JP2007069599A - 製本装置 - Google Patents

Abstract

【課題】紙束クランプ部に挟持された紙束背面に糊を塗布し、表紙を糊付けして角背成形し製本する製本装置において、背表紙の塗布部にて本背の角が真っ直ぐにならず、いわゆるウエーブ（波打ち）状になってしまうという課題を解決する。
【解決手段】表紙を糊付けして角背成形する製本装置においてクランプした紙の厚みからウエーブ量を検出し、その結果を基に角背成形時の時間を制御すること、又は背表紙の角を押さえる加圧力を制御すること、または角背成形時間と加圧力の両方を同時に制御することにより状態の良い本を製本する製本装置を提供することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は用紙束を表紙でくるんで製本する製本装置に関し、特に背表紙の折り曲げ部分の製本品質に関する。

従来用紙束を表紙でくるんで製本する装置として、用紙束の背面と表紙とを液体状の接着剤や粘着テープで糊付けする装置等がある。例えば特許文献１にはテーブルにおいて用紙束の側辺を揃え、揃えた用紙束を用紙固定部でクランプし、用紙固定部でクランプした用紙束を用紙固定部移動手段により、用紙束の背面に糊付けを行う糊付けローラと糊付けされた部分を強制乾燥させる乾燥部とに往復移動させる手段が記載されている。また特許文献２では背面に接着剤を塗布した後周辺温度を計測して、クランプする挟持時間を制御することにより接着剤が十分固化するようにした手段が記載されている。
特開平９−１５６２４９号公報 特開２００４−３５１７２６号公報

しかしながら、用紙束を表紙でくるんで製本する装置においては、用紙束を表紙でくるんで製本処理する際に、用紙束をウエーブ（波打ち）状に挟んでいる場合、表紙を用紙束に押し当てて背表紙の折り曲げ成形（角背成形）を行っても、背表紙の角が直線にならない他、背表紙が平面にならないなどの問題があった。

上記特許文献１，２は何れもこのような問題を解決する手段について記載されていない。

本発明の目的は、製本した後の背表紙の角がきちっと直線状にできており、背表紙を平面状に成形可能な製本品質の高い製本装置を提供することである。

上記目的は下記構成により達成できる。
（１）用紙束を表紙でくるみ角背成形する製本装置において、
用紙束のウエーブ量を検出する手段を有し、その結果を基に角背成形時の時間を制御する手段を有することを特徴とする。
（２）用紙束を表紙でくるみ角背成形する製本装置において、
用紙束のウエーブ量を検出する手段を有し、その結果を基に角背成形時の加圧力を制御する手段を有することを特徴とする。
（３）用紙束を表紙でくるみ角背成形する製本装置において、
用紙束のウエーブ量を検出する手段を有し、その結果を基に角背成形時の時間と加圧力を制御する手段を有することを特徴とする。
（４）前記用紙束のウエーブ量を検出する手段は、
用紙枚数と用紙１枚当たりの用紙厚みとから求めた理論上の用紙束の厚みと、
用紙束を押圧して実測により求めた用紙束の厚みとの差を基にウエーブ量を検出することを特徴とする。
（５）用紙束を挟持する支持板と保持板とを有し、
前記支持板は所定位置に固定され、前記保持板は前記支持板に対して接離方向に移動可能であり、
前記保持板が前記支持板との間で用紙束を挟持して停止した位置に基づき、前記用紙束の厚みを実測することを特徴とする。
（６）用紙束の一端面に接着剤を塗布する塗布手段と、
表紙を支持して前記塗布手段により接着剤が塗布された前記用紙束の一端面に表紙を接合する表紙支持手段とを有することを特徴とする。
（７）接合された用紙束と表紙とを押圧する一対の押圧部材を有し、
角背成形時に前記押圧部材の作動を制御することを特徴とする。

本発明によれば用紙束を表紙でくるんで製本する製本装置において、用紙束のウエーブ量を検出し、その結果を基に背表紙の折り曲げ加工を制御することにより、製本した後の背表紙の角が直線で、背表紙が平面状の高品質な製本が可能な製本装置を提供することができる。

図示の実施の形態により本発明を説明するが、本発明は該実施の形態に限らない。

図１は本発明の実施の形態に係る製本装置の全体を示す図である。
〈製本装置〉
製本装置Ｂは画像形成装置（不図示）から排出された用紙Ｓ１を排紙皿２０または用紙反転部４０に搬送する搬送部１０、用紙反転部４０から１枚ずつ送り込まれた用紙Ｓ１を集積する集積部５０，塗布手段６０、表紙Ｓ２を収納する表紙収納部８０、表紙を支持する表紙支持部９０及び本排出部１００を有する。

画像形成装置から排出された用紙Ｓ１は搬送部１０に設けられた切り替えゲート１１により排出路１２を経て排紙皿２０に排出されるか、又は用紙反転部４０に搬送される。排紙皿２０には製本処理モードでない場合に用紙Ｓ１が排出される。

用紙Ｓ１は搬送路１３を経て用紙反転部４０に搬送され、用紙反転部４０においてスイッチバックした後に、集積部５０に搬送される。集積部５０においては、設定された枚数の用紙Ｓ１が集積された段階で用紙Ｓ１の束を挟持して回転し、用紙Ｓ１の束をほぼ垂直状態で保持する。

垂直状態で集積部５０により保持された用紙Ｓ１の背面（図１における下端面）に、塗布手段６０により接着剤が塗布される。

接着剤が塗布された用紙Ｓ１の束に表紙Ｓ２が接触し接着され本Ｓ３が作成され、本排出部１００に排出される。

以下製本装置各部について詳細に説明する。

搬送路１３を搬送された用紙Ｓ１は排紙ローラ１４で排出され、揺動圧接ローラ４０１で搬送され、傾斜した反転皿４０２を上昇した後に揺動圧接ローラ４０１が逆回転して用紙Ｓ１を下方に搬送する。下方に搬送された用紙Ｓ１は集積部５０に落下し集積する。

用紙反転部４０を下降した用紙Ｓ１は集積部５０において、支持板５０２及び受け板５０６からなる用紙支持手段により用紙Ｓ１が傾斜状態で支持される。

画像形成装置から順次排出された用紙Ｓ１は集積部５０に集積され、用紙Ｓ１の束が形成される。束を形成する用紙Ｓ１の枚数は、画像形成装置に装着された自動原稿搬送装置を用いてカウントした原稿枚数や、パーソナルコンピュータ等を介して送信された原稿画像情報から得られた原稿枚数の他、予め操作者によって入力された原稿枚数などから把握されている。

５０４は集積された用紙Ｓ１の浮き上がりを抑える部材であり、用紙Ｓ１が集積部５０に１枚供給される毎に接離して用紙Ｓ１を抑える。５０５は用紙の側縁を整合する整合板である。

設定された枚数の用紙Ｓ１が集積部５０に集積された段階で、保持板５０３が作動して用紙Ｓ１の束を挟持保持する。

用紙Ｓ１の束を挟持保持した状態で集積部５０が軸５０１を軸にして回転し、用紙Ｓ１の束を傾斜状態から垂直状態にする。
〈塗布工程〉
図２は用紙Ｓ１の束を集積部５０に垂直状態で保持し、接着剤を塗布する工程を示す。

塗布工程を示す前に、図２（ａ）にて保持板５０３による用紙の保持を説明する。

モータＭ４の駆動で保持板５０３が移動して、用紙Ｓ１の束を押圧し、押圧による駆動トルクが所定の値に達したことを検知して停止することにより、用紙Ｓ１の束が支持板５０２と保持板５０３により強固に保持される。保持板５０３の停止位置はエンコーダ５０９とセンサ５１０により検知され、位置検知手段５１１の記憶装置に記憶される。

用紙Ｓ１の束が保持された状態で、集積部５０を軸５０１を中心に回転して用紙Ｓ１の束を垂直状態に変位させながら、受け板５０６を９０°回転して図２（ｂ）に示すように退避させる。

図２（ｃ）の状態では用紙Ｓ１の束の下面ＳＡが塗布ローラ６３から離れている。

次に図２（ｄ）に示すように、ホットメルト接着剤６５３が収容されている塗布手段６０が上昇して、塗布ローラ６３が用紙Ｓ１の束の図における下面に接触し、塗布ローラ６３が図２の紙面に対し直角な方向に移動して接着剤６５３を用紙Ｓ１の束の下面ＳＡに塗布する。

次に塗布工程を図３により説明する。

図３（ａ）において製本開始の段階では、塗布手段６０はホームポジションである右端位置（第１位置）にあり、この位置で固形状の接着剤が供給路６６を介して塗布手段６０に供給される。供給された固形状の接着剤は塗布手段６０で加熱され溶融される。塗布手段６０は製本工程の開始時にホームポジションから左方向に移動するが、このホームポジションから左端位置（第２位置）への移動はモータＭ３で駆動されるベルト６７（第２移動手段）の駆動で行われ、反転皿４０２（図１参照）の直ぐ下流に設けられた用紙センサＳＥにより集積部５０に集積される用紙Ｓ１の最後の用紙Ｓ１の先端通過を検知した信号に基づいて行われる。塗布手段６０が左端位置に移動する過程では、塗布ローラ６３は用紙Ｓ１の束の下面から離れている。

そして塗布手段６０が左端位置から右端位置に向けて移動する図３（ｂ）の段階で、塗布ローラ６３がモータＭ２の駆動で上昇して用紙Ｓ１の下面に接触して接着剤６５３の塗布を行う。図３（ａ）の塗布工程の開始は、用紙Ｓ１の束が垂直状態の塗布可能な状態に設定された後、カッター８１により裁断された表紙の搬送停止を待ってから塗布を開始するようにタイミング制御が行われる。尚、図３において塗布手段６０の右側位置は、図１に示す装置正面から見た場合の塗装奥側の位置であり、図３における左側位置は、装置正面から見た場合の装置手前側の位置である。

このようなタイミング制御により、各部の動作が連続的に実行され高い効率で製本処理が行われる。塗布手段６０がホームポジションに移動した後に表紙Ｓ２の接合が行われる。
〈接合工程〉
次に用紙Ｓ１の束と表紙Ｓ２の接合工程について図４〜８を用いて説明する。

図４は表紙Ｓ２を収納する表紙収納部８０と表紙を支持する表紙支持部９０に関する概略断面図、図５は表紙支持部９０を図４のＡ方向から見た概略斜視図である。

表紙Ｓ２は図４に示すように、製本装置の下部に設けられた表紙収納部８０の給紙トレイ８０１に収納されており、給紙・搬送ローラ８２により給紙され、表紙支持部９０で整合された後スイッチバックして裁断手段としてのカッター８１により用紙Ｓ１の束に対応した長さに裁断され、搬送ローラ８４により搬送され、１点鎖線で示す表紙支持手段９０１上に水平状態に載置される。表紙支持手段９０１は押圧部材９１、９２、押圧部材９１、９２を駆動するカム９３、９４等の複数の部材で構成されている。

なおカッター８１は表紙Ｓ２のサイズの情報、用紙Ｓ１のサイズの情報、及び位置検知手段５１１において記憶されている用紙Ｓ１の束の厚さの情報に基づいた長さに表紙Ｓ２を裁断する。また、表紙Ｓ２の切り屑は収納箱８３に収納される。

所定の長さに裁断された表紙Ｓ２は搬送ローラ８４により送り出され、約５ｍｍ程の隙間を設けた上ガイド板９５５と下ガイド板９５６の間に挿入される。表紙Ｓ２は表紙搬送ローラ９５１と、表紙押さえ部材９５，９６の先端に設けられている従動ローラ９５２とにより搬送される。表紙Ｓ２は表紙Ｓ２のサイズの情報、用紙Ｓ１の束の厚さの情報に基づいて所定の位置に来たときに停止するように制御されている。また表紙押さえ部材９７は表紙の下に入り込み表紙を持ち上げる動作を行う。

図６は表紙支持手段９０１の上面図である。

ベルト９８Ａ，９８Ｂは搬送された表紙Ｓ２の傾きなどを補正する整合動作と、製本された本Ｓ３を本排出部１００に搬送する動作を行う。

表紙Ｓ２を所定の位置にセットするために表紙Ｓ２の搬送方向と平行な方向の両端面を整合する整合部材９８１Ａ、９８１Ｂが設けられている。さらに整合部材９８１Ａ、９８１Ｂにはベルト９８Ａ，９８Ｂと、ベルト９８Ａ、９８Ｂを張架する太鼓状のローラが取り付けられており表紙の両端面方向に移動可能である。整合部材９８１Ａ、９８１Ｂは表紙Ｓ２が搬送されてくる毎に整合動作を行う。整合動作の際は、ベルト９８Ａ、Ｂの下方の隙間に表紙の両端部がそれぞれ入り、それぞれの端部を整合部材９８１Ａ、Ｂで軽く叩いて整合する。さらに後述する表紙支持部材９０１が上昇するとき、整合部材９８１Ａ、９８１Ｂとベルト９８Ａ、９８Ｂは図６の２点鎖線に示す位置に後退して、表紙Ｓ２の上方からベルト９８Ａ、Ｂを退避させて衝突を避ける。

図７は表紙Ｓ２が押圧部材９５，９６により押さえつけられた状態のまま、モータＭ１０によりベルト９９Ａ、Ｂ（第１移動手段）が駆動され、表紙支持部材９０１とともに上昇するところを示す図である。

図７（ａ）は接着剤６５３の塗布が完了した状態を示す。図７（ａ）の状態では、表紙支持手段９０１は図４に示すように、用紙Ｓ１の束の下面から離れた下方位置で表紙Ｓ２を支持している。

表紙支持手段９０１が上昇を開始するときに表紙押さえ部材９５，９６は表紙Ｓ２を上から押さえており、表紙Ｓ２を平面状態に保持する。表紙Ｓ２が上昇し用紙Ｓ１の束のＳＡ面に接触する前に、モータＭ９（図５参照）により表紙押さえ部材９５，９６、９７の当接を解除し、図７（ｂ）に示す状態となる。このとき表紙Ｓ２は表紙Ｓ２下に入り込んでいる表紙押さえ部材９７により持ち上げられた状態になる。

表紙支持手段９０１は図７（ｂ）の位置から更に、数ｍｍ上昇する。この数ｍｍ上昇した位置が図７（ｃ）に示す位置である。上昇した後に押圧部材９１，９２は表紙Ｓ２を左右から押圧し、背表紙と表表紙の境界及び背表紙と裏表紙との境界に角を付与して、表紙Ｓ２を用紙Ｓ１の束に密着させ本Ｓ３が形成される。

押圧部材９１，９２の左右方向の移動手段はモータ（不図示）により駆動されるカム９３，９４（図６参照）により行われる。なお押圧部材９１，９２の移動は各部材にラックを設け、ラックに噛合するピニオンの回転により移動する構成であっても良い。

表紙Ｓ２の接合後の表紙Ｓ２の処理について図８により説明する。

表紙Ｓ２の接合が完了すると、押圧部材９１，９２を解放し図８（ａ）に示すように表紙支持手段９０１はベルト９９Ａ、９９Ｂの駆動により約１００ｍｍ下降しホームポジションに戻る。このとき左右の表紙Ｓ２を５０ｍｍほど持ち上げるために図８（ｂ）に示すように表紙押さえ部材９５，９６，９７は一度垂直状態から水平状態になり再度反回転させ、かつ表紙持ち上げ部材９７１も上昇させる。

続いてベルト９８Ａ，９８Ｂを表紙Ｓ２の幅より狭くした位置に移動し、表紙支持手段９０１を約７０ｍｍ上昇させる。

保持板５０３が退避位置に移動して押圧を解除する。これにより用紙Ｓ１の束及び表紙Ｓ２からなる本Ｓ３がベルト９８Ａ，９８Ｂ上に落下する。表紙支持手段９０１を再度下降させながら、モータＭ８（図５参照）の駆動によりベルト９８Ａ，９８Ｂを回転し、本Ｓ３を本排出部１００側に送りながら倒す。このとき図８（ｃ）に示すように表紙押さえ部材９６、９７を大きく上昇方向に回転させ、左側の表紙を持ち上げる。表紙支持手段９０１がホームポジションに着くとき（図８（ｄ））、本Ｓ３はベルト９８Ａ，９８Ｂにより左端の方まで送られそのまま本排出部１００に排出される。

排紙台１０１はベルト駆動で上下し、本Ｓ３が載置された排紙台１０１が下降して、本Ｓ３をベルト１０２に受け渡し、本Ｓ３がベルト１０２により搬送されて製本装置から排出される。
〈ウエーブ量〉
ここでウエーブ量検出手段について説明する。一般に電子写真方式を利用した画像形成装置は用紙上に転写されたトナー画像を加熱して定着させる定着手段を有している。このとき用紙自身が含んでいる水分が蒸発し、用紙Ｓ１は機外に排出された時点で縮んでウエーブが発生する。

従って位置検知手段５１１（図２参照）の記憶装置に記憶された値から算出した実際の用紙束厚みと、前述の画像形成装置の自動原稿搬送装置でカウントした原稿枚数等による用紙枚数カウントと１枚当たりの用紙厚みの積から導き出された理論上の用紙束厚みとの間に差が生じる。この差をウエーブ量とする。つまり、ウエーブ量が大きいときは、理論上の値より実測の値がとても大きくなり、ウエーブ量が殆どないときは理論上の値実測の値とが略等しくなる。

このウエーブ量の値が大きいと背表紙と表表紙の境界及び背表紙と裏表紙との境界に生じる角部（本角部という）が直線とならず、また背表紙の平面部に凹凸が発生し製本品質が低下する問題が生じる。

この問題を解決するために、ウエーブ量に応じて押圧部材による押圧時間を可変とした。表１に、表紙Ｓ２を左右から押圧する押圧部材９１，９２による押圧時間（角背成形時間という）とウエーブ量の関係を実験から求めた値を示す。

製本装置は表１のデータを組み込んだ制御手段を有し、この制御手段はデータに基づいて角背成形時間を自動可変にして適正な角背成形を行うように制御している。

表１において例えばウエーブ量が３ｍｍ未満の時角背成形時間は１０秒である。またウエーブ量が３ｍｍ以上７ｍｍ未満の時の角背成形時間は１５秒であり、７ｍｍ以上の時は２０秒としている。カム９３，９４を回転するモータＭ４が所定のリミット電流値に達するまで駆動し、押圧部材９１、９２で用紙束と表紙Ｓ２とを押圧する。この押圧状態をそれぞれのウエーブ量に応じた角背成形時間だけ維持するように、モータＭ４の停止状態を維持した後、再度駆動して押圧を解除する。また、押圧部材９１、９２をラックとピニオンにより移動する前述の機構の場合は、ピニオンを回転するモータＭ４が所定のリミット電流値に達するまで駆動して、押圧部材９１，９２で用紙束と表紙Ｓ２とを押圧する。この押圧状態をそれぞれのウエーブ量に応じた角背成形時間だけ維持した後、モータＭ４の逆転によりピニオンを逆回転させて押圧を解除する。

また適正な角背成形手段として上記角背成形時間を制御する手段の他に、押圧部材９１，９２に与える押圧力を制御する手段によっても可能である。押圧力制御はモータＭ４を駆動するリミット電流制御によって行うことができる。表２はリミット電流を押圧力に換算したときの実験値である。

表２において例えばウエーブ量が３ｍｍ未満の時押圧力は２００Ｎ必要であった。ウエーブ量が３ｍｍ以上７ｍｍ未満の時の押圧力は３００Ｎであり、７ｍｍ以上の時は４００Ｎとしている。カム９３，９４を回転するモータＭ４が、各ウエーブ量に応じたリミット電流値に達するまで駆動を続ける。リミット電流値に達するとモータＭ４の駆動を停止して、押圧部材９１，９２による押圧状態を所定時間維持した後、モータＭ４を再度駆動して押圧を解除する。また、前述のようなラックとピニオンで押圧部材９１、９２を動かす機構の場合は、ピニオンを回転するモータＭ４の駆動電流値が、各ウエーブ量に応じたリミット電流値に達するまでモータＭ４の駆動を続ける。リミット電流値に達するとモータＭ４の駆動を停止して、所定時間、押圧状態を維持した後、モータＭ４を逆回転して押圧を解除する。

さらに表３に示すように角背成形時間とリミット電流値の両方を制御することにより、角背成形時間を早めることができ、製本時間が短くなり生産性が向上する。

即ち、カム９３、９４またはピニオンを回転するモータＭ４の駆動を開始した後、各ウエーブ量に応じたリミット電流値に達するまで駆動を続け、リミット電流値に達した時点で駆動を停止し、さらに各ウエーブ量に応じた角背成形時間だけ停止状態を維持する。その後、押圧部材９１、９２の駆動を解除する。

図９は角背成形を行うまでを表した概略図である。用紙の枚数入力は前述の通り原稿枚数のカウントや、操作者による原稿枚数の入力などにより紙種入力は図示しない画像形成装置の操作部、又はパーソナルコンピュータなどの画像入力装置から操作者が行う。紙種は予め普通紙、コート紙などの紙厚を記憶手段に記憶している。用紙枚数が入力された時点で用紙束厚さを算出する。

位置検知手段５１１の記憶装置に記憶された値から算出した実際の用紙束厚みと、理論上算出された用紙束厚さに基づいてウエーブ量を算出し、表１、表２または表３の値からモータＭ４の作動時間及びリミット電流値、またはいずれか一方を制御する。

このようにウエーブ量を検出する手段を有し、その結果を基に角背成形時の時間を制御すること、また角背成形時の加圧力を制御することのいずれの手段においても本角部が直線で背表紙の平面部が平らな製本が可能となった。

本発明の実施の形態に係る製本装置の正面図である。 接着剤の塗布工程を示す図である。 塗布ヘッドの移動を示す図である。 表紙収納部と表紙を支持する表紙支持部９０に関する概略断面図である。 表紙支持部を図４のＡ方向から見た概略斜視図である。 表紙支持手段の上面図である。 本構成用紙に表紙用紙を接合するところを示す図である 接合後の表紙の処理を説明する図である。 角背成形を行うまでを表した概略図である。

符号の説明

Ｂ 製本装置
５０ 集積部
６０ 塗布手段
９１、９２ 押圧部材
９３，９４ カム
９５，９６，９７ 表紙押さえ部材
９８Ａ，９８Ｂ，９９Ａ、９９Ｂ ベルト
５１１ 位置検知手段
Ｓ１ 用紙
Ｓ２ 表紙
Ｓ３ 本

Claims (7)

1. 用紙束を表紙でくるみ角背成形する製本装置において、
   用紙束のウエーブ量を検出する手段を有し、その結果を基に角背成形時の時間を制御する手段を有することを特徴とする製本装置。
2. 用紙束を表紙でくるみ角背成形する製本装置において、
   用紙束のウエーブ量を検出する手段を有し、その結果を基に角背成形時の加圧力を制御する手段を有することを特徴とする製本装置。
3. 用紙束を表紙でくるみ角背成形する製本装置において、
   用紙束のウエーブ量を検出する手段を有し、その結果を基に角背成形時の時間と加圧力を制御する手段を有することを特徴とする製本装置。
4. 前記用紙束のウエーブ量を検出する手段は、
   用紙枚数と用紙１枚当たりの用紙厚みとから求めた理論上の用紙束の厚みと、
   用紙束を押圧して実測により求めた用紙束の厚みとの差を基にウエーブ量を検出することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の製本装置。
5. 用紙束を挟持する支持板と保持板とを有し、
   前記支持板は所定位置に固定され、前記保持板は前記支持板に対して接離方向に移動可能であり、
   前記保持板が前記支持板との間で用紙束を挟持して停止した位置に基づき、前記用紙束の厚みを実測することを特徴とする請求項４に記載の製本装置。
6. 用紙束の一端面に接着剤を塗布する塗布手段と、
   表紙を支持して前記塗布手段により接着剤が塗布された前記用紙束の一端面に表紙を接合する表紙支持手段とを有することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の製本装置。
7. 接合された用紙束と表紙とを押圧する一対の押圧部材を有し、
   角背成形時に前記押圧部材の作動を制御することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の製本装置。

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