穿孔ピン、穿孔装置、用紙処理装置及び画像形成装置
【課題】 刃頂部が用紙に食い込む際に発生する負荷、及び刃谷部が用紙を切り抜く際に発生する負荷を低減することができるとともに、ちぎれたりするといった不完全な切れ方や、バリのような切れ残りが発生することがない穿孔ピン、穿孔装置、用紙処理装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】 対向する刃頂部２０２の間に刃谷部２０３が位置する刃先部２０４の側面視において、刃頂部２０２から刃谷部２０３に向かう刃先線２０５は、刃頂部２０２側の第１円弧２１０と第２円弧２２０と第３円弧２３０とを組み合わせることで形成されている。そして、刃先線２０５に対して、第１円弧２１０と第３円弧２３０との中心が、本体部２０１の軸線ｅ側に位置し、第２円弧２２０の中心が、反対側に位置することでＳ字状曲線２０６が形成される。また、Ｓ字状曲線２０６が本体部２０１の軸線ｅを中心に左右対称をなしており、軸線ｅに対称をなすＳ字状曲線２０６は、第３円弧２３０を共通として連続して刃谷部２０３が形成される。
【解決手段】 対向する刃頂部２０２の間に刃谷部２０３が位置する刃先部２０４の側面視において、刃頂部２０２から刃谷部２０３に向かう刃先線２０５は、刃頂部２０２側の第１円弧２１０と第２円弧２２０と第３円弧２３０とを組み合わせることで形成されている。そして、刃先線２０５に対して、第１円弧２１０と第３円弧２３０との中心が、本体部２０１の軸線ｅ側に位置し、第２円弧２２０の中心が、反対側に位置することでＳ字状曲線２０６が形成される。また、Ｓ字状曲線２０６が本体部２０１の軸線ｅを中心に左右対称をなしており、軸線ｅに対称をなすＳ字状曲線２０６は、第３円弧２３０を共通として連続して刃谷部２０３が形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、穿孔ピン、穿孔装置、用紙処理装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＣモータなどを駆動源として穿孔ピンのダイ穴に対する往復運動を行って用紙を穿孔する穿孔装置では、用紙が厚い程或いは用紙の枚数が多い程、当該用紙に穴をあける際の負荷が大きくなる。大きな負荷に対応するためには、大きなトルクが得られるＤＣモータなどを駆動源に用いる必要があるが、動作音、電流値の増大、装置の大型化、及びコストアップなどの問題が生じるため、好ましくない。このため、例えば特許文献１には、パンチの刃先部を２段のシャー角で形成し、外側の小さいシャー角でシート材を鋭利に穿孔することで、穿孔時の負荷を低下させ、モータトルクを下げる技術が開示されている。また、例えば特許文献２には、パンチピンの刃頂部の高さ方向の位置を互いにずらすことで、刃頂部がシート材に食い込むタイミングをずらし、穿孔時の負荷を低下させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００６／０３８２９１号パンフレット
【特許文献２】特開平１０−１０９２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、用紙を穿孔する際に発生する負荷で駆動源に対する大きな負荷となるのが、穿孔ピンの刃頂部が用紙に食い込む際に発生する負荷、及び穿孔ピンの刃谷部が用紙を切り抜く際に発生する負荷である。しかしながら、上述した従来技術では、いずれも穿孔ピンの刃頂部が用紙に食い込む際に発生する負荷の低減しか考慮されておらず、穿孔ピンの刃谷部が用紙を切り抜く際に発生する負荷の低減については考慮されていない。
【０００５】
また、図２２に示すように、用紙の厚み・枚数によって中折れした用紙を穿孔する際、従来の逆Ｕ字状やＶ字谷状の刃先線では、その刃先線のうち刃頂部が食い込んだ後、さらに刃先線が切り込んでいくと、刃谷部の底部が用紙に達する前に用紙の強度が限界に達して、その刃谷部の両端の一方でちぎれ、他方はちぎれて支えを失った紙片を切り落とそうとするため不完全な切り抜き方となってしまうことがある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、刃頂部が用紙に食い込む際に発生する負荷、及び刃谷部が用紙を切り抜く際に発生する負荷を低減することができるとともに、ちぎれたりするといった不完全な切れ方や、バリ・切れ残りが発生することがない穿孔ピン、穿孔装置、用紙処理装置及び画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の穿孔ピンは、用紙を穿孔する穿孔ピンであって、前記用紙に食い込む刃頂部と前記用紙を切り抜く刃谷部とを備えた刃先部が形成され、対向する前記刃頂部の間に前記刃谷部が位置する前記刃先部の側面視において、前記刃頂部から前記刃谷部に向かう刃先線は、前記刃頂部側の第１円弧と第２円弧と第３円弧とを組み合わせ、前記刃先線に対して前記第１円弧と前記第３円弧との中心が前記本体部の軸線側に位置し、前記第２円弧の中心が反対側に位置することでＳ字状曲線が形成され、そのＳ字状曲線が前記本体部の前記軸線を中心に左右対称をなしており、前記軸線に対称をなす前記Ｓ字状曲線は、前記第３円弧を共通として連続して、前記刃谷部が形成されることを特徴とする。
【０００８】
このようにすれば、刃頂部が用紙に食い込む際に発生する負荷、及び刃谷部が用紙を切り抜く際に発生する負荷を低減できるという効果を奏する。具体的には、刃頂部で用紙に食い込んだ後も、第１円弧及び第２円弧の曲線で破れることなく切り抜いていき、残りの部分で中折れが発生しても第３円弧によって刃谷部の全面で切り抜くことができる。したがって、ちぎれたりバリが発生する等の不完全な穿孔になることがなく、きれいな穿孔穴を形成することができ、スムーズに穿孔できるから、一定のスピードで穿孔動作を行っても駆動源の負荷をかけることなく穿孔できるという効果を奏する。
【０００９】
また、本発明において、前記軸線に対称をなす前記Ｓ字状曲線は、前記第１円弧を共通とする。
【００１０】
このようにすれば、本体部の軸線に対して左右対称に刃先部が形成されるので、両側から均等に切り込んでいくことができ、一方に切り残しを発生させることなく、形の整った穿孔穴で用紙を切り抜くことができる。
【００１１】
また、本発明において、前記第１円弧と前記第２円弧と前記第３円弧の少なくとも１つは、楕円形状であり、前記楕円形状は前記本体部の前記軸線に直交する方向の円弧の直径が大きいとされている。
【００１２】
このようにすれば、例えば第１円弧と第２円弧とを楕円形状にすると、刃先部が本体部に対して低い位置に形成されて、刃先部が用紙に食い込む深さを小さくさせることができる。したがって用紙に中折れが発生しにくく、短時間で穿孔できるため駆動源の負荷を低減させることができる。また、例えば第３円弧を楕円形状とすれば、刃谷部が本体部に対して低い位置に形成されるとともに、用紙に中折れが発生しても、破れる前に刃谷部の全面に用紙が接しやすくなるのでより確実な穿孔が可能となる。
【００１３】
また、本発明の別の態様に係る穿孔装置は、上記穿孔ピンを有する穿孔機構と、前記穿孔機構を駆動させる動力を生成する駆動源と、前記動力を前記穿孔機構に伝達して、前記穿孔ピンをダイ穴に対して往復移動させる伝達手段と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の別の態様に係る用紙処理装置は、前記穿孔装置を備えるとともに、該穿孔装置によって穿孔された用紙を、内部の所定経路に沿って搬送し、かつ外部へ排出することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の別の態様に係る画像形成装置は、前記用紙処理装置を備えるとともに、原稿から画像データを読取り、読み取った前記画像データに所定の画像処理を施し、前記画像処理を施した画像データが示す画像を印刷することを特徴とする。
【００１６】
これらの穿孔装置、用紙処理装置、画像形成装置によれば、穿孔ピンの刃頂部が用紙に食い込む際に発生する負荷、及び刃谷部が用紙を切り抜く際に発生する負荷を低減することができるとともに、ちぎれたりする不完全な切れ方や、バリのような切れ残りが発生することがないという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態の穿孔装置を含む複写システムの一例を示す模式図。
【図２】第１実施形態の穿孔装置が備えるガイド機構の例を示す斜視図。
【図３】第１実施形態の穿孔装置が備える穿孔機構及び駆動機構の例を示す斜視図。
【図４】図３に示す穿孔機構の円４の部分の拡大図。
【図５】図３に示す穿孔機構の円５の部分を矢印ａの方向から見た拡大図。
【図６】駆動ギヤの回転前の状態を、図３に示す穿孔機構及び駆動機構の円６の部分を矢印ｂの方向から見た場合の拡大図。
【図７】駆動ギヤの回転中の状態を、図３に示す穿孔機構及び駆動機構の円６の部分を矢印ｂの方向から見た拡大図。
【図８】第１実施形態の穿孔ピンの正面図。
【図９】図８の穿孔ピンの側面図。
【図１０】図８の穿孔ピンの平面図。
【図１１】図８の穿孔ピンの底面図。
【図１２】図８の穿孔ピンの斜視図。
【図１３】図８の刃先部を示す部分拡大図。
【図１４】図８の穿孔ピンの第１円弧、第２円弧、第３円弧の形状を楕円形状にした例を示す部分拡大図。
【図１５】刃頂部が用紙に食い込んだ状態を示す部分拡大図。
【図１６】第１円弧で用紙を穿孔する状態を示す部分拡大図。
【図１７】第２円弧で用紙を穿孔する状態を示す部分拡大図。
【図１８】第３円弧によって用紙の穿孔が完了した状態を示す部分拡大図。
【図１９】穿孔装置を備える第２用紙処理装置の一例を示す模式図。
【図２０】穿孔装置を備える複写装置の一例を示す模式図。
【図２１】穿孔装置を備える第２用紙処理装置を備える複写装置の一例を示す模式図。
【図２２】従来技術の一例を示す逆Ｕ字状及びＶ字谷の刃先部を有する穿孔ピンの正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照しながら、本発明にかかる穿孔ピン、穿孔装置、用紙処理装置、及び画像形成装置の実施形態を詳細に説明する。なお本実施形態では、画像形成装置として複写装置を例に取り説明するが、これに限定されるものではなく、例えば、複写機能に加え、プリンタ機能、スキャナ機能、及びファクシミリ機能のうち少なくともいずれかの機能を有する複合機（ＭＦＰ：Multifunction Peripheral）であってもよい。
【００１９】
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態の穿孔装置１１０を備える画像形成装置複写システム１００の概要について説明する。
【００２０】
図１は、第１の実施形態の穿孔装置１１０を含む複写システム１００の一例を示す模式図である。図１に示すように、複写システム１００は、複写装置１０１と、穿孔装置１１０を含む第１用紙処理装置１０２と、第２用紙処理装置１０３と、を備える。
【００２１】
複写装置１０１は、原稿に印刷されている画像を用紙に複写するものである。具体的には、複写装置１０１は、原稿から画像データを読み取り、読み取った画像データに所定の画像処理を施し、画像処理を施した画像データが示す画像を用紙に印刷し、画像が印刷された用紙を装置外に排出する。
【００２２】
第１用紙処理装置１０２は、複写装置１０１の用紙排出側の側面に配置されており、複写装置１０１から排出された用紙を装置内部の所定の搬送経路（図示省略）で搬送する。当該搬送経路の途中には穿孔装置１１０が設けられており、第１用紙処理装置１０２は、穿孔装置１１０が設けられた位置まで用紙を搬送すると搬送を一時停止し、穿孔装置１１０による穿孔を行う。そして、第１用紙処理装置１０２は、用紙の穿孔が完了すると用紙の搬送を再開し、穿孔された用紙は装置外に排出する。
【００２３】
第２用紙処理装置１０３は、第１用紙処理装置１０２の用紙排出側の側面に配置されており、第１用紙処理装置１０２から排出された用紙を装置内部に搬送する。そして、第２用紙処理装置１０３は、装置内部に貯留された用紙の束に対して丁合処理及び綴じ処理（ステープル処理）などを行い、用紙トレイ１０４に排出する。
【００２４】
次に、第１の実施形態の穿孔装置１１０の構成について説明する。
【００２５】
図２に示すように、ガイド機構１２０は、上ガイドフレーム１２２と、下ガイドフレーム１２４と、ダイフレーム１２６と、右側板１２８と、左側板１３０とを、備える。
【００２６】
上ガイドフレーム１２２、下ガイドフレーム１２４、ダイフレーム１２６は、それぞれダイ穴１２２Ａ、１２２Ｂ、ダイ穴１２４Ａ、１２４Ｂ、ダイ穴１２６Ａ、１２６Ｂが同間隔で形成されており、両側面から右側板１２８及び左側板１３０で挟み込むように固定されている。また、ダイ穴１２２Ａ、１２４Ａ、及び１２６Ａは、鉛直方向に並んで位置しており、穿孔ピン２００Ａの鉛直方向への往復移動をガイドする。同様に、ダイ穴１２２Ｂ、１２４Ｂ、及び１２６Ｂも鉛直方向に並んで位置しており、穿孔ピン２００Ｂの鉛直方向への往復移動をガイドする。なお、ダイ穴１２２Ａ、１２４Ａ、及び１２６Ａの径は、いずれも穿孔ピン２００Ａの径に対応しており、ダイ穴１２２Ｂ、１２４Ｂ、及び１２６Ｂの径は、いずれも穿孔ピン２００Ｂの径に対応している。
【００２７】
穿孔機構１４０は、図３〜図５に示すように、スライドアーム１４２と、支持ピン１４４Ａ、１４４Ｂと、リンク１４６Ａ、１４６Ｂと、穿孔ピン２００Ａ、２００Ｂとを、備える。
【００２８】
リンク１４６Ｂは、支持ピン１４４Ｂを介して穿孔ピン２００Ｂを保持し、穿孔ピン２００Ｂの保持方向の両端に軸状の支点が設けられている。なお、穿孔ピン２００Ｂに設けられている両支点は、ガイド機構１２０の右側板１２８及び左側板１３０によって回転可能に支持され、更に、支点の一方は、スライドアーム１４２の連結部に連結されている。同様に、リンク１４６Ａは、支持ピン１４４Ａを介して穿孔ピン２００Ａを保持し、穿孔ピン２００Ａの保持方向の両端に軸状の支点が設けられている。なお、穿孔ピン２００Ａに設けられている両支点は、ガイド機構１２０の右側板１２８及び左側板１３０によって回転可能に支持され、更に、支点の一方は、スライドアーム１４２の連結部に連結されている。
【００２９】
駆動機構１５０は、図３に示すように、駆動モータ１５２と、駆動モータギヤ１５４と、減速ギヤ列１５６と、駆動ギヤ１５８Ａ、１５８Ｂと、センサーフィラー１６０と、ホームポジションセンサ１６２と、パルスカウントセンサ１６４とを、備える。
【００３０】
駆動モータ１５２は、穿孔機構１４０を駆動させる動力を生成する駆動源であり、例えば、ＤＣブラシモータなどにより実現できる。そして、駆動モータ１５２により生成される駆動力（回転駆動力）は、駆動モータギヤ１５４に結合されている減速ギヤ列１５６を経て駆動ギヤ１５８Ａ、１５８Ｂに伝達される。なお、駆動ギヤ１５８Ａに一体化された又は一体的に取付けられたセンサーフィラー１６０と、ホームポジションセンサ１６２とは、用紙の穿孔に必要とされる駆動ギヤ１５８Ｂの回転数（回転量）を検出し、図示せぬ制御部に通知する。また、パルスカウントセンサ１６４は、駆動モータ１５２のパルス数を検出し、前述の制御部が、検出されたパルス数に応じて適切な回転速度となるように駆動モータ１５２を制御する。
【００３１】
図６に示すように、駆動機構１５０の駆動ギヤ１５８Ｂに設けられた凸部１５９が、穿孔機構１４０のスライドアーム１４２に形成されているＤ字型の溝１４３に移動自在に連結されている。駆動モータ１５２の駆動力が駆動ギヤ１５８Ａから１５８Ｂに伝達され、駆動ギヤ１５８Ｂが反時計周り（図６の矢印ｃ方向）に回転すると、スライドアーム１４２が長手方向を往復移動する。具体的には、駆動ギヤ１５８Ｂの凸部１５９が、スライドアーム１４２の溝１４３の直線部を押すことにより、図７に示すように、スライドアーム１４２が矢印ｄ方向に移動した後、再び、図６の状態に戻る。そして、スライドアーム１４２の長手方向への往復移動により、リンク１４６Ａ、１４６Ｂがそれぞれ往復回転し、穿孔ピン２００Ａ、２００Ｂをそれぞれ鉛直方向に往復移動させる。これにより、用紙に２穴が穿孔される。
【００３２】
上述したように、本実施形態では、２穴穿孔を行う場合を例に取り説明したが、穿孔する穴数はこれに限定されるものではない。例えば、所望する穴数に応じたダイ穴、穿孔ピン、支持ピン、及びリンクを穿孔装置に設けることで、所望する穴数の穿孔が可能となる。
【００３３】
次に、第１の実施形態の穿孔ピン２００Ａの形状について説明する。なお、穿孔ピン２００Ｂの形状は、穿孔ピン２００Ａの形状と同様であるため説明を省略する。図８〜図１２は、それぞれ穿孔ピン２００Ａの正面図、側面図、平面図、底面図、斜視図を示している。
【００３４】
図８〜図１２に示すように、穿孔ピン２００Ａは円柱状であって、その本体部２０１の下端に、用紙に食い込む刃頂部２０２と用紙を切り抜く刃谷部２０３とを備えた刃先部２０４が形成されている。なお、穿孔ピン２００Ａの材質には、重量が軽く硬度が高いセラミックなどの非金属無機材料を用いている。これにより、穿孔ピン２００Ａの重量が軽くなって、駆動モータ１５２に対する負荷を小さくすることができる。また、刃先部２０４にＴｉＮ処理などの皮膜処理が施されている。これにより、刃先部２０４の耐摩耗性及び耐久性を向上させ、多様な紙種又は紙厚な紙を穿孔する場合における穿孔ピン２００Ａの刃先部２０４の劣化に対処することができる。
【００３５】
図１３に示すように、対向する刃頂部２０２の間に刃谷部２０３が位置する刃先部２０４の側面視において、刃頂部２０２から刃谷部２０３に向かう刃先線２０５は、刃頂部２０２側の第１円弧２１０と第２円弧２２０と第３円弧２３０とを組み合わせることで形成されている。そして、刃頂部２０２から刃谷部２０３へ斜めに延びた刃先線２０５に対して、第１円弧２１０と第３円弧２３０との中心が、本体部２０１の軸線ｅ側に位置し、第２円弧２２０の中心が、反対側に位置することでＳ字状曲線２０６が形成される。
【００３６】
また、Ｓ字状曲線２０６が本体部２０１の軸線ｅを中心に左右対称をなしており、軸線ｅに対称をなすＳ字状曲線２０６は、第３円弧２３０を共通として連続して刃谷部２０３が形成される。
【００３７】
より詳細には、Ｓ字状曲線２０６は、本体部２０１の軸線ｅを中心に左右対称をなしているから、軸線ｅの右側には逆Ｓ字状曲線２０７が形成されている。そして、Ｓ字状曲線２０６及びその逆Ｓ字状曲線２０７は、第１円弧２１０を共通とし、さらに中央で第３円弧２３０が滑らかに連続して刃谷部２０３が形成されている。
【００３８】
上記した第１円弧２１０、第２円弧２２０、第３円弧２３０は、それらの円弧を有する第１円２１１、第２円２２１、第３円２３１によってそれぞれ形成されている。また、それらの第１円２１１、第２円２２１、第３円２３１は、それぞれの中心２１２、２２２、２３２を有している。
【００３９】
第１円弧２１０を有する第１円２１１の中心２１２は、本体部２０１の軸線ｅ上に位置するとともに、刃先部２０４に対して本体部２０１の下端側に位置する。一方、第２円弧２２０を有する第２円２２１の中心２２２は、刃先部２０４に対して本体部２０１の上端側に位置し、かつ、２つの第２円弧２２０が本体部２０１の軸線ｅに対して左右対称に位置する。
【００４０】
第３円弧２３０を有する第３円２３１の中心２３２は、本体部２０１の軸線ｅ上に位置するとともに、刃先部２０４に対して本体部２０１の下端側に位置する。なお、第３円２３１の中心２３２は、第１円２１１の中心２１２と第２円２２１の中心２２２との間に位置しているともいえる。
【００４１】
また、第１円弧２１０と第２円弧２２０と第３円弧２３０とのうち少なくとも１つは、その円弧の中心の位置に応じて曲率半径が異なり、本実施形態では、これらの３つの円弧において、第３円弧２３０の曲率半径が最も小さく、続いて第１円弧２１０、そして、第２円弧２２０の曲率半径が最も大きく形成されている。よって、第３円弧２３０の曲率半径が最も小さいとされているので、刃谷部２０３の底部が狭くなり、用紙を打ち抜く際の駆動モータ１５２の負荷を低減することができる。
【００４２】
以上、第１の実施形態である穿孔ピン２００Ａによれば、刃頂部２０２を鋭利にすることができ、刃頂部２０２が用紙に食い込む際に発生する負荷及び刃谷部が用紙を切り抜く際に発生する負荷を低減することができる。これにより、駆動モータ１５２を小型化（小型の駆動モータを採用）することができ、穿孔装置１１０の小型化、消費電流の低減、低騒音化、及びコストの削減を図ることができる。
【００４３】
さらに、第３円弧による緩やかな曲線で形成される刃谷部２０３は、第１円弧２１０及び第２円弧２２０と連続しているので、穿孔の際、刃谷部２０３の端部で、用紙の中折れした部分の端部を切り抜いていくとともに、中折れした中央の部分を刃谷部２０３の底部で切り抜くことができる。よって、刃谷部２０３の端部で用紙がちぎれてしまったりする不完全な状態での切り抜きがなくなる。なお、用紙を穿孔する際の具体的な動作態様及び作用効果については後で詳述する。
【００４４】
（第２の実施形態）
次に第２の実施形態では、刃先が楕円からなる円弧を有する穿孔ピンの形状について説明する。なお、以下では、第１の実施形態との相違点である穿孔ピンの形状についてのみ説明を行い、その他の部分は共通であるため説明を省略する。
【００４５】
図１４に示すように、穿孔ピン３００Ａの第１円弧３１０と第２円弧３２０と第３円弧３３０とは、長軸と短軸を備える楕円形状であり、その楕円形状は、本体部３０１の軸線ｅに直交する方向の円弧の直径が大きいものとすることができる。
【００４６】
より具体的には、側面視において、刃頂部３０２から刃谷部３０３に向かう刃先線３０５は、刃頂部３０２側の楕円形状の第１円弧３１０と、同じく楕円形状の第２円弧３２０と、同じく楕円形状の第３円弧３３０とを組み合わせることで形成されている。そして、刃先線３０５に対して、第１円弧３１０と第３円弧３３０との中心が、本体部３０１の軸線ｅ側に位置し、第２円弧３２０の中心が、反対側に位置することでＳ字状曲線３０６及び逆Ｓ字状曲線３０７が形成される。
【００４７】
また、Ｓ字状曲線３０６が本体部３０１の軸線ｅを中心に左右対称をなしており、軸線ｅに対称をなすＳ字状曲線３０６及び逆Ｓ字状曲線３０７は、第３円弧３３０を共通として滑らかに連続して刃谷部３０３が形成される。
【００４８】
それぞれの円弧における位置関係や曲率半径の大小については、第１の実施形態に準じるので説明を省略する。
【００４９】
この第２の実施形態である穿孔ピン３００Ａによれば、第１円弧３１０と第２円弧３２０と第３円弧３３０とは、楕円形状であり、その楕円形状は、本体部３０１の軸線ｅに直交する方向の円弧の直径が大きいものであるから、第１の実形態の円弧が円形のものと比べると、刃先部３０４の位置が、より本体部３０１の下端側に低く形成されることになる。よって、同じ穿孔動作（穿孔スピード）でも短時間で早く用紙を穿孔することができ、第１円弧（刃頂部３０２）が短いので、用紙に対する食い込みを減らすことができるため、破れたり中折れが発生しにくくなる。
【００５０】
さらに、楕円形状によって第３円弧３１０も本体部３０１に対して低い位置に形成されるので、刃谷部３０３も低く形成され、より確実に用紙に達して穿孔できる。
【００５１】
以下、この第２の実施形態の穿孔ピン３００Ａを例にとり、図１５〜図１８に基いて用紙を穿孔する際の具体的な態様について説明する。なお、図１５は刃頂部３０２が用紙Ｐに食い込んだ状態を示し、図１６は第１円弧３１０で、図１７は第２円弧３２０で、図１８は、第３円弧３３０で、それぞれ用紙Ｐを切り抜いている状態を段階的に示している。
【００５２】
図１５に示すように、穿孔の際は、穿孔ピン３００Ａが上方から下方に向かって穿孔動作を開始すると、鋭利な刃頂部３０２が用紙Ｐに食い込み、用紙Ｐにおける穿孔穴３０８の一部である第１切り込み部３０８ａが形成される。
【００５３】
その後、図１６に示すように、刃頂部３０２から刃谷部３０３に向かって斜めに連続する第１円弧３１０で用紙Ｐを円弧状に切り込んでいく。これによって、第１切り込み部３０８ａより大きい第２切り込み部３０８ｂが形成される。また、第１円弧３１０は刃先線３０５の中でも最も鋭角な曲線であるから、刃先部３０４が用紙に食い込みやすく、用紙上の穿孔穴３０８の両端部を確実に捉えて切り込みを開始することができる。また、穿孔ピン３００Ａの押し下げによって用紙Ｐは確実に捉えられて切り込みが進行する。
【００５４】
続いて図１７に示すように、第２円弧３２０で用紙Ｐを切り込んでいく。より詳細には、第１円弧３１０で食い込んだ後、第２円弧３２０でさらに食い込みつつも用紙Ｐを押し込みながら切り抜いていく。これによって、上記した第１切り込み部３０８ａ、第２切り込み部３０８ｂよりさらに大きい第３切り込み部３０８ｃが形成される。第２円弧３２０は、第１円弧３１０と逆方向の円弧を形成しているから、第１円弧３１０によって連続して用紙の切り込みが進行する時よりも、穿孔ピンが３００Ａが押し下げられる時の第２円弧３２０による用紙の切り込みはゆっくり進行し、用紙が破れてしまうことなく、きれいに切り抜いていくことができる。
【００５５】
最後に図１８に示すように、第３円弧３３０、すなわち刃谷部３０３によって用紙Ｐを切り抜いていき、穿孔穴３０８が完全に形成されて穿孔が完了する。この第３円弧３３０によって形成される刃谷部３０３は、緩やかな円弧として形成されているから、用紙Ｐにコシがなくて穿孔時に中折れしてしまっても、用紙Ｐが刃谷部３０３の底部の全面に達することができる。つまり、刃谷部３０３の端部で、用紙の中折れした部分の端部を切り抜いていくとともに、中折れした中央の部分を刃谷部３０３の底部で切り抜くことができる。これにより、図２２に示す従来の逆Ｕ字状やＶ字谷状の刃谷部のように、刃谷部の端部でのみ中折れした用紙を捉えて、刃谷部の底部に用紙が達する前にちぎれてしまうおそれがない。
【００５６】
以上のとおり、鋭い第１円弧３１０で食い込んでも緩やかな第２円弧３２０で、破れることなく切り抜いていき、残りの部分で中折れが発生しても第３円弧３３０によって刃谷部で全てを切り抜くことができる。したがって、用紙に対する一定のスピードの穿孔動作であっても、不完全な穿孔になることがなく、きれいな穿孔穴３０８を形成することができ、また、一定のスピードで、スムーズに穿孔できるからモータトルクを減少させることができ、駆動源１５２の負荷をかけることなく穿孔できるという効果を奏する。
【００５７】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、図１９に示すように、丁合処理及び綴じ処理などを行う第２用紙処理装置１０３が上記各実施形態の穿孔装置１１０を備えるようにしてもよいし、図２０に示すように、原稿に印刷されている画像を用紙に複写する複写装置１０１が上記実施形態の穿孔装置１１０を備えるようにしてもよい。また、図２１に示すように、複写装置１０１が上記実施形態の穿孔装置１１０を備えた第２用紙処理装置１０３を備えるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１００ 複写システム
１０１ 複写装置（画像形成装置）
１０２ 第１用紙処理装置（用紙処理装置）
１０３ 第２用紙処理装置（用紙処理装置）
１１０ 穿孔装置
１２２Ａ、１２２Ｂ、１２４Ａ、１２４Ｂ、１２６Ａ、１２６Ｂ ダイ穴
１４０ 穿孔機構
１５２ 駆動モータ（駆動源）
２００Ａ、２００Ｂ、３００Ａ 穿孔ピン
２０１、３０１ 本体部
２０２、３０２ 刃頂部
２０３、３０３ 刃谷部
２０４、３０４ 刃先部
２０５、３０５ 刃先線
２０６、３０６ Ｓ字状曲線
２０７、３０７ 逆Ｓ字状曲線
２１０、３１０ 第１円弧
２１１ 第１円
２１２ 中心（第１円の中心）
２２０、３２０ 第２円弧
２２１ 第２円
２２２ 中心（第２円の中心）
２３０、３３０ 第３円弧
２３１ 第３円
２３２ 中心（第３円の中心）
軸線ｅ
用紙Ｐ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、穿孔ピン、穿孔装置、用紙処理装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＣモータなどを駆動源として穿孔ピンのダイ穴に対する往復運動を行って用紙を穿孔する穿孔装置では、用紙が厚い程或いは用紙の枚数が多い程、当該用紙に穴をあける際の負荷が大きくなる。大きな負荷に対応するためには、大きなトルクが得られるＤＣモータなどを駆動源に用いる必要があるが、動作音、電流値の増大、装置の大型化、及びコストアップなどの問題が生じるため、好ましくない。このため、例えば特許文献１には、パンチの刃先部を２段のシャー角で形成し、外側の小さいシャー角でシート材を鋭利に穿孔することで、穿孔時の負荷を低下させ、モータトルクを下げる技術が開示されている。また、例えば特許文献２には、パンチピンの刃頂部の高さ方向の位置を互いにずらすことで、刃頂部がシート材に食い込むタイミングをずらし、穿孔時の負荷を低下させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００６／０３８２９１号パンフレット
【特許文献２】特開平１０−１０９２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、用紙を穿孔する際に発生する負荷で駆動源に対する大きな負荷となるのが、穿孔ピンの刃頂部が用紙に食い込む際に発生する負荷、及び穿孔ピンの刃谷部が用紙を切り抜く際に発生する負荷である。しかしながら、上述した従来技術では、いずれも穿孔ピンの刃頂部が用紙に食い込む際に発生する負荷の低減しか考慮されておらず、穿孔ピンの刃谷部が用紙を切り抜く際に発生する負荷の低減については考慮されていない。
【０００５】
また、図２２に示すように、用紙の厚み・枚数によって中折れした用紙を穿孔する際、従来の逆Ｕ字状やＶ字谷状の刃先線では、その刃先線のうち刃頂部が食い込んだ後、さらに刃先線が切り込んでいくと、刃谷部の底部が用紙に達する前に用紙の強度が限界に達して、その刃谷部の両端の一方でちぎれ、他方はちぎれて支えを失った紙片を切り落とそうとするため不完全な切り抜き方となってしまうことがある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、刃頂部が用紙に食い込む際に発生する負荷、及び刃谷部が用紙を切り抜く際に発生する負荷を低減することができるとともに、ちぎれたりするといった不完全な切れ方や、バリ・切れ残りが発生することがない穿孔ピン、穿孔装置、用紙処理装置及び画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の穿孔ピンは、用紙を穿孔する穿孔ピンであって、前記用紙に食い込む刃頂部と前記用紙を切り抜く刃谷部とを備えた刃先部が形成され、対向する前記刃頂部の間に前記刃谷部が位置する前記刃先部の側面視において、前記刃頂部から前記刃谷部に向かう刃先線は、前記刃頂部側の第１円弧と第２円弧と第３円弧とを組み合わせ、前記刃先線に対して前記第１円弧と前記第３円弧との中心が前記本体部の軸線側に位置し、前記第２円弧の中心が反対側に位置することでＳ字状曲線が形成され、そのＳ字状曲線が前記本体部の前記軸線を中心に左右対称をなしており、前記軸線に対称をなす前記Ｓ字状曲線は、前記第３円弧を共通として連続して、前記刃谷部が形成されることを特徴とする。
【０００８】
このようにすれば、刃頂部が用紙に食い込む際に発生する負荷、及び刃谷部が用紙を切り抜く際に発生する負荷を低減できるという効果を奏する。具体的には、刃頂部で用紙に食い込んだ後も、第１円弧及び第２円弧の曲線で破れることなく切り抜いていき、残りの部分で中折れが発生しても第３円弧によって刃谷部の全面で切り抜くことができる。したがって、ちぎれたりバリが発生する等の不完全な穿孔になることがなく、きれいな穿孔穴を形成することができ、スムーズに穿孔できるから、一定のスピードで穿孔動作を行っても駆動源の負荷をかけることなく穿孔できるという効果を奏する。
【０００９】
また、本発明において、前記軸線に対称をなす前記Ｓ字状曲線は、前記第１円弧を共通とする。
【００１０】
このようにすれば、本体部の軸線に対して左右対称に刃先部が形成されるので、両側から均等に切り込んでいくことができ、一方に切り残しを発生させることなく、形の整った穿孔穴で用紙を切り抜くことができる。
【００１１】
また、本発明において、前記第１円弧と前記第２円弧と前記第３円弧の少なくとも１つは、楕円形状であり、前記楕円形状は前記本体部の前記軸線に直交する方向の円弧の直径が大きいとされている。
【００１２】
このようにすれば、例えば第１円弧と第２円弧とを楕円形状にすると、刃先部が本体部に対して低い位置に形成されて、刃先部が用紙に食い込む深さを小さくさせることができる。したがって用紙に中折れが発生しにくく、短時間で穿孔できるため駆動源の負荷を低減させることができる。また、例えば第３円弧を楕円形状とすれば、刃谷部が本体部に対して低い位置に形成されるとともに、用紙に中折れが発生しても、破れる前に刃谷部の全面に用紙が接しやすくなるのでより確実な穿孔が可能となる。
【００１３】
また、本発明の別の態様に係る穿孔装置は、上記穿孔ピンを有する穿孔機構と、前記穿孔機構を駆動させる動力を生成する駆動源と、前記動力を前記穿孔機構に伝達して、前記穿孔ピンをダイ穴に対して往復移動させる伝達手段と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の別の態様に係る用紙処理装置は、前記穿孔装置を備えるとともに、該穿孔装置によって穿孔された用紙を、内部の所定経路に沿って搬送し、かつ外部へ排出することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の別の態様に係る画像形成装置は、前記用紙処理装置を備えるとともに、原稿から画像データを読取り、読み取った前記画像データに所定の画像処理を施し、前記画像処理を施した画像データが示す画像を印刷することを特徴とする。
【００１６】
これらの穿孔装置、用紙処理装置、画像形成装置によれば、穿孔ピンの刃頂部が用紙に食い込む際に発生する負荷、及び刃谷部が用紙を切り抜く際に発生する負荷を低減することができるとともに、ちぎれたりする不完全な切れ方や、バリのような切れ残りが発生することがないという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態の穿孔装置を含む複写システムの一例を示す模式図。
【図２】第１実施形態の穿孔装置が備えるガイド機構の例を示す斜視図。
【図３】第１実施形態の穿孔装置が備える穿孔機構及び駆動機構の例を示す斜視図。
【図４】図３に示す穿孔機構の円４の部分の拡大図。
【図５】図３に示す穿孔機構の円５の部分を矢印ａの方向から見た拡大図。
【図６】駆動ギヤの回転前の状態を、図３に示す穿孔機構及び駆動機構の円６の部分を矢印ｂの方向から見た場合の拡大図。
【図７】駆動ギヤの回転中の状態を、図３に示す穿孔機構及び駆動機構の円６の部分を矢印ｂの方向から見た拡大図。
【図８】第１実施形態の穿孔ピンの正面図。
【図９】図８の穿孔ピンの側面図。
【図１０】図８の穿孔ピンの平面図。
【図１１】図８の穿孔ピンの底面図。
【図１２】図８の穿孔ピンの斜視図。
【図１３】図８の刃先部を示す部分拡大図。
【図１４】図８の穿孔ピンの第１円弧、第２円弧、第３円弧の形状を楕円形状にした例を示す部分拡大図。
【図１５】刃頂部が用紙に食い込んだ状態を示す部分拡大図。
【図１６】第１円弧で用紙を穿孔する状態を示す部分拡大図。
【図１７】第２円弧で用紙を穿孔する状態を示す部分拡大図。
【図１８】第３円弧によって用紙の穿孔が完了した状態を示す部分拡大図。
【図１９】穿孔装置を備える第２用紙処理装置の一例を示す模式図。
【図２０】穿孔装置を備える複写装置の一例を示す模式図。
【図２１】穿孔装置を備える第２用紙処理装置を備える複写装置の一例を示す模式図。
【図２２】従来技術の一例を示す逆Ｕ字状及びＶ字谷の刃先部を有する穿孔ピンの正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照しながら、本発明にかかる穿孔ピン、穿孔装置、用紙処理装置、及び画像形成装置の実施形態を詳細に説明する。なお本実施形態では、画像形成装置として複写装置を例に取り説明するが、これに限定されるものではなく、例えば、複写機能に加え、プリンタ機能、スキャナ機能、及びファクシミリ機能のうち少なくともいずれかの機能を有する複合機（ＭＦＰ：Multifunction Peripheral）であってもよい。
【００１９】
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態の穿孔装置１１０を備える画像形成装置複写システム１００の概要について説明する。
【００２０】
図１は、第１の実施形態の穿孔装置１１０を含む複写システム１００の一例を示す模式図である。図１に示すように、複写システム１００は、複写装置１０１と、穿孔装置１１０を含む第１用紙処理装置１０２と、第２用紙処理装置１０３と、を備える。
【００２１】
複写装置１０１は、原稿に印刷されている画像を用紙に複写するものである。具体的には、複写装置１０１は、原稿から画像データを読み取り、読み取った画像データに所定の画像処理を施し、画像処理を施した画像データが示す画像を用紙に印刷し、画像が印刷された用紙を装置外に排出する。
【００２２】
第１用紙処理装置１０２は、複写装置１０１の用紙排出側の側面に配置されており、複写装置１０１から排出された用紙を装置内部の所定の搬送経路（図示省略）で搬送する。当該搬送経路の途中には穿孔装置１１０が設けられており、第１用紙処理装置１０２は、穿孔装置１１０が設けられた位置まで用紙を搬送すると搬送を一時停止し、穿孔装置１１０による穿孔を行う。そして、第１用紙処理装置１０２は、用紙の穿孔が完了すると用紙の搬送を再開し、穿孔された用紙は装置外に排出する。
【００２３】
第２用紙処理装置１０３は、第１用紙処理装置１０２の用紙排出側の側面に配置されており、第１用紙処理装置１０２から排出された用紙を装置内部に搬送する。そして、第２用紙処理装置１０３は、装置内部に貯留された用紙の束に対して丁合処理及び綴じ処理（ステープル処理）などを行い、用紙トレイ１０４に排出する。
【００２４】
次に、第１の実施形態の穿孔装置１１０の構成について説明する。
【００２５】
図２に示すように、ガイド機構１２０は、上ガイドフレーム１２２と、下ガイドフレーム１２４と、ダイフレーム１２６と、右側板１２８と、左側板１３０とを、備える。
【００２６】
上ガイドフレーム１２２、下ガイドフレーム１２４、ダイフレーム１２６は、それぞれダイ穴１２２Ａ、１２２Ｂ、ダイ穴１２４Ａ、１２４Ｂ、ダイ穴１２６Ａ、１２６Ｂが同間隔で形成されており、両側面から右側板１２８及び左側板１３０で挟み込むように固定されている。また、ダイ穴１２２Ａ、１２４Ａ、及び１２６Ａは、鉛直方向に並んで位置しており、穿孔ピン２００Ａの鉛直方向への往復移動をガイドする。同様に、ダイ穴１２２Ｂ、１２４Ｂ、及び１２６Ｂも鉛直方向に並んで位置しており、穿孔ピン２００Ｂの鉛直方向への往復移動をガイドする。なお、ダイ穴１２２Ａ、１２４Ａ、及び１２６Ａの径は、いずれも穿孔ピン２００Ａの径に対応しており、ダイ穴１２２Ｂ、１２４Ｂ、及び１２６Ｂの径は、いずれも穿孔ピン２００Ｂの径に対応している。
【００２７】
穿孔機構１４０は、図３〜図５に示すように、スライドアーム１４２と、支持ピン１４４Ａ、１４４Ｂと、リンク１４６Ａ、１４６Ｂと、穿孔ピン２００Ａ、２００Ｂとを、備える。
【００２８】
リンク１４６Ｂは、支持ピン１４４Ｂを介して穿孔ピン２００Ｂを保持し、穿孔ピン２００Ｂの保持方向の両端に軸状の支点が設けられている。なお、穿孔ピン２００Ｂに設けられている両支点は、ガイド機構１２０の右側板１２８及び左側板１３０によって回転可能に支持され、更に、支点の一方は、スライドアーム１４２の連結部に連結されている。同様に、リンク１４６Ａは、支持ピン１４４Ａを介して穿孔ピン２００Ａを保持し、穿孔ピン２００Ａの保持方向の両端に軸状の支点が設けられている。なお、穿孔ピン２００Ａに設けられている両支点は、ガイド機構１２０の右側板１２８及び左側板１３０によって回転可能に支持され、更に、支点の一方は、スライドアーム１４２の連結部に連結されている。
【００２９】
駆動機構１５０は、図３に示すように、駆動モータ１５２と、駆動モータギヤ１５４と、減速ギヤ列１５６と、駆動ギヤ１５８Ａ、１５８Ｂと、センサーフィラー１６０と、ホームポジションセンサ１６２と、パルスカウントセンサ１６４とを、備える。
【００３０】
駆動モータ１５２は、穿孔機構１４０を駆動させる動力を生成する駆動源であり、例えば、ＤＣブラシモータなどにより実現できる。そして、駆動モータ１５２により生成される駆動力（回転駆動力）は、駆動モータギヤ１５４に結合されている減速ギヤ列１５６を経て駆動ギヤ１５８Ａ、１５８Ｂに伝達される。なお、駆動ギヤ１５８Ａに一体化された又は一体的に取付けられたセンサーフィラー１６０と、ホームポジションセンサ１６２とは、用紙の穿孔に必要とされる駆動ギヤ１５８Ｂの回転数（回転量）を検出し、図示せぬ制御部に通知する。また、パルスカウントセンサ１６４は、駆動モータ１５２のパルス数を検出し、前述の制御部が、検出されたパルス数に応じて適切な回転速度となるように駆動モータ１５２を制御する。
【００３１】
図６に示すように、駆動機構１５０の駆動ギヤ１５８Ｂに設けられた凸部１５９が、穿孔機構１４０のスライドアーム１４２に形成されているＤ字型の溝１４３に移動自在に連結されている。駆動モータ１５２の駆動力が駆動ギヤ１５８Ａから１５８Ｂに伝達され、駆動ギヤ１５８Ｂが反時計周り（図６の矢印ｃ方向）に回転すると、スライドアーム１４２が長手方向を往復移動する。具体的には、駆動ギヤ１５８Ｂの凸部１５９が、スライドアーム１４２の溝１４３の直線部を押すことにより、図７に示すように、スライドアーム１４２が矢印ｄ方向に移動した後、再び、図６の状態に戻る。そして、スライドアーム１４２の長手方向への往復移動により、リンク１４６Ａ、１４６Ｂがそれぞれ往復回転し、穿孔ピン２００Ａ、２００Ｂをそれぞれ鉛直方向に往復移動させる。これにより、用紙に２穴が穿孔される。
【００３２】
上述したように、本実施形態では、２穴穿孔を行う場合を例に取り説明したが、穿孔する穴数はこれに限定されるものではない。例えば、所望する穴数に応じたダイ穴、穿孔ピン、支持ピン、及びリンクを穿孔装置に設けることで、所望する穴数の穿孔が可能となる。
【００３３】
次に、第１の実施形態の穿孔ピン２００Ａの形状について説明する。なお、穿孔ピン２００Ｂの形状は、穿孔ピン２００Ａの形状と同様であるため説明を省略する。図８〜図１２は、それぞれ穿孔ピン２００Ａの正面図、側面図、平面図、底面図、斜視図を示している。
【００３４】
図８〜図１２に示すように、穿孔ピン２００Ａは円柱状であって、その本体部２０１の下端に、用紙に食い込む刃頂部２０２と用紙を切り抜く刃谷部２０３とを備えた刃先部２０４が形成されている。なお、穿孔ピン２００Ａの材質には、重量が軽く硬度が高いセラミックなどの非金属無機材料を用いている。これにより、穿孔ピン２００Ａの重量が軽くなって、駆動モータ１５２に対する負荷を小さくすることができる。また、刃先部２０４にＴｉＮ処理などの皮膜処理が施されている。これにより、刃先部２０４の耐摩耗性及び耐久性を向上させ、多様な紙種又は紙厚な紙を穿孔する場合における穿孔ピン２００Ａの刃先部２０４の劣化に対処することができる。
【００３５】
図１３に示すように、対向する刃頂部２０２の間に刃谷部２０３が位置する刃先部２０４の側面視において、刃頂部２０２から刃谷部２０３に向かう刃先線２０５は、刃頂部２０２側の第１円弧２１０と第２円弧２２０と第３円弧２３０とを組み合わせることで形成されている。そして、刃頂部２０２から刃谷部２０３へ斜めに延びた刃先線２０５に対して、第１円弧２１０と第３円弧２３０との中心が、本体部２０１の軸線ｅ側に位置し、第２円弧２２０の中心が、反対側に位置することでＳ字状曲線２０６が形成される。
【００３６】
また、Ｓ字状曲線２０６が本体部２０１の軸線ｅを中心に左右対称をなしており、軸線ｅに対称をなすＳ字状曲線２０６は、第３円弧２３０を共通として連続して刃谷部２０３が形成される。
【００３７】
より詳細には、Ｓ字状曲線２０６は、本体部２０１の軸線ｅを中心に左右対称をなしているから、軸線ｅの右側には逆Ｓ字状曲線２０７が形成されている。そして、Ｓ字状曲線２０６及びその逆Ｓ字状曲線２０７は、第１円弧２１０を共通とし、さらに中央で第３円弧２３０が滑らかに連続して刃谷部２０３が形成されている。
【００３８】
上記した第１円弧２１０、第２円弧２２０、第３円弧２３０は、それらの円弧を有する第１円２１１、第２円２２１、第３円２３１によってそれぞれ形成されている。また、それらの第１円２１１、第２円２２１、第３円２３１は、それぞれの中心２１２、２２２、２３２を有している。
【００３９】
第１円弧２１０を有する第１円２１１の中心２１２は、本体部２０１の軸線ｅ上に位置するとともに、刃先部２０４に対して本体部２０１の下端側に位置する。一方、第２円弧２２０を有する第２円２２１の中心２２２は、刃先部２０４に対して本体部２０１の上端側に位置し、かつ、２つの第２円弧２２０が本体部２０１の軸線ｅに対して左右対称に位置する。
【００４０】
第３円弧２３０を有する第３円２３１の中心２３２は、本体部２０１の軸線ｅ上に位置するとともに、刃先部２０４に対して本体部２０１の下端側に位置する。なお、第３円２３１の中心２３２は、第１円２１１の中心２１２と第２円２２１の中心２２２との間に位置しているともいえる。
【００４１】
また、第１円弧２１０と第２円弧２２０と第３円弧２３０とのうち少なくとも１つは、その円弧の中心の位置に応じて曲率半径が異なり、本実施形態では、これらの３つの円弧において、第３円弧２３０の曲率半径が最も小さく、続いて第１円弧２１０、そして、第２円弧２２０の曲率半径が最も大きく形成されている。よって、第３円弧２３０の曲率半径が最も小さいとされているので、刃谷部２０３の底部が狭くなり、用紙を打ち抜く際の駆動モータ１５２の負荷を低減することができる。
【００４２】
以上、第１の実施形態である穿孔ピン２００Ａによれば、刃頂部２０２を鋭利にすることができ、刃頂部２０２が用紙に食い込む際に発生する負荷及び刃谷部が用紙を切り抜く際に発生する負荷を低減することができる。これにより、駆動モータ１５２を小型化（小型の駆動モータを採用）することができ、穿孔装置１１０の小型化、消費電流の低減、低騒音化、及びコストの削減を図ることができる。
【００４３】
さらに、第３円弧による緩やかな曲線で形成される刃谷部２０３は、第１円弧２１０及び第２円弧２２０と連続しているので、穿孔の際、刃谷部２０３の端部で、用紙の中折れした部分の端部を切り抜いていくとともに、中折れした中央の部分を刃谷部２０３の底部で切り抜くことができる。よって、刃谷部２０３の端部で用紙がちぎれてしまったりする不完全な状態での切り抜きがなくなる。なお、用紙を穿孔する際の具体的な動作態様及び作用効果については後で詳述する。
【００４４】
（第２の実施形態）
次に第２の実施形態では、刃先が楕円からなる円弧を有する穿孔ピンの形状について説明する。なお、以下では、第１の実施形態との相違点である穿孔ピンの形状についてのみ説明を行い、その他の部分は共通であるため説明を省略する。
【００４５】
図１４に示すように、穿孔ピン３００Ａの第１円弧３１０と第２円弧３２０と第３円弧３３０とは、長軸と短軸を備える楕円形状であり、その楕円形状は、本体部３０１の軸線ｅに直交する方向の円弧の直径が大きいものとすることができる。
【００４６】
より具体的には、側面視において、刃頂部３０２から刃谷部３０３に向かう刃先線３０５は、刃頂部３０２側の楕円形状の第１円弧３１０と、同じく楕円形状の第２円弧３２０と、同じく楕円形状の第３円弧３３０とを組み合わせることで形成されている。そして、刃先線３０５に対して、第１円弧３１０と第３円弧３３０との中心が、本体部３０１の軸線ｅ側に位置し、第２円弧３２０の中心が、反対側に位置することでＳ字状曲線３０６及び逆Ｓ字状曲線３０７が形成される。
【００４７】
また、Ｓ字状曲線３０６が本体部３０１の軸線ｅを中心に左右対称をなしており、軸線ｅに対称をなすＳ字状曲線３０６及び逆Ｓ字状曲線３０７は、第３円弧３３０を共通として滑らかに連続して刃谷部３０３が形成される。
【００４８】
それぞれの円弧における位置関係や曲率半径の大小については、第１の実施形態に準じるので説明を省略する。
【００４９】
この第２の実施形態である穿孔ピン３００Ａによれば、第１円弧３１０と第２円弧３２０と第３円弧３３０とは、楕円形状であり、その楕円形状は、本体部３０１の軸線ｅに直交する方向の円弧の直径が大きいものであるから、第１の実形態の円弧が円形のものと比べると、刃先部３０４の位置が、より本体部３０１の下端側に低く形成されることになる。よって、同じ穿孔動作（穿孔スピード）でも短時間で早く用紙を穿孔することができ、第１円弧（刃頂部３０２）が短いので、用紙に対する食い込みを減らすことができるため、破れたり中折れが発生しにくくなる。
【００５０】
さらに、楕円形状によって第３円弧３１０も本体部３０１に対して低い位置に形成されるので、刃谷部３０３も低く形成され、より確実に用紙に達して穿孔できる。
【００５１】
以下、この第２の実施形態の穿孔ピン３００Ａを例にとり、図１５〜図１８に基いて用紙を穿孔する際の具体的な態様について説明する。なお、図１５は刃頂部３０２が用紙Ｐに食い込んだ状態を示し、図１６は第１円弧３１０で、図１７は第２円弧３２０で、図１８は、第３円弧３３０で、それぞれ用紙Ｐを切り抜いている状態を段階的に示している。
【００５２】
図１５に示すように、穿孔の際は、穿孔ピン３００Ａが上方から下方に向かって穿孔動作を開始すると、鋭利な刃頂部３０２が用紙Ｐに食い込み、用紙Ｐにおける穿孔穴３０８の一部である第１切り込み部３０８ａが形成される。
【００５３】
その後、図１６に示すように、刃頂部３０２から刃谷部３０３に向かって斜めに連続する第１円弧３１０で用紙Ｐを円弧状に切り込んでいく。これによって、第１切り込み部３０８ａより大きい第２切り込み部３０８ｂが形成される。また、第１円弧３１０は刃先線３０５の中でも最も鋭角な曲線であるから、刃先部３０４が用紙に食い込みやすく、用紙上の穿孔穴３０８の両端部を確実に捉えて切り込みを開始することができる。また、穿孔ピン３００Ａの押し下げによって用紙Ｐは確実に捉えられて切り込みが進行する。
【００５４】
続いて図１７に示すように、第２円弧３２０で用紙Ｐを切り込んでいく。より詳細には、第１円弧３１０で食い込んだ後、第２円弧３２０でさらに食い込みつつも用紙Ｐを押し込みながら切り抜いていく。これによって、上記した第１切り込み部３０８ａ、第２切り込み部３０８ｂよりさらに大きい第３切り込み部３０８ｃが形成される。第２円弧３２０は、第１円弧３１０と逆方向の円弧を形成しているから、第１円弧３１０によって連続して用紙の切り込みが進行する時よりも、穿孔ピンが３００Ａが押し下げられる時の第２円弧３２０による用紙の切り込みはゆっくり進行し、用紙が破れてしまうことなく、きれいに切り抜いていくことができる。
【００５５】
最後に図１８に示すように、第３円弧３３０、すなわち刃谷部３０３によって用紙Ｐを切り抜いていき、穿孔穴３０８が完全に形成されて穿孔が完了する。この第３円弧３３０によって形成される刃谷部３０３は、緩やかな円弧として形成されているから、用紙Ｐにコシがなくて穿孔時に中折れしてしまっても、用紙Ｐが刃谷部３０３の底部の全面に達することができる。つまり、刃谷部３０３の端部で、用紙の中折れした部分の端部を切り抜いていくとともに、中折れした中央の部分を刃谷部３０３の底部で切り抜くことができる。これにより、図２２に示す従来の逆Ｕ字状やＶ字谷状の刃谷部のように、刃谷部の端部でのみ中折れした用紙を捉えて、刃谷部の底部に用紙が達する前にちぎれてしまうおそれがない。
【００５６】
以上のとおり、鋭い第１円弧３１０で食い込んでも緩やかな第２円弧３２０で、破れることなく切り抜いていき、残りの部分で中折れが発生しても第３円弧３３０によって刃谷部で全てを切り抜くことができる。したがって、用紙に対する一定のスピードの穿孔動作であっても、不完全な穿孔になることがなく、きれいな穿孔穴３０８を形成することができ、また、一定のスピードで、スムーズに穿孔できるからモータトルクを減少させることができ、駆動源１５２の負荷をかけることなく穿孔できるという効果を奏する。
【００５７】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、図１９に示すように、丁合処理及び綴じ処理などを行う第２用紙処理装置１０３が上記各実施形態の穿孔装置１１０を備えるようにしてもよいし、図２０に示すように、原稿に印刷されている画像を用紙に複写する複写装置１０１が上記実施形態の穿孔装置１１０を備えるようにしてもよい。また、図２１に示すように、複写装置１０１が上記実施形態の穿孔装置１１０を備えた第２用紙処理装置１０３を備えるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１００ 複写システム
１０１ 複写装置（画像形成装置）
１０２ 第１用紙処理装置（用紙処理装置）
１０３ 第２用紙処理装置（用紙処理装置）
１１０ 穿孔装置
１２２Ａ、１２２Ｂ、１２４Ａ、１２４Ｂ、１２６Ａ、１２６Ｂ ダイ穴
１４０ 穿孔機構
１５２ 駆動モータ（駆動源）
２００Ａ、２００Ｂ、３００Ａ 穿孔ピン
２０１、３０１ 本体部
２０２、３０２ 刃頂部
２０３、３０３ 刃谷部
２０４、３０４ 刃先部
２０５、３０５ 刃先線
２０６、３０６ Ｓ字状曲線
２０７、３０７ 逆Ｓ字状曲線
２１０、３１０ 第１円弧
２１１ 第１円
２１２ 中心（第１円の中心）
２２０、３２０ 第２円弧
２２１ 第２円
２２２ 中心（第２円の中心）
２３０、３３０ 第３円弧
２３１ 第３円
２３２ 中心（第３円の中心）
軸線ｅ
用紙Ｐ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
用紙を穿孔する穿孔ピンであって、
前記用紙に食い込む刃頂部と前記用紙を切り抜く刃谷部とを備えた刃先部が形成され、
対向する前記刃頂部の間に前記刃谷部が位置する前記刃先部の側面視において、
前記刃頂部から前記刃谷部に向かう刃先線は、前記刃頂部側の第１円弧と第２円弧と第３円弧とを組み合わせ、前記刃先線に対して前記第１円弧と前記第３円弧との中心が前記本体部の軸線側に位置し、前記第２円弧の中心が反対側に位置することでＳ字状曲線が形成され、そのＳ字状曲線が前記本体部の前記軸線を中心に左右対称をなしており、
前記軸線に対称をなす前記Ｓ字状曲線は、前記第３円弧を共通として連続して、前記刃谷部が形成されることを特徴とする穿孔ピン。
【請求項２】
前記軸線に対称をなす前記Ｓ字状曲線は、前記第１円弧を共通とする請求項１に記載の穿孔ピン。
【請求項３】
前記第１円弧と前記第２円弧と前記第３円弧の少なくとも１つは、楕円形状であり、前記楕円形状は前記本体部の前記軸線に直交する方向の円弧の直径が大きい請求項１又は２に記載の穿孔ピン。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の穿孔ピンを有する穿孔機構と、前記穿孔機構を駆動させる動力を生成する駆動源と、前記動力を前記穿孔機構に伝達して、前記穿孔ピンをダイ穴に対して往復移動させる伝達手段と、を備えることを特徴とする穿孔装置。
【請求項５】
請求項４に記載の穿孔装置を備えるとともに、該穿孔装置によって穿孔された用紙を、内部の所定経路に沿って搬送し、かつ外部へ排出することを特徴とする用紙処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載の用紙処理装置を備えるとともに、原稿から画像データを読取り、読み取った前記画像データに所定の画像処理を施し、前記画像処理を施した画像データが示す画像を印刷することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
用紙を穿孔する穿孔ピンであって、
前記用紙に食い込む刃頂部と前記用紙を切り抜く刃谷部とを備えた刃先部が形成され、
対向する前記刃頂部の間に前記刃谷部が位置する前記刃先部の側面視において、
前記刃頂部から前記刃谷部に向かう刃先線は、前記刃頂部側の第１円弧と第２円弧と第３円弧とを組み合わせ、前記刃先線に対して前記第１円弧と前記第３円弧との中心が前記本体部の軸線側に位置し、前記第２円弧の中心が反対側に位置することでＳ字状曲線が形成され、そのＳ字状曲線が前記本体部の前記軸線を中心に左右対称をなしており、
前記軸線に対称をなす前記Ｓ字状曲線は、前記第３円弧を共通として連続して、前記刃谷部が形成されることを特徴とする穿孔ピン。
【請求項２】
前記軸線に対称をなす前記Ｓ字状曲線は、前記第１円弧を共通とする請求項１に記載の穿孔ピン。
【請求項３】
前記第１円弧と前記第２円弧と前記第３円弧の少なくとも１つは、楕円形状であり、前記楕円形状は前記本体部の前記軸線に直交する方向の円弧の直径が大きい請求項１又は２に記載の穿孔ピン。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の穿孔ピンを有する穿孔機構と、前記穿孔機構を駆動させる動力を生成する駆動源と、前記動力を前記穿孔機構に伝達して、前記穿孔ピンをダイ穴に対して往復移動させる伝達手段と、を備えることを特徴とする穿孔装置。
【請求項５】
請求項４に記載の穿孔装置を備えるとともに、該穿孔装置によって穿孔された用紙を、内部の所定経路に沿って搬送し、かつ外部へ排出することを特徴とする用紙処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載の用紙処理装置を備えるとともに、原稿から画像データを読取り、読み取った前記画像データに所定の画像処理を施し、前記画像処理を施した画像データが示す画像を印刷することを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１２−５６０４０（Ｐ２０１２−５６０４０Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０２８９５（Ｐ２０１０−２０２８９５）
【出願日】平成２２年９月１０日（２０１０．９．１０）
【出願人】（０００００６９３２）リコーエレメックス株式会社 (708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１０日（２０１０．９．１０）
【出願人】（０００００６９３２）リコーエレメックス株式会社 (708)
【Ｆターム（参考）】
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