JP5346733B2 - 孔明け装置 - Google Patents
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Description
本発明は、パンチとダイを係合させて、シートに孔を明ける孔明け装置に係り、特に複写機、プリンタ、ファクシミリ、印刷機及びこれらの複合機器等の画像形成装置に付属して用いられ、紙に綴じ孔を明ける孔明け装置に適用して好適な孔明け装置にある。
本出願人等は、パンチの移動方向と直交するカム板の往復動により、パンチを上下動して紙に孔をあける孔明け装置を開発した(例えば特許文献1参照)。本孔明け装置1は、図6に示すように、本体フレーム2を有しており、該本体フレーム2には、カム板3が左右方向に移動自在に支持されると共に、複数個のパンチ6が上下方向に移動自在に支持されている。また、本体フレーム2との間に用紙の通過スペースSを隔ててダイプレート7が配設されており、該ダイプレート7には上記パンチ6に対向してダイ(孔)9・・・が形成されている。上記カム板3には所定間隔を隔てて溝孔からなる複数個のカム10・・・が形成されており、前記各パンチ6にはそれぞれ作動ピン11が植設されている。また、上記本体フレーム2には上下方向に延びる直線状の長孔からなるガイド孔12が形成されており、前記ピン11が上記カム10及びガイド孔12に案内されている。
電動モータ13の回転が減速装置15を介してピニオン16に伝送され、該ピニオン16がラック17に係合して、カム板3を往復動する。該カム板3の往復動により、ピン11がカム10及びガイド孔12に案内されてパンチ6が上下方向に移動し、ダイ孔9との間でスペースSに位置する用紙に孔を明ける。上記パンチ6は、カム板3の一方向移動により、カム10の一端直線部10aに位置する状態で上部分に保持され、カム10のV字状部10bで上下方向に往復動し、他端直線部10cに移動した状態で再び上部分に保持される。この際、上記ピン11が直線状の長孔からなるガイド孔12に案内されるので、パンチ6は、軸線廻りに回転することなく上下方向に移動する。
本孔明け装置1は、設置スペース等の関係で駆動モータ13の容量が、所定の大きさに制限されて、カム板3の推力Qが限られている中で、パンチ6による大きな穿孔力Fを得ようとするには、カム10のV字状部10bの傾斜角(くさび角)αを小さくすることが有効である。
用紙に孔を明けるため必要なパンチの移動距離PLを確保しなければならないので、カム10の傾斜角αを小さくすると、カム板3の移動距離(スライドストローク)SLを大きくする必要がある。このようにカム板3の移動距離SLを大きくすると、穿孔に要する時間が長くなると共に孔明け装置の寸法も大きくなり、最近のプリンタ等の画像形成装置の高速化及び厚紙への穿孔に対応できない。今までと同等な設置スペースで大きな変更を伴うことなく、高性能な孔明け装置の現出が望まれている。
そこで、本発明は、比較的簡単な構成でもって、カム部材の移動距離を増加することなく、確実かつ効率的に被穿孔材に孔を明けることを可能とし、もって上述した課題を解決した孔明け装置を提供することを目的とするものである。
本発明は、パンチ(6)とダイ(9)とを係合させて、被穿孔材に孔をあける孔明け装置において、
前記パンチ(6)の側面から突出するように固定された作動ピン(11)と、
前記パンチの移動方向(例えば上下方向)と直交する方向(例えば左右直線又は揺動方向)に往復動されるカム部材(3)と、
前記カム部材に形成され、前記作動ピン(11)と係合する溝孔からなり、V字状部(10b)、該V字状部の一端から延びる一方の直線部(10a)及び前記V字状部の他端から延びる他方の直線部(10c)を有するカム(10)と、
固定部材(2)に形成され、前記作動ピン(11)を案内する所定形状のガイド孔(21)と、を備え、
前記ガイド孔(21)は、前記カムの直線部(10a,10c)に対応する位置にあって前記作動ピン(11)と適合する幅(a)からなる一端部(21a)と、前記カムのV字状部(10b)に対応する位置にあって、該一端部(21a)から前記カム部材(3)の移動方向の両側に拡がる方向の傾斜面(21c1,21c2)と、を有し、
前記カム部材(3)の移動に基づき、前記カムのV字状部の傾斜面(10b1又は10b2)に前記作動ピン(11)が係合して前記パンチ(6)が軸方向に移動し、被穿孔材に穿孔する穿孔位置(B1又はB2)にて、前記作動ピン(11)が前記ガイド孔(21)の一方の傾斜面(21c1又は21c2)に案内されて、前記パンチ(6)を、その軸線(V−V)廻りに回転すると共に該パンチを軸方向に移動する前記カムの傾斜面の傾斜角(α)を減ずるように作用する(α−β)、
ことを特徴とする孔明け装置にある。
前記パンチ(6)の側面から突出するように固定された作動ピン(11)と、
前記パンチの移動方向(例えば上下方向)と直交する方向(例えば左右直線又は揺動方向)に往復動されるカム部材(3)と、
前記カム部材に形成され、前記作動ピン(11)と係合する溝孔からなり、V字状部(10b)、該V字状部の一端から延びる一方の直線部(10a)及び前記V字状部の他端から延びる他方の直線部(10c)を有するカム(10)と、
固定部材(2)に形成され、前記作動ピン(11)を案内する所定形状のガイド孔(21)と、を備え、
前記ガイド孔(21)は、前記カムの直線部(10a,10c)に対応する位置にあって前記作動ピン(11)と適合する幅(a)からなる一端部(21a)と、前記カムのV字状部(10b)に対応する位置にあって、該一端部(21a)から前記カム部材(3)の移動方向の両側に拡がる方向の傾斜面(21c1,21c2)と、を有し、
前記カム部材(3)の移動に基づき、前記カムのV字状部の傾斜面(10b1又は10b2)に前記作動ピン(11)が係合して前記パンチ(6)が軸方向に移動し、被穿孔材に穿孔する穿孔位置(B1又はB2)にて、前記作動ピン(11)が前記ガイド孔(21)の一方の傾斜面(21c1又は21c2)に案内されて、前記パンチ(6)を、その軸線(V−V)廻りに回転すると共に該パンチを軸方向に移動する前記カムの傾斜面の傾斜角(α)を減ずるように作用する(α−β)、
ことを特徴とする孔明け装置にある。
好ましくは、前記ガイド孔(21)は、前記カムのV字状部(10b)の底部分(U)に対応する位置にあって、前記一端部(21a)より広い幅(b)の他端部(21b)を有し、前記一端部(21a)、両傾斜面(21c1,21c2)及び他端部(21b)にてビン形状を形成してなる。
前記カム部材(3)及び前記パンチ(6)を移動自在に支持する本体フレーム(2)を備え、
該本体フレーム(2)に前記ガイド孔(21)を形成してなる。
該本体フレーム(2)に前記ガイド孔(21)を形成してなる。
なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これにより特許請求の範囲の記載に何等影響を及ぼすものではない。
請求項1に係る本発明によると、被穿孔材に孔を明ける穿孔位置において、作動ピンは、ガイド孔の傾斜面に案内されて、パンチを穿孔方向に移動するカムの傾斜面の傾斜角を減ずるよう作用し、大きな穿孔力Fを得ると共に、パンチ自体が軸線廻りに回転して、上記穿孔力による剪断力(いわゆる押し切り)に、上記パンチ刃先部の回転による切断(いわゆる引き切り)が加えられ、シート等の被穿孔材を高い効率で確実かつ容易に孔明けすることができる。
パンチは、大きな穿孔力を必要とする穿孔位置にあっては、ガイド孔の傾斜角分だけ遅くなるが、カム部材の少なくとも1行程にあっては、例えば戻り行程で上記パンチの遅れは回復されるので、カム部材の往復移動量(SL)及びパンチのストローク(PL)は同じであり、上記高い効率に基づく穿孔により厚紙の孔明けにも対応でき、また高速化された画像形成に対応する用紙のスループットにも対応できる。
作動ピンを案内するガイド孔の形状を変えるだけの簡単な構成で足り、従来の孔明け装置と同じスペースに設置でき、従来の画像形成装置の仕様のままで本孔明け装置を取付けることができ、また従来の装置と置き換えることも可能である。
請求項2に係る本発明によると、ガイド孔の傾斜面が、最も大きな穿孔力を必要をする穿孔開始位置に対応し、該穿孔開始位置付近でのパンチの回転を伴う大きな穿孔力により、容易かつ確実に被穿孔材に孔を明けることができる。
請求項3に係る本発明によると、カム部材及びパンチを支持する本体フレームにガイド孔を形成したので、本体フレームの前壁に所定形状のガイド孔を容易かつ確実に、またコンパクトな構成のままで安価に形成することができる。
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。なお、ピン11を案内するガイド孔を除いた基本構造は、図6に示したものと同様である。
孔明け装置11は、図1及び図2に示すように、本体フレーム2を有しており、本体フレーム2の上壁2a及び下壁2bに形成された孔19,20に亘ってパンチ6が上下方向に移動自在に支持されている。本体フレーム2の前壁2cに沿ってかつ上壁及び下壁2bの間に案内されてカム板(カム部材)3が左右方向に移動自在に支持されている。前記パンチ6にはその軸線V−Vに直交するように円筒状の作動ピン11がネジ止め等により固定されており、該作動ピン11は、カム板3に形成された溝孔からなるカム10及び前壁2cに形成された所定形状の切欠きからなるガイド孔21を貫通して延びている。
なお、上記説明において、パンチ6の移動方向を上下方向(Y方向)とし、カム板3の移動方向を左右方向(X方向)とし、作動ピン11の軸線方向を前後方向としたが、これは、一般に用紙が水平方向に搬送され、それに垂直にパンチで孔をあけるために上述のように規定したが、これに限らず、上記各方向は、互に直行する3方向(X,Y,Z)を意味する。
前記本体フレーム2の下壁2bに対向してダイプレート7が配設されている。ダイプレート7には、上記パンチ6に対向する位置にダイ(孔)9が形成されており、またダイプレート7と本体フレームの下壁2bとの間に用紙通過スペースSを隔てるようにして両者は位置決め固定されている。また、パンチ6の先端は、V字状の刃先部6aとなっており、ダイ孔9は、該刃先部6aの直径より僅かに大きい径からなり、刃先部6aがダイ孔9に嵌合・係合することにより、用紙を剪断して丸孔を明ける。なお、パンチの刃先部は、中心線に対して、左右対称な図示の形状に限らず、例えばWO2006/038291号公報に示すように、シャー角の頂部が、パンチ軸中心線から所定量オフセットされているもの、又は2段のシャー角からなるもの等、他の形状でもよい。
前記カム板3に形成されたカム10は、図2に詳示するように、左下り傾斜10b1及び右下り傾斜10b2からなるV字状部10bと、左下り傾斜の上端から水平方向に延びる一端直線部10aと、右下り傾斜の上端から水平方向に延びる他端直線部10cとからなる。なお、一端直線部10aが他端直線部10cに対して長く形成されているが、これは、WO2004/035274号公報に示すように、2孔又は3孔等の第1グループと、4孔等の第2グループとを、共通するパンチを含んで切換えるためのカム形状によるものであり、本発明はこれに限らず、図6に示すように、カムとパンチが1対1に対応しているもの等、他のカム形状のものでもよいことは勿論である。
本発明に係る前壁2cに形成されたガイド孔21は、図2に詳示するように、下部21bが上部21aに比して幅広となっているビン形状からなる。詳しくは、ガイド孔上部21aは、ピン11の直径より僅かに大きな(ピン11に適合する)幅aからなると共に、カム10の直線部10a,10cに対応する位置(レベル)に形成されており、作動ピン11が、上記カム直線部10a,10cにあっては、パンチ6を回動することなく保持すると共に、直線状に上下方向に案内して移動する。ガイド孔下部21bは、カム10のV字状部10bの底部分Uに対応するレベルに位置して、ピン11の直径よりも大きい幅bからなり、例えば上部の幅aに比して下部の幅bが1.3〜2.0倍、好ましくは1.5〜1.6倍になるように広く形成されて、ピン11が左右方向に所定量(b−a)移動し得る幅からなる。
そして、ガイド孔21は、上部21aと下部21bとの間が所定角度βからなる傾斜面21c1,21c2にて滑らかに連続されている。左右の傾斜面21cは、同じ高さ位置にあってかつ左右対称に形成されており、カム10の角度αからなる傾斜面10b1,10b2に対応し、少なくともパンチ6が用紙に孔を明ける際の最大穿孔力を必要とする部分を含む近傍に対応している。
ついで、上述した構成に基づく本実施の形態の作用について、図3を参照しつつ説明する。カム板3を左右方向の一方向、例えば図3(a)に示すように右方向に移動すると、カム板3に作用する推力がQ、カム10により上下方向に変更される穿孔力をF、カム10と作動ピン11との作用する摩擦係数をμとすると、摩擦力μ*Fとなる。ここで、図3(b)に示すように、ガイド孔12が直線状の長孔(図6参照)であると、カム板の右方向一行程において、パンチ6は作動ピン11が一端直線部10aに位置する待機位置A、V字状部10bの左下げ傾斜面10b1に位置する穿孔位置B、V字状部10bの底部Uに位置する屑の排出位置C、そして右下げ傾斜面10b2に位置する戻り行程(C→B)を経由して、他端直線部10cに位置する待機位置Aに復帰する。この位置から、カム板3を左方向に移動すると、同様に、待機位置A、穿孔位置B、屑の排出位置C、そして戻り行程(C→B)を経由して、作動ピン11が一端直線部10aに位置する待機位置Aに復帰する。
上記パンチ6の上下移動(A−B−C)において、溝孔からなるカム10と作動ピン11との摩擦力μ*Fの外に、その反力としてカム板3と本体フレーム2との間にも同じ摩擦力μ*Fが作用するので、摩擦力は[2*F*μ]となる。カム10の傾斜面10b1,10b2の傾斜角(くさび角)はαであるので、カム板3に作用する推力Qとパンチ6に作用する穿孔力Fとは、
Q=F*(tanα+2*μ) (1)
となり、傾斜角(くさび角)αの効果(穿孔力F/カム板推力Q)の関係は、
F/Q=1/(tanα+2*μ) (2)
となる。この際、カム板3は左右方向に移動距離SL移動し、これによりパンチ6は上下方向に移動距離PL移動する。
Q=F*(tanα+2*μ) (1)
となり、傾斜角(くさび角)αの効果(穿孔力F/カム板推力Q)の関係は、
F/Q=1/(tanα+2*μ) (2)
となる。この際、カム板3は左右方向に移動距離SL移動し、これによりパンチ6は上下方向に移動距離PL移動する。
また、上記図3(b)に示す穿孔では、パンチ6は、直線状のガイド孔12に案内されるので、軸線V−Vを中心として回転することはなく、上記穿孔力Fに基づくダイ孔9との間の剪断力のみ、即ちパンチを用紙に直角に押し付けて孔を明ける押し切りの方法により穿孔される。
ついで、図3(c)に沿って、本発明による穿孔について説明する。作動ピン11がカム10の一端直線部10aに位置する待機位置Aの状態から、カム板3が所定推力Qで右方向に移動すると、作動ピン11がカム10のV字状部の左下り傾斜面10b1に入ると共に、ガイド孔21の直線状の上部21aから傾斜面21c1に当接するように移行する。更にカム板3が右方向に移動することに伴い、作動ピン11はカムの傾斜角αからなる傾斜面10b1に案内されて下方に移動すると共に、ガイド孔の傾斜面21c1に案内されて、パンチ16が軸線V−Vを中心に所定量回動する。カム板3が更に右方向に移動すると、作動ピン11はガイド孔の傾斜面21c1から幅広の下部21bの右直線壁に移動し、パンチ6の回転が停止すると共に、カムのV字状部10bの底部分Uに至る。パンチ6は、上記カム及びガイド孔の傾斜面10b1及び21c1部分に対応する部分が穿孔位置B1となり、底部分U及び下部21bに対応する部分が屑の排出位置C1となる。
上記穿孔位置B1にあっては、パンチ6は、カム10の傾斜角αに対してガイド孔21の傾斜角βだけマイナス方向(小さくなる方向)に作用する。これにより、パンチ6は、カム10の傾斜面に対し遅くなる方向に軸線廻りに回動し、カム10の傾斜面による下方向の移動をガイド孔の傾斜角β分遅らせるように作用して、その分、パンチ6は、大きな穿孔力Fを得ることになる。即ち、カム板3の推力Qと、パンチ6の穿孔力Fとの関係は、
Q=F*{(tan(α−β)+2*μ)} (3)
となり、傾斜角の効果(穿孔力F/推力Q)は、
F/Q=1/{tan(α−β)+2*μ} (4)
となる。従って、カム10の傾斜角(くさび角)αをガイド孔21の傾斜角βが補足することになり、その分(傾斜角β分)、パンチの穿孔力Fを増大する。
Q=F*{(tan(α−β)+2*μ)} (3)
となり、傾斜角の効果(穿孔力F/推力Q)は、
F/Q=1/{tan(α−β)+2*μ} (4)
となる。従って、カム10の傾斜角(くさび角)αをガイド孔21の傾斜角βが補足することになり、その分(傾斜角β分)、パンチの穿孔力Fを増大する。
更に、上記穿孔位置B1にあって、パンチ6は、ガイド孔21の傾斜面21c1に沿って回動し、上述した穿孔力Fに基づく剪断による押し切りに、パンチの刃先部6aを回転することにより切り削く、いわゆる引き切りによる方法(パイプ状の刃先部をネジにより押し付けつつ回転して孔を明ける方法)が加えられ、用紙に効率よく孔を明けることができる。
更に、カム板3が右方向に移動すると、作動ピン11がカムの底部Uから右下り傾斜面10b2に案内されて上方に移動すると共に幅広下部21bの右壁面rに沿って移動し(C1→B1)、そしてガイド孔の傾斜面21c1に沿ってパンチ6を逆方向に回転しつつ、上部21aに移行すると共に他面直線部10cに移行して、パンチ6は、待機位置Aとなる。この行程では、上記位置B1にて、カム傾斜角αに対してガイド孔傾斜角βが進める方向、即ちカム傾斜角が大きくなる方向に作用するが、該行程は戻り行程であって、パンチ6に大きな力を作用する必要がなく、パンチ6を素早く待機位置Aに戻すことができる。
カム板3を左方向に移動すると、作動ピン11は、他端直線部10cからV字状部10bを経由して一端直線部10aに移動すると共に、ガイド孔21の左壁面lに当接して移動して、A→B2→C2、そしてC2→B2→Aのように移行し、パンチ6は、先の説明と同様に、穿孔位置B2にて穿孔力Fを増大すると共に回転して、効率よく孔を明けることができる。カム板3の右方向移動にあっては、作動ピン11は、カム10との摩擦力により必ずガイド孔21の右壁面rに当接し、カム板3の左方向移動にあっては、同様に、作動ピン11は、ガイド孔21の左壁面lに当接し、パンチ6を所定限定運動にて正確にガイドする。
上記式(4)に基づき、摩擦係数μを0.2として計算すると、図4(a)(b)の通りとなる。カム10の傾斜角αが45°の場合、例えばガイド孔21の傾斜角βを20°とすると、ガイド孔が直線状長孔(β=0)からなるものに比し、1.62倍の穿孔力Fを得ることができる。
図5は、ガイド孔が他の形状からなる異なる実施の形態を示す図である。図5(a)は、ガイド孔が長楕円形状からなり、上端部分と下端部分が左右方向で同じ位置にあり、カム板の一方向移動により傾斜角βが、中間部で0となるようにその上下で徐々に変化する。図5(b)は、ガイド孔が3角形状であり、傾斜角βが上端部分から下端部分まで一定である。図5(c)は、ガイド孔が提灯形状からなり、上端部分と下端部分と左右方向に同じ位置にあり、穿孔位置B1,B2に対応する位置にて傾斜角βが最大になるようにして、その後、傾斜角が0となり、更にマイナスとなって下端部分で左右方向の元の位置に戻る。ガイド孔の形状は、上述した実施の形態に限らず、パンチによる穿孔位置において、カムの傾斜面に対応して、該傾斜角をマイナスする方向にパンチを回動する傾斜面を有するガイド孔であれば、どのような形状でもよい。
11 孔明け装置
2 固定部材(本体フレーム)
2a 前壁
3 カム部材(カム板)
6 パンチ
9 ダイ(孔)
10 カム
10a 一方の(一端)直線部
10b V字状部
10c 他方の(他端)直線部
11 作動ピン
21 ガイド孔
21a 一端部(上部)
21b 他端部(下部)
21c1,21c2 傾斜面
α カム傾斜角
β ガイド孔傾斜角
U 底部分
2 固定部材(本体フレーム)
2a 前壁
3 カム部材(カム板)
6 パンチ
9 ダイ(孔)
10 カム
10a 一方の(一端)直線部
10b V字状部
10c 他方の(他端)直線部
11 作動ピン
21 ガイド孔
21a 一端部(上部)
21b 他端部(下部)
21c1,21c2 傾斜面
α カム傾斜角
β ガイド孔傾斜角
U 底部分
Claims (3)
- パンチとダイとを係合させて、被穿孔材に孔をあける孔明け装置において、
前記パンチの側面から突出するように固定された作動ピンと、
前記パンチの移動方向と直交する方向に往復動されるカム部材と、
前記カム部材に形成され、前記作動ピンと係合する溝孔からなり、V字状部、該V字状部の一端から延びる一方の直線部及び前記V字状部の他端から延びる他方の直線部を有するカムと、
固定部材に形成され、前記作動ピンを案内する所定形状のガイド孔と、を備え、
前記ガイド孔は、前記カムの直線部に対応する位置にあって前記作動ピンと適合する幅からなる一端部と、前記カムのV字状部に対応する位置にあって、該一端部から前記カム部材の移動方向の両側に拡がる方向の傾斜面と、を有し、
前記カム部材の移動に基づき、前記カムのV字状部の傾斜面に前記作動ピンが係合して前記パンチが軸方向に移動し、被穿孔材に穿孔する穿孔位置にて、前記作動ピンが前記ガイド孔の一方の傾斜面に案内されて、前記パンチを、その軸線廻りに回転すると共に該パンチを軸方向に移動する前記カムの傾斜面の傾斜角を減ずるように作用する、
ことを特徴とする孔明け装置。 - 前記ガイド孔は、前記カムのV字状部の底部分に対応する位置にあって、前記一端部より広い幅の他端部を有し、前記一端部、両傾斜面及び他端部にてビン形状を形成してなる、
請求項1記載の孔明け装置。 - 前記カム部材及び前記パンチを移動自在に支持する本体フレームを備え、
該本体フレームに前記ガイド孔を形成してなる、
請求項1又は2記載の孔明け装置。
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