JP4706341B2 - 糊付け製本装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成処理済みの用紙に対して、用紙束の背面側に糊を塗布し、用紙束の背部及びその近傍を表紙により覆って冊子を作製する糊付け製本する糊付け製本装置に関し、特に、複写機、ファクシミリ装置、プリンタ等の画像形成装置に組み込む場合に好適な糊付け製本する糊付け製本装置に関する。

一般に、複写機、ファクシミリ装置、プリンタ、及びこれらの複合機等の画像形成装置本体により画像が記録された用紙は、後処理として、例えば、孔あけ、ステイプル綴じ、中綴じ中折り、表紙付け、折り、スタンプ、糊付け製本等の種々の加工が施される。

糊付け製本装置としては、糊吐出ノズルを用いて用紙に糊を吐出する装置、糊収容箱に糊車を設置し、該回転する糊車の外周に糊を付着させ、糊車の外周を用紙に接触させて接触転写する装置、ノズルよりホットメルト剤（熱融着剤）と加熱圧縮空気の混合体を吐出するホットメルト塗布装置、粘着性を有する糊が予め塗布されたテープを加熱しながら用紙束の一側縁に貼り付けるテープ貼り装置、等が用いられている。

特に近年画像形成装置の時間当たりのプリント枚数が高速化され、またプリントされた用紙を数十冊作成するような場合があり、プリントされた用紙を製本まで行うことが要求されている。このような要求に対してプリントされた用紙を表紙面側と裏表紙面と背部とを、接着剤または両面テープなどを表紙裏面に塗布または貼り付けて、用紙をくるんで接着する所謂くるみ製本作製する糊付け製本装置が提案されている。（例えば特許文献１）
さらに用紙の枚数によってその厚みが変化してもその厚みを規定の圧力で挟持し、くるみ製本する糊付け製本装置が提案されている。（例えば特許文献２）
特開平８−２８２１５０号公報 特開２００３−５４１５６号公報

しかしながら従来の糊付け製本装置では、以下の課題がある。

図１１は特許文献１のような表表紙と裏表紙とを一体化した表紙により、用紙束をくるんで用紙束の背面を接着する方式を示す従来の糊付け製本装置である。しかし従来の方式では用紙束の厚さに対応する表紙長さを必要とし、常に各サイズの表紙をストックしておかなければならず、さらに厚さに対応した位置に事前に糊付けしておかなければならない。このような従来方式では自動的に行う後処理装置としては大型になりかつ信頼性に対して問題が生じる。

また特許文献２のように用紙束を規定の圧力でクランプし用紙束の背面をホットメルト等で接着する方式において、用紙束をクランプする圧力手段は、用紙束を挟持する挟持板が用紙束に接触するまで移動して停止することを行う駆動モータの保持力を利用している。しかし駆動モータの保持力は駆動モータの電源を停止するとフリーとなるため保持力は一定にならずクランプ力が変動し、くるみ製本の、特に角背形成時において背表紙に皺等が発生し見苦しくなり製品価値が著しく低下する。

本発明の目的は上記の各課題を解消して糊付け製本装置を改良し、装置構成の簡素化、制御の簡略化を実現し、かつ、製本の仕上がり品質の向上と、高速処理の生産性を維持し、画像形成装置に組み込む場合に好適な糊付け製本する糊付け製本装置を提供することである。

上記課題は、下記の本発明により解決される。
１．
画像形成装置から排出された用紙を位置決めして積載する用紙束収容手段と、
前記用紙束収容手段に積載された用紙束を挟持する用紙束挟持手段と、
前記用紙束挟持手段に挟持された用紙束を直立させる用紙束直立手段と、
前記用紙束直立手段により挟持されて直立された用紙束の背部に糊を塗布処理する糊塗布手段と、
表紙用紙を表紙貼付手段に供給する表紙供給手段と、
用紙束の糊塗布処理された背部に前記表紙供給手段から供給された表紙用紙を圧接して貼着する表紙貼付手段と、
前記表紙貼付手段により用紙束に貼着された表紙用紙を用紙束の糊貼着背部に沿って折り曲げる表紙折り曲げ手段と、
を有する糊付け製本装置において、
前記表紙折り曲げ手段による押圧力Ｆ１は、前記用紙束挟持手段による押圧力Ｆ２より大きいことを特徴とする糊付け製本装置。

請求項１に記載の発明によれば、表紙折り曲げ手段による押圧力Ｆ１が用紙束を挟持する押圧力Ｆ２より大きいので、背表紙部を糊付けするときに糊が用紙と用紙の間に入り込まず角背形成が可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、駆動源にモータを使用し、その制御はリミット電流にて行うことにより押圧力を任意に設定できる。

請求項３に記載の発明によれば、リミット電流に与える情報は用紙束の厚みであるので、厚み情報に基づいて電流制御する値を予め決定できる。

請求項４、５、６に記載の発明によれば、用紙束の厚み情報は用紙束挟持手段の押圧部材の移動量、又はプリント枚数から与えられ、その時用紙に影響を与える紙種、気温、湿度情報を含んでいるので確度の高い情報が得られる。

次に、本発明の糊付け製本装置、及び糊付け製本装置を備えた画像形成システムを図面に基づいて説明する。

＜画像形成システム＞
図１は画像形成装置Ａと糊付け製本装置Ｂとを備えた画像形成システムの全体構成図である。図２は画像形成システムの外観斜視図である。

画像形成装置Ａは、回転する像担持体１の周囲に、帯電手段２、像露光手段（書き込み手段）３、現像手段４、転写手段５Ａ、除電手段５Ｂ、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によって像担持体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原稿から読み取られた画像データに基づく露光走査を行って潜像を形成し、潜像を現像手段４により反転現像して像担持体１の表面にトナー像を形成する。

用紙収納部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手段５Ａにより前記トナー像が用紙Ｓ上に転写される。その後に、用紙Ｓは除電手段５Ｂにより裏面の電荷が消去されて像担持体１から分離され、搬送部７Ｂにより搬送され、引き続き定着手段８により加熱定着され、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、搬送路切り替え板７Ｄにより通常の排紙通路から分岐し、反転搬送部７Ｅにおいてスイッチバックして表裏反転した後、再び画像形成部を通過し、用紙Ｓの裏面に画像を形成し、定着手段８を経て、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、糊付け製本装置Ｂに送り込まれる。

像担持体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。

＜糊付け製本装置＞
図３は、本発明に係る糊付け製本装置Ｂの用紙搬送路を示す断面図である。

糊付け製本装置Ｂは、用紙搬送手段１０、排紙手段２０、表紙供給手段３０、用紙束収容手段４０、用紙束搬送手段５０、糊塗布手段６０、表紙貼付手段７０、表紙折り曲げ手段８０、冊子排出手段９０、用紙束挟持手段１００、冊子排出ガイド部１１０、冊子収納部１２０から構成されている。

〈用紙搬送手段１０〉
用紙搬送手段１０に導入された用紙Ｓは、入口ローラ１１，１２に挟持されて搬送され、搬送路切換手段Ｇ１によって排紙手段２０と用紙束収容手段４０の何れかに分岐される。

〈排紙手段２０〉
この用紙搬送が設定されると、搬送路切換手段Ｇ１は用紙束収容手段４０への搬送路を遮断し、排紙手段２０への搬送路を開放する。

排紙手段２０の搬送路を通過する用紙Ｓは、搬送ローラ２１，２２に挟持されて上方に搬送され、排紙ローラ２３によって装置最上部の固定排紙台（サブトレイ）２４上に排出、収容される。固定排紙台２４上には、画像形成装置Ａから排出された用紙Ｓを直接受容して、最大約２００枚を積載することができる。

〈表紙供給手段３０〉
表紙供給手段３０の給紙皿３１内に収容された表紙用紙（以下、表紙と称す）Ｋは、給紙手段３２により分離、給送され、搬送ローラ３３、３４，３５，３６に挟持されて、表紙貼付位置３０１に搬送される。なお表紙のサイズは後述する用紙幅寸法、表表紙寸法及び裏表紙寸法を加算した寸法であり、表紙の寸法を算出後表紙カット手段ＨＤにて所定の寸法に切断する。

なお、ここでは画像形成装置に直結した糊付け製本装置で説明しているが、表紙供給手段３０に表紙Ｋ、又は用紙Ｓを装填して、オフラインで糊付け製本処理を実施することも可能である。

〈用紙束収容手段４０〉
搬送路切換手段Ｇ１，によって用紙搬送方向下流側の図示左方に分岐された用紙Ｓは、搬送ローラ３７，３８，３９，４１に挟持されて用紙束収容手段４０の所定位置に順次積載され、所定枚数の用紙Ｓから成る用紙束Ｓａが形成される。用紙束収容手段４０は、傾斜配置された用紙載置台４２、揺動可能な用紙後端位置決め部材４３、用紙幅方向を位置決めする用紙幅整合部材４４等から構成されている。

〈用紙束搬送手段５０〉
図４（ａ）、（ｂ）は用紙束搬送手段を示す概略図である。機能説明以外の構成については図を省略してある。用紙束収容手段４０の用紙載置台４２上に積載された用紙束Ｓａは、用紙束搬送手段５０により斜め下方に搬送される（駆動系は不図示）。用紙束Ｓａが所定位置ＤＢで停止した後、旋回手段１３０によってＤＢ１を支点として基準面ＢＰに対して垂直に位置決めされる。その後、用紙束Ｓａは用紙束挟持手段１００によって挟持され、用紙後端位置決め部材４３が退避できる位置まで上昇して停止する。その後用紙後端位置決め部材４３は用紙束収容手段４０に収納され、用紙載置台４２と共に用紙束収容手段４０上を上昇して画像形成装置からプリントされた用紙Ｓを堆積する位置に戻る（図４（ｃ）参照）。

〈用紙束挟持手段１００〉
用紙束挟持手段１００について図５を用いて説明する。図５（ａ）は用紙束挟持手段１００を正面から見た概略図。図５（ｂ）は用紙束挟持手段１００を斜めから見た概略図である。

用紙束挟持手段１００は用紙を挟持する挟持板１０１をねじ１０２とナット１０３からなる移動部材にアームを介して取り付けられている。ねじ１０２にはトルクリミッタ１０４を組み込んだ用紙束挟持用モータＭ２（モータＭ２と称す）によって回転するようになっている。ここでモータＭ２はサーボモータ、又はパルスモータ等の回転数を検知する機能を有したモータである。また挟持板１０１は基準位置ＨＰで待機しており、用紙束Ｓａを挟持する際はモータＭ２を回転させ挟持板１０１が用紙束Ｓａに接触してトルクリミッタ１０４の設定トルクに達したときモータＭ２が回転してもそれ以上用紙束にトルクが伝達されないようになっている。

用紙束の厚み寸法は基準位置ＨＰと用紙束Ｓａに接触するまでの移動量であり、サーボモータのエンコーダパルス数とパルス幅から算出する。又はパルスモータのパルス数とパルス幅から算出する。また用紙束の厚みは用紙枚数と用紙１枚当たりの厚さから算出することも可能である。

〈糊塗布手段６０〉
糊塗布手段６０について図５（ｃ）を用いて説明する。糊塗布手段６０は、糊塗布部材（塗布ローラとも称す）６１、塗布ローラ６１の回転手段６２と、糊を収容する糊容器６３と、塗布ローラ６１、回転手段６２、熱源（不図示）を組み込んだ糊容器６３を支持して糊付け製本装置Ｂの背面側から前面側に移動可能な移動体６４と、移動体６４を往復動させる移動手段と、から構成されている。

なお、糊塗布部材６１は、塗布ローラに限定されるものではなく、糊塗布ノズル、粘着テープ等も適用可能である。

糊部材は特に指定しないが、本糊付け製本装置では従来から提案されている溶融状態のホットメルト接着剤を使用している。

〈表紙貼付手段７０〉
表紙貼付手段７０について図６を用いて説明する。表紙貼付手段７０は、表紙供給手段３０から供給され表紙カット手段ＨＤにて裁断された表紙Ｋを、搬送ベルト７１，７２を回転搬送して所定位置に停止させる。さらに表紙Ｋを用紙束Ｓａの糊塗布面に圧接させる加圧部材７３、搬送ベルト７１，７２と加圧部材７３を支持する移動筐体７４、移動筐体７４を垂直上下方向に移動可能にする昇降手段７５（駆動部不図示）から構成されている。

上端部が上昇して、移動筐体７４を上方位置に移動させる。この上昇位置において、加圧部材７３上に載置された表紙Ｋの中央部は、用紙束Ｓａの糊塗布面に圧接して接着される。

〈表紙折り曲げ手段８０〉
表紙折り曲げ手段８０について図７、図８（ａ）を用いて説明する。図７は製本工程を説明するための概略構成図であり、図８（ａ）は表紙を折り曲げる押圧力Ｆ１を得るためにカム機構を用いた一例を示す折り曲げ部を拡大した斜視図、図８（ｂ）はカムが回転して加圧部材７３が用紙束を押しつける様子を示した図である。図７（ａ）は表紙束挟持手段１００の挟持板１０１にて用紙束Ｓａを挟持する前、図７（ｂ）は挟持した後を示す。図７（ｃ）は糊塗布手段６０にて用紙束Ｓａの端部に糊が塗布された状態を示す。図７（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は表紙折り曲げ手段８０が表紙貼付手段７０の上部に装備され加圧部材７３にて表紙Ｋが糊面に糊着し、表紙折り曲げ手段８０に左右対称な一対の折り曲げ部材８１が、用紙束Ｓａの厚さ方向に表紙折り曲げ手段用モータＭ１（モータＭ１と称す）の回転動作と移動手段により移動し、用紙束Ｓａの糊塗布面の側縁に沿って表紙Ｋを折り曲げ、用紙束Ｓａの表裏面に表表紙と裏表紙を重ね合わせることを示している。図７（ｇ）は製本完成図である。

このとき表紙折り曲げ手段８０による押圧力Ｆ１は表紙束挟持手段１００にて用紙束Ｓａを挟持する押圧力Ｆ２より大きくなっている。もしＦ１＜Ｆ２であると図７（ｈ）に示すように背表紙が用紙束Ｓａの中央部より広がり製本としての品質が低下する。

図８（ａ）においてモータＭ１の回転軸にはウオームギア８０１が取り付けられており、回転数を検出するエンコーダ８０２が取り付けられているウオームホイール８０３と噛み合っている。モーターＭ１が回転すると中間歯車８０４を介してカム板８０５が回転し表紙を折り曲げる機構となっている。ここで図８（ｂ）に示すように表紙を折り曲げる押圧力Ｆ１はほぼ一定であるので、用紙束が厚くなるにつれて、カム板と表紙を折り曲げる位置が近づくので（Ｌ１→Ｌ３）、モータＭ１が押圧力Ｆ１を発生させるトルクは少なくなり、電流値も少なくなる。

〈冊子排出手段９０〉
冊子排出手段９０について図９を用いて説明する。糊塗布された用紙束Ｓａの背部（小口の反対側）に表紙Ｋが貼付されて表表紙と裏表紙とを形成した冊子Ｓｂは、基準面ＢＰから昇降手段７５によって移動筐体７４とともに垂直下方向に移動して第２基準面ＢＰ２に移動する。冊子Ｓｂは図９において反時計方向に倒れるようにな手段を有している（不図示）。

冊子Ｓｂは搬送部９０により搬送され冊子排出ガイド部１１０から装置外に排出され、冊子収納部１２０の昇降排紙台１２１上に載置され、順次積載される。昇降排紙台１２１上に冊子Ｓｂが排出、積載されると、昇降排紙台１２１は順次下降する。

〈表紙折り曲げ動作〉
表紙折り曲げ動作について説明する。表１はモータＭ１、モータＭ２のリミット電流値の関係を実験より求めた表である。表１に示すようにモータＭ２の電流値はモータＭ１の電流値より常に小くなっている。

押圧力Ｆ１が一定になるように、モータＭ１のリミット電流を、補正する情報を糊付け製本装置に組み込んである図示しないワークメモリの記憶部ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ−ＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）等の不揮発性の半導体メモリ及びハードディスクドライブ等に記憶する。

表紙折り曲げ動作に関するフローチャートを図１０に示す。図１０においてステップＳ１の糊付け製本装置電源開始から用紙束挟持手段１００が開始するまでの間は省略してある。

用紙束挟持手段１００がＯＮ（ステップＳ２）して、用紙束厚み検知が行われる（ステップＳ３）。ここで角背動作に用紙厚みのみの情報でよいか、紙種、温度情報等を含んだ情報が必要かどうか判断（ステップＳ４）し、紙束厚みのみの場合Ｍ１のリミット電流値をセットする（ステップＳ５）。紙種、温度、湿度情報を含んだＭ１のリミット電流値が必要な場合はステップＳ６を選択する。角背動作ＯＮ（ステップＳ７）のときＭ１がＯＮして（ステップＳ８）表紙の折り曲げが開始され、駆動電流がリミット電流より大きいとき（ステップＳ９ ＹＥＳ）Ｍ１は停止して（ステップＳ１０）表紙折り曲げ動作が終了する（ステップＳ１１）。駆動電流がリミット電流より小さいとき（ステップＳ９ ＮＯ）ステップＳ９がＹＥＳになるまでリミット電流を供給する。なおＳ１１は表紙折り曲げ動作に関するフローの終了であり糊付け製本装置の終了ではない。

なおリミット電流は用紙束の厚み情報の他に、紙種、温度、湿度によっても変わる。すなわち
リミット電流＝用紙厚さ電流値＋紙種補正値Ｘ＋温度補正値Ｙ＋湿度補正値Ｚ
である。

ステップＳ６は図示しない操作部から紙種を選択しその紙種情報と、糊付け製本装置内に組み込んである温度計の温度情報と湿度計の湿度情報を入力することを示している。紙種、温度、湿度の各補正値を表２に示す。

表２の補正値を加えることによりモータＭ１に電流を精度良く供給できるので、糊付けした製本の品質をさらに向上することができる。

画像形成装置と糊付け製本装置とを備えた画像形成システムの全体構成図。 画像形成システムの外観斜視図。 本発明に係る糊付け製本装置の用紙搬送路を示す断面図。 図４（ａ）は用紙束搬送手段において用紙束が所定位置まで移動することを示す図。図４（ｂ）は用紙束が所定位置から垂直に立てかけられることを示す図である。図４（ｃ）は用紙束が再び初期位置に戻ることを示す図である。 図５（ａ）は用紙束挟持手段を示す概略断面図。図５（ｂ）は用紙束挟持手段の外略斜視図。図５（ｃ）は糊塗布手段の概略斜視図である。 表紙貼付手段を示す概略斜視図。 図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）、図７（ｄ）、図７（ｅ）、図７（ｆ）、図７（ｇ）は用紙束への糊塗布処理工程を示す製本工程図。図７（ｈ）はＦ１＜Ｆ２のとき背表紙が用紙束Ｓａの中央部より広がること模式的に示した図である。 図８（ａ）は表紙を折り曲げる押圧力Ｆ１を得るためにカム機構を用いた一例を示す折り曲げ部を拡大した斜視図。図８（ｂ）はカムが回転して加圧部材が用紙束を押しつける様子を示した図。 冊子排出手段を示す断面図。 表紙折り曲げ動作に関するフローチャート図。 従来の糊付け製本装置。

符号の説明

１０ 用紙搬送手段
２０ 排紙手段
３０ 表紙供給手段
４０ 用紙束収容手段
５０ 用紙束搬送手段
５１ 把持手段
６０ 糊塗布手段
７０ 表紙貼付手段
７１，７２ 搬送ベルト
７３ 加圧部材
７４ 移動筐体
７５ 昇降手段
８０ 表紙折り曲げ手段
９０ 冊子排出手段
１００ 用紙束挟持手段
１１０ 冊子排出ガイド部
１２０ 冊子収納部
Ａ 画像形成装置
Ｂ 糊付け製本装置
Ｋ 表紙用紙（表紙）
Ｓ 用紙
Ｓａ 用紙束
Ｓｂ 冊子
ＨＤ 断裁手段

Claims (1)

1. 画像形成装置から排出された用紙を位置決めして積載する用紙束収容手段と、
   前記用紙束収容手段に積載された用紙束を挟持する用紙束挟持手段と、
   前記用紙束挟持手段に挟持された用紙束を直立させる用紙束直立手段と、
   前記用紙束直立手段により挟持されて直立された用紙束の背部に糊を塗布処理する糊塗布手段と、
   表紙用紙を表紙貼付手段に供給する表紙供給手段と、
   用紙束の糊塗布処理された背部に前記表紙供給手段から供給された表紙用紙を圧接して貼着する表紙貼付手段と、
   前記表紙貼付手段により用紙束に貼着された表紙用紙を用紙束の糊貼着背部に沿って折り曲げる表紙折り曲げ手段と、
   を有する糊付け製本装置において、
   前記表紙折り曲げ手段による押圧力Ｆ１は、前記用紙束挟持手段による押圧力Ｆ２より大きいことを特徴とする糊付け製本装置。

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