JP6761607B2 - 用紙綴じ装置、用紙処理装置および画像形成システム - Google Patents

Description

本発明は、用紙綴じ装置、用紙処理装置および画像形成システムに関するものである。

従来、画像形成システムとして、画像形成装置で画像が形成された用紙束に対して綴じ手段である綴じ具を用いて綴じ処理を施す用紙綴じ装置が設けられた用紙処理装置を備えたものが知られている。

特許文献１に記載の用紙処理装置には、金属針を用いずに用紙束を一対の凹凸形状を有する圧着部材である圧着歯で強く噛み合わせることにより用紙の繊維を絡ませて、用紙同士を圧着させることで用紙束を綴じる、圧着綴じ方式の用紙綴じ装置が設けられている。金属針を用いずに圧着綴じで用紙束を綴じることにより、用紙束の廃棄時やシュレッターをかけるときに、用紙束から金属針をはずす手間を省くことができる。

図２４は、特許文献１に記載の一対の圧着歯を示す図である。図２４は、用紙束の紙面と平行、かつ、圧着歯の凹凸の並び方向に対して直交する方向から見た図である。
図２４に示すように、下圧着歯２６１ｂの凸部１７２ａの頂部が用紙束の紙面に平行な面となっている。下圧着歯の凹部１７２ｂは、Ｖ字状の溝形状をしている。上圧着歯２６１ａの凸部１７１ａは、Ｖ字状であり、凹部１７１ｂは、逆Ｖ字状の溝形状となっている。

図２４に示すように、一対の圧着歯を噛み合わせたとき、上圧着歯２６１ａの凸部１７１ａが下圧着歯２６１ｂの凹部１７２ｂに接触し、上圧着歯２６１ａの凹部１７１ｂと、下圧着歯２６１ｂの凸部１７２ａとの間に隙間Ｓが生じる。

この特許文献１によれば、上下から圧力を掛けると、全体にかかる紙の繊維の負荷が隙間Ｓによって和らぎ、部分的には繊維の限界を超えた伸長が回避され、破れずに繊維同士を絡み合せることができる。このため、全体が破れずに済み、綴じ込み強度が保たれることとなると記載されている。

しかしながら、上記特許文献１に記載の構成は、上圧着歯２６１ａの凸部１７１ａがＶ字状となっており、頂部がとがった形状である。そのため、用紙束の上圧着歯２６１ａの凸部１７１ａの頂部との接触部分に圧力が集中し、用紙束の用紙が破れてしまうという不具合があった。

また、特許文献１に記載の構成は、上圧着歯２６１ａの凹部１７１ｂと、下圧着歯２６１ｂの凸部１７２ａとの間にしか隙間が形成されていないため、十分に繊維の限界を超えた伸長が回避されず、用紙束の用紙が破れてしまうという不具合もあった。

本発明は以上の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、用紙の破損を抑制することができる用紙綴じ装置、用紙処理装置および画像形成システムを提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、複数の凸部を有し、用紙束を挟むことにより用紙束を綴じる一対の圧着部材を備え、前記一対の圧着部材のそれぞれの前記凸部は傾斜面を有し、前記一対の圧着部材を噛み合わせると前記傾斜面同士が接触し、前記傾斜面同士が接触している状態で前記凸部の並び方向から前記一対の圧着部材を見たとき、前記傾斜面同士が接触する部分の形状は、六角形であり、前記圧着部材の凸部の並び方向および用紙束を挟む方向と直交する方向から見たときの前記凸部の形状が、頂部が紙面に略平行な台形形状であることを特徴とするものである。

本発明によれば、用紙の破損を抑制することができる。

（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ本発明の実施形態に係る画像形成システムの全体構成の一例を示す概略構成図。 本実施形態に係る画像形成システムの画像形成装置の一構成例を示す概略構成図。 本実施形態に係る画像形成システムの用紙処理装置の一構成例を示す平面図。 同用紙処理装置の正面図。 用紙処理装置に受け入れた用紙を分岐する分岐爪のホームポジションを示す説明図。 用紙処理装置に受け入れた用紙を分岐路に分岐するときの分岐爪の位置を示す説明図。 歯型が開いた状態の綴じ具及びその駆動機構の一例を示す説明図。 歯型が閉じた状態の綴じ具及びその駆動機構の一例を示す説明図。 （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、初期化処理が完了した用紙処理装置の内部の様子を示す平面図及び正面図。 （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、用紙を受け入れているときの用紙処理装置の内部の様子を示す平面図及び正面図。 （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、用紙の幅方向の位置を位置決めしているときの用紙処理装置の内部の様子を示す平面図及び正面図。 （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、用紙の後端の位置を位置決めしているときの用紙処理装置の内部の様子を示す平面図及び正面図。 （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、後続の用紙を受け入れているときの用紙処理装置の内部の様子を示す平面図及び正面図。 （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、更に後続の用紙を受け入れているときの用紙処理装置の内部の様子を示す平面図及び正面図。 （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、用紙束の整合処理が完了し綴じ処理が開始する前の用紙処理装置の内部の様子を示す平面図及び正面図。 （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、綴じ処理が完了した用紙束の排出を開始するときの用紙処理装置の内部の様子を示す平面図及び正面図。 （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、綴じ処理が完了した用紙束の排出しているときの用紙処理装置の内部の様子を示す平面図及び正面図。 圧着綴じ方法の説明図。 下圧着歯の平面図。 図１９のＡ方向から見た図。 図２１は、図１９のＢ方向から見た図。 圧着綴じ時における用紙束の挙動について説明する図。 検証試験の結果を示すグラフ。 従来の一対の圧着歯について示す図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本発明の実施形態に係る画像形成システムの全体構成の一例を示す概略構成図である。図１（ａ）の画像形成システム１００は、入力画像に基づいてシートとしての用紙に画像を形成する画像形成手段としての画像形成装置１０１に用紙処理装置２０１を組み込んだ構成例である。また、図１（ｂ）の画像形成システム１００は、画像形成装置１０１に用紙処理装置２０１を連結した構成例である。

なお、本実施形態の画像形成システム１００は、電子写真方式でトナー像からなる画像を用紙上に形成するものであるが、インクジェット方式などの他の方式で画像を形成するものであってもよい。また、本実施形態では、画像形成装置１０１と用紙処理装置２０１とを組み合わせた画像形成装置について説明するが、本発明は、用紙処理装置２０１を画像形成装置１０１に内臓した画像形成装置についても適用できる。
また、本発明は、用紙処理装置２０１を、画像形成装置１０１から独立した構成とした場合にも適用できる。この場合は、綴じ対象のシートがセットされるカセットやトレイ、及び、シート束が出力されるトレイなどを、シート処理装置に設けてもよい。

図２は、本実施形態に係る画像形成システム１００の一構成例を示す概略構成図である。
図２において、画像形成システム１００は、中間転写体を用いた間接転写方式のタンデム型カラー画像形成装置である。画像形成装置１０１のほぼ中央部には、トナー像形成手段としての作像部１１０が配置されている。作像部１１０は、所定方向に並ぶように配置された４色（Ｙ：イエロー、Ｍ：マゼンタ、Ｃ：シアン、Ｋ：ブラック）の作像ステーション１１１Ｙ，１１１Ｍ，１１１Ｃ，１１１Ｋ（以下、適宜、添え字Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを省略する。）を有する。

また、画像形成装置１０１は、作像部１１０の下方に設けられた記録媒体供給手段としての複数の給紙部である給紙トレイ１２０を備えている。また、給紙トレイ１２０でピックアップされた記録媒体としての用紙を２次転写部１４０及び定着部１５０に搬送する給紙搬送路（縦搬送路）１３０を備えている。更に、画像形成装置１０１は、画像（トナー像）が定着された用紙を用紙処理装置２０１側に搬送する分岐排紙経路１６０と、第一面（表面）に画像が形成された用紙を反転して第二面（裏面）に画像形成させるための両面搬送路１７０と、を備えている。

また、画像形成装置１０１は、画像読み取り手段としてのスキャナ部１８０と原稿供給手段としての自動原稿送り装置（ＡＤＦ）１８５とを備えている。スキャナ部１８０は、原稿台であるガラス面上にセットされた画像読み取り対象物である原稿の画像を読み取って電気信号に変換する。また、自動原稿送り装置（ＡＤＦ）１８５は、スキャナ部１８０で画像が読み取られる複数枚又は１枚の原稿がセットされ、各原稿をスキャナ部１８０の読み取り位置にあるガラス面上に送るように搬送する。

作像部１１０は、作像ステーション１１１のＹＭＣＫ各色用の像担持体としての感光体ドラムを備えている。各感光体ドラムの周囲には、その外周に沿って、帯電手段としての帯電ユニットと、現像手段としての現像ユニットと、１次転写ユニットと、クリーニングユニットと、除電手段としての除電ユニットとを備えている。また、作像部１１０は、露光手段としての図示しない光書き込みユニットと、中間転写体としての中間転写ベルト１１２とを備えている。光書き込みユニットは、各作像ステーション１１１の下側に配置され、各色ごとに、スキャナ部１８０の読み取り結果から生成された画像データに基づいて、各感光体ドラムに光を照射して静電潜像を形成する。中間転写ベルト１１２は、作像ステーション１１１の上側に配置され、各感光体ドラムに形成された画像（トナー像）が１次転写ユニットによって転写される。

中間転写ベルト１１２は複数の支持ローラによって回転可能に支持されている。その複数の支持ローラのうちの１つの支持ローラ１１４は、２次転写部１４０で中間転写ベルト１１２を介して２次転写ローラ１１５と対向している。この２次転写部１４０で、中間転写ベルト１１２上の画像（トナー像）が用紙に２次転写される。中間転写ベルト１１２の上方には、交換可能なトナー収容容器１１６が配置されている。

なお、上記構成の画像形成装置（間接転写方式のタンデム型カラー画像形成装置）の画像形成プロセスは公知であり、本発明の要旨とは直接関係しないので、詳細な説明は省略する。

定着部１５０で定着処理された定着済みの用紙は、搬送ローラ１６２で搬送され、その搬送方向が搬送路切り換え部材１６１により切り換えられる。これにより、定着済みの用紙は、分岐排紙経路１６０又は両面搬送路１７０に搬送される。

本実施形態の用紙処理装置２０１は、画像が形成された用紙を含む複数の用紙の後処理として、複数の用紙からなるシート束としての用紙束を綴じる用紙綴じ手段としての搬送路綴じ機構を備えている。この搬送路綴じ機構は、用紙搬送路内で用紙を重ね合わせ整合する構成と、その重ね合わせた用紙を綴じる綴じ手段としての綴じ具とを有する。

図３及び図４はそれぞれ、本実施形態の画像形成システム１００に備えた搬送路綴じ機構を有する用紙処理装置２０１の構成例を示す平面図及び正面図である。
用紙処理装置２０１は、入口センサ２０２と入口ローラ２０３と分岐爪（切換爪）２０４と排紙ローラ２０５とシフトリンク２０６とシフトカム２０７とシフトカムスタッド２０８とシフトホームポジションセンサ２０９と綴じ具２１０とを備える。

入口センサ２０２は、画像形成装置１０１の排紙ローラ１０２から用紙処理装置２０１に搬入された用紙の先端と後端と有無とを検知する。
入口ローラ２０３は、用紙処理装置２０１の入口に位置し、用紙を用紙処理装置２０１に搬入する機能を有する。この入口ローラ２０３のローラニップを使用して用紙の突き当てスキュー補正も可能となっている。入口ローラ２０３は図示しない制御可能な駆動源で駆動される。この駆動源は不図示の制御手段で制御され、これにより、駆動源による入口ローラ２０３の回転駆動及び停止、並びに入口ローラ２０３による用紙の搬送量が制御される。なお、制御手段は、画像形成装置１０１に設けてもよい。

分岐爪２０４は、用紙の後端を分岐路２４１へ導くために設けた搬送路を切換える回動可能な爪である。また、分岐爪２０４は、分岐路搬送面に用紙を押圧することが可能な構成となっており、この押圧により用紙を固定可能となっている。

排紙ローラ２０５は、用紙処理装置２０１の出口に位置し、用紙を搬送・シフト・排出する機能を有する。また、排紙ローラ２０５は、図示しない制御可能な駆動源で駆動される。この駆動源は後述の制御手段で制御され、これにより、駆動源による排紙ローラ２０５の回転駆動及び停止、並びに排紙ローラ２０５による用紙の搬送量が制御される。

本実施形態の用紙処理装置２０１において用紙を搬送する搬送手段は、例えば、入口ローラ２０３、排紙ローラ２０５、及び、それらを駆動する駆動源などで構成される。

シフトリンク２０６は、排紙ローラ２０５の軸端に設けられており、シフトの移動力を受ける部位になっている。
シフトカム２０７は、シフトカムスタッド２０８を有し、回転をする円盤状の部品である。この部品の回転によってシフトカムスタッド２０８を介しシフトリンク２０６の長穴部と連結された排紙ローラ２０５をシフトさせる。
シフトカムスタッド２０８は、シフトリンク２０６の長穴部と連動し、シフトカム２０７の回転運動を排紙ローラ２０５の軸方向の直動運動に変える。

シフトホームポジションセンサ２０９は、シフトリンク２０６の位置を検出し、この検出したポジションをホームポジション（待機位置）とする。

綴じ具２１０は、金属針を用いないで、絞り圧着加工により用紙束を綴じる道具又は装置である。本実施形態では、表面に凹凸を有する上歯型と下歯型とからなる１対の歯型で用紙束を狭持することで用紙を変形させ繊維を絡める綴じ具２１０を用いている。この種の綴じ具２１０としては、例えば実公昭３６−０１３２０６号公報に開示されているような既知の綴じ具を用いることができる。また、用紙束にＵ字型の切り曲げを施し、その曲げ元近傍にスリットを同時に開け、切り曲げた先端部を前記スリットに通して解けないようにすることで、金属針を用いないで用紙束を綴じる綴じ具を用いてもよい（例えば、実公昭３７−００７２０８号公報参照）。なお、用紙束を綴じる綴じ手段としては、本実施形態の綴じ具に限定されるものではなく、用紙同士を圧着して用紙の繊維を絡ませて綴じる絞り圧着加工によって綴じる機能を有するものであればよい。

用紙端検知手段としての用紙端センサ２２０は、用紙の側端を検出するセンサである。用紙を揃えるときに、このセンサで検知した検知位置を基準に用紙が揃えられる。

綴じ具ホームポジションセンサ２２１は、用紙の搬送方向に交差する幅方向に移動可能な綴じ具２１０の位置を検出するセンサである。最大サイズの用紙が搬送されても邪魔にならない位置に綴じ具２１０が位置するポジションをホームポジション（待機位置）とし、この位置が綴じ具ホームポジションセンサ２２１によって検出される。

綴じ具移動ガイドレール２３０は、綴じ具２１０が用紙の幅方向に安定して移動可能なように、その移動をガイドするレールである。

搬送路２４０は、受入れた用紙を搬送排出する通常の経路である。分岐路２４１は、用紙を重ね合わせて整合するために設けられ、用紙のスイッチバックにより後端側から搬入される搬送路である。

突き当て面２４２は、綴じ対象の用紙が収容されるシート収容部としての綴じ処理用トレイ（ステープルトレイ）２４３において用紙の後端を突き当て整合する基準面である。圧着歯２６１は、例えば本実施形態では１対の凹凸が噛み合うような形状の歯型であり、用紙を狭持することで用紙を変形させ繊維を絡める。

図５及び図６はそれぞれ用紙処理装置２０１に受け入れた用紙を分岐する分岐爪２０４及びその周辺の詳細な構成例を示す説明図である。図５は分岐爪２０４のホームポジションを示す説明図である。また、図６は、用紙処理装置２０１に受け入れた用紙を分岐路２４１に分岐するときの分岐爪の位置を示す説明図である。

分岐爪２０４は、搬送路２４０と分岐路２４１とを切り換えるために回動可能に構成されている。図５に示すように、図中の右側より受け入れた用紙が抵抗無く搬送できる回転位置が、分岐爪２０４のホームポジションとなっている。分岐爪２０４は、図５に示すようにスプリング２５１により常時加圧されている。スプリング２５１は分岐爪可動レバー部２０４ａにかけられている。分岐爪可動レバー部２０４ａにはリンクを介して分岐ソレノイド２５０も連結されている。また、分岐路２４１の搬送面と分岐爪２０４は搬送路内にある用紙を狭持可能に構成されている。搬送路の切換えは、分岐ソレノイド２５０をＯＮすることで分岐爪２０４は図６中矢印Ａ１方向に回動し、搬送路２４０を閉鎖し、分岐路２４１へ用紙をガイドする。

本実施形態において、綴じ対象の複数の用紙を重ね合わせて用紙束にする手段は、入口ローラ２０３、排紙ローラ２０５、分岐爪２０４、突き当て面２４２を有する綴じ処理用トレイ２４３、及び、それらを駆動する駆動源など等によって構成される。

図７及び図８はそれぞれ綴じ具２１０の構成及び動作の一例を示す説明図である。図７は、圧着歯２６１が開いた状態の綴じ具２１０及びその駆動機構の一例を示す説明図であり、図８は、圧着歯２６１が閉じた状態の綴じ具２１０及びその駆動機構の一例を示す説明図である。なお、綴じ具２１０の構成は、図７及び図８の構成に限定されるものではない。

図７において、圧着歯２６１は上圧着歯２６１ａと下圧着歯２６１ｂとを有し、噛み合う形状をしている。上圧着歯２６１ａは、可動リンク部材２６３の先端に組み付けられている。下圧着歯２６１ｂは、上圧着歯２６１ａと対向するように固定リンク部材２６４に組み付けられている。可動リンク部材２６３は、加圧レバー２６２の回動によって圧着歯２６１が互いに接離するように構成されている。加圧レバー２６２は、図８中矢印Ａ２方向に回転するカム２６６により、図８中矢印Ａ３方向に回動する。このカム２６６は駆動モータ２６５より駆動力を与えられ回転し、カムホームポジションセンサ２６７の検知情報に基づき、その検知位置に位置するように制御される。カムホームポジションセンサ２６７の検知位置をカム２６６のホームポジション（待機位置）とし、この位置で一対の圧着歯２６１は開いた状態となっている。

用紙を綴じるときは、図８に示すように動作する。一対の圧着歯２６１が開いた状態で、その間に用紙Ｐを挿入し、駆動モータ２６５の回転によってカム２６６を図８中矢印Ａ２方向へ回転させる。そのカム面の変位によって加圧レバー２６２は図中矢印Ａ３方向に回動する。その回転力は、てこを利用した可動リンク部材２６３を介して力を増し、その端部の上圧着歯２６１ａに伝わる。カム２６６が一定量だけ回転した時点で上圧着歯２６１ａと下圧着歯２６１ｂとは噛み合い、用紙Ｐを狭持する。この狭持によって、用紙Ｐは変形加圧され、隣接した用紙同士の繊維が絡み合い綴じられる。その後、駆動モータ２６５は逆回転し、カムホームポジションセンサ２６７の検知位置で停止する。また、加圧レバー２６２はバネ性を有しており過負荷が加わったときは撓み、その過負荷を逃がすようになっている。

上記図７及び図８で示す構成の綴じ具２１０において、用紙Ｐを変形加圧するように挾持する一対の圧着歯２６１が噛み合う力である綴じ力が変化し、用紙同士の繊維が絡み合って用紙束が綴じられるときの綴じ強度が変化する。一対の圧着歯２６１が噛み合うときの綴じ力は、カム２６６を介して加圧レバー２６２を回動させるときの回転力（トルク）、すなわち、駆動モータ２６５で発生するトルク（力のモーメント）によって変化する。駆動モータ２６５で発生するトルクは、駆動モータ２６５に供給されるモータ電流に応じて変化する。従って、駆動モータ２６５に供給されるモータ電流を制御することにより、本綴じモード及び仮綴じモードなどの綴じモードに応じて、綴じ具２１０の綴じ力を変更し、用紙束の綴じ強度を変更することができる。

次に、用紙処理装置２０１の綴じ動作の一例について説明する。
図９〜図１７は本例の綴じ動作を実行しているときの用紙処理装置２０１の平面図及び正面図である。図９〜図１７それぞれにおいて、分図（ａ）は用紙処理装置２０１の平面図であり、分図（ｂ）は用紙処理装置２０１の正面図である。

まず、図９（ａ）及び（ｂ）において、画像形成装置１０１から用紙の出力が開始されると、各部はホームポジションに移動し、初期化処理（イニシャル処理）を完了する。

次に、図１０（ａ）及び（ｂ）において、画像形成装置１０１から出力される用紙Ｐが用紙処理装置２０１に搬入される前に、用紙処理装置２０１は、動作モードの情報と用紙Ｐの情報を受け取り、それらの情報に基づき、受入れ待機状態になる。なお、本実施形態における動作モードは、ストレートモード、シフトモード及び綴じモードであるが、これに限定されるものではない。

ここで、ストレートモード、シフトモードのときの用紙処理装置２０１の動作について、説明する。

まず、ストレートモードのときの用紙処理装置２０１の動作について説明する。
ストレートモードの情報と用紙Ｐの情報を受け取った用紙処理装置２０１は、ストレートモードの受入れ待機状態になる。具体的には、受け入れた用紙Ｐを所定の搬送方向（図中の左方向）に搬送するように、入口ローラ対２０３及び排紙駆動ローラ２０５ａがそれぞれ所定の回転方向の回転を開始するのである。このような受け入れ待機状態の用紙処理装置２０１に画像形成装置１０１の排紙ローラ１０２の回転により用紙Ｐが送り込まれる。用紙処理装置２０１に送り込まれた用紙Ｐは、入口ローラ対２０３、排紙駆動ローラ２０５ａと排紙従動ローラ２０５ｂとからなる排紙ローラ対により順次搬送され、排出される。そして、最終紙が排出されると、入口ローラ対２０３、排紙駆動ローラ２０５ａは停止する。

次に、シフトモードにおける用紙処理装置２０１の動作について説明する。
シフトモードの情報と用紙Ｐの情報を受け取った用紙処理装置２０１は、シフトモードの受入れ待機状態になる。具体的には、ストレートモードと同様に、受け入れた用紙Ｐを所定の搬送方向（図中の左方向）に搬送するように、入口ローラ対２０３及び排紙駆動ローラ２０５ａがそれぞれ所定の回転方向の回転を開始するのである。このような受け入れ待機状態の用紙処理装置２０１に画像形成装置１０１から用紙Ｐが送り込まれる。用紙処理装置２０１に送り込まれた用紙は、ストレートモードと同様、入口ローラ対２０３、排紙ローラ対により搬送されていく。次に、用紙の後端が入口ローラ対２０３を抜けたところで、シフトカム２０７が一定量回転し、排紙駆動ローラ２０５ａが軸方向に移動する。このとき、用紙Ｐも排紙駆動ローラ２０５ａの移動とともに移動する。用紙Ｐが排出されるとシフトカム２０７はホームポジションに復帰するべく回転し、次の用紙にそなえる。この排紙駆動ローラ２０５ａの動作を同じ「部」の用紙が排出されるまで繰り返す。次の「部」の用紙が搬入された場合は、シフトカム２０７は先程とは逆回転方向に回転し、用紙は反対側に移動して排出される。

一方、綴じモードの情報と用紙Ｐの情報を受け取った用紙処理装置２０１は、綴じモードの受入れ待機状態になる。綴じモードの受入れ待機状態では、入口ローラ２０３は停止し、受け入れた用紙Ｐを所定の搬送方向（図中の左方向）に搬送するように、排紙ローラ２０５が図中矢印Ａ６方向の回転を開始する。また、綴じ具２１０は用紙Ｐの幅方向端部より一定量退避した待機位置（ホームポジション）に移動して待機する。

その後、用紙Ｐが用紙処理装置２０１に搬入されると、その用紙Ｐの先端が入口センサ２０２で検知される。この検知されたタイミングから一定距離（用紙Ｐの先端が入口ローラ２０３のニップに突き当たって一定量の撓みを生じさせる距離）だけ用紙Ｐが搬送される。その搬送の後、入口ローラ２０３が回転し始める。これにより、用紙Ｐのスキューが補正される。

次に、図１１（ａ）及び（ｂ）において、用紙Ｐの後端を検知した入口センサ２０２の検知情報を基準にして用紙Ｐの搬送量がカウントされ、その用紙Ｐの位置情報が把握されている。用紙Ｐの後端が入口ローラ２０３のニップを通過したら、入口ローラ２０３は次の用紙受入れのために停止する。それと同時期に、シフトカム２０７が図１１（ａ）中の矢印Ａ７方向（時計方向）に回転し、用紙Ｐとともに排紙ローラ２０５は軸方向に移動を開始する。すると、用紙Ｐは図１１（ａ）中の矢印Ａ８方向に斜行しながら搬送される。その後、綴じ具２１０に併設または組込まれた用紙端センサ２２０が用紙Ｐを検知すると、シフトカム２０７は停止した後、逆転する。このシフトカム２０７の逆回転は、用紙端センサ２２０が非検知状態になったときに停止する。以上の動作が完了し、用紙Ｐの後端が分岐爪２０４の先端を通過した所定の位置で、排紙ローラ２０５の図中矢印Ａ９方向の回転が停止する。

次に、図１２（ａ）及び（ｂ）において、分岐爪２０４が図１２（ｂ）中の矢印Ａ１０方向（時計方向）に回転し、搬送路が切り換えられる。その後、排紙ローラ２０５が図中矢印Ａ１１方向（反時計方向）に逆回転し、用紙Ｐの後端部が分岐路２４１に搬入されるように用紙Ｐが図中矢印Ａ１２に搬送される。この搬送により、用紙Ｐが綴じ処理用トレイ２４３の突き当て面２４２に突き当てられて揃えられ、排紙ローラ２０５が停止する。ここで、排紙ローラ２０５は、用紙Ｐが突き当たるとスリップするように弱い搬送力となるように設定されている。

次に、図１３（ａ）及び（ｂ）において、分岐爪２０４が図１３（ｂ）中の矢印Ａ１３方向（反時計方向）に回転し、分岐路２４１にある用紙Ｐの後端が分岐爪２０４の接触面で強力に押さえられ、待機する。後続の用紙Ｐ’が画像形成装置１０１から出力されてくると、１枚目の用紙Ｐと同様に、入口ローラ２０３で用紙Ｐ’のスキュー補正を行なう動作をする。また、入口ローラ２０３の回転が開始するのと同時期に、用紙を搬送する回転方向（図中Ａ６方向）に排紙ローラ２０５も回転を開始する。

次に、図１４（ａ）及び（ｂ）において、２枚目以降の用紙Ｐ’’、・・・についても、前述の図１１及び図１２の動作を実施し、順次用紙を狙いの位置に移動させ重ね合わせることで整合状態の用紙束Ｐｓを搬送路内にスタックする。

次に、図１５（ａ）及び（ｂ）において、最終紙を整合状態の用紙束Ｐｓに重ね合わせる動作が完了したら、用紙束Ｐｓを一定量だけ搬送させるように排紙ローラ２０５が図１５（ｂ）中の矢印Ａ１４方向（時計方向）に回転して停止する。この排紙ローラ２０５の動作により、用紙の後端を突き当て面２４２に突き当てたときに発生した撓みを無くすことができる。その後、分岐爪２０４は図１５（ｂ）中の矢印Ａ１５方向（時計方向）に回転して先端の向きが切り換えられ、用紙束Ｐｓにかけていた押さえ力が開放される。

次に、図１６（ａ）及び（ｂ）において、排紙ローラ２０５が図矢印Ａ１６方向に回転することにより、綴じ具２１０の圧着歯２６１の位置と用紙の加工位置（綴じ位置）とが一致する距離分だけ用紙束Ｐｓが搬送され停止する。これにより、用紙搬送方向における綴じ具２１０の圧着歯２６１の位置と用紙の加工位置（綴じ位置）とが合せられる。また、綴じ具２１０の圧着歯２６１の位置と用紙の加工位置とが一致する距離分だけ、綴じ具２１０が図１６（ａ）中の矢印Ａ１７方向に移動して停止する。これにより、用紙幅方向における綴じ具２１０の圧着歯２６１の位置と用紙の加工位置（綴じ位置）とが合わせられる。このとき、分岐爪２０４は図１６（ｂ）中の矢印Ａ１８方向（反時計方向）に回転して先端の向きが切り換えられ、用紙受入れ状態に復帰する。その後、綴じ具２１０の駆動モータ２６５がＯＮされ、圧着歯２６１によって用紙束Ｐｓが加圧されて絞りが行われることで、各用紙Ｐの繊維が互いに絡んで用紙同士が結合され、用紙束Ｐｓが綴じられる。

次に、図１７（ａ）及び（ｂ）において、排紙ローラ２０５が図中矢印Ａ１６方向に更に回転すると、綴じた用紙束Ｐｓが排出される。そして、用紙束Ｐｓの排出後に、シフトカム２０７が図中Ａ１９方向に回転してホームポジションに復帰し、綴じ具２１０が図中矢印Ａ２０方向に移動してホームポジションに復帰する。以上により、用紙束Ｐｓの綴じ処理の動作を完了する。

図１８は、圧着綴じ方法の説明図である。
図１８（ａ）に示すように、綴じ具２１０は、凹凸形状がある上圧着歯２６１ａと下圧着歯２６１ｂとが、用紙束Ｐｓを挟むように対向する位置に配置されている。そして、図１８（ｂ）に示すように、少なくとも一方の圧着歯を動かし、上圧着歯２６１ａと下圧着歯２６１ｂとを用紙束Ｐｓを挟み込むように噛み合わせて用紙束Ｐｓに圧力を掛ける。その圧力を大きくしていくと、紙の繊維が絡まり、用紙束Ｐｓの綴じが完了する。この圧着綴じでは、凹凸の嵌合により用紙束Ｐｓを圧接絞りすることにより用紙間の繊維の絡まりや固着により用紙束Ｐｓを綴じることが可能となる。

その後、図１８（ｃ）のように再び少なくとも一方の圧着歯を動かし、上圧着歯２６１ａと下圧着歯２６１ｂとを離間させる。圧着綴じされた用紙束Ｐｓには、図１８（ｄ）に示すように凹凸形状が転写される。

本実施形態では、上圧着歯２６１ａ及び下圧着歯２６１ｂの凹凸形状には、任意の角度の斜面部がある。また、上圧着歯２６１ａと下圧着歯２６１ｂとが噛み合ったときに、上圧着歯２６１ａの頂部と下圧着歯２６１ｂの底部とが接触しないようになっている。これにより、上圧着歯２６１ａ及び下圧着歯２６１ｂの凹凸形状の斜面部で用紙束Ｐｓを圧着することになる。図１８（ｄ）に示すように、用紙束Ｐｓの凹部６ａは、上圧着歯２６１ａの凸部により絞られた伸びた部分となり、用紙束Ｐｓの凸部６ｂは、下圧着歯２６１ｂの凸部により絞られた伸びた部分となる。また、用紙束Ｐｓの凹凸形状部の斜面部６ｃは、圧着により綴じられた部分となる。

次に、本実施形態の特徴部である一対の圧着歯の凹凸形状について説明する。上圧着歯２６１ａの形状と下圧着歯２６１ｂの形状は、同じであるので、以下の説明では、下圧着歯２６１ｂについてのみ説明する。

図１９は、下圧着歯２６１ｂの平面図であり、図２０は、図１９のＡ方向から見た図であり、図２１は、図１９のＢ方向から見た図である。図２０、図２１における点線は、上圧着歯２６１ａであり、一点鎖線は、用紙束Ｐｓを示している。
図１９に示すように、下圧着歯２６１ｂは、複数の凸部７０ｂを所定の間隔をあけて並べて配置することにより、凹凸形状を形成している。

各凸部７０ｂは、四角錐を、高さ方向中央部付近で、底面と平行に切ったような形状をしており、頂部７１ｂが用紙束の紙面と平行な面となっている。なお、ここで言う「紙面と平行な面」とは、紙面と略平行な面を含むものであり、図２０に示すように、わずかに山形状となった面を含むものである。また、各凸部７０ｂの底面の各辺を底辺とし、頂面の一辺を頂辺とする４つの側面は、用紙束Ｐｓの紙面に対して傾斜する斜面部７２ｂとなっている。

また、図２０におけるＢは、圧着高さであり、下圧着歯２６１ｂの斜面部７２ｂと、上圧着歯２６１ａの斜面部７２ａとの接触部分を示している。また、図２０における矢印Ｚは、凸部７０ｂにより用紙が伸ばされる部分である。また、図２１におけるθ２は、めくり側すくい角であり、本実施形態では、６０°とした。また、図２１におけるＳは、用紙が圧着される圧着面積である。

図２２は、圧着綴じ時における用紙束Ｐｓの挙動について説明する図である。
図２２（ａ）に示すように、一方の圧着歯を動かし、上圧着歯２６１ａと下圧着歯２６１ｂとを用紙束Ｐｓを挟み込むように噛み合わせていくと、用紙が各圧着歯の凸部の頂部７１ａ，７１ｂにより絞られて伸びていく。本実施形態においては、各圧着歯の凸部の頂部７１ａ，７１ｂを、用紙束Ｐｓの紙面に平行な面としているので、各圧着歯の凸部の頂部７１ａ，７１ｂと用紙束Ｐｓとの圧力を低く抑えることができる。これにより、凸部の頂部７１ａ，７１ｂにより用紙束Ｐｓが破れてしまうのを抑制することができる。

また、上圧着歯２６１ａと下圧着歯２６１ｂとが噛み合う過程において、用紙束Ｐｓの上圧着歯２６１ａの凸部７０ａの側面である斜面部７２ａ、下圧着歯２６１ｂの斜面部７２ｂとに挟まれた箇所（図２２（ａ）の丸で囲った箇所）が、圧延されることにより繊維同士の絡みが生じる。

本実施形態においては、用紙束Ｐｓの紙面に対して傾斜した斜面部７２ａ，７２ｂで用紙が圧着される。下圧着歯２６１ｂの斜面部７２ｂから用紙束Ｐｓに加わる鉛直上方向の加圧力を、斜面部７２ｂと直交する方向と、斜面部７２ｂと平行な方向とに分けたときの斜面部７２ｂと平行な方向の分力の向きは、下圧着歯２６１ｂの頂部７１ｂに向かう方向である。同様に、上圧着歯２６１ａの斜面部７２ａから用紙束Ｐｓに加わる鉛直下方向の加圧力の斜面部７２ａと平行な方向の分力の向きは、上圧着歯２６１ａの頂部７１ａに向かう方向である。従って、図中丸で囲った用紙束Ｐｓの圧着箇所では、下圧着歯側の用紙は、斜面部７２ｂに沿って上側へ移動し、上圧着歯側の用紙は、斜面部７２ａに沿って下側へ移動する。これにより、用紙束Ｐｓの圧着箇所で、用紙のすり潰しが発生し、より用紙同士の繊維を絡み合わせることができ、強い綴じ力で綴じることができる。

図２２（ｂ）に示すように、下死点まで上圧着歯２６１ａを移動させたとき、下圧着歯２６１ｂの凸部７０ｂの頂部７１ｂと上圧着歯２６１ａの凹部の底部７３ａとの間、および、上圧着歯２６１ａの凸部７０ａの頂部７１ａと下圧着歯２６１ｂの凹部の底部７３ｂとの間にそれぞれ隙間Ｓが生じるように構成している。上述したように、本実施形態では、図２１（ａ）の丸で囲った用紙束Ｐｓの圧着箇所で、下圧着歯側の用紙は、斜面部７２ｂに沿って上側へ移動し、上圧着歯側の用紙は、斜面部７２ａに沿って下側へ移動する。このように、圧着箇所で用紙が擦れ動くため、図２２（ｂ）に示すように、各凸部の頂部７１ａ，７１ｂと凹部の底部７３ａ，７３ｂとの隙間Ｓで用紙が波打つように撓む。本実施形態とは異なり、各凸部の頂部が、凹部の底部に接触する構成とし、隙間Ｓが形成されない構成とした場合は、各凸部の頂部と凹部の底部と間で生じた撓みが、最終的には、押しつぶされることなり、用紙にしわ等のダメージが生じることになる。一方、本実施形態においては、下死点まで上圧着歯２６１ａを移動させたとき、各凸部の頂部７１ａ，７１ｂと凹部の底部７３ａ，７３ｂとに隙間Ｓが生じる構成であるので、撓みが押しつぶされることがない。逆に、凸部７０ａ，７０ｂによる絞りにより適度に加圧され、各凸部の頂部７１ａ，７１ｂと凹部の底部７３ａ，７３ｂと間の隙間Ｓで、用紙の繊維同士を絡み合わせることができ、用紙束を強く綴じることができる。

また、斜面部７２ａ，７２ｂで用紙束Ｐｓに圧力を加えているときに、擦れ動いた用紙が、隙間Ｓへ移動することができる。これにより、圧着箇所で用紙を良好にすり潰すことができ、良好な綴じ力を得ることができる。

本実施形態においては、凸部７０ａ，７０ｂで用紙を絞り伸ばしつつ図２２（ａ）の丸で囲った圧着箇所で用紙を擦りつぶすことで、紙の繊維を絡み合わせて用紙束Ｐｓが圧着綴じされる。先の図２０に示す、下圧着歯２６１ｂの斜面部７２ｂと、上圧着歯２６１ａの斜面部７２ａとの接触範囲である圧着高さＢが長いほど、圧着面積Ｓ（図２１参照）が増え強固に用紙束を綴じることができる。しかしながら、圧着高さＢが長くなるということは、噛み合わせたときの下圧着歯２６１ｂの凸部の頂部７１ｂから、上圧着歯２６１ａの凸部の頂部７１ａまでの長さが長くなる。その結果、用紙がそれだけ伸ばされることになり、用紙の伸びが限界を超え、破れが発生するおそれがある。

そこで、本発明者らは鋭意検証試験を行って最適な圧着高さＢを見つけた。以下に、本発明者らが行った検証試験について、説明する。

検証試験は、圧着高さＢが０．４５ｍｍの綴じ具と、圧着高さＢが０．６ｍｍの綴じ具と、圧着高さＢが０．７ｍｍの綴じ具とを作成し、各綴じ具について綴じ力を測定した。綴じ力は、通常５枚前後の用紙を綴じることが一般的であるので、各綴じ具で、５枚の用紙束を綴じ、その用紙束の綴じ力について測定した。

また、各綴じ具のその他の条件は、以下のとおりである。
・加圧力：２０００Ｎ
・歯数：６歯（凸部の数）
・めくり側すくい角度θ２：６０°

図２３は、検証試験の結果を示すグラフである。図２３は、用紙束の一枚目の用紙（最上位紙）の綴じ力と、用紙束中央の用紙（上から３枚目の用紙）の綴じ力の検証試験の結果を示している。また、図２３は、複数回綴じ力測定を行ったうちの最小値の綴じ力をプロットしている。

図２３に示すように、圧着高さＢを０．４５ｍｍ以上にすることで、綴じ力を目標レベル以上にすることができた。また、圧着高さＢが０．６ｍｍとき、綴じ力がピークとなり、圧着高さＢ０．７ｍｍの綴じ具は、圧着高さＢが、０．６ｍｍの綴じ具に比べて、綴じ力が低下した。用紙が破れると綴じ力が低下するため、圧着高さＢを長くしたにも関わらず、０．６ｍｍよりも綴じ力が低下している圧着高さＢ０．７ｍｍの綴じ具で綴じられた用紙には、破れが発生していると考えられる

上記検証試験から、少なくとも圧着高さＢを、０．４５ｍｍ以上、０．６ｍｍ以下とすることで、用紙が破れることなく、良好な綴じ力が得られることが確認された。

また、圧着高さが０．４５ｍｍ以下の場合でも、歯の数（凸部の数）を多くしたり、加圧力を高くしたりすることで、綴じ力を目標レベル以上にすることは可能である。しかしながら、歯数を多くすることにより、綴じ具が大型化し、材料費が嵩み、装置のコストアップに繋がる。また、材料を多く消費することになり、資源を浪費してしまう。また、加圧力を上げる場合は、加圧に必要な駆動源の駆動力を大きくする必要があり、装置の消費電力が増加するというデメリットが生じる。一方、圧着高さを０．４５ｍｍ以上とすることで、歯数を抑えることができ、材料費を抑えることができ、装置のコストアップを抑えることができる。また、省資源化を図ることができる。また、加圧力を抑えることができ、省エネルギー化を図ることができる。

以上に説明したものは一例であり、本発明は、以下の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様１）
複数の凹部と複数の凸部とが平行に並んで交互に配置された一対の圧着歯などの圧着部材の互いの凹凸を用紙束を挟んで噛み合せることで用紙束を綴じる圧着綴じ方式の綴じ具２１０などの用紙綴じ装置において、上記一対の圧着部材いずれも、上記凸部の頂部７１ａ，７１ｂが上記用紙束の紙面に対して平行な面であり、上記凸部における側面が、上記紙面に対して傾斜した斜面部７２ａ，７２ｂなどの傾斜面であり、一対の圧着部材の互いの凹凸をかみ合わせたとき、上記傾斜面同士が接触し、かつ、一方の圧着部材の凸部の頂部７１ａと他方の圧着部材の凹部の底部７３ｂとの間および他方の圧着部材の凸部の頂部７１ｂと一方の圧着部材の凹部の底部７３ａとの間いずれにも隙間Ｓが形成されるよう一対の圧着部材を構成した。
（態様１）によれば、一対の圧着部材を噛み合わせたとき、一対の圧着部材の凸部における側面である傾斜面同士が接触するように構成したので、用紙束は、一対の圧着部材の傾斜面で圧力を受け綴じられる。このとき、一方の圧着部材の凸部の頂部と、他方の圧着部材の凹部の底部との間、他方の圧着部材の凸部の頂部と、一方の圧着部材の凹部の底部との間、いずれも隙間を有している。従って、一方の圧着部材の凸部の頂部と他方の圧着部材の凹部の底部との間にしか隙間がない特許文献１に記載の構成に比べて、紙の繊維の負荷をより低減することができる。これにより、繊維の限界を超えた伸長を特許文献１に比べて回避することができ、特許文献１に比べて破れずに繊維同士を絡み合せることができる。
また、両方の圧着部材の凸部の頂部が、用紙束の紙面に対して平行な面となっているので、用紙束の一方の圧着歯の凸部の頂部と接触する箇所、及び、用紙束の他方の圧着歯の凸部と接触する箇所いずれも面接触となり圧力が集中するのが防止される。これにより、圧着綴じの際に用紙束が破れてしまうのを抑制することができる。

（態様２）
（態様１）において、上記紙面と平行な方向、かつ、上記凹部と上記凸部の並び方向に対して直交する方向から一対の圧着部材を見たとき、傾斜面同士が接触する部分の長さ（圧着高さＢ）を、０．４５ｍｍ以上、０．６ｍｍ以下としたことを特徴とする用紙綴じ装置。
（態様２）によれば、検証試験で説明したように、傾斜面同士が接触する部分の長さ（圧着高さＢ）を、０．４５ｍｍ以上、０．６ｍｍ以下とすることで、用紙の破れを抑制し、良好な綴じ力を得ることができる。

（態様３）
用紙束Ｐｓに対して綴じ処理を施す綴じ具２１０などの用紙綴じ装置を少なくとも備えた用紙処理装置２０１において、用紙綴じ装置として、（態様１）または（態様２）に記載の用紙綴じ装置を用いた。
（態様３）によれば、実施形態で説明したように、用紙の破れを抑制し、良好な綴じ力を得ることができる。

（態様４）
用紙上に画像を形成する画像形成装置１０１と、画像形成装置１０１によって画像が形成された用紙の束に対して綴じ処理を施す綴じ具２１０など用紙綴じ装置とを備えた画像形成システム１００において、用紙綴じ装置として、（態様１）または（態様２）の用紙綴じ装置を用いた。
（態様４）によれば、用紙の破れを抑制し、良好な綴じ力で画像が形成された用紙束を綴じることができる。

７０ａ，７０ｂ：凸部
７１ａ，７１ｂ：頂部
７２ａ，７２ｂ：斜面部
７３ａ，７３ｂ：底部
１００：画像形成システム
１０１：画像形成装置
２０１：用紙処理装置
２１０：綴じ具
２６１：圧着歯
２６１ａ：上圧着歯
２６１ｂ：下圧着歯
Ｐｓ：用紙束

ＷＯ２００９／１１０２９８号公報

Claims (8)

1. 複数の凸部を有し、用紙束を挟むことにより用紙束を綴じる一対の圧着部材を備え、
   前記一対の圧着部材のそれぞれの前記凸部は傾斜面を有し、
   前記一対の圧着部材を噛み合わせると前記傾斜面同士が接触し、前記傾斜面同士が接触している状態で前記凸部の並び方向から前記一対の圧着部材を見たとき、前記傾斜面同士が接触する部分の形状は、六角形であり、
   前記圧着部材の凸部の並び方向および用紙束を挟む方向と直交する方向から見たときの前記凸部の形状が、頂部が紙面に略平行な台形形状であることを特徴とする用紙綴じ装置。
2. 請求項１に記載の用紙綴じ装置において、
   前記傾斜面同士が接触する部分の形状は、前記凸部の並び方向から前記一対の圧着部材を見たときの前記一対の圧着部材の各前記凸部の傾斜面の交点を結んだ線を中心に対称であることを特徴とする用紙綴じ装置。
3. 請求項１または２に記載の用紙綴じ装置において、
   前記一対の圧着部材の凸部の傾斜面は平面形状を有し、
   前記傾斜面の前記平面形状同士の間で用紙束を挟持することを特徴とする用紙綴じ装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の用紙綴じ装置において、
   前記一対の圧着部材の凸部の頂部は、わずかに山形状となった面であることを特徴とする用紙綴じ装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の用紙綴じ装置において、
   前記一対の圧着部材は、前記傾斜面同士が接触する部分で用紙束を圧着することを特徴とする用紙綴じ装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の用紙綴じ装置において、
   用紙束を搬送する搬送部材を備え、
   前記一対の圧着部材は、前記搬送部材による用紙束の搬送を停止した状態で用紙束を挟むことにより用紙束を綴じることを特徴とする用紙綴じ装置。
7. 用紙束に対して綴じ処理を施す用紙綴じ装置を少なくとも備えた用紙処理装置において、
   前記用紙綴じ装置として、請求項１乃至６のいずれかに記載の用紙綴じ装置を用いたことを特徴とする用紙処理装置。
8. 用紙上に画像を形成する画像形成装置と、
   前記画像形成装置によって画像が形成された用紙の束に対して綴じ処理を施す用紙綴じ装置とを備えた画像形成システムにおいて、
   前記用紙綴じ装置として、請求項１乃至６のいずれかに記載の用紙綴じ装置を用いたことを特徴とする画像形成システム。

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