JP2011031348A - 孔明け装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従前の装置と基本構造を同じにしたままで、大きな穿孔力及びパンチの回転により高い性能での穿孔を可能とする。
【解決手段】パンチ６を上下方向に案内するガイド孔２１を、幅狭な上部２１ａに対して下部２１ｂを幅広（ｂ＞ａ）とし、その間に傾斜面２１ｃ１，２１ｃ２を形成する。作動ピン１１がカム１０に係合して、カム板３の往復動によりパンチ６を上下動して穿孔する。穿孔位置にて、作動ピン１１がガイド孔の傾斜面２１ｃに当接して、パンチ６を回転すると共に、カム傾斜角αをガイド孔傾斜角β減じて大きな穿孔力を得る。
【選択図】図２

Description

本発明は、パンチとダイを係合させて、シートに孔を明ける孔明け装置に係り、特に複写機、プリンタ、ファクシミリ、印刷機及びこれらの複合機器等の画像形成装置に付属して用いられ、紙に綴じ孔を明ける孔明け装置に適用して好適な孔明け装置にある。

本出願人等は、パンチの移動方向と直交するカム板の往復動により、パンチを上下動して紙に孔をあける孔明け装置を開発した（例えば特許文献１参照）。本孔明け装置１は、図６に示すように、本体フレーム２を有しており、該本体フレーム２には、カム板３が左右方向に移動自在に支持されると共に、複数個のパンチ６が上下方向に移動自在に支持されている。また、本体フレーム２との間に用紙の通過スペースＳを隔ててダイプレート７が配設されており、該ダイプレート７には上記パンチ６に対向してダイ（孔）９・・・が形成されている。上記カム板３には所定間隔を隔てて溝孔からなる複数個のカム１０・・・が形成されており、前記各パンチ６にはそれぞれ作動ピン１１が植設されている。また、上記本体フレーム２には上下方向に延びる直線状の長孔からなるガイド孔１２が形成されており、前記ピン１１が上記カム１０及びガイド孔１２に案内されている。

電動モータ１３の回転が減速装置１５を介してピニオン１６に伝送され、該ピニオン１６がラック１７に係合して、カム板３を往復動する。該カム板３の往復動により、ピン１１がカム１０及びガイド孔１２に案内されてパンチ６が上下方向に移動し、ダイ孔９との間でスペースＳに位置する用紙に孔を明ける。上記パンチ６は、カム板３の一方向移動により、カム１０の一端直線部１０ａに位置する状態で上部分に保持され、カム１０のＶ字状部１０ｂで上下方向に往復動し、他端直線部１０ｃに移動した状態で再び上部分に保持される。この際、上記ピン１１が直線状の長孔からなるガイド孔１２に案内されるので、パンチ６は、軸線廻りに回転することなく上下方向に移動する。

特開２００１−９７９１号公報

本孔明け装置１は、設置スペース等の関係で駆動モータ１３の容量が、所定の大きさに制限されて、カム板３の推力Ｑが限られている中で、パンチ６による大きな穿孔力Ｆを得ようとするには、カム１０のＶ字状部１０ｂの傾斜角（くさび角）αを小さくすることが有効である。

用紙に孔を明けるため必要なパンチの移動距離ＰＬを確保しなければならないので、カム１０の傾斜角αを小さくすると、カム板３の移動距離（スライドストローク）ＳＬを大きくする必要がある。このようにカム板３の移動距離ＳＬを大きくすると、穿孔に要する時間が長くなると共に孔明け装置の寸法も大きくなり、最近のプリンタ等の画像形成装置の高速化及び厚紙への穿孔に対応できない。今までと同等な設置スペースで大きな変更を伴うことなく、高性能な孔明け装置の現出が望まれている。

そこで、本発明は、比較的簡単な構成でもって、カム板の移動距離を増加することなく、確実かつ効率的に被穿孔材に孔を明けることを可能とし、もって上述した課題を解決した孔明け装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、パンチ（６）とダイ（９）とを係合させて、被穿孔材に孔をあける孔明け装置において、
前記パンチ（６）の側面から突出するように固定された作動ピン（１１）と、
前記パンチの移動方向（例えば上下方向）と直交する方向（例えば左右方向）に往復動されるカム板（３）と、
前記カム板に形成され、前記作動ピン（１１）と係合する溝孔からなり、Ｖ字状部（１０ｂ）、該Ｖ字状部の一端から延びる一方の直線部（１０ａ）及び前記Ｖ字状部の他端から延びる他方の直線部（１０ｃ）を有するカム（１０）と、
固定部材（２）に形成され、前記作動ピン（１１）を案内する所定形状のガイド孔（２１）と、を備え、
前記ガイド孔（２１）は、前記カムの直線部（１０ａ，１０ｃ）に対応する位置にあって前記作動ピン（１１）と適合する幅（ａ）からなる一端部（２１ａ）と、前記カムのＶ字状部（１０ｂ）に対応する位置にあって、該一端部（２１ａ）から前記カム板（３）の移動方向の両側に拡がる方向の傾斜面（２１ｃ１，２１ｃ２）と、を有し、
前記カム板（３）の移動に基づき、前記カムのＶ字状部の傾斜面（１０ｂ１又は１０ｂ２）に前記作動ピン（１１）が係合して前記パンチ（６）が軸方向に移動し、被穿孔材に穿孔する穿孔位置（Ｂ１又はＢ２）にて、前記作動ピン（１１）が前記ガイド孔（２１）の一方の傾斜面（２１ｃ１又は２１ｃ２）に案内されて、前記パンチ（６）を、その軸線（Ｖ−Ｖ）廻りに回転すると共に該パンチを軸方向に移動する前記カムの傾斜面の傾斜角（α）を減ずるように作用する（α−β）、
ことを特徴とする孔明け装置にある。

好ましくは、前記ガイド孔（２１）は、前記カムのＶ字状部（１０ｂ）の底部分（Ｕ）に対応する位置にあって、前記一端部（２１ａ）より広い幅（ｂ）の他端部（２１ｂ）を有し、前記一端部（２１ａ）、両傾斜面（２１ｃ１，２１ｃ２）及び他端部（２１ｂ）にてビン形状を形成してなる。

前記カム板（３）及び前記パンチ（６）を移動自在に支持する本体フレーム（２）を備え、
該本体フレーム（２）に前記ガイド孔（２１）を形成してなる。

なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これにより特許請求の範囲の記載に何等影響を及ぼすものではない。

請求項１に係る本発明によると、被穿孔材に孔を明ける穿孔位置において、作動ピンは、ガイド孔の傾斜面に案内されて、パンチを穿孔方向に移動するカムの傾斜面の傾斜角を減ずるよう作用し、大きな穿孔力Ｆを得ると共に、パンチ自体が軸線廻りに回転して、上記穿孔力による剪断力（いわゆる押し切り）に、上記パンチ刃先部の回転による切断（いわゆる引き切り）が加えられ、シート等の被穿孔材を高い効率で確実かつ容易に孔明けすることができる。

パンチは、大きな穿孔力を必要とする穿孔位置にあっては、ガイド孔の傾斜角分だけ遅くなるが、カム板の少なくとも１行程にあっては、例えば戻り行程で上記パンチの遅れは回復されるので、カム板の往復移動量（ＳＬ）及びパンチのストローク（ＰＬ）は同じであり、上記高い効率に基づく穿孔により厚板の孔明けにも対応でき、また高速化された画像形成に対応する用紙のスループットにも対応できる。

作動ピンを案内するガイド孔の形状を変えるだけの簡単な構成で足り、従来の孔明け装置と同じスペースに設置でき、従来の画像形成装置の仕様のままで本孔明け装置を取付けることができ、また従来の装置と置き換えることも可能である。

請求項２に係る本発明によると、ガイド孔の傾斜面が、最も大きな穿孔力を必要をする穿孔開始位置に対応し、該穿孔開始位置付近でのパンチの回転を伴う大きな穿孔力により、容易かつ確実に被穿孔材に孔を明けることができる。

請求項３に係る本発明によると、カム板及びパンチを支持する本体フレームにガイド孔を形成したので、本体フレームの前壁に所定形状のガイド孔を容易かつ確実に、またコンパクトな構成のままで安価に形成することができる。

本発明に係る孔明け装置を示す縦断面図。 図１のＡ矢視図。 孔明け装置の作動を示す図で、（ａ）はカム板及びパンチの各力及び作動距離の関係を示し、（ｂ）は従前の装置による作動を示し、（ｃ）は本発明による装置の作動を示す。 本発明による孔明け装置の効果を示す図で、（ａ）は表、（ｂ）はグラフを示す。 他の実施の形態によるガイド孔を示す図で、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ異なる形状を示す。 従来の孔明け装置全体を示す正面断面図。

以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。なお、ピン１１を案内するガイド孔を除いた基本構造は、図６に示したものと同様である。

孔明け装置１_１は、図１及び図２に示すように、本体フレーム２を有しており、本体フレーム２の上壁２ａ及び下壁２ｂに形成された孔１９，２０に亘ってパンチ６が上下方向に移動自在に支持されている。本体フレーム２の前壁２ｃに沿ってかつ上壁及び下壁２ｂの間に案内されてカム板３が左右方向に移動自在に支持されている。前記パンチ６にはその軸線Ｖ−Ｖに直交するように円筒状の作動ピン１１がネジ止め等により固定されており、該作動ピン１１は、カム板３に形成された溝孔からなるカム１０及び前壁２ｃに形成された所定形状の切欠きからなるガイド孔２１を貫通して延びている。

なお、上記説明において、パンチ６の移動方向を上下方向（Ｙ方向）とし、カム板３の移動方向を左右方向（Ｘ方向）とし、作動ピン１１の軸線方向を前後方向としたが、これは、一般に用紙が水平方向に搬送され、それに垂直にパンチで孔をあけるために上述のように規定したが、これに限らず、上記各方向は、互に直行する３方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を意味する。

前記本体フレーム２の下壁２ｂに対向してダイプレート７が配設されている。ダイプレート７には、上記パンチ６に対向する位置にダイ（孔）９が形成されており、またダイプレート７と本体フレームの下壁２ｂとの間に用紙通過スペースＳを隔てるようにして両者は位置決め固定されている。また、パンチ６の先端は、Ｖ字状の刃先部６ａとなっており、ダイ孔９は、該刃先部６ａの直径より僅かに大きい径からなり、刃先部６ａがダイ孔９に嵌合・係合することにより、用紙を剪断して丸孔を明ける。なお、パンチの刃先部は、中心線に対して、左右対称な図示の形状に限らず、例えばＷＯ２００６／０３８２９１号公報に示すように、シャー角の頂部が、パンチ軸中心線から所定量オフセットされているもの、又は２段のシャー角からなるもの等、他の形状でもよい。

前記カム板３に形成されたカム１０は、図２に詳示するように、左下り傾斜１０ｂ１及び右下り傾斜１０ｂ２からなるＶ字状部１０ｂと、左下り傾斜の上端から水平方向に延びる一端直線部１０ａと、右下り傾斜の上端から水平方向に延びる他端直線部１０ｃとからなる。なお、一端直線部１０ａが他端直線部１０ｃに対して長く形成されているが、これは、ＷＯ２００４／０３５２７４号公報に示すように、２孔又は３孔等の第１グループと、４孔等の第２グループとを、共通するパンチを含んで切換えるためのカム形状によるものであり、本発明はこれに限らず、図６に示すように、カムとパンチが１対１に対応しているもの等、他のカム形状のものでもよいことは勿論である。

本発明に係る前壁２ｃに形成されたガイド孔２１は、図２に詳示するように、下部２１ｂが上部２１ａに比して幅広となっているビン形状からなる。詳しくは、ガイド孔上部２１ａは、ピン１１の直径より僅かに大きな（ピン１１に適合する）幅ａからなると共に、カム１０の直線部１０ａ，１０ｃに対応する位置に形成されており、作動ピン１１が、上記カム直線部１０ａ，１０ｃにあっては、パンチ６を回動することなく保持すると共に、直線状に上下方向に案内して移動する。ガイド孔下部２１ｂは、カム１０のＶ字状部１０ｂの底部分Ｕに対応して、ピン１１の直径よりも大きい幅ｂからなり、例えば上部の幅ａに比して下部の幅ｂが１．３〜２．０倍、好ましくは１．５〜１．６倍になるように広く形成されて、ピン１１が左右方向に所定量（ｂ−ａ）移動し得る幅からなる。

そして、ガイド孔２１は、上部２１ａと下部２１ｂとの間が所定角度βからなる傾斜面２１ｃ１，２１ｃ２にて滑らかに連続されている。左右の傾斜面２１ｃは、同じ高さ位置にあってかつ左右対称に形成されており、カム１０の角度αからなる傾斜面１０ｂ１，１０ｂ２に対応し、少なくともパンチ６が用紙に孔を明ける際の最大穿孔力を必要とする部分を含む近傍に対応している。

ついで、上述した構成に基づく本実施の形態の作用について、図３を参照しつつ説明する。カム板３を左右方向の一方向、例えば図３（ａ）に示すように右方向に移動すると、カム板３に作用する推力がＱ、カム１０により上下方向に変更される穿孔力をＦ、カム１０と作動ピン１１との作用する摩擦係数をμとすると、摩擦力μ＊Ｆとなる。ここで、図３（ｂ）に示すように、ガイド孔１２が直線状の長孔（図６参照）であると、カム板の左方向一行程において、パンチ６は作動ピン１１が一端直線部１０ａに位置する待機位置Ａ、Ｖ字状部１０ｃの左下げ傾斜面１０ｃ１に位置する穿孔位置Ｂ、Ｖ字状部１０ｃの底部Ｕに位置する屑の排出位置Ｃ、そして右下げ傾斜面１０ｃ２に位置する戻り行程（Ｃ→Ｂ）を経由して、他端直線部１０ｃに位置する待機位置Ａに復帰する。この位置から、カム板３を右方向に移動すると、同様に、待機位置Ａ、穿孔位置Ｂ、屑の排出位置Ｃ、そして戻り行程（Ｃ→Ｂ）を経由して、作動ピン１１が一端直線部１０ａに位置する待機位置Ａに復帰する。

上記パンチ６の上下移動（Ａ−Ｂ−Ｃ）において、溝孔からなるカム１０と作動ピン１１との摩擦力μ＊Ｆの外に、その反力としてカム板３と本体フレーム２との間にも同じ摩擦力μ＊Ｆが作用するので、摩擦力は［２＊Ｆ＊μ］となる。カム１０の傾斜面１０ｃ１，１０ｃ２の傾斜角（くさび角）はαであるので、カム板３に作用する推力Ｑとパンチ６に作用する穿孔力Ｆとは、
Ｑ＝Ｆ＊（ｔａｎα＋２＊μ） （１）
となり、傾斜角（くさび角）αの効果（穿孔力Ｆ／カム板推力Ｑ）の関係は、
Ｆ／Ｑ＝１／（ｔａｎα＋２＊μ） （２）
となる。この際、カム板３は左右方向に移動距離ＳＬ移動し、これによりパンチ６は上下方向に移動距離ＰＬ移動する。

また、上記図３（ｂ）に示す穿孔では、パンチ６は、直線状のガイド孔１２に案内されるので、軸線Ｖ−Ｖを中心として回転することはなく、上記穿孔力Ｆに基づくダイ孔９との間の剪断力のみ、即ちパンチを用紙に直角に押し付けて孔を明ける押し切りの方法により穿孔される。

ついで、図３（ｃ）に沿って、本発明による穿孔について説明する。作動ピン１１がカム１０の一端直線部１０ａに位置する待機位置Ａの状態から、カム板３が所定推力Ｑで右方向に移動すると、作動ピン１１がカム１０のＶ字状部の左下り傾斜面１０ｃ１に入ると共に、ガイド孔２１の直線状の上部２１ａから傾斜面２１ｃ１に当接するように移行する。更にカム板３が右方向に移動することに伴い、作動ピン１１はカムの傾斜角αからなる傾斜面１０ｂ１に案内されて下方に移動すると共に、ガイド孔の傾斜面２１ｃ１に案内されて、軸線Ｖ−Ｖを中心に所定量回動する。カム板３が更に右方向に移動すると、作動ピン１１はガイド孔の傾斜面２１ｃ１から幅広の下部２１ｂの右直線壁に移動し、パンチ６の回転が停止すると共に、カムのＶ字状部１０ｂの底部分Ｕに至る。パンチ６は、上記カム及びガイド孔の傾斜面１０ｂ１及び２１ｃ１部分に対応する部分が穿孔位置Ｂ１となり、底部分Ｕ及び下部２１ｂに対応する部分が屑の排出位置Ｃ１となる。

上記穿孔位置Ｂ１にあっては、パンチ６は、カム１０の傾斜角αに対してガイド孔２１の傾斜角βだけマイナス方向（小さくなる方向）に作用する。これにより、パンチ６は、カム１０の傾斜面に対し遅くなる方向に軸線廻りに回動し、カム１０の傾斜面による下方向の移動をガイド孔の傾斜角β分遅らせるように作用して、その分、パンチ６は、大きな穿孔力Ｆを得ることになる。即ち、カム板３の推力Ｑと、パンチ６の穿孔力Ｆとの関係は、
Ｑ＝Ｆ＊｛（ｔａｎ（α−β）＋２＊μ）｝ （３）
となり、傾斜角の効果（穿孔力Ｆ／推力Ｑ）は、
Ｆ／Ｑ＝１／｛ｔａｎ（α−β）＋２＊μ｝ （４）
となる。従って、カム１０の傾斜角（くさび角）αをガイド孔２１の傾斜角βが補足することになり、その分（傾斜角β分）、パンチの穿孔力Ｆを増大する。

更に、上記穿孔位置Ｂ１にあって、パンチ６は、ガイド孔２１の傾斜面２１ｃ１に沿って回動し、上述した穿孔力Ｆに基づく剪断による押し切りに、パンチの刃先部６ａを回転することにより切り削く、いわゆる引き切りによる方法（パイプ状の刃先部をネジにより押し付けつつ回転して孔を明ける方法）が加えられ、用紙に効率よく孔を明けることができる。

更に、カム板３が右方向に移動すると、作動ピン１１がカムの底部Ｕから右下り傾斜面１０ｂ２に案内されて上方に移動すると共に幅広下部２１ｂの右壁面ｒに沿って移動し（Ｃ１→Ｂ１）、そしてガイド孔の傾斜面２１ｃ１に沿ってパンチ６を逆方向に回転しつつ、上部２１ａに移行すると共に他面直線部１０ｃに移行して、パンチ６は、待機位置Ａとなる。この行程では、上記位置Ｂ１にて、カム傾斜角αに対してガイド孔傾斜角βが進める方向、即ちカム傾斜角が大きくなる方向に作用するが、該行程は戻り行程であって、パンチ６に大きな力を作用する必要がなく、パンチ６を素早く待機位置Ａに戻すことができる。

カム板３を左方向に移動すると、作動ピン１１は、他端直線部１０ｃからＶ字状部１０ｂを経由して一端直線部１０ａに移動すると共に、ガイド孔２１の左壁面ｌに当接して移動して、Ａ→Ｂ２→Ｃ２、そしてＣ２→Ｂ２→Ａのように移行し、パンチ６は、先の説明と同様に、穿孔位置Ｂ２にて穿孔力Ｆを増大すると共に回転して、効率よく孔を明けることができる。カム板３の右方向移動にあっては、作動ピン１１は、カム１０との摩擦力により必ずガイド孔２１の右壁面ｒに当接し、カム板３の左方向移動にあっては、同様に、作動ピン１１は、ガイド孔２１の左壁面ｌに当接し、パンチ６を所定限定運動にて正確にガイドする。

上記式（４）に基づき、摩擦係数μを０．２として計算すると、図４（ａ）（ｂ）の通りとなる。カム１０の傾斜角αが４５°の場合、例えばガイド孔２１の傾斜角βを２０°とすると、ガイド孔が直線状長孔（β＝０）からなるものに比し、１．６２倍の穿孔力Ｆを得ることができる。

図５は、ガイド孔が他の形状からなる異なる実施の形態を示す図である。図５（ａ）は、ガイド孔が長楕円形状からなり、上端部分と下端部分が左右方向で同じ位置にあり、カム板の一方向移動により傾斜角βが、中間部で０となるようにその上下で徐々に変化する。図５（ｂ）は、ガイド孔が３角形状であり、傾斜角βが上端部分から下端部分まで一定である。図５（ｃ）は、ガイド孔が提灯形状からなり、上端部分と下端部分と左右方向に同じ位置にあり、穿孔位置Ｂ１，Ｂ２に対応する位置にて傾斜角βが最大になるようにして、その後、傾斜角が０となり、更にマイナスとなって下端部分で左右方向の元の位置に戻る。ガイド孔の形状は、上述した実施の形態に限らず、パンチによる穿孔位置において、カムの傾斜面に対応して、該傾斜角をマイナスする方向にパンチを回動する傾斜面を有するガイド孔であれば、どのような形状でもよい。

１_１ 孔明け装置
２ 固定部材（本体フレーム）
２ａ 前壁
３ カム板
６ パンチ
９ ダイ（孔）
１０ カム
１０ａ 一方の（一端）直線部
１０ｂ Ｖ字状部
１０ｃ 他方の（他端）直線部
１１ 作動ピン
２１ ガイド孔
２１ａ 一端部（上部）
２１ｂ 他端部（下部）
２１ｃ１，２１ｃ２ 傾斜面
α カム傾斜角
β ガイド孔傾斜角
Ｕ 底部分

Claims (3)

1. パンチとダイとを係合させて、被穿孔材に孔をあける孔明け装置において、
   前記パンチの側面から突出するように固定された作動ピンと、
   前記パンチの移動方向と直交する方向に往復動されるカム板と、
   前記カム板に形成され、前記作動ピンと係合する溝孔からなり、Ｖ字状部、該Ｖ字状部の一端から延びる一方の直線部及び前記Ｖ字状部の他端から延びる他方の直線部を有するカムと、
   固定部材に形成され、前記作動ピンを案内する所定形状のガイド孔と、を備え、
   前記ガイド孔は、前記カムの直線部に対応する位置にあって前記作動ピンと適合する幅からなる一端部と、前記カムのＶ字状部に対応する位置にあって、該一端部から前記カム板の移動方向の両側に拡がる方向の傾斜面と、を有し、
   前記カム板の移動に基づき、前記カムのＶ字状部の傾斜面に前記作動ピンが係合して前記パンチが軸方向に移動し、被穿孔材に穿孔する穿孔位置にて、前記作動ピンが前記ガイド孔の一方の傾斜面に案内されて、前記パンチを、その軸線廻りに回転すると共に該パンチを軸方向に移動する前記カムの傾斜面の傾斜角を減ずるように作用する、
   ことを特徴とする孔明け装置。
2. 前記ガイド孔は、前記カムのＶ字状部の底部分に対応する位置にあって、前記一端部より広い幅の他端部を有し、前記一端部、両傾斜面及び他端部にてビン形状を形成してなる、
   請求項１記載の孔明け装置。
3. 前記カム板及び前記パンチを移動自在に支持する本体フレームを備え、
   該本体フレームに前記ガイド孔を形成してなる、
   請求項１又は２記載の孔明け装置。

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