JP2010208854A - シート綴じ装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、シート束の厚さにかかわらず、簡易な構成で一定の押圧力でシート束に凹凸を形成することができるシート綴じ装置を提供することである。
【解決手段】複数枚のシートからなるシート束Ｓに厚さ方向の凹凸を形成することで前記シート束Ｓを綴じるシート綴じ装置１００において、前記シート束Ｓの厚さ方向に凹凸部を有し、前記シート束Ｓを挟持して前記シート束Ｓに厚さ方向の凹凸を形成する一対の凹凸部材１，２を備え、前記一対の凹凸部材１，２は、一方の凹凸部材２の凹凸部２ａ，２ｂの高低差２ｈが、前記一方の凹凸部材２と噛み合う他方の凹凸部材１の凹凸部１ａ，１ｂの高低差１ｈよりも大きい。
【選択図】 図４

Description

本発明は、複数枚のシートからなるシート束を綴じるシート綴じ装置及びこのシート綴じ装置を有する画像形成装置に関する。

従来、複写機やプリンタ等の画像形成装置により画像が形成されたシートを綴じ合わせるシート綴じ装置としては、複数枚のシートからなるシート束を金属針等の綴じ部材を用いて綴じるステイプル装置が広く用いられている。

しかし、その針綴じされたシート束の各シートをコピーするため読み取り原稿として使用する場合、そのシート束を綴じている針を取り除かなければならない。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、シート束を綴じている針を取り除き、シートと針を分別して回収しなければならない。いずれの場合においても手間のかかる作業が必要である。また針に関しては使用後に廃棄されるため、資源の無駄を招いていた。

そこで、針を使用せず、原稿としての再利用時やリサイクル時の手間を軽減し、資源の無駄使いを低減するシート綴じ装置として、綴じ位置に搬入されたシート束の一部に凹凸を形成する凸部と凹部を有するシート綴じ手段を備えたものが提案されている。

特開２００４−１５５５３７

しかしながら、上記特許文献１に記載のシート綴じ装置では、シート綴じ手段を構成する凸部と凹部が嵌合する大きさ（すなわち凸部と凹部が同一形状）に形成されている。そのため、シート束に凹凸を形成する際に凸部と凹部はシート束を介してほぼ全域で接触することとなり、シート束の厚さが厚くなるほど、そのシート束への凹凸形成時に、接触抵抗が大きくなり、より大きな押圧力が必要となる。

上記特許文献１に記載のシート綴じ装置では、シート束の厚さに応じた綴じ処理を実行するために、そのシート束に形成する凹凸の数や配列を変更している。しかしながら、シート束に形成する凹凸の数や配列を変更するには、凹凸の数や配列が異なる複数のシート綴じ手段を交換可能に設けたり、シート綴じ手段とシート束の相対位置を移動させる移動機構が必要になる。すなわち、構成が複雑になるという問題がある。

そこで、本発明の目的は、シート束の厚さにかかわらず、簡易な構成で一定の押圧力でシート束に凹凸を形成することができるシート綴じ装置を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明は、複数枚のシートからなるシート束を綴じるシート綴じ装置において、互いの凹凸部が噛み合い可能な一対の凹凸部材によりシート束を挟持することで、シート束を綴じるシート綴じ手段を備え、前記一対の凹凸部材は、一方の凹凸部材の凹凸部の高低差が、他方の凹凸部材の凹凸部の高低差よりも大きいことを特徴とする。

また、本発明は、複数枚のシートからなるシート束を綴じるシート綴じ装置において、互いの凹凸部が噛み合い可能な一対の凹凸部材によりシート束を挟持することで、シート束を綴じるシート綴じ手段を備え、前記一対の凹凸部材は、一方の凹凸部材の凸部と他方の凹凸部材の凹部がシート束を挟持し、前記他方の凹凸部材の凸部と前記一方の凹凸部材の凹部はシート束を挟持しないことを特徴とする。

本発明によれば、一対の凹凸部材がシート束に凹凸を形成する際にシート束を介して互いに接触する領域を減らすことができる。これにより、シート束の厚さが増大しても、小さな押圧力で、かつ簡易な構成でシート束に凹凸を形成することができる。

シート綴じ装置の概略断面図 （ａ）はシート綴じ装置における凹凸部材の支持部周辺の拡大斜視図、（ｂ）は上支持台を取り除いた状態のシート綴じ装置を示す上斜視図 シート綴じ装置の綴じ状態を示す斜視図 （ａ）は上下凹凸部材の拡大断面図、（ｂ）は綴じ処理状態でのシート束と上下凹凸部材の部分拡大断面図、（ｃ）は上下凹凸部材の拡大斜視図 （ａ）は比較参考としての上下凹凸部材の拡大断面図、（ｂ）は比較例としての綴じ処理状態でのシート束を上下凹凸部材の部分拡大断面図 画像形成装置の概略断面図

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

ここでは、シート綴じ装置を有する画像形成装置を例示して実施の形態を説明する。以下の説明では、まずシート綴じ装置を備えた画像形成装置について説明し、次にシート綴じ装置について説明する。

まず図６を用いて、シート綴じ装置を有する画像形成装置について説明する。図６は画像形成装置の概略断面図である。

図６に示すように、画像形成装置１０１は、画像読取部１７０と画像形成部１１５から構成されている。画像読取部１７０の上部には固定して設けられた透明ガラス板からなる原稿台１０２が設けられている。原稿台１０２の所定の位置に画像面を下向きにして載置された原稿Ｄを原稿圧着板１０３で押圧固定する。原稿台１０２の下側には原稿Ｄを照明するランプ１０４と、照明した原稿Ｄの光像を画像処理ユニット１０８に導くための反射ミラー１０５，１０６，１０７とからなる光学系が設けられている。なお、ランプ１０４及び反射ミラー１０５，１０６，１０７は所定の速度で移動して原稿Ｄを走査する。

画像形成部１１５は、感光体ドラム２８と、一次帯電ローラ１６１と、ロータリ現像ユニット１５１と、中間転写ベルト１５２と、転写ローラ１５０と、クリーナ１２６等を備えている。感光体ドラム２８は、画像データに基づいてレーザーユニット１０９から光像が照射され、その表面に静電潜像が形成される。一次帯電ローラ１６１は、レーザー光照射前に感光体ドラム２８の表面を均一に帯電するものである。ロータリ現像ユニット１５１は、感光体ドラム２８の表面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、トナー像を形成する。感光体ドラム２８の表面に現像されたトナー像が中間転写ベルト１５２に転写され、中間転写ベルト１５２のトナー像を転写ローラ１５０によってシートＳに転写する。クリーナ１２６は、トナー像を転写した後、感光体ドラム２８に残留したトナーを除去するものである。

ここで、ロータリ現像ユニット１５１について説明する。ロータリ現像ユニット１５１は、回転現像方式を用いており、現像器１５１Ｋ，現像器１５１Ｙ，現像器１５１Ｍ，現像器１５１Ｃを有し、モータ（不図示）により回転可能である。感光体ドラム２８上にモノクロのトナー像を形成する時は、感光体ドラム２８と近接する現像位置に現像器１５１Ｋを回転移動させて現像を行う。同様にフルカラーのトナー像を形成する時は、ロータリ現像ユニット１５１を回転して、現像位置に各現像器を配置させ、各色毎に順に現像を行う。

ロータリ現像ユニット１５１によって感光体ドラム２８に現像されたトナー像は、中間転写ベルト１５２に転写される。中間転写ベルト１５２上のトナー像は、転写ローラ１５０によってシートＳに転写される。シートＳは、シートカセット１２７から供給されるようになっている。

画像形成部１１５の下流側には定着器１２２が設けてあり、搬送されるシートＳ上のトナー像を定着する。この定着器１２２においてトナー像が定着されたシートＳは、後述するシート綴じ装置１００にて選択的に綴じ処理が施される。そして、シート又はシート束は排出ローラ対２１０によって装置外の排出部１２５へ排出される。

次に図１〜図６を用いて、シート綴じ装置について説明する。まず、図１、図２、図３を用いて、シート綴じ装置の概略構成について説明する。図１はシート綴じ装置の概略断面図である。図２（ａ）はシート綴じ装置における凹凸部材の支持部周辺の拡大斜視図である。図２（ｂ）は上支持台を取り除いた状態のシート綴じ装置を示す上斜視図である。図３はシート綴じ装置の綴じ状態を示す斜視図である。

図１に示すように、シート綴じ装置１００は、複数枚のシートからなるシート束を、針等の綴じ部材を使用することなく、綴じるシート綴じ装置である。このシート綴じ装置１００は、シート束を綴じる一対の凹凸部材１，２を有している。この一対の凹凸部材１，２は、シート束の厚さ方向に移動可能に設けられ、シート束を挟持してシート束に厚さ方向の凹凸を形成することでシート同士を接合し、シート束を綴じる。

下側の凹凸部材（以下、下凹凸部材という）１は、下側の支持台（以下、下支持台という）９にビス止め等で支持されている。同様に、上側の凹凸部材（以下、上凹凸部材という）２は、上側の支持台（以下、上支持台という）１０にビス止め等で支持されている。また各凹凸部材１，２は、凸部と凹部の連続で構成された凹凸形状を有しており、ともに凹凸形状の配列ピッチが同一となっている。ここで、配列ピッチとは、隣接する凸部２ａ（又は凸部１ａ）間のピッチ、もしくは、凹部２ｂ（又は１ｂ）間のピッチのことである（図４参照）。

図２（ｂ）に示すように、下凹凸部材１を支持している下支持台９には、凹凸部材１，２間のシート束の角部を突き当てて位置決めするための２つのガイドピン１１が設けられている。一方、図２（ａ）に示すように、上凹凸部材２を支持している上支持台１０には、下支持台９の各ガイドピン１１に移動可能に係合してガイドするガイド穴１０ａが設けられている。図２（ｂ）に示すように、ガイドピン１１は、上支持台１０をシート束の厚さ方向に移動可能にガイドするガイド部１１ｂと、上支持台１０がガイドピン１１から抜け出るのを防止するストッパ部１１ａとからなる。また、上支持台１０は下支持台９に設けた圧縮バネ２１によって上方向に付勢されている。この上方向に付勢されている上支持台１０の上死点は、ガイド穴１０ａの径より大きいガイドピン１１のストッパ部１１ａに上支持台１０が当接したところで決められる。一方、上支持台１０の下死点は、下凹凸部材１と上凹凸部材２が当接したところで決められる。

図１に示すように、一対の凹凸部材１，２は、所定の位置に固定された固定凹凸部材と、前記固定凹凸部材に対してシート束の厚さ方向に移動可能な移動凹凸部材とからなる。ここでは、一対の凹凸部材１，２のうち、下凹凸部材１は、下支持台９がフレーム１４に取り付けられており、所定の位置に固定された固定凹凸部材となっている。一方、上凹凸部材２は、上支持台１０がガイドピン１１に沿ってシート束の厚さ方向に移動可能となっており、下凹凸部材１に対してシート束の厚さ方向に移動可能な移動凹凸部材となっている。一対の凹凸部材１，２、下支持台９、上支持台１０、移動アーム１２、及びフレーム１４からシート綴じ手段が構成される。上凹凸部材２を支持している上支持台１０の上面には、フレーム１４に対して軸１２ａを中心に回動可能に支持された移動アーム１２の一方の端部が当接している。この移動アーム１２は、圧縮バネ２１とガイドピン１１の作用により凹凸部材１，２間の間隔Ｈが最大距離だけ開いた状態の退避位置にある上支持台１０を、ガイドピン１１に沿って、凹凸部材１，２が噛み合う綴じ位置まで移動させる移動手段である。ここで、綴じ位置とは一対の凹凸部材１，２でシート束を挟持して綴じる第１の位置であり、退避位置とは上凹凸部材２が下凹凸部材１に対して前記第１の位置よりシート束の厚さ方向に退避した第２の位置である。

前述したように、上支持台１０及び移動アーム１２は、通常、圧縮バネ２１とガイドピン１１の作用により、一対の凹凸部材１，２間の間隔Ｈが最大距離だけ開いた状態に設置されている。移動アーム１２の他方の端部には、フレーム１４に対して軸１３ａを中心に回動可能に支持された連結アーム１３を加圧するための加圧ピン１２ｂが設けられている。連結アーム１３の上部には弾性部材であるアーム板１５が取り付けられている。アーム板１５の自由端側の端部の上面にはカム１６が当接されている。このカム１６の位相によってアーム板１５の上下方向の位置が決まる。カム１６はカム駆動モータ２０を駆動源にして、モータギア１９、駆動伝達ギア１８、カム駆動軸１７を介して駆動が伝達されて回動される。

従って、カム１６を回動させると、アーム板１５が取り付けられた連結アーム１３及び移動アーム１２が回動し、下凹凸部材１を有する下支持台９に対して、上凹凸部材２を有する上支持台１０がガイドピン１１に沿ってシート束の厚さ方向に移動する。すなわち、カム１６を図１に示す状態から図３に示す状態まで回動させると、圧縮バネ２１の力に抗して移動アーム１２が回動され、上凹凸部材２と下凹凸部材１が噛み合う綴じ位置まで、上支持台１０が移動される。この時、凹凸部材１，２間にかかる押圧力は一定の押圧力（ここでは約１００ｋｇ）である。更に、カム１６を図３に示す状態から図１に示す状態まで継続して回動させると、上凹凸部材２を有する上支持台１０が、圧縮バネ２１の付勢力によりガイドピン１１のストッパ部１１ａに突き当たる退避位置まで移動される。このようにカム１６の１回転駆動により、一対の凹凸部材１，２による綴じ処理が行われる。

次に図４を用いて、一対の凹凸部材の関係について説明する。図４（ａ）は上下凹凸部材１，２の拡大断面図である。図４（ｂ）は綴じ処理状態でのシート束Ｓと上下凹凸部材１，２の部分拡大断面説明図である。図４（ｃ）は上下凹凸部材１，２の拡大斜視図である。

図４（ｂ）に示すように、上凹凸部材２は、凸部２ａと凹部２ｂの連続で構成された凹凸形状を有する凹凸部材である。同様に下凹凸部材１は、凸部１ａと凹部１ｂの連続で構成された凹凸形状を有する凹凸部材である。上凹凸部材２の凸部２ａと凹部２ｂとの高低差を２ｈとし、下凹凸部材１の凸部１ａと凹部１ｂとの高低差を１ｈとした場合、２ｈ＞１ｈ、の関係を成立させている。すなわち、一対の凹凸部材１，２は、一方の凹凸部材２の凸部２ａの高さ２ｈを、この凸部２ａと噛み合う他方の凹凸部材１の凹部１ｂの高さ１ｈより高くしている。これにより、一対の凹凸部材１，２がシート束Ｓに凹凸を形成する際にシート束Ｓを介して接触する領域を減らすことができる。また、移動凹凸部材である上凹凸部材２の凹凸部をつなぐ面の傾斜角度は、固定凹凸部材である下凹凸部材１の凹凸部と配列ピッチが同一であって、下凹凸部材１よりも凹凸部間の高低差が大きいため、より鋭角となり、シート束を押圧する際の抵抗が小さくなる。このため、シート束の厚みが多少増大しても確実に凹凸を形成することができる。さらに、凹凸部をつなぐ面の傾斜角度が緩やかな下凹凸部材１によってシート束を支持するため、凹凸形成時のシートの破れを防止することができる。

ここで、図５を用いて、凹凸部材の比較例について説明する。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す凹凸部材２０１，２０２は、凹凸部間の高低差を同一としている。図５（ａ）は上下凹凸部材２０１，２０２の拡大断面図であり、図５（ｂ）は綴じ処理状態でのシート束Ｓと上下凹凸部材２０１、２０２の部分拡大断面図である。

図５（ｂ）に示すように、上凹凸部材２０２は、凸部２０２ａと凹部２０２ｂの連続で構成された凹凸形状を有している。同様に下凹凸部材２０１は、凸部２０１ａと凹部２０１ｂの連続で構成された凹凸形状を有している。そして、一対の凹凸部材２０１，２０２は、一方の凹凸部材２０２の凸部２０２ａの高さ４ｈが、この凸部２０２ａと噛み合う他方の凹凸部材２０１の凹部２０１ｂの高さ３ｈと等しくなっている（４ｈ＝３ｈ）。

このため、図５（ｂ）に示す上下凹凸部材２０１，２０２では、シート束Ｓに凹凸を形成する際に、対向する凹凸部がシート束Ｓを介して全域で接触して押圧される。したがって、図５（ｂ）に示す上下凹凸部材２０１，２０２では、図４に示す場合と比べて接触抵抗が大きく、シート束に凹凸を形成する際の押圧力が分散されるため、より大きな押圧力が必要となる。ちなみに、所定の条件（シートの枚数と厚さ）のシート束を用いて、図５（ｂ）に示す比較例の構成での実験で得た押圧力は約３００ｋｇであった。

これに対し、図４（ｂ）に示す上下凹凸部材１，２では、上凹凸部材２の凸部２ａと下凹凸部材１の凹部１ｂでシート束Ｓを挟持し、上凹凸部材２の凹部２ｂと下凹凸部材１の凸部１ａとはシート束Ｓを挟持しない。つまり、上凹凸部材２の凸部２ａの先端付近のみがシート束Ｓと当接し、これに連なる凹部２ｂ周辺はシート束Ｓと接触しないので、図５−２に示す構成に比べて接触抵抗が軽減される。これにより押圧力が分散されず局部的にかかるため、確実に凹凸を形成することができる。ちなみに、同じ条件（シートの枚数と厚さ）のシート束を用いて、図４（ｂ）に示す本実施形態の構成での実験で得た押圧力は約１００ｋｇであった。

本実施形態の構成であれば、１０枚（坪量６４ｇ紙）のシートからなるシート束まではほぼ一定の押圧力（１００ｋｇ前後）で凹凸を形成することができる。２枚のシートからなるシート束に凹凸を形成する実験結果は、押圧力が１００ｋｇ前後と、１０枚のシートからなるシート束の場合と変わることはなかった。これに対して図５を用いて説明した比較例における実験では、２枚のシートからなるシート束に凹凸を形成する場合の押圧力は１００ｋｇ前後でシート束を綴じることができた。このように比較例ではシート束の厚さが厚くなるに従ってより大きな押圧力が必要となるが、本実施の形態においてはシート束の厚さにかかわらず、一定の押圧力でシート束を綴じることができる。

上述したように、対向する一方の凹凸部材と他方の凹凸部材の凹凸部に高低差を設けるだけで、シート束に凹凸を形成する際に一対の凹凸部材がシート束を介して接触する領域を減らすことができる。これにより、接触抵抗を軽減することができ、シート束の厚さにかかわらず、簡易な構成で一定の押圧力でシート束に凹凸を形成することができる。すなわち、シート束の厚さが増大しても、小さな押圧力で、かつ簡易な構成でシート束に凹凸を形成することができる。

なお、前述した形態では、凹凸部材が支持台にビス止め等で取り付けられた構成を例示したが、これに限定されるものではない。支持台と凹凸部材とが一体となった凹凸部材としても良い。

また前述した形態では、上側の凹凸部材の凸部の高さが、これと噛み合う下側の凹凸部材の凹部の高さより高い構成を例示したが、これに限定されるものではなく、上下の凹凸部材を入れ替えても同様の効果は得られる。

また前述した形態では、一対の凹凸部材のうち、下凹凸部材を固定凹凸部材とし、上凹凸部材を移動凹凸部材とする構成を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、上凹凸部材を固定凹凸部材とし、下凹凸部材を移動凹凸部材とする構成であっても良い。更には、一対の凹凸部材のうち、一方を固定、他方を移動とせずに、両方を移動凹凸部材とする構成にすることも可能である。その際も、対向する一対の凹凸部材の凹凸部に高低差を設けることで、同様の効果が得られる。

また、移動凹凸部材を綴じ位置と退避位置の間を、シート束の厚さ方向に往復動可能な構成としたが、これに限らず、例えば、回転により綴じ位置である凹凸形成位置と退避位置の間を移動可能な構成としても同様の効果が得られる。

また前述した形態では、シート束を図２（ｂ）に示すようにガイドピン１１に突き当てることでシート束Ｓの位置出しをしたが、これに限定されるものではない。例えば、シート束Ｓに対する上下凹凸部材の位置や角度は、その位置や角度を自動的に変更する自動位置変更手段を用いたり、或いは凹凸部材を支持する支持台の形状変更にて対応しても良い。

また前述した形態では、画像形成装置として複写機を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えばプリンタ、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であっても良い。これらの画像形成装置に用いられるシート綴じ装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。

また前述した形態では、画像形成装置がシート綴じ装置を一体的に有する構成を例示したが、これに限定されるものではなく、画像形成装置に対して着脱可能なシート綴じ装置であっても良い。このシート綴じ装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。

さらに前述した形態では、画像形成装置からの画像形成済みシートに対してオンラインで綴じ処理するシート綴じ装置を例に説明したが、手動式のシート綴じ装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。

Ｓ …シート束
１ …下凹凸部材
１ａ …凸部
１ｂ …凹部
２ …上凹凸部材
２ａ …凸部
２ｂ …凹部
９ …下支持台
１０ …上支持台
１１ …ガイドピン
１２ …移動アーム
１３ …連結アーム
１４ …フレーム
１５ …アーム板
１６ …カム
２０ …カム駆動モータ
２１ …圧縮バネ
１００ …シート綴じ装置
１０１ …画像形成装置

Claims (6)

1. 複数枚のシートからなるシート束を綴じるシート綴じ装置において、
   互いの凹凸部が噛み合い可能な一対の凹凸部材によりシート束を挟持することで、シート束を綴じるシート綴じ手段を備え、
   前記一対の凹凸部材は、一方の凹凸部材の凹凸部の高低差が、他方の凹凸部材の凹凸部の高低差よりも大きいことを特徴とするシート綴じ装置。
2. 複数枚のシートからなるシート束を綴じるシート綴じ装置において、
   互いの凹凸部が噛み合い可能な一対の凹凸部材によりシート束を挟持することで、シート束を綴じるシート綴じ手段を備え、
   前記一対の凹凸部材は、一方の凹凸部材の凸部と他方の凹凸部材の凹部がシート束を挟持し、前記他方の凹凸部材の凸部と前記一方の凹凸部材の凹部はシート束を挟持しないことを特徴とするシート綴じ装置。
3. 前記一対の凹凸部材を、前記シート束を挟持して綴じる第１の位置と、前記第１の位置より前記シート束から退避した第２の位置と、に移動させる移動手段を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシート綴じ装置。
4. 前記一対の凹凸部材は、所定の位置に固定された固定凹凸部材と、前記固定凹凸部材に対して移動可能な移動凹凸部材とからなり、前記移動凹凸部材は前記移動手段によりシート束の厚さ方向に移動することを特徴とする請求項３に記載のシート綴じ装置。
5. 前記各凹凸部材は、凸部と凹部の連続で構成された凹凸形状を有し、ともに凹凸部の配列ピッチが同一であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のシート綴じ装置。
6. シートに画像を形成する画像形成部と、画像が形成された複数枚のシートからなるシート束を綴じるシート綴じ装置と、を有し、前記シート綴じ装置として、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のシート綴じ装置を有することを特徴とする画像形成装置。

Images