JP5504617B2 - 製本装置及び画像形成システム - Google Patents

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Description

本発明は、製本装置及び画像形成システムに関する。
該画像形成システムは、用紙に画像を形成する画像形成装置及び該画像形成装置により画像が形成された用紙を受け取って製本処理する製本装置を有する。
POD(プリントオンデマンド)と呼ばれる印刷分野においては、画像形成装置と製本装置とで構成された画像形成システムにより、印刷版を起こすことなく本を作成することが行われている。
POD用の製本装置の多くは、例えば、特許文献1に記載されているように、用紙束を綴じ処理し製本する手段として、糊付け装置が採用されている。糊付け装置は、構造が簡単であることや小型であることから、画像形成装置と組み合わせるのに適している。
特許文献1では、糊収容部加熱ヒータ及び塗布手段加熱ヒータを設けた塗布装置において、糊収容部加熱ヒータの温度、塗布手段加熱ヒータの温度及び糊の温度をそれぞれ検知し、検知温度に基づいて前記収容部加熱ヒータと前記塗布手段加熱ヒータとを各別に制御することにより、糊収容部内の糊温度を均一にして糊を迅速に溶融させている。
特許文献2では、ウォームアップ時と塗布時とにおけるヒータの数を異ならせることにより、ウォームアップ時間を短縮するとともに、消費電力を抑制している。
特開2008−80603号公報 特開平10−35138号公報
特許文献2でも指摘されているように、糊加熱手段をオンしてから、糊が溶融し塗布可能になるまでの待ち時間を短縮することが糊付け装置を用いた製本装置において、解決すべき技術課題となっている。
待ち時間は、糊を加熱する加熱手段をオンしてから、糊の温度を塗布可能な温度にまで上昇させるのに要する時間、即ち、ウォームアップタイムである。そして、特許文献1、2では、加熱手段として、複数のヒータを用い、複数のヒータを個別に制御することによって、ウォームアップタイムを短縮している。
しかしながら、このようなウォームアップタイム短縮手段では限界があり、十分なウォームアップタイム短縮ができない。
前記のようにウォームアップにおいては、糊温度を塗布温度にまで加熱することが行われる。したがって、制御の基準として塗布温度が設定され、基準温度に達したことを検知してウォームアップを終了している。
このようなウォームアップ制御においては、ウォームアップタイムを短縮するためには、温度上昇速度を速めるために、ヒータのパワーを上げる必要があり、消費電力の増大が避けられない。
特許文献1では複数のヒータを各別に制御することにより糊温度を一様に上昇させてウォームアップタイムを短縮しているが、結局ウォームアップタイムを短縮するには、ヒータの数を多くするか又はヒータのパワー上げることが必要になる。特許文献2でも同様であり、ウォームアップ時にのみオンされるヒータを用いることが必要になり、結局ウォームアップ時には大きな電力消費があるために、装置の最大電力が大きくなることが避けられない。
本発明は、消費電力の抑制が可能であり、且つ、ウォームアップタイムが短縮された製本装置及びかかる製本装置を有する画像形成システムを提供することを目的とする。
前記目的は、下記の発明によって達成される。
1.用紙を糊付け製本する製本装置であって、糊を収容する糊タンク、
前記糊タンク内の糊を攪拌する攪拌部材、
前記糊タンクの外側に設けられ、前記糊タンク内の糊を加熱する第1ヒータ、
前記糊タンクの内側に設けられ、前記攪拌部材上の糊を加熱する第2ヒータ、
前記糊タンクの内側かつ前記攪拌部材の外側に設けられ、前記糊タンク内の糊の温度を検知する第1糊温度センサ、
前記攪拌部材の内側に設けられ、前記攪拌部材上の糊の温度を検知する第2糊温度センサ及び、
制御手段を有し、
該制御手段は、
前記第1ヒータ及び前記第2ヒータをオンさせた後、前記糊タンク内の糊温度が塗布温度よりも低い糊の融点である第2温度に達した状態であることが前記第1糊温度センサにより検知されたとき、または、予め決定された所定時間であって前記第1ヒータ及び前記第2ヒータがオンされてから前記糊タンク内の糊温度が前記第2温度に達するまでの所定時間が経過したときに、前記攪拌部材を作動させ、
糊温度が前記塗布温度よりも高い第1温度に達したことが前記第2糊温度センサにより検知されたときからウォームアップ終了まで、前記第2ヒータを連続的にオフし、前記第2ヒータのオフ後も前記第1ヒータのオンを続け、前記第1糊温度センサにより糊温度が前記塗布温度に達したことが検知されたときに、ウォームアップを終了することを特徴とする製本装置。
2.用紙に画像を形成する画像形成装置、及び前記画像形成装置から排出された用紙を製本処理する前記1に記載の製本装置を有することを特徴とする画像形成システム。
本発明によれば、一部のヒータによって糊を塗布温度よりも高い温度まで加熱している。塗布温度よりも高温の糊を塗布温度よりも低温の糊と混合することにより、塗布温度の糊が調整されるので、少ない数又は小さいパワーのヒータで糊を塗布温度まで迅速にウォームアップすることが可能となり、ウォームアップタイムが短縮される。
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。
図1は、本発明の実施の形態に係る画像形成システムの全体構成を示す図である。
例示する画像形成システムは、画像形成装置A及び製本装置Bを有する。なお、本実施の形態においては、製本された冊子を収容する冊子収容装置Cが前記製本装置Bの後段に接続されている。冊子収容装置Cは製本装置Bから排出された冊子S3をベルト91で搬送し、台車92上に積載する。
<画像形成装置A>
画像形成装置Aは、電子写真プロセスにより画像を形成するものであり、回転する感光体1の周囲に、帯電手段2、像露光手段3、現像手段4、転写除電手段5、及びクリーニング手段6を配置した画像形成手段を有する。
画像形成手段は、帯電手段2によって感光体1の表面に一様帯電を行った後に、像露光手段3のレーザビームによって画像データに基づく露光走査を行って潜像を形成し、該潜像を現像手段4により反転現像して感光体1の表面にトナー像を形成する。
用紙収納手段7Aから給紙された用紙Sは転写位置へと送られる。転写位置において転写除電手段5によりトナー像が用紙S上に転写された後に、用紙Sの電荷が消去されて感光体1から分離され、搬送手段7Bにより搬送され、引き続き定着手段8により加熱定着処理され、排紙ローラ7Cから排出される。
用紙Sの両面に画像形成を行う場合には、定着手段8により加熱定着された用紙Sを、搬送路切替手段7Dにより通常の排紙通路から分岐した搬送路に搬送し、反転搬送手段7Eにおいてスイッチバックさせて表裏反転した後、再び転写位置に搬送する。転写位置において、用紙Sの裏面に画像が形成される。
定着手段8で定着処理され両面に画像が形成された用紙Sは排紙ローラ7Cから装置外に排出される。排紙ローラ7Cから排出された用紙Sは、製本装置Bに送り込まれる。
感光体1の画像処理後の表面は、クリーニング手段6により表面に残留している現像剤が除去され、次の画像形成に備える。
画像形成装置Aの上部には、入力手段及び表示手段を備えた操作表示部9が配置されている。
<製本装置B>
図1、2により製本装置Bを説明する。図2は、製本装置要部の構成を示す図である。
製本装置Bは、用紙搬送部10、排紙部20、用紙束収容部30、用紙束搬送部40、糊塗布部50、表紙供給部60、表紙断裁部70、表紙支持部80、及び操作表示部90を備えている。
画像形成装置Aから用紙搬送部10に導入された用紙Sは、複数の搬送ローラ、及び搬送路切替ゲートにより、排紙部20、用紙束収納部30、あるいは、表紙支持部80のいずれかに搬送される。
製本処理の指定がない場合には、搬送路切替ゲートの設定により排紙部20の排紙トレイに画像形成装置Aから排出された用紙Sを直接排出する。
製本処理が指定された場合は、画像形成装置Aで画像形成がされた用紙Sは、用紙搬送部10により搬送され、用紙束収納部30で複数枚の用紙Sが集積され、用紙束S1を形成する。
用紙束S1は用紙束搬送部40により所定位置に搬送され、糊塗布部50により用紙束S1の背Saに糊が塗布される。
糊が塗布された用紙束S1の背Saには、表紙支持部80に支持された表紙用紙S2が接着され、用紙束S1の背Saの両縁に沿って折り曲げられ、冊子S3が作成される。
用紙束収容部30は、傾斜配置された用紙載置台35、移動可能な用紙後端位置決め部材36、用紙の幅方向の整合を行う整合部材37、等を有する。
画像形成装置Aから排出され用紙搬送部10によって送られた用紙は、用紙載置台35に順次載置され、所定枚数の用紙からなる用紙束S1が形成される。
用紙束収容部30の用紙載置台35上に積載された用紙束S1は、整合が終わると、把持手段41によって把持される。把持手段41による用紙束S1の把持がなされると、用紙後端位置決め部材36は図示しない駆動手段の駆動で移動して用紙載置台35の下方に待避する。
用紙束S1を把持した把持手段41は、図示の破線で示す斜め下方に移動したのち旋回して、用紙束S1に糊塗布処理をする背Saが下側になるように用紙束S1を直立状態に保持して、所定位置に停止する。
一方、表紙供給部60の表紙積載手段61内に収容された表紙用紙S2は、給紙手段62により分離、給送され、搬送ローラ63,64,65により搬送され、更に表紙支持部80の搬送ローラ81,82によって搬送され、所定位置に停止される。
表紙用紙S2が、用紙束S1に対してくるみ製本処理を行う際に必要な長さよりも長い場合には、搬送ローラ65の図示右方に配置された表紙断裁部70によって表紙用紙S2の断裁を行い、予め余分な部分が取り除かれる。
棒状のガイド55により支持された移動体54上に設けられており、図2の紙面に直角な方向に移動する。移動体54のホームポジションは製本装置の奥側であり、塗布時には前方に移動する。
塗布ローラ51はモータM及び駆動系52の駆動で図2の紙面に直角な方向に用紙束S1の背Saに沿って移動する。
表紙支持部80は昇降手段86により上下に移動する。
移動体54がホームポジションから前方に移動した後に、塗布ローラ51はモータMの駆動で矢印W2、W3(図3参照、後に説明)の方向に往復移動して、用紙束S1の背Saに糊が塗布される。
塗布完了後に移動体54がホームポジションに後退し、表紙支持部80が上昇して、表紙用紙S2を背Saに接着させる。83は接着を確実にするための押圧部材である。
用紙束S1に表しS2を接着することにより作成された冊子S3はベルト87により搬送され、冊子収容装置Cに排出される。
<糊塗布部>
図3は糊塗布部50を示す図である。
糊塗布部50は溶融し液状化した糊Nを収容する糊タンク53、糊Nを攪拌する攪拌部材としての塗布ローラ51、規制部材503、規制部材504、糊を加熱する第1ヒータとしてのタンクヒータH1、糊を加熱する第2ヒータとしてのローラヒータH2、糊タンク内の糊Nの温度を検知する第1温度センサとしての糊温度センサTS1、及び残量センサ506を有する。
図示の実施の形態では、糊を攪拌する攪拌部材が塗布ローラ51で構成されているが、糊塗布部材と攪拌部材を別部材で構成してもよい。
タンクヒータH1は図示のように、糊タンク53の底部に設けられ、糊タンク53全体を加熱する。
ローラヒータH2は図4に示すように塗布ローラ51の軸51Aを加熱する。軸51Aは金属からなり、軸51Aの加熱により塗布ローラ51全体が加熱され、塗布ローラ51上の糊が加熱される。
糊Nは図示しない補給装置によりペレット状で糊タンク53に供給される。
ペレット状の糊は加熱により溶融して液状の糊Nとなる。
残量センサ506の検知信号に応じて補給装置から糊が補給され、糊Nの液面が一定になるように維持される。
503は断面がほぼ円形の棒状の規制部材、504は規制部材であり、板状の支持部材507に、塗布領域外の両端部をネジ留めすることにより固定されている。
規制部材504は、主掻き取り部504A及び補助掻き取り部504Cを有し、塗布ローラ51により用紙束S1の背に塗布された糊が所定の厚みになるように掻き取る手段である。
504Dは、塗布ローラ51上の糊層厚を規制する規制部材である。
規制部材503は、塗布ローラ51を挟んで前記規制部材504の反対側に配置された、糊の塗布厚を規制する丸棒状の部材である。
塗布ローラ51は図示しないモータの駆動により矢印W1で示すように回転しつつ、モータM(図2参照)の駆動で矢印W2、W3のように、用紙束の背Saに沿って往復移動して、用紙束の背Saに糊を塗布する。
往動時(W2方向)には主に規制部材503により、復動時(W3方向)には規制部材504により糊Nの塗布量の規制が行われ、これらの規制により均一な糊層が用紙束の背Saに形成される。
<ウォームアップ時の制御>
糊塗布部50のウォームアップタイム、即ち、タンクヒータH1をオンしてから、塗布可能な状態に糊Nが溶融されるまでには数分〜十数分を要する。
待ち時間を短縮し、作業効率を向上することが製本装置の開発における重要な技術課題の一つになっている。
本発明においては、複数のヒータを用い、第1ヒータにより糊を塗布温度まで加熱する過程において、第2ヒータにより糊を前記塗布温度よりも高い第1温度まで加熱することにより、ウォームアップタイムを短縮した。
前記第1温度は、塗布温度よりも高く、糊が変質しない上限温度であることが好ましい。
図5は本発明の実施の形態に係る製本装置において糊の加熱制御を行う制御系のブロック図、図6は加熱制御工程の第1例フローチャートである。
制御手段CRは、糊タンク53内の糊の温度を検知する第1糊温度センサとしての糊温度センサTS1の出力及び塗布ローラ51上の糊の温度を検知する第2糊温度センサとしての糊温度センサTS2の出力に基づいて、タンクヒータH1及びローラヒータH2のオン・オフ制御を行う。
なお、糊温度センサTS1は図3に示すように糊タンク内の糊Nに接触して糊温度を検知する。また、糊温度センサTS2は、塗布ローラ51の内部に設けられており、塗布ローラ51の温度を検知することにより間接的に塗布ローラ51上の糊の温度を検知する。
ステップST1において、タンクヒータH1及びローラヒータH2がオンして加熱を開始する。
ステップST2において、糊温度センサTS1の検知温度が、塗布温度よりも低い第2温度である糊Nの融点(例えば、90℃)に達したか否かを監視し、達したらステップST3において、塗布ローラ51の回転制御が開始される。
塗布ローラ51の回転制御開始時間は、ステップST1のオンから所定時間後としてもよい。この所定時間は、ヒータオンから融点に達するまでの時間を予め測定する実験を行い、実験結果から決定される。
糊温度が融点に達する前に塗布ローラ51を回転しようとすると、ローラの駆動源であるモータに大きな負荷を掛けてしまい、モータの破損に繋がるため、融点に達するまでは塗布ローラ51を停止させておき、融点に達した後に、塗布ローラ51を回転させることにより、塗布ローラ51は糊Nの液体内で円滑に回転する。
ST3の回転制御は、塗布ローラ51を2〜3秒間隔で回転と停止とを繰り返す間欠駆動制御である。
ST3の回転制御により、糊Nがよく攪拌されて糊タンク53内の糊Nが急速に均一に加熱される。特に、塗布ローラ51上の糊と糊タンク53内の糊Nとが混合される。
ステップST3に続くステップST4において、糊温度センサTS2により、塗布ローラ51の温度が上限に達したか否かが監視され、達したらローラヒータH2がオフする。
塗布ローラ51の上限温度は、糊Nが変質しない上限温度であり、例えば、185℃に設定される。
ローラ温度が上限温度に達したら(ST4のYes)、ローラヒータH2をオフする(ST5)。ローラヒータH2がオフする時点において、タンクヒータH1はオンを継続する。
次のステップST6において、糊温度センサTS1の検知温度が塗布温度に達したか否かを監視する。
塗布温度は例えば、165℃に設定される。
ステップST6の温度監視の結果、糊タンク53内の糊Nの温度が塗布温度に達したらウォームアップを終了する。
図6には示されていないが、ウォームアップ終了後では、ローラヒータH2はオフし、タンクヒータH1がオン・オフ制御されて、糊タンク53内の糊Nの温度は塗布温度に維持される。
ウォームアップ時の糊温度の変化を図7に示す。
図7(a)は従来の制御による糊温度変化を示し、図7(b)は本発明の実施の形態に係る制御による糊温度変化を示す。
最初に従来の制御を説明する。
従来では、塗布ローラ51はウォームアップ中停止していた。ただし、従来においても、タンクヒータH1及びローラヒータH2が用いられていた。
図7(a)において、時間t0において、タンクヒータH1及びローラヒータH2がオンして加熱が開始される。
塗布ローラ51上の糊はタンクヒータH1及びローラヒータH2により加熱されるので、ローラ上の糊温度の上昇率が糊タンク53内の糊の温度上昇率よりも高く、曲線L1で示すように、直線的に急上昇する。
塗布ローラ51上の糊温度が塗布温度u0に達する時間t1で、ローラヒータH2は連続したオンからオン・オフに変わる。時間t1以降のオン・オフ制御により、塗布ローラ51上の糊温度は塗布温度u0に維持される。
一方、糊タンク53内の糊温度は曲線L2のように、緩やかに上昇し、時間t2で塗布温度u0に達する。
時間t2以降、タンクヒータH1はオン・オフ制御され、糊タンク53内の糊温度は塗布温度u0に維持される。
図7(b)において、時間t0において、タンクヒータH1及びローラヒータH2がオンして加熱が開始される。
塗布ローラ51上の糊温度はタンクヒータH1及びローラヒータH2により加熱されるので、
塗布ローラ51上の糊温度の上昇率が糊タンク53内の糊温度の上昇率よりも高く、曲線L3で示すように、直線的に急上昇する。
塗布ローラ51上の糊温度が上限温度u1に達した時間t11で、ローラヒータH2はオフする。
一方、糊タンク53内の糊温度は曲線L4の初期直線部L4aのように、緩やかに上昇し、時間t10で糊の融点u2に達する。
タンク内の糊温度が融点u2に達した時間t10において、塗布ローラ51の回転制御が開始される。即ち、塗布ローラ51は回転・停止を繰り返し、糊Nを攪拌する。
糊Nの攪拌により、タンク内の糊温度上昇率は曲線L4の直線部L4bのように、高くなる。
曲線L3とL4とが示すように、塗布ローラ51上の糊温度が上限に達する時間t11は糊タンク53内の糊Nの温度が塗布温度に達する時間よりも早い。したがって、図示のように、ローラヒータH2のオフ後も、タンクヒータH1は加熱を継続し、糊温度は上昇を続ける。
糊タンク53内の糊Nの温度が塗布温度u0に達した時間t12以降、タンクヒータH1はオン・オフ制御され、糊タンク53内の糊温度は塗布温度u0に維持される。
図6で示したように、ウォームアップは糊タンク53内の糊Nの温度が塗布温度に達したことが糊温度センサTS1によって検知された段階で終了する。
図7(b)の本発明の実施の形態においては、ウォームアップ開始から約10分後の時間t12でウォームアップが終了する。
これに対して、従来例では図7(a)に示すように、ウォームアップタイムが15分である。
図7(b)に示したウォームアップタイムの短縮には、塗布ローラ51の回転が寄与するが、ローラヒータH2により塗布ローラ51上の糊を塗布温度よりも高い上限温度まで加熱し、高温の糊を塗布ローラ51の回転により、糊タンク53内の糊Nと混合することによっても、糊の温度上昇率が高くなってウォームアップタイムが短縮される。
このように本発明によって、ウォームアップタイムが大幅に短縮される。
図6、7に示す実施の形態においては、糊供給部材としての塗布ローラ51を、糊Nの温度が融点に達した段階に回転させることにより、糊タンク53内の糊Nと塗布ローラ51上の糊とを混合している。
しかしながら、次のような制御を行うことも可能である。
タンクヒータH1及びローラヒータH2をオンしてウォームアップを開始し、糊温度センサTS2が上限温度を検知したらローラヒータH2をオフする。
一方タンクヒータH1のオンを継続し、糊タンク53内の糊Nの温度が塗布温度よりも若干低い温度に達したことを糊温度センサTS1が検知した時点でタンクヒータH1をオフし塗布ローラ51を回転させて糊Nを攪拌し、ウォームアップを終了する。
塗布ローラ51上の高温糊が混合することにより、糊Nの温度が上昇して塗布温度に達する。
画像形成システムにおいて、画像形成装置Aの待ち時間は製本装置Bの待ち時間よりも短い。したがって、製本装置Bによって画像形成システム全体として作業効率が左右される。本発明によって、製本装置Bの待ち時間が短縮されることにより画像形成システムの作業効率が格段に向上する。
本発明の実施の形態に係る画像形成システムの全体構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る製本装置要部の構成を示す図である。 糊塗布部50の構成を示す図である。 ローラヒータの配置を示す図である。 本発明の実施の形態に係る製本装置において糊の加熱制御を行う制御系のブロック図である。 加熱制御工程のフローチャートである。 ウォームアップ時の糊温度を示すグラフである。
符号の説明
50 糊塗布部
51 塗布ローラ
53 糊タンク
A 画像形成装置
B 製本装置
H1 タンクヒータ
H2 ローラヒータ
TS1、TS2 糊温度センサ

Claims (4)

  1. 用紙を糊付け製本する製本装置であって、糊を収容する糊タンク、
    前記糊タンク内の糊を攪拌する攪拌部材、
    前記糊タンクの外側に設けられ、前記糊タンク内の糊を加熱する第1ヒータ、
    前記糊タンクの内側に設けられ、前記攪拌部材上の糊を加熱する第2ヒータ、
    前記糊タンクの内側かつ前記攪拌部材の外側に設けられ、前記糊タンク内の糊の温度を検知する第1糊温度センサ、
    前記攪拌部材の内側に設けられ、前記攪拌部材上の糊の温度を検知する第2糊温度センサ及び、
    制御手段を有し、
    該制御手段は、
    前記第1ヒータ及び前記第2ヒータをオンさせた後、前記糊タンク内の糊温度が塗布温度よりも低い糊の融点である第2温度に達した状態であることが前記第1糊温度センサにより検知されたとき、または、予め決定された所定時間であって前記第1ヒータ及び前記第2ヒータがオンされてから前記糊タンク内の糊温度が前記第2温度に達するまでの所定時間が経過したときに、前記攪拌部材を作動させ、
    糊温度が前記塗布温度よりも高い第1温度に達したことが前記第2糊温度センサにより検知されたときからウォームアップ終了まで、前記第2ヒータを連続的にオフし、前記第2ヒータのオフ後も前記第1ヒータのオンを続け、前記第1糊温度センサにより糊温度が前記塗布温度に達したことが検知されたときに、ウォームアップを終了することを特徴とする製本装置。
  2. 前記攪拌部材は、用紙束に糊を塗布する塗布ローラからなることを特徴とする請求項に記載の製本装置。
  3. 前記制御手段は、ウォームアップ終了後に、前記第1糊温度センサの検知温度に基づいて、少なくとも前記第1ヒータをオン・オフさせて糊の温度を前記塗布温度に維持する制御を行うことを特徴とする請求項1または2に記載の製本装置。
  4. 用紙に画像を形成する画像形成装置、及び前記画像形成装置から排出された用紙を製本処理する請求項1〜のいずれか1項に記載の製本装置を有することを特徴とする画像形成システム。
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