JP5536838B2 - シート穿孔装置と画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、シートを穿孔するシート穿孔装置と、このシート穿孔装置を装置本体に備えた画像形成装置とに関する。

従来、シートに画像を形成する画像形成装置は、装置本体にシートを穿孔するシート穿孔装置を装備しているものがある。

シート穿孔装置には、ダイとパンチを同時に回転させてシートを穿孔するロータリ式（特許文献１）と、パンチとダイとを、シートを間にして対向させ、パンチをシートに対して垂直に可動させてシートを穿孔するプレスパンチ式（特許文献２）とがある。

特開２００１−１７９６９０号公報 特開２００１−２６３７０号公報

しかし、ロータリ式のシート穿孔装置と、プレスパンチ式のシート穿孔装置は、次のような特長と問題点を備えている。

すなわち、ロータリ式のシート穿孔装置は、ダイとパンチを同時に回転させながらシートを穿孔するため、シートを搬送し続けながらシートを穿孔することができて、穿孔能率が高いという特徴がある。しかし、ダイとパンチが回転しながら係合するため、パンチの先端部とダイのダイ孔の入口部分は、本来、歯車の噛合いのように、インボリュート曲線の形状になっていなければならない。そこで、仮に、インボリュート曲線の形状にすると、パンチの先端部分とダイ孔の入口部分とにクリアランスが生じて、孔を正確にあけることが困難になる。

一方、プレスパンチ式のシート穿孔装置は、パンチを、シートに対して垂直に移動させてシートを穿孔するため、正確な形状の孔をシートにあけることができるという特長がある。しかし、プレスパンチ式のシート穿孔装置は、搬送されているシートを一旦止めなければ孔をあけることができないため、穿孔能率が低いという問題点がある。

このため、両方式のシート穿孔装置の特長を生かし、かつ問題点を解決したシート穿孔装置の出現が待たれていた。

本発明は、シートに孔を正確に効率良くあけることができるとともに、パンチとダイを長期間使用できるシート穿孔装置と、このシート穿孔装置を備えた画像形成装置とを提供することにある。

本発明のシート穿孔装置は、ダイ孔を有して回転駆動されるダイと、前記ダイ孔に入出してシートに孔をあけるパンチと、前記パンチを前記ダイ孔に対向させた状態で前記ダイ孔に対して往復させることによって、前記パンチを前記ダイ孔に入出させるパンチ作動手段と、を備え、前記パンチ作動手段は、前記パンチを前記ダイの回転軸心を中心に回転するように保持して、前記ダイの回転中に、前記パンチを前記ダイ孔に対向させて前記パンチを前記ダイ孔に入出させる、ことを特徴としている。

本発明の画像形成装置は、シートに画像を形成する画像形成手段と、シートに孔をあける上記のシート穿孔装置と、を備えた、ことを特徴としている。

本発明のシート穿孔装置は、回転するダイに対して、パンチをダイ孔に対向させた状態でダイ孔に入出させるようになっているため、シートの搬送を止めることなく、孔を正確に効率良くあけることができる。

本発明の画像形成装置は、シートに孔を効率よくあけるシート穿孔装置を備えているので、画像形成効率を高くすることができる。

本発明の実施形態における画像形成装置のシート搬送方向に沿った概略断面図である。 本発明の実施形態のシート穿孔装置の外観斜視図である。 図２のシート穿孔装置の回転軸に沿った断面概略図である。 ダイを取り外したシート穿孔装置の外観斜視図である。 パンチホルダの外観斜視図である。 図３のＥ−Ｅ矢視断面図である。 図２のシート穿孔装置を裏側から見た外観斜視図であり、片方のパンチカムを省略した図である。 係脱部としての突起と被係合部の断面図であり動作説明用の図である。（Ａ）は、突起と被係合部が係合状態の図である。（Ｂ）は、突起と被係合部の係合状態が解除された図である。 係合維持突起の斜視図である。 パンチカムの斜視図である。 シート穿孔装置の制御ブロック図である。 シート穿孔装置の動作説明用の図である。（Ａ）は、シートに孔をあける前の状態図である。（Ｂ）は、シートに孔をあけている状態図である。（Ｃ）は、シートに孔をあけ終わった図である。 シートがパンチによって孔をあけられた後、パンチに着いたまま、パンチとともに上昇したとき、シートをパンチ案内部によってパンチから外すときの動作説明用の図である。（Ａ）は、シートに孔をあける前の状態図である。（Ｂ）は、シートに孔をあけている状態図である。（Ｃ）は、シートをパンチから外した図である。 パンチ屑排出機構の動作説明用の図であり、図６において、パンチがダイ孔から抜け出た図である。 パンチ屑排出機構の他の形態の図である。（Ａ）は、パンチによってシートに孔があけられてパンチ屑が生じた図である。（Ｂ）は、パンチ屑を排出したときの図である。 パンチ屑排出機構の他の形態の図である。（Ａ）は、パンチによってシートに孔があけられてパンチ屑が生じた図である。（Ｂ）は、パンチ屑を排出したときの図である。 ダイの図である。（Ａ）は、平面図である。（Ｂ）は、ダイにパンチが進入した状態の図である。（Ｃ）は、（Ａ）に示すダイによってシートにあけられた孔の形状を示す図である。 他の形状のダイを備えたシート穿孔装置の外観斜視図である。 図１８に使用されているダイの図である。（Ａ）外観斜視図である。（Ｂ）は、（Ａ）中、Ｆ−Ｆ矢視断面図である。 図１８に使用されているダイの図である。（Ａ）は、平面図である。（Ｂ）は、ダイにパンチが進入した状態の図である。（Ｃ）は、（Ａ）に示すダイによってシートにあけられた孔の形状を示す図である。 さらに他のダイの図である。（Ａ）は、外観斜視図である。（Ｂ）は、（Ａ）の断面図である。

以下、本発明の実施形態のシート処理装置と画像形成装置とを図面に基づいて説明する。

（画像形成装置）
図１は、画像形成装置のシート搬送方向に沿った概略断面図である。

画像形成装置１００は、装置本体１００Ａと、シート穿孔装置２００とで構成されている。シート穿孔装置２００は、装置本体１００Ａから搬送されてきたシートを止めることなく、搬送しながらそのシートに孔をあけるようになっている。

画像形成装置の装置本体１００Ａの上部には、画像読取装置４００と原稿給送装置５００とが重ねて装備されている。原稿給送装置５００は、原稿Ｄを画像読取装置４００の原稿読取部の上部に自動的に搬送した後、自動的に排出するようになっている。画像読取装置４００は、原稿給送装置５００によって自動的に送り込まれてくる原稿を光学的に順次読み取り、その画像情報をデジタル信号としてレーザスキャナ１０２に送る。

装置本体１００Ａは、画像読取装置４００からの画像情報に基づいて、普通紙やＯＨＰシート等のシートに原稿を複写するようになっている。なお、装置本体１００Ａは、外部のファクシミリやパソコン等から送られてくる画像情報もシートに形成することができるようにもなっている。また、画像読取装置４００は、ユーザによってプラテンガラス４０１に載置された原稿を読み取ることもできるので、原稿給送装置５００は、必ずしも設ける必要がない。

画像形成装置１００の装置本体１００Ａの下部には、各種サイズのシートＰを収納した複数のシートカセット１０４（図には１つだけ示して他は省略）が装着されている。シートカセット１０４から搬送ローラ１０５によって搬送されたシートは、画像形成部１０３の感光ドラム１１０に送られる。感光ドラム１１０は、レーザスキャナ１０２のレーザを照射されて、潜像を形成され、その潜像がトナー現像されてトナー画像として予め形成されている。トナー画像は、シートに転写されて、定着器１０６によって定着される。

シートは、片面に画像を形成されて両面に形成する必要が無い場合、排出ローラ対１０９によって、シート穿孔装置２００へと送り込まれる。シートは、両面に画像を形成される必要がある場合、スイッチバック搬送によって裏返しにされて、再送パス１０７を搬送され、再度、画像形成部１０３へ送り込まれる。画像形成部１０３でシートは、他方の面にトナー画像を転写され、そのトナー画像を定着器１０６で定着されて排出ローラ対１０９からシート穿孔装置２００へ送り込まれる。

なお、シートはシートカセット１０４からの給送のみならず、マルチトレイ１０８からも給送可能となっている。

シート穿孔装置２００は、排出ローラ対１０９から搬送されてくるシートを停止させることなく搬送しながら穿孔するようになっている。なお、シート穿孔装置２００は、画像形成部１０３がシートに画像を形成する前に穿孔を行うことも可能であるから、シートカセット１０４内に配置してもよい。また、シート穿孔装置２００は、シートカセット１０４からのシートを案内するパスと、マルチトレイ１０８からのシートを案内するパスとの合流点１１１のやや下流に設けてもよい。したがって、シート穿孔装置２００の設置場所は、実施形態に示す、装置本体１００Ａの排出ローラ対１０９の傍に限定されるものではない。

（シート穿孔装置）
以下の本発明の実施形態のシート穿孔装置を図２乃至図１４に基づいて説明をする。

シート穿孔装置の構造を説明する。

図３において、シート穿孔装置２００のフレーム２０１は、底板２０２と、底板２０２の一端に設けられた軸受板２２０と、底板２０２の他端に設けられた回転軸受２１２とで形成されている。軸受板２２０に設けられた回転軸受２１５と、底板２０２に設けられた回転軸受２１２は、回転軸２１１を回転自在に支持している。回転軸２１１は、穿孔モータ２５０によって図３の矢印Ａ方向に回転するようになっている。

図３において、回転軸２１１には、円柱状のダイ２１０が回転軸心を一致して一体的に設けられている。このため、回転軸２１１は、穿孔モータ２５０によって、ダイ２１０を図３の矢印Ａ方向に回転駆動するようになっている。ダイ２１０の一端（図３において右端）には、円筒部２１０ａが形成されている。円筒部２１０ａは、回転軸受２１２に形成された円形のダイ支持部２１２ａ（図４）に嵌合支持されている。円筒部２１０ａには、ダイ孔２１０ｃが、ダイ２１０の回転軸心２１０ＣＬに向くように、円筒部２１０ａの肉厚を貫通して、１つ形成されている。

図３において、ダイ２１０の外周には、パンチ保持体としてのパンチホルダ２３１（図５）が、リング部２３４（図２）によって、往復回転自在に設けられている。パンチホルダ２３１は、パンチ２３０が回転軸２１１の回転軸心２１１ＣＬに向くように、パンチ案内部２３５（図３、図５）にパンチを配置されて、回転軸の回転軸心２１１ＣＬと回転軸心２３１ＣＬを一致して、ダイ２１０に往復回転自在に設けられている。パンチ２３０は、パンチ案内部２３５に設けられて回転軸２１１の回転軸心２１１ＣＬに向くようになっている。パンチ案内部２３５は、パンチホルダ２３１の回転軸心２３１ＣＬに向いている。このため、パンチ案内孔２３５ａは、パンチ２３０がダイ孔２１０ｃに対して往復させることによって、パンチ２３０をダイ孔２１０ｃに対して入出できるようにパンチを案内するように形成されていることになる。

なお、回転軸２１１の回転軸心２１１ＣＬと、ダイ２１０の回転軸心２１０ＣＬと、パンチホルダ２３１の回転軸心２３１ＣＬは、共通の回転軸心である。

パンチホルダ２３１は、パンチホルダ２３１の後述する初期位置へ戻る方向（矢印Ａと反対方向の矢印Ｂ方向）に、コイルばね２３２（図２、図３）の弾力が加わっている。コイルばね２３２の一端２３２ａ（図６）はパンチホルダ２３１に係合し、不図示の他端は、軸受板２２０に係合している。

ダイ２１０の外周には、突起２１０ｂ（図２、図３）が突設されている。パンチホルダ２３１のリング部２３４には、突起２１０ｂが当接する被係合部２３１ｂ（図２、図３、図７、図８）が形成されている。被係合部２３１ｂは、図８に示すように、パンチホルダ２３１のリング部２３４の一部分にリング部２３４の厚み方向（矢印Ｃ方向）に撓むように形成されている。被係合部２３１ｂは、リング部２３４の側面から突出して突起２１０ｂに当接する位置に突出した斜面２３１ｂａを形成されている。また、被係合部２３１ｂは、矢印Ｃ方向に撓み易いように、基部２３１ｂｂの厚みがリング部２３４の厚みより薄く形成されている。

被係合部２３１ｂが対向する軸受板２２０（図９）上には、パンチホルダ２３１が回転し、リング部２３４が回転したとき、被係合部２３１ｂの回転軌跡に沿った円弧状の係合維持突条２２０ｂが被係合部２３１ｂ側に向けて突設されている。図５に示すように、パンチホルダ２３１の傾き防止のため、係合維持突条２２０ｂから１８０度の位置に係合維持突条２２０ｂと同様な円弧形状をした傾き防止突条２２０ｃが、軸受板２２０に、パンチホルダ２３１側に向けて突設されている。

ここで、コイルばね２３２、突起２１０ｂ、被係合部２３１ｂ及び係合維持突条２２０ｂの相互間の機能を図８に基づいて説明をする。

ダイ２１０（図２）が矢印Ａ方向に回転すると、突起２１０ｂ（図２、図８）も矢印Ａ方向に回転する。突起２１０ｂは、矢印Ａ方向に回転しながら、被係合部２３１ｂの斜面２３１ｂａを矢印Ａ方向に押圧する。すると、被係合部２３１ｂは矢印Ｃ方向に撓もうとするが係合維持突条２２０ｂに受け止められて殆ど撓むことができない。このため、突起２１０ｂは、被係合部２３１ｂを矢印Ａ方向に押圧して、リング部２３４を介してパンチホルダ２３１をダイ２１０と同方向（矢印Ａ方向）に回転させることになる。この結果、パンチホルダ２３１は、ダイ２１０に追従回転することになる。このとき、被係合部２３１ｂは、係合維持突条２２０ｂに受け止められた状態で、係合維持突条２２０ｂ上を摺動して行く。

また、パンチホルダ２３１がダイ２１０に追従回転する方向は、コイルばね２３２を巻き込む方向である。このため、パンチホルダ２３１は、コイルばね２３２に弾力を蓄積させながら矢印Ａ方向に回転することになる。

パンチホルダ２３１が突起２１０ｂに押されて所定量回転すると（図８（Ｂ））、被係合部２３１ｂが係合維持突条２２０ｂから外れる。すると、被係合部２３１ｂは、矢印Ｃ方向に逃げて、突起２１０ｂとの係合を解除する。そして、パンチホルダ２３１は、コイルばね２３２の蓄積された弾力によって、矢印Ｂ方向に復帰回転して停止する。一方、ダイ２１０は、矢印Ａ方向へ回転を継続していく。なお、パンチホルダが復帰回転したときの停止動作は、後述する。

このように、コイルばね２３２、突起２１０ｂ、被係合部２３１ｂ及び係合維持突条２２０ｂは、ダイ２１０が回転軸２１１によって所定の回転領域内を回転している間、パンチホルダをダイに追従回転させるようになっている。そして、ダイ２１０が所定の回転領域を超えて回転したとき、パンチホルダを初期位置に復帰回転させるようになっている。したがって、コイルばね２３２、突起２１０ｂ、被係合部２３１ｂ及び係合維持突条２２０ｂによって形成される機構を往復回転部２０３と称する。

このように、往復回転部２０３は、突起２１０ｂと被係合部２３１ｂとの係合によってパンチホルダ２３１を回転させるので、パンチホルダ２３１を確実に回転させて、パンチをダイに対向させることができるので、シート穿孔装置の孔あけ動作が確実になる。また、パンチホルダ２３１をコイルばね２３２によって復帰回転させるようになっているので、パンチホルダ２３１を速やかに初期位置に戻すことができて、次の孔あけ動作に備えることができて、穿孔効率を高めることができる。

また、突起２１０ｂと被係合部２３１ｂは、ダイ２１０が回転軸２１１によって所定の回転領域内を回転している間、パンチホルダ２３１とダイ２１０とを係合させ、ダイが所定の回転領域を超えて回転したとき係合を解除する係脱部２０４を構成している。

なお、弾性体としてのコイルばね２３２は、ダイが回転軸によって所定の回転領域内を回転させられている間、弾力を蓄積し、係脱部２０４の係合が解除されたとき、蓄積した弾力によって、パンチホルダ２３１を初期位置に復帰回転させるようになっている。

また、係脱部２０４が係合状態になってから解除状態になるまで、ダイ２１０が回転する領域を所定の回転領域と称す。

パンチ２３０（図３）には、ガイドピン２３３がパンチ２３０を直角に貫通して一体的に設けられている。ガイドピン２３３は、パンチ案内部２３５に形成されたピンガイド孔２３６（図２、図５）を貫通して、両端がパンチ案内部２３５の外側に突出している。ガイド孔２３６は、パンチホルダ２３１の回転軸心２３１ＣＬに向けて、パンチ案内孔２３５ａに沿って形成された長孔である。長孔形状のパンチ案内孔２３４ａの長さは、パンチ２３０が下降を開始してから、ダイ孔２１０ｃに最も進入する移動距離より長く設定されている。

図２乃至図４に示すように、パンチホルダ２３１のパンチ案内部２３５の両側（回転軸心２３１ＣＬに沿った両側）には、フレーム２０１に設けられた固定の１対のパンチカム２４０Ａ，２４０Ｂが対向している。パンチカム２４０Ａ，２４０Ｂがパンチ案内部２３５に対向する部分には、ピンガイド孔２３６から突出したガイドピン２３３の両端が係合するカム部としての溝カム２４１Ａ，２４１Ｂ（図１０、２４１Ｂは不図示）が面対称に形成されている。溝カム２４１Ｂは、溝カム２４１Ａと面対称であるので、図示及び説明は省略する。なお、図１０において、パンチのガイドピン２３３、パンチホルダ２３１のパンチ案内部に形成されたピンガイド孔２３６、及びカム部としての溝カム２４１Ａ，２４１Ｂ等は、パンチ移動部２０５を構成している。

パンチホルダ２３１のパンチ案内部２３５は、パンチホルダ２３１がパンチ２３０を保持して、回転軸２１１及びダイ２１０を中心に往復回転すると、固定の１対のパンチカム２４０Ａ，２４０Ｂの間を往復移動するようになっている。そこで、溝カム２４１Ａは、パンチ案内部２３５の往復移動を利用してパンチ２３０をダイ孔２１０ｃに入出させる形状に形成されている。

図１０に示すように、溝カム２４１Ａは、第１の溝としての往路溝２４１Ａａと第２の溝としての復路溝２４１Ａｂとを接続して無端状に形成されている。往路溝２４１Ａａは、三日月状（円弧状）に形成されて、ダイ２１０側（パンチホルダの回転軸心２３１ＣＬ側（図３））に湾曲して形成されている。往路溝２４１Ａａは、パンチ２３０を保持したパンチホルダ２３１が突起２１０ｂ（図８）と被係合部２３１ｂとの係合によってダイと同期回転させられているとき、パンチ２３０をダイ孔２１０ｃに入出方向に移動させるようになっている。

直線状の復路溝２４１Ａｂは、パンチ２３０をダイ孔２１０ｃから離れた位置に保持するようになっている。保持する間は、突起２１０ｂと被係合部２３１ｂとの係合が解除されて、パンチホルダ２３１がコイルばね２３２によって初期位置に復帰回転を開始してから、再度、突起と被係合部とが係合状態になり、パンチホルダがダイに追従回転を開始するまでの間である。

図１０に示すように、往路溝２４１Ａａの終端部分には、ワンウェイ爪２４１Ａｃが形成されている。ワンウェイ爪２４１Ａｃは、ガイドピン２３３が往路溝２４１Ａａから復路溝２４１Ａｂに案内されるとき、往路溝２４１Ａａに逆戻りするのを受け止めて阻止するために設けられている。ワンウェイ爪２４１Ａｃは、往路溝２４１Ａａの始端側を基部２４１Ａｄにして、往路溝２４１Ａａの終端側のストッパ端２４１Ａｅが、往路溝２４１Ａａの底から浮き上がる方向に傾いており、弾性を有して舌片状に形成されている。

ワンウェイ爪２４１Ａｃは、ガイドピン２３３が往路溝２４１Ａａを通過するとき、ガイドピン２３３に押されて、往路溝２４１Ａａに沈み込む方向に撓み、ガイドピン２３３の通過を許容する。ワンウェイ爪２４１Ａｃは、ガイドピン２３３が通過すると、自らの弾性によって元の状態に復帰して、ストッパ端２４１Ａｅが、往路溝２４１Ａａの底より浮き上がる。このため、ワンウェイ爪２４１Ａｃは、ガイドピン２３３が往路溝２４１Ａａに逆戻りしようとした場合、ストッパ端２４１Ａｅでガイドピン２３３を受け止めて、ガイドピン２３３が往路溝２４１Ａａに逆戻りするのを阻止することができる。この結果、ガイドピン２３３は、復路溝２４１Ａｂに確実に案内される。

このように、パンチ移動部２０５は、パンチのガイドピン２３３を溝カム２４１Ａ，２４１に案内させて移動させて、パンチをダイ孔に入出させるようにしているので、パンチに孔あけ動作を確実に行わせることができる。

制御部２７０（図１、図１１）は、画像形成装置の装置本体１００Ａの制御部２７１と信号を授受しながら、シート穿孔装置を制御するようになっており、先端検知センサ２６０、ダイ孔位置検知センサ２６１、穿孔モータ２５０等が接続されている。

なお、制御部２７０は、画像形成装置の装置本体１００Ａに設けられていてもよい。また、制御部２７０と制御部２７１は、いずれか一方が他方に組み込まれて、装置本体１００Ａとシート穿孔装置２００とのいずれか一方に設けられていてもよい。

先端検知センサ２６０は、シート穿孔装置２００（図１）の入口に設けられて、シートの先端を検知するようになっている。ダイ孔位置検知センサ２６１は、ダイの外周に突設されたフラグ突起２１０ｅ（図２）を検知して、ダイ孔２１０ｃの回転位置を検知するようになっている。フラグ突起２１０ｅは、ダイ２１０と一体の回転軸２１１に設けられ、ダイ孔位置検知センサ２６１は、そのフラグ突起２１０ｅを検知できる位置に設けられていてもよい。

なお、以上の構成において、パンチ保持体としてのパンチホルダ２３１（図２、図５）、往復回転部２０３（図３、図８）及びパンチ移動部２０５（図１０）は、パンチ作動手段を構成している。

シート穿孔装置の動作を説明する。

シート穿孔装置２００が停止しているとき、パンチホルダ２３１は、コイルばね２３２によって矢印Ｂ方向（図２）に回転付勢されている（図１２（Ａ））。回転付勢を受けているパンチホルダは、パンチ２３０に突設されたガイドピン２３３の両端が、固定のパンチカム２４０Ａ，２４０Ｂに形成された溝カム２４１Ａの往路溝２４１Ａａの始め端と復路溝２４１Ａｂの終端との境目に当接して回転規制されている。パンチカム２４０Ｂの溝カムは、図示を省略する。この回転規制された位置が、パンチホルダ２３１の初期位置である。

また、図１２（Ａ）に示すように、パンチホルダ２３１が初期位置にいるとき、パンチ２３０は、ダイ孔２１０ｃから抜け出た位置に待機している。この位置をパンチ２３０の初期位置とする。

なお、ダイ２１０は、前回、シート穿孔装置を使用したとき最後に穿孔モータ２５０によってダイ２１０の突起２１０ｂが初期位置にいるパンチホルダ２３１の被係合部２３１ｂに当接した状態で停止しているものとする。

このような静止した待機状態のシート穿孔装置２００は、ユーザによって電源を投入されると、制御部２７０によって始動される。制御部２７０（図１１）は、先端検知センサ２６０（図１）による、装置本体１００Ａから送り込まれてきたシートの先端検知情報と、ダイ孔位置検知センサ２６１によるダイ孔の位置検知情報とによって、穿孔モータ２５０の始動タイミングを決定する。穿孔モータ２５０の始動タイミングは、シートの先端からの孔の位置に応じて異なる。

穿孔モータ２５０が始動すると、回転軸２１１（図２、図１３）が、矢印Ａ方向に回転する。回転軸２１１の回転にともなって、回転軸２１１と一体のダイ２１０も矢印Ａ方向に回転を開始する。ダイ２１０は、突起２１０ｂ（図８）で被係合部２３１ｂを介してパンチホルダ２３１を押しながら矢印Ａ方向に回転を開始する。このとき、図８（Ａ）に示すように、突起２１０ｂが、係脱部２０４との係合を維持された状態で被係合部２３１ｂの斜面２３１ｂａを押して、パンチホルダ２３１を矢印Ａ方向に回転させる。

このため、パンチホルダ２３１、ダイ２１０、ダイ孔２１０ｃ及び回転軸２１１は、各回転軸心２３１ＣＬ，２１０ＣＬ，２１１ＣＬ（図１２）を中心に回転する。これらの回転軸心は、同じ位置であるので、パンチホルダ２３１、ダイ２１０、ダイ孔２１０ｃ及び回転軸２２１は、共通の回転軸心を中心に同期回転することになる。この結果、パンチホルダは、パンチをダイの回転軸心を中心に回転するように保持して、ダイの回転にともない、パンチをダイ孔に対向させ、かつパンチの軸心２３０ＣＬ（図１２（Ｂ））をダイ孔の軸心２１０Ｌに一致させた状態を維持して矢印Ａ方向に回転する。パンチの軸心２３０ＣＬとダイ孔の軸心２１０Ｌは、回転軸心２３１ＣＬ，２１０ＣＬ，２１１ＣＬに向いている。

パンチホルダ２３１が矢印Ａ方向に回転すると、パンチのガイドピン２３３が往路溝２４１Ａａを案内されて移動して（図１２（Ａ）、（Ｂ））、復路溝２４１Ａｂに到達する（図１２（Ｃ））。この間、パンチ２３０は、ダイ孔２１０ｃに入出してシートに孔をあける。つまり、パンチホルダ２３１が往回転する間にパンチ２３０がダイ孔２１０ｃに入出してシートに孔をあける。

パンチ２３０が復路溝２４１Ａｂに到達すると略同時に、図８（Ｂ）に示すように、被係合部２３１ｂが逃げて、係脱部２０４の係合状態が解除される。すると、パンチホルダ２３１は、今まで、コイルばね２３２に弾力を蓄積しながら、矢印Ａ方向に回転していたため、コイルばね２３２に蓄積された弾力によって、図１２（Ｃ）の位置から図１２（Ａ）の位置の初期位置に復帰回転をする。

パンチホルダ２３１が矢印Ｂ方向に復帰回転しているとき、ガイドピン２３３は復路溝２４１Ａｂを案内されて、図１２（Ａ）に示す最初の位置に戻る。このため、パンチ２３０は、ダイ孔２１０ｃから抜け出て離れた位置に保持されている。

このように、シート穿孔装置２００は、パンチホルダ２３１が１往復回転する間に１つの孔をシートにあけることができる。

なお、図１３（Ａ）、（Ｂ）で示すようにシートに孔をあけ終わったパンチ２３０が戻るとき、図１３（Ｃ）に示すように、シートＰがパンチ２３０に係合したまま浮き上がることがある。しかし、パンチ２３０を案内しているパンチ案内部２３５の下端部２３５ｂが、パンチ２３０がパンチ案内部２３５に戻るのにともなって、シートＰを受け止めて、パンチ２３０から外すことができる。したがって、パンチホルダのパンチ案内部２３５は、シートストリッパと兼用されている。

以上のように、シート穿孔装置はパンチとダイの回転軸心を同じにしたので、ダイが所定の回転領域内を回転している間、パンチがダイ孔に対向し、パンチの軸心がダイ孔の軸心に一致した状態で、パンチとダイ孔とを位相を合わせて同期回転させることができる。この結果、シート穿孔装置は、シートの搬送を停止させることなく、パンチとダイ孔とが殆どかじるようなことなく、シートに孔をあけることができる。

したがって、シート穿孔装置２００は、シートに孔を正確に効率良くあけることができるとともに、パンチとダイを長期間使用することができるという効果を奏する。

ところで、図３、図１７に示すように、ダイ孔２１０ｃは、円柱状のダイ２１０の円筒部２１０ａに形成され、ダイ孔２１０ｃの入口２１０ｃａは、ダイ２１０の円周上に形成されている。このため、ダイ孔２１０ｃの入口２１０ｃａは、ダイ２１０の回転軸心２１０ＣＬに沿った方向の長さＭ（図１７（Ａ））よりも、ダイ２１０の円周方向に沿った長さＮ（図１７（Ｂ））の方が、長く（Ｎ＞Ｍ）形成されている。このような形状の入口２１０ｃａに断面真円の円柱状のパンチ２３０が進入してシートに孔をあけると、あけられた孔（図１７（Ｃ））は、回転軸心２１０ＣＬに沿った方向の長さＭよりも、ダイ２１０の円周方向に沿った長さＮの方が長い（Ｎ＞Ｍ）孔になる。すなわち、あけられた孔は、長径Ｎ、短径Ｍの長孔になり、真円にならない。

そこで、図１８、図１９、図２０に示すダイ３１０のように、外周に平坦部３１０ｄを形成し、その平坦部３１０ｄにダイ孔３１０ｃを形成すると、シートに真円の孔をあけることができる。この場合、ダイ孔３１０ｃの入口３１０ｃａは、ダイ３１０の回転軸心３１０ＣＬに沿った方向の長さＭ（図２０（Ａ））と、ダイ３１０の平坦部３１０ｄに沿ったダイ３１０の回転方向の長さＭ（図２０（Ａ））とが同じ（Ｍ＝Ｍ）である。すなわち、入口３１０ｃａは、真円に形成されている。このため、入口３１０ｃａが真円のダイ孔３１０ｃに断面真円の円柱状のパンチ２３０が進入してシートにあけられた孔の形状は、真円になる（図２０（Ｃ））。

このように、ダイ孔３１０ｃが、ダイ３１０の外周に形成された平坦な部分（平坦部３１０ｄ）に形成されていると、シート穿孔装置は、シートに真円の孔をあけることができる。

なお、図１８乃至図２０の平坦部３１０ｄを、図２１に示すダイ４１０のように、多少円弧状の円弧部４１０ｄにし、この円弧部４１０ｄにダイ孔４１０ｃを形成してもよい。円弧部４１０ｄは、ダイ４１０の回転軸心４１０ＣＬを中心にしたダイ４１０の外周面４１０ｅの半径Ｒ１（すなわち、ダイ４１０の半径）よりも、曲率半径Ｒ２が大きい円弧面に形成されている。このため、ダイ孔４１０ｃの入口４１０ｃａは、ダイ４１０の回転軸心４１０ＣＬに沿った方向の長さＭ（図２０（Ａ））よりも、ダイ４１０の円周に沿った方向の長さＱ（図２０（Ｂ））の方が、多少長く形成されている。しかし、長さＱは、図１７の長さＮよりも短い（Ｎ＞Ｑ＞Ｍ）。このダイ孔４１０ｃによってあけられたシートの孔は、図１７の場合よりも真円に近い形状である。

なお、円弧部４１０ｄの曲率半径Ｒ２を無限大の長さにすると、円弧部４１０ｄは、平坦部３１０ｄになる。

このように、パンチ２３０の径に対応するダイ２１０，３１０，４１０の中心角αが、同一であっても、ダイ孔の入口２１０ｃａ，３１０ｃａ，４１０ｃａの、各ダイの回転方向の長さが短い程、シートに真円に近い孔、あるいは真円の孔をあけることができる。

また、画像形成装置１００は、シートに孔を効率よくあけるシート穿孔装置を備えているので、画像形成率を高くすることができる。

ところで、シート穿孔装置２００は、パンチ２３０とダイ２１０とで、シートに孔をあけているとき、孔あけによって生じるパンチ屑が、ダイ孔２１０ｃが下向きになっても排出されずに、ダイ孔内に詰まり、その後の孔あけ動作に支障をきたすことがある。

そこで、図６、図１４に示すように、シート穿孔装置２００は、ダイ孔２１０ｃ内に詰まったパンチ屑Ｗを排出するパンチ屑排出機構２８０を備えている。パンチ屑排出機構２８０は、屑プッシャ２８１、ピアノ線２８２及びプッシャカム２８３（図４）を備えている。

移動体としての屑プッシャ２８１は、弾性体としてのピアノ線２８２を有している。ピアノ線２８２は、両端をパンチ案内部２３５に形成されたピアノ線支持孔２１０ｆに差し込まれて、屑プッシャ２８１をパンチ案内孔２３５ａ内に移動自在に保持されている。また、屑プッシャ２８１は、プッシャカム２８３に押されてダイ孔から突出可能になっている。

押圧部としてのプッシャカム２８３は、ダイ２１０のダイ孔２１０ｃが形成されている円筒部２１０ａ（図３、図６、図１４）内に位置する回転軸受２１２の一部分に下向きに一体に設けられている。

以上の構成において、パンチ２３０は、ダイ孔２１０ｃに進入しながらシートに孔をあけると、パンチ屑Ｗ（図６）をダイ孔２１０ｃ内に押し込む。このとき、屑プッシャ２８１は、ピアノ線２８２によってダイ孔２１０ｃ内に引き込まれており、パンチ２３０の先端にパンチ屑Ｗを介して押されることがない。

ダイ２１０は回転を継続している。このため、ダイ孔２１０ｃは、パンチ２３０から離れて下向きに回転し、ダイ孔２１０ｃ内の屑プッシャ２８１もダイ孔２１０ｃとともに下向きに回転し行く。この間、屑プッシャ２８１は、プッシャカム２８３の下側に入り込んで行き、プッシャカム２８３に押されて、ダイ孔２１０ｃからダイ２１０の外側に突出する方向へピアノ線２８２に抗して移動して、ダイ孔２１０ｃ内のパンチ屑をダイ孔２１０ｃから押し出す。このとき、ピアノ線２８２は、直線状態から湾曲状態に撓みながら、ピアノ線支持孔２１０ｆから引き出される方向に移動するが、ピアノ線支持孔２１０ｆから抜け出ることがない。このように、プッシャカム２８３が、ダイの回転径方向の内側に位置して、ダイとの相対回転によって屑プッシャ２８１をダイ孔から突出させる。

その後も、ダイ２１０は回転を継続する。このため、ダイ孔２１０ｃと屑プッシャ２８１も回転を継続して、屑プッシャ２８１がプッシャカム２８３の下側から抜け出て、プッシャカム２８３に押されていた状態が解除される。すると、ピアノ線２８２が直線状態に戻り、屑プッシャ２８１は、ダイ孔２１０ｃ内に引き戻される。これによって、ダイ孔２１０ｃは、屑プッシャ２８１がダイ孔２１０ｃ内に引き込まれた状態で、パンチ２３０に対向して、次の孔あけに備える。

以上のパンチ屑排出機構２８０におけるピアノ線２８２は、屑プッシャ２８１がダイ２１０の回転による遠心力や、ダイ孔２１０ｃが下向きになったとき等、飛び出さないようにすることと、屑プッシャ２８１をダイ孔２１０ｃ内に引き戻すために設けてある。しかし、図１５に示すパンチ屑排出機構２９０のように、ピアノ線２８２の代わりに、係合ピン２９４と係合溝２９５を使用してもよい。係合ピン２９４は、ダイ２１０の円筒部２１０ａに設けられてダイ孔２１０ｃ内に両側から突出している。係合溝２９５は、屑プッシャ２９１の両脇に軸に沿って形成された長溝であり、係合ピン２９４の先端部が係合している。

したがって、係合ピン２９４と係合溝２９５は、屑プッシャ２８１がダイ２１０の回転による遠心力や、ダイ孔２１０ｃが下向きになったとき等、飛び出さないように規制することができる。

また、図１６に示す様に、ピアノ線２８２の代わりにリング状の部材によりダイの内側に内蔵されたリング２９６にて屑プッシャ２８１を支持してもよい。リング２９６は、弾性体、剛体のいずれであってもよい。この場合、屑プッシャ２８１は、プッシャカム部の位置で屑を押し出し、プッシャカム部を通りすぎるとリング２９６にて内側に収納されることが可能となる。

なお、本実施形態のシート穿孔装置は、ダイ孔２１０ｃが下方に向いたときパンチ屑を排出するようになっているが、プッシャカム２８３を横向きの位置に設けて、ダイ孔２１０ｃが横向きになったとき、パンチ屑を横向きに排出するようにしてもよい。このため、パンチ屑の排出位置は、下方に限定されない。しかし、下方の方がパンチ屑を排出し易い。

以上のように、シート穿孔装置は、屑プッシャがプッシャカムに強制的に押圧されてパンチ屑を強制的に押圧し、ダイ孔から突出してパンチ屑を排出するので、パンチ屑をダイ孔から強制的に排出して、パンチ屑詰まりを防止することができ。

このため、シート穿孔装置は、パンチ屑詰まりによって生じるパンチ屑の除去作業が不要になり、穿孔効率を高めることができる。特に、シート穿孔装置２００は、シートが厚紙のとき、絶大なる効果を発揮する。また、パンチ詰まりが無くなることによって、シート穿孔装置は、シートに孔を正確にあけることができる。

また、シート穿孔装置は、屑プッシャ２８１をピアノ線２８２によってダイ孔２１０ｃに保持すると、ダイ２１０の回転による遠心力によって、屑プッシャ２８１が突出する方向に移動して、パンチ屑を不必要に押し出して、パンチ屑を飛散させることが少ない。したがって、シート穿孔装置の周辺を清浄に保つことができる。

本発明の画像形成装置は、シートに孔を効率よくあけるシート穿孔装置を備えているので、画像形成効率を高くすることができる。

１００：画像形成装置、１００Ａ：画像形成装置の装置本体、１０３：画像形成部、２００：穿孔装置、２０３：往復回転部（パンチ作動手段）、２０４：係脱部、２０５：パンチ移動部（パンチ作動手段）、２１０,３１０，４１０：ダイ、２１０ａ：ダイの円筒部、２１０ｂ：突起（係脱部、往復回転部）、２１０ｃ,３１０ｃ，４１０ｃ：ダイ孔、２１０ｃａ,３１０ｃａ，４１０ｃａ：ダイ孔の入口、２１０ＣＬ，３１０ＣＬ，４１０ＣＬ：ダイの回転軸心、２１１：回転軸、２１１ＣＬ：回転軸の回転軸心、２１２：回転軸受、２２０ｂ：係合維持突条（往復回転部）、２３０：パンチ、２３１：パンチホルダ（パンチ保持体、パンチ作動手段）、２３１ｂ：被係合部（係脱部、往復回転部）、２３１ＣＬ：パンチホルダの回転軸心、２３２：コイルばね（弾性体、往復回転部）、２３３：ガイドピン、２３５：パンチ案内部（シートストリッパ）、２４０Ａ、２４０Ｂ：パンチカム、２４１Ａ，２４１Ｂ：溝カム（カム部）、２４１Ａａ：円弧溝（第１の溝）、２４１Ａｂ：直線溝（第２の溝）、２５０：穿孔モータ、２７０：制御部、２９６：ガイドリング、３１０ｄ：平坦部、４１０ｄ：円弧部、Ａ，Ｂ，Ｃ：矢印、Ｄ：原稿、Ｐ：シート、Ｗ：パンチ屑。

Claims (10)

1. ダイ孔を有して回転駆動されるダイと、
   前記ダイ孔に入出してシートに孔をあけるパンチと、
   前記パンチを前記ダイ孔に対向させた状態で前記ダイ孔に対して往復させることによって、前記パンチを前記ダイ孔に入出させるパンチ作動手段と、を備え、
   前記パンチ作動手段は、前記パンチを前記ダイの回転軸心を中心に回転するように保持して、前記ダイの回転中に、前記パンチを前記ダイ孔に対向させて前記パンチを前記ダイ孔に入出させる、
   ことを特徴とするシート穿孔装置。
2. 前記ダイ孔は、前記ダイ孔の軸心が回転軸心に向くように、前記ダイに形成され、
   前記パンチ作動手段は、前記パンチの軸心を前記ダイ孔の軸心に一致させた状態を維持して前記パンチを前記ダイ孔に入出させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載のシート穿孔装置。
3. 前記パンチ作動手段は、
   前記パンチの軸心が前記ダイの回転軸心に向くように配置して、前記ダイの回転軸心と回転軸心が一致するように配置される回転自在なパンチ保持体と、
   前記ダイが所定の回転領域内を回転している間、前記パンチ保持体を前記ダイに追従回転させ、前記ダイが前記所定の回転領域を超えて回転したとき、前記パンチ保持体を初期位置に復帰回転させる往復回転部と、
   前記パンチ保持体が前記往復回転部によって往回転しているとき、前記パンチを前記パンチ保持体の上で移動させて前記ダイ孔に入出させるパンチ移動部と、を備えた、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のシート穿孔装置。
4. 前記往復回転部は、前記ダイが所定の回転領域内を回転している間、前記パンチ保持体と前記ダイとを係合させ、前記ダイが前記所定の回転領域を超えて回転したとき前記係合を解除する係脱部と、前記ダイが前記所定の回転領域内を回転している間、弾力を蓄積し、前記係合が解除されたとき、蓄積した弾力によって、前記パンチ保持体を前記初期位置に復帰回転させる弾性体とを有する、
   ことを特徴とする請求項３に記載のシート穿孔装置。
5. 前記パンチ移動部は、前記パンチが前記往復回転部によって前記ダイと同期回転させられているとき、前記パンチを前記ダイ孔に入出させる方向に移動させる固定カム部を有し、
   前記パンチ移動部の前記固定カム部は、前記パンチが係合している溝カムであり、
   前記溝カムは、前記パンチが前記係脱部によって前記ダイと同期回転させられているとき、前記パンチを前記ダイ孔の入出方向に移動させる第１の溝と、前記係脱部の係合が解除されて、前記パンチ保持体が前記弾性体によって前記初期位置に復帰回転を開始してから、前記パンチを前記ダイから離れた位置に保持する第２の溝とを接続して無端状に形成されている、
   ことを特徴とする請求項３に記載のシート穿孔装置。
6. 前記パンチ保持体は、前記パンチが前記ダイ孔を入出できるように前記パンチを案内するパンチ案内部を有し、
   前記パンチ案内部は、前記パンチが孔をあけたシートが前記パンチとともに、前記ダイから離れる方向に移動したとき、該シートを受け止めて、前記パンチから外すシートストリッパと兼用されている、
   ことを特徴とする請求項３に記載のシート穿孔装置。
7. 前記パンチは、前記ダイが所定の回転領域内を回転している間、前記ダイ孔に対向し、前記パンチの軸心が前記ダイ孔の軸心に一致した状態で前記ダイと同期回転しながら、前記ダイ孔に入出して、搬送を継続されているシートに孔をあける、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のシート穿孔装置。
8. 前記ダイ孔は、前記ダイの外周に形成された平坦な部分に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のシート穿孔装置。
9. 前記ダイ孔は、前記ダイの外周に前記ダイの外周面の半径よりも大きな曲率半径で形成された円弧部に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のシート穿孔装置。
10. シートの画像を形成する画像形成手段と、
    シートに孔をあける請求項１乃至９のいずれか１項に記載のシート穿孔装置と、を備えた、
    ことを特徴とする画像形成装置。

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