JP6095496B2 - 画像形成システム - Google Patents

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Description

本発明は、画像形成システムに関し、特に綴じ針を使用することなく画像形成済みのシートを綴じるものに関する。
従来、複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ及びこれらの複合機等の画像形成装置を備えた画像形成システムにおいては、画像を形成したシートに対し綴じ等の処理を行うシート処理装置を備えたものがある。このような画像形成システムでは、シート処理装置によりシート束を綴じる場合、一般的には金属製の綴じ針を用いてシート束を綴じるようにしている。そして、このような綴じ針を用いたステイプル処理は、複数の出力紙をユーザが指定した位置で確実に綴じることができるため、多くのシート処理装置に採用されている。
しかし、金属製の綴じ針を使うステイプル処理は、確実にシート束を綴じることができるが、一度綴じたものを解除するためには、専用の工具を使ってもシートにダメージを与える可能性が高く、シートの品位を保つことが難しい。また、針が消耗品となるため、その分のコストがかかる。
さらに、ステイプル処理したシートをシュレッダーにかける際には、綴じ針をはずす作業が必要となり、手間がかかる。また、針綴じされたシート束をリサイクルする場合も、環境問題の観点から、綴じ針を取り除き、シートと綴じ針を分別して回収しなければならず、手間がかかる。また、綴じ針に関しては使用後に廃棄されるため、資源の無駄を招く。
このため、従来のシート処理装置においては、環境などに配慮してリサイクル性を重視し、綴じ針を使用することなくシートを綴じるようにしたものが提案されている。このようなシート処理装置としては、例えばそれぞれ凹凸部を有する上歯と下歯を備えた綴じ部により、シート束に綴じ処理を施すものがある(特許文献1参照)。
なお、このシート処理装置では、シートを束ねて整合した後、綴じ部の下歯と上歯を噛み合わせてシート束の一部に厚さ方向の凹凸を形成することにより、シート束の重なり合うシートの互いの繊維を絡ませ合うことでシート束を綴じるようにしている。つまり、このシート処理装置では、繊維性のシートを、綴じ針を用いることなく綴じるようにしている。なお、以下、このような綴じ針を用いることなく繊維性のシートの束を綴じる綴じ方を、針無し綴じという。
特開2010−189101号公報
しかし、このようなシートの繊維を絡ませ合うことによりシート束を綴じるシート処理装置を備えた従来の画像形成システムの場合、シートを綴じる際、シートに形成されているトナー画像の影響を受ける。例えば、トナー画像が、シート同士が互いに接触する面に形成されている場合には、トナーによりシート表面が覆われるため、互いのシートの繊維が絡まりにくくなる。つまり、綴じを行う領域のシート表面を覆うトナーの割合によっては、歯型で押圧したにも関わらず、シートの繊維が絡み合わずシート束を綴じることができなくなる。
そこで、本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、確実にシートを針無し綴じすることのできる画像形成システムを提供することを目的とするものである。
本発明は、画像形成システムにおいて、画像データに基づきシートにトナー画像を形成する画像形成部と、前記トナー画像が形成された複数のシートを積載するシート積載部と、それぞれ凹凸部を有する一対の歯型部材を備え、前記シート積載部に積載された複数のシートをシートの繊維が絡み合ってシートの締結面同士が締結されるように前記一対の歯型部材で噛み込んで綴じる綴じ部と、シートの締結力が強くなるように、シートの締結面のうちの前記綴じ部により綴じ処理される領域においてシート面がトナーに覆われる領域が占める割合所定の値以下とする修正を、前記締結面の画像データのうちの前記綴じ部により綴じ処理されるシートの領域に係る画像データに対して行なう修正部と、を備えたことを特徴とするものである。
本発明では、シート同士の絡み合いをトナーが阻害してしまうことを防止できるので、確実にシートを針無し綴じすることができる。
本発明の実施の形態に係る画像形成装置の一例であるプリンタの構成を示す図。 上記プリンタに設けられたシート処理装置であるフィニッシャを説明する図。 上記プリンタのプリンタ本体及びフィニッシャの制御ブロック図。 上記フィニッシャに設けられた針無し綴じユニットの構成を説明する図。 上記針無し綴じユニットの動作を説明する図。 上記針無し綴じユニットの側面図。 上記針無し綴じユニットの下歯の詳細図。 上記針無し綴じユニットにより針無し綴じされたシートの状態を示す断面図。 上記針無し綴じされたシートの締結力の測定方法を説明する図。 トナーの被覆率を示した図。 上記トナーの被覆率と針無し綴じされたシートの締結力の関係を示す図表。 上記プリンタ本体の締結部におけるトナー被覆率制御を説明するフローチャート。 上記被覆率を修正する前のシートと修正を行ったシートを示す図。 上記針無し綴じユニットにより、被覆率が30%以下に修正されたシートに対して針無し綴じ処理を行ったときの状態を示す断面図。
以下、本発明を実施するための形態を、図面に基づき詳細に説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の一例であるプリンタの構成を示す図である。図1において、30はプリンタ、31はプリンタ本体、36はプリンタ本体31の上部に設けられた原稿読み取り装置(イメージリーダ)であり、この原稿読み取り装置36は、複数の原稿を自動的に読み取るための原稿搬送装置35を備えている。
プリンタ本体31は、画像形成するためのシートを積載する給紙カセット34、電子写真プロセスを用いてシート上にトナー画像を形成する画像形成部32、シートに形成されたトナー画像を定着させる定着部6等を備えている。また、プリンタ本体31と、原稿読み取り装置36の間にはシート処理装置であるフィニッシャ1が接続されている。なお、200はプリンタ本体31及びフィニッシャ1の制御を司る制御部であるCPU回路部である。
そして、このようなプリンタ30において、不図示の原稿の画像をシートに形成する際には、まず原稿搬送装置35により搬送された原稿の画像を、原稿読み取り装置36により読み取る。この後、読み取られたデータをレーザスキャナユニット2に入力し、レーザスキャナユニット2は、このデータに応じた光を画像形成部32に設けられた感光体ドラム3にレーザ光を照射する。このようにレーザ光が照射されると、感光体ドラム表面に静電潜像が形成され、この静電潜像を現像器5によってポリエステル等の熱可塑性樹脂を含むトナーによって現像することにより、感光体ドラム表面にトナー画像が形成される。そして、このトナー画像は転写ベルト11に転写される。
一方、シートはシート給送部を構成するピックアップローラ38により給紙カセット34から適宜選択的に繰り出され、分離部37により分離されて1枚ずつ給送される。この後、シートSは不図示のレジ前ローラ対により斜行が矯正された後、感光体ドラム3の回転に同期して転写部33に送り込まれ、この転写部33において、感光体ドラム3に形成された後、転写ベルト11に転写されたトナー画像が転写される。
次に、シートは定着部6に導かれ、定着部6において加熱及び加圧処理されることにより、転写されたトナー画像が永久定着される。なお、トナー画像が永久定着されたシートは、この後、本体側排出ローラ対7によりプリンタ本体31の外部へと搬送され、フィニッシャ1に導かれる。
ここで、フィニッシャ1は、シート搬送方向上流側が下方に傾斜したシート積載部である処理トレイ40と、処理トレイ40のシート搬送方向下流側に配設された略水平なスタックトレイ4を備えている。また、フィニッシャ1は、処理トレイ40の上方に回動自在に設けられ、シート後端を処理トレイ40に落とし込む正逆転可能な回動ローラ50を備えている。さらに、このフィニッシャ1は、図2に示すように針無し綴じを行う綴じ部である針無し綴じユニット10を備えている。
そして、プリンタ本体31から画像形成済みのシートが排出されると、シートは搬送通路Rを経て、図2に示すフィニッシャ1の排出ローラ8a及び不図示の排出コロからなる排出部によりスタックトレイ4に向かって排出される。次に、シートの後端が排出部を通過したタイミングで回動ローラ50が下方回動し、これによりシート後端は回動ローラ50により落とし込まれ、回動ローラ50と従動コロ71により挟持される。
次に、回動ローラ50の反時計回りの回転によりシートは、それまでの搬送方向とは逆方向に下ガイド61に沿って処理トレイ40上に送られる。この後、シートSは処理トレイ40の傾斜と図2の(a)に示す戻しベルト60によって、処理トレイ40の端部に位置し、処理トレイ40上のシートSを受け止めるシート受け止め部である後端ストッパ62に当接する。これにより、シートSの搬送方向の整合が行われる。次に、処理トレイ40に設けられた整合板41,42を、不図示の駆動部によってシート搬送方向と直交する幅方向に移動させることにより、シートSの幅方向の整合が行われる。
このようなシートSの搬送方向及び幅方向の整合が終了すると、綴じモードが選択されている場合には、図2の(b)に示すようにより整合済の複数のシートSに対し、針無し綴じユニット10により、綴じ処理を行う。この後、綴じ処理を終えたシートSは図1のスタックトレイ4上に、回動ローラ50の時計回りの回転によって排出され積載される。
図3は、プリンタ本体31及びフィニッシャ1の制御ブロック図である。図3に示すように、CPU回路部200は、不図示のCPUと、制御プログラムを格納するROM201と、制御データを一時的に保持するための領域や、制御に伴う演算の作業領域として用いられるRAM209を有している。
そして、CPU回路部200は、ROM201に格納された制御プログラム及び例えばプリンタ本体31の上面に設けられた操作部202の設定に従い、シート給送制御部203、自動原稿読み取り装置制御部204、画像信号制御部205を制御する。また、CPU回路部200は、制御プログラム及び操作部202の設定に従い、プリンタ制御部206、フィニッシャ制御部207を制御する。
ここで、シート給送制御部203は分離部37及びピックアップローラ38を制御し、自動原稿読み取り装置制御部204は原稿搬送装置35及び画像読み取り装置36を制御する。また、プリンタ制御部206はレーザスキャナユニット2、感光体ドラム3、現像器5、定着部6等を制御し、フィニッシャ制御部207はフィニッシャ1を制御する。
操作部202は、画像形成に関する各種機能を設定するための複数のキー、設定状態を表示するための表示部等を有する。そして、ユーザによる各キーの操作に対応するキー信号をCPU回路部200に出力すると共に、CPU回路部200からの信号に基づき対応する情報を表示部に表示する。
なお、外部I/F208は、プリンタ本体31と外部のコンピュータ210とのインターフェースであり、コンピュータ210からのプリントデータをビットマップ画像に展開し、画像データとして画像信号制御部205へ出力する。また、自動原稿読み取り装置制御部204から画像信号制御部205へは、イメージセンサ(不図示)で読み取った原稿の画像が出力される。プリンタ制御部206は、画像信号制御部205からの画像データを露光制御部(不図示)へ出力する。なお、本実施の形態においては、フィニッシャ制御部207によりフィニッシャ1を制御するようにしているが、CPU回路部200が直接、フィニッシャ1を制御するようにしても良い。
次に、図4を用いて針無し綴じユニット10について説明する。針無し綴じユニット10は、図4の(a)に示すように、モータMと、モータMにより回転するギア101と、ギア101により回転する段ギア102〜104と、段ギア102〜104により回転するギア105を備えている。また、針無し綴じユニット10は、フレーム1013に固定された下アーム1012と、下アーム1012に軸1011を中心に揺動自在に設けられ、不図示の付勢部材により下アーム側に付勢された上アーム109とを備えている。
ここで、ギア105は、回転軸106に取り付けられている。そして、この回転軸106には図4の(b)に示すようにカム107が取り付けられており、このカム107は、上アーム109と下アーム1012との間に設けられている。これにより、モータMが回転すると、モータMの回転はギア101、段ギア102〜104、ギア105を介して回転軸106に伝わり、カム107が回転する。
このようにカム107が回転すると、それまで図5の(a)に示すようにコロ108を介してカム107に、不図示の付勢部材により圧接していた上アーム109のカム側端部が、図5の(b)に示すように上昇する。ここで、上アーム109のカム107とは反対側の端部の下端には上歯1010が取り付けられており、下アーム1012のカム107とは反対側の端部の上端には下歯1014が取り付けられている。なお、図6は、図5の(b)を矢印方向から見た図であり、一対の歯型部材としての下歯1014、上歯1010はそれぞれ凹凸部を有している。
これにより、上アーム109のカム側端部が上昇すると、上アーム109のカム107とは反対側の端部が下降し、これに伴い下歯1014が下降して上歯1010と噛合し、シートを加圧する。そして、このように加圧されると、シートSは引き延ばされることによって表面の繊維が露出し、さらに加圧されることによってシート同士の繊維が互いに絡み合うことで締結が行われる。つまり、シートに対する綴じ処理を行う際には、上アーム109を揺動させ、上アーム109の上歯1010と、下アーム1012の下歯1014とによってシートを噛み合い加圧することにより、シートが締結される。
ところで、このような針無し綴じユニット10の動作を制御するフィニッシャ制御部207は、シートに対して針無し綴じを行う場合は、まず不図示のセンサによってカム位置を検出する。そして、針無し綴じを行う前のシート受入時は、図5の(a)に示すようにカム107が下死点に位置するようモータMの回転を制御する。なお、このようにカム107が下死点に位置するときは上歯1010と下歯1014の間に空間が生まれ、シートの進入が可能となる。
また、綴じ動作時は、モータMを回転させ、カム107により上アーム109を、軸1011を中心に時計回りに揺動させる。そして、図5の(b)に示すようにカム107が上死点に位置すると、上アーム109の上歯1010と下アーム1012の下歯1014とが噛み合う。これにより、シートが締結される。
なお、上死点に位置した後、カム107がさらに回転すると、上アーム109に設けられた撓み部109aが撓むことでコロ108がカム107の上死点を乗り越えることができる。また、この後、カム107がさらに回転して再び下死点に到達すると、不図示のセンサがカム107を検出し、これによりフィニッシャ制御部207はモータMの回転を停止する。
図7は本実施の形態において使用した下歯1014の拡大図であり、下歯1014の傾斜角度は35°、先端Rは0.2mm、歯元Rは0.1mm、歯高さは0.5mm、歯幅は3.5mm、面取り角度は65°、面取り高さは0.5mmとなっている。なお、上歯1010の諸元も、下歯1014と同様である。
また、図8は、針無し綴じユニット10により針無し綴じされた5枚束のシートSの状態を示す図である。ここで、本実施の形態においては、下歯1014を固定し、上歯1010から下歯1014へ矢印Aの方向に6.9kNの荷重を加えることでシートSの繊維を絡み合わせて締結している。
図9は締結したシートの締結力の測定方法を示した図である。締結されたシートSの下側枚を矢印Bの方向に押さえて固定し、上側枚を実際にユーザがシートを捲る方向である矢印Cの向きに向かってテンションゲージTで引っ張る。そして、固定された下側のシート枚と上側のシート枚の締結が外れ分離した時のテンションゲージTの値を締結力とする。
図10はプリンタ30によって画像を形成したシートにおいて、針無し綴じで締結する領域を600倍に拡大して示した図である。なお、図10ではシートがトナーによって覆われている部分を黒色に塗りつぶしており、トナーが付着せずシートの表面が露出している部分を白色に塗りつぶしている。このような画像処理によって600倍に拡大した締結領域の一部(縦530μm、横730μm)においてシートの表面を覆うトナーの割合を割り出している。ここで、画像を構成する最小単位である1画素が、例えば縦横42μmの正方形であるとすると、図10は200個程度の画素から構成されていると考えられる。
この締結領域において、シートの綴じ処理される部分の、トナーが表面を覆う割合、言い換えればシートの綴じ処理される領域に対してトナーがシート面を覆う領域の占める割合を「被覆率」と定義し、その割合毎の拡大画像を図10の(a)〜(c)に示す。図10の(a)においては、黒で塗りつぶされたトナー付着領域よりも白で残っているシート繊維の露出面が多いことが分かる。この図10の(a)におけるトナーの被覆率は画像処理の結果から8%と算出される。概念的に言うと、200個の画素のうち、16個程度の画素がトナーによって塗りつぶされていることになる。
また、図10の(b)では図10(a)に比べて黒色で塗りつぶされたトナー付着領域がより広範囲に及んでいることが分かる。そして、この図10の(b)の場合、トナーの被覆率が45%と算出される。さらに図10(c)ではさらにトナー付着領域が広がり、この場合の被覆率は90%と算出される。このように、微視的にはまだらに見えるシート表面を人間の目で目視すると、トナーの被覆率の違いは色の濃さの違いとなって表れる。すなわち、トナーの被覆率が高い場合には濃く、低い場合には薄く映る。
図11は、シートの綴じ処理される部分である締結部のシート表面におけるトナーの被覆率とシートの締結力の関係を示す図であり、図11において縦軸はシートの締結力を示しており、横軸はトナーの被覆率を示している。また、図11において、プロットしている値は、既述した図9に示す測定方法により3回測定した締結力の平均値である。なお、この測定において、シートはキヤノンマーケティングジャパン株式会社が販売しているCS−680(普通紙)とGF−R070(再生紙)を使用した。また、シートに形成した画像はキヤノン製の複写機imageRUNNER ADVANCE C2030によって形成した。
そして、この図11から、CS−680(普通紙)、GF−R070(再生紙)共に被覆率(%)が増加するにつれて、締結力(N)が徐々に低減していることが分かる。つまり、シートの種類によって締結力に差があるものの、被覆率増加に対する締結力減少の傾向は同じであると言える。なお、このように被覆率の増加によって締結力が減少する原因は、シート同士の繊維が接触して絡み合うのを、シート表面に付着したトナーが阻害するためである。そして、この阻害の大きさはトナー被覆率の大きさと相関し、被覆率が大きくなるほど阻害の大きさも上昇して締結力が減少していく。
ところで、針金等の締結具を使用しないでシートを綴じる他の綴じユニットとして、例えばシートに、シートとの連結部を残した半抜きの穴を開けてシートを綴じるようにしたものが市販されている。そして、この市販の綴じユニットで綴じたシート束の締結力を既述した図9と同様の方法で測定したところ、締結力は平均3.4Nとなった。ここで、この平均締結力3.4Nを一般使用に耐えうる所定の締結力であると判断した場合、この締結力を満足するためには、図11に示す点線D以上の締結力が必要となる。
そして、本実施の形態においてこの締結力を満たすためにはCS−680(普通紙)、GF−R070(再生紙)共に被覆率が30%以下である必要があるという実験データが得られた。逆に言えば、シート表面の70%以上でシート繊維が露出したシート同士がシート表面を接した状態で上歯1010と、下歯1014によって噛み込まれて加圧されることにより、シート繊維が絡み合って所定の締結力以上の締結力が発生するのである。つまり、本実施の形態のように、シートの繊維を絡み合わせて綴じる方式の場合は、3.4Nの締結力を得るためには、締結部のトナー被覆率を30%以下にする必要がある。
そこで、本実施の形態においては、プリンタ本体31が出力するシートの締結部に対応する箇所のトナー被覆率が、所定の値である30%以下になるよう画像を制御して出力する。次に、このような締結部におけるトナー被覆率制御について図12に示すフローチャートを用いて説明する。
CPU回路部200は、まず自動原稿読み取り装置制御部204又は外部I/F208を介してプリント情報(画像情報)を取得する(ST1)。次に、取得したプリント情報から画像信号制御部205を介して図13の(a)に示すシートSの締結部Fの領域における画像濃度に対応したトナー被覆率を判断する(ST2)。そして、シートSの締結部Fの領域である綴じ領域におけるトナー被覆率が30%以下の場合には(ST2のY)、そのまま感光体ドラム3上に潜像を形成する(ST4)。
一方、図13の(b)のように綴じ領域におけるトナー被覆率が30%を超える場合には(ST2のN)、画像データを修正する修正部であるCPU回路部200は、トナー被覆率が30%以下になるよう綴じ部のプリント情報を修正する(ST3)。例えば、レーザスキャナユニット2により感光体ドラム3に照射するレーザ光の光量を制限する。これにより、綴じ領域におけるトナー被覆率は、図13の(a)に示すように30%以下となる。なお、このようにトナー被覆率を30%以下に下げた場合、綴じ領域における画像は薄くなるが、この綴じ領域には、針無し綴じ処理が施されるので、画像全体に対する影響は少ない。
なお、このように感光体ドラム3上に潜像を形成した後(ST4)、既述したように潜像を現像器5によってトナーにより現像し(ST5)、この後、トナー像をシートに転写する。次に、このトナー画像を定着部6によりシート上に定着させるよりシート上にトナー画像を形成する(ST6)。この後、画像が形成されたシートを排紙ローラにより、フィニッシャへ排出する(ST7)。
次に、CPU回路部200は所定枚数のシートがフィニッシャ1へ排出されたかを判断する(ST8)。そして、所定枚数のシートがフィニッシャ1へ排出されていなければ(ST8のN)、次ページの印刷を行う(ST9)。また、所定枚数のシートがフィニッシャ1へ排出されている場合には(ST8のY)フィニッシャ制御部207に綴じ処理を実行するよう指示を出し、フィニッシャ1による綴じを実行する(ST10)。
図14は被覆率が30%以下となるようにプリント情報が修正された画像が形成されたシートSに対して綴じ処理を行ったときの状態を示す断面図である。なお、図14のE部はプリント情報に基づいて画像が形成された部分を示し、F部は被覆率が30%以下となるように修正されたプリント情報に基づいて画像が形成された部分を示している。
ここで、本実施の形態においては、図14に示すように、プリント情報の修正はシートとシートが接触し、締結される面に対して行っている。つまり、シート同士が接触しないシート束の表面と、シート束の裏面、すなわち綴じ処理される領域以外のシートの表面及び裏面には被覆率の修正を行わない画像を形成するようにしている。これにより、シート束として高品位な成果物を提供することが可能となる。なお、シート束の表面及び裏面に被覆率の修正を行った画像を形成しても締結力の安定化を損ねるものではない。
以上説明したように、本実施の形態のように、画像データを修正し、シートの綴じ処理される部分におけるトナーの被覆率を30%以下(所定の値以下)とすることにより、確実に繊維性のシートを針無し綴じすることができる。
なお、これまでの説明においては、フィニッシャ1をプリンタ本体31と原稿読み取り装置36との間に設けたプリンタ30について説明したが、本発明は、これに限らない。例えば、針無し綴じユニット10を有するフィニッシャ1をプリンタ30の側方に設けた画像形成システムにも適用することができる。また、プリンタ本体31から排出された画像形成済みのシートSに対して針無し綴じを行わない場合には、フィニッシャ1を介さず、シートSをプリンタ本体31から直接処理トレイ40に排出するように構成しても良い。
1…フィニッシャ、10…針無し綴じユニット、30…プリンタ、31…プリンタ本体、40…処理トレイ、109…上アーム、200…CPU回路部、207…フィニッシャ制御部、1010…上歯、1012…下アーム、1014…下歯、S…シート

Claims (5)

  1. 画像データに基づきシートにトナー画像を形成する画像形成部と、
    前記トナー画像が形成された複数のシートを積載するシート積載部と、
    それぞれ凹凸部を有する一対の歯型部材を備え、前記シート積載部に積載された複数のシートをシートの繊維が絡み合ってシートの締結面同士が締結されるように前記一対の歯型部材で噛み込んで綴じる綴じ部と、
    シートの締結力が強くなるように、シートの締結面のうちの前記綴じ部により綴じ処理される領域においてシート面がトナーに覆われる領域が占める割合所定の値以下とする修正を、前記締結面の画像データのうちの前記綴じ部により綴じ処理されるシートの領域に係る画像データに対して行なう修正部と、を備えたことを特徴とする画像形成システム。
  2. 前記修正部は、前記綴じ部によって綴じられる複数のシートからなるシート束の表面及び裏面に形成するトナー画像の前記画像データに対しては修正を行わないことを特徴とする請求項1記載の画像形成システム。
  3. 前記修正部は、前記綴じ部により綴じ処理される領域のトナーの占める割合が30%以下になるように前記画像データを修正することを特徴とする請求項1又は2記載の画像形成システム。
  4. 前記修正部は、前記綴じ部により綴じ処理される領域における、シート面がトナーに覆われる領域が占める割合が前記所定の値以下となるトナー画像を形成するように前記画像データを修正することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成システム。
  5. 前記綴じ処理によりシートの角部の近くを綴じることを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の画像形成システム。
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