(57)【要約】【課題】反射型ＬＥＤ（light emitting diode）ランプを消色光源に用い照射ムラの無い均一な消色が得られ且つ消費電力が低い消色装置を提供する。【解決手段】消色光源４１は筐体６７の前方開口部を塞ぐ形で配置されたリニアフレネルレンズ３９を備え、開口部に対向する内壁面に光源基台６９が筐体６７の長手方向に沿って配設され、光源基台６９の上にその長手方向に沿って反射型ＬＥＤランプ３８が多数並設されている。リニアフレネルレンズ３９のプリズム溝４０の直線方向を角度０°として、反射型ＬＥＤランプ３８の駆動電極端子４７と接地電極端子４８から成る端子直線方向７２は、好ましくは４５°〜９０°、更に好ましくは６０°〜９０°になるように配設される。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光感応性トナーを用いて消色性トナー画像を形成された記録媒体の前記消色性トナー画像を消色する消色装置において、
前記記録媒体の搬送方向に対して９０°方向にライン状に延在して配置された光源基台と、
該光源基台上においてライン状に延在する長手方向に消色用光源として並設された複数の反射型ＬＥＤ（light emitting diode）ランプと、
該反射型ＬＥＤランプの光照射方向前方において前記光源基台の長手方向に沿い、平行直線状のレンズ溝を前記光源基台の長手方向に平行にして配置されたリニアフレネルレンズと、
を少なくとも有する光消色部を備え、
前記反射型ＬＥＤランプは、ＬＥＤ素子を発光駆動する駆動電極端子と接地電極端子の両電極端子が直線状に配置された直線方向を、前記リニアフレネルレンズの前記レンズ溝の方向を角度０°としたとき該角度０°の方向に対し、角度４５°〜１３５°の方向に向けて並設されている、
ことを特徴とする消色装置。
【請求項２】
前記反射型ＬＥＤランプは、ＬＥＤ素子を発光駆動する駆動電極端子と接地電極端子の両電極端子が直線状に配置された直線方向を、前記リニアフレネルレンズの前記レンズ溝の方向を角度０°としたとき該角度０°の方向に対し、角度２２５°〜３１５°の方向に向けて並設されている、ことを特徴とする請求項１記載の消色装置。
【請求項３】
前記反射型ＬＥＤランプは、高輝度反射型ＬＥＤランプである、ことを特徴とする請求項１又２記載の消色装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射型ＬＥＤ（light emitting diode）ランプを消色光源に用い照射ムラの無い均一な消色が得られ且つ消費電力が低い消色装置に関する。
【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、感熱系の消色剤を用い、加熱オーブンタイプの消色装置により消色を行う方式もある。また、一部光エネルギーを用いて消色トナーを消去する方法も知られている。しかし、これらの消色装置をオフィスに設置するとなると、プリンタなどの印刷装置の他に消色装置が必要になるから電力も別に必要になり、消色装置の設置スペースも別に必要となって不経済である。
【０００７】
そこで、消色装置をプリンタ等の装置内に組み込み、通常印刷の他に消色性トナーによる印字とその消色を行うことが出来るようにするのが望ましい。そして、そのような例として、消色性トナーを用いて現像、転写、定着を行って記録紙への印字を行う機能と、記録紙に印字された消色性トナーの文字や画像に消色用の光を照射して消色を行う機能とを備えた画像形成装置が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【０００８】
また、消色性トナーと消色装置に関しても多くの例が示されている。その中でも、赤外線によって消色を行うことが出来る増感色素とホウ素系化合物とを含む消色性トナーの印刷画像を加熱した後、赤外線により消色を行うことにより消色速度を格段に向上させた装置が提案されている。（例えば、特許文献２参照。）
【０００９】
また、キセノンフラッシュランプを消色用光源に用い、それで消色を行うことが出来る増感色素とホウ素系化合物それぞれの製法について詳細な化学式を示した消色装置についても提案がなされている。（例えば、特許文献３参照。）
【００１０】
また、装置に組み込むことを前提としているものではないが、直線状の照明装置としては、筐体内にその長手方向に並べたＬＥＤと、このＬＥＤ群に対向する位置に配置されたリニアフレネルレンズとを組み合わせた照明装置が提案されている。（例えば、特許文献４又は５参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平０５−２８９５７６号公報
【特許文献２】特開平０５−２０４２７８号公報
【特許文献３】特開平０６−１７５５３７号公報
【特許文献４】特開２００９−１５８４７３号公報
【特許文献５】特開２００８−２１８１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、特許文献１、２に示される従来技術では、ハロゲンランプを消色用光源として用いているが、ハロゲンランプは、遠赤外線を中心とする長波長領域のエネルギーも出すので熱源としても用いられる。したがって、特許文献２は、消色反応を助成する目的の熱源としても、ハロゲンランプの有効性が示されている。
【００１３】
ところが、ハロゲンランプは、近赤外線だけではなく紫外線領域、可視光領域、近赤外線領域〜遠赤外線領域まで含んだ光である。したがって、増感色素の吸収波長だけではなくのその他の消色反応に寄与しない多くの余分な波長のエネルギーも放射しており不経済なエネルギー源である。
【００１４】
また、特許文献３のキセノンフラッシュランプや上記のハロゲンランプを消色に用いた場合、両ランプとも発熱が大きく、長時間の使用では装置本体に悪影響を引き起こす虞が多分にある。また、用紙ＪＡＭ等が発生した場合に用紙が発熱部に接触したり、また何らかの滞留によって用紙が長時間加熱された場合には発火する問題もある。
【００１５】
ところで、キセノンフラッシュランプやハロゲンランプ以外の発熱量が少ない光源については、特許文献２には一例としてＬＥＤランプなどの記載はあるものの具体的な消色条件における光源の設定についての記載はない。
【００１６】
そこで仮にＬＥＤランプをライン上に配置して消色ヘッドとして使用した場合、キセノンフラッシュランプやハロゲンランプに比べて光量不足となることは明らかで、この光量不足を補うためには、消色処理の処理速度を遅くしなければならないから、処理に時間が掛るという問題が発生する。
【００１７】
また、特許文献４又は５では、通常の照明用として、ＬＥＤランプをライン上に配置してフレネルレンズ又はリニアフレネルレンズと組み合わせている。フレネルレンズは装置が照明用であるため光に拡散性を持たせることを目的として使用されている。また、リニアフレネルレンズとの組み合わせでは、レンズの裏面に光拡散処理が施こされている。
【００１８】
しかし、リニアフレネルレンズの裏面に光拡散処理を施こすと、レンズから外部に照射される光の均一性は得られるが、照射対象物の受光面における照射強度が低下する。したがって、消色用として記録媒体に照射する光源の構成としては好ましくない。
【００１９】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであって、高い発光出力を得られる高輝度反射型ＬＥＤランプを消色ヘッドの構成に用い、照射ムラの無い均一な消色が得られる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】
【００２０】
上記課題を解決するために、本発明の消色装置は、光感応性トナーを用いて消色性トナー画像を形成された記録媒体の上記消色性トナー画像を消色する消色装置において、上記記録媒体の搬送方向に対して９０°方向にライン状に延在して配置された光源基台と、該光源基台上においてライン状に延在する長手方向に消色用光源として並設された複数の反射型ＬＥＤ（light emitting diode）ランプと、該反射型ＬＥＤランプの光照射方向前方において上記光源基台の長手方向に沿い、平行直線状のレンズ溝を上記光源基台の長手方向に平行にして配置されたリニアフレネルレンズと、を少なくとも有する光消色部を備え、上記反射型ＬＥＤランプは、ＬＥＤ素子を発光駆動する駆動電極端子と接地電極端子の両電極端子が直線状に配置された直線方向を、上記リニアフレネルレンズの上記レンズ溝の方向を角度０°としたとき該角度０°の方向に対し、角度４５°〜１３５°の方向に向けて並設されているように構成される。
【００２１】
この消色装置において、上記反射型ＬＥＤランプは、例えば、ＬＥＤ素子を発光駆動する駆動電極端子と接地電極端子の両電極端子が直線状に配置された直線方向を、上記リニアフレネルレンズの上記レンズ溝の方向を角度０°としたとき該角度０°の方向に対し、角度２２５°〜３１５°の方向に向けて並設されているように構成してもよい。また、上記反射型ＬＥＤランプは、例えば、高輝度反射型ＬＥＤランプで構成するのが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、反射型ＬＥＤ（light emitting diode）ランプを消色光源に用い、その光路に配置される電極に起因する照射光ムラをリニアフレネルレンズとの配置位置との組み合わせにより解消して照射ムラの無い均一な消色が得られ、且つ高い発光出力が得られる高輝度型の反射型ＬＥＤランプを用いることにより消費電力を低く抑えた消色装置を提供することが可能となるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例１に係る消色装置を備えたカラー画像形成装置の内部構成を模式的に示す断面図である。
【図２】実施例１に係る消色装置の搬送機構の一部を構成する用紙両側端搬送装置を示す斜視図である。
【図３】実施例１に係る消色装置の搬送機構の平面図である。
【図４】(a)は実施例１に係る消色ユニットの基本構成を示す図、(b)はその熱源と光源の配置を入替えても機能・作用が同一であることを示す図である。
【図５】(a)は実施例１に係る消色装置に使用される反射型ＬＥＤランプの斜視図、(b)はその平面図、(c)はそのＡ−Ａ断面矢視図、(d)は比較のため従来からある砲弾型のＬＥＤランプを示す図である。
【図６】(a)は実施例１に係る消色装置の消色光源の構成を示す斜視図、(b)はその側断面図、(c)はその消色光の照射態様を示す図である。
【図７】(a),(b),(c)は実施例１に係る消色装置の消色光源において光源基台に取り付けられる反射型ＬＥＤランプの配置例をそれぞれ示す図である。
【図８】(a),(b),(c)はそれぞれ高輝度反射型ＬＥＤランプの図７(a)から同図(b)に至る配置において駆動したときの消色光源から記録媒体に対して照射される照射光の光量分布を示す図である。
【図９】(a)〜(d)はそれぞれ高輝度反射型ＬＥＤランプの図７(b)から同図(c)に至る配置において駆動したときの消色光源から記録媒体に対して照射される照射光の光量分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。尚、本発明の説明では「印字」と「印刷」は同意語として区別なく用いられる。
【実施例１】
【００２５】
＜消色性トナーの製法＞
先ず、本実施例の消色装置において用いられる消色性トナーの製法について説明する。最初に、８１７ｎｍに感度を持つ赤外線感光色素「ＩＲＴ」（昭和電工製）を１．５質量部、有機ホウ素化合物消色剤「Ｐ３Ｂ」（昭和電工製）を７．５質量部、トナー用ポリエステル結着樹脂（花王製）を８７質量部、負電荷調整剤「ＬＲ−１４７」（日本カーリット製）を１．５質量部、カルナバＷＡＸ１号粉末（加藤洋行社輸入品）を２．５質量部をヘンシェルミキサー（三井鉱山製）に投入し、混合する。
【００２６】
続いて上記の混合物を、二軸混練機で溶融混練する。これで得られた混練物をロートプレックス（ホソカワミクロン製）で粗砕して粗砕物を得る。得られた粗砕物を衝突式粉砕機にて、平均粒径が９μｍになるように粉砕する。
【００２７】
この粉砕により得られた粉砕物１００質量部に、外添剤としてシリカ「Ｒ９７２」（日本アエロジル製）を１質量部添加し、ヘンシェルミキサーで混合して消色性トナーを得ることができる。
【００２８】
＜消色装置を備えた画像形成装置の構成と動作＞
【００２９】
本例の消色装置としては、通常の電子写真式のプリンタの下部に組み込んで用いるようにする。詳しくは後述するが、消色性トナーで印字されていて消色装置に通紙された用紙は、セラミックヒータ等の熱源の下を通過しつつ暖められ、その状態にてＬＥＤ等の光源により消色光を照射される。
【００３０】
その後、消色された用紙に対する印字が、通常のプリンタと同一の現像、転写、定着工程によって実行される。上部のプリンタに関しては、消色トナーを現像部に設定できればよく特に制約はない。
【００３１】
また、望ましくは消色装置とプリンタは一体である方がよいが、消色装置としてプリンタから独立して単独で設置されてもよい。以下の説明ではプリンタに対し一体に組み込み可能な消色装置として説明する。
【００３２】
図１は実施例１に係る消色装置を備えたカラー画像形成装置の内部構成を模式的に示す断面図である。図１に示す画像形成装置（以下、単にプリンタという）１は、本体装置筐体２の内部中央において、水平方向に延在する無端状の転写ベルト３を備えている。
【００３３】
転写ベルト３は、不図示の張設機構によって張設され、駆動ローラ４と従動ローラ５に掛け渡され、駆動ローラ４により駆動されて、図の矢印ａで示す反時計回り方向に循環移動する。
【００３４】
転写ベルト３の上循環移動面の上方に４個の画像形成ユニット６（６ｒ、６ｙ、６ｃ、６ｍ）を備えている。画像形成ユニット６ｒは、現像器７内に消色性トナーを収容した消色性トナー画像形成用の画像形成ユニットであり、現像器７内に黒トナーを収容した不図示の黒色画像形成用の画像形成ユニット６ｋとユーザの任意によって交換可能である。
【００３５】
画像形成ユニット６ｙは、現像器７内にイエロートナーを収容したイエロー色画像形成用の画像形成ユニットであり、画像形成ユニット６ｃは、現像器７内にシアントナーを収容したシアン色画像形成用の画像形成ユニットであり、画像形成ユニット６ｍは、現像器７内にマゼンタトナーを収容したマゼンタ色画像形成用の画像形成ユニットである。
【００３６】
４個の画像形成ユニット６については、現像器７内に収容されているトナーの種類を除くと、いずれも同一の構造であるので、以下、画像形成ユニット６ｒを取り上げて、その構造を簡単に説明する。
【００３７】
画像形成ユニット６には、転写ベルト３の上循環移動面に接する感光体ドラム８が配設されている。感光体ドラム８には、その周面を取り巻くように近接して、図示を省略したクリーナ、初期化帯電器、光書込ヘッドに続いて、現像器７の下部開口部に保持された現像ローラ９等が配置されている。
【００３８】
上記の現像ローラ９は、現像器７に収容されている黒トナー又は消色性トナー（以下、消色性トナーのみについて説明する）の薄層を表面に担持し、光書込ヘッドによって感光体ドラム８の周面上に形成されている静電潜像に消色性トナーの画像を現像する。
【００３９】
感光体ドラム８の下部には、転写ベルト３を介して不図示の一次転写ローラが圧接して、そこに一次転写部を形成している。一次転写ローラには、不図示のバイアス電源からバイアス電圧を供給される。
【００４０】
一次転写ローラは一次転写部において、バイアス電源から供給されるバイアス電圧を転写ベルト３に印加して、感光体ドラム８の周面上に現像されている消色性トナーの画像を転写ベルト３に転写する。
【００４１】
転写ベルト３の図に示す右端部が掛け渡されている従動ローラ５には、転写ベルト３を介して二次転写ローラ１１が圧接し、ここに二次転写部を形成している。二次転写ローラ１１には、不図示のバイアス電源からバイアス電圧が供給される。
【００４２】
二次転写ローラ１１は二次転写部において、バイアス電源から供給されるバイアス電圧を転写ベルト３に印加し、転写ベルト３に一次転写されている消色性トナーの画像を、図の下方から上方に矢印ｂ又は矢印ｃで示すように搬送され、更に画像形成搬送路１２に沿って搬送されてくる記録媒体（以下、用紙という）に転写する。
【００４３】
上記の矢印ｃで示すように搬送される用紙１４は、上部給紙カセット１５に積載されて収容され、不図示の給紙ローラ等により最上部の一枚ごとに取り出され、矢印ｃに示すように給紙搬送路に送出され、更に画像形成搬送路１２を搬送されて、上記の二次転写部を通過しながら消色性トナーの画像を転写される。
【００４４】
消色性トナーの画像を転写されながら二次転写部を通過した用紙１４は、定着搬送路１６に沿って定着部１７へと搬送される。定着部１７の加熱ローラ１８と押圧ローラ１９は、用紙１４を挟持し、熱と圧力を加えながら搬送する。
【００４５】
これにより、用紙１４は、二次転写されている消色性トナーの画像を紙面に定着され、加熱ローラ１８と押圧ローラ１９により更に搬送されて、本体装置筐体２の上面に形成されている排紙トレー２１に排紙される。
【００４６】
一方、上記の矢印ｂで示すように搬送される用紙２２は、既に紙面に消色性トナー像を形成されている用紙であり、下部給紙カセット２３から一枚ごとに取り出されて矢印ｄに示すように給紙搬送路に送出される。
【００４７】
そして、この場合は、用紙２２は、消色装置２４に搬入される。消色装置２４には、詳しくは後述する搬送機構と消色ユニットが配設されている。図１に示す消色装置２４には、搬送機構の用紙搬送経路２５と、用紙２２を消色装置２４に搬入し搬出する２組の用紙搬送ローラ対２６（２６ａ、２６ｂ）のみを示している。
【００４８】
＜消色装置の用紙搬送機構＞
用紙２２に消色性トナー画像が両面印字されている場合、用紙２２を通常行われているようにベルト搬送機構によって消色装置２４内を搬送すると、消色用の熱で溶融した裏側のトナーがベルトに付着する。従って、非接触の搬送を行うことが必要とされる。
【００４９】
また、用紙への加熱が高温であるため、用紙に丸まりが発生し、ヒータへの接触も懸念される。また、用紙の丸まりにより用紙が下流の搬送ローラ対２６ｂに侵入せずに外れてしまう懸念もある。従って、これらのことを考慮した搬送機構が必要とされる。
【００５０】
図２は、本例の消色装置２４の搬送機構の一部を構成する用紙両側端搬送装置を示す斜視図である。尚、同図には搬送方向上流側の搬送ローラ対２６ａと下流側の搬送ローラ対２６ｂの図示を省略している。
【００５１】
図２に示すように、用紙搬送経路２５の両側には、駆動ローラ２７と従動ローラ２８に掛け渡され、内部中央に押さえローラ２９を有する細ベルト３１が上下二段に配置された用紙両側端搬送装置３２が配置されている。この用紙両側端搬送装置３２は、同図に示すように用紙２２に対し、用紙２２の両側端部を挟持して図の矢印ｄ方向に搬送する。
【００５２】
図３は、上記の消色装置２４の搬送機構の平面図である。図３に示すように、搬送ローラ対２６ａ、２６ｂ及び用紙両側端搬送装置３２によって搬送される図２に示した用紙２２の上下には、それぞれ６本のヒータ接触防止ワイヤ３３（３３ａ、３３ｂ）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）。
【００５３】
これらのヒータ接触防止ワイヤ３３ａ及び３３ｂは、それぞれワイヤ保持部３４（３４ａ、３４ｂ）に保持されて、ヒータ接触防止機構３５を構成し消色装置２４内に固定して配置されている。
【００５４】
これらのヒータ接触防止ワイヤ３３（３３ａ、３３ｂ）は、用紙２２が後述する熱輻射ヒータに接触するのを防止するとともに、用紙２２の丸まりを上下から押さえて、用紙２２が用紙両側端搬送装置３２から脱落するのを防止している。
【００５５】
これらのヒータ接触防止ワイヤ３３は、用紙２２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、後述する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光源からの消色用照射光を遮ることは全く無いといって良い。
【００５６】
このように、本例の消色装置２４の用紙搬送機構は、２組の用紙搬送ローラ対２６（２６ａ、２６ｂ）と、用紙両側端搬送装置３２と、ヒータ接触防止機構３５とによって構成されている。
【００５７】
＜消色装置の消色ユニット＞
図４(a)は、実施例１に係る消色装置２４の消色ユニットの基本構成を示す図、(b)はその熱源と光源の配置を入替えても機能・作用が同一であることを示す図である。なお、図４(a),(b)に示す消色光源４１は簡略に示しているが詳しい構成は後述する。
【００５８】
また、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、ヒータ接触防止機構３５のワイヤ保持部３４と、用紙両側端搬送装置３２の図示を省略している。
【００５９】
図４(a),(b)に示すように、消色ユニット３６（３６ａ、３６ｂ）は、熱源である熱輻射ヒータ３７（３７ａ、３７ｂ）と、光源３８（３８ａ、３８ｂ）及びリニアフレネルレンズ３９（３９ａ、３９ｂ）から成る消色光源４１とで構成される。
【００６０】
熱輻射ヒータ３７はセラミックタイプのヒータである。詳しくは、ＮＧＫキルンテック製のセラミックヒータである。商品名インフラスタインＢ（１００Ｖ／２００Ｗ）を３連装にして用いた。合計使用電力は６００Ｗである。
【００６１】
なお、この熱輻射ヒータ３７は３連装の中の１個のヒータの長さと幅の寸法は１２５ｍｍ×６５ｍｍとなっている。３連装により全長は１２５×３＝３７５（ｍｍ）となってＡ４判の用紙幅２９７ｍｍを大きく超えるが、用紙幅に合わせて小型化することもできる。
【００６２】
また、本例ではセラミックヒータを用いたが、これに限るものではない。例えばカーボンヒータ等を用いることもできる。いずれにしても、波長が２μｍ以上の輻射熱を照射するものであることが望ましい。
【００６３】
この熱輻射ヒータ３７の熱輻射により用紙２２の消色性トナー画像の形成面を加熱しながら、その加熱中の紙面に消色光源４１からの消色光４２を照射できるように、熱輻射ヒータ３７を用紙搬送経路２５に対しおよそ３０度の角度で斜めに設置する。
【００６４】
このとき用紙搬送経路２５に近い方の端部の高さ２０ｍｍ、遠い方の端部の高さ５０ｍｍになる用に熱輻射ヒータ３７を設置する。この配置で相対的におよそ１４０ｍｍの距離で上下の熱輻射ヒータ３７の間を通過する用紙２２を５０ｍｍ程度の範囲で照射するように熱輻射ヒータ３７を設置する。
【００６５】
この状態で電源を投入し、熱輻射ヒータ３７の表面が４５０℃程度に発熱したときが消色に適する発熱温度である。用紙２２の搬送速度は１５ｍｍ／ｓｅｃである。熱輻射ヒータ３７の熱輻射により加熱される用紙２２表面の温度はおよそ２００°である。
【００６６】
また、消色光源４１の光源３８は、赤外線感熱色素の吸収波長域の光を発光する光源で、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。本例の光源３８には、省電力型の光源としてＬＥＤの中でも反射型ＬＥＤランプ、特に高い発光出力が得られる高輝度型の反射型ＬＥＤランプを用いる。
【００６７】
図５(a)は、実施例１に係る消色装置２４に使用される図４に示した光源３８（以下、反射型ＬＥＤランプ３８という）の斜視図、(b)はその平面図、(c)はそのＡ−Ａ断面矢視図、(d)は比較のため従来からある砲弾型のＬＥＤランプを示す図である。
【００６８】
図５(a),(b),(c)に示す反射型ＬＥＤランプ３８は、高輝度反射型ＬＥＤランプであり、箱体４６の開口部の対向する２側縁から細く中央に伸びだす駆動電極端子４７と接地電極端子４８と、接地電極端子４８の先端部に固定されたＬＥＤ素子４９、このＬＥＤ素子４９と駆動電極端子４７とを接続するＡｕ細線５１と、箱体４６の底面に配置された反射鏡５２から成る。
【００６９】
反射型ＬＥＤランプ３８は、接地電極端子４８のＬＥＤ素子４９が固定された端部とは反対側端部と一体なランプ保持部５３を備えている。ランプ保持部５３には、反射型ＬＥＤランプ３８を後述するヒートシンクを兼ねる光源基台６９にネジ止め固定するためのネジ孔５４が形成されている。
【００７０】
この反射型ＬＥＤランプ３８は、駆動電極端子４７と接地電極端子４８の両電極により発光駆動されると、ＬＥＤ素子４９から箱体４６の底面方向に広がって照射される光を、反射鏡５２により箱体４６の開口部方向へ平行光５５として照射する。
【００７１】
図５(d)に示す砲弾型のＬＥＤランプ５６は、二本のリード線５７（５７ａ、５７ｂ）の一方のリード線５７ａに繋がる接地電極５８、接地電極５８に電導性接着剤５９を介して一方の電極を固定されたＬＥＤ素子６１、ＬＥＤ素子６１の他方の電極に一方の端部を接続されたＡｕ（金）線６２、及びＡｕ線６２の他方の端部を接続され他方のリード線５７ｂに繋がる駆動極極６３が、エポキシ樹脂６４に埋め込まれて構成されている。
【００７２】
一般に砲弾型のＬＥＤランプ５６は、広い照射角度をもつＬＥＤランプであり、ＬＥＤ素子６１の発光による照射光は、エポキシ樹脂６４の放射面６５から、広がり幅６６（６６ａ、６６ｂ）の鈍角を成す照射角度の範囲で照射される。このような砲弾型のＬＥＤランプ５６の光の利用効率は３０〜５６％とされている。
【００７３】
これに対して、反射型ＬＥＤランプ３８は、ＬＥＤ素子４９から放射された殆ど全ての光を箱体４６の底面にある反射鏡５２で反射させ、ほぼ平行な軸状に制御された光として外部へ照射する。これにより、９０％以上の光利用効率を得ることができる。ここに本例の消色用光源として反射型ＬＥＤランプ３８を採用した理由がある。
【００７４】
図６(a)は、上記消色装置２４の消色光源４１の構成を示す斜視図、(b)はその側断面図、(c)はその消色光の照射態様を示す図である。図６(a),(b)に示すように消色光源４１は、図では断面が逆コの字形となる筐体６７の前方開口部の上下に保持部６８が形成されている。
【００７５】
この保持部６８に保持されて、図４(a),(b)に示したリニアフレネルレンズ３９が筐体６７の開口部全面を塞ぐにように配置されている。リニアフレネルレンズ３９のプリズム溝４０は、消色光源４１の筐体６７の長手方向に平行に形成されている。
【００７６】
なお、リニアフレネルレンズ３９は、本例ではアクリル樹脂タイプのものを使用しているが、これに限ることなく、ポリカーボネート等のほか、フレネルレンズに使用可能な素材であれば、どのようなものを用いてもよい。
【００７７】
図６(a),(b)において、筐体６７の開口部を塞ぐリニアフレネルレンズ３９に対向する内壁面には、光源基台６９が筐体６７の長手方向に沿って配設され、その光源基台６９の上面に、光源基台６９の長手方向、つまり筐体６７の長手方向に沿って、図４(a),(b)に示した光源３８つまり図５(a),(b),(c)に示した反射型ＬＥＤランプ３８が多数並設されている。
【００７８】
本例の高輝度型の反射型ＬＥＤランプ３８としては、アルワン電子製、製品名ＯＰ６−８５１１ＨＰ２、印加電力９００ｍＡを用いている。図６(a)に示す消色光源４１は、図６(c)に示す用紙２２の搬送方向に直角な方向に反射型ＬＥＤランプ３８を１０個並べ、その前方に焦点距離２５ｍｍのリニアフレネルレンズ３９を設置した構成となっている。
【００７９】
筐体６７は、消色光源４１を熱輻射ヒータ３７のそばで使用するため、高温になる消色光源４１外部の温度の影響で消色光源４１内部が高温化するのを避けるための断熱壁として配置されている。
【００８０】
また、光源基台６９がヒートシンクを兼ねるのは、外部からの反射型ＬＥＤランプ３８への熱影響をより確実に避けるようにするためと、本例の光源ＬＥＤが高輝度高発光出力型のＬＥＤであるため、自己発生熱を拡散するために用いられている。勿論、使用するＬＥＤが熱に比較的余裕があるＬＥＤの場合であればヒートシンクを用いる必要はない。
【００８１】
本例に用いられる反射型ＬＥＤランプ３８は、図５(d)に示した砲弾型のＬＥＤランプ５６と比較して、図５(c)に示したように、ほとんどの光を箱体底面の反射鏡５２に当ててその反射光を取り出すものであるため、光の取り出し効率が良いだけでなく良質な平行光が得られる。図６(a)に示す矢印ｅは平行光の射出方向を示している。
【００８２】
とはいっても、図６(c)に示すように、反射型ＬＥＤランプ３８から照射される平行光５５は、全て平行というわけでもなく、やや広がりのある光も含まれている。しかし全ての照射光は、リニアフレネルレンズ３９を通過したのちは、収斂した消色光４２となって、消色装置２４の用紙搬送経路２５を搬送される用紙２２の消色性トナー像が形成されている紙面に照射される。
【００８３】
しかしながら、消色用として照射光を特定方向の照射領域に集光し、且つ均一で高い発光出力を得ることを目的としてＬＥＤを高輝度型とした場合、単に複数のＬＥＤを基板に並べて、その照射方向にフレネルレンズを配置しただけの構成では、特定方向の照射領域への集光と均一で高い発光出力という目的は達せられない。
【００８４】
本例のようにＬＥＤランプとリニアフレネルレンズを組み合わせた場合、ＬＥＤランプからの光は、リニアフレネルレンズの長手方向（図６(c)の紙面奥行き方向）にはＬＥＤ自体の光源の広がり（図６(c)のやや広がりのある平行光５５参照）を保って用紙２２の受光面に届く。
【００８５】
従ってＬＥＤをリニアフレネルレンズの長手方向に複数並べた場合、その長手方向には光が重ね合わせられて均一性の高い光となる。
【００８６】
また、リニアフレネルレンズの短手方向においては、リニアフレネルレンズのプリズム溝のレンズ効果を利用して、ＬＥＤから出たやや広がりを含む平行光５５を集光方向に集束して用紙の受光面に照射することができる。
【００８７】
ところが、反射型ＬＥＤは発光率対電力比で高効率なＬＥＤ素子ではあるが、図５(c)に示したように、駆動電極端子４７と接地電極端子４８の２つの電極端子越しに光が照射される。つまり、照射される光路を直線状に部分的に遮断する部材が存在する。
【００８８】
このため、単に複数のＬＥＤを基板に並べて、その照射方向にフレネルレンズを配置しただけの構成では、特定方向の照射領域への集光に、均一性と高輝度性に分布ムラが発生するという現実上の不具合に突き当たる。
【００８９】
そこで、発明者は、この均一性と高輝度性の分布ムラには、リニアフレネルレンズ３９の平面に直線状で平行に形成されているプリズム溝４０の方向と、反射型ＬＥＤランプ３８の光路を直線状に部分的に遮断する２つの電極端子が形成する直線の方向との間に相関関係が存在すると考えた。以下、これについて調べた結果を説明する。
【００９０】
図７(a),(b),(c)は、本例の消色装置２４の消色光源４１において、光源基台６９に取り付けられる反射型ＬＥＤランプ３８の配置例をそれぞれ示す図である。なお、同図(a),(b),(c)には、図５(a),(b),(c)に示したネジ孔５４に挿通して反射型ＬＥＤランプ３８を光源基台６９に固定するネジ７１を示している。
【００９１】
また、図７(a),(b),(c)には、駆動電極端子４７と接地電極端子４８の２つの電極端子が直線を形成する端子直線方向７２を一点鎖線で示し、リニアフレネルレンズ３９のプリズムレンズ溝４０の直線方向７３を両方向矢印で示している。
【００９２】
図７(a),(b),(c)に示すように、光源基台６９における反射型ＬＥＤランプ３８の配置の向き（端子直線方向７２）としては、図７(a)のレンズ溝方向（両方向矢印ｆ）に対して平行する向きから、同図(b)の反時計回り方向に４５°回転した向きを経て、同図(c)に示すレンズ溝方向に対して９０°となる向きまで変化し得る。
【００９３】
もちろん、図７(c)から更に反時計回り方向に回転させて、同図(b) を経て同図(a)まで戻る逆向き配置もあるが、光学的には同一であるので、ここでは図７(a)から同図(c)まで反時計回り方向に反射型ＬＥＤランプ３８の配置の向きを変化させた場合について消色光源４１の照射光４２の均一性と高輝度性の分布について調べることにする。
【００９４】
なお、この試験では、試験であるので図６(c)に示したような実地の角度３０°の照射角ではなく、図６(a)に矢印ｅで示す平行光の射出方向に直角な面、つまりリニアフレネルレンズ３９のレンズ直下の面への照射光の強度分布をマッピングした。
【００９５】
このマッピングでは、リニアフレネルレンズ３９からの照射光を、１、２ｍｍ□のフォトダイオードで補足し、この補足データを２ｍｍピッチでＸＹ方向の座標に展開するようにマッピングした。
【００９６】
図８(a),(b),(c)は、それぞれ高輝度型の反射型ＬＥＤランプ３８を、図７(a)から同図(b)に至る配置においてそれぞれ駆動したときの、消色光源４１から照射方向に直角な面に対して照射される照射光の光量分布を示す図である。
【００９７】
図９(a)〜(d)は、それぞれ高輝度型の反射型ＬＥＤランプ３８を、図７(b)から同図(c)に至る配置においてそれぞれ駆動したときの、消色光源４１から照射方向に直角な面に対して照射される照射光の光量分布を示す図である。
【００９８】
図８(a),(b),(c)及び図９(a)〜(d)ともに、左方上に反射型ＬＥＤランプ３８の端子直線方向７２の方向（以下、単にランプ配置方向７２という）を示し、左方下にリニアフレネルレンズ３９のプリズムレンズ溝４０の直線方向７３（以下、単にレンズ溝方向７３という）を示している。
【００９９】
そして、図８(a),(b),(c)及び図９(a)〜(d)ともに、中央に、消色光源４１から照射された照射光の平面光量分布を示し、その右方に、三次元分布に変換されて立体化した光量分布を示している。
【０１００】
図８(a),(b),(c)は、それぞれ、ランプ配置方向７２がレンズ溝方向７３に対して角度０°、１５°、及び３０°の方向で配置された場合の光量分布を示している。また、図９(a)〜(d)は、それぞれ、ランプ配置方向７２がレンズ溝方向７３に対して角度４５°、６０°、７５°、及び９０°の方向で配置された場合の光量分布を示している。
【０１０１】
図８(a)は、フレネルレンズ３９に対して、そのレンズ溝方向７３に平行する方向に直線状に並ぶ反射型ＬＥＤランプ３８と共に、その端子直線方向７２もレンズ溝方向７３に平行する方向に向いている。
【０１０２】
そのため、消色光源４１の照射光４２がリニアフレネルレンズ３９の短手方向に集光しても、電極端子の写像はそのまま残り、長手方向に隣接する反射型ＬＥＤランプ３８同士が長手方向に広がる光を重ねても、電極端子の写像は光量強度分布の谷として変わることがない。これにより照射受光部の均一性という点で大きく劣る結果となる。
【０１０３】
図８(b)の角度１５°、図８(c)の角度３０°の場合も、電極端子の写像の谷はやや軽減されているものの、未だ残っており、そのため強度分布の山が２つに分かれている点では変わりなく、やはり照射受光部の均一性という点で劣る結果となっていることでは上記と同様である。
【０１０４】
これに対して、図９(a)の角度４５°、同図(b) の角度６０°、同図(c)の角度７５°及び同図(d)の角度９０°の場合では、いずれも電極端子の写像の谷は無くなっており、光量強度分布の山が一箇所に集中する結果となることが示されている。
【０１０５】
ただし、図９(a)の角度４５°の場合は、分布の広がりが大きくなっており、このため受光面への照射光の十分な強度が得られない虞がある。したがって、上記の結果を総合すると、レンズ溝方向７３に対する端子直線方向７２の取り得る有効な角度は、好ましくは４５°〜９０°、更に好ましくは６０°〜９０°ということになる。
【０１０６】
すなわち、レンズ溝方向７３に対する端子直線方向７２の角度が６０°〜９０°の範囲に収まるように、反射型ＬＥＤランプ３８を光源基台６９の長手方向に配置すれば、用紙２２の消色光照射面に間違いなく良好（有効）な消色光を照射することができる。
【０１０７】
このように、本発明の実施例によれば、ＬＥＤランプを用いることにより消費電力を低く抑え、ＬＥＤランプとして高輝度反射型ＬＥＤランプを採用した高い発光出力が得られる効率のよい光源を用い、拡散処理等の加工を何ら施していない安価なフレネルレンズを組み合わせる最小限の構成と設置条件にて、ムラの無い均一な照度分布の消色光による均一な消色を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明は、反射型ＬＥＤ（light emitting diode）ランプを消色光源に用い照射ムラの無い均一な消色が得られ且つ消費電力が低い消色装置に利用することができる。
【符号の説明】
【０１０９】
１  消色機能付画像形成装置（プリンタ）
２  本体装置筐体
３  転写ベルト
４  駆動ローラ
５  従動ローラ
６（６ｒ（６ｋ）、６ｙ、６ｃ、６ｍ）  画像形成ユニット
７  現像器
８  感光体ドラム
９  現像ローラ
１１  二次転写ローラ
１２  画像形成搬送路
１４  用紙
１５  上部給紙カセット
１６  定着搬送路
１７  定着部
１８  加熱ローラ
１９  押圧ローラ
２１  排紙トレー
２２  用紙
２３  下部給紙カセット
２４  消色装置
２５  用紙搬送経路
２６（２６ａ、２６ｂ）  用紙搬送ローラ対
２７  駆動ローラ
２８  従動ローラ
２９  押さえローラ
３１  細ベルト
３２  用紙両側端搬送装置
３３（３３ａ、３３ｂ）  ヒータ接触防止ワイヤ
３４（３４ａ、３４ｂ）  ワイヤ保持部
３５  ヒータ接触防止機構
３６（３６ａ、３６ｂ）  消色ユニット
３７（３７ａ、３７ｂ）  熱輻射ヒータ
３８（３８ａ、３８ｂ）  光源（反射型ＬＥＤランプ（高輝度型））
３９（３９ａ、３９ｂ）  リニアフレネルレンズ
４０  プリズム溝
４１  消色光源
４２  消色光
４６  箱体
４７  駆動電極端子
４８  接地電極端子
４９  ＬＥＤ素子
５１  Ａｕ細線
５２  反射鏡
５３  ランプ保持部
５４  ネジ孔
５５  平行光
５６  砲弾型ＬＥＤランプ
５７（５７ａ、５７ｂ）  リード線
５８  接地電極
５９  電導性接着剤
６１  ＬＥＤ素子
６２  Ａｕ（金）線
６３  駆動極極
６４  エポキシ樹脂
６５  放射面
６６（６６ａ、６６ｂ）  広がり幅
６７  筐体
６８  保持部
６９  光源基台
７１  ネジ
７２  端子直線方向
７３  プリズムレンズ溝直線方向
【図２】
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【図３】
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【図１】
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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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