JP4814773B2 - 紙葉類断裁装置及びこれを備えたシート取扱い装置並びに画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、紙載台上に保持された紙葉束を断裁する断裁装置に係わり、例えば画像形成装置などで画像形成されたシートを束状に部揃えし、これを予め設定された切断線で断裁する断裁装置の改良に関する。

一般にこの種の断裁装置は、束状に集積した紙葉束を紙載台上にセットしてその所定個所を断裁する装置として広く使用されている。例えばプリンタ装置などから搬出されるシートを束状に部揃えして製本綴じし、この製本綴じされた紙葉束の周縁を断裁揃えするトリミング装置、或いは画像形成装置からのシートを１／２、１／４などに半裁するカッティング装置として知られている。

従来、このような断裁装置としては例えば特許文献１に開示されているようにテーブル上に１枚のシートをセットしてこれを切断する断裁装置と、例えば特許文献２に開示されているように多数枚のシートを束状にセットして一度に断裁する断裁装置が知られている。そして切断の方法としては特許文献１のようにシートの一端から他端に移動する断裁刃で切断する場合と、特許文献２のように束状のシートの上方から平刃状の断裁刃（ギロチン刃）が下降する際に断裁するものがそれぞれ知られている。

上記特許文献１のようにシートの一端から他端に１枚の断裁刃を走行させて切断する機構にあっては、これで多数枚のシート束を一度に断裁すると断裁刃に及ぶ剪断力が大きくなり、これに勝る力で断裁刃を走行させると蛇行する。このため従来は１枚のシートを切断する場合にこのような機構を採用している。

また、上記特許文献２のように多数枚のシート束をその厚さ方向に上下動する断裁刃で一度に断裁する場合には、断裁に要する剪断エネルギーを大きくする必要がある。これは断裁刃を高速で勢いよく下降させることによってシート束に撃力を与える必要があり、装置を堅牢で大型に構成する。このため従来はシート束の枚数が大きい場合、或いは断裁しづらい材質のシートを断裁する場合にこのような機構を採用している。
特開平１０−１３８１９４号公報 特開２００３−７１７８０号公報

上述のように、複数枚の紙葉類を束状に積載してこれを断裁する場合に、従来は１枚の回転刃で複数の紙葉を同時に切断しながら切断線に沿って移動する機構を採用するか、或いは紙面の上方からギロチン刃（斧状平刃；以下同様）を勢いよく降下させてその撃力で複数枚のシート束を同時に断裁している。このような従来の機構にあっては次の問題がある。

まず前者の１枚の回転刃を切断線に沿って移動しながら複数枚の紙葉を同時に断裁する場合には移動速度を低速にすることによって断裁のための単位時間当たりの仕事量を軽減することが出来る特徴がある。その反面、１枚の断裁刃に複数の紙葉を同時に断裁する剪断力が１枚の断裁刃に局部的に作用するために切断線に沿って直線的に移動することが出来ず蛇行することがある。つまり断裁刃の刃面には同時に剪断する複数の紙葉全ての剪断力が刃面に作用するため、断裁刃を切断線に沿って直線的に移動することが困難となる。例えば薄板状の断裁刃が剪断力によって歪曲した場合には切断面が不揃いとなって切断品位が劣る問題がある。従って１枚の断裁刃を切断線に沿って走行させながら断裁する場合にも紙葉束を堅固に押圧保持し、同時に断裁刃がガタつかないように強固に保持しながら切断線方向に移動させなければならない。

また、後者のギロチン刃で複数枚の紙葉束を同時に切断する場合には、非常に大きな剪断力を必要とする。単純に比較すると一枚の紙葉をスライス状にカットする剪断力に対して、５０枚の紙葉を同時にカットする場合には５０倍以上の剪断力を必要とする。このため紙面上方からギロチン刃を勢いよく降下させ、その撃力で複数の紙葉を同時断裁している。従って複数枚の紙葉を同時にカットする切断刃は強固で刃落ちしないように構成しなければならず、高価であり刃先の消耗などランニングコストも高くなる。

このように従来の断裁装置で複数の紙葉を断裁する場合には上述のように断裁刃を強固で堅牢に構成するのと同時に断裁刃を保持する装置フレームも、またこれを駆動する駆動モータも大型で堅牢に構成する必要がある。同様に断裁する紙葉類は大きな剪断力を受けるため紙載台などに強固に保持しなければならない。例えば前掲特許文献２の装置は紙葉束を油圧シリンダで押圧保持するなど大型装置を用いて紙葉束を断裁位置に保持している。

このように従来の装置は、切断刃は堅牢であり、これを切断のため駆動する装置は大型となり、更に紙葉束を押圧保持するプレス装置も堅牢で大型となる欠点がある。このため装置は大型で高価となり、そのランニングコストも高くなる問題があった。

そこで本発明者は紙載台に保持した複数の紙葉束を切断線に沿って移動する複数の断裁刃で最上紙から徐々に下層紙を断裁することによって個々の断裁刃に作用する剪断力を小さくすることが出来る。これにより複数の断裁刃を所定の切断線に沿って直線状に安定して走行させることができ、簡潔な装置構成で品位の良い断裁面が得られるとの着想に至った。

本発明は紙載台上に載置された紙葉束を切断線に沿って断裁する断裁装置を小型コンパクトで安価に製造することが可能な紙葉類断裁装置の提供をその主な課題としている。
また、本発明は紙葉束の断裁に要する断裁刃とその駆動機構及び紙葉束を押圧保持するプレス機構を至って簡単な構造で構成することが可能な紙葉類断裁装置の提供をその課題としている。

上記課題を達成するため本発明は以下の構成を採用する。束状の紙葉類を所定の切断線
Ｘに沿って断裁する装置であって、紙葉束Ｐを支持する紙載台１５と、上記紙載台１５の切断位置に紙葉束Ｐを押圧保持するプレス手段２０と、紙載台１５上の紙葉束Ｐの一端から他端に切断線Ｘに沿って移動する断裁刃保持手段２６と、上記断裁刃保持手段２６に配置された複数の断裁刃２５と、上記断裁刃保持手段２６を上記切断線Ｘに沿って移動する駆動手段ＭＬとを備える。そして上記複数の断裁刃は直径が異なる円板状回転刃で切断線方向に切込み深さが深くなるように配列し、最大直径の断裁刃の刃先を上記紙載台に設けた刃受部材と係合させるように配置する。

上記断裁刃２５を例えば円形状の円板刃で構成し、この円板刃は上記断裁刃保持手段２６に回動自在に固定する。これによって断裁刃２５は回転しながら切断線Ｘに沿って移動する過程で紙葉束を断裁することとなる。

上記断裁刃保持手段２６の移動に伴う上記複数の断裁刃２５の切り込み深さは上記紙載台１５上の紙葉束Ｐの最大許容断裁厚さに設定する。

上記断裁刃保持手段２６は上記紙載台１５上の紙葉束Ｐの切断線Ｘに沿ってループ状に旋回するベルト、チェーンなどの可撓性無端帯で構成する。

上記断裁刃保持手段２６は板状のスライド部材２６ｙで構成され、このスライド部材２６ｙは上記駆動手段ＭＬによって上記紙載台１５上の紙葉束Ｐの切断線Ｘに沿って往復動するように構成する。

上記紙載台１５には上記切断線Ｘに沿って刃受部材を配置し、この刃受部材は上記複数の断裁刃２５のうち切り込み深さが最大の断裁刃２５の刃先と係合する軟質部材で構成する。

本発明に係わる製本装置は、順次供給されるシートを束状に集積するトレイ手段６２と、上記トレイ手段からのシート束を綴じ合わせる束綴じ手段６５と、上記束綴じ手段で綴じ合わされたシート束を断裁する断裁装置６９とを備える。そして断裁装置を上述の構成で構成する。

本発明に係わる画像形成装置は、順次シート上に画像形成する画像形成手段５３と、上記画像形成手段５３からのシートを束状に部揃えするトレイ手段６２と、上記トレイ手段からのシート束を綴じ合わせる束綴じ手段６５と、上記束綴じ手段で綴じ合わされたシート束を断裁する断裁装置６９とを備える。そして断裁装置は上述の構成で構成する。

本発明は、紙載台に紙葉類を束状に積載保持して予め設定された切断線Ｘに沿って断裁する際に、複数の断裁刃で紙葉束を上層紙から徐々に下層紙を断裁するように各断裁刃の切り込み深さが順次深くなるように構成したものであるから、各断裁刃に作用する剪断力は軽減される。従って断裁刃を比較的簡素に構成することができ、この断裁刃を切断線Ｘに沿って移動させるための駆動手段も間欠に構成することが出来る。例えば１枚目の断裁刃は紙葉束の上層紙を、２枚目の断裁刃は中層紙を、３枚目の断裁刃は下層紙を断裁するなど構成する断裁刃の数に応じて各断裁刃に作用する剪断力は軽減される。

従って各断裁刃は、数枚の紙葉類を切断する剪断力に耐え得る刃先を備えれば良く、従来の紙葉束の全体を同時に切断する刃先構成に比べ構成が容易であっても切断性能及び耐久性が問題となることがない。同時に断裁刃を支持するフレーム構成、モータなどの駆動装置も小型で小容量の装置を採用することが出来る。

また、断裁刃と同様に紙葉類には大きな剪断力が作用しないため、紙葉類を押圧するプレス機構も簡単な構成で、その駆動装置も小型で小容量のモータを採用することが可能であり、上記断裁刃の構成と相俟って装置全体を小型・コンパクトに構成することが出来る。

以下図示の好適な実施の態様に基づいて本発明を詳述する。図１は本発明に係わる紙葉類断裁装置の全体構成を示す斜視図であり、図２および図３はその要部の部分説明図である。図４Ａ乃至図４Ｃはその動作状態の説明図である。

図１に示す紙葉類断裁装置Ａは、装置フレーム１０と、紙葉、プラスチックフィルムなどの束状の紙葉類（以下「紙葉束Ｐ」という）を保持する紙載台１５と、この紙載台１５に紙葉束Ｐを押圧保持するプレス手段２０と、予め設定された切断線Ｘに沿って移動する断裁刃２５とから構成されている。そして断裁刃２５は上記切断線Ｘに沿って所定間隔Ｌｘで複数配置され、切断線Ｘに沿って走行（移動）することによって紙載台上の紙葉束Ｐを切断するように構成されている。以下各構成について説明する。

［装置フレームの構成］
装置フレーム１０は上記紙載台１５と上記断裁刃２５と上記プレス手段２０を支持する適宜の枠体で構成されている。この装置フレーム１０は例えば製本装置などに組み込まれる場合はシート束の搬送機構部に配置され、その装置仕様に応じて適宜の構造で構成される。図示のものは固定フレーム１１と、この固定フレーム１１に支持された可動フレーム１２とから構成されている。固定フレーム１１には紙載台１５が一体的に固定され、可動フレーム１２は紙載台１５に対して上下昇降自在に支持されている。図１に示す構造を説明すると、固定フレーム１１は、紙載台１５を構成する下枠１１ａと、その上方に距離を隔てて略々平行する上枠１１ｂと、この上下枠１１ａ、１１ｂを連結する左右の側枠１１ｃ、１１ｄとの枠組みで構成されている。また上記可動フレーム１２は上記固定フレーム１１の側枠１１ｃ、１１ｄに形成されたガイド溝１１ｅに嵌合保持され紙載台１５に対して上下動自在に支持されている。その上下機構（後述のシフト手段）については後述する。

［紙載台の構成］
紙載台１５は紙葉束Ｐを束状に載置するテーブル部材で構成され、装置フレーム１０に固定されている。この紙載台１５は装置仕様によって水平姿勢又は垂直姿勢或いは所定角度で傾斜した姿勢で構成される。つまり紙載台１５に紙葉類を搬送する搬送経路（後述の製本装置に於ける断裁経路６８）の構成に応じて種々の姿勢で配置され、例えば鉛直姿勢の場合にはこの紙載台１５に紙葉束Ｐを押圧保持するニップ手段と協働して紙葉束Ｐを保持するように構成する。図示のものは水平姿勢で紙葉束Ｐを搬送する搬送経路に配置される。また、製本装置において製本綴じした紙葉束の周縁をトリミングカットする構成にあっては、この紙載台１５に、例えば回転テーブルを設けて天部・地部・小口部を順次断裁するように構成する。

［プレス手段の構成］
上述の紙載台１５には紙葉類を断裁位置に押圧保持するプレス手段２０が配置される。これは後述する断裁刃２５で紙葉束Ｐを断裁する際にその剪断力で紙葉束Ｐが位置ズレしないように保持する為である。その構造は従来から種々の機構が知られ、その一例を図６に基づいて説明する。図６（ａ）に示すプレス手段２０は、前述の可動フレーム１２に加圧スプリング２１を介してプレス部材２２で紙載台上の紙葉束Ｐを押圧保持するようになっている。つまり前記可動フレーム１２に一体形成したブラケット１２ｃ、１２ｄに左右２本の支持ステム２１ａ、２１ｂが嵌合支持され、この支持ステム２１ａ、２１ｂに板状のプレス部材２２が連結固定されている。そしてブラケット１２ｃ、１２ｄとプレス部材２２との間に加圧スプリング２１（図示のものは圧縮スプリング）が嵌装されている。

従って可動フレーム１２を後述するシフト手段で下降すると紙載台上の紙葉束Ｐをプレス部材２２が押圧することとなる。このプレス手段２０の構成は比較的簡素な機構で紙葉束Ｐを弱い力で押圧するように構成され、これを駆動するプレスモータＭＰも小型・小容量の電磁モータで構成されている。これは紙載台１５上の紙葉束を後述する複数の断裁刃で最上シートから徐々に下層シートを断裁するため、紙葉束を単一の断裁刃で断裁する場合に比べ断裁に要する剪断力（剪断エネルギー）が比較的小さいためである。これは例えば３枚の断裁刃で紙葉束Ｐを順次１／３ずつ順次断裁するとその剪断エネルギーは単純に１／３となることから容易に理解できる。

この他プレス手段２０は次の構造で構成しても良い。図６（ｂ）のものはジャッキ構造のプレス手段２０を示し、前記固定フレーム１１に第１揺動レバー２３ａ、２３ｂが回動自在に軸支持され、この第１揺動レバー２３ａ、２３ｂにそれぞれ第２揺動レバー２３ｃ、２３ｄが軸支持され、第２揺動レバー２３ｃ、２３ｄにプレス部材２２が回動自在に軸支持されている。そしてこの第１第２揺動レバー２３ａ〜２３ｄはボールネジ２４で接近・離反するように連結されている。従ってボールネジ２４をプレスモータＭＰで回転すれば第１第２揺動レバー２３ａ〜２３ｄは起立若しくは倒伏することとなりプレス部材２２は紙葉束Ｐの厚さに応じてプレス部材２２を加圧する。このような構成であっても紙載台１５上の紙葉束Ｐをプレス部材２２で押圧支持することが可能である。

［断裁刃の構成］
断裁刃２５は上述の紙載台１５に支持され前記プレス手段２０で押圧保持された紙葉束Ｐを切断線Ｘに沿って断裁する為、次の構成を備えている。断裁刃２５は断裁刃保持手段２６に取付けられ、紙葉束Ｐの切断長さ（図２に示すＬ０）より短い間隔Ｌｘで複数配置され切断線Ｘに沿って走行するように構成されている。この為断裁刃２５は円板形状の円板刃２５Ａ又は平板状の平刃２５Ｂで構成され、後述する断裁刃保持手段２６に固定されている。

そこで本発明は上記断裁刃２５を図２に示すように紙葉束Ｐの切断線Ｘに沿って間隔Ｌｘを隔てた複数の断裁刃２５ａ、２５ｂ、２５ｃで構成することを特徴としている。この複数の断裁刃は切断線Ｘ方向に２枚、３枚、４枚など、少なくとも２枚の刃で構成される。図２には切断線Ｘ方向に第１断裁刃２５ａ、次いで第２断裁刃２５ｂ、第３断裁刃２５ｃの順に配置する場合を示している。同図には各断裁刃２５ａ、２５ｂ、２５ｃ（以下「断裁刃２５」で総称する）を円形状の円板刃で構成する場合を示す。そして各断裁刃２５の刃先は図３（ａ）に示すように切り込み深さが順次深くなるように構成されている。つまり紙葉束Ｐの最上紙の紙面（許容最大束厚さの最上面）Ｄから第１断裁刃２５ａの刃先は切り込み深さＤｘに、次いで第２断裁刃２５ｂの刃先は切り込み深さＤｙに、第３断裁刃２５ｃの刃先は切り込み深さがＤｚとなるように形成されている。そして各切り込み深さはＤｘ＜Ｄｙ＜Ｄｚ、Ｄｚ＝（許容最大断裁厚さ）に設定されている。図３に示す円板刃では同図から明らかなように（第１断裁刃の直径Ｄａ）＜（第２断裁刃の直径Ｄｂ）＜（第３断裁刃の直径Ｄｃ）の関係に設定されている。従って切断線Ｘに沿って間隔Ｌｘを隔てて配置された第１断裁刃２５ａ、第２断裁刃２５ｂ、第３断裁刃２５ｃをこの順に切断線Ｘに沿って移動（走行）させると紙葉束Ｐは上層紙、中層紙、下層紙の順に切断されることとなる。

上述の断裁刃２５は円板刃に限らず種々の形状が採用可能である。図９に示す断裁刃は矩形状の平刃２５ｄ、２５ｅ、２５ｆで構成する場合を示し、その刃先は切断線Ｘに沿って移動方向に傾斜した（移動方向に徐々に高くなる傾斜）先鋭形状に形成されている。そして各断裁刃２５の刃先は第１断裁刃２５ｄの切り込み深さＤｘ、第２断裁刃２５ｅの切り込み深さＤｙ、第３断裁刃２５ｆの切り込み深さＤｚは、Ｄｘ＜Ｄｙ＜Ｄｚ、Ｄｚ＝（許容最大断裁厚さ）に設定されている。このように断裁刃２５は円板刃、平刃などで形成される他、図５に示すように矩形状（同図（ｂ））半円又は扇形形状（同図（ｃ））の平刃で構成しても良い。

［断裁刃保持手段の構成］
上述の複数の断裁刃２５は断裁刃保持手段２６に所定間隔で配置され紙葉束Ｐの切断線Ｘに沿って移動（走行）するように構成される。この断裁刃保持手段２６は（１）切断線Ｘに沿ってループ状に旋回するベルト、チェーンなどの可撓性帯状体（可撓性無端帯）２６ｘ、又は（２）切断線Ｘに沿って直線的に往復動するスライド部材２６ｙで構成される。上記（１）の可撓性帯状体２６ｘについて図２に従って説明する。図示の可撓性帯状体２６ｘは伝動用チェーン（以下単に「チェーン」という）で構成され、図２（ｂ）に示すように樹脂或いは金属製のリンクセグメント２６ａ、２６ｂを連結ピン２６ｃで連鎖状に連結し、この連結ピン２６ｃにはローラ軸２６ｄが遊動回転するように嵌合されている。そしてリンクセグメント２６ａは同図（ｃ）に示すように張出し片２６ｅが設けられている。この張出し片２６ｅを備えたリンクセグメント２６ａはアタッチメントとして通常の伝動用チェーンのリンクセグメント２６ｂと交換装着されている。

そしてリンクセグメント２６ａの張出し片２６ｅにはスペーサ２６Ｓを介在させて円板刃から成る断裁刃２５が支持ピン２６ｐで軸支持してある。この円板刃は紙葉束Ｐを断裁する際に連結ピン２６ｐを中心に転動するように軸支されている。このように形成されたチェーン構造体は左右一対のスプロケット２７Ｒ、２７Ｌに歯合され、各スプロケット２７Ｒ、２７Ｌは前記可動フレーム１２に軸支持されている。そして図２左側のスプロケット２７Ｌには刃走行駆動手段である駆動モータＭＬが連結されている。図示２８はテンションレバーでありチェーン構造体のテンションを調整している。つまりテンションレバー２８はバネ２８ａで図２時計方向に付勢してあり、チェーン構造体が使用途上で摩耗してもバネ２８ａの作用で常に一定の軌跡で断裁刃２５が走行するようになっている。尚上述のチェーン構造体としては、ロールチェーンを図示したが、所謂サイレントチェーンなど、樹脂成形チェーンであっても良く、或いはタイミングベルトなどのベルト部材であっても良い。

次に断裁刃保持手段２６をスライド部材２６ｙで構成する場合を図９に示す。このスライド部材２６ｙは板状部材で構成され、前記可動フレーム１２に設けられたガイドレール２９に摺動自在に嵌合され、切断線Ｘに沿って往復動する。そしてこのスライド部材２６ｙに円板刃、平刃などの複数の断裁刃２５ｄ、２５ｅ、２５ｆが固定支持される。またスライド部材２６ｙには駆動ベルト３０が左右一対のプーリ３０ａ、３０ｂに掛け渡してあり、その一方のプーリ３０aには駆動モータＭＬが連結してある。従って駆動モータＭＬの正逆回転によってスライド部材（断裁刃保持手段）２６ｙは切断線Ｘに沿って往復動することとなり、このスライド部材２６ｙに取付けた断裁刃２５ｄ、２５ｅ、２５ｆも図９左右方向に往復動することとなる。

［ガイド手段の構成］
上述の断裁刃保持手段２６を可撓性帯状体２６ｘで構成する場合には、これに支持された複数の断裁刃２５を切断線Ｘに沿って直線的に移動走行するように案内するガイド手段３５が必要となる。図２に示すものは切断線Ｘに沿って定規状に断裁刃２５を案内するガイド手段３５が設けられ、このガイド手段３５は前記可動フレーム１２か又は前記固定フレーム１１かいずれかに配置される。前者について説明すると図３（ｂ）に示すように切断線Ｘに沿ってガイド部材（ガイド手段；以下同様）３５が可動フレーム１２に固定されている。そしてこのガイド部材３５には断裁刃２５を嵌合する案内溝３５ａが設けられ、この案内溝３５ａには前記チェーン構造体のローラ軸２６ｃと摺接してチェーン構造体が蛇行するのを防止するチェーン摺接面３５ｂと、断裁刃２５と摺接してこれを切断線Ｘに沿って直線運動するように案内する刃摺接面３５ｃとが設けられている。

このガイド部材３５は図３（ｂ）に示すものと、図（ａ）に示すものはそれぞれ異なる形状で構成されているが、要は断裁刃２５が正確に切断線Ｘに沿って直線運動するように案内するように構成すれば良い。また、断裁刃２５が紙葉束Ｐを切断する際に切断線Ｘに沿って正確に直線運動すれば刃摺接面３５ｃの摺接面積は小さいほど摩擦抵抗が少なくなる。従って上記刃摺接面３５ｃの形状は断裁刃２５の構成に応じて実験的に設定することが好ましい。

［刃先の研磨機構］
特に図３（ｂ）に示すガイド部材３５には、上述のチェーン摺接面３５ｂと刃摺接面３５ｃを備えるのと同時に研磨手段３７を備えている。樹脂製のガイド部材３５には研磨部材取付け開口３７ｂとこの開口部に研磨部材（以下研磨砥石という）３７ａが備えられ、円板刃２５の切断刃先を研磨砥石で研磨するようになっている。この研磨砥石３７ａはガイド部材３５の適宜個所に部分的に配置され、紙葉束Ｐと接して回転する刃先面を研磨するように作用する。これは断裁刃２５Ａを鉄系金属で構成した場合、湿度環境或いは装置使用間隔が長いと錆の発生が多発することがある。このような場合、紙葉束を試し切断（刃先研磨のための切断）して刃先を研磨することによって耐久性を増長することが出来る。

従って研磨砥石３７ａは研磨屑除去孔３７ｂに刃先と接する位置と退避した位置に出没自在に取付け、例えば操作ネジ（図示せず）を操作することによって研磨砥石３７ａを断裁刃２５に当接する研磨位置に移動して刃先研磨を行い、その後操作ネジの操作で退避させる機構を採用する。これによって紙葉束Ｐの切断面に錆が付着したときは断裁刃２５の刃先を研磨することによって刃を交換することなく継続して使用することが出来る。

［刃受け機構の構成］
上述のように断裁刃保持部材２６に所定間隔Ｌｘで配置された断裁刃２５の刃受け構造について説明すると、断裁刃の刃先に当接する刃受け機構は、マナ板状の刃受け部材４５又は固定刃４８（図３（ｂ）参照）で構成される。前者の刃受け部材４５はゴム或いは樹脂などの軟質材で構成され、刃受けローラ４５ａ又は刃受け板部材４５ｂで構成される。図６（ａ）に示す刃受けローラ４５ａは前記切断線Ｘに沿って紙載台１５に回転自在（遊動状態）に組み込まれ、紙載台１５に紙葉束Ｐがセットされる際に刃受けローラ４５ａが転動するように構成されている。従ってローラ外周の刃受け面は断裁の都度外周方向に位置変化するためローラ外周は略々均等に損耗され耐久性に富んだ刃受け構造となる。また同図（ｂ）に示す刃受け板部材４５ｂは軟質の板上部材で構成されている。尚この刃受け板部材４５ｂを損耗に従って位置移動するように構成することによって耐久性に富んだ刃受け構造となる。

次に固定刃４８について図３に基づいて説明する。この固定刃４８は切断線Ｘに沿って紙葉束Ｐの最大切断長さより長く配置され、前記断裁刃２５との間で紙葉を挟み断裁するように構成されている。特にこの固定刃４８に前記断裁刃保持部材２６に支持された断裁刃２５を案内する刃先ガイド面４９が設けられている。これは紙載台上の最下層紙を断裁する際に断裁刃２５が確実に固定刃４８に歯合するように案内するためである。従って固定刃４８の前方側（断裁刃が走行する上流側）でこの断裁刃２５を切断線Ｘ方向に案内する位置に断裁刃２５と接して切断線Ｘ方向に案内する位置に刃先ガイド面４９が配置されている。

［断裁制御動作］
次に上記各構成の断裁刃２５を駆動制御する断裁動作について説明する。これを図１及び図２に示す構成について説明すると、前記紙載台１５上に紙葉束Ｐを載置し所定の断裁位置にセットする。この紙載束Ｐのセットは通常紙載台１５の上流側に紙葉束搬送手段、例えばグリップ搬送部材或いはニップローラなどを配置し、この紙葉束搬送手段の送り量で紙葉束Ｐの断裁量（カット幅）を設定する。また、紙葉束Ｐの天部・地部・小口部の３方向を断裁（トリミングカット）する場合は紙載台１５の上流側に回転テーブルを装備する。

そこで紙葉束Ｐが図４Ａに示す状態でセットされると、図示しない制御手段はプレスモータＭＰを駆動し、前記回転軸１３を回転して偏心カム１４を回転駆動する。すると図４Ｂの状態に可動フレーム１２が下降し、これに取付けられたプレス部材２２が紙葉束Ｐを押圧支持する。このとき加圧スプリング２１は圧縮されてプレス部材２２を押圧する。

次に制御手段は駆動モータ（刃走行駆動手段）ＭＬを回転駆動し、断裁刃保持部材２６を図４Ｃの状態に切断線Ｘに沿って紙葉束Ｐの一端から他端側に移動走行させる。すると断裁刃保持部材２６に固定された第１乃至第３断裁刃２５ａ、２５ｂ、２５ｃは紙葉束Ｐを切断線Ｘに沿って断裁する。このとき第１断裁刃２５ａは紙葉束の上層紙Ｐ１を、第２断裁刃２５ｂは紙葉束の中層紙を、第３断裁刃２５ｃは紙葉束の下層紙を断裁する。例えば紙葉束Ｐが３０枚のときには、第１断裁刃２５ａは上層紙１０枚を、第２断裁刃２５ｂは中層紙１０枚を、第３断裁刃２５ｃは下層紙１０枚をそれぞれ断裁する。そして各断裁刃の間隔Ｌｘを紙葉束の切断長さＬ０に対して、Ｌｘ＞Ｌ０×１／３とすると紙葉束は第１第２の断裁刃で切断した後、第２第３の断裁刃で切断することとなる（図２参照）。従って駆動モータＭＬに及ぶ負荷は単一の断裁刃で紙葉束を同時断裁する場合に比較して２／３以下となる。同様にＬｘ≧Ｌ０に設定すると駆動モータＭＬに及ぶ負荷は単一断裁刃に比較して１／３以下となる。このように複数の断裁刃２５を所定間隔Ｌｘで配置する際に、この間隔Ｌｘを装置仕様に応じて設定することにより、剪断負荷を単一断裁刃に比べ数分の１に軽減することが可能となる。

このようにして紙載台上の全ての紙葉が断裁されると制御手段は前記プレスモータＭＰを回転（正方向又は逆方向）して偏心カム１４を初期位置に復帰させる。すると図４Ａの状態に断裁刃２５およびプレス部材２２は復帰し、断裁済の紙葉束Ｐは紙載台１５上に載置された状態で開放される。これと前後して制御手段は前記駆動モータＭＬを回転して図７に示す待機位置に断裁刃２５を移動して停止する。この状態で後続する紙葉束の断裁に備える。

［画像形成装置の構成］
まず画像形成装置Ａは複写機、プリンタ、印刷機など種々の構造のものが採用可能であるが静電印刷装置を図示する。この画像形成装置Ａはケーシング５１内に給紙部５２と、印字部５３と、排紙部５４と制御部とが内蔵されている。給紙部５２にはシートサイズに応じた複数のカセット５２ａが準備され、制御部から指示されたサイズのシートが給紙経路５５に繰り出される。この給紙経路５５にはレジストローラ５５ａが設けられ、シートを先端揃えした後所定のタイミングで下流側の印字部５３に給送する。

印字部５３には静電ドラム５３ａが設けられ、この静電ドラム５３ａの周囲には印字ヘッド５３ｂ、現像器５３ｃ、転写チャージャ５３ｄなどが配置されている。そして印字ヘッド５３ｂは例えばレーザ発光器などで構成され、静電ドラム５３ａ上に静電潜像を形成し、この潜像に現像器５３ｃでトナーインクを付着し、転写チャージャ５３ｄでシートに印刷する。この印刷シートは定着器５４ａで定着され排紙経路５４ｂに搬出される。排紙部５４には上記ケーシング５１に形成した排紙口５４ｃと排紙ローラ５４ｄが配置されている。このように画像形成された印刷シートは排紙口５４ｃから排紙ローラ５４ｄで搬出される。

尚図示５５はスキャナユニットであり、上記印字ヘッド５３ｂで印刷する原稿画像を光学的に読み取る。その構造は一般的に知られているように原稿シートを載置セットするプラテン５５ｐと、このプラテン５５ｐに沿って原稿画像をスキャンするキャリッジ５５ｃと、このキャリッジ５５ｃからの光学像を光電変換する光学読取手段（例えばＣＣＤディバイス）５５ｒとから構成されている。また図示のものは原稿シートを自動的にプラテンに給送する原稿送り装置５６がプラテン５５ｐ上に装備してある。

［製本装置（シート取扱い装置）の構成］
次に上述の画像形成装置Ａの下流側には製本装置が連結され、画像形成されたシートを束状に部揃えし、この束状に部揃えした紙葉束をステープル、接着テープ、接着糊などで綴じ合わせて製本処理する。この製本処理後の紙葉束を前述の断裁装置で断裁揃えして排紙スタッカに収納する。図９に示す製本装置は束状に部揃えした紙葉束の中央をステープル綴じして綴じ合わせ、この中綴じした紙葉束を折り畳んで冊子状に製本し、その後折り畳み先端を断裁して揃える装置を示す。

そこで画像形成装置の排紙口５４ｃに連なる搬入経路６１が設けられ、この搬入経路の経路排紙口６１ａの下流側に集積トレイ６２が配置されている。このトレイにはシートを排紙方向前後に移送するスイッチバックローラ６２ａとシート後端を規制する後端規制部材６２ｂが備えられている。上記スイッチバックローラ６２ａは排紙口からのシートを排紙方向にトレイ先端側に搬送し、シート後端がトレイ上に進入した後は排紙方向と逆方向にシートを移送して後端を規制部材６２ｂに突き当てて位置決めする。また上記後端規制部材６２ｂはトレイ上に突出した位置とトレイから退避した位置との間で揺動自在に構成され、電磁ソレノイドなどのシフト手段（図示せず）に連結されている。そして上記トレイ６２には集積したシート束を下流側に搬出する後端押し出し部材６３が設けられている。尚トレイ６２には図示しないサイド整合部材が配置され排紙口から進入するシートの搬送直交方向を位置決め整合するようになっている。従って排紙口６１ａからのシートはトレイ上に搬入され、その後端を規制部材６２ｂに規制された状態で束状に集積される。その後、このシート束は後端規制部材６２ｂがトレイから退避した状態で後端押し出し部材６３によって下流側に搬出されることとなる。

上記集積トレイ６２の下流側には製本経路６４が連設され、この経路には中綴じステイプラ６５が配置されている。このステイプラ６５の構造は詳述しないがシート束にステイプル針を刺入して先端を折り曲げるユニットで構成され、ステイプル針を刺入する上部ユニットと先端を折曲げる下部ユニットがシート束を移送する製本経路を挟んで上下に配置されている。製本経路６４にはシート束の先端を係止する第１ストッパ６４aと第２ストッパ６４ｂが設けられている。第１ストッパ６４ａは経路に出没自在の可動部材で構成され、シート束の先端を係止した状態でステイプラ６５がシート束の中央に位置するように配置されている。従って集積トレイ６２に集積したシート束は後端押し出し部材６３で製本経路６４に移送され、その先端を第１ストッパで係止された状態でステップラ６５によって綴じられることとなる。

上述のように中綴じ製本されたシート束は上記第１ストッパ６４ａが経路から退避した後、下流側の第２ストッパ６４ｂに係止される。この状態でシート束の中央（ステイプル綴じ位置）を折り曲げるように折りロール６６ａと中折りナイフ６６ｂが配置されている。この中折りナイフ６６ｂは矢視方向に上下動自在のブレードで構成され製本経路６４中のシート束を折りロール６６ａに案内する。また折りロール６６ａは一対のロールで構成されシート束中央を折曲げて下流側の排紙経路６７に移送するようになっている。

上記折りロール６６ａの下流側に配置された排紙経路６７はスイッチバック経路で構成され、シートを断裁経路６８に案内する。図示６７ａはスイッチバックローラであり、６７ｂは中間トレイである。このように構成された断裁経路６８には断裁装置６９が配置されている。この断裁装置６９は図１で説明した装置であり、その作用は後述する。また、上記断裁経路６８にはシート束を移送するベルト搬送手段６９とグリップ回転手段７０が配置されている。

以上の構成において、画像形成装置で画像形成されたシートは集積トレイ６２に束状に集積され整合される。そこで製本装置に備えられた制御ＣＰＵ（不図示）は画像形成装置からジョブ終了信号を受けると、後端規制部材６２ｂをトレイ外に退避させて後端押し出し部材６３でシート束を下流側の製本経路６４に移送する。そしてこの経路中の第１ストッパ６４ａにシート束の先端を突き当てて停止させる。この状態でステップラ６５を作動してシート束の中央（中折位置）をステイプル綴じする。次いで制御ＣＰＵは第１ストッパ６４ａを経路外に退避させシート束を更に下流側の第２ストッパ６４ｂに突き当てて停止させる。するとシート束の中央（ステイプル綴じ位置）は折りロール６６ａに臨み、Ｂの状態で折りナイフ６６ｂを図示矢印方向に移動させる。するとシート束はその中央を折り曲げられながら折りロール６６ａに案内される。そこで折りロール６６ａを回転駆動するとシート束は中央を折り曲げられ下流側の排紙経路６７に移送される。

このように排紙経路６７に導かれたシート束は搬送方向を反転して断裁経路６８に送られる。断裁経路６８ではこのシート束をベルト搬送手段６８でスイッチバックさせて先端位置決めする。この先端位置決めは断裁刃２５を待機位置に退避させた状態でシート束を図９右側に搬送してシート束全体を断裁経路６８に進入させる。そこでベルト搬送手段６８でシート束を同図左側にバックさせ所定の切断線Ｘが断裁刃の位置に一致するようにシート束を位置決めする。次いで制御ＣＰＵはグリップ回転手段７０でシート束をニップし、次いでプレス部材２２でシート束を押圧保持する。そこで断裁刃２５を保持する断裁刃保持手段２６を所定方向に移動させる。この断裁の状態は先に図４で説明した手順でシート束の端縁を断裁する。

次にシート束の小口部を断裁した後、制御ＣＰＵはプレス部材２２を押圧解除してグリップ回転手段７０を作動させて例えば９０度シート束を回転させ天部を切断位置に臨ませる。このシート束の回転後シート束を切断線Ｘに所定量送る。このシート束の移送はグリップ回転手段７０を図示右側に移動するか或いはベルト搬送手段６８で送る。その後このシート束の天部を断裁した後、同様に小口部を断裁する。そしてシート束の３方向の断裁が終了すると制御ＣＰＵはベルト搬送手段６８でシート束を排紙スタッカ７１に搬出する。

なお、図示の製本装置はステップラ６５で製本綴じする場合を示したが、これは束状に集積したシート束の端面に接着剤を塗布して表紙シートでくるみ綴じ（くるみ綴じ製本）、或いは表紙シートで表装することなく天糊製本しても良いことは勿論である。

本発明に係わる紙葉類断裁装置の全体構成を示す斜視図。 図１の装置の要部説明図であり、（ａ）は断裁刃２５の配置状態、（ｂ）は断裁刃保持手段を構成するチェーンの連結構造、（ｃ）は裁断刃（円板刃）の組み込み状態を示す。 図１の装置における断裁刃２５の断裁状態を示す説明図であり、（ａ）は断裁刃の切り込み深さを示す説明図、（ｂ）は切断線に沿って断裁刃を案内するガイド機構を示す。 紙葉束Ｐを断裁する動作状態の説明図である。 紙葉束Ｐを断裁する動作状態の説明図である。 紙葉束Ｐを断裁する動作状態の説明図である。 図２の装置と異なる断裁刃形状を示す説明図であり、（ａ）は断面説明図、（ｂ）及び（ｃ）は刃形状の説明図である。 図２の装置に於けるプレス手段２２の説明図であり、（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ異なる実施形態を示す。 図２の装置に於ける刃受け構造の説明図であり、（ａ）は刃受け部材をロール体で構成する場合、（ｂ）は刃受け部材をプレートで構成する場合をそれぞれ示す。 図２の装置と異なる断裁刃保持手段の構成を示す説明図であり、（ａ）はその全体構成を、（ｂ）は要部の拡大説明図であり、（ｃ）は断面図を示す。 図１の紙葉類断裁装置を組み込んだ製本装置及び画像形成装置のシステムを示す説明図。

符号の説明

１０ 装置フレーム
１１ 固定フレーム
１１ａ 下枠
１１ｂ 上枠
１１ｃ 側枠
１１ｄ 側枠
１１ｅ ガイド溝
１２ 可動フレーム
１４ 偏心カム
１５ 紙載台
２０ プレス手段
２１ 加圧スプリング
２１ａ 支持ステム
２１ｂ 支持ステム
２２ プレス部材
２３ａ、２３ｂ 第１揺動レバー
２３ｃ、２３ｄ 第２揺動レバー
２５ 断裁刃
２５ａ、２５ｂ、２５ｃ 断裁刃（円板刃）
２５ｄ、２５ｅ、２５ｆ 断裁刃（平刃）
２６ｘ 断裁刃保持手段（チェーン）
２６ｙ 断裁刃保持手段（スライド部材）
２６ｐ 連結ピン
２６ｃ ローラ軸
２７ 回転輪
２７Ｒ、２７Ｌ スプロケット（プーリ）
２８ テンションレバー
３５ ガイド手段（ガイド部材）
３５ａ 案内溝
３５ｂ チェーン摺接面
３５ｃ 刃摺接面
３７ 研磨部材
４５ 刃受部材
４８ 固定刃
４９ 刃先ガイド面
Ａ 紙葉類断裁装置
ＭＬ 駆動モータ（刃走行駆動手段）
ＭＰ プレスモータ
Ｐ 紙葉束
Ｘ 切断線
Ａ 画像形成装置
５３ 画像形成部
６２ 集積トレイ
６５ ステップラ
６４ 製本経路
６８ 断裁経路
６９ 断裁装置
７０ グリップ回転手段

Claims (6)

1. 束状の紙葉類を所定の切断線に沿って断裁する装置であって、
   紙葉束を支持する紙載台と、
   上記紙載台上の紙葉束を所定の切断線に沿って切断する断裁刃と、
   上記断裁刃を保持して上記紙葉束の一端から他端に移動する断裁刃保持手段と、
   上記紙載台に配置され紙葉束を挟んで上記断裁刃と対向する刃受部材と、
   上記断裁刃保持手段を上記切断線に沿って移動する駆動手段と、
   を備え、
   上記断裁刃は、
   上記切断線方向に距離を隔てて配列された直径の異なる複数の円板状回転刃で構成され、
   この複数の円板状回転刃は、切断線方向に切込み深さが深くなるように配列されていると共に、
   直径が最大の断裁刃の刃先を上記刃受部材と係合するように配置したことを特徴とする紙葉類断裁装置。
2. 前記断裁刃保持手段の移動に伴う前記複数の断裁刃の切込み深さは前記紙載台上の紙葉束の最大許容断裁厚さに設定されていることを特徴とする請求項１に記載の紙葉類断裁装置。
3. 前記断裁刃保持手段は前記紙載台上の紙葉束の切断線に沿ってループ状に旋回するベルト、チェーンなどの可撓性無端帯で構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の紙葉類断裁装置。
4. 前記紙載台には前記切断線に沿って刃受部材が配置され、
   この刃受部材は前記複数の断裁刃のうち切り込み深さが最大の断裁刃の刃先と係合する軟質部材で構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の紙葉類断裁装置。
5. 順次供給されるシートを束状に集積するトレイ手段と、
   上記トレイ手段からのシート束を綴じ合わせる束綴じ手段と、
   上記束綴じ手段で綴じ合わされたシート束を断裁する断裁装置と、を備え、
   上記断裁装置は請求項１乃至４のいずれか１項に記載の構成を備えていることを特徴とする製本装置。
6. 順次シート上に画像形成する画像形成手段と、
   上記画像形成手段からのシートを束状に部揃えするトレイ手段と、
   上記トレイ手段からのシート束を綴じ合わせる束綴じ手段と、
   上記束綴じ手段で綴じ合わされたシート束を断裁する断裁装置と、を備え、
   上記断裁装置は請求項１乃至４のいずれか１項に記載の構成を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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