JP6448300B2 - 用紙処理装置、画像形成システム、及び綴じ処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、複写機やプリンタ、複合機等の画像形成装置に設けられ、画像形成装置により画像形成された用紙に綴じ処理を行う用紙処理装置に関する。

画像形成装置により画像形成された用紙を複数枚束ねて綴じ処理を行う用紙処理装置が普及している。以下、複数枚束ねられた用紙を「用紙束」という。用紙処理装置は、金属針等の締結部材を用いて用紙束の綴じ処理を行うのが一般的である。

締結部材により綴じ合わされた用紙束を再度ばらして使用する場合、締結部材を除去する必要がある。綴じ合わせた用紙束を破棄する場合、環境問題の観点から締結部材を除去して、用紙と締結部材とを分別する必要がある。いずれの場合も、締結部材の除去が手間のかかる作業となる。また、締結部材は再利用が困難であるために、資源の無駄につながる。そのために、近年、締結部材を用いずに用紙束の綴じ処理を行う用紙処理装置が実用化されている。以下、締結部材を用いずに行う綴じ処理を「針無し綴じ処理」という。針無し綴じ処理は、締結部材を用いないために、締結部材を用いることで生じる上記のような問題を解決する。特許文献１は、用紙束の一部に凹凸を形成して押圧することで、用紙束の用紙間で互いの繊維を絡ませ合うことで針無し綴じ処理を行う用紙後処理装置を開示する。

特開２００４−１５５５３７号公報

針無し綴じ処理を行う場合、用紙処理装置は、用紙束の用紙の枚数が綴じ処理可能な枚数であるかを判断する。用紙の枚数は、例えばユーザによる設定や、用紙の厚みを検知するセンサの検知結果により判断される。安価な用紙処理装置は、センサ等を設けることがコスト的に困難であり、ユーザによる設定のみで用紙の枚数を判断する。このような用紙処理装置は、ユーザが用紙の枚数を誤設定してもこれを判別することができないために、綴じ処理が不可能な枚数の用紙の用紙束に対して綴じ処理を行う可能性がある。これは、用紙束の綴じ不良や、用紙処理装置の故障の原因となる。

本発明は、上記の問題を解決するために、用紙束の用紙の枚数に応じて綴じ処理を行う用紙処理装置を提供することを主たる課題とする。

上記課題を解決する本発明の用紙処理装置は、複数枚の用紙からなる用紙束を、締結部材を用いずに押圧することで綴じ処理を行う綴じ処理手段と、前記綴じ処理手段に前記綴じ処理を行わせるための駆動力を供給する駆動手段と、前記駆動手段を駆動する駆動電流を供給する駆動制御手段と、前記駆動制御手段が供給する前記駆動電流を所定の電流値に制御する電流制限手段と、前記綴じ処理手段が前記綴じ処理を行う過程で前記駆動電流の値が前記所定の電流値に達することに応じて検知信号を出力する検知手段と、前記電流制限手段に前記所定の電流値を設定し、前記検知手段から前記検知信号が出力されるタイミングに応じて、設定した前記所定の電流値を調整する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記所定の電流値を第１の厚さの用紙束に対応する第１の電流値に設定した状態で、前記検知信号が出力されるタイミングが第１の期間よりも後の第２の期間であれば、前記所定の電流値を、前記第１の電流値よりも小さく、前記第１の厚さよりも薄い第２の厚さの用紙束に対応する第２の電流値に変更し、前記検知信号が出力されるタイミングが第１の期間よりも前の第３の期間であれば、前記所定の電流値を、前記第１の電流値よりも大きく、前記第１の厚さよりも厚い第２の厚さの用紙束に対応する第３の電流値に変更することを特徴とする。

本発明によれば、検知信号が出力されるタイミングに応じて、駆動電流を制御するための電流値を調整することで、綴じ処理手段に綴じ処理を行わせるための駆動力を調整する。検知信号は用紙束の厚みに応じて出力されるタイミングが変化するために、検知信号が出力されるタイミングに応じて電流値を調整することで、駆動力を用紙束の厚みに応じて調整することができる。そのために、用紙束の用紙の枚数に応じた綴じ処理が可能となり、用紙束の綴じ不良や、用紙処理装置の故障を防止することができる。

画像形成システムの概略構成図。 用紙処理装置の説明図。 （ａ）、（ｂ）は針無し綴じ部の説明図。 制御部の構成図。 針無し綴じ処理時の画像形成装置の処理を表すフローチャート。 針無し綴じ処理時の用紙処理装置の処理を表すフローチャート。 針無し綴じ処理を表すフローチャート。 針無し綴じ処理を表すフローチャート。 針無し綴じ処理時の動作シーケンス図。 針無し綴じ処理時の動作シーケンス図。 針無し綴じ処理時の動作シーケンス図。 モータの特性図。 リミット検知信号の検知タイミング期間とリミット電流値との関係図。 制御部の構成図。 針無し綴じ処理を表すフローチャート。 針無し綴じ処理を表すフローチャート。 針無し綴じ処理時の動作シーケンス図。

以下、実施の形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、画像形成システムの概略構成図である。画像形成システム１は、画像読取装置２、画像形成装置３、操作部４０、及び用紙処理装置５０を備える。画像形成システム１は、操作部４０或いは不図示のネットワークを介して外部装置により、印刷や複写等のジョブの設定が行われる。画像形成システム１は、複写ジョブであれば画像読取装置２により読み取られた原稿に基づいて生成される画像データに基づいて、印刷ジョブであれば外部装置から受信する画像データに基づいて、画像形成装置３により画像形成処理を行う。用紙処理装置５０は、画像形成装置３により画像形成された用紙の後処理を行う後処理装置である。本実施形態の用紙処理装置５０は、画像形成された用紙を複数枚束ねた用紙束に対して、金属針等の締結部材を用いない針無し綴じ処理を行う。用紙処理装置５０は、画像形成装置３の排紙部に設けられ、画像形成装置３と協働して動作する。

画像読取装置２は、上部に、透明ガラス板からなる原稿台４を備える。原稿Ｄは、原稿台４に、読み取られる画像面を下向きにして載置される。原稿Ｄは、原稿台４に載置されると、原稿圧着板５により押圧固定される。原稿台４の下側には、原稿Ｄを照明するランプ６と、照明した原稿Ｄの光像を画像処理ユニット７に導くための反射ミラー８、９、１０とが設けられている。ランプ６及び反射ミラー８、９、１０は、所定の速度で移動して原稿Ｄを走査する。画像処理ユニット７は、走査により得られる原稿Ｄの光像に基づいて画像データを生成し、画像形成装置３へ送信する。

画像形成装置３は、感光体ドラム１１、一次帯電ローラ１２、ロータリ現像ユニット１３、中間転写ベルト１４、転写ローラ１５、クリーナ１６、レーザユニット１７、給紙カセット１８、定着器１９、及び排出ローラ対２１を備える。

感光体ドラム１１は、一次帯電ローラ１２により表面が均一に帯電される。レーザユニット１７は、画像データに基づいて、表面が帯電された感光体ドラム１１をレーザ光により照射し、感光体ドラム１１に静電潜像を形成する。
ロータリ現像ユニット１３は、感光体ドラム１１に形成された静電潜像にマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各色トナーを付着させて、トナー像を形成する。ロータリ現像ユニット１３は、現像器１３Ｋ、現像器１３Ｙ、現像器１３Ｍ、現像器１３Ｃを有し、不図示のモータにより回転可能である。現像器１３Ｋはブラックのトナー、現像器１３Ｙはイエローのトナー、現像器１３Ｍはマゼンタのトナー、現像器１３Ｃはシアンのトナーを、それぞれ感光体ドラム１１に付着させる。感光体ドラム１１にモノクロのトナー像を形成する場合、感光体ドラム１１と近接する現像位置に現像器１３Ｋを回転移動させて現像を行う。感光体ドラム１１にフルカラーのトナー像を形成する場合、ロータリ現像ユニット１３が回転することで、各現像器１３Ｋ、１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃが現像位置に順に配置されて現像を行う。

感光体ドラム１１に形成されたトナー像は、中間転写ベルト１４に転写される。転写後に感光体ドラム１１に残留するトナーは、クリーナ１６により除去される。中間転写ベルト１４に転写されたトナー像は、転写ローラ１５により、給紙カセット１８から給紙される用紙Ｓに転写される。用紙Ｓは、中間転写ベルト１４に転写されたトナー像が転写ローラ１５の位置まで搬送されるタイミングに合わせて、給紙カセット１８から転写ローラ１５に搬送される。トナー像が転写された用紙Ｓは、定着器１９によりトナー像が熱圧着され、排出ローラ対２１により、画像形成装置３から用紙処理装置５０に排出される。

用紙処理装置５０は、画像形成装置３から排出された複数枚の用紙Ｓを束ねた用紙束に対して針無し綴じ処理を行う針無し綴じ部５２を備え、針無し綴じ処理後の用紙束を排紙トレイ６３に排出する。図２は、用紙処理装置５０を図１の上側（画像読取装置２側）から見た説明図である。図２の下側が画像形成システム１の前面側である。
用紙処理装置５０は、針無し綴じ部５２の他に、用紙検知センサ５６、処理トレイ５７、搬送部５８、パドルローラ５９、戻しローラ６０、束だし部材６１、後端整合板６２、及び整合板６４、６５を備える。

用紙処理装置５０は、画像形成装置３から排出された用紙Ｓを搬送部５８に取り込む。パドルローラ５９は、搬送部５８に取り込まれた用紙Ｓを掻き込み、戻しローラ６０は、用紙Ｓを後端整合板６２へ突き当てるようにして処理トレイ５７上に用紙Ｓを載置する。用紙Ｓは、後端整合板６２により後端が整合される。用紙検知センサ５６は、処理トレイ５７上の用紙Ｓの有無を検知する。処理トレイ５７上で後端が整合された用紙Ｓは、整合板６４、６５により用紙幅方向（画像形成システム１の奥行き方向）の位置整合が行われる。この一連の動作により、用紙束が処理トレイ５７上に整合されて載置される。

ジョブ設定により針無し綴じ処理が指示されている場合、針無し綴じ部５２は、図２に示す位置で、処理トレイ５７上の用紙束に対して針無し綴じ処理を行う。針無し綴じ部５２は、用紙束の一部に凹凸を形成する凸部及び凹部を有する歯型を備え、用紙束に対して歯型を押圧することで、用紙Ｓ同士の繊維を絡ませ合うことで用紙束を綴じ合わせる。針無し綴じ処理が終了すると、束だし部材６１は、綴じられた用紙束の後端側を押し出す。用紙束は、これにより処理トレイ５７から排紙トレイ６３へ排出される。

図３は、針無し綴じ部５２の説明図である。図３（ａ）は、針無し綴じ部５２の綴じ動作前の状態（待機状態）を示し、図３（ｂ）は、針無し綴じ部５２の動作状態を示す。待機状態時に用紙束が処理トレイ５７上に載置され、動作状態時に用紙束が針無し綴じ処理される。
針無し綴じ部５２は、針無し綴じモータ７５により駆動されて針無し綴じ処理を行う。針無し綴じモータ７５による駆動力は、ギアを組み合わせて構成される減速機構９１を介して針無し綴じ部５２に供給される。針無し綴じモータ７５は、本実施形態ではＤＣブラシ付きモータである。針無し綴じモータ７５の出力軸には、モータの回転速度を計測するためのエンコーダセンサ９０が設けられる。エンコーダセンサ９０は光学式センサであり、針無し綴じモータ７５の出力軸上の円盤に設けられたスリットを検知し、モータ回転速度に応じて周期が変動するパルス信号を出力する。本実施形態の円盤はスリット数が１８スリット／周で構成される。

針無し綴じ部５２は、用紙処理装置５０の筐体に固定される下アーム９９と、揺動する上アーム９５とを備える。下アーム９９には下歯９８が設けられ、上アーム９５には上歯９７が設けられる。上アーム９５が揺動して下歯９８と上歯９７とが用紙束を噛み合い、加圧することで、用紙束が引き延ばされる。これにより用紙束の各用紙Ｓの表面の繊維が露出し、さらに加圧されることによって用紙Ｓ同士の繊維が互いに絡み合って締結される。このようにして締結部材を用いずに用紙Ｓ同士を締結することができる。

上アーム９５を揺動するために、針無し綴じ部５２は、カム回転軸９４を備えるカム９２、コロ９３、及び上アーム９５の回転中心となるアーム軸９６を備える。針無し綴じモータ７５の駆動力は、減速機構９１を介してカム回転軸９４に伝達される。これによりカム回転軸９４が回転する。カム回転軸９４が回転することで、カム９２も回転する。カム９２の回転に応じて、コロ９３により、上アーム９５がアーム軸９６を中心に揺動する。

上アーム９５の位置を検知するために、基準センサ７６が設けられる。針無し綴じ処理を行わない場合、図３（ａ）に示すように、カム９２が下死点に位置し、基準センサ７６が上アーム９５を検知する。カム９２が下死点に位置するとき、上歯９７と下歯９８との間に空間が生じ、用紙Ｓが進入可能となる。カム９２の下死点から所定の稜線距離（図３のＺ部）は非常に負荷が小さいカム形状となっている。この位置でカム９２とコロ９３とが接している場合、針無し綴じモータ７５の軸上トルクは、減速機構９１を介して略無負荷に供給される。

針無し綴じ処理を行う場合、カム９２が、針無し綴じモータ７５の駆動によりカム回転軸９４を中心にＸ方向に回転して上死点に位置する。これにより上アーム９５がアーム軸９６を中心に時計方向に回転して、上歯９７と下歯９８とが噛み合う。このとき、図３（ｂ）に示すように、基準センサ７６は、上アーム９５を検知しない。上歯９７と下歯９８との間に生じる用紙束への押圧力は、針無し綴じモータ７５の駆動電流を調整することによって制御される。カム９２が、針無し綴じモータ７５の駆動によりカム回転軸９４を中心にＹ方向へ逆回転して再び下死点に到達すると、針無し綴じ処理が終了して図３（ａ）の状態に戻る。基準センサ７６は上アーム９５を検知し、これに応じて針無し綴じモータ７５はカム回転軸９４の回転駆動を停止する。

図４は、このような画像形成システム１の画像形成装置３及び用紙処理装置５０の動作を制御する制御部の構成図である。画像形成装置３はＣＰＵ１６１を備えており、これにより画像形成装置３による画像形成等の各種動作の制御を行う。また、ＣＰＵ１６１は、画像読取装置２の動作を制御する。用紙処理装置５０は、ＣＰＵ１６２を備える。ＣＰＵ１６２は、画像形成装置３のＣＰＵ１６１と通信可能であり、協働して用紙処理装置５０の動作を制御する。なお、ここでは、針無し綴じモータ７５に関する動作の制御を行う構成について説明し、他の構成の動作制御については説明を省略する。

用紙処理装置５０のＣＰＵ１６２は、エンコーダセンサ９０及び基準センサ７６から検知結果を受信する。エンコーダセンサ９０は、針無し綴じモータ７５の回転速度に比例する周期のパルス信号をＣＰＵ１６２に入力する。ＣＰＵ１６２は、エンコーダセンサ９０から入力されるパルス信号によって針無し綴じモータ７５の回転速度を検知する。針無し綴じモータ７５が駆動されると、エンコーダセンサ９０は、針無し綴じモータ７５の回転速度に比例した周波数のパルス信号を、検知結果としてＣＰＵ１６２に出力する。ＣＰＵ１６２は、エンコーダセンサ９０から入力されたパルス信号のエッジ間隔を計測することで、針無し綴じモータ７５の回転速度を算出する。

基準センサ７６は、上アーム９５を検知して、ＣＰＵ１６２に検知結果を通知する。ＣＰＵ１６２は、基準センサ７６が上アーム９５を検知しているときに図３（ａ）の状態に上アーム９５が位置し、基準センサ７６が上アーム９５を検知していないときに図３（ａ）の状態に上アーム９５が位置することを検知する。これによりＣＰＵ１６２は、基準センサ７６からの通知によって上アーム９５の移動を検知することができる。ＣＰＵ１６２は、基準センサ７６及びエンコーダセンサ９０の検知結果に応じて針無し綴じモータ７５を駆動、停止することで、針無し綴じ処理の動作を制御する。

用紙処理装置５０は、針無し綴じモータ７５の駆動、停止のために、ＣＰＵ１６２の他に、駆動制御回路８２、電流制限回路１００、変換回路１０２、及びシャント抵抗器Ｒ１を備える。

駆動制御回路８２は、駆動電圧Ｖに応じた駆動電流を針無し綴じモータ７５に供給する。駆動電流に応じて針無し綴じモータ７５が駆動される。変換回路１０２は、駆動電圧Ｖの電圧レベルを変換し、検知用電圧ＶｍとしてＣＰＵ１６２に入力する。ＣＰＵ１６２は、検知用電圧Ｖｍにより駆動電圧Ｖの電圧レベルを検知する。シャント抵抗器Ｒ１は、駆動制御回路８２と接地との間に挿入され、針無し綴じモータ７５の駆動電流Ｉの検知に用いられる。

電流制限回路１００は、ＣＰＵ１６２から入力されるリミット電流信号と、シャント抵抗器Ｒ１に生じる針無し綴じモータ７５の駆動電流Ｉに相当する電圧信号とを比較する比較器である。リミット電流信号はアナログの可変電圧信号であり、針無し綴じモータ７５の駆動電流Ｉを所定値に制限するための制限信号である。電流制限回路１００は、駆動電流Ｉに相当する電圧信号とリミット電流信号とを比較して、針無し綴じモータ７５の駆動電流Ｉがリミット電流信号による所定値となるよう駆動制御回路８２を制御する。電流制限回路１００は、針無し綴じモータ７５の駆動電流Ｉがリミット電流信号による所定値に達した時点で、ＣＰＵ１６２へリミット検知信号を出力する。リミット検知信号は、針無し綴じモータ７５にＣＰＵ１６２から指示された駆動電流Ｉが流れるときに出力される。駆動電流ＩがＣＰＵ１６２から指示された値となるために、上アーム９５は、所定の押圧力で用紙束に針無し綴じ処理を行うことになる。つまりリミット検知信号は、所定の押圧力で針無し綴じ処理が行われる際に出力される。

図５、図６により、画像形成システム１による針無し綴じ処理について説明する。図５は、針無し綴じ処理時の画像形成装置３の処理を表すフローチャートである。図６は、針無し綴じ処理時の用紙処理装置５０の処理を表すフローチャートである。

画像形成システム１に電源が投入されると、画像形成装置３及び用紙処理装置５０は起動時の初期化処理を行ってスタンバイ状態に移行する（Ｓ５０１，Ｓ６０１）。画像形成装置３のＣＰＵ１６１はスタンバイ状態で、操作部４０或いは外部装置からジョブが入力されるのを待機する（Ｓ５０２）。画像形成装置３のＣＰＵ１６１は、ジョブを受け付けると（Ｓ５０２:Y）、用紙処理装置５０に、ジョブを受け付けたことを表すジョブ情報を用紙処理装置５０のＣＰＵ１６２へ通知する（Ｓ５０３）。

用紙処理装置５０のＣＰＵ１６２は、画像形成装置３からジョブ情報の受け付けを待機する（Ｓ６０２）。ＣＰＵ１６２は、ジョブ情報を受け付けると（Ｓ６０２:Y）、用紙処理装置５０が画像形成装置３から用紙Ｓを受け取り可能になるまでの受付待機時間を画像形成装置３へ通知する（Ｓ６０３）。ジョブ情報は、針無し綴じ処理を行うか否かを指示し、行う場合には用紙束に束ねられる用紙Ｓの枚数を指定する。また、ジョブ情報は、針無し綴じ処理を行う用紙束の部数を指定する。

画像形成装置３のＣＰＵ１６１は、用紙処理装置５０から、ジョブ情報の通知に応じた受付待機時間を受信する（Ｓ５０３）。画像形成装置３のＣＰＵ１６１は、受信した受付待機時間の経過を待つ（Ｓ５０４）。画像形成装置３のＣＰＵ１６１は、受付待機時間が経過すると（Ｓ５０４：Y）、画像形成処理を開始して、給紙カセット１８から搬送した用紙Ｓを画像転写前の待機位置であるレジストレーション位置に搬送し、待機させる（Ｓ５０５）。画像形成装置３のＣＰＵ１６１は、用紙Ｓを画像形成のタイミングに同期してレジストレーション位置から転写ローラ１５に向けて搬送して、用紙Ｓに画像を転写及び定着させて用紙処理装置５０へ排出する（Ｓ５０６）。画像形成装置３のＣＰＵ１６１は、受け付けたジョブに応じて、所定の枚数の画像形成処理が完了するまでステップＳ５０５、Ｓ５０６の処理を繰り返す（Ｓ５０７）。

所定枚数の画像形成処理の完了後に次のジョブを受付待機している場合、画像形成装置３のＣＰＵ１６１は、ステップＳ５０３以降の処理を繰り返す（Ｓ５０８：Y）。次のジョブが無い場合（Ｓ５０８：N）、画像形成装置３のＣＰＵ１６１は、電源断等の終了処理があれば処理を終了する（Ｓ５０９：Y）。終了処理が無ければ（Ｓ５０９：N）、画像形成装置３のＣＰＵ１６１は、ステップＳ５０１のスタンバイ状態へ戻る。

用紙処理装置５０は、画像形成装置３から排出された画像形成後の用紙Ｓを受け取り、後処理動作を開始する。用紙処理装置５０のＣＰＵ１６２は、画像形成装置３から受け取った用紙Ｓを搬送部５８により搬送後にパドルローラ５９を回転駆動して処理トレイ５７へ掻き込み、さらに戻しローラ６０によって後端整合板６２へ突き当て搬送して後端整合を行う。用紙処理装置５０のＣＰＵ１６２は、後端整合後に整合板６４、６５により用紙幅方向の位置整合を行い処理トレイ５７に用紙Ｓを載置する（Ｓ６０４）。用紙処理装置５０のＣＰＵ１６２は、処理トレイ５７にジョブ情報で指定された枚数の用紙Ｓが積載されるまでステップＳ６０４の処理を繰り返し実行する（Ｓ６０５：N）。

用紙処理装置５０のＣＰＵ１６２は、処理トレイ５７上にジョブ情報で指定された枚数の用紙Ｓが積載されるのを待機し（Ｓ６０５）、指定枚数の用紙が積載されると（Ｓ６０５:Y）、ジョブ情報が針無し綴じ処理を指示するか否かを判断する（Ｓ６０６）。用紙処理装置５０のＣＰＵ１６２は、針無し綴じ処理が指示されていなければ（Ｓ６０６：N）、処理トレイ５７に積載された用紙束をそのまま排紙トレイ６３に排出する（Ｓ６０８）。用紙処理装置５０のＣＰＵ１６２は、針無し綴じ処理が指示されていれば（Ｓ６０６：Y）、針無し綴じ処理を行った後に、綴じられた用紙束を排紙トレイ６３に排出する（Ｓ６０７、Ｓ６０８）。

用紙処理装置５０のＣＰＵ１６２は、受け付けたジョブ情報で指定された部数の用紙束を排出するまでステップＳ６０４以降の処理を繰り返す（Ｓ６０９：N）。すべての部数の用紙束を排出すると（Ｓ６０９：Y）、用紙処理装置５０のＣＰＵ１６２は、電源断等の終了処理があれば処理を終了する（Ｓ６１０：Y）。終了処理が無ければ（Ｓ６１０：N）、用紙処理装置５０のＣＰＵ１６２は、ステップＳ６０１のスタンバイ状態へ戻る。

図７〜図１０により、用紙処理装置５０が行う針無し綴じ処理（図６のＳ６０７）について説明する。図７Ａ、図７Ｂは、用紙処理装置５０が行う針無し綴じ処理を表すフローチャートである。図８、図９、図１０は、針無し綴じ処理時の動作シーケンス図である。図８は、用紙束が想定される厚さのときの針無し綴じ処理の動作シーケンスである。図９は、用紙束が想定される厚さより薄いときの針無し綴じ処理の動作シーケンスである。図１０は、用紙束が想定される厚さより厚いときの針無し綴じ処理の動作シーケンスである。想定される用紙束の厚さは、画像形成装置３のＣＰＵ１６１から通知されるジョブ情報で指定された用紙束に束ねられる用紙Ｓの枚数に基づいて導出される。

用紙処理装置５０のＣＰＵ１６２は、電流制限回路１００からリミット検知信号が出力されるタイミングにより、用紙束の厚さが想定通りであるか否かを判断する。ＣＰＵ１６２は、リミット検知信号が検知タイミング期間Ｔ３で出力される場合に、用紙束が想定される厚さであると判断する（図８）。ＣＰＵ１６２は、リミット検知信号が検知タイミング期間Ｔ３より遅い検知タイミング期間Ｔ５で出力される場合に、用紙束が想定される厚さより薄いと判断する（図９）。ＣＰＵ１６２は、リミット検知信号が検知タイミング期間Ｔ３より早い検知タイミング期間Ｔ４で出力される場合に、用紙束が想定される厚さより厚いと判断する（図１０）。

用紙処理装置５０のＣＰＵ１６２は、針無し綴じ処理を開始すると、まず、針無し綴じモータ７５をＣＷ（Clock Wise）方向に回転駆動する。針無し綴じモータ７５がＣＷ方向に駆動することで、カム９２は、下死点から図３のＸ方向へ回転駆動される（Ｓ７０１）。このとき用紙処理装置５０のＣＰＵ１６２は、基準センサ７６の検知結果により上アーム９５の移動を検知し、これに応じて図示しないタイマＴによるカウントを開始する（Ｓ７０２）。タイマＴがカウントを開始する時点が時刻ｔ０である（図８、図９、図１０）。

用紙処理装置５０のＣＰＵ１６２は、針無し綴じモータ７５の駆動開始後に、時刻ｔ０から計測マスク時間Ｔ１が経過するのを待つ（Ｓ７０３）。針無し綴じモータ７５の駆動開始直後には、減速機構９１の慣性負荷によって駆動電圧、回転速度が変動する。この期間を計測対象から除外するために、ＣＰＵ１６２は計測マスク時間Ｔ１だけ待機する。

計測マスク時間Ｔ１が経過した後の計測時間Ｔ２で、用紙処理装置５０のＣＰＵ１６２は、針無し綴じモータ７５の駆動電圧に相当する検知用電圧Ｖｍの電圧レベルを複数回計測する。駆動電圧は少なからず変動しているために、ＣＰＵ１６２は、複数回の計測結果の平均値を算出することで、測定精度を向上させる。また、ＣＰＵ１６２は、エンコーダセンサ９０から出力されるパルス信号のエッジ間隔（周期）を複数回計測する。ＣＰＵ１６２は、パルス信号の周期についても複数回の計測結果の平均値を算出する。パルス信号の周期は、針無し綴じモータ７５の回転速度を表す。計測時間Ｔ２は、カム９２の稜線（図３のＺ部）の移動期間内に設定される。つまり、針無し綴じモータ７５の略無負荷区間内に、ＣＰＵ１６２は、針無し綴じモータ７５の駆動電圧と、エンコーダセンサ９０から出力されるパルス信号の周期とを計測する（Ｓ７０４）。

用紙処理装置５０のＣＰＵ１６２は、計測した針無し綴じモータ７５の駆動電圧及び回転速度により、針無し綴じモータ７５のトルク定数Ｋｔを算出する（Ｓ７０５）。ＣＰＵ１６２は、パルス信号の周期の平均値Ｔｅに基づいて、針無し綴じモータ７５の回転角速度ωｍを式（１）により算出する。
ωｍ［ｒａｄ／ｓ］ ＝ ２×π×（１／Ｔｅ［ｓｅｃ］）／１８ …（１）
式（１）の数値「１８」は、針無し綴じモータ７５の出力軸上の円盤に設けられたスリットの数である。この数値は、スリット数に応じて変動する。

針無し綴じモータ７５のトルク定数Ｋｔは、図１１のモータ特性図に示す通り、モータの駆動電流Ｉ［Ａ］を横軸、出力トルクＴｒｑ［Ｎｍ］を縦軸としたときの傾き特性に相当する。また、トルク定数Ｋｔは一般的に逆起電力定数Ｋｅと等しい値となることが知られている。そのために、トルク定数Ｋｔは、式（２）で表すことができる。また、逆起電力定数Ｋｅは、式（３）で表すことができる。
Ｋｔ ＝ Ｋｅ …（２）
Ｋｅ ＝ Ｖ／ωｍ …（３）

よってトルク定数Ｋｔは、式（４）により算出することができる。
Ｋｔ［Ｎｍ／Ａ］ ＝ Ｋｅ ＝ Ｖ［Ｖ］／ωｍ［ｒａｄ／ｓ］ …（４）

用紙処理装置５０のＣＰＵ１６２は、算出したトルク係数Ｋｔに基づいて、図１１に示す関係から、針無し綴じ処理時に必要な針無し綴じモータ７５の出力トルクＴｍに相当するリミット電流値を算出する（Ｓ７０６）。ＣＰＵ１６２は、まず、リミット電流値Ｉ１を、トルク係数Ｋｔに基づいて、式（５）により算出する。
Ｉ１［Ａ］ ＝ Ｔｍ［Ｎｍ］／Ｋｔ［Ｎｍ／Ａ］ …（５）

ＣＰＵ１６２は、算出したリミット電流値Ｉ１を基準にしたリミット電流値Ｉ２、Ｉ３を、式（６）、式（７）により算出する。
Ｉ２ ＝ Ｉ１×α …（６）
Ｉ３ ＝ Ｉ１×β …（７）
Ｉ２ ＞ Ｉ１ ＞ Ｉ３であり、α、βは所定の定数である。

リミット電流値Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３は、リミット検知信号の検知タイミングに応じて使い分けられる。リミット検知信号の検知タイミングが時刻ｔ１から時刻ｔ２の間である検知タイミング期間Ｔ４であれば、リミット電流値Ｉ２が用いられる。すなわち、用紙束が想定される厚さより厚い場合、リミット電流値Ｉ２が用いられる。リミット検知信号の検知タイミングが時刻ｔ２から時刻ｔ３の間である検知タイミング期間Ｔ３であれば、リミット電流値Ｉ１が用いられる。すなわち、用紙束が想定される厚さである場合、リミット電流値Ｉ１が用いられる。リミット検知信号の検知タイミングが時刻ｔ３から時刻ｔ４の間である検知タイミング期間Ｔ５であれば、リミット電流値Ｉ３が用いられる。すなわち、用紙束が想定される厚さより薄い場合、リミット電流値Ｉ３が用いられる。ＣＰＵ１６２は、リミット検知信号の検知タイミングに応じたリミット電流値に相当するリミット電流信号を、電流制限回路１００に入力する。図１２は、リミット検知信号の検知タイミング期間と、それに応じたリミット電流値との関係を示す。

用紙処理装置５０のＣＰＵ１６２は、算出したリミット電流値Ｉ１に相当するリミット電流信号を電流制限回路１００に設定する（Ｓ７０７）。電流制限回路１００は、針無し綴じモータ７５の駆動電流Ｉが設定されたリミット電流信号に応じた値となるように、駆動制御回路８２を制御する（Ｓ７０８、Ｓ７０９）。駆動制御回路８２は、これにより針無し綴じモータ７５を所定の回転速度で回転駆動する。針無し綴じモータ７５のＣＷ駆動によりカム９２は回転を続ける。
ＣＰＵ１６２は、時刻ｔ３が経過したか否かを判断する（Ｓ７１０）。時刻ｔ３を経過していない場合（Ｓ７１０：N）、ＣＰＵ１６２は、リミット検知信号が検知されたか否かを判断する（Ｓ７１１）。リミット検知信号が検知されない場合（Ｓ７１１：N）、ＣＰＵ１６２は、時刻ｔ３が経過したか否かの判断を続ける。

時刻ｔ３が経過する前にリミット検知信号を検知した場合（Ｓ７１１：Y）、用紙処理装置５０のＣＰＵ１６２は、リミット検知信号を検知タイミング期間Ｔ３の期間内に検知したか否かを判断する（Ｓ７１５）。リミット検知信号を検知タイミングＴ３の期間内に検知した場合（Ｓ７１５：Y）、ＣＰＵ１６２は、用紙束が想定される厚さであると判断し、図８の動作シーケンスによる処理を行う。ＣＰＵ１６２は、エンコーダセンサ９０の出力が「０」になるまで待機する（Ｓ７１６）。エンコーダセンサ９０の出力が「０」になると（Ｓ７１６：Y）、ＣＰＵ１６２は、上アーム９５に時刻ｔ５〜時刻ｔ６の間（押圧時間Ｔｐ）、用紙束を押圧させる（Ｓ７１７）。上アーム９５が用紙束を押圧することで、上歯９７と下歯９８とが綴じに必要な所定の圧力で噛みあいを行い、用紙束が針無しで綴じ合わされる。押圧時間Ｔｐが経過すると（Ｓ７１７：Y）、ＣＰＵ１６２は、時刻ｔ６において、駆動制御回路８２を介して針無し綴じモータ７５の駆動電流を遮断して、針無し綴じモータ７５にブレーキをかける（Ｓ７１８）。その後、ＣＰＵ１６２は、時刻ｔ７において、針無し綴じモータ７５をＣＣＷ（Counter Clock Wise）駆動させて、上歯９７と下歯９８をシート束Ｓから離間させる（Ｓ７１９）。ＣＰＵ１６２は、基準センサ７６が上アーム９５を検知すると（Ｓ７２０：Y）、駆動制御回路８２を介して針無し綴じモータ７５を停止させて、時刻ｔ８で針無し綴じ処理を終了する（Ｓ７２１）。

ステップＳ７１０において時刻ｔ３を経過してもリミット検知信号が検知されなかった場合（Ｓ７１０：Y）、用紙処理装置５０のＣＰＵ１６２は、検知タイミング期間Ｔ５に時刻が進んだと判断する。ＣＰＵ１６２は、リミット電流信号をリミット電流値Ｉ３に相当する値に変更して電流制限回路１００に設定する（Ｓ７１２）。これにより駆動電流Ｉがリミット電流値Ｉ３に調整される。ＣＰＵ１６２は、時刻ｔ４が経過したか否かを判断する（Ｓ７１３）。時刻ｔ４を経過していない場合（Ｓ７１３：N）、ＣＰＵ１６２は、リミット検知信号が検知されたか否かを判断する（Ｓ７１４）。リミット検知信号が検知されない場合（Ｓ７１４：N）、ＣＰＵ１６２は、時刻ｔ４が経過したか否かの判断を続ける。時刻ｔ４が経過する前にリミット検知信号を検知した場合（Ｓ７１４：Y）、ＣＰＵ１６２は、ステップＳ７１６以降の処理を実行して針無し綴じ処理を終了する。リミット検知信号が検知タイミング期間Ｔ５で検知されるために、ＣＰＵ１６２は、用紙束が想定よりも薄いと判断して、図９の動作シーケンスによる処理を行う。すなわち、押圧時間Ｔｐは、時刻ｔ９〜時刻ｔ１０になり、針無し綴じモータ７５は時刻ｔ１０でブレーキがかけられ、上歯９７及び下歯９８は時刻ｔ１１で用紙束から離間され、針無し綴じ処理の終了は時刻ｔ１２になる。

時刻ｔ４が経過する前にリミット検知信号が検知されなかった場合（Ｓ７１３：Y）、用紙処理装置５０のＣＰＵ１６２は、処理トレイ５７上に用紙束が載置されていないと判断する。ＣＰＵ１６２は、駆動制御回路８２を介して針無し綴じモータ７５の駆動電流を遮断し、針無し綴じモータ７５にブレーキをかける（Ｓ７２８）。その後、ＣＰＵ１６２は、針無し綴じモータ７５をＣＣＷ駆動させる（Ｓ７２９）。これにより上アーム９５は、図３（ｂ）の状態から図３（ａ）の状態に移動する。ＣＰＵ１６２は、基準センサ７６が上アーム９５を検知すると（Ｓ７３０：Y）、駆動制御回路８２を介して針無し綴じモータ７５を停止させる（Ｓ７３１）。ＣＰＵ１６２は、針無し綴じモータ７５が停止したことをユーザに通知して、針無し綴じ処理を終了する（Ｓ７３２）。ＣＰＵ１６２は、不図示の通知装置により通知を行うことで、ユーザに用紙束が載置されていない旨を警告する。通知は、例えば表示装置への警告文の表示や、警告灯の点灯、音声案内等により行われる。処理トレイ５７上に用紙束がセットされていない状態で針無し綴じ処理を行うと、針無し綴じ部５２が損傷する虞がある。そのために、ＣＰＵ１６２は、用紙束が処理トレイ５７上に載置されていない場合に針無し綴じ処理を行わずに、ユーザにその旨を通知により警告する。

ステップＳ７１５においてリミット検知信号の検知が検知タイミング期間Ｔ３の期間内ではなければ（Ｓ７１５：N）、用紙処理装置５０のＣＰＵ１６２は、リミット検知信号の検知が検知タイミング期間Ｔ４の期間内であるか否かを判断する（Ｓ７２３）。リミット検知信号の検知が検知タイミング期間Ｔ４の期間内でなければ（Ｓ７２３：N）、リミット検知信号の検知が検知タイミング期間Ｔ４（時刻ｔ１）より早い。この場合、ＣＰＵ１６２は、用紙束が処理トレイ５７上に載置されていないと判断して、ステップＳ７２８以降の処理を行う。

リミット検知信号の検知が検知タイミング期間Ｔ４の期間内であれば（Ｓ７２３：Y）、用紙処理装置５０のＣＰＵ１６２は、用紙束が想定よりも厚いと判断して、図１０の動作シーケンスによる処理を行う。ＣＰＵ１６２は、エンコーダセンサ９０の出力が「０」になるまで待機する（Ｓ７２４）。エンコーダセンサ９０の出力が「０」になると（Ｓ７２４：Y）、ＣＰＵ１６２は、時刻ｔ１４でリミット検知信号をリセットする（Ｓ７２５）。ＣＰＵ１６２は、リミット電流信号をリミット電流値Ｉ２に相当する値に変更して電流制限回路１００に設定する（Ｓ７２６）。これにより駆動電流Ｉがリミット電流値Ｉ２に調整される。ＣＰＵ１６２は、リミット検知信号が、再度検知タイミング期間Ｔ４で検知されるまで待機し（Ｓ７２７）、検知されると（Ｓ７２７：Y）、ステップＳ７１７以降の処理を実行して針無し綴じ処理を終了する。この場合、押圧時間Ｔｐは時刻ｔ１５〜時刻ｔ１６になり、針無し綴じモータ７５は時刻ｔ１６でブレーキがかけられ、上歯９７及び下歯９８は時刻ｔ１７で用紙束から離間され、針無し綴じ処理の終了は時刻ｔ１８になる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、電流制限回路１００が、針無し綴じモータ７５の駆動電流Ｉがリミット検知信号に応じた電流値に達した時点で、ＣＰＵ１６２にリミット検知信号を送信している。第２実施形態では、針無し綴じモータ７５の回転速度が所定値以下に変化したことを検知して、ＣＰＵ１６２にリミット検知信号が入力される。つまり、上アーム９５が所定の押圧力で針無し綴じ処理を行うことを検知するために、第１実施形態では針無し駆動モータ７５の駆動電流Ｉを用い、第２実施形態では針無し綴じ駆動モータ７５の回転速度を用いる。

図１３は、第２実施形態の制御部の構成図である。図４に示す第１実施形態の制御部の構成に、回転速度検知回路２００を追加した構成になっている。同じ構成の説明は省略する。回転速度検知回路２００は、エンコーダセンサ９０の出力値、すなわち針無し綴じモータ７５の回転速度が所定値以下になったことを検知すると、ＣＰＵ１６２にリミット検知信号を送信する。なお、電流制限回路１００からＣＰＵ１６２へのリミット検知信号の入力経路は削除される。また、電流制限回路１００は、シャント抵抗器Ｒ１に流れる駆動電流Ｉを観測する必要がなくなる。シャント抵抗器Ｒ１は、用紙処理装置５１の構成から削除されてもよい。

図１４Ａ、図１４Ｂは、第２実施形態の針無し綴じ処理のフローチャートである。図１５は、第２実施形態の針無し綴じ処理の動作シーケンスを表す。第１実施形態のステップＳ７０１〜Ｓ７２４、Ｓ７２８〜Ｓ７３２（図７Ａ、図７Ｂ参照）の処理が、ステップＳ１４０１〜Ｓ１４２４、Ｓ１４２８〜Ｓ１４３２の処理に相当する。各ステップの処理は同じであるので、説明を省略する。リミット検知信号の検知が検知タイミング期間Ｔ４の期間内のときの処理が、第１実施形態と第２実施形態とでは異なる。

リミット検知信号が検知タイミング期間Ｔ４の期間内に検知された場合（Ｓ１４２３：Y）、用紙処理装置５１のＣＰＵ１６２は、用紙束の厚みが想定より厚いと判断して、エンコーダセンサ９０の出力が一定時間「０」を継続するまで待機する（Ｓ１４２４）。即ち、ＣＰＵ１６２は、針無し綴じモータ７５が停止するのを待機する。エンコーダセンサ９０の出力が「０」になると（Ｓ１４２４：Y）、ＣＰＵ１６２は、時刻ｔ２０で、リミット電流値Ｉ２に相当するリミット電流信号を電流制限回路１００に設定する（Ｓ１４２５）。これにより駆動電流Ｉがリミット電流値Ｉ２に調整される。

その後、ＣＰＵ１６２は、時刻ｔ２０〜時刻ｔ２１の間（押圧時間Ｔｑ）、上アーム９５に用紙束を押圧させる（Ｓ１４２６）。上アーム９５が用紙束を押圧することで、上歯９７と下歯９８とが綴じに必要な所定の圧力で噛みあいを行い、用紙束Ｓが針無しで綴じ合わされる。押圧時間Ｔｑが経過すると（Ｓ１４２６：Y）、ＣＰＵ１６２は、時刻ｔ２１において、駆動制御回路８２を介して針無し綴じモータ７５の駆動電流を遮断し、針無し綴じモータ７５にブレーキをかける（Ｓ１４１８）。その後、ＣＰＵ１６２は、時刻ｔ２２において、針無し綴じモータ７５をＣＣＷ駆動させて、上歯９７と下歯９８をシート束Ｓから離間させる（Ｓ１４１９）。ＣＰＵ１６２は、基準センサ７６が上アーム９５を検知すると（Ｓ１４２０：Y）、駆動制御回路８２を介して針無し綴じモータ７５を停止させて、時刻ｔ２３で針無し綴じ処理を終了する（Ｓ１４２１）。

以上のように、第１実施形態、第２実施形態の用紙処理装置５０、５１は、用紙束の厚みに応じて異なる駆動電流を針無し綴じモータ７５に提供することで、用紙束の用紙Ｓの枚数に応じた適切な力で針無し綴じ処理を行うことができる。これにより、設定情報とは異なる針無し綴じ処理ができない量の用紙束が誤って供給された場合であっても、用紙束の綴じ不良を防止することができる。また、用紙束が処理トレイ５７上に載置されない場合に、誤って針無し綴じ処理を行うことが無くなり、針無し綴じ部５２が損傷することを防止することができる。

１…画像形成システム、３…画像形成装置、５０，５１…用紙処理装置、５２…針無し綴じ部、７５…針無し綴じモータ、７６…基準センサ、９０…エンコーダセンサ、８２…駆動制御回路、１００…電流制限回路、１０２…変換回路、１６１，１６２…ＣＰＵ、２００…回転速度検知回路

Claims (9)

1. 複数枚の用紙からなる用紙束を、締結部材を用いずに押圧することで綴じ処理を行う綴じ処理手段と、
   前記綴じ処理手段に前記綴じ処理を行わせるための駆動力を供給する駆動手段と、
   前記駆動手段を駆動する駆動電流を供給する駆動制御手段と、
   前記駆動制御手段が供給する前記駆動電流を所定の電流値に制御する電流制限手段と、
   前記綴じ処理手段が前記綴じ処理を行う過程で前記駆動電流の値が前記所定の電流値に達することに応じて検知信号を出力する検知手段と、
   前記電流制限手段に前記所定の電流値を設定し、前記検知手段から前記検知信号が出力されるタイミングに応じて、設定した前記所定の電流値を調整する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記所定の電流値を第１の厚さの用紙束に対応する第１の電流値に設定した状態で、
   前記検知信号が出力されるタイミングが第１の期間よりも後の第２の期間であれば、前記所定の電流値を、前記第１の電流値よりも小さく、前記第１の厚さよりも薄い第２の厚さの用紙束に対応する第２の電流値に変更し、
   前記検知信号が出力されるタイミングが第１の期間よりも前の第３の期間であれば、前記所定の電流値を、前記第１の電流値よりも大きく、前記第１の厚さよりも厚い第２の厚さの用紙束に対応する第３の電流値に変更することを特徴とする、
   用紙処理装置。
2. 前記制御手段は、前記検知信号が前記第１の期間、前記第２の期間、及び前記第３の期間のいずれでも出力されないときに、前記綴じ処理手段による前記綴じ処理を停止することを特徴とする、
   請求項１記載の用紙処理装置。
3. 前記制御手段は、前記検知信号が前記第１の期間、前記第２の期間、及び前記第３の期間のいずれでも出力されないときに、前記綴じ処理を停止したことを通知することを特徴とする、
   請求項２記載の用紙処理装置。
4. 前記制御手段は、前記検知信号が出力されるタイミングが前記第１の期間であれば、前記所定の電流値を前記第１の電流値に維持することを特徴とする、
   請求項１〜３のいずれか１項記載の用紙処理装置。
5. 前記駆動手段の回転速度を検知する速度検知手段を有し、
   前記制御手段は、前記駆動手段が駆動を開始してから所定時間経過後に前記速度検知手段により検知される回転速度と前記駆動手段に印加される駆動電圧とに基づいて前記第１の電流値を決定することを特徴とする、
   請求項１〜４のいずれか１項記載の用紙処理装置。
6. 前記駆動手段の回転速度を検知する速度検知手段を有し、
   前記制御手段は、前記検知信号が出力され、且つ前記速度検知手段により検知される回転速度が０になると、前記綴じ処理手段による押圧を所定期間維持した後に、前記綴じ処理手段による押圧が解除されるように前記駆動制御手段を制御することを特徴とする、
   請求項１〜４のいずれか１項記載の用紙処理装置。
7. 前記綴じ処理手段は、前記用紙束の一部に凹凸を形成する凹部及び凸部を有する歯型を備え、前記歯型により前記用紙束を押圧することで前記綴じ処理を行うことを特徴とする、
   請求項１〜６のいずれか１項記載の用紙処理装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項記載の用紙処理装置と、
   用紙に画像を形成して前記用紙処理装置に排出する画像形成手段と、を備えることを特徴とする、
   画像形成システム。
9. 複数枚の用紙からなる用紙束を、締結部材を用いずに押圧することで綴じ処理を行う綴じ処理手段と、
   前記綴じ処理手段に前記綴じ処理を行わせるための駆動力を供給する駆動手段と、
   前記駆動手段を駆動する駆動電流を供給する駆動制御手段と、
   前記駆動制御手段が供給する前記駆動電流を所定の電流値に制御する電流制限手段と、
   前記綴じ処理手段が前記綴じ処理を行う過程で前記駆動電流の値が前記所定の電流値に達することに応じて検知信号を出力する検知手段と、を備えた装置により実行される方法であって、
   前記所定の電流値を第１の厚さの用紙束に対応する第１の電流値に設定した状態で、前記検知信号が出力されるタイミングが第１の期間よりも後の第２の期間であれば、前記所定の電流値を、前記第１の電流値よりも小さく、前記第１の厚さよりも薄い第２の厚さの用紙束に対応する第２の電流値に変更し、
   前記所定の電流値を第１の厚さの用紙束に対応する第１の電流値に設定した状態で、前記検知信号が出力されるタイミングが第１の期間よりも前の第３の期間であれば、前記所定の電流値を、前記第１の電流値よりも大きく、前記第１の厚さよりも厚い第２の厚さの用紙束に対応する第３の電流値に変更することを特徴とする、
   綴じ処理方法。

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