JP6136304B2 - 用紙後処理装置および画像形成システム - Google Patents

Description

本発明は、金属針を用いずに用紙を綴じる装置の保守を行う用紙後処理装置および画像形成システムに関する。

従来から用紙束を綴じる方法として、金属針を用いたステイプルが広く使われている。しかし、用紙束の廃棄時やシュレッダー時においては、分別の手間や資源リサイクルを目的としており、また、食品や福祉医療、教育業界では金属針による怪我の懸念から、近年では金属針を用いない綴じ具が注目されている。

これらは一般的に「針無し綴じ」として知られており、用紙に設けた舌状片を係止孔に差し込んで用紙束を綴じる半抜き方式や凹凸歯を用い加圧することにより、繊維の絡まりや粘着により綴じる圧着方式、また、綴じ部にトナーを塗布し、綴じるトナー方式など様々な方式が既に知られている。

トナー方式では、トナー塗布後の再加熱による機構の大型化、半抜き方式では、用紙に対して加工する点や舌状片を係止孔へ挿入するための機構が複雑になること、また、綴じた用紙束に孔が開いている点や舌状片があることによる綴じ部の厚さが増す点などが懸念事項として挙げられる。

一方、圧着方式においては、一対の凹凸歯で用紙束に対し加圧するのみで綴じられる簡単な機構であることや、用紙に対して加工をしないためダメージが少ないことから用紙後処理装置へ搭載する方式では最適だと考えられている。

特許文献１には、針を使わないで用紙束を綴じることを目的で綴じ具の構造について開示され、台板の両側壁に押圧子をピンにて前後擺動自在に横架し、この押圧子の前部下面に凹凸咬合片を固定し、この凹凸咬合子に咬合する凹凸咬合子を前記台板の前部上面に固定し、前記押圧子の後部に下端にカム部をもった操作ハンドルをピンにて枢着し、このカム部の下面の下面に接する合成ゴム等の弾性子を合板の後部に設けて成る紙類綴器の構造が開示されている。

また、特許文献２には、針を使わないで用紙束を綴じることを目的で、綴じ具の構造について開示され、加圧ロッドの下端面と固定ブロックの上端面には、互いに噛み合うように形成された多数の微小歯がそれぞれ形成され、これらの歯の間に、記録紙の折り目と反対側の端部が位置している。このとき、記録紙を挟んで上下の微小歯が噛み合い、２枚の紙部分に歯型が形成され、これらが互いに絡み合って圧着する技術が開示されている。

しかし、特許文献１に開示されている技術では、凹凸の咬合子の歯部を御指圧によって互いに咬合わせ綴じる構成となっている。また、特許文献２に開示されている技術では、凹凸の刃の噛み合いによって綴じを行っている。これらの従来技術では、綴じ動作を長年行っていくと用紙カスやトナー汚れなどで凹凸形状が変化し、綴じ能力に影響がでる恐れがあるという問題があった。

本発明は、前記課題を解決するためのものであり、その目的とするところは、凹凸刃のクリーニング動作を行うクリーニング制御部を有していることにより、綴じ動作によって起こる用紙カスやトナー汚れなどによる綴じ能力の劣化を防止することができる用紙後処理装置を提供することである。

かかる目的を達成するために、本発明は、以下の特徴を有する。

本発明に係る用紙後処理装置は、凹凸刃の噛み合いにより、用紙束を綴じる用紙後処理装置であって、積載された前記用紙束を前記凹凸刃の噛み合わせにより綴じる圧着綴じ部と、前記凹凸刃のクリーニング動作を制御するクリーニング制御部と、前記凹凸刃をクリーニングするクリーニング部を有し、前記クリーニング部は、前記凹凸刃とは異なる部材であることを特徴とする。

本発明によれば、凹凸刃のクリーニング動作を行うクリーニング制御部を有していることにより、綴じ動作によって起こる用紙カスやトナー汚れなどによる綴じ能力の劣化を防止することができる。

本実施形態に係る画像形成システムの全体構成を示す概略図である。 凹凸刃が用紙束を圧着綴じする動作を示す図である。 凹凸刃に付着物が付いている様子を示す図である。 本実施形態に係るクリーニング部を示す図である。 本実施形態に係るクリーニング部を示す横方向の断面図である。 本実施形態に係るクリーニング部を示す横方向の断面図である。 凹凸刃への付着物の付着状態を検出する機構を示す図である。 カメラで撮像した画像を示す図である。 本実施形態に係る受発光素子を示す斜視図である。 本実施形態に係る受発光素子を示す断面図である。 凹凸刃に付着物がある場合を示す図である。 受発光部を有した検出部とクリーニング動作の関係を示すフローチャートである。 受発光部を有した検出部とクリーニング動作の他の関係を示すフローチャートである。

以下、本実施形態について図面により詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係る画像形成システムの全体構成を示す概略図である。画像形成システム１は、画像形成装置２と、用紙処理装置としての用紙後処理装置３と、を備えている。画像形成装置２と用紙後処理装置３とは、相互に通信可能に接続されている。画像形成システム１では、画像形成装置２が用紙に画像を形成し、用紙後処理装置３が画像形成装置２から用紙を受け入れて、受け入れた用紙に各種の後処理を施す。

用紙後処理装置３には複数の搬送経路があり、これは、画像形成装置２から排出されてきた画像形成済み用紙(以後、用紙)をそのまま排紙トレイに排紙する搬送経路Ａ、用紙を用紙束とするために端綴じを行う搬送経路Ｂ、また中綴じを行う搬送経路Ｃで成り立っている。

画像形成装置２から印写された用紙が搬送されてくるが、その後、用紙は分岐ヅメ１６により搬送経路Ｂへ送られる。そうすると、用紙集約トレイ１７に各用紙が集約されると同時に、用紙揃えジョガー１８により、用紙束を揃えることができる。

所定の枚数が集約されると圧着綴じ部１９により用紙の所定の位置が綴じられ、綴じられた用紙束は再度搬送される。綴じられた用紙束は、分岐ヅメ２０，２１により、搬送経路Ａに合流し、排紙トレイ２２に排出される。これにより、端綴じされた用紙束を得ることができる。

また、中綴じされた用紙束については、端綴じと同様に搬送経路Ｂの用紙集約トレイ１７をそのまま通過し、分岐ヅメ２０により、搬送経路Ｃへと用紙が搬送される。用紙は、搬送経路Ｃの終端部に所定の枚数になるまで集積される。

その後、中綴じ用圧着綴じ部２３により、中綴じを行った後、中折り位置まで用紙束を持ち上げ、中折りブレード２４とローラ１３により、用紙束に対し折り目をつける。折り目を付けられ、中折りされた用紙束はローラ１４により、第２の排紙トレイ２５に排出される。

また、用紙後処理装置３は、制御部を備えている。制御部は、ＣＰＵ、記憶部、通信インターフェース等を有するコンピュータである。制御部の記憶部は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等によって構成されており、ＣＰＵが実行するプログラム等を格納している。制御部（ＣＰＵ）は、記憶部に記憶されているプログラムに従って用紙後処理装置３の各部を駆動制御する。また、制御部は、画像形成装置の制御部とデータ通信可能に接続されている。

ここで、圧着綴じについて説明する。図２は、凹凸刃３１が用紙束３４を圧着綴じする動作を示す図である。圧着綴じは凹凸がある凹凸刃３１（上凹凸刃３２、下凹凸刃３３）を用紙束３４に対し対向する位置に配置している。凹凸刃３１による圧着の様子を図２の（ａ)〜（ｂ）に示す。まず、圧着綴じ部に用紙を積載する（図２（ａ））。

所定の用紙枚数になった後、凹凸刃３１が動き、用紙束３４に対して加圧する(図２（ｂ）〜（ｃ）)。加圧力を大きくしていくと、用紙束３４に凹凸形状が転写され綴じが完了する（図２（ｄ））。この圧着綴じでは、凹凸の嵌合や用紙間の繊維の絡みにより用紙を綴じている。

図３は、凹凸刃３１に付着物３５が付いている様子を示す図である。長年、凹凸刃３１による綴じを行っていくと、用紙カスやトナーなどの付着物３５が凹凸刃３１に残る場合がある。この状態で次の圧着綴じを行うと所定の圧力をかけたり、形状を形成することができなく、綴じれない場合がある。

図４は、本実施形態に係るクリーニング部４１を示す図である。この図では、クリーニング部４１としてはブラシ４２を使用している。圧着に使用する上凹凸刃３２と下凹凸刃３３の間にブラシ４２が挿入され、ブラシ４２が不図示の回転機構により回転する仕組みとなっている。

このように、上凹凸刃３２と下凹凸刃３３の刃面に付着した付着物をブラシの回転により除去することができ、凹凸刃による圧着綴じ能力を維持することが可能となる。また、凹凸刃をクリーニングするクリーニング部を有していることにより、綴じ動作によって起こる用紙カスやトナー汚れなどによる綴じ能力の劣化を確実に防止することができる。

この図では、クリーニング時の様子を示しているが、クリーニング前に上凹凸刃３２と下凹凸刃３３の間隔を凹凸刃上下機構４３により広げることで、ブラシ４２の挿入を容易にすることができる。

また、ブラシ回転時に上凹凸刃３２と下凹凸刃３３の間隔を凹凸刃上下機構４３により狭めることで、凹凸の谷部分までブラシが当たり、付着物を除去することが可能となる。さらに、非クリーニング動作時には、クリーニング部退避機構４４によりブラシ４２が上凹凸刃３２と下凹凸刃３３の間から移動し、用紙搬送や圧着綴じの障害にならない位置（ホームポジション）に退避させることができる。

図５は、本実施形態に係るクリーニング部４１であり、図４の横方向の断面図となっている。この様に、ブラシ４２によるクリーニング動作時に、エアー排気部５１とエアー吸気部５２を凹凸刃付近に配置し、空気の流動を発生させる（エアーを吹き付ける/吸い込む）ことにより、ブラシ４２により除去した付着物を用紙後処理装置内に放置しないため、除去した付着物が他の搬送経路へ付着することによるジャムや用紙汚れを防ぐことが可能となる。

また、除去した付着物がブラシ４２に付着したままだと、次回のクリーニング時にブラシ４２に残った付着物が再度凹凸刃に付着する可能性もある。そこで、ブラシ４２とエアー吸排気部５１，５２を併用することにより、ブラシ４２に残った付着物も除去することができ、ブラシ４２を清潔に保つことが可能となる。

さらに、図６の様にエアー排気部５１とエアー吸気部５２のみでもクリーニングは可能であり、軽度の付着物の除去が可能である。この場合、ブラシ４２は図４に示したクリーニング部退避機構４４によりホームポジションに退避させ、エアー排気部５１から出たエアーが直接凹凸刃に当たり、付着物を凹凸刃から除去し、エアー吸気部５２により付着物を回収することが可能となる。なお、エアー吸気部５２を稼働しないで、エアー排気部５１のみの稼働でも良い。

また、用紙搬送経路外や圧着場所以外にエアー吸排気部５１，５２を配置し、その位置からエアーの吹付吸気を行うことで、連続的な圧着綴じを行っていても、例えば、圧着後に用紙束が排紙トレイへ搬送されるタイミングから次の用紙が積載されるタイミングまでの間にクリーニングの実行も可能である。

また、軽度の汚れしかつかない（または圧着綴じ頻度が少ない）場合、エアー排気部５１とエアー吸気部５２のみのクリーニング部４１とすることにより、構造の簡略化や低コスト化が可能となる。

このように、付着物の状況やクリーニング頻度により、「ブラシのみのクリーニング」、「ブラシとエアー吸排気部のクリーニング」、「エアー吸排気部のみのクリーニング」、さらには「エアー排気部のみのクリーニング」などを選択することで生産性やクリーニング能力などを調整することが可能となる。

また、ここまではブラシ４２やエアーによるクリーニングを例にしてきたが、例えば、不図示の振動源による凹凸刃を振動させ付着物を除去する方法や凹凸刃を溶液につける方法、または、凹凸刃を擦り合わせる方法も効果的である。

図７は、凹凸刃への付着物の付着状態を検出する機構を示す図である。クリーニング回数を適正化するには凹凸刃への付着状況を把握し、必要な時にクリーニングを行うことが必要である。また、上述したように、付着物の付着状況によりクリーニング方法を変更することで、クリーニング動作による生産性を無駄に落とす必要がなくなる。

そこで、図７に示すように、凹凸刃への付着物の付着状態を検出する検出部として、カメラ６１による撮像部を使用した例を示す。凹凸刃の刃面を撮像できる位置にカメラ６１を配置し、撮像した画像から付着物の検出を行う。

図８は、カメラで撮像した画像を示す図である。図８（ａ）には、付着物がない状態、図８（ｂ）には付着物７１がある状態を示す。このように、例えば、付着物がない状態の画像をマスター画像として記憶し、検出時の画像内の輝度値を比較することで、付着物の有無を確実に検出することが可能となる。

図７では、カメラ６１を上凹凸刃３２、下凹凸刃３３を撮像できる位置に移動させる構成としたが、例えば、凹凸刃が移動しても良い。また、上凹凸刃３２、下凹凸刃３３の破面がカメラ６１方向に向く様な機構の場合、一度に撮像することが可能となり、検出時間の短縮が可能となる。

図９，１０では、検出部として受発光素子を用いた例を以下に示す。図９は受発光素子の斜視図であり、図１０は受発光素子の断面図である。凹凸刃の対向した位置に発光素子８１と集光レンズ８２からなる発光部８３と受光素子８４や不図示の受光回路からなる受光部を配置する。

発光部８３から光（照射光８５）を照射すると集光レンズ８２により、光は凹凸刃の破面に照射され、反射光８６が受光素子８４に入射する。検出部として、受発光素部を有していることにより、簡易的かつ低コストで付着状況を検出することができる。

図１１（ａ）は、凹凸刃に付着物９１がある場合を示す図である。発光部８３からの照射光８５を破面に対してスキャンすると、図１１（ｂ）のような波形を得ることができる。ちなみに、付着物９１がない箇所の場合、一定の光量が破面で反射し受光素子８４内に反射光８６が入射し、受光部の電圧値は一定値V'となる。

しかし、付着物９１がある箇所(t1,t2,t3)の場合、付着物９１により照射光８５は乱反射され受光部の電圧値は変化する。そこで、任意の閾値Vshを設定することにより、閾値以上の場合に付着物９１が付着していると判定することができる。

また、付着物９１の大きさにより、電圧は変化もするため、例えば、閾値を複数用意することで、圧着綴じに影響のない付着物、影響のある付着物と判断することが可能となる。また、閾値によってクリーニング方法を変えることも可能である。例えば、閾値Vsh1の場合は、エアー吸排気を用いたクリーニング、閾値Vsh2の場合はブラシを用いたクリーニングなどである。

今回の場合、照射光は凹凸刃の一部分を照射し、その光をセンシングすることで凹凸刃全体の付着物状況を把握する機構としたが、この場合に限ったことではなく、例えば、凹凸刃全体に光を照射できる集光レンズにすることにより、発光部を移動させる必要がなくなる。この場合、受光部で得られる光量は全体のものとなり、付着物があると光量が大きくなり、付着物の検出が可能となる。

図１２は、受発光部を有した検出部とクリーニング動作の関係を示すフローチャートである。まず、凹凸刃と受発光部を検査ポジションに移動させ（ステップＳ１、Ｓ２）、発光部から照射光を照射する（ステップＳ３）。発光部を動かし、照射光が刃をセンシングできるようにする（ステップＳ４）。その状態で受光部により反射光の光量を計測し（ステップＳ５）、発光部からの光を停止する（ステップＳ６）。

反射光の光量が閾値以上か否かを判定し（ステップＳ７）、閾値以下の場合は（ステップＳ７、Ｎｏ）、付着物無しと判断し（ステップＳ８）、受発光部による検出部を退避させ（ステップＳ１１）、圧着綴じができる状態にする（ステップＳ１２）。

反射光の光量が閾値以上の場合は（ステップＳ７、Ｙｅｓ）、付着物有りと判断し、所定のクリーニング部により、凹凸刃のクリーニングを実行する（ステップＳ１０）。クリーニング後にクリーニング部および受発光部による検出部を退避させ（ステップＳ１１）、圧着綴じができる状態にする（ステップＳ１２）。

以上の様に、検出部により付着物の有無を判定する異常判定部を有していることにより、付着物があるときのみ、クリーニング制御部はクリーニング動作を実行する制御をし、凹凸刃の状態を清潔に保ち、綴じ能力の低下を防ぐことが可能となり、クリーニング動作による生産性を無駄に落とす必要がなくなる。クリーニング制御部は、検出部で付着物を検出するとクリーニング動作を行う制御をすることにより、付着物の除去状況を確認することができる。

図１３は、受発光部を有した検出部とクリーニング動作の他の関係を示すフローチャートである。図１２と同一のステップは同一の符号を付し、説明を省略する。
クリーニング動作までは図１２に示した例と同じであるが（ステップＳ１〜Ｓ１０）、クリーニング動作後に、Ｎ回クリーニングを実行したかを判定する（ステップＳ２１）。Ｎ回クリーニングを実行していない場合（ステップＳ２１、Ｎｏ）、再度検出部において付着物の有無を判定している（ステップＳ７）。

これにより、クリーニング不足が発生し、凹凸刃に付着物が残ることを回避することができ、凹凸刃を清潔に保ち、綴じ能力の低下を防ぐことが可能となる。また、クリーニング回数を指定することにより、クリーニング動作による時間の増加を無駄に増やすことなく、生産性を維持することが可能となる。

上記では、検出部において凹凸部に付着物が付着しているのを検出し、クリーニング動作を行うようにしているが、例えば、装置立ち上げ時や綴じ動作開始前/終了後、複数の用紙束を綴じている間やユーザリクエストなどによるクリーニング制御が効果的である。

次に、凹凸刃のクリーニング動作を制御するクリーニング制御部としては、例えばクリーニング専用の用紙を挿入し、それを綴じ部まで搬送し、クリーニング専用用紙に対して圧着動作を行うことで凹凸刃に付着している用紙カスやトナーなどの付着物をクリーニング専用用紙に転写させる方法でもよい。これにより、凹凸刃のクリーニングが完了する。

この時の圧着動作としては、例えば、圧着動作を複数回行う方法や（同一個所や用紙を搬送しながら連続的に別の箇所にしてもよい）圧着動作の圧着力（凹凸刃を押し付ける力）を弱くして行う方法、また、圧着動作で最大加圧時に保持している時間を長くしてもよい。さらに、クリーニング専用用紙自体に強度はある場合は圧着力を強くしてもよい。

また、これら圧着動作は単体ではなく、例えば、複数回の動作を行い、最初は通常の圧着力で回数を重ねるごとに弱くしていく方法や、最初は長く、回数を重ねるごとに時間を短く（素早く）する方法など、合わせても効果はある。

また、このクリーニング専用用紙としては、例えば表面（凹凸刃との接触箇所）が粘着素材で加工されたものでもよい。また、通常の印写に使用している用紙でも、近い効果が得られる。

他の本実施形態によれば、用紙後処理装置３を備えた画像形成システム１により、金属針で綴じを行わないため、得られた冊子の針による怪我を防ぐことや、またシュレッダーや処分時の針の分別を行わずに済む。

１ 画像形成システム
２ 画像形成装置
３ 用紙後処理装置
３１ 凹凸刃
３２ 上凹凸刃
３３ 下凹凸刃
３４ 用紙束
３５ 付着物
４１ クリーニング部
４２ ブラシ
５１ エアー排気部
５２ エアー吸気部
６１ カメラ
８３ 発光部
８４ 受光素子

実公昭３６−０１３２０６号公報 特開平７−１６５３６５号公報

Claims (9)

1. 凹凸刃の噛み合いにより、用紙束を綴じる用紙後処理装置であって、
   積載された前記用紙束を前記凹凸刃の噛み合わせにより綴じる圧着綴じ部と、
   前記凹凸刃のクリーニング動作を制御するクリーニング制御部と、
   前記凹凸刃をクリーニングするクリーニング部を有し、
   前記クリーニング部は、前記凹凸刃とは異なる部材である
   ことを特徴とする用紙後処理装置。
2. 前記クリーニング制御部は、圧着回数、圧着力、圧着時間の少なくともいずれか１つを制御することを特徴とする請求項１記載の用紙後処理装置。
3. 前記凹凸刃への付着物を検出するための検出部を有していることを特徴とする請求項１に記載の用紙後処理装置。
4. 前記クリーニング制御部は、前記検出部で前記付着物を検出するとクリーニング動作を行う制御をすることを特徴とする請求項３に記載の用紙後処理装置。
5. 前記クリーニング部は、ブラシ状になっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の用紙後処理装置。
6. 前記クリーニング部は、エアー吸排気部を有していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の用紙後処理装置。
7. 前記検出部は、カメラによる撮像部を有していることを特徴とする請求項３又は４に記載の用紙後処理装置。
8. 前記検出部は、受発光部を有していることを特徴とする請求項３、４又は７のいずれか１項に記載の用紙後処理装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の用紙後処理装置を備えたことを特徴とする画像形成システム。

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