JP5034374B2 - 用紙穿孔装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、コピー機や印刷装置から出力される記録紙をパンチ処理する装置に適用して好適な用紙穿孔装置及びその制御方法に関するものである。

詳しくは、パンチ刃駆動用のモータを制御する制御手段を備え、パンチ刃復路時の特定区間を複数に区切って設定された分割制御区間又は分割制御区間の集合群毎に、一方でパンチ刃の目標通過時間を設定し、他方で分割制御区間毎にパンチ刃の実際の通過時間を測定し、当該分割制御区間に設定された目標通過時間と実測して得られる測定通過時間とを比較した結果に基づいて次の分割制御区間におけるパンチ刃駆動用のモータの駆動又は制動を制御して、パンチ刃復路時の速度制御を高精細かつ高分解能により実現できるようにすると共に、用紙が厚い場合も薄い場合も、定位置を基準にしてパンチ刃を再現性良く往復動作できるようにしたものである。

近年、白黒用及びカラー用のコピー機や印刷装置等に孔あけ装置を組み合わせて使用される場合が多くなってきた。この種の孔あけ装置によれば、画像形成後の記録用紙を受入れ、その用紙の下流側にパンチ機能を利用して穿孔している。孔あけ後の用紙は、再度整列されて、その孔を利用して自動でリングバンド等の綴じ処理がなされる。

孔あけ装置にはパンチ処理部が備えられ、このパンチ処理部には、ＤＣ（直流）モータが使用され、回転運動を往復運動に変換してパンチ刃の１ストローク動作としている。パンチ刃を短時間動作内でいつも定位置（ホームポジション）で停止させるために、モータがＯＮされ、パンチ刃が最下点に到達した後、ショートブレーキ制御により制動力を調整している。

例えば、この種の孔あけ装置に関連して、特許文献１には、用紙穿孔装置、用紙処理装置及び画像形成システムが開示されている。この用紙穿孔装置によれば、パンチモータとしてブラシレスモータを使用した場合に、回転方向フラグに基づいてモータの正転又は逆転制御すると共に、モータの回転直後から経過時間を測定するためのパルスカウントを開始する。所定時間経過後、ブレーキ開始パルスを演算し、パルスカウント値がそのブレーキ開始パルスになった時点でモータブレーキ制御を実行するものである。このようなモータ制御方法を採ると、パンチモータとしてブラシレスモータを使用した場合であっても、モータ停止精度を向上できるというものである。

また、特許文献２には、用紙穿孔装置、用紙処理装置及び画像形成システムが開示されている。この用紙穿孔装置によれば、穿孔動作をするモータの駆動量を検出すると共に、穿孔される用紙の厚みを検出し、この紙厚に応じて穿孔動作をするモータの停止動作を制御するようになされる。このようなモータ制御方法を採ると、紙厚に変化した場合であっても、モータ停止精度を向上できるというものである。

更に、特許文献３には、用紙穿孔装置、用紙処理装置及び画像形成システムが開示されている。この用紙穿孔装置によれば、パンチ刃で用紙に穿孔する際に、モータの停止時又はその停止前にパンチ刃の位置を検出し、当該位置と所望の位置とを比較し、所望の位置からパンチ刃の位置がずれていた場合に、モータを再駆動制御するようになされる。このようなモータ制御方法を採ると、パンチモータとしてブラシレスモータを使用した場合であっても、モータ停止精度を向上できるというものである。

特開２００４−３４５８３４号公報（第３頁 図１７） 特開２００５−０１４１６０号公報（第３頁 図１６） 特開２００５−０７５５５０号公報（第５頁 図１８）

ところで、従来方式の高速パンチ刃ユニットによれば、特許文献１〜３に見られるように、ＤＣモータが使用され、このＤＣモータを動作させたとき、短時間動作内で１パンチ動作を完結するようになされる。

しかし、単にブレーキの開始タイミングを変化させるだけや、用紙の厚みに応じた停止動作制御や、所望のモータ停止位置に対する前後を判別し、再駆動ないし逆転駆動させるだけでは不十分であり、ＤＣモータの機械的時定数（遅延係数：ξ）の影響でパンチ刃ユニットがホームポジションで停止しきらず、ホームポジションから外れた位置で停止してしまう。特に、ホームポジションでモータが完全に停止しきらず回りすぎてしまう。モータの回りすぎを防止するために、ショートブレーキという制御が採られる。

このショートブレーキ制御を実行しても、孔あけに供される用紙の紙厚によっては、ホームポジションでモータが完全に停止しきらず回りすぎてしまう場合や、ホームポジションに辿り着けない場合がある。

特に、停止許容範囲の狭いホームポジション内に高速動作仕様のパンチ刃を再現性良く停止させることが非常に難しい。因みに、早くブレーキをかけすぎるとホームポジションの手前でパンチ刃が停止してしまい、ブレーキが遅いとパンチ刃がホームポジションを通り過ぎてしまうおそれがある。

そこで、この発明は上述した課題を解決したものであって、パンチ刃復路時、高精細かつ高分解能な速度制御を実現できるようにすると共に、用紙が厚い場合も薄い場合も、ホームポジションを基準にしてパンチ刃を再現性良く往復動作できるようにした用紙穿孔装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る用紙穿孔装置は、所定の用紙に孔を穿孔する用紙穿孔装置であって、往復動作可能なパンチ刃を駆動するモータを有し、かつ、当該パンチ刃のホームポジションを有して、用紙の一端に二以上の孔を穿孔する穿孔手段と、穿孔手段を制御する制御手段とを備え、制御手段は、パンチ刃復路時の特定区間を少なくとも二以上に区切った分割制御区間を設定し、各々の分割制御区間又は分割制御区間の集合群毎に、パンチ刃のホームポジションに遠い方から特定区間に対応した目標通過時間よりも、当該パンチ刃のホームポジションに近い方の特定区間に対応した目標通過時間の方が大きくなる関係にパンチ刃の目標通過時間を設定し、分割制御区間毎にパンチ刃の実際の通過時間を測定し、当該分割制御区間に設定された目標通過時間と実測により得られる測定通過時間とを、各々の分割制御区間又は分割制御区間の集合群毎に比較し、比較結果に基づく測定通過時間が目標通過時間よりも小さい場合は、次の分割制御区間又は分割制御区間の集合群毎におけるパンチ刃駆動用のモータを制動し、比較結果に基づく測定通過時間が目標通過時間よりも大きい場合は、次の分割制御区間又は分割制御区間の集合群毎におけるパンチ刃駆動用のモータを駆動する際に、パンチ刃のホームポジションに突入する直前の特定区間における当該パンチ刃の通過時間を測定し、測定されたパンチ刃の通過時間に基づいて逆転制動力保持時間を演算し、パンチ刃がホームポジションに突入すると、逆転制動力保持時間だけパンチ刃駆動用のモータに対して逆転制動を実行し、その後、モータに対して短絡制動を実行してパンチ刃を停止させることを特徴とするものである。

本発明に係る用紙穿孔装置によれば、所定の用紙に孔を穿孔する場合に、穿孔手段はパンチ刃を駆動するモータを有し、かつ、当該パンチ刃のホームポジションを有しており、パンチ刃が往復動作することにより、用紙の一端に二以上の孔を穿孔するようになる。制御手段は、穿孔手段を制御する。これを前提にして、制御手段は、パンチ刃復路時の特定区間を少なくとも二以上に区切った分割制御区間を設定し、各々の分割制御区間又は分割制御区間の集合群毎に、パンチ刃のホームポジションに遠い方から特定区間に対応した目標通過時間よりも、当該パンチ刃のホームポジションに近い方の特定区間に対応した目標通過時間の方が大きくなる関係にパンチ刃の目標通過時間を設定し、分割制御区間毎にパンチ刃の実際の通過時間を測定し、当該分割制御区間に設定された目標通過時間と実測により得られる測定通過時間とを、各々の分割制御区間又は分割制御区間の集合群毎に比較し、比較結果に基づく測定通過時間が目標通過時間よりも小さい場合は、この比較結果に基づいて次の分割制御区間又は分割制御区間の集合群毎におけるパンチ刃駆動用のモータを制動し、比較結果に基づく測定通過時間が目標通過時間よりも大きい場合は、次の分割制御区間又は分割制御区間の集合群毎におけるパンチ刃駆動用のモータを駆動する際に、パンチ刃のホームポジションに突入する直前の特定区間における当該パンチ刃の通過時間を測定し、測定されたパンチ刃の通過時間に基づいて逆転制動力保持時間を演算し、パンチ刃がホームポジションに突入すると、逆転制動力保持時間だけパンチ刃駆動用のモータに対して逆転制動を実行し、その後、モータに対して短絡制動を実行してパンチ刃を停止させるようになる。

従って、パンチ刃の復路時の速度制御を高精細かつ高分解能で実行できるので、パンチ刃が定位置の手前で停止したり、パンチ刃が定位置を越えて停止する事態を回避できるようになる。

本発明に係る用紙穿孔装置の制御方法は、往復動作可能なパンチ刃を駆動するモータを有し、かつ、当該パンチ刃のホームポジションを有して所定の用紙に孔を穿孔する用紙穿孔装置の制御方法であって、用紙穿孔装置は制御手段を有し、この制御手段は、パンチ刃復路時の特定区間を少なくとも、２つ以上に区切って分割制御区間を設定するステップと、各々の分割制御区間又は分割制御区間の集合群毎に、パンチ刃のホームポジションに遠い方から特定区間に対応した目標通過時間よりも、当該パンチ刃のホームポジションに近い方の特定区間に対応した目標通過時間の方が大きくなる関係にパンチ刃の目標通過時間を設定するステップと、分割制御区間毎にパンチ刃の実際の通過時間を測定するステップと、当該分割制御区間に設定された目標通過時間と実測により得られる測定通過時間とを、各々の分割制御区間又は分割制御区間の集合群毎に比較するステップと、比較結果に基づく測定通過時間が目標通過時間よりも小さい場合は、次の分割制御区間又は分割制御区間の集合群毎におけるパンチ刃駆動用のモータを制動するステップと、比較結果に基づく測定通過時間が目標通過時間よりも大きい場合は、次の分割制御区間又は分割制御区間の集合群毎におけるパンチ刃駆動用のモータを駆動するステップとを実行する際に、パンチ刃のホームポジションに突入する直前の特定区間における当該パンチ刃の通過時間を測定し、測定されたパンチ刃の通過時間に基づいて逆転制動力保持時間を演算し、パンチ刃がホームポジションに突入すると、逆転制動力保持時間だけパンチ刃駆動用のモータに対して逆転制動を実行し、その後、モータに対して短絡制動を実行してパンチ刃を停止させることを特徴とするものである。

本発明に係る用紙穿孔装置の制御方法によれば、所定の用紙に孔を穿孔する場合に、パンチ刃の復路時の速度制御を高精細かつ高分解能で実行できるので、パンチ刃が定位置の手前で停止したり、パンチ刃が定位置を越えて停止する事態を回避できるようになる。

本発明に係る用紙穿孔装置及びその制御方法によれば、パンチ刃駆動用のモータを制御する制御手段を備え、制御手段は、一方で、パンチ刃復路時の特定区間を複数に区切って設定された各々の分割制御区間又は分割制御区間の集合群毎に、パンチ刃のホームポジションに遠い方から特定区間に対応した目標通過時間よりも、当該パンチ刃のホームポジションに近い方の特定区間に対応した目標通過時間の方が大きくなる関係にパンチ刃の目標通過時間を設定し、他方で分割制御区間毎にパンチ刃の実際の通過時間を測定し、当該分割制御区間に設定された目標通過時間と実測により得られる測定通過時間とを、各々の分割制御区間又は分割制御区間の集合群毎に比較した結果に基づく測定通過時間が目標通過時間よりも小さい場合は、次の分割制御区間又は分割制御区間の集合群毎におけるパンチ刃駆動用のモータを制動し、比較結果に基づく測定通過時間が目標通過時間よりも大きい場合は、次の分割制御区間又は分割制御区間の集合群毎におけるパンチ刃駆動用のモータを駆動する際に、パンチ刃のホームポジションに突入する直前の特定区間における当該パンチ刃の通過時間を測定し、測定されたパンチ刃の通過時間に基づいて逆転制動力保持時間を演算し、パンチ刃がホームポジションに突入すると、逆転制動力保持時間だけパンチ刃駆動用のモータに対して逆転制動を実行し、その後、モータに対して短絡制動を実行してパンチ刃を停止させるものである。

この構成によって、パンチ刃の復路時の速度制御を高精細かつ高分解能により実現できるので、パンチ刃が定位置の手前で停止したり、パンチ刃が定位置を越えて停止する事態を回避できるようになる。従って、用紙が厚い場合も薄い場合も、穿孔後のパンチ刃を再現性良く定位置に停止させることができる。これにより、常に定位置を基準にしてパンチ刃を往復動作させることができる。

以下、図面を参照しながら、この発明の実施形態に係る用紙穿孔装置及びその制御方法について説明をする。

図１は、本発明に係る実施形態としての用紙穿孔装置を応用したバインド装置１００の構成例を示す概念図である。

図１に示すバインド装置１００は用紙穿孔装置を応用したものであり、コピー機や印刷装置から出力される記録紙（以下単に用紙３という）にパンチ処理をし、その後、所定の綴じ部品（消耗品）４３で綴じ処理をして排出する装置である。もちろん、所定の用紙３に孔を穿孔してそのまま排紙する機能を備えた用紙穿孔装置に適用してよい。穿孔済みの用紙の場合は、パンチ処理を通さずに、バインド装置（バインド処理部）に供給してもよい。

バインド装置１００は装置本体部（筐体）１０１を有している。バインド装置１００は複写機や印刷機（画像形成装置）等と並べて使用されることが好ましく、装置本体部１０１は、複写機や印刷機等と同程度の高さを有している。

装置本体部１０１内には、用紙搬送部１０が備えられる。用紙搬送部１０は、第１の搬送路１１及び第２の搬送路１２を有している。搬送路１１は、給紙口１３及び排出口１４を有しており、給紙口１３から引き込んだ用紙３を所定の位置となる排出口１４へ向けて搬送するスルーパス機能を有している。

ここにスルーパス機能とは、上流側の複写機や印刷機等と下流側の他の用紙処理装置の間に位置する搬送路１１が、複写機や印刷機等から他の用紙処理装置へ用紙３を直接受け渡す機能をいう。このスルーパス機能が選択された場合は、搬送ローラの加速処理やバインド処理等を省略するようになされる。用紙３は、通常、片面コピーの場合に、フェースダウンの状態で送られてくる。給紙口１３には給紙センサ１１１が取付けられ、用紙３の先端を検知して給紙検知信号Ｓ１１を制御部５０へ出力するようになされる。

搬送路１２は、当該搬送路１１から搬送経路が切り替え可能なスイッチバック機能を有している。ここにスイッチバック機能とは、搬送路１１の所定の位置で用紙３の搬送を減速及び停止し、その後、搬送路１１から搬送路１２に用紙３の搬送経路を切り替え、かつ、当該用紙３を逆方向に送出する機能をいう。搬送路１１には、フラップ１５が設けられ、搬送経路を搬送路１１から搬送路１２に切換えるようになされる。

また、搬送路１１と搬送路１２との切換え点には、３連の搬送ローラ１７ｃ、１９ａ’、１９ａが設けられる。搬送ローラ１７ｃ及び１９ａは時計方向回りに回転し、搬送ローラ１９ａ’は半時計方向回りに回転する。例えば、搬送ローラ１９ａ’が駆動ローラで搬送ローラ１７ｃ及び１９ａが従動ローラとなっている。搬送ローラ１７ｃ及び１９ａ’により取り込まれた用紙３は、減速及び停止するが、フラップ１５が上方から下方に切換えられると、搬送ローラ１９ａ’及び１９ａにより給紙されて搬送路１２に搬送される。３連の搬送ローラ１７ｃ、１９ａ’、１９ａの手前には用紙検知センサ１１４が配設され、用紙の前端及び後端を検知して用紙検知信号Ｓ１４を制御部５０へ出力するようになされる。

搬送路１２の下流側には、穿孔手段の一例となるパンチ処理部２０が配置されている。この例で、上述の搬送路１１と搬送路１２との間は、所定の角度を有するように設計されている。例えば、搬送路１１の搬送面とパンチ処理部２０の用紙被穿孔面の間には、第１の俯角θ１が設定されている。ここに用紙被穿孔面とは、用紙３に孔を穿孔する面をいう。パンチ処理部２０は、搬送路１１の搬送面を基準にして俯角θ１を有する位置に用紙被穿孔面を設定するように配置される。

パンチ処理部２０では、搬送路１１からスイッチバックし、搬送路１２によって搬送される用紙３の一端に二以上の綴じ用の孔を穿孔するようになされる。パンチ処理部２０は、例えば、往復動作可能なパンチ刃２１を駆動するモータ２２を有している。用紙３はモータ２２によって駆動されるパンチ刃２１によって、１枚づつ穿孔される。モータ２２にはＤＣモータが使用される。表１は、モータ２２の動作モードを示している。

表１において、「正回転」モードとはモータ２２の端子間に所定の極性の電圧を印加してモータ２２を正回転させる動作（ＯＮ（ＣＷ））をいう。「逆回転」モードとはモータ２２の端子間に逆極性の電圧を印加してモータ２２を逆回転させる動作（ＯＮ（ＣＣＷ））をいう。「ショートブレーキ」モードとは、モータ２２を電源から切り離して端子間を短絡（ショート）し、モータ２２を発電機として機能させ、その電機子反作用を利用して制動する動作をいう。「フリーラン」モードとは、モータ２２を電源から切り離して端子間を開放し、負荷トルクに対応して回転する動作をいう。

パンチ処理部２０内には、孔あけ位置の基準となる開閉可能なフェンス２４が設けられ、用紙３を当てつけるように使用される。更に、パンチ処理部２０には、サイドジョーガー２３が設けられ、用紙３の姿勢を修正するようになされる。例えば、用紙３の先端が開閉可能なフェンス２４に均等に当接するようになされる。フェンス２４は用紙端部の揃え時の位置基準となる。サイドジョーガー２３の手前には用紙検知センサ１１８が配設され、用紙３の前端及び後端を検知して用紙検知信号Ｓ１８を制御部５０へ出力するようになされる。

パンチ処理部２０は、用紙３をフェンス２４に当接させて停止させ、その後、当該用紙３の先端を穿孔する。なお、パンチ処理本体の下方には、パンチカス収納部２６が設けられ、パンチ刃２１によって切り落とされたパンチカスを収納するようになされる。パンチ処理部２０の下流側には、用紙排出手段の一例となる排紙ローラ２５が設けられ、用紙穿孔後の用紙３’を次段のユニットに搬送するようになされる。

パンチ処理部２０の下流側には、バインダ紙揃えユニット３０が配置され、パンチ処理部２０から排紙される複数枚の用紙３’の孔の位置を揃えて一時保留（蓄積）するようになされる。バインダ紙揃えユニット３０は、搬送部１１の搬送面を基準にして第２の俯角θ２を有する位置に用紙保留面を設定するように配置される。ここに用紙保留面とは、孔があけられた用紙３’を保留（積層）する面をいう。この例では、俯角θ１と俯角θ２との関係がθ１＜θ２に設定される。俯角θ１に関しては、０°＜θ１＜４５°に設定され、俯角θ２に関しては、０°＜θ２＜９０°に各々設定される。この設定は本体装置１０１の幅を縮小化するため、及び、この条件下で用紙３’を直線的に搬送するためである。

バインダ紙揃えユニット３０は用紙案内押え機能を有しており、紙進入時に用紙３を所定の位置に案内し、紙進入完了後は、用紙３’の後端を押え込むようになされる。また、バインダ紙揃えユニット３０は用紙先端揃え機能を有しており、紙進入時、用紙３’の先端と横端を基準位置に揃えるための多櫂状の回転部材（以下パドルローラ３２という）の適正な位置に用紙３’の先端を案内するようになされる。

バインダ紙揃えユニット３０の下流側には、バインド処理部４０が配置され、当該ユニット３０によって揃えられた複数枚の用紙束３”を綴じ部品４３で綴じて冊子９０を作成するようになされる。冊子９０とは、綴じ部品４３が嵌合され綴じられた用紙束３”をいう。

この例で、バインド処理部４０は移動機構４１を有している。移動機構４１は、バインダ紙揃えユニット３０の用紙搬送方向と、上述した用紙搬送部１０の搬送方向と直交する位置との間を往復回転するように通過する。バインド処理部４０は、バインダー（綴じ部品）カセット４２を有している。バインダーカセット４２には、複数個の綴じ部品がセットされる。綴じ部品は、例えば、射出金型成形され、用紙束３”の厚みに応じた複数種類が準備される。

移動機構４１は、例えば、用紙搬送部１０の搬送方向と直交する位置でバインダーカセット４２から１個の綴じ部品４３を引き抜いて保持し、この状態で、バインダ紙揃えユニット３０の用紙搬送方向を見通せる位置に回転する。この位置で、バインド処理部４０は、バインダ紙揃えユニット３０から、パンチ孔が位置決めされた用紙束３”を受入れ、そのパンチ孔に綴じ部品４３を嵌合して綴じ処理を実行する（自動製本機能）。

バインド処理部４０の下流側には、排出ユニット６０が配置され、バインド処理部４０により作成された冊子９０を排出処理するようになされる。排出ユニット６０は、例えば、第１のベルトユニット６１、第２のベルトユニット６２及びスタッカ６３を有して構成される。

ベルトユニット６１は、バインダ紙揃えユニット３０から落下してくる冊子９０を受止めて送出方向を切換えるようになされる。例えば、バインダ紙揃えユニット３０の用紙搬送方向を見通せる位置から所定の排出方向へベルトユニット本体を振り向けるようになされる。

ベルトユニット６２は、ベルトユニット６１によって送出方向が切換えられた冊子９０を受け取ってリレー搬送するようになされる。スタッカ６３は冊子蓄積部の一例を構成し、ベルトユニット６１及び６２によって搬送されてくる冊子９０をため込むようになされる。このようにして用紙穿孔装置を応用したバインド装置１００を構成する。

続いて、本発明に係る用紙処理方法について説明する。図２Ａ〜Ｄは、バインド装置１００の機能例を示す工程図である。

図２Ａに示す用紙３は、当該バインド装置１００の上流側から給紙されたものである。パンチ孔が開孔されていないものである。用紙３’は、図１に示した搬送路１１の所定の位置に向けて搬送され、搬送路１１の所定の位置で減速及び停止される。その後、搬送路１１から搬送路１２に用紙３’の搬送経路が切り替えられ、かつ、当該用紙３を逆方向に送出されてパンチ処理部２０に搬送される。

パンチ処理部２０では、図２Ｂに示すように用紙３の一端に所定の数の綴じ用の孔があけられる。綴じ用の孔部が形成された用紙３’は、バインダ紙揃えユニット３０へ搬送される。バインダ紙揃えユニット３０では、用紙３’が予め設定された用紙枚数に到達し、図２Ｃに示す用紙束３”となると、その綴じ用の孔部の位置が揃えられ、バインド処理部４０と協調して綴じ部品４３をその孔部へ挿入するようになされる。これにより、綴じ部品４３が挿通された、図２Ｄに示すような冊子９０を得ることができる。

続いて、パンチ刃２１の駆動系をユニット化したパンチ処理ユニット２０’について説明をする。図３は、パンチ処理ユニット２０’の構成例を示す一部破砕の側断面図である。

図３に示すパンチ処理ユニット２０’は、パンチ刃２１、フェンス２４、本体部２０１、パンチ刃ユニット２０２、リンク部材２０３、駆動機構２０４及びエンコーダ２０６を有して構成される。

本体部２０１は、前面板２０７及び背面板２０８で橋架部材２０９を支持されたブリッジ形状を有している。本体部２０１は、鉄板を所望の位置で折曲げ及びプレス加工して形成される。橋架部材２０９は箱形を有しており、橋架部材２０９には駆動機構２０４が備えられる。

駆動機構２０４は、モータ２２、カムシャフト８１、カム８２、付勢部材（図示せず）及びギヤユニット２０５から構成される。カム８２はカムシャフト８１に少なくとも２箇所取り付けられる。駆動機構２０４は、カム８２が回転することにより、パンチ刃ユニット２０２を駆動する。例えば、パンチ刃ユニット２０２は、複数のパンチ刃２１を直列に取付けたボディ部２１０を有している。ボディ部２１０は、図示しないコイルバネ等の付勢部材により一定方向（この例では下方向）に付勢された状態で、駆動機構２０４のカムシャフト８１を介して回転するカム８２に可動自在に係合される。

ギヤユニット２０５は、図示しない減速歯車を有している。モータ２２は減速歯車に係合され、減速歯車はカムシャフト８１に取り付けられ、カムシャフト８１を介してカム８２を回転する。モータ２２に取り付けられた歯車（小）の歯数は「１２」であり、カムシャフト８１に取り付けられた歯車（大）の歯数は「５９」であり、歯車比は「１：４．９２」である。

カム８２はモータ２２の回転運動を、コイルバネ等により一定方向に付勢されるボディ部２１０の上下往復駆動に変換する。ボディ部２１０の上下往復運動は、パンチ刃２１の上下往復運動となる。上下往復運動は、上述のコイルバネ等の付勢力に打ち勝ってカムシャフト８１を通じてカム駆動力により与えられる。これにより、駆動機構２０４によって、パンチ刃ユニット２０２を上下往復駆動するようになされる。パンチ刃２１の上下往復運動により所定の厚みの用紙３に所定の数の孔を開孔するようになる。

上述の橋架部材２０９の内側には駆動機構２０４のカムシャフト８１の他にソレノイド２１１が配置される。ソレノイド２１１にはリンク部材２０３が可動自在に取付けられる。リンク部材２０３の他端には、フェンス２４が取付けられる。フェンス２４は、用紙３の長さよりも長い板状を有しており、用紙３に対するパンチ刃の基準位置が設定されている。フェンス２４は、パンチ刃ユニット２０２の下方に配置される。リンク部材２０３はソレノイド２１１による往復運動に基づいてフェンス２４を上下に駆動（閉鎖開門動作）するようになされる。

上述のモータ２２の回転軸にはエンコーダ２０６が取り付けられ、モータ回転速度を検出して速度検出信号（速度検出情報）Ｓ２３を出力する。エンコーダ２０６は透過型の光学センサと、モータ軸に取り付けられた羽根車を有している。羽根車には、例えば、３２箇所のスリットが半径方向に回転軸を中心にして放射状に配置されている。エンコーダ２０６は、カム１回転に付き、パルス数Ｐｘ＝１５７（歯車比４．９２×スリット数３２）を出力する。

この例で、上述の羽根車には３２箇所のスリットの他に異径円上に１つのスリットが設けられ、エンコーダ２０６は、カム１回転に付き、パンチ刃の往復動作＝１回を示すカウント値を発生する。

橋架部材２０９の内側には、位置センサ２１２が配設され、固定位置で、パンチ刃ユニット２０２を検知し、当該ユニット２０２がホームポジションに戻っているか否かを示す位置検出信号Ｓ２４を出力する。これにより、パンチ処理ユニット２０’を構成する。速度検出信号Ｓ２３及び位置検出信号Ｓ２４は、図４に示す制御部５０に出力される。

図４は、パンチ処理ユニット２０’の制御系の構成例を示すブロック図である。図４に示すパンチ処理ユニット２０’の制御系は、制御部５０、モータ駆動部１２０及びソレノイド駆動部１２１を有して構成される。

制御部５０は、制御手段の一例を構成し、システムバス５１を有している。システムバス５１には、Ｉ／Ｏポート５２、ＲＯＭ５３、ＲＡＭ５４及びＣＰＵ５５が接続される。

Ｉ／Ｏポート５２には位置センサ２１２が接続され、パンチ刃２１の定位置（以下ホームポジションＨＰという）を検出して位置検出信号Ｓ２４を出力する。位置センサ２１２には透過型の光学センサが使用される。Ｉ／Ｏポート５２には、位置センサ２１２の他に速度センサの一例となるエンコーダ２０６が接続され、モータ回転速度を検出して速度検出信号Ｓ２３をＣＰＵ５５に出力する。ＣＰＵ５５は、速度検出信号Ｓ２３に基づいてパンチ刃２１の往路及び復路の速度を監視するようになる。

Ｉ／Ｏポート５２にはシステムバス５１が接続され、システムバス５１には、ＲＯＭ５３が接続される。ＲＯＭ５３にはパンチ刃復路時の速度制御プログラムが格納される。その内容は、パンチ刃復路時の特定区間を複数に区切った分割制御区間（以下で区間＃ｉ（ｉ＝１〜ｎ）と示す）を設定するステップと、各々の区間＃ｉ又は区間＃ｉの集合群毎にパンチ刃２１の目標通過時間（以下設定値Ｔｈ１、Ｔｈ２・・・という）を設定するステップと、区間＃ｉ毎にパンチ刃２１の実際の通過時間Ｔｘ（測定通過時間：Time Ａ）を測定するステップと、当該区間＃ｉに設定された設定値Ｔｈ１等と実測により得られる通過時間Ｔｘとを比較するステップと、比較結果に基づいて次の区間＃ｉ＋１におけるパンチ刃駆動用のモータ２２の駆動又は制動（ブレーキ）を制御するステップである。

ＣＰＵ５５は、ＲＯＭ５３から読み出したパンチ刃復路時の速度制御プログラムに基づいてモータ２２の駆動又は制動を制御する。例えば、ＣＰＵ５５は、実測により得られた通過時間Ｔｘが設定値Ｔｈ１等よりも小さい場合は、次の区間＃ｉ＋１におけるパンチ刃駆動用のモータ２２をショートブレーキにより制動し、通過時間Ｔｘが設定値Ｔｈ１等よりも大きい場合は、次の区間＃ｉ＋１におけるパンチ刃駆動用のモータ２２をオン制御して駆動するようになされる。

また、ＣＰＵ５５には、Ｉ／Ｏポート５２を通じてモータ駆動部１２０が接続され、ＣＰＵ５５からモータ駆動信号Ｓ２０を入力し、このモータ駆動信号Ｓ２０に基づいてモータ２２を駆動し、駆動機構２０４を介して、パンチ刃ユニット２０２を上下往復駆動するようになされる。例えば、モータ駆動信号Ｓ２０に基づく１５７個のパルス信号をモータ駆動部１２０からモータ２２へ出力すると、減速歯車が一周する。この例では、減速歯車が一周すると、当該減速歯車に取り付けられているカムシャフト８１を介してカム８２が１回転し、パンチ刃２１がホームポジションＨＰを出発して用紙に穿孔して再びホームポジションＨＰに戻ってくる。

上述のＲＯＭ５３には、パンチ刃復路時の速度制御プログラムの他に、例えば、モータ２２を逆転する方向に力を加えて制動することを逆転制動としたとき、その逆転制動量（以下逆転ブレーキ保持時間Ｙという）を演算するためのプログラムが格納されている。ＲＡＭ５４は、逆転ブレーキ力保持時間Ｙを演算する際に、ワークメモリとして使用される。ＲＡＭ５４には汎用メモリが使用され、演算途中のデータを一時記憶するようになされる。

この逆転制動量演算用のプログラムの他に、ＣＰＵ５５は、パンチ刃２１の復路時の速度検出信号Ｓ２３に基づいて逆転ブレーキ力保持時間Ｙを演算し、当該パンチ刃２１の定位置検出時に逆転ブレーキ保持時間Ｙに基づいてモータ逆転ブレーキ制御を実行する。パンチ刃２１の復路時の速度検出信号Ｓ２３はエンコーダ２０６から取得する。ＣＰＵ５５は、位置センサ２１２から出力されるパンチ刃２１の位置検出信号Ｓ２４及び逆転ブレーキ保持時間Ｙに基づいてパンチ刃２１をホームポジションＨＰに停止させる。

この例でＣＰＵ５５は、パンチ刃２１が復路時に特定区間を通過する時間をＸとし、定数をα及びβとし、逆転ブレーキ力保持時間をＹとしたとき、（１）式
、すなわち、
Ｙ＝−αＸ＋β・・・・・（１）
を演算する。αは、Ｘが小さくなればなるほど、Ｙが大きくなる関係の定数である。もちろん、逆転ブレーキ力保持時間Ｙを求める（１）式は、一例を挙げているに過ぎず、一次式（関数）に限られることはなく、二次式、三次式等であってもよい。

なお、Ｉ／Ｏポート５２にはモータ駆動部１２０の他に、接続されたソレノイド駆動部１２１は、ＣＰＵ５５からソレノイド駆動信号Ｓ２１を入力し、このソレノイド駆動信号Ｓ２１に基づいてソレノイド２１１を駆動し、フェンス２４を昇降駆動するようになされる。

この例で、位置センサ２１２からの位置検出信号Ｓ２４より、パンチ刃の往復動作＝１回を示すカウント値を発生する。このカウント値に基づいて用紙３を何枚パンチ処理したかをＣＰＵ５５で検出（識別）できるようになり、上位又は下位の制御系にパンチ回数を通知できるようになる。これにより、パンチ処理ユニット２０’の制御系を構成する。

図５Ａ〜Ｅは、パンチ刃ユニット２０２の状態例及びモータ２２の制御例を示す波形図である。図６Ａ〜Ｅは、そのパンチ刃２１の状態例を示す概念図である。この例で、図５Ａに示す状態Ｉは、パンチ刃ユニット２０２がホームポジションにある場合である（図６Ａ参照）。

図５Ｂは、モータ２２の駆動例を示す電流波形図である。図５Ｂにおいて、ポジション（ｉ）でモータ２２をスタートすると、起動時の負荷（パンチ刃ユニット２０２）は重たく、波形が急激に立ち上がり、その後、徐々に負荷が軽くなり、なだらかに波形が立ち下がる。このとき、図５Ａに示す状態IIでパンチ刃ユニット２０２は、左より用紙３を貫通開始するようになされる（図６Ｂ参照）。

その後、状態IIIでパンチ刃ユニット２０２が用紙３への貫通を終了する。このとき、パンチ刃ユニット２０２が最下点に到達する（図６Ｃ参照）。そして、パンチ刃２１は復路に入る。このとき、図５Ａに示す状態IVでパンチ刃ユニットは、左側よりリターンしてホームポジションに復帰する（図６Ｄ参照）。そして、ポジション（ii）でエンコーダ２０６を監視し、設定パルス数Ｐｘ（０〜１５７）に到達したところで、モータ２２に対して第１のショートブレーキ制御を実行する。ショートブレーキ制御では、モータ２２を電源から切り離して端子間を短絡（ショート）し、モータ２２を発電機として機能させ、その電機子反作用を利用して制動するようになされる。

図５Ｃは、位置センサ２１２によるホームポジション検出例を示す波形例である。図５Ｃに示す位置検出信号Ｓ２４は、ハイ・レベル（以下「Ｈ」レベルという）でパンチ刃ユニットがホームポジションＨＰから脱出している場合である。また、ロー・レベル（以下「Ｌ」レベルという）でパンチ刃ユニット２０２がホームポジションＨＰに滞在している場合である。

図５Ｄは、エンコーダ２０６による速度検出例を波形図である。図中、Ａ、Ｂ及びＣは制御区間を示している。エンコーダ２０６は、モータ２２の回転中の速度検出信号Ｓ２３をＣＰＵ５５へ出力する。速度検出信号Ｓ２３は、モータ２２の回転速度が遅いとパルス周期は広くなり、その回転速度が早いとパルス周期は短くなる。

図５Ｅに示すパルス数Ｐｘは、図４に示したエンコーダ２０６からの速度検出信号Ｓ２３に反映される出力パルス数Ｐｘである。表２は、パルス数Ｐｘ＝８５〜１３０の特定区間と、３つの制御区間Ａ、Ｂ及びＣに対応した設定値Ｔｈ１、Ｔｈ２、Ｔｈ３との関係を示している。

この例では、パンチ刃２１の復路行程の特定区間を示すパルス数Ｐｘ＝８５〜１３０を１５区間に分割している。１区間は３パルスとしている。区間＃１はエンコーダ２０６がパルス数Ｐｘ＝８５〜８８を出力する区間である。区間＃２は同様にしてパルス数Ｐｘ＝８８〜９１を出力する区間である。以下、区間＃３〜区間＃１５についても、エンコーダ２０６がパルス数Ｐｘ＝９１〜１３０を３パルス毎に出力する区間となる。

このパンチ刃２１の復路行程の１５区間を更に３つの制御区間（グループ：集合群）Ａ、Ｂ、Ｃに分割し、それぞれのグループ毎に設定値Ｔｈ１、Ｔｈ２、Ｔｈ３が割り当てられている。表２によれば、区間＃１〜区間＃５には設定値Ｔｈ１が設定され、区間＃６〜区間＃１２には設定値Ｔｈ２が設定され、区間＃１３〜区間＃１５には設定値Ｔｈ３が設定される。三者の設定値の間には、例えば、Ｔｈ１＜Ｔｈ２＜Ｔｈ３なる関係に設定される。パンチ刃２１のホームポジションへの移動速度を徐々に遅く制御するためである。

ＣＰＵ５５では、第１のショートブレーキ制御を実行した後の速度検出信号Ｓ２３をサンプリングする。この例では、エンコーダ２０６の出力パルス数Ｐｘを監視し、特定区間の設定パルス数Ｐｘ＝８５〜１３０を３パルス毎に区切った１５区間（区間＃１〜＃１５）を通過する時間（通過時間Ｔｘ）を計測する。通過時間Ｔｘは区間毎に得られる。ＣＰＵ５５は通過時間Ｔｘ＝ｔ１，ｔ２・・・を、区間毎に設定されている時間（設定値Ｔｈ１等）と比較するようになされる。設定値Ｔｈ１等と通過時間Ｔｘとの関係が、例えば、Ｔｈ１＞Ｔｘの場合は、ショートブレーキ制御を次の３パルス間継続する。Ｔｈ１＜Ｔｘの場合は、次の区間の（３パルスの間）モータ２２をＣＷ方向にＯＮ制御して駆動する。この制御をホームポジションＨＰに入るまで繰り返して速度制御を実行する。

ＣＰＵ５５は、ここで演算して得た逆転ブレーキ保持時間Ｙに基づいてポジション（ｖ）でモータ逆転ブレーキ制御を実行する。ポジション（vi）の保持時間に強い制動力がモータ２２で発生する。このモータ逆転ブレーキ制御に連続してポジション（vii）でＣＰＵ５５は、当該モータ２２を第２のショートブレーキ制御を実行する。

このようにモータ２２を制御すると、パンチ刃ユニット２０２の復路時の速度が基準速度よりも速い場合は、基準のブレーキ力よりも強いブレーキ力でパンチ刃ユニット２０２をホームポジションＨＰに停止できるようになり、パンチ刃ユニット２０２の復路時の速度が基準速度よりも遅い場合は、基準のブレーキ力よりも弱いブレーキ力でパンチ刃ユニット２０２をホームポジションＨＰに停止できるようになる。なお、図５Ａに示す状態Ｖで、パンチ刃ユニット２０２がホームポジションに復帰する（図６Ｅ参照）。パンチ刃２１は、このように左右に波打つようなウェーブ状にパンチ刃２１を駆動して用紙３に孔を孔けるようになされる。

図７Ａ〜Ｆは、パンチ刃ユニット２０２における１サイクルのパンチ刃ストローク例を示す図である。

図７Ａに示すパンチ刃ユニット２０２は、ホームポジションＨＰに待機（位置）している状態である。図７Ｂに示すパンチ刃ユニット２０２は、モータ２２がＯＮされて、ホームポジションＨＰから用紙被開孔面に向けて降下している状態である。図７Ｃに示すパンチ刃ユニット２０２は、用紙被開孔面を貫いて最下点に到達した状態である。この用紙被開孔面を貫くときに、シート状の用紙３の一端に綴じ用の孔があけられるようになる。図中のＭａｘは、パンチ刃ユニット２０２の最大ストロークである。

図７Ｄに示すパンチ刃ユニット２０２は、最下点を脱して用紙被開孔面を通過してホームポジションＨＰへ上昇する状態である。この上昇期間中に、ＣＰＵ５５は、エンコーダ２０６によって検出されるパンチ刃復路時の速度検出信号Ｓ２３を入力し、この速度検出信号Ｓ２３に基づいて逆転ブレーキ保持時間Ｙを演算する。

図７Ｅに示すパンチ刃ユニット２０２は、ホームポジション検出直前の状態である。このとき、先に演算して求めて有る逆転ブレーキ保持時間Ｙに基づいてモータ逆転ブレーキ制御を実行する。これにより、常に、ホームポジション内でパンチ刃ユニット２０２を停止させることができる。図７Ｆに示すパンチ刃ユニット２０２は、ホームポジションＨＰに停止した状態であり、次の用紙３のパンチ処理を待機するようになる。

図８Ａ〜Ｃは、パンチ刃２１の復路行程（特定区間）におけるモータ制御例を示すタイミングチャートである。

図８Ａに示すパルス数Ｐｘは、図４に示したエンコーダ２０６からの速度検出信号Ｓ２３に反映される出力パルス数Ｐｘである。この例では、パルス数Ｐｘ＝８８が区間＃１と＃２とを区切っている。同様にして、そのパルス数Ｐｘ＝９１が区間＃２と＃３とを区切り、パルス数Ｐｘ＝９４が区間＃３と＃４とを区切り、パルス数Ｐｘ＝９７が区間＃４と＃５とを区切り、パルス数Ｐｘ＝１００が区間＃５と＃６とを区切り、パルス数Ｐｘ＝１０３が区間＃６と＃７とを区切り、パルス数Ｐｘ＝１０６が区間＃７と＃８とを区切っている。

図８Ｂに示すエンコーダ２０６の出力波形において、ＣＰＵ５５は区間＃１で通過時間Ｔｘ＝ｔ１を測定する。通過時間Ｔｘ＝ｔ１は当該区間中のパルス数Ｐｘ＝［８８−８５］のパルス幅から得られる。同様にして、区間＃２で通過時間Ｔｘ＝ｔ２を測定する。通過時間Ｔｘ＝ｔ２はパルス数Ｐｘ＝［９１−８８］のパルス幅の合計から得られる。区間＃３で通過時間Ｔｘ＝ｔ３を測定する。通過時間Ｔｘ＝ｔ３はパルス数Ｐｘ＝［９４−９１］のパルス幅の合計から得られる。

更に、区間＃４で通過時間Ｔｘ＝ｔ４を測定する。通過時間Ｔｘ＝ｔ４はパルス数Ｐｘ＝［９７−９４］のパルス幅の合計から得られる。区間＃５で通過時間Ｔｘ＝ｔ５を測定する。通過時間Ｔｘ＝ｔ５はパルス数Ｐｘ＝［１００−９７］のパルス幅の合計から得られる。区間＃６で通過時間Ｔｘ＝ｔ６を測定する。通過時間Ｔｘ＝ｔ６はパルス数Ｐｘ＝［１０３−１００］のパルス幅の合計から得られる。ＣＰＵ５５は区間＃１５に至るまで通過時間Ｔｘ＝ｔｘを測定する。

この例では、図８Ｃに示す出力波形において、ＣＰＵ５５がエンコーダ２０６のパルス数Ｐｘ「８０」を検出したとき、モータ駆動部１２０へモータ制御信号Ｓ２０を出力する。モータ制御信号Ｓ２０はハイ・レベル（以下「Ｈ」レベルという）からロー・レベル（以下「Ｌ」レベルという）に立ち下がる信号である。これにより、モータ２２のショートブレーキが開始される。ショートブレーキ期間中は、モータ２２から電源が切り離され、端子間がショートされる。

ＣＰＵ５５は、図８Ｂに示した区間＃１で計測した通過時間Ｔｘ＝ｔ１と、予め設定された設定値Ｔｈ１とを比較する。この比較結果からｔ１＜Ｔｈ１を得た場合、ＣＰＵ５５は、区間＃２に関して、ショートブレーキのまま制御を継続するようになる。

次に、ＣＰＵ５５は、区間＃２で通過時間Ｔｘ＝ｔ２と設定値Ｔｈ１とを比較する。この比較結果からｔ２＞Ｔｈ１を得た場合は、区間＃２の比較結果を受けて、区間＃３では、モータ２２をＣＷ方向のオン制御する。この例で、エンコーダ２０６のパルス数Ｐｘが「９１」のとき、モータ制御信号Ｓ２０が「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに立ち上がる。これにより、モータ２２がＣＷ方向のオン制御され、端子間に所定の電圧が印加されて駆動される。なお、モータ２２には電気的時定数と機械的時定数があるため、モータ駆動部１２０にモータ制御信号Ｓ２０を出力し、所定の電圧をモータ２２に印加してから実際に、目標速度に到達するまでに、立ち上がり時間を要する。

更に、ＣＰＵ５５は、区間＃３で通過時間Ｔｘ＝ｔ３と設定値Ｔｈ１とを比較する。この比較結果からｔ３＞Ｔｈ１を得た場合は、区間＃３の比較結果を受けて、区間＃４では、モータ２２へのＣＷ方向のオン制御を継続する。この例では、エンコーダ２０６のパルス数Ｐｘが「９４」のときも、モータ制御信号Ｓ２０は「Ｈ」レベルが維持され、モータ２２の端子間へ印加されている電圧がそのまま継続されて駆動される。

また、ＣＰＵ５５は、区間＃４で通過時間Ｔｘ＝ｔ４と設定値Ｔｈ１とを比較する。この比較結果からｔ４＜Ｔｈ１が得られた場合は、区間＃４の比較結果を受けて、区間＃５では、モータ２２のショートブレーキ制御を実行する。この例では、エンコーダ２０６のパルス数Ｐｘが「９７」のとき、モータ制御信号Ｓ２０が「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに立ち下がる。これにより、モータ２２のショートブレーキが開始される。ショートブレーキ期間中、モータ２２から電源が切り離され、端子間がショートされる。

以下、区間＃５で通過時間Ｔｘ＝ｔ５と設定値Ｔｈ１とを比較した結果、ｔ５＜Ｔｈ１が得られ、区間＃６で通過時間Ｔｘ＝ｔ６と設定値Ｔｈ１とを比較した結果、ｔ６＜Ｔｈ１が得られ、区間＃６で通過時間Ｔｘ＝ｔ６と設定値Ｔｈ１とを比較した結果、ｔ６＜Ｔｈ１が得られ、区間＃７で通過時間Ｔｘ＝ｔ７を測定し、・・・・といったような場合に、エンコーダ２０６のパルス数Ｐｘが「１００」、「１０３」・・・のとき、モータ制御信号Ｓ２０は「Ｌ」レベルが維持され、モータ２２のショートブレーキが継続される。

図９〜図１１は、パンチ処理ユニット２０’の制御例（その１〜３）を示すフローチャートである。

この例では、モータ２２がモータ制御信号Ｓ２０に基づいて回転すると、減速歯車が一周し、これに取り付けられているカムシャフト８１を介してカム８２が１回転し、パンチ刃２１がホームポジションＨＰを出発して用紙に穿孔し、再びホームポジションＨＰに戻ってくる制御を前提とする。

エンコーダ２０６は速度検出信号Ｓ２３に関してパルス数１〜１５７を出力する。パルス数Ｐｘが８５≦Ｐｘ≦９９である場合は設定値Ｔｈ１と比較し、パルス数Ｐｘが１００≦Ｐｘ≦１２０である場合は、設定値Ｔｈ２と比較し、パルス数Ｐｘが１２１≦Ｐｘ≦１２９である場合は、設定値Ｔｈ３と比較する場合を例に挙げる。なお、当該区間の通過時間をＴｘとしたとき、Ｔｘには区間＃１の通過時間ｔ１、区間＃２の通過時間ｔ２、・・・が代入される。

また、モータ駆動部１２０では、ＣＰＵ５５からのモータ２２の起動命令を待機している状態である。モータ２２は、電源が切り離され、端子間がショートされたショートブレーキ状態で待機している。この例で、パンチ処理命令は、上位の制御系からＣＰＵ５５へ与えられる。

これらを制御条件にして、図９に示すフローチャートのステップＳＴ１でモータ駆動部１２０は、ＣＰＵ５５からのモータ２２の起動命令を入力すると、モータ２２をＯＮする。このとき、ＣＰＵ５５からモータ駆動部１２０へ出力される、モータ制御信号Ｓ２０が「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに立ち上がる。

次に、ステップＳＴ２でＣＰＵ５５はパンチ刃２１のホームポジションＨＰを監視する。このとき、位置センサ２１２がそのホームポジションＨＰを検出すると、位置検出信号Ｓ２４をＣＰＵ５５に出力する。ＣＰＵ５５は、ステップＳＴ３で位置検出信号Ｓ２４を受けて、パルスカウントを開始する。このとき、エンコーダ２０６は速度検出信号Ｓ２３をＣＰＵ５５内のカウンタに出力する。カウンタは、エンコーダ２０６から得られるパルス数Ｐｘ＝１〜１５７をカウント（検出）する。

その後、ステップＳＴ４でＣＰＵ５５は、パルス数Ｐｘが「８０」に到達するのを監視する。この監視はパンチ刃２１が用紙３を穿孔し、その後、再びホームポジションＨＰに戻る際の復路行程に突入する時点を見出すためである。パルス数Ｐｘが「８０」に到達した場合は、パンチ刃２１が復路行程に突入したので、ステップＳＴ５に移行してＣＰＵ５５は、ショートブレーキ制御を開始し、パルス数Ｐｘが「８４」になるまで制御を継続する。そして、ステップＳＴ６でパルス数Ｐｘが「８４」を越えたかを判別する。これはパンチ刃２１が特定区間に突入したか否かを見出すためである。

パルス数Ｐｘが「８４」を越えた場合は、ステップＳＴ７に移行してＣＰＵ５５はパルス数Ｐｘが「９９」を越えたかを判別する。パルス数Ｐｘが８５≦Ｐｘ≦９９である場合は、ステップＳＴ８に移行する。ステップＳＴ８で、ＣＰＵ５５は通過時間Ｔｘと設定値Ｔｈ１を比較して制御を分岐する。

通過時間Ｔｘが設定値Ｔｈ１よりも大きい場合は、ステップＳＴ９に移行して、次の区間＃（Ｎ＋１）を通過する間、パルス数Ｐｘに関してＰｘ＋１〜Ｐｘ＋３だけ、モータ２２をＣＷ方向にＯＮする。又は、その間、モータ２２をフリーランさせる。モータ２２のフリーランとは、電源端子を開放し、モータ２２を慣性により回転させることをいう。

図８Ｂに示した例によれば、ＣＰＵ５５が区間＃２で通過時間Ｔｘ＝ｔ２と設定値Ｔｈ１とを比較する。この比較結果からｔ２＞Ｔｈ１を得ているので、この区間＃２の比較結果を受けて、区間＃３では、モータ２２をＣＷ方向にオン制御するようになされる。その後、ステップＳＴ７に戻る。

なお、通過時間Ｔｘが設定値Ｔｈ１よりも小さい場合は、ステップＳＴ１０に移行して次の区間＃（Ｎ＋１）を通過する間、パルス数Ｐｘに関してＰｘ＋１〜Ｐｘ＋３だけ、モータ２２のショートブレーキを継続する。図８Ｂに示した例によれば、ＣＰＵ５５が区間＃１で計測した通過時間Ｔｘ＝ｔ１と、予め設定された設定値Ｔｈ１とを比較する。ＣＰＵ５５は、比較結果からｔ１＜Ｔｈ１を得ているので、区間＃２に関して、ショートブレーキのまま制御を継続するようになる。その後、ステップＳＴ７に戻る。

上述のステップＳＴ７でパルス数Ｐｘが９９を越えた場合は、図１０に示すステップＳＴ１１に移行する。ステップＳＴ１１でＣＰＵ５５はパルス数Ｐｘが「１２０」を越えたかを判別する。パルス数Ｐｘが１００≦Ｐｘ≦１２０である場合は、ステップＳＴ１２に移行する。ステップＳＴ１２で、ＣＰＵ５５は通過時間Ｔｘと設定値Ｔｈ２を比較して制御を分岐する。

通過時間Ｔｘが設定値Ｔｈ２よりも大きい場合は、ステップＳＴ１３に移行して、次の区間＃（Ｎ＋１）を通過する間、パルス数Ｐｘに関してＰｘ＋１〜Ｐｘ＋３だけ、モータ２２をＣＷ方向にＯＮする。又は、その間、モータ２２をフリーランさせる。このとき、ＣＰＵ５５が区間＃Ｎで通過時間Ｔｘと設定値Ｔｈ２とを比較する。この比較結果からＴｘ＞Ｔｈ２を得た場合は、この区間＃Ｎの比較結果を受けて、区間＃（Ｎ＋１）では、モータ２２をＣＷ方向にオン制御するようになされる。その後、ステップＳＴ１１に戻る。

また、通過時間Ｔｘが設定値Ｔｈ２よりも小さい場合は、ステップＳＴ１４に移行して次の区間＃（Ｎ＋１）を通過する間、パルス数Ｐｘに関してＰｘ＋１〜Ｐｘ＋３だけ、モータ２２のショートブレーキを継続する。このとき、ＣＰＵ５５が区間＃Ｎで計測した通過時間Ｔｘと、予め設定された設定値Ｔｈ２とを比較する。ＣＰＵ５５は、比較結果からＴｘ＜Ｔｈ２を得た場合は、次の区間＃（Ｎ＋１）に関して、ショートブレーキのまま制御を継続するようになる。その後、ステップＳＴ１１に戻る。

上述のステップＳＴ１１でパルス数Ｐｘが「１２０」を越えた場合は、図１０に示すステップＳＴ１５に移行する。ステップＳＴ１５でＣＰＵ５５はパルス数Ｐｘが「１２９」を越えたかを判別する。パルス数Ｐｘが１２１≦Ｐｘ≦１２９である場合は、ステップＳＴ１６に移行する。ステップＳＴ１６で、ＣＰＵ５５は通過時間Ｔｘと設定値Ｔｈ３を比較して制御を分岐する。

通過時間Ｔｘが設定値Ｔｈ３よりも大きい場合は、ステップＳＴ１７に移行して、次の区間＃（Ｎ＋１）を通過する間、パルス数Ｐｘに関してＰｘ＋１〜Ｐｘ＋３だけ、モータ２２をＣＷ方向にＯＮする。又は、その間、モータ２２をフリーランさせる。このとき、ＣＰＵ５５が区間＃Ｎで通過時間Ｔｘと設定値Ｔｈ３とを比較する。この比較結果からＴｘ＞Ｔｈ３を得た場合は、この区間＃Ｎの比較結果を受けて、区間＃（Ｎ＋１）では、モータ２２をオン制御するようになされる。その後、ステップＳＴ１５に戻る。

また、通過時間Ｔｘが設定値Ｔｈ３よりも小さい場合は、ステップＳＴ１８に移行して次の区間＃（Ｎ＋１）を通過する間、パルス数Ｐｘに関してＰｘ＋１〜Ｐｘ＋３だけ、モータ２２のショートブレーキを継続する。このとき、ＣＰＵ５５が区間＃Ｎで計測した通過時間Ｔｘと、予め設定された設定値Ｔｈ３とを比較する。ＣＰＵ５５は、比較結果からＴｘ＜Ｔｈ３を得た場合は、次の区間＃（Ｎ＋１）に関して、ショートブレーキのまま制御を継続するようになる。その後、ステップＳＴ１５に戻る。

上述のステップＳＴ１５でパルス数Ｐｘが１２９を越えた場合は、ステップＳＴ１６ないしステップＳＴ１７の状態をＰｘ＝１３２まで維持して、図１１に示すステップＳＴ１９に移行する。ステップＳＴ１９でＣＰＵ５５は、速度検出信号Ｓ２３に基づくパルス数Ｐｘに関して、１３３≦Ｐｘ≦１３７の区間の通過時間Ｔｘ＝ｔＢを測定する。なお、この区間、モータ２２にはショートブレーキ状態が維持される。

そして、ステップＳＴ２０でＣＰＵ５５は、通過時間Ｔｘ＝ｔＢを（１）式のＸに代入し、定数αに４．３を代入し、βに１９を各々代入して、逆転ブレーキ力保持時間Ｙ＝ＴＣＣＷを演算する。すなわち、上述の（１）式は、（１）’式に書き換えられる。

ＴＣＣＷ＝−４．３ｔＢ＋１９ ・・・・（１）’

但し、α＝４．３や、β＝１９は実験値であり、本発明者らが実験をして、最適な逆転ブレーキ力保持時間ＴＣＣＷが得られたときの値である。ＣＰＵ５５は、図５に示したポジション（iv）で、上述の（１）’式を利用して逆転ブレーキ保持時間ＴＣＣＷを演算するようになる。ＴＣＣＷはパンチ刃２１の速度を「０」とするための時間である。

その後、ステップＳＴ２１でＣＰＵ５５はパンチ刃２１のホームポジションＨＰを監視する。このとき、パンチ刃２１がホームポジションに突入（ＩＮ）すると、位置センサ２１２がＣＰＵ５５に位置検出信号Ｓ２４を出力する。ＣＰＵ５５は、ステップＳＴ２２で位置検出信号Ｓ２４を受けて、図５に示したポジション（ｖ）で逆転ブレーキ保持時間Ｔｘ＝ＴＣＣＷ［ｍsec］だけ、逆転ブレーキを実行する。このとき、同図のポジション（vi）の保持時間に強い制動力がモータ２２で発生する。

逆転ブレーキ終了後、ステップＳＴ２３でＣＰＵ５５はショートブレーキ制御を実行する。このとき、図５に示したポジション（vii）でＣＰＵ５５は、モータ２２の逆転ブレーキ制御に連続して、モータ駆動部１２０を介してモータ２２に対してショートブレーキ制御を実行する。これにより、モータ２２の速度制御を終了する。

このように、実施形態としての用紙穿孔装置を応用したバインド装置１００及びその制御方法によれば、所定の用紙３に孔を穿孔する場合に、制御部５０は、パンチ刃復路時の特定区間を１５個に区切った区間＃１〜＃１５を設定し、表２に示したように、グループＡの区間＃１〜＃５に設定値Ｔｈ１を設定し、グループＢの区間＃６〜＃１２に設定値Ｔｈ２を設定し、グループＣの区間＃１３〜＃１５に設定値Ｔｈ３を設定し、各々の区間＃１〜＃１５毎にパンチ刃２１の実際の通過時間Ｔｘを測定し、当該グループ毎に設定された設定値Ｔｈ１や、Ｔｈ２、Ｔｈ３等と実測により得られる通過時間Ｔｘ＝ｔｘとを比較し、この比較結果に基づいて次の区間＃（Ｎ＋１）におけるパンチ刃駆動用のモータ２２の駆動又は制動を制御するようになされる。

従って、パンチ刃２１の復路時の速度制御を高精細かつ高分解能で実行できるので、パンチ刃２１がホームポジションＨＰの手前で停止したり、パンチ刃２１がホームポジションＨＰを越えて停止する事態を回避できるようになった。これにより、用紙３が厚い場合も薄い場合も、穿孔後のパンチ刃２１を再現性良くホームポジションＨＰに停止させることができる。従って、常にホームポジションＨＰを基準にしてパンチ刃２１を往復動作させることができる。

上述した実施形態では、特定区間の設定パルス数Ｐｘ＝８５〜１３０を３パルス毎に区切った場合について説明したが、これに限られることはなく、これらを１パルス毎に区切ってモータ２２の速度制御を実行してもよい。より一層高精度にモータ２２の速度制御を実行できるようになる。

この発明は、白黒用及びカラー用のコピー機や印刷装置から出力される記録紙をバインド処理するバインド装置に適用して極めて好適である。

本発明に係る実施形態としての用紙穿孔装置を応用したバインド装置１００の構成例を示す概念図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、バインド装置１００の機能例を示す工程図である。 パンチ処理ユニット２０’の構成例を示す一部破砕の側断面図である。 パンチ処理ユニット２０’の制御系の構成例を示すブロック図である。 （Ａ）〜（Ｅ）は、パンチ刃ユニット２０２の状態例及びモータ２２の制御例を示す波形図である。 （Ａ）〜（Ｅ）は、そのパンチ刃２１の状態例を示す概念図である。 （Ａ）〜（Ｆ）は、パンチ刃ユニット２０２における１サイクルのパンチ刃ストローク例を示す図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、パンチ刃２１の復路行程におけるモータ制御例を示すタイミングチャートである。 パンチ処理ユニット２０’の制御例（その１）を示すフローチャートである。 パンチ処理ユニット２０’の制御例（その２）を示すフローチャートである。 パンチ処理ユニット２０’の制御例（その３）を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 用紙搬送路
１１ 第１の搬送路
１２ 第２の搬送路
１５ フラップ
２０ パンチ処理部
２０’ パンチ処理ユニット
２１ パンチ刃
２２ モータ
２３ サイドジョーガー
３０ バインダ紙揃えユニット
４０ バインド処理部
４１ 移動機構
４２ バインドカセット
４３ 綴じ部品
５０ 制御部（制御手段）
５５ ＣＰＵ
６０ 排出ユニット
６１ 第１のベルトユニット
６２ 第２のベルトユニット
１００ バインド装置（用紙穿孔装置）

Claims (2)

1. 所定の用紙に孔を穿孔する用紙穿孔装置であって、
   往復動作可能なパンチ刃を駆動するモータを有し、かつ、当該パンチ刃のホームポジションを有して、前記用紙の一端に二以上の孔を穿孔する穿孔手段と、
   前記穿孔手段を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、
   パンチ刃復路時の特定区間を少なくとも二以上に区切った分割制御区間を設定し、
   各々の前記分割制御区間又は分割制御区間の集合群毎に、前記パンチ刃のホームポジションに遠い方から前記特定区間に対応した目標通過時間よりも、当該パンチ刃のホームポジションに近い方の前記特定区間に対応した目標通過時間の方が大きくなる関係に前記パンチ刃の目標通過時間を設定し、
   前記分割制御区間毎にパンチ刃の実際の通過時間を測定し、
   当該分割制御区間に設定された前記目標通過時間と実測により得られる測定通過時間とを、各々の前記分割制御区間又は分割制御区間の集合群毎に比較し、
   比較結果に基づく前記測定通過時間が前記目標通過時間よりも小さい場合は、次の前記分割制御区間又は分割制御区間の集合群毎におけるパンチ刃駆動用の前記モータを制動し、
   比較結果に基づく前記測定通過時間が前記目標通過時間よりも大きい場合は、次の分割制御区間又は分割制御区間の集合群毎におけるパンチ刃駆動用の前記モータを駆動する際に、
   前記パンチ刃のホームポジションに突入する直前の前記特定区間における当該パンチ刃の通過時間を測定し、
   測定された前記パンチ刃の通過時間に基づいて逆転制動力保持時間を演算し、
   前記パンチ刃がホームポジションに突入すると、前記逆転制動力保持時間だけパンチ刃駆動用の前記モータに対して逆転制動を実行し、
   その後、前記モータに対して短絡制動を実行して前記パンチ刃を停止させることを特徴とする用紙穿孔装置。
2. 往復動作可能なパンチ刃を駆動するモータを有し、かつ、当該パンチ刃のホームポジションを有して所定の用紙に孔を穿孔する用紙穿孔装置の制御方法であって、
   前記用紙穿孔装置は制御手段を有し、
   前記制御手段は、
   パンチ刃復路時の特定区間を少なくとも、２つ以上に区切って分割制御区間を設定するステップと、
   各々の前記分割制御区間又は分割制御区間の集合群毎に、前記パンチ刃のホームポジションに遠い方から前記特定区間に対応した目標通過時間よりも、当該パンチ刃のホームポジションに近い方の前記特定区間に対応した目標通過時間の方が大きくなる関係に前記パンチ刃の目標通過時間を設定するステップと、
   前記分割制御区間毎にパンチ刃の実際の通過時間を測定するステップと、
   当該分割制御区間に設定された前記目標通過時間と実測により得られる前記測定通過時間とを、各々の前記分割制御区間又は分割制御区間の集合群毎に比較するステップと、
   比較結果に基づく前記測定通過時間が前記目標通過時間よりも小さい場合は、次の前記分割制御区間又は分割制御区間の集合群毎におけるパンチ刃駆動用の前記モータを制動するステップと、
   比較結果に基づく前記測定通過時間が前記目標通過時間よりも大きい場合は、次の分割制御区間又は分割制御区間の集合群毎におけるパンチ刃駆動用の前記モータを駆動するステップとを実行する際に、
   前記パンチ刃のホームポジションに突入する直前の前記特定区間における当該パンチ刃の通過時間を測定し、
   測定された前記パンチ刃の通過時間に基づいて逆転制動力保持時間を演算し、
   前記パンチ刃がホームポジションに突入すると、前記逆転制動力保持時間だけパンチ刃駆動用の前記モータに対して逆転制動を実行し、
   その後、前記モータに対して短絡制動を実行して前記パンチ刃を停止させることを特徴とする用紙穿孔装置の制御方法。

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