パンチユニット
【課題】ロータリ式パンチユニットでは、穿孔開始時と穿孔終了時に穿孔トルクのピークを生じ、厚紙等では穿孔不能となると共に、パンチ孔の品位も低下する。
【解決手段】パンチ１３の刃先面１３ａを、前端Ａ側が高く後端Ｃ側が低い傾斜角θ＝５°〜１５°（好ましくは１０°）の範囲の傾斜面とする。ダイのダイス面２２ａを、シャフトの回転軸芯Ｏを中心とした円弧面とする。穿孔トルクのピークを減少すると共に、パンチ孔を高品位に保つ。
【解決手段】パンチ１３の刃先面１３ａを、前端Ａ側が高く後端Ｃ側が低い傾斜角θ＝５°〜１５°（好ましくは１０°）の範囲の傾斜面とする。ダイのダイス面２２ａを、シャフトの回転軸芯Ｏを中心とした円弧面とする。穿孔トルクのピークを減少すると共に、パンチ孔を高品位に保つ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ等の画像形成装置に付設され、記録シート等に孔をあけるパンチユニットに係り、詳しくはロータリ式のパンチユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、互いに平行して配置され、それぞれ複数のパンチ及びダイを有するパンチシャフト及びダイシャフトを回転させることにより、パンチシャフトのパンチとダイシャフトのダイとを係合させて、シートにパンチ孔をあけるロータリ式のパンチユニットが存在する。
【０００３】
一般に、上記ロータリ式パンチユニットは、図８（ｂ）に示すように、パンチ１３’及びダイ２２’の先端面（刃先面及びダイス面）がシャフトの回転軸芯Ｏを通る半径方向線ｒに直交する平面からなり、パンチ刃先面１３’ａ及びダイス面２２’ａの前端縁で係合を開始し（穿孔開始）、両シャフトの同期回転及びシートの搬送が相俟って、刃先面１３’ａ及びダイス面２２’ａの係合が進行し（穿孔中）、上記刃先面及びダイス面の後端縁が係合することにより、シートの穿孔行程が終了する（穿孔終了）。上記一連の穿孔行程は、同期回転するパンチ及びダイシャフトの回転角αによりシートの打抜き（穿孔）トルクＴが図８（ａ）に示すように変化するが、該穿孔トルクＴは、穿孔開始直後（切り始め）及び穿孔終了直前（切り終り）に大きなピークがある。
【０００４】
従来、上記ピークトルクを低減する装置として、下記の特許文献１に記載のものが提案されている。このものは、パンチの刃先面を、回転方向の前後が回転中心側に傾斜した凸面形状とし、その前部が後部よりも緩やかな傾斜面にて構成している。上記パンチの凸面形状により嵌合開始直後のパンチ刃先面とダイのダイス面との相対角度（剪断角）が上記パンチ刃先面を平面としたものよりも平行に近いので、係合開始から穿孔行程の中間までの単位回転角度あたりの切断長さが増加し、かつ穿孔行程の後半部においては切断長さが短縮される。これにより、パンチとダイとの係合開始時から完全係合時における単位回転角度あたりのパンチ孔切断長さを平均化して、上記穿孔トルクのピークを低減する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３２５７４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１記載のものは、穿孔トルクのピークを低減することにより、パンチ及びダイの駆動トルクを小さくし、かつパンチ及びダイシャフトの剛性を低くして、駆動機構の小型化を図ることが可能であるが、パンチ刃先面の形状が複雑となり、ダイとの係合に際してのクリアランスが影響して、穿孔トルク、特に切り終り時のトルクを充分に低減することは困難である。
【０００７】
近時、軽印刷及び製本を行う大型、高機能の複写機が現出しており、該複写機にあっては、表面がコーティングされた硬い紙からなるカラー紙並びに表紙、背表紙用に厚紙が用いられることがあり、複写機の電源容量やコスト面から、パンチユニットのモータや剛性を高めることにも制限があり、上記カラー紙及び厚紙に孔をあけることは、上述したパンチユニットでは困難である。
【０００８】
また、パンチの刃先面が凸面形状からなる上記パンチユニットは、ダイとのクリアランスを大きくとる必要があり、その結果切れ味が低下して、切り口に毛羽が発生し、孔の品位が低下する問題点もある。
【０００９】
そこで、本発明は、比較的簡単な形状でもって、高い精度でパンチ及びダイを製造でき、パンチとダイとの係合の全体に亘って、その係合クリアランスを最適に保持して、パンチ孔を高品位に保つことが可能となると共に、穿孔トルクのピークを大幅に低減して、上述した課題を解決したパンチユニットを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、外周面にパンチ（１３）を設けたパンチシャフト（１０）と、
前記パンチに対応する位置にダイ（２２）を設けたダイシャフト（２０）と、を備え、
前記パンチシャフト（１０）及びダイシャフト（２０）とを同期してかつ反対方向に回転させ、前記パンチ（１３）と前記ダイ（２２）とを係合させてシートにパンチ孔をあけるパンチユニット（１）において、
前記パンチの刃先面（１３ａ）及び前記ダイのダイス面（２２ａ，２２１ａ）のいずれか一方は、回転方向の前端縁（Ａ）側が高くかつ後端縁（Ｃ）側が低くなる方向で傾斜角（θ）が５°〜１５°の範囲の傾斜面からなる、
ことを特徴とするパンチユニットにある。
【００１１】
また、前記パンチの刃先面（１３ａ）及び前記ダイのダイス面（２２ａ）のいずれか他方は、回転方向の中央部分が高くなる中高形状の円弧面からなる。
【００１２】
好ましくは、前記パンチの刃先面（１３ａ）が前記傾斜面からなり、前記ダイのダイス面（２２ａ）が前記円弧面からなる。
【００１３】
例えば、図３（ｃ）に示すように、前記パンチ（１３）の刃先面（１３ａ）が前記傾斜面からなり、かつ該傾斜面の中央部分が凹部（１３ｄ）からなる。
【００１４】
前記傾斜角（θ）が１０°である。
【００１５】
前記円弧面（２２ａ）が、前記ダイシャフト又は前記パンチシャフトの回転軸芯（Ｏ）を中心とした円弧面である。
【００１６】
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に記載の構成に何等影響を及ぼすものではない。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に係る本発明によると、互に係合するパンチの刃先面及びダイのダイス面の一方が、前端縁側が高く後端縁側が低い傾斜面からなるので、シート穿孔時の穿孔トルクのピークを低減することができ、比較的小さいトルク容量のモータを用いて、例えばカラー紙や表紙、裏表紙となる厚紙であってもパンチ孔をあけることが可能となる。
【００１８】
また、パンチの刃先面又はダイのダイス面を一定角の傾斜面にする比較的簡単な構成からなり、容易にかつ高い精度で製造することができ、刃先面及びダイス面の係合に際してのクリアランスを適正に保持でき、パンチ孔の品位を向上することができる。
【００１９】
前記傾斜面の傾斜角は、５°以下であると、穿孔トルクのピークの低減効果が充分でなく、スペース等による規定範囲でのモータによる厚紙等の穿孔を正確かつ確実に行うことができず、上記傾斜角が１５°以上であると、穿孔状態にあるシャフトの回転角が大きくなり過ぎ、パンチ及びダイの干渉を防止するためのクリアランスが大きくなり、パンチ孔を高品位に保つことが困難となり、前記傾斜角が５°〜１５°の範囲にあって、穿孔トルクのピークの低減による厚紙等への孔あけ及びパンチ孔の品位の向上を両立することができる。
【００２０】
請求項２に係る本発明によると、パンチの刃先面又はダイのダイス面の他方が、中高形状の円弧面からなるので、パンチ及びダイの係合に際して、シートの剪断を円弧面に沿って進行し、穿孔トルクのピークを更に減少すると共に、穿孔状態でのシャフトの回転角を小さくして、パンチ及びダイの回転に伴う穿孔時の干渉を防止するために必須となるクリアランスを減少して、最大穿孔トルクの減少によるパンチユニットの小型化と、パンチ孔を高品位に保持することの両立を図ることができる。
【００２１】
請求項３に係る本発明によると、パンチの刃先面に傾斜面を形成し、かつダイのダイス面を円弧面とすることが、製造、穿孔トルク及びパンチ孔の品位において最適な組合せとなる。
【００２２】
請求項４に係る本発明によると、パンチ刃先面の傾斜面の中央部分に凹部を形成したので、ダイス面と係合するパンチ刃先面を鋭利とすると共に、パンチ先端の軽量化を図って、パンチ孔を高速に形成することが可能となり、複写機等の高速化に対応することが容易となる。
【００２３】
請求項５に係る本発明によると、前記傾斜面の傾斜角が１０°であることが最適であり、穿孔トルクのピークを減少して、小型のモータにて厚紙等の穿孔を可能とすると共に、高品位のパンチを正確かつ確実に穿孔して、信頼性を向上する。
【００２４】
請求項６に係る本発明によると、円弧面を、シャフトの回転軸芯を中心とした円弧面とし、パンチ及びダイとの係合が、該円弧面を転がるように進行するので、パンチ刃先面とダイス面との間のなす剪断角を常に維持して、滑らかにシートの穿孔を進行して、穿孔トルクのピークを減少すると共に、高い品位によるパンチ孔を常に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明を適用し得るパンチユニットの実施形態を示す正面図。
【図２】本発明によるパンチとダイによる穿孔を示すそれぞれ異なる状態の図。
【図３】（ａ）は、本発明によるパンチ及びダイを示す拡大した概略図、（ｂ）は、パンチの刃先面を示す模式図、（ｃ）は、異なる実施の形態によるパンチ刃先面を示す断面図。
【図４】従来のパンチユニットと本発明のパンチユニットとの違いを説明する図で、（ａ）は、切り始めの切断長さＳを示す図、（ｂ）は、切り終り時のシャフト回転角αを示す図、（ｃ）は、シャフト回転角αと切断位置（回転角）βを説明する図。
【図５】シャフトの回転角αに対する穿孔トルク曲線を示す図。
【図６】ダイのダイス面を平面とした実施の形態による図２と同様な図。
【図７】ダイのダイス面を示す拡大した模式図。
【図８】従来のパンチユニットを示す図で、（ａ）は、穿孔トルク曲線を示し、（ｂ）は、パンチ及びダイを示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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。パンチユニット１は、図１に示すように、プリンタ、複写機等の画像形成装置（後処理装置を含む）のフレームに固定される台座６を有しており、該台座６には複数の脚部５を介して底板４がボルトにより固定されている。該底板４の左右端には左右の側板３Ｌ，３Ｒが固定されており、これら一体の底板４及び側板３Ｌ，３Ｒによりフレーム２が構成されている。そして、上記側板３Ｌ，３Ｒにはパンチシャフト１０及びダイシャフト２０がその両端を回転自在に支持されて平行に配置されており、これらパンチシャフト１０及びダイシャフト２０が上記フレーム２と相俟って、パンチユニット１の構造部材（強度メンバー）となっている。なお、上記パンチシャフト１０及びダイシャフト２０は、所定の間隙Ｗを存して上記側板３Ｌ，３Ｒに支持されており、該間隙Ｗがシートを通過する係合クリアランスを形成している。
【００２７】
上記パンチシャフト１０は、アルミ合金などの軽合金製の中空円筒部材からなるパンチシャフト本体１１と、その両側端部に設けられたパンチ軸部とから構成されており、該パンチシャフト本体１１の軸芯方向（図１矢印Ａ，Ｂ方向）複数箇所、例えば３箇所には、パンチ１３が円筒内側の中空部１１ａにおいて抜止めされて外周面から突出して設けられている。
【００２８】
また、パンチ軸部は、パンチシャフト本体１１側部の開口を閉塞するように取付けられ、ベアリング１４を介して側板３Ｌ，３Ｒに回転自在に軸支されている。図１矢印Ｂ方向（以下、図１矢印Ａ方向を左方向、図１矢印Ｂ方向を右方向とする）のパンチ軸部にはパンチシャフト１０へと駆動力を伝達するパンチ歯車１５が固設されていると共に、該パンチ歯車１５に隣接してかつ位相を調整してバックラッシュ取り歯車１６が取付けられており、該歯車１６には、孔あけ位置検出装置６０を構成する検出板６１が取付けられている。
【００２９】
上記孔あけ位置検出装置６０は、検出板６１と、フォトセンサからなる孔あけ位置検出センサ６２とからなり、該孔あけ位置検出センサ６２は右側板３Ｒ上部に固設されたＬ字状のブラケット６３に取付けられている。上記検出板６１が孔あけ位置検出センサ６２間を通過することによって、パンチ１３が孔あけ位置にあることが検出される。
【００３０】
一方、上記ダイシャフト２０もパンチシャフト１０と同様にアルミ合金などの軽合金から形成され、中空円筒部材からなるダイシャフト本体２１を有している。該ダイシャフト本体２１には、軸芯方向（図１矢印Ａ，Ｂ方向）３箇所に上記パンチシャフト１０のパンチ１３と対応してダイ２２がその外周に設けられており、該ダイ２２は、ダイシャフト本体２１の外周面から中空部２１ａまで径方向に貫通したダイ孔（孔）２２ｄを有する。
【００３１】
上記ダイシャフト本体２１は、その右ダイ軸部がベアリングを介して右側板３Ｒに回転自在に支持されていると共に、その左ダイ軸部がベアリングを介して左側板３Ｌに回転自在に支持されている。上記右ダイ軸部は、ダイ歯車２４のボス部２４ａからなり、該ダイ歯車２４は上記パンチ歯車１５及びバックラッシュ取り歯車１６と噛合している。また、右側板３Ｒの下端部には、両軸型の電動モータ５０が取付けられており、該モータの一方の出力軸にはピニオン５１が固定されていると共に、他方の出力軸にはピックアップセンサ５５の検出体５４が固定されている。ピックアップセンサ５５は底板４に固定されたブラケット５６に取付けられており、電動モータ５０の回転数を検出し得る。右側板３Ｒには２枚の中間歯車７０，７１を支持する中間軸７０が取付けられており、一方の中間歯車７１は上記ピニオン５１に、他方の中間歯車７２が上記ダイ歯車２４に噛合している。
【００３２】
前記ダイシャフト本体２１の中空部２１ａには屑排出スクリュー板３０が嵌挿されており、該スクリュー板３０は、その一端が右側板３Ｒに固定されており、その他端が左側板３Ｌ部分において上記ダイシャフト２１の開口部２１ｃに臨むように配置されている。該スクリュー板３０は、板状部材を捩ってスクリュー状に形成されており、回転するダイシャフト２０に対して相対的に回転し、ダイ２２から導入されるパンチ屑を、上記相対回転に基づき中空部２１ａ内を矢印Ａ方向に搬送して、開口部２１ｃから中空部２１ａ外に排出する。
【００３３】
本パンチユニット１は、以上のような構成からなり、例えば大型の複写機に取付けられる。該複写機の画像形成済シートの搬送に合せるように、電動モータ５０が駆動され、該モータの回転は、ピニオン５１、中間歯車７１，７２及びダイ歯車２４を介して、ダイシャフト２０に伝達されると共に、パンチ歯車１５及びバックラッシュ取り歯車１６を更に介してパンチシャフト１０に伝達される。これにより、ダイシャフト２０及びパンチシャフト１０は、シートの搬送に合せたタイミングで、かつ両シャフトが正確に同期された位相にて逆方向に回転し、パンチ１３及びダイ２２によりシートの所定箇所に孔をあける。
【００３４】
ついで、本発明の要部であるパンチ及びダイの形状について、図２，図３に沿って説明する。パンチシャフト１０に取付けられているパンチ１３は、その先端面からなる刃先面１３ａがシャフト１０の回転方向接線（半径方向線ｒに直交する線）に対して所定の傾斜角θの傾斜面からなる。上記傾斜面は、回転方向の前端縁Ａ側が高くかつ後端縁Ｃ側が低くなるように傾斜しており（ＯＡ＞ＯＣ）、その傾斜角θは、５°〜１５°の範囲、好ましくは１０°に設定されている。
【００３５】
具体的には、パンチシャフト１０及びダイシャフト２０の回転軸芯Ｏ−Ｏ間の距離２Ｒ０が３２［ｍｍ］（Ｒ０＝１６［ｍｍ］）であり、上記傾斜角（刃先角）θ＝１０°でパンチ径ｄ＝８［ｍｍ］の場合、パンチシャフトの回転軸芯Ｏから刃先前端縁Ａまでの長さＲ１が、従来のもの（１３’ａ）が約１６．５［ｍｍ］であるのに対し、本発明のもの（１３ａ）が約１７．４［ｍｍ］であり、回転軸芯Ｏから刃先後端縁Ｃまでの長さＲ２が、約１６．０［ｍｍ］である（従来のものは約１６．５［ｍｍ］）。
【００３６】
また、パンチ１３は、ダイ２２のエッジ（ダイス面）２２ａとの干渉を防止すべく、刃先面１３ａに沿って半円状の凹溝１３ｂが全周に亘って形成されている。
【００３７】
ダイシャフト２０に取付けられているダイ２２は、その先端面からなるダイス面が前端縁Ｄ及び後端縁Ｅが低く中央部分が高い中高形状の円弧面２２ａからなり、かつパンチの刃先面１３ａが所定のクリアランスをもって嵌合する円筒形状からなる。該ダイの刃先からなるダイス面は、図２，図３に示すように、ダイシャフト２０の回転軸芯Ｏを中心とする円筒状の円弧面２２ａにて形成される。
【００３８】
パンチ１３及びダイ２２は、図２の待機位置に示すように、互に離れた位置に待機している。この状態で、複写機等から画像形成済の紙（シート）Ｐがパンチユニット１に搬送されると、それとタイミングを合せて、パンチシャフト１０及びダイシャフト２０が同じ位相で互に反対方向に回転する。パンチ１３の刃先面１３ａ及びダイ２２のダイス面２２ａの前端縁Ａ，Ｄ同士が紙を挟んで互に係合を開始すると、紙の所定位置での穿孔が開始され、そして両シャフト１０，２０が更に回転することにより、パンチの刃先面１３ａとダイのダイス面２２ａの嵌合位置が紙の搬送に合せて後方に移動し、穿孔が進行する（穿孔中）。パンチ刃先面１３ａの後端縁Ｃがダイス面（エッジ）２２ａの後端縁Ｅに嵌合した状態で、紙の所定位置に丸孔があけられ、そして両後端縁Ｃ，Ｅが互に離れることにより、穿孔が終了する。紙にあけられたパンチ孔のパンチ屑は、ダイ孔２２ｄを通ってダイシャフト２０の中空部２１ａに送られ、また紙は、そのまま搬送されて、次の製本等の工程に運ばれる。
【００３９】
穿孔トルクＴと、パンチ刃先面の切断長さＳ及びパンチの切断位置βとの間に、Ｔ∝（Ｓ×ｓｉｎβ）なる関係を有する。ここで、図４に示すように、αは、パンチ１３の中心線の回転角、即ちパンチシャフト１０の回転角であり、上記切断位置βは、パンチ刃先面（傾斜面）１３ａとダイス面（円弧面）２２ａと紙（シート）の下面と交点Ｘの両シャフトの回転軸芯Ｏ−Ｏに対する角度である。図４（ａ）に示すように、切り始め（穿孔開始）では、刃先角θを有する本発明のパンチ刃先面１３ａ（ＡＣ）による切断長さＳが、接線からなる従来のパンチ刃先面１３’ａ（Ａ’Ｃ’）による切断長さＳ’より小さい（Ｓ＜Ｓ’）。図４（ｂ）に示すように、切り終り（穿孔終了）では、本発明のパンチ及びダイによる切断位置βは、従来のものによる切断位置β’より進んで小さくなり、従ってｓｉｎβの方が、ｓｉｎβ’より小さくなる（ｓｉｎβ＜ｓｉｎβ’）。その結果、切り始めと切り終りの両方において、打抜きトルクＴのピークを低減することが可能となる。
【００４０】
また、切り始めにおいて、パンチシャフトの回転軸芯Ｏからパンチ刃先面１３ａの前端縁Ａまでの長さは、刃先角θを有する本発明（ＯＡ）が、接線からなる従来のもの（ＯＡ’）よりも長く（ＯＡ＞ＯＡ’）、従って本発明の刃先面１３ａが従来のもの１３ａ’に比して穿孔開始が早くなる（切断回転角β１が大きくなる；図２の穿孔開始参照）。また、切り終りにおいて、パンチシャフトの回転軸芯Ｏからパンチ刃先面の後端縁Ｃまでの長さは、刃先角θを有する本発明（ＯＣ）が、接線からなる従来のもの（ＯＣ’）より短く（ＯＣ＜ＯＣ’）、従って本発明の刃先面１３ａが従来のもの１３’ａに比して穿孔終了が遅くなる（回転角β２が小さくなる；図２の穿孔終了参照）。この結果、穿孔に関与する時間が長くなり、つまりパンチシャフトの回転角β１−β２が大きくなり、その分単位角度当たりの切断長さも小さくなり（平均化される）、上記穿孔（打抜き）トルクＴのピークを低減することが可能となる。
【００４１】
具体的には、両シャフト１０，２０の中心距離２Ｒ０が３２［ｍｍ］、パンチ径が８φ［ｍｍ］であり、かつ上述した傾斜角θ＝１０°のパンチ刃先面を用いる場合、穿孔開始の回転角（＜ＯＯＡ）β１は、従来のものが９．８４°であるのに対し、本発明では１６．０２°であり、穿孔終了時の回転角（＜ＯＯＣ）β２は、従来のものが９．８４°であるのに対し、本発明では３．０８°となる。
【００４２】
図５は、両シャフト１０，２０の回転軸芯Ｏ−Ｏの距離２Ｒ０＝３２［ｍｍ］、パンチ径８［ｍｍ］で、パンチ刃先面が接線（θ＝０）からなる従来のものと、刃先角θ＝１０°のパンチ刃先面を用いた本発明とを、各種の紙で穿孔した状態をシミュレートした図である。なお、本シミュレーションにあっては、ダイ２２は、ダイス面が円弧面２２ａからなるものを用いている（図２参照）。
【００４３】
図５から解るように、各種の紙（３１０ｇ、２００ｇ、８０ｇ）すべてにおいて、穿孔トルク（打抜きトルク）のピークが減少していると共に、回転角αが大きくなっている。特に、表紙及び背表紙に用いられる厚紙３１０ｇ紙にあっては、従来の刃先角θ＝０のパンチを用いた場合、２２９［ｋｇｆｍｍ］となり、パンチユニットに適合し得る小型のモータであっては孔あけ不能であったが、本発明では、１１８［ｋｇｆｍｍ］となり、パンチユニットのスペースに納まる小型のモータを適用して穿孔可能となる。
【００４４】
ダイ２２のダイス面２２ａが、図３（ａ）に示すように円弧面（円筒面）からなるので、ダイシャフト２０の回転による穿孔中、パンチ１３の刃先面１３ａとの係合が転がるように、滑らかに進行する。即ち、穿孔開始から穿孔終了までのすべての回転角αにあって、刃先角θを有するパンチ刃先面１３ａと円弧面からなるダイス面２２ａとからなる剪断角を維持し、各回転角αにおける切断長さＳを分散して、Ｓ×ｓｉｎβに比例する穿孔（打抜き）トルクＴのピークを減少する。
【００４５】
図６は、ダイ２２のダイス面がダイシャフト２０の半径方向線ｒと直交する平面（接線）２２１ａからなる実施の形態を示す。該平面からなるダイス面２２１ａは、前端縁Ｄ１及び後端縁Ｅ１が先の円弧面からなるもの（２２ａ）に比して、若干長くなっている。図７は、ダイ２２のダイス面が平面からなるもの２２１ａ（破線）と、円弧面からなるもの２２ａ（実線）との比較を示す図であり、ダイシャフトの回転軸芯Ｏとダイス面の前端縁Ｄ，Ｄ1及び後端縁Ｅ，Ｅ１との長さは、円弧面の方（ＯＤ）（ＯＥ）が平面（ＯＤ１）（ＯＥ１）より短く（ＯＤ＜ＯＤ１）（ＯＥ＜ＯＥ１）、従って穿孔開始時の回転角αが小さくなると共に、穿孔終了時の回転角αも小さくなり（下死点α＝０に近づく）、パンチとダイによる穿孔回転角αが小さくなる。これにより、パンチとダイとの干渉を防止するために必要とするクリアランスを減少して、パンチ孔の精度を向上する。
【００４６】
なお、上記穿孔回転角αを小さくすることは、穿孔トルクＴの分散化と逆方向となるが、上述した刃先角θを有するパンチ１３の刃先１３ａと円弧面からなるダイス面２２ａとが相俟って、穿孔トルクのピーク、特に切り終り時のピークトルクを小さくすることが可能となる。これにより、パンチユニットの最大駆動トルクを減少することによるユニットの小型化及び３１０ｇ紙等の厚紙への孔あけを可能とすることに加えて、高いパンチ孔品位を保持することが可能となる。
【００４７】
図３（ｃ）は、異なる実施の形態によるパンチの刃先面を示す図である。傾斜面からなる刃先面の中央部分に、凹部１３ｄが形成されている。該凹部１３ｄによりパンチ刃先面１３ａは、ダイス面２２ａ，２２１ａと鋭利な関係で係合し、かつパンチ先端部の重量の軽減化が可能となる。これにより、高速化した複写機のシート搬出タイミングに合せて、パンチユニットを高速で回転し、かつ高い品位のパンチ孔を穿孔することが可能となる。
【００４８】
なお、上述した説明は、パンチ１３の刃先面１３ａに所定刃先角θを有し、ダイ２２のダイス面２２ａを円弧面（又は平面２２１ａ）としているが、これは、ダイス面が所定傾斜面からなり、またパンチの刃先面が円弧面（又は平面）からなるものでもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１ パンチユニット
１０ パンチシャフト
１３ パンチ
１３ａ 刃先面（傾斜面）
２０ ダイシャフト
２２ ダイ
２２ａ ダイス面（円弧面）
２２１ａ ダイス面（平面）
α 回転角
θ 傾斜角（刃先角）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ等の画像形成装置に付設され、記録シート等に孔をあけるパンチユニットに係り、詳しくはロータリ式のパンチユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、互いに平行して配置され、それぞれ複数のパンチ及びダイを有するパンチシャフト及びダイシャフトを回転させることにより、パンチシャフトのパンチとダイシャフトのダイとを係合させて、シートにパンチ孔をあけるロータリ式のパンチユニットが存在する。
【０００３】
一般に、上記ロータリ式パンチユニットは、図８（ｂ）に示すように、パンチ１３’及びダイ２２’の先端面（刃先面及びダイス面）がシャフトの回転軸芯Ｏを通る半径方向線ｒに直交する平面からなり、パンチ刃先面１３’ａ及びダイス面２２’ａの前端縁で係合を開始し（穿孔開始）、両シャフトの同期回転及びシートの搬送が相俟って、刃先面１３’ａ及びダイス面２２’ａの係合が進行し（穿孔中）、上記刃先面及びダイス面の後端縁が係合することにより、シートの穿孔行程が終了する（穿孔終了）。上記一連の穿孔行程は、同期回転するパンチ及びダイシャフトの回転角αによりシートの打抜き（穿孔）トルクＴが図８（ａ）に示すように変化するが、該穿孔トルクＴは、穿孔開始直後（切り始め）及び穿孔終了直前（切り終り）に大きなピークがある。
【０００４】
従来、上記ピークトルクを低減する装置として、下記の特許文献１に記載のものが提案されている。このものは、パンチの刃先面を、回転方向の前後が回転中心側に傾斜した凸面形状とし、その前部が後部よりも緩やかな傾斜面にて構成している。上記パンチの凸面形状により嵌合開始直後のパンチ刃先面とダイのダイス面との相対角度（剪断角）が上記パンチ刃先面を平面としたものよりも平行に近いので、係合開始から穿孔行程の中間までの単位回転角度あたりの切断長さが増加し、かつ穿孔行程の後半部においては切断長さが短縮される。これにより、パンチとダイとの係合開始時から完全係合時における単位回転角度あたりのパンチ孔切断長さを平均化して、上記穿孔トルクのピークを低減する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３２５７４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１記載のものは、穿孔トルクのピークを低減することにより、パンチ及びダイの駆動トルクを小さくし、かつパンチ及びダイシャフトの剛性を低くして、駆動機構の小型化を図ることが可能であるが、パンチ刃先面の形状が複雑となり、ダイとの係合に際してのクリアランスが影響して、穿孔トルク、特に切り終り時のトルクを充分に低減することは困難である。
【０００７】
近時、軽印刷及び製本を行う大型、高機能の複写機が現出しており、該複写機にあっては、表面がコーティングされた硬い紙からなるカラー紙並びに表紙、背表紙用に厚紙が用いられることがあり、複写機の電源容量やコスト面から、パンチユニットのモータや剛性を高めることにも制限があり、上記カラー紙及び厚紙に孔をあけることは、上述したパンチユニットでは困難である。
【０００８】
また、パンチの刃先面が凸面形状からなる上記パンチユニットは、ダイとのクリアランスを大きくとる必要があり、その結果切れ味が低下して、切り口に毛羽が発生し、孔の品位が低下する問題点もある。
【０００９】
そこで、本発明は、比較的簡単な形状でもって、高い精度でパンチ及びダイを製造でき、パンチとダイとの係合の全体に亘って、その係合クリアランスを最適に保持して、パンチ孔を高品位に保つことが可能となると共に、穿孔トルクのピークを大幅に低減して、上述した課題を解決したパンチユニットを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、外周面にパンチ（１３）を設けたパンチシャフト（１０）と、
前記パンチに対応する位置にダイ（２２）を設けたダイシャフト（２０）と、を備え、
前記パンチシャフト（１０）及びダイシャフト（２０）とを同期してかつ反対方向に回転させ、前記パンチ（１３）と前記ダイ（２２）とを係合させてシートにパンチ孔をあけるパンチユニット（１）において、
前記パンチの刃先面（１３ａ）及び前記ダイのダイス面（２２ａ，２２１ａ）のいずれか一方は、回転方向の前端縁（Ａ）側が高くかつ後端縁（Ｃ）側が低くなる方向で傾斜角（θ）が５°〜１５°の範囲の傾斜面からなる、
ことを特徴とするパンチユニットにある。
【００１１】
また、前記パンチの刃先面（１３ａ）及び前記ダイのダイス面（２２ａ）のいずれか他方は、回転方向の中央部分が高くなる中高形状の円弧面からなる。
【００１２】
好ましくは、前記パンチの刃先面（１３ａ）が前記傾斜面からなり、前記ダイのダイス面（２２ａ）が前記円弧面からなる。
【００１３】
例えば、図３（ｃ）に示すように、前記パンチ（１３）の刃先面（１３ａ）が前記傾斜面からなり、かつ該傾斜面の中央部分が凹部（１３ｄ）からなる。
【００１４】
前記傾斜角（θ）が１０°である。
【００１５】
前記円弧面（２２ａ）が、前記ダイシャフト又は前記パンチシャフトの回転軸芯（Ｏ）を中心とした円弧面である。
【００１６】
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に記載の構成に何等影響を及ぼすものではない。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に係る本発明によると、互に係合するパンチの刃先面及びダイのダイス面の一方が、前端縁側が高く後端縁側が低い傾斜面からなるので、シート穿孔時の穿孔トルクのピークを低減することができ、比較的小さいトルク容量のモータを用いて、例えばカラー紙や表紙、裏表紙となる厚紙であってもパンチ孔をあけることが可能となる。
【００１８】
また、パンチの刃先面又はダイのダイス面を一定角の傾斜面にする比較的簡単な構成からなり、容易にかつ高い精度で製造することができ、刃先面及びダイス面の係合に際してのクリアランスを適正に保持でき、パンチ孔の品位を向上することができる。
【００１９】
前記傾斜面の傾斜角は、５°以下であると、穿孔トルクのピークの低減効果が充分でなく、スペース等による規定範囲でのモータによる厚紙等の穿孔を正確かつ確実に行うことができず、上記傾斜角が１５°以上であると、穿孔状態にあるシャフトの回転角が大きくなり過ぎ、パンチ及びダイの干渉を防止するためのクリアランスが大きくなり、パンチ孔を高品位に保つことが困難となり、前記傾斜角が５°〜１５°の範囲にあって、穿孔トルクのピークの低減による厚紙等への孔あけ及びパンチ孔の品位の向上を両立することができる。
【００２０】
請求項２に係る本発明によると、パンチの刃先面又はダイのダイス面の他方が、中高形状の円弧面からなるので、パンチ及びダイの係合に際して、シートの剪断を円弧面に沿って進行し、穿孔トルクのピークを更に減少すると共に、穿孔状態でのシャフトの回転角を小さくして、パンチ及びダイの回転に伴う穿孔時の干渉を防止するために必須となるクリアランスを減少して、最大穿孔トルクの減少によるパンチユニットの小型化と、パンチ孔を高品位に保持することの両立を図ることができる。
【００２１】
請求項３に係る本発明によると、パンチの刃先面に傾斜面を形成し、かつダイのダイス面を円弧面とすることが、製造、穿孔トルク及びパンチ孔の品位において最適な組合せとなる。
【００２２】
請求項４に係る本発明によると、パンチ刃先面の傾斜面の中央部分に凹部を形成したので、ダイス面と係合するパンチ刃先面を鋭利とすると共に、パンチ先端の軽量化を図って、パンチ孔を高速に形成することが可能となり、複写機等の高速化に対応することが容易となる。
【００２３】
請求項５に係る本発明によると、前記傾斜面の傾斜角が１０°であることが最適であり、穿孔トルクのピークを減少して、小型のモータにて厚紙等の穿孔を可能とすると共に、高品位のパンチを正確かつ確実に穿孔して、信頼性を向上する。
【００２４】
請求項６に係る本発明によると、円弧面を、シャフトの回転軸芯を中心とした円弧面とし、パンチ及びダイとの係合が、該円弧面を転がるように進行するので、パンチ刃先面とダイス面との間のなす剪断角を常に維持して、滑らかにシートの穿孔を進行して、穿孔トルクのピークを減少すると共に、高い品位によるパンチ孔を常に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明を適用し得るパンチユニットの実施形態を示す正面図。
【図２】本発明によるパンチとダイによる穿孔を示すそれぞれ異なる状態の図。
【図３】（ａ）は、本発明によるパンチ及びダイを示す拡大した概略図、（ｂ）は、パンチの刃先面を示す模式図、（ｃ）は、異なる実施の形態によるパンチ刃先面を示す断面図。
【図４】従来のパンチユニットと本発明のパンチユニットとの違いを説明する図で、（ａ）は、切り始めの切断長さＳを示す図、（ｂ）は、切り終り時のシャフト回転角αを示す図、（ｃ）は、シャフト回転角αと切断位置（回転角）βを説明する図。
【図５】シャフトの回転角αに対する穿孔トルク曲線を示す図。
【図６】ダイのダイス面を平面とした実施の形態による図２と同様な図。
【図７】ダイのダイス面を示す拡大した模式図。
【図８】従来のパンチユニットを示す図で、（ａ）は、穿孔トルク曲線を示し、（ｂ）は、パンチ及びダイを示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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。パンチユニット１は、図１に示すように、プリンタ、複写機等の画像形成装置（後処理装置を含む）のフレームに固定される台座６を有しており、該台座６には複数の脚部５を介して底板４がボルトにより固定されている。該底板４の左右端には左右の側板３Ｌ，３Ｒが固定されており、これら一体の底板４及び側板３Ｌ，３Ｒによりフレーム２が構成されている。そして、上記側板３Ｌ，３Ｒにはパンチシャフト１０及びダイシャフト２０がその両端を回転自在に支持されて平行に配置されており、これらパンチシャフト１０及びダイシャフト２０が上記フレーム２と相俟って、パンチユニット１の構造部材（強度メンバー）となっている。なお、上記パンチシャフト１０及びダイシャフト２０は、所定の間隙Ｗを存して上記側板３Ｌ，３Ｒに支持されており、該間隙Ｗがシートを通過する係合クリアランスを形成している。
【００２７】
上記パンチシャフト１０は、アルミ合金などの軽合金製の中空円筒部材からなるパンチシャフト本体１１と、その両側端部に設けられたパンチ軸部とから構成されており、該パンチシャフト本体１１の軸芯方向（図１矢印Ａ，Ｂ方向）複数箇所、例えば３箇所には、パンチ１３が円筒内側の中空部１１ａにおいて抜止めされて外周面から突出して設けられている。
【００２８】
また、パンチ軸部は、パンチシャフト本体１１側部の開口を閉塞するように取付けられ、ベアリング１４を介して側板３Ｌ，３Ｒに回転自在に軸支されている。図１矢印Ｂ方向（以下、図１矢印Ａ方向を左方向、図１矢印Ｂ方向を右方向とする）のパンチ軸部にはパンチシャフト１０へと駆動力を伝達するパンチ歯車１５が固設されていると共に、該パンチ歯車１５に隣接してかつ位相を調整してバックラッシュ取り歯車１６が取付けられており、該歯車１６には、孔あけ位置検出装置６０を構成する検出板６１が取付けられている。
【００２９】
上記孔あけ位置検出装置６０は、検出板６１と、フォトセンサからなる孔あけ位置検出センサ６２とからなり、該孔あけ位置検出センサ６２は右側板３Ｒ上部に固設されたＬ字状のブラケット６３に取付けられている。上記検出板６１が孔あけ位置検出センサ６２間を通過することによって、パンチ１３が孔あけ位置にあることが検出される。
【００３０】
一方、上記ダイシャフト２０もパンチシャフト１０と同様にアルミ合金などの軽合金から形成され、中空円筒部材からなるダイシャフト本体２１を有している。該ダイシャフト本体２１には、軸芯方向（図１矢印Ａ，Ｂ方向）３箇所に上記パンチシャフト１０のパンチ１３と対応してダイ２２がその外周に設けられており、該ダイ２２は、ダイシャフト本体２１の外周面から中空部２１ａまで径方向に貫通したダイ孔（孔）２２ｄを有する。
【００３１】
上記ダイシャフト本体２１は、その右ダイ軸部がベアリングを介して右側板３Ｒに回転自在に支持されていると共に、その左ダイ軸部がベアリングを介して左側板３Ｌに回転自在に支持されている。上記右ダイ軸部は、ダイ歯車２４のボス部２４ａからなり、該ダイ歯車２４は上記パンチ歯車１５及びバックラッシュ取り歯車１６と噛合している。また、右側板３Ｒの下端部には、両軸型の電動モータ５０が取付けられており、該モータの一方の出力軸にはピニオン５１が固定されていると共に、他方の出力軸にはピックアップセンサ５５の検出体５４が固定されている。ピックアップセンサ５５は底板４に固定されたブラケット５６に取付けられており、電動モータ５０の回転数を検出し得る。右側板３Ｒには２枚の中間歯車７０，７１を支持する中間軸７０が取付けられており、一方の中間歯車７１は上記ピニオン５１に、他方の中間歯車７２が上記ダイ歯車２４に噛合している。
【００３２】
前記ダイシャフト本体２１の中空部２１ａには屑排出スクリュー板３０が嵌挿されており、該スクリュー板３０は、その一端が右側板３Ｒに固定されており、その他端が左側板３Ｌ部分において上記ダイシャフト２１の開口部２１ｃに臨むように配置されている。該スクリュー板３０は、板状部材を捩ってスクリュー状に形成されており、回転するダイシャフト２０に対して相対的に回転し、ダイ２２から導入されるパンチ屑を、上記相対回転に基づき中空部２１ａ内を矢印Ａ方向に搬送して、開口部２１ｃから中空部２１ａ外に排出する。
【００３３】
本パンチユニット１は、以上のような構成からなり、例えば大型の複写機に取付けられる。該複写機の画像形成済シートの搬送に合せるように、電動モータ５０が駆動され、該モータの回転は、ピニオン５１、中間歯車７１，７２及びダイ歯車２４を介して、ダイシャフト２０に伝達されると共に、パンチ歯車１５及びバックラッシュ取り歯車１６を更に介してパンチシャフト１０に伝達される。これにより、ダイシャフト２０及びパンチシャフト１０は、シートの搬送に合せたタイミングで、かつ両シャフトが正確に同期された位相にて逆方向に回転し、パンチ１３及びダイ２２によりシートの所定箇所に孔をあける。
【００３４】
ついで、本発明の要部であるパンチ及びダイの形状について、図２，図３に沿って説明する。パンチシャフト１０に取付けられているパンチ１３は、その先端面からなる刃先面１３ａがシャフト１０の回転方向接線（半径方向線ｒに直交する線）に対して所定の傾斜角θの傾斜面からなる。上記傾斜面は、回転方向の前端縁Ａ側が高くかつ後端縁Ｃ側が低くなるように傾斜しており（ＯＡ＞ＯＣ）、その傾斜角θは、５°〜１５°の範囲、好ましくは１０°に設定されている。
【００３５】
具体的には、パンチシャフト１０及びダイシャフト２０の回転軸芯Ｏ−Ｏ間の距離２Ｒ０が３２［ｍｍ］（Ｒ０＝１６［ｍｍ］）であり、上記傾斜角（刃先角）θ＝１０°でパンチ径ｄ＝８［ｍｍ］の場合、パンチシャフトの回転軸芯Ｏから刃先前端縁Ａまでの長さＲ１が、従来のもの（１３’ａ）が約１６．５［ｍｍ］であるのに対し、本発明のもの（１３ａ）が約１７．４［ｍｍ］であり、回転軸芯Ｏから刃先後端縁Ｃまでの長さＲ２が、約１６．０［ｍｍ］である（従来のものは約１６．５［ｍｍ］）。
【００３６】
また、パンチ１３は、ダイ２２のエッジ（ダイス面）２２ａとの干渉を防止すべく、刃先面１３ａに沿って半円状の凹溝１３ｂが全周に亘って形成されている。
【００３７】
ダイシャフト２０に取付けられているダイ２２は、その先端面からなるダイス面が前端縁Ｄ及び後端縁Ｅが低く中央部分が高い中高形状の円弧面２２ａからなり、かつパンチの刃先面１３ａが所定のクリアランスをもって嵌合する円筒形状からなる。該ダイの刃先からなるダイス面は、図２，図３に示すように、ダイシャフト２０の回転軸芯Ｏを中心とする円筒状の円弧面２２ａにて形成される。
【００３８】
パンチ１３及びダイ２２は、図２の待機位置に示すように、互に離れた位置に待機している。この状態で、複写機等から画像形成済の紙（シート）Ｐがパンチユニット１に搬送されると、それとタイミングを合せて、パンチシャフト１０及びダイシャフト２０が同じ位相で互に反対方向に回転する。パンチ１３の刃先面１３ａ及びダイ２２のダイス面２２ａの前端縁Ａ，Ｄ同士が紙を挟んで互に係合を開始すると、紙の所定位置での穿孔が開始され、そして両シャフト１０，２０が更に回転することにより、パンチの刃先面１３ａとダイのダイス面２２ａの嵌合位置が紙の搬送に合せて後方に移動し、穿孔が進行する（穿孔中）。パンチ刃先面１３ａの後端縁Ｃがダイス面（エッジ）２２ａの後端縁Ｅに嵌合した状態で、紙の所定位置に丸孔があけられ、そして両後端縁Ｃ，Ｅが互に離れることにより、穿孔が終了する。紙にあけられたパンチ孔のパンチ屑は、ダイ孔２２ｄを通ってダイシャフト２０の中空部２１ａに送られ、また紙は、そのまま搬送されて、次の製本等の工程に運ばれる。
【００３９】
穿孔トルクＴと、パンチ刃先面の切断長さＳ及びパンチの切断位置βとの間に、Ｔ∝（Ｓ×ｓｉｎβ）なる関係を有する。ここで、図４に示すように、αは、パンチ１３の中心線の回転角、即ちパンチシャフト１０の回転角であり、上記切断位置βは、パンチ刃先面（傾斜面）１３ａとダイス面（円弧面）２２ａと紙（シート）の下面と交点Ｘの両シャフトの回転軸芯Ｏ−Ｏに対する角度である。図４（ａ）に示すように、切り始め（穿孔開始）では、刃先角θを有する本発明のパンチ刃先面１３ａ（ＡＣ）による切断長さＳが、接線からなる従来のパンチ刃先面１３’ａ（Ａ’Ｃ’）による切断長さＳ’より小さい（Ｓ＜Ｓ’）。図４（ｂ）に示すように、切り終り（穿孔終了）では、本発明のパンチ及びダイによる切断位置βは、従来のものによる切断位置β’より進んで小さくなり、従ってｓｉｎβの方が、ｓｉｎβ’より小さくなる（ｓｉｎβ＜ｓｉｎβ’）。その結果、切り始めと切り終りの両方において、打抜きトルクＴのピークを低減することが可能となる。
【００４０】
また、切り始めにおいて、パンチシャフトの回転軸芯Ｏからパンチ刃先面１３ａの前端縁Ａまでの長さは、刃先角θを有する本発明（ＯＡ）が、接線からなる従来のもの（ＯＡ’）よりも長く（ＯＡ＞ＯＡ’）、従って本発明の刃先面１３ａが従来のもの１３ａ’に比して穿孔開始が早くなる（切断回転角β１が大きくなる；図２の穿孔開始参照）。また、切り終りにおいて、パンチシャフトの回転軸芯Ｏからパンチ刃先面の後端縁Ｃまでの長さは、刃先角θを有する本発明（ＯＣ）が、接線からなる従来のもの（ＯＣ’）より短く（ＯＣ＜ＯＣ’）、従って本発明の刃先面１３ａが従来のもの１３’ａに比して穿孔終了が遅くなる（回転角β２が小さくなる；図２の穿孔終了参照）。この結果、穿孔に関与する時間が長くなり、つまりパンチシャフトの回転角β１−β２が大きくなり、その分単位角度当たりの切断長さも小さくなり（平均化される）、上記穿孔（打抜き）トルクＴのピークを低減することが可能となる。
【００４１】
具体的には、両シャフト１０，２０の中心距離２Ｒ０が３２［ｍｍ］、パンチ径が８φ［ｍｍ］であり、かつ上述した傾斜角θ＝１０°のパンチ刃先面を用いる場合、穿孔開始の回転角（＜ＯＯＡ）β１は、従来のものが９．８４°であるのに対し、本発明では１６．０２°であり、穿孔終了時の回転角（＜ＯＯＣ）β２は、従来のものが９．８４°であるのに対し、本発明では３．０８°となる。
【００４２】
図５は、両シャフト１０，２０の回転軸芯Ｏ−Ｏの距離２Ｒ０＝３２［ｍｍ］、パンチ径８［ｍｍ］で、パンチ刃先面が接線（θ＝０）からなる従来のものと、刃先角θ＝１０°のパンチ刃先面を用いた本発明とを、各種の紙で穿孔した状態をシミュレートした図である。なお、本シミュレーションにあっては、ダイ２２は、ダイス面が円弧面２２ａからなるものを用いている（図２参照）。
【００４３】
図５から解るように、各種の紙（３１０ｇ、２００ｇ、８０ｇ）すべてにおいて、穿孔トルク（打抜きトルク）のピークが減少していると共に、回転角αが大きくなっている。特に、表紙及び背表紙に用いられる厚紙３１０ｇ紙にあっては、従来の刃先角θ＝０のパンチを用いた場合、２２９［ｋｇｆｍｍ］となり、パンチユニットに適合し得る小型のモータであっては孔あけ不能であったが、本発明では、１１８［ｋｇｆｍｍ］となり、パンチユニットのスペースに納まる小型のモータを適用して穿孔可能となる。
【００４４】
ダイ２２のダイス面２２ａが、図３（ａ）に示すように円弧面（円筒面）からなるので、ダイシャフト２０の回転による穿孔中、パンチ１３の刃先面１３ａとの係合が転がるように、滑らかに進行する。即ち、穿孔開始から穿孔終了までのすべての回転角αにあって、刃先角θを有するパンチ刃先面１３ａと円弧面からなるダイス面２２ａとからなる剪断角を維持し、各回転角αにおける切断長さＳを分散して、Ｓ×ｓｉｎβに比例する穿孔（打抜き）トルクＴのピークを減少する。
【００４５】
図６は、ダイ２２のダイス面がダイシャフト２０の半径方向線ｒと直交する平面（接線）２２１ａからなる実施の形態を示す。該平面からなるダイス面２２１ａは、前端縁Ｄ１及び後端縁Ｅ１が先の円弧面からなるもの（２２ａ）に比して、若干長くなっている。図７は、ダイ２２のダイス面が平面からなるもの２２１ａ（破線）と、円弧面からなるもの２２ａ（実線）との比較を示す図であり、ダイシャフトの回転軸芯Ｏとダイス面の前端縁Ｄ，Ｄ1及び後端縁Ｅ，Ｅ１との長さは、円弧面の方（ＯＤ）（ＯＥ）が平面（ＯＤ１）（ＯＥ１）より短く（ＯＤ＜ＯＤ１）（ＯＥ＜ＯＥ１）、従って穿孔開始時の回転角αが小さくなると共に、穿孔終了時の回転角αも小さくなり（下死点α＝０に近づく）、パンチとダイによる穿孔回転角αが小さくなる。これにより、パンチとダイとの干渉を防止するために必要とするクリアランスを減少して、パンチ孔の精度を向上する。
【００４６】
なお、上記穿孔回転角αを小さくすることは、穿孔トルクＴの分散化と逆方向となるが、上述した刃先角θを有するパンチ１３の刃先１３ａと円弧面からなるダイス面２２ａとが相俟って、穿孔トルクのピーク、特に切り終り時のピークトルクを小さくすることが可能となる。これにより、パンチユニットの最大駆動トルクを減少することによるユニットの小型化及び３１０ｇ紙等の厚紙への孔あけを可能とすることに加えて、高いパンチ孔品位を保持することが可能となる。
【００４７】
図３（ｃ）は、異なる実施の形態によるパンチの刃先面を示す図である。傾斜面からなる刃先面の中央部分に、凹部１３ｄが形成されている。該凹部１３ｄによりパンチ刃先面１３ａは、ダイス面２２ａ，２２１ａと鋭利な関係で係合し、かつパンチ先端部の重量の軽減化が可能となる。これにより、高速化した複写機のシート搬出タイミングに合せて、パンチユニットを高速で回転し、かつ高い品位のパンチ孔を穿孔することが可能となる。
【００４８】
なお、上述した説明は、パンチ１３の刃先面１３ａに所定刃先角θを有し、ダイ２２のダイス面２２ａを円弧面（又は平面２２１ａ）としているが、これは、ダイス面が所定傾斜面からなり、またパンチの刃先面が円弧面（又は平面）からなるものでもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１ パンチユニット
１０ パンチシャフト
１３ パンチ
１３ａ 刃先面（傾斜面）
２０ ダイシャフト
２２ ダイ
２２ａ ダイス面（円弧面）
２２１ａ ダイス面（平面）
α 回転角
θ 傾斜角（刃先角）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面にパンチを設けたパンチシャフトと、
前記パンチに対応する位置にダイを設けたダイシャフトと、を備え、
前記パンチシャフト及びダイシャフトとを同期してかつ反対方向に回転させ、前記パンチと前記ダイとを係合させてシートにパンチ孔をあけるパンチユニットにおいて、
前記パンチの刃先面及び前記ダイのダイス面のいずれか一方は、回転方向の前端縁側が高くかつ後端縁側が低くなる方向で傾斜角が５°〜１５°の範囲の傾斜面からなる、
ことを特徴とするパンチユニット。
【請求項２】
前記パンチの刃先面及び前記ダイのダイス面のいずれか他方は、回転方向の中央部分が高くなる中高形状の円弧面からなる、
請求項１記載のパンチユニット。
【請求項３】
前記パンチの刃先面が前記傾斜面からなり、前記ダイのダイス面が前記円弧面からなる、
請求項２記載のパンチユニット。
【請求項４】
前記パンチの刃先面が前記傾斜面からなり、かつ該傾斜面の中央部分が凹部からなる、
請求項１ないし３のいずれか記載のパンチユニット。
【請求項５】
前記傾斜角が１０°である、
請求項１ないし４のいずれか記載のパンチユニット。
【請求項６】
前記円弧面が、前記ダイシャフト又は前記パンチシャフトの回転軸芯を中心とした円弧面である、
請求項２記載のパンチユニット。
【請求項１】
外周面にパンチを設けたパンチシャフトと、
前記パンチに対応する位置にダイを設けたダイシャフトと、を備え、
前記パンチシャフト及びダイシャフトとを同期してかつ反対方向に回転させ、前記パンチと前記ダイとを係合させてシートにパンチ孔をあけるパンチユニットにおいて、
前記パンチの刃先面及び前記ダイのダイス面のいずれか一方は、回転方向の前端縁側が高くかつ後端縁側が低くなる方向で傾斜角が５°〜１５°の範囲の傾斜面からなる、
ことを特徴とするパンチユニット。
【請求項２】
前記パンチの刃先面及び前記ダイのダイス面のいずれか他方は、回転方向の中央部分が高くなる中高形状の円弧面からなる、
請求項１記載のパンチユニット。
【請求項３】
前記パンチの刃先面が前記傾斜面からなり、前記ダイのダイス面が前記円弧面からなる、
請求項２記載のパンチユニット。
【請求項４】
前記パンチの刃先面が前記傾斜面からなり、かつ該傾斜面の中央部分が凹部からなる、
請求項１ないし３のいずれか記載のパンチユニット。
【請求項５】
前記傾斜角が１０°である、
請求項１ないし４のいずれか記載のパンチユニット。
【請求項６】
前記円弧面が、前記ダイシャフト又は前記パンチシャフトの回転軸芯を中心とした円弧面である、
請求項２記載のパンチユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１２１１３５（Ｐ２０１１−１２１１３５Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８０６８６（Ｐ２００９−２８０６８６）
【出願日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【出願人】（０００２０７４２５）大同工業株式会社 (45)
【出願人】（５９５１６５０４７）株式会社セーコウ (38)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【出願人】（０００２０７４２５）大同工業株式会社 (45)
【出願人】（５９５１６５０４７）株式会社セーコウ (38)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]