JP2007191245A - 用紙穿孔装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パンチユニットの個体差、環境の変化等、穿孔処理の負荷が異なる場合であっても、穿孔処理を確実に行い、穿孔刃をＨＰに停止させる用紙穿孔装置を提供する。
【解決手段】穿孔する用紙の厚さに応じて、パンチモータに対し、１）通常駆動の際のＯＮ時間、２）チョッピング駆動（ＰＷＭ駆動）のＯＮ時間とＯＦＦ時間の合計時間、及び３）逆転ブレーキのＯＮ時間をそれぞれ制御する。
【選択図】図５

Description

本発明は、パンチユニットの個体差、環境の変化に応じたパンチモータのブレーキ制御を工夫した用紙穿孔装置に関する。

画像形成後の後処理として穿孔処理が選択された場合、用紙穿孔装置（以下、パンチユニットともいう）の穿孔位置に用紙が供給されると、穿孔刃の出ていないホームポジション(以下、ＨＰという)から、穿孔刃を下降あるいは上昇させて穿孔作業が行われる。

パンチユニットの駆動には用紙穿孔に必要なトルクを確保するため、ＤＣモータが多用されている。例えばＤＣモータの正転・逆転を制御し、半回転で１回の穿孔処理が行われている。また、機種により、２穴穿孔／３穴穿孔の切り換え機能を備えたものもある。

従来、モータの駆動量を検出するために、モータの駆動に伴って回転するエンコーダとエンコーダ用センサとを組み合わせ、エンコーダから得られるパルスをカウントし、用紙の紙厚に応じてブレーキをかけることが行われている（例えば、特許文献１参照）。

一般的に、パンチユニットには、機構部分の動作性能や、部品製造あるいは組み立て等に伴う個体差が存在する。また、商用電源の電圧変動は、駆動モータによる穿孔力に大きく影響する。さらに、周囲の温度、湿度といった環境の変動も穿孔処理の際の負荷を変化させる。
特開２００５−１４１６０号公報

従来の構成では、一様に穿孔処理を実行すると、穿孔の際の負荷の小さいパンチユニットでは、オーバーランし、負荷の大きいパンチユニットでは、逆転ブレーキが効きすぎて逆転し、穿孔刃がＨＰから戻ってしまうことがあった。

そこで、本発明は上記課題を解決するものであり、パンチユニットの個体差、環境の変化等に対してもパンチモータに取着した穿孔刃をＨＰに停止させることができる用紙穿孔装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態によれば、穿孔刃によって用紙に穿孔する用紙穿孔装置であって、穿孔処理のための駆動モータと、前記穿孔刃のホームポジションを検出するためのホームポジション検出手段と、前記駆動モータの駆動又は停止の制御用トリガーを発生させるトリガー発生手段と、前記ホームポジション検出手段と前記トリガー発生手段の出力に応じて前記駆動モータの駆動又は停止動作を制御する制御手段とを備え、この制御手段による前記駆動モータの制御は、駆動モータの通常駆動時間、チョッピング駆動のＯＮ時間とＯＦＦ時間の合計時間及び逆転ブレーキのＯＮ時間による制御を、装置自体の個体差及び又は環境の変化に応じて補正することによって、ホームポジションに停止させることを特徴とする用紙穿孔装置を提供する。

前記補正の内容は、前記穿孔刃が実際の穿孔処理を伴わずに、ホームポジションからホームポジションへの移動に要する前記駆動モータの負荷を基準負荷との比較によって決定するものであることを特徴とする。

また、前記駆動モータの制御は、負荷が重い場合には、基準に対して駆動モータのチュッピング駆動のＯＮ時間を長くし、逆転ブレーキのＯＮ時間を短くするとの補正を行うことを特徴とする。

さらに、前記駆動モータの制御は、負荷が軽い場合には、基準に対して駆動モータのチュッピング駆動のＯＮ時間を短くすることを特徴とする。

また、前記駆動モータの制御は、負荷が軽い場合には、さらに、駆動モータのチュッピング駆動のＯＦＦ時間を長くすることを特徴とする。

本発明によれば、パンチユニットの個体差、環境の変化等、穿孔処理の負荷が異なる場合であっても、穿孔処理を確実に行い、穿孔刃をＨＰに停止させることができる。

以下、本発明の実施の形態について、説明する。

複写機等の画像形成装置（図示しない）は、基本的に、画像処理部、画像書き込み部、画像形成部、給紙カセット、給紙手段、搬送部、転写分離部、定着装置、排紙手段、制御部を備えている。

また、画像形成装置の上部には、自動原稿送り機構と原稿画像走査露光系から成る画像読取機構装置が設置されるとともに、操作部が設けられている。操作部には、例えば用紙穿孔モードを指定するためのパンチキー、メッセージ表示用の表示パネル、入力キー、テンキー、テンキー用クリアキー、リセットキー、ストップキー及びスタートキーを備えている。ユーザはこの操作部を操作することによって、各種モード、コピー枚数、穿孔処理等を指定できるようになっている。

画像形成装置において画像形成された用紙は、帳合、ステイプル処理、穿孔処理等を施す場合には、排紙ローラから排紙され、用紙後処理装置（図示しない）に受け取られる。この用紙後処理装置は、基本的に待機トレイ、処理トレイ、ステイプラ、パンチユニット、排紙トレイ等を備えている。

ユーザによって用紙穿孔モードが選択されたとき、画像形成済みの用紙に対してパンチユニットによってファイリング用の孔が穿孔された後、排紙トレイ上に排出される。パンチ処理を要しない用紙は、搬送路が切り換えられ、例えば排紙ローラに挟持されて排紙トレイ上に排出される。パンチユニットによる用紙穿孔処理は、操作部のパンチキーが押圧されて、用紙穿孔モードが設定されているときに実行されるようになっている。

用紙後処理装置は、用紙穿孔用として、パンチユニットを備え、用紙後処理装置内に設けられる搬送ガイド（搬送路）や搬送ローラ（搬送手段）と連携してパンチ処理が行われる。

パンチユニットのパンチ穿孔部は用紙Ｐの搬送方向に直交し、搬送路を跨ぐ位置に配設されている。パンチ穿孔部としては、既に周知のもので構成することができ、例えば穿孔用刃、パンチダイ、用紙ガイド、復帰スプリング等を備えている。本発明はパンチ穿孔部そのものに関するものではないから、パンチ穿孔部の詳細は省略する。

パンチユニットは、２穴及び３穴のパンチが可能であり、２穴で穿孔するか３穴で穿孔するかの選択、及びそのときの駆動機構は、公知の技術であるので、ここでの説明は省略する。

図１に示すように、パンチユニット１０は、穿孔処理のための駆動モータ３と、穿孔刃のホームポジションを検出するためのホームポジション検出手段１と、駆動モータの駆動又は停止の制御用トリガーを発生させるトリガー発生手段２と、ホームポジション検出手段とトリガー発生手段の出力に応じて駆動モータの駆動又は停止動作を制御する制御手段（図示しない）とを備えている。この制御手段による駆動モータの停止制御は、駆動モータのチョッピング駆動、ショートブレーキ、逆転ブレーキ動作の組み合わせにより、ホームポジションに停止させる。これらの詳細は、後述する。

用紙後処理装置に搬送された用紙はパンチユニット１０に進入し、穿孔動作が行われる。駆動モータ３は、正転／逆転の半回転駆動しながらパンチ動作する駆動源で、ＤＣブラシモータが好適である。穿孔の駆動源であるＤＣブラシモータ３が回転すると、ギア５、クランクギア６が回転し、スライドリンク４が左右にスライドする。スライドリンク４のスライドによって、穿孔刃が上下に動き穿孔動作が行われる。スライドをパンチの上下動に伝達する機構は、公知の機構を使用することができる。

図２に示すように、ホームポジション検出手段１は、ＨＰを示す２ケ所の切り欠き部１１、１２が形成された遮光板１Ａと透過型フォトセンサ(図示しない）を備えている。遮光板１Ａは、透過光を遮蔽する遮光部が形成され、透過型フォトセンサと駆動モータの回転に伴って回転する。この遮光板１Ａを上下方向から挟むように、フォトセンサが配設され、遮光板１Ａの位置によって遮光されるか透過されるかによって、センサ出力が変化することを利用する。

トリガー発生手段２は、６０度の回転角をもつ遮蔽部２１、２２、２３が１２０度の間隔で３ケ所形成されたトリガータイプのセンサであり、点対称でかつ線対称に形成された板２Ａを備えている。このトリガーセンサ２は、パンチモータ３と連動して回転し、遮蔽部２１、２２、２３のエッジをトリガーとして処理を切り換え、パンチモータ３にブレーキ制動をかけるものである。

本実施形態では、次のような３段階のブレーキ制御を行っている。

１）チョッピング駆動（ＰＷＭ駆動）
このブレーキ制御は、ＤＣモータ３に印加する直流電流を規則的に断続させることにより、徐々に穿孔刃のスピードを緩和させるものである。例えばパルス幅変調(PWM)で駆動して速度制御する。

２）ＯＦＦ制御
このブレーキ制御は、完全にＤＣモータ３の駆動電流をＯＦＦにするものである。

３）逆転駆動（ＣＣＷ駆動）
このブレーキ制御は、ＤＣモータ３を逆回転、例えば半時計回りに回転させるものである。

これら、３段階のブレーキ制御の切り換えのタイミングは、トリガーセンサ２のエッジをトリガー、すなわち遮蔽→透過→遮蔽という変化をトリガーとして行われる。

上述したように、トリガーセンサ２の遮光板２Ａは、点対称でかつ線対称に形成されている。このため、ＤＣモータ３の正転／逆転が同じ処理で行えるというメリットがある。すなわち、トリガーセンサ２の遮光板２Ａの逆側のエッジによる透過→遮蔽の変化をトリガーとして３段階のブレーキ制御を行うことができる。また、トリガーセンサ２の遮光板２Ａの形状として特徴的な点として、透過、遮蔽が等間隔であることが挙げられる。

本実施形態に係る用紙穿孔装置での基本的なパンチモータの駆動制御は、
１）通常駆動の際のＯＮ時間
２）チョッピング駆動（ＰＷＭ駆動）のＯＮ時間とＯＦＦ時間の合計時間（以下、ＰＷＭ１クロックという)
３）逆転ブレーキのＯＮ時間
の制御で行う。

そして、パンチユニットの個体差、環境の変化等による穿孔処理の負荷変動を吸収するために、パンチモータの駆動及び停止を図４のフローチャートに示されるように制御して穿孔処理を実行する。

まず、画像形成装置において用紙に画像が形成されてから、後処理装置に向けて用紙が排出されてくるまでには所定の時間を要する。そこで、この時間を利用して、穿孔刃をＨＰからＨＰまで移動させ、穿孔の擬似動作を行わせる（ステップＳ４１）。この擬似動作に要したパンチモータのＯＮ−ＯＦＦ駆動から、パンチユニットの負荷を算出する（ステップＳ４２）。

次いで、算出された負荷に応じた、１）通常駆動の際のＯＮ時間、２）ＰＷＭ１クロック時間及び３）逆転ブレーキのＯＮ時間を算出する（ステップＳ４３）。

次に、抽出された各制御時間に基づき所要の穿孔処理を行って（ステップＳ４４）、パンチモータの駆動を終了する。

図５に駆動モータ制御のタイミングチャートの一例を示す。図５において、チョッピング駆動（ＰＷＭ駆動）のＯＮ時間は、「ａ」で示され、ＰＷＭ１クロックが、「ｂ」で示されている。さらに、逆転ブレーキのＯＮ時間が、「ｃ」で示されている。

ここで、ＨＰからＨＰへの擬似動作に要するＯＮ−ＯＦＦ駆動の基準回数（以下、イニシャルＰＷＭ回数という）を、仮に１２回とする。この基準回数は、複数のパンチユニットを駆動させ、統計的に定めることができる。

負荷が軽い場合、すなわち、イニシャルＰＷＭ回数＜１２の場合：
ａ＝ａ−（イニシャルＰＷＭ回数−１２）×１０００μｓｅｃ
但し、ａ＜０のとき、ｂ＝ｂ×３とする。これは、通常ＰＷＭ駆動は、２クロックで終了するため、ｂを３倍にすると、１クロックで終了できるからである。

負荷が重い場合、すなわち、イニシャルＰＷＭ回数＞１２の場合：
ａ＝ａ＋（イニシャルＰＷＭ回数−１２）×４００μｓｅｃ
ｃ＝ｃ−（イニシャルＰＷＭ回数−１２）×３ｍｓｅｃ
このように、負荷が重い場合には、駆動のＯＮ時間を長くし、逆転ブレーキの時間が短くなるように補正している。

以上述べた如く、パンチユニットの個体差、環境の変化等、穿孔処理の負荷が異なる場合であっても、チョッピング駆動（ＰＷＭ駆動）のＯＮ時間及び逆転ブレーキのＯＮ時間を補正することにより、確実に穿孔処理、穿孔刃のＨＰへの停止が実現できる。

本発明は上記した実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることはいうまでもない。

本発明の一実施形態に係るパンチユニットの要部を示す斜視図である。 各遮光板の位置関係の説明図である。 パンチユニットの動作時における各遮光板の位置関係の説明図である。 個体差に応じた穿孔処理の動作を説明するフローチャートである。 駆動モータ制御のタイミングチャートである。

符号の説明

1・・・パンチ装置、2・・・パンチ装置揺動機構、3・・・用紙サイズ検出センサ、4・・・用紙前後端検出センサ、5・・・ホームポジションセンサ、6・・・第１のスキュー検知センサ、7・・・第２のスキュー検知センサ、8・・・コントローラ、10・・・パンチユニット。

Claims (5)

1. 穿孔刃によって用紙に穿孔する用紙穿孔装置であって、
   穿孔処理のための駆動モータと、
   前記穿孔刃のホームポジションを検出するためのホームポジション検出手段と、
   前記駆動モータの駆動又は停止の制御用トリガーを発生させるトリガー発生手段と、
   前記ホームポジション検出手段と前記トリガー発生手段の出力に応じて前記駆動モータの駆動又は停止動作を制御する制御手段とを備え、
   この制御手段による前記駆動モータの制御は、駆動モータの通常駆動時間、チョッピング駆動のＯＮ時間とＯＦＦ時間の合計時間及び逆転ブレーキのＯＮ時間による制御を、装置自体の個体差及び又は環境の変化に応じて補正することによって、ホームポジションに停止させることを特徴とする用紙穿孔装置。
2. 前記補正の内容は、前記穿孔刃が実際の穿孔処理を伴わずに、ホームポジションからホームポジションへの移動に要する前記駆動モータの負荷を基準負荷との比較によって決定するものであることを特徴とする請求項１記載の用紙穿孔装置。
3. 前記駆動モータの制御は、負荷が重い場合には、基準に対して駆動モータのチュッピング駆動のＯＮ時間を長くし、逆転ブレーキのＯＮ時間を短くするとの補正を行うことを特徴とする請求項１記載の用紙穿孔装置。
4. 前記駆動モータの制御は、負荷が軽い場合には、基準に対して駆動モータのチュッピング駆動のＯＮ時間を短くすることを特徴とする請求項１記載の用紙穿孔装置。
5. 前記駆動モータの制御は、負荷が軽い場合には、さらに、駆動モータのチュッピング駆動のＯＦＦ時間を長くすることを特徴とする請求項４記載の用紙穿孔装置。

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