JP5654831B2 - 穿孔装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、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シート穿孔装置に関する。

一般に、順次搬出されるシート（紙葉類）にファイリング用のパンチ穴を穿孔する穿孔装置は、画像形成装置などの後処理装置として知られている。例えば特許文献１には上部フレームと下部フレームとの間にシートをセットし、上部フレームに複数のパンチ部材を上下動可能に支持し、下部フレームに各パンチ部材と適合するダイ（刃受孔）を形成し、パンチ部材を駆動モータで上下動する装置が開示されている。

同文献には、複数のパンチ部材を回転させながら穿孔方向に上下動する伝動機構が、駆動モータに連結され所定ストロークで往復動するラック歯車或いはタイミングベルトでパンチ部材に回転運動を伝達し、パンチ部材とベースフレームとの間に設けたカム手段で上下動する機構として開示されている。

また、特許文献２には、上部フレームに所定ストロークで往復動するスライドカムを設け、このスライドカムに形成されたＶ溝カムにパンチ部材のカムピンを係合させ、駆動モータでスライドカムを往復動することによって各パンチ部材に穿孔動作をさせる穿孔機構が開示されている。

特開２００８−３６７５２号公報 特開２００１−９７９１号公報（図６乃至図８）

上述のように複数のパンチ部材を穿孔方向に上下動する際に、駆動モータに連結した伝動部材を所定ストロークで往復動する機構が、例えば特許文献１のラック歯車機構、特許文献２のスライドカム機構として既に知られている。このように直線上に配列した複数のパンチ部材と直交する方向に所定ストロークで往復動する伝動部材を設け、この伝動部材を駆動モータで左右往復動する際に次の問題が生ずる。

所定ストロークで往復動する伝動部材（ラック、スライドカム、タイミングベルトなど）には、駆動モータの回転を往復運動に伝達する駆動連結部が必要であり、この駆動伝達部は通常伝動部材の一端部に配置している。例えば前掲特許文献１及び２の機構では、歯車伝動部材の一端部にラックを設けて駆動モータのピニオンと連結している。

そこで、一端部に駆動連結部を有する伝動部材に複数のパンチ部材を連結して上下動する場合に、負荷が及ぶパンチ係合部に対して伝動部材を引き方向（図１０（ｂ）に示す矢印Ａ方向）に移動するときの駆動負荷と、伝動部材を押し方向に移動するときの駆動負荷が異なる。

図１０（ｂ）は、複数のパンチ部材に、これと直交する方向に往復動するラックで回転運動を伝達し、各パンチ部材の回転運動をカム手段で上下動方向に変換する機構を示す。この装置構成の場合にラックを図示矢印Ａ方向に移動するときの負荷と、矢印Ｂ方向に移動するときの負荷では、約１．３倍（Ａ方向０．８Ａｍｐ、Ｂ方向１．２Ａｍｐ）となる。このため往復動する伝動部材が引き方向（駆動連結部に接近する方向）のときには穿孔のための剪断力が大きく、逆に押し方向（駆動連結部から遠ざかる方向）のときには剪断力が小さくなる。

このような往復動伝動部材の剪断負荷の大小は、伝動部材が撓みやすい形状、材質のときには差が大きくなり、この剪断負荷の大小は振動騒音にも影響を及ぼし、例えば厚紙シートを押し方向移動のとき穿孔すると騒音と振動が大きく、穿孔した穴品位も劣ることとなる。

そこで本発明者は、穿孔するシートが厚紙のときには往復動する伝動部材を引き方向に移動する過程で剪断し、薄紙のときには伝動部材の引き方向と、押し方向の双方で剪断することが、負荷トルクの軽減と騒音、振動の問題を解消し得るとの着想に至った。これと共に、複数のシートに連続穿孔する場合に製本仕上げの関係で最初のシートが厚紙、プラスチックシート（表紙シートなど）で構成されることに着目し、連続穿孔の最初の穿孔時に伝動部材を引き方向に移動するようにポジション制御することを案出するに至った。

本発明は、複数のシートに連続して穿孔する際にシートの紙厚さの変動によって穿孔負荷が変動し、穿孔不良を招くことも大きな振動騒音を引き起こすことのないシート穿孔装置の提供をその課題としている。

上記課題を達成するため本発明は、第１、第２のグループに区分けされた複数のパンチ部材をベースフレームに上下動自在に配置し、この複数のパンチ部材に第１ポジションと第２ポジションの間で往復動する歯車伝動部材で回転運動を伝達し、複数シートに穿孔動作を連続して実行する際に、最初の穿孔時又は厚紙シートの穿孔時には、歯車伝動部材を駆動モータの連結部に接近する方向に移動するように制御することを特徴としている。

更にその構成を詳述すると、ベースフレーム（３０）と、ベースフレームに所定間隔で上下動自在に配置された複数のパンチ部材（４０）と、複数のパンチ部材を上下動する駆動手段と、駆動手段を制御する制御手段と、を備え、複数のパンチ部材は、直線上に所定間隔で配列されると共に、少なくとも第１、第２のグループに区分けされ、駆動手段は、正逆転可能な駆動モータ（Ｍ）と、第１ポジションと第２ポジションの間で複数のパンチ部材の配列方向に直線的に往復動する歯車伝動部材（５０）で構成する。

そして、上記歯車伝動部材は、その一端部に駆動モータに連結する駆動連結部（Ｘ）を備えると共に、複数のパンチ部材に配置された受動歯車（４６）と噛合し、制御手段は、複数シートに穿孔動作を連続して実行する際に、最初の穿孔時又は厚紙シートの穿孔時には、歯車伝動部材を駆動連結部に接近する方向に移動するように構成する。

本発明は、複数のパンチ部材に所定ストロークで往復動する歯車伝動部材で回転運動を伝達し、複数シートに穿孔動作を連続して実行する際に、最初の穿孔時又は厚紙シートの穿孔時には、歯車伝動部材を駆動モータの連結部に接近する方向に移動するものであるから以下の効果を奏する。

複数シートに連続して穿孔する際に、最初の穿孔時若しくは厚紙シートの穿孔時には、歯車伝動部材の引き方向の移動でパチン部材に回転運動を伝達するから、厚紙或いはプラスチックシートなど特殊なシートである可能性が高い最初の穿孔時に歯車伝動部材の引き方向（駆動連結部に接近する方向）に移動するものであるから、厚紙による穿孔不良、穿孔時の振動騒音を招くことが少ない。

更に、本発明は穿孔シートの紙厚さを識別（例えば上流側画像形成装置の印刷条件）し、厚紙シートの時には歯車伝動部材の引き方向移動で穿孔することによって、厚紙から薄紙まで広汎なシートの穿孔が可能である。

本発明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の説明図であり、（ａ）はパンチ部材の断面構造を、（ｂ）は（ａ）と異なる構成のパンチ部材の断面構造を示す。 図１の装置におけるパンチ部材の構造を示し、（ａ）はパンチ部材の斜視構造を、（ｂ）はパンチ部材の円筒カムの展開図である。 図１の装置のパンチ部材の支持構造の詳細説明図。 図４のパンチ部材の穿孔動作の説明図。 図１の装置の歯車伝動部材の位置検出構造を示し、（ａ）は位置検出用のフラグ配置構造を、（ｂ）はその要部詳細構造を、（ｃ）ポジションセンサの配置構造を示す。 図１の装置における歯車伝動部材の動作状態の説明図であり、（ａ）は第１ホームポジションに位置する状態を、（ｂ）は第１グループの穿孔動作中の状態を（ｃ）は第２ホームポジションＨＰ２に位置する状態を、（ｄ）は第２グループの穿孔動作中の状態を（ｅ）は第２グループ穿孔時のリターンポジションを示す。 本発明に係わる画像形成装置の構成を示す説明図。 図１の装置の制御を示すフローチャート。 （ａ）は歯車伝動部材の移動ストロークの説明図であり、（ｂ）は穿孔負荷特性の実験データである。

以下図示の好適な実施の形態に基づいて本発明を詳述する。図１は本発明に係わる穿孔装置Ａの全体構成を示す説明図であり、図２（ａ）はその要部の断面図であり、同図（ｂ）は変形例を示す。図３（ａ）（ｂ）は傾斜カムの形状説明図である。図４は図１の装置に於ける穿孔状態を示す動作状態説明図である。

図１に示す穿孔装置Ａは４つのパンチ部材で被穿孔シートに２穴（第１グループ）又は４穴（第２グループ）の穿孔を施す装置を示し、このパンチ部材を所定ストロークで往復動する歯車伝動部材のラック歯車で穿孔動作させる構成を示す。また図示のものは各パンチ部材が上死点（待機位置；以下同様）から下死点（穿孔位置；以下同様）に回転しながら穿孔方向に上下動する装置を示している。以下その構成について説明する。

図１に示すようにこの装置は上部フレーム（ベースフレーム）３０と、下部フレーム（ダイプレート）３５とで構成されている。この上部フレーム３０と下部フレーム３５は被穿孔シートＳ（以下単に「シート」という）をセットする間隔Ｓｄを隔てて対向配置されている。その長さ寸法はシートの幅方向長さより大きく形成されている。そして上部フレーム３０には所定の規格(ファイル穴規格)に応じた間隔で第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が直線上に所定間隔で配置されている。また下部フレーム３５には各パンチ部材に対向する位置に刃受孔（ダイ）３８が設けられている。

上記各パンチ部材４０ａ〜４０ｄは通常の円柱形状に構成され、その先端に穿孔刃４１が設けられている。この第１乃至第４パンチ部材４０ａ〜４０ｄは同一構造で構成されているのでその１つについて説明する。図２（ａ）に示すように上記上部フレーム３０は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にパンチ部材４０を軸受け支持するガイド孔３１ａ、３２ａが設けられている。

パンチ部材４０はこのカイド孔３１ａに上軸部４２ａが、ガイド孔３２ａに下軸部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（ａ）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には穿孔刃４１に適合する刃受孔３８が設けられている。この下部フレーム３５は上部フレーム３０に間隙Ｓｄを形成して固定ネジ３９で一体に取り付けてあり、この上部フレーム３０と下部フレーム３５は一体にユニット化されている。

パンチ部材４０の構成に図３に従って説明する。各パンチ部材４０ａ〜４０ｄ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に作用する回転運動を穿孔方向運動に変換する。

上部フレーム（ベースフレーム）３０にはこのカム溝４５と係合するカムフォロア部材３３（以下「カムピン」という）が固定してある。図２（ａ）に示すようにカムピン３３は、台座部３３ａとガイド軸部３３ｂとカム係合部３３ｃとを備えている。そして台座部３３ａは上部フレーム３０にビスなどで固定それている。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、カム溝４５がカムピン３３ｃに係合して、パンチ部材の回転運動を穿孔方向（図示上下方向）に運動変換している。

また、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（図２、図３参照）。この受動歯車４６は後述する歯車伝動部材（ラック）５０に歯合され、駆動モータＭに連結されている。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。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。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。

また上記パンチ部材４０の先端に設けられた穿孔刃４１の形状は先端面が断面Ｕ字状、Ｖ字状など波状にカットされ、シートＳと接する先端は凹凸形状に形成されている。これはシートＳを貫通する穿孔刃４１を先鋭状に形成するのと同時にパンチ部材４０を回転させながら穿孔する際の剪断力を大きくするためである。更に穿孔刃４１の形状は先端が先鋭状に尖った斜裁形状に構成することによって更に穿孔時の剪断作用を大きくすることが出来る。

［カム手段の構成］
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穴開けする。

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穴開けする。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に固定されたカムピン３３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〜４０ｄがシートＳに４穴穿孔し、上記第２角度位置では第２、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。

更に各円筒カム４４は所定角度ずつ位相差を形成するように上部フレーム３０に取り付けられている（図３（ｂ）参照）。これは複数のパンチ部材で同時穿孔する際に、各パンチ部材４０ａ〜４０ｄの孔開けタイミングを異ならせて穿孔負荷を軽減する為である。図３（ｂ）に示すように４穴開けのとき、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（カム溝の変位差Δ）を持つように孔開けタイミングをズレさせている。同様に２穴開けのときも第２パンチ部材４０ｂ、第３パンチ部材４０ｃの順に変位差Δを持たせている。このような位相差Δは装置組み立て時に各パンチ部材４０ａ〜４０ｄの受動歯車４６を前述の歯車伝動部材５０のラック歯車５１と歯合する際にカム溝４５ａ〜４５ｄの位置を所定角度ずつズラせることによって孔開けタイミングを異ならせるようにする。

以上パンチ穴を２穴（第１グループ），４穴（第２グループ）にする場合について説明したが、前述のパンチ部材４０の配置間隔及び配置数を変更することにより２穴、３穴打ちすることが可能であることは勿論である。

［歯車伝動部材の構成］
上述のように略直線上に配列された複数のパンチ部材に対して、その配列方向（穿孔方向と直交する方向）に所定ストロークで往復動する歯車伝動部材（伝動部材；以下同様）５０が設けられ、これによって各パンチ部材４０ａ〜４０ｄに回転運動が伝達される。

歯車伝動部材５０は、図１に全体構成を、図４に詳細構成を示すように複数のパンチ部材の配列方向（穿孔方向と直交する方向）に所定ストロークで往復動するように構成する。図１に示すように上部フレーム３０に歯車伝動部材５０が図面左右方向に移動可能に組み込まれている。この歯車伝動部材５０にはラック歯車５１が形成され、このラック歯車５１は各パンチ部材４０ａ〜４０ｄの各受動歯車４６と噛合するようになっている。

そして歯車伝動部材５０はその上下方向をカムピン３３のガイド軸部３３ｂと下ガイド３２との間に規制され、またその前後方向を上部フレーム３０の背面と各受動歯車４６との間に規制され（図２（ａ）参照）ている。これによって各パンチ部材４０ａ〜４０ｄの受動歯車４６と歯車伝動部材５０のラック歯車５１とが噛合され、歯車伝動部材５０の移動量に応じて各パンチ部材４０ａ〜４０ｄはそれぞれ所定角度ずつ回転される。

上記歯車伝動部材５０には駆動モータＭが図１に示すように連結されている。上部フレーム３０にブラケット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が歯車伝動部材５０のラック歯車５１に歯合してある。従って駆動モータＭの正逆転で歯車伝動部材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。

［歯車伝動部材の位置検出］
上記歯車伝動部材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。その構成を図６（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す。同図（ａ）は駆動モータＭと歯車伝動部材５０の駆動連結部Ｘの構成を示す。同図（ｂ）（ｃ）はポジションセンサの配置構造を示す。

歯車伝動部材５０には、そのラック５１に駆動モータＭのピニオンＧ１が噛合してあり、この歯車噛合部を駆動連結部Ｘとして示す。そしてこの駆動モータＭの正逆転で歯車伝動部材５０は、第１ポジション（左限位置；後述の第１ホームポジションＨＰ１）と第２ポジション（右限位置；後述のリターンポジションＨＰ３）の間で所定ストロークで往復動する。図６（ａ）に示す矢印ａ方向に駆動モータＭを回転するときには歯車伝動部材は引き方向（駆動連結部に接近する方向）に移動し、矢印ｂ方向に回転するときには押し方向（駆動連結部Ｘから遠ざかる方向）に移動することとなる。

この歯車伝動部材５０にはホームポジションを検出する第１センサフラグ５６と、パンチ部材が穿孔動作中であるか否かを検出する第２センサフラグ５５（５５ａ、５５ｂ、５５ｃ）が設けてある。第１センサフラグ５６の位置を検出する第１ポジションセンサＳｐ１と第２ポジションセンサＳｐ２が上部フレーム３１に設けられている。

このポジションセンサＳｐ１が「ＯＮ」、Ｓｐ２が「ＯＦＦ」のとき第１グループ（２穴穿孔）のパンチ部材４０ｂ、４０ｃが穿孔開始する基点（第１ホームポジションＨＰ１）に配置されている。また、ポジションセンサＳｐ１が「ＯＦＦ」、Ｓｐ２が「ＯＮ」のとき第２グループ（４穴穿孔）のパンチ部材４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄが穿孔開始する基点（第２ホームポジションＨＰ２）に配置されている。

また、センサＳｐ１が「ＯＦＦ」、Ｓｐ２が「ＯＦＦ」のとき第２グループ（４穴穿孔）のリターンポジションＨＰ３に配置されている。そして後述する制御手段は、第１ホームポジションＨＰ１と第２ホームポジションＨＰ２間で往復動するときには第１グループの穿孔を実行し、第２ホームポジションＨＰ２とリターンポジションＨＰ３間で往復動するときには第２グループの穿孔を実行するように位置設定されている。

また、第２センサフラグ５５（５５ａ、５５ｂ、５５ｃ）を検出する第３ポジションセンサＳｐ３が上部フレーム３１に設けられ、歯車伝動部材５０がパンチ動作の実行中であるか否かを検出するようになっている。図示の形態ではセンサＳｐ３が「ＯＦＦ」のとき穿孔動作中を、「ＯＦＦ」のときには穿孔待機位置にフラグ設定されている。

更に駆動モータ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。このエンコードセンサＳｅは、モータ回転軸の回転角度を検出し、モータの回転方向と回転数を制御する。

次に図７に従って上記センサの動作状態を説明する。図７（ａ）は歯車伝動部材５０が第１ホームポジションＨＰ１に位置し、ポジションセンサＳｐ１「ＯＮ」、Ｓｐ２「ＯＦＦ」、Ｓｐ３「ＯＮ」の状態である。この第１ホームポジションＨＰ１は歯車伝動部材５０が左限位置（図示実施形態の場合）であり、図３（ｂ）に示すように第１グループ（２穴穿孔）の穿孔動作開始位置に設定されている。また、同図（ｃ）は第２ホームポジションＨＰ２に位置し、このときポジションセンサＳｐ１「ＯＦＦ」、Ｓｐ２「ＯＮ」、Ｓｐ３「ＯＮ」の状態である。この第２ホームポジションＨＰ２は歯車伝動部材５０が図３（ｂ）に示すように第２グループ（４穴穿孔）の穿孔動作開始位置に設定されている。また、同図（ｅ）は、リターンポジションＨＰ３に位置し、このときポジションセンサＳｐ１「ＯＦＦ」、Ｓｐ２「ＯＦＦ」、Ｓｐ３「ＯＮ」の状態である。このリターンポジションＨＰ３は歯車伝動部材５０が右限位置であり、図３（ｂ）に示すように第２グループ（４穴穿孔）の穿孔動作終了位置に設定されている。

従って歯車伝動部材５０を第１ホームポジションＨＰ１と第２ホームポジションＨＰ２の間で往復動するときには第１グループのパンチ部材が穿孔動作を繰り返す。また歯車伝動部材５０を第２ホームポジションＨＰ２とリターンポジションＨＰ３の間で往復動するときには第２グループのパンチ部材が穿孔動作を繰り返すこととなる。

以下図７に従って穿孔動作状態を説明する。装置起動時にイニシャライズ動作として歯車伝動部材５０を各ポジションセンサがＳｐ１「ＯＮ」、Ｓｐ２「ＯＦＦ」、Ｓｐ３「ＯＮ」となるまで駆動モータを回転し、この状態を検出したときモータを停止する。この位置で歯車伝動部材５０は第１ホームポジションＨＰ１に設定される。

次に制御手段は穿孔指示信号を受信すると駆動モータを予め設定された回転方向に回転する。この回転で歯車伝動部材５０は図示矢印ａ方向に移動し、同図（ｂ）の状態となる。この状態ではポジションセンサＳｐ１「ＯＮ」、Ｓｐ２「ＯＮ」、Ｓｐ３「ＯＦＦ」となり、２穴孔開け動作の動作中を検出する。そして更に歯車伝動部材５０が矢印ａ方向に移動し、同図（ｃ）の状態となる。このときポジションセンサＳｐ１「ＯＦＦ」、Ｓｐ２「ＯＮ」、Ｓｐ３「ＯＮ」となり、歯車伝動部材５０は第２ホームポジションＨＰ２の状態となる。この状態でシートには２穴穿孔が終了する。

複数のシートに連続して穿孔するときには、制御手段は駆動モータＭを逆回転させて第２ホームポジションＨＰ２から第１ホームポジションＨＰ１に向けて歯車伝動部材５０を図示矢印ｂ方向に回転する。そして同図（ａ）の各ポジションセンサがＳｐ１「ＯＮ」、Ｓｐ２「ＯＦＦ」、Ｓｐ３「ＯＮ」になったとき駆動モータＭを停止する。この状態で２枚目のシートに第１グループの穿孔が施される。

上述の図７（ａ）（ｂ）（ｃ）の状態を、穿孔開始の最初のシートは矢印ａ方向に、２枚目のシートは矢印ｂ方向に往復移動する過程でシートに穿孔する。従って奇数番目（１、３、５、・・・）のシートは矢印ａ方向（引き方向）に、偶数番目のシート（２、４、６、・・）は矢印ｂ方向（押し方向）に移動する過程でシートに穿孔する。

次に、第２グループ穿孔（４穴穿孔）の場合には、制御手段は同図（ｃ）の状態に歯車伝動部材５０を第２ホームポジションＨＰ２に位置設定する。この状態は各ポジションセンサがＳｐ１「ＯＦＦ」、Ｓｐ２「ＯＮ」、Ｓｐ３「ＯＮ」で位置検出される。そこで制御手段は穿孔指示信号を受けて駆動モータＭを所定方向に回転する。すると歯車伝動部材５０は図７（ｃ）の状態から矢印ａ方向に移動し、同図（ｄ）の状態にポジションセンサＳｐ１「ＯＦＦ」、Ｓｐ２「ＯＮ」、Ｓｐ３「ＯＦＦ」となり、４穴孔開け動作の動作中を検出する。

更に歯車伝動部材５０が矢印ａ方向に移動すると同図（ｅ）の状態となる。このときポジションセンサＳｐ１「ＯＦＦ」、Ｓｐ２「ＯＮ」、Ｓｐ３「ＯＮ」となり、歯車伝動部材５０はリターンポジションＨＰ３の状態となる。この状態でシートには４穴穿孔が終了する。

そこで先と同様に複数のシートに連続して穿孔するときには、制御手段は同図（ｅ）の状態から駆動モータＭを逆回転させてリターンポジションＨＰ３から第１ホームポジションＨＰ１に向けて歯車伝動部材５０を図示矢印ｂ方向に回転する。そして同図（ｃ）の各ポジションセンサがＳｐ１「ＯＦＦ」、Ｓｐ２「ＯＦＦ」、Ｓｐ３「ＯＮ」になったとき駆動モータＭを停止する。この状態で２枚目のシートに第２グループの穿孔が施される。

そして同図（ｃ）（ｄ）（ｅ）、次いで同図（ｅ）（ｄ）（ｃ）の順に歯車伝動部材５０を矢印ａ方向とｂ方向に往復移動することによって奇数番目（１、３、５、・・・）のシートは矢印ａ方向（引き方向）に、偶数番目のシート（２、４、６、・・）は矢印ｂ方向（押し方向）に移動する過程でシートに穿孔する。

このように本発明は、第１グループのパンチ部材４０に穿孔動作させるとき、第１ホームポジションＨＰ１から歯車伝動部材５０を矢印ａ方向の引き方向に移動するようにホームポジション設定がなされている。これと共に第２グループのパンチ部材４０に穿孔動作させるときも第２ホームポジションＨＰ２から歯車伝動部材５０を矢印ａ方向の引き方向に移動するようにホームポジション設定されている。

上述のホームポジション設定によって、パンチ部材４０は最初のシートに穿孔動作するときは、第１第２グループいずれも歯車伝動部材５０は引き方向（駆動連結部Ｘに接近する方向）に移動することとなり、複数のシートに連続穿孔するとき、最初のシートは歯車伝動部材５０の引き方向移動で穿孔する。このためパンチ部材４０には押し方向（駆動連結部Ｘから遠ざかる方向）移動に比べて大きい（図示実施形態では約１．３倍）剪断力が付与される。

図１０（ｂ）は上述の実施形態において同一シートに同一数（４穴）の穿孔を施すときの穿孔負荷を計測した結果を示し、同図中のｔａは歯車伝動部材５０を引き方向に移動したときの駆動負荷特性を、ｔｂは押し方向に移動したときの駆動負荷特性を示す。この実験データから歯車伝動部材５０を引き方向に移動する過程で穿孔動作するときの最大剪断力（ｔａ）は、押し方向で移動するときの最大剪断力（ｔｂ）の約１．３倍となる。

以上、本発明の一実施形態として、（１）所定ストロークで往復動する歯車伝動部材５０でパンチ部材４０に穿孔運動を伝達する際に、歯車伝動部材５０が最初に移動する方向を引き方向（駆動連結部Ｘに接近する方向）にホームポジションＨＰ１（ＨＰ２）を設定する。これによって複数のシートに連続して穿孔するとき最初のシートの穿孔は歯車伝動部材５０が引き方向移動で大きな剪断力伝達する状態で実行される。これは連続して穿孔するシートの最初に表紙シートとして厚紙、プラスチックシートなどが供給された場合に穿孔不良を引き起こすことがない。

次に本発明の実施形態として、複数のシートに連続して穿孔処理する場合に（２）最初のシートの穿孔と、最後のシートの穿孔を、「歯車伝動部材５０の引き方向移動」で実行するように構成する。これは前述の場合と同様に歯車伝動部材５０のホームポジション設定で最初のシートの穿孔動作を引き方向に設定する。

これと共にシートのジョブ終了信号（例えば上流側に位置する装置のジョブ終了）を受けて最後のシートを「歯車伝動部材５０の引き方向移動」で実行する。この場合にはジョブ終了信号で歯車伝動部材５０をリセットし、初期のホームポジションに位置設定（イニシャライズ動作）する。これによって一連のシートの最初と最後に表紙シートが位置し、これが厚紙シートであっても良好な穿孔が可能となる。

更に本発明の実施形態として、後述する制御手段に穿孔シートの厚さ情報を認識する手段を設ける。この認識手段は、例えばシート穿孔装置１０の上流側に画像形成装置Ｂが配置されている場合には、画像形成するシートの厚さ情報を画像形成装置から受信する。

そして上記認識手段で穿孔するシートが「厚紙シート」のときには、その穿孔動作実行前に歯車伝動部材５０をリセットし、初期のホームポジションに位置設定する。これによって連続するシートの中間に厚紙シートが含まれていても常に良好な穿孔動作が可能となる。

［動作説明］
次に図９のフローチャートに基づいてパンチ動作を説明する。装置電源が投入され、装置が起動する（Ｓｔ１００）と制御手段はイニシャライズ動作を行う。このイニシャライズ動作で歯車伝動部材５０を第１ホームポジションＨＰ１（ポジションＨＰ２若しくはポジションＨＰ３であってもよい）に位置決めする（Ｓｔ１０１）。これは前述のポジションセンサＳｐ１、Ｓｐ２及びＳｐ３の検出信号に従って駆動モータＭを回転制御する。

次に制御手段（例えば制御ＣＰＵ）は例えば後述する後処理装置Ｃから２穴穿孔（第１グループ穿孔；以下同様）であるか４穴穿孔（第２グループ穿孔；以下同様）であるか孔開けモードの選択信号（Ｓｔ１０２）を受ける。このコマンド信号で２穿孔のときには歯車伝動部材５０を第１ホームポジションＨＰ１に、４穴穿孔のときには第２ホームポジションＨＰ２に位置移動（Ｓｔ１０３）し、その後駆動モータＭを停止して待機する。

そこで制御手段は、後処理装置Ｃから穿孔指示信号を受けると穿孔シートが厚紙シートであるか否かを判断する（Ｓｔ１０４）。この判断は最初のシートの時にはこれを判断することなく次ステップに移行する。そこで制御ＣＰＵはシートのセット信号を受けて駆動モータＭを所定角度回転する（Ｓｔ１０５）。この回転で歯車伝動部材５０は引き方向に移動し、パンチ部材は穿孔動作を実行する（Ｓｔ１０６）。

シートに穿孔動作が完了すると、これを前述のフラグ５５と第３ポジションセンサＳｐ３が検知（Ｓｔ１０７）し、その穴開け終了信号を受けると、次シートが存在するか否か信号を後処理装置Ｃから受ける（Ｓｔ１０８）。そして次シートが存在するときにはステップＳｔ１０４に戻り、穿孔指示信号を待つ。このステップＳｔ１０４で次シートが厚紙シートであるときにはステップＳｔ１０３に戻り、歯車伝動部材５０をホームポジションに位置移動する。

この動作の後、先と同様に次シートに穿孔する（Ｓｔ１０６）。そしてステップＳｔ１０８で次シートが存在しないときには、穴開け終了する。

［画像形成装置の構成］
次に本発明に係わる画像形成装置Ｂの構成を図８に従って説明する。図８に示す画像形成システムは、シートに順次印刷を施す画像形成装置Ｂと、その下流側に付設された後処理装置Ｃとから構成されている。穿孔装置Ａはパンチユニットとして後処理装置Ｃに内蔵されている。

画像形成装置Ｂは複写機、プリンタ、印刷機など種々の構造のものが採用可能であるが図示のものは静電印刷装置を示す。この画像形成装置Ｂはケーシング１内に給紙部２と、印字部３と、排紙部４と制御部（図示せず）とが内蔵されている。給紙部２にはシートサイズに応じた複数のカセット５が準備され、制御部から指示されたサイズのシートが給紙経路６に繰り出される。この給紙経路６にはレジストローラ７が設けられ、シートを先端揃えした後所定のタイミングで下流側の印字部３に給送する。

印字部３には静電ドラム１０が設けられ、このドラム１０の周囲には印字ヘッド９、現像器１１、転写チャージャ１２などが配置されている。そして印字ヘッド９は例えばレーザ発光器などで構成され、静電ドラム１０上に静電潜像を形成し、この潜像に現像器１１でトナーインクを付着し、転写チャージャ１２でシートに印刷する。この印刷シートは定着器１３で定着され排紙経路１７に搬出される。排紙部４には上記ケーシング１に形成した排紙口１４と排紙ローラ１５が配置されている。尚図示１６は循環経路であり、排紙経路１７からの印刷シートをスッチバック経路で表裏反転した後再びレジストローラ７に送り、印刷シートの裏面に画像形成する。このように片面若しくは両面に画像形成された印刷シートは排紙口１４から排紙ローラ１５で搬出される。

尚図示２０はスキャナユニットであり、上記印字ヘッド９で印刷する原稿画像を光学的に読み取る。その構造は一般的に知られているように原稿シートを載置セットするプラテン２３と、このプラテン２３に沿って原稿画像をスキャンするキャリッジ２１と、このキャリッジ２１からの光学像を光電変換する光学読取手段（例えばＣＣＤディバイス）２２とから構成されている。また図示のものは原稿シートを自動的にプラテンに給送する原稿送り装置２５がプラテン２３上に装備してある。

そこで上記画像形成装置Ｂの排紙口１４には後処理装置Ｃが連設してある。この後処理装置Ｃはシート搬送経路２６と、この搬送経路２６に配置したパンチユニット２７と排紙スタッカ２８とから構成されている。シート搬送経路２６にはパンチユニット２７の上流側に整合手段２６ａが設けられ、シート後端を整合する。また搬送経路２６には正逆転ローラ２６ｂが配置され、搬入口２６ｃからのシートを整合手段２６ａに突き当て整合し、同時にこの正逆転ローラ２６ｂはパンチユニット２７からシートを排紙スタッカ２８に搬出する。図示Ｓｉはシート検知センサである。尚パンチユニット２７は先に説明した図１に示す装置若しくは図８及び図１０に示す装置で構成されている。

このように構成された後処理装置Ｃは画像形成装置Ｂから印刷済のシートを搬入口２６ｃから受け取り、シート後端をシート検知センサＳｉで検知し、シート後端が整合手段２６ａを通過したタイミングで正逆転ローラ２６ｂを逆転（図示反時計方向）する。するとシートはスイッチバックされシート後端が整合手段２６ａに突き当て整合される。この整合後に正逆転ローラ２６ｂは停止し、シートをその位置に保持する。この状態でパンチユニット２７は駆動モータＭを駆動して前述の穿孔動作を実行する。穿孔動作の実行後は前述のポジションセンサＳｐ１からのエンド信号で正逆転ローラ２６ｂを図示時計方向に回転しパンチ穴を施されたシートを排紙スタッカ２８に搬出する。尚この後処理装置Ｃには、図示しないがステープルユニット、スタンプユニットなどが装置仕様に応じて組み込まれる。

１０ 穿孔装置
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 カムフォロア部材（カムピン）
３５ 下部フレーム（ダイプレート）
３８ 刃受孔（ダイ）
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
４４ 円筒カム（カム手段）
４５ カム溝
４５ａ、４５ｄ カム溝（第１、第４パンチ部材）
４５ｂ、４５ｃ カム溝（第２、第３パンチ部材）
４５θ 傾斜カム面
４６ 受動歯車
５０ 歯車伝動部材
５１ ラック歯車
５４ エンコーダ
Ｓｅ エンコードセンサ
Ｍ 駆動モータ
Ｘ 駆動連結部

Claims (7)

1. ベースフレームと、
   前記ベースフレームに所定間隔で直線方向に配列された複数のパンチ部材と、
   前記複数のパンチ部材を上下動する駆動手段と、
   前記駆動手段を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記駆動手段は、
   正逆転可能な駆動モータと、
   前記パンチ部材の配列方向に所定ストロークで往復動可能に配置された伝動部材と、
   前記伝動部材に配置され、前記駆動モータの回転運動を直線運動として伝達する歯車を有する駆動連結部と、
   前記伝動部材に形成され、直線往復動を前記各パンチ部材に回転運動として伝達するラックと、
   で構成され、
   前記制御手段は、
   前記パンチ部材で連続するシートに穿孔する際に、最初の穿孔時又は厚紙シートの穿孔時には、前記伝動部材のラックが前記駆動連結部に接近する引き方向に移動するように前記駆動モータの回転方向を設定することを特徴とするシート穿孔装置。
2. 前記制御手段は、
   複数シートに穿孔動作を連続して実行する際に、最初の穿孔時と最後の穿孔時には、前記伝動部材のラックが前記駆動連結部に接近する引き方向に移動す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. 前記制御手段は、
   穿孔シートの厚さ情報を認識する手段が設けられていると共に、
   複数シートに穿孔動作を連続して実行する際に、
   厚紙シートの穿孔時には、前記伝動部材のラックが前記駆動連結部に接近する引き方向に移動す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. 前記複数のパンチ部材と前記ベースフレームとの間には、
   一方に傾斜カム面を有するカム手段が、
   他方にこの傾斜カム面と係合するカムピンが設けら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. 前記伝動部材は、
   第１第２のポジションのうち前記駆動連結部の遠方に位置するポジションをホームポジションに設定され、
   前記制御手段は、
   装置のイニシャライズ動作時に前記伝動部材をホームポジションに位置決めするように構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシート穿孔装置。
6. 前記伝動部材は、
   前記ストローク内に設定された第１第２のポジションホルダで往復駆動するとき穿孔動作を実行することを特徴とする請求項１に記載のシート穿孔装置。
7. シート上に画像を形成する画像形成装置と、
   この画像形成装置からのシートを所定の処理位置に搬送セットする搬送手段と、
   前記処理位置に配置され前記シートに穿孔処理を施すシート穿孔装置と、
   前記処理位置からシートを搬出する排紙手段と、
   を備え、
   前記シート穿孔装置は請求項１乃至６のいずれか１項に記載の構成を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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