JP5312200B2 - シート綴じ装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数枚のシート等のシートを重ね合わせて、シート束として綴じるシート綴じ装置及び画像形成装置に関するものである。

従来、一般的にステープル等の綴じ処理を行うシート綴じ装置は複写機やプリンタから排出されたシートをトレイに積載し、シートを整合基準に当接させて整合した後、針綴じを行っている。しかし、プリントされたシートを原稿として複写機の原稿自動送り装置を使用してコピーを作成する場合、シートを綴じている針を取り除かなければならなかった。

近年は環境問題の観点でプリント済みシートをリサイクルすることが求められている。この場合も、シートを綴じている金属針を取り除き、シートと金属針を分別して回収しなければならない。いずれの場合においても手間のかかる作業が必要だった。また金属針に関しては使用後廃棄され資源の無駄を招いていた。

そこで、金属針を使用せず、原稿としての再利用やリサイクルするための作業を軽減し、また、資源の無駄使いを低減するシート綴じ手段が提案されている。例えば、特許文献１のような例がある。図１７及び図１８は従来のシート綴じ装置による綴じ方を説明する図である。

特許文献１に示されるように、シート束の一部をエンボス加工し、該エンボス部で隣り合うシート間の摩擦力によってシート束を綴じる（図１７（ａ）装置の概略図、（ｂ）成果物の概略図、（ｃ）綴じ部の拡大断面図）方法がある。また、シートの一部に半抜き形状を作成し、半抜きした紙片端面とその抜き穴端部との摩擦によって綴じる（図１８参照）方法がある。

金属針を使用しないシート綴じ方法としては上記した例の他にも接着剤を使用したものや、紙端部に穴をあけ紙テープで輪止めする手段等が提案されている。

特開２００４−１５５５３７

しかしながら、上述のシート綴じ装置では次のような問題がある。

上側凹型歯と下側凸型歯を用いたエンボス形成型シート綴じ手段がシート束を挟持する力に関して、例えば、シートの厚みが薄い時には、凹凸形状をつけた時に、シートが破断してしまい、シート間の摩擦力低下により、十分なシート間の拘束力を得られない。また、シートが厚い時には、破断はしないが凹凸形状が小さく、十分な拘束力が得られないといった問題がある。更に、シートが破断しないように綴じ力を調節する構成も提案されているが、シートの厚みや枚数が異なる場合においても、形成される凹凸形状が同じだと最適な拘束力が得られない。綴じ力を調節するためには、綴じ力を調整する複雑な機構が必要となる。

そこで本発明の目的は、シート綴じ数またはシートの厚さ、枚数に応じて最適な綴じ力を簡易な構成で実現することである。

上述の目的を達成するための本発明の代表的な構成は、
一対の綴じ部材によりシート束に凹凸を形成することによりシート束を綴じるシート綴じ装置において、
シート束を挟持して凹凸を形成する各々異なる形状の歯型を有する複数の綴じ部材対を備え、
前記複数の綴じ部材対のうちの一つを選択的に用いてシート束に凹凸を形成することを特徴とする。

上記構成により、シート綴じ数またはシートの厚さ、枚数に応じて最適な綴じ力を簡易な構成で実現することができる。

本発明に係るシート綴じ装置を搭載した画像形成装置の構成を示す概略断面図。 上記シート綴じ装置と排出構成を示した斜視図。 排出部の昇降アームが上がった状態を示す概略断面。 排出部の昇降アームが下がった状態を示す概略断面。 シートをシート綴じ装置に運ぶガイドの構成を示す斜視図。 上記シート綴じ装置（カム付勢前）の概略断面図。 上記シート綴じ装置（カム付勢時）の概略断面図。 上記シート処理装置の綴じ部材対の拡大図。 上記シート綴じ装置の綴じ部材対の拡大断面図。 綴じ部材対の変更構成を示す斜視図。 上歯型部材を加圧した時の図１０におけるＥ−Ｅ断面図。 各綴じ部材対４１Ａ〜４１Ｄの部分拡大図。 図１２に示す綴じ部材対４１の歯角度θと歯高さｈの具体的な数値を示す図表。 綴じ処理時の信号伝達を示したブロック図。 綴じ処理制御を説明したフローチャート。 シート厚み及び綴じ枚数に応じて用いられる綴じ部材対の例を示す図表。 従来のシート綴じ装置による綴じ方を説明する図。 従来のシート綴じ装置による綴じ方を説明する図。

以下、本発明に係るシート綴じ装置とそれを備えた画像形成装置の実施形態について説明する。図１はシート綴じ装置２００を搭載した画像形成装置の構成を示す概略断面図である。本実施形態は画像形成装置としてカラー画像形成装置を例示して説明する。

〔画像形成装置〕
画像形成装置は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像を形成する像担持体である４つの感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが水平方向に並んで配置される。これら感光体ドラム１の上部に、これらを縦断する態様で配置された転写手段である中間転写ベルト７０を備える。また、不図示のモータにより駆動される感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲には、それぞれ不図示の一次帯電器、現像器、転写帯電器が配置され、画像形成部が形成される。それらがプロセスカートリッジ７１ａ〜７１ｄとしてユニット化される。また感光体ドラム１ａ〜１ｄの下方にはポリゴンミラー等で構成される露光装置６が配置される。

次に、画像形成装置の概略について、動作の説明とともに構成を説明する。尚、各色のプロセスカートリッジ７１ａ〜７１ｄで行う動作は同様であるため、特に必要な場合を除き、ａ〜ｄの添字は図面にのみ記載し、以下の説明においては省略する。

まず、感光体ドラム１ａには、原稿のイエロー成分色の画像信号によるレーザー光が露光装置６のポリゴンミラー等を介して照射される。すると感光体ドラム１ａ上に静電潜像が形成される。この静電潜像にプロセスカートリッジ７１ａ内の現像器からイエロートナーを供給すると、静電潜像がイエロートナー像として可視化される。

イエロートナー像は、感光体ドラム１ａの回転にともなって、感光体ドラム１ａと中間転写ベルト７０とが当接する一次転写部に到達する。すると、転写帯電部材２ａに印加した一次転写バイアスに引きつけられることによって、感光体ドラム１ａ上のイエロートナー像が中間転写ベルト７０に転写される（一次転写）。

中間転写ベルト７０のイエロートナー像を担持した部位が画像形成部に移動すると、このときまでに画像形成部において上述したのと同様な方法で感光体ドラム１ｂ上にマゼンタトナー像が形成される。このマゼンタトナー像がイエロートナー像上から中間転写ベルト７０に転写される。

同様に、中間転写ベルト７０が移動するにつれて、画像形成部のそれぞれの一次転写部位においてシアントナー像、ブラックトナー像が、前記のイエロートナー像、マゼンタトナー像上に重ね合わせて転写される。これにより、４色のトナー像が中間転写ベルト７０上に担持される。

一方、シートＰはカセット４に収納されている。シートＰは、カセット４からピックアップローラ８により１枚ずつ送り出され、レジストローラ９でタイミングを合わされた後、二次転写部位に達する。ここで、二次転写ローラ対３に印加した二次転写バイアスによって、中間転写ベルト７０上の４色のトナー像が、シートＰ上に一括して転写される（二次転写）。

４色のトナー像が転写されたシートＰは、二次転写ローラ対３から搬送ガイド２０に案内されて、定着ローラ対５に搬送される。そこでシートＰは熱及び圧力を受けて定着される。これにより各色のトナーが溶融混色してシートＰにフルカラーのプリント画像が固定される。

その後、シートＰは、定着ローラ対５の下流に設けられた搬送ローラ対１１によって搬送方向下流側に搬送される。複数回搬送されて綴じ位置にセットされたシートＰはシート束Ｐとなる。シート束Ｐを綴じる場合は、後述のシート綴じ装置２００を用いて綴じられる。また、排出ローラ対１２によって、排出トレイ７に排出される。シートＰを綴じない場合はそのまま排出トレイ７に排出される。

図２は排出構成と本発明に係るシート綴じ装置を示した斜視図である。

まず、排出部の構成及び、排出前動作について説明する。排出ローラ対１２の排出上ローラ１２Ａは、不図示のモータから駆動ベルト１５を介して駆動伝達され正逆回転が可能である。また、排出上ローラ１２Ａは、シートを搬送しない時には、排出下ローラ１２Ｂとは当接していない。排出上ローラ１２Ａの上には排出上ローラ１２Ａを排出下ローラ１２Ｂ方向に付勢するための昇降アーム２１が回動自在に配設される。

この構成により、シート綴じ装置２００にてシート束Ｐを綴じる際の動作を図３乃至図５を用いて説明する。図３は排出部の昇降アーム２１が上がった状態を示す概略断面である。図４は排出部の昇降アーム２１が下がった状態を示す概略断面である。図５はシートをシート綴じ装置に運ぶガイド３００の構成を示す斜視図である。

図３及び図４に示すように、昇降アーム２１は回動し排出上ローラ１２Ａを排出下ローラ１２Ｂ方向に付勢する。また、図５に示すように、ガイド３００は、ガイドモータ３０１及びラックとピニオンによって、シートＰの搬送方向に対し垂直方向に動くことができる。

この構成により、シートを綴じる際には、図３に示す状態から図４に示す状態になるように、昇降アーム２１が回動する。すると、昇降アーム２１は排出上ローラ１２Ａを排出下ローラ１２Ｂの方向に付勢する。これによって排出上ローラ１２Ａが下がると、シートＰは排出上ローラ１２Ａと排出下ローラ１２Ｂとの間で挟持される。ここで、排出上ローラ１２Ａが逆回転することで、シートＰを突き当て部２２に当たるまで後退させる。そして、排出上ローラ１２Ａと排出下ローラ１２Ｂとが離間する。

これを綴じ枚数分繰り返してシート束Ｐを形成した後、シート束Ｐの側面をガイドするガイド３００が、搬送方向に対し垂直方向且つ綴じ装置２００の方向に動く。これにより、突き当て部２２にあるシート束Ｐは、シート綴じ装置２００に運ばれる。

シート綴じ装置２００にてシート束Ｐが綴じられたら、シート束Ｐは排出上ローラ１２Ａと排出下ローラ１２Ｂからなる排出ローラ対１２によって排出トレイ７に排出される。

〔シート綴じ装置〕
次に本実施形態のシート綴じ装置２００の構成及び動作について説明する。図６はシート綴じ装置２００（カム５２付勢前）の概略断面図である。図７はシート綴じ装置２００（カム５２付勢時）の概略断面図である。図７は図６に示す状態からカム５２が回転し、移動アーム４５が上歯型部材６０Ａを下方向に加圧した状態（作動時）を示す。

図６及び図７に示すように、シート綴じ装置２００は、カム５２、連結アーム４６、移動アーム４５、綴じ部材対４１、支持板４２等を有する。

カム５２は、駆動源のカム駆動モータ４８から駆動伝達ギア５０を介して駆動が伝達されると、カム駆動軸５２Ｘを中心に回動する。カム５２は、アーム板４７の左側端部に当接している。このため、カム５２の位相によってアーム板４７の左端の上下方向位置が決まる。

アーム板４７の右側端部には連結アーム４６が取り付けられる。連結アーム４６は、軸４６Ｘを中心に回動可能に支持され、連結アーム４６の右側端部は加圧ピン４５Ｐに当接する。このため、アーム板４７の左側端部が押し下げられると、連結アーム４６の右側端部が移動アーム４５の加圧ピン４５Ｐを押し上げることになる。

移動アーム４５の加圧ピン４５Ｐが連結アーム４６によって押し上げられると、移動アーム４５は回動軸４５Ｘを中心に回動する。すると、図７に示すように移動アーム４５の左側端部が後述の綴じ部材対４１の上歯型部材６０Ａを押し下げる。

尚、カム５２が回転し、上歯型部材６０Ａが移動アーム４５により下方向に加圧された時、綴じ部材対４１Ａの上下歯型にかかる押圧力は約１００ｋｇｆとしている。また、本実施形態ではモータはステッピングモータを使用している。

シートを挟持・加圧する綴じ部材対４１Ａ〜４１Ｄは、支持手段としての支持板４２に一体的に支持される。綴じ部材対４１Ａ〜４１Ｄと支持板４２とをまとめて綴じ部という。支持板４２はモータ４４を駆動源として駆動され、ギア４３を介して、図６及び図７の断面に対し水平方向に回転可能な構成である。

次に図８及び図９を用いて綴じ部材対の構成について説明する。図８はシート綴じ装置２００の綴じ部材対４１の拡大図である。図９はシート綴じ装置２００の綴じ部材対４１の拡大断面図である。

綴じ部材対４１（４１Ａ〜４１Ｄ）は、それぞれ歯型のパターンは異なるものの全て上歯型部材６０及び下歯型部材６１から構成されるため、綴じ部材対４１Ａを例として説明する。

図８に示すように綴じ部材対４１Ａは、一対の上歯型部材６０Ａ（上綴じ部材）と下歯型部材６１Ａ（下綴じ部材）とで構成される。また図９に示すように、上歯型部材６０Ａと支持板４２との間には圧縮バネ６２Ａが配設され、上歯型部材６０Ａは上方向に付勢されている。また、上歯型部材６０Ａと下歯型部材６１Ａとの間は、隙間Ｈができるように決められている。隙間Ｈはシート束Ｐが十分に入る隙間である。上歯型部材６０Ａは、次に説明するように、移動アーム４５の移動によって、下方に付勢される。

圧縮バネ６２Ａにより、隙間Ｈができるように付勢されている上歯型部材６０Ａは、回動軸４５Ｘを中心に回動可能に支持された移動アーム４５によって加圧されると、下方向へ移動する。

〔綴じ部材対の変更構成〕
次に、図１０乃至図１２を用いて、シートを綴じ処理する際の綴じ部材対４１の詳細構成と変更構成について説明する。図１０は綴じ部材対の変更構成を示す斜視図である。図１１は上歯型部材６０を加圧した時の図１０におけるＥ−Ｅ断面図である。図１１ではシート束Ｐが綴じ部材対４１Ａにより拘束されて綴じ処理された状態を部分的に拡大している。図１２は各綴じ部材対４１Ａ〜４１Ｄの部分拡大図である。図１３は図１２に示す綴じ部材対４１の歯角度θと歯高さｈの具体的な数値を示す図表である。

シート束Ｐを綴じる際に、シートＰの厚みや綴じる枚数が異なる時、綴じ部材対の種類が一つしか無い場合には課題が生じる。即ち、薄いシートＰでは綴じ部材対にてシートが破断してしまい、シート束Ｐを綴じることができない可能性がある。逆に厚いシート束Ｐの時には、十分な拘束力を得ることができず、シート束Ｐを綴じることができない可能性がある。

そこで本実施形態では、シートの厚み、枚数によって、シート束Ｐを綴じる綴じ部材対４１Ａ〜４１Ｄのうち一つを選択的に使用する。選択された綴じ部材対４１の綴じ位置への移動は、前述のように、モータ４４の駆動によって、綴じ部材対を支持する支持板４２が図１０のＸ方向に回転することで行う。図１０及び図１１に示すように、本実施形態では選択された綴じ部材対４１Ａを用いてシートＰを綴じる。綴じられるシートＰは、綴じ位置において図１１のように上歯型部材６０Ａと下歯型部材６１Ａによって挟持されて綴じられる。

また、図１２に示すように、綴じ部材対４１Ａ〜４１Ｄは、シートの厚みや枚数等、綴じられるシート束のシート情報に対応するように、歯角度θと歯高さｈ等の形状がそれぞれ異なる。具体的に本実施形態では、綴じ部材対の歯角度θと歯高さｈは図１３に示すように構成した。尚、複数の綴じ部材対４１Ａ〜４１Ｄの歯型の形状は、凹凸の数、幅、高さ、角度のうち少なくとも一つが互いに異なっていればよい。

綴じ部材対の角度が大きく、歯高さが高いほど、シート束Ｐに形成される凹凸によるシート間の拘束力が大きい。これにより、薄いシートの時にはシートが破断せず、厚いシートの時には十分な拘束力を得られるようになる。

〔綴じ処理制御〕
次に図１４、図１５、図１６を用いてシート束Ｐを綴じ処理した時の装置動作を説明する。図１４は綴じ処理時の信号伝達を示したブロック図である。図１５は綴じ処理制御を説明したフローチャートである。図１６はシート厚み及び綴じ枚数に応じて用いられる綴じ部材対の例を示す図表である。

図１４に示すように、画像形成装置の操作部１００又はパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の外部入力装置１０１によって条件が入力される。これらの条件は条件入力部からの信号として、シート厚みやシートの綴じ枚数等のシート情報が制御部としてのＣＰＵ６４に入力される。制御部（ＣＰＵ６４）は、これらの入力に応じて、モータ４４のモータドライバ６５や、カム駆動モータ４８のモータドライバ６６に指令を出す。これによって、複数の綴じ部材対４１のうちの一つを選択して動作させる。

図１５のフローチャートを用いて、本実施形態の制御を説明する。

ステップ１（Ｓ１）において、綴じ処理されるシート束Ｐのシート枚数及び１枚当りのシート厚を操作部１００から操作者が入力する。若しくは、外部入力装置１０１から入力する。この入力情報は、シート綴じ装置を画像形成装置に搭載した場合は、画像形成装置に対してシート枚数とシートの種類として入力される。従ってシート厚みに関しては、あらかじめ紙種に対する厚さデータを準備しておけば、紙種を入力することで厚さは自動的に決められる。また、図１に示すように、超音波を用いたシート厚検知手段１３及び画像形成枚数をカウントするカウンタを用いて、綴じ処理される全シート束Ｐの厚さ情報を検知し、この検知結果の検知信号を条件入力部から制御部に伝達しても良い。

ステップ２（Ｓ２）において、入力されたシートの厚みとシートの綴じ枚数から、シート綴じ部にセットされている綴じ部材対が適当かを判断する。本実施形態においては歯型を切替える制御をシートの厚みと枚数によって、図１６のように行っている。図１６の上部に記載されているシートの厚みは薄紙と厚紙、さらに薄紙と厚紙の間を中間紙とした３段階としている。

ステップ３（Ｓ３）において、シート綴じ部にセットされている綴じ部材対が適当でない場合、不図示のＣＰＵ６４を介し、モータドライバ６５に信号が送られ、モータ４４を駆動させて、支持板４２を回転させる。そして、最適な綴じ部材対をシート束Ｐの綴じ位置まで回転させ、セットする。

ステップ４（Ｓ４）において、前述したように排出ローラ対１２とガイド３００により、シート束Ｐを綴じ位置に搬送し、整列させる。

ステップ５（Ｓ５）において、モータドライバ６６に信号が送られ、カム駆動モータ４８が駆動し、カム５２が１回転する。すると、移動アーム４５が上歯型部材６０Ａを加圧することで、綴じ部材対間のシート束Ｐが挟持・加圧され、シート束Ｐに凹凸が形成される。これにより綴じ処理が行われる。

ここで移動アーム４５が上歯型部材６０Ａを下方へ加圧する力は歯型の形状によるが、１００〜２００ｋｇｆ程度必要である。このため、モータ回転数から十分減速したカムの回転数になるように減速比を設定すると良い。

ステップ６（Ｓ６）において、拘束されたシート束Ｐは排出ローラ対１２によって排出される。

以上のようにして綴じ処理されたシート束Ｐにおいては、シートは相対する斜めに接触した面の繊維が絡まる。また屈曲部内側のシートが外方向へ、外側のシートが内方向へ形状が平らになろうとする力が合わさる。これにより、綴じ力を発生することができる。

また、本実施形態では綴じ部材対の切替手段はシートの厚み、綴じ枚数にて自動的に切替える手段を説明したが、操作部１００若しくは外部入力装置１０１で、操作者が綴じ部材対４１を適宜選択可能とする方法でも良い。

Ｐ…シート（束）
４１…綴じ部材対
４２…支持板
６０…上歯型部材
６１…下歯型部材
２００…シート綴じ装置

Claims (7)

1. 一対の綴じ部材によりシート束に凹凸を形成することによりシート束を綴じるシート綴じ装置において、
   シート束を挟持して凹凸を形成する各々異なる形状の歯型を有する複数の綴じ部材対を備え、
   前記複数の綴じ部材対のうちの一つを選択的に用いてシート束に凹凸を形成することを特徴とするシート綴じ装置。
2. 前記複数の綴じ部材対の前記歯型の形状は、凹凸の数、幅、高さ、角度のうち少なくとも一つが互いに異なることを特徴とする請求項１に記載のシート綴じ装置。
3. 前記複数の綴じ部材対を支持し、回転可能な支持手段を備え、前記支持手段の回転により前記複数の綴じ部材対のうちの一つがシート束に凹凸を形成する綴じ位置に移動されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシート綴じ装置。
4. シートに画像を形成する画像形成部と、
   画像形成されたシート束を綴じる請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のシート綴じ装置と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
5. 前記複数の綴じ部材対のうちの一つを選択して動作させる制御部と、を備え、
   前記制御部は、綴じられるシート束のシート情報に基づき、シート束に凹凸を形成する請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記シート情報は、前記シートの厚み及び前記シートの綴じ枚数のうち少なくとも一方であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記シートの厚みを検知するシート厚検知手段を有し、
   前記制御部は、前記シート厚検知装置による検知結果に基づき、前記複数の綴じ部材対のうちの一つを選択してシート束に凹凸を形成することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の画像形成装置。

Images