(57)【要約】【課題】本発明は、厚いシート束を小さい裁断力で裁断し、かつ、その裁断面が良好であり、低コストでコンパクトなシート束裁断装置、及びこれを有するシート処理装置を提供することを目的としている。【解決手段】上記課題を解決するために、本発明に係るシート束裁断装置の代表的な特徴は、シート束を載置する基台と、前記シート束を前記基台と挟み込んで抑える押圧手段と、前記シート束を裁断する板状の刃に荷重を負荷する荷重負荷手段と、前記刃を長手方向に往復移動させる長手方向駆動手段と、前記刃の刃先を受ける受け部材とを有することを特徴とする。【選択図】　　図１０
2004114196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート束を載置する基台と、
前記シート束を前記基台と挟み込んで抑える押圧手段と、
前記シート束を裁断する板状の刃に荷重を負荷する荷重負荷手段と、
前記刃を長手方向に往復移動させる長手方向駆動手段と、
前記刃の刃先を受ける受け部材とを有することを特徴とするシート束裁断装置。
【請求項２】
前記刃の刃先が前記受け部材から所定距離に到達したことを検知する検知手段を有し、前記検知手段の出力に応じて前記刃の移動を規制することを特徴とする請求項１記載のシート束裁断装置。
【請求項３】
前記刃の長手方向の位置を検知する検知手段を有することを特徴とする請求項１または２記載のシート束裁断装置。
【請求項４】
前記長手方向駆動手段は、前記刃の刃先がシート束上に当接してからシート束を全て切り終わるまでに、前記刃の移動方向を少なくとも一度は反転することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシート束裁断装置。
【請求項５】
シートを積載する積載手段と、
積載された複数枚のシートを整合する整合手段と、
請求項１乃至４のいずれか１項記載のシート束裁断装置とを有することを特徴とするシート処理装置。
【請求項６】
シートに画像を形成する画像形成手段と、
前記シートを搬送する搬送手段と、
前記搬送された複数枚のシートを整合してシート束を形成する整合手段と、
請求項１乃至４のいずれか１項記載のシート束裁断装置とを有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシート束を裁断するシート束裁断装置に関し、主として画像形成装置により形成されたシートをシート束とし、所定の後処理を行うシート処理装置内に組み込むものである。ただし、単体としてシート束を裁断するシート束裁断装置としても利用できる。
【０００２】
【従来の技術】
図２３に示すように、従来におけるシート束を裁断する方法には、大きく分けて以下の４つの方法がある。
【０００３】
（１）図２３（ａ）は、板状の刃８００に荷重を負荷してシート束Ｐ１を裁断し、裁断後は刃８００をマット８０３に突き当てる方式である。刃先とシート束Ｐ１の画像形成面は平行の関係であり、刃８００がシート束Ｐ１の厚み方向に対して約３０°の傾斜をなして裁断を行う方法が一般的である。この方法は印刷業界で使用されているシート束裁断機に特に多く、シート束が厚いもの（シート約１００枚以上）は全てこの方式がとられている。特徴としては非常に良好な裁断面は得られるが、裁断力が５００ｋｇｆ程度と非常に大きい。
【０００４】
（２）図２３（ｂ）は、板状の刃８０１ａ、８０１ｂを２枚使用して、一方の刃８０１ａは固定し、もう一方の刃８０１ｂを移動させて、２つの刃８０１ａ、８０１ｂの間にシート束Ｐ１を挟み込み裁断を行う方式である。ちょうど、はさみでシートを切るような裁断方法である。この方式の特徴としては両刃を圧接しながら切らなければならず、厚いシート束を裁断すると刃と刃の間にシート束が入り込み裁断が難しい。そのため３０枚程度までの裁断には向くが、それ以上の多数枚の裁断には向かない。
【０００５】
（３）図２３（ｃ）は、円盤状の刃８０２を用いて回転させながらシート束Ｐ１を裁断し、裁断後は刃８０２をマット８０３に突き当てる方式である。この方式の特徴は薄いシート束に対しては非常に小さい力で裁断することができるが、厚いシート束に対しては、裁断力が大きくなる。そのため、数工程に分割して小さい裁断力で切る方法もあるが、一度切った面をもう一度、刃先が通ることになり、その工程の間で裁断面に段差が発生し、厚いシート束では良好な裁断面が得られない。
【０００６】
（４）図２３（ｄ）は、円盤状の刃８０２を板状の固定刃８０１ｂに圧接し、シート束を挟み込んで裁断する方式である。この方法は（２）の方法と同様に圧接しながら裁断を行うため、多数枚の裁断には向かず、また、多数枚を裁断すると、裁断面にむしれのようなものが発生する。この方法は（２）と同様に少数枚の裁断のみに採用されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術において、厚いシート束、例えば５０枚以上を裁断しようとすると、（１）の方式で裁断を行うか、（３）の方式で分割しながら裁断を行う方式を採用しなければならない。しかし、（１）の方式では一工程で裁断をするため、裁断力が５００ｋｇｆ程度と非常に大きくなる。その結果、高い電力を必要とし、かつ装置に高い剛性が必要となり、コストも上昇する。また（３）の方式で分割しながら裁断を行うと、小さい力で裁断でき、剛性も必要とせずコストも低下するが、先に述べたように裁断面に段差が発生し良好な裁断面が得られないという問題がある。
【０００８】
そこで本発明は、厚いシート束を小さい裁断力で裁断し、かつ、その裁断面が良好であり、低コストでコンパクトなシート束裁断装置、及びこれを有するシート処理装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係るシート束裁断装置の代表的な特徴は、シート束を載置する基台と、前記シート束を前記基台と挟み込んで抑える押圧手段と、前記シート束を裁断する板状の刃に荷重を負荷する荷重負荷手段と、前記刃を長手方向に往復移動させる長手方向駆動手段と、前記刃の刃先を受ける受け部材とを有することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に係るシート束裁断装置及びシート処理装置及び画像形成装置について説明する。
【００１１】
（画像形成装置の全体構成）
図１に示すように、本実施形態に係る画像形成装置は、装置本体Ａにシート処理装置Ｂを結合して構成されている。またシート処理装置Ｂは、後述するように、画像形成装置本体Ａで画像記録したシートを整合し糊付け製本後裁断する機能を有する。
【００１２】
画像形成装置本体Ａは装置上部に装着された原稿給送装置１から自動給送した原稿をスキャナ部２によって光学的に読み取り、その情報をデジタル信号として画像形成手段として例えば、画像形成部３へ送信して普通紙やＯＨＰシート等の記録シートに記録するものである。
【００１３】
画像形成装置本体Ａの下部には各種サイズのシートを収納した複数のシートカセット４が装着され、該シートカセット４から搬送ローラ５によって搬送されたシートに対して画像形成部３において電子写真方式によって画像記録する。即ち、スキャナ部２で読み取った情報に基づいて光照射部３ａからレーザー光を感光体ドラム３ｂに照射して潜像を形成し、これをトナー現像してシートに転写し、これを定着部６へ搬送して熱及び圧力印加によって永久定着するものである。尚、前記シートの給送はシートカセット４からの給送のみならず、マルチトレイ８からも給送可能となっている。
【００１４】
そして、前記シートを片面記録モードの場合はシート処理装置Ｂへと送り込み、両面記録モードの場合はスイッチバックによって再送パス７へ搬送し、一方面に記録したシートを再度画像形成部３へ搬送して他方面に画像を形成した後、シート処理装置Ｂへと送り込むものである。シートを送り込む前に画像形成装置本体Ａからシート処理装置Ｂへ紙サイズ等の信号を送りシート処理装置Ｂ内のパスの切替等を事前に行う。
【００１５】
シート処理装置Ｂは、図２に示すように整合手段として、例えば、搬送整合ユニットＣ、シート束裁断装置であるトリマーユニットＤを備えており、通常の排出モードの他に、糊付製本、裁断を選択的に可能とし、裁断は糊付面以外の３方向可能となっている。画像形成装置本体Ａからシート処理装置Ｂに排出されたシートＰは、通常モード時は搬送ローラ対１０ａ〜ｄで搬送され（図１７ステップＳ７）、スタックトレイ１１に排出され、ジョブが終了するまで繰り返される（ステップＳ８）。また糊付製本モード時は所定の処理を行った後に、積載トレイＥに排出される。
【００１６】
（整合縦パスへの積載）
製本モードにあっては（図１７ステップＳ１）、画像形成装置本体Ａから排出されたシートＰは、第一フラッパ１２、第二フラッパ１３の働きによって製本中紙パス１４に給送される（ステップＳ２）。第一フラッパ１２によりノンソートパス１５と表紙パス１６の切替を行い、第二フラッパ１３により製本中紙パス１４と表紙パス１６の切替を行う。
【００１７】
シート搬送手段として例えば、搬送ローラ対１０ａ、１７ａ、１７ｂによって搬送されたシートＰは（ステップＳ３）排出ローラ対１８によってシートＰを整合縦パス３５に排出した後、半月ローラ１９及び排出ローラ対１８によってシートＰ後端が後端ストッパ２０（図３参照）に当接する位置まで戻すことでシート搬送方向の整合を行う（ステップＳ４）。そして整合板２１によってシートＰをシートセンター方向へ押し込んでシート搬送方向に対し垂直方向の整合を行う（ステップＳ５）。
【００１８】
前記整合縦パス３５へシートＰを排出するときに、排出ローラ対１８の排出速度が高速であると、排出ローラ対１８を抜けたシートＰは飛び出すように排出され、引き戻すのに時間がかかってしまう。そこで、本実施形態では、シートＰ後端が排出ローラ対１８を通過する際に、該排出ローラ対１８の回転速度が低速となるように制御する。これにより、整合縦パス３５に排出されるシートＰは、半月ローラ１９の回転によって確実に引き込まれ、後端整合を行うことが可能となる。
【００１９】
尚、シート後端が排出ローラ対１８を通過するか否かは、シートＰが排出センサ２２を通過してから所定時間、或いはモータ回転数を検出することによって判別することが可能である。
【００２０】
（半月ローラ）
次に、整合縦パス３５上に排出されたシートＰを排出方向とは逆方向に引き戻す半月ローラ１９について説明する。半月ローラ１９は、図に示す様に半月状に切り欠かれた形状をしており、通常、整合縦パス３５側に半月ローラ１９の切り欠き部が位置し、排出ローラ対１８より排出されるシートＰの排出を妨げないようにする。整合縦パス３５上にシートＰが一枚排出される度にシート排出方向とは逆方向に回転し、整合縦パス３５上のシートＰの後端部に接し、該シートＰとの間に生じる摩擦力によってシートＰを引き戻している。
【００２１】
（整合縦パス板）
整合縦パス板３６は不図示の整合縦パスモータ２０７（図１４参照）で図３に記載されている矢印ａ方向に移動可能になっており、整合縦パス３５のパス間距離を調整するように構成されている。本実施形態では、半月ローラ１９と、整合縦パス３５上に排出された最上位のシートに対する接触圧を略一定に保つ為に整合縦パス３５上に排出されたシートの枚数に応じて、整合縦パス板３６をパスが広がる方向に移動する。このように構成することにより、整合縦パス３５上の最上位のシートＰと前記半月ローラ１９との接触圧がシートＰの積載枚数にかかわらず常に一定に保たれるので、安定した戻し力が得られ、前記シートＰに対する半月ローラ１９の接触圧の変化によるシートＰの戻し過ぎを防止することができる。
【００２２】
（半月ローラの作動タイミング）
尚、前記半月ローラ１９の作動タイミングは、排出ローラ対１８がシートＰの後端を放出した後、作動させるようにしている。具体的には、シートＰの後端が排出ローラ対１８の上流側に設けた排出センサ２２を通過してから一定時間経過後に、前記半月ローラ１９をシート排出方向とは逆方向に回転させるようにしている。
【００２３】
（表紙パス）
中間シートが全て終了すると（ステップＳ６）、最後に表紙をシート束に取り付ける。画像形成装置本体Ａから排出されたシートＰは、第一フラッパ１２、第二フラッパ１３の働きによって表紙パス１６に給送される（図１８ステップＳ１０）。図２、図４に示すように表紙パス１６の途中には、レジローラ対２３と、その上流に配置されたレジ先端センサ２３ａが設けられている。レジローラ対２３は表紙パス１６に表紙シートＰ２が案内された時点では停止しており、表紙シートＰ２の先端がレジローラ対２３に当接し一定時間後、回転し始める。表紙シートＰ２の先端がレジローラ対２３に当接したか否かは、表紙シートＰ２がレジ先端センサ２３ａを通過してから所定時間、或いはモータ回転数を検出することによって判別することが可能である。このように制御することで表紙パス１６へ案内された表紙シートＰ２の先端にループを作り、表紙シートＰ２の斜行補正することができる（ステップＳ１１）。
【００２４】
レジローラ対２３は表紙モータ３７を介して、ラック３８により、シート搬送方向に対し、垂直方向に移動可能に構成されている。表紙シートＰ２の後端が搬送ローラ対１７ａを抜けた後、レジローラ対２３が表紙シートＰ２を圧接、搬送した状態で図４に記載されているｂ方向に移動し、レジセンサ２４が遮光後、ｃ方向に移動し、レジセンサ２４が開放後、一定量移動し停止する。レジセンサ２４は整合縦パス３５内のシート束Ｐ１の紙端位置に配置されている為、表紙パス１６内にある表紙シートＰ２と整合縦パス３５内にあるシート束Ｐ１はシート搬送方向に対し垂直方向に一定量ずれた位置に移動することになる。レジローラ対２３は、画像形成本体Ａより紙サイズ信号９を受け取り、表紙パス１６内にある表紙シートＰ２を紙サイズにより糊付け位置まで規定量搬送して停止する（ステップＳ１２）。
【００２５】
（グリッパー）
グリッパー４１は整合縦パス３５の下部に位置し、整合縦パス３５に積載されたシート束Ｐ１をグリップし、表紙シートＰ２へ案内する機能をもつ。具体的には、通常、整合縦パス３５のパス間距離より外側で待機し、整合縦パス３５内に規定枚数のシートを積載後、シート束Ｐ１の両側より不図示の駆動で圧接し、シート束Ｐ１を保持するよう構成されている。
【００２６】
（糊付ユニット）
図２、図３、図５に糊付ユニット２５の模式図を示す。糊付ユニット２５は桶２５ａ、糊ローラ２５ｂ、糊２５ｃ、桶ヒータ２５ｄ、軸２５ｅ、桶駆動部２５ｆより構成される。図５に示すように、桶２５ａは軸２５ｅに沿ってシート搬送方向に対し垂直方向にシート幅以上に移動可能となっており、シート幅の外側に退避位置を２ヶ所を有し、桶駆動部２５ｆによって移動する。第一の退避位置から第二の退避位置への移動に伴い、桶２５ａの一部が後端ストッパ２０に係合されたリンク２６の一部を押し、後端ストッパ２０が図３のシート束Ｐ１下部より退避する方向へ移動する（ステップＳ１４）。糊ローラ２５ｂは桶２５ａに取付けられており、桶２５ａの移動と同期して、回転するように構成されている。
【００２７】
桶ヒータ２５ｄは桶２５ａの外側に取り付いており、製本モード開始時、桶ヒータ２５ｄで桶２５ａを熱し、桶２５ａ内の糊２５ｃを溶かす。桶２５ａが桶駆動部２５ｆで移動することで糊ローラ２５ｂが回転する為、糊ローラ２５ｂの外周面全体に溶けた糊２５ｃが行き渡る。整合縦パス３５内に積載されたシート束Ｐ１をグリッパー４１で保持し、桶２５ａが第一の退避位置から第二の退避位置へ移動することで、後端ストッパ２０をシート束Ｐ１下部より退避させ、糊付ユニット２５でシート束Ｐ１の下端面に糊２５ｃを塗布する。
【００２８】
（製本工程）
図６（ａ）に示すようにシャッターパス２７は表紙パス１６の下流に位置し、表紙シートＰ２を搬送時はシャッターパス２７が閉じた状態となっている。
【００２９】
製本工程時は図６（ｂ）に示すように、シャッターモータ２８でシャッターラック２９を駆動し、シャッターパス２７とシャッターラック２９を係合するバネ３０でシャッターパス２７を開位置まで移動させる。シャッターパス２７を開けた後はシャッターパス２７が不図示のストッパに当接しシャッターパス２７は停止する。グリッパー４１で保持されたシート束Ｐ１に糊２５ｃを塗布後、糊付されたシート束Ｐ１を折り目付け台３４上で表紙シートＰ２に圧接するようグリッパー４１を移動し、シート束Ｐ１を表紙シートＰ２に圧接させる（ステップＳ１５）。
【００３０】
次に図６（ｃ）に示すように、シャッターモータ２８を駆動すると（図１９ステップＳ１６）、シャッターモータ２８からベルト３１で駆動されたカム３２がさらに回転し、案内軸３３によって折り目付け台３４をスライドさせるよう構成される。折り目付け台３４により一定時間折り目付けを行い、製本シート束Ｐ３が完成する。尚、折り目付け台３４には紙厚の変化に対応できるよう逃げ機構がついている。
【００３１】
さらに図６（ｄ）に示すように、カム３２を回転させることで折り目付け台３４が退避し、製本シート束Ｐ３は押し出しコロ３９により下流へ押し出され、束曲率パス４０を介して回転ステージ３０１へと搬送される（ステップＳ１７）。
【００３２】
（バッファ機構）
ここで、糊付製本等のシート後処理時に画像形成装置本体Ａから搬送されてくるシートＰを一時的に退避させるバッファ機構５０について説明する。通常、製本モードにおいてはシートＰを整合縦パス３５に搬送し、半月ローラ１９により後端ストッパ２０方向へ該シートＰの後端が当接するまで引き戻し、そこで目標枚数の束になるまで、積載させていく。
【００３３】
しかし、製本モード等のシート後処理モードで複数部を選択された場合、１冊目の製本作成のために、上記整合縦パス３５にシートＰを積載、整合し、その後糊付け等の作業を行う過程においては、該シートＰの束は該整合縦パス３５に存在しつづけてしまう。そのため画像形成装置本体Ａから２冊目の製本作成のためのシートＰが搬送させることができず、上記１冊目の糊付等の作業が終了し、該整合縦パス３５から該シート束Ｐ１が排出されるまで、該シートＰの搬送を止めることとなってしまい、生産性の低下につながってしまう。
【００３４】
そこで、図３に示すようにバッファ機構５０を設け、シートを後処理する際にジョブが終了していない場合には（図１８ステップＳ１３）、１冊目のシート束が糊付等の作業を終了し、整合縦パス３５から排出されるまでの間に、画像形成装置本体Ａから、２冊目の製本作成のために搬入されてくるシートＰを一時的に退避させることが可能となる（図２１に示すバッファ動作）。
【００３５】
バッファ機構５０は、図３、図７に示すように、シート搬送方向に対し、同一の方向と、垂直の方向へ移動可能な構成をとり、搬送方向と同一の方向への移動の際には、電磁クラッチギヤ５０ｃの方だけを作動させ、モータの駆動が伝わるようにし、ギヤ５０ｄを介し、ラック５０ｅに駆動を伝え、バッファ機構５０を移動させる。このとき、フォトセンサ５０ｆと、それを遮光するバッファ機構５０の一端についた突起部を利用し、該バッファ機構５０の搬送方向と同一の方向への移動の位置と移動量を制御する。
【００３６】
また、搬送方向と垂直の方向への移動の際には、電磁クラッチギア５０ｇの方だけに電流を送り、モータの駆動が伝わるようにし、ギア５０ｈを介し、ラック５０ｂに駆動を伝え、バッファ機構５０の受け台５０ａを移動させる。このとき、フォトセンサ５０ｉと、それを遮光するラック５０ｂの一端についた突起部を利用し、該バッファ機構５０の受け台５０ａの搬送方向と垂直の方向への移動の位置と移動量を制御する。バッファ機構５０の受け台５０ａは、シートＰのバッファを行わなければならないとき以外は、図７に示すシートＰの幅よりも外側に退避しているので、シートの搬送への妨げになることはない。
【００３７】
バッファ機構５０の基本的な動作としては、まず、図３に示すように、整合縦パス３５に、積載、整合されたシート束Ｐ１があり、該整合縦パス３５よりまだ排出されていない状態のときに、画像形成装置本体Ａより続けて搬送されてくるシートＰをバッファするために、受け台５０ａを、シートＰの搬送の妨げにならないように退避していた位置より、図７に示すシートＰを受けとめる位置へスライド移動させる（図２１ステップＳ３１）。
【００３８】
シートを第一フラッパ１２によって整合縦パス３５へと導き（ステップＳ３２）、整合縦パス３５よりシート束Ｐ１が排出されると、バッファ機構５０を搬送方向と同一の方向へ、図７で示す後端ストッパ２０方向へ移動させる。バッファされたシートＰが搬送方向及び垂直方向の整合をされ（ステップＳ３４、Ｓ３５）、その後端が後端ストッパ２０により支持されると（ステップＳ３６）、移動を停止し、また、受け台５０ａを退避位置へ移動させる（ステップＳ３７）。最後に、バッファ機構５０を後端ストッパ２０とは反対の方向に戻し、始めの退避位置（ホームポジション）へ移動し、終了する。そして図１７に示すＣの位置に戻り、目標とされる製本部数が終了するまで上記動作が繰り返される。
【００３９】
（回転ステージ）
次に製本された製本シート束Ｐ３を回転させトリマーユニットＤ内に搬送する回転ステージ３０１について、図８、図９を用いて説明する。回転ステージ３０１内の束搬送ユニット３０２は図８（ａ）に示す様に昇降モータ３０３で駆動される昇降ギア３０４に固定しているワイヤー３０５を巻き取る事によって回転軸３３０を中心に回動し、搬送ユニットの突起部３０２ａをセンサ３０６が検知した所で昇降モータを停止させ図８（ａ）の位置で待機している。
【００４０】
製本工程で製本した製本シート束Ｐ３が束搬送ローラ対３０７で搬送され、製本シート束Ｐ３の先端がセンサ３０８で検知されたタイミングで搬送ベルト３０９、３１０、３２０、３２１が、搬送ベルトモータＦ３２２及び搬送ベルトモータＲ３２３で駆動される事で、矢印方向に回転する様に構成してある。
【００４１】
束搬送ローラ対３０７で束搬送ユニット３０２の搬送パス３１１内に搬送された製本シート束Ｐ３の後端が、センサ３０８を抜けたタイミングで昇降モータ３０３が逆転し束搬送ユニット３０２を図８（ｂ）の位置まで移動させる（ステップＳ１８）。束搬送ユニット３０２の突起部３０２ａをセンサ３１２が検知した所で昇降モータ３０３及び搬送ベルトモータＦ３２２、搬送ベルトモータＲ３２３の駆動を停止させ、それにより製本シート束Ｐ３は搬送ベルト３１０、３２１とウエイト３１３の先端のウエイトコロ３１４とで挟まれた状態で待機する事となる。
【００４２】
このタイミングで製本シート束Ｐ３を所定位置に位置決めする整合手段として例えば、図示しないモータで駆動された整合板Ｆ３１５、整合板Ｒ３１６で製本シート束Ｐ３は整合され、整合板Ｒ側に位置決めされる。この時の製本シート束Ｐ３は整合縦パス３５と表紙パス１６で製本した時に表紙がずらされて製本している為、整合板で整合する時に精度良く整合板Ｒ側に位置決めする事が可能となる。又、同時に図示しないモータでタイミングベルト３１７を駆動する事でタイミングベルト３１７に固定された突き当て板３１８は、センサ３１９の位置から指定された位置まで移動し製本シート束Ｐ３をトリマーユニットＤ内に搬送する（ステップＳ１９）。この時製本シート束Ｐ３は整合板Ｆ、Ｒと突き当て板で３辺を規制されながら搬送する事となりトリマー部までの搬送精度を向上させる事が可能となる。
【００４３】
トリマーユニットＤで裁断が開始されると（図１９に示すＢ、Ｄ）、整合板対と突き当て板３１８はホームポジションまで移動し待機する。裁断が終了すると搬送ベルト３０９、３１０、３２０、３２１が反時計回り方向に回転する事でウエイトコロ３１４で挟まれた製本シート束Ｐ３は、製本シート束Ｐ３の中心近傍にウエイトコロ３１４が位置する所まで搬送され、その位置で搬送ベルト３０９、３１０、３２０、３２１は停止する。これによりトリミング位置からシート束が引き戻される（図２０ステップＳ２０）。その後、何回回転させたかを判断し（ステップＳ２１）、１回目であれば搬送ベルト３０９、３１０と搬送ベルト３２０、３２１が図９の矢印方向の様に互いに反対方向に回転する事によって、ウエイトコロ３１４を中心に製本シート束Ｐ３を９０度回転させる（ステップＳ２２）。９０度回転させたら図１９に示すＥに戻り、搬送ベルト３０９、３１０、３２０、３２１を停止し、再度、整合板Ｆ３１５、整合板Ｒ３１６及び突き当て板３１８で製本シート束Ｐ３を整合し、トリマーユニットＤ内の所定の位置まで搬送し裁断を行う。２回目の場合は同じ動作で製本シート束Ｐ３をウエイトコロ３１４部まで搬送した後１８０度回転させ（ステップＳ２３）、図１９に示すＥに戻って再度トリマーユニットＤ内に搬送し裁断を行う。裁断が終了した３回目には製本シート束Ｐ３をウエイトコロ３１４部まで搬送し、９０度回転させた後（ステップＳ２４）搬送ベルト３０９、３１０、３２０、３２１を図８（ｃ）の矢印方向に回転させる事で製本シート束Ｐ３を積載トレイＥに搬送する（ステップＳ２５）。それと同時に、突き当て板３１８を矢印方向に１回転させる事で、搬送している製本シート束Ｐ３の後端部を押し出す様に動作し、製本シート束Ｐ３が確実に積載トレイＥに排出できる様に構成している。
【００４４】
（トリマーの装置構成）
次に、本発明に係るシート束裁断装置であるトリマーユニットＤの構成を説明するトリマーユニットＤはより品位の高いシート束に仕上げることを目的とし、糊付ユニット２５により糊付製本を行ったシート束の、糊付けされた端面を除く３面の裁断を行う。
【００４５】
ここで、厚いシート束、例えば５０枚束以上を裁断する際に、一工程で裁断を行うと、裁断力が大きくなり、その装置の剛性や、消費電力等が大きくなるが、良好な裁断面を得ることができる。しかし、小さい力で裁断を行うと一工程では裁断することができず、その裁断工程を分割することにより、段差が発生し、良好な裁断面を得ることができない。そのため、両方の特徴を生かす必要がある。それは分割しながら裁断はするが、刃先は一度、裁断した領域を通過しないことである。
【００４６】
そこで本発明においては、板状の刃をシート束に押し当てて荷重を負荷しながら刃を移動し、シート束を裁断することを特徴とする。ただし、その押し当て荷重は、上記従来例の場合と比較するとかなり小さく、約５００ｋｇｆに対して、数ｋｇｆ程度の荷重でよい。
【００４７】
図１５に示す板状の刃を用いた裁断装置のモデルにおいて、図１６に裁断刃に負荷する荷重、移動量、シート幅と裁断枚数との関係の検討の一部を示す。図１６（ａ）に示すグラフより、シートの幅と刃先の荷重を一定にしたとき、刃の移動量とシート裁断枚数は比例の関係があることがわかる。また、図１６（ｂ）に示すグラフより、刃先の荷重と刃の移動量を一定にしたとき、シート幅と裁断枚数は反比例して裁断枚数が低下することがわかる。図１６（ｃ）に示すグラフより、シート幅と刃の移動量を一定にすると刃先の荷重と裁断枚数は比例の関係があることがわかる。以上の結果より、シート裁断枚数は刃先に負荷する荷重、刃の移動量を増やすことにより増えるといえる。この関係より、刃先に負荷する荷重を小さくし、刃の移動量を積極的に増やすことにより、裁断枚数を増やすことができ、小さい力で裁断を行うことを可能とする。
【００４８】
さらに本発明においては、刃を積極的に移動させることによって刃の長手方向の長さが長くなることを防ぐために、刃の長手方向の動きに往復手段を備えている。移動した刃をあるところで逆転し、反対の方向に移動することにより、刃の長手方向の長さは短くても、移動量を増やすことができる。これにより刃の長手方向の長さは、裁断最大シート幅＋刃の往復移動量の幅まで小さくすることができ、装置の大型化を防ぐことができる。またこの方法は、分割しながら裁断を行ってはいるが、刃先は常に刃の長手方向だけでなく厚み方向にも移動を行い、連続的に裁断を行うため、一度裁断した裁断面を刃先が通ることがなく、シート束端面に段差は発生しない。また刃の移動速度を増すことにより、裁断した面と刃の側面が激しくこすれ、裁断した面が磨かれて、光沢のある、更に良い裁断面を得ることができる。
【００４９】
図１０に、本実施形態おけるトリマーユニットＤの構成を示す。製本シート束Ｐ３を裁断するための裁断刃８１は板状で片方のみに刃面を有している。裁断刃８１の長手方向は裁断する最大のシート幅より長く、更に長手方向に移動を行うため、常に製本シート束Ｐ３上に裁断刃８１が乗る長さに形成されている。例えば、Ａ４の長手方向を裁断するときが最大シート幅とすると、Ａ４シートの幅（２９７ｍｍ）＋裁断刃８１の移動距離分以上の長さが必要となる。この裁断刃８１がシートを裁断する動きは、裁断面に対して平行に往復しながら裁断を行う。類似している動きとしては、のこぎりで木を切るときのような動きである。
【００５０】
裁断刃８１は、長手方向駆動手段として、例えば、水平モータ８５によって製本シート束Ｐ３の裁断面に対して平行にのみ摺動可能な長手方向に往復移動される平行移動部材８２に固定されている。平行移動部材８２はコロ８３ａ、８３ｂにより支持されており、図１１に示すようにコロ８３ａ、８３ｂがそれぞれ平行移動部材８２の突き当て８４ａ、８４ｂに沿って相対的に擦動することにより、平行移動部材８２が裁断面に対して平行にのみ移動する。また、平行移動は水平モータ８５で行われ、回転カム８６を介して回転受け８７に駆動が伝わり往復運動を行う。往復運動の速度変化は水平モータ８５にエンコーダを備えることで自在に変化させることができる。
【００５１】
裁断刃８１の製本シート束Ｐ３の厚み方向の移動は垂直移動部材８８により行われ、基台８０と結合している支柱８９ａ、８９ｂの長溝８９ｃ、８９ｄに沿って垂直方向に移動する。また、その長溝８９ｃ、８９ｄにより、垂直方向の移動を規制している。垂直移動部材８８は平行移動部材８２を支持しているコロ８３ａ、８３ｂを備えているため、平行移動部材８２を垂直に移動させることにより、裁断刃８１も垂直方向に移動する。また、裁断刃８１に荷重を付加するために垂直移動部材８８に荷重負荷手段として、例えば、引っ張りバネ９０ａ、９０ｂを備えている。
【００５２】
これらの機構により裁断刃８１はシート束厚み方向に移動しつつ往復運動を可能にする。ただし、基台８０の裁断刃８１の下方には、裁断刃８１の破損を防ぐ目的で、受け部材としてのマット９１を備えている。このマット９１の材質は柔らかい材質が好ましく、ゴム、モールド、ウレタン等を用いる。このマット９１の形状はローラ状にしており、裁断後の切り屑をダストボックス９３に回転させて落とすことができる。また、マット９１と裁断刃８１が多数回接触することにより、マット９１に溝が形成されると、シート束の最下シート（マット９１と直接接触しているシート）の裁断面がぼろぼろになったり、切れなくなったりする不具合が発生する。しかしマット９１をローラ状に形成することにより、マット９１に溝が形成される前に裁断刃８１が接触する位置をずらし、溝が形成されていない新しい領域に移動して製本シート束Ｐ３を裁断することが可能になり、マット９１の耐久性を伸ばすことができる。
【００５３】
そしてマット９１によって落とされた切り屑は、図２に示すように、モータ（付図示）により移動可能なプッシャー９２でダストボックス９３に搬送される。
【００５４】
シート束の端面を切断する際には、図１３に示す押圧手段として、例えば、シート押え９８によってシート束Ｐ３を押えている。シート押え９８は、図１４に示す垂直モータ９９の回転により、それに接続された図１３（ａ）に示すカム９４が回転制御され、それによりリンク９５が下支点まで作動し停止することにより、紙押えバネ９６を圧縮して、製本シート束Ｐ３を押える。この機構は、図１３（ｂ）に示すように、カム９４を回転制御し、リンク９５を上支点まで作動させ、シート押え９８を解除するとき、リンク９５の取付け部材が垂直移動部材８８の突き当て８８ａに当たり、垂直移動部材８８を介して、裁断刃８１をシート束の厚み方向に上昇させる機構も兼ねている。なお、カム９４によるリンク９５の位置制御は不図示のカム位置センサを所定のカム位置に設けることにより制御できるようになっている。
【００５５】
また、図１４に示す本発明の制御手段として、例えば、ＣＰＵ２００は内部に図１７から図２２に示すフローチャートに対応する制御プログラム等を記憶し、詳細は後述するが、電気的に接続されている各種センサからの情報等に基づき、制御プログラムを実行し、各種ドライバを介し、各種モータ等を駆動制御し、シート処理装置Ｂ内の制御および画像形成装置本体Ａとの通信を行っている。
【００５６】
（トリマーの動作）
次に、図２２に示すフローチャートを用いて、本実施形態、上記構成を有するトリマーユニットＤの動作について説明する。製本シート束Ｐ３は回転ステージ３０１によって、裁断位置まで搬送される。このとき、製本シート束Ｐ３のトリミング幅は約２〜２０ｍｍである。製本シート束Ｐ３の搬送後、ＣＰＵ２００は垂直モータ９９を回転させ（ステップＳ４０）、それに伴いカム９４を回転制御し、リンク９５を下支点の位置まで作動させ停止させて、図１３（ａ）に示したようにシート押え９８により製本シート束Ｐ３を押さえ込む。このときシート押え９８と共に垂直移動部材８８を介して裁断刃８１も移動するため、裁断刃８１は製本シート束Ｐ３上に接触する。このとき引っ張りバネ９０ａ、９０ｂのバネ圧が裁断刃８１とシート束Ｐ３に作用し、シートを裁断するための荷重が負荷される。
【００５７】
製本シート束Ｐ３の押え動作終了後、図１１に示すようにＣＰＵ２００が水平モータ８５を駆動し（ステップＳ４１）、一方向に回転させることにより回転カム８６が回転し、回転カム８６に接続しているコロ１００より回転受け８７に駆動が伝わり、裁断刃８１が刃の長手方向に往復運動を行う。このとき回転カム８６の中心からコロ１００までの距離により裁断刃８１のストロークが決定される。
【００５８】
ただし、往復移動の方法としては回転カムによる方法のほかに図１２に示すような、ラック１０３とピニオン１０４による方法でも行うことができる。この場合は往復時の位置を検知する必要があり、検知手段として、例えば、センサフラグ１０２が水平センサ１０１ａ、１０１ｂを通過することにより往復の端をそれぞれ検知し、水平モータ８５を逆転させることにより往復移動を可能にする。すなわち水平センサ１０１ａ、１０１ｂ及びセンサフラグ１０２によって裁断刃８１の長手方向の位置を検知することができる。なお、ラック１０３とピニオン１０４を用いた構成であれば任意の位置で移動方向を反転できるため、シート束が薄い場合にあっても切断中に少なくとも一度は裁断刃８１の移動方向を反転することができ、切断面の向上などを図ることができる。
【００５９】
裁断刃８１がシート面と平行方向に往復運動をすることにより製本シート束Ｐ３が裁断され、またこれに伴って裁断刃８１は引っ張りバネ９０ａ、９０ｂによって引っ張られ、製本シート束Ｐ３の厚み方向に移動する。
【００６０】
また、図１０に示すように、裁断刃８１がマットから所定距離に到達したことを検知する検知手段として、例えば、垂直移動部材８８には刃位置フラグ９７ｂが設けられ、また支柱８９ａにはこれを検知する刃位置センサ９７ａが設けられている。ＣＰＵ２００は刃位置センサ９７ａからの信号を受けるとＣＰＵ２００の内部に保管されている処理データに基づきあらかじめ設定されている時間だけ引き続き水平モ−タ８５を作動させ、裁断刃８１を所定回数シート長手方向移動させた後停止制御する。
【００６１】
例えば刃位置センサ９７ａが刃位置フラグ９７ｂを検知したときに裁断刃８１がマット９１から１ｍｍの距離にあるよう設定したとして、シートＰの厚さを０．１ｍｍと仮定すると、検知から約１０枚のシートＰを裁断する必要がある。
【００６２】
ここで裁断刃８１が一往復で６枚のシートＰを裁断できるとすれば、検知から２往復した時点で往復動作を終了させる。すなわち裁断刃８１のシート厚み方向の移動量は、裁断するシートの厚み分である。このように動作させることにより、製本シート束Ｐ３裁断直後にマット９１と裁断刃８１がこすれる回数を最小限に抑えることができ、裁断刃８１、マット９１共に耐久性を向上させることができる。
【００６３】
製本シート束Ｐ３裁断終了後、ＣＰＵ２００は垂直モータ９９を駆動し、カム９４、リンク９５を図１３（ｂ）の位置まで作動制御する。シート押え９８を解除し、同時に裁断刃８１をマット９１から退避させる。切り屑は、ダストボックス９３内に落ちている切り屑もあるが、完全に落ちておらずマット９１上に残っている切り屑もある。それを強制的にダストボックス９３に落とすためにマット９１を回転させ（ステップＳ４２）、その後、切り屑はプッシャー９２によって押し込む（ステップＳ４３）ことにより、ダストボックス９３内へ落とし込む（ステップＳ４４）。マット９１回転後、図１９のＤへと戻り、製本シート束Ｐ３を回転させて次の辺の裁断を行うか、または製本シート束Ｐ３を回転ステージ３０１によって積載トレイＥへ排出する。
【００６４】
（シート処理装置の制御系の構成）
ここで、図１４を用いて、シート処理装置Ｂの制御系の構成について簡単に説明する。図において、制御手段として、例えば、ＣＰＵ２００は、紙サイズ信号９、排出センサ２２、レジ先端センサ２３ａ、レジセンサ２４、フォトセンサ５０ｆ、フォトセンサ５０ｉ、刃位置センサ９７ａ、センサ３０６、３０８、３１２、３１９等からの信号を入力する。
【００６５】
そして、前記信号に基づいて、各ドライバＤ１〜Ｄ１５を介して、シャッターモータ２８、表紙モータ３７、電磁クラッチギア５０ｃ、水平モータ８５、垂直モータ９９、第一フラッパソレノイド２０１、第二フラッパソレノイド２０２、ノンソートパス搬送モータ２０３、製本パス搬送モータ２０４、表紙パス搬送モータ２０５、整合縦パスモータ２０７、昇降モータ３０３、搬送ベルトモータＦ３２２、搬送ベルトモータＲ３２３等を、それぞれ制御入力パルス、あるいは回転量を検出するエンコーダ入力によって移動量、速度等を制御している。
【００６６】
【発明の効果】
上記説明した如く、本発明に係るシート束裁断装置及びシート処理装置及び画像形成装置においては、板状の刃を長手方向に往復移動させつつシート束を裁断することにより、厚いシート束を小さい裁断力で裁断し、かつ、その裁断面が良好であり、低コストでコンパクトな装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置の全体構成図である。
【図２】シート処理装置の概略構成図である。
【図３】整合縦パスの面構成を説明する図である。
【図４】表紙パスの斜行取り及びレジあわせの説明図である。
【図５】糊付けユニットの構成図である。
【図６】糊付けしたシート束に表紙を接着する機構を説明する図である。
【図７】整合立てパスによるバッファ機構の説明図である。
【図８】回転ステージの構成を説明する断面図である。
【図９】回転ステージの構成を説明する平面図である。
【図１０】トリマー部の機構の説明図である。
【図１１】トリマー部の動作を説明する図である。
【図１２】トリマー部の裁断刃の往復移動手段をラックとピニオンで構成した図である。
【図１３】シート束押さえの機構の説明図である。
【図１４】シート処理装置の制御系の構成について説明する図である。
【図１５】板状の刃を用いた裁断装置のモデルを説明する図である。
【図１６】裁断刃に負荷する荷重、移動量、シート幅と裁断枚数との関係の検討の一部を示す図である。
【図１７】製本モードにおけるシート処理装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１８】製本モードにおけるシート処理装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１９】製本モードにおけるシート処理装置の動作を説明するフローチャートである。
【図２０】製本モードにおけるシート処理装置の動作を説明するフローチャートである。
【図２１】バッファ動作を説明するフローチャートである。
【図２２】トリマー動作を説明するフローチャートである。
【図２３】従来のシート束を裁断する方法を説明する図である。
【符号の説明】
Ａ　　　　…画像形成装置本体
Ｂ　　　　…シート処理装置
Ｃ　　　　…搬送整合ユニット
Ｄ　　　　…トリマーユニット
８０　　　　…基台
８１　　　　…裁断刃
８２　　　　…平行移動部材
８３ａ　　…コロ
８３ｂ　　…コロ
８４ａ　　…突き当て
８４ｂ　　…突き当て
８５　　　　…水平モータ
８６　　　　…回転カム
８７　　　　…回転受け
８８　　　　…垂直移動部材
８８ａ　　…突き当て
８９ａ　　…支柱
８９ｂ　　…支柱
８９ｃ　　…長溝
８９ｄ　　…長溝
９０ａ　　…引っ張りバネ
９０ｂ　　…引っ張りバネ
９１　　　　…マット
９４　　　　…カム
９５　　　　…リンク
９６　　　　…紙押えバネ
９７ａ　　…刃位置センサ
９７ｂ　　…刃位置フラグ
９８　　　　…シート押え
９９　　　　…垂直モータ
１００　　　…コロ
１０１ａ　…水平センサ
１０１ｂ　…水平センサ
１０２　　　…センサフラグ
１０３　　　…ラック
１０４　　　…ピニオン
２００　　　…ＣＰＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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