JP5255110B2 - 用紙後処理装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、用紙後処理装置に関する。

画像形成された複数枚の用紙を、ステイプルにより綴じ込む製本機能を具えた用紙後処理装置が開発されている。このような用紙後処理装置で行われる綴じ込み方法として、用紙束の端部側の１箇所または複数箇所を綴じる端綴じと、用紙束の中央部の複数箇所を綴じ込む中綴じがある。中綴じを行う装置には、綴じられた用紙束の中央部を折り込んで週刊誌状にする中綴じ折り機能を備えるものもある。

この綴じられた用紙束の中央部を折って週刊誌状にする中綴じ折り機能では、中央部での折り手段が、ブレードと一対の折りローラにより構成されている（例えば、特許文献１）。

これは、用紙束の中央部での折り手段は、搬送されてきた用紙束の中央部を、ブレードにより一対の折りローラの対向部へ押し込み、折りローラの回転による加圧により用紙束に折り曲げ処理を施すものである。

折り曲げ処理を施された用紙束は、折りローラから排出して、搬送路に沿って搬送され、サドルトレイに集積されるようになっている。

折りローラは、用紙束を精度よく折り曲げる必要があるので、用紙束の折り部に対して所定の加重を十分に付与する必要がある。そのため、折りローラには、低速回転が付与されている。

しかし、特許文献１に記載の技術においては、折りローラが等速度で回転しているので、用紙束の折り部を処理した後の用紙束の搬送においても、用紙束の折り部に対する回転数と同じ低速回転で搬送している。そのため、用紙束の折り曲げと、その後の搬送に要する合計の処理時間は、かなりの時間を要しているという問題点があった。

特開２００５−８４１８号公報

本発明が解決しようとする課題は、折り処理加工に要する処理時間を短縮可能な用紙後処理装置を提供することを目的とする。

実施形態の用紙後処理装置は、搬送路を搬送されてきた用紙束を、該用紙束の搬送方向と直交する直線上に沿った複数箇所を綴じ針にて綴じる綴じ処理手段と、 この綴じ処理手段の前記搬送路の後段に配置された一対の折ローラと、この一対の折ローラの当接部に前記用紙束を押し込むブレードと、前記用紙束の折り処理の工程に応じて、前記折りローラの速度を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記ブレードが前記用紙束に当接するまでの間は、前記折りローラを、第１の速度で駆動させ、折り加工後の前記用紙束を排出口まで搬送する間は、前記折りローラを、前記第１の速度よりも高速である第２の速度で駆動させ、前記用紙束の排出動作中、前記折りローラは、前記第２の速度より低速な第３の速度により駆動させる。

本発明の実施の形態である用紙後処理装置の概略断面図である。 本発明の用紙後処理装置の、用紙束が所定位置で停止したときの用紙束とブレードの位置関係を示した斜視図である。 本発明の用紙後処理装置の、用紙束に折り処理を施しているときの側面図である。 本発明の用紙後処理装置の、折り処理を施すためのブレードと折りローラの関係を示す斜視図である。 本発明の用紙後処理装置の、ブレードを駆動するための機構の側面図である。 本発明の用紙後処理装置の、折りローラ駆動モータの制御のフローチャートである。 本発明の用紙後処理装置の、折りローラ駆動モータのタイミングチャートである。 用紙の種別、処理枚数に応じた制御例を示す表である。 本発明の用紙後処理装置の、ブレードの押圧位置と折り処理時の用紙束の動きを示す側面図である。 本発明の用紙後処理装置の、排紙ガイド板で用紙束を固定しながら折り処理を施す時の状態を示す側面図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。本実施形態の用紙後処理装置は、搬送路を搬送されてきた用紙束を、この用紙束の搬送方向と直交する直線上に沿った複数箇所を綴じ針にて綴じる綴じ処理手段と、この綴じ処理手段の搬送路の後段に配置された一対の折ローラと、この一対の折ローラの当接部に用紙束を押し込むブレードを具えた折り手段と、一対の折りローラを駆動する折りローラ駆動モータと、用紙束の折り処理の工程に応じて、折りローラの駆動又は停止動作を制御する制御手段を備え、この制御手段は、ブレードが用紙束に当接するまでの間、折り加工後の用紙束を排出口まで搬送する間、用紙束の排出動作中、折りローラのホームポジションへの復帰中の各処理工程に応じて、折りローラの速度を変化させる、ことを特徴とする。

図１は、本発明を実施するための最良の実施形態である用紙後処理装置２の概略断面図である。この用紙後処理装置２は、画像形成装置１で画像形成された用紙を受け入れ、ステイプル処理を施し、ステイプル処理された用紙束ＳＰを折り畳む簡易製本機能を有している。

図１に示すように、用紙後処理装置２は、用紙束ＳＰが搬送される搬送路に沿って、入り口ガイド板２０１、送りローラ２０２、２０３、分岐爪２０４、排出用送りローラ２０５、ステイプルトレイ４０２、ステイプルトレイ送りローラ２０９、パドル２１０、用紙後端受け４２１、中綴じステイプラ４０３、搬送ローラ２１１、２３２、排紙ガイド板２３１、ブレード（綴じ針当接部材）４６６、折りローラ４５１、４５２、排紙トレイ３０１を配置して構成されている。

まず、画像形成装置１から用紙を受け取った後の用紙後処理装置２における動作の概略について説明する。用紙後処理装置２は画像形成装置１から排出された用紙を入り口ガイド板２０１によって装置内の搬送路へ導き、その用紙を送りローラ２０２、２０３によって搬送し、分岐爪２０４によって排出用の搬送路かステイプル処理用の搬送路のどちらかへ送る。

ステイプル処理用の搬送路が選択された場合は、用紙後処理装置２はステイプルトレイ送りローラ２０９によって用紙をステイプルトレイ４０２へ送り、ここで、パドル２１０により用紙を１枚毎にステイプルトレイ４０２の下方へ落とす。パドル２１０で落とした用紙は用紙後端受け４２１で受け止めて用紙後端を整合する。用紙の幅方向（用紙搬送方向と直交する方向）の整合は図示しない横整合板によって行う。このとき、ステイプルモードの中綴じが選択されている状態では、排紙ガイド板２３１の回動によって搬送ローラ２３２は搬送ローラ２１１から離間した位置にある。

また、中綴じ動作の場合は、用紙後処理装置２は最終紙を整合した後、水平方向に所定の間隔を隔てて設けた２個の中綴じステイプラ４０３によって用紙束ＳＰに対して２個所に中綴じ処理を施す。綴じる位置は用紙搬送方向と同じ向きにおいて用紙の中央となる線上である。

そして、図示しない束出しベルトによって用紙束ＳＰを上方に持ち上げ、中綴じステイプラ４０３によって綴じた針の位置が所定の位置に達したところで停止する。

図２は、このときの用紙束ＳＰとブレード４６６の位置関係を示した斜視図である。束出しベルトによる搬送動作では、同図に示すようにブレード４６６は用紙束ＳＰから離間した位置に待機している。

この後、搬送ローラ２１１、２３２周辺及びブレード４６６による後述する動作を用紙束ＳＰに対して行い、図３のようにブレード４６６で用紙束ＳＰの中央部分を折りローラ４５１、４５２の間へ押し込んでいく。このようにして簡易製本処理を施した後、用紙束ＳＰを排紙トレイ３０１に排出する。

一方、画像形成装置１から受け取った用紙の搬送先として排出用の搬送路が選択されている場合は、分岐爪２０４によって用紙を排出用送りローラ２０５側へ流し、排出用送りローラ２０５の搬送力によって搬送ローラ２１１、２３２へ送り、そのまま排紙トレイ３０１に排出する。なお、用紙後処理装置２における各部の動作はユーザからの指示入力に基づいて図示しない制御手段（ＣＰＵ）によって制御されている。

次に、折り処理部の構成について説明する。図４は折り処理を施すためのブレード４６６と折りローラ４５１、４５２の斜視図であり、図５はブレード４６６を駆動するための機構の側面図である。薄板状のブレード４６６は、その側面に一体化された軸部４６４をガイド溝（ガイドスリット）４６５内に嵌合させて、ガイド溝４６５内に沿って矢印方向へ移動可能に設けられており、ブレード駆動モータ４６１の出力ギヤ４６１ａからの回転駆動が中間ギヤ４６２を介してカム４６７に伝達されてカムが正逆転する。リンク４６３は、中間ギヤ４６２の軸部４６２ａにより一端を回動自在に軸支されると共に、他端に設けた長穴内に一つの軸部４６４を遊嵌している。カム４６７に設けたピン４６７ａはリンク４６３の中間部に軸支されており、カム４６７の正逆転によってリンク４６３が実線位置と点線位置との間を揺動し、それによってブレード４６６が矢印方向へ直線的に往復移動する。

また、ブレード４６６はその先端部に凸部４６６ａ、４６６ｂ、４６６ｃが設けられており、凸部４６６ａ、４６６ｃは中綴じステイプラ４０３の針位置と同位置に設けられている。凸部４６６ｂは中綴じステイプラ４０３の２個所の針位置の中央部に設けられている。３個所の凸部４６６ａ、４６６ｂ、４６６ｃを設けたのは、ブレード４６６の凸部が２個所である場合、用紙束ＳＰを折りローラ４５１、４５２に押圧する時に用紙束ＳＰの中央部が完全に押圧されずたわんでしまい、折り状態で中央部にしわが発生するので、これに対応するためである。

折りローラ４５１、４５２は、折りローラ駆動モータ４５３の駆動により、タイミングベルト４５４を介して駆動ギヤプーリ４５５、中間ギヤ４５６、従動ギヤ４５７の駆動により両側回転駆動となる構成を有する。駆動ギヤプーリ４５５、中間ギヤ４５６、従動ギヤ４５７は、アーム４５８、４５９によって連結されており、各軸間を維持したまま互いの相対位置を移動可能な構成になっている。これによって折りローラ４５１、４５２間に用紙束ＳＰが挟まれてローラ間が離れた状態においても確実に両折りローラ４５１、４５２に回転駆動を伝達することができる。また、折りローラ４５１、４５２は引張りスプリング（図示しない）によって互いに圧接している。

ブレード４６６先端の凸部４６６ａ、４６６ｂ、４６６ｃが用紙束ＳＰにステイプルされた針位置を押圧し、折りローラ４５１、４５２のニップ位置とオーバラップした位置まで前進して、折りローラ４５１、４５２の圧接と回転により用紙束ＳＰの中央部に折り処理を施す。

折りローラ駆動モータ４５３には、公知のブラシレスＤＣモータを用いることができる。用いたブラシレスＤＣモータは、永久磁石型回転子の回転角をエンコーダで検知し、固定子の電機子巻線に供給する励磁電流（電機子電流）を切換えて固定子に回転磁界を形成することにより回転子を回転させている。

制御は、電機子巻線の励磁電流を目標出力を示すトルク指令に対応したデューティ（オン時間／（オン時間＋オフ時間））でＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、パルス幅変調）制御する電圧型ＰＷＭインバータ（制御手段）を用いている。

この電圧型ＰＷＭインバータでは、ブリッジ回路を形成する複数のスイッチング素子（例えばパワーＭＯＳＦＥＴ）をブートストラップ型駆動回路（ゲート回路）によってオン・オフ制御している。また、ブートストラップ型駆動回路は、所定電圧で充電される駆動電流（ゲート電流）供給用のブートストラップ・コンデンサを備え、トルク指令に対応するデューティのＰＷＭ制御信号のオン時にこのコンデンサから駆動電流（ゲート電流）をスイッチング素子の制御端（ゲート）に送りこのスイッチング素子をオンとする一方、ＰＷＭ制御信号のオフ時には駆動電流を逆方向に流してこのスイッチング素子をオフにするものである。

次に、この折り処理の際の一連の処理に対する、折ローラを駆動する折りローラ駆動モータ４５３の制御について説明する。

図６は、折りローラ駆動モータ４５３のＰＷＭ駆動による制御部の制御のフローチャートであり、図７は、折りローラ駆動モータ４５３をＰＷＭ駆動し、デューティを変えることによって回転速度を変化させるタイミングを示している。

折りローラ４５１、４５２は、折りローラ駆動モータ４５３によって駆動されているので、折りローラ駆動モータ４５３のＰＷＭ駆動に応じた回転制御を受ける。

折り処理が始まると、折りローラ駆動モータ４５３は駆動を開始し、用紙束ＳＰが搬送されてくるのを待機するが、この状態では、所定の折り精度に適した第１の速度（図７で示した領域Ａ）で駆動されている（ステップＳ１）。

用紙束ＳＰが折りローラ４５１、４５２の位置に搬送され、ブレード４６６が用紙束ＳＰの折り位置まで駆動され、用紙束ＳＰに当接するまで、所定の折り精度に適した第１の速度で駆動される。

ブレード４６６が用紙束ＳＰの折り位置まで駆動されていると制御部によって判断された場合、当接したブレード４６６は更に第１の速度にて前進し、用紙束ＳＰを折りローラ４５１、４５２に押し込む。それにより、折りローラ４５１、４５２は用紙束ＳＰの先頭位置である折り対象部位を挟圧し、用紙束ＳＰを折りローラ４５１、４５２の回転により折り加工を施す。（ステップＳ２）
制御部は、折り対象部位に対する折り加工が終了すると、折りローラ駆動モータ４５３を上記の折り精度に適した第１の速度よりも高速な第２の速度（図７で示した領域Ｂ）で駆動させる（ステップＳ３）。折り処理は、折りローラ４５１、４５２と用紙束の線接触に近似しており、折り処理の圧力が用紙束ＳＰに作用している時間は、さほど長くはない。したがって、瞬時に終了後は、用紙束ＳＰを排出口まで搬送するだけなので、高速で搬送した方が、用紙後処理装置全体のパフォーマンスが向上することになる。この高速駆動中、折りローラ４５１、４５２は用紙束ＳＰの非折り対象部位を搬送する。

用紙束ＳＰの後端の通過を排出位置センサ（不図示）で検知することにより、用紙束ＳＰが排出位置に搬送されるまで、この第２の速度による高速駆動が維持される（ステップＳ４）。

折り処理を施した用紙束ＳＰが排出位置まで来たことが検知されると、制御部は折りローラ駆動モータ４５３を、排紙整合性を維持するに適した第３の速度により駆動し（図７で示した領域Ｃ）、用紙束ＳＰを排出する（ステップＳ５）。この排紙整合性を維持するに適した速度は、第２の速度より低速な、言わば中速度で、折り処理を施された用紙束ＳＰの整合が乱れない程度にする。

用紙束ＳＰの後端の通過を排出確認センサ（不図示）で検知することにより、用紙束ＳＰが排出完了まで、折りローラ駆動モータ４５３は中速度で駆動される（ステップＳ６）。

用紙束ＳＰが排出完了と判断された場合は、制御部は折りローラ駆動モータ４５３を第１の速度より高速（図７で示した領域Ｄ）で駆動する（ステップＳ７）。折りローラ駆動モータ４５３は、実質上、無負荷であり、短時間でホームポジションに戻した方が、用紙後処理装置全体のパフォーマンスが向上することによる。

折りローラ駆動モータ４５３が、折りローラ駆動モータ４５３に設けられたエンコーダ（不図示）からの出力信号によりホームポジションまで駆動されたか否かが判断される。さらに、ホームポジションセンサを設ける。折りローラ４５１、４５２がホームポジションに戻ったことの検知はこのホームポジションセンサを用いて行う。

折りローラ４５１、４５２がホームポジションに戻ったことを検知することは、折りローラ駆動モータ４５３に設けられたエンコーダのみ、又はホームポジションセンサのみ、場合によっては折りローラ駆動モータ４５３に設けられたエンコーダとホームポジションセンサの両方を用いることによって行う（ステップＳ８）。

エンコーダからの出力信号により、折りローラ駆動モータ４５３がホームポジションまで駆動されていた場合は処理を終了する。なお、エンコーダからの出力信号により、折りローラ駆動モータ４５３がホームポジションまで駆動されていない場合は、折りローラ駆動モータ４５３をホームポジションまで駆動し、その後、処理を終了する。

以上の各ステップで、図７で示した、折りローラ駆動モータ４５３の駆動速度毎の比は、例えば、領域Ａ：領域Ｂ：領域Ｃ：領域Ｄ＝６０：１００：８０：１００程度と設定すると好適である。

上記した駆動速度の比率は、同一の用紙種別、同一処理枚数である場合を説明した。しかしこれに限られず、用紙の種別や折り処理の枚数に応じて変化させることができる。用紙の種別については、用紙のサイズによって区分してもよいし、用紙の厚さによって区分けしてもよい。

制御部は、折りローラ駆動モータ４５３の駆動速度を用紙のサイズが大きくなるに従って遅くなるように変化させる。また、制御部は、折りローラ駆動モータ４５３の駆動速度を用紙の厚さが厚くなるに従って遅くなるように変化させる。また、制御部は、折りローラ駆動モータ４５３の駆動速度を折り処理する用紙の枚数が多くなるに従って遅くなるように変化させる。

例えば、用紙サイズによる区分では、図８に示すように比率を設定することができる。用紙がＡ３の場合には、各駆動速度全てを図８に示すテーブルの比率に則り、全て０．９倍の速度にする制御の例を示している。また、用紙サイズで比率を変えるものと変えないものを予め設定し、Ａ３の用紙であっても、折り処理後の用紙束を排出口まで搬送する時間に関しては比率を変えない制御をすることもできる。

さらに、折り処理の枚数、用紙の厚さに応じた制御についても同様に行うことができる。

なお、上述の折動作において、ブレード４６６の凸部４６６ａ、４６６ｂ、４６６ｃと折りローラ４５１、４５２によって挟まれた用紙束ＳＰの部分は、折りローラ対４５１、４５２が直接圧接できないため、ブレード４６６の厚み分だけ折り状態が悪くなる。針位置の折り状態については針の厚みによって折りが針の無い所に比べ悪くなるので、ブレード４６６の凸部４６６ａ、４６６ｃは用紙束ＳＰの針位置と一致している事により、折り状態が悪くなる位置が針位置に一致し、最低限の折りの状態を確保することができる。

また、ブレード４６６の凸部４６６ａ、４６６ｂ、４６６ｃが用紙束ＳＰを押圧し、折りローラ４５１、４５２のニップ位置とオーバラップした位置まで前進して、折りローラ４５１、４５２の圧接と回転により用紙束ＳＰの中央部に折り処理を施す動作において、前進したブレード４６６の凸部４６６ａ、４６６ｂ、４６６ｃが折りローラ４５１、４５２と用紙束ＳＰの加圧状態から後退する必要があるが、この時ブレード４６６が折りローラ４５１、４５２に挟まれている部分は凸部４６６ａ、４６６ｂ、４６６ｃのみであり、面積が小さいため折りローラ４５１、４５２の摩擦力が少なく、後退する時の駆動部の負荷が少なくて済む。

そして、搬送ローラ２３２、２１１の駆動モータが停止した後、駆動モータの回転をロックすることにより用紙束ＳＰ先端部を固定する。搬送ローラ２３２、２１１をロックすることにより排紙ガイド板２３１による用紙束ＳＰの固定を確実にすることができる。

続いて、図９（ａ）及び（ｂ）のように、ブレード４６６は綴じ針の直上の用紙部分を押し、ブレード先端部が固定されている用紙束ＳＰの針を引っ掛けて摩擦による抵抗を受けながら図９（ｃ）のように、折りローラ４５１、４５２のニップ部方向に押し込む。

図１０に示すように、用紙束ＳＰ先端部を、排紙ガイド板２３１を用いて固定することにより、ブレード４６６が押すことで生じるたわみによる用紙束ＳＰの移動は、固定されていない用紙束ＳＰの後端方向からのみとなり、折り位置が安定する。その結果、ブレード４６６の先端に綴じ針が常に当たった状態で用紙束ＳＰを押し込んでいくので、用紙束ＳＰの針位置と折り位置とが確実に一致した折り処理を施すことができる。そして、折りローラ４５１、４５２によって用紙中央部に折り処理を施した後は、用紙束ＳＰを折りローラ４５１、４５２のニップ部から排紙トレイ３０１にそのまま排出する。

上述した実施の形態によれば、厚紙、耐水紙、カラー印刷紙などの用紙の種別に依存することなく、折り精度、折り処理後の排紙整合性を向上させることができる。また、折り処理加工に要する処理時間を短縮することができ、用紙後処理装置のパフォーマンスを向上させることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

２０１：入り口ガイド板、
２０２，２０３：送りローラ、
２０４：分岐爪、
２０５：排出用送りローラ、
２０９：ステイプルトレイ送りローラ、
２１０：パドル、
２１１，２３２：搬送ローラ、
２３１：排紙ガイド板、
３０１：排紙トレイ
４０２：ステイプルトレイ、
４０３：中綴じステイプラ、
４２１：用紙後端受け、
４５１，４５２：折りローラ、
４６６：ブレード（綴じ針当接部材）。

Claims (3)

1. 搬送路を搬送されてきた用紙束を、該用紙束の搬送方向と直交する直線上に沿った複数箇所を綴じ針にて綴じる綴じ処理手段と、
   この綴じ処理手段の前記搬送路の後段に配置された一対の折ローラと、この一対の折ローラの当接部に前記用紙束を押し込むブレードと、
   前記用紙束の折り処理の工程に応じて、前記折りローラの速度を制御する制御手段を備え、
   前記制御手段は、前記ブレードが前記用紙束に当接するまでの間は、前記折りローラを、第１の速度で駆動させ、
   折り加工後の前記用紙束を排出口まで搬送する間は、前記折りローラを、前記第１の速度よりも高速である第２の速度で駆動させ、
   前記用紙束の排出動作中、前記折りローラは、前記第２の速度より低速な第３の速度により駆動させることを特徴とする用紙後処理装置。
2. 前記用紙束の先端部を固定し、前記用紙束の移動方向を後端方向のみに規制させる排紙ガイド部材を有する請求項１記載の用紙後処理装置。
3. 搬送路を搬送されてきた用紙束を綴じ針にて綴じる綴じ処理手段と、この綴じ処理手段の前記搬送路の後段に配置された一対の折ローラと、この一対の折ローラの当接部に前記用紙束を押し込むブレードを備える用紙後処理装置における速度制御方法であって、
   前記ブレードが前記用紙束に当接するまでの間は、前記折りローラを、第１の速度で駆動させて、前記用紙束が第１の速度で動くように制御し、
   折り加工後の前記用紙束を排出口まで搬送する間は、前記折りローラを、前記第１の速度よりも高速である第２の速度で駆動させて、前記用紙束が前記第１の速度よりも高速である第２の速度で動くように制御し、
   前記用紙束の排出動作中は、前記折りローラは、前記第２の速度より低速な第３の速度により駆動させて、前記用紙束が前記第２の速度より低速な第３の速度で動くように制御する、
   ことを特徴とする用紙後処理装置における速度制御方法。

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