(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
複写機あるいはプリンタ等の画像形成装置では、近年、これに一体化して種々の用紙後処理を行う用紙処理装置を連結してシステムとして使用する画像形成システムが普及している。このような画像形成システムでは、用紙処理装置に設定された機能に応じて画像形成済みの用紙に様々な操作や加工を行うことができる。
【0003】
その中で例えば特開2007−098546号公報(特許文献1)に開示されているような穿孔装置が知られている。この穿孔装置は、一端にパンチ刃部が、周面に半径方向外側に突出するピンが設けられたパンチングロッドと、前記ピンが挿通され係合するピンガイドが設けられたガイド部材とを備え、前記ピンガイドは、前記パンチングロッド穿孔方向側の端部が、パンチングロッドが前記ピンとピンガイドとによって案内されて穿孔方向に移動し、前記パンチ刃部が穿孔対象物に当接後、さらに穿孔方向に移動しながら軸線回りに回転することとなる方向を指向する装置である。
【0004】
この種の穿孔装置では、一般に、上ガイド、下ガイドおよびダイの同軸度を出し、パンチピン(パンチングロッド)が上ガイドと下ガイドに併せて上下することによってパンチピンがダイに貫通するようになっている。パンチ組立時には、ダイと下ガイドの同軸度を合わせてからパンチピンを組み込み、上ガイドを固定する方式を取っている。そのため、上ガイドが下ガイドとダイに対して同軸度が出ているかどうかは不明である。
【0005】
ただし、実工程では、部品精度と組立精度を上げることによって設計計算上同軸度を出し、同軸度が出ていると仮定して組み立ている。その際、パンチピン側面に穴を空け、その穴に平行ピンを挿し込むことによってパンチピンを保持している。
【0006】
特許文献1に記載された穿孔装置では、組立方法については記載されていないが、周面に半径方向外側に突出するピンが設けられ、このピンがピンガイドに沿って移動することから、同様であると考えられる。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明は、ダイと上側フレーム(ガイド下およびガイド上)のガイド孔の同軸度を確保した後にパンチピンを上側フレームに装着できるようになっている。その際、パンチピンが平行ピンに頼ることなく下ガイドに対して自立できるように構成している。
【0014】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【0015】
図1は、本発明の実施形態に係る穿孔装置の要部を示す正面図、
図2は上側および下側のフレームを省略したときのパンチピン回りの斜視図、
図3はパンチピンとハウジングを示す斜視図、
図4はガイド下とハウジングの関係を示す斜視図、
図5はガイド下にハウジングを装着したときの状態を示す斜視図、
図6は
図5の正面図である。
【0016】
穿孔装置は画像形成装置の後段に連結された用紙処理装置(用紙後処理装置)に備えられ、画像形成後の用紙に対して穿孔処理を行う装置である。通常、穿孔装置を含む用紙後処理装置とその前段に設けられた画像形成装置とによって構成される画像形成システムにおいて、整合装置、綴じ装置、折り装置などとともにユーザのオプションとして設けられる。
【0017】
図1において、穿孔装置1は、上側フレーム10、下側フレーム14、ハウジング15、パンチピン16、ブラケット17およびスライドアーム18から基本的に構成されている。
【0018】
上側フレーム10は、ガイド上11およびガイド下12を備え、ガイド上11は、ガイド下12の上部に連結される。ガイド上11には、後述のパンチ部材としてのパンチピン16の上段部に対応する最大径部16aが挿入可能な図示しない第2のガイド孔が設けられている。ガイド下12は、断面コの字型のチャンネル形状に形成されている。
【0019】
図4に示すようにガイド下12の底面12aには
図3に示すパンチピン16の最小径部(下段部)16cが挿入される第1のガイド孔12bと、ハウジング15の下端面15cから若干突出した被支持部15aを支持する凹部(座繰り面)12cが形成されている。第1のガイド孔12bの直径D1は最小径部16cの直径φ1より若干大径に設定されている。前記被支持部15aは円筒形の端面形状に形成され、凹部12cの直径D2は被支持部15aの直径φ2よりも若干大径に形成されている。
【0020】
これにより、ハウジング15のラック15bの下側の端面15hはガイド下12の底面12aから若干離間した位置で回転可能となる。なお、被支持部15aの軸方向の寸法と凹部12cの深さ寸法がこのように若干離間するような寸法関係に設定されている。すなわち、前記若干突出した部分の突出量は凹部12cの凹み量より少し多くなっている。
【0021】
ガイド下12の側面には、
図5に示すように当該対向する側面12dからそれぞれ内側に切り起こした一対のガイド部12eが形成されている。切り起こしたガイド部12eの互いに対向する端面部は略半円状に切り欠かれている。対向する端面間の距離D3は、パンチピン16の中段部16bが干渉することなく挿通され、ハウジング15の上側の端面15fの最大径φ3よりも小さい径に設定されている。
【0022】
また、ガイド下12の上端面には、側面12dから立ち上がった部分が折り曲げられて形成された一対の第1の固定片12gが設けられている。第1の固定片12gは、ガイド上11を固定するためのもので、ガイド上11の下面にも同様の形状の図示しない第2の固定片が設けられている。第1の固定片12gは、ガイド上11を固定する図示しないボルトがねじ込まれる雌ねじ12fを備えている。ガイド上11の第2の固定片には、ボルトが挿通される挿通孔が形成され、ガイド下12とガイド上11の位置決めが終了した後、ボルトにより固定される。さらに、ガイド上11の上板11aには、第1の固定片12gに形成された雌ねじ12fと同様の雌ねじが切られ、
図2に示すブラケット17がボルト17aによって
図1に示すようにして取り付けられる。
【0023】
下側フレーム14には、パンチピン16の最小径部16cが貫通し、用紙に孔を開けるときの受けとなるダイ13が形成されている。
【0024】
パンチピン16は、
図3に示すように上部から最大径部(上段部)16a、中段部16b、最小径部(下段部)16cの3段構造となっており、後述の昇降駆動機構により昇降動作を行い、下降時に孔開け動作を行う。最大径部16aには、いわゆるDカットが施され、円周側面の一部が長手方向に延びる平面部16dとなっている。
【0025】
中段部16bの外周面には、雄ねじ16fが切られており、回転部材としてのハウジング15の中心孔15dの内面に切られた雌ねじ15eにねじ込まれ、昇降することが可能なように両者のピッチおよびねじの歯型が設定されている。
【0026】
最小径部16cは前述のようにハウジング15の中心孔15dおよびガイド下12の底板12aの第1のガイド孔12bを通って下側フレーム11のダイ13内に挿入可能であって、しかもダイ13とは用紙を切断可能な嵌め合い寸法に、また、第1のガイド孔12bとはダイ12との同軸性を保持できる嵌め合い寸法なっている。
【0027】
ハウジング15は外周部にピニオン15bが形成され、軸芯を中心軸として形成された中心孔15dの内周に前述のように雌ねじ15eが切られ、パンチピン16の中段部16bの雄ねじ16f部がねじ込まれる。
【0028】
スライドアーム18は
図2に示すようにパンチピン16が位置する側の面にラック18aが切られ、ハウジング15のピニオン15bと噛み合うようになっている。これによりスライドアーム18が図示しない駆動機構によって
図2において左右方向に移動すると、ハウジング15が回転する。すなわち、スライドアーム18はハウジング15を回転させる回転駆動手段である。
【0029】
ブラケット17は、
図1および
図2から分かるように、ボルト17aによってガイド上11に取り付けられ、端面17bがパンチピン16の平面部16dに突き当たり、パンチピン16の回転を阻害する機能を有する。
【0030】
パンチピン16を上側フレーム10に組み込む場合、例えば、以下のような手順で行われる。
(1) 下側フレーム14のダイ13に対してガイド下12の第1のガイド孔12bの中心を合わせ、下側フレーム14と上側フレーム10のガイド下12を位置決めし、下側フレーム14にガイド下12を取り付ける。
【0031】
(2)
図5に示すようにハウジング15をガイド下12の底面12aの凹部12c上にセットする。この場合、底面12aとガイド部12eの下面12間隔d1は、ハウジング15の長手方向の寸法d2よりも大きく設定され、底面12aとガイド部12eの間から底面12aに沿ってハウジング15を挿入し、ハウジング15の被支持部15aを凹部12c内に嵌め込む。このときの嵌め合い寸法は、いわゆるゆるみばめの関係にあり、両者間には移動防止程度の余裕が設けられている。
【0032】
(3) ガイド上11の第2のガイド孔とガイド下12の第1のガイド孔12bの中心を合わせ、ガイド下12の上にガイド上11を取り付ける。この取り付けは、ガイド下12の第1の固定片12gにガイド上11の第2の固定片を合わせ、ボルトの締め付けにより行われる。
【0033】
(4) (3)の状態からパンチピン16を第2のガイド孔からハウジング15の中心孔15dに挿入し、最小径部16cを第1のガイド孔12bに挿入する。
【0034】
(5) パンチピン16の中段部16bの下端がハウジング15の中心孔15dに至ると、パンチピン16を回転させる。この回転により、中段部16bの外周に切られた雄ねじ16fが中心孔15dの内周に切られた雌ねじ15eにねじ込まれる。
パンチピン16をガイド上11から雌ねじ15eにねじ込む際はハウジング15がガイド上11に隠れて見えないため、ハウジング15の位置をある程度位置決めしておく必要がある。そこで前述のようにガイド下12に座繰り状の凹部12cを設け、その凹部12cよりも少し小さめの径の被支持部15aをハウジング15の下面に設けている。これにより、ハウジング15がガイド下12の底面12a上で左右に転がることなく位置決めすることができる。
【0035】
(6) パンチピン16をさらに回転させると、パンチピン16はねじのピッチに従って下降し、最小径部16c先端のパンチ刃部16eが第1のガイド孔12b部に至る。その際、ハウジング15の中心は前述のように移動防止程度の余裕が設けられてはいるが、第1のガイド孔12bの中心とほぼ一致しているので、特に調整しなくとも最小径部16cは第1のガイド孔12bに挿入される。このとき(1)でダイ13と第1のガイド孔12bの中心が合わされていることからダイ13とパンチピン16の同軸度は確保されている。また、パンチピン16は中段部16bの雄ねじ16fがハウジング15の雌ねじ15eにねじ込まれているので、パンチピン16は自立している。
【0036】
(7) パンチピン16が自立した状態で、ブラケット17の端面17bを平面部16dに突き当て、パンチピン16を回転不能な状態にしてボルト17aでガイド上11の上面11aに固定する。
【0037】
なお、スライドアーム18は、ラック18aがハウジング15のピニオン15bと噛み合うように組み付けられるが、組み上がった後でも、
図5の段階でもよい。また、後述するタイミングベルト(
図7)あるいは紐(
図8)を使用してハウジング15を回転させる場合には、後から組み付けることができないので、
図5の段階で組み付ける。
【0038】
また、前記(1)から(7)の工程は、一例であって、最初に上側フレーム11と下側フレーム12の位置決めを行い、ハウジング15を凹部12cにセットし、その後、パンチピン16を上からハウジング15に挿入するという手順を踏めば、後の工程は任意である。
【0039】
以上のようにして組み上げられた穿孔装置1は、
図2に示すようにスライドアーム18が図において左右に移動するとハウジング15が回転する。ハウジング15回転すると、その回転力がハウジング15の中心孔15dの内面に切られた雌ねじ15eによりパンチピン16に伝達される。パンチピン16はブラケット17により回転を規制されているので、パンチピンに16に伝達された回転力はパンチピン16の軸方向の力、言い換えれば上下方向への力に変換される。その際、パンチピン16はガイド上11により最大径部16aが、ガイド下12により最小径部16cがガイドされているため、精度よく上下運動を行うことができる。
【0040】
このとき、ハウジング15の中心軸とガイド上11の第2のガイド孔、ガイド下12の第1のガイド孔12bの中心軸を無理に合わせようとするとパンチピン16が前記ガイド孔あるいはハウジングの接触位置をかじってしまうため、言い換えればこすれて食い込むようになるため、ハウジング15は位置を固定せず回転力を伝えるだけのフローティング機構となっている。
【0041】
すなわち、
図1および
図6に示すように、パンチピン16を精度よく上下させるためにガイド上11およびガイド下12のガイド孔にパンチピン16を嵌合させているが、前述のようにかじってしまうと、パンチピン16が上下できなくなる。そこでガイド部12eの下面12hとハウジング15の上端面15fの間に隙間d3が設けられている。これにより、ハウジング15がガイド下12の凹部12cとガイド部12eの下面12hとの間でフローティングし、こすれて食い込むことがないので、かじりを防止することができる。
【0042】
また、スライドアーム18のラック18aによりハウジング15が回転し、パンチピン16が軸方向に上下動するが、パンチピン16の下降時に用紙にパンチ刃部16eが当たると、反力によりパンチピン16を上に持ち上げる力が発生する。そして、その力がハウジング15を持ち上げる力となり、ハウジング15を上に持ち上げる。前記ガイド部12eは、その持ち上がりを押さえるための押さえ部材としても機能する。
【0043】
図7および
図8はハウジング15の回転駆動機構の例を示す図である。
図2では、ハウジング15はスライドアーム18の往復運動によって回転させられ、パンチピン16が上下動する。これに対し、
図7はタイミングベルト21を使用し、
図8は紐22を使用してハウジング15を回転駆動し、パンチピン16を上下動させる例である。
【0044】
タイミングベルト21を使用する場合には、ハウジング15にタイミングベルト21を巻き付け、タイミングベルト21を駆動する図示しない駆動源(駆動モータ)の駆動力をハウジング15に伝達する(矢印AR1方向)。これにより、ハウジング15が矢印R1方向に回転する。この回転によりパンチピン16が上下動する。複数のパンチピン16を同期させて上下動させる場合には、端部に位置するスライドピン21のハウジング15は
図7のようにし、他のスライドピン21については
図2のスライドアーム18のようにしてハウジング15のピニオン15と両側面側で噛み合わせ、駆動力を伝達する。その際、隣接するパンチピン16の間に加圧ローラを配置してタイミングベルト21を内側に加圧すれば、タイミングベルト21の歯とピニオン15bとの噛み合いを確保することができる。
【0045】
なお、タイミングベルト21に代えて歯が切られていないベルトを使用し、ベルト表面とピニオン15a間の摩擦力によってハウジング15を回転させることもできる。さらに、ピニオン15aに代えてプーリとすることも可能である。
【0046】
紐22を使用する場合には、ハウジング15をプーリ15gとし、プーリ15gの表面に紐22を巻き付け、他端側に同様に巻き付けたプーリを駆動源(駆動モータ)によって回転させ、紐22を矢印AR1方向に移動させれば、プーリ15gが矢印R1方向に回転する。この回転によりパンチピン16が上下動する。複数本の場合は、
図8に示したように紐22を巻き付けたパンチピン16を並設すれば、1つの駆動源によって駆動することができる。
【0047】
その際、紐22は連続的に巻き付けてもよいし、
図8に示すように端部をプーリ15gの表面の固定し、一方を時計回り方向に、他方を反時計回り方向に巻き付けて使用することもできる。
【0048】
なお、本実施形態では、パンチピン16の外周部に雄ねじ16fを形成し、ハウジング15に雌ねじ15eを形成しているが、前者をボール溝とし、後者側にボールを配置して回転動作を軸方向の動作に変換することもできる。
【0049】
以上のように、本実施形態によれば、以下のような効果を奏する。
【0050】
1) 外周部に雄ねじ16fが形成されたパンチピン16と、雄ねじ16fがねじ込まれる雌ねじ15eが形成されたハウジング15と、パンチピン16を支持する上側フレーム10と、上側フレーム10のガイド下12に形成され、ハウジング15の下端面15cの周方向を規制した状態で当該下端面15cを軸方向で支持するとともに、中央部にパンチピン16の下端部である最小径部16cを往復動可能にガイドする第1のガイド孔12bが形成された凹部12cと、パンチピン16と協働して用紙に孔を開けるダイ13を有する下側フレームと、第1のガイド孔12bとダイ13との中心を合わせた後、上側フレーム10と下側フレームを相対的に固定し、前記凹部12cにハウジング15を装着するので、第1のガイド孔12b、ダイ13およびハウジング15の中心が合った状態でパンチピン16を装着することができる。
これにより、ダイ13と上側フレーム10の第1のガイド孔12bの同軸度を確保した後に自立した状態でパンチピン16を容易に組み立てることができる。
【0051】
2) 凹部12c上にハウジング15を載せ、上側フレーム10側からハウジング15の雌ねじ15eにパンチピン16の雄ねじ16fをねじ込んでパンチピン16の下端部である最小径部16cをハウジング15の下端面15cから第1のガイド孔12bに挿入してパンチピン16を上側フレーム10に取り付けることができるので、パンチピン16の保持が平行ピンに頼ることなく、パンチピン16自身がハウジング15にねじ込まれることにより自立し、容易な組立が可能になる。
【0052】
3) パンチピン16が最も大径の上段部(最大径部16a)と、最も小径の下段部(最小径部16c)と、最大径部16aと最小径部16cの中間部にあって両者の中間のサイズの径に形成され、雄ねじ16fが外周部に形成された中段部16bとを備えているので、最大径部16aと最小径部16cでガイド孔に挿入されてガイドされ、中段部16bで昇降駆動可能なので、高い穿孔位置精度で穿孔動作が可能になる。
【0053】
4) 上側フレーム10が最小径部16cをガイドする第1のガイド孔12bと、最大径部16aをガイドする第2のガイド孔の2個所でガイドされるので、高い穿孔位置精度を確保することができる。
【0054】
5) ハウジング15を回転させるスライドアーム18と、パンチピン16の回転を阻害するブラケット17と、を備え、スライドアーム18によって駆動されるハウジング15の回転方向の駆動力をブラケット17によって阻害することによってパンチピン16の軸方向の駆動力に変換するので、簡単な機構で穿孔動作が可能になる。
【0055】
6) ハウジング15をラックアンドピニオン機構で駆動するので、ラックを制御することで精度よくパンチピン16の上下方向の位置を決めることができる。
【0056】
7) ハウジング15をベルト21により駆動させているのでベルト21を駆動する駆動源(駆動モータ)のモータ制御により精度よくパンチピン16の上下方向の位置を決めることができる。
【0057】
8) ハウジング15を紐22により駆動させているので紐22を交互に引くように制御することにより精度よくパンチピン16の上下方向の位置を決めることができる。
【0058】
なお、特許請求の範囲における穿孔装置は本実施形態では符号1に、雄ねじは符号16fに、パンチ部材はパンチピン16に、雌ねじは符号15eに、回転部材はハウジング15に、第1の部材はガイド上11およびガイド下12を含む上側フレーム10に、回転部材の端面は下端面15cに、下端部は最小径部16cに、第1のガイド孔は符号12bに、凹部は符号12cに、ダイは符号13に、第2の部材は下側フレーム14に、上段部は最大径部16aに、中段部は符号16bに、下段部は最小径部16cに、第1のガイド部材はガイド下12に、第2のガイド部材はガイド上11に、回転駆動手段はスライドアーム18およびラック15a、タイミングベルト21、並びに紐22に、回転阻害手段はブラケット17に、それぞれ対応する。
【0059】
さらに、本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。