(57)【要約】【課題】比較的簡単な構成で、装置全体を小型化、低背化を図りつつ、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１００は、搬送されるシートＳに対して垂直に往復動するパンチ部材２１を有する穿孔装置１、フレーム２、シート搬送機構１０１を備える。穿孔装置は、支持部材４と可動取付部材５とを有する取付ユニット３によって、シート搬送方向に移動可能にフレーム２に取り付けられる。シート搬送機構は、パンチ部材によるシートの穿孔動作開始時に、既にシートの下流側先端を挟持する搬出ローラー１０７ａ，１０８ａを、穿孔位置の下流側かつ左右方向の対応する位置に備える。【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、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穿孔装置と、
前記パンチ部材の周面と前記パンチ穴の周縁との係合によって前記穿孔装置を前記所定の搬送方向に前記シートと共に移動し得るように支持する支持部とを備える、穿孔システム。
【請求項２】
前記穿孔装置を前記所定の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に記載の穿孔システム。
【請求項３】
前記穿孔刃が、前記パンチ部材の前記一端に円筒状に、かつその円筒状周縁を側面方向から見て対向位置にそれぞれＶ字状に切り欠いて形成され、前記対向位置のＶ字状切欠きの溝底を結ぶ直線が、前記パンチ部材が穿設した前記シートの前記パンチ穴から前記軸線方向に移動して離脱する際に、前記所定の搬送方向に関して９０°±４５°の範囲内で交差するように配置されている請求項１又は２に記載の穿孔システム。
【請求項４】
前記パンチ部材による前記シートの穿孔位置に対応する前記所定の搬送方向の下流側の位置に、前記シートの穿孔開始時に前記シートを前記所定の搬送方向に送り出すシート搬送部を更に備える、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】
前記シート搬送部が前記シートを上下から挟持するローラー対である、請求項４に記載の穿孔システム。
【請求項６】
前記ローラー対が、前記穿孔装置が前記シートと共に前記所定の搬送方向に移動する際に、互いに係合する前記パンチ部材の周面と前記パンチ穴の周縁との間で前記所定の搬送方向に作用する荷重を軽減するための過負荷保護機構を備える、請求項５に記載の穿孔システム。
【請求項７】
請求項１乃至６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８】
請求項１乃至６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、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】
最近は、画像形成装置の小型化の要請に対応して、これに搭載する穿孔装置にも小型化、特に低背化が要求されている。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】
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、比較的簡単な構成で、装置全体を小型化、低背化を図りつつ、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、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穿孔装置と、
パンチ部材の周面とパンチ穴の周縁との係合によって穿孔装置を所定の搬送方向にシートと共に移動し得るよう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、複雑な構造や駆動手段を用いることなく、パンチ部材周面に係合するパンチ穴の周縁に押されることによって、穿孔装置を所定の搬送方向にシートと共に移動させつつ、シートを搬送しながら穿孔することができる。穿孔装置の移動速度がシートの搬送速度に等しいので、高品質のパンチ穴を形成することができる。
【００１２】
或る実施形態では、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、パンチ部材をパンチ穴から離脱させた穿孔装置を、元の穿孔開始位置に強制的に自動復帰させ、次の穿孔動作に迅速に備えることができる。
【００１３】
別の実施形態では、穿孔刃が、パンチ部材の一端に円筒状にかつその円筒状周縁を側面方向から見て対向位置にそれぞれＶ字状に切り欠いて形成され、対向位置のＶ字状切欠きの溝底を結ぶ直線が、パンチ部材が穿設したシートのパンチ穴から軸線方向に移動して離脱する際に、所定の搬送方向に関して９０°±４５°の範囲内で交差するように配置されている。これにより、穿設刃の刃先が、パンチ穴から離脱する際にその周縁に触れてこれを損傷し、パンチ穴の品質を低下させる虞をより確実に解消し又は減らすことができる。
【００１４】
或る実施形態では、パンチ部材によるシートの穿孔位置に対応する所定の搬送方向の下流側の位置に、シートの穿孔開始時に該シートを所定の搬送方向に送り出すシート搬送部を更に備える。これにより、パンチ部材の周面とパンチ穴周縁との係合によりシートの搬送を妨げるように作用する抵抗に対抗するシート搬送力を発揮させ、シートの斜行、それによる紙詰まりを防止し、高品位のパンチ穴を形成することができる。
【００１５】
別の実施形態では、シート搬送部がシートを上下から挟持するローラー対であり、パンチ部材の周面とパンチ穴周縁との係合による抵抗に対抗する十分なシート搬送力を発揮させることができる。
【００１６】
更に別の実施形態では、前記ローラー対が、穿孔装置がシートと共に所定の搬送方向に移動する際に、互いに係合するパンチ部材の周面とパンチ穴の周縁との間で所定の搬送方向に作用する荷重を軽減するための過負荷保護機構を備える。これにより、シートの搬送速度が高速化して、パンチ部材周面とパンチ穴周縁との間で急激に過大な荷重が発生しても、パンチ穴の損傷や品質低下を防止することができる。
【００１７】
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、高品位のパンチ穴を形成し得るシート処理装置が提供される。ここで、シート処理装置とは、画像形成装置に連結される後処理装置や製本装置等、シートの穿孔処理を行うあらゆるタイプのシート処理装置を含むものである。
【００１８】
本発明の更に別の側面によれば、上述した本発明の穿孔システム、又はかかる本発明の穿孔システムを備えたシート処理装置を備え、画像形成した後のシートに高品位のパンチ穴を形成し得る画像形成装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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】図１の穿孔システムの穿孔装置の斜視図。
【図４】図３の穿孔装置を反対側から見た斜視図。
【図５】穿孔装置の正面図。
【図６】穿孔装置の上面図。
【図７】穿孔装置の穿孔部の縦断面図。
【図８】穿孔装置のスライド動作を示す側面図。
【図９】穿孔装置のスライド動作を示す側面図。
【図１０】穿孔装置のスライド動作を示す側面図。
【図１１】穿孔装置のスライド動作を示す側面図。
【図１２】（ａ）図はパンチ部材の穿孔刃と穿孔されたシートとの位置関係を示す断面図、（ｂ）図はその下面図。
【図１３】（ａ）、（ｂ）図は図１２（ａ）、（ｂ）との対比を説明する図。
【図１４】穿孔装置の別の実施形態を示す正面図。
【図１５】図１４の穿孔装置の上面図。
【図１６】（ａ）図は図１４の穿孔装置のXIV-XIV線における断面図、（ｂ）図はパンチ部材の下面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
図３，４は、穿孔装置１の構成全体を示している。穿孔装置１は、図４の取付ユニット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。支持部材４の上部には、一方の側辺に沿って水平なガイドロッド６が架設され、反対側の側辺には、該ガイドロッドと平行に延在する水平なガイドレール７が設けられている。ガイドロッド６の軸線方向両端には、ストッパー８ａ，８ｂが設けられている。
【００２７】
可動取付部材５は、一方の側部５ａをガイドロッド６がその軸線方向に摺動自在に挿通している。可動取付部材５の反対側の側部５ｂには、スライド部９が水平外向きに突設され、ガイドレール７の平坦な上面に該ガイドレールに沿って摺動可能に配置されている。これにより、可動取付部材５は、ガイドロッド６及びガイドレール７に沿ってストッパー８ａ，８ｂ間を、シート搬送方向に沿って直線的に移動することができる。可動取付部材５の側部５ｂの端縁は、水平外向きに折曲されてガイドレール７の直ぐ下側に配置され、可動取付部材５を上方に抜け止めしている。
【００２８】
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。
【００２９】
本実施形態において、穿孔装置１は可動取付部材５の上面に、該上面の裏側から挿通した取付ねじ１０を下側フレーム１４の取付孔（図示せず）に螺合させることによって、取付ユニット３に固定される。その際、下側フレーム１４の下面に形成した複数の突部を、可動取付部材５上面の対応する位置決め孔に嵌合させることによって、穿孔装置１は精度良く前記取付ユニットに装着される。
【００３０】
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。引張コイルばね１２２により、穿孔装置１は、可動取付部材５の上流端が上流側のストッパー８ａに当接して停止するホームポジションに向けて、常時付勢されている。
【００３１】
図５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、その上面には一方の側に、上側フレーム１５の下部プレート１６が、スペーサープレート１７を挟んで一体に結合している。下側フレーム１４上面の反対側は、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を画定し、下部プレート１６と一定の僅かな隙間をもって対向するように配置されている。
【００３２】
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。シート支持面１４ａと下部プレート１６間の前記隙間は、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。
【００３３】
図５及び図６に示すように、上側フレーム１５には、シート支持面１４ａ側に穿孔部１１が配置され、スペーサープレート１７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、該側部プレート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１９と、駆動部１２を挟んで側部プレート１８と対向するように設けられた側部プレート２０とを更に有する。
【００３４】
穿孔部１１は、図７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。
【００３５】
上側フレーム１５の下部プレート１６及び上部プレート１９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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
パンチ部材２１には、上部プレート１９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の上面には、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４３が形成されている。
【００４３】
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。
【００４４】
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。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２０に横置きに取り付けられている。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。
【００４５】
駆動モーター４８には、その回転量を検出するためにエンコーダー５５が設けられている。本実施形態のエンコーダー５５は光学透過型で、出力軸４９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５６と、該コードホイールを挟んで対向配置された投光部５７及び受光部５８とを有する。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。
【００４６】
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とは反対側に取付ステー６１を用いて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。
【００４７】
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。
【００４８】
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、前記ホームポジションに位置している。パンチ部材２１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。この待機状態で、シートＳの先端Ｓa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。
【００４９】
駆動モーター４８が作動して、パンチ部材２１を図６の上面図において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が回転しながら上死点位置から軸線方向に下降する。パンチ部材２１が下死点位置まで下降して、穿孔刃２２がダイ孔２８内に最下位置まで突入し、シートＳにパンチ穴が形成される。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、前記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。
【００５０】
本実施形態において、予め設定された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。図８に示すように、シートＳの先端Ｓa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、パンチ部材２１を上死点位置から、軸線方向の最下位置である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。
【００５１】
図９は、穿孔装置１が依然として前記ホームポジションに保持され、下降した穿孔刃２２の先端が、シートＳの所定の穿孔位置でその上面に達した状態を示している。シートＳは所定の搬送速度で移動し続けているので、その先端Ｓaは、前記搬出ローラーによって図８の位置よりも下流側に送られている。この状態から、実際のシートＳの穿孔が開始する。
【００５２】
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、該パンチ部材を下流側に押すように係合する。このように係合するシートＳのパンチ穴周縁に押されて、穿孔装置１は、引張コイルばね１２２の付勢力に抗して下流側に移動する。
【００５３】
図１０は、パンチ部材２１が下死点位置に達した状態を示している。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。この穿孔動作の間も、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２１の上流側の周面に前記パンチ穴周縁が係合している間、穿孔装置１は、更に下流側に移動する。
【００５４】
図１１は、パンチ部材２１が前記パンチ穴から離脱したばかりの状態を示している。このとき、穿孔装置１は、前記ホームポジションから下流側に最も移動した位置にある。この後、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。
【００５５】
上記穿孔動作の間、パンチ部材２１の上流側周面にパンチ穴周縁が係合している状態では、シートＳを搬送しようとする動作に対して、これを妨げる向きに即ち上流側に向けて抵抗が発生する。この抵抗は、シートＳの前記パンチ穴を形成する辺側に発生するので、シートＳを斜行させる虞がある。
【００５６】
本実施形態では、シートの先端を搬出ローラー１０７，１０８で挟持した状態で穿孔動作が開始され、しかも、穿孔装置１側の端の搬出ローラー１０７ａ，１０８ａが、パンチ部材２１による穿孔位置の下流側にかつ左右方向の対応する位置に配置されている。搬出ローラー１０７ａ，１０８ａが、他の搬出ローラー１０７，１０８と協働して、前記パンチ穴とパンチ部材２１との間に発生する前記抵抗に対抗し得るシート搬送力、即ちシートＳをその先端側からシート搬送方向Ａに引っ張る力を発揮することによって、シートＳの穿孔動作中の斜行を防止することができる。
【００５７】
尚、上記穿孔動作によって形成されるパンチ穴の位置は、搬出ローラー１０７，１０８の圧接点位置とパンチ部材２１の位置とによって設定される。即ち、シートＳの最も下流側に、シートを斜行させることなく穿設し得るパンチ穴の位置である。
【００５８】
パンチ穴の周縁には、パンチ部材２１周面との係合によって、多少のめくれやバリ等が発生し、パンチ穴の品質を低下させる虞がある。本実施形態では、上述したように、搬出ローラー１０７ａ，１０８ａがパンチ部材２１による穿孔位置の下流側で左右方向の対応する位置に配置されているので、穿孔されたパンチ穴は、必ず搬出ローラー対１０７ａ，１０８ａを通過する。これによって、パンチ穴周縁のめくれやバリ等は、例え発生したとしても、回転する搬出ローラー１０７ａ，１０８ａ間でシートが上下から押圧されることによって解消され、パンチ穴の品質を確保することができる。
【００５９】
別の実施形態では、搬送されるシートＳの先端が搬出ローラー対１０７，１０８に挟持される前に、即ち搬出ローラー対１０７，１０８の圧接点に到達する前に、パンチ部材２１による穿孔動作を開始することができる。この場合、シートＳは、上流側の搬入ローラー１０５，１０６によりシート搬送方向Ａに押し出される形で、パンチ部材２１による穿孔位置を通過する。穿孔装置１は穿孔動作中、上記実施形態と同様に、パンチ部材２１上流側周面にパンチ穴周縁が係合することによって下流側に移動する。これにより、シート搬送方向に搬出ローラー対１０７，１０８の圧接点位置からパンチ部材２１による穿孔位置までの距離よりもシートの先端から近い位置に、パンチ穴を穿設することができる。
【００６０】
穿孔システム１００は、搬送されているシートＳにパンチ穴を穿設し、該パンチ穴の周縁からパンチ部材２２の外周面に作用する力によって、穿孔装置１がシートＳと共にシート搬送方向Ａに移動するので、シートＳの搬送速度が高速になるほど、穿孔装置１に働く加速度は大きくなる。これは、穿孔時のパンチ穴周縁には、非常に短い時間に大きな荷重が急激に作用することを意味している。この急激な荷重が大きくなり過ぎると、パンチ穴の損傷や品質低下、最悪の場合にはパンチ穴周縁の破れや亀裂さえ生じる虞がある。
【００６１】
そこで、別の実施形態では、パンチ部材２２外周面とパンチ穴周縁との間に作用する過大な荷重を制限又は軽減するために過負荷保護機構を設けることが好ましい。このような過負荷保護機構は、例えば、穿孔装置１のシート搬送方向下流側でシートＳを引っ張る向きに搬送力を発揮する搬出ローラー対１０７，１０８に設けることができる。
【００６２】
具体的には、搬出ローラー対１０７，１０８によるシートＳの挟持圧を低く設定することによって、前記搬出ローラー対自体に過負荷保護機能を発揮させることができる。本実施形態において、搬出ローラー対１０７，１０８のシート挟持圧は、上側の搬出ローラー１０７を下側の搬出ローラー１０８に押圧するコイルばね１１４の付勢力を調整することによって、又は少なくとも一方の搬出ローラー１０７，１０８のローラー径を他の前記搬出ローラーよりも幾分小さくすることによって、調整可能である。これによって、パンチ穴周縁から過大な荷重が作用したとき、シートＳは、搬出ローラー１０７，１０８間でスリップするから、シートＳのパンチ穴周縁に作用する荷重の一部を逃がすことができる。
【００６３】
また、駆動側の搬出ローラー１０８のローラー面の摩擦係数を低く設定することによって、搬出ローラー対１０７，１０８に過負荷保護機能を持たせることができる。これによって、シートＳは、パンチ穴周縁から過大な荷重が作用すると、同様に搬出ローラー１０７，１０８間でスリップする。従って、シートＳのパンチ穴周縁に作用する荷重の一部を逃がすことができる。
【００６４】
前記過負荷保護機構は、搬出ローラー１０８と駆動モーター１２０間の駆動力伝達機構側に設けることもできる。このような過負荷保護機構として、例えば、シートＳのパンチ穴周縁から駆動側の搬出ローラー１０８に作用する負荷が過大になると、駆動モーター１２０から伝達される駆動力を途中で制限するトルクリミッターがある。
【００６５】
前記トルクリミッターは、例えば、搬出ローラー軸１１２と搬出ローラー１０８との間に設けることができる。このようなトルクリミッターを設けることによって、シートＳのパンチ穴周縁から搬出ローラー１０８に過大な負荷が作用すると、搬出ローラー１０８は回転を停止する。前記トルクリミッターは、搬出ローラー軸１１２とプーリー１１６との間、搬入ローラー軸１１０とプーリー１１５又はプーリー１１８との間に設けることもできる。
【００６６】
上述したように、穿設刃２２は、パンチ部材２１下端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。本実施形態では、図１２（ａ）(ｂ）に示すように、穿設刃２２が移動しているシートＳのパンチ穴から離脱する際に、両方のＶ字状切欠きの溝底即ち底頂部２２ａを結ぶ直線Ｌvが、シート搬送方向Ａに関して直交するように配置されている。
【００６７】
これに対し、図１３（ａ）(ｂ）の実施形態では、穿設刃２２がシートＳのパンチ穴から離脱する際に、両方のＶ字状切欠きの底頂部２２ａを結ぶ直線Ｌv´が、シート搬送方向Ａを向くように配置されている。この場合、穿設刃２２の斜めに傾斜した刃先がパンチ穴から離脱する際にその周縁に触れてこれを損傷し、パンチ穴の品質を低下させる虞がある。
【００６８】
本実施形態では、穿孔刃２２がシートのパンチ穴から離脱する際の回転位置即ち直線Ｌvの向きを、図１２（ａ）(ｂ）のように予め設定することによって、高品質高品位のパンチ穴を形成することができる。このような穿設刃２２の回転位置は、パンチ部材２１に装着されるカム部材３１のカム溝３３によって決定され、前記パンチ部材に対するカム部材３１の取付位置によって調整可能である。
【００６９】
尚、穿設刃２２の回転位置即ち両方のＶ字状切欠きの底頂部２２ａを結ぶ直線Ｌvが、シートＳのパンチ穴から離脱する際に、正確にシート搬送方向Ａに直交している必要は無い。図１２ (ｂ）に示すように、パンチ部材２１がシートＳのパンチ穴から離脱する際に、両方のＶ字状切欠きの底頂部２２ａを結ぶ直線Ｌvが、シート搬送方向Ａに関して９０°±４５°の範囲内で交差することが好ましい。このように穿設刃２２を配置することによって、上述したパンチ穴の損傷をより確実に解消し又は減らすことができる。
【００７０】
また、穿設刃２２の２つのＶ字状切欠きは、それらの底頂部２２ａが必ずしもパンチ部材２１の軸線に関して点対称になるように配置しなくてもよい。本実施形態では、図１２（ａ）(ｂ）に示すように、両底頂部２２ａが、従ってそれらを結ぶ直線Ｌvが、パンチ部材２１の軸線Ｏよりも僅かにシート搬送方向Ａの下流側に位置している。
【００７１】
穿設刃２２は、前記円筒状周縁に前記Ｖ字状切欠きの２つの底頂部２２ａの間にそれぞれ尖端部２２b1，２２b2を有する。２つのＶ字状切欠きの位置が点対称でないことによって、前記尖端部は一方が他方よりもパンチ部材２１の軸線方向に沿って高くなる。本実施形態では、両底頂部２２ａが上述したように配置されているので、上流側の尖端部２２b1が下流側の尖端部２２b2よりも僅かに高くなる。
【００７２】
その結果、パンチ部材２１がシートＳのパンチ穴から離脱する際に、穿設刃２２は、下流側尖端部２２b2が上流側尖端部２２b1よりも僅かに早く、該上流側尖端部が前記パンチ穴の上流側周縁と係合している間に、パンチ穴から上方に離れる。これによって、シート搬送方向Ａに移動してくるシートＳのパンチ穴周縁が、下流側尖端部２２b2又はその周方向両側の穿設刃２２部分に接触し、損傷する虞が解消される。
【００７３】
図１４〜図１６は、本発明の穿孔システム１００に使用される穿孔装置の別の実施形態を示している。この実施形態の穿孔装置１３０は、上記実施形態の穿孔装置１と同様に、穿孔システム１００のフレーム２に取付ユニット３を用いて固定することができる。穿孔装置１３０は、フレーム２に突設されたピン（図示せず）との間に引張コイルばねが介装され、その付勢力によってシート搬送方向Ａ上流側のホームポジションに向けて常時付勢されている。
【００７４】
穿孔装置１３０は、穿孔部１３１と駆動部１３２とフレーム構造１３３とを有する。フレーム構造１３３は、概ね矩形の平板状部材からなる下側プレート１３４及び上側プレート１３５を有する。前記下側及び上側プレートは、穿孔されるシートをシート搬送方向Ａに沿って案内するための案内路を画定するように、一定の僅かな隙間をもって対向配置されると共に、一方の側（図１４における左側）でスペーサープレート１３６を挟んで一体に結合されている。上側プレート１３５には、穿孔部１３１が取り付けられる。
【００７５】
フレーム構造１３３は更に、下側プレート１３４のスペーサープレート１３６側の端部から垂直上向きに延長する側部プレート１３７と、上側プレート１３５の前記スペーサープレートとは反対側の端部から折曲されて、側部プレート１３７と対向して垂直上向きに延長する側部プレート１３８とを有する。側部プレート１３７，１３８間には、駆動部１３２が取り付けられる。
【００７６】
穿孔部１３１は、図１６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１４１を備える。パンチ部材２１と同様に、パンチ部材１４１は、その下端に形成された円筒状の穿孔刃１４２を有する。穿孔刃１４２は、パンチ部材１４１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１４１の上端部には、図１４に示すように、連結ピン１４３が該パンチ部材の軸線方向と直交する向きに貫通している。
【００７７】
上側プレート１３５には、パンチ部材１４１のための円柱状のガイドブロック１４４が一体に垂設されている。ガイドブロック１４４には、上下方向に円形のガイド孔１４５が貫設され、該ガイド孔には、パンチ部材１４１がその軸線方向に沿って上下に往復動自在に挿通されている。下側プレート１３４には、ガイド孔１４５の下側開口に対向する位置に、穿孔刃１４２によりシートＳを穿孔するための円形ダイ孔１４６が貫設されている。
【００７８】
駆動部１３２は、側部プレート１３７，１３８間に水平に回動自在に支持されたパンチ部材１４１のための駆動ロッド１５０を有する。駆動ロッド１５０には、円形偏心カム１５１が一体に回転するように外装されている。円形偏心カム１５１には、その外周面であるカム面１５２に摺接する内周面を有する円筒状のカムフォロワ部材１５３が被装されている。
【００７９】
カムフォロワ部材１５２の外周面には、パンチ部材１４１を支持するために、水平方向に離隔された１対の取付支持部１５４が突設されている。パンチ部材１４１は、その上端部を取付支持部１５４間に配置し、該パンチ部材から半径方向外向きに突出する連結ピン１４３の両端を、対応する各取付支持部１５４に回動自在に挿通支持させることにより、常に垂直に保持される。
【００８０】
駆動部１３２は更に、側部プレート１３７に横置きに、駆動ロッド１５０と平行に取り付けられた駆動モーター１５６を備える。側部プレート１３７の外側に突出する駆動モーター１５６の出力軸１５８の先端には、駆動歯車１５９が装着されている。他方、側部プレート１３７の外側に突出する駆動ロッド１５０の先端には、被動歯車１６０が装着されている。駆動歯車１５９と被動歯車１６０との間には、それらに噛合する中間歯車列１６１が介装され、駆動モーター１５６の回転をパンチ部材１４１に伝達し、該パンチ部材を減速して回転させる。
【００８１】
駆動モーター１５６には、回転量を検出して高精度に制御するために、エンコーダー１６２が設けられている。本実施形態のエンコーダー１６２は、図３の実施形態と同様に、光学透過型のものであるが、磁気式のエンコーダーや他の公知の様々なセンサーを用いることができる。
【００８２】
穿孔装置１３０は、図１の実施形態について図８〜図１１に関連して説明したように、所定のホームポジションに位置している待機状態で、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、穿孔動作を開始する。駆動モーター１５６が作動して、駆動ロッド１５０を図１６において時計周りに回転させ、円形偏心カム１５１のプロファイルに従って、パンチ部材１４１を図１６の上死点位置から軸線方向に下降させる。パンチ部材２１は、穿孔刃１４２がダイ孔１４６内に最下位置まで突入する下死点位置まで下降し、シートＳにパンチ穴が形成される。駆動モーター１５６が継続して回転することによって、パンチ部材１４１は前記下死点位置から軸線方向に前記上死点位置まで上昇し、次の穿孔動作に備えた待機状態に入る。
【００８３】
図１６（ｂ）に示すように、パンチ部材１４１の穿孔刃１４２は、両方のＶ字状切欠きの溝底即ち底頂部１４２ａを結ぶ直線Ｌvが、シート搬送方向Ａに関して直交するように配置されている。これによって、図３の穿孔装置１の場合と同様に、常に高品質高品位のパンチ穴をシートに形成することができる。本実施形態においても、穿孔刃１４２の前記Ｖ字状切欠きの底頂部１４２ａを結ぶ直線Ｌvは、必ずしもシート搬送方向Ａに直交していなくてもよく、シート搬送方向Ａに関して９０°±４５°の範囲内で交差するように配置すればよい。それによって同様に、移動しているシートに形成されるパンチ穴が穿孔刃１４２自体によって損傷したり品質低下する虞を、より確実に解消し又は減らすことができる。
【００８４】
また、本実施形態においても、穿設刃１４２の２つのＶ字状切欠きは、それらの底頂部１４２ａが必ずしもパンチ部材１４１の軸線に関して点対称になるように配置しなくてもよい。前記両Ｖ字状切欠きの底頂部１４２ａを結ぶ直線Ｌvが、パンチ部材２１の軸線Ｏの僅かにシート搬送方向Ａ下流側を通過するように配置することによって、穿設刃１４２は、上流側の尖端部１４２b1が下流側の尖端部１４２b2よりも僅かに高くなる。これにより、パンチ部材１４１がシートＳのパンチ穴から離脱する際に、穿設刃１４２は、下流側尖端部１４２b2が上流側尖端部１４２b1よりも僅かに早く、パンチ穴から上方に離れるので、パンチ穴周縁が、下流側尖端部１４２b2又はその周方向両側の穿設刃１４２部分によって損傷する虞が解消される。
【００８５】
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。また、本発明の穿孔システムは、画像形成装置やその後処理装置だけでなく、搬送されるシートにパンチ穴を穿設する機能を備えたあらゆるシート又は用紙処理装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００８６】
１，１３０  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
１１，１３１  穿孔部
１２，１３２  駆動部
１３，１３３  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
１８，２０  側部プレート
１９    上部プレート
２１，１４１  パンチ部材
２２，１４２  穿孔刃
２２ａ，１４２ａ  底頂部
２８，１４６  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
４８，１５６  駆動モーター
４９，１５８  出力軸
５０，１５９  駆動歯車
５２    中間歯車
５５，１６２  エンコーダー
６０    ポジションセンサー
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
１５０  駆動ロッド
１５１  円形偏心カム
１５２  カム面
１５３  カムフォロワ部材
【図１】
2017074641.tif 000003
【図２】
2017074641.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2017074641.tif 000007
【図６】
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【図７】
2017074641.tif 000009
【図８】
2017074641.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2017074641.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2017074641.tif 000014
【図１３】
2017074641.tif 000015
【図１４】
2017074641.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
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