JP2023146119A - 穿孔装置およびそれを備えたシート後処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シートに対する穿孔パターンをコンパクトな構成で切り換え可能であり、切り換え時間も短縮可能な穿孔装置およびそれを備えたシート後処理装置を提供する。
【解決手段】穿孔装置１は、シャフト１２と、穿孔モーター１１と、第１穿孔部１５ａおよび第２穿孔部１５ｂと、第１カム１４ａと、第２カム１４ｂと、制御部と、穿孔切換機構９０と、を含む。穿孔切換機構９０は、シャフト１２を軸方向に往復移動させて、第１カム１４ａが第１穿孔部１５ａおよび第２穿孔部１５bに対向する第１の位置と、第２カム１４ｂが第１穿孔部１５ａに対向する第２の位置と、に選択配置する。制御部は、シャフト１２を第１の位置および第２の位置に配置して行う第１穿孔処理および第２穿孔処理を選択的に実行可能である。
【選択図】図４

Description

本発明は、シートに対して穿孔処理を行う穿孔装置およびそれを備えたシート後処理装置に関する。

従来、画像形成装置に取り付けられ、画像形成済の用紙（シート）に対して所定の後処理を行う用紙後処理装置（フィニッシャー）が広く用いられている。用紙後処理装置には、用紙に穿孔処理（パンチ穴形成処理）を行う穿孔装置を備えるものがある。

穿孔装置は、用紙を穿孔するための穿孔刃を含み、突出した穿孔刃が用紙に突き当たることで用紙に対して穿孔処理が行われる。突出した穿孔刃は、次の用紙に対する穿孔処理の邪魔にならないように、退避位置（ホームポジション）に戻される。モーターを用いて穿孔処理を行う場合、穿孔装置にはモーターの駆動力によって回転し、穿孔刃を往復移動させる回転部材が設けられる構成が知られている。

このような穿孔装置では、穿孔の数を変更するために、従来は２孔用、４孔用のユニットが搭載されていた。しかし、構成が複雑となり部品点数が増加するという問題点があった。

そこで、穿孔の数を切り換える技術が提案されており、例えば特許文献１には、第１のラック歯車を有し、軸心方向に移動することにより用紙に孔を形成するパンチピンと、第２のラック歯車を有し、駆動源からの駆動力を受けてパンチピンの移動方向と交差する方向に往復動作するスライダと、扇形ピニオン歯車および／または歯欠けピニオン歯車を有し、スライダの第２のラック歯車およびパンチピンの第１のラック歯車に噛み合ってスライダの往復動作をパンチピンの移動動作に変換する歯車変換機構と、を備え、スライダの一方向（Ｆ方向）への往復動作と他方向（Ｌ方向）への往復動作を行うことで、穿孔動作を行なうパンチピンを切り替える用紙穿孔装置が開示されている。

また、特許文献２には、モーターによって軸を支持する支持部材をベース上でスライド移動させることにより、軸に取り付けられたブラケットを押し下げるカム位置を変更して２穴パンチ及び３穴パンチの切り替えを行うシート穿孔装置が開示されている。

特開２００９－２９１８８１号公報 特開２０１０－７０３８５号公報

しかし、特許文献１の構成では、切り換え機構として多数のギアが必要であり、部品点数や組み立て工数の増加、ギアのバックラッシュ等に起因する穿孔精度の低下につながっていた。また、特許文献２の構成では、軸と支持部材の両方を往復移動させるためにトルクの大きい大型のモーターを使用する必要があった。

本発明は上記問題点に鑑み、シートに対する穿孔パターンをコンパクトな構成で切り換え可能であり、切り換え時間も短縮可能な穿孔装置およびそれを備えたシート後処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明の第１の構成は、シャフトと、穿孔モーターと、偏芯カムと、穿孔部と、制御部と、穿孔切換機構と、を含み、シートに穿孔処理を行う穿孔装置である。穿孔モーターは、シャフトを回転させる。偏芯カムは、シャフトに取り付けられる。穿孔部は、シャフトの軸線方向に沿って配列され、シートに穴を開ける穿孔刃と、穿孔刃を偏芯カムに接近する方向に付勢する付勢部材と、を有し、偏芯カムの回転に応じて偏芯カムによる押圧力と付勢部材の付勢力によって穿孔刃を往復移動させる。制御部は、穿孔モーターの駆動を制御する。穿孔部は、第１穿孔刃によりシートに第１の穿孔を行う第１穿孔部と、第２穿孔刃によりシートに第２の穿孔を行う第２穿孔部と、を含む。偏芯カムは、第１穿孔部の第１穿孔刃および第２穿孔部の第２穿孔刃を往復移動させる第１カムと、第１穿孔部の第１穿孔刃のみを往復移動させる第２カムと、を含み、第１カムと第２カムは、シャフトに対して軸方向に離間した位置に配置される。穿孔切換機構は、シャフトを軸方向に往復移動させて、第１カムが第１穿孔部および第２穿孔部に対向する第１の位置と、第２カムが第１穿孔部に対向する第２の位置と、にシャフトを選択配置する。制御部は、シャフトを第１の位置に配置した状態でシャフトを回転させることにより、シートに第１穿孔部による第１の穿孔および第２穿孔部による第２の穿孔を行う第１穿孔処理と、シャフトを第２の位置に配置した状態でシャフトを回転させることにより、シートに第１穿孔部による第１の穿孔のみを行う第２穿孔処理と、を選択的に実行可能である。穿孔切換機構は、シャフトに取り付けられ、側面にラック歯が形成されたラックと、シャフトを軸方向に往復移動させる穿孔切換モーターと、穿孔切換モーターの回転軸に固定され、ラックと直接若しくはアイドルギアを介して噛み合うピニオンギアと、を含む。

本発明の第１の構成によれば、シャフトを軸方向に往復移動させて第１の位置と第２の位置に配置するだけで、第１穿孔処理と第２穿孔処理とを切り換えることができる。従って、穿孔パターンの切り換えに要する時間が短くなり、処理効率（生産性）を高めることができる。また、シャフトを前後方向（搬送方向）に移動させて穿孔パターンを切り換える構成に比べて穿孔装置を小型化することができる。さらに、シャフトを軸方向に往復移動させる穿孔切換機構として、シャフトに取り付けられたラックと、シャフトを軸方向に往復移動させる穿孔切換モーターと、穿孔切換モーターの回転軸に固定され、ラックと直接若しくはアイドルギアを介して噛み合うピニオンギアと、を用いることで、ソレノイドを用いてシャフトを往復移動させる構成に比べて切替のストロークを確保しつつ、高さ方向の寸法を小さくすることができ、穿孔装置の小型化に有利となる。

本発明の穿孔装置１を備えた用紙後処理装置２および用紙後処理装置２が取り付けられた画像形成装置１００の制御経路の一例を示すブロック図 用紙後処理装置２が取り付けられた画像形成装置１００の一例を示す概略断面図 本発明の一実施形態に係る穿孔装置１の制御経路を示すブロック図 本実施形態の穿孔装置１を用紙搬送方向の上流側から見た斜視図 本実施形態の穿孔装置１に用いられる回転速度検知部７およびホームポジション検知部８の拡大図 本実施形態の穿孔装置１における第１穿孔部１５ａ、第２穿孔部１５ｂの動作を示す側面断面図であって、第１穿孔刃９ａが上方に退避した状態を示す図 本実施形態の穿孔装置１における第１穿孔部１５ａ、第２穿孔部１５ｂの動作を示す側面断面図であって、第１穿孔刃９ａが下方に突出した状態を示す図 本実施形態の穿孔装置１において４穴穿孔を行う場合のシャフト１２の配置を示す斜視図 本実施形態の穿孔装置１において２穴穿孔を行う場合のシャフト１２の配置を示す斜視図 本実施形態の穿孔装置１における穿孔切換機構９０の側面図 本実施形態の穿孔装置１における穿孔切換機構９０の斜視図

以下、図１～図１１を用いて、本発明に係る穿孔装置１および穿孔装置１を含む用紙後処理装置２、用紙後処理装置２が搭載される画像形成装置１００について説明する。但し、本実施形態に記載されている構成、配置等の各要素は、発明の範囲を限定するものではなく単なる説明例にすぎない。

（画像形成装置の概要）
図１は、本発明の穿孔装置１を備えた用紙後処理装置２および用紙後処理装置２が取り付けられた画像形成装置１００の制御経路の一例を示すブロック図である。まず、図１に基づいて画像形成装置１００（ここでは複合機）の制御経路について説明する。

画像形成装置１００は、主制御部３と記憶部３ａを含む。主制御部３は、画像形成装置１００全体の動作を統括し、画像形成装置１００の各部を制御する。主制御部３は、ＣＰＵ３１、画像処理部３２、通信部３３を含む。ＣＰＵ３１は制御に関する演算、制御を行う。画像処理部３２は、送信されてくる画像データにジョブ（印字）に必要な処理を施す。記憶部３ａはＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤのような記憶装置を含む。記憶部３ａは制御用プログラムや画像データ等を記憶する。通信部３３は、ＰＣやサーバーのようなコンピューター２００と通信するためのインターフェイスである。通信部３３は、画像データのような印字内容を示すデータ（印字用データ）を受信する。

主制御部３は、原稿搬送部４ａ、画像読取部４ｂと通信可能に接続される。原稿搬送部４ａは、セットされた原稿を読み取り位置に向けて搬送する。画像読取部４ｂは、原稿搬送部４ａが搬送する原稿と、原稿台（コンタクトガラス、不図示）にセットされた原稿を読み取れる。画像読取部４ｂは画像データを生成する。主制御部３は、原稿搬送部４ａと画像読取部４ｂの動作を制御する。主制御部３は操作パネル５と通信可能に接続される。操作パネル５は表示パネル５１、タッチパネル５２、ハードキー５３を含む。操作パネル５は使用者の操作を受け付ける。

画像形成装置１００は、画像形成部６を含む。画像形成部６は、エンジン制御部６０、給紙部６ａ、搬送部６ｂ、転写部６ｃ、定着部６ｄを含む。エンジン制御部６０は、主制御部３と通信可能に接続される。主制御部３は、印字指示、印字ジョブの内容、印字に用いる画像データをエンジン制御部６０に送信する。主制御部３の指示に基づき、エンジン制御部６０は、給紙部６ａ、搬送部６ｂ、転写部６ｃ、定着部６ｄの動作を制御する。具体的に、エンジン制御部６０は、用紙を一枚ずつ給紙部６ａに供給する給紙動作、供給された用紙を搬送部６ｂに搬送させる搬送動作、トナー像を転写部６ｃに形成させる画像形成動作、転写部６ｃにおいてトナー像を用紙に転写する転写動作、用紙に転写されたトナー像を定着部６ｄに定着させる定着動作を順次実行する。

（用紙後処理装置２）
次に、図１、図２を用いて、本実施形態の用紙後処理装置２の概要について説明する。図２は、本実施形態の用紙後処理装置２が取り付けられた画像形成装置１００の一例を示す概略断面図である。

用紙後処理装置２は、画像形成装置１００から排出された画像形成済の用紙に各種後処理を施す。用紙後処理装置２は画像形成装置１００の本体に取り付けられる。図２に示すように、用紙後処理装置２は、画像形成装置１００の胴内排出部１０１に取り付けられる（嵌め込まれる）。なお、画像形成装置１００の側面に取り付けるタイプの用紙後処理装置２もある。

定着部６ｄを通過した画像形成済の用紙は、搬入口１０２から用紙後処理装置２に搬入される。用紙後処理装置２は、パンチ穴形成部１０、用紙搬送部２１、ステープル部２２、処理トレイ部２３、排出トレイ２４を含む。また、図１に示すように、用紙後処理装置２は後処理制御部２０（制御部に相当）を含む。後処理制御部２０は、ＣＰＵ等の処理回路２ａ、メモリー２ｂ、計時回路２ｃを含む基板である。後処理制御部２０は用紙後処理装置２の各部の動作を制御する。なお、用紙後処理装置２内に後処理制御部２０を設けず、画像形成装置１００の主制御部３またはエンジン制御部６０が用紙後処理装置２の動作を制御してもよい。

用紙後処理装置２は、穿孔装置１を含む。図１に示すように、穿孔装置１は、後処理制御部２０とパンチ穴形成部１０を含む。操作パネル５で穿孔処理を行う設定がなされているとき、後処理制御部２０は、パンチ穴形成部１０により用紙への穿孔処理を行う。

用紙搬送部２１は、パンチ穴形成部１０を通過した用紙を処理トレイ部２３に搬送する。用紙搬送部２１は、第１搬送ローラー対２１ａ、第２搬送ローラー対２１ｂ、用紙搬送ガイド２１ｃを含む。処理トレイ部２３は、処理トレイ２３ａ、第１排出ローラー２３ｂ、第２排出ローラー２３ｃ、ストッパー２３ｄ、幅規制板２３ｅを含む。後処理制御部２０は、処理トレイ部２３に搬送されて積載された用紙束の整合および排出を行う。操作パネル５でステープル処理が設定されているとき、後処理制御部２０はステープル部２２により処理トレイ部２３に積載された排出前の用紙束へステープル処理を行う。

（穿孔装置１）
次に、図３～図９を用いて、本実施形態の穿孔装置１について説明する。図３は、本発明の一実施形態に係る穿孔装置１の制御経路の一例を示すブロック図である。図４は、本実施形態の穿孔装置１の一例を示す斜視図である。図４は、穿孔装置１を用紙搬送方向上流側から見た斜視図であり、用紙の進入方向を破線矢印で示している。図５は、本実施形態の穿孔装置１に用いられる回転速度検知部７およびホームポジション検知部８の拡大図である。図６および図７は、本実施形態の穿孔装置１における第１穿孔部１５ａ、第２穿孔部１５ｂの動作を示す側面断面図である。

穿孔装置１は、図３に示すように、後処理制御部２０とパンチ穴形成部１０を含む。パンチ穴形成部１０は、穿孔モーター１１、シャフト１２、モーター駆動部１３、カム１４ａ、１４ｂ、穿孔部１５ａ、１５ｂ、回転速度検知部７、ホームポジション検知部８、穿孔切換機構９０を含む。穿孔部１５ａ、１５ｂは、それぞれ穿孔刃９ａ、９ｂを含む。図３の白矢印は、穿孔モーター１１および穿孔切換モーター９１からの駆動力の伝達経路を示す。

穿孔モーター１１は、穿孔刃９ａ、９ｂを往復運動させる。例えば、穿孔モーター１１には、ＤＣブラシモーターを用いることができる。モーター駆動部１３は、複数（ここでは４つ）のスイッチング素子１３ａ～１３ｄを含む。スイッチング素子１３ａ～１３ｄは穿孔モーター１１への電流の供給のＯＮ／ＯＦＦを行う。後処理制御部２０は、各スイッチング素子１３ａ～１３ｄを制御する。後処理制御部２０は、モーター駆動部１３を制御し、穿孔モーター１１のブレーキ制御を実行する。

図４に示すように、穿孔装置１は、所定の間隔を隔てて対向配置される上ガイド部１６および下ガイド部１７を有する。上ガイド部１６の上方には複数の穿孔部１５ａ、１５ｂが設けられており、ここでは４つの穿孔部１５ａ、１５ｂを設ける例を示している（４穴方式に対応）。具体的には、穿孔部１５ａ、１５ｂは、用紙の幅方向中央部に２穴を形成する第１穿孔部１５ａと、用紙の幅方向両端部に２穴を形成する第２穿孔部１５ｂとで構成される。第１穿孔部１５ａ、第２穿孔部１５ｂは、上ガイド部１６と下ガイド部１７の間を通過する用紙に穿孔処理を行う。以下、第１穿孔部１５ａおよび第２穿孔部１５ｂに配置される穿孔刃９ａ、９ｂを、それぞれ第１穿孔刃９ａ、第２穿孔刃９ｂとして区別する。

シャフト１２は、第１穿孔部１５ａ、第２穿孔部１５ｂの上方を跨ぐように配置される。シャフト１２は支軸部材１２ａに回転可能に支持される。シャフト１２にはカム１４ａ、１４ｂが取り付けられている。カム１４ａ、１４ｂは、第１カム１４ａと、第２カム１４ｂとで構成される。第１カム１４ａは、シャフト１２の軸方向の４箇所に取り付けられており、内側の２つの第１穿孔部１５ａと、外側の２つの第２穿孔部１５ｂに対応して配置される。第２カム１４ｂは、シャフト１２の軸方向の２箇所に取り付けられており、２つの第１穿孔部１５ａに対応する第１カム１４ａに隣接して配置される。第１穿孔部１５ａ、第２穿孔部１５ｂの上方には、第１カム１４ａ、第２カム１４ｂを覆うカムカバー１４１が取り付けられている。第１穿孔刃９ａ、第２穿孔刃９ｂを引き上げる際、第１カム１４ａ、第２カム１４ｂがカムカバー１４１の内壁面に沿って摺動しながら上方へ回転する。即ち、カムカバー１４１は、コイルバネ１９の付勢力によって第１穿孔刃９ａ、第２穿孔刃９ｂを押し上げる際の第１カム１４ａ、第２カム１４ｂの移動を補助（アシスト）する。

シャフト１２はギアを介して穿孔モーター１１の回転軸に連結されており、穿孔モーター１１がシャフト１２を回転させることで、シャフト１２と共に第１カム１４ａ、第２カム１４ｂが回転する。例えば、穿孔モーター１１を１回転させると、シャフト１２が１回転する。

図５に示すように、回転速度検知部７はシャフト１２（穿孔モーター１１）の回転速度を検知する。回転速度検知部７は、第１パルス板７１と第１センサー部７２を含む。第１センサー部７２は透過型の光センサーである。第１センサー部７２は発光部７３と受光部７４を含む。第１パルス板７１がシャフト１２に取り付けられる。発光部７３と受光部７４は、シャフト１２に取り付けられた第１パルス板７１の外周縁を挟むように配置される。

第１パルス板７１は、シャフト１２に対して周方向への回転が規制され、且つ軸方向に摺動可能に保持される。これにより、後述するようにシャフト１２を軸方向に往復移動させたときに第１パルス板７１が軸方向に移動しないため、第１パルス板７１と第１センサー部７２との位置関係が変化しない。シャフト１２に対して第１パルス板７１を軸方向にのみ摺動可能に保持する方法としては、例えばシャフト１２の外周面に軸方向に延びるリブを形成し、第１パルス板７１にはリブに摺動可能に係合する溝を形成する構成が挙げられる。

第１パルス板７１には、複数のスリット７１ａが設けられる。例えば、スリット７１ａの本数は、数十～数百本（例えば、４０～５０本）である。スリット７１ａは、発光部７３と受光部７４に挟まれる第１パルス板７１の外周縁に設けられる。スリット７１ａは一定角度毎に形成されており、シャフト１２が一定角度回転するごとに、第１センサー部７２（受光部７４）の出力が変化する。発光部７３と受光部７４の間で第１パルス板７１が回転するときの受光部７４の出力が回転速度検知部７の出力である。受光部７４の出力は、シャフト１２（穿孔モーター１１）が一定角度回転するごとに、立ち上がる、または、立ち下がるパルス信号となる。受光部７４の出力は、後処理制御部２０に入力される。後処理制御部２０は、第１センサー部７２の出力に基づき、シャフト１２が一定角度回転したことを検知する。

また、後処理制御部２０は、パルス信号のパルスの周期に基づき、シャフト１２（穿孔モーター１１）の回転速度を検知する。より詳細には、後処理制御部２０は、パルス信号の立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジの時間的な間隔に基づき、シャフト１２の回転速度を検知する。そのため、後処理制御部２０内の計時回路２ｃは、各パルス信号の周期（エッジの間隔）を計測する。

１秒あたりのシャフト１２の回転速度（ｒｐｓ）を求める場合を説明する。この場合、後処理制御部２０は、１（秒）を１パルスの周期で除算する。これにより、現周期での１秒間あたりのパルス数Ａが算出される。そして、後処理制御部２０は、パルス数Ａを、シャフト１２を１周させたときに生ずるパルス数Ｂ（第１パルス板７１のスリット数）で除算する。これにより、シャフト１２の回転速度を求めることができる。ｒｐｍを求める場合、６０を乗じる。例えば、１パルスの周期が１０ミリ秒のとき、パルス数Ａ＝１００となる。パルス数Ｂが５０のとき、１秒間の回転数＝１００／５０＝２［ｒｐｓ］となる。

ホームポジション検知部８は、シャフト１２（穿孔モーター１１）の回転角度が予め定められた基準角度になったことを検知して、穿孔刃９がホームポジションに位置するか否かを検知する。ホームポジション検知部８は、第２パルス板８１と第２センサー部８２を含む。第２センサー部８２は透過型の光センサーである。第２センサー部８２は発光部８３と受光部８４（図３参照）を含む。発光部８３と受光部８４は、シャフト１２に取り付けられた第２パルス板８１の外周縁を挟むように配置される。

第２パルス板８１は、シャフト１２に対して周方向への回転が規制され、且つ軸方向に摺動可能に保持される。これにより、後述するようにシャフト１２を軸方向に往復移動させたときに第２パルス板８１が軸方向に移動しないため、第２パルス板８１と第２センサー部８２との位置関係が変化しない。シャフト１２に対して第２パルス板８１を軸方向にのみ摺動可能に保持する方法は、前述した第１パルス板７１と同様である。

第２パルス板８１の外周縁には切り欠き８１ａが設けられる。切り欠き８１ａは、シャフト１２の角度が基準角度になったとき、第２センサー部８２（受光部８４）の出力が変化する位置に形成されている。発光部８３と受光部８４の間で第２パルス板８１が回転するときの受光部８４の出力がホームポジション検知部８の出力である。受光部８４の出力は、検知信号として後処理制御部２０に送信される。後処理制御部２０は、ホームポジション検知部８の出力に基づき、シャフト１２の角度が基準角度になったことを検知する。

本実施形態では、２穴穿孔および４穴穿孔におけるシャフト１２の１回転を検知するため、第２パルス板８１の１箇所に切り欠き８１ａを設けている。

ここで、搬送される用紙と第１穿孔刃９ａ、第２穿孔刃９ｂが接触しない位置が穿孔刃９のホームポジションとされる。言い換えると、第１穿孔刃９ａ、第２穿孔刃９ｂがホームポジションにあるとき、第１穿孔部１５ａの第１穿孔刃９ａおよび第２穿孔部１５ｂの第２穿孔刃９ｂはいずれも用紙から退避（離間）している位置となる。

具体的に、ホームポジションは、シャフト１２が基準角度になったことをホームポジション検知部８が検知した後、回転速度検知部７の出力が予め定められたパルス数（位置合わせパルス数）だけシャフト１２を正方向に回転させたときに第１穿孔刃９ａ、第２穿孔刃９ｂが取り得る位置の範囲である。例えば、位置合わせパルス数を２とすると、基準角度は、第１穿孔刃９ａ、第２穿孔刃９ｂがホームポジションとなる位置から回転速度検知部７の２パルス分だけ正回転したときのシャフト１２の角度となる。そのため、基準角度から１パルス、３パルスではホームポジション外となる。第１パルス板７１のスリット７１ａの数が３６である場合、１パルス当たりの回転角度は３６０／３６＝１０°となる。

なお、画像形成装置１００や用紙後処理装置２の主電源が投入されたとき、後処理制御部２０は起動処理を行う。起動処理には穿孔刃９をホームポジションとする処理が含まれる。この場合、後処理制御部２０は、穿孔モーター１１を低速で正回転させ、シャフト１２が基準角度になったことをホームポジション検知部８が検知した後、回転速度検知部７の出力が位置合わせパルス数だけ変化した時点で穿孔モーター１１を停止させる。

図６および図７に示すように、第１穿孔部１５ａ、第２穿孔部１５ｂは、それぞれ第１穿孔刃９ａ、第２穿孔刃９ｂ、当接部材１８、コイルバネ（付勢部材）１９を有する。第１穿孔刃９ａ、第２穿孔刃９ｂは、例えば金属製のパイプであり、下端部に刃が形成されている。第１穿孔刃９ａ、第２穿孔刃９ｂの上方には当接部材１８が設けられており、第１穿孔刃９ａ、第２穿孔刃９ｂの上端部は当接部材１８に固定されている。

上ガイド部１６と下ガイド部１７には、第１穿孔刃９ａ、第２穿孔刃９ｂに対向する位置に孔（不図示）が開いている。第１穿孔刃９ａ、第２穿孔刃９ｂが下方に移動して第１穿孔刃９ａ、第２穿孔刃９ｂの下端部が用紙に突き当たり、さらに第１穿孔刃９ａ、第２穿孔刃９ｂが下方に移動することにより用紙に穿孔される。次に搬送されてくる用紙への穿孔処理の妨げにならないように、穿孔後、第１穿孔刃９ａ、第２穿孔刃９ｂは上方に退避する。

シャフト１２および第１カム１４ａ、第２カム１４ｂの下方には当接部材１８が設けられる。図６に示すように、第１カム１４ａ、第２カム１４ｂはシャフト１２の軸方向からみて楕円形状であり、第１カム１４ａ、第２カム１４ｂの外周面と当接部材１８の上面とが接触する。当接部材１８は、コイルバネ１９によって上方向に付勢されている。穿孔モーター１１の駆動力によってシャフト１２が回転すると、シャフト１２の回転角度に応じて当接部材１８と接触する部分の第１カム１４ａ、第２カム１４ｂの外径が変化する。即ち、シャフト１２の回転角度に応じ、第１カム１４ａ、第２カム１４ｂの当接部材１８に対する押圧量が変化する。

図６に示すように、第１カム１４ａ、第２カム１４ｂの小径部が当接部材１８と接触する状態では、コイルバネ１９の付勢力によって当接部材１８が上昇し、第１穿孔刃９ａ、第２穿孔刃９ｂも上方に退避している。一方、図７に示すように、第１カム１４ａ、第２カム１４ｂの大径部が当接部材１８と接触する状態では、コイルバネ１９の付勢力に抗して当接部材１８が押し下げられ、第１穿孔刃９ａ、第２穿孔刃９ｂが下方に突出する。このように、第１カム１４ａの回転に応じて第１穿孔刃９ａ、第２穿孔刃９ｂが往復移動する。

図８および図９は、それぞれ本実施形態の穿孔装置１において４穴穿孔および２穴穿孔を行う場合のシャフト１２の配置を示す斜視図である。説明の便宜のため、図８および図９では第１穿孔刃９ａ、第２穿孔刃９ｂ、コイルバネ１９、カムカバー１４１の記載を省略している。以下、図６～図９を参照しながら、本実施形態の穿孔装置１において用紙の幅方向中央部および両端部に２穴ずつ計４穴を形成する４穴穿孔（第１穿孔処理）と、用紙の幅方向中央部に２穴を形成する２穴穿孔（第２穿孔処理）との切り換えについて説明する。

４穴穿孔を行う場合、図８に示すように、シャフト１２の４箇所に取り付けられた第１カム１４ａが第１穿孔部１５ａおよび第２穿孔部１５ｂの当接部材１８に当接する位置（第１の位置）にシャフト１２を配置する。この状態で、第１穿孔刃９ａ、第２穿孔刃９ｂがホームポジション（図６参照、切り欠き８１ａの検知タイミングから位置合わせパルス数だけ回転した位置）にある状態からシャフト１２の正回転を開始させる。これにより、第１カム１４ａが当接部材１８と共に第１穿孔刃９ａ、第２穿孔刃９ｂを押し下げる。そして、シャフト１２をホームポジションから９０°回転させると、第１穿孔刃９ａ、第２穿孔刃９ｂは用紙を突き抜く位置（図７参照、下ガイド部１７の下方）まで下降する。その結果、２つの第１穿孔部１５ａによって内側の２穴が穿孔され、２つの第２穿孔部１５ｂによって外側の２穴が穿孔される。

その後、後処理制御部２０はシャフト１２をさらに正回転させると、第１カム１４ａが当接部材１８を押し下げる量が少なくなり、第１穿孔刃９ａ、第２穿孔刃９ｂがコイルバネ１９の付勢力によって上方に移動する。シャフト１２の正回転が続くと、第２穿孔部１５ｂの第２穿孔刃９ｂは用紙搬送を遮らない位置（上ガイド部１６の上方）まで持ち上げられる。後処理制御部２０は第１穿孔刃９ａおよび第２穿孔刃９ｂがホームポジションとなるように穿孔モーター１１を停止させる。上記の動作を繰り返すことにより、２つの第１穿孔部１５ａ、２つの第２穿孔部１５ｂによって４穴穿孔が行われる。

２穴穿孔を行う場合、穿孔切換モーター９１（図１０参照）を正回転させることにより、図９に示すように、シャフト１２を図８の状態から軸方向に所定量だけ移動させる。そして、シャフト１２の２箇所に取り付けられた第２カム１４ｂが第１穿孔部１５ａの当接部材１８に当接する位置（第２の位置）にシャフト１２を配置する。このとき、４箇所の第１カム１４ａは、第１穿孔部１５ａおよび第２穿孔部１５ｂから軸方向にずれた位置に配置されている。

この状態で、第１穿孔刃９ａがホームポジション（図６参照）にある状態からシャフト１２の正回転を開始させる。これにより、第２カム１４ｂが当接部材１８と共に第１穿孔刃９ａを押し下げる。そして、シャフト１２をホームポジションから９０°回転させると、第１穿孔刃９ａは用紙を突き抜く位置（図７参照）まで下降する。その結果、２つの第１穿孔部１５ａによって内側の２穴が穿孔される。

その後、後処理制御部２０はシャフト１２をさらに正回転させると、第２カム１４ｂが当接部材１８を押し下げる量が少なくなり、第１穿孔刃９ａがコイルバネ１９の付勢力によって上方に移動する。シャフト１２の正回転が続くと、第１穿孔部１５ａの第１穿孔刃９ａは用紙搬送を遮らない位置（上ガイド部１６の上方）まで持ち上げられる。後処理制御部２０は第１穿孔刃９ａがホームポジションとなるように穿孔モーター１１を停止させる。上記の動作を繰り返すことにより、２つの第１穿孔部１５ａによって２穴穿孔が行われる。

図１０は、本実施形態の穿孔装置１における穿孔切換機構９０の側面図である。図１１は、本実施形態の穿孔装置１における穿孔切換機構９０の斜視図である。図１０および図１１に示すように、穿孔切換機構９０は、穿孔切換モーター９１と、ラック９３と、アイドルギア９５と、を備える。

穿孔切換モーター９１は、モーター保持フレーム９６によって下ガイド部１７に固定されている。穿孔切換モーター９１の回転軸９１ｂにはピニオンギア９１ａが固定されている。

ラック９３は、シャフト１２の一端（図８、図９の紙面手前側）に保持されている。ラック９３は、ラック歯９３ａと、遮光板９３ｂと、ガイド部９３ｃとを有する。ラック歯９３ａは、アイドルギア９５との対向面（図１０の紙面手前側）に形成され、アイドルギア９５の小径部９５ｂと噛み合う。遮光板９３ｂは、モーター保持フレーム９６との対向面に形成されている。シャフト１２の軸方向への往復移動に伴い、遮光板９３ｂがモーター保持フレーム９６に配置されたシャフト位置検知センサー９７の検知部を透光および遮光する。後処理制御部２０は、シャフト位置検知センサー９７の出力に基づき、シャフト１２の第１の位置または第２の位置への移動を検知する。

アイドルギア９５は、大径部９５ａと小径部９５ｂとを有する二段ギアである。アイドルギア９５の大径部９５ａはピニオンギア９１ａと噛み合っている。アイドルギア９５の小径部９５ｂはラック歯９３ａと噛み合っている。この構成により、穿孔切換モーター９１の回転駆動力がアイドルギア９５を介してラック９３に伝達される。穿孔切換モーター９１を正逆回転することにより、ラック９３と共にシャフト１２が軸方向に往復移動して第１の位置（図８参照）と第２の位置（図９参照）に配置される。

ラック９３は、シャフト１２に対して軸方向への移動が規制され、且つ径方向に摺動可能に保持される。また、ガイド部９３ｃにはアイドルギア９５の回転軸９５ｃが摺動可能に係合する。これにより、シャフト１２を回転させたときにラック９３が連れ回りせず、且つ、シャフト１２を軸方向に往復移動させたときにラック歯９３ａとアイドルギア９５との位置関係も変化しない。そのため、シャフト１２の位相（回転角度）に係わらず、ラック歯９３ａとアイドルギア９５との噛み合い状態を維持することができる。

シャフト１２に対してラック９３を径方向にのみ摺動可能に保持する方法としては、例えばラック９３に形成された貫通孔にシャフト１２を挿通してラック９３をシャフト１２に取り付け、シャフト１２の軸方向の２箇所に形成された係止溝にストップリング（いずれも図示せず）を嵌めて固定することにより、ラック９３の軸方向への移動を規制する構成が挙げられる。また、ラック９３のシャフト１２周りの回転を規制する構成としては、ラック９３のガイド部９３ｃにアイドルギア９５の回転軸９５ｃを挿通した後、回転軸９５ｃにストップリング（図示せず）を嵌めて固定する構成が挙げられる。

本実施形態の穿孔装置１によれば、シャフト１２は、内側の２つの第１穿孔部１５ａおよび外側の２つの第２穿孔部１５ｂに対応して配置される第１カム１４ａと、第１穿孔部１５ａのみに対応して配置される第２カム１４ｂとを有する。そして、第１カム１４ａが第１穿孔部１５ａおよび第２穿孔部１５ｂの当接部材１８に当接する第１の位置にシャフト１２を配置した状態で、シャフト１２を１回転させることにより第１穿孔部１５ａおよび第２穿孔部１５ｂを用いて４穴穿孔を行う。また、第２カム１４ｂが第１穿孔部１５ａの当接部材１８に当接する位置（第２の位置）にシャフト１２を配置した状態で、シャフト１２を１回転させることにより第１穿孔部１５ａを用いて２穴穿孔を行う。

これにより、シャフト１２を軸方向に往復移動させて第１の位置と第２の位置に配置するだけで、４穴穿孔と２穴穿孔とを切り換えることができる。従って、穿孔パターンの切り換えに要する時間が短くなり、処理効率（生産性）を高めることができる。

また、シャフト１２を前後方向（搬送方向）に移動させて穿孔パターンを切り換える構成に比べて穿孔装置１を小型化することができる。さらに、穿孔切換機構９０として図１０に示したようなギア機構（ラック・ピニオン機構）を用いることで、シャフト１２の位置を低くしてもソレノイドを用いる構成に比べて切替のストロークを確保することができ、穿孔切換機構９０の小型化に有利となる。

その他、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では２つの第１穿孔部１５ａおよび２つの第２穿孔部１５ｂにより用紙の幅方向に沿って４穴を形成し、２つの第１穿孔部１５ａにより用紙の幅方向中央部に２穴を形成することで４穴穿孔と２穴穿孔を切り換える構成としたが、第１穿孔部１５ａおよび第２穿孔部１５ｂの配置箇所および配置個数は任意に設定可能である。

また、上記実施形態では、穿孔切換機構９０として穿孔切換モーター９１、ラック９３、アイドルギア９５を備えた構成としたが、これに限定されるものではなく、アイドルギア９５を２つ以上設けてもよい。或いは、穿孔切換モーター９１のピニオンギア９１ａがラック９３のラック歯９３ａに直接噛み合う構成としてもよい。

本発明は、穿孔装置および穿孔装置を含むシート後処理装置に利用可能である。本発明の利用により、シートに対する穿孔パターンをコンパクトな構成で切り換え可能であり、切り換え時間も短縮可能な穿孔装置およびそれを備えたシート後処理装置を提供することができる。

１ 穿孔装置
７ 回転速度検知部
８ ホームポジション検知部
９ａ 第１穿孔刃
９ｂ 第２穿孔刃
１０ パンチ穴形成部
１１ 穿孔モーター
１２ シャフト
１４ａ 第１カム
１４ｂ 第２カム
１５ａ 第１穿孔部
１５ｂ 第２穿孔部
１８ 当接部材
１９ コイルバネ（付勢部材）
２０ 後処理制御部（制御部）
７１ 第１パルス板
７２ 第１センサー部
８１ 第２パルス板
８２ 第２センサー部
９０ 穿孔切換機構
９１ 穿孔切換モーター
９１ａ ピニオンギア
９１ｂ 回転軸
９３ ラック
９５ アイドルギア
１００ 画像形成装置

Claims (5)

1. シャフトと、
   前記シャフトを回転させる穿孔モーターと、
   前記シャフトに取り付けられた偏芯カムと、
   前記シャフトの軸線に沿って配列され、シートに穴を開ける穿孔刃と、前記穿孔刃を前記偏芯カムに接近する方向に付勢する付勢部材と、を有し、前記偏芯カムの回転に応じて前記偏芯カムによる押圧力と前記付勢部材の付勢力によって前記穿孔刃を往復移動させる穿孔部と、
   前記穿孔モーターの駆動を制御する制御部と、
   を含み、前記シートに穿孔処理を行う穿孔装置において、
   前記穿孔部は、第１穿孔刃により前記シートに第１の穿孔を行う第１穿孔部と、第２穿孔刃により前記シートに第２の穿孔を行う第２穿孔部と、を含み、
   前記偏芯カムは、前記第１穿孔部の前記第１穿孔刃および前記第２穿孔部の前記第２穿孔刃を往復移動させる第１カムと、前記第１穿孔部の前記第１穿孔刃のみを往復移動させる第２カムと、を含み、前記第１カムと前記第２カムは、前記シャフトに対して軸方向に離間した位置に配置されており、
   前記シャフトを軸方向に往復移動させて、前記第１カムが前記第１穿孔部および前記第２穿孔部に対向する第１の位置と、前記第２カムが前記第１穿孔部に対向する第２の位置と、に前記シャフトを選択配置する穿孔切換機構を備え、
   前記制御部は、
   前記シャフトを前記第１の位置に配置した状態で前記シャフトを回転させることにより、前記シートに前記第１穿孔部による前記第１の穿孔および前記第２穿孔部による前記第２の穿孔を行う第１穿孔処理と、
   前記シャフトを前記第２の位置に配置した状態で前記シャフトを回転させることにより、前記シートに前記第１穿孔部による前記第１の穿孔のみを行う第２穿孔処理と、
   を選択的に実行可能であり、
   前記穿孔切換機構は、
   前記シャフトに取り付けられ、側面にラック歯が形成されたラックと、
   前記シャフトを前記軸方向に往復移動させる穿孔切換モーターと、
   前記穿孔切換モーターの回転軸に固定され、前記ラックと直接若しくはアイドルギアを介して噛み合うピニオンギアと、
   を含むことを特徴とする穿孔装置。
2. 前記ラックは、前記シャフトに対して軸方向への移動が規制され、且つ周方向に回転可能に保持されることを特徴とする請求項１に記載の穿孔装置。
3. 前記第１穿孔部は、前記シートの幅方向の中央部の２箇所に配置され、前記第２穿孔部は、前記シートの幅方向の両端部に配置されており、
   前記第１穿孔処理は、前記第１穿孔部および前記第２穿孔部により前記シートの幅方向の４箇所に穿孔する４穴穿孔であり、前記第２穿孔処理は、前記第１穿孔部により前記シートの幅方向の２箇所に穿孔する２穴穿孔であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の穿孔装置。
4. 前記シャフトの回転速度を検知する回転速度検知部と、
   前記第１穿孔刃および前記第２穿孔刃が前記シートから離間したホームポジションに位置するか否かを検知するホームポジション検知部と、
   を備え、
   前記回転速度検知部および前記ホームポジション検知部は、
   前記シャフトと共に回転するパルス板と、
   前記パルス板の外周縁を挟むように配置されるセンサー部と、
   を含み、
   前記パルス板は、前記シャフトに対して周方向への回転が規制され、且つ軸方向に摺動可能に保持されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の穿孔装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の穿孔装置を備えたシート後処理装置。

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