JP4111146B2 - ステープル装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機等の画像形成装置に設置され、被綴り用紙を針で綴じるステープル装置、特に多数の真直状の針を帯状に連結したうえでロール状に形成したロールステープルを収納したステープル装置に関するものである。

従来から、複写機等の画像形成装置に複数枚からなる被綴り用紙を針で綴じるステープル装置を内蔵したものが知られているが、そのほかにも、このようなステープル装置には、多数の真直状の針を帯状に連結したうえでロール状に巻回したロールステープルを内蔵したものも知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−１６７７８２号公報

ところで、上記の如く構成されたロールステープル方式のステープル装置にあっては、モータ４４が正転している際には針綴じ動作を行い、その針綴じ動作に拘わる位置関係が正常でないときにはモータを逆転させて正常位置へと復帰させる構成となっている。

従って、モータ４４は、その正転時と逆転時とで同一の構成部品を正転伝達するか逆転伝達するかの機能しかなく、他の機能への動力の確保をする際には新たなモータ等を必要とし、装置全体の大型化の原因となっていた。

また、針綴じ動作には多大な駆動力を必要とする一方、例えば、上述した位置調整といった駆動は小さい駆動力で足りるばかりでなく、大きな負荷となる虞があった。

本発明は、上記問題を解決するため、一つの駆動モータで異なる機能への駆動を容易に切り替えることができるステープル装置を提供することを目的とする。

また、比較的大きな駆動力を必要とする針綴じ動作の駆動モータの駆動力と、比較的小さな駆動力ですむ針綴じ動作以外の駆動モータの駆動力とを切り替えることができるステープル装置を提供することを目的とする。

その目的を達成するため、本発明に係るステープル装置は、正逆回転可能な駆動モータと、該駆動モータの駆動を動力伝達する複数のギヤからなるギヤユニットと、該ギヤユニットの中途部に配置されてその動力伝達系を２分割する切換ギヤと、前記切換ギヤが一方の動力伝達系と連携されている際に前記駆動モータの正転駆動により針綴じを行う第１の駆動系と、前記切換ギヤが他方の動力伝達系と連携されている際に前記駆動モータの逆転駆動により針綴じ以外の動作を行う第２の駆動系とを備えていることを要旨とする。

なお、上記ステープル装置において、前記第１の駆動系の終端部に基準位置検出手段を設け、該基準位置検出手段が基準位置を検出している場合にのみ前記駆動モータの逆転駆動を継続するようにするのが好ましい。

また、上記ステープル装置において、前記第１の駆動系の１駆動サイクルと前記基準位置検出手段の検出タイミングとを同期させ、前記第１の駆動系の１駆動サイクル中に不具合が発生して前記基準位置検出手段による基準位置検出がなされなかった場合には、前記第１の駆動系の駆動サイクルを補正して前記基準位置検出手段による基準位置検出を行ったうえで前記駆動モータの逆転駆動を許容するようにするのがよい。

さらに、前記駆動モータの正転時と逆転時とで駆動トルクを可変するように構成するのが好ましい。

加えて、前記駆動モータの正転時用参照電圧と逆転時用参照電圧の２種類の参照電圧に基づいて正転時若しくは逆転時における駆動電圧値を補正する検出手段を備えるようにするのがよい。

また、前記駆動モータの駆動電圧を正転時用の高電圧供給部と逆転時用の低電圧供給部の２種類を備え、前記駆動モータの正逆転に応じて供給経路を切り替える切換スイッチを備えるようにしてもよい。

さらに、前記駆動モータの駆動電圧をパルス巾変調により切り替えるようにしてもよい。

本発明によれば、複数のギヤからなるギヤユニットにより正逆回転可能な駆動モータの駆動が動力伝達されると共に、ギヤユニットの中途部に配置されてその動力駆動経路を２方向に切り換える切換ギヤにより一方の動力伝達系と第１の駆動系とが連携されている際には駆動モータが正転駆動して針綴じが行なわれ、切換ギヤが他方の動力伝達系と第２の駆動系とが連携されている際には駆動モータが逆転駆動して針綴じ以外の動作が行なわれることにより、一つの駆動モータで異なる機能への駆動を容易に切り替えることができる。第２の駆動系としては、ステープルの自動装填、カートリッジの自動解除、針交換のステープラの姿勢変更、ステープラの移動などがある。

次に、本発明のステープル装置を図面に基づいて説明する。

＜全体構成＞
図１は本発明のステープル装置の外観の斜視図、図２は本発明のステープル装置の側面図、図３は本発明のステープル装置の縦断面図である。

図１乃至図３において、ステープル装置Ａは、ソータやフィニッシャ等の後処理装置を含めた意味での画像形成装置（図示せず）に装着されるメインフレーム１を有する。

このメインフレーム１には正逆転駆動モータ２が固定されている。また、メインフレーム１には、正逆転駆動モータ２の回転駆動を伝達する動力伝達ギヤ部１０と、正逆転駆動モータ２の正転時に針綴じ動作を行う綴じ部３０と、正逆転駆動モータ２の逆転時に針供給動作を行う針供給部４０と、メインフレーム１に着脱可能なカートリッジ５０とを備えている。

＜動力伝達ギヤ部１０＞
図４は、動力伝達ギヤ部１０の構成を示し、図４（ａ）は正転時のギヤ伝達状態の説明図、図４（ｂ）は逆転時のギヤ伝達状態の説明図である。

動力伝達ギヤ部１０は、正逆転駆動モータ２の出力軸２ａに固定された駆動ギヤ１１と、メインフレーム１に軸１２を介して回転可能に保持され且つ駆動ギヤ１１と噛み合う大径な従動ギヤ１３と、従動ギヤ１３の内側で軸１２に設けられた小径な連動ギヤ１４と、メインフレーム１に軸１５を介して回転可能に保持され且つ連動ギヤ１４と噛み合う大径な伝達ギヤ１６と、伝達ギヤ１６の内側で軸１５に設けられた小径な伝達連動ギヤ１７と、軸１５を回動支点として回動可能に保持された回動プレート１８に軸１９を介して回転可能に保持され且つ伝達連動ギヤ１７と噛み合う変位ギヤ２０と、回動プレート１８を貫通する軸２１を介して回転可能に保持され且つ常時は変位ギヤ２０と噛み合うストッパギヤ２２と、回動プレート１８を貫通する軸２３を介して回転可能に保持され且つ常時はフリーで回動プレート１８が逆転方向に回動した際に変位ギヤ２０と噛み合うフリーギヤ２４と、メインフレーム１の内部に位置して軸２３に設けられた内部連動ギヤ２５と、内部連動ギヤ２５と噛み合うようにメインフレーム１の内部に設けられた内蔵ギヤ２６とを備えている。

回動プレート１８は、金属等の薄肉プレートから構成されており、その一端寄りには軸２１が貫通する長孔１８ａが形成されている。また、この長孔１８ａの近傍には突起１８ｂが突出されている。さらに、その他端寄りには軸２３が貫通する長孔１８ｃが形成されている。これにより、回動プレート１８が回動した際には、図４（ａ）に示すように、変位ギヤ２０とストッパギヤ２２とが噛み合って駆動ギヤ１１の回転駆動をストッパギヤ２２へと伝達する正転状態と、図４（ｂ）に示すように、変位ギヤ２０とフリーギヤ２４とが噛み合って駆動ギヤ１１の回転駆動を内臓ギヤ２６へと伝達する逆転状態とに切り替えることができる。尚、回動プレート１８の回動は、メインフレーム１の裏面側に設けて正逆転駆動モータ２の駆動を利用したクラッチ機構やソレノイド等、任意のタイミングで回動規制することができれば、特に限定されるものではない。

ストッパギヤ２２には、その裏面側に突起案内溝２２ａが形成されている。この突起案内溝２２ａは、変位ギヤ２０とストッパギヤ２２とが噛み合った正転状態の時にはストッパギヤ２２の回転を許容するように突起１８ｂが位置する環状に形成されている。また、突起案内溝２２ａは、変位ギヤ２０とフリーギヤ２４とが噛み合った逆転状態片の移行時には突起１８ｂが環状の突起案内溝２２ａの一部に形成された逃げ部へ変位することでストッパギア２２の回転が停止されるようになっている。

＜綴じ部３０＞
綴じ部３０は、針綴じ動作時に回動するアーム３１と、このアーム３１の上端に設けられてアーム３１の回動に連動して昇降するクリンチャユニット３２と、クリンチャユニット３２に設けられた一対のクリンチャ３３と対向して所定タイミングで上昇するドライバ３４と、ドライバ３４を昇降させるドライバ駆動プレート３５と、軸２１に相対回転不能に設けられてストッパギヤ２２の回転に連動して回転することによってアーム３１やクリンチャ３３並びにドライバ駆動プレート３５を駆動させるタイミングプレート３６とを備えている。

＜針供給部４０＞
図５及び図６は本発明のステープル装置Ａの針供給部４０を示し、図５（ａ）は針供給部の斜視図、図５（ｂ）は送りローラの正面図、図５（ｃ）は送りローラとステープル針との関係を示す説明図、図６は送りローラによるロールステープル供給動作を時系列で示す説明図である。

針供給部４０は、一端に軸２３が貫通する一対の保持プレート４１と、この保持プレート４１の他端間に回転可能に保持されたボビン形状の送りローラ４２とを備えている。尚、保持プレート４１は、内部連動ギヤ２５と内蔵ギヤ２６とをその間で保持している。

送りローラ４２は、周面に多数の送り歯４３を形成した硬質ゴム等から形成された一対のローラ部材４４と、このローラ部材４４の間に位置して内臓ギヤ２６と噛み合う送りギヤ４５とを備えている。

送り歯４３は、多数の真直状の針Ｓを帯状に連結したうえでロール状に巻回した円筒状のロールステープル２に対し、例えば、図５（ｃ）に示すように、一つ置きに隣接する針Ｓの間と係合する。これにより、図６に示すように、正逆転駆動モータ２を逆転駆動させるだけでローラ部材４４の回転によりロールステープル３の先端を自動的に所定方向に送り出すことができ、ロールステープル２の交換時等におけるメンテナンスの容易性並びに確実性が確保されている。また、この供給時のローラ部材４４に送り歯４３を形成したことにより、短い供給路にてロールステープル２の供給を実現することができると共に、摩滅等の経年劣化や送り出し時のスリップ等を防止することができ、信頼性を向上させることができる。

尚、ロールステープル２は、ドライバ３４にて最先端に位置する針Ｓを次段の針Ｓから分離する際には切断可能となるような接着シート４にて多数の針Ｓを連結している。この際、接着シート４は針Ｓをロール状に巻回するにあたって、外側に位置される。これは、接着シート４を内側に位置させると接着シート４に弛みが発生することと、ドライバ３４が下方から上昇することに起因する。即ち、後述するように、ローラ部材４４により供給された先端側の針Ｓに対して、接着シート４は上側に位置する。従って、ドライバ３４を下方から上昇させることにより、切断後に針Ｓに付着したままの接着シート４の断片は、被綴り用紙綴じ後の針Ｓと被綴り用紙との間に位置して外部から見え難くしている。

＜カートリッジ５０＞
図７乃至図１２は、本発明のカートリッジ５０を示し、図７（ａ）はカートリッジの平面図、図７（ｂ）はカートリッジの左側面図、図７（ｃ）はカートリッジの正面図、図７（ｄ）はカートリッジの右側面図、図８は図７（ａ）のＡ−Ａ線に沿うカートリッジの縦断面図、図９は図７（ａ）のＢ−Ｂ線に沿うカートリッジの縦断面図、図１０は図７（ａ）のＣ−Ｃ線に沿うカートリッジの縦断面図、図１１は図７（ａ）のＤ−Ｄ線に沿うカートリッジの縦断面図、図１２は図７（ａ）のＥ−Ｅ線に沿うカートリッジの縦断面図である。

カートリッジ５０は、メインフレーム１の上方並びに一側方に開放する収納部１ａ（図１及び図３参照）に着脱可能に収納されており、サブフレームユニット６０と、ロールステープル２を収納する収納ユニット７０とを備えている。

（サブフレームユニット６０）
サブフレームユニット６０は、ベース６１と、このベース６１の互いに対向する２辺から立ち上げられて収納ユニット７０を着脱自在に保持する一対のサブフレーム６２と、サブフレーム６２の先端に軸６３を支点として回動可能に保持された平面視略コ字形状のフェイスプレート６４と、ベース６１の後端から立ち上げられた握手片６５と、ロールステープル２の収納ユニット７０から引き出された部分を屈曲させつつ裏面側をガイドするガイド部材６６と、その表面側の屈曲部分から水平部分に跨る範囲でロールステープル２を送り出す送り出しユニット８０とを備えている。

ベース６１の後端寄りには、送りローラ４２が臨む開口６１ａが形成されている。

フェイスプレート６４の下端には、ロールステープル２の先端の突き当て用のストッパ部６４ａが設けられている。

（収納ユニット７０）
収納ユニット７０は、略半割りの合わせ構造によりロールステープル２を保持する樹脂背のホルダー７１と、ホルダー７１を上方から覆うカバー７２と、握手片６５と協働して握持操作されメインフレーム１のロック部１ｂと係合することでカートリッジ５０をメインフレーム１に保持させるロック部７３を備えたロック操作部７４と、スプリング７５によってフェイスプレート６４に向けて付勢されたスライダ７６とを備えている。

ホルダー７１には、送りローラ４２が臨む開口７１ａと、ロールステープル２の引き出し開口７１ｂとが形成されている。

（送り出しユニット８０）
図１３乃至図１５は本発明のカートリッジ５０を利用したステープル装置Ａに用いられる送り出しユニットを示し、図１３は送り出しユニット８０の主要部の斜視図、図１４は送り出しユニット８０の動作説明図、図１５は針Ｓを取り出す際の送り出しユニット８０の動作説明図である。

送り出しユニット８０は、軸２１に固定された基準位置プレート８１と、軸２１に固定されたカム８２と、カム８２によって回動させられる回動リンク８３と、回動リンク８３の回動によってスプリング８４の付勢に抗して後退させられるスライダ８５とをメインフレーム１側に備えている。また、送り出しユニット８０は、スライダ８５の進退動によって回動させられるアーム部材８６と、このアーム部材８６を針送り方向に回動させるように付勢設定されたスプリング８７と、スプリング８８の付勢によりロールステープル２の先端寄りをベース６１側に押し付けるガタ防止駒部材８９とを備えている（図８参照）。

基準位置プレート８１は、その一部に基準位置被検出部８１ａが設けられている。これにより、基準位置被検出部８１ａの位置を位置センサー等で検出した場合にのみ正逆転駆動モータ２の逆転駆動を許容させることができる。また、その切り替えに上述した回動プレート１８による伝達経路の切り替えを行うことにより、正逆転駆動モータ２の正転時は通常の針綴じ動作とし、性逆転駆動モータ２の逆転時には、上述したロールステープル２の自動供給や針交換時のステープル装置Ａの姿勢変更（ステープル装置Ａ全体を画像形成装置のメンテナンスカバー開放側に後ろ向き若しくは離脱姿勢へと変える）、といった第２の作業状態へとまったく異なった機能用へと切り替えることができる。この際、基準プレート８１の１回転と針綴じサイクルとを一致させることにより、基準位置を検出していない場合には針Ｓの座屈等の綴じ不良が発生したとして基準プレート８１を逆方向に回転させて基準位置へと復帰させた後、正逆転駆動モータ２の逆転することも可能である。

アーム部材８６は、スプリング８７を巻装した軸８６ａと、軸８６ａの両端に位置してスライダ８５と当接するアーム８６ｂと、軸８６ａの中央に位置する円弧状部８６ｃと、円弧状部８６ｃに装着された薄板状の爪部材９０とを備えている。

爪部材９０の先端は、ロールステープル２の先端寄りの隣接する針Ｓの間に係合し、スライダ８５の後退により後方へと回動し（図１４（ａ）参照）、その後はスプリング８７の付勢により最先端の針Ｓの打ち込みがなされる毎に次段の針Ｓがフェイスプレート６４のストッパ部６４ａに突き当たるように順次送り出す。

従って、通常の送り出しでは、ロールステープル２の引き出し始端部寄りの屈曲部分から水平に至る間をサイクル範囲とし、ロールステープル２の搬送路を完全直線とすることなく送り出しを可能とし、ロールステープル２の搬送路を短く設定することができ、よって、カートリッジ５０並びにステープル装置Ａの小型化を実現することができる。

また、針Ｓを被綴り用紙に打ち込んだ際の接着シート４を被綴り用紙と針Ｓとの間に位置させることを可能としたままロールステープル２をステープル装置Ａの後部上方寄りに配置したことにより、そのロールステープル２の下方前後に正逆転駆動モータ２並びにドライバ３４の駆動系を配置し、ロールステープル２の前方、即ち、ステープル装置Ａの前部上方寄りに針Ｓの送り出し機構並びにクリンチャユニット３２を配置することができ、ステープル装置Ａの小型化を維持したままカートリッジ５０のメインフレーム１への挿入方向を上方並びに後方から行うことができ、ロールステープル２の交換といったカートリッジ５０のメンテナンスの容易化並びに狭い画像形成装置等に対するステープル装置Ａの設置スペースの確保並びに設計の容易化をも実現することができる。

さらに、アーム８６ｂは、フェイスプレート６４とも係合しており、フェイスプレート６４を上方へと持ち上げた際にはアーム部材８６を前方の退避位置まで押し上げ（図１５（ｃ）参照）、爪部材９０による針Ｓへの係合状態を解除する。

これにより、針Ｓの打ち込み時に、針Ｓの座屈等の打ち出し不良が発生した場合、フェイスプレート６４を上方へと持ち上げることに連動して爪部材９０の針Ｓの送り出しが解除されるため、ロールステープル２の先端付近を一旦引き出して不良部分のみを除去し、その他の利用可能部分を再び押し戻すことによってロールステープルＳの無駄を防止することができる。

ところで、上述した正逆転駆動モータ２において、正転時と逆転時のモータ駆動トルクを可変することにより、例えば、第２の動作の種類によっては必要以上の負荷が加わって動力伝達系等が破損してしまうといった不具合を防止することも可能である。

この正転時と逆転時のモータ駆動トルクを可変する方法としては、図１６に示すようなものが考えられる。

図１６（ａ）に示したモータ駆動トルクの可変回路は、電流検知比較回路９１と、正逆転駆動モータ２を駆動させるモータドライバ９２と、切り替えスイッチ９３とを備えている。

電流検知比較回路９１は、正逆転駆動モータ２に直列に接続されている抵抗Ｒを流れる電流を抵抗Ｒの両端の電圧値によって検出した後、電流検知比較回路９１に入力された参照電圧値（Ｖｒｅｆ１、２）と検出電圧値とで比較し、その差分の電圧をモータドライバ９２のＦｒｅｅに出力する。

モータドライバ９２は、そのＦｒｅｅに入力された電圧値に基づいて正逆転駆動モータ２に流す電流を調整し、電流検知比較回路９１からＦｒｅｅに出力される電圧が０Ｖ、即ち、抵抗Ｒの両端の電圧と参照電圧とが等しくなるように正逆転駆動モータ２に流れる電流を調整する。

正転時と逆転時において、正逆転駆動モータ２に流れる電流値を変える場合、参照電圧を２種類用意し、切り替えスイッチ９３の切り替えにより正転時用と逆転時用の参照電圧（Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２）を選択的に電流検知比較回路９１に供給する。

また、図１６（ｂ）に示したモータ駆動トルクの可変回路は、正逆転駆動モータ２のモータ駆動電圧自体を２種類とし、正転時と逆転時とで切り替えるものである。

さらに、図１６（ｃ）に示したものは、パルス巾変調回路などのソフトウエア制御により正転時のトルク（例えば、１０Ｖ）に対して逆転時のトルクを半減させるものである。

本発明のステープル装置の外観の斜視図である。 本発明のステープル装置の側面図である。 本発明のステープル装置の縦断面図である。 本発明のステープル装置の動力伝達ギヤ部の構成を示し、（ａ）は正転時のギヤ伝達状態の説明図、（ｂ）は逆転時のギヤ伝達状態の説明図である。 本発明のステープル装置の針供給部を示し、（ａ）は針供給部の斜視図、（ｂ）は送りローラの正面図、（ｃ）は送りローラとステープル針との関係を示す説明図である。 本発明のステープル装置の針供給部を示し、（ａ）は送りローラによるロールステープル供給動作の初期、（ｂ）は送りローラによるロールステープル供給動作の中期、（ｃ）は送りローラによるロールステープル供給動作の終期を時系列で示す説明図である。 本発明のカートリッジを示し、（ａ）はカートリッジの平面図、（ｂ）はカートリッジの左側面図、（ｃ）はカートリッジの正面図、（ｄ）はカートリッジの右側面図である。 本発明のカートリッジを示し、図７（ａ）のＡ−Ａ線に沿うカートリッジの縦断面図である。 本発明のカートリッジを示し、図７（ａ）のＢ−Ｂ線に沿うカートリッジの縦断面図である。 本発明のカートリッジを示し、図７（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿うカートリッジの縦断面図である。 本発明のカートリッジを示し、図７（ａ）のＤ−Ｄ線に沿うカートリッジの縦断面図である。 本発明のカートリッジを示し、図７（ａ）のＥ−Ｅ線に沿うカートリッジの縦断面図である。 本発明のカートリッジを利用したステープル装置に用いられる送り出しユニットを示し、送り出しユニットの主要部の斜視図である。 本発明のカートリッジを利用したステープル装置に用いられる送り出しユニットを示し、（Ａ）、（Ｂ）は送り出しユニットの動作説明図である。 本発明のカートリッジを利用したステープル装置に用いられる送り出しユニットを示し、（Ａ）〜（Ｃ）は針を取り出す際の送り出しユニットの動作説明図である。 本発明のステープル装置に用いれるの正逆転駆動モータの正転時と逆転時のモータ駆動トルクの可変回路を示し、（ａ）は電流制限値制御、（ｂ）は電圧切り替え、（ｃ）はパルス巾変調の各例の回路図である。

符号の説明

１１ 駆動ギヤ
１３ 従動ギヤ
１４ 連動ギヤ
１６ 伝達ギヤ
１７ 伝達連動ギヤ
２０ 切換ギヤ
２２ ストッパギヤ
２４ フリーギヤ
２６ 内臓ギヤ
２ 正逆転駆動モータ

Claims (7)

1. 正逆回転可能な駆動モータと、該駆動モータの駆動を動力伝達する複数のギヤからなるギヤユニットと、該ギヤユニットの中途部に配置されてその動力駆動経路を２方向に切り換える切換ギヤと、前記切換ギヤが一方の動力伝達系と連携されている際に前記駆動モータの正転駆動により針綴じを行う第１の駆動系と、前記切換ギヤが他方の動力伝達系と連携されている際に前記駆動モータの逆転駆動により針綴じ以外の動作を行う第２の駆動系とを備えていることを特徴とするステープル装置。
2. 前記第１の駆動系の終端部に基準位置検出手段を設け、該基準位置検出手段が基準位置を検出している場合にのみ前記駆動モータの逆転駆動を継続するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のステープル装置。
3. 前記第１の駆動系の１駆動サイクルと前記基準位置検出手段の検出タイミングとを同期させ、前記第１の駆動系の１駆動サイクル中に不具合が発生して前記基準位置検出手段による基準位置検出がなされなかった場合には、前記第１の駆動系の駆動サイクルを補正して前記基準位置検出手段による基準位置検出を行ったうえで前記駆動モータの逆転駆動を許容することを特徴とする請求項２に記載のステープル装置。
4. 前記駆動モータの正転時と逆転時とで駆動トルクを可変したことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のステープル装置。
5. 前記駆動モータの正転時用参照電圧と逆転時用参照電圧の２種類の参照電圧に基づいて正転時若しくは逆転時における駆動電圧値を補正する検出手段を備えることを特徴とする請求項４に記載のステープル装置。
6. 前記駆動モータの駆動電圧を正転時用の高電圧供給部と逆転時用の低電圧供給部の２種類を備え、前記駆動モータの正逆転に応じて供給経路を切り替える切換スイッチを備えることを特徴とする請求項４に記載のステープル装置。
7. 前記駆動モータの駆動電圧をパルス巾変調により切り替えることを特徴とする請求項４に記載のステープル装置。
   

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