JP2021041570A - 電動ステープラ - Google Patents

Abstract

【課題】電動ステープラと用紙処理装置とを接続する配線の増加を防止する。【解決手段】電動ステープラ２０Ａは、用紙束に対して綴じ処理を行うと綴じ部７０と、綴じ部７０を駆動するモータ２８と、モータ２８を制御する制御部２２と、後処理装置１０と通信を行うための通信インターフェース２４とを備え、制御部２２は、通信インターフェース２４を介して後処理装置１０から所定の信号を受信したとき、モータ２８を制御して綴じ部７０による綴じ処理を行う。【選択図】図１

Description

本開示は、電動ステープラに関する。

従来より、電動ステープラを内蔵した後処理装置が広く利用されている（例えば、特許文献１）。この種の後処理装置は電動ステープラを制御するための制御部を備えている。制御部は、電動ステープラから送信される用紙束の状態、ステープル収容部内のステープルの状態等に基づいて、動作開始指令及び動作停止指令等を電動ステープラに送信する。電動ステープラは、制御部から送信される上記指令に基づいて綴じ処理を実行する。

特開２００４−００２０２１号公報

制御部は、電動ステープラの外部に配置されており、電動ステープラとは複数の配線で接続されている。電動ステープラにおいて綴じ処理を実行する場合、電動ステープラは制御部に対して電動ステープラ側の様々な状態を示す信号を送る必要がある。このため、制御部と電動ステープラとを結ぶ配線が多数必要となる。また、近年、電動ステープラの高機能化が進んでいるが、電動ステープラの高機能化が進むとモータ等の駆動源や各種センサなども増加するため、電動ステープラから制御部への信号数がさらに増加し、電動ステープラと後処理装置とを結ぶ配線がより大規模化する。その結果、配線数の増加に伴うコスト上昇、配線の取り回し、ノイズ等の問題がより顕著になる。

そこで、電動ステープラから外部に延びる配線の数を可能な限り少なくした電動ステープラを提供することを目的とする。

本開示に係る電動ステープラは、用紙処理装置との間で通信を行う電動ステープラであって、用紙束に対して綴じ処理を行うと綴じ部と、前記綴じ部を駆動するモータと、前記モータを制御する制御部と、前記用紙処理装置と通信を行うための通信インターフェースとを備え、前記制御部は、前記通信インターフェースを介して前記用紙処理装置から所定の信号を受信したとき、前記モータを制御して前記綴じ部による綴じ処理を行う。
なお、電動ステープラは、上述した後処理装置に内蔵される場合以外に画像形成装置（複合機、複写機など）に内蔵される場合もあり、ここでいう「用紙処理装置」は後処理装置及び画像形成装置のいずれをも含む意味である。

本開示に係る電動ステープラによれば、従来、後処理装置（用紙処理装置）が備えていた制御部を電動ステープラ自身に持たせるようにしたので、電動ステープラと後処理装置間で動作開始指令及び動作停止指令等の送受信を行う通信線のみでよくなり、電動ステープラと用紙搬送装置との間を接続する配線の本数を削減することができる。

実施の形態に係る電動ステープラを含む後処理装置のブロック図である。 実施の形態に係る電動ステープラを前方側から見た斜視図である。 実施の形態に係る電動ステープラの内部を後方側から見た斜視図である。 実施の形態に係る電動ステープラを後方側から見た斜視図である。 図４Ａに示す電動ステープラの底壁を取り外した状態を示す斜視図である。 実施の形態に係る電動ステープラに実装される基板の斜視図である。 第１変形例に係る電動ステープラを前方側から見た斜視図である。

＜実施の形態＞
［後処理装置１０のブロック構成例］
図１は、本実施の形態に係る電動ステープラ２０Ａを含む後処理装置１０のブロック図である。

後処理装置１０は、用紙処理装置の一例であり、例えば用紙に画像を形成する図示しない画像形成装置の用紙搬送方向の下流側に配置される。後処理装置１０は、装置全体の制御を行う装置側制御部１２と、他のデバイスである電動ステープラ２０Ａとの通信を行う通信インターフェース１４と、電動ステープラ２０Ａ等に電力を供給する電源部１６と、画像形成装置から排紙される用紙を束とした用紙束に対してステープルを用いた綴じ処理を行う電動ステープラ２０Ａとを備える。なお、電動ステープラ２０Ａは、本実施の形態のように後処理装置１０に内蔵させる構成の他に、画像形成装置（例えば、排紙口）に取り付ける構成であってもよい。

装置側制御部１２は、通信インターフェース１４及び通信線４０を介して電動ステープラ２０Ａに接続され、電動ステープラ２０Ａとの間で綴じ処理に関する信号（命令）の通信を行うことで所定の綴じ処理を実現する。例えば、電動ステープラ２０Ａの動作開始信号、動作停止信号を電動ステープラ２０Ａに送信する。また、綴じ処理速度が異なる複数の動作モードがある場合、外部から指定されたモードを実行するための信号を電動ステープラ２０Ａに送信する。また、装置側制御部１２は、画像形成装置側の制御部にも接続され、画像形成装置との間で連動して電動ステープラ２０Ａ等の制御を実行する。なお、通信線４０の詳細については後述する。

電源部１６は、商用電源または画像形成装置から電力を受け、後処理装置１０に内蔵される電動ステープラ２０Ａ等に対して電力を供給する。

電動ステープラ２０Ａは、用紙束に対して綴じ処理を行うと綴じ部７０（図２参照）と、綴じ部７０を駆動するモータ２８と、モータ２８を制御する制御部２２と、装置側制御部１２との間で通信を行うための通信インターフェース２４とを備える。また、電動ステープラ２０Ａは、モータ２８に供給する電圧を調整する駆動回路２６と、電動ステープラ２０Ａの各種状態を検出する第１センサ３４、第２センサ３６及び第３センサ３８と、後処理装置１０から供給される駆動系電圧（２４Ｖ）を制御系電圧（５Ｖ）に変換するコンバータ３２とを備える。

モータ２８は、ロータとステータとを含むブラシレスモータにより構成され、駆動回路２６から供給される電圧に基づいて所定の速度で回転することにより綴じ部７０を駆動する。モータ２８には、ホールセンサ３０が内蔵されている。ホールセンサ３０は、回転数検知部（負荷検知部）の一例であり、モータ２８を構成するロータの磁石極性を検出してロータの位置を示す位置信号（モータ２８の回転数）を制御部２２に出力する。

制御部２２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２３を有する。ＣＰＵ２３は、図示しない記憶部に記憶された各種プログラムを実行することにより、所定の綴じ処理を実現する。また、制御部２２は、モータ２８のホールセンサ３０からの位置信号及び設定された指令値等に基づいて駆動回路２６を駆動するための駆動信号を生成し、生成した駆動信号を駆動回路２６に出力する。具体的には、制御部２２は、ホールセンサ３０からの位置信号等に基づいてモータ２８の回転速度を算出し、これに基づいてモータ２８を制御する。具体的には、モータ２８の回転速度に基づいて予め設定されたモータ２８の目標回転速度に追従するよう、駆動回路２６におけるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号のデューティ比を調整する。

駆動回路２６は、複数のスイッチング素子を有するインバータを有し、このインバータによりモータ２８の回転速度を制御する。スイッチング素子には、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（電界効果トランジスタ）、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等を用いることができる。駆動回路２６は、制御部２２から供給される駆動信号に基づいて、スイッチング素子のオン／オフ制御を行い、モータ２８に対して供給される電力を調整する。なお、駆動回路２６は、モータ２８に内蔵される構成であってもよい。

通信インターフェース２４は、後処理装置１０との間でシリアル通信を行うための規格に対応したコネクタを有する。通信インターフェース２４には通信線４０の一端部に設けられたコネクタが接続され、通信線４０の他端部に設けられたコネクタは後処理装置１０の通信インターフェース１４に接続される。

通信線４０は、電動ステープラ２０Ａ側から後処理装置１０側に信号を送信するための第１配線４１と、後処理装置１０側から電動ステープラ２０Ａ側に信号を送信するための第２配線４２とを含む。第１配線４１は、例えば、電動ステープラ２０Ａの第１センサ３４等からの検知結果である電動ステープラ２０Ａの状態情報を後処理装置１０に送信する。第２配線４２は、例えば、電動ステープラ２０Ａの動作開始信号及び動作停止信号を電動ステープラ２０Ａに送信する。

コンバータ３２は、電源線４４を介して後処理装置１０の電源部１６に接続される。電源線４４は、プラス及びマイナスの２本の配線で構成される。コンバータ３２は、後処理装置１０から供給される駆動系電圧を制御系電圧に変換し、変換した制御系電圧を駆動回路２６に供給する。駆動系電圧の一例としては、例えば５Ｖである。

第１センサ３４は、ステープラ状態検知部の一例であり、綴じ部７０等を駆動するギア７３（図２参照）が初期位置（以下、ホームポジションという）から１回転して再度ホームポジションに戻ったか否かを検知し、その検知結果を制御部２２に出力する。

第２センサ３６は、ステープラ状態検知部の一例であり、ドライバ機構６０のフォーミングプレートによって折り曲げられたステープルが用紙束に打ち込み可能な打出位置にあるか否かを検知し、その検知結果を制御部２２に出力する。

第３センサ３８は、ステープラ状態検知部の一例であり、カートリッジ９０（図３参照）内に収容される連結ステープルが所定の本数以下になったか否かを検知し、その検知結果を制御部２２に出力する。ここで、連結ステープルとは、折り曲げられる前の直線状のステープルがシート状に連結されたものである。

なお、本実施の形態では、３つのセンサを用いた電動ステープラ２０Ａの例について説明したが、これに限定されることはなく、例えば、上記３つ以外の電動ステープラ２０Ａの状態等を検知するセンサを用いることもできる。また、上記３つのセンサに代えて他のセンサを用いることもできる。

［電動ステープラ２０Ａの外観及び内部構成例］
図２は、実施の形態に係る電動ステープラ２０Ａを前方側から見た斜視図、図３は実施の形態に係る電動ステープラ２０Ａの内部を後方側から見た斜視図、図４Ａは実施の形態に係る電動ステープラ２０Ａを後方側から見た斜視図、図４Ｂは図４Ａに示す電動ステープラ２０Ａの底壁５１を取り外した状態を示す斜視図、図５は実施の形態に係る電動ステープラ２０Ａに実装される基板８０Ａの斜視図である。

なお、図２〜図５において、電動ステープラ２０Ａのドライバ機構６０が配置される側を電動ステープラ２０Ａの前側とし、その反対側を電動ステープラ２０Ａの後側とする。また、電動ステープラ２０Ａのギア７２，７３が設けられる側を電動ステープラ２０Ａの左側とし、その反対側を電動ステープラ２０Ａの右側とする。さらに、本体部５０の底壁５１の側を電動ステープラ２０Ａの下側とし、その反対側を電動ステープラ２０Ａの上側とする。

電動ステープラ２０Ａは、上側が開口された箱状からなり制御部２２及びモータ２８を収容する本体部５０と、ステープルを用いて用紙束に対して綴じ処理を行う綴じ部７０とを備える。

本体部５０は、平面視矩形状の底壁５１と、底壁５１の左端から立設する第１側壁５２と、第１側壁５２に対向すると共に底壁５１の右端から立設する第２側壁５３と、底壁５１の前端から立設する前壁５４と、前壁５４に対向すると共に底壁５１の後端から立設する後壁５５とを有する。

綴じ部７０は、ドライバ機構６０と、クリンチャアーム６２と、クリンチャ部６４とを有する。ドライバ機構６０の上方であってクリンチャ部６４に対向する位置には、用紙束が載置される載置台６６が設けられる。

ドライバ機構６０は、本体部５０の前側内部に配置され、モータ２８の駆動に基づいて載置台６６に対して昇降可能に構成される。ドライバ機構６０は、図示しないフォーミングプレートによりステープルの両端を折り曲げて略Ｕ字状に成形すると共に、図示しないドライバによりＵ字状に成形したステープルを用紙束に向けて打ち出す。

クリンチャアーム６２は、ドライバ機構６０の上方側に回動可能に設けられ、その前端側がドライバ機構６０に対して接近方向及び離間方向のそれぞれに移動可能に構成される。クリンチャ部６４は、クリンチャアーム６２の前端部に設けられ、ドライバ機構６０との協働で、用紙束を貫通したステープルの脚部を内側に折り曲げることにより用紙束をステープルにより綴じる。

本体部５０には、カートリッジ９０が着脱可能に取り付けられる。カートリッジ９０内には、シート状の連結ステープルが積層されたリフィルが収容される。カートリッジ９０のリフィル内の連結ステープルは、ドライバ機構６０の図示しない送り出し機構によりフォーミング位置に搬送される。

モータ２８は、本体部５０の後側内部であって、カートリッジ９０の下方に配置される。第１側壁５２の外面には、モータ２８の駆動に連動して回転するギア７２，７３が取り付けられる。モータ２８の回転軸には、ギア７２が接続され、ギア７２にはギア７３が接続される。ギア７３とドライバ機構６０及びクリンチャ部６４等の綴じ部７０との間には、図示しない揺動アームが直接又は間接的に接続され、ギア７３の回動に連動してドライバ機構６０及びクリンチャ部６４等が駆動するように構成されている。本実施の形態では、ギア７３等が１回転するまでの間に、クリンチャ部６４が下方に移動して用紙束を挟み込むクランプ工程、ドライバ機構６０の上方への移動によりステープルの脚部を用紙束に貫通させる貫通工程、クリンチャ部６４によりステープルを折り曲げるクリンチ工程、クリンチャ部６４及びドライバ機構６０等がホームポジションに戻るリターン工程が実行される。

また、本実施の形態では、図４Ｂに示すように、基板８０Ａが本体部５０の内部の底壁５１に隣接する位置（底壁５１の上方）に配置される。具体的には、基板８０Ａは、ドライバ機構６０及びカートリッジ９０と底壁５１との間の空間部であって、モータ２８とは平面的に重ならない位置に配置される。基板８０Ａの一の面には、第１センサ３４、第２センサ３６及び第３センサ３８のセンサ群と、制御部２２と、通信インターフェース２４と、駆動回路２６とが実装される。つまり、同一の基板８０Ａ上に、センサ群及び制御部２２等が実装される。

第１センサ３４は、発光部と受光部とを有する透過型センサで構成され、ギア７３の回転動作に連動して動作するアクチュエーターによる光の遮蔽の有無に基づく検知信号を制御部２２に出力する。

第２センサ３６は、発光部と受光部とを有する透過型センサで構成され、打ち出し位置に移動するステープルに連動して動作するアクチュエーターによる光の遮蔽の有無に基づく検知信号を制御部２２に出力する。

第３センサ３８は、発光部と受光部とを有する透過型センサで構成され、カートリッジ９０内に収容されるステープルの数に連動して動作するアクチュエーターによる光の遮蔽の有無に基づく検知信号を制御部２２に出力する。

［電動ステープラ２０Ａの動作例］
次に、電動ステープラ２０Ａの動作の一例について図１〜図５を参照して説明する。

モータ２８の駆動が開始される前、及びモータ２８の駆動が開始された直後は、クリンチャ部６４が移動範囲の最上位位置（以下、クリンチャ部６４のホームポジションという）に配置され、ドライバ機構６０のドライバが移動範囲の最下位位置（以下、ドライバのホームポジションという）に配置される。

画像形成装置により画像が形成された用紙は、後処理装置１０内の電動ステープラ２０Ａに搬送される。電動ステープラ２０Ａの載置台６６上には、複数枚の用紙からなる用紙束が載置される。

電動ステープラ２０Ａの制御部２２は、装置側制御部１２から通信インターフェース１４、通信線４０及び通信インターフェース２４を経由して送信される動作開始信号に基づいて、モータ２８の駆動を開始する。これに伴い、ギア７２，７３が回転し、ギア７３等の回転に連動してクリンチャアーム６２が回動することでクリンチャ部６４が載置台６６に向かって移動し、用紙束がクリンチャ部６４と載置台６６とにより挟持（クリンチ）される（クリンチ工程）。

また、ギア７３が所定角度回転すると、ドライバ機構６０のフォーミングプレートが、上方に移動すると共に、連結ステープルのうち最先端位置にあるステープルを略Ｕ字状に折り曲げる。これと同時に、ドライバ機構６０のドライバが、載置台６６に向かって移動すると共に、Ｕ字状に折り曲げられたステープルを用紙束に向かって押し出すことによりステープルの脚部を用紙束の厚み方向に貫通させる（貫通工程）。このとき、ステープルのクラウン部が用紙束の最下面に当接する。

続けて、ギア７３が所定角度回転すると、クリンチャ部６４が駆動し、クリンチャ部６４により用紙束の最上面から突出したステープルの脚部を内側に折り曲げることにより、用紙束をステープルで綴じる（クリンチ工程）。

さらに、ギア７３が略１回転してホームポジションに近い位置まで回転すると、クリンチャアーム６２が回動し、クリンチャ部６４が上方に移動してホームポジションに戻ると共に、ドライバ機構６０のドライバが下方に移動してホームポジションに戻る（リターン工程）。このように、ギア７３が一回転する間に、クランプ工程、貫通工程、クリンチ工程、リターン工程を含む一連の綴じ処理が実行される。

この場合、電動ステープラ２０Ａの制御部２２は、ギア７３がホームポジションに戻ったことを示す状態情報を通信インターフェース２４等を経由して装置側制御部１２に送信する。装置側制御部１２は、電動ステープラ２０Ａの状態情報に基づいて電動ステープラ２０Ａの綴じ処理を停止させる動作停止信号を通信インターフェース１４等を経由して電動ステープラ２０Ａの制御部２２に送信する。電動ステープラ２０Ａの制御部２２は、後処理装置１０から送信される動作停止信号に基づいてモータ２８の駆動を停止させる。

以上説明したように、本実施の形態では、電動ステープラ２０Ａ側に、モータ２８を駆動する駆動回路２６、駆動回路２６を制御する制御部２２及び後処理装置１０と通信を行うための通信インターフェース２４を設けている。そのため、電動ステープラ２０Ａと後処理装置１０との間の接続を、後処理装置１０から綴じ処理の動作開始信号、動作停止信号等を電動ステープラ２０Ａ側に送信すると共に電動ステープラ２０Ａの状態情報を後処理装置１０に送信する通信線４０と、後処理装置１０から電動ステープラ２０Ａに電力を供給する電源線４４の２系統のハーネスのみで確立することができる。

これに対し、従来の電動ステープラでは、電動ステープラ側に制御部、駆動回路等を設けていないため、電動ステープラから電動ステープラの状態情報を後処理装置に送信するハーネス、後処理装置からモータの制御を行う駆動信号を電動ステープラに送信するハーネス、後処理装置から電動ステープラに電力を供給するハーネスの３系統のハーネスが必要であった。

しかし、本実施の形態によれば、従来の電動ステープラと比べて、ハーネスを３系統から２系統に減らすことができ、電動ステープラ２０Ａと後処理装置１０との間を接続する配線の本数を削減することができる。これにより、コスト削減、配線の取り回しの簡易化、ノイズの低減、耐久性の向上を図ることができる。また、電動ステープラ２０Ａの高機能化に伴って各種センサが増加した場合でも、配線の増加を防止できる。

また、本実施の形態では、制御部２２、通信インターフェース２４、駆動回路２６、及び第１センサ３４、第２センサ３６、第３センサ３８等のセンサ群を、同一の基板８０Ａ上に実装し、この基板８０Ａを電動ステープラ２０Ａの本体部５０の底壁５１に隣接する位置に配置する。つまり、本体部５０内に配置されているモータやカム等の機構部分を避けて、本体部５０内の空いた空間に基板８０Ａを配置できる。これにより、省スペース化を図ることができ、その結果、電動ステープラ２０Ａの小型化を図ることができる。さらに、モータ２８として駆動回路２６及びホールセンサ３０が内蔵されたブラシレスモータを用いることで、回転数を検出するエンコーダ等を別途設ける必要が無くなるため、より電動ステープラ２０Ａの小型化を図ることができる。また、ブラシレスモータを用いることで、モータ２８の回転速度を算出し、算出した回転速度に基きモータ２８の回転速度制御を行うことが可能となる。

＜第１変形例＞
なお、上記実施の形態の図４Ｂでは、基板８０Ｂを電動ステープラ２０Ａの本体部５０の底壁５１に隣接する位置に配置した例について説明したが、これに限定されることはない。

図６は、第１変形例に係る電動ステープラ２０Ｂを前方側から見た斜視図である。なお、電動ステープラ２０Ｂの構成は、基板８０Ｂの本体部５０に対する取付位置が異なる以外は、上述した電動ステープラ２０Ａと同様の構成であるため、共通する構成要素については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

電動ステープラ２０Ｂでは、基板８０Ｂが本体部５０の第２側壁５３に隣接する位置に配置される。つまり、第１変形例では、ギア７２，７３が取り付けられる第１側壁５２ではない、第２側壁５３の外面に基板８０Ｂが取り付けられている。

このように、第１変形例によれば、基板８０Ｂを第２側壁５３の外面に取り付けるので、本体部５０内のドライバ機構６０等のレイアウトに影響を与えることなく、電動ステープラ２０Ｂの小型化を図ることができる。なお、基板８０Ｂを第２側壁５３の外面ではなく、第２側壁５３の内面に取り付けるようにしてもよい。

なお、上述した実施の形態及び第１変形例では、図面と併せて本発明の実施例を詳細に説明したが、上記実施の形態等は本開示を説明するためであり、本開示を限定するものではない。また、本開示の実質と範囲を逸脱しない場合に、上記実施形態に対して各種の修正、変更を行うことができる。

例えば、上述した実施の形態では、モータ２８にホールセンサ３０を内蔵させ、このホールセンサ３０によりモータ２８の負荷の一例であるロータの位置、回転数を検知したが、これに限定されることはない。例えば、ホールセンサ３０に代えて電流検出部を設け、モータ２８の負荷としてのモータ２８への印加電流値を検出するようにしてもよい。

また、上述した実施の形態では、通信インターフェース１４，２４間を有線の通信線４０により接続した例について説明したが、これに限定されることはない。例えば、通信インターフェース１４，２４のそれぞれに無線通信機能を設け、これらの間を無線により接続するようにしてもよい。

１０ 後処理装置（用紙処理装置）
２０Ａ，２０Ｂ 電動ステープラ
２２ 制御部
２４ 通信インターフェース
２８ モータ
３０ ホールセンサ（負荷検知部）
３４ 第１センサ（ステープラ状態検知部）
３６ 第２センサ（ステープラ状態検知部）
３８ 第３センサ（ステープラ状態検知部）
４０ 通信線
５０ 本体部
５１ 底壁
５３ 第２側壁（側壁）
７０ 綴じ部
８０Ａ，８０Ｂ 基板

Claims (8)

1. 用紙処理装置との間で通信を行う電動ステープラであって、
   用紙束に対して綴じ処理を行うと綴じ部と、
   前記綴じ部を駆動するモータと、
   前記モータを制御する制御部と、
   前記用紙処理装置と通信を行うための通信インターフェースと
   を備え、
   前記制御部は、前記通信インターフェースを介して前記用紙処理装置から所定の信号を受信したとき、前記モータを制御して前記綴じ部による綴じ処理を行う
   電動ステープラ。
2. 前記モータの負荷を検知する負荷検知部を備え、
   前記制御部は、前記負荷検知部により検知された前記モータの負荷に基づいて前記モータを制御する
   請求項１に記載の電動ステープラ。
3. 前記制御部は、前記負荷検知部により検知された前記モータの負荷に基づいて予め設定された目標値に追従するよう前記モータを制御する
   請求項２に記載の電動ステープラ。
4. 前記負荷検知部は、前記モータの回転数を検知する回転数検知部、又は前記モータへの印加電流値を検出する電流検出部である
   請求項２又は３に記載の電動ステープラ。
5. 前記綴じ部、前記モータ及び前記制御部を収容する本体部を備え、
   前記制御部は、前記綴じ部及び前記モータの下方に配置される
   請求項１から４の何れか一項に記載の電動ステープラ。
6. 前記本体部は、底壁を有し、
   前記制御部は、前記底壁に隣接する位置に配置される
   請求項１から４の何れか一項に記載の電動ステープラ。
7. 前記本体部は、側壁を有し、
   前記制御部は、前記側壁に隣接する位置に配置される
   請求項１から４の何れか一項に記載の電動ステープラ。
8. 前記用紙束を綴じるステープルの有無を検知するステープラ状態検知部を備え、
   前記制御部は、前記ステープラ状態検知部と同一の基板上に配置される
   請求項１から７の何れか一項に記載の電動ステープラ。

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