CN104444548A - 纸张装订装置、纸张处理设备以及图像形成系统 - Google Patents

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西藤高史
武舍章洋
森永拓哉
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Abstract

本发明的名称是纸张装订装置、纸张处理设备以及图像形成系统。一种纸张装订装置，其包括：一对压接构件，其每个包括交替布置的多个凹部和多个凸部，以通过配合具有置于其间的纸张捆的凹部和凸部来装订纸张捆。当所述一对压接构件的凹部和凸部配合时，所述一对压接构件中的一个的凸部的倾斜侧面和所述一对压接构件中的另一个的凸部的倾斜侧面彼此接触，在压接构件中的一个的凸部的顶部和压接构件中的另一个的凹部的底部之间以及压接构件中的另一个的凸部的顶部和压接构件中的一个的凹部的底部之间留下间隙。

Description

纸张装订装置、纸张处理设备以及图像形成系统
相关申请的交叉参考
本申请要求2013年9月13日在日本提交的日本专利申请号2013-190376的优先权，并且通过引用其全部内容并入。
技术领域
本发明涉及纸张装订装置、纸张处理设备以及图像形成系统。
背景技术
常规的已知类型的图像形成系统包括纸张处理设备，其经配置使用为装订单元的装订工具装订一捆在其上由图像形成设备形成图像的纸张。
国际公开号WO 2009/110298公开了一种纸张处理设备，其包括压接(crimping)装订型纸张装订装置，其不使用金属订书钉而是通过牢固地接合一对压接齿爪(crimping toothed jaw)压接纸张来装订一捆纸张，所述压接齿爪是各自具有纸张捆置于其间的凸部和凹部的形状的压接构件，从而缠结纸张的纤维。通过压接装订而无需使用金属订书钉装订纸张捆允许省去当丢弃纸张捆或将纸张捆放入粉碎机时从纸张捆移出金属订书钉的麻烦。
图24是示出根据国际公开号WO 2009/110298的一对压接齿爪的图。图24是从平行于纸张捆的纸张表面并且正交于压接齿爪的凸部和凹部沿之布置的方向的方向观察的压接齿爪的视图。
如图24所示，下部压接齿爪261b的凸部172a的顶部是平行于纸张捆的纸张表面的面。下部压接齿爪的凹部172b的形状基本上是V形槽。上部压接齿爪261a的凸部171a和凹部171b的形状分别基本上是V形槽和倒V形槽。
如图24所示，当压接齿爪对接合时，上部压接齿爪261a的凸部171a与下部压接齿爪261b的凹部172b接触，在上部压接齿爪261a的凹部171b和下部压接齿爪261b的凸部172a之间留下间隙S。
根据国际公开号WO 2009/110298，当压力从上方和下方施加到纸张时，间隙S使施加到纸张的纤维的负载作为整体被缓解，并且在一些部位，防止纤维延伸超出其极限，从而在不引起纸张破损的情况下使纤维缠结。因此，根据本公开内容，在整张纸张不破损的情况下维持装订强度。
然而，在国际公开号WO 2009/110298中描述的配置中，上部压接齿爪261a的凸部171a是V形的并且具有尖的顶部。这导致了如此缺点：压力集中到纸张捆接触上部压接齿爪261a的凸部171a的顶部的部分并且破损该捆的纸张(一张或多张)。
在国际公开号WO 2009/110298中描述的配置也是不利的，因为可能发生该捆的纸张(一张或多张)的破损。这是因为仅在上部压接齿爪261a的凹部171b和下部压接齿爪261b的凸部172a之间形成间隙，纤维没有充分地防止延伸超出其极限。
鉴于上述情况，需要能够减少对纸张(一张或多张)损坏的纸张装订装置、纸张处理设备以及图像形成系统。
发明内容
本发明的一个目的是至少部分地解决常规技术中的问题。
一种压接装订型纸张装订装置包括：一对压接构件，其每个包括交替布置的多个凹部和多个凸部，所述一对压接构件中的一个的凸部和凹部在平行于其中所述一对压接构件中的另一个的凸部和凹部布置方向的方向布置，以通过配合(fit)纸张捆的凹部和凸部——具有纸张捆置于其间，装订纸张捆。所述一对压接构件以以下方式配置：所述一对压接构件中的每一个的凸部的顶部是平行于所述纸张捆的纸张表面的面，所述一对压接构件中的每一个的凸部的侧面是相对于所述纸张表面倾斜的倾斜面，以及当所述一对压接构件的凹部和凸部装配时，所述一对压接构件中的一个的倾斜面以及所述一对压接构件中的另一个的倾斜面彼此接触，在所述压接构件中的一个的凸部的顶部和所述压接构件中的另一个的凹部的底部之间以及所述压接构件中的另一个的凸部的顶部和所述压接构件中的一个的凹部的底部之间留下间隙。
通过结合附图考虑时，阅读本发明目前优选的实施方式的以下具体实施方式，对本发明的上述和其他目的、特征、优点和技术及工业意义将更好地理解。
附图说明
图1A和1B是各自示出根据本发明的实施方式的图像形成系统的整体配置的实例的示意性配置图；
图2是示出根据实施方式的图像形成系统的图像形成设备的实例配置的示意性配置图；
图3是示出根据实施方式的图像形成系统的纸张处理设备的实例配置的平面图；
图4是在图3中示出的纸张处理设备的正视图；
图5是示出在初始位置的选择性地定向传送到纸张处理设备中的纸张的分叉爪的说明图；
图6是示出在用于将传送到纸张处理设备中的纸张定向到分支路径的位置处的分叉爪的说明图；
图7是示出装订工具的实例和在齿爪打开的状态下的装订工具的驱动机构的说明图；
图8是示出装订工具的实例和在齿爪闭合的状态下的装订工具的驱动机构的说明图；
图9A和9B是分别示出在初始化完成后的纸张处理设备的内部的平面图和正视图；
图10A和10B是分别示出接收纸张进入其中的纸张处理设备的内部的平面图和正视图；
图11A和11B是分别示出在纸张宽度方向上定位纸张的纸张处理设备的内部的平面图和正视图；
图12A和12B是分别示出定位纸张后端的纸张处理设备的内部的平面图和正视图；
图13A和13B是分别示出接收进入其中的后进纸张的纸张处理设备的内部的平面图和正视图；
图14A和14B是分别示出接收进入其中的下一张后进纸张的纸张处理设备的内部的平面图和正视图；
图15A和15B是分别示出在纸张捆已对齐但是装订过程尚未开始的状态下的纸张处理设备的内部的平面图和正视图；
图16A和16B是分别示出在开始排出已经历了装订过程的纸张捆时的纸张处理设备的内部的平面图和正视图；
图17A和17B是分别示出排出已经历了装订过程的纸张捆的纸张处理设备的内部的平面图和正视图；
图18A至18D是压接装订方法的说明图；
图19是下部压接齿爪的平面图；
图20是当在图19中的方向A观察时的下部压接齿爪的图；
图21是当在图19中的方向B观察时的下部压接齿爪的图；
图22A和22B是描述在压接装订期间的纸张捆的状态(behavior)的图；
图23是示出验证测试的结果的图；并且
图24是示出一对常规的压接齿爪的图。
具体实施方式
参考附图，对本发明的示例性实施方式进行如下描述。
图1A和1B是每个示出根据本发明的实施方式的图像形成系统的整体配置的实例的示意性配置图。图1A示出具有实例配置的图像形成系统100，其中纸张处理设备201并入图像形成设备101，其作为基于输入图像在纸张上形成图像的图像形成装置。图1B示出图像形成系统100的另一个实例配置，其中纸张处理设备201连接到图像形成设备101。
根据该实施方式的图像形成系统100以电子照相术在纸张上形成图像，其为墨粉图像。可选地，所述图像形成系统100可以通过其他方法诸如喷墨法形成图像。在本实施方式中，描述经配置作为与纸张处理设备201结合的图像形成设备101的图像形成设备，但不限于此。本发明适用于经配置作为纸张处理设备201内置于其中的图像形成设备101的图像形成设备。
本发明还适用于其中纸张处理设备201独立于图像形成设备101的配置。当采用这个独立设计时，纸张处理设备可以包括其中放置待装订的纸张的盒子或托盘以及纸张捆(一个或多个)在其上输出的托盘。
图2是示出根据实施方式的图像形成系统100的实例配置的示意性配置图。
参考图2，图像形成系统100是采用借助于中间转印构件的间接转印方式的串联式彩色图像形成装置。用作墨粉图像形成单元的图像形成单元110布置在图像形成设备101的大致中心处。图像形成单元110包括图像形成站111Y、111M、111C和111K，用于在预定方向布置的四种颜色(Y：黄色，M：品红色，C：青色，以及K：黑色)。在下文中，后缀Y、M、C和K视情况省略。
图像形成设备101进一步包括多个进纸托盘120，其是用作记录介质供给单元的进纸单元。进纸托盘120布置在图像形成单元110的下方。图像形成设备101进一步包括进纸传送路径(垂直传送路径)130，用于将从进纸托盘120获得的为记录介质的纸张传送到次级转印单元140和定影单元150。图像形成设备101进一步包括分支纸张排出路径160，用于将在其上定影图像(墨粉图像)的纸张传送到纸张处理设备201和双面打印传送路径170，用于将在其第一面(前面)上形成图像(墨粉图像)的纸张上下颠倒，使得图像在第二面(后面)形成。
图像形成设备101进一步包括用作图像读取单元的扫描仪单元180以及用作原始文档供给单元的自动文档进纸器(ADF)185。扫描仪单元180读取放置在用作文档桌面的玻璃表面上的为图像读取对象的原始文档(在下文中，“文档”)的图像，并且将所述图像转换成电信号。待由扫描仪单元180读取的文档的一张或多张纸张被放置在ADF 185中。ADF 185将文档的每张纸张传送到在扫描仪单元180的读取位置处的玻璃表面。
图像形成单元110包括作为用于图像形成站111的各自颜色(Y、M、C和K)的图像载体的感光鼓。静电充电单元、显影单元、初级转印单元、清洁单元，以及静电放电单元在每个感光鼓的外周周围并且沿其布置。图像形成单元110包括用作曝光单元的光学写入单元(未示出)和用作中间转印构件的中间转印带112。光学写入单元在图像形成站111之下布置并且根据基于从扫描仪单元180输出的读取结果为每种颜色产生的图像数据发射光到每个感光鼓上，从而形成静电潜像。中间转印带112被布置在图像形成站111上方。在感光鼓上形成的图像(墨粉图像)由初级转印单元转印到中间转印带112上。
中间转印带112由多个支撑辊可旋转地支撑。为支撑辊之一的支撑辊114面对次级转印单元140中的次级转印辊115，在它们之间具有中间转印带112。在中间转印带112上的图像(墨粉图像)作为次级转印被转印到次级转印单元140中的纸张上。可更换墨粉容器116布置在中间转印带112上方。
与此同时，由这种如上所述配置的图像形成设备(采用间接转印法的串联式彩色图像形成设备)执行的图像形成处理是已知的，并且不与本发明的主旨具有直接关系。因此，省略详细的描述。
由定影单元150在其上定影图像的纸张通过传送辊162传送。纸张的传送方向由传送路径切换构件161切换。从而，图像定影纸张传送到分支纸张排出路径160和双面打印传送路径170之一。
根据实施方式的纸张处理设备201包括作为纸张装订单元的传送路径装订机构，其作为包括一个或多个图像形成的纸张的多张纸张的后处理，装订多张纸张的捆。传送路径装订机构包括用于堆叠纸张并且将纸张在传送路径上对齐的结构，以及用作装订堆叠的纸张的装订单元的装订工具。
图3和图4是分别示出包括在所述图像形成系统100中的包括传送路径装订机构的纸张处理设备201的实例配置的平面图和正视图。
纸张处理设备201包括入口传感器202、入口辊203、分叉爪(切换爪)204、排纸辊205、移位连杆206、移位凸轮207、移位凸轮螺栓208、移位初始位置(HP)传感器209以及装订工具210。
入口传感器202检测由图像形成设备101的排纸辊102传送到纸张处理设备201的纸张的前端、后端以及存在/不存在。
入口辊203被布置在纸张处理设备201的入口并且具有将纸张传送到纸张处理设备201的功能。此外，邻接歪斜校正可以通过使用入口辊203之间的夹区(nip)运用到纸张。入口辊203由可控的驱动源(未示出)驱动。驱动源由控制器(未示出)控制，其控制入口辊203的旋转和停止以及由入口辊203传送的纸张量。该控制器可以设置在图像形成设备101中。
分叉爪204是设置用于切换传送路径的可枢转爪，使得纸张的后端被引导到分支路径241。分叉爪204经配置能够在分支路径的传送表面上按压纸张以便通过以这种方式按压纸张来固定纸张。
排纸辊205被布置在纸张处理设备201的出口并且具有传送、移位以及排出纸张的功能。排纸辊205由可控的驱动源(未示出)驱动。驱动源由控制器控制，其将在后面描述并且控制排纸辊205的旋转和停止以及由排纸辊205传送的纸张量。
在该实施方式的所述纸张处理设备201中，用于传送纸张的传送单元由例如入口辊203、排纸辊205以及驱动辊203和205的驱动源组成。
移位连杆206设置在排纸辊205的轴端，并且为接收用于移位功能的移动力的零件。
包括移位凸轮螺栓208的移位凸轮207是可旋转的盘状的部件。移位凸轮207的旋转将排纸辊205移位，排纸辊205经由移位凸轮螺栓208连接到移位连杆206中的细长孔。
与移位连杆206中的细长孔联锁的移位凸轮螺栓208将移位凸轮207的圆周运动转换为在排纸辊205的轴向方向上的线性运动。
移位HP传感器209检测移位连杆206的位置。所检测到的位置被定义为初始位置(待机位置)。
装订工具210是经配置为通过挤压和压接处理而无需使用金属订书钉将纸张捆装订在一起的工具或设备。该实施方式采用装订工具210，其在由在其表面上每个具有凸部和凹部的上部齿爪和下部齿爪组成的一对齿爪之间夹紧纸张捆，从而使纸张变形并且缠结纸张的纤维。作为这种类型的装订工具210，可以使用在例如日本已审查的实用新型公开号S36-13206中公开的已知装订工具。可以使用另一种类型的装订工具，其通过在纸张捆中切割并且弯曲U形或舌形切口，同时在舌状物(tongue)的基部附近切割狭缝而不使用金属订书钉来装订纸张捆，并且使舌状物的远端部分以不容易从狭缝出来的方式通过狭缝。这种类型的装订工具的实例在日本已审查的实用新型公开号S37-007208中公开。注意，用于装订纸张捆的装订单元不限于该实施方式的装订工具。可以使用通过压接纸张捆从而缠结纸张的纤维而装订纸张捆的任何装订单元。
用作纸张边缘检测单元的纸张边缘传感器220是检测纸张的侧边缘的传感器。纸张对齐参考由纸张边缘传感器220检测到的位置执行。
装订工具HP传感器221是检测在横越纸张传送方向的宽度方向上可移动的装订工具210的位置的传感器。即使当最大尺寸的纸张被进纸，该装订工具210也不干扰纸张的位置被设定为初始位置(待机位置)，并且该位置由装订工具HP传感器221检测。
装订工具导轨230引导装订工具210的移动，使得装订工具210可以在纸张宽度方向上稳定地移动。
传送路径240是用于传送和排出传送到纸张处理设备201的纸张的常规路径。分支路径241是设置来堆叠和对齐纸张的传送路径。纸张以纸张的后端首先进入分支路径241的方式反向传送到分支路径241。
装订托盘(订书钉托盘)243是用作容纳待装订的纸张的纸张容器的纸盘。邻接表面242是紧靠其使在装订托盘243中的纸张的后端邻接用于对齐的参考表面。在该实施方式中，例如，压接齿爪261是一对具有形状彼此啮合的凸部和凹部的齿爪。压接齿爪261夹紧在其间的纸张，从而使纸张变形并且缠结纸张的纤维。
图5和6是详细地示出选择性地定向传送到纸张处理设备201的纸张的分叉爪204的实例配置和分叉爪204周围的元件的说明图。图5是示出分叉爪204的初始位置的说明图。图6是示出在用于将传送到纸张处理设备210中的纸张定向到分支路径241的位置处的分叉爪的说明图。
分叉爪204经配置可枢转以在传送路径240和分支路径241之间切换。如图5所示，从图5的右侧传送的纸张可以无阻力地传送的位置被设定为分叉爪204的初始位置。分叉爪204由如图5所示的弹簧251不断地按压。弹簧251钩在分叉爪移动杆204a上。分叉螺线管250也经由连杆被连接到分叉爪移动杆204a。分支路径241的传送表面和分叉爪204经配置能够在传送路径上夹紧在其间的纸张。进行传送路径的切换，使得当分叉螺线管250被接通时，分叉爪204在由图6中的箭头A1所示的方向上旋转以关闭传送路径240并且将纸张引导到分支路径241。
在该实施方式中，堆叠待装订的多张纸张以形成纸张捆的单元由入口辊203、排纸辊205、分叉爪204、包括邻接表面242的装订托盘243，以及驱动这些元件的驱动源组成。
图7和8是示出装订工具210的配置和操作的实例的说明图。图7是示出装订工具210的实例和在压接齿爪261打开的状态下的装订工具210的驱动机构的说明图。图8是示出装订工具210的实例和在压接齿爪261闭合的状态下的装订工具210的驱动机构的说明图。注意，装订工具210的配置并不限于在图7和图8中所示的配置。
参考图7，压接齿爪261包括形成为彼此啮合的上部压接齿爪261a和下部压接齿爪261b。上部压接齿爪261a装配到可移动连杆构件263的远端。下部压接齿爪261b以面对上部压接齿爪261a的方式装配到固定连杆构件264上。可移动连杆构件263以按压杆262的枢轴运动使得压接齿爪261朝向和远离彼此移动的这种方式配置。按压杆262在图8中的箭头A3所指示的方向通过凸轮266枢转，所述凸轮266在图8中的箭头A2所指示的方向上旋转。基于凸轮HP传感器267的检测信息输出，控制凸轮266，以便由从驱动马达265供给的驱动力旋转并且位于检测位置处。凸轮266由凸轮HP传感器267检测到的检测位置被定义为凸轮266的初始位置(待机位置)。在该位置，压接齿爪261处于打开状态。
当装订纸张时，如图8所示进行操作。纸张P置于一对打开状态的压接齿爪261之间。凸轮266在图8中的箭头A2所指示的方向上通过驱动马达265的旋转而被旋转。凸轮266的凸轮表面发生位移，使按压杆262在图8中的箭头A3所指示的方向上枢轴转动。按压杆262的旋转力经由利用杠杆的可移动连杆构件263增加，并传递到在可移动连杆构件263的端部处的上部压接齿爪261a。在凸轮266已旋转一定角度的时间点，上部压接齿爪261a和下部压接齿爪261b彼此接合并且夹紧在其间的纸张P。通过以这种方式夹紧，纸张P变形并且按压，并且在相邻的纸张中的纤维缠结。纸张P因此装订在一起。此后，驱动马达265反向旋转，并且在凸轮266由凸轮HP传感器267检测到的检测位置处停止。当过多的负载被放置在按压杆262上时，具有弹性的按压杆262变形，从而缓解过多的负载。
在如图7和图8所示配置的装订工具210中，纸张P通过纸张纤维的缠结而装订的装订强度随着装订力变化，装订力为其中所述一对压接齿爪261彼此接合并且夹紧纸张P从而变形并且按压纸张P的接合力。作为通过其一对压接齿爪261接合的力的装订力随着按压杆262经由凸轮266枢轴转动的旋转力(转矩)或换句话说由驱动马达265产生的转矩(力的力矩)而改变。由驱动马达265产生的转矩随着供应给驱动马达265的电流而变化。因此，可能改变装订工具210的装订力，从而根据装订模式诸如永久装订模式或暂时装订模式通过控制供应给驱动马达265的电流改变纸张捆的装订强度。
由纸张处理设备201执行的装订操作的实例描述如下。
图9A至图17B是执行实例装订操作的纸张处理设备201的平面图和正视图。图9A、10A、...和图17A是纸张处理设备201的平面图。图9B、10B、...和图17B是纸张处理设备201的正视图。
参考图9A和9B，当图像形成设备101开始排出纸张时，纸张处理设备201的单元移动到其初始位置来完成初始化。
随后，参考图10A和10B，在从图像形成设备101排出的纸张P被传送到纸张处理设备201之前，纸张处理设备201接收关于操作模式的信息和关于纸张P的信息，并基于接收到的信息进入接收待机状态。在该实施方式中的操作模式是直线模式、移位模式和装订模式中的任何一个；然而，其并不限于此。
以下描述直线模式的纸张处理设备201的操作以及移位模式的操作。
首先描述纸张处理设备201如何以直线模式操作。
一旦接收到指示直线模式的信息和关于纸张P的信息，纸张处理设备201进入用于直线模式的接收待机状态。更具体地，一对入口辊203和排纸驱动辊205a中的每一个开始在预定的旋转方向上旋转，使得传送到纸张处理设备201的纸张P在预定的传送方向上(向附图的左侧)被传送。纸张P通过图像形成设备101的排纸辊102的旋转进纸到在该接收待机状态的纸张处理设备201。进纸到纸张处理设备201的纸张P通过一对入口辊203并且然后通过一对由排纸驱动辊205a和排纸从动辊205b组成的排纸辊传送，并且排出。当最后的纸张被排出时，一对入口辊203和排纸驱动辊205a停止。
以下描述纸张处理设备201如何以移位模式操作。
一旦接收到指示移位模式的信息和关于纸张P的信息，纸张处理设备201进入用于移位模式的接收待机状态。更具体地，如在直线模式，一对入口辊203和排纸驱动辊205a中的每一个开始在预定的旋转方向上旋转，使得传送到纸张处理设备201的纸张P在预定的传送方向上(向附图的左侧)被传送。纸张P从图像形成设备101进纸到在该接收待机状态的纸张处理设备201中。如在直线模式中，进纸到纸张处理设备201的纸张由一对入口辊203和一对排纸辊传送。随后，当纸张的后端已经退出该对入口辊203时，移位凸轮207旋转预定的角度。结果，排纸驱动辊205a在其轴向方向上移动。纸张P随着排纸驱动辊205a一起移动。当纸张P已被排出时，移位凸轮207旋转以返回到其初始位置，以便接收下一纸张。排纸驱动辊205a的该操作被重复执行，直到属于同一“堆”的所有纸张已被排出。当属于下一个“堆”的纸张传送到纸张处理设备201，移位凸轮207在与先前的方向相反的方向上旋转，并且纸张移位到相反侧并排出。
一旦接收到指示装订模式的信息和关于纸张P的信息，纸张处理设备201进入用于装订模式的接收待机状态。更具体地，在用于装订模式的接收待机状态中，一对入口辊203停止，并且排纸驱动辊205a开始在由附图中的箭头A6所指示的方向上旋转，使得进纸到纸张处理设备201的纸张P在预定的传送方向上(向附图的左侧)被传送。装订工具210在宽度方向上远离纸张P的端部一段预先设定的距离移动到其待机位置(初始位置)，并且进入待机状态。
此后，当纸张P被传送到纸张处理设备201时，纸张P的前端被入口传感器202检测到。从前端由入口传感器202检测到时，纸张P传送预定的距离(为使纸张P的前端邻接入口辊203之间的夹区并且将纸张P弹性地变形预定角度的距离)。在纸张P传送预定的距离之后，入口辊203开始旋转。纸张P的歪斜校正以这种方式执行。
参考图11A和11B，纸张P的传送距离基于在检测纸张P的后端时从入口传感器202输出的检测信息计算。关于纸张P的位置信息以这种方式获得。当纸张P的后端已经退出入口辊203之间的夹区时，入口辊203停止旋转，以接收下一纸张。与之同时，移位凸轮207在由附图中的箭头A7所指示的方向上(顺时针方向)旋转，使排纸辊205开始在其轴向方向上与纸张P一起移动。结果，纸张P在由附图中的箭头A8所指示的方向上被倾斜地传送。此后，当纸张P由附接到或内置于装订工具210的纸张边缘传感器220检测到时，移位凸轮207停止旋转，并且然后反向旋转。当纸张P不再被纸张边缘传感器220检测到时，移位凸轮207的这种反向旋转停止。当上述操作完成，并且纸张的后端到达后端已经经过分叉爪204的远端的预定位置时，排纸辊205在由附图中的箭头A9所指示的方向上的旋转停止。
随后，参考图12A和12B，分叉爪204在由附图中的箭头A10所指示的方向上(顺时针方向)旋转以切换传送路径。此后，排纸辊205在由附图中的箭头A11所指示的方向上(逆时针)旋转，以在由附图中的箭头A12所指示的方向上传送纸张P，使得纸张P的后端被传送到分支路径241。通过以这种方式传送，使纸张P邻接紧靠装订托盘243的邻接表面242并且对齐。排纸辊205然后停止。排纸辊205经配置具有弱的传送力，以便在使纸张P邻接之后滑动。
随后，参考图13A和13B，分叉爪204在由附图中的箭头A13所指示的方向上(逆时针)旋转。在分支路径241上的纸张P处于待机，纸张P的后端由分叉爪204牢牢地按压在分叉爪204接触纸张P的接触表面处。当接下来的纸张P'从图像形成设备101传送出来时，入口辊203对纸张P'运用歪斜校正，如在纸张P的情况下。同时当入口辊203开始旋转时，排纸辊205开始在纸张传送旋转方向上(附图中的箭头A6所指示的方向)旋转。
参考图14A和14B，在上述图11A到12B中所示的操作在第二和接下来的纸张P″、...的每一张上执行，以将纸张一张一张地移动到想要的位置并且堆叠纸张，从而在传送路径上堆叠对齐的纸张捆Ps。
参考图15A和15B，当最后的纸张已被堆叠在对齐的纸张捆Ps上时，排纸辊205在附图中的箭头A14所指示的方向上(顺时针方向)旋转，以便传送纸张捆Ps预定的距离，然后停止。排纸辊205的该运动可以抵消当使纸张的后端邻接紧靠邻接表面242时引起的纸张的变形。此后，分叉爪204在由附图中的箭头A15所指示的方向上(顺时针)旋转。结果，分叉爪204的远端的取向被改变，并且施加到纸张捆Ps的压力被释放。
随后，参考图16A和16B，排纸辊205在由附图中箭头A16所指示的方向上旋转，从而传送纸张捆Ps一段距离，其将纸张捆Ps带到装订工具210的压接齿爪261在位置上与纸张捆Ps待被处理的位置(装订位置)一致的位置处，并且停止。装订工具210的压接齿爪261在位置上与纸张以这种方式在纸张传送方向上待处理的位置(装订位置)一致。装订工具210在由附图中的箭头A17所指示的方向上移动一段距离，其将装订工具210带到装订工具210的压接齿爪261在位置上与纸张待处理的位置一致的位置，并且停止。装订工具210的压接齿爪261在位置上与纸张以这种方式在纸张宽度方向上待处理的位置(装订位置)一致。此时，分叉爪204在由附图中的箭头A18所指示的方向上(逆时针)旋转。结果，该分叉爪204的远端的取向被改变，并且该分叉爪204返回到纸张接收状态。其后，装订工具210的驱动马达265被接通，并且压接齿爪261按压和挤压纸张捆Ps，从而使纸张P的纤维彼此缠结以便与纸张结合在一起，并装订纸张捆Ps。
随后，参考图17A和17B，排纸辊205进一步在由附图中的箭头A16所指示的方向上旋转以排出装订的纸张捆Ps。在纸张捆Ps已被排出之后，移位凸轮207在由附图中的箭头A19所指示的方向上旋转以返回到其初始位置。装订工具210在由箭头A20所指示的方向上移动以返回到其初始位置。因此，装订纸张捆Ps的操作完成。
图18A至18D是压接装订方法的说明图。
如图18A所示，装订工具210以每个具有凸部和凹部形状的上部压接齿爪261a和下部压接齿爪261b彼此面对以便夹紧在其间的纸张捆Ps的方式被定位。如图18B所示，至少一个压接齿爪被移动以接合在其间具有纸张捆Ps的上部压接齿爪261a和下部压接齿爪261b，从而将压力施加到纸张捆Ps。随着压力增加，纸的纤维缠结，从而使纸张捆Ps被装订。在此压接装订中，纸张捆Ps可以通过配合凸部和凹部压接和挤压纸张Ps，经由纤维在纸张之间缠结并附着而被装订。
此后，如图18C所示，至少一个压接齿爪再次移动以将上部压接齿爪261a和下部压接齿爪261b彼此远离而分离。如图18D所示，将具有凸部和凹部的形状压印到压接装订的纸张捆Ps。
在该实施方式中，具有每个上部压接齿爪261a的凸部和凹部以及每个下部压接齿爪261b的凸部和凹部的形状具有以任意角度倾斜的斜面部分。上部压接齿爪261a和下部压接齿爪261b经配置使得当接合时，上部压接齿爪261a的顶部不接触下部压接齿爪261b的底部。根据这种配置，纸张捆Ps通过具有上部压接齿爪261a和下部压接齿爪261b的凸部和凹部的形状的斜面部分压接装订。如图18D所示，纸张捆Ps的凹部6a是由上部压接齿爪261a的凸部挤压和延伸的部分。纸张捆Ps的凸部6b是由下部压接齿爪261b的凸部挤压和延伸的部分。纸张捆Ps的斜面部分6c是通过压接装订的部分。
在下面描述为该实施方式的特征的具有一对压接齿爪的凸部和凹部的形状。上部压接齿爪261a和下部压接齿爪261b的形状是相同的。因此，在下面仅描述下部压接齿爪261b。
图19是下部压接齿爪261b的平面图。图20是当在图19中的方向A观察时的下部压接齿爪261b的图。图21是当在图19中的方向B观察时的下部压接齿爪261b的图。在图20和21中的虚线表示上部压接齿爪261a。点划线(long dashed short dashed line)表示纸张捆Ps。
如图19所示，下部压接齿爪261b具有通过以预定的间隔布置多个凸部70b形成的具有凸部和凹部的形状。
每个凸部70b具有通过接近平行于四角锥的基底的高度中心切割该四角锥并且除去上部而获得的形状。凸部70b的顶部71b是平行于纸张捆的纸张表面的面。同时，“平行于纸张表面的面”包括基本上平行于纸张表面的面和稍微凸出的面，诸如在图20中所示的。每个凸部70b具有四个侧面，每个具有为凸部70b的基底的侧面之一的基侧以及为凸部70b的顶面的侧面之一的顶侧。四个侧面都配置为相对于纸张捆Ps的纸张表面倾斜的斜面部分72b。
在图20中，B表示指示下部压接齿爪261b的斜面部分72b和上部压接齿爪261a的斜面部分72a之间的接触区域的压接高度。在图20中的箭头Z指示其中纸张由凸部70b延伸的部分。在图21中，θ2表示在本实施方式中为60°的斜面角。在图21中，S表示其中纸张待被压接的压接面积。
图22A和22B是描述在压接装订期间的纸张捆的状态的图。
如图22A所示，压接齿爪中的一个被移动以接合在其间具有纸张捆Ps的上部压接齿爪261a和下部压接齿爪261b。该纸张由压接齿爪的凸部的顶部71a和顶部71b挤压并延伸。在该实施方式中，压接齿爪的凸部的顶部71a和顶部71b配置为平行于纸张捆的Ps的纸张表面的面。因此，从压接齿爪的凸部的顶部71a和顶部71b施加到纸张捆Ps的压力可以被抑制而变低。结果，可以减小凸部的顶部71a和71b破坏纸张捆Ps的不期望情况的发生。
在其中上部压接齿爪261a和下部压接齿爪261b接合的过程中，为上部压接齿爪261a的凸部70a的侧面的斜面部分72a和下部压接齿爪261b的斜面部分72b之间夹紧的纸张捆Ps的部分(由在图22A中的圆圈包围的)被拉动和压缩，使得纤维缠结在一起。
在该实施方式中，纸张在相对于纸张捆Ps的纸张表面倾斜的斜面部分72a和72b处被压接。当从下部压接齿爪261b的斜面部分72b施加的垂直向上的压力被分解为在正交于斜面部分72b的方向上的分量以及平行于斜面部分72b的方向上的分量时，平行于斜面部分72b的分量朝向下部压接齿爪261b的顶部71b定向。类似地，当从上部压接齿爪261a的斜面部分72a施加的垂直向下的压力被分解时，平行于斜面部分72a的分量朝向上部压接齿爪261a的顶部71a定向。因此，在由图22A中的圆圈所示的纸张捆Ps的压接部分处，更靠近下部压接齿爪的纸张沿斜面部分72b向上移动，而更靠近上部压接齿爪的纸张沿斜面部分72a向下移动。这些运动引起纸张在纸张捆Ps的压接部分处被磨削(grind)，并且纸张的纤维更加缠结，从而使纸张使用更大的装订力被装订。
如图22B所示，压接齿爪261经配置使得当上部压接齿爪261a移动到其下止点时，在下部压接齿爪261b的凸部70b的顶部71b和上部压接齿爪261a的凹部的底部73a之间以及在上部压接齿爪261a的凸部70a的顶部71a和下部压接齿爪261b的凹部的底部73b之间留下间隙S。如上所述，在该实施方式中，在由图21A中的圆圈所示的纸张捆Ps的压接部分处，更靠近下部压接齿爪的纸张沿斜面部分72b向上移动，而更靠近上部压接齿爪的纸张沿斜面部分72a向下移动。纸张移动，同时以这种方式在压接部分被磨削。因此，如图22B所示，纸张以这种褶皱方式在凸部的顶部71a和71b和凹部的底部73a和73b之间的间隙S中弯曲。对比该实施方式，在间隙S不被保留而是使凸部的顶部与凹部的底部接触的配置中，在凸部的顶部和凹部的底部之间产生的纸张的弯曲部分最终被压缩，导致纸张的皱褶或类似损坏。然而，该实施方式经配置使得，当上部压接齿爪261a移动到其下止点时，在凸部的顶部71a和71b和凹部的底部73a和73b之间留下间隙S。因此，纸张的褶皱部分不被压缩。此外，根据该实施方式，因为纸张通过由凸部70a和70b挤压而被适当地按压，纸张的纤维在凸部的顶部71a和71b和凹部的底部73a和73b之间的间隙S中彼此缠结。结果，纸张捆可以牢固地装订。
此外，当压力从斜面部分72a和72b施加到纸张捆Ps时，纸张可以移动到间隙S同时被磨削。因此，纸张可在压接部分良好地磨削，并且可以获得良好的装订力。
在该实施方式中，纸张捆Ps的压接装订通过使用凸部70a和70b挤压和延伸纸张捆Ps的纸张并且在由图22A中的圆圈表示的压接部分处磨削纸张而缠结纸张的纤维来执行。随着图20所示的指示在下部压接齿爪261b的斜面部分72b和上部压接齿爪261a的斜面部分72a之间的接触区域的压接高度B增加，压接面积S(见图21)增加，从而导致纸张捆被牢固地装订。然而，随着压接高度B增加，在压接齿爪261接合的状态下的下部压接齿爪261b的凸部的顶部71b至上部压接齿爪261a的凸部的顶部71a之间的长度增加。结果，纸张要延伸更长，并且因此可以发生由延伸纸张超出其极限所造成的纸张破损。
为了避免这种不期望的情况，本发明人集中进行了验证测试并且发现压接高度B的最佳值。由本发明人所进行的检验测试在下面描述。
验证测试通过生产具有0.45mm的压接高度B的装订工具、具有0.6mm的压接高度B的装订工具以及具有0.7mm的压接高度B的装订工具并且使用每个装订工具测量装订力而执行。同时，通常装订约五张纸张的纸张捆。因此，装订力通过使用每个装订工具装订五张纸张的纸张捆进行测定。
以下是装订工具的其他条件：
施加的压力：2,000N，
齿的数目：6(凸部的数目)，以及
斜面角θ2：60°。
图23是示出所述验证测试的结果的图。图23示出施加到纸张捆的第一纸张(最上面的纸张)的装订力以及施加到纸张捆的中心纸张(从顶部的第三张纸张)的装订力的结果。在图23中，绘制通过执行多次测量得到的装订力的最小值。
参考图23，当压接高度B等于或长于0.45mm时，可以实现等于或高于目标水平的装订力。装订力的峰值在0.6mm的压接高度B处。具有0.7mm的压接高度B的装订工具的装订力比具有0.6mm的压接高度的装订工具的装订力低。因为纸张破损降低了装订力，即使压接高度B高于0.6mm，具有0.7mm的压接高度B的装订工具的装订力较低的原因大概是，使用具有0.7mm的压接高度B的装订工具装订的纸张的一张或多张破损。
根据验证测试，可以发现至少设定压接高度B等于或长于0.45mm且等于或短于0.6mm允许获得良好的装订力而不引起纸张破损。
即使当压接高度短于0.45mm时，等于或高于目标水平的装订力可以通过增加齿的数目(凸部的数目)或增加所施加的压力来实现。然而，增加齿的数目增加了装订工具的尺寸，这导致材料成本的增加，并最终导致设备成本的增加。此外，消耗更多的材料可以是资源的浪费。增加压力需要增加从驱动源供应以施加压力的驱动力。这不利地增加了设备的电力消耗。然而，通过设置压接高度B等于或长于0.45，齿的数目和材料成本的增加可以降低，从而降低了设备成本的增加。此外，资源节约可以实现。而且，因为需要较低的压力，可以实现节能。
上述实施方式是实施例。提供针对以下方面的各个优点。
第一方面
根据本发明的第一方面，其实例是装订工具210的压接装订型纸张装订装置包括一对压接构件，其每个包括交替排列的多个凹部和多个凸部，所述一对压接构件中的一个的凸部和凹部在沿着所述一对压接构件中的另一个的凸部和凹部排列的方向布置，以通过配合具有置于其间的纸张捆的凹部和凸部来装订纸张捆。所述一对压接构件如下配置。所述一对压接构件中的每一个的凸部的顶部71a和71b是平行于纸张捆的纸张表面的面。凸部的侧面是相对于纸张表面倾斜的倾斜面，其实例是斜面部分72a和72b。当所述一对压接构件的凹部和凸部配合时，所述一对压接构件中的一个的倾斜面和所述一对压接构件中的另一个的倾斜面彼此接触，在压接构件中的一个的凸部的顶部71a和压接构件中的另一个的凹部的底部73b之间以及压接构件中的另一个的凸部的顶部71b和压接构件中的一个的凹部的底部73a之间留下间隙S。
根据第一方面，当所述一对压接构件接合时，为一对压接构件的凸部的侧面的倾斜面彼此接触。因此，纸张捆通过从所述一对压接构件的斜面部分施加的压力进行装订。在接合状态下，在压接构件的一个的凸部的顶部和压接构件的另一个的凹部的底部之间并且在压接构件的另一个的凸部的顶部和压接构件的一个的凹部的底部之间留下间隙。因此，与国际公开号WO 2009/110298中公开的配置——其中仅在压接构件的一个的凸部的顶部和压接构件的另一个的凹部的底部之间留下间隙——相比，可以实现放置在纸张纤维上的负载的进一步减小。因此，根据第一方面，与国际公开号WO 2009/110298的配置相比，更有可能防止纤维延伸超出其极限，与国际公开号WO2009/110298的配置相比，纤维之间的缠结可以在具有更少的纸张破损的情况下实现。
此外，根据第一方面，两个压接构件的凸部的顶部是平行于纸张捆的纸张表面的面。因此，在纸张捆和压接装订齿爪中的一个的凸部的顶部之间的接触以及在纸张捆和压接装订齿爪中的另一个的凸部的顶部之间的接触都由区域接触形成，并且因此防止压力集中。结果，可以减小在压接装订期间发生不期望的纸张捆破损的情况。
第二方面
根据本发明的第二方面，在根据第一方面的纸张装订装置中，当从平行于纸张表面并且正交于凹部和凸部沿其布置的方向的方向观察时，其中倾斜面彼此接触的接触部分的长度(压接高度B)等于或长于0.45mm且等于或短于0.6mm。
根据第二方面，如在前述的验证测试中所述，设置其中所述倾斜面彼此接触的接触部分的长度(压接高度B)等于或长于0.45mm且等于或短于0.6mm允许获得良好的装订力同时减少纸张破损。
第三方面
根据本发明的第三方面，包括经配置在纸张捆Ps上执行装订过程的至少一个纸张装订装置诸如装订工具210的纸张处理设备201包括根据第一方面或第二方面的纸张装订装置作为纸张装订装置。
根据第三方面，如在以上实施方式中所述，可以获得良好的装订力同时减少纸张破损。
第四方面
根据本发明的第四方面，包括经配置在纸张上形成图像的图像形成设备101和纸张装订装置的图像形成系统100包括根据第一方面或第二方面的纸张装订装置作为纸张装订装置，所述纸张装订装置的实例是装订工具210，其经配置在其上由图像形成设备101形成图像的纸张捆上执行装订过程。
根据第四方面，装订在其上形成图像的纸张捆可以使用良好的装订力实现，同时减少片纸张破损。
根据一个实施方式，对纸张(一张或多张)的损坏可以减少。
虽然为了完整和清楚的公开相对于具体实施方式对本发明进行描述，但所附权利要求并不因此受到限制，而是被解释为包含完全落入本文所阐述的基本教导之内的本领域技术人员可以想到的所有修改和可选构造。

Claims (4)

1.一种压接装订型纸张装订装置，其包括：
一对压接构件，其每个包括交替布置的多个凹部和多个凸部，所述一对压接构件中的一个的所述凸部和所述凹部在平行于所述一对压接构件中的另一个的所述凸部和所述凹部布置方向的方向上布置，以通过配合具有置于其间的纸张捆的所述凹部和所述凸部来装订所述纸张捆，其中
所述一对压接构件以以下方式配置：
所述一对压接构件中的每一个的所述凸部的顶部是平行于所述纸张捆的纸张表面的面，
所述一对压接构件中的每一个的所述凸部的侧面是相对于所述纸张表面倾斜的倾斜面，以及
当所述一对压接构件的所述凹部和所述凸部配合时，所述一对压接构件中的一个的所述倾斜面和所述一对压接构件中的另一个的所述倾斜面彼此接触，在所述压接构件中的一个的所述凸部的顶部和所述压接构件中的另一个的所述凹部的底部之间以及所述压接构件中的另一个的所述凸部的顶部和所述压接构件中的一个的所述凹部的底部之间留下间隙。
2.根据权利要求1所述的纸张装订装置，其中当从平行于所述纸张表面以及正交于所述凹部和凸部沿其布置的方向的方向观察时，所述倾斜面彼此接触的部分的长度等于或长于0.45mm并且等于或短于0.6mm。
3.一种纸张处理设备，其包括：
至少一个纸张装订装置，其经配置对纸张捆执行装订过程，其中
根据权利要求1或2所述的纸张装订装置被用作所述纸张装订装置。
4.一种图像形成系统，其包括：
图像形成设备，其经配置在纸张上形成图像；以及
纸张装订装置，其经配置对在其上由所述图像形成设备形成图像的纸张捆执行装订过程，其中
根据权利要求1或2所述的纸张装订装置被用作所述纸张装订装置。
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