JP3158047U - シート穿孔装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所定間隔で配置した複数のパンチ部材を順次穿孔動作させる際に、その駆動部に作用する負荷を軽減すると共に発生する騒音振動を抑制するシート穿孔装置を提供する。【解決手段】先端に穿孔刃を有する複数のパンチ部材４０ａ〜４０ｄと、パンチ部材を穿孔方向に移動可能に支持する装置フレーム３０と、装置フレームに穿孔方向と略々直交する方向に所定ストロークで往復動するスライド部材５０と、スライド部材を駆動する駆動手段Ｍと、スライド部材の運動をパンチ部材に穿孔方向の運動として運動変換するカム手段４４とを備える。そして複数のパンチ部材は装置フレームに穿孔方向と略々直交する方向に所定間隔で配列され、駆動手段はスライド部材の一端に設けられた駆動連結部に駆動伝達するように連結され、カム手段は、このスライド部材の駆動連結端に隣接する第１パンチ部材４０ａから穿孔動作し、次いで順次配列順に穿孔動作を実行する。【選択図】図４

Description

本考案は、例えば複写機、印刷機、プリンタなどの画像形成装置から搬出されるシートにパンチ穴を穿孔する穿孔装置及びこれをユニットとして内蔵した画像形成装置などの後処理装置に関する。

一般に、紙などのシートにファイリング用のパンチ穴を穿孔する穿孔装置は事務機器として数枚のシートにパンチ部材を手動で押下して穿孔するものと、印刷機、複写機などから搬出されたシートに自動的に穿孔するものが知られている。前者はシートを挟んでフレーム部材に円柱状のパンチ部材を上下動自在に配置し、これを操作レバーで押し下げてシートを貫通させる装置として広く知られている。

一方後者は順次搬出されるシートを所定の処理位置にセットし、これにパンチ部材を駆動モータで押下して穴あけする装置として種々の装置に組み込まれて使用されている。そしてこれらの装置ではシートに所定間隔で２個所、３個所若しくは４個所に同時に穿孔処理し、これらの穴数および間隔は統一した規格が設定されている。

そこで従来、後者の装置としては例えば特許文献１に開示されている構造が知られている。同文献にはシートを挟んでセットする上部フレームと下部フレームが所定間隔で配置され、この上部フレームに複数のパンチ部材を上下動自在に支持し、下部フレームにはパンチ部材と適合するダイ（刃受孔）が形成されている。そしてこの複数のパンチ部材を駆動モータで穿孔方向に作動してシートの所定位置に穿孔する装置が開示されている。そこで複数のパンチ部材を規格に応じて例えば２穴パンチ、３穴パンチなど選択的に作動し、またこの選択された複数のパンチ部材を時間的に遅らせて作動することによって駆動モータの負荷トルクを軽減させている。

この為、上記複数のパンチ部材はカム手段を介して駆動モータに連結している。上記特許文献１には各パンチ部材に設けたフォロアピンを逆Ｖ字状のカム溝を有するスライドカムに係合し、このスライドカムを上部フレームに沿って移動自在に支持し、スライドカムの一部に一体形成したラック歯車に駆動モータのピニオンを連結している。また、特許文献２には上述と同様に構成した各パンチ部材に偏心カムを連結し、この偏心カムを上部フレームに平行に配置した駆動軸に取付け、この駆動軸を駆動モータに連結している。そして各パンチ部材の偏心カムは駆動軸の回転角度に応じて選択的にシートを穿孔し、同様に選択された複数のパンチ部材の作動に時間差を持たせて孔開けタイミングを異ならせている。

特開２００１−９７９１号公報（図６乃至図８） 特開２００１−２６３７０号公報（図５）

上述のように複数のパンチ部材をスライド部材の往復動作で穿孔方向に作動する際に、従来は、スライド部材の一端に駆動連結部を設け、この駆動連結部に最も遠い位置に位置するパンチ部材から順次穿孔動作させるようにしているため、スライド部材が駆動負荷で振動して騒音を発することがある。これと共にスライド部材とパンチ部材との係合部が円滑に係合しない問題がある。

このような騒音及び係合不良は、板状のスライド部材の基端部に駆動伝達し、その先端部から順次基端部に駆動負荷が作用する。従ってシートを最初に穿孔する際の負荷がスライド部材の先端部に作用するため、スライド部材が湾曲し、これが減衰運度として振動し騒音を発するためである。同様にパンチ部材とスライド部材の係合も最も先端に位置する最初の穿孔時に大きな曲げモーメントが作用して係合不利用を生ずる。

このような問題を解決するためには、スライド部材を変形しにくい厚板で構成し、装置フレームにベアリングなどで緊密に支持することが考えられるが、装置が大型で重量化する上にコストアップとなる問題がある。

本考案は、所定間隔で配置した複数のパンチ部材を順次穿孔動作させる際に、その駆動部に作用する負荷を軽減すると共に発生す騒音振動を抑制することが可能な穿孔装置の提供をその課題としている。

本考案は、上記課題を解決するために以下のように構成する。
先端に穿孔刃（４１）を有する複数のパンチ部材（４０）と、前記パンチ部材を穿孔方向に移動可能に支持する装置フレーム（３０）と、前記装置フレームに穿孔方向と略々直交する方向に所定ストロークで往復動するスライド部材（５０）と、前記スライド部材を駆動する駆動手段（Ｍ）と、前記スライド部材の運動を前記パンチ部材に穿孔方向の運度として運動変換するカム手段（４４）と、を備える。そして前記複数のパンチ部材は前記装置フレームに前記穿孔方向と略々直交する方向に所定間隔で配列され、前記駆動手段は、前記スライド部材の一端に設けられた駆動連結部（Ｄx）に駆動伝達するように連結され、前記カム手段は、このスライド部材の駆動連結端に隣接する第１パンチ部材（４０a）から穿孔動作し、次いで第２パンチ部材（４０b）の順に順次配列順に穿孔動作を実行するように配置する。

本考案は、所定ストロークで往復動するスライド部材の一端部に駆動連結部を設け、この駆動連結部からスライド部材の先端部に複数のパンチ部材を、間隔を隔てて配置し、スライド部材の運動で駆動連結部に隣接するパンチ部材から遠方のパンチ部材に向かって順次穿孔動作を実行するようにしたものであるから次の効果を奏する。

スライド部材はその一端部に駆動力が伝達され、この駆動連結部に近いパンチ部材から順次遠いパンチ部材の順に時間的に遅延して穿孔動作を実行するため、駆動負荷でスライド部材に大きな曲げモーメントが作用して振動、騒音の原因となることがない。

つまり、駆動連結部から近い位置の第１パンチ部材に最初の負荷が生ずるが、この時の曲げモーメントは小さく、また駆動連結部から最も遠い位置の第４パンチ部材の穿孔時には、第１、第２、第３パンチ部材のいずれかの刃先がダイ（刃受孔）に係合しているためスライド部材の曲げを防止するため騒音振動を軽減することが出来る。

まず本考案に係わる穿孔装置Ａについて説明すると、図１に示すように被穿孔シートＳ（以下単に「シート」という）に応じた長さ寸法のベースフレーム（以下「上部フレーム」という）３０と、この上部フレーム３０との間にシートをセットする間隔Ｓｄを有する下部フレーム３５と、上部フレーム３０に取り付けられたパンチ部材４０と、下部フレーム３５に設けられた刃受孔３８とから構成される。上記パンチ部材４０は通常の円柱形状に構成され、その先端に穿孔刃４１が設けてある。このパンチ部材４０は上部フレーム３０に所定の規格(ファイル穴規格)に応じた間隔で、２穴、３穴、４穴など、図示のものは４個所に第１パンチ部材４０ａ、第２パンチ部材４０ｂ、第３パンチ部材４０ｃ、第４パンチ部材４０ｄが配置されている。

上記各パンチ部材４０ａ〜４０ｄは同一構造で構成されているので以下その１つについて説明する。上記上部フレーム３０は図２に示すように断面コ字状のチャンネル部材で構成され、上下に対向する上ガイド３１と下ガイド３２にガイド孔３１ａ、３２ａが設けられている。パンチ部材４０はこのカイド孔３１ａに上部軸部４２ａが、ガイド孔３２ａに下部軸部４２ｂが嵌合支持されている。従ってパンチ部材４０は上部フレーム３０に図２上下方向（穿孔方向）に摺動自在に支持されている。

また、上記下部フレーム３５にはパンチ部材４０先端の穿孔刃４１に適合する刃受孔３８が設けられている。この刃受孔３８の口径Ｄは穿孔刃４１の口径ｄに対し少許の間隙（ギャップ）を形成するようにＤ＝ｄ＋α（αはギャップ）の関係にしてある。一方パンチ部材４０には鍔状段差部４３が設けてある。このギャップ形成については後述する。上記下部フレーム３５は上部フレーム３０に前述の間隙Ｓｄを形成して固定ネジ３９で一体に取り付けてあり、この上下部フレーム３０，３５でユニット化されている。

そこで上記パンチ部材４０にはカム手段（図示のものは円筒カム４４）が一体に設けてあり、この円筒カム４４の外周には傾斜カム面４５θを有するカム溝４５が形成してある。この円筒カム４４で構成したカム手段は後述するようにパンチ部材４０に作用する駆動力をスラスト方向とラジアル方向に運動変換する運動変換手段を構成している。一方前記上部フレーム３０にはこのカム溝４５と係合するカムフォロア部材３３が固定してある。図示のカムフォロア部材３３は、台座部３３ａとガイド軸部３３ｂとカム係合部（以下リードピンという）３３ｃとを備え、前記ガイド孔３１ａ、３２ａと所定の位置関係となるように上部フレーム３０に形成した取付け孔に嵌合し台座部３３ａをビスなどで固定する。そしてガイド軸部３３ｂは後述するスライド部材５０をガイドし、リードピン３３ｃは上記カム溝４５と係合するピン形状に構成されている。従ってパンチ部材４０は上部フレーム３０に上下摺動自在に支持され、これに設けたリードピン３３ｃにカム溝４５が係合保持される。このリードピン３３Ｃがカムフォロアを構成している。

また、上記パンチ部材４０には受動歯車４６が一体に取り付けられている。この受動歯車４６は後述する駆動モータＭに伝動手段（後述のラック歯車５１）を介して連結される。このように構成されたパンチ部材４０は、穿孔刃４１及び上下軸部４２ａ、４２ｂを例えばＳＵＳ系鋼材のような研磨性の良い素材で構成する。この他鉄系金属或いはセラミックなどで形成しても良い。また、円筒カム４４と受動歯車４６とはＰＯＭ（ジュラコン樹脂）などの合成樹脂で成形することが加工性、静音性などから好ましが、特にその材質を特定するものではない。そしてパンチ部材４０の穿孔刃４１と円筒カム４４と受動歯車４６とを一体化する。この一体化はこれらの三者を一体的に回転させる為であり、成型時にインサート成形によって一体化するか或いは固定ビス、接着剤などで固定する。例えばパンチ部材４０の軸部を断面非円形（角軸、Ｄカット軸など）に形成し、これに例えば樹脂で一体成形した円筒カム４４と受動歯車４６とを圧入して必要に応じて固定ビス、接着剤などで固定する。尚上記円筒カム４４に形成したカム溝４５の形状については後述する。

次に上部フレーム３０にはスライド部材５０が図１左右方向に移動自在に組み込まれる。このスライド部材５０にはラック歯車５１が形成され、このラック歯車５１は上述のように上部フレーム３０に複数（図示のものは４個所）配置されたパンチ部材４０ａ〜４０ｄの各受動歯車４６と噛合するようになっている。そしてスライド部材５０は前述のカムフォロア部材３３のガイド軸部３３ｂと下ガイド３２の間で上下方向を摺動自在に案内され、また上部フレーム３０の背面と各受動歯車４６との間で前後方向を案内（図２参照）され図１左右方向に移動自在に支持されている。これによって各パンチ部材４０ａ〜４０ｄの受動歯車４６とスライド部材５０のラック歯車５１とが噛合され、スライド部材５０の移動量に応じて各パンチ部材４０は所定の角度関係（後述の位相差）でそれぞれ回転されることとなる。

上記スライド部材５０には駆動モータＭが次のように連結されている。前記上部フレーム３０にはブラケット５３で駆動モータＭが取り付けてあり、その回転軸は減速歯車を介して駆動歯車Ｇ１に連結されている。そしてこの駆動歯車Ｇ１がスライド部材５０のラック歯車５１に歯合してある。従って駆動モータＭの正逆転でスライド部材５０は図１左右方向に移動することとなる。尚図示５４はモータの回転軸に設けたエンコーダであり、Ｓｅはこれを検出するエンコードセンサである。また、上記スライド部材５０にはその位置を検出するポジションセンサが配置されている。

次に上述のように構成されたパンチ部材４０のカム溝４５について説明する。前述のように各パンチ部材４０ａ〜４０ｄに設けられた円筒カム４４には図３（ａ）（ｂ）に示すようなカム溝４５が設けられている。図示のものはシートＳにパンチ穴を２穴と４穴いずれかを選択して穿孔する構造にしてある。この関係で第１パンチ部材４０ａと第４パンチ部材４０ｄの各円筒カム４４の外周に同一形状のカム溝４５ａ、４５ｄが、第２パンチ部材４０ｂと第３パンチ部材４０ｃの円筒カム４４の外周には同一形状のカム溝４５ｂ、４５ｃが形成してある。

上記各カム溝４５ａ〜４５ｄには穿孔方向に（図３（ａ）上下方向）に対し所定角度（θ）傾斜した傾斜カム面４５θが設けられ、第１，第４カム溝４５ａ、４５ｄには１個所、第２，第３カム溝４５ｂ、４５ｃには２個所に傾斜カム面４５θが形成されている（図３（ｂ）参照）。そして第１，第４カム溝４５ａ、４５ｄの傾斜カム面４５θと第２，第３カム溝４５ｂ、４５ｃの１つの傾斜カム面４５θはそれぞれ円筒カム４４の同一角度位置（第１角度位置）に配置され、この第１角度位置でシートＳに４孔開けする。

また第２，第３カム溝４５ｂ、４５ｃの他の傾斜カム面４５θは円筒カム４４の上記第１角度位置と異なる角度位置（第２角度位置）で同一角度位置に形成され、この第２角度位置ではシートに２孔開けする。この第２角度位置では第１，第４カム溝４５ａ、４５ｄは円筒カム４４の外周方向に水平な直線溝で形成されている。従って前述のように上部フレーム３０に固定されたリードピン３３ｃと係合している第１乃至第４カム溝４５ａ〜４５ｄは上記第１角度位置では第１乃至第４パンチ部材４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄがシートＳに４穴穿孔し、上記第２角度位置では第２と第３パンチ部材４０ｂ、４０ｃがシートＳに２穴穿孔することとなる。

また上記各円筒カム４４は所定角度ずつ位相差を有するように上部フレーム３０に取り付けられ、同時孔開けする際に各パンチ部材４０ａ〜４０ｄの孔開けタイミングを異ならせている。つまり図１に示すように４孔開けの時、各パンチ部材４０ａ〜４０ｄは、第１パンチ部材４０ａ、第２パンチ部材４０ｂ、第３パンチ部材４０ｃ、第４パンチ部材４０ｄの順に時間差（カム溝の変移差）を持って孔開けタイミングをズラしている。２孔開けの時も同様に第２パンチ部材４０ｂ、第３パンチ部材４０ｃの順に位相差を持たせている。

下部フレーム３５はフレーム基板３６とダイプレート３７で構成されている。フレーム基板３６は上部フレーム３０に所定長さで固定ネジ３９によって固定されシートＳをセットする間隙Ｓｄを形成している。そして前記パンチ部材４０の穿孔刃４１が当接する部分には逃げ穴３６ａが設けてある。この基盤３６の逃げ穴３６ａを覆うように穿孔刃４１に対向する部分にダイプレート３７が取り付けられ、それぞれ所定径の刃受孔３８が穿設されている。一方パンチ部材４０には穿孔刃４１の上方で基端部側に鍔状段差部４３が設けてあり、この段差部径は刃受孔３８の径（Ｄ）と同一径に形成してある。

そこで図４に示すようにスライド部材５０には、その一端５０ａに駆動連結部Ｄｘが設けられ、駆動モータＭのピニオンＧ１が連結してある。そしてパンチ部材４０はこの駆動連結部Ｄｘから距離Ｌ１を隔てた位置に第１パンチ部材４０ａが、これから距離Ｌ２を隔てた位置に第２パンチ部材４０ｂが、距離Ｌ３を隔てて第３パンチ部材４０ｃが、距離Ｌ４を隔てて第４パンチ部材４０ｄが配置されている。この距離Ｌ１乃至Ｌ４はシートに形成するパンチ穴間隔としてファイリング規格に応じて設定する。

このように配列された第１〜第４パンチ部材４０ａ〜４０ｄは、その穿孔順が駆動連結部Ｄｘに最も近い第１パンチ部材４０ａ、次いで第２パンチ部材４０ｂ、第３パンチ部材４０ｃの順に穿孔し、最後に駆動連結部Ｄｘから最も遠い第４パンチ部材４０ｄが穿孔動作するように構成してある。この為第１パンチ部材４０ａのカム４４ａと第２パンチ部材４０ｂのカム４４ｂとは回転角度に位相差が形成してあり、同様にカム４４ｃ、４４ｄも順次位相差が形成してある。

図５にこのように構成されたパンチ部材４０の動作を示すが、スライド部材５０を同図矢印方向に移動する。この方向はスライド部材５０が往動作する状態を示し、駆動連結部Ｄｘに最も近い第１パンチ部材４０ａが最初に穿孔動作し、第２パンチ部材４０ｂがその次に潜得動作する。そして同図は最後の第４パンチ部材４０ｄが穿孔動作を開始する状態を示すが、このとき第１パンチ部材４０ａと例えば第２パンチ部材４０ｂは刃先４１がダイ（刃受孔）３８に噛合している。このため駆動伝達部Ｄｘに最も遠い第４パンチ部材４０ｄの穿孔負荷によってスライド部材５０が受ける振動方向（板厚方向）の曲げモーメントは図示Ｌｘがその腕の長さとなる。

このように順次パンチ部材４０ａ〜４０ｄで穿孔するときに、先行するパンチ部材４０はダイ（刃受孔）３８に係合してスライド部材５０の振動を抑制するように作用する。尚、スライド部材５０の復動作（図５矢印方向と反対方向）には駆動連結部Ｄｘはスライド部材５０を引くように力を伝達する。ことのときにはスライド部材５０には振動が発生し辛いため騒音を招くことはない。

次に上述のパンチ部材４０の動作制御について説明する。まず前述のスライド部材５０には図示しないセンサフラグと、このフラグを検出するポジションセンサが設けられている。また駆動モータＭにはエンコーダ５４とエンコードセンサＳｅが配置されている。

以上説明した装置構成において、紙などの被穿孔シートＳに２穴、若しくは４穴の孔開けを施す穿孔動作は次のように行う。第１パンチ部材から穿孔動作し、次いで第２パンチ部材の順に順次配列順に穿孔動作を実行するように配置され（複数のパンチ部材は、前記スライド部材の動連結端から第１第２第３第４の順に配列され）、穿孔装置Ａの制御手段（図示せず）は、カム手段の穿孔動作を、第１パンチ部材、第２パンチ部材、第３パンチ部材、第４パンチ部材の順に所定時間遅延させるように制御するのである。

本考案に係わる穿孔装置の全体構成を示す説明図。 図１の装置における要部断面図。 図１の装置におけるパンチ部材の説明図であり、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は傾斜カムの形状説明図。 図１の装置に於ける穿孔状態を示す動作状態説明図。 図４の穿孔状態の要部拡大説明図。

３０ 上部フレーム（ベースフレーム）
３１ 上ガイド
３２ 下ガイド
３３ リードピン（カムフォロア）
３５ 下部フレーム
３６ フレーム基板
３７ ダイプレート
３８ 刃受孔
３９ 固定ネジ
４０ パンチ部材
４０ａ 第１パンチ部材
４０ｂ 第２パンチ部材
４０ｃ 第３パンチ部材
４０ｄ 第４パンチ部材
４１ 穿孔刃
４６ 受動歯車
４２ａ 上部軸部
４２ｂ 下部軸部
４３ 鍔状段差部
４４ 円筒カム
４５θ 傾斜カム面
４５ カム溝
５０ スライド部材
５１ ラック歯車
５３ モータブラケット
５４ エンコーダ
Ｓｅ エンコードセンサ
Ｍ 駆動モータ
Ｇ１ 駆動歯車（ピニオン）
Ｄｘ 駆動連結部

Claims (5)

1. 先端に穿孔刃を有する複数のパンチ部材と、
   前記パンチ部材を穿孔方向に移動可能に支持する装置フレームと、
   前記装置フレームに穿孔方向と略々直交する方向に所定ストロークで往復動するスライド部材と、
   前記スライド部材を駆動する駆動手段と、
   前記スライド部材の運動を前記パンチ部材に穿孔方向の運度として運動変換するカム手段と、
   を備え、
   前記複数のパンチ部材は、前記装置フレームに前記穿孔方向と略々直交する方向に所定間隔で配列され、
   前記駆動手段は、前記スライド部材の一端に設けられた駆動連結部に駆動伝達するように連結され、
   前記カム手段は、このスライド部材の駆動連結端に隣接する第１パンチ部材から穿孔動作し、次いで第２パンチ部材の順に順次配列順に穿孔動作を実行するように配置されていることを特徴とするシート穿孔装置。
2. 前記複数のパンチ部材は、前記スライド部材の動連結端から第１第２第３第４の順に配列され、
   前記カム手段は、第１パンチ部材、第２パンチ部材、第３パンチ部材、第４パンチ部材の順に穿孔動作を所定時間遅延させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシート穿孔装置。
3. 前記カム手段は、前記パンチ部材と一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のシート穿孔装置。
4. 前記カム手段は、前記スライド部材と一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のシート穿孔装置。
5. 前記カム手段は、前記スライド部材の往復運動で前記複数のパンチ部材に穿孔動作させるように構成され、
   このスライド部材の往動作で駆動連結端に隣接する第１パンチ部材から第２パンチ部材、第３パンチ部材、第４パンチ部材の順に穿孔動作させ、
   このスライド部材の復動作で第４パンチ部材から、第３パンチ部材、第２パンチ部材、第１パンチ部材の順に穿孔動作させるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載のシート穿孔装置。

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