(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
用紙の両面に印字された消色性トナー像を消色すべく前記用紙の搬送経路の上下にそれぞれ配置された前記用紙の前記消色性トナー像の印字面を加熱する熱輻射ヒータと、
前記用紙の搬送経路の上下にそれぞれ配置され、前記熱輻射ヒータにより加熱された前記用紙の前記消色性トナー像の前記印字面に消色光を照射する消色光源と、
前記熱輻射ヒータの熱輻射面以外の部分を外部から熱的に密閉する第１の断熱部と、
前記熱輻射ヒータの熱輻射と前記消色光源の消色光の照射とを受ける消色領域の周囲のうち前記消色光源の前記消色光の前記照射光が通過する周囲を除く周囲を囲う第２の断熱部と、
前記消色光源の前記消色光の前記照射光が通過する前記周囲に設けられ、前記第２の断熱部と協働して前記消色領域を外部から熱的に遮蔽する耐熱透光性ガラス板と、
を備えたことを特徴とする消色装置。
【請求項２】
前記消色光源は、近赤外線を発光するＬＥＤ（light emitting diode）から成る、ことを特徴とする請求項１記載の消色装置。
【請求項３】
前記耐熱透光性ガラス板は、石英ガラスから成る、ことを特徴とする請求項１記載の消色装置。
【請求項４】
前記第１の断熱部は、無機繊維系断熱材から成り、前記熱源の前記熱放射面以外の部分の外面を塗り固めるように取り囲んで形成される、ことを特徴とする請求項１記載の消色装置。
【請求項５】
前記第２の断熱部は、無機繊維系断熱材の板状部材から成る、ことを特徴とする請求項１記載の消色装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消色装置に係わり、更に詳しくは対流、放射、熱伝導による熱損失を最小に抑えて消費電力の削減すなわち低消費電力化に有効な消色装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保護の一環として紙資源の節減が叫ばれている。画像形成装置等の紙資源の節減と再利用では、片面印刷した用紙の裏面の有効活用などは既に社会一般になされている。また、使用済み用紙を回収し用紙の原料とし、再生紙として再度用いることも一般に行われている。
【０００３】
しかし片面印刷の用紙の再利用では、再使用の回数が通常１回に限られてしまう。また、原料として再利用する再には回収自体にエネルギーとコストがかかり、原料として加工する際にもエネルギーが掛かってしまう。
【０００４】
そこで、オフィス内において用紙を複数回使用できるようにする取組みが種々為されている。トナー像により一度画像が形成された用紙を紙資源として再利用するには、トナーにより形成された用紙上の画像を物理的に除去または光で消色して再利用可能な用紙とすることが考えられている。
【０００５】
画像を物理的に除去して用紙を再利用するためには、用紙の画像形成面にトナーを除去する処理液を塗布し、加熱してトナーを溶解させて画像を除去する方法や、用紙の画像形成面を研摩してトナー画像を削り落とす方法などがあるが、これらの方法は、手数がかかると共に、再利用する用紙に損傷が発生し易いため問題がある。
【０００６】
また、例えば、光を用いる消色方法としては、最初に用紙に画像を形成するに際し、近赤外線吸収色素および消色剤を含む消色性トナーによりＯＡ用紙に画像を記録し、この画像を近赤外線等の特殊な光源による光照射によって消色して用紙の再利用を図るという着想は既に論文で公開されている。（例えば、非特許文献１参照。）
【０００７】
この非特許文献１の方法において、近赤外線吸収色素は照射された近赤外線を吸収して励起し、消色剤と反応して無色化する。但し、色材がトナー化されていることもあって、トナー結着剤樹脂中の色素は近赤外線を吸収しても常温においてはほとんど消色反応が見られない。
【０００８】
このため、熱を加えて反応を加速してから無色化するという消色作用に有効な一般的な方法が行われている。例えば、画像形成時の定着装置と消色時の消色装置を共通にし、トナー画像の消色には事前にトナー像を加熱しておいてから消色光を照射すると消色作用が有効に働くという一般に行われている技術に基づいて、画像形成時に用いる定着装置の熱ローラ対を、消色時の加熱器として兼用し定着装置内において熱ローラ対の下流側に消色光照射用の光源を配置した構成が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０７−０４９６３４号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】細田喜一著、「機能性色素のトナーへの応用」電子写真学会誌、第３１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、通常、消色装置として考えられるのは、消色性トナーの画像を印刷された用紙の印刷面を加熱する加熱装置と、その加熱された用紙の印刷面に近赤外線光を照射する近赤外線光発生装置とから構成される。
【００１２】
このような構成としては、ハロゲンランプのように赤外線発生装置と加熱装置の両方を備えているものと、ＬＥＤランプとヒータ装置のように赤外線光発光装置と加熱装置とをそれぞれ分担する２つの装置からなるものとが考えられる。
【００１３】
しかしながら、ハロゲンランプは消費電力が大きく且つ寿命が短という欠点がある。また、ＬＥＤランプと加熱装置の２つの装置を組み合わせたものでは、加熱装置の対流、放射、熱伝導による熱損失という消費電力に関る大きな問題がある。
【００１４】
ところが、特許文献１における赤外線発生装置と加熱装置の両方を組み合わせた消色装置において、加熱装置の対流、放射、熱伝導による熱損失の問題については何ら考慮されていない。したがって、そのような熱損失に関る消費電力の低減化などの課題については何ら開示も示唆もない。
【００１５】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであって、対流、放射、熱伝導による熱損失を最小に抑えて消費電力の削減すなわち低消費電力化に有効な消色装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明の消色装置は、用紙の両面に印字された消色性トナー像を消色すべく上記用紙の搬送経路の上下にそれぞれ配置された上記用紙の上記消色性トナー像の印字面を加熱する熱輻射ヒータと、上記用紙の搬送経路の上下にそれぞれ配置され、上記熱輻射ヒータにより加熱された上記用紙の上記消色性トナー像の上記印字面に消色光を照射する消色光源と、上記熱輻射ヒータの熱輻射面以外の部分を外部から熱的に密閉する第１の断熱部と、上記熱輻射ヒータの熱輻射と上記消色光源の消色光の照射とを受ける消色領域の周囲のうち上記消色光源の上記消色光の上記照射光が通過する周囲を除く周囲を囲う第２の断熱部と、上記消色光源の上記消色光の上記照射光が通過する上記周囲に設けられ、上記第２の断熱部と協働して上記消色領域を外部から熱的に遮蔽する耐熱透光性ガラス板と、を備えて構成される。
【００１７】
この消色装置において、上記消色光源は、例えば、近赤外線を発光するＬＥＤ（light emitting diode）から成るように構成される。また、上記耐熱透光性ガラス板は、例えば、石英ガラスから成るように構成してもよい。
【００１８】
また、上記第１の断熱部は、例えば、無機繊維系断熱材から成り、上記熱源の上記熱放射面以外の部分の外面を塗り固めるように取り囲んで形成されるのが好ましい。また、上記第２の断熱部は、例えば、無機繊維系断熱材の板状部材から成るのが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、対流、放射、熱伝導による熱損失を最小に抑えて消費電力の削減すなわち低消費電力化に有効な消色装置を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例１に係る消色装置の基本的構成を示す断面図である。
【図２】実施例１に係る消色装置の用紙搬送経路において用紙の両側端部を挟持して搬送する両側端搬送装置を示す斜視図である。
【図３】実施例１に係る消色装置の用紙搬送経路の平面図である。
【図４】(a)は実施例１に係る消色装置の消色部の用紙搬送経路の上下に配置される消色ユニットの基本構成を拡大して示す図、(b)はその実験時における温度計測方法を具体的に示す図である。
【図５】実施例１に係る消色装置の消色部の消色ユニットの通電直後からヒータのみの電力を測定した場合の電力値推移の１例をヒータの温度と共に示すグラフである。
【図６】安定状態の電力を制御温度３５０℃、４００℃、４５０℃における測定から求めて示したグラフである。
【図７】実施例１の改良型において消色部の安定状態のヒータのみの電力を制御温度３５０℃、４００℃、４５０℃における測定から求めて参考のため改良前の場合と共に示したグラフである。
【図８】実施例１の改良型において金属フレーム（本体筐体）の３箇所の温度測定定点を示す図である。
【図９】(a)は実施例１の改良型における開口率１０％の金属フレームにおいて４００℃制御時における３箇所の温度測定定点の測定温度の推移を示すグラフ、(b)は参考のため改良前の金属フレームにおいて同様の測定温度の推移を示すグラフである。
【図１０】実施例２に係る消色装置の消色部の構成を示す断面図である。
【図１１】(a)は実施例２に係る消色装置の消色部において制御温度４００℃における金属フレームの各部の温度の推移を示すグラフ、(b)は制御温度４００℃でヒータのみに通電したときの実施例２の消色部の安定時のヒータ電力値を参考のため実施例１の消色部の電力値と共に示すグラフである。
【図１２】実施例３に係る消色装置の消色部の構成を示す断面図である。
【図１３】(a)は実施例３に係る消色装置の消色部において制御温度４００℃における金属フレームの３箇所の温度測定定点各部の温度の推移を示すグラフ、(b)は同消色部のヒータ部のみ作動時と消色処理実行中の作動時における制御温度３５０℃、４００℃、４５０℃のときの安定状態の電力を、実施例１及び実施例２のヒータ部のみの作動時の安定状態の電力と共に示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。尚、以下で説明する消色性トナーは、特には詳述しないが、近赤外線吸収色素および消色剤を樹脂に混練し、平均粒径が９μｍになるように作成したものである。
【００２２】
ただし、この消色性トナーにより印字した印字媒体（以下、用紙ともいう）に常温において近赤外線を照射してもほとんど消色反応が見られない。用紙を加熱し消色性トナーが溶融している状態に近赤外線を照射したとき、初めて消色反応が観察されるようになる。
【００２３】
したがって、消色装置には用紙を加熱する要素と近赤外線を照射する要素の２つの要素を備えている必要がある。ところが、この近赤外線吸収色素を含む消色性トナーで用紙に画像を形成するプリンタ等は市販されていない。
【００２４】
そこで、以下の実施例では、通常のプリンタのモノクロ画像形成ユニットに消色性トナーを充填して、通常の用紙に消色性トナーによる画像を印字（以下、印刷ともいう）し、その消色性トナー画像を印刷された用紙を用いて行った実験により確認した内容を説明する。  
【００２５】
尚、実験によれば、用紙を加熱する装置と近赤外線を照射する装置を検討した結果、熱源としてヒータの輻射熱を使って用紙を加熱すること、及び消色用近赤外線光源としてＬＥＤ光を用いることが適しているという結論に至った。
【実施例１】
【００２６】
図１は、実施例１に係る消色装置の基本的構成を示す断面図である。尚、この消色装置は、消色装置に組み込む消色ユニットの熱源の性能を調べるために試作された消色装置であり、この構成を基本構成とし、この基本構成の消色装置の熱源やその他の構成に順次変更を加えて実験したものについて以下説明を進めて行く。
【００２７】
先ず、図１に示す実施例１に係る基本構成の消色装置１において、本体筐体２の内部には、消色部において消色すべき用紙を搬送する用紙搬送経路３が配設されている。用紙搬送経路３の上流側（図の左方）と下流側（図の右方）には、それぞれ搬送ローラ・コロ体４（４ａ、４ｂ）が配置されている。
【００２８】
そして、用紙搬送経路３の上流側と下流側、つまり搬送ローラ・コロ体４ａよりも上流側と搬送ローラ・コロ体４ｂよりも下流側には、それぞれ給紙カセット５と用紙収容カセット６が配設されている。
【００２９】
給紙カセット５は、不図示の押し上げバネで下から押し付勢されている底板１１の上に、図には示していないが、片面又は両面に消色性トナーで画像を形成された少なくとも１枚の用紙が載置されている。
【００３０】
また、消色装置１は、用紙搬送経路３の上下に、それぞれ熱輻射ヒータ部７（７ａ、７ｂ）と消色光源８（８ａ、８ｂ）から成る消色ユニット９（９ａ、９ｂ）を備えている。これら用紙搬送経路３、熱輻射ヒータ部７及び消色光源８とで消色部１０を構成している。
【００３１】
給紙カセット５から、矢印ａに示すように、不図示の給紙コロにより一枚ごと取り出されて消色部１０の搬送ローラ・コロ体４ａに給紙された用紙は、搬送ローラ・コロ体４ａにより紙搬送経路３に給送される。
【００３２】
用紙搬送経路３に給送された用紙は、詳しくは後述する両側端搬送装置により用紙搬送経路３に沿って上流側から下流側に搬送される。搬送される用紙の消色性トナーによる画像形成面に、熱輻射ヒータ部７から輻射熱が放射される。
【００３３】
その熱輻射ヒータ部７からの輻射熱の放射により加熱された用紙の消色性トナー画像形成面に、消色光源８からの消色光が照射されて、用紙の消色性トナー画像が消色される。消色性トナー画像を消色された用紙は、搬送ローラ・コロ体４ｂに搬送を引き継がれて、矢印ｂに示すように、用紙収容カセット６に排出される。
【００３４】
用紙収容カセット６も、不図示の押し上げバネで下から押し付勢されている底板１２を備えている。用紙収容カセット６に排出された用紙は、不図示の押さえ爪によって、押し上げバネの押し付勢力に抗して上から押さえ込まれて底板１２上に載置されている。
【００３５】
この用紙収容カセット６に収容された消色性トナー画像が消色されている用紙は、必要に応じて、不図示の給紙コロにより一枚ごと取り出され、搬送ローラ対１３により給紙路１４に沿って矢印ｃで示すように機外に送出される。
【００３６】
機外に送出された用紙は、機外に設置されている例えば、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置により、紙面に新たな画像を形成され、印刷物として再生される。
【００３７】
図２は、上記の用紙搬送経路３において用紙の両側端部を挟持して搬送する両側端搬送装置を示す斜視図である。尚、同図には用紙搬送方向上流側の搬送ローラ・コロ体４ａと下流側の搬送ローラ・コロ体４ｂの図示を省略している。
【００３８】
図２に示すように、用紙搬送経路３の両側には、駆動ローラ１５と従動ローラ１６に掛け渡され、内部中央に押さえローラ１７を有する無端状の細ベルト１８が上下二段に配置された両側端搬送装置１９が配置されている。
【００３９】
この両側端搬送装置１９は、用紙２０の両側端部を挟持して、図２の矢印ａ方向に搬送する。これにより用紙２０の両端部が熱により丸まったり、その先端部が下方に垂れ下がって用紙搬送経路３から外れるような不具合を防止することができる。
【００４０】
図３は、上記の消色装置１の用紙搬送経路３の平面図である。搬送ローラ・コロ体４ａ、４ｂ及び両側端搬送装置１９によって矢印ａ方向に搬送される用紙２０の上下には、それぞれ、図３に示す６本のヒータ接触防止ワイヤ２１（２１ａ、２１ｂ）が張設されている（図では上方のワイヤを実線、下方のワイヤを破線で示している）。
【００４１】
これらのヒータ接触防止ワイヤ２１（２１ａ、２１ｂ）は、それぞれワイヤ保持部２２（２２ａ、２２ｂ）に保持されている。これらヒータ接触防止ワイヤ２１とワイヤ保持部２２は、ヒータ接触防止装置２３として消色装置１内に固定して配置されている。
【００４２】
このヒータ接触防止ワイヤ２１（２１ａ、２１ｂ）は、用紙２０が熱輻射ヒータ部７に接触するのを防止するとともに、用紙２０の丸まりを上下から押さえて、用紙２０が両側端搬送装置１９から脱落するのを防止している。
【００４３】
このように、図１に示した消色装置１は、用紙２０の丸まりや垂れ下がりを防止しながら搬送ローラ・コロ体４ａから搬送ローラ・コロ体４ｂまで、斜めに張られたヒータ接触防止ワイヤ２１によって用紙２０を案内する。
【００４４】
ヒータ接触防止ワイヤ２１は、用紙２０の搬送方向に対して斜めに張設されていると共に広い間隔で配置されているので、熱輻射ヒータからの消色用輻射加熱と、これも後述するＬＥＤ光源からの消色用の照射光を遮ることは全く無いといって良い。
【００４５】
尚、消色装置１が片面のみの消色構造であると、給紙カセット５に用紙２０を収容する際、消色する画像面を上面向き又は下面向きのいずれか決められた向きに設定して収容しなければならないので使い勝手が悪くなる。本例では、両面を同時に消色することができるので使い勝手が良い。
【００４６】
また、両面を消色する方法としては、両面印刷機構を備えた一般的なプリンタと同様に片面を消色し、用紙を反転させて、裏面を消色する方法が考えられるが、片面の消色性トナー画像に消色に必要な熱を一度加え後に、反対面の消色性トナー画像の消色を行うと、消色性能が低下することがある。
【００４７】
すなわち、最初の片面を消色する時に裏面側の画像も加熱され、両面印刷機構で用紙２０を反転させて搬送中に裏面側の画像が冷やされ、続けて裏面側を消色する時に消色性能が低下することが経験的に判明している。また、更には、表裏の消色処理を２度にわたって行うことになるので、消色時間が長くなるという不便がある。
【００４８】
本例では、両面を同時に消色できるので、消色性能の低下も起こらず、良い消色性能が維持され、また、表裏の消色処理を２度にわたって行う場合よりも消色時間が１／２以下に短縮される。
【００４９】
尚、片面の消色の場合でも、表裏両面から加熱すると、片面加熱の場合の用紙裏面からの熱漏洩によるエネルギー損失がなく効率よく加熱することが出来る。また、熱輻射ヒータの設定温度を下げることが出来るため消費電力を低減させる効果が期待できる。
【００５０】
図４(a)は、消色部１０の用紙搬送機構によって構成される用紙搬送経路３の上下に配置される本例の消色ユニットの図１に示した基本構成を拡大して示す図であり、同図(b)はその実験時における温度計測方法を具体的に示す図である。
【００５１】
尚、図４(a),(b)には、図３に示した構成と同一の構成部分には図３と同一の番号を付与して示している。また、図４(a),(b)には、用紙両側端搬送装置１９の図示を省略している。ヒータ接触防止機構２３については、ヒータ接触防止ワイヤ２１のみを示している。
【００５２】
図４(a)に示す消色部１０の消色ユニット９（９ａ、９ｂ）が用紙搬送経路３と、この用紙搬送経路３を面対称の面として上下に配置された熱輻射ヒータ部７（７ａ、７ｂ）と消色光源８（８ａ、８ｂ）とで構成されていることは前述した。
【００５３】
図４(a)に示すように、熱輻射ヒータ部７はヒータ２８とヒータ保持金具部材２９とで構成されている。消色光源８は光源ユニットフレーム２５と、この光源ユニットフレーム２５の奥部と前部にそれぞれ保持されたＬＥＤ２６とレンズ２７とで構成されている。
【００５４】
本来、消色光源の光源は、赤外線感熱色素の吸収波長域の光を発光する光源であれば種類は特に問わないが、好ましくは第１吸収帯である８２０ｎｍ付近の光を中心に照射できると、効率よい消色光となる。
【００５５】
本例の光源には、省電力型の光源としてＬＥＤ２６を用いる。ＬＥＤ２６としては、中心波長が８５０ｎｍ、半値幅５０ｎｍ以上の波長分布の光を発光するアルワン電子製（ＯＰ６−８５１０ＨＰ２）ＬＥＤを用いる。
【００５６】
このＬＥＤ２６を用紙の通過方向と直交する方向に１５個並べ、これらのＬＥＤ２６の前に焦点距離３０ｍｍのレンズ２７を並べて消色光源８を構成する。レンズ２７はセルフォックレンズ(日本板ガラス商標)である。
【００５７】
この消色光源８は、上下の熱輻射ヒータ部７の間を通過する用紙２０を、およそ１５０ｍｍの距離から４０ｍｍ程度の幅で照射できるように設置される。そして、熱輻射ヒータ部７による加熱中の紙面に効率的に消色光を照射するために、消色光を用紙搬送経路３に対しおよそ３０度の角度の斜め位置から用紙に照射する。このとき用紙の搬送速度は１５ｍｍ／ｓｅｃである。
【００５８】
図４(b)に示すように、上記の熱輻射ヒータ部７において、ヒータ２８の熱輻射面（用紙加熱面）３１はほぼ平らに形成されている。消色部１０に搬送された用紙２０は、熱輻射ヒータ部７のヒータ２８の熱輻射面３１から熱輻射を受けて加熱される。
【００５９】
そして、この加熱と同時に、消色光源８のＬＥＤ２６により近赤外光が斜め方向から照射される。これにより用紙２０の面の形成されている消色性トナーの画像が効率よく消色される。
【００６０】
ところで、消色性トナーに含まれる近赤外線吸収色素は、近赤外線を吸収して励起し消色剤と反応して無色化するために配合されているが、トナー結着剤樹脂中の色素は近赤外線を吸収しても常温ではほとんど消色反応が見られない。このため、加熱してから、好ましくは加熱と同時に、近赤外線を照射して無色化するのが有効であることは前述した。
【００６１】
消色装置１の構成部材の中でもヒータ２８は最も電力を消費するもののうちに入る部材である。したがって、ヒータ２８の使用電力を極力抑えて用紙２０を効率良く加熱することが重要な要件となる。
【００６２】
尚、図示されてはいないが、金属フレームが消色装置１のベースとなっており、内部に熱が籠り高温にならないよう、およそ開口率４０％〜５０％に相当する開口部ができるようフレームの構造が設計されていて空気流通路が確保されている。
【００６３】
ここで、ヒータ２８に関係する部品、測定器について説明する。ヒータ２８はインフラスタインＢヒータ（ＮＧＫ製セラミックヒータ）、定格＝１００Ｖ、２００Ｗである。また、図４(a)に示す熱輻射ヒータ部７では、ヒータ２８はヒータ保持金具部材２９に３個配設されている。上下の熱輻射ヒータ部７を合わせると計６個配設されている。
【００６４】
測定器については、温度センサにはＫ熱電対３２（図４(b)はそのＫ熱電対３２のヒータ２８への接続を示している）を用いた。記録計にはＧＲ３０００（(株)キーエンス製）を用いた。このデータ取り込み速度は０．０１秒である。電力計はパワーハイテスタ３３３２（日置電機(株)製）、温調器はＭＴＣＤ（(株)ミスミ製）を用い、温度制御方法にはＰＩＤ制御を用いた。
【００６５】
ＰＩＤ制御とは、現在値と設定値の偏差に比例する出力を出す比例動作（Ｐ動作）と、その偏差の積分に比例する出力を出す積分動作（Ｉ動作）と、偏差の微分に比例した出力を出す微分動作（Ｄ動作）の和を出力し、目標値に向かって制御する制御方法である。
【００６６】
以下、本例の消色装置１の消色部１０に通電した場合の電力値を基に結果を説明する。尚、以下の説明の中で「安定状態における電力値」又は「安定時の電力」という言葉が多用されるが、この安定状態又は安定時がどのような状態を示しているのか説明する。
【００６７】
図５は、通電直後からの電力値推移の１例を示すグラフである。尚、電力値はヒータのみの電力を測定しており、制御および駆動の消費電力は含まれていない。また、同図のグラフには、ヒータ２８の温度も示している。
【００６８】
また、電力値はＰＩＤ制御を施しているため、頻繁にｏｎ／ｏｆｆを繰り返している。従って、式「平均電力値＝ΣＷ＊Δｔ／ΣΔｔ」（但し、ΣΔｔ＝５分間、Δｔ＝０．０１秒）により平均電力を求めてグラフ化している。
【００６９】
このグラフより判るように、動作時間６００秒以降では電力値はほとんど変化しなくなってくる。つまり安定状態に入ったと考えられる。この安定状態の部分で、本実験における測定終了直前の平均値を採用している。
【００７０】
図６は、安定状態の電力を、制御温度３５０℃、４００℃、４５０℃における測定から求めて示したグラフである。また、同図のグラフには実線と破線の２つの線が記載されているが、これらは下記のデータを表示している。
【００７１】
すなわち、実線は、用紙を通さず、ヒータのみ通電している状態で測定した電力値である。一方、破線は、用紙を通して、実際に消色作用を動作させて測定した電力値である。尚、用紙の搬送線速度は１５ｍｍ／ｓｅｃである。
【００７２】
現在、消色時のヒータ温度設定は４００℃であるから、それを基に考察すると、用紙を通さずヒータのみの通電における電力は７１９Ｗ、消色動作時における電力は７６４Ｗの電力を必要とすることが分かる。
【００７３】
本例の消色装置１は、一般事務所における使用を目的としており、消色性トナーで印字できるプリンタと一体に組み込めるようになっている。事務所においてはパソコン等いろいろな機器や電気設備が使用されている現状を考えれば、プリンタと消色装置全体の消費電力を１５００Ｗ以下に抑える必要がある。
【００７４】
消色動作には約１ＫＷを必要とするから、プリンタを含めて全体で消費する電力が１．５ＫＷを超えることは容易に予測できる。従って、電力の削減が必要である。
【００７５】
次に、図４に示した基本構成の消色部１０の使用電力を、より削減できる改良型の構成について説明する。ところで、消色装置１のベースとなっている金属フレームが、およそ開口率４０％〜５０％に相当する開口部ができるように設計されていることは前述した。
【００７６】
そこで発明者は、先ず、最初に、金属フレームの開口率を下げれば空気対流による熱損失をかなり抑えることができ、これにより電力を削減できるのではないか考えて、金属フレームの開口率を１０％に下げる設計変更を行った。
【００７７】
図７は、開口率１０％の金属フレームを用いた場合のヒータ２８の安定状態の消費電力を、制御温度３５０℃、４００℃、４５０℃における測定から求めて示したグラフである。また、同図のグラフには、参考のため改良前の開口率４０％〜５０の金属フレームを用いた場合の測定結果も示している。
【００７８】
すなわち、図７に示すグラフにおいて、一点鎖線のグラフは開口率１０％の金属フレームのときのヒータの消費電力を示すグラフであり、破線のグラフは開口率４０％〜５０の金属フレームのときのヒータの消費電力を示すグラフである。
【００７９】
図７をみると、開口率４０％〜５０の金属フレームのときのヒータ消費電力にくらべて、開口率１０％の金属フレームのときのヒータ消費電力が約７５〜１００Ｗ近く低下しているのが分かる。ここで発明者は、４００℃制御時における金属フレームの各部の温度の推移を見ることにした。
【００８０】
図８は、金属フレーム（図１に示した本体筐体２）の３箇所の温度測定定点を示す図である。ｄ点は金属フレーム２の天板中央、ｅ点は金属フレーム２のサイドフレーム上方、ｆ点は金属フレーム２のサイドフレーム中央である。
【００８１】
図９(a)は開口率１０％の金属フレームにおいて４００℃制御時における３箇所の温度測定定点の測定温度の推移を示すグラフであり、同図(b)は参考のため開口率４０％〜５０％の金属フレームにおいて同様の測定温度の推移を示すグラフである。
【００８２】
以上のグラフを総合すると、図７に示したように、温度制御４００℃に対して、開口率４０％〜５０％の金属フレームのときのヒータ消費電力７１９Ｗに比較して、開口率１０％の金属フレームでは、ヒータ消費電力は約８０Ｗ弱低下して６３８．３Ｗであった。
【００８３】
しかし、図９(a),(b)のグラフが示すヒータ消費電力を比較すると判るように、開口率４０％〜５０％の金属フレームのときの３箇所の温度測定定点の測定温度に比較して、開口率１０％の金属フレームでは、熱が内部に充満し、金属フレーム本体の温度が約２０℃〜３０℃上昇しており新たな問題点が発生した。
【実施例２】
【００８４】
そこで、発明者は、消色装置１の用紙搬送経路３において実際に消色が行われている領域に働く熱以外は無駄な熱であると考えた。そして、この無駄な熱の削減を図るため次のことを行った。これを以下、実施例２として説明する。
【００８５】
図１０は、実施例２に係る消色装置の消色部の構成を示す断面図である。尚、消色装置全体の構成は、図１の基本構成において消色部１０の熱輻射ヒータ部７の構成を除いて他の構成は同一である。また、図１０には、図４(a)と同一の構成部分には図４(a)と同一の番号を付与して示している。
【００８６】
図１０に示すように、本例の消色装置の消色部３０は、熱輻射ヒータ部に大きな変更が加えられている。すなわち、本例の消色部３０の熱輻射ヒータ部３１（３１ａ、３１ｂ）は、先ず、図４(a)に示した熱輻射ヒータ部７（７ａ、７ｂ）の熱輻射面３２（３２ａ、３２ｂ）以外の部分を外部から熱的に密閉する第１の断熱部３３を備えている。
【００８７】
この第１の断熱部３３は、例えば、無機繊維系の断熱材から成る。具体的には、例えばイソウール（イソウール工業(株)）を用いる。イソウールは、耐熱温度１２６０℃、熱伝導度０．０８Ｗ／ｍ・Ｋである。使用位置によりバルクのイソウールと厚み６ｍｍのシートタイプのイソウールを使い分ける。
【００８８】
結果として、第１の断熱部３３は、熱輻射ヒータ部７の熱放射面（熱輻射面３２）以外の部分の外面を、イソウールで、あたかも塗り固めるように取り囲んで形成されている。
【００８９】
この第１の断熱部３３は、ヒータ２８の用紙対向面（熱輻射面３２）以外の部分のヒータ２８の表面から、熱が放射されること及び空気が温められて対流することで、熱損失が発生することを防ぐため、ヒータ２８の熱輻射面３２以外の部分が外部に露出しないように断熱材で覆って、熱の放射や空気の対流を最小限に抑えることを目的としている。
【００９０】
ところで、ヒータ保持金具２９は金属、つまり良熱伝導体であり、ヒータ２８を直接保持しているため高温になる。したがって、このヒータ保持金具２９からも空気の対流が起こる。したがって、ヒータ保持金具２９も第１の断熱材３３で表面を覆っている。
【００９１】
更に、熱輻射ヒータ部３１は、ヒータ２８の熱輻射と消色光源８の消色光の照射を受ける消色領域３４（３４ａ、３４ｂ）の周囲のうち、消色光源８の消色光の照射光が通過する周囲を除く周囲を囲う第２の断熱部３５を備えている。尚、図１０では断面図のため、紙面奥行き方向手前側にある第２の断熱部３５は見えない。
【００９２】
この第２の断熱部３５は、例えば、無機繊維系の断熱材を板形状にした板状部材から成っている。具体的には、例えば、ＨＩＰＨＡ（(株)ミスミ）が用いられる。ＨＩＰＨＡとしては、耐熱温度５００℃、熱伝導度１．２１Ｗ／ｍ・Ｋ、板厚＝３ｍｍのものを用いる。
【００９３】
この第２の断熱部３５は、消色領域３４の空気が温められて対流し、熱損失が発生することを防ぐため、消色領域３４を外部から出来るだけ遮蔽して空気の対流を最小限に抑えることを目的としている。
【００９４】
また、ヒータ保持金具２９と不図示の本体フレームとの連結部においても熱伝導による熱損失が起きる。この熱伝導を防止するため、断熱ボードから成る断熱性支持部材３６をヒータ保持金具２９と本体フレームとの間に介装して、ヒータ保持金具２９を本体フレームに固定している。
【００９５】
図１１(a)は、上記構成の消色部３０において、制御温度４００℃における金属フレームの各部の温度の推移を示すグラフであり、同図(b)は制御温度４００℃でヒータのみに通電したときの消色部３０の安定時のヒータ電力値を、参考のため消色部１０の電力値と共に示すグラフである。
【００９６】
消色部３０においては、図１１(a)で分かるように、３箇所の温度測定定点の温度はいずれも、およそ３６℃〜４２℃の比較的低温の範囲に収まっている。サイドフレームの温度も、開口率４０％〜５０％の場合のサイドフレームの温度とほぼ同程度に抑えることが出来ている。
【００９７】
また、消色部３０においては、図１１(b)で分かるように、ヒータ電力値は６１１Ｗである。これは、消色部１０の開口率４０％〜５０％の場合に比べて電力が約１００Ｗ以上も減少している。
【実施例３】
【００９８】
ところで、上述した消色部３０の構成では、消色領域３４の外部からの遮蔽度を考えると、消色光源８の消色光の照射光が通過する周囲の部分が遮蔽できないために、消色領域３４が外部への開口部を有している点で、遮蔽度が不完全であった。
【００９９】
もし、ＬＥＤ２６の近赤外線を透過し且つ熱に強い部材があれば、そのような部材を開口部に配置して、消色領域３４全体の遮蔽度をあげることができると考えられる。そこで、調査したところ石英ガラスという適材が存在することが判明した。
【０１００】
石英ガラスは、本例のＬＥＤ２６の発光波長である８５０ｎｍの波長を含む近赤外線の透過率は９５％である。つまり近赤外線の透過率を５％の損失に抑えることが出来る。また、石英ガラスの耐熱温度は１２００℃である。消色装置では如何なる部分でもこのような高温は発生しない。
【０１０１】
光透過性と耐熱性の両面から、石英ガラスは、消色部の開口部を遮蔽するために十分に使用に耐え得る材料であるといえる。従って、石英ガラスを用いて消色部の開口部を遮蔽することにした。
【０１０２】
図１２は、実施例３に係る消色装置の消色部の構成を示す断面図である。尚、同図に示す消色部４０は、石英ガラス板３７（３７ａ、３７ｂ）及び石英ガラス保持構造３８（３８ａ、３８ｂ）以外の部分は実施例２と同一である。また、図１２は断熱性支持部材３６の縁部を破線で示している。
【０１０３】
図１２に示すように、本例の消色部４０は、消色領域３４の開口部３９（３９ａ、３９ｂ）が、石英ガラス保持構造３８（３８ａ、３８ｂ）によって保持された石英ガラス板３７（３７ａ、３７ｂ）によって外部から遮蔽されている。
【０１０４】
上記の石英ガラス板３７としては、具体的には、板厚が２ｍｍの天然石英ガラス製板（信越ガラス(株)）が用いられる。但し、石英ガラスはこれに限らず、パイレックス(登録商標)（ショット社）、テンパックス（コーニング社）等、上記光透過性と耐熱性の条件を満足する材料ならばすべて代替可能である。
【０１０５】
図１３(a)は、図１２に示す消色部４０の構成において、制御温度４００℃における金属フレームの３箇所の温度測定定点各部の温度の推移を示すグラフである。各部共に４０℃以下であり、消色部１０（開口率４０％〜５０％）や消色部３０よりも多少ではあるが低温度になっており、温度の点で良好な結果となっている。
【０１０６】
また、図１３(b)は、消色部４０のヒータ部のみの駆動時と消色処理を実行中の駆動時において、消色部４０の安定状態の電力を、制御温度３５０℃、４００℃、４５０℃における測定から求め、消色部１０及び消色部３０のヒータ部のみの駆動時の安定状態の電力と共に示すグラフである。
【０１０７】
図１３(b)に示すグラフにおいて、制御温度４００℃におけるヒータのみ駆動時のヒータ消費電力値の実験値は、消色部４０では４８３．４Ｗ、消色部３０では６１１．０Ｗ、消色部１０（開口率４０％〜５０％）では７１９Ｗであった。
【０１０８】
すなわち、基本構成の消色部１０のヒータ消費電力値７１９Ｗに比較して、本例の消色部４０では４８３．４Ｗであり、約２３５Ｗ減少している。また、消色処理を実行中の駆動時も５２８．７Ｗとなっており、かなり低い電力値となっている。
【０１０９】
尚、本実験中において、制御温度４００℃設定における消色実行時において、熱による用紙の黄変が観察された。更に、実験したところ、３５０℃では用紙に黄変が起きず且つ消色性も低下しないことが確認された。つまり消色部４０の構成にすると用紙加熱効率も上昇していることが判明した。
【０１１０】
これにより、消色時のヒータ温度設定を基本構成の４００℃から３５０℃に下げることが出来るので、更なる電力の低減を図ることが出来ることが判明した。尚、実測では、３５０℃でのヒータ消費電力は、ヒータのみ作動時で３７８．７Ｗ、消色時で４２８．１Ｗである。
【０１１１】
以上述べたように、実施例３によれば、ヒータの消費電力を６００Ｗ以下に下げることが出来るので、本例の消色装置をプリンタと一体化した装置としても、その消費電力を事務所等で使用可能な消費電力以下に抑えることができる。更には、ヒータの装置内部への温度高温化の影響を下げることが出来る。
【０１１２】
このように、対流、放射、熱伝導による熱損失を最小に抑えて消費電力を削減して低消費電力化できるので、事務所内に設置することが可能な、消色装置を内蔵したプリンタ等の画像形成装置を提供することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明は、対流、放射、熱伝導による熱損失を最小に抑えて消費電力の削減すなわち低消費電力化に有効な消色装置に利用することができる。
【符号の説明】
【０１１４】
１  消色装置
２  本体筐体
３  用紙搬送経路
４（４ａ、４ｂ）  搬送ローラ・コロ体
５  給紙カセット
６  用紙収容カセット
７（７ａ、７ｂ）  熱輻射ヒータ部
８（８ａ、８ｂ）  消色光源
９（９ａ、９ｂ）  消色ユニット
１０  消色部
１１、１２  底板
１３  搬送ローラ対
１４  給紙路
１５  駆動ローラ
１６  従動ローラ
１７  押さえローラ
１８  細ベルト
１９  用紙両側端搬送装置
２０  用紙
２１（２１ａ、２１ｂ）  ヒータ接触防止ワイヤ
２２（２２ａ、２２ｂ）  ワイヤ保持部
２３  ヒータ接触防止機構
２５  光源ユニットフレーム
２６  ＬＥＤ
２７  レンズ
２８  ヒータ
２９  ヒータ保持金具部材
３０  消色部
３１（３１ａ、３１ｂ）  熱輻射ヒータ部
３２（３２ａ、３２ｂ）  熱輻射面
３３  第１の断熱部
３４（３４ａ、３４ｂ）  消色領域
３５  第２の断熱部
３６  断熱性支持部材
３７（３７ａ、３７ｂ）  石英ガラス板
３８（３８ａ、３８ｂ）  石英ガラス保持構造
３９（３９ａ、３９ｂ）  開口部
【図２】
0005187379.tif 000002
【図３】
0005187379.tif 000003
【図１】
0005187379.tif 000004
【図４】
0005187379.tif 000005
【図５】
0005187379.tif 000006
【図６】
0005187379.tif 000007
【図７】
0005187379.tif 000008
【図８】
0005187379.tif 000009
【図９】
0005187379.tif 000010
【図１０】
0005187379.tif 000011
【図１１】
0005187379.tif 000012
【図１２】
0005187379.tif 000013
【図１３】
0005187379.tif 000014