JP4345789B2 - 製本システム - Google Patents

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Description

本発明は、画像形成装置と製本装置が連結され印刷から製本までを1工程で実行し冊子を作成する製本システムに関する。
電子写真画像形成装置等の高速画像形成装置と製本装置を連結し、画像形成から製本までを1工程で実行する製本システムが普及している。
このような製本システムは、印刷工程と製本工程とが別工程で実行される従来の一般的な本製造工程に対して、印刷速度、製本速度自体は低いが、印刷内容を随時変更できるという利点を有し、総合的に高効率の製本システムであり、POD(PIRINT ON DEMAND)システムとして、利用されている。
PODシステムは、画像形成装置と製本装置とが連結されているということと、印刷・製本のための工場に設置されるのではなく、オフィスあるいはオフィスと同一建物内に設置される場合が多いことから、小型である必要があり、システムを構成する各部も小型であることが要求される。
したがって製本装置としても、工程が比較的単純な糊付け処理により用紙を束ね冊子を作成するものが用いられる。
接着剤としては、ホットメルト接着剤が用いられ、塗布による消費に応じて、接着剤のペレットを少量ずつ補給することにより製本作業が連続して行われる。
特許文献1、2では、用紙束の背に沿って塗布ローラを移動させることにより、接着剤を用紙束に塗布し、塗布ローラが浸漬している溶融接着剤槽に接着剤のペレットを数個単位の少量ずつ定量補給する補給装置が開示されている。
特開2004−209746号公報 特開2004−276457号公報
塗布ローラ及び塗布液槽で構成される塗布装置を用紙束の背に沿って移動させることにより接着剤の塗布を行う塗布機構では、塗布装置の容積に制限があるために槽の容量が制限されることになる。
このために、塗布で消費される液量の減少による槽内の液面の下降量が大きくなって、塗布を均一にするには、液面の上下移動量を抑える手段が必要になる。
特許文献1では、槽内の接着剤の量が少なくなったときに、定量のペレットを供給しており、これによって、接着剤の液面を一定に維持している。
しかしながら、特許文献1の接着剤補給方法によっては接着剤液面の上下移動があって、均一な塗布を行うことが困難である。これは次のような理由による。
これを、図1を用いて説明する。
溶融接着剤の液面LSは温度を検知する接着剤量センサTSを用い、図1(a)から図1(b)または図1(c)のように、液面LSが低下したことにより接着剤量センサTSが液面LSから離れたときに、接着剤量センサTSの検知温度が低下して、液面LSの低下が検知される。
液面LSは、接着剤槽BTの容積が小さい場合に、接着剤槽BT中の接着剤の量に対する塗布ローラRLにより汲み上げられる接着剤の量の割合が大きいために液面LSの変動が大きく、塗布する用紙束の厚さが異なる場合に、1回の塗布工程により図1(a)の状態から図1(b)の状態に変化する場合と、図1(c)の状態に変化する場合とが生ずる。
なお図示のように、塗布ローラが矢印のように回転する場合、接着剤の液面LSは液の粘性により塗布ローラRLの回転方向下流側で高くなるが、下流側の液面が安定しており、下流側で検知するすることにより、接着剤槽BT中の接着剤量を正確に検知できる。
接着剤量センサTSは、図1(a)から図1(b)に変化したこと及び図1(a)から図1(c)に変化したことを検知するのみで、図1(b)と図1(c)とを弁別することができない。すなわち、接着剤量センサTSはオン/オフ検知を行うのみで、液面の低下量を検知するこができない。
したがって、図1のようなセンサTSの検知信号を用いた接着剤の補給を行った場合、接着剤の消費割合の違いによって、接着剤の液面が上下移動して、均一な塗布が困難になる。
複数のセンサを用いれば、液面の多段階の検知が可能であるが、コストやセンサの設置スペースの面で問題があり、検知精度を上げる場合に問題はさらに顕著になる。
本発明は、塗布装置への接着剤の補給におけるこのような問題を解決することを目的とし、均一な塗布が可能であり、安定した品質の冊子を作成する製本システムを提供することを目的とする。
前記目的は下記の発明により達成される。
1.画像形成装置及び製本装置を有する製本システムにおいて、
前記画像形成装置と前記製本装置との間で通信を行う通信手段を有しており、
前記製本装置は、接着剤を用紙束に塗布する塗布装置、接着剤を前記塗布装置に補給する補給装置及び該補給装置による接着剤の補給を制御する制御手段を有し、
該制御手段は、前記画像形成装置から前記通信手段を介して伝送される、用紙束を構成する用紙の枚数、用紙の厚さ、用紙の種類、及び用紙サイズの情報の少なくとも一つを示す情報に基づいて、前記補給装置による接着剤の補給割合を決定し、補給制御することを特徴とする製本システム。
2.画像形成装置及び製本装置を有する製本システムにおいて、
前記画像形成装置と前記製本装置との間で通信を行う通信手段を有しており、
前記画像形成装置は、用紙束を構成する用紙の枚数、用紙の厚さ、用紙の種類、及び用紙サイズの情報の少なくとも一つを示す情報を基に、接着剤の補給割合を決定する画像形成装置制御部を有しており、
前記製本装置は、接着材を用紙束に塗布する塗布装置、接着剤を前記塗布装置に補給する補給装置、及び該補給装置による接着剤の補給を制御する制御手段を有し、
前記制御手段は、前記画像形成装置から前記通信手段を介して伝送される前記補給割合の情報に基づいて、前記補給装置による接着剤の補給を制御することを特徴とする製本システム。
.前記塗布装置に補給される接着剤はペレット状の固体であり、前記製本装置は前記補給装置により補給されるペレットの量を検知する補給センサを有し、
前記制御手段は、前記補給センサの信号に基づいて、前記補給装置による接着剤の補給を制御することを特徴とする前記1または2に記載の製本システム。
本発明では、冊子を構成する用紙束の情報に基づいて、接着剤の適正量を補給するので、小型化された塗布装置においても、常に均一な接着剤の塗布が行われ、高い接着強度を持ち、高品質の冊子を作成する製本装置が実現される。
図2は本発明の実施の形態に係る製本システムの全体を示す図である。
製本システムは画像形成装置A及び製本装置Bを有する。
画像形成装置Aは電子写真方式により用紙に画像を形成するものであり、画像形成部A1、原稿搬送装置A2及び画像読取部A3を有する。
画像形成部A1において、ドラム状の感光体1の周囲に帯電装置2、露光装置3、現像装置4、転写装置5A、分離装置5B及びクリーニング装置6が配置され、これらの電子写真プロセス装置により、帯電、露光、現像及び転写が行われて感光体1上にトナー像が形成され、用紙S1に画像が形成される。
用紙S1は3個の給紙トレイ7Aに収納されており、これらの給紙トレイ7Aから用紙S1が1枚ずつ給紙され、転写装置5Aにより、感光体1上のトナー像が用紙S1に転写される。
用紙S1に転写されたトナー像が定着装置8を通過して定着処理される。定着処理された用紙S1は、排紙ローラ7Cから排紙されるか又は再給紙路7Eに搬送される。
片面プリントにおけるフェースダウン排紙、片面プリントにおけるフェースアップ排紙又は両面画像形成における表面画像形成において、切り替えゲート7Dが用紙S1を切り替え案内する。即ち、フェースアップ排紙においては、切り替えゲート7Dは用紙S1を直進させ、フェースダウン排紙及び両面画像形成においては、切り替えゲート7Dは用紙S1を下方に案内する。
フェースダウン排紙においては、用紙S1は下方に案内された後に、スイッチバックして上方に搬送され、排紙ローラ7Cから排紙される。
両面画像形成においては、用紙S1は下方に案内され、スイッチバックによる表裏反転後に再給紙路7Eを経て、転写装置5Aが配置された転写部に再給紙され、裏面画像の転写が行われる。
原稿搬送装置A2は原稿を1枚ずつ読取位置に搬送する。画像読取部A3は原稿搬送装置A2により搬送された原稿又は原稿台9に載置された原稿の画像を読み取って、画像信号を生成する。
製本装置Bは画像形成装置Aから送り込まれた本構成用紙を複数枚束ねて本構成用紙の束を構成し、該束に表紙用紙を接合して本を形成する装置である。以下の説明において、本構成用紙を用紙S1と言い、表紙用紙を表紙S2と言い、本構成用紙に表紙用紙が接合されたものを冊子S3と言う。
製本装置Bは、画像形成装置Aから排出された用紙S1を排紙皿20又は用紙反転部40に搬送する搬送部10、排紙皿20、用紙反転部40、1枚ずつ又は数枚ずつ送りこまれた用紙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A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。
製本モードにおいては、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、集積部50は設定枚数が集積した段階で回転して、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の束の下面に、塗布装置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、接着される。
用紙S1の束に表紙S2が接着されて作成された冊子S3は本排出部100に排出される。
図3は塗布工程を示す図である。
塗布装置60は用紙S1の束の下方に配置され、モータMT1の駆動による矢印W2で示す往動時に、塗布ローラ602が用紙束SSの背SAに接着剤ADを塗布し、矢印W3で示す復動時に、塗布ローラ02が背SAに接着剤ADを塗布する。
塗布装置60のホームポジションは図3の左端位置であり、図1の製本装置の正面から見て奥側に位置しており、該ホームポジションにおいて、補給装置61から接着剤のペレットが補給される。塗布ローラ602は往動時及び復動時にモータMT2の駆動で矢印W1で示す方向に回転して、接着剤槽601から接着剤を汲み上げ、用紙束SSの背SAに塗布する。
図4は塗布装置60の構成を示す図である。
塗布装置60は接着剤ADを収容する接着剤槽601、塗布ローラ602及び規制部材603、604、ヒータ605及び接着剤量センサ606を有する。
接着剤槽601内のペレットはヒータ605で加熱され、溶融し、接着剤ADの塗布液が形成されるが、接着剤ADの量は、温度センサからなる接着剤量センサ606により検知され、液面が一定に維持される。規制部材604は板状の支持部材607により支持され、その下端エッジ604Bで塗布ローラ602上の接着剤の層厚を規制し、上端エッジ604Aで用紙束の背SA上の接着剤の層厚を規制する。
接着剤槽601は点線で示す待機状態から実線で示す塗布状態に軸601Aを中心に回転して設定され、
接着剤量センサ606はサーミスタからなる温度検知素子を有し、接着剤量センサ606が接着剤ADの液に浸漬しているときは、検知温度が高く、液面が低下して接着剤量センサ606が液面から離れると検知温度が低下する。この温度低下を検知することにより接着剤量が所定値以下になったことが検知される。
接着剤量の減少検知信号が出ると、補給装置61からの接着剤の補給が行われる。
接着剤のペレットを補給する補給装置61を図5〜図8により説明する。
図5は補給装置61の断面図、図6は作動を開始する前の補給装置61の要部を示し、図7は補給中における補給装置61の要部を示す。図8は補給装置61における駆動系を示す図である。
補給装置61は接着剤のペレットPTを収容するペレット収納部としてのホッパ62及びペレットPTが落下する補給管63で構成され、ホッパ62を構成する枠62Aは、以下に説明する諸部品を支持する。
補給装置61は図5に示す状態、即ち、ホッパ62及び補給管63が左下がりに傾斜した状態で、製本装置Bに組み付けられており、ペレットPTは枠62Aの底面及び補給管63の底面に沿って落下し、塗布装置60に補給される。
ホッパ62の下部には、ペレットPTを搬送するベルト663がローラ664、666、667、669及び673に張架されている。ローラ666は駆動ローラであり、補給手段を構成するモータMT3により駆動されて反時計方向に回転する。
補給手段を構成するベルト663は拡大図5Aに示すように外周面に凹凸が形成され、この凹凸面により、パレットPTを確実に搬送するとともに、ペレットPTとの接触面積を小さくして、ペレットPTのベルト663への接着を防止している。4個の押圧ローラ670はベルト663をバネの付勢で枠62Aに押圧することにより、枠62Aとベルト663との間隔を所定の限度より拡大しないように制限しており、これによりベルト663によるペレットPTの搬送割合をほぼ一定に制御している。
ローラ664、666はローラ666の回転軸666Aを中心に揺動可能な支持板662により支持されており、支持板662は引っ張り型のバネ665により時計方向に付勢されている。これにより、ベルト663には、バネ665により付勢されたローラ664により一定の張力が付与される。
ローラ667、669はローラ667の回転軸を中心に揺動可能な支持板671により支持されている。
補給装置61は、作動を開始する前の停止状態では図6に示すとおりであり、ローラ669はペレットPTの排出口を狭くしており、パレットPTはローラ669により支持されたベルト663により図6に示すようにブロックされてホッパ62にとどまっている。
補給装置61が作動を開始すると、ローラ669が図7のように、左方に移動して、バルト663が後退し、ホッパ62のペレット排出口を広くする。これによって、ペレットPTが排出口まで落下し、落下したペレットPTはベルト663の搬送作用で、枠62Aの底面に沿って落下する。
補給装置61が補給動作を行う間、ローラ669は図6に示すの位置と、図7に示す位置とを往復し、この往復動作により、パレットPTが少量ずつ制御された割合で落下し、塗布装置60に補給される。
ローラ669を往復移動させる駆動機構を図8により説明する。
ローラ666の軸666Aにはローラ666と一体に回転する支持板675が固定されており、支持板675の一端に設けられたピン677にはリンク676が回転可能に支持されている。
ローラ669の軸669Aは、リンク676に設けられた長孔676Aに嵌入している。
ローラ669の軸669Aは引っ張り型のバネ668により図8の右方に付勢されている。従って、ローラ669はベルト663の張力とバネ668の付勢力とにより、所定の位置に保持される。
ローラ666の回転により支持板675は回転するが、支持板675の回転により、リンク676の右端位置が図7の左右方向に移動し、この移動によりローラ669の位置が左右に移動して、ホッパ62のペレット排出口が図6の状態と図7の状態のように、縮小/拡大する。
この縮小/拡大が補給動作中繰り返され、パレットPTが少数個ずつ制御された割合で、塗布装置60に補給される。
図5に戻って、FSはホッパ62から落下するペレットPTを検知する補給センサであり、発光素子FS1と受光素子FS2かなる。補給センサFSにより、塗布装置60に補給されるペレットPTの数が検知される。補給センサFSによるペレットPTのカウント数は、補給されるペレットPTの数に比例する。
前記に説明したように、接着剤ADの液面の低下を検知し、検知信号に基づいて接着剤のペレットPTの補給が行われるが、ペレットPTの補給における補給割合について、図9を用いて説明する。図9は用紙束SSを構成する用紙S1の枚数に対して、適正な接着を行うための補給割合を示す。
図9において、横軸は用紙束SSを構成する用紙S1の枚数P、縦軸は補給されるペレットPTの補給センサFSによるカウント数Nであり、図4の塗布装置を用いて塗布実験を行って得られた結果である。
なお、図9では横軸を枚数としているが、理論的には、塗布により消費される接着剤の量であり、消費される接着剤の量は、主に、用紙枚数と用紙1枚の厚さとにより決定される用紙束SSの厚さ及び用紙サイズに対応する。この他にコート紙、非コート紙等の紙種によっても消費量が変わる。
直線L1は次の式1により表される。
適正割合N=10+0.019P・・・・・式1
なお、補給センサFSのカウントは必ずしも補給ペレット数に等しくはなく、実験例では、補給センサFSの1カウントが平均2.5個のペレットに対応した。
なお、実際の制御においては、折れ線L2で示すように、小数点以下を切り捨てたペレット個数が適正補給量として制御に用いられる。制御手段(後に説明)は接着剤量センサ606(図4に示す)が液面低下を検知した信号を受け取って、用紙枚数に対応した補給量に対応するカウント値が式1により計算し決定され、ペレット補給を開始し、図9に示した適正値に達したときに、補給を停止する。
このような制御により、接着剤の液面LSが常にほぼ一定したレベルに維持されて、均一な塗布が行われる。
図10は接着剤補給の制御を行う制御系のブロック図、図11は塗布制御のフローチャートである。
図10において、画像形成装置Aは画像形成装置Aの制御及び製本システム全体の制御を行う画像形成装置制御部CD1、操作部OP、ネットワークを介して外部機器と通信手段TM1、画像形成部PE及び製本装置Bとの通信を行う通信手段TM2を有する。
製本装置Bは製本装置Bの制御を行う製本装置制御部CD2、接着剤量センサ606、接着剤の補給を検知する補給センサFS、ペレットを補給する補給手段の駆動源であるモータMT3及び画像形成装置Aとの通信を行う通信手段TM3を有する。製本装置制御部CD2は図11に示すペレットの補給制御を行う制御手段CRを有する。
操作部OPまたは外部機器からのジョブ指令に基づいて、画像形成部PEにおいて用紙に画像を形成し、画像形成した用紙を製本装置Bに送り込み、製本装置Bにおいて、製本処理が行われる。
製本装置Bにおいては、製本処理により消費された接着剤を塗布装置に補給することにより、連続した製本処理が行われる。
図11のSTEP1において、接着剤が塗布される用紙束の情報を入力する。用紙束の情報として、冊子を構成する用紙の枚数、紙厚、コート紙、非コート紙等の別を示す紙種、用紙サイズ等がある。
STEP2において、塗布装置60が往復して、用紙束の背に接着剤が塗布される。
STEP3において、STEP2の塗布行程実施後に塗布装置60がホームポジションに戻った段階で接着剤の液面の低下を検知し、低下が検知されないきは(STEP3のN)終了し、低下が検知されたときは(STEP3のY)、適正塗布量を計算する(STEP4)。
STEP4の計算はたとえば、図9に示した折れ線L2に従って行われ、制御手段CRが有する記憶手段に記憶されているルックアップテーブルを参照して行われる。
STEP5において、ペレットの補給を開始する。
STEP6において、補給センサFSを出力を監視し、補給センサFSのカウント値が適正値に達した段階(STEP6のY)で補給を停止する(STEP7)終了する。
設定された部数の冊子作成が終了し製本ジョブが完了したら(STEP8のY)、終了し、終了しない時は、STEP2に戻る(STEP8のN)。
図10、11では制御手段CRが用紙束の情報を入力し、入力した情報に基づいて、ペレット補給量を決定しているが、用紙束の情報としては、前記のように、枚数、紙厚、紙種、紙サイズ等があり、制御手段CRがこれらの情報から補給割合の計算に必要な情報を計算する自動補給の他に、オペレータが補給割合を直接設定することも可能である。
たとえば、補給割合の段階を数段階設け、オペレータが用紙束の厚さ等から適正な補給割合を選択し設定することが可能であり、オペレータの設定が用紙束の情報として制御手段CRの入力される。
自動補給制御においては、制御手段CRは画像形成装置Aから枚数。紙厚、用紙サイズ等の情報を取得して、適正補給割合を計算するが、図2における用紙束SSの厚さを検知する用紙厚センサを用紙集積部50に設け、制御手段CRが用紙厚センサの検知信号に基づいて、適正な補給割合を計算するように構成することもできる。
更に、前記式1に基づいた補給割合の決定は、画像形成装置制御部CD1で行っても良いし、製本装置制御部CD2で行っても良い。画像形成装置制御部CD1において補給割合の決定を行う構成では、制御手段CRが画像形成装置から伝送された補給割合の情報に基づいた補給制御を行う。製本装置制御部CD2において、補給割合を決定する構成では、制御手段CRは画像形成装置から伝送された用紙束の情報に基づいて、補給割合を決定して補給制御を行う。
液面低下検知による接着剤量の検知を示す図である。 本発明の実施の形態に係る製本装置で構成された製本システムの全体を示す図である。 接着剤の塗布工程を示す図である。 塗布装置60の構成を示す図である。 補給装置61の断面図である。 作動を開始する前の補給装置61の要部を示す図である。 補給中における補給装置61の要部を示す図である。 給装置61における駆動系を示す図である。 用紙束SSを構成する用紙S1の枚数に対して、適正な接着を行うための補給割合を示す図である。 制御系のブロック図である。 塗布制御のフローチャートである。
符号の説明
60 塗布装置
61 ペレット補給装置
606 接着剤量センサ
A 画像形成装置
B 製本装置
CD1 画像形成装置制御部
CD2 製本装置制御部
CR 制御手段
FS 補給センサ
MT1〜MT3 モータ
PT ペレット

Claims (3)

  1. 画像形成装置及び製本装置を有する製本システムにおいて、
    前記画像形成装置と前記製本装置との間で通信を行う通信手段を有しており、
    前記製本装置は、接着剤を用紙束に塗布する塗布装置、接着剤を前記塗布装置に補給する補給装置及び該補給装置による接着剤の補給を制御する制御手段を有し、
    該制御手段は、前記画像形成装置から前記通信手段を介して伝送される、用紙束を構成する用紙の枚数、用紙の厚さ、用紙の種類、及び用紙サイズの情報の少なくとも一つを示す情報に基づいて、前記補給装置による接着剤の補給割合を決定し、補給制御することを特徴とする製本システム。
  2. 画像形成装置及び製本装置を有する製本システムにおいて、
    前記画像形成装置と前記製本装置との間で通信を行う通信手段を有しており、
    前記画像形成装置は、用紙束を構成する用紙の枚数、用紙の厚さ、用紙の種類、及び用紙サイズの情報の少なくとも一つを示す情報を基に、接着剤の補給割合を決定する画像形成装置制御部を有しており、
    前記製本装置は、接着材を用紙束に塗布する塗布装置、接着剤を前記塗布装置に補給する補給装置、及び該補給装置による接着剤の補給を制御する制御手段を有し、
    前記制御手段は、前記画像形成装置から前記通信手段を介して伝送される前記補給割合の情報に基づいて、前記補給装置による接着剤の補給を制御することを特徴とする製本システム。
  3. 前記塗布装置に補給される接着剤はペレット状の固体であり、前記製本装置は前記補給装置により補給されるペレットの量を検知する補給センサを有し、
    前記制御手段は、前記補給センサの信号に基づいて、前記補給装置による接着剤の補給を制御することを特徴とする請求項1または2に記載の製本システム。
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