JP2015229594A - シート処理装置およびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【目的】画像形成装置から送られてきたシートに穿孔処理を施すことができるシート処理装置において、穿孔処理に要する時間を短縮することができるシート処理装置およびそれを備えた画像形成装置を提供する。
【構成】シートを搬送するシート搬送手段と、シート搬送手段で搬送されてきたシートに穿孔を施す穿孔手段と、シートの搬送が停止したタイミングで、穿孔手段がシートに到達するように穿孔手段の動作を制御する穿孔制御手段と、を有する。
【選択図】 図９

Description

本発明は、シートに穿孔処理を施すことが可能なシート処理装置およびそれを備えた画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置から搬出されるシートを受け入れて、穿孔処理（パンチ処理）、ステイプル処理（針綴じ）、折り曲げ、整本、仕分け、整合、積載、などの処理を行うシート処理装置が実用化されている。また、画像形成装置の一部の機種では、このようなシート処理装置が内蔵されたり、購入選択肢（いわゆるオプション）として接続される。

特許文献１に示されるシート処理装置は、画像形成装置の後段に配置されており、画像形成装置から受け入れたシートの搬送経路にパンチユニット（穿孔手段）を設けている。このシート処理装置は、ステイプル処理（針綴じ）を行う処理トレイを備えており、穿孔手段で穿孔したシートを排出トレイに連続的に排出して積載したり、パンチユニットで穿孔したシートを重ねてステイプル処理したりもできる。

パンチユニットは、搬送されたシートに対して一対の穿孔部材（パンチ）を、センサユニットによる検知結果を用いて搬送方向と直交する方向に移動させることにより、シートと穿孔位置のセンタ合わせを行っている。これにより、シート１枚ごとに整合処理を行うことなく、シートのセンタ位置に穿孔が施せるようにしている。

特開平１０−１９４５５７号公報

画像形成装置とシート処理装置本体の間にパンチユニットを配置したシステムの場合、画像形成装置から排出されたシートはパンチユニットで一旦停止させてから処理を行うため、パンチユニットで穿孔処理している間は、画像形成装置からのシート排出も一時停止する必要があり、穿孔処理の速度がシステム全体の生産性のボトルネックとなる可能性がある。それゆえに、画像形成装置における高速化（生産性の向上）に伴って、穿孔処理にも同様の高速化が求められている。しかしながら、従来技術では、シート搬送を止めてから穿孔手段を同じ位置から動かし始めるため、穿孔手段の１サイクル動作に時間がかかっていた。

本発明は、このような従来の技術に存在する課題を鑑みてなされたものであり、穿孔処理に要する時間を短縮させることができるシート処理装置およびそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、
シートを搬送するシート搬送手段と、
前記シート搬送手段で搬送されてきたシートに穿孔を施す穿孔手段と、
シートの搬送が停止したタイミングで、前記穿孔手段がシートに到達するように穿孔手段の動作を制御する穿孔制御手段と、
を有するシート処理装置およびこれを備えた画像形成装置を提供する。

また、本発明は、
シートに穿孔を施す穿孔手段と、
前記穿孔手段が穿孔後、前記シートから抜けたタイミングで、シートの搬送を開始するシート搬送手段と、
を有するシート処理装置およびこれを備えた画像形成装置を提供する。

本発明によれば、穿孔処理に要する時間を短縮させることができる。

本実施形態のシート処理装置を接続した画像形成装置の正面図である。 シート処理装置を正面から見た拡大断面図である。 シート処理装置の制御系のブロック図である。 パンチ部を正面から見た拡大断面図である。 パンチおよびセンサユニットの上面図である。 本実施の形態のパンチを用いた従来の穿孔動作を説明する図である。 本実施の形態のパンチの動作を説明する図である。 本実施の形態のパンチの動作を説明する図である。 本実施の形態の穿孔制御処理を説明するフローチャートである。 パンチ起動時間Ｔを算出する時のフローチャートである。 本実施の形態の穿孔制御処理を説明するフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
図１は本実施形態のシート処理装置を接続した画像形成装置の正面図である。本実施形態の画像形成装置Ｅは、画像形成手段である例えば画像形成装置本体Ａと、シート処理手段である例えばシート処理装置Ｂを備えている。ただし、本発明の画像形成手段は、本実施形態の画像形成装置本体Ａには限定されず、ファクシミリ、プリンタ、各種の印刷機等で実施されてもよい。また、本実施形態のシート処理装置Ｂは、図１に示す画像形成装置本体Ａ以外の印刷装置等に接続されてもよく、画像形成装置本体Ａから分離可能な別筐体で構成しても、また、画像形成装置本体Ａの筐体内に分離不能に組み込まれてもよい。

＜画像形成装置本体＞
画像形成装置本体Ａは、上部に設けた自動原稿給送装置１から自動給送した原稿を光学部２によって光学的に読み取り、読み取り信号をデジタル信号に変換して画像信号や画像データを画像形成部３へ送信し、普通紙やオーバーヘッドプロジェクタ（ＯＨＰ）用紙等のシートＰに原稿の画像を複写する。

画像形成装置本体Ａの下部には、各種サイズのシートＰを収納した複数のカセット４を設けてある。カセット４内のシートＰは、給送ローラ５によって画像形成部３に送り込まれる。このとき、画像形成部３の感光ドラム３ｂには、光学部２で読み取った画像情報に基づいて変調されたレーザ光を光照射部３ａから照射することにより、潜像が形成されている。

感光ドラム３ｂの潜像は、トナー現像されてトナー像になり、画像形成部３に送り込まれたシートＰに転写される。その後、シートＰは定着部６に搬送され、熱と圧力を加えられてトナー像が定着される。

シートＰの片面のみに画像を形成する片面印刷の場合、定着部６を通過したシートＰは、直ちに画像形成装置本体Ａからシート処理装置Ｂへ送り込まれる。しかし、シートＰの両面に画像を形成する両面印刷の場合、上記処理動作により一方の面に画像が形成されたシートＰは、スイッチバック搬送されて再送パス７へ戻され、再度、画像形成部３へ搬送されて、他方の面にも画像が形成される。両面に画像が形成されたシートＰも、最後には、画像形成装置本体Ａからシート処理装置Ｂへ送り込まれる。シートＰの供給は、カセット４のみならず、マルチトレイ８からも行える。

＜シート処理装置＞
図２はシート処理装置Ｂを正面から見た拡大断面図である。
シート処理装置Ｂは、駆動制御部２１１によって制御され、画像形成装置本体Ａから排出されたシートを取り込み、整合して排出するソート処理、複数枚のシートをステイプラで綴じるステイプル処理、シートを冊子状にする製本処理、シートにパンチ孔を穿設する穿孔処理などの少なくとも１つのシート処理を行うようになっている。このため、シート処理装置Ｂは、ソート処理やステイプル処理を行う処理部１３２、製本処理を行う折り装置１３９、穿孔処理を行うパンチユニット２４０等を備えている。

シート処理装置Ｂは、画像形成装置本体Ａから排出されたシートや、後述するパンチユニット２４０によりパンチ孔が穿設されたシートをシート処理装置Ｂの内部に導く入口ローラ対１３７が設けられている。入口ローラ対１３７の搬送方向下流には、製本処理の際には搬送パスＰＳ６に、製本処理以外の処理の際には搬送パスＰＳ５にシートを導くための案内部材１２２が設けられている。

案内部材１２２により搬送パスＰＳ５に導かれたシートは、入口ローラ対１２１によってバッファユニット１２４に搬送され、中間搬送ローラ対１２６によって、処理トレイ（中間トレイ）１２９上に搬送される。このとき、シートは中間搬送ローラ対１２６の下流に位置する排出搬送ローラ対１２７の所定量の正回転によって一旦下流に搬送された後、逆回転によって上流に搬送されて処理トレイ１２９内で整合される。

処理トレイ１２９上に積載された複数枚のシートは、ステイプル処理が不要な場合はシート束となって排出部３６から排出トレイ１２８（１２８ａまたは１２８ｂ）に排出される。ステイプル処理が必要な場合はシート束が第一ステイプラ１６６によってステイプル処理され、排出部３６から排出トレイ１２８（１２８ａまたは１２８ｂ）に排出される。

各排出トレイ１２８ａ、１２８ｂは、排出トレイ内に配置される上トレイモータ２０９ａと下トレイモータ２０９ｂによって昇降するようになっている。排出トレイ１２８ａ、１２８ｂは、積載されるシートが増えるにしたがって下降し、積載したシートで、シートが排出される排出部３６を塞がないようにしている。

折り装置１３９は、製本処理をする装置であり、シートの幅方向に配列された第二ステイプラ１３８、シート束を折る折りローラ対１３９ａ及び突き出し部材１３９ｂ等を備えている。

案内部材１２２によって搬送パスＰＳ６に案内されたシートは、収納ガイド１４０に収納されて、先端（下端）が昇降自在な位置決め部材１４１に受け止められて積載される。
シートは、収納ガイド１４０に順次積載された後、シートの搬送方向の中央部分が第二ステイプラ１３８によって綴じられる。その後、位置決め部材１４１は、シート束の綴じられた部分が突き出し部材１３９ｂの先端に対向する位置まで下降する。シート束の綴じられた部分が対向すると、突出し部材１３９ｂがシート束の綴じられた部分を突いて、折りローラ対１３９ａのニップにシート束を押し込む。折りローラ対１３９ａは、回転して、シート束を搬送しながら折り曲げて、サドル排出トレイ１５０に排出する。これによって、製本処理が終了する。

パンチユニット２４０は、画像形成装置本体Ａから排出されたシートに穿孔処理を行うユニットである。シート搬送方向上流側に一体的に設けられたセンサユニット４１で穿孔位置の調整を行い、パンチ部４０でシートにパンチ孔を穿設する。

＜駆動制御部のブロック図＞
図３はシート処理装置Ｂの駆動制御部２１１および周辺装置のブロック図である。ＣＰＵ２００は、ＲＯＭ１００、ＲＡＭ１０１等を内蔵している。ＲＯＭ１００は、図９から図１１のフローチャートの処理を含む、シート処理を行うための各種プログラムやデータが書き込まれた読み取り専用の記憶素子である。ＲＡＭ１０１は、書き込み、消去が可能な記憶素子であって、ＲＯＭ１００から読み出したプログラムが保持され、シート処理の過程で発生する処理データや演算結果が随時書き込み、消去される。

ＣＰＵ２００は、画像形成装置本体Ａ（図１）とシリアル通信を行って、画像形成装置本体Ａとシート処理装置Ｂとを連携動作させるための各種信号およびシートの厚さ等のシート情報の授受を行う。画像形成装置本体Ａに設けた液晶タッチパネル操作部（不図示）を通じて、ユーザが画像形成装置Ｅを使用するために、要求するシート処理モードを選択すると、画像形成装置本体Ａは、設定された処理情報やシート情報をシート処理装置ＢのＣＰＵ２００に送信する。

シート搬送部１０は、搬送モータ２１２を駆動し、シートを各処理部へ搬送する。

トレイ制御部１１は、上トレイモータ２０９ａと下トレイモータ２０９ｂを制御し、シートの仕分けを行う。

ステイプル制御部１２は、第一ステイプラ１６６および第二ステイプラ１３８を制御し、シート束に綴じ処理を行う。

折り制御部１３は、折り装置１３９を制御し、製本処理を行う。

パンチ制御部１４は、センサユニット４１からの情報を受けてシートの位置や長さを検知し、横レジモータ４２を駆動してパンチ部４０の位置合わせを行い、パンチモータ４０ｋを駆動することでシートにパンチ孔を穿設する。パンチモータ４０ｋは、入力されるパルス数により回転量が決まるステッピングモータで構成されており、パンチ４０ｄ（図４で後述）の上下位置を制御することができる。

＜パンチユニット＞
図４は図２のパンチ部４０を正面から見た拡大断面図、図５は図２のパンチ部４０およびセンサユニット４１を上から見た上面図である。

図４に示すように、パンチ部４０は、パンチモータ４０ｋ（図３）を駆動することで駆動軸４０ａに固定されたカム４０ｂが矢印ｈ方向に回転して、摺動フレーム４０ｃの下面４０ｇに接触しながら下方向（Ｙ方向）へ押し下げることにより、パンチ４０ｄがガイド４０ｆおよび下フレーム４０ｅの嵌合穴部４０ｍに貫入して、ガイド４０ｆと下フレーム４０ｅの間のシートＰに穿孔を施す。

ガイド４０ｆと下フレーム４０ｅは、シートＰの搬送経路（Ｘ方向）を横断して配置されている。パンチ４０ｄを固定した摺動フレーム４０ｃは、ガイド４０ｆと下フレーム４０ｅに対してＹ方向に上下動可能で、上方へ向かって不図示のばねにより付勢されている。

図５に示すように、センサユニット４１は、パンチ部４０のＺ方向に固定されていて、光学的な透過・遮光を検知する先後端検知センサ４１ａおよび横レジセンサ４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅを有している。横レジセンサ４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅは、本実施の形態ではＢ５、Ａ４、Ｂ５Ｒ、Ａ４Ｒの各サイズのシートＰの側端位置に受光素子を配置しており、シート面と垂直方向（Ｙ方向）に対向する光源との間に、画像形成装置本体Ａから排出されるシートＰを通過させて、シートＰのサイズを検知する。

先後端検知センサ４１ａは、シートＰの先端および後端を検知し、パンチ部４０の動作タイミングおよびシートの搬送停止タイミング（穿孔位置）を決定する。

パンチ部４０は、パンチ部４０に設けられたラック部４０ｊと、横レジモータ４２の出力軸に取り付けたピニオンギア４２ａとが係合することで、横レジモータ４２の回転によりＺ方向にスライドさせることができ、シートサイズに応じた距離を移動させることでシート搬送方向（Ｘ方向）と直交するＺ方向の穿孔位置を決めることができる。

パンチ部４０は、穿孔処理終了後、図５の上方向にスライドさせ、ラック部４０ｊに取り付けたフラグ４０ｈが横レジホームセンサ４３を遮光したら停止させる。

＜穿孔制御処理＞
図６は本実施例のパンチ部４０の構成を用いて従来の穿孔動作を説明する図である。
シートＰが搬送されて来て所定の穿孔位置で停止するまで、カム４０ｂを図６（ａ）に示すホームポジションで待機させる。図６（ｂ）に示すように、シートＰが所定の穿孔位置に到達したら搬送モータ２１２（図３）を停止し、シートＰを止め、パンチモータ４０ｋ（図３）を駆動することで駆動軸４０ａに回転が伝達され、カム４０ｂが回転することで、ばね付勢に逆らって摺動フレーム４０ｃの下面４０ｇとパンチ４０ｄが下方向に下がり始める。

そのままカム４０ｂを１８０度回転させると、図６（ｃ）に示すようにパンチ４０ｄがシートＰを貫通する。さらにカム４０ｂを回転させホームポジションに戻ったらパンチモータ４０ｋ（図３）を停止させ、シートＰの搬送を再開する（図６（ｄ））。

このように、従来は、シートＰの停止を待ってパンチ部４０ｄを下降させており、また、パンチ部４０ｄの停止を待ってシートＰを搬送していたので、シートに穿孔が施されてシートが再度搬送されるまでに時間がかかっていた。

次に、本実施の形態における穿孔制御処理について図７、図９、図１０を用いて説明する。
図７は本実施の形態のパンチ部４０の穿孔動作を説明する図である。
図９は本実施の形態の穿孔制御処理を説明するＣＰＵ２００のフローチャートである。
ＣＰＵ２００は、画像形成装置本体Ａから穿孔処理の指示を受けると、図９のＳ１０１でパンチモータ４０ｋを動かすパンチ起動時間Ｔを算出する。シートＰが穿孔位置に到達するタイミングでパンチ４０ｄがシートＰに到達するようにするため、パンチ起動時間Ｔはシート厚さに応じて切り替える。

図１０（ａ）はパンチ起動時間Ｔを算出する時のＣＰＵ２００のフローチャートである。
図１０（ｂ）はシート厚さとパンチ到達時間ＰＴ１の関係を示す表である。
ＣＰＵ２００は、図１０のＳ２０１で画像形成装置本体Ａから搬送されてきたシートＰの厚さ情報を取得する。シート厚さは、例えば画像形成装置本体Ａに設けられたパネル操作部からのユーザの入力情報として取得するが、例えば「普通紙、厚紙、薄紙」などからユーザが選択する。

次にＣＰＵ２００は、Ｓ２０２で図１０（ｂ）の表からパンチ４０ｄがシートに到達する時間ＰＴ１を取得する。パンチ４０ｄとシート面との距離はシート厚さによって異なるため、予めシート厚さごとにパンチ到達時間ＰＴ１を設定しておく。次にＣＰＵ２００は、Ｓ２０３でシートがパンチ位置に到達する時間Ｙを算出する。これは例えば先後端検知センサ４１ａ（図５）がシート後端を検知する位置からパンチ４０ｄの穿孔位置までの距離をシート搬送速度で割ることで算出できる。次にＣＰＵ２００は、Ｓ２０４でパンチモータ４０ｋ（図３）の起動時間Ｔを算出する。パンチモータ４０ｋの起動時間Ｔは、シート後端を検知してからパンチ４０ｄを下げ始めるまでの時間で、
Ｔ＝シートＰが穿孔位置に到達する時間Ｙ−パンチ到達時間ＰＴ１
によって求めることができる。

図９のフローチャートに戻り、ＣＰＵ２００は、Ｓ１０２で先後端検知センサ４１ａ（図５）がシート後端を検出するのを待つ。先後端検知センサ４１ａ（図５）がシート後端を検出したら（Ｓ１０２でＹｅｓ）、Ｓ１０１で算出したパンチ起動時間Ｔが経過するのを待つ（Ｓ１０３）。パンチ起動時間Ｔが経過したら（Ｓ１０３でＹｅｓ）、パンチモータ４０ｋを起動し、カム４０ｂを回転させることでパンチ４０ｄを下げ始める（図７（ａ））。カム４０ｂの回転量およびパンチ４０ｄの上下位置はパンチモータ４０ｋへの入力パルス数で制御される。

Ｓ１０１でシートＰが穿孔位置に到達するタイミングとパンチ４０ｄがシートに到達するタイミングが一致するようにパンチ起動時間Ｔを設定しているので、Ｓ１０５でシートＰが穿孔位置に到達したらシート搬送制御部１０は搬送モータ２１２（図３）の駆動を停止し、シートＰに穿孔を施す（図７（ｂ））。Ｓ１０６でパンチ４０ｄがシートＰを抜ける位置（ガイド４０ｆの下面）に到達したら、Ｓ１０７でシート搬送制御部１０は搬送モータ２１２（図３）の駆動を再開し、シート処理装置内にシートを導く（図７（ｃ））。ＣＰＵ２００はパンチモータ４０ｋの駆動をそのまま続け、カム４０ｂがホームポジション（ＨＰ）（図７（ｄ））に戻るのを待つ（Ｓ１０８）。カム４０ｂがホームポジション（ＨＰ）まで回転したら（Ｓ１０８でＹｅｓ）、ＣＰＵ２００はＳ１０９でパンチモータ４０ｋ（図３）を停止させる。

シートＰが停止しているのはパンチ４０ｄがシートＰに到達してから、パンチ４０ｄがシートＰを抜けるまでになるので、シート停止時間を短縮することができ、穿孔処理に要する時間を短縮させることができる。

本発明の他の実施の形態を図８と図１１を用いて説明する。
先の実施の形態では、シートＰの到達タイミングとパンチ４０ｄのシート到達タイミングが一致するようにシート厚さに応じてパンチモータ４０ｋの起動時間を制御したが、本実施の形態では、起動時間は固定にしたまま、シート厚さに応じてカム４０ｂの待機位置を変えることで、シートＰの到達タイミングとパンチ４０ｄのシート到達タイミングが一致するようにする方法を説明する。

図８は本実施の形態のパンチ部４０の穿孔動作を説明する図である。
図１１は本実施の形態の穿孔制御処理を説明するＣＰＵ２００のフローチャートである。
ＣＰＵ２００は、画像形成装置本体Ａから穿孔処理の指示を受けると、図１１のＳ３０１で画像形成装置本体Ａからシート厚さ情報を取得する。次にＣＰＵ２００は、Ｓ３０１で取得したシート厚さに従った所定の位置にカム４０ｂを回転させる（Ｓ３０２）。図８（ａ）の例では、カム４０ｂを約４５度回転させて待機している。次にＣＰＵはＳ３０３で、先後端検知センサ４１ａ（図５）がシート後端を検出するのを待つ。Ｓ３０３で先後端検知センサ４１ａ（図５）がシート後端を検出したら（Ｓ１０２でＹｅｓ）、Ｓ３０４に進み、パンチ起動時間Ｔが経過するのを待つ。本実施の形態のパンチ起動時間Ｔは、シート厚さに依らず固定とし、カム４０ｂの待機位置をシート厚さによって変えることで、シートＰの到達とパンチ４０ｄのシート到達が一致するようにする。

パンチ起動時間Ｔが経過したら（Ｓ３０４でＹｅｓ）、Ｓ３０５でパンチ制御部１４（図３）はパンチモータ４０ｋ（図３）を起動する。シートＰが穿孔位置に到達したらＳ３０６でシート搬送制御部１０（図３）は搬送モータ２１２（図３）の駆動を停止し、シートＰの搬送を止め、シートＰに穿孔を施す（図８（ｂ））。その後もパンチモータ４０ｋ（図３）は駆動を続け、パンチ４０ｄがシートＰを抜ける位置（ガイド４０ｆの下面）に到達したら（Ｓ３０７でＹｅｓ）、Ｓ３０８でシート搬送制御部１０（図３）は搬送モータ２１２（図３）の駆動を再開し、シート処理装置内にシートＰを導く（図８（ｃ））。パンチモータ４０ｋ（図３）はシート搬送再開後も駆動を続け、カム４０ｂがホームポジション（ＨＰ）に戻るのを待つ（Ｓ３０９）（図８（ｄ））。カム４０ｂがホームポジション（ＨＰ）まで回転したら（Ｓ３０９でＹｅｓ）、ＣＰＵ２００はＳ３１０でパンチモータ４０ｋ（図３）を停止させる。

以上説明した実施の形態のシート処理装置によれば、穿孔処理に要する時間を短縮させることができる。

Ａ 画像形成装置本体
Ｂ シート処理装置
Ｃ パンチユニット
Ｅ 画像形成装置
４０ パンチ部（穿孔手段）
４０ａ 駆動軸
４０ｂ カム
４０ｃ 摺動フレーム
４０ｄ パンチ
４０ｅ 下フレーム
４０ｆ ガイド
４０ｇ 摺動フレーム下面
４０ｈ フラグ
４０ｊ ラック部
４０ｋ パンチモータ
４０ｍ 嵌合穴部
４１ センサユニット（シート端部検知手段）
４２ 横レジモータ
４３ 横レジホームセンサ

Claims (5)

1. シートを搬送するシート搬送手段と、
   前記シート搬送手段で搬送されてきたシートに穿孔を施す穿孔手段と、
   シートの搬送が停止したタイミングで、前記穿孔手段がシートに到達するように穿孔手段の動作を制御する穿孔制御手段と、
   を有することを特徴とするシート処理装置。
2. 請求項１に記載のシート処理装置において、
   前記穿孔制御手段は、シートの厚さに応じて前記穿孔手段の動作タイミングを制御することを特徴とするシート処理装置。
3. 請求項１に記載のシート処理装置において、
   前記穿孔制御手段は、シートの厚さに応じて前記穿孔手段の待機位置を制御することを特徴とするシート処理装置。
4. シートに穿孔を施す穿孔手段と、
   前記穿孔手段が穿孔後、前記シートから抜けたタイミングで、シートの搬送を開始するシート搬送手段と、
   を有することを特徴とするシート処理装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のシート処理装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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