支持部とを備える、ことを特徴とする。
【００１１】
このように構成することによって、搬送されているシートを穿孔したパンチ部材の周面に、穿設されたシートのパンチ穴の周縁が係合し、該パンチ穴周縁に押されて、パンチ部材即ち穿孔装置はシート搬送方向に沿って下流側に揺動する。このパンチ部材の揺動と、シートが下流側に搬送されることに加え、パンチ部材が時間の経過と共に軸線方向に元の位置に引っ込むことによって、パンチ穴は、穿孔装置が揺動しない場合よりも早く、パンチ部材周面との係合から解放される。その結果、パンチ穴を破損したりその品質を低下させることなく、また紙詰まりを生じることなく、シートを搬送しながら穿孔することができる。
【００１２】
或る実施形態では、穿孔装置の揺動中心が、パンチ部材を軸線方向上に配置されていることによって、穿孔装置が垂直位置から揺動した状態においても、パンチ部材をシートの穿孔面に対してより垂直に近い方向から穿孔することができる。従って、より高品位のパンチ穴を形成することができる。
【００１３】
別の実施形態では、穿孔装置をシート搬送方向とは逆向きに付勢するばねを更に備えることによって、穿孔装置を揺動状態から元の位置に強制的に復帰させ、次の穿孔動作に迅速に備えることができる。
【００１４】
また、別の実施形態では、穿孔装置をシート搬送方向に沿って揺動させる揺動機構を更に備える。これによって、穿孔装置即ちパンチ部材がシートの搬送速度に合わせて揺動するように制御することができる。
【００１５】
或る実施形態では、揺動機構が、パンチ部材を軸線方向に往復動させる駆動モーターによってかつ該駆動モーターの回転に同期して駆動される。これによって、穿孔装置即ちパンチ部材の揺動速度をシートの搬送速度に近似させて、パンチ穴周縁とパンチ部材集面との係合をより少なくし、パンチ穴を高品質に穿設することができる。
【００１６】
別の実施形態では、揺動機構が、シートをシート搬送方向に搬送する駆動モーターによってかつ該駆動モーターの回転に同期して駆動される。これによって、穿孔装置即ちパンチ部材の揺動速度をシートの搬送速度に合わせて、パンチ穴周縁とパンチ部材集面との係合を最小に少なくし、パンチ穴をより高品質に穿設することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の穿孔システムの構成全体及び使用状態を示す概略斜視図。
【図２】（ａ）図は図１の穿孔装置の部分断面正面図、（ｂ）図は部分断面側面図。
【図３−１】（ａ）図は本発明の穿孔システムの第１実施形態を示す平面図。
【図３−２】（ｂ）図は第１実施形態の側面図。
【図４】第１実施形態の穿孔装置の揺動を示す側面図。
【図５−１】（ａ）図は本発明の穿孔システムの第２実施形態を示す平面図。
【図５−２】（ｂ）図は第２実施形態の側面図。
【図６】第２実施形態の穿孔装置の駆動部を示す概略斜視図。
【図７】第２実施形態の穿孔装置の拡大底面図。
【図８−１】（ａ）図は第２実施形態の穿孔装置の揺動を示す側面図。
【図８−２】（ｂ）図は図８（ａ）の穿孔装置の拡大底面図。
【図９−１】（ａ）図は第２実施形態の穿孔装置の更なる揺動を示す側面図。
【図９−２】（ｂ）図は図９（ａ）の穿孔装置の拡大底面図。
【図１０】第２実施形態の穿孔装置の揺動速度とシートの搬送速度との関係を説明する線図。
【図１１−１】（ａ）図は本発明の穿孔システムの第３実施形態を示す平面図。
【図１１−２】（ｂ）図は第３実施形態の側面図。
【図１２】第３実施形態の穿孔装置の揺動機構を示す概略斜視図。
【図１３】第３実施形態の穿孔装置の揺動を示す側面図
【図１４】本発明の穿孔システムの第４実施形態を示す概略斜視図。
【図１５】第４実施形態の穿孔装置をフレーム構造の一部を省略して示す正面図。
【図１６】第４実施形態の穿孔装置をフレーム構造の一部を省略して示す上面図。
【図１７】本発明による穿孔装置の駆動モーターの制御を説明する線図。
【図１８】従来技術における穿孔装置の駆動モーターの制御を説明する線図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明による穿孔システムの使用状態を概略的に示している。穿孔装置１は、フレーム構造２と、穿孔部３と、駆動部４とを有する。穿孔装置１は、矢印Ａの向きに所定の速度で搬送されるシートＳの一方の側辺に沿って所定の位置に、穿孔部３によってパンチ穴Ｂを穿設するように配置される。
【００２０】
フレーム構造２は、互いに一体に結合された下側フレーム５と上側フレーム６と取付フレーム７とから構成される。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、下側フレーム５は、その上面の一方の側に、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５ａを有する。上側フレーム６は、シート支持面５ａとの間に一定の僅かな隙間を挟んで対向する下部プレート６ａを有する。下部プレート６ａは、シート支持面５ａとは反対側で、下側フレーム５の上面に固定されている。下部プレート６ａのシート支持面５ａ側に穿孔部３が配置され、下側フレーム５との結合部上に駆動部４が配置されている。
【００２１】
上側フレーム６は、図２（ｂ）に示すように、下部プレート６ａの一端で垂直上向きに折曲された側部プレート６ｂと、該側部プレートの上端で内側へ、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６ｃとを有する。側部プレート６ｂは、駆動部４側の側部で折曲されて、穿孔部３と駆動部４との間に延在する垂直な側部延長プレート６ｄを更に有する。
【００２２】
取付フレーム７は、下部プレート６ａの穿孔部３とは反対側の端部から駆動部４の後側を垂直上向きに、該駆動部を越える高さまで延長する側部プレート７ａを有する。取付フレーム７は、側部プレート７ａの上端で駆動部４の上方へ水平に折曲されて該駆動部を越える位置まで延長し、その先端を更に垂直下向きに折曲して、側部プレート７ａと平行な端部プレート７ｂが設けられている。
【００２３】
穿孔装置１を搭載する本体装置（例えば、画像形成装置）の垂直な支持フレーム部８には、水平な支持ロッド９が固定されている。穿孔装置１は、取付フレーム７の側部プレート７ａ及び端部プレート７ｂの互いに水平方向の対向位置に形成された貫通孔に、支持ロッド９を挿通することによって、該支持ロッドによりそれを中心としてシート搬送方向Ａに沿って揺動可能に取付支持されている。支持ロッド９の先端は、例えばＥリング９ａによって抜け止めされている。
【００２４】
穿孔部３は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、全長に亘って略直径一定の円形ロッド状をなし、上下方向に延長するパンチ部材１０を備える。パンチ部材１０は、その下端に形成された円筒状の穿孔刃１１を有する。パンチ部材１０の上端部及び下端部は、上側フレーム６の下部プレート６ａ及び上部プレート６ｃの垂直方向の対向位置に形成された貫通孔内にそれぞれ軸受１６ａ，１６ｃを介して周方向に回動自在に、軸線方向に移動可能に保持されている。図２（ｂ）に示すように、支持ロッド９は、その中心がパンチ部材１０の軸線上に位置するように配置することが好ましい。下側フレーム５には、穿孔刃１１によりシートＳを穿孔するためのダイ孔１７が、垂直方向に下部プレート６ａの前記貫通孔の対向位置に貫設されている。
【００２５】
パンチ部材１０には、円筒カムからなるカム部材１８が、該パンチ部材と同心にかつ軸線方向及び周方向に一体に外装されている。カム部材１８の外周面には、その周方向に沿ってカム溝１９が凹設されている。カム溝１９のカム面に係合するカムピン２０が、側部プレート６ｂからカム部材１８の外周面に向けて水平に延長するロッド２１の先端に突設されている。
【００２６】
カム溝１９は、周方向に連続して高さ一定の直線部と、該直線部から概ね一定の割合で上昇する上向き傾斜部と、該上向き傾斜部からそれと同じ概ね一定の割合で前記直線部まで下降する下向き傾斜部とから構成される。前記直線部は、パンチ部材１０が軸線方向の最上位置にあって、穿孔刃１１が下部プレート６ａの前記貫通孔内で待機する上死点位置Ｕｐに対応する。前記上向き傾斜部は、パンチ部材１０が上死点位置Ｕｐから回転しながら軸線方向に下死点位置Ｄｐに向けて下降する穿孔動作に対応する。前記下向き傾斜部は、パンチ部材１０が下死点位置Ｄｐから回転しながら軸線方向に上死点位置Ｕｐに向けて上昇する復帰動作に対応する。上向き傾斜部から下向き傾斜部への接続部は、穿孔刃１１がダイ孔１７内に最下位置まで突入する下死点位置Ｄｐに対応する。
【００２７】
本実施形態において、前記上向き及び下向き傾斜部は、パンチ部材１０の回転方向に１８０°の角度範囲に設定されている。別の実施形態では、前記両傾斜部を異なる角度範囲で、例えば９０°に設定することができる。前記傾斜部の角度範囲を小さくすれば、それだけ速い速度でパンチ部材１０が上下に往復動するので、穿孔処理時間が短くなり、大きくすればそれだけゆっくりした速度で往復動するので、穿孔処理時間が長くなる。前記傾斜部の角度範囲即ちパンチ部材１０の移動速度、穿孔処理時間は、穿孔しようとするシートＳの材質や厚さ等に応じて、穿孔刃１１の回転方向及び軸線方向の剪断力を考慮して決定することができる。
【００２８】
パンチ部材１０には、ポジションセンサーのための位置検出部材２７がカム部材１８の下側に、更にその下側に被動歯車２８がそれぞれ同心に外装される。位置検出部材２７及び被動歯車２８は、パンチ部材１０に対して、周方向には一体に回動可能に、軸線方向には相対的に移動可能に装着する。位置検出部材２７と被動歯車２８とは、互いに周方向に一体に回動可能に組み立てられる。
【００２９】
位置検出部材２７は、概ね円形の底板部３１ａの外周縁から垂直上向きに延長し、その軸線を中心に所定の角度範囲で形成された半円筒状の周壁部３１ｂを有する。周壁部３１ｂは、その内径がカム部材１８の外径よりも僅かに大きく、その上端には、半径方向外向き水平に延出する一定幅の翼状をなす扇形の遮光板部３２が一体に形成されている。遮光板部３２は、カムピン２０の直ぐ下側に位置するように配置される。
【００３０】
駆動部４は、上側フレーム６の下部プレート６ａに固定された駆動モーター４０を備える。駆動モーター４０の垂直下向きに突出する出力軸４１の先端には、駆動歯車４２が装着されている。駆動歯車４２は、中間歯車４３を介して被動歯車２８に連結している。これにより、駆動モーター４０を回転させると、駆動歯車４２、中間歯車４３及び被動歯車２８からなる減速歯車機構を介して、パンチ部材１０を回転させることができる。
【００３１】
上側フレーム６の側部延長プレート６ｄの壁面には、パンチ部材１０の回転位置を検出するためのポジションセンサー４４が取り付けられている。本実施形態のポジションセンサー４４は従来公知の透過型フォトセンサーであり、側部延長プレート６ｄからパンチ部材１０に向けて上下に所定の間隙をおいて対向するように突出する投光部４５と受光部４６とを有する。
【００３２】
ポジションセンサー４４は、位置検出部材２７の遮光板部３２が回転して、投光部４５と受光部４６との間隙を通過することによって、オン／オフのフラグ信号を発生する。遮光板部３２が投光部４５と受光部４６間を遮断すると、フラグ信号がオンになって、パンチ部材１０が穿孔動作を開始したことが検知される。遮光板部３２が投光部４５と受光部４６間から抜けると、フラグ信号がオフになって、パンチ部材１０が穿孔動作を終了したことが検知される。
【００３３】
ポジションセンサー４４は、上述した透過型フォトセンサーに限定されない。遮光板部３２のようにパンチ部材１０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。
【００３４】
駆動モーター４０には、その回転量を検出するためにロータリーエンコーダー４７が取り付けられている。ロータリーエンコーダー４７は従来公知のもので、駆動モーター４０の上端から突出する回転軸に取り付けられた回転板４８と、その回転位置を検出する検出部４９とから構成される。検出部４９は、上側フレーム６の上部プレート６ｃに固設した取付ステー５０に固定されている。これにより、駆動モーター４０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。
【００３５】
図３（ａ），（ｂ）に示すように、搬送されるシートＳが穿孔装置１のシート支持面５ａと下部プレート６ａとの間を確実に通過するように、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する上側案内プレート５１ａと下側案内プレート５１ｂとによって、シートＳの案内路５１が画定されている。上側及び下側案内プレート５１ａ、５１ｂには、穿孔装置１のシート搬送方向Ａの直ぐ上流側及び下流側にそれぞれ上下１対の搬送ローラー５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂが、左右に１対ずつ配置されている。
【００３６】
前記各搬送ローラー対は、それぞれ上側及び下側案内プレート５１ａ、５１ｂを横断する搬送ローラー軸５４ａ，５４ｂ，５５ａ，５５ｂに回転駆動可能に軸支されている。前記各搬送ローラーは、上側及び下側案内プレート５１ａ、５１ｂに開設された窓を通して案内路５１のシートＳを上下に挟み、搬送ローラー軸５４ａ，５４ｂ，５５ａ，５５ｂの回転によって搬送方向Ａに送る。前記搬送ローラー軸は、例えば駆動モーターによって同期して等速で回転するように制御される。
【００３７】
下側案内プレート５１ｂの下側には、スイッチレバー５６が取り付けられ、ばね付勢されて案内路５１内に出没可能に突入している。搬送されてきたシートＳの先端は、スイッチレバー５６に当接してこれを回転させることによって検出される。これをトリガーとして、前記搬送ローラーの駆動や穿孔装置１の穿孔動作を開始させ、又はシートＳの位置を計算するように制御することが可能である。
【００３８】
本発明の第１実施形態について、図３及び図４を用いて穿孔装置１の動作を説明する。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を穿孔動作させてパンチ部材１０を上死点位置から下死点位置まで往復動させ、シートＳの所定位置を穿孔する。この穿孔処理の間も、シートＳは所定の搬送速度で移動し続けているので、パンチ部材１０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、該パンチ部材を下流側に押すように係合している。
【００３９】
このように係合しているシートＳのパンチ穴の周縁に押されて、穿孔装置１は、支持ロッド９を中心に下流側に揺動する。これによりパンチ部材１０が下流側に傾動し、シートＳが前記搬送ローラーにより下流側に引っ張られることに加え、パンチ部材１０の下部プレート６ａからの下向き突出量が、僅かな時間の経過と共に減少することによって、前記パンチ穴は、パンチ部材１０が垂直に往復動する場合よりも早く、パンチ部材１０周面との係合から解放される。その結果、パンチ穴を破損したりその品質を低下させることなく、また紙詰まりを生じることなく、シートＳを搬送しながら穿孔することができる。シートＳは、引き続きそのまま搬送される。
【００４０】
前記パンチ穴が外れた穿孔装置１は、フレーム構造２と前記本体装置側との間に介装された引張ばね５７によって、揺動状態から元の垂直位置に復帰する。このように強制的に戻すことによって、穿孔装置１を迅速に次の穿孔動作に備えた状態に戻すことができる。当然ながら、引張ばね５７を省略し、穿孔装置１の自重によって元の垂直位置に戻すことも可能である。
【００４１】
図５（ａ），（ｂ）は、本発明の第２実施形態を示している。第１実施形態では、穿孔装置１がシートＳのパンチ穴によって受動的に揺動するのに対して、第２実施形態では、穿孔装置１を、シートＳを搬送しながら、パンチ部材１０の穿孔動作に合わせて強制的に揺動させるように構成されている。
【００４２】
図６は、穿孔装置１の揺動機構６０を示している。揺動機構６０は、偏心カム６１とカム溝６２とから構成される。偏心カム６１は、駆動モーター４０の駆動歯車４２とパンチ部材１０の被動歯車２８とを連結する中間歯車４３の歯車軸に同軸に装着される。偏心カム６１には、垂直下向きのカムピン６３が偏心位置に突設されている。カム溝６２は、シート搬送方向Ａに直交する向きに延長する矩形の直線溝からなり、前記本体装置側に又は上側案内プレート５１ａに固設されている。
【００４３】
図７に示すように、偏心カム６１のカムピン６３はカム溝６２内に、該溝に沿ってシート搬送方向Ａの直交方向に移動自在に係合される。駆動モーター４０を回転させると、中間歯車４３と共に偏心カム６１が回転して、カムピン６３がカム溝６２内を移動する。これにより、中間歯車４３の歯車軸がシート搬送方向Ａに往復動するので、穿孔装置１が支持ロッド９を中心に上流側及び下流側に揺動する。穿孔装置１が揺動し得る範囲は、カムピン６３の偏心カム６１の回転軸からの偏心距離によって決定される。
【００４４】
図５（ａ），（ｂ）は、穿孔装置１が穿孔動作を開始する前の初期位置を示している。本実施形態では、この初期位置において、穿孔装置１が上流側に最大範囲で揺動した状態で停止している。このとき、偏心カム６１は、図７に示すように、カムピン６３が中間歯車４３の歯車軸からシート搬送方向Ａ下流側に最も離隔した位置にある。
【００４５】
図８（ａ）では、穿孔装置１が、シートＳに対して垂直な位置にある。このとき、偏心カム６１は、図８（ｂ）に示すように、カムピン６３がシート搬送方向Ａの直交方向に中間歯車４３の歯車軸と同一直線上にある。本実施形態では、この状態でパンチ部材１０が下死点位置に達するように設定することが好ましい。
【００４６】
図９（ａ）は、穿孔装置１が下流側に最大範囲で揺動した状態である。このとき、偏心カム６１は、図９（ｂ）に示すように、カムピン６３が中間歯車４３の歯車軸からシート搬送方向Ａ上流側に最も離隔した位置にある。パンチ部材１０が図８（ａ），（ｂ）の下死点位置から図９（ａ）の下流側への最大範囲まで揺動する間に、シートＳのパンチ穴はパンチ部材１０周面との係合から解放され、シートＳは引き続きそのまま搬送される。その結果、パンチ穴を破損したりその品質を低下させることなく、また紙詰まりを生じることなく、シートＳを搬送しながら穿孔することができる。
【００４７】
図１０は、第２実施形態における穿孔装置１の揺動速度ＶｔとシートＳの搬送速度Ｖｓとの関係を示している。同図において、横軸はパンチ部材１０の回転角度、縦軸は下流側への揺動を正とする穿孔装置１の揺動速度である。本実施形態では、穿孔装置１の揺動速度Ｖｔは、パンチ部材１０の回転角度に関してサインカーブを描いて変化する。
【００４８】
ここで、シートＳの搬送速度Ｖｓを、図１０に示すように穿孔装置１の最大揺動速度Ｖｔmaxより小さい或る一定値に設定すると、揺動速度Ｖｔが回転角度θ１〜θ２の間で搬送速度Ｖｓ以上になる。穿孔装置１の揺動速度ＶｔがシートＳの搬送速度Ｖｓに近似するこの角度範囲θ１〜θ２で、シートＳを穿孔することが好ましい。これにより、パンチ穴がパンチ部材１０の周面に係合する時間を短くし、その係合からよりスムーズに解放させることができる。
【００４９】
図１１（ａ），（ｂ）は、本発明の第３実施形態を示している。第３実施形態は、シートＳの搬送に合わせて穿孔装置１を強制的に揺動させる点において、第２実施形態と異なる。
【００５０】
図１２は、穿孔装置１の揺動機構７０を示している。揺動機構７０は、穿孔装置１の側部プレート７ａの背面に固定された扇形歯車７１と、上流側の下側搬送ローラー軸５４ｂの端部に装着された駆動歯車７２と、それらの間に介装された中間歯車機構７３とから構成される。中間歯車機構７３は、駆動歯車７２からの駆動力を正逆反転して扇形歯車７１に伝達し得るように、更に駆動歯車７２と扇形歯車７１とを接続又は接続解除し得るように選択的に切り換える機能を有する。
【００５１】
扇形歯車７１の歯は、穿孔装置１を揺動支持する支持ロッド９を中心とする円弧上に形成することが好ましい。別の実施形態では、扇形歯車７１に代えて、ラックを用いることもできる。
【００５２】
下側搬送ローラー軸５４ｂは、プーリー及びベルトからなるベルト伝動機構によって、駆動モーター７４と連結されている。下側搬送ローラー軸５４ｂの他端は、下流側の下側搬送ローラー軸５５ｂの端部と、同様にプーリー及びベルトからなるベルト伝動機構によって連結されている。
【００５３】
駆動モーター７４を回転させると、下側搬送ローラー軸５４ｂ，５５ｂがシート搬送方向に回転駆動されると共に、駆動歯車７２が回転する。駆動歯車７２の回転力は、中間歯車機構７３によって選択的にかつ回転方向を正逆切り換えて扇形歯車７１に伝達される。これによって、穿孔装置１は、シートＳの搬送に合わせて強制的に揺動させることができる。
【００５４】
図１３は、穿孔装置１が下流側に最大範囲で揺動した状態である。パンチ部材１０が下死点位置から図１３の下流側への最大範囲まで揺動する間に、シートＳのパンチ穴はパンチ部材１０周面との係合から解放され、シートＳは引き続きそのまま搬送される。その結果、パンチ穴を破損したりその品質を低下させることなく、また紙詰まりを生じることなく、シートＳを搬送しながら穿孔することができる。
【００５５】
上記各実施形態の穿孔システムは、いずれも１穴式の穿孔装置を備えたものである。本発明は、１台の穿孔装置で一度に複数のパンチ穴を穿孔することができる多穴式の穿孔装置についても、同様に適用することができる。図１４は、かかる多穴穿孔装置を備えた本発明の第４実施形態による穿孔システムを概略的に示している。
【００５６】
本実施形態の穿孔システムは、２穴、３穴、４穴を切り換えて穿孔可能な穿孔装置８１を備える。穿孔装置８１は、装置全体を支持するためのフレーム構造８２と、複数の穿孔部８３と、前記複数の穿孔部を駆動するための１つの共通の駆動部８４とを有する。穿孔装置８１は穿孔部８３によって、矢印Ａの向きに所定の速度で搬送されるシートＳの前辺に沿って所定数のパンチ穴をそれぞれ所定の位置に穿設するように構成される。
【００５７】
フレーム構造８２は、互いに一体に結合された下側フレーム８５と上側フレーム８６と取付フレーム８７とを有する。下側フレーム８５は、その上面にシートＳをその全幅に亘って支持するための水平かつ平坦なシート支持面８５ａを有する。上側フレーム８６は、少なくともシートＳの全幅に亘ってシート支持面８５ａと一定の僅かな隙間を挟んで対向し、該シート支持面８５ａとの間にシートＳの案内路８８を画定する下部プレート８６ａを有する。
【００５８】
取付フレーム８７は、案内路８８を挟んで図中手前側と奥側とに対向配置された２つの取付プレート８９ａ，８９ｂを有する。各取付プレート８９ａ，８９ｂの上部には、穿孔部８３及び駆動部８４を十分に越える高さで互いに水平方向に対向する位置に、貫通孔９０ａ，９０ｂが形成されている。
【００５９】
貫通孔９０ａ，９０ｂには、シートＳの搬送方向と直交する向きに水平に延長する支持ロッド９１が挿通されている。支持ロッド９１の両端は、穿孔装置８１を搭載する本体装置（例えば、画像形成装置）の支持フレーム（図示せず）に固定支持される。これによって、穿孔装置８１は、図１５に示すように、支持ロッド９１によりそれを中心としてシート搬送方向Ａに沿って揺動可能に取付支持される。
【００６０】
本実施形態では、５つの穿孔部８３１〜８３５が、上側フレーム８６にシートＳの搬送方向と直交する向きに沿って一列にかつ所定位置に配置されている。例えば、両端から各２番目の穿孔部８３２、８３４は２穴用、両端及び中央の穿孔部８３１、８３３、８３５は３穴用、中央を除く４つの穿孔部８３１、８３２、８３４、８３５は４穴用に使用される。これは単なる例示であって、穿孔部８３の数及び配置は、必要に応じて様々に設定することができる。
【００６１】
穿孔部８３は、第１〜第３実施形態の穿孔部３と概ね同様の構成を有する。即ち、各穿孔部８３は、上下方向に延長する直径略一定の円形ロッド状をなし、その下端に円筒状の穿孔刃を形成したパンチ部材９２が、その上端部及び下端部において上側フレーム８６の上下貫通孔内に周方向に回動自在に、軸線方向に移動可能に保持されている。下側フレーム８５には、前記穿孔刃によりシートＳを穿孔するためのダイ孔９３が貫設されている。
【００６２】
図１５に示すように、パンチ部材９２には、円筒カムからなるカム部材９４が、該パンチ部材と同心にかつ軸線方向及び周方向に一体に外装されている。カム部材９４の外周面には、周方向に沿ってカム溝９５が凹設され、上側フレーム８６に突設された水平なカムピン（図示せず）が嵌入係合している。更にパンチ部材９２には、カム部材９４の直ぐ上に被動歯車９６が同心位置に、該パンチ部材に対して周方向に一体に回動可能に、軸線方向には相対的に移動可能に外装されている。
【００６３】
駆動部８４は、シート搬送方向Ａに穿孔部８３の下流側に配置され、上側フレーム８６に固定された駆動モーター９７を備える。更に駆動部８４は、図１６に示すように、穿孔部８３の直ぐ下流側をシート搬送方向Ａと直交する向きに水平に延長する回動自在な駆動力伝達ロッド９８を備える。駆動力伝達ロッド９８は、その駆動モーター９７側の端部に装着された被動歯車９９、駆動モーター９７の水平な出力軸１００の先端に装着された駆動歯車１０１、及びそれらに噛合する中間歯車列１０２からなる減速歯車機構を介して、駆動モーター９７によって回転駆動される。
【００６４】
駆動力伝達ロッド９８には、各穿孔部８３の被動歯車９６にそれぞれ噛合する伝達歯車１０３が、周方向に一体に回動するように装着されている。水平方向の駆動力伝達ロッド９８から垂直方向のパンチ部材９２に駆動力を伝達するために、被動歯車９６及び伝達歯車１０３は、例えばはすば歯車等の食い違い軸歯車で構成することが好ましい。これにより、駆動モーター９７を回転させることによって、各パンチ部材９２を周方向に回転させながら軸線方向に沿って上下に駆動することができる。
【００６５】
上側フレーム８６には、図１４に示すように、前記手前側の取付プレート８９ａよりも更に手前側に、駆動力伝達ロッド９８の回転位置を検出するために２つのポジションセンサー１０４、１０５が取り付けられている。両ポジションセンサー１０４、１０５は、第１実施形態のポジションセンサー４４と同様の公知の透過型フォトセンサーであり、それぞれ駆動力伝達ロッド９８の軸線方向に沿って所定の間隙をおいて対向する投光部及び受光部を有する。ポジションセンサー１０４、１０５は、互いに駆動力伝達ロッド９８の軸線方向に少しの距離離隔して、かつその中心軸に関して回転方向に９０°の角度ずらした位置に配置されている。
【００６６】
駆動力伝達ロッド９８の端部には、２枚の扇形遮光板部１０６，１０７が該動力伝達ロッドと一体に回動するように取り付けられている。遮光板部１０６，１０７は、互いに異なる一方のポジションセンサー１０４、１０５の前記投光部と受光部間を通過し得るように駆動力伝達ロッド９８の軸線方向に少しの距離離隔して、かつその中心軸に関して回転方向に１８０°の角度ずらした位置に配置されている。
【００６７】
ポジションセンサー１０４、１０５の動作は、第１実施形態のポジションセンサー４４と同様であるので、説明は省略する。また、ポジションセンサー１０４、１０５は、上述した透過型フォトセンサーに限定されるものでなく、遮光板部１０６，１０７のように駆動力伝達ロッド９８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、他の様々な公知のセンサーを用いることができる。
【００６８】
本実施形態では、駆動モーター９７にその回転量を検出するためのロータリーエンコーダー１０８が取り付けられている。ロータリーエンコーダー１０８は従来公知のもので、駆動モーター９７の回転軸の駆動歯車１０１とは反対側の端部に取り付けられた回転板１０９と、上側フレーム８６側に固定されて回転板１０９の回転位置を検出する検出部１１０とから構成される。これにより、駆動モーター９７の回転を、例えばパンチ部材９２の穿孔動作や穿孔装置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。
【００６９】
本実施形態の穿孔装置８１は、第１実施形態の穿孔装置１と概ね同様に動作する。搬送方向Ａに沿って搬送されているシート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８１は穿孔動作を開始し、予め選択したパンチ穴のパターン（２穴、３穴又は４穴）に対応する穿孔部８３のパンチ部材９２を駆動し、所定数のパンチ穴をシートＳの所定位置を穿孔する。
【００７０】
パンチ穴のパターンに応じて複数の穿孔部８３を選択的に駆動することは、パンチ部材９２の回転角度に関して各カム部材９４のカムプロフィルが異なるように設定することによって可能である。例えば２穴穿孔の場合、駆動モーター９８を正回転させて、２穴用の穿孔部８３２、８３４のパンチ部材９２が回転角度０°〜９０°で軸線方向に上死点位置と下死点位置との間を往復動している間、３穴用の穿孔部８３１、８３３、８３５及び４穴用の他の穿孔部８３１、８３５のパンチ部材９２が、回転しつつも待機位置にあるように設定する。
【００７１】
同様に、３穴穿孔の場合、駆動モーター９８を逆回転させて、３穴用の穿孔部８３１、８３３、８３５のパンチ部材９２が回転角度−０°〜−９０°で軸線方向に上死点位置と下死点位置間を往復動している間、２穴用及び４穴用の他の穿孔部８３１、８３２、８３４、８３５のパンチ部材９２が、回転しつつも待機位置にあるように設定する。また、４穴穿孔では、駆動モーター９７を正回転させて、最初に穿孔部８３２、８３４のパンチ部材９２を回転角度０°〜９０°で穿孔動作させ、かつそれに連続して穿孔部８３１、８３５のパンチ部材９２を回転角度９０°〜１８０°で穿孔動作させ、その間３穴用の穿孔部８３１、８３３、８３５のパンチ部材９２を待機位置にあるように設定することができる。
【００７２】
この穿孔処理の間も、シートＳは所定の搬送速度で移動し続けているので、各パンチ部材９２の上流側の周面には、穿孔されたばかりの各パンチ穴の周縁が、該パンチ部材を下流側に押すように係合している。このように係合しているシートＳのパンチ穴の周縁に押されて、穿孔装置８１は、支持ロッド９１を中心に下流側に揺動する。
【００７３】
これにより各パンチ部材９２が下流側に傾動し、かつ該パンチ部材の下部プレート８６ａからの下向き突出量が、僅かな時間の経過と共に減少することによって、前記各パンチ穴は、パンチ部材９２が垂直に往復動する通常の場合よりも早く、パンチ部材９２周面との係合から解放される。その結果、複数のパンチ穴を破損したりその品質を低下させることなく、また紙詰まりを生じることなく、シートＳを搬送しながら穿孔することができる。シートＳは、引き続きそのまま搬送される。
【００７４】
前記各パンチ穴がパンチ部材９２から外れた穿孔装置８１は、その自重によってシート搬送方向と逆向きに揺動し、元の垂直位置に戻すことができる。第1実施形態について上述したと同様に、フレーム構造８２と前記本体装置側との間に引張ばねを介装することによって、穿孔装置８１を強制的に揺動状態から元の垂直位置に復帰させることも可能である。
【００７５】
本発明の穿孔システムにおいて、所定の速度で搬送されているシートにパンチ穴を穿設する場合、パンチ穴の穿孔位置精度を確保するように穿孔処理動作を制御することが好ましい。そのためには、各穿孔処理動作において、搬送中のシート位置を検出して駆動モーター４０，９７の回転を開始してから、実際にシートにパンチ穴が穿設されるまでの時間のばらつきを解消又はできる限り低減させるようにすることが重要である。
【００７６】
駆動モーター４０，９７の回転は、シートの穿孔後、次の穿孔処理動作に備えるために所定の位置に正確に停止させる必要がある。そのために、駆動モーター４０，９８は、直流モーターで構成し、その端子間に抵抗器を有する短絡回路を結線した電気ブレーキ（ダイナミックブレーキ）を設け、該モーターの回転エネルギーを熱消費させて速やかに停止させるように構成する。この駆動モーター４０，９７の回転制御は、搬送されるシートの位置、パンチ部材１０、９２の回転位置等と関連させて、例えばＣＰＵからなる制御装置によって行うことができる。
【００７７】
図１７は、本発明の穿孔システムにおける穿孔処理動作の好適な制御方法の一例を示している。同図において、横軸は、概ねシートＳが所定の穿孔開始位置に到達してから穿孔装置１，８１が１回の穿孔処理動作を行う間の時間経過である。図１７の縦軸において、モーター電流は、駆動モーター４０，９７に印加される電流値、エンコーダー出力は、前記駆動モーターに装着されたロータリーエンコーダー４７，１０４のパルス出力、フラグ信号出力は、パンチ部材１０、９２の回転に対応したポジションセンサー４４、１０４、１０５のオン／オフ出力、パンチ部材位置は、上死点位置Ｕpと下死点位置Ｄp間を上下方向に往復動するパンチ部材１０、９２の高さ位置（軸線方向位置）である。
【００７８】
図１７の制御方法と対比するために、図１８は、シートを所定の位置まで搬送して一旦停止させた状態で穿孔する従来の穿孔システムにおける穿孔処理動作の制御方法を例示している。同図において、横軸及び縦軸は図１８と略同じであるので、説明を省略する。
【００７９】
図１８の場合、駆動モーターの回転は、シートが所定の位置に停止した時刻ｔ0に開始し、時刻ｔ1からシートの穿孔を開始し、時刻ｔ2に穿孔が終了した後に、即ちフラグ出力のオフ後に停止させる。穿孔されるシートは常に所定位置に停止しているので、駆動モーターは、一方向に回転させ、穿孔動作毎に起動と停止とを繰り返すことによって、常に所定位置に精度良く穿孔することができる。
【００８０】
図１７の制御方法では、搬送されているシートの先端が所定の位置に達したことを検出した時刻Ｔ0に、駆動モーター４０，９７の回転を開始し、穿孔動作の開始を示すフラグ信号出力がオンになった時刻Ｔ1から、ロータリーエンコーダー４７，１０４から出力されるパルスのカウントを開始する。時刻Ｔ2に、前記パルスのカウント数が、予め決定した設定パルス数に達すると、前記電気ブレーキを作動させて駆動モーター４０，９８の回転を制動する。
【００８１】
前記設定パルス数は、図１７に示すように、パンチ部材１０、９２が下死点位置Ｄｐから上死点位置Ｕｐに戻る途中の適当なタイミングに設定することが好ましい。これによって、駆動モーター４０，９７の回転を、時刻Ｔ3に穿孔が終了した直後、即ちフラグ出力がオフした直後の適当なタイミングで停止させることができる。次の穿孔処理動作は、駆動モーター４０，９７を逆転させることによって、直前の穿孔処理動作で停止したモーターの位置から開始される。従って、駆動モーター４０，９７の回転開始からパンチ部材１０、９２による穿孔動作の開始までの時間のばらつきを、前記駆動モーターを一方向に回転させる場合よりも少なく制御することができる。
【００８２】
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１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、様々な構成のものを適用することができる。
【符号の説明】
【００８３】
１，８１  穿孔装置
２，８２  フレーム構造
３，８３  穿孔部
４，８４  駆動部
５，８５  下側フレーム
５ａ，８５ａ  シート支持面
６，８６  上側フレーム
６ａ，８６ａ  下部プレート
６ｂ    側部プレート
６ｃ    上部プレート
６ｄ    側部延長プレート
７，８７  取付フレーム
７ａ    側部プレート
７ｂ    端部プレート
８      支持フレーム部
９，９１  支持ロッド
１０，９２  パンチ部材
１１    穿孔刃
１７，９３  ダイ孔
１８，９４  カム部材
１９，９５  カム溝
２０      カムピン
２７    位置検出部材
２８，９６  被動歯車
３１ａ      底板部
３１ｂ    周壁部
３２，１０６，１０７  遮光板部
３７    転動体
４０，９７  駆動モーター
４１，１００  出力軸
４２，１０１  駆動歯車
４３    中間歯車
４４，１０４，１０５  ポジションセンサー
４７，１０８  ロータリーエンコーダー
５１    案内路
５１ａ  上側案内プレート
５１ｂ  下側案内プレート
５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂ  搬送ローラー
５４ａ，５４ｂ，５５ａ，５５ｂ  搬送ローラー軸
５７    引張ばね
６０，７０  揺動機構
６１    偏心カム
６２    カム溝
６３    カムピン
７１    扇形歯車
７２    駆動歯車
７３    中間歯車機構
７４    駆動モーター
９８    駆動力伝達ロッド
１０２  中間歯車列
１０３  伝達歯車
【図１】
2017007015.tif 000003
【図２】
2017007015.tif 000004
【図３−１】
2017007015.tif 000005
【図３−２】
2017007015.tif 000006
【図４】
2017007015.tif 000007
【図５−１】
2017007015.tif 000008
【図５−２】
2017007015.tif 000009
【図６】
2017007015.tif 000010
【図７】
2017007015.tif 000011
【図８−１】
2017007015.tif 000012
【図８−２】
2017007015.tif 000013
【図９−１】
2017007015.tif 000014
【図９−２】
2017007015.tif 000015
【図１０】
2017007015.tif 000016
【図１１−１】
2017007015.tif 000017
【図１１−２】
2017007015.tif 000018
【図１２】
2017007015.tif 000019
【図１３】
2017007015.tif 000020
【図１４】
2017007015.tif 000021
【図１５】
2017007015.tif 000022
【図１６】
2017007015.tif 000023
【図１７】
2017007015.tif 000024
【図１８】
2017007015.tif 000025