(57)【要約】【課題】紙束化後の紙束の解除を容易にする。【解決手段】画像形成装置から排出される用紙を綴じる用紙後処理装置であって、用紙を積層した積層用紙の位置揃えをする用紙スタック機構と、積層用紙に穴を開ける穴開け機構と、穴に樹脂材料を充填し、樹脂材料を硬化させることで積層用紙の紙束化を行う三次元成形機構と、を備えた。【選択図】図１６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置から排出される用紙を綴じる用紙後処理装置の用紙綴じ用法であって、用紙を積層した積層用紙の位置揃えをし、前記積層用紙に穴を開け、前記穴に樹脂材料を充填し、前記樹脂材料を硬化させることで前記積層用紙の紙束化を行うことを特徴とする用紙綴じ方法。
【請求項２】
画像形成装置から排出される用紙を綴じる用紙後処理装置であって、
用紙を積層した積層用紙の位置揃えをする用紙スタック機構と、
前記積層用紙に穴を開ける穴開け機構と、
前記穴に樹脂材料を充填し、前記樹脂材料を硬化させることで前記積層用紙の紙束化を行う三次元成形機構と、を備えたことを特徴とする用紙後処理装置。
【請求項３】
前記用紙スタック機構は、任意の位置に積層された積層用紙の端部を前記積層用紙の上面から見て縦方向及び横方向に揃える用紙揃え部を有することを特徴とする請求項２記載の用紙後処理装置。
【請求項４】
位置揃えが完了した積層用紙に対して、穴を開ける穴開け機構は、前記積層用紙の上面から下面まで貫通するロッド形状に形成されたパンチ部材を有することを特徴とする請求項３記載の用紙後処理装置。
【請求項５】
前記穴開け機構は、用紙が積層される用紙スタック台と、前記用紙が積層された積層用紙を上から押さえる用紙押さえと、前記用紙スタック台の内部に埋め込み可能なパンチ機と、を有することを特徴とする請求項４記載の用紙後処理装置。
【請求項６】
前記穴に樹脂材料を充填し硬化させることで前記積層用紙の紙束化を行う三次元成形機構は、
前記樹脂材料を貯留する樹脂材料容器と、
前記穴に前記樹脂材料容器からの樹脂材料を充填する管と、
前記管に設けられ、前記樹脂材料の充填可否を制御する樹脂弁と、
を有することを特徴とする請求項２記載の用紙後処理装置。
【請求項７】
前記用紙押さえの前記用紙側に前記穴と連通するように形成された凹部を有し、前記凹部に前記樹脂材料を充填し硬化させることで前記用紙に樹脂による蓋を形成するようにしたことを特徴とする請求項５記載の用紙後処理装置。
【請求項８】
前記樹脂材料は、光硬化性樹脂であり、前記用紙押さえと前記用紙スタック台に配置され前記光硬化性樹脂を硬化させる光を発する光源を設けたことを特徴とする請求項５または６記載の用紙後処理装置。
【請求項９】
前記光源からの光が紫外線の場合、波長が樹脂内部まで浸透し易い365nmであり、前記用紙押さえにより前記積層用紙が押しつけられるようにしたことを特徴とする請求項８記載の用紙後処理装置。
【請求項１０】
請求項２から９の何れか一項記載の用紙後処理装置と、画像形成装置と、を備えたことを特徴とする画像形成システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、用紙綴じ方法、用紙後処理装置、及び画像形成システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置のフィニッシャにおける、用紙を積層した積層用紙の紙束化を行う手法として、金属製のステープル針で綴じる方法が広く知られている。これに対し、資源の無駄を低減してリサイクルする目的で、ステープル針を使用しない紙束化方法が提案されている。
その一つの例として、スタックされた用紙としての積層用紙の所定の位置に穴を開け、その穴に接着剤を充填し、その接着剤を硬化させて紙束化する手法が既に知られている（例えば、特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、用紙がスタックされた積層用紙の紙束化後の解除が困難であるという問題は解消できていない。
そこで、本発明の目的は、紙束化後の紙束の解除を容易にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、画像形成装置から排出される用紙を綴じる用紙後処理装置の用紙綴じ用法であって、用紙を積層した積層用紙の位置揃えをし、積層用紙に穴を開け、前記穴に樹脂材料を充填し、樹脂材料を硬化させることで積層用紙の紙束化を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、紙束化後の紙束の解除を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】画像形成システムの概念図である。
【図２】図１に示した画像形成システムに用いられる用紙後処理装置の概略図である。
【図３】(a)、(b)は、図２に示した用紙スタック機構の説明図である。
【図４】図２に示した穴開け機構の概念図である。
【図５】(a)、(b)は、図２に示した三次元成形機構の説明図である。
【図６】紙束化した用紙束の断面図である。
【図７】(a)は、従来の画像形成システムによる接着剤による紙束SBの側面図であり、(b)は、(a)の断面図である。
【図８】画像形成システムの概念図である。
【図９】一実施形態に係る用紙後処理装置としてのフィニッシャの説明図である。
【図１０】(a)、(b)は、用紙後処理装置の用紙スタック機構の説明図である。
【図１１】11(a)、(b)は、用紙後処理装置に用いられる穴開け機構の説明図である。
【図１２】(a)、(b)は、パンチ機を用いた穴開け前後の状態を示す図である。
【図１３】用紙後処理装置に用いられる三次元成形機構の概念図である。
【図１４】(a)、(b)は、用紙後処理装置に用いられる三次元成形機構の三次元成形処理時の説明図である。
【図１５】三次元成形処理後の三次元成形物の形状の説明図である。
【図１６】(a)、(b)は、樹脂材料の硬化についての説明図である。
【図１７】紙束化後の紙束の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
＜概  要＞
本発明は、画像形成装システムに用紙スタック機構、穴開け機構、及び三次元成形機構を設け、用紙スタック機構で用紙自体の位置を整え、穴開け機構で紙束に穴を開け、三次元成形機構で樹脂材料を充填し、その樹脂材料に対して光硬化させることで、樹脂材料のみ硬化させるので、用紙ごとの接着はしないため、紙束化を容易に解除できることが特徴になっている。尚、本明細書において紙束に形成する穴は貫通孔であって凹部や窪みではない。
【０００８】
図１は、画像形成システムの概念図である。
図１において、画像形成システム100は、画像形成部101と、用紙後処理装置としての用紙排出部102と、を有する。
【０００９】
図２は、図１に示した画像形成システムに用いられる用紙後処理装置の概略図である。
図２に示す用紙後処理装置としての102は、三次元成形機構103、用紙スタック機構104、及び穴開け機構105を有する。
図３(a)、(b)は、図２に示した用紙スタック機構の説明図である。
図３(a)に示すように用紙が、端部が不揃いのまま積層された状態を示している。図３に示すように積層用紙Ｓの両端から用紙スタック装置104a,104bで押しつけることで積層用紙Ｓの両端が揃うようになる。これにより、積層用紙Ｓの位置が整う。
【００１０】
図４は、図２に示した穴開け機構の概念図である。
積層用紙である紙束SBの最上層押さえ部150aと用紙最下層押さえ部150bとで紙束SBを押さえつけ、用紙最下層押さえ部150bに備えてある針形状部材90により、紙束SBに穴を開ける。針状部材90は用紙最下層押さえ部150bの中から飛び出す構成とする。
【００１１】
図５(a)、(b)は、図２に示した三次元成形機構の説明図である。
図５(a)に示すように針形状部材90の先端から樹脂材料1600が出る構成になっており、紙束SBに穴を開けた後に穴の中に樹脂材料1600を充填し、図５(b)に示すように用紙最上層と用紙最下層との間を、樹脂材料1600を硬化させた樹脂で固定する。その際に、積層用紙の両面に蓋を設けて固定するために、用紙最上層押さえ部150aの形状と用紙最下層押さえ部150bの形状とを図５(b)のように構成する。用紙最上層押さえ部150a及び用紙最下層押さえ部150bは、予め一部がくりぬかれている。
【００１２】
図６は、紙束化した用紙束の断面図である。
用紙最上層押さえ部150aの形状と用紙最下層押さえ部150bの形状とによって、三次元成形物は図６のような形状になる。積層用紙の紙束SBは樹脂160a,160b,160cの連結体によって紙束化されている。紙束SBは、三次元成形物としての樹脂で用紙最上層と用紙最下層とに蓋をして固定したものである。用紙ごとの接着はしていない。
三次元成形として例えば、UV硬化樹脂が用いられる。接着力向上のために、三次元成形物としての樹脂のサイズもしくは個数を変更してもよい。穴開けは用紙Ｓの品質保持のために、ドリルを用いてもよい。三次元成形物は金属ホチキスを用いなくてもよい。
【００１３】
＜従来技術＞
図７(a)は、従来の画像形成システムによる接着剤による紙束SBの側面図であり、図７(b)は、図７(a)の断面図である。
従来の接着剤160dによる紙束化では、積層用紙の紙束SBの一部分に図示しないパンチ装置等で穴を開け、その穴に接着剤160dを充填している。接着剤160dによって積層用紙それぞれが貼りつくため、接着強度の高い紙束SBが得られる。
【００１４】
一方、紙束化後に紙束SBを解きたいという要望もある。例えば、頁によって横書き/縦書き方向が異なる場合、見易さ向上のために、紙束化を解いた上で、各頁を見易い方向から見ることが多い。
従来技術において紙束化後の紙束SBを解くためには、頁毎が接着剤で貼りついているため、各頁を解くのが困難であり、場合によっては用紙端部破れが発生し、印刷物の品質を損ねることがあった。
【００１５】
＜実施の形態＞
本発明は、用紙ごとの接着を必要とせず紙束化後の紙束の解除が容易な方法を提案するものである。
図８に示す画像形成システムについて述べる。
画像形成システムは、給紙トレイに設置された用紙を搬送経路に沿って給紙し、光学ユニット及び感光体ユニットで潜像を可視画像にするためのトナーを転写搬送ベルトに転写し、転写搬送ベルト上に用紙を搬送させ、用紙上にトナー転写する。画像形成システムは、定着ユニットで熱及び加圧でトナーを用紙に定着させた後、排紙トレイに排紙するものである。
【００１６】
一方、複数の用紙を紙束化する際には、フィニッシャと言われる用紙後処理装置に用紙を一枚ずつ搬送し、用紙スタック機構にて用紙をスタック、すなわち積層し、用紙位置を整え、ステープラによって金属製針で紙束化するのが最も知られている。紙束化された積層用紙はフィニッシャの排紙トレイに排紙されるが、本願発明は金属製針を用いなくてもよいのであり、以下に説明する。
【００１７】
図９は、一実施形態に係る用紙後処理装置としてのフィニッシャの説明図である。
本フィニッシャ102は、用紙スタック機構、穴開け機構、及び三次元成形機構の３つの機構を有する。
用紙スタック機構において、搬送されてくる用紙を整え、穴開け機構によって複数の用紙の束に穴を開け、三次元成形機構によって穴の中に樹脂材料を充填し、樹脂材料にUV(ultraviolet：紫外線)を露光することで樹脂材料を硬化させて紙束化を行う。
尚、本実施形態では樹脂材料に紫外線硬化型樹脂を用いた場合で説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、赤外線硬化型樹脂を用いてもよい。
【００１８】
図10(a)、(b)を参照して用紙後処理装置について説明する。
図10(a)、(b)は、用紙後処理装置の用紙スタック機構の説明図である。
用紙搬送路から搬送されてきた用紙は、用紙スタック台112の上に積み重なっていく。用紙同士の摩擦や、用紙搬送経路から落下する距離の変動によって、用紙自体は規則正しく整列はしない。後々、紙束化する際に用紙端部同士を整列させておく必要があるため、用紙スタック装置104a,104bによって積層用紙Ｓを整列させる。積層用紙Ｓを整列させるため用紙スタック装置104a,104bのモータ110a,110bで用紙揃え部を両側から動かし、用紙端部を整列させる。尚、積層用紙Ｓを縦、横と考えた場合、積層用紙Ｓを上から見たときの縦方向と横方向とでこの用紙スタック装置を設置する必要がある。
【００１９】
図11(a)、(b)は、用紙後処理装置に用いられる穴開け機構の説明図である。
本構成では、用紙Ｓをスタックした後、用紙スタック台112の上方に配置されたパンチ機121aで穴開けを行う。穴開け部122aは、積層用紙としての紙束SBに穴開けを行う機能を有する。すなわち、穴開け部122aは、紙束SBの上面から下面まで貫通するロッド形状に形成されたパンチ部材を有する。つまり、穴開け部122aは先端が鋭利な筒状形状を有し、パンチ機121aの内部に穴開け部122aを収納できるようになっており、紙束SBの厚みによって、穴開け部122aの収縮度合いを変更し、紙束SBに穴を開けるようになっている。
【００２０】
紙束SBのどの位置に穴開けをするかについては、図10に示した用紙スタック装置104a,104bによって、紙束SBを移動させることができるので、それによって穴開け位置を決めることができる。
尚、用紙スタック装置104a,104bによって紙束SBの位置をずらし、複数回紙束SBに穴を開けることで、穴径を広げ、後々で説明する樹脂材料を充填する動作を行えば、用紙Ｓの接着度を上げることが可能である。
【００２１】
図12(a)、(b)は、パンチ機を用いた穴開け前後の状態を示す図である。
図12(a)、(b)に示すように、パンチ機121aは用紙スタック台112の上方の他に用紙スタック台112の中に存在しても良い。また、パンチ機121a,121bは用紙Ｓの端部で紙束化する要望が強いので紙束SBの両端部にそれぞれ位置する。紙束SBの上方か下方のどちらにパンチ機を配置するのかは選択可能である。
【００２２】
図13は、用紙後処理装置に用いられる三次元成形機構の概念図である。
三次元成形入力部がパンチ機121の穴開け部の中に備わっており、穴開け後に樹脂材料を紙束SBに充填可能である。樹脂材料の充填量に関しては、樹脂弁141の開閉により制御する。穴開け直後の穴に樹脂材料を充填することで迅速な処理が可能となる。また、樹脂弁141を挟んでパンチ機121と反対側には樹脂材料1600を貯留した樹脂材料容器140があり、樹脂材料1600を貯留しておくことが可能である。尚、樹脂弁141については、例えば、樹脂からなる管142が樹脂材料容器140から三次元成形入力部まで伸びていて、途中に樹脂弁141を配置し、その樹脂弁141を図示しないソレノイド駆動により管141を押圧して管内部の障壁を開閉できるようになっている。
【００２３】
図14(a)、(b)は、用紙後処理装置に用いられる三次元成形機構の三次元成形処理時の説明図である。
三次元成形する際は、用紙押さえ部150が紙束SBに対して降下し、紙束SBを加圧することとする。それにより、紙束SBごとの隙間は狭くなり、三次元成形物としての樹脂材料を充填する際に、紙束SBの各用紙Ｓの間に樹脂材料が入り込むことを防止できる。また、紙束SBを加圧することで、紙束SBの上部から下部までの各用紙Ｓ同士の間隔が狭くなり、後で説明するUV光照射時の直接光到達範囲が広くなるため、三次元成形物としての樹脂材料の硬化が容易となる。
【００２４】
また、用紙押さえ部150には樹脂投入口151としての切り口をパンチ機121bの穴開け部の延長上に配置する。その樹脂投入口151の用途は、樹脂投入の形状を整えることにある。また、用紙スタック台112にも同様の樹脂投入口を用意する。尚、樹脂投入口は凹部である。
【００２５】
図15において、三次元成形処理後の三次元成形物の形状を説明する。
図15は、三次元成形処理後の三次元成形物の形状の説明図である。
三次元成形処理後に、用紙押さえ部150は紙束SBから離れる。三次元成形物としての樹脂となる樹脂材料1600は、パンチ機121bの穴開け部122bで開けた穴の形状及び、樹脂投入口151の形状で成形される。また、用紙スタック台112の樹脂投入口151の下部とパンチ機121bの穴開け部122bの上部とが接触するように穴開け部122bを配置し、樹脂材料1600の硬化後の樹脂160を支えるものとする。
【００２６】
ここで、本発明の目的は、用紙Ｓごとの接着はせず、用紙Ｓの紙束化後の解除のし易さを向上することである。この樹脂材料が用紙Ｓに接着することは本発明の目的から外れる。目的から外れさせないために、樹脂材料を穴内に充填した直後、UV光を照射することで、樹脂材料だけを硬化させる。UV光照射による樹脂材料の硬化について図16(a)、(b)で説明する。
【００２７】
図16(a)、(b)は、樹脂材料の硬化についての説明図である。
図16(a)、(b)に示すように、UV光源を用紙押さえ部150の下面に設置し、用紙押さえ部150を紙束SBから離した後にUV光を照射することで、樹脂材料1600を硬化させる。図16(a)に示すように、用紙Ｓの上面の樹脂材料1600だけしかUV光は届かない。
ここで、UV光の波長は一般的に、254nm、365nmが使用される。254nmの紫外線はエネルギーが大きい反面、樹脂材料1600としての紫外線硬化樹脂の内部まで到達し難い性質があり、波長365nmの紫外線のエネルギーはやや小さいものの比較的紫外線樹脂の内部まで浸透する特徴がある。そのため、本実施形態では、波長365nmのUV光を使用することで、紙束SBの下面方向の樹脂材料1600までUV光が浸透し、硬化し易いようにする。
それでも紙束SBの下面方向の樹脂材料1600の硬化が弱い場合を想定し、図16(b)に示すように、用紙スタック台112の樹脂投入口151の上面にもUV光源153を用意する。それにより、紙束SBの上面と下面との両方で樹脂材料1600を硬化させることができる。
【００２８】
一方、図14において説明しているが、UV光照射時には、紙束SBを加圧しているため、紙束SBの上部から下部までの各用紙Ｓ同士の間隔は狭くなり、UV光照射時の直接光到達範囲が広くなる。このため、三次元成形物としての樹脂材料の硬化がし易くなっている。尚、樹脂材料が赤外線硬化型の場合にはUV光源の代わりに赤外線ランプ、赤外線LEDを用いるのは言うまでもない。
【００２９】
以上から、図17に示すように、紙束SBは、中間樹脂160cと一体化した上部樹脂160aと下部樹脂160bとの両方で蓋が形成され、用紙Ｓごとの接着を必要としない紙束化がなされる。これにより、紙束化の解除がし易く、且つ用紙Ｓの破れがし難い解除が可能となる。
【００３０】
以上において、本実施形態によれば、画像形成システムに用紙スタック機構、穴開け機構、及び三次元成形機構を設け、紙束化を行う際に用紙スタック機構で用紙自体の位置を調え、穴開け機構で紙束に穴を開け、三次元成形機構で樹脂材料を充填する。充填後UV硬化によって樹脂材料だけを硬化させて紙束に固定できるので、用紙ごとの接着を必要としない紙束化を行え、紙束化を容易に解除できる。このため、紙束化解除のし易さを向上させることができる。
【００３１】
尚、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。
【符号の説明】
【００３２】
９０    針形状部材
１００    画像形成システム
１０１    画像形成部
１０２    用紙排出部（用紙後処理装置、フィニッシャ）
１０３    三次元成形機構
１０４    用紙スタック機構
１０５    穴開け機構
１０４ａ、１０４ｂ    用紙スタック装置
１１０ａ、１１０ｂ    モータ
１１１ａ、１１１ｂ    用紙揃え部
１１２    用紙スタック台
１２１、１２１ａ、１２１ｂ    パンチ機
１２２ａ、１２２ｂ    穴開け部
１３０    用紙スタック台
１４０    樹脂材料容器
１４１    樹脂弁
１４２    管
１４３    三次元成形入力部
１５０    用紙押さえ部
１５０ａ    用紙最上層押さえ部
１５０ｂ    用紙最下層押さえ部
１５１    樹脂投入口
１６０、１６０ａ、１６０ｂ    樹脂
１６０ｄ    接着剤
１６００    樹脂材料
Ｓ    用紙
ＳＢ    紙束
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３３】
【特許文献１】特開２００４−２１０５３５号公報
【図１】
2015051869.tif 000003
【図２】
2015051869.tif 000004
【図３】
2015051869.tif 000005
【図４】
2015051869.tif 000006
【図５】
2015051869.tif 000007
【図６】
2015051869.tif 000008
【図７】
2015051869.tif 000009
【図８】
2015051869.tif 000010
【図９】
2015051869.tif 000011
【図１０】
2015051869.tif 000012
【図１１】
2015051869.tif 000013
【図１２】
2015051869.tif 000014
【図１３】
2015051869.tif 000015
【図１４】
2015051869.tif 000016
【図１５】
2015051869.tif 000017
【図１６】
2015051869.tif 000018
【図１７】
2015051869.tif 000019