JP2005224886A - シート処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 本発明は、刃の速度を変更する変速手段と、刃が受け部材に近接したことを検知する近接検知手段を設けることで、刃が受け部材から遠い位置にあるときは高速で裁断し、刃が受け部材に近づいたら低速で裁断することで、刃が受け部材に食い込む量を最低限にし、受け部材の寿命の延長を図ったシート処理装置を提供することを目的としている。
【解決手段】 上記課題を解決するために、本発明に係るシート処理装置の代表的な構成は、シート束の端部を裁断するシート束裁断手段を有するシート処理装置であって、シート束を裁断する刃と、前記刃を駆動する駆動手段と、前記駆動手段の駆動速度を制御する変速手段とを有し、前記変速手段は、前記駆動手段の速度を変更し、前記刃がシート束を複数の速度で裁断することを特徴とする。
【選択図】 図1

Description

本発明は、画像形成装置から排出したシートに所定の処理を行うシート処理装置に関し、特に所定の処理としてシート束の裁断処理を行うシート束裁断手段を備えたシート処理装置に関するものである。
従来から、画像形成装置には、画像形成後のシートに対して所定の処理を行うシート処理装置を備える場合がある。このようなシート処理装置には、例えば、シート束を整合して、シート束の中央を綴じ、折り曲げて週刊誌のような雑誌状にするようになっているものがある。このようなシート束を綴じて折り曲げることをサドルステッチ動作と言われている。このサドルステッチ動作を行ったシート束の端面をきれいに切り揃えるためにトリマーといわれるシート束裁断手段がある。トリマーではサドルステッチされたシート束の綴じられた側と反対側の辺の端面を切り揃える動作を行う。このとき、シート束の下方にゴム等のマットを配置し、その上からトリマーの上刃でカットする方式が考えられる。
特開平06−286932号公報 特開平11−348451号公報
ところで、シート束の最下紙まで確実に裁断するためには、上刃が全幅にわたってマットに確実に達しなければならない。このため、上刃がマットに食い込むまで裁断を行うことになるが、このときマットを傷つけることになる。このとき、大きくマットを傷つけるとマットの寿命が極端に短くなってしまうので、なるべく傷つける量を小さくすることが好ましいが、上刃がマットに到達してから停止するまでの時間にマットを切り込んでしまうことは避けられない。
この問題を解決すべく、マットの傷つき量を最低限にするために、上刃の移動速度を下げることが考えられる。しかし、上刃の移動速度を下げると裁断にかかる時間が増大してしまうため、後処理装置全体の処理能力に影響し、画像形成装置の画像形成速度に間に合わない場合も出てくる。
そこで本発明は、刃の速度を変更する変速手段と、刃が受け部材に近接したことを検知する近接検知手段を設けることで、刃が受け部材から遠い位置にあるときは高速で裁断し、刃が受け部材に近づいたら低速で裁断することで、刃が受け部材に食い込む量を最低限にし、受け部材の寿命の延長を図ったシート処理装置を提供することを目的としている。
上記課題を解決するために、本発明に係るシート処理装置の代表的な構成は、シート束の端部を裁断するシート束裁断手段を有するシート処理装置であって、シート束を裁断する刃と、前記刃を駆動する駆動手段と、前記駆動手段の駆動速度を制御する変速手段とを有し、前記変速手段は、前記駆動手段の速度を変更し、前記刃がシート束を複数の速度で裁断することを特徴とする。
上記課題を解決するために、本発明に係るシート処理装置は、シート束の端部を裁断するシート束裁断手段を有するシート処理装置において、シート束を裁断する刃と、前記刃を駆動する駆動手段と、前記駆動手段の速度を変更し、前記刃がシート束を複数の速度で裁断する変速手段とを備えたことを特徴とする。
上記説明した如く、本発明に係るシート処理装置においては、刃の速度を変更する変速手段と、刃が受け部材に近接したことを検知する近接検知手段を設けることで、刃が受け部材から遠い位置にあるときは高速で裁断し、刃が受け部材に近づいたら低速で裁断することで、刃が受け部材に食い込む量を最低限にし、受け部材の寿命の延長を図ることができる。
本発明に係るシート処理装置の実施形態について、図を用いて説明する。まずシート処理装置全体について説明し、次にシート束裁断手段として例えばトリマーユニットについて説明する。
[シート処理装置の全体構成]
図2はシート処理装置400の構成を説明する図、図3(a)〜(c)はサドルステッチ動作でのシート及びシート束の状態を示す図、図3(d)はシート束が裁断された状態を示す図である。
図2示すように、シート処理装置400は綴じ動作を行うステイプルユニット420と、シートを半折りにするシート折りユニット430を備え、サドルステッチ動作を可能にしている。さらに、シート処理装置400はサドルステッチ動作を終了したシート束を受け取り、その綴じられた側と反対側の辺の端面を裁断するシート束裁断手段であるトリマーユニット500を備える。
図示しない画像形成装置から排出されるシートは、シート受け入れ部401で受け取られる。シート受け入れ部401で受け取ったシートは、入口センサ403に検知されて、搬送ローラ405及びシート排出ローラ407によって搬送され、中間トレイ410上に排出される。排出されたシートは、パドル409によってストッパ412まで戻される。束排出センサ415は、中間トレイ410に積載されたシートを検出する。そして、手前側整合部材413、奥側整合部材414がシートの端部を揃える整合動作を行う。順次排出されるシートは、手前側整合部材413と奥側整合部材414とによって、中間トレイ410上で整合されて、シート束とされる(シート束は図3(a)の状態)。製本処理を行わない場合には、束排出ベルト417によってシート束の後端を押して、シートトレイ421上に排出する。
サドルステッチ動作(シートの中央部を綴じて折る動作)を行う場合、搬送したシートが中間トレイ410上でパドル409及び手前側整合部材413、奥側整合部材414で整合されると、束ローラ411は、図中の破線の位置まで下降する。その後、ストッパ412は退避され、シート束は、束ローラ411によって図2中の右下方向に搬送される。サドル綴じ位置センサ425は、シート束の先端を検知した後、シートの中綴じ位置を検出する。サドル綴じ位置センサ425によりシートの先端を検知し、シートの搬送方向中央部がステイプル部まで移動した後、束ローラ411は回転を停止し、ステイプルユニット420はシート束を綴じる(シート束は図3(b)の状態)。
その後、サドルローラ423は図2中の破線位置まで下降する。サドルローラ423が破線の位置まで下降すると、束ローラ411は実線の位置まで戻る。次いで、サドルローラ423は回転して、シート束を図2中の一点鎖線に沿って折り位置まで搬送する。シートの中央部が突き板427まで到達すると、サドルローラ423は停止する。次いで、突き板427及び折りローラ431はシートを半折りにする。突き板427は、折りローラ431に不図示のリンクを介して接続してあり、折りローラ431の回転に合わせてローラニップにシート束を突き込む動作を行う。折りローラ431で折られたシート束は、折り搬送ローラ433および折り排出ローラ437によってパス435を経由し、トリマーユニット500に搬送される(シート束は図3(c)の状態)。
図3(c)に示すように、サドルステッチの終了時には製本された束の中央付近が表紙側に比べて出っ張る形となる。そこで、次に述べるトリマーユニット500(シート束裁断手段)によりシート束の端部を裁断し、切り揃える(シート束は図3(d)の状態)。サドルステッチとシート束裁断が終了したシート束は、シート束トレイ641に積載収納する。また装置下部には、シート裁断後の切り屑をためる屑箱643を備えている。
[シート束裁断手段]
次にシート束裁断手段の例としてのトリマーユニット500について説明する。図1は近接検知手段と裁断終了検知手段および駆動手段のタイミングチャート、図4はトリマーユニットの構成を示す図、図5および図6はトリマーユニットの上刃の退避機構を説明する図、図7はトリマーユニットの上刃近傍の要部構成図、図8はトリマーユニットの制御部の構成を示すブロック図、図9は裁断時の刃の高さと経過時間の関係を示す図、図10はPWM制御を行った際のカッターモータ511の速度とPWMのduty(1周期中のオン時間の割合)の関係を示す図、図11は裁断中の経過時間とdutyの関係を示す図である。
図4に示すように、トリマーユニット500は、上刃501、シート束を載置するガイド502、及び受け部材としての例えばマット503を備えている。ガイド502にシート束が進入すると、シート束がセンサレバー506を押すことで下部のフラグが入口センサ504によって検出され、シート束有りを検知する。このとき上刃501は上側に退避している(図5参照)。
シート束は、キャリッジユニット560によって搬送する。キャリッジユニット560はレール589内のコロ585、586によって支持されて移動する。キャリッジユニット560は、ピニオン591とラック593によって図中左右方向に移動する。キャリッジユニット560のホームポジションは、ホームポジションセンサ558およびフラグ559によって検出する。シート束が搬送されてくる際にはキャリッジユニット560はホームポジションに移動して待機しており、搬送されてきたシート束は入口センサ504で検知された後、キャリッジユニット560内の搬送ローラでガイド502上に案内される。
ガイド502の下流側にはシート束の後端を支えるシャッタ601があり、シャッタ台606に固定されたガイド部材607に沿って図中上下に移動する。シャッタ601は図中の左寄りのホームポジションで待機しており、シート束の綴じ側がシャッタ601につき当たったらキャリッジユニット560内の搬送ローラを停止し、キャリッジユニット内の搬送ローラのニップを解除する。シャッタ台606にはリードナット615が固定され、リードスクリュー613の回転によりシャッタ台606を図中の右方向に移動することで、シート束の綴じ側と対向する辺が上刃501上にかかる裁断位置までシート束を移動する。
シート束の移動が終了したら押圧位置センサ551がセンサフラグ547を検出するまで束押さえモータ545を駆動し、束押さえ部材531を下げてシート束を押圧し、裁断を行う。束押さえ部材531はガイド537、539によって支持され、押圧部材535からバネ533を介してシート束を押圧する。押圧部材535はクランクアーム541によって回転部材543と連結している。回転部材543には一体的にセンサフラグ547が形成されている。また回転部材543の周囲には、束押さえ部材531が上側に退避した退避位置を検出する退避位置センサ549、束押さえ部材531がシート束を押さえる押圧位置を検出する押圧位置センサ551が備えられている。束押さえモータ545は、ギヤードモータを用いている。
裁断が終了したら束押さえ部材531を退避するために、センサフラグ547が退避位置センサ549で検出されるまで束押さえモータ545を駆動する。束排出モータ655は移動距離を制御するためにパルスモータを使用している。束押さえ部材531が退避したらキャリッジユニット560内の搬送ローラを再度ニップさせる。その後、束排出モータ655を駆動して束排出ローラ651、653を回転させる。さらにシャッタ601を下げてからキャリッジユニット560を図中左方向に移動し、さらにキャリッジユニット内の搬送ローラを回転させてシート束を図中の左側に搬送してシート束の綴じ側を排出ローラ651、653にくわえ込ませ、シート束をシート束トレイ641まで排出する。
シート束を排出する際には、シート束がセンサレバー663を押すことでその下部のフラグが排出センサ661に検出され、シート束を検知する。排出センサ661がシート束を検出しなくなったら、シャッタ601を上げ、シャッタ台606をホームポジションまで移動させる。さらにキャリッジユニット560内の搬送ローラを停止し、キャリッジのホームポジションセンサ558がフラグ559を検出するまでキャリッジユニット560を図中の右側に移動させてトリマーユニットの一連の動作を終了する。
図5および図6はトリマーユニット500の上刃501の退避機構を説明する図である。図5は上刃501が上昇している状態である。上刃501は水平移動部材505を介して垂直移動部材517に接続されている。束押さえ部材531が退避位置にある場合は、束押さえ部材531の上面が垂直移動部材517の下面を押し上げることで上刃501が上昇する構造になっている。
図6は束押さえ部材531が下降した状態であり、上刃501がマット503に到達しても束押さえ部材531は垂直移動部材517に接触しない構造になっている。このように束押さえ部材531の動作により上刃501が退避する。
図7はトリマーユニット500の詳細な構造を示す図である。Pは裁断されるシート束である。上刃501は長手方向に往復移動しながらシート束Pを裁断する構成である。上刃501の形状は板状で、片刃であって、長手方向は裁断するシート束Pの最大シート幅よりも長く、さらに裁断時にもシート束P上からはずれないように、シート束Pの最大幅+上刃501の移動距離よりも長くなるように構成されている。上刃501を受けるマット503は、上刃501の破損を防ぐ目的で、柔らかい材質が好ましく、ゴムやウレタンなどを用いる。
上刃501は、図中左右方向にのみ移動する水平移動部材505に固定される。水平移動部材505は、図中の上下方向にのみ移動する垂直移動部材517に取り付けられたコロ507、508を介して突き当て509、510により支持され、図中の左右方向に移動可能に構成されている。駆動手段の例としてのカッターモータ511によって回転カム513を駆動すると、回転カム513に伝わった駆動は水平移動部材505に設けた回転受け515に伝わって、カム動作により水平方向に往復運動を行う。垂直移動部材517は、支柱519、520の溝に沿って図中の上下方向に移動する。上刃501は引っ張りバネ521、522によってシート束Pに圧接され、さらに上刃501が図中左右方向に往復移動することでシート束Pが裁断される。すなわち垂直移動部材517および引っ張りバネ521、522は、シート束の厚み方向に移動する移動手段となっている。
支柱519には、上刃501がマット503に接近したことを検出する近接検知手段の例としてのカッター減速センサ523を設けている。また支柱520には、上刃501がマットに接触したことを検出する裁断終了検知手段の例としてのカッター終了センサ525を設けている。これらのセンサ523、525は共にフォトインタラプタであり、垂直移動部材517の一部を検出することで、上刃501の高さを検出している。また、カッター減速センサ523はカッター終了センサ525よりも上刃501が高い位置で検出するように設定している。このように構成することで、カッター減速センサ523により上刃501の刃面がマット503に接近したことと、カッター終了センサ525により上刃501とマット503が接触したことを検出している。
図8はトリマーユニット500の制御部の構成を示すブロック図である。CPU1001は、内部にROM1003を有し、ROM1003に格納された制御プログラムを読み出しながら各部の制御を行うようになっている。また、CPU1001はRAM1005を内蔵する。RAM1005には作業用データや入力データが格納されており、CPU1001はこれらのデータをもとに制御を行うようになっている。CPU1001の入力ポートには入口センサ504等のセンサを接続してある。CPU1001はこれらのセンサの状態に基づき、ROM1003に格納されたプログラムに従って出カポートに接続されたカッターモータ511等の負荷を制御する。
CPU1001は変速手段の例としてのPWM発生回路1009(PWM制御:パルス幅制御方式) を内蔵しており、このPWM発生回路1009によりカッターモータ511の速度を制御する。またCPU1001はシリアルインターフェイス部1007を備えており、シート処理装置の制御部と制御データの授受を行うようになっている。CPU1001は、シリアルインターフェイス部1007を介してシート処理装置の制御部から送られてくる制御データをもとに各部の制御を行う。
上記構成のシート束裁断手段を用いて裁断を行う場合の制御と動作について説明する。裁断に際しては、上述した如く、束押さえ部材531を下げてシート束を押圧した後、上刃501を下降させて裁断を行う。
図1は、本発明のシート処理装置の特徴をもっともよく表す図であり、近接検知手段として例示するカッター減速センサ523と裁断終了を検知するカッター終了センサ525、および上刃501を駆動するカッターモータ511のタイミングチャートである。
カッターモータ511が停止している状態から裁断が開始されると、まずPWM発生回路1009の発生するPWMのdutyを100%にしてカッターモータ511を駆動させ、上刃501の往復運動によってシート束の綴じ側と対向する端面を切り揃える動作を開始する。裁断が進行し、上刃501とマット503が近接してカッター減速センサ523がオンすると、PWM発生回路1009の発生するPWMのdutyを50%のdutyに切り替えてカッターモータ511を減速する。さらにカッター終了センサ525がオンしたら、上刃501とマット503の接触を検出したとしてカッターモータ511の駆動を停止し、裁断終了とする(図3(d)の状態)。すなわち、PWM発生回路1009(変速手段)による速度の変更は、カッター減速センサ523(近接検知手段)が近接を検知していないときは高速に、またカッター減速センサ523が近接を検知したときは低速にして、カッター終了センサ525(裁断終了検知手段)が裁断終了を検知したら停止する。
図9は裁断時の刃の高さと経過時間の関係を示す図である。裁断を開始した状態から徐々に上刃501が下がってマット503に接近する。このままの速度でカッター終了センサ525が検出するまでカッターモータ511を駆動すると、カッターモータ511の停止時の遅れ時間Tで図中の破線で示すように深さD2まで深くマットを切り込んでしまう。ところが、カッター減速センサ523を検知した時点で減速することによって、図中の実線で示すように遅れ時間Tの中でも深さD1しかマット503を切り込まなくなる。従って上刃501がマット503に切り込む深さを最低限とすることができ、マット503の寿命の延長を図ることができる。
図10はPWM制御を行った際のカッターモータ511の速度とPWMのduty(1周期中のオン時間の割合)の関係を示す図である。Duty100%で駆動しているときよりもduty50%で駆動しているときはカッターモータ511の速度が大きく下がっている。図11は裁断中の経過時間とdutyの関係を示す。裁断開始時はduty100%で高速に裁断し、カッター減速センサ523がオンした時点でPWMのdutyを50%に下げてカッターモータ511を減速している。このようにCPU1001のPWM発生回路1009によってカッターモータ511の駆動信号のdutyを制御することで、裁断速度を変更している。
図12は本発明のトリマーユニットの動作を示すフローチャートである。CPU1001の内蔵ROM1003にはこのフローチャートに示される作業手順に対応する制御プログラムが格納されており、CPU1001はこのプログラムを読み出し実行し各部の制御行う。
CPU1001はシリアルI/O1007によってサドルフィニッシャ部の制御部と通信しており、サドルフィニッシャ部からのシート束搬入信号を待つ(S1001)。サドルフィニッシャ部の制御部からシート束搬入信号を受け取ったら、まずサドルフィニッシャ部から送られてくるシート束をガイド502上に搬送するために、搬送モータによりキャリッジユニット560内の搬送ローラを回転させる(S1003)。シート束がシャッタ601につき当たるように所定距離搬送したら(S1005)、キャリッジユニット560内の搬送ローラを停止する。次に、ローラ離間ソレノイドをオンすることでキャリッジユニット560内の搬送ローラのニップを解除する(S1009)。そこからシャッタ台606を図4において右方向に移動させ、シート束を裁断する位置まで移動させる(S1011)。
シート束を裁断位置まで移動し終わったら、裁断の前動作として紙押さえモータ545をセンサフラグ547により押圧位置センサ551がオンするまで駆動して紙押さえ部材531によりシート束を押圧するとともに、シート束に上刃501を圧接する(S1013)。
シート束を押圧したらカッターモータ511を駆動し、裁断を開始する(S1015)。カッターモータ511の駆動による上刃501の往復運動でシート束が裁断されていく間、プログラムはカッター減速センサ523からカッターを検知した信号が入力されるのを待つ(S1016)。信号が入力されると、プログラムはCPU1001のPWM発生回路1009によってカッターモータ511の駆動信号のdutyを50%に制御し、裁断速度を下げる(S1017)。そしてプログラムは、遅い速度で裁断しつつ、カッター終了センサ525からカッターを検知した信号が入力されるのを待つ(S1018)。信号が入力されると、プログラムはカッターモータ511を停止して裁断を終了する(S1021)。
次に紙押さえモータ545をセンサフラグ547により退避位置センサ549がオンするまで駆動して押圧していた紙押さえ部材531を退避させる(S1023)。その後、ローラ離間ソレノイドをオフしてキャリッジユニット560内の搬送ローラを再びニップさせる(S1025)。
続いて、裁断の終了したシート束を排出するために、束排出モータ655を駆動し(S1027)束排出ローラ651、653を回転させ、シャッタ601を退避させるためにシャッタソレノイドをオンする(S1029)。キャリッジユニット560内の搬送ローラでシート束をニップしたまま、キャリッジユニット560をキャリッジユニット移動モータによりシート束排出方向である図5の右方向に移動する(S1031)。所定距離の移動が終了したら(S1033)キャリッジモータを停止させてキャリッジユニット560の移動を終了する(S1035)。さらに搬送モータを駆動してキャリッジユニット560内の搬送ローラを回転させてシート束の搬送を継続する(S1037)。
続いて、シート束は前述S1027で回転している束排出ローラ651、653にくわえ込まれ搬送される。排出センサ661のオンでシート束を検出し(S1039)、その後排出センサ661のオフを待つことで排出センサ661部をシート束が通過したと判断し(S1041)、シート束排出動作を終了する。その後、S1029でオンしたシャッタソレノイドをオフし(S1043)、シャッタ台606をホームポジションまで戻す(S1045)。さらに、キャリッジユニット560内の搬送ローラを停止させるために搬送モータをオフし(S1047)、束排出モータ655を停止させる(S1049)。最後にキャリッジユニット560をホームポジションセンサ558がオンするまで図5の右方向に移動し、ホームポジションに戻すことで一連の裁断動作を終了する。
なお、上記実施形態においては変速手段の例としてPWM発生回路1009を用いて説明したが、モータに供給する電力を変化させたり、ブレーキを設けることでもよい。また刃の速度は、高速と低速を切り替えるのみでなく、徐々に遅くなるよう制御することでもよい。
なお、上記実施形態においては、画像形成装置からのシートを後処理するシート処理装置を例に挙げて説明したが、シート束を処理する独立した装置として本発明を実現することでもよい。
本発明は、画像形成装置から排出したシートに裁断処理を行うシート処理装置として利用することができる。
近接検知手段と裁断終了検知手段および駆動手段のタイミングチャートである。 シート処理装置の構成を説明する図である。 サドルステッチ動作及び裁断におけるシート束の状態を示す図である。 トリマーユニットの構成を示す図である。 トリマーユニットの上刃の退避機構を説明する図である。 トリマーユニットの上刃の退避機構を説明する図である。 トリマーユニットの上刃近傍の要部構成図である。 トリマーユニットの制御部の構成を示すブロック図である。 裁断時の刃の高さと経過時間の関係を示す図である。 PWM制御を行った際のカッターモータ511の速度とPWMのduty(1周期中のオン時間の割合)の関係を示す図である。 裁断中の経過時間とdutyの関係を示す図である。 本発明のトリマーユニットの動作を示すフローチャートである。
符号の説明
P …シート束
T …遅れ時間
400 …シート処理装置
500 …トリマーユニット
501 …上刃
502 …ガイド
503 …マット
504 …入口センサ
505 …水平移動部材
506 …センサレバー
507、508 …コロ
509、510 …突き当て
511 …カッターモータ
513 …回転カム
515 …回転受け
517 …垂直移動部材
519、520 …支柱
521、522 …引っ張りバネ
523 …カッター減速センサ
525 …カッター終了センサ
531 …束押さえ部材
533 …バネ
535 …押圧部材
537、539 …ガイド
541 …クランクアーム
543 …回転部材
545 …束押さえモータ
547 …センサフラグ
549 …退避位置センサ
551 …押圧位置センサ
558 …ホームポジションセンサ
559 …フラグ
560 …キャリッジユニット
585、586 …コロ
589 …レール
591 …ピニオン
593 …ラック
1001 …CPU
1003 …ROM
1005 …RAM
1009 …発生回路

Claims (4)

  1. シート束の端部を裁断するシート束裁断手段を有するシート処理装置であって、
    シート束を裁断する刃と、
    前記刃を受ける受け部材と、
    前記刃を駆動する駆動手段と、
    前記駆動手段の速度を変更し、前記刃がシート束を複数の速度で裁断する変速手段とを備えたことを特徴とするシート処理装置。
  2. 前記刃の前記受け部材への近接を検知する近接検知手段を更に有し、
    前記近接検知手段の検知結果により前記変速手段によって前記駆動手段の速度を変更することを特徴とする請求項1記載のシート処理装置。
  3. 前記変速手段による速度の変更は、前記近接検知手段が前記受け部材への近接を検知していないときは高速に、また前記近接検知手段が前記受け部材への近接を検知したときは低速にすることを特徴とする請求項2に記載のシート処理装置。
  4. シート束の端部を裁断するシート束裁断手段を有するシート処理装置において、
    シート束を裁断する刃と、
    前記刃を受ける受け部材と、
    前記刃を駆動する駆動手段と、
    前記駆動手段の速度を変更し、前記刃がシート束を複数の速度で裁断する変速手段とを備えたことを特徴とするシート処理装置。
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