JP5647835B2 - 画像消去装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本実施形態は、記録媒体としての紙にプリントされた画像を消去（無色化）する画像消去装置および画像消去装置を具備した画像形成装置に関する。

近年、地球環境の保護およびＣＯ２による温室効果を抑制するため、紙資源を効率よく利用することが大きな課題となっている。紙資源の効率利用のために、「リユース」の技術がある。「リユース」の技術として、消去可能なインクで紙（画像記録媒体）に画像を印刷した後、当該紙を加熱することにより画像を消去（無色化）する技術がある。画像を消去した後の紙には、再度画像をプリントすると、消去した画像部分に濃度変化（メモリー現象）が生じることがある。

特開２０１０−７７３７６号公報

本発明の実施形態は、画像を効率よく消去できる画像消去装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

実施形態によれば、画像消去装置は、少なくともロイコ色素と顕色剤と水と水溶性有機溶剤と界面活性剤を含有するインクで紙に印刷された画像を無色化する。画像消去装置は、加熱部とフィードバック機構と加熱部と制御部とを有する。加熱部は、紙を加熱する。フィードバック機構は、加熱部により加熱した紙を再び加熱部へ供給する。測定部は、加熱部で加熱された紙における画像濃度を測定する。制御部は、前記測定部により測定した画像濃度が閾値以上の場合は、フィードバック機構により加熱部に再供給し、前記測定部により測定した画像濃度が閾値未満となった場合は、規定回数だけフィードバック機構により加熱部に再供給して画像消去を終了する。

実施形態に係る画像消去装置の構成例を概念的に示す図である。 インライン型の画像消去装置における内部構造の第１の構成例を示す図である。 インライン型の画像消去装置における内部構造の第２の構成例を示す図である。 インライン型の画像消去装置における内部構造の第３の構成例を示す図である。 画像消去装置を具備する画像形成装置の構成例を示す図である。 メモリー現象を説明するための図である。 ポジメモリーを呈するインクの残像濃度に対するメモリー濃度の特性を例示する図である。 ネガメモリーを呈するインクの残像濃度に対するメモリー濃度の特性を例示する図である。 残像濃度に対するメモリー濃度の特性の一例を示す図である。 濃度の異なる画像に対する消去結果としての残像濃度とメモリー濃度とを示す図である。 複数回加熱の有効性についての実験結果を示す図である。 紙に対する調湿効果の有効性を実験した結果を示す図である。 画像消去処理の流れを説明するためのフローチャートである。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、実施の形態に係る画像消去装置の構成例を概念的に示す図である。
図１に示すように、画像消去装置１０は、供給部１１、主搬送路１２、消去ユニット１３、センサ１４、切替機構１５、フィードバック搬送路１６、排出部１７およびコントローラ１８を有する。

主搬送路１２は、画像消去の対象となる紙Ｐを搬送する。主搬送路１２は、紙Ｐを供給部１１から排出部１７まで紙を搬送する。たとえば、主搬送路１２は、たとえば、供給部１１としての用紙トレイから１枚の紙を取り込む。主搬送路１２は、供給部１１からの紙Ｐを消去ユニット１３へ搬送する。主搬送路１２は、消去ユニット１３を通過した紙Ｐをセンサ１４へ搬送する。主搬送路１２は、センサ１４を通過した紙Ｐを切替機構１５を介して排出部１７としての紙の収納部へ紙を搬送する。

消去ユニット１３は、紙Ｐを加熱する加熱機構１３ａを有する。加熱機構１３ａは、主搬送路１２を搬送される紙Ｐを加熱する。加熱機構１３ａは、紙を加熱できるものであれば良い。たとえば、加熱機構１３ａは、ヒートローラ、サーマルバーあるいはサーマルプリンタヘッドが適用できる。消去ユニット１３は、加熱機構１３ａの前段に調湿機構１３ｂを設けても良い。調湿機構１３ｂは、紙Ｐに水分を与えるものであれば良い。たとえば、調湿機構１３ｂは、調湿ローラが適用できる。

センサ１４は、紙Ｐにおける画像濃度を検出する。センサ１４は、紙Ｐにおける画像濃度を示すデータをコントローラ１８へ出力する。センサ１４は、たとえば、光学センサであり、光源と光電変換部とにより構成される。センサ１４としての光学センサは、紙面からの反射光により紙面における画像濃度を検出する。

切替機構１５は、紙Ｐの搬送方向を選択する。切替機構１５は、センサ１４を通過した紙Ｐをフィードバック搬送路１６へ搬送するか排出部１７へ搬送するかを切り替える分岐ゲートである。切替機構１５は、再び消去ユニット１３へ搬送すべき紙をフィードバック搬送路１６へ導き、排出すべき紙を排出部へ導く。切替機構１５は、コントローラ１８により制御される。フィードバック搬送路１６は、センサ１４を通過した後の紙を再び消去ユニット１３へ搬送する。

コントローラ１８は、画像消去装置１０全体の制御を司る。コントローラ１８は、プロセッサおよび記録素子などにより構成される。コントローラ１８は、記録素子に記憶したプログラムをプロセッサが実行することにより種々の機能を実現する。たとえば、コントローラ１８は、センサ１４が検知したデータに基づいて切替機構１５を制御する機能を有する。コントローラ１８は、センサ１４が検知する画像濃度に基づいて紙を再度消去ユニット１３へ搬送すべきか否かを判断する。紙を再度消去ユニット１３へ搬送すべきと判断した場合、コントローラ１８は、切替機構１５により紙をフィードバック搬送路１６へ導くことにより、当該紙を消去ユニット１３へ搬送する。

次に、画像消去装置の内部構造の構成例について説明する。
図２は、インライン型の画像消去装置２０における内部構造の第１の構成例を示す図である。
図２に示す第１の構成例の画像消去装置２０は、紙留め２１、マイクロスイッチ２２ａ、搬送ローラ２２ｂ〜２２ｆ、加熱ローラ対２３、反射率測定系２４、選別ガイド２５、用紙ガイド２６ａ、搬送ローラ２６ｂ〜２６ｊ、紙ホルダ２７、およびコントローラ２８を有する。

紙留め２１は、供給部１１として機能する。紙溜め２１は、画像を消去すべき紙（使用済みの紙）を積載する。紙溜め２１は、取出ローラ２１ａを有する。取出ローラ２１ａは、紙留め２１の下部に設置される。取出ローラ２１ａは、紙留め２１の一番下の紙（最も先にセットされた紙）から順に１枚ずつ紙を画像消去装置２０の内部へ送り込む。マイクロスイッチ２２ａは、紙溜め２１から搬送される紙の有無を検知する。マイクロスイッチ２２ａは、紙留め２１の入口近傍に設置される。マイクロスイッチ２２ａにより紙が「有」と判定されれば、コントローラ１８は、紙留め２１から取り込んだ紙に対する画像消去処理を開始する。

マイクロスイッチ２２ａで検知された紙は、主搬送路１２の一部を形成する搬送ローラ２２ｂ及び２２ｃにより加熱ローラ対２３へ搬送される。加熱ローラ対２３は、消去ユニット１３を構成する。加熱ローラ対２３は、主搬送路１２の一部としても機能する。加熱ローラ対２３は、加熱ローラ対２３ａと対向ローラ２３ｂとからなるヒートローラである。加熱ローラ対２３は、主搬送路１２を搬送する紙を加熱する。加熱ローラ対２３により加熱された紙は、反射率測定系２４へ搬送される。ヒートローラとしての加熱ローラ対２３は、紙を加熱する別の機構に置き換えても良い。たとえば、画像消去装置２０には、加熱ローラ対（ヒートローラ）２３の代わりに、サーマルバーあるいはサーマルプリンタヘッドなどを設置しても良い。なお、加熱ローラ対２３による加熱温度は、たとえば、１４０℃以上２５０℃以下である。

反射率測定系２４は、センサ１４として機能する。反射率測定系２４は、たとえば、紙の全面における反射率（画像濃度を示す値）を測定し、その測定した反射率を示すデータをコントローラ２８へ出力する。反射率測定系２４は、紙面における残像濃度の最大値を示す検知データを測定するようにしても良い。図２に示す構成例では、反射率測定系２４は、主搬送路１２を搬送する紙の両面における反射率を測定する構成を有する。

選別ガイド２５は、切替機構１５として機能する。選別ガイド２５は、コントローラ２８の制御により駆動される分岐ゲートである。選別ガイド２５は、反射率測定系２４を通過した紙をフィードバック搬送路２６へ導くか排出部２７へ導くかを切り替える。たとえば、選別ガイド２５は、図２に示す実線の状態において紙をフィードバック搬送路としての用紙ガイド２６ａへ導く。選別ガイド２５は、図２に点線で示す状態において紙を排出部としての紙ホルダ２７へ導く。

用紙ガイド２６ａと搬送ローラ２６ｂ〜２６ｊとは、フィードバック搬送路１６を構成する。用紙ガイド２６ａと搬送ローラ２６ｂ〜２６ｊとは、選別ガイド２５からの紙を加熱ローラ対２３へ搬送する。搬送ローラ２２ｄ〜２２ｆは、主搬送路１２の一部を構成する。搬送ローラ２２ｄ〜２２ｆは、選別ガイド２５からの紙を紙ホルダ２７へ搬送する。紙ホルダ２７は、排出部１７として機能し、消去処理が施された紙を収納する。

コントローラ２８は、コントローラ１８として機能する。コントローラ２８は、反射率測定系２４からのデータにより当該紙面における残像濃度の最大値を判定する。コントローラ２８は、反射率測定系２４で測定した残像濃度の最大値と予め設定した閾値（Ｄ）との比較結果と当該紙を加熱ローラ対２３で加熱した回数とにより、当該紙を加熱ローラ対２３へ戻すべきか否かを判断する。たとえば、コントローラ２８は、残像濃度の最大値が閾値を超えた後、加熱ローラ対２３に紙を規定回数分だけ通すように選別ガイド２５を制御する。

図３は、インライン型の画像消去装置３０における内部構造の第２の構成例を示す図である。
図３に示す第２の構成例の画像消去装置３０は、紙留め３１、マイクロスイッチ３２ａ、搬送ローラ３２ｄ〜３２ｆ、加熱ローラ対３３、反射率測定系３４、選別ガイド３５、用紙ガイド３６ａ、搬送ローラ３６ｂ〜３６ｊ、紙ホルダ３７、コントローラ３８、および調湿ローラ対３９を有する。

紙留め３１、マイクロスイッチ３２ａ、搬送ローラ３２ｄ〜３２ｆ、加熱ローラ対３３、反射率測定系３４、選別ガイド３５、用紙ガイド３６ａ、搬送ローラ３６ｂ〜３６ｊ、紙ホルダ３７およびコントローラ３８は、第１の構成例で説明した紙留め２１、マイクロスイッチ２２ａ、搬送ローラ２２ｄ〜２２ｆ、加熱ローラ対２３、反射率測定系２４、選別ガイド２５、用紙ガイド２６ａ、搬送ローラ２６ｂ〜２６ｊ、紙ホルダ２７およびコントローラ２８と同様な構成により実現できる。

調湿ローラ対３９は、紙に水分を与える。調湿ローラ対３９は、調湿ローラ対３９ａと対向ローラ３９ｂとからなる。調湿ローラ対３９と加熱ローラ対３３とは、消去ユニット１３を構成する。調湿ローラ対３９は、主搬送路１２の一部としても機能する。調湿ローラ対３９は、加熱ローラ対３３により加熱する前の紙に水分を与える。第２の構成例の画像消去装置３０では、画像消去の対象となる紙に対して、調湿ローラ対３９で水分を与えてから加熱ローラ対３３で加熱する。なお、調湿ローラ対３９が紙に与える水分量は、たとえば、１０％以上２０％以下である。

また、画像消去装置３０には、紙における水分量を検知する湿度センサ３９ｃを設けても良い。この場合、コントローラ３８は、調湿ローラ対３９により紙に供給する水分量を制御することが可能となる。たとえば、湿度センサ３９ｃは、調湿ローラ対３９と加熱ローラ対３３との間に設置する。湿度センサ３９ｃが検知した紙における水分量を示す検知データは、コントローラ３８に出力される。コントローラ３８は、湿度センサ３９ｃによる検知データに基づいて調湿ローラ対３９が紙に与える水分量をフィードバックコントロールしても良い。

図４は、インライン型の画像消去装置４０における内部構造の第３の構成例を示す図である。
図４に示す第３の構成例の画像消去装置４０は、紙留め４１、マイクロスイッチ４２ａ、搬送ローラ４２ｄ〜４２ｆ、加熱ローラ対４３Ａ及び４３Ｂ、反射率測定系４４、選別ガイド４５、用紙ガイド４６ａ、搬送ローラ４６ｂ〜４６ｊ、紙ホルダ４７、およびコントローラ４８を有する。

紙留め４１、マイクロスイッチ４２ａ、搬送ローラ４２ｄ〜４２ｆ、反射率測定系４４、選別ガイド４５、用紙ガイド４６ａ、搬送ローラ４６ｂ〜４６ｊ、紙ホルダ４７およびコントローラ４８は、第１の構成例で説明した紙留め２１、マイクロスイッチ２２ａ、搬送ローラ２２ｄ〜２２ｆ、反射率測定系２４、選別ガイド２５、用紙ガイド２６ａ、搬送ローラ２６ｂ〜２６ｊ、紙ホルダ２７およびコントローラ２８と同様な構成により実現できる。

第３の構成例の画像消去装置４０は、複数の加熱ローラ対４３Ａ及び４３Ｂを有する。加熱ローラ対４３Ａ及び４３Ｂは、消去ユニットを構成する。加熱ローラ対４３Ａ及び４３Ｂは、それぞれが主搬送路を搬送される紙を順に加熱する。各加熱ローラ対４３Ａ及び４３Ｂは、上述した加熱ローラ対２３と同様な構成であっても良い。また、各加熱ローラ対４３Ａ及び４３Ｂは、サーマルバーあるいはサーマルプリンタヘッドなどに置き換えても良い。

また、第３の構成例の画像消去装置４０において、用紙ガイド４６ａ及び搬送ローラ４６ｂ〜４６ｊからなるフィードバック搬送路は、反射率測定系４４を通過した後の紙を加熱ローラ対４３Ｂの前段に搬送する。図４に示す第３の構成例の画像消去装置４０は、反射率測定系４４を通過した後にフィードバック搬送路により搬送される紙を１回分だけ再加熱する。これにより、コントローラ４８は、紙を加熱する回数を１回単位で制御できる。ただし、フィードバック搬送路は、反射率測定系４４を通過した後の紙を加熱ローラ対４３Ａの前段に搬送するようにしても良い。このような構成では、反射率測定系４４を通過した後にフィードバック搬送路により搬送される紙を２回分再加熱するため、コントローラ４８は、紙を加熱する回数を２回単位で制御する。

なお、第２の構成例の画像消去装置と第３の構成例の画像消去装置とを組み合わせた画像消去装置を構成しても良い。すなわち、画像消去装置の消去ユニットは、調湿ローラと複数の加熱ローラとを有するもので実現しても良い。

次に、上述した画像消去装置を具備する画像形成装置の構成について説明する。
図５は、画像消去装置２０を具備する画像形成装置５０の構成例を示す図である。
図５に示す画像形成装置５０は、紙留め２１、マイクロスイッチ２２ａ、搬送ローラ２２ｂ〜２２ｆ、加熱ローラ対２３、反射率測定系２４、選別ガイド２５、用紙ガイド２６ａ、搬送ローラ２６ｂ〜２６ｊ、紙ホルダ２７、コントローラ２８、取出ローラ５１、プリンタ搬送系５２、プリンタ部５３および排紙トレイ５４を有する。

紙留め２１、マイクロスイッチ２２ａ、搬送ローラ２２ｂ〜２２ｆ、加熱ローラ対２３、反射率測定系２４、選別ガイド２５、用紙ガイド２６ａ、搬送ローラ２６ｂ〜２６ｊ、紙ホルダ２７およびコントローラ２８は、図２に示す第１の構成例の画像消去装置２０を構成するものである。ただし、紙ホルダ２７には、紙を搬出するための取出口が設けられる。また、図５に示す構成例では、コントローラ２８は、プリンタ搬送系５２及びプリンタ部５３などの制御も行うものとする。

画像形成装置５０において、画像消去装置２０は、画像消去処理を施した紙を紙ホルダ２７に収納する。紙ホルダ２７は、画像を消去した紙が上に積載される。画像形成装置５０は、紙ホルダ２７に収納した紙を画像を形成する紙として使用する。紙ホルダ２７の下部には、取出口から紙を１枚づつ搬出するための取出ローラ５１が設けれる。取出ローラ５１は、紙ホルダ２７の一番下の紙（最も先に画像消去処理された紙）から順に１枚ずつ紙を取出し、紙ホルダ２７の取出し口からプリンタ搬送系５２へ紙を送り込む。

プリンタ搬送系５２は、紙ホルダ２７から取出した紙をプリンタ部５３へ搬送する。プリンタ搬送系５２は、プリンタ部５３により画像がプリントされた紙を排出トレイ５４へ搬送する。図５に示す構成例では、プリンタ搬送系５２は、搬送ガイド５２ａ、搬送ローラ５２ｂ、５２ｃ、押圧ローラ５２ｄ、従動ローラ５２ｅ、駆動ローラ５２ｆ、搬送ベルト５２ｇ、搬送ローラ５２ｈ、５２ｉおよび搬送ガイド５２ｊなどを有する。

搬送ガイド５２ａは、取出ローラ５１により紙ホルダ２７から取り出された紙を搬送ローラ５２ｂ、５２ｃへ搬送する。搬送ローラ５２ｂ、５２ｃは、所定のタイミングで紙を搬送ベルト５２ｇへ搬送する。搬送ベルト５２ｇは、駆動ローラ５２ｆと従動ローラ５２ｅとで張力が与えられる。搬送ベルト５２ｇは、駆動ローラ５２ｆの回転に伴って駆動される。押圧ローラ５２ｄは、紙Ｐを搬送ベルト５２ｇに押し付ける。搬送ベルト５２ｇは、たとえば、表面に所定間隔で穴が空いている。搬送ベルト５２ｇの内側には、紙を搬送ベルト５２ｇに吸着させるためのファンに連結された負圧チャンバが設置される。紙は、搬送ベルト５２ｇに吸着されながら搬送される。

プリンタ部５３は、紙に画像をプリントする。プリンタ部５３は、画像消去装置２０で消去（無色化）可能なインクで紙に画像をプリントする。プリンタ部５３により画像がプリントされた紙は、搬送ベルト５２ｇ、搬送ローラ５２ｈ、５２ｉ及び搬送ガイド５２ｊを介して排紙トレイ５４に排紙される。プリンタ部５３は、インクジェットヘッド５３ａを有する。インクジェットヘッド５３ａは、インクに消色温度以上の温度が加えられないように設計される。

インクジェットヘッド５３ａは、搬送ベルト５２ｇにより搬送される紙に画像をプリントする。インクジェットヘッド５３ａは、消色可能なインクを吐出するインクジェットヘッドである。たとえば、消色可能なインクとしては、たとえば、均一系染料インクが用いられる。均一系染料インクは、ロイコ染料、フェノール性顕色剤、複数のアルコール類、水、界面活性剤で構成される。均一系染料インクは、製造が簡単かつ低コストであり、目詰まりしにくい特性がある。

なお、図５では、画像消去装置２０を具備する画像形成装置５０の構成例を示しているが、画像形成装置５０は、画像消去装置２０に代えて画像消去装置３０及び４０を具備しても良い。

次に、画像消去装置が消去の対象とするインクの特性について説明する。
画像消去装置が消去（消色）の対象とするインクは、均一系染料インクである。均一系染料インクは、ロイコ染料、フェノール性顕色剤、複数のアルコール類、水、界面活性剤で構成される。均一系染料インクは、新しくプリントした画像において、過去に消去した画像部分に濃度変化を生じることがある。過去に消去した画像部分に濃度変化を生じる現象をメモリー現象と称する。

図６は、メモリー現象を説明するための図である。
以降、過去にプリントして消した画像部分が、周囲の画像部分よりも濃くなる現象をポジメモリーと称し、薄くなる現象をネガメモリーと称すことにする。
図６に示すように、残像濃度とメモリー濃度とは、インク組成および加熱条件で変化する。残像濃度は、無地部分の画像濃度に対する残像部分の画像濃度であるものとし、メモリー濃度は、周辺部分の画像濃度に対するメモリー部分（画像を消去した部分）の画像濃度であるものとする。

ポジメモリーは、インク組成における界面活性剤が少なければ少ないほど、大きく現れる。また、ポジメモリーは、加熱条件において加熱量が少なくければ少ないほど、大きく現れる。つまり、加熱温度が一定であれば、ポジメモリーは、加熱時間が短ければ短いほど、大きく現れる。加熱時間が一定であれば、ポジメモリーは、加熱温度が低ければ低いほど、大きく現れる。

一方、ネガメモリーは、インク組成における界面活性剤が多ければ多いほど、大きく現れる。また、ネガメモリーは、加熱条件において加熱量が多ければ多いほど、大きく現れる。つまり、加熱温度が一定であれば、ネガメモリーは、加熱時間が長ければ長いほど、大きく現れる。加熱時間が一定であれば、ネガメモリーは、加熱温度が高ければ高いほど、大きく現れる。

図７は、ポジメモリーを呈するインクの残像濃度に対するメモリー濃度の特性を例示する図である。図８は、ネガメモリーを呈するインクの残像濃度に対するメモリー濃度の特性を例示する図である。
図７及び図８は、どちらも残像濃度に対するメモリー濃度の特性（図中に菱形のプロットで示す特性）が曲線で代表されることを示している。なお、図７及び図８に示す四角形のプロットは、加熱機構としてヒートローラに代えて熱板を用いて高温かつ十分な時間加熱消去した後の結果であり、加熱による濃度変化の到達限界に近い値と想定される。

図７で特性を例示するポジメモリーインクは、残像濃度が不可視域（例えば、０．０１以下）に至った後、追加加熱してもメモリー濃度が認識困難な領域（例えば、−０．０２〜０．０２）の上限値以下に低減させることは難しい。

図８で特性を例示するネガメモリーインクは、残像濃度が不可視域（例えば、０．０１以下）に至った後に更に加熱することにより、メモリー濃度が認識困難な領域の下限値を超えて領域まで変化する。どちらのインクも、残像とメモリーとを同時に解決する視点では適用しにくい特性と言える。様々なインク組成を評価した結論として、ポジメモリーとは不可視領域にあるため画像濃度では検出できない一種の残像であり、対するネガメモリーは消色剤として作用する界面活性剤がインク中に過多に存在するために生じる残像濃度に対するメモリー濃度の特性の負方向への偏移であると考えられる。

図９は、残像濃度に対するメモリー濃度の特性の一例を示す。残像濃度が不可視域（例えば、０．０１以下）に至った後、更に適切に加熱することによりメモリー濃度が認識困難な領域（例えば、−０．０２〜０．０２）に収まることが判る。一方で、元の画像濃度の差異による残像濃度に対するメモリー濃度の特性の偏移には注意が必要である。様々な評価データから元の画像濃度が薄くなると、メモリー濃度が負方向に偏移することが判明した。

図１０は、図９に特性を示すインクで、元画像の画像濃度を約２／３にして同様の評価を行った結果を三角形のプロットで示す図である。また、図１０では、残像濃度とメモリー濃度との消去結果として望ましい領域Ｒを示している。図１０に示すような元画像濃度による特性偏移があるため、加熱処理を過多に実施すると、残像濃度とメモリー濃度とが最適範囲から逸脱する状況が発生することがある。このため、画像消去装置における加熱処理は、必要かつ十分な条件で実施しなくてはならない。

図１１は、複数回加熱の有効性についての実験結果を示す図である。図１１に示す実験結果によれば、同じ加熱時間で消去する場合、複数回加熱する方式が消去性の向上に顕著に有利であることを示している。図１１に示す実験では、加熱ローラ対（ニップが３ｍｍのヒートローラー）を通過する紙の搬送速度とパス回数とを変えて残像濃度を評価している。図１１に示す実験結果では、トータルの加熱時間よりパス回数がより消去性改善により効果があることを示している。

すなわち、図１１に示す実験結果によれば、合計の加熱時間が同じであっても、ゆっくり加熱して画像を消すより、短時間で何度も加熱した方が残像が薄いと評価できる。この理由については、昇温と降温の熱サイクルが関係するものと想定される。従って、均一系染料インクでは、紙に対する加熱の制御は、搬送速度の制御よりパス回数の制御の方が消去特性の向上に有利であると考えられる。このため、本実施形態の画像消去装置では、加熱ローラ対のパス回数制御することにより画像を効率的に消去する。

上記のような加熱温度、パス回数（加熱回数）あるいは搬送速度などを変えた実験によれば、残像濃度とメモリー濃度とには関連性があると考えられる。たとえば、上記した実験結果によれば、紙に対する加熱制御により残像濃度もメモリー濃度も変化するが、初回に消す画像の濃度が一定の場合、残像濃度とメモリー濃度とをプロットすると曲線に乗る。結果として、均一系染料インクでは、残像濃度とメモリー濃度とは、独立なパラメターではないと考えられる。

本実施形態の画像消去装置は、上述したような均一系染料インクの特性を踏まえて、印刷画像に必要かつ十分な加熱処理を適切に加えることで残像を不可視レベルまで消し、かつメモリー濃度を認知困難な水準まで低減するインライン型の加熱による画像消去装置である。本実施形態の画像消去装置では、均一系染料インク固有の問題であるメモリー現象を低減でき、効率よく画像を消去（消色）できる。

すなわち、本実施形態の画像消去装置は、メモリー濃度を適正範囲に収めるために残像濃度が不可視化する加熱条件以上の熱処理を加え、かつ、ネガメモリー発生を誘引するような必要以上の加熱は加えない。このため、本実施形態の画像消去装置では、紙を複数回加熱する方式を採用している。

さらに、エネルギーの視点でも紙へのダメージの視点でも、加熱温度の低温化は、重要な要素である。図１２は、紙に対する調湿（調湿効果）の有効性を実験した結果を示す図である。図１２に示す実験結果では、紙を加熱前に吸湿させる（加熱前の紙に水分を与える）ことにより、加熱ローラ対（ヒートローラー）の加熱温度を１０〜２０℃上昇させたのと同等以上の効果が得られることを示している。このため、図４に示す第３の構成例の画像消去装置４０のように、加熱ローラ対の前段に調湿機構としての調湿ローラ対を設けても良い。

次に、上記画像消去装置による紙に対する画像消去処理について説明する。
図１３は、画像消去処理の流れを説明するためのフローチャートである。
図１３に示す画像消去処理は、何れの画像消去装置２０、３０、４０にも適用可能である。画像消去処理は、画像消去装置におけるコントローラの制御による実行される。ここでは、画像消去装置２０における画像消去処理を想定して説明するものとする。

まず、画像消去装置２０において、コントローラ２８は、紙溜め２１に紙が有るか否かを判断する（ステップＳ１１）。紙溜め２１に紙が無い場合（ステップＳ１１、ＮＯ）、コントローラ２８は、画像消去処理を終了する。紙留め２１に紙がある場合（ステップＳ１１、ＹＥＳ）、コントローラ２８は、取出ローラ２１ａにより紙溜め２１から１枚の紙を取出す（ステップＳ１２）。

取出ローラ２１ａにより紙を取出すと、コントローラ２８は、変数ｎを初期化する（ステップＳ１３）。変数ｎの初期化処理として、コントローラ２８は、変数ｎを「０」（ｎ＝０）とするものとする。変数ｎは、紙面の残像濃度が規定値未満になってから消去ユニット（加熱ローラ対２３）を通過した回数を示す値である。変数ｎは、紙面の残像濃度が規定値未満になった後、紙を消去ユニット（加熱ローラ対２３）へ戻すごとにカウントアップさせる値である。

取出ローラ２１ａにより取出した紙は、主搬送路としての搬送ローラ２２ｂ、２２ｃなどにより消去ユニットとしての加熱ローラ対２３へ搬送される。なお、第２の構成例の画像消去装置３０は、紙溜め３１から取出した紙を調湿ローラ対３９へ搬送される。また、第３の構成例の画像消去装置４０では、紙留め４１から取出した紙を加熱ローラ対２３Ａへ搬送する。

コントローラ２８は、加熱ローラ対２３により紙を加熱する（ステップＳ１５）。コントローラ２８は、規定の搬送速度（加熱時間）、かつ、規定の加熱温度で紙を加熱するように制御する。たとえば、加熱ローラ対２３は、１４０℃以上２５０℃以下の一定の加熱温度に制御される。加熱ローラ対２３により加熱した紙は、さらに搬送される。反射率測定系２４は、加熱ローラ対２３により加熱された紙面における画像濃度（残像濃度）を測定する（ステップＳ１６）。たとえば、反射率測定系２４は、紙面における残像濃度の最大値を測定する。コントローラ２８は、反射率測定系２４で測定した残像濃度の最大値と予め設定した閾値「Ｄ」とを比較する（ステップＳ１７）。残像濃度に対する閾値「Ｄ」は、たとえば、０．０１である。

反射率測定系２４で測定した残像濃度が閾値「Ｄ」以上である場合（ステップＳ１７、ＮＯ）、コントローラ２８は、当該紙をフィードバック搬送路へ搬送するように選別ガイド２５を制御する（ステップＳ２０）。これにより、選別ガイド２５は、紙をフィードバック搬送路へ導く。フィードバック搬送路は、当該紙を消去ユニットとしての加熱ローラ対２３の前段に搬送する。この場合、コントローラ２８は、変数ｎの値を変更することなく、上記ステップＳ１４からの処理を再度実行する。また、残像濃度が閾値未満であることが連続して検出された回数を変数ｎとする場合、コントローラ２８は、残像濃度が閾値以上と判定するごとに変数ｎを初期化するようにしても良い。

なお、第２の構成例の画像消去装置３０では、選別ガイド３５で導かれる紙をフィードバック搬送路により調湿ローラ対３９の前段へ搬送する。また、第３の構成例の画像消去装置４０では、選別ガイド４５で導かれる紙をフィードバック搬送路により加熱ローラ対４３Ａと加熱ローラ対４３Ｂとの間へ搬送する。

反射率測定系２４で測定した残像濃度が閾値「Ｄ」未満である場合（ステップＳ１７、ＹＥＳ）、コントローラ２８は、残像濃度が閾値未満となった紙が加熱ローラ対２３の通過回数としての変数ｎの値が規定回数「Ｎ」以上であるか否かを判断する（ステップＳ１８）。規定回数「Ｎ」はインクの特定および加熱条件に応じて設定される値である。たとえば、規定回数「Ｎ」は実験結果によって設定される。

変数ｎの値が規定回数未満である場合（ステップＳ１８、ＮＯ）、コントローラ２８は、変数ｎをインクリメント（ｎ＝ｎ＋１）し（ステップＳ１９）、当該紙をフィードバック搬送路２６へ搬送するように選別ガイド２５を制御する（ステップＳ２０）。変数ｎをインクリメントすることにより、コントローラ２８は、残像濃度が閾値未満となった後の紙に対する加熱回数を計数する。

変数ｎが規定回数以上である場合（ステップＳ１８、ＹＥＳ）、コントローラ２８は、
当該紙を紙ホルダ２７へ搬送するように選別ガイド２５を制御する（ステップＳ２１）。

選別ガイド２５が紙を紙ホルダ２７へ導くと、主搬送路としての搬送ローラ２２ｄ〜２２ｆは、当該紙を紙ホルダ２７へ搬送する。紙を紙ホルダへ搬送した場合、コントローラ２８は、上記ステップＳ１１へ戻り、紙溜め２１に次に画像消去処理すべき紙があるか否かを判断する。紙溜め２１に紙が有れば、コントローラ２８は、上記ステップＳ１２以降の処理を再度実行する。紙溜め２１に紙が無ければ、コントローラ２８は、画像消去処理を終了する。

上記のように、本実施形態の画像消去装置は、均一系染料の消色インクで描かれた画像を熱で消去するため、紙面における残像濃度が規定の閾値未満になるまで消去ユニットに紙を繰返して通し、さらに、紙面における残像濃度が規定の閾値未満になった後に当該紙を規定回数分だけ消去ユニットに通す。上記実施形態の画像消去装置によれば、残像の不可視化とメモリー現像とを低減できる。この結果として、紙のリユースを促進することが可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下、本願の出願当初の特許請求の範囲の記載を付記する。
［１］
少なくともロイコ色素と顕色剤と水と水溶性有機溶剤と界面活性剤を含有するインクで紙に印刷された画像を無色化する画像消去装置において、
紙を加熱する加熱部と、
前記加熱部により加熱した紙を再び前記加熱部へ供給するフィードバック機構と、
前記フィードバック機構により前記加熱部に複数回供給することにより紙を複数回加熱させる制御部と、
を有することを特徴とする画像消去装置。
［２］
さらに、前記加熱部で加熱された紙における画像濃度を測定する測定部を有し、
前記制御部は、前記測定部により測定した画像濃度が閾値未満となった紙を規定の複数回分だけ前記フィードバック機構により前記加熱部に再供給する、
ことを特徴とする［１］に記載の画像消去装置。
［３］
前記加熱部の前段で紙に水分を与える調湿部を有し、
前記フィードバック機構は、前記調湿部で水分を与えた後に前記加熱部で加熱した紙を再び前記調湿部へ搬送する、
ことを特徴とする［１］又は［２］の何れか１つに記載の画像消去装置。
［４］
前記加熱部は、複数の加熱機構であり、
前記制御部は、紙が前記加熱機構で規定の複数回分だけ加熱されるように前記フィードバック機構を制御する、
ことを特徴とする［１］乃至［３］の何れか１つに記載の画像消去装置。
［５］
画像形成装置において、
紙を収納する収納部と、
前記収納部から１枚の紙を取り出す取出機構と、
前記取出機構により取出した紙に少なくともロイコ色素と顕色剤と水と水溶性有機溶剤と界面活性剤を含有するインクで画像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部により画像が形成された紙を加熱する加熱部と、
前記加熱部により加熱した紙を再び前記加熱部へ供給するフィードバック機構と、
前記フィードバック機構により紙を前記加熱部に複数回通過させた後、前記収納部へ収納する制御部と、
を有することを特徴とする画像形成装置。

１０…画像消去装置、１１…供給部、１２…主搬送路、１３…消去ユニット、１３ａ…加熱機構、１３ｂ…調湿機構、１４…センサ、１５…切替機構、１６…フィードバック搬送路、１７…排出部、１８…コントローラ、２０、３０、４０…画像消去装置、２１、３１、４１…紙溜め、２１ａ、３１ａ、４１ａ…取出ローラ、２２ｂ〜２２ｆ、３２ｄ〜３２ｆ、４２ｄ〜４２ｆ…搬送ローラ、２３、３３、４３Ａ、４３Ｂ…加熱ローラ対、２４、３４、４４…反射率測定系、２５、３５、４５…選別ガイド、２７、３７、４７…紙ホルダ、２８、３８、４８…コントローラ、３９…調湿ローラ対、３９ｃ…湿度センサ、５０…画像形成装置、５１…取出ローラ、５２…プリンタ搬送系、５３…プリンタ部、５３ａ…インクジェットヘッド、５４…排紙トレイ。

Claims (4)

1. 少なくともロイコ色素と顕色剤と水と水溶性有機溶剤と界面活性剤を含有するインクで紙に印刷された画像を無色化する画像消去装置において、
   紙を加熱する加熱部と、
   前記加熱部により加熱した紙を再び前記加熱部へ供給するフィードバック機構と、
   前記加熱部で加熱された紙における画像濃度を測定する測定部と、
   前記測定部により測定した画像濃度が閾値以上の場合は、フィードバック機構により加熱部に再供給し、前記測定部により測定した画像濃度が閾値未満となった場合は、規定回数だけフィードバック機構により加熱部に再供給して画像消去を終了する制御部と、
   を有することを特徴とする画像消去装置。
2. 前記加熱部の前段で紙に水分を与える調湿部を有し、
   前記フィードバック機構は、前記調湿部で水分を与えた後に前記加熱部で加熱した紙を再び前記調湿部へ搬送する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像消去装置。
3. 前記加熱部は、複数の加熱機構であり、
   前記制御部は、紙が前記加熱機構で規定の複数回分だけ加熱されるように前記フィードバック機構を制御する、
   ことを特徴とする前記請求項１又は２の何れか１項に記載の画像消去装置。
4. 画像形成装置において、
   紙を収納する収納部と、
   前記収納部から１枚の紙を取り出す取出機構と、
   前記取出機構により取出した紙に少なくともロイコ色素と顕色剤と水と水溶性有機溶剤と界面活性剤を含有するインクで画像を形成する画像形成部と、
   前記画像形成部により画像が形成された紙を加熱する加熱部と、
   前記加熱部により加熱した紙を再び前記加熱部へ供給するフィードバック機構と、
   前記加熱部で加熱された紙における画像濃度を測定する測定部と、
   前記測定部により測定した画像濃度が閾値以上の場合は、フィードバック機構により加熱部に再供給し、前記測定部により測定した画像濃度が閾値未満となった場合は、規定回数だけフィードバック機構により加熱部に再供給して前記収納部へ収納する制御部と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。

Images