JP2013252695A - シート処理装置、画像形成システム及びシート綴じ方法 - Google Patents

シート処理装置、画像形成システム及びシート綴じ方法 Download PDF

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Abstract

【課題】小さな駆動力で絞り圧着綴じを可能とし、絞り圧着綴じ時の省エネルギ化を図る。
【解決手段】表面に凹凸を有する対となる第1及び第2の歯型部261a,261bと、第1及び第2の歯型部261a,261b間に挿入されたシート束を厚み方向から加圧して圧着し、絞り込んで綴じる絞り圧着機構269と、を備えたシート処理装置であって、前記押圧力付与手段が、リンク機構270と、このリンク機構270を作動させるクランク機構271とを含み、リンク機構270をクランク機構271によって作動させることにより第1及び第2の歯型部261a,261b間の相対距離が小さくなるほど大きな押圧力を第1及び第2の歯型部261a,261b間に発生させる。
【選択図】図18

Description

本発明は、シート処理装置、画像形成システム及びシート綴じ方法に係り、特に用紙、転写紙、シートなどのシート状記録媒体(以下、本明細書では、特許請求の範囲を含め「シート」と称する。)に対して綴じ処理を実行するシート処理装置、このシート処理装置と、複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらのうち少なくとも2つの機能を複合して有するデジタル複合機などの画像形成装置とを備えた画像形成システム、及びシート処理装置において実行されるシート綴じ方法に関する。
複写機、プリンタあるいはデジタル複合機(MFP:Multi Function Peripheral)などの画像形成装置で画像が形成された後、装置外に排出されたシートを集積トレイに一旦集積し、整合した後、金属針を使用するステープラで綴じ処理をするシート後処理装置、所謂フィニッシャは広く知られている。この装置は画像形成後のシートに対して無人で、自動的に多数部の綴じ処理を実行するので、利便性に富み、効率的であることから広く普及している。
また、近年は金属針で綴じ処理を行わず、重ね合わせたシートを歯型によって加圧し、絞りを加えることによりシートの繊維同士を絡ませてシート同士を結合する綴じ具、あるいは半抜き加工、切曲げ、切り曲げてさらに穴に通すなどの綴じ方の綴じ具を使用するハンドステープラも知られている。この種の綴じ具では、サプライ消費を抑制し、リサイクルも容易となり、さらには、金属針を使用していないのでそのままシュレッダにかけられるなどの利点があり、省資源に大きく効果を発揮する。なお、以下の説明において、重ね合わせたシートを一対の歯型(圧着型)によって加圧し、絞りを加えることによりシートの繊維同士を絡ませてシート同士を結合(圧着)する綴じ方法を絞り圧着綴じと称する。このような絞り圧着綴じによる綴じ処理は、前記利点があることから、後処理を行うフィニッシャにおいても普及していくものと予想される。
しかし、今まで考案されている絞り圧着綴じ装置においては、後述の図6及び図7に示すように駆動源を持たない文具の加圧レバーに1回転カムにより変位を与え加圧するという構成のものである。
一方、このような構成の絞り圧着綴じ装置として、例えば特開2010−189101号公報(特許文献1)に記載された発明が公知である。この発明は、シート束の厚さに応じた綴じ処理を簡単な構成で実現することを目的としたもので、複数枚のシートからなるシート束に厚さ方向の凹凸を形成することでシート束を綴じるシート綴じ装置において、シート束の厚さ方向に移動可能に設けられ、シート束を挟持してシート束に厚さ方向の凹凸を形成する一対の歯型部材と、凹凸を形成してシート束を綴じるために一対の歯型部材に押圧力を付与する押圧力付与手段と、を有し、押圧力付与手段は、一対の歯型部材に付与する押圧力を、綴じるシート束の厚さが厚くなるほど大きくすることを特徴としている。
さらに、歯型部材に付与する押圧力を、綴じるシート束の厚さが厚くなるほど大きくする構成として、押圧力付与手段が、駆動源と、駆動源により回転する回転部材と、回転部材が摺動可能に当接して移動可能な歯型部材に押圧力を付与する可撓性部材と、を有し、回転部材は、一方への回転により可撓性部材の変形量が大きくなり、他方への回転により可撓性部材の変形量が小さくなる当接部を有し、回転部材は、シート束の厚さが厚くなるほど可撓性部材の変形量を大きくするよう可撓性部材に対する当接部の回転停止位置を変更することが提案されている。
絞り圧着綴じを行う場合、前者では加圧レバーに変位を与えて加圧し、後者では、回転部材を有する押圧力付与手段によって押圧力を付与して加圧するようになっている。その際、いずれにしても、シート束を凹凸状に絞って圧着綴じするには、1000N以上の加圧力が必要になる。
したがって、前記従来技術においてもシート束を凹凸状に絞って圧着綴じときには、1000N以上の加圧力が加わることになる。そして、この加圧力は図6及び図7の例では駆動モータ265によって、特許文献1記載の技術では前記駆動源であるカム駆動モータの駆動力によって付与されていた。
このように絞り圧着綴じを採用した装置では、サプライ消費を抑制し、リサイクルも容易となり、金属針の不使用によって省資源に大きく貢献しているといいながら、駆動源については大きな駆動力を必要とし、省エネルギの観点に欠けていた。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、小さな駆動力で絞り圧着綴じを可能とし、省エネルギ化を図ることにある。
前記課題を解決するため、本発明は、表面に凹凸を有する対となる押圧部材と、前記押圧部材間に挿入されたシート束を前記押圧部材に押圧力を付与することにより厚み方向から加圧し、シート束を綴じる押圧力付与手段と、を備えたシート処理装置であって、前記押圧力付与手段が、前記押圧部材間の相対距離が小さくなるほど大きな押圧力を前記押圧部材間に発生させることを特徴とする。なお、前記以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明において明らかにされる。
本発明によれば、小さな駆動力で絞り圧着綴じを可能とし、絞り圧着綴じ時の省エネルギ化を図ることができる。
本発明の実施形態に係る画像形成システムの2つの態様を示す図である。 図1におけるシート後処理装置の平面図である。 図1におけるシート後処理装置の正面図である。 図3における分岐爪がシート搬送状態であるときの分岐爪を中心とするシート後処理装置の要部を示す図である。 図3における分岐爪がシートをスイッチバックさせるとき分岐爪を中心とするシート後処理装置の要部を示す図である。 綴じ具の非綴じ時の状態を示す図である。 図6の綴じ具の綴じ時の状態を示す図である。 シート後処理装置でオンライン綴じを行う場合のイニシャル動作完了時の状態を示す動作説明図である。 図8の状態から1枚目のシートが画像形成装置より排紙され、シート後処理装置に搬入された直後の状態を示す動作説明図である。 図9の状態からシート後端が入口ローラのニップから離脱して分岐路を超えたときの状態を示す動作説明図である。 図10の状態からシートをスイッチバックしてシートの搬送方向を整合するときの状態を示す動作説明図である。 図11の状態から分岐路に1枚目のシートを待機させ、次の2枚目のシートを搬入するときの状態を示す動作説明図である。 図12の状態から2枚目のシートが搬入されてきたときの状態を示す動作説明図である。 図13の状態から最終紙を整合してシート束を形成したときの状態を示す動作説明図である。 図14の状態から綴じ動作時を行うときの状態を示す動作説明図である。 図15の状態からシート束を排紙するときの状態を示す動作説明図である。 一般的に用いられる押圧力付与機構を示す説明図である。 本発明の実施形態における押圧力付与機構を示す説明図である。 本発明の実施形態における絞り圧着綴じと一般的に行われる絞り圧着綴じを行ったときの歯型の隙間と歯型に出力される力の関係を示す図である。 本発明の実施形態における画像形成装置とシート後処理装置からなる画像形成システムの制御構成を示すブロック図である。
本発明は、リンク機構と、このリンク機構を作動させる作動機構とを含み、当該作動機構により前記リンク機構を作動させたとき、前記押圧部材間の相対距離が小さくなるほど大きな押圧力を前記押圧部材間に発生させることを特徴とする。以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、前記以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明によって明らかになる。
図1は本発明の実施形態に係る画像形成システムの2つの態様を示す図である。本実施形態に係る画像形成システム100は、画像形成装置101とシート処理装置としてのシート後処理装置(フィニッシャ)201とからなる。シート後処理装置201は、綴じ装置が画像形成装置101からシートを排出するシート搬送路内に設けられた所謂搬送路綴じ装置である。図1(a)は、画像形成装置101の搬送路内に設置された態様を、図1(b)は搬送路外に設置された態様をそれぞれ示す。このシート後処理装置201は、搬送路内でシートを重ね合わせ整合する整合機能と、整合されたシート束を搬送路内で綴じる綴じ機能とを備えている。図1(a)の態様は画像形成装置101の胴内で後処理することから胴内処理装置とも呼ばれている。このように本実施形態に係るシート後処理装置201は小型で、画像形成装置101の形態に応じて胴内でも側面でも簡単に取り付け、あるいは配置することが可能である。
画像形成装置101は、画像処理部及び給紙部を含む画像形成エンジン部102と、画像読み取って画像データに変換する読み取りエンジン部103と、読み取りエンジン部103に読み取る原稿を自動的に送り込む自動原稿給送装置(ADF)104とを備えている。図1(a)の態様では、画像形成後のシートの排出が画像形成装置101の胴内に設けられた排紙部により行われ、図1(b)の態様では、画像形成後のシートは画像形成装置101の外部に設けられた排紙部により行われる。
図2は図1におけるシート後処理装置201の平面図、図3は正面図である。図2及び図3において、シート後処理装置201は、シート搬送路240に沿って入口側から入口センサ202、入口ローラ203、分岐爪204、綴じ具210及び排紙ローラ205を備えている。入口センサ202は、画像形成装置101の排紙ローラ102から排紙され、シート後処理装置201に搬入されたシートの先端、後端及びシートの有無を検知する。入口センサ202としては、例えば反射型の光センサが使用される。なお、反射型の光センサに代えて透過型の光センサを使用することもできる。入口ローラ203は、シート後処理装置201の入口に位置し、画像形成装置101の排紙ローラ102によって排紙されるシートを受け取り、綴じ具(ステープル装置)210内に搬入する機能を有する。また、後述するが、停止、回転、搬送量を制御可能な駆動源(駆動モータ)と、この駆動源を制御するCPU201−1も備えている。入口ローラ203は対となるローラとのニップに画像形成装置101側から搬送されてきたシートの先端部を突き当て、スキュー補正も行う。
入口ローラ203の後段には分岐爪204が配置されている。分岐爪204はシート後端を分岐搬送路241に導くために設けられている。この場合には、シート後端が分岐爪204を越えた後、分岐爪204は図3において時計回り方向に回転し、シートを搬入方向と逆の方向に搬送する。これにより、シート後端側は分岐搬送路241側に導かれる。分岐爪204は後述するが、ソレノイドによって駆動され、揺動動作を行う。なお、ソレノイドに代えてモータとすることもできる。分岐爪204は図3において反時計回り方向に駆動され、回転したとき、分岐搬送路241の搬送面にシートあるいはシート束を押圧することが可能である。これにより分岐爪204はシートあるいはシート束を分岐搬送路241で固定することができる。
排紙ローラ205はシート後処理装置201の搬送路240の最後段の出口直前に位置し、シートの搬送、シフト、排出を行う機能を有する。また、入口ローラ203と同様に排紙ローラ205の停止、回転、搬送量を制御可能な駆動源(駆動モータ)を備え、この駆動源は前記CPU201−1によって制御される。排紙ローラ205のシフトはシフト機構205Mによって行われる。シフト機構205Mは、シフトリンク206、シフトカム207、シフトカムスタッド208及びシフトホームポジションセンサ209からなる。
シフトリンク206は排紙ローラ205の軸端205aに設けられ、シフトの移動力を受ける。シフトカム207はシフトカムスタッド208を有し、回転をする円盤状の部品であり、この部品の回転によってシフトカムスタッド208を介しシフトリンク長穴部207aに移動可能に挿入された排紙ローラ205をシート搬送方向と直交する方向に移動させる。この移動が所謂シフトである。シフトカムスタッド208はシフトリンク長穴部207aと連動し、シフトカム207の回転運動を排紙ローラ205の軸方向の直動運動に変換する機能を有する。シフトホームポジションセンサ209はシフトリンク206の位置を検出し、シフトホームポジションセンサ209で検出した位置をホームポジションとし、このホームポジションを基準にシフトカム207の回転制御を実行する。この制御は前記CPU201−1によって実行される。
綴じ具210は、シート端検知センサ220、綴じ具ホームポジションセンサ221及び綴じ具移動のためのガイドレール230を備えている。綴じ具210は、シート束PB(後述の実施例におけるシート束272に同じ)を綴じる機構で、所謂ステープラと称されるものである。本実施形態では一対の歯型261で挟み込み、加圧することによってシートを変形させ、シートの繊維を絡めて綴じる機能を備えたものである。この綴じ方式の他に、半抜き加工、切曲げ、切り曲げてさらに穴に通すなどの綴じ方の綴じ具を使用するハンドステープラも知られている。いずれにしてもサプライ消費を抑制し、あるいはリサイクルし易くし、そのままシュレッダにかけられるなどのことから省資源に大きく貢献する。そのため、このような綴じ具210を使用すると、シート後処理装置、所謂フィニッシャにおいても、金属針を使わず、絞り圧着綴じのようにシート単体で綴じ処理が可能となる。
なお、絞り圧着綴じを行うハンドステープラとしては、例えば実公昭36−13206号公報に開示された綴じ具が公知であり、切り曲げてさらに穴に通して綴じるハンドステープラとしては、例えば実公昭37−7208号公報に開示された綴じ具が公知である。
シート端検知センサ220はシートの側端を検出するセンサで、シートを揃えるときに、このセンサ検知位置を基準に揃える。綴じ具ホームポジションセンサ221はシート幅方向に移動可能な綴じ具210の位置を検出するセンサで、最大サイズのシートが搬送されても邪魔にならない位置に綴じ具210が位置するポジションをホームポジションとし、その位置を検出する。ガイドレール230は綴じ具210がシート幅方向に安定して移動可能なように、その綴じ具210の移動をガイドするレールである。ガイドレール230は、綴じ具210がホームポジションから最小シートサイズのシートを綴じることができる位置までシート後処理装置201の搬送路240のシート搬送方向に直交する方向に移動可能なように設置されている。なお、綴じ具210は図示しない駆動モータを含む移動機構によってガイドレール230に沿って移動する。
搬送路240は受け入れたシートを搬送し、排出する搬送経路であって、シート後処理装置201の入口側から出口側まで貫通している。分岐搬送路241はシートを反転搬送して(スイッチバックさせて)後端側から搬入される搬送路であり、シート搬送路240から分岐している。分岐搬送路241はシートを重ね合わせて整合するために設けられ、集積手段として機能する。突き当て面242は、分岐搬送路241の末端に設けられ、シート後端を突き当て整合する基準面である。歯型261は、本実施形態では一対の凹凸が噛み合うような形状の加圧挟持材であり、後述するが上側の第1の歯型部261aと下側の第2の歯型部261bとからなり、シート束PBを対向する両者の歯型面の間に挟み込んで加圧し、絞り圧着綴じを行う機能を有する。
図4及び図5は分岐爪204を中心とするシート後処理装置201の要部を示す図である。図4は分岐爪204がシート搬送にあるときの、図5はシートをスイッチバックさせるときの関連機構の詳細をそれぞれ示す。分岐爪204は、シートの搬送経路を搬送路240と分岐搬送路241のいずれかに切り換えるために支軸204bに関して予め設定された角度範囲で揺動可能に設けられている。分岐爪204は図中の右側より受け入れたシートが抵抗なく下流側に搬送できる位置、すなわち図4の位置がホームポジションとなっており、スプリング251により常時図示反時計回り方向に弾性的に加圧されている。
スプリング251は分岐爪可動レバー部204aに掛けられ、分岐爪可動レバー部204aには分岐ソレノイド250のプランジャが連結されている。なお、分岐搬送路241と分岐爪204は図5の状態でシートが分岐搬送路241に搬送された後、図4の状態になると、分岐搬送路241内にあるシートを挟持状態で保持することができる。搬送経路の切り換えは、分岐ソレノイド250のON/OFFによって行われる。すなわち、分岐ソレノイド250をONすると、分岐爪204は図5において矢印R1方向に回転し、搬送路240を閉鎖し分岐搬送路241を開放することにより、分岐搬送路241にシートを導くことができる。
図6及び図7は本実施形態に係る綴じ具210の詳細を示す図である。綴じ具210は、歯型261、加圧レバー262、リンク群263、駆動モータ265、偏心カム266及びカムホームポジションセンサ267を構成要素として含んでいる。歯型261は上下対となり噛み合う形状の加圧部材(第1及び第2の歯型部261a,161b:図17,図18参照)である。この歯型261は複数に組み合わせたリンク群263の作動端に位置し、動作端である加圧レバー262の加圧及び加圧解除動作によって接離する。
加圧レバー262は、回転する偏心カム266によって回動する。この偏心カム266は駆動モータ265より駆動力を与えられて回転し、カムホームポジションセンサ267の検知情報に基づいてカムの回転位置が制御される。回転位置は偏心カム266の回転軸266aとカム表面との距離を規定し、この距離に基づいて加圧レバー262の押圧量が決まる。カムホームポジションセンサ267が偏心カム266の被検知対象であるフィラー266bを検知した位置がホームポジションである。図6に示すように、偏心カム266の回転位置がホームポジションにあるとき、歯型261は開いた状態となっている。この状態では、綴じ処理は不能であり、シート束の受け入れが可能な状態である。
シート束を綴じる場合には、図6に示した歯型261が開いた状態で、歯型261間にシート束を挿入し、駆動モータ265を回転させる。駆動モータ265が回転を開始すると、偏心カム266は図7中矢印R2方向へ回転する。この回転に応じて、偏心カム266のカム面が変位し、加圧レバー262は図中矢印R3方向に回転する。その回転力は、てこを利用したリンク群を介して力を増し、その作動端の歯型261に伝達される。
偏心カム266が一定量回転した時点で、上下の歯型261は噛み合い、シート束を挟み込み、加圧する。この加圧によってシート束は変形し、隣接したシート同士の繊維が絡み合い、綴じられる。その後、駆動モータ265が逆回転し、カムホームポジションセンサ267の検知情報で停止する。これにより、上下の歯型261は図6の状態に戻り、シート束を移動させることが可能な状態となる。また、加圧レバー262はバネ性を有しており、過負荷が加わったときは撓んで、その過負荷を逃がすようになっている。
図8ないし図16はシート後処理装置201の綴じ具210によるオンライン綴じの綴じ動作を示す動作説明図である。なお、各図において(a)は平面図、(b)は正面図である。また、本実施形態でオンライン綴じとは、図1に示すように画像形成装置101の排紙口にシート後処理装置201を設置し、画像形成装置101で画像形成されたシートをシート後処理装置201に連続的に受け入れて整合し、綴じ処理を行うことを言う。これに対して後述のマニュアル綴じとは、画像形成装置101から印字出力されたシート若しくは別途印字出力されたシートをシート後処理装置201の綴じ具210で綴じるものである。マニュアル綴じは画像形成装置101の排紙から一連の動作で綴じるものでないので、オフライン綴じに含まれる。
図8はオンライン綴じ動作のイニシャル動作完了時の状態を示す図である。画像形成装置101から画像形成されたシートの出力が開始されると、各部はホームポジションに移動し、イニシャル処理(動作)を完了する。図8はこのときの状態を示す。
図9は画像形成装置101から1枚目のシートP1が排紙され、シート後処理装置201に搬入された直後の状態を示す図である。画像形成装置101から1枚目のシートP1がシート後処理装置201に搬入される前に、シート後処理装置201のCPU201−1は画像形成装置101のCPU(不図示)からシート処理の制御モードに関するモード情報とシート情報を受け取り、その情報に基づき、受け入れ待機状態になる。
制御モードには、ストレートモード、シフトモード及び綴じモードの3つのモードが設定されている。ストレートモードにおいては、受け入れ待機状態で入口ローラ203及び排紙ローラ205はシート搬送方向に回転を開始し、シートP1,・・・Pnが順次搬送され、排出されて最終紙Pnが排出された後、入口ローラ203及び排紙ローラ205は停止する。なお、nは2以上の正の整数である。
シフトモードにおいては、受け入れ待機状態で入口ローラ203及び排紙ローラ205は搬送方向に回転を開始する。シフト排紙動作は、1枚目のシートP1を受け入れて搬送し、1枚目のシートP1の後端が入口ローラ203を抜けたところで、シフトカム207が一定量回転し排紙ローラ205が軸方向に移動する。このとき1枚目のシートP1も排紙ローラ205の移動と共に移動する。また、1枚目のシートP1が排出されると、シフトカム207が回転してホームポジションに復帰し、次の2枚目のシートP2の搬入に備える。この排紙ローラ205のシフト動作を同じ部のn枚目(最終)のシートPnの排出が完了するまで繰り返す。これにより、1部(1冊)分のシート束PBが一方にシフトした状態で排紙され、積層される。次の部の1枚目のシートP1が搬入された場合、シフトカム207は前の部とは逆方向に回転し、シートP1は前の部とは逆側に移動し、排出される。
綴じモードにおいては、受け入れ待機状態で入口ローラ203は停止しており、排紙ローラ205が搬送方向に回転を開始する。また、綴じ具210はシート幅より一定量退避した待機位置に移動して待機する。この場合、入口ローラ203はレジストローラとしても機能する。すなわち、1枚目のシートP1がシート後処理装置201に搬入され、シート先端は入口センサ202により検知され、さらに入口ローラ203のニップに突き当たる。そして、1枚目のシートP1は、突き当たった位置からさらに一定量の撓みを生じさせる距離だけ画像形成装置101の排紙ローラ102によって搬送される。前記距離搬送された後、入口ローラ203の回転が開始される。これにより1枚目のシートP1のスキュー補正が行われる。図9(a)及び(b)はこのときの状態を示す。
図10はシート後端が入口ローラ203のニップから離脱して分岐搬送路241を超えたときの状態を示す図である。1枚目のシートP1の搬送量は、シート後端の入口センサ202による検知情報に基づいてカウントされ、シート搬送位置の位置情報はシート後処理装置201のCPU201−1によって把握されている。シート後端が入口ローラ203のニップを通過したら、入口ローラ203は次の2枚目のシートP2の受け入れのために回転を停止する。それと同じタイミングでシフトカム207が図10の矢印R4方向(図示時計回り方向)に回転し、1枚目のシートP1をニップした状態で排紙ローラ205は軸方向に移動を開始する。これにより1枚目のシートP1は図10において矢印D1方向に斜行しながら搬送される。その後、綴じ具210に併設又は組み込まれたシート端検知センサ220がシートPの側端部を検知すると、シフトカム207は停止し、次いで逆転し、シート端検知センサ220がシートPの非検知状態でシフトカム207は停止する。そして、前記動作が完了し、シート後端が分岐爪204先端を通過した所定の位置で排紙ローラ205は停止する。
図11はシートP1をスイッチバックしてシートP1の搬送方向を整合するときの状態を示す図である。図10の状態から分岐爪204を図示矢印R5方向に回転させ、搬送経路を分岐搬送路241に切り換えた後、排紙ローラ205を逆回転させる。これにより1枚目のシートP1は矢印D2方向にスイッチバックされ、シート後端が分岐搬送路241に搬入され、さらに、突き当て面242に突き当てられる。このシート後端の突き当てによりシート後端は突き当て面242を基準に揃えられる。1枚目のシートP1が揃えられると、排紙ローラ205は停止する。このとき、排紙ローラ205は1枚目のシートP1が突き当て面242に突き当たるとスリップし、搬送力が付与されないようになっている。すなわち、1枚目のシートP1がスイッチバックして突き当て面242に突き当たり、シート後端が突き当て面242を基準に揃えられると、それ以上、搬送されてシートが座屈しないように設定されている。
図12は分岐搬送路241に1枚目のシートP1を待機させ、次の2枚目のシートP2を搬入するときの状態を示す図である。先行の1枚目のシートP1が突き当て面242を基準に揃えられた後、分岐爪204を図示矢印R6方向に回転させる。これにより分岐搬送路241に位置しているシート後端を、分岐爪204の下面である接触面204cが分岐搬送路241の表面に強力に押さえ付け、動かない状態にして待機する。後行の2枚目のシートP2が画像形成装置101から搬入されてくると、先行の1枚目のシートP1と同様に入口ローラ203でスキュー補正を行う。次いで、入口ローラ203の回転が開始するのと同時に排紙ローラ205も搬送方向に回転を開始する。
図13は2枚目のシートP2が搬入されてきたときの状態を示す図である。図12の状態から2枚目のシートP2、さらに3枚目以降のシートP3,・・・,Pnが搬送されてきたときも、図10及び図11に示した動作を実行し、順次、画像形成装置101から搬送されてくるシートを予め設定した位置に移動させて重ね合わせ、整合状態のシート束PBを搬送路240内にスタック(集積)する。
図14は最終紙Pnを整合してシート束PBを形成したときの状態を示す図である。最終紙Pnを整合状態のシート束PBとして動作完了したら、排紙ローラ205を一定量搬送方向に回転させ停止する。この動作でシート後端を突き当て面242に突き当てたときに発生した撓みを解消させる。その後、分岐爪204を図示矢印R5方向に回転させ、接触面204cを分岐搬送路241から離間させることによりシート束PBへの加圧力を開放する。これによりシート束PBは分岐爪204による拘束力が解除され、排紙ローラ205による搬送が可能となる。
図15は綴じ動作時の状態を示す図である。図14の状態から排紙ローラ205を搬送方向に回転させ、綴じ具210の歯型261の位置とシート束PBの綴じ位置が一致する距離分シート束PBを搬送し、その位置で停止させる。これによりシート束PBの搬送方向の加工位置が歯型261の搬送方向の位置と合致する。そして、綴じ具210を綴じ具210の歯型261の位置とシートの加工位置が一致する距離分だけ図示矢印D3方向に移動させ、停止する。これによりシート束PBの幅方向の加工位置が歯型261の位置と搬送方向及び幅方向で合致することになる。このとき、分岐爪204は図示矢印R6方向に回転し、シート受け入れ状態に復帰する。その後、駆動モータ265をONし、歯型261によってシート束PBを加圧し、絞ることによって圧着綴じを行う。なお、本実施形態では、絞り圧着綴じを行う綴じ具210を使用した例を例示しているが、半抜き加工、切曲げ、切り曲げてさらに穴に通すなどの綴じ方の綴じ具を使用しても良いことは言うまでもない。
図16はシート束PBを排紙するときの状態を示す図である。図15に示したようにして綴じられたシート束PBは、排紙ローラ205の回転により排出される。シート束PBが排出され後、シフトカム207を矢印R7方向に回転させ、ホームポジション(図8の位置)に復帰させる。これと並行して綴じ具210を図示矢印D4方向に移動させ、ホームポジション(図8の位置)に復帰させる。これにより、1部(1冊)のシート束PBの整合動作を綴じ動作が完了する。次の部がある場合には、図8から図16の動作を繰り返し、同様にして絞り圧着綴じされた一部のシート束PBを作成する。
図17は一般的に用いられる押圧力付与機構を示す説明図、図18は本実施形態における押圧力付与機構を示す説明図である。
図17において、第1及び第2の歯型部261a,261bを備えた歯型261は、歯型面261a1,261b1が互いに対向するように配置され、両者間にシート束PBが挿入される。第2の歯型部261bの歯型面261b1の背面側に当たる面にはクランク機構268のコネクティングロッド268cの一端が節点268dを介して回転可能若しくは揺動可能に連結されている。また、コネクティングロッド268cの他端は駆動源としての駆動モータ268mの回転軸268aに基端が固定され、当該回転軸268aと一体に回転する回転部材268bの先端を節点268eとして回転可能に連結されている。
これにより、駆動モータが矢印θ方向に回転すると、コネクティングロッド268cによって第2の歯型部261bを直線268fに沿って往復運動させることができる。なお、第2の歯型部261bは図示しないガイド部材によって案内され、前記直線268fに沿った往復直線運動が行われる。この往復直線運動によって、隙間Lの間に挿入されたシート束PBを第1及び第2の歯型部261a,261bの間で挟み込み、押圧力を加えて圧着する。また、第2の歯型部261bの往復直線運動の延長上(直線268fの延長線上)に駆動モータの回転軸268aが位置している。第2の歯型部261bにコネクティングロッド268cからの作用点F1も直線278fの延長線上にある。
このような押圧力付与機構による綴じは、圧着動作の前段の動作として絞り動作を備えていることから、前述のように絞り圧着綴じと称される。
図18に示した本実施形態における押圧力付与機構としての絞り圧着機構269は、1つのリンク機構270と、このリンク機構270を動作させる1つのクランク機構271とからなる。リンク機構270とクランク機構271は第1の節点269aで回転可能に連結されている。
リンク機構270は、第1及び第2のコネクティングロッド270a,270bを備え、第1及び第2のコネクティングロッド270a,270bのそれぞれの一端は第1の節点269aに連結され、他端は第2及び第3の節点270c,270dにそれぞれ回転可能に連結されている。第2の節点270cは第2の歯型部261bの背面に設置され、第3の節点270dは第2の歯型部261bの図17における直線268f上と同様の直線270e上の固定部材270fに移動不能に設置されている。この直線も図17の場合と同様に第2の歯型部261bを案内する図示しないガイド部材によって案内される軌跡に相当する。
クランク機構271は、図17に示したコネクティングロッド268c、駆動モータ268m、回転軸268a、及び回転部材268bにそれぞれ対応する第3のコネクティングロッド271a、駆動モータ271m、回転軸271b、及び回転軸271bに固定され一体に回転する回転部材271cを備え、第3のコネクティングロッド271aは一端が回転部材271cの先端部と第4の節点271dに回転可能に連結され、他端が第1の節点269aに同じく回転可能に連結されている。すなわち、第1の節点269aには、第1ないし第3のコネクティングロッド270a,270b,271aの一方の端部が連結されている。なお、駆動モータの回転軸278aの位置は固定である。
また、第1及び第2のコネクティングロッド270a,270bは、第2の歯型部261bが第1の歯型部261a側に最大限変位したときに、第1の接点269aを挟んだ両者間の角度αが180度(一直線)にならないような角度、言い換えれば第1及び第2のコネクティングロッド270aが直線270eに一致しないような角度で連結されている。このような状態で連結されたリンクは、くの字型リンクとも称される。
くの字リンクとは、本実施形態では、前記絞り圧着機構269の第1及び第2のコネクティングロッド270a,270bと、第1及び第2のコネクティングロッド270a,270bの一方の端部をそれぞれ回転可能に連結する第1の節点269aとを含むリンク機構を意味している。この機構では、第3のコネクティングロッド271aが第1の接点269aに連結され、第1の接点269aは駆動モータ271mによって駆動される回転部材271cによって矢印D1方向あるいは反矢印D1方向に移動する。その際、矢印D1方向の第1の節点269aの死点が直線270eに至る直前の位置に来るようにこれらの機構の各部が配置されている。
これにより、第1及び第2のコネクティングロッド270a,270bが一直線になることがなく、一直線になる直前の位置で最大限の押圧力が付与できるようになっている。このような構成であると、第1の節点269aが常時頂角を有し、謂わば、「く」の字のような形状をしていることからくの字リンクと称される。
このように構成された絞り圧着機構269では、駆動モータ271mが図示矢印θ方向に回転すると、第3のコネクティングロッド271aが第1の節点269aを図示矢印D1方向に押し、第1の節点269aが図示矢印D1方向に移動すると、第1及び第2のコネクティングロッド270a,270b間の角度αを広げる。一方、第3の節点270dの位置は固定されているので、これに伴って第2の歯型部261bが図示矢印D2方向に移動する。そして、第2の歯型部261bが隙間Lの間に挿入されたシート束PBを挟んで第1の歯型部261a側に移動する際にシート束PBに押圧力を付与し、圧着動作が行われることになる。なお、符号F2は第1のコネクティングロッド270aから第2の歯型部261bに作用する作用点であり、直線270eの延長線上にある。
本実施形態では、リンク機構270は第2の歯型部261bを「くの字リンク」で変位させるように構成され、リンク機構270に駆動力を伝達する手段がクランク機構271となっている。「くの字リンク」は前述のように第1及び第2のコネクティングロッド270a,270bが伸びきる辺りでは非常に強い力が発生し、車のジャッキにも使用される。そこで、リンク機構270を駆動する際に、クランク機構271で最も力が欲しいタイミングで最大限の力が出せるように両者の関係を設定する。
図19は絞り圧着綴じを行ったときの歯型の隙間と歯型に出力される力の関係を示す図である。同図では、図17に示した一般的なクランク機構のみで絞り圧着綴じを行った場合と図18に示した本実施形態におけるリンク機構とクランク機構を組み合わせて絞り圧着綴じを行った場合を比較して示している。
図19は5枚綴じの場合の例であり、横軸は凹凸の歯型部261の隙間L(mm)、縦軸は歯型部261に付与(出力)される加圧力F(N)である。同図から分かるように、シート束PBの厚みに達した時点Bから圧着を実施する圧着実施区間300が設定されている。これは歯型261の隙間Lで言うと0<L≦0.5mm程度の領域であり、ここで1000N近くの力が必要になる。また、0.5<L≦1.5mm程度の領域は絞りを行う絞り実施区間400で100N以上の力を要する。L=1.5mmは、第1及び第2の歯型部261a,261bの凹凸の歯型の高さに応じて適宜設定される寸法である。この寸法は、例えば実験的に最適な寸法が選択される。そのため、前記L=1.5mmに対応する加圧開始時点Aは、シート束の厚みに応じて予め設定される。
図19から圧着実施区間300においてより必要な力を必要なときに発生できるのが、図18に示した機構であることが分かる。この出力特性から、図18に示したリンク機構270とクランク機構271を組み合わせた機構の方が、小さな駆動源で効率よく絞り圧着綴じを行うことが可能であることが理解できる。また、絞り実施区間400においても、圧着動作を開始する時点Bで図17のクランク機構268によって押圧力を付与する場合に比べてより大きな力が生じており、シート束PBへの加圧力もより緩やかに大きくなっている。これによりシート束PBの圧着機能の向上を図ることができるのみならず、シート束PBへの損傷のおそれも少なくすることができる。
図18に示したように第2の歯型部261bを変位させる機構を2つ以上のリンク又はカム(図18ではリンク機構+クランク機構)で構成すると、絞り圧着綴じ工程の圧着動作にあった必要な綴じ力を必要なときに発揮することが可能となり、小さな駆動源で効率よく駆動できる。その結果、省エネルギ化を含めた省資源化を図ることができる。
なお、図18のように構成すると、図19の特性図から分かるように圧着処理の前段の絞り実施区間400においても早い段階から加圧力が徐々に付与されていくのが分かる。また、絞り実施区間400から圧着実施区間300に以降する際も、さらには圧着実施区間において加圧力が付与される際も、徐々に加圧力が上昇するので、綴じ処理箇所においてシート束が破損するおそれも少なくなり、絞り圧着綴じの綴じ品質の向上も図ることができる。
なお、図18では、クランク機構271によってリンク機構270を駆動するように構成しているが、クランク機構271に代えてカム機構を採用し、カム機構によってリンク機構270を駆動するように構成することも可能である。
図20は画像形成装置101とシート後処理装置201からなる画像形成システム100の制御構成を示すブロック図である。シート後処理装置201はCPU201−1、I/Oインターフェイス201−2等を有するマイクロコンピュータを搭載した制御回路を備え、CPU201−1には、画像形成装置101のCPUあるいは操作パネル101−1の各スイッチ等、及び図示しない各センサからの信号が通信インターフェイス101−2を介して入力され、CPU201−1は入力された信号に基づいて所定の制御を実行する。さらに、CPU201−1は、ドライバ、モータドライバを介してソレノイド及びモータを駆動制御し、インターフェイスから装置内のセンサ情報を取得する。また、制御対象やセンサに応じてI/0インターフェイス101−2を介してモータドライバによってモータの駆動制御を行い、センサからセンサ情報を取得する。なお、前記制御は、図示しないROMに格納されたプログラムコードをCPU201−1が読み込んで図示しないRAMに展開し、当該RAMをワークエリア及びデータバッファとして使用しながら前記プログラムコードで定義されたプログラムに基づいて実行される。また、制御に使用するデータを記憶する不揮発性のメモリも備えている。
また、図20におけるシート後処理装置201の制御は画像形成装置101のCPUからの指示若しくは情報に基づいて実行される。ユーザの操作指示は画像形成装置101の操作パネル101−1から行われる。これにより、画像形成装置101からはシート後処理装置201へ操作パネル101−1からの操作信号が送信され、また、シート後処理装置201の処理状態や機能が操作パネル101−1を介してユーザに通知される。
以上のように、本実施形態によれば、以下のような効果を奏する。
1)表面に凹凸を有する対となる第1及び第2の歯型部261a,261bと、第1及び第2の歯型部261a,261b間に挿入されたシート束PBを厚み方向から加圧し、シート束PBを圧着し、絞り込んで綴じる絞り圧着機構269と、を備え、前記絞り圧着機構269は、第1及び第2の歯型部261a,261b間の相対距離が小さくなるほど大きな押圧力を前記第1及び第2の歯型部261a,261b間に発生させるようにした。これにより、絞り圧着綴じ時に駆動モータの駆動力を大きくすることなく、小さな駆動力で確実に絞り圧着綴じによる綴じ処理を行うことが可能となる。その結果、綴じ処理時の省エネルギ化を図ることができる。
2)前記絞り圧着機構269は、リンク機構270と、このリンク機構270を作動させるクランク機構271とを含む少なくとも2つの変位機構からなり、リンク機構270によりクランク機構271の駆動力は同一でも第1及び第2の歯型部261a,261b間の相対距離が小さくなるほど大きな押圧力を前記第1及び第2の歯型部261a,261b間に発生させるようにした。これにより、前記1)と同様に小さな駆動力で確実に絞り圧着綴じによる綴じ処理を行うことができる。
3)絞り圧着機構269が、第1及び第2の歯型部261a,261bによるシート束PBの圧着絞り動作に合わせて押圧力を設定するので、無駄な駆動力を要することなく絞り圧着綴じを行うことができる。なお、絞り圧着機構269による絞り動作は、シート束PBの厚み、例えば図19において1.5mmに達した時点Aから圧着動作を開始する時点B、例えば図19において0.5mmまでの絞り動作と、圧着動作を開始した時点Bから綴じを完了する時点Cまでの圧着動作である。
4)前記絞り圧着動作では、絞り動作で、シート束PBの厚みに応じて設定された絞り動作を開始する時点Aから、シート束PBを押圧して圧着動作を開始する時点Bまでの第1及び第2の歯型部261a,261bの第1の間隔(絞り実施区間400)においてシート束PBを絞り込む第1の押圧力を付与し、前記圧着動作で、圧着動作を開始した時点Bから綴じを完了する時点Cまでの前記第1の間隔より狭い第2の間隔(圧着実施区間300)において第1の押圧力よりも大きい第2の押圧力を付与するので、2段にわたって効率的に圧着処理を行うことができる。
5)第2の押圧力は綴じを完了する時点Cでは、1000N以上の力となっているが、この力を第1及び第2のコネクティングロッド270a,270bを含むリンク機構270を第3のコネクティングロッド271aを駆動する駆動モータ271mの小さな駆動力で大きな力に変換して得ることができる。
6)絞り圧着機構269が、第1及び第2のコネクティングロッド270a,270bと、第1及び第2のコネクティングロッド270a,270bの一端をそれぞれ回転可能に連結する第1の節点269aとを含むリンク機構270と、第1の節点269aに連結され、駆動モータ271mによって駆動される第3のコネクティングロッド271aを含むクランク機構271からなり、記第1のコネクティングロッド270aの他端は可動に配置された第2の歯型部261bに連結され、第2のコネクティングロッド270bの他端は固定部材270fに設けられた第2の節点270dに回転可能に連結され、第3のコネクティングロッド271aが第1の節点269aを第1及び第2のコネクティングロッド270a,270bが伸張する方向に押したときの第1の節点269aの死点が前記第1及び第2のコネクティングロッド270a,270bが一直線になる直前の位置になるように第1ないし第3のコネクティングロッド270a,270b,271aの配置が設定されているので、駆動モータ271mの駆動力が小さくとも、大きな駆動力を得ることができる。
7)表面に凹凸を有する対となる第1及び第2の歯型部261a,261b間にシート束PBを挿入し、絞り圧着機構269によって第1及び第2の歯型部261a,261bに押圧力を付与し、第1及び第2の歯型部261a,261b間に挿入されたシート束PBを厚み方向から加圧し、シート束PBを絞り込み、圧着して綴じる工程と、を有する本実施形態に係るシート綴じ方法では、前記綴じる工程が、シート束PBに対して絞り動作を開始する予め設定された時点Aからシート束PBを密着させた状態の厚さまで押圧し、圧着動作を開始する時点Bまでの絞り工程(絞り実施区間400)と、圧着動作を開始した時点Bから、綴じを完了する時点Cまでの圧着工程(圧着実施区間300)とを含み、前記絞り工程では、前記時点Aから圧着を開始する時点Bまでの第1及び第2の歯型部261a,261bの第1の間隔(絞り実施区間400)においてシート束PBを絞り込む第1の押圧力を付与し、前記圧着工程では、圧着動作を開始した時点Bから綴じを完了する時点Cまでの前記第1の間隔より狭い第2の間隔(圧着実施区間300)において第1の押圧力よりも大きい第2の押圧力を付与するので、2段にわたって効率的に圧着処理を行うことが可能となり、綴じ処理時の省エネルギ化を図ることができる。
なお、特許請求の範囲における押圧部材は本実施形態では、一対の歯型部261(第1及び第2の歯型部261a,261b)に、シート束は符号PBに、押圧力付与手段は絞り圧着機構269に、シート処理装置はシート後処理装置201に、リンク機構は符号270に、作動機構はクランク機構271に、駆動源は駆動モータ271mに、クランク機構は符号271に、相対距離は間隔Lに、シート束の厚みに応じて予め設定された時点は符号Aに、圧着動作を開始する時点は符号Bに、第1の間隔は絞り実施区間400に対応する間隔に、綴じを完了する時点は符号Cに、第2の間隔は圧着実施区間300に対応する間隔に、第1のコネクティングロッドは符号270aに、第2のコネクティングロッドは符号270bに、第3のコネクティングロッドは符号271aに、第1の節点は符号269aに、第2の節点は符号270cに、第3の節点は符号270dに、固定部材は符号270fに、第1の押圧力は100Nに、第2の押圧力は1000Nに、絞り工程は絞り実施区間400に、圧着工程は圧着実施区間300に、画像形成システムは符号100にそれぞれ対応する。
さらに、本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。
100 画像形成システム
201 シート後処理装置(シート処理装置)
261 歯型部
261a 第1の歯型部
261b 第2の歯型部
269 絞り圧着機構
269a 第1の節点
270 リンク機構
270a 第1のコネクティングロッド
270b 第2のコネクティングロッド
270c 第2の節点
270d 第3の節点
270f 固定部材
271 クランク機構
271a 第3のコネクティングロッド
271m 駆動モータ
300 圧着実施区間
400 絞り実施区間
A シート束の厚みに応じて予め設定された時点
B 圧着動作を開始する時点
C 綴じを完了する時点
L 間隔
PB シート束
特開2010−189101号公報

Claims (10)

  1. 表面に凹凸を有する対となる押圧部材と、
    前記押圧部材間に挿入されたシート束を前記押圧部材に押圧力を付与することにより厚み方向から加圧し、シート束を綴じる押圧力付与手段と、
    を備えたシート処理装置であって、
    前記押圧力付与手段が、前記押圧部材間の相対距離が小さくなるほど大きな押圧力を前記押圧部材間に発生させること
    を特徴とするシート処理装置。
  2. 請求項1に記載のシート処理装置であって、
    前記押圧力付与手段が、リンク機構と、このリンク機構を作動させる作動機構とを含み、当該作動機構により前記リンク機構を作動させたとき、前記押圧力を前記押圧部材間に発生させること
    を特徴とするシート処理装置。
  3. 請求項2に記載のシート処理装置であって、
    前記作動機構が、駆動源によって駆動されるカム機構又はクランク機構を備えていること
    を特徴とするシート処理装置。
  4. 請求項1ないし3のいずれか1項に記載のシート処理装置であって、
    前記押圧力付与手段は、前記押圧部材による前記シート束の圧着絞り動作に合わせて押圧力を設定すること
    を特徴とするシート処理装置。
  5. 請求項4に記載のシート処理装置であって、
    前記圧着絞り動作が、前記シート束の厚みに応じて予め設定された時点から圧着を開始する時点までの絞り動作と、前記圧着を開始した後、綴じを完了するまでの圧着動作であること
    を特徴とするシート処理装置。
  6. 請求項5に記載のシート処理装置であって、
    前記絞り動作では、前記シート束の厚みに応じて予め設定された時点から圧着動作を開始する時点まで前記シート束を絞り込むための第1の押圧力を付与し、
    前記圧着動作では、圧着を開始した時点から綴じを完了する時点まで前記シート束を圧着させるための前記第1の押圧力よりも大きい第2の押圧力を付与すること
    を特徴とするシート処理装置。
  7. 請求項6に記載のシート処理装置であって、
    前記第2の押圧力は綴じを完了する時点では、1000N以上の力となっていること
    を特徴とするシート処理装置。
  8. 請求項1ないし7のいずれか1項に記載のシート処理装置であって、
    前記変位機構が、第1及び第2のコネクティングロッドと、第1及び第2のコネクティングロッドの一端をそれぞれ回転可能に連結する第1の節点とを含むリンク機構と、前記第1の節点に連結され、駆動源によって駆動される第3のコネクティングロッドを含むクランク機構からなり、
    前記第1のコネクティングロッドの他端は可動に配置された前記押圧部材の一方に第2の節点を介して回転可能に連結され、
    前記第2のコネクティングロッドの他端は第3の節点を介して固定部材に回転可能に連結され、
    前記第3のコネクティングロッドが前記第1の節点を前記第1及び第2のコネクティングロッドが伸張する方向に押したときの前記第1の節点の死点が前記第1及び第2のコネクティングロッドが一直線になる直前の位置になるように第1ないし第3のコネクティングロッドの配置が設定されていること
    を特徴とするシート処理装置。
  9. 請求項1ないし8のいずれか1項に記載のシート処理装置を備えていることを特徴とする画像形成システム。
  10. 表面に凹凸を有する対となる押圧部材間にシート束を挿入する工程と、
    押圧力付与手段によって前記押圧部材に押圧力を付与し、前記押圧部材間に挿入されたシート束を厚み方向から加圧し、前記シート束を絞り込み、圧着して綴じる工程と、
    を有するシート綴じ方法であって、
    前記綴じる工程が、前記シート束の厚みに応じて予め設定された時点から圧着動作を開始する時点までの絞り工程と、前記圧着動作を開始した後、綴じを完了するまでの圧着工程とを含み、
    前記絞り工程では、前記シート束の厚みに応じて予め設定された時点から圧着動作を開始する時点まで前記シート束を絞り込むための第1の押圧力を付与し、
    前記圧着工程では、圧着動作を開始した時点から綴じを完了する時点まで前記シート束を圧着させるための前記第1の押圧力よりも大きい第2の押圧力を付与すること
    を特徴とするシート綴じ方法。
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