JP4567917B2 - 接着剤塗布装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、製本装置の接着剤塗布装置に関し、詳しくは、特に製本工程において本の背となる用紙束の一側縁に、熱溶解可能な固形接着剤を溶解させて塗布する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、製本装置等には、印刷された用紙束の背面に接着剤付けして、当該用紙を綴じる装置においては、ホットメルトタイプの接着剤を収納する接着剤溜と、その接着剤溜内の接着剤に一部を浸して配置され接着剤溜内で回転可能に軸支された塗布ローラを備える接着剤塗布装置が存在した。上記装置は、接着剤溜内にヒータを備え、当該ヒーターで接着剤を加熱することにより接着剤を溶解するものが主流であった。
【0003】
しかし、上記のようなヒータによる間接的な加熱手段では、熱伝達の効率も悪く、用紙束の背面に直接接着剤を塗布する部分である塗布ローラを所定の温度まで十分に加熱するには、ヒータから接着剤溜、接着剤溜から接着剤、接着剤から塗布ローラという3段階にも及ぶ熱伝達を必要とする。よって、スタンバイまでの時間が長く、また、熱源であるヒータから最終的な塗布ローラの温度管理を正確に行うことは困難であった。また、2次加熱物であるローラは熱伝導でき、十分に蓄熱できるだけの体積を必要とすることからローラの体積を大きくする必要があり、結果として、装置全体が大型になっていた。このことは、接着剤溜においての接着剤の大気開放部が大きく、悪臭発生などの問題の原因となっていた。
【0004】
また、熱伝達の効率を考慮すると、塗布ローラを直接加熱し、さらに、補助的に接着剤溜を加熱できれば理想的であり、温度管理も容易に行うことができる。
このタイプのものとしては、ヒータによる接着剤溜の加熱に加えて、塗布ローラを空洞状に構成させ、その内部にハロゲンランプを埋め込んだタイプが存在する。
【0005】
しかし、このタイプのものは、塗布ローラ自体の構成が大がかりになるため、装置全体の大型化を招き、また、塗布ローラは軸を中心に回転する構造を有するため、その配線処理の問題がある。また、ハロゲンランプに接着剤が付着すると破損の原因になるため、ハロゲンヒータを取替え可能な構造にするとともに、塗布ローラに設けられた開放部に、接着剤の侵入を防ぐためにシールを設ける必要があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、上記問題を解決するために、ローラを直接加熱することができる小型の接着剤塗布装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下の構成の接着剤塗布装置を提供する。
【0008】
接着剤塗布装置は、接着剤溜内に収納されている接着剤に一部を浸して配置され、回転しながら前記接着剤溜内の熱溶解させた接着剤を用紙束の揃えられた一側縁に沿って塗布するローラを備えたものである。そして、前記ローラの近傍に配置された電磁誘導用加熱コイルと、前記電磁誘導用加熱コイルに高周波電流を供給する電流供給装置とを備え、前記ローラは、前記電磁誘導用加熱コイルによって発生される高周波磁束による渦電流のジュール熱により発熱する発熱部材で構成され、前記電流供給装置により前記電磁誘導用加熱コイルに電流を供給することによって前記ローラを加熱し、前記ローラにより前記接着剤溜内に収納されている接着剤を溶解する。
【0009】
上記構成において、ローラは電磁誘導用加熱コイルによって発生される高周波磁束による渦電流のジュール熱により発熱する発熱部材で構成されているため、その近傍に配置されている電磁誘導用加熱コイルに高周波電流を供給する。このとき電磁誘導用加熱コイルに供給される高周波電流は、5〜100kHzであることが好ましい。すると、電磁誘導の作用によってローラが発熱する。すなわち、電磁誘導用加熱コイルによって発生される高周波磁束によってローラに渦電流が発生し、ローラ自体が電気抵抗体となり、電磁誘導用加熱コイルに供給された電流量に応じた発熱量を得ることができる。したがって、接着剤溜内に収納されている接着剤は、ローラの発熱によりローラの周りから溶解しはじめ、接着剤溜内の接着剤がすべて溶解する前にローラが回転することができるようになる。その後、ローラに対して、用紙束を相対的に移動させることにより、用紙束の背面に接着剤を塗布することができる。
【0010】
上記構成によれば、電磁誘導用加熱コイルによりローラが直接的に加熱されるため、熱伝達が良好であり、立ち上がり後比較的短時間でローラを回転させることができるため、早期に接着剤を攪拌でき、スタンバイまでの時間を短縮することができる。また、電磁誘導用加熱コイルに供給される電流量を調整することにより、容易にローラの温度を調整することができることから、温度制御を容易にすることができるとともに、その制御の応答性に優れている。
【0011】
さらに、ローラに非接触でありながら、ローラを直接加熱させることが可能であり、駆動部分の配線などの構成を容易にすることができローラを小型化することが可能である。ローラの径は、φ10〜φ100程度であることが好ましい。
なお、ローラの抵抗値はローラの金属の断面積により決定されることから、ローラは小型のほうが高出力とすることができ、また、渦電流の表皮効果を利用できるので、複雑な形状のローラに対して、外部から均一に渦電流を発生させることができる。したがって装置の小型化、軽量化につながる。また、ローラ及び接着剤溜を小型化できることにより接着剤の大気解放部を最小限にとどめることができ、臭いの発生を最小限にとどめることが可能である。
【0012】
本発明の用紙綴じ用装置は、具体的には以下のように種々の態様で構成することができる。
【0013】
好ましくは、前記電磁誘導用加熱コイルは、前記ローラの回転軸に方向に配置され、前記ローラは、空洞状に構成されており、前記電磁誘導用加熱コイルが配置されている側の側面が非磁性体で構成される。
【0014】
上記構成において、電磁誘導用加熱コイルは、ローラの周方向ではなく、回転軸方向に配置されている。そして、ローラは空洞状に構成されており、電磁誘導用加熱コイルが配置されている側の側面が非磁性体で構成されていることにより、ちょうど電磁誘導用加熱コイルからみて、底のある円筒状のローラがコイル方向に開口して配置され、その壁全体に沿って、渦電流が流れるようになる。また、コイル側の側面が非磁性体で構成されているため、ローラ内への接着剤の侵入を防止することができる。
【0015】
上記構成によれば、渦電流をローラの周壁全体にわたって流すことができるので、急速にローラを加熱することができる。したがって、立ち上がりの期間を短縮することができる。
【0016】
好ましくは、前記電磁誘導用加熱コイルの近傍にコアを配置する。
【0017】
上記構成によれば、ローラが配置されていない側に生ずるコイルの磁束を収束させることができ、その結果電磁誘導加熱の効率を向上させることができる。
【0018】
好ましくは、接着剤塗布装置は、さらに接着剤補給用リザーブタンクを備える。
【0019】
上記構成によれば、リザーブタンクから接着剤が供給されることにより、使用者が接着剤の補給を行なう手間を省くことができる。
【0020】
上記構成において、好ましくは、接着剤塗布装置は、前記接着剤溜に収納される接着剤の量を検出する接着剤検出手段と前記リザーブタンクと前記接着剤溜とを接続する接着剤供給経路の間に前記リザーブタンク内の接着剤を前記接着剤溜内補給する補給手段と、前記接着剤検出手段からの信号を受信し、前記補給手段を駆動させて接着剤の補給量を適性に保つ補給制御手段とをさらに備える。
【0021】
上記構成において、接着剤検出手段は、例えば、熱電対やフロートなどを使用することができる。そして、接着剤検出手段により接着剤溜内の接着剤が減ってきたことが検出されると、補給制御手段に信号を送信し、これを受けた補給制御手段は、補給手段を駆動させ接着剤溜内の接着剤量が適正となるように接着材を補給する。したがって、上記構成によれば、接着剤溜への接着剤の管理が可能となる。
【0022】
好ましくは、リザーブタンク内に、スクリュー形状の攪拌手段を備える。
【0023】
上記構成において、攪拌手段は、リザーブタンク内に格納されている溶解した接着材を攪拌するためのものであり、これによって、リザーブタンク内の接着剤を均一にして接着剤溜に送り出すことができる。
【0024】
上記構成において、好ましくは、接着剤塗布装置は、前記リザーブタンクの近傍に配置された第2の電磁誘導用加熱コイルと、前記第2の電磁誘導用加熱コイルに高周波電流を供給する第2の電流供給装置とをさらに備え、前記リザーブタンクは、前記電磁誘導用加熱コイルによって発生される高周波磁束による渦電流のジュール熱により発熱する発熱部材で構成され、前記第2の電流供給装置により前記第2の電磁誘導用加熱コイルに電流を供給することによって前記リザーブタンクを加熱する。
【0025】
上記構成によれば、リザーブタンクを第2の電磁誘導用加熱コイルにより、直接加熱することができるため、糊を補給した場合であっても立ち上がりを早くすることができる。
【0026】
好ましくは、前記攪拌手段の内部に配置された第3の電磁誘導用加熱コイルと、前記前記第3の電磁誘導用加熱コイルに高周波電流を供給する第3の電流供給装置とをさらに備え、前記攪拌手段は、前記電磁誘導用加熱コイルによって発生される高周波磁束による渦電流のジュール熱により発熱する発熱部材で構成され、前記第3の電流供給装置により前記第3の電磁誘導用加熱コイルに電流を供給することによって前記攪拌手段を加熱する。
【0027】
上記構成において、攪拌手段の内部には、第3の電磁誘導用加熱コイルが格納されているため、この加熱コイルに高周波電流を流すことにより、その周囲に存在する攪拌手段に渦電流が流れ、攪拌手段自体が電気抵抗体となり発熱する。したがって、リザーブタンク内の接着材をより短期間に溶解させることができるとともに、スクリュー状の攪拌手段により攪拌することによって、その周りには、溶解していない接着剤が配置することにより、接着剤を効率よく溶解することができる。
【0028】
好ましくは、前記接着剤供給経路の近傍に配置された第4の電磁誘導用加熱コイルと、前記前記第4の電磁誘導用加熱コイルに高周波電流を供給する第4の電流供給装置とをさらに備え、前記接着剤供給経路の少なくとも一部は、前記電磁誘導用加熱コイル(30)によって発生される高周波磁束による渦電流のジュール熱により発熱する発熱部材で構成され、前記第4の電流供給装置により前記第4の電磁誘導用加熱コイルに電流を供給することによって前記接着剤供給経路を加熱する。
【0029】
上記構成において、第4の電磁誘導用加熱コイルに高周波電流を流すことにより、磁性体で構成された接着剤供給経路に渦電流が流れ、接着剤供給経路自体が電気抵抗体となって発熱する。したがって、上記構成によれば、リザーブタンク内で溶解された接着剤を固化することなく接着剤溜に供給することができる。
【0030】
好ましくは、前記第2及び第3及び第4の電磁誘導用加熱コイルの少なくとも1つの近傍又は内部にコアを配置する。
【0031】
上記構成によれば、第2及び第3及び第4の電磁誘導用加熱コイルの近傍又は内部にコアを配置することにより加熱の対象と反対側に生ずる磁束を収束させることができ、その結果誘導加熱効率を向上させることができる。
【0032】
好ましくは、前記接着剤供給経路の少なくとも部分的に蛇行する。
【0033】
上記構成によれば、第4の電磁誘導用加熱コイルにより加熱されている接着剤供給経路と接着材との接触面積を大きくすることができ、接着材を安定して溶解することができる。
【0034】
好ましくは、接着剤塗布装置は、前記ローラを移動させる移動手段をさらに備え、前記移動手段によって前記ローラを移動させることにより所定位置に固定された前記用紙束の背面に接着剤を塗布する。
【0035】
接着剤溜内のローラは所定の位置に固定された状態とし、用紙束をクランパしたクランパユニットが移動することにより用紙束の背面に接着剤を塗布すると、用紙束はその移動方向に幅があるため、移動のストロークが大きくなり、装置サイズが大きくなる。そして、これらの製本装置では、ローラや接着剤溜のサイズを大きくせざるを得なかったため、ローラを移動させるとさらに装置サイズを大きくするという問題があった。上記構成においては、ローラを電磁誘導加熱することにより小さく構成することが可能であるため、ローラを用紙束に対して移動させることにより、用紙の幅の範囲で移動させればよく、ストロークを短くすることができ、装置全体を小型化することができる。
【0036】
好ましくは、前記移動手段は、前記ローラと前記接着剤溜を含む塗布ユニットを移動させる。
【0037】
上記構成によれば、接着剤溜のローラが一体となって移動するため、ローラからの接着剤がたれ落ちても装置を汚すことがない。
【0038】
好ましくは、前記塗布ユニットは、前記第1の電磁誘導用加熱コイルを含まない。
【0039】
上記構成によれば、電磁誘導用加熱コイルをのぞいた容器全体が移動する構成となり、配線処理などの機構を容易にすることができる。また、用紙束の一端にローラが接触している間は、ローラは加熱されていないので、塗布後に接着剤を固化する時間を短縮することとができるとともに、用紙を焦がしたりするおそれもない。
【0040】
なお、上記各構成において、発熱部材の材質としては、発熱速度を考慮して、鉄、ニッケル、鉄−ニッケル合金、ニッケル−コバルト合金、磁性ステンレスなどの材料を用いることが最も好ましく、また、体積抵抗率が5〜150Ω・m、で、真空に対する磁気透磁率である透磁率μ0が10以上の材料を用いることがさらに好ましい。アルミニウム、銅、真鍮などの体積抵抗率が低い金属に対しては、メッキなどの薄膜状にして使用することが可能である。
【0041】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態に係る製本装置について、図面を参照しながら説明する。
【0042】
図1は、本発明の第1実施形態にかかる製本装置の要部構成図である。本製本装置1は、ホットメルトタイプの接着剤10を収納した接着剤溜12と、補給する接着材を収納するリザーブタンク24と、リザーブタンクと接着剤溜を接続する接着剤供給部18とから構成される。接着剤溜12には、その内部に収納されている接着剤に少なくとも一部が浸かるようにシャフト16により軸支され、シャフトに連結するモータ63によってシャフトを中心として回転可能なローラ14が設けられている。
【0043】
ローラ14のシャフト16の延長線上には、第1の加熱コイル20が設けられている。ローラ14は、全体として空洞状に構成されるように、鉄製のカップ状部材14bと、第1の加熱コイルに対向する側の側壁を構成するガラスエポキシ製の板状部14aで構成されている。板状部14aは、カップ状部材14bの内部に接着剤10が侵入しないように、カップ状部材14bの開口を完全にシールしている。なお、カップ状部材14bは、鉄のほか、ニッケル、鉄−ニッケル合金などの体積抵抗率が5〜150Ω・m、かつ、透磁率が10以上の材料で構成することもできる。
【0044】
第1の加熱コイル20は、図示しない電流供給装置から高周波電流の供給を受けることができるようになっている。第1の加熱コイル20に高周波電流が流れると、その周りに磁束が発生する。第1の加熱コイル20は発生した磁束を収束させるために、図3に示すようなフェライトコア22を有している。第1の加熱コイル20は、コイル束20aの周りに直交するU字型のフェライト20bを設けたものであり、そのフェライト20bの交差部分からコイルの内部へ延伸する棒状部のフェライト20cを備えている。
【0045】
第1の加熱コイルによって発生した磁束は、ローラ14に渦電流を生じさせる。ローラ14は、内側に渦電流が流れることにより、そのローラ自体が電気抵抗体となり、第1の加熱コイルに流れた電流量に応じて発熱する。上述のようにローラは磁性体である鉄製のカップ状部材14bと非磁性体である板状部14aで構成されているため、カップ状部材14bの壁面に沿って渦電流が流れるようになっている。したがって、ローラ14全体にわたって一様に発熱する。
【0046】
本実施形態にかかる製本装置は、第1の加熱コイルによって、ローラを電磁誘導加熱により直接的に加熱するものであり、非加熱部位であるローラの断面積を小さくすることによって電磁誘導の効率を上げることができる。すなわち、ローラの断面積を小さくすることができ、装置時短の総体積を小さくすることができるとともに、加熱時間を短縮することができる。
【0047】
接着剤溜12は、その大部分が鉄製であるが、第1の加熱コイル20が設けられている側の側壁12aは、上記第1の加熱コイルから生じる磁束を妨げないように非磁性体であるガラスエポキシで構成されている。側壁12aは、非磁性体で構成されていればその材質は特に問われない。接着剤溜12内の接着剤10は、ローラ14によって加熱され、ローラの周囲から溶解し始める。
【0048】
接着剤10がある程度まで溶解し、ローラ14がシャフト16を中心として回転できるようになると、後述するように、クランパにより固定された用紙束の揃えられた下側縁に沿ってローラ14が移動し、接着剤10を塗布する。
【0049】
図2は、ローラの変形例である。このタイプのローラ114は、3つの部材から構成されている。すなわち、鉄製の筒状部材114bと、ローラの電磁誘導用加熱コイル20から遠い側の側面と軸16との嵌合部分を形成する底部材114cと、ローラ114の電磁誘導用加熱コイル20側の側面を形成する非磁性体の板状部114aで構成されている。底部材は、フェライトなど高透磁率を有し渦電流が流れにくい材料で構成されている。板状部114a及び底部材114cは、筒状部材114bの内部に接着剤が侵入しないように、筒状部材14bの開口孔を完全にシールしている。このように構成することにより、渦電流は、接着材と直接接触する筒状部材114bにおいて流れることとなり、筒状部材114bの発熱効率を向上させることができる。
【0050】
リザーブタンク24は、接着剤溜12に収納されている接着剤10の量が少なくなったときに供給する接着材をあらかじめ溶解させた状態で収納しておくためのものである。リザーブタンク24は鉄製の容器で構成されており、その近傍に2つの第2加熱コイル40を有している。
【0051】
第2の加熱コイル40は、図示しない電流供給装置から高周波電流の供給を受けることができるようになっている。第2の加熱コイル40に高周波電流が流れると、その周りに磁束が発生する。第2の加熱コイル40は発生した磁束を収束させるために、図4に示すようなフェライトコア42を有している。第2の加熱コイル40は、コイル束40aの周りにそれぞれ90度の角度を持って配置されたコ字型のフェライト40bを4箇所に設けた構造を有している。
【0052】
第2の加熱コイルによって発生した磁束は、リザーブタンク24に渦電流を生じさせる。リザーブタンク24は、内側に渦電流が流れることにより、それ自体が電気抵抗体となり、第2の加熱コイルに流れた電流量に応じて発熱し、収納されている接着材を溶解する。
【0053】
リザーブタンク24には、収納されている接着材を攪拌するためのスクリュー26が設けられている。スクリュー26は、細長い円筒状の鉄製の部材であってその周囲に渦巻き状に配置された突状部28を備えており、長手方向軸を中心として回転することによって、周囲に存在する接着材を突状部28によってかき出して攪拌する。
【0054】
スクリュー26は、空洞状に構成されており、その内部に第3の加熱コイル50を備える。第3の加熱コイルは、図示しない電流供給装置から高周波電流の供給を受けることができるようになっている。第3の加熱コイルに電流が流れると、磁性体で構成されているスクリューに渦電流が生じ、スクリュー26自体を加熱する。発熱したスクリュー26の周囲に存在する接着剤は、スクリューの熱を受けて溶解する。
【0055】
接着剤溜12とリザーブタンク24との間には、接着剤供給部18が設けられている。接着剤供給部18は、蛇行するように構成された鉄製の筒で構成されており、中間にギアポンプ34を備える。リザーブタンク24に収納されている接着剤は、ギアポンプが駆動することにより、接着剤溜に送られるようになっている。
【0056】
接着剤供給部18の近傍には、第4の加熱コイル30を備える。第4の加熱コイル30は、図示しない電流供給装置から高周波電流の供給を受けることができるようになっている。第4の加熱コイルに電流が流れると、磁性体で構成されている接着剤供給部18に渦電流が生じ、接着剤供給部18自体を加熱する。発熱した接着剤供給部に含まれる接着剤は、その熱を受けて溶解する。第4の加熱コイル50は、発生した磁束を収束させるために、フェライトコア32を有しており、図4に示すようにコ字型のフェライトコアを4つ備えている
【0057】
次に、本実施形態にかかる製本装置の製本工程について説明する。図5に本実施形態にかかる製本装置によって行われる製本工程の概要を示す説明図を示す。
【0058】
まず、図5(a)に示すように、製本後に背となるように揃えられた用紙束54の一側縁を下向きにしてセットする。このとき、ベース部材52の上に表紙58をあらかじめセットしておき、その上に用紙束54を製本したいように確認しながらクランパ56を締め、用紙束を固定させる。このときベース部材52は、後述する図6(a)のように閉じられた状態となっており、その上部に用紙束54の一側縁を揃えるようにすればよい。用紙を固定した後、製本装置がスタンバイ状態となって塗布ローラ回転モータが作動し、接着剤溜12上のローラ14が矢印81で示すように回転していることを条件として以下の製本工程がスタートする。
【0059】
製本工程がスタートすると、図5(b)に示すように、クランパ56は図示しないクランパUP−DOWNモータによって用紙束54を固定したまま矢印80で示すように上方へ移動する。次いで、図5(c)に示すように、用紙束54の下方端とベース部材52との間に接着剤溜12が通過できる程度にクランパ56が上昇すると、接着剤溜12は、図示しない塗布手段スライドモータにより回転しているローラ14が用紙束54の下方端に接触するように、矢印82に示すように往復移動し、接着剤溜12内に収納している接着材を塗布する。このとき、接着剤溜12に近傍に設けられている第1の加熱コイルは移動しないようにすることによって、第1の加熱コイルへの配線処理を容易にすることができる。このように往復運動とすることにより、用紙束下部の接着部と接着剤溜の間の接着剤の糸引きを切断することができる。また,好ましくは、用紙束の厚さ、接着剤の粘度などの条件に応じて塗布ローラと用紙束下端との間隔や塗布ローラの回転方向を調節できるように可変としておくことが好ましい。さらに、塗布ローラと用紙束下端との間隔や塗布ローラの回転方向は、接着剤溜の移動方向に応じて変更することができるようにしてもよい。
【0060】
図5(d)に示すように、接着剤溜12が用紙束54の下方を往復し、元の位置まで戻ると、矢印83に示すようにクランパ56は下がりはじめ、用紙束54を表紙58に接着する。図5(e)は、次の図6において詳細に説明するように、用紙束54が表紙83に接着した後に用紙束54をベース部材52の隙間に入れ、左右方向から締めつけてらている状態を示している。
【0061】
図6は図5(e)工程の概要を示す説明図である。図6(a)に示すように、下方端に接着剤が塗布された用紙束54は、クランパ56が下がることによって表紙58に接着する。ベース部材は、図6に示すように2つのL字型の部材52a,52bで構成されており、これが互いに噛み合うように重なって配置されている。
【0062】
用紙束54が表紙58に接着すると、ベース部材の2つの部材52a,52bは、図示しないそれぞれのベース部材スライドモータによって、それぞれ矢印84,85で示すように、互いに離れるようにスライドして、隙間59を形成する。隙間59の幅をどれぐらいにするかについては、クランパ56によって、用紙束54の厚みがわかっているため、これを信号として取り出して演算決定してもよいし、はじめは最大限までスライドしておいて、次に説明する図6(c)の状態で、互いに閉じる方向にスライドするようにしてもよい。ただし、隙間59は用紙束54の厚みよりも大きい幅であることが必要である。このときに形成される隙間59は、部材52bによって、底が形成されており、用紙の下端をこれによって規定することができる様になっている。
【0063】
隙間59が形成されると、ベース部材52は上方に移動し、それぞれの部材52a,52bが矢印84a,84bに示すように移動して、隙間59に用紙束54を挟むように締めつめる。このように用紙束54を挟むことによって、接着を完全にすることができるとともに、製本後の厚みを薄くすることができる。なお、このとき表紙58は、ベース部材58の隙間に沿って、図のように折り曲げられる。
【0064】
所定の期間が経過すると用紙束54と表紙58は完全に接着がなされるので、クランパ56は矢印90に示すように用紙束の固定を開放する。また、ベース部材52も互いの部材をそれぞれ矢印87,88で示すように開くことにより、接着された製本は矢印89で示されるように落下する。
【0065】
上記の製本工程を続けていくと、接着剤溜内の接着剤10が減少し、適正な製本工程が困難になるため、リザーブタンクから接着材の供給を必要とする。本実施形態の製本装置は、このためのセンサを有しており、自動的に接着材を供給する。
【0066】
図7は本実施形態の製本装置の制御系を示すブロック図である。
【0067】
CPU60は、すべてのセンサーからの情報を受信し、処理演算することによってすべてのモータなどの駆動のタイミングの制御を行なうものである。ROM61は、CPUの制御に用いられるプログラムやデータなどを格納する読み出し専用の記憶装置である。RAM62は、CPU60の演算領域として用いられる書き換え可能な記憶装置である。
【0068】
本製本装置には、図1及び図7に示すように次の熱電対36〜48が設けられており、接着材の液量と温度とを後述するように所定期間ごとに検出している。
接着剤溜12には、第1及び第2の熱電対36,38が設けられており、接着剤溜12内の接着剤量と接着剤の温度を測定する。接着剤供給部18には、第3の熱電対44が設けられており、接着剤供給部内の接着材の温度を測定する。リザーブタンク24には、第4及び第5の熱電対46,48が設けられており、リザーブタンク内の接着材の液量と接着剤の温度を測定する。これらの熱電対によって測定された情報はすべて一定期間ごとにCPU60に送信される。
【0069】
製本装置には、図7に示すように、次の停止位置センサ71〜75が設けられている。第1の停止位置センサ71は、図5において説明したように製本工程において移動する接着剤溜12の位置を検出するためのセンサである。第2の停止位置センサ72は、クランパの上下方向への移動時にその位置を検出するためのセンサである。第3及び第4の停止位置センサ73は、図6において説明したように、ベース部材52a,52bのスライド位置を検出するためのセンサである。第5の停止位置センサは、ベース部材52を上下移動させる場合のその位置を検出するためのセンサである。これらのセンサによって検出された各部材の位置情報は、すべて一定期間ごとにCPU60に送信される。
【0070】
1つの高周波電流供給源51は、CPUからの制御を受けて、適正なタイミングで第1〜第4の加熱コイル20,30,40,50それぞれに高周波電流を供給する。
【0071】
接着剤の温度を測定する熱電対から受信した情報をもとにCPU60は、接着材を170℃プラスマイナス5℃の範囲内に保つように、高周波電流供給源を制御し、第1〜第4の加熱コイル20,30,40,50への電流供給のタイミングを制御する。この温度範囲に制御するのは、165℃以下だと、接着材の粘性が高く適正な製本工程が行えないためであり、180度を越えると接着剤がこげるおそれがあるためである。
【0072】
図8は、第1及び第2の熱電対36,38の位置関係を示す図である。接着剤溜12に設けられている2つの熱電対は一方が接着剤中に、一方が接着剤の液面より上方に位置するように設けられている。接着剤が十分に残っている間は、熱電対36の測定値と第2の熱電対38の測定値は大きく離れている。製本が進んで、第1の熱電対36が接着剤の液面よりも上にくると、第1の熱電対36の測定値が第2の熱電対38の測定値と近似してくる。そして、あらかじめROM61に記憶されている所定の範囲より小さくなると、CPUは接着剤10の残量が少なくなったと判断し、ギアポンプ34を駆動させ、接着材の供給をおこなう。
【0073】
図9は、熱電対の代わりに光センサを用いて接着材の液面制御を行う場合の説明図である。この変形例では、光センサ39aが接着剤の液面より上になるように設けられており常時赤外線などを放出している。反射部材39bは光センサ39aの放出光に対向する位置に設けられており、接着剤の残量が十分の場合は、接着剤の液面下に隠れるように配置され発光された赤外光は接着剤の液面にて乱反射して拡散する。
【0074】
製本が進み接着材の残量が減少して、図10に示すように反射部材39bが接着剤の液面より上に現れた場合は、光センサ39aからの放出光が反射部材39bに反射して、光センサに入射する。すると、光センサ39aは、接着剤残量が残り少ないことを検知し、その信号をCPU60に送信する。
【0075】
次に、CPUの装置全体の制御のシーケンスを説明する。図11は、CPUの処理シーケンスを示す図である。図11に示すようにCPUは、所定期間ごとに、熱電対から送信される信号をもとに液面検出(ステップ1)と液温検出(ステップ2)を繰り返し行なう。
【0076】
図12は液面検出処理のフロー図である。まず所定期間ごとに、液面上の熱電対38,48の温度t1を検出し、それがそれぞれ対になる液面上の熱電対38,48の温度t2に近似しているかどうかを判断する(ステップ)11。熱電対38,48の温度がそれぞれ対になる接着剤の温度を測定する熱電対36,46の温度t2の近似値でない場合は、液残量が十分であるとして、次の液温検出(ステップ2)へ移行する。液面上の熱電対38,48の温度がそれぞれ対になる接着材の温度t2の近似値である場合、液残量が不足していると判断し、リザーブタンク24に接着剤が十分に残っており、接着材を距給できるかどうかについて判断する(ステップ13)。リザーブタンクが接着材を供給できるときは、接着材を供給するためのギアポンプ34を駆動させる(ステップ14)。一方、リザーブタンクが接着材を供給できないときは、警告メッセージを表示し(ステップ15)、利用者に対し、リザーブタンクへペレット状の接着剤を供給するように促す。
【0077】
図13に液温検出処理のフロー図を示す。所定期間ごとに接着剤の温度を測定する熱電対36,44,46の温度t2を測定しそれぞれの熱電対の測定値が165℃以上175℃以下であるかどうかを測定する(ステップ21)。すべての熱電対の測定値がこの範囲内にあった場合は、適正な温度であるとして、液面検出処理に移行する。
【0078】
いずれか1つの熱電対の測定値がこの温度範囲になかった場合は、その熱電対の測定値が165℃よりも高いかどうかについて判断する(ステップ23)。165℃よりも低い場合は、接着材の温度が適性値よりも低いと判断して、その熱電対に対応する加熱コイルに供給する高周波電流の値を大きくする(ステップ24)。一方、165℃よりも高い場合は、接着材の温度が適性値よりも高いと判断して、その熱電対に対応する過熱コイルに供給する高周波電流の値を小さくする(ステップ25)。
【0079】
図14に本発明の第2実施形態にかかる製本装置の要部構成図を示す。本製本装置は、ホットメルトタイプの接着剤10を収納した接着剤溜12と、補給する接着材を収納するリザーブタンク24と、リザーブタンクと接着剤溜を接続する接着剤供給部18とから構成される。接着剤溜12には、その内部に収納されている接着剤に少なくとも一部が浸かるようにシャフト16により軸支され、シャフトに連結するモータ63によってシャフトを中心として回転可能なローラ14が設けられている。
【0080】
ローラ14のシャフト16の延長線上には、加熱コイル20が設けられている。第1の加熱コイル20は、図示しない電流供給装置から高周波電流の供給を受けることができるようになっている。第1の加熱コイル20に高周波電流が流れると、その周りに磁束が発生する。加熱コイルによって発生した磁束は、ローラ14に渦電流を生じさせる。ローラ14は、内側に渦電流が流れることにより、そのローラ自体が電気抵抗体となり、加熱コイルに流れた電流量に応じて発熱する。
【0081】
接着剤溜の側方近傍には、リザーブタンク24が設けられている。リザーブタンク24は、高さが低い扁平形状をしており、底面積が大きくなるように構成されている。リザーブタンクと接着剤溜12とは、接着剤供給部18によって連結されている。接着剤供給部は、リザーブタンクの底面と一体的に構成された扁平形状を有しており、その内部に接着材を流すための接着剤溜12に通じる透孔が設けられている。また、透孔の途中にはギアポンプ34が設けられており、透孔を通して接着剤溜に接着材を供給することができる。すなわち、接着剤溜内の接着材のが少なくなると、ギアポンプ34が駆動してリザーブタンク内の接着材を接着剤溜12に送り込む。
【0082】
リザーブタンク24及び接着剤供給部18等を含むユニットは、それぞれ鉄等の磁性体で構成されている。これらのユニットの下方には、加熱コイル30が設けられている。この加熱コイル30は、フェライトコア32を有し、発生した磁束を収束させることができる。また、加熱コイル30は、図示しない電流供給装置から高周波電流の供給を受けることができるようになっている。上記ユニットは、扁平に構成されているため、加熱コイル30に高周波電流が流れると、加熱コイル30によって発生される高周波磁束によって、上記ユニット全体に渦電流が流れ、そのジュール熱によりユニット全体が発熱するように構成されている。
【0083】
このように構成することにより、配線処理が必要な加熱コイル20,30を固定位置とし、上記ユニット(接着剤溜12、リザーブタンク24、接着剤供給部34のみをスライドさせて操作することが可能となる。よって、装置全体の配線処理を容易にすることができる。
【0084】
以上説明したように、本製本装置は、ローラの近傍に設けられた加熱用コイルによってローラに渦電流を発生させ、ローラを直接加熱するため、スタンバイまでの期間を短くすることができ、接着剤の温度の制御も電流を調整するのみで容易に行なうことができる。また、加熱コイルと発熱体であるローラとが非接触であるので、製本工程においてローラを移動させる場合に配線処理が容易となる。
【0085】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態にかかる製本装置の要部構成図である。
【図2】 ローラの変形例の構成を示す図である。
【図3】 第1の加熱コイルの構成を示す図である。
【図4】 第2の加熱コイルの構成を示す図である。
【図5】 本実施形態にかかる製本装置によって行われる製本工程の概要を示す説明図である。
【図6】 図5(e)工程の概要を示す説明図である。
【図7】 本実施形態の製本装置の制御系を示すブロック図である。
【図8】 第1及び第2の熱電対36,38の位置関係を説明する説明図である。
【図9】 熱電対の代わりに光センサを用いて接着材の液面制御を行う場合の説明図である。
【図10】 図9において接着剤の残量が少なくなった状態を示す図である。
【図11】 CPUの処理シーケンスを示す図である。
【図12】 液面検出処理のフロー図である。
【図13】 液温検出処理のフロー図である。
【図14】 本発明の第2実施形態にかかる製本装置の要部構成図である。
【符号の説明】
1 製本装置
10 接着剤
12 接着剤溜
12a 側壁
14 ローラ
16 シャフト
18 接着剤供給部
20 第1の加熱コイル
22,32,42 フェライトコア
24 リザーブタンク
26 スクリュー
28 突状部
30 第4の加熱コイル
34 ギアポンプ
40 第2の加熱コイル
50 第3の加熱コイル
52 ベース部材
54 用紙束
56 クランパ
58 表紙
Claims (16)
- 接着剤溜(12)内に収納されている接着剤(10)に一部を浸して配置され、回転しながら前記接着剤溜(12)内の熱溶解させた接着剤(10)を用紙束(54)の揃えられた一側縁に沿って塗布するローラ(14)を備えた接着剤塗布装置において、
前記ローラ(14)の近傍に配置された電磁誘導用加熱コイル(20)と、
前記電磁誘導用加熱コイル(20)に高周波電流を供給する電流供給装置(51)とを備え、
前記ローラ(14)は、前記電磁誘導用加熱コイル(20)によって発生される高周波磁束による渦電流のジュール熱により発熱する発熱部材で構成され、
前記電流供給装置(51)により前記電磁誘導用加熱コイル(20)に電流を供給することによって前記ローラ(14)を発熱させ、前記ローラ(14)により前記接着剤溜(12)内に収納されている接着剤(10)を溶解することを特徴とする接着剤塗布装置。 - 前記電磁誘導用加熱コイル(20)は、前記ローラの回転軸(16)に方向に配置され、
前記ローラ(14)は、空洞状に構成されており、前記電磁誘導用加熱コイル(20)が配置されている側の側面が非磁性体(14a)で構成されていることを特徴とする請求項1記載の接着剤塗布装置。 - 前記電磁誘導用加熱コイル(20)の近傍にコア(22)を配置したことを特徴とする請求項1または2記載の接着剤塗布装置。
- さらに接着剤補給用のリザーブタンク(24)を備えたことを特徴とする請求項1から3いずれか1つに記載の接着剤塗布装置。
- 前記接着剤溜(12)に収納される接着剤(10)の量を検出する接着剤検出手段(36,38)と前記リザーブタンク(24)と前記接着剤溜(12)とを接続する接着剤供給経路(18)の間に前記リザーブタンク(24)内の接着剤を前記接着剤溜(12)に補給する補給手段(34)と、
前記接着剤検出手段(36,38)からの信号を受信し、前記補給手段(34)を駆動させて接着剤の補給量を適性に保つ補給制御手段(60)とをさらに備えたことを特徴とする請求項4記載の接着剤塗布装置。 - 前記リザーブタンク(24)内に、スクリュー形状の攪拌手段(26)を備えたことを特徴とする請求項4又は5記載の接着剤塗布装置。
- 前記リザーブタンク(24)の近傍に配置された第2の電磁誘導用加熱コイル(40)と、
前記第2の電磁誘導用加熱コイル(40)に高周波電流を供給する第2の電流供給装置(51)とをさらに備え、
前記リザーブタンク(24)は、前記電磁誘導用加熱コイル(40)によって発生される高周波磁束による渦電流のジュール熱により発熱する発熱部材で構成され、
前記第2の電流供給装置(51)により前記第2の電磁誘導用加熱コイル(40)に電流を供給することによって前記リザーブタンク(24)を発熱させることを特徴とする請求項4から6いずれか1つに記載の接着剤塗布装置。 - 前記攪拌手段(26)の内部に配置された第3の電磁誘導用加熱コイル(50)と、
前記前記第3の電磁誘導用加熱コイル(50)に高周波電流を供給する第3の電流供給装置(51)とをさらに備え、
前記攪拌手段(26)は、前記電磁誘導用加熱コイル(50)によって発生される高周波磁束による渦電流のジュール熱により発熱する発熱部材でで構成され、
前記第3の電流供給装置(51)により前記第3の電磁誘導用加熱コイル(50)に電流を供給することによって前記攪拌手段(26)を加熱することを特徴とする請求項6に記載の接着剤塗布装置。 - 前記接着剤供給経路(18)の近傍に配置された第4の電磁誘導用加熱コイル(30)と、
前記前記第4の電磁誘導用加熱コイル(30)に高周波電流を供給する第4の電流供給装置(51)とをさらに備え、
前記接着剤供給経路(18)の少なくとも一部は、前記電磁誘導用加熱コイル(30)によって発生される高周波磁束による渦電流のジュール熱により発熱する発熱部材で構成され、
前記第4の電流供給装置(30)により前記第4の電磁誘導用加熱コイル(30)に電流を供給することによって前記接着剤供給経路(18)を発熱させることを特徴とする請求項4から8のいずれか1つに記載の接着剤塗布装置。 - 前記第2及び第3及び第4の電磁誘導用加熱コイル(30,40,50)の少なくとも1つの近傍にコア(32,42)を配置したことを特徴とする請求項4から9いずれか記載の接着剤塗布装置。
- 前記第2及び第3及び第4の電磁誘導用加熱コイル(30,40,50)の少なくとも1つの内部にコアを配置したことを特徴とする請求項4から9いずれか記載の接着剤塗布装置。
- 前記接着剤供給経路(18)は、少なくとも部分的に蛇行していることを特徴とする請求項9に記載の接着剤塗布装置。
- 前記ローラ(14)を移動させる移動手段(64)をさらに備え、
前記移動手段(64)によって前記ローラ(14)を移動させることにより所定位置に固定された前記用紙束(54)の背面に接着剤(10)を塗布することを特徴とする請求項1から12いずれか1つに記載の接着剤塗布装置。 - 前記移動手段(64)は、前記ローラ(14)と前記接着剤溜(12)を含む塗布ユニットを移動させることを特徴とする請求項13記載の接着剤塗布装置。
- 前記塗布ユニットは、前記第1の電磁誘導用加熱コイル(20)を含まないことを特徴とする請求項14記載の接着剤塗布装置。
- 前記発熱部材は、体積抵抗率が5〜150Ω・m、かつ、透磁率が10以上の材料で構成されることを特徴とする請求項1、7、8及び9いずれか1つに記載の接着剤塗布装置。
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